碳纤维增强塑料成型品制造技术

本发明专利技术提供一种碳纤维增强塑料成型品，其特征在于，所述成型品是由含有单向连续碳纤维增强片材的至少2层以上的层合体形成的，所述单向连续碳纤维增强片材是连续碳纤维束在规定的单向上排列而形成的，对形成所述成型品的装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材的装饰面中的碳纤维进行观察时，碳纤维的角度相对于上述规定的单向倾斜3°以上的碳纤维的比例为0.5％以上的部位相对于装饰面的整体的面积比例为20％以下。由此，能够提供装饰面中碳纤维均一取向、具有优异的外观装饰性的成型品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碳纤维增强塑料成型品，特别是涉及在装饰面中碳纤维均一取向、具有优异的外观装饰性的碳纤维增强塑料成型品。
技术介绍
在现有的碳纤维增强塑料成型品中，例如在层合单向碳纤维预浸料坯进行成型时，即使为将碳纤维束在单向上合丝而成的预浸料坯，也发生碳纤维束的部分位置的偏离、碳纤维束内的碳纤维单丝部分集合而形成的产品在表面上存在扭歪，加工成成型体时，从外观品质的均一性的观点来看，缺乏装饰性。上述偏离、扭歪等纤维取向的杂乱，根据光在成型体表面的入射角的不同而视觉效果不同，在外观品质上产生不适感，被称作“染斑”、“眩光”、“摇晃”等，而有意回避。为了避免上述的所谓外观斑，进行了涂装等，但重量增加，并且不能发挥碳纤维的装饰性，因此，在实施透明或半透明的涂装以清楚内部状态的用途中，期望进一步改善装饰性。为了不破坏成型品的物性、外观，已知将预浸料坯中使用的环氧树脂组合物的固化特性、粘度特性最优化的技术(例如专利文献I)，但是，对于关注解决上述那样的伴随着装饰面中的碳纤维束的位置的偏离、碳纤维的取向的杂乱的外观品质下降的问题的技术，尚属未知。另外,存在用玻璃纤维稀松平纹织物(glass scrim cloth)遮盖表面(例如专利文献2)使斑不易被发现的方法，但效果小，为了发挥碳纤维的装饰性，需要改善碳纤维自身取向的杂乱等。专利文献1:日本特开2004-99814号公报专利文献2:美国公开专利第2009-0110872号说明书
技术实现思路
因此，本专利技术特别着眼于伴随着成型品的装饰面中的碳纤维束位置的偏离、碳纤维取向的杂乱的外观品质下降的问题，其课题在于提供一种在装饰面中碳纤维均一取向、具有优异的外观装饰性的碳纤维增强塑料成型品。为了解决上述课题，本专利技术的碳纤维增强塑料成型品的特征如下:所述成型品是由含有单向连续碳纤维增强片材的至少2层以上的层合体形成的，所述单向连续碳纤维增强片材是连续碳纤维束在规定的单向上排列形成的，对形成该成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材的上述装饰面中的碳纤维进行观察时，碳纤维的角度相对于上述规定的单向倾斜3°以上的碳纤维的比例为0.5%以上的部位相对于上述装饰面的整体的面积比例为20 %以下。本专利技术中，在由2层以上的层合体形成的成型品中，特别着眼于形成成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材，使该单向连续碳纤维增强片材的装饰面中的碳纤维的角度倾斜3°以上的碳纤维的比例为0.5%以上的部位为20%以下。也就是说，装饰面中的碳纤维的角度倾斜3°以上的比例为0.5%以上的部位，引起外观品质下降(S卩，伴有上述的碳纤维取向杂乱的、被称作“染斑”等的外观品质下降)的可能性高，将上述部位的相对于装饰面整体的面积比例抑制为20%以下。上述部位的相对于装饰面整体的面积比例为10%以下时，较理想。由此，通过将引起外观品质下降的可能性高的部位的比例抑制在低水平，作为成型品整体，能够确保良好的装饰面，能够实现良好的外观装饰性。另外，本专利技术的碳纤维增强塑料成型品中，为了更确实地实现如上所述的优异的装饰面，优选形成上述成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材的纤维每单位面积重量为30g/m2以上100g/m2以下，进而更优选为40g/m2以上80g/m2以下。通过如上使纤维每单位面积重量为100g/m2以下的低每单位面积重量，碳纤维易于更均匀地展开，易于进一步实现目标即成型品的优异的装饰性。另外，通过使纤维每单位面积重量为30g/m2以上，在均匀展开碳纤维时，单丝易于保持直线性。另外，本专利技术的碳纤维增强塑料成型品中，为了更确实地实现如上所述的优异的装饰面，对于形成上述成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材的树脂含有率，优选为15质量％以上50质量％以下,较优选为20质量％以上40质量％以下。通过使树脂含有率为15质量％以上，在制造成型体时，易于使树脂在表面上均匀存在。从上述观点考虑，更优选为20质量％以上。另外，通过使树脂含有率为50%以下，能够抑制由成型时的树脂的流动性引起的纤维取向杂乱。从上述观点考虑，更优选为40质量％以下。另外，本专利技术的碳纤维增强塑料成型品中，优选形成上述成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材中的每根碳纤维束为300tex以下。如上所述，为了实现成型品的优异的装饰面，在制造预浸料坯(其成为上述最表层的单向连续碳纤维增强片材部分)的阶段中，对连续碳纤维束施加张力是有效的，由此，即使在预浸料坯阶段，也能抑制碳纤维束位置的偏离、抑制碳纤维取向的杂乱，但碳纤维束过粗时，上述抑制效果可能变小，因此优选使每根碳纤维束纤度为300tex以下。对每根碳纤维束纤度的下限没有特别限定，对于预浸料坯的制造来说，为90tex左右以上则充分。另外，本专利技术的碳纤维增强塑料成型品中，优选形成上述成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材中使用的碳纤维的拉伸弹性模量为270GPa以上。即，作为使用的碳纤维，在为了形成连续碳纤维束而施加张力时，可以使用易于完全在规定的单向上排列的拉伸弹性模量为270GPa以上的碳纤维。如上所述时，在成型后成为上述最表层的单向连续碳纤维增强片材部分的预浸料坯的制造工序中，在对上述连续碳纤维束施加张力时，不易发生碳纤维束位置的偏离，同时也不易发生碳纤维束内的碳纤维取向的杂乱。维持上述状态，制备最表层的单向连续碳纤维增强片材部分形成用的预浸料坯，其作为形成成型品装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材被层合并成型为成型品。因此，在成型了的成型品的装饰面中，碳纤维束的位置偏离也少，碳纤维取向杂乱也被抑制为低水平，呈现出更优异的装饰面。作为本专利技术中使用的碳纤维，可以使用浙青类、聚丙烯腈类等碳纤维，聚丙烯腈类碳纤维拉伸强度较高，是优选的。优选的碳纤维束的拉伸强度为3500MPa以上，更优选为4500MPa以上。通过选择上述范围,所得复合物的轻质化成为可能。以下，进一步详细说明成为单向连续碳纤维增强片材部分的预浸料坯。对于本专利技术的碳纤维增强塑料成型品，在制造预浸料坯(其用于形成上述成型品装饰面的、最表层的单向连续碳纤维增强片材)的阶段，需要使碳纤维均匀地加宽，为了得到均匀的加宽，优选碳纤维束内的单丝的根数为15000根以下。从上述观点考虑，期望单丝数更少，但单丝数变少时，为了得到目标预浸料坯，必须使用更多的碳纤维束，并用均匀的张力合丝碳纤维束进行制造，通常认为工业上难度增加，因此现实中优选为500根以上。更优选为1000根以上7000根以下。作为预浸料坯(其用于本专利技术的形成装饰面的最表层的单向碳纤维增强片材)中使用的树脂成分，可以使用热固性树脂及热塑性树脂的任一种。为热固性树脂的情况下，成型品的刚性、强度优异，为热塑性树脂的情况下，成型品的冲击强度、再利用性优异。作为所述热固性树脂，例如可以使用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、可溶酚醛树脂、尿素.三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等、或它们的共聚物、改性体、及/或2种以上混合所得的树脂等。进而，为了提高耐冲击性，可以向上述热固性树脂中添加弹性体或橡胶成分。另外，从均匀地展开预浸料坯(其用于形成装饰面的最表层的单向连续碳纤维增强片材)中使用的碳纤维的观点考虑，对于预浸料坯原料的碳纤维的丝宽，优选使用相对于预浸料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田贤也，志保孝介，森内将成，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：
国别省市：