热塑性树脂涂布增强纤维复合丝、该复合丝的制造方法、连续纤维增强树脂成型体、复合材料成型体的制造方法与流程

文档序号:22242036发布日期:2020-09-15 19:55阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种热塑性树脂涂布增强纤维复合丝,其是将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝,其特征在于,设该复合丝的截面处的该连续增强纤维的合计面积为a(μm2)、并且设该复合丝中的该连续增强纤维的束的占有面积为b(μm2)时,由下述式表示的致密指数为0.45以上,

致密指数=a/b。

2.一种复合丝,其是将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的单丝状的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝,其特征在于,该复合丝的表面粗糙度为0.25μm以下。

3.如权利要求1或2所述的复合丝,其中,该复合丝的偏心率为12%以下,所述偏心率为将所述复合丝的任意截面处的复合丝的面积重心与该复合丝中的连续增强纤维的束的面积重心的距离除以复合丝的当量圆半径而得到的值。

4.一种复合丝,其是将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝,其特征在于,该热塑性树脂由2种以上的树脂构成。

5.如权利要求1~4中任一项所述的复合丝,其是将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝,其特征在于,该热塑性树脂由2种以上的树脂构成。

6.如权利要求5所述的复合丝,其中,所述热塑性树脂形成微相分离结构。

7.如权利要求4~6中任一项所述的复合丝,其中,作为大于50重量%的主成分的热塑性树脂的熔点与作为副成分的热塑性树脂的熔点之差为20℃~170℃。

8.如权利要求1~7中任一项所述的复合丝,其中,在所述连续增强纤维的束的内部实质上不存在该热塑性树脂。

9.一种卷丝体,其由权利要求1~8中任一项所述的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝构成。

10.一种布帛,其由权利要求1~8中任一项所述的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝构成。

11.一种编带,其是权利要求1~8中任一项所述的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝的编带。

12.一种热塑性树脂涂布增强纤维复合丝的制造方法,其包括下述工序:

准备热塑性树脂供给装置的工序,该装置在其前端具备模头,该模头具备孔a以及孔b,该孔b的开孔面积与该孔a的开孔面积相同或更大,并且该孔b与该孔a呈同心圆状配置;

包覆工序,使作为复丝的连续增强纤维的束以规定的张力通过所述孔a和所述孔b,并且在规定的压力下从该孔b供给来自所述热塑性树脂供给装置的熔融热塑性树脂,利用该热塑性树脂包覆该连续增强纤维的束的外周;以及

冷却卷取工序,将利用熔融热塑性树脂进行了包覆的连续增强纤维的束冷却,对其进行卷取。

13.如权利要求12所述的方法,其中,所述连续增强纤维为玻璃纤维或碳纤维。

14.如权利要求12或13所述的方法,其中,在所述连续增强纤维的束的通过方向上,使所述模头中的孔a的出口端与孔b的入口端之间的距离为规定值,从而使该模头内存在规定容量的熔融树脂积存物。

15.如权利要求12~14中任一项所述的方法,其中,所述孔a的截面积相对于所述连续增强纤维最紧密填充时的所述连续增强纤维的束的截面积为101%~1000%。

16.如权利要求12~15中任一项所述的方法,其中,所述孔b的截面积相对于所述孔a的截面积为100%~1000%。

17.如权利要求12~16中任一项所述的方法,其中,所述连续增强纤维的所述规定的张力为0.01n~100n。

18.如权利要求12~17中任一项所述的方法,其中,通过张力控制装置对所述规定的张力进行调整,所述张力控制装置在所述连续增强纤维的束的通过方向上配置于所述孔a的前面。

19.如权利要求12~18中任一项所述的方法,其中,通过引导装置将所述增强纤维的束引导至所述孔a中,所述引导装置在所述连续增强纤维的束的通过方向上配置于所述孔a的前面。

20.如权利要求12~19中任一项所述的方法,其中,所述热塑性树脂涂布增强纤维复合丝的下降率为0%~50%。

21.如权利要求12~20中任一项所述的方法,其中,所述孔b的表面温度比所述热塑性树脂的熔点高0℃~100℃。

22.如权利要求12~21中任一项所述的方法,其中,所述模头或者该模头与热塑性树脂供给装置之间的树脂压为0.01mpa~50mpa。

23.如权利要求12~22中任一项所述的方法,其中,通过以下的运转开始步骤开始运转:

(1)使连续增强纤维的束以800m/分钟以下的速度通过所述孔a和孔b;

(2)以涂布后的增强纤维复合丝的连续增强纤维不会露出的吐出量从所述孔b供给热塑性树脂;

(3)确认在连续增强纤维的束的外周包覆了树脂后,一边调整热塑性树脂的吐出量一边提高作为最终生成物的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝的卷取速度(m/分钟),以使得涂布后的增强纤维复合丝的连续增强纤维不会露出。

24.如权利要求23所述的方法,其中,所述运转开始步骤在所述(3)的步骤之后进一步包括下述步骤:

(4)开始强制冷却。

25.如权利要求4~8中任一项所述的复合丝的制造方法,其中,该方法包括下述工序:

准备作为复丝的连续增强纤维的束的工序;

准备2种以上的热塑性树脂混合而成的树脂粒料的工序;以及

将所述树脂粒料供给至熔融挤出机中,将熔融的热塑性树脂混合物包覆在所述连续增强纤维的束的外周的工序。

26.如权利要求4~8中任一项所述的复合丝的制造方法,其中,该方法包括下述工序:

准备作为复丝的连续增强纤维的束的工序;

准备2种以上的热塑性树脂的各树脂粒料的工序;以及

将所述2种以上的各树脂粒料干混后供给至熔融挤出机中,将熔融的热塑性树脂混合物包覆在所述连续增强纤维的束的外周的工序。

27.一种连续纤维增强树脂成型体,其含有大致圆形截面的连续增强纤维和2种以上的热塑性树脂,其特征在于,

在与该连续增强纤维的长度方向正交的截面中的1根该连续增强纤维与该热塑性树脂之间的极界面中,在距离该连续增强纤维的周边部为1根该连续增强纤维的半径的十分之一的周边外侧区域内,该2种以上的热塑性树脂中以树脂区域的整体计占有比例最高的树脂以外的树脂的占有比例高于该以树脂区域的整体计占有比例最高的树脂的占有比例,在该周边外侧区域以外的树脂区域内,该2种以上的热塑性树脂中该以树脂区域的整体计占有比例最高的树脂以外的树脂均匀地分散或混合。

28.如权利要求27所述的连续纤维增强树脂成型体,其中,所述2种以上的热塑性树脂中,以树脂区域的整体计占有比例最高的树脂为熔点最高的树脂。

29.如权利要求27或28所述的连续纤维增强树脂成型体,其中,所述2种以上的热塑性树脂的混合物的熔点与所述2种以上的热塑性树脂中以树脂区域的整体计占有比例最高的树脂的熔点实质上相同。

30.如权利要求27~29中任一项所述的连续纤维增强树脂成型体,其中,所述2种以上的热塑性树脂的混合物的升温熔解峰值温度与降温结晶峰值温度之差小于所述2种以上的热塑性树脂中以树脂区域的整体计占有比例最高的树脂的升温熔解峰值温度与降温结晶峰值温度之差。

31.如权利要求27~30中任一项所述的连续纤维增强树脂成型体,其中,树脂含浸率为99%以上。

32.一种具有三维形状的复合材料成型体的制造方法,其包括下述工序:

使用将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝作为成型基材的工序。

33.一种复合材料成型体的制造方法,其包括下述工序:

对于将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝和/或该复合丝的织物,将其在常温下作为成型基材插入到模具内、或者作为预先加热过的成型基材插入到模具内的工序;

根据需要在插入成型基材后使用来自该模具的热源以外的手段进行预加热的工序;

升温-关闭工序,将该模具关闭后将该模具的型腔面升温至该热塑性树脂的流动温度以上,或者将该模具的型腔面升温至该热塑性树脂的流动温度以上之后将该模具关闭;

冷却-脱模工序,将该模具的型腔面冷却至该热塑性树脂的流动温度以下,接着打开该模具,将成型品脱模。

34.一种复合材料成型体的拉拔成型方法,其包括下述工序:

准备成型基材的工序,该成型基材从由将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝以及该复合丝的机织物、针织物和编带组成的组中选择;以及

成型工序,使该成型基材依次通过该热塑性树脂的流动温度以上的加热熔融赋形部内的加热模具、以及低于该流动温度的冷却固化部内的冷却模具,得到成型体。

35.如权利要求32所述的方法,其中,所述复合材料成型体中的连续增强纤维束的直线率为90%以上。

36.如权利要求32或35所述的方法,其中,所述具有三维形状的复合材料成型体具有具备基盘部和立壁部的结构。

37.如权利要求32、35以及36中任一项所述的方法,其中,所述立壁部是位于所述基盘部的端部的侧壁部,设该基盘部与该侧壁部所形成的内角为d°、设跨越该基盘部和该侧壁部的连续增强纤维的连续性为e%时,满足e(%)>2d(°)-150、且d(°)≧90°。

38.如权利要求33所述的方法,其中,所述升温工序中的热塑性树脂的流动温度以上的时间(t分钟)与所述复合材料成型体中的该热塑性树脂的含浸率(i≦100%)满足下述式(2):

含浸率(i)>0.2×t+97.4···式(2)。

39.如权利要求34所述的方法,其中,所述成型基材为编带,在所述成型工序中,在该编带的中心部设置芯棒。


技术总结
本发明提供一种热塑性树脂涂布增强纤维复合丝、该复合丝的制造法方法、连续纤维增强树脂成型体、复合材料成型体的制造方法,其在成型时的树脂含浸性优异,即使在短时间的成型中也能够制造出高物性的成型品,进而作为丝条的柔软性优异,织造、编织中的处理性也优异。

技术研发人员:小松原义彰;秋山努;安田和治;荒谷悠介
受保护的技术使用者:旭化成株式会社
技术研发日:2019.03.04
技术公布日:2020.09.15
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