1~30分鐘,進一步優(yōu)選為0. 5~10分鐘。此 外,設(shè)置在加熱和加壓后的冷卻時間優(yōu)選為〇. 5~30分鐘。經(jīng)過上述熱鍛成型的本實施方 式所涉及的一體化層疊基材的厚度優(yōu)選為〇. 5~10mm。
[0118] 另外,所述加熱和加壓也可在模具和上述層疊基材之間存在潤滑劑的條件下進 行。這是因為,通過潤滑劑的作用,在所述加熱和加壓時,構(gòu)成上述層疊基材的半固化片所 含有的增強纖維的流動性提高,因此能夠提高熱塑性樹脂向增強纖維之間的含浸,并且能 夠減少所得層疊基材中增強纖維之間以及增強纖維與熱塑性樹脂之間的空隙。
[0119] 作為所述潤滑劑,可使用例如有機硅系潤滑劑、氟系潤滑劑。此外,作為所述潤滑 劑,也可使用它們的混合物。作為用于所述潤滑劑的有機硅系潤滑劑,優(yōu)選使用可在高溫環(huán) 境下使用的耐熱性潤滑劑。更具體而言,可舉出如甲基苯基硅油、二甲基硅油那樣的硅油, 可優(yōu)選使用市售的潤滑劑。作為氟系潤滑劑,優(yōu)選使用可在高溫環(huán)境下使用的耐熱性潤滑 劑。作為這樣的潤滑劑的具體例,可使用氟油如全氟聚醚油、三氟氯化乙烯的低聚合物(質(zhì) 均分子量500~1300)。
[0120] 關(guān)于上述潤滑劑,可通過潤滑劑涂布裝置等適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)供給至上述層疊基材的單 面或兩面的表面上、所述模具的單面或兩面的表面上、或上述層疊基材和模具雙方的單面 或兩面的表面上,也可以預(yù)先涂布在模具表面上。其中,優(yōu)選將潤滑劑供給至層疊基材的兩 面表面上的方式。
[0121] 可用于本實施方式的層疊基材的半固化片也可以一邊通過超聲波熔敷機將形成 鄰接層的半固化片彼此點焊一邊層疊來形成層疊基材,其就使得操作容易的觀點而言是優(yōu) 選的。
[0122] 作為本實施方式層疊基材的制造方法的另一實施方式,可舉出如下層疊基材的制 造方法,其特征在于,是通過層疊多張半固化片來制造層疊基材的方法,將多張半固化片層 疊后,用片狀物覆蓋層疊基材的整個外周截面部分的50%以上,所述片狀物在比構(gòu)成半固 化片的基體樹脂融點高l〇°C的溫度下保持形狀。通過該制造方法,能夠容易地操作層疊基 材。
[0123] 關(guān)于在比構(gòu)成半固化片的基體樹脂融點高KTC的溫度下保持形狀的片狀物,如上 所述。此外,關(guān)于利用在比構(gòu)成半固化片的基體樹脂融點高l〇°C的溫度下保持形狀的片狀 物來覆蓋層疊基材的整個外周截面部分的50%以上,也如上所述。
[0124] 本實施方式的層疊基材的制造方法中,從生產(chǎn)性的觀點而言,更優(yōu)選具有如下特 征的上述層疊基材的制造方法:所述片狀物為粘著膠帶,以沿層疊基材外周覆蓋最下層基 材外周部、層疊基材的外周截面、最上層基材外周部的方式貼附粘著膠帶。
[0125] 本實施方式的層疊基材的制造方法中,從所得的層疊基材具有能夠應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材 料的彎曲強度、拉伸彈性模量等優(yōu)異的力學(xué)物性,同時力學(xué)特性偏差低,進而對復(fù)雜形狀的 賦形性優(yōu)異這樣的觀點而言,優(yōu)選如下層疊基材的制造方法:半固化片如上所述,具有從表 面貫穿至背面的切口,各切口以與各增強纖維僅交叉一次的方式設(shè)置,并且將連結(jié)所述切 口的起始點和終點的線段長度設(shè)為Ls的情況下,所述線段長度Ls和所述切口長度Lr滿足 下述式1的關(guān)系,
[0126] Ls芻Lr芻LsXL5...(式 1)
[0127] 連結(jié)切口的起始點和終點的直線與增強纖維交叉的角度為30°以上、90°以下。 進而,所述半固化片優(yōu)選如下半固化片:所述切口的切口長度為5~100mm,所述半固化片 每Im2的切口長度的總和為20m以上、200m以下。
[0128] 作為對半固化片施加上述切口的方法,可舉出例如利用激光標(biāo)刻機施加的方法、 利用切繪機施加的方法、利用沖孔模施加的方法等。該操作也可在層疊半固化片片材之間 對半固化片片材進行。
[0129] 作為使構(gòu)成層疊基材的半固化片彼此粘接的方法,可舉出如下方法:例如,利用熱 熔敷,即對半固化片加熱使半固化片所含有的樹脂等的一部分熔化,從而將層疊的半固化 片彼此粘接的方法;利用振動熔敷,即對半固化片施加振動使半固化片所含有的樹脂等的 一部分熔化,從而將層疊的半固化片彼此粘接的方法;利用熱沖壓,即對半固化片施加熱和 壓力使半固化片所含有的樹脂等的一部分熔化,從而將層疊的半固化片彼此粘接的方法; 利用熱輥壓,即對半固化片施加熱和壓力使半固化片所含有的樹脂等的一部分熔化,從而 將層疊的半固化片彼此粘接的方法等。該操作也可在用片狀物覆蓋層疊基材的整個外周截 面部分的50%以上之前進行,其中,所述片狀物在比構(gòu)成半固化片的基體樹脂融點高KTC 的溫度下保持形狀。
[0130] (利用沖壓的流動性評價)
[0131] 本實施方式的層疊基材,由于成型時的流動性良好,因此能夠成型各種復(fù)雜形狀。 該流動性可通過如下來評價:例如,對層疊基材進行加熱和加壓的情況下,加熱和加壓后的 厚度比加熱和加壓前的厚度減少的程度大。具體而言,例如,從通過加熱和加壓而一體化 的厚度2mm的層疊基材切出78mm見方后,疊加兩張,在預(yù)先加熱至230°C的加熱器內(nèi)保持 10分鐘,然后立刻移到加熱至145°C的小型沖壓機(東洋精機公司制,產(chǎn)品名:MiniTest PressMP-2FH),并夾入,在10MPa、60秒條件下進行沖壓的情況下,沖壓前厚度除以沖壓后 厚度的值越大,流動性越優(yōu)異。本實施方式的層疊基材的流動性通常為2.0以上、優(yōu)選為 2. 5以上。
[0132] (三點彎曲試驗)
[0133] 此外,本實施方式中通過加熱和加壓而一體化的層疊基材的破壞強度(彎曲強 度)優(yōu)異。該彎曲強度可基于JISK7074進行測定。本實施方式的層疊基材的彎曲強度通 常為250MPa以上、優(yōu)選為300MPa以上。
[0134] (拉伸試驗)
[0135] 此外,本實施方式中通過加熱和加壓而一體化的層疊基材的拉伸強度優(yōu)異。該拉 伸強度可基于JISK7164進行測定。本實施方式的層疊基材的彎曲強度通常為150MPa以 上、優(yōu)選為200MPa以上。
[0136] 實施例
[0137] 以下,根據(jù)實施例對本發(fā)明的實施方式進一步進行具體說明,但本發(fā)明不限于實 施例中所記載的發(fā)明。
[0138] (評價方法)
[0139] 就本實施例中由沖壓進行的流動性評價而言,如上述那樣,從通過加熱和加壓而 一體化的厚度2mm的層疊基材切出78mm見方后,疊加兩張,在預(yù)先加熱至230°C的加熱器 內(nèi)保持10分鐘,然后立刻移到加熱至145°C的小型沖壓機(東洋精機公司制,產(chǎn)品名:Mini TestPressMP-2FH),并夾入,在10MPa、60秒條件下進行沖壓的情況下,將沖壓前厚度除以 沖壓后厚度,對由此得到的值進行評價。
[0140] 三點彎曲試驗,基于上述JISK7074,將寬度25mm、長度IOOmm的試驗片置于標(biāo)點 間距80mm、R2mm的支撐上,利用R5mm的壓頭以十字頭速度5mm/min進行三點彎曲試驗。
[0141] 關(guān)于拉伸強度試驗,基于上述JISK7164,將寬度25mm、長度250mm的試驗片,通過 夾具固定距離兩端25mm處,以十字頭速度2mm/min進行拉伸試驗。
[0142] (實施例1)
[0143] 將碳纖維(三菱麗陽制,產(chǎn)品名:PYR0FIL(注冊商標(biāo))TR-50S15L)以增強纖維方 向朝向一個方向的方式拉齊而形成平面狀,從而制成單位面積重量(目付)為72.Og/m2的 增強纖維片。將該增強纖維片的兩面,用酸改性聚丙烯樹脂制的薄膜(三菱化學(xué)公司制,產(chǎn) 品名:MODIC(注冊商標(biāo))P958、單位面積重量:36. 4g/m2)夾持,使其通過壓延輥,將熱塑性 樹脂含浸于增強纖維片材,從而得到纖維體積含有率(Vf)為33%、厚度為0. 12mm的半固化 片。
[0144] 將所得半固化片切成300mm見方,利用切繪機(Laserck公司制,產(chǎn)品名:L-2500) 如圖1所示那樣以一定間隔形成直線狀(Ls=Lr)的切口。此時,除了距離片材端部向內(nèi) 偵Ij5mm的部分,以使L= 25.Omm-定、切口長度成為1 = 20.Omm的方式施加0 =30°的 切口加工。此時Ia= 80.0m。
[0145] 此外,測定對一張片材進行切口加工的時間,定義為切口加工時間。
[0146] 將由此得到的切口 16層以準(zhǔn)各向同性([0/45/90/-45]s2)地疊加,利用超聲波熔 敷機(日本Emerson公司制,產(chǎn)品名:2000LPt)進行點焊,制作層疊基材。
[0147] 將由此得到的層疊基材配置于300mm見方且深度I. 5mm的方形(印籠)模具內(nèi), 進行加熱,利用壓縮成型機(神藤金屬工業(yè)所制,產(chǎn)品名:SFA-50HH0),通過高溫側(cè)沖壓機 在220°C、油壓指示OMPa的條件下保持7分鐘,接著在同一溫度、油壓指示2MPa(沖壓壓力 0. 55MPa)的條件下保持7分鐘后,將模具移動至冷壓機,在30°C、油壓指示5MPa(沖壓壓力 1. 38MPa)下保持3分鐘,從而得到成型品。
[0148] 所得層疊基材沒有增強纖維的波紋,增強纖維均勻地流動至端部,沒有翹曲,保持 著良好的外觀和平滑性。
[0149] 從所得層疊基材切出長度100mm、寬度25mm的彎曲強度試驗片。按照J(rèn)ISK7074 中所規(guī)定的試驗方法,利用萬能試驗機(Instron公司制,產(chǎn)品名:4465型),將標(biāo)點距離設(shè) 為80mm,以十字頭速度5.Omm/分進行三點彎曲試驗。測定的試驗片數(shù)為n= 6,將其全部 的平均值設(shè)為彎曲強度。
[0150] 從所得層疊基材切出長度250mm、寬度25mm的拉伸試驗片。按照J(rèn)ISK7164中所規(guī) 定的試驗方法,利用萬能試驗機(Instron公司制,產(chǎn)品名:4465型),以十字頭速度2.Omm/ 分進行拉伸試驗。測定的試驗片數(shù)為n= 6,將其全部的平均值設(shè)為拉伸強度。
[0151] 從所得層疊基材切出兩張豎78mm、橫78mm的板狀物。將兩張該板狀物疊加,利用 小型試驗沖壓機(東洋精機公司制,產(chǎn)品名:MP-2FH)在230°C加熱10分鐘后,在145°C、 IOMPa條件下沖壓60秒鐘。測定沖壓成型前后的厚度,通過初始厚度除以最終厚度,進行流 動性的評價。
[0152] 實施例1的評價結(jié)果為,彎曲強度、彎曲彈性模量、拉伸強度、流動性以及加工時 間均為良好。
[0153] (實施例2)
[0154] 除了以使L= 25.Omm-定、切口長度成為I= 40.Omm的方式施加0 = 30°的直 線狀(Ls=Lr)切口加工以外,通過與實施例1同樣的方法制作層疊基材和其成型品,進行 評價。此時Ia= 80. 0m。評價結(jié)果為,彎曲強度、彎曲彈性模量、拉伸強度、流動性以及加工 時間均為良好。
[0155](實施例3)
[0156] 除了以使L= 25.Omm-定、切口長度成為I= 60.Omm的方式施加0 = 30°的直 線狀(Ls=Lr)切口加工以外,通過與實施例1同樣的方法制作層疊基材和其成型品,進行 評價。此時Ia= 80. 0m。評價結(jié)果為,彎曲強度、彎曲彈性模量、拉伸強度、流動性以及加工 時間均為良好。
[0157](實施例4)
[0158] 除了以使L=37. 5mm-定、切口長度成為I=40.Omm的方式施加0 =