预浸料坯基材、层合基材、纤维增强塑料、预浸料坯基材的制造方法及纤维增强塑料的制造方法
2019-11-22

预浸料坯基材、层合基材、纤维增强塑料、预浸料坯基材的制造方法及纤维增强塑料的制造方法

一种预浸料坯基材,其中,所述预浸料坯基材由单向排列的多根增强纤维与存在于该多根增强纤维间的基质树脂构成,该预浸料坯基材在其整个面上具有多条切口,所述切口具有横切所述增强纤维的方向,实质上全部的所述增强纤维被所述切口截断,被该切口截断的各增强纤维片段的长度L为10至100mm,所述预浸料坯基材的厚度H为30至300μm,所述预浸料坯基材中的所述增强纤维的纤维体积含有率Vf为45至65%。

将本发明的预浸料坯基材的该方案称为倾斜切口预浸料坯基材。 在本发明的预浸料坯基材中,优选在所述预浸料坯基材的表面上,所述各切口与所述增强纤维的排列方向所成的斜向角度Ob的绝对值为2至25°。将本发明的预浸料坯基材的该方案称为特定角度斜向切口预浸料坯基材。 本发明的预浸料坯基材中,优选所述各切口分别在所述预浸料坯基材的整个宽度上连续。将本发明的预浸料坯基材的该方案称为特定角度斜向连续切口预浸料坯基材。 本发明的预浸料坯基材中,优选所述各切口由具有一定长度的切口片段构成,将该切口片段在所述增强纤维的排列方向投影时在与所述增强纤维排列方向成直角的方向上的所述切口片段的投影长度Ws为30μπι至100mm,在所述增强纤维的排列方向上邻接的所述切口片段的几何形状彼此相同。将本发明的预浸料坯基材的该方案称为特定角度斜向定长切口预浸料坯基材。 本发明的预浸料坯基材中,优选所述各切口设置成直线状,所述各增强纤维片段的长度L实质上相等。将本发明的预浸料坯基材的该方案称为直线斜向切口预浸料坯基材。 本发明的层合基材是将多张预浸料坯基材层合且一体化得到的层合基材,所述预浸料坯基材是实质上单向排列的多根增强纤维与附着在该增强纤维上的基质树脂构成的,所述层合的预浸料坯基材的至少一部分是本发明的预浸料坯基材,所述层合的预浸料坯基材的所述增强纤维的排列方向由彼此不同的至少2个方向构成。 本发明的层合基材是将多张预浸料坯基材层合且一体化得到的层合基材,所述预浸料坯基材由实质上单向排列的多根增强纤维与附着在该增强纤维上的基质树脂构成,所述层合的预浸料坯基材的至少2张由彼此邻接的本发明的定长切口预浸料坯基材构成,该邻接的2张预浸料坯基材的所述增强纤维的排列方向彼此实质上相同,所述邻接的2张预浸料坯基材的所述切口片段在所述增强纤维的排列方向上的排列间隔相等,并且所述邻接的2张预浸料坯基材的一个浸料基材的所述切口片段的位置与另一个预浸料坯基材的所述切口片段的位置在所述增强纤维的排列方向上错开。 本发明的纤维增强塑料是由层合多层增强纤维层得到的层合体与基质树脂构成的纤维增强塑料,所述增强纤维层由实质上单向排列的增强纤维构成,所述增强纤维层的至少2层以所述增强纤维的排列方向彼此不同的状态被层合,纤维体积含有率Vf为45至65%,由所述增强纤维层的I层与附着在其上的所述基质树脂构成的纤维-树脂层的至少I层纤维-树脂层,在该层的整个面上,具有由不存在所述增强纤维、存在所述基质树脂或邻接层的所述增强纤维的区域构成的多个切口开口部,所述增强纤维被该切口开口部截断,被截断的增强纤维的增强纤维片段长度L为10至100mm,所述切口开口部在该层的表面上的表面积为该层的表面积的O.I至10%,该层的平均厚度He为15至300μm。 本发明的预浸料坯基材的制造方法包括下述工序:将多根增强纤维单向并丝,含浸基质树脂,准备预备预浸料还(preliminaryprepreg)的工序;将在棍外周面上螺旋状设置刀片的旋转刀片辊压接准备的预备预浸料坯,在所述预备预浸料坯中导入切断所述增强纤维的切口的工序。 本发明的纤维增强塑料的制造方法,使用本发明的层合基材,使成型模的所述层合基材的装料率为50至95%,将所述层合基材进行加压成型。 本发明的预浸料坯基材由相同方向排列的长度L为10至IOOmm的多个增强纤维片段与基质树脂构成,预浸料坯基材的厚度H为30至300μm,并且预浸料坯基材的增强纤维的体积含有率Vf为45至65%,因此,使用该预浸料坯基材成型纤维增强塑料时,伴随成型时基质树脂的流动,增强纤维片段也良好地流动。即,本发明的预浸料坯基材的增强纤维在成型纤维增强塑料时显示良好的流动性。结果,成型复杂形状的纤维增强塑料时可以具有对成型形状的良好的追随性。另外,成型的纤维增强塑料具有优异的力学物性、不均少的力学物性、优异的尺寸稳定性。附图说明图I是本发明的预浸料坯基材的一例的平面图。图2是本发明的预浸料坯基材所具有的切口图案的6例平面图。图3A是本发明的层合基材的一例的部分剖视平面图。图3B是图3A的A-A向截面图。图4A是表示本发明的层合基材的一例载置在模上的状态的纵截面图。图4B是说明成型压力作用于图4A所示的层合基材上时的层合基材的变形状态的纵截面图。图5是本发明的两面切口预浸料坯基材的一例的纵截面图。图6是本发明的倾斜切口预浸料坯基材的一例的纵截面图。图7是用于形成本发明的预浸料坯基材的切口的切口形成装置的一例的侧面简图。图8是用于形成本发明的倾斜切口预浸料坯基材的倾斜切口的切口形成装置的其他一例的侧面简图。图9是用于说明本发明的层合基材的一例的邻接的层的切口图案的位置关系的一例的本发明预浸料坯基材的一例的平面图。图10是本发明预浸料坯基材的其他一例的平面图。图11是本发明的预浸料坯基材的其他一例的平面图。图12是本发明的预浸料坯基材的另一其他例的平面图。图13是用于比较本发明预浸料坯基材的切口的切口图案的二个切口图案例的平面图。图14是在本发明预浸料坯基材上形成的切口图案的五个例子的平面图。图15A是由具有切口的预浸料坯基材构成的层合基材的一例的侧视图。图15B是图15A的A-A向截面图。图15C是说明成型压力作用于图15A所示的层合基材上时的层合基材的变形状态的侧视图。图15D是图15C的A-A向截面图。图16A是本发明的层合基材的一例的侧视图。图16B是图16A的A-A向截面图。图16C是说明成型压力作用于图16A所示的层合基材上时的层合基材的变形状态的侧视图。图16D是图16C的A-A向截面图。图17A是本发明层合基材的其他一例的侧视图。图17B是说明成型压力作用于图17A所示的层合基材上时的层合基材的变形状态的侧视图。图18是用于形成本发明预浸料坯基材的切口的切口形成装置的一例的侧视简图。图19A是用于制造本发明的预浸料坯基材的预备预浸料坯基材的排列与在被排列的预备预浸料坯基材上形成切口的切口形成装置的其他一例的平面简图。图19B是用于制造本发明预浸料坯基材的预备预浸料坯基材的排列与用于在被排列的预备预浸料坯基材上形成切口的切口形成装置的其他一例的平面简图。图20是本发明层合基材的其他一例的平面图。图21是在本发明的斜向切口预浸料坯基材中,从其上面及下面插入切口的两面切口预浸料坯基材的一例的纵截面图。图22是在本发明的斜向切口预浸料坯基材中,切口向预浸料坯基材的厚度方向倾斜的倾斜切口预浸料坯基材的一例的纵截面图。图23是本发明的带有附加树脂层的预浸料坯基材的一例的纵截面图。 符号说明 C:切口或切口片段 CA:增强纤维的切断装置 CE:增强纤维的切断端部 CO:切口的重复部分 CP:切口图案 CR:切口列 F:增强纤维 FP:纤维增强塑料(成型品) FS:增强纤维片段 H:预浸料坯基材的厚度 HD:水平方向 Hs:切口的切口深度 L:纤维片段的长度 La:邻接的切口在纤维排列方向上的距离 LB:层合基材 P:预浸料坯基材 RP:原料预浸料坯基材(预备预浸料坯基材) S:预浸料坯基材上面的纤维截断位置与下面纤维的截断位置之间的纤维排列方向上的距离 VD:垂直方向 W:切口片段在长度方向上的切口长度 Ws:切口片段的投影长度(切口长度) Θa:切口相对于预浸料坯基材厚度方向的倾斜角度 Θb:切口相对于预浸料还基材表面的纤维的排列方向的倾斜角度 43:树脂的流动方向 44:间隙(开口部) 62:倾斜切口预浸料坯基材上的增强纤维的截Θ断线具体实施方式 本发明人为了得到下述预浸料坯基材,即在成型增强纤维塑料时,具有增强纤维的良好的流动性、对复杂形状的成型追随性,所得的纤维增强塑料呈现优异的力学物性、不均少的力学物性、优异的尺寸稳定性,为此进行潜心研究,结果表明,作为预浸料坯基材,在特定基材中,即在由单向并丝的多根增强纤维与基质树脂构成的预浸料坯基材中,插入特定的切口图案,得到预浸料坯基材,根据需要将所得预浸料坯基材与由其他结构形成的基材一起层合,制成层合体,将所得层合体加压成型,由此一举解决了上述课题。 本说明书中所用的预浸料坯基材中,除在单向并丝的多根增强纤维片材或其他方案的多根增强纤维片材的增强纤维间的间隙中完全含浸基质树脂的预浸料坯基材之外,也包括下述树脂半含浸预浸料坯基材,所述树脂半含浸预浸料坯基材中,基质树脂由片状基质树脂片材构成,在形成片材的树脂未完全含浸在增强纤维间的间隙内的状态下,基质树脂片材与增强纤维一体化。树脂半含浸预浸料坯有时被称为半预浸料坯。 本发明的预浸料坯基材中,由于多根增强纤维单向并丝,所以层合多张预浸料坯基材时,通过控制层合基材间的纤维方向的取向,能设计成具有任意力学物性的成型体。需要说明的是,本说明书中,只要没有特别说明,纤维或包括纤维的用语(例如纤维方向等)中,所谓纤维,表示增强纤维。 本发明的预浸料坯基材是由实质上单向排列的多根增强纤维与附着在该增强纤维上的基质树脂构成的预浸料坯基材,该预浸料坯基材在其整个面上具有多条切口,所述切口具有横切所述增强纤维的方向,实质上所有所述增强纤维被所述切口截断,被该切口截断的各增强纤维片段的长度L为10至100mm,所述预浸料坯基材的厚度H为30至300μm,所述预浸料坯基材中的所述增强纤维的纤维体积含有率Vf为45至65%。 本发明的预浸料坯基材中的“实质上单向排列的多根增强纤维”的“实质上单向”,是指下述状态:注意任意纤维的某一部分时,在半径5mm以内存在的纤维组的90%以上的纤维,从偏离该任意纤维某一部分所具有的基准线、例如垂直线或水平线的角度(纤维角度)在±10°范围以内进行取向的状态。 本发明的预浸料坯基材的“实质上所有增强纤维被切口截断”中“实质上所有增强纤维”,是指未被切口截断的连续纤维排列的面积在预浸料坯基材的面积中所占的比例为5%以下。 关于本发明的预浸料坯基材,使用“排列的增强纤维”的用语与“并丝的增强纤维”的用语,但两者含义相同。 图I是本发明预浸料坯基材的一例的部分放大平面图。图I中,预浸料坯基材Pl由多根增强纤维Fl与附着在增强纤维Fl上的基质树脂(省略图示)构成。多根增强纤维Fl的长度方向(排列方向)是图I的垂直方向VD。多根增强纤维Fl实质上以单向、即垂直方向VD进行排列。与纤维Fl的长度方向(排列方向)成直角的方向为图I的水平方向HD。 预浸料坯基材Pl在其整个面上间隔具有多条切口Cl,所述切口Cl具有横切多根增强纤维Fl的方向。通过上述切口Cl,实质上所有增强纤维Fl在它们的长度方向(排列方向)上被截断。被在纤维的长度方向上相邻的切口、例如切口Clb与切口Cld截断的纤维,形成增强纤维片段。增强纤维片段的长度L选自10至IOOmm的范围。 预浸料坯基材Pl的厚度H(参见图5或图6)选自30至300μm的范围。预浸料坯基材Pl中的增强纤维Fl的纤维体积含有率Vf选自45至65%的范围。 通过将所有增强纤维片段的长度L设定为IOOmm以下,使用由预浸料坯基材构成的层合基材成型纤维增强塑料(成型品)时的成型时,纤维能够流动,特别是也能在纤维的长度方向流动。这样可以在复杂形状的成型品成型时获得良好的成型追随性。不存在切口时,即仅为连续纤维的情况下,由于纤维在纤维的长度方向上不能流动,所以无法成型为复杂形状的成型品。 将增强纤维片段的长度L设定为小于IOmm时,纤维的流动性进一步提高,但此时即使满足预浸料坯基材的其他构成要件,也得不到作为成型品、特别是作为结构材料所需的高力学特性。 考虑纤维的流动性与成型品的力学特性之间的关系时,增强纤维片段的长度L优选为20至60mm。根据切口的位置,有时也存在长度小于IOmm的增强纤维片段,但长度小于IOmm的增强纤维片段越少越好。长度小于IOmm的增强纤维片段进行并丝的面积占预浸料坯基材的面积的比例优选为5%以下。 虽然即使预浸料坯基材的厚度H超过300μm,也可以得到纤维的良好的流动性,但是,另一方面,由于具有切口,所以存在被切口截断的预浸料坯基材的厚度越大,成型品强度越低的倾向。如果以成型品适用于结构材料为前提,则预浸料坯基材的厚度H必须为300μm以下。特别是预浸料还基材的厚度H为150μm以下时,成型品的强度大幅提闻。 虽然即使预浸料坯基材的厚度H小于30μm,也能保持纤维的流动性,可以得到高强度的成型品,但是稳定地制造极薄的预浸料坯基材非常困难。为了低成本制造预浸料坯基材,优选预浸料坯基材的厚度H为30μm以上。考虑到成型品的力学特性与预浸料坯基材的制造成本的关系时,优选预浸料还基材的厚度H为50至150μm。 纤维体积含有率Vf为65%以下,可以得到纤维的充分的流动性。纤维体积含有率Vf越低,纤维的流动性越高,但纤维体积含有率Vf小于45%时,得不到结构材料所需的高力学特性。考虑到纤维的流动性与成型品的力学特性的关系,优选纤维体积含有率Vf为55至60%。 本发明的预浸料坯基材的必要构成要件如以上所述。 另一方面,图I所示的本发明的预浸料坯基材的方案中,设置在预浸料坯基材Pl上的多条切口Cl,在横切增强纤维Fl的方向上不连续,由具有一定长度的多条切口片段、例如切口片段Clb、Cld形成。将本发明的预浸料坯基材的该方案称为定长切口预浸料坯基材。 切口片段的长度可以如下进行研究:将增强纤维截断为何种程度,即在预浸料坯基材的面内,将切口在增强纤维排列方向(长度方向)上投影时与增强纤维的排列方向(长度方向)成直角的方向上的切口片段的投影长度Ws(图I中符号12表示的长度)为基准进行研究。以下,有时将该切口片段的投影长度Ws简单称为切口片段的长度Ws。为朝向与纤维排列方向成直角的方向的切口片段的情况下,沿着切口片段的实际片段长度与切口片段的长度Ws—致。 由切口生成的增强纤维组的切断端部例如ClbE、CldE在纤维增强塑料中在施加负荷时发生应力集中,很有可能成为破坏的起点。因此,尽可能不截断增强纤维的情况在成型品的强度方面较为有利。切口片段的长度Ws为IOmm以下时,成型品的强度大幅提高。但是,切口片段的长度Ws小于30μm时,难以控制切口,难以确保在预浸料坯基材整个面上增强纤维片段的长度L为10至100mm。 S卩,存在未被切口切断的纤维时,成型时纤维流动性显著降低,但为了避免该情况在纤维的长度方向导入大量切口时,有时存在产生增强纤维片段的长度L小于IOmm的部位的问题。因此,切口片段的长度Ws优选为Imm以上。切口片段的长度Ws为Imm以上的切口,还具有可以用简易装置形成的优点。 相反,切口片段的长度Ws超过IOmm时,不论其长度如何,成型品的强度基本落入一定的值。这表示增强纤维组的切断端部ClbE、CldE的长度提高至一定以上时,与开始破坏的负荷基本同等。 切口片段的长度Ws为I.5mm以下时,成型品强度显著提高。由以上的讨论可知,从可以用简易的装置插入切口的观点考虑,切口片段的长度Ws优选为I至10mm,另一方面,考虑到控制切口的容易性与成型品的力学特性的关系,切口片段的长度Ws优选为30μm至I. 5mm,更优选为50μm至1mm。 下面,进一步说明作为本发明预浸料坯基材方案之一的定长切口预浸料坯基材P1。 图I中,在预浸料坯基材Pl上设置多条整列的具有一定长度的切口Cl。在纤维的长度方向上彼此成对的上侧切口Clb与下侧切口Cld之间,纤维Fl被截断,通过该间隔11,形成纤维长度L为10至IOOmm的纤维片段FSl。将该纤维长度L称为纤维片段的长度L0 图I的预浸料坯基材Pl是纤维片段的长度L与切口片段的长度(投影长度)Ws均为一种的方案。图I中,由第I断续切口构成的切口列CRa与由第3断续切口构成的切口列CRc可以在纤维的长度方向上通过平行移动纤维片段长度L的距离来进行重叠。另外,由第2断续切口构成的切口列CRb与由第4断续切口构成的切口列CRd可以在纤维的长度方向上通过平行移动纤维片段长度L的距离来进行重叠。 另外,有被第I、第2切口列CRa、CRb与第3、第4切口列CRc、CRd彼此切入的纤维,存在切成纤维片段长度L以下的宽度13构成的切口重复部分COl。S卩,在宽度13范围内排列的纤维被切口Clb与Cld切断,同时上述纤维的中间也被切口Clc切断。通过具有在纤维排列方向投影时的切口重复部分C01,可以稳定地制造纤维片段长度为IOOmm以下的预浸料坯基材。 图I的预浸料坯基材Pl具有切口Clb与切口Clc的2种切口图案,所述切口Clb斜向右上方,具有一定长度,所述切口Clc斜向左上方,具有一定长度。将本发明的预浸料坯基材的该方案称为斜向定长切口预浸料坯基材。 其他6个不同方案的切口图案的例子如图2的(a)至(f)所示。图2中,省略增强纤维排列的图示,但增强纤维的排列方向在图2中为上下方向(垂直方向)。需要说明的是,只要满足上述各条件,则切口图案可以为任意图案。另外,图2的(a)、(b)或(C)所示的本发明的预浸料还基材是切口片段C2a、C2b、C2c的方向与纤维排列方向垂直的方案,将本发明预浸料坯基材的该方案称为垂直定长切口预浸料坯基材。图2的(d)、(e)或(f)所示的本发明预浸料坯基材是切口片段C2d、C2e、C2f的方向与纤维的排列方向斜向的方案,本发明预浸料坯基材的该方案为斜向定长切口预浸料坯基材。 作为用于本发明预浸料坯基材的增强纤维,可以举出例如使用下述纤维作为纤维的增强纤维等,所述纤维为:芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维等有机纤维;玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、基拉诺纤维(Tyrannofiber)、玄武岩纤维、陶瓷纤维等无机纤维、不锈钢纤维或钢纤维等金属纤维;此外,硼纤维、天然纤维、改性的天然纤维等。 其中,特别指出的是,碳纤维在上述增强纤维中为轻质,并且在比强度与比弹性模量方面具有特别优异的性质,进而耐热性或耐化学药品性也优异,所以适合于期望轻质化的汽车面板等部件中。其中,优选容易得到高强度碳纤维的PAN类碳纤维。 作为用于本发明预浸料坯基材的基质树脂,可以举出例如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸环氧基酯树脂、丙烯酸氨基甲酸酯树脂、苯氧基树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等热固性树脂;聚酰胺、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚砜、ABS、聚酯、丙烯酸、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等氟类树脂、有机硅等热塑性树脂。 其中,特别优选使用热固性树脂。通过使基质树脂为热固性树脂,预浸料坯基材在室温下具有粘性,因此层合预浸料坯基材时与上下预浸料坯基材粘合而被一体化,可以在保持所希望的层合结构的状态下进行成型。另一方面,以在室温下没有粘性的热塑性树脂为基质树脂的预浸料坯基材中,由于将预浸料坯基材层合时预浸料坯基材之间滑动,所以成型时层合结构错位,结果有时形成纤维取向不均很大的纤维增强塑料。特别是用具有凹凸部的模进行成型时,两者差异显著。 进而,以热固性树脂为基质树脂的本发明预浸料坯基材在室温下具有优异的悬垂性,例如使用具有凹凸部的模成型成型品时,可以容易进行预先沿着其凹凸的预备赋型。通过该预备赋型,能提高成型性,也容易控制纤维流动。 本发明的预浸料坯基材可以与带状支撑体密合。通过使用支撑体,插入有切口的预浸料坯基材即使所有纤维均被切口切断,也能保持其形态,从而可以避免赋型时纤维脱落导致不均的问题。此时,基质树脂更优选为具有粘性的热固性树脂。 作为带状的支撑体,可以举出牛皮纸等纸类或聚乙烯•聚丙烯等聚合物膜类、铝等金属箔类等,进而,为了得到与树脂的脱模性,可以向表面赋予有机硅类或“特氟龙(注册商标)”类脱模剂或进行金属蒸镀等。 在热固性树脂中,更优选环氧树脂或不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等、或上述树脂的混合树脂。作为上述树脂的常温(25°C)下的树脂粘度,优选为IXlO6Pa·s以下,如果在该范围内,则可以得到具有所希望的粘性及悬垂性的预浸料坯基材。其中,以环氧树脂为基质树脂,以碳纤维为增强纤维的预浸料坯基材,可以给使用该基材成型的成型体(增强纤维复合材料)带来最优异的力学特性。 上述基质树脂,以热固性树脂根据DSC测定的放热峰温度为Tp时,所述热固性树脂能在10分钟以内能固化的温度T优选为(Tp-60)至(Τρ+20)。此处,所谓能固化,是指将含有热固性树脂的成型前体在某温度下保持一定时间后,能在保持成型前体的形状的状态下取出。作为具体的评价方法为,在放置于加热的加压机上的内径为31.7_、厚度为3.3mm的聚四氟乙烯制O环中注入1.5ml热固性树脂,加热加压10分钟,进行交联反应后,对能够取出且不使树脂试验片变形的状态进行评价。 所述热固性树脂能在10分钟以内固化的温度T超过(Tp+20)°C时,因树脂的急剧反应而有可能在树脂内部生成针孔、引起固化不良,低于(Tp-60)°C时,由于成型时升温需要时间,所以对成型条件有限制,故而优选在上述范围。需要说明的是,基于DSC的放热峰温度Tp是在升温速度为10°C/分钟的条件下测定的值。 作为呈现以上固化特性的热固性树脂,至少有环氧树脂,固化剂是胺类固化剂,作为固化促进剂,可以举出在I分子中具有2个以上脲键的化合物。作为固化促进剂,具体优选2,4_甲苯双(二甲基脲)或4,4_亚甲基双(苯基二甲基脲)。为了制作本发明的具有切口的预浸料坯基材,在由作为原材料的单向排列的连续增强纤维与附着在增强纤维上的基质树脂构成的原料预浸料坯基材(预备预浸料坯基材)中导入切口的方法,首先制作预备预浸料坯基材。有下述方法:通过使用切刀的手工作业或切断机在制作的预备预浸料坯基材中导入切口的方法;或在单向并丝的连续纤维的预浸料坯制造工序中,使在规定位置配置刀片的旋转辊连续地与制造的预浸料坯压接,或重叠多层预备预浸料坯基材,用在规定的位置配置刀片的模进行剪切等方法。简单地在预备预浸料坯基材中导入切口时适合前者,考虑生产效率大量制作时适合后者。 使用旋转辊时,可以直接切削辊设置规定的刀片。另外,也可以使用下述旋转辊,即在磁性辊等上卷缠切削平板在规定的位置配置刀片的片材状模。此时,用于导入不同切口的刀片容易更换。通过使用上述旋转辊,要求切口片段长度Ws较小的(具体地可以为Imm以下)预浸料坯基材时,也可以在预备预浸料坯上良好地形成切口。 在预备预浸料坯上导入切口后,进一步用辊等将预浸料坯基材进行热压接,在切口部填充树脂,使其粘接,由此可以提高预浸料坯基材的操作性。 如图2的(d)、(e)或(f)所示,预浸料坯基材的切口方向优选为切口相对于与纤维长度方向(图2中为垂直方向VD)成直角的方向(图2中为水平方向HD)倾斜。 工业上导入切口时,想要在于纤维方向供给的预备预浸料坯基材中在与纤维长度方向垂直的方向(图2中为水平方向HD)导入切口时,必须将纤维一次性截断,除需要较大的力之外,刀片的耐久性降低,另外,纤维容易偏离与纤维方向垂直的方向(图2中为水平方向HD),纤维的切削残余量增加。 另一方面,切口从与纤维方向垂直的方向(图2中为水平方向HD)倾斜,由此刀片的每单位长度所切断的纤维量减少,可以用较小的力切断纤维,可以使刀片的耐久性提高、纤维的切削残余量减少。进而,切口从与纤维方向垂直的方向(图2中为水平方向HD)倾斜,由此相对于沿着切口方向的切口长度,可以减小切口片段的长度Ws,并且被一个个切口截断的纤维量减少,由此预测成型品的强度得到提高。在与纤维方向垂直的方向(图2中为水平方向HD)导入切口时,为了减少切口片段的长度Ws,优选准备长度较短的刀片,但从耐久性、加工性的观点考虑,较困难。 本发明的预浸料坯基材中,优选分别从预浸料坯基材的上面与下面在预浸料坯基材的厚度方向不贯穿预浸料坯基材(层)地设置切口片段,切口片段的从预浸料坯基材的上面及下面在厚度方向的切口深度Hs相对于预浸料坯基材的厚度H为O.4H至O.6H,在上面的任意切口片段A与上面的切口片段B的间隔为La时,所述切口片段B在增强纤维的排列方向(纤维长度方向)中与该切口片段A邻接,该间隔La为10至100_,下面的切口片段C的几何中心位于从切口片段A向切口片段B方向的增强纤维排列方向的距离(移动量)为O.4La至06La的位置处,位于上面的切口片段A与切口片段B间的一部分增强纤维,被上面切口片段A与下面切口片段C、或被上面切口片段B与下面切口片段C截断,同时上面切口片段的几何形状及/或下面切口片段的几何形状彼此相同。将本发明预浸料坯基材的该方案称为两面切口预浸料坯基材。 前面说明了切口深度显著影响成型品的强度,但本发明人发现在以低成本制造厚度较薄的预浸料坯基材时存在限制,所以在导入切口的阶段,从上下面导入预浸料坯基材厚度的大致一半深度的切口,由此可以大幅提高成型品的强度,同时可以确保纤维的流动性。需要说明的是,此处所说的“几何中心”,是在其周围一次力矩为O的点。几何中心点G相对于切口片段S上的点X(图I中用符号14表示)具有下式(式II)表示的关系。 fs(G-X)dx=O式II 所谓在至少预浸料坯基材的上面内与下面内各个切口片段的几何形状相同,是指被在纤维的排列方向邻接的一组切口片段截断的纤维在其组内所有纤维片段长度彼此相等。优选上面与下面的切口片段的几何形状也优选相同。 图5是两面切口预浸料坯基材的一例的纵截面简图。图5中,在两面切口预浸料坯基材P5的增强纤维的排列方向为左右方向(水平方向),预浸料坯基材P5具有厚度H(图5中用符号51表示的垂直方向的长度)。两面切口预浸料坯基材P5具有设置在上面的多条切口C5U与设置在下面的多条切口C5L。 彼此相邻的切口片段A、B以间隔La(图5中用符号52表不的水平方向的长度)设置在预浸料坯基材P5的上面,切口片段A、B分别具有从上面向厚度方向的切口深度Hs。另一方面,在预浸料坯基材P5的下面设置切口片段C,切口片段C具有从下面向厚度方向的切口深度Hs。与切口片段C彼此相邻的切口片段与切口片段A、B相同,以间隔La进行设置。将彼此相邻的切口片段称为一组切口片段。 较优选一组切口片段的间隔La全部相同。更优选下面切口C位于从切口片段A向纤维长度方向的距离(移动量)为O.5La的位置。 S卩,控制切口片段,将切口片段的位置关系设定为等间隔,由此形成各个切口片段之间的距离(图5中用符号53表示的水平方向的距离),即上面切口片段A与下面切口片段C在纤维排列方向中的距离、及上面切口片段B与下面切口片段C在纤维排列方向中的距离为最远离的状态,因成型品层间剥离而能形成严重缺陷的切口片段之间相连的可能性最低。 通过使切口深度Hs为理想值O.5H,可以使缺陷的大小均等,并且可以将所含的缺陷尺寸最小化,能够使破坏开始负荷最低。但是,如果存在未被来自上面的切口片段与来自下面的切口片段截断的纤维,则纤维流动性显著降低。为了防止该流动性降低,优选从上下面设置切口深度Hs为在O.5H上增加O.05H(图5中用符号C05表示的重复部分)的程度,即O.55H左右的切口片段。由此,抑制成型品的成型时纤维流动性降低,能稳定生产没有品质缺陷的成型品。 作为在预浸料坯基材中从其上面及下面导入切口的方法,例如有下述方法:准备由单向排列的连续增强纤维与附着在增强纤维的基质树脂构成的原料预浸料坯基材(预备预浸料坯基材),从预备预浸料坯基材的上面与下面的两面与在规定的位置配置刀片得到的旋转刀片辊压接,在预浸料坯基材的厚度方向导入不贯穿预浸料坯基材(层)的切口。 制作至少含有I层两面切口预浸料坯基材的层合体,使用所得的层合体成型的纤维增强塑料具有下述特征。 即,具有下述结构:在来自两面切口预浸料坯基材的切口的正下方或正上方,于制止切口裂开的方向上排列有纤维。因此,能抑制或延迟从截断增强纤维的切口部分的破坏恶化,结果提高纤维增强塑料强度。 本发明的预浸料坯基材中,切口片段具有倾斜角度©a,在预浸料坯基材的厚度方向上倾斜设置,在任意的切口片段中,以预浸料坯基材上面的增强纤维的截断线位置与下面的截断线位置的在增强纤维排列方向上的距离为S时,基于下式(式I)由距离S与预浸料坯基材的厚度H求得的倾斜角度&a优选为I至25°。