BR112021001319A2

BR112021001319A2 - material de fita de fibra de reforço e método de produ-ção para o mesmo, corpo moldado de resina reforçado com fibra e corpo em camada de fibra de reforço usando material de fita de fibra de reforço

Info

Publication number: BR112021001319A2
Application number: BR112021001319-9A
Authority: BR
Inventors: Mamoru Kanda; Masayuki Sato
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2021-04-20
Also published as: EP4140710A1; JP7344472B2; AU2019316998A1; EP3835037A4; US20210316483A1; CN112533753A; TW202019707A; CA3106232A1; WO2020031771A1; EP3835037A1; JPWO2020031771A1

Abstract

A presente invenção refere-se a material de fita de fibra de re-forço para ser usado em moldagem por injeção de resina, que possui fios de fibra reforçados e compreende fibras reforçadas compostas dos fios de fibra reforçados e/ou um pluralidade de fios de fibra reforçados unidos e integra-dos por um material de resina fornecido em pelo menos uma das superfícies dos fios de fibra reforçados e um material de resina com um ponto de amo-lecimento diferente do material de resina fornecido em uma das superfícies e é caracterizado pelo fato de que ambos os materiais de resina possuem permeabilidade de resina de matriz. A invenção também é um método de produção para este material, um corpo moldado de resina reforçado com fibra e um corpo em camada de fibra de reforço usando este material de fita de fibra de reforço. Em particular, ao produzir um material de base de folha ou um corpo pré-moldado pela adesão do método de colocação da fibra e a colocação em uma ferramenta é simples de modo que o tempo de vaza-mento da resina possa ser reduzido na etapa de injeção de resina. Além disso, um material de fita de fibra de reforço possuindo excelente moldabili-dade e, em uma etapa de moldagem subsequente, excelente impregnação de resina, bem como um material de base de folha em camada do mesmo, e um artigo moldado pode ser obtido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MATERIAL

DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO E MÉTODO DE PRODUÇÃO PARA O MESMO, CORPO MOLDADO DE RESINA REFORÇADO COM FIBRA E CORPO EM CAMADA DE FIBRA DE REFORÇO USANDO MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO". CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um material de fita de fibra de reforço principalmente usado em um método de colocação de fibra, um mé- todo para produzir o material de fita de fibra de reforço, e um corpo em ca- madas de fibra de reforço e um corpo moldado de resina reforçado com fibra formado arranjando e colocando em camadas os materiais de fita de fibra de reforço.

TÉCNICA ANTECEDENTE DA INVENÇÃO

[0002] Um plástico reforçado com fibra (FRP) composto de fibras de reforço e uma resina é usado para aviação, espaço, aplicações automotivas, etc. a partir das propriedades de peso leve e alta resistência. Como um mé- todo de moldagem que atinge a produtividade de FRP e alta resistência, por exemplo, um método de moldagem para impregnar e curar uma resina em um corpo revestido com fibra de reforço posteriormente pode ser exemplifi- cado, tal como um método de moldagem por transferência de resina (RTM) ou um VaRTM ( (Moldagem por Transferência de Resina Assistida a Vácuo) ou semelhante. No método de RTM, um corpo em camadas de fibra de re- forço composto por um material de base de fibra de reforço que compreende um grupo de fios de fibra de reforço secos que não são pré-impregnados com uma resina de matriz é colocado e moldado em um molde, e por injeção de um líquido resina da matriz com baixa viscosidade, a resina da matriz é impregnada e curada posteriormente para moldar um FRP. Em particular, no caso em que uma alta produtividade é necessária, uma tecnologia para re- duzir o tempo de moldagem de um plástico reforçado com fibra, tornando a cavidade no molde mais espessa do que a espessura de um produto molda- do final ao injetar a resina e impregnar a resina em uma alta velocidade fe- chando o molde ou semelhante. Além disso, nos últimos anos, um método de moldagem por prensa úmida também é usado, no qual uma resina líquida é aplicada a um corpo revestido com fibra de reforço e, em seguida, o molde é fechado para impregnar a resina.

[0003] Um corpo em camadas de fibra de reforço, que é moldado em um corpo moldado de resina reforçada com fibra por impregnação e cura de uma resina, foi convencionalmente feito formando e fixando uma matéria- prima em uma forma tridimensional, a matéria-prima sendo preparada por corte em uma forma desejada de um material de base de fibra de reforço possuindo uma forma de tecido de largura constante (isto é, substancialmen- te retangular) composta por um grupo de fios de fibra de reforço secos que não são impregnados com uma resina, tal como um tecido ou um tecido sem crimpagem (NCF). No entanto, quando uma forma desejada é cortada de um tecido com uma largura constante de tal maneira, uma grande quantidade de material residual que permanece após o corte é criada. A saber, há um pro- blema de que a quantidade de desperdício de fibras de reforço aumenta e o custo de produção aumenta no método convencional de produção de um material de base de fibra de reforço possuindo uma forma de tecido e uma largura constante antecipadamente.

[0004] Em resposta a tais problemas, atenta-se a um método de colo- cação de fibra, em que fios de fibra de reforço são dispostos apenas em lo- cais necessários de modo a ter uma forma desejada combinando com a for- ma do produto. De acordo com o método de colocação de fibra, uma vez que a quantidade necessária de fibras de reforço é colocada no local neces- sário, a quantidade de fibras de reforço descartadas pode ser reduzida signi- ficativamente. Além disso, visto que o material de base de fibra de reforço produzido pelo método de colocação de fibra possui menos ondulações dos fios de fibra de reforço e possui excelente retilinidade em comparação com o tecido convencional ou NCF, o FRP obtido pela injeção e cura de uma resina possui um alta resistência mecânica.

[0005] Como uma tecnologia convencional relativa a um material de fita de fibra de reforço usado no método de colocação de fibra, por exemplo, no Documento de Patente 1 e no Documento de Patente 2, um método de fa-

bricação de um material de fita colando os mesmos tecidos não tecidos de resina termoplástica em ambas as superfícies do fio de fibra de reforço ape- nas por aquecimento e resfriamento sem costura ou tricô é mostrado.

[0006] Além disso, como uma outra tecnologia convencional em relação a um material de fita de fibra de reforço usado no método de colocação de fibra, por exemplo, uma tecnologia de uma fita, na qual uma pluralidade de fios de fibra de reforço são dispostos em paralelo com um intervalo e eles são ligados e integrados através da ligação de ambas as superfícies com um tecido não tecido termoplástico (Documento de Patente 3). Além disso, no Documento de Patente 4, é proposta uma tecnologia de fita, na qual um te- cido não tecido feito de uma resina termoplástica entra em contato com uma folha de fibra de reforço alinhada com fios de fibra de reforço em uma dire- ção e eles são integrados por pressurização em uma faixa de temperatura igual ou superior à temperatura de transição vítrea e inferior ao ponto de fu- são.

[0007] Nestas técnicas anteriores dos documentos de Patente 3 e 4, um material de fita de fibra de reforço é realizado em que uma pluralidade de fios de fibra de reforço são ligados e integrados ao serem aderidos a um te- cido não tecido termoplástico, mantendo assim a forma da fita adesiva e fi- xando um caminho de fluxo de impregnação usando o próprio tecido não tecido termoplástico como um caminho de fluxo.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTECEDENTE DOCUMENTOS DE PATENTE

[0008] Documento de Patente 1: Patente Japonesa Nº 5854504

[0009] Documento de Patente 2: Patente Japonesa Nº 5584224

[0010] Documento de Patente 3: Patente Japonesa Nº 5830095

[0011] Documento de Patente 4: Patente Japonesa Nº 5851714

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0012] Conforme descrito acima, o material de base de fibra de reforço produzido pelo método de colocação de fibra possui menos ondulações dos fios de fibra de reforço e é excelente em retilinidade em comparação com o tecido convencional e NCF, de modo que o FRP obtido por injetar e curar uma resina possui uma alta resistência mecânica. No entanto, o material de base de fibra de reforço produzido pelo método de colocação de fibra possui poucos caminhos de fluxo de ressecamento durante a injeção de resina de- vido à retidão dos fios de fibra de reforço e a propriedade de impregnação torna-se extremamente pobre em comparação com o tecido convencional e NCF. Se a propriedade de impregnação for deteriorada, o tempo necessário para a injeção de resina na moldagem por injeção torna-se longo, o ciclo de produção torna-se longo e o mérito da alta produtividade da moldagem por injeção é perdido. Além disso, na moldagem por injeção, é necessário com- pletar a injeção de resina antes que a resina a ser injetada se torne altamen- te viscosa (isto é, dentro do tempo de vida útil), mas se a propriedade de impregnação do material de base de fibra de reforço for pobre, não apenas a resina ou processo que pode ser usado é restrito, mas também defeitos chamados pontos secos não impregnados nos quais a resina não está im- pregnada no material de base podem ocorrer, o que pode causar redução das propriedades mecânicas, como rigidez e força do produto.

[0013] No caso em que o método de colocação de fibra, especialmente uma tecnologia de dispositivo para organizar automaticamente o material de fita é usado, o material de fita de fibra de reforço é retirado de um carretel de bobina ou semelhante, passado através de um rolo guia em um fio caminho, aquecido por um aquecedor IR (infravermelho) ou semelhante em uma posi- ção perto de um molde e colocado no molde enquanto recebe pressão do rolo de colocação. Além disso, porque quando é passado através do rolo guia, é pressionado na direção da superfície e, quando é colocado, recebe calor e pressão sobre o molde, a largura original do material da fita pode mudar e expandir devido a estes forças externas. Se o vão entre os fios de fibra reforçados for preenchido devido à mudança na largura, o caminho de fluxo da resina é bloqueado e torna-se difícil para a resina fluir em alta velo- cidade no material de base de fibra de reforço durante a moldagem por inje- ção. Além disso, em um material de fita em que uma pluralidade de fios de fibra de reforço estão alinhados uns com os outros, enquanto proporcionam um vão entre eles e integrados com um tecido não tecido de resina termo- plástica ou semelhante, não apenas o vão entre as fitas, mas também a lar- gura dos fios de fibra de reforço constituintes muda, e um problema seme- lhante ocorre nos vãos fornecidos na fita com antecedência. Portanto, para o material de fita de fibra de reforço a ser colocado, é necessário que seja um material que seja excelente em estabilidade dimensional e possa garantir um caminho de fluxo de resina do material de base de fibra de reforço.

[0014] Em resposta a tal problema, no Documento de Patente 1, um material e o método de produção do mesmo são mostrados em que, após os tecidos não tecidos de resina termoplástica dispostos em ambas as superfí- cies dos fios de fibra de reforço são presos em um estado intencionalmente protuberante dos fios de fibra de reforço, apenas o tecido não tecido em uma porção de extremidade é tratado, evitando assim que as fibras de reforço se desfiem da porção de extremidade da fita e, como resultado, o desvio pa- drão de a largura do fio que constitui a fita torna-se 0,25 mm ou menos. Co- mo um método de colar e fixar os tecidos não tecidos em ambas as superfí- cies às fibras de reforço, um método de amolecimento e fixação do próprio tecido não tecido e um método de fixação por um adesivo de resina disposto entre os fios de fibra de reforço e o tecido não tecido é mostrado. Embora a invenção do Documento de Patente 1 consiga uma alta precisão da largura do fio, porque os tecidos não tecidos dispostos em ambas as superfícies são essencialmente os mesmos e a quantidade do componente adesivo que fixa os tecidos não tecidos é pequena, ao tentar fixar o material de fita ao longo de um molde possuindo uma forma tridimensional (por exemplo, um plano vertical), é necessário aplicar novamente um material de resina e fixá-lo en- tre o material de fita e o molde, ou entre o material de fita já colocado e o material de fita a ser colocado de novo (um material de fita para a próxima camada), ou para aquecer o tecido não tecido que constitui o material de fita a uma temperatura elevada para amolecê-lo suficientemente e colá-lo. En- tretanto, quando o material da fita é aquecido, o tecido não tecido na super- fície da fita é prensado para formar uma película sobre os fios de fibra de reforço, ou derrete e impregna nos fios de fibra de reforço, ou o como, de modo que o vão entre os fios de fibra de reforço não possa ser mantido.

[0015] Aqui, o fluxo da resina na direção da espessura será explicado. No caso em que os vãos entre os fios de fibra de reforço adjacentes uns aos outros na direção no plano se sobrepõem continuamente na direção da es- pessura, porque os vãos se tornam orifícios na direção da espessura, pode ser facilmente assumido que a resina flui facilmente no direção da espessu- ra. No entanto, no caso em que não há substancialmente nenhum vão entre os fios de fibra de reforço adjacentes na direção no plano, ou no caso em que a largura da fita é larga e a probabilidade de existência deste orifício de passagem é baixa em toda a base material, criando uma condição em que a resina flui não apenas na direção da espessura, mas também na direção no plano, utilizando os vãos entre as camadas e nas camadas, torna-se possí- vel que os vãos entre os fios de fibra de reforço na camada superior e os vãos entre os fios de fibra de reforço na camada inferior, a camada superior e a camada inferior sendo adjacentes uma à outra na direção da espessura, formam caminhos de fluxo contínuos. Ao formar tais caminhos de fluxo con- tínuo de resina, a resina pode fluir facilmente na direção da espessura tam- bém.

[0016] Entretanto, como descrito acima, na invenção do Documento de Patente 1, os vãos entre os fios de fibra reforçados na direção da espessura podem ser preenchidos durante o processo de colocação, o caminho de flu- xo de resina é reduzido e, como resultado, existe o problema de que o tem- po de injeção de resina no corpo em camadas torna-se longo.

[0017] No Documento de Patente 2, um material de fita melhorado com fluidez de resina na direção da espessura é mostrado inserindo um dispositi- vo de perfuração, como uma agulha no material de fita obtido e fornecendo orifícios que penetram o material de fita no material de fita em vantagem ce. No entanto, se os orifícios de passagem fornecidos anteriormente também forem aquecidos a fim de fixar as camadas intermediárias e o material de tecido não tecido na superfície do material de fita estiver derretido, os orifí- cios de passagem fornecidos podem não ser retidos e, em tal caso, como resultado, há um problema de que o tempo de injeção de resina no corpo em camadas torna-se longo.

[0018] Além disso, no método acima descrito do Documento de Patente 3, quando uma pluralidade de fios de fibra reforçados são ligados e integra- dos com o tecido não tecido termoplástico por adesão, porque uma parte do caminho de fluxo é preenchido com a resina fundida quando o tecido não tecido termoplástico é fundido, a propriedade de impregnação é deteriorada em comparação com o estado em que o tecido não tecido termoplástico não está fundido. Além disso, uma vez que o tecido não tecido com um alto pon- to de fusão é fundido e impregnado dentro da fita, a fita é dura e uma boa formabilidade não pode ser obtida quando o corpo em camadas de fibra de reforço é colocado e moldado no molde em um processo posterior.

[0019] Além disso, no método descrito acima do Documento de Patente 4, uma vez que a pressão é aplicada em uma faixa de temperatura igual ou superior à temperatura de transição vítrea e inferior ao ponto de fusão, uma parte dos caminhos de fluxo são preenchido quando o tecido não tecido ter- moplástico é amolecido e aderido aos fios de fibra de reforço ao ser pressio- nado. Uma vez que a resina amolecida preenche a porção e, portanto, a propriedade de impregnação é reduzida em comparação com um estado em que o tecido não tecido termoplástico não é amolecido.

[0020] Consequentemente, prestando atenção aos problemas acima descritos na técnica anterior, um objetivo da presente invenção é fornecer um material de fita de fibra de reforço capaz de ser facilmente fixado e colo- cado em uma ferramenta (molde), suprimindo o mudança na largura do fio de fibra de reforço, encurtando o tempo de fluxo da resina, acelerando todo o ciclo de moldagem e suprimindo a ocorrência de porções não impregnadas no produto, e um método para produzir o mesmo.

[0021] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um material de fita de fibra de reforço com boa formabilidade e boa propriedade de impreg- nação de resina, e um corpo em camada de fibra de reforço e um corpo moldado com resina reforçada com fibra usando o mesmo.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[0022] Para alcançar os objetivos acima, a presente invenção emprega as seguintes constituições.

[0023] (1) Um material de fita de fibra de reforço possuindo um agrega- do de fio dotado de um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados, usado para moldagem por injeção de resina, caracterizado pelo fato de que o mate- rial de fita é formado por ser contido e integrado com fibras reforçadas for- mando o fio da fibra de reforço ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si por um primeiro ou quarto material de resina disposto em pelo me- nos uma das superfícies do agregado de fio e um segundo ou terceiro mate- rial de resina disposto em uma das superfícies que é diferente em ponto de amolecimento a partir do primeiro ou quarto material de resina, e o primeiro ou quarto material de resina e o segundo ou terceiro material de resina pos- suem permeabilidade de resina de matriz.

[0024] (2) O material de fita de fibra de reforço de acordo com (1), em que o primeiro material de resina está disposto apenas em uma das superfí- cies do agregado de fio, e o segundo material de resina está disposto na outra superfície.

[0025] (3) O material de fita de fibra de reforço de acordo com (1) ou (2), em que o ponto de amolecimento do segundo material de resina é 40 ºC ou mais alto e 150 ºC ou mais baixo.

[0026] (4) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qualquer um de (1) a (3), em que a relação entre o ponto de amolecimento M1 (ºC) do primeiro material de resina e o ponto de amolecimento M2 (ºC) do segundo material de resina é representado pela seguinte equação. M1 >= M2 + 10 (ºC)

[0027] (5) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qualquer um de (1) a (4), em que o primeiro e segundo materiais de resina são conti- dos e integrados com as fibras reforçadas ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si em uma forma de um tecido não tecido produzido a partir de um primeiro ou segundo material de resina fibroso.

[0028] (6) O material de fita de fibra de reforço de acordo com (1), em que um quarto material de resina fundido por calor possuindo um ponto de amolecimento de 40 ºC ou mais alto e 200 ºC ou mais baixo é fornecido em um estado de solidificação após ser amolecido em ambas as superfícies do agregado de fio compostas por fios de fibra reforçados cada em que fibras reforçadas são alinhadas em paralelo em uma direção, e um terceiro materi- al de resina possuindo um ponto de amolecimento mais alto do que o do quarto material de resina é aderido a uma superfície do agregado de fio compostas por fios de fibra reforçados por meio do quarto material de resina.

[0029] (7) O material de fita de fibra de reforço de acordo com (6), em que o ponto de amolecimento M3 [ºC] do terceiro material de resina e o pon- to de amolecimento M4 [ºC] do quarto material de resina satisfaz a seguinte equação. M3 > M4 + 10 (ºC)

[0030] (8) O material de fita de fibra de reforço de acordo com (6) ou (7), em que o terceiro material de resina está em uma forma de um tecido não tecido e a forma do tecido não tecido é mantida.

[0031] (9) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qualquer um de (6) a (8), em que o quarto material de resina está em uma forma de partículas.

[0032] (10) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qual- quer um de (6) a (9), em que espessuras T1 (um) e T3 (um) em ambas as extremidades em uma direção de largura de uma seção transversal do fio da fibra de reforço estão ambas dentro de uma faixa de 50 a 200 % em relação a uma espessura T2 (um) em uma porção central do fio da fibra de reforço.

[0033] (11) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qual- quer um de (6) a (10), em que vários filamentos N [unidade: K] e uma largura W [mm] do fio da fibra de reforço satisfazem 4,8 < NW < 12.

[0034] (12) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qual- quer um de (6) a (11), em que uma pluralidade dos fios de fibra reforçados estão alinhados em paralelo em uma direção.

[0035] (13) O material de fita de fibra de reforço de acordo com qual- quer um de (6) a (12), em que um vão é fornecido entre fios de fibra reforça- dos adjacentes e é formado em paralelo com uma direção longitudinal dos fios de fibra reforçados.

[0036] (14) Um corpo em camadas de fibra de reforço em que os mate- riais de fita de fibra de reforço de acordo com qualquer um de (1) a (13) são dispostos e colocados em camadas, e em intercamadas do mesmo são fixa- dos.

[0037] (15) Um corpo moldado de resina reforçado com fibra obtido im- pregnando ou curando uma resina de matriz no corpo em camadas de fibra de reforço de acordo com (14).

[0038] (16) Um método para produzir um material de fita de fibra de re- forço de acordo com qualquer um de (1) a (5), que possui um agregado de fio possuindo uma ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados, compre- endendo as seguintes etapas:

[0039] a) uma etapa de formar um agregado de fio arranjando um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados retirados e ajustados a uma lar- gura predeterminada;

[0040] b) uma etapa de fornecer e arranjar um primeiro material de re- sina para pelo menos uma das superfícies do agregado de fio formado na etapa a) e um segundo material de resina em uma das superfícies;

[0041] Cc) uma etapa de aquecer o fio da fibra de reforço e o primeiro material de resina e segundo material de resina dispostos e pressurizar as resinas em relação ao fio da fibra de reforço para fixar o primeiro material de resina ao fio da fibra de reforço enquanto mantém uma forma do primeiro material de resina e para fundir o segundo material de resina e impregnar pelo menos uma parte do mesmo no fio da fibra de reforço; e

[0042] d) uma etapa de resfriar e enrolar o material de fita de fibra de reforço.

[0043] (17) O método para produzir um material de fita de fibra de re- forço de acordo com (16), em que na etapa b), o primeiro material de resina é fornecido e disposto apenas em uma das superfícies do agregado de fio, e o segundo material de resina é fornecido e disposto na outra superfície.

[0044] (18) O método para produzir um material de fita de fibra de re- forço de acordo com (16) ou (17), em que na etapa b), o primeiro ou/e o se- gundo materiais de resina são fornecidos em uma forma de um tecido não tecido compostas de um primeiro ou/e segundo materiais fibrosos pré- formados.

EFEITO DE ACORDO COM A INVENÇÃO

[0045] De acordo com a presente invenção, ao usar o material de fita de fibra de reforço de acordo com a presente invenção, particularmente ao fabricar um material de base de folha para RTM ou uma pré-forma pelo mé- todo de colocação de fibra, a fixação e colocação em uma ferramenta (mol- de) é facilitada, e a mudança de largura do fio de fibra de reforço no proces- so de colocação é suprimida e, como resultado, um efeito pode ser obtido em que o tempo de fluxo de resina no processo de injeção de resina pode ser reduzido. Com isso, não só a velocidade de todo o ciclo de moldagem pode ser aumentada, mas também o fácil escoamento da resina permite su- primir a ocorrência de não impregnação no produto, podendo também ser obtido um efeito de estabilização da qualidade.

[0046] Além disso, de acordo com o material de fita de fibra de reforço, o corpo em camadas de fibra de reforço, e o corpo moldado de resina refor- çado com fibra de acordo com a presente invenção, um material de fita de fibra de reforço possuindo boa formabilidade e boa propriedade de impreg- nação de resina na moldagem no processo subsequente, e o material de base de folha em camada e artigo moldado do mesmo pode ser obtido.

BREVE EXPLICAÇÃO DOS DESENHOS

[0047] [Figura 1] A Figura 1 é uma vista em corte esquemático que mostra uma modalidade de um material de fita de fibra de reforço de acordo com uma primeira modalidade na presente invenção.

[0048] [Figura 2] A Figura 2 é uma vista em perspectiva esquemática do material de fita de fibra de reforço mostrado na Figura 1.

[0049] [Figura 3] A Figura 3 é uma vista em perspectiva esquemática que mostra um exemplo de um caso em que o material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade é formado por uma pluralidade de fios de fibra reforçados.

[0050] [Figura 4] A Figura 4 é uma vista em perspectiva esquemática que mostra uma modalidade de um material de fita de fibra de reforço de acordo com uma segunda modalidade na presente invenção.

[0051] [Figura 5] A Figura 5 é um diagrama de explicação de um fio da fibra de reforço formando o material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade na presente invenção.

[0052] [Figura 6] A Figura 6 é uma vista em perspectiva esquemática que mostra um exemplo de um caso em que um tecido não tecido é aderido por meio de um quarto material de resina para uma pluralidade de fios de fibra reforçados formando o material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade na presente invenção.

[0053] [Figura 7] A Figura 7 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de colocação em camadas do material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade na presente invenção.

[0054] [Figura 8] A Figura 8 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de colocação em camadas do material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade na presente invenção.

[0055] [Figura 9] A Figura 9 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de colocação em camadas de um caso em que materiais de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira e a segunda modalidades na presente invenção coexistem.

[0056] [Figura 10] A Figura 10 é um diagrama esquemático que mostra uma modalidade de um método para produzir um material de fita de fibra de reforço de acordo com a presente invenção.

MODALIDADES PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0057] Em seguida, a presente invenção será explicada em detalhes junto com as modalidades.

[0058] O material de fita de fibra de reforço de acordo com a presente invenção é um material de fita de fibra de reforço possuindo um agregado de fio dotado de um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados, usado para moldagem por injeção de resina, caracterizado pelo fato de que o material de fita é formado por ser contido e integrado com fibras reforçadas formando o fio da fibra de reforço ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si por um primeiro ou quarto material de resina disposto em pelo menos uma das superfícies do agregado de fio e um segundo ou terceiro material de re- sina disposto em uma das superfícies que é diferente no ponto de amoleci- mento a partir do primeiro ou quarto material de resina, e o primeiro ou quar- to material de resina e o segundo ou terceiro material de resina possuem permeabilidade de resina de matriz. Neste material de fita de fibra de reforço de acordo com a presente invenção, normalmente, a seguinte primeira e se- gunda modalidades podem ser utilizadas. PRIMEIRA MODALIDADE DE MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE RE-

FORÇO

[0059] Um material de fita de fibra de reforço possuindo um agregado de fio dotado de um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados, usado para moldagem por injeção de resina, caracterizado pelo fato de que o mate- rial de fita é formado por ser contido e integrado com fibras reforçadas for- mando o fio da fibra de reforço ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si por um primeiro material de resina disposto apenas em uma das su- perfícies do agregado de fio e um segundo material de resina disposto na outra superfície que é diferente no ponto de amolecimento a partir do primei- ro material de resina, e o primeiro material de resina e o segundo material de resina possuem permeabilidade de resina de matriz. SEGUNDA MODALIDADE DE MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE RE-

FORÇO

[0060] Um material de fita de fibra de reforço possuindo um agregado de fio dotado de um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados, usado para moldagem por injeção de resina, caracterizado pelo fato de que um quarto material de resina fundido por calor possuindo um ponto de amoleci- mento de 40 ºC ou mais alto e 200 ºC ou mais baixo é fornecido em um es- tado de solidificação após ser amolecido em ambas as superfícies do agre- gado de fio compostas por fios de fibra reforçados cada em que fibras refor- çadas são alinhadas em paralelo em uma direção, um terceiro material de resina possuindo um ponto de amolecimento mais alto do que o do quarto material de resina é aderido a uma superfície do agregado de fio compostas dos fios de fibra reforçados por meio do quarto material de resina, fibras re-

forçadas formando o fio da fibra de reforço ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados são contidos e integrados entre si pelo terceiro e quarto materiais de resina, e o terceiro material de resina e o quarto material de resina pos- suem permeabilidade de resina de matriz.

[0061] Em primeiro lugar, as questões comuns à primeira modalidade acima descrita e à segunda modalidade do material de fita de fibra de refor- ço serão explicadas.

[0062] As fibras reforçadas usadas na presente invenção não são parti- cularmente restritas e, por exemplo, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de alumina, fibras de carboneto de silício, fibras de boro, fibras metálicas, fibras naturais, fibras minerais e semelhantes podem ser usados. Um tipo ou dois ou mais tipos dos mesmos podem ser usados em combinação. Entre elas, as fibras de carbono, tais como as fibras de carbono à base de poliacrilonitrila (PAN), à base de pitch e de rayon, são utilizadas preferencialmente do ponto de vista de alta resistência específica e rigidez específica do corpo moldado e redução de peso. Além disso, as fibras de vidro podem ser utilizadas preferencialmente do ponto de vista de aumentar a eficiência económica do artigo moldado obtido. Além disso, as fibras de aramida podem ser preferencialmente usadas do ponto de vista de aumentar a absorção de impacto e a conformabilidade do artigo fundido obtido. Além disso, do ponto de vista do aumento da condutividade do corpo moldado ob- tido, também podem ser utilizadas fibras de reforço revestidas com um metal como o níquel, o cobre ou o itérbio.

[0063] No fio da fibra de reforço usado na presente invenção, por exemplo, uma fibra orgânica, um composto orgânico ou um composto inor- gânico pode ser misturado com fibras de reforço, ou um agente de colagem pode ser aderido aos mesmos. O material de fita de fibra de reforço na pre- sente invenção pode ser o próprio fio de fibra de reforço ou pode ser com- posto por uma pluralidade de fios de fibra de reforço.

[0064] Entretanto, as fibras produzidas a partir de uma resina termo- plástica possuindo o mesmo ponto de amolecimento (por exemplo, tempera- tura de transição vítrea ou ponto de fusão) que o material de resina disposto na superfície e fios de fibra de reforço combinando as fibras de resina ter- moplástica e outras fibras de reforço fibras de reforço, devem ser evitadas porque o efeito desejado da presente invenção não pode ser obtido.

[0065] O número de fibras individuais das fibras de reforço que consti- tuem o fio de fibra de reforço é de preferência de 3.000 a 60.000, e mais pre- ferencialmente de 10.000 a 60.000. No caso em que o número de fibras indi- viduais das fibras de reforço é inferior a 10.000, o peso de área das fibras de reforço do material de fita de fibra de reforço torna-se baixo, e quando o ma- terial de fita de fibra de reforço é colocado sequencialmente de modo a for- mar um A forma desejada encontrou a forma do produto usando o método de colocação de fibra, um número maior de materiais de fita de fibra de re- forço deve ser colocado e leva tempo para colocar os materiais de fita de fibra de reforço, o que reduz a produtividade. Quando o número de fibras individuais das fibras de reforço é inferior a 3.000, a produtividade é ainda mais reduzida. No caso em que o número de fibras individuais das fibras de reforço é superior a 60.000, o peso de área das fibras de reforço do material de fita de fibra de reforço torna-se alto, e quando o material de fita de fibra de reforço é colocado sequencialmente de modo a formar uma forma dese- jada encontrado com um formato de produto usando o método de colocação de fibra, o peso da área das fibras de reforço por uma camada torna-se mui- to alto, o que estreita a faixa do projeto de orientação.

[0066] O primeiro ou quarto material de resina e o segundo ou terceiro material de resina podem ter fundição por calor e, como o material, resinas termoplásticas, tais como resina de poliamida, resina de poliéster, resina de polietileno tereftálico, resina de polivinil formal, resina de poliéter sulfona, resina fenóxi e resina de policarbonato, e como outros, resina à base de fe- nol, resina fenóxi, resina epóxi e, ainda, elastômeros termoplásticos, como resina à base de poliestireno, resina à base de poliolefina, resina à base de poliuretano, resina à base de poliéster, poliamida resinas à base de polibu- tadieno, resina à base de poli-isopreno, resina à base de flúor e resina à ba- se de acrilonitrila, copolímeros e produtos modificados dos mesmos e resi- nas nas quais dois ou mais tipos dessas resinas são misturados, etc. podem ser usados.

[0067] Estes materiais de resina fundidos por calor também podem ser usados, exceto para uma função adesiva que fixa as camadas intermediárias quando feitas em um corpo revestido com fibra de reforço, com a finalidade de proteger um caminho de fluxo de resina de matriz no momento da im- pregnação e para o objetivo de fortalecer as camadas intermediárias com o uso de uma resina de um material de alta tenacidade. Além disso, a fim de conferir funcionalidade, como condutividade e retardamento de chama, uma resina misturada com partículas finas de um material inorgânico ou seme- lhante também pode ser usada. Estes materiais de resina também podem ser usados com o propósito de assegurar um caminho de fluxo de resina de matriz no momento da impregnação e com o propósito de fortalecer as ca- madas intermediárias usando uma resina de um material que exibe uma alta tenacidade.

[0068] Visto que o material de fita de fibra de reforço da presente in- venção é moldado como um material composto por um método de molda- gem por injeção de resina, o primeiro ou quarto material de resina e o se- gundo ou terceiro material de resina disposto na superfície do fio da fibra de reforço deve ter uma permeabilidade de resina de matriz. Em outras pala- vras, possuindo permeabilidade de resina significa que é suficiente ter um vão para que a resina seja uma matriz para fluir, e formas de um tecido, tri- cô, tecido não tecido ou semelhante usando fibras curtas ou/e fibras longas feitas com esses materiais de resina, etc. podem ser usados.

[0069] Por outro lado, as formas em que a resina para ser uma matriz não pode ser transmitida substancialmente, por exemplo, uma forma de filme sem orifícios de passagem, ou uma forma em que fibras de um material fei- tas em um tecido não tecido ou um tecido são fundidos uns aos outros sem vãos, não podem ser usados.

[0070] Em seguida, a primeira modalidade do material de fita de fibra de reforço será explicada.

[0071] Uma vista em corte de uma modalidade do material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade é mostrada na Figura

1, e uma vista em perspectiva do mesmo é mostrada na Figura 2. Além dis- so, uma vista em perspectiva de uma modalidade do material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade no caso onde uma plurali- dade de fios de fibra reforçados são fornecidos é mostrado na Figura 3. Na modalidade mostrada nas Figuras 1 e 2, o primeiro material de resina 1 pos- suindo permeabilidade de resina de matriz está disposto apenas em uma das superfícies do agregado de fio compostas por um fio da fibra de reforço 3, o segundo material de resina 2 possuindo permeabilidade de resina de matriz e possuindo um ponto de amolecimento diferente daquele do primeiro material de resina 1 está disposto na outra superfície do agregado de fio, e um material de fita de fibra de reforço 101, em que as fibras reforçadas cons- tituindo o fio da fibra de reforço 3 são contidos e integrados uns aos outros pelo primeiro material de resina 1 e o segundo material de resina 2, é forma- do. O primeiro material de resina 1 é dado, por exemplo, na forma de partí- culas, e o segundo material de resina 2 é dado, por exemplo, na forma de um tecido não tecido. Na modalidade mostrada na Figura 3, o primeiro mate- rial de resina 1 está disposto apenas em uma das superfícies de um agrega- do de fio compostas por uma pluralidade de fios de fibra reforçados 3 dispos- to em paralelo uns aos outros com um vão, o segundo material de resina 2 está disposto na outra superfície, e um material de fita de fibra de reforço, em que os fios de fibra reforçados 3 são contidos e integrados entre si pelo primeiro material de resina 1 e o segundo material de resina 2, é formado.

[0072] Em um tal material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade, o ponto de amolecimento do segundo material de resi- na é preferencialmente 40 ºC ou mais alto e 150 ºC ou mais baixo. Além dis- so, é preferencialmente 40 ºC ou mais alto e 130 ºC ou mais baixo, e mais preferencialmente 40 ºC ou mais alto e 100 ºC ou mais baixo.

[0073] Além disso, é preferido que a relação entre o ponto de amoleci- mento M1 (ºC) do primeiro material de resina e o ponto de amolecimento M2 (ºC) do segundo material de resina é representado pela seguinte equação. M1 > M2 + 10 (ºC)

[0074] No presente relatório descritivo, o “ponto de amolecimento” indi-

ca uma temperatura na qual o material de resina amolece/derrete quando a temperatura do material de resina atinge essa temperatura ou superior. Con- cretamente, no caso em que o material resinoso é um polímero cristalino, indica um ponto de fusão, e no caso em que o material resinoso é um polí- mero amorfo, indica um ponto de transição vítrea.

[0075] Portanto, a relação entre os pontos de amolecimento do primeiro e segundo materiais de resina podem ser entendidos como uma relação en- tre as temperaturas de transição vítrea (Tg1 ) ou o ponto de fusão (Tm1) do primeiro material de resina e a temperatura de transição vítrea (Tg2) ou o ponto de fusão (Tm2) do segundo material de resina. Neste caso, está de preferência dentro da faixa da seguinte equação.

[0076] Tg1 > Tg2 +10 (ºC) ou Tm1i > Tm2 + 10 (ºC)

[0077] É mais preferencialmente,

[0078] Tg1 > Tg2 + 80 (*C) ou Tm1i > Tm2 + 80 (ºC), e mais preferencialmente na seguinte faixa.

[0079] Tg1 > Tg2 + 100 (ºC) ou Tm1i > Tm2 + 100 (ºC).

[0080] O ponto de amolecimento, temperatura de transição vítrea, e ponto de fusão denominados aqui podem ser obtidos medindo o material de resina a ser usado usando um dispositivo DSC (calorímetro de varredura diferencial) e, simplesmente, é possível referir-se a um valor descrito em in- formação técnica emitida por fabricante de material de resina.

[0081] Na presente invenção, pelo ponto de amolecimento do segundo material de resina, a capacidade de manipulação do material de fita de fibra de reforço final muda. Quando o ponto de amolecimento é de 40 ºC ou mais alto, porque o segundo material de resina não derrete mesmo em um ambi- ente de temperatura ambiente e não causa pegajosidade (adesividade), ele pode ser armazenado sem ser congelado ou refrigerado, e por outro lado, quando o ponto de amolecimento é de 150 ºC ou mais baixo, o tempo ne- cessário para aquecimento é reduzido quando o material de fita de fibra de reforço é fixado a um molde pelo método de colocação de fibra, e torna-se possível organizar o material rapidamente.

[0082] Pela condição onde o ponto de amolecimento do primeiro mate-

rial de resina é mais alto do que o ponto de amolecimento do segundo mate- rial de resina por 10 ºC ou mais alto, preferencialmente 80 ºC ou mais alto, ao fixar ao molde pelo método de colocação de fibra é realizado, uma vez que o primeiro material de resina pode manter sua forma seguramente sem derreter, mesmo a uma temperatura na qual o segundo material de resina exibe uma pegajosidade, torna-se possível manter uma camada feita do pri- meiro material de resina em uma posição intercamada.

[0083] Na presente invenção, uma formação pode ser utilizada em que o primeiro e segundo materiais de resina são contidos e integrados com as fibras reforçadas ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si em uma forma de um tecido não tecido produzido a partir de um primeiro ou se- gundo material de resina fibroso.

[0084] A forma de tecido não tecido pode ser selecionada a partir de uma forma de esteira na qual as fibras são emaranhadas aleatoriamente, uma forma na qual as fibras dispostas em uma pluralidade de direções são fixadas por fusão umas às outras ou integradas com um adesivo, etc. , a forma pode ser isotrópica e ter uma pequena variação na densidade, ou po- de ter um padrão de arranjo peculiar (por exemplo, forma de rede, forma de espiral, forma ondulada, etc.) de modo a ter uma anisotropia a fim de trans- mitir funcionalidade. No caso em que uma forma com tal padrão é selecio- nada, a propriedade de drapeado (formabilidade) de um material de fita final pode ser alterada dependendo da forma a ser arranjada. Dependendo da forma a ser arranjada, torna-se possível alterar a taxa da resina fixada conti- nuamente na direção da fibra do fio de fibra de reforço e a resina fixada con- tinuamente na direção da largura e, em particular, diminuindo o taxa na dire- ção da fibra e aumentando a taxa na direção da largura, é possível obter um material de fita de fibra de reforço que é facilmente dobrado na direção per- pendicular à direção da fibra, mantendo a adesão entre as fibras de reforço.

[0085] Por outro lado, no caso em que uma forma na qual a direção da fibra não é enviesada em uma direção específica é selecionada, tal como uma forma de manta na qual fibras curtas ou/e fibras longas estão emara- nhadas aleatoriamente, é possível organizar o primeiro e o segundo materi-

ais de resina na superfície dos fios de fibra de reforço em um estado quase isotrópico e uma densidade uniforme e, por exemplo, no caso em que uma resina é selecionada esperando uma função para suprimir rachaduras que ocorrem entre as camadas quando um impacto na direção fora do plano é aplicada, condutividade, retardamento de chama, etc., pode-se dizer que é eficaz selecionar uma forma com uma propriedade isotrópica.

[0086] Em seguida, a segunda modalidade do material de fita de fibra de reforço será explicada.

[0087] O material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade é um material de fita de fibra de reforço em que um quarto mate- rial de resina fundido por calor possuindo um ponto de amolecimento de 40 ºC ou mais alto e 200 ºC ou mais baixo é fornecido em um estado de solidifi- cação após ser amolecido em ambas as superfícies do agregado de fio compostas por fios de fibra reforçados, e um terceiro material de resina pos- suindo um ponto de amolecimento mais alto do que que o do quarto material de resina é aderido a uma superfície dos fios de fibra reforçados por meio do quarto material de resina.

[0088] A Figura 4 mostra uma modalidade do material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade, e mostra um exemplo de con- figuração no caso de um fio da fibra de reforço.

[0089] O material de fita de fibra de reforço 102 existe em uma forma em que o quarto material de resina 5 é solidificado após o amolecimento em ambas as superfícies do fio da fibra de reforço 3, e é formado por um estado onde o terceiro material de resina 4 está presente em um estado não amole- cido em uma superfície do fio da fibra de reforço 3 por meio do quarto mate- rial de resina 5. Quanto a configuração em que a pluralidade de fios de fibra reforçados 3 são dispostos em paralelo entre si com um vão, a mesma con- figuração que a do material de fita de fibra de reforço de acordo com a pri- meira modalidade mostrada na Figura 3 pode ser utilizada.

[0090] Além disso, no material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade, é importante que o quarto material de resina fundido por calor tenha um ponto de amolecimento M1 (ºC) de 40 “ºC ou mais alto e

200 ºC ou mais baixo. Ao usar um tal quarto material de resina, os filamen- tos formando os fios de fibra reforçados são fixados uns aos outros quando a viscosidade é diminuída por aquecimento e, em seguida, resfriada para re- tornar à temperatura ambiente, e torna-se mais seguro manter uma certa forma.

[0091] Onde, na presente especificação, “estado de solidificação após amolecimento” indica um estado em que a viscosidade é reduzida por aque- cimento e, posteriormente, que retorna à temperatura ambiente por esfria- mento, etc.

[0092] Além disso, no material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade, é preferido que a quantidade a ser fornecida do quarto material de resina presente entre as camadas e na camada superfici- al do material de fita de fibra de reforço esteja em uma faixa de 0,1 a 20 par- tes em massa em relação a 100 partes em massa do material de fita de fibra de reforço. No caso em que a quantidade a ser fornecida do quarto material de resina é inferior a 0,1 partes em massa, torna-se difícil manter a forma do material de fita de fibra de reforço aderindo ao terceiro material de resina através do quarto material de resina. Por outro lado, no caso em que a quan- tidade a ser fornecida do quarto material de resina é mais de 20 partes em massa, porque a restrição pelo quarto material de resina é forte, quando o material de fita de fibra de reforço é deformado em uma forma tridimensio- nal, existe a possibilidade de se tornar difícil seguir a forma do molde. Não apenas a viscosidade da resina da matriz aumenta, a fluidez diminui e a pro- dutividade diminui, mas também leva muito tempo para a resina da matriz fluir e a viscosidade da resina da matriz necessária para a moldagem por injeção da resina da matriz aumenta, não ocorre impregnação e as proprie- dades mecânicas do artigo moldado deterioram-se significativamente. Em particular, quando a quantidade a ser fornecida do quarto material de resina está na faixa de 2 a 15 partes em massa, porque a capacidade de segui- mento da fita para o molde é relativamente boa, e a propriedade de impreg- nação no momento de a injeção de resina não é ferida, é uma modalidade mais preferido.

[0093] No material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade, é importante que o ponto de amolecimento M4 [ºC] do quarto material de resina e o ponto de amolecimento M3 [ºC] do terceiro material de resina satisfaçam a seguinte equação. M3> M4 + 10

[0094] M3 é preferencialmente maior do que M4 + 10, mais preferenci- almente maior do que M4 + 50, e ainda mais preferencialmente maior do que M4 + 90. No caso onde M3 é M4 + 10 ou menos, quando o terceiro material de resina é aderido por meio do quarto material de resina, o terceiro material de resina é parcialmente amolecido devido à irregularidade de temperatura durante o aquecimento ou semelhante e, como resultado, existe a possibili- dade de que, em um processo de injeção de resina que é um processo sub- sequente, a propriedade de impregnação no plano do o material de fita de fibra de reforço reduz.

[0095] Onde a forma do quarto material de resina não é particularmente limitada, desde que tenha permeabilidade de resina de matriz, pode ser uma forma de partícula, uma forma de tecido não tecido, um filme, uma malha, uma emulsão, um revestimento, ou um fio auxiliar enrolado em torno do fio de fibra de reforço, e é de preferência uma forma de partícula do ponto de vista da facilidade de aspersão em ambas as superfície.

[0096] A forma do terceiro material de resina não é particularmente limi- tada, desde que tenha permeabilidade de resina de matriz, pode ser uma forma de partícula, uma forma de tecido não tecido, um filme, uma malha, uma emulsão, um revestimento ou um fio auxiliar enrolado em torno do fio de fibra de reforço, e é preferencialmente um formato de tecido não tecido porque é excelente na propriedade de impregnação no plano no processo de injeção de resina que é um processo subsequente e, além disso, é preferido que a forma de fibra do tecido não tecido seja mantida sem ser amolecida ou fundida.

[0097] A Figura 5 mostra um diagrama de explicação da espessura e largura de um fio da fibra de reforço formando o material de fita de fibra de reforço 300 de acordo com a segunda modalidade.

[0098] No material de fita de fibra de reforço 300 de acordo com a se- gunda modalidade, os filamentos de fibra de reforço são agrupados por um material de agrupamento, como um agente de colagem para formar um fio de fibra de reforço 301, mas este fio de fibra de reforço 301 não está com- pletamente fixado em forma pelo material de empacotamento, e a forma po- de mudar quando uma tensão é liberada.

[0099] Aqui, em relação ao fio da fibra de reforço 301, é importante que as espessuras T1 (um) e T3 (um) em ambas as porções de extremidade na direção de largura da seção transversal estejam ambas dentro da faixa de 50 a 200 % para a espessura T2 (um) na porção central do fio da fibra de reforço 301. O limite superior é mais preferencialmente menor do que 150 %. Onde, na Figura 5, 302 indica um quarto material de resina, e 303 indica um terceiro material de resina.

[00100] Quando T1 (um) e T3 (um) são 200 % ou menos em relação a T2 (um), torna-se possível suprimir a mudança de largura dos fios de fibra de reforço dispostos pelo método de colocação de fibra. Isso ocorre porque, no caso em que a porção final do fio de fibra de reforço é extremamente mais espessa do que a porção central, uma vez que o fio de fibra de reforço é pressionado sobre o molde pelo método de colocação de fibra, a porção final é alargada ao ser pressionada , mas no caso em que T1 (um) e T3 (um) são 200 % ou menos em relação a T2 (um), a largura da porção final é su- primida para não ser alargada. Ao usar uma fita feita de tais fios de fibra de reforço, torna-se possível assegurar um vão entre os fios que servem como o caminho do fluxo de impregnação da resina, e é possível melhorar a pro- dutividade no momento da impregnação da resina. Quanto mais próximos T1 (um) e T3 (um) estão de 100 % em relação a T2 (um), mais notável se torna o efeito.

[00101] — Por outro lado, no caso em que a espessura da porção de ex- tremidade do fio de fibra de reforço é menor do que a da porção central do fio de fibra de reforço, quando o material de fita de fibra de reforço composto pelo fio de fibra de reforço é colocado no molde pelo método de colocação de fibra, é alargado como um todo na direção da largura pela condição em que a porção central do fio de fibra é pressionada, mas no caso em que T1 (um) e T3 ( um) são 50 % ou mais em relação a T2 (um), uma vez que o fio de fibra de reforço é pressionado em toda a direção da largura para disper- sar a carga, o alargamento é suprimido. Portanto, é importante que o limite inferior seja maior que 50 %, e mais preferivelmente 75 % ou mais.

[00102] — Aqui, as espessuras T1 (um) e T3 (um) das porções finais do fio de fibra de reforço são definidas como segue. Quando uma direção perpen- dicular à direção de deslocamento do fio de fibra de reforço no mesmo plano que a direção de deslocamento do fio de fibra de reforço é denominada co- mo a direção da largura do fio, cada um de T1 e T3 é definido como uma espessura de uma porção 1 mm para dentro de cada extremidade na dire- ção da largura do fio. Além disso, a espessura T2 da porção central do fio indica uma espessura da porção central na direção da largura do fio, isto é, a porção possuindo a mesma distância das porções de extremidade esquerda e direita.

[00103] Além disso, em relação à largura W [mm] e o número de filamen- tos N [unidade: K] do fio da fibra de reforço 301, é importante que satisfaçam 4,8 < NAW < 12. O limite mais baixo preferencialmente maior do que 5,8, mais preferencialmente maior do que 7,8.

[00104] “Quando o NNW é maior do que 4,8, se o número de filamentos do fio de fibra de reforço for constante, a largura do fio pode ser menor. Nes- te caso, se os fios de fibra de reforço são dispostos em uma direção pelo método de colocação de fibra, torna-se possível colocá-los enquanto ajusta com precisão o vão entre os fios de fibra de reforço adjacentes uns aos ou- tros. Como resultado, um vão entre os fios de fibra de reforço pode ser as- segurado como um caminho de fluxo da resina da matriz e a fluidez da resi- na da matriz no momento da moldagem pode ser facilitada.

[00105] — Por outro lado, se a largura do fio do fio de fibra de reforço for constante, o número de filamentos N pode ser aumentado. Neste caso, o peso de área por uma camada do material de base em que os fios de fibra de reforço estão dispostos em uma direção pelo método de colocação de fibra pode ser aumentado, o tempo necessário para a estratificação do mate-

rial de base pode ser reduzido e a produtividade pode ser melhorado.

[00106] Quanto maior for o valor NM, mais notável se torna o efeito. No entanto, se o valor N/W se tornar muito grande, se o número de filamentos dos fios de fibra de reforço for constante, a largura do fio se torna muito pe- quena, o que causa um problema de que o tempo de colocação dos fios de fibra de reforço aumenta muito, ou se a largura do fio do fio de fibra for cons- tante, o número de filamentos N aumenta muito, o que torna difícil controlar a espessura do material de base e pode tornar difícil impregnar a resina de matriz no fio de fibra de reforço. Desse ponto de vista, é importante que o limite superior de N/W seja 12, de preferência menor que 10 e mais prefe- rencialmente menor do que 8.

[00107] Aqui, as respectivas espessuras T1 (um), T2 (um) e T3 (um) do fio de fibra de reforço 301 são medidas como segue. A forma do material de fita de fibra de reforço é preservada fornecendo, impregnando e curando uma resina do tipo curável à temperatura ambiente em um estado de extra- ção a uma tensão constante em uma faixa de 200 a 3.000 cN. Incorporando a amostra obtida e observando a seção transversal da mesma, as espessu- ras do fio de fibra de reforço nas porções de extremidade e na porção central da mesma podem ser medidas.

[00108] Além disso, a largura do fio de fibra de reforço 301 é medida como se segue. Usando um instrumento de medição dimensional de ultra- alta velocidade e alta precisão (por exemplo, LS-9500 fornecido pela KE- YENCE CORPORATION), em uma condição em que o fio de fibra de reforço 301 é desenrolado por um comprimento de 10 m a uma tensão constante em uma faixa de 200 a 3.000 cN e uma velocidade constante de 2,5 m/min, a largura do fio é medida. A largura do fio indica uma dimensão externa (dis- tância máxima de uma extremidade à outra extremidade) do fio de fibra de reforço 301 em uma direção perpendicular à direção de deslocamento no mesmo plano que a direção de deslocamento do fio de fibra de reforço 301. A largura do fio foi medido a cada segundo, e o valor médio dos dados obti- dos foi tomado como a largura do fio de fibra de reforço.

[00109] A Figura6 mostra uma outra modalidade do material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade.

[00110] O material de fita de fibra de reforço 400 é formado de tal manei- ra que a primeira resina 402 existe em um estado de solidificação após amo- lecimento em ambas as superfícies de uma pluralidade de fios de fibra de reforço 401 dispostos em uma direção, e a segunda resina 403 existe em uma superfície dos fios de fibra de reforço 401 em um estado não amolecido por meio da primeira resina 402.

[00111] No material de fita de fibra de reforço 400, é preferido que uma pluralidade de fios de fibra de reforço 401 sejam restringidos e integrados uns com os outros pelo terceiro material de resina 403. Além disso, é prefe- rido que exista um vão entre a pluralidade de fios de reforço fios de fibra 401 (largura: W) formando o material de fita de fibra de reforço 400.

[00112] Pela condição em que o material de fita de fibra de reforço 400 contém uma pluralidade de fios de fibra de reforço 401 e eles são integrados entre si, o número de filamentos de fibra de reforço e o peso por unidade de comprimento do material de fita de fibra de reforço é aumentado, o tempo necessário para alinhar os fios de fibra de reforço 401 para formar um mate- rial de base, as fibras de reforço pelo método de colocação de fibra podem ser encurtados e a produtividade pode ser melhorada. Além disso, pela con- dição em que há um vão entre uma pluralidade de fios de fibra de reforço 401 formando o material de fita de fibra de reforço, no caso em que eles es- tão dispostos em uma direção para formar um material de base pelo método de colocação de fibra, é possível para garantir um caminho de fluxo da resi- na da matriz. Além disso, mesmo no caso em que os materiais de fita de fibra de reforço são dispostos em uma direção sem vãos pelo método de colocação de fibra para formar um material de base, porque os vãos são for- necidos entre a pluralidade de fios de fibra de reforço 401 fixados no material de fita de fibra de reforço, a fluidez da resina da matriz no momento da mol- dagem pode ser assegurada.

[00113] Em seguida, um exemplo do corpo em camadas de fibra de re- forço usando o material de fita de fibra de reforço será explicado com refe- rência às Figuras 7 a 9. Na presente invenção, o método de colocação de fibra é usado para formar um material de base no qual os materiais de fita de fibra de reforço são dispostos em paralelo e sobrepondo os respectivos ma- teriais de base sem entrelaçá-los e aderir às camadas da base materiais uns aos outros, um corpo em camadas de fibra de reforço pode ser fabricado.

[00114] Como uma modalidade do corpo em camadas de fibra de reforço usando o material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira moda- lidade, um corpo em camadas de fibra de reforço 501 pode ser formado por camadas dos materiais de fita de fibra de reforço, por exemplo, cada um dos quais é mostrado na Figura 7 (A) e cada um em que o primeiro material de resina 1 está disposto em uma superfície do fio de fibra de reforço 3 e o se- gundo material de resina 2 está disposto na outra superfície, por exemplo, como mostrado na Figura 7 (B), em quatro direções como ângulos de arranjo (direção de referência 0º e 90º, 45º, -45º em relação à direção de referência 0º, totalmente quatro direções).

[00115] Além disso, como uma modalidade do corpo em camadas de fibra de reforço usando o material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade, um corpo em camadas de fibra de reforço 502 pode ser formado por camadas dos materiais de fita de fibra de reforço, por exemplo, cada um dos quais é mostrado na Figura 8(A) e cada em que o quarto material de resina 5 está disposto em ambas as superfícies do fio da fibra de reforço 3 e o terceiro material de resina 4 está disposto em uma su- perfície do mesmo, por exemplo, como mostrado na Figura 8(B), em quatro direções como ângulos de arranjo (direção de referência 0º, e 90º, 45º, -45º em relação à direção de referência 0º, totalmente quatro direções).

[00116] Além disso, como mostrado na Figura 9, também é possível for- mar um corpo em camadas de fibra de reforço de tipo misto 503 no qual o material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade, como mostrado na Figura 7 (A) e o material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda incorporação como mostrado na Figura 8 (A) são estratificados em uma forma de estratificação arbitrária.

[00117] Ao empregar qualquer uma dessas configurações mostradas nas Figuras 7 a 9, os materiais de fita de fibra de reforço que formam o cor-

po em camadas de fibra de reforço podem ser ligados de forma estável um ao outro através do segundo material de resina ou do quarto material de resina com um baixo ponto de amolecimento e mantendo a forma de o primeiro mate- rial de resina ou o terceiro material de resina, que pode ser aderido e possui um alto ponto de amolecimento, é possível suprimir as camadas intermediárias do corpo com camadas de fibra de reforço de serem esmagadas e suprimir o caminho de fluxo de resina durante a moldagem de ser bloqueado.

[00118] Em seguida, um método para produzir o material de fita de fibra de reforço da presente invenção, em particular, um método para produzir o material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade será explicado.

[00119] Um método de produção de acordo com a presente invenção é um método para produzir um material de fita de fibra de reforço que possui um agregado de fio possuindo um ou uma pluralidade de fios de fibra refor- çados, em particular, um método para produzir um material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade, o método compreende as se- guintes etapas:

[00120] a) uma etapa de formar um agregado de fio arranjando um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados retirados e ajustados a uma lar- gura predeterminada;

[00121] b) uma etapa de fornecer e arranjar um primeiro material de re- sina para pelo menos uma das superfícies do agregado de fio formado na etapa a) e um segundo material de resina em uma das superfícies;

[00122] c) uma etapa de aquecer o fio da fibra de reforço e o primeiro material de resina e segundo material de resina dispostos e pressurizar as resinas em relação ao fio da fibra de reforço para fixar o primeiro material de resina ao fio da fibra de reforço enquanto mantém uma forma do primeiro material de resina e para fundir o segundo material de resina e impregnar pelo menos uma parte do mesmo no fio da fibra de reforço; e

[00123] d) uma etapa de resfriar e enrolar o material de fita de fibra de reforço.

[00124] Um exemplo de um aparelho para fabricar um material de fita de fibra de reforço usado para realizar o método para produzir um material de fita de fibra de reforço de acordo com a presente invenção é mostrado na Figura 10. O fio da fibra de reforço 3 é ajustado a uma largura predetermina- da por um mecanismo de ajuste de largura 11, o primeiro material de resina 1 e o segundo material de resina 2 estão dispostos em cada superfície do mesmo, e enquanto o fio da fibra de reforço 3 é alimentado por correias cir- culadas 16 fornecidas acima e abaixo, é passado através de uma unidade de aquecimento (aquecedor) 12, uma unidade de pressurização (rolo de es- treitamentos) 13, e uma unidade de resfriamento 14 nesta ordem, um mate- rial de fita de fibra de reforço 17 é enrolado por um bobinador 15.

[00125] Como um método de fornecimento do primeiro e do segundo materiais de resina ao fio de fibra de reforço, um ou a combinação de um método de fornecimento de um material de resina que foi tecido, tricotado ou formado em um tecido não tecido previamente, um método de corte e pulve- rização de uma resina fibrosa, um método de sopro de resina em pó, um método de aplicação de uma pasta de resina misturada com um solvente através de um rolo ou pincel e, em seguida, secagem do solvente e um mé- todo de soprar e fornecer uma resina fundida um método de sopro de fusão ou semelhante, pode ser selecionado.

[00126] Ao fixar o primeiro material de resina ao fio de fibra de reforço, deixando sua forma, torna-se fácil proteger o caminho de fluxo da resina da matriz no momento da moldagem por injeção. Por outro lado, ao derreter o segundo material de resina e impregnar pelo menos uma parte do mesmo no fio de fibra de reforço, as fibras de reforço ou/e uma pluralidade de fios de fibra de reforço são firmemente fixados e integrados entre si com a resina contínua, e mesmo se uma força de pressurização em uma direção fora do plano for recebida no processo de colocação, a largura do fio de fibra de re- forço dificilmente será alterada.

[00127] Na etapa descrita acima b), o primeiro ou/e segundo materiais de resina são preferencialmente fornecidos na forma de um tecido não teci- do compostas pelo primeiro ou/e segundo materiais fibrosos pré-formados.

[00128] Ao preparar um material de resina formado de modo a ter uma forma desejada antecipadamente e, em seguida, organizá-lo, torna-se fácil ge- renciar a qualidade do material de resina (peso por unidade de área, densidade de fibras, padrão de arranjo, etc.) a ser disposto na superfície do fio de fibra de reforço. Fácil de gerenciar. Além disso, o custo de produção de tecidos e ma- lhas é relativamente alto, e em termos de suprimir o custo de produção do ma- terial de fita de fibra de reforço, a forma de tecido não tecido é desejada.

[00129] O primeiro material de resina pode ser fornecido na forma de um tecido não tecido produzido a partir do primeiro material de resina possuindo direções de fibra aleatórias, enquanto o segundo material de resina pode ser fornecido na forma de um tecido não tecido feito do segundo material de re- sina possuindo uma orientação regular da fibra.

[00130] O primeiro material de resina possui um ponto de transição de vidro ou ponto de fusão mais alto do que o segundo material de resina, por- que sua forma não muda substancialmente (não é feita para ser alterada) devido ao aquecimento ou pressurização no momento da colocação , é ade- quado para seleção de material com foco no objetivo de garantir o caminho de fluxo da resina da matriz durante a moldagem por injeção, com o objetivo de fortalecer as camadas intermediárias usando uma resina de um material que exibe uma alta tenacidade, ou com o objetivo de conferir funcionalidade tais como condutividade e retardamento de chama e, além disso, uma vez que é necessário que as propriedades alvo sejam exibidas isotropicamente e uniformemente, mesmo no corpo em camadas dos materiais de fita de fibra de reforço e no artigo moldado obtido por injeção da resina no corpo em ca- madas, a forma , em que as fibras de resina que formam o tecido não tecido são dispostas aleatoriamente, é adequado.

[00131] Por outro lado, o segundo material de resina possui um baixo ponto de transição de vidro ou ponto de fusão, e quando é integrado com o fio de fibra de reforço, uma parte ou a maior parte dele é impregnada no fio de fibra de reforço . Portanto, de modo a manter a capacidade de permeabi- lidade da resina da matriz mesmo após a fusão impregnada no fio de fibra de reforço, é preferido usar uma forma em que intervalos regulares entre as fibras sejam fornecidos antes do arranjo nos fios de fibra de reforço.

EXEMPLOS

[00132] O material de fita de fibra de reforço de acordo com a primeira modalidade na presente invenção será explicado com base nos Exemplos.

FIO DA FIBRA DE REFORÇO

[00133] Um feixe de fibra de carbono “T800SC-24K” fornecido pela To- ray Industries, Inc. foi usado.

MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO EXEMPLO 1

[00134] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, como mostrado na Figura 10, em relação a um fio de fibra de carbo- no retirado a partir da bobina enquanto ajustando a largura para 4,0 mm, um tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 (resina de poliamida, ponto de fusão: 190 ºC) foi carregado a partir de um lado da superfície, e um tecido não tecido (resina de poliamida, ponto de fusão: 95 ºC) como o se- gundo material de resina 2 foi carregado a partir do outro lado da superfície, e fibras de carbono são carregadas. Durante o arranjo de modo a ensandui- char o feixe da fibra de carbono, foi passado através da unidade de aqueci- mento 12 aquecida a 180 “ºC e a unidade de pressurização 13 (rolos de es- treitamento, força de pressão: 0,1 MPa), em seguida, resfriado a 40 ºC ou mais baixo e enrolado para obter um material de fita de fibra de reforço em que o tecido não tecido e o fio de fibra de carbono foram integrados.

[00135] “Quando o material de fita de fibra de reforço foi manualmente cortado novamente a partir da bobina enrolada para um comprimento de cerca de 500 mm e colocado estacionariamente em uma placa plana para observar a superfície e medir a largura, o tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi fixado ao fio da fibra de reforço em um estado onde sua forma de fibra foi deixada, e por outro lado, o tecido não tecido como o segundo material de resina 2 foi fundido e sua forma de fibra não permane- ceu, e foi impregnado no fio da fibra de reforço. Além disso, o fio da fibra de reforço manteve a mesma largura como antes de o tecido não tecido e se- melhantes serem integrados.

[00136] Quando o material de fita foi comprimido contra a placa plana na temperatura ambiente usando um rolo, a mudança na largura foi extrema- mente pequena. Quando o material de fita de fibra de reforço foi de forma semelhante comprimido contra a placa plana com o rolo enquanto era aque- cido a 80 ºC, a largura do fio da fibra de reforço quase não mudou, e o mate- rial de fita de fibra de reforço poderia aderir à placa plana. EXEMPLO 2

[00137] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, a mesma operação como no Exemplo 1 foi realizada exceto uma condição em que seis fios de fibra de carbono retirados a partir da bobinas enquanto ajustam a largura de cada fio para 4,0 mm foram retirados e ali- nhados em paralelo com um vão de 0,3 mm, para obter um material de fita de fibra de reforço em que um tecido não tecido e uma pluralidade de fios de fibra de carbono foram integrados. Após o enrolamento, quando a observa- ção da superfície, a medição da largura e o teste de pressão contra a placa plana com o rolo a uma temperatura ambiente e 80 ºC, resultados seme- lhantes àqueles do Exemplo 1 foram obtidos. EXEMPLO COMPARATIVO 1

[00138] “Quando o fio de fibra de carbono foi manualmente cortado a par- tir da bobina para um comprimento de cerca de 500 mm e colocado estacio- nariamente em uma placa plana para medir a largura, a largura foi cerca de 8 mm. Quando o fio foi comprimido contra a placa plana com um rolo a uma temperatura ambiente, a largura foi visivelmente alargada para cerca de 10 mm. Além disso, foi de forma semelhante comprimido contra a placa plana com um rolo enquanto era aquecido a 80 ºC, mas não aderiu à placa plana. EXEMPLO COMPARATIVO 2

[00139] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, 6 feixes de fios de fibra de carbono cada um retirado a partir da bo- bina enquanto ajustando a largura para 4,0 mm estão alinhados em paralelo com um vão de 0,3 mm, um tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi colocado no grupo de fio de fibra de carbono retirado a partir de um lado da superfície, foi passado através da unidade de pressurização (ro- los de estreitamento, força de pressão: 0,1 MPa) aquecida a 210 ºC e, em seguida, resfriando e enrolando, foi obtido um material de fita de fibra de re- forço em que o tecido não tecido e uma pluralidade de fios de fibra de car- bono foram integrados.

[00140] Após o enrolamento, quando a observação da superfície, a me- dição da largura e o teste de pressão contra a placa plana com o rolo a uma temperatura ambiente e 80 ºC, o tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi fundido, sua forma de fibra não foi deixada, e foi impregnado nos fios de fibra reforçados. Além disso, os fios de fibra reforçados mantive- ram a mesma largura como antes de o tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 ser integrado. Quando comprimido contra a placa plana com um rolo, não aderiu tanto na temperatura ambiente quanto a 80 ºC. EXEMPLO COMPARATIVO 3

[00141] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, 6 feixes de fios de fibra de carbono cada um retirado a partir da bo- bina enquanto ajustando a largura para 4,0 mm estão alinhados em paralelo com um vão de 0,3 mm, um tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi colocado no grupo de fio de fibra de carbono retirado a partir de um lado da superfície, foi passado através da unidade de pressurização (ro- los de estreitamento, força de pressão: 0,1 MPa) aquecida a 180 ºC e, em seguida,, resfriando e enrolando, foi obtido um material de fita de fibra de reforço em que o tecido não tecido e uma pluralidade de fios de fibra de car- bono foram integrados.

[00142] “Quando foi tentado cortar manualmente o material de fita de fi- bra de reforço com um comprimento de cerca de 500 mm a partir da bobina enrolada novamente, a maioria do tecido não tecido como o primeiro materi- al de resina 1 e os fios de fibra reforçados não foram fixados, e quando a largura foi medida a um estado sendo colocado estacionariamente na placa plana, eles foram separados um do outro e eles não podiam mais formar um material de fita integrados. EXEMPLO COMPARATIVO 4

[00143] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, 6 feixes de fios de fibra de carbono cada um retirado a partir da bo-

bina enquanto ajustando a largura para 4,0 mm estão alinhados em paralelo com um vão de 0,3 mm, um tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi colocado no grupo de fio de fibra de carbono retirado de ambos os lados da superfície, foi passado através da unidade de pressurização (ro- los de estreitamento, força de pressão: 0,1 MPa) aquecida a 210 ºC e, em seguida,, resfriando e enrolando, foi obtido um material de fita de fibra de reforço em que o tecido não tecido e uma pluralidade de fios de fibra de car- bono foram integrados. O resultado da medição da largura após o enrola- mento foi o mesmo como no Exemplo Comparativo 2. EXEMPLO COMPARATIVO 5

[00144] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, 6 feixes de fios de fibra de carbono cada um retirado a partir da bo- bina enquanto ajustando a largura para 4,0 mm estão alinhados em paralelo com um vão de 0,3 mm, um tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi colocado no grupo de fio de fibra de carbono retirado a partir de um lado da superfície e partículas de aglutinante (resina epóxi, tamanho de partícula médio: 200 um, ponto de fusão: 80 ºC, não mostrado) foram mol- dadas por sopro a partir do outro lado da superfície, foi passado através da unidade de pressurização (rolos de estreitamento, força de pressão: 0,1 MPa) aquecida a 180 ºC e, em seguida, resfriando e enrolando, foi obtido um material de fita de fibra de reforço em que o tecido não tecido em um lado da superfície e as partículas de aglutinante no outro lado da superfície foram integrados com uma pluralidade de fios de fibra de carbono.

[00145] “Quando o material de fita de fibra de reforço foi manualmente cortado novamente a partir da bobina enrolada para um comprimento de cerca de 500 mm e colocado estacionariamente em uma placa plana para observar a superfície e medir a largura, o tecido não tecido como o primeiro material de resina 1 foi fixado ao fio da fibra de reforço em um estado onde sua forma de fibra foi deixada, e por outro lado, as partículas de aglutinante foram fundidas e a forma de partícula não permaneceu, e elas foram im- pregnadas no fio da fibra de reforço. Além disso, a largura dos fios de fibra reforçados foi mais ampla do que antes do tecido não tecido e semelhantes serem integrados, e os vãos fornecidos ao alinhar os fios de fibra reforçados foram preenchidos com as fibras reforçadas.

[00146] Quando o material de fita foi comprimido contra a placa plana com um rolo a uma temperatura ambiente, em particular, o fio da fibra de reforço mais externo na direção de largura foi alargado de 6 a 7 mm. Além disso, quando o material de fita de fibra de reforço foi comprimido contra a placa plana com um rolo enquanto era aquecido a 80 ºC, a aderência à pla- ca plana foi confirmada, mas a mudança da largura ocorreu visivelmente de forma semelhante ao estado na temperatura ambiente.

FOLHA DE MATERIAL E CORPO EM CAMADAS EXEMPLO 1

[00147] Um material de fita de fibra de reforço foi manualmente cortado novamente a partir da bobina enrolada para um comprimento de cerca de 200 mm, e isso foi repetido para fixá-los temporariamente em uma placa plana (ferramenta) com um vão de 0,3 mm para ser alvejado. Eles foram alinhados em uma película, que foi cortada para um tamanho de cerca de 300 mm quadrados e aberta com um orifício de 100 mm quadrados no cen- tro, e fixada com fita para formar uma camada de um folha usando um mate- rial de fita de fibra de reforço de cerca de 200 mm x 200 mm. Depois disso, uma segunda camada foi formada acima do material de fita da primeira ca- mada em uma direção ortogonal à direção de fibra da primeira camada, uma terceira camada foi ainda formada em uma direção ortogonal à direção de fibra (na mesma direção como a primeira camada), e estas foram repetidas para a fabricação de um corpo em camadas possuindo 35 camadas no total. O corpo em camadas obtido foi colocado em uma ferramenta para molda- gem, coberto com uma película de saco, e o todo foi aquecido a 70 ºC en- quanto sucção a vácuo a partir do saco lado da superfície (lado interno da superfície da película de saco). Depois disso, a resina aquecida a 70 “ºC foi injetada a partir do lado da superfície da ferramenta. (Moldagem foi realizada por um assim chamado método de VaRTM.) Como um resultado, a resina foi completamente impregnada na direção de espessura.

EXEMPLO 2

[00148] O material de fita de fibra de reforço foi manualmente cortado para um comprimento de cerca de 200 mm a partir da bobina enrolada no- vamente, e isso foi repetido para formar um corpo em camadas na mesma maneira como no Exemplo 1, e quando a moldagem foi realizada pelo méto- do de VaRTM de forma semelhante ao Exemplo 1, a resina foi completa- mente impregnada na direção de espessura de forma semelhante ao Exem- plo 1. EXEMPLO COMPARATIVO 1

[00149] Fios de fibrade carbono retirados a partir da bobinas foram ali- nhados e colocados em camadas na mesma maneira como no Exemplo 1, e a moldagem foi realizada pelo método de VaARTM. Embora a resina tenha atingido cerca da 30º camada a partir do superfície no lado da injeção, a re- sina não atingiu a superfície no lado da oposto e foi não impregnada. Além disso, durante a operação de alinhamento dos fios de fibra de carbono, os vãos a serem alvejados entre os feixes de fibra podem não ser mantidos, e alguns lugares foram observados onde muitos vãos foram preenchidos ou os feixes de fibra foram sobrepostos uns aos outros. EXEMPLOS COMPARATIVOS 2 A 5

[00150] O material de fita de fibra de reforço foi manualmente cortado a partir da bobina enrolada para um comprimento de cerca de 200 mm nova- mente, isso foi repetido para formar um corpo em camadas na mesma ma- neira como no Exemplo 1, e quando a moldagem foi realizada pelo método de VaRTM, no Exemplo Comparativo 2 e Exemplo Comparativo 4, a resina atingiu cerca da 20º camada, mas a resina não atingiu a superfície oposta e não foi impregnada. No Exemplo Comparativo 3, quando o material de fita de fibra de reforço foi cortado, o tecido não tecido e a fibra de reforço pode não manter a integridade, e a disposição em camadas foi abandonada. No Exemplo Comparativo 5, embora a resina tenha sido completamente im- pregnada na direção de espessura de forma semelhante ao Exemplo 1, o tempo de impregnação foi 1,5 vezes maior.

[00151] Tabela 1 resume esses resultados de avaliação.

TABELA 1 FABRICAÇÃO DE MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO E RE-

SULTADOS DA AVALIAÇÃO Manutenção do peso da área (argura da fra) Jo Jo bx Jo be lo la adorno atemamenta oo) do da bh oh do LPossivldade de impregnação na moldagem — lo Jo a be 1 lx |a | o: Possível, bom A: Possível, mas ligeiramente ruim x; Impossível, não pode alcançar

[00152] Em seguida, o material de fita de fibra de reforço de acordo com a segunda modalidade da presente invenção será explicada nos base em Exemplos.

EXEMPLO 3

FIO DA FIBRA DE REFORÇO

[00153] Como o fioda fibra de reforço, a fibra de reforço “Torayca” (mar- ca registrada) T800SC, fornecida pela Toray Industries, Inc., que foi previa- mente dimensionada, possuindo 24.000 filamentos de fibra de reforço (N = 24K) foi usada.

MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO

[00154] Usando o aparelho de fabricação de material de fita de fibra de reforço, um fio da fibra de reforço possuindo uma largura W'= 8 mm e vários filamentos N [K] = 24 (N/W = 3) foi retirado a partir da bobina, e estreitando a largura sem cortar enquanto ajusta a espessura, um feixe de fios de fibra de carbono com uma largura de W = 4,0 mm (número de filamentos N = 24 [K], N/W = 6, espessura de porção de extremidade T1 = 332 um, espessura de centro T2 = 293 um, espessura da outra porção de extremidade T3 = 320 um, razão de espessura entre a porção de extremidade e a centro T1/T2 = 113 %, e T3/T2 = 109 %) foi obtida. Depois disso, as partículas de resina fundidas aquecidas possuindo uma temperatura de ponto de amolecimento de 80 ºC (tamanho de partícula médio: 0,2 mm) foram colocadas em asper- são em ambas as superfícies do fio da fibra de reforço, por fusão e resíria- mento, um fio da fibra de reforço possuindo uma forma fixa foi obtido.

[00155] Depois de alinhar três fios de fibra reforçados em paralelo na direção de largura de modo a fornecer um vão de 0,2 mm entre o fios de fi- bra reforçados adjacentes, um tecido não tecido (material: poliamida) pos- suindo uma temperatura de ponto de amolecimento de 200 ºC foi disposto em uma superfície do mesmo, e aquecendo-os a 110 ºC para conter e inte- grar os três fios de fibra reforçados uns com os outros, um material de fita de fibra de reforço foi obtido.

MATERIAL DE BASE DE FOLHA EM CAMADA

[00156] Usando um dispositivo de colocação de fibra (não mostrado), os materiais de fita de fibra de reforço foram dispostos em uma mesa, alinhan- do-os em uma direção de modo a fornecer um vão de 0,2 mm entre as res- pectivas fitas, os materiais de fita de fibra de reforço foram cortados de modo a ter uma forma quadrada de 1.000 mm * 1.000 mm e o arranjo foi repetido para fabricar um material de base, e os materiais de base foram colocados em camadas de modo que os fios de fibra reforçados formando os respecti- vos materiais de base foram colocados em camadas em direções ortogonais uns aos outros, e um material de base de folha em camada foi fabricado aderindo entre as respectivas camadas.

CORPO EM CAMADAS DE FIBRA DE REFORÇO

[00157] Uma pluralidade dos materiais de base de folha em camadas acima descritos foi em camadas de modo que o peso da área do corpo em camadas de fibra de reforço tornou-se 2,4 kg/m?, após serem colocados em um molde em forma de C, eles foram aquecidos em um forno a 80 “ºC por 1 hora em um estado sendo vedado com uma película de saco e um vedante e em uma condição de redução da pressão para um estado de vácuo. Em se- guida, foi retirado do forno, o molde do corpo com camada de fibra de refor- ço foi resfriado à temperatura ambiente e então a pressão foi liberada para se obter um corpo com camada de fibra de reforço. O corpo em camadas de fibra de reforço obtido tinha uma boa conformabilidade sem gerar rugas.

CORPO MOLDADO DE RESINA REFORÇADO COM FIBRA

[00158] “Um meio de distribuição de resina (malha de arame de alumínio) foi colocado em camadas sobre o corpo em camadas de fibra de reforço ob- tido, uma cavidade foi formada vedando-o com um molde plano e um mate- rial de saco usando um vedante, e eles foram colocados em um forno a 100 ºC. Depois que a temperatura do corpo com camadas de fibra de reforço atingiu 100 ºC, a cavidade vedada foi reduzida em pressão para uma condi- ção de vácuo e a resina da matriz foi injetada apenas por uma diferença de pressão da pressão atmosférica enquanto se mantinha a temperatura em 100 ºC. Após a impregnação da resina, a temperatura foi elevada para 180 ºC, continuando a reduzir a pressão, e foi deixada por 2 horas como estava para curar e então desmoldada para obter uma placa plana de FRP. No que diz respeito à placa plana de FRP obtida, a não impregnação não foi causa- da e tinha uma boa propriedade de impregnação. EXEMPLO 4

FIO DA FIBRA DE REFORÇO

[00159] O mesmo fio da fibra de reforço como no Exemplo 3 foi usado.

MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO

[00160] Por aspersão, fusão e resfriamento as das partículas de resina fundida por calor (tamanho de partícula médio: 0,2 mm) possuindo uma tem- peratura de ponto de amolecimento de 110 ºC em ambas as superfícies do fio da fibra de reforço pelo mesmo método como no Exemplo 3, um fio da fibra de reforço fixando sua forma foi obtido. Três fios de fibra reforçados foram retirados em paralelo usando um dispositivo de aderência de tecido não tecido (não mostrado) de modo a ser paralelo na direção de largura e de modo a fornecer um vão de 0,2 mm entre os fios de fibra reforçados, e em uma condição onde o tecido não tecido (material: poliamida) possuindo uma temperatura de ponto de amolecimento de 180 “ºC estava em contato com uma superfície do mesmo, aquecendo-os a 110 ºC para contê-los e integrá- los com um laminador do dispositivo de aderência de tecido não tecido, um material de fita de fibra de reforço foi obtido.

CORPO EM CAMADAS DE FIBRA DE REFORÇO

[00161] Uma pluralidade de materiais de base de folha em camadas preparados pelo mesmo método que no Exemplo 3 foram em camadas de modo que o peso de área do corpo em camadas de fibra de reforço tornou- se 2,4 kg/m?, após ser colocado em um molde em forma de C, eles foram aquecidos em um forno a 110 ºC por 1 hora em um estado sendo vedado com uma película de saco e um vedante e em uma condição de redução da pressão para um estado de vácuo. Em seguida, foi retirado do forno, o mol- de do corpo com camada de fibra de reforço foi resfriado à temperatura am- biente e então a pressão foi liberada para se obter um corpo com camada de fibra de reforço. O corpo em camadas de fibra de reforço obtido tinha uma boa conformabilidade sem gerar rugas.

CORPO MOLDADO DE RESINA REFORÇADO COM FIBRA

[00162] Um meio de distribuição de resina (malha de arame de alumínio) foi colocado em camadas sobre o corpo em camadas de fibra de reforço ob- tido, uma cavidade foi formada vedando-o com um molde plano e um mate- rial de saco usando um vedante, e eles foram colocados em um forno a 100 ºC. Depois que a temperatura do corpo em camadas de fibra de reforço atingiu 100 ºC, a cavidade vedada foi reduzida em pressão para uma condi- ção de vácuo e a resina da matriz foi injetada apenas por uma diferença de pressão da pressão atmosférica, enquanto a temperatura era mantida a 100 ºC. Após a impregnação da resina, a temperatura foi elevada para 180 ºC, continuando a reduzir a pressão, e foi deixada por 2 horas como estava para curar e então desmoldada para obter uma placa plana de FRP. No que diz respeito à placa plana de FRP obtida, a não impregnação não foi causada e tinha uma boa propriedade de impregnação. EXEMPLO COMPARATIVO 6

FIO DA FIBRA DE REFORÇO

[00163] Como o fioda fibra de reforço, a fibra de reforço “Torayca” (mar- ca registrada) T800SC, fornecida pela Toray Industries, Inc., que foi previa- mente dimensionada, possuindo 24.000 filamentos de fibra de reforço (N = 24K) foi usada.

MATERIAL DE FITA DE FIBRA DE REFORÇO

[00164] Usando um dispositivo de aderência de tecido não tecido (não mostrado), três fios de fibra reforçados cada com uma largura de W = 8 mm e vários filamentos N [K] = 24 (NW = 3) foram retirados em paralelo de mo- do a fornecer um vão de 0,2 mm entre eles, e em uma condição onde o teci- do não tecido (material: poliamida) possuindo uma temperatura de ponto de amolecimento de 180 ºC estava em contato com ambas as superfícies do mesmo, aquecendo-os a 180 ºC para contê-los e integrá-los com um lami- nador do dispositivo de aderência de tecido não tecido, um material de fita de fibra de reforço foi obtido. CORPO EM CAMADAS DE FIBRA DE REFORÇO/CORPO MOLDADO DE

RESINA REFORÇADO COM FIBRA

[00165] Uma pluralidade de materiais de base de folha em camadas fa- bricados pelo mesmo método que no Exemplo 3 foram colocados em cama- das de modo que o peso de área do corpo em camadas de fibra de reforço tornou-se 2,4 kg/m ?, e foram dispostos no molde em forma de C, depois disso, um meio de distribuição de resina (malha de arame de alumínio) foi colocado em camadas sobre o corpo em camadas de fibra de reforço obtido, uma cavidade foi formada vedando-o com um molde plano e um material de saco usando um vedante, e a cavidade foi reduzida em pressão a uma con- dição de vácuo. Neste momento, rugas foram geradas em uma parte do cor- po com camadas de fibra de reforço. Depois disso, o corpo com camada de fibra de reforço foi colocado em um forno a 100 ºC, e depois que a tempera- tura do corpo com camada de fibra de reforço atingiu 100 ºC, a resina da matriz foi injetada apenas pela diferença de pressão da pressão atmosférica, mantendo a temperatura a 100 ºC. Depois que a resina foi impregnada, a temperatura foi elevada para 180 ºC enquanto continuava a reduzir a pres- são, e foi deixada por 2 horas como estava para curar e então desmoldada para obter uma placa plana de FRP. A não impregnação ocorreu parcialmen- te na placa plana de FRP obtida.

[00166] Os resultadosdos Exemplos 3 e 4 e Exemplo Comparativo 6 são resumidos na Tabela 2.

TABELA 2 1 | Femmebiidade | Propriedade de impregnação | lema o leem o lexemplo comparativos | a | a “O: Rugas durante a formação não estão presentes. “AN”: Rugas durante a formação ocorrem parcialmente. “O': Não impregnação não está presente. “A”: Não impregnação ocorre par- cialmente.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00167] Visto que, o material de fita de fibra de reforço obtido pela pre- sente invenção e o corpo em camadas de fibra de reforço usando o mesmo são excelentes na propriedade de impregnação de resina de matriz, em par- ticular, eles são adequados para membros grandes para aeronaves, auto- móveis, navios, etc., e também para membros de indústrias em geral, como pás de moinhos de vento.

EXPLICAÇÃO DE SÍMBOLOS 1: primeiro material de resina 2: segundo material de resina 3: fio da fibra de reforço 4: terceiro material de resina 5: quarto material de resina 11: mecanismo de ajuste de largura 12: unidade de aquecimento (aquecedor) 13: unidade de pressurização (Rolo de estreitamento) 14: unidade de resfriamento 15: unidade de enrolamento 16: correia 17: material de fita de fibra de reforço 101, 102: material de fita de fibra de reforço 300, 400: material de fita de fibra de reforço

301, 401: fio da fibra de reforço 302, 402: quartos materiais de resina 303, 403: terceiros materiais de resina 501, 502, 503: corpo em camadas de fibra de reforço

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material de fita de fibra de reforço possuindo um agregado de fio dotado de um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados, usado para moldagem por injeção de resina, caracterizado pelo fato de que o material de fita é formado por ser contido e integrado com fibras reforçadas formando o fio da fibra de reforço ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si por um primeiro ou quarto material de resina disposto em pelo menos uma das superfícies do agregado de fio e um segundo ou terceiro material de re- sina disposto em uma das superfícies que é diferente no ponto de amoleci- mento a partir do primeiro ou quarto material de resina, e o primeiro ou quar- to material de resina e o segundo ou terceiro material de resina possuem permeabilidade de resina de matriz.

2. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro material de resina está disposto apenas em uma das superfícies do agregado de fio, e o segundo material de resina está disposto na outra superfície.

3. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com a reivindi- cação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ponto de amolecimento do segundo material de resina é 40 ºC ou mais alto e 150 ºC ou mais baixo.

4. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a relação entre o ponto de amolecimento M1 (ºC) do primeiro material de resina e o ponto de amolecimento M2 (ºC) do segundo material de resina é representada pe- la seguinte equação.

M1 > M2 + 10 (ºC)

5. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo materiais de resina são contidos e integrados com as fibras refor- çadas ou/e a pluralidade de fios de fibra reforçados entre si em uma forma de um tecido não tecido produzido a partir de um primeiro ou segundo mate- rial de resina fibroso.

6. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com a reivindi-

cação 1, caracterizado pelo fato de que um quarto material de resina fundido por calor possuindo um ponto de amolecimento de 40 ºC ou mais alto e 200 ºC ou mais baixo é fornecido em um estado de solidificação após ser amole- cido em ambas as superfícies do agregado de fio compostas por fios de fibra reforçados cada em que fibras reforçadas são alinhadas em paralelo em uma direção, e um terceiro material de resina possuindo um ponto de amo- lecimento mais alto do que o do quarto material de resina é aderido a uma superfície do agregado de fio compostas por fios de fibra reforçados por meio do quarto material de resina.

7. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com a reivindi- cação 6, caracterizado pelo fato de que o ponto de amolecimento M3 [ºC] do terceiro material de resina e o ponto de amolecimento M4 [ºC] do quarto ma- terial de resina satisfaz a seguinte equação.

M3 M4+10(ºC)

8. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com a reivindi- cação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o terceiro material de resina está em uma forma de um tecido não tecido e a forma do tecido não tecido é mantida.

9. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o quarto mate- rial de resina está em uma forma de partículas.

10. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que espessuras T1 (um) e T3 (um) em ambas as extremidades em uma direção de largura de uma seção transversal do fio da fibra de reforço estão ambas dentro de uma faixa de 50 a 200 % em relação a uma espessura T2 (um) em uma porção central do fio da fibra de reforço.

11. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que vários fila- mentos N [unidade: K] e uma largura W [mm] do fio da fibra de reforço satis- fazem 4,8 < NW < 12.

12. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 11, caracterizado pelo fato de que uma plurali- dade dos fios de fibra reforçados estão alinhados em paralelo em uma dire- ção.

13. Material de fita de fibra de reforço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo fato de que um vão é for- necido entre fios de fibra reforçados adjacentes e é formado em paralelo com uma direção longitudinal dos fios de fibra reforçados.

14. Corpo em camadas de fibra de reforço, caracterizado pelo fato de que os materiais de fita de fibra de reforço, como definida em qual- quer uma das reivindicações 1 a 13, são dispostos e colocados em cama- das, e intercamadas do mesmo são fixadas.

15. Corpo moldado de resina reforçado com fibra, caracterizado pelo fato de que é obtido impregnando-se ou curando-se uma resina de ma- triz em camadas de fibra de reforço, como definida na reivindicação 14.

16. Método para produzir um material de fita de fibra de reforço, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que possui um agregado de fio possuindo um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados compreendendo as seguintes etapas: a) uma etapa de formar um agregado de fio arranjando um ou uma pluralidade de fios de fibra reforçados retirados e ajustados a uma lar- gura predeterminada; b) uma etapa de fornecer e arranjar um primeiro material de re- sina para pelo menos uma das superfícies do agregado de fio formado na etapa a) e um segundo material de resina em uma das superfícies; c) uma etapa de aquecer o fio da fibra de reforço e o primeiro material de resina e segundo material de resina dispostos e pressurizar as resinas em relação ao fio da fibra de reforço para fixar o primeiro material de resina ao fio da fibra de reforço enquanto mantém uma forma do primeiro material de resina e para fundir o segundo material de resina e impregnar pelo menos uma parte do mesmo no fio da fibra de reforço; e d) uma etapa de resfriar e enrolar o material de fita de fibra de reforço.

17. Método para produzir um material de fita de fibra de reforço, de acordo com reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que na etapa b) o primeiro material de resina é fornecido e disposto apenas em uma das su- perfícies do agregado de fio, e o segundo material de resina é fornecido e disposto na outra superfície.

18. Método para produzir um material de fita de fibra de reforço, de acordo com reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que na etapa b) o primeiro ou/e o segundo materiais de resina são fornecidos em uma forma de um tecido não tecido composta por um primeiro ou/e segundo materiais fibrosos pré-formados.