TW201829565A - 切口型預浸漬物及切口型預浸漬物之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種中間基材(切口型預浸漬物)，其係固化時的表面品質與力學特性優異，能得到三次元形狀追隨性良好之纖維強化塑膠。該切口型預浸漬物係於包含樹脂及經單向配向的強化纖維之預浸漬物中，具有實質上平行於強化纖維的配向方向之切口(以下，將實質上平行於強化纖維的配向方向之切口稱為平行切口)及橫切強化纖維之切口(以下，將橫切強化纖維之切口稱為橫斷切口)。

Description

切口型預浸漬物及切口型預浸漬物之製造方法
本發明關於切口型預浸漬物及其製造方法，該切口型預浸漬物適合作為在成形時具有良好的形狀追隨性，在固化時具有高的力學特性之纖維強化塑膠的中間基材。
包含強化纖維與樹脂的纖維強化塑膠，由於比強度、比彈性模數高，力學特性優異，具有耐候性、耐藥品性等的高機能特性等，在產業用途中亦受到矚目，於航空機、太空飛行機、汽車、鐵路、船舶、電化製品、運動等之構造用途中有所擴展，其需求係正在逐年升高。
作為纖維強化塑膠的中間基材，有SMC(片模塑複合物)。SMC通常係將分割成25mm左右且含浸熱硬化性樹脂的短切股束(chopped strand)予以任意地分散之片狀基材，已知是適合成形為具有複雜的三次元形狀之纖維強化塑膠的材料。然而，由SMC所成形的纖維強化塑膠由於短切股束的分布不均，必然會發生配向不均，而成形體的力學特性降低，或其值之偏差變大。作為安定地展現高力學特性的纖維強化塑膠之成形法，已知將 在連續的強化纖維中含浸有樹脂的預浸漬物予以積層，藉由高壓釜進行成形之方法。然而，於使用連續纖維的預浸漬物中，由於變形能力不足而發生皺紋或強化纖維的推拉，難以成形為三次元形狀等的複雜形狀。
為了彌補如上述的材料之缺點，有揭示藉由在由連續的強化纖維與樹脂所構成的預浸漬物中導入切口來分割強化纖維，而能流動且力學特性的偏差亦變小之基材(例如專利文獻1、2、3)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開昭63-247012號公報
專利文獻2：日本發明專利第5167953號公報
專利文獻3：日本發明專利第5223354號公報
與SMC比較下，專利文獻1至專利文獻3中記載之方法雖然力學特性大幅提高，偏差亦變小，但是於專利文獻1中在適用作為構造材料時，不能說是充分的強度，三次元形狀追隨性亦沒有最合適化。又，於專利文獻2、3中，雖然藉由減小切口的開口而表面品質‧三次元形狀追隨性良好，且在固化時展現高的表面品質與優異的力學特性，但是在賦形性上有提升的空間。
本發明鑒於如此的背景技術，提供一種中間基材(切口型預浸漬物)，其可一邊在固化時展現優異的 表面品質與力學特性，一邊得到提高三次元形狀追隨性的纖維強化塑膠。
本發明為了解決如此的課題，採用如以下的手段。
(1)一種切口型預浸漬物，其係於包含樹脂及經單向配向的強化纖維之預浸漬物中，具有實質上平行於強化纖維的配向方向之切口(以下，將實質上平行於強化纖維的配向方向之切口稱為平行切口)及橫切強化纖維之切口(以下，將橫切強化纖維之切口稱為橫斷切口)。
依照本發明，可得到一種中間基材(切口型預浸漬物)，其可一邊展現固化時的表面品質與力學特性，一邊得到三次元形狀追隨性良好之纖維強化塑膠。
1‧‧‧預浸漬物
2‧‧‧橫斷切口
3‧‧‧平行切口
4‧‧‧預浸漬物之強化纖維的配向方向
5‧‧‧預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面
6‧‧‧斷續的橫斷切口(相對於強化纖維的配向方向而言正的角度)
7‧‧‧斷續的橫斷切口(相對於強化纖維的配向方向而言負的角度)
8‧‧‧斷續的橫斷切口之列(複數的切口形成斷續的直線而產生的列)
9‧‧‧斷續的平行切口之列(複數切口形成斷續的直線而產生的列)
圖1係本發明之切口型預浸漬物的概念圖。
圖2係本發明之切口型預浸漬物中所用的切口圖案之一例。
圖3係本發明之切口型預浸漬物中所用的切口圖案之一例。
圖4係本發明之切口型預浸漬物中所用的切口圖案之一例。
[實施發明之形態]
本發明者們為了得到在成為纖維強化塑膠時，一邊展現優異的力學特性，一邊三次元形狀追隨性良好之中間基材，發現：製作出一種基材，其提高平板的伸張性，同時預浸漬物之面內剪切所造成的變形阻力小。因此，得知藉由於包含經單向配向的強化纖維與樹脂之預浸漬物中，具有橫切強化纖維之切口及實質上平行於強化纖維的配向方向之切口，而提高強化纖維的配向方向及相對於強化纖維的配向方向為直角的平面之流動性，同時在切口型預浸漬物之賦形時減小面內剪切阻力，使預浸漬物容易變形，而提高對於三次元形狀的追隨性，可解決如此的課題。
還有，將實質上平行於強化纖維的配向方向之切口稱為平行切口，將橫切強化纖維之切口稱為橫斷切口。
此處所謂的「實質上平行於強化纖維的配向方向之切口(平行切口)」，就是指將各自的切口之後述投影長度Ws除以該切口的長度而得之值為0.03以下之切口。
此處關於平行切口，只要是將後述投影長度Ws除以該切口的長度而得之值小於0.03的切口即可，例如滿足平行切口的條件之切口，即使為稍微切斷預浸漬物中之配向紊亂的強化纖維等，也將該切口作為平行切口看待。
所謂的「橫切強化纖維之切口(橫斷切口)」，就是指將各自的切口之後述投影長度Ws除以該切口的 長度而得之值大於0.03之切口。
如圖1中所示，本發明之切口型預浸漬物1包含樹脂及經單向配向的強化纖維。而且，於本發明之切口型預浸漬物中，具有橫切強化纖維之方向的(即，預浸漬物之與強化纖維的配向方向4所成之角度θ的)橫斷切口2及平行切口3。
此處關於橫斷切口，只要是將後述投影長度Ws除以該切口的長度而得之值大於0.03，即具有圖1等所示之角度θ為一定以上的角度之切口即可，即可為如圖2所示之具有相同的正負角度±α之橫斷切口，也可為如圖3所示之角度θ大的(具體而言，角度θ為30度以上的)橫斷切口。
本發明之切口型預浸漬物由於強化纖維為單向配向，藉由使強化纖維的配向方向各自成為任意的方向，重疊(積層)各切口型預浸漬物，具有任意的力學特性之成形體之設計係成為可能。
再者，通常強化纖維的配向方向係剛性高而難以伸張，但是藉由橫斷切口分割強化纖維，由於在賦形時橫斷切口係開口，切口型預浸漬物之朝向強化纖維的配向方向之伸張係成為可能，再者藉由平行切口，由於在賦形時平行切口亦開口，亦可提高朝向與強化纖維的配向方向成直角的平面之伸張性。再者，藉由橫斷切口及平行切口，由於切口型預浸漬物在賦形時容易變形，故可提高對於三次元形狀的追隨性。
另外，本發明之切口型預浸漬物的平行切口 ，係因周圍的纖維及樹脂之流動，而在成形時切口堵塞，或切口的大小變小，故成形體具有與僅具有橫斷切口的成形體相同的力學特性，或即使平行切口稍微切斷預浸漬物中的配向紊亂的強化纖維，也由於該切斷區域為極少，而成形體的力學特性之降低為極少。
還有，於本說明書中，只要沒有特別預先指明，則於纖維或包含纖維的用語(例如「纖維方向」等)中，所謂的纖維表示強化纖維。
作為本發明之切口型預浸漬物中所用的強化纖維，例如可舉出使用芳香族聚醯胺纖維、聚乙烯纖維、聚對伸苯基苯并唑(PBO)纖維等之有機纖維、玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維、氧化鋁纖維、基拉諾(Tyranno)纖維、玄武岩纖維、陶瓷纖維等之無機纖維、不銹鋼纖維或鋼纖維等之金屬纖維，硼纖維、天然纖維、改性天然纖維等作為纖維使用的強化纖維等。其中，尤其碳纖維由於為此等強化纖維之中較輕量，而且於比強度及比彈性模數中具有特別優異的性質，再者耐熱性或耐藥品性亦優異，故適合希望輕量化的汽車面板等之構件。其中，較佳為容易得到高強度的碳纖維之聚丙烯腈(PAN)系碳纖維。
作為包含本發明之切口型預浸漬物的樹脂(以下，亦稱為基質樹脂)，例如可舉出環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂、苯氧樹脂、醇酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等之熱硬化 性樹脂，或聚醯胺、聚縮醛、聚丙烯酸酯、聚碸、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚酯、丙烯酸、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等之氟系樹脂、聚矽氧等之熱塑性樹脂。其中，特佳為使用熱硬化性樹脂。
由於基質樹脂為熱硬化性樹脂，切口型預浸漬物在室溫下具有膠黏性，故積層該切口型預浸漬物時，藉由黏著而與上下的該預浸漬物一體化，可保持著如所意圖的積層構成，進行成形。另一方面，於包含熱塑性樹脂作為室溫下沒有膠黏性的基質樹脂之切口型預浸漬物中，由於在積層切口型預浸漬物時該預浸漬物彼此滑動，故成形時積層構成會偏移，結果成為纖維的配向不均大之纖維強化塑膠。特別地，以具有凹凸部的模具進行成形時，其差異係顯著地出現。
又，本發明之切口型預浸漬物係沒有特別的限定，可密著於膠帶狀支撐體上。由於將具有切口的預浸漬物密著於膠帶狀支撐體上，即使全部的纖維被切口所分割，也可保持其形態，在賦形時沒有纖維脫落而變散亂之問題。基質樹脂較佳為具有膠黏性的熱硬化性樹脂。此處，所謂的膠帶狀支撐體，可舉出牛皮紙等之紙類或聚乙烯‧聚丙烯等之聚合物薄膜類、鋁等之金屬箔類等，再者為了得到與樹脂的脫模性，亦可將聚矽氧系或「Teflon(註冊商標)」系的脫模劑或金屬蒸鍍等賦予至表面。再者，於熱硬化性樹脂之中，更佳可為環氧樹脂 或不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、丙烯酸樹脂等或彼等之混合樹脂。其中，環氧樹脂與碳纖維組合而得的強化纖維複合材料係力學特性最優異。
如前述，本發明之切口型預浸漬物具有橫斷切口及平行切口。經由橫斷切口所分割的強化纖維係可為全部，也可為僅一部分，但是為了將使用切口型預浸漬物的成形品之力學特性保持固定，較佳為藉由橫斷切口分割實質上全部的強化纖維。
此處，所謂的「藉由橫斷切口分割實質上全部的強化纖維」，就是指於預浸漬物中，未經由本發明之切口分割的連續強化纖維與樹脂所構成的區域所佔有的面積之合計佔預浸漬物的全部面積之比例小於5%者。
於本發明中，平行切口之長度為任意，但是平行切口之長度(以下，稱為平行切口長度)亦可具有周期性。此時，平行切口長度亦可實質上相同。
此處，所謂的「平行切口長度具有周期性」，就是指平行切口之長度在強化纖維的配向方向中具有一定的周期而變動。
再者，所謂的「平行切口長度為實質上相同」，就是指求出平行切口之長度的平均值，相對於前述平均值而言各自的平行切口之長度之比(各自的平行切口長度/平行切口長度的平均值)為0.5以下或1.5以上的平行切口之數的比例小於5%者。
強化纖維的配向方向4中的平行切口之間隔為任意，但是此間隔(以下將強化纖維的配向方向中的平 行切口之間隔稱為配向方向的平行切口間隔)亦可具有周期性。此時，配向方向的平行切口間隔亦可實質上相同。
此處，所謂的「配向方向的平行切口間隔具有周期性」，就是指配向方向的平行切口間隔在強化纖維的配向方向中具有一定的周期而變動者。
所謂的「配向方向的平行切口間隔為實質上相同」，就是指求出強化纖維的配向方向中最接近的平行切口之間隔的長度之平均值，相對於前述平均值而言各自之配向方向的平行切口間隔之比(各自之配向方向的平行切口間隔/配向方向的平行切口間隔的平均值)為0.5以下或1.5以上的平行切口間隔之數的比例小於5%者。
預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面5上之相鄰的平行切口彼此之間隔(以下，稱為直角方向的平行切口間隔)為任意，但亦可具有周期性。此時，直角方向的平行切口間隔亦可實質上相同長度，再者當直角方向的平行切口間隔為相同長度時，其長度與後述Ws係可相同長度，也可相異。
此處，所謂的「直角方向的平行切口間隔具有周期性」，就是指預浸漬物之與強化纖維的配向方向相同面內的直角方向中之平行切口的間隔係在與強化纖維的配向方向相同面內的直角方向中具有一定的周期而變動。
所謂的「直角方向的平行切口間隔為實質上相同長度」，就是指求出預浸漬物之與強化纖維的配向 方向相同面內的直角方向中，最接近的平行切口之間隔的長度之平均值，相對於前述平均值而言各自之直角方向的平行切口間隔(各自之直角方向的平行切口間隔/直角方向的平行切口間隔之平均值)之比為0.5以下或1.5以上的平行切口之比例的合計小於5%者。
於任意的橫斷切口與平行切口之位置關係中，各自可相接，也可不相接。當橫斷切口與平行切口不相接時，橫斷切口與平行切口間之距離係可固定，也可相異。另一方面，當橫斷切口與平行切口相接時，接於各自的橫斷切口之平行切口之數或接於各自的平行切口之橫斷切口之數亦可為幾個。
又，於橫斷切口與平行切口之位置關係中，相鄰平行切口的至少一個亦可與橫斷切口相接。此時，平行切口亦可在橫斷切口之端部相接。再者，可1個平行切口與橫斷切口的一端部接觸，該平行切口與在與強化纖維的配向方向成直角的平面中相鄰的另一平行切口係與同一橫斷切口之另一端部接觸。
另外，當平行切口與橫斷切口相接時，從平行切口中的與橫斷切口相接之位置起到該平行切口的端部為止之長度為任意。此時，可在平行切口的切口中央，與橫斷切口相接。
此處，所謂的「相接」，就是指橫斷切口與平行切口交叉，或在至少任一個端部接觸。
所謂之「平行切口的切口中央」，就是從平行切口的一端起到與橫斷切口交叉的地方為止之長度中 之較短者之長度係該平行切口之長度WL的0.3倍以上者。
橫斷切口的長度係可相同，也可相異，但為了將本切口型預浸漬物的操作性及使用切口型預浸漬物的成形品之力學特性‧表面品質保持固定，橫斷切口較佳為實質上相同長度。
此處，所謂的「橫斷切口為實質上相同長度」，就是指相對於將任意的1m2之切口型預浸漬物中所包含的橫斷切口之長度的和除以該橫斷切口的個數而得之值(橫斷切口之長度的平均值)，任意的橫斷切口之長度之比(任意的橫斷切口之長度/橫斷切口之長度的平均值)為0.5以下或1.5以上的橫斷切口之數的比例小於5%者。
而且，經由橫斷切口所分割的強化纖維之長度係可相同，也可相異，但為了將本切口型預浸漬物的操作性及使用切口型預浸漬物的成形品之力學特性保持固定，經由橫斷切口所分割的強化纖維較佳為實質上相同長度L，藉此，三次元形狀追隨性良好，且一邊在固化時展現高的表面品質與優異的力學特性，一邊能成形為將其力學特性保持固定之成形體。
所謂之「經由橫斷切口所分割的強化纖維為實質上相同長度L」，就是指於任意的1m2之切口型預浸漬物中，對於藉由所包含的任意之橫斷切口與和該橫斷切口分割相同的強化纖維之最接近的橫斷切口(成對的切口)所分割的強化纖維之長度的平均值(將此值當作L)，比該平均值長或短10mm以上的纖維所配向的面積之合計佔預浸漬物的全部面積之比例小於5%者。
平行切口之長度係可相同，也可相異，但為了將本切口型預浸漬物的操作性及使用切口型預浸漬物的成形品之力學特性保持固定，平行切口之長度較佳為實質上相同長度WL。
此處，所謂的「平行切口為實質上相同長度WL」，就是指於任意的1m2之切口型預浸漬物中，相對於將所包含的平行切口之長度之和除以該平行切口的個數而得之值(平行切口之長度的平均值，將此稱為WL)而言，各自的平行切口之長度之比(各自的平行切口之長度/WL)為0.5以下或1.5以上的橫斷切口之數的比例之合計小於5%者。
再者，本發明之切口型預浸漬物係前述橫斷切口為實質上相同長度W，強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度為實質上相同角度θ，將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面後之投影長度當作Ws，將Ws除以W而得之值當作Wt時，Wt為大於0.03且為0.75以下。此處，Wt表示橫斷切口與預浸漬物之強化纖維的配向方向所成的角度。Wt小者係切口不易開口，從表面品質與力學特性之維持的觀點來看較宜。Wt較佳為0.05以上0.7以下，更佳為0.1以上0.5以下。
此處，所謂之「強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度為實質上相同角度θ」，就是將強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度的平均當作θ時，比θ大2度以上或小的切口所 佔有的比例少於5%者。
如前述，較佳係橫斷切口為實質上相同長度，平行切口為實質上相同長度WL，作為更佳的形態，平行切口為實質上相同長度WL，強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度為實質上相同角度θ，經由橫斷切口所分割的強化纖維為實質上相同長度L，將L除以WL而得之值當作Lr時，由於Lr大於1且為300以下，而切口型預浸漬物的三次元形狀追隨性良好，且能成形為在固化時展現高的表面品質與優異的力學特性之成形體。Lr為1以下者係意指平行切口比所分割的強化纖維更長，在賦形時有切口型預浸漬物的纖維脫落而散亂分離之可能性，若Lr大於300，則平行切口之長度小，無法充分得到形狀追隨性的提高。作為Lr之範圍，較佳為2~100，更佳為4~50。
再者，將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面後之投影長度當作Ws，將WL除以Ws而得之值當作Wr時，由於Wr大於0且為100以下之範圍內，可兼備平行切口與橫斷切口，成為一邊展現優異的力學特性、一邊提高三次元形狀追隨性的中間基材。0係意指平行切口不存在，若Wr大於100，則平行切口之長度短，無法充分得到形狀追隨性之提高。作為Wr之範圍，較佳為0.2~50，更佳為1~30。
此處，所謂的「將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面後之投影長度當作Ws」，就是指例如如同圖1所示，對於切口，將相對 於強化纖維的配向方向而言垂直方向(纖維正交方向5)當作投影面，從切口垂直(纖維長度方向4)地投影至該投影面時的長度。
本發明之切口型預浸漬物係藉由平行切口為實質上相同長度WL，經由前述橫斷切口所分割的強化纖維為實質上相同長度L，將強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度當作θ，於任意的1m2之切口型預浸漬物中，將強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度形成實質上相同角度θ的橫斷切口之數當作N1個，且將平行切口之數當作N2個，將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面後之投影長度當作Ws時，(WL‧sinθ‧N2)/(Ws‧N1‧L)大於0mm-1且為10mm-1以下，而可成為較佳的態樣。由於成為如此的範圍，可兼備平行切口與橫斷切口，且成為一邊展現優異的力學特性，一邊提高三次元形狀追隨性之中間基材。橫斷切口與平行切口的長度之比為0mm-1者係意指平行切口不存在，且若比10mm-1更大，則由於經由橫斷切口所分割的強化纖維之長度過短，力學特性的維持變困難。作為(WL‧sinθ‧N2)/(Ws‧N1‧L)之範圍，較佳為0.025~8mm-1，更佳為0.05~6mm-1，尤佳為0.1~4mm-1。
本發明之切口型預浸漬物係藉由特別界定切口型預浸漬物中之任意的1m2中所包含之橫斷切口與平行切口之長度的總和，而可成為更佳的態樣。具體而言，任意的1m2之切口型預浸漬物中所包含的橫斷切口與平 行切口之長度的總和較佳在40~20000m之範圍。若比此範圍更小則經由橫斷切口所分割的強化纖維之長度變過長，得不到/看不到因具有橫斷切口及平行切口而造成的賦形性之提高效果，若更大則由於經由橫斷切口所分割的纖維過短，而力學特性的維持變困難，或有因橫斷切口或平行切口而切口型預浸漬物的纖維脫落且散亂分離之情況。較佳為100~10000m，更佳為200~5000m之範圍。
本發明之切口型預浸漬物係藉由特別界定切口型預浸漬物中之任意的1m2中所包含的橫斷切口之長度的總和與平行切口之長度的總和之比，而可成為更佳的態樣。此時，本發明之切口型預浸漬物的平行切口之長度的總和相對於橫斷切口之長度的總和之比R(平行切口之長度的總和/橫斷切口之長度的總和)宜滿足0<R<100。R為0者表示平行切口不存在，於100以上時，經由橫斷切所分割的強化纖維之長度變過長而形狀追隨性差，或有因平行切口而切口型預浸漬物的纖維脫落且散亂分離之情況。作為本發明之切口型預浸漬物的平行切口之長度的總和相對於橫斷切口之長度的總和之比R的範圍，較佳為0.25<R<50，更佳為0.5<R<30。
為了得到本發明之切口型預浸漬物，作為在預浸漬物中導入切口之方法，有首先製作經單向並絲的強化纖維，即經單向配向的強化纖維之預備預浸漬物，然後藉由使用切刀的手作業或裁切機導入切口之方法，或於經單向配向的強化纖維之預浸漬物製造步驟中，連 續地按壓在指定位置配置有刀刃的旋轉刀輥，或多層地重疊預備預浸漬物，以在指定位置配置有刀刃的模具壓切，或藉由雷射照射而切斷纖維等之方法。簡易地在預備預浸漬物中導入切口時，使用手作業或裁切機之方法為適合，但考慮生產效率而大量地製作時，使用壓切之方法為適合，當選擇預浸漬物中的特定位置而導入切口時，使用雷射之方法為適合。當然，此等係不受前述之製作方法所限定。
使用旋轉刀輥時，可直接削出輥，設定指定的刀刃，但藉由在磁性輥等中削出平板，捲附在指定位置配置有刀刃的片狀模具，由於刀刃的替換容易而較佳。藉由使用如此的旋轉刀輥，即使為小的(具體而言切口長度為1mm以下)切口，也可良好地插入。於導入切口後，更以輥等熱壓接切口型預浸漬物，藉由在切口部中充填、熔黏樹脂，亦可提高操作性。
總之，本發明之切口型預浸漬物之製造方法較佳為具有於包含經單向配向的強化纖維及樹脂之預浸漬物中，插入第1切口之步驟1與插入第2切口之步驟2，第1切口係橫斷纖維之切口，第2切口係平行於纖維之切口。如此地，藉由分開切口的插入步驟，而將品質保持固定的切口型預浸漬物之製造係變容易。又，步驟1與步驟2中的切口之插入方法未必需要是相同的方法，可在步驟1與步驟2中使用不同的手法來插入切口。
再者，步驟1與步驟2之順序係可任一步驟為先，其順序係沒有特別的限定。又，亦可將步驟1及步驟 2各自分成複數次而實施。切口插入之方法不同時，或藉由旋轉刀輥的刀刃能同時插入平行切口與橫斷切口時等之能同時實施步驟1與步驟2時，亦可同時實施步驟1與步驟2。
作為本發明之切口型預浸漬物及使用此的纖維強化塑膠之用途，有要求強度、剛性、輕量性之自行車用品、高爾夫等的運動構件之軸桿或頭部、門或座椅框架等之汽車構件、機械手臂等之機械零件。其中，可較佳地適用於除了強度、輕量，還有構件形狀複雜的如本材料之要求形狀追隨性的片狀嵌板或座椅框架等之汽車零件。
[實施例]
以下，藉由實施例更具體地說明本發明，惟本發明不受實施例中記載的發明所限定。
<切口型預浸漬物之製造>
藉由在「Torayca(商標註冊)」預浸漬物片P3052S-15(強化纖維：T700S，樹脂：2500，強化纖維的體積含有率：56%，積層單面離型紙)中插入切口，而得到以等間隔具有規則的切口之切口型預浸漬物。切口區域為預浸漬物全體。
於實施例1、2中，推壓至在指定位置配置有刀刃的旋轉刀輥，分成：作為第1切口，插入強化纖維所成的角度θ各自為14°、90°的貫穿預浸漬物片之橫斷切口之步驟1，與作為第2切口，插入貫穿預浸漬物片的平行切口之步驟2，而插入切口。預浸漬物片係以離型紙擔持 ，於切口插入時在離型紙中亦插入切口直到厚度50%左右為止。
於於實施例3中，使用自動裁切機，插入橫斷切口與強化纖維所成的角度θ為45°的橫斷切口與平行切口。藉由自動裁切機，預浸漬物片係連離型紙一起被裁切。
<面內剪切特性評價試驗>
將切口型預浸漬物之強化纖維的配向方向當作0°，於45°方向中切出指定的預浸漬物，以長度150±1mm、寬度50±1mm之尺寸積層8層([45°/-45°]4)，得到積層基材後，將標點間距離設為100mm，使用扭力板手，以0.3N‧m鎖住拉伸夾具的兩端2個地方。將此在60度之溫度條件下，以目視確認在切口型預浸漬物中沒有皺紋或鬆弛，且初期荷重實質上為0N後，以1.0mm/分鐘的十字頭速度拉伸，測定1分鐘後的荷重。再者，於本實施例中，作為試驗機，使用安裝有100N荷重單元的島津製作所(股)製之台式試驗機「Autograph AG-X plus(註冊商標)」。所測定的試驗片之數為n=5，將平均值當作荷重。還有，面內剪切特性評價試驗之結果係記載於表2的「荷重(N)」之欄中。
<平板成形試驗>
將切口型預浸漬物之強化纖維的配向方向當作0°，於0°方向中切出指定的基材，以長度100mm×100mm之尺寸積層32層([0°/90°]8s)，藉由加熱型加壓成型機，於12MPa之加壓下，在150℃×15分鐘之環境下使其硬化‧ 流動，而得到平板狀的成形體。測定所得之平板狀的成形體之面積，將以所積層的100mm×100mm之面積為1時的面積比率評價當作加壓伸張比率。
表1、2中顯示實施例、比較例之切口形狀及試驗結果。
(實施例1)
使切口型預浸漬物的切口圖案成為如圖2的切口圖案。橫斷切口為實質上相同長度，藉由該橫斷切口分割實質上全部的強化纖維。經由橫斷切口所分割的強化纖維之長度L為25mm，將橫斷切口投影於垂直於強化纖維的平面上之投影長度Ws為0.24mm，強化纖維的配向方向與橫斷切口所成的角度θ為14°，平行切口之長度WL為1mm，平行切口彼此之間隔為3.18mm。
Lr為25，Wr為4.13，(WL‧sinθ‧N2)/(Ws‧N1‧L)為0.04，1m2中的切口長度之和(橫斷切口與平行切口之長度的總和)約323m，平行切口之長度的總和相對於橫斷切口之長度的總和之比R成為0.95。所得之平板係有周緣部稍微欠缺的地方，但纖維伸長而擴展成圓狀，加壓伸張比率成為2.2。面內剪切特性評價試驗之荷重成為1.2N。
(實施例2)
使切口型預浸漬物的切口圖案成為如圖3的切口圖案。橫斷切口為實質上相同長度，藉由該橫斷切口分割實質上全部的強化纖維。經由橫斷切口所分割的強化纖維之長度L為25mm，將橫斷切口投影於垂直於強化纖維 的平面上之投影長度Ws為1mm，強化纖維的配向方向與橫斷切口所成的角度θ為90°，平行切口之長度WL為1mm，平行切口彼此之間隔為3.18mm。
Lr為25，Wr為1，(WL‧sinθ‧N2)/(Ws‧N1‧L)為0.16，1m2中的切口長度之和(橫斷切口與平行切口之長度的總和)約197m，平行切口之長度的總和相對於橫斷切口之長度的總和之比R成為3.94。所得之平板係纖維伸長而擴展成圓狀，加壓伸張比率成為2.3。面內剪切特性評價試驗之荷重成為1.1N。
(實施例3)
使切口型預浸漬物的切口圖案成為如圖4的切口圖案。橫斷切口為實質上相同長度，藉由該橫斷切口分割實質上全部的強化纖維。經由橫斷切口所分割的強化纖維之長度L為25mm，將橫斷切口投影於垂直於強化纖維的平面上之投影長度Ws為12.5mm，強化纖維的配向方向與橫斷切口所成的角度θ為45°，平行切口之長度WL為10mm，平行切口彼此之間隔為12.5mm。
Lr為2.5，Wr為0.8、(WL‧sinθ‧N2)/(Ws‧N1‧L)為0.05，1m2中的切口長度之和(橫斷切口與平行切口之長度的總和)約120m，平行切口之長度的總和相對於橫斷切口之長度的總和之比R成為1.13。所得之平板係纖維伸長而擴展成圓狀，加壓伸張比率成為2.1。面內剪切特性評價試驗之荷重成為0.7N。
(比較例1)
除了不插入平行切口以外，使切口型預浸漬物的切 口圖案成為與實施例1相同的切口圖案。所得之平板係有周緣部稍微欠缺的地方，但纖維伸長而擴展成圓狀，加壓伸張比率成為2.0。面內剪切特性評價試驗之荷重成為1.7N。
(比較例2)
除了不插入平行切口以外，使切口型預浸漬物的切口圖案成為與實施例2相同的切口圖案。所得之平板係纖維伸長而擴展成圓狀，加壓伸張比率成為2.2。面內剪切特性評價試驗之荷重成為1.5N。
(比較例3)
除了不插入平行切口以外，使切口型預浸漬物的切口圖案成為與實施例3相同的切口圖案。所得之平板係纖維伸長而擴展成圓狀，加壓伸張比率成為2.05。面內剪切特性評價試驗之荷重成為1N。
將強化纖維的配向方向與橫斷切口所成的角度θ在表中以切口角度θ表示。

Claims (10)

  1. 一種切口型預浸漬物，其係於包含樹脂及經單向配向的強化纖維之預浸漬物中，具有實質上平行於強化纖維的配向方向之切口(以下，將實質上平行於強化纖維的配向方向之切口稱為平行切口)及橫切強化纖維之切口(以下，將橫切強化纖維之切口稱為橫斷切口)。
  2. 如請求項1之切口型預浸漬物，其中該平行切口係實質上相同長度WL，該橫斷切口係實質上相同長度W，藉由該橫斷切口，分割實質上全部的強化纖維，經由該橫斷切口所分割的強化纖維係實質上相同長度L。
  3. 如請求項1或2之切口型預浸漬物，其中該橫斷切口係實質上相同長度W，強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度係實質上相同角度 θ，將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面後之投影長度當作Ws，將Ws除以W而得之值當作Wt時，Wt為大於0.03且為0.75以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之切口型預浸漬物，其中該平行切口係實質上相同長度WL，經由該橫斷切口所分割的強化纖維係實質上相同長度L。 強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度係實質上相同角度 θ， 將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向成直角的平面後之投影長度當作Ws，將L除以WL而得之值當作Lr，將WL除以Ws而得之值當作Wr時，Lr為大於1且為300以下，且Wr為大於0且為100以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之切口型預浸漬物，其中該平行切口係實質上相同長度WL，經由該橫斷切口所分割的強化纖維係實質上相同長度L，將強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度當作θ，於任意的1m 2之切口型預浸漬物中，將強化纖維的配向方向與橫斷切口所成夾角中之較小夾角角度形成實質上相同角度θ的橫斷切口之數當作N1個，且將平行切口之數當作N2個，將橫斷切口投影於預浸漬物之與強化纖維的配向方向相同面內的直角方向後之投影長度當作Ws時，(WL‧sinθ‧N2)/(Ws‧N1‧L)為大於0mm -1且為10mm -1以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之切口型預浸漬物，其中任意的1m 2之切口型預浸漬物中所包含的橫斷切口與平行切口之長度的總和為40~20000m。
  7. 如請求項1至6中任一項之切口型預浸漬物，其中任意的1m 2中所包含的平行切口之長度的總和相對於橫斷切口之長度的總和之比R為0<R<100。
  8. 一種切口型預浸漬物之製造方法，其係如請求項1至7中任一項之切口型預浸漬物之製造方法，其具有插入 橫斷切口之步驟1與插入平行切口之步驟2。
  9. 一種切口型預浸漬物之製造方法，其具有於包含樹脂及經單向配向的強化纖維之預浸漬物中，插入第1切口之步驟1與插入第2切口之步驟2，第1切口係橫斷強化纖維之切口，第2切口係平行於強化纖維之切口。
  10. 一種纖維強化塑膠，其係使用如請求項1至7中任一項之切口型預浸漬物而得。
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