[发明专利]增强纤维束基材及其制造方法，以及使用其的纤维增强热塑性树脂材料及其制造方法

说明书

增强纤维束基材，其特征在于，在增强纤维表面附着有至少包含聚酰胺系树脂的上浆剂，增强纤维束中所含的每单位宽度的纤维根数为600根/mm以上且小于1,600根/mm，增强纤维束的悬垂值为120mm以上且240mm以下。此外，增强纤维束基材的制造方法及使用增强纤维束基材的纤维增强热塑性树脂材料及其制造方法。提供能够应用于纤维铺放及纤维增强热塑性树脂成型材料等多种成型方法的、形态稳定性及含浸性优异的增强纤维束基材。

技术领域

本发明涉及处理性优异、绒毛少、形态稳定性、进而含浸性优异的增强纤维束基材，以及其制造方法。

背景技术

使基体树脂含浸于增强纤维而得的纤维增强树脂(FRP)满足优异的力学特性、轻量化等要求特性，因此主要用于航空、航天、体育用途。作为它们的代表性的制造方法，已知高压釜成型法。该成型法中，将使基体树脂预先含浸于增强纤维束组而成的预浸料坯层叠于成型模具，利用高压釜进行加热·加压，成型FRP。使用预浸料坯时，具有能够得到可靠性极高的FRP的优点，但存在制造中耗费高成本的问题。

另一方面，作为FRP的生产率优异的成型法，例如，可以列举出通过将由未进行预含浸基体树脂的干燥的增强纤维束组构成的增强纤维基材层叠于成型模具，注入液状且低粘度的基体树脂，之后，使基体树脂含浸·固化并成型FRP的树脂传递模塑成型法(RTM)等注塑成型，此外，将预先使热塑性树脂含浸于增强纤维束而成的纤维增强热塑性树脂成型材料预热并加压冷却的冲压成型(stamping forming)等。

在RTM成型法中，配置于成型模具内的基材层叠体以具有与所生成的成型品的形状相匹配的3维形状的方式预先形成。通常，首先，将基材层叠体形成为平板状，之后，将基材层叠体赋形为规定的3维形状，制作所谓预成型坯并配置于成型模具内。在制作该基材层叠体的工序中，纤维铺放法(fiber placement method)受到关注，纤维铺放法中，以最初成为与制品形状相匹配的所期望形状的方式，仅在必要的部位依次配置增强纤维束。通过纤维铺放法，能够大幅减少被废弃的端材的量。

在使用纤维铺放法依次配置增强纤维束的情况下，作为增强纤维束所需条件，需要使用适于纤维铺放装置的纱道的宽度的增强纤维束。增强纤维束的宽度不适于纤维铺放装置的纱道的宽度的情况下，成为由于在增强纤维束的配置时产生的轴偏移导致配置精度降低、或者由于纱道中的断线导致品质降低的原因。因此，已知使用将多个增强纤维束一体化而成的带来代替增强纤维束，利用纤维铺放来依次配置的方法。例如，提出了多个碳纤维束具有间隔而被平行配置、并与热塑性无纺布粘接来进行结合一体化而成的带的技术(参见专利文献1)。

作为提高使用增强纤维织物的成型品的力学特性的技术，具有提高增强纤维与热塑性树脂的表面粘接性的纤维增强热塑性树脂组合物(专利文献2)、通过赋予含有水溶性热塑性树脂与两性表面活性剂的上浆剂从而提高加工性的编织物(专利文献3)。像这样，力学特性的提高、加工性的改善虽得到推进，但要求力学特性、加工性更优异的增强纤维织物。

此外，作为冲压成型用基材使用纤维增强热塑性树脂成型材料(FRTP)。FRTP包括预先使热塑性树脂含浸于增强纤维束而成的单向纤维增强热塑性树脂成型材料，使树脂含浸于短切纤维而成的不连续纤维增强热塑性树脂成型材料。与含浸有热固化树脂的预浸料坯相比，FRTP的韧性高、基材的保存管理容易，不需要固化反应，因此，使注射成型·冲压成型等成型周期的高速化成为可能。进而，FRTP的再循环性优异，熔接、修补等维修性也优异等，优点多，在广泛的领域中得到实用化。

此外，作为涉及原材料的开发例，可列举出流动性优异、能够得到耐热老化性优异的成型品的长纤维增强聚酰胺树脂粒料(专利文献4)。像这样，力学特性的提高、功能的追加·改善虽得到推进，但要求力学特性的进一步提高及力学特性的偏差的进一步减小。