CN111565902A - 增强纤维束基材及其制造方法,以及使用其的纤维增强热塑性树脂材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

增强纤维束基材,其特征在于,在增强纤维表面附着有至少包含聚酰胺系树脂的上浆剂,增强纤维束中所含的每单位宽度的纤维根数为600根/mm以上且小于1,600根/mm,增强纤维束的悬垂值为120mm以上且240mm以下。此外,增强纤维束基材的制造方法及使用增强纤维束基材的纤维增强热塑性树脂材料及其制造方法。提供能够应用于纤维铺放及纤维增强热塑性树脂成型材料等多种成型方法的、形态稳定性及含浸性优异的增强纤维束基材。

Description

增强纤维束基材及其制造方法,以及使用其的纤维增强热塑 性树脂材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及处理性优异、绒毛少、形态稳定性、进而含浸性优异的增强纤维束基材,以及其制造方法。
背景技术
使基体树脂含浸于增强纤维而得的纤维增强树脂(FRP)满足优异的力学特性、轻量化等要求特性,因此主要用于航空、航天、体育用途。作为它们的代表性的制造方法,已知高压釜成型法。该成型法中,将使基体树脂预先含浸于增强纤维束组而成的预浸料坯层叠于成型模具,利用高压釜进行加热·加压,成型FRP。使用预浸料坯时,具有能够得到可靠性极高的FRP的优点,但存在制造中耗费高成本的问题。
另一方面,作为FRP的生产率优异的成型法,例如,可以列举出通过将由未进行预含浸基体树脂的干燥的增强纤维束组构成的增强纤维基材层叠于成型模具,注入液状且低粘度的基体树脂,之后,使基体树脂含浸·固化并成型FRP的树脂传递模塑成型法(RTM)等注塑成型,此外,将预先使热塑性树脂含浸于增强纤维束而成的纤维增强热塑性树脂成型材料预热并加压冷却的冲压成型(stamping forming)等。
在RTM成型法中,配置于成型模具内的基材层叠体以具有与所生成的成型品的形状相匹配的3维形状的方式预先形成。通常,首先,将基材层叠体形成为平板状,之后,将基材层叠体赋形为规定的3维形状,制作所谓预成型坯并配置于成型模具内。在制作该基材层叠体的工序中,纤维铺放法(fiber placement method)受到关注,纤维铺放法中,以最初成为与制品形状相匹配的所期望形状的方式,仅在必要的部位依次配置增强纤维束。通过纤维铺放法,能够大幅减少被废弃的端材的量。
在使用纤维铺放法依次配置增强纤维束的情况下,作为增强纤维束所需条件,需要使用适于纤维铺放装置的纱道的宽度的增强纤维束。增强纤维束的宽度不适于纤维铺放装置的纱道的宽度的情况下,成为由于在增强纤维束的配置时产生的轴偏移导致配置精度降低、或者由于纱道中的断线导致品质降低的原因。因此,已知使用将多个增强纤维束一体化而成的带来代替增强纤维束,利用纤维铺放来依次配置的方法。例如,提出了多个碳纤维束具有间隔而被平行配置、并与热塑性无纺布粘接来进行结合一体化而成的带的技术(参见专利文献1)。
作为提高使用增强纤维织物的成型品的力学特性的技术,具有提高增强纤维与热塑性树脂的表面粘接性的纤维增强热塑性树脂组合物(专利文献2)、通过赋予含有水溶性热塑性树脂与两性表面活性剂的上浆剂从而提高加工性的编织物(专利文献3)。像这样,力学特性的提高、加工性的改善虽得到推进,但要求力学特性、加工性更优异的增强纤维织物。
此外,作为冲压成型用基材使用热塑性纤维增强热塑性树脂成型材料(FRTP)。FRTP包括预先使热塑性树脂含浸于增强纤维束而成的单向纤维增强热塑性树脂成型材料,使树脂含浸于短切纤维而成的不连续纤维增强热塑性树脂成型材料。与含浸有热固化树脂的预浸料坯相比,FRTP的韧性高、基材的保存管理容易,不需要固化反应,因此,使注射成型·冲压成型等成型周期的高速化成为可能。进而,FRTP的再循环性优异,熔接、修补等维修性也优异等,优点多,在广泛的领域中得到实用化。
此外,作为涉及原材料的开发例,可列举出流动性优异、能够得到耐热老化性优异的成型品的长纤维增强聚酰胺树脂粒料(专利文献4)。像这样,力学特性的提高、功能的追加·改善虽得到推进,但要求力学特性的进一步提高及力学特性的偏差的进一步减小。
然而,通常,与热固性树脂相比,热塑性树脂为高分子量且熔融粘度高,在增强纤维中的熔融含浸和低孔隙率化变得困难。因此,将高分子量·高粘度的热塑性树脂含浸于增强纤维中而得的低孔隙率FRTP的生产率低,制造成本高。另一方面,使用含浸容易的低分子量·低粘度的热塑性树脂的FRTP的力学特性大幅降低,使用用途受限。因此,提出了含浸性良好且高效地生产使用高分子量·高粘度的热塑性树脂的低孔隙率FRTP的各种方法(参见专利文献5)。
此外,作为涉及可以在汽车用途中拓展的CFRP技术的开发例,可列举出兼具优异的力学特性、导电性、电磁波遮蔽性的碳纤维增强成型品的制造方法(专利文献6),力学特性、电绝缘性、电磁波遮蔽性优异的碳纤维增强成型品、其制造方法(专利文献7)。
如上所述,对成型中使用的材料(基材)所提出的要求因成型方法而不同,需要准备针对宽度精度经特殊化而得的增强纤维、或含浸性优异的增强纤维等与各种成型相匹配的纤维,难以用一种增强纤维兼具形态稳定性及含浸性,并应用于多种成型方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2013-532739号公报
专利文献2:国际公开第2007/037260号
专利文献3:国际公开第2003/012188号
专利文献4:日本特开2016-190923号公报
专利文献5:日本特开2005-239843号公报
专利文献6:日本特开2013-177560号公报
专利文献7:日本特开2013-117014号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决上述现有技术的问题而做出的,具体而言,提供能够应用于纤维铺放以及增强纤维织物等纤维增强热塑性树脂成型材料等多种成型方法的、形态稳定性及含浸性优异的增强纤维束基材。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明具有以下构成。
[1]增强纤维束基材,其特征在于,在增强纤维表面附着有上浆剂,增强纤维束中所含的每单位宽度的纤维根数为600根/mm以上且小于1,600根/mm,增强纤维束的悬垂值为120mm以上且240mm以下。
[2]根据[1]所述的增强纤维束基材,其特征在于,所述上浆剂至少包含聚酰胺系树脂。
[3]根据[1]或[2]所述的增强纤维束基材,其特征在于,所述上浆剂包含具有环氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能团的化合物中的任一者、或者将这些化合物混合而得到的物质。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,所述增强纤维束表面的所述聚酰胺系树脂存在于最外表层。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,硬度为39g以上且200g以下。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,聚酰胺系树脂的附着量为0.1wt%以上且5wt%以下。
[7]根据[1]~[6]中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,将所述增强纤维束基材在浸渍前的宽度设为W1、将于25℃在水中浸渍5分钟后的宽度设为W2的情况下,宽度变化率W2/W1为0.5以上且1.1以下。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,将所述增强纤维束基材于25℃在水中浸渍5分钟,绝对干燥之后的在空气中的悬垂值D2为110mm以上且240mm以下。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,在将所述增强纤维束的平均宽度设为W1时,宽度精度为W1-1mm以上且W1+1mm以下。
[10]纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,其由增强纤维束基材组形成,所述纤维增强热塑性树脂成型材料由[1]~[9]中任一项所述的增强纤维束基材的非织物形成。
[11]纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,其由增强纤维束基材组形成,所述纤维增强热塑性树脂成型材料由[1]~[9]中任一项所述的增强纤维束基材的织物形成。
[12]根据[10]或[11]所述的纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,包含基体树脂。
[13]根据[12]所述的纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,所述基体树脂为聚酰胺。
[14]增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,包括下述工序(1)以及工序(2):
工序(1),对由多条单纱形成的增强纤维束进行拓宽的拓宽工序;
工序(2),在将水溶性聚酰胺赋予至经拓宽的增强纤维束之后实施加热处理的上浆剂赋予工序。
[15]根据[14]所述的增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,在所述工序(2)中,将溶解于溶剂中并制成浓度为0.1wt%~20wt%的高分子溶液的所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束。
[16]根据[14]或[15]所述的增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,所述水溶性聚酰胺包含将二羧酸与在主链中具有叔氨基及/或氧乙烯基的二胺聚合而得到的物质。
[17]纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,包括下述工序(1)~工序(4):
工序(1),对由多条单纱形成的增强纤维束进行拓宽的拓宽工序;
工序(2),在将水溶性聚酰胺赋予至经拓宽的增强纤维束之后实施加热处理的上浆剂赋予工序;
工序(3),使熔融的热塑性树脂含浸于已赋予了所述上浆剂的增强纤维束的工序;
工序(4),将含浸有热塑性树脂的增强纤维束切断,得到纤维增强热塑性树脂成型材料的工序。
[18]根据[17]所述的纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,在将所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束之后实施温度为130~350℃的加热处理。
[19]根据[17]或[18]所述的增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,在将所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束之后实施0.33~15分钟的加热处理。
[20]根据[17]~[19]中任一项所述的纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,在所述工序(2)中,将溶解于溶剂中并制成浓度为0.1wt%~20wt%的高分子溶液的所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束。
[21]根据[17]~[20]中任一项所述的纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,所述水溶性聚酰胺包含将二羧酸与在主链中具有叔氨基及/或氧乙烯基的二胺聚合而得到的物质。
发明效果
根据本发明的增强纤维束,聚酰胺系树脂被涂布于增强纤维表面,因此,能够使通过拓宽处理等而宽幅化的增强纤维束不发生再聚集,具有优异的解舒性、形态稳定性、高宽度精度,适宜用于利用自动纤维铺放(AFP)装置的自动层叠工序。进而,由于具有高含浸性,因此不仅能够适于含浸有热固性树脂的纤维增强热塑性树脂成型材料,而且能够适于含浸有热塑性树脂的纤维增强热塑性树脂成型材料。
附图说明
图1为示出本发明的增强纤维束基材的制造装置的一个方式的示意性侧视图。
图2为示出本发明中使用的增强纤维基材的一个方式的示意性立体图
图3为示出本发明的增强纤维束基材的制造方法中的上浆剂赋予工序的时机(timing)例的工序图。
图4为示出本发明的增强纤维束基材的制造方法中的包含干燥工序的上浆剂赋予工序的时机例的工序图。
图5为示出本发明的增强纤维束基材的制造方法中的包含热处理工序的上浆剂赋予工序的时机例的工序图。
图6为示出本发明的增强纤维束基材的制造方法中的包含干燥工序、热处理工序的上浆剂赋予工序的时机例的工序图。
图7为示出向增强纤维束赋予上浆剂的时机例的工序图。
图8为示出向增强纤维束赋予上浆剂的时机例的工序图。
图9为示出向增强纤维束赋予上浆剂的时机例的工序图。
图10为示出向增强纤维束赋予上浆剂的时机例的工序图。
图11为示出向增强纤维束赋予上浆剂的时机例的工序图。
图12为示出悬垂值的测定方法的示意性说明图。
具体实施方式
以下,边参照附图边说明本发明的实施方式。需要说明的是,本发明不限于该附图的方式。
首先,对本发明中的增强纤维束基材100进行说明。增强纤维束基材100是指将涂布树脂(P)涂布至由多条单纱形成的增强纤维束(有时也称为纤维束)而得的基材。
通过在增强纤维表面附着涂布树脂(P),从而能够提高增强纤维束基材100的宽度、纤维取向等的形态稳定性,能够提高由增强纤维束基材100组形成的片材状的增强纤维层叠基材在搬送时等的处理性。
此外,能够赋予得到预成型坯时的增强纤维层叠基材彼此之间的粘接性,能够对预成型坯赋予适度的刚性,能够赋予防止预成型坯之中的增强纤维的网眼错位(日文:目ズレ)等形态稳定效果等,能够提高预成型坯的处理性。
利用本发明的增强纤维束基材100时,通过进行织造从而能够得到形态稳定性、处理性优异的增强纤维织物。
进而,通过预先将涂布树脂(P)涂布至增强纤维表面,从而不仅在供于树脂注塑成型时基体树脂的含浸变得容易,而且也表现出其含浸速度也变快、FRP的生产率更优异的效果。
若利用本发明的增强纤维束基材100,则即使是对于与热固化树脂相比难以向增强纤维熔融含浸且难以低孔隙率化的、高分子量·高粘度的热塑性树脂而言,也能够得到基体树脂的含浸变得容易、低孔隙率的单向纤维增强热塑性树脂成型材料。由此,即便在成型后的FRP成型品中,也可得到缺陷少、高品质的成型品。此外,向纤维束的含浸速度也变快,能够提高单向纤维增强热塑性树脂成型材料的生产率,能够抑制制造成本。
进而,不仅是单向纤维增强热塑性树脂成型材料,通过将前述增强纤维束基材100切断,从而还能得到不连续纤维增强热塑性树脂成型材料用的短切纤维束。利用本发明的增强纤维束基材100时,将纤维切断时,能够抑制短切纤维束破裂、单纱分散,保持为规定的束形态的保持性提高。即,能够得到均匀且形态最佳的短切纤维束。由此,纤维束进行面取向,因此能够实现力学特性的提高。进而,短切纤维的树脂含浸性优异,因此能够得到低孔隙率的不连续纤维增强热塑性树脂成型材料。
对本发明中的增强纤维束的制造方法进行说明。
由增强纤维形成的增强纤维束基材100例如使用图1中例示出的装置来制成。详细而言,以下述方式制成:图中的纤维束行进方向a(箭头)为增强纤维束的长度方向,从卷轴101被拉出的增强纤维束102连续地利用开纤单元103开纤、拓宽,利用宽度限制辊104调整为期望的宽度,之后,浸渍于预先调整了浓度的涂布树脂水溶液105中,利用减薄辊106进行附着量调整,然后,利用加热辊107加热,实施热处理,进行卷取。
本发明中的增强纤维束基材100适宜地用于自动纤维铺放(AFP)、自动铺带(ATL)装置。上述装置出于削减增强纤维基材201的废弃率、层叠工序自动化的目的而使用,但由于对配置后的宽度、纤维取向等有严格要求,因此增强纤维基材201的形态稳定性是重要的。在此,本发明中使用的增强纤维束基材100成为在纤维表面涂布有聚酰胺系的树脂的形态,因此,宽度稳定性、形态稳定性优异,能够适宜用于AFP、ATL。
从在纤维束行进方向a的上游侧配置的、放卷装置等将增强纤维束102放卷。对于增强纤维束102的放卷方向,考虑在与卷轴的旋转轴垂直相交的方向拉出的横向方式、或在与卷轴(纸管)的旋转轴相同方向上拉出的纵向方式,但考虑到加捻解除少,优选横向方式。
此外,对于放卷时卷轴101的设置姿态,可在任意方向上设置。其中,在筒子架上穿入有卷轴101的状态下,以在非筒子架旋转轴固定面一侧的卷轴101的端面朝向水平方向以外的方向的状态下设置的情况下,优选在对增强纤维束102施加一定张力的状态下进行保持。在增强纤维束102上没有一定张力的情况下,增强纤维束102从卷装(package)(在卷轴101上卷取有增强纤维束102而得的卷取体)偏移脱落而从卷装脱离,或者,从卷装脱离的增强纤维束102卷取到筒子架旋转轴,从而变得难以放卷。
此外,作为放卷卷装的旋转轴固定方法,除使用筒子架的方法之外,也可应用下述表面放卷方式,即,在平行地排列的2根辊上,与辊平行地载置卷装,在所排列的辊上使卷装旋转,由此将增强纤维束102放卷。
此外,在使用筒子架的放卷的情况下,可考虑下述方法:将带挂设于筒子架上,将其一端固定、在另一端悬挂重物,用弹簧进行牵拉等,在筒子架上施加制动,从而对放卷增强纤维束102赋予张力的方法。此时,根据卷绕直径,作为使张力稳定的手段,使制动力可变是有效的。
此外,对于纤维束宽度以及纤维束宽度方向上的每单位宽度的纤维单纱根数而言,可利用对增强纤维束102进行开纤·拓宽的方法来调整。在此,所谓开纤·拓宽,意思是将增强纤维束102的宽度拓展的处理。
作为开纤·拓宽处理方法没有特别限制,优选从振动辊通过的振动拓宽法,吹送压缩空气的空气拓宽法等。
开纤·拓宽单元201由振动辊等而构成,具备在与增强纤维束102的行进方向垂直的铅垂方向、水平方向上施加振动的机构。此外,开纤·拓宽单元103也可以具备用于使附着于增强纤维束表面的上浆剂软化的加热器(未图示)。此时,将被从卷轴101拉出的增强纤维束102的纱宽度设为w0时,开纤·拓宽后的增强纤维束102的宽度被拓宽为w1(w0<w1),之后利用宽度限制辊104调整为宽度w2(w1>w2)。w2优选根据增强纤维基材201中所要求的单位面积重量来调整。此外,为了提高增强纤维束基材100的宽度精度,加热辊107也可设为带槽结构。
本发明中,进行开纤·拓宽处理时,增强纤维束100的每单位宽度的纤维根数可以为600根/mm以上,优选700根/mm以上,更优选为800根/mm以上。此外,每单位宽度的纤维根数可小于1,600根/mm,优选小于1,400根/mm,更优选小于1,250根/mm。每单位宽度的纤维根数小于600根/mm时,产生增强纤维束基材100的破裂,不能形成目标宽度的增强纤维束基材100,或产生大量绒毛,工序通过性变差。成为1,600根/mm以上时,存在束厚度变厚、卷轴的卷取性降低,或树脂含浸时的含浸性变差、生产率变差的可能性。
本发明的增强纤维束基材100的平均束宽度W1优选1mm以上,更优选2mm以上,进一步优选3mm以上。小于1mm时,在织造时增强纤维织物的织造效率性可能降低。增强纤维束基材100的平均束宽度W1优选100mm以下,更优选50mm以下,进一步优选30mm以下。超过100mm时,织造时的树脂向增强纤维织物中的含浸性可能降低,无法得到期望的力学特性。
此外,本发明中,将增强纤维束基材100的平均纤维束基材宽度设为W1时,增强纤维束基材100宽度精度的下限优选为W1-1mm以上,更优选为W1-0.7mm以上,进一步优选为W1-0.5mm以上。增强纤维束基材100宽度的宽度精度的上限优选为W1+1mm以下,更优选为W1+0.7mm以下,进一步优选为W1+0.5mm以下。增强纤维束基材100宽度为小于W1-1mm、大于W1+1mm时,增强纤维束基材100的宽度精度变差,利用AFP法等所层叠的增强纤维基材中,在线束间产生间隙,制成纤维增强树脂成型品时,存在物性降低的可能性。
此外,在增强纤维束基材制造时,有时增强纤维束102的张力发生变化,因此,至少具备1个检测增强纤维束102的张力的张力检测机构即可,也可以具备多个来计算张力差。这些张力、张力差的检测机构能够分别地具备,也可以将任一者组合来设置。在此,检测张力的张力检测机构优选沿着增强纤维束102的长度方向,在与前后的至少一者分隔开10~1,000mm的范围内配置。
对于这些张力、张力差而言,优选根据检测到的值来控制拓宽手段。对于上限值,在张力的情况下,在0.01~5N/mm的范围内设置上限值,对于张力差,在0.01~0.8N/mm的范围内设定上限值。需要说明的是,上限值可以根据增强纤维束100的状态在±10%的幅度范围内变动。在此,张力、张力差的单位(N/mm)表示对增强纤维束102的每单位宽度作用的力。
增强纤维束102的行进速度优选变动少的稳定速度,更优选恒定的速度。
本发明中使用的增强纤维束102若为由多条单纱形成的增强纤维束102,则纤维种类没有特别限定。其中,优选为选自由碳纤维、芳族聚酰胺纤维以及玻璃纤维组成的组中的至少1种。它们可以单独使用也可以组合使用2种以上。其中,碳纤维可提供轻量并且强度优异的复合材料,因此是特别适合的。作为碳纤维,可为PAN系、沥青系中的任一者,其平均纤维直径优选3~12μm,更优选6~9μm。碳纤维的情况下,通常将由连续纤维形成的单纱以3,000~60,000根左右集束而成的纤维束以卷取到卷轴而成的卷纱体(卷装)的方式来供给。纤维束虽然优选无加捻,但引入有加捻也能使用,在搬送中引入加捻在本发明中也可应用。对于单纱数没有限制,使用单纱数多的、所谓大丝束(large tow)的情况下,纤维束的每单位重量的价格廉价,因此,单纱数越多越可减少最终制品的成本,故而优选。此外,作为大丝束,可使用纤维束彼此聚集为1束并卷取而成的、所谓并纱的形态。
碳纤维数的更优选范围为10,000根~60,000根。碳纤维的单纤维数小于3,000根的情况下,增强纤维束基材100的碳纤维单位面积重量低,使用纤维铺放法依次配置增强纤维束基材100以使其成为与制品形状相匹配的期望形状时,将会配置更多根数的增强纤维束基材100,配置需要时间而使生产率降低。碳纤维的单纤维数多于60,000根的情况下,增强纤维束基材100的碳纤维单位面积重量变高,使用纤维铺放法依次配置增强纤维束基材100以使其成为与制品形状相匹配的期望形状时,由于每1层的碳纤维单位面积重量变得过高,从而使取向设计的范围变窄。
使用增强纤维时,出于提高制成增强纤维复合材料时的与基体树脂的粘接性等目的,优选进行表面处理。作为表面处理的方法,具有电解处理、臭氧处理、紫外线处理等。此外,出于防止增强纤维的起毛、提高增强纤维线束的集束性、提高与基体树脂的粘接性等目的,也可以赋予上浆剂。但是,该上浆剂的赋予以与后述的、在本发明中的增强纤维束基材100的制造工序中的任意时机进行的水溶性聚酰胺(涂布树脂(P))的赋予不同的工序来进行。作为上浆剂,没有特别限制,可以使用具有环氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能团的化合物,它们可以使用1种或并用2种以上。
此外,在本发明中,上浆剂的固体成分附着量的下限优选为0.01wt%以上,更优选为0.1wt%以上,进一步优选为0.15wt%以上。此外,上浆剂的固体成分附着量的上限优选小于4wt%,更优选小于3wt%,进一步优选小于2wt%。上浆剂的附着量小于0.01wt%的情况下,制作复合材料时,存在基体与增强纤维的表面粘接性降低的倾向,复合材料的力学特性容易降低。另一方面,上浆剂的附着量超过4wt%时,反而存在对基体与增强纤维的粘接性产生不良影响的倾向。
作为使上浆剂附着于增强纤维束102的表面时的、上浆用的高分子溶液的浓度下限,优选为0.01wt%以上,更优选为0.05wt%以上,进一步优选为0.1wt%以上。此外,作为上浆用的高分子溶液的浓度上限,优选小于10wt%,更优选小于5wt%,进一步优选小于1wt%。高分子在高分子溶液中所占的含量过低时,由于在构成增强纤维束102的各单丝上附着的上浆剂的量少,不仅使增强纤维束102的集束性降低,而且不能提高增强纤维与基体树脂的粘接性、亲和性,存在难以得到机械强度良好的复合材料的倾向。另一方面,高分子的含量过高时,存在高分子溶液的粘度变高,甚至连构成增强纤维束102的各单丝也难以在高分子溶液中均等地扩散的倾向。
在本发明中,作为上浆剂的赋予方法,没有特别限制,可使用公知的方法。例如,可列举出喷雾法、辊浸渍法、辊转印法等。这些方法可以单独或组合使用。在这些赋予方法之中,作为生产率、均匀性优异的方法,优选辊浸渍法。将增强纤维束浸渍到高分子溶液中时,通过在高分子溶液浴中所设置的浸渍辊,重复开纤和轧液(日文:絞り)的情况下,尤其是能够使高分子溶液含浸至增强纤维束之中。上浆剂对本发明中的增强纤维束的附着量能够利用高分子溶液的浓度、轧液辊的调整等来进行调整。
接着,对附着于增强纤维束的涂布树脂(P)进行说明。
本发明的涂布树脂(P)是指含有水溶性聚酰胺作为主成分的增强纤维束的水溶性集束剂,该水溶性聚酰胺为利用羧酸与在主链中具有叔氨基及/或氧乙烯基的二胺进行缩聚而得到的聚酰胺树脂,作为前述二胺,具有哌嗪环的N,N’-双(γ-氨基丙基)哌嗪、N-(β-氨基乙基)哌嗪等在主链中包含叔氨基的单体、氧乙烯烷基胺等在主链中包含氧乙烯基的烷基二胺是有用的。另外,作为二羧酸,有己二酸、癸二酸等。
本发明的水溶性的聚酰胺可以为共聚物。作为共聚成分,例如可列举出α-吡咯烷酮、α-哌啶酮、ε-己内酰胺、α-甲基-ε-己内酰胺、ε-甲基-ε-己内酰胺、ε-月桂内酰胺等内酰胺,也可为二元共聚或者多元共聚,在不妨碍水溶性这样的物性的范围内确定共聚比率。优选将具备内酰胺环的共聚成分比率设置在30wt%以内,若非如此,则聚合物不能在水中完全溶解。
然而,即便是共聚成分比率在前述范围外的难水溶性的聚合物,在使用有机及无机酸将溶液制成酸性的情况下溶解性增大,也成为可水溶性而能够使用。作为有机酸,有乙酸、氯乙酸、丙酸、马来酸、乙二酸、氟乙酸等,作为无机酸,可列举出作为通常的矿物酸类的盐酸、硫酸、磷酸等。
上述水溶性聚酰胺可以在未赋予前述上浆剂的增强纤维中用作一次上浆剂,也可以在预先赋予了前述上浆剂的增强纤维中用作二次上浆剂。
作为水溶性聚酰胺的固体成分附着量的下限,优选为0.1wt%以上,更优选为0.3wt%以上,进一步优选为0.5wt%以上。此外,作为水溶性聚酰胺的固体成分附着量的上限,优选为5wt%以下,更优选为4wt%以下,进一步优选为3wt%以下。水溶性聚酰胺的附着量小于0.1wt%时,当希望制成复合材料时,存在基体与增强纤维的表面粘接性降低的倾向,存在复合材料的力学特性的表现率变低的可能性。此外,长丝散开,产生绒毛,从而自卷轴的放卷性降低,会发生向夹持辊、切割机刀具的卷绕(日文:巻きつき)。此外,含浸树脂时,被拓宽的纤维束因表面张力等而发生集束,从而在线束间产生间隙,制成纤维增强树脂成型品时,存在物性降低的可能性。另一方面,水溶性聚酰胺的附着量超过5wt%时,纤维束缺乏柔软性变得过硬,存在卷轴的卷取、放卷不能顺利地进行的可能性。此外,在切割时引起单纱断裂,出现不能得到理想的纤维形态的可能性。需要说明的是,在增强纤维束上预先未赋予前述上浆剂的情况下,可在前述水溶性聚酰胺的优选附着量的范围内进行赋予。
通过将水溶性聚酰胺的固体成分附着量设为0.1wt%以上且5wt%以下,从而将增强纤维束在例如基于AFP法的自动层叠工序中平行地并列配置前述增强纤维束基材100时,得到自卷轴的放卷性提高,向夹持辊、切割机刀具的卷绕减少的效果,能够实现生产率的提高。进而,能够抑制被切割的增强纤维束的断裂,保持为规定的纤维束形态的保持性、形态稳定性提高。即,在基于AFP等的自动层叠工序中,在对增强纤维束进行切割而形成的纤维束端部,不发生纤维破裂,能够配置最佳形态的增强纤维束。由此,适当地确保增强纤维的对齐,能够实现力学特性的提高。此外,由于增强纤维束基材100的形态稳定性提高,因此,宽度精度良好,能够减少层叠有增强纤维束基材100的增强纤维基材201的单位面积重量不均,能够使形成为成型品时的力学特性不均减少。
此外,根据本发明中的增强纤维束基材100,能够在纤维方向上将增强纤维束连续且稳定地分切,并且能够容易且高效地制造最佳形态、纤维宽度的增强纤维束。特别是,即便为含有加捻的纤维束、大丝束的单纱数多的纤维束,也可提供能够实现连续的分切处理的增强纤维束基材100。进而,使廉价的大丝束的连续分切处理成为可能,也可实现成型品的材料成本、制造成本的削减。
在增强纤维束中预先赋予前述上浆剂的情况下,优选在前述上浆剂的优选附着量的范围内进行追加,在前述水溶性聚酰胺的优选附着量的范围内进行赋予,作为一次上浆剂与二次上浆剂的合计附着量,为0.11wt%以上、优选为0.2wt%以上,特别优选为0.5wt%以上,为9wt%以下、优选为6wt%以下、特别优选为3wt%以下。
上述水溶性聚酰胺优选为在增强纤维表面均匀地附着的聚酰胺。作为像这样均匀地进行附着的方法,没有特别限定,例如,有下述方法:将上述水溶性聚酰胺在水或醇、酸性水溶液中溶解0.1wt%以上、优选为1wt%以上、20wt%以下、优选为10wt%以下的浓度,在该高分子溶液中介由辊将纤维束浸渍于上浆处理液的方法;使纤维束接触附着有上浆处理液的辊的方法;使上浆处理液成为雾状并将其吹送到纤维束的方法等。此时,从环境的观点出发,优选水。优选控制上浆处理液浓度、温度、纱条张力等,以使上浆剂有效成分相对于纤维束的附着量在适当范围内且均匀地附着。此外,更优选在上浆剂赋予时用超声波使纤维束振动。也可以用前述上浆剂附着方法进行赋予。
需要说明的是,为了去除附着于增强纤维束的水溶性聚酰胺中的水、醇等溶剂,可使用热处理、风干、离心分离等任意方法,其中,从成本的观点出发,优选热处理。作为热处理的加热方法,例如,可以使用热风、热板、辊、红外线加热器等。该加热处理条件也是重要的,与处理性、与基体材料的粘接性是否良好相关。即,在本发明的水溶性聚酰胺赋予到纤维束之后,进行热处理。热处理的温度的下限优选为130℃以上,更优选为200℃以上。热处理温度的上限优选为350℃以下,更优选为280℃以下。该范围的热处理温度为水溶性的聚酰胺丧失可水溶的物性的温度。通过该处理,水溶性聚合物成为不溶,吸湿性也降低,因此将长丝集束的而成线束不会再发粘,不仅提高后加工的操作性,而且使向基体材料的密合性良好,能够提供容易处理的纤维束。此外,在溶剂中添加交联促进剂,使降低热处理温度,或者缩短时间成为可能。需要说明的是,从防止上浆剂的热劣化的观点出发,也可以在室温~180℃下进行干燥、去除水分之后,进行热处理。
作为赋予水溶性聚酰胺的前述纤维束的热处理时间,为0.33分钟以上、更优选为0.4分钟以上、进一步优选为0.5分钟以上、为小于15分、更优选小于10分钟、特别优选小于5分钟。虽然也与热处理温度有关,但短于0.33分钟时,水溶性聚酰胺的可水溶的物性保留,从而进行拓宽处理之后,被拓宽的纤维束有时再聚集,若发生再聚集,则存在难以保持调整到最佳的纤维束宽度的纤维束形态的可能性。此外。实施比15分钟长的热处理时,存在水溶性聚酰胺劣化的可能性,若水溶性聚酰胺劣化,则存在增强纤维与基体树脂的密合性降低的可能性。
使用该水溶性聚酰胺树脂的上浆剂与各种基体材料的亲和性优异,显著提高复合物性,特别是在聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚酰胺酰亚胺系树脂及环氧系树脂中,具有优异的密合性的改善效果。
将前述水溶性聚酰胺用作二次上浆剂的情况下,对赋予了一次上浆剂的增强纤维可以利用与前述方法同样的赋予方法,也可以在增强纤维束基材100的制造工序中赋予。在特定的增强纤维束基材100的制造中,若对在该增强纤维束基材100的制造工序中的任意时机所进行的上浆剂的赋予进行例示,例如,通常如下进行:制备将上浆剂溶解(也包括分散)于溶剂(包括被分散的情况下的分散介质)中而得的上浆处理液,在将该上浆处理液涂布于增强纤维束之后,使溶剂干燥·气化并去除,从而将上浆剂赋予到纤维束。在此,如后面详细叙述的那样,也可以在上述涂布工序与干燥工序之间进行纤维束的拓宽处理。
接着,对本发明的上浆剂赋予的时机进行说明。
图3示出在本发明的增强纤维束基材100的制造方法中,在增强纤维束基材100的制造工序中的上浆剂赋予工序的时机例。图3中示出在增强纤维束102经过开纤·拓宽工序300而形成为增强纤维束基材100的工序中,上浆剂涂布工序401在开纤·拓宽工序300前进行的模式A和在开纤·拓宽工序300后进行的模式B。可以为模式A、模式B中的任意时机。
图4为示出在本发明的增强纤维束基材100的制造方法中,在增强纤维束基材100的制造工序中的、包含上浆剂涂布工序和干燥工序的上浆剂赋予工序的时机例。上浆剂赋予工序400包含上浆剂涂布工序401和干燥工序402,而图4中示出包含上述上浆剂涂布工序401和干燥工序402的上浆剂赋予工序400在纤维束100经过开纤·拓宽工序300而形成为增强纤维束基材100的工序中,在开纤·拓宽工序300前进行的模式C和在开纤·拓宽工序300后进行的模式D。可以为模式C、模式D中的任意时机。模式D与图3中的模式B实质上相同。
图5示出在本发明的包含热处理工序的增强纤维束基材100的制造方法中,包含上浆剂涂布工序和干燥工序的上浆剂赋予工序的其他时机例,示出在增强纤维束102依次经过开纤·拓宽工序300和热处理工序500而形成为增强纤维束基材100的工序中,上浆剂赋予工序400在开纤·拓宽工序300前进行的模式E,以及上浆剂赋予工序400在开纤·拓宽工序300与热处理工序500之间进行的模式F。
图6示出在本发明的包含干燥工序、热处理工序的增强纤维束基材100的制造方法中的、上浆剂赋予工序的其他时机例,示出在增强纤维束102依次经过开纤·拓宽工序300、干燥工序401和热处理工序500而形成为增强纤维束基材100的工序中,上浆剂赋予工序400在开纤·拓宽工序300前进行的模式G,和上浆剂赋予工序400在开纤·拓宽工序300与干燥工序401之间进行的模式H。模式H与图5中的模式F实质上相同。
像这样,在本发明的增强纤维束基材100的制造方法中,可在各种时机赋予上浆剂。
对于如此而得到的、本发明的增强纤维束基材100,其悬垂值D1(束硬度)的下限可为120mm以上,优选为145mm以上,更优选为170mm以上。此外,悬垂值D1(束硬度)的上限可为240mm以下,优选为230mm以下,更优选为220mm以下。悬垂值D1小于120mm时,长丝散开、产生绒毛,从而自卷轴的放卷性降低,会发生向夹持辊、切割机刀具的卷绕。另一方面,悬垂值D1超过240mm时,纤维束欠缺柔软性而变得过硬,存在不能顺利地进行卷轴的卷取、放卷的可能性。此外,在切割时引起单纱断裂,出现不能得到理想的纤维束形态的可能性。在此,悬垂值是指束硬度,在23±5℃的气氛下,在长方体的台的端部固定切断为30cm的增强纤维束,此时,以增强纤维束从台的端部伸出25cm的方式固定,即,距增强纤维束的端部5cm的部分处于台的端部的位置,在该状态下静置5分钟之后,对未固定到台的那侧的增强纤维束的前端与台的侧面的最短距离进行测定,将测得的值作为悬垂值D1。
接着,将测定了悬垂值D1的增强纤维束基材100在25℃的水中进行5分钟浸渍处理后,取出并绝对干燥之后,将用与前述方法同样的方法测得的悬垂值作为悬垂值D2。悬垂值D2(束硬度)的下限优选为110mm以上,更优选为145mm以上,进一步优选为170mm以上。此外,悬垂值D1(束硬度)的上限优选为240mm以下,更优选为230mm以下,进一步优选为220mm以下。悬垂值D2小于110mm时,长丝散开、产生绒毛,从而自卷轴的放卷性降低,会发生向夹持辊、切割机刀具的卷绕。另一方面,悬垂值D2超过240mm时,纤维束欠缺柔软性变得过硬,存在不能顺利地进行卷轴的卷取、放卷的可能性。此外,在切割时引起单纱断裂,出现不能得到理想的纤维形态的可能性。
对于本发明的增强纤维束基材100,其硬度的下限优选为39g以上,更优选为70g以上,进一步优选为120g以上。增强纤维束基材100的硬度的上限优选为200g以下,更优选为190g以下。所谓增强纤维束基材100的硬度,为用通常被称为织物手感测定(Handle-o-meter)法的测定法得到的硬度,在设置有狭缝槽的试验台上载置有碳纤维束,将用刮板将试验片压入至槽(20mm)的一定深度(8mm)为止时所产生的抵抗力(g)作为硬度。
增强纤维束基材100的硬度小于39g的情况下,长丝散开,产生绒毛,从而自卷轴的放卷性降低,会发生向夹持辊、切割机刀具的卷绕。此外,形态保持性低,在树脂含浸时增强纤维束再集束或增强纤维束基材100的宽度精度低,从而在线束间产生间隙,制成纤维增强树脂成型品时,存在物性降低的可能性。另一方面,超过200g时,增强纤维束基材100的通过络纱机进行卷取的卷取性降低,不能发挥本发明的效果。
在本发明的前述增强纤维束基材100中,将增强纤维束基材100在水中浸渍前的平均宽度设为W1,将前述增强纤维束基材100在25℃的水中浸渍5分钟之后,取出并沥水1分钟之后的宽度设为W2时,增强纤维束基材100的宽度变化率W2/W1优选为0.5以上,更优选为0.6以上,进一步优选为0.7以上。此外,宽度变化率W2/W1优选为1.1以下。前述增强纤维束基材100的宽度变化率W2/W1小于0.5时,附着于增强纤维束的水溶性聚酰胺的可水溶的物性保留,从而被拓宽的纤维束有时发生再聚集。若发生再聚集,则存在难以保持被调整到最佳宽度、单纱数的纤维束的形态的可能性。若不能保持被调整到最佳宽度、单纱数的纤维束的形态,则制成纤维增强树脂成型品时,难以制成最佳形态的纤维束厚度、纤维取向,难以均衡性良好地表现出成型时的成型性和成型品的力学特性。此外,前述增强纤维束基材100的宽度变化率W2/W1超过1.1时,纤维束欠缺柔软性而变得过硬,存在不能顺利地进行卷轴的卷取、放卷的可能性。此外,在赋形时纤维束过硬,因此,产生成型性降低的可能性。
此外,对于本发明的增强纤维束基材100,水溶性聚酰胺被涂布于增强纤维表面,因此,能够在实施最佳的拓宽处理后的增强纤维束基材100中不引起再聚集,能够保持最佳的纤维束宽度、厚度。其结果,例如对增强纤维束基材100进行分纤处理、分切处理时能够制成最佳的纤维宽度、厚度。进而,将增强纤维束基材100、实施了分纤处理等的增强纤维束基材100切断,制成短切纤维束时,能够抑制短切纤维束发生断裂、发生单纱分散,保持为规定的束形态的保持性提高。
接着,对于由增强纤维束基材组202形成的增强纤维基材201而言,将由增强纤维束基材100形成的卷轴挂于例如图2中例示出的装置,一边将多个增强纤维束基材100平行地并纱一边拉出从而制成。在此,平行地并纱是指邻接的增强纤维束基材100彼此实质上不存在交差或交错那样地并纱,优选的是,在将邻接的2根增强纤维纱条在100mm的长度范围内近似为直线时,以近似的直线所形成的角度为5°以下、进一步优选为2°以下的方式进行并纱。在此,所谓将增强纤维束基材100近似为直线,是指连接100mm的起点和终点而形成直线。此外,邻接的增强纤维束基材100彼此根据所要求的增强纤维基材201的单位面积重量而隔开一定的间隔,也可以重叠。隔开一定的间隔的情况下,间隔优选为增强纤维束基材100宽度的200%以下,重叠的情况下,可以是增强纤维束基材100宽度的100%重叠。对于像这样边平行地并纱边拉出的增强纤维纱条组202、即增强纤维基材201而言,优选使宽度方向的单位面积重量均匀地分布。此外,当需要时,由所述增强纤维束基材组202制作的增强纤维基材201也能够进行分切、控制为任意的宽度。
对于利用上述装置制作的增强纤维基材201而言,其宽度、单位面积重量的稳定性良好,此外,纤维取向也优异,因此,能够有助于FRP的力学特性(特别是压缩强度)提高。
在本发明中的增强纤维束基材100中,在增强纤维表面涂布有涂布树脂,因此,增强纤维彼此受到约束,能够大幅减少由自动层叠工序时等的摩擦导致的单纱产生。
使用纤维铺放法,将前述增强纤维束基材100并行地排列并进行配置而形成层,使多个层重叠而不交织,将层间粘接,从而可制成增强纤维层叠基材。
此外,使用以上那样的增强纤维束基材进行织造,从而能够得到织物,但所述增强纤维束基材可使用织物的经纱、纬纱,进而可使用两者。在织物中,经纱彼此的间隙优选0.1~0.8mm,更优选为0.15~0.6mm,进一步优选为0.2~0.5mm的范围。在织物中,经纱彼此的间隙过小时,由增强纤维纱条的摩擦导致的绒毛变多,不仅存在有损增强纤维织物的品质的情况,而且在使基体树脂含浸于增强纤维织物而成型为纤维增强塑料的情况下,也存在损害基体树脂的含浸性的情况。
接着,对构成本发明的增强纤维织物的增强纤维束的分切、分纤处理方法进行说明。
图7示出构成本发明的增强纤维织物的增强纤维束的制造方法中的上浆剂赋予工序400的时机例,所述上浆剂赋予工序400包含上浆剂涂布工序401、干燥工序402和热处理工序500。需要说明的是,在上浆剂赋予工序中,并非必须包含干燥工序和热处理工序,在图7中示出了包含上述上浆剂涂布工序401、干燥工序402、热处理工序500的上浆剂赋予工序400在增强纤维束102经分纤处理工序301而形成为分纤纤维束180的工序中,在分纤处理工序301前进行的模式I,和在分纤处理工序301后进行的模式J。可以为模式I、模式J中的任意时机。
图8示出包含开纤·拓宽工序300的增强纤维束的制造方法中的上浆剂赋予工序400的时机例。图8中示出在增强纤维束102依次经过开纤·拓宽工序300和分纤处理工序301而形成为分纤纤维束180的工序中,与图7同样的上浆剂赋予工序400在开纤·拓宽工序300前进行的模式K,在开纤·拓宽工序300和分纤处理工序301之间进行的模式L,和在分纤处理工序301后进行的模式M。可以为模式K、模式L、模式M中的任意时机,从能够实现最佳的分纤处理的观点出发,最优选为模式L的时机。需要说明的是,在该图中示出的模式中,并非必须包含干燥工序和热处理工序。
图9也示出在构成本发明的增强纤维织物的增强纤维束的制造方法中的上浆剂涂布工序、干燥工序、热处理工序的其他时机例。图9中示出的时机例中,图7的上浆剂赋予工序400中的上浆剂涂布工序401、干燥工序402、热处理工序500分离而分别在不同的时机进行。上浆剂涂布工序401在分纤处理工序301前进行,干燥工序402与热处理工序500在分纤处理工序301后进行。
图10示出包含开纤·拓宽工序的增强纤维束的制造方法中的、上浆剂涂布工序、干燥工序、热处理工序的与图8不同的时机例。示出在增强纤维束102依次经过纤维束拓宽工序300和分纤处理工序301而形成分纤纤维束180的工序中,上浆剂赋予工序的上浆剂涂布工序401在纤维束拓宽工序300前进行,对于干燥工序402和热处理工序500而言,在纤维束拓宽工序300和分纤处理工序301之间进行的模式N和在分纤处理工序30后进行的模式O。
图11示出包含纤维束拓宽工序的增强纤维束的制造方法中的、上浆剂涂布工序、干燥工序、热处理工序的又一其他时机例。示出在纤维束102依次经过纤维束拓宽工序300和分纤处理工序301而形成分纤纤维束180的工序中,上浆剂赋予工序的上浆剂涂布工序401在纤维束拓宽工序300和分纤处理工序301之间进行,干燥工序402和热处理工序500在分纤处理工序301后进行的例子。
在本发明中,作为在增强纤维层叠基材中含浸的基体树脂〔M〕没有特别限定,例如,可列举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、环氧基丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、苯氧基树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等热固性树脂、聚酰胺树脂、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚砜、ABS、聚酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物、氯乙烯、聚四氟乙烯等氟系树脂、硅酮等热塑性树脂。特别是,作为上述热塑性树脂优选使用聚酰胺系树脂,进而优选在聚酰胺中配合无机系的抗氧化剂。作为本发明中使用的热塑性聚酰胺树脂,例如,能够适宜地使用由环状内酰胺的开环聚合或ω-氨基羧酸的缩聚得到的尼龙6、尼龙11、尼龙12,由二胺与二羧酸的缩聚得到的尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙6T、尼龙6I、尼龙9T、尼龙M5T、尼龙MFD6,由2种以上的二胺与二羧酸的缩聚得到的尼龙66·6·I、尼龙66·6·12等共聚尼龙等。特别是尼龙6、66、610从机械的特性和成本的观点出发优选。
此外,作为本发明中使用的卤化铜或者其衍生物,可列举出碘化铜、溴化铜、氯化铜、巯基苯并咪唑与碘化铜的络盐等。其中,能够适宜地使用碘化铜、巯基苯并咪唑与碘化铜的络盐。作为卤化铜或者其衍生物的添加量,相对于热塑性聚酰胺树脂100重量份优选在0.001~5重量份的范围内。添加量小于0.001份时,不能抑制预热时的树脂分解、冒烟、臭气,为5重量份以上时,未见改善效果的提高。进而,从热稳定化效果和成本的平衡出发,优选0.002~1重量份。
此外,纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料能够通过使热塑性树脂含浸于连续的增强纤维束基材而得到(第一方式)。或通过将增强纤维束基材切断,制成不连续纤维的短切纤维束,使聚酰胺树脂含浸于短切纤维束分散而成的短切纤维束基材而得到(第二方式)。进而,通过将使热塑性树脂含浸于连续的增强纤维束基材中的材料切断,从而能够得到粒料状的纤维增强热塑性树脂成型材料(第三方式)。
作为第一方式中的、使热塑性树脂含浸于连续的增强纤维束基材的方法,例如,可列举出通过将薄膜状的热塑性树脂熔融、进行加压,从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的薄膜法;将纤维状的热塑性树脂和增强纤维束基材混纺,然后,将纤维状的热塑性树脂熔融、进行加压从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的掺混法;使粉末状的热塑性树脂分散于增强纤维束基材中的纤维的间隙,然后,将粉末状的热塑性树脂熔融、进行加压,从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的粉末法;将增强纤维束基材浸渍于熔融的热塑性树脂中,进行加压,从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的挤拉法。从能够制作各种厚度、纤维体积含有率等多品种的纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料的方面考虑,优选挤拉法。
本发明的第一方式中的纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料的厚度优选0.1~10mm。厚度若为0.1mm以上,则能够提高使用纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料而得到的成型品的强度。更优选为0.2mm以上。另一方面,若厚度为1.5mm以下,则更容易使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材。厚度更优选为1mm以下,进一步优选为0.7mm以下,进一步优选为0.6mm以下。
此外,本发明的第一方式中的、纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料的体积含有率优选为20~70体积%。换言之,相对于纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料整体(100体积%),优选以20~70体积%(20体积%以上且70体积%以下)的比例含有增强纤维。由于含有20体积%以上的增强纤维,从而能够使使用纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料而得到的成型品的强度进一步提高。更优选为30体积%以上,进一步优选为40体积%以上。另一方面,通过含有70体积%以下的增强纤维,从而使增强纤维热塑性树脂更容易含浸。更优选为60体积%以下,进一步优选为55体积%以下。体积含有率通过调整增强纤维和热塑性树脂的投入量,从而能够调整为期望的范围。
对于纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料中的增强纤维的体积含有率(Vf),测定纤维增强热塑性树脂基材的质量M0之后,将该纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料在空气中以500℃加热30分钟而将热塑性树脂成分烧去,测定残留的增强纤维的质量M1,能够利用如下的式子来算出。
Vf(体积%)=(M1/ρf)/{M1/ρf+(M0-M1)/ρ1}×100
ρf:增强纤维的密度(g/cm3)
ρr:聚酰胺树脂的密度(g/cm3)
此外,纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料可以根据其用法、目的来选择期望的含浸性。例如,可列举出进一步提高含浸性的预浸料坯、半含浸的半浸料坯、含浸性低的织物等。通常,越为含浸性高的成型材料,越能够通过短时间的成型而得到力学特性优异的成型品,因此优选。
作为第二方式中的、使热塑性树脂含浸于不连续纤维分散而成的短切纤维束基材的方法,例如,可列举出:利用挤出机供给热塑性树脂,使其含浸于短切纤维束基材的方法;将粉末的热塑性树脂分散于短切纤维束基材的纤维层并使其熔融的方法;将热塑性树脂薄膜化,与短切纤维束基材层压的方法;将热塑性树脂溶解于溶剂,以溶液的状态使其含浸于短切纤维束基材,然后使溶剂挥发的方法;将热塑性树脂纤维化,制成与不连续纤维的混合纱的方法;使热塑性树脂的前体含浸于短切纤维束基材,然后,使其聚合而制成热塑性树脂的方法;使用喷熔无纺布进行层压的方法,等等。可以使用任意方法,利用挤出机供给热塑性树脂并使其含浸于增强纤维基材的方法具有不需要对热塑性树脂进行加工的优点,将粉末的热塑性树脂分散于短切纤维束基材的纤维层并使其熔融的方法具有容易含浸的优点,将热塑性树脂薄膜化,与短切纤维束基材层压的方法具有可得到品质比较好的材料的优点。
本发明的第二方式的纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料的厚度优选为0.1~10mm。厚度若为0.1mm以上,则能够提高使用纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料而得到的成型品的强度。更优选为0.5mm以上。另一方面,若厚度为10mm以下,则更容易使热塑性树脂含浸于增强纤维。厚度更优选为7mm以下,进一步优选为5mm以下。
此外,本发明的第二方式中的、纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料的体积含有率优选为20~70体积%。换言之,纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料整体(100体积%)中,优选含有20体积%以上且70体积%以下的不连续纤维。由于含有20体积%以上的不连续纤维,从而能够使使用纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料而得到的成型品的强度进一步提高。更优选为30体积%以上。另一方面,通过含有70体积%以下的不连续纤维,从而更容易使热塑性树脂含浸于不连续纤维。更优选为60体积%以下,进一步优选为50体积%以下。前述体积含有率可以利用前述的式(VI)而算出。
此外,本发明的第二方式中的纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料可根据其用法、目的来选择期望的含浸性。通常,越为含浸性高的成型材料,越能够通过短时间的成型而得到力学特性优异的成型品,因此优选。
作为在制造本发明的第二方式中的纤维增强热塑性树脂成型材料纤维增强热塑性树脂成型材料时,将前述基材调整为期望的厚度、体积含有率的方法,可列举出使用压制机进行加热加压的方法。作为压制机,若为能够实现热塑性树脂的含浸所需的温度、压力,则没有特别限制,能够使用具有可上下移动的平面状的台板的通常的压制机、具有1对环形钢带行进的机构的所谓双履带压制机。
作为第三方式中的、使热塑性树脂含浸于连续的增强纤维束基材的方法(工序(3)),例如,可列举出:将薄膜状的热塑性树脂熔融、进行加压从而使聚酰胺热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的薄膜法;将纤维状的聚酰胺热塑性树脂与增强纤维束基材混纺,然后,将纤维状的热塑性树脂熔融、进行加压,从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的掺混法;使粉末状的热塑性树脂分散于增强纤维束基材中的纤维的间隙,然后,将粉末状的热塑性树脂熔融、进行加压,从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的粉末法;将增强纤维束基材浸渍于熔融的可塑性树脂中,进行加压,从而使热塑性树脂含浸于增强纤维束基材的挤拉法。从能够制作各种厚度、纤维体积含有率等多品种的纤维增强热塑性树脂成型材料的方面考虑,优选粉末法、挤拉法。
作为本发明的第三方式中的纤维增强热塑性树脂成型材料中所含的增强纤维的量,相对于该成型材料中所含的热塑性树脂100重量份,优选为5~50重量份。换言之,相对于纤维增强热塑性树脂成型材料整体(100重量%),优选含有5~50重量%(5体积%以上且50体积%以下)的增强纤维。通过含有5重量%以上的增强纤维,从而能够使使用纤维增强热塑性树脂成型材料而得到的成型品的强度进一步提高。更优选为10重量%以上,进一步优选为20重量%以上。另一方面,通过含有50重量%以下的增强纤维,从而更容易使热塑性树脂含浸于增强纤维。更优选为45重量%以下,进一步优选为40重量%以下。对于纤维含有率而言,通过调整增强纤维和热塑性树脂的投入量,从而能够将其调整为期望的范围。
此外,纤维增强热塑性树脂成型材料可根据其用法、目的来选择期望的含浸性。通常,越为含浸性高的成型材料,越能够通过短时间的成型而得到力学特性优异的成型品,因此优选。
此外,优选的方式是,相对于热塑性树脂的赋予之前的赋予了上浆剂的增强纤维束基材、或赋予了热塑性树脂的增强纤维束进一步进行调整断面形状的工序,这是由于能够得到在所含的纤维的数目、大小、形状上偏差小的纤维增强热塑性树脂成型材料。例如,使用辊、引导件等,在宽度方向上施力,能够在增强纤维束的断面处进行使边缘部成为圆角的整形。
在切断工序(工序(4))中,将含浸有热塑性树脂的增强纤维束切断。切断的方法没有特别限制,可采用公知的方法。例如,可列举出抵接于单个或多个圆盘状的刀具而切断的方法、利用使用2个刀具的剪切力进行切断的方法。
作为本发明的第三方式中的纤维增强热塑性树脂成型材料的形态,优选制成粒料形状。最期望的形态为制成注射成型中所使用的尺寸的粒料。对于制成粒料形状的本发明的纤维增强热塑性树脂成型材料,纤维沿粒料的长度方向大致平行地排列,粒料中的纤维长度与粒料长度相同或在其以上,因此,使用其而制成成型品时的由增强纤维带来的机械特性提高的程度大,作为成型品是有利的。
作为利用注射成型法、使用制成粒料形状的由本发明的制造方法得到的纤维增强热塑性树脂成型材料得到成型品的方法,例如,优选在模具的温度比前述热塑性树脂的热变形温度高5~50℃的条件下进行成型。更优选为模具的温度范围比热变形温度高10℃~30℃的条件。需要说明的是,热变形温度是指,将仅由热塑性树脂构成的成型品按照ISO 75以平放(flatwise)的方式,在试验荷重0.45MPa的试验条件下所测定的热塑性树脂的荷重挠曲温度。
此外,由本发明的制造方法得到的纤维增强热塑性树脂成型材料能够加工成作为使用其制成最终成型品前的中间基材的、可冲压片材、预浸料坯,此外,能够加工成SMC(sheet molding compound;片状模塑料)、BMC(bulk molding compound)用的材料。
实施例
接着,对本发明的实施例、比较例进行说明。需要说明的是,本发明受这些实施例、比较例的任何限制。
(1)使用原料
·增强纤维束[A-1]:
使用纤维直径7.2μm、单纱数50,000根的连续的碳纤维束(ZOLTEK公司制,“PX(注册商标)35”)。
·增强纤维束[A-2]:
使用碳纤维束(ZOLTEK公司制“PX35”、单纱数50,000根、“13”上浆剂)。
·增强纤维束[A-3]:
使用玻璃纤维束(日东纺织制240TEX、单纱数1,600根)。
·上浆剂[S-1]:
使用反应性氨基甲酸酯树脂乳液(第一工业制药株式会社制,“Superflex(注册商标)R5000”)。
·涂布树脂[P-1]:
使用水溶性聚酰胺(东丽株式会社制,“T-70”)。
·涂布树脂[P-2]:
使用水溶性聚酰胺(东丽株式会社制,“A-90”)。
·涂布树脂[P-3]:
使用水溶性聚酰胺(东丽株式会社制,“P-70”)。
·涂布树脂[P-4]:
使用水溶性聚酰胺(东丽株式会社制,“P-95”)。
·基体树脂[M-1]:
使用聚酰胺树脂(东丽株式会社制,“Amilan(注册商标)CM1001”)。
基体树脂[M-2]:制作由未改性聚丙烯树脂(Prime Polymer Co.,Ltd.制,“PrimePolypro”(注册商标)J106MG)90质量%和酸改性聚丙烯树脂(三井化学株式会社制,“ADMER”(注册商标)QE800)10质量%形成的聚丙烯母料。
(2)上浆剂或水溶性聚酰胺的附着量的测定方法
采集5g左右的附着有上浆剂或水溶性聚酰胺的碳纤维束,投入到耐热制的容器。接着,将该容器在80℃、真空条件下进行24小时干燥,边注意不吸湿边冷却至室温,然后,将秤得的碳纤维的重量设为m1(g),接着,对每个容器在氮气气氛中以450℃进行灰化处理。边注意不吸湿边冷却至室温,将秤得的碳纤维的重量设为m2(g)。经过以上的处理,利用如下的式子求出上浆剂或水溶性聚酰胺在碳纤维中的附着量。对10根纤维束进行测定,算出其平均值。
附着量(wt%)=100×{(m1-m2)/m1}
(3)悬垂值的测定
将切断为30cm的增强纤维束笔直地延伸并将其载置于平坦的台上,确认没有弯曲或扭曲。产生弯曲或者扭曲的情况下,优选通过100℃以下的加热、或者0.1MPa以下的加压来去除。如图7所示,在23±5℃的气氛下、在长方体的台的端部固定切断为30cm的增强纤维束基材,此时,以增强纤维束基材从台的端部突出25cm的方式固定。即,距增强纤维束基材的端5cm的部分处于台的端部。在该状态下静置5分钟,然后,测定未固定到台的那侧的增强纤维束基材的前端与台的侧面的最短距离,作为悬垂值D1。将测定的前述增强纤维束基材在25℃的水中浸渍5分钟,然后取出,沥水。接着,将增强纤维束基材在80℃、真空条件下进行24小时干燥,绝对干燥之后,利用与前述方法相同的方法测定浸渍处理后悬垂值D2。测定根数设为n=5,采集平均值。
(4)硬度的测定
对于增强纤维束基材的硬度,基于JIS L-1096E法(织物手感测定法),使用HANDLE-O-Meter(大荣科学精机制作所制“CAN-1MCB”)测定。硬度测定中使用的试验片的长度为10cm,对于宽度,以长丝数1700根~550根为1mm的方式对增强纤维束基材进行拓宽调整。此外,分切宽度设定为20mm。在设置有该分切槽的试验台上载置1根成为试验片的增强纤维束基材,测定用刮板将试验片压入到槽的一定深度(8mm)为止时产生的抵抗力(g)。增强纤维束基材的硬度由3次测定的算术平均值得到。
(5)平均纤维数的测定
根据每1m的增强纤维束的重量与构成增强纤维束的长丝数导出每1m长丝的重量a(mg/m)。接着,测定切割为10mm左右的长度的增强纤维束的纤维长度c(mm)和重量b(mg),利用下述式导出构成束的纤维数。平均纤维数设为共20个经切割的增强纤维束的纤维数的算术平均值。
平均纤维数=(b×1000/(a×c))
(6)平均纤维束宽度的测定
在增强纤维束长度方向上空出30cm间隔以上的间隔测定20处的束宽度,将其算术平均值作为平均纤维束宽度。
(7)每单位宽度的纤维数
通过利用平均纤维束宽度除以平均纤维数,从而得到每单位宽度的纤维数。
(8)平均束厚度的测定法
在纤维束长度方向(纤维方向)以30cm的间隔测定20处左右的束厚度,将其平均值作为平均纤维束厚度。
(9)增强纤维束基材的宽度变化率测定
将从30mm拓宽至85mm的增强纤维束基材切割为长度230mm,用夹具夹持距其一端的端部30mm的位置,在从相反一端开始的100mm之间测定5处的宽度,将其平均值作为浸渍前的W1。之后,在25℃的水中浸渍5分钟之后,取出,在以用夹具夹持的那侧处于上部的方式悬挂的状态下沥水1分钟水,然后,对从与用夹具夹持的那侧相反的一侧端部开始的100mm之间的宽度测定5处,将其平均值作为浸渍后的W2。经过以上的处理,利用如下的式子求出增强纤维束基材的宽度变化率。
宽度变化率=W2/W1
<工序稳定性>
在制作增强纤维束基材的工序中,评价向加热辊等辊的卷绕性、绒毛的产生量、向卷轴的卷取性(良好:实用上没有问题的水平。可:虽然不优选,但实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题,不能使用的水平)。
<增强纤维基材的制作(AFP工序稳定性)>
使用纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材。对制作时从卷轴的解舒性、绒毛的产生量、向辊等的卷绕等进行评价,评价实用上是否没有问题(良好:实用上没有问题的水平,可:虽然不优选,但实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题,不能使用的水平)。
[含浸性评价]
通过以下方式观察由各实施例以及比较例得到的纤维增强热塑性树脂成型材料的厚度方向断面。准备用环氧树脂包埋纤维增强热塑性树脂成型材料而成的样品,研磨前述样品至能够良好地观察纤维增强热塑性树脂成型材料的厚度方向断面为止。使用超深度彩色3D形状测定显微镜VHX-9500(控制部)/VHZ-100R(测定部)(KEYENCE CORPORATION制)对研磨后的样品以放大倍率400倍进行拍摄。拍摄范围设为纤维增强热塑性树脂成型材料的厚度×宽度500μm的范围。在拍摄图像中,求出树脂所占部位的面积及成为空隙(孔隙)的部位的面积,利用下述式子算出含浸率。
含浸率(%)=100×(树脂所占部位的总面积)/{(树脂所占部位的总面积)+(成为空隙的部位的总面积)}
含浸性高的情况下,空隙减少,含浸性低的情况下,空隙增加,因此对于纤维增强热塑性树脂成型材料的含浸性而言,以该含浸率为评价基准以下述2阶段进行评价,将良好作为合格。
(良好:含浸率为98%以上。不良:含浸率小于98%。)
[纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法]
对于第一方式中的纤维增强热塑性树脂成型材料而言,准备4根卷绕有增强纤维束基材的卷轴,从各个卷轴连续地通过纱道引导器输送增强纤维束基材。在含浸模内,使从经充填后的加料器定量供给的聚酰胺树脂含浸于被连续输送的增强纤维束基材。使用牵引辊将在含浸模内含浸了聚酰胺树脂的碳纤维从含浸模的喷嘴以1m/分钟的拉拔速度连续地拉拔。以对碳纤维进行拉拔时的温度为熔点+60℃的加工温度进行制造。被拉拔的碳纤维束从冷却辊通过以使聚酰胺树脂冷却固化,作为连续的纤维增强热塑性树脂成型材料而被卷取到卷取机。所得到的纤维增强热塑性树脂成型材料的厚度为0.3mm、宽度为50mm,增强纤维方向在单向上排列,得到体积含有率Vf为55%的纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强热塑性树脂成型材料的前述含浸性评价。在表1中示出评价结果。
(10)织造性的评价
至少评价是否能实现300m的连续运转。
A:能实现300m以上的连续运转。
C:不能实现300m以上的连续运转。
(11)织物中的树脂含浸性的判定
在2张重叠的单向性织物的上表面层叠与织物相同重量的聚酰胺6树脂(东丽株式会社制,“Amilan”(注册商标)CM1001),利用断面研磨对树脂在用压制机进行1MPa、5分加压之后的织物内部的含浸性进行判定。
A:树脂在增强纤维束内含浸90%以上。
B:树脂在增强纤维束内含浸50%以上且小于90%。
C:树脂在增强纤维束内含浸小于50。
11)力学特性(弯曲特性)的评价
利用依据JIS K7074(1988年)所制作的试验片的各水准10个样品实施弯曲试验,求出弯曲强度、弯曲强度的CV值(%)(CV:变动系数)。将弯曲强度小于150MPa判定为C,将150MPa以上且小于200MPa判定为B,将200MPa以上判定为A。将弯曲强度的CV值(%)超过15%的情况判定为C,将10%以上且15%以下判定为B,将小于10%判定为A。CV值越小,力学特性的不均越小,越良好。
(实施例1)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从50mm宽度的宽度限制辊通过从而得到拓宽至50mm的拓宽纤维束。
将所得到的拓宽纤维束以恒定速度5m/分钟进行放卷,使其连续地浸渍于用纯化水对上浆剂[S-1]进行稀释而得的上浆处理液,将一次上浆剂涂布到拓宽纤维束,接着,将涂布有一次上浆剂的前述拓宽纤维束供于150℃的热辊和200℃的干燥炉(大气气氛下),进行干燥而去除水分。基于前述的上浆剂或水溶性聚酰胺的附着量的测定方法对所得到的赋予一次上浆剂后的拓宽纤维束进行计算,结果为1.5wt%。此外,在浸渍于上浆处理液时,在以使拓宽纤维束的纤维束宽度不会因表面张力而收缩的方式调整对纤维束施加的张力的同时,进行实施。接着,将所得到的赋予上浆剂后的拓宽纤维束连续地浸渍于用纯化水对涂布树脂[P-1]进行稀释而得到的含油树脂处理液,将涂布树脂涂布到赋予上浆剂后的拓宽纤维束,接着,将涂布了二次上浆剂(涂布树脂[P-1])的赋予上浆剂后的拓宽纤维束供于250℃的热辊和250℃的干燥炉(大气气氛下),进行干燥而去除水分,实施1.5分钟热处理,得到增强纤维束基材。基于前述的上浆剂或水溶性聚酰胺的附着量的测定方法对所得到的增强纤维束基材进行计算,结果涂布树脂附着量为0.1wt%。需要说明的是,其是不将对原来的赋予上浆剂后的拓宽纤维束所赋予的上浆剂包含在内的总附着量。
制作1,500m的增强纤维束基材,结果完全没有引起断纱,以稳定的宽度得到了增强纤维束基材,但少量地发生卷绕,工序通过性为合格。在表1中示出所得到的增强纤维束基材的宽度变化率=W2/W1的结果及悬垂试验、硬度测定结果。
结果,得到每单位宽度的纤维根数1,000根/mm、悬垂值D1为130mm的增强纤维束基材。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,绒毛少量地堆积于纤维铺放头部,因此,AFP工序稳定性为合格。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例2)
将涂布树脂[P-1]附着量设为0.5wt%,除此以外,与实施例1同样地操作、制造,进行评价。制成1,500m的增强纤维束基材,结果完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度制作增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,111根/mm、悬垂值D1为153mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例3)
将涂布树脂[P-1]附着量设为1wt%,除此以外,与实施例1同样地操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,020根/mm、悬垂值D1为171mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例4)
将涂布树脂[P-1]附着量设为2wt%,除此以外,与实施例1同样地操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,087根/mm、悬垂值D1为210mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此,AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例5)
将涂布树脂[P-1]附着量设为3wt%,除此以外,与实施例1同样地操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,111根/mm、悬垂值D1为215mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此,AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例6)
将涂布树脂[P-1]附着量设为5wt%,除此以外,与实施例1同样地操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,020根/mm、悬垂值D1为235mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(比较例1)
将涂布树脂[P-1]附着量设为7wt%,除此以外,与实施例1同样地操作,进行评价。制成1,500m的增强纤维束基材,结果,纤维束硬,向卷轴的卷取性不良,不能稳定地得到增强纤维束基材,由此,工序通过性为不良。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,000根/mm、悬垂值D1为242mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,不能良好地将增强纤维束并纱,不能以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为不良。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为不良。
(比较例2)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从50mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至50mm的拓宽纤维束。
使所得到的拓宽纤维束连续地浸渍于用纯化水对上浆剂[S-1]进行稀释而得的上浆处理液,在拓宽纤维束上涂布一次上浆剂,接着,将涂布有一次上浆剂的前述拓宽纤维束供于150℃的热辊和200℃的干燥炉,进行干燥而去除水分。基于前述的上浆剂或水溶性聚酰胺的附着量的测定方法算出所得到的赋予一次上浆剂后的拓宽纤维束,结果为1.5%wt%。此外,在浸渍于上浆处理液时,在以使拓宽纤维束的纤维束宽度不会因表面张力而收缩的方式调整对纤维束施加的张力的同时,进行实施。
制成1,500m的赋予一次上浆剂后的拓宽纤维束,结果能够进行拓宽处理,但发生由于单纱绒毛导致的向辊等的卷绕,不能稳定地进行拓宽处理,工序通过性为不良~合格。
未实施二次上浆剂涂布处理,除此以外,与实施例1同样地操作,进行评价。其结果,得到每单位宽度的纤维根数为1,000根/mm、悬垂值D1为39mm的增强纤维束基材。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,产生交织、绒毛,此外,不能良好地将增强纤维束并纱,不能以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为不良。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,结果在纤维束内发现孔隙,含浸性评价结果为不良。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为不良。
(比较例3)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从30mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至30mm的拓宽纤维束。
将拓宽宽度设为30mm,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,可进行拓宽处理,但纤维束硬,不能稳定地卷取,工序通过性为合格。所得到的增强纤维束的每单位宽度的纤维根数为1,667根/mm、悬垂值D1为242mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,不能良好地将增强纤维束并纱,不能以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为合格。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,结果,轻微地发现孔隙,含浸性评价结果为不良。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为不良。
(实施例7)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从35mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至36mm的拓宽纤维束。
将拓宽宽度设为36mm,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,389根/mm、悬垂值D1为225mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此,AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例8)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从70mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至69mm的拓宽纤维束。
将拓宽宽度设为69mm,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为725根/mm、悬垂值D1为164mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此,AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(比较例4)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从90mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至85mm的拓宽纤维束。
将拓宽宽度设为85mm,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制作1,500m的增强纤维束基材时,纤维束薄,产生纤维束的破裂,不能稳定地进行拓宽处理,工序通过性为不良。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状方式制作增强纤维基材,完全不引起断纱、卷绕,但不能以稳定的宽度、线束间隔将增强纤维束基材并纱,AFP工序稳定性为合格。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为不良。
(实施例9)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从35mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至35mm的拓宽纤维束。
将拓宽宽度设为35mm,除此以外,与实施例5同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,429根/mm、悬垂值D1为229mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(比较例5)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从50mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至50mm的拓宽纤维束。
将所得到的拓宽纤维束以恒定速度5m/分钟进行放卷,使其连续地浸渍于用纯化水对上浆剂[S-1]进行稀释得到的上浆处理液,将一次上浆剂涂布到拓宽纤维束,接着,将涂布有一次上浆剂的前述拓宽纤维束供于150℃的热辊和200℃的干燥炉(大气气氛下),进行干燥而去除水分。基于前述的上浆剂或水溶性聚酰胺的附着量的测定方法对所得到的赋予一次上浆剂后的拓宽纤维束进行计算,结果为1.5wt%。此外,在浸渍于上浆处理液时,在以使拓宽纤维束的纤维束宽度不会因表面张力而收缩的方式调整对纤维束施加的张力的同时,进行实施。接着,将所得到的赋予上浆剂后的拓宽纤维束连续地浸渍于用纯化水对涂布树脂[P-1]进行稀释而得到的含油树脂处理液,将涂布树脂涂布到赋予上浆剂后的拓宽纤维束,接着,将涂布了二次上浆剂(涂布树脂[P-1])的赋予上浆剂后的拓宽纤维束供于130℃的热辊和130℃的干燥炉(大气气氛下),进行干燥而去除水分,实施0.3分钟热处理。基于前述的上浆剂或水溶性聚酰胺的附着量的测定方法对所得到的增强纤维束基材进行计算,结果涂布树脂附着量为2wt%。需要说明的是,其是不将对原来的赋予上浆剂后的拓宽纤维束所赋予的上浆剂包含在内的总附着量。
将热处理温度、时间设为130℃、0.3分钟,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制作1,500m的增强纤维束基材时,发生向辊的卷绕,不能稳定地得到分增强纤维束基材,工序通过性为不良。得到所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,000根/mm、悬垂值D1为108mm的增强纤维束基材。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,产生交织、产生绒毛,此外,不能良好地将增强纤维束并纱,不能以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此,AFP工序稳定性为不良。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,结果,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为不良。
(实施例10)
将二次上浆剂的热处理温度、时间设为130℃、15分钟,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,042根/mm、悬垂值D1为214mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例11)
将二次上浆剂的热处理温度、时间设为350℃、0.4分钟,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,064根/mm、悬垂值D1为200mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(比较例6)
将二次上浆剂的热处理温度、时间设为350℃,16分钟,除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,虽然引起一部分纤维断裂,但完全不引起断纱、卷绕,能够得到增强纤维束基材,工序通过性为合格。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,111根/mm、悬垂值D1为96mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,结果,完全不引起断纱,但引起一部卷绕,此外,产生绒毛,因此,AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,结果发现孔隙,含浸性评价结果为不良。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为不良。
(实施例12)
使用络纱机将纤维束[A-1]以恒定速度10m/分钟进行放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从50mm宽度的宽度限制辊通过,从而得到拓宽至50mm的拓宽纤维束,针对所得到的拓宽纤维束的一次上浆剂,使用涂布树脂[P-1]代替上浆剂[S-1],除此以外,与实施例2同样地操作,进行评价。需要说明的是,一次上浆剂(涂布树脂[P-1])附着量为0.5wt%,二次上浆剂(涂布树脂[P-1])附着量为1.5wt%。需要说明的是,二次上浆剂(涂布树脂[P-1])附着量为不将对原来的赋予一次上浆剂后的拓宽纤维束所赋予的一次上浆剂包含在内的附着量。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,000根/mm、悬垂值D1为198mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例13)
将涂布树脂[P-1]设为涂布树脂[P-2],除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,042根/mm、悬垂值D1为224mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例14)
将涂布树脂[P-1]设为涂布树脂[P-3],除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,111根/mm、悬垂值D1为211mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
(实施例15)
将涂布树脂[P-1]设为涂布树脂[P-4],除此以外,与实施例4同样操作,进行评价。其结果,制成1,500m的增强纤维束基材时,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度得到增强纤维束基材,工序通过性为良好。所得到的增强纤维束基材的每单位宽度的纤维根数为1,000根/mm、悬垂值D1为214mm。
接着,将所得到的增强纤维束基材连续地***纤维铺放头,在架台上将前述增强纤维束在单向上并纱,以成为250mm×250mm的正方形形状的方式制作增强纤维基材,解舒性也没有问题,完全不引起断纱、卷绕,能够以稳定的宽度、线束间隔制作增强纤维基材,因此,AFP工序稳定性为良好。
接着,按照前述纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,使基体树脂[M-1]含浸于增强纤维束基材而得到纤维增强热塑性树脂成型材料。进行所得到的纤维增强树脂成型材料的含浸性的评价,含浸性评价结果为良好。由此,将综合评价(良好:实用上没有问题的水平,不良:实用上存在问题的水平)判定为良好。
接着进行织造性的评价。
(参考例1)
使用络纱机将增强纤维束[A-2]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,从而得到拓宽至任意的宽度的拓宽纤维束。
制备使涂布树脂[P-1]溶解或分散于水中而成的母液,以成为3.2质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为1540根/mm、束厚度为0.07mm、悬垂值为138mm、束硬度为81g。将被拓宽的增强纤维束[A-2]分纤,得到平均束宽度为6.5mm的增强纤维束(a)。
(参考例2)
使用络纱机将增强纤维束[A-2]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,从而得到拓宽至任意的宽度的拓宽纤维束。
制备使涂布树脂[P-1]溶解或分散于水中而成的母液,以成为6.1质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为1430根/mm、束厚度为0.07mm、悬垂值为231mm、束硬度为210g。将被拓宽的增强纤维束[A-2]分纤,得到平均束宽度为7.0mm的增强纤维束(b)。
(参考例3)
使用络纱机将增强纤维束[A-2]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,从而得到拓宽至任意的宽度的拓宽纤维束。
制备使涂布树脂[P-2]溶解或分散于水中而成的母液,以成为3.3质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为550根/mm、束厚度为0.07mm、悬垂值为127mm、束硬度为76g。将被拓宽的增强纤维束[A-2]分纤,得到平均束宽度为9.1mm的增强纤维束(c)。
(参考例4)
使用络纱机将增强纤维束[A-3]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,从而得到拓宽至任意的宽度的拓宽纤维束。
制备使涂布树脂[P-2]溶解或分散于水中而成的母液,以成为3.8质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-3]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-3]的每单位宽度的纤维数为2200根/mm、束厚度为0.23mm、悬垂值为220mm、束硬度为191g。将被拓宽的增强纤维束[A-3]开纤,得到平均束宽度为0.7mm的增强纤维束(d)。
(参考例5)
制备使涂布树脂[P-3]溶解或分散于水中而成的母液,以成为3.3质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为4420根/mm、束厚度为0.36mm、悬垂值为243mm、束硬度为230g。将被拓宽的增强纤维束[A-2]分纤,得到平均束宽度为5.7mm的增强纤维束(e)。
(参考例6)
制备使涂布树脂[P-3]溶解或分散于水中而成的母液,以成为4.7质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为5110根/mm、束厚度为0.38mm、悬垂值为246mm、束硬度为254g。将被拓宽的增强纤维束[A-2]开纤,得到平均束宽度为4.9mm的增强纤维束(f)。
(参考例7)
制备使涂布树脂[P-4]溶解或分散于水中而成的母液,以成为3.1质量%的附着量的方式,通过浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表中所示,增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为4880根/mm、束厚度为0.4mm、悬垂值为245mm、束硬度为243g。将被拓宽的增强纤维束[A-2]分纤,得到平均束宽度为5.1mm的增强纤维束(g)。
(实施例16)
使用由参考例1得到的增强纤维束(a),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、碳纤维单位面积重量200g/m2)。碳纤维束(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与相邻的副喷嘴之间的距离相比,使得纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
(实施例17)
使用由参考例2得到的增强纤维束(b),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、碳纤维单位面积重量200g/m2)。碳纤维束(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱,使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与邻接的副喷嘴之间的距离相比,使得纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
(实施例18)
使用由参考例3得到的增强纤维束(c),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、碳纤维单位面积重量200g/m2)。碳纤维纱条(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与邻接的副喷嘴之间的距离相比,使得在纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
(比较例7)
使用由参考例4得到的增强纤维束(d),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、玻璃纤维单位面积重量200g/m2)。玻璃纤维纱条(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与邻接的副喷嘴之间的距离相比,使得纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
(比较例8)
使用由参考例5得到的增强纤维束(e),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、碳纤维单位面积重量200g/m2)。碳纤维纱条(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个的方式进行,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与邻接的副喷嘴之间的距离相比,使得纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
(比较例9)
使用由参考例6得到的增强纤维束(f),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、碳纤维单位面积重量200g/m2)。碳纤维纱条(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与邻接的副喷嘴之间的距离相比,使得纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
(比较例10)
使用由参考例7得到的增强纤维束(g),利用喷气织机(津田驹工业株式会社制ZA100)以1.1m/分钟的速度织造单向性织物(平纹组织、碳纤维单位面积重量200g/m2)。碳纤维纱条(经纱)从各卷轴解舒、并纱,不进行整经而直接以入筘宽度为127cm导入织机。针对纬纱使用22.5tex的玻璃纤维(UNITIKA制)。对于经纱而言,从开口开始的部位至综丝的经纱长度设为综丝开口量的12倍。对于纬纱***而言,通过1个主喷嘴(0.25MPa)、16个副喷嘴(0.4MPa),以打纬次数为340次/分钟的方式来进行。在此,对于副喷嘴的配置间隔而言,构成为从纬纱***侧开始依次以70mm间隔设置2个、以55mm间隔设置6个、以50mm间隔设置4个、以45mm间隔设置4个,由此,与在纬纱***侧的最顶端部的副喷嘴与邻接的副喷嘴之间的距离相比,使得纬纱***侧的相反侧的距离减小。在表3中示出树脂含浸性以及织造性的结果。
接着,实施纤维增强热塑性树脂成型材料(第三方式)中的评价。
(实施例19)
使用络纱机将增强纤维束[A-2]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,调整拓宽宽度。
使用涂布树脂[P-1]的水溶液,以使上浆剂的附着量为3.2重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为1540根/mm、束厚度为0.07mm、悬垂值为138mm、束硬度为81g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-1],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-2]相对于基体树脂[M-1]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出结果。
(实施例20)
使用络纱机将增强纤维束[A-2]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,调整拓宽宽度。
使用涂布树脂[P-2]的水溶液,以使上浆剂的附着量为6.1重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为1430根/mm、束厚度为0.07mm、悬垂值为231mm、束硬度为210g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-1],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-2]相对于基体树脂[M-1]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出结果。
(实施例21)
使用络纱机将增强纤维束[A-3]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊,调整拓宽宽度。
使用涂布树脂[P-2]的水溶液,以使上浆剂的附着量为3.3重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-3]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-3]的每单位宽度的纤维数为550根/mm、束厚度为0.07mm、悬垂值为127mm、束硬度为76g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-1],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-3]相对于基体树脂[M-1]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出结果。
(实施例22)
使用络纱机将增强纤维束[A-2]以恒定速度10m/分钟放卷,从以10Hz沿轴向振动的振动拓宽辊通过,实施拓宽处理,之后,从宽度限制辊通过,调整拓宽宽度。
使用涂布树脂[P-3]的水溶液,以使上浆剂的附着量为3.8重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为2200根/mm、束厚度为0.23mm、悬垂值为220mm、束硬度为191g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-2],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-2]相对于基体树脂[M-2]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出结果。
(比较例11)
未进行拓宽处理,使用涂布树脂[P-3]的水溶液,以使上浆剂的附着量为3.3重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为4420根/mm、束厚度为0.36mm、悬垂值为243mm、束硬度为230g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-1],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-2]相对于基体树脂[M-1]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出结果。
(比较例12)
未进行拓宽处理,使用涂布树脂[P-4]的水溶液,以使上浆剂的附着量为4.7重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为5110根/mm、束厚度为0.38mm、悬垂值为246mm、束硬度为254g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-1],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-2]相对于基体树脂[M-1]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出结果。
(比较例13)
未进行拓宽处理,使用涂布树脂[P-4]的水溶液,以使上浆剂的附着量为3.1重量%的方式,利用浸渍法对增强纤维束[A-2]进行赋予,进行250℃、2分钟干燥。如表4所示,赋予了上浆剂的增强纤维束[A-2]的每单位宽度的纤维数为4880根/mm、束厚度为0.4mm、悬垂值为245mm、束硬度为243g。
使用在单轴挤出机的排出前端部设置有熔融树脂的覆盖口模口的长纤维增强树脂粒料制造装置,从主加料斗供给基体树脂[M-2],以螺杆转速200rpm使其熔融,将赋予了上浆剂的上述增强纤维束供给至排出熔融树脂的口模口(直径3mm),含浸树脂,将所得到的线束冷却,然后,用造粒机切断为粒料长度10mm的长度,得到长纤维粒料。
该粒料中所含的增强纤维的纤维长度与粒料长度实质上相同。此外,增强纤维束[A-2]相对于基体树脂[M-2]100重量份的含量为30重量份。
使用该长纤维粒料,使用住友重机械工业株式会社制SE75DUZ-C250型注射成型机,在注射时间:10秒、保压力:成型下限压力+10MPa、保压时间:10秒、料筒温度:230℃、模具温度:110℃的条件下成型出特性评价用试验片(成型品)。所得到的试验片在调整为温度23℃、50%RH的恒温恒湿室中放置24小时后,进行弯曲特性评价。在表4中示出所得到的结果。
[表1]
Figure BDA0002568663320000601
[表2]
Figure BDA0002568663320000611
[表3]
Figure BDA0002568663320000621
[表4]
Figure BDA0002568663320000631
产业上的可利用性
本发明能够用于由多条单纱形成的纤维束,通过在适当的时机赋予涂布树脂从而能够保持为适当的形态。特别是,使用增强纤维时,所得到的纤维增强树脂材料含浸基体树脂,能够用于所有的增强纤维复合材料。
附图标记说明
100:增强纤维束基材
101:卷轴(增强纤维)
102:增强纤维束
103:开纤单元
104:宽度限制辊
105:涂布树脂水溶液
106:减薄辊
107:加热辊
180:分纤纤维束
201:增强纤维基材
202:增强纤维束组
300:开纤·拓宽工序
301:分纤处理工序
400:上浆剂赋予工序
401:上浆剂涂布工序
402:干燥工序
500:热处理工序
A~O 模式
a 纤维束行进方向

Claims (21)

1.增强纤维束基材,其特征在于,在增强纤维表面附着有上浆剂,增强纤维束中所含的每单位宽度的纤维根数为600根/mm以上且小于1,600根/mm,增强纤维束的悬垂值为120mm以上且240mm以下。
2.根据权利要求1所述的增强纤维束基材,其特征在于,所述上浆剂至少包含聚酰胺系树脂。
3.根据权利要求1或2所述的增强纤维束基材,其特征在于,所述上浆剂包含具有环氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能团的化合物中的任一者、或将这些化合物混合而得到的物质。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,所述增强纤维束表面的所述聚酰胺系树脂存在于最外表层。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,硬度为39g以上且200g以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,聚酰胺系树脂的附着量为0.1wt%以上且5wt%以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,将所述增强纤维束基材在浸渍前的宽度设为W1、将于25℃在水中浸渍5分钟后的宽度设为W2的情况下,宽度变化率W2/W1为0.5以上且1.1以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,将所述增强纤维束基材于25℃在水中浸渍5分钟,绝对干燥之后的在空气中的悬垂值D2为110mm以上且240mm以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的增强纤维束基材,其特征在于,在将所述增强纤维束的平均宽度设为W1时,宽度精度为W1-1mm以上且W1+1mm以下。
10.纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,其由增强纤维束基材组形成,所述纤维增强热塑性树脂成型材料由权利要求1~9中任一项所述的增强纤维束基材的非织物形成。
11.纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,其由增强纤维束基材组形成,所述纤维增强热塑性树脂成型材料由权利要求1~9中任一项所述的增强纤维束基材的织物形成。
12.根据权利要求10或11所述的纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,包含基体树脂。
13.根据权利要求12所述的纤维增强热塑性树脂成型材料,其特征在于,所述基体树脂为聚酰胺。
14.增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,包括下述工序(1)及工序(2):
工序(1),对由多条单纱形成的增强纤维束进行拓宽的拓宽工序;
工序(2),在将水溶性聚酰胺赋予至经拓宽的增强纤维束之后实施加热处理的上浆剂赋予工序。
15.根据权利要求14所述的增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,在所述工序(2)中,将溶解于溶剂中并制成浓度为0.1wt%~20wt%的高分子溶液的所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束。
16.根据权利要求14或15所述的增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,所述水溶性聚酰胺包含将二羧酸与在主链中具有叔氨基及/或氧乙烯基的二胺聚合而得到的物质。
17.纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,包括下述工序(1)~工序(4):
工序(1),对由多条单纱形成的增强纤维束进行拓宽的拓宽工序;
工序(2),在将水溶性聚酰胺赋予至经拓宽的增强纤维束之后实施加热处理的上浆剂赋予工序;
工序(3),使熔融的热塑性树脂含浸于已赋予了所述上浆剂的增强纤维束的工序;
工序(4),将含浸有热塑性树脂的增强纤维束切断,得到纤维增强热塑性树脂成型材料的工序。
18.根据权利要求17所述的纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,在将所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束之后实施温度为130~350℃的加热处理。
19.根据权利要求17或18所述的增强纤维束基材的制造方法,其特征在于,在将所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束之后实施0.33~15分钟的加热处理。
20.根据权利要求17~19中任一项所述的纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,在所述工序(2)中,将溶解于溶剂中并制成浓度为0.1wt%~20wt%的高分子溶液的所述水溶性聚酰胺涂布于所述增强纤维束。
21.根据权利要求17~20中任一项所述的纤维增强热塑性树脂成型材料的制造方法,其特征在于,所述水溶性聚酰胺包含将二羧酸与在主链中具有叔氨基及/或氧乙烯基的二胺聚合而得到的物质。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11230630B2 (en) * 2017-02-02 2022-01-25 Toray Industries, Inc. Partially separated fiber bundle and method of manufacturing same, chopped fiber bundle using same, and fiber-reinforced resin forming material
WO2019146484A1 (ja) * 2018-01-26 2019-08-01 東レ株式会社 強化繊維マットならびに繊維強化樹脂成形材料およびその製造方法
KR102102435B1 (ko) * 2019-09-04 2020-04-20 한국건설기술연구원 부착력을 향상시킨 텍스타일 그리드 제조장치 및 그 방법
CN114790615B (zh) * 2022-04-11 2023-11-28 彭辉 一种基于大数据的无纺布生产用卷绕装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01292038A (ja) * 1988-05-19 1989-11-24 Toray Ind Inc 開繊性の優れた無撚炭素繊維束、その製造法および製造装置
JP2002138370A (ja) * 2000-10-27 2002-05-14 Toray Ind Inc 炭素繊維チョップド糸及び繊維強化熱可塑性樹脂組成物
CN106687267A (zh) * 2014-09-17 2017-05-17 东丽株式会社 纤维增强树脂成型材料
CN107002316A (zh) * 2014-12-26 2017-08-01 东丽株式会社 部分分纤纤维束的制造方法及制造装置、部分分纤纤维束

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020058449A1 (en) * 2000-09-18 2002-05-16 Vedagiri Velpari Articles having defined surface profiles formed from fabrics comprising resin compatible yarn
DE60227188D1 (de) 2001-07-31 2008-07-31 Mitsubishi Rayon Co Zum schlichten von carbonfaser, geschlichtete carbonfaser und darauf basierende maschen- oder webware
JP5162806B2 (ja) * 2001-09-28 2013-03-13 東レ株式会社 炭素繊維強化ポリカーボネート樹脂組成物、成形材料および成形品
JP2003268674A (ja) * 2002-03-08 2003-09-25 Toray Ind Inc サイズされた炭素繊維束の製造方法およびチョップド炭素繊維
JP4457747B2 (ja) * 2003-05-13 2010-04-28 東レ株式会社 炭素繊維束
JP2005239843A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Toho Tenax Co Ltd 均一性と表面平滑性に優れたプリプレグとその製造法
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
FR2962933B1 (fr) 2010-07-22 2012-09-14 Hexcel Reinforcements Nouveau materiau intermediaire de renfort constitue d'un ensemble de fils voiles espaces
US9074064B2 (en) * 2010-12-13 2015-07-07 Toray Industries, Inc. Carbon fiber prepreg, method for producing same and carbon fiber reinforced composite material
JP2013117014A (ja) 2011-10-31 2013-06-13 Toray Ind Inc 炭素繊維強化成形品の製造方法および炭素繊維強化成形品
JP5933226B2 (ja) * 2011-11-15 2016-06-08 住友精化株式会社 炭素繊維束
BR112014013489A2 (pt) * 2011-12-05 2017-06-13 Toray Industries matéria-prima moldadora de fibra de carbono, material moldador e material compósito reforçado por fibra de carbono
US20130143025A1 (en) * 2011-12-06 2013-06-06 Makoto Kibayashi Thermoplastic resin impregnated tape
JP2013177560A (ja) 2012-01-30 2013-09-09 Toray Ind Inc 炭素繊維強化成形品の製造方法および炭素繊維強化成形品
WO2014081002A1 (ja) * 2012-11-26 2014-05-30 三菱レイヨン株式会社 チョップド炭素繊維束およびチョップド炭素繊維束の製造方法
KR20170066520A (ko) * 2014-10-08 2017-06-14 오씨브이 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨 하이브리드 장섬유 열가소성 복합재들
CN107407043B (zh) * 2015-03-06 2018-06-22 东丽株式会社 涂上浆剂碳纤维、涂上浆剂碳纤维的制造方法、碳纤维增强复合材料及碳纤维增强复合材料的制造方法
JP2016190923A (ja) 2015-03-31 2016-11-10 東レ株式会社 長繊維強化ポリアミド樹脂ペレットおよびそれを成形してなる成形品
JP6361555B2 (ja) * 2015-04-01 2018-07-25 トヨタ自動車株式会社 樹脂コーティング炭素繊維およびその炭素繊維強化複合材
CN109890586B (zh) * 2016-10-12 2021-06-22 东丽株式会社 无序毡及其制造方法以及使用其的纤维增强树脂成型材料
US11230630B2 (en) * 2017-02-02 2022-01-25 Toray Industries, Inc. Partially separated fiber bundle and method of manufacturing same, chopped fiber bundle using same, and fiber-reinforced resin forming material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01292038A (ja) * 1988-05-19 1989-11-24 Toray Ind Inc 開繊性の優れた無撚炭素繊維束、その製造法および製造装置
JP2002138370A (ja) * 2000-10-27 2002-05-14 Toray Ind Inc 炭素繊維チョップド糸及び繊維強化熱可塑性樹脂組成物
CN106687267A (zh) * 2014-09-17 2017-05-17 东丽株式会社 纤维增强树脂成型材料
CN107002316A (zh) * 2014-12-26 2017-08-01 东丽株式会社 部分分纤纤维束的制造方法及制造装置、部分分纤纤维束

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