Artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras, material de moldeo y procedimiento de producción del artículo moldeado.

Un material de moldeo, que es un material de moldeo que comprende fibras de resina termoplástica que sonfibras de resina termoplástica monofilamentosas (20 % al 65 % en peso) y fibras de carbono que son fibras decarbono monofilamentosas (35 % al 80 % en peso),

en el que la longitud de fibra promedio en peso (Lw) de las fibras de carbono es de 1 a 15 mm y el parametro de orientación (fp) definido en el presente documento de las fibrasde carbono es de -0,25 a 0,25.

Artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras, material de moldeo y procedimiento de producción del artículo moldeado

Campo técnico La presente invención se refiere a un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras, a un material de moldeo y a un procedimiento de producción del artículo moldeado. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras de la presente invención, contiene fibras de carbono monofilamentosas en un contenido alto, teniendo dichas fibras longitudes de fibra grandes y estando dispuestas aleatoriamente. Por lo tanto, es excelente en términos de propiedades mecánicas e isotropía para usarlo, preferentemente, para piezas tales como piezas estructurales, carcasas y similares para dispositivos eléctricos/electrónicos, productos de ingeniería civil y de la construcción, automóviles y aviones. El material de moldeo de la presente invención comprende fibras de carbono monofilamentosas y fibras de resina termoplástica monofilamentosas y, por lo tanto, es excelente en términos de manejabilidad. Además, contiene fibras de carbono en un contenido alto, teniendo dichas fibras longitudes de fibra grandes y estando dispuestas aleatoriamente. Por lo tanto, pueden usarse preferentemente para moldear artículos moldeados de resina termoplástica reforzada con fibras que son excelentes en términos de propiedades mecánicas e isotropía. El procedimiento de producción de la presente invención implica un procedimiento de moldeo por compresión usando el material de moldeo anterior. El procedimiento se usa preferentemente para la producción de artículos moldeados de resina termoplástica reforzada con fibras que son excelentes en términos de propiedades mecánicas e isotropía.

Técnica anterior

Los artículos moldeados de resina termoplástica reforzada con fibras que comprenden fibras de carbono y una resina termoplástica son excelentes en términos de resistencia específica y rigidez específica. Por lo tanto, se usan ampliamente en aplicaciones eléctricas/electrónicas, aplicaciones de ingeniería civil y de la construcción, aplicaciones de automóviles, aplicaciones de aviones y similares.

En general, con el fin de mejorar propiedades mecánicas, se usan, en algunos casos, fibras de carbono continuas en artículos moldeados de resina termoplástica reforzada con fibras. Por otra parte, en algunos casos, deterioran la moldeabilidad, por lo que es difícil producir artículos moldeados de resina termoplástica reforzada con fibras que tengan formas complicadas. Por lo tanto, se usan preferentemente fibras de carbono discontinuas para producir artículos moldeados de resina termoplástica reforzada con fibras que tengan formas complicadas.

Por ejemplo, se ha sugerido un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras en el que están dispuestas piezas en forma de lengüeta que comprenden una resina impregnada con haces de fibras de carbono en una dirección aleatoria como medio para mejorar las propiedades mecánicas y la isotropía de dicho artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras (véase, por ejemplo, la patente de Japón Nº 2507565 (página 4, línea 18) ) . No obstante, la presencia de haces de fibras de carbono en un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras tiene como consecuencia la generación de una porción rica en resina que consiste en una resina en huecos entre haces de fibras de carbono, lo que puede provocar una disminución de las propiedades mecánicas.

También se ha sugerido un artículo moldeado de resina termoplástica obtenido sometiendo a moldeo por compresión, una lámina estampable que comprende fibras de carbono discontinuas y fibras de resina termoplástica convergentes (véase la publicación de patente de Japón (Kokai) Nº 2002-212311 A (página 2, línea 21) ) . No obstante, la alta viscosidad en estado fundido de la resina termoplástica imposibilita que la resina termoplástica impregne haces de fibras de carbono convergentes. Por lo tanto, se generan porciones no impregnadas, lo que puede provocar una disminución de las propiedades mecánicas.

Por lo tanto, se ha sugerido un artículo moldeado de resina termoplástica obtenido sometiendo un material de 45 moldeo que comprende fibras de carbono discontinuas monofilamentosas (en un alto contenido en volumen) y una resina termoplástica en polvo a moldeo por compresión (véase la patente de Japón Nº 1761874 (página 1, línea 2) ) . No obstante, un material de moldeo de este tipo que comprende fibras de refuerzo discontinuas y partículas de resina termoplástica es problemático en términos de poca manejabilidad. Esto es debido a que las partículas de resina termoplástica se desprenden de dicho material de moldeo en una etapa de producción de un material de 50 moldeo, y particularmente en una etapa de transferencia de un material de moldeo, o en una etapa de producción de un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras, y particularmente en una etapa de transferencia y manejo de un material de moldeo.

También se ha sugerido un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras con altas propiedades mecánicas obtenido sometiendo una lámina de un material de resina reforzada con fibras obtenido a partir de fibras 55 de carbono dispersadas uniformemente y una resina termoplástica a moldeo térmico (véase la publicación de patente de Japón (Kokai) Nº 6-99431 A (1994) (página 2, línea 50) ) . No obstante, en este caso, el material de resina reforzada con fibras en forma de lámina se vuelve fluido en una etapa en la que se somete el material de resina reforzada con fibras en forma de lámina a moldeo término y, por lo tanto, se disponente fibras de carbono en la dirección de flujo del material fluido, teniendo como consecuencia el deterioro de la isotropía como propiedad mecánica.

Divulgación de la invención En vista de los antecedentes de las técnicas convencionales, es un objetivo de la presente invención proporcionar

un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras con propiedades mecánicas e isotropía mejoradas, en el que están contenidas fibras de carbono monofilamentosas en una resina termoplástica en un contenido alto, teniendo dichas fibras de carbono longitudes de fibra grandes y estando dispuestas aleatoriamente.

En vista de los antecedentes de las técnicas convencionales, es un objetivo de la presente invención proporcionar un material de moldeo que pueda usarse preferentemente para un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras con propiedades mecánica e isotropía excelentes, que comprende fibras de carbono monofilamentosas y fibras de resina termoplástica monofilamentosas para mejorar la manejabilidad, y en el que las fibras de carbono están contenidas en una resina termoplástica en un contenido alto, teniendo dichas fibras de carbono longitudes de fibra grandes y estando dispuestas aleatoriamente.

En vista de los antecedentes de las técnicas convencionales, es un objetivo de la presente invención proporcionar

un procedimiento de producción de un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras con propiedades mecánicas e isotropía excelentes que comprende someter el material de moldeo a moldeo por compresión.

Con el fin de alcanzar los objetivos anteriores, la presente invención incluye las características constitutivas siguientes.

(1) Un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras, que es un artículo moldeado que comprende una resina termoplástica (20 % al 65 % en peso) y fibras de carbono (35 % al 80 % en peso) , en el que las fibras de carbono son fibras monofilamentosas, la longitud de fibra promedio en peso (Lw) de las fibras de carbono es de 0, 5 a 10 mm y el parámetro de orientación definido en el presente documento (fp) de las fibras de carbono es de -0, 25 a 0, 25.

(2) El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según (1) , en el que el parámetro de dispersión definido en el presente documento de las fibras de carbono es del 0 % al 25 %.

(3) El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según (1) o (2) , en el que el valor máximo de la frecuencia relativa definida en el presente documento (con un intervalo de clase de 30°) con respecto a la distribución de frecuencia de ángulos de orientación de las fibras de carbono es de 0, 29 o inferior.

(4) El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una cualquiera de (1) a (3) , en el que el valor mínimo de la frecuencia relativa definida en el presente documento (con un intervalo de clase de 30°) con respecto a la distribución... [Seguir leyendo]

1. Un material de moldeo, que es un material de moldeo que comprende fibras de resina termoplástica que son fibras de resina termoplástica monofilamentosas (20 % al 65 % en peso) y fibras de carbono que son fibras de carbono monofilamentosas (35 % al 80 % en peso) , en el que la longitud de fibra promedio en peso (Lw) de las fibras de carbono es de 1 a 15 mm y el parametro de orientación (fp) definido en el presente documento de las fibras de carbono es de -0, 25 a 0, 25.

2. El material de moldeo según la reivindicación 1, en el que las fibras de resina termoplástica monofilamentosas están en contacto con al menos dos de las fibras de carbono monofilamentosas.

3. El material de moldeo según la reivindicación 1 o 2, en el que el valor máximo de la frecuencia relativa definida en

el presente documento (con un intervalo de clase de 30°) con respecto a la distribución de frecuencia de ángulos de orientación de las fibras de carbono es de 0, 29 o inferior.

4. El material de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el valor mínimo de la frecuencia relativa definida en el presente documento (con un intervalo de clase de 30°) con respecto a la distribución de frecuencia de ángulos de orientación de las fibras de carbono es de 0, 03 o superior.

5. El material de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el parámetro de dispersión definido en el presente documento de las fibras de carbono es del 0 % al 25 %.

6. El material de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el valor correspondiente a la relación de la longitud de fibra promedio en peso (Lw) de las fibras de carbono con respecto a la longitud de fibra promedio en número (Ln) (Lw/Ln) de las mismas es de 1, 0 a 2, 5.

7. Un procedimiento de producción de un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras, que comprende moldear el material de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 mediante un procedimiento de moldeo por compresión que comprende al menos las etapas (I) a (V) siguientes:

(I) : una etapa de calentamiento y de fusión de una resina termoplástica contenida en un material de moldeo;

(II) : una etapa de posicionamiento del material de moldeo en una matriz;

(III) : una etapa de presurización del material de moldeo con el molde;

(IV) : una etapa de solidificación del material de moldeo en el molde; y

(V) : una etapa de apertura de la matriz para desmoldear un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras del mismo.

8. El procedimiento de producción de un artículo moldeado de resina termoplástica reforzado con fibra según la reivindicación 7, en el que se repite una operación de liberación de la presión sobre el material de moldeo y represurización del material de moldeo al menos una vez en la etapa (III) .

9. El procedimiento de producción de un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según la reivindicación 7 u 8, en el que la presión durante el moldeo por compresión es de 2 a 40 MPa.

10. El procedimiento de producción de un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una

cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el porcentaje de carga del material de moldeo posicionado en la cavidad de la matriz es del 80 % o superior.

11. Un artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras obtenido mediante un moldeo por compresión del material de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, siendo el artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras un artículo moldeado que comprende una resina termoplástica (20 % al 65 % en peso) y fibras de carbono (35 % al 80 % en peso) , en el que las fibras de carbono son fibras monofilamentosas, la longitud de fibra promedio en peso (Lw) de las fibras de carbono es de 0, 5 a 10 mm y el parámetro de orientación definido en el presente documento (fp) de las fibras de carbono es de -0, 25 a 0, 25.

12. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según la reivindicación 11, en el que el parámetro de dispersión definido en el presente documento de las fibras de carbono es del 0 % al 25 %.

13. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según la reivindicación 11 o 12, en el que el valor máximo de la frecuencia relativa definida en el presente documento (con un intervalo de clase de 30°) con respecto a la distribución de frecuencia de ángulos de orientación de las fibras de carbono es de 0, 29 o inferior.

14. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el valor mínimo de la frecuencia relativa definida en el presente documento (con un intervalo de 50 clase de 30°) con respecto a la distribución de frecuencia de ángulos de orientación de las fibras de carbono es de 0, 03 o superior.

15. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que el número de fibras de carbono que tiene longitudes de fibra de 1, 0 mm o superiores corresponde a del 30 % al 100 % del número total de las fibras de carbono.

16. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el que la fracción de vacío definida en el presente documento del artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras es el 5 % o inferior.

17. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que la resistencia a la flexión según la norma ISO178 del artículo moldeado de resina termoplástica 10 reforzada con fibras es de 350 a 1100 MPa.

18. El artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en el que la estabilidad de la resistencia a la flexión según la norma ISO178 del artículo moldeado de resina termoplástica reforzada con fibras es del 10 % o inferior.