ES2901054T3 - Material de suministro de resina, preforma y método para producir resina reforzada con fibra - Google Patents

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Abstract

Un material de suministro de resina que se utiliza para moldear una resina reforzada con fibra, el material de suministro de resina comprende un material poroso continuo y una resina, en el que el material poroso continuo tiene una resistencia a la tracción σrt de 0,5 MPa o más a 23 °C, y una relación de resistencia a la tracción σr de 0,5 o más, la relación de resistencia a la tracción σr se expresa por medio de la siguiente fórmula. **(Ver fórmula)** σmt: resistencia a la tracción del material poroso continuo a 130 °C

Description

DESCRIPCIÓN
Material de suministro de resina, preforma y método para producir resina reforzada con fibra
Campo técnico
La presente invención se refiere a un material de suministro de resina, una preforma y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra.
Técnica anterior
Las resinas reforzadas con fibra tienen una excelente resistencia específica y rigidez específica, por lo que se utilizan ampliamente en aplicaciones tales como aviones, automóviles, deportes y componentes eléctricos y electrónicos. En los últimos años, las resinas reforzadas con fibra se han utilizado cada vez más en campos industriales tales como las palas de los molinos de viento, los recipientes a presión y los materiales de refuerzo para la construcción. Sobre todo en aplicaciones industriales tales como los automóviles y los componentes eléctricos y electrónicos, la demanda de procesos de moldeo de alta velocidad para resinas reforzadas con fibra está creciendo. En las aplicaciones de componentes eléctricos y electrónicos, la cantidad de calor generada por los componentes ha ido aumentando con la reducción del tamaño y la mejora del rendimiento. Cuando la cantidad de calor generada por un componente electrónico aumenta, la temperatura en el componente electrónico o en un dispositivo se eleva, y el calor asociado puede deteriorar las funciones del componente electrónico o del dispositivo, o causar operaciones erróneas o daños. Por lo tanto, se desea un material que tenga una excelente conductividad térmica.
Los procedimientos para el moldeo de alta velocidad de una resina reforzada con fibra incluyen un procedimiento de RTM (moldeo por transferencia de resina) (Documento de Patente 1) y un procedimiento de RFI (infusión de película de resina) (Documento de Patente 2). En el procedimiento de RTM, primero un material de base seco (material de base de fibra de refuerzo que no contiene una resina) se forma en una forma predeterminada para producir una preforma, la preforma se dispone en un molde de metal, y una resina termoendurecible líquida que tiene una baja viscosidad se inyecta en el molde de metal, y se calienta y cura para moldear un miembro de FRP (plástico reforzado con fibra). Como se utiliza un material de base seco, se puede formar una forma tridimensional complicada. En el procedimiento de RTM, sin embargo, es necesario un proceso de inyección de una resina y, por lo tanto, se requieren materiales subsidiarios de moldeo que se utilizarán en el proceso de inyección, tales como tubos y tuberías. Además, no se consume toda la resina para la producción de un artículo moldeado, y se desperdicia una gran cantidad de la resina en un canal de inyección, etc., lo que da como resultado un aumento del coste. En el caso de una resina termoendurecible, la resina no se puede reutilizar, y la limpieza en cada lote requiere mucha mano de obra, lo que supone un aumento del coste. El procedimiento de RTM también tiene la desventaja de que un puerto de inyección o un puerto de succión deja su rastro en un miembro moldeado. Además, el procedimiento de RTM tiene el problema de que el lugar de la operación suele estar contaminado por una resina que se escapa de un recipiente o de una tubería porque se utiliza una resina que es líquida a temperatura ambiente.
En el procedimiento de RFI, un material de base de fibra de refuerzo y una película de resina compuesta por una resina termoendurecible no curada se disponen en un molde, y la película de resina se funde por calentamiento para impregnarse en el material de base de fibra de refuerzo, y luego se cura. A diferencia del procedimiento de RTM, el procedimiento de RFI no implica una resina termoestable que sea líquida a temperatura ambiente. Por lo tanto, en el procedimiento de RFI, rara vez se contamina el lugar de la operación, y se puede ahorrar tiempo y mano de obra para la formulación de la resina, etc. Sin embargo, el procedimiento de r Fi tiene el problema de que la resina termoendurecible que se utiliza en el procedimiento de RFI tiene una baja rigidez en forma de película, y por lo tanto es pobre en características de manejo, por lo que se requiere mucho tiempo y trabajo para disponer la película en un molde, etc.
Cada uno de los Documentos de Patente 3 y 4 sugiere un procedimiento para moldear una resina reforzada con fibra mediante el uso de un cuerpo impregnado (descrito como un soporte de resina en el Documento de Patente 3 o una preforma en el Documento de Patente 4) en el que una resina termoendurecible que es líquida a temperatura ambiente se absorbe en un soporte. El Documento de Patente 5 sugiere un procedimiento para moldear una resina reforzada con fibra mediante el uso de un SMC (compuesto de moldeo de láminas).
Documentos de la técnica anterior
Documentos de patente
Documento de Patente 1: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2003-71856
Documento de Patente 2: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2003-11231
Documento de Patente 3: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2002-234078
Documento de Patente 4: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2006-305867
Documento de Patente 5: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2008-246981 Sumario de la invención
Problemas que debe resolver la invención
En los Documentos de Patente 3 y 4, se puede producir un miembro estructural por medio de la laminación de un cuerpo impregnado que contiene resina con un material de base seco, y luego por medio del calentamiento y la presurización del laminado resultante en un molde para impregnar un material de base de fibra de refuerzo con una resina termoendurecible en el cuerpo impregnado, y también el cuerpo impregnado puede ser excelente en cuanto a la característica de manejo porque un soporte está impregnado con una resina. Sin embargo, no se especifican las características dinámicas del soporte a utilizar, existe el problema de que en la aplicación de una fuerza de tracción durante el transporte o la laminación del soporte, éste se rompa o deforme, lo que daría lugar a la generación de arrugas. Cuando un soporte de este tipo tiene características dinámicas pobres en una resina reforzada con fibra, las características dinámicas de la resina reforzada con fibra se pueden deteriorar. También existe el problema de que el cuerpo impregnado que se va a utilizar tiene una baja conductividad térmica, por lo que la resina reforzada con fibra resultante no alcanza las propiedades deseadas. Además, existe el problema de que, dado que el cuerpo impregnado que se va a utilizar tiene una baja conductividad térmica, se producen desigualdades de temperatura en el material durante el moldeo, o se requiere mucho tiempo para el moldeo de un artículo grueso.
El procedimiento de moldeo en el Documento de Patente 5 se utiliza con el propósito de obtener un artículo moldeado con una calidad de aspecto externo adecuada al interponer un material de base no impregnado de resina entre las capas de preimpregnado para suprimir la generación de depresiones en una superficie del artículo moldeado. De este modo, el preimpregnado tiene un alto contenido de fibra, y una pequeña relación de cambio de contenido de fibra antes y después del moldeo. Es difícil utilizar un material de base no impregnado con un alto peso por unidad de superficie para mejorar las características dinámicas de la resina reforzada con fibra, o aplicar un material de suministro de resina para el moldeo de espesor desigual.
La presente invención se ha llevado a cabo en vista de las situaciones descritas anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar un material de suministro de resina que sea excelente en cuanto a la característica de manejo, la característica de soporte de la resina y las características dinámicas como una resina reforzada con fibra, y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra mediante el uso del material de suministro de resina.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un material de suministro de resina que sea excelente en cuanto a las características de soporte de la resina, la característica de manejo y la conductividad térmica, y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra mediante el uso del material de suministro de resina. Soluciones a los problemas
Un material de suministro de resina de acuerdo con la presente invención es un material de suministro de resina que se utiliza para moldear una resina reforzada con fibra, el material de suministro de resina incluye un material poroso continuo y una resina, en el que el material poroso continuo tiene una resistencia a la tracción art de 0,5 MPa o más a 23 °C, y una relación de resistencia a la tracción ar de 0,5 o más, la relación de resistencia a la tracción ar se expresa por medio de la siguiente fórmula
ar - amt/art
amt: resistencia a la tracción del material poroso continuo a 130 °C
Una preforma de acuerdo con la presente invención incluye el material de suministro de resina de acuerdo con la presente invención, y un material de base.
Un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra de acuerdo con la presente invención incluye moldear una resina reforzada con fibra por medio del calentamiento y la presurización de la preforma de acuerdo con la presente invención para suministrar la resina desde el material de suministro de resina al material de base.
Efectos de la invención
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar un material de suministro de resina que es excelente en cuanto a la característica de manejo, la característica de soporte de resina y las características dinámicas como una resina reforzada con fibra, y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra mediante el uso del material de suministro de resina.
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar un material de suministro de resina que es excelente en cuanto a la característica de soporte de la resina, la característica de manejo y la conductividad térmica, y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra mediante el uso del material de suministro de resina. Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista esquemática que muestra una configuración de un material de suministro de resina de la presente invención.
Las Figs. 2 son una vista esquemática que muestra una situación en la que se transporta un material poroso continuo para su uso en la presente invención, una vista esquemática que muestra un caso en el que se utiliza un material poroso continuo que cumple los requisitos de la presente invención, y una vista esquemática que muestra un caso en el que se utiliza un material poroso continuo que no cumple los requisitos de la presente invención.
Las Figs. 3 son una vista esquemática que muestra una situación en la que se transporta un material poroso continuo para su uso en la presente invención, una vista esquemática que muestra un caso en el que se utiliza un material poroso continuo que cumple los requisitos de la presente invención, y una vista esquemática que muestra un caso en el que se utiliza un material poroso continuo que no cumple los requisitos de la presente invención.
Las Figs. 4 son una vista seccional esquemática que muestra un probador de tipo voladizo para evaluar la resistencia a la flexión en la presente invención, y una vista esquemática que muestra un estado en el que se evalúa la resistencia a la flexión de un material poroso continuo en la presente invención.
Realizaciones de la invención
[Segundo Aspecto]
La presente invención proporciona un material de suministro de resina que incluye un material poroso continuo y una resina. Como se muestra en la Fig. 1, la presente invención también proporciona una preforma 3 que incluye dicho material de suministro de resina 1 y un material de base 2, y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra mediante el uso de la preforma 3. En primer lugar, se describirán los materiales que lo componen.
<Material poroso continuo>
Para exhibir una característica de manipulación en el material de suministro de resina 1, se requiere que el material poroso continuo de la presente invención tenga una resistencia a la tracción art de 0,5 MPa o más a 23 °C, y una relación de resistencia a la tracción ar de 0,5 o más. La relación de resistencia a la tracción ar se describirá a continuación.
El "material poroso continuo" mencionado en este caso se refiere a un material poroso en el que los poros incluidos están mutuamente conectados, y el material poroso es permeable a un gas tal como el aire o a un líquido tal como el agua en la dirección del espesor o del material poroso. La permeabilidad del material poroso a un gas o a un líquido se puede determinar de acuerdo con la norma JIS-L1096 (2010) "Method for Testing Cloths of Woven and Knitted Fabrics" y la norma JIS-R1671 (2006) "Method for Testing Water Permeability and Hydraulic Power Equivalent Diameter Test Method'.
La resistencia a la tracción art del material poroso continuo a 23 °C es uno de los índices que indican las características dinámicas del material poroso continuo en la evaluación llevada a cabo de acuerdo con un procedimiento para la medición de una resistencia a la tracción como se especifica en la norma JIS-L1913 (2010) "Method for Testing General Non-Woven Fabrics". La "relación de resistencia a la tracción" mencionada en este caso es una relación entre una resistencia a la tracción amt a 130 °C y una resistencia a la tracción art a 23 °C, y se puede expresar por medio de la siguiente fórmula
ar - amt/art
En la presente invención, se requiere que el material poroso continuo tenga una resistencia a la tracción art de 0,5 MPa o más, y para evitar que el material poroso continuo 5 se rompa por una fuerza de tracción o peso propio (Fig. 3(iii)), por ejemplo, en el transporte del material poroso continuo 5 con sus dos extremos sujetados por una abrazadera 7 como se muestra en la Fig. 3(i), la resistencia a la tracción art más preferentemente es de 1 MPa o más, aún más preferentemente de 3 MPa o más. Cuando se utiliza un material de este tipo, es posible aplicar una gran fuerza de tracción en el momento de sujetar el material poroso continuo, y en la preforma 3 que incluye el material de suministro de resina 1, es posible disponer de un gran número de materiales de base 2, por lo que se puede mejorar el grado de libertad de diseño.
La resistencia a la tracción amt a 130 °C representa una característica dinámica del material poroso continuo durante el moldeo de la preforma 3 que incluye el material de suministro de resina 1 y el material de base 2, y se requiere que la relación de resistencia a la tracción ar (= amt/art) sea de 0,5 o más. El uso del material de suministro de resina 1 que incluye un material poroso continuo y una resina como se ha descrito anteriormente permite proporcionar el material de suministro de resina 1 que tiene todas las características requeridas en la exhibición de una alta característica de manejo durante el transporte y la laminación y la preparación de una resina reforzada con fibra que tiene altas características dinámicas por moldeo.
Una relación de resistencia a la tracción artr (= art/artmáx) de la resistencia a la tracción art del material poroso continuo y la resistencia a la tracción máxima artmáx preferentemente está dentro del intervalo de 0,8 a 1. Este material poroso continuo elimina la necesidad de considerar una dirección de los materiales durante la laminación, por lo que se puede mejorar el grado de libertad de diseño y la productividad, y la resina reforzada con fibra resultante puede presentar características dinámicas isotrópicas. En este caso, la relación de resistencia a la tracción artr más preferentemente está dentro del intervalo de 0,9 a 1, y aún más preferentemente dentro del intervalo de 0,95 a 1.
Una relación de elasticidad Eb del cuerpo poroso continuo en la presente invención preferentemente está dentro del intervalo de 0,8 a 1. La "relación de elasticidad" mencionada en este caso se refiere a una fuerza de restauración al aplastar el material poroso continuo, cuyos detalles se describirán más adelante. Para obtener una resina reforzada con fibra que presente unas características dinámicas elevadas, la relación de elasticidad más preferentemente está dentro del intervalo de 0,9 a 1, y aún más preferentemente dentro del intervalo de 0,95 a 1. Se prefiere que la relación de elasticidad esté dentro del intervalo mencionado porque en un proceso para mantener una resina en el material poroso continuo, el material poroso continuo absorbe la resina como una esponja en la restauración desde un estado aplastado a un espesor original, de forma que la resina fluye hacia la parte interior del material poroso continuo, y de ese modo el material poroso continuo puede absorber una mayor cantidad de resina. Cuando la relación de elasticidad Eb es inferior a 0,8, es posible que no se pueda obtener una resina reforzada con fibra que presente unas características dinámicas elevadas porque en la aplicación de una presión en un proceso para mantener una resina o un proceso para moldear una resina reforzada con fibra mediante el uso de una preforma, el material poroso continuo se colapsa bajo presión y no puede mantener una estructura original.
El material poroso continuo en la presente invención no está particularmente limitado, pero preferentemente es un material poroso continuo que no se funde o ablanda en los procesos de preparación del material de suministro de resina 1, la preforma 3 y la resina reforzada con fibra. Mediante el uso de dicho material poroso continuo, se puede obtener una resina reforzada con fibra que tiene altas características dinámicas, dado que el material poroso continuo existe en la resina reforzada con fibra como material de refuerzo, a la vez que conserva las características del material poroso continuo que tiene altas características dinámicas.
Preferentemente, el material poroso continuo de la presente invención está formado por fibras de refuerzo. La fibra de refuerzo no está particularmente limitada, pero la fibra de refuerzo preferentemente es una fibra compuesta por un material que tiene características dinámicas superiores a las de una resina que sirve como una resina matriz. Algunos ejemplos específicos pueden ser las fibras de resina, tales como las fibras de sulfuro de polifenileno, poliamida, policarbonato y poliimida, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida y fibras metálicas. La fibra de refuerzo más preferentemente es al menos una seleccionada entre una fibra de vidrio, una fibra de carbono, una fibra de aramida y una fibra metálica entre las fibras enumeradas anteriormente. Entre estas fibras de refuerzo, las fibras de carbono siguen siendo las más preferidas. El tipo de fibras de carbono no está particularmente limitado y, por ejemplo, las fibras de carbono a base de poliacrilonitrilo (PAN), las fibras de carbono a base de brea y las fibras de carbono a base de rayón se pueden utilizar preferentemente desde el punto de vista de un efecto de reducción del peso de la resina reforzada con fibra. Se puede utilizar un tipo de fibras de carbono o una combinación de dos o más tipos de fibras de carbono. Entre ellas, se prefieren las fibras de carbono a base de PAN desde el punto de vista del equilibrio entre la resistencia y el módulo elástico de la resina reforzada con fibra resultante. El diámetro del monofilamento de las fibras de refuerzo preferentemente es de 0,5 pm o más, más preferentemente de 2 pm o más, y aún más preferentemente de 4 pm o más. El diámetro del monofilamento de las fibras de refuerzo preferentemente es de 20 pm o menos, más preferentemente de 15 pm o menos, y aún más preferentemente de 10 pm o menos. La resistencia del filamento de las fibras de refuerzo preferentemente es de 3 GPa o más, más preferentemente de 4 GPa o más, y aún más preferentemente de 4,5 GPa o más. El módulo elástico del filamento de las fibras de refuerzo preferentemente es de 200 GPa o más, más preferentemente de 220 GPa o más, y aún más preferentemente de 240 GPa o más.
La fibra de refuerzo puede ser una fibra continua para ser utilizada en un material de base unidireccional, un material de base de tejido o similar, pero la fibra de refuerzo preferentemente es una fibra discontinua desde el punto de vista de una característica de suministro de resina. La fibra de refuerzo se presenta preferentemente en forma de un tejido en el que las fibras están dispersas en forma de haz o de monofilamento, y entre las fibras existen huecos para ser impregnados con una resina. La forma y el formato de la banda no están limitados y, por ejemplo, las fibras de refuerzo pueden estar mezcladas con fibras orgánicas, un compuesto orgánico o un compuesto inorgánico, las fibras de refuerzo pueden estar selladas por otro componente o las fibras de refuerzo pueden estar unidas a un componente de resina. Como forma preferida para producir fácilmente una banda en la que las fibras están dispersas, se puede mencionar, por ejemplo, un material de base que tiene la forma de una tela no tejida obtenida por un procedimiento seco o un procedimiento húmedo y en la que las fibras de refuerzo están suficientemente abiertas, y los monofilamentos están unidos por un aglutinante compuesto por un compuesto orgánico.
Preferentemente, las fibras del material poroso continuo formado por fibras de refuerzo que se utilizan preferentemente en la presente invención están unidas entre sí por un aglutinante. En consecuencia, se mejoran las características de manipulación y la productividad y trabajabilidad, y se puede conservar la estructura de red del material poroso continuo. El aglutinante no está particularmente limitado, y los ejemplos del aglutinante que se utiliza preferentemente incluyen resinas termoplásticas tales como alcohol polivinílico, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno-acetato de vinilo, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, acetato de polivinilo, resinas de policarbonato, resinas a base de estireno, resinas a base de poliamida, resinas a base de poliéster, resinas de sulfuro de polifenileno, resinas de éter de polifenileno modificado, resinas de poliacetal, resinas de polieterimida, resinas de polipropileno, resinas de polietileno, fluororesinas, resinas acrílicas termoplásticas, resinas de poliéster termoplásticas, resinas de poliamidaimida termoplástica, copolímeros de acrilonitrilo-butadieno, copolímeros de estireno-butadieno y copolímeros de acrilonitrilo-estireno-butadieno; y resinas termoendurecibles tales como resinas de uretano, resinas de melamina, resinas de urea, resinas acrílicas termoendurecibles, resinas de fenol, resinas epoxi y poliéster termoendurecible. Desde el punto de vista de las características dinámicas de la resina reforzada con fibra resultante, se utiliza preferentemente una resina que tenga al menos un grupo funcional seleccionado entre un grupo epoxi, un grupo hidroxi, un grupo acrilato, un grupo metacrilato, un grupo amida, un grupo carboxilo, un ácido carboxílico, un grupo anhídrido ácido, un grupo amino y un grupo imina. Estos aglutinantes se pueden utilizar solos, o en combinación de dos o más de ellos. La cantidad de aglutinante preferentemente es del 0,01% o más, más preferentemente del 0,1% o más, y aún más preferentemente del 1% o más. La cantidad de aglutinante preferentemente es del 20% o menos, más preferentemente del 15% o menos, aún más preferentemente del 10% o menos. Cuando la cantidad de fijación del aglutinante es superior al 20%, puede ser necesario mucho tiempo en un proceso de secado, o la impregnabilidad de la resina se puede deteriorar. Cuando la cantidad de fijación del aglutinante es inferior al 0,01%, puede ser difícil mantener la forma de una banda compuesta de fibras de refuerzo en la presente invención, lo que conduce a un deterioro de la característica de manipulación cuando la banda se utiliza en el material poroso continuo. La cantidad de fijación del aglutinante se puede medir a partir de una diferencia de masa antes y después de la aplicación del aglutinante o por medio de un procedimiento de quemado.
La longitud media de las fibras de refuerzo preferentemente es de 0,1 mm o más, más preferentemente de 1 mm o más, y aún más preferentemente de 2 mm o más. La longitud media de las fibras de refuerzo no está particularmente limitada, pero preferentemente es de 100 mm o menos, más preferentemente de 50 mm o menos, aún más preferentemente de 10 mm o menos desde el punto de vista de la isotropía del material poroso continuo y de la dispersabilidad de las fibras de refuerzo. Los ejemplos del procedimiento para medir el diámetro medio de las fibras incluyen un procedimiento en el que las fibras de refuerzo se extraen directamente de un material de base de fibra de refuerzo; y un procedimiento en el que un preimpregnado se disuelve mediante el uso de un disolvente capaz de disolver sólo una resina del preimpregnado, y las fibras de refuerzo restantes se separan por medio de filtración, y se miden por observación microscópica (procedimiento de disolución). Cuando no se dispone de un disolvente capaz de disolver una resina, se menciona, por ejemplo, un procedimiento en el que sólo se quema la resina en un intervalo de temperatura en el que no se produce la pérdida de peso por oxidación de las fibras de refuerzo, y se separan las fibras de refuerzo, y se miden por observación microscópica (procedimiento de quemado). La medición se puede llevar a cabo por medio de la selección aleatoria de 400 fibras de refuerzo, la determinación de las longitudes de las fibras de refuerzo del orden de 1 pm mediante el uso de un microscopio óptico, y la determinación de las longitudes de las fibras y sus proporciones. En la comparación entre el procedimiento en el que las fibras de refuerzo se extraen directamente de un material de base de fibra de refuerzo y el procedimiento en el que las fibras de refuerzo se extraen de un preimpregnado por medio de un procedimiento de quemado o un procedimiento de disolución, no hay diferencias significativas entre los resultados obtenidos por el primer procedimiento y el segundo siempre que las condiciones se seleccionen adecuadamente.
Una masa por unidad de superficie (peso por unidad de superficie) del material poroso continuo en la presente invención preferentemente es de 10 g/m2 o más, más preferentemente de 100 g/m2 o más, aún más preferentemente de 300 g/m2 o más. Cuando la masa por unidad de superficie es inferior a 1 g/m2, la característica de soporte de la resina se puede deteriorar, por lo que es incapaz de retener la cantidad de resina necesaria para el moldeo. Además, en el proceso de producción del material de suministro de resina 1, la característica de manejo puede ser pobre, lo que lleva al deterioro de la trabajabilidad.
<Resina>
El tipo de resina para su uso en la presente invención no está particularmente limitado, y se puede utilizar una resina termoestable o una resina termoplástica. Como la resina termoestable, al menos una seleccionada entre una resina epoxi, una resina de éster de vinilo, una resina de fenol, una resina de poliimida termoestable, una resina de poliuretano, una resina de urea, una resina de melamina y una resina de bismaleimida. Además de una sola resina epoxi, se puede utilizar un copolímero de una resina epoxi y una resina termoendurecible, un producto modificado, una resina obtenida por mezcla de dos o más tipos de resinas, etc. Como resina termoplástica, se utiliza preferentemente al menos una seleccionada entre polipropileno, polietileno, policarbonato, poliamida, poliéster, sulfuro de poliarileno, cetona de poliéter, cetona de éter de poliéter, sulfona de poliéter, poliimida, imida de poliéter y polisulfona. También se utiliza preferentemente un oligómero cíclico precursor de cualquiera de estas resinas.
En la presente invención, el módulo elástico de la resina a 23 °C no está particularmente limitado, pero preferentemente es 1 MPa o más, y más preferentemente es 3 MPa o más, aún más preferentemente 5 MPa o más para mejorar la característica de manejo, y las características dinámicas de la resina reforzada con fibra. Por ejemplo, cuando la resina es una resina termoestable, el módulo elástico de la resina se puede evaluar mediante el uso de un módulo elástico de almacenamiento G' a 23 °C en una medición llevada a cabo a una frecuencia de 0,5 Hz y un Hueco de 1 mm con la resina dispuesta en una placa paralela de 940 mm y calentada monótonamente a una tasa de elevación de la temperatura de 1,5 °C/min desde una temperatura inicial de 10 °C mediante el uso de un aparato de medición de viscoelasticidad dinámica como un probador. Cuando la resina es una resina termoplástica, el módulo elástico de la resina se puede evaluar de la siguiente manera: la resina se seca bajo las condiciones recomendadas descritas en un catálogo de productos (es más preferente el secado de la resina por medio de un secador de vacío), y luego se moldea en una pieza de ensayo de tipo I mediante el uso de una máquina de moldeo por inyección de acuerdo con la norma ASTM D638, y la pieza de ensayo se mide mediante el uso del Probador Universal "Instron" (marca registrada) (fabricado por Instron) como un probador.
La resina preferentemente es una que tiene una característica de manejo favorable a 23 °C y que es lo suficientemente suave para impartir fácilmente una forma durante el impartamiento de la forma y durante el moldeo. Preferentemente, la resina tiene un módulo elástico inferior al módulo elástico a 23 °C debido al calentamiento durante el impartado de la forma y durante el moldeo.
En la presente invención, la viscosidad de la resina durante la impregnación (moldeo) preferentemente es 1000 Pa-s o menos, más preferentemente 100 Pa-s o menos, aún más preferentemente 10 Pa-s o menos. Cuando la viscosidad es superior a 1000 Pa-s, la resina reforzada con fibra resultante puede tener porciones no impregnadas y vacíos porque el material de base 2 descrito posteriormente no está suficientemente impregnado con la resina. <Material de suministro de resina>
En la presente invención, se requiere que el material de suministro de resina 1 sea excelente en cuanto a la característica de manipulación y la característica de transmisión de la forma durante el transporte y la laminación en un estado del material de suministro de resina 1 solo o de la preforma 3 que incluye el material de base 2, y también se requiere que el material de suministro de resina 1 contenga una resina que sirva como una resina matriz para la resina reforzada con fibra, y suministre la resina al material de base 2 durante el moldeo. Una relación de cambio de masa de resina P en el material de suministro de resina 1 antes y después del moldeo, como se expresa en la siguiente fórmula, preferentemente es 0,03 o más, más preferentemente 0,05 o más, aún más preferentemente 0,08 o más. Para hacer que la resina fluya desde el material de suministro de resina 1 al material de base 2, de forma que se obtenga una resina reforzada con fibra que tenga un número reducido de huecos, la relación de cambio P preferentemente es 0,99 o menos, más preferentemente 0,7 o menos, y aún más preferentemente 0,5 o menos. Una masa de resina Wr1 en el material de suministro de resina 1 antes del moldeo y una masa de resina Wr2 en el material de suministro de resina 1 después del moldeo se determinan de acuerdo con la norma JIS K7075 (1991) "Procedimientos de prueba del contenido de fibra y del contenido de huecos para el plástico reforzado con fibra de carbono". En el caso de la preforma 3 que incluye el material de suministro de resina 1, los pesos de la resina Wr1 y Wr2 se pueden determinar de acuerdo con la norma JIS K7075 (1991) (Procedimientos de ensayo del contenido de fibra y del contenido de huecos para el plástico reforzado con fibra de carbono) mediante el uso de únicamente el material de suministro de resina 1 extraído por medio del pulido o el corte de la preforma
P - Wr2/Wrl
Wr1: masa de resina (g) en el material de suministro de resina antes del moldeo
Wr2: masa de resina (g) en el material de suministro de resina después del moldeo
Mediante el uso de este material de suministro de resina 1, se puede suministrar la resina a una mayor cantidad del material de base 2, de forma que se pueda mejorar el grado de libertad de diseño y las características dinámicas de la resina reforzada con fibra.
Una relación de cambio de contenido de volumen Q en el material poroso continuo en el material de suministro de resina 1 antes y después del moldeo, como se expresa en la siguiente fórmula, preferentemente es 1,1 o más, más preferentemente 1,3 o más, aún más preferentemente 1,5 o más para hacer que la resina fluya desde el material de suministro de resina 1 al material de base 2, de forma que se moldea una resina reforzada con fibra que tiene un número reducido de huecos. Para minimizar el flujo de salida de la resina, de forma que la resina fluya eficientemente desde el material de suministro de resina 1 al material de base 2, la relación de cambio Q preferentemente es 30 o menos, más preferentemente 15 o menos, aún más preferentemente 5 o menos. El contenido volumétrico Vpt del material poroso continuo después del moldeo se determina de acuerdo con la norma JIS K7075 (1991) "Fiber Content and Void Content Test Methods for Carbón Fiber-Reinforced Plástic". En lugar del procedimiento mencionado para determinar el contenido de volumen Vpt, el contenido de volumen Vpt se puede determinar a partir de la siguiente fórmula mediante el uso de un espesor T (unidad: mm, valor medido), un peso por unidad de superficie Faw del material poroso continuo (unidad: g/m2, valor de catálogo o valor medido), y una densidad p del material poroso continuo (unidad: g/cm3, valor de catálogo o valor medido). El espesor T se determina a partir de una media de los espesores del material de suministro de resina 1 en diez puntos seleccionados al azar dentro de un área de 50 mm (longitud) * 50 mm (anchura). La dirección del espesor es una dirección ortogonal a una superficie de contacto con el material de base 2 que se utilizará en la preforma
Q = V p t / V p i
Vpi: contenido de volumen (%) del material poroso continuo antes del moldeo
Vpt: contenido de volumen (%) del material poroso continuo después del moldeo
En el material de suministro de resina 1 de la presente invención, también se puede preferir que tanto la relación de cambio P como la relación de cambio Q se encuentren dentro de los intervalos preferidos antes mencionados, respectivamente.
El procedimiento para preparar el material de suministro de resina 1 no está particularmente limitado, y ejemplos del mismo pueden incluir un procedimiento en el que un material poroso continuo se sumerge en una resina líquida para ser impregnado con la resina; un procedimiento en el que un material poroso continuo y una resina se presurizan mediante el uso de una placa plana de prensa o un rodillo bajo una condición de calentamiento para reducir la viscosidad de la resina, de forma que el material poroso continuo se impregne con la resina; y un procedimiento en
el que un material poroso continuo y una resina se encierran bajo una condición de presión reducida, de forma que
el aire existente en el material poroso continuo es sustituido por la resina para impregnar el material poroso continuo
con la resina.
El material de suministro de resina 1 en la presente invención preferentemente está en forma de una hoja, y el espesor de la hoja en este caso preferentemente es 0,5 mm o más, más preferentemente 1 mm o más, aún más preferentemente 1,5 mm o más desde el punto de vista de una característica de manejo, una característica de suministro de resina y características dinámicas. Desde el punto de vista del grado de libertad de diseño y de la moldeabilidad, el espesor de la lámina preferentemente es de 100 mm o menos, más preferentemente de 60 mm o menos, y aún más preferentemente de 30 mm o menos.
Un contenido en masa Wpi del material poroso continuo en el material de suministro de resina 1 en la presente invención preferentemente es 0,5% o más, más preferentemente 1,0% o más, aún más preferentemente 1,5% o
más. Cuando el contenido de masa Wpi es inferior al 0,5%, la cantidad de resina es excesivamente grande con
respecto al material poroso continuo, el material poroso continuo no puede retener la resina, o una gran canti la resina fluye hacia el exterior durante el moldeo. El contenido de masa Wpi no está particularmente limitado, pero preferentemente es 30% o menos, más preferentemente 22% o menos, aún más preferentemente 15% o menos.
Cuando el contenido en masa Wpi es superior al 30%, la resina reforzada con fibra puede tener un gran número de
huecos debido a una mala impregnación de la resina en el material de base 2. El contenido de masa Wpi se determina de acuerdo con la norma JIS K7075 (1991) "Fiber Content and Void Content Test Methods for Carbón
Fiber-Reinforced Plástic".
Un contenido de volumen Vpi del material poroso continuo en el material de suministro de resina 1 en la presente invención preferentemente es 0,3% o más, más preferentemente 0,6% o más, aún más preferentemente 1,0% o
más. Cuando el contenido de volumen Vpi es inferior al 0,5%, la cantidad de resina es excesivamente grande con
respecto al material poroso continuo, el material poroso continuo no puede retener la resina, o una gran canti la resina fluye hacia el exterior durante el moldeo. El contenido de volumen Vpi no está particularmente limitado, pero preferentemente es 20% o menos, más preferentemente 15% o menos, aún más preferentemente 10% o menos. Cuando el contenido de volumen Vpi es superior al 20%, la resina reforzada con fibra puede tener un gran número de huecos debido a la mala impregnación de la resina en el material de base 2. El contenido volumétrico Vpi se determina de acuerdo con la norma JIS K7075 (1991) "Fiber Content and Void Content Test Methods for Carbon
Fiber-Reinforced Plastic".
<Material de base>
El material de base 2 incluido en la preforma 3 de la presente invención es un material de base de fibra compuesto
por fibras de refuerzo, y preferentemente es al menos uno seleccionado entre un material de base de tejido, un material de base unidireccional y un material de base de estera, cada uno de ellos compuesto por fibras de refuerzo.
Específicamente, se utiliza preferentemente un paño de base de tejido único compuesto por fibras continuas o un laminado de tales paños de base de tejido, un producto obtenido por medio de la costura e integración de los paños
de base de tejido por medio de un hilo de puntada, una estructura de fibra tal como un tejido tridimensional o un producto trenzado, una tela no tejida formada por fibras discontinuas, o similares. La fibra continua es una fibra de refuerzo en la que un haz de fibras de refuerzo se dibuja y alinea en un estado continuo sin cortar la fibra de refuerzo
en fibras cortas. En la presente invención, la forma y la disposición de las fibras de refuerzo que se utilizarán en el material de base 2 se pueden seleccionar adecuadamente entre las formas de fibras continuas, tal como una fibra
larga estirada y alineada unidireccionalmente, un tejido, una estopa y una fibra discontinua. El número de filamentos
de un haz de fibras a utilizar en el material de base 2 preferentemente es de 500 o más, más preferentemente de
1500 o más, y aún más preferentemente de 2500 o más. El número de filamentos en un haz de fibras preferentemente es 150000 o menos, más preferentemente 100000 o menos, aún más preferentemente 70000 o menos.
Para obtener una resina reforzada con fibra que tenga altas características dinámicas, se prefiere que se utilice
como material de base 2 un material de base de tejido o unidireccional compuesto por fibras de refuerzo continuas, y
para aumentar la tasa de impregnación de la resina para mejorar la productividad de la resina reforzada con fibra y obtener una resina isotrópica reforzada con fibras, se prefiere que se utilice como material de base 2 un material de
base de estera compuesto por fibras discontinuas.
El material de base 2 para su uso en la presente invención puede ser un único material de base, o uno obtenido por medio de la laminación de una pluralidad de materiales de base, o puede ser uno obtenido por medio de la laminación de parcialmente materiales de base o por medio de la laminación de diferentes materiales de base de acuerdo con las características requeridas para la preforma 3 o la resina reforzada con fibra.
<Preforma>
Preferentemente, la preforma 3 en la presente invención incluye el material de suministro de resina 1 y el material de base 2. La preforma 3 es un laminado que se obtiene por medio de la laminación e integración del material de suministro de resina 1 y el material de base 2. Preferentemente, el material de suministro de resina 1 y el material de base 2 son adyacentes en la dirección del espesor desde el punto de vista del suministro de la resina desde el material de suministro de resina 1 al material de base 2. Los ejemplos de la preforma 3 incluyen un laminado en sándwich en el que el material de suministro de resina 1 está intercalado entre los materiales de base 2 o el material de base 2 está intercalado entre los materiales de suministro de resina 1; un laminado alterno en el que los materiales de suministro de resina 1 y los materiales de base 2 están laminados alternativamente; y una combinación de los mismos. La formación de la preforma de antemano es preferente porque el material de base 2 puede ser impregnado rápidamente y de manera más uniforme con una resina en un proceso para producir una resina reforzada con fibra.
<Procedimiento para producir resina reforzada con fibra>
Los ejemplos del procedimiento para producir una resina reforzada con fibra por medio del calentamiento y la presurización de la preforma 3 en la presente invención para suministrar una resina desde el material de suministro de resina 1 al material de base 2, de forma que se moldee una resina reforzada con fibra incluyen el siguiente procedimiento. Se prepara una preforma que incluye el material de suministro de resina 1 y el material de base 2, y se coloca en un molde metálico. La resina se hace fluida por medio del calor del molde metálico (en el caso de una resina termoestable, la resina tiene una viscosidad reducida hasta el curado de la resina; y en el caso de una resina termoplástica, la resina se funde o se ablanda), y la preforma 3 se presuriza para suministrar la resina al material de base 2. El procedimiento de presurización preferentemente es el moldeo por presión o el moldeo por vacío-presión. Para la temperatura de moldeo en este caso, la temperatura durante el suministro de la resina y la temperatura durante el curado puede ser la misma, o diferente cuando la resina es una resina termoestable. Cuando la resina es una resina termoplástica, la temperatura durante el suministro de la resina preferentemente es superior al punto de fusión de la resina en 10 °C o más. La temperatura a la que se solidifica la resina tras el suministro de la misma preferentemente es inferior al punto de fusión de la resina en 10 °C o más, más preferentemente en 30 °C o más, y aún más preferentemente en 50 °C o más. El molde metálico a utilizar para el moldeo puede ser un molde de doble cara compuesto por un cuerpo rígido, o un molde de una sola cara. En el caso de este último, la preforma 3 se dispone entre una película flexible y el molde metálico de una sola cara, y la presión un espacio entre la película flexible y el molde metálico de una sola cara se hace más baja que la presión en el entorno exterior para llevar la preforma 3 a un estado presurizado). Cuando la resina es una resina termoendurecible, el calentamiento a una temperatura a la que se cura la resina termoendurecible se lleva a cabo después del moldeo, de acuerdo con lo necesario, además del calentamiento durante el moldeo, de forma que la resina termoendurecible se cure para obtener una resina reforzada con fibra. Cuando la resina es una resina termoplástica, la resina fundida por calentamiento durante el moldeo se enfría para solidificar la resina, de forma que se obtiene una resina reforzada con fibra.
En la presente invención, el punto de fusión o el punto de reblandecimiento del material poroso continuo preferentemente es más alto que la temperatura de moldeo, y cuando la temperatura de moldeo es más baja que el punto de fusión o el punto de reblandecimiento del material poroso continuo, el material poroso continuo se puede hacer existir en la resina reforzada con fibra como material de refuerzo mientras se conservan las altas características dinámicas del material poroso continuo, y por lo tanto se puede obtener una resina reforzada con fibra que tiene altas características dinámicas. En este caso, el punto de fusión o el punto de ablandamiento del material poroso continuo preferentemente es superior a la temperatura de moldeo en 10 °C o más, más preferentemente en 30 °C o más, y aún más preferentemente en 50 °C o más. El punto de fusión de la resina es un valor medido a una tasa de elevación de la temperatura de 10 °C/minuto por dSc de acuerdo con la norma JIS-K7121 (2012). El punto de reblandecimiento es un valor de temperatura de reblandecimiento Vicat medido de acuerdo con la norma JIS-K7206 (1999).
EJEMPLOS
En adelante en la presente memoria, la presente invención se describirá con más detalle a modo de ejemplos. En primer lugar, se describirán los procedimientos de evaluación utilizados en la presente invención.
(Procedimiento de Evaluación 1) Relación de resistencia a la tracción art y resistencia máxima a la tracción artmáx del material poroso continuo
Se cortaron piezas de ensayo con una anchura de 50 mm y una longitud de 280 mm de un material poroso continuo en las direcciones de 45°, 90° y -45° con respecto a una dirección fijada en 0°, y se midió la resistencia a la tracción de acuerdo con un procedimiento para la medición de una resistencia a la tracción como se especifica en la norma JIS-L1913 (2010) "Method for Testing General Non-Woven Fabrics". Se utilizó como un probador el "Instron" (marca registrada) Universal Tester (fabricado por Instron). En la presente invención, la resistencia a la tracción es un valor que se obtiene por medio de la división de una carga en un punto de ruptura por un área de la sección transversal. Un promedio de las resistencias a la tracción de las probetas se designó como a9 (0 = 0, 45, 90, -45). El valor mínimo en este caso se definió como una resistencia a la tracción art del material poroso continuo. El valor máximo en este caso se definió como una resistencia a la tracción máxima artmáx del material poroso continuo.
(Procedimiento de Evaluación 2) Resistencia a la tracción amt del material poroso continuo a 130 °C
En una cámara con la temperatura interior ajustada a 130 °C, se llevó a cabo la misma evaluación de tensión que en el Procedimiento de Evaluación 1, mediante el uso de una pieza de ensayo en la misma dirección que en el caso de la resistencia a la tracción art obtenida en el Procedimiento de Evaluación 1. La resistencia a la tracción se definió en este caso como una resistencia a la tracción amt a 130 °C.
(Procedimiento de Evaluación 3) Relación de resistencia a la tracción ar del material poroso continuo El valor calculado de acuerdo con la siguiente fórmula a partir de la resistencia a la tracción art obtenida en el Procedimiento de Evaluación 1 y la resistencia a la tracción amt a 130 °C que se obtuvo en el Procedimiento de Evaluación 2 se definió como una relación de resistencia a la tracción ar del material poroso continuo
ar - amt/art
(Procedimiento de Evaluación 4) Relación de resistencia a la tracción artr del material poroso continuo a 23 °C
El valor calculado de acuerdo con la siguiente fórmula a partir de la resistencia a la tracción art y la resistencia a la tracción máxima artmáx obtenida en el Procedimiento de Evaluación 1 se definió como una relación de resistencia a la tracción artr del material poroso continuo a 23 °C
artr = crt/artmax
(Procedimiento de Evaluación 5) Espesor del material poroso continuo y del material de suministro de resina Se midió el espesor de cada uno de los materiales porosos continuos y de un material de suministro de resina de acuerdo con un procedimiento para la medición de un espesor como se especifica en la norma JIS-L1913 (2010) "Method for Testing General Non-Woven Fabrics".
(Procedimiento de Evaluación 6) Relación de elasticidad Eb del material poroso continuo
Se cortó una pieza de prueba con una longitud de 50 mm y una anchura de 50 mm de un material poroso continuo, y se midió una masa tb de la pieza de prueba por el Procedimiento de Evaluación 5. Se utilizó el Probador Universal "Instron" (marca registrada) (fabricado por Instron) como un probador, y un indentador cilindrico de 9100 mm con una superficie inferior plana como un indentador. En primer lugar, el material poroso continuo se presurizó y aplastó hasta un espesor igual al 50% del espesor tb, y se mantuvo en este estado durante 1 minuto. A continuación, se midió un espesor ta 3 minutos después de la cancelación de la presurización, de acuerdo con el Procedimiento de Evaluación 5. La relación de elasticidad Eb del material poroso continuo se calculó de acuerdo con la siguiente fórmula a partir de los espesores tb y ta.
Eb - ta/tb
tb: espesor del material poroso continuo
ta: espesor del material poroso continuo tras la presurización y el aplastamiento.
(Procedimiento de Evaluación 7) Característica de manipulación del material poroso continuo, del material de suministro de resina y de la preforma
Se evaluó si se generaban o no arrugas en un material, si se repetían las operaciones o si el material se rompía cuando se sostenía el material con la mano en una posición de 2 cm desde un extremo del mismo, o se laminaba en el momento de proporcionar cada material. Una muestra se calificó como o cuando pudo llevar a cabo con éxito las operaciones, una muestra se calificó como A cuando se generaron arrugas o se volvieron a llevar a cabo las operaciones, y una muestra se calificó como * cuando el material se rompió.
(Procedimiento de Evaluación 8) Estado de impregnación de resina del material de base
Se cortó la resina reforzada con fibra obtenida y se observó una sección transversal en la dirección del espesor con un microscopio para examinar el estado de impregnación de la resina y la presencia/ausencia de huecos. La presencia/ausencia de huecos en el material de base se determinó por la presencia/ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación microscópica. Una muestra se calificó como o cuando la impregnación se había llevado a cabo suficientemente y no había huecos, y una muestra se calificó como * cuando la impregnación era insuficiente y/o había huecos.
(Procedimiento de Evaluación 9) Características dinámicas de la resina reforzada con fibra
De acuerdo con la norma JIS-K7074 (1988) "Procedimiento de prueba de flexión para plásticos reforzados con fibra de carbono", se cortó una pieza de prueba de la resina reforzada con fibra obtenida, y se determinó un módulo elástico de flexión.
<Materiales utilizados>
En la presente invención, se requiere un material que tenga una longitud de 300 mm y una anchura de 450 mm en el estado de un material de suministro de resina. Por lo tanto, el material poroso continuo y la resina se cortaron a un tamaño ligeramente mayor de 350 mm (longitud) * 500 mm (anchura).
[Material poroso continuo (a-1)]
Se proporcionó una tela no tejida de resina PPS preparada por un procedimiento de soplado de fusión y compuesta por una resina PPS como material poroso continuo (a-1).
[Materiales porosos continuos (a-2) y (a-3)]
Los materiales porosos continuos (a-2) y (a-3) compuestos por fibras de refuerzo se proporcionaron en las siguientes etapas.
(1) A partir de un copolímero compuesto principalmente por PAN, se prepararon fibras continuas (c-1) que incluían un total de 12.000 monofilamentos por medio de la realización de un hilado, un tratamiento de cocción y un tratamiento de oxidación superficial. Las fibras continuas (c-1) tenían las características que se muestran a continuación.
Diámetro del monofilamento: 7 pm
Masa por unidad de longitud: 0,8 g/m
Densidad: 1,8 g/cm3
Resistencia a la tracción: 4600 MPa
Módulo elástico de tracción: 220 GPa
(2) Las fibras continuas (c-1) obtenidas en (1) se cortaron a una longitud de 6 mm por medio de un cortador de cartucho para preparar fibras cortadas. Se preparó un líquido de dispersión que incluía agua y un tensioactivo (polioxietilen lauril éter (marca), fabricado por nAcALAI TESQUE, INC.) y que tenía una concentración del 0,1% en masa, y se produjo un material de base para la fabricación de papel por medio de un aparato de producción de materiales de base para la fabricación de papel mediante el uso del líquido de dispersión y las fibras picadas. El aparato de producción incluye un recipiente cilíndrico como un depósito de dispersión que incluye un grifo de apertura en la parte inferior del recipiente y que tiene un diámetro de 1000 mm; y una sección de transporte lineal (ángulo de inclinación: 30 grados) que conecta el tanque de dispersión y un tanque de fabricación de papel. Un agitador está unido a una sección de apertura en la superficie superior del tanque de dispersión, y las fibras picadas y el líquido de dispersión (medio de dispersión) se pueden introducir en el agitador a través de la sección de apertura. El tanque de fabricación de papel es un tanque que incluye un transportador de malla que tiene una superficie de fabricación de papel de 500 mm de ancho en el fondo, y un transportador capaz de transportar un material de base de fibra (material de base de fabricación de papel) está conectado al transportador de malla. En la fabricación de papel, la concentración de fibra en el líquido de dispersión se ajustó para ajustar la masa por unidad de superficie. Aproximadamente el 5% en masa de una solución acuosa de alcohol polivinílico (KURARAY POVAL, fabricado por KURARAY CO., LTD.) como un aglutinante se depositó sobre el material de base de fibra sometido a la fabricación de papel, y se secó en un horno de secado a 140 °C durante 1 hora para preparar los materiales porosos continuos deseados (a-2) y (a-3). Los materiales porosos continuos (a-2) y (a-3) tenían una longitud media de fibra de 5,8 mm. Las características de los materiales porosos continuos (a-2) y (a-3) son las que se muestran en la Tabla 6.
[Material poroso continuo (a-4)]
Se proporcionó un material poroso continuo (a-4) compuesto por fibras de refuerzo en las siguientes etapas.
Las fibras continuas (c-1) se cortaron a una longitud de 25 mm por un cortador de cartucho para preparar fibras picadas. Las fibras picadas obtenidas se introdujeron en un abridor de algodón para preparar un conjunto de fibras. Mediante el uso de un aparato de cardado que tiene un rollo de cilindro con un diámetro de 600 mm (número de rotación del rollo de cilindro: 320 rpm; velocidad de giro: 13 m/min), se preparó material poroso continuo (a-4) compuesto por fibras discontinuas con la dirección de la fibra intencionadamente hecha para coincidir con la dirección de recogida en el aparato de cardado. Las características del material poroso continuo (a-4) son las que se muestran en la Tabla 6.
[Material poroso continuo (a-5)]
"ACHILLES BOARD" (marca registrada) fabricado por Achilles Corporation se proporcionó como material poroso continuo (a-5). Para ajustar el espesor, el material poroso continuo se procesó hasta un espesor de 1,5 mm por medio de una cortadora. Las características del material poroso continuo (a-5) son las que se muestran en la Tabla 6.
[Material poroso continuo (a-6)]
Se proporcionó una espuma de uretano a base de poliéster "MOLTOPREN (marca registrada) " ER-1 fabricada por Inoac Corporation como material poroso continuo (a-6). Las características del material poroso continuo (a-6) son las que se muestran en la Tabla 6.
[Resina (b-1)]
Se preparó una resina mediante el uso de 40 partes en masa de "jER (marca registrada)" 1007 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 20 partes en masa de "jER (marca registrada)" 630 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 40 partes en masa de "EPICLON (marca registrada)" 830 (fabricado por DIC Corporation), DICY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado en una cantidad de 0,9 equivalentes en términos de grupos de hidrógeno activos basados en la cantidad de grupos epoxi en todos los componentes de la resina epoxi, y 2 partes en masa de DCMU99 (fabricado por HODo Ga YA CHEMICAL CO., LTD.) como un acelerador de curado. Mediante el uso de un recubridor de rodillo inverso, la resina preparada se aplicó sobre un papel antiadherente para preparar películas de resina con masas por unidad de superficie de 50 g/m2 y 100 g/m2, respectivamente. En este caso, cualquiera de estas películas de resina se laminó de acuerdo con un propósito, de forma que se modificara la masa por unidad de superficie de la resina. Las características de la resina (b-1) son las que se muestran en la Tabla 7.
[Resina (b-2)]
Se preparó una resina en forma de película (b-2) con un peso por unidad de superficie de 100 g/m2 mediante el uso de un lote maestro que incluía el 90% en masa de una resina de polipropileno no modificada ("Prime Polypro (marca registrada) " J707G fabricada por Prime Polymer Co., Ltd.) y el 10% en masa de una resina de polipropileno modificada por ácido ("ADMER" (marca registrada) QB510). Las características de la resina son las que se muestran en la Tabla 7.
[Material de Suministro de Resina (A-1)]
Se preparó un material de suministro de resina (A-1) por medio de la laminación del material poroso continuo (a-1) y 750 g/m2 de resina (b-1) para obtener un laminado de resina (b-1)/material poroso continuo (a-1)/resina (b-1), y el calentamiento del laminado bajo una condición de presurización a una presión superficial de 0,1 MPa durante 1,5 horas en una máquina de prensado con la temperatura ajustada a 70 °C. En el material de suministro de resina (A-1) , el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-1) era del 6,6%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-1) era del 7,4%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Suministro de Resina (A-2)]
Excepto que se utilizó el material poroso continuo (a-2), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el caso del material de suministro de resina (A-1) para preparar un material de suministro de resina (A-2). En el material de suministro de resina (A-2), el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-2) era del 4,3%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-2) era del 6,3%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Suministro de Resina (A-3)]
Excepto que se utilizó el material poroso continuo (a-3), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el caso del material de suministro de resina (A-1) para preparar un material de suministro de resina (A-3). En el material de suministro de resina (A-3), el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-3) era del 11,9%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-3) era del 16,7%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Suministro de Resina (A-4)]
Se preparó un material de suministro de resina (A-4) por medio de la laminación del material poroso continuo (a-2) y 750 g/m2 de resina (b-2) para obtener un laminado de resina (b-2)/material poroso continuo (a-2)/resina (b-2), calentando el laminado bajo una condición de presurización a una presión superficial de 0,1 MPa durante 10 minutos en una máquina de prensado con la temperatura ajustada a 180 °C, y el enfriamiento del laminado bajo la condición de presurización hasta que la temperatura de la máquina de prensado alcanzó los 100 °C. En el material de suministro de resina (A-4), el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-2) era del 3,3%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-2) era del 6,3%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Suministro de Resina (A-5)]
Excepto que se utilizó el material poroso continuo (a-4), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el caso del material de suministro de resina (A-1) para preparar un material de suministro de resina (A-5). En el material de suministro de resina (A-5), el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-4) era del 5,8%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-4) era del 6,3%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Suministro de Resina (A-6)]
Excepto que se utilizó el material poroso continuo (a-5), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el caso del material de suministro de resina (A-1) para preparar un material de suministro de resina (A-6). En el material de suministro de resina (A-6), el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-5) era del 13,6%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-5) era del 14,5%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Suministro de Resina (A-7)]
Excepto que se utilizó el material poroso continuo (a-6), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el caso del material de suministro de resina (A-1) para preparar un material de suministro de resina (A-7). En el material de suministro de resina (A-1), el contenido de volumen Vpi del material poroso continuo (a-6) era del 9,7%, y el contenido de masa Wpi del material poroso continuo (a-6) era del 10,4%. Las demás características son las que se indican en la Tabla 8.
[Material de Base (B-1)]
Tela "TORAYCA" CO6343B (tejido liso, peso por unidad de superficie de fibras de carbono: 198 g/m2) fabricado por Toray Industries, Inc. se proporcionó como material de base (B-1).
(Ejemplo 1)
Se preparó una preforma (D-1) por medio de la laminación del material de suministro de resina (A-1) con una longitud de 300 mm y una anchura de 450 mm y el material de base (B-1) para obtener un laminado de material de base (B-1)/material de base (B-1)/material de suministro de resina (A-1)/material de base (B-1)/material de base (B-1). Se preparó una resina reforzada con fibra 1 por medio del moldeo de la preforma (D-1) por medio de un procedimiento de moldeo que incluye las siguientes etapas.
(1) La preforma (D-1) se precalienta a una presión superficial de 0 a 70 °C durante 10 minutos mediante el uso de una máquina de prensado.
(2) La preforma (D-1) se presuriza a una presión superficial de 1 MPa.
(3) El laminado se calienta a 150 °C a una velocidad de 3 °C/minuto, y luego se mantiene durante 40 minutos para que se cure.
Las características de la resina reforzada con fibra obtenida (E-1) son las que se muestran en la Tabla 9.
(Ejemplo 2)
Excepto que se utilizó el material de suministro de resina (A-2), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1 para preparar una preforma (D-2) y una resina reforzada con fibra (E-2). Las características de la resina reforzada con fibra obtenida (E-2) son las que se muestran en la Tabla 9.
(Ejemplo 3)
Excepto que se utilizó el material de suministro de resina (A-3), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1 para preparar una preforma (D-3) y una resina reforzada con fibra (E-3). Las características de la resina reforzada con fibra obtenida (E-3) son las que se muestran en la Tabla 9.
(Ejemplo 4)
Se preparó una preforma (D-4) por medio de la laminación de dos materiales de suministro de resina (A-2), que son los mismos que en el Ejemplo 3, y cuatro materiales de base (B-1) para obtener un laminado de material de suministro de resina (A-2)/material de base (B-1)/material de base (B-1)/material de base (B-1)/material de suministro de resina (A-2). Excepto que se utilizó la preforma (D-4), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1 para preparar una resina reforzada con fibra (E-4). Las características de la resina reforzada con fibra obtenida (E-4) son las que se muestran en la Tabla 9.
(Ejemplo 5)
Se preparó una preforma (D-5) por medio de la laminación del material de suministro de resina (A-4) y el material de base (B-1) para obtener un laminado de material de base (B-1)/material de base (B-1)/material de suministro de resina (A-4)/material de base (B-1)/material de base (B-1). Se preparó una resina reforzada con fibra (E-5) por medio del moldeo de la preforma (D-5) por medio de un procedimiento de moldeo que incluye las siguientes etapas.
(1) La preforma (D-5) se precalienta a una presión superficial de 0 a 180 °C durante 5 minutos mediante el uso de una máquina de prensado.
(2) La preforma (D-5) se presuriza a una presión superficial de 1 MPa durante 5 minutos.
(3) La resina se solidifica enfriando la preforma (D-5) a 100 °C mientras se mantiene la condición de presurización en (2).
Las características de la resina reforzada con fibra obtenida (E-5) son las que se muestran en la Tabla 9.
(Ejemplo 6)
La preforma (D-2) utilizada en el Ejemplo 2 se dispuso sobre una placa de metal, y se cubrió con una película, la placa de metal y la película se sellaron entre sí con un material de sellado, y un espacio cubierto por la película se llevó a un estado de vacío (10-1 Pa) mediante el uso de una bomba de vacío. La preforma se introdujo en un secador con la temperatura interior ajustada a 70 °C mientras la preforma se mantenía en este estado, y se llevó a cabo un precalentamiento durante 10 minutos. Tras el precalentamiento, la preforma se calentó a una velocidad de 3 °C/min hasta 150 °C, y luego se mantuvo durante 40 minutos para curar la resina, para de ese modo preparar una resina reforzada con fibra (E-6). Las características de la resina reforzada con fibra obtenida (E-6) son las que se muestran en la Tabla 9.
En los Ejemplos 1 a 4, el material poroso continuo, el material de suministro de resina y la preforma se prepararon fácilmente. En el Ejemplo 5, se obtuvo un material que tiene una característica de manejo más alta y una mayor trabajabilidad mediante el uso de como una resina una resina termoplástica que está en un estado solidificado a 23 °C. En el Ejemplo 6, se confirmó que el material no sólo tiene una excelente característica de manipulación a 23 °C, sino que también es adecuado para un procedimiento de moldeo capaz de moldear incluso una forma complicada a baja presión, como en el moldeo por presión de vacío. Al utilizar este material, se pudo producir fácilmente una resina reforzada con fibra sin necesidad de utilizar materiales subsidiarios adicionales.
(Ejemplo Comparativo 1)
Excepto que sólo se utilizó la resina (b-1) en lugar del material de suministro de resina, se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1. Dado que sólo se utilizó la resina (b-1) (es decir, no se utilizó el material poroso continuo), se necesitó mucho tiempo para el trabajo de laminación debido, por ejemplo, a la aparición de roturas en la película de resina en el transporte de la película para la laminación, y se generaron muchas arrugas en la película. La resina reforzada con fibra obtenida tenía porciones no impregnadas porque una gran cantidad de la resina (b-1) fluía hacia fuera en la dirección de la superficie en lugar de impregnarse en el material de base (B-1), y por lo tanto no se podía obtener una resina reforzada con fibra deseada.
(Ejemplo Comparativo 2)
Excepto que se utilizó el material de suministro de resina (A-5), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1. El material poroso continuo (a-4) se rompió durante la preparación del material de suministro de resina (A-5), por lo que fue difícil preparar el material de suministro de resina homogéneo (A-5). Se requería una manipulación cuidadosa en la laminación, por lo que se necesitaba mucho tiempo para el trabajo de laminación, aunque no tanto como en el Ejemplo Comparativo 1. Una presión durante el moldeo hizo que el material poroso continuo (a-4) fluyera hacia fuera en la dirección de la superficie, de forma que la resina no se suministró suficientemente al material de base (B-1), y por lo tanto no se pudo obtener una resina reforzada con fibra deseada.
(Ejemplo Comparativo 3)
Excepto que se utilizó el material de suministro de resina (A-6), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1. La resina no se impregnó en la parte central del material poroso continuo (a-5) durante la preparación del material de suministro de resina (A-6), por lo que el material de suministro de resina (A-6) tenía una gran cantidad de resina en ambas superficies. Esto se puede deber a que el material poroso continuo era una espuma de celdas cerradas que tenía células aisladas, y el material poroso continuo cambiaba de espesor bajo presión como una esponja, por lo que era incapaz de absorber (retener) la resina. Además, el material poroso continuo (a-5) se colapsó bajo presión durante el moldeo, y de ese modo la resina reforzada con fibra obtenida tenía la forma de dos resinas reforzadas con fibras separadas en el interior del material poroso continuo (a-5).
(Ejemplo Comparativo 4)
Excepto que se utilizó el material de suministro de resina (A-7), se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1 para preparar una resina reforzada con fibra. Las características de la resina reforzada con fibra obtenida son las que se muestran en la Tabla 10. El material poroso continuo (a-6) en el material de suministro de resina (A-7) se fundió durante el moldeo de la preforma, de forma que no se mantuvo la forma del material poroso continuo antes del moldeo, y se colapsaron las porciones de hueco en el material poroso, de forma que el material poroso continuo tuviera una forma similar a una lámina de resina. Por lo tanto, no pudo mostrar suficientes características dinámicas.
[Tabla 6]
Figure imgf000015_0001
[Tabla 7]
Figure imgf000015_0004
[Tabla 8]
Figure imgf000015_0002
[Tabla 9]
Figure imgf000015_0003
Figure imgf000016_0001
[Tabla 10]
Figure imgf000016_0002
Aplicabilidad industrial
Un material de suministro de resina de la presente invención, y un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra mediante el uso del material de suministro de resina se utilizan adecuadamente en aplicaciones deportivas, aplicaciones industriales generales y aplicaciones aeroespaciales. Más concretamente, las aplicaciones industriales generales incluyen miembros de dispositivos electrónicos y materiales de reparación/refuerzo, tales como materiales estructurales y subestructurales para automóviles, embarcaciones, molinos de viento, etc., materiales para techos y cajas (carcasas) para bandejas de CI y ordenadores personales portátiles. Las aplicaciones aeroespaciales incluyen materiales estructurales y subestructurales para aviones, cohetes y satélites artificiales.
Descripción de los signos de referencia
1 Material de suministro de resina
2 Material de base
3 Preforma
4 Brazo
5 Material poroso continuo
6 Garra
7 Abrazadera
8 Probador de tipo voladizo
9 Plomada
Parte delantera de la plataforma

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un material de suministro de resina que se utiliza para moldear una resina reforzada con fibra, el material de suministro de resina comprende un material poroso continuo y una resina, en el que el material poroso continuo tiene una resistencia a la tracción art de 0,5 MPa o más a 23 °C, y una relación de resistencia a la tracción ar de 0,5 o más, la relación de resistencia a la tracción ar se expresa por medio de la siguiente fórmula.
or - amt/art
amt: resistencia a la tracción del material poroso continuo a 130 °C
2. El material de suministro de resina de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una relación de resistencia a la tracción artr del material poroso continuo a 23 °C, expresada por medio de la siguiente fórmula, está dentro del intervalo de 0,8 a 1.
artr = crt/artmax
artmáx: máxima resistencia a la tracción del material poroso continuo a 23 °C
3. El material de suministro de resina de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que una relación de cambio P de la masa de la resina antes y después del moldeo, expresada por la siguiente fórmula, está dentro del intervalo de 0,03 a 0,99.
P - Wr2/Wrl
Wr1: masa de resina en el material de suministro de resina antes del moldeo
Wr2: masa de resina en el material de suministro de resina después del moldeo
4. El material de suministro de resina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una relación de elasticidad Eb del material poroso continuo está dentro del intervalo de 0,8 a 1.
5. El material de suministro de resina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material poroso continuo está formado por fibras de refuerzo.
6. El material de suministro de resina de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la fibra de refuerzo es al menos una seleccionada entre una fibra de carbono, una fibra metálica, una fibra de carburo de silicio y una fibra de nitruro de silicio.
7. Una preforma que comprende el material de suministro de resina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, y un material de base.
8. La preforma de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el material de base es al menos uno seleccionado entre un material de base de tejido, un material de base unidireccional y un material de base de estera, cada uno de ellos compuesto por fibras de refuerzo.
9. Un procedimiento para producir una resina reforzada con fibra, el procedimiento comprende moldear una resina reforzada con fibra calentando y presurizar la preforma de acuerdo con la reivindicación 7 u 8 para suministrar la resina desde el material de suministro de resina al material de base.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170124545A (ko) * 2015-02-27 2017-11-10 도레이 카부시키가이샤 수지 공급 재료, 프리폼, 및 섬유 강화 수지의 제조 방법
EP3421212B1 (en) * 2016-02-23 2021-10-06 Toray Industries, Inc. Method for producing fiber reinforced composite material
FR3059934B1 (fr) * 2016-12-14 2018-11-30 Safran Aircraft Engines Moule d'impregnation a aiguilles pour la realisation d'une piece a partir d'une preforme tissee
JP7180446B2 (ja) * 2018-02-28 2022-11-30 東レ株式会社 樹脂供給材料、プリフォーム、およびそれを用いた繊維強化複合材料の製造方法
US20210154952A1 (en) * 2018-03-30 2021-05-27 Toray Industries, Inc. Press-molded article manufacturing method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002234078A (ja) 2001-02-14 2002-08-20 Toyota Motor Corp 繊維強化複合材料の製造方法および繊維強化複合材料付き成形体
JP4856327B2 (ja) 2001-07-03 2012-01-18 富士重工業株式会社 複合材パネルの製造方法
JP2003071856A (ja) 2001-08-31 2003-03-12 Toray Ind Inc Ｒｔｍ方法
JP2006305867A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチックの製造方法
JP2007260930A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Toho Tenax Co Ltd プリフォーム基材及びプリフォームの製造方法
JP5194453B2 (ja) * 2007-01-17 2013-05-08 東レ株式会社 繊維強化樹脂
JP2008246981A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Honda Motor Co Ltd 繊維強化複合材料の製造方法
EP2803694B1 (en) * 2008-07-31 2019-09-18 Toray Industries, Inc. Prepreg, preform, molded product, and method for manufacturing prepreg
JP2011157638A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Toray Ind Inc 抄紙基材および繊維強化成形基材の製造方法
JP2012255065A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Kinsei Seishi Kk 繊維強化材を有する構造体、およびその製造方法
JP5841780B2 (ja) * 2011-09-07 2016-01-13 阿波製紙株式会社 プリプレグの製造方法と繊維強化熱硬化性樹脂成型体の製造方法
KR101437212B1 (ko) * 2012-01-11 2014-09-11 (주)엘지하우시스 함침성이 우수한 연속 탄소섬유보강 열가소성 플라스틱 복합재 및 그 제조 방법
US20180044489A1 (en) 2015-02-27 2018-02-15 Toray Industries, Inc. Resin supply material, method of using reinforcing fibers, preform, and method of producing fiber-reinforced resin
KR20170124545A (ko) 2015-02-27 2017-11-10 도레이 카부시키가이샤 수지 공급 재료, 프리폼, 및 섬유 강화 수지의 제조 방법

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