[发明专利]热塑性树脂增强片材、热塑性树脂多层增强片材及其制造方法、热塑性树脂多层增强成形品

说明书

本申请是国际申请号PCT/JP2007/072520，国家阶段申请号200780022166.1、申请日2007年11月21日、发明名称为“热塑性树脂多层增强片材及其制造方法、以及热塑性树脂复合材料成形品的成形方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及适合于制造三维形状的热塑性树脂复合材料成形品的片材及成形方法，详细而言，涉及使在拉齐碳纤维等的增强纤维而形成为片状的增强纤维片材上附着热塑性树脂材料片材的热塑性树脂增强片材多片层叠而一体化的热塑性树脂多层增强片材及其制造方法，以及使用由增强纤维材料及热塑性树脂材料构成的被成形材料成形热塑性树脂复合材料成形品的成形方法。

背景技术

纤维增强复合材料是将纤维材料和基体材料组合的物质，是轻量、刚性高且可进行多功能设计的材料，被应用于航空宇宙领域、运输领域、土木建筑领域、运动器具领域等广泛的领域中。现在，主流的是称为碳纤维或玻璃纤维的增强纤维材料和热固化性树脂材料组合的纤维强化塑料(FRP)。但是，从再生性、短时间成型性、成形品的耐冲击特性的提高等的优点考虑，认为在基体树脂中使用热塑性树脂材料的成形品开发今后会增加。

另一方面，得到成形品时，为容易进行成形、降低成形成本，关注于使用以增强纤维材料的增强方向成为多轴的方式而被层叠的多轴增强片材的成形品及成型方法。

因此，期待将多轴地层叠了增强纤维材料的多轴增强片材与热塑性树脂材料组合后的片材、及利用该片材的高品质、短时间而且低成本的成形品制造。

作为组合了增强纤维材料和热塑性树脂材料的片材，例如，在专利文献1中记载有，在将多根强化纤维束向一方向拉齐的强化纤维片上，叠加将热塑性树脂纤维在无纺状态下做成布帛的热塑性树脂无纺布，对其进行加热同时加压，由此，使热塑性树脂无纺布熔融，在强化纤维束中含浸或半含浸热塑性树脂，得到基于热塑性树脂的预成型(プリプレダ)片或半预成型(セミプリプレダ)片。

作为使增强纤维材料的增强方向多轴定向且和热塑性树脂材料组合的片材，例如，在专利文献2中记载有一种增强用多轴缝合(stitch)布帛，是将多根强化纤维丝条并列排列成片状且形成层结构，所述层的至少两层以上被交差层叠而成为层叠体，用低融点聚合物丝缝合该层叠体而形成一体。而且，在该增强用多轴缝合布帛中含浸热固化性树脂或热塑性树脂，通过在低融点聚合物丝的融点以上加热成型，由此，得到缝合丝的组织消失了的表面平滑性优异的FRP成形品。

在专利文献3中记载有一种纤维增强片及其制造方法，是将含浸了热塑性树脂的预成形片在长度方向配置，在该热塑性树脂预成型片上螺旋状地卷缠其它的热塑性树脂预成型片，由此，增强方向成为三方向。另外，记载了一种相对于三方向被增强了的该纤维增强片，在该片长度方向的90度方向配置热塑性树脂预成型片且四方向被增强了的纤维增强片及其制造方法。

在专利文献4中记载有一种制造复合片材的方法及装置，该复合片材是从由强化细丝(filament)和有机材料细丝构成的混合丝，形成具有结束性的单方向圈，将该圈对于移动方向在横向上折叠后，通过加热或加热加压而使强化丝/有机材料固定，从而在多轴方向上被纤维强化。所谓有机材料是作为母材起作用的热塑性树脂，该复合片材是为了能够制造复杂形状的复合材料成形品而提供的。

在专利文献5中记载有一种多轴层叠强化纤维片材及其制作方法，由每1000根单丝的宽度被开纤扩幅成1.3mm以上的强化纤维束作成强化纤维片材，由该强化纤维片材作成增强方向倾斜的倾斜强化纤维片材后，层叠该倾斜强化纤维片材，利用热粘结剂接合或利用丝或有强化效果的纤维通过缝合等接合而形成一体。而且，记载有在层叠倾斜强化纤维片材时，在层间含有基于热塑性树脂的基体层的方法。

在专利文献6中记载有一种成形纤维强化热塑性复合材料的方法，将在强化纤维中含浸了热塑性树脂的预成型带进行多轴层叠，实施缝合而制造一体化的多轴层叠片材后，裁断或层叠该多轴层叠片材，由此成形纤维强化热塑性复合材料。由于事前在强化纤维中含浸有热塑性树脂，因此可以在比较短时间内进行成形，能够缩短成形周期。