连续碳纤维束、片状模塑料和使用其进行成型的纤维增强复合材料制造技术

本发明专利技术涉及通过切断成25.4mm的长度而容易地进行分割的连续碳纤维束、片状模塑料(SMC)和使用其进行成型的纤维增强复合材料。本发明专利技术的问题通过下述的SMC以及使用其进行成型的纤维增强复合材料解决，该SMC是由碳纤维束和基体树脂组合物形成的SMC，该碳纤维束由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成；在针对各个碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布中，众数值为具有最大质量的碳纤维束的质量的50％以下。

Continuous carbon fiber bundle, sheet molding compound and fiber reinforced composite material formed by using the same

The present invention relates to a continuous carbon fiber bundle, a flake mold plastic (SMC) and a fiber reinforced composite which is formed by cutting off the length of 25.4mm easily. The problem of the invention is solved by the following SMC and the fiber reinforced composite material used for molding, the SMC is a SMC formed by a carbon fiber bundle and a matrix resin composition, formed by a carbon fiber with a single fiber size of less than 1.0dtex above 2.4dtex, and a carbon fiber bundle for the mass of the carbon fiber bundles. In mass distribution, the mass value is less than 50% of the mass of the carbon fiber bundle with the greatest mass.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连续碳纤维束、片状模塑料和使用其进行成型的纤维增强复合材料
本专利技术涉及连续碳纤维束、片状模塑料和使用其进行成型的纤维增强复合材料。本申请基于2015年11月5日在日本提出申请的日本特愿2015-217697号以及2016年8月31日在日本提出申请的日本特愿2016-169560号主张优先权，将其内容援用于此。
技术介绍
从高强度且高刚性的观点出发，纤维增强树脂制结构体被用于运动或休闲用途、飞机、船舶、铁路车辆、汽车等产业用途之类的广泛领域中。另外，对于这样的纤维增强树脂制结构体来说，已经广泛进行了通过挤压成型来制造的方法。作为成型材料，使用了在增强纤维中浸渗热固化性树脂而成的预浸料、片状模塑料(以下称为SMC)等。由于SMC使用纤维长较短的不连续纤维，因而与通常使用连续纤维的预浸料相比，具有纤维增强树脂制结构体的机械物性降低这样的问题，但由于SMC是使材料流动而填充到模具内的，因而适于形成难以利用预浸料成型的具有细小凹凸的复杂形状。在增强纤维中，碳纤维的单位重量强力、比弹性模量最高，能够大幅减轻部件重量，因而在上述领域中进行了实用化，SMC中使用的增强纤维也取得了由现有的玻璃纤维替换成碳纤维的进展。碳纤维通常以将数万根到数十万根碳纤维长丝(一根纤维的粗度为数微米～数十微米)集合而成的原丝(strand)形态来使用。(下文中将构成碳纤维的原丝的碳纤维长丝的根数记载为长丝数，有时不带单位来表示，在行业内将1000表示为K，例如3000称为3K)近年来，出于降低碳纤维本身的制造成本的目的、降低部件的制造成本的目的，将由长丝数为1万(10K)以上构成的碳纤维原丝付诸实用。长丝数为1万以上的碳纤维原丝中的长丝根数多，结果外观变粗，因而被称为粗径(太物)原丝(下文中记载为“粗径原丝”)。粗径原丝的成本降低，但另一方面，将其用作增强纤维的纤维增强树脂制结构体的机械物性可能会降低。例如在非专利文献1中示出了随着碳纤维原丝的长丝数增加，由SMC成型得到的复合材料的强度和弹性模量降低的内容。现有技术文献非专利文献非专利文献1：N.Tsuchiyama“TheMechanicalPropertiesofCarbonFiberSMC”,ProceedingsoftheFourthInternationalConferenceonCompositeMaterialsICCM-IV),1982,p.497-503
技术实现思路
专利技术所要解决的问题鉴于该现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种连续碳纤维束，其能够容易地得到用于成型出显示出良好的机械物性的纤维增强复合材料的SMC；一种SMC，其由碳纤维束和基体树脂组合物形成，所述碳纤维束由该连续碳纤维束得到；以及使用其进行成型的纤维增强复合材料。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术采用下述的手段。即，[1]一种连续碳纤维束，其是由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成的连续碳纤维束，其中，使在保持连续碳纤维束的宽度的同时每隔24.5mm进行切割所得到的小片从1m的高度下落到水平面上而得到各个碳纤维束，在针对该各个碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布中，众数值为具有最大质量的碳纤维束的质量的50％以下。[2]一种连续碳纤维束，其是由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成的连续碳纤维束，其中，使在保持连续碳纤维束的宽度的同时每隔24.5mm进行切割所得到的小片从1m的高度下落到水平面上而得到各个碳纤维束，针对该各个碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布的半峰宽为0.03g/英寸以上。[3]如[1]或[2]中所述的连续碳纤维束，其中，上述碳纤维的单纤维的垂直于纤维轴的截面的正圆度为0.7以上0.9以下。[4]如[1]～[3]中任一项所述的连续碳纤维束，其中，该连续碳纤维束与镀硬铬表面的动摩擦系数为1.4以下，总纤度为50000dtex以上，所述镀硬铬表面的由JISB0601测定的算术平均粗糙度Ra为0.63μm、最大高度Rmax为6.8μ、十点平均粗糙度Rz为5.45μm、平均峰高度Rpm为2.11μm、峰计数值Pc为24.2。[5]如[1]～[4]中任一项所述的连续碳纤维束，其中，纤维束每1mm厚度的交织值为100次以下。[6]如[1]～[5]中任一项所述的连续碳纤维束，其中，该连续碳纤维束包含满足下述(1)～(4)的上胶剂。(1)上述上胶剂含有下述(A)～(D)。(A)在分子中具有至少1个环氧基的化合物，该化合物是在分子中具有2个以上环氧基的环氧化合物与不饱和一元酸的酯化合物(B)固化物的断裂伸长率为40％以上的2官能型的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物化合物(C)硬脂酸酯化合物(D)表面活性剂(2)上述化合物(A)与上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(B)的含量的质量比以氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(B)/化合物(A)之比计为1/3以上2/1以下。(3)上述化合物(A)和上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(B)的总量在全部上胶成分中所占的比例为20质量％以上。(4)上述硬脂酸酯化合物(C)在全部上胶成分中所占的比例为5质量％以上30质量％以下。[7]一种片状模塑料，其是由碳纤维束和基体树脂组合物形成的片状模塑料，该碳纤维束由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成；在针对各个碳纤维束的每单位长度的质量的碳纤维束质量分布中，众数值为具有最大质量的碳纤维束的质量的50％以下。[8]一种片状模塑料，其是由碳纤维束和基体树脂组合物形成的片状模塑料，该碳纤维束由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成；针对各个碳纤维束的每单位长度的质量的碳纤维束质量分布的半峰宽为0.05g/英寸以上。[9]如[6]或[7]中所述的片状模塑料，其中，构成上述碳纤维束的碳纤维的单纤维的垂直于纤维轴的截面的正圆度为0.7以上0.9以下。[10]如[8]或[9]中所述的片状模塑料，其中，利用X射线衍射法检测衍射角2θ为25.4°的衍射X射线，由下式(1)～(3)求出的粗糙度β为4.5以下，粗糙度β的标准偏差为1.5以下。[数1]粗糙度其中，上述式中，f(φi)是由下式(2)表示的从X射线衍射测定中的第i个旋转角度(φi)的亮度(I(φi))中减去平均亮度而得到的亮度，dφ是X射线衍射测定的步宽。I(φi)是由下式(3)表示的按照积分强度达到10000的方式被标准化的值。[数2][11]一种纤维增强复合材料，其是使用上述[7]～[10]中任一项所述的片状模塑料进行成型的纤维增强复合材料。专利技术的效果通过使用由碳纤维束(其由本专利技术的连续碳纤维束制造)和基体树脂组合物形成的片状模塑料进行成型，能够得到显示出良好的机械物性的纤维增强复合材料。附图说明图1是示出实施例1～3和比较例1～6中的针对碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布的比较的图。图2是示出固化后的片状模塑料中的试验片的9处位置的示意图。图3是示出将碳纤维束的聚集体回收的一例的示意图。图4是示出用于测定动摩擦系数的装置的示意图。具体实施方式本专利技术的SMC是由碳纤维束和基体树脂组合物形成的SMC，该碳纤维束的单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex，单纤维的垂直于纤维轴的截面的正圆度为0.7以上0.9以下；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续碳纤维束，其是由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成的连续碳纤维束，其中，使在保持连续碳纤维束的宽度的同时每隔24.5mm进行切割所得到的小片从1m的高度下落到水平面上而得到各个碳纤维束，在针对该各个碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布中，众数值为具有最大质量的碳纤维束的质量的50％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.05 JP 2015-217697;2016.08.31 JP 2016-169561.一种连续碳纤维束，其是由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成的连续碳纤维束，其中，使在保持连续碳纤维束的宽度的同时每隔24.5mm进行切割所得到的小片从1m的高度下落到水平面上而得到各个碳纤维束，在针对该各个碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布中，众数值为具有最大质量的碳纤维束的质量的50％以下。2.一种连续碳纤维束，其是由单纤维纤度为1.0dtex以上2.4dtex以下的碳纤维形成的连续碳纤维束，其中，使在保持连续碳纤维束的宽度的同时每隔24.5mm进行切割所得到的小片从1m的高度下落到水平面上而得到各个碳纤维束，针对该各个碳纤维束的质量的碳纤维束质量分布的半峰宽为0.03g/英寸以上。3.如权利要求1或2所述的连续碳纤维束，其中，所述碳纤维的单纤维的垂直于纤维轴的截面的正圆度为0.7以上0.9以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的连续碳纤维束，其中，该连续碳纤维束与镀硬铬表面的动摩擦系数为1.4以下，总纤度为50000dtex以上，所述镀硬铬表面的由JISB0601测定的算术平均粗糙度Ra为0.63μm、最大高度Rmax为6.8μ、十点平均粗糙度Rz为5.45μm、平均峰高度Rpm为2.11μm、峰计数值Pc为24.2。5.如权利要求1～4中任一项所述的连续碳纤维束，其中，纤维束每1mm厚度的交织值为100次以下。6.如权利要求1～5中任一项所述的连续碳纤维束，其中，该连续碳纤维束包含满足下述(1)～(4)的上胶剂，(1)所述上胶剂含有下述(A)～(D)，(A)在分子中具有至少1个环氧基的化合物，该化合物是在分子中具有2个以上环氧基的环氧化合物与不饱和一元酸的酯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：新免祐介，三浦绢人，伊村宏之，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP