[發明專利]可沖壓片材

有效

• 申請號: 201380046170.7
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN104602882A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 三好且洋;嶋田剛司;橋本貴史;小原徹也;成瀨惠寬
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: B29B11/16
• 分類號: B29B11/16;C08J5/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍;馬妮楠

技術領域

本發明涉及一種由碳纖維復合材料(其由碳纖維和熱塑性樹脂制成)形成的可沖壓片材，特別地，涉及在使用可沖壓片材制備成型品時可以同時實現高的流動性和高的機械特性的可沖壓片材。

背景技術

由碳纖維和熱塑性樹脂形成的碳纖維復合材料由于可獲得高的機械特性，所以被用于各種成型品的制造。一般認為如果將由碳纖維和熱塑性樹脂形成的碳纖維復合材料制成可沖壓片材后用于成型，則可以利用熱壓成型迅速成型，因此特別適用于批量產品的成型。

關于現有的可沖壓片材，由碳纖維形成的抄紙或無紡布中含浸有樹脂的可沖壓片材(例如，專利文獻1)在機械特性方面優異，但成型時的流動性低，成型性差。這是因為：由于作為增強纖維的碳纖維分散所以應力不易集中，可充分發揮碳纖維的增強效果，但另一方面，碳纖維之間彼此交叉而限制了相互之間的移動，從而變得難以流動。通常，若在樹脂中加入碳纖維，則粘度驟然變高，變得難以流動。另外，如果樹脂中的碳纖維的纖維長度變得過長，則依然有變為高粘度的傾向。

另一方面，關于在切斷的碳纖維束中含浸樹脂形成的SMC(片狀模塑料、Sheet?Molding?Compound)，雖然流動性高、成型性優異，但機械特性低。這是因為：由于碳纖維為束狀所以在碳纖維的端部應力容易集中，因此，難以呈現高的機械特性，但由于碳纖維沒有形成網絡所以容易移動，成型時可獲得良好的流動性(例如，專利文獻2)。

另外，除了上文所述的專利文獻1、2，以成型品的高的機械特性、成型時的良好的流動性為目標，一直以來，提出了各種方案。例如在專利文獻3中，提出了將碳纖維復合材料中的特定的碳纖維束相對于纖維總量的比例抑制在低水平、并使該特定的碳纖維束中的平均纖維數在特定的范圍內的復合材料。但是，對于專利文獻3中公開的碳纖維復合材料(碳纖維復合材料中的碳纖維束細、束的比例少、碳纖維已經開纖)而言，使用其制造的成型品的機械特性優異，但成型時的流動性低、成型性差。這是因為：由于作為增強纖維的碳纖維充分分散所以應力不易集中，可充分發揮碳纖維的增強效果，但另一方面，碳纖維之間彼此交叉而限制了相互之間的移動，從而變得難以流動。

另一方面，在專利文獻4中，提出了將碳纖維復合材料中的上述相同的特定的碳纖維束相對于纖維總量的比例設定為更高水平，并使該特定的碳纖維束中的平均纖維數在其他的特定范圍內的復合材料。但是，對于該專利文獻4中公開的碳纖維復合材料(碳纖維束粗、束的比例多)而言，使用其制造成型品時的流動性高、成型性優異，但碳纖維對細小形狀的成型追隨性差、機械特性低并且其不均也大。即，雖然由于碳纖維沒有形成網絡而容易移動，但卻由于碳纖維束粗而導致成型具有細小形狀的部件時的碳纖維追隨性差，并且由于在碳纖維的端部應力容易集中，所以難以獲得高的機械特性。

專利文獻1：日本特開2002-212311號公報

專利文獻2：日本特開2010-163536號公報

專利文獻3：日本特開2011-178890號公報

專利文獻4：日本特開2011-178891號公報

發明內容

因此，本發明的課題是提供一種利用現有的由碳纖維的抄紙或無紡布片材形成的可沖壓片材或SMC不能達成的、可以同時實現成型時的高流動性和成型后的高的機械特性、具備最佳范圍條件的可沖壓片材。

為了解決上述問題，本發明涉及的可沖壓片材由不連續碳纖維和熱塑性樹脂的基體樹脂形成，其特征在于，可沖壓片材中的基體樹脂為熔融狀態時的可沖壓片材的粘度η

在η₀≤η＜η₀exp(0.20Vf)(Pa·s)的范圍內，

可沖壓片材中的、Mn/(Ln×D)小于8.5×10^-1(mg/mm²)的經開纖的碳纖維束(A)相對于碳纖維全部重量的比例Z

在10≤Z＜90(wt％)的范圍內。

此處，

η：基體樹脂熔融時的可沖壓片材的表觀粘度(溫度為基體樹脂的固化開始溫度+50℃的溫度時的粘度)，

Vf：每單位體積的可沖壓片材的碳纖維含有率(％)，

η₀：在使Vf變化時得到的表示Vf和可沖壓片材粘度的關系的特性圖中，將特性線延長到Vf＝0％時得到的基體樹脂的假定樹脂粘度，

Mn：碳纖維束重量，

Ln：碳纖維的纖維長度，

D：碳纖維的纖維直徑。

本發明的可沖壓片材是綜合考慮以下內容而完成的發明：