层叠基材及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种层叠基材及其制造方法，所述层叠基材具有可应用于结构材料的弯曲强度、弯曲弹性模量等优异的力学物性，同时力学特性的偏差低，并且对复杂形状的赋形性优异，能够在短时间内成型。所述层叠基材及其制造方法是如下包含半固化片的层叠基材及其制造方法，所述层叠基材层叠有多张片状半固化片，所述片状半固化片含有取向一个方向的增强纤维和热塑性基体树脂，所述半固化片具有从表面贯穿至背面的切口，各切口以与各增强纤维仅交叉一次的方式设置，并且将连结所述切口的起始点和终点的线段长度设为Ls的情况下，所述线段长度Ls和切口长度Lr满足下述式1的关系，Ls≦Lr≦Ls×1.5···(式1)，所述线段与所述增强纤维的纤维方向交叉的角度为30°以上、90°以下，所述半固化片每1m2的切口长度Lr的总和为20m以上、200m以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，该层叠基材的特征在于，锻压成型时对复杂 形状的赋形性优异，能够在短时间内成型，且成型后的部件具有能够应用于结构材料的优 异的力学物性、低偏差性。更详细地，涉及下述，所述层叠基材容易 地追随肋材、浮饰等三维形状的成型，维持作为结构部件的机械强度，并且适合用于例如飞 机部件、汽车部件、运动用具等的纤维增强塑料的中间基材。 本申请基于2013年3月11日在日本申请的特愿2013-048018号和2013年3月 11日在日本申请的特愿2013-048019号主张优先权，将其内容援用于此。
技术介绍
作为纤维增强热塑性塑料的成型方法，最普遍进行的是锻压成型，其是将在连续 增强纤维中含浸热塑性树脂的基材（半固化片）层叠，利用冲压等进行加热加压，从而赋 形成目的形状。由此得到的纤维增强，由于使用了连续增强纤维，因此具有优异的力学物 性。此外，通过按规则排列连续增强纤维，能够设计出所需要的力学物性，力学物性的偏差 也小。然而，由于是连续增强纤维，因此难以形成三维形状等复杂的形状，由此制造的纤维 增强塑料主要限于用于接近平面形状的部件。 为了解决该问题，已公开将宽度窄的带状半固化片切断成一定长度制成碎片状半 固化片，使所述碎片状半固化片分散于平面上，从而得到锻压成型性优异且流动性良好的 片材的方法（专利文献1)。然而，在平板上朝完全随意的方向配置具有一定宽度和长度的 碎片状半固化片是极为困难的，因而由此制造的片材有即使在同一片材内，力学物性也会 根据部位、方向的不同而不同的问题。 此外，近年来，也在进行以生产效率的提高为目的的如下D-LET成型（非专利文献 1):将增强纤维直接送进成型机的螺旋部，同时进行纤维的切断和分散，然后连续进行射出 成型、挤出成型。根据该方法，增强纤维被切断成适当的长度，从而容易流动并且也能够追 随三维形状等复杂的形状。然而，D-LFT有如下问题：在其切断以及分散工艺中会产生纤维 长度的不均匀、纤维分布的不均匀，从而力学物性降低或该值的偏差会变大。 为了弥补如上所述的材料的缺点，已公开一种层叠基材（专利文献2和3)，其通过 在由连续纤维和热塑性树脂构成的半固化片形成切口，从而能够在短时间内成型，成型时 显示优异的赋形性，形成纤维增强塑料时表现出优异的力学物性。然而，该层叠基材虽然与 D-LET相比力学特性高且其偏差小，但用作结构材料的情况下，则不可谓能够得到充分的强 度。 此外，已示出通过将切口形状最佳化来对关于上述强度、其偏差的问题进行改进 的方法（专利文献4~6)。然而，根据该方法，虽然可见力学特性和偏差的改进，但对于薄 的肋材、浮饰等复杂三维形状的均匀流动性不充分。此外，根据该方法，需要在纤维方向配 置多个陡峭的切口，而利用切绘机进行切断的情况下，形成切口的所需时间变长。此外，根 据该方法，在利用冲孔配置切口的情况下，有如下问题：不仅冲孔刃的制造成本变得庞大， 冲孔时容易在纤维方向产生裂口，在邻接的切口之间产生片材脱落。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开平07-164439号公报 专利文献3:日本特开昭63-247012号公报 专利文献4:日本特开昭63-267523号公报 专利文献5:日本特开2008-207544号公报 专利文献6:日本特开2008-207545号公报 专利文献7:日本特开2009-286817号公报 非专利文献 非专利文南犬I:In-linecompoundingandmoldingoflong-fiberreinforced thermoplastics(D-LET):Insightintoarapidgrowingtechnology.ANTEC2004 ConferenceProceedingsp.3500
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 本专利技术用于解决如上所述的伴随现有技术的问题，其课题在于，提供具有能够应 用于结构材料的弯曲强度、弯曲弹性模量等优异的力学物性，并且这些力学特性的偏差低， 还对复杂形状的赋形性优异，能够在短时间内成型的。 用于解决课题的方法 本专利技术人等为了解决上述课题进行深入研究，结果发现了通过在含有取向一个方 向的增强纤维和热塑性基体树脂的半固化片设置特定的裂缝，可以解决上述课题，以致完 成本专利技术。即，本专利技术具有如下（1)~（15)所述的实施方式。 (1) -种含有半固化片的层叠基材，其是层叠有多张片状半固化片的层叠基材，所 述片状半固化片含有取向一个方向的增强纤维和热塑性基体树脂，所述半固化片具有从表 面贯穿至背面的切口，各切口以与各增强纤维仅交叉一次的方式设置，并且在将连结所述 切口的起始点和终点的线段长度设为Ls的情况下，所述线段的长度Ls和切口长度Lr满足 下述式1的关系， Ls刍Lr刍LsXL5...(式 1) 所述线段与所述增强纤维的纤维方向交叉的角度为30°以上、90°以下，所述半 固化片每Im2的切口长度Lr的总和为20m以上、200m以下。 (2)如上述（1)所述的层叠基材，其含有由所述切口切断的增强纤维长度为5mm以 上IOOmrn以下的半固化片。 (3)如上述⑴或⑵所述的层叠基材，所述增强纤维的平均单纤维纤度为 0. 5dtex以上、2. 4dtex以下的碳纤维。 (4)如上述⑴至⑶中任一项所述的层叠基材，所述层叠基材还含有由热塑性树 脂构成的层。 (5)如上述⑴至⑷中任一项所述的层叠基材，构成所述层叠基材的多个半固化 片以半固化片所含有的增强纤维方向成为准各向同性的方式层叠。 (6)如上述⑴至⑷中任一项所述的层叠基材，构成所述层叠基材的多个半固化 片中，当将所述半固化片中任一半固化片所含有的增强纤维方向设为〇°时，所述半固化片 各自所含有的增强纤维方向为〇°的半固化片和90°的半固化片交替层叠。 (7)如上述⑴至（6)中任一项所述的层叠基材，将切口的起始点和终点连结的直 线与增强纤维交叉的角度为30°以上、60°以下。 (8)如上述（1)至（7)中任一项所述的层叠基材，构成所述层叠基材的半固化片 所含有的增强纤维的体积含有率，相对于半固化片整体体积为20体积％以上、55体积％以 下。 (9)如上述（1)至⑶中任一项所述的层叠基材，所述半固化片的任一处 5cmX5cm的部分中，每个该25cm2的切口长度Lr的总和为0? 5m以上5m以下。 (10)如上述⑴至（9)中任一项所述的层叠基材，构成所述层叠基材的半固化片 的厚度为50ym以上、200ym以下。 (11)如上述（1)至（10)中任一项所述的层叠基材，构成所述层叠基材的半固化片 彼此粘接。 (12)如上述（1)至（11)中任一项所述的层叠基材，层叠基材的整个外周截面部分 的50%以上由片状物覆盖，所述片状物在比构成半固化片的基体树脂的融点高KTC的温 度下保持形状。 (13)如上述（12)所述的层叠基材，片状物为粘着胶带，以沿层叠基材外周覆盖最 下层基材外周部、层叠基材的外周截面、最上层基材外周部的方式贴有粘着胶带。 (14) -种层叠基材的制造方法，其特征在于，是通过层叠多张半固化片而制造层 叠基材的方法，层叠多张半固化片后，用片状物覆盖层叠基材的整个外周截面部分的50% 以上，所述片状物在比构成半固化片的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠基材，其是层叠有多张片状半固化片的层叠基材，所述片状半固化片含有取向一个方向的增强纤维和热塑性基体树脂，所述半固化片具有从表面贯穿至背面的切口，各切口以与各增强纤维仅交叉一次的方式设置，并且将连结所述切口的起始点和终点的线段长度设为Ls的情况下，所述线段长度Ls和所述切口的长度Lr满足下述式1的关系，Ls≦Lr≦Ls×1.5···(式1)所述线段与所述增强纤维的纤维方向交叉的角度为30°以上、90°以下，所述半固化片每1m2的切口长度Lr的总和为20m以上、200m以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川健，富冈正雄，大须贺正宏，藤田佑二，小并谕吉，林崇宽，
申请(专利权)人：三菱丽阳株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP