CN116113526A - 成型体及其制造方法 - Google Patents

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伊崎健晴
宫田笃史
神田喜彦
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Abstract

本发明提供由包含沿单向取向并排列的增强纤维的纤维增强树脂得到的、减轻由载荷的施加所带来的能量的性能高的成型体。用于解决上述课题的本发明涉及具有将纤维增强树脂层层叠而成的增强层的成型体，所述纤维增强树脂层包含沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于前述增强纤维中的基体树脂。在前述成型体中，前述增强层具有多层取向偏移层，所述取向偏移层是前述增强纤维相对于前述增强层的长轴方向所成的角度、即偏移角度成为25°以上65°以下或者‑65°以上‑25°以下的纤维增强树脂层。

Description

成型体及其制造方法
技术领域
本发明涉及成型体及其制造方法。
背景技术
包含沿规定方向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于上述增强纤维中的树脂组合物(基体树脂)的纤维增强树脂是已知的。该纤维增强树脂较金属轻，另一方面机械强度高，因此，正研究作为各种结构材料或增强材料的用途。
专利文献1中记载了将结构材料用作汽车的冲击吸收部件，所述结构材料是以下述方式进行层叠而成的：利用包含随机取向的增强纤维和含浸于上述增强纤维中的基体树脂的纤维增强树脂，对包含沿彼此正交的2个方向取向而呈格子状排列的增强纤维和含浸于上述增强纤维中的基体树脂的纤维增强树脂进行夹持。
专利文献1中记载，上述呈格子状排列的增强纤维以相对于车的前后方向而言沿0°(前后方向)及90°(车宽度方向)进行取向的方式配置。此外，专利文献1中记载，上述呈格子状排列的增强纤维针对前后方向的碰撞载荷具有大的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/106924号
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1中也记载的，就包含沿规定方向取向并排列的增强纤维的纤维增强树脂而言，针对载荷的强度高(弹性模量高)，因此作为各种结构材料、增强材料等有用。
但是，例如对于汽车而言，考虑到乘车人的安全，还要求减轻碰撞时的能量。于是，为了减轻碰撞时的能量，汽车中使用由橡胶材料等因施加拉伸载荷而容易伸展(断裂应变大)的材料形成的部件。但是，上述纤维增强树脂被认为断裂应变小，冲击吸收性能差。另一方面，橡胶材料等的弹性模量低，不适合作为结构材料、增强材料等的用途。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供由包含沿单向取向并排列的增强纤维的纤维增强树脂得到的、减轻由载荷的施加所带来的能量的性能高的成型体、及该成型体的制造方法。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明的一个方式涉及的成型体具有将纤维增强树脂层层叠而成的增强层，所述纤维增强树脂层包含沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于前述增强纤维中的基体树脂。在前述成型体中，前述增强层具有多层取向偏移层，所述取向偏移层为前述增强纤维相对于前述增强层的长轴方向所成的角度、即偏移角度成为25°以上65°以下或者-65°以上-25°以下的纤维增强树脂层。
用于解决上述课题的本发明的另一方式涉及的薄膜状的成型体为具有将纤维增强树脂层层叠而成的增强层的成型体，所述纤维增强树脂层包含沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于前述增强纤维中的基体树脂。在前述成型体中，前述增强层的拉伸弹性模量为5.0GPa以上并且断裂应变为7.0％。
用于解决上述课题的本发明的另一方式涉及的成型体的制造方法包括将多个薄膜状的纤维增强树脂层叠并使其彼此熔接而形成增强层的工序，所述多个薄膜状的纤维增强树脂具有沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于上述增强纤维中的基体树脂。上述制造方法中，将多个薄膜状的纤维增强树脂以形成多层取向偏移层的角度进行配置并使其熔合而形成前述增强层，所述取向偏移层是前述增强纤维相对于前述增强层的长轴方向所成的角度、即偏移角度成为25°以上65°以下或者-65°以上-25°以下的纤维增强树脂层。
发明的效果
根据本发明，提供由包含沿单向取向并排列的增强纤维的纤维增强树脂得到的、减轻由载荷的施加所带来的能量的性能高的成型体、及该成型体的制造方法。
具体实施方式
1.成型体
本发明的一个实施方式涉及具有将纤维增强树脂层层叠而成的增强层的成型体，所述纤维增强树脂层包含沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于上述增强纤维中的树脂组合物(基体树脂)。上述增强层是将上述纤维增强树脂层层叠而成的，并且上述纤维增强树脂层具有以增强纤维取向的角度成为相对于增强层的长轴方向而言偏移的方向的方式层叠而得的层。
1-1.增强层
1-1-1.增强层的构成
上述增强层是将多个上述纤维增强树脂层层叠而成的。上述多个纤维增强树脂层包含增强纤维的取向方向彼此不同的多个纤维增强树脂层，并且，各层的基体树脂熔合而一体化。
需要说明的是，纤维增强树脂层是包含基体树脂、和在同一层内沿相同方向取向的多根增强纤维的集合的层。因此，多根增强纤维沿某方向取向的层、与多根增强纤维沿不同方向取向的层是不同的纤维增强树脂层。另外，以增强纤维沿同一方向取向的方式使多个层层叠来制造增强层时，若观察增强层的截面，则观察到下层的增强纤维形成一个增强纤维的集合、上层增强纤维形成不同的增强纤维的集合。如此，即使增强纤维沿同一方向取向而得的层沿层叠方向连续地配置，在制造时作为不同的层形成，由此在截面中观察到增强纤维的集合分离(即，在上下的增强纤维的集合之间观察到基体树脂富集的区域)时，也认为它们是不同的纤维增强树脂层。
另外，制造时能够判断为使相同厚度的UD片材(后述)层叠并熔合而形成增强层的情况下，可以将具有与一个UD片材的厚度相当的厚度的区域作为一个纤维增强树脂层。
上述增强层可以仅由其构成平面状或立体状的成型体，也可以配置于其他基材的表面来增强该基材。成型体具有多个上述纤维增强树脂层层叠且基体树脂熔合的部位时，该多个纤维增强树脂层整体为增强层。
上述增强层的平面形状没有特别限定，但为具有长轴方向的形状。
所谓长轴方向，例如在基材层为长方形时，是指将对置的短边彼此连结的方向，但在成型体为正方形时，可以为将任意的对置的边彼此连结的方向。在成型体为这些以外的形状时，长轴方向是：针对在该成型体的内部能够包含的面积最大的长方形，将对置的短边彼此连结的方向。
上述增强层包含多层纤维增强树脂层(以下，也简称为“取向偏移层”。)，所述纤维增强树脂层是以增强纤维取向的方向相对于上述长轴方向所成的角度(以下，也简称为“偏移角度”。)成为25°以上65°以下的方式进行层叠并熔合而得的。
具有上述增强层的成型体通过沿单向取向并排列的多根增强纤维而提高了弹性模量。于是，根据本申请的发明人的见解，具有上述取向偏移层的增强层能够大量吸收所施加的能量(例如，拉伸试验中的断裂时的应变能(以下，也简称为“应变能”。)高)。因此，具有上述增强层的成型体的刚性高，并且冲击吸收性能也优异。
另一方面，专利文献1中记载的这样的、偏移角度为0°及90°的层叠体的弹性模量高，但应变能小。
上述多个取向偏移层可以沿层叠方向连续地配置，也可以在其中间夹持并非取向偏移层的层(即，增强纤维沿长轴方向取向、或者偏移角度不为25°以上65°以下的层)而层叠。
另外，上述多个取向偏移层的偏移角度可以均相同，也可以包含偏移角度不同的多个取向偏移层。
另外，就上述多个取向偏移层而言，可以是增强纤维相对于长轴方向沿相同方向偏移并配置，也可以包含增强纤维相对于长轴方向沿不同的方向偏移并配置而得的层。即，将任意的(例如配置于层叠方向上的一端部的)取向偏移层中的偏移角度设为正的数值(25°以上65°以下)时，增强层也可以具有偏移角度小于-25°且超过-65°的其他取向偏移层。需要说明的是，以下，也将偏移角度为25°以上65°以下的取向偏移层称为“正的取向偏移层”，也将偏移角度为-25°以下-65°以上的取向偏移层称为“负的取向偏移层”。
从进一步提高增强层的应变能的观点考虑，多个取向偏移层优选沿层叠方向连续地配置。另外，从同样的观点考虑，多个取向偏移层中，优选正的取向偏移层和负的取向偏移层沿层叠方向连续地配置。
从进一步提高增强层的应变能的观点考虑，多个取向偏移层沿层叠方向连续地配置时，优选连续的2个取向偏移层的偏移角度更接近。具体而言，上述连续的2个取向偏移层的偏移角度的绝对值之差优选为0°以上30°以下，更优选为0°以上20°以下，进一步优选为0°以上10°以下，特别优选为0°以上5°以下。需要说明的是，本说明书中，所谓偏移角度的绝对值之差，是指由偏移角度的绝对值较大的取向偏移层的偏移角度减去偏移角度的绝对值较小的取向偏移层的偏移角度而得到的值。
另外，增强层中包含多个上述连续的2个取向偏移层的组时，优选在所有的取向偏移层的组中，这些连续的2个取向偏移层的偏移角度的绝对值之差为0°以上30°以下，更优选为0°以上20°以下，进一步优选为0°以上10°以下，特别优选为0°以上5°以下。换言之，增强层优选不具有连续的2个取向偏移层的偏移角度的绝对值之差未包含在上述范围中的连续的2个取向偏移层的组。
同样地，层叠体中，偏移层中的偏移角度的绝对值、与沿层叠方向同取向偏移层连续地配置的纤维增强树脂层中的、沿单向取向并排列的增强纤维相对于上述增强层的长轴方向所成的角度的绝对值之差优选始终为0°以上30°以下，更优选始终为0°以上20°以下，进一步优选始终为0°以上10°以下，特别优选始终为0°以上5°以下。
另外，从进一步提高增强层的应变能的观点考虑，正的取向偏移层与负的取向偏移层沿层叠方向连续地配置时，连续的2个取向偏移层的偏移角度的绝对值之差也优选为0°以上30°以下，更优选为0°以上20°以下，进一步优选为0°以上10°以下，特别优选为0°以上5°以下。
同样地，增强层具有多个正的取向偏移层和多个负的取向偏移层时，正的取向偏移层的偏移角度的平均值的绝对值、与负的取向偏移层的偏移角度的平均值的绝对值之差优选为0°以上30°以下，更优选为0°以上20°以下，进一步优选为0°以上10°以下，特别优选为0°以上5°以下。
另外，从进一步提高增强层的应变能的观点考虑，多个取向偏移层优选具有偏移角度更接近的至少一组取向偏移层的组。具体而言，多个取向偏移层优选具有偏移角度之差为0°以上30°以下的一组取向偏移层的组，更优选具有偏移角度之差为0°以上20°以下的一组取向偏移层的组，进一步优选具有偏移角度之差为0°以上10°以下的一组取向偏移层的组，特别优选具有偏移角度之差为0°以上30°以下的一组取向偏移层的组。
另外，从同样的观点考虑，多个取向偏移层中，偏移角度的绝对值最大的取向偏移层中的偏移角度的绝对值、与偏移角度的绝对值最大的取向偏移层中的偏移角度的绝对值之差优选为0°以上30°以下，更优选为0°以上20°以下，进一步优选为0°以上10°以下，特别优选为0°以上5°以下。
增强层优选具有3层以上100层以下的取向偏移层，更优选具有4层以上50层以下的取向偏移层。取向偏移层的层数为3层以上时，能够使得不易发生增强层的翘曲。取向偏移层的层数为100层以下时，增强层的制作容易。
需要说明的是，增强层或成型体也可以具有并非取向偏移层的层(以下，也简称为“非取向偏移层”。)。但是，从进一步提高增强层的应变能及断裂应变的观点考虑，增强层或成型体优选不包含偏移角度为0°以上且小于25°的非取向偏移层。另外，从进一步提高增强层的应变能及弹性模量的观点考虑，增强层或成型体优选不包含大于65°且为90°以下的非取向偏移层。从这些观点考虑，增强层或成型体进一步优选不包含非取向偏移层。
另外，增强层具有偏移角度为25°以上65°以下的取向偏移层即可，从进一步提高增强层的应变能、弹性模量及断裂应变的观点考虑，优选具有偏移角度为25°以上50°以下的取向偏移层，更优选具有偏移角度为30°以上45°以下的取向偏移层。
增强层的厚度优选为0.3mm以上10mm以下，更优选为0.4mm以上5mm以下。若上述厚度为0.3mm以上，则能够使得应变能更大，并且仅包含增强层的成型体的操作性提高。若上述厚度为10mm以下，则对供增强层配置的基材的表面形状(例如，曲面、台阶等)的追随性提高。
增强层中的、与增强纤维取向的平面平行的表面的面积优选为0.01m2以上，更优选为0.05m2以上，进一步优选为0.1m2以上。面积最大的面的面积为上述的值以上时，即使用紧固件等固定，也具有充分的面积，因此存在更容易呈现应变能提高的效果的倾向。面积最大的面的面积例如可以为100m2以下。需要说明的是，在成型体仅包含增强层、并且表背的表面的面积不同的情况下，优选表背中面积小的表面的面积在上述范围内。
增强层的最小宽度(增强纤维取向的平面中，与长轴方向正交的方向的宽度)优选为5mm以上，更优选为10mm以上，进一步优选为20mm以上。最小宽度为上述值以上时，有下述倾向：即使存在实际制造中可能产生的微小缺陷等不良情况，也更容易呈现应变能提高的效果。增强层的最小宽度例如可以为10m以下。
增强层是将包含沿单向取向并排列的多根增强纤维和含浸于前述增强纤维中的基体树脂的纤维增强树脂层层叠而成的。此外，上述纤维增强树脂层包含上述的取向偏移层。典型地，上述基体树脂在层间熔接而一体化。
如此构成的增强层的拉伸弹性模量高，断裂应变也大。因此，增强层不易变形，但施加高的应力使其变形时的、直至断裂为止的伸长率也大。因此，增强层的应变能大。具体而言，上述增强层能够实现拉伸弹性模量为5.0GPa以上并且断裂应变为7.0％。增强层的拉伸弹性模量优选为5.0GPa以上，更优选为10.0GPa以上。增强层的拉伸弹性模量的上限没有特别限定，可以为100.0GPa以下。增强层的断裂应变优选为5.0％以上，更优选为8.0％以上。增强层的断裂应变的上限没有特别限定，可以为300.0％以下。
同样地，上述增强层的拉伸断裂强度优选为20.0MPa以上，更优选为100.0MPa以上。增强层的拉伸断裂强度的上限没有特别限定，可以为2000.0MPa以下。另外，上述增强层的每单位体积的应变能优选为1N·mm/mm3以上，更优选为2.00N·mm/mm3以上。增强层的每单位体积的应变能的上限没有特别限定，可以为10.00N·mm/mm3以下。
上述增强层的拉伸弹性模量及断裂应变可以设为下述值：针对切成纵250mm×横15mm的拉伸试验片形状的增强层，使用拉伸试验机(例如，株式会社岛津制作所制，AG-X100kN)，以拉伸速度1.5mm/分钟于23℃进行拉伸试验，基于由该拉伸试验的结果得到的应力应变曲线，按照ISO 527-5(2009年)而得到的值。
1-1-2.增强纤维
上述增强纤维的材料没有特别限定。例如，可以使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、及金属纤维等作为上述增强纤维。这些之中，优选碳纤维及玻璃纤维。
从充分地提高由增强纤维带来的强度提高效果的观点考虑，上述增强纤维的平均直径优选为1μm以上20μm以下，更优选为4μm以上10μm以下。
上述增强纤维的长度通常为15mm以上。上述增强纤维的长度的下限值优选为20mm以上，更优选为100mm以上，进一步优选为500mm以上。上述增强纤维的长度的上限值的最大值例如为50m。通常，后述的成型体的制造方法中使用的UD片材使用在制造UD片材后裁断为所期望的长度而得的片材。因此，成型体所包含的UD片材中包含的增强纤维的长度可能小于上述长度的最小值。
另外，上述增强纤维可以利用上浆剂进行上浆处理。
上述上浆剂没有特别限定，优选为改性聚烯烃，特别是，更优选为包含羧酸金属盐的改性聚烯烃。上述改性聚烯烃例如是在未改性聚烯烃的聚合物链上接枝导入羧酸基、羧酸酐基或羧酸酯基且在上述官能团与金属阳离子之间形成盐而得的物质。
上述未改性聚烯烃优选为来自乙烯的结构单元的含量为50摩尔％以上的乙烯系聚合物、或者来自丙烯的结构单元的含量为50摩尔％以上的丙烯系聚合物。上述乙烯系聚合物的例子包括乙烯均聚物、以及乙烯与碳原子数3以上10以下的α-烯烃的共聚物。上述丙烯系聚合物的例子包括丙烯均聚物、以及丙烯与乙烯或碳原子数4以上10以下的α-烯烃的共聚物。上述未改性聚烯烃优选为均聚丙烯、均聚乙烯、乙烯·丙烯共聚物、丙烯·1-丁烯共聚物、或者乙烯·丙烯·1-丁烯共聚物。
另外，上述增强纤维可以被集束而成为纤维束。此时每个被集束而成的碳纤维束的单丝数优选为100根以上100,000根以下，更优选为1,000根以上50,000根以下。
相对于增强层的总质量而言的、上述增强纤维的含量优选为20质量％以上80质量％以下，更优选为30质量％以上75质量％以下，进一步优选为30质量％以上65质量％以下，特别优选为35质量％以上60质量％以下。
相对于增强层的总体积而言的、上述增强纤维的含量优选为10体积％以上70体积％以下，更优选为15体积％以上60体积％以下，进一步优选为20体积％以上60体积％以下。
1-1-3.基体树脂
上述基体树脂的材料没有特别限定，上述基体树脂可以为热塑性树脂，也可以为热固性树脂。另外，上述基体树脂可以为结晶性树脂，也可以为非结晶性树脂。
上述热塑性树脂的例子包括：包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、及聚4-甲基-1-戊烯等在内的聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚树脂、聚缩醛树脂、丙烯酸系树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚酮树脂、聚醚醚酮树脂、聚芳酯树脂、聚醚腈树脂、氯乙烯树脂、ABS树脂、以及氟树脂等。
上述热固性树脂的例子包括环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、呋喃树脂、酮树脂、二甲苯树脂、热固性聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂及对苯二甲酸二烯丙酯树脂等。
这些之中，从进一步提高增强层的应变能的观点考虑，优选热塑性树脂。另外，从同样的观点考虑，热塑性树脂中，优选聚酰胺树脂及聚烯烃树脂。
上述基体树脂可以为含有添加剂的树脂组合物。上述添加剂的例子包括已知的填充材料(无机填充材料、有机填充材料)、颜料、染料、耐候性稳定剂、耐热稳定剂、抗静电剂、防滑剂、抗氧化剂、防霉剂、抗菌剂、阻燃剂、及软化剂等。例如，在通过激光的照射使UD片材熔合而形成增强层时，上述基体树脂优选为含有色素的树脂组合物，所述色素吸收所照射的波长的激光。上述色素为吸收300nm以上3000nm以下中的任意波长的光的色素即可，优选为炭黑。
另外，基体树脂可以包含上述以外的树脂、长度短于上述增强纤维的短纤维等其他成分。
相对于增强层的总质量而言的、上述基体树脂的含量优选为20质量％以上80质量％以下，更优选为25质量％以上70质量％以下，进一步优选为35质量％以上70质量％以下，特别优选为40质量％以上65质量％以下。
1-2.成型体的形状·构成
就上述增强层而言，可以仅由增强层构成成型体，也可以配置于其他基材的表面而构成包含基材和增强层的成型体。在任意情况下，从使各层的纤维方向均匀的观点考虑，增强层均优选为平面状的成型体、或者在其他基材的表面形成为二维形状的层。
仅由增强层构成成型体时，成型体的形状可以为平面状，也可以为曲面状。另外，此时，成型体的形状可以为立体的形状。
上述基材可以为由树脂、金属及陶瓷中的任意材料形成的基材。另外，基材的形状可以为平面状或曲面状，也可以为帽形截面、I字、U字截面等立体形状。
增强层可以通过粘接剂等粘贴于基材的表面，基材包含树脂时，构成基材的树脂与增强层所包含的基体树脂可以通过熔合而接合。此时，构成基材的树脂优选为与增强层的基体树脂相同种类的树脂。需要说明的是，所谓相同种类的树脂。是指构成树脂的主链中的、将来自单体的各结构单元彼此键合的键合结构(例如，酯结构及酰胺键等)相同、或者通过相同的聚合性基团(例如，乙烯基等)而键合。上述相同种类的树脂优选具有来自相同单体(例如乙烯、丙烯)的结构单元。
基材的形状没有特别限定。例如，基材可以为沿一个方向延伸的长轴状的形状。此时，优选上述基材的长轴方向与上述增强层的上述长轴方向大致一致。就上述增强层而言，配置有增强层的基材在增强层的长轴方向上的强度高，并且能够高效地减轻由向增强层的长轴方向施加载荷所带来的能量。因此，通过使基材的长轴方向与增强层的长轴方向大致一致，从而能够合适地用作预期会对这些长轴方向施加载荷的用途的结构材料或增强材料。
需要说明的是，本说明书中，所谓大致一致，不仅指双方的方向的角度差为0°，还可以包括双方的方向的角度存在微小差异的情况。具体而言，本说明书中，大致一致是指双方的方向的角度差为0°以上10°以下，优选为0°以上5°以下。
2.成型体的制造方法
成型体的制造方法没有特别限定。例如，可以利用下述方法来制造成型体：将预先制作的增强层粘贴于基材的表面；或者，利用热压、激光照射，使具有沿单向取向并排列的多根增强纤维和含浸于上述增强纤维中的基体树脂的薄膜状的纤维增强树脂(也简称为“UD片材”。)与基材的表面熔合；或者，利用嵌件成型使增强层与基材一体化。此时，不使用基材，而利用热压、激光照射仅使UD片材彼此熔合，由此也能够得到仅包含增强层的成型体。
在使用UD片材制作增强层时，以各自的取向偏移层的偏移角度处于上述范围内的方式，使UD片材的角度偏移并层叠，或者将增强纤维的取向方向不同的UD片材层叠，利用热压、激光照射使UD片材熔合即可。
或者，可以针对已配置于基材上、或与更下层的纤维增强树脂层熔合的UD片材，重复进行下述工序：以偏移角度处于上述范围内的方式，配置用于形成下一纤维增强树脂层的UD片材，利用热压、激光照射形成新的纤维增强树脂层(取向偏移层)。
相对于UD片材的总质量而言的、上述增强纤维的含量优选为20质量％以上80质量％以下，更优选为30质量％以上75质量％以下，进一步优选为30质量％以上65质量％以下，特别优选为35质量％以上60质量％以下。另外，相对于UD片材的总质量而言的、上述基体树脂的含量优选为20质量％以上80质量％以下，更优选为25质量％以上70质量％以下，进一步优选为35质量％以上70质量％以下，特别优选为40质量％以上65质量％以下。
相对于UD片材的总体积而言的、上述增强纤维的含量(纤维体积含有率：Vf)优选为10体积％以上70体积％以下，更优选为15体积％以上60体积％以下，进一步优选为20体积％以上60体积％以下。
UD片材的厚度没有特别限定，优选为1μm以上500μm以下，更优选为5μm以上400μm以下，进一步优选为5μm以上300μm以下。
UD片材的使用时的方式也没有特别限定，可以直接使用单独的UD片材，也可以将UD片材适当切断而制成带状后使用。
需要说明的是，也可以以取向偏移层的偏移角度处于上述范围内的方式组装增强纤维，然后，将基体树脂含浸于增强纤维中，制作增强层。
3.用途
上述成型体的用途没有限定，作为其他结构材料的增强材料是有用的，特别是作为构成发生瞬间冲击的车辆、航空器的部件的增强材料是有用的。
上述成型体的用途的具体例中，包括：航空器及直升机等一般飞行体的部件和构件，其包括包含主翼、垂直及水平尾翼等的一次结构材料、包含副翼、方向舵及升降舵等的二次结构材料、包含座椅及台等的内部装饰材料、动力装置、液压缸、以及复合制动器等；火箭部件和构件，其包括喷嘴锥体(nozzle cones)及发动机箱等；人造卫星部件和构件，其包括天线、结构体、太阳能电池板、电池盒及望远镜等；机械部件和构件，其包括框架、轴、辊(rollers)、板弹簧、机床头、机械臂、搬运手及合成纤维罐等；高速旋转体部件，其包括离心分离机转子及铀浓缩筒等；电子电机部件和构件，其包括抛物面天线、电池部件、雷达、音响扬声器锥体(acoustic speaker cones)、计算机部件、打印机部件、个人电脑外壳及平板电脑外壳等；汽车·摩托车部件和构件，其包括框架构件、准结构构件、外板构件、内外装构件、动力装置、其他设备-液压缸、制动器、电池盒、驱动轴、发动机零件、扰流板、赛车车身(racing car bodies)、防撞锥体(crash cones)、椅子、平板电脑、电话盖、底盖(undercover)、侧盖、变速器盖、电池托盘、后踏板、备胎箱、公共汽车车身壁及卡车车身壁等；车辆部件和构件，其包括内饰材料、底板面板、顶板面板、磁悬浮列车车体(linear motor carbodies)、新干线·铁道车体、雨刷器、平板车(bogies)及座椅等；船舶部件和构件·机体，其包括包含游艇、巡洋舰及汽艇(boat)等的船舶船体、桅杆、方向舵(rudder)、螺旋桨(propeller)、硬帆、螺杆(screw)、军用船体、潜艇船体及深海探测船等；压力容器部件和构件，其包括致动器、气缸、气瓶、氢气罐、CNG罐及氧气罐等；科学装置构件·部件，其包括搅拌叶片、管、罐、底管及设备配管等；风力发电部件和构件，其包括叶片、外壳(skin)、框架结构及除冰系统等；医疗·护理设备部件和构件·用品，其包括X射线诊断装置部件、轮椅、人造骨、假足·假手、丁字拐、护理辅助器具·机器人(动力辅助工具)、行走器及护理用床等；土木建筑·基础设施部件和构件，其包括CF复合电缆、混凝土增强部件、护栏、桥梁、隧道壁、防护罩、电缆、张力杆、绞线杆(strand rods)及柔性管等；海底油田挖掘用部件和构件，其包括海洋立管、柔性套管、柔性立管和钻井立管等；运动·休闲用品，其包括钓鱼竿、卷轴(reel)、高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、滑雪板、滑雪杖、滑雪板、冰球棍(ice hockeysticks)、雪地摩托、弓箭设备、剑道用竹刀、棒球棒、游泳跳台、残疾人用运动器材和运动头盔等；自行车部件，其包括车架、盘式车轮、轮圈、车把及鞍座等；生活用品，其包括眼镜、皮包、西洋伞及圆珠笔等；以及其他产业用途的部件和构件·用品，其包括塑料托盘、容器、物流材料、树脂模具、家具、西洋伞、头盔、管、脚手板、安全鞋、保护装置、燃料电池盖、无人机叶片(drone blades)、框架、夹具及临时胎架(jig frames)等；等等。
实施例
以下，参照实施例更具体地说明本发明，但本发明的范围不限于实施例的记载。
1.成型体的制作
作为UD片材，准备在沿单向排列的碳纤维中含浸聚丙烯而得的UD片材(三井化学株式会社制，TAFNEX(注册商标)，纤维体积分率(VF)：50％，厚度0.16mm)。将该UD片材切断成纵300mm×横200mm且碳纤维的取向方向相对于纵向成为30°，制作了熔合用片材。
在聚酰亚胺制的脱模膜(底面膜)的表面重叠地配置7张熔合用片材，在其上进一步配置聚酰亚胺制的脱模膜(上表面膜)。7张熔合用片材以碳纤维的取向方向相对于沿着底面膜的表面规定的一个方向而言交替地成为30°及-30°的方式进行配置。
将上述底面膜、7张熔合用片材及上表面膜重叠而成的层叠体配置于压制装置(东洋精机制，迷你测试压制机)中，使加压时的温度为180℃，一边施加2MPa的压力，一边保持3分钟，然后，将压力释放。然后立刻将上述经热压的层叠体配置在流通30℃的冷却水的冷却用压制装置中，一边施加2MPa的压力一边保持3分钟，然后，将压力释放。然后，将层叠体从冷却用压制装置中取出，除去脱模膜，得到仅由增强层构成的成型体1，所述增强层是7层纤维增强树脂层层叠而成的。
以配置于脱模膜上的7张熔合用片材的、碳纤维的取向方向相对于沿着底面膜的表面规定的一个方向所成的角度成为表1所示的角度的方式，制作熔合用片材并热压，得到成型体2～成型体8。需要说明的是，在成型体4的制作时，准备在沿单向排列的碳纤维中含浸聚酰胺12(宇部兴产株式会社制，UBESTA3014U)而得的UD片材(纤维体积分率(VF)：50％，厚度0.16mm)。
将成型体1～成型体8的各层纤维增强树脂层中的基体树脂的种类、以及碳纤维的取向方向相对于上述一个方向所成的角度示于表1。需要说明的是，第1层是配置于最底面膜侧的层，第7层是配置于最底面膜侧的层。
[表1]
Figure BDA0004121261470000161
2.成型体的评价
针对成型体1～成型体8，将沿着上述底面膜的表面规定的一个方向作为纵向，切成纵250mm×横15mm的拉伸试验片形状。对于从各成型体切出的切出片，利用粘接剂(东亚合成株式会社制，aronalpha extra 4020)，在纵向的两端部粘贴玻璃纤维增强树脂(GFRP)制的突耳(tab)(日光化成株式会社制，NIKOLYTE NL-EG，56mm×15mm×1.5mm)，作为拉伸试验片。
将各拉伸试验片设置于拉伸试验机(株式会社岛津制作所制，AG-X 100kN)，以1.5mm/分钟的拉伸速度于23℃进行拉伸试验。按照ISO 527-5(2009年)，根据得到的应力应变曲线图，求出拉伸弹性模量、拉伸断裂强度及断裂应变。另外，将应力应变曲线图中的至断裂为止的应力的积分值作为应变能，将得到的应变能除以拉伸试验片的体积，求出每单位体积的应变能。
将成型体1～成型体8的评价结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0004121261470000171
由表2可知，观察到碳纤维的取向方向相对于成型体的长轴(纵)方向所成的角度越接近0°则拉伸弹性模量及拉伸断裂强度越变高的倾向，但另一方面，断裂应变变小(成型体5、成型体8等)。另外，在使碳纤维的取向方向为0°和90°时，也观察到同样的形状(成型体7)。
观察到若使碳纤维的取向方向接近90°则断裂应变变大的倾向，但另一方面，拉伸弹性模量下降，应变能也极端下降(成型体6)。
与此相对，若使碳纤维的取向方向为25°以上65°以下，则能够得到弹性模量高、并且断裂应变也大、应变能高的成型体(成型体1～成型体4)。
本申请为主张基于在2020年9月17日提出申请的日本申请号2020-156417号的优先权的申请，该申请的说明书、权利要求书及附图中记载的内容援引至本申请中。
产业上的可利用性
本发明的成型体的弹性高，并且减轻由载荷的施加所带来的能量的性能也高。因此，本发明的成型体能够合适地用作各种结构材料及增强材料。

Claims (16)

1.成型体，其具有将纤维增强树脂层层叠而成的增强层，所述纤维增强树脂层包含沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于所述增强纤维中的基体树脂，
所述增强层具有多层取向偏移层，所述取向偏移层是所述增强纤维相对于所述增强层的长轴方向所成的角度、即偏移角度成为25°以上65°以下或者-65°以上-25°以下的纤维增强树脂层。
2.如权利要求1所述的成型体，其中，所述多个取向偏移层具有：
所述偏移角度为25°以上65°以下的正的取向偏移层；和
所述偏移角度为-65°以上-25°以下的负的取向偏移层。
3.如权利要求1或2所述的成型体，其中，所述多个取向偏移层具有沿层叠方向连续地配置的一组取向偏移层。
4.如权利要求3所述的成型体，其中，就所述连续地配置的一组取向偏移层而言，在所有的所述取向偏移层的组中，所述偏移角度的绝对值之差为10°以下。
5.如权利要求4所述的成型体，其中，所述连续地配置的一组取向偏移层包含：
所述偏移角度为25°以上65°以下的正的取向偏移层；和
所述偏移角度为-65°以上-25°以下的负的取向偏移层。
6.如权利要求1～5中任一项所述的成型体，其中，所述增强层中的所述偏移角度的绝对值最大的取向偏移层与所述偏移角度的绝对值最小的取向偏移层之间的所述偏移角度的绝对值之差为10°以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的成型体，其中，
所述取向偏移层中的所述偏移角度的绝对值、与
包含多根增强纤维、和含浸于所述增强纤维中并且与所述取向偏移层的基体树脂熔合的基体树脂的纤维增强树脂层中的所述增强纤维相对于所述增强层的长轴方向所成的角度的绝对值
之差始终为10°以下。
8.如权利要求1～5中任一项所述的成型体，其不具有非取向偏移层，所述非取向偏移层包含相对于所述增强层的长轴方向以大于-25°且小于25°的角度取向并排列的多根增强纤维、和含浸于所述增强纤维中且与所述取向偏移层的基体树脂熔合的基体树脂。
9.如权利要求1～6中任一项所述的成型体，其不具有非取向偏移层，所述非取向偏移层包含相对于所述增强层的长轴方向以大于65°且为90°以下或者为-90°以上且小于-65°的角度取向并排列的多根增强纤维、和含浸于所述增强纤维中且与所述取向偏移层的基体树脂熔合的基体树脂。
10.如权利要求1～9中任一项所述的成型体，其中，所述基体树脂为热塑性树脂。
11.如权利要求1～10中任一项所述的成型体，其中，所述增强纤维为碳纤维或玻璃纤维。
12.成型体，其具有将纤维增强树脂层层叠而成的增强层，所述纤维增强树脂层包含沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于所述增强纤维中的基体树脂，
所述增强层的拉伸弹性模量为5.0GPa以上并且断裂应变为7.0％。
13.如权利要求1～12中任一项所述的成型体，其具有所述增强层、和表面具有所述增强层的基材。
14.如权利要求13所述的成型体，其中，所述基材为长轴状的形状，所述基材的长轴方向与所述增强层的长轴方向的角度差为0°以上10°以下。
15.如权利要求1～12中任一项所述的成型体，其仅包含所述增强层。
16.成型体的制造方法，其包括将多个薄膜状的纤维增强树脂层叠并使其彼此熔接而形成增强层的工序，所述多个薄膜状的纤维增强树脂具有沿单向取向并排列的多根增强纤维、和含浸于所述增强纤维中的基体树脂，
将多个薄膜状的纤维增强树脂以形成多层纤维增强树脂层的角度进行配置并使其熔合而形成所述增强层，所述纤维增强树脂层是所述增强纤维相对于所述增强层的长轴方向所成的角度、即偏移角度成为25°以上65°以下或者-65°以上-25°以下的纤维增强树脂层。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005324473A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Honda Motor Co Ltd 繊維マット
CN102844483A (zh) * 2009-11-27 2012-12-26 Sgl碳欧洲股份公司 由具有定向纤维取向的有限长的增强纤维连续制造短纤维无纬织物的方法
JP2019048400A (ja) * 2017-09-08 2019-03-28 三菱重工業株式会社 積層構造体およびその製造方法
CN111278641A (zh) * 2017-11-01 2020-06-12 日东电工株式会社 层叠物及加强片
CN111648027A (zh) * 2020-05-26 2020-09-11 南京工业大学 一种基于超薄纤维预浸料的高性能碳纤维层合板及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3250901B2 (ja) * 1994-02-07 2002-01-28 三井化学株式会社 繊維補強樹脂シートの積層体の製造方法
JP5167953B2 (ja) * 2008-05-27 2013-03-21 東レ株式会社 積層基材、繊維強化プラスチック、およびそれらの製造方法
JP7162887B2 (ja) 2019-03-27 2022-10-31 株式会社ササキコーポレーション 地下茎作物収穫機
JP2021160263A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 Ntn株式会社 Ｆｒｐ製円筒体および動力伝達軸

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005324473A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Honda Motor Co Ltd 繊維マット
CN102844483A (zh) * 2009-11-27 2012-12-26 Sgl碳欧洲股份公司 由具有定向纤维取向的有限长的增强纤维连续制造短纤维无纬织物的方法
JP2019048400A (ja) * 2017-09-08 2019-03-28 三菱重工業株式会社 積層構造体およびその製造方法
CN111278641A (zh) * 2017-11-01 2020-06-12 日东电工株式会社 层叠物及加强片
CN111648027A (zh) * 2020-05-26 2020-09-11 南京工业大学 一种基于超薄纤维预浸料的高性能碳纤维层合板及其制备方法

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