TWI698324B - 纖維強化複合材料的成形裝置及纖維強化複合材料成形品的製造方法 - Google Patents

纖維強化複合材料的成形裝置及纖維強化複合材料成形品的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種成形裝置，其成形品的脫模性優異，且成形面中經賦予脫模性之區域的抗刮性優異，並可抑制脫模性的降低；及纖維強化複合材料成形品的製造方法。本發明的纖維強化複合材料的成形裝置101具備成形模130，該成形模130用以將樹脂組成物含浸於強化纖維基材而成的纖維強化複合材料進行成形，而得到纖維強化複合材料成形品；藉由三液法對於成形模130的腔室面113a、123a之一部分或全部所測量的表面自由能為25.0mJ/m2 以下。腔室面113a、123a之一部分或全部較佳為注入有氟及矽之任一者或兩者的注入面。

Description

纖維強化複合材料的成形裝置及纖維強化複合材料成形品的製造方法
本發明係關於一種纖維強化複合材料的成形裝置及纖維強化複合材料成形品的製造方法。 本申請案根據2018年3月28日於日本提出申請的日本特願2018-061742號主張優先權，並將其內容引用於此。
作為輕量且高剛性的纖維強化複合材料成形品之中間材料的纖維強化複合材料，將樹脂組成物含浸於由碳纖維所構成之連續纖維而成的預浸材、或將樹脂組成物含浸於由碳纖維所構成之短纖維分散的纖維基材而成的片狀模壓複合材料（SMC）或可沖壓片材（stampable sheet）已為人所知。
作為纖維強化複合材料成形品的製造方法，已有人確立一種將複數片預浸材積層，並使用高壓釜進行成形的方法。近年來，作為取代該使用高壓釜之成形方法的方法，使用具備模具之成形裝置的熱壓成形法正逐步發展。
作為成形裝置，已知一種具備成形模的成形裝置，其中該成形模具有在合模的狀態下形成形狀與成形品形狀互補之腔室的一對下模及上模。在開模的狀態下，將複數片預浸材積層並設置於下模的成形面上後，因應需求配置片狀模壓複合材料（SMC），使上模下降以進行合模，並進行熱壓，藉此可得到纖維強化複合材料成形品（專利文獻1）。
由於纖維強化複合材料所包含之樹脂組成物，在成形後，成形品對模具的貼附變強。因此，一般而言，以迅速從模具回收成形品為目的，而在模具的成形面實施適於纖維強化複合材料的脫模處理。例如有在模具的成形面塗布一般脫模劑的方法。然而，若使用該方法，則具有脫模劑轉移至成形品的表面，而使外觀或品質降低，或是在成形品上塗布接著劑或塗料的情況下，則使其密合性降低的問題。只要對成形品的表面進行清洗或研磨處理，即可將轉移至成形品的脫模劑去除，但生產性會降低。又，對成形面實施壓花加工或咬花加工等裝飾處理的情況下，若在成形後對成形品的表面進行研磨處理，則會破壞裝飾面。再者，該方法中，每次成形都必須塗布脫模劑，使成形會於此時被中斷。若有脫模劑的塗布不均，則成形品的表面狀態產生不均。如此，考量到成形的操作效率或成形品的品質穩定化，在模具的成形面塗布脫模劑不能說是有效方法。
為了提升成形品從模具脫模的脫模性，使成形面的表面自由能降低就十分重要。於是，作為降低表面自由能的處理，包含聚四氟乙烯（PTFE）粒子這種具有低表面自由能的粒子狀高分子材料的鍍鎳表面處理（專利文獻2）、利用氟苯或苯與氟碳之混合物所進行的類鑽碳（DLC；diamond like carbon）塗布（非專利文獻1、專利文獻3）等已為人所知。
然而，以PTFE等的高分子材料所形成的皮膜，其與無機材料的密合力低，因此在使用時容易剝離。又，皮膜的硬度低，因此皮膜會損傷或磨耗。如此，使用高分子材料的處理，其耐久性低，而不適合應用於對成形面施加強摩擦力這種用於纖維強化複合材料的壓製成形或拉伸成形的成形模。又，由於DLC而含有氟的碳膜，其熱性不穩定，而難以應用於成形溫度超過100℃的模具。
作為提高成形品從模具脫模之脫模性的方法，於纖維強化複合材料中添加內添型脫模劑的方法亦已為人所知（專利文獻2）。然而，若於纖維強化複合材料中添加脫模劑，則使樹脂組成物的硬化性或耐熱性降低。又，在纖維強化複合材料中，脫模劑在強化纖維與樹脂組成物的界面發揮作用，而導致所得到之成形品的機械物性降低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-086483號公報 [專利文獻2]日本專利第3189347號公報 [專利文獻3]日本特願2006-033447號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]埼玉縣產業技術綜合中心研究報告 第4卷(2006)
[發明所欲解決之課題]
本發明之目的在於提供一種成形裝置，即使不在成形模的成形面塗布脫模劑或於纖維強化複合材料中添加脫模劑，其成形品的脫模性亦為優異，且成形面中經賦予脫模性之區域的抗刮性優異，並可抑制脫模性的降低；及使用該成形裝置的纖維強化複合材料成形品的製造方法。 [解決課題之手段]
本發明具有以下構成。 [1]一種纖維強化複合材料的成形裝置，其係具備成形模的成形裝置，該成形模用以將樹脂組成物含浸於強化纖維基材而成的纖維強化複合材料進行成形，而得到纖維強化複合材料成形品；藉由三液法對於該成形模的成形面之一部分或全部所測量的表面自由能為25.0mJ/m2 以下。 [2]如[1]之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該表面自由能的p成分與h成分的和為3.0mJ/m2 以下。 [3]如[1]或[2]之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形面之一部分或全部與水的接觸角為100度以上，與二碘甲烷的接觸角為75度以上，與乙二醇的接觸角為85度以上。 [4]如[1]至[3]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該表面自由能的h成分為0.4mJ/m2 以上。 [5]如[1]至[4]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形面之一部分或全部為注入有氟及矽之任一者或兩者的注入面。 [6]如[1]至[5]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形模具備一對模具，其在互相接近而合模的狀態下形成腔室。 [7]如[6]之纖維強化複合材料的成形裝置，其中， 該一對模具的至少一者具備：模具本體，形成有凹狀的嵌件插入部；及複數分割嵌件，插入該嵌件插入部； 在該複數分割嵌件插入該嵌件插入部的狀態下，該複數分割嵌件的表面形成該成形面，且至少1個該分割嵌件的表面形成注入有氟及矽之任一者或兩者的注入面。 [8]如[7]之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，在該複數分割嵌件插入該嵌件插入部的狀態下，藉由該等複數分割嵌件在該成形面形成凹陷部。 [9]如[1]至[8]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，對於該成形面之一部分或全部進行裝飾。 [10]如[5]、[7]、[8]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該注入面至少形成於該成形面的周緣部。 [11]如[6]至[8]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其具備模內塗布用成形模，係於該一對模具之中的一者形成塗料注入路，該塗料注入路通往形成於該成形面的塗料注入口；在成形後使該一對模具分開，從該塗料注入口將塗料注入在腔室內的纖維強化複合材料成形品與該成形面之間所產生的間隙，以在該纖維強化複合材料成形品的表面形成塗膜。 [12]如[1]至[11]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形面之一部分或全部中，藉由摩擦耐久試驗從下式1所求出的摩擦耐久指數為0.66以上； 該摩擦耐久試驗係將一側表面為與該成形模的該成形面相同狀態的表面X、且厚度6mm、100mm×100mm的2片正方形試驗板加熱至140℃，並以2片試驗板將由纖維強化複合材料所構成的33mm×33mm的正方形探測（probe）中間材夾住，而使各試驗板的表面X與該探測中間材接觸，在壓力80MPa下進行熱壓5分鐘，將此探測中間材的熱壓試驗重複共30次，在第1次與第30次的熱壓試驗中，分別量測探測中間材4邊的最大流動長度並進行平均，將第1次的平均流動長度設為F(1)(mm)、第30次的平均流動長度設為F(30)(mm)。 摩擦耐久指數=F(30)/F(1)･･･(式1) [13]一種纖維強化複合材料成形品的製造方法，其係藉由如[1]至[12]中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，將樹脂組成物含浸於強化纖維基材而成的纖維強化複合材料進行成形，而得到纖維強化複合材料成形品。 [發明之效果]
根據本發明，即使不在成形模的成形面塗布脫模劑或於纖維強化複合材料中添加脫模劑，其成形品的脫模性亦為優異，且成形面中經賦予脫模性之區域的抗刮性優異，並可抑制脫模性的降低。
[成形裝置]
本發明之成形裝置係具備成形模的成形裝置，該成型模用以將樹脂組成物作為基質含浸於強化纖維基材而成的纖維強化複合材料進行成形，而得到纖維強化複合材料成形品（以下亦僅記載為「成形品」）。
本發明中，藉由三液法對於成形模的成形面之一部分或全部所測量的表面自由能為25.0mJ/m2 以下。該成形模的成形面之一部分或全部較佳為注入有氟及矽之任一者或兩者的注入面。藉此，成形品對成形模的脫模性變得優異。 本發明中的成形面，係在將成形品成形時與纖維強化複合材料接觸的成形模表面，包含構成成形模互相接近所形成之腔室的腔室面、或在製造中空狀成形體時用作成形模之芯材的表面等。 在本發明之成形裝置中，從成形品對成形模的脫模性更加優異的觀點來看，更佳係在成形模中至少成形面的周緣部形成該注入面，再佳為整個成形面皆為注入面。
從成形品對成形模的脫模性優異的觀點來看，該成形面之一部分或全部與水的接觸角，較佳為100度以上，更佳為105度以上。 從成形品對成形模的脫模性優異的觀點來看，該成形面之一部分或全部與二碘甲烷的接觸角，較佳為75度以上，更佳為80度以上。 從成形品對成形模的脫模性優異的觀點來看，該成形面之一部分或全部與乙二醇的接觸角，較佳為85度以上，更佳為90度以上。 藉由水、二碘甲烷、乙二醇的接觸角，可定量地表示注入面的潤濕性。此外，接觸角係藉由液滴法進行測量。
該成形面之一部分或全部的表面自由能為25.0mJ/m2 以下，較佳為20.0mJ/m2 以下。若表面自由能在該上限值以下，則成形品對成形模的脫模性優異。表面自由能越低越好，實質上為8.0mJ/m2 以上。 藉由表面自由能，可定量地表示注入面相對於有無極性的潤濕性。此外，表面自由能係藉由三液法進行測量。亦即，使用由水、二碘甲烷、乙二醇3種探測液體（probe liquid）所測量的接觸角，由北崎-畑的理論所算出。
在該成形面之一部分或全部的表面自由能中，p成分與h成分的和，較佳為3.0mJ/m2 以下，更佳為2.0mJ/m2 以下。若p成分與h成分的和在該上限值以下，則成形品對成形模的脫模性更加優異。p成分與h成分的和越低則脫模性越優異，但實質上為0mJ/m2 以上。 藉由表面自由能的p成分與h成分的和，可表示注入面相對於具有極性之液體的潤濕性或該液體與在密合狀態下硬化之硬化物的接著力。表面自由能的d成分（分散成分）對於該接著力無多大影響，該接著力與p成分（極性成分）、h成分（氫鍵成分）的關聯較強（日本接著協會誌18,346,1982 角谷等，高分子論文集40,65,1983 中前等）。 滿足該等接觸角及表面自由能條件的該成形面之一部分或全部，即使係在該部分與接著材料或黏著材料接觸的狀態下使用的情況等，亦呈現充分的脫模性。
另一方面，藉由使該h成分為0.4mJ/m2 以上，會有可確保以環氧系樹脂等為基質的預浸材與成形模之適度貼附性的傾向，因此在以片材包覆成型製造中空狀成形體的情況下，可提升將預浸材捲繞於心軸等芯材時的操作性。該h成分更佳為0.6mJ/m2 以上，再佳為0.8mJ/m2 以上。 又，從會有與上述脫模性之平衡變得良好的傾向的觀點來看，該h成分較佳為2.0mJ/m2 以下，更佳為1.8mJ/m2 以下，再佳為1.5mJ/m2 以下。
該成形面之一部分或全部的表面維氏硬度（Vickers hardness），較佳為750HV以上，更佳為800Hv以上，再佳為1000HV以上。若表面維氏硬度在該下限值以上，則注入面的抗刮性優異，即使與粒子等接觸亦不易在注入面發生損傷或剝離，且容易抑制脫模性的降低。表面維氏硬度為750HV以上，係指呈現與一般對金屬表面實施的鍍硬鉻同等以上的硬度。 從成膜性、膜穩定性、剝離性、耐久性等的觀點來看，該成形面之一部分或全部的表面維氏硬度，較佳為5000HV以下，更佳為3000HV以下。
從抗刮性優異、且容易確保充分之滑動性的觀點來看，該成形面之一部分或全部的摩擦耐久指數，較佳為0.66以上，更佳為0.75以上。該成形面之一部分或全部的摩擦耐久指數越高越好，理論上為1以下。
該成形面的摩擦耐久指數，係藉由下述摩擦耐久試驗由下式1求得。 (摩擦耐久試驗) 將一側表面為與該成形模的該成形面相同狀態之表面X的2片正方形試驗板（厚度6mm、100mm×100mm）加熱至140℃，並以2片試驗板將由纖維強化複合材料所構成的33mm×33mm正方形探測中間材夾住，而使各試驗板的表面X與該探測中間材接觸，在壓力80MPa下進行熱壓5分鐘。重複該探測中間材的熱壓試驗共30次，在第1次與第30次的熱壓試驗中，分別量測探測中間材4邊的最大流動長度並進行平均，將第1次的平均流動長度設為F(1)(mm)、第30次的平均流動長度設為F(30)(mm)。 摩擦耐久指數=F(30)/F(1) ･･･(式1)
作為使成形模的成形面之一部分或全部的表面自由能為25.0mJ/m2 以下的方法，可舉例如：藉由電漿輔助濺射（PBS）製程（TS Nanocoat公司製）將氟注入氮化鉻膜的表面處理（以下亦記載為「表面處理A」）、或藉由Certess N-S（註冊商標）塗布（TS Nanocoat公司製）形成氮化物陶瓷硬質薄膜的表面處理（以下亦記載為「表面處理B」）。
藉由表面處理A及表面處理B，形成注入有氟的注入面。藉由表面處理A及表面處理B所形成的注入面滿足以下條件：與水的接觸角為100度以上、與二碘甲烷的接觸角為75度以上、與乙二醇的接觸角為85度以上、表面自由能為25.0mJ/m2 以下、表面自由能的p成分與h成分的和為3.0mJ/m2 以下、及表面維氏硬度為750HV以上。
此外，在成形模的成形面中所形成的表面自由能在25.0mJ/m2 以下的面，並不限定於經實施表面處理A或表面處理B的面。例如，由於成形模的材質，成形面之一部分或全部的表面自由能在25.0mJ/m2 以下的情況下，則不用進行表面處理。
成形裝置中的成形模的母材並無特別限定，可使用利用樹脂組成物的一般成形所使用的模具。作為成形模的母材，可列舉：鐵、以鐵為主要成分的鋼材、鋁、以鋁為主要成分的合金、鋅合金、鈹-銅合金等。其中較佳為鋼材。此外，亦可為以碳纖維強化複合材料等的樹脂材料為母材的成形模。 成形模可為在母材表面形成有數微米至數十微米之鈦或鉻系皮膜等者。藉由形成該皮膜，在成形時因纖維強化複合材料所包含之強化纖維而引起的磨耗會減少，並且亦可抑制因氣體燃燒或腐蝕而導致鋼母材的粗糙。
亦可因應需求將成形面之一部分或全部進行裝飾。 作為裝飾所形成之凹凸圖樣的例子，可列舉：仿製成木紋或皮紋等天然材料者、如金屬加工般的細線條圖樣、由紡織品的經線與緯線所構成的紋理圖樣、格紋或條紋圖樣、水珠圖樣等的幾何抽象紋路等。該等圖樣可單獨採用，亦可組合複數。
裝飾處理的方法並無特別限定，可列舉：酸腐蝕所進行的蝕刻法、使用金剛石觸針（diamond stylus）的機械彫刻法、使用CO2 雷射或YAG雷射等的雷射彫刻法、噴沙法（sandblast）等。
本發明之成形裝置，其成形品對成形模的脫模性優異，故無需在成形模的成形面塗布脫模劑。因此，即使在成形面實施壓花加工或咬花加工等的裝飾處理，成形後亦無需對成形品的表面進行研磨處理，因此可防止外觀的降低。
成形模的形態並無特別限定。本發明對於具備在互相接近而合模的狀態下形成腔室的一對模具的熱壓成形用成形模、或片材包覆成形用芯材特別有效。 以下，針對成形模及成形裝置的實施形態例，根據圖式進行說明。此外，在以下說明中所列舉圖式的尺寸等為一例，本發明並不限定於此，在不變更其主旨的範圍內，可適當變更而實施。
作為成形裝置，可舉例如第一圖所例示的成形裝置101。 成形裝置101具備一對下模部102及上模部103。 下模部102具備：模座111，固定於承板B上；模具112，可拆裝地裝設於模座111上；及熱源114，將模具112進行加熱。在模具112的上側具有芯材113，芯材113的表面成為腔室面（成形面）113a。
上模部103具備：模座121，固定於進行上升或下降的滑件S上；模具122，可拆裝地裝設於模座121上；熱源124，將模具122進行加熱。在模具122的下側形成有凹部123，凹部123的表面成為腔室面（成形面）123a。
如此，成形裝置101具備具有一對模具112、122的成形模130。在合模狀態下，模具112的芯材113與模具122的凹部123之間形成腔室。藉由熱源114、124將一對模具112、122進行加熱，將纖維強化複合材料設置於模具112的腔室面113a上，進行合模並熱壓，藉此得到成形品。
成形裝置101中，使模具112的腔室面113a與模具122的腔室面123a之一部分或全部的表面自由能為25.0mJ/m2 以下。藉此，成形品對一對模具112、122的脫模性優異。較佳係使腔室面123a之一部分或全部為注入面。
成形模可為第二圖A及第二圖B所例示的成形模130A。 成形模130A具有一對模具112A、122A。 模具112A及模具122A，其腔室周圍分別設有第1剪刃（shear edge）部115與第2剪刃部125，第1剪刃部115與第2剪刃部125以在合模時在上下方向互相滑動的方式接觸，除此以外與成形模130的模具112及模具122相同。
成形模130A中由於具有這種剪刃結構，而在合模的狀態下可保持腔室內部的氣密。成形模較佳為這種在合模的狀態下可保持腔室內氣密的結構。此處，保持氣密，係指投入充分量的纖維強化複合材料P而填滿腔室，即使在進行熱壓的狀態下纖維強化複合材料P所包含之樹脂組成物實質上亦不會漏出。 此外，保持腔室內部氣密的結構並不限定於剪刃結構，亦可為在一對模具進行合模時互相接觸的部分採用橡膠密封結構的成形模。
若在成形時成形模的腔室內殘留空氣，則會成為在成形品的表面產生針孔或內部產生孔洞的原因。因此，特別是具有保持腔室內氣密之結構的成形模的情況下，較佳在成形模上設置排氣機構。在腔室內填滿纖維強化複合材料的狀態下，利用排氣機構將腔室內進行排氣，藉此可有效地將殘留於腔室內的空氣去除。 作為排氣機構，可舉例如：在模具上形成用於排氣的可開閉的孔，以將空氣釋放至模具外的機構（例如，國際公開第2004/048435號）；將該孔與泵連接以進行減壓的機構等。此情況下，使腔室內的孔打開直到以纖維強化複合材料填滿，並在加壓時將孔關閉，藉此可進行排氣。
成形模亦可為模內塗布用成形模，其係在一對模具之中的一者形成有塗料注入路，該塗料注入路通往形成於腔室面之塗料注入口。 例如，可為第三圖所例示的成形模130B。成形模130B除了具備模具122B以代替上側的模具122A以外，與成形模130A相同。
模具122B除了形成有通往形成於腔室面123a之塗料注入口126的塗料注入路127以外，與模具122A相同。 成形模130B中，在成形後使模具112A與模具122B分開，從塗料注入口126將塗料注入在腔室內的成形品200與腔室面123a之間所產生的間隙G。之後，再次進行合模以使塗料均勻地在成形品200的表面擴散，以模具112A、122B的熱使塗料硬化，藉此可在成形品200的表面形成塗膜。
作為熱壓成形用的成形模，較佳係一對模具的至少一者具備形成有凹狀嵌件插入部的模具本體及插入嵌件插入部的複數分割嵌件，在複數分割嵌件插入嵌件插入部的狀態下，至少1個分割嵌件的表面形成注入面。可舉例如：代替下側之模具112而具有第四圖A及第四圖B所例示之嵌件式模具140。
模具140具備：模具本體143，在芯材141的頂面形成凹狀的嵌件插入部142，及5個分割嵌件144，插入嵌件插入部142。如第四圖B所示，在5個分割嵌件144插入嵌件插入部142的狀態下，該等分割嵌件144上側的表面成為腔室面（成形面）145。又，至少1個分割嵌件144上側的表面成為注入面。 5個分割嵌件144，在分別插入嵌件插入部142的狀態下，藉由螺栓147固定於模具本體143。
該例的5個分割嵌件144之中，4個分割嵌件144的上部於單側形成有長條狀的切口部144a。藉此，在5個分割嵌件144插入嵌件插入部142的狀態下，藉由該等分割嵌件144在腔室面145形成4個凹條的凹陷部146。
藉由表面處理，在非嵌件模具之成形模的腔室面形成注入面的情況下，若為了形成大型成形品而使成形模變大，則伴隨於此而需要大型表面處理裝置。因此，成形模的尺寸有所限制。 相對於此，只要形成採用模具140這種嵌件式成形模，即可對於從嵌件插入部取出的分割嵌件個別地實施表面處理，就沒有對於成形模尺寸的限制。其在用以將汽車的車體框架等大型零件進行成形之成形模的情況中特別有效。
嵌件式成形模，如模具140，藉由調整分割嵌件的形狀，即可簡便地將用以形成底切（undercut）、肋條（rib）、凸面（boss）等的凹陷部形成於腔室面。若為嵌件式成形模，則即使是深且開口狹窄之形狀的凹陷部，亦可簡便地形成。又，即使在腔室面形成凹陷部的情況下，亦可確保對於分割嵌件個別進行表面處理的簡便性，包含凹陷部內的腔室面皆可進行均勻的表面處理。
又，嵌件式成形模中，藉由調整分割嵌件的形狀，而可輕易變更目標成形品形狀，此點亦為有利。亦可輕易對應纖維強化複合材料的特性，而將分割嵌件的材質或表面處理最佳化。 即使由於持續重複進行成形，而在腔室面產生凹陷、熱裂（heat checking）等的裂縫、膜的摩擦等的缺陷，亦可藉由分割嵌件的修復或更換，而輕易地繼續進行成形操作。
此外，成形模及成形裝置並不限定於此。 為了在成形後容易取出成形品，成形模亦可具備頂出銷、氣閥等的脫模機構。具備脫模機構的成形模，無需等待成形模冷卻即可輕易取出成形品，因此適合大量生產。 在成形模中，亦可在腔室中可注入樹脂組成物的位置，形成可開閉的樹脂注入口。藉此，可進行樹脂轉注成形（RTM），其係在將強化纖維基材配置於腔室內並進行合模的狀態下，以滿足既定纖維體積含有率的方式從該樹脂注入口將樹脂組成物注入腔室內以進行成形。
本發明之成形裝置並不限定於具備熱壓成形用成形模者。 本發明之成形裝置亦可為具備拉擠（pultrusion）成形用成形模的成形裝置，其係藉由使強化纖維粗紗連續地通過容納有樹脂組成物的含浸槽，一邊使附著有樹脂組成物的強化纖維通過腔室而連續地硬化，一邊得到棒狀的成形品。 本發明之成形裝置亦可為具備內壓成形用成形模的成形裝置，其係在腔室內將樹脂組成物配置成筒狀，從所配置之樹脂組成物的內側施加壓力，並在使樹脂組成物與腔室面（成形面）密合的狀態下進行加熱以成形。 本發明之成形裝置亦可為片材包覆成形用成形裝置，其係將預浸材捲繞於心軸這種芯材上，在熱硬化後拔出芯材而得到中空形狀的成形品。此情況下，芯材為成形模，芯材的表面為成形面。 [纖維強化複合材料成形品的製造方法]
本發明之成形品的製造方法，係藉由本發明之纖維強化複合材料的成形裝置，將纖維強化複合材料進行成形而得到成形品的方法，該纖維強化複合材料係將樹脂組成物含浸於強化纖維基材而得。作為成形方法，可列舉：熱壓成形法、拉擠成形法、內壓成形法、片材包覆成形法等，可藉由使用適當形態的成形模而適當選擇。
作為纖維強化複合材料，可列舉：預浸材、SMC等。可單獨使用預浸材，亦可單獨使用SMC，亦可將預浸材與SMC組合使用。
作為強化纖維，可舉例如：碳纖維、玻璃纖維、醯胺纖維、高強度聚酯纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、氮化矽纖維、尼龍纖維等。該等之中，從比強度及比彈性優異的觀點來看，較佳為碳纖維。
作為樹脂組成物，若可適應熱壓成形，則不限定於熱固性樹脂，亦可包含熱塑性樹脂。 例如，作為熱固性樹脂，可列舉：環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、聚醯亞胺樹脂等。作為熱塑性樹脂，可列舉：聚烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚酮樹脂、聚醚碸樹脂、芳香族聚醯胺樹脂等。該等樹脂可單獨使用1種，亦可併用2種以上。該等之中，從可提高硬化後之強度的觀點來看，較佳為包含環氧樹脂的樹脂組成物。
如以上所說明，在本發明中，使用具備成形模的成形裝置，該成形模的成形面之一部分或全部的表面自由能在25.0mJ/m2 以下。藉此，由於成形品對成形模的脫模性優異，因此可迅速地脫模，而可高生產性地製造成形品。又，成形面中經賦予脫模性之區域的抗刮性優異，而可抑制脫模性降低，因此對於重複成形十分有效。
又，本發明中，即使不在成形模的成形面塗布脫模劑，或於纖維強化複合材料中添加脫模劑，其成形品的脫模性亦為優異。因此，無需對成形後的成形品進行研磨或清洗等的處理，來作為塗布塗料或接著劑的前處理，而可降低生產成本。又，即使是對於成形後的成形品無法進行研磨處理的具有壓花或咬花等裝飾圖樣之成形品的表面，亦可進行塗裝，而能夠以高生產性製造高附加價值的成形品。
此外，上述注入面亦可應用於片材包覆成形，藉由將其形成於心軸這種芯材的表面，在將預浸材捲繞於芯材並將預浸材進行加熱成形後，拔出芯材以製造筒狀的成形品。 此情況下，只要採用具有充分黏性的預浸材、或與預浸材具有適度貼附性的上述成形面，即可確保預浸材相對於該注入面的貼付保持性。藉此，可兼具捲繞上述預浸材時的操作性與筒狀成形品的脫模性。
以下，藉由實施例具體說明本發明，但本發明並不限定於以下記載。 [實施例1]
針對經鏡面加工之金屬板（SUS304、厚度6mm、100mm×100mm）的加工表面，利用電漿輔助濺射（PBS）製程（TS Nanocoat公司製）進行將氟注入氮化鉻膜的表面處理（表面處理A1）。 [實施例2]
針對經鏡面加工之金屬板（SUS304、厚度6mm、100mm×100mm）的加工表面，利用Certess N-S（註冊商標）塗布（TS Nanocoat公司製）進行表面處理（表面處理B）。 [實施例3]
針對經鏡面加工之金屬板（SUS304、厚度6mm、100mm×100mm）的加工表面，利用電漿輔助濺射（PBS）製程（TS Nanocoat公司製）進行將氟注入氮化鉻膜的表面處理（表面處理A2）。 [實施例4]
針對經鏡面加工之金屬板（SUS304、厚度6mm、100mm×100mm）的加工表面，利用電漿輔助濺射（PBS）製程（TS Nanocoat公司製）進行將氟注入氮化鉻膜的表面處理（表面處理A3）。 [比較例1]
作為比較對象，不對經鏡面加工之金屬板（SUS304、厚度6mm、100mm×100mm）的加工表面實施表面處理，而用於各種試驗。 [比較例2]
針對經鏡面加工之金屬板（SUS304、厚度6mm、100mm×100mm）的加工表面，利用Certess X（註冊商標）塗布（TS Nanocoat公司製）進行表面處理（以下亦記載為「表面處理C」）。 [接觸角及表面自由能]
將各例的表面處理後的金屬板作為檢體，藉由液滴法（液滴量：1μL），測量探測液滴附著於檢體表面（經表面處理之表面）所形成的液滴與檢體表面的接觸角。採用水、二碘甲烷、乙二醇作為探測液。接觸角的測量係使用協和界面化學股份有限公司製的「PCA-11」作為測量機，使用協和界面化學股份有限公司製的「FAMS」軟體版本：5.0.10作為附屬分析軟體。接觸角係針對每1個檢體表面測量5次的值的平均值。 檢體表面（經表面處理之表面）的表面自由能係藉由三液法所算出。具體而言，將該3種探測液的特性值與使用各探測液所測量的接觸角，輸入該分析軟體而算出。各探測液的特性值顯示於表1。 此外，在測量接觸角及表面自由能時，以吸附有丙酮的布料進行擦拭，並進行充分脫脂，藉此將測量面充分清潔。
[表1]
Figure 108110525-A0304-0001
 [脫模性及摩擦耐久指數]
於碳纖維單向平行交織之纖維基材中含浸環氧樹脂組成物而成的5片UD預浸材（TR368E250S、三菱化學公司製），以使各UD預浸材的碳纖維之纖維方向在俯視下為[0°/90°/0°/90°/0°]的方式依序進行積層，而形成5層構成的預浸材積層體（纖維強化複合材料）。將該預浸材積層體裁切成33mm×33mm的正方形，以作為探測中間材。 準備各例所得到之金屬板2片作為試驗板。將各試驗板預熱至140℃，以使各試驗板經表面處理之表面與該探測中間材接觸的方式，以2片試驗板夾住該探測中間材後，迅速地設置於加熱至140℃的壓合機，在80MPa的壓力下進行熱壓5分鐘。在試驗板及探測中間材的硬化物冷卻之前，確認探測中間材的硬化物是否具有對試驗板的脫模性。脫模性的評價基準如下。 (脫模性) 非常良好：熱壓後，無需將硬化物從試驗板剝離即可脫落。 良好：熱壓後，硬化物容易從試驗板剝離。 無：熱壓後，硬化物難以從試驗板剝離。 針對脫模性非常良好或良好的例子，在與上述相同的條件下，使用相同的2片試驗板夾住探測中間材進行熱壓，重複此熱壓試驗共30次。在各熱壓試驗中，確認探測中間材的硬化物是否具有對試驗板的脫模性。即使是進行30次的熱壓試驗仍有脫模性者，評價為脫模性良好。針對在重複30次的熱壓試驗中途即無脫模性者，計算其在無脫模性之前的試驗次數。 針對進行第30次的熱壓試驗仍有脫模性者，在第1次與第30次的熱壓試驗中，分別量測探測中間材4邊的最大流動長度並進行平均，將第1次的平均流動長度設為F(1)(mm)、第30次的平均流動長度設為F(30)(mm)。使用所得到之F(1)及F(30)的值，由下式1算出摩擦耐久指數。 摩擦耐久指數=F(30)/F(1) ･･･(式1) [預浸材貼附性]
於碳纖維單向平行交織之纖維基材中含浸環氧樹脂組成物而成的UD預浸材（TR368E250S、三菱化學公司製），將其裁切成15mm×15mm的正方形，以準備作為貼附性評價用預浸材。準備各例所得到的金屬板各1片作為試驗板。預浸材之貼附性評價的一系列操作係在室溫23℃、濕度50%的恆溫室內實施。預浸材係不剝離載置於產品表面的覆蓋膜而靜置，在預浸材的溫度變成與室溫相同的時間點將覆蓋膜剝離以使預浸材面露出，將該露出面朝向試驗板進行載置。接著，為了將預浸材貼附於試驗板，而對預浸材從上方朝試驗板施加約1Kg/cm2 的力5秒鐘。為了剝離壓接於試驗板的預浸材，使裁切成寬度15mm×長度約30mm的黏膠帶（CT405AP-15、黏著力3.93N/10mm、NICHIBAN製）以不與試驗板接觸的方式將其貼附於預浸材上，手持剩餘部分，以約50mm/秒的速度拉起。從此時的剝離阻力與剝離時的狀態評價預浸材貼附性。評價係對各試驗板分別實施5次，分類成以下的4層級。 (A)非常良好 剝離阻力高，預浸材一邊捲曲變形一邊剝離。 (B)良好 剝離阻力為中等程度，預浸材整體一下子剝離。 (C)可實用 剝離阻力低，但即便使壓接有預浸材的試驗板垂直立起，預浸材亦不會立即剝落。 (D)不良 剝離阻力低，若使壓接有預浸材的試驗板垂直立起，則預浸材立即剝落。
各例的金屬板中經表面處理之表面的接觸角的測量結果顯示於表2，該表面的表面自由能的測量結果顯示於表3。各例的金屬板中經表面處理之表面的預浸材貼附性的測量結果，與脫模性及摩擦耐久指數的評價結果顯示於表4。
[表2]
Figure 108110525-A0304-0002
[表3]
Figure 108110525-A0304-0003
[表4]
Figure 108110525-A0304-0004
如實施例1~4（表2~4）所示，藉由表面處理A1、A2、A3、及表面處理B以形成表面自由能在25.0mJ/m2 以下的注入有氟或矽的注入面（經表面處理之表面），該表面處理A1、A2、A3係利用PBS製程使氟摻雜於所形成之氮化鉻膜，該表面處理B係利用Certess N-S（註冊商標）塗布所進行。又，實施例1~4的注入面（經表面處理之表面）與水的接觸角為100度以上，與二碘甲烷的接觸角為75度以上，與乙二醇的接觸角為85度以上，表面自由能的p成分與h成分的和為3.0mJ/m2 以下。
實施例1~4的注入面（經表面處理之表面），其脫模性及抗刮性優異，相較於比較例1、2，其脫模性優異。由該結果可知，實施例的表面處理A及表面處理B，作為使成形模的腔室面為脫模性及抗刮性優異之面的表面處理十分有效。又，注入面的優異脫模性及抗刮性，亦可視為與水、二碘甲烷、乙二醇的接觸角、表面自由能、及表面自由能的p成分與h成分的和相關。
再者，實施例3、4的表面處理A2、A3會有預浸材的貼附性亦為優異的傾向。 此處，將實施例3經實施表面處理A2的鐵製棒體作為心軸（芯材）使用，並以下述條件進行預浸材的捲繞性評價。 結果，觀察到即使在下述(3)捲繞結束後經過10秒的時間點，預浸材的端部亦不會浮起，而可維持貼附於芯材的狀態，確認該芯材適合用於片材包覆成型。 (預浸材的捲繞性評價)
(1)首先，準備對於剖面為圓形的直徑約10mm、長度300mm之鐵製棒體實施表面處理A2而成的芯材。 (2)接著，準備2片長度280mm、寬度30mm的UD預浸材（TR350H150S、三菱化學公司製），使其碳纖維的纖維方向相對於其長邊方向在俯視下分別為+45°與-45°。 (3)再者，在室溫23℃、濕度50%的恆溫室內，以使23℃的該2片UD預浸材其碳纖維的纖維方向，相對於該芯材的軸向，為[+45°/-45°]的方式，迅速地捲繞於預先預熱至30℃的芯材。
此外，實施例2的摩擦耐久指數稍微超過理論上的上限值「1」，此為測量誤差。
101‧‧‧成形裝置 102‧‧‧下模部 103‧‧‧上模部 111‧‧‧模座 112、112A‧‧‧模具 113‧‧‧芯材 113a‧‧‧腔室面 114‧‧‧熱源 115‧‧‧第1剪刃部 121‧‧‧模座 122、122A、122B‧‧‧模具 123‧‧‧凹部 123a‧‧‧腔室面 124‧‧‧熱源 125‧‧‧第2剪刃部 126‧‧‧塗料注入口 127‧‧‧塗料注入路 130、130A、130B、140‧‧‧模具 141‧‧‧芯材 142‧‧‧嵌件插入部 143‧‧‧模具本體 144‧‧‧分割嵌件 144a‧‧‧切口部 145‧‧‧腔室面 146‧‧‧凹陷部 147‧‧‧螺栓 200‧‧‧成形品 S‧‧‧滑件 B‧‧‧承板 G‧‧‧間隙 P‧‧‧纖維強化複合材料
第一圖係顯示本發明之纖維強化複合材料的成形裝置之一例的剖面圖。 第二圖A係顯示成形模之另一例的剖面圖，其為開模的狀態。 第二圖B係顯示成形模之另一例的剖面圖，其為合模的狀態。 第三圖係顯示成形模之另一例的剖面圖。 第四圖A係顯示成形模之另一例的剖面圖，其係顯示模具本體的圖。 第四圖B係顯示成形模之另一例的剖面圖，其係顯示將分割嵌件插入模具本體之嵌件插入部的狀態的圖。
101‧‧‧成形裝置
102‧‧‧下模部
103‧‧‧上模部
111‧‧‧模座
112‧‧‧模具
113‧‧‧芯材
113a‧‧‧腔室面
114‧‧‧熱源
121‧‧‧模座
122‧‧‧模具
123‧‧‧凹部
123a‧‧‧腔室面
124‧‧‧熱源
130‧‧‧模具
S‧‧‧滑件
B‧‧‧承板

Claims (13)

  1. 一種纖維強化複合材料的成形裝置，其係具備成形模的成形裝置，該成形模用以將樹脂組成物含浸於強化纖維基材而成的纖維強化複合材料進行成形，以得到纖維強化複合材料成形品；藉由使用由水、二碘甲烷、乙二醇的3種探測液體(probe liquid)的三液法對於該成形模的成形面之一部分或全部所測量的表面自由能為8.0mJ/m2以上、25.0mJ/m2以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該表面自由能的p成分(極性成分)與h成分(氫鍵成分)的和為0mJ/m2以上、3.0mJ/m2以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形面之一部分或全部與水的接觸角為100度以上，與二碘甲烷的接觸角為75度以上，與乙二醇的接觸角為85度以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該表面自由能的h成分(氫鍵成分)為0.4mJ/m2以上、2.0mJ/m2以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形面之一部分或全部為注入有氟及矽之任一者或兩者的注入面。
  6. 如申請專利範圍第1或5項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形模具備一對模具，其在互相接近而合模的狀態下形成腔室。
  7. 如申請專利範圍第6項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該一對模具的至少一者具備：模具本體，形成有凹狀的嵌件插入部；及複數分割嵌件，插入該嵌件插入部； 在該複數分割嵌件插入該嵌件插入部的狀態下，該複數分割嵌件的表面形成該成形面，且至少1個該分割嵌件的表面形成注入有氟及矽之任一者或兩者的注入面。
  8. 如申請專利範圍第7項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，在該複數分割嵌件插入該嵌件插入部的狀態下，藉由該等複數分割嵌件在該成形面形成凹陷部。
  9. 如申請專利範圍第1或5項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，對於該成形面之一部分或全部進行裝飾。
  10. 如申請專利範圍第7項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該注入面至少形成於該成形面的周緣部。
  11. 如申請專利範圍第6項之纖維強化複合材料的成形裝置，其具備模內塗布用成形模，係於該一對模具之中的一者形成塗料注入路，該塗料注入路通往形成於該成形面的塗料注入口；在成形後使該一對模具分開，從該塗料注入口將塗料注入在腔室內的纖維強化複合材料成形品與該成形面之間所產生的間隙，以在該纖維強化複合材料成形品的表面形成塗膜。
  12. 如申請專利範圍第1或5項之纖維強化複合材料的成形裝置，其中，該成形面之一部分或全部中，藉由摩擦耐久試驗而從下式1所求出的摩擦耐久指數為0.66以上、1以下；該摩擦耐久試驗係將一側表面為與該成形模的該成形面相同狀態的表面X、且厚度6mm、100mm×100mm的2片正方形試驗板加熱至140℃，並以2片試驗板將由纖維強化複合材料所構成的33mm×33mm的正方形探測(probe)中間材夾住，而使各試驗板的表面X與該探測中間材接觸，在壓力80MPa下進行熱壓5分 鐘，將此探測中間材的熱壓試驗重複共30次，在第1次與第30次的熱壓試驗中，分別量測探測中間材4邊的最大流動長度並進行平均，將第1次的平均流動長度設為F(1)(mm)、第30次的平均流動長度設為F(30)(mm)；摩擦耐久指數=F(30)/F(1)…(式1)。
  13. 一種纖維強化複合材料成形品的製造方法，其係藉由如申請專利範圍第1至12項中任一項之纖維強化複合材料的成形裝置，將樹脂組成物含浸於強化纖維基材而成的纖維強化複合材料進行成形，而得到纖維強化複合材料成形品。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4017710B1 (de) * 2019-08-22 2023-08-30 Siempelkamp Maschinen- und Anlagenbau GmbH Verfahren zur herstellung von formteilen aus faserverbund-werkstoff
JP6994277B1 (ja) * 2021-02-15 2022-01-14 内藤プロセス株式会社 射出成形品の製造方法
JPWO2022259787A1 (zh) * 2021-06-07 2022-12-15
CN113458607A (zh) * 2021-07-28 2021-10-01 盐城东山精密制造有限公司 一种实现胶体哑光表面超高一致性的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11170382A (ja) * 1997-12-08 1999-06-29 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 積層板の製造法および積層板の成形用プレート
CN1675051A (zh) * 2002-08-20 2005-09-28 三菱丽阳株式会社 纤维增强复合材料成形品的制造方法及其成形品
TW200902604A (en) * 2007-02-02 2009-01-16 Toray Industries Prepreg base material, layered base material, fiber reinforced plastics, manufacturing method of prepreg base material and manufacturing method of fiber reinforced plastics
TW201418337A (zh) * 2012-10-18 2014-05-16 Toray Industries 碳纖維強化樹脂組成物、碳纖維強化樹脂組成物之製造方法、成形材料、成形材料之製造方法及碳纖維強化樹脂成形品
TW201707923A (zh) * 2015-07-06 2017-03-01 Toray Industries 纖維強化複合材料之製造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477707A (en) * 1982-11-24 1984-10-16 General Electric Company Electromagnetic field heating apparatus for curing resin/fiber composites in continuous pultrusion processes
JPH0524059A (ja) * 1991-07-19 1993-02-02 Bridgestone Corp 繊維強化熱可塑性樹脂加飾成形板の製造方法
JP3189347B2 (ja) 1991-12-24 2001-07-16 住友電気工業株式会社 樹脂用金型と樹脂用金型の製造方法および樹脂の成形方法
JPH08300361A (ja) * 1995-05-10 1996-11-19 Olympus Optical Co Ltd 樹脂成形用金型
US5902512A (en) * 1998-01-28 1999-05-11 Streit; Kenneth F. Adjustable date stamp mold insert
JP3837928B2 (ja) * 1998-08-21 2006-10-25 住友電気工業株式会社 樹脂成形装置用部材及びその製造方法
JP2002086483A (ja) 2000-09-14 2002-03-26 Matsushita Electric Works Ltd Ｆｒｐ成形品の製造方法
US7591973B2 (en) 2002-11-28 2009-09-22 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Method for producing a fiber-reinforced composite material plate
TWI296999B (en) * 2004-06-04 2008-05-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Mold for molding glass optical articles
JP4449615B2 (ja) 2004-07-16 2010-04-14 日本電気株式会社 受信モニタ装置及び受信モニタ方法
JP2006327103A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Mitsubishi Rayon Co Ltd 繊維強化樹脂複合材料成形品の製造方法
JP4955294B2 (ja) * 2006-04-04 2012-06-20 本田技研工業株式会社 自動車部品用炭素繊維強化プラスチック成形材料及び自動車部品用炭素繊維強化プラスチック成形体
JP5233006B2 (ja) * 2006-12-04 2013-07-10 小川 一文 金型とその製造方法及びそれを用いて作製した成型品
WO2011107166A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Method and mould for moulding a wind turbine blade
CN201760990U (zh) * 2010-08-15 2011-03-16 芜湖众力部件有限公司 一种模具镶块拼装结构
JP5716410B2 (ja) * 2011-01-19 2015-05-13 三菱レイヨン株式会社 レプリカモールド、および微細凹凸構造を表面に有する成形体とその製造方法
US9475214B2 (en) * 2012-03-08 2016-10-25 Danmarks Tekniske Universitet Silane based coating of aluminium mold
TWI520844B (zh) * 2012-10-30 2016-02-11 三菱麗陽股份有限公司 預形體的製造方法及纖維強化樹脂成形品的製造方法
CN103909658B (zh) * 2014-03-28 2017-04-19 湖北三江航天江北机械工程有限公司 复合材料连接裙成型方法、模具及其橡胶内芯模成型模具
JP2015193028A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 出光興産株式会社 圧縮成形装置および圧縮成形体の製造方法
JP5777789B1 (ja) * 2014-10-30 2015-09-09 三菱重工業株式会社 人工欠陥材料及びｆｒｐ構造体の製造方法
JP6439973B2 (ja) * 2014-12-24 2018-12-19 Dic株式会社 積層体、導電性パターン及び電子回路
JP2018061742A (ja) 2016-10-14 2018-04-19 Ｋｐｅ株式会社 遊技機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11170382A (ja) * 1997-12-08 1999-06-29 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 積層板の製造法および積層板の成形用プレート
CN1675051A (zh) * 2002-08-20 2005-09-28 三菱丽阳株式会社 纤维增强复合材料成形品的制造方法及其成形品
TW200902604A (en) * 2007-02-02 2009-01-16 Toray Industries Prepreg base material, layered base material, fiber reinforced plastics, manufacturing method of prepreg base material and manufacturing method of fiber reinforced plastics
TW201418337A (zh) * 2012-10-18 2014-05-16 Toray Industries 碳纖維強化樹脂組成物、碳纖維強化樹脂組成物之製造方法、成形材料、成形材料之製造方法及碳纖維強化樹脂成形品
TW201707923A (zh) * 2015-07-06 2017-03-01 Toray Industries 纖維強化複合材料之製造方法

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