热塑性预浸料坯、纤维增强塑料及它们的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供保持轻量性及力学特性，并且可应对更复杂形状的纤维增强塑料。热塑性预浸料坯，其是热塑性树脂含浸于不连续增强纤维网而成的，前述热塑性预浸料坯满足以下的特征(A)或特征(B)中的至少一者。特征(A)：具有将构成前述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的至少一部分切断的多个切口。特征(B)：具有构成前述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的纤维长度的变异系数为40％以上的纤维长度变异区域。长度变异区域。长度变异区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热塑性预浸料坯、纤维增强塑料及它们的制造方法


[0001]本专利技术涉及包含增强纤维和热塑性基体树脂的热塑性预浸料坯及其制造方法，以及由该预浸料坯基材成型的纤维增强塑料及其制造方法。

技术介绍

[0002]由增强纤维和基体树脂形成的纤维增强塑料的比强度、比刚性优异，广泛用于电机
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电子用途、土木
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建筑用途、汽车用途、运动用途、航空器用途等。近年来，特别是对于面向汽车、航空器、运动制品等产业用制品的纤维增强塑料对于成型时的成型材料对复杂形状的追随性、成型品的轻量性的市场要求逐年提高。为了应对这样的要求，具有复杂形状且力学特性、轻量性优异的纤维增强塑料的压制成型品被广泛用于各种产业用途。
[0003]具体而言，专利文献1中公开了下述切口预浸料坯：对在一个方向上排列的连续增强纤维中含浸有树脂的单向预浸料坯设置将增强纤维切断的切口，提高成型时的形状追随性。
[0004]另外，专利文献2中公开了下述预浸料坯：通过使增强纤维为不连续纤维，并且制成在多个方向上分散的成型材料，从而成型时对复杂形状的追随性与成型品的力学特性的平衡优异。
[0005]此外，专利文献3公开了下述技术：规定对成型基材进行加压时产生的面内方向的变形量与加压后除压时的面外方向的变形量之比，同时实现成型品的力学特性和成型时对复杂形状的追随性。
[0006]作为用于实现成型品的轻量化的一个方法，专利文献4中公开了利用低比重的芯材。
[0007]但是，低比重的芯材具有作为单一材料的力学特性差的倾向。因此，在利用这样的芯材的情况下，为了保证成型品的力学特性，专利文献5公开了进行在芯材的外周配置高刚性的表皮(skin)材料等的制品设计。但是，在这样设计的制品中，质量必然增加，或者不得不增大厚度。即，即使作为结果能够实现制品的轻量化，其程度也相对变小。另外，为了保证成型品的力学特性而使用的表皮材料通常对复杂形状的形状追随性差，因此可成型的形状有限。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2008
‑
207544号公报
[0011]专利文献2：日本特开2010
‑
235779号公报
[0012]专利文献3：国际公开第2019/189384号
[0013]专利文献4：国际公开第2017/110528号
[0014]专利文献5：国际公开第2015/029634号

技术实现思路

[0015]专利技术所要解决的课题
[0016]用于产业用制品的纤维增强塑料为了提高力学特性及功能性，要求具有凸棱形状、拉深部、壁厚变化部等凹凸部，要求成型材料具有对复杂形状的追随性，但在专利文献1记载的专利技术中，由于纤维的取向方向为单向，因此形状追随性存在各向异性，可成型的形状存在限制。另外，由于制成的增强纤维塑料的力学特性也产生各向异性，因此需要设计纤维的取向方向并进行层叠。
[0017]专利文献2记载的专利技术中，由于增强纤维不连续，因此虽然具有一定的形状追随性，但是在不连续纤维沿多个方向取向的情况下，由于取向方向互不相同的纤维彼此干涉，因此对于用于伴有大变形的成型而言是不充分的。
[0018]另外，专利文献3记载的专利技术中，虽然通过面内变形和面外变形而复杂形状的成型是容易的，但是能够成型的形状存在限制，难以成型为所希望的形状。
[0019]并且，专利文献4、专利文献5中记载的结构体的制造方法中，成型时的形状追随性有限，有时难以成型为复杂形状。
[0020]由以上情况可知，需要具有高的力学特性且具备对复杂形状的追随性、轻量性的纤维增强塑料材料。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够同时实现成型品的高力学特性、成型时对复杂形状的追随性、成型品的轻量性的纤维增强塑料材料。
[0021]用于解决课题的手段
[0022]用于解决上述课题的本专利技术的一个方式为热塑性预浸料坯，其是热塑性树脂含浸于不连续增强纤维网而成的，前述热塑性预浸料坯满足以下的特征(A)或特征(B)中的至少一者，
[0023]特征(A)：具有将构成前述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的至少一部分切断的多个切口；
[0024]特征(B)：具有构成前述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的纤维长度的变异系数为40％以上的纤维长度变异区域。
[0025]另外，作为典型地将该热塑性预浸料坯成型而得到的纤维增强塑料而被掌握的本专利技术的其它方式为下述纤维增强塑料，其具有包含不连续增强纤维和热塑性树脂的热塑性树脂层，前述纤维增强塑料满足以下的特征(C)或特征(D)中的至少一者，
[0026]特征(C)：在前述热塑性树脂层中存在沿3个方向以上取向的前述不连续增强纤维的端部连续排列的端部排列结构；
[0027]特征(D)：具有包含于前述热塑性树脂层的不连续增强纤维的纤维长度的变异系数为40％以上的纤维长度变异部。
[0028]此外，如上所述的热塑性预浸料坯的制造方法、以及使用本专利技术的热塑性预浸料坯的纤维增强塑料的制造方法也作为本专利技术的一个方式来掌握。
[0029]专利技术的效果
[0030]根据本专利技术，能够得到对复杂形状的追随性高且能够表现高的力学特性的热塑性预浸料坯，由此，能够得到即使复杂形状，表面品质也良好且具有高的力学特性和轻量性的纤维增强塑料。
附图说明
[0031]图1是示出本专利技术的热塑性预浸料坯的一例的示意图。
[0032]图2是示出本专利技术的热塑性预浸料坯的厚度方向截面的一例的示意图。
[0033]图3是示出本专利技术的热塑性预浸料坯的切口的配置的一例的示意图。
[0034]图4是示出本专利技术的热塑性预浸料坯的纤维长度变异区域、或纤维增强塑料的纤维长度变异部中的典型的纤维长度分布的直方图的一例。
[0035]图5是示出本专利技术的热塑性预浸料坯的增强纤维的取向状态的一例的示意图。
[0036]图6是示出本专利技术的纤维增强塑料的连续排列的端部排列结构的一例的示意图。
[0037]图7是示出本专利技术的实施方式的一例的示意图。
[0038]图8是用于补充关于成型性试验的说明的示意图。
具体实施方式
[0039]＜热塑性预浸料坯＞
[0040]本专利技术的热塑性预浸料坯(以下有时简称为“预浸料坯”)是热塑性树脂含浸于不连续增强纤维网而成的，前述热塑性预浸料坯满足以下的特征(A)或特征(B)中的至少一者，
[0041]特征(A)：具有将构成前述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的至少一部分切断的多个切口；
[0042]特征(B)：具有构成前述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的纤维长度的变异系数为40％以上的纤维长度变异区域。
[0043]不连续增强纤维网是不连续增强纤维的聚集体，并且至少具有构成该聚集体的不连续增强纤维彼此直接接触的部位、或构成该聚集体的不连续增强纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.热塑性预浸料坯，其是热塑性树脂含浸于不连续增强纤维网而成的，所述热塑性预浸料坯满足以下的特征(A)或特征(B)中的至少一者，特征(A)：具有将构成所述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的至少一部分切断的多个切口；特征(B)：具有构成所述不连续增强纤维网的不连续增强纤维的纤维长度的变异系数为40％以上的纤维长度变异区域。2.如权利要求1所述的热塑性预浸料坯，其包含：40重量％以上90重量％以下的所述热塑性树脂、10重量％以上60重量％以下的所述不连续增强纤维。3.如权利要求1或2所述的热塑性预浸料坯，其中，热塑性预浸料坯满足所述特征(A)，所述切口是到达所述不连续增强纤维网的厚度方向50％以上100％以下的深度的切口。4.如权利要求1～3中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，热塑性预浸料坯满足所述特征(A)，所述切口被规则地配置。5.如权利要求1～4中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，热塑性预浸料坯满足所述特征(A)，所述不连续增强纤维的平均纤维长度在2mm以上20mm以下的范围内。6.如权利要求1～5中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，热塑性预浸料坯满足所述特征(A)，在形成有所述切口的切口区域中的换算为每1m2的切口长度之和为40m以上。7.如权利要求1～6中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，热塑性预浸料坯满足所述特征(A)，在形成有所述切口的切口区域中的换算为每1m2的切口长度之和为40m以上500m以下。8.如权利要求1或2所述的热塑性预浸料坯，其中，所述热塑性预浸料坯满足特征(B)，在所述纤维长度变异区域中，在下述条件下制成表示所述不连续增强纤维的纤维长度分布的直方图时，最高频率为70％以下，条件：测量从包含于纤维长度变异区域的不连续增强纤维中随机地选择的不连续增强纤维的长度，通过将从最小的纤维长度至最大的纤维长度的范围均等地分割成9份以制成组数为9的直方图；在将所述随机地选择的不连续增强纤维的根数作为100％时，频率设为属于各组的不连续增强纤维的根数所占的比例[％]。9.如权利要求8所述的热塑性预浸料坯，其中，在所述直方图中，存在3个以上频率为10％以上的组。10.如权利要求1～9中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，在将从所述热塑性预浸料坯仅切出具有所述多个切口的区域或所述纤维长度变异区域而成的前体的厚度设为R[mm]，将所述前体加热至使所述热塑性树脂熔融或软化的温度以上后在大气压下将所述前体保持1小时而得的纤维增强塑料的厚度设为S[mm]时，由S/R求出的膨胀倍率为2.0以上。11.如权利要求1、8～10中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，热塑性预浸料坯满足所述特征(A)及所述特征(B)，在所述纤维长度变异区域形成有将包含于不连续增强纤维网的增强纤维中的至少一
部分切断的多个切口。12.如权利要求1～11中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，所述不连续增强纤维为单纤维状。13.如权利要求1～12中任一项所述的热塑性预浸料坯，其中，所述不连续增强纤维在面内无规地取向。14.纤维增强塑料，其是将权利要求1～13中任一项所述的热塑性预浸料坯单独、或2张以上层叠并进行成型而成的。15.热塑性预浸料坯的制造方法，其为制造权利要求1～13中任一项所述的热塑性预浸料坯的方法，所述方法具有：网制作工序，其制作不连续增强纤维网；含浸工序，其使热塑性树脂含浸于不连续增强纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：足立健太郎，津田皓正，河原康太，本间雅登，松谷浩明，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：