由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成并具有優(yōu)異的表面外觀的成形制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的成形制品由包含平均長度為5mm以上并且100mm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成，其中，增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)（Vf=100×增強(qiáng)纖維體積/（增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積））為5至80%，在成形制品的表面上形成有紋理，并且包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束（A）與增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，臨界單纖維數(shù)由式（1）定義：臨界單纖維數(shù)=600/D（1）（其中，D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑（μm））。
【專利說明】由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成并具有優(yōu)異的表面外觀的成形制
口
叩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種成形制品以及用于制造該成形制品的方法，該成形制品由包含增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成并具有優(yōu)異的表面外觀。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在諸如電氣和電子設(shè)備、汽車、醫(yī)療設(shè)備、飛機(jī)、建筑材料和通用工業(yè)部件及其需要輕量且具有高剛性的外殼或部件的各個(gè)領(lǐng)域中，對(duì)于輕量化存在著不斷增長的需求。作為具有薄的厚度和高剛性的外殼或部件，已經(jīng)使用了鋁合金或鎂合金的軋制板壓制成的成形制品，使用模鑄成型獲得的成形制品，通過對(duì)填充有玻璃纖維或碳纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行注射模制獲得成形制品，或通過纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板與熱塑性樹脂進(jìn)行整體注射模制而獲得的成形制品。
[0003]鋁合金或鎂合金具有優(yōu)異的強(qiáng)度或剛性，但是由于存在成形性能的限制，難以以其模制復(fù)雜形狀。此外，存在著金屬構(gòu)件(尤其是鎂合金)具有低的耐腐蝕性的問題，并且存在著表面被大氣中的水分或用戶汗水中包含的水分或鹽腐蝕，造成構(gòu)件外觀不佳的問題。
[0004]專利文獻(xiàn)I提出了一種用于制造外殼的方法，所述方法包括用樹脂層被覆整個(gè)由鎂合金制成的構(gòu)件的表面的被覆步驟，以及對(duì)構(gòu)件和這樣的樹脂部進(jìn)行整體模制的模制步驟。在這種方法中，可以形成復(fù)雜形狀并賦予耐腐蝕性，但是工藝復(fù)雜。此外，盡管鋁合金或鎂合金和樹脂具有高于鐵的·比強(qiáng)度，但其比強(qiáng)度低于下面將要描述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。因此，在獲得輕量化方面存在限制。
[0005]由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度、優(yōu)異的比剛度和優(yōu)異的耐腐蝕性，因此纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已在廣泛領(lǐng)域中用于上述目的。具體來說，由填充有玻璃纖維或碳纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的成形制品，由于形狀方面的高靈活性和高生產(chǎn)率，已被廣泛使用。然而，由于成形制品中包含的纖維長度稍短，所以成形制品在需要高強(qiáng)度和剛度的的應(yīng)用中仍存在問題。
[0006]同時(shí)，由于優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，使用連續(xù)纖維增強(qiáng)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料主要被用于需要高強(qiáng)度或剛度的應(yīng)用中。然而，由于上述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與樹脂或通過注射模制的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比在形狀方面的靈活性低，因此難以使用簡單物質(zhì)模制復(fù)雜的形狀。此外，還存在下述問題，即由于該纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過將增強(qiáng)纖維以紡織物形式層疊為多層來制造，因此生產(chǎn)率低。專利文獻(xiàn)2提出了一種復(fù)合成形制品，其通過將樹脂構(gòu)件結(jié)合到由包括增強(qiáng)纖維、尤其是連續(xù)纖維的制成的板型構(gòu)件的外緣來獲得。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜形狀的成形制品。然而，由于該成形制品通過多個(gè)步驟來制造，生產(chǎn)率可能不高。另外，使用連續(xù)纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通常通過對(duì)被稱為預(yù)浸料坯的材料進(jìn)行2小時(shí)以上的加熱和加壓來獲得，所述預(yù)浸料坯通過將熱固性樹脂事先浸潰到增強(qiáng)纖維基材中來獲得。
[0007]最近提出了一種RTM模制方法，在所述方法中，在將其中未浸潰有樹脂的增強(qiáng)纖維基材置于模具中之后，使熱固性樹脂能夠在模具中流動(dòng)，并且在這種方法中，模制時(shí)間顯著減少。然而，即使是在RTM模制方法中，由于模制一個(gè)部件要花費(fèi)10分鐘以上的時(shí)間，因此生產(chǎn)率也沒有提高。
[0008]因此，已經(jīng)注意到了使用熱塑性樹脂代替常規(guī)的熱固性樹脂作為基質(zhì)制造的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(例如專利文獻(xiàn)3)。然而，使用熱塑性樹脂作為基質(zhì)制造的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料目前正在研究和開發(fā)之中，通過模制纖維增強(qiáng)復(fù)合材料獲得具有優(yōu)異表面外觀和可耐受實(shí)際應(yīng)用的質(zhì)量的成形制品的技術(shù)，還沒有被充分建立。
[0009]引用文獻(xiàn)列表
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公布N0.2010-147376
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本專利申請(qǐng)公布N0.2010-14180
[0013]專利文獻(xiàn)3:國際公布N0.2007/097436
[0014]發(fā)明概述
[0015]技術(shù)難題
[0016]本發(fā)明的目的是提供一種成形制品，以及制造該成形制品的方法，該成形制品由包含增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成并具有優(yōu)異的表面外觀。
[0017]解決問題的手段
[0018]有鑒于上述難題，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在由包含具有滿足特定纖維開纖條件的樹脂纖維束的隨機(jī)增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的成形制品中，在模制處理中在成形制品的表面上進(jìn)行精細(xì)加工，并且所述成形制品具有優(yōu)異的強(qiáng)度。
[0019]也就是說，本發(fā)明涉及一種由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的成形制品，所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包含平均長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂，其中增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)(Vf=IOOX增強(qiáng)纖維體積/ (增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積))為5至80%，在所述成形制品的表面上形成有紋理，并且包括臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與所述增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(O定義:
[0020]臨界單纖維數(shù)=600/D (I)
[0021](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。
[0022]此外，本發(fā)明涉及一種使用無序氈制造成形制品的方法，所述無序氈包含平均纖維長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂，其中所述增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為25至10000g/m2，并且包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與所述無序氈中增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義:
[0023]臨界單纖維數(shù)=600/D (I)
[0024](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。
[0025]所述方法包括用于執(zhí)行浸潰處理和模制處理的下列步驟A-1)至A-3):
[0026]A-1)獲得預(yù)浸料坯的步驟:通過當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將所述無序氈加熱到在熔點(diǎn)至分解溫度范圍內(nèi)的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述無序氈加熱到在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，對(duì)所述無序氈進(jìn)行加壓，并且將所述熱塑性樹脂浸潰到所述增強(qiáng)纖維束中，來獲得預(yù)浸料坯；
[0027]A-2)在當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將步驟A-1)中獲得的所述預(yù)浸料坯加熱至熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述預(yù)浸料坯加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度之后，將在所述步驟A-1)中獲得的所述預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中，使得由式(3)表示的裝料比在5%以上的范圍內(nèi)的步驟，當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將所述模具的溫度調(diào)整到低于熔點(diǎn)的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂無定形時(shí)將所述模具的溫度調(diào)整到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度:
[0028]裝料比(％) =100X基材面積(mm2) /模腔投影面積(mm2) (3)
[0029](其中所述基材面積是指所有所布置的無序氈或預(yù)浸料坯在拔模方向上的投影面積，并且所述模腔投影面積是指在所述拔模方向上的投影面積);以及
[0030]A-3)對(duì)所述步驟A-2)中布置在所述紋理加工模具中的所述預(yù)浸料坯進(jìn)行加壓和模制的步驟。
[0031]或者，所述方法包括用于執(zhí)行浸潰處理和模制處理的下列步驟B-1)至B-4):
[0032]B-1)將所述無序氈布置在紋理加工模具中，使得由式(3)表示的裝料比在5%以上的范圍內(nèi)的步驟:
[0033]裝料比(％) =100X基材面積(mm2) /模腔投影面積(mm2) (3)
[0034](其中所述基材面積是指所有所布置的無序氈或預(yù)浸料坯在拔模方向上的投影面積，并且所述模腔投影面積是指在所述拔模方向上的投影面積);
[0035]B-2)當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶時(shí)將所述紋理加工模具加熱到在所述熱塑性樹脂的熔點(diǎn)至分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述模具加熱到在所述熱塑性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，并對(duì)所述無序氈進(jìn)行加壓以進(jìn)行浸潰的步驟(第一壓制步驟);
[0036]B-3)在至少一個(gè)壓力階段下對(duì)所述無序氈進(jìn)行加壓以使最終壓力階段的壓力比所述第一壓制步驟的壓力高1.2至100倍的步驟(第二壓制步驟)；以及
[0037]B-4)通過當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將所述模具的溫度調(diào)整到低于熔點(diǎn)，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述模具的溫度調(diào)整到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)所述無序氈進(jìn)行模制的步驟。
[0038]本發(fā)明的效果
[0039]根據(jù)本發(fā)明，通過使用由包含增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成并具有優(yōu)異表面外觀的成形制品，這樣的成形制品可以實(shí)現(xiàn)在諸如電氣和電子設(shè)備、汽車、醫(yī)療設(shè)備、飛機(jī)、建筑材料和通用工業(yè)部件的各個(gè)領(lǐng)域中對(duì)減輕的重量和表面外觀的要求。
[0040]附圖簡述
[0041]圖1是在通過實(shí)施例1、2、6至10和比較例3獲得的成形制品中包括具有凹凸圖案，凸密度為50個(gè)凸起/20mm，深度為30 μ m，拔模角為5度的紋理的表面的示意圖。在實(shí)施例1、2和6至10以及比較例I至3中使用一紋理加工模具，該紋理加工模具包括具有轉(zhuǎn)移所述紋理形狀的表面的模腔。
[0042]圖2是在通過實(shí)施例3獲得的成形制品中包括具有凹凸圖案，凸面密度為10個(gè)凸起/20mm，深度為150 μ m，拔模角為10度的紋理的表面的示意圖。在實(shí)施例3中使用一紋理加工模具，該紋理加工模具包括具有轉(zhuǎn)移所述紋理形狀的表面的模腔。[0043]圖3是通過實(shí)施例4獲得的成形制品的具有皮革樣紋理的表面的照片(深度為225 μ m，拔模角為23度)。
[0044]圖4是通過實(shí)施例5獲得的成形制品的具有皮革樣紋理的表面的照片(深度為IlOym,拔模角為11度)。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在下面，將依次描述本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于此。
[0046]〈成形制品〉
[0047]提供了由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的成形制品，該纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包含平均長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂。在所述成形制品中，增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)(Vf=IOOX增強(qiáng)纖維體積/ (增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積))為5至80%，在成形制品的表面上形成有紋理，并且包括臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總數(shù)的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義:
[0048]臨界單纖維數(shù)=600/D (I)
[0049](其中D是的單增強(qiáng)纖維平均纖維直徑(μm))。
[0050]本發(fā)明的成形制品在表面上具有紋理。在本發(fā)明中，紋理是指在成形制品的表面上形成的圖案。圖案的實(shí)例包括凹凸圖案和褶皺。圖案可以是規(guī)則圖案或不規(guī)則圖案，但是優(yōu)選地可以是規(guī)則的凹凸圖案或規(guī)則的褶皺。考慮到高級(jí)感，皮革樣凹凸圖案或皮革樣褶皺是特別優(yōu)選的。一個(gè)圖案的深度為I至1000 μ m，優(yōu)選地5至500 μ m。更優(yōu)選地，一個(gè)圖案的深度為10至300 μ m。當(dāng)一個(gè)圖案的深度小于I μ m時(shí)，由于圖案不容易被感知，因此表面外觀變差。當(dāng)一個(gè)圖案的深 度超過1000 μ m時(shí)，由于圖案不被認(rèn)可為設(shè)計(jì)，因此表面外觀可能變差。一個(gè)圖案的拔模角為0.1至50度，優(yōu)選地0.5至30度。更優(yōu)選地，一個(gè)圖案的拔模角為I至20度。當(dāng)拔模角太小時(shí)，難以在模制時(shí)將成形制品與模具分開。當(dāng)拔模角太大時(shí)，由于圖案不容易被認(rèn)可為設(shè)計(jì)，因此表面外觀可能變差。優(yōu)選地，一個(gè)圖案的尺寸為I至1000 μ m,更優(yōu)選地5至500 μ m。當(dāng)這樣的圖案規(guī)則排列時(shí)，圖案的數(shù)量優(yōu)選地為每IOmmlO至1000個(gè)，更優(yōu)選地為10至100個(gè)。當(dāng)如在褶皺中那樣圖案中長軸方向與短軸方向的縱橫比大時(shí)，長軸方向上的長度為I至1000mm,優(yōu)選地為5至500mm。更優(yōu)選地,長軸方向上的長度為10至100mm。短軸方向上的長度為I至1000 μ m，優(yōu)選地為50至500 μ m。更優(yōu)選地，短軸方向上的長度為10至300 μ m。
[0051]通過在成形制品的表面上形成這樣的紋理，可以賦予成形制品良好的表面外觀和高級(jí)感。其上形成有紋理的成形制品，優(yōu)選地使用在電氣和電子設(shè)備例如電視機(jī)、盒式磁帶錄像機(jī)、個(gè)人電腦、相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的外殼或部件以及汽車的內(nèi)部部件例如儀表盤和門飾板中。
[0052]構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的增強(qiáng)纖維是不連續(xù)的，并具有5mm以上并且IOOmm以下的平均纖維長度。因此，可以獲得除了靜態(tài)強(qiáng)度和剛度之外，對(duì)即使沖擊載荷或長期疲勞荷載也具有高物理性質(zhì)的成形制品。當(dāng)成形制品具有短于5mm的平均纖維長度時(shí)，成形制品的物理性質(zhì)可能降低，而當(dāng)成形制品具有長于IOOmm的平均纖維長度時(shí)，增強(qiáng)纖維的可操縱性可能降低。增強(qiáng)纖維的平均纖維長度優(yōu)選地為IOmm以上，更優(yōu)選地為15mm以上，還更優(yōu)選地為20mm以上。此外，增強(qiáng)纖維的纖維長度優(yōu)選地為80mm以下，更優(yōu)選地60mm以下。5mm至80_的平均纖維長度是特別優(yōu)選的。
[0053]對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中所包含的增強(qiáng)纖維的實(shí)例沒有特別限制，并且可以包括選自下列的至少一種:無機(jī)纖維例如碳纖維、玻璃纖維、不銹鋼纖維、氧化鋁纖維和礦物纖維，以及有機(jī)纖維例如聚醚醚酮纖維、聚苯硫醚纖維、聚醚砜纖維、芳綸纖維、聚苯并噁唑纖維、聚丙烯酸酯纖維、聚酮纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維和聚乙烯醇纖維。在這些增強(qiáng)纖維中，出于要求強(qiáng)度或剛度的目的，增強(qiáng)纖維優(yōu)選地可以是選自碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維的至少一種。出于要求導(dǎo)電性的目的，碳纖維是優(yōu)選的，以金屬例如鎳被覆的碳纖維是更加優(yōu)選的。出于要求電子波透射的目的，玻璃纖維或有機(jī)纖維是優(yōu)選的，并且考慮到電磁波透射與強(qiáng)度之間的平衡，芳綸纖維和玻璃纖維是更加優(yōu)選的。出于要求抗沖擊強(qiáng)度的目的，有機(jī)纖維是優(yōu)選的，并且考慮到成本，聚酰胺纖維和聚酯纖維是更加優(yōu)選的。尤其是，由于可以提供具有優(yōu)異的強(qiáng)度的輕質(zhì)復(fù)合材料，碳纖維是優(yōu)選的。
[0054]對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中所包含的增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑?jīng)]有特別限制，并且例如在碳纖維的情形中，平均纖維直徑優(yōu)選地為3至12μπι，更優(yōu)選地為5至7μπι。在聚酯纖維的情形中，平均纖維直徑優(yōu)選地為10至50μπι，更優(yōu)選地為15至35 μ m。增強(qiáng)纖維可以彼此組合使用，并且增強(qiáng)纖維的種類可以根據(jù)成形制品的部位適當(dāng)?shù)厥褂?。還可以在將使用不同增強(qiáng)纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料完全或部分層疊的同時(shí)制造成形制品。
[0055]構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中所包含的熱塑性樹脂的實(shí)例可以包括選自下列的至少一種:氯乙烯樹脂，偏氯乙烯樹脂，乙酸乙烯酯樹脂，聚乙烯醇樹脂，基苯乙烯樹脂，丙烯腈-苯乙烯樹脂(AS樹脂)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS樹脂)，丙烯酸樹脂，甲 基丙烯酸樹脂，聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺6樹脂，聚酰胺11樹脂，聚酰胺12樹脂，聚酰胺46樹脂，聚酰胺66樹脂，聚酰胺610樹脂，聚縮醛樹脂，聚碳酸酯樹脂，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂，聚萘二甲酸乙二酯樹脂，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯樹脂，聚丙烯酸酯樹脂，聚苯醚樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚砜樹脂，聚醚砜樹脂，聚醚醚酮樹脂和聚乳酸樹脂。在這些樹脂中，考慮到改進(jìn)物理性質(zhì)的效果和使用的方便性，熱塑性樹脂更優(yōu)選地可以是選自聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯和聚酯的至少一種。聚酰胺優(yōu)選地可以是選自聚酰胺6樹脂、聚酰胺11樹脂、聚酰胺12樹脂、聚酰胺46樹脂、聚酰胺66樹脂和聚酰胺610樹脂的至少一種。聚酯優(yōu)選地可以是選自聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂、聚萘二甲酸乙二酯樹脂和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯樹脂的至少一種。
[0056]在本發(fā)明的成形制品中，由下式(4)定義的增強(qiáng)纖維相對(duì)于構(gòu)成成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為5至80%。
[0057]增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf) =IOOX增強(qiáng)纖維體積/ (增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積)⑷
[0058]增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf)是指包含在由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的成形制品中的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的組成。當(dāng)增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)小于5%時(shí)，可能表現(xiàn)不出增強(qiáng)效果。此外，當(dāng)增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)高于80%時(shí)，容易在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中產(chǎn)生空隙，從而可能降低成形制品的物理性質(zhì)。增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)更優(yōu)選地為20至60%。
[0059]作為計(jì)算增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf)的具體方法，該方法包括通過從成形制品的樣品中除去熱塑性樹脂來測量熱塑性樹脂和增強(qiáng)纖維的重量，使用每種組分的密度將重量值變換成體積，然后將體積值代入上面的公式。
[0060]作為從成形制品的樣品中除去熱塑性樹脂的方法，當(dāng)增強(qiáng)纖維是無機(jī)纖維例如碳纖維或玻璃纖維時(shí)，可以優(yōu)選并簡單地使用燃燒和移除(熱解)方法。在這種情形中，在測量完全干燥的成形制品樣品的重量之后，通過使用電熔爐將樣品在500至700°C下處理5至60分鐘，燒掉熱塑性樹脂組分。在燃燒后剩余的增強(qiáng)纖維可以在干燥氣氛中冷卻，然后可以通過測量重量來計(jì)算每種組分的重量。
[0061]作為從成形制品樣品移除熱塑性樹脂的方法，優(yōu)選地使用下述方法，即使用容易分解熱塑性樹脂或溶解熱塑性樹脂的化學(xué)物質(zhì)來分解或溶解熱塑性樹脂。具體來說，可以測量面積為Icm2至IOcm2的薄成形制品樣品的重量，并且可以使用溶解或分解熱塑性樹脂的化學(xué)物質(zhì)來提取溶解的組分。隨后，將殘留物洗凈并干燥，并且可以測量和計(jì)算每種組分的重量。例如，當(dāng)熱塑性樹脂是聚丙烯時(shí)，可以使用熱甲苯或二甲苯來溶解聚丙烯。當(dāng)熱塑性樹脂是聚酰胺時(shí)，可以使用熱甲酸來溶解聚酰胺。當(dāng)熱塑性樹脂是聚碳酸酯，可以使用熱的氯化烴類來溶解聚碳酸酯。 [0062]當(dāng)構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中所包含的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的含量用重量來表述時(shí)，以100重量份的增強(qiáng)纖維計(jì)，熱塑性樹脂在優(yōu)選地50至1000重量份、更優(yōu)選地50至500重量份、還更優(yōu)選地60至300重量份的范圍內(nèi)。當(dāng)熱塑性樹脂與100重量份的增強(qiáng)纖維的比率低于50重量份時(shí)，容易在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中產(chǎn)生空隙，因此強(qiáng)度或剛度可能降低。相反，當(dāng)熱塑性樹脂的比率高于1000重量份時(shí)，可能無法容易地表現(xiàn)出增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)效果。
[0063]在本發(fā)明的成形制品中，可以考慮在使用紋理加工模具形成有紋理的部分之外的表面是平滑的。在此，表面是平滑的意味著當(dāng)目測檢查成形制品的表面時(shí)，識(shí)別不到非預(yù)期的粗糙狀圖案、褶皺和凹凸圖案，并且表面是平坦和光滑的。
[0064]此外，本發(fā)明的成形制品可能具有均勻的厚度。此處提到的均勻厚度意味著在具有紋理例如凹凸?fàn)畹募y理的表面上，凸部的頂部高度或應(yīng)該具有相同深度的凹部的底部深度中不存在變差。此外，對(duì)于成形制品表面的未形成有紋理的部分的均勻厚度來說，當(dāng)在多個(gè)部分處測量成形制品的厚度并計(jì)算算術(shù)平均值(在后文中，除非具體指明，否則“平均值”是指算數(shù)平均值)時(shí)，厚度的變差被表示成在平均值的±10%之內(nèi)。也就是說，由式(5)表示的每個(gè)測量點(diǎn)的厚度的變差(％)為-10以上并且+10以下。
[0065]厚度的變差(％) =IOOX (厚度測量值-厚度平均值)/厚度平均值(5)
[0066]此外，當(dāng)成形制品的均勻厚度被表示成另一種表述形式時(shí)，從成形制品的未形成有紋理的每個(gè)部分的厚度和厚度平均值計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差，優(yōu)選地為O至0.1，更優(yōu)選地為O至0.08，還更優(yōu)選地為O至0.07，最優(yōu)選地為O至0.01。由于在成形制品的各個(gè)部分處厚度完全均勻，標(biāo)準(zhǔn)偏差值特別優(yōu)選地為O。
[0067]當(dāng)檢查成形制品的厚度是否均勻時(shí)測量成形制品厚度的點(diǎn)的數(shù)目優(yōu)選地大。然而，考慮到準(zhǔn)確性和測量的工作量，測量厚度的部分的數(shù)目優(yōu)選地為5以上并且100以下，更優(yōu)選地為10以上并且50以下。作為用于測量成形制品厚度的部分，優(yōu)選均勻地測量成形制品的未形成有紋理的部分。
[0068]在本發(fā)明的成形制品中，包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)表示[0069]臨界單纖維數(shù)=600/D (I)
[0070](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。
[0071]當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率低于20Vol%時(shí)，可以獲得具有優(yōu)異的表面質(zhì)量的成形制品，但是難以獲得具有優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)的成形制品。當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率高于99Vol%時(shí)，由于增強(qiáng)纖維的纏結(jié)部分局部變厚，難以獲得薄壁成形制品。增強(qiáng)纖維束(A)的比率優(yōu)選地為30Vol%以上至低于90Vol%，更優(yōu)選地為30Vol%以上至低于80Vol%。
[0072]當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)被表示成另一種表述形式時(shí)，在構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，20Vol%以上并且99Vol%以下的增強(qiáng)纖維是包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)表示，其他lVol%以上并且80Vol%以下的增強(qiáng)纖維是單纖維或包含少于臨界單纖維數(shù)的纖維的纖維束，并且這樣的增強(qiáng)纖維分散在熱塑性樹脂中。
[0073]此外，在構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，在包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量(N)優(yōu)選地滿足式(2)的情況下，厚度約0.2至Imm的薄壁成形制品優(yōu)選地具有平滑表面和均勻厚度，
[0074]0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2)
[0075](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。
[0076]具體來說，當(dāng)增強(qiáng)纖維是碳纖維并且無序氈中包含的碳纖維的平均纖維直徑為5至7 μ m時(shí)，臨界單纖維數(shù)在86至120的范圍內(nèi)。當(dāng)碳纖維的平均纖維直徑為5 μ m時(shí)，纖維束中的平均纖維數(shù)量在超過280至低于4000、優(yōu)選地600至2500、更優(yōu)選地600至1600的范圍內(nèi)。當(dāng)碳纖維的平均纖維直徑為7 μ m時(shí)，纖維束中的平均纖維數(shù)量在超過142至低于2040、優(yōu)選地300至1600、更優(yōu)選地300至800的范圍內(nèi)。
[0077]當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為0.7X 104/D2以下時(shí)，獲得高的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf)可能是困難的。此外，當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為IXlO5/D2以上時(shí)，可能局部形成厚的部分，其可能產(chǎn)生空隙。更優(yōu)選地，增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量(N)滿足式(2’)，
[0078]0.7 X 104/D2〈N〈6 X IO4/O2 (2，)
[0079](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。 [0080]在本發(fā)明的成形制品中，通過用在任意方向和與其垂直的方向(在后文中被稱為O度方向和90度方向)上測量的拉伸模量值中的較大值除以較小值獲得的拉伸模量比(在后文中也簡稱Εδ )，優(yōu)選地為1.0至1.3。Εδ是材料的各向同性性質(zhì)的指示，并且當(dāng)E δ小于2時(shí)材料被視為具有各向同性性質(zhì)，而當(dāng)E δ為1.3以下時(shí)材料被視為具有特別優(yōu)異的各向同性性質(zhì)。
[0081]除了增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂之外，構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料還可以包含功能性填充劑和添加劑，只要本發(fā)明的目的不受損害即可。填充劑和添加劑可以包括有機(jī)/無機(jī)填充劑、阻燃劑、抗UV劑、顏料、脫模劑、軟化劑、增塑劑和表面活性劑，但不限于此。尤其是，當(dāng)用于電子和電氣設(shè)備或汽車時(shí)，無序氈需要高阻燃性。因此，阻燃劑優(yōu)選地包含在熱塑性樹脂中。阻燃劑可以使用選自本領(lǐng)域中已知阻燃劑并且對(duì)其沒有特別限制，只要它可以為熱塑性復(fù)合材料提供阻燃性即可。具體來說，阻燃劑的實(shí)例可以包括磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硅酮化合物、有機(jī)堿金屬鹽、有機(jī)堿土金屬鹽和溴系阻燃劑。這些阻燃劑可以單獨(dú)或組合使用。考慮到物理性質(zhì)、可模制性能和阻燃性之間的平衡，以100重量份的樹脂計(jì)，阻燃劑的量可以優(yōu)選地在I至40重量份、更優(yōu)選地I至20重量份的范圍內(nèi)。
[0082]〈制造成形制品的方法〉
[0083]本發(fā)明涉及一種使用無序氈制造成形制品的方法，在所述無序氈中包含平均纖維長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為25至10000g/m2、更優(yōu)選地為25至3000g/m2，并且包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與無序氈中增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義
[0084]臨界單纖維數(shù)=600/D (I)
[0085](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。
[0086]本發(fā)明的成形制品通過在上述無序氈上經(jīng)下列步驟A-1)至A-3)進(jìn)行浸潰處理和模制處理來獲得:
[0087]A-1)獲得預(yù)浸料坯的步驟:通過當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將無序氈加熱至在熔點(diǎn)至分解溫度范圍內(nèi)的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將無序氈加熱至在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至分解溫度范圍內(nèi)的溫度，對(duì)無序氈進(jìn)行加壓，并且將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維束中來獲得預(yù)浸料坯；
[0088]A-2)在當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將在步驟A-1)中獲得的預(yù)浸料坯加熱到熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫 度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將在步驟A-1)中獲得的預(yù)浸料坯加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度之后，將在步驟A-1)中獲得的預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中，使得由式(3)表示的裝料比在5%以上的范圍內(nèi)的步驟，當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)紋理加工模具的溫度被調(diào)整到低于熔點(diǎn)的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)紋理加工模具的溫度被調(diào)整到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度:
[0089]裝料比(％) =IOOX基材面積(mm2) /模腔投影面積(mm2) (3)
[0090](其中基材面積是指所有布置的無序氈或預(yù)浸料坯在拔模方向上的投影面積，并且模腔投影面積是指在所述拔模方向上的投影面積)；以及
[0091]A-3)對(duì)在步驟A-2)中布置在紋理加工模具中的預(yù)浸料坯進(jìn)行加壓并模制的步驟。
[0092]或者，所述方法包括用于執(zhí)行浸潰處理和模制處理的下列步驟B-1)至B-4):
[0093]B-1)將無序氈布置在紋理加工模具中，使得由式(3)表示的裝料比在5%以上的范圍內(nèi)的步驟:
[0094]裝料比(％) =IOOX基材面積(mm2) /模腔投影面積(mm2) (3)
[0095](其中基材面積是指所有布置的無序氈或預(yù)浸料坯在拔模方向上的投影面積，并且模腔投影面積是指在所述拔模方向上的投影面積);
[0096]B-2)當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將紋理加工模具加熱至在熱塑性樹脂的熔點(diǎn)至分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將紋理加工模具加熱至在熱塑性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，并對(duì)無序氈進(jìn)行加壓以進(jìn)行浸潰的步驟(第一壓制步驟);
[0097]B-3)在至少一個(gè)壓力階段下中對(duì)無序氈進(jìn)行加壓，以使最終壓力階段的壓力比所述第一壓制步驟的壓力高1.2至100倍的步驟(第二壓制步驟)；以及[0098]B-4)通過當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將模具溫度調(diào)整到低于熔點(diǎn)，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將模具溫度調(diào)整到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)序氈進(jìn)行模制的步驟。
[0099]通過步驟A-1)至A-3)進(jìn)行浸潰處理和模制處理的方法是所謂的冷壓方法。通過步驟B-1)至B-4)進(jìn)行浸潰處理和模制處理的方法是所謂的熱壓方法。盡管兩種加壓模制方法都可應(yīng)用于本發(fā)明的成形制品，但考慮到可以進(jìn)一步縮短模制時(shí)間，更優(yōu)選地使用冷壓方法。
[0100]上述步驟可以在制造無序氈之后連續(xù)進(jìn)行，或者可以在首先制造無序氈之后分開地進(jìn)行。
[0101 ] 此外，在本發(fā)明中，通過將基材(無序氈或預(yù)浸料坯)布置成相對(duì)于紋理加工模具具有低的裝料比并對(duì)基材進(jìn)行加壓，使所述基材能夠流動(dòng)。由此，基材容易被填充成復(fù)雜形狀。一般來說，當(dāng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料能夠流動(dòng)時(shí)，增強(qiáng)纖維傾向于在流動(dòng)方向上排列，并且在物理性質(zhì)中可能出現(xiàn)各向異性性質(zhì)。然而，在本發(fā)明中，通過使用上述無序氈，可以獲得復(fù)雜形狀并同時(shí)維持增強(qiáng)纖維的各向同性性質(zhì)。式(3)的基材的裝料比優(yōu)選地為5至100%，更優(yōu)選地為20至95%。還更優(yōu)選地，基材的裝料比為50至90%。
[0102]當(dāng)基材的裝料比低于5%時(shí)，由于在模制處理中當(dāng)基材流動(dòng)時(shí)基材被冷卻，因此獲得具有所需厚度的成形制品可能是困難的。相反，當(dāng)基材的裝料比高于100%時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)通過使基材在一定程度上流動(dòng)來進(jìn)行模制處理的本發(fā)明的特點(diǎn)。此外，當(dāng)基材的裝料比高于100%時(shí)，由于除了增加基材的損失之外還需要修邊處理，因此在生產(chǎn)率和成本方面存在缺點(diǎn)。
[0103]〈〈紋理加工模具》
[0104]在本發(fā)明的制造方法中使用的紋理加工模具，在模腔中具有與成形制品的形成有紋理的部分相對(duì)應(yīng)的紋理狀部分。對(duì)紋理的形狀沒有特別限制，但是如上所述，優(yōu)選地可以是的凹凸形狀或褶皺形狀，并且皮革樣凹凸形狀或皮革樣褶皺形狀是特別優(yōu)選的。
[0105]〈〈無序氈》
[0106]在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈中，包含平均纖維長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為25至10000g/m2、優(yōu)選地為25至3000g/m2，并且包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與無序氈中增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)滿足式(2)。無序氈的增強(qiáng)纖維束(A)、熱塑性樹脂和增強(qiáng)纖維的詳細(xì)描述，與上述構(gòu)成成形制品的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的相應(yīng)描述相同，但是另外地提供下列描述。
[0107]在無序氈平面中，增強(qiáng)纖維不以特定方向排列，而是以隨機(jī)方向分散和放置。無序氈中的增強(qiáng)纖維的特征，即增強(qiáng)纖維束(A)比率、增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量、單位面積纖維重量和各向同性性質(zhì)，在使用所述無序氈獲得的成形制品中也得以維持。
[0108]在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈優(yōu)選地是各向同性材料。當(dāng)使用無序氈獲得成形制品時(shí)，無序氈中增強(qiáng)纖 維的各向同性性質(zhì)在成形制品中也得以維持。使用無序氈獲得成形制品，并且獲得成形制品的通過用在彼此垂直的兩個(gè)方向上的較大值除以較小值獲得的拉伸模量比(E δ )。因此，可以定量地評(píng)價(jià)無序氈和使用無序氈獲得的成形制品的各向同性性質(zhì)，而無需獲得拉伸模量比(Εδ )。當(dāng)所述比率(Εδ )為2以下時(shí)，成形制品被視為基本上具有各向同性性質(zhì)。當(dāng)所述比率(E δ )不高于1.3時(shí)，成形制品被視為具有優(yōu)異的各向同性性質(zhì)。
[0109]首先，在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈中，當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)與無序氈中增強(qiáng)纖維的總量的比率小于20Vol%時(shí)，可以獲得具有高表面品質(zhì)的成形制品，但是難以獲得具有優(yōu)異機(jī)械性質(zhì)的成形制品。當(dāng)增強(qiáng)纖維束(A)的比率高于99Vol%時(shí)，由于增強(qiáng)纖維的纏結(jié)部分局部變厚，難以獲得薄壁成形制品。無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比率優(yōu)選地為30Vol%以上至低于90Vol%，并且更優(yōu)選地為30Vol%以上至低于80Vol%。
[0110]如上對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的成形制品的增強(qiáng)纖維復(fù)合材料所描述的，在無序氈中，增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量(N)優(yōu)選地滿足式(2)。當(dāng)使用平均纖維數(shù)量(N)為0.7X IO4/D2以下的無序氈時(shí)，可能難以提供具有高的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf)的成形制品。此外，當(dāng)使用平均纖維數(shù)量(N)為IXlOVD2以上的無序氈時(shí)，可能局部形成厚的部分，從而產(chǎn)生空隙。更優(yōu)選地，增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量(N)滿足式(2’)，
[0111]0.7X104/D2〈N〈6X104/D2 (2，)
[0112](其中D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μm))。
[0113]此外，當(dāng)使用在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈進(jìn)行浸潰處理和模制處理來獲得厚度為1mm以下的薄壁成形制品時(shí)，并且當(dāng)使用簡單分離的纖維時(shí)，難以獲得具有滿意性質(zhì)和高的密度不均勻性的成形制品。此外，當(dāng)所有纖維都被開纖時(shí)，獲得更薄的成形制品變得容易。然而，由于纖維具有許多纏結(jié)部分，因此難以獲得具有高的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)的成形制品。利用包含增強(qiáng)纖維束(A)和增強(qiáng)纖維(B)二者的無序氈，可以獲得具有優(yōu)異物理性質(zhì)的薄壁成形制品，增強(qiáng)纖維束(A)包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維，增強(qiáng)纖維(B)包含單纖維和小于臨界單纖維數(shù)的纖維束，其中所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義。根據(jù)本發(fā)明的制造方法，適合于提供具有各種厚度的成形制品，并且適合于獲得具有約0.2mm至約Imm的薄壁成形制品。
[0114]對(duì)在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈的厚度沒有特別限制，并且可以為I至150_。由于使用本發(fā)明的無序氈可以表現(xiàn)出更薄成形制品這一本發(fā)明的效果，無序氈優(yōu)選地可以具有2至IOOmm的厚度。此外，通過適當(dāng)?shù)丶訅夯蚴褂脺p壓裝置，可以將無序氈減小到易于使用的厚度，然后可用于下一處理中。
[0115]盡管無序氈中增強(qiáng)纖維與熱塑性樹脂的比率可以從制造無序氈時(shí)各個(gè)組分的供應(yīng)量的比率來獲得，但可以如上所述通過燃燒和分解方法或通過使用化學(xué)物質(zhì)的分解和溶解方法以除去樣品中的熱塑性樹脂，來實(shí)際測量成形制品中增強(qiáng)纖維與熱塑性樹脂的比率。此外，通過使用每種組分的密度從每種組分的重量計(jì)算每種組分的體積來計(jì)算增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf)的過程，與前面所描述的相同。
[0116]在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈中，由式(4)定義的增強(qiáng)纖維相對(duì)于構(gòu)成無序氈的熱塑性樹脂和增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)(Vf )，優(yōu)選地為5至80%。
[0117]增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf) =IOOX增強(qiáng)纖維體積/ (增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積)⑷
[0118]正如相對(duì)于成形制品所述，增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf)指示無序氈中包含的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的組成。當(dāng)增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)低于5%時(shí)，可能無法充分表現(xiàn)出增強(qiáng)效果。此外，當(dāng)增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)高于80%時(shí)，由于在獲得的成形制品中易于產(chǎn)生空隙，因此成形制品的物理性質(zhì)可能變差。增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)更優(yōu)選地在20至60%的范圍內(nèi)。
[0119]當(dāng)在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈中所包含的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂的量用重量表示時(shí)，以100重量份的增強(qiáng)纖維計(jì)，熱塑性樹脂優(yōu)選地在50至1000重量份、更優(yōu)選地50至500重量份的范圍內(nèi)。以100重量份的增強(qiáng)纖維計(jì)，熱塑性樹脂還更優(yōu)選地在60至300重量份的范圍內(nèi)。當(dāng)熱塑性樹脂與100重量份的增強(qiáng)纖維的比率低于50重量份時(shí)，在獲得的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中易于產(chǎn)生空隙，因此強(qiáng)度或剛度可能降低。相反，當(dāng)熱塑性樹脂的比率高于1000重量份時(shí)，可能無法表現(xiàn)出增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)效果。
[0120]在本發(fā)明的制造方法中使用的無序氈包含固體熱塑性樹脂，并作為預(yù)制物用于獲得成形制品。在無序氈中，熱塑性樹脂優(yōu)選地以纖維和/或顆粒形式存在。由于增強(qiáng)纖維與采取纖維和/或顆粒形式的熱塑性樹脂被混合，因此在浸潰處理期間纖維和樹脂不必在模具中大規(guī)模流動(dòng)，使得熱塑性樹脂可以被容易地浸潰?？梢允褂脙煞N以上種熱塑性樹脂，或者可以一起使用采取纖維和/或顆粒形式的熱塑性樹脂，只要它們可以彼此相容即可。
[0121]對(duì)于采取纖維形式的熱塑性樹脂來說，細(xì)度可以優(yōu)選地在100至5000dteX、更優(yōu)選地1000至2000dtex的范圍內(nèi)。此外,平均纖維長度優(yōu)選地可以在0.5至50mm、更優(yōu)選地I至IOmm的范圍內(nèi)。
[0122]采取顆粒形式的熱塑性樹脂的實(shí)例優(yōu)選地可以包括球狀顆粒、片狀顆?；蛑鶢铑w粒例如球粒(pellet)。此外，熱塑性樹脂優(yōu)選地可以具有通過切割薄膜形成的條帶形狀。優(yōu)選地，球狀熱塑性樹脂可以具有圓形、橢圓形或卵形形狀。在球狀熱塑性樹脂的情形中，平均粒徑優(yōu)選地為0.01至1000 μ m。更優(yōu)選地，平均粒徑為0.1至900 μ m,并且還更優(yōu)選地，平均粒徑為I至800μπι。對(duì)于粒徑分布沒有特別限制，但是更優(yōu)選地，集中的粒徑分布對(duì)于獲得較薄成形制品來說是適合的。采取顆粒形式并具有所需粒徑分布的熱塑性樹脂，可以通過分類來獲得。
[0123]片狀熱塑性樹脂優(yōu)選地可以具有圓柱形狀例如球粒、棱柱形狀和鱗狀形狀。在這種情況下，一定程度的縱橫比是容許的，但是優(yōu)選地，長度與采取纖維形式的熱塑性樹脂的長度等同。
[0124]此外，考慮到批量生產(chǎn)，優(yōu)選地可以使用向包含增強(qiáng)纖維的氈添加熔融熱塑性樹月旨，并使增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂彼此一體化的方法。根據(jù)這種方法，可以容易地前進(jìn)到將樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維中的預(yù)浸料坯制造處理。
[0125]在本發(fā)明中使用的無序氈，尤其是具有各向同性性質(zhì)的無序氈，優(yōu)選地通過包括下面描述的一系列處理的制造方法來制造。此外，當(dāng)在切割處理中切割增強(qiáng)纖維時(shí)，可以將增強(qiáng)纖維股的寬度加寬或?qū)⒐煞謼l，使得可以不進(jìn)行開纖處理。此外，正如下面描述的，在噴撒處理中，可以不使用熱塑性樹脂而獲得包含增強(qiáng)纖維的氈狀材料，并且可以使用擠出機(jī)向氈形材料添加熔融熱塑性樹脂。此外，可以向通過在噴撒處理中向氈形材料添加熱塑性樹脂而獲得的無序氈進(jìn)一步添加熔融熱塑性樹脂。
[0126]-切割處理:用于切割增強(qiáng)纖維束的處理
[0127]-開纖處理:用于將切割的增強(qiáng)纖維束導(dǎo)入管中并通過向其吹送空氣而對(duì)增強(qiáng)纖維束進(jìn)行開纖的處理
[0128]-噴撒處理:用于噴撒開纖的增強(qiáng)纖維和采取纖維或顆粒形式的熱塑性樹脂的處理。[0129]后文中，將更詳細(xì)地描述各個(gè)步驟。
[0130]-切割處理
[0131]具體來說，在用于切割增強(qiáng)纖維束的切割處理中，使用切割機(jī)切割增強(qiáng)纖維束。優(yōu)選地，所述切割機(jī)可以是旋轉(zhuǎn)切割機(jī)。
[0132]為了獲得具有所需尺寸的纖維束，優(yōu)選地使用具有小的股寬度的待切割纖維束，或者通過在縱向方向上切割股來減小股寬度。在這種情況下，優(yōu)選地可以使用除了與纖維方向垂直的刀片之外還具有與纖維方向平行的刀片的切割機(jī)，將纖維束切割成特定纖維長度并在同時(shí)將纖維束在縱向方向上分條。
[0133]優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)可以是具有規(guī)定角度的旋轉(zhuǎn)刀或絲線分離刀。為了獲得用于增強(qiáng)熱塑性樹脂并具有優(yōu)異表面品質(zhì)的無序氈，纖維密度都不均勻性是重要的。在常規(guī)旋轉(zhuǎn)切割機(jī)中，由于增強(qiáng)纖維被不連續(xù)地切割，因此當(dāng)在噴撒處理中導(dǎo)入不連續(xù)切割的纖維時(shí)，纖維的單位面積纖維重量不均勻。因此，通過使用具有規(guī)定角度的刀不間斷地連續(xù)切割增強(qiáng)纖維，可以對(duì)其進(jìn)行噴撒以使纖維密度不均勻。用于連續(xù)切割增強(qiáng)纖維的刀角度，通過所使用的增強(qiáng)纖維的寬度和切割纖維的長度根據(jù)幾何學(xué)來計(jì)算，并且所述寬度與長度之間的關(guān)系優(yōu)選地由式(6)表示
[0134]增強(qiáng)纖維的纖維長度(刀片間距)=增強(qiáng)纖維股寬度Xtan(90_ Θ ) (6)
[0135](其中Θ是由圓周方向與刀片布置方向形成的角)。
[0136]-開纖處理
[0137]在開纖處理中，將切割的增強(qiáng)纖維束導(dǎo)入管中并向增強(qiáng)纖維束吹送空氣以進(jìn)行開纖。開纖程度可以通過空氣的壓力等適合地控制。在制造本發(fā)明的無序氈中的增強(qiáng)纖維束開纖方法的特征在于向增強(qiáng)纖·維束吹送空氣。在開纖處理中，可以通過壓縮空氣吹入孔以優(yōu)選地I至1000m/sec、更優(yōu)選地50至500m/sec的風(fēng)速向纖維束直接吹送空氣,來更加滿意地對(duì)增強(qiáng)纖維束進(jìn)行開纖。具體來說，在管中的幾個(gè)位置處制造直徑約為1mm的孔，增強(qiáng)纖維穿過所述孔，并從外部施加約0.2至0.SMPa的壓力，以將壓縮空氣直接吹向增強(qiáng)纖維束，從而容易地對(duì)增強(qiáng)纖維束進(jìn)行開纖。
[0138]-噴撒處理
[0139]在噴撒處理中，將增強(qiáng)纖維與采取纖維或顆粒形式的熱塑性樹脂一起噴撒。在噴撒處理中，將開纖的增強(qiáng)纖維和采取纖維或顆粒形式的熱塑性樹脂噴撒到一平面例如臺(tái)子或片上，以便可以獲得具有各向同性性質(zhì)的無序氈。
[0140]在噴撒處理中，以100重量份的增強(qiáng)纖維計(jì)，熱塑性樹脂的供應(yīng)量優(yōu)選地為50至1000重量份。以100重量份的增強(qiáng)纖維計(jì)，熱塑性樹脂的供應(yīng)量更優(yōu)選地為55至500重量份，還更優(yōu)選地為60至300重量份。
[0141]在噴撒增強(qiáng)纖維時(shí)，優(yōu)選地使用具有圓錐形狀等的錐形管。在圓錐形狀等的管中，空氣擴(kuò)散以降低管中的流速并在此時(shí)賦予增強(qiáng)纖維旋轉(zhuǎn)力。利用這種文丘里效應(yīng)開纖的增強(qiáng)纖維可以優(yōu)選地被分散和噴撒。
[0142]通過上述制造無序氈的優(yōu)選方法，可以獲得由在二維取向的增強(qiáng)纖維制成的并含有很少的長軸三維取向的纖維的無序氈。
[0143]-熔融樹脂添加處理
[0144]在優(yōu)選的實(shí)例中，本發(fā)明的制造方法可以包括下述方法，即使用擠出機(jī)，使熔融熱塑性樹脂與包含增強(qiáng)纖維的氈一體化，所述氈通過不使用熱塑性樹脂來執(zhí)行上述噴撒處理而獲得。這種方法能夠容易地前進(jìn)到使樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維中的預(yù)浸料坯制造處理，并且適用于大規(guī)模生產(chǎn)。此外，可以向通過使用熱塑性樹脂執(zhí)行上述噴撒處理而獲得的無序氈進(jìn)一步添加熔融熱塑性樹脂。
[0145]〈〈預(yù)浸料坯》
[0146]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)執(zhí)行包括步驟A-1)至A-3)的浸潰處理和模制處理時(shí)，通過當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將無序氈加熱至熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將無序氈加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度，以將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維中，來獲得預(yù)浸料坯，并將獲得的預(yù)浸料坯用于模制。預(yù)浸料坯中增強(qiáng)纖維的形式保持與無序氈中相同的形式。也就是說，預(yù)浸料坯中的增強(qiáng)纖維維持與無序氈中相同并且如上對(duì)無序氈所描述的纖維長度、各向同性性質(zhì)和開纖程度。
[0147]預(yù)浸料坯可以在不冷卻的情況下經(jīng)歷步驟A-2)，或者可以在將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維中然后進(jìn)行固化的處理后，使預(yù)浸料坯經(jīng)歷步驟A-2)。在預(yù)浸料坯中，熱塑性樹脂滲透到增強(qiáng)纖維束中和待浸潰的增強(qiáng)纖維的單纖維之間。如上所述，在無序氈中，由于增強(qiáng)纖維和采取纖維和/或顆粒形式的熱塑性樹脂被混合并彼此相鄰存在，因此可以容易地將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維中。預(yù)浸料坯可以具有比目標(biāo)成形制品的厚度大I至10倍，優(yōu)選地大I至5倍的厚度。對(duì)厚度沒有限制，但是優(yōu)選地可以為0.1mm以上。對(duì)厚度的上限沒有特別限制，只要預(yù)浸料坯可以在紋理加工模具中適合地布置并模制即可，事實(shí)上，厚度的上限可以為約30mm。
[0148]此外，在本發(fā)明的制造方法中使用的預(yù)浸料坯可以具有優(yōu)選地在O至30%、更優(yōu)選地在O至10%范圍內(nèi)的孔隙率。預(yù)浸料坯可以具有還更優(yōu)選地在O至5%、最優(yōu)選地在O至3%范圍內(nèi)的孔隙率。預(yù)浸料坯的孔隙率通過使用光學(xué)顯微鏡檢查預(yù)浸料坯的截面，并用空隙面積除以所檢查的基材的截面面積來獲得。每個(gè)預(yù)浸料坯被檢查5次，并將檢查結(jié)果的平均值確定為孔隙率。
[0149]通過用100減去孔隙率獲得的值是樹脂浸潰度(％)，樹脂浸潰度(％)是指預(yù)浸料坯中熱塑性樹脂在增強(qiáng)纖維束之間浸潰的程度。
[0150]?利用包括步驟A-1)至A-3)的冷壓方法的制造方法>>
[0151]后文中，將更詳細(xì)地描述通過步驟A-1)至A-3)進(jìn)行浸潰處理和模制處理的冷壓方法。
[0152]在步驟A-1)中，通過當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將無序氈加熱至熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫度，或者當(dāng)熱 塑性樹脂為無定形時(shí)將無序氈加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度，并將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維束和增強(qiáng)纖維中，來獲得預(yù)浸料坯。在維持浸潰時(shí)的溫度的同時(shí)，或者在放置冷卻并再次加熱后，將獲得的預(yù)浸料坯用于下一步驟A-2)中。例如，可以通過將K-型熱電偶附接于預(yù)浸料坯表面并使用設(shè)置在加熱爐外部的測量裝置，來測量預(yù)浸料坯的溫度。
[0153]在接下來的步驟A-2)中，在當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將步驟A-1)中獲得的預(yù)浸料坯加熱至熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將步驟A-1)中獲得的預(yù)浸料坯加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度之后，將在步驟A-1)中獲得的預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中，使得由式(3)表示的裝料比在5至100%的范圍內(nèi)，當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將紋理加工模具的溫度調(diào)整至低于熔點(diǎn)的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)將紋理加工模具的溫度調(diào)整至低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。在這種情況下，被I層或?qū)盈B為2至100層的預(yù)浸料坯可以被布置在紋理加工模具中。當(dāng)層疊預(yù)浸料坯時(shí)，取決于目標(biāo)成形制品，預(yù)浸料坯可以部分或完全重疊。在這種情況下，預(yù)浸料坯的末端的部分表面或整個(gè)表面優(yōu)選地不與模腔的邊緣部分相接觸。此外，當(dāng)層疊預(yù)浸料坯時(shí)，預(yù)浸料坯不必具有相同形狀，只要它們部分或完全重疊即可。
[0154]當(dāng)將預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中時(shí)，由式(3)表示的裝料比優(yōu)選地為5至100%，更優(yōu)選地為20至95%。還更優(yōu)選地，預(yù)浸料坯的裝料比為50至90%。
[0155]在將預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中時(shí)，當(dāng)裝料比小于5%時(shí)，并且當(dāng)在模制處理中加壓的預(yù)浸料坯在紋理加工模具中流動(dòng)時(shí)，可能向模具散熱并且可能在形成所需形狀之前固化。
[0156]在將預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中時(shí)，當(dāng)裝料比超過100%時(shí)，可以通過將纖維填充到模具末端獲得成形制品。然而，當(dāng)模制復(fù)雜形狀時(shí)，由于材料在模制處理中可能收緊或拉緊，所以可能難以控制。因此，可能難以獲得具有所設(shè)計(jì)的厚度的成形制品。此外，由于在成形制品末端可能殘留有不需要的部分，可能需要在隨后的處理中通過表面織構(gòu)化進(jìn)行修剪處理，因此過程復(fù)雜化并且也造成材料損失。
[0157]在步驟A-2)中，當(dāng)將預(yù)浸料坯以在5%以上并且100%以下范圍內(nèi)的裝料比布置在紋理加工模具中時(shí)，可以以高生產(chǎn)率制造輕量成形制品而沒有材料損失或不需修剪，同時(shí)增強(qiáng)纖維實(shí)際上維持在平面中的無序狀態(tài)(各向同性性質(zhì))。
[0158]在步驟A-2)中，預(yù)浸料坯優(yōu)選地可以布置在紋理加工模具的水平部分(O度)或布置在相對(duì)于水平部分具有7 0度以下角度的傾斜部分處。當(dāng)預(yù)浸料坯被布置在紋理加工模具的相對(duì)于水平部分具有超過70度角度的傾斜部分處時(shí)，由于在模制處理中合模時(shí)紋理加工模具的直立平面可能與預(yù)浸料坯發(fā)生接觸，因此預(yù)浸料坯可能離位或者預(yù)浸料坯可能與直立平面相接合，因此模制處理可能無法正常進(jìn)行。
[0159]此外，在步驟A-2)中，在將作為基材的預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中時(shí)，當(dāng)對(duì)基材進(jìn)行布置以避開預(yù)浸料坯集中而容易造成厚度增加或裂紋的得到的成形制品的的分支部分和靠近角和邊的部分時(shí)，可以獲得具有顯著均勻厚度的成形制品。
[0160]預(yù)浸料坯的厚度可以根據(jù)獲得的成形制品的厚度適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，當(dāng)基材的裝料比為5%以上并且80%以下時(shí)，預(yù)浸料坯或?qū)盈B的預(yù)浸料坯的厚度優(yōu)選地為1.0mm以上，以使預(yù)浸料坯充分流動(dòng)。
[0161]此外，優(yōu)選地，當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)紋理加工模具的溫度可以在熔點(diǎn)-200°C以上至熔點(diǎn)-10°c以下的范圍內(nèi)，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)紋理加工模具的溫度可以在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度-200°c以上至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度-10°c以下的范圍內(nèi)。因此，由在步驟A-3)中獲得的預(yù)浸料坯得到的成形制品可以被冷卻到使形狀穩(wěn)定的溫度，并且可以從紋理加工模具取出。
[0162]隨后，在步驟A-3)中，對(duì)步驟A-2)中布置在紋理加工模具中的預(yù)浸料坯進(jìn)行加壓和模制。此時(shí)，壓力在優(yōu)選地0.1MPa至lOOMPa、更優(yōu)選地0.2MPa至40MPa、還更優(yōu)選地0.5MPa至20MPa的范圍內(nèi)。達(dá)到目標(biāo)壓力所需的時(shí)間優(yōu)選地為0.01至10秒。
[0163]在達(dá)到目標(biāo)壓力后，將預(yù)浸料坯加壓5至200秒，以按照上述進(jìn)行模制。更優(yōu)選地，將預(yù)浸料坯加壓10至60秒。同時(shí)，通過使預(yù)浸料坯流動(dòng)來進(jìn)行模制處理，同時(shí)通過與紋理加工模具的熱交換將成形制品冷卻，直至形狀穩(wěn)定。隨后，將模具打開并得到成形制品。
[0164]?利用包括的步驟B-1)至B-4)的熱壓方法的制造方法>>
[0165]在下文中，將詳細(xì)描述通過步驟B-1)至B-4)進(jìn)行浸潰處理和模制處理的熱壓方法。
[0166]在步驟B-1)中，將無序氈布置在紋理加工模具中，以使由式(3)表示的裝料比在5至100%的范圍內(nèi)?？梢詫層或重疊的2至100層無序氈布置在紋理加工模具中。在這種情況下，無序氈可以在加熱和/或加壓后使用，以降低其容量。在重疊時(shí)，取決于目標(biāo)成形制品，無序氈可以部分或完全重疊。在這種情況下，無序氈的末端的部分表面或整個(gè)表面優(yōu)選地不與紋理加工模具的模腔的邊緣部分發(fā)生接觸。此外，在重疊時(shí)，無序氈不必具有相同形狀，只要它們部分或完全重疊即可。設(shè)定裝料比的范圍的原因和裝料比在范圍之外時(shí)出現(xiàn)的問題，與上面在冷壓方法的步驟A-2)中對(duì)預(yù)浸料坯所描述的相同，并且在將無序氈布置在紋理加工模具中時(shí)，來自于式(3)的裝料比優(yōu)選地為5至100%，更優(yōu)選地為20至95%。無序氈的裝料比還更優(yōu)選地為50至90%。
[0167]在步驟B-1)中，無序氈優(yōu)選地被布置在紋理加工模具的水平部分(O度)或相對(duì)于水平部分具有70度以下角度的的傾斜部分處。當(dāng)將無序氈布置在相對(duì)于紋理加工模具的水平部分具有超過70度的角的傾斜部分處時(shí)出現(xiàn)的問題，與在上面的冷壓方法的步驟A-2)中對(duì)預(yù)浸料坯所描述的相同。
[0168]在步驟B-1)中，如上在冷壓方法的步驟A-2)中對(duì)預(yù)浸料坯的布置所描述的，在將作為基材的無序氈布置在紋理加工模具中時(shí)，當(dāng)對(duì)基材進(jìn)行布置以避開預(yù)浸料坯集中而容易造成厚度增加或裂紋的得到的成形制品的的分支部分和靠近角和邊的部分時(shí)，可以獲得具有顯著均勻厚度的成形制品。
·[0169]在步驟B-2)中，對(duì)紋理加工模具加壓，同時(shí)當(dāng)無序氈中包含的熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將紋理加工模具加熱至熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將紋理加工模具加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度，并將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維中(第一壓制步驟)。
[0170]在步驟B-3)中，在至少一個(gè)壓力階段下進(jìn)行加壓處理，以使最終壓力階段的壓力比第一壓制步驟的壓力高1.2至100倍(第二壓制步驟)。
[0171]在第一壓制步驟中，優(yōu)選地將無序氈加壓至預(yù)定壓力水平0.5至20分鐘，并且當(dāng)無序氈中包含的熱塑性樹脂為結(jié)晶時(shí)加熱至熔點(diǎn)以上并低于分解溫度的溫度，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于分解溫度的溫度，將熱塑性樹脂浸潰到增強(qiáng)纖維束中和增強(qiáng)纖維的單纖維之間。隨后，可以根據(jù)模制機(jī)的性能適當(dāng)?shù)剡x擇向第二壓制步驟轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，并且其優(yōu)選地可以在0.01至200秒的范圍內(nèi)，以減少模制時(shí)間。
[0172]在第二壓制步驟中，在一個(gè)壓力階段或多個(gè)壓力階段下施加壓力，并且優(yōu)選地在一個(gè)壓力階段下施加壓力以簡化模制處理。在第二壓制步驟中，模具溫度可以與第一壓制步驟中的模具溫度相等，或者可以提高到在模具溫度+rc至低于分解溫度范圍內(nèi)的溫度。當(dāng)?shù)诙褐撇襟E在多個(gè)壓力階段下進(jìn)行時(shí)，期間的模具溫度可以隨著壓力階段變?yōu)檩^后的階段而增加，或者加熱和冷卻可以交替進(jìn)行。[0173]對(duì)第二壓制步驟中的總壓制時(shí)間沒有特別限制，但是優(yōu)選地可以在0.5至10的范圍內(nèi)，以減少模制時(shí)間。
[0174]此外，第一壓制步驟的目標(biāo)壓力在0.1MPa至lOMPa、優(yōu)選地0.2MPa至8MPa的范圍內(nèi)。第二壓制步驟的最終目標(biāo)壓力可以根據(jù)模制機(jī)的性能適當(dāng)?shù)剡x擇，并且可以在優(yōu)選地0.2至lOOMPa、更優(yōu)選地0.3至50MPa、還更優(yōu)選地0.5至20MPa的范圍內(nèi)。第二壓制步驟的最終目標(biāo)壓力比第一壓制步驟的目標(biāo)壓力高1.2至100倍。也就是說，步驟B-2)和B-3)中的模制壓力優(yōu)選地在0.1MPa至IOOMPa的范圍內(nèi)。
[0175]在步驟B-4)中，通過當(dāng)無序氈中包含的熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將模具溫度調(diào)整到低于熔點(diǎn)，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將模具溫度調(diào)整到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，來進(jìn)行模制處理。優(yōu)選地，當(dāng)熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)調(diào)整后的模具溫度可以在熔點(diǎn)-200°C以上至熔點(diǎn)-10°C以下的范圍內(nèi)，或者當(dāng)熱塑性樹脂為無定形時(shí)調(diào)整后的模具溫度可以在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度_200°C以上至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度-10°C以下的范圍內(nèi)。進(jìn)行該步驟所需的時(shí)間可以根據(jù)冷卻條件適合地控制，但是優(yōu)選地可以在0.5至20分鐘的范圍內(nèi)，以減少模制時(shí)間。對(duì)用于調(diào)整模具溫度的方法沒有特別限制。因此，可以通過在模具中安裝用于調(diào)整溫度的管線并且向管內(nèi)排放冷卻介質(zhì)，來適合地冷卻模具。
[0176]實(shí)施例
[0177]在下文中，將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明不限于此。
[0178]在下面描述的參考例中，聚酰胺66(在下文中縮寫為PA66，結(jié)晶樹脂)具有265°C的熔點(diǎn)和300°C的分解溫度(在大氣中)，聚丙烯(在下文中縮寫為PP，無定形樹脂)具有170°C的熔點(diǎn)和300°C的分解溫度(在大氣中)，聚碳酸酯(在下文中縮寫為PC，無定形樹脂)具有150°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 和350°C的分解溫度(在大氣中)。分解溫度是通過熱重分析測量的結(jié)果。
[0179]在實(shí)施例中，成形制品的設(shè)計(jì)厚度為1.5mm,除了在實(shí)施例2中成形制品的設(shè)計(jì)厚度為3.0mm之外。
[0180]O)無序氈中增強(qiáng)纖維和樹脂的體積分?jǐn)?shù)的分析
[0181]在制造無序氈時(shí)增強(qiáng)纖維和樹脂的供應(yīng)量(以重量計(jì))的比率被視為無序氈中增強(qiáng)纖維與樹脂的重量比，根據(jù)所述重量比，使用每種組分的密度來計(jì)算增強(qiáng)纖維與樹脂的體積分?jǐn)?shù)。無序氈中增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)用Vf表示。
[0182]I)無序氈中增強(qiáng)纖維束的分析
[0183]切割出IOmmX IOmm至IOOmmXlOOmm的無序氈。從切割開的無序氈，使用鑷子抽
出所有纖維束。測量并記錄增強(qiáng)纖維束(A)的纖維束數(shù)目(I)和增強(qiáng)纖維束的長度(Li)和重量(Wi)。太小而無法用鑷子抽出的纖維束被收集在一起并測量其重量(Wk)。為了測量重量，使用最低能夠測量至l/100mg (0.01mg)的天平。
[0184]由無序氈中使用的增強(qiáng)纖維的纖維直徑(D)計(jì)算臨界單纖維數(shù)，并將增強(qiáng)纖維分成包含臨界單纖維數(shù)以上增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)和其他增強(qiáng)纖維。此外，在使用兩種以上種增強(qiáng)纖維的情況下，對(duì)每種纖維進(jìn)行區(qū)分，并對(duì)每種纖維進(jìn)行測量和評(píng)價(jià)。
[0185]計(jì)算增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)的方法如下。
[0186]由所使用的增強(qiáng)纖維的細(xì)度(F)，通過下列公式確定每個(gè)增強(qiáng)纖維束中的纖維數(shù)目(Ni)。在這里，細(xì)度(F)由構(gòu)成增強(qiáng)纖維的細(xì)絲的單位長度的重量來表示。[0187]Ni=Wi/ (LiXF)
[0188]由增強(qiáng)纖維束(A)的纖維束數(shù)目(I)，通過下述公式確定增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)。
[0189]Ν=ΣΝ?/Ι
[0190]使用增強(qiáng)纖維的密度(P )，通過下述公式確定無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率(VR)。
[0191]VR=X (ffi/p ) XlOO/ ((ffk+Xffi)/p )
[0192]2)成形制品中增強(qiáng)纖維束的分析
[0193]對(duì)于成形制品中包含的增強(qiáng)纖維束來說，在500°C的爐中處理約I小時(shí)以燃燒并除去樹脂后，以與無序氈的測量方法相同的方式進(jìn)行測量。
[0194]3)無序氈中包含的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度分析
[0195]對(duì)于得到的成形制品中包含的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度來說，在500°C的爐中處理約I小時(shí)以除去樹脂后，使用游標(biāo)卡尺和小型放大鏡將從無序氈隨機(jī)抽取的100根增強(qiáng)纖維的長度測量至毫米并記錄。由所有測量的增強(qiáng)纖維的長度(Li，其中i是I至100的整數(shù))，通過下述公式確定在得到的成形制品中包含的增強(qiáng)纖維的平均纖維長度(La)。
[0196]La=X Li/100
[0197]無序氈中增強(qiáng)纖維的平均纖維長度可以以與上述方法相同的方式來測量。
[0198]4)成形制品中纖·維與樹脂的體積分?jǐn)?shù)的分析
[0199]對(duì)于成形制品來說，通過在500°C的爐中處理約I小時(shí)以燃燒并除去樹脂，并測量處理之前和之后樣品的重量，來獲得增強(qiáng)纖維和樹脂的重量。然后，使用每種組分的比重來計(jì)算增強(qiáng)纖維與樹脂的體積分?jǐn)?shù)。此外，對(duì)于成形制品來說，包含的增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)用Vf表示。
[0200]5)拉伸試驗(yàn)
[0201]通過使用水噴射從成形制品切割出試驗(yàn)樣品，參考JIS K7164:2005并使用由A&DCompany, Limited制造的Tensilon通用測試機(jī)測量抗張強(qiáng)度和拉伸模量。使用A型試驗(yàn)樣品或與其等同的試驗(yàn)樣品作為試驗(yàn)樣品。夾具之間的距離約為115_，試驗(yàn)速度為2_/分鐘。將試驗(yàn)樣品在成形制品的任意方向(O度方向)和與所述任意方向垂直的方向(90度方向)上切割，并測量兩個(gè)方向上的抗張強(qiáng)度和拉伸模量。此外，對(duì)于拉伸模量來說，計(jì)算通過用測量到的拉伸模量中的較大值除以較小值獲得的比率(E δ )。
[0202]6)表面外觀的評(píng)價(jià)
[0203]為了評(píng)價(jià)成形制品的表面外觀，使用激光顯微鏡和光學(xué)顯微鏡在低放大倍數(shù)下通過目測檢查來觀察成形制品的表面。放大倍數(shù)為5至100倍。成形制品具有所需紋理并且表面外觀良好的情況用“良好”表示，而由許多缺陷造成所需紋理沒有形成并且表面外觀不良的情況用NG (不好)表示。
[0204]7)預(yù)浸料坯和成形制品中的纖維浸潰度
[0205]對(duì)于預(yù)浸料坯和成形制品中的纖維浸潰度來說，在測量預(yù)浸料坯和成形制品中的孔隙率之后，分別將通過用100減去孔隙率獲得的值評(píng)價(jià)為纖維浸潰度(％)。預(yù)浸料坯和成形制品的孔隙率，通過用光學(xué)顯微鏡檢查這些試驗(yàn)樣品的截面，并用空隙面積除以檢測的試驗(yàn)樣品的截面面積來計(jì)算。每個(gè)試驗(yàn)樣品檢查5次，并將檢查結(jié)果的平均值確定為孔隙率。
[0206][參考例I] [0207]將碳纖維(Tenax (注冊(cè)商標(biāo))STS40-24KS (平均纖維直徑:7 μ m，股寬度:10mm)，由Toho Tenax C0.，Ltd.制造)用作增強(qiáng)纖維。將碳纖維切割成IOmm的長度同時(shí)加寬至20mm的寬度，并以301g/min的碳纖維供應(yīng)速率導(dǎo)入到錐形管中，同時(shí)將空氣吹向錐形管中的碳纖維以對(duì)纖維束進(jìn)行部分開纖，將碳纖維噴撒到設(shè)置在錐形管出口下方的臺(tái)子上。
[0208]此外，將干法切割至2mm長度的PA66纖維(由Asahi Kasei Fibers Corporation制造的聚酰胺66纖維:T5尼龍，細(xì)度:1400dteX)作為基質(zhì)樹脂，以430g/min的速率供應(yīng)到錐形管中，并與碳纖維一起噴撒。因此，獲得了其中混合有平均纖維長度為IOmm的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。
[0209]根據(jù)平均纖維長度(La)、獲得的無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比率以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為10mm，由式(I)定義的臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0210][參考例2]
[0211]將碳纖維(Tenax (注冊(cè)商標(biāo))IMS60-12K (平均纖維直徑:5 μ m,股寬度:6mm),由Toho Tenax C0., Ltd.制造)用作增強(qiáng)纖維。將碳纖維切割成20mm的長度，以1222g/min的碳纖維供應(yīng)速率導(dǎo)入到錐形管中，同時(shí)將空氣吹向錐形管中的碳纖維以對(duì)纖維束進(jìn)行部分開纖，將碳纖維噴撒到設(shè)置在錐形管出口下方的臺(tái)子上。
[0212]此外,將通過冷凍粉碎成平均粒徑為約Imm而獲得的PP樹脂(由Prime PolymerC0.，Ltd制造的聚丙烯:Prime Polypro J108M)作為基質(zhì)樹脂，以2527g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)到錐形管中，并與碳纖維一起噴撒。因此，獲得了其中混合有平均纖維長度為20_的碳纖維和PP的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為20%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為1056g/m2。
[0213]根據(jù)平均纖維長度(La)、獲得的無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比率以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為20mm，由式(I)定義的臨界單纖維數(shù)為120，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為86Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為900。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0214][參考例3]
[0215]將玻璃纖維(EX-2500 (平均纖維直徑:15 μ m,股寬度:9mm),由Nippon ElectricGlass C0.，Ltd.制造)用作增強(qiáng)纖維。將玻璃纖維切割成50mm的長度，以412g/min的玻璃纖維供應(yīng)速率導(dǎo)入到錐形管中，同時(shí)將空氣吹向錐形管中的玻璃纖維以對(duì)纖維束進(jìn)行部分開纖，將玻璃纖維噴撒到設(shè)置在錐形管出口下方的臺(tái)子上。
[0216]此外，將通過冷凍粉碎成平均粒徑為約710 μ m而獲得的PC樹脂(由TeijinkaseiC0.，Ltd制造的聚碳酸酯樹脂=Panlite (注冊(cè)商標(biāo))L-1225L)作為基質(zhì)樹脂，以791g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)到錐形管中，并與玻璃纖維一起噴撒。因此，獲得了其中混合有平均纖維長度為50mm的玻璃纖維和PC的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(玻璃纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為20%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為300g/m2。
[0217]根據(jù)平均纖維長度(La)、獲得的無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為50mm，由式(I)定義的臨界單纖維數(shù)為40，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為68Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為60。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0218][參考例4]
[0219]將碳纖維(Tenax (注冊(cè)商標(biāo))STS40-24KS (平均纖維直徑:7 μ m，股寬度:10mm)，由Toho Tenax C0.，Ltd.制造)用作增強(qiáng)纖維。將碳纖維切割成IOmm的長度同時(shí)加寬至20mm的寬度，并以301g/min的碳纖維供應(yīng)速率導(dǎo)入到錐形管中，并且在不將空氣吹向錐形管中的碳纖維的情況下將碳纖維噴撒到設(shè)置在錐形管出口下方的臺(tái)子上。
[0220]此外，將干法切割至2mm長度的PA66纖維(由Asahi Kasei Fibers Corporation制造的聚酰胺66纖維:T5尼龍，細(xì)度:1400dteX)作為基質(zhì)樹脂，以430g/min的速率供應(yīng)到錐形管中，并與碳纖維一起噴撒。因此，獲得了其中混合有平均纖維長度為IOmm的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。
[0221]根據(jù)平均纖維長度(La)、獲得的無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比率以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為10mm，由式(I)定義的臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為100Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為24000。
[0222][參考例5]·
[0223]除了將碳纖維加寬至20mm的寬度后，將碳纖維切割成IOmm的纖維長度，同時(shí)使用縱向分條機(jī)將其在縱向方向上分條至0.5mm的寬度，并且不將空氣吹向錐形管中的碳纖維以對(duì)纖維束進(jìn)行開纖之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為IOmm的碳纖維和PA66的無序租。在所述無序租中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。
[0224]根據(jù)平均纖維長度(La)、獲得的無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為10mm，由式(I)定義的臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為90Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為1500。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0225][參考例6]
[0226]除了吹入到錐形管中的空氣量大大減少之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為IOmm的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為85Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為2400。增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。[0227][參考例7]
[0228]將碳纖維(Tenax (注冊(cè)商標(biāo))STS40-24KS (平均纖維直徑:7μπι，股寬度:10mm)，由Toho Tenax C0., Ltd.制造)用作增強(qiáng)纖維。使用縱向分條裝置將碳纖維分條至寬度為2_以下，然后切割到20_的纖維長度。作為切割裝置，使用能夠連續(xù)切割增強(qiáng)纖維的旋轉(zhuǎn)切割機(jī)。將通過所述裝置的纖維股導(dǎo)入到錐形管中并吹入空氣以對(duì)纖維束進(jìn)行部分開纖。隨后，將處理過的碳纖維噴撒在設(shè)置在錐形管出口下方的可以在XY方向上移動(dòng)的臺(tái)子上，使用風(fēng)機(jī)從臺(tái)子的下部抽吸，從而制造碳纖維氈。
[0229]隨后，將熔融的基質(zhì)樹脂供應(yīng)到得到的碳纖維氈。使用由UnitikaLtd.制造的PA6樹脂A1030作為基質(zhì)樹脂，通過擠出機(jī)熔化，然后從T-模具供應(yīng)到無序氈的整個(gè)表面。此時(shí)，用紅外加熱器對(duì)氈上供應(yīng)有樹脂的位置進(jìn)行加熱，以防止樹脂冷卻并固化。裝置以301g/min的增強(qiáng)纖維供應(yīng)速率和450g/min的PA6樹脂供應(yīng)速率運(yùn)行，并制造包含碳纖維和PA6樹脂的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。此外，無序氈中增強(qiáng)纖維的平均纖維長度(La)為20mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。無序氈中增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0230][參考例8]
[0231]除了將碳纖維切割成20mm的長度，使用由Unitika Ltd.制造的PA6樹脂A1030(粉碎的材料，平均粒徑約0.5mm)作為基質(zhì)樹脂并以235g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)，并對(duì)吹入到錐形管中的空氣量進(jìn)行調(diào)整之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為20_的碳纖維和PA6的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為45%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為20mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0232][參考例9]
[0233]除了用通過冷凍粉碎成約Imm的平均粒徑來獲得的作為基質(zhì)樹脂的聚對(duì)苯二甲酸丁二酯樹脂(Duranex (注冊(cè)商標(biāo))700FP,由 Polyplastics C0., Ltd.制造,熔點(diǎn):230°C,分解溫度:300°C)，并且將基質(zhì)樹脂以523g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)到錐形管中之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為10_的碳纖維和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯樹脂的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。
[0234]根據(jù)平均纖維長度(La)、獲得的無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為10mm，由式(I)定義的臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。 [0235][參考例10]
[0236]除了增加吹入到錐形管中的空氣量之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為IOmm的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為10Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為100。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0237][參考例11]
[0238]除了將碳纖維切割成2mm的長度，并且減少吹入到錐形管中的空氣量之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為2mm的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為2mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為25Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為200。根據(jù)對(duì)無序氈中增強(qiáng)纖維的形式的觀察結(jié)果，增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0239][參考例12]
[0240]除了將碳纖維切割成200mm的長度，并且增加吹入到錐形管中的空氣量之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為200_的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為200mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為90Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為1500。無序氈中增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
·[0241][參考例13]
[0242]除了碳纖維以12160g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)，PA66以17410g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)，并且增加吹入到錐形管中的空氣量之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為IOmm的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為15000g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為95Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為1700。無序氈中增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0243][參考例14]
[0244]除了碳纖維以19g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)，PA66以27g/min的供應(yīng)速率供應(yīng)，并且相當(dāng)多地減少吹入到錐形管中的空氣量之外，通過在與參考例I相同的條件下進(jìn)行操作，獲得其中混合有平均纖維長度為10_的碳纖維和PA66的無序氈。在所述無序氈中，增強(qiáng)纖維(碳纖維)的體積分?jǐn)?shù)(Vf)為30%，增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為23g/m2。得到的無序氈的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為50Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為500。無序氈中增強(qiáng)纖維的纖維軸基本上平行于表面，并且增強(qiáng)纖維在平面內(nèi)無序分散。
[0245]如將在實(shí)施例和比較例中描述的，將在上述參考例中制造的無序氈使用由制造的500t液壓機(jī)進(jìn)行浸潰和模制。在模制處理中使用的紋理加工模具是具有模腔的平坦模具，該模腔中存在紋理狀部分，并且縱向和橫向尺寸示出在圖1至4中。除了在實(shí)施例2中設(shè)計(jì)厚度為3.0mm之外，在實(shí)施例和比較例中成形制品的設(shè)計(jì)厚度為1.5_。
[0246][實(shí)施例1]
[0247]使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安裝有用于浸潰的平坦模具的壓力機(jī)，將在參考例I中制造的無序氈在300°C的溫度和4MPa壓力下熱壓5分鐘。隨后，將無序氈冷卻至50°C，以便獲得樹脂浸潰度為99%、厚度為0.6mm、增強(qiáng)纖維(碳纖維)體積分?jǐn)?shù)為30%并且增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2的預(yù)浸料坯。
[0248]然后，將使用由NGK KILN TECH, Corporation制造的IR烤箱加熱至300°C的3片得到的預(yù)浸料坯重疊并布置在如圖1中所示的用紋理狀紋理加工模具中以便獲得80%的裝料比，其中模具溫度被設(shè)定到230°C，然后在IOMPa壓力下冷壓60秒。
[0249]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。根據(jù)平均纖維長度(La)、成形制品的增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。
[0250]證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表1中。
[0251][實(shí)施例2]
[0252]使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安裝有用于浸潰的平坦模具的壓力機(jī)，將在參考例2中制造的無序氈在220°C的溫度和3MPa壓力下熱壓5分鐘。隨后，將無序氈冷卻至50°C，以便獲得樹脂浸潰度為99%、厚度為3.4mm、增強(qiáng)纖維(碳纖維)體積分?jǐn)?shù)為20%并且增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為1056g/m2的預(yù)浸料坯。
[0253]然后，使用由NGK KILN TECH, Corporation制造的IR烤箱將得到的預(yù)浸料坯(復(fù)合材料基材)加熱至220°C，并布置在如圖1中所示的紋理狀紋理加工模具中以便獲得90%的裝料比，其中模具溫度被設(shè)定到120°C，然后在IOMPa壓力下冷壓60秒。
[0254]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為20%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。根據(jù)平均纖維長度(La)、成形制品的增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為20mm，臨界單纖維數(shù)為120，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為86Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為900。
[0255]證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表1中。
[0256][實(shí)施例3]
[0257]將在參考例3中制造的3片無序氈重疊并布置在如圖2中所示的粗糙紋理狀紋理加工模具中，使裝料比為80%。隨后，使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的壓力機(jī)將無序氈在300°C的溫度和5MPa的壓力下加壓7分鐘(第一壓制步驟)。然后，將壓力緩慢升高2分鐘，并將無序氈在IOMPa壓力下加壓I分鐘(第二壓制步驟)。隨后，將無序氈冷卻至50°C，以便獲得樹脂浸潰度為99%、增強(qiáng)纖維(玻璃纖維)體積分?jǐn)?shù)為20%并且增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為900g/m2的預(yù)浸料坯。
[0258]得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。根據(jù)平均纖維長度(La)、成形制品的增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為50mm，臨界單纖維數(shù)為40，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為68Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為60。
[0259]證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表I中。
[0260][比較例I]
[0261]與實(shí)施例1類似，使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安裝有用于浸潰的平坦模具的壓力機(jī)，將在參考例4中制造的無序氈在300°C的溫度和4MPa壓力下熱壓5分鐘。隨后，將無序氈冷卻至50°C，以便獲得樹脂浸潰度為99%、厚度為0.6mm、增強(qiáng)纖維(碳纖維)體積分?jǐn)?shù)為30%并且增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2的成形制品。
[0262]然后，將使用由NGK KILN TECH, Corporation制造的IR烤箱加熱至300°C的3片得到的預(yù)浸料坯與實(shí)施例1類似地重疊并布置在如圖1中所示的紋理狀的紋理加工模具中以便獲得80%的裝料比，其中模具溫度被設(shè)定到120°C，然后在IOMPa壓力下冷壓60秒。
[0263]由于得到的成形制品厚度不均勻，具有許多缺陷，并且沒有所需紋理，因此表面外觀糟糕(不良)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表1中。
[0264][實(shí)施例4]
[0265]在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用如圖3中所示的紋理狀的紋理加工模具，將5片預(yù)浸料坯重疊并且裝料比為50%。
[0266]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。成形制品的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表2中。
[0267][實(shí)施例5]
[0268]在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用如圖4中所示的紋理狀的紋理加工模具，將5片預(yù)浸料坯重疊并且裝料比為50%。
[0269]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。成形制品的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表2中。
[0270][實(shí)施例6]
[0271]在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用在參考例5中制造的無序氈。
[0272]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。成形制品的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為90Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為1500。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表2中。
[0273][實(shí)施例7]
[0274]在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用在參考例6中制造的無序氈。
[0275]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。成形制品的平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為85Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為2400。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表2中。
[0276][實(shí)施例8]
[0277]使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安裝有用于浸潰的平坦模具的壓力機(jī)，將在參考例7中制造的無序氈在260°C的溫度和3MPa壓力下熱壓7分鐘。隨后，將無序氈冷卻至50°C，以便獲得樹脂浸潰度為99%、厚度為0.6mm、增強(qiáng)纖維(碳纖維)體積分?jǐn)?shù)為30%并且增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2的預(yù)浸料坯。
·[0278]然后，使用由NGK KILN TECH, Corporation制造的IR烤箱將3片得到的預(yù)浸料坯(復(fù)合材料基材)加熱至260°C，并布置在用于形成紋理的紋理狀模具(如圖1中所示)中以便獲得80%的裝料比，其中模具溫度被設(shè)定到120°C，然后在IOMPa壓力下冷壓60秒。
[0279]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。根據(jù)平均纖維長度(La)、成形制品的增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為20mm，臨界單纖維數(shù)為86，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表3中。
[0280][實(shí)施例9]
[0281]在與實(shí)施例8中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用在參考例8中制造的無序氈，浸潰時(shí)的壓制壓力為將5MPa，并且模制時(shí)的壓制壓力為20MPa。
[0282]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為45%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。成形制品的平均纖維長度(La)為20mm，臨界單纖維數(shù)為86，增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表3中。
[0283][實(shí)施例10]
[0284]使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安裝有用于浸潰的平坦模具的壓力機(jī)，將在參考例9中制造的無序氈在260°C的溫度和3MPa壓力下熱壓7分鐘。隨后，將無序氈冷卻至50°C，以便獲得樹脂浸潰度為99%、厚度為0.6mm、增強(qiáng)纖維(碳纖維)體積分?jǐn)?shù)為30%并且增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為317g/m2的預(yù)浸料坯。
[0285]然后，使用由NGK KILN TECH, Corporation制造的IR烤箱將3片得到的預(yù)浸料坯(復(fù)合材料基材)加熱至260°C，并布置在用于形成紋理的紋理狀模具(如圖1中所示)中以便獲得80%的裝料比，其中模具溫度被設(shè)定到120°C，然后在IOMPa壓力下冷壓60秒。 [0286]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(良好)。根據(jù)平均纖維長度(La)、成形制品的增強(qiáng)纖維束(A)的比例以及平均纖維數(shù)量(N)的測量結(jié)果，平均纖維長度(La)為10mm，臨界單纖維數(shù)為86，無序氈中增強(qiáng)纖維束(A)與增強(qiáng)纖維的總量的比率為35Vol%，并且增強(qiáng)纖維束(A)中的平均纖維數(shù)量(N)為240。證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間不存在差異，并且試驗(yàn)樣品具有各向同性性質(zhì)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表3中。
[0287][比較例2]
[0288]在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用在參考例10中制造的無序氈。
[0289]得到的成形制品厚度不均勻并具有許多缺陷。此外，成形制品沒有所需紋理并具有糟糕的表面外觀(不良)。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表3中。顯然本比較例2的成形制品具有低的品質(zhì)，抗張強(qiáng)度和拉伸模量沒有測量。
[0290][比較例3]
[0291]在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作，區(qū)別在于使用在參考例11中制造的無序氈。
[0292]可模制性能良好，并且得到的成形制品的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf )為30%。得到的成形制品具有所需紋理和良好的表面外觀(〇)。然而，證實(shí)了在參考方向和與參考方向垂直的方向上從成形制品切出的試驗(yàn)樣品的抗張性質(zhì)之間存在約40%的差異，并且樣品的各向同性性質(zhì)不良。成形制品的評(píng)價(jià)結(jié)果示出在表3中。
[0293][比較例4]
[0294]通過在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作來獲得板狀預(yù)浸料坯，區(qū)別在于使用在參考例12中制造的無序氈。得到的預(yù)浸料坯具有0.5至1.2mm范圍內(nèi)的不均勻的厚度。顯然，即使在使用這種預(yù)浸料坯進(jìn)行模制處理時(shí)，也不能獲得具有高品質(zhì)的成形制品。
[0295][比較例5]
[0296]通過在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作來獲得板狀預(yù)浸料坯，區(qū)別在于使用在參考例13中制造的無序氈。得到的預(yù)浸料坯具有23.5至27.8_范圍內(nèi)的不均勻的厚度。顯然，即使在使用這種預(yù)浸料坯進(jìn)行模制處理時(shí)，也不能獲得具有高品質(zhì)的成形制品。
[0297][比較例6]
[0298]通過在與實(shí)施例1中相同的條件下進(jìn)行操作來獲得板狀預(yù)浸料坯，區(qū)別在于使用在參考例14中制造的無序氈。得到的預(yù)浸料坯具有不均勻的碳纖維分布并且厚度不均勻。顯然，即使在使用這種預(yù)浸料坯進(jìn)行模制處理時(shí)，也不能獲得具有高品質(zhì)的成形制品。
[0299]由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在模制時(shí)能夠容易地流動(dòng)，因此實(shí)施例1至10的成形制品具有良好的可模制性能和良好的表面外觀。
[0300]表1
[0301]
【權(quán)利要求】
1.一種成形制品，包括: 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，該纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包含平均長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂， 其中，所述增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)(Vf=IOOX增強(qiáng)纖維體積/ (增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積))為5至80%， 在所述成形制品的表面上形成有紋理，并且 包含臨界單纖維數(shù)以上所述增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與所述增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義: 臨界單纖維數(shù)=600/D (I) 其中，D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μ m)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形制品， 其中，所述增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量(N)滿足式(2):
0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2) 其中，D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μ m)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成形制品， 其中，通過用在任意方向和與所述任意方向垂直的方向上測得的拉伸模量值中的較大值除以較小值所獲得的比率(E δ )為1.0至1.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的成形制品， 其中，所述成形制品的所述表面上的所述紋理是規(guī)則的凹凸圖案或規(guī)則的褶皺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的成形制品， 其中，所述增強(qiáng)纖維是選自由碳纖維、玻璃纖維和芳綸纖維所組成的組中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的成形制品， 其中，所述熱塑性樹脂是選自由聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯和聚酯所組成的組中的至少一種。
7.一種用于制造權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的成形制品的方法，該方法使用無序氈來制造所述成形制品，所述無序氈包含平均纖維長度為5mm以上并且IOOmm以下的增強(qiáng)纖維和熱塑性樹脂，其中，所述增強(qiáng)纖維的單位面積纖維重量為25至10000g/m2，并且包含臨界單纖維數(shù)以上所述增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)纖維束(A)與所述無序氈中所述增強(qiáng)纖維的總量的比率為20Vol%以上并且99Vol%以下，所述臨界單纖維數(shù)由式(I)定義: 臨界單纖維數(shù)=600/D (I) 其中，D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μ m), 該方法包括用于執(zhí)行浸潰處理和模制處理的步驟A-1)至A-3): A-1)獲得預(yù)浸料坯的步驟:通過當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將所述無序氈加熱并加壓至在所述熱塑性樹脂的熔點(diǎn)至所述熱塑性樹脂的分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述無序氈加熱并加壓至在所述熱塑性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至所述熱塑性樹脂的所述分解 溫度的范圍內(nèi)的溫度，以將所述熱塑性樹脂浸潰到所述增強(qiáng)纖維中，來獲得所述預(yù)浸料坯； A-2)在當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將在所述步驟A-1)中獲得的所述預(yù)浸料坯加熱至所述熱塑性樹脂的所述熔點(diǎn)以上并低于所述熱塑性樹脂的所述分解溫度的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述預(yù)浸料坯加熱至所述熱塑性樹脂的所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上并低于所述熱塑性樹脂的所述分解溫度的溫度之后，將在所述步驟A-1)中獲得的所述預(yù)浸料坯布置在紋理加工模具中，以具有在5%以上的范圍內(nèi)的裝料比的步驟，當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶時(shí)將所述模具的溫度調(diào)整到低于所述熱塑性樹脂的所述熔點(diǎn)的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述模具的溫度調(diào)整到低于所述熱塑性樹脂的所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，所述裝料比由式(3 )表示: 裝料比(％) =IOOX基材面積(mm2)/模腔投影面積(mm2) (3) 其中，所述基材面積表示所有所布置的無序氈或預(yù)浸料坯在拔模方向上的投影面積，并且 所述模腔投影面積表示在所述拔模方向上的投影面積；以及 A-3)對(duì)所述步驟A-2)中布置在所述紋理加工模具中的所述預(yù)浸料坯進(jìn)行加壓和模制的步驟，或者 該方法包括用于執(zhí)行浸潰處理和模制處理的步驟B-1)至B-4): B-1)將所述無序氈布置在紋理加工模具中，以具有在5%以上的范圍內(nèi)的裝料比的步驟，所述裝料比由式(3)表示: 裝料比(％) =IOOX基材面積(mm2) /模腔投影面積(mm2) (3) 其中，所述基材面積表示所有所布置的無序氈或預(yù)浸料坯在拔模方向上的投影面積， 并且 所述模腔投影面積表示在所述拔模方向上的投影面積； B-2)當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將所述紋理加工模具加熱到在所述熱塑性樹脂的熔點(diǎn)至所述熱塑性樹脂的分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述紋理加工模具加熱到在所述熱塑性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至所述熱塑性樹脂的所述分解溫度的范圍內(nèi)的溫度，并對(duì)所述無序氈進(jìn)行加壓以執(zhí)行浸潰的步驟(第一壓制步驟); B-3)在至少一個(gè)壓力階段中對(duì)所述無序氈進(jìn)行加壓以使最終壓力階段的壓力比所述第一壓制步驟中的壓力高1.2至100倍的步驟(第二壓制步驟)；以及 B-4)通過當(dāng)所述熱塑性樹脂為結(jié)晶體時(shí)將所述模具溫度調(diào)整到低于所述熱塑性樹脂的所述熔點(diǎn)，或者當(dāng)所述熱塑性樹脂為無定形時(shí)將所述模具溫度調(diào)整到低于所述熱塑性樹脂的所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，來對(duì)所述無序氈進(jìn)行模制的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，所述增強(qiáng)纖維束(A)的平均纖維數(shù)量(N)滿足式(2):
0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2) 其中，D是單增強(qiáng)纖維的平均纖維直徑(μ m)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，在步驟A-2)中將所述預(yù)浸料坯或在步驟B-1)中將所述無序氈布置在所述紋理加工模具的水平部分(O度)處或布置在所述紋理加工模具的傾斜部分處，該傾斜部分相對(duì)于所述水平部分成70度以下角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，當(dāng)作為基材的所述預(yù)浸料坯或無序氈被布置在所述紋理加工模具中時(shí)，所述基材被布置成避開將要獲得的所述成形制品的分支部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，由式(3)表示的所述裝料比為5%至100%。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，由式(3)表示的所述裝料比為50%至90%。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12任一項(xiàng)所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，所述無序氈具有在5至80%范圍內(nèi)的增強(qiáng)纖維體積分?jǐn)?shù)(Vf=IOOX增強(qiáng)纖維體積/ (增強(qiáng)纖維體積+熱塑性樹脂體積))。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13任一項(xiàng)所述的用于制造所述成形制品的方法， 其中，以100重量份的所述增強(qiáng)纖維計(jì)，所述無序氈中的所述熱塑性樹脂的量為50至1000重量份。
【文檔編號(hào)】C08J5/04GK103797051SQ201280043385
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】荒川源臣, 杉山亨, 谷口路治, 長倉裕規(guī) 申請(qǐng)人:帝人株式會(huì)社