CN108602207A - 不连续纤维增强复合材料 - Google Patents

不连续纤维增强复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN108602207A
CN108602207A CN201780010130.5A CN201780010130A CN108602207A CN 108602207 A CN108602207 A CN 108602207A CN 201780010130 A CN201780010130 A CN 201780010130A CN 108602207 A CN108602207 A CN 108602207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
discontinuous
fibre
discontinuous reinforcement
fibre bundle
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780010130.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108602207B (zh
CN108602207B9 (zh
Inventor
三好且洋
桥本贵史
本桥哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Publication of CN108602207A publication Critical patent/CN108602207A/zh
Publication of CN108602207B publication Critical patent/CN108602207B/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108602207B9 publication Critical patent/CN108602207B9/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/502—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC] by first forming a mat composed of short fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • B29C70/14—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat oriented
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24132—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in different layers or components parallel

Abstract

不连续纤维增强复合材料，包含不连续增强纤维聚集体和基体树脂，所述不连续增强纤维聚集体包含数均纤维长度为3～100mm的不连续增强纤维，其特征在于，上述不连续增强纤维聚集体包含多个将规定根数的不连续增强纤维的单丝沿同一方向进行集束而得到的不连续增强纤维束，上述不连续增强纤维束具有与上述单丝的取向方向成一定角度的切面，对于单丝取向方向两端间的距离即不连续纤维束长度越短的不连续纤维束而言，将该不连续增强纤维束投影至二维平面上时的、不连续增强纤维束的端部的成锐角的前端角度越小。本发明提供一种纤维增强复合材料，其能够以高水平同时实现以往的包含增强纤维和基体树脂的纤维增强复合材料所无法实现的成型时的高流动性和高机械特性，尤其具备在流动成型时显示出优异的流动性、偏差小的机械特性的最佳条件。

Description

不连续纤维增强复合材料
技术领域
本发明涉及至少包含不连续增强纤维和基体树脂的纤维增强复合材料，尤其涉及下述不连续纤维增强复合材料，其通过使不连续增强纤维形成特定的纤维束形态、并且使该纤维束具有不同的纤维束长度，从而均匀性及力学特性优异，在制作成型品时能够同时实现高流动性和高机械特性。
背景技术
包含增强纤维和基体树脂的纤维增强复合材料由于可获得高的机械特性，因而被用于各种成型品的制造，在各种领域中需求正逐年增加。
作为增强纤维中具有特别优异性能的碳纤维复合材料的成型方法，最常实施的是高压釜成型，即，将使基体树脂含浸在连续的碳纤维中而得到的半固化状态的中间基材(被称为预浸料坯)进行层叠，通过利用高温高压釜进行加热加压而使基体树脂固化，从而成型为连续纤维增强复合材料。另外，近年来，出于提高生产效率的目的，还实施了将基体树脂含浸在预先赋形为构件形状的连续纤维基材中并进行固化的RTM(树脂传递模塑)成型等。利用这些成型方法得到的碳纤维复合材料由于为连续纤维，因此具有优异的力学物性。另外，由于连续纤维为规则性的排列，因此，可利用基材的配置而设计成所需要的力学物性，力学物性的偏差也小。然而，另一方面，由于为连续纤维，因此难以形成三维形状等复杂的形状，主要限于接近平面形状的构件。
作为适于三维形状等复杂形状的成型方法，包括使用了SMC(片状模塑料)、冲压成型片材的成型等。SMC成型品可通过下述方法得到：将碳纤维的线束以例如使纤维长度成为25mm左右的方式沿纤维正交方向切断，使作为热固性树脂的基体树脂含浸在该短切线束中，制成半固化状态的片状基材(SMC)，使用加热型加压机对所述片状基材进行加热加压。冲压成型片材成型品可通过下述方法得到：利用红外线加热器等，暂且将使热塑性树脂含浸在例如无纺布毡(所述无纺布毡由切断成25mm左右的短切线束、不连续的增强纤维形成)等中而得到的片状基材(冲压成型片材)加热至热塑性树脂的熔点以上，然后利用规定温度的模具进行冷却加压。
多数情况下，在加压前将SMC、冲压成型片材切断成比成型体的形状更小的形状并将其配置于成型模具上，通过加压而延展(流动)为成型体的形状，从而进行成型。因此，通过该流动也能够追随三维形状等复杂的形状。然而，SMC、冲压成型片材在其片材化工序中必然会发生短切线束、无纺布毡的分布不均、取向不均，因此力学物性降低、或其数值的偏差变大。此外，由于该分布不均、取向不均，从而导致尤其在薄型构件中容易发生翘曲、缩痕(sink mark)等。
为了消除上述这样的材料的缺点，例如专利文献1中提出了以增强纤维的取向方向的两端作为起始点、朝向短切纤维束的中央而在增强纤维的取向方向上具有增强纤维的根数增加的区间的短切纤维束及成型材料，但并未对根据增强纤维束长度而任意地变更切割角度进行充分的研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO08/149615号
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的课题在于提供下述纤维增强复合材料，其能够以高水平同时实现以往的包含增强纤维和基体树脂的纤维增强复合材料所无法实现的成型时的高流动性和高机械特性，尤其是纤维增强复合材料的均匀性优异，且具备在流动成型时显示出优异的流动性、优异的机械特性的最佳条件。
用于解决课题的手段
为解决上述课题，本发明涉及的不连续纤维增强复合材料如下所述。
[1]不连续纤维增强复合材料，包含不连续增强纤维聚集体和基体树脂，所述不连续增强纤维聚集体包含数均纤维长度为3～100mm的不连续增强纤维，其特征在于，上述不连续增强纤维聚集体包含多个将规定根数的不连续增强纤维的单丝沿同一方向进行集束而得到的不连续增强纤维束，上述不连续增强纤维束具有与上述单丝的取向方向成一定角度的切面，对于单丝取向方向两端间的距离即不连续纤维束长度越短的不连续纤维束而言，将该不连续增强纤维束投影至二维平面上时的、不连续增强纤维束的端部的成锐角的前端角度越小。
另外，本发明中的特别优选的方式如下。
[2]如[1]所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，作为下述增强纤维束(1)中包含的各不连续增强纤维束的上述前端角度的数量平均值的数均锐角(A)、与作为下述增强纤维束(2)中包含的各不连续增强纤维束的上述前端角度的数量平均值的数均锐角(B)满足下述式(1)及(2)，
其中，相对于上述不连续增强纤维聚集体中包含的不连续增强纤维束的数均不连续纤维束长度(L)而言，所述增强纤维束(1)由各不连续纤维束长度大于该数均不连续纤维束长度(L)的不连续增强纤维束构成，所述增强纤维束(2)由各不连续纤维束长度为数均不连续纤维束长度(L)以下的不连续增强纤维束构成。
数均锐角(A)≥数均锐角(B)×1.3 (1)
数均锐角(B)<60° (2)
[3]如[1]或[2]所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，上述数均不连续纤维束长度(L)为3mm以上且小于100mm。
[4]如[1]～[3]所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，上述增强纤维束(2)的数均锐角(B)在5°～45°的角度范围内。
[5]如[1]～[4]所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，上述增强纤维束(2)的数均束长(L2)为3mm以上且小于30mm。
发明的效果
根据本发明涉及的不连续纤维增强复合材料，可提供同时实现成型时的优异流动性和成型品的高力学特性、尤其是力学特性的偏差小、且即使针对复杂形状赋形性也优异的不连续纤维增强复合材料。
附图说明
[图1]为本发明中使用的不连续增强纤维束的二维平面投影图的一例，(A)为表示不连续增强纤维束的束长的测定部位及前端角度的锐角θ1、θ2的图，(B)为表示不连续增强纤维束的宽度方向测定部位的图。
[图2]为本发明中使用的不连续增强纤维束的一例。
[图3]为将本发明中使用的不连续增强纤维切割、散布的装置的一例。
[图4]表示为了得到部分分纤纤维束而向行进的纤维线束中插入分纤机构的一例，(a)为俯视简图，(b)为侧面简图。
具体实施方式
首先，对本发明的方式及本发明中特别优选的方式进行说明。
就本发明涉及的不连续纤维增强复合材料而言，其包含不连续增强纤维聚集体和基体树脂，所述不连续增强纤维聚集体至少包含数均纤维长度为3～100mm的不连续增强纤维，其特征在于，上述不连续增强纤维聚集体包含多个将规定根数的不连续增强纤维的单丝沿同一方向进行集束而得到的不连续增强纤维束，上述不连续增强纤维束相对于上述单丝的取向方向而言以一定角度被切断，并且与不连续增强纤维束的单丝取向方向平行的两端间的最长距离、即不连续纤维束长度各不相同，上述不连续纤维束长度越短，则将该不连续增强纤维束投影至二维平面上时的不连续增强纤维束的端部的成锐角的前端角度越小。
对于这样的本发明涉及的不连续纤维增强复合材料而言，若增强纤维进入基体树脂中，则成型时纤维增强复合材料的流动性降低，但其流动性的降低可以通过增加不连续增强纤维由多根单纤维形成这样的纤维束形态的配合量来加以抑制，能够实现良好的流动性。但是，若不连续增强纤维束投影至二维平面时的形状为长条形状，则制成纤维增强复合材料时，容易在纤维束彼此重叠的重叠部及纤维束端部的周边产生成为破坏的起点的结构性缺陷，有力学特性差的倾向。另外，不连续增强纤维的纤维长度越长，则制成纤维增强复合材料时力学特性越优异，但纤维彼此的交织增加，流动性差。相反地，不连续增强纤维的纤维长度越短，则制成纤维增强复合材料时流动性越优异，但有力学特性差的倾向。即，综合地考虑了重视良好的流动性的纤维增强复合材料的最佳形态、与重视力学特性的纤维增强复合材料的最佳形态并不一定为相同的形态等情况，而特别地以均衡性良好地同时实现良好的流动性和力学特性的方式使纤维增强复合材料的结构最佳化。
为了呈现出流动性和力学特性，优选构成不连续纤维增强复合材料中包含的不连续增强纤维束的单丝是至少数均纤维长度为3～100mm的不连续增强纤维，更优选为3mm以上且小于50mm，进一步优选为3mm以上且小于25mm。数均纤维长度小于3mm时，会导致纤维增强复合材料的强度降低，数均纤维长度大于100mm时，增强纤维之间的接点数增加，导致流动性恶化。
为了呈现出优异的流动性，优选不连续增强纤维聚集体至少包含多个不连续增强纤维束，优选不连续增强纤维束由多根不连续增强纤维的单丝构成。通过使不连续增强纤维聚集体具有纤维束形态，从而能够抑制纤维彼此的交织点数的增加。
此外，优选不连续增强纤维束相对于单丝的取向方向而言以一定角度被切断，优选不连续增强纤维聚集体中包含的不连续增强纤维束具有各不相同的不连续纤维束长度。通过使不连续增强纤维聚集体中包含的不连续增强纤维束具有各不相同的束长，从而不连续增强纤维束彼此容易被紧密地填充，能够抑制结构性缺陷的产生。
另外，对于不连续增强纤维束而言，优选的是，束长越短，则将不连续增强纤维束投影至二维平面上时的、纤维束端部的成锐角的前端角度越小。由于不连续增强纤维束的束长越短则前端角度越小，从而作为不连续增强纤维束的束长具有一定程度的长度，力学特性优异，由于构成不连续增强纤维束的单丝比束长短，从而流动性也优异。
此外，优选作为下述增强纤维束(1)中包含的各不连续增强纤维束的前端角度的数量平均值的数均锐角(A)、与作为下述增强纤维束(2)中包含的各不连续增强纤维束的前端角度的数量平均值的数均锐角(B)满足下述式(1)、(2)，
其中，相对于不连续增强纤维聚集体中包含的不连续增强纤维束的数均不连续纤维束长度(L)而言，所述增强纤维束(1)由各不连续纤维束长度大于数均不连续纤维束长度(L)的不连续增强纤维束构成，所述增强纤维束(2)由各不连续纤维束长度为数均不连续纤维束长度(L)以下的不连续增强纤维束构成。
数均锐角(A)≥数均锐角(B)×1.3 (1)
数均锐角(B)<60° (2)
通过使小于数均不连续纤维束长度(L)的增强纤维束(2)的前端角度小，从而构成束的单丝的纤维长度短，但作为束长具有一定程度的长度，由此能够呈现出高力学特性，通过使数均不连续纤维束长度(L)以上的增强纤维束(1)的前端角度大，从而不连续纤维束彼此容易被紧密地填充，能够可靠地同时实现高流动性和高力学特性。更优选数均锐角(A)≥数均锐角(B)×1.5，进一步优选数均锐角(A)≥数均锐角(B)×1.7。数均锐角(B)大于60°时，不连续纤维束彼此难以被紧密地填充，导致制成纤维增强复合材料时的强度降低。
此外，对于该不连续纤维束的数均不连续纤维束长度(L)而言，优选的是，纤维束宽度为0.2mm以上的纤维束的长度为3mm以上且小于100mm。纤维束长度小于3mm时，会导致纤维增强复合材料的强度降低，大于100mm时，不连续纤维束彼此难以被紧密地填充，导致强度降低，而且不连续纤维束彼此的交织数增加，导致流动性恶化。
为了更可靠地同时实现高流动性和高力学特性，优选上述增强纤维束(2)的数均锐角(B)在5°～45°的角度范围内。切割角度小于5°时，切割加工性差。
对于不连续增强纤维聚集体而言，除了包含不连续增强纤维束以外，还可包含在制作不连续增强纤维片材时形成的开纤至单丝级别的不连续增强纤维等。
此外，为了更可靠地同时实现高流动性和高力学特性，优选上述增强纤维束(2)的数均不连续纤维束长度(L2)为3mm以上且小于50mm。上述增强纤维束(2)的数均不连续纤维束长度(L2)小于3mm时，增强纤维束(2)的束长变短，导致制成纤维增强复合材料时的强度降低，为50mm以上时，不连续纤维束彼此的交织数增加，导致流动性恶化。
此处，本发明中，增强纤维没有特别限定，可使用例如碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、金属纤维、天然纤维、矿物纤维等，可以使用它们中的1种或并用2种以上。
为了得到更高的机械特性，使用的增强纤维优选为碳纤维。使用的碳纤维没有特别限定，可使用高强度、高弹性模量碳纤维，可以使用它们中的1种或并用2种以上。其中，可举出聚丙烯腈(PAN)系、沥青系、人造丝系等碳纤维。从得到的成型品的强度与弹性模量的均衡性的观点考虑，优选PAN系碳纤维。碳纤维的密度优选为1.65～1.95g/cm3，更进一步优选为1.7～1.85g/cm3。密度过大时，存在得到的碳纤维复合材料的轻质性能差的情况，密度过小时，存在得到的碳纤维复合材料的机械特性降低的情况。
另外，从生产率的观点考虑，本发明中使用的碳纤维优选为使单丝集束而得到的碳纤维线束，优选碳纤维线束中的单丝数多。制成碳纤维线束时的单丝数可以在1,000～100,000根的范围内使用，尤其优选在10,000～70,000根的范围内使用。对于碳纤维而言，可根据需要将分纤碳纤维线束(其是使用线束分纤用分切机等将碳纤维线束分割成期望的线束数而得到的)切割成规定的长度而使用。通过将线束分纤成期望的线束数，从而与未处理的线束相比，制成碳纤维复合材料时的均匀性提高，机械特性优异，因此可作为优选的例子而例举。
除了使用经分纤的碳纤维线束以外，还可例举使用能够连续且稳定地分切的部分分纤纤维束作为特别优选的例子。
此处，所谓部分分纤纤维束，是指以下述内容为特征的纤维束：沿着由多根单丝形成的纤维线束的长度方向，分纤成多个束的分纤处理区间和未分纤处理区间交替地形成。对于部分分纤纤维束而言，可在至少1个上述分纤处理区间的至少一个端部处形成有由上述单丝交织而成的络合部、及/或由该络合部集聚而成的络合蓄积部。
具体地，使用图4进行说明。图4为表示为了得到部分分纤纤维束而向行进的纤维线束中插入分纤机构的一例的(a)俯视简图、(b)侧面简图。图中的纤维线束行进方向A(箭头)为纤维线束100的长度方向，表示从纤维线束供给装置(未图示)连续地供给纤维线束100。
分纤机构200具有突出部210，所述突出部210具有容易插入至纤维线束100的突出形状，向行进的纤维线束100中插入分纤机构200，形成与纤维线束100的长度方向大致平行的分纤处理部150。此处，分纤机构200优选插入至纤维线束100的侧面。所谓纤维线束的侧面是指，纤维线束的截面为横长的椭圆或横长的长方形这样的扁平形状时的水平方向的面(例如，相当于图4所示的纤维线束100的侧表面)。另外，每1个分纤机构200所具有的突出部210可以为1个，还可以为多个。在1个分纤机构200中突出部210为多个时，突出部210的磨损频率减少，因此也可减少更换频率。此外，也可以根据要分纤的纤维线束数相应地同时使用多个分纤机构200。可以以将多个分纤机构200并列、交错、错开相位等方式任意地配置多个突出部210。
在利用分纤机构200将由多根单丝形成的纤维线束100分成根数较少的分纤束时，多根单丝在纤维线束100内实质上并非处于并丝状态，在单丝级别上进行交织的部分多，因此，有在分纤处理中在接触部211附近形成由单丝交织而成的络合部160的情况。
此处，所谓形成络合部160，例如可举出：利用分纤机构200，使预先存在于分纤处理区间内的单丝彼此的交织形成于(移动至)接触部211的情况；利用分纤机构200而新形成(制造)由单丝交织而成的聚集体的情况；等等。
在任意的范围内形成分纤处理部150后，将分纤机构200从纤维线束100中拔出。通过该拔出而形成已实施分纤处理的分纤处理区间110，与此同时，形成由络合部160蓄积而成的络合蓄积部120。另外，在分纤处理中由纤维束产生的绒毛以绒毛聚集处140的形式在分纤处理时形成于络合蓄积部120附近。
然后，再次将分纤机构200插入纤维束100中，由此形成未分纤处理区间130。
通过使用部分分纤纤维束，从而与分纤碳纤维线束同样地，与未处理的线束相比，制成碳纤维复合材料时的均匀性提高，机械特性优异，并且连续生产率也优异，因此可作为特别优选的例子而例举。
另外，为了提高与基体树脂的粘接性等，优选碳纤维线束进行了表面处理。作为表面处理的方法，包括电解处理、臭氧处理、紫外线处理等。另外，为了防止碳纤维线束的起毛、提高碳纤维线束的集束性、或者提高与基体树脂的粘接性等，还可以赋予上浆剂。作为上浆剂，没有特别限定，可使用具有环氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能团的化合物，可以使用它们中的1种或并用2种以上。
此处，所谓上浆处理，是指如下处理方法：将通过表面处理工序和水洗工序等而被水润湿的水分率为20～80重量％左右的水润湿碳纤维线束进行干燥，然后附着含有上浆剂的液体(上浆液)。
作为上浆剂的赋予方法，没有特别限定，例如有如下方法：介由辊在上浆液中浸渍的方法；与附着有上浆液的辊接触的方法；将上浆液制成雾状并进行吹喷的方法等。另外，间歇式、连续式均可，但优选生产率良好且能够减小偏差的连续式。此时，优选对上浆液浓度、温度、纱线张力等进行控制，使得以上浆剂有效成分相对于碳纤维线束而言的附着量在适当范围内的方式均匀地附着。另外，更优选在赋予上浆剂时利用超声波使碳纤维线束振动。
干燥温度和干燥时间可根据化合物的附着量进行调整，从下述观点考虑，干燥温度优选为150℃以上且350℃以下，更优选为180℃以上且250℃以下，所述观点为：缩短将上浆剂的赋予中使用的溶剂完全除去、干燥所需的时间，另一方面，防止上浆剂的热劣化，防止碳纤维线束变硬、束的扩展性恶化。
上浆剂附着量相对于仅碳纤维线束的质量而言优选为0.01质量％以上且10质量％以下，更优选为0.05质量％以上且5质量％以下，进一步优选赋予0.1质量％以上且5质量％以下。为0.01质量％以下时，难以呈现粘接性提高效果。为10质量％以上时，有时使成型品的物性降低。
本发明中，作为纤维增强复合材料中使用的基体树脂，可使用热塑性树脂及/或热固性树脂。作为热塑性树脂，没有特别限制，可以在不使成型品的机械特性大幅降低的范围内进行适当选择。例如可使用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等聚烯烃系树脂、尼龙6树脂、尼龙6,6树脂等聚酰胺系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等聚酯系树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂、芳香族聚酰胺树脂等。其中，优选由聚酰胺树脂、聚丙烯树脂、聚苯硫醚树脂中的任一种形成。
作为热固性树脂，没有特别限制，可在不使成型品的机械特性大幅降低的范围内进行适当选择。例如可使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、环氧丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、苯氧基树脂、醇酸树脂、氨基甲酸酯树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。其中，优选由环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂中的任一种、或它们的混合物形成。在使用热固性树脂的混合物时，优选要混合的热固性树脂彼此具有相容性或亲和性高。
本发明中使用的热固性树脂的粘度没有特别限制，优选常温(25℃)时的树脂粘度为100～100000mPa·s。
对于本发明中使用的基体树脂而言，只要在能够实现本发明的目的的范围内，还可根据其用途在热塑性树脂及/或热固性树脂中添加各种添加剂。例如，可添加云母、滑石、高岭土、水滑石、绢云母(sericite)、膨润土、硬硅钙石、海泡石、蒙皂石、蒙脱石、硅灰石、二氧化硅、碳酸钙、玻璃珠、玻璃薄片、玻璃微球、粘土、二硫化钼、氧化钛、氧化锌、氧化锑、聚磷酸钙、石墨、硫酸钡、硫酸镁、硼酸锌、硼酸钙、硼酸铝晶须、钛酸钾晶须及高分子化合物等填充材料、金属系、金属氧化物系、炭黑及石墨粉末等导电性赋予材料、溴化树脂等的卤素系阻燃剂、三氧化锑、五氧化锑等锑系阻燃剂、聚磷酸铵、芳香族磷酸酯及红磷等的磷系阻燃剂、硼酸金属盐、羧酸金属盐及芳香族磺酰亚胺金属盐等有机酸金属盐系阻燃剂、硼酸锌、锌、氧化锌及锆化合物等无机系阻燃剂、氰脲酸、异氰脲酸、三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸酯、三聚氰胺磷酸酯及氮化胍等氮系阻燃剂、PTFE等氟系阻燃剂、聚有机硅氧烷等有机硅系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物系阻燃剂、或其他的阻燃剂、氧化镉、氧化锌、氧化亚铜、氧化铜、氧化亚铁、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化钼、氧化锡及氧化钛等阻燃助剂、颜料、染料、润滑剂、脱模剂、增容剂、分散剂、云母、滑石及高岭土等结晶成核剂、磷酸酯等增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂、防着色剂、紫外线吸收剂、流动性改性剂、发泡剂、抗菌剂、减振剂、防臭剂、滑动性改性剂、及聚醚酯酰胺等抗静电剂等。
另外，使用热固性树脂作为基体树脂的情况下，只要在能够实现本发明的目的的范围内，则可以包含上述的热塑性树脂、其他低收缩剂等添加物。
作为得到不连续增强纤维聚集体的工序，只要在能够实现本发明的目的的范围内则没有特别限制。作为优选的一个例子，例如，如图3所示，可例举具有：输送增强纤维线束的输送辊31；将增强纤维线束切割成规定的角度及尺寸的切割器32；在将不连续增强纤维束集聚成片状时使不连续增强纤维束分散的分配器33；将不连续增强纤维束集聚成片状的传送装置34。
此处，输送辊31只要在能够实现本发明的目的的范围内则没有特别限制，可例举在辊间进行夹挤而进行输送的机构。作为辊的材质，只要在能够实现本发明的目的的范围内则没有特别限定，作为优选的例子，可例举金属辊、橡胶辊等。
作为将增强纤维线束切割成规定的角度的方法，可例举：在将纱输送至切割器32时使其具有角度的情况；和使切割器相对于纱具有角度的情况。
特别地，对于不连续增强纤维束长度越短的不连续增强纤维束而言，越使角度进一步成为锐角是优选的，优选以前端角度小于60°的方式进行切割。更优选的是，作为优选例而例举3°～45°的角度。
作为切割器32，只要不阻碍本发明的课题，则没有特别限制，可例举铡刀刃式、旋转切割器式。如上文所述，相对于增强纤维线束被输送的方向而言，用于进行切割的刃的朝向没有特别限制，可使其与上述输送增强纤维线束的机构同样地具有角度。
作为得到束长不同的不连续增强纤维束的方法，可例举下述方法：准备多个切割器，得到束长不同的不连续增强纤维束。作为束长的构成，优选以束长越长则切割角度越进一步成为锐角的方式对切割器的刃的角度或纱的输送角度进行设定。
作为优选的例子，可例举：在经切割的不连续增强纤维束集聚成片状时，通过分配器33等使不连续增强纤维束均匀地分散。
作为将不连续增强纤维束集聚成片状的传送装置37，只要不阻碍本发明的课题则没有特别限制，可例举落至在XY平面上自由行进的金属针布(metal wire)上的方法。此处，可在金属针布下设置吸风箱，抽吸在将经切割的不连续增强纤维进行散布时等使用的气体，使片材的体积降低。另外，作为一个例子，还可例举：代替在XY平面上自由行进的金属针布，沿X方向配置多个切割器22，并使金属针布沿Y方向行进。
在得到不连续增强纤维聚集体时，不连续增强纤维聚集体可仅由不连续增强纤维束构成，但为了保持形态，也可以含有由热塑性树脂及/或热固性树脂形成的结合材料。对于结合材料中使用的热塑性树脂及/或热固性树脂而言，优选使用与用于纤维增强复合材料的基体树脂相同的树脂、或与基体树脂具有相容性的树脂、与基体树脂的粘接性高的树脂。
本发明中，在将基体树脂含浸于不连续增强纤维聚集体时，可制作包含结合材料的不连续增强纤维聚集体、并将不连续增强纤维聚集体中所包含的结合材料的树脂直接用作基体树脂，也可制作不包含结合材料的不连续增强纤维聚集体、并在制造纤维增强复合材料的任意阶段含浸基体树脂。另外，即使在使用包含结合材料的不连续增强纤维聚集体的情况下，也可在制造纤维增强复合材料的任意阶段含浸基体树脂。
制造纤维增强复合材料时，就上述那样的将基体树脂含浸于不连续增强纤维聚集体中、制成纤维增强复合材料的含浸工序而言，只要在能够实现本发明的目的的范围内则没有特别限定，可采用通常的工序。
在使用热塑性树脂作为基体树脂的情况下，可使用具有加热功能的加压机来实施。作为加压机，只要能够实现含浸基体树脂所需的温度、压力则没有特别限制，可使用具有上下移动的平面状压板(platen)的常规加压机、具有供1对环形钢带行进的机构的所谓双带加压机。在所述含浸工序中，还可采用下述方法：在将基体树脂制成膜、无纺布、织物等片状后，与不连续增强纤维聚集体层叠，并在该状态下使用上述加压机等将基体树脂作为一体进行熔融·含浸；预先将不连续增强纤维聚集体和基体树脂一体化而制成片状物，将所述片状物层叠，并进行熔融·含浸；预先将不连续增强纤维聚集体和基体树脂一体化而制成片状物，进而在所述片状物上层叠将基体树脂制成膜、无纺布、织物等片状而得到的片状物，并进行熔融·含浸。
在使用热固性树脂作为基体树脂的情况下，只要能够实现含浸基体树脂所需的温度、压力则没有特别制限，可使用具有上下移动的平面状压板的常规加压机、具有供1对环形钢带行进的机构的所谓双带加压机、利用上下辊进行挟持的加压辊等。在所述含浸工序中，可例举下述方法：将基体树脂在脱模膜上制成片状后，用基体树脂片材夹持不连续碳纤维片材，进行加压、含浸。此时，为了更可靠地进行含浸，作为优选的例子之一，可例举在减压至真空、抽出片材内部的空气后进行加压的方法。
另外，本发明中，只要不阻碍本发明的课题，则可使不连续增强纤维聚集体与连续增强纤维聚集体、其他不连续增强纤维聚集体形成夹层结构，制成纤维增强复合材料。对于夹层结构而言，可将不连续增强纤维聚集体用于表层和芯层中的任一者，通过将连续增强纤维聚集体用于表层、将不连续增强纤维聚集体用于芯层，从而制成纤维增强复合材料时的机械特性、表面品质优异，因此，可作为优选的一例而例举。此处，用于连续增强纤维聚集体、其他不连续增强纤维聚集体的增强纤维没有特别限定，例如可使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、金属纤维、天然纤维、矿物纤维等，上述纤维可使用1种或并用2种以上。只要不阻碍本发明的课题，连续增强纤维聚集体的增强纤维形态可使用通常的形态。例如，可例举：增强纤维沿单向进行取向而得到的单向增强纤维聚集体；及将单向增强纤维聚集体沿多个方向进行层叠而得到的增强纤维层叠聚集体；编织增强纤维而成的织物增强纤维聚集体等。对于其他的不连续增强纤维聚集体的增强纤维形态而言，可使用通常的形态，只要不阻碍本发明的课题即可。例如，可例举：将线束切割成规定的长度、并进行散布而得到的短切线束片材；使用梳理装置、气流成网装置而制造的干式不连续增强纤维片材；使用抄纸装置而制造的湿式不连续增强纤维片材；等等。
本发明中，在使用热固性树脂作为基体树脂的情况下，得到的纤维增强复合材料可用作SMC(片状模塑料(Sheet MoldingCompound))，在使用热塑性树脂作为基体树脂的情况下，得到的纤维增强复合材料可用作冲压成型片材。
SMC成型品可通过下述方法得到：使作为热固性树脂的基体树脂含浸在不连续增强纤维聚集体中，制成半固化状态的片状基材(SMC)，使用加热型加压机对所述片状基材进行加热加压。冲压成型片材成型品可通过下述方法得到：利用红外线加热器等，暂且将使热塑性树脂含浸于不连续增强纤维聚集体中而得到的片状基材(冲压成型片材)加热至热塑性树脂的熔点以上，然后利用规定温度的模具进行冷却加压。
得到的成型品适合用于汽车部件、航空器部件、家用电器制品、办公电器、个人电脑等的壳体等。
实施例
对本发明的实施例、比较例进行说明。
首先，对实施例、比较例中使用的特性、测定方法进行说明。
(1)不连续增强纤维束的束宽(Wn)的测定
从纤维增强复合材料中切出成为100mm×100mm大小的样品，将切出的样品在已加热至550℃的电炉中加热2至3小时左右，将基体树脂等有机物烧尽。从烧尽有机物后的样品中取出不连续增强纤维聚集体，使用镊子等，以全部形状均不变形的方式，将不连续增强纤维以束形态单元的形式谨慎地从不连续增强纤维聚集体中取出。将抽出的全部不连续增强纤维束置于平坦的台上，使用可测定至0.1mm的游标卡尺，对将不连续增强纤维束投影至二维平面上时的与纤维取向方向正交的该不连续增强纤维束的两端部(图1、图2中(w1)、(w3))及中央(图1、图2中(w2))的增强纤维束宽度进行测定。
所谓该不连续增强纤维束的两端部(图1、图2中(w1)、(w3))，如图1、图2所示，是指在将不连续增强纤维束投影至二维平面上时的与纤维取向方向正交的宽度方向纤维束截面中，纤维根数在一定区间的两端部。
此时，为了更准确地测定宽度，可以使用数字显微镜(Keyence公司制)对投影至二维平面上时的不连续增强纤维束的两端部及中央的增强纤维束宽度进行测定。将得到的两端部(w1)、(w3)及中央部(w2)的不连续增强纤维束宽度记载于记录用纸，将束宽(w1)～(w3)的平均值作为不连续增强纤维束的束宽(Wn)。此时，不将不连续增强纤维束宽度(Wn)小于0.2mm的不连续增强纤维束作为不连续增强纤维束，而是将其作为已开纤的不连续增强纤维进行汇总分拣。此时，关于束的宽度方向的判断，将不连续增强纤维束中央的纤维方向截面的长边作为宽度，将短边作为厚度。无法将不连续增强纤维聚集体从纤维增强复合材料中良好地取出时，可由未含浸基体树脂的不连续增强纤维聚集体以同样的方式进行测定。
(2)不连续增强纤维束长度(Ln)及不连续增强纤维束锐角(θn)的测定
针对不连续增强纤维束宽度(Wn)为0.2mm以上的全部不连续增强纤维束，测定不连续增强纤维束长度(图1、图2中(Ln))及长度(图1、图2中(l1)、(l2))。
根据得到的不连续增强纤维束长度(Ln)及长度(l1)、(l2)，在不连续增强纤维的束形状为图1所示的I型形状的情况下，使用下述式(3)、(4)、(5)，算出不连续增强纤维束的成锐角的前端角度(θn)。
前端角度θ1＝tan-1{Wn/(Ln-l1)}······(3)
前端角度θ2＝tan-1{Wn/(Ln-l2)}······(4)
前端角度(θn)＝(锐角θ1+锐角θ2)/2······(5)
在不连续增强纤维的束形状为图2(A)所示的A型形状的情况下，使用下述式(6)、(7)，近似算出锐角θ1、锐角θ2，使用式(3)，算出增强纤维束的前端角度(θn)。
前端角度θ1＝2tan-1{(1/2)Wn/(l1)}······(6)
前端角度θ2＝2tan-1{(1/2)Wn/(l2)}······(7)
在不连续增强纤维的束形状为图2(B)、(C)所示那样的在一侧端部存在多个前端角度的V型、W型及与其类似的形状的情况下，使用下述式(8)、(9)，近似算出前端角度θ1、前端角度θ2，使用式(3)，算出增强纤维束的前端角度(θn)。
前端角度θ1＝tan-1{(1/m1)Wn/(l1)}······(8)
前端角度θ2＝tan-1{(1/m2)Wn/(l2)}······(9)
此时，m1为l1测定侧端部的前端角度的个数，m2为l2测定侧端部的前端角度的个数。例如，在图2(B)所示的V型形状的情况下，m1＝2、m2＝2，在图2(C)所示的W型形状的情况下，m1＝3、m2＝3。
(3)增强纤维束(1)及增强纤维束(2)的分类
对于上述得到的不连续增强纤维束长度(Ln)，使用下述式(10)算出数均不连续纤维束长度(L)。根据得到的数均不连续纤维束长度(L)，针对不连续增强纤维束宽度(Wn)为0.2mm以上的全部不连续增强纤维束，将不连续增强纤维束长度(Ln)大于数均不连续纤维束长度(L)的不连续增强纤维束分类为不连续增强纤维束(1)，将不连续增强纤维束长度(Ln)为数均不连续纤维束长度(L)以下的不连续增强纤维束分类为不连续增强纤维束(2)。
另外，分类后对不连续增强纤维束(2)也使用下述式(11)算出了不连续增强纤维束长度(L2)。
L＝Σ(Ln)/n······(10)
n为测得的增强纤维束数
L2＝Σ(Ln2)/n2······(11)
n2为测得的增强纤维束(2)的束数
(4)数均锐角(A)及数均锐角(B)的计算
使用下述式(12)算出不连续增强纤维束(1)的数均锐角(A)，使用下述式(13)算出不连续增强纤维束(2)的数均锐角(B)。
数均锐角(A)＝Σ(前端角度(θn1))/n1······(12)
前端角度(θn1)为不连续增强纤维束(1)的前端角度，n1为不连续增强纤维束(1)的束根数。
数均锐角(B)＝Σ(前端角度(θn2))/n2······(13)
前端角度(θn2)为不连续增强纤维束(2)的前端角度，n2为不连续增强纤维束(2)的束根数。
(5)Vf(冲压成型片材中的增强纤维的含有率)
从纤维增强复合材料中切出约2g的样品，测定其质量。然后，将样品在已加热至500～600℃的电炉中加热1至2小时左右，将基体树脂等有机物烧尽。冷却至室温后，测定残留的不连续增强纤维的重量。对不连续增强纤维的重量相对于将基体树脂等有机物烧尽前的样品的重量的比率进行测定，根据增强纤维的重量含有率并使用比重而求出体积含有率Vf。
(6)弯曲强度、弯曲弹性模量
按照JIS-K7171(2008)测定弯曲强度。针对弯曲强度，还算出了弯曲强度的CV值(变异系数[％])。将弯曲强度的CV值小于7％的情况判定为良好(○)即弯曲强度的偏差小，将CV值为7％以上的情况判定为不良(×)即弯曲强度的偏差大。
在二维平面的任意方向(0°方向)和相对于0°方向而言的90°方向上，对要进行弯曲试验的样品实施测定，将0°方向的平均值/90°方向的平均值在1.3～0.77的范围内的情况判定为各向同性(○)，将除此以外的情况判定为各向异性(×)。
(7)流动性的评价
＜基体树脂为热塑性树脂的情况＞
将1片尺寸为100mm×100mm×2mm厚的不连续纤维增强复合材料配置于已升温至热塑性树脂的熔点+40℃的加压盘，以10MPa对尺寸为100mm×100mm的样品加压300秒，然后，在加压的状态下将加压盘冷却至热塑性树脂的固化温度-50℃，取出样品。对该加压后的面积A2和加压前的片材的面积A1进行测定，将A2/A1/2mm厚作为流动性(％/mm)。
＜基体树脂为热固性树脂的情况＞
将1片尺寸为100mm×100mm×2mm厚、基体树脂未固化的不连续纤维增强复合材料前体配置于加压盘(所述加压盘已升温至使从基体树脂的流动开始直到固化为止的固化时间为300～400秒的范围内的温度)，以10MPa对尺寸为100mm×100mm的样品加压600秒。对该加压后的面积A2和加压前的片材的面积A1进行测定，将A2/A1/2mm厚作为流动性(％/mm)。
(8)数均纤维长度测定方法
从不连续纤维增强复合材料中切出100mm×100mm的样品，然后，将样品在已加热至550℃的电炉中加热2～3小时左右，将基体树脂等有机物烧尽。冷却至室温后，用镊子从残留的不连续增强纤维聚集体中随机地抽出400根不连续增强纤维的单丝，针对抽出的单丝，使用光学显微镜或扫描电子显微镜测定其单丝长度直到0.1mm单位为止，用数均纤维长度＝ΣLi/400计算增强纤维的数均纤维长度。此处，Li为测得的纤维长度。
首先，对本发明的实施例、比较例中使用的增强纤维、基体树脂进行说明。
增强纤维线束(1)：
使用纤维直径为7μm、拉伸弹性模量为230GPa、单丝数为12000根的连续碳纤维线束。
增强纤维线束(2)：
使用纤维直径为7.2μm、拉伸弹性模量为242GPa、单丝数为50000根的连续碳纤维线束。
基体树脂(1)：
使用尼龙树脂(Toray(株)制,CM1001,商品名“AMILAN”(注册商标))。
基体树脂(2)：
使用将乙烯基酯树脂(VE)树脂(Dow Chemical(株)制,“Derakane”790(注册商标))100质量份、过氧化苯甲酸叔丁酯(日本油脂(株)制、“Perbutyl Z”(注册商标))1质量份、硬脂酸锌(堺化学工业(株)制，SZ-2000)2质量份、氧化镁(协和化学工业(株)制，MgO#40)4质量份进行混合而得到的树脂。
[实施例1]
使用图3所示那样的装置，制作不连续增强纤维聚集体。使用2台并列地排列的切割器，针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为90°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为45°、纤维长度成为10mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到了堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体。得到的不连续增强纤维聚集体是前端角度为90°、纤维长度为20mm的不连续增强纤维束和前端角度为45°、纤维长度为10mm的不连续增强纤维束均匀地混合存在的不连续增强纤维片材，数均束长为18mm，数均锐角(A)为90°，数均锐角(B)为45°，数均锐角(A)/(B)为2.0。
接着，使用制膜机，制作由基体树脂(1)形成的树脂膜，以使得到的碳纤维复合材料平板成为2mm厚、Vf＝35％的方式将所得的不连续碳纤维片材与基体树脂膜进行层叠，在已升温至280℃的加压机的平板模具内预热300秒，一边施加10MPa的压力一边加压600秒，在加压状态下冷却至50℃，得到厚度为2mm的纤维增强复合材料的平板。
得到的平板没有翘曲，由碳纤维复合材料测定了0°和90°方向的弯曲强度，结果，0°与90°方向的弯曲强度的平均值为395MPa，各方向的弯曲强度的CV值小于7％，并且，关于弯曲强度及弯曲弹性模量，为0°方向的平均值/90°方向的平均值在1.3～0.77的范围内的二维各向同性，流动性为250％/mm。将条件、评价结果示于表1。
[实施例2]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为65°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为45°、纤维长度成为10mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例1同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[实施例3]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为65°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为30°、纤维长度成为5mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例1同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[实施例4]
使用与实施例2相同的不连续增强纤维聚集体和基体树脂(2)，以成为Vf＝35％的方式调节树脂量，在脱模膜上涂布树脂，利用经涂布的脱模膜夹持不连续增强纤维聚集体，进行加压含浸，得到未固化SMC片材。在升温至40℃的炉内，使得到的未固化SMC片材增粘12hr，然后以成为2mm厚的方式调节投入量，向升温至140℃的加压机的平板模具内投入未固化SMC，一边施加10MPa的压力一边加压300秒，得到厚度为2mm的纤维增强复合材料的平板。
得到的平板没有翘曲，由碳纤维复合材料测定了0°和90°方向的弯曲强度，结果，0°与90°方向的弯曲强度的平均值为430MPa，各方向的弯曲强度的CV值小于7％，并且，关于弯曲强度及弯曲弹性模量，为0°方向的平均值/90°方向的平均值在1.3～0.77的范围内的二维各向同性，流动性为270％/mm。将条件、评价结果示于表1。
[实施例5]
使用与实施例3相同的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例4同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[实施例6]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为65°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为45°、纤维长度成为10mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为2：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例2同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[实施例7]
使用增强纤维线束(2)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为65°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为45°、纤维长度成为5mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例1同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[实施例8]
使用与实施例7相同的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例4同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[实施例9]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为30°、纤维长度成为35mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为15°、纤维长度成为12mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：6的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例4同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。将结果示于表1。
[比较例1]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为90°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为90°、纤维长度成为10mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例1同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。
将结果示于表2。得到的纤维增强复合材料的弯曲强度、弯曲弹性模量差，CV值的偏差也大。
[比较例2]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为90°、纤维长度成为30mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为90°、纤维长度成为10mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例1同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。
将结果示于表2。得到的纤维增强复合材料的弯曲弹性模量差，CV值的偏差也大，流动性差。
[比较例3]
针对增强纤维线束(1)，利用第1台切割器(1)以前端角度成为90°、纤维长度成为20mm的方式进行切割，利用第2台切割器(2)以前端角度成为65°、纤维长度成为10mm的方式进行切割，以从切割器(1)和切割器(2)中排出的增强纤维的重量比率成为1：1的方式切断，得到堆积于传送装置上的不连续增强纤维聚集体，除此以外，与实施例1同样地操作，制造纤维增强复合材料平板，并实施评价。
将结果示于表2。得到的纤维增强复合材料的弯曲强度、弯曲弹性模量差，CV值的偏差也大。
[表1]
[表2]
产业上的可利用性
本发明涉及的不连续纤维增强复合材料可适用于要求现有技术所无法达到的高流动性和二维各向同性、小的机械特性偏差的所有纤维增强复合材料成型品的制造。
附图标记说明
1 不连续增强纤维束的二维投影图
21 不连续增强纤维束的一例
22 不连续增强纤维束的一例
23 不连续增强纤维束的一例
31 输送辊
32 切割器
33 分配器
34 传送装置
35 碳纤维线束
36 不连续增强纤维束
100 纤维束
110 分纤处理区间
120 络合蓄积部
130 未分纤处理区间
140 绒毛聚集处
150 分纤处理部
160 络合部
170 分纤距离
200 分纤机构
210 突出部
211 接触部

Claims (5)

1.不连续纤维增强复合材料，包含不连续增强纤维聚集体和基体树脂，所述不连续增强纤维聚集体包含数均纤维长度为3～100mm的不连续增强纤维，其特征在于，
所述不连续增强纤维聚集体包含多个将规定根数的不连续增强纤维的单丝沿同一方向进行集束而得到的不连续增强纤维束，
所述不连续增强纤维束具有与所述单丝的取向方向成一定角度的切面，
对于单丝取向方向两端间的距离即不连续纤维束长度越短的不连续纤维束而言，将所述不连续增强纤维束投影至二维平面上时的、不连续增强纤维束的端部的成锐角的前端角度越小。
2.如权利要求1所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，作为下述增强纤维束(1)中包含的各不连续增强纤维束的所述前端角度的数量平均值的数均锐角(A)、与作为下述增强纤维束(2)中包含的各不连续增强纤维束的所述前端角度的数量平均值的数均锐角(B)满足下述式(1)及(2)，
其中，相对于所述不连续增强纤维聚集体中包含的不连续增强纤维束的数均不连续纤维束长度(L)而言，所述增强纤维束(1)由各不连续纤维束长度大于所述数均不连续纤维束长度(L)的不连续增强纤维束构成，所述增强纤维束(2)由各不连续纤维束长度为数均不连续纤维束长度(L)以下的不连续增强纤维束构成，
数均锐角(A)≥数均锐角(B)×1.3 (1)
数均锐角(B)<60° (2)。
3.如权利要求1或2所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，所述数均不连续纤维束长度(L)为3mm以上且小于100mm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，所述增强纤维束(2)的数均锐角(B)在5°～45°的角度范围内。
5.如权利要求1～4中任一项所述的不连续纤维增强复合材料，其特征在于，所述增强纤维束(2)的数均束长(L2)为3mm以上且小于30mm。
CN201780010130.5A 2016-02-25 2017-02-15 不连续纤维增强复合材料 Active CN108602207B9 (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016034342 2016-02-25
JP2016-034342 2016-02-25
PCT/JP2017/005410 WO2017145884A1 (ja) 2016-02-25 2017-02-15 不連続繊維強化複合材料

Publications (3)

Publication Number Publication Date
CN108602207A true CN108602207A (zh) 2018-09-28
CN108602207B CN108602207B (zh) 2020-09-01
CN108602207B9 CN108602207B9 (zh) 2020-09-29

Family

ID=59685104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780010130.5A Active CN108602207B9 (zh) 2016-02-25 2017-02-15 不连续纤维增强复合材料

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10688734B2 (zh)
EP (1) EP3421208B1 (zh)
JP (1) JP6874678B2 (zh)
KR (1) KR20180113992A (zh)
CN (1) CN108602207B9 (zh)
CA (1) CA3015062A1 (zh)
ES (1) ES2874150T3 (zh)
HU (1) HUE055760T2 (zh)
PT (1) PT3421208T (zh)
TW (1) TWI720139B (zh)
WO (1) WO2017145884A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109651804A (zh) * 2018-11-23 2019-04-19 中广核俊尔新材料有限公司 一种连续玻璃纤维增强尼龙复合板材及其制备方法和在制备汽车制动踏板中的应用
CN111936281A (zh) * 2018-04-04 2020-11-13 三菱化学株式会社 纤维增强树脂成型材料的制造方法和纤维增强树脂成型材料的制造装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017126504A1 (ja) * 2016-01-22 2017-07-27 東レ株式会社 流体分離用炭素膜および流体分離用炭素膜モジュール
JP6874677B2 (ja) * 2016-02-25 2021-05-19 東レ株式会社 不連続繊維強化複合材料
TWI667126B (zh) * 2018-05-30 2019-08-01 永虹先進材料股份有限公司 Long fiber sheet molding compound and manufacturing method thereof
WO2021177215A1 (ja) 2020-03-02 2021-09-10 東レ株式会社 強化繊維複合材料
AU2021471596A1 (en) 2021-10-29 2024-03-28 Vartega Inc. Fiber-containing particles with dual-tapered shape
TWI802160B (zh) * 2021-12-20 2023-05-11 財團法人塑膠工業技術發展中心 溫敏型核殼微球應用於rtm成型的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501085A (ja) * 2002-10-02 2006-01-12 カーボン ファイバー テクノロジーズ リミテッド 複合材料の製造方法
JP2009062648A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Toray Ind Inc チョップド繊維束、成形材料、および繊維強化プラスチックの製造方法
JP2009062474A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Toray Ind Inc 成形材料、繊維強化プラスチックおよびそれらの製造方法
JP2009114612A (ja) * 2007-10-16 2009-05-28 Toray Ind Inc チョップド繊維束および成形材料の製造方法、成形材料、繊維強化プラスチック
JP2009114611A (ja) * 2007-10-16 2009-05-28 Toray Ind Inc チョップド繊維束および成形材料の製造方法、成形材料、繊維強化プラスチック
JP2009274412A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Toray Ind Inc 不連続繊維からなる一方向シート基材の製造方法
WO2013115337A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 帝人株式会社 ランダムマットおよび繊維強化複合材料

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2151418B1 (en) 2007-06-04 2020-12-02 Toray Industries, Inc. Chopped fiber bundle, molding material, and fiber reinforced plastic, and process for producing them
EP3431529B1 (en) * 2016-03-16 2023-12-27 Toray Industries, Inc. Molded article of fiber-reinforced resin and compression molding method
KR20190107681A (ko) * 2017-02-09 2019-09-20 도레이 카부시키가이샤 섬유 강화 수지 시트

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501085A (ja) * 2002-10-02 2006-01-12 カーボン ファイバー テクノロジーズ リミテッド 複合材料の製造方法
JP2009062648A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Toray Ind Inc チョップド繊維束、成形材料、および繊維強化プラスチックの製造方法
JP2009062474A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Toray Ind Inc 成形材料、繊維強化プラスチックおよびそれらの製造方法
JP2009114612A (ja) * 2007-10-16 2009-05-28 Toray Ind Inc チョップド繊維束および成形材料の製造方法、成形材料、繊維強化プラスチック
JP2009114611A (ja) * 2007-10-16 2009-05-28 Toray Ind Inc チョップド繊維束および成形材料の製造方法、成形材料、繊維強化プラスチック
JP2009274412A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Toray Ind Inc 不連続繊維からなる一方向シート基材の製造方法
WO2013115337A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 帝人株式会社 ランダムマットおよび繊維強化複合材料

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111936281A (zh) * 2018-04-04 2020-11-13 三菱化学株式会社 纤维增强树脂成型材料的制造方法和纤维增强树脂成型材料的制造装置
CN111936281B (zh) * 2018-04-04 2022-04-29 三菱化学株式会社 纤维增强树脂成型材料的制造方法和纤维增强树脂成型材料的制造装置
CN109651804A (zh) * 2018-11-23 2019-04-19 中广核俊尔新材料有限公司 一种连续玻璃纤维增强尼龙复合板材及其制备方法和在制备汽车制动踏板中的应用
CN109651804B (zh) * 2018-11-23 2021-03-23 中广核俊尔新材料有限公司 一种连续玻璃纤维增强尼龙复合板材及其制备方法和在制备汽车制动踏板中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180113992A (ko) 2018-10-17
PT3421208T (pt) 2021-05-04
CA3015062A1 (en) 2017-08-31
CN108602207B (zh) 2020-09-01
US20190054707A1 (en) 2019-02-21
TW201736099A (zh) 2017-10-16
WO2017145884A1 (ja) 2017-08-31
JPWO2017145884A1 (ja) 2018-12-20
TWI720139B (zh) 2021-03-01
EP3421208B1 (en) 2021-04-07
US10688734B2 (en) 2020-06-23
ES2874150T3 (es) 2021-11-04
EP3421208A4 (en) 2019-06-26
CN108602207B9 (zh) 2020-09-29
HUE055760T2 (hu) 2021-12-28
EP3421208A1 (en) 2019-01-02
JP6874678B2 (ja) 2021-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108602207A (zh) 不连续纤维增强复合材料
CN108602208A (zh) 不连续纤维增强复合材料
JP5843048B1 (ja) スタンパブルシート
CN107073753B (zh) 增强纤维复合材料
KR20200107933A (ko) 강화 섬유 매트 및 섬유 강화 수지 성형 재료 및 그 제조 방법
CN107108915B (zh) 增强纤维复合材料
WO2021177215A1 (ja) 強化繊維複合材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CI03 Correction of invention patent
CI03 Correction of invention patent

Correction item: Description

Correct: Specification submitted on June 30, 2020

False: Chinese version of international application documents submitted at the time of entering the Chinese national phase

Number: 36-01

Page: ??

Volume: 36