本發(fā)明涉及樹脂供給材料、預(yù)成型體和纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法。
背景技術(shù):
纖維增強(qiáng)樹脂由于具有優(yōu)異的比強(qiáng)度、比剛性,而被廣泛用在飛機(jī)、汽車、運(yùn)動等用途中。特別是在汽車、運(yùn)動等的產(chǎn)業(yè)用途中,對纖維增強(qiáng)樹脂的高速成型工藝的需求強(qiáng)烈。
纖維增強(qiáng)樹脂的高速成型法中有rtm(樹脂傳遞模塑成型)法(專利文獻(xiàn)1)、rfi(樹脂膜熔滲)法(專利文獻(xiàn)2)。rtm法,首先將干基材(不含樹脂的增強(qiáng)纖維基材)成型為規(guī)定形狀,制造出預(yù)成型體,將其配置在模具內(nèi),將低粘度的液狀熱固性樹脂注入模具內(nèi),通過加熱固化將frp(纖維增強(qiáng)塑料)材料成型。由于使用干基材,所以能夠成型出三維的復(fù)雜形狀。但是,rtm法,由于需要樹脂的注入工序,所以需要注入工序中使用的軟管、硬管等的成型輔助材料。而且,除了成為成型品的樹脂以外,在注入流路等中殘留的浪費(fèi)的樹脂很多,這成為成本提高的重要原因。此外,在是熱固性樹脂的情況,樹脂不能夠被再利用,每一批次的清掃也需要勞力,這成為成本提高的重要原因。還具有以下缺點(diǎn):在成型的材料上留有注入口、吸引口的痕跡。進(jìn)而,通過在室溫處理液狀的樹脂,存在從容器、配管漏出的樹脂使現(xiàn)場污染嚴(yán)重的問題。
rfi法中,將由增強(qiáng)纖維基材和未固化的熱固性樹脂形成的樹脂膜配置在模具內(nèi),通過加熱將該樹脂膜熔融,使其含浸在增強(qiáng)纖維基材中,然后固化。由于不象rtm法那樣使用室溫下為液狀的熱固性樹脂,所以現(xiàn)場的污染輕,也省去了調(diào)和樹脂等的麻煩。但是,由于在rfi法中使用的熱固性樹脂是膜狀,剛性小,所以存在操作性差,配置在模具等時(shí)耗費(fèi)勞力的問題。
此外,專利文獻(xiàn)3、4中提出了,將室溫為液狀的熱固性樹脂吸入到軟質(zhì)的擔(dān)載體中,利用所得的含浸體(專利文獻(xiàn)3中記載的是樹脂擔(dān)載體、專利文獻(xiàn)4中記載的是預(yù)成型體)的纖維增強(qiáng)樹脂的成型法,專利文獻(xiàn)5中提出了利用smc(片成型復(fù)合)的纖維增強(qiáng)樹脂的成型法。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-71856號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-11231號公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開2002-234078號公報(bào)
專利文獻(xiàn)4:日本特開2006-305867號公報(bào)
專利文獻(xiàn)5:日本特開2008-246981號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的課題
在將專利文獻(xiàn)3、4的含浸體與干基材層疊后,在模具內(nèi)加熱加壓,使含浸體內(nèi)的熱固性樹脂含浸到增強(qiáng)纖維基材中,由此能夠制造結(jié)構(gòu)材料,由于樹脂含浸在載體中,所以可以說含浸體的操作性優(yōu)異。但是,由于所使用的載體的力學(xué)特性低、適用粘度范圍狹,所以在制成纖維增強(qiáng)樹脂后,存在得不到所希望的物性的問題。
此外,使用專利文獻(xiàn)5的成型法的目的是,在預(yù)浸料層之間,夾著未含浸樹脂的基材,由此來抑制在成型品的表面產(chǎn)生凹坑,得到具有平滑化的良好外觀品質(zhì)的成型品。但是,由于構(gòu)成預(yù)浸料的纖維基材的斷裂應(yīng)變小,此外,構(gòu)成預(yù)浸料的纖維基材的抗拉強(qiáng)度低,所以在制作復(fù)雜形狀的成型品時(shí),在加壓中纖維基材不能追隨而發(fā)生破斷,存在在成型品表層產(chǎn)生坑洼的問題。此外,由于預(yù)浸料的成型收縮率在面內(nèi)不是各向同性,所以需要考慮層疊方向,這增加了作業(yè)負(fù)擔(dān)。進(jìn)而,存在成型品產(chǎn)生翹曲、和在復(fù)雜形狀的成型品中產(chǎn)生褶皺,得不到良好外觀的成型品的問題。
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀而完成,其目的在于提供賦形性、力學(xué)特性優(yōu)異的樹脂供給材料、和使用該樹脂供給材料的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法。
此外,本發(fā)明的另外目的是提供成型性、力學(xué)特性優(yōu)異的樹脂供給材料、和使用該樹脂供給材料的、翹曲和褶皺少的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法。
解決課題的手段
本發(fā)明的第1方案所涉及的樹脂供給材料是纖維增強(qiáng)樹脂的壓縮模塑成型或真空模塑成型中使用的樹脂供給材料,含有增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂,以下所示的溫度t下所述增強(qiáng)纖維基材的拉伸斷裂應(yīng)變?yōu)?%以上,并且/或者以下所示的溫度t下所述增強(qiáng)纖維基材的抗拉強(qiáng)度為0.5mpa以上,
溫度t:將熱固性樹脂從40℃以1.5℃/min的升溫速度加熱時(shí),熱固性樹脂的粘度變?yōu)樽畹蜁r(shí)的溫度。
本發(fā)明的第2方案所涉及的樹脂供給材料,是纖維增強(qiáng)樹脂的壓縮模塑成型或者真空模塑成型中使用的樹脂供給材料,含有增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂,下述式(i)所示的成型收縮率之比p在1~1.5的范圍內(nèi),
p=pmax/pmin(i)
pmax:樹脂供給材料的最大成型收縮率,
pmin:樹脂供給材料的最小成型收縮率。
本發(fā)明的第3方案所涉及的樹脂供給材料,是纖維增強(qiáng)樹脂的壓縮模塑成型或者真空模塑成型中使用的樹脂供給材料,含有增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂,滿足以下的任一條件,
條件1:25℃下的增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度為50mn·cm以下,
條件2:下述式(iii)所示的、增強(qiáng)纖維基材的彎曲長度之比f在1~1.5的范圍內(nèi),
f=fmax/fmin(iii)
fmax:增強(qiáng)纖維基材的最大彎曲長度,
fmin:增強(qiáng)纖維基材的最小彎曲長度,
條件3:下述式(iv)所示的、由樹脂供給材料固化而得的固化物的彎曲彈性模量之比e在1~1.5的范圍內(nèi),
e=emax/emin(iv)
emax:樹脂供給材料的固化物的最大彎曲彈性模量,
emin:樹脂供給材料的固化物的最小彎曲彈性模量。
本發(fā)明的第1方案所涉及的預(yù)成型體,含有本發(fā)明所涉及的樹脂供給材料和基材。
本發(fā)明的第2方案所涉及的預(yù)成型體,含有本發(fā)明所涉及的樹脂供給材料、和選自片狀基材、布帛狀基材、和多孔質(zhì)基材中的至少1種基材。
本發(fā)明所涉及的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法,包含以下工序:通過將本發(fā)明所涉及的預(yù)成型體加熱、加壓,從而從所述樹脂供給材料向所述基材供給熱固性樹脂,并成型的工序。
發(fā)明效果
通過本發(fā)明,能夠提供賦形性、力學(xué)特性優(yōu)異的樹脂供給材料、和使用該樹脂供給材料的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明,能夠提供成型性、力學(xué)特性優(yōu)異的樹脂供給材料、和使用該樹脂供給材料的、翹曲和褶皺少的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法。
附圖說明
圖1是顯示預(yù)成型體的結(jié)構(gòu)的模式圖。
具體實(shí)施方式
〔第1方案〕
本發(fā)明是含有增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂的樹脂供給材料。如圖1所示,該樹脂供給材料1可以通過將該樹脂供給材料1和基材2層疊在一起而制作預(yù)成型體3,可以將該預(yù)成型體3在例如封閉空間內(nèi)加熱加壓,由樹脂供給材料1向基材2供給熱固性樹脂,而成型出纖維增強(qiáng)樹脂。
這里,預(yù)成型體是指將樹脂供給材料1和基材2層疊、一體化了的層疊體,可以例示出將規(guī)定片數(shù)的樹脂供給材料1層疊、一體化了的層疊體的最外層用基材2夾持的三明治夾心層疊體、將樹脂供給材料1和基材2交替地層疊在一起的交替層疊體、以及它們的組合。通過先形成預(yù)成型體,能夠在纖維增強(qiáng)樹脂的制造工序中迅速并且更均勻地使熱固性樹脂含浸在基材2中,所以優(yōu)選。
使用本發(fā)明的樹脂供給材料1的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法,需要在盡量防止空隙混入的情況下由樹脂供給材料1向基材2供給熱固性樹脂,所以優(yōu)選壓縮模塑成型或真空模塑成型。成型模具可以是由剛體構(gòu)成的封閉模具等的兩面模具,也可以是一面模具。在是后者的情況,可以將預(yù)成型體3設(shè)置在撓性的膜和剛體開放模具之間(這種情況下,在撓性的膜和剛體開放模具之間成為比外部減壓的狀態(tài),所以預(yù)成型體3是被加壓了的狀態(tài))。
本發(fā)明的樹脂供給材料1含有增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂,優(yōu)選是片狀。在該情況、從樹脂供給性、力學(xué)特性的觀點(diǎn),片厚度優(yōu)選為0.5mm以上,更優(yōu)選為1mm以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.5mm以上。此外,從操作性、成型性的觀點(diǎn),片厚度優(yōu)選為100mm以下,更優(yōu)選為60mm以下,進(jìn)而優(yōu)選為30mm以下。
本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維重量含有率wfi優(yōu)選為0.5%以上,更優(yōu)選為1.0%以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.5%以上。纖維重量含有率wfi小于0.5%時(shí),熱固性樹脂相對于增強(qiáng)纖維基材的量過多,有時(shí)不能將樹脂擔(dān)載在增強(qiáng)纖維上,或者在成型時(shí)大量的樹脂流到外部。此外,本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維重量含有率wfi可以為30%以下,優(yōu)選為22%以下,更優(yōu)選為15%以下。纖維重量含有率wfi大于30%時(shí),樹脂在基材2中的含浸不良,有可能成為空隙多的纖維增強(qiáng)樹脂。再者,纖維重量含有率wfi依照jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。
樹脂供給材料1的纖維重量含有率wfi,還可以通過對含有該樹脂供給材料1的預(yù)成型體進(jìn)行研磨或者剪切等,僅將樹脂供給材料1取出,依照jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。在未固化狀態(tài)下測定困難的情況,也可以使用在無加壓下固化了的。
wfi=wf1/(wf1+wr1)×100(%)
wf1:樹脂供給材料內(nèi)的纖維重量(g)
wr1:樹脂供給材料內(nèi)的樹脂重量(g)
本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維體積含有率vfi優(yōu)選為0.3%以上,更優(yōu)選為0.6%以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.0%以上。纖維體積含有率vfi小于0.3%時(shí),熱固性樹脂相對于增強(qiáng)纖維基材的量過多,有時(shí)樹脂不能擔(dān)載在增強(qiáng)纖維上,或者在成型時(shí)大量的樹脂流到外部。此外,本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維體積含有率vfi為20%以下較好,優(yōu)選為15%以下,更優(yōu)選為10%以下。纖維體積含有率vfi大于20%時(shí),有可能樹脂在基材2中的含浸不良,成為空隙多的纖維增強(qiáng)樹脂。再者,纖維體積含有率vfi依照jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。此外,也可以不用該纖維體積含有率vfi的特定方法,取而代之的是,使用厚度t1(單位:mm、實(shí)測值)和增強(qiáng)纖維基材的單位面積重量faw(單位:g/m2、目錄值或者實(shí)測值)、增強(qiáng)纖維基材的密度ρ(單位:g/cm3、目錄值或者實(shí)測值)代入下述式求出纖維體積含有率vfi。厚度t1可以通過使用顯微鏡,根據(jù)樹脂供給材料1的縱50mm、橫50mm的范圍內(nèi)的任意10點(diǎn)的厚度平均值求得。再者,厚度方向是與預(yù)成型體使用的基材2接觸的面正交的方向。
樹脂供給材料1的纖維體積含有率vfi,還可以通過將含有該樹脂供給材料1的預(yù)成型體進(jìn)行研磨或者剪切等,僅將樹脂供給材料1取出,根據(jù)jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。在未固化狀態(tài)下測定困難的情況下,也可以使用在無加壓下固化了的。
vfi=vf1/vp1×100(%)
vf1:樹脂供給材料內(nèi)纖維體積(mm3)
vp1:樹脂供給材料的體積(mm3)
vfi=faw/ρ/t1/10(%)
faw:增強(qiáng)纖維基材的單位面積重量(g/m2)
ρ:增強(qiáng)纖維基材的密度(g/cm3)
t1:樹脂供給材料的厚度(mm)
接下來,對增強(qiáng)纖維基材予以說明。樹脂供給材料1中使用的增強(qiáng)纖維基材,雖然可以是單向基材、織物基材等中使用的連續(xù)纖維,但從樹脂供給性的觀點(diǎn)優(yōu)選不連續(xù)纖維。優(yōu)選是以束狀或單纖維形狀分散,且是在纖維間具有含浸樹脂的空隙的網(wǎng)。對網(wǎng)的形態(tài)、形狀沒有限制,可以是例如,碳纖維與有機(jī)纖維、有機(jī)化合物、無機(jī)化合物混合,或?qū)⑻祭w維彼此用其它成分固定,或者碳纖維與樹脂成分接合。從容易制造出纖維分散的網(wǎng)的觀點(diǎn),作為優(yōu)選形狀,可以例示出由干式法、濕式法所得的無紡布形態(tài),且碳纖維被充分開纖、并且單纖維彼此被有機(jī)化合物粘合劑粘接的基材。
本發(fā)明的樹脂供給材料1,構(gòu)成它的增強(qiáng)纖維基材的、溫度t下的拉伸斷裂應(yīng)變?yōu)?%以上較好,優(yōu)選為5%以上,更優(yōu)選為10%以上。這里,溫度t是指,將構(gòu)成樹脂供給材料1的熱固性樹脂從40℃以1.5℃/分鐘的升溫速度加熱時(shí),熱固性樹脂的粘度變?yōu)闃O小時(shí)的溫度。在熱固性樹脂的粘度變?yōu)闃O小時(shí)的溫度有多個(gè)的情況,將其中最低的溫度作為溫度t。熱固性樹脂的粘度的測定方法如后文所述。在拉伸斷裂應(yīng)變小于1%的情況,在使用樹脂供給材料1成型纖維增強(qiáng)樹脂時(shí),增強(qiáng)纖維基材容易破斷,由于破斷部位與除此以外的部位中的纖維增強(qiáng)樹脂的厚度方向的固化收縮率不同,所以在破斷部位的成型品表層產(chǎn)生坑洼,有時(shí)得不到良好外觀。再者,拉伸斷裂應(yīng)變是依據(jù)jisk6400-5(2012年)求出的。
此外,本發(fā)明的樹脂供給材料1,構(gòu)成它的增強(qiáng)纖維基材的、所述溫度t下的抗拉強(qiáng)度為0.5mpa以上較好,優(yōu)選為1mpa以上,更優(yōu)選為2mpa以上??估瓘?qiáng)度小于0.5mpa時(shí),在使用樹脂供給材料1成型纖維增強(qiáng)樹脂時(shí),增強(qiáng)纖維基材容易破斷,由于破斷部位與除此以外的部位中的纖維增強(qiáng)樹脂的厚度方向的固化收縮率不同,所以破斷部位的成型品表層發(fā)生坑洼,有時(shí)得不到良好外觀。再者,抗拉強(qiáng)度依照jisk6400-5(2012年)求出。再者,本發(fā)明,除了滿足該增強(qiáng)纖維基材的抗拉強(qiáng)度的要件,還滿足上述的拉伸斷裂應(yīng)變的要件,這從抑制在破斷部位的成型品表層發(fā)生坑洼,獲得良好外觀的成型品的觀點(diǎn)優(yōu)選。
構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維,是特定的纖維長度,并且能夠形成結(jié)實(shí)的網(wǎng)絡(luò),強(qiáng)度高,并且具有后述的反彈特性。使用由高強(qiáng)度、并且具有反彈特性的增強(qiáng)纖維基材形成的本發(fā)明的樹脂供給材料1,賦形性優(yōu)異,并且容易得到高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)樹脂(即、容易提高纖維體積含有率)。這里,反彈力是依照jisk6400-2(硬度和壓縮撓曲a-1法、2012年),以空隙率90%下的壓縮應(yīng)力(反彈力)定義的。該增強(qiáng)纖維基材,空隙率90%下的壓縮應(yīng)力優(yōu)選為5kpa以上,更優(yōu)選為50kpa以上,進(jìn)而優(yōu)選為100kpa以上。
作為構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的種類,優(yōu)選碳纖維,也可以是玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、金屬纖維等。作為碳纖維,沒有特殊限定,例如,聚丙烯腈(pan)系、瀝青系、人造絲系等的碳纖維,從力學(xué)特性的提高、纖維增強(qiáng)樹脂的輕量化效果的觀點(diǎn)可以優(yōu)選使用,它們可以使用1種或2種以上并用。其中,從所得的纖維增強(qiáng)樹脂的強(qiáng)度和彈性模量之間的平衡的觀點(diǎn),更優(yōu)選pan系碳纖維。增強(qiáng)纖維的單纖維直徑優(yōu)選為0.5μm以上,更優(yōu)選為2μm以上,進(jìn)而優(yōu)選為4μm以上。此外,增強(qiáng)纖維的單纖維直徑優(yōu)選為20μm以下,更優(yōu)選為15μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為10μm以下。增強(qiáng)纖維的單股強(qiáng)度優(yōu)選為3.0gpa以上,更優(yōu)選為4.0gpa以上,進(jìn)而優(yōu)選為4.5gpa以上。增強(qiáng)纖維的單股彈性模量優(yōu)選為200gpa以上,更優(yōu)選為220gpa以上,進(jìn)而優(yōu)選為240gpa以上。在增強(qiáng)纖維的單股強(qiáng)度或者彈性模量分別小于3.0gpa或者小于200gpa的情況,在制成纖維增強(qiáng)樹脂時(shí),有時(shí)得不到所希望的特性。
構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度優(yōu)選為0.1mm以上,更優(yōu)選為1mm以上,進(jìn)而優(yōu)選為2mm以上。此外,構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度優(yōu)選為100mm以下,更優(yōu)選為50mm以下,進(jìn)而優(yōu)選為10mm以下。作為平均纖維長度的測定方法,有例如,從增強(qiáng)纖維基材直接將增強(qiáng)纖維摘出的方法、使用僅能夠溶解預(yù)浸料樹脂的溶劑進(jìn)行溶解,過濾分離出剩下的增強(qiáng)纖維,用顯微鏡觀察測定的方法(溶解法)。在沒有能夠?qū)渲芙獾娜軇┑那闆r,在增強(qiáng)纖維不氧化減量的溫度范圍僅將樹脂燒飛,分離出增強(qiáng)纖維,通過顯微鏡觀察進(jìn)行測定的方法(燒飛法)等。測定,可以通過任意選擇100根增強(qiáng)纖維,將其長度用光學(xué)顯微鏡測定到1μm的單位,測定纖維長度和其比例。再者,在將從增強(qiáng)纖維基材直接摘出增強(qiáng)纖維的方法與從預(yù)浸料用燒飛法和溶解法摘出增強(qiáng)纖維的方法進(jìn)行比較時(shí),通過選擇合適條件,所得的結(jié)果不會有特別的差異。
這里,具有上述的反彈特性是指,滿足以下條件。即、在將增強(qiáng)纖維基材的初始厚度設(shè)為t0、將增強(qiáng)纖維基材在0.1mpa加壓的狀態(tài)下的厚度設(shè)為t1、將在增強(qiáng)纖維基材上先施加載荷、再除去載荷后的厚度設(shè)為t2時(shí),滿足條件:t1<t2≤t0。這里,厚度變化率r(=t0/t1)優(yōu)選為1.1以上,更優(yōu)選為1.3以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.5以上。在小于1.1的情況,樹脂供給性和形狀追隨性降低,有時(shí)得不到所希望形狀的成型體。此外,厚度變化率r優(yōu)選為10以下,更優(yōu)選為7以下,進(jìn)而優(yōu)選為4以下。在t0/t1大于10時(shí),在含浸樹脂時(shí)樹脂供給材料的操作性有時(shí)降低。對初始厚度和除去載荷后的厚度的測定方法沒有特殊限定,可以通過例如,游標(biāo)卡尺測微計(jì)、三維測定機(jī)、激光變位計(jì)、或顯微鏡觀察來測定。這里,顯微鏡觀察,既可以是對增強(qiáng)纖維基材直接觀察,也可以將增強(qiáng)纖維基材包埋在熱固性樹脂中,將截面研磨后再觀察。對施加載荷時(shí)的厚度的測定方法沒有特殊限定,可以通過例如,使用彎曲試驗(yàn)機(jī)或壓縮試驗(yàn)機(jī)對增強(qiáng)纖維基材施加載荷,讀取變位來測定。
增強(qiáng)纖維基材的x-y面(指的是基材面內(nèi),本發(fā)明中將與基材面內(nèi)具有的軸(x軸)正交的軸設(shè)為y軸、將基材厚度方向(即、與基材面垂直的方向)設(shè)為z軸)的纖維取向優(yōu)選為各向同性。用后述的測定法測定的、x-y面的纖維二維取向角的平均值優(yōu)選為5度以上,更優(yōu)選為20度以上,進(jìn)而優(yōu)選為30度以上。越是接近理想的角度45度越優(yōu)選。如果小于5度,則纖維增強(qiáng)樹脂的力學(xué)特性根據(jù)方向不同而大有不同,有時(shí)需要考慮樹脂供給材料的層疊方向。
為了提高樹脂的擔(dān)載性,用后述的測定法測定的、增強(qiáng)纖維基材的與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值優(yōu)選為5度以上,更優(yōu)選為10度以上,進(jìn)而優(yōu)選為20度以上。此外,增強(qiáng)纖維基材的與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值優(yōu)選為85度以下,更優(yōu)選為80度以下,進(jìn)而優(yōu)選為75度以下。如果小于5度或大于85度,則纖維之間變密,有可能樹脂擔(dān)載性差。
本發(fā)明優(yōu)選使用的增強(qiáng)纖維基材的單位面積的質(zhì)量優(yōu)選為1g/m2以上,更優(yōu)選為10g/m2以上,進(jìn)而優(yōu)選為30g/m2以上。單位面積的質(zhì)量小于1g/m2時(shí),樹脂的擔(dān)載性降低,有可能不能聚集成型所需要的樹脂量。進(jìn)而、在制造該增強(qiáng)纖維基材、樹脂供給材料1的過程中,有時(shí)操作性差、作業(yè)性降低。
本發(fā)明優(yōu)選使用的增強(qiáng)纖維基材內(nèi)的纖維彼此之間,優(yōu)選用粘合劑粘合。通過這樣,增強(qiáng)纖維基材的操作性、生產(chǎn)性、作業(yè)性提高,并且、能夠保持增強(qiáng)纖維基材的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。作為粘合劑,沒有特殊限制,優(yōu)選使用聚乙烯醇、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙酸乙烯基酯、聚碳酸酯樹脂、苯乙烯系樹脂、聚酰胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚苯硫醚樹脂、改性聚苯醚樹脂、聚縮醛樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、氟樹脂、熱塑性丙烯酸系樹脂、熱塑性聚酯樹脂、熱塑性聚酰胺酰亞胺樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物等的熱塑性樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂、熱固型丙烯酸系樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、熱固型聚酯等熱固性樹脂。從所得的纖維增強(qiáng)樹脂的力學(xué)特性的觀點(diǎn),優(yōu)選使用具有選自環(huán)氧基、羥基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、酰胺基、羧基、碳酸基、酸酐基、氨基、亞胺基中的至少1種官能基的樹脂。這些粘合劑,可以單獨(dú)使用或二種以上組合使用。粘合劑的附著量優(yōu)選為0.01%以上,更優(yōu)選為0.1%以上,進(jìn)而優(yōu)選為1%以上。此外,粘合劑的附著量優(yōu)選為20%以下,更優(yōu)選為15%以下,進(jìn)而優(yōu)選為10%以下。粘合劑的附著量大于20%時(shí),有時(shí)在干燥工序中耗費(fèi)時(shí)間,樹脂含浸性變低。另一方面,粘合劑的附著量小于0.01%時(shí),難以保持增強(qiáng)纖維基材的形態(tài),有時(shí)操作性變差。再者,粘合劑的附著量的測定方法如后文所述。
對本發(fā)明的樹脂供給材料1中使用的熱固性樹脂予以說明。本發(fā)明中使用的熱固性樹脂的含浸時(shí)的粘度優(yōu)選為1000pa·s以下,更優(yōu)選為100pa·s以下,進(jìn)而優(yōu)選為10pa·s以下。在大于1000pa·s時(shí),熱固性樹脂不能夠在后述的基材2中充分含浸,有可能會在所得的纖維增強(qiáng)樹脂中產(chǎn)生空隙。
作為本發(fā)明中使用的熱固性樹脂的種類,優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、熱固性聚酰亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂等。除了能夠單獨(dú)使用環(huán)氧樹脂以外,還可以使用環(huán)氧樹脂和熱固性樹脂的共聚物、改性物和2種以上的混合樹脂等。
本發(fā)明的預(yù)成型體中使用的基材2是由增強(qiáng)纖維形成的纖維基材,優(yōu)選是選自由增強(qiáng)纖維形成的織物基材、單向基材、和氈基材中的至少1種。具體地說,優(yōu)選單獨(dú)的由連續(xù)纖維形成的織物基布,或是層疊了該織物基布的基材,或?qū)⒃摽椢锘加每p合絲縫合一體化的、或者立體織物、針織物等的纖維結(jié)構(gòu)物、或者是將不連續(xù)纖維制成無紡布形態(tài)的基材。再者,連續(xù)纖維是指,不存在將增強(qiáng)纖維切斷成短纖維的狀態(tài),將增強(qiáng)纖維束以連續(xù)的狀態(tài)拉齊的增強(qiáng)纖維。關(guān)于本發(fā)明中基材2中使用的增強(qiáng)纖維的形態(tài)、排列,可以適當(dāng)?shù)剡x自沿著一方向拉齊的長纖維、織物、繩和粗紗等的連續(xù)纖維形態(tài)。基材2中使用的一個(gè)纖維束中的單絲數(shù)優(yōu)選為500以上,更優(yōu)選為1500以上,進(jìn)而優(yōu)選為2500以上。此外1個(gè)纖維束中的單絲數(shù)優(yōu)選為150000以下,更優(yōu)選為100000以下,進(jìn)而優(yōu)選為70000以下。
出于獲得高力學(xué)特性的纖維增強(qiáng)樹脂的目的,優(yōu)選使用由連續(xù)增強(qiáng)纖維構(gòu)成的織物基材、單向基材作為基材2,但是出于加快熱固性樹脂的含浸速度、提高纖維增強(qiáng)樹脂的生產(chǎn)性的目的,優(yōu)選使用由不連續(xù)纖維構(gòu)成的氈基材作為基材2。
此外,本發(fā)明中使用的基材2,可以是僅為1片的基材,也可以是多個(gè)基材層疊而成的,也可以是根據(jù)預(yù)成型體、纖維增強(qiáng)樹脂所要求的特性而局部有層疊的、或?qū)盈B了不同基材的。作為使用本發(fā)明的樹脂供給材料1的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法,可以列舉出例如以下的方法。即、首先制作含有樹脂供給材料1和選自片狀基材、布帛狀基材、和多孔質(zhì)基材中的至少1種的基材2的預(yù)成型體3,設(shè)置在模具上。在高溫的模具上使樹脂供給材料1軟化,然后通過加壓向基材2供給熱固性樹脂。加壓方法優(yōu)選壓縮模塑成型、真空模塑成型。熱固性樹脂,在樹脂供給時(shí)和固化時(shí)的溫度可以相同也可以不同。成型模具可以是由剛體構(gòu)成的封閉模具等的兩面模具,也可以是一面模具。在后者的情況,還可以將預(yù)成型體3設(shè)置在撓性的膜和剛體開放模具之間(這種情況下,如前面所講,在撓性的膜和剛體開放模具之間成為比外部減壓的狀態(tài),所以預(yù)成型體3成為被加壓的狀態(tài))。熱固性樹脂,通過成型時(shí)的加熱,此外,根據(jù)根據(jù)需要在成型后進(jìn)而加熱到熱固性樹脂固化的溫度,由此使熱固性樹脂固化,獲得纖維增強(qiáng)樹脂。
<熱固性樹脂的粘度的測定方法>
熱固性樹脂的粘度是使用動態(tài)粘彈性裝置ares-2kfrtn1-fco-std(ティー·エイ·インスツルメント(株)制),作為上下部測定定位工具,使用作為直徑40mm的平板的平行板,使上部和下部的定位工具之間成為1mm那樣設(shè)置熱固性樹脂,然后以扭轉(zhuǎn)模式(測定頻率:0.5hz),在測定開始溫度40℃、升溫速度1.5℃/分鐘的條件下進(jìn)行測定,將樹脂粘度變?yōu)闃O小時(shí)的溫度記作t(℃)。
<x-y面的纖維二維取向角的平均值導(dǎo)出法>
x-y面的纖維二維取向角的平均值,通過以下的步驟i、ii測定。再者,如前面所講,x軸、y軸、z軸彼此正交,x-y面在基材面內(nèi),z軸是基材厚度方向。
i.針對從x-y面任意選出的增強(qiáng)纖維單纖維,測定與交差的所有的增強(qiáng)纖維單纖維之間形成的二維取向角的平均值。在與增強(qiáng)纖維單纖維交差的增強(qiáng)纖維單纖維多的情況,使用從交差的增強(qiáng)纖維單纖維中任意地選出20根進(jìn)行測定,將得到的平均值作為替代。
ii.關(guān)注另外的增強(qiáng)纖維單纖維,反復(fù)進(jìn)行合計(jì)5次上述i的測定,計(jì)算它們的平均值作為纖維二維取向角的平均值。
對于從樹脂供給材料1測定纖維二維取向角的平均值的方法沒有特殊限定,可以例示出例如,從樹脂供給材料1的表面觀察增強(qiáng)纖維單纖維的取向的方法。這種情況下,通過研磨樹脂供給材料1的表面使纖維露出,能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維,所以優(yōu)選。此外可以例示出,對著樹脂供給材料1使用透射光來觀察增強(qiáng)纖維的取向的方法。這種情況下,通過將樹脂供給材料1切地薄薄的,能夠更容易觀察增強(qiáng)纖維,所以優(yōu)選。進(jìn)而,還可以例示出,將樹脂供給材料1進(jìn)行x射線ct透射觀察,拍攝增強(qiáng)纖維的取向圖像的方法。在x射線透射性高的增強(qiáng)纖維的情況,如果預(yù)先在增強(qiáng)纖維中混合示蹤用的纖維,或者預(yù)先在增強(qiáng)纖維上涂布示蹤用的藥劑,則能夠更容易觀察增強(qiáng)纖維單纖維,所以優(yōu)選。
此外,在使用上述方法測定困難的情況,可以例示出以不破壞增強(qiáng)纖維的結(jié)構(gòu)的方式除去樹脂,然后觀察增強(qiáng)纖維的取向的方法。例如,將樹脂供給材料1夾在2片的不銹鋼制網(wǎng)之間,用螺絲等固定使樹脂供給材料1不能動,然后將樹脂成分燒飛,使用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察所得的增強(qiáng)纖維基材,進(jìn)行測定。
<與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值導(dǎo)出法>
與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值,通過以下的步驟i、ii測定。
i.測定從與x-y面正交的面上任意選出的增強(qiáng)纖維單纖維的纖維二維取向角。纖維二維取向角,在與z軸平行的情況記作0度,在與z軸成直角的情況記作90度。因此,纖維二維取向角的范圍在0~90度。
ii.將上述i的測定對總計(jì)50根增強(qiáng)纖維單纖維實(shí)施,計(jì)算它們的平均值作為與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值。
從樹脂供給材料1測定纖維傾斜角的平均值的方法,沒有特殊限定,可以例示出例如,從樹脂供給材料1的y-z面(z-x面)觀察增強(qiáng)纖維單纖維的取向的方法。這種情況下,通過將樹脂供給材料1的截面研磨使纖維露出,能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維,所以優(yōu)選。此外,可以例示出對樹脂供給材料1利用透射光觀察增強(qiáng)纖維的取向的方法。這種情況下,通過將樹脂供給材料1切得薄薄的,能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維,所以優(yōu)選。進(jìn)而,還可以例示出對樹脂供給材料1進(jìn)行x射線ct透射觀察,拍攝增強(qiáng)纖維的取向圖像的方法。在x射線透射性高的增強(qiáng)纖維的情況,預(yù)先在增強(qiáng)纖維中混合示蹤用的纖維,或者在增強(qiáng)纖維上涂布示蹤用的藥劑,能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維單纖維,所以優(yōu)選。
<粘合劑的附著量的測定方法>
在秤量碳纖維(w1)后,將碳纖維在50升/分鐘的氮?dú)饬髦?、溫度設(shè)定450℃的電爐中放置15分鐘,使粘合劑完全熱分解。然后轉(zhuǎn)移到20升/分鐘的干燥氮?dú)饬髦械娜萜鳎瑢鋮s15分鐘后的碳纖維進(jìn)行秤量(w2),代入下式求出粘合劑附著量。
粘合劑附著量(%)=(w1-w2)/w1×100
〔實(shí)施例〕
參考例1(構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維(碳纖維))
對以pan作為主成分的共聚物進(jìn)行紡絲、燒成處理、表面氧化處理,獲得總單纖維數(shù)為12000根的連續(xù)碳纖維。該連續(xù)碳纖維的特性如下。
單纖維直徑:7μm
單位長度的質(zhì)量:0.8g/m
比重:1.8
抗拉強(qiáng)度:4600mpa
拉伸彈性模量:220gpa
參考例2(熱固性樹脂(環(huán)氧樹脂(1))
使用“jer(注冊商標(biāo))”1007(三菱化學(xué)(株)制)40質(zhì)量份、“jer(注冊商標(biāo))”630(三菱化學(xué)(株)制)20質(zhì)量份、“エピクロン(注冊商標(biāo))”830(dic(株)制)40質(zhì)量份、作為固化劑的dicy7(三菱化學(xué)(株)制)以相對于所有環(huán)氧樹脂成分的環(huán)氧基、活性氫基為0.9當(dāng)量的量、作為固化促進(jìn)劑的dcmu99(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制)2質(zhì)量份,調(diào)制環(huán)氧樹脂(1)。環(huán)氧樹脂(1)的粘度變?yōu)闃O小時(shí)的溫度t為110℃。
參考例3(環(huán)氧樹脂膜)
將參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1)使用逆轉(zhuǎn)輥涂布機(jī)涂布在脫模紙上,制作單位面積的質(zhì)量為37g/m2、74g/m2、100g/m2非樹脂膜。
參考例4(增強(qiáng)纖維基材(1))
將參考例1得到的碳纖維用美工刀切成規(guī)定的長度,得到短切碳纖維。制作由水和表面活性劑(聚氧乙烯月桂基醚(商品名)、ナカライテクス(株)制)形成的濃度0.1質(zhì)量%的分散液,使用該分散液和上述短切碳纖維,用抄紙基材的制造裝置制造抄紙基材。制造裝置具有作為分散槽的在容器下部具有開口活塞的直徑1000mm的圓筒形狀的容器、和將分散槽和抄紙槽連接起來的直線狀的輸送部(傾斜角30度)。在分散槽的上面的開口部帶著攪拌機(jī),能夠從開口部投入短切碳纖維和分散液(分散介質(zhì))。抄紙槽是在底部具有網(wǎng)孔傳送帶的槽,該網(wǎng)孔傳送帶具有寬500mm的抄紙面,能夠搬運(yùn)碳纖維基材(抄紙基材)的傳送帶與網(wǎng)孔傳送帶連接。抄紙,通過調(diào)節(jié)分散液中的碳纖維濃度來調(diào)整單位面積的質(zhì)量。在抄紙的碳纖維基材上附著有作為粘合劑的聚酰胺分散液(hydrosizepa845、michelman,inc.)7質(zhì)量%左右,在240℃的干燥爐中熱處理20分鐘左右,獲得需要的增強(qiáng)纖維基材(1)。平均纖維長度是6.0mm,x-y面的纖維二維取向角的平均值是45.1°,與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值是82.1°。依照jisk6400-5(軟質(zhì)發(fā)泡材料―物理特性的求出方法、2012年),實(shí)施70℃下的增強(qiáng)纖維基材(1)的拉伸試驗(yàn),結(jié)果抗拉強(qiáng)度是3.0mpa、斷裂應(yīng)變是1.2%。
參考例5(增強(qiáng)纖維基材(2))
將參考例1得到的碳纖維用美工刀切成50mm的長度,使它們以單纖維狀態(tài)均勻下落、散布。在得到的增強(qiáng)纖維基材(2)上附著作為粘合劑的聚酰胺分散液(hydrosize(注冊商標(biāo))pa845、michelman,inc.)7質(zhì)量%左右,在240℃的干燥爐中熱處理20分鐘左右,得到所需要的增強(qiáng)纖維基材(2)。x-y面的纖維二維取向角的平均值是54.1°,與x-y面正交的面的纖維二維取向角的平均值是85.3°。
依照jisk6400-5(軟質(zhì)發(fā)泡材料―物理特性的求出方法、2012年),實(shí)施70℃下的、增強(qiáng)纖維基材(2)的拉伸試驗(yàn),結(jié)果抗拉強(qiáng)度是5.4mpa、斷裂應(yīng)變是5.2%。
參考例6(增強(qiáng)纖維基材(3))
將參考例1得到的碳纖維使用美工刀切成200mm的長度,以彎曲的方式使單纖維狀態(tài)均勻下落、散布。在得到的增強(qiáng)纖維基材(3)上附著作為粘合劑的聚酰胺分散液(hydrosize(注冊商標(biāo))pa845、michelman,inc.)7質(zhì)量%左右,在240℃的干燥爐中熱處理20分鐘左右,得到所需要的增強(qiáng)纖維基材(3)。
依照jisk6400-5(軟質(zhì)發(fā)泡材料―物理特性的求出方法、2012年),實(shí)施70℃下的、增強(qiáng)纖維基材(3)的拉伸試驗(yàn),結(jié)果抗拉強(qiáng)度是6.1mpa、斷裂應(yīng)變是12%。
參考例7(增強(qiáng)纖維基材(4))
將參考例1得到的碳纖維用美工刀切成6.0mm的長度,得到短切碳纖維。制作由水和表面活性劑(聚氧乙烯月桂基醚(商品名)、ナカライテクス(株)制)形成的濃度0.1質(zhì)量%的分散液,使用該分散液和上述短切碳纖維,用抄紙基材的制造裝置制造抄紙基材。制造裝置具有作為分散槽的在容器下部具有開口活塞的直徑1000mm的圓筒形狀的容器、和將分散槽和抄紙槽連接起來的直線狀的輸送部(傾斜角30度)。在分散槽的上面的開口部帶著攪拌機(jī),能夠從開口部投入短切碳纖維和分散液(分散介質(zhì))。抄紙槽是在底部具有網(wǎng)孔傳送帶的槽,該網(wǎng)孔傳送帶具有寬500mm的抄紙面,能夠搬運(yùn)碳纖維基材(抄紙基材)的傳送帶與網(wǎng)孔傳送帶連接。抄紙時(shí),通過調(diào)節(jié)分散液中的碳纖維濃度來調(diào)整單位面積的質(zhì)量。依照jisk6400-5(軟質(zhì)發(fā)泡材料―物理特性的求出方法、2012年)實(shí)施70℃下的增強(qiáng)纖維基材(4)的拉伸試驗(yàn),結(jié)果抗拉強(qiáng)度是0.2mpa、斷裂應(yīng)變是0.5%。
參考例8(增強(qiáng)纖維基材(5))
將參考例1得到的碳纖維使用美工刀切成25mm的長度,以束狀均勻下落、散布。在得到的增強(qiáng)纖維基材(5)上附著作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液(クラレポバール、(株)クラレ制)5質(zhì)量%左右,在140℃的干燥爐中干燥1小時(shí),得到所需要的增強(qiáng)纖維基材(5)。
依照jisk6400-5(軟質(zhì)發(fā)泡材料―物理特性的求出方法、2012年),實(shí)施70℃下的、增強(qiáng)纖維基材(5)的拉伸試驗(yàn),結(jié)果抗拉強(qiáng)度是0.4mpa、斷裂應(yīng)變是0.7%。
參考例9(樹脂供給材料(1))
在參考例4得到的增強(qiáng)纖維基材(1)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(1)。含浸工序如下。
(1)在參考例4得到的增強(qiáng)纖維基材(單位面積重量:100g/m2、尺寸:20×20cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:20×20cm2)1500g/m2左右。
(2)以0.1mpa、70℃的條件加熱1.5小時(shí)左右。
樹脂供給材料(1)的厚度是14mm。
參考例10(樹脂供給材料(2))
在參考例5得到的增強(qiáng)纖維基材(2)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(2)。含浸工序如下。
(1)在參考例5得到的增強(qiáng)纖維基材(單位面積重量:100g/m2、尺寸:20×20cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:20×20cm2)1500g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃加熱1.5小時(shí)左右。
樹脂供給材料(2)的厚度是13.5mm。
參考例11(樹脂供給材料(3))
在參考例6得到的增強(qiáng)纖維基材(3)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(3)。含浸工序如下。
(1)在參考例6得到的增強(qiáng)纖維基材(單位面積重量:100g/m2、尺寸:20×20cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:20×20cm2)1500g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃下加熱1.5小時(shí)左右。
樹脂供給材料(3)的厚度是14.3mm。
參考例12(樹脂供給材料(4))
在參考例7得到的增強(qiáng)纖維基材(4)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(4)。含浸工序如下。
(1)在參考例7得到的增強(qiáng)纖維基材(單位面積重量:100g/m2、尺寸:20×20cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:20×20cm2)1500g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃下加熱1.5小時(shí)左右。
樹脂供給材料(4)的厚度是14.1mm。
參考例13(樹脂供給材料(5))
在參考例8得到的增強(qiáng)纖維基材(5)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(5)。含浸工序如下。
(1)在參考例8得到的增強(qiáng)纖維基材(單位面積重量:100g/m2、尺寸:20×20cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:20×20cm2)1000g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃下加熱1.5小時(shí)左右。
樹脂供給材料(5)的厚度是10.0mm。
在以下的實(shí)施例、比較例中,成型品的坑洼的判斷基準(zhǔn)如下。使用凹坑厚度均勻的模具制作成型品,對于從成型品的重心穿過的直線上的厚度,從邊緣到邊緣以等間隔測定10處位置,求出它們的算術(shù)平均值(tave)。進(jìn)而,求出該10處位置的最小厚度(tmin)。代入下式,求出纖維增強(qiáng)樹脂的厚度的變化率。
厚度的變化率(%)=(tave-tmin)/tave×100
纖維增強(qiáng)樹脂的坑洼的評價(jià),將厚度的變化率為5%以內(nèi)的情況評價(jià)為無坑洼(○),將厚度的變化率大于5%的情況評價(jià)為有坑洼(×)。
(實(shí)施例1)
使用參考例9中得到的樹脂供給材料(1)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑20cm的曲面形狀的成型品。成型工序如下。
(1)在樹脂供給材料(1)(尺寸:20×20cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層,準(zhǔn)備層疊體。
(2)在具有曲率半徑20cm的曲面形狀的模具內(nèi)配置所述層疊體,在零壓、70℃下預(yù)熱10分左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
在得到的成型品的表層沒有看到褶皺,樹脂供給材料的截面厚度均勻。
(實(shí)施例2)
使用參考例10得到的樹脂供給材料(2)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑20cm的曲面形狀的成型品。成型工序如下。
(1)在樹脂供給材料(2)(尺寸:20×20cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層,準(zhǔn)備層疊體。
(2)在具有曲率半徑20cm的曲面形狀的模具內(nèi)配置所述層疊體,在零壓、70℃下預(yù)熱10分左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘以固化。
在得到的成型品的表層上看不到褶皺,樹脂供給材料的截面厚度均勻。
(實(shí)施例3)
使用參考例11得到的樹脂供給材料(3)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑20cm的曲面形狀的成型品。成型工序如下。
(1)在樹脂供給材料(3)(尺寸:20×20cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層,準(zhǔn)備層疊體。
(2)在具有曲率半徑20cm的曲面形狀的模具內(nèi)配置所述層疊體,在零壓、70℃下預(yù)熱10分左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘以固化。
在得到的成型品的表層上看不到褶皺,樹脂供給材料的截面厚度均勻。
(比較例1)
使用參考例12得到的樹脂供給材料(4)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑20cm的曲面形狀的成型品。成型工序如下。
(1)在樹脂供給材料(4)(尺寸:20×20cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層,準(zhǔn)備層疊體。
(2)在具有曲率半徑20cm的曲面形狀的模具內(nèi)配置所述層疊體,在零壓、70℃下預(yù)熱10分左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘以固化。
在得到的成型品的表層看不到褶皺。
(比較例2)
使用參考例13得到的樹脂供給材料(5)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑20cm的曲面形狀的成型品。成型工序如下。
(1)在樹脂供給材料(5)(尺寸:20×20cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層,準(zhǔn)備層疊體。
(2)在具有曲率半徑20cm的曲面形狀的模具內(nèi)配置所述層疊體,在零壓、70℃下預(yù)熱10分左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘以固化。
在得到的成型品的表層看不到有褶皺。
〔第2實(shí)施方式〕
本發(fā)明是由增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂形成的樹脂供給材料。如圖1所示,將該樹脂供給材料1與基材2層疊制作預(yù)成型體3,將該預(yù)成型體3在例如封閉空間內(nèi)加熱加壓,從樹脂供給材料1向基材2供給熱固性樹脂,由此能夠進(jìn)行纖維增強(qiáng)樹脂的成型。
這里,預(yù)成型體是指,將樹脂供給材料1和基材2層疊、一體化而成的層疊體,可以例示出將樹脂供給材料1層疊規(guī)定片數(shù)、一體化,將層疊體的最外層用基材2夾持的三明治夾心層疊體,以及將樹脂供給材料1和基材2交替地層疊而成的交替層疊體、和它們組合。通過預(yù)先形成預(yù)成型體,在纖維增強(qiáng)樹脂的制造工序中,能夠迅速、并且更均勻地使熱固性樹脂含浸到基材2中,所以優(yōu)選。
使用本發(fā)明的樹脂供給材料1的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法,需要在盡量避免空隙混入的情況下從樹脂供給材料1向基材2供給熱固性樹脂,所以優(yōu)選使用壓縮模塑成型、真空模塑成型。成型模具既可以是由剛體構(gòu)成的封閉模具等的兩面模具,也可以是一面模具。在是后者的情況,還可以將預(yù)成型體3設(shè)置在撓性的膜和剛體開放模具之間(在這種情況下,在撓性的膜和剛體開放型之間為比外部減壓的狀態(tài),所以預(yù)成型體3成為被加壓的狀態(tài))。
本發(fā)明的樹脂供給材料1由增強(qiáng)纖維基材和熱固性樹脂形成,優(yōu)選片狀。在該情況、片厚度從樹脂供給性、力學(xué)特性的觀點(diǎn)來看優(yōu)選為0.5mm以上,更優(yōu)選為1mm以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.5mm以上。此外,從操作性、成型性的觀點(diǎn),片厚度優(yōu)選為100mm以下,更優(yōu)選為60mm以下,進(jìn)而優(yōu)選為30mm以下。
本發(fā)明的樹脂供給材料1的、成型收縮率之比p為1~1.5較好,優(yōu)選為1~1.4,更優(yōu)選為1~1.3。在成型收縮率之比p大于1.5時(shí),在將多個(gè)樹脂供給材料層疊時(shí),如果將層疊方向搞錯(cuò),則相對于纖維增強(qiáng)樹脂的厚度中央、成型收縮率的非對稱性變大,有時(shí)纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)生翹曲。成型收縮率之比p的測定方法將在后文論述。
由本發(fā)明的樹脂供給材料1固化而得的固化物的彎曲彈性模量之比e為1~1.5較好,優(yōu)選為1~1.4,更優(yōu)選為1~1.3。固化物的彎曲彈性模量之比e大于1.5時(shí),為了得到具有所希望的力學(xué)特性的纖維增強(qiáng)樹脂,層疊設(shè)計(jì)和基材配置時(shí)需要考慮樹脂供給材料的各向異性,作業(yè)負(fù)擔(dān)增加。固化物的彎曲彈性模量之比e的測定方法將在后文論述。再者,本發(fā)明中,除了滿足該固化物的彎曲彈性模量之比e的要件以外,還滿足上述的成型收縮率之比p的要件,這從容易成型翹曲少、褶皺少的纖維增強(qiáng)樹脂的觀點(diǎn)優(yōu)選。
本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維重量含有率wfi優(yōu)選為0.5%以上,更優(yōu)選為1.0%以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.5%以上。纖維重量含有率wfi小于0.5%時(shí),熱固性樹脂的量相對于增強(qiáng)纖維基材過多,有時(shí)樹脂不能擔(dān)載在增強(qiáng)纖維上,或者在成型時(shí)大量的樹脂流到外部。此外,本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維重量含有率wfi優(yōu)選為30%以下,更優(yōu)選為22%以下,進(jìn)而優(yōu)選為15%以下。纖維重量含有率wfi大于30%時(shí),有可能樹脂在基材2中的含浸不良,成為空隙多的纖維增強(qiáng)樹脂。再者,纖維重量含有率wfi可以通過jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。
樹脂供給材料1的纖維重量含有率wfi,可以通過將含有該樹脂供給材料1的預(yù)成型體進(jìn)行研磨或者剪切等,僅將樹脂供給材料1取出,依照jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。在未固化狀態(tài)的測定困難的情況,也可以使用在無加壓下固化了的。
wfi=wf1/(wf1+wr1)×100(%)
wf1:樹脂供給材料內(nèi)纖維重量(g)
wr1:樹脂供給材料內(nèi)樹脂重量(g)
本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維體積含有率vfi優(yōu)選為0.3%以上,更優(yōu)選為0.6%以上,進(jìn)而優(yōu)選為1.0%以上。纖維體積含有率vfi小于0.3%時(shí),熱固性樹脂的量相對于增強(qiáng)纖維基材過多,有時(shí)樹脂不能擔(dān)載在增強(qiáng)纖維基材上,或者成型時(shí)大量的樹脂流到外部。此外,本發(fā)明的樹脂供給材料1的、下述式所示的(成型前的)纖維體積含有率vfi優(yōu)選為20%以下,更優(yōu)選為15%以下,進(jìn)而優(yōu)選為10%以下。在纖維體積含有率vfi大于20%時(shí),有可能樹脂在基材2中的含浸不良,成為空隙多的纖維增強(qiáng)樹脂。再者,纖維體積含有率vfi可以依照jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。此外,也可以不用該纖維體積含有率vfi的特定方法,取而代之的是,也可以使用厚度t1(單位:mm、實(shí)測值)和增強(qiáng)纖維基材的單位面積重量faw(單位:g/m2、目錄值或者實(shí)測值)、構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的密度ρ(單位:g/cm3、目錄值或者實(shí)測值),代入下述式求出纖維體積含有率vfi。厚度t1可以根據(jù)樹脂供給材料1的縱50mm、橫50mm的范圍內(nèi)的任意10點(diǎn)的厚度平均值求出。再者,厚度方向是與預(yù)成型體中使用的基材2接觸的面正交的方向。
樹脂供給材料1的纖維體積含有率vfi,還可以通過將含有該樹脂供給材料1的預(yù)成型體研磨或者剪切等,僅將樹脂供給材料1取出,依照jisk7075(碳纖維增強(qiáng)塑料的纖維含有率和洞隙率試驗(yàn)方法、1991年)求出。在未固化狀態(tài)的測定困難的情況,也可以使用在無加壓下固化了的。
vfi=vf1/vp1×100(%)
vf1:樹脂供給材料內(nèi)纖維體積(mm3)
vp1:樹脂供給材料的體積(mm3)
vfi=faw/ρ/t1/10(%)
faw:增強(qiáng)纖維基材的單位面積重量(g/m2)
ρ:增強(qiáng)纖維基材的密度(g/cm3)
t1:樹脂供給材料的厚度(mm)
接下來,對增強(qiáng)纖維基材予以說明。樹脂供給材料1中使用的增強(qiáng)纖維基材可以是單向基材、織物基材等,但從成型收縮率的各向同性、樹脂供給性的觀點(diǎn),優(yōu)選以束狀或單纖維形狀分散,是在纖維間具有能夠含浸樹脂的空隙的網(wǎng)。對網(wǎng)的形態(tài)、形狀沒有限制,例如,將增強(qiáng)纖維與有機(jī)纖維、有機(jī)化合物或無機(jī)化合物混合,將增強(qiáng)纖維彼此用其它成分固定,或者將增強(qiáng)纖維與樹脂成分接合。從容易制造纖維分散的網(wǎng)的觀點(diǎn),作為優(yōu)選形狀可以例示出,由干式法、濕式法所得的無紡布形態(tài),且增強(qiáng)纖維充分開纖、并且單纖維彼此被有機(jī)化合物粘合劑接合的基材。
25℃下的、增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度為50mn·cm以下較好,優(yōu)選為40mn·cm以下,更優(yōu)選為30mn·cm以下。25℃下的、增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度大于50mn·cm時(shí),在將樹脂供給材料1配置在模具上時(shí),在樹脂供給材料1上產(chǎn)生褶皺,在纖維增強(qiáng)樹脂的表層轉(zhuǎn)印上了褶皺。增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度的測定方法將在后文論述。再者,本發(fā)明,除了滿足該增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度的要件以外,還滿足上述的固化物的彎曲彈性模量之比e的要件、和/或上述的成型收縮率之比p的要件,這從容易成型翹曲少、褶皺少的纖維增強(qiáng)樹脂的觀點(diǎn)優(yōu)選。
70℃下的、增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度優(yōu)選為30mn·cm以下,更優(yōu)選為25mn·cm以下,進(jìn)而優(yōu)選為20mn·cm以下。70℃下的、增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度大于30mn·cm時(shí),在將樹脂供給材料1成型時(shí),在樹脂供給材料1上產(chǎn)生褶皺,在纖維增強(qiáng)樹脂的表層上有褶皺轉(zhuǎn)印。
增強(qiáng)纖維基材的彎曲長度之比f為1~1.5較好,優(yōu)選為1~1.4,更優(yōu)選為1~1.3。在大于1.5時(shí),在使用多個(gè)樹脂供給材料時(shí),如果搞錯(cuò)層疊方向,則相對于纖維增強(qiáng)樹脂的厚度中央,剛性的非對稱性變大,有時(shí)纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)生翹曲。此外,層疊設(shè)計(jì)、基材配置時(shí)需要考慮到樹脂供給材料的各向異性,作業(yè)負(fù)擔(dān)增加。增強(qiáng)纖維基材的彎曲長度之比f的測定方法將在后文論述。再者,本發(fā)明除了滿足該增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度的要件以外,還滿足上述的固化物的彎曲彈性模量之比e的要件、和/或上述的成型收縮率之比p的要件、和/或上述的增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度的要件,這從容易成型出翹曲、褶皺少的纖維增強(qiáng)樹脂的觀點(diǎn)優(yōu)選。
構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維,具有特定的纖維長度、并且能夠形成結(jié)實(shí)的網(wǎng)、高強(qiáng)度、并且如后述那樣具有反彈特性。使用由高強(qiáng)度、并且具有反彈特性的增強(qiáng)纖維基材構(gòu)成的本發(fā)明的樹脂供給材料1,成型性優(yōu)異、并且容易得到高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)樹脂(即、容易提高纖維體積含有率)。這里,反彈力可以依照jisk6400-2(硬度和壓縮撓曲a-1法、2012年),以空隙率90%時(shí)的壓縮應(yīng)力(反彈力)定義。該增強(qiáng)纖維基材,空隙率90%時(shí)的壓縮應(yīng)力優(yōu)選為5kpa以上,更優(yōu)選為50kpa以上,進(jìn)而優(yōu)選為100kpa以上。
作為構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的種類,優(yōu)選為碳纖維,但也可以是玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、金屬纖維等。作為碳纖維,沒有特殊限定,例如,從力學(xué)特性的提高、纖維增強(qiáng)樹脂的輕量化效果的觀點(diǎn)可以優(yōu)選使用聚丙烯腈(pan)系、瀝青系、人造絲系等的碳纖維,它們可以使用1種或并用2種以上。其中,從所得的纖維增強(qiáng)樹脂的強(qiáng)度和彈性模量之間的平衡的觀點(diǎn),進(jìn)一步優(yōu)選pan系碳纖維。增強(qiáng)纖維的單纖維直徑優(yōu)選為0.5μm以上,更優(yōu)選為2μm以上,進(jìn)而優(yōu)選為4μm以上。此外,增強(qiáng)纖維的單纖維直徑,優(yōu)選為20μm以下,更優(yōu)選為15μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為10μm以下。增強(qiáng)纖維的單股強(qiáng)度優(yōu)選為3.0gpa以上,更優(yōu)選為4.0gpa以上,進(jìn)而優(yōu)選為4.5gpa以上。增強(qiáng)纖維的單股彈性模量優(yōu)選為200gpa以上,更優(yōu)選為220gpa以上,進(jìn)而優(yōu)選為240gpa以上。增強(qiáng)纖維的單股強(qiáng)度或者彈性模量分別小于3.0gpa或者小于200gpa的情況,在制成纖維增強(qiáng)樹脂后,有時(shí)得不到所希望的特性。
構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度,優(yōu)選為0.1mm以上,更優(yōu)選為1mm以上,進(jìn)而優(yōu)選為2mm以上。此外,構(gòu)成增強(qiáng)纖維基材的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度優(yōu)選為100mm以下,更優(yōu)選為50mm以下,進(jìn)而優(yōu)選為10mm以下。作為平均纖維長度的測定方法,有例如,從增強(qiáng)纖維基材直接摘出增強(qiáng)纖維的方法、或使用僅能夠溶解預(yù)浸料樹脂的溶劑進(jìn)行溶解,將剩下的增強(qiáng)纖維進(jìn)行過濾,通過顯微鏡觀察進(jìn)行測定的方法(溶解法)。在沒有能夠?qū)渲芙獾娜軇┑那闆r,有以下等方法:在增強(qiáng)纖維不發(fā)生氧化減量的溫度范圍下僅將樹脂燒飛,分離出增強(qiáng)纖維,通過顯微鏡觀察測定的方法(燒飛法)。測定中,任意選出增強(qiáng)纖維400根,用光學(xué)顯微鏡測定其長度至1μm單位,由此測定纖維長度和其比例。再者,在將從增強(qiáng)纖維基材直接摘出增強(qiáng)纖維的方法和從預(yù)浸料用燒飛法、溶解法摘出增強(qiáng)纖維的方法進(jìn)行比較時(shí),通過選擇合適的條件,能夠使所得的結(jié)果不產(chǎn)生特別差異。
這里,具有上述的反彈特性是指滿足以下的條件。即、在將增強(qiáng)纖維基材的初始厚度記作t0、將增強(qiáng)纖維基材在0.1mpa下加壓的狀態(tài)的厚度記作t1、將在增強(qiáng)纖維基材上施加載荷、然后除去載荷后的厚度記作t2時(shí),滿足條件:t1<t2≤t0。這里,厚度變化率r(=t0/t1)優(yōu)選1.1以上,更優(yōu)選1.3以上,進(jìn)而優(yōu)選1.5以上。在小于1.1的情況,樹脂供給性和形狀追隨性降低,有時(shí)得不到所希望形狀的成型體。此外,厚度變化率r優(yōu)選為10以下,更優(yōu)選為7以下,進(jìn)而優(yōu)選為4以下。在厚度變化率r大于10時(shí),含浸樹脂時(shí)樹脂供給材料的操作性有時(shí)降低。對初始厚度和除去載荷后的厚度的測定方法沒有特殊限定,可以通過例如游標(biāo)卡尺測微器、三維測定機(jī)、激光變位計(jì)、或顯微鏡觀察進(jìn)行測定。這里,顯微鏡觀察,既可以對增強(qiáng)纖維基材直接觀察,也可以將增強(qiáng)纖維基材用熱固性樹脂包埋,將截面研磨后進(jìn)行觀察。對施加載荷后的厚度的測定方法沒有特殊限定,可以通過例如,使用彎曲試驗(yàn)機(jī)或壓縮試驗(yàn)機(jī)對增強(qiáng)纖維基材施加載荷,讀取變位來測定。
增強(qiáng)纖維基材的x-y面(指的是基材面內(nèi),本發(fā)明中將與基材面內(nèi)的某個(gè)軸(x軸)正交的軸記作y軸、將基材厚度方向(即與基材面垂直的方向)記作z軸)的纖維取向優(yōu)選各向同性。通過后述的測定法測定的、x-y面的纖維二維取向角的平均值優(yōu)選為30度以上,更優(yōu)選為35度以上,進(jìn)而優(yōu)選為40度以上。此外,優(yōu)選為60度以下,更優(yōu)選為55度以上,進(jìn)而優(yōu)選為50度以上。與理想的角度45度越接近越優(yōu)選。在小于30度或大于60度時(shí),有時(shí)由于樹脂供給材料1的成型收縮率的各向異性使得纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)生翹曲,或者得不到所希望力學(xué)特性的纖維增強(qiáng)樹脂。
本發(fā)明中優(yōu)選使用的增強(qiáng)纖維基材的單位面積的質(zhì)量優(yōu)選為1g/m2以上,更優(yōu)選為10g/m2以上,進(jìn)而優(yōu)選為30g/m2以上。單位面積的質(zhì)量小于1g/m2時(shí),樹脂的擔(dān)載性下降,有可能不能收集到成型所需要的樹脂量。進(jìn)而,在制造該增強(qiáng)纖維基材、樹脂供給材料1的過程中,有時(shí)操作性變差、作業(yè)性降低。
優(yōu)選本發(fā)明優(yōu)選使用的增強(qiáng)纖維基材內(nèi)的纖維彼此通過粘合劑接合。通過這樣,增強(qiáng)纖維基材的操作性、生產(chǎn)性、作業(yè)性提高,并且能夠保持增強(qiáng)纖維基材的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。作為粘合劑,沒有特殊限定,優(yōu)選使用聚乙烯醇、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚1,1-二氯乙烯、聚乙酸乙烯基酯、聚碳酸酯樹脂、苯乙烯系樹脂、聚酰胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚苯硫醚樹脂、改性聚苯醚樹脂、聚縮醛樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、氟樹脂、熱塑性丙烯酸系樹脂、熱塑性聚酯樹脂、熱塑性聚酰胺酰亞胺樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物等熱塑性樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂、熱固性丙烯酸系樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、熱固型聚酯等熱固性樹脂。從所得的纖維增強(qiáng)樹脂的力學(xué)特性的觀點(diǎn),優(yōu)選使用具有選自環(huán)氧基、羥基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、酰胺基、羧基、碳酸基、酸酐基、氨基、亞胺基中的至少1種官能基的樹脂。這些粘合劑可以單獨(dú)使用,或二種以上組合使用。粘合劑的附著量,優(yōu)選為20%以下,更優(yōu)選為15%以下,進(jìn)而優(yōu)選為10%以下。粘合劑的附著量大于20%時(shí),有時(shí)干燥工序耗費(fèi)時(shí)間,或復(fù)雜形狀的成型困難。再者,粘合劑的附著量的測定方法如后文所述。
對本發(fā)明的樹脂供給材料1中使用的熱固性樹脂予以說明。本發(fā)明中使用的熱固性樹脂的含浸時(shí)的粘度優(yōu)選為1000pa·s以下,更優(yōu)選為100pa·s以下,進(jìn)而優(yōu)選為10pa·s以下。在大于1000pa·s的情況,有在后述的基材2中不能充分含浸熱固性樹脂,所得的纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)生空隙的風(fēng)險(xiǎn)。
作為本發(fā)明中使用的熱固性樹脂的種類,優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、熱固性聚酰亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂等。除了僅為環(huán)氧樹脂以外,還可以使用環(huán)氧樹脂和熱固性樹脂的共聚物、改性物和2種以上的混合樹脂等。
本發(fā)明的預(yù)成型體中使用的基材2是由增強(qiáng)纖維形成的纖維基材,優(yōu)選為選自由增強(qiáng)纖維形成的織物基材、單向基材、和氈基材中的至少1種。具體地說,優(yōu)選使用單獨(dú)的由連續(xù)纖維形成的織物基布或?qū)盈B了該織物基布的層疊體、或?qū)⒃摽椢锘加每p合絲縫合一體化的基材,或者立體織物、針織物等的纖維結(jié)構(gòu)物,或者由不連續(xù)纖維制成的無紡布形態(tài)等。再者,連續(xù)纖維是指,以增強(qiáng)纖維沒有切成短纖維的狀態(tài)將增強(qiáng)纖維束以連續(xù)的狀態(tài)拉齊的增強(qiáng)纖維。作為本發(fā)明的基材2中使用的增強(qiáng)纖維的形態(tài)、排列,可以適當(dāng)?shù)剡x自沿著一個(gè)方向拉齊的長纖維、織物、繩和粗紗等連續(xù)纖維的形態(tài)?;?中使用的一個(gè)纖維束中的單絲數(shù)優(yōu)選為500以上,更優(yōu)選為1500以上,進(jìn)而優(yōu)選為2500以上。此外,一個(gè)纖維束中的單絲數(shù)優(yōu)選為150000以下,更優(yōu)選為100000以下,進(jìn)而優(yōu)選為70000以下。
出于獲得高力學(xué)特性的纖維增強(qiáng)樹脂的目的,優(yōu)選在基材2中使用由連續(xù)增強(qiáng)纖維構(gòu)成的織物基材、單向基材,但出于加快熱固性樹脂的含浸速度、提高纖維增強(qiáng)樹脂的生產(chǎn)性的目的,優(yōu)選在基材2中使用由不連續(xù)纖維構(gòu)成的氈基材。
作為使用本發(fā)明的樹脂供給材料1的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法,可以列舉出例如以下的方法。即,首先制作含有樹脂供給材料1和基材2的預(yù)成型體3,放置在模具上。在高溫的模具上將樹脂供給材料1軟化,然后通過加壓向基材2供給熱固性樹脂。加壓方法優(yōu)選為壓縮模塑成型、真空模塑成型。樹脂供給時(shí)和固化時(shí)的溫度可以相同也可以不同。成型模具既可以是由剛體構(gòu)成的封閉模具等的兩面模具,也可以是一面模具。在是后者的情況,也可以將預(yù)成型體3設(shè)置在撓性的膜和剛體開放模具之間(這種情況下,如前面所述,撓性的膜和剛體開放模具之間為比外部減壓的狀態(tài),所以預(yù)成型體3呈被加壓的狀態(tài))。熱固性樹脂通過成型時(shí)的加熱,根據(jù)需要在成型后進(jìn)而加熱到熱固性樹脂固化的溫度,由此使熱固性樹脂固化,能夠得到纖維增強(qiáng)樹脂。
<樹脂供給材料的成型收縮率pn、和成型收縮率之比p的測定方法>
在23℃下將直徑100mm的圓形狀的樹脂供給材料配置在直徑100mm的陰模內(nèi)。在無加壓的狀態(tài)下將樹脂供給材料以2℃/分鐘升溫固化。固化后冷卻到室溫,引出從樹脂供給材料的重心穿過的直線,從該直線圍繞重心以30°為一刻度引出共計(jì)6根直線。測定樹脂供給材料的邊緣間的直線長度ln(mm)(n=1~6),代入下述式(x)導(dǎo)出成型收縮率pn(n=1~6)。去掉6個(gè)位置中的、成型收縮率的最大值pmax和最小值pmin,代入下述式(i)導(dǎo)出成型收縮率之比p。
pn=(100-ln)/100(n=1~6)(x)
p=pmax/pmin(i)
pmax:樹脂供給材料的最大成型收縮率
pmin:樹脂供給材料的最小成型收縮率
<增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度、和彎曲長度(的比)的導(dǎo)出方法>
增強(qiáng)纖維基材的彎曲硬度、和彎曲長度是依照jisl1913(懸臂梁(cantilever)法、2010年)求出的。在同一增強(qiáng)纖維基材中,以30度為一個(gè)刻度劃分彎曲方向,測定共計(jì)6個(gè)位置的彎曲長度fn(n=1~6)。去掉彎曲長度的最大值fmax和最小值fmin,代入下述式(ii)導(dǎo)出彎曲長度之比f。
f=fmax/fmin(ii)
fmax:增強(qiáng)纖維基材的最大彎曲長度
fmin:增強(qiáng)纖維基材的最小彎曲長度
<樹脂供給材料的固化物的彎曲彈性模量和彎曲彈性模量之比e的測定方法>
由樹脂供給材料固化而得的固化物的彎曲彈性模量是依照jisk7171(2008年)求出的。在同一固化物中、以30度為一個(gè)刻度劃分彎曲方向,測定共計(jì)6處位置的彎曲彈性模量en(n=1~6)。去掉彎曲彈性模量的最大值emax和最小值emin,代入下述式(iii)導(dǎo)出彎曲彈性模量之比e。
e=emax/emin(iii)
emax:樹脂供給材料的固化物的最大彎曲彈性模量
emin:樹脂供給材料的固化物的最小彎曲彈性模量
<x-y面的纖維二維取向角的平均值導(dǎo)出法>
x-y面的纖維二維取向角的平均值是通過以下的步驟i、ii測定的。再者,如上述那樣,x軸、y軸、z軸彼此正交,x-y面在基材面內(nèi),z軸是基材厚度方向。
i.針對在x-y面任意選出的增強(qiáng)纖維單纖維,測定其與交差的所有的增強(qiáng)纖維單纖維形成的二維取向角的平均值。在與增強(qiáng)纖維單纖維交差的增強(qiáng)纖維單纖維量多的情況,也可以測定任意選出的20根交差的增強(qiáng)纖維單纖維,用得到的平均值代替。
ii.將上述i的測定用在別的增強(qiáng)纖維單纖維上,反復(fù)進(jìn)行共計(jì)5次,算出它們的平均值作為纖維二維取向角的平均值。
對從預(yù)浸料測定纖維二維取向角的平均值的方法沒有特殊限定,可以例示出例如,從預(yù)浸料的表面觀察增強(qiáng)纖維基材的取向的方法。這種情況下,通過對預(yù)浸料表面研磨使纖維露出,能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維,所以優(yōu)選。此外可以例示出,對預(yù)浸料利用透射光觀察增強(qiáng)纖維的取向的方法。這種情況下,通過將預(yù)浸料切薄,能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維,所以優(yōu)選。進(jìn)而還可以例示出,對預(yù)浸料進(jìn)行x射線ct透射觀察,拍攝增強(qiáng)纖維的取向圖像的方法。在x射線透射性高的增強(qiáng)纖維的情況,如果預(yù)先在增強(qiáng)纖維中混合示蹤用的纖維,或者在增強(qiáng)纖維上涂布示蹤用的藥劑,則能夠更容易地觀察增強(qiáng)纖維基材,所以優(yōu)選。
此外,在用上述方法測定困難的情況,可以例示出以使增強(qiáng)纖維的結(jié)構(gòu)不崩潰的方式除去樹脂,然后觀察增強(qiáng)纖維的取向的方法。例如,可以通過將預(yù)浸料夾在2片不銹鋼制網(wǎng)之間,以預(yù)浸料不能動的方式用螺絲等固定,然后將樹脂成分燒飛,將所得的增強(qiáng)纖維基材用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察測定。
<粘合劑的附著量的測定方法>
秤量增強(qiáng)纖維基材(w1)后,放置在50升/分鐘的氮?dú)饬髦袦囟仍O(shè)定在450℃的電爐中15分鐘,使粘合劑完全熱分解。然后轉(zhuǎn)移到20升/分鐘的干燥氮?dú)饬髦械娜萜髦?,秤量冷卻15分鐘后的增強(qiáng)纖維基材(w2),代入下式求出粘合劑附著量。
粘合劑附著量(%)=(w1-w2)/w1×100
〔實(shí)施例〕
參考例1(增強(qiáng)纖維(碳纖維))
對以pan作為主成分的共聚物進(jìn)行紡絲、燒成處理、表面氧化處理,獲得總單纖維數(shù)12000根的連續(xù)碳纖維。該連續(xù)碳纖維的特性如下。
單纖維直徑:7μm
單位長度的質(zhì)量:0.8g/m
比重:1.8
抗拉強(qiáng)度:4600mpa
拉伸彈性模量:220gpa
參考例2(熱固性樹脂(環(huán)氧樹脂(1))
使用“jer(注冊商標(biāo))”1007(三菱化學(xué)(株)制)40質(zhì)量份、“jer(注冊商標(biāo))”630(三菱化學(xué)(株)制)20質(zhì)量份、“エピクロン(注冊商標(biāo))”830(dic(株)制)40質(zhì)量份、作為固化劑的dicy7(三菱化學(xué)(株)制)以活性氫基相對于全部環(huán)氧樹脂成分的環(huán)氧基為0.9當(dāng)量的量、作為固化促進(jìn)劑的dcmu99(保土谷化學(xué)工業(yè)(株)制)2質(zhì)量份,調(diào)制環(huán)氧樹脂(1)。
參考例3(環(huán)氧樹脂膜)
將參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1)使用逆轉(zhuǎn)輥涂布機(jī)涂布在脫模紙上,制作單位面積的質(zhì)量為37g/m2、74g/m2、100g/m2的樹脂膜。
參考例4(增強(qiáng)纖維基材:碳纖維網(wǎng)(1))
將參考例1得到的碳纖維使用美工刀切成規(guī)定的長度,獲得短切碳纖維。制作由水和表面活性劑(聚氧乙烯月桂基醚(商品名)、ナカライテクス(株)制)形成的濃度0.1質(zhì)量%的分散液,使用該分散液和上述短切碳纖維,利用抄紙基材的制造裝置制造抄紙基材。制造裝置具有:作為分散槽的在容器下部具有開口活塞的直徑1000mm的圓筒形狀容器、和將分散槽和抄紙槽連接起來的直線狀輸送部(傾斜角30度)。在分散槽的上面的開口部帶有攪拌機(jī),能夠從開口部投入短切碳纖維和分散液(分散介質(zhì))。抄紙槽是底部具有網(wǎng)孔傳送帶的槽,網(wǎng)孔傳送帶具有寬500mm的抄紙面,能夠移送碳纖維基材(抄紙基材)的傳送帶與網(wǎng)孔傳送帶連接。抄紙時(shí)通過調(diào)整分散液中的碳纖維濃度,來調(diào)整單位面積的質(zhì)量,能夠獲得所追求的碳纖維網(wǎng)(1)(增強(qiáng)纖維基材)。碳纖維網(wǎng)(1)(碳纖維單位面積重量:100g/m2)的彎曲長度之比f為1.2、彎曲硬度在25℃為5mn·cm、在70℃為4mn·cm、平均纖維長度為6.1mm、x-y面的纖維二維取向角的平均值為45.3°。
參考例5(增強(qiáng)纖維基材:碳纖維網(wǎng)(2))
將參考例1得到的碳纖維用美工刀切成規(guī)定的長度,獲得短切碳纖維。制作由水和表面活性劑(聚氧乙烯月桂基醚(商品名)、ナカライテクス(株)制)形成的濃度0.1質(zhì)量%的分散液,使用該分散液和上述短切碳纖維,利用抄紙基材的制造裝置制造抄紙基材。制造裝置具有作為分散槽的容器下部具有開口活塞的直徑1000mm的圓筒形狀容器、和將分散槽和抄紙槽連接起來的直線狀的輸送部(傾斜角30度)。在分散槽的上面的開口部帶有攪拌機(jī),能夠從開口部投入短切碳纖維和分散液(分散介質(zhì))。抄紙槽是底部具有網(wǎng)孔傳送帶的槽,該網(wǎng)孔傳送帶具有寬500mm的抄紙面,能夠移送碳纖維基材(抄紙基材)的傳送帶與網(wǎng)孔傳送帶連接。抄紙時(shí)通過調(diào)整分散液中的碳纖維濃度,來調(diào)整單位面積的質(zhì)量。在抄紙后的碳纖維基材上附著作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液(クラレポバール、(株)クラレ制)5質(zhì)量%左右,在140℃的干燥爐中干燥1小時(shí),獲得所需要的碳纖維網(wǎng)(2)(增強(qiáng)纖維基材)。碳纖維網(wǎng)(2)(碳纖維單位面積重量:100g/m2)的彎曲長度之比f為1.4、彎曲硬度在25℃為40mn·cm、在70℃為25mn·cm、平均纖維長度為5.8mm、x-y面的纖維二維取向角的平均值為47.3°。
參考例6(增強(qiáng)纖維基材:碳纖維網(wǎng)(3))
將參考例1得到的碳纖維用美工刀切成規(guī)定的長度,獲得短切碳纖維。制作由水和表面活性劑(聚氧乙烯月桂基醚(商品名)、ナカライテクス(株)制)形成的濃度0.1質(zhì)量%的分散液,使用該分散液和上述短切碳纖維,利用抄紙基材的制造裝置制造抄紙基材。制造裝置具有作為分散槽的在容器下部具有開口活塞的直徑1000mm的圓筒形狀容器、和將分散槽和抄紙槽連接起來的直線狀的輸送部(傾斜角30度)。在分散槽的上面的開口部帶有攪拌機(jī),能夠從開口部投入短切碳纖維和分散液(分散介質(zhì))。抄紙槽是底部具有網(wǎng)孔傳送帶的槽,網(wǎng)孔傳送帶具有寬500mm的抄紙面,能夠移送碳纖維基材(抄紙基材)的傳送帶與網(wǎng)孔傳送帶連接。抄紙時(shí)通過調(diào)整分散液中的碳纖維濃度,來調(diào)整單位面積的質(zhì)量。在抄紙獲得的碳纖維基材上附著作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液(クラレポバール、(株)クラレ制)15質(zhì)量%左右,在140℃的干燥爐中干燥1小時(shí),獲得所需要的碳纖維網(wǎng)(3)(增強(qiáng)纖維基材)。碳纖維網(wǎng)(3)(碳纖維單位面積重量:100g/m2)的彎曲硬度在25℃為200mn·cm、在70℃為60mn·cm、平均纖維長度為5.9mm、x-y面的纖維二維取向角的平均值為44.2°。
參考例7(增強(qiáng)纖維基材:碳纖維片(1))
將參考例1得到的碳纖維束用美工刀切成25mm長,制作碳纖維片(增強(qiáng)纖維基材)。制作工序如下。
(1)將25mm長的碳纖維束從20cm的高度均勻下落、散布。(碳纖維的單位面積重量:100g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)。
(2)附著作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液(クラレポバール、(株)クラレ制)5質(zhì)量%左右,在140℃的干燥爐中干燥1小時(shí),獲得所需要的碳纖維片(1)。
碳纖維片(1)(碳纖維單位面積重量:100g/m2)的彎曲長度之比f為3.1、平均纖維長度為25mm、x-y面的纖維二維取向角的平均值為65.1°。
參考例8(增強(qiáng)纖維基材:碳纖維片(2))
將參考例1得到的碳纖維束用美工刀切成25mm長,制作碳纖維片(增強(qiáng)纖維基材)。制作工序如下。
(1)將25mm長的碳纖維束從40cm的高度均勻下落、散布(碳纖維的單位面積重量:100g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)。
(2)附著作為粘合劑的聚乙烯醇水溶液(クラレポバール、(株)クラレ制)5質(zhì)量%左右,在140℃的干燥爐中干燥1小時(shí),獲得所需要的碳纖維片(2)。
碳纖維片(2)(碳纖維單位面積重量:100g/m2)的彎曲長度之比f為1.8、彎曲硬度在25℃為60mn·cm、在70℃為40mn·cm、平均纖維長度為25mm、x-y面的纖維二維取向角的平均值為37.1°。
參考例9(樹脂供給材料(1))
在參考例4得到的碳纖維網(wǎng)(1)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(1)。含浸工序如下。
(1)在參考例4得到的網(wǎng)(尺寸:10×10cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:10×10cm2)1000g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃加熱1.5小時(shí)左右。
碳纖維的單位面積重量為100g/m2、纖維體積含有率為5%、纖維重量含有率為9%、厚度為1.1mm。此外,測定由樹脂供給材料(1)固化而得的固化物的成型收縮率,結(jié)果成型收縮率之比p為1.3、彎曲彈性模量之比e為1.3。
參考例10(樹脂供給材料(2))
在參考例5得到的碳纖維網(wǎng)(2)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(2)。含浸工序如下。
(1)在參考例5得到的網(wǎng)(尺寸:10×10cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:10×10cm2)1200g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃加熱1.5小時(shí)左右。
碳纖維的單位面積重量為100g/m2、纖維體積含有率為4%、纖維重量含有率為8%、厚度為1.4mm。此外,測定由樹脂供給材料(2)固化而得的固化物的成型收縮率,結(jié)果,成型收縮率之比p為1.5、彎曲彈性模量之比e為1.4。
參考例11(樹脂供給材料(3))
在參考例6得到的碳纖維網(wǎng)(3)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(3)。含浸工序如下。
(1)在參考例6得到的網(wǎng)(尺寸:10×10cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:10×10cm2)1850g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃加熱1.5小時(shí)左右。
碳纖維的單位面積重量為100g/m2、纖維體積含有率為3%、纖維重量含有率為5%、厚度為2.1mm。
參考例12(樹脂供給材料(4))
在參考例7得到的碳纖維片(1)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(4)。含浸工序如下。
(1)在參考例7得到的碳纖維片(尺寸:10×10cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:10×10cm2)200g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃加熱1.5小時(shí)左右。
纖維體積含有率為22%、纖維重量含有率為34%、厚度為0.3mm。此外,測定由樹脂供給材料(4)固化而得的固化物的成型收縮率,結(jié)果成型收縮率之比p為5、彎曲彈性模量之比e為2.5。
參考例13(樹脂供給材料(5))
在參考例8得到的碳纖維片(2)中含浸參考例2調(diào)制的環(huán)氧樹脂(1),制作樹脂供給材料(5)。含浸工序如下。
(1)在參考例7得到的碳纖維片(尺寸:10×10cm2)上配置參考例3得到的環(huán)氧樹脂膜(尺寸:10×10cm2)200g/m2左右。
(2)在0.1mpa、70℃加熱1.5小時(shí)左右。
纖維體積含有率為21%、纖維重量含有率為33%、厚度為0.3mm。此外,測定由樹脂供給材料(5)固化而得的固化物的成型收縮率,結(jié)果成型收縮率之比p為1.7、彎曲彈性模量之比e為1.8。
以下的實(shí)施例、比較例中成型品的翹曲的判斷基準(zhǔn)是,在依照jisk6911(2006年)獲得的翹曲率為0.5%以上的情況判斷為有翹曲,在小于0.5的情況判斷為無翹曲。此外,成型品的褶皺的判斷基準(zhǔn)是,在依照jisb0601(2001年)獲得的最大高度rz為50μm以上的情況判斷為有褶皺,在小于50μm的情況判斷為無褶皺。
(實(shí)施例1)
使用參考例9得到的樹脂供給材料(1)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作平板。成型工序如下。
(1)以樹脂供給材料(1)的x軸和另外的樹脂供給材料(1)的y軸一致的方式將2片重疊,制作樹脂供給材料(1)(碳纖維單位面積重量:200g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)。
(2)在得到的樹脂供給材料(1)的正面和背面各配置1層干燥織物。
(3)將工序(2)的層疊體在壓制機(jī)中以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(4)以1mpa加壓。
(5)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表2所示,獲得無翹曲的成型品。
(實(shí)施例2)
使用參考例10得到的樹脂供給材料(2)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作平板。成型工序如下。
(1)以樹脂供給材料(2)的x軸和另外的樹脂供給材料(2)的y軸一致的方式將2片重疊,制作樹脂供給材料(2)(碳纖維單位面積重量:200g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)。
(2)在得到的樹脂供給材料(2)的正面和背面配置干燥織物各1層。
(3)將工序(2)的層疊體用壓制機(jī)以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(4)以1mpa加壓。
(5)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表2所示,獲得了無翹曲的成型品。
(實(shí)施例3)
使用參考例9得到的樹脂供給材料(1)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑50mm的曲面形狀的成型品。
(1)在樹脂供給材料(1)(碳纖維單位面積重量:100g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層。
(2)在具有曲率半徑50mm的曲面形狀的模具內(nèi)配置工序(1)的層疊體,以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表3所示,沒有發(fā)現(xiàn)成型品的表層部有褶皺。
(實(shí)施例4)
使用參考例10得到的樹脂供給材料(2)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑50mm的曲面形狀的成型品。
(1)在樹脂供給材料(2)(碳纖維單位面積重量:100g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層。
(2)在具有曲率半徑50mm的曲面形狀的模具內(nèi)配置工序(1)的層疊體,以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表3所示,沒有發(fā)現(xiàn)成型品的表層部有褶皺。
(比較例1)
使用參考例12得到的樹脂供給材料(4)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作平板。成型工序如下。
(1)以樹脂供給材料(4)的x軸和另外的樹脂供給材料(4)的y軸一致的方式將2片重疊,制作樹脂供給材料(4)(碳纖維單位面積重量:200g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)。
(2)在得到的樹脂供給材料(4)的正面和背面各配置干燥織物1層。
(3)將工序(2)的層疊體用壓制機(jī)以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(4)以1mpa加壓。
(5)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表2所示,發(fā)現(xiàn)成型品有翹曲。
(比較例2)
使用參考例13得到的樹脂供給材料(5)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作平板。成型工序如下。
(1)以樹脂供給材料(5)的x軸和另外的樹脂供給材料(5)的y軸一致的方式將2片重疊,制作樹脂供給材料(5)(碳纖維單位面積重量:200g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)。
(2)在得到的樹脂供給材料(5)的正面和背面各配置干燥織物1層。
(3)將工序(2)的層疊體用壓制機(jī)以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(4)以1mpa加壓。
(5)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表2所示,發(fā)現(xiàn)成型品有翹曲。
(比較例3)
使用參考例11得到的樹脂供給材料(3)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑50mm的曲面形狀的成型品。
(1)在樹脂供給材料(3)(碳纖維單位面積重量:100g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層。
(2)在具有曲率半徑50mm的曲面形狀的模具內(nèi)配置工序(1)的層疊體,以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表3所示,成型品的表層發(fā)現(xiàn)有褶皺。
(比較例4)
使用參考例13得到的樹脂供給材料(5)和干燥織物(東麗株式會社(株)制布、型號:co6343b、平織、碳纖維單位面積重量198g/m2),制作曲率半徑50mm的曲面形狀的成型品。
(1)在樹脂供給材料(5)(碳纖維單位面積重量:100g/m2、尺寸:13.8×13.8cm2)的正面和背面各配置干燥織物2層。
(2)在具有曲率半徑50mm的曲面形狀的模具內(nèi)配置工序(1)的層疊體,以零壓、70℃預(yù)熱10分鐘左右。
(3)以1mpa加壓。
(4)以3℃/分鐘升溫到150℃,然后保持40分鐘固化。
如表3所示,在成型品的表層發(fā)現(xiàn)有褶皺。
產(chǎn)業(yè)可利用性
本發(fā)明的樹脂供給材料、和使用該樹脂供給材料而成的纖維增強(qiáng)樹脂的制造方法,能夠很好地在運(yùn)動用途、一般產(chǎn)業(yè)用途和航空宇宙用途中使用。更具體地說,在一般產(chǎn)業(yè)用途中,在汽車、船舶和風(fēng)車等的構(gòu)造件、準(zhǔn)構(gòu)造件、房頂材料、芯片托盤、筆記本的殼體等的電子機(jī)器材料和修補(bǔ)增強(qiáng)材料等中能夠很好地使用。在航空宇宙用途中,在飛機(jī)、機(jī)器人、人造衛(wèi)星等的構(gòu)造件、準(zhǔn)構(gòu)造件等中能夠很好地使用。
附圖符號說明
1:樹脂供給材料
2:基體
3:預(yù)成型體