TWI376397B - Prepreg, preform and manufacturing method of moldings - Google Patents

Prepreg, preform and manufacturing method of moldings Download PDF

Info

Publication number
TWI376397B
TWI376397B TW98125613A TW98125613A TWI376397B TW I376397 B TWI376397 B TW I376397B TW 98125613 A TW98125613 A TW 98125613A TW 98125613 A TW98125613 A TW 98125613A TW I376397 B TWI376397 B TW I376397B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
prepreg
fiber
less
mass
molded article
Prior art date
Application number
TW98125613A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201008988A (en
Inventor
Atsuki Tsuchiya
Masato Honma
Hideaki Sasaki
Shoji Murai
Original Assignee
Toray Industries
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
Priority claimed from JP2008198458A external-priority patent/JP5304086B2/ja
Priority claimed from JP2008198457A external-priority patent/JP5304085B2/ja
Priority claimed from JP2008197812A external-priority patent/JP5304084B2/ja
Priority claimed from JP2008198456A external-priority patent/JP2010037358A/ja
Priority claimed from JP2009085469A external-priority patent/JP4862913B2/ja
Application filed by Toray Industries filed Critical Toray Industries
Publication of TW201008988A publication Critical patent/TW201008988A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI376397B publication Critical patent/TWI376397B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B29C70/205Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres the structure being shaped to form a three-dimensional configuration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/212Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase and solid additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/247Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using fibres of at least two types
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2793/00Shaping techniques involving a cutting or machining operation
    • B29C2793/0036Slitting
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495Thickness [relative or absolute]
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/24994Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

1376397 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及,樹脂浸潤於纖維強化基材之預浸漬物,及 將其積層而得之預成形品。更詳言之,涉及強化纖維具有 特定之二維配向角而具有特定厚度之預浸漬物,及將其積 層而得之預成形品。本發明並涉及預浸漬物的製造方法。 【先前技術】 纖維強化塑膠(FRP)重量輕而具有優良之力學特性,已 廣泛使用於電氣·電子機器用途、土木·建築用途、機械· 機構零件用途、機器人用途、二輪車·汽車用途、航太用 途等。用於這些FRP之強化纖維有鋁纖維、不銹鋼纖維等 金屬纖維,芳族聚醯胺纖維、PBO纖維等有機纖維,及碳 化矽纖維等無機纖維,碳纖維等》其中,從比強度、比剛 性特優,能獲得超群之輕量性的觀點,碳纖維尤適用。 於此,作碳纖維強化塑膠(CFRP)等FRP之代表形態,可 舉出積層預浸漬物而得之預成形材經壓製成形(施加壓力 下脫泡並賦形之成形方法)的成形品。此預浸漬物之製造方 法一般係,使連續之強化纖維排列於一方向,或經織物加 工成強化纖維基材,以樹脂浸潤。 使用此預浸漬物之成形品可獲得優良力學特性。另一方 面,因強化纖維係直接以連續體使用,不適於成形爲複雜 形狀。又因預浸漬物之積層角度對於特性之影響大,必須 —邊留意積層角度一邊積層預浸漬物。易言之,積層步驟 費事耗時,該部分之成本高(積層步驟之經濟負擔高), 用途受限。 1376397 專利文獻1提議,將強化纖維切成特定長度之,可有效 成形爲複雜形狀的預浸漬物。可是,於積層步驟同樣耗時 '費事,經濟負擔仍未消除。 另有使用不連續強化纖維之FRP的提議。片狀成形材料 • (SMC)、玻璃毯基材(GMT)係適於壓製成形之材料。可是, 比強度、比剛性等力學特性低,難以尉應如預浸漬钧之薄 壁成形品,且成形時樹脂大舉流動故不得等向力學特性, 並因特性不均句度大’用途有限。 # 專利文獻2、3提議,使強化纖維以束狀分散,以獲得 更爲等向之特性的薄片材料。又,專利文獻4提議,均勻 分散碳纖維,以獲得力學特性優良之薄片材料。然而,無 一可如預浸漬物作薄壁加工,且因成形時樹脂大舉流動, 有時等向特性受損,力學特性亦低落。 而專利文獻5提議,隨機分散碳纖維成單絲狀之固定成 形品。此方法於薄壁加工成預浸漬物有其極限,預成形材 之積層自由度受限。而因無法大量製造預成形材,經濟負 • 擔仍無法消除。 專利文獻1日本專利特開2007 - 1 46 1 5 1號公報 專利文獻2日本專利第2507 565號公報 專利文獻3日本專利第1 76 1 874號公報 * 專利文獻4特開平6-9943 1號公報 •專利文獻5國際公開第2007/9743 6號小冊 【發明內容】 發明所欲解決之課題 鑑於先前技術的背景’本發明之目的在提供,能對應於 1376397 積層成形品中過去不合適之薄型成形品’於等向力學特性 優良,能得到形狀複雜的成形品之預浸漬物’以及預成形 材。 用以解決課題之手段 本發明之預浸漬物係使熱塑性樹脂浸潤於強化纖維基 材的預浸漬物,其中 該強化纖維基材係由纖維長度超過10mm之強化纖維0質 量%以上50質量%以下,纖維長度爲2mm以上10mm以下 之強化纖維50質量%以上100質量%以下及纖維長度低於 2mm之強化纖維〇質量%以上50質量%以下所構成, 該預浸漬物由含於該預浸漬物之強化纖維單絲(a)與和該強 化纖維單絲(a)交叉之強化纖維單絲(b)所形成之二維配向 角的平均値爲10度以上80度以下,於23 °C之厚度hO(mm) 爲0.03mm以上1mm以下,拉伸強度σ爲O.OIMPa以上。 又’本發明之預成形材,係至少含有使熱塑性樹脂浸潤 於強化纖維基材, 而由強化纖維單絲U)與和該強化纖維單絲(a)交叉之強化 纖維單絲(b)所形成之二維配向角的平均値爲1〇度以上8〇 度以下’於23°C之厚度hO(mm)爲0.03mm以上lmm以下, 拉伸強度σ爲O.OIMPa以上之預浸漬物作爲積層單元之預 成形材。 發明效果 本發明之預浸漬物因強化纖維具有特定之纖維長度與 特定之二維配向角,積層預浸漬物之際,積層角度所受制 1376397 .約不大,可獲得等向力學特性優良之成形品。使本發明之 預浸漬物爲特定厚度’則不只向來積層成形品中不合適之 . 薄型成形品亦能對應,並可抑低層內厚度方向之強化纖維 比率而更提高面內之補強效果。又,本發明之預浸漬物因 具有特定之拉伸強度,積層之際作業性優良,適於廣泛用 途。 本發明之預成形材因含於預浸漬物的強化纖維具有特 定之二維配向角’使預浸漬物爲特定厚度,可抑低厚度方 Φ 向強化纖維之比率’減少層間干涉,提高壓製成形時之賦 形性。藉此可獲得,向來積層成形品中不合適的,複雜形 狀之成形性與滿足力學特性要求的成形品。 【實施方式】 本發明之預浸漬物係使熱塑性樹脂浸潤於強化纖維基 材的預浸漬物,其中 該強化纖維基材係由纖維長度超過10mm之強化纖維〇質 量%以上50質量%以下,纖維長度爲2 mm以上10mm以下 ® 之強化纖維50質量%以上100質量%以下及纖維長度低於 2 mm之強化纖維0質量%以上50質量%以下所構成, 該預浸漬物由強化纖維單絲(a)與和該強化纖維單絲(a)交 . 叉之強化纖維單絲(b)所形成之二維配向角的平均値爲1〇 、 度以上80度以下,於23°C之厚度hO(mm)爲0.03mm以上 1mm以下,拉伸強度σ爲O.OIMPa以上。 首先說明這些構成要素。 [強化纖維基材] 本發明中,強化纖維基材指將強化纖維加工成薄片狀、 1376397 布帛狀或捲料狀等形態之前軀體。強化纖維基材只要於強 化纖維之間具有浸潤樹脂的空隙,則其形態、形狀即無特 殊限制。例如,強化纖維可與有機纖維、有機化合物、無 機化合物等混合,強化纖維之間以其它成分塡縫,或亦可 將強化纖維與樹脂成分黏著。從易於製造本發明中強化纖 維的二維配向之觀點,強化纖維基材之較佳形態例如有, 以乾式法或濕式法等獲得之非織物形態使強化纖維充分散 纖,且強化纖維之間以有機化合物塡縫的基材。 用於本發明之強化纖維基材,爲以成爲基質之樹脂成分 浸潤,係以具有充分之空隙爲佳,因此,強化纖維基材係 以確保有透氣性爲佳。透氣性可藉例如基於IIS P8117之哥 雷式試驗機法,或基於ASTM D7 3 7之FRAZIER法測定。其 中,爲評估透氣性更優之材料,係以基於 ASTM D737之 FRAZIER法測得之空氣量(cm3/cm2 . s)作爲尺標爲佳。基於 ASTM D737之FRAZIER法的較佳空氣量係50以上,70以 上更佳,100以上尤佳。空氣量之上限無特殊限制,一般可 爲例如1000以下。 [強化纖維] 用於本發明之預浸漬物的強化纖維無特殊限制,可使用 例如碳纖維、玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維、氧化鋁纖維、 碳化矽纖維、硼纖維、金屬纖維、天然纖維、礦物纖維等, 這些可用1種或亦可倂用2種以上。其中,從高比強度、 比剛性及輕量化效果之觀點,係以使用PAN系、瀝青系、 嫘縈系等碳纖維爲佳。從提高獲得之成形品的經濟性之觀 點’以使用玻璃纖維爲佳,基於力學特性與經濟性之平衡, 1376397 •以倂用碳纖維與玻璃纖維爲尤佳。又,從提高獲得之成形 品的衝擊吸收性、賦形性之觀點,以使用芳族聚醯胺纖維 • 爲佳’基於力學特性與衝擊吸收性之平衡,以倂用碳纖維 與芳族聚醯胺纖維爲尤佳。爲提高獲得之成形品的導電 性’亦可使用被覆以鎳、銅、鏡等金屬之強化纖維。 [碳纖維] 碳纖維係以其依據X射線光電子光譜法測定之表面氧 濃度比0/C爲0.05以上0.5以下者爲佳,0.06以上0.3以 ♦下者更佳’ 〇.〇7以上0·2以下者尤佳。藉由使表面氧濃度 比達0.05以上’確保碳纖維表面之極性官能基量,藉著提 高與熱塑性樹脂組成物之親和性,可得更牢固之黏著。又, 藉由使表面氧濃度比爲0.5以下,可減少因表面氧化之碳 纖維本身強度下降。 表面氧濃度比指纖維表面之氧(0)與碳(C)之原子數比。 以下舉例說明依據X射線光電子光譜法求出表面氧濃度比 時之順序。首先,以溶巧去除附著於碳纖維表面之上漿劑 # 等。其次,將碳纖維切成20mm,散開排列於銅製之試樣支 持台。其次’以A 1 Κ ο: 1、2用作X射線源,保持試樣室中 之壓力爲lxl C8Torr。作爲伴隨測定時之帶電的峰校正値, 使Cls之主峰的動能値(K.E.)合於1202eV。於K.E.爲1191eV 以上1205eV以下之範圍畫出直線底線,求出Cls峰面積。 '於K.E.爲947〜959eV之範圍畫出直線底線,求出〇ls峰面 積。 表面氧濃度比係由上述〇15峰面積與Cls峰面積之比,採 用裝置固有之感度校正値所算出之原子數比。X射線光電 1376397 子光譜裝置係使用國際電氣公司製型號ES-200,以感度校 正値1.74算出。 將碳纖維之表面氧濃度0/C控制於0.05以上0.5以下之 手段無特殊限制,有例如電場氧化處理、藥液氧化處理、 氣相氧化處理等。其中電場氧化處理因易於操作而較佳。 作爲電場氧化處理的電解液,較佳使用以下舉出化合物 之水溶液。硫酸、硝酸、鹽酸等無機酸,氫氧化鈉、氫氧 化鉀及氫氧化鋇等無機氫氧化物,氨、碳酸鈉、碳酸氫鈉 等無機金屬鹽類,乙酸鈉、苯甲酸鈉等有機鹽類,以及取 代這些鈉鹽之鉀鹽、鋇鹽等其它金屬鹽,銨鹽以及肼等有 機化合物。這些之中,作爲電解液係以無機酸爲佳,硫酸 及硝酸尤佳。電場處理之程度,可藉設定電場處理時之電 流,控制碳纖維表面之0/C。 [預浸漬物] 本發明之預浸漬物因使樹脂浸潤於上述強化纖維基材 之空隙,而可保持預浸漬物之形狀。然後,使強化纖維固 定狀態安定之後積層預浸漬物,而可製造預成形材。換言 之,積層步驟中可少費事耗時,減輕經濟負擔。尤以從積 層預浸漬物之際的預浸漬物之取用性更予提高 '作業更省 事之觀點,使強化纖維配向於特定範圍極爲重要。藉此, 可防厚度方向之干涉,簡易積層預浸漬物亦可確保成形品 之等向性。再者,使強化纖維之長度在特定範圍,不只所 獲得之成形品的力學特性優良,預浸漬物或將其積層而得 之預成形材的厚度膨脹被抑制,尺寸、形狀可不受限而輸 送,供給至成形步驟。 -10- 1376397 於此’本發明中「等向性」指,將預浸漬物或其經積層 而得之預成形材製成成形品時,比強度、比剛性、線膨脹 _係數等諸特性之不因所測定之成形品的面內方向而異,呈 示均勻特性。 ' 於此,本發明中之強化纖維基材係由纖維長度超過 1 Omm之強化纖維ϋ質量%以上50質量%以下,纖錐長度 2mm以上10mm以下之強化纖維50質量%以上100質量% 以下及纖維長度低於2mm之強化纖維0質量%以上50質 • 量%以下所構成極爲重要。纖維長度大於10mm之強化纖 維超過50質量%,則有時積層步驟或成形步驟中厚度膨脹 變大,損及取用性。纖維長度低於2mm之強化纖維超過50 質量%則有時獲得之成形品的力學特性低落,或者,預浸 漬物或將其積層而得之預成形材無法確保充分強度,損及 成形性。從這些觀點,強化纖維基材係以由纖維長度3mm 以上8mm以下之強化纖維80質量%以上100質量%以下所 構成爲佳。強化纖維基材係以纖維長度分佈至少具有2個 φ 峰,至少1個峰在纖維長度5mm以上10mm以下之範圍內, 其它至少1個峰在纖維長度2mm以上5mm以下之範圍內爲 更佳。在使纖維長度之分佈在較佳的範圍內,可倂用爲了 確保力學特性之強化纖維,與爲了確保積層步驟至成形步 ' 驟中預成形材之取用性的強化纖維,而可易於兼顧二者之 * 特性。於此,強化纖維之質量比率,以構成強化纖維基材 之全體強化纖維作爲100質量%時,係表示數量平均纖維 長度之比率。 作爲強化纖維之纖維長度的測定方法例如,有自強化纖 -11- 1376397 維基材直接取出強化纖維之方法,使用僅溶解預浸漬物之 樹脂的溶劑溶解、濾取殘餘之強化纖維後以顯微鏡觀察而 測定之方法(溶解法)。無可溶解樹脂的溶劑時,係於強 化纖維不氧化減量之溫度範圍僅將樹脂灰化,分離出強化 纖維,以顯微鏡觀察而測定之方法(灰化法)。測定係隨 機選出400根強化纖維,以光學顯微鏡測定其長度至1 μ m 單位,而可測定出纖維長度與其比例。而自強化纖維基材 直接取出強化纖維之方法,與預浸漬物經由灰化法、溶解 法等取出強化纖維之方法比較時,在適當的選擇之條件 下,所得結果即無特殊差異。 而本發明中,強化纖維之配向可由二維配向角定義。一 般,強化纖維基材多係強化纖維以束狀而構成的情形,因 此製成預浸漬物時難以確保等向性,且往束內之樹脂浸潤 不充分,而有成爲成形品強度低落之原因的情況。即使將 強化纖維束分散成單絲,強化纖維之單絲間若係互相平行 接觸,則結果仍相同。再者,往厚度方向之纖維配向,成 爲預浸漬物或將其積層而得的預成形材厚度膨脹之原因, 而有顯著損及取用性、成形性之情況。 於此,利用圖式說明本發明中強化纖維單絲(a)與和該強 化纖維單絲(a)交叉之強化纖維單絲(b)所形成的二維配向 角。第1圖係本發明之預浸漬物的一例中,由面方向僅觀 察強化纖維時,強化纖維之分散狀態的示意圖。著眼於強 化纖維單絲1,則強化纖維單絲1與強化纖維單絲2〜7交 叉。於此,交叉係指所觀察之二維平面中爲所著眼之強化 纖維單絲(a)與其它強化纖維單絲(b)交叉而爲所觀察之狀 -12- 1376397 態。於此,實際上預浸漬物中,強化纖維1與強化纖 〜7未必接觸。二維配向角係定義爲,交叉之二強化 '單絲所形成之二角度中,〇度以上90度以下之角度8 具體而言,由預浸漬物測定二維配向角之平均値的 v 無特殊限制,有例如從預浸漬物表面觀察強化纖維之 的方法。此時,硏磨預浸漬物表面使織維露出,由於 於觀察強化纖維故較佳。又有例如,利用透過預浸漬 光觀察強化纖維之配向的方法。此時藉由將預浸漬物 # 薄片,由於更易於觀察強化纖維而較佳。並有例如以 線CT透過觀察預浸漬物,拍攝強化纖維之配向圖像 法。對於X射線透過性高之強化纖維之情況,於強化 混合追蹤用纖維,或於強化纖維塗布追蹤藥劑,由於 於觀察強化纖維故較佳。 又,在難以藉上述方法測定之情況,可例示以不破壞 纖維之構造之方式去除樹脂後,觀察強化纖維之配向 法。例如,可如第2圖(a)所示之方式,以2片不銹鋼 • 住預浸漬物,以使預浸漬物不動的方式以螺絲等固定 樹脂成分灰化,以光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察獲得 化纖維基材(第2圖(b))而測定。 本發明中’二維配向角之平均値係由以下順序I、 定。 I·測定隨機選取之強化纖維單絲(a)(第1圖中強化纖 絲1 )與和此強化纖維單絲(a)交叉之所有強化纖維單 (第1圖中強化纖維單絲2〜7)的二維配向角,求出 値。交叉於強化纖維單絲(a)之強化纖維單絲(b)係多襲 維2 纖維 〇 方法 配向 •acr c=i 叉勿 物之 切成 X射 的方 纖維 更易 強化 的方 網夾 後將 之強 II測 維單 絲(b) 平均 :時, -13- 1376397 亦可以隨機選出20根交叉之強化纖維單絲(b)而測得之平 均値代用。 II.著眼於上述I之測定以外的強化纖維單絲(a),合計重 複5次,算出其平均値作爲二維配向角之平均値。 本發明中,強化纖維之二維配向角的平均値係10度以 上80度以下,20度以上70度以下較佳,30度以上60度 以下尤佳,愈近於45度愈理想。二維配向角之平均値低於 10度或大於80度則意味著強化纖維多直接以束狀存在,力 學特性低落。二維等向性受損時,爲確保成形品特性之等 向性,而有積層多數之預浸漬物使強化纖維朝各方向配向 之必要。在無法忽視厚度方向之強化纖維之情形,因預浸 漬物變厚,而使積層之際預浸漬物的配置、輸送等處置變 困難,積層步驟之經濟負擔變大。 爲使二維配向角近於理想角度,可於製造強化纖維基材 之際使強化纖維分散,並予平面配置。爲提高強化纖維之 分散,可採用乾式法、濕式法等。乾式法係於空氣中進行 強化纖維束之分散的方法。濕式法係於水中進行強化纖維 束之分散的方法。乾式法有例如設置散纖棒之方法、更使 散纖棒震動之方法,使梳理機的目更加細密之方法,調整 梳理機之轉速的方法等》濕式法有例如調整分散強化纖維 之際的攪拌條件之方法,降低濃度之方法,調整溶液黏度 之方法,輸送分散液之際抑制渦流的方法等。 爲作平面配置,於乾式法可例示於聚積強化纖維之際使 用靜電之方法,使用經整流之空氣的方法,調整輸送帶之 拉取速度的方法等。於濕式法可例示以超音波等防止已分 -14- 1376397 散之強化纖維再凝集的方法,調整過濾速度之方法,調整 輸送帶之目徑的方法,調整輸送帶之拉取速度的方法等。 . 這些方法無特殊限制,亦可一邊確認強化纖維基材之狀 態,一邊控制其它製造條件以達成。
W 尤以藉濕式法製造時,可例示例如使用於第3圖中所例 示之抄紙基材的製造裝置之方法。提升投入纖維之濃度, 可提升獲得之強化纖維基材的基重。又,調整分散液之流 速(流量)與輸送網之速度亦可調整基重。例如,使輸送 • 網之速度一定,提升分散液之流速可提升獲得之強化纖維 基材的基重。反之,使輸送網之速度一定,降低分散液之 流速可降低獲得之強化纖維基材的基重。而相對於分散液 之流速調整輸送網之速度,亦可控制纖維之配向。例如, 相對於分散液之流速加快輸送網之速度,獲得之強化纖維 基材中纖維之配向即易於朝向輸送網之拉取方向》可如此 調整各種參數而製造強化纖維基材。 本發明之預浸漬物中強化纖維基材的質量比率,從兼顧 # 力學特性與成形性之觀點,係以相對於1 00質量%之預浸 漬物以5質量%以上60質量%以下爲佳,10質量%以上 60質量%以下較佳,10質量%以上50質量%以下更佳, 15質量%以上40質量%以下尤佳。本發明之預浸漬物必須 使樹脂浸潤於強化纖維基材之空隙,其浸潤率以3 0 %以上 * 1〇〇%以下爲佳,40%以上100%以下更佳,50%以上100 %以下尤佳。浸潤率若在較佳範圍,即可無損於本發明效 果之預浸漬物的取用性、成形性而使用。又,從提高使用 本發明之預浸漬物而得之成形品的輕量性之觀點,將樹脂 -15- 1376397 浸潤率換算爲100%時,強化纖維之體積比率以係50%以 下爲佳,40%以下更佳,10%以上30%以下尤佳。 浸潤率之測定方法無特殊限制,有例如以下之簡便方 法。首先可例示,由進行預浸漬物之切面觀察的顯微鏡照 片計算空隙之總面積,除以強化纖維基材之面積的方法, 由預浸漬物於23t之厚度h0與其經壓製成形後於23 °C之 厚度hcO之比(he 0/h0)求出的方法,及由各材料使用比率求 得之理論密度與預浸漬物之體密度的比求出之方法等。於 此具體說明觀察預浸漬物之厚度方向切面,測定切面中空 隙部分之面積與切面全體面積而算出之方法。亦即,以環 氧等熱固性樹脂包埋預浸漬物,硏磨預浸漬物之切面端部 面,以光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察寬度500从m以上100 0 以下左右之範圍,依對比求出浸潤有樹脂的部位與無 樹脂浸潤之部位的面積,由下式算出樹脂浸潤率之方法。 •樹脂浸潤率(% ) = lOOx (浸潤有樹脂的部位之總面積) /(預浸漬物之觀察部位的截面積中強化纖維部分除外之總 面積)。 又,預浸漬物之體密度可由預浸漬物於23 °C之體積,與 質量求出。本發明之預浸漬物的較佳體密度係0.8以上1.5 以下,0.9以上1.4以下更佳,1.0以上1.3以下尤佳。體密 度若係在較佳範圍則使用本發明之預浸漬物的成形品可確 保充分之輕量性。同理,預浸漬物之基重係以10g/m2以上 500g/m2以下爲佳,30g/m2以上400g/m2以下更佳 100g/m2 以上300g/m2以下尤佳。 本發明之預浸漬物的厚度,從積層成預成形材之步驟中 -16- 1376397 的取用性之觀點,以於23 °C之厚度hO係0.03mm以上lmm 以下爲佳,0.05mm以上0.8mm以下更佳,0.1mm以上〇.6mm ^ ‘以下尤佳。hO低於0.03mm則有時預浸漬物破壞,超過lmm 則有時損及賦形性《 ^ 本發明之預浸漬物藉由於製成預成形材後的成形時抑 制厚度膨脹,而可進行往模具之安定移送而較佳。於預浸 漬物之積層步驟、預成形材之成形步驟,從控制賦形性、 黏著性的觀點,有時進行預熱。因此,預浸漬物於(nx 100) _ °C 之厚度 hn(mm)係以 h0Shn$h0x(2n+l)(n 爲選自 1、2、 3、4之至少其一自然數)爲佳,h0Shn$h0x2n更佳,hO ShnSh0x(2n-l)尤佳。而於(nxl00)°C之預浸漬物厚度可將 預浸漬物於測定溫度之氛圍下放置10分鐘後採用游標卡 尺、雷射位移計,以照相機拍攝厚度而計測等既有之計測 手段測定。 於此,η愈大意味著所使用之氛圍溫度愈高,預浸漬物 呈示氛圍溫度愈高厚度膨脹愈大之傾向。此係單純之體積 φ 膨脹再加上強化纖維於厚度方向之互相干涉,因樹脂黏度 愈低則此現象愈顯著’氛圍溫度依賴性更高。又有因所使 用之樹脂分解、發泡而厚度膨脹者。因此’ η可依所使用 之材料選擇適當數字。 ' n=l (氛圍溫度l〇〇°C )係一般用於乾燥及積層步驟之溫 • 度。於此溫度之厚度若係hO的3倍以下,則從預成形材厚 度可安定降低、減少積層步驟之負荷的觀點爲較佳。n = 2 (氛圍溫度200°C )係一般熱固性樹脂的硬化、低熔點熱塑 性樹脂的加工溫度。此溫度下之厚度若係h〇的5倍以下, -17- 1376397 則從成形步驟中往模具之移送等的取用性、確保安定之賦 形性的觀點爲較佳。n = 3(氛圍溫度300°C )相當於一般泛 用工程塑膠的加工溫度之上限。此溫度下之厚度若係hO的 7倍以下,則從樹脂分解少,可安全安定取用預浸漬物或 預成形材之觀點爲較佳。而n = 4(氛圍溫度400°C )係一般 超級工程塑膠的加工溫度,其它熱塑性樹脂、熱固性樹脂 的分解則受促進,強化纖維基材之厚度膨脹近於最大。因 此,該溫度下之厚度若係hO的9倍以下,則從抑制強化纖 維於厚度方向之配置比率、預浸漬物之安定取用性的觀點 爲較佳。 抑制強化纖維於厚度方向之配置比率的方法如上述,可 於製造強化纖維基材之際使強化纖維分散且平面配置而達 成。爲平面配置,於乾式法有例如集積強化纖維之際,使 用靜電之方法、使用經整流之空氣的方法、調整輸送帶之 拉取速度的方法等。於濕式法有例如防止藉超音波等分散 之強化纖維再凝集的方法、調整過濾速度之方法、調整輸 送帶之目徑的方法、調整輸送帶之拉取速度的方法等。尤 以維持良好之分散狀態下一邊於輸送帶抽吸強化纖維基材 一邊連續拉取之方法,因可配合輸送帶之移動將強化纖維 強制導向與輸送帶平面平行之方向而製作強化纖維基材, 係壓低強化纖維於厚度方向之配置比率的較佳方法。 於所測定之氛圍溫度爲非常高溫的情形,難以直接測定 時,亦可處置使厚度可維持安定狀態後,調整爲可測定之 溫度而測定。例如,若係熱塑性樹脂的預浸漬物,熔點或 軟化點以上之高溫氛圍下樹脂流動,冷卻至室溫即可使預 -18- 1376397 .浸漬物之樹脂固化而於厚度固定之狀態下測定。 厚度之設定部位則係決定爲,使預浸漬物之2點X、Y . 於該預浸漬物面內之直線距離XY爲最長》其次,將該直 線XY 10等分以上之際’兩端XY除外,以各分割點爲測 % 定點。以於各測定點之厚度的平均値作爲預浸漬物之厚度。 [樹脂] 用於預浸漬物之樹脂於強化纖維基材具有浸潤性,若係 拉伸強度足可確保積層步驟中之取用性的樹脂即無特殊限 ® 制,可使用下示之熱塑性樹脂、未硬化狀態之熱固性樹脂。 本發明之預浸漬物係使用其中之熱塑性樹脂。 爲確保積層步驟中之取用性,拉伸強度σ數値愈高,愈 適於高速且經濟性優良之積層步驟、成形步驟。預浸漬物 之拉伸強度σ至少須係0.01 MPa。低於0.01 MPa則積層時或 成形.時之操作中有時會發生預浸漬物破壞等問題。又,作 爲預浸漬物之等向性指標,拉伸強度σ於依測定方向之最 大拉伸強度σ Max與最小拉伸強度σ Min之關係以係σ Max _ S σΜίηχ2 爲佳,aMaxS σΜίηχ1·8 更佳,aMaxS σΜίη xl.5尤佳。σ之等向性愈高,因積層步驟之經濟負擔愈能 予削減而較佳。 預浸漬物之拉伸強度係自預浸漬物切出試片,依 IS0527-3法( 1995)測定拉伸特性而求出。試片係以任意 方向爲0度方向,並於+ 45度、-45度、90度等四方向測定。 各方向之測定數爲η = 5以上,以所有測定結果之平均値作 爲拉伸強度。各測定方向之拉伸強度中,以最大値爲σ Max,最小値爲σ Min。 -19- 1376397 用於本發明之預浸漬物的熱塑性樹脂有例如「聚對酞酸 乙二酯(PET)、聚對酞酸丁二酯(PBT)、聚對酞酸三亞甲二 酯(PTT)、聚萘酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等聚酯,聚乙烯 (PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烴,聚甲醛(POM)、聚醯 胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等聚芳硫醚、聚酮(PK)、聚醚酮 (PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、 聚四氟乙烯等氟系樹脂,液晶聚合物(LCP)」等結晶性樹 脂,「苯乙烯系樹脂及聚碳酸酯(PC) '聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、 聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚颯(PSU)、聚醚 颯、聚芳酯(PAR)」等非晶性樹脂,及酚系樹脂、苯氧樹脂、 以及聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚氨酯系、聚酯系、聚醯胺 系、聚丁二烯系、聚異平系、氟系樹脂及丙烯腈系等熱塑 性彈性體等,或選自這些之共聚物及改質物等之熱塑性樹 脂。其中,從獲得之成形品的輕量性之觀點,以使用聚烯 烴爲佳,從強度之觀點以聚醯胺爲佳,從表面外觀之觀點 以如聚碳酸酯、苯乙烯系樹脂的非晶性樹脂爲佳,從耐熱 性之觀點以聚芳硫醚爲佳,從連續使用溫度之觀點以聚醚 醚酮爲佳,從耐藥物性之觀點以氟系樹脂爲佳。 於本發明之預浸漬物使用熱塑性樹脂則因可得高拉伸 強度σ,於積層步驟、成形步驟之經濟性有利。此時較佳 σ係IMPa以上,lOMPa以上更佳,50MPa以上尤佳。σ之 上限無特殊限制,一般係例如1000ΜPa以下。 用於本發明之預浸漬物的熱固性樹脂有例如不飽和聚 酯'乙烯酯、環氧、酚(甲酚型)、尿素•三聚氰胺、聚 -20- 1376397 '這些之共聚物、改質物及將這些的至少2種摻合 之 M S旨·其中’從獲得之成形品的力學特性之觀點係以使 .胃氧樹脂爲佳。爲使預浸漬物於成形步驟硬化,所用之 樹脂的玻璃轉移溫度係以8(rc以下爲佳,7〇t以下 更佳’ 60°C以下尤佳。 h @ §潰物使用熱固性樹脂則更難以確保拉伸強度 σ °此時較佳之σ係〇〇5Mpa以上,〇.iMPa以上更佳,IMPa 以上尤佳。σ之上限無特殊限制,—般係例如丨〇MPa以下。 • 伸強度σ之手段無特殊限制,可例如藉使用高黏度 型熱固性樹脂的方法、使用高黏著型熱固性樹脂的方法、 先於纖維強化基材以有機化合物等塡縫之方法等來達 成。 用於本發明中之樹脂成分亦可係混合熱固性樹脂於上 述熱塑性樹脂基質之摻合物。依其用途並可更於樹脂成分 添加塡料、導電性賦予材、難燃劑、難燃助劑、顏料、染 料、潤滑劑、脫模劑、相溶化劑、分散劑、結晶核劑、塑 φ 化劑、熱安定劑、抗氧化劑、著色防止劑、紫外線吸收劑、 流動性改質劑、發泡劑、抗菌劑、制振劑、防臭劑、滑動 性改質劑及抗靜電劑等。尤以用途爲電器•電子機器、汽 車、飛機等者,有時需具難燃性,以添加磷系難燃劑、氮 ' 系難燃劑、無機系難燃劑爲佳。如此,樹脂成分中含熱塑 • 性樹脂以外之成分時,爲無損於所用之熱塑性樹脂,使樹 脂成分中熱塑性樹脂含量爲60質量%以上。 本發明之預浸漬物,從經濟性之觀點以係長條爲佳,長 條方向之長度以500mm以上爲佳,800mm以上更佳,1000mm -21- 1376397 以上尤佳。長條方向長度之上限無特殊限制,—般係例如 4000m以下。 (預浸潰物之製造方法) 如本發明之預浸漬物的強化纖維均句分散之預浸漬物 的製造方法,目前爲止已有種種探討。 例如’前敘之國際公開第2007/97436號小冊記載,作爲 纖維強化熱塑性樹脂成形體之強化纖維,採用單纖維狀碳 纖維其質量平均纖維長度爲〇.5mm以上i〇mm以下,且配 向參數爲25以上0.25以下的碳纖維,即可得力學特性優 良、具有等向力學特性之成形體。此纖維強化熱塑性樹脂 成形體係經由(1 )加熱熔化含於成形材料之熱塑性樹脂的 步驟’ (2)配置成形材料於模具之步驟,(3)以模具加 壓成形材料之步驟,(4)固化模具內之成形材料的步驟, (5)打開模具,將纖維強化熱塑性樹脂成形體脫模之步驟 所製造。 特開平9-94826號公報記載,製造纖維強化樹脂薄片 時,抄造含不連續補強纖維與熱塑性樹脂的分散液之際, 控制分散液之流向,使捲料中之纖維配向隨機化,可獲得 發揮輕量而於各方向具有等向之高機械強度,且薄壁大型 物品之成形性優良的特性之隨機配向纖維強化樹脂薄片。 特開2004-2 17 87 9號公報記載衝壓薄片之製法,係(1) 以濕式分散法將強化纖維與熱塑性樹脂抄造成薄片狀後乾 燥,製造配向於薄片之略平面方向的強化纖維有部分藉熱 塑性樹脂黏結之複合構造的捲料,(2)針扎所獲得之捲料, 使前述複合構造中的強化纖維之一部分配向於厚度方向, 1376397 形成針扎毯後,(3)於針扎毯之一面以複合構造 塑性樹脂的熔點異常溫度加熱·壓縮之製法。 , 這些專利文獻的預浸漬物之製法,任一皆係將加 的強化纖維抄紙,樹脂種類增多則須有裝置之洗淨 台數之增加等。並須控制碳纖維之配向,因而各步 設定詳細條件。因而製造耗時費事,於預浸漬物之 製造有問題。 特開平9 -948 26號公報、特開2004-2 1 7879號公 * 之預浸漬物的製造方法,必須混抄強化纖維與熱 脂,爲製作熱塑性樹脂經變更之成形基材必須變更 抄紙,攪拌槽、抄紙槽之洗淨或製造生產線之增設 費事,對於有效率的製造之適合方面有問題。 因而,本發明係以藉以下方法製造預浸漬物爲佳 包括步驟(I )使強化纖維束分散而得強化纖維基材 (II)於上述步驟(I)中得之強化纖維基材賦予黏 與步驟(III )於上述步驟(II )中得之經賦予黏結 Φ 化纖維基材以基質樹脂複合化而成的預浸漬物之 法,其中上述步驟(I)〜(II)係於線上實施,係 預浸漬物全體上述強化纖維束的含有率爲10質量 80質量%以下,上述黏結劑之含有率爲0.1質量% * 質量%以下,上述基質樹脂的含有率爲10質量%, * 質量%以下之預浸漬物的製造方法。依本發明之預 的製造方法,可於短時間獲得強化纖維之分散狀態 製成成形品時力學特性優良之預浸漬物》 步驟(I)係使強化纖維束分散而獲得強化纖維; 中之熱 有樹脂 、裝置 驟必須 高效率 報記載 塑性樹 樹脂而 等大爲 。亦即 ,步驟 結劑, 劑的強 製造方 相對於 %以上 以上10 以上8 0 浸漬物 優良, S材。 -23- 1376397 強化纖維束指由強化纖維構成之纖維束。強化纖維束可 係由連續強化纖維所構成者,或由不連續強化纖維所構成 者之任一,爲達更良好的分散狀態,以不連續強化纖維束 爲佳,連續強化纖維束切成之短纖維更佳。 強化纖維束以係由碳纖維所構成之纖維束(.碳纖維束) 爲佳,短碳纖維更佳。 構成強化纖維束之單纖維根數無特殊限制,從生產力之 觀點以24,000根以上爲佳,48,000根以上更佳。單纖維根 數之上限無特殊限制,考慮分散性、取用性之平衡則 300,000根左右即可良好保有生產力、分散性與取用性。 強化纖維基材之原料強化纖維束的長度以係1 mm以上 50mm以下爲佳,3mm以上30mm以下更佳。強化纖維束之 長度低於1 mm則有難以高效率發揮強化纖維的補強效果 之虞。強化纖維束之長度超過50mm則有難保良好分散之 虞。強化纖維束之長度指構成強化纖維束之單纖維的長 度,可以游標卡尺測定強化纖維束之纖維軸向長度,或自 強化纖維束取出單纖維以顯微鏡觀察測定。爲測定強化纖 維基材中強化纖維長度,可如下自預浸漬物分離出碳纖維 予以測定。切出一部分之預浸漬物,以可溶解黏結之熱塑 性樹脂的溶劑充分溶解熱塑性樹脂。然後藉過濾等已知操 作自熱塑性樹脂分離碳纖維。或,切出預浸漬物之一部分, 於500°C加熱2小時,將熱塑性樹脂灰化而自熱塑性樹脂分 離出碳纖維。隨機抽出400根經分離之碳纖維,以光學顯 微鏡或掃瞄式電子顯微鏡測定其長度至l〇//m單位,以其 平均値作爲纖維長度。 -24- 1376397 _ 步驟(η中,使強化纖維束分散以獲得強化纖維基材 時,可採用濕式法或乾式法中任一。 .* 以濕式法進行步驟(I )時,可於水中進行強化纖維束 之分散而得漿體,將之抄造而得強化纖維基材。 分散強化纖維束之水(分散液)除了通常之自來水以 外,可使用蒸餾水、純水等。必要時可於水混合界面活性 劑》界面活性劑可分爲陽離子型、陰離子型、非離子型、 兩性等類別,其中以使用非離子性界面活性劑爲佳,其中 聚氧乙烯月桂醚更適用。混合界面活性劑於水時界面活性 劑之濃度通常係0.0001質量%以上0.1質量%以下,0.0005 質量%以上0.05質量%以下更佳。 強化纖維束於水(分散液)之添加量通常係調整成相對 於水(分散液)1L爲O.lg以上10g以下,0.3g以上5g以 下更佳。使其爲0.1 g以上l〇g以下則強化纖維束可高效率 分散於水(分散液),於短時間獲得均勻分散之漿體。使 強化纖維束分散於水(分散液)之際,必要時進行攪拌。 Φ 漿體指分散有固體粒子之懸浮液。漿體中固體成分濃度 (漿體中強化纖維之質量含量)以係〇.〇1質量%以上1質 量%以下爲佳,0.03質量%以上0.5質量%以下更佳。使 其爲0.01質量%以上1質量%以下即可高效率抄造。 漿體之抄造可自上述漿體將水抽吸而進行。漿體之抄造 '可仿所謂之抄紙法進行。舉一例說明係,注入漿體於底部 具有抄紙面而可自底部將水抽吸之槽,將水抽吸而進行。 上述槽有例如熊谷理機工業(股)製N0.255 3 -K商品名)’ 具備底部有寬度200mm之抄紙面的輸送網之槽。如此可得 -25- 1376397 強化纖維基材》 分散後獲得之強化纖維基材的含水率,在步驟(II)之 黏結劑賦予步驟的賦予黏結劑以前,係以調整成1〇質量% 以下爲佳,5質量%以下較佳。藉此可縮短步驟(II)所需 時間,於短時間獲得預浸漬物。 以乾式法進行步驟(I)時,可於氣相中使強化纖維束 分散而獲得強化纖維基材。亦即,可於氣相中分散強化纖 維束,使分散後之強化纖維束堆積而獲得強化纖維基材。 強化纖維束之於氣相中的分散有3種:將強化纖維束以 非接觸式散纖,使經散纖之強化纖維束堆積而進行之方法 (非接觸式法)、於強化纖維束以空氣吹拂而散纖,使經 散纖之強化纖維束堆積而進行之方法(使用空氣流之方 法);將強化纖維束以接觸式散纖,使經散纖之強化纖維 束堆積而進行之方法(接觸式法)。 非接觸式法係不使固體、散纖裝置接觸強化纖維束而使 其散纖之方法。有例如,以空氣、不活性氣體等氣體吹拂 於強化纖維束之方法,其中於成本面有利的係將空氣加壓 而吹拂之方法較佳。 於使用空氣流之方法,吹拂於強化纖維束的空氣流之條 件無特殊限制。舉例來說,係以加壓空氣(通常係壓力 O.IMPa以上lOMPa以下,較佳者0.5MPa以上5MPa以下之 空氣流)吹拂至強化纖維束散纖。於使用空氣流之方法, 可使用之裝置無特殊限制,有例如備有空氣管而能抽吸空 氣的可容納強化纖維束之容器。使用該容器即可於單一容 器內進行強化纖維束之散纖與堆積。 -26- 1376397 . 接觸式法係使囿體、散纖裝置物理接觸於強化纖維束以 使散纖之方法。接觸式法有例如,梳理、針扎、羅拉散纖。 . 其中以利用梳理、針扎爲佳’利用梳理更佳。接觸式法之 實施條件無特殊限制’可適當決定強化纖維束散纖之條件。 強化纖維基材中強化纖維所佔之比率以係8 0質量%以 上100質量%以下爲佳,90質量%以上1〇〇質量%以下更 佳。爲80質量%以上100質量%以下,使用強化纖維基材 使與基質樹脂複合時,即可高效率獲致補強效果。 馨 強化纖維基材之基重以係10 g/m2以上500g/m2以下爲 佳’ 50 g/m2以上300g/m2以下更佳。低於i〇g/m2則有發生 基材破填等取用性缺失之虞,超過5 00 g/m2則有時於濕式法 基材之乾燥耗時,於乾式法捲料變厚,其後之程序中取用 性有變差之虞。 步驟(II )中於經步驟(I )獲得之強化纖維基材賦予黏 結劑。 黏結劑指介存於強化纖維基材與基質樹脂之間連結二 Φ 者的黏結劑。黏結劑通常係熱塑性樹脂。熱塑性樹脂有例 如,丙烯醯系聚合物、乙烯系聚合物、聚氨酯 '聚醯胺及 聚酯。本發明中以自這些例選用一種或二種以上爲佳。熱 塑性樹脂以具有選自胺基、環氧基、羧基、噚唑啉基、甲 ’ 酸鹽基及酐基之至少一種官能基爲佳,亦可具有二種以 • 上。其中,具有胺基之熱塑性樹脂更佳。 黏結劑對強化纖維基材之賦予係以於黏結劑(例如上述 熱塑性樹脂)之水溶液、乳液或懸浮液之形態進行爲佳。 水溶液指大致完全溶解於水之狀態的溶液,乳液指不完全 -27- 1376397 溶解之二液體於液中形成微細粒子之狀態的溶液(乳濁 液),懸浮液指懸浮於水之狀態的溶液(懸濁液)。液中 之成分粒徑的大小依序係水溶液<乳液<懸浮液。賦予方 式無特殊限制,可採用例如將碳纖維基材浸泡於熱塑性樹 脂的水溶液、乳液或懸浮液之方式,淋灑式等。接觸後以 於乾燥步驟前,以例如抽吸或使往吸收紙等吸收材吸收 等,先去除過剩之黏結劑爲較佳。 前述步驟(II)中,強化纖維基材係以於黏結劑之賦予 後予以加熱爲佳》藉此,步驟(III )所需時間可予縮短, 於短時間獲得預浸漬物。加熱可適當設定黏結劑賦予後強 化纖維基材之乾燥溫度,以100°C以上300°C以下爲佳,120 °C以上250°C以下更佳。 於步驟(III ),使基質樹脂浸潤於步驟(II )中獲得之 經賦予黏結劑的強化纖維基材,將強化纖維基材與基質樹 脂複合化。 基質樹脂往經賦予黏結劑之強化纖維基材的複合化,可 使基質樹脂接觸強化纖維基材而進行。此時之基質樹脂的 形態無特殊限制,例如基質樹脂爲熱塑性樹脂時,以係選 自布帛、非織物及薄膜之至少一種形態爲佳,非織物更佳。 接觸方式無特殊限制,有例如準備二片基質樹脂的布帛、 非織物或薄膜,配置於經賦予黏結劑之強化纖維基材的上 下兩面之方式。 複合化係以藉加壓及/或加熱進行爲佳,同時進行加壓及 加熱則更佳。加壓條件以0.01 MPa以上lOMPa以下爲佳, 0.05MPa以上5MPa以下更佳。力D熱條件以所使用之基質樹 1376397 .脂可熔化或流動之溫度爲佳,溫度範圍以50 °C以上400 °C 以下爲佳,80°C以上350°C以下更佳。加壓及/或加熱可於 . 使基質樹脂接觸於經賦予黏結劑之強化纖維基材的狀態下 進行。例如,準備二片基質樹脂的布帛、非織物或薄膜, 配置於經賦予黏結劑之強化纖維基材的上下兩面,由兩面 進行加壓及/或加熱(以雙帶壓製裝置夾入之方法等)之方 法。 經步驟(III)可得預浸漬物。 • 本發明中,上述步驟(I)〜(III)以外亦可包括步驟 (IV )。步驟(IV )係於前述步驟(III )中獲得之預浸漬 物的拉取步驟。預浸潰物之拉取可捲取於輥而進行。拉取 速度以10m/分鐘以上爲佳。拉取速度之上限通常係loom/ 分鐘以下。 上述步驟(I)〜步驟(III)及必要時進行之步驟(IV) 之中,步驟(I)〜(II)係以線上實施爲佳。步驟(I)〜 步驟(III )及必要時進行之步驟(IV )全部線上實施則更 • 佳。線上係各步驟間予以連續實施之方式,係離線之反義 詞。亦即,線上指各步驟係連貫進行之程序,不同於各自 獨立狀態之程序。線上實施步驟(I )〜(II )即可於短時 間獲得預浸漬物。 ' 相對於預浸漬物整體之強化纖維束、黏結劑及基質樹脂 • 的調配量以係強化纖維束10質量%以上80質量%以下, 黏結劑0.1質量%以上丨〇質量%以下,基質樹脂10質量 %以上80質量%以下爲佳。使其在此範圍,即易於獲得可 高效率發揮強化纖維之補強的成形基材。更佳者爲,強化 -29- 1376397 纖維束10質量%以上60質量%以下,黏結劑0.5質量% 以上10質量%以下,基質樹脂30質量%以上80質量%以 下。尤佳者爲,強化纖維束20質量%以上60質量%以下, 黏結劑1質量%以上8質量%以下,基質樹脂32質量%以 上79質量%以下。 (經濕式法之強化纖維基材的製造方法) 使前敘之強化纖維束分散而獲得強化纖維基材之步驟 (I)係以藉濕式法獲得強化纖維基材爲佳。尤以藉以下之 步驟(i)〜(iv)獲得強化纖維基材爲佳。亦即,強化纖 維基材之製造方法,包括步驟(i)將強化纖維束投入分散 介質、步驟(ii)調製構成前述強化纖維束之強化纖維分散 在前述分散介質中之漿體、步驟(lil)輸送前述漿體與步 驟(iv)藉前述漿體去除分散介質而獲得含強化纖維之抄 紙基材。 於步驟(i ),將強化纖維束投入分散介質。 分散介質(分散液)指可使強化纖維束分散之介質。分 散介質有例如水、醇等所謂溶劑,以水爲佳。水者除了通 常之自來水以外,可使用蒸餾水、純水等。必要時亦可於 水混合界面活性劑。界面活性劑可分爲陽離子型、陰離子 型、非離子型、兩性,其中適用者爲非離子性界面活性劑, 其中又以聚氧乙烯月桂醚更適用。將界面活性劑混合於水 時,界面活性劑之濃度通常係0.0001質量%以上0.1質量 %以下,0.0005質量%以上〇.〇5質量%以下較佳。必要時 亦可溶解高分子化合物於分散介質,可調整分散介質的黏 度。高分子化合物依介質之種類可適當使用水溶性高分 -30- 1376397 .子、有機溶性高分子。分散介質爲水時,澱粉、聚乙烯醇、 聚環氧乙烷更適用。溶解高分子化合物於分散介質時,高 . 分子化合物之濃度以0.01質量%以上5質量%以下爲佳, 0.05質量%以上1質量%以下更佳。 構成分散介質之溶劑、界面活性劑及高分子化合物可係 —種,亦可係二種以上。 分散介質以B型黏度計測得之黏度以係2mPa · s以上 lOOmPa · s以下爲佳,2mPa. s以上80mPa. s以下更佳, _ 3mPa· s以上50mPa· s以下尤佳。黏度係lmPa· s以上則 可抑制強化纖維之再凝集,獲得分散性優良之強化纖維基 材。表面氧濃度比係lOOmPa · s.以下,則含於分散介質中 之界面活性劑、高分子化合物往強化纖維之附著減少,可 獲得與熱塑性樹脂組成物之牢固黏著。 於步驟(ii)調製構成強化纖維束之強化纖維分散在分 散介質中之漿體。本發明中,以水系漿體爲佳。 步驟(ii)通常係於分散槽實施。分散槽係可容納漿體 • 之槽(容器)。使用分散槽時,以於步驟(i)將分散介質 與強化纖維束直接投入分散槽爲佳。當然亦可先於分散槽 以外之槽投入分散介質與強化纖維束,將該槽之內容物移 入分散槽進行步驟(ii)。使強化纖維束分散於分散介質(分 散液)之際,必要時亦可進行攪拌。易言之,分散槽亦可 * 於必要時具備攪拌裝置。 於步驟(iii )輸送步驟(ii )中所獲得之漿體。 步驟(iii )通常係於連接進行步驟(U )之分散槽與進 行步驟(iv)之抄紙槽的輸送部進行。 -31- 1376397 輸送部之寬度無特殊限制,以輸送部之寬度wi與強化 纖維基材之寬度W2的比W1/W2係0.5以上1.0以下爲佳, 0.7以上1.0以下更佳。W1/W2低於0.5則於步驟(iii)有 輸送耗時之虞,於輸送部不使用泵時,漿體自輸送部流往 步驟(^)之際因漿體流動部之寬度大,有漿體受到負荷 而分散狀態變差之虞。W1/W2超過1.0則步驟(iv)中有漿 體之分散狀態變差之虞。於此,「輸送部之寬度」指輸送 部切面之長徑,例如輸送部之切面呈長方形時,指較長之 徑。「強化纖維基材之寬度」指步驟(iv)中所獲得之強 化纖維基材的長度、寬度及厚度中之寬度(較長度短者)。 各寬度隨部位而異時,指其平均値。 輸送部之寬度通常在0.1m以上2m以下之範圍。強化纖 維基材之寬度通常係0.2m以上2m以下。 輸送部之形狀若係可輸送漿體之形狀即無特殊限制,通 常爲管狀。必要時,輸送部可於途中具備輸液泵。輸液泵 以係例如隔膜泵、蛇形泵等低剪切泵爲佳。 步驟(iii)亦可以溢流方式進行。藉此可防被輸送之漿 體中的強化纖維受到剪切力而沈降、凝集,可保漿體中之 分散性。且不使用泵等動力,得以經濟地輸送β 溢流方式指自容器(槽)溢出之液體,利用重力往次一 容器(槽)輸液之方式。亦即,實質上不用輸液泵等之動 力的輸液方式。 爲溢流方式時,輸送部以傾斜爲佳。亦即,自水平方向 觀察輸送部時,以分散槽與輸送部之連接點位置高於抄紙 槽與輸送部之連接點爲佳。其傾斜角以係30°以上60。以下 1376397 .爲佳’ 40°以上55°以下更佳。傾斜角低於30。則步驟(iii) 之輸送有耗時之虞。傾斜角超過60°則溢流方式者因漿體輸 . 送時流速大’抵達步驟(iv)時漿體受到過度剪切,步驟 (iv)中有漿體之分散狀態變差之虞。 於此,傾斜角指輸送部之管的中心線,與平行於重力方 向之線的交叉部分之垂直下側的角度。 步驟(iii)以溢流方式進行時,輸送部之與分散槽的連 接部係以位於分散槽之壁面,尤以上方爲佳。 Φ 爲溢流方式時’輸送部以直線狀,亦即途中無彎曲部、 屈曲部等方向轉換點之形狀爲佳。 爲溢流方式時,輸送部之高度以60 mm以上爲佳,l〇〇mm 以上更佳。因係60 mm以上,相對於所輸送之漿體量,輸 送部壁面與漿體之接觸面積可相對縮小,壁面接觸時產生 於漿體的剪切力所致之分散纖維的再凝集可予減少。於此 輸送部之高度指自水平方向觀察輸送部時,輸送部之徑的 大小。輸送部呈長方形(長邊爲基材寬度方向,短邊爲基 • 材厚度方向)時’短邊之長度相當於「輸送部之高度」。 輸送部之高度的上限無特殊限制,通常係500mm以下。輸 送部之高度依部位而有差異時,指其平均値。 茲以第1 3〜20圖爲例說明輸送部之形狀。第1 3〜2〇圖 係,步驟(i)及步驟(ii)於分散槽進行,前述步驟(iv) . 於抄紙槽進行,前述步驟(iii)於連接前述分散槽與抄糸氏 槽之輸送部進行時的,附有分散槽、抄紙槽及輸送部自水 平方向所見之位置的示意圖。第13〜18圖及第20圖中之 輸送部213呈直線狀》 -33- 1376397 輸送部之傾斜角指各圖中輸送部213的中心線q,與沿 重力方向延伸之線p於垂直下側形成之角度r»第13、17 及18圖中之輸送部213係自分散槽211朝向抄紙槽212傾 斜’傾斜角係30°以上60°以下。第14圖中之輸送部213水 平連接分散槽21 1與抄紙槽212,傾斜角約爲90。。第15 圖中之輸送部213係自分散槽211朝向抄紙槽212傾斜, 傾斜角係30°以上60°以下。第16圖中之輸送部213於重力 方向連接分散槽211與抄紙槽212,傾斜角約爲0°。第20 圖中之輸送部213如同第16圖,傾斜角約爲〇°,輸送部213 於途中具備泵225。 第13、17及18圖中,輸送部213與分散槽211的連接 部214,係位於分散槽211之壁面上方。因而,分散槽、抄 紙槽及輸送部之位置關係有如第1 3圖,步驟(iii )即可藉 溢流方式進行。 步驟(iv)中’藉漿體去除分散介質而獲得含強化纖維 之抄紙基材,易言之獲得強化纖維基材。 步驟(i v )通常係於抄紙槽實施。抄紙槽係可容納漿體 之具有可抽吸水分的抄紙面之槽(容器)。抄紙面一般係 設在底面附近,其材料有例如網片等。 於本發明可拉取步驟(iv)中獲得之強化纖維基材。強 化纖維基材之拉取可捲取於輥而進行。拉取速度以l〇m/ 分鐘以上爲佳。拉取速度之上限通常係100 m/分鐘以下。 步驟(i)〜步驟(iv)係以線上實施爲佳。 步驟(ii)中之漿體液面高度H1係以在高於步驟(W) 中的漿體液面高度H2之位置爲佳》「漿體液面高度」指自 -34- 1376397 水平方向觀察漿體時之液面位置。「在高於·••之位置」 指二液面之高度以位於該高度垂直下方之基準起之距離的 . 測定値表現時,其一高度位於比另一高之位置,亦即,二 液面高度之中,其一位於另一的垂直下方。 其中,前述步驟(ii)中漿體液面高度H1係以與前述步 驟(iv)中漿體液面高度H2的差H1-H2在0.1m以上5m以 下爲佳,0.5m以上2m以下更佳。低於0.1m則於步驟(iii) 有輸送耗時之虞。另一方面,超過5m則步驟(iv)中漿體 ♦ 之分散狀態有變差之虞。 茲基於第13〜20圖說明步驟(ii)中漿體液面高度H1 與步驟(iv)中漿體液面高度H2。分散槽211之漿體(斜 線部分)液面高度H1係由,相對於位在H1及H2垂直下 方之基準A的液面位置B之距離H1表示。抄紙槽212之 漿體(斜線部分)液面高度H2係由,相對於液面基準A 的液面位置C之距離H2表示。爲維持漿體液面高度HI及 H2之差,如第13、15、16及19圖所示,分散槽211與抄 • 紙槽2 1 2係以重力方向爲基準而錯置爲佳,而亦可如第 14、17及18圖,若依漿體之量、槽之大小調整各槽內漿體 之液面高度,則分散槽2 1 1與抄紙槽2 1 2於重力方向之位 置亦可係水平。 爲保持步驟(ii)中之漿體液面高度H1位在高於步驟Uv) - 中之漿體液面高度H2之位置,例如於分散槽進行步驟 (ii),於抄紙槽進行步驟(iv)時,該等二槽係以設置成 使分散槽底面位置在比抄紙槽之上面的位置還要更垂直的 上方爲佳® -35- 1376397 步驟(i )至步驟(iv )開始爲止所需時間以1 〇分鐘以 內爲佳。超過10分鐘則依強化纖維之種類,分散於漿體中 之強化纖維有再凝集之虞。步驟(i)至步驟(iv)開始爲 止所需時間之下限無特殊限制,通常係1分鐘以上。 步驟(i)中,分散介質與強化纖維束係予繼續投入,前 述步驟(i)至步驟(iv)係以繼續實施爲佳。藉此,可於 更短時間獲得強化纖維基材。一次大量投入漿體,則至漿 體之一部分被抄紙爲止可能已耗費長久時間而分散狀態變 差,繼續投入、實施則可逐次少量高效率保持漿體之分散 狀態一邊抄紙。「繼續投入」「繼續實施」指連續投入, 就步驟(i)中投付之原料依序或連續實施步驟(ii)〜(iv)。 易言之,指一連串之步驟中,一邊繼續分散漿體之原料供 給及漿體供給,一邊實施之狀態,指已考慮量產之程序而 非於最初製作一定量之漿體的程序。進行繼續投入、實施 之方法有例如批次式以外之方法,以一定速度投入之方 法、於特定間隔投入約略一定量之方法。以一定速度投入 之條件有例如,分散介質以lxl03g/分鐘以上lxl07g/分鐘以 下’強化纖維束以O.lg/分鐘以上lxl〇5g/分鐘以下投入之條 件。於特定間隔投入約略一定量之條件有例如,每1〜5分 鐘分散介質各以lxl03g以上lxl〇7g以下,強化纖維束各以 0.U以上lxl05g以下投入之條件。 步驟(ii)中之漿體液面高度H1係以於整個步驟(ii) 保持爲實質上同一高度爲佳。尤以繼續實施步驟(i)至步 驟(iv)時,步驟(ii)中漿體之液面高度H1係以於整個 步驟(ii)保持爲實質上同一高度爲佳。 -36- 1376397 「於整個步驟(ii)保持實質上同一高度」指實施步驟 (ii)期間局度變動在100mm以內,50mm較佳,不變動(〇mm) .'更佳。爲步驟(ii)中之漿體液面高度HI於整個步驟(Π) 保持在實質上同一高度,以繼續步驟(〇而進行爲佳。例 如’於分散槽進行步驟(ii)時,係以連同繼續進行往分散 槽之分散介質與強化纖維的浜給,步驟(i )至步驟(i v ) 予以繼續實施爲佳》 本發明的藉濕式法之強化纖維基材的製造方法中,較佳 ^ 者爲以下之製造方法a、b、c中任一或這些的組合。 (藉濕式法之強化纖維基材的製造方法a) 於固體成分經均勻調配之抄造體的製法,有在供給原料 漿體於抄造步驟前稀釋漿體濃度之提議(特開2006- 104608 號公報)。具體而言,爲保持漿體中強化纖維之分散性, 提議製作強化纖維濃度高之漿體,加以稀釋而成強化纖維 濃度低之漿體。可是,由於需經二階段故作業繁雜,同時, 強化纖維對於漿體之分散介質的親和性低時,有強化纖維 φ 濃度高之漿體的製作非常困難之問題。 因而,本發明之藉濕式法的強化纖維基材之製造方法以 係如下爲更佳。亦即,至少包括步驟(i-a)將強化纖維束投 入分散介質、步驟(ii-a)調製構成前述強化纖維束之強化纖 • 維分散在前述分散介質中的漿體、步驟(iii-a)輸送前述漿體 • 與步驟(iv-a)藉前述漿體去除分散介質而獲得含強化纖維 之抄紙基材,以於前述步驟(ii-a)調製的漿體中強化纖維之 質量含有率作爲C1,以前述步驟(iv-a)開始時漿體中強化 纖維之質量含有率作爲C2時,C1/C2在0.8以上1.2以下 -37- 1376397 之範圍的強化纖維基材之製造方法。藉此強化纖維基材的 製造方法’調製漿體之際對於分散介質的親和性低之強化 纖維亦可適用,可保持抄造時強化纖維之纖維分散性,於 短時間獲得調配樹脂等製成成形品時成形品之力學特性優 良的強化纖維基材》以下,以此強化纖維基材之製造方法 作爲製造方法a。 製造方法a在以於步驟(ii-a)調製之漿體中強化纖維的 質量含有率作爲C1,以步驟(iv-a)開始時漿體中強化纖維 之質量含有率作爲C2時,使C1/C2在0.8以上1.2以下之 範圍。C1/C2以在0.9以上1.1以下之範圍爲較佳。因C1/C2 低於0.8則C2增加,必須僅去除分散介質,僅投入強化纖 維,步驟變繁雜而且漿體的分散狀態有變差之虞。C1/C2 超過1.2則步驟(iv-a)中漿體的分散狀態有變差之虞。 步驟(ii-a)所需時間以10分鐘以內爲佳,5分鐘以內更 佳,3分鐘以內尤佳。超過1〇分鐘則依強化纖維之種類, 分散於漿體中的強化纖維有再凝集之虞。步驟(ii-a)所需時 間之下限無特殊限制,通常係1分鐘以上。 步驟(i ii-a)中漿體之供給速度,亦即,往步驟(iv-a)的 漿體流量以0.001m3/秒以上〇.lm3/秒以下爲佳,0.005m3/秒 以上0.05m3/秒以下更佳。低於0.001 m3/秒則供給量低,程 序耗時故有生產力惡化之虞,超過0.1m3/秒則因漿體流速 高,漿體易於遭到剪切,分散狀態有變差之虞。 步驟(Π-a)〜(iv-a)中,以使纖維濃度參數nL3在(0<) nL3<L/D之範圍而抄造爲佳。於此各參數如下。 η:漿體每單位體積所含強化纖維之根數 -38- 1376397 L:強化纖維之長度 D:強化纖維之直徑。 ' 第30圖係含強化纖維之漿體的示意圖。Doi,M·, and Edwards, S. F., The Theory of Polymer Dynamics 324(1 986) • 中已記載,纖維濃度參數nL3係,nL3<l時爲稀薄狀態, l<nl/<L/D時爲準稀薄狀態。纖維濃度參數nL3低於L/D則 分散於漿體中之各強化纖維間不易互起力學干涉,可抑制 強化纖維之再凝集,提高槳體中強化纖維之分散性而較 • 佳。強化纖維之濃度愈低強化纖維之分散性愈能予提高而 較佳,欲確保獲得之強化纖維基材的基重、厚度時,欲提 高強化纖維基材之生產力時,可提高強化纖維之濃度,以 於準稀薄狀態之l<nL3<L/D的強化纖維濃度抄造爲佳。 (藉濕式法之強化纖維基材的製造方法b) 於纖維強化熱塑性樹脂薄片之濕式製造方法,有控制分 散液通過之高位調漿箱內的構造、分散液自高位調漿箱供 給於網帶上之際的條件之記載(特開平8-232 1 87號公報及 φ 特開平9- 1 3696 9號公報)。並記載藉此獲得無局部基重不 均’補強纖維無異常配向之纖維強化熱塑性樹脂薄片,獲 得寬度方向基重分佈均勻之纖維強化熱塑性樹脂薄片》 可是’特開平8-232 1 87號公報及特開平9- 1 36969號公 報之方法,爲輸送漿體必須利用輸液栗作爲動力,故易起 • 剪切,難以長久保持分散狀態。 因而,本發明之藉濕式法的強化纖維基材之製造方法 中’以如下爲更佳。亦即強化纖維基材之製造方法,至少 包括步驟(i-b)於分散介質投入強化纖維束、步驟(丨卜㈨調製 -39- 1376397 構成則述強化纖維束之強化纖維分散在前述分散介質中的 漿體、步驟(iii-b)輸送前述漿體與步驟(iv_b)藉前述獎體去 除分散介質而獲得含強化纖維之抄紙基材,前述步驟(ib) 〜(iv-b)係線上實施’前述步驟(ii-b)中漿體之液面高度H1 位在比前述步驟(iv-b)中之漿體液面高度H2高的位置。依 此強化纖維基材之製造方法’於步驟(i i i · b)即不必利用輸液 泵作爲輸送漿體之動力》因而漿體之剪切不易發生,可長 久保持分散狀態。並可於短時間獲得纖維凝集被抑制,調 配合熱塑像樹脂製成成形品時,成形品之力學特性優良的 強化纖維基材。以下,以此強化纖維基材之製造方法作爲 製造方法b。 製造方法b係’步驟(ii-b)中漿體液面高度H1位在比前 述步驟(iv-b)中漿體液面高度H2高的位置。藉由使H1在高 於H2之位置,於步驟(Hi-b)不必利用輸液泵輸送漿體。易 言之’如第308圖所示,不必於輸送部設置輸液泵。 (藉濕式法之強化纖維基材的製造方法c) 前敘之特開平8-2 32 1 87號公報及特開平9 - 1 3 6969號公 報之方法在將含強化纖維與熱塑性樹脂的漿體送往抄紙槽 時’必須利用輸液泵作爲輸送漿體之動力,因於輸液泵部 發生亂流,一度分散於分散液內之強化纖維再凝集,有抄 紙基材之強化纖維的分散狀態惡化之問題。 又’特開平8-232 1 87號公報及特開平9- 1 36969號公報 之方法在將含強化纖維與熱塑性樹脂的漿體送往抄紙槽 時,因以多歧管構造之輸送部作爲通道輸送漿體,於多歧 管構造之分歧點發生亂流,一度分散於分散液內之強化纖 -40- 1376397 維再凝集’有抄紙基材之強化纖維的分散狀態惡化之問題。 因而’本發明之藉濕式法的強化纖維基材之製造方法 ^ '中’以如下之製造方法爲更佳。亦即強化纖維基材之製造 方法’至少包括步驟(i_c)於分散介質投入強化纖維束、步 ' 驟(ii-Ο調製構成前述強化纖維束之強化纖維分散在前述 分散彡卜質中的漿體、步驟(ni-c)輸送前述漿體與步驟(lv-c) 藉前述漿體去除分散介質而獲得含強化纖維之抄紙基材, 前述步驟(i-c)及步驟(ii-c)係於分散槽進行,前述步驟(iv-c) • 係於抄紙槽進行,前述步驟(iii-c)係於連接前述分散槽與前 述抄紙槽之輸送部進行,於前述輸送部前述漿體係以層流 狀態或自層流往亂流之轉移域的狀態輸送。依此強化纖維 基材之製造方法即可於製程中之特定步驟,以層流狀態或 自層流往亂流之轉移域的狀態輸送漿體,以抑制強化纖維 之再凝集,獲得分散狀態優良之強化纖維基材。以下,以 此強化纖維基材之製造方法作爲製造方法c。 製造方法c中,在步驟(iii-c)於輸送部,漿體係以層流 φ 狀態或自層流往亂流之轉移域的狀態輸送。層流係流經輸 送部之漿體平行於輸送部之通道的管軸而流動之狀態。亂 流係流經輸送部之漿體於輸送部出現大小各異之不規則渦 流的狀態。自層流往亂流之轉移域係流經輸送部之漿體於 ' 輸送部交雜有層流狀態與亂流狀態之狀態。於輸送部,漿 • 體以層流狀態或自層流往亂流之轉移域的狀態輸送,則於 分散槽獲得之強化纖維分散成之漿體,可維持其強化纖維 之分散狀態而往抄紙槽輸送,可抑制強化纖維之再凝集, 獲得分散性優良之纖維強化基材。從抑制強化纖維之再凝 -41- 1376397 集的觀點,於輸送部漿體係以於層流狀態下輸送爲更佳》 於輸送部漿體之流速若係O.Olm/s以上l〇m/s以下即 可。漿體流速在此範圍內則於輸送部之通道內流速分佈 窄’於分散槽獲得之強化纖維分散成之漿體,可維持其強 化纖維之分散狀態而往抄紙槽輸送故較佳。輸送部漿體流 速可利用輸送0.01m3之漿體所需的時間T (秒)、漿體輸 送量(0.01m3)、輸送部之截面積S(m2)由下式求出。 (式)漿體流速(m/s) = 0.01/(SxT)。 輸送部之切面形狀無特殊限制,從將漿體輸送至步驟 (iv-c)之步驟(iii-c)中強化纖維再凝集之抑制的觀點,係圓 形或多角形(三〜十角形)即佳,有例如第21圖(a)、(b) 所示之切面形狀等。輸送部之切面形狀亦可係如第21圖 (c)、(d)所示之開放系通道。於此,第21圖(a)〜(d)係輸送 部切面形狀之示意圖。從異物於輸送部混入之觀點,輸送 部之切面形狀以圓形或多角形爲更佳。 從防止強化纖維再凝集之觀點,輸送部之切面形狀宜係 不於輸送部通道發生渦流之一定切面。從防止強化纖維再 凝集之觀點,輸送部宜係途中不具有易於管內產生渦流之 彎曲部、屈曲部等轉向點者。 於輸送部,當切面形狀係如第21圖(a)、(b)所示之圓形 或多角形時,從防止強化纖維再凝集之觀點,表示漿體流 動狀態之雷諾數以4000以下爲佳,3000以下更佳,2000 以下尤佳。輸送部之切面形狀係如第403、404圖所示之開 放系通道時,從防止強化纖維再凝集之觀點,表示漿體流 動狀態之雷諾數以500000以下爲佳,300000以下更佳, -42- 1376397 100000以下尤佳。在此,於輸送部之雷諾數Re係以分散液 比重P (kg/m3)、輸送部切面之最大長度L(m)、於輸送部之 ’漿體流速(m/s)、分散介質之黏度π (pa· s)由下式求出》 (式)Re=pLU/77。 ' 於輸送部’使漿體以層流狀態或自層流往亂流之轉移域 的狀態輸送之方法無特殊限制,有例如將分散槽配置在高 於抄紙槽之位置,利用位能自分散槽介著輸送部往抄紙槽 輸送漿體之方法、將氣體注入經放入槳體之分散槽內提高 φ 分散槽內壓,以自分散槽介著輸送部往抄紙槽輸送漿體之 方法等。如此之不使用輸液泵之輸送方法,於輸送部可減 少亂流發生,可防強化纖維再凝集,保持漿體中之分散性。 在必須以層流狀態或自層流往亂流之轉移域之狀態輸 送大量漿體時,亦可複數配置輸送部,增加自分散槽往抄 紙槽之漿體輸送量。 (預成形材) 本發明之預成形材係至少含熱塑性樹脂浸潤於強化纖 φ 維基材之預浸漬物作爲積層單元之預成形材,其中 該預浸漬物係,由含於該預浸漬物之強化纖維單絲(a)與和 該強化纖維單絲(a)交叉之強化纖維單絲(b)所形成之二維 配向角的平均値爲10度以上80度以下、於23 °C之厚度 hO(mm)爲0.03mm以上1mm以下、拉伸強度σ爲〇.〇iMPa . 以上。 茲就這些構成要素作說明。 本發明之預成形材指,由至少二個以上之成形材料經積 層而成,直接或經二次加工步驟供給於成形步驟者,係加 -43- 1376397 工成成形品前之狀態。二次加工步驟無特殊限制,有例如 將預成形材切成特定大小、形狀之切削步驟,將預浸漬物 互相黏著而提升預成形材之取用性的接合步驟,自預成形 材抽除空氣之脫泡步驟,藉電漿處理等使預成形材活化之 表面處理步驟等。 本發明之預成形材,至少使用樹脂浸潤於強化纖維基材 的預浸漬物,從獲得之成形品的輕量性與力學特性之觀點 極爲重要。從預成形材之取用性的觀點,由含於預浸漬物 之強化纖維單絲(a)與和該強化纖維單絲(a)交叉之強化纖 維單絲(b)所形成之二維配向角的平均値係10度以上80度 以下極爲重要。在此,關於二維配向角使用於前述預浸漬 物之說明的定義亦適用。二維配向角的平均値低於10度則 單一方向之強化纖維等對於纖維長邊方向的正交方向之應 力無抵抗力,高速輸送預成形材、成形之過程中預成形材 會有破損的情形。二維配向角的平均値超過80度,即會因 二方向之強化纖維織物等強化纖維往二方向支撐,成形步 驟中得不到充分之伸縮性,而有成形不良、成形品品質受 損之情形。這些單一方向之強化纖維、二方向之強化纖維 織物,強化纖維相互之間隙狹窄,有時成形步驟中樹脂的 浸潤不充分而有力學特性低落的情形》預浸漬物愈近於等 向性則積層步驟之勞力愈受抑低而可高速製成預成形材, 材料損失亦少,故經濟負擔減輕而較佳。用於本發明之預 浸漬物的強化纖維之二維配向角係20度以上70度以下, 30度以上60度以下更佳,愈近於理想角度45度愈佳。 從本發明之預成形材的取用性之觀點,預浸漬物於23 -44 - 1376397 .°C之厚度hO(mm)係0.03mm以上lmm以下亦極爲重要》hO 低於0.03mm則預成形材於高速移送、成形之過程有時會破 . 損。h0超過imm則往厚度方向之纖維配向變大,有時成形 步驟中預成形材起厚度膨脹、形體崩壞而成形品之品質受 損’有時往模具之移送受礙。用於本發明之預浸漬物於23 .C之厚度h0以0.05mm以上0.8mm以下爲佳,0.1mm以上 0_6mm以下更佳。 從本發明之預成形材的取用性之觀點,預浸漬物之拉伸 # 強度σ應係〇.〇1 MPa以上,0.1 MPa以上更佳,1 MPa以上 尤佳。σ之上限無特殊限制,一般係例如1 〇〇〇MPa以下》 拉伸強度σ低於O.OIMPa則成形時之操作中有時會發生預 浸漬物破損等問題。 構成用於本發明之預成形材的預浸漬物之強化纖維及 樹脂無特殊限制,而從獲得複雜形狀之成形性與力學特性 令人滿意的成形品之觀點,係以使用上述預浸漬物(以下 稱預浸漬物(A ))爲佳。 # 本發明之預成形材爲滿足獲得之成形品的規格,預浸漬 物(A)以構成複數之積層單元,且以預浸漬物各要素中至 少一要素實質上不同之至少二種預浸漬物(A)使用於預成 形材爲佳。於此說明前述預浸漬物之各要素。 首先係強化纖維之體積比率。強化纖維之體積比率愈 ‘高,獲得之成形品的彈性模數、強度,尺寸安定性愈提升。 另一方面,強化纖維之體積比率愈高,成形品之外觀等級 傾向愈低。因而,組合強化纖維之比率高與低的預浸漬物 而積層,從兼顧成形品之輕量性、外觀等級的觀點爲較佳。 -45 - 1376397 Μ如’爲提高成形品之剛性,有較外側以強化纖維比率高 2預浸漬物積層,內側以強化纖維比率低的預浸漬物積層 法;爲提高成形品之外觀等級,有更於外側以強化纖 維比率低之預浸漬物積層的方法等。於此,強化纖維之體 積比率實質上不同,係強化纖維體積比率高之預浸漬物與 強化纖維體積比率低的預浸漬物之強化纖維體積比率的差 爲5體積%以上。 其次係強化纖維之長度。強化纖維愈長,所獲得之成形 品的彈性模數、強度,尺寸安定性愈提升。另一·方面,強 化纖維愈長,預成形材之取用性、成形品之外觀等級傾向 愈低落。因而,組合強化纖維之纖維長度長的預浸漬物與 纖維長度短之預浸漬物而積層,從兼顧預成形材之取用性 與成形品之力學特性、外觀等級的觀點爲較佳。例如,爲 提高成形品之剛性,有較外側以強化纖維之纖維長度長的 預浸漬物積層,內側以纖維長度短的預浸漬物積層之方 法,爲提高成形品之外觀等級,有更於外側以纖維長度短 之預浸漬物積層之方法等。於此,強化纖維之長度實質上 不同,係纖維長度長之強化纖維與纖維長度短之強化纖維 的纖維長度比(長強化纖維之長度/短強化纖維之長度)爲 1. 5以上。 其次係強化纖維之拉伸彈性模數。拉伸彈性模數愈高, 獲得之成形品的彈性模數愈提升。另一方面,拉伸彈性模 數愈高,纖維之加工性愈惡化,有時預成形材之取用性低 落、經濟性變差。因而,組合強化纖維之拉伸彈性模數高 與拉伸彈性模數低的預浸漬物而積層,從兼顧預成形材之 -46- 1376397 取用性與成形品之剛性的觀點爲較佳。例如,爲兼顧成形 品之剛性與經濟性,有較外側以碳纖維等拉伸彈性模數高 ^ 之預浸漬物積層,內側以玻璃纖維等拉伸彈性模數低的預 浸漬物積層之方法、較外側以使用拉伸彈性模數高之碳纖 維的預浸漬物積層,內側以使用伸彈性模數較低之碳纖維 的預浸漬物積層之方法等。於此,強化纖維之拉伸彈性模 數實質上不同,係拉伸彈性模數高之強化纖維與拉伸彈性 模數低之強化纖維的拉伸彈性模數比(高強化纖維拉伸彈 9 性模數/低強化纖維拉伸彈性模數)爲1 . 2以上。 其次係預浸漬物之基重。基重愈大預浸漬物之厚度傾向 愈厚,故可圖積層數量、積層勞力之減少。另一方面,基 重愈大,成形品對於厚度、形狀的依從性愈低。因而,組 合基重大之預浸漬物與基重小之預浸漬物而積層,從兼顧 預成形材之取用性、形狀依從性與經濟性的觀點爲較佳。 同理,關於預浸漬物之厚度亦係以組合23 °C之厚度hO大之 預浸漬物與hO小之預浸漬物而積層爲佳。於此,基重實質 • 上不同係基重大的預浸漬物與基重小的預浸漬物之基重比 (基重大之預浸漬物的基重/基重小之預浸漬物的基重)爲 1.2以上。於23°C之厚度hO實質上不同係hO大之預浸漬物 與hO小之預浸漬物的hO之比(hO大之預浸漬物的hO/hO 小之預浸漬物的hO )爲1.2以上。 * 本發明之預成形材,從成形性之觀點則以預浸漬物和與 其鄰接之積層單元的層間剪切強度係OMPa以上50MPa以 下爲佳,OMPa以上40MPa以下更佳。層間剪切強度在較佳 範圍內則於成形步驟中預成形材伴隨層間滑移一邊伸縮, -47- 1376397 可更提高往凹凸形狀之賦形。預成形材之層間剪切強度可 自預成形材切出試片,基於ASTM-D-2344進行三點彎曲試 驗而測定。預成形材被部分黏著時、被堵塞時,可含該黏 著部分、堵塞部分製作試片而測定。 本發明之預成形材,爲滿足獲得之成形品的規格,以積 層預浸漬物(A)與其它積層單元(B)爲佳。於此說明其 它積層單元(B)的較佳樣態。 首先,前述積層單元(B)係含強化纖維之基材,則從 更提高獲得之成形品的補強效果之觀點爲較佳。其中,連 續強化纖維從提高成形品的衝擊強度之觀點爲較佳。有例 如,單方向基材、織物基材、毯基材等形態。不連續狀之 強化纖維從提高成形品的形狀依從性之觀點爲較佳。有例 如,單方向基材亦即經切斷之強化纖維排列於單一方向之 基材、毯基材、片狀成形材料(SMC)基材、擠壓薄片基 材等形態》 構成此積層單元(B)之強化纖維無特殊限制,可如同 構成前述預浸漬物之強化纖維作選擇,從比強度、比剛性 高的輕量化效果之觀點’ PAN系、瀝青系、嫘縈系等之碳 纖維尤適用。從提高預成形材之取用性的觀點,該積層單 元(B )爲維持強化纖維之形態係以浸潤有熱塑性樹脂或熱 固性樹脂爲佳。於此,所使用之熱塑性樹脂及熱固性樹脂 無特殊限制,可如同構成前述預浸漬物之熱塑性樹脂及熱 固性樹脂作選擇《樹脂的浸潤率亦無特殊限制,爲維持強 化纖維之形態,如同前述預浸漬物,3 0 %以上1 〇 〇 %以下爲 較佳。 •48- 1376397 _ 其次,從確保成形品於特定厚度之觀點,並從均勻保持 成形品之厚度的觀點,係以薄片狀基材用作前述積層單元 .'(B)爲佳。從提高預成形材之伸縮性,提高往凹凸形狀之 依從性之觀點,以使用非織物狀基材爲佳。從提高獲得之 成形品的輕量性之觀點,以使用多孔質基材爲佳。構成這 些基材之材料無特殊限制,而從對於基材之加工性的觀 點,以使用構成前述預浸漬物之熱塑性樹脂爲佳。這些熱 塑性樹脂如同構成前述預浸漬物之熱塑性樹脂,必要時亦 Φ 可含有摻合成分、摻合物、添加劑等。從進一步提高獲得 之成形品的輕量性之觀點,前述薄片狀基材、非織物狀基 材、多孔質基材之體密度以0.01以上1.0以下爲佳,0.05 以上0.9以下更佳,0.1以上0.8以下尤佳。 前述積層單元(B)者,從易於進行獲得之成形品的表 面改質及機能賦予之觀點,以配置由樹脂構成之薄膜於該 預成形材之最外層爲佳。樹脂者使用熱塑性樹脂則易得對 薄膜之加工性、與預成形材之黏著性而較佳,使用熱固性 • 樹脂則因可改善底塗、塗料、膠塗等之表面平滑性而較佳。 以獲得之成形品用於電子機器等時,薄膜之難燃性以UL-94 規格之VTM-1以上爲佳,VTM-0以上更佳。確保薄膜之難 燃性的方法無待殊限制,有例如將PPS、PEI、PEEK、酚醛 樹脂等難燃性優良之樹脂薄膜化之方法、於熱塑性樹脂摻 ' 合難燃性優良之樹脂而薄膜化之方法、於熱塑性樹脂混合 難燃劑而.薄膜化之方法等。 前述積層單元(B)者,從改善獲得之成形品的設計性 之觀點,以使用選自紋飾薄膜、透明薄膜、色調薄膜等的 -49- 1376397 至少一種爲佳。於此,紋飾薄膜者係以於該薄膜表面具有 設計及/或幾何學紋樣之薄膜爲佳。透明薄膜者係以該薄膜 可見光透過率爲80%以上1〇〇%以下之薄膜爲佳。色調薄 膜者係以含有有機系及/或無機系顏料、著色劑之薄膜爲 佳。此外,必要時亦可將光澤薄膜、印刷薄膜、抗靜電薄 膜、遮光薄膜等用作積層單元(B) » 如上例示者外,亦可使用金屬板、金屬箔、金屬網、石 墨薄片、散熱薄片、蜂巢材料、耐藥物性薄膜、阻氣薄膜、 耐寒薄膜、抗菌薄片或薄膜、發泡薄片、橡膠薄片等作爲 其它積層單元(B)。以上之其它積層單元(B)必要時亦 可倂用二種以上。 由前述預浸漬物(A)與其它積層單元(B)構成之預成 形材的較佳樣態有例如由表皮層與芯層構成之三明治構造 體。 前述三明治構造體之中,表皮層由前述預浸漬物(A) 構成時,獲得之成形品因呈現等向特性,且可確保對複雜 形狀之依從性故較佳。此時,從進一步提高這些效果之觀 點’芯層者以使用體密度低於預浸漬物(A)之薄片狀基材、 多孔質基材、蜂巢材料、含強化纖維之毯基材等爲更佳。 前述三明治構造體之中,芯層由前述預浸漬物(A)構 成時’獲得之成形品的厚度可更均勻化,且機能性賦予易 於確保故較佳。此時,從提高剛性效果之觀點,芯層者係 以使用含連續強化纖維之單向基材、織物基材等爲更佳。 從往成形品之表面賦予機能的觀點,以使用具有難燃性之 薄膜、紋飾薄膜等爲更佳。 -50- 1376397 於此藉由,於模具設置用於本發明之預浸漬物的強化纖 維基材經積層而得之預成形材,使熱固性樹脂浸潤之RTM '(樹脂轉移模塑)成形方法、於模具設置用於本發明之預 浸漬物的強化纖維基材與單向基材、織物基材、毯基材經 ^ 積層而得之預成形材,使熱固性樹脂浸潤之RTM成形方 法,皆可獲得力學特性優良,依從於複雜形狀之成形品, 可期待有如同本發明之效果。 本發明之預成形材,如同茚敘預浸漬物之取用性的說 φ 明,從確保積層步驟中之安定作業性,對模具之安定移送 等成形步驟中預成形材的取用性之觀點,以抑制厚度膨脹 爲佳,於(nxlOO)°C 之厚度 hpn(mm)以係 hpOShpn‘hpOx (2n+l)( hpO(mm)係該預成形材於23°C之厚度,η係選自1、 2、3、4之至少一自然數)爲佳,hpOShpnShpOx2n更佳, hpOShpn$hpOx(2n-l)尤佳。於此,η之選擇基準與則述預 浸漬物同,可由所使用之材料選擇恰當之自然數。 本發明之預成形材的厚度hpO (mm)無特殊限制’從成形 φ 時之取用性的觀點係以0.8 mm以上100mm以下爲佳,1.2 mm以上10mm以下更佳’ 1.5 mm以上5mm以下尤佳。用 於本發明之預成形材的預浸漬物及其它積層單元之積層數 亦無特殊限制,從積層步驟之生產力及經濟性的觀點’ 2 • 層以上100層以下爲較佳,4層以上50層以下更佳,8層 以上30層以下尤佳。增加積層數則雖積層步驟之負荷變 大,若在較佳範圍則本發明之成形品的設計自由度可更予 提高。 (成形品) -51- 1376397 將本發明之預浸漬物或預成形材成形而得之成形品因 可使用於各種零件、構件,爲擴大其用途,前述成形品以 重量輕且剛性、強度優良爲佳。並以尺寸安定性之指標: 線膨脹係數亦優良爲佳。 作爲具體指標.,前述成形品之彎曲彈性模數爲Ec,比重 爲p時,Ec1/3 · p 〃所表示之比剛性(呈示輕量性之一參數) 以係1.5以上5以下爲佳。一般,鋼、鋁之比剛性係1.5以 下,爲達優於這些金屬材料之比剛性範圍,以係1.5以上 爲佳。超過鎂的一般比強度2.0之2.0以上5以下則更佳, 2.5以上5以下尤佳。爲易於成形品之設計,比剛性以具有 等向性爲佳,作爲前述比剛性之等向性指標,前述彎曲彈 性模數Ec,於依測定方向之最大彎曲彈性模數EcMax與最 小彎曲彈性模數EcMin之關係爲EcMaxSEcMinx2。EcMax SEcMinxl.8 更佳,EcMax 蕊 EcMinxl.5 尤佳。 關於成形品之強度的具體指標,以前述成形體之拉伸強 度作爲σ c、比重作爲p,則σ c/p以100以上500以下爲 佳。200以上500以下更佳,300以上500以下尤佳。前敘 拉伸強度cjc於依測定方向之最大拉伸強度σ cMax與最小 拉伸強度 σ cMin 之關係爲 σ cMaxS σ cMinx2。σ cMaxS σ cMinxl.8 更佳,acMaxS acMinxl.5 尤佳。 作爲關於線膨脹係數(呈示成形品之尺寸安定性的參 數)之具體指標,前述.成形體之線膨脹係數Cc以lxl(T6/K 以上20χ10·5/Κ以下爲佳。1χ10·6/Κ以上15χ10·5/Κ以下更 佳’ 1χ10·6/Κ以上10χ10·5/Κ以下尤佳。基於如同前述比剛 性之記載的理由,作爲前述線膨脹係數之等向性指標,前 -52- 1376397 述線膨脹係數Cc於依測定方向之最大線膨賬係數CcMax 與最小線膨脹係數CcMin之關係爲CcMaxSCcMinx2。 . CcMaxSCcMinxl.8 更佳,CcMaxSCcMinxl.5 尤佳。 將本發明之預浸漬物或預成形材成形而得之成形品,在 考慮薄壁性、輕量性時,其最大厚度以2mm以下爲佳。1.5 mm 以下更佳,1.2mm以下尤佳》於此說明之最大厚度指構成 成形品之各平面部的厚度中之最大厚度。最大厚度係於構 成成形品之平面部,測定最厚部分而決定。 Φ 基於形狀設計自由度,成形品之厚度亦可有變化。此厚 度變化以係連續變化爲佳。此所謂「連續」指厚度呈錐狀 變化。 爲藉成形品之形狀提高剛性提升效果’獲致形狀之設計 效果,以具有凹凸形狀爲佳。具體而言,自成形品之基準 面至形成有凹凸形狀之凹凸面的高度差以3 mm以上爲佳。 基準面指形成成形品的平面部之中’面積最大的平面部。 基準面與形成有凹凸形狀之凹凸面係實質上平行於基準面 φ 且自基準面起隔一以上之平面部而形成的平面部。於此, 實質上平行指基準面與作爲對象之平面部的夾角爲20°以 下。基準面與凹凸面平行時,基準面與凹凸面之高度差可 直接測定,而基準面與凹凸面形成某角度時’以基準面與 凹凸面上之點P的高度差之中高度差最大者作爲基準面與 • 凹凸面之高度差。基準面與凹凸面之筒度差以5mm以上爲 佳。 假設上述以外之種種使用’成形品以形成複雜形狀爲 佳。例如,形成由多數平面部構成之箱形時’係成爲平面 -53- 1376397 部互相以屈曲部聯繫之形狀,用以表示其屈曲程度之屈曲 部的R部之曲率半徑以小者爲佳。從形成更複雜形狀之觀 點,該R部之曲率半徑以5 mm以下爲佳。 從於成形品形成複雜形狀之觀點,前述屈曲部之個數以 3個以上爲佳》單純成形品之折曲形狀有1個屈曲部,门 字形、單純S字形則屈曲部有2個。通常,構件等複雜形 狀成形品大都屈曲部之個數更多,屈曲部之個數的較佳尺 標爲3個以上。單純四角形之箱形成形品者有8個屈曲部。 成形品之形狀從廣用於各種外殻、筐體、構件的觀點, 係以具有由3個屈曲部所區分之平面部所構成的頂點爲較 佳。於此’由3個屈曲部所區分之平面部所構成的頂點係 由3個平面部所構成之隅部。 從提高剛性之觀點,亦可於成形品形成有肋。肋之形狀 無特殊限制,較佳者有線狀肋、T字肋、十字肋等。肋之 高度係依成形品之需要而設定,而從成形品之薄壁性的觀 點以10mm以下爲佳。5mm以下更佳。 從確保成形品之輕量性的觀點,亦可係中空體。此時, 亦可配合成形品之形狀接合若干成形品而形成中空成形 體。 爲更於成形品賦予筒力學特性,亦可使之與其它成形體 一體化。作爲其它成形品,爲提高力學特性,以接合具有 連續強化纖維與樹脂的纖維強化複合材料爲佳。例如,將 連續強化纖維與環氧樹脂等熱固性樹脂或聚丙烯、聚醯胺 等熱塑性樹脂複合之纖維強化複合材料接合於成形品之表 面’即可賦予極優之力學特性、剛性。 -54- 1376397 . 亦可使本發明之預浸漬物或預成形材成形而得之成形 品相互接合一體化。依目的,可例如先提升另一之纖維質 . 量含有率以達高強度而使一體化等。 從擴大成形品之用途的觀點,以接合複雜形狀之成形體 爲佳。於此,複雜形狀之成形體有例如邊、框、轂、肋、 絞鏈、座等複雜形狀之射出成形體。可活用成形品之優良 力學特性,擴大用途。 使一體化之手法無特殊限制,有例如黏著劑、熱熔接、 • 震動熔接、超音波熔接、雷射熔著等方法》其中因程序簡 易,成形循環快,以熱熔接、震動熔接、超音波熔接、雷 射熔接爲佳。 於此壓製成形之種類可依所得成形品作選擇。於此,壓 製成形指使用加工機械、模具、工具及其它成形用之夾具、 副資材等,於前述積層預成形材施以彎曲、剪切、壓縮等 變形而獲得成形體之方法,其成形形態有例如拉伸、高度 拉伸、凸緣化、瓦稜化、捲邊、模锻·等。各種現有壓製成 • 形方法之中,較佳壓製成形法有常用於製作大型飛機等的 成形體構件之際的熱壓器法、步驟較爲簡便之模具壓製 法,而從設備、成形步驟中之消耗能量,所使用之成形用 夾具、副資材等之簡省,成形壓力、溫度自由度的觀點, 以採取使用金屬模具進行成形之模具壓製法爲更佳。 • 模具壓製法可以採用,事先配置前述預浸漬物或預成形 材於模內,合模並加壓、加熱’其次保持合模而將模具冷 卻使該預浸漬物或預成形材冷卻而得成形品之熱壓製法, 或,預浸漬物或預成形材之樹脂係熱塑性樹脂時,先於熱 -55- 1376397 塑性樹脂的熔化溫度以上以例如遠紅外線加熱器、加熱 板、高溫供箱、誘導加熱(induction haeating)等加熱裝置將 該預浸漬物或預成形材加熱,在使熱塑性樹脂熔化、軟化 之狀態下,配置於前述成形模之下模上,其次閉模合模, 然後加壓冷卻之方法,即衝壓成形。壓製成形方法並無特 殊限制,從加快成形循環而提高生產力之觀點,以衝壓成 形爲佳。 爲藉前述預熱使預浸漬物或預成形材呈可賦形狀態,樹 脂以係熱塑性樹脂爲佳。且預熱溫度係以前述熱塑性樹脂 的熔點或軟化點以上爲佳。 將經預熱之預浸漬物或預成形材品搬運至用於壓製成 形的模具之際,爲於充分保持預熱狀態下壓製成形,以盡 快搬運爲佳。具體而言,將預浸漬物或預成形材預熱後, 搬運至模具於壓製成形開始加壓爲止所需時間以1分鐘以 內爲佳,3 0秒以內更佳,1 5秒以內尤佳。 壓製模具之加壓無特殊限制,從使預浸漬物或預成形材 良好賦形之觀點’加壓力以O.IMPa以上爲佳,lMPa以上 更佳’ 1 OMPa以上尤佳。加壓力之上限無特殊限制,而從 抑制成形時強化纖維之折損的觀點,以1 〇 〇 Μ P a以下爲佳》 壓製模具之冷卻無特殊限制,以熱塑性樹脂用做構成預 浸漬物或預成形材之樹脂時,從充分冷卻經加熱之預成形 材的觀點’以使模具表面溫度在熱塑性樹脂的熔點或軟化 點以下爲佳。從加快脫模縮短成形循環之觀點,以使模具 溫度比熱塑性樹脂的熔點或軟化點低3〇r以上爲佳。低50 °c以上更佳。 1376397 其次說明配置本發明之預浸漬物或預成形材於模具而 壓製成形之步驟。本發明之預浸漬物或預成形材係以配置 '於模具使下式所表示之入料率大於100 %爲佳。 •入料率(%) =i〇〇x(預浸漬物或預成形材之面積)/(模腔 總面積)。 入料率大於100%,亦即配置大於覆蓋全部模腔總面積 之預浸漬物或預成形材於模具,成形時不使預浸漬物或預 成形材過度流動,可保持纖維配向不變而成形。因此’盡 # 量抑制成形時擾亂纖維配向、成形時流動之致使纖維配向 產生異向性,即可獲得發揮預浸漬物或預成形材之纖維配 向效果的成形品。入料率以105%以上爲較佳’ 110%以上 更佳。入料率之上限無特殊限制,從有效使用材料以免浪 費之觀點以150%以下爲佳。 其次說明成形用之模具。模具可分成二大類,一係用於 鑄造、射出成形等之密閉模具,另一係用於壓製成形、锻 造等之開放模具。密閉模具主要係使材料流入內部以成形 φ 之模具,開放模具主要係不使材料流動,使其變形而成形 之模具。爲於成形時不使基材過度流動,盡力抑制成形時 擾亂預浸漬物或預成形材之纖維配向、成形時流動之致使 纖維配向產生異向性,而獲得發揮預浸漬物或預成形材之 ' 纖維配向效果的成形品,以使用開放模具爲較佳。從排除 * 成形時之分解氣體、混入空氣於模外之觀點亦以開放模具 爲佳。 並以於模具設有選自衝切機構、打孔機構、出料機構之 至少一種的模具爲佳。以壓製成形獲得之成形品,有時係 -57- 1376397 使預浸漬物或預成形材之入料率相對於模腔總面積大於 100%而壓製成形,而有作爲成形品之必要部分與不必要部 分(端部)。因此,爲修飾成形後成形品之形狀,有時去 除該端部之步驟成爲必要。成形品可假定係依其使用目的 加工成具有所產生之氣體、熱交換所需的通氣口、排氣口, 成形品之抓取部分,加工用之螺孔 '螺栓接合孔,爲賦予 設計性之孔、利用衝切樣板等之孔部的成形品。具有選自 前述三機構之至少一種,即可與壓製成形同時實施壓製成 形後的去除端部之步驟、形成必要之孔的步驟,步驟得以 簡化故較佳。 本發明之使用本發明的預浸漬物或預成形材獲得之成 形品的用途有例如,電氣機器零件、電子機器零件、土木 用零件、建材用零件、汽車用構造零件、二輪車用構造零 件、汽車用零件、二輪車用零件、飛機用零件。從力學特 性之觀點,以用於電氣、電子機器用之筐體’土木、建材 用板,汽車用構造零件、飛機用零件爲佳。從力學特性及 等向性之觀點,尤適用於汽車、二輪車用構造零件。 實施例 以下舉實施例更詳細說明本發明。 [預浸漬物、預成形材及成形品之評估(1)] (1)含於預浸漬物的強化纖維長度之評估 空氣中於500°C加熱預浸漬物1小時,將樹脂成分灰化。 隨機選出餘留之強化纖維400根,其長度以光學顯微鏡測 定至單位,測定纖維長度與其比率。 並以如低於0.25mm、0.25mm以上低於〇.5mm、0.5mm -58- 1376397 .以上低於0.75mm之0.25mm間隔計數強化纖維之根數,評 估纖維長度分佈。 .* (2)預浸漬物中強化纖維的二維配向角之測定 如第2圖,將預浸漬物夾於二片不銹鋼網(每2.5cm有 50個網目之平織狀),調整螺絲至預浸漬物固定不動。空 氣中於500°C加熱1小時,將樹脂成分灰化。去除不銹鋼 網,獲得之強化纖維基材以顯微鏡觀察,隨機選出1根強 化纖維單絲(a),由圖像觀察測定與和該強化纖維單絲交叉 # 之另一強化纖維單絲的二維配向角。配向角係採用由交叉 的二強化纖維單絲所形成之2個角度之中,0°以上90°以下 之角度(銳角)。選定之強化纖維單絲U)每1根之二維配 向角的測定數爲n = 20。選定合計5根強化纖維單絲同樣測 定,取其平均値做爲二維配向角。 (3)強化纖維基材之空氣量(FRAZIER法) 使用如同上述(2)的灰化獲得之強化纖維基材,依AS TM D737(2008年版)以FRAZIER法測定空氣量。 φ (4)預浸漬物中強化纖維之纖維質量含有率Wf(%) 測定預浸漬物之質量W 1後,該預浸漬物於空氣中以500 °C加熱1小時,將樹脂成分灰化,測定餘留之強化纖維的 質量W2,由下式算出。 • Wf(%) = 100xW2/Wl ‘ (5)預浸漬物之厚度hn及預成形材之厚度hpn(hn、 hpn(n = 0, 1、2、3、4)) 空氣中,將預浸漬物或預成形材放置於測定溫度10分 鐘後,冷卻至室溫。於該預浸漬物或預成形材定出2點X、 -59- 1376397 Y使直線距離XY爲最長,將該直線XY十等分,除二端 XY以外於各分割點測定厚度,取其平均値作爲預浸漬物或 預成形材之厚度hn' hpn ^ (6)預浸漬物之體密度 切出100mm見方之預浸漬物,測定質量W,由下式算出 體密度。 •預浸漬物之體密度=W/(10xl0xh0) h0:預浸漬物之厚度。 (7 )預浸漬物之樹脂浸潤率% 如下觀察預浸漬物之厚度方向切面而測定。以環氧樹脂 包埋預浸漬物,硏磨含預浸漬物切面端部之面。此硏磨面 之預浸漬物厚度X寬度5G0/zm之範圍使用超深度彩色3D 形狀測定顯微鏡VK-9500 (控制部)/VK-9510 (測定部) (KEYENCE (股)製)以擴大倍率400倍攝影。求出攝影 圖像中浸潤有樹脂的部位與無樹脂浸潤之部位的面積,由 下式算出樹脂浸潤率。 •樹脂浸潤率(% ) = l〇〇x(浸潤有樹脂的部位之總面積)/ (預浸漬物之觀察部位的截面積之中強化纖維部分除外的 面積)=100x浸潤有樹脂的部位之面積/((預浸漬物之厚 度X寬度500 //m之面積)—強化纖維部分之面積)。 (8)預浸漬物之拉伸強度σ 自預浸漬物切出試片,依IS0527-3法(1 995 )測定拉伸 特性。試片係以任意方向作爲〇"方向時沿+45°、-45°、90° 之4方向切出試片,各方向之測定數爲η = 5,以全部測定 値U = 20)之平均値作爲拉伸強度σ 。測定裝置係使用 1376397 .INSTRON (註冊商標)55 65型萬能材料試驗機(iNSTRON JAPAN(股)製)。 , (9 )拉伸強度 σ Max、σ Min 於上述(8)測定之20個拉伸強度σ之中,以最大値作 爲σ M a X,最小値作爲σ M i η。 (1 0 )成形品之比強度 自成形品切出試片,依IS 0 1 1 8 3 ( 1 9 8 7 )測定成形品之 比重P。其次自成形品切出試片,依IS0527-3法(1995) • 測定拉伸強度。試片係以任意方向作爲0 °方向時沿〇。、 + 45°、-45°、90°之4方向切出試片。各方向之測定數爲n = 5 , 以全部測定値(η = 20)之平均値作爲拉伸強度σ c。測定裝置 係使用INSTRON (註冊商標)5565型萬能材料試驗機 (INSTRON JAPAN(股)製)。由獲得之結果依下式算出成 形品的比強度。 •成形品之比強度=crc/j〇。 (11)成形品之拉伸強度的cr cMax、σ cMin • 於上述(1 0)測得之20個拉伸強度σ c之中,以最大値 作爲σ cMax,最小値作爲σ cMin。 (1 2 )成形品之比剛性 自成形品切出試片,依ISO 178法(1 993 )測定彎曲彈 性模數。試片係以任意方向作爲〇°方向時沿〇°、+45"、-45°、 • 90°之4方向切出試片。各方向之測定數爲n = 5,以全部測 定値(n = 20)之平均値作爲彎曲彈性模數Ec。測定裝置係使 用INSTRON(註冊商標)5565型萬能材料試驗機(INSTRON JAPAN(股)製)。由獲得之結果依下式算出成形品的比剛性。 -61- 1376397 •成形品之比剛性 P :成形品之比重。 (13) 成形品之彎曲彈性模數的EcMax、EcMin 於上述(12)測得之20個彎曲彈性模數之中,以最大 値作爲E c M a X,最小値作爲E c M i η。 (14) 積層預成形材之層間剪切強度 自積層預成形材切出試片,依ASTM-D-2344製作寬度 6.4mm、長度14mm之試片,進行η = 10之三點彎曲試驗, 測定層間剪切強度。結果採用η= 1 0之平均値。 (1 5 )成形品之線膨脹係數 自成形品切出試片,依ISO 1 1 35 9 -2測定。試片係以任意 方向作爲0°方向時沿+45°、-45°、90°之4方向切出試片, 各方向之測定數爲n = 5,以平均値作爲線膨脹係數Cc。 (16 )成形品之線膨脹係數的CcMax、CcMin 測定之成形品沿0°、+45°、·45°、90°之全部4方向測得 之線膨脹係數中,以最大値作爲CcMax,最小値作爲CcMin。 (1 7 )成形品的比強度之判定 基於成形品之比強度依以下基準判定。 A :比強度300MPa以上 B :比強度200MPa以上低於300MPa C:比強度150MPa以上低於200MPa D :比強度低於150MPa » (1 8 )成形品的比剛性之判定 基於成形品之比剛性依以下基準判定。 AAA :比剛性3.00以上 -62- 1376397 AA :比剛性2.50以上低於3.00 A :比剛性2.20以上低於2.50 ._ B :比剛性2.00以上低於2.20 C :比剛性1.50以上低於2.00 D :比剛性低於1. 5 0 » (1 9 )成形品的線膨脹係數之判定 基於成形品之線膨脹係數依以下基準判定。 A :線膨脹係數7xl(T6/K以下 # Β :線膨脹係數比7x10·6/Κ大,10x10.6/Κ以下 C :線膨脹係數比l〇xl(T6/Κ大,20x10·6/Κ以下 D ··線膨脹係數比20x10 —6/Κ大。 (20)成形品的等向性之判定 基於成形品之拉伸強度、彎曲彈性模數、線膨脹係數各 特性的面內不均勻度依以下基準判定。 A A :最大値爲最小値的1.0倍以上1.1倍以下 A :最大値爲最小値的1.1倍以上1.3倍以下 φ B :最大値爲最小値的1 .3倍以上2倍以下 C :最大値比最小値的2倍大。 (材料1 )碳纖維1 以聚丙烯腈爲主成分之共聚物經紡絲、煅燒處理、表面 ' 氧化處理,獲得總單絲數12,000根之連續碳纖維。此連續 • 碳纖維之特性如下。 .單纖維徑:7 a m •每單位長度之質量:1.6g/m •比重:1.8 -63- 1376397 •拉伸強度:4600MPa •拉伸彈性模數:220GPa » (材料2)碳纖維2 * 以聚丙烯腈爲主成分之共聚物經紡絲、煅燒處理、表面 氧化處理,獲得總單絲數1 2,000根之連續碳纖維。此連續 ‘ 碳纖維之特性如下。 •單纖維徑:7 # m •每單位長度之質量:1.6g/m •比重:1. 8 φ •拉伸強度:4100MPa •拉伸彈性模數:420GPa。 (材料3 )碳纖維3 東麗(股)製 TOREKA T700S-12K-50C。 (材料4)玻璃纖維 日東紡製,商品名PF-E001。 (材料5 )玻璃纖維強化熱塑性樹脂(GMT )
Quadrant 公司製,UNI SHEET P4 038-BK31。厚度 3.8mm。 · (材料6 ) PP樹脂薄片 製作由未改質聚丙烯樹脂(PRIME POLYMER(股)製 PRIME POLYPRO 〗105G)50質量%與酸改質聚丙烯樹脂(三 井化學(股)製ADOMER QB510 ) 50質量%構成之厚度1mm " 的樹脂薄片。 · (材料7)發泡PP樹脂薄片 古川電工製,商品名EFCEL ( 2倍發泡,厚度1mm)。 (材料8)透明性耐綸樹脂薄膜 -64- 1376397 • 東京材料(股)製,由CRYSTAMID MSI 100構成之透明性 耐輪樹脂薄膜(透明Ny,厚度50//m)。 , (材料9)耐綸樹脂難燃性薄膜 . 相對於東麗(股)製,CM 1007C耐綸6樹脂)100質量份, 以憐化學工業製’ NOVARED120C平均粒徑25;zm,磷含有 率85 % )丨〇質量份調配混練,獲得耐綸6樹脂難燃性薄膜 (難燃Ny’厚度5〇vm)。此薄膜之難燃性係UL94,VTM-0。 (材料10)連續碳纖維預浸漬物 鲁 東麗(股)製 ’ TOREKA PREPREG P3052S-12。 (材料11)碳纖維片狀成形材料(SMC ) 將材料 3 之 TOREKA T700S-12K-50C 切成 25mm 長,分 散該裁切碳纖維束使纖維束分佈於隨機方向,製作碳纖維 束隨機配向基材。該碳纖維束隨機配向基材60質量份以如 下之碳纖維片狀成形材料用乙烯酯樹脂4〇質量份浸潤,製 作碳纖維片狀成形材料基材(SMC )。厚度2mm。 •乙嫌酯樹脂:以昭和高分子公司製RIP〇XY H6〇〇作爲基 ® 質樹脂’相對於該乙烯酯樹脂100質量份,調配有機過氧 化物硬化劑(曰本油脂公司製PERBUTYL Z ) 1.0質量份、 聚合抑制劑(精工化學公司製TBΗ )0.6質量份、增黏劑(DOW CHEMICAL公司製I-143L)13.0質量份及內部脫模劑 (ADEKA FINE公司製ZNS-P) 5_0質量份而成。 ' (材料12)有切痕之碳纖維預浸漬物 於東麗(股)製TOREKA PREPREG P305 2S-17使用自動 裁切機連續切出如第7圖之切痕,獲得具有等間隔規則切 痕的有切痕碳纖維預浸漬物。切痕之方向係纖維正交方向 -65- 1376397 13,切痕長度17係5.1mm,間隔18 (纖維長度)係30mm。 相鄰列之切痕的互相切入1 9係0.1 m m。 (材料13 )環氧樹脂1 環氧樹脂者係調配EPOTOTO YD128 (東都化成(股)製) 40質量份、EPOTOTO YD128G (東都化成(股)製)20質量 份、epikote 1001 ( JAPAN EPOXY RESIN(股)製)20 質量份、 epikote 1 009 ( JAPAN EPOXY RESIN(股)製)20 質量份、硬 化劑 DICY7 ( JAPAN EPOXY RESIN (股)製,雙氰胺)4 質 量份、DCMU 99 (保土谷化學(股)製,3- ( 3,4-二氯苯基) -M-二甲脲)3質量份、其它添加劑Vinylec K ( Chisso(股) 製,聚乙烯醇縮甲醛)5質量份而成。未硬化樹脂的玻璃 轉移溫度爲3°C。於60°C之黏度爲200Pa· s。 (材料14 )環氧樹脂2 環氧樹脂者係調配EPOTOTO YD128G (東都化成(股)製) 70 質量份、epikote 1 00 9 ( J A P AN EPO X Y RE S IN (股)製)30 質量份、硬化劑DICY7 ( JAPAN EPOXY RESIN (股)製,雙 氰胺)4質量份、DCMU99 (保土谷化學(股)製,3- ( 3,4-二氯苯基)-1,卜二甲脲)3質量份、其它添加劑Vinylec K (Chisso(股)製,聚乙烯醇縮甲醛)5質量份而成。未硬化 樹脂的玻璃轉移溫度爲60°C。於60°C之黏度爲600Pa · s。 (材料15)耐綸6樹脂短纖維 將東麗(股)製CM 1 007 (耐綸6樹脂)紡絲獲得之耐綸 6樹脂纖維(單纖維纖度3dtex )以卡式美工刀(camidge cutter)切成5.0mm,獲得耐綸6樹脂短纖維。 (實施例1 ) -66- 1376397 . 以材料1獲得之碳纖維1以卡式美工刀切成6mm,獲得 短碳纖維》以水與界面活性劑(NAKARYTEX (股)製 . POLY〇XYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))製作濃 度〇·1質量%之分散液。以此分散液與上述短碳纖維使用 第3圖之強化纖維基材(抄紙基材)製造裝置,製造碳纖 維基材。製造裝置係由分散槽21、抄紙槽22及輸送帶32 所構成。分散槽21係直徑1000mm之圓筒形容器,容器下 部具備裝有開口旋塞之直線狀輸送部(傾斜角30。)。輸送 # 部連接分散槽與抄紙槽。分散槽上面之開口部附有攪拌 機’可由開口部投入短碳纖維及分散液(分散介質)。抄 紙槽於底部備有具寬度5 00mm之抄紙面的輸送網。輸送帶 32係接續輸送網3 1而配置,其搬運碳纖維基材30。抄紙 係使分散液中碳纖維濃度爲0.05質量%而進行。經抄紙之 碳纖維基材於2 00 °C之乾燥爐乾燥30分鐘》獲得之碳纖維 基材的寬度係500mm,長度500 mm,基重50g/m2。強化纖 維基材之特性示於表1。 φ 以薄膜/碳纖維基材/薄膜之方式積層上述碳纖維基材1 片與東麗(股)製CM1007C耐綸6樹脂)的同厚度薄膜2 片》此積層體於250°C以5MPa加壓2分鐘’製作於碳纖維 基材浸潤以耐綸6樹脂的寬度5 00mm '長度500mm之預浸 '漬物(1)。預浸漬物之特性示於表2。 •製作積層8片預浸漬物(1)而成之預成形材(A) ’以 遠紅外線加熱爐在氮氛圍下於2 80°C預熱。模腔表面溫度係 120 °C,於厚度1.1mm之第4圖的B5大小之具有L字箱形 模腔的衝壓成形模具配置預成形材(A)(入料率110%) ’ -67- 1376397 閉合模具,以成形壓力30MPa加壓,保持2分鐘。然後打 開模具,脫模,獲得L字箱形成形品。預成形材(A)已依 模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品 的特性示於表3、表10。 (實施例2 ) 使浸潤於碳纖維基材之耐綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質 量含有率達52%以外,如同實施例1製作預浸漬物(2 )。 預浸漬物(2)之特性示於表2。 製作積層17片預浸漬物(2)而成之預成形材以外,如 同實施例1製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表3。 (實施例3 ) 調整抄紙時分散液之流速與輸送網之速度,碳纖維基材 之基重爲70g/m2以外,如同實施例1製作碳纖維基材。強 化纖維基材之特性示於表1。使浸潤於此碳纖維基材之耐 綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質量含有率達65%,於270°C 施以5MPa之壓力3分鐘,製作浸潤耐綸6樹脂於碳纖維基 材之預成形材(3)。因纖維質量含有率高,樹脂的浸潤稍 難。預浸漬物之特性示於表2。製作積層17片預浸漬物(3) 之預成形材以外,如同實施例1製作L字箱形成形品。預 成形材已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之成形 品。成形品之特性示於表3。 (實施例4) 使浸潤於碳纖維基材之耐綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質 -68- 1376397 量含有率達15%以外,如同實施例1製作預浸漬物(4)。 預浸漬物之特性示於表2。 .' 製作積層4片預浸漬物(4)而成之預成形材以外,如 同實施例1製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表3。 (實施例5 ) 使浸潤於碳纖維基材之耐綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質 # 量含有率達8 %以外,如同實施例1製作預浸漬物(5 )。 預浸漬物之特性示於表2。 製作積層2片預浸漬物(5)而成之預成形材以外,如 同實施例1製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表3。 (實施例6) 調整抄紙時輸送網之速度爲分散液流速之4倍以外,如 φ 同實施例1製作碳纖維基材》強化纖維基材之特性示於表 1。使用所獲得之碳纖維基材,如同實施例1製作浸潤以耐 綸6樹脂的預浸漬物(6)。預浸漬物之特性示於表2。 使用預浸漬物(6)以外,如同實施例1製作L字箱形 成形品。預成形材已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級 ' 良好之成形品。成形品之特性示於表3。 (實施例7 ) 調整抄紙時分散液之流速與輸送網之速度而碳纖維基 材之基重爲20g/m2以外,如同實施例1製作碳纖維基材。 -69- 1376397 強化纖維基材之特性示於表ι»使浸潤於此碳纖維基材之 耐綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質量含有率達20%,於250 °C施以5MPa之壓力2分鐘,製作浸潤耐綸6樹脂於碳纖維 基材之預浸漬物(7)。預浸漬物之特性示於表2。 製作積層8片預浸漬物(7)之預成形材,使用具有與 第4圖同形狀(B5大小之L字箱形形狀)而厚度爲0.4 mm 之模腔的衝壓成形模具以外,如同實施例1製作L字箱形 成形品。預成形材已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級 良好之成形品。成形品之特性示於表3。 (實施例8) 調整抄紙時分散液之流速與輸送網之速度,碳纖維基材 之基重爲10g/m2以外,如同實施例1製作碳纖維基材。強 化纖維基材之特性示於表4。使浸潤於此碳纖維基材之耐 綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質量含有率達20%,於250°C 施以5MPa之壓力2分鐘,製作耐綸6樹脂浸潤於碳纖維基 材之預浸漬物(8)。預浸漬物之特性示於表5。 製作積層16片預浸漬物(8)之預成形材以外,如同實 施例7製作L字箱形成形品。因預浸漬物(8 )極薄,積層 片數多,積層耗時,而預成形材已依模具形狀良好賦形, 獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於表6。 (實施例9)
調整抄紙時分散液之流速與輸送網之速度,碳纖維基材 之基重爲200g/m2以外’如同實施例1製作碳纖維基材。強 化纖維基材之特性示於表4。使浸潤於此碳纖維基材之耐 綸6樹脂薄膜係調製爲纖維質量含有率達20%,於250°C 1376397 t 施以5MPa之壓力2分鐘,製作耐綸6樹脂浸潤於碳纖維基 材之預浸漬物(9) »預浸漬物之特性示於表5。 ' 製作積層2片預浸漬物(9)之預成形材以外,如同實 施例1製作L字箱型成形品。預成形材已依模具形狀良好 ' 賦形,所獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於 表6。 (實施例10 ) 抄紙時使用6mm長之短碳纖維與3mm長之短碳纖維以 • 質量比1: 1混合之短碳纖維以外,如同實施例1製作碳纖 維基材。強化纖維基材之特性示於表4。使用所獲得之碳 纖維基材,如同實施例1製作耐綸6樹脂浸潤之預浸漬物 (10)。預浸漬物之特性示於表5。 使用預浸漬物(10)以外,如同實施例1製作L字箱形 成形品。預成形材已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級 良好之成形品。成形品之特性示於表6。 (實施例11 ) φ 抄紙時使用6mm長之短碳纖維2與3mm長之短碳纖維1 以質量比3 : 1混合之短碳纖維以外,如同實施例1製作碳 纖維基材。強化纖維基材之特性示於表4。使用獲得之碳 纖維基材,如同實施例1製作耐綸6樹脂浸潤之預浸漬物 (11 )。預浸漬物之特性示於表5。 •使用預浸漬物(1 1 )以外,如同實施例1製作L字箱形 成形品。預成形材已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級 良好之成形品。成形品之特性示於表6。 (實施例1 2 ) -71- 1376397 於碳纖維基材使耐綸6樹脂薄膜浸潤之際,調整壓力與 時間使樹脂浸潤率達20 %以外,如同實施例1製作預浸漬 物(12)。預浸漬物之特性示於表5。 使用預浸漬物(12),使模腔表面溫度爲270 °C,以成 形壓力35MPa加壓,保持10分鐘以外,如同實施例1製作 L字箱形成形品。因預成形材之樹脂浸潤率低,必須提高 成形溫度,提高壓力,延長時間,而成形品已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表6。 (實施例1 3 ) 積層實施例1之碳纖維基材與2片厚度相同之東麗(股) 製A9 00 ( PPS樹脂)薄膜成爲薄膜/碳纖維基材/薄膜,於 300°C施以5MPa之壓力2分鐘,製作PPS樹脂浸潤於碳纖 維基材之預浸漬物(13) »預浸漬物之特性示於表5。 使用預浸漬物(13),使模腔表面溫度爲300°C以外, 如同實施例1製作L字箱形成形品。成形品已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表6。 (實施例1 4 ) 使用實施例1之碳纖維基材與2片厚度相同之由未改質 聚丙烯樹脂(PRIME POLYMER(股)製 “ PRIME POLY PRO” J105G) 50質量%與酸改質聚丙烯樹脂(三井化學(股)製 “ADOMER” QB510) 50質量%經混練的樹脂所製作之薄 膜,積層成爲薄膜/碳纖維基材/薄膜,於230°C施以5MPa 之壓力2分鐘,製作PP樹脂浸潤於碳纖維基材之預浸漬物 -72- 1376397 (14)。預浸漬物之特性示於表5» 使用預浸漬物(14),使模腔表面溫度爲230°C以外, _ '如同實施例1製作L字箱形成形品。成形品已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表6。 (參考例1 ) 使用實施例1之碳纖維基材與厚度相同之2片由材料13 的環氧樹脂所製作之薄膜,積層成爲薄膜/碳纖維基材/薄 ® 膜,於60°C施以5MPa之壓力2分鐘,製作環氧樹脂1浸 潤於碳纖維基材之預浸漬物(15)。較之使用熱塑性樹脂 者,預浸漬物之拉伸強度低,積層步驟中預浸漬物之取用 困難。預浸漬物之特性示於表8。 使用預浸漬物(15),使模腔表面溫度爲150°C,以成 形壓力lOMPa、成形時間30分鐘成形,脫模而製作L字箱 形成形品。成形品已依模具形狀良好賦形’獲得形狀等級 良好之成形品。成形品之特性示於表9。 • (參考例2 ) 使用實施例1之碳纖維基材與厚度相同之2片由材料14 的環氧樹脂所製作之薄膜,積層成爲薄膜/碳纖維基材/薄 膜,於60°C施以5MPa之壓力2分鐘’製作環氧樹脂1浸 ' 潤於碳纖維基材之預浸漬物(16)。較之使用熱塑性樹脂 • 者,預浸漬物之拉伸強度低,積層步驟中預浸漬物之取用 困難。預浸漬物之特性示於表8。 使用預浸漬物(16)以外’如同實施例14製作L字箱 形成形品。成形品已依模具形狀良好賦形’獲得形狀等級 -73- 1376397 良好之成形品。成形品之特性示於表9。 (實施例1 5 ) 相對於東麗(股)製 CM 1 007(耐綸6樹脂)100質量份, 以燐化學工業製NOVARED120(平均粒徑25//m,磷含有 率85% ) 10質量份調配,製備使用經混練之耐綸6樹脂的 薄膜。使用實施例1之碳纖維基材與厚度相同之2片該薄 膜,積層成爲薄膜/碳纖維基材/薄膜以外,如同實施例1 製作預浸漬物(17)。預浸漬物之特性示於表8。 使用預浸漬物(17 )以外,如同實施例1製作L字箱形 成形品。預成形材已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級 良好之成形品。成爲以紅磷調配而賦予難燃性之成形品。 難燃性係UL94V-0。成形品之特性示於表9。 (實施例1 6 ) 使預浸漬物之大小爲l〇〇〇mmx500mm以外,如同實施例 1製作預浸漬物(18) »預浸漬物之特性示於表8。 製作積層24片預浸漬物(18)之預成形材,使用第8 圖之汽車引擎蓋成形品用模具以外,如同實施例1製作汽 車用引擎蓋成形品。預成形材尺寸雖大,積層、搬運等取 用順利,已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之成 形品。成形品之特性示於表9。 (實施例1 7 ) 取代短碳纖維,改用由材料4獲得之玻璃纖維以卡式美 工刀切成6mm之短玻璃纖維以外,如同實施例1獲得玻璃 纖維基材。玻璃纖維基材之基重係100g/m2。玻璃纖維基材 之特性示於表7。 -74- 1376397 使用上述玻璃纖維基材以外,如同實施例1製作耐綸6 樹脂浸潤於玻璃纖維基材之預浸漬物(19)。預浸漬物之 特性示於表8。 製作積層6片預浸漬物(19)之預成形材以外,如同實 施例1製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀良好 賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於表 9 〇 (實施例1 8 ) 短碳纖維係使用由材料2得之碳纖維2以卡式美工刀切 成6mm之短碳纖維以外,如同實施例2製作預浸漬物 (20 )。預浸漬物之特性示於表8。 製作積層17片預浸漬物(20 )之預成形材以外’如同 實施例1製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀良 好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於 表9。 (實施例1 9 ) 使浸潤於碳纖維基材之PP樹脂薄膜的纖維質量含有率 係經調整爲40%以外,如同實施例1 4製作預浸漬物(2 1 )。 預浸漬物之特性示於表8。 製作積層17片預浸漬物(21)之預成形材以外’如同 實施例1 4製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀良 好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於 表9。 (實施例20 ) 積層8片預浸漬物(1)而製作預成形材(A)後’該預 -75- 1376397 成形材(A )於250 °C以5 MPa之壓力加壓1分鐘,製作預 浸漬物(1)相互黏著之預成形材(B)。預成形材之特性 不於表1 0。 使用此預成形材(B),如同實施例1成形,製作B5大 小之L字箱形成形品。因預浸漬物(1)遭相互黏著,L字 箱形成形品之豎壁部分厚度較薄、表面略有飛白等,形狀 賦形性稍有困難,而成形品仍可使用。成形品之特性示於 表1 0。 (實施例2 1 ) 預浸漬物(1 )與預浸漬物(2 )以如[(2 ) / ( 1 ) x6片 /(2)]積層8片而製作積層預成形材(C)。預成形材之 特性示於表1 0 » 使用此預成形材以外,如同實施例1製作L字箱形成形 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之 成形品。成形品之特性示於表1 0。 (實施例22) 預浸漬物(1 )與預浸漬物(20)以如[(20) / ( 1 ) x6 片/(20)]積層8片而製作積層預成形材(D)。預成形材 之特性示於表10。 使用此預成形材以外,如同實施例1製作L字箱形成形 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之 成形品。成形品之特性示於表1 0。 (實施例2 3 ) 預浸漬物(1)與預浸漬物(19)以如[(1) / (19) x4 片/ (1)]積層6片而製作積層預成形材(E)。預成形材 -76- 1376397 之特性示於表ίο。 使用此預成形材以外,如同實施例1製作I ^ _品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀 成形品。成形品之特性示於表10。 ' (實施例24 ) 預浸漬物(1)與材料10之東麗CA預浸漬 CA預浸漬物/ ( 1 ) x7片]積層合計8片而製ft 材(F)。預成形材之特性示於表10。於此東ί Φ 物係配置於第5圖之成形品的頂面部分以補強 使用此預成形材以外,如同實施例1製作L 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀 成形品。成形品之特性示於表10。 (實施例25 ) 預浸漬物(1 )與材料5之GMT以如[(1 ) 積層合計3片而製作積層預成形材(G)。預择 示於表11。於此,如第6圖係配置使基材之7 φ 預浸漬物(1)爲110%,相對於GMT爲50% 使用此預成形材以外,如同實施例1製作I 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形取 成形品。成形品之特性示於表1 1。 (實施例26 ) • 預浸漬物(21)與材料6之ΡΡ樹脂薄片以 樹脂薄片八21)]積層合計3片而製作積層預β 預成形材之特性示於表11。 使用此預成形材以外,如同實施例1製作】 字箱形成形 等級良好之 物以如[東麗 ε積層預成形 匿CA預浸漬 〇 字箱形成形 :等級良好之 /GMT/ ( 1 )] :形材之特性 .料率相對於 〇 字箱形成形 :等級良好之 如[(21 ) /ΡΡ ζ形材(Η)。 >字箱形成形 -77- 1376397 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之 成形品。成形品之特性示於表11。 (實施例27 ) 預浸漬物(21)與材料7之發泡PP樹脂薄片以如[(21) /發泡PP樹脂薄片/(21)]積層合計3片而製作積層預成形 材(I)。預成形材之特性示於表11。 使用此預成形材以外,如同實施例1製作L字箱形成形 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之 成形品。成形品之特性不於表11。 (實施例28) 預浸漬物(1 )與材料8之透明耐綸樹脂薄膜以如[透明 耐綸樹脂薄片/( 1 ) x8]積層合計9片而製作積層預成形材 (J)。預成形材之特性示於表11。 使用此預成形材以外,如同實施例1製作L字箱形成形 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之 成形品。因表面爲透明耐綸樹脂薄片而有光澤,醞釀出高 級感。成形品之特性不於表11。 (實施例29) 預浸漬物(1)與材料9之耐綸樹脂難燃性薄膜以如[耐 綸樹脂難燃性薄片/ (1) x8]積層合計9片而製作積層預成 形材(K)。預成形材之特性示於表11。 使用此預成形材以外,如同實施例丨製作L字箱形成形 品。成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之 成形品。成形品之特性示於表1 1。調整燈焰高度爲丨9mm, 將成形品之配置有耐綸樹脂難燃性薄片的表面暴露於火 -78- 1376397 .5秒後自火焰移開測定難燃性,自火焰移開後火焰熄 滅。 * (實施例30) . B5大小之具有L字箱形模腔的衝壓成形模具係具備用 以衝切成形品端部之剩餘部分的衝切機構之模具以外,如 同實施例1製作L字箱形成形品。同時進行成形與衝切而 步驟可予縮短。 (比較例1 ) ® 調整抄紙時分散液之流速與輸送網之速度,碳纖維基材 之基重爲410g/m2以外,如同實施例1製作碳纖維基材。碳 纖維基材之特性示於表12。使浸潤於此碳纖維基材之耐綸 6樹脂薄膜係調製爲纖維質量含有率達20%,於25 0°C施以 5MPa之壓力2分鐘,製作耐綸6樹脂浸潤於碳纖維基材之 預浸漬物(22)。預浸漬物之特性示於表13。 以1片預浸漬物(22 )用做預成形材以外,如同實施例 1製作L字箱形成形品。預成形材難以依模具形狀賦形, φ 豎壁部分之壁厚不均勻,部分已皸裂。成形品之特性示於 表15。 (比較例2) 抄紙時於分散液中投入用在實施例1之短碳纖維與材料 ' 15之耐綸6樹脂短纖維使纖維質量含有率達20%以外,如 • 同實施例1進行抄紙,獲得碳纖維與耐綸6纖維之混抄預 浸漬物(23)。預浸漬物之特性示於表13。單獨碳纖維之 基重係50 g/m2。 使用預浸漬物(23)以外,如同實施例16進行汽車用 -79- 1376397 引擎蓋之成形,而因預浸漬物(23)之拉伸強度低,製作 積層24片預浸漬物(23)的預成形材之際,搬運、積層、 移動時預浸漬物(23 )破損。無法成形。 (比較例3 ) 使用材料5之GMT (預浸漬物(24) ) 1片,以入料率 50%配置以外,如同實施例1製作L字箱形成形品。因GMT 之厚度大,無法成形爲l.lmm之成形品厚度,得不到目標 厚度之良好成形品。成形品之特性示於表1 4。 (比較例4 ) 使用材料11之CF-SMC (預浸漬物(25) ) 1片,以入 料率5 0 %配置以外,如同實施例1 3製作L字箱形成形品。 成形品已依模具形狀良好賦形,獲得形狀等級良好之成形 品,而因碳纖維係以束狀分散,結果比強度低,等向性亦 差。成形品之特性示於表14。 (比較例5 ) 使用材料12之有切痕碳纖維預浸漬物(預浸漬物(26)) 8片,製作[0/45/90/-45]s之擬真等向積層預成形材,如同實 施例1 3製作L字箱形成形品。成形品已依模具形狀良好賦 形,獲得形狀等級良好之成形品,而因碳纖維係以束狀分 散,結果等向性差。成形品之特性示於表14。 (比較例6 ) 使用材料10之東麗CA預浸漬物(預浸漬物(27) ) 8 片,製作[0/45/90/-45]s之擬真等向積層預成形材’如同實施 例1 3製作L字箱形成形品,而因係連續碳纖維而難以賦 形,無法成形爲豎壁、角隅部分等之形狀。 -80- 1376397
實施例7 碳纖維1 00 (Ν 〇 ON o Ο 實施例6 碳纖維1 00 03 〇 vn vr> cm s 1 < 實施例5 碳纖維1 Οϋ σ\ V) s r—< 實施例4 碳纖維1 in 〇 νη ON o s • H 實施例3 碳纖維1 vn M3 〇 1 一 沄 i H 1麵例2 (Ν in 〇 ON s » H 實施例1 οο cs 〇 OS 穿 8 » Ή Γ·'·Ί [質量%] [質量%] [質量%] mm.%] n—t [cm3/cm2 · s] 纖維種類 纖維質量含有量 超過10mm 2~10mm 低於2mm 二維配向角 空氣量(FRAZIER法) 纖維長度 比率 1 強化 纖維 強化纖 維基材 1376397
一漱 實施例7 耐綸6 〇 Ο g c5 /—N r 一 ON cn 8 —H I Ή S τ—Η o 實施例6 g 耐輪ό 04 1 < 〇 υη « i ο oo o /«—N 们 ON T < g 泛 Ο 异 ι i o v〇 實施例5 δ 耐輪6 CS 〇\ \〇 〇 VO vn C? oo O g g /-""S I ( 匕 ON ON T < T- H v〇 α\ oo O to 實施例4 耐綸6 v〇 〇〇 〇〇 CNJ c5 oo (N c5 d § g /-*N f—H 匕 O ON CA CO ι- < ΙΤΊ cn τ—< o r H O 實施例3 δ 耐綸6 IT) cn 〇 c5 ι 4 d O w /^N t—H VO as 等 1 i o r-H o 产· < csi 穷 Csl 象 r—H o 實施例2 0 耐綸6 吞 〇 o o »—H o 5 £ /—S r—H Os cn cn T" —i 0 1 ( o Ο CN 04 v〇 oo o 實施例1 ι Η 耐綸6 cs 〇 c5 00 1 < O 1 g T—H v〇 ON T- S g ψ· H r Ή Ο τ—Η O o V〇 r-j-i r-j-i [質量%] [mm] [mm] [mm] 1 [mm] [mm] g [g/cm3] [g/m2] [MPa] [MPa] [MPa] [mm] jhj-^ as 躍 鬆 樹脂麵 樹脂質量含有量 於23°C之厚度hO 於100°C之厚度hi 於200°C之厚度h2 於300°C之厚度h3 於400°C之厚度h4 樹脂浸潤率 體密度 基重 拉伸強度σ aMax <7 Min 長條方向之長度 螂 m ,脂 1 特徵 陋SS
霞棄amfIs : r 1376397 實施例7 衝壓 -PQ C PQ < < < 實施例6 衝壓 PQ 0Q < < 實施例5 衝壓 CJ < υ < Q < 實施例4 衝壓 PQ < PQ < U < 實施例3 衝壓 < < m < < < 實施例2 衝壓 < < PQ < < C 實施例1 衝壓 PQ < PQ < < < 成形法 比強度 等向性 1 比剛性 等向性 I 線膨脹係數I 等向性 特性
ng 1376397 實施例14 碳纖維1 CO cn ο ON v〇 o § 實施例13 碳纖維1 <N ο wn o § 實施例12 碳纖維1 〇0 CN ο σ> m o < 實施例11 Φ 營 —CN 制讯 m m m ^ 籍籍鍵神I 磐醛變坦 CM in ο ON wo o 實施例10 碳纖維1 纖維長度 分佈有2 尖峰 00 <N ο ViO os o o 實施例9 Γ 碳纖維1 00 CN ο υο 〇\ v〇 o 實施例8 碳纖維1 00 (N ο v〇 〇\ VO o 1100 「, π mm%] mm.%} [質量%] [質量%] f—1 • a ε 纖維画 纖維質量含有量 超過10mm 2~10mm 低於2mm 二維配向角 空氣量(FRAZIER法) 纖維長 度比率 強化 纖維 1 強化纖 維基材 1
1376397
lof( 實施例14 (14) Oh CU 0.15 0.15 0.69 (*1) (*1) wo σ\ 1.03 ι— < ι 4 vn I—^ ι H o v〇 實施例13 (13) GO & vn 0.15 0.15 0.15 〇〇 〇〇 <3 0.94 (*2) 〇\ 1 1.37 Ο v〇 m f i o t H 〇 實施例12 (12) ! 耐綸6 CS 0.69 0.69 0.73 0.95 (*2) * 0.25 g ι 4 s o VO o 實施例11 (11) 耐输6 0.07 0.07 0.08 0.36 (*2) (η) Os cn 1 < o « i g T-H o R v〇 VsO 1 ( o KT) 實施例10 (10) 耐綸6 CS 0.15 0.15 0.16 1 0.73 (*2) (*1) v〇 o\ 1.20 § ι—H o ι—H to t—H 沄 t H o V〇 實施例9 /-N Ch 、/ 耐締6 CN 0.58 0.58 0.62 3.45 (*2) (*1) o\ 1.25 异 VO S t—4 jn t—H 泛 r—( o in 實施例8 /-N 〇〇 耐綸6 S 〇 0.03 0.04 0.18 (*2) (*1) \n o\ 1.20 wn CO 另 旲 1 < s « 4 O υη r—i i—J-1 mm%i [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] r' i [g/cm3] [g/m2] [MPa] [MPa] [MPa] [mm] 預浸漬物編號 樹脂種類 樹脂質量含有量 於23°C之厚度h0 於100°C之厚度Μ 於200°C之厚度h2 於300°C之厚度h3 於400°C之厚度h4 樹脂浸潤率 體密度 基重 拉伸強度σ aMax σΜίη 長條方向之長度 樹脂 特徵 預浸 霞 •s.
Mm$s .· ^ 毖农鹊魃:u 1376397
9椒 實施例14 衝壓 P3 <c OQ < C 1 實施例13 衝壓 CQ < PQ < < < 實施例12 衝壓 PQ < PQ < < < 實施例11 衝壓 < < < < < < < < 實施例10 衝壓 PQ < C m < < < < 實施例9 衝壓 m < PQ < < < 1 |實施例8 麵 0Q < PQ < < < 成形法 比強度 1 等向性 1 丨比剛性 等向性 線膨脹係數 等向性 特性 成形品 1376397
習 s 1 < •J<11 m m ο in σ\ v〇 Ο § 1¾ m 實施例 18 碳纖維2 CS νη ο wn σ·\ Ο < 實施例 17 玻璃纖維 Ό cn ο νΤ· Os v〇 ο r-i • < Jill S Η 習 2 獲 籍 磐 ο w-ϊ 〇\ ο m r 1 ‘1111 S f-H 握 ^ 鐽 ο v〇 ON vn ο 佩 i 03 , 1 n 繫 翳 CN ο ON ο 8 ι 1 m 1 < ! 1 tf 槊 籍 ο 〇\ vn ο S rm ·4 % m t—^ r—1 r· ι • "β _ » L—1 _ 1 · _| g _ U l_i ϋ "6 _ 1 ο g 顏 m _ m m s o 3 CN /-—-Ν 班 tlmil 驛 Λ< η M «Ji,i W «Jl 1 1 繫 m 掛 饉 籍 籍 uiK JJ C 籍 Ρη •Jl<1 Μ 調 嫉 <πί 猓 »Jt 曹 t 繫 II 縫 m <τν( 缌 *jjjj W 1376397
8撇 1實施例19 丨⑻ 1 0.07 0.07 0.35 (*1) t i * wo OS m I-( 1 ί v〇 CS 1 ( Ο 實施例18 CS 耐綸6 TO 〇 c> 0.07 0.09 0.58 (*2) * VO ON CO CO I· i Ο 1 < o % i 沄 r- < f i Ο 1實施例17 (19) 耐輪6 Οί 0.21 0.22 0.83 (*2) (*1) to 〇\ m C^i r g 0 r i 1 < 异 ψ- < s · H Ο 實施例16 (18) 耐綸6 __Q^5__ 0.15 0.18 0.92 (*2) (*1) ON 1.20 r 4 Ο I o r-嶋 1500 實施例15 1__QZ)__ 耐綸6 配合紅磷 酸 10wt% CS 0.15 0.15 0.17 0.88 (*2) (n) vn Os 1.22 g » H s Γ- ''< JO ^ _·η 沄 • Η Ο 參考例2 (16) 環氧 未硬化Tg L黏度高 cn 0.15 0.35 0.55 (n) * vn Os vn <N r "H g p__H 1 < o ψ ^ ψ < 0.09 ο νη 參考例1 1 — 環氧 未硬化Tg 黏度低 CO 0.15 L 0-75 J 0.82 (n) * to ON v〇 CN r·· H g i 1 s o 0.06 0.04 丨 Ο t—ι [質量%] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] I—Ί [g/cm3] [g/m2] [MPa] [MPa] [MPa] [mm] 預浸漬物編號 樹脂種類 丨樹脂質量含有量 於23°C之厚度hO 於100°C之厚度hi 於200°C之厚度h2 於300°C之厚度h3 於400°C之厚度h4 樹脂浸潤率 體密度 基重 拉伸強度σ CTMax σΜίη 長條方向之長度 (— 樹脂 1 特徵 預浸1 漬物 震1羅:^ i: u 1376397
6撇 實施例19 衝壓 PQ < < <d C < 實施例18 衝壓 < < < < < < 實施例17 衝壓 CJ < u < u < 實施例16 衝壓 m < PQ < < < 麵例15 衝壓 m c < < < 參考例2 熱壓製 m < PQ < < < 參考例1 熱壓製 PQ < PQ < < < 成形法 1 1比強度 i- 1等向性 比剛性 等向性 線膨脹係數 等向性 i- i特性 成形品 _δ_ 1376397
ΟΙ撇 實施例24 /-N P-. ⑴、連續 CFRTP 芯層⑴x7 單一表面連 續CFRTP CN τ—Η CO r-H 7.5 (*2) (*1) O 衝壓 < PQ C PQ < m 實施例23 W (1) ' (19) _1 1 (1)/(19)χ4/(1) 03 寸· 1—< 6.3 (*2) (*1) o 衡壓 U < 〇 < PQ < 實施例22 Q (1) 、 (20) (20)/(1)χ6/(20) 03 » 4 in 8.1 (*2) (*1) o 衝壓 PQ < < < < < 實施例21 υ ν^/ /--N <N f \ < 1 (2)/(1)χ6/(2) r t Oi » < v〇 r-H 8.2 (*2) (*1) o 衝壓 CQ < < < < < IK /->> S—/ 8片積層 <N 1 < <N * t 寸· r < 1 (*0 | s 衝壓 PQ < PQ < PQ < 實施例1 /-'N < /^N 1 8片積層 1___________ CS CO l—H 7.9 (*2) /-'N r-H * o 衝壓 CQ < 0Q < PQ < r-j-i r-j-i 1 | 1 [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [MPa]l 成形法 1—J-1 ΓγΊ Γ-· 1 r-j-> r^j-1 f 1 1 UJJJ IP 預浸漬物編號 於23°C之厚度hpO 於100°C之厚度hpl 於200°C之厚度hp2 於300°C之厚度hp3 於400°C之厚度hp4 層間剪切強度 比強度 等向性 比剛性 1 等向性 線膨脹係數 等向性 鹋 所使用之 預浸漬物 1 1 積層構造 特徵 1 1 特性 1 成形品 繁謹二* 1376397
I»—H谳 實施例30 < /^\ 8片積層 03 ΓΟ VO 7.9 (*2) (*1) 〇 衝壓+衝切 m < CQ < m < 實施例29 /*—Ν (1)、難燃 薄膜 難燃薄膜 /(I)x8 CO 1 < CO 8.1 (*2) * 〇 衝壓 m < m < PQ < 實施例28 (1)、表面 薄膜 表面薄膜 /(1)χ8 ΓΠ T—^ CO > 1 < 8.1 (*2) (η) 〇 衝壓 PQ < PQ < OQ < 實施例27 N )—i \^y (21)、發泡 薄片 (21)/發泡薄 片/(21) Oj > ^ Οί ψ Ή (*1) (*1) 〇 衝壓 PQ < AAA < < < 實施例26 /-—S ffi (21)、 PP樹脂 薄片 (21)騰脂 薄片/(21) 03 »—Η 03 1 < σ\ (*1) (*1) 〇 衝壓 m < 5 < < < 實施例25 o (14)、GMT (14)/GMT/(14) 寸· 寸 ν〇 1 < (*1) (*1) 〇 衝壓 u < PQ < PQ C r—j™i r l 1 「「 [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [MPa] 成形法 i—j-i Γ-J-l f ^ 1 r-j-1 r-j-n 1~j-i iM-3 稽 預浸漬物編號 於23°C之厚度hpO 於100 °C之厚度 hpl 於200 °C之厚度 hp2 於300 °C之厚度 hp3 於400 °C之厚度 hp4 層間剪切強度 比強度 等向性 比剛性 等向性 線膨脹係數 等向性 所使用 之預浸 漬物 , 鹧棚 特徵 特性 1gng -16- i^i - ^ ϋ - Γ 1376397 v〇 鎰 繫 變 VO Ο 1 < o o »—4 ο JJ 磐 比較例5 1 碳纖維 Ο ι "4 o o f < JO 寸 鎰 CO *1111 繼 籍 Ο 1 < o o CNJ Ο 磐 cn m m 4HJ 繫 靈 鹄 〇 o 异 8 jJ (Ν 鎰 1~ < «ini Μ 籍 ο wo Ο S ι—^ 磨 y—M m 鎰 ν i >ltl1 獲 籍 ο V-> ο Ο ΔΛ 磐 • <Ν r-j-i Μ Ws » -* iW 舾 L—_J _ 1 _ a r—n [cmVcir _ I 5 i o i CN 驟 <p Μ m /-Ν 坩 P Μ ‘,i,1 w 1 1 M m οά 固 _ 籍 癡 ¢( Ε 山1 1 η Μ 翠 Μ 嫉 m l| 籍 稍 im 锻 繫
1376397
ei撇 比較例6 (27) 環氧 cn cn ν〇 Ο vn «—H o v〇 O (*1) 1 < * a\ r Ή o CN o ro Ο ο 0.005 8 〇 r· i 比較例5 | (26) | 環氧 C〇 m … Ο vn c3 VD O (n) 1 (*1) 1 »—H O ν〇 0.005 | 8 〇 t~ t 比較例4 05 乙烯酯| ο S 0 01 t-H 1 (*1) (*l) | i 1 o σ\ cn cn 乂 o o 比較例3 (24) & s οο oo CO ί Ή (n) 1 (*1) 1 Ο 〇 ON CO wn CO 〇 v〇 比較例2 「(23) Ί 環氧 CN On c5 vn ON O VO ON o 0.98 (*2) 1 (η) 1 籍a 〇SS4n urn f 4 o oo | 0.005 1 0.006 | 0.004 1 8 un τ H 比較例1 (22) 耐綸6 1_ CN] 1 ( CN f 4 CO 0.84 (*2) (*1) f t o τ-H VO 03 m CN o r-j*i Γ~7"1 丨[質量%] ! [mm] [mm] [mm] i- [mm] [mm] r—i I tCU) I [MPa] J I [MPa] J I [MPa] I [mm] 預浸漬物編號 樹脂觀 樹脂質量含有量 於23°C之厚度hO 於10(TC之厚度hi 於200°C之厚度h2 1 於300°C之厚度h3 1 於400°C之厚度h4 樹脂浸潤率 1 體密度 基重 拉伸強度σ ! a Max 丨 σΜΐη 長條方向之長度 樹脂 特徵 預浸 漬物 —1 - ^ 溫汆議:ι* -e6- 1376397
寸i揪 比較例6 熱壓製 1 1 1 < U 比較例5 熱壓製 PQ U < U < U 比較例4 熱壓製 Q U PQ U < U 比較例3 衝壓 Q U Ο U Q U 比較例2 1 1 1 1 1 1 1 比較例1 衝壓 CQ < PQ < < < 成形法 等向性 1 比剛性 等向性 線膨脹係數 等向性 特性 成形品 1376397 如實施例1〜19所示,預浸漬物之強化纖維的纖維長度 分佈、厚度、拉伸強度良好,且纖維之二維配向角爲1(Γ ‘以上80°以下之等向性預浸漬物,於製成成形品時呈示良好 特性。使用這些預浸漬物製作之實施例1以及實施例20〜 ' 30之積層預成形材亦呈示良好特性。 而如比較例1的厚度大之預浸漬物難以賦形,成形品有 部分瑕疵。使用拉伸強度低之預浸漬物的比較例2,製作 預成形材時破損。使用GMT之比較例3厚度大,薄壁成形 • 非常困難。並流動而力學特性之等向性亦差。使用CF-SMC 之比較例4,纖維之二維配向角小,力學特性及其等向性 差。使用有切痕之碳纖維預浸漬物的比較例5力學特性雖 獲改善,但因纖維呈束狀,等向性仍差。使用連續纖維預 浸漬物之比較例6則難以賦形。 (預浸漬物的製造方法之評估) 用於實施例之原料 (碳纖維A1 ) PAN系碳纖維 % 碳纖維A1係如下製造。 使用丙烯腈(AN) 99.4莫耳%與甲基丙烯酸〇.6莫耳% 所構成之共聚物,以乾濕式紡絲法獲得單纖維纖度1 d,單 絲數12,000之丙烯醯系纖維束。獲得之丙烯醯系纖維束於 240〜280°C之空氣中以延伸比1.05加熱轉化爲耐焰化纖 • 維,其次在氮氛圍中於300〜900°C之溫度範圍以升溫速度 2 00°C /分鐘進行10%延伸後’升溫至1,30(TC以煅燒。於此 碳纖維束以硫酸作爲電解質之水溶液進行碳纖維每lg爲3 庫侖之電解表面處理’更以浸漬法賦予上漿劑,於120°C之 -95- 1376397 加熱空氣中乾燥獲得PAN系碳纖維。 •總單絲數 2 4,0 〇 〇根 •單纖維直徑 7以m •每單位長度之質量 〇.8g/m •比重 1. 8 g / c m3 •拉伸強度(註1) 4.2GPa •拉伸彈性模數 (註2 ) 2 30GPa .0/C (註 3) 0.10 •上漿劑種類 聚氧乙烯油醚 •上漿附著量(註4) 1.5質量% (碳纖維A2 ) PAN系碳纖維 碳纖維A2係如下製造。 使用丙烯腈(AN) 9 9.4莫耳%與甲基丙烯酸〇.6莫耳% 所構成之共聚物’以乾濕式紡絲法獲得單纖維纖度1 d,單 絲數12,000之丙烯醯系纖維束。所獲得之丙烯醯系纖維束 於240〜280°C之空氣中以延伸比1.05加熱轉化爲耐焰化纖 維,其次在氮氛圍中於3 00〜900 °C之溫度範圍以升溫速度 200°C /分鐘進行10%延伸後,升溫至1,30(TC而煅燒。更以 浸漬法賦予上漿劑,於120°C之加熱空氣中乾燥獲得pan 系碳纖維。 •總單絲數 1 2,000根 •單纖維直徑 Ί β m •每單位長度之質量 〇.8g/m •比重 1.8 g / c m3 •拉伸強度(註1 ) 4.2GPa -96- 1376397 •拉伸彈性模數 (註2) 230GPa • 0/C (註 3 ) 〇.〇5 .' •上漿劑種類 聚氧乙烯油醚 •上漿附著量(註4) 0.6質量% (碳纖維A3 ) PAN系碳纖維 碳纖維A3係如下製造。 使用丙烯腈(AN) 99.4莫耳%與甲基丙烯酸0.6莫耳% 所構成之共聚物,以乾濕式紡絲法獲得單纖維纖度1 d,單 # 絲數1 2,000之丙烯醯系纖維束。獲得之丙烯醯系纖維束於 240〜280°C之空氣中以延伸比1.05加熱轉化爲耐焰化纖 維,其次在氮氛圍中於300〜900°C之溫度範圍以升溫速度 2 00°C /分鐘進行10%延伸後,升溫至1,300°C以煅燒。更以 浸漬法賦予上漿劑,於120 °C之加熱空氣中乾燥獲得PAN 系碳纖維。 •總單絲數 4 8,0 0 0根 •單纖維直徑 Ί μ m φ ·每單位長度之質量 〇.8g/m •比重 1.8 g / c m3 •拉伸強度(註1 ) 4.2GPa •拉伸彈性模數 (註2 ) 230GPa • Ο/C (註 3 ) 0.05 ••上漿劑種類 聚氧乙烯油醚 •上漿附著量(註4) 1.5質量% (基質樹脂B1)酸改質聚丙烯樹脂 基質樹脂B1係使用三井化學(股)製ADOMERC註冊商 -97- 1376397 標)QE510。其物性如下。 •比重 0.91
•熔點 160°C (基質樹脂B2)耐綸6樹脂 基質樹脂B2係使用東麗(股)製AMILAN (註冊商標) CM 1001。其物性如下。 •比重 1.13 •熔點 225°C。 (基質樹脂B3 ) PPS樹脂 基質樹脂B3係使用東麗(股)製Torelina (註冊商標) A900。其物性如下。 •比重 1.34 •熔點 278°C。 (基質樹脂B4)環氧樹脂
Epikote (註冊商標)828(雙酚A型環氧樹脂,JAPAN EPOXY RESIN(股)製)30 質量份、Epikote(註冊商標)1002 (雙酚A型環氧樹脂,IAPAN EPOXY RESIN(股)製)30質 量份、Epikote(註冊商標)154(酚醛清漆型環氧樹脂,;[AP AN EPOXY RESIN(股)製)40質量份、Vinylec K (註冊商標) (聚乙烯醇縮甲醛,chisso(股)製)5質量份、DICY7 (雙 氰胺,;iAPAN EPOXY RESIN(股)製)4 質量份及 DCMU-99 (3,4-二氯苯-1,1-二甲脲,保土谷化學工業(股)製)5質量 份依如下順序以捏揉機混合,獲得聚乙烯醇縮甲醛已均勻 溶解之環氧樹脂組成物。 (a) —邊於150〜19(TC加熱各環氧樹脂原料與聚乙烯醇縮 -98- 1376397 甲醛一邊攪拌1〜3小時,將聚乙烯醇縮甲醛均勻溶解。 (b)將樹脂降溫至55〜65°C,加雙氰胺及3-(3,4-二氯苯 . '基Μ,Ι-二甲脲,於該溫度混練30〜40分鐘後,自捏揉機 中取出而獲得樹脂組成物。 • Ό (黏結劑成分C 1 ) 構成黏結劑之黏結劑成分係使用日本觸媒(股)製 POLYMENT (註冊商標)SK-100 0。其主要構成成分係側鏈 具有胺伸烷基之丙烯醯系聚合物。 • (黏結劑成分C2 ) 構成黏結劑之黏結劑成分係使用日本觸媒(股)製 EPOCROS (註冊商標)WS-700 >其主要構成成分係側鏈具 有噚唑啉基之丙烯醯系聚合物。 (註1 )拉伸強度、(註2 )拉伸彈性模數之測定條件 依日本工業規格(JIS) -R-7601「樹脂浸潤絲束試驗法」 所記載之手法求出。唯測定之碳纖維的樹脂浸潤絲束係使 BAKELITE (註冊商標)ERL422 1 ( 1 00質量份)/三氟化硼 φ 單乙胺(3質量份)/丙酮(4質量份)浸潤於碳纖維,於 1 30°C硬化30分鐘所形成》絲束之測定根數爲6,以各測定 結果之平均値作爲該碳纖維之拉伸強度、拉伸彈性模數。 (註3 ) Ο/C之測定條件 ' 依據X射線光電子光譜法依以下順序求出。首先,以溶
• 劑去除附著在碳纖維表面之附著物等的碳纖維經切成 20 mm,散開排列於銅製之試樣支持台。X射線源係使用A1K
α 1、2,保持試樣室中爲lxl 09Torr。作爲伴隨測定時之靜 電的尖峰校正値使Cls之主尖峰的動能値(K.E.)與1202eV -99- 1376397 合一。於Κ· E.爲1191〜1205eV之範圍畫出直線基 出Cls尖峰面積。於K.E.爲9 47〜959eV之範圍畫出 線以求出〇ls尖峰面積。 表面氧濃度係由上述〇ls尖峰面積與Cls尖峰面賴 使用裝置固有之感度校正値算出原子數比爲之。X 電子光譜裝置係使用國際電氣公司製型號ES-200, 正値爲1.7 4。 (註4)上漿劑附著量之測定條件 採取附著有上漿劑之碳纖維約5g作爲試樣,投 性容器。其次於120 °C乾燥此容器3小時。不使吸濕 濕器中小心冷卻至室溫後,秤重得質量W , (g)。繼之 器在氮氛圍中於45 0°C加熱15分鐘後,同樣於除濕 使吸濕小心冷卻至室溫後,秤重得質量W2(g)。經 理,由下式求出上漿劑對碳纖維之附著量。 (式)附著量(質量 %) =100x[(W1-W2)/W2] 測定係進行3次,以其平均値作爲附著量。 於各實施例獲得之碳纖維基材的評估基準如下。 (2 1 )總步驟時間 測定步驟(I )至步驟(III )、步驟(I )至步驟 所需之時間。 (22)強化纖維分散狀態之評估 由步驟(I)獲得之強化纖維基材的任意部位,切t x50mm之正方形捲料,以顯微鏡觀察。測定1〇根以 纖維的單纖維成束狀態,亦即分散不充分之碳纖維 數。以此順序測定20次,求出平均値,依以下基準 線以求 直線基 ί之比, 射線光 感度校 入耐熱 而於除 ,各容 器中不 以上處 (IV) ί 5 0mm 上之碳 束的個 評估。 -100- 1376397
AA:分散不充分之碳纖維束低於1個 A:分散不充分之碳纖維束有1個以上低於5個 B:分散不充分之碳纖維束有5個以上低於10個 C:分散不充分之碳纖維束有10個以上。 (23) 預浸漬物之取用性 依以下基準評估所獲得之預浸漬物的取用性。 A:碳纖維基材與基質樹脂已一體化,取用性優良 B :碳纖維基材與基質樹脂分離,必須小心取用。 (24) 成形品之力學特性評估 切出200mmx2 00mm的所獲得之預浸漬物,於120°C乾燥 1小時。乾燥後之預浸漬物以8片積層,以溫度200°C、壓 力3 0MPa壓製成形5分鐘,保持壓力不變冷卻至50°C獲得 厚度1.0mm之成形品》使用所獲得之成形品,依ISO 178法 (1993)以n = 10評估彎曲強度。彎曲強度之評估結果係以 實施例1爲1 00記載相對値。評估結果之不均勻度係以變 異係數(CV値)記載。 (實施例101 )以濕式法製造預浸漬物P1 使用第9圖之裝置101製造預浸漬物P1。裝置101係由 分散槽111、抄紙槽112及黏結劑槽126構成。分散槽111 係直徑300mm之圓筒形容器,容器下部具備裝有開口旋塞 1 1 5之漿體輸送部1 1 3。抄紙槽1 1 2係使用大型方形紙機(熊 谷理機工業(股)製,No. 2553-1 (商品名))。黏結劑槽126 具備,於容器下部裝有開口旋塞128之黏結劑輸送部127。 黏結劑輸送部1 27之開口係位在抄紙槽1 1 2之上。黏結劑 輸送部127係活動,可均勻散布黏結劑於強化纖維基材120 -101- 1376397 上。分散槽111上面之開口部附有攪拌機U6,碳纖維束 117及分散介質118可由開口部投入。抄紙槽112底部具有 長度400mmx寬度400mm之抄紙面(網片製)1 19,於抄紙 面119上獲得強化纖維基材120。 碳纖維A1以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 (A1-1 )。 調製C1之1質量%水分散液(乳液)作爲黏結劑液, 饋入黏結劑槽126。製作水與界面活性劑(nacalai tesque (股) 製 ’ POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))所 構成之濃度0.1質量%的分散液20升,移至分散槽111» 於此分散液投入A1-1 (短碳纖維)9.6g,攪拌10分鐘調製 漿體。打開分散槽容器下部之開口旋塞115,使該漿體流入 抄紙槽1 12,將水抽吸,獲得長度400 mm、寬度400 mm之 碳纖維基材(步驟(I))。其次打開黏結劑槽126之開口 旋塞128,自該碳纖維基材上面散布黏結劑液200g。抽吸 多餘的黏結劑液,獲得經賦予黏結劑成分之碳纖維基材 120。由製造裝置101取出該碳纖維基材120,於150°C乾 燥20分鐘獲得碳纖維基材W1 (步驟(II))。碳纖維基 材W1之基重係60g/m2。 作爲基質樹脂配置B1之非織物(樹脂基重30g/m2 )於 碳纖維基材W1之上下兩面,於220°C以lOMPa加壓,獲得 基質樹脂浸潤於碳纖維基材的預浸漬物P1(步驟(III))。 各步驟中之實施條件及所獲得之預浸漬物的評估結果示於 表15。 (實施例102)以濕式法製造預浸漬物P2 -102- 1376397 . 使用第10圖之裝置102製造預浸漬物。裝置102係由分 散槽1 1 1、抄紙槽1 12、黏結劑槽126 '輸送帶122、乾燥 . 機138、雙帶壓製機131及捲取裝置133構成。分散槽111 係直徑300mm之圓筒形容器,容器下部具備裝有開口旋塞 115之漿體輸送部113與用以將加壓空氣送入槽內之加壓 空氣管129。黏結劑槽126具備,於容器下部裝有開口旋塞 128之黏結劑輸送部127與用以將加壓空氣送入槽內之加 壓空氣管130»抄紙槽112具備底部具有寬度200mm之抄 ® 紙面119的輸送網121。輸送帶122係繼輸送網121而配置, 以搬運強化纖維基材。黏結劑輸送部1 27之開口係位在輸 送帶122之上。乾燥機138將輸送帶122上之強化纖維基 材120乾燥。雙帶壓製機131將輸送帶122所搬運之強化 纖維基材120於水平方向導入。此雙帶壓製機131,連同強 化纖維基材120,由輥136、137朝向強化纖維基材120之 兩側面供給基質樹脂13 5。捲取裝置1 3 3捲取所獲得之預浸 漬物132 » # 碳纖維A1以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 (A1-1 )。 調製C1之1質量%水分散液(乳液)作爲黏結劑液, 饋入黏結劑槽126。製作水與界面活性劑(nacalai tesque (股) 製 ’POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))所 •構成之濃度0.1質量%的分散液40升,移至分散槽1 1 1。 於此分散液投入A1-1 (短碳纖維)20g,攪拌10分鐘調製 漿體。打開分散槽容器下部之開口旋塞115, 一邊於漿體之 容器導入加壓空氣保持漿體流量一定,一邊使該漿體流入 具有寬度200mm之抄紙面的輸送網121。於輸送網121 — -103- 1376397 邊將水抽吸,一邊以1 m/分鐘之速度拉取該漿體,獲得長 度5m、寬度200mm之碳纖維基材120 (步驟(I))。其 次打開黏結劑槽126之開口旋塞128,散布黏結劑液200g 於該碳纖維基材120上面。抽吸多餘的黏結劑液後,使以3 分鐘通過200°C之乾燥機138,獲得碳纖維基材W2(步驟 (II))。碳纖維基材W2之基重係20g/m2。該碳纖維基材 W2於線上直接由輸送帶122送往雙帶壓製機131。 作爲基質樹脂配置B1之非織物(樹脂基重15g/m2)於 碳纖維基材之上下兩面,使用雙帶壓製機131於220°C以 5MPa加壓,製作基質樹脂浸潤於碳纖維基材的預浸漬物P2 (步驟(III))。直接由捲取裝置133以捲取速度lm/分 鐘捲成卷狀(步驟(IV))。各步驟中之實施條件及所獲 得之預浸漬物P2的評估結果示於表15。 (實施例103/)以濕式法製造預浸漬物P3 使步驟(II)中強化纖維基材之含水率爲20質量%以 外,如同實施例101進行處理,獲得預浸漬物Ρ3»各步驟 中之實施條件及所獲得之預浸漬物P3的評估結果示於表 15 » (實施例104)以濕式法製造預浸漬物P4 步驟(III)中不進行加壓及加熱以外,如同實施例102 進行處理,獲得預浸漬物IM。各步驟中之實施條件及所獲 得之預浸漬物P4的評估結果示於表15。 (實施例105.)以濕式法製造預浸漬物P5 以B2之非織物(30g/m2)用作步驟(III )之基質樹脂, 於250°C進行雙帶壓製以外,如同實施例101進行處理,獲 得預浸漬物P5。各步驟中之實施條件及所獲得之預浸漬物 •104- 1376397 P5的評估結果示於表15。 (實施例106 )以濕式法製造預浸漬物P6 以B3之非織物(30g/m2)用作步驟(III)之基質 於3 00°C進行雙帶壓製以外,如同實施例101進行處 得預浸漬物P6。各步驟中之實施條件及所獲得之預 n , u.u. =ϊ?γ λχ. aa ·#·八1 c · 尸 〇 tr、J ST 1ΰ 3¾ 术 /I、zk 众丄 u - (實施例107 )以濕式法製造預浸漬物P7 以B4之薄膜(30g/m2)用作步驟(in)之基質 φ 於80°C進行雙帶壓製以外,如同實施例101進行處 得預浸漬物P7。各步驟中之實施條件及所獲得之預 P7的評估結果示於表16。 (實施例108 )以濕式法製造預浸漬物P8 碳纖維 A3以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短 (A3-1 )。以A3-1用作步驟(I)之短碳纖維以外 實施例101進行處理,獲得預浸漬物P8。各步驟中 條件及所獲得之預浸漬物P8的評估結果示於表16。 (實施例109 )以濕式法製造預浸漬物p9 以C2用作步驟(II )之黏結劑以外,如同實施 進行處理’獲得預浸漬物P9。各步驟中之實施條件 得之預浸漬物P9的評估結果示於表16。 (比較例101)以濕式法製造預浸漬物p10 離線進行步驟(I )、步騾(II )及步驟(m )之 外,如同實施例1 〇 1進行處理,獲得預浸漬物p丨 中之實施條件及所獲得之預浸漬物P10的評估結果 1 6 0 Ί05- 脂, ,獲 漬物 脂, ,獲 漬物 纖維 如同 實施 101 所獲 理以 步驟 於表 1376397
π揪 實施例105 2 49.5 ψ < CQ 非織物 49.5 0.05 S 〇〇 〇 1 < κη 1 N Η—Η 1 N )—1 、^, (ΠΙ) ο < < < ψ w r〇 實施例104 1—Α 49.5 1 1 Γ· < r Η PQ 非織物 49.5 0.05 S 〇〇 〇 1 < m m 5 擗 (1)-(11)-(III) - (IV) 1 < < 0Q 〇 1 < cn 實施例103 1—Η 2 49.5 f 4 r < S 非織物 49.5 0.05 S 〇 τ i 有(時間2倍) up 1 1 1 N HH (in) < < < 〇 r Η CO 實施例102 σ\ » t 1—4 m 非織物 49.5 0.05 S 〇〇 〇 ρ· < 蚺 (I) - (II) -(III)-(IV) 1 < < < ο »~< CO 實施例101 厂 Η ID f < S 非織物 49.5 0.05 〇〇 ο 1 丨< 1 H 1 /—N )—< N_/ (in) 〇 < < < ο \ ( m 種類 切斷長度[mm] 配合量[質量%] 種類 配合量[質量%] M <MS tlmii P 形態 _ B S <□ 漿體固體成分濃度[質量%] 強化纖維基材基重[g/m2] 強化纖維基材含水率[質量%] 強化纖維個體成分[質量%] 黏結劑賦予後之加熱步驟 加壓步驟 加熱步驟 強化纖維長度[mm] 捲取步驟 [分鐘] U f CO f < , < < PQ < 相對値 強化纖維 黏結劑 基質樹脂 步驟⑴ 步驟(II) 步驟(ΠΙ) 步驟(IV) -1 線上步驟 線上步驟 總步驟時間 強化纖維分散狀態 成形基材之取用性 彎曲強度 變異係數 原料I 步驟 條件 評估 1376397
91撇 比較例101 < 3 49.5 »—Η , < 非織物 ON· 々 0.05 S 〇〇 ο ι i 1 1 ⑴-(π) -(Ill) ο PQ < 〇 1 t 實施例109 r—C as CN τ—Η S 非織物 Ο S oo ο 1 (I) - (Π) (ΠΙ) ο < < < 〇 1 < 實施例108 cn 49.5 > 1 t < S 非織物 On 0.05 S oo ο 1 /-N 〇 1 /—N >—( 'w· (III) ο < < < cn 實施例107 49.5 ψ · i u 1 < m 薄膜 s Ο S CO ο 1 |—[ 1 »—< (III) ο < < < ι i cn 實施例106 »—Η On 1 ( CO PQ 非織物 w〇 Os v〇 p oo ο 1 ( 1 /^S a 1 HH S—/ (III) ο < < < 〇 » Η CO 種類 切斷長度[mm] 配合量[質量%] 種類 配合量[質量%] 種類 形態 配合量[質量 漿體固體成分濃度[質量%] β m m 籍 -mf 锻 強化纖維基材含水率[質量%] 強化纖維個體成分[質量%] 黏結劑賦予後之加熱步騾 加壓步驟 加熱步驟 強化纖維長度[mm] 捲取步驟 [分鐘] U t PQ < r < < f < 相對値 強化纖維 黏結劑 基質樹脂 步驟⑴ 步驟(II) 步驟(III) 步驟(IV) 線上步驟 離線步驟 總步驟時間 強化纖維分散狀態 成形基材之取用性 彎曲強度 變異係數 原料 步驟 條件 評估 1376397 由表15、16可知,實施例101〜l〇9之任一均可於短時 間內獲得分散狀態優良,製成成形品時亦可保有高力學特 性之預浸漬物。並知線上進行步驟(I)〜(II)即可防輸 送時強化纖維沈降、凝集(參照實施例1 〇 1〜1 〇 9及比較例 101 )。 藉由讓步驟(I )〜(III )以及可依必要所設之步驟(IV ) 爲止全於線上實施,即可於更短時間獲得預浸漬物(參照 實施例101、102及104 )。 可知,調整步驟(II)中碳纖維基材之含水率爲10質量 %以下,黏結劑賦予後之加熱步驟即可於短時間完成(參 照實施例101、103)。 可知,於步驟(III )中進行加壓、加熱,基質樹脂即可 高效率浸潤於強化纖維基材,獲得之預浸漬物的成形品保 有更高之力學特性(參照實施例102、103 )。 若不於步驟(III )中進行加壓、加熱,則因基質樹脂不 浸潤於強化纖維基材,預浸漬物之取用性稍差但步驟時間 可大爲縮短。(實施例104) 由上述結果並可知,不論強化纖維、基質樹脂、黏結劑 之種類,可得同樣結果(參照實施例101、105〜109)。 (實施例11 0 )以乾式法製造預浸漬物P 1 1 使用第11圖之製造裝置103製造預浸漬物P5。製造裝 置103係由黏結劑槽126與分散抄紙槽134構成。分散抄 紙槽134係縱400mmx橫400mmx高度400mm之容器,具備 可抽吸空氣之加壓空氣管29與底部之抄紙面119。抄紙面 119係長度4OOmmx寬度4 00mm之網片,於此抄紙面119上 1376397 獲得強化纖維基材120。黏結劑槽126具備裝有開口旋塞 128之黏結劑輸送部127。黏結劑輸送部127之開口位在分 .’散抄紙槽112之上。黏結劑輸送部127係活動,可均勻散 布漿體於分散抄紙槽134內之碳纖維基材120上。 碳纖維 A2以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 (A2-1 )。 調製C1之1質量%水分散液作爲黏結劑液,饋入黏結 劑槽126。於分散抄紙槽134中投入短碳纖維(A2-1 ) 9.6g, • 以加壓空氣吹拂短碳纖維而散纖後,由底面抽吸空氣使已 散纖之碳纖維堆積於底面,獲得長度400mm、寬度400mm 之碳纖維基材(步驟(I))。其次打開黏結劑槽126之開 口旋塞128,由該碳纖維基材上面散布黏結劑2 00g。抽吸 多餘的黏結劑液而獲得經賦予黏結劑成分之碳纖維基材。 取出該碳纖維基材,於150°C乾燥20分鐘獲得碳纖維基材 W11 (步驟(II))。碳纖維基材W11之基重係60g/m2。 於該碳纖維基材上下兩面配置B-1之非織物(樹脂基重 • 30g/m2 )作爲基質樹脂,於220°C以lOMPa加壓,獲得基質 樹脂浸潤於碳纖維基材之預浸漬物P5 (步驟(III ))。各 步驟中之實施條件及所獲得之預浸漬物P11的評估結果示 於表1 7。 (實施例111)以乾式法製造預浸漬物P12 • 使用第12圖之製造裝置104製造預浸漬物P6。製造裝 置104係由進行強化纖維之分散的梳理裝置139、底部具有 寬度2 00mm之抄紙面119的輸送網121、容器下部備有開 口旋塞128並具備開口於輸送網121上之黏結劑輸送部127 -109- 1376397 的黏結劑槽126'可將輸送帶122所搬運之碳纖維基材120 於水平方向導入之雙帶壓製機13卜用以將輸送帶122上之 強化纖維基材120乾燥的乾燥機138及可捲取所獲得之預 浸漬物132的捲取輥133。 碳纖維A2以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 (A2-1 )。 調製C1之1質量%水分散液作爲黏結劑液,饋入黏結 劑槽126。於梳理裝置139經30秒均勻投入A2-1C短碳纖 維)6g’ 一邊保持梳理速度於lm/分鐘,一邊拉取寬度20 0m 之碳纖維基材。其次,打開黏結劑槽126之開口旋塞128, 將黏結劑200g經30秒均勻散布於移經輸送帶上之碳纖維 基材上面。線上抽吸多餘之黏結劑液後,以3分鐘通過200 °C之乾燥爐’獲得碳纖維基材W12。碳纖維基材W12之基 重係60g/m2。該碳纖維基材於線上直接以B-1之非織物(樹 脂基重15g/m2)作爲基質樹脂配置於碳纖維基材之上下兩 面’使用雙帶壓製機於220°C以5MPa加壓,製作基質樹脂 浸潤於碳纖維基材之預浸漬物P6。直接由捲取裝置133以 捲取速度lm/分鐘捲成卷狀。各步驟中之實施條件及所獲 得之預浸漬物P12的評估結果示於表17。 (實施例112)以乾式法製造預浸漬物P13 步驟(III )中不進行加壓及加熱以外,如同實施例1〇6 進行處理’獲得預浸漬物P13。各步驟中之實施條件及所 獲得之預浸漬物P13的評估結果示於表17。 (比較例102)以濕式法製造預浸漬物p8 步驟(I)、步驟(II)及步驟(ΙΠ)之處理係離線進行 -110- 1376397 以外,如同實施例1進行處理,獲得預浸漬物P14。各步 驟中之實施條件及所獲得之預浸漬物P14的評估結果示於 表17。
-111 1376397
Μ谳 比較例102 T 1 1 < v〇 α\ ”_Η r—Η r· < CQ 非織物 〇\ 寸 空氣散纖 8 Ο τ··Η 1 1 ⑴-(II) -(Ill) P0 < 〇 實施例112 5 * < τ—Η s 非織物 1〇 mil 勘 m § Ο r ( 璀 ΙΤΊ 摧 ^ K-. »—1 HH 1 1 /^"N t—( -w 1 1 CO 1 < < < 〇 ^r\ 實施例111 On t—^ » ( s 非織物 寸 梳理 § Ο r-*S VO (I) - (Π) -(Ill) - (IV) 1 ir> r < < 〇 1 λ 實施例110 2 vn τ 1 Η ”··< s 非織物 On 空氣散纖 § Ο r-H 1 /^N H-[ \__" 1 /^N 1—< (III) < < ο > \ vr^ 種類 切長[mm] 配合量[質量%] 種類 配合量[質量%] 種類 形態 _ S β 散纖方式 m N m »4 til 繼 籍 锻 強化纖維個體成分[質量%] 黏結劑賦予後之加熱步驟 !力口壓步驟 」 加熱步驟 強化纖維長度[mm] 捲取步驟 」 [分鐘] U r PQ 产 < t < < CO f < 相對値 強化纖維 黏結劑 基質樹脂 1 步驟(I) 步驟(II) 步驟(III) 步驟(IV) 線上步驟 離線步驟 總步驟時間 強化纖維分散狀態 成形基材之取用性 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 1376397 由表17可知,實施例110〜112中任一皆可於短時間獲 得碳纖維之分散狀態優良,製成成形品時仍能保有高力學 .'特性之預浸漬物。可知,線上進行步驟(I)〜(II)即可 於輸送時防止強化纖維沈降、凝集(參照實施例110〜112 及比較例2)。 藉由讓步驟(I)〜(III )以及可依必要加設之步驟(IV ) 爲止全於線上進行,即可於更短時間獲得預浸漬物(參照 實施例110〜112)。 • 可知,步驟(III )中進行加壓、加熱,基質樹脂即可高 效率浸潤於纖維強化基材,所獲得之預浸漬物的成形品可 保有更高之力學特性(參照實施例111及112)。 [經濕式法之強化纖維基材的製造方法之評估] (用於實施例之原料) (碳纖維A4 ) PAN系碳纖維 使用丙烯腈(AN) 99.4莫耳%與甲基丙烯酸0.6莫耳% 所構成之共聚物’以乾濕式紡絲法獲得單纖維纖度1 d,單 φ 絲數12,000之丙烯醯系纖維束。所獲得之丙烯醯系纖維束 於240〜280°C之空氣中以延伸比1·〇5加熱轉化爲耐焰化纖 維,其次在氮氛圍中於300〜900°C之溫度範圍以升溫速度 200 °C/分鐘進行10%延伸後,升溫至1,3〇〇。(:而煅燒。於該 碳纖維束利用以硫酸作爲電解質之水溶液進行碳纖維每 • 爲3庫侖之電解表面處理’更以浸漬法賦予上獎劑,於12〇 °C之加熱空氣中乾燥而得PAN系碳纖維A4。 •總單絲數 1 2,000根 •單纖維直徑 Ί β m -113- 1376397 •每單位長度之 •比重 •拉伸強度.(詔 •拉伸彈性模數 • 0/C (註 7 ) •上漿劑種類 •上漿附著量 (碳纖維A5 使用丙烯腈( 所構成之共聚物 絲數12,000之丙 於240〜280°C之 維,其次在氮氛 200°C /分鐘進行 浸漬法賦予上漿 系碳纖維A5。 •總單絲數 •單纖維直徑 •每單位長度之 •比重 •拉伸強度(畫 •拉伸彈性模數 • 0/C (註 7 ) •上漿劑種類 •上漿附著量 質量 0.8g/m 1. 8g/cm3 £ 5 ) 4.2GPa (註 6) 230GPa 0.10 聚氧乙烯油醚 (註8 ) 1·5質量% )PAN系碳纖維
AN) 99.4莫耳%與甲基丙烯酸0.6莫耳% ,以乾濕式紡絲法獲得單纖維纖度1 d,單 i烯醯系纖維束。所獲得之丙烯醢系纖維束 空氣中以延伸比1.05加熱轉化爲耐焰化纖 圍中於300〜900°C之溫度範圍以升溫速度 10%延伸後,升溫至1,30(TC而煅燒。更以 劑,於120°C之加熱空氣中乾燥獲得PAN 12,000 根 Ί μ m 質量 0.8 g/m 1 . 8g/cm3 t 5 ) 4.2GPa (註 6) 230GPa 0.05 聚氧乙烯油醚 (註8 ) 1.5質量% -114- 1376397 . (薄膜F)酸改質聚丙烯樹脂薄膜 三井化學(股)製ADOMER(註冊商標)QE510C比重0.9卜 • 熔點160°C )以溫度200°C、壓力20MPa壓製成形1分鐘, 製作厚度50 之酸改質聚丙烯樹脂薄膜F。 (註5)拉伸強度、(註6)拉伸彈性模數之測定條件 與前述(註1)及(註2)同 (註7 ) 0/C之測定 與前述(註3)同 ® (註8)上漿附著量之測定條件 與前述(註4 )同。 (25 ) ( i )〜(iv )步驟時間 測定步驟(i )至步驟(iv )所需時間。 (26 )強化纖維分散狀態之評估 抄紙而得之碳纖維基材自任意部位切出50mmx50mm之 正方形捲料,以顯微鏡觀察。測定1 0根以上之碳纖維的單 纖維成束狀態,亦即分散不充分的碳纖維束之個數。以此 • 順序測定20次,求出平均値,依以下基準評估。 AA:分散不充分的碳纖維束低於1個 A:分散不充分的碳纖維束爲1個以上低於5個 B:分散不充分的碳纖維束爲5個以上低於10個 C:分散不充分的碳纖維束爲10個以上 ' (27 )成形品力學特性之評估 將抄紙而得之碳纖維基材切出200mmx200mm,於120°C 乾燥1小時》乾燥後之碳纖維基材與酸改質聚丙烯樹脂薄 膜F以3層積層成爲樹脂薄膜F/碳纖維基材/樹脂薄膜F。 -115- 1376397 此積層物於溫度200°C、壓力3 0MPa壓製成形5分鐘’保 持壓力不變冷卻至50°C製作厚度0.12mm之碳纖維強化樹 脂薄片。此樹脂薄片以8片積層,於溫度200°C、壓力30MPa 壓製成形5分鐘,保持壓力不變冷卻至50 °C獲得厚度1.0mm 之碳纖維強化樹脂成形品。使用所獲得之成形品,依ISO 178 法(1 99 3)以n= 10評估彎曲強度。而彎曲強度之評估結果 係以實施例1作爲1 00之相對値記載。評估結果之不均勻 度係以變異係數(CV値)記載。 (28) 分散介質之黏度評估 於燒杯注滿分散介質,密閉後於恆溫槽內調溫爲25 °C。 並將NO.1轉子預先於恆溫槽內調溫爲25 °C。繼之使用B 型黏度計(型式:B8L,東京計器製)依nS K7117-1C 1999) 附錄1所記載之方法,以轉子轉數60rpm測定分散介質之 黏度。 測定係進行5次,以其平均値作爲黏度。 (29) 輸送部之漿體流速評估 自分散槽介著輸送部輸送漿體至抄紙槽時,測定輸送 0.01m3之漿體所需時間T(秒)。以漿體之輸送量(〇.〇1 m3)、 輸送所需時間T及輸送部內徑之截面積S(m2),由次式 求出輸送部之漿體流速。 (式)漿體流速(m/s) =0.01/(SxT) 測定係進行5次,以其平均値作爲漿體流速。 (藉濕式法之強化纖維基材的製造方法a之評估) (製造例201 ) 使用第22圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 -116- 1376397 201,製造強化纖維基材。製造裝置201係由分散槽211、 抄紙槽212及輸送部213構成。分散槽211係直徑3 00mm .之圓筒形容器,於上面之開口部具備攪拌機216,可自開口 部投入碳纖維束217及分散液(分散介質)218。抄紙槽212 係使用大型方形紙機(熊谷理機工業(股)製,No. 2553·Ι(商 品名))。抄紙槽212底部具有長度400mmx寬度400mm 之抄紙面(網片製)2 1 9。於該抄紙面2 1 9上獲得碳纖維基 材2 20。輸送部213係連接分散槽211與抄紙槽212之水平 • 直線狀流道,流道途中具備輸液泵(隔膜泵)225。 碳纖維 A4以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 A4-1。 製作水與界面活性劑(nacalai tesque (股)製, POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))構成之 濃度0.1質量%的分散液20升,移至分散槽211。於此分 散液投入9.6g之短碳纖維A4-1C步驟(i))。攪拌10分 鐘調製漿體(歩驟(ii))。然後使用隔膜泵22 5介著輸送 • 部213開始將該漿體注入抄紙槽212(漿體供給速度: 0.001m3/秒)(步驟(iii))。其次將水抽吸,獲得長度 40 0mm、寬度40 0mm之碳纖維基材22 0(步驟(iv))。碳 纖維基材之基重係60g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得 之碳纖維基材的評估結果示於表18。 ' (製造例202 ) 增加(步驟(ii))中調製之漿體的短碳纖維A1-1之質 量含有量C1爲1.5質量%以外,如同製造例201進行處理, 獲得碳纖維基材。碳纖維基材之基重係60g/m2。各步驟中 -117- 1376397 之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評估結果示於表18。 (製造例203 ) 使用第23圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 202,製造強化纖維基材。製造裝置202係由分散槽211、 抄紙槽212、輸送部213及輸送帶222構成。分散槽211與 輸送部213與製造裝置201同。抄紙槽212底部備有具有 寬度200mm之抄紙面219的輸送網221。於該抄紙面219 上獲得碳纖維基材2 20。輸送帶222係配置成接續於輸送網 221,以搬運強化纖維基材220 » 碳纖維 A4以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 A4-1。 製作水與界面活性劑 (nacalai tesque (股)製, POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))構成之 濃度0.1質量%的分散液。開始對分散槽211內投入前述 分散液與短碳纖維A4-1。製造當中,一邊調整投入量使分 散槽中漿體之碳纖維濃度一定,且分散槽內漿體液面高度 H1爲一定,一邊連續投入上述分散液與短碳纖維(步驟 (i))。開始往容器投入原料同時開始攪拌,調製漿體(步 驟(i〇 )。然後,使用隔膜泵225介著輸送部213將該漿 體注入抄紙槽212 (漿體供給速度:0.00 14m3/秒)(步驟 (iii))。自該漿體將水抽吸,以10m/分鐘之速度拉取, 連續獲得寬度200mm之碳纖維基材220 (步驟(iv))。 碳纖維基材之基重係20g/m2。各步驟中之實施條件及所獲 得之碳纖維基材的評估結果示於表18。 (製造例204 ) 1376397 . 使用第24圖之強化纖維基材(抄紙 203,製造強化纖維基材。製造裝置2〇3 • 抄紙槽212、輸送部213及輸送帶222構 輸送帶2 22與製造裝置2 02同。分散槽 備有2個開口部(廣口開口部2 2 3、窄C 形’廣口開口部223側備有攪拌機216 » 散槽2 1 1朝抄紙槽2 1 2向下傾斜(傾斜, 液泵225。分散槽211與輸送部213之連 • 散槽211上部(開口部附近),自分散帽 之輸液係藉溢流方式進行。 使用上述製造裝置2 03,由窄口開| A4-1、水與界面活性劑(nacaiai POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER ( 濃度0.1質量%的分散液。之後,如同 理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖 20g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得 _ 估結果示於表18« (製造例205 ) 輸送部之寬度W1與碳纖維基材的寬 由0.6變更爲0.2以外,如同製造例204 得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的 ' 步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基 表1 9。 (製造例206 ) 碳纖維之種類由A4變更爲A5以外, 基材)的製造裝置 係由分散槽2 1 1、 成。抄紙槽2 1 2與 2 1 1之形狀係上面 I開口部224 )之凹 輸送部213係自分 I 45°),途中無輸 接部2 1 4係位於分 ^ 2 1 1往抄紙槽2 1 2 =1部投入短碳纖維 tesque (股)製, 商品名))構成之 實施例203進行處 〖維基材的基重係 之碳纖維基材的評 度W2之比W1/W2 進行同樣處理,獲 基重係20g/m2。各 材的評估結果示於 如同製造例201進 -119- 1376397 行同樣處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的基 重係60g/m2»各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材 的評估結果示於表19。 _ (製造例207 ) 步驟(ii )所需時間爲5分鐘(調製漿體之攪拌時間爲 ' 5分鐘)以外,如同製造例201進行處理而獲得碳纖維基 材。所獲得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實 施條件及所獲得之碳纖維基材的評估結果示於表19。 (比較製造例201 ) φ 提升步驟(ii)中調製之漿體的短碳纖維A4-1之質量含 有量C1與步驟(iv)開始時漿體中短碳纖維A4-1之質量 含有量C2之比C1/C2至1,8以外,如同製造例202進行處 理,獲得碳纖維基材。各步驟中之實施條件及所獲得之碳 纖維基材的評估結果示於表19。 -120- 1376397
SI漱 製造例204 A4 (o/c=o.io) 5 〇 一定 VO 壊 vq p r · m4 (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 ο < < 〇 CO 製造例203 A4 I (0/00.10) 〇 一定 〇 vq o (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 ο < < 〇 〇 製造例202 A4 (0/00_ 10) 壊 § wn 1 < 變動 〇 o 1-H (i)-(ii) r 1 < 〇 T-Η vn 製造例201 A4 (0/C=0.10) 3 摧 § 0.05 變動 〇 vq p « ( (i)-(ii) g i 1 A〜AA ο ι 1 CO 種類 切長[mm] 原料補充 碳纖維基材的基重[g/m2] 強化纖維含有量α[質量%] 漿體液面高度H1之位置 漿體液面高度Hl-H2[m] 輸液泵之使用 W1/W2 比 C1/C2 比 [m/分鐘] [分鐘] U f CQ f < < < 相對値 強化纖維 步驟ω 步驟(ii) 步驟(ώ) 線上步驟 離線步驟 拉取速度 (I)〜(IV)步驟時間 強化纖維分散狀態 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 — IZI - 1376397
61嗽 比較製造例201 A4 (0/C=0.10) 3 m 1-—< 變動 〇 v〇 〇 〇〇 1 Η (i)-(ii) r 1 CN CJ 〇 τ -H 製造例207 A4 (0/00.10) m 8 ! 0.05 變動 〇 VO Ρ 1 Η (i)-(ii) g , Q 1 ι〇 A-AA 〇 1 4 製造例206 A5 (0/00.05) 摧 0.05 變動 〇 vq p 1 (i)-(ii) f 1 A~AA CO ,造例205 A4 1 (0/C=0.10) 5 '0.05 一疋 m CN p 1 (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 ο A-AA 〇 \ 4 CO 騷 tlmil w 切長[mm] 原料補充 碳纖維基材的基重[咖2] 強化纖維含有量C1 [質量%] 漿體液面高度H1之位置 漿體液面高度m-H2[m] 輸液泵之使用 W1/W2 比 C1/C2 比 [m/分鐘] [分鐘] PQ < , < < 相對値 強化纖維 步驟ω 步驟(U) 步驟(iii) 線上步驟 離線步驟 拉取速度 (I)〜(IV)步驟時間 強化纖維分散狀態 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 1376397 由表18、表19可知,製造例201〜製造例207中任一皆 可獲得分散狀態優良之碳纖維基材。亦即,使C1/C2之比 .'在0.8以上1.2以下之範圍,各步驟中不必進行濃度稀釋等 多餘步驟,即可獲得分散狀態優良之碳纖維基材(參照製 造例201〜製造例207及比較製造例201 )。並知,製造例 201〜製造例207中獲得之碳纖維基材,在製成成形品時成 形品之力學特性優良。 因使C1爲較低濃度,短時間之處理成爲可能(參照製 Φ 造例201及製造例202 )。又因步驟(i)〜步驟(iv)係 線上進行,或更因不於輸送部使用泵而爲溢流方式,更短 時間之處理成爲可能(參照製造例20 1、製造例203〜製造 例 205 )。 因使W1/W2比爲0.5以上1.0以下,可更提高碳纖維基 材之分散狀態(參照製造例204及製造例205 ) » 可知,使用0/C高之纖維即可更提高碳纖維基材之成形 品的力學特性(參照製造例201及製造例206 )。 φ (經濕式法之強化纖維基材的製造方法b之評估) (製造例301 ) 使用第25圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 301,製造強化纖維基材。製造裝置301係由分散槽311、 抄紙槽212及輸送部313構成。分散槽311係直徑3 00mm • 之圓筒形容器,容器下部備有開口旋塞315,上面開口部備 有攪拌機316»可由此開口部投入碳纖維束317及分散液 (分散介質)3 1 8。抄紙槽3 1 2係使用大型方形紙機(熊谷 理機工業(股)製,No. 2553-1(商品名)),備有長度400mm -123- 1376397 X寬度400mm之抄紙面(網片製)319。於該抄紙面319上 獲得碳纖維基材320。輸送部313係連接分散槽31 1與抄紙 槽312之直線狀流道,自分散槽311朝抄紙槽312向下傾 斜(傾斜角45°)。分散槽311與輸送部313介著開口旋塞 315連接。 碳纖維A4以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 A4.1。 製作水與界面活性劑 (nacalai tesque (股)製, POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商口口口名))構成之 濃度0.1質量%的分散液20升,移至分散槽311。於該分 散液投入9.6g之短碳纖維A4-1C步驟 (i))。攪拌10分鐘 調製漿體(步驟(ii))。然後,打開容器下部之開口旋塞 315,介著輸送部313注入抄紙槽312(步驟 (iii))。此時, 分散槽內之漿體液面高度H1係位於恰比漿體液面H2高 5 0cm之位置。其次自抄紙槽的抄紙面319將水抽吸,獲得 長度400mm、寬度400mm之碳纖維基材320(步驟 (iv))。 碳纖維基材之基重係60g/m2。各步驟中之實施條件及所獲 得之碳纖維基材的評估結果示於表20。 (製造例302 ) 使用第26圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 3 02,製造強化纖維基材。製造裝置302係由分散槽311、 抄紙槽312、輸送部313及輸送帶3 22構成。分散槽311與 輸送部313與製造裝置301同。抄紙槽312於底部備有具 有寬度200 mm之抄紙面319的輸送網321。於該抄紙面319 上獲得碳纖維基材3 20。輸送帶322係配置成接續於輸送網 1376397 .321,以搬運強化纖維基材320。 碳纖維A4以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 . A4-1。 製作水與界面活性劑 (nacalai tesque (股)製, POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))構成之 濃度〇·1質量%的分散液對分散槽311內開始投入前述 分散液與短碳纖維Α4-1。製造當中,以一邊調整投入量使 分散槽中漿體的碳纖維濃度爲一定,且分散槽內漿體之液 ® 面高度HI爲一定的方式調整,一邊連續投入上述分散液與 短碳纖維(步驟 (i))。開始對容器投入原料的同時開始 攪拌,調製漿體(步驟(Π))。漿體滿40升時打開調整容 器下部之開口旋塞315’介著輸送部313注入抄紙槽31 2(步 驟(iii))。此時,分散槽內之漿體液面高度HI係在恰比 抄紙槽內之漿體液面高度H2高50cm之位置。自該漿體將 水抽吸,以10m/分鐘之速度拉取,連續獲得寬度200mm之 碳纖維基材3 20(步驟(iv))。碳纖維基材之基重係2 0g/m2。 • 各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評估結果示 於表20。 (製造例30 3 ) 使用第27圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 303’製造強化纖維基材。製造裝置303係由分散槽311、 ' 抄紙槽3 1 2、輸送部3 1 3及輸送帶322構成。抄紙槽3 1 2、 輸送部313及輸送帶322與製造裝置302同。分散槽.311 係於上面備有2.個開口部(廣口開口部323、窄口開口部 3 24 )之凹形’廣口開口部323側備有攪拌機316。分散槽 -125- 1376397 311與輸送部313之連接部314係位在分散槽311上部(開 口部附近),自分散槽311輸液往抄紙槽312係藉溢流方 式進行。不於連接部314設置開口旋塞。 使用上述製造裝置3 03,由窄口開口部324投入短碳纖 維 A4-1、水與界面活性劑(nacalai tesque (股)製, POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))構成之 濃度0. 1質量%的分散液。以後,如同製造例302進行處 理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的基重係 2〇§/!!12。各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評 估結果不於表2 0。 (製造例304 ) 使用第27圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 3 04,製造強化纖維基材。製造裝置304係由分散槽311、 抄紙槽312、輸送部313及輸送帶322構成。分散槽3 1 1、 抄紙槽312及輸送帶3 22與製造裝置303同。輸送部313 之構造係於4個處所直角曲折,整體具有45°之角度。 使用上述製造裝置304,如同製造例303獲得碳纖維基 材。所獲得之碳纖維基材的基重係20g/m2。各步驟中之實 施條件及所獲得之碳纖維基材的評估結果示於表20。 (製造例305 ) 使用輸送部之構造爲角度90° (垂直向下)以外與製造 裝置303同之製造裝置(圖未示)。如同製造例303進行 處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的基重係 20g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評 估結果示於表20。 -126- 1376397 . (製造例3 06 ) 使用製造裝置303。輸送部之寬度W1與碳纖維基材W2 . 之比W1/W2由0.6變更爲0.2以外,如同製造例305進行 處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的基重係 20g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評 估結果示於表21。 (製造例307 ) 碳纖維之種類由A4變更爲A5以外,如同製造例301進 • 行處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的基重係 60g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評 估結果示於表21。 (比較製造例301 )、 使用製造裝置301。僅步驟(i)〜步驟(ii)係線上進 行而步驟(iii )〜步驟(iv )係離線進行以外,如同製造 例301進行處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材 的基重係60g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得;έ碳纖維 鲁基材的評估結果示於表21。 (比較製造例302 ) 輸送部係水平直線狀(角度0°)並備有輸液泵以外,使 用如同製造例301之製造裝置(圖未示)。如同製造例301 進行處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材的基重 ' 係60g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的 評估結果不於表21。 -127- 1376397 oz赂 製造例305 A4 (0/00_ 10) 5 0.05 1____1 m 直線 vq (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 ο to < 〇 1 * 製造例304 A4 (0/C=0.10) 5 0.05 -定 璀 直角曲折 vo (iKii)-(iii) -(iv)-(v) t ο V〇 < 〇 製造例303 A4 (0/00.10) 5 0.05 1____I 進 直線 vq (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 ο ν〇 < < 〇 〇 CO 製造例302 A4 (0/C=0.10) 5 0.05 1___1 壊 直線 wo 寸 (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 Ο vn < < 〇 〇 cn 製造例301 A4 (0/C=0.10) 5 0.05 摧 變動 壊 丨直線 (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 1 vn 1 < < < 〇 〇 CO 騷 w 切長[mm] 漿體之固體成分濃度[質量%] 原料補充 強化纖維基材的基重[g/m2] 漿體液面高度HI之位置 漿體液面高度Hl-H2[m] 輸液泵之使用 輸送部形狀 輸送部傾斜角度Π W1/W2 比 [m/分鐘] [分鐘] U r m r < f < < 相對値 強化纖維 步驟ω 1 步驟(π) 步驟(iii) 線上步驟 離線步驟 拉取速度 (I)〜(IV)步驟時間 強化纖維分散狀態 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 ·-s,· 1376397
ICN撇 比較製造例302 A4 (0/C=0.10) 5 〇 港 變動 〇 直線 〇 (i)-(ii) -(iii)-(iv) < Ο tn U 〇 1 \ 比較製造例301 A4 (0/00.10) 3 0.05 變動 | VO 摧 直線 \〇 (i)-(ii) β 1 CQ 〇 ψ 1 Ή 製造例307 A5 (0/00.05) 2 〇 變動 CD m 直線 vq (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 1 υο < < § m 製造例306 A4 (o/c=o.io) 5 〇 11 #: 直線 CN 〇 (i)-(ii) -(iii)-(iv) 1 ο < 〇 r-H 種類 切長[mm] 漿體之固體成分濃度[質量%] 原料補充 強化纖維基材的基重[g/m2] 漿體液面高度HI之位置 漿體液面高度Ή1-Η2[Π1] 輸液泵之使用 輸送部形狀 輸送部傾斜角度门 W1/W2 比 [m/分鐘] [分鐘] U f P0 < f < < 相對値 強化纖維 步驟ω 步驟(ii) 步驟㈤ 線上步驟 離線步驟 拉取速度 (I)〜(IV)步驟時間 強化纖維分散狀態 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 -s -
A 1376397 由表20、表21可知,製造例301〜製造例307任一皆可 於短時間獲得不再凝集而分散狀態優良的碳纖維基材。可 知,線上進行步驟(i)〜步驟(iv),輸液不使用輸液泵, 可於輸送時防止強化纖維之沈降、凝集(參照製造例1〜 製造例7及比較製造例1〜比較製造例2 )。又知,製造例 301〜製造例307中所獲得之碳纖維基材製成成形品時成形 品之力學特性優良。 繼續供給分散液與短碳纖維於分散槽同時調整使漿體 液面高度H1爲一定,或更使輸送部爲溢流方式,更短時間 之處理成爲可能(參照製造例302〜製造例306 )。 使輸送部爲直線狀,並使傾斜角爲30°以上60°以下,或 使W1/W2比爲0.5以上1.0以下,即可更提高碳纖維基材 之分散狀態(參照製造例301〜製造例304及製造例307 )。 可知,使用0/C高之纖維,即可更提高碳纖維基材之成 形品的力學特性(參照製造例301及製造例307 )。 (經濕式法之強化纖維基材的製造方法c之評估) (製造例401 ) 使用第29圖之強化纖維基材(抄紙基材)的製造裝置 401,製造強化纖維基材。製造裝置401係由分散槽411、 抄紙槽412及輸送部413構成。分散槽411係直徑300mm 之圓筒形容器,容器下部備有開口旋塞415,上面開口部備 有攪拌機416。由此開口部可投入碳纖維束417及分散液 (分散介質)4 1 8。抄紙槽4 12係使用大型方形紙機(熊谷 理機工業(股)製,No. 255 3-1(商品名)),備有長度400mm X寬度400mm之抄紙面(網片製)419。於該抄紙面419上 1376397 .獲得碳纖維基材420。輸送部413係連接分散槽411與抄紙 槽412之直線狀流道,自分散槽411朝抄紙槽412向下傾 • 斜(傾斜角r: 88°)之輸送部413的切面形狀係直徑0.01m 之圓形。 碳纖維A1以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 A4-1。 製作水與水溶性高分子(住友精化(股)製,PEO-8Z (商 品名))構成之濃度0.25質量%的分散液20升,移至分 ® 散槽411»分散液之黏度係1〇1^3.8。於該分散液投入9.6£ 之短碳纖維A4-l(步驟(i))。攪拌10分鐘調製漿體(步 驟(Π))。然後,打開容器下部之開口旋塞415,介著輸送 部4 13注入抄紙槽412 (步驟(iii) )»其次自抄紙槽之抄紙 面4 19將水抽吸,獲得長度400mm、寬度400mm之碳纖維 基材420 (步驟(iv))。碳纖維基材之基重係60g/m2。各步 驟中之實施條件及所獲得之碳纖維基材的評估結果示於表 22 = • (製造例402 ) 使用傾斜角r係65°以外與製造裝置401同之製造裝置 (圖未示)。如同製造例401進行處理,獲得碳纖維基材。 所獲得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實施條 件及所獲得之碳纖維基材之評估結果示於表22。 ‘ (製造例403 ) 製作水與水溶性高分子(住友精化(股)製,PEO-8Z (商 品名))構成之濃度0.1質量%的分散液20升,移至分散 槽以外,如同製造例401進行處理,獲得碳纖維基材。所 -131 - 1376397 獲得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實施條件 及所獲得之碳纖維基材的評估結果示於表22。 (製造例404 ) ' 製作水與水溶性高分子(住友精化(股)製,PEO-8Z(商 品名))構成之濃度1質量%的分散液20升,移至分散槽 以外’如同製造例401進行處理,獲得碳纖維基材。所獲 得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實施條件及 所獲得之碳纖維基材的評估結果示於表22。 (製造例405 ) φ 使用輸送部13之切面形狀係邊長0.01m之正方形以 外,與製造裝置401同之製造裝置(圖未示)。如同製造 例401進行處理,獲得碳纖維基材。所獲得之碳纖維基材 的基重係60g/m2。各步驟中之實施條件及所獲得之碳纖維 基材之評估結果示於表23。 (製造例406 ) 碳纖維A5以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維 A5-1,(步驟⑴)中於分散液投入9.6g之短碳纖維A5-1 φ 以外,如同製造例401進行處理,獲得碳纖維基材。所獲 得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實施條件及 所獲得之碳纖維基材之評估結果示於表23。 (比較製造例401 ) 使用傾斜角r係0°以外與製造裝置401同之製造裝置(圖 · 未示)。如同製造例401進行處理,獲得碳纖維基材。所 獲得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實施條件 及所獲得之碳纖維基材之評估結果示於表23。 -132- 1376397 (比較製造例402 ) 使用輸送部備有輸液栗以外與製造裝置401同之製造裝 置(圖未示)。如同製造例401進行處理,獲得碳纖維基 材。所獲得之碳纖維基材的基重係60g/m2。各步驟中之實 施條件及所獲得之碳纖維基材之評估結果示於表23。
-133- 1376397 Z03撇 製造例404 A4 (0/C=0.10) 5 0.05 Γ < 摧 圓形 1 < p 層流 〇 < C 〇〇 m 製造例403 A4 (0/0=0.10) 5 0.05 ν〇 璀 圓形 0.01 層流往亂流 之轉移域 4000 < < 〇 〇 CO 製造例402 A4 (0/00.10) 0.05 〇 璀 圓形 r Ή Ο 層流往亂流 之轉移域 寸 4000 < 〇 1—Η 製造例401 A4 (0/C=0.10) 5 0.05 〇 摧 圓形 »' ·Η ρ 層流 ' i 1000 < < Ο ο cn m ilmil w 切長[mm] 漿體之固體成分濃度[質量%] 強化纖維基材的基重[g/m2] 分散介質之黏度[mPa · s] 輸液泵之使用 輸送部形狀 輸送部之代表長度[m] 流動狀態 流速[m/s] 雷諾數 CJ » P0 / < < < 迴 ππ 強化纖維 步驟ω 步驟(ii) 步驟(iii) 1 1 1強化纖維分散狀態 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 1376397 ❿ eCVI^ 比較製造例402 A4 (0/C=0.10) 5 〇 S 〇 ψ —4 圓形 〇 亂流 寸 200000 U r—Η 比較製造例401 A4 (o/c=o.io) 5 〇 〇 摧 圓形 0.01 亂流 <N 12000 to ON Ο τ—< 製造例406 Μ) 0.05 S 〇 摧 圓形 1—Η Ο 層流 Η 1000 < < g m 製造例405 A4 (0/C=0.10) 2 0.05 S 〇 摧 四方形 Η <d 層流 CS 2000 < < o o CO 種類 切長[mm] 漿體之固體成分濃度[質量%] 強化纖維基材的基重[g/m2] 分散介質之黏度[mPa . s] 輸液泵之使用 輸送部形狀 輸送部之代表長度[m] 流動狀態 流速[m/s] 雷諾數 u PQ < r < < 相對値 強化纖維 步驟⑴ • 口 駿 步驟(iii) 強化纖維分散狀態 彎曲強度 變異係數 原料 步驟條件 評估 -ςεί—1- 1376397 由表22、表23可知,製造例401〜製造例4 06中任一皆 可獲得強化纖維不再凝集,分散狀態優良的碳纖維基材。 可知,於輸送部漿體以層流狀態或自層流往亂流之轉移域 _ . 的狀態輸送,即可防止輸送時強化纖維再凝集(參照製造 例401〜製造例406及比較製造例401〜比較製造例402 )。 可知,於輸送部以層流狀態或自層流往亂流之轉移域的 狀態輸送漿體,輸送部之切面形狀係圓形、四方形(多角 形)之任一,皆可防止輸送時強化纖維再凝集(參照製造 例401及製造例405 ) 。 · 使分散介質之黏度爲ImPa · s以上100 mPa · s以下,即 可期待更提高碳纖維基材、成形品之力學特性(參照製造 例402、製造例403、製造例404 )。 使用0/C高之纖維即可期待更提高碳纖維基材、成形品 之力學特性。 (預浸漬物、預成形材及成形品之評估(2)) 各種特性之測定、評估皆以如同記載於「預浸漬物、預 成形材及成形品之評估(1)」的方法進行。 · (實施例501 ) 使用第10圖之裝置102製造預浸漬物。 碳纖維A1以卡式美工刀切成6.4 mm,獲得短碳纖維。 製作C1之1質量%水分散液(乳液)作爲黏結劑液,注入 ^ 黏結劑槽126。製作水與界面活性劑(nacalai tesque (股) · 製,POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHER (商品名))構 成之濃度0.1質量%的分散液40升,移至分散槽111。於 該分散液投入短碳纖維5 0g,攪拌10分鐘調製漿體。打開 -136- 1376397 分散槽容器下部之開口旋塞115,一邊於漿體之容器導入加 壓空氣保持漿體流量一定,一邊將該漿體流注於具有寬度 . 200mm之抄紙面的輸送網。於輸送網一邊將水抽吸,一邊 以lm/分鐘之速度拉取漿體,獲得長度5m、寬度200mm之 碳纖維基材120 (步驟(I))。其次打開黏結劑槽126之 開口旋塞128,散布黏結劑液200g於該碳纖維基材120之 上面。抽吸多餘之黏結劑液後,使以3分鐘通過200°C之乾 燥機138,獲得碳纖維基材W2(步驟(II))。碳纖維基 Φ 材W2的基重係50g/m2。該碳纖維基材W2直接於線上由輸 送帶送往雙帶壓製裝置131。作爲基質樹脂將2片相同厚度 之東麗(股)製CM 1 007 (耐綸6樹脂)薄膜以薄膜/碳纖維 基材/薄膜積層,使用雙帶壓製裝置131於250 °C以5MPa 之壓力加壓2分鐘,製作基質樹脂浸潤於碳纖維基材之預 浸漬物(28)(步驟(III))。直接由捲取裝置133以捲 取速度lm/分鐘捲成卷狀(步驟(IV))。預浸漬物特性 示於表25。 • 預浸漬物(28)以8片積層製作預成形材之外如同實施 例1,製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀良好 賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於表 26 » (實施例502 ) 第10圖之裝置102中,於乾燥機138前方之抄紙裝置’ 使用第23圖之裝置202製造預浸漬物。
使用上述製造裝置,由窄口開口部投入水與界面活性劑 (nacalai tesque (股)製,POLYOXYETHYLENE LAURYL -137- 1376397 ETHER (商品名))構成之濃度0.1質量%的分散液與使用 碳纖維A1之短碳纖維。以後,如同實施例501進行處理, 得獲得浸漬物(29)。漿體中碳纖維含有量係0.05質量%, 漿體之碳纖維濃度比C1/C2係1.0。所獲得之預浸漬物的特 性示於表25。 製作預浸漬物(29 )以8片積層之預成形材以外,如同 實施例1,製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀 良好賦形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示 於表26。 (實施例5 0 3 ) 第10圖之裝置102中,於乾燥機138前方之抄紙裝置, 使用第27圖之裝置303製造預浸漬物。 使用上述製造裝置,由窄口開口部投入水與界面活性劑 (nacalai tesque (股)製,POLYOXYETHYLENE LAURYL ETHERC商品名))構成之濃度0.1質量%的分散液與使用 碳纖維A1之短碳纖維。以後,如同實施例501進行處理, 獲得預浸漬物(30)。漿體之液面高度H1-H2係0.5m,輸 送部形狀係直線,輸送部傾斜角度係45° »所獲得之預浸漬 物的特性示於表25。 製作積層預浸漬物(30)8片之預成形材以外,如同實施例 1,製作L字箱形成形品。預成形材已依模具形狀良好賦 形,獲得形狀等級良好之成形品。成形品之特性示於表26。 (實施例504 ) 第10圖之裝置102中,於乾燥機138前方之抄紙裝置, 使用第27圖之裝置303製造預浸漬物。但是,裝置303之 -138- 1376397 輸送部3 1 3 (傾斜角: 形。 .^使用上述製造裝置, (住友精化(股)製 質量%的分散液與使 實施例5 0 1進行處理 黏度係10mPa*s,輸ί 雷諾數係1 000。所獲 ♦製作積層預浸漬物( 1製作L字箱形成形 獲得形狀等級良好之 r: 88。)的切面形狀係直徑0.01m之圓 由窄口開口部投入水與水溶性高分子 ,PEO-8Z(商品名))構成之濃度0.25 用碳纖維A1之短碳纖維。以後’如同 :,獲得預浸漬物(3 1 )。分散介貿之 g部之流動狀態係層流,流速爲1 m/s, 得之預浸漬物的特性示於表25。 3 1 ) 8片之預成形材以外,如同實施例 品。預成形材已依模具形狀良好賦形, 成形品。成形品之特性示於表26。 -139- 1376397
寸<N谳 實施例504 碳纖維1 〇〇 CS 〇 ON T ( r—t 實施例503 碳纖維1 〇〇 Οί 〇 wn C7N f—^ 寸 s 實施例502 碳纖維1 〇 wn VO f i 寸 δ 實施例501 碳纖維A1 〇〇 CS 〇 υο ON Ο s r 1 r「 [質量%] [質量%] [質量%] [質量%] 。鬥 • cs e 0 纖維種類 纖維質量含有量 超過10mm 2 〜10mm 1 低於2mm 二維配向角 空氣量(FRAZIER法) 纖維長度比率 強化纖維 強化纖維 基材 1376397 表25
實施例501 實施例502 實施例503 實施例504 預 預浸a 【物編號 [-] (28) (29) (30) (31) 浸 樹脂 樹脂麵 [-] 耐綸6 附輪6 耐輪-6 耐输6 漬 賺質量含有量 [質量%] 72 72 72 72 物 特徵 於23°C之厚度hO [mm] 0.15 0.15 0.15 0.15 於100°C之厚度hi [mm] 0.15 0.15 0.15 0.15 於200oC之厚度h2 [mm] 0.18 0.18 0.18 0.18 於3(XTC之厚度h3 [mm] 0.92 (+2) 0.92 ⑼ 0.92 ⑼ 0.92 ⑼ 於4〇〇°C之厚度Μ [mml (*1) (*l) (*1) [%i 95 95 95 95 體密度 [g/cm3] 1.20 1.20 1.20 1.20 基重 [g/m2] 180 180 180 180 拉伸強度σ [MPa] 150 150 150 150 aMax [MPa] 170 170 170 170 σΜίη [MPa] 140 140 140 140 長條方向之長度 [mm] 5000 5000 5000 5000 η:樹脂分解 *2 :樹脂分解氣味 -141- 1376397
表26 實施例501 實施例502 實施例503 實施例504 成形品 成形法 衝壓 熱壓製 衝壓 衝壓 特性 比強度 B B B B 等向性 A A A A 比剛性 B B B B 等向性 A A A A 線膨脹係數 A A A A 等向性 A A A A
-142- 1376397 , 於實.施例501〜504製造之預浸漬物,強化纖維的纖維 長度分佈、厚度、拉伸強度良好,且纖維之二維配向角在 .^ 10°以上80°下之範圍內而具等向性,製成成形品時呈示良 好特性。使用這些預浸漬物製作之積層預成形材亦呈示良 好特性。並可獲得卷狀之連續預浸漬物,適於工業上實施。 產業上之利用可能性 本發明之預浸漬物及其積層體適用作兼顧力學特性與 成形性之纖維強化預成形材,尤以構成薄壁預浸漬物之強 • 化纖維因已二維等向配向,面方向之補強效果優良,層內 厚度方向的強化纖維之干涉被抑制,且層間相互作用亦 小,故成形時形狀賦形優良。這些適用於電氣•電子機器、 機器人、二輪車、汽車、飛機之構件、零件及殼體等寬廣 產業領域。 【圖式簡單說明】 第1圖本發明之預浸漬物中強化纖維的分散狀態之一 例的示意圖。 # 第2圖預浸漬物之二維配向角測定用之灰化夾具的一 例之示意圖。 第3圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例之 .示意圖。 第4圖使用本發明之預浸漬物、預成形材所獲得之箱型 成形品的一例之不意圖。 第5圖使用本發明之預浸漬物、預成形材所獲得之箱型 成形品的一例之示意圖。 第6圖使用本發明之預浸漬物與GMT的積層之示意圖。 -143- 1376397 第7圖有切痕的碳纖維預浸漬物之示意圖。 _ 第8圖汽車引擎蓋成形品之示意圖。 第9.圖預浸漬物之製造裝置的一例之示意圖。 第10圖預浸漬物之製造裝置的一例之示意圖。 第11圖預浸漬物之製造裝置的一例之示意圖。 第12圖預浸漬物之製造裝置的一例之示意圖。 第13圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 φ 第14圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 第15圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 第16圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 第17圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 · 第18圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 第19圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 . 置關係的一例之示意圖。 第20圖分散槽、抄紙槽及輸送部從水平方向觀察之位 置關係的一例之示意圖。 第21圖輸送部之切面形狀的一例之示意圖。 第22圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 -144- 1376397 .之示意圖。 第23圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之不意圖。 第24圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之示意圖。 第25圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之示意圖。 第26圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之示意圖。 第27圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之示意圖。 第28圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之示意圖。 第29圖強化纖維基材(抄紙基材)之製造裝置的一例 之示意圖。 第30圖 含強化纖維之漿體的示意圖。 【主要件符號說明】 1 強 化 纖 維 單 絲 (a) 2〜7 強 化 纖 維 單 絲 (b) 8 二 維 配 向 角 9 不 銹 鋼 網 10 預 浸 漬 物 11 強 化 纖 維 基 材 12 纖 維 方 向 -145- 1376397 13 纖 維 正 交 方 向 14 有 切 痕 之 碳 纖 維 預 浸 漬 物 15 碳 纖 維 16 切 痕 17 切 痕 長 度 18 纖 維 長 度 19 相 鄰 列 之 切 痕 的 相 互 切 入 長度 2 1 分 散 槽 22 抄 紙 槽 25 開 □ 旋 塞 26 攪 拌 機 27 短 強 化 纖 維 28 分 散 液 ( 分 散 介 質 ) 30 強 化 纖 維 基 材 ( 抄 紙 基 材 ) 3 1 輸 送 網 32 輸 送 帶 41 連 續 CFRP 42 預 浸 漬 物 43 GMT t 預 浸 漬 物 厚 度 方 向 R 曲 率 半 徑 101 、 102 、 103、 104 裝 置 111 分 散 槽 112 抄紙槽
-146- 1376397
113 輸 送 部 115、 128 開 □ 旋 1 16 攪 拌 機 1 17 短 碳 纖 Η 8 分 散 液 119 抄 紙 面 120 強 化 纖 121 輸 送 網 122 輸 送 帶 126 黏 結 劑 127 黏 結 劑 129 ' 130 加 壓 空 131 雙 帶 壓 132 預 浸 漬 133 捲 取 裝 134 分 散 -tJ 135 基 質 樹 136、 137 輥 138 乾 燥 機 139 梳 理 裝 PA 加 壓 空 201〜 203、 30 1〜 304、 塞 維(碳纖維束) (分散介質) 維基材(抄紙基材) 211、311、41 1 分 槽 輸送部 氣管 製機 物 置 >紙槽 脂 置 氣 40 1強化纖維基材(抄紙基材) 之製造裝置 :槽 -147- 1376397 212、 312、412 抄紙槽 213、 313、413 輸送部 214、 314、414 輸送部與分散槽之連接部 315 ' 415 開口旋塞 216、 316、416 攪拌機 217、 317、417 短碳纖維(碳纖維束)
218、 3 18、 418 分 散 219 ' 319、 419 抄 紙 220、 320 ' 420 強 化 22 1、 32 1 輸 送 222、 322 輸 送 223、 323 廣 P 液(分散介質) 面(網片) 纖維基材(抄紙基材) 網 帶 開口部
224 ' 324 225 H1 H2 A B 窄口開口部
輸液泵(低剪切泵、隔膜泵) 步驟(ii)中之漿體液面高度 步驟(iv)中之漿體液面高度 基準 步驟(ii)中漿體之液面 C 步驟(iv)中漿體之液面 p 與重力方向平行之線 q 輸送部之中心線 r p與q於垂直下側之夾角 C1、C2 漿體中強化纖維之質量含有率 D 纖維徑 -148- 1376397
L η * 1 *2 *3 * 4 *5 * 6 纖維長度 每單位體積之纖維數 樹脂之灰化 抽吸 先端作動以能均勻散布 加熱•加壓•冷卻 捲取 溢流
-149-

Claims (1)

1376397 1 修正本 第098125613號「,預浸潰物、預成形材及成形品之製造 方法」專利案 >年6月/^修(更)正替換頁 •--12"〇12年6月15曰修正) ' 七、申請專利範圍·· • 1·一種預浸漬物,其係使熱塑性樹脂浸潤於強化纖維基材 ’》 _"*it** -、gfe Λ An it I 心頂茂俱仍 ,-fk *r <· 該強化纖維基材係由0質量%以上50質量%以下之 纖維長度超過10mm之強化纖維,50質量%以上100質 # 量%以下之纖維長度爲2mm以上10mm以下之強化纖維 及0質量%以上50質量%以下之纖維長度低於2mm之強 化纖維所構成, 該預浸漬物由強化纖維單絲(a)與和該強化纖維單絲 (a)交叉之強化纖維單絲(b)所形成之二維配向角的平均 値爲10度以上80度以下,於23 °C之厚度hO(mm)爲0.03mm 以上1mm以下,拉伸強度σ爲50MPa以上lOOOMPa以下。 2.如申請專利範圍第1項之預浸漬物,其中上述強化纖維 基材之纖維長度分布至少具有二尖峰,至少一尖峰係在 纖維長度爲5mm以上10mm以下之範圍內,至少另一尖 峰係在纖維長度爲2mm以上5mm以下之範圍內。 * 3.如申請專利範圍第1項之預浸漬物,其中上述強化纖維 , 基材之基於ASTM D7 37以FRAZIER型法測得之空氣量 (cm3/cm2· s)係 50 以上 1000 以下。 4.如申請專利範圍第1項之預浸漬物,其中上述預浸漬物 於(nxl00)°C 之厚度 hn(mm)爲 h0Shn$h0x(2n+l)(n 係選 1376397 修正本 (。/年月丨/曰修(吏)正替換頁 自1、2、3、4之至少其一之自然數)》 5. 如申請專利範圍第1項之預浸漬物,其中上述強化纖維 基材占上述預浸漬物全體之比率係5質量%以上60質量 %以下。 6. 如申請專利範圍第1項之預浸漬物,其中上述熱塑性樹 脂相對於上述預浸漬物整體之浸潤率係30%以上100% 以下。 7. —種預成形材,其爲至少含有使熱塑性樹脂浸潤於強化 纖維基材之預浸漬物作爲積層單元之預成形材,其中 該強化纖維基材係由0質量%以上50質量%以下之纖 維長度超過10mm之強化纖維,50質量%以上100質量% 以下之纖維長度爲2mm以上10mm以下之強化纖維及〇 質量%以上50質量%以下之纖維長度低於2mm之強化纖 維所構成, 該預浸漬物由強化纖維單絲(a)與和該強化纖維單絲 (a)交叉之強化纖維單絲(b)所形成之二維配向角的平均 値爲10度以上80度以下,於23 °C之厚度hO(mm)爲0.03mm 以上1mm以下,拉伸強度σ爲50MPa以上lOOOMPa以下。 8. 如申請專利範圍第7項之預成形材’其中上述預浸漬物 構成複數之積層單元,並且,作爲構成該複數之積層單 元的預浸漬物,含有選自強化纖維之比率、強化纖維之 長度、強化纖維之拉伸彈性模數、預浸漬物之外觀及於 23 t之厚度hO(mm)所構成之群組的至少任一實質上不同 1376397 修正本 之至少二種預浸漬物。 9.如申請專利範圍第7項之預成形材,其中上述預浸漬物 與鄰接該預浸漬物之積層單元之層間剪切強度係OMPa 以上50MPa以下》 10·如申請專利範圍第7項之預成形材,其中上述預成形材 於(nxl00)°C 之厚度 hpn(mm)係 hpOS hpnS hp0x(2n+l) (hpO(mm)爲該預成形材於23°C之厚度,η爲選自1、2、 3、4的至少其一之自然數)》 11. 一種成形品的製造方法,其係將如申請專利範圍第7項 之預成形材,以0.1 MPa以上lOOMPa以下之加壓力壓製 成形。 12. 如申請專利範圍第11項之成形品的製造方法,其中上述 成形品之彎曲彈性模數爲Ec,比重爲p,則Ec1/3 · p ―1 係1.5以上5以下。 13. 如申請專利範圍第12項之成形品的製造方法,其中上述 彎曲彈性模數Ec,於依測定方向之最大彎曲彈性模數 EcMax與最小彎曲彈性模數EcMin之關係,爲EcMaxS EcMinx2。 14. 如申請專利範圍第11項之成形品的製造方法,其中上述 成形品之最大厚度係2mm以下。 15. 如申請專利範圍第11項之成形品的製造方法,其中於上 述壓製成形,使上述預成形材之入料率相對於模腔總面 積爲大於100%而壓製成形。 1376397 修正本 1 6 ·如申請 壓製成 Μ年L月iis修(更)正替換頁 利範圍第11項之成形品的製造方法,其中上述 ,係使用冷卻用模具之衝壓成形。
TW98125613A 2008-07-31 2009-07-30 Prepreg, preform and manufacturing method of moldings TWI376397B (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008198458A JP5304086B2 (ja) 2008-07-31 2008-07-31 抄紙基材の製造方法
JP2008198457A JP5304085B2 (ja) 2008-07-31 2008-07-31 抄紙基材の製造方法
JP2008197812A JP5304084B2 (ja) 2008-07-31 2008-07-31 抄紙基材の製造方法
JP2008198456A JP2010037358A (ja) 2008-07-31 2008-07-31 繊維強化成形基材の製造方法
JP2009085469A JP4862913B2 (ja) 2009-03-31 2009-03-31 プリプレグおよびプリフォーム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201008988A TW201008988A (en) 2010-03-01
TWI376397B true TWI376397B (en) 2012-11-11

Family

ID=41610344

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101121523A TWI450917B (zh) 2008-07-31 2009-07-30 預浸漬物之製造方法、預浸漬物及預成形材
TW98125613A TWI376397B (en) 2008-07-31 2009-07-30 Prepreg, preform and manufacturing method of moldings

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101121523A TWI450917B (zh) 2008-07-31 2009-07-30 預浸漬物之製造方法、預浸漬物及預成形材

Country Status (9)

Country Link
US (2) US8071205B2 (zh)
EP (2) EP2803694B1 (zh)
KR (2) KR101445169B1 (zh)
CN (2) CN103524769B (zh)
CA (1) CA2731283C (zh)
ES (2) ES2755105T3 (zh)
PT (1) PT2803694T (zh)
TW (2) TWI450917B (zh)
WO (1) WO2010013645A1 (zh)

Families Citing this family (104)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040260034A1 (en) 2003-06-19 2004-12-23 Haile William Alston Water-dispersible fibers and fibrous articles
US7892993B2 (en) 2003-06-19 2011-02-22 Eastman Chemical Company Water-dispersible and multicomponent fibers from sulfopolyesters
US8513147B2 (en) 2003-06-19 2013-08-20 Eastman Chemical Company Nonwovens produced from multicomponent fibers
EP2803694B1 (en) * 2008-07-31 2019-09-18 Toray Industries, Inc. Prepreg, preform, molded product, and method for manufacturing prepreg
CN102186666B (zh) 2008-08-18 2015-06-24 多产研究有限责任公司 可成型的轻质复合材料
US8512519B2 (en) 2009-04-24 2013-08-20 Eastman Chemical Company Sulfopolyesters for paper strength and process
EP2519376B1 (en) 2009-12-28 2020-11-25 Productive Research LLC. Process for welding composite materials and articles therefrom
WO2011100734A1 (en) 2010-02-15 2011-08-18 Productive Research Llc Formable light weight composite material systems and methods
CN102470583A (zh) * 2010-03-26 2012-05-23 三菱重工塑胶科技有限公司 纤维增强复合材料的制造方法
CA2801081A1 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 Ticona Llc Thermoplastic prepreg containing continuous and long fibers
US20120183861A1 (en) 2010-10-21 2012-07-19 Eastman Chemical Company Sulfopolyester binders
CN103025942B (zh) 2010-11-03 2016-10-05 西格里汽车碳素纤维有限两合公司 具有包含碳纤维的纤维束的毛绒层
JP6007914B2 (ja) * 2010-11-08 2016-10-19 東レ株式会社 真空成形用プリプレグ、繊維強化複合材料およびその製造方法
BR112013019395B1 (pt) * 2011-02-01 2021-04-06 Teijin Limited Esteira randômica, método para produzir a esteira randômica e material compósito reforçado com fibra de carbono
JPWO2012105717A1 (ja) 2011-02-03 2014-07-03 帝人株式会社 車両骨格部材
KR20140043318A (ko) 2011-02-03 2014-04-09 데이진 가부시키가이샤 차량 골격부재
CN102154914B (zh) * 2011-02-24 2013-03-20 钟洲 制备芳纶纸的方法及由该方法获得的芳纶纸
RU2550892C1 (ru) 2011-04-14 2015-05-20 Тейдзин Лимитед Армированный волокнами композитный материал
KR101452677B1 (ko) 2011-05-31 2014-10-22 데이진 가부시키가이샤 등방성을 유지한 성형체의 제조 방법
US9469740B2 (en) 2011-05-31 2016-10-18 Toray Industries, Inc. Carbon-fiber-reinforced plastic and process for producing same
CA2843843C (en) 2011-08-03 2015-09-08 Teijin Limited Method for manufacturing shaped product by low-pressure molding
WO2013027674A1 (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 積水化学工業株式会社 炭素繊維複合材
KR20140066171A (ko) 2011-08-31 2014-05-30 데이진 가부시키가이샤 입면을 갖는 성형체, 및 그 제조 방법
US20140339036A1 (en) * 2011-11-28 2014-11-20 Teijin Limited Shock Absorption Member
JPWO2013094706A1 (ja) * 2011-12-22 2015-04-27 帝人株式会社 ランダムマット、および強化繊維複合材料
EP2610165B1 (en) * 2011-12-28 2017-02-08 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH Composite gusset filler and method of manufacture of said composite gusset filler
WO2013105340A1 (ja) * 2012-01-10 2013-07-18 東レ株式会社 炭素繊維強化ポリプロピレンシートおよびその成形品
US9879123B2 (en) * 2012-01-20 2018-01-30 Toray Industries, Inc. Fiber-reinforced polypropylene resin composition, molding material and prepreg
US8882963B2 (en) 2012-01-31 2014-11-11 Eastman Chemical Company Processes to produce short cut microfibers
WO2013118689A1 (ja) 2012-02-09 2013-08-15 東レ株式会社 炭素繊維複合材料
EP2832778B1 (en) * 2012-03-29 2018-01-03 Mitsubishi Chemical Corporation Carbon fiber thermoplastic resin prepreg, carbon fiber composite material and producing method
JP6331123B2 (ja) 2012-05-29 2018-05-30 東レ株式会社 炭素繊維複合材料
EP3790044B1 (en) * 2012-07-07 2023-10-11 Dexerials Corporation Heat conductive sheet
US9233526B2 (en) 2012-08-03 2016-01-12 Productive Research Llc Composites having improved interlayer adhesion and methods thereof
US11053369B2 (en) 2012-08-10 2021-07-06 Aspen Aerogels, Inc. Segmented flexible gel composites and rigid panels manufactured therefrom
US8829103B2 (en) 2012-09-14 2014-09-09 Teijin Limited Carbon fiber composite material
US9139937B2 (en) * 2012-11-28 2015-09-22 Milliken & Company Method of strengthening existing structures using strengthening fabric having slitting zones
WO2014103711A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 東レ株式会社 中空構造を有する成形体およびその製造方法
WO2014160089A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Neenah Paper, Inc. Methods of molding non-woven carbon fiber mats and related molded products
US9303357B2 (en) 2013-04-19 2016-04-05 Eastman Chemical Company Paper and nonwoven articles comprising synthetic microfiber binders
US20140377556A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-25 Hexcel Corporation Method for making a discontinuous fiber molding compound
DE102013218491B4 (de) * 2013-09-16 2021-12-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Sandwichkerns eines Sandwichelements
US10919259B2 (en) * 2013-12-06 2021-02-16 Mitsubishi Chemical Corporation Laminated substrate using fiber-reinforced thermoplastic plastic, and molded product manufacturing method using same
US9598802B2 (en) 2013-12-17 2017-03-21 Eastman Chemical Company Ultrafiltration process for producing a sulfopolyester concentrate
US9605126B2 (en) 2013-12-17 2017-03-28 Eastman Chemical Company Ultrafiltration process for the recovery of concentrated sulfopolyester dispersion
EP3348370A1 (en) 2014-02-14 2018-07-18 Teijin Limited Carbon fiber reinforced molding material and shaped product
EP3120984B1 (en) 2014-02-14 2023-03-22 Mitsubishi Chemical Corporation Fiber-reinforced plastic and production method therefor
JP6213347B2 (ja) * 2014-03-31 2017-10-18 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シート
JP6638131B2 (ja) * 2014-07-08 2020-01-29 福井県 擬似等方補強シート材及びその製造方法
CN106573435B (zh) * 2014-08-29 2018-10-16 三菱瓦斯化学株式会社 蜂窝用基材、蜂窝结构体及夹层结构体
CN104589666B (zh) * 2014-11-27 2017-02-01 东华大学 一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法
CN104494164B (zh) * 2014-11-27 2017-01-25 东华大学 一种制备热塑性复合材料飞机机翼翼肋的方法
EP3034263A1 (en) 2014-12-19 2016-06-22 Sadair Spear AB Method for manufacturing a fibre-reinforced structure, mandrel, molding system and fibre-reinforced structure
JP6528782B2 (ja) * 2015-01-29 2019-06-12 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シート
CN107406599B (zh) * 2015-02-27 2020-10-02 东丽株式会社 树脂供给材料、预成型体、及纤维增强树脂的制造方法
KR20170123318A (ko) * 2015-02-27 2017-11-07 도레이 카부시키가이샤 수지 공급 재료, 프리폼, 및 섬유 강화 수지의 제조 방법
KR20170124545A (ko) * 2015-02-27 2017-11-10 도레이 카부시키가이샤 수지 공급 재료, 프리폼, 및 섬유 강화 수지의 제조 방법
JP6413851B2 (ja) * 2015-03-06 2018-10-31 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
CN107405808B (zh) 2015-03-30 2020-10-30 三菱化学株式会社 成型体及其制造方法
US10144185B2 (en) * 2015-04-01 2018-12-04 The Boeing Company Method and apparatus for high-temperature post-curing of UV-cured photopolymers
JP6662179B2 (ja) * 2015-04-28 2020-03-11 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シート
JP6662079B2 (ja) * 2015-04-28 2020-03-11 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シート
KR101923379B1 (ko) * 2015-06-29 2018-11-30 (주)엘지하우시스 차량용 언더바디 커버 및 이를 제조하는 방법
JP6477720B2 (ja) 2015-08-04 2019-03-06 三菱ケミカル株式会社 繊維強化プラスチック及びその製造方法
JP6583035B2 (ja) * 2015-08-26 2019-10-02 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シート及び繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法
US10836078B2 (en) * 2015-09-08 2020-11-17 Teijin Limited Molded article having hole, and method for producing same
CN111394836A (zh) * 2015-10-21 2020-07-10 三菱化学株式会社 碳纤维束用切断刀、以及碳纤维束用旋转刀具
US10392800B1 (en) * 2015-10-21 2019-08-27 Shin Civil Engineering Consultants Inc. System and method for building structures using multilayered panel frames
US20170217056A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-03 Dell Products L.P. Carbon Fiber Information Handling System Housing and Process for Manufacture
JP2017181375A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 住友ベークライト株式会社 発泡体および発泡体の製造方法
JP2017183615A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 住友ベークライト株式会社 発泡体および発泡体の製造方法
CN106566208B (zh) * 2016-09-27 2018-10-26 陈雨 高韧性不导电轻型鱼竿用复合材料
KR20190098973A (ko) * 2016-12-22 2019-08-23 도레이 카부시키가이샤 구조체 및 그 제조 방법
JP7064084B2 (ja) 2017-02-08 2022-05-10 サイテック エンジニアード マテリアルズ リミテッド 複合材料の二重ダイアフラム成形、そのような成形のためのアセンブリ、及び結果として得られる複合材料
US10921859B2 (en) * 2017-04-10 2021-02-16 Securaplane Technologies, Inc. Composite electronics cases and methods of making and using the same
JP6876516B2 (ja) * 2017-05-19 2021-05-26 日産自動車株式会社 繊維強化樹脂部材及び該繊維強化樹脂部材の製造方法
CN110892008B (zh) * 2017-07-18 2022-08-19 东丽株式会社 单向取向的带状预浸料坯、以及其成型品
SG11201912492XA (en) * 2017-08-31 2020-01-30 Toray Industries Integrated molded body and method for producing same
EP3652046B1 (en) 2017-10-19 2021-03-17 Magna Exteriors Inc. Method of reducing knit line during compression molding of carbon fiber smc for complex 3d structural applications
JP6477831B1 (ja) * 2017-10-31 2019-03-06 栗田工業株式会社 ポリフェニレンサルファイド樹脂の親水化処理方法
JP6665149B2 (ja) * 2017-12-04 2020-03-13 株式会社Subaru 繊維強化樹脂体及びその製造方法
KR102401427B1 (ko) 2017-12-05 2022-05-23 오츠카 가가쿠 가부시키가이샤 복합 적층체 및 그의 제조 방법
US20210154952A1 (en) * 2018-03-30 2021-05-27 Toray Industries, Inc. Press-molded article manufacturing method
KR20200135782A (ko) * 2018-03-30 2020-12-03 도레이 카부시키가이샤 성형품의 제조 방법
CN109466098B (zh) * 2018-07-17 2021-09-21 广州市勇源冰雪运动用品有限公司 一种鞋身成型方法及鞋体
US11530513B2 (en) 2018-07-20 2022-12-20 Honeywell International Inc. Ballistic translation efficiency of high performance fibers
JP7019534B2 (ja) * 2018-08-22 2022-02-15 三菱製紙株式会社 炭素繊維不織布複合体
JP6652171B2 (ja) * 2018-09-27 2020-02-19 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
CN111196072A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种增材制造用连续纤维增强热塑性预浸料单向带
US11338552B2 (en) 2019-02-15 2022-05-24 Productive Research Llc Composite materials, vehicle applications and methods thereof
US20220227024A1 (en) * 2019-05-23 2022-07-21 Toray Industries, Inc. Method for producing fiber-reinforced plastic substrate, and fiber-reinforced plastic substrate and integrated molding thereof
JPWO2021106651A1 (zh) * 2019-11-29 2021-06-03
JP7251523B2 (ja) * 2020-06-15 2023-04-04 トヨタ自動車株式会社 積層状態算出方法、積層状態算出装置及び積層状態算出プログラム
KR20220113093A (ko) * 2021-02-05 2022-08-12 박경순 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법
EP4144511A1 (en) * 2021-09-02 2023-03-08 Covestro Deutschland AG Method for preparing a polyurethane composite
WO2022268589A1 (en) * 2021-06-22 2022-12-29 Covestro Deutschland Ag Method for preparing a polyurethane composite
CN113386354B (zh) * 2021-07-19 2022-08-05 西安交通大学 一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3d打印装置
CN113817243A (zh) * 2021-09-28 2021-12-21 浙江联洋新材料股份有限公司 一种高分子硬质泡沫生产用原料浸渍纤维框架及成型工艺
CN114211787B (zh) * 2021-12-15 2024-01-02 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种多层空间结构的碳纤维层合板的制备方法
JP7416332B1 (ja) 2022-03-30 2024-01-17 東レ株式会社 炭素繊維基材、プリプレグ、多孔質構造体、その製造方法、プリフォーム、繊維強化樹脂成形体、サンドイッチ構造体および航空機部材
CN114834065A (zh) * 2022-05-07 2022-08-02 武汉楚能新能源有限公司 箍带制备工艺及电池模组
CN114806127B (zh) * 2022-05-10 2024-02-20 中山市卡邦碳纤维材料制品有限公司 一种碳纤维管材及其制造方法
CN115302869B (zh) * 2022-07-05 2024-05-24 广东生益科技股份有限公司 一种高频覆铜板及包含其的印制电路板
CN117103730B (zh) * 2023-10-16 2024-03-08 歌尔股份有限公司 电子设备、复合材料结构件及其加工方法

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8400290D0 (en) 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced plastics structures
JPS63254669A (ja) * 1987-04-10 1988-10-21 Toray Ind Inc 燃料電池用電極基材
JP2507565B2 (ja) 1988-11-24 1996-06-12 東レ株式会社 熱可塑性樹脂と補強繊維との複合板
KR930003894B1 (ko) * 1989-01-25 1993-05-15 아사히가세이고오교가부시끼가이샤 신규한 프리프레그와 복합 성형체, 및 복합 성형체의 제조방법
US5198283A (en) * 1990-03-19 1993-03-30 Illinois Tool Works Inc. Backlit button by thermoformed cap process
JPH0699431A (ja) 1992-09-22 1994-04-12 Sumitomo Chem Co Ltd ウェブおよび成形品の製造方法
JPH06114869A (ja) 1992-10-09 1994-04-26 Asahi Chem Ind Co Ltd ガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形品
JPH09136969A (ja) 1995-11-16 1997-05-27 Kawasaki Steel Corp 繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造方法及び装置
JPH08232187A (ja) 1995-02-27 1996-09-10 Kawasaki Steel Corp 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法及び装置
US5674590A (en) * 1995-06-07 1997-10-07 Kimberly-Clark Tissue Company High water absorbent double-recreped fibrous webs
JPH0994826A (ja) 1995-07-26 1997-04-08 Kawasaki Steel Corp ランダム配向繊維強化樹脂シートの製造方法
JP2877052B2 (ja) 1995-12-01 1999-03-31 東洋紡績株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト
US5830322A (en) * 1996-02-13 1998-11-03 Thermo Fibertek Inc. Velocity induced drainage method and unit
JPH11131385A (ja) * 1997-11-05 1999-05-18 Oji Paper Co Ltd 積層板用基材及びその製造法ならびにプリプレグ及び積層板
TW434360B (en) * 1998-02-18 2001-05-16 Toray Industries Carbon fiber matrix for reinforcement, laminate and detecting method
JP3631385B2 (ja) * 1998-11-18 2005-03-23 王子製紙株式会社 積層板用基材およびその製造方法
JP2001163628A (ja) * 1999-10-01 2001-06-19 Hoya Corp 成形品の製造方法
MXPA02003795A (es) * 1999-10-15 2002-12-13 Cargill Inc Fibras procedentes de semillas de plantas y su uso.
JP2001159091A (ja) * 1999-11-25 2001-06-12 Daio Paper Corp パラ配向アラミド繊維紙及びその製造方法
JP2002194692A (ja) * 2000-12-21 2002-07-10 Takemoto Oil & Fat Co Ltd アラミド紙の製造方法及びプリント配線基板用積層板の製造方法
JP2002317392A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Takemoto Oil & Fat Co Ltd ポリパラフェニレンテレフタルアミド紙の製造方法及びプリント回路基板の製造方法
WO2003087470A1 (fr) * 2002-04-17 2003-10-23 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Papier en fibre de carbone et substrat d'electrode en fibre de carbone poreux, destine aux piles
JP2004143226A (ja) 2002-10-22 2004-05-20 Toyobo Co Ltd 圧縮成形用材料
US20060020074A1 (en) * 2002-10-23 2006-01-26 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Prepreg and method of manufacturing the prepreg
JP2004217879A (ja) 2003-01-17 2004-08-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光ディスク用活性エネルギー線硬化性組成物、及び光ディスク
WO2005037516A2 (en) * 2003-10-15 2005-04-28 Michigan State University Biocomposites sheet molding and methods of making those
ITMI20041452A1 (it) * 2004-07-20 2004-10-20 Piaggio & C Spa Dispositivo di azionamento selettivo
JP2006077343A (ja) * 2004-09-08 2006-03-23 Toray Ind Inc 炭素繊維マットおよびその製造方法、それを用いた成形用基材
WO2006030673A1 (ja) 2004-09-14 2006-03-23 Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation 長繊維強化熱可塑性樹脂製外装成形体
JP2006083227A (ja) 2004-09-14 2006-03-30 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 長繊維強化ポリアミド樹脂製外装成形体
JP4219316B2 (ja) 2004-10-04 2009-02-04 花王株式会社 抄造体の製造方法
US7329705B2 (en) * 2005-05-03 2008-02-12 Celanese International Corporation Salt-sensitive binder compositions with N-alkyl acrylamide and fibrous articles incorporating same
US7459059B2 (en) * 2005-09-21 2008-12-02 Nalco Company Use of synthetic metal silicates for increasing retention and drainage during a papermaking process
US20090143524A1 (en) * 2005-09-29 2009-06-04 Yoshifumi Nakayama Fiber-Reinforced Thermoplastic Resin Composition, Method for Producing the Same, and Carbon Fiber for Thermoplastic Resin
JP2007146151A (ja) 2005-10-31 2007-06-14 Toray Ind Inc プリプレグ基材、積層基材、繊維強化プラスチック
US20070132126A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Shao Richard L Method for debundling and dispersing carbon fiber filaments uniformly throughout carbon composite compacts before densification
TWI414543B (zh) 2006-02-24 2013-11-11 Toray Industries 纖維強化熱可塑性樹脂成形體、成形材料及其製法
JP2007231441A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Teijin Techno Products Ltd 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド
TWI447009B (zh) * 2006-09-28 2014-08-01 東麗股份有限公司 複合預浸漬基材之製法、積層基材及纖維強化塑膠
EP2803694B1 (en) * 2008-07-31 2019-09-18 Toray Industries, Inc. Prepreg, preform, molded product, and method for manufacturing prepreg
CN102186666B (zh) * 2008-08-18 2015-06-24 多产研究有限责任公司 可成型的轻质复合材料
US20100266827A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-21 Toho Tenax Co., Ltd. Carbon fiber and composite material using the same

Also Published As

Publication number Publication date
ES2524476T3 (es) 2014-12-09
US20110143110A1 (en) 2011-06-16
KR20120034240A (ko) 2012-04-10
TW201008988A (en) 2010-03-01
US8071205B2 (en) 2011-12-06
CN103524769A (zh) 2014-01-22
KR101146612B1 (ko) 2012-05-14
CA2731283A1 (en) 2010-02-04
KR101445169B1 (ko) 2014-10-06
EP2803694A2 (en) 2014-11-19
CN103524769B (zh) 2017-05-10
EP2314642B1 (en) 2014-09-24
ES2755105T3 (es) 2020-04-21
CN102056971B (zh) 2013-09-04
TW201239017A (en) 2012-10-01
EP2314642A1 (en) 2011-04-27
EP2803694B1 (en) 2019-09-18
KR20110055482A (ko) 2011-05-25
PT2803694T (pt) 2019-10-31
US20120012263A1 (en) 2012-01-19
CA2731283C (en) 2016-08-23
EP2314642A4 (en) 2013-03-13
WO2010013645A1 (ja) 2010-02-04
TWI450917B (zh) 2014-09-01
EP2803694A3 (en) 2015-02-11
CN102056971A (zh) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI376397B (en) Prepreg, preform and manufacturing method of moldings
KR101449232B1 (ko) 프리프레그 및 섬유 강화 복합 재료, 및 섬유 강화 성형 기재의 제조 방법
JP6642423B2 (ja) 樹脂供給材料、強化繊維の使用方法、プリフォーム、および繊維強化樹脂の製造方法
WO2012176788A1 (ja) 成形材料およびそれを用いた成形方法、成形材料の製造方法ならびに繊維強化複合材料の製造方法
WO2016080238A1 (ja) 積層体、一体化成形品、それの製造方法
KR101296986B1 (ko) 비-셀룰로스 섬유 사이징, 코팅 또는 바인딩 조성물에 유용한 조성물 및 이를 포함하는 복합재
EP3263631B1 (en) Resin supply material, preform, and method for producing fiber-reinforced resin
JP6895682B2 (ja) 一方向プリプレグ、繊維強化熱可塑性樹脂シート、一方向プリプレグおよび繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法、ならびに、成形体
US9303131B2 (en) Premolding article from thermoset and thermoplastic polymer dispersions
TW201736096A (zh) 於複合材料中作為夾層之混合紗面
US10189172B2 (en) Method of reusing remnant prepreg framework
TW201728634A (zh) 熱塑性複合材料及成形體
WO2016136790A1 (ja) 樹脂供給材料、プリフォーム、および繊維強化樹脂の製造方法
TW202112917A (zh) 纖維強化樹脂基材、一體成形品及纖維強化樹脂基材之製造方法
Fan et al. Interfacial performance and build orientation of 3D‐printed poly (ether‐ketone‐ketone) reinforced by continuous carbon fiber
JP2021151756A (ja) 繊維強化複合材料の製造方法
JP2010037665A (ja) 抄紙基材の製造方法
Blok Development of improved fibre reinforced feedstocks for high performance 3D printing