纤维增强树脂中间材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供：不仅包含热塑性树脂、而且包含热固性树脂的纤维增强树脂中间材料，其中难以产生诸如空隙的缺陷且其赋形能力优良；及所述纤维增强树脂中间材料的制造方法。根据本发明专利技术的纤维增强树脂中间材料中，将树脂附着至增强纤维基材的外表面部，所述增强纤维基材由开纤的增强纤维形成，并将所述树脂加热至等于或高于所述树脂的熔点的温度从而由所述树脂浸渍所述增强纤维基材，其中所述增强纤维基材具有在其外表面开口的空隙且所述树脂呈半浸渍状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强树脂中间材料及其制造方法
本专利技术涉及在加热加压下以层压状态使用的纤维增强树脂中间材料及其制造方法。
技术介绍
近年来，为了减轻重量并提高机械强度，通过用树脂浸渍诸如碳纤维和玻璃纤维的增强纤维基材获得的复合纤维增强树脂已经广泛用于各种领域和用途，且其在飞机部件和汽车部件中的应用已经在推进之中。要求这种纤维增强树脂成形品具有较少的缺陷如空隙，树脂对增强纤维基材的浸渍在预定纤维体积含有率下进行，从而显示出诸如机械强度的预定性能。并且，要求其具有即使形状复杂也可以成形的赋形能力。对于这些要求，已经提出了多种纤维增强树脂中间材料，其中增强纤维基材由树脂浸渍，并且在加热和加压下以层压状态使用。专利文献1提出一种纤维增强热塑性树脂片，其中，尽管热塑性树脂具有高熔体粘度且难以用其对增强纤维束进行均匀浸渍，但是将热塑性树脂无纺布熔融从而通过以下方式用热塑性树脂浸渍增强纤维束：将热塑性树脂无纺布叠置在其中多个增强纤维束沿一个方向对齐而得的增强纤维片上，并在加热下进行加压。据说该纤维增强热塑性树脂片可以形成其中增强纤维束中未被热塑性树脂浸渍的空隙部存在的半浸渍状态。因此，据说可以缩短制造纤维增强热塑性树脂片所需的时间，获得具有柔性的纤维增强热塑性树脂片，因为增强纤维片可以变薄，所以可以减少未浸渍部，因此可以在加工成最终成形品时在进行加热的同时在加压时进行充分的浸渍。专利文献2提出预浸材料，其包含以层状形成的纤维基材和设置在纤维基材的至少一个表面侧上且由树脂组合物构成的树脂层，且其中在纤维基材的至少一部分中形成未由树脂组合物浸渍的空隙层。据说该预浸材料的空隙层可具有使纤维基材的一部分露出的形状且优选成形为从预浸材料的一端连通到其另一端。此外，据说即使在纤维基材的两个表面都存在树脂层，只要在其中间部存在从一端连通到另一端的空隙层就足够了。在层压这种预浸材料的情形下，因为树脂被纤维基材支撑，所以据说可以防止纤维基材起伏，且在层压预浸材料时容易地释放出空气而不易于发生气泡。作为上述树脂组合物，提到诸如苯酚酚醛清漆树脂和甲酚酚醛清漆树脂的热固性树脂，并且可以组合使用诸如苯氧基树脂或聚酰亚胺树脂的热塑性树脂。专利文献3提出具有沿一个方向对齐的增强纤维的切口预浸材料基材，其中沿与增强纤维交叉的方向由间断切口构成的多列设置在预浸材料基材的整个表面上，投影至增强纤维的垂直方向上的切口的投影长度为30μm～10mm，所有增强纤维基本上都被切口切割，被切口切割的增强纤维的纤维长度为10～100mm，且纤维体积含有率在45～65％范围内。据说该切口预浸材料基材具有良好的流动性，具有成形追随性，赋形能力优良，且可以提供作为适用于汽车部件、运动用品等的纤维增强塑料的中间体基材的预浸材料基材。引用列表专利文献专利文献1：JP-A-2003-165851专利文献2：JP-A-2013-180406专利文献3：JP-A-2008-207544
技术实现思路
技术问题如上所述，纤维增强树脂中间材料需要赋形能力。在专利文献1～3中，旨在通过使纤维增强热塑性树脂片处于半浸渍状态，提供在预浸材料中未被浸渍的空隙层或在切口预浸材料基材上提供切口来改善纤维增强树脂中间材料的赋形能力。鉴于不需要额外的步骤，在专利文献1中描述的纤维增强热塑性树脂片和在专利文献2中描述的预浸材料比在专利文献3中描述的切口预浸材料基材更优选。另一方面，鉴于诸如空隙的缺陷的容易产生与否，在专利文献1中描述的纤维增强热塑性树脂片具有容易形成空隙的问题。也就是说，纤维增强热塑性树脂片是通过在加热的同时对由叠置在纤维增强片上的热塑性树脂纤维构成的布帛加压而成形。因此，在该纤维增强热塑性树脂片中，由于熔融的热塑性树脂层以膜状覆盖加压并压缩的增强纤维片的表面，所以存在如下问题：热塑性树脂不容易浸渍，在增强纤维片中的空气难以释放且因此容易形成空隙。在专利文献2中描述的预浸材料为如下预浸材料，其中纤维基材由基于热固性树脂的树脂组合物浸渍，因此并不清楚与热固性树脂相比，仅由具有高粘度的热塑性树脂构成的树脂组合物是否同样适用。此外，该预浸材料具有在纤维基材的整个上表面上形成的树脂层，且具有在树脂层下方成形为从一端连通到另一端的空隙层。此外，该树脂层为通过卷对卷方法形成的树脂层，或通过进料诸如树脂组合物的清漆的液体树脂组合物并使其在所述纤维基材上固化形成的树脂层。因此，因为空气的移动距离变长且因此空气难以释放，专利文献2中描述的预浸材料具有在预浸材料中的空气不能总是充分排出的问题。专利文献3中描述的切口预浸材料基材根据实施例按如下制备。也就是说，根据描述，使用逆转辊式涂布机将环氧树脂组合物施加在经历了聚硅氧烷涂布处理且具有100μm厚度的剥离纸上以制备树脂膜，随后将所述树脂膜叠置在沿一个方向布置的碳纤维的两个表面上，且通过加热和加压实现利用树脂的浸渍以制备预浸材料基材。其具有的问题在于，类似于在专利文献1中描述的纤维增强热塑性树脂片，空隙容易形成。考虑到这些现有问题，本专利技术的一个目的在于提供纤维增强树脂中间材料，其不仅包含热塑性树脂，而且包含热固性树脂，其中难以产生诸如空隙的缺陷且其赋形能力优良；及其制造方法。解决问题的手段根据本专利技术的纤维增强树脂中间材料通过将树脂附着至由经历了开纤的增强纤维形成的增强纤维基材的外表面部、并将所述树脂加热至等于或高于所述树脂熔点的温度从而以所述树脂浸渍所述增强纤维基材而形成，其中所述增强纤维基材具有在其外表面开口的空隙且所述树脂呈半浸渍状态。在上述专利技术中，附着至所述增强纤维基材的树脂可为粉末。此外，所述增强纤维可为碳纤维，且所述增强纤维基材的基重可为40～250g/m2。在根据本专利技术的纤维增强树脂中间材料中，表观密度ρ可为目标表观密度ρc的1/2至1/50。在此，目标表观密度ρc为ρc＝Vr×ρr+Vf×ρf，其中碳纤维的纤维体积含有率为Vf且其密度为ρf，且树脂的树脂体积含有率为Vr且其密度为ρr。具有复杂形状和较少缺陷的纤维增强树脂成形体(成形品)可通过层压所述纤维增强树脂中间材料并进行加热和加压来成形。此外，上述这样的增强纤维基材用呈半浸渍状态的树脂浸渍且具有在其外表面开口的空隙的纤维增强树脂中间材料可通过以下方法制造。也就是说，本专利技术的纤维增强树脂中间材料可通过如下方式来合适地制造：将具有预定平均粒度的树脂粉末静电附着至增强纤维基材上，使得基于形成增强纤维基材的增强纤维的外径和增强纤维基材的堆积密度，增强纤维基材的纤维体积含有率变为预定值。专利技术的有利效果根据本专利技术的纤维增强树脂中间材料同时具有优良的赋形能力和浸渍能力。因此，通过层压所述纤维增强树脂中间材料并对其加热且加压，即使纤维增强树脂成形体具有复杂的形状，也可以制造具有所需纤维体积含有率、充分浸渍且具有较少缺陷如空隙的纤维增强树脂成形体(成形品)。附图说明[图1]图1(a)为示意性示出其中树脂粉末附着至增强纤维基材所得的增强纤维基材的图，且图1(b)为示意性示出用树脂粉末浸渍的增强纤维基材的一部分的微观结构的图；[图2]图2为示出实施例的纤维增强树脂成形物品的成形形状的图；[图3]图3为静电附着有实施例的树脂粉末的增强纤维基材的表面的光学显微镜照片；[图4]图4为实施例的纤维增强树脂中间材料的表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强树脂中间材料，其通过以下方式形成：将树脂附着至增强纤维基材的外表面部，所述增强纤维基材由经历了开纤的增强纤维形成；并将所述树脂加热至等于或高于所述树脂的熔点的温度从而由所述树脂浸渍所述增强纤维基材，其中所述增强纤维基材具有在其外表面开口的空隙且所述树脂呈半浸渍状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 JP 2014-2131141.一种纤维增强树脂中间材料，其通过以下方式形成：将树脂附着至增强纤维基材的外表面部，所述增强纤维基材由经历了开纤的增强纤维形成；并将所述树脂加热至等于或高于所述树脂的熔点的温度从而由所述树脂浸渍所述增强纤维基材，其中所述增强纤维基材具有在其外表面开口的空隙且所述树脂呈半浸渍状态。2.根据权利要求1所述的纤维增强树脂中间材料，其中附着至所述增强纤维基材的所述树脂为粉末。3.根据权利要求1或2所述的纤维增强树脂中间材料，其中所述增强纤维为碳纤维且所述增强纤维基材的基重为40～250g/m2。4.根据权利要求1～3中任一项所述的纤维增强树脂中间材...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野秋夫，安江昭，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP