[发明专利]无序毡和纤维增强复合材料成形制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用作纤维增强复合材料成形制品的中间材料的无序毡，以及一种由该无序毡获得的纤维增强复合材料。本发明将提供一种纤维增强复合材料成形制品，该纤维增强复合材料成形制品不在平面内方向中的特定方向上排列并且即使其是薄壁的也表现出各向同性、优异的机械强度以及最重要的优异的增强功能展现率，更具体而言，本发明提供一种碳纤维增强复合材料成形制品。

背景技术

作为将碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维等用作增强纤维的纤维增强复合材料(以下，在某些情况下也称作复合材料)的预成型体，由于可成型性和加工步骤容易而使用表现出各向同性的无序毡。通过将切割的增强纤维单独或与热固性树脂同时喷撒到成形模具中的喷撒法(干法)，或者将预先切割的增强纤维加入包含粘结剂的浆液中并进行抄纸的方法(湿法)，能够获得这种无序毡。

作为提高复合材料的机械性能的手段，增加增强纤维体积含有率(Vf)是已知的，但是在使用切割纤维的无序毡的情况下，由于诸如在三维方向上定向的纤维的存在、纤维经常缠结等原因，一直难以增加增强纤维体积含有率。而且，当使用该无序毡时，由于相比于使用连续纤维的情况纤维是不连续的，所以不能充分地展现增强纤维的强度，并且存在在被制成成形制品之后，增强纤维的强度的展现率为理论值的50％以下的问题。非专利文献1公开了由包含热固性树脂作为基质的碳纤维无序毡制成的复合材料。这样的复合材料的强度展现率大约为理论值的44％。

而且，传统的包含热固性树脂作为基质的复合材料是通过对被称作预浸料坯的中间材料进行2小时以上的加热/加压而获得的，该预浸料坯是通过预先使用压热釜以热固性树脂对增强纤维基材进行浸渍而获得的。最近，提出了将未以树脂浸渍的碳纤维基材设定在金属模具中、然后注入热固性树脂的RTM成型方法，显著地缩短了成型时间，但是即使使用RTM成型方法，成型一个部件也需要10分钟以上。

因此，包含取代传统的热固性树脂的热塑性树脂作为基质的复合体吸引了注意。

在包含热塑性树脂作为基质的热塑性冲压成型(TP-SMC)(专利文献1)中，将预先以热塑性树脂浸渍的短切纤维加热至熔点以上，将浸渍的短切纤维供应至模具的一部分中，立即紧固模具，并且使纤维和树脂在模具内部流动以随后通过冷却/成型来获得成形制品。利用这种方法，通过使用预先以树脂浸渍的纤维，能够在大约1分钟的短时间内成型。这是一种使用被称作SMC或可冲压片材等的成型材料的方法，利用这样的热塑性冲压成型，使纤维和树脂在模具内部流动，这带来了使得不能制备薄壁件、纤维排列被打乱以及不能容易地控制等问题。

而且，在专利文献2中，通过将增强纤维束形成平行四边形，能够从增强纤维的端部到周围一点一点地朝着纤维排列方向的最远部分释放由短切纤维束所承受的负荷，并且提出了具有不容易发生应力集中的优异机械强度的碳纤维增强的热塑性树脂成形制品，而专利文献3则提出了一种可冲压片材，通过将垂直于增强纤维束的束纤维轴的截面的纵横比设定为相对于在纵向上为1横向上为4以上，该可冲压片材具有提高的在增强纤维束与基质树脂之间的界面上润湿性和粘附性，以及优异的机械强度和成型流动性。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利No.4161409

专利文献2：日本专利公布No.2009-114611

专利文献3：日本专利公布No.6-320538

非专利文献

非专利文献1：复合材料A 38(2007)P.755至770

发明内容

技术问题

然而，在上述的传统技术中，还为检验出表现出各向同性、优异的拉伸强度和高强度展现率的纤维增强复合材料。

本发明的目的是提供一种表现出各向同性、优异的机械强度和高强度展现率的纤维增强复合材料，以及用作其中间材料的无序毡。尤其是，本发明将提供一种由无序毡获得的纤维增强复合材料成形制品，以及所包含的纤维增强毡表现出低的厚度不均匀性、并且即使是薄壁制品也在增强功能的展现率方面优异的纤维增强复合材料成形制品。

解决问题的技术方案