切口预浸料以及缺口预浸渍片材制造技术

本发明专利技术提供一种中间基材和使用了该中间基材的纤维强化塑料的制造方法。所述中间基材，处理性、向复杂形状的形状追随性优异，而且即使在低压成型中，在形成纤维强化塑料的场合，也很难发生褶皱或孔隙这些引起部件强度降低的成型缺陷，成品率高，具有优异的力学特性、其偏差低，表现优异的尺寸稳定性。本发明专利技术的特征是一种切口预浸料，是具有含强化纤维的层的预浸料，所述强化纤维含浸了树脂组合物，预浸料中树脂组合物的含浸率在规定的范围内，通过多个切口，强化纤维的至少一部分是由规定纤维长度的强化纤维构成，且强化纤维的体积含有率Vf在规定范围内。

Notch prepreg and notch prepreg sheet

The invention provides an intermediate base material and a method for manufacturing a fiber reinforced plastic using the intermediate base material. The intermediate substrate processing, to follow the shape of complex shape excellent, and even in the low pressure molding, in the form of fiber reinforced plastics applications, it is difficult to fold or pore forming defects caused by these components reduces the strength, high rate of finished products, with its excellent mechanical properties, low dimensional deviation, performance excellent stability. The invention is characterized in that a wound prepreg is having a reinforcing fiber layer prepreg, the reinforcing fibers impregnated with a resin composition, leaching rate within the range of prepreg resin composition containing material, through multiple incision, at least a portion of the fiber is composed of to strengthen the provisions of fiber fiber length, and the fiber volume fraction Vf in the specified range.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切口预浸料以及缺口预浸渍片材
本专利技术涉及具有多个切口的切口预浸料，所述预浸料具有含强化纤维的层，所述强化纤维含浸了树脂组合物。更详细地来说，本专利技术涉及上述切口预浸料，该切口预浸料可以很好地作为纤维强化塑料的中间基材使用，所述纤维强化塑料可以很好地适用于航空机部件、汽车部件、运动用具等中。
技术介绍
由强化纤维和基质树脂形成的纤维强化塑料，比强度、比模量高，力学特性优异、具有耐气候性、耐药品性等高机能性等，因此在产业用途中受到注目，因而在航空器、宇宙飞船、汽车、铁道、船舶、电化制品、运动用具等的结构用途中广泛使用，其需求也年年增高。已知层叠预浸料，用高压釜等进行加压成型可以得到高品质的纤维强化塑料，所述预浸料的中间基材是在连续的强化纤维中含浸了热固性树脂或热塑性树脂的中间基材。由连续纤维制成的预浸料很难成型为三维形状，现有技术中有被称为自动铺带叠放的技术，该技术将预浸料裁成几mm宽度的带状，在三维形状上并排进行层叠，宽度狭窄的带本身实质上为二维形状即可，即使是复杂的形状也可以进行形状的追随(例如，专利文献1)。但是，在大面积、厚部件的三维叠层中使用存在生产性低的问题。另一方面，作为生产性优异的工艺，已知将层叠为平板状的预浸料一次性赋型为三维形状的热压成型技术(例如专利文献2)。但是，在赋型时由于预浸料的变形能力不足导致皱褶或桥接(纤维的突出)发生，有纤维强化塑料成品率降低的问题。在预浸料层叠体固化形成纤维强化塑料的过程中，由于发生厚度减少，在有形状变化的部位，例如在R部被赋型的预浸料层叠体伴随着固化，预浸料层叠体的上下产生周长差。预浸料层叠体，由于其中伸长性低的强化纤维为连续状态，因此为了消除周长差会发生弯曲形成皱褶，或发生桥接而不追随模具形状等这样的成型缺陷。另外，桥接的正下方由于很难施加成型压力，容易发生孔隙。该孔隙的产生在使用真空泵作为加压手段的烘箱成型等低压成型中是更为显著的问题。现有技术文献专利文献1：特许第1575158号公报专利文献2：特开2001-38752号公报专利技术概述专利技术所要解决的课题本专利技术的课题是鉴于上述
技术介绍
提供一种中间基材和使用了中间基材的纤维强化塑料的制造方法。所述中间基材，不限于热成型，在将二维片状的中间基材赋型、成型为三维形状时，处理性、向复杂形状的形状追随性优异，而且即使在设备投资少可成型大型部件的低压成型中，在形成纤维强化塑料的场合，也很难发生褶皱或孔隙这些引起部件强度降低的成型缺陷，成品率高，表现优异的力学特性和表面品味。解决课题的手段本专利技术为了解决该课题，采用如下手段。即，一种切口预浸料，是具有含强化纤维的层的预浸料，所述强化纤维含浸了树脂组合物，通过多个切口，强化纤维的至少一部分是由纤维长度L为10～300mm的强化纤维构成，且强化纤维的体积含有率Vf在45～65％的范围内。专利技术效果根据本专利技术，可以得到向三维形状的赋型性优异、抑制了引起部件强度低下的成型缺陷的成型稳定性优异的纤维强化塑料的中间基材。附图的简单说明[图1]是显示本专利技术的切口预浸料的断面的一例的示意图。[图2]是显示本专利技术的切口预浸料的切割图案的一例的示意图。[图3]是显示本专利技术的切口预浸料的切割图案的一例的示意图。[图4]是显示本专利技术的切口预浸料的切割图案的一例的示意图。[图5]是显示本专利技术的切口预浸料的切割图案的一例的示意图。[图6]是显示本专利技术的切口预浸料的切割图案的一例的示意图。[图7]是使用了本专利技术的切口预浸料的强化纤维塑料的一例的示意图。[图8]是显示本专利技术的切口预浸料制造时刀刃与带状支持体的位置关系的示意图。专利技术的实施方式本专利技术者，为了获得向三维形状的赋型性优异、即使低压成型也很难残留孔隙、所得到的成型品(纤维强化塑料)表现优异的力学特性、低偏差性、高表面品味的中间基材，进行了深入研究，结果发现，通过插入多个切口，向面外方向形成脱气通路，且使得强化纤维不连续，可以提高对三维形状的追随性，防止桥接而抑制皱褶或孔隙的产生，从而解决的该课题。具体而言，本专利技术是一种切口预浸料，是具有含强化纤维的层的预浸料，所述强化纤维含浸了树脂组合物，通过多个切口，强化纤维的至少一部分是由纤维长度L为10～300mm的强化纤维构成，且强化纤维的体积含有率Vf在45～65％的范围内。如果将预浸料多层层叠而得到的预浸料层叠体赋型为三维形状进行成型，则由于与预浸料层叠体的厚度相比成型后的纤维强化塑料的厚度薄，在角R部等的曲面处预浸料层叠体的上下面产生周长差。为了消除周长差，在预浸料中的强化纤维仅由连续纤维构成时，预浸料不能在强化纤维的方向上伸长，在上下面的拉伸侧发生桥接，中立轴弯曲向拉伸侧移动，因此很容易发生预浸料层叠体几乎全体被施加负荷，多个层集中弯曲发生褶皱。进而，桥接的正下方承受在成型时强化纤维受到的负重，压力很难传导，容易发生孔隙。该倾向在高压釜，进而仅以真空泵作为加压手段的烘箱成型等低压成型中比在加压成型等高压成型中更加显著。根据本专利技术，利用多个切口，可以在确保在成型中向面外方向的气体流路的同时，由于强化纤维不连续，预浸料可以在纤维方向拉伸，预浸料层叠体在曲面成型时不发生桥接，可以抑制皱褶和孔隙的发生。另外，切口预浸料成型时在纤维方向的伸长程度可以通过后述的切口预浸料成型时的扩张率评价。不管成型品的尺寸如何，通过切口可以通过最短的通路向面外方向脱气，如果需要，在想要脱气的地方，例如仅仅在施加压力困难的凹部插入切口等就可以积极地进行控制。通过切口使得被切断的强化纤维的纤维长度L为300mm以下，可以确保在成型时向面外方向的气体脱气通路数量，可以有效地实现桥接抑制。L为10mm以上时，由于切口之间的距离较远，使用这样的切口预浸料成型的强化纤维塑料在承受负荷时，裂缝很难连接因而强度高。考虑到成型时的形状追随性、孔隙等的成型缺陷抑制效果与成型的纤维强化塑料的力学特性之间的关系，由切口切断的强化纤维的纤维长度L更优选的范围是20～300mm。另外，纤维长L如图2～6所示那样，是指任意的切口与在强化纤维方向上最接近的切口(成对的切口)所切断的强化纤维的长度。由于插入切口时会发生强化纤维的偏移，有时候会故意插入长的切口，所以也存在比大多数强化纤维的长度L短的强化纤维，其比例只要小于5％即可。优选多个切口对应于被赋型为三维形状的预浸料层叠体的形状变化大的部位即可。通过将强化纤维的体积含有率Vf设定在65％以下，切口部的强化纤维发生滑动，可以有效地抑制桥接，可以获得形状追随性和孔隙等的成型缺陷抑制效果。从该观点出发，更优选Vf为60％以下。另外，虽然Vf越低越可以抑制桥接，但是如果Vf低于45％，则很难获得结构材料所必须的高力学特性。从该观点出发，Vf更优选为55％以上。另外，强化纤维的体积含有率Vf的测定，可以按照实施例1中记载方法，将预浸料固化后处理光学显微镜获得的图像进行测定。在本专利技术中，为了进一步提高成型时的脱气性，优选向强化纤维部分地含浸树脂组合物(即，一部分未含浸)制成切口预浸料。具体来说，如图1所示那样，是由第一层和第二层构成的预浸料，第一层由强化纤维构成，第二层含有含浸了树脂组合物的强化纤维。通过使用在强化纤维中部分地含浸了树脂组合物的切口预浸料，预浸料内部的强化纤维的未含浸部分成为面内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切口预浸料，是具有含强化纤维的层的预浸料，所述强化纤维含浸了树脂组合物，通过多个切口，强化纤维的至少一部分是由纤维长度L为10～300mm的强化纤维构成，且强化纤维的体积含有率Vf在45～65％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.19 JP 2014-1910831.一种切口预浸料，是具有含强化纤维的层的预浸料，所述强化纤维含浸了树脂组合物，通过多个切口，强化纤维的至少一部分是由纤维长度L为10～300mm的强化纤维构成，且强化纤维的体积含有率Vf在45～65％的范围内。2.根据权利要求1所述的切口预浸料，是由第一层和第二层构成的预浸料，第一层由强化纤维构成，第二层含有含浸了树脂组合物的强化纤维，在第一层的两侧设置有第二层，预浸料中树脂组合物的含浸率为10～90％。3.根据权利要求2所述的切口预浸料，第二层由A层和B层构成，A层由含浸了热固性树脂组合物的强化纤维构成，B层含有热塑性树脂粒子或纤维，B层面向切口预浸料的表面。4.根据权利要求1～3中任一项所述的切口预浸料，在室温下使切口预浸料的一侧表面与10cm水柱压力的水接触的情况下，在1分钟以内水从反向一侧的表面渗出。5.根据权利要求1～4中任一项所述的切口预浸料，切口预浸料是如下所述的切口预浸料，将该切口预浸料层叠并按照下面所示的方法而形成的切口预浸料层叠体的厚度比将该切口预浸料层叠体加热使其固化形成纤维强化塑料时的厚度厚5～50％，所述切口预浸料层叠体的形成方法是：由单面型和袋状薄膜形成密闭空间，在该密闭空间中配置由切口预浸料层叠而成的层叠体，在室温将该密闭空间抽真空，利用与大气压的压差将由切口预浸料层叠而成的层叠体加压从而形成切口预浸料层叠体。6.根据权利要求1～5中任一项所述的切口预浸料，切口预浸料是如下所述的切口预浸料，将该切口预浸料层叠16～32层并按照下面所示的方法进行曲面形成，在得到的纤维强化塑料的曲面部分实质上不含孔隙，所述曲面形成的方法是，由具有曲率半径为10mm的曲面的阴模和袋状薄膜形成密闭空间，在该密闭空间中配置由16～32层切口预浸料层叠而成的层叠体，将该密闭空间抽真空，利用与大气压的压差将由16～32层所述切口预浸料层叠而成的层叠体加压的同时，进行加热使其固化从而得到纤维强化塑料。7.根据权利要求1～6中任一项所述的切口预浸料，在切口预浸料的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田一朗，藤田雄三，荒井信之，佐藤成道，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP