CN109415525A - 切口预浸料坯及切口预浸料坯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够得到固化时表面品质和力学特性优异、三维形状追随性良好的纤维增强塑料的中间基材(切口预浸料坯)。切口预浸料坯，在包含树脂及沿单向取向的增强纤维的预浸料坯中，具有与增强纤维的取向方向实质上平行的切口(以下，将与增强纤维的取向方向实质上平行的切口称为平行切口)及横切增强纤维的切口(以下，将横切增强纤维的切口称为横截切口)。

Description

切口预浸料坯及切口预浸料坯的制造方法
技术领域
本发明涉及成型时具有良好的形状追随性、固化时具有高力学特性的适合作为纤维增强塑料的中间基材的切口预浸料坯及其制造方法。
背景技术
对于由增强纤维和树脂形成的纤维增强塑料而言，由于比强度、比弹性模量高、力学特性优异、具有耐气候性、耐化学药品性等高功能特性等，因此，在产业用途中也备受关注，正扩展至航空器、宇宙飞船、汽车、铁路、船舶、电器制品、运动用品等结构用途中，其需求正逐年升高。
作为纤维增强塑料的中间基材，有SMC(片状模塑料)。SMC是通常切断成25mm左右且含浸有热固性树脂的短切纤维随机地分散而得到的片状基材，作为适于成型具有复杂三维形状的纤维增强塑料的材料而为人所知。但是，对于由SMC成型得到的纤维增强塑料而言，必然会产生短切纤维的分布不均、取向不均，因此成型体的力学特性降低、或其值的偏差变大。作为稳定地呈现高力学特性的纤维增强塑料的成型法，已知有下述方法：将在连续的增强纤维中含浸树脂而得到的预浸料坯进行层叠，并利用高压釜进行成型。然而，对于使用了连续纤维的预浸料坯而言，因变形能力不足而产生褶皱、增强纤维的紧绷，难以成型为三维形状等复杂的形状。
为了消除上述那样的材料的缺点，公开了下述基材：在由连续的增强纤维和树脂形成的预浸料坯中引入切口而将增强纤维切断，由此，使其可流动，并且使得力学特性的偏差也变小(例如专利文献1、2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-247012号公报
专利文献2：日本专利第5167953号公报
专利文献3：日本专利第5223354号公报
发明内容
发明要解决的课题
对于专利文献1至专利文献3中记载的方法而言，与SMC相比力学特性大幅提高、偏差也变小，但关于专利文献1，不能认为具有适用于结构材料的充分强度，三维形状追随性也并非最优。另外，关于专利文献2、3，通过使切口的开口变小，从而使得表面品质·三维形状追随性良好，并且固化时呈现出高的表面品质和优异的力学特性，但是赋形性存在提高的余地。
鉴于上述背景技术，本发明旨在提供能够得到固化时呈现优异的表面品质和力学特性、并且三维形状追随性得以提高的纤维增强塑料的中间基材(切口预浸料坯)。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明采用下述这样的手段。即，为以下方案。
(1)切口预浸料坯，在包含树脂及沿单向取向的增强纤维的预浸料坯中，具有与增强纤维的取向方向实质上平行的切口(以下，将与增强纤维的取向方向实质上平行的切口称为平行切口)以及横切增强纤维的切口(以下，将横切增强纤维的切口称为横截切口)。
发明的效果
根据本发明，可得到能够得到下述纤维增强塑料的中间基材(切口预浸料坯)，所述纤维增强塑料固化时呈现表面品质和力学特性、并且三维形状追随性良好。
附图说明
[图1]为本发明的切口预浸料坯的概念图。
[图2]为本发明的切口预浸料坯中使用的切口图案的一例。
[图3]为本发明的切口预浸料坯中使用的切口图案的一例。
[图4]为本发明的切口预浸料坯中使用的切口图案的一例。
具体实施方式
为了得到制成纤维增强塑料时呈现优异的力学特性、并且三维形状追随性良好的中间基材，本申请发明人发现，可通过制作平板伸展性提高、并且由预浸料坯的面内剪切带来的变形阻力小的基材来实现。因此可知，通过在包含沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯中具有横切增强纤维的切口及与增强纤维的取向方向实质上平行的切口，从而提高向增强纤维的取向方向及与增强纤维的取向方向成直角的平面的流动性，并且在将切口预浸料坯赋形时减小面内剪切阻力，使得预浸料坯容易变形，由此提高对三维形状的追随性，从而能够解决上述课题。
需要说明的是，将与增强纤维的取向方向实质上平行的切口称为平行切口，将横切增强纤维的切口称为横截切口。
此处所谓“与增强纤维的取向方向实质上平行的切口(平行切口)”是指，将各切口的后述投影长度Ws除以该切口的长度而得到的值为0.03以下的切口。
此处关于平行切口，只要为将后述投影长度Ws除以该切口的长度而得到的值小于0.03的切口即可，例如，即使有时满足平行切口的条件的切口将预浸料坯中的取向紊乱的增强纤维等略微切断，该切口也被看作是平行切口。
所谓“横切增强纤维的切口(横截切口)”，是指将各切口的后述投影长度Ws除以该切口的长度而得到的值大于0.03的切口。
如图1所示，本发明的切口预浸料坯1包含树脂及沿单向取向的增强纤维。而且，在本发明的切口预浸料坯中，具有处于将增强纤维横切的方向的(即，与预浸料坯的增强纤维的取向方向4成角θ的)横截切口2、及平行切口3。
此处关于横截切口，只要为将后述投影长度Ws除以该切口的长度而得到的值大于0.03、即图1等所示的角度θ具有一定以上的角度的切口即可，即，可以为图2所示那样的具有相同正负角度±α的横截切口，也可以为图3所示那样的角度θ大的(具体而言，角度θ为30度以上的)横截切口。
本发明涉及的切口预浸料坯中增强纤维沿单向取向，因此，通过使增强纤维的取向方向为各任意方向并将各切口预浸料坯重叠(层叠)，从而能够设计具有任意力学特性的成型体。
此外，通常而言，增强纤维的取向方向的刚性高且难以伸展，但通过利用横截切口将增强纤维切断，从而在赋形时横截切口开口，因此，切口预浸料坯能够向增强纤维的取向方向伸展，此外，在利用平行切口的情况下在赋形时平行切口也将开口，因此还能够提高向与增强纤维的取向方向成直角的平面的伸展性。进而，通过横截切口及平行切口，切口预浸料坯在赋形时容易变形，因此能够提高对三维形状的追随性。
此外，对于本发明涉及的切口预浸料坯的平行切口而言，虽然由于周围的纤维及树脂的流动，而使得成型时切口被堵塞或切口的尺寸变小，导致有时成型体具有与仅具有横截切口的成型体相同的力学特性、或者平行切口将预浸料坯中的取向紊乱的增强纤维略微切断，但由于该切断区域极少，因此成型体的力学特性的降低也极小。
需要说明的是，本说明书中，只要没有特别说明，则在纤维或者包含纤维的术语(例如“纤维方向”等)中，纤维表示增强纤维。
作为本发明的切口预浸料坯中使用的增强纤维，例如，可举出将芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并噁唑(PBO)纤维等有机纤维、玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、基拉诺(Tyranno)纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维等无机纤维、不锈钢纤维、钢纤维等金属纤维、硼纤维、天然纤维、经改性的天然纤维等作为纤维使用的增强纤维等。在这些增强纤维中，尤其是碳纤维，其质轻，并且在比强度及比弹性模量方面具有特别优异的性质，此外，耐热性、耐化学药品性也优异，因此适合于期望轻质化的汽车面板等构件。其中，优选容易得到高强度的碳纤维的聚丙烯腈(PAN)系碳纤维。
作为本发明的切口预浸料坯所包含的树脂(以下，也称为基体树脂)，例如，可举出环氧树脂、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、氰酸酯树脂等热固性树脂、聚酰胺、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚砜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物、氯乙烯、聚四氟乙烯等氟系树脂、聚硅氧烷等热塑性树脂。其中，尤其优选使用热固性树脂。
通过使基体树脂为热固性树脂，从而切口预浸料坯于室温具有粘性，因此，在将该切口预浸料坯层叠时，利用粘合而与上下的该预浸料坯一体化，能够在保持期望的层叠结构的状态下成型。另一方面，对于包含于室温不具有粘性的热塑性树脂作为基体树脂的切口预浸料坯而言，将切口预浸料坯层叠时，该预浸料坯彼此滑动，因此，成型时层叠结构错开，结果，形成纤维取向不均较大的纤维增强塑料。尤其是在具有凹凸部的模具中成型时，其差异显著地呈现。
另外，本发明的切口预浸料坯没有特别限定，可以与带状支承体密合。通过使具有切口的预浸料坯与带状支承体密合，从而即使全部纤维被切口切断也能够保持其形态，不存在赋形时纤维脱落而变散乱的问题。进一步优选基体树脂为具有粘性的热固性树脂。此处，带状支承体可举出牛皮纸等纸类、聚乙烯·聚丙烯等聚合物膜类、铝等金属箔类等，此外，为了获得与树脂的脱模性，可以向表面赋予聚硅氧烷系、“Teflon(注册商标)”系脱模剂、金属蒸镀等。进一步优选的是，热固性树脂可以为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等、它们的混合树脂。其中，环氧树脂与碳纤维组合而得到的增强纤维复合材料的力学特性最优异。
如前所述，本发明的切口预浸料坯具有横截切口及平行切口。被横截切口切断的增强纤维可以为全部，也可以仅为一部分，为了将使用切口预浸料坯而成的成型品的力学特性保持恒定，优选实质上全部增强纤维被横截切口切断。
此处，所谓“实质上全部增强纤维被横截切口切断”，是指预浸料坯中，由未被本发明的切口切断的连续的增强纤维和树脂构成的区域所占的总面积在预浸料坯的全部面积中所占的比例小于5％。
本发明中，平行切口的长度为任意的，平行切口的长度(以下，称为平行切口长度)可以具有周期性。该情况下，平行切口长度可以实质上相同。
此处，所谓“平行切口长度具有周期性”，是指平行切口的长度在增强纤维的取向方向上以一定周期变动。
此外，所谓“平行切口长度实质上相同”，是指求出平行切口的长度的平均值，各平行切口的长度相对于上述平均值之比(各平行切口长度/平行切口长度的平均值)在0.5以下或1.5以上的平行切口的数目的比例小于5％。
增强纤维的取向方向4上的平行切口的间隔为任意的，该间隔(以下，将增强纤维的取向方向上的平行切口的间隔称为取向方向的平行切口间隔)可以具有周期性。该情况下，取向方向的平行切口间隔可以实质上相同。
此处，所谓“取向方向的平行切口间隔具有周期性”，是指取向方向的平行切口间隔在增强纤维的取向方向上以一定周期变动。
所谓“取向方向的平行切口间隔实质上相同”，是指求出增强纤维的取向方向上最接近的平行切口的间隔的长度的平均值，各取向方向的平行切口间隔相对于上述平均值之比(各取向方向的平行切口间隔/取向方向的平行切口间隔的平均值)为0.5以下或1.5以上的平行切口间隔的数目的比例小于5％。
与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面5上的相邻平行切口彼此的间隔(以下，称为直角方向的平行切口间隔)为任意的，也可以具有周期性。该情况下，直角方向的平行切口间隔可以为实质上相同的长度，此外，直角方向的平行切口间隔为相同长度的情况下，该长度与后述Ws可以为相同长度也可以不同。
此处，所谓“直角方向的平行切口间隔具有周期性”，是指在与预浸料坯的增强纤维的取向方向为相同面内的直角方向上的平行切口的间隔在与增强纤维的取向方向为相同面内的直角方向上以一定周期变动。
所谓“直角方向的平行切口间隔为实质上相同长度”，是指求出在与预浸料坯的增强纤维的取向方向为相同面内的直角方向上最接近的平行切口的间隔的长度的平均值，各直角方向的平行切口间隔相对于上述平均值(各直角方向的平行切口间隔/直角方向的平行切口间隔的平均值)之比为0.5以下或1.5以上的平行切口的比例的合计小于5％。
作为任意的横截切口与平行切口的位置关系，各自可以相接触也可以不接触。横截切口与平行切口不接触的情况下，横截切口与平行切口之间的距离可以恒定也可以不同。另一方面，横截切口与平行切口相接触的情况下，与各横截切口相接触的平行切口的数目、或者与各平行切口相接触的横截切口的数目可以为数个。
另外，关于横截切口与平行切口的位置关系，可以是相邻平行切口中的至少一个与横截切口相接触。该情况下，平行切口可以在横截切口的端部接触。此外，可以是1个平行切口与横截切口的一个端部相接触，并在与增强纤维的取向方向成直角的平面中与该平行切口相邻的其他平行切口与同一横截切口的另一端部相接触。
另外，平行切口与横截切口相接触的情况下，从平行切口中的与横截切口相接触的位置至该平行切口的端部为止的长度为任意的。该情况下，可以在平行切口的切口中央与横截切口相接触。
此处，所谓“相接触”，是指横截切口与平行切口交叉、或者在至少任一端部接触。
所谓“平行切口的切口中央”，是指从平行切口的一端至与横截切口交叉的位置为止的长度中，较短一方的长度为该平行切口的长度WL的0.3倍以上。
横截切口的长度可以相同也可以不同，但为了将本切口预浸料坯的操作性及使用了切口预浸料坯的成型品的力学特性·表面品质保持恒定，优选横截切口为实质上相同长度。
此处，所谓“横截切口为实质上相同长度”，是指任意横截切口的长度相对于将任意的1m2的切口预浸料坯中包含的横截切口的长度之和除以该横截切口的个数而得到的值(横截切口的长度的平均值)之比(任意横截切口的长度/横截切口的长度的平均值)为0.5以下或1.5以上的横截切口的数目的比例小于5％。
而且，被横截切口切断的增强纤维的长度可以相同也可以不同，为了将本切口预浸料坯的操作性及使用了切口预浸料坯的成型品的力学特性保持恒定，优选被横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L，由此，能够成型为下述成型体：三维形状追随性良好，并且固化时呈现出高的表面品质和优异的力学特性，同时其力学特性保持恒定。
所谓“被横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L”，是指比下述增强纤维的长度的平均值(将该值作为L)长10mm以上或短10mm以上的纤维进行取向的总面积在预浸料坯的全部面积中所占的比例小于5％，所述增强纤维的长度是被任意的1m2的切口预浸料坯中包含的任意的横截切口、和与该横截切口切断同一增强纤维的最接近横截切口(成对的切口)切断的增强纤维的长度。
平行切口的长度可以相同也可以不同，但为了将本切口预浸料坯的操作性及使用了切口预浸料坯的成型品的力学特性保持恒定，优选平行切口的长度为实质上相同长度WL。
此处，所谓“平行切口为实质上相同长度WL”，是指各平行切口的长度相对于将任意的1m2的切口预浸料坯中包含的平行切口的长度之和除以该平行切口的个数而得到的值(为平行切口的长度的平均值，将其作为WL)之比(各平行切口的长度/WL)为0.5以下或1.5以上的横截切口的数目的总比例小于5％。
此外，对于本发明的切口预浸料坯而言，上述横截切口为实质上相同长度W，增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的较小的角为实质上相同的角度θ，以将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面而得到的投影长度作为Ws，将Ws除以W而得到的值作为Wt时，Wt大于0.03且为0.75以下。此处Wt表示横截切口与预浸料坯的增强纤维的取向方向所成的角度。从切口不易开口、维持表面品质和力学特性的观点考虑，Wt越小越优选。优选Wt为0.05以上且0.7以下，更优选为0.1以上且0.5以下。
此处，所谓“增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的较小的角为实质上相同的角度θ”，是指将增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中较小的角度的平均作为θ时，比θ大2度以上或小2度以上的切口所占的比例小于5％。
如前所述，优选横截切口为实质上相同长度、平行切口为实质上相同长度WL，作为进一步优选的方式，平行切口为实质上相同长度WL，增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中较小的角为实质上相同的角度θ，被横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L，将L除以WL而得到的值作为Lr时，Lr大于1且为300以下，由此能够成型为下述成型体：切口预浸料坯的三维形状追随性良好，并且固化时呈现出高的表面品质和优异的力学特性。Lr为1以下意味着平行切口长于切断的增强纤维，赋形时切口预浸料坯的纤维可能脱落而散乱地分离，Lr大于300时，平行切口的长度小，无法充分获得形状追随性的提高。作为Lr的范围，优选2～100，更优选4～50。
此外，以将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面而得到的投影长度作为Ws，将WL除以Ws而得到的值作为Wr时，Wr在大于0且为100以下的范围内，由此，形成下述中间基材：同时具备平行切口和横截切口，呈现出优异的力学特性，并且提高了三维形状追随性。为0意味着不存在平行切口，Wr大于100时，平行切口的长度短，无法充分获得形状追随性的提高。作为Wr的范围，优选0.2～50，更优选1～30。
此处，所谓“将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面而得到的投影长度Ws”，例如如图1所示，是指将与增强纤维的取向方向垂直的方向(纤维正交方向5)作为投影面，将切口从切口开始向该投影面垂直(纤维长度方向4)地投影时的长度。
本发明的切口预浸料坯中，平行切口为实质上相同长度WL，上述被横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L，将增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的较小的角作为θ，在任意的1m2的切口预浸料坯中，将增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中较小的角形成实质上相同的角度θ的横截切口的数目作为N1个、并且将平行切口的数目作为N2个，将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面而得到的投影长度作为Ws时，使(WL·sinθ·N2)/(Ws·N1·L)大于0mm-1且为10mm-1以下，由此能够成为更优选的方式。通过在这样的范围内，形成下述中间基材：同时具有平行切口和横截切口，并且呈现优异的力学特性，并且提高三维形状追随性。横截切口与平行切口的长度之比为0mm-1意味着不存在平行切口，并且大于10mm-1时，被横截切口切断的增强纤维的长度过短，因此难以维持力学特性。作为(WL·sinθ·N2)/(Ws·N1·L)的范围，优选0.025～8mm-1，更优选0.05～6mm-1，进一步优选0.1～4mm-1。
对于本发明的切口预浸料坯而言，通过规定切口预浸料坯中的任意的1m2中包含的横截切口与平行切口的长度的总和，能够成为更优选的方式。具体而言，任意的1m2的切口预浸料坯中包含的横截切口与平行切口的长度的总和优选在40～20000m的范围内。小于该范围时，被横截切口切断的增强纤维的长度变得过长，得不到也观察不到由具有横截切口及平行切口所带来的赋形性的提高效果，大于该范围时，被横截切口切断的纤维过短，因此存在下述情况：难以维持力学特性，或者由于横截切口或平行切口而使得切口预浸料坯的纤维脱落而散乱地分离。优选在100～10000m的范围内，更优选在200～5000m的范围内。
对于本发明的切口预浸料坯而言，通过规定切口预浸料坯中的任意的1m2中包含的横截切口的长度的总和与平行切口的长度的总和之比，能够成为更优选的方式。该情况下，本发明的切口预浸料坯的平行切口的长度的总和相对于横截切口的长度的总和之比R(平行切口的长度的总和/横截切口的长度的总和)可满足0＜R＜100。R为0表示不存在平行切口，为100以上时，存在下述情况：被横截切口切断的增强纤维的长度变得过长，形状追随性差，或者由于平行切口而使得切口预浸料坯的纤维脱落而散乱地分离。作为本发明的切口预浸料坯的平行切口的长度的总和相对于横截切口的长度的总和之比R的范围，优选为0.25＜R＜50，更优选为0.5＜R＜30。
作为为了得到本发明的切口预浸料坯而向预浸料坯中引入切口的方法，有下述方法：首先制作沿单向拉齐的增强纤维、即沿单向取向的增强纤维的预备预浸料坯，然后，通过使用切割机的手工作业、裁断机来引入切口的方法；或者，在沿单向取向的增强纤维的预浸料坯制造工序中，在规定的位置连续地按压配置有刀的旋转刀辊，或将预备预浸料坯重叠为多层，利用配置有刀的模具在规定的位置进行铡断，或利用激光的照射将纤维切断；等等。为了简便地向预备预浸料坯中引入切口，手工作业、使用裁断机的方法是合适的，在考虑到生产效率、大量制作的情况下，使用铡断的方法是合适的，在选定预浸料坯中的特定位置并引入切口的情况下，使用激光的方法是合适的。当然，其并不限定于前述的制作方法。
使用旋转刀辊的情况下，可以直接对辊进行切削来设置规定的刀，但通过将片状模具(其是切削平板并在规定位置配置刀而得到的)卷绕于磁辊等，由此刀的更换容易，因此优选。通过使用这样的旋转刀辊，即使是小的(具体而言切口长度为1mm以下)切口也能够良好地插入。在引入切口后，可以进一步利用辊等将切口预浸料坯热压接，从而树脂填充、熔接于切口部中，由此使操作性提高。
在任意情况下均优选的是，本发明的切口预浸料坯的制造方法具有向包含沿单向取向的增强纤维及树脂的预浸料坯中插入第1切口的工序1和插入第2切口的工序2，第1切口为将纤维横截的切口，第2切口为与纤维平行的切口。以这样的方式将切口的插入工序分开，从而容易制造将品质保持恒定的切口预浸料坯。另外，工序1与工序2中的切口的插入方法无需一定为相同的方法，可以在工序1和工序2中使用不同的方法来插入切口。
需要说明的是，就工序1和工序2的顺序而言，可以以任一工序为先，其顺序没有特别限定。另外，可以将工序1及工序2各自分多次来实施。在切口插入的方法不同的情况、能够利用旋转刀辊的刀同时插入平行切口和横截切口的情况等能够将工序1与工序2同时地实施的情况下，可以同时实施工序1和工序2。
作为本发明的切口预浸料坯及使用其的纤维增强塑料的用途，有要求强度、刚性、轻质性的自行车用品、高尔夫等运动用品构件的杆部、头部、门、座椅框架等汽车构件、机械人手臂等机械构件。其中，可优选地应用于除了强度、轻质外还因构件形状复杂而如本材料那样要求形状追随性的座椅面板、座椅框架等汽车构件。
实施例
以下，利用实施例对本发明进一步具体地说明，但本发明并不限定于实施例中记载的发明。
<切口预浸料坯的制造>
向“Torayca(注册商标)”预浸料坯片材P3052S-15(增强纤维：T700S，树脂：2500，增强纤维的体积含有率：56％，一面层叠脱模纸)中插入切口，由此得到以等间隔具有规则的切口的切口预浸料坯。切口区域为预浸料坯整体。
实施例1、2中，在规定的位置按压配置有刀的旋转刀辊，分为下述工序1和工序2而插入切口，即插入与增强纤维所成的角θ分别为14°、90°的将预浸料坯片材贯通的横截切口作为第1切口的工序1、和插入将预浸料坯片材贯通的平行切口作为第2切口的工序2。预浸料坯片材以脱模纸担载，插入切口时，也向脱模纸插入切口直至厚度的50％左右。
实施例3中，使用自动裁断机，插入横截切口(横截切口与增强纤维所成的角θ为45°)和平行切口。通过自动截断机而将预浸料坯片材连同脱模纸裁断。
<面内剪切特性评价试验>
将切口预浸料坯的增强纤维的取向方向作为0°，沿45°方向切出规定的预浸料坯，以长150±1mm、宽50±1mm的尺寸层叠8层([45°/-45°]4)，得到层叠基材，然后，将标点间距离设为100mm，使用扭力扳手，将拉伸夹具的两端两位置以0.3N·m进行螺钉固定。针对其在60度的温度条件下以目视确认到切口预浸料坯中不存在褶皱、松弛并且初始荷载为实质上0N，然后以1.0mm/分钟的十字头速度进行拉伸，测定1分钟后的荷载。需要说明的是，本实施例中，作为试验机，使用安装有100N负载传感器的(株)岛津制作所制的台式试验机“Autograph AG-X plus(注册商标)”。测定的试验片的数目为n＝5，取平均值作为荷载。需要说明的是，面内剪切特性评价试验的结果记载于表2中“荷载(N)”一栏。
<平板成型试验>
将切口预浸料坯的增强纤维的取向方向作为0°，沿0°方向切出规定的基材，以长100mm×100mm的尺寸层叠32层([0°/90°]8s)，利用加热型加压成型机，使其在12MPa的加压下、150℃×15分钟的气氛中固化·流动，得到平板状的成型体。对得到的平板状的成型体的面积进行测定，将以经层叠的100mm×100mm的面积设为1，将此时的面积比率作为加压伸展比率进行评价。
表1、2中示出了实施例、比较例的切口形状及试验结果。
(实施例1)
使切口预浸料坯的切口图案为图2那样的切口图案。横截切口为实质上相同长度，实质上全部增强纤维被该横截切口切断。被横截切口切断的增强纤维的长度L为25mm，将横截切口投影于与增强纤维垂直的平面而得到的投影长度Ws为0.24mm，增强纤维的取向方向与横截切口所成的角θ为14°，平行切口的长度WL为1mm，平行切口彼此的间隔为3.18mm。
Lr为25，Wr为4.13，(WL·sinθ·N2)/(Ws·N1·L)为0.04，1m2中的切口长度之和(横截切口与平行切口的长度的总和)为约323m，平行切口的长度的总和相对于横截切口的长度的总和之比R为0.95。得到的平板具有周缘部略微欠缺的部位，但纤维伸长并呈圆形扩展，加压伸展比率为2.2。面内剪切特性评价试验的荷载为1.2N。
(实施例2)
使切口预浸料坯的切口图案为图3那样的切口图案。横截切口为实质上相同长度，实质上全部增强纤维被该横截切口切断。被横截切口切断的增强纤维的长度L为25mm，将横截切口投影至与增强纤维垂直的平面而得到的投影长度Ws为1mm，增强纤维的取向方向与横截切口所成的角θ为90°，平行切口的长度WL为1mm，平行切口彼此的间隔为3.18mm。
Lr为25，Wr为1，(WL·sinθ·N2)/(Ws·N1·L)为0.16，1m2中的切口长度之和(横截切口与平行切口的长度的总和)为约197m，平行切口的长度的总和相对于横截切口的长度的总和之比R为3.94。得到的平板中，纤维伸长并呈圆形扩展，加压伸展比率为2.3。面内剪切特性评价试验的荷载为1.1N。
(实施例3)
使切口预浸料坯的切口图案为图4那样的切口图案。横截切口为实质上相同长度，实质上全部增强纤维被该横截切口切断。被横截切口切断的增强纤维的长度L为25mm，将横截切口投影至与增强纤维垂直的平面而得到的投影长度Ws为12.5mm，增强纤维的取向方向与横截切口所成的角θ为45°，平行切口的长度WL为10mm，平行切口彼此的间隔为12.5mm。
Lr为2.5，Wr为0.8，(WL·sinθ·N2)/(Ws·N1·L)为0.05，1m2中的切口长度之和(横截切口与平行切口的长度的总和)为约120m，平行切口的长度的总和相对于横截切口的长度的总和之比R为1.13。得到的平板中，纤维伸长并呈圆形扩展，加压伸展比率为2.1。面内剪切特性评价试验的荷载为0.7N。
(比较例1)
除了未插入平行切口以外，使切口预浸料坯的切口图案为与实施例1相同的切口图案。得到的平板具有周缘部略微欠缺的部位，但纤维伸长并呈圆形扩展，加压伸展比率为2.0。面内剪切特性评价试验的荷载为1.7N。
(比较例2)
除了未插入平行切口以外，使切口预浸料坯的切口图案为与实施例2相同的切口图案。得到的平板中，纤维伸长并呈圆形扩展，加压伸展比率为2.2。面内剪切特性评价试验的荷载为1.5N。
(比较例3)
除了未插入平行切口以外，使切口预浸料坯的切口图案为与实施例3相同的切口图案。得到的平板中，纤维伸长并呈圆形扩展，加压伸展比率为2.05。面内剪切特性评价试验的荷载为1N。
在表中将增强纤维的取向方向与横截切口所成的角θ表示为切口角θ。
附图标记说明
1：预浸料坯
2：横截切口
3：平行切口
4：预浸料坯的增强纤维的取向方向
5：与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面
6：间断的横截切口(相对于增强纤维的取向方向为正的角度)
7：间断的横截切口(相对于增强纤维的取向方向为负的角度)
8：间断的横截切口的列(多个切口形成间断的直线而形成的列)
9：间断的平行切口的列(多个切口形成间断的直线而形成的列)

Claims (10)

1.切口预浸料坯，在包含树脂及沿单向取向的增强纤维的预浸料坯中，具有与增强纤维的取向方向实质上平行的切口(以下，将与增强纤维的取向方向实质上平行的切口称为平行切口)及横切增强纤维的切口(以下，将横切增强纤维的切口称为横截切口)。
2.如权利要求1所述的切口预浸料坯，其中，
所述平行切口为实质上相同长度WL，
所述横截切口为实质上相同长度W，
实质上全部增强纤维被所述横截切口切断，
被所述横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L。
3.如权利要求1或2所述的切口预浸料坯，其中，
所述横截切口为实质上相同长度W，
增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的小的角为实质上相同的角度θ，
以将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面而得到的投影长度作为Ws，将Ws除以W而得到的值作为Wt时，Wt大于0.03且为0.75以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的切口预浸料坯，其中，
所述平行切口为实质上相同长度WL，
被所述横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L，
增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的小的角为实质上相同的角度θ，
以将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向成直角的平面而得到的投影长度作为Ws，将L除以WL而得到的值作为Lr、将WL除以Ws而得到的值作为Wr时，Lr大于1且为300以下，并且Wr大于0且为100以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的切口预浸料坯，其中，
所述平行切口为实质上相同长度WL，
被所述横截切口切断的增强纤维为实质上相同长度L，
将增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的小的角作为θ，
在任意的1m2的切口预浸料坯中，将增强纤维的取向方向与横截切口所成的角中的小的角形成实质上相同的角度θ的横截切口的数量作为N1个，并且将平行切口的数量作为N2个，将横截切口投影至与预浸料坯的增强纤维的取向方向为相同面内的直角方向上，将得到的投影长度作为Ws时，(WL·sinθ·N2)/(Ws·N1·L)大于0mm-1且为10mm-1以下。
6.如权利要求1～5中任一项所述的切口预浸料坯，其中，任意的1m2的切口预浸料坯中包含的横截切口与平行切口的长度的总和为40～20000m。
7.如权利要求1～6中任一项所述的切口预浸料坯，其中，任意的1m2中包含的平行切口的长度的总和相对于横截切口的长度的总和之比R满足0＜R＜100。
8.切口预浸料坯的制造方法，其为权利要求1～7中任一项所述的切口预浸料坯的制造方法，所述制造方法具有插入横截切口的工序1和插入平行切口的工序2。
9.切口预浸料坯的制造方法，其具有向包含树脂及沿单向取向的增强纤维的预浸料坯中插入第1切口的工序1和插入第2切口的工序2，第1切口为将增强纤维横截的切口，第2切口为与增强纤维平行的切口。
10.纤维增强塑料，其是使用权利要求1～7中任一项所述的切口预浸料坯而得到的。
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