本發(fā)明涉及一種smc（片狀模塑料）的制造方法，尤其涉及使用了碳纖維（cf）的smc即cf-smc的制造方法。本技術(shù)基于2020年1月21日提出國際申請的pct/jp2020/001851以及2020年3月18日在日本技術(shù)的日本特愿2020－047205號主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。

背景技術(shù)：

1、近年來，由碳纖維和樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料即cfrp（碳纖維強(qiáng)化塑料）廣泛用于航空器、汽車、船舶等各種運(yùn)輸設(shè)備的部件、體育用品、休閑用品等。

2、某種cfrp產(chǎn)品是通過壓縮成型法從cf-smc成形的。

3、cf-smc是碳纖維預(yù)浸料的一種，具有由熱固化性樹脂組成物含浸由短切碳纖維束（“chopped?carbon?fiber?bundle”，也叫“chopped?carbon?fiber?tow”、“chopped?carbonfiber?strand”等）構(gòu)成的堆層的構(gòu)造。

4、cfrp越是用單纖維數(shù)少的碳纖維束加強(qiáng)，強(qiáng)度越高，而碳纖維束的單纖維數(shù)越少（絲束尺寸?。a(chǎn)成本越高（專利文獻(xiàn)1）。

5、提出在從連續(xù)碳纖維束的切斷到碳纖維堆層的樹脂含浸中連續(xù)進(jìn)行的smc的制造方法中，再加上對從繞線筒卷出的連續(xù)碳纖維束在切斷前部分地分割的工序（專利文獻(xiàn)2）。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

7、專利文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)1：美國專利申請公開第2012/0213997號說明書

9、專利文獻(xiàn)2：國際公開第2017/221655號

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

2、考慮有通過采用將被分類為常規(guī)絲束或大絲束的單纖維數(shù)量多的連續(xù)碳纖維束部分地分割而使用的技術(shù)，能夠以低成本制造可得到高強(qiáng)度的cfrp成形件的smc。

3、由于在部分地分割連續(xù)碳纖維束的工序中需要各種調(diào)整，所以在smc的制造中，將該工序和之后的工序分開的話，有可能提高綜合的制造效率。

4、本發(fā)明是在本發(fā)明的發(fā)明人等基于上述的想法進(jìn)行了探討的過程中完成的，其主要目的是提供包括將連續(xù)碳纖維束部分地分割而使用的cf-smc的制造方法的cf-smc制造技術(shù)中的有用的改進(jìn)。

5、在本說明書中，明確或暗示地公開了可由本發(fā)明的各實(shí)施方式解決的課題。

6、用于解決技術(shù)問題的手段

7、本發(fā)明的一方面涉及一種片狀模塑料的制造方法。

8、本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的片狀模塑料的制造方法包括以下方面，但不限于此。

9、[a1]?一種片狀模塑料的制造方法，其中，具有如下的工序：

10、（i）將預(yù)先部分地分割成n根子束的單纖維數(shù)nk的連續(xù)碳纖維束從卷裝拉出；（ii）將從所述卷裝中拉出的所述連續(xù)碳纖維束用旋轉(zhuǎn)切割器切斷，制成短切碳纖維束；（iii）在所述旋轉(zhuǎn)切割器的下方行進(jìn)的載膜上堆積所述短切碳纖維束而形成碳纖維堆層；進(jìn)行使堆積到所述載膜上之前的所述短切碳纖維束的至少一部分接觸轉(zhuǎn)動體而碎片化的碎片化處理。

11、[a2]?如[a1]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，在所述卷裝中以在所述子束之間不產(chǎn)生間隙的方式卷繞有所述連續(xù)碳纖維束。

12、[a3]?如[a1]或[a2]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，在所述卷裝中，以在相鄰的所述子束之間產(chǎn)生重合的方式卷繞有所述連續(xù)碳纖維束。

13、[a4]?如[a1]~?[a3]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，在卷繞在所述卷裝中的所述連續(xù)碳纖維束中，總寬度小于所述子束的寬度的總和。

14、[a5]?如[a1]~?[a4]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述連續(xù)碳纖維束的單纖維數(shù)nk為12k以上。

15、[a6]?如[a1]~?[a5]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述轉(zhuǎn)動體是具有與所述旋轉(zhuǎn)切割器的轉(zhuǎn)動軸方向平行的轉(zhuǎn)動軸的銷輥。

16、[a7]?如[a1]~?[a6]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，在碎片化處理中使用有碎片化處理裝置，該碎片化處理裝置具備分別具有與所述旋轉(zhuǎn)切割器的轉(zhuǎn)動軸方向平行的轉(zhuǎn)動軸的第一銷輥和第二銷輥，所述第一銷輥的最大半徑和所述第二銷輥的最大半徑之和大于所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動軸間距離。

17、[a8]?如[a1]~?[a7]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述碳纖維堆層中的單纖維數(shù)超過0.5k的碳纖維束的含量在99重量%以上。

18、[a9]?如[a1]~?[a8]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，通過所述碎片化處理，在所述碳纖維堆層的單位重量中包含的、單纖維數(shù)大于{（n/n）+0.5}k的短切碳纖維束的個(gè)數(shù)減少。

19、[a10]?如[a1]~?[a9]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述卷裝是方形端式卷裝。

20、[a11]?如[a10]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述卷裝中的卷繞比不是整數(shù)。

21、[a12]?如[a10]或?[a11]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述卷裝中的卷繞比的小數(shù)點(diǎn)后的尾數(shù)不是1/2、1/3、1/4和1/5中任一項(xiàng)的倍數(shù)。

22、[a13]?如[a10]~?[a12]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述卷裝中的開始卷的斜角為5～30°，結(jié)束卷的斜角為2～17°。

23、[a14]?如[a1]~?[a13]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，其中，為了利用熱固化性樹脂組成物含浸所述碳纖維堆層，將所述碳纖維堆層與所述熱固化性樹脂組成物一起加壓。

24、[a15]?如[a14]中所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述熱固性樹脂組成物的至少一部分在所述（iii）工序之前涂布在所述載膜的上面。

25、本發(fā)明的另一方面涉及一種碳纖維卷裝。

26、本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的碳纖維卷裝包含以下方面，但不限定于此。

27、[b1]?一種碳纖維卷裝，將連續(xù)碳纖維束橫動卷繞于繞線筒而構(gòu)成，其中，所述連續(xù)碳纖維束被部分地分割成子束，所述連續(xù)碳纖維束的寬度小于所述子束的寬度的總和。

28、[b2]?一種碳纖維卷裝，將連續(xù)碳纖維束橫動卷繞于繞線筒而構(gòu)成，其中，所述連續(xù)碳纖維束被部分地分割成子束，以所述子束彼此產(chǎn)生重合的方式卷繞在所述繞線筒上。

29、[b3]?如[b1]或[b2]所述的碳纖維卷裝，其中，所述連續(xù)碳纖維束的寬度在所述子束的寬度的總和的90%以下。

30、[b4]?如[b1]~[b3]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝，其中，所述連續(xù)碳纖維束被部分地分割成3個(gè)以上的所述子束。

31、[b5]?如[b1]~[b4]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝，其中，所述子束的單纖維數(shù)在5k以下。

32、[b6]?如[b1]~[b5]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝，其中，所述連續(xù)碳纖維束的總單纖維數(shù)在12k以上。

33、[b7]?如[b1]~[b6]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝，其中，所述碳纖維卷裝是方形端式卷裝。

34、[b8]?如[b7]所述的碳纖維卷裝，其中，卷繞比不是整數(shù)。

35、[b9]?如[b8]所述的碳纖維卷裝，其中，卷繞比的小數(shù)點(diǎn)后的尾數(shù)不是1/2、1/3、1/4和1/5中任一項(xiàng)的倍數(shù)。

36、[b10]?如[b7]~[b9]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝，其中，開始卷的斜角為5～30°，結(jié)束卷的斜角為2～17°。

37、下述[b11]及[b12]也包含在本發(fā)明的實(shí)施方式中。

38、[b11]?一種片狀模塑料制造方法，其中，使用?[b1]~[b10]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝。

39、[b12]?一種碳纖維卷裝的使用，其中，在片狀模塑料制造中，使用[b1]~[b10]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝。

40、本發(fā)明的再一方面涉及碳纖維卷裝制造方法。

41、本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的碳纖維卷裝制造方法包含以下方面，但不限定于此。

42、[c1]?一種碳纖維卷裝制造方法，所述碳纖維卷裝是將連續(xù)碳纖維束橫動卷繞于繞線筒而構(gòu)成的，其中，具有：分割工序，將連續(xù)碳纖維束部分地分割成子束；卷繞工序，將部分地分割成所述子束的所述連續(xù)碳纖維束卷繞在所述繞線筒上；在所述卷繞工序中，以使所述連續(xù)碳纖維束的寬度小于所述子束的寬度的總和的方式將所述連續(xù)碳纖維束卷繞到所述繞線筒上。

43、[c2]?一種碳纖維卷裝制造方法，制造將連續(xù)碳纖維束橫動卷繞于繞線筒而構(gòu)成的纖維卷裝，其中，具有：分割工序，將連續(xù)碳纖維束部分地分割成所述子束；卷繞工序，將部分地分割成所述子束的所述連續(xù)碳纖維束卷繞在所述繞線筒上；在卷繞工序中，以所述子束彼此產(chǎn)生重合的方式將所述連續(xù)碳纖維束卷繞到所述繞線筒上。

44、[c3]?如[c1]或[c2]所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，在所述卷繞工序中，以使所述連續(xù)碳纖維束的寬度在所述子束的寬度總和的90%以下的方式將連續(xù)碳纖維束卷繞到所述繞線筒上。

45、[c4]?如[c1]~?[c3]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，在所述分割工序中，將所述連續(xù)碳纖維束部分地分割成3個(gè)以上的子束。

46、[c5]?如[c1]~?[c4]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，所述子束的單纖維數(shù)在5k以下。

47、[c6]?如[c1]~?[c5]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，所述連續(xù)碳纖維束的總單纖維數(shù)為12k以上。

48、[c7]?如[c1]~?[c6]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，所述纖維卷裝是方形端式卷裝。

49、[c8]?如[c7]所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，在所述卷繞工序中，不將卷繞比設(shè)為整數(shù)。

50、[c9]?如[c8]所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，在所述卷繞工序中，也不將卷繞比的小數(shù)點(diǎn)后的尾數(shù)設(shè)為1/2、1/3、1/4和1/5中任一項(xiàng)的倍數(shù)。

51、[c10]?如[c7]~?[c9]中任一項(xiàng)所述的碳纖維卷裝制造方法，其中，在所述卷繞工序中，開始卷的斜角為5～30°，結(jié)束卷的斜角為2～17°。

52、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，還包含下述的片狀模塑料的制造方法。

53、[d1]?一種片狀模塑料的制造方法，其中，具有如下的工序：（i）將連續(xù)碳纖維束從卷裝中拉出；（ii）將從所述卷裝中拉出的所述連續(xù)碳纖維束用旋轉(zhuǎn)切割器切斷，制成短切碳纖維束；（iii）在所述旋轉(zhuǎn)切割器的下方行進(jìn)的載膜上堆積所述短切碳纖維束而形成碳纖維堆層；使用碎片化處理裝置進(jìn)行使堆積到所述載膜上之前的所述短切碳纖維束的至少一部分接觸轉(zhuǎn)動體而碎片化的碎片化處理，所述碎片化處理裝置具有第一銷輥和第二銷輥，其分別具有與旋轉(zhuǎn)切割器的轉(zhuǎn)動軸方向平行的轉(zhuǎn)動軸，所述第一銷輥的最大半徑和所述第二銷輥的最大半徑之和大于所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動軸間距離。

54、[d2]?如[d1]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動方向相反。

55、[d3]?如[d2]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述第一銷輥以在面對所述第二銷輥的一側(cè)銷從上向下移動的方式轉(zhuǎn)動。

56、[d4]?如[d2]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述第一銷輥以在面對所述第二銷輥的一側(cè)銷從下向上移動的方式轉(zhuǎn)動。

57、[d5]?如[d1]所述的片狀模塑料的制造方法，其中，所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動方向相同。

58、[d6]?如[d1]~?[d5]中任一項(xiàng)所述的片狀模塑料的制造方法，所述碳纖維堆層中的單纖維數(shù)超過0.5k的碳纖維束的含量在99重量%以上。

59、下述[d7]~?[d11]也包含在本發(fā)明的實(shí)施方式中。

60、[d7]?一種碎片化處理裝置的使用，其中，所述碎片化處理裝置具有第一銷輥和第二銷輥，其具有相互平行的一組轉(zhuǎn)動軸，分別被轉(zhuǎn)動驅(qū)動，所述第一銷輥的最大半徑和所述第二銷輥的最大半徑之和大于所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動軸間距離，且所述碎片化處理裝置被用于短切碳纖維束的碎片化處理。

61、[d8]?如[d7]所述的碎片化處理裝置的使用，其中，所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動方向相反。

62、[d9]?如[d8]所述的碎片化處理裝置的使用，其中，所述第一銷輥以在面對所述第二銷輥的一側(cè)銷從上向下移動的方式轉(zhuǎn)動。

63、[d10]?如[d8]所述的碎片化處理裝置的使用，其中，所述第一銷輥以在面對所述第二銷輥的一側(cè)銷從下向上移動的方式轉(zhuǎn)動。

64、[d11]?如[d7]所述的碎片化處理裝置的使用，其中，所述第一銷輥和所述第二銷輥的轉(zhuǎn)動方向相同。

65、根據(jù)本發(fā)明，提供包括將連續(xù)碳纖維束部分地分割而使用的cf-smc的制造方法的cf-smc制造技術(shù)中的有用的改進(jìn)。