复合预浸料坯及纤维增强树脂成型体制造技术

本发明专利技术的目的在于提供与其他部件的二次熔接性优异，并且显示出优异的操作性及增强特性的复合预浸料坯及纤维增强树脂成型体；热塑性树脂及热固性树脂含浸于增强纤维并形成热塑性树脂层及热固性树脂层而成的复合预浸料坯，该热塑性树脂及热固性树脂形成界面地相互接合，热塑性树脂存在于至少一个表面，在前述热塑性树脂层中包含连续的增强纤维，在与复合预浸料坯的面方向垂直的截面中，增强纤维分布于前述热塑性树脂层及前述热固性树脂层的各层的厚度的80％以上的区域，且前述热塑性树脂层与前述热固性树脂层的粘接强度为1N/24mm以上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合预浸料坯及纤维增强树脂成型体


[0001]本专利技术涉及热塑树脂层与热固性树脂层复合化而成的复合预浸料坯、及由该预浸料坯得到的纤维增强树脂成型体。

技术介绍

[0002]对于使用热固性树脂或热塑性树脂作为基质，且与碳纤维、玻璃纤维等增强纤维组合而成的纤维增强复合材料而言，其是轻质的，并且强度、刚性等力学特性、耐热性、以及耐腐蚀性优异，因此被应用于航空航天、汽车、铁道车辆、船舶、土木建筑及运动用品等众多。
[0003]然而，采用了热固性树脂的纤维增强复合材料并不适于以单一的成型工序来制造具有复杂形状的构件、结构体，在上述用途中，需要制作由纤维增强复合材料形成的部件，接着与同种或不同种的部件一体化。
[0004]以往，作为将采用了热固性树脂的纤维增强复合材料与同种或不同种的部件进行一体化的方法，通常为使用螺栓、铆钉、螺钉等的机械性接合方法、使用粘接剂的接合方法。机械性接合方法中，由于需要开孔等预先加工接合部分的工序，因此存在制造工序的长时间化及制造成本的增加的情况，另外，由于开孔，因此有材料强度降低的问题。使用粘接剂的接合方法中，由于需要包括粘接剂的准备、粘接剂的涂布操作的粘接工序、及固化工序，因此存在导致制造工序的长时间化，在粘接强度方面也不能充分满足可靠性的课题。
[0005]对于在基质中使用了热塑性树脂的纤维增强复合材料而言，除了使用上述机械性接合方法及粘接剂的接合之外，可以适用利用熔接将部件间接合的方法，因此存在可以缩短部件间的接合所需要的时间的可能性。另一方面，如航空器用结构部件那样，要求有在高温下的力学特性、优异的对化学品的耐性的情况下，与包括热固性树脂和增强纤维的纤维增强复合材料相比，存在耐热性、耐化学品性不足这样的课题。
[0006]这里，专利文献1中示出了将由热塑性树脂形成的部件、和由包含热固性树脂的纤维增强复合材料形成的部件进行一体化的方法。即，在上述文献中记载的方法中，通过在包括增强纤维和热固性树脂的预浸料坯片的表面层叠热塑性树脂膜，并加热
·
加压，由此得到纤维增强复合材料。之后，将所得的纤维增强复合材料放入模具，并将热塑性树脂注射成型，利用注射成型将所形成的热塑性树脂部件与纤维增强复合材料接合。
[0007]专利文献2中记载了不连续纤维增强树脂片，其中，在一个表面含浸有热塑性树脂，在另一个表面含浸有粘接剂树脂。
[0008]专利文献3中记载了在增强纤维基材的表面配置热塑性树脂的同时、或在此之后注入热固性树脂，并使其固化，得到纤维增强复合材料的内容。这样的纤维增强复合材料能够实现在热塑性树脂的表面熔接其他部件。
[0009]专利文献4中记载了在从表面起至厚度为20％的深度范围内包含热塑性树脂的预浸料坯。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本特开平10
‑
138354号公报
[0013]专利文献2：国际公开第2014/103658号小册子
[0014]专利文献3：日本特开2006
‑
44261号公报
[0015]专利文献4：日本特开2019
‑
38939号公报

技术实现思路

[0016]专利技术所要解决的课题
[0017]然而，专利文献1中虽然记载了在热固性预浸料坯上配置熔融的热塑性树脂基材而得到纤维增强复合材料的方法，但经熔融的热塑性树脂基材难以操作，为了将热塑性树脂基材与热固性预浸料坯复合化，需要控制成型条件。此外，由于在表层仅存在热塑性树脂，因而难以控制翘曲。
[0018]就专利文献2中记载的纤维增强树脂片而言，其虽然是热塑性树脂层与粘接剂层牢固地粘接的具有熔接性的基材，但由于构成片的增强纤维是不连续的且呈无纺布状，因而作为基材的力学物性未必满足产业领域的要求。
[0019]专利文献3中虽然公开了在热塑性树脂部分地含浸的增强纤维片中，同时注入或者后续注入热固性树脂而得的纤维增强复合材料，但其为RTM成型用的纤维增强复合材料，没有作为未固化的预浸料坯的功能、没有柔软度，因此无法满足作为基材的要求。
[0020]专利文献4中虽然公开了在表层配置有热塑性树脂的预浸料坯，但热塑性树脂不是为了热熔接性而赋予的，不满足作为接合用途的要求。
[0021]根据上述内容可知，当务之急是提供一种下述这样的复合预浸料坯，该复合预浸料坯显示出与其他部件的二次熔接性(热熔接性)，并且纤维增强热塑性树脂层与热固性树脂层牢固地密合，力学物性及操作性优异。
[0022]用于解决课题的手段
[0023]用于解决上述课题的本专利技术主要具有以下的任一构成。
[0024](1)复合预浸料坯，其是热塑性树脂及热固性树脂含浸于增强纤维、并形成热塑性树脂层及热固性树脂层而成的复合预浸料坯，该热塑性树脂层及热固性树脂层形成界面地相互接合，
[0025]热塑性树脂层存在于复合预浸料坯的至少一个表面，在前述热塑性树脂层中包含连续的增强纤维，
[0026]在与复合预浸料坯的面方向垂直的截面中，增强纤维分布于前述热塑性树脂层及前述热固性树脂层的各层的厚度的80％以上的区域，
[0027]并且，前述热塑性树脂层与前述热固性树脂层的粘接强度为1N/24mm以上。
[0028](2)复合预浸料坯的制造方法，将在增强纤维上含浸有热固性树脂的热固性预浸料坯以与热塑性半含浸料坯的未含浸区域相接触的方式层叠于前述热塑性半含浸料坯并进行加热加压，其中，前述热塑性半含浸料坯是在连续的增强纤维上以在表面残留前述未含浸区域的方式含浸热塑性树脂而得的。
[0029](3)复合预浸料坯的制造方法，其中，将在增强纤维上含浸有热固性树脂的热固性预浸料坯层叠于热塑性预浸料坯并进行加热加压，其中，前述热塑性预浸料坯是在连续的
增强纤维上含浸熔融温度为180℃以下的热塑性树脂而得的。
[0030](4)纤维增强树脂成型体，其是热塑性树脂及热固性树脂含浸于增强纤维、并形成热塑性树脂层及热固性树脂层而成的纤维增强树脂成型体，前述纤维增强树脂成型体及热固性树脂层形成界面地相互接合，
[0031]热塑性树脂层存在于前述纤维增强树脂成型体的至少一个表面，在前述热塑性树脂层中包含连续的增强纤维，
[0032]在与复合预浸料坯的面方向垂直的截面中，增强纤维分布于前述热塑性树脂层及前述热固性树脂层的各层的厚度的80％以上的区域，
[0033]并且，前述热塑性树脂层与前述热固性树脂层的粘接强度为1N/24mm以上。
[0034]专利技术的效果
[0035]本专利技术的复合预浸料坯中，由于增强纤维不仅分散于热固性树脂层，而且也分散于热塑性树脂层，因此显示出优异的力学特性，作为预浸料坯的翘曲也小，操作性也优异。此外，在使用本预浸料坯来将成型体成型时，由于热塑性树脂层与热固性树脂层牢固地粘接，因而在成型时热塑性树脂层与热固性树脂层也不易剥离。此外，在本专利技术的预浸料坯中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.复合预浸料坯，其是热塑性树脂及热固性树脂含浸于增强纤维、并形成热塑性树脂层及热固性树脂层而成的复合预浸料坯，所述热塑性树脂层及热固性树脂层形成界面地相互接合，热塑性树脂层存在于所述复合预浸料坯的至少一个表面，在所述热塑性树脂层中包含连续的增强纤维，在与所述复合预浸料坯的面方向垂直的截面中，增强纤维分布于所述热塑性树脂层及所述热固性树脂层的各层的厚度的80％以上的区域，并且，所述热塑性树脂层与所述热固性树脂层的粘接强度为1N/24mm以上。2.如权利要求1所述的复合预浸料坯，其中，所述热塑性树脂层中的所述增强纤维的体积含有率为10％以上。3.如权利要求1或2所述的复合预浸料坯，其中，所述热塑性树脂层中的每0.05mm见方的单位分区中的所述增强纤维的纤维含有率的变异系数Q为40％以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的复合预浸料坯，其中，所述增强纤维为碳纤维。5.如权利要求1～4中任一项所述的复合预浸料坯，其中，在所述热固性树脂层中包含连续的增强纤维。6.如权利要求1～5中任一项所述的复合预浸料坯，其中，作为所述热塑性树脂层中所含的增强纤维，使用通过威廉米法测得的表面自由能为10～50mJ/m2的增强纤维。7.如权利要求1～6中任一项所述的复合预浸料坯，其中，在所述热塑性树脂层及所述热固性树脂层中，沿单向取向的增强纤维以排列为1层或多层的形态存在。8.如权利要求1～7中任一项所述的复合预浸料坯，其中，所述热塑性树脂层及所述热固性树脂层中所含的增强纤维相同。9.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：筱原光太郎，本间雅登，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：