專利名稱：多軸增強(qiáng)層疊成型品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將由碳纖維、玻璃纖維等增強(qiáng)纖維組成的增強(qiáng)纖維片 排列在多個(gè)方向上且以熱固化性樹脂作為基體而含浸的多軸增強(qiáng)層疊成 型品及其制造方法。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是將纖維材料和基體材料組合的物質(zhì)，是輕量、剛 性高且可進(jìn)行多功能設(shè)計(jì)的材料，被應(yīng)用于航空宇宙領(lǐng)域、運(yùn)輸領(lǐng)域、土 木建筑領(lǐng)域、運(yùn)動(dòng)器具領(lǐng)域等廣泛的領(lǐng)域中。特別是，主流的是將稱為碳 纖維或玻璃纖維的增強(qiáng)纖維材料和熱固化性樹脂材料組合而成的纖維強(qiáng)
化塑料(FRP)。在FRP中，通過層疊由向一個(gè)方向拉齊的長纖維組成的 增強(qiáng)纖維片并將其方向設(shè)定為多方向，能夠設(shè)計(jì)多方向的強(qiáng)度被強(qiáng)化的 FRP。另外，也可使用由向一個(gè)方向拉齊的帶狀長纖維線織成的織物片進(jìn) 行FRP的制造。
如果使用環(huán)氧樹脂材料等熱固化性樹脂材料作為基體樹脂材料，則優(yōu) 點(diǎn)是成形時(shí)的粘度低且樹脂材料也易于向纖維束中含浸，易于利用層疊成 形法等各種成形法獲得成形品。但是，熱固化性樹脂材料通常韌性較低， 從而成形品的耐沖擊特性容易變低。并且，在層疊成形品中也存在若施加 拉伸載荷則易于發(fā)生層間剝離的問題。
作為應(yīng)對層間剝離的對策，例如，在專利文獻(xiàn)1中記載有如下材料， 其由如下部分構(gòu)成由長纖維組成的強(qiáng)化纖維、熱固化性樹脂組成物、不 溶于熱固化性樹脂組成物的微粒子及以能溶于熱固化性樹脂組成物的樹 脂作為原材料的微粒子，且兩微粒子在表面上局部存在，還記載了通過在 表面局部存在的兩微粒子而維持預(yù)成型體(7° U 7° "，')的操作性，并實(shí) 現(xiàn)耐沖擊性、層間韌性的提高。并且，作為使微粒子在表面局部存在的方 法，例舉了以下幾種方法使兩微粒子附著在由強(qiáng)化纖維和基體樹脂組成的預(yù)成型體表面的方法；將兩微粒子預(yù)先均勻地混合到基體樹脂中，且在 使其含浸于強(qiáng)化纖維的過程中通過纖維間隙的過濾現(xiàn)象而在預(yù)成型體表 面局部存在的方法；制成使基體的一部分含浸于強(qiáng)化纖維的一次預(yù)成型 體，并將涂敷了含有高濃度的兩微粒子的殘余的基體樹脂的薄膜貼在一次
預(yù)成型體上的方法。在專利文獻(xiàn)2中也記載有將這樣的強(qiáng)化纖維、基體樹
脂和樹脂微粒子作為結(jié)構(gòu)要素的預(yù)成型體。 '
另外，作為其他方法，在非專利文獻(xiàn)l中進(jìn)行了以下報(bào)告在層疊成 形而制造纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的情況下，通過利用厚度很薄的預(yù)成型片能夠 防止微型裂縫(層內(nèi)樹脂破碎)或分層(層間剝離)的發(fā)生。
另一方面，在復(fù)合材料的成形加工中，確立低成本的生產(chǎn)技術(shù)是很重 要的。在作為成形加工法的主流的層疊成形法中，有如何將纖維增強(qiáng)片和 預(yù)成型片有效層疊的課題，而作為其解決方法之一，提出了使用將纖維預(yù) 先排列在多方向的多軸增強(qiáng)片材的方法，其減輕層疊次數(shù)且易于獲得疑似 各向同性等優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注。
作為多軸增強(qiáng)片材，例如專利文獻(xiàn)3中記載有纖維強(qiáng)化塑料，其是一 種縫合(stitch)基材，且使基體樹脂含浸于該縫合基材，其中該縫合基材
如下制 造，將多根絲束狀的碳纖維線互相并列排列而構(gòu)成片，將多個(gè)這樣 的片在各片的碳纖維線的排列方向相對于作為基準(zhǔn)的方向保持不同角度 而被層疊的狀態(tài)下，通過縫合線而一體化。
另外，專利文獻(xiàn)4中記載有雙軸增強(qiáng)的纖維增強(qiáng)片，其特征在于，其
是一種由相對于長度方向纖維片的方向?yàn)?e °的第一纖維片層和纖維片 的方向?yàn)?e °的第二纖維片層這兩層所構(gòu)成的纖維增強(qiáng)片，所述纖維片由
附著有熱熔敷線或填料劑的纖維束構(gòu)成。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平7—41575號公報(bào)； 專利文獻(xiàn)2:美國專利第5028478號說明書； 專利文獻(xiàn)3:國際公開第2001/063033; 專利文獻(xiàn)4:日本特開2006 — 022471; 專利文獻(xiàn)5:國際公開第2005/002819號小冊子；
非專利文獻(xiàn)1:屜山秀樹等五人《與多方向強(qiáng)化復(fù)合材料層疊板的初 期破損相關(guān)的層厚度的影響》，日本復(fù)合材料學(xué)會(huì)刊，30、 4 (2004)、 p.142一148。
在上述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所述的方法中，層疊在片表面局部存 在微粒子的單方向被纖維增強(qiáng)的預(yù)成型片而獲得成形品，但是在通過高壓 滅菌法成形該預(yù)成型片的層疊體時(shí)，由于環(huán)氧樹脂等熱固化性樹脂材料在 纖維束中流動(dòng)，所以微粒子與熱固化性樹脂一起流動(dòng)，難以使微粒子在穩(wěn) 定的狀態(tài)下滯留在片層間。如果在各層間沒有均勻地分布足夠量的微粒 子，則存在強(qiáng)度不均勻且不能夠充分提高層間韌性的課題。
并且，在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中記載有使用單方向被增強(qiáng)的預(yù)成 型片來獲得在多方向被增強(qiáng)的層疊成形品的方法，但是在該方法中，因?yàn)?預(yù)先制造單方向增強(qiáng)預(yù)成型片耗費(fèi)工時(shí)，并且預(yù)成型片的層疊次數(shù)增加直 到獲得層疊成形品需要一定時(shí)間，所以制造成本必然提高。
在專利文獻(xiàn)3中記載有制造多軸增強(qiáng)的縫合基材并使樹脂材料含浸的 纖維強(qiáng)化塑料，但是因縫合線的存在，熱固化性樹脂材料便過多地存在于 縫合部分，當(dāng)獲得層疊成形品時(shí)，存在著在該部分發(fā)生應(yīng)力集中而造成層 疊材的強(qiáng)度降低的課題。并且，由于利用縫合線拘束了纖維束，所以存在 在纖維束中產(chǎn)生熱固化性樹脂的未含浸部分的課題。
在專利文獻(xiàn)4中記載有使用附著有熱熔敷線或填料劑的纖維片的雙軸 增強(qiáng)的纖維增強(qiáng)片，但是，由于熱熔敷線和填料劑的使用目的是使纖維不 散亂，即對纖維進(jìn)行填料，所以纖維片上的熱熔敷線和填料劑的分布狀態(tài) 未必是均勻分布。另外，其使用量也不是確定的，如果存在熱熔敷線和填 料劑較多的部分，則獲得層疊成形品時(shí)，會(huì)有在該部分發(fā)生應(yīng)力集中并容 易從該部分破損之虞。即，沒有使用熱熔敷線和填料劑以使熱固化性樹脂 材料含浸而得到機(jī)械特性優(yōu)良的層疊成形品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人至此進(jìn)行積極研究開發(fā)的結(jié)果認(rèn)識到，如非專利文獻(xiàn)1記載 的那樣，通過使用對長纖維集束了的長纖維束進(jìn)行開纖的幅寬且厚度薄的 薄纖維增強(qiáng)片，能夠獲得抑制產(chǎn)生微型裂縫(層內(nèi)樹脂破碎)或分層(層 間剝離)的層疊成形品，另外，如專利文獻(xiàn)5記載的那樣，開發(fā)將材料成 本低、粗纖度纖維束制造成幅寬且薄的開纖片的開纖技術(shù)。于是，本發(fā)明根據(jù)這種見解及開纖技術(shù)，目的在于提供一種具備在高 強(qiáng)度下抑制層間剝離發(fā)生的增強(qiáng)纖維和熱固化性樹脂材料的多軸增強(qiáng)層 疊成形品；以及可以縮短制造時(shí)間和節(jié)減制造成本的多軸增強(qiáng)層疊成型品 的制造方法。
本發(fā)明的多軸增強(qiáng)層疊成型品，具有多個(gè)以增強(qiáng)纖維排列在n (ri為2 以上)軸方向的方式而層疊的纖維增強(qiáng)層，并且熱固化性樹脂材料含浸于 整體且固化，其特征在于，纖維增強(qiáng)層中至少一層的平均厚度為80txm以 下，在各纖維增強(qiáng)層之間形成有平均厚度相對于單面?zhèn)然螂p面?zhèn)鹊睦w維增 強(qiáng)層的平均厚度t而言為0.3Xt以下的樹脂層，在各樹脂層中，體積比 30% 70%的熱塑性樹脂材料大致均勻地分布在熱固化性樹脂材料中，且至
少一部分粘結(jié)在纖維增強(qiáng)層上。另外，其特征在于，相對于單面?zhèn)然螂p面 側(cè)的纖維增強(qiáng)層的平均厚度t，所述樹脂層的平均厚度為0.2Xt以下。另
外，其特征在于，所述熱塑性樹脂材料呈粒子狀或纖維狀。另外，其特征 在于，所有的所述纖維增強(qiáng)層的平均厚度都在80um以下。
本發(fā)明的多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法，其特征在于，具備如下工 序樹脂附著工序，對于多個(gè)增強(qiáng)纖維片，在各增強(qiáng)纖維片的單面或雙面 上大致均勻地分散熱塑性樹脂材料，使得相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片 中每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量為10%以下的量，其中，所述增 強(qiáng)纖維片是大致均勻拉齊多根連續(xù)的增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少一片的單位 面積重量為80g/m2以下，然后，通過加熱或加熱加壓該熱塑性樹脂材料而 使其附著在該增強(qiáng)纖維片上從而形成樹脂附著增強(qiáng)纖維片；層疊工序，對 多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片進(jìn)行層疊而形成層疊片，使得各個(gè)增強(qiáng)纖維的拉 齊方向?yàn)槎鄠€(gè)方向，且在各樹脂附著增強(qiáng)纖維片之間配置所述熱塑性樹脂 材料；含浸工序，從層疊片的至少一面?zhèn)群峁袒詷渲牧?，從而?成多軸增強(qiáng)預(yù)成型片；成型工序，將所述多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷成所需大 小，以所需角度層疊所需的個(gè)數(shù)之后，通過加熱加壓成型使熱固化性樹脂 材料固化。另外，其特征在于，在所述層疊工序中，至少使用一個(gè)連續(xù)的 樹脂附著增強(qiáng)纖維片來形成連續(xù)的層疊片。
本發(fā)明的其他多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法，其特征在于，具備如 下工序樹脂附著工序，對于多個(gè)增強(qiáng)纖維片，在各增強(qiáng)纖維片的單面或
8雙面上大致均勻地分散熱塑性樹脂材料，使得相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖 維片中每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量為10%以下的量，其中，所
述增強(qiáng)纖維片是大致均勻拉齊多根連續(xù)的增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少一片的
單位面積重量為80g/m2以下，然后，通過加熱或加熱加壓該熱塑性樹脂材 料而使其附著在該增強(qiáng)纖維片上從而形成樹脂附著增強(qiáng)纖維片；層疊工 序，對至少包括一個(gè)連續(xù)的樹脂附著增強(qiáng)纖維片的多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維 片進(jìn)行層疊而形成連續(xù)的層疊片，使得各個(gè)增強(qiáng)纖維的拉齊方向?yàn)槎鄠€(gè)方 向，且在各樹脂附著增強(qiáng)纖維片之間配置所述熱塑性樹脂材料；含浸工序， 從連續(xù)的層疊片的至少一面?zhèn)群峁袒詷渲牧希瑥亩纬蛇B續(xù)的多 軸增強(qiáng)預(yù)成型片；成型工序，將所述多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷成所需大小， 以所需角度層疊所需個(gè)數(shù)之后，通過加熱加壓成型使熱固化性樹脂材料固 化。
本發(fā)明的又一其他多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法，其特征在于，具 備如下工序樹脂附著工序，對于多個(gè)增強(qiáng)纖維片，在各增強(qiáng)纖維片的單 面或雙面上大致均勻地分散熱塑性樹脂材料，使得相對于層疊時(shí)相鄰的增 強(qiáng)纖維片中每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量為10%以下的量，其 中，所述增強(qiáng)纖維片是大致均勻拉齊多根連續(xù)的增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少 一片的單位面積重量為80g/m2以下，然后，通過加熱或加熱加壓該熱塑性 樹脂材料而使其附著在該增強(qiáng)纖維片上從而形成樹脂附著增強(qiáng)纖維片；層 疊工序，對多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片進(jìn)行層疊而形成層疊片，使得各個(gè)增 強(qiáng)纖維的拉齊方向?yàn)槎鄠€(gè)方向，且在各樹脂附著增強(qiáng)纖維片之間配置所述 熱塑性樹脂材料；成型工序，將所述層疊片切斷成所需大小，以所需角度 將所需個(gè)數(shù)層疊在成型模內(nèi)之后，向該成型模內(nèi)注入熱固化性樹脂材料且 使熱固化性樹脂材料含浸于所述層疊片，并通過加熱或加熱加壓成型使熱 固化性樹脂材料固化。
另外，以上述的制造方法為基礎(chǔ)，其特征在于，具有一體化工序，即 通過對層疊片進(jìn)行加熱或加熱加壓，利用熱塑性樹脂材料使各增強(qiáng)纖維片 相互熱熔敷而一體化。另外，其特征在于，所述熱塑性樹脂材料采用平均 粒徑為80 um以下的微粒子或平均截面直徑為80 um以下的纖維的熱塑 性樹脂材料。另外，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維片中至少一個(gè)是單位面積重量為80g/ m2以下的開纖線片，其中該開纖線片是將多根使增強(qiáng)纖維束 連續(xù)開纖的開纖線向?qū)挾确较蚶R而成的。 發(fā)明效果
本發(fā)明的多軸增強(qiáng)層疊成型品的纖維增強(qiáng)層中至少一層的平均厚度
為80iim以下，所以例如在知道施加拉伸載荷方向的情況下，通過以增強(qiáng) 與該方向大致正交的方向的方式來形成薄層的纖維增強(qiáng)層，從而可獲得如 非專利文獻(xiàn)l記載的那樣，抑制微型裂縫(層內(nèi)樹脂破碎)和分層(層間 剝離)的發(fā)生的成型品。另外，當(dāng)所有的層都是薄層的纖維增強(qiáng)層時(shí)，能 夠?qū)τ趶母鱾€(gè)方向施加的強(qiáng)度，抑制微型裂縫(層內(nèi)樹脂破碎)或分層(層 間剝離)的發(fā)生。
另外，本發(fā)明的多軸增強(qiáng)層疊成型品通過在各纖維增強(qiáng)層之間形成有 平均厚度相對于單面?zhèn)然螂p面?zhèn)鹊睦w維增強(qiáng)層的平均厚度t而言為0.3Xt 以下的樹脂層，使得樹脂層薄層化從而抑制向該部分的應(yīng)力集中。如果平 均厚度超過0.3Xt，則該部分容易發(fā)生應(yīng)力集中而產(chǎn)生層間剝離及剝離發(fā) 展等。另外，由于各纖維增強(qiáng)層利用來自相鄰的纖維增強(qiáng)層的束縛而提高 彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度等各種機(jī)械特性，所以樹脂層的厚度越薄層越好，尤 其優(yōu)選樹脂層形成為0.2Xt以下。
此外，在各纖維增強(qiáng)層之間大致均勻地分布有粒子狀或纖維狀的熱塑 性樹脂材料，因此必定存在樹脂層。這里，在粒子狀的熱塑性樹脂材料中 也包括破碎成扁平狀的。
根據(jù)本發(fā)明者實(shí)驗(yàn)過的經(jīng)驗(yàn)性的見解，樹脂層的平均厚度的最小值是 0.077Xt,也存在部分為0.05Xt的厚度。從而，基于這種見解，樹脂層的 平均厚度為0.05Xt以上。另外，樹脂層的平均厚度的最大值為0.294Xt。 雖然也存在局部為0.3Xt以上的部分，但是如果從平均厚度來看，樹脂層 整體為0.3Xt以下。
另外，在各樹脂層中，體積比30%~70%的熱塑性樹脂材料大致均勻 地分布在熱固化性樹脂材料中，且至少一部分粘結(jié)在纖維增強(qiáng)層上，因此 不會(huì)產(chǎn)生因熱塑性樹脂材料不均勻分布引起的應(yīng)力集中，由于熱塑性樹脂 材料以體積比為30%~70%存在，且至少一部分粘結(jié)在纖維增強(qiáng)層上，因 此能夠可靠地防止伴隨熱固化性樹脂材料的含浸的樹脂流動(dòng)引起的增強(qiáng)
10纖維的散亂或彎曲。
在本發(fā)明的多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法中，重要的是對于多個(gè)增 強(qiáng)纖維片，使熱塑性樹脂材料附著在各增強(qiáng)纖維片的單面或雙面從而對增 強(qiáng)纖維片進(jìn)行填料，其中，所述增強(qiáng)纖維片是大致均勻地拉齊多根連續(xù)的 增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少一片的單位面積重量為80g/m2以下。在向多個(gè)方 向?qū)盈B增強(qiáng)纖維片之后使熱固化性樹脂材料含浸時(shí)，預(yù)先利用熱塑性樹脂 材料對大致均勻拉齊的增強(qiáng)纖維進(jìn)行填料，從而能夠防止由樹脂的流動(dòng)引 起的纖維彎曲。并且，如果使熱塑性樹脂材料大致均勻地分散并附著于增 強(qiáng)纖維片整體，則能夠防止在熱固化性樹脂材料在增強(qiáng)纖維片整體含浸 時(shí)，由樹脂流動(dòng)引起的纖維彎曲。
另外，通過將分散的熱塑性樹脂材料的量設(shè)定為相對于層疊時(shí)相鄰的 增強(qiáng)纖維片中的每單位面積重量較小的增強(qiáng)纖維片的重量的10%以下的 量，則能夠形成薄層的樹脂層。此外，為了得到熱塑性樹脂材料粘結(jié)于增 強(qiáng)纖維而填料的效果，熱塑性樹脂材料的量越多越好。但是，如果熱塑性 樹脂材料的量變多，則形成于各纖維增強(qiáng)層之間的樹脂層變厚，從而這部 分容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而發(fā)生層間剝離及剝離發(fā)展等。根據(jù)本發(fā)明者的見 解，為了獲得填料效果的同時(shí)抑制因應(yīng)力集中而引起的剝離現(xiàn)象，優(yōu)選將 熱塑性樹脂材料的量設(shè)定在相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片中每單位面
積重量較小的增強(qiáng)纖維片的重量的1 10%的范圍內(nèi)。
另外，由于在分散熱塑性樹脂材料之后，通過加熱或加熱加壓將其附 著在增強(qiáng)纖維片上，所以熱塑性樹脂材料以扁平的狀態(tài)擴(kuò)展并附著，從而 能夠使形成的樹脂層薄層化。如果熱塑性樹脂材料呈粒子狀或纖維狀，則 優(yōu)選以大致均勻地分布，從而能夠沒有遺漏地粘結(jié)在纖維增強(qiáng)層整體上。 另外，通過利用噴霧或涂敷等，將熱塑性樹脂材料溶解在揮發(fā)性有機(jī)溶液 中形成的溶液沒有遺漏地附著在增強(qiáng)纖維片上，也可以使熱塑性樹脂材料
分散開。并且，通過熱塑性樹脂材料采用平均粒徑為80um以下的微粒子 或平均截面直徑為80 u m以下的纖維的熱塑性樹脂材料，從而能夠更加均 勻地分散，同時(shí)實(shí)現(xiàn)樹脂層的薄層化。另外，如果利用溶液的噴霧或涂敷 等使熱塑性樹脂材料分散，則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)樹脂層薄層化。
另外，通過使用單位面積重量為80g/ m2以下的增強(qiáng)纖維片，使得考慮使用纖維直徑為7um的碳纖維且纖維體積含有率為60%的纖維增強(qiáng)層 的情況下，能夠得到單位面積重量為80g/ m2的纖維量且平均厚度約為80 u m的薄層的纖維增強(qiáng)層，從而能夠形成進(jìn)一步薄層化的纖維增強(qiáng)層而得 到抑制微型裂縫(層內(nèi)樹脂破碎)或分層(層間剝離)發(fā)生的多軸增強(qiáng)層 疊成型品。
另外，由于使熱固化性樹脂材料含浸于層疊片，所以含浸工序一次即 完成，因此能夠縮短制造時(shí)間并減少制造成本。例如，在制造單方向增強(qiáng) 預(yù)成型片并層疊這些預(yù)成型片來制造多軸增強(qiáng)預(yù)成型片的方法中，為制造 單方向增強(qiáng)預(yù)成型片需要多次含浸工序，但是在本發(fā)明中，由于在層疊之 后進(jìn)行含浸，所以能夠有效地制造多軸增強(qiáng)預(yù)成型片。
另外，通過將層疊片切斷成所需大小，并以所需角度在成型模內(nèi)層疊 所需的個(gè)數(shù)，從而與現(xiàn)有的順次層疊單方向增強(qiáng)片的情況相比，節(jié)省了一 些工時(shí)。特別是，如果是薄層片，則層疊次數(shù)增加，另外，構(gòu)成片的纖維 容易散亂，但是，如果是本發(fā)明中使用的層疊片，則纖維不會(huì)散亂，且能 夠減少層疊次數(shù)，也能夠使層疊在成型模內(nèi)的操作有效。
并且，在本發(fā)明中使用的層疊片與縫合固定的多軸增強(qiáng)片相比，纖維 預(yù)先均勻分散，因此在樹脂含浸中不易形成樹脂多的部分(富含樹脂部 分)。特別是在薄層片部分，纖維均勻地分散尤其重要，如果由于接縫等 存在而產(chǎn)生纖維集中的部分和樹脂多的部分，則會(huì)產(chǎn)生因這些不均勻引起 的應(yīng)力集中，而提高產(chǎn)生剝離等問題的可能性。
另外，由于通過加熱或加熱加壓層疊片，使得利用熱塑性樹脂材料使 各增強(qiáng)纖維片相互熱熔敷而一體化，因此提高了各增強(qiáng)纖維片的填料效 果，當(dāng)對層疊片進(jìn)行操作時(shí)，各增強(qiáng)纖維片也不會(huì)散亂而容易處理。


圖1是表示關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的多軸增強(qiáng)層疊成型品的截面的示 意圖2是表示纖維增強(qiáng)層的截面的示意圖3是關(guān)于本發(fā)明的制造方法的樹脂附著工序的說明圖4是關(guān)于本發(fā)明的制造方法的其他樹脂附著工序的說明圖；圖5是關(guān)于本發(fā)明的制造方法的層疊工序和含浸工序的說明圖； 圖6是關(guān)于多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造工序的成型工序的說明圖； 圖7是關(guān)于其他制造工序的成型工序的說明圖； 圖8是對層疊成形板的截面進(jìn)行拍攝的照片。 符號說明
F —成型品；L一層疊片體；P —預(yù)成型體；R—離模薄膜；S —增強(qiáng)纖 維片；Tl一散布器；T2 —散布器；T3 —散布器；T4一粘結(jié)薄膜；l一片供 給輥；2a —加熱輥；2b —沖壓輥；3 —薄膜供給輥；4一薄膜供給輥；5 — 薄膜供給輥；6a—加熱輥；6b —沖壓輥；7 —巻繞輥；8 —巻繞輥；IO —片 供給輥；ll一送料輥;12 —薄膜巻繞輥;13a—加熱輥;13b—沖壓輥;14a 一薄膜供給輥；14b—薄膜巻繞輥；15a—薄膜供給輥；15b —薄膜巻繞輥； 16a—送料輥;16b—送料輥;17a—加熱輥;17b —沖壓輥;18a—送料輥; 18b —送料輥；19一薄膜供給輥；20 —片巻繞輥。
具體實(shí)施例方式
下面，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，以下說明的實(shí)施方 式是實(shí)施本發(fā)明時(shí)優(yōu)選的具體例，因此，進(jìn)行了技術(shù)上的種種限定，但是， 只要在以下的說明中沒有特別指定限定本發(fā)明的主旨，本發(fā)明就不限定于 這些方式。
圖1是放大表示關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的多軸增強(qiáng)層疊成型品F的截 面的一部分的示意圖。多軸增強(qiáng)層疊成型品F層疊多個(gè)具備增強(qiáng)纖維片的 纖維增強(qiáng)層，并以各纖維增強(qiáng)層的增強(qiáng)纖維片的增強(qiáng)纖維排列在n (n為2 以上)軸方向的方式層疊。在圖1中放大表示了具備增強(qiáng)纖維片的纖維增 強(qiáng)層SR1 SR3被層疊的部分，以各纖維增強(qiáng)層的增強(qiáng)纖維片的增強(qiáng)纖維 排列在不同軸向的方式層疊。
在各纖維增強(qiáng)層之間形成有樹脂層TP1和TP2。在樹脂層TP1和TP2 中，熱塑性樹脂材料大致均勻地分布且相互熱熔敷，并且，分布的熱塑性 樹脂材料通過熱熔敷粘結(jié)在相鄰的纖維增強(qiáng)層上。此外，熱塑性樹脂材料 通過加熱或加熱加壓工序，其形狀變成扁平展開的薄層狀態(tài)，且存在于樹 脂層。另外，在熱塑性樹脂材料之間形成有多個(gè)微小的間隙，使得熱固化性樹脂材料能夠容易地含浸。而且，雖然未圖示，但是熱固化性樹脂材料 遍及各纖維增強(qiáng)層和各樹脂層整體的各處。
在纖維增強(qiáng)層SR1 SR3的增強(qiáng)纖維片中，多根增強(qiáng)纖維被大致均勻 地拉齊呈平面狀。作為增強(qiáng)纖維，可列舉碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、
聚甲醛(水U才々、〉> f 纖維、芳香.聚酰胺纖維等FRP中采用的
高強(qiáng)度 高彈性率的無機(jī)纖維或有機(jī)纖維等，可以將多種這些纖維組合，
且纖度也沒有特別限定。另外，利用如專利文獻(xiàn)3記載的公知技術(shù)來成形
幅寬且薄的增強(qiáng)纖維片。
另外，增強(qiáng)纖維片的厚度優(yōu)選以80^m以下來成形，如非專利文獻(xiàn)l 記載的那樣，使增強(qiáng)纖維片的厚度變薄，從而能夠抑制層間剝離的發(fā)生。 在考慮使用纖維直徑為m的碳纖維且纖維體積含有率為60%的纖維增 強(qiáng)層的情況下，能夠獲得單位面積重量80g/m2的纖維量且平均厚度約為 80um的薄層的纖維增強(qiáng)層。
此外，對于厚度的測定，參考JISR3420—1989 "玻璃纖維一般試驗(yàn)方 法"，使用最小刻度為lixm的數(shù)字顯示式千分尺，在測定面平行且輕微地 接觸于試料面的狀態(tài)下，以棘輪發(fā)出三次回音時(shí)的刻度值作為其厚度。
分布在樹脂層的熱塑性樹脂材料是將增強(qiáng)纖維片熱熔敷以使增強(qiáng)纖 維不散亂的一體化材料，其使用丙烯系樹脂、聚酯系樹脂、聚酰胺系樹脂 等各種熱塑性樹脂，但是尤其優(yōu)選融點(diǎn)低的熱塑性樹脂材料，例如優(yōu)選吸 水性低的聚酰胺12等。熱塑性樹脂材料的大小優(yōu)選能夠可靠固定長纖維 并以均勻且薄的狀態(tài)分散的大小，在粒子狀的情況下，平均粒徑為80"m 以下，優(yōu)選設(shè)定在5 40um左右?？梢允褂美w維狀的熱塑性樹脂材料代替 粒子狀的熱塑性樹脂材料，在這種情況下，使用平均截面直徑為80ym以 下的短纖維或長纖維為好。
此外，樹脂層是通過熱塑性樹脂材料被加熱或加熱加壓而使其形狀變 成扁平展開的薄層狀態(tài)而形成。并且，在熱塑性樹脂材料之間形成有間隙， 使得熱固化性樹脂材料能夠含浸。為了使熱固化性材料在沒有間隙且品質(zhì) 優(yōu)良的狀態(tài)下容易含浸，以使在熱塑性樹脂材料上不產(chǎn)生應(yīng)力集中，則減 小形成于熱塑性樹脂材料之間的間隙并盡可能地形成均勻的間隙變得尤 為重要。因此，有必要在減小熱塑性樹脂材料大小的同時(shí)盡可能均勻地分
14散，因此相比于纖維狀的材料，優(yōu)選采用粒子狀的材料作為熱塑性樹脂材 料，更優(yōu)選使粒徑很小的粒子狀的熱塑性樹脂材料均勻地分散。
另外，也可以使用將熱塑性樹脂材料溶解在有機(jī)溶劑等中之后的溶液 狀的物質(zhì)。在將溶液狀的熱塑性樹脂材料均勻地涂敷在增強(qiáng)纖維片上之 后，可以通過加熱或加熱加壓使溶劑揮發(fā)，從而使熱塑性樹脂材料固定于 增強(qiáng)纖維。此外，溶液狀的熱塑性樹脂包括有機(jī)溶劑揮發(fā)的工序，因此擔(dān) 心會(huì)對人體有影響。因而，不使用有機(jī)溶劑而使用粉體狀或纖維狀的熱塑 性樹脂材料的工序?qū)θ梭w的影響會(huì)變少。
另外，分布在樹脂層內(nèi)的熱塑性樹脂材料的量需要設(shè)定為對各增強(qiáng)纖 維片進(jìn)行熱熔敷的同時(shí)也不妨礙熱固化性樹脂材料的含浸的量，設(shè)定為相 對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片中的每單位面積重量較小的增強(qiáng)纖維片的 重量在10%以下的量為好，優(yōu)選3 8%。
熱固化性樹脂材料優(yōu)選是在熱或光或電子束等能量的作用下硬化的 樹脂，例如，環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂。尤其 優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂，通常與固化劑或固化催化劑組合使用。
在樹脂層中優(yōu)選在熱固化性樹脂材料中含有體積比為30% 70%的熱 塑性樹脂材料。如果體積比不滿30%，則熱塑性樹脂材料并沒有充分熱熔 敷在增強(qiáng)纖維片整體上，增強(qiáng)纖維片容易散亂。另外，如果體積比超過 70%，則含浸的熱固化性樹脂材料的量就會(huì)變少，當(dāng)固化預(yù)成型片時(shí)，因 層間的應(yīng)力集中則容易使機(jī)械強(qiáng)度降低。
樹脂層的厚度優(yōu)選設(shè)定為相對于單面?zhèn)然螂p面?zhèn)鹊睦w維增強(qiáng)層的平 均厚度t，其平均厚度為0.3Xt以下。在圖l的示例中，例如，當(dāng)樹脂層 TP1的平均厚度為dl時(shí)，雙面?zhèn)鹊睦w維增強(qiáng)層SR1和SR2的平均厚度分 別為tl和t2，因此設(shè)定為d^0.3X tl、或0.3X t2、或0.3 X (tl+t2)/2 即可。如果平均厚度超過了纖維增強(qiáng)層平均厚度的0.3倍，則由于樹脂層 變厚而容易發(fā)生層間剝離，所以優(yōu)選設(shè)定在0.3倍以下。另外，由于各纖 維增強(qiáng)層也有時(shí)因來自相鄰的纖維增強(qiáng)層的束縛而使得彎曲強(qiáng)度和壓縮 強(qiáng)度等各種機(jī)械特性提高，所以樹脂層的厚度越薄層越好，更優(yōu)選設(shè)定為 0.2倍以下。
在纖維增強(qiáng)層中有如圖2所示的局部的富含樹脂部PR存在的情況。
15但是，由于其大小較小，所以不會(huì)成為由應(yīng)力集中等引起機(jī)械強(qiáng)度降低的原因。雖然因局部的富含樹脂部等的存在而出現(xiàn)厚度難以保持一定的部位，但是厚度采用如圖2所示的層的平均厚度即可。
用于成型多軸增強(qiáng)層疊成型品P的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片整體的平均厚度
優(yōu)選為300Pm以下。如果將平均厚度設(shè)定為300tim以下，則在制造預(yù)成型片時(shí)，熱固化性樹脂材料可靠地含浸至內(nèi)部，成為不會(huì)產(chǎn)生間隙(空隙)部分的品質(zhì)優(yōu)良的片。另一方面，如果平均厚度超過300"m，則成為懸垂性不良的片，且在層疊成形預(yù)成型片時(shí)也難以加工。
圖3和圖4是關(guān)于多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造工序的樹脂附著工序的說明圖，圖3是表示使熱塑性樹脂材料大致均勻地分散并熱熔敷在增強(qiáng)纖維片的單面上的樹脂附著工序的說明圖。
增強(qiáng)纖維片按例如專利文獻(xiàn)3記載的公知技術(shù)開纖并巻繞在片供給輥1上，且從片供給輥1依次抽出。增強(qiáng)纖維片的單位面積重量設(shè)定為80g/m2。在抽出的增強(qiáng)纖維片的上方配置有收容粉末狀、纖維狀或溶液狀的熱塑性樹脂材料的散布器T1，從散布器T1的散布口向增強(qiáng)纖維片的上表面的整個(gè)寬度范圍內(nèi)大致均勻地散布熱塑性樹脂材料。散布的量設(shè)定為相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片中的每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量的5%以下。
在抽出的增強(qiáng)纖維片的上方配置有巻繞著離模薄膜Rl的薄膜供給輥3，從薄膜供給輥3抽出的離模薄膜Rl被輸送至散布的熱塑性樹脂材料的上表面。離模薄膜Rl在重疊于增強(qiáng)纖維片并被送入加熱輥2a和沖壓輥2b之間且與之密接的狀態(tài)下巻繞在巻繞輥7上。散布在增強(qiáng)纖維片上的熱塑性樹脂材料通過加熱輥2a的加熱處理而熱熔敷在增強(qiáng)纖維片上，從而防止增強(qiáng)纖維的散亂以及各纖維的彎曲。
圖4是表示使熱塑性樹脂材料大致均勻地分散并熱熔敷在增強(qiáng)纖維片的兩面的樹脂附著工序的說明圖。在從供給輥1抽出的增強(qiáng)纖維片的上方配置有收容粉末狀、纖維狀或溶液狀的熱塑性樹脂材料的散布器T2，從散布器Tl的散布口向增強(qiáng)纖維片的上表面整個(gè)寬度范圍內(nèi)大致均勻地散布熱塑性樹脂材料。散布的量設(shè)定為相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片中的每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量的5%以下。在抽出的增強(qiáng)纖維片的上方配置有巻繞著離模薄膜R2的薄膜供給輥
4，從薄膜供給輥4抽出的離模薄膜R2被輸送至散布的熱塑性樹脂材料的 上表面。另外，在抽出的增強(qiáng)纖維片的下方配置有巻繞著離模薄膜R3的 薄膜供給輥5，在從薄膜供給輥5抽出的離模薄膜R3的上表面，從收容 有粉末狀、纖維狀或溶液狀的熱塑性樹脂材料的散布器T3向離模薄膜R3 的上表面整個(gè)寬度范圍內(nèi)大致均勻地散布熱塑性樹脂材料。散布的量設(shè)定 為相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片中的每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片 的重量的5%以下。
并且，離模薄膜R2重疊在增強(qiáng)纖維片上表面，離模薄膜R3在重疊于 增強(qiáng)纖維片的下表面并被送入加熱輥6a和沖壓輥6b之間且與之密接的狀 態(tài)下巻繞在巻繞輥8上。散布在增強(qiáng)纖維片上的熱塑性樹脂材料通過加熱 輥6a的加熱處理而熱熔敷在增強(qiáng)纖維片的上表面。同樣地，散布在離模 薄膜R3上的熱塑性樹脂材料熱熔敷在增強(qiáng)纖維片的下表面。如此熱熔敷 在增強(qiáng)纖維片的兩面的熱塑性樹脂材料防止增強(qiáng)纖維片的增強(qiáng)纖維的散 亂以及各纖維的彎曲。
圖5是關(guān)于多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造工序的層疊工序和含浸工序的 說明圖。從片供給輥10依次抽出在圖3說明的僅在單面附著樹脂的增強(qiáng) 纖維片Sl。在抽出的增強(qiáng)纖維片Sl中，與上表面密接的離模薄膜Rl從 送料輥11被分離輸送至上方，并巻繞在薄膜巻繞輥12上。
在上表面附著有樹脂的增強(qiáng)纖維片Sl上，從上方依次重疊有配合其 寬度而切斷成規(guī)定長度的增強(qiáng)纖維片S2。增強(qiáng)纖維片S2是圖3中說明的 在兩面附著有樹脂的增強(qiáng)纖維片，從未圖示的片供給輥抽出之后，使兩面 的離模薄膜R2和R3分離并切斷成規(guī)定的長度。增強(qiáng)纖維片S2設(shè)定為在 重疊于增強(qiáng)纖維片Sl的狀態(tài)下彼此的增強(qiáng)纖維的拉齊方向不同。并且， 切斷的增強(qiáng)纖維片S2以與配置在前面的片抵接或重疊的方式依次配置。
在配置的增強(qiáng)纖維片S2的上表面，從上方依次重疊有配合其寬度而 切斷成規(guī)定長度的增強(qiáng)纖維片S3。增強(qiáng)纖維片S3是圖3中說明的僅在下 表面附著有樹脂的增強(qiáng)纖維片，從未圖示的片供給輥抽出之后，使單面的 離模薄膜Rl分離并切斷成規(guī)定的長度。增強(qiáng)纖維片S3設(shè)定為在重疊于增 強(qiáng)纖維片S1和S2的狀態(tài)下彼此的增強(qiáng)纖維的拉齊方向不同。例如，在使增強(qiáng)纖維片S2的拉齊方向與開纖片Sl錯(cuò)開+45度的角度的情況下，使增
強(qiáng)纖維片S3的拉齊方向與增強(qiáng)纖維片Sl錯(cuò)開-45度的角度即可。并且， 切斷的增強(qiáng)纖維片S3以與配置在前面的片抵接或重疊的方式依次配置。
通過在如此層疊三個(gè)增強(qiáng)纖維片S1 S3的狀態(tài)下將其送入加熱輥13a 和沖壓輥13b之間，進(jìn)行加熱和加壓處理，從而利用加熱輥13a的加熱使 附著在各增強(qiáng)纖維片之間的熱塑性樹脂材料熔融而形成層。這樣將三個(gè)增 強(qiáng)纖維片S1 S3利用熱塑性樹脂材料的熱熔敷而一體化，制成連續(xù)的層疊 片體L。這時(shí)，由于形成于各增強(qiáng)纖維片之間的層狀的熱塑性樹脂材料在 上述樹脂附著工序中分別以每單位面積5%以下的量附著，因此通過一體 化而被設(shè)定為每單位面積重量在10%以下的量。此外，在該例中，在樹脂 附著工序中，在各個(gè)增強(qiáng)纖維片上，只一半附著熱塑性樹脂材料，但是對 于在各個(gè)增強(qiáng)纖維片上以多大的比例附著則可以適當(dāng)設(shè)定，并沒有限定。 總之，最終只要設(shè)定為每單位面積重量在10%以下的量即可。
下面，對熱固化性樹脂材料的含浸工序進(jìn)行說明。層疊片體L以上表 面與離模薄膜R密接且下表面與粘結(jié)薄膜T4密接的狀態(tài)通過三對加熱輥 17a和沖壓輥17b之間的方式被輸送。
離模薄膜R巻繞在薄膜供給輥15a上，粘結(jié)薄膜T4巻繞在薄膜供給 輥14a上。并且，分別從薄膜供給輥14a和15a抽出而與層疊片體L一起 被導(dǎo)入沖壓輥16a和16b之間并成為與上下表面密接的狀態(tài)。并且，當(dāng)通 過三對加熱輥17a和沖壓輥17b之間，然后從送料輥18a和18b輸出時(shí)， 離模薄膜R從層疊片體L的上表面分離開并巻繞在薄膜巻繞輥15b上，粘 結(jié)薄膜T4從層疊片體L的下表面分離開并巻繞在薄膜巻繞輥14b上。
粘結(jié)薄膜T4在離模薄膜的單面整體以大致均勻的厚度擔(dān)持熱固化性 樹脂材料，并在擔(dān)持有熱固化性樹脂材料的面與層疊片體L密接的狀態(tài)下 通過加熱輥17a和沖壓輥17b之間。從而，在熱固化性樹脂材料與層疊片 體L的下表面整體密接的狀態(tài)下進(jìn)行加熱及加壓，因加熱而粘度降低的熱 固化性樹脂材料通過加壓而被壓入層疊片體L的厚度方向。被壓入的熱固 化性樹脂材料在層疊片體L內(nèi)朝向上表面含浸，但是由于上表面被離模薄 膜R覆蓋，所以不會(huì)從上表面漏出。這樣，熱固化性樹脂材料含浸在層疊 片體L內(nèi)部，并遍及整個(gè)層疊片體。此時(shí)，在由形成于各開纖片之間的熱塑性樹脂材料構(gòu)成的樹脂層中，由于在熱熔敷件之間形成有多個(gè)間隙，所 以熱固化性樹脂材料順利通過并含浸，但是由于熱塑性樹脂材料自身熱熔 敷在增強(qiáng)纖維片上，所以不會(huì)流動(dòng)。
從而，制造出下述預(yù)成型體P，該預(yù)成型體P在熱塑性樹脂材料大致 均勻地分布在各增強(qiáng)纖維片之間的狀態(tài)下，使熱固化性樹脂材料沒有遺漏 地遍及層疊片體L內(nèi)。
如此制造的預(yù)成型體P在使離模薄膜R和粘結(jié)薄膜T4從上下表面分
離之后，巻繞在片巻繞輥20上。此時(shí)，通過使巻繞在薄膜供給輥19的離 模薄膜與下表面密接巻入，防止預(yù)成型體P在巻繞狀態(tài)下粘結(jié)。
在含浸工序中，通過相對于層疊片的至少一面?zhèn)?，使?dān)持有熱固化性 樹脂材料的離模薄膜密接并進(jìn)行加壓及加熱，從而一次即完成使熱固化性 樹脂材料含浸的工序，因此能夠節(jié)減離模薄膜的使用量和使用長度。并且， 如果在離模薄膜上較厚地形成所需量的熱固化性樹脂材料，則能夠比現(xiàn)在 進(jìn)一步減少使用的離模薄膜的生產(chǎn)成本，也能夠減輕制造成本的負(fù)擔(dān)。
圖6是關(guān)于多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造工序的成型工序的說明圖。將 在含浸工序制造的預(yù)成型體P切斷為所需大小(圖6的(a))，并將切斷 的預(yù)成型體P1 P3錯(cuò)開適當(dāng)配置角度層疊，然后安裝于在高壓滅菌裝置 30內(nèi)設(shè)置的模31。并且，通過對安裝于模31的預(yù)成型體進(jìn)行加熱及加壓 而使熱固化性樹脂材料固化并成型。
在以上說明的制造方法中，在層疊工序中使切斷的增強(qiáng)纖維片S2和 S3層疊在增強(qiáng)纖維片Sl上，但也可以如日本特開2003—221771號公報(bào) 記載的那樣，反復(fù)巻繞增強(qiáng)纖維片而層疊為多層。在這種情況下將熱塑性 樹脂材料散布在折回的增強(qiáng)纖維片之間并巻繞為好。
下面，對關(guān)于多軸增強(qiáng)層疊成型品的其他制造工序進(jìn)行說明。在上述 制造工序中，層疊使熱固化性樹脂材料含浸的預(yù)成型體來進(jìn)行成型，但是 也可以在切斷層疊片并進(jìn)行層疊之后使熱固化性樹脂材料含浸而成型。
在該制造工序中，樹脂附著工序和層疊工序與上述制造工序相同，因 此省略說明。圖7是關(guān)于該制造工序的成型工序的說明圖。在圖4所示的 層疊工序中制成的層疊片體L 一旦被巻繞即進(jìn)入成型工序。在成型工序 中，抽出被巻繞的層疊片體L并切斷成所需大小(圖7的(a))，將切斷的層疊片體L1 L3錯(cuò)開適當(dāng)配置角度進(jìn)行層疊，然后，將離模薄膜R鋪
開載置在下模41內(nèi)。并且，利用離模薄膜R和上模40從上方覆蓋以使層 疊片體L1 L3安裝在模內(nèi)(圖7的(b))。
利用真空罩42密封安裝的模整體,并安裝在加熱裝置43(圖7的(c))。 在真空罩42設(shè)有空氣吸引口 42a和樹脂注入口 42b， 一邊以規(guī)定溫度加熱 一邊通過樹脂注入口 42b注入熱固化性樹脂材料。注入的熱固化性樹脂材 料由于加熱而流動(dòng)性提高，從而在真空罩42內(nèi)通暢地流通。并且， 一邊 從空氣吸引口 42a吸引空氣一邊注入，使得熱固化性樹脂材料在層疊片體 L1 L3內(nèi)沒有遺漏地含浸。
在利用熱固化性樹脂材料對真空罩42內(nèi)進(jìn)行填充之后，通過提高加 熱裝置43的加熱溫度使熱固化性樹脂材料固化而成型。
實(shí)施例實(shí)施例1
使用以下材料制造了多軸增強(qiáng)預(yù)成型片。 〈使用材料〉
(增強(qiáng)纖維束中使用的纖維) Toray株式會(huì)社制T800SC—24K、纖維直徑約5.5 y m、纖維根數(shù)24000
根
(熱固化性樹脂材料中使用的樹脂材料) Bryte Technologies, Inc.，制BT250E—1、環(huán)氧樹脂
(熱塑性樹脂材料中使用的樹脂材料) Toray株式會(huì)社制SP—500、尼龍12粉末、平均粒徑5 u m 〈制造工序〉
(1) 按照空氣開纖法(參照日本專利第3049225號公報(bào))將增強(qiáng)纖 維束T800SC—24K開纖成寬度24mm，并作為開纖線巻繞在巻軸上。
(2) 將巻繞著開纖線的巻軸在寬度方向排列13根，利用日本特開2005 一029912號公報(bào)記載的方法和裝置獲得沒有間隙的增強(qiáng)纖維片。得到的增 強(qiáng)纖維片寬度為310mm、纖維單位面積重量約為43 g/m2 。
(3) 在得到的增強(qiáng)纖維片中，熱塑性樹脂材料SP —500按平均重量 比約8%均勻地分散在增強(qiáng)纖維片的單面，然后使其通過加熱至25(TC的加
20熱輥，從而獲得以附著熱塑性樹脂粉體且纖維不散亂的方式填料的樹脂附 著增強(qiáng)纖維片。
(4) 將得到的多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片的樹脂附著面置于上側(cè)，使
該增強(qiáng)纖維的拉齊方向的角度按90度、-45度、0度及45度的順序?qū)盈B， 然后，利用連續(xù)沖壓裝置(參照日本特開2003 — 181832號公報(bào))在250 °C、約0.5MPa的加工條件下獲得連續(xù)的層疊片。
(5) 熱固化性樹脂材料BT250E—1從得到的層疊片的兩面，禾U用上 述連續(xù)沖壓裝置，在9(TC、約lMPa的加工條件下連續(xù)含浸，從而獲得寬 度約310mm、平均厚度約177 u m且纖維體積含有率約54%的多軸增強(qiáng)預(yù) 成型片。
〈層疊成形板的制造和評價(jià)〉
(1) 將得到的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷為所需大小，并將六個(gè)重疊進(jìn) 行層疊之后，利用高壓滅菌裝置(株式會(huì)社蘆田制作所制)在125X:的條 件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的加熱處理使熱固化性樹脂材料固化，從而獲得
45/0/-45/903S且寬320mmX長320mmX厚1.06mm的層疊成形板。
(2) 對垂直切斷得到的層疊成形板的截面進(jìn)行觀察。圖8是放大該 截面所拍攝的照片。因?yàn)槔w維增強(qiáng)層的平均厚度約為39^m、樹脂層的平 均厚度約為5um，所以樹脂層的平均厚度是纖維增強(qiáng)層的三十九分之五， 即約為纖維增強(qiáng)層的平均厚度的0.128倍。另外，如果假設(shè)熱塑性樹脂材 料全部存在于樹脂層而進(jìn)行計(jì)算，則樹脂層中所占的熱塑性樹脂材料的比 例約為68%。
(3) 從層疊成形板中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片來 進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)使用材料萬能試驗(yàn)機(jī)AUTOGRAPH (測力傳感 器10噸，島津制作所制)，變形使用量規(guī)長度100mm的MTS制軸伸縮儀 來測量。在拉伸試驗(yàn)中，在試驗(yàn)片上安裝上下兩個(gè)AE傳感器，通過測量 因破損產(chǎn)生的AE來測定初期破損應(yīng)力和層間剝離。AE傳感器使用共振 頻率為1500kHz的傳感器(日本物理聲學(xué)(日本fisical acoustic)社制)。 從AE傳感器檢測出的AE信號由前置放大器(設(shè)定為20dB)和帶通濾波 器(100kHz 300kHz)進(jìn)行處理。閾值設(shè)定為45dB。并且，對大振幅的 AE進(jìn)行檢測，并將檢測出有大能量釋放的時(shí)間作為層間剝離發(fā)生的時(shí)間。以上拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為1080MPa、斷裂變形約為1.95%、初 期彈性率約為52GPa。并且，層間剝離稍稍早于最終斷裂產(chǎn)生，發(fā)生在應(yīng) 力約為1050MPa、變形約為1.92%的時(shí)刻。實(shí)施例2
使用以下材料制造了多軸增強(qiáng)預(yù)成型片。 〈使用材料〉
(增強(qiáng)纖維束中使用的纖維) Toray株式會(huì)社制T800SC—24K、纖維直徑約5.5 um、纖維根數(shù)24000
根
(熱固化性樹脂材料中使用的樹脂材料) Bryte Technologies, Inc.，制BT250E—1、環(huán)氧樹脂
(熱塑性樹脂材料中使用的樹脂材料) Toray株式會(huì)社制SP—500、尼龍12粉末、平均粒徑5 y m
〈制造工序〉
(1) 按照空氣開纖法(參照日本專利第3049225號公報(bào))將增強(qiáng)纖 維束T800SC—24K開纖成寬度24mm，并作為開纖線巻繞在巻軸上。
(2) 將巻繞著開纖線的巻軸在寬度方向排列13根，利用日本特開2005 一029912號公報(bào)記載的方法和裝置獲得沒有間隙的增強(qiáng)纖維片。得到的增 強(qiáng)纖維片寬度為310mm、纖維單位面積重量約為43 g/m2 。
(3) 在得到的增強(qiáng)纖維片中，熱塑性樹脂材料SP —500按平均重量 比約3%均勻地分散在增強(qiáng)纖維片的單面，然后使其通過加熱至25(TC的加 熱輥，從而獲得以附著熱塑性樹脂粉體且纖維不散亂的方式填料的樹脂附 著增強(qiáng)纖維片。
(4) 將得到的多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片的樹脂附著面置于上側(cè)，使 該增強(qiáng)纖維的拉齊方向的角度按90度、-45度、0度及45度的順序?qū)盈B， 然后，利用連續(xù)沖壓裝置(參照日本特開2003 — 181832號公報(bào))在250 °C、約0.5MPa的加工條件下獲得連續(xù)的層疊片。
(5) 熱固化性樹脂材料BT250E—1從得到的層疊片的兩面，禾U用上 述連續(xù)沖壓裝置，在90。C、約lMPa的加工條件下連續(xù)含浸，從而獲得寬 度約310mm、平均厚度約170 u m且纖維體積含有率約57%的多軸增強(qiáng)預(yù)
22成型片。
〈層疊成形板的制造和評價(jià)〉
(1) 將得到的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷為所需大小，并將六個(gè)重疊進(jìn) 行層疊之后，利用高壓滅菌裝置(株式會(huì)社蘆田制作所制)在125。C的條 件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的加熱處理使熱固化性樹脂材料固化，從而獲得
45/0/-45/903S且寬320mmX長320mmX厚1.06mm的層疊成形板。
(2) 對垂直切斷得到的層疊成形板的截面進(jìn)行觀察。因?yàn)槔w維增強(qiáng) 層的平均厚度約為39um、樹脂層的平均厚度約為4wm，所以樹脂層的 平均厚度是纖維增強(qiáng)層的三十九分之四，即約為纖維增強(qiáng)層的平均厚度的 0.102倍。另外，如果假設(shè)熱塑性樹脂材料全部存在于樹脂層而進(jìn)行計(jì)算， 則樹脂層中所占的熱塑性樹脂材料的比例約為31%。
(3) 從層疊成形板中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片進(jìn) 行與實(shí)施例l相同的拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為1040MPa、 斷裂變形約為1.91%、初期彈性率約為53GPa。并且，層間剝離稍早于最 終斷裂產(chǎn)生，發(fā)生在應(yīng)力約為995MPa、變形約為1.87%的時(shí)刻。
實(shí)施例3
使用以下材料制造了多軸增強(qiáng)預(yù)成型片。 〈使用材料〉
(增強(qiáng)纖維束中使用的纖維) 東邦Tenax株式會(huì)社制；HTA—12K、直徑約7um、纖維根數(shù)12000
根
(熱固化性樹脂材料中使用的樹脂材料) Bryte Technologies, Inc.,制BT250E—1、環(huán)氧樹脂
(熱塑性樹脂材料中使用的樹脂材料) Toray株式會(huì)社制熱熔用共聚酰胺樹脂粉末、CM842P48、平均粒徑 為80um、低融點(diǎn)(115°C)樹脂
〈制造工序〉
(1) 按照空氣開纖法(參照日本專利第3049225號公報(bào))將增強(qiáng)纖 維束TA—12K開纖成寬度20mm，并作為開纖線巻繞在巻軸上。
(2) 將巻繞著開纖線的巻軸在寬度方向排列16根，利用日本特開2005—029912號公報(bào)記載的方法和裝置獲得沒有間隙的增強(qiáng)纖維片。得到的增
強(qiáng)纖維片寬度為320mm、纖維單位面積重量約為42 g/m2 。
(3) 在得到的增強(qiáng)纖維片中，熱塑性樹脂材料CM842P48按平均重 量比約5%均勻地分散在增強(qiáng)纖維片的單面，然后使其通過加熱至12(TC的 加熱輥，從而獲得以附著熱塑性樹脂粉體且纖維不散亂的方式填料的樹脂 附著增強(qiáng)纖維片。
(4) 將得到的多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片的樹脂附著面置于上側(cè)，使 該增強(qiáng)纖維的拉齊方向的角度按90度、-45度、0度及45度的順序?qū)盈B， 然后，利用連續(xù)沖壓裝置(參照日本特開2003 — 181832號公報(bào))在120 °C、約0.5MPa的加工條件下獲得連續(xù)的層疊片。
(5) 熱固化性樹脂材料BT250E—1從得到的層疊片的兩面，利用上 述連續(xù)沖壓裝置，在90。C、約lMPa的加工條件下連續(xù)含浸，從而獲得寬 度約320mm、平均厚度約168 u m且纖維體積含有率約56%的多軸增強(qiáng)預(yù) 成型片。
〈層疊成形板的制造和評價(jià)〉
(1) 將得到的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷為所需大小，并將六個(gè)重疊進(jìn) 行層疊之后，利用高壓滅菌裝置(株式會(huì)社蘆田制作所制)在125'C的條 件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的加熱處理使熱固化性樹脂材料固化，從而獲得
45/0/-45/卯3S且寬320mmX長320mmX厚1.08mm的層疊成形板。
(2) 對垂直切斷得到的層疊成形板的截面進(jìn)行觀察。因?yàn)槔w維增強(qiáng) 層的平均厚度約為39ym、樹脂層的平均厚度約為3"m，所以樹脂層的 平均厚度是纖維增強(qiáng)層的三十九分之三，即約為纖維增強(qiáng)層的平均厚度的 0.077倍。另外，如果假設(shè)熱塑性樹脂材料全部存在于樹脂層而進(jìn)行計(jì)算， 則樹脂層中所占的熱塑性樹脂材料的比例約為62%。
(3) 從層疊成形板中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片進(jìn) 行與實(shí)施例1相同的拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為820MPa、 斷裂變形約為1.81%、初期彈性率約為45GPa。并且，層間剝離稍早于最 終斷裂產(chǎn)生，發(fā)生在應(yīng)力約為800MPa、變形約為1.72%的時(shí)刻。
實(shí)施例四
使用以下材料制造了多軸增強(qiáng)層疊成型品?！词褂貌牧稀?(增強(qiáng)纖維束中使用的纖維)
三菱Rayon株式會(huì)社制TR50S — 15K、纖維直徑約7um、纖維根數(shù)15000根
(熱固化性樹脂材料中使用的樹脂材料)使用雙酚A型環(huán)氧樹脂。主劑使用Epiclon850 (大日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)，固化劑使用2E4MZ (2-乙基4-甲基咪唑、四國化成株式會(huì)社制)，對應(yīng)100份主劑投入4份固化劑，常溫下攪拌后作為樹脂使用。(熱塑性樹脂材料中使用的樹脂材料)Toray株式會(huì)社制；SP—500、尼龍12粉末、平均粒徑為5 u m〈制造工序〉
(1) 按照空氣開纖法(參照日本專利第3049225號公報(bào))將增強(qiáng)纖維束TR50S — 15K開纖成寬度24mm，并作為開纖線巻繞在巻軸上。
(2) 將巻繞著開纖線的巻軸在寬度方向排列13根，利用日本特開2005—029912號公報(bào)記載的方法和裝置獲得沒有間隙的增強(qiáng)纖維片。得到的增強(qiáng)纖維片寬度為310mm、纖維單位面積重量約為42 g/m2 。
(3) 在得到的增強(qiáng)纖維片中，熱塑性樹脂材料SP-500按平均重量比約10%均勻地分散在增強(qiáng)纖維片的單面，然后使其通過加熱至25(TC的加熱輥，從而獲得以附著熱塑性樹脂粉體且纖維不散亂的方式填料的樹脂附著增強(qiáng)纖維片。
(4) 將得到的多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片的樹脂附著面置于上側(cè)，使該增強(qiáng)纖維的拉齊方向的角度按90度、-45度、0度及45度的順序?qū)盈B，然后，利用連續(xù)沖壓裝置(參照日本特開2003 — 181832號公報(bào))在250。C、約0.5MPa的加工條件下獲得連續(xù)的層疊片。
〈層疊成形板的制造和評價(jià)〉
(1) 將得到的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷為所需大小，并重疊12個(gè)作為層疊件之后，將該層疊件安裝在鋪有離模薄膜的平面下模，并載置離模薄膜和平面上模，將其整體由真空罩覆蓋。在真空罩的兩處開設(shè)孔， 一處是吸引內(nèi)部空氣的口，另一處是注入樹脂的口。
(2) 將由真空罩覆蓋的整套置于加熱至約5(TC的加熱板上，從而將平面上下模和該層疊件保持在約50°C 。這是為了降低環(huán)氧樹脂的粘度并促進(jìn)樹脂的流動(dòng)而進(jìn)行的。
(3) 利用真空泵從空氣吸引口吸引空氣的同時(shí)也從樹脂注入口注入環(huán)氧樹脂，在環(huán)氧樹脂從空氣吸引口溢出時(shí)結(jié)束樹脂的注入。然后，在這
種的狀態(tài)下，使加熱板的溫度上升至125。C并放置約兩個(gè)小時(shí)以使環(huán)氧樹脂硬化。從而，獲得45/0A45/903S且寬320mmX長320mmX厚2.15mm、纖維體積含有率約54%的層疊成形板。
(4) 對垂直切斷得到的層疊成形板的截面進(jìn)行觀察。因?yàn)槔w維增強(qiáng)層的平均厚度約為38um、樹脂層的平均厚度約為7um，所以樹脂層的平均厚度是纖維增強(qiáng)層的約三十八分之七，即約為纖維增強(qiáng)層的平均厚度的0.18倍。另外，如果假設(shè)熱塑性樹脂材料全部存在于樹脂層而進(jìn)行計(jì)算，則樹脂層中所占的熱塑性樹脂材料的比例約為59%。
(5) 從層疊成形板中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片來進(jìn)行與實(shí)施例1相同的拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為890MPa、斷裂變形約為1.74%、初期彈性率約為47GPa。并且，層間剝離稍早于最終斷裂產(chǎn)生，發(fā)生在應(yīng)力約為825MPa、變形約為1.64%的時(shí)刻。
實(shí)施例5
使用以下材料制造了多軸增強(qiáng)預(yù)成型片?！词褂貌牧稀?br> (增強(qiáng)纖維束中使用的纖維)Toray株式會(huì)社制T800SC—24K、纖維直徑約5.5 y m、纖維根數(shù)24000
根
(熱固化性樹脂材料中使用的樹脂材料)Bryte Technologies, Inc.,制BT250E—1、環(huán)氧樹脂
(熱塑性樹脂材料中使用的樹脂材料)尼龍12短纖維
〈制造工序〉
(1) 按照空氣開纖法(參照日本專利第3049225號公報(bào))將增強(qiáng)纖維束T800SC—24K開纖成寬度24mm，并作為開纖線巻繞在巻軸上。
(2) 將巻繞著開纖線的巻軸在寬度方向排列13根，利用日本特開2005一029912號公報(bào)記載的方法和裝置獲得沒有間隙的增強(qiáng)纖維片。得到的增
強(qiáng)纖維片寬度為310mm、纖維單位面積重量約為43 g/m2 。
(3) 在得到的增強(qiáng)纖維片中，熱塑性樹脂材料尼龍12短纖維按平均 單位面積重量4 g/m2左右均勻地分散在增強(qiáng)纖維片的單面，然后使其通過 加熱至20(TC的加熱輥，從而獲得以附著尼龍12短纖維且纖維不散亂的方 式填料的樹脂附著增強(qiáng)纖維片。
(4) 將得到的多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片的樹脂附著面置于上側(cè)，使 該增強(qiáng)纖維的拉齊方向的角度按90度、-45度、0度及45度的順序?qū)盈B， 然后，利用連續(xù)沖壓裝置(參照日本特開2003 — 181832號公報(bào))在200 °C、約0.5MPa的加工條件下獲得連續(xù)的層疊片。
(5) 熱固化性樹脂材料BT250E—1從得到的層疊片的兩面，利用上 述連續(xù)沖壓裝置，在90。C、約lMPa的加工條件下連續(xù)含浸，從而獲得寬 度約310mm、平均厚度約178 y m且纖維體積含有率約54%的多軸增強(qiáng)預(yù) 成型片。
〈層疊成形板的制造和評價(jià)〉
(1) 將得到的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷為所需大小，并將六個(gè)重疊進(jìn) 行層疊之后，利用高壓滅菌裝置(株式會(huì)社蘆田制作所制)在125'C的條 件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的加熱處理使熱固化性樹脂材料固化，從而獲得
45/0/-45/903S且寬320mmX長320mmX厚1.07mm的層疊成形板。
(2) 對垂直切斷得到的層疊成形板的截面進(jìn)行觀察。因?yàn)槔w維增強(qiáng) 層的平均厚度約為34^m、樹脂層的平均厚度約為10Pm，所以樹脂層的
平均厚度是纖維增強(qiáng)層的三十四分之十，即約為纖維增強(qiáng)層的平均厚度的 0.294倍。另外，如果假設(shè)熱塑性樹脂材料全部存在于樹脂層而進(jìn)行計(jì)算， 則樹脂層中所占的熱塑性樹脂材料的比例約為39%。
(3) 從層疊成形板中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片進(jìn) 行與實(shí)施例l相同的拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為1002MPa、 斷裂變形約為1.83%、初期彈性率約為52GPa。并且，層間剝離稍早于最 終斷裂產(chǎn)生，發(fā)生在應(yīng)力約為950MPa、變形約為1.76%的時(shí)刻。
比較例1
使用以下材料制造了單方向增強(qiáng)預(yù)成型片。〈使用材料〉
(增強(qiáng)纖維束中使用的纖維)
Toray株式會(huì)社制T800SC—24K、纖維直徑約5.5 U m、纖維根數(shù)24000
根
(熱固化性樹脂材料中使用的樹脂材料) Bryte Technologies, Inc.，制BT250E—1、環(huán)氧樹脂 〈制造工序〉
(1) 按照空氣開纖法(參照日本專利第3049225號公報(bào))將增強(qiáng)纖 維束T800SC—24K開纖成寬度24mm，并作為開纖線巻繞在巻軸上。
(2) 將巻繞著開纖線的巻軸在寬度方向排列13根，利用日本特開2005 —029912號公報(bào)記載的方法和裝置獲得沒有間隙的增強(qiáng)纖維片。得到的增 強(qiáng)纖維片寬度為310mm、纖維單位面積重量約為43 g/m2 。
(3) 熱固化性樹脂材料BT250E—1從得到的層疊片的兩面，利用上 述連續(xù)沖壓裝置，在90。C、約lMPa的加工條件下連續(xù)含浸，從而獲得寬 度約310mm、平均厚度約41 um且纖維體積含有率約58%的單方向增強(qiáng) 預(yù)成型片。
〈層疊成形片的制造和評價(jià)〉
(1) 重疊48個(gè)得到的單方向增強(qiáng)預(yù)成型片并進(jìn)行層疊之后，利用高 壓滅菌裝置(株式會(huì)社蘆田制作所制)在125"的條件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的 加熱處理以使熱固化性樹脂材料固化，從而獲得45/0/-45/906S且寬 320mmX長320mmX厚1.99mm的層疊成形板。
(2) 從層疊成形片中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片來 進(jìn)行與實(shí)施例1相同的拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為 1014MPa、斷裂變形約為1.85%、初期彈性率約為53GPa。并且，層間剝 離稍早于最終斷裂產(chǎn)生，發(fā)生在應(yīng)力約為990MPa、變形約為1.81%的時(shí)刻。
比較例2
〈使用材料〉 使用與比較例l相同的材料。 〈制造工序〉利用與比較例1相同的制造工序制造了單方向增強(qiáng)預(yù)成型片。 〈層疊成形片的制造和評價(jià)〉
(1) 在相同方向上層疊三個(gè)得到的單方向增強(qiáng)預(yù)成型片，即，將16 組使厚度薄的單方向增強(qiáng)預(yù)成型片變成三倍的單方向預(yù)成型片重疊而進(jìn) 行層疊之后，利用高壓滅菌裝置(株式會(huì)社蘆田制作所制)在125'C的條 件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的加熱處理以使熱固化性樹脂材料固化，從而獲得
45/0/-45/906S且寬320mmX長320mmX厚1.99mm的層疊成形板。
(2) 從層疊成形板中抽取寬20mmX長250mm的長條形的試驗(yàn)片來 進(jìn)行與實(shí)施例i相同的拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果是斷裂應(yīng)力約為 890MPa、斷裂變形約為1.78%、初期彈性率約為52GPa。并且，層間剝離 在與比較例1相比早的階段、應(yīng)力約為780MPa、變形約為1.48%的時(shí)刻 發(fā)生。
根據(jù)以上實(shí)施例和比較例的結(jié)果可知以下內(nèi)容。
(1) 在層疊成形板的纖維增強(qiáng)層的厚度約為120um時(shí)，在拉伸試驗(yàn) 中會(huì)產(chǎn)生層間剝離。與之相對，可知具有纖維增強(qiáng)層約為40um的薄層纖 維增強(qiáng)層的層疊成形板在直到大致最終斷裂強(qiáng)度時(shí)也不會(huì)發(fā)生層間剝離。 該結(jié)果與非專利文獻(xiàn)1的結(jié)果相同。
(2) 從實(shí)施例1至實(shí)施例5中，層疊成形板的層間剝離強(qiáng)度與具有 薄層的纖維增強(qiáng)層的層疊成形板具有相同的結(jié)果。也就是說，根據(jù)本發(fā)明， 可期待獲得維持良好品質(zhì)且制造成本優(yōu)良的多軸增強(qiáng)層疊成型品。
29
權(quán)利要求
1. 一種多軸增強(qiáng)層疊成型品，其具有多個(gè)以增強(qiáng)纖維排列在n(n為2以上)軸方向的方式而層疊的纖維增強(qiáng)層，并且熱固化性樹脂材料含浸于整體且固化，其特征在于，纖維增強(qiáng)層中至少一層的平均厚度為80μm以下，在各纖維增強(qiáng)層之間形成有平均厚度相對于單面?zhèn)然螂p面?zhèn)鹊睦w維增強(qiáng)層的平均厚度t而言為0.3×t以下的樹脂層，在各樹脂層中，體積比30％～70％的熱塑性樹脂材料大致均勻地分布在熱固化性樹脂材料中，且至少一部分粘結(jié)在纖維增強(qiáng)層上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多軸增強(qiáng)層疊成型品，其特征在于， 相對于單面?zhèn)然螂p面?zhèn)鹊睦w維增強(qiáng)層的平均厚度t，所述樹脂層的平均厚度為0.2Xt以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多軸增強(qiáng)層疊成型品，其特征在于， 所述熱塑性樹脂材料呈粒子狀或纖維狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的多軸增強(qiáng)層疊成型品，其特征 在于，所有的所述纖維增強(qiáng)層的平均厚度都在80um以下。
5. —種多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法，其特征在于，具備如下工序 樹脂附著工序，對于多個(gè)增強(qiáng)纖維片，在各增強(qiáng)纖維片的單面或雙面上大致均勻地分散熱塑性樹脂材料，使得相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片 中每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量為10°/。以下的量，其中，所述增 強(qiáng)纖維片是大致均勻拉齊多根連續(xù)的增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少一片的單位 面積重量為80g/m2以下，然后，通過加熱或加熱加壓該熱塑性樹脂材料而 使其附著在該增強(qiáng)纖維片上從而形成樹脂附著增強(qiáng)纖維片；層疊工序，對多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片進(jìn)行層疊而形成層疊片，使得 各個(gè)增強(qiáng)纖維的拉齊方向?yàn)槎鄠€(gè)方向，且在各樹脂附著增強(qiáng)纖維片之間配 置所述熱塑性樹脂材料；含浸工序，從層疊片的至少一面?zhèn)群峁袒詷渲牧希瑥亩纬?多軸增強(qiáng)預(yù)成型片；成型工序，將所述多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷成所需大小，以所需角度層 疊所需的個(gè)數(shù)之后，通過加熱加壓成型使熱固化性樹脂材料固化。
6. —種多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法，其特征在于，具備如下工序: 樹脂附著工序，對于多個(gè)增強(qiáng)纖維片，在各增強(qiáng)纖維片的單面或雙面上大致均勻地分散熱塑性樹脂材料，使得相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片 中每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量為10%以下的量，其中，所述增 強(qiáng)纖維片是大致均勻拉齊多根連續(xù)的增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少一片的單位面積重量為80g/m2以下，然后，通過加熱或加熱加壓該熱塑性樹脂材料而 使其附著在該增強(qiáng)纖維片上從而形成樹脂附著增強(qiáng)纖維片；層疊工序，對至少包括一個(gè)連續(xù)的樹脂附著增強(qiáng)纖維片的多個(gè)樹脂附 著增強(qiáng)纖維片進(jìn)行層疊而形成連續(xù)的層疊片，使得各個(gè)增強(qiáng)纖維的拉齊方 向?yàn)槎鄠€(gè)方向，且在各樹脂附著增強(qiáng)纖維片之間配置所述熱塑性樹脂材 料；含浸工序，從連續(xù)的層疊片的至少一面?zhèn)群峁袒詷渲牧?，?而形成連續(xù)的多軸增強(qiáng)預(yù)成型片；成型工序，將所述多軸增強(qiáng)預(yù)成型片切斷成所需大小，以所需角度層 疊所需個(gè)數(shù)之后，通過加熱加壓成型使熱固化性樹脂材料固化。
7. —種多軸增強(qiáng)層疊成型品的制造方法，其特征在于，具備如下工序 樹脂附著工序，對于多個(gè)增強(qiáng)纖維片，在各增強(qiáng)纖維片的單面或雙面上大致均勻地分散熱塑性樹脂材料，使得相對于層疊時(shí)相鄰的增強(qiáng)纖維片 中每單位面積重量小的增強(qiáng)纖維片的重量為10%以下的量，其中，所述增 強(qiáng)纖維片是大致均勻拉齊多根連續(xù)的增強(qiáng)纖維而構(gòu)成的，至少一片的單位 面積重量為80g/m2以下，然后，通過加熱或加熱加壓該熱塑性樹脂材料而 使其附著在該增強(qiáng)纖維片上從而形成樹脂附著增強(qiáng)纖維片；層疊工序，對多個(gè)樹脂附著增強(qiáng)纖維片進(jìn)行層疊而形成層疊片，使得 各個(gè)增強(qiáng)纖維的拉齊方向?yàn)槎鄠€(gè)方向，且在各樹脂附著增強(qiáng)纖維片之間配 置所述熱塑性樹脂材料；成型工序，將所述層疊片切斷成所需大小，以所需角度將所需個(gè)數(shù)層 疊在成型模內(nèi)之后，向該成型模內(nèi)注入熱固化性樹脂材料且使熱固化性樹 脂材料含浸于所述層疊片，并通過加熱或加熱加壓成型使熱固化性樹脂材料固化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于， 具有一體化工序，即通過對層疊片進(jìn)行加熱或加熱加壓，利用熱塑性樹脂材料使各增強(qiáng)纖維片相互熱熔敷而一體化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于， 所述熱塑性樹脂材料采用平均粒徑為80iim以下的微粒子或平均截面直徑為80 u m以下的纖維的熱塑性樹脂材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5 9中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于， 所述增強(qiáng)纖維片中至少一個(gè)是單位面積重量為80g/ m2以下的開纖線片，其中該開纖線片是將多根使增強(qiáng)纖維束連續(xù)開纖的開纖線向?qū)挾确较?拉齊而成的。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于能夠獲得一種在高強(qiáng)度下抑制層間剝離發(fā)生的層疊成型品，并可以縮短制造時(shí)間及節(jié)減制造成本的多軸增強(qiáng)成型品及其制造方法。多軸增強(qiáng)層疊成型品(F)由具備增強(qiáng)纖維片的纖維增強(qiáng)層(SR1～SR3)層疊而構(gòu)成，增強(qiáng)纖維片的增強(qiáng)纖維以排列在三個(gè)軸方向的方式被層疊。在各纖維增強(qiáng)層之間形成有樹脂層(TP1)和(TP2)。樹脂層(TP1)和(TP2)中多個(gè)的粒子狀熱塑性樹脂材料大致均勻地分布且相互熱熔敷，從而成為通過熱熔敷分布的熱塑性樹脂材料粘結(jié)在相鄰的纖維增強(qiáng)層的狀態(tài)。在熱塑性樹脂材料之間形成有多個(gè)的微小間隙，熱固化性樹脂材料含浸而遍及各纖維增強(qiáng)層和各樹脂層整體各處。
文檔編號B29C43/12GK101479086SQ200780024139
公開日2009年7月8日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者川邊和正, 石田吉郎 申請人:福井縣;株式會(huì)社三矢