可沖壓片材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含碳纖維和樹脂的可沖壓片材，特別涉及能夠以優(yōu)異的流動(dòng)性容易地成型即使為復(fù)雜的形狀時(shí)機(jī)械特性也各向相同且高的CFRP (碳纖維增強(qiáng)塑料)的可沖壓片材。
【背景技術(shù)】
[0002]用樹脂含浸由碳纖維形成的抄紙或無紡布而得的可沖壓片材在機(jī)械特性(成型品的機(jī)械特性)方面優(yōu)異，但成型時(shí)的流動(dòng)性低，成型性差。這是因?yàn)椋m然因作為增強(qiáng)纖維的碳纖維分散而導(dǎo)致應(yīng)力難以集中，由碳纖維產(chǎn)生的增強(qiáng)效果得以充分發(fā)揮，但另一方面，碳纖維彼此交叉而限制了彼此的移動(dòng)，導(dǎo)致變得難以移動(dòng)(例如，專利文獻(xiàn)I中記載的加壓成型)。
[0003]此外，雖然有時(shí)為了制作用于可沖壓片材的碳纖維片材而使用梳理裝置，但是，就通常的經(jīng)梳理制作的無紡布而言，由于纖維容易在梳理裝置的錫林(cylinder roll)的旋轉(zhuǎn)方向上取向，各向異性變強(qiáng)，因此，對(duì)要求各向同性的構(gòu)件必須進(jìn)行偽各向同性層合等復(fù)雜的層合的情況很多。
[0004]因此，在可沖壓片材中，在確保成型品的高機(jī)械特性的同時(shí)還確保成型時(shí)的優(yōu)異的流動(dòng)性從而實(shí)現(xiàn)良好的成型性這點(diǎn)，對(duì)于未就此進(jìn)行特別的鉆研的現(xiàn)有可沖壓片材而言是困難的。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-235779號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，鑒于上述情況，本發(fā)明的課題在于提供一種可沖壓片材，所述可沖壓片材能夠以優(yōu)異的各向同性呈現(xiàn)出成型品的高機(jī)械特性，并且能夠憑借優(yōu)異的流動(dòng)性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明的可沖壓片材為包含由不連續(xù)碳纖維的纖維束構(gòu)成的碳纖維片材和樹脂的可沖壓片材，其特征在于，所述碳纖維片材包含纖維束(A)和開纖纖維(B)，所述纖維束(A)的束寬為50 μm以上，所述開纖纖維(B)包含從束寬小于50 μπι的纖維束到開纖至單絲水平的纖維，以所述開纖纖維(B)取向最多的方向?yàn)?°方向，將0°方向到90°方向劃分成預(yù)先規(guī)定的多個(gè)角度區(qū)時(shí)(角度區(qū)總數(shù)N多3)，各角度區(qū)內(nèi)的所述纖維束(A)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束(A)的根數(shù)比例的分布曲線、與各角度區(qū)內(nèi)的所述開纖纖維(B)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部開纖纖維(B)的根數(shù)比例的分布曲線，作為從O。方向到90°方向的范圍內(nèi)的整體的梯度而言，是互為反向梯度的分布曲線。
[0008]在如上所述的本發(fā)明的可沖壓片材中，通過使碳纖維片材具有束寬為50 μm以上的纖維束(A)，碳纖維彼此交叉而限制彼此的移動(dòng)的情形減少，成型時(shí)的流動(dòng)性得以提高。另一方面，通過使碳纖維片材具有包含從束寬小于50 μπι的纖維束到開纖至單絲水平的纖維的開纖纖維(B)，還可確保碳纖維的良好分散，應(yīng)力變得難以集中，從而可以確保成型品的高機(jī)械特性。而且，通過纖維束(A)和開纖纖維(B)以適當(dāng)?shù)木庑苑植?各角度區(qū)內(nèi)的纖維束(A)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束(A)的根數(shù)比例的分布曲線、與各角度區(qū)內(nèi)的開纖纖維(B)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部開纖纖維(B)的根數(shù)比例的分布曲線，作為整體的梯度而言是互為反向梯度的分布曲線)，即，通過纖維束(A)和開纖纖維(B)以適當(dāng)?shù)木庑韵虿煌姆较蛉∠颍鳛榭蓻_壓片材得以呈現(xiàn)出各向同性的物性，并且即使不進(jìn)行復(fù)雜的層合而通過使用本發(fā)明的可沖壓片材的成型來制成成型品，也能夠以優(yōu)異的各向同性呈現(xiàn)出所期望的機(jī)械特性。因此，能夠以優(yōu)異的各向同性呈現(xiàn)出成型品的高機(jī)械特性，并且能夠憑借優(yōu)異的流動(dòng)性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
[0009]上述本發(fā)明的可沖壓片材中，上述角度區(qū)總數(shù)N優(yōu)選在6?12的范圍內(nèi)。S卩，角度區(qū)總數(shù)N為6時(shí)，將0°方向到90°方向以15°的間隔劃分成6個(gè)角度區(qū)，角度區(qū)總數(shù)N為12時(shí)，將0°方向到90°方向以7.5°的間隔劃分成12個(gè)角度區(qū)。角度區(qū)總數(shù)N在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以更明確地對(duì)下述情形進(jìn)行判斷，所述情形即:上述各角度區(qū)內(nèi)的纖維束(A)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束(A)的根數(shù)比例的分布曲線、與各角度區(qū)內(nèi)的開纖纖維(B)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部開纖纖維(B)的根數(shù)比例的分布曲線，作為整體的梯度而言是互為反向梯度的分布曲線。
[0010]作為上述角度區(qū)總數(shù)N，為3以上即可，尤其是角度區(qū)總數(shù)N為9時(shí)，可以將0°方向到90°方向以10°的間隔劃分成9個(gè)角度區(qū)，各角度區(qū)的范圍極其明確，同時(shí)，作為整體的梯度也容易清楚地判定，本發(fā)明的實(shí)施得以容易進(jìn)行。
[0011]上述本發(fā)明的可沖壓片材中，相對(duì)于上述開纖纖維(B)取向最多的0°方向而言，上述纖維束(A)的主取向角優(yōu)選在60?90°方向的范圍內(nèi)，上述纖維束(A)的主取向角為各角度區(qū)內(nèi)的上述纖維束(A)相對(duì)于所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束(A)的根數(shù)比例的分布最高的取向角。在這樣的形態(tài)中，能夠使纖維束(A)和開纖纖維(B)在所有角度區(qū)內(nèi)以適當(dāng)?shù)木庑韵蚧ゲ幌嗤姆较蛉∠?，能夠進(jìn)一步提高各向同性。
[0012]此外，在本發(fā)明的可沖壓片材中，優(yōu)選地，包含0°方向的角度區(qū)內(nèi)的上述纖維束
(A)在所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束㈧中所占的根數(shù)比例在O?1.0X90/^%的范圍內(nèi)，包含0°方向的角度區(qū)內(nèi)的上述開纖纖維(B)在所有角度區(qū)內(nèi)的全部開纖纖維(B)中所占的根數(shù)比例在1.0X90/N?3.0X90/N%的范圍內(nèi)。此處，N為角度區(qū)總數(shù)。通過采用這樣的構(gòu)成，能夠在整體上進(jìn)一步提高各向同性。
[0013]此外，在本發(fā)明的可沖壓片材中，包含90°方向的角度區(qū)內(nèi)的上述纖維束(A)在所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束㈧中所占的根數(shù)比例在1.0X90/N?3.0X90/N%的范圍內(nèi)，包含90°方向的角度區(qū)內(nèi)的上述開纖纖維(B)在所有角度區(qū)內(nèi)的全部開纖纖維(B)中所占的根數(shù)比例優(yōu)選在O?1.0X90/N%的范圍內(nèi)。此處，N為角度區(qū)總數(shù)。通過采用這樣的構(gòu)成，能夠在整體上進(jìn)一步提高各向同性。
[0014]此外，在本發(fā)明的可沖壓片材中，針對(duì)各方位測(cè)定拉伸彈性模量時(shí)，關(guān)于拉伸彈性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值優(yōu)選在1.2?1.0的范圍內(nèi)。通過采用這樣的構(gòu)成，對(duì)于機(jī)械特性中的拉伸彈性模量而言，能夠在整體上提高各向同性。
[0015]此外，在本發(fā)明的可沖壓片材中，針對(duì)各方位測(cè)定拉伸強(qiáng)度時(shí)，關(guān)于拉伸強(qiáng)度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值優(yōu)選在1.2?1.0的范圍內(nèi)。通過采用這樣的構(gòu)成，對(duì)于機(jī)械特性中的拉伸強(qiáng)度而言，能夠在整體上提高各向同性。
[0016]此夕卜，在本發(fā)明的可沖壓片材中，不連續(xù)碳纖維束中的Mn/(LnXD)為8.5X 11 (mg/mm2)以上的碳纖維束(C)相對(duì)于不連續(xù)碳纖維束整體重量的比例Y優(yōu)選在30 ( Y〈90 (wt% )的范圍內(nèi)。此處，Mn為碳纖維束重量(mg)，Ln為碳纖維的纖維長(zhǎng)度(mm)，D為碳纖維的纖維直徑(_)。通過采用這樣的構(gòu)成，在使用該可沖壓片材進(jìn)行成型時(shí)可獲得高流動(dòng)性，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)成型品的高機(jī)械特性，其機(jī)械特性的散差也小，能夠呈現(xiàn)出碳纖維對(duì)例如肋(rib)等細(xì)小部位的優(yōu)異的追隨性。
[0017]此外，在本發(fā)明的可沖壓片材中，優(yōu)選地，包含45°方向的角度區(qū)內(nèi)的上述纖維束㈧在所有角度區(qū)內(nèi)的全部纖維束㈧中所占的根數(shù)比例在0.5X90/N?1.5X90/N%的范圍內(nèi)，包含45°方向的角度區(qū)內(nèi)的上述開纖纖維(B)在所有角度區(qū)內(nèi)的全部開纖纖維
(B)中所占的根數(shù)比例在0.5X90/N?1.5X90/N%的范圍內(nèi)。此處，N為角度區(qū)總數(shù)。通過采用這樣的構(gòu)成，能夠更可靠地實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)