热塑性树脂增强片材及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及适于得到具有三维形状的热塑性树脂复合材料成型品的片材，具体而言，涉及使由热塑性树脂材料构成的基布附着于增强纤维片材而得的热塑性树脂增强片材及其制造方法，所述增强纤维片材是将碳纤维等增强纤维排列整齐并形成片状的增强纤维片材。
【背景技术】
[0002]纤维增强复合材料是组合纤维材料和基质材料而成的材料，因此是轻量且刚性高、能够进行多种功能设计的材料，被应用于航空航天领域、运输领域、土木建筑领域、运动器具领域等广泛领域。目前，使碳纤维或玻璃纤维等增强纤维材料与热固化性树脂材料组合而成的纤维强化塑料材料成为主流。但是，从可回收性、短时间成型性、成型品的耐冲击特性提高等优点方面考虑，基质树脂使用热塑性树脂材料的成型品开发今后会增加。
[0003]另一方面，为了在得到成型品时易于成型且削减成型成本，使用增强纤维材料的增强方向成为多轴而层叠的多轴增强片材的成型品及成型方法受到关注。由此，组合增强纤维材料和热塑性树脂材料而成的片材、特别是组合增强纤维材料沿多轴层叠的多轴增强片材和热塑性树脂材料而成的片材、以及该片材带来的高品质、短时间且低成本的成型品制造受到期待。
[0004]作为组合增强纤维材料和热塑性树脂材料而成的片材，例如，专利文献I中记载有，将带状的强化纤维的纤维束(卜々)和与其同宽度的带状基质树脂层重叠、并在接合部进行接合而成的预浸料带，基质树脂层是在纤维强化热塑性树脂制品中由成为基质的树脂构成的带状的层，其形态可以列举膜、无纺布、织布、纤维束等。另外，专利文献2中记载有如下内容:热塑性树脂增强片材通过使热塑性树脂片材利用粘接用热塑性树脂材料附着于增强纤维片材的一面而构成，所述增强纤维片材是多个增强纤维通过施胶剂等集束而成的增强纤维束沿宽度方向多根排列整齐成为片状而得的增强纤维片材，所述粘接用热塑性树脂材料是在低于热塑性树脂片材的熔融温度的温度下熔融或软化的粘接用热塑性树脂材料。通过将热塑性树脂增强片材层叠，利用粘接用热塑性树脂材料使各层的热塑性树脂增强片材粘接一体化，由此得到热塑性树脂多层增强片材。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开平6 - 322160号公报
[0008]专利文献2:日本特开2008 - 221833号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]上述的专利文献中，记载了将增强纤维材料及热塑性树脂片材重合而构成热塑性树脂增强片材。增强纤维材料是将碳纤维等增强纤维进行开纤处理而形成片状来使用，凭借开纤处理技术的进展，能够均匀、宽幅地形成开纤后的片材，且厚度为增强纤维的单丝直径的10倍以下。例如，增强纤维的单丝直径为0.005?0.007mm时，增强纤维片材的厚度成为0.05?0.07mm以下。因此，正在寻求使用薄且宽幅地形成的增强纤维片材来制造热塑性树脂增强片材。
[0011]制造复合材料成型品时，设定纤维体积含有率(以下，简称为“Vf值”)来进行，在上述的薄且宽幅地形成的增强纤维片材中，每单位面积克重(每单位面积的纤维重量)变小，因此为了设定为规定的Vf值，需要对应于增强纤维片材地减小热塑性树脂片材的每单位面积的重量。因此考虑配合着增强纤维片材的厚度变薄而薄且宽幅地形成热塑性树脂片材，但使热塑性树脂片材在0.1mm以下均匀、宽幅且薄地形成是难以量产化的。
[0012]另外，在这样薄且宽幅地形成的增强纤维片材的一面附着热塑性树脂片材时，增强纤维片材几乎没有伸缩，但由于热塑性树脂片材容易伸缩，得到的热塑性树脂增强片材变得卷曲，从而变得难以处理。
[0013]因此，本发明的目的在于提供容易与Vf值对应且无卷曲的热塑性树脂增强片材及其制造方法。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]本发明的热塑性树脂增强片材具备:多个增强纤维沿规定方向被排列整齐并形成片状且每单位面积克重为80g/m2以下的增强纤维片材、由纤度为5.6旦?84旦的热塑性树脂纤维材料构成且每单位面积克重为5g/m2?90g/m 2的基布、和在低于所述基布的熔融温度的温度下熔融或软化、且使所述增强纤维片材及所述基布离散地附着的粘接用热塑性树脂材料。此外，所述基布的气孔容积率为50%以上。此外，所述基布为编织料。此外，所述增强纤维片材的截面厚度设定为所述增强纤维的直径的10倍以内。此外，所述粘接用热塑性树脂材料的附着量在所述基布的每单位面积为lg/m2?10g/m2。此外，多片上述热塑性树脂增强片材层叠形成并被一体化。此外，所述热塑性树脂增强片材以所述增强纤维片材的被排列整齐的方向分别成为多轴的方式层叠。
[0016]本发明的热塑性树脂增强片材的制造方法包括:临时粘接工序:加热由纤度为5.6旦?84旦的热塑性树脂纤维材料构成且每单位面积克重为5g/m2?90g/m2的基布，并将在低于该基布的熔融温度的温度下熔融或软化的粉体状的粘接用热塑性树脂材料离散地临时粘接于该基布的表面；和附着工序:使多个增强纤维沿规定方向排列整齐并形成片状的增强纤维片材与所述基布抵接，使在低于所述基布的熔融温度的温度下加热而临时粘接后的所述粘接用热塑性树脂材料熔融，由此使所述增强纤维片材及所述基布附着。此夕卜，在所述临时粘接工序中，使所述粘接用热塑性树脂材料在所述基布的每单位面积以Ig/m2?10g/m2附着。
[0017]发明效果
[0018]本发明通过使用由热塑性树脂纤维材料构成的基布，能够与增强纤维片材对应地宽幅且薄地形成，且能够实现热塑性树脂材料的减量化，在使用薄且宽幅地形成的增强纤维片材时能够容易地进行与Vf值的对应。另外，由于增强纤维片材附着于容易发生伸缩变形及弯曲变形的具有柔软性的基布，因此能够得到以薄且宽幅的形态维持保证了笔直性的状态、且无卷曲等变形的热塑性树脂增强片材。
[0019]另外，通过使用由纤度为5.6旦?84旦的热塑性树脂纤维材料构成且每单位面积克重为5g/m2?90g/m2的基布，由此能够得到空隙多的薄基布，在层叠热塑性树脂增强片材而形成成型品时，内部的空气能够穿过基布容易地进行脱气，能够制造出几乎无空洞(空隙)的成型品。
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的实施方式所涉及的热塑性树脂增强片材的一部分的平面图。
[0021]图2是沿基布的玮度方向切断的示意截面图。
[0022]图3是与热塑性树脂增强片材的制造工序相关的说明图。
【具体实施方式】
[0023]以下，对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，以下说明的实施方式是实施本发明时优选的具体例，因此形成了技术性的各种限定，但本发明在以下的说明中，只要没有特别地明确记载限定本发明，则并非限定于这些方式。
[0024]图1是表示本发明的实施方式所涉及的热塑性树脂增强片材的一部分的平面图。热塑性树脂增强片材I是在增强纤维片材2的一面附着由热塑性树脂纤维材料构成的基布3而构成的，所述增强纤维片材2是多个增强纤维通过施胶剂等集束而成的增强纤维束沿宽度方向多根排列整齐并成为片状的增强纤维片材2。在该例中，基布3通过经编(r >匕一編)而编成，图2是沿基布3的玮度方向切断的示意截面图。基布3通过粘接用热塑性树脂材料4附着于增强纤维片材2而构成，所述粘接用热塑性树脂材料4在低于构成基布3的热塑性树脂纤维材料的熔融温度的温度下熔融或软化。需要说明的是，可以使基布3附着于增强纤维片材2的两面。此外，可以在基布3的两面附着增强纤维片材2而构成。
[0025]图1中，通过粘接用热塑性树脂材料4将增强纤维片材2和基布3粘接，从而以无法分散的方式进行一体化，由此使增强纤维片材2与基布3附着。S卩，不加热至基布3的熔融温度而使增强纤维片材2与基布3附着，因此增强纤维片材2的形态及基布3的形态被保持。
[0026]通过使用空隙多且每单位面积克重低的基布3，由此可以与热塑性树脂增强片材的Vf值相配合地实现与薄且每单位面积克重低的增强纤维片材对应的热塑性树脂材料的减量