CN114555312B - 热塑性纤维强化树脂成型品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供对热塑性纤维强化树脂进行压制成型而得到尺寸精度高的纤维强化树脂成型品的方法。一种制造热塑性纤维强化树脂成型品的方法，其中，对热塑性纤维强化树脂的一块预浸料3、层叠着的多块预浸料、或在预浸料之间配置粘接剂或粘接剂树脂片材并使其层叠而得到的多块预浸料进行压制，由此制造厚度0.2～5.0mm的热塑性纤维强化树脂成型品，该方法包括如下工序：使上模1及下模4的温度为170～270℃的工序；将所述预浸料配置于所述上模和所述下模之间的工序；对所述预浸料施加载荷，使所述预浸料变形的工序；使所述上模和所述下模的温度以每1分钟降低5～50℃的速度降低的工序；以及所述上模及所述下模充分冷却之后，使所述上模上升而取出热塑性纤维强化树脂成型品的工序。
Description
技术领域
本发明涉及通过对预浸料进行压制加工而制造热塑性纤维强化树脂成型品的方法。
背景技术
近年来，从环境问题出发，在汽车业、航空业等中，努力提高燃油经济性。其中，为了实现车体、机体的轻量化，将金属替换为纤维强化树脂备受期待，并得到极大的关注。
纤维强化树脂中使用的树脂为热塑性树脂或热固性树脂，纤维强化树脂为利用这些树脂对纤维进行强化得到的材料。纤维强化树脂可以通过加热而进行成型、赋型，具有高生产率，容易进行熔敷等二次加工，具有电绝缘性，另外，不会发生腐蚀，可回收性也优异等，基于这些特征而在各个领域中得到广泛使用。
另外，作为纤维使用了碳纤维的碳纤维强化树脂轻量且具有高强度高刚性，因此，在前述的汽车业、航空业、以及船舶业、宇宙领域、风力发电及体育用品等广泛的领域内进行了应用研究，并已投入使用。
作为纤维强化树脂的成型品的一例，使混合有固化剂、粘接剂等添加物的环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等热固性树脂含浸于像玻璃布、碳纤维这样的纤维状补强材料，进行加热或干燥，使其成为半固化状态，得到预浸料，利用加热及加压，使预浸料固化。
纤维强化树脂的加工有高压釜成型、烘箱成型、压制成型、RTM/VaRTM法、拉制成型、长丝缠绕、片材缠绕等，其中，从生产率高、且得到优质的纤维强化树脂成型品的观点考虑，优选为压制成型。
但是，纤维强化树脂与金属相比，延展性小，如果利用与铁等金属相同的速度进行压制成型，则会开裂或者产生褶皱。另外，如果为了成型而对预浸料过度加热，则树脂粘度过于降低，树脂熔融，无法形成漂亮的成型品，另外，如果不加热，则粘度不会降低，因此，存在成型不良的问题。
针对上述问题，作为调整预浸料的树脂组合物的流动性的方法，专利文献1中公开了如下的预浸料用树脂组合物，其中，“包含50至90重量份的固体环氧树脂与10至50重量份的液体环氧树脂的混合环氧树脂、橡胶以及固化剂，相对于该混合环氧树脂100重量份，配合5至60重量份的该橡胶，相对于该混合环氧树脂100重量份，配合1至100重量份的该固化剂”(专利文献1：日本特开2005-213352号公报)。
另外，专利文献2中公开一种适合于压制成型、特别是高循环压制成型的、包含强化纤维和环氧树脂组合物的预浸料，“其在常温下的保存稳定性优异，能够以比较低的温度且短时间进行加热固化，且使用了固化树脂具有高耐热性的环氧树脂组合物，并且，能够抑制加热加压固化时树脂过多地流动”(专利文献2：日本特许第5682837号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-213352号公报
专利文献2：日本特许第5682837号公报
发明内容
如上所述，专利文献1、专利文献2中公开的预浸料是利用预浸料的树脂组合物的构成来调整树脂的流动性，只有在所公开的构成的树脂组合物的情况下才发挥效果。即，对于使用了上述构成以外的树脂组合物的预浸料(例如通常组成的预浸料)没有解决问题。近年来，各种领域中使用的纤维强化树脂成型品因其用途、形状、大小以及所要求的成本等而并不一定能够使用如上所述被限定的树脂组合物，很难应用于所有的与增加的需求相对应的压制成型。
此外，专利文献1及2均为热硬性树脂的预浸料，未提及热塑性树脂。
因此，本发明的目的在于，提供一种不会降低品质、作业效率的、生产率高的热塑性纤维强化树脂的压制成型方法。
本发明的发明人进行了潜心研究，结果发现一种对纤维强化树脂进行压制成型而得到完成度高的纤维强化树脂成型品的方法。即，本发明包括以下内容。
[1]一种制造热塑性纤维强化树脂成型品的方法，其中，对热塑性纤维强化树脂的一块预浸料、层叠着的多块预浸料、或在预浸料之间配置粘接剂或粘接剂树脂片材并使其层叠而得到的多块预浸料进行压制，由此制造厚度0.2～5.0mm的热塑性纤维强化树脂成型品，所述方法的特征在于，包括如下工序：对上模和下模进行加热，使所述上模及所述下模的温度为170～270℃的工序；将所述预浸料配置于上模和下模之间的工序；使所述上模下降，在所述上模及所述下模为170～270℃的温度范围内，利用所述上模和所述下模对所述预浸料施加载荷，使所述预浸料变形的工序；使所述上模和所述下模的温度以每1分钟降低5～50℃的速度降低的工序；以及所述上模及所述下模充分冷却之后，使所述上模上升而取出热塑性纤维强化树脂成型品的工序。
[2]根据[1]所述的方法，其特征在于，所述热塑性纤维强化树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、特氟龙(注册商标)、丙烯酸、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚醚、聚酯或这些物质的组合的纤维强化树脂。
[3]根据[1]或[2]所述的方法，其特征在于，还包括：在所述上模处于下死点的位置，按所述预浸料的厚度每1mm保持0.3～2分钟的方式，将所述上模及所述下模的温度保持于170～270℃的工序。
发明效果
本发明能够利用适当的温度管理和适当的压力管理来实施热塑性纤维强化树脂的压制成型，并能够制造准确性高的热塑性纤维强化树脂成型品。
附图说明
图1是本发明所涉及的纤维强化树脂的压制成型的说明用截面图。
图2是本发明所涉及的纤维强化树脂的压制成型的说明用截面图。
图3是本发明所涉及的纤维强化树脂的压制成型的说明用截面图。
图4是表示实施例所涉及的压制时的模具温度和载荷的变化的曲线图。
具体实施方式
基于实施例的图，对用于实施本发明的方案详细地进行说明。应予说明，本发明并不限定于实施例，可以在本领域技术人员周知的范围内进行适当设计变更等。
本说明书中，纤维强化树脂成型品是指如下得到的成型品，即，使纤维束、例如碳纤维、玻璃纤维等的纤维束在热塑性树脂或热固性树脂中含浸、干燥，得到预浸料，利用加热及冷却，使该预浸料固化，得到成型品，热塑性纤维强化树脂成型品是指：上述纤维强化树脂成型品中的、树脂由热塑性树脂构成的成型品。
另外，本发明中，热塑性纤维强化树脂成型品由热塑性树脂及包含热塑性树脂中的一种的树脂组合物构成。
另外，作为热塑性树脂，可以举出：聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、特氟龙(注册商标)、丙烯酸、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚醚(聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚砜等)、聚酯或这些物质的组合等。这些热塑性树脂可以单独使用，另外，也可以将多种热塑性树脂混合使用。
实施例
[关于热塑性纤维强化树脂的压制成型]
关于本发明所涉及的热塑性纤维强化树脂的压制成型，对热塑性纤维强化树脂的预浸料3进行压制成型，制造热塑性纤维强化树脂成型品。
如图1所示，利用压制来制造本发明所涉及的热塑性纤维强化树脂成型品所使用的装置包括：配置于上方的凹形状的上模1、以及与上模1成对的凸形状的下模4。
上模1的凹形状为用于将预浸料3成型的阴模，下模4的凸形状为相对于上模1的阳模。另外，上模1具备用于使上模1升温的加热器2，下模4具备用于使下模4升温的加热器5。
如图1～图3的制造工序图所示，本发明的压制成型方法包括以下工序：对上模1和下模4进行加热，使上模1及下模4的温度为170～270℃的工序；将预浸料3配置于上模1与下模4之间的工序(a工序图1)；使上模1下降，在上模1及下模4的温度为170～270℃的范围内，利用上模1和下模4对预浸料3施加载荷，使所述预浸料变形的工序(b工序图2)；使上模1和下模4的温度以每1分钟降低10～50℃的速度降低的工序(d工序图2)；以及在上模1及下模4充分冷却之后，使上模1上升而取出热塑性纤维强化树脂成型品3A的工序(e工序图3)。根据需要，还包括：在上模1处于下死点的位置，按预浸料3的厚度每1mm保持0.3～2分钟的方式，将上模1及下模4的温度保持于170～270℃的工序(c工序图2)。此处，对加入了保持工序的方法进行说明。
应予说明，本实施例中，预浸料3使用包含碳纤维和聚丙烯的热塑性纤维强化树脂预浸料，不过，并不特别限定于此。
另外，本实施例中，预浸料使用三菱化学制的产品(斜纹布，每一块为0.23mm)，按完成后的热塑性纤维强化树脂成型品的厚度为1.6mm的方式将多块层叠进行实施。应予说明，本说明书中公开的技术可以用于厚度为0.2～5.0mm的热塑性纤维强化树脂成型品，可以通过预浸料的层叠块数来调整完成品的厚度。此外，在层叠预浸料时，还可以通过在预浸料与预浸料之间配置粘接剂和/或粘接剂树脂片材来提高预浸料的层叠强度(使预浸料彼此不易剥离)。作为粘接剂树脂片材，可以使用例如丙烯酸系粘接剂或丙烯酸系粘接剂树脂片材，可以配置于待层叠的所有预浸料与预浸料之间，也可以是预浸料与预浸料之间仅在需要的部位配置有粘接剂树脂片材。
本发明的特征在于：在压制工序中，设定适当的温度和压力。首先，在配置预浸料3之前，将上模1和下模4分别加热。加热时的各模具的升温速度没有特别限定，优选为5～40℃/分钟，更优选为10～30℃/分钟。
当上模1和下模4到达所设定的温度后，于该温度进行保持。成型用温度在本实施例中为230℃。该保持温度为接近于成型用温度的温度，且是之后配置的预浸料3在上模1与下模4之间能够发生树脂软化、赋形的温度。成型温度及保持温度为例如预浸料3的热塑性树脂熔点的温度至热塑性树脂熔点+100℃的范围，一例中，成型温度及保持温度为热塑性树脂熔点的温度至热塑性树脂熔点+70℃。如果成型温度或保持温度过高，则导致热塑性纤维强化树脂成型品被烧变色或光泽不良；如果保持温度过低，则树脂的流动性变差，因此，发生变形或白化。
接下来，将预浸料3配置于下模4(工序a)。此时是图4中(1)的位置。在图4中(1)的时刻，模具未与预浸料接触，实质上未施加压力。
配置预浸料3之后，在保持上模1及下模4的温度的状态下，使上模1下降。不久后上模1与预浸料3接触(图4中(2)的位置)，上模1进一步下降至下死点(工序c)。上模1到达下死点，载荷达到最大值(图4中(3)的位置)。
上模1到达下死点后，将载荷及温度在该状态下保持规定的时间。下死点处的保持时间主要根据预浸料3的厚度进行调整。通常，保持时间为预浸料3的厚度每1mm保持0.3～2分钟。本实施例中，为了制造1.6mm的热塑性纤维强化树脂成型体3A，保持约2分钟。对于更优选的保持时间，如果保持时间较短，则热没有传递到整个材料，因此，不易得到所期望的形状。特别是角的成型不充分。另外，如果保持时间过长，则树脂的流动性和色调发生变化。
上模1在下死点处的载荷没有特别限定，优选为800～1500KN，更优选为900～1400KN。
上模1在下死点的位置保持温度及载荷后，使模具(上模1和下模4)的温度以规定的速度降低(图4中(4)的位置)。具体而言，下降速度的上限通常为50℃/分钟以下，更优选为40℃/分钟以下。另外，下降速度的下限通常为5℃/分钟以上，优选为10℃/分钟以上。像本发明这样利用压制形成热塑性纤维强化树脂成型品的情况下，因为会对完成品的表面加工质量及内表面强度带来影响，所以温度的下降速度非常重要。下降速度较快的情况下，有可能产生空隙、凹痕、流痕。另外，如果下降速度过低，则导致被烧变色或光泽不良。如果是适当的下降速度，则不会产生如上所述的问题，还能够抑制残留应力。
以上述速度降低温度、并降低至热塑性树脂固化的温度时，将上模1的加压停止(图4中(5)的位置)，使上模1上升至原来的位置(工序e)，自上模1将热塑性纤维强化树脂成型体3A脱模，结束压制成型。
连续地进行压制的情况下，模具温度无需恢复到室温，可以为例如60～90℃。如果为某种程度的高温，则能够缩短再次加热的时间，减少所需要的能量。
通过上述压制，能够实施压制加工比金属难的热塑性纤维强化树脂的压制加工。
符号说明
1：上模
2：上模的加热器
3：预浸料
3A：热塑性纤维强化树脂成型体
4：下模
5：下模的加热器
Claims (2)
1.一种制造热塑性纤维强化树脂成型品的方法，其中，对热塑性纤维强化树脂的一块预浸料、层叠着的多块预浸料、或在预浸料之间配置粘接剂或粘接剂树脂片材并使其层叠而得到的多块预浸料进行压制，由此制造厚度0.2～5.0mm的热塑性纤维强化树脂成型品，
所述方法的特征在于，包括如下工序：
对上模和下模进行加热，使所述上模及所述下模的温度为170～270℃的工序；
将所述预浸料配置于所述上模和所述下模之间的工序；
使所述上模下降，在所述上模及所述下模为170～270℃的温度范围内，利用所述上模和所述下模对所述预浸料施加载荷，一边使载荷进一步增大，一边使所述预浸料变形，在下死点处，载荷达到最大的工序；
在所述上模处于下死点的位置，按所述预浸料的厚度每1mm保持0.3～2分钟的方式，将所述上模及所述下模的温度保持于170～270℃的工序；
使所述上模和所述下模的温度以每1分钟降低5～50℃的速度降低的工序；以及
所述上模及所述下模充分冷却之后，使所述上模上升而取出热塑性纤维强化树脂成型品的工序，
所述热塑性纤维强化树脂的纤维为碳纤维束的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述热塑性纤维强化树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、特氟龙、丙烯酸、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚醚、聚酯或这些物质的组合的纤维强化树脂。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4489031A (en) * | 1982-02-22 | 1984-12-18 | Susumu Ogihara | Method for molding plastic material by mechanical press |
| JP2004338270A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化樹脂複合材料の製造方法および繊維強化樹脂複合材料 |
| CN102604239A (zh) * | 2012-02-13 | 2012-07-25 | 青岛理工大学 | 嵌入式高温共固化大阻尼复合材料及其制备工艺 |
| JP2012196904A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化プラスチックの成形方法とその成形装置 |
| JP2015160393A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 熱可塑性ｆｒｐの加飾成形装置 |
| JP2016163989A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 帝人株式会社 | プレス成形体の製造方法、及びプレス成形体の製造装置 |
| JP2016210114A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 三菱レイヨン株式会社 | 繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法、並びに積層体 |
| JP2017222142A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 株式会社名機製作所 | 強化繊維と熱可塑性樹脂を含む成形品のプレス成形装置およびプレス成形方法 |
| JP2018016016A (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 東レ株式会社 | 繊維強化樹脂複合材料、多層構造体及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0272635B1 (en) * | 1986-12-19 | 1992-08-05 | Takeda Chemical Industries, Ltd. | A molding process of fiber reinforced plastics |
| JP4553595B2 (ja) | 2004-01-29 | 2010-09-29 | 株式会社有沢製作所 | プリプレグ用樹脂組成物およびこれを用いたプリプレグ |
| FR2929167B1 (fr) * | 2008-03-27 | 2010-04-23 | Airbus France | Procede de fabrication d'un flan en materiau composite thermoplastique, outillage de fabrication associe et application du procede a la realisation de pieces de structure d'aeronef |
| JP5564839B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-08-06 | 東洋紡株式会社 | スタンピング成形品 |
| JP5749572B2 (ja) * | 2011-06-02 | 2015-07-15 | 帝人株式会社 | 等方性を維持した成形体の製造方法 |
| JP2013103481A (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-30 | Teijin Ltd | 複合材料成形品の製造方法 |
| KR101616659B1 (ko) | 2011-11-29 | 2016-04-28 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 프리프레그, 섬유 강화 복합 재료와 그의 제조 방법, 에폭시 수지 조성물 |
| JP6417950B2 (ja) * | 2015-01-15 | 2018-11-07 | 王子ホールディングス株式会社 | 繊維強化プラスチック成形体用基材、繊維強化プラスチック成形体及び繊維強化プラスチック成形体用基材の製造方法 |
| JP2016196142A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-11-24 | 三菱レイヨン株式会社 | 成形体およびその製造方法 |
| JP6520662B2 (ja) * | 2015-11-24 | 2019-05-29 | 王子ホールディングス株式会社 | 繊維強化プラスチック成形体用基材及び繊維強化プラスチック成形体 |
| US10933597B2 (en) * | 2015-12-25 | 2021-03-02 | Teijin Limited | Press-molding material including discontinuous reinforcing fibers and thermoplastic resin as matrix, shaped product thereof, and manufacturing method for same |
| EP3492233B1 (en) * | 2016-07-28 | 2020-02-12 | Teijin Limited | Press molding production method |
| JP6656702B1 (ja) * | 2019-08-15 | 2020-03-04 | 株式会社Ｔｈｅ ＭＯＴ Ｃｏｍｐａｎｙ | 繊維強化樹脂成形品の製造方法 |
-
2019
- 2019-12-24 JP JP2019233508A patent/JP6712430B1/ja active Active
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4489031A (en) * | 1982-02-22 | 1984-12-18 | Susumu Ogihara | Method for molding plastic material by mechanical press |
| JP2004338270A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化樹脂複合材料の製造方法および繊維強化樹脂複合材料 |
| JP2012196904A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化プラスチックの成形方法とその成形装置 |
| CN102604239A (zh) * | 2012-02-13 | 2012-07-25 | 青岛理工大学 | 嵌入式高温共固化大阻尼复合材料及其制备工艺 |
| JP2015160393A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 熱可塑性ｆｒｐの加飾成形装置 |
| JP2016163989A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 帝人株式会社 | プレス成形体の製造方法、及びプレス成形体の製造装置 |
| JP2016210114A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 三菱レイヨン株式会社 | 繊維強化プラスチック成形体及びその製造方法、並びに積層体 |
| JP2017222142A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 株式会社名機製作所 | 強化繊維と熱可塑性樹脂を含む成形品のプレス成形装置およびプレス成形方法 |
| JP2018016016A (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 東レ株式会社 | 繊維強化樹脂複合材料、多層構造体及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 柔性混编预浸料制造热塑性复合材料加筋结构;安学锋等;《航空材料学报》;20060615(第03期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230015015A1 (en) | 2023-01-19 |
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| CN114555312A (zh) | 2022-05-27 |
| EP4082741A4 (en) | 2024-01-24 |
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| WO2020246622A1 (ja) | 2020-12-10 |
| EP4082741A1 (en) | 2022-11-02 |
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