[发明专利]具有竖立平面的成形制品和用于制造该成形制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成形制品以及用于制造该成形制品的方法，该成形制品由包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成，并具有基准平面（S）和以45度以上且90度以下的角围绕基准平面（S）定位的平面（B）（下文被称为竖立平面（B））。尤其是，本发明涉及：一种各向同性并由纤维增强复合材料制成的成形制品；一种具有诸如具有陡坡度或者薄壁的竖立平面（B）的、典型地难以一体成型竖立平面的成形制品；以及用于制造这些成形制品的方法。

背景技术

使用碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等作为增强纤维的纤维增强复合材料通过利用其高比强度和高比弹性，已被广泛用于飞机、车辆等的结构材料，或者用于一般产业和诸如网球拍、高尔夫球杆的杆身和鱼竿的体育中。

例如，专利文献1描述了通过加热并加压复合层叠体获得的成型的冲压成型材料以及用于制造该冲压成型材料的方法，其中，复合层叠体由含有热塑性树脂的玻璃纤维片体制成，复合层叠体以片状成型。根据专利文献1，尽管能够在短作业时间内用一体成型方法制造立体制品，但由于因为流动性而难以控制纤维取向，因此难以获得热和机械各向同性、并具有被认为是由取向导致的收缩率差异的更少翘曲的成形制品。

专利文献2描述了由预浸料坯基体材料制成并具有带有不同的层厚的一些部分的层叠的基体材料，所述预浸料坯基体材料包含单向取向的增强纤维和热塑性树脂。

然而，为了使分层的基体材料为热和机械各向同性，需要层叠多个预浸料坯基体材料，使得增强纤维各向同性地放置，并且在准备基体材料、执行成型处理和设计制品中存在很多限制。

在注射成型领域，由于增强纤维在注射成型处理期间可能被螺杆切断或弄坏，因此难以获得由包含纤维长度较长的增强纤维的纤维增强复合材料制成的成形制品。从而，已进行了由使用具有1mm以下的纤维长度的增强纤维的纤维增强复合材料制成的成形制品的开发。然而，由于这样的成形制品包含纤维长度较短的增强纤维，因此机械性质等不足。此外，该成形制品具有的问题是，增强纤维在成型加工期间在熔融树脂的流动方向上取向，使得物理性质趋向于各向异性。

因此，包含纤维长度较长的增强纤维和热塑性树脂、具有各向同性的性质、由具有出色的物理性质的纤维增强复合材料制成的成形制品没有被充分开发。尤其是，没有实现具有相对于基准平面以约90度倾斜的竖立平面的成形制品，在基准平面与竖立平面之间具有极小拐角R（曲率）的成形制品，具有薄壁竖立平面的成形制品，以及具有极深竖立平面的成形制品，所述成形制品由各向同性纤维增强复合材料制成，并具有耐实际使用的物理性质。

专利文献

专利文献1：日本专利申请未审公开No.H10-193350

专利文献2：日本专利申请未审公开No.2009-286817

发明内容

要解决的问题

本发明的目的在于提供一种成形制品，该成形制品由包含具有5mm以上且100mm以下的平均纤维长度的增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成，并具有竖立平面（B），尤其在于提供一种成形制品，该成形制品具有：诸如相对于基准平面（S）以约90度倾斜的竖立平面（B）的、典型地难以一体成型的竖立平面（B），在基准平面（S）与竖立平面（B）之间具有极小拐角R竖立平面（B），薄壁竖立平面（B），或者极深的竖立平面（B）；以及用于制造这些成形制品的方法。此外，本发明的另一个目的在于提供一种成形制品，在该成形制品中，可以维持纤维的各向同性的性质，并且纤维含量在每个部分被均匀维持。

问题的解决方案

本发明人发现可以通过使用无序毡，并对相对于模具形状具有低装料比的成型前体进行压制成型，来提供由包含具有5mm以上且100mm以下的平均纤维长度的增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成的，具有竖立平面，并具有出色的物理性质的成形制品，其中，具有无序增强纤维的无序毡（增强纤维毡）包含满足特定开纤条件的纤维束和热塑性树脂。

即，本发明涉及由包含具有5mm以上并且100mm以下的平均纤维长度的增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成的成形制品，其中，成形制品的增强纤维的体积分数为5至80Vol%，成形制品具有基准平面（S）和相对于基准平面以45度以上并且90度以下的角倾斜的平面（B）（下文称为竖立平面（B）），竖立平面（B）的面积与基准平面（S）的面积的比率为0.5至100，并且在构成成形制品的纤维增强复合材料中，包含临界单纤维数以上的增强纤维的增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为20Vol%以上且99Vol%以下，临界单纤维数由下面的公式（1）定义：