碳纖維復合材料制造技術

本發明專利技術涉及一種碳纖維復合材料，其特征在于，由碳纖維和熱塑性樹脂形成，Mn/(Ln×D)為8.5×10-1(mg/mm2)以上的碳纖維束(1)相對于碳纖維總重量的比例Y在30≤Y＜90(wt％)的范圍內，碳纖維束(1)的Mn/Ln的平均值X在1.1×10-2≤X≤8.1×10-2(mg/mm)的范圍內，并且，Y滿足Y≥100X+30。此處，Mn：碳纖維束重量，Ln：碳纖維的纖維長度，D：碳纖維的纖維直徑。可得到能夠同時實現高流動性與機械特性、機械特性的變動也小、碳纖維對肋等精細部位的追隨性也優異的碳纖維復合材料。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】碳纖維復合材料
本專利技術涉及碳纖維復合材料，特別是涉及在使用該碳纖維復合材料制備成型品的 情況下能夠同時實現高的流動性與機械特性的碳纖維復合材料。
技術介紹
由碳纖維和熱塑性樹脂形成的碳纖維復合材料被用于各種成型品的制備，一直以 來，提出了各種以制備的成型品的高機械特性、制備時的良好流動性為目標的方案。例如在 專利文獻1中提出了如下復合材料，即，將碳纖維復合材料中特定碳纖維束相對于纖維總 量的比例控制在低水平，且使該特定碳纖維束中的平均纖維數為特定范圍的復合材料。 但是，關于如該專利文獻1所記載那樣的、碳纖維復合材料中的碳纖維束細、束的 比例低、碳纖維開纖了的碳纖維復合材料，雖然使用它們制備的成型品的機械特性優異，但 成型時的流動性低，成型性差。其原因在于，由于作為增強纖維的碳纖維充分分散，所以應 力難以集中，雖然碳纖維的增強效果得以充分發揮，但碳纖維彼此交叉制約了相互的活動 而變得難以活動。 另一方面，在專利文獻2中提出了如下復合材料，S卩，將碳纖維復合材料中與上述 相同的特定碳纖維束相對于纖維總量的比例設定為較高水平，并使該特定碳纖維束中的平 均纖維數為另外的特定范圍的復合材料。但是，關于如該專利文獻2所記載的那樣的、碳纖 維束粗、束的比例高的碳纖維復合材料，雖然使用它們制備成型品時的流動性高，成型性優 異，但碳纖維對肋、精細形狀的成型追隨性差，機械特性低，變動也大。其原因在于，由于碳 纖維束粗，所以碳纖維對精細部件的隨性差，應力易集中在碳纖維的端部，但碳纖維因未形 成網絡而易活動。 專利文獻1 :日本特開2011-178890號公報 專利文獻2 :日本特開2011-178891號公報
技術實現思路
因此，本專利技術的課題在于，提供一種上述那樣的以往的碳纖維復合材料無法達成 的、能夠同時實現高流動性與機械特性、其機械特性的變動也小、碳纖維對肋等精細部位的 追隨性也優異的碳纖維復合材料。 為了解決上述課題，本專利技術所涉及的碳纖維復合材料的特征在于，由碳纖維和熱 塑性樹脂形成，MrV(LnXD)為8. SXKTOng/mm2)以上的碳纖維束（1)相對于碳纖維總重量 的比例Y在 30 ^ Y < 90 (wt% ) 的范圍內，碳纖維束⑴的Mn/Ln的平均值X在 1. 1 X 10 2 < X < 8. 1 X 10 2 (mg/mm) 的范圍內，并且，所述Y滿足 Y 彡 100X+30。 Μη :碳纖維束重量； Ln:碳纖維的纖維長度； D:碳纖維的纖維直徑； 對于這樣的本專利技術的碳纖維復合材料而言，通過滿足上述本專利技術所特定的范圍， 如下述的實施例的結果所示那樣，在使用其進行成型時可以得到高的流動性，同時可以實 現成型品的高機械特性，該機械特性的變動也小，可以展現出碳纖維對例如肋等精細部位 的優異的追隨性。 對于上述本專利技術的碳纖維復合材料，為了更確實地實現高的流動性與機械特性的 并存，上述碳纖維束（1)的Mn/Ln的平均值X優選在 1. 5ΧΚΓ2 彡 X 彡 5. 5Xl(T2(mg/mm) 的范圍內。 此外，為了更確實地實現高的流動性與機械特性的并存，上述碳纖維束（1)的構 成束的纖維根數x n = MrV(LnXF)的標準偏差σ優選在50彡σ彡400的范圍內。需說 明的是，F為碳纖維纖度，對于纖維根數\和標準偏差 〇的計算方法，在后文中進行敘述。 另外，特別是為了更確實地實現碳纖維對肋等精細部位的優異的追隨性，上 述碳纖維束（1)優選由在25°C時的懸垂值/彎曲剛度（cmAPa· cm4))在3.5Χ103? 9.0X103(CIV(Pa*cm 4))的范圍內的碳纖維束形成。需說明的是，對于懸垂值等的測定方 法，在后文中進行敘述。 另外，特別是為了更確實地實現高的流動性，上述碳纖維束（1)中的碳纖維的纖 維長度Ln優選在5?25mm的范圍內。 另外，特別是為了更確實地實現高的流動性與機械特性的并存，上述碳纖維束（1) 相對于碳纖維總重量的比例Y優選在 40 ^ Y ^ 65 (wt% ) 的范圍內。 此外，為了在實現高的機械特性的同時更確實地實現良好的流動性，構成上述碳 纖維束（1)的碳纖維的單絲彎曲剛度優選在1.0 ΧΚΓ11?2.8 ΧΚΓ11 (Pa· m4)的范圍內。 此外，為了在穩定地實現高的機械特性的同時實現良好的流動性，所述碳纖維復 合材料中的碳纖維集合體優選由通過梳棉工序而得到的碳纖維無紡布形成。 另外，由于容易制備具有碳纖維的利用率、厚度不同的部分的成型品，所以所述碳 纖維復合材料優選由使熱塑性樹脂含浸在所述碳纖維集合體中所得的可沖壓片材形成。 這樣，根據本專利技術的碳纖維復合材料，可以提供能夠同時實現高流動性與機械特 性、機械特性的變動也小、碳纖維對精細部位的追隨性也優異的碳纖維復合材料。 【附圖說明】 [圖1]是表示梳棉裝置的一例的結構簡圖。 [圖2]是表示肋成型試驗的情形的結構簡圖。 [圖3]是表示懸垂值測定方法的測定裝置的結構簡圖。 【具體實施方式】 以下，對于本專利技術，與實施例、比較例一同詳細地進行說明。 首先，對于本專利技術中使用的碳纖維無特殊限定，可以使用高強度、高彈性模量的碳 纖維，可以使用它們中的1種或合用2種以上。其中，可以列舉出PAN系、浙青系、人造絲系 等碳纖維。從得到的成型品的強度與彈性模量的均衡性的觀點出發，進一步優選PAN系碳 纖維。碳纖維的密度優選為1. 65?1. 95g/cm3,進一步更優選為1. 70?1. 85g/cm3。密度 過大的碳纖維有得到的碳纖維增強塑料的輕質性能變差的情況，密度過小的碳纖維有得到 的碳纖維增強塑料的機械特性變低的情況。 另外，從生產能力的觀點出發，碳纖維優選為束，優選束中的單絲數較多。對于 制成碳纖維束的情況的單絲數，可以在1000?350,000根的范圍內使用，特別優選在 10, 000?100, 000根的范圍內使用。 碳纖維的單絲彎曲剛度優選在1. 0ΧΠΓ11?2. 8Xl(TnPa ·πι4的范圍內，更優選為 1. 0ΧΚΓ11?1. 5Xl(TnPa · m4。通過使單絲彎曲剛度在上述范圍內，在下述的制備碳纖維 集合體的工序中可以使得到的碳纖維集合體的品質穩定。 另外，為了提高碳纖維與基體樹脂的粘接性等，優選對碳纖維進行表面處理。作為 表面處理的方法，有電解處理、臭氧處理、紫外線處理等。另外，為了防止碳纖維的起毛、或 提高碳纖維的集束性、或提高碳纖維與基體樹脂的粘接性等，也可以對碳纖維賦予上漿劑。 作為上漿劑，無特殊限定，可以使用具有環氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能團的化合 物，可以使用它們中的1種或合用2種以上。 此外，作為上漿處理，為如下處理方法：使通過通常公知的表面處理工序和水洗工 序等而得到的被水潤濕的含水率為20?80重量％左右的水潤濕碳纖維束干燥后，附著含 有上漿劑的液體（上漿液）的處理方法。 作為上漿劑的賦予方法無特殊限定，例如有如下方法：通過輥浸漬于上漿液中的 方法，與附著有上漿液的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種碳纖維復合材料，其特征在于，由碳纖維和熱塑性樹脂形成，Mn/(Ln×D)為8.5×10?1(mg/mm2)以上的碳纖維束(1)相對于碳纖維總重量的比例Y在30≤Y＜90(wt％)的范圍內，碳纖維束(1)的Mn/Ln的平均值X在1.1×10?2≤X≤8.1×10?2(mg/mm)的范圍內，并且所述Y滿足Y≥100X+30，Mn：碳纖維束重量，Ln：碳纖維的纖維長度，D：碳纖維的纖維直徑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.02.09 JP 2012-0262181. 一種碳纖維復合材料，其特征在于，由碳纖維和熱塑性樹脂形成，MrV(LnXD)為 S.SXKTHmg/mm2)以上的碳纖維束（1)相對于碳纖維總重量的比例Y在 30. Y < 90 (wt% ) 的范圍內，碳纖維束（1)的Mn/Ln的平均值X在 1. 1 X 10 2 ^ X ^ 8. 1 X 10 2 (mg/mm) 的范圍內，并且所述Y滿足 Y 彡 100X+30， Μη :碳纖維束重量， Ln :碳纖維的纖維長度， D :碳纖維的纖維直徑。2. 如權利要求1所述的碳纖維復合材料，其中，所述碳纖維束（1)的Mn/Ln的平均值X 在 1. 5 X 10 2 < X < 5. 5 X 10 2 (mg/mm) 的范圍內。3. 如權利要求1或2所述的碳纖維復合材料，其中，所述碳纖維束（1)的構成束的纖維 根數乂11 = 11^仏1^?)的標準偏差〇在50彡〇彡400的范圍內， F:碳纖維的纖度。4. ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：三好且洋，嶋田剛司，橋本貴史，小原徹也，飯塚智規，中島省二，
申請(專利權)人：東麗株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP