具有孔的成型件及其制造方法技术

一种包含碳纤维和热塑性树脂的成型件，所述成型件设置有孔h1，其中成型件具有围绕孔h1的区域a，区域a中板厚度方向的线性膨胀系数C1与区域a之外成型件区域中的线性膨胀系数C2之间的关系为C1/C2<1，并且区域a的碳纤维体积分数Vf1与区域a之外成型件区域的碳纤维体积分数Vf2的关系为0.2<Vf1/Vf2。

Molding parts with holes and their manufacturing methods

A molding piece containing carbon fiber and thermoplastic resin is provided with a hole H1, in which the forming part has a region a around the hole H1, the linear expansion coefficient C1 of the thickness direction of the plate thickness in the region a and the linear expansion coefficient C2 in the region of the forming part outside the region a is C1/C2< 1, and the volume of carbon fiber in the region a. The relationship between the fractional Vf1 and the volume fraction Vf2 of the carbon fiber outside the area a is 0.2< Vf1/Vf2.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有孔的成型件及其制造方法
本专利技术涉及一种设置有孔的成型件，该成型件包括碳纤维和热塑性树脂，以及一种该成型件的制造方法
技术介绍
近年来，分别包括碳纤维和热塑性树脂的所谓的纤维增强树脂成型件引起了注意。这些纤维增强树脂成型件由于热塑性树脂中碳纤维的存在而在机械性质方面优秀，并且作为汽车等的结构材料而引起注意。这些纤维增强树脂成型件能够使用包括冷压的压缩成型等而成型为目标形状。此外，作为纤维增强树脂成型件，已公知在成型件的一部分处具有孔的成型件。作为这样的具有孔的纤维增强树脂成型件的制造方法，例如，专利文献1描述了一种专利技术，其中在成型材料上预先设置对应于成型件的开孔的开口部分，随后进行预加热，并且对成型材料进行压缩成型以获得成型件。此外，专利文献2公开了一种紧固结构，其中通孔的周边部分有意地形成为薄弱部分并且容易被破坏。
技术介绍
文件专利文献专利文献1：JP-A-10-100175专利文献2：JP-A-2015-44339
技术实现思路
本专利技术待解决的问题然而，在专利文献1描述的方法中，在设置有开孔的成型件的流动成型时，成型材料中包含的纤维不流动并且开孔的周边部分仅由树脂的流动形成，使得开孔的周边部分变为富树脂状态并且因此开孔的周边部分的机械强度降低。另一方面，在专利文献2描述的方法中，由于孔的周边部分与其他部分的线性膨胀系数相同，所以难以局部地改善孔部分的尺寸稳定性。因此，本专利技术的目的是提供一种具有孔的成型件，其中实现了孔周边部分的机械强度和尺寸稳定性两者，以及一种该成型件的制造方法。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术提供下列的方案。[1]一种成型件，包括碳纤维和热塑性树脂，所述成型件设置有孔h1，所述成型件具有孔h1周围的区域a，其中所述区域a在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C1和所述区域a之外的成型件区域在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C2满足C1/C2&lt;1的关系，并且所述区域a中碳纤维的体积分数Vf1与所述区域a之外的成型件区域中碳纤维的体积分数Vf2满足0.2&lt;Vf1/Vf2的关系。[2]根据[1]所述的成型件，其中所述碳纤维是重均纤维长度为Lw的不连续碳纤维，并且所述区域a是所述孔h1的内壁面W1和假想的外壁面W2环绕的区域，所述假想的外壁面W2在与所述内壁面W1具有距离Lw的位置中平行于所述内壁面W1描绘。[3]根据[1]或者[2]所述的成型件，其中所述区域a中碳纤维的体积分数Vf1与所述区域a之外的成型件区域中碳纤维的体积分数Vf2满足0.2&lt;Vf1/Vf2&lt;1.2的关系。[4]根据[1]至[3]中任一项所述的成型件，其中所述热塑性树脂的线性膨胀系数Cm满足Cm/C2&lt;1。[5]根据[1]至[4]中任一项所述的成型件，其中所述线性膨胀系数C1为22×10-5/℃以下。[6]根据[1]至[5]中任一项所述的成型件，其中所述碳纤维的重均纤维长度Lw为1至100mm。[7]根据[6]所述的成型件，其中包含在所述区域a之外的成型件区域中的碳纤维在面内方向二维随机分散；并且所述区域a之外的成型件区域在所述面内方向中的线性膨胀系数C3为大于0且2.0×10-5/℃以下。[8]根据[1]至[7]中任一项所述的成型件，其中，所述成型件中包含的碳纤维是碳纤维束(A)、碳纤维束(B1)和/或单一碳纤维(B2)的混合物，所述碳纤维束(A)各自由下式(1)限定的临界单纤维数量以上的临界单纤维构成，所述碳纤维束(B1)各自由小于所述临界单纤维数量的单纤维构成，所述碳纤维束(A)与所有纤维的比例大于5vol％且小于99vol％，并且所述碳纤维束(A)中单纤维的平均数量(N)满足下式(2)的要求：临界单纤维数量＝600/D(1)0.6×104/D2&lt;N&lt;6×105/D2(2)其中D表示所述碳纤维的平均纤维直径(μm)。[9]一种通过冷压制造成型件的方法，所述成型件包含碳纤维和热塑性树脂，所述成型件设置有孔h1，所述方法包括：向厚度为t的成型材料中钻孔h0；以及在钻孔h0之后，将成型材料放置在一对雌雄模具中，所述雌雄模具中的至少一个具有用于形成孔h1的孔形成部件，使得所述孔h0对应于所述孔形成部件放置，其中在将成型材料放置在所述模具中时，所述成型材料的孔h0的内壁面W0与孔形成部件之间的平均距离Lf为0&lt;Lf&lt;10t，其中，所述成型件具有围绕所述孔h1的区域a，所述区域a在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C1与所述区域a之外的成型件区域在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C2之间满足关系C1/C2&lt;1，并且所述区域a中碳纤维的体积分数Vf1与所述区域a之外的成型件区域中碳纤维的体积分数Vf2满足关系0.2&lt;Vf1/Vf2。[10]根据[9]所述的制造成型件的方法，其中，在将成型材料放置在所述模具中时，所述成型材料的孔h0的内壁面W0与所述孔形成部件之间的平均距离Lf为大于0mm且Lmax以下，其中Lmax是所述碳纤维的最大纤维长度。[11]根据[9]或者[10]所述的制造成型件的方法，其中所述碳纤维是重均纤维长度为Lw的不连续碳纤维，并且所述区域a是所述孔h1的内壁面W1和假想的外壁面W2环绕的区域，所述假想的外壁面W2在与所述内壁面W1具有距离Lw的位置中平行于所述内壁面W1描绘。[12]根据[9]至[11]中任一项所述的制造成型件的方法，其中，在将成型材料放置在所述模具中时，所述成型材料的孔h0的内壁面W0与所述孔形成部件之间的平均距离Lf为所述碳纤维的最大纤维长度Lmax的十分之一以上且Lmax以下。[13]根据[9]至[12]中任一项所述的制造成型件的方法，其中所述孔h0在所述模具的拔模方向的投影面积相对于所述孔形成部件在所述模具的拔模方向的投影面积为101％以上且2,000％以下。本专利技术的效果根据本专利技术的设置有孔的成型件和该成型件的制造方法，在不降低孔周边部分的机械性质的情况下，能够将板厚度方向中的孔周边部分的线性膨胀系数设计为低的，并且板厚度方向中的孔周边部分的尺寸稳定性变得优秀。附图说明图1是示出本专利技术的成型件的实例的示意图。图2是图1中“103-103'”的截面图。图3是示出成型件的实例的制造方法的示意图。图4是示出具有两个孔的成型件的实例的示意图。图5是示出具有两个孔的成型件的实例的制造方法的示意图。图6是本专利技术的各自设置有孔h1的两个成型件重叠并紧固的示意图。图7是示出实施例11中成型材料的孔h0和孔形成部件的示意图。图8是示出实施例12中成型材料的孔h0和孔形成部件的示意图。附图标记说明101成型件201代表区域a的范围301设置有孔h0的成型材料302孔形成部件303模具的下模304模具的上模305成型材料的孔h0的内壁面W0与孔形成部件之间的距离501设置有孔h0和孔h0-2的成型材料601本专利技术的各自设置有孔h1的两个成型件重叠并紧固的紧固件602使用树脂铆钉叠铆的紧固棒h0设置于成型材料的孔h0-2设置于成型材料的孔h0之外的第二孔h1设置于成型件的孔h1-2设置于成型件的孔h1之外的第二孔W1内壁面W2假想的外壁面W0成型材料的孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成型件，包括碳纤维和热塑性树脂，所述成型件设置有孔h1，所述成型件具有孔h1周围的区域a，其中，所述区域a在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C1和所述区域a之外的成型件区域在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C2满足C1/C2<1的关系，并且所述区域a中碳纤维的体积分数Vf1与所述区域a之外的成型件区域中碳纤维的体积分数Vf2满足0.2<Vf1/Vf2的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 JP 2015-1766171.一种成型件，包括碳纤维和热塑性树脂，所述成型件设置有孔h1，所述成型件具有孔h1周围的区域a，其中，所述区域a在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C1和所述区域a之外的成型件区域在所述板厚度方向中的线性膨胀系数C2满足C1/C2&lt;1的关系，并且所述区域a中碳纤维的体积分数Vf1与所述区域a之外的成型件区域中碳纤维的体积分数Vf2满足0.2&lt;Vf1/Vf2的关系。2.根据权利要求1所述的成型件，其中，所述碳纤维是重均纤维长度为Lw的不连续碳纤维，并且所述区域a是所述孔h1的内壁面W1和假想的外壁面W2环绕的区域，所述假想的外壁面W2在与所述内壁面W1具有距离Lw的位置中平行于所述内壁面W1描绘。3.根据权利要求1或2所述的成型件，其中，所述区域a中碳纤维的体积分数Vf1与所述区域a之外的成型件区域中碳纤维的体积分数Vf2满足0.2&lt;Vf1/Vf2&lt;1.2的关系。4.根据权利要求1至3中任一项所述的成型件，其中，所述热塑性树脂的线性膨胀系数Cm满足Cm/C2&lt;1。5.根据权利要求1至4中任一项所述的成型件，其中，所述线性膨胀系数C1为22×10-5/℃以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的成型件，其中，所述碳纤维的重均纤维长度Lw为1至100mm。7.根据权利要求6所述的成型件，其中，包含在所述区域a之外的成型件区域中的碳纤维在面内方向二维随机分散；并且所述区域a之外的成型件区域在所述面内方向中的线性膨胀系数C3为大于0且2.0×10-5/℃以下。8.根据权利要求1至7中任一项所述的成型件，其中，所述成型件中包含的碳纤维是碳纤维束(A)、碳纤维束(B1)和/或单一碳纤维(B2)的混合物，所述碳纤维束(A)各自由下式(1)限定的临界单纤维数量以上的单纤维构成，所述碳纤维束(B1)各自由小于临界单纤维数量的单纤维构成，所述碳纤维束(A)与所有纤维的比例大于5vol％且小于99vol％，并且所述碳纤维束(A)中单纤维的平均数量(N)...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木秀平，横沟穗高，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP