复合材料及成形体的制造方法技术

一种复合材料以及使用了该复合材料的成形体的制造方法，复合材料包含增强纤维A和基质树脂，增强纤维A是纤维长度为5mm以上的不连续纤维，增强纤维A包含束宽度小于0.3mm的增强纤维A1和纤维宽度为0.3mm以上且3.0mm以下的增强纤维束A2，在将增强纤维束A2划分为预定的多个束宽区(束宽区的总数n≥3)、并将各束宽区中的增强纤维束A2的体积比例设为Vfi

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料及成形体的制造方法


[0001]本专利技术涉及将增强纤维的束分布调整为目标分布的、包含不连续纤维和基质树脂的复合材料以及使用了该复合材料的成形体的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，复合材料的机械特性优异，作为汽车等的结构部件而受到关注。
[0003]在专利文献1中，记载了使用长度不同的2种增强纤维和热塑性树脂的复合材料。在专利文献2中，利用小间距来抑制成形时的赋形不均和机械特性不均，从而提高成形后的成形体的外观。在专利文献3中，提供一种成形体，其通过使不连续的细束状的碳纤维不弯曲从而兼顾机械特性和成形性。专利文献4中记载了一种无规毡片，其包含平均纤维长度为3～100mm的增强纤维和热塑性树脂，平均纤维宽度分散比(Ww/Wn)为1.00以上且2.00以下。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开平10
‑
323829号公报
[0007]专利文献2：国际公开第2016/152563号小册子
[0008]专利文献3：国际公开第2019/107247号小册子
[0009]专利文献4：国际公开第2014/021316号小册子

技术实现思路

[0010]专利技术欲解决的技术问题
[0011]但是，专利文献1中记载的复合材料虽然使用2种长度的增强纤维(例如25mm和3mm)，但纤维束宽度过大(例如宽度15mm)。在使用了纤维束的宽度过大的增强纤维的情况下，由于纤维束的长径比过小，因此不仅不能充分地发挥纤维束的强度，而且由于被称为树脂囊的树脂的海过宽，因此以树脂为起点发生破坏。另外，专利文献1所记载的纤维束宽度全部为相同的长度，因此纤维束宽度没有分布，在纤维束之间容易产生树脂囊。
[0012]专利文献2所记载的复合材料虽然改善了单位面积重量不均，但对于纤维的束宽度的均匀化尚不充分，需要进一步提高复合材料的赋形性。
[0013]专利文献3所记载的专利技术在0.3
‑
3.0mm的束宽区间，束宽度为固定长度，因此没有使各束宽度均匀地存在的概念。因此，需要提高复合材料的搬运性(在基质树脂为热塑性基质树脂的情况下，加热后的复合材料的搬运性)。
[0014]专利文献4中记载的无规毡片虽然记载了平均纤维宽度分散比(Ww/Wn)为1.00以上且2.00以下，但这并不意味着纤维分布具有均匀的峰，也没有无论对哪个场所进行取样都是相同分布的观点。
[0015]因此，本专利技术的目的在于提供兼具更高的机械特性和成形性、进而提高成形时的赋形性的复合材料。
[0016]用于解决问题的技术手段
[0017]为了解决上述课题，本专利技术提供以下的手段。
[0018]1.一种复合材料，包含增强纤维A和基质树脂，
[0019]增强纤维A是纤维长度为5mm以上的不连续纤维，
[0020]增强纤维A包含纤维宽度小于0.3mm的增强纤维A1和束宽度为0.3mm以上且3.0以下的增强纤维束A2，
[0021]在将增强纤维束A2划分为预先确定的多个束宽区(束宽区的总数n≥3)、且将各束宽区中的增强纤维束A2的体积比例设为Vfi
A2
时，
[0022]至少在最小的束宽区(i＝1)以及最大的束宽区(i＝n)中，Vfi
A2
的变动系数CVi
A2
为35％以下。
[0023]其中，Vfi
A2
的变动系数CVi
A2
由式(a)算出。
[0024]变动系数CVi
A2
＝100
×
Vfi
A2
的标准偏差/Vfi
A2
的平均值式(a)
[0025]2.如上述1所述的复合材料，其中，在全部的束宽区(i＝1、
……
、n)中，Vfi
A2
的变动系数CVi
A2
为35％以下。
[0026]3.如上述1或2所述的复合材料，其中，
[0027]在将增强纤维A1的体积比例设为Vf
A1
时，Vf
A1
的变动系数CV
A1
为35％以下。
[0028]其中，Vf
A1
的变动系数CV
A1
由式(b)算出。
[0029]变动系数CV
A1
＝100
×
Vf
A1
的标准偏差/Vf
A1
的平均值式(b)
[0030]4.如上述1至3中任一项所述的复合材料，其中，
[0031]增强纤维A是碳纤维。
[0032]5.如上述1至4中任一项所述的复合材料，其中，
[0033]基质树脂是热塑性的基质树脂。
[0034]6.如上述1至5中任一项所述的复合材料，其中，
[0035]基质树脂是热塑性的基质树脂，
[0036]复合材料的回弹量大于1.0，回弹量是预热后的厚度相对于预热前的厚度之比，该回弹量的变动系数CVs小于35％。
[0037]其中，变动系数CVs由式(c)算出。
[0038]变动系数CVs＝100
×
回弹量的标准偏差/回弹量的平均值式(c)
[0039]7.如上述1至6中任一项所述的复合材料，其中，
[0040]包含纤维长度小于5mm的增强纤维B。
[0041]8.一种成形体的制造方法，其中，
[0042]对上述1至7中任一项所述的复合材料进行冷压，来制造成形体。
[0043]9.如上述1至7中任一项所述的复合材料，其中，束宽区的总数n为9，将各束宽区设置如下：
[0044]束宽区(i＝1)0.3mm≤束宽度＜0.6mm
[0045]束宽区(i＝2)0.6mm≤束宽度＜0.9mm
[0046]束宽区(i＝3)0.9mm≤束宽度＜1.2mm
[0047]束宽区(i＝4)1.2mm≤束宽度＜1.5mm
[0048]束宽区(i＝5)1.5mm≤束宽度＜1.8mm
[0049]束宽区(i＝6)1.8mm≤束宽度＜2.1mm
[0050]束宽区(i＝7)2.1mm≤束宽度＜2.4mm
[0051]束宽区(i＝8)2.4mm≤束宽度＜2.7mm
[0052]束宽区(i＝9)2.7mm≤束宽度≤3.0mm
[0053]10.如上述9所述的复合材料，其中，在将各束宽区中的增强纤维束A2的体积比例设为Vfi
A2
时，满足下述(x)、(y)、(z)。
[0054]式(x)0≤Vf(i＝1)
A2
＜10％
[0055]式(y)i＝2～9中，在2个以上束宽区中0＜Vfi
A2
[0056]式(z)Vf(i＝1)
A2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复合材料，其特征在于，复合材料包含增强纤维A和基质树脂，增强纤维A是纤维长度为5mm以上的不连续纤维，增强纤维A包含纤维宽度小于0.3mm的增强纤维A1和束宽度为0.3mm以上且3.0以下的增强纤维束A2，在将增强纤维束A2划分为预先确定的多个束宽区(束宽区的总数n≥3)、并将各束宽区的增强纤维束A2的体积比例设为Vfi
A2
时，至少在最小的束宽区(i＝1)以及最大的束宽区(i＝n)中，Vfi
A2
的变动系数CVi
A2
为35％以下，其中，Vfi
A2
的变动系数CVi
A2
由式(a)算出，变动系数CVi
A2
＝100
×
Vfi
A2
的标准偏差/Vfi
A2
的平均值式(a)。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在全部的束宽区(i＝1、
……
、n)中，Vfi
A2
的变动系数CVi
A2
为35％以下。3.如权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，在将增强纤维A1的体积比例设为Vf
A1
时，Vf
A1
的变动系数CV
A1
为35％以下，其中，Vf
A1
的变动系数CV
A1
由式(b)算出，变动系数CV
A1
＝100
×
Vf
A1
的标准偏差/Vf
A1
的平均值式(b)。4.如权利要求1至3中任一项所述的复合材料，其特征在于，增强纤维A是碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木秀平，横沟穗高，米田哲也，加藤卓巳，西园寺裕纪，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：