CN105073847B - 可冲压片材 - Google Patents

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Abstract

一种可冲压片材，包含由不连续碳纤维的纤维束构成的碳纤维片材和树脂，其中，碳纤维片材包含纤维束(A)和开纤纤维(B)，所述纤维束(A)的束宽为50μm以上，所述开纤纤维(B)包含从束宽小于50μm的纤维束到开纤至单丝水平的纤维，以开纤纤维(B)取向最多的方向为0°方向，将0°方向到90°方向划分成多个角度区时，各角度区内的纤维束(A)相对于所有角度区的根数比例的分布曲线、与各角度区内的开纤纤维(B)相对于所有角度区的根数比例的分布曲线，在0°方向到90°方向的范围内是互为反向梯度的分布曲线。本发明可提供一种能够以优异的各向同性呈现出高机械特性、并且能够以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP的可冲压片材。

Description

可冲压片材
技术领域
本发明涉及包含碳纤维和树脂的可冲压片材，特别涉及能够以优异的流动性容易地成型即使为复杂的形状时机械特性也各向相同且高的CFRP(碳纤维增强塑料)的可冲压片材。
背景技术
用树脂含浸由碳纤维形成的抄纸或无纺布而得的可冲压片材在机械特性(成型品的机械特性)方面优异，但成型时的流动性低，成型性差。这是因为，虽然因作为增强纤维的碳纤维分散而导致应力难以集中，由碳纤维产生的增强效果得以充分发挥，但另一方面，碳纤维彼此交叉而限制了彼此的移动，导致变得难以移动(例如，专利文献1中记载的加压成型)。
此外，虽然有时为了制作用于可冲压片材的碳纤维片材而使用梳理装置，但是，就通常的经梳理制作的无纺布而言，由于纤维容易在梳理装置的锡林(cylinder roll)的旋转方向上取向，各向异性变强，因此，对要求各向同性的构件必须进行伪各向同性层合等复杂的层合的情况很多。
因此，在可冲压片材中，在确保成型品的高机械特性的同时还确保成型时的优异的流动性从而实现良好的成型性这点，对于未就此进行特别的钻研的现有可冲压片材而言是困难的。
专利文献1：日本特开2010-235779号公报
发明内容
因此，鉴于上述情况，本发明的课题在于提供一种可冲压片材，所述可冲压片材能够以优异的各向同性呈现出成型品的高机械特性，并且能够凭借优异的流动性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
为了解决上述问题，本发明的可冲压片材为包含由不连续碳纤维的纤维束构成的碳纤维片材和树脂的可冲压片材，其特征在于，所述碳纤维片材包含纤维束(A)和开纤纤维(B)，所述纤维束(A)的束宽为50μm以上，所述开纤纤维(B)包含从束宽小于50μm的纤维束到开纤至单丝水平的纤维，以所述开纤纤维(B)取向最多的方向为0°方向，将0°方向到90°方向划分成预先规定的多个角度区时(角度区总数N≥3)，各角度区内的所述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的所述开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为从0°方向到90°方向的范围内的整体的梯度而言，是互为反向梯度的分布曲线。
在如上所述的本发明的可冲压片材中，通过使碳纤维片材具有束宽为50μm以上的纤维束(A)，碳纤维彼此交叉而限制彼此的移动的情形减少，成型时的流动性得以提高。另一方面，通过使碳纤维片材具有包含从束宽小于50μm的纤维束到开纤至单丝水平的纤维的开纤纤维(B)，还可确保碳纤维的良好分散，应力变得难以集中，从而可以确保成型品的高机械特性。而且，通过纤维束(A)和开纤纤维(B)以适当的均衡性分布(各角度区内的纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为整体的梯度而言是互为反向梯度的分布曲线)，即，通过纤维束(A)和开纤纤维(B)以适当的均衡性向不同的方向取向，作为可冲压片材得以呈现出各向同性的物性，并且即使不进行复杂的层合而通过使用本发明的可冲压片材的成型来制成成型品，也能够以优异的各向同性呈现出所期望的机械特性。因此，能够以优异的各向同性呈现出成型品的高机械特性，并且能够凭借优异的流动性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
上述本发明的可冲压片材中，上述角度区总数N优选在6～12的范围内。即，角度区总数N为6时，将0°方向到90°方向以15°的间隔划分成6个角度区，角度区总数N为12时，将0°方向到90°方向以7.5°的间隔划分成12个角度区。角度区总数N在上述范围内时，可以更明确地对下述情形进行判断，所述情形即：上述各角度区内的纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为整体的梯度而言是互为反向梯度的分布曲线。
作为上述角度区总数N，为3以上即可，尤其是角度区总数N为9时，可以将0°方向到90°方向以10°的间隔划分成9个角度区，各角度区的范围极其明确，同时，作为整体的梯度也容易清楚地判定，本发明的实施得以容易进行。
上述本发明的可冲压片材中，相对于上述开纤纤维(B)取向最多的0°方向而言，上述纤维束(A)的主取向角优选在60～90°方向的范围内，上述纤维束(A)的主取向角为各角度区内的上述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布最高的取向角。在这样的形态中，能够使纤维束(A)和开纤纤维(B)在所有角度区内以适当的均衡性向互不相同的方向取向，能够进一步提高各向同性。
此外，在本发明的可冲压片材中，优选地，包含0°方向的角度区内的上述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束(A)中所占的根数比例在0～1.0×90/N％的范围内，包含0°方向的角度区内的上述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例在1.0×90/N～3.0×90/N％的范围内。此处，N为角度区总数。通过采用这样的构成，能够在整体上进一步提高各向同性。
此外，在本发明的可冲压片材中，包含90°方向的角度区内的上述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束(A)中所占的根数比例在1.0×90/N～3.0×90/N％的范围内，包含90°方向的角度区内的上述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例优选在0～1.0×90/N％的范围内。此处，N为角度区总数。通过采用这样的构成，能够在整体上进一步提高各向同性。
此外，在本发明的可冲压片材中，针对各方位测定拉伸弹性模量时，关于拉伸弹性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值优选在1.2～1.0的范围内。通过采用这样的构成，对于机械特性中的拉伸弹性模量而言，能够在整体上提高各向同性。
此外，在本发明的可冲压片材中，针对各方位测定拉伸强度时，关于拉伸强度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值优选在1.2～1.0的范围内。通过采用这样的构成，对于机械特性中的拉伸强度而言，能够在整体上提高各向同性。
此外，在本发明的可冲压片材中，不连续碳纤维束中的Mn/(Ln×D)为8.5×10-1(mg/mm2)以上的碳纤维束(C)相对于不连续碳纤维束整体重量的比例Y优选在30≤Y<90(wt％)的范围内。此处，Mn为碳纤维束重量(mg)，Ln为碳纤维的纤维长度(mm)，D为碳纤维的纤维直径(mm)。通过采用这样的构成，在使用该可冲压片材进行成型时可获得高流动性，同时，可以实现成型品的高机械特性，其机械特性的散差也小，能够呈现出碳纤维对例如肋(rib)等细小部位的优异的追随性。
此外，在本发明的可冲压片材中，优选地，包含45°方向的角度区内的上述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束(A)中所占的根数比例在0.5×90/N～1.5×90/N％的范围内，包含45°方向的角度区内的上述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例在0.5×90/N～1.5×90/N％的范围内。此处，N为角度区总数。通过采用这样的构成，能够更可靠地实现上述优异的各向同性。
上述那样的碳纤维片材可利用特别是梳理法进行制作。关于梳理法及其装置的例子，将在下文记述。但是，除梳理法以外，也可以通过气流成网法来制作上述那样的碳纤维片材。
此外，在本发明的可冲压片材中，针对各方位测定拉伸强度时，拉伸强度的CV值(变异系数的值)优选在5～0.1％的范围内。通过采用这样的构成，能够在整体上实现散差小的机械特性(拉伸强度)。
此外，在本发明的可冲压片材中，针对各方位测定拉伸弹性模量时，拉伸弹性模量的CV值优选在5～0.1％的范围内。通过采用这样的构成，能够在整体上实现散差小的机械特性(拉伸弹性模量)。
此外，在本发明的可冲压片材中，上述不连续碳纤维优选包含纤维长度为2mm以上且小于20mm的碳纤维。通过使碳纤维的纤维长度在这样的范围内，能够确保优异的流动性。
如此，通过本发明的可冲压片材，能够以优异的各向同性呈现出高机械特性，同时，即使为复杂的形状，也能够凭借优异的流动性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
附图说明
图1是表示碳纤维取向角的测定方法的说明图。
图2是表示梳理装置的一个例子的构成简图。
图3是实施例1的各角度区内的根数比例的分布图。
图4是实施例2的各角度区内的根数比例的分布图。
图5是比较例1的各角度区内的根数比例的分布图。
具体实施方式
以下，结合实施例、比较例，对本发明进行说明。
本发明涉及包含碳纤维片材(其由不连续碳纤维的纤维束构成)和树脂的碳纤维复合材料的可冲压片材，其在特别是碳纤维片材的构成方面具有特征，首先，对制造碳纤维复合材料时的基体树脂进行说明。作为该基体树脂，可优选使用热塑性树脂。作为热塑性基体树脂的材料，没有特别限制，可以在不大幅降低最终成型的碳纤维增强塑料的机械特性的范围内进行适当选择。举例说明的话，可以使用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类树脂、尼龙6、尼龙6,6等聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯类树脂、聚醚酮、聚醚砜、芳香族聚酰胺等树脂。进一步举例说明的话，热塑性基体树脂优选为选自由聚酰胺、聚苯硫醚、聚丙烯、聚醚醚酮及苯氧基树脂组成的组中的至少1种。
此外，为了实现本发明中的特定的碳纤维片材，如上文所述利用梳理法来制作碳纤维片材是优选的。此处，用于实施梳理法的梳理装置的一个例子示于图2。利用梳理法制作碳纤维片材的工序没有特别限制，可以使用通常的装置。例如，如图2所示，梳理装置1主要由以下部分构成：锡林2，邻近其外周面而设置于上游侧的刺辊(take-in roll)3，在与刺辊3为相反侧的下游侧邻近锡林2的外周面而设置的道夫(doffer roll)4，在刺辊3与道夫4之间邻近锡林2的外周面而设置的多个工作辊(worker roll)5，邻近工作辊5而设置的剥取辊(stripper roller)6，及邻近刺辊3而设置的喂入辊(feed roll)7和带式输送机(beltconveyor)8。
在带式输送机8上供给不连续碳纤维的纤维束9，碳纤维束9经由喂入辊7的外周面、接着经由刺辊3的外周面而被导入至锡林2的外周面上。至该阶段为止，碳纤维束被一定程度地解开，形成棉絮状的碳纤维束的集合体。被导入至锡林2外周面上的棉絮状碳纤维束的集合体部分卷绕在工作辊5的外周面上，该碳纤维被剥取辊6剥下，再次返回至锡林2的外周面上。在喂入辊7、刺辊3、锡林2、工作辊5、剥取辊6的各辊的外周面上，大量的针、突起以直立的状态存在，在上述工序中碳纤维束在针的作用下被开纤成规定的束，以一定程度取向。经所述过程而被开纤成规定的碳纤维束，以片状的纤维网10(其为碳纤维集合体的一种形态)的形式移动至道夫4的外周面上。
在实施所述梳理时，为了防止碳纤维折断，优选缩短碳纤维在梳理装置中存在的时间(滞留时间)。具体来说，优选使存在于缠在梳理装置1的锡林2上的针布(wire)上的碳纤维在尽可能短的时间内移动至道夫4。因此，为了促进所述移动，在锡林2的转速为例如150rpm以上的高转速的条件下使其旋转是优选的。此外，基于同样的理由，道夫4的表面速度优选为快的速度，例如10m/分钟以上。
此外，在上述梳理法中，为了防止碳纤维的断裂等，优选使碳纤维集合体中含有热塑性树脂纤维和/或热塑性树脂粒子。即，本发明中的碳纤维片材可以仅由碳纤维构成，也可以含有热塑性树脂纤维和/或热塑性树脂粒子。由于碳纤维刚直且较脆，所以难于缠绕，易于折断。为此，仅由碳纤维形成的碳纤维片材存在下述问题：在其制造中容易断开，或碳纤维容易脱落。在梳理法中，通过含有柔软而不易折断、且易于缠绕的热塑性树脂纤维，能够形成均匀性高的碳纤维集合体。在本发明中，在碳纤维集合体中含有热塑性树脂纤维的情况下，碳纤维集合体中的碳纤维的含有率优选为20～95质量％、更优选为50～95质量％、进一步优选为70～95质量％。如果碳纤维的比例低，则在制成碳纤维复合材料时难以获得高机械特性，相反地，如果热塑性树脂纤维的比例过低，则无法获得上述提高碳纤维集合体的均匀性的效果。
此外，如上文所述，在本发明中的梳理法中，在使碳纤维集合体含有热塑性树脂纤维的情况下，热塑性树脂纤维的纤维长度只要为可达成本发明的目的(保持碳纤维集合体的形态、防止碳纤维的脱落)的范围即可，没有特别限定，通常可以使用3～100mm左右的热塑性树脂纤维。需要说明的是，热塑性树脂纤维的纤维长度还可根据碳纤维的纤维长度相对地进行确定。
此外，在上述梳理法中，为了提高由热塑性树脂纤维产生的互相缠绕的效果，优选对热塑性树脂纤维赋予卷曲。卷曲的程度只要为可达成本发明目的的范围即可，没有特别限定，通常可以使用卷曲数为5～25个/25mm左右、卷曲率为3～30％左右的热塑性树脂纤维。
作为上述热塑性树脂纤维的材料，没有特别限制，可以在形成碳纤维复合材料成型品时不使机械特性大幅降低的范围内进行适当选择。举例说明的话，可以使用将下述树脂纺丝而得到的纤维，所述树脂为：聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类树脂、尼龙6、尼龙6,6等聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯类树脂、聚醚酮、聚醚砜、芳香族聚酰胺等树脂。所述热塑性树脂纤维的材料优选根据基体树脂的组合进行适当选择而使用。特别是使用与基体树脂相同的树脂、或者与基体树脂具有相容性的树脂、与基体树脂的粘合性高的树脂形成的热塑性树脂纤维不会降低碳纤维增强塑料的机械特性，故优选。举例说明的话，热塑性树脂纤维优选为选自由聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维、聚醚醚酮纤维和苯氧基树脂纤维组成的组中的至少一种的纤维。
制造可冲压片材时，对于在碳纤维片材中含浸作为基体树脂的热塑性树脂、制造可冲压片材的含浸工序而言，可以使用具有加热功能的压力机来实施。作为压力机，只要能够控制基体树脂的含浸所需的温度、压力即可，没有特别限制，可以使用具有可上下移动的平面模具的通常的压力机、具有一对环形钢带(endless steel belt)运行的机构的所谓的双带压力机。在所述含浸工序中，可以在将基体树脂制成膜、无纺布、织物等的片状后，与碳纤维片材一起进行层合，在该状态下使用上述压力机等将基体树脂熔融·含浸，或者也还可以采用如下方法：使用基体树脂制作不连续的热塑性树脂纤维或热塑性树脂粒子，在制作碳纤维片材的工序中进行混合，由此制作包含基体树脂和热塑性树脂纤维或热塑性树脂粒子的碳纤维片材，将该碳纤维片材用压力机等进行加热·加压。
以下，结合比较例，对本发明的实施例进行说明。
实施例、比较例中使用的取向角和机械特性利用以下方法进行测定，并且使用以下碳纤维束。
(1)取向角的测定
从可冲压片材中切出100mm×100mm的试样，然后，在已加热至500℃的电炉中对试样加热1～2小时左右，烧尽基体树脂等有机物。冷却至室温后，针对残留的碳纤维片材，使用KEYENCE公司制电子显微镜，将纤维束宽为50μm以上的束作为纤维束(A)，将包含开纤至单丝水平的纤维的、束宽小于50μm的束和纤维作为开纤纤维(B)，如图1(A)、(B)、(C)所示，将连结纤维束(A)或开纤纤维(B)的短边的中点－中点而成的直线与开纤纤维(B)取向最多的方向(0°方向)所成的角(0°～90°)作为纤维束(A)和开纤纤维(B)的取向角。对于纤维束(A)和开纤纤维(B)，均以N＝400根进行了测定。将经测定的纤维束(A)和开纤纤维(B)区分到各角度区(例如，如图2、图3所示的每部分为10°的角度区)内，求出各角度区内的纤维束(A)和开纤纤维(B)的根数比例。
除此之外，对于碳纤维片材而言，还可以例示下述方法：由进行可冲压片材化之前的碳纤维片材直接测定的方法；从以90％以上的进料速率(charge rate)成型而得的成型品的中央部位切出试样，然后在电炉中对试样进行加热，烧尽基体树脂等有机物后，取出碳纤维片材进行测定的方法等。此处所谓的成型品中央部位，是指流动末端与模具接触、纤维取向不发生变化的区域，并且，优选为不受肋、凸起(boss)等纤维取向容易因成型而发生变化的立体凹凸部影响的部位。例如，以长方形形状的可冲压片材进行成型时，可以例示与进料端、肋、凸起等立体凹凸部相距可冲压片材的(长边×20％)以上的区域。
(2)机械特性(拉伸弹性模量和拉伸强度)的测定
按照JIS-K-7164，对各方向的拉伸弹性模量和拉伸强度进行了测定。此外，对于拉伸弹性模量及拉伸强度，还计算出了CV值(变异系数[％])。将CV值小于5％判定为散差小、良好，将5％以上判定为散差大、不良。
(3)使用的碳纤维束
使用纤维直径为7μm、拉伸弹性模量为230GPa、纤丝数为24000根的连续碳纤维束(A)制作碳纤维片材。
实施例1：
将碳纤维束(A)切成纤维长度15mm，并将切割后的碳纤维束和尼龙6短纤维(单纤维纤度1.7dtex，切割长度51mm，卷曲数12个/25mm，卷曲率15％)以质量比85：15的比例混合，投入梳理装置中。将得到的纤维网交叉铺网，形成下述单位面积重量为100g/cm2的片状的碳纤维集合体，所述碳纤维集合体由碳纤维和尼龙6纤维构成，当角度区数N＝9时(将0°～90°以每部分10°分成9部分)，如图3所示，在0°以上且为10°以下的角度区内取向的开纤纤维(本发明中的开纤纤维(B))在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为22％，纤维束(本发明中的纤维束(A))在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为7％；在大于10°且为20°以下的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为17％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为5.5％；在大于40°且为50°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为8％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为10％；在大于70°且为80°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为13％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为17％；在大于80°且为90°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为7％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为15％。
此时的碳纤维集合体中的、不连续碳纤维束中的Mn/(Ln×D)为8.5×10-1(mg/mm2)以上的碳纤维束(C)相对于不连续碳纤维束整体重量的比例Y为：Y＝43(wt％)。
相对于片状的碳纤维集合体的卷取方向，将12片碳纤维集合体层合，使其成为同一方向，进而在层合后的碳纤维集合体整体上层合尼龙树脂熔喷无纺布(“CM1001”，ηr＝2.3，东丽(株)制)，使得碳纤维与热塑性树脂的体积比为30：70，然后，将整体用不锈钢板夹持，于250℃预热90秒后，在施加2.0MPa的压力的同时于250℃热压180秒。随后，在加压状态下冷却至50℃，得到厚度为2mm的碳纤维复合材料的平板(可冲压片材)。相对于得到的平板表层的0°方向，以15°的间隔对各方向的拉伸弹性模量和拉伸强度进行测定，结果，关于拉伸弹性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值为1.08，关于拉伸强度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值为1.10，拉伸弹性模量和拉伸强度的CV值均小于5％。
实施例2：
形成下述单位面积重量为100g/cm2的片状的碳纤维集合体，所述碳纤维集合体中，当角度区数N＝9时，如图4所示，在0°以上且为10°以下的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为20％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为4％；在大于10°且为20°以下的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为18％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为9.5％；在大于40°且为50°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为11％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为13％；在大于70°且为80°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为4.5％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为19％；在大于80°且为90°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为9％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为14％。除此之外，得到与实施例1相同的片状的碳纤维集合体。
此时的碳纤维集合体中的、不连续碳纤维束中的Mn/(Ln×D)为8.5×10-1(mg/mm2)以上的碳纤维束(C)相对于不连续碳纤维束整体重量的比例Y为：Y＝35(wt％)。
相对于片状的碳纤维集合体的卷取方向，将12片碳纤维集合体层合，使其成为同一方向，进而在层合后的碳纤维集合体整体上层合尼龙树脂熔喷无纺布(“CM1001”，ηr＝2.3，东丽(株)制)，使得碳纤维与热塑性树脂的体积比为30：70，然后，将整体用不锈钢板夹持，于250℃预热90秒后，在施加2.0MPa的压力的同时于250℃热压180秒。随后，在加压状态下冷却至50℃，得到厚度为2mm的碳纤维复合材料的平板。相对于得到的平板表层的0°方向，以15°的间隔对各方向的拉伸弹性模量和拉伸强度进行测定，结果，关于拉伸弹性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值为1.10，关于拉伸强度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值为1.07，拉伸弹性模量和拉伸强度的CV值均小于5％。
比较例1：
形成下述片状的碳纤维集合体，所述碳纤维集合体中，当角度区数N＝9时，如图5所示，在0°以上且为10°以下的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为23％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为13％；在大于10°且为20°以下的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为12％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为13％；在大于40°且为50°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为8％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为9％；在大于70°且为80°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为8.5％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为9％；在大于80°且为90°以内的角度区内取向的开纤纤维在所有角度区内的全部开纤纤维中所占的根数比例为10％，纤维束在所有角度区内的全部纤维束中所占的根数比例为8％。除此之外，得到与实施例1相同的片状的碳纤维集合体。
此时的碳纤维集合体中的、不连续碳纤维束中的Mn/(Ln×D)为8.5×10-1(mg/mm2)以上的碳纤维束(C)相对于不连续碳纤维束整体重量的比例Y为：Y＝23(wt％)。
与实施例1同样地将得到的片状的碳纤维集合体成型，得到厚度为2mm的碳纤维复合材料。相对于得到的平板表层的0°方向，以15°的间隔对各方向的拉伸弹性模量和拉伸强度进行测定，结果，关于拉伸弹性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值大于1.2，关于拉伸强度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值大于1.2。
产业上的可利用性
本发明的可冲压片材可适用于要求各向同性优异的机械特性和成型时的优异的流动性的所有CFRP的成型。
附图标记说明
1 梳理装置
2 锡林
3 刺辊
4 道夫
5 工作辊
6 剥取辊
7 喂入辊
8 带式输送机
9 不连续碳纤维的纤维束
10 片状的纤维网

Claims (12)

1.一种可冲压片材，包含由不连续碳纤维的纤维束构成的碳纤维片材和树脂，其特征在于，所述不连续碳纤维包含纤维长度为2mm以上且小于20mm的碳纤维，所述碳纤维片材包含纤维束(A)和开纤纤维(B)，所述纤维束(A)的束宽为50μm以上，所述开纤纤维(B)包含从束宽小于50μm的纤维束到开纤至单丝水平的纤维，以所述开纤纤维(B)取向最多的方向为0°方向，将0°方向到90°方向划分成预先规定的多个角度区时，其中，角度区总数N≥3，各角度区内的所述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的所述开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为从0°方向到90°方向的范围内的整体的梯度而言，是互为反向梯度的分布曲线，
其中，相对于所述开纤纤维(B)取向最多的0°方向而言，所述纤维束(A)的主取向角在60～90°方向的范围内，所述纤维束(A)的主取向角为各角度区内的所述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例分布最高的取向角。
2.一种可冲压片材，包含由不连续碳纤维的纤维束构成的碳纤维片材和树脂，其特征在于，所述不连续碳纤维包含纤维长度为2mm以上且小于20mm的碳纤维，所述碳纤维片材包含纤维束(A)和开纤纤维(B)，所述纤维束(A)的束宽为50μm以上，所述开纤纤维(B)包含从束宽小于50μm的纤维束到开纤至单丝水平的纤维，以所述开纤纤维(B)取向最多的方向为0°方向，将0°方向到90°方向划分成预先规定的多个角度区时，其中，角度区总数N≥3，各角度区内的所述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的所述开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为从0°方向到90°方向的范围内的整体的梯度而言，是互为反向梯度的分布曲线，
其中，包含0°方向的角度区内的所述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束(A)中所占的根数比例在0～1.0×90/N％的范围内，包含0°方向的角度区内的所述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例在1.0×90/N～3.0×90/N％的范围内。
3.一种可冲压片材，包含由不连续碳纤维的纤维束构成的碳纤维片材和树脂，其特征在于，所述不连续碳纤维包含纤维长度为2mm以上且小于20mm的碳纤维，所述碳纤维片材包含纤维束(A)和开纤纤维(B)，所述纤维束(A)的束宽为50μm以上，所述开纤纤维(B)包含从束宽小于50μm的纤维束到开纤至单丝水平的纤维，以所述开纤纤维(B)取向最多的方向为0°方向，将0°方向到90°方向划分成预先规定的多个角度区时，其中，角度区总数N≥3，各角度区内的所述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的所述开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为从0°方向到90°方向的范围内的整体的梯度而言，是互为反向梯度的分布曲线，
其中，包含90°方向的角度区内的所述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束(A)中所占的根数比例在1.0×90/N～3.0×90/N％的范围内，包含90°方向的角度区内的所述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例在0～1.0×90/N％的范围内。
4.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，所述角度区总数N在6～12的范围内。
5.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，所述角度区总数N为9。
6.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，针对各方位测定拉伸弹性模量时，关于拉伸弹性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值在1.2～1.0的范围内。
7.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，针对各方位测定拉伸强度时，关于拉伸强度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值在1.2～1.0的范围内。
8.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，不连续碳纤维束中的Mn/(Ln×D)为8.5×10-1mg/mm2以上的碳纤维束(C)相对于不连续碳纤维束整体重量的比例Y在30≤Y<90wt％的范围内，其中，
Mn：碳纤维束重量mg，
Ln：碳纤维的纤维长度mm，
D：碳纤维的纤维直径mm。
9.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，包含45°方向的角度区内的所述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束(A)中所占的根数比例在0.5×90/N～1.5×90/N％的范围内，包含45°方向的角度区内的所述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例在0.5×90/N～1.5×90/N％的范围内。
10.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，所述碳纤维片材是利用梳理法制作的。
11.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，针对各方位测定拉伸强度时，拉伸强度的CV值在5～0.1％的范围内。
12.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其中，针对各方位测定拉伸弹性模量时，拉伸弹性模量的CV值在5～0.1％的范围内。
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