纤维增强树脂成型材料制造技术

纤维增强树脂成型材料，其特征在于，其是至少由构成要素(I)及(II)构成的纤维增强树脂成型材料，所述构成要素(I)及(II)由纤维增强热塑性树脂片状物形成，构成要素(I)是在树脂中包含增强纤维束(i)而成的，所述增强纤维束(i)的平均纤维数n1为5,000根以下，平均纤维长度Lf1为10mm以上且100mm以下，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，构成要素(II)是在树脂中包含增强纤维束(ii)而成的，所述增强纤维束(ii)的平均纤维数n2为500根以上，平均纤维长度Lf2为3mm以上且小于10mm，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，所述纤维增强树脂成型材料中，构成要素(I)及(II)以构成要素(I)露出于表面的方式层叠。提供成型时的流动性和力学特性、尤其是拉伸强度和弯曲强度优异的纤维增强树脂成型材料。

Fiber Reinforced Resin Molding Material

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强树脂成型材料
本专利技术涉及力学特性和复杂形状成型性优异的纤维增强树脂成型材料。
技术介绍
碳纤维增强复合材料(CFRP)的比强度·比刚性优异，近年来，面向汽车部件的CFRP的开发也变得活跃。作为CFRP在汽车中的应用例，在航空器、运动材料中有实际成果的使用热固性树脂的预浸料坯、基于树脂传递模塑(RTM)、纤维缠绕(filamentwinding，FW)的部件已上市。另一方面，使用热塑性树脂的CFRP能够进行高速成型，且再循环性也优异，因此作为面向量产车的材料而受到瞩目。其中，加压成型由于生产率高、并且还能够应对复杂的形状、大面积的成型，因此殷切期待其替代金属成型。就加压成型中使用的中间基材而言，使用了不连续增强纤维的片状材料为主流。作为代表性材料，有片状模塑料(SMC)、玻璃毡热塑性塑料(GMT)(专利文献1、专利文献2)。对于任何中间基材而言，均用于所谓的流动冲压成型(材料在模腔内流动而填充)，并采用下述形态：较长的增强纤维成为短切线束状及/或旋涡状而分散于热塑性树脂中。由于由单丝数多的纤维束形成，因此有下述倾向：虽然成型时的流动性优异，但成型品的力学特性差。作为力学特性优异的材料，存在：由分散为单丝状的不连续增强纤维形成的热塑性树脂构成要素(I)及(II)彼此层叠而得到的加压成型用中间基材(专利文献3)；以热塑性树脂为基体的连续玻璃纤维片材与玻璃短纤维片材的层叠体即加压成型用增强冲压成型片材(专利文献4)。它们的力学特性均优异，但流动性均差。作为同时实现了力学特性和流动性的材料，有由纤维长度、浓度参数不同的片材形成的多层结构的成型材料(专利文献5)。通过将表层片材进行长纤维化，从而提高弯曲特性，通过将内层片材进行短纤维化，从而提高流动性。像这样，正在进行用于均衡性良好地同时实现力学特性和成型时的流动性的改善，但不仅是弯曲特性，还要求拉伸特性的提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-141502号公报专利文献2：日本特开2003-80519号公报专利文献3：日本特开2014-28510号公报专利文献4：日本特开平6-47737号公报专利文献5：日本专利第5985085号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题因此，鉴于上述要求，本专利技术的课题在于提供成型时的流动性和力学特性、尤其是拉伸强度和弯曲强度优异的纤维增强树脂成型材料。用于解决课题的手段本申请的专利技术人进行了深入研究，结果，专利技术了能够解决上述课题的纤维增强树脂成型材料。即，本专利技术包含以下的构成。[1]纤维增强树脂成型材料，其特征在于，其是至少由构成要素(I)及(II)构成的纤维增强树脂成型材料，所述构成要素(I)及(II)由纤维增强热塑性树脂片状物形成，构成要素(I)是在树脂中包含增强纤维束(i)而成的，所述增强纤维束(i)的平均纤维数n1为5,000根以下，平均纤维长度Lf1为10mm以上且100mm以下，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，构成要素(II)是在树脂中包含增强纤维束(ii)而成的，所述增强纤维束(ii)的平均纤维数n2为500根以上，平均纤维长度Lf2为3mm以上且小于10mm，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，所述纤维增强树脂成型材料中，构成要素(I)及(II)以构成要素(I)露出于表面的方式层叠。[2]如[1]所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(i)的切断角度θ为3°以上且30°以下。[3]如[1]或[2]所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(ii)的切断角度θ为3°以上且30°以下。[4]如[1]～[3]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(i)的平均纤维长度Lf1与增强纤维束(ii)的平均纤维长度Lf2之比Q(＝Lf1/Lf2)为3以上且小于30。[5]如[1]～[4]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，构成要素(I)的纤维体积含有率Vf1与构成要素(II)的纤维体积含有率Vf2之比P(＝Vf1/Vf2)为1.5以上。[6]如[1]～[5]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，构成要素(I)与(II)的层叠结构为[(I)/(II)/(I)]。[7]如[1]～[6]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(i)的长宽比A1为2以上。[8]如[1]～[7]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(ii)的长宽比A2为3以下。[9]如[1]～[8]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其厚度为1mm以上。[10]如[1]～[9]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，相对于构成要素(I)及(II)的总体积而言的构成要素(II)的体积比例为50～95体积％。[11]如[1]～[10]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(i)及(ii)由碳纤维形成。[12]如[1]～[11]中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，上述树脂是包含选自聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚亚芳基硫醚树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酮、聚醚醚酮树脂、聚醚酮酮树脂、聚醚砜树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂的组中的至少一种而成的。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供力学特性和复杂形状成型性优异的纤维增强树脂成型材料。附图说明[图1]为示出本专利技术的一个实施方式涉及的纤维增强树脂成型材料的立体图。[图2]为示出本专利技术的另一实施方式涉及的纤维增强树脂成型材料的立体图。[图3]为示出构成本专利技术的纤维增强树脂成型材料的增强纤维束的一例的俯视图。[图4]为示出构成本专利技术的纤维增强树脂成型材料的增强纤维束的另一例的俯视图。[图5]为示出图3的增强纤维束的立体图。具体实施方式如图1这样，本专利技术的纤维增强树脂成型材料为构成要素(I)与构成要素(II)层叠而得到的材料。构成要素(I)与构成要素(II)可以一体化，也可以不一体化。构成要素(I)和构成要素(II)由增强纤维束和树脂形成。重要的是，构成要素(I)与构成要素(II)以构成要素(I)成为表面的方式层叠。更优选如图2的[构成要素(I)/构成要素(II)/构成要素(I)]这样、内部为构成要素(II)的层叠结构。此处，各构成要素的层叠张数可以为任意张。构成要素(II)相对于纤维增强树脂成型材料整体而言的比例优选为50％以上，更优选为60％以上，进一步优选为75％以上。另外，优选为95％以下，更优选为90％以下，进一步优选为85％以下。在该范围内时，能够提高力学特性和流动性。构成要素(I)的纤维体积含有率Vf1优选为15体积％以上，更优选为25体积％以上，进一步优选为35体积％以上。在该范围内时，能够提高纤维增强树脂成型材料的力学特性。另外，构成要素(I)的纤维体积含有率Vf1为70体积％以下时，可实际地达成。构成要素(II)的纤维体积含有率Vf2优选为30体积％以下，更优选为20体积％以下，进一步优选为10体积％以下。在该范围内时，能够提高纤维增强树脂成型材料的流动性。另外，构成要素(II)的纤维体积含有率Vf2为5体积％以上时，可实际地达成。构成要素(I)的纤维体积含有率Vf1与构成要素(II)的纤维体积含有率Vf2之比P(＝Vf1/Vf2)优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纤维增强树脂成型材料，其特征在于，其是至少由构成要素(I)及(II)构成的纤维增强树脂成型材料，所述构成要素(I)及(II)由纤维增强热塑性树脂片状物形成，构成要素(I)是在树脂中包含增强纤维束(i)而成的，所述增强纤维束(i)的平均纤维数n1为5,000根以下，平均纤维长度Lf1为10mm以上且100mm以下，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，构成要素(II)是在树脂中包含增强纤维束(ii)而成的，所述增强纤维束(ii)的平均纤维数n2为500根以上，平均纤维长度Lf2为3mm以上且小于10mm，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，所述纤维增强树脂成型材料中，构成要素(I)及(II)以构成要素(I)露出于表面的方式层叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.02 JP 2017-0176991.纤维增强树脂成型材料，其特征在于，其是至少由构成要素(I)及(II)构成的纤维增强树脂成型材料，所述构成要素(I)及(II)由纤维增强热塑性树脂片状物形成，构成要素(I)是在树脂中包含增强纤维束(i)而成的，所述增强纤维束(i)的平均纤维数n1为5,000根以下，平均纤维长度Lf1为10mm以上且100mm以下，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，构成要素(II)是在树脂中包含增强纤维束(ii)而成的，所述增强纤维束(ii)的平均纤维数n2为500根以上，平均纤维长度Lf2为3mm以上且小于10mm，并且每单位宽度的纤维数为2,000根/mm以下，所述纤维增强树脂成型材料中，构成要素(I)及(II)以构成要素(I)露出于表面的方式层叠。2.如权利要求1所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(i)的切断角度θ为3°以上且30°以下。3.如权利要求1或2所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(ii)的切断角度θ为3°以上且30°以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的纤维增强树脂成型材料，其中，增强纤维束(i)的平均纤维长度Lf1与增强纤维束(ii)的平均纤维长度Lf2之比Q(＝Lf1/Lf2)为3以上且小于3...

【专利技术属性】
技术研发人员：清家聪，馆山胜，布施充贵，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP