[发明专利]用于具有倒扣部的复合成形产品的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合成形产品的生产方法。具体而言，本发明涉及一种具有倒扣部（undercut section）的复合成形产品的生产方法，该复合成形产品包含热塑性树脂和碳纤维，能够通过适于批量生产的冲压成型获得。

背景技术

使用碳纤维的复合材料利用其高比强度和高比刚性，已被期待应用于要求轻量化的车辆用途。具体而言，在使用热塑性树脂作为基体的情况下，从生产率和可回收性的视点而言，复合材料是有前景的。

对于由纤维增强复合材料制成的产品而言，存在不仅使用于车辆的很多具有倒扣部的产品，而且还存在诸如电子设备外壳的产品。本发明所述的倒扣部意味着该部具有非常难以或无法在模具的打开方向上取出的形状（例如在成形产品的侧面形成的凹部）。一般，在不包含增强纤维的树脂产品中，倒扣部是通过注射成型而成型的（专利文献1和2）。

然而，当包含增强纤维的复合材料通过注射成型成型时，增强纤维的纤维长度一般由于螺钉的剪力而缩短。当纤维长度缩短时，无法实现产品所要求的动力强度。此外，存在的问题是，纤维易于通过成型期间的流动而对齐，从而对物理性质具有显著的影响。

专利文献3公开了在空腔部中布置增强纤维基体材料并夹紧模具后，通过从模具外侧喷射树脂，使FRP成形产品成型的RTM成型方法。该方法难以应用于要求高压力的成型，诸如热塑性树脂的成型，因为在该方法中，通过用加压介质而不是金属模具加压来执行成型，因而使工序复杂化。

专利文献1：日本专利申请未审公开No.H6-126783

专利文献2：日本专利申请未审公开No.2010-264682

专利文献3：日本专利申请未审公开No.2009-28939

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的主要目的在于提供一种具有倒扣部的复合成形产品的新颖的生产方法。

本发明的另一个目的在于提供一种具有倒扣部并包含碳纤维和热塑性树脂的复合成形产品的生产方法。

本发明的其他目的和优点可从下方的说明得知。

根据本发明，本发明的目的和优点通过如下方法实现，

[1]一种制造包含倒扣部的复合成形产品的方法，该方法包括：

（i）加热并加压未含浸前体以制备含浸前体，所述未含浸前体包含热塑性树脂和平均纤维长度在1mm至100mm的范围内的碳纤维；

（ii）以不低于所述热塑性树脂的熔融温度的温度来加热所述含浸前体；

（iii）将加热的含浸前体布置在具有倒扣结构的模具内；

（iv）在操作所述倒扣结构之后或之时夹紧所述模具，并对所述含浸前体加压；以及

（v）松开所述模具，并重新操作所述倒扣结构，以从松开的模具取出复合成形产品。

此外，本发明还包含下面的发明。

[2]根据[1]的复合成形产品的生产方法，其中，在所述未含浸前体中，所述碳纤维的一部分包含碳纤维束。

[3]根据[1]和[2]的复合成形产品的生产方法，其中，所述未含浸前体包含具有碳纤维束（A）的片，所述碳纤维束（A）包含临界单纤维数以上的单碳纤维，并且所述碳纤维束（A）对于所述碳纤维的总量的比率是20Vol%以上且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式子（1）定义：

临界单纤维数=600/D   （1）

[其中，D是单碳纤维的平均纤维直径（μm）。]

[4]根据[3]的复合成形产品的生产方法，其中，所述碳纤维束（A）的平均纤维数（N）满足下面的式子（2）。

0.7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D²   （2）

[5]根据[1]至[4]的复合成形产品的生产方法，其中，所述未含浸前体包含其中所述碳纤维在平面内方向上实质上随机取向的片。

[6]根据[1]至[5]的复合成形产品的生产方法，其中，在所述未含浸前体中，所述热塑性树脂对于所述碳纤维的含量比率相对于100体积份的碳纤维，处于从50至1000体积份的范围。

[7]根据[1]至[6]的复合成形产品的生产方法，其中，在所述含浸前体中，所述碳纤维的一部分包含碳纤维束。