可冲压片材的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包含碳纤维和树脂的可冲压片材，特别涉及能够以优异的流动性容易地成型即使为复杂的形状时机械特性也各向相同且高的CFRP (碳纤维增强塑料)的可冲压片材。
【背景技术】
[0002]用树脂含浸由碳纤维形成的抄纸或无纺布而得的可冲压片材在机械特性(成型品的机械特性)方面优异，但成型时的流动性低，成型性差。这是因为，虽然因作为增强纤维的碳纤维分散而导致应力难以集中，由碳纤维产生的增强效果得以充分发挥，但另一方面，碳纤维彼此交叉而限制了彼此的移动，导致变得难以移动(例如，专利文献I中记载的加压成型)。
[0003]此外，虽然有时为了制作用于可冲压片材的碳纤维片材而使用梳理装置，但是，就通常的经梳理制作的无纺布而言，由于纤维容易在梳理装置的锡林(cylinder roll)的旋转方向上取向，各向异性变强，因此，对要求各向同性的构件必须进行伪各向同性层合等复杂的层合的情况很多。
[0004]因此，在可冲压片材中，在确保成型品的高机械特性的同时还确保成型时的优异的流动性从而实现良好的成型性这点，对于未就此进行特别的钻研的现有可冲压片材而言是困难的。
[0005]专利文献1:日本特开2010-235779号公报
【发明内容】
[0006]因此，鉴于上述情况，本发明的课题在于提供一种可冲压片材，所述可冲压片材能够以优异的各向同性呈现出成型品的高机械特性，并且能够凭借优异的流动性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
[0007]为了解决上述问题，本发明的可冲压片材为包含由不连续碳纤维的纤维束构成的碳纤维片材和树脂的可冲压片材，其特征在于，所述碳纤维片材包含纤维束(A)和开纤纤维(B)，所述纤维束(A)的束宽为50 μm以上，所述开纤纤维(B)包含从束宽小于50 μπι的纤维束到开纤至单丝水平的纤维，以所述开纤纤维(B)取向最多的方向为0°方向，将0°方向到90°方向划分成预先规定的多个角度区时(角度区总数N多3)，各角度区内的所述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的所述开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为从O。方向到90°方向的范围内的整体的梯度而言，是互为反向梯度的分布曲线。
[0008]在如上所述的本发明的可冲压片材中，通过使碳纤维片材具有束宽为50 μm以上的纤维束(A)，碳纤维彼此交叉而限制彼此的移动的情形减少，成型时的流动性得以提高。另一方面，通过使碳纤维片材具有包含从束宽小于50 μπι的纤维束到开纤至单丝水平的纤维的开纤纤维(B)，还可确保碳纤维的良好分散，应力变得难以集中，从而可以确保成型品的高机械特性。而且，通过纤维束(A)和开纤纤维(B)以适当的均衡性分布(各角度区内的纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为整体的梯度而言是互为反向梯度的分布曲线)，即，通过纤维束(A)和开纤纤维(B)以适当的均衡性向不同的方向取向，作为可冲压片材得以呈现出各向同性的物性，并且即使不进行复杂的层合而通过使用本发明的可冲压片材的成型来制成成型品，也能够以优异的各向同性呈现出所期望的机械特性。因此，能够以优异的各向同性呈现出成型品的高机械特性，并且能够凭借优异的流动性以良好的成型性容易地成型所期望的CFRP。
[0009]上述本发明的可冲压片材中，上述角度区总数N优选在6?12的范围内。S卩，角度区总数N为6时，将0°方向到90°方向以15°的间隔划分成6个角度区，角度区总数N为12时，将0°方向到90°方向以7.5°的间隔划分成12个角度区。角度区总数N在上述范围内时，可以更明确地对下述情形进行判断，所述情形即:上述各角度区内的纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布曲线、与各角度区内的开纤纤维(B)相对于所有角度区内的全部开纤纤维(B)的根数比例的分布曲线，作为整体的梯度而言是互为反向梯度的分布曲线。
[0010]作为上述角度区总数N，为3以上即可，尤其是角度区总数N为9时，可以将0°方向到90°方向以10°的间隔划分成9个角度区，各角度区的范围极其明确，同时，作为整体的梯度也容易清楚地判定，本发明的实施得以容易进行。
[0011]上述本发明的可冲压片材中，相对于上述开纤纤维(B)取向最多的0°方向而言，上述纤维束(A)的主取向角优选在60?90°方向的范围内，上述纤维束(A)的主取向角为各角度区内的上述纤维束(A)相对于所有角度区内的全部纤维束(A)的根数比例的分布最高的取向角。在这样的形态中，能够使纤维束(A)和开纤纤维(B)在所有角度区内以适当的均衡性向互不相同的方向取向，能够进一步提高各向同性。
[0012]此外，在本发明的可冲压片材中，优选地，包含0°方向的角度区内的上述纤维束
(A)在所有角度区内的全部纤维束㈧中所占的根数比例在O?1.0X90/^%的范围内，包含0°方向的角度区内的上述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例在1.0X90/N?3.0X90/N%的范围内。此处，N为角度区总数。通过采用这样的构成，能够在整体上进一步提高各向同性。
[0013]此外，在本发明的可冲压片材中，包含90°方向的角度区内的上述纤维束(A)在所有角度区内的全部纤维束㈧中所占的根数比例在1.0X90/N?3.0X90/N%的范围内，包含90°方向的角度区内的上述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维(B)中所占的根数比例优选在O?1.0X90/N%的范围内。此处，N为角度区总数。通过采用这样的构成，能够在整体上进一步提高各向同性。
[0014]此外，在本发明的可冲压片材中，针对各方位测定拉伸弹性模量时，关于拉伸弹性模量的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值优选在1.2?1.0的范围内。通过采用这样的构成，对于机械特性中的拉伸弹性模量而言，能够在整体上提高各向同性。
[0015]此外，在本发明的可冲压片材中，针对各方位测定拉伸强度时，关于拉伸强度的平均值，最大值方向的平均值/最小值方向的平均值优选在1.2?1.0的范围内。通过采用这样的构成，对于机械特性中的拉伸强度而言，能够在整体上提高各向同性。
[0016]此夕卜，在本发明的可冲压片材中，不连续碳纤维束中的Mn/(LnXD)为8.5X 11 (mg/mm2)以上的碳纤维束(C)相对于不连续碳纤维束整体重量的比例Y优选在30 ( Y〈90 (wt% )的范围内。此处，Mn为碳纤维束重量(mg)，Ln为碳纤维的纤维长度(mm)，D为碳纤维的纤维直径(_)。通过采用这样的构成，在使用该可冲压片材进行成型时可获得高流动性，同时，可以实现成型品的高机械特性，其机械特性的散差也小，能够呈现出碳纤维对例如肋(rib)等细小部位的优异的追随性。
[0017]此外，在本发明的可冲压片材中，优选地，包含45°方向的角度区内的上述纤维束㈧在所有角度区内的全部纤维束㈧中所占的根数比例在0.5X90/N?1.5X90/N%的范围内，包含45°方向的角度区内的上述开纤纤维(B)在所有角度区内的全部开纤纤维
(B)中所占的根数比例在0.5X90/N?1.5X90/N%的范围内。此处，N为角度区总数。通过采用这样的构成，能够更可靠地实现上述优