用于制造具有维持的各向同性的成形制品的方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于制造由包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料构成的成形制品的方法，并且利用该方法，即使在预浸坯料与模具的装料比低的条件下进行压力模制，也能够获得具有维持至其末端的纤维各向同性的成形制品。具体来说，在特定条件下获得通过用热塑性树脂浸渍增强纤维而获得的具有特定无序毡的形状的预浸坯料。
【专利说明】用于制造具有维持的各向同性的成形制品的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造由纤维增强复合材料构成的成形制品的方法，所述纤维增强复合材料由包含增强纤维和热塑性树脂的无序毡形成，所述无序毡是起始材料。更具体来说，本发明涉及一种用于制造成形制品的方法，所述方法即使在通过在预浸坯料与模具的装料比为100%以下的条件下关闭模具来进行压力模制的情况下，也能够获得直到其末端都具有维持的增强纤维的各向同性的成形制品。
【背景技术】
[0002]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，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，或一般性工业或运动用途例如网球拍、高尔夫球杆和钓竿。
[0003]在模制由纤维增强复合材料构成的成形制品时，已提出将包含不连续增强纤维和树脂的基材层叠以制备预制件，将预制件布置在比总的模具腔面积更宽的范围内，并对预制件进行压力模制(参见专利文献I)。
[0004]然而，在这种模制方法中，需要对成形制品的外周部分进行裁减。因此，产生大量边角料，并且其处置增加成本。为了获得大致表现出各向同性的一体的成形制品，必须小心地确保总是进行对称层叠，因此制备预制件和模制中的布置方法的时间自由度低。
[0005]此外，进行了通过注射模制对包含增强纤维和树脂的组合物进行模制来获得由纤维增强复合材料构成的成形制品的方法(参见专利文献2)。然而，这种方法使用所谓的长纤维复合颗粒，其中增强纤维的平均长度在约5mm至15mm的范围内，并且在注射模制后，成形制品中增强纤维的长度极大减小。
[0006]引用列表
[0007][专利文献]
[0008][专利文献I]日本专利公开N0.2010-253938
[0009][专利文献2]日本专利公开N0.H04-193504
【发明内容】
[0010][待解决的问题]
[0011]本发明的目的是提供一种由包含增强纤维和热塑性树脂的无序毡制造成形制品的方法，所述方法即使在预浸坯料与模具的装料比低的条件下进行压力模制的情况下，也可以获得直到其末端都维持增强纤维的各向同性的成形制品。
[0012][解决问题的手段]
[0013]本发明的发明人发现，当将用热塑性树脂浸溃增强纤维的特定无序毡类型所获得的预浸坯料在特定条件下进行模制时，可以解决上述问题，从而完成了本发明。
[0014]也就是说，本发明提供了一种用于制造由增强纤维复合材料构成的成形制品的方法，所述方法包括:[0015]I)获得预浸坯料的预浸坯料制备步骤，在所述步骤中，将包含平均纤维长度为5mm至IOOmm的增强纤维和热塑性树脂的无序毡，在所述热塑性树脂为结晶体的情况下加热至熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下加热至玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度，以便用所述热塑性树脂浸溃所述无序毡；
[0016]2)预浸坯料布置步骤，在所述步骤中，将所述预浸坯料布置在模具中，使得由式
(3)表示的装料比为50%以上并且100%以下，将所述预浸坯料在所述热塑性树脂为结晶体的情况下设定在熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下设定在玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度，将所述模具在所述热塑性树脂为结晶体的情况下控制在低于所述熔点温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下控制在低于所述玻璃化转变温度的温度；以及
[0017]3)模制步骤，在所述步骤中，在所述模具中对所述预浸坯料进行加压，并且同时，在所述热塑性树脂为结晶体的情况下在低于所述熔点的温度下，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下在低于所述玻璃化转变温度的温度下，完成所述模制，以获得所述成形制品，
[0018]其中，所述无序毡包含以25g/m2至10000g/m2的单位面积纤维重量大致二维随机取向的所述增强纤维，
[0019]所包含的的由临界单纤维数以上的所述增强纤维构成的增强纤维束(A)的量，相对于所述无序毡中所述增强纤维的总量为20Vol%以上并低于99Vol%，所述临界单纤维数由式(I)定义，并且
[0020]所述增强纤维束(A)中所述增强纤维平均数量(N)满足式(2):
[0021 ] 临界单纤维数=600/D (I)
[0022]0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2)
[0023](在式(I)和式(2)中，D表示单增强纤维的平均纤维直径(μm))
[0024]装料比(％) =100 X [基材面积(mm2)/模具腔投影面积(mm2)] (3)
[0025](在式(3)中，基材面积表示所有所述布置的预浸坯料在拔模方向上的投影面积，并且模具腔投影面积表示在所述拔模方向上的投影面积。)
[0026][发明效果]
[0027]根据本发明的制造方法，可以通过使用所需的最少材料模制成形制品，并且即使在预浸坯料与模具的装料比为100%以下的条件下进行压力模制的情况下，也可以获得增强纤维的各向同性维持到其末端的成形制品。因此，根据本发明，可以省略修剪步骤，因此可以极大减少丢弃材料并降低与其相关的成本。
[0028]此外，根据本发明的制造方法，可以获得薄、轻质和高刚性，成形制品的表面外观出色的成形制品，并且由于冷压，可以减少在模具中的占据时间，因此可以以高生产率制造所述成形制品。
[0029]此外，根据本发明的制造方法，即使在使用具有复杂三维形状的模具时，也可以获得具有良好的随形性质的成形制品，并且因此可以在短时间内制造成形制品，并且同时获得不需修剪成制品形状的成形制品。
【专利附图】
【附图说明】[0030]图1是示出了在实施例1和3中基材在模具内布置的示意图。
[0031]图2是示出了在实施例2中使用的具有三维形状的模具的示意图。
[0032]图3是示出了在实施例1和3中获得的成形制品的示意图(透视图)。
[0033]图4是示出了在实施例2中基材在模具内的布置的示意图。
[0034]图5是示出了在实施例2中获得的成形制品的示意图(透视图)。
[0035]图6是示出了在实施例4中基材在模具内的布置的示意图。
[0036]图7是示出了在实施例4中获得的成形制品的示意图(透视图)。
[0037]图8是示出了模具末端的结构解释性视图。
[0038]图9是示出了在实施例11中基材在模具内的布置示意图。
[0039]参考标记列表
[0040]1:预浸坯料
[0041]2:模具腔
[0042]3:模具腔边缘
[0043]4:模具腔总面积
[0044]5:基材(预浸坯料)装料部分
[0045]6:流动部分
[0046]7 =Vf的测量点
[0047]8:拉伸模量的测量点
[0048]9:凸台状部分
[0049]10:肋状部分
[0050]11:模具末端的拔模角度
[0051]12:模具间隙
[0052]13:预浸坯料的重叠部分
【具体实施方式】
[0053]下面，将顺序描述本发明的示例性实施方式，但本发明不限于此。
[0054]本发明提供了一种用于制造由纤维增强复合材料构成的成形制品的方法，所述方法包括:
[0055]I)获得预浸坯料的预浸坯料制备步骤，在所述步骤中，将包含平均纤维长度为5mm至IOOmm的增强纤维和热塑性树脂的无序毡，在所述热塑性树脂为结晶体的情况下加热至熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下加热至玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度，以便用所述热塑性树脂浸溃所述无序毡；
[0056]2)预浸坯料布置步骤，在所述步骤中，将所述预浸坯料布置在模具中，使得由式
(3)表示的装料比为50%以上并且100%以下，将所述预浸坯料在所述热塑性树脂为结晶体的情况下设定在熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下设定在玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度，将所述模具在所述热塑性树脂为结晶体的情况下控制在低于所述熔点温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下控制在低于所述玻璃化转变温度的温度；以及
[0057]3)模制步骤，在所述步骤中，在所述模具中对所述预浸坯料加压，并且同时，在所述热塑性树脂为结晶体的情况下在低于所述熔点的温度下，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下在低于所述玻璃化转变温度的温度下，完成所述模制，以获得所述成形制品。
[0058]装料比(％) =100 X [基材面积(mm2)/模具腔投影面积(mm2)] (3)
[0059](在式(3)中，基材面积表示所有布置的预浸坯料在拔模方向上的投影面积，并且模具腔投影面积表示在拔模方向上的投影面积。)
[0060][成形制品]
[0061]通过本发明的制造方法获得的成形制品是由包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料构成的成形制品。在本发明中获得的成形制品具有在平面内二维随机取向的层，并表现出在平面内大致各向同性。
[0062]在这里，在本发明中指称的“大致各向同性”被定义为在对复合材料进行模制后，当基于模制平面的任意方向和与其垂直的方向进行拉伸试验时，测量各个方向上的拉伸模量，并且通过用测量到的拉伸模量值中的较大值除以较小值而获得的比率(Εδ )为1.3以下。
[0063]通过本发明的制造方法获得的成形制品，是具有光滑表面和均匀厚度的成形制品。同时，成形制品的厚度的波动优选地在其平均值的±10%之内。这里，“光滑表面”是指当对成形制品的表面进行目测验证时，没有观察到粗糙形状、皱褶、不均匀性，并且成形制品处于平坦和光滑状态。
[0064]在本发明中获得 的成形制品，使用包含增强纤维和热塑性树脂的无序毡作为起始原料，通过形成预浸坯料来获得。在最终获得的成形制品中，所使用的增强纤维的平均纤维长度以及增强纤维束与单纤维的比率，维持在作为起始原料的无序毡中的状态下。
[0065][增强纤维]
[0066](种类)
[0067]在本发明中使用的增强纤维优选地为选自碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维的至少一种。它们可以组合使用，并且从提供轻量且强度出色的复合材料的观点来看，优选地使用碳纤维。
[0068]对于在本发明中使用的增强纤维来说，优选地使用添加有上浆剂的增强纤维，并且以100质量份的增强纤维计，上浆剂优选地以O至10质量份的量添加。
[0069](平均纤维长度)
[0070]在本发明中使用的增强纤维是不连续的，并具有5mm至IOOmm的平均纤维长度。本发明的制造方法的特征在于可以获得即使在其中包含长增强纤维时，也可以显现出增强功能的成形制品。增强纤维的平均纤维长度优选地为IOmm至100mm，更优选地为IOmm至50mm，进一步更优选地为IOmm至30mm。同时，通过利用将在后文中描述的优选的增强纤维的切割方法，构成无序毡的增强纤维的长度可以被固定。
[0071]同时，当在本发明中使用碳纤维时，平均纤维直径优选地为3 μ m至12 μ m，更优选:-- 5 μ m M 7 μ m。
[0072](增强纤维的单位面积纤维重量)
[0073]在无序毡中，增强纤维的单位面积纤维重量为25g/m2至10，000g/m2，优选地为25g/m2至6，000g/m2,更优选地为25g/m2至3，000g/m2。当单位面积纤维重量低于25g/m2时，增强纤维在无序毡中的分布趋于不均匀，并且可能无法显现出足够的增强效果。同时，当单位面积纤维重量高于10，000g/m2时，由于增强纤维的量过多，在制造预浸坯料时难以用树脂浸溃预浸坯料，因此在成形制品内倾向于容易出现作为缺陷的空隙。此外，与热塑性树脂相比，增强纤维具有大的比重，因此成形制品变重。
[0074](增强纤维的体积分数)
[0075]对于在本发明中使用的无序毡和由其获得的成形制品的增强纤维含量来说，由式
(5)定义的增强纤维的体积分数(Vf)优选地为5Vol%至80Vol%。
[0076]增强纤维的体积分数(Vf) =IOOX [增强纤维的体积/ (增强纤维的体积+热塑性树的体积)](5)
[0077]增强纤维的体积分数(Vf)代表了在增强纤维复合材料(无序毡)和由所述复合材料(无序毡)获得的成形制品中包含的增强纤维和热塑性树脂的组成。当增强纤维的体积分数低于5Vol%时，可能无法充分显现出增强效果。同时，当体积分数高于80Vol%时，在制造预浸坯料时可能容易出现空隙，因此获得的成形制品的物理性质可能降低。增强纤维的体积分数优选地为20Vol%至60Vol%。
[0078]在这里，在计算上述增强纤维的体积分数(Vf)的特定方法的实例中，例如，以下面的方法为例。在所述方法中，分别获得在从成形制品的样品中除去热塑性树脂后残留的增强纤维和热塑性树脂的质量值，并使用各个组分的密度将所述值转变成体积，并将体积值带入上述式(5)，以获得增强纤维的体积分数(Vf)。
[0079][热塑性树脂]
[0080](种类)
[0081]在本发明中使用的热塑性树脂的种类可以是例如氯乙烯树脂、偏氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂(AS树脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺6树脂、聚酰胺11树脂、聚酰胺12树脂、聚酰胺46树脂、聚酰胺66树脂、聚酰胺610树月旨、聚缩醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚萘二甲酸乙二酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚乳酸树脂等。同时，可以组合使用两种以上热塑性树脂。
[0082](形状)
[0083]对热塑性树脂的形式没有特别限制，例如，热塑性树脂可以纤维形式、颗粒形式、熔融状态提供，或者进一步以其混合物提供。
[0084]在热塑性树脂采取纤维形式的情形中，细度优选地为IOOdtex至5，OOOdtex,更优选地为1，OOOdtex至2，OOOdtex。平均纤维长度优选地为0.5mm至50mm,更优选地为Imm至 10mnin
[0085]在热塑性树脂采取颗粒形式的情形中，其优选地为球形、条形或圆柱形(例如粒料)形状。在球形形状的情形中，它优选地可以是完美圆形或椭圆形或类似卵形形状的回转体。在球形形状的情形中，平均粒径优选地为0.01 μπι至1，000 μπι。平均粒径更优选地为
0.1 μ m至900 μ m，进一步更优选地为I μ m至800 μ m。尽管对粒径分布没有特别限制，但出于获得更薄成形制品的目的，窄的分布是优选的。同时，通过诸如分类的操作，可以获得应用所需的粒径分布。
[0086]在热塑性树脂采取条形形式的情形中，其优选地是圆柱形(例如粒料)、棱柱形或鳞片形状。在这种情形中，可以使用一定程度的纵横比，但优选的长度可以与在纤维形式中的长度几乎相同。
[0087](热塑性树脂的含量)
[0088]在作为起始原料的无序毡和由其获得的成形制品中热塑性树脂的含量，以100质量份的增强纤维计，优选地为50至1000质量份，更优选地为50至500质量份。当所述含量低于50质量份时，由于热塑性树脂量少，在制造预浸坯料时可能容易出现空隙，因此获得的成形制品的物理性质可能降低。当所述含量高于1，000质量份时，增强纤维的比率变得相对低，因此在由纤维增强复合材料构成的成形制品中可能无法获得预期的物理性质。
[0089][其他组分]
[0090]在本发明的制造方法中使用的无序毡，可以是至少包含如上所述的增强纤维和热塑性树脂的任何无序毡，但是在不损害本发明目的的限度内可以包含其他第三组分。
[0091]其他组分的实例可以包括除了上述增强纤维之外的各种纤维状或非纤维状填充齐U、阻燃剂、抗uv剂、颜料、脱模剂、软化剂、增塑剂和表面活性剂。特别是，由于电子/电气设备应用或汽车应用可能要求高阻燃性，因此热塑性树脂优选地含有阻燃剂。阻燃剂的实例可以包括常规已知的阻燃剂，但是没有特别限制，只要它可以提供阻燃性即可。具体来说，实例可以包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅酮化合物、有机碱金属盐、有机碱土金属盐或溴系阻燃剂，并且这些阻燃剂可以单独或组合使用。考虑到物理性质、可成型性和阻燃性的平衡，相对于100质量份的热塑性树脂，阻燃剂的含量优选地为I至40质量份，更优选地为I至20质量份。
[0092][无序毡]
[0093]在本发明中使用的无序毡具有大致二维随机取向的增强纤维。在这里，“二维随机”是指增强纤维在平面内不以特定方向排列，而是在平面内以随机方向定向。
[0094](增强纤维束(A)的比率:无序毡中增强纤维的开纤程度)
[0095]在本发明中使用的无序毡的特征在于，相对于无序毡中增强纤维的总量，由临界单纤维数以上的增强纤维构成的增强纤维束(A)的比率为20Vol%以上并低于99Vol%，所述临界单纤维数由式(I)定义。
[0096]临界单纤维数=600/D (I)
[0097](在式(I)中，D表示增强纤维的平均纤维直径(μm)。)
[0098]在无序毡中，增强纤维不仅以增强纤维束(A)的形式存在，而且也以单纤维或具有临界单纤维数以下的增强纤维的纤维束的形式存在。因此，在本发明中使用的无序毡的特征在于，通过控制增强纤维束的打开程度，其以特定的比率包含由一定数量以上的增强纤维构成的增强纤维束(A)和其他增强纤维。
[0099]当相对于增强纤维的总量来说增强纤维束(A)的存在量低于20Vol%时，在模制无序毡时难以使增强纤维在模具内流动。因此，纤维可能无法被填充至模具腔的末端，因此难以按照设计尺寸获得成形制品。同时，当增强纤维束(A)的存在量为99Vol%以上时，增强纤维的缠结部分局部变厚，因此可能无法获得薄壁制品。增强纤维束(A)相对于增强纤维总量的存在量优选地为30Vol%以上并低于90Vol%，更优选地为30Vol%以上并低于80Vol%。
[0100]可以通过例如在后面描述的制造方法中，对加宽步骤、分条步骤、切割步骤和开纤步骤的条件进行组合，来控制增强纤维束(A)的存在量。[0101](增强纤维束(A)中纤维平均数量(N))
[0102]其特征在于，增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)满足式(2)。
[0103]0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2)
[0104](在式(2)中，D表示增强纤维的平均纤维直径(μπι)。)
[0105]具体来说，当构成无序毡的碳纤维的平均纤维直径为5 μ m至7 μ m时，临界单纤维数为86至120，并且当碳纤维的平均纤维直径为5μπι时，增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)为280至4，000。当碳纤维的平均纤维直径为5μπι时，增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)优选地为280至2，000，更优选地为600至1，600。当碳纤维的平均纤维直径为7 μ m时，增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)为142至2，040。当碳纤维的平均纤维直径为7 μ m时，所述平均数量优选地为142至1，020，更优选地为300至800。
[0106]当增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)为0.7X 104/D2以下时，难以获得高纤维体积分数(Vf)。当增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)为IXioVD2以上时，在复合材料中可能局部出现厚的部分，这易于产生空隙。
[0107]当打算获得厚度为Imm以下的薄壁成形制品时，使用仅仅简单铺展的纤维导致单位面积纤维重量的大的不均匀性，不能获得良好的物理性质。此外，当所有纤维都打开时，可能容易获得更薄的制品。然而，纤维的缠结增加，不能获得具有高的增强纤维体积分数(Vf)的制品。通过使用其中同时存在由临界单纤维数以上的增强纤维构成的增强纤维束(A)以及处于单个单纤维或由低于临界单纤维数的增强纤维构成的较薄的纤维束状态的增强纤维(B)的无序毡，获得厚度薄且物理性质出色的无序毡变得可能，其中所述临界单纤维数由式(I)定义。
[0108]能够将本发明的无序毡调整至各种不同厚度，并通过使用该无序毡作为预制件，也能够适合地获得厚度约为0.2至1_的薄壁成形制品。也就是说，按照本发明，通过制备符合各种所需成形制品的厚度的无序毡，可以获得薄壁成形制品例如夹层材料的表面层。
[0109]同时，可以通过例如在后面描述的制造方法中，对加宽步骤、分条步骤、切割步骤和开纤步骤的条件进行组合，来控制增强纤维束(A)中的纤维平均数量(N)。
[0110][无序租的制造方法]
[0111]对无序毡的制造方法没有特别限制。例如，在制造过程中，可以将采取纤维形式和/或颗粒形式的热塑性树脂与增强纤维混合，或者可以向不含基质树脂组分的无序毡供应熔融热塑性树脂。
[0112]下面将描述无序毡的优选制造方法。无序毡的制造方法优选地可以是执行下列各个步骤(I)、(III)、(IV)、(V)或(V’)的方法，或者更优选地是在步骤(I)和(III)之间执行步骤(II)的方法。通过顺序地执行这些步骤，可以制造具有特别好的各向同性的无序毡，并由所述无序毡进一步制造成形制品。
[0113](I)增强纤维股供应步骤
[0114]在增强纤维股供应步骤中，从布置在纱架部上的多个增强纤维缠绕的纱线体抽取各个的增强纤维纱线，并供应由拉出并排列整齐的单独纱线或多个单纤维构成的增强纤维股。在这里，股宽度优选地为IOmm至50mm (特别是20mm至30mm)。当将要供应的增强纤维股的宽度窄时，如果需要，可以在股供应步骤中将宽度加宽至预定宽度，使得可以供应薄且加宽的股。加宽宽度的操作可以通过例如使股与用于加宽的辊或棒发生接触来进行。[0115](II)股分条步骤
[0116]在股分条步骤中，将供应的增强纤维股优选地平行于股长度方向(即沿着纤维轴方向)连续地分条，以获得多个股宽度为0.05mm至5mm,优选地为0.1mm至1.0mm的细股。具体来说，对从前一步骤连续传送的加宽股，可以通过使用具有与纤维轴方向平行的刀片的竖直分条机在竖直方向上连续切割，或者可以通过在加宽股的传送路径中设置一个或多个分条引导器，分成多个股。在这一步骤中，可以在流水线上设置用于加宽的引导器或棒，使得增强纤维可以在加宽的同时被分条。
[0117](III)增强纤维切割步骤
[0118]然后，在增强纤维切割步骤中，将未分条的股或如上所述进行分条的具有窄的宽度的增强纤维股切割成5_至100_的平均纤维长度。同时，可以通过使用例如游标卡尺将随机抽取的100根纤维的纤维长度测量至Imm的单位并获得其平均值，来确定这里指称的“平均纤维长度”。一般来说，平均纤维长度对应于通过切割机的股的切割间隔。
[0119]用于将增强纤维切割至5_至100_的平均纤维长度的装置，优选地是旋转切割机。特别优选的是装备有具有特定角度的螺旋刀的旋转切割机。用于连续切割增强纤维的刀角度，可以从所使用的增强纤维的宽度或切割纤维的平均纤维长度，根据几何学计算，并且其关系优选地满足下列条件。
[0120]增强纤维平均纤维长度(刀片间距)=增强纤维股宽度Xtan(9O_0)(在这里，Θ表示由刀片的布置方向与圆周方向形成的角。)
[0121]例如，当使用具有与纤维轴方向交叉的刀和平行于纤维轴方向的刀的切割机时，纤维束可以在竖直方向上分条，同时被切割成特定纤维长度。当使用这样的切割机时，股分条步骤(II)和增强纤维切割(III)可以同时进行。
[0122](IV)增强纤维的开纤步骤
[0123]在增强纤维的开纤步骤中，向切割成预定纤维长度的增强纤维的股(在后文中可以被称为“股段”)喷射气体，使得股段被打开以分离具有所需大小(纤维束数量)的纤维束。
[0124]具体来说，在增强纤维的开纤步骤(IV)中，将股段导入到通路中，并向通过所述通路的股段喷射气体例如空气，使得股段被分离成所需束大小并同时在气体中铺展。可以通过例如喷射气体的压力来适当地控制开纤程度。
[0125]作为优选的示例性实施方式，例如，存在着通过在通路的中间或前端设置空气喷嘴，并从压缩空气喷射孔以5m/sec至500m/sec的风速向股段直接喷射空气，以适合地打开增强纤维的方法。具体来说，可以存在使用空气喷嘴的方法，在所述方法中，在增强纤维段经过的通路中设置直径约为Imm的多个孔，并从外部施加约0.2MPa至0.SMPa的压力，使得压缩空气从孔直接喷射到股段。
[0126]在增强纤维的开纤步骤中，构成股段的所有纤维并非被打开成彼此分开并完全分离直至单纤维形式的程度。一些纤维被打开成单纤维形式或几乎单纤维形式，但是许多纤维需要被调整成使得它们构成预定数量以上的单纤维成束的纤维束。也就是说，开纤程度需要满足具有临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束(A)的存在量和增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)，其中所述临界单纤维数由式(I)定义。
[0127](V)无序毡形成步骤
[0128]在无序毡形成步骤中，将切割并且开纤的增强纤维在空气中铺展，并同时供应粉末或短纤维形式的热塑性树脂(在后文中，它们一般被称为“热塑性树脂颗粒等”)，使得增强纤维与热塑性树脂颗粒等一起，可以喷撒在设置在开纤装置下方的可透气支撑物上，因此增强纤维和热塑性树脂颗粒等在支撑物上混合，并沉积/固定至预定厚度以形成无序毡。
[0129]在无序毡形成步骤中，热塑性树脂颗粒等优选地以与利用空气打开的增强纤维的通路分开的通路供应，并且它们被立即朝向可透气支撑物喷撒，然后在可透气支撑物上以两者大致彼此均匀混合的状态沉积成毡的形状，并将其固定在这样的状态下。在这种情形中，当可透气支撑物由网状物形成的传送带构成，并且在传送带以一个方向连续移动的同时在传送带上进行沉积时，无序毡可以连续地形成。此外，通过将支撑物在前后左右方向上移动，可以实现均匀的沉积。
[0130]在无序毡形成步骤中，增强纤维和热塑性树脂颗粒等优选地被喷撒成二维随机取向。为了将开纤的增强纤维喷撒成二维取向，优选地使用例如向下游一侧扩张的圆锥形状的锥形管。在锥形管中，由于向增强纤维喷射的气体扩散并且在管内的流速降低，因此向增强纤维施加旋转力。通过使用这种文丘里效应，可以将开纤的增强纤维与热塑性树脂颗粒等一起均匀地喷撒，而没有不均匀性。此外，对于后面描述的固定步骤来说，理想的是将开纤的增强纤维喷撒在其下侧处具有抽吸装置的可移动透气支撑物(例如网状物传送带)上，并以无序毡形式沉积。
[0131]在无序毡形成步骤中，热塑性树脂的供应量优选地为相对于100质量份的增强纤维50至1，000质量份，更优选地为相对于100质量份的增强纤维50至500质量份，更优选地为60至300质量份。
[0132]无序毡形成步骤包括固定增强纤维和热塑性树脂的步骤。固定步骤是对沉积的增强纤维和热塑性树脂颗粒等进行固定的步骤。例如，存在着通过从可透气支撑物的底侧抽吸空气来固定增强纤维的方法。与增强纤维一起喷撒的热塑性树脂，在热塑性树脂采取纤维形式的情形中可以通过空气抽吸来固定，或者甚至在热塑性树脂采取颗粒形式的情形中也可以与增强纤维一起被固定。
[0133]通过以这种方式从沉积表面的底侧进行抽吸，可以获得具有高度二维取向的毡。在通过这种方式获得的无序毡中，热塑性树脂颗粒等均匀地存在于构成无序毡的增强纤维的间隙处或附近。因此，在后面描述的加热、浸溃和加压步骤中，树脂的移动距离短，并且能够在相对短的时间内进行树脂的浸溃。
[0134]同时，当热塑性树脂颗粒等由于构成可透气支撑物的片或网状物的开口大而部分地穿过支撑物并且没有沉积时，可以在支撑物表面上设置例如无纺布，并且可以将增强纤维和热塑性树脂颗粒等喷撒在无纺布上进行固定。
[0135]在将增强纤维股切割成预定长度后，可以将通过切割分离成单纤维形式的股段和增强纤维供应到用于抽吸传送的传送通路，并且可以从设置在传送通路的中间或前端的空气喷嘴向增强纤维喷射空气，使得可以将切割的股段分离并打开成具有所需大小(厚度)的增强纤维束，并在同时，可以将增强纤维与热塑性树脂颗粒等一起喷撒到以预定方向连续或间歇移动的可透气支撑物(在后文中可以被称为“固定网”)的表面，并沉积和固定以形成无序租。
[0136]如上所述，由于增强纤维和粉末和/或纤维形式的热塑性树脂以均匀混合的状态存在于无序毡中，因此不必使纤维和树脂在模具内大规模流动。因此，存在着可以容易地进行热塑性树脂的浸溃的优点。结果，在获得的成形制品中，可以维持无序毡中增强纤维的各向同性。
[0137]( V’)无序毡形成步骤(第二实例)
[0138]作为另一种无序毡形成步骤，获得由增强纤维构成的无序毡的方法以与无序毡形成步骤(V)中相同的方式进行，区别在于不包含基质树脂，而是将热塑性树脂以熔融状态供应到无序毡，以形成包含增强纤维和热塑性树脂的无序毡。在这样的方法中，例如，可以将从增强纤维的开纤步骤(VI)获得的开纤的增强纤维股沉积成毡的形式，并在同时，将处于熔融状态的热塑性树脂作为薄膜状的熔融体从设置在上面的模具排出，然后可以将热塑性树脂供应到沉积的毡，以用热塑性树脂浸溃毡的几乎整个表面。
[0139]在这种方法中，将增强纤维股沉积成毡形式的优选方法与上面(V)中描述的相同。热塑性树脂的供应量也与上面(V)中的相同，但优选地调整从模具挤出的处于熔融状态的热塑性树脂的量，具体地，在从模具以薄膜形式供应的情况下，控制薄膜的厚度、挤出速率
坐寸O
[0140][预浸坯料制备步骤]
[0141]在本发明的预浸坯料制备步骤中，将无序毡在无序毡中包含的热塑性树脂为结晶体的情形中加热至熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在热塑性树脂为无定形的情形中加热至玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度，并用热塑性树脂进行浸溃以获得预浸坯料。同时，可以将热塑性树脂部分熔化以进行焊接。
[0142][预浸坯料]
[0143](预浸坯料中增强纤维的形式)
[0144]预浸坯料中增强纤维的形式维持在与无序毡中的增强纤维相同的状态下。也就是说，预浸坯料中的增强纤维维持与无序毡中的增强纤维相同的平均纤维长度、各向同性或开纤程度，并因此可以与无序毡中所描述的相同。
[0145](厚度)
[0146]预浸坯料的厚度可以为将要获得的成形制品的厚度的I至10倍，优选地为I至5倍。对厚度没有限制，但优选地为0.1mm以上。上限高达允许预浸坯料当布置在模具中时可以被模制的范围，并且上限大致为约30mm。
[0147](空隙率)
[0148]为了在模制预浸坯料时尽可能降低树脂浸溃的失败，预浸坯料的空隙率优选地为0%至30%。可以通过用光学显微镜观察预浸坯料的截面，并用空隙的存在面积除以观察的基底材料的截面积，来计算预浸坯料的空隙率。在本发明中，对每个预浸坯料进行n=5次观察，并将平均值设为空隙率。
[0149][预浸坯料布置步骤]
[0150]在预浸坯料布置步骤中，将获得的预浸坯料在热塑性树脂为结晶体的情形中维持在或重新加热到熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在热塑性树脂为无定形的情形中维持在或重新加热到玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度。将处于所述温度下的预浸坯料布置在模具中，所述模具在热塑性树脂为结晶体的情形中被控制在低于熔点的温度，或者在热塑性树脂为无定形的情形中被控制在低于玻璃化转变温度的温度。[0151 ] 在这里，可以在将K-型热电偶附接到预浸坯料表面上之后，通过设置在加热炉外部的测量仪器来测量预浸坯料的温度。布置在模具中的预浸坯料，可以当它在预浸坯料制备步骤中用热塑性树脂浸溃后不经冷却时而原样使用，或者可以在使用热塑性树脂浸溃后通过固化步骤以及随后的重新加热步骤来获得。
[0152](布置数量和状态)
[0153]如图1中所示，在预浸坯料布置步骤中，例如将I个预浸坯料或2至10个重叠的预浸坯料布置在模具腔中。当它们彼此重叠时，取决于待获得的成形制品，预浸坯料可以彼此部分或完全地重叠。
[0154]在布置时，优选地使预浸坯料末端的所有表面都不与模具末端发生接触。当布置多个预浸坯料时，预浸坯料不必具有相同形状，但是要求彼此部分或完全重叠。例如，可以将它们布置在模具中，同时使预浸坯料的末端重叠。当对大尺寸和复杂形状的成形制品进行模制时，重叠布置变成有效的手段。重叠可以使边角料被有效利用。
[0155]对重叠基材(预浸坯料)的尺寸没有特别限制，但是可以根据所需成形制品的形状或尺寸适当地使用所需的尺寸，并且优选地使用Icm2至30，OOOcm2的尺寸。对重叠程度也没有特别限制，并且可以根据基材(预浸坯料)的尺寸适合地设置。
[0156]用于重叠基材的重叠边缘优选地为Imm至100mm,更优选地为5mm至50mm。在基材(预浸坯料)末端的重叠布置上，可以重复地层叠其他基材(预浸坯料)末端的重叠布置一次以上。此时，层的数量优选地为2至100。图9示出了基材(预浸坯料)末端被布置成重叠的情形的实例。
[0157](模具)
[0158]在本发明的制造方法中使用的模具优选地为可密封的模具，特别是在模具关闭时的状态下核心侧与空腔侧之间的间隙非常小的模具。本发明是使预浸坯料(基材)在密封模具内流动的同时通过压力模制而获得成形制品的方法。根据本发明，可以获得其中增强纤维的各向同性一直维持到获得的成形制品的末端的成形制品。
[0159]在这里，所使用的模具的间隙范围被设定成使得末端间隙优选地为0.0lmm至
0.1mm,更优选地为0.03mm至0.05_。
[0160]图8示出在本发明中使用的模具末端的结构的解释性视图。对末端的拔模角度没有特别限制，但是优选地为0°至10°，进一步更优选地为1°至5°。当末端的拔模角度为I。以上时，在模制后取出成形制品时进行脱模是容易的。此外，当末端的拔模角度为5°以下时，可以通过适合的密封进行压力模制。此外，5°以下的拔模角能够有效地抑制成形制品的尺寸不必要地增加。
[0161]此外，优选地，核心侧和空腔侧的末端被形成为锋利的结构，并且可以在模制的同时裁切。在这种情形中，即使出现边角料，它们也可以在模制的同时被裁切。
[0162]模具的表面可以根据待获得的成形制品的表面外观进行抛光。当成形制品需要光滑的表面性质时，优选地以#400以上进行抛光。
[0163](模具温度)
[0164]模具的温度，在热塑性树脂为结晶体的情形中优选地不低于熔点-200°C并且不高于熔点-10°C，或者在热塑性树脂为无定形的情形中优选地不低于玻璃化转变温度-200°c并且不高于玻璃化转变温度-1o°c。[0165](装料比)
[0166]在预浸坯料布置步骤中，需要将无序毡布置在模具中，使得由式(3 )表示的装料比为50%至100%。在本发明中，当装料比被设定为50%以上并且100%以下时，可以以高生产率制造轻量成形制品，而没有用于裁切的材料损失或劳动力浪费，在所述成形制品中可以确保包括在平面内大致二维取向的增强纤维的层。
[0167]装料比(％) =100 X [基材面积(mm2)/模具腔投影面积(mm2)] (3)
[0168](在式(3)中，基材面积表示所有被布置的预浸坯料在拔模方向上的投影面积，并且模具腔投影面积表示在拔模方向上的投影面积。)
[0169]在装料比低于50%的情形中，可以获得没有开裂或裂纹并且没有翘曲的成形制品，在所述成形制品中纤维填充到模具的末端，但是在水平部分上不能确保大致二维随机取向的层的区域增加。因此，存在着物性表征率(develop rate of physical properties)或表面外观降级的趋势。
[0170]同时，在装料比大于100%并且模具具有开放腔结构的情形中，可以获得纤维填充到模具末端的成形制品。然而，在模制具有复杂形状的制品时，由于材料的挤压或牵拉造成厚度波动，特别是末端表面趋于变薄，因此控制困难。在具有厚度偏差的形状的制品中，控制更加困难。此外，在成形制品的末端出现毛刺，这需要在后处理时通过机械加工进行裁切。这不仅使步骤复杂化，而且引起材料损失。
[0171]在装料比大于100%并且模具具有封闭腔结构的情形中，可以获得没有开裂或裂纹、具有良好表面外观、没有翘曲并大致各向同性的成形制品，在所述成形制品中纤维填充到模具末端，但是需要裁切模具末端处制品的末端表面部分。此外，当制品形状复杂时，在模制时模具的末端可能首先与预浸坯料发生接触，并因此抑制了在模具中的推进。这使控制制品的厚度变得困难。
[0172]如上所述，可以根据所需成形制品的厚度适当地选择预浸坯料的厚度。然而，当模具中基材(预浸坯料)的装料比为50%以上并且80%以下时，为了适当地进行流动，预浸坯料的厚度或层叠的预浸坯料的总厚度优选地为1.0mm以上。
[0173](总面积装料比)
[0174]当所需成形制品采取三维形状时，优选地将无序毡布置在模具中，使得由式(4)表示的总面积装料比为30%至100%。
[0175]总面积装料比(％) =IOOX [总基材面积(mm2) /总模具腔面积(mm2) ] (4)
[0176](在式(4)中，总基材面积表示通过从所有水平铺展的预浸坯料的投影面积中减去层叠或重叠部分的面积而获得的面积，总模具腔面积表示模具腔表面的总面积。)
[0177]三维成型模具的具体实例的顶视图和侧视图，示出在图2中。在图中，由斜线部分
(4)指示的各个模具腔表面的总面积表示总模具腔面积。同时，当成形制品被形成为平面形状例如平板形状时，总面积装料比与“装料比”具有相同的值。
[0178][模制步骤]
[0179]在模制步骤中，在模具内对布置的预浸坯料进行加压，并且同时，在热塑性树脂为结晶体的情形中在低于熔点的温度下，或者在热塑性树脂为无定形的情形中在低于玻璃化转变温度的温度下完成模制，以获得成形制品。也就是说通过执行所谓的冷压，来制造成形制品。[0180]具体来说，将预浸坯料冷却，并在执行合模并加压至目标压力的同时对预浸坯料在模具内进行压力模制，以完成模制。也就是说，在进行热交换的同时对预浸坯料加压来对其进行模制，将预浸坯料在热塑性树脂为结晶体的情形中冷却至低于熔点的温度，或者在热塑性树脂为无定形的情形中冷却至低于玻璃化转变温度的温度。然后，将模具打开以获得成形制品。对于模具的冷却方法没有特别限制，但是可以通过例如使冷却介质在模具内的温度控制线路中流动的方法来适当地冷却模具。
[0181](时间和压力)
[0182]在模制步骤中，用于达到目标压力的时间优选地为I秒至10秒。目标压力优选地为3MPa至lOOMPa，更优选地为5MPa至40MPa。
[0183]实施例
[0184]后文中，将参考实施例对本发明进行更详细地描述，但是不发明不限于这些实施例。
[0185](I)无序毡中增强纤维束(A)的分析
[0186]获得毡中增强纤维束(A)相对于增强纤维的总量的比率的方法如下。
[0187]将无序毡切割成约IOOmmXlOOmm的尺寸，并测量厚度(Ta)和重量(Wa)。
[0188]用镊子将纤维束从切割的毡中全部抽出，并将纤维束按照厚度进行分类。在本实施例中，使用每约0.2mm的 厚度单位进行分类。
[0189]在每次分类中，测量并记录所有纤维束的长度(Li)和重量(Wi)以及纤维束的数量(I)。一些小得无法用镊子抽出的纤维束，最后作为整体称重(Wk)。对于重量测量来说，使用能够测量至l/1000g的天平。特别是，当增强纤维是碳纤维时，或者当平均纤维长度短时，由于其纤维束的重量轻，测量变得困难。在这样的情形中，将多个分类的纤维束作为整体称重。
[0190]在测量后进行下列计算。通过下列公式，由所使用的增强纤维的细度(F)获得每个纤维束中的纤维数量(Ni )。
[0191]纤维数量(Ni)=Wi/ (LiXF)
[0192]增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)通过下式获得。
[0193]Ν=ΣΝ?/Ι
[0194]每个增强纤维束的体积(Vi)以及增强纤维束(A)相对于全部增强纤维的比率(VR)，使用所使用的增强纤维的比重(P )，通过下列公式来获得:
[0195]Vi=Wi/P
[0196]VR=XVi/VaX100
[0197]在这里，Va表示切割的毡的体积，并且Va=IOOX 100 X Ta。
[0198](2)成形制品中增强纤维束(A)的含量
[0199]成形制品中增强纤维束(A)的含量，在500°C烘箱中处理约I小时以除去树脂后，以与无序毡中相同的方式进行测量。
[0200](3)成形制品中纤维的取向(纤维的各向同性)
[0201]在成形制品模制后，在成形制品的任意方向和与其垂直的方向上进行拉伸试验以测量拉伸模量。在拉伸模量的测量值中，计算用较大值除以较小值获得的比率(Εδ )，以确定纤维的取向程度。当拉伸模量的比率接近I时，材料的各向同性出色。[0202](4)成形制品和无序毡中包含的增强纤维的平均纤维长度(La)
[0203]通过使用小型放大镜将随机抽取的100根增强纤维的长度测量并记录至Imm的单位，来获得无序毡中包含的增强纤维的平均纤维长度(La)。由增强纤维的所有测量的长度(Li),通过下式获得平均纤维长度(La)。
[0204]通过在500°C烘箱中处理约I小时以除去树脂后，使用小型放大镜将随机抽取的100根增强纤维的长度测量并记录至Imm的单位，来获得成形制品中包含的增强纤维的平均纤维长度(La)。由增强纤维的所有测量的长度(Li)，通过下式获得平均纤维长度(La)。
[0205]平均纤维长度(La) =SLi/100
[0206]( 5 )成形制品的外观
[0207]成形制品的外观通过目测观察、光学显微镜和手触摸来评价，并根据下面的评价判据，对增强纤维未被树脂充分浸溃的(干燥)部分、皱折和裂纹进行评价。
[0208]O (良好):没有发现外观的特别缺陷
[0209]Δ (有缺陷):发现轻微干燥部分或皱折
[0210]X (有严重缺陷):发现许多干燥部分或皱折，或证实有裂纹。
[0211](6)成形制品的翘曲
[0212]通过目测观察和手触摸，根据下述评价判据来评价成形制品的翘曲。
[0213]〇(良好):没有发现翘曲
[0214]Λ (有缺陷):观察到轻微翘曲
[0215]X (有严重缺陷):显著翘曲
[0216](7)可模制性
[0217]根据下述评价判据，通过观察成形制品的形状来评价可成型性。
[0218]〇(良好):纤维增强复合材料填充至末端，并且没有发现缺陷
[0219]Λ (有缺陷):局部发现缺陷或缺点
[0220]X (有严重缺陷):许多缺陷或缺点[0221 ] (8)成形制品的厚度波动
[0222]使用千分尺测量整个获得的成形制品的10个位置的厚度，以获得厚度的(算术)平均值和标准偏差。使用测量到的10个位置的厚度值中的最小值和最大值以及厚度的平均值，来计算分别由下式(6)和(7)定义的“最小厚度值波动”和“最大厚度值波动”，然后确定成形制品的厚度波动满足平均值±10%的范围。
[0223]最小厚度值波动(％)
[0224]=IOOX [(最小厚度值-平均厚度值)/平均厚度值](6)
[0225]最大厚度值波动(％)
[0226]=IOOX [(最大厚度值-平均厚度值)/平均厚度值](7)
[0227](9)预浸坯料的空隙率
[0228]通过使用光学显微镜观察样品的截面，并用存在空隙的面积除以用于观察的样品的截面积，来计算预浸坯料的空隙率。每个样本进行η=5次观察，并将平均值设为样本的空隙率。
[0229]<实施例1>
[0230][无序毡的制造][0231]使用由TOHO TENAX C0.，Ltd制造的碳纤维“Tenax”(注册商标)STS40-24KS (平均纤维直径为7 μ m，纤维宽度为10mm，抗张强度为4，OOOMPa)作为增强纤维。在开纤的同时将碳纤维切割成20mm的长度，然后以300g/min的碳纤维供应量导入到锥形管中。在锥形管内，以450m/sec的风速向碳纤维喷射空气以使纤维束被部分开纤，并且将部分开纤的纤维束喷撒在能够在XY方向上移动的台子上，所述台子设置在锥形管的出口下方，并在同时通过吹风机从台子底下进行抽吸。
[0232]将作为基质树脂的聚酰胺6树脂(A1030,由Unitika Limited制造)以360g/min的速率供应到锥形管中，并与碳纤维同时进行喷撒，以获得厚度为7.5mm的无序毡，在所述无序毡中平均纤维长度为20mm的碳纤维与PA6混合。
[0233]在获得的无序毡中，增强纤维的单位面积纤维重量为370g/m2。在获得的无序毡中，当研究增强纤维束(A)的比率与纤维平均数量(N)时，由式(I)定义的临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束(A)相对于纤维总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束(A)中纤维平均数量(N)为240。无序毡的制造条件和测量/评价结果显示在表1中。
[0234]表1
[0235]
【权利要求】
1.一种用于制造由纤维增强复合材料构成的成形制品的方法，该方法包括: 1)获得预浸坯料的预浸坯料制备步骤，在该预浸坯料制备步骤中，将包含平均纤维长度为5mm至IOOmm的增强纤维和热塑性树脂的无序毡，在所述热塑性树脂为结晶体的情况下加热至熔点以上并低于热分解温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下加热至玻璃化转变温度以上并低于热分解温度的温度，以便用所述热塑性树脂浸溃所述无序租； 2)预浸坯料布置步骤，在该预浸坯料布置步骤中，将所述预浸坯料布置在模具中，使得由式(3)表示的装料比为50%以上并且100%以下，将所述预浸坯料在所述热塑性树脂为结晶体的情况下设定在所述熔点以上并低于所述热分解温度的所述温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下设定在所述玻璃化转变温度以上并低于所述热分解温度的所述温度，所述模具在所述热塑性树脂为结晶体的情况下被控制在低于所述熔点温度的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下被控制在低于所述玻璃化转变温度的温度；以及 3)模制步骤，在该模制步骤中，在所述模具中对所述预浸坯料加压，并且同时，在所述热塑性树脂为结晶体的情况下在低于所述熔点的温度下，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下在低于所述玻璃化转变温度的温度下，完成所述模制，以获得所述成形制品， 其中，所述无序毡包含以25g/m2至10000g/m2的单位面积纤维重量大致二维随机取向的所述增强纤维， 所包含的由临界单纤维数以上的所述增强纤维构成的增强纤维束(A)的量，相对于所述无序毡中所述增强纤维的总量为20Vol%以上并低于99Vol%，所述临界单纤维数由式(I)定义，并且 所述增强纤维束(A)中的所述增强纤维的平均数量(N)满足式(2): 临界单纤维数=600/D (I)`
0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2) 其中，在式(I)和式(2 )中，D表示单增强纤维的平均纤维直径(μ m)， 装料比(％) =IOOX [基材面积(mm2) /模具腔投影面积(mm2) ] (3) 其中，在式(3)中，基材面积表示所有所述布置的预浸坯料在拔模方向上的投影面积，并且 模具腔投影面积表示在所述拔模方向上的投影面积。
2.根据权利要求1所述的方法， 其中，相对于100质量份的所述增强纤维，所述无序毡中的所述热塑性树脂的含量为50质量份至1，000质量份。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其中，在所述预浸坯料布置步骤中，将所述模具的温度在所述热塑性树脂为结晶体的情况下控制到所述熔点-200°C以上并且所述熔点-10°C以下的温度，或者在所述热塑性树脂为无定形的情况下控制到所述玻璃化转变温度-200°C以上并且所述玻璃化转变温度-10°C以下的温度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法， 其中，在所述预浸坯料布置步骤中，将所述预浸坯料布置成使得由式(4 )表示的总面积装料比为30%至100%:总面积装料比(％) =100 X [总基材面积(mm2) /总模具腔面积(mm2) ] (4) 其中，在式(4)中，总基材面积表示从所有水平展开的所述预浸坯料的投影面积中减去层叠或重叠部分的面积而获得的面积，并且总模具腔面积表示模具腔表面的总面积。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法， 其中，在所述预浸坯料布置步骤中，将多个所述预浸坯料的末端重叠。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法， 其中，所述增强纤维的所述平均纤维长度为IOmm至30mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法， 其中，所述模具具有0.01mm至0.1mm的末端间隙，并且 所述模具能够被密封。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法， 其中，所述预浸坯料的空隙率为0%至30%。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法， 其中在模制所述预浸坯料时，用于对所述预浸坯料加压的压力为3MPa至lOOMPa。
10.一种成形制品，该成形制品通过权利要求1至9任一项的方法来获得， 其中，在任意方向和与其垂直方向上的拉伸模量中，用较大拉伸模量除以较小拉伸模量获得的比率(Ε δ )为1.0至1.3。
【文档编号】B29C70/12GK103582556SQ201280026560
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】谷口路治, 荒川源臣, 長倉裕規, 新井司, 小畑昭彦 申请人:帝人株式会社