根据本发明专利技术的一个实施例，提供了一种用于冷压的复合材料，包含：碳纤维，该碳纤维是单向连续纤维；和热塑性树脂，其中复合材料具有0.3mm以上的厚度，当从垂直于连续纤维方向的方向观察复合材料时，复合材料中包含的碳纤维的横截面满足下列式(1)、(2)和(3)：n1/N≤0.1 式(1)，p＜0.01 式(2)，和0.001≤(1-dc/(dr*(Vr/100)+df*(Vf/100)))≤0.1 式(3)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种包含单向连续纤维和热塑性树脂的复合材料。更具体地，本专利技术 涉及一种具有良好的基质树脂浸渍性质并且适合应用于以车辆为代表的结构构件的复合 材料。
技术介绍
近来，包含基质树脂和碳纤维的碳纤维增强树脂在机械领域引起了注意。碳纤维 增强树脂的特性为重量轻和强度优异。 已知多种具有优异强度的纤维增强树脂。作为保证机械强度要素之一，应该考虑 碳纤维和树脂之间的附着力。一般地，碳纤维增强树脂经常通过向纤维中浸渍基质树脂来 制造。因此，随着基质树脂向碳纤维的浸渍性质提高，更有可能获得具有优异强度的碳纤维 增强树脂。 另外，存在各种用于获得通过对纤维增强树脂进行成形而获得的成形制品的方 法。常用方法的实例包括高压釜法、树脂传递成形（RTM)法、热压法和冷压法。其中，当使 用了包含用碳纤维增强的热塑性树脂的复合材料时，能够使用热压法和冷压法，并且从生 产性的观点来看，通常利用能够以高速循环进行成形的冷压法制造成形制品。 包含碳纤维和热塑性树脂的复合材料的实例包括通过使用通过向纤维束中浸渍 热塑性树脂获得的热塑性树脂预浸渍片状材料、层叠所需数量的片材来将层叠体成形为预 定形状而获得的材料。例如，为了获得成形制品，能够使用：如JP-A-2012-254632中描述的 方法，该方法包括层叠复数个通过在平行排列的增强纤维上贴附在熔点或以下软化的膜状 树脂而制备的预浸渍片材，并且加热和加压该层叠体；如JP-A-2013-104056描述的自动铺 放（auto lay-up)法，该自动铺放法包括制备通过将纤维束浸入熔融树脂从而几乎向纤维 束中完全浸渍入树脂而获得的胶带，在熔化时贴附该胶带并层叠该胶带，以及类似方法。 另外，JP-A-2014-105310公开了通过双带（double belt)法获得高质量的预浸料 坯的制造条件，以及一种单向复合材料，该单向复合材料中孔隙和热塑性树脂均一地分布。 JP-A-2014-105245公开了在成形热塑性预浸料坯时，防止源自预浸料坯的微小孔隙形成的 制造条件。 JP-A-2003-165851公开了一种用于制备柔性纤维增强热塑性树脂片材的半浸渍 状态的单向增强纤维片材。JP-A-2004-223743公开了一种出于提高冲击吸收的目的，而带 有孔隙的单向连续纤维的带状制品。 另外，JP-A-2012-149170公开了一种通过热压单向取向的碳纤维复合材料片材制 造的材料。 但是，在JP-A-2012-254632和JP-A-2013-104056中公开的通过加热和加压的成 形和通过层叠的加厚被视为用于使用热固性树脂的碳纤维增强热固性树脂材料的技术的 延伸。当将这些中的任意一项实行于工业应用时，因为单件工时趋于变长，通过冷压法的成 形不是优选的。另外，当通过JP-A-2014-105310和JP-A-2014-105245中公开的方法获得 的预浸料坯被冷压时，复合材料的热稳定性不足或不稳定。此外，由于JP-A-2003-165851 中描述的增强纤维片材处于半浸渍状态，在形成成形制品时，其机械性质差。另外，由于增 强纤维片材被设计为用于热压，所以不能对其实行冷压。此外，由于JP-A-2004-223743中 公开的材料被设计为通过减小热压材料时的压力而在成形后留下孔隙，所以并未提供冷压 时产生的固有问题的解决手段。即使在JP-A-2012-149170中公开的从单向取向的碳纤维 复合材料片材获得成形板材的情况下，该板材通过热压制造，并且因此如上述说明，不能解 决在冷压时产生的固有问题。 考虑到在使用传统复合材料的冷压中产生的上述问题，作出了本专利技术，并且其目 标是提供一种在冷压时具有优异成形性的复合材料。 专利技术概述 SP，本专利技术如下。 一种用于冷压的复合材料，包含： 碳纤维，该碳纤维是单向连续纤维；和 热塑性树脂， 其中，复合材料具有0. 3mm以上的厚度， 当从垂直于连续纤维方向的方向观察复合材料时，复合材料中包含的碳纤维的横 截面满足式（1)、（2)和（3): nl/N 彡 0.1 式⑴， p<0. 01 式（2)，和 0.001 ^ (l-dc/(dr*(Vr/100)+df*(Vf/100))) ^ 0. 1 式（3)， 其中，N代表复合材料中包含的碳纤维数量， nl代表其中少于50%的表面被热塑性树脂和上浆剂中的至少一种覆盖的碳纤维 数量， p代表大体上未被任何热塑性树脂和上浆剂覆盖的碳纤维数量的比例， Vr代表复合材料中包含的热塑性树脂的体积比（％)， Vf代表复合材料中包含的碳纤维的体积比（％)， dr代表热塑性树脂的密度， df代表碳纤维的密度，并且 dc代表复合材料的密度。 根据的复合材料，其中，复合材料中包含的碳纤维的体积比（Vf)为 lOVol%以上且70V〇1%以下。 根据或的复合材料，其中，复合材料的厚度为0. 4mm以上且10.0 mm以 下。 根据至任意一项的复合材料，其中，复合材料的宽度为20mm以上且 2, 000mm 以下。 -种层叠体，包括：根据至任意一项的复合材料；以及各向同性的基 材，不连续纤维在该各向同性的基材中随机地分布。 -种成形制品的制造方法，包括：冷压根据至任意一项的复合材料， 其中，成形制品的密度 dm 满足（l-dm/(dr*(Vr/100)+df*(Vf/100)))〈（l-dc/(d;r* (Vr/100)+df*(Vf/100))) XO. 8〇 根据的成形制品的制造方法，其中，成形制品的密度dm满足式（4): 0 ^ (l-dm/(dr*(Vr/100)+df*(Vf/100))) ^ 0. 08 式（4)。 -种根据至任意一项的复合材料的制造方法，该方法包括： 加热复合材料前体； 使用夹具调整包含作为单向连续纤维的碳纤维和热塑性树脂的复合材料前体的 横截面积；以及 冷却复合材料前体以制造复合材料。 根据的复合材料的制造方法，其中，夹具为中空夹具，并且中空夹具的中 空部分的最小横截面积St满足式（5): (Sf+Sr)<St<(Sf+Sr)*l. 3 式（5) 其中，Sf代表当从垂直于连续纤维方向的横截面方向观察时，复合材料中包含的 碳纤维的面积，并且Sr代表从垂直于连续纤维方向的横截面方向观察时，复合材料中包含 的热塑性树脂的面积。 通过调整复合材料的密度和提供孔隙，使本专利技术的复合材料的热导率恶化，并且 使复合材料中包含的处于熔融状态的热塑性材料的稳定性和冷压时复合材料的热稳定性 提高。因此，改善了冷压后成形制品的外观。 另外，当复合材料形成为成形制品后，未被热塑性树脂包覆的碳纤维数量小，并且 在成形制品中不存在孔隙。因此，能够获得在具有良好外观的同时，稳定并且具有良好机械 性质的成形制品。【附图说明】 图1示出复合材料的制造方法的实例的示意图。 图2示出复合材料的制造方法的另一实例的示意图。 图3示出热棒（heat bar)的示意图。 图4示出复合材料的制造方法的另一实例的示意图。【具体实施方式】 本专利技术的一个实施例的复合材料是一种用于冷压的复合材料，包含为单向连续纤 维的碳纤维和热塑性树脂，并且具有0. 3mm以上的厚度。当从垂直于连续纤维方向的方向 观察复本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于冷压的复合材料，包含：碳纤维，该碳纤维是单向连续纤维；和热塑性树脂，其中，所述复合材料具有0.3mm以上的厚度，当从垂直于连续纤维方向的方向观察所述复合材料时，所述复合材料中包含的所述碳纤维的横截面满足式(1)、(2)和(3)：n1/N≤0.1 式(1)，p<0.01 式(2)，和0.001≤(1‑dc/(dr*(Vr/100)+df*(Vf/100)))≤0.1 式(3)，其中，N代表所述复合材料中包含的碳纤维数量，n1代表少于50％的表面被所述热塑性树脂和上浆剂中的至少一种覆盖的碳纤维数量，p代表大体上未被任何所述热塑性树脂和所述上浆剂覆盖的碳纤维数量的比例，Vr代表所述复合材料中包含的热塑性树脂的体积比(％)，Vf代表所述复合材料中包含的碳纤维的体积比(％)，dr代表热塑性树脂的密度，df代表碳纤维的密度，并且dc代表所述复合材料的密度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：近藤豊，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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