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CN110177669A - 纤维增强塑料的制造方法 - Google Patents

纤维增强塑料的制造方法 Download PDF

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CN110177669A
CN110177669A CN201880006973.2A CN201880006973A CN110177669A CN 110177669 A CN110177669 A CN 110177669A CN 201880006973 A CN201880006973 A CN 201880006973A CN 110177669 A CN110177669 A CN 110177669A
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banding
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Toray Industries Inc
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Abstract

本发明提供复杂形状成型时具有高力学特性和高生产率的纤维增强塑料的制造方法。纤维增强塑料的制造方法，其为使用了带状基材A及片状基材B的纤维增强塑料的制造方法，所述带状基材A为具有一张以上的切口预浸料坯a的带状的基材，所述切口预浸料坯a为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件1，所述片状基材B为具有无规取向的增强纤维和树脂的基材，所述纤维增强塑料的制造方法包括下述工序：配置工序(A)，将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具；配置工序(B)，将片状基材B配置于模具；成型工序，对所配置的带状基材A及片状基材B进行加热、加压。(条件1)切口的平均长度xa与被切口切断的增强纤维的平均长度ya满足ya>6.0xa+10。

Description

纤维增强塑料的制造方法
技术领域
本发明涉及生产率良好、具有高力学特性的纤维增强塑料。
背景技术
就由增强纤维和树脂形成的纤维增强塑料而言，由于比强度、比弹性模量高、力学特性优异、具有耐候性、耐化学药品性等高功能特性等，因此在产业用途中也被关注，被用于航空器、宇宙飞船、汽车、铁路、船舶、电气化制品、运动用品等结构用途，其需要逐年增高。
作为生产率良好地制造纤维增强塑料的方法，可举出使用了SMC(片状模塑料)的加压成型，所述SMC是使含浸了树脂的不连续增强纤维束无规取向而得的。然而，不连续的增强纤维无规取向而得的纤维增强塑料往往刚性不足，因此开发出了与连续纤维组合来提高刚性的成型方法(例如，专利文献1、专利文献2等)。通过这样的组合，能够尽可能地抑制高成本的连续纤维材料的使用，制造符合目标的刚性的纤维增强塑料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-176876号公报
专利文献2：日本特表2013-544310号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，如专利文献1、专利文献2那样使用连续纤维进行加强的情况下，将具有复杂形状的部件成型时，增强纤维突出，由此有时会产生皱褶、残留凹凸，有时会产生树脂缺口。
因此，本发明的课题在于提供生产率良好地制造具有优异的复杂形状、显现高力学特性的纤维增强塑料的方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明提供以下的纤维增强塑料的制造方法。
1)纤维增强塑料的制造方法，其使用了带状基材A及片状基材B，其中，
上述带状基材A为具有一张以上的切口预浸料坯a的带状的基材，
上述切口预浸料坯a为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件1，
上述片状基材B为具有无规取向的增强纤维和树脂的基材，
上述纤维增强塑料的制造方法包括下述工序：
配置工序(A)，将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具；
配置工序(B)，将片状基材B配置于模具；
成型工序，对所配置的带状基材A及片状基材B进行加热、加压。
(条件1)
切口的平均长度xa(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度ya(mm)满足ya>6.0xa+10。
2)纤维增强塑料的制造方法，其使用了带状基材A及片状基材C，其中，
上述带状基材A为具有一张以上的切口预浸料坯a的带状的基材，
上述切口预浸料坯a为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件1，
上述片状基材C为具有一张以上的切口预浸料坯c的基材，
上述切口预浸料坯c为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件2，
上述纤维增强塑料的制造方法包括下述工序：
配置工序(A)，将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具；
配置工序(C)，将片状基材C配置于模具；
成型工序，对所配置的带状基材A及片状基材C进行加热、加压。
(条件1)
切口的平均长度xa(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度ya(mm)满足ya>6.0xa+10。
(条件2)
切口的平均长度xc(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度yc(mm)满足yc≤6.0xc+10。
需要说明的是，下文中，1)记载的发明称为本发明1，2)记载的发明称为本发明2，将本发明1和本发明2统称为本发明。
发明的效果
根据本发明，能够提供生产率良好地制造具有复杂形状及优异的力学特性的纤维增强塑料的方法。
附图说明
[图1]为带状基材A与片状基材B的配置的例子。
[图2]为切口预浸料坯c的切口图案的一例。
[图3]为实施例中制造的纤维增强塑料的形状的例子。
[图4]为实施例中制造的纤维增强塑料的形状的例子。
具体实施方式
本申请的发明人为了提供能够生产率良好地制造具有复杂形状并且显现优异的力学特性的纤维增强塑料的纤维增强塑料的制造方法，进行了深入研究。而且，在使用了模具的纤维增强塑料的制造方法中，如后文所述那样采用包括配置带状基材A的配置工序(A)、将片状基材B配置于模具的配置工序(B)、以及进行加热加压的成型工序的方法，由此解决了上述问题。将对复杂形状的追随性良好、且生产率良好的片状基材B作为母材，同时，也使可补强力学特性的带状基材A具有形状追随性，并且将其形成能够迅速配置于模具的简单形状，由此可在不降低生产率的情况下提高力学特性。复杂形状是指具有三维形状的形状。作为形成上述三维形状的要素，可举出表面的凹凸、向基材层叠面的面外方向的弯曲、厚度变化、肋状物(rib)、凸起等，但并不限制于它们。另外，即使为二维形状，在将部件投影而得的主视图中在边缘具有5个以上的角的情况也被包括在复杂形状中。
本发明中的带状基材A是指具有一张以上切口预浸料坯a的带状的基材。而且，切口预浸料坯a为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足后述的条件1。如前文所述，带状基材A为具有一张以上切口预浸料坯a的带状的基材，优选为具有多张切口预浸料坯a的带状的基材。
在此，带状是指具有平行四边形的形状，是指平行四边形中的长边长度为短边长度的2倍以上的形状。其中，各边不必一定为直线，也可以具有曲线部。在各边具有曲线部的情况下，将连接该边两端的线段的长度作为边的长度。只要长边长度为短边长度的2倍以上，则没有特别限定，长边长度相对于短边长度过长时，有时处理性变差，因此优选长边长度为短边长度的100倍以下。
本发明中，带状基材A具有加强作为母材的片状基材B的力学特性的功能，将具有复杂形状的形状成型时，在使用不具有切口的单向预浸料坯的情况下，在成型工序中沿着模具时无法完全进行形状追随，在模具与单向预浸料坯之间发生树脂积存、或产生皱褶等，从而无法发挥力学特性。因此，优选通过使其成为插入了切口的切口预浸料坯来提高形状追随性。然而，切口预浸料坯的力学特性因切口的形状、配置图案而发生变化。例如，切口的长度(以下，有时也称为切口长度)越短、被切口切断的强纤维的长度(以下，有时也称为纤维长度)越长，则来自原来的预浸料坯的力学特性的减少量越低，从而具有越高的力学特性。
因此，就本发明中的带状基材A中的切口预浸料坯a而言，优选切口的平均长度xa(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度ya(mm)满足ya>6.0xa+10(以下，称为条件1)。条件1是指：切口的平均长度xa越长，则优选增强纤维的平均长度ya越长；增强纤维的平均长度ya短的情况下，则优选切口的平均长度xa短。在满足条件1的范围内，尤其是ya为20mm以上时显示高力学特性，故而优选。
需要说明的是，本发明中的切口的平均长度是指插入到切口预浸料坯中的全部切口的长度的平均值，但实际上测定全部切口的长度并不现实，因此，将由使用图像(其是使用数码显微镜等拍摄装置对切口预浸料坯进行拍摄而得的)而测得的值求出的平均值作为切口的平均长度。切口的图案通过将得到的图像上的切口的端部彼此用线段连接来取出。而且，将线段的长度作为切口的长度，测定合计10个切口的长度，将其平均值作为切口的平均长度。切口可为直线状也可为曲线状，切口为曲线状的情况下，将连接该切口的端部彼此的线段的长度作为切口的长度。
同样地，本发明中的增强纤维的平均长度也是指切口预浸料坯内的全部增强纤维的长度的平均值，但实际上测定全部增强纤维的长度并不现实，因此，与切口的平均长度同样地，将由使用图像(其是利用数码显微镜等拍摄装置进行拍摄而得的)而测得的值求出的平均值作为增强纤维的平均长度。在图像上，针对在增强纤维的取向方向上相邻的2个切口，分别用线段连接切口的端部彼此，从而取出切口图案。而且，将在增强纤维的取向方向上平行的线段之间的距离作为增强纤维的长度，针对合计10个线段间测定增强纤维的长度，将其平均值作为增强纤维的平均长度。
为了整体上加强作为母材的片状基材B，优选使用多张带状基材A进行加强，为了高效地进行带状基材A彼此的应力传递，如图1所示，优选具有带状基材A彼此相互重叠的重叠部和未相互重叠的非重叠部，并配置于模具。即，本发明中的配置工序(A)为下述工序：将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具。
本发明1中使用的片状基材B为具有无规取向的增强纤维和树脂的基材。作为这样的片状基材B，可举出例如SMC(片状模塑料)等这样的具有10～50mm左右的长度的增强纤维束进行无规配置而得的基材、纤维被一根一根地无规配置而得的基材等。就片状基材B而言，可根据作为成型对象的纤维增强塑料的体积来适当层叠并调节在模具中的添加量。即，本发明中的配置工序(B)为将片状基材B配置于模具的工序，配置工序(B)中使用的片状基材B的张数、尺寸可根据成型对象来适当选择。
需要说明的是，对实施配置工序(A)和配置工序(B)的顺序没有特别限定，任一方在先进行均可。另外，也可同时配置带状基材A和片状基材B，即，也能够在1个工序中同时实施配置工序(A)和配置工序(B)。
本发明1中的成型工序为对所配置的带状基材A及片状基材B进行加热、加压的工序。即，成型工序中，为了将经过配置工序(A)和(B)而配置的带状基材A及片状基材B进行一体化，实施加热加压，制造具有复杂形状的纤维增强塑料。成型工序中，进行加热加压的手段例如可为加压成型。
本发明2为使用片状基材C来代替本发明1中的片状基材B的方式。在此，片状基材C为具有一张以上切口预浸料坯c的基材。而且，切口预浸料坯c为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足后述的条件2。如前文所述，片状基材C为具有一张以上切口预浸料坯c的基材，优选为具有多张切口预浸料坯c的基材。作为片状基材C中的切口预浸料坯c的代表性的层叠构成，将增强纤维的取向方向设为0°的情况下，可举出[+45°/0°/-45°/90]2s这样的准各向同性层叠构成、[0°/90°]2这样的正交铺层层叠构成等，但并不限定于它们，也可根据用途进行任意层叠。
就切口预浸料坯c的切口图案而言，为了使切口预浸料坯具有填充至具有复杂形状的模具的角落的流动性，优选为与重视力学特性的切口预浸料坯a相反的切口图案。即，就切口预浸料坯c而言，优选切口的平均长度xc(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度yc(mm)满足yc≤6.0xc+10(以下，称为条件2)。在满足条件2的范围内，特别是为了提高流动性，优选yc小于20mm。
本发明2为包括下述工序的纤维增强塑料的制造方法：配置工序(A)，将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具；配置工序(C)，将片状基材C配置于模具；成型工序，对所配置的带状基材A及片状基材C进行加热、加压。关于配置工序(A)，为与本发明1中说明的工序相同的工序。
而且，本发明2中的配置工序(C)为将片状基材C配置于模具的工序，与配置工序(B)同样地，配置工序(C)中使用的片状基材C的张数、尺寸可根据成型对象来适当选择。
此外，本发明2的成型工序为对所配置的带状基材A及片状基材C进行加热、加压的工序。即，与本发明1中的成型工序同样地，在本发明2中的成型工序中，为了将经过配置工序(A)和(C)所配置的带状基材A及片状基材C进行一体化，通过加压成型实施加热加压，制造具有复杂形状的纤维增强塑料。
需要说明的是，对实施配置工序(A)和配置工序(C)的顺序没有特别限定，任一方在先进行均可。另外，也可同时配置带状基材A和片状基材C，即，也能够在1个工序中同时实施配置工序(A)和配置工序(C)。
本发明1的特征在于包括前述的配置工序(A)、配置工序(B)、及成型工序，另外，本发明2的特征在于包括前述的配置工序(A)、配置工序(C)及成型工序，在配置工序(A)、配置工序(B)、配置工序(C)中添加于模具的基材并不限于带状基材A、片状基材B或片状基材C，可根据需要配置用于提高表面品质的树脂、涂料等。
片状基材B和片状基材C均为具有良好的流动性的基材，若重视成本方面，则使用片状基材B的本发明1的制造方法有利。另一方面，使用片状基材C时，因包含短纤维而导致的纤维增强塑料表面的微小凹凸小，因此使用本发明2而得到的纤维增强塑料在表面品质的方面有利。因此，优选从要求的成本和品质的均衡性出发来选择任意的片状基材、即选择本发明1或本发明2。或者，也可选择合用片状基材B和片状基材C、且用带状基材A加强的结构。
本发明中应用于带状基材A、片状基材B、片状基材C的增强纤维、即切口预浸料坯a中的增强纤维、片状基材B中的增强纤维、切口预浸料坯c中的增强纤维没有特别限定，可为玻璃纤维、凯夫拉纤维、碳纤维、石墨纤维或硼纤维等。带状基材A(切口预浸料坯a)、片状基材B、片状基材C(切口预浸料坯c)中可使用各自不同的增强纤维。其中，从比强度及比弹性模量的观点考虑，优选碳纤维。
含浸于增强纤维的树脂、即切口预浸料坯a中的树脂、片状基材B中的树脂、切口预浸料坯c中的树脂没有特别限定，可为热塑性树脂，也可为热固性树脂。带状基材A(切口预浸料坯a)、片状基材B、片状基材C(切口预浸料坯c)中可使用不同的树脂。
作为热塑性树脂，可举出例如聚酰胺(PA)、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)、聚碳酸酯(PC)、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)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮酮(PEKK)、液晶聚合物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等氟系树脂、有机硅等。
作为热固性树脂，可举出不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、苯并噁嗪树脂树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂及聚酰亚胺树脂等。也能够使用上述树脂的变形及2种以上的混合树脂。另外，上述热固性树脂可为利用热而自固化的树脂，也可包含固化剂、固化促进剂等。出于提高耐热性、力学特性的目的，也可混合填料等。
关于切口预浸料坯a及切口预浸料坯c的增强纤维的体积含有率(Vf)，没有特别限制，能够进行适当选择，为了使切口预浸料坯a显现充分的力学特性，优选Vf＝50～65％，为了使切口预浸料坯c显现充分的流动性，优选Vf＝40～60％。就构成片状基材B的SMC等而言，为了显现充分的流动性的情况下，也优选Vf低，作为具体的范围，优选Vf＝30～50％。
关于切口预浸料坯a及切口预浸料坯c的制造方法、即向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口的方法，可将预浸料坯按压至旋转刀(其是将刀片配置于表面而得的)来制造，也可使用汤姆森刀对预浸料坯进行间歇加压来制造，还可使用激光来制造。
本发明中，就切口预浸料坯a及切口预浸料坯c而言，优选切口预浸料坯内的实质上全部的增强纤维均被切口切断。实质上全部的增强纤维均被切口切断是指切断前的增强纤维(连续纤维)中的95％以上的连续纤维被切口切断(以下相同)。
作为切口预浸料坯内的实质上全部的增强纤维是否均被切口切断的确认方法，由于对切口预浸料坯的全部区域进行测定来确认并不现实，因此作为代表而取出10mm宽的样品，将100mm以上的长度的增强纤维视作连续纤维来确认。首先，针对1层切口预浸料坯，从任意的部位切取10mm×10mm的小片并使其固化，对与增强纤维的取向方向垂直的截面进行研磨，得到该截面的图像。然后，通过图像处理将增强纤维部和树脂部二值化，对截面所包含的增强纤维数(N1)进行计数。接下来，以使增强纤维的取向方向成为200mm的方式将切口预浸料坯切出200mm×10mm，于高温将树脂燃尽(燃尽法)。用于燃尽树脂的温度根据树脂种类的不同而不同，例如若为环氧树脂则为500℃。然后，由剩余的增强纤维，对100mm以上的长度的增强纤维的数量(N2)进行计数。若N2为N1的5％以下，则视为切断前的连续纤维中的95％的连续纤维被切口切断。
作为本发明2的优选方式，可举出下述纤维增强塑料的制造方法：片状基材C包含增强纤维的取向方向相互正交的2张切口预浸料坯c的情况下，在配置工序(C)中，以将2张以上的片状基材C均与其他的片状基材C中的任意一张以上重叠的方式配置于模具。作为成型对象的纤维增强塑料较大的情况下，优选将片状基材C分割成易于通过手动作业进行处理的小于0.5m2的尺寸而配置于模具，但在配置多张片状基材C的配置工序(C)中，将片状基材C分隔开配置的情况下，会产生流动的片状基材C彼此接触的焊接线，该部位的力学特性有可能大幅降低。因此，配置多张片状基材C的情况下，优选将至少一部分重叠而配置，在形成不同的片状基材C彼此的混合区域的同时制造纤维增强塑料。所谓2张以上的片状基材C均与其他的片状基材C中的任意一张以上重叠，例如片状基材C为平行四边形的情况下，可举出下述方式：以片状基材的1边与其他的片状基材C重叠10～50mm左右的方式进行配置。另外，将片状基材C重叠而配置的情况下，混合区域中包含沿多个方向取向的增强纤维，为了提高力学特性，优选片状基材C包含增强纤维的取向方向相互正交的2张切口预浸料坯c。
作为本发明2的优选方式，可举出片状基材C中的切口预浸料坯c的切口的平均长度为切口预浸料坯a的切口的平均长度的1.5倍以上的方式。本发明中制造的纤维增强塑料中，带状基材A发挥加强的功能，但优选片状基材C也在可能的范围内具有高力学特性。因此，考虑了下述方法：使切口预浸料坯a与切口预浸料坯c的纤维长度为同等程度，并且使切口预浸料坯c的流动性高于切口预浸料坯a。此时，即使在切口预浸料坯a满足条件1、切口预浸料坯c满足条件2的情况下，通过使插入到切口预浸料坯c的切口的平均长度为插入到切口预浸料坯a的切口的平均长度的1.5倍以上，也能够使切口预浸料坯c具有高流动性。更优选使插入到切口预浸料坯c的切口的平均长度为插入到切口预浸料坯a的切口的平均长度的2.0倍以上。插入到切口预浸料坯c的切口的平均长度的上限没有特别限定，但现实的上限为插入到切口预浸料坯a的切口的平均长度的100倍。
作为本发明2的优选方式，可举出下述方式：取出切口预浸料坯c的面内的任意部位中的半径为5mm的圆时，该圆内包含13个以上的切口。上述圆内包含切口是指该圆内包含整个切口的状态。为了进一步提高切口预浸料坯c的流动性，缩短纤维长度是有效的，通过在满足条件2的同时使切口更为细密地分散，从而流动时也可保持1根1根的增强纤维的取向性，能够在不显著降低力学特性的条件下提高流动性。另外，通过使切口细密地分散，从而可减小一个一个切口的开口，也可提高所得到的纤维增强塑料的表面品质。
作为本发明的优选方式，可举出下述方式：如图2所示，在片状基材C中，在切口预浸料坯c中插入有切口1(附图标记3)和切口2(附图标记4)，切口1与增强纤维的纤维方向所成的角θ1的绝对值为0°≤θ1<10°，切口的平均长度xc1满足5mm≤xc1≤50mm，切口2与增强纤维的纤维方向所成的角θ2的绝对值为10°<θ2≤45°，切口的平均长度xc2满足0.5mm≤xc2<5mm，切口预浸料坯c中的实质上全部的增强纤维均被切口1或切口2切断，被切断的增强纤维的长度为0.1～15mm的长度。其中，在切口1与切口2的交叉点附近，纤维长度有可能短于0.1mm，但本发明中，短于0.1mm的增强纤维不足切口预浸料坯c所包含增强纤维整体体积的5％的情况，视为能够无视其存在。
就确认增强纤维的长度为0.1～15mm的方法而言，与上述的增强纤维的平均长度同样地，能够利用使用数码显微镜等拍摄的图像来确认。增强纤维仅被切口1或切口2切断的情况下，测定在增强纤维的取向方向上相邻的切口间的距离L1，关于被切口1和切口2切断的增强纤维，测定被切口1和切口2夹着的增强纤维的长度的最大值L2。关于L1和L2，分别测定10个部位，若L1及L2为15mm以下，则视为增强纤维的长度为0.1～15mm。
为了在不显著降低力学特性的条件下提高插入有切口2的切口预浸料坯c的流动性，插入与增强纤维的纤维方向所成的角尽可能接近0°的切口1是有效的。切口预浸料坯c中，θ1越小，则来自切口插入前的预浸料坯的力学特性的降低越小，因此，通过在插入有切口2的切口预浸料坯c中插入切口1，能够使来自仅插入有切口2的切口预浸料坯c的力学特性的降低减少，增加切口的插入量。通过增加切口的插入量，从而使得介由切口而相邻的增强纤维滑动的部位增加，因此流动性提高。特别优选的xc1范围为5mm≤xc1≤10mm。切口1为与增强纤维平行的切口也有效果，但特别优选切断增强纤维的切口，优选1°≤θ1<10°。切口1与切口2也可通过不同工序插入来制造切口预浸料坯c。
作为本发明的优选方式，可举出配置工序(A)中重叠部的总面积相对于非重叠部的总面积之比(“重叠部的总面积”/“非重叠部的总面积”)为0.05～0.8。若非重叠部的面积过小，则作用于带状基材A的负荷彼此难以传递，加强效果变弱。另一方面，若重叠部的面积过大，则有时刚性高于片状基材B或片状基材C的带状基材A无法完全追随复杂形状，在纤维增强塑料上产生模糊不清，因此，以重叠部与非重叠部的面积比例成为适当比例的方式将带状基材A配置于模具是重要的。进一步优选的重叠部的总面积相对于非重叠部的总面积之比为0.1～0.6。
作为本发明的优选方式，有下述方式：以通过相互重叠而形成重叠部的两张带状基材A中的一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向与另一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向不同、两者相交的方式配置带状基材A。两张带状基材A中的一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向与另一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向不同、两者相交是指下述情况：形成重叠部的上述两张切口预浸料坯a中，一方的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向与另一方的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向所成的角度中的较小角度为5°以上。由于形成重叠部的上述两张切口预浸料坯a彼此的增强纤维的纤维方向不同，从而重叠部中切口预浸料坯a彼此的摩擦增大，在复杂形状成型时带状基材A的位置也不易偏离，因此优选。
作为本发明的优选方式，可举出下述方式：带状基材A具有三张以上的切口预浸料坯a，包含增强纤维沿带状基材A的长度方向取向的切口预浸料坯a、增强纤维沿相对于带状基材A的长度方向为40～50°的方向取向的切口预浸料坯a、及增强纤维沿相对于带状基材A的长度方向为-40～-50°的方向取向的切口预浸料坯a。特别是得到0.1～1mm等厚度较薄的成型品的情况下，有时在带状基材A的厚度方向上相邻的片状基材B或片状基材C被挤出，从而产生厚度方向仅由带状基材A构成的部位。若这样的部位的刚性与带状基材A所包含的全部的切口预浸料坯a的增强纤维的取向方向相同，则会产生各向异性，从而不优选。因此，考虑到有可能产生厚度方向仅由带状基材A构成的部位，优选带状基材A自身具有接近各向同性的刚性，因此，优选不仅包含增强纤维沿长度方向取向的切口预浸料坯a，还至少包含增强纤维沿相对于长度方向为40～50°的方向取向的切口预浸料坯a、及增强纤维沿相对于带状基材A的长度方向为-40～-50°的方向取向的切口预浸料坯a。特别优选包含沿相对于带状基材A的长度方向为+45°和-45°的方向取向的切口预浸料坯a。此外，由于带状基材A的刚性接近各向同性，因此还可包含增强纤维沿相对于长度方向为90°的方向取向的切口预浸料坯a。切口预浸料坯a的层叠顺序没有特别限定。
实施例
以下，通过实施例来进一步具体地说明本发明，但本发明并不限定于实施例中记载的发明。本实施例中，将“Torayca(注册商标)”预浸料坯片材P3052S-15(增强纤维：T700S，热固性树脂：2500，增强纤维的体积含有率：58％)(以下，简称为预浸料坯的情况是指该预浸料坯片材)作为基底来制造带状基材A、片状基材B、片状基材C，实施下述的成型性评价1、刚性评价、成型性评价2。得到的结果归纳于表1。
<成型性评价1>
使用两面模具，制造具有图3(a)的形状的纤维增强塑料。在将带状基材A配置于模具的配置工序(A)中，将宽30mm的带状基材A切成从模具突出的程度，如图3(b)所示，以形成带状基材A彼此重叠的重叠部、和未重叠的非重叠部的方式，在预先加热至140℃的下模中配置将带状基材A彼此交叉配置的基材、和与纤维增强塑料的对边平行的基材。
上述重叠部的总面积相对于非重叠部的总面积之比满足0.05～0.8。另外，通过相互重叠而形成重叠部的两张上述带状基材A中，一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向与另一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向不同，两者相交。
此外，从具有1mm左右的厚度的片状基材B或片状基材C切取200mm×200mm而配置于模具。然后，载置预先加热至140℃的上模，使用加压机相对于200mm×200mm的面积以6MPa的压力进行加压，保持30分钟后脱模，得到纤维增强塑料。将得到的纤维增强塑料的品质按照以下的4个等级进行评价。将纤维增强塑料放置于平坦的桌子上，若存在端边上浮1mm以上的部位，则视为发生了翘曲，若存在用手触摸即可容易感知到的高低差，则视为产生了凹凸。
A：翘曲、凹凸均不存在，可得到良好的表面品质。
B：发生了翘曲，但不存在凹凸，表面品质良好。
C：在带状基材A与片状基材B或片状基材C之间发生凹凸。
D：观察到因基材未与模具接触而产生的贫树脂区。
<刚性评价>
关于成型性评价1所得到的纤维增强塑料中成型性评价1为A或B的纤维增强塑料，如图3(c)所示，使用力学试验机，用具有直径为30mm的半球形状的前端的铁制压头以1mm/min的速度按压纤维增强塑料的中央来评价刚性。就评价方法而言，使用试验力成为40N的移位s1、试验力成为80N的移位s2、纤维增强塑料的压头正下方的厚度h(mm)，作为评价指标得到E＝40/(h3×(s2-s1))。
<成型性评价2>
使用两面模具制造具有图4(a)的形状的纤维增强塑料。使用的两面模具中，能够将1.8mm的厚度的十字型的肋状物立起到最大45mm的高度。在将带状基材A配置于模具的配置工序(A)中，将宽10mm的带状基材A切成从模具突出的程度，如图4(b)所示，以形成带状基材A彼此重叠的重叠部、和未重叠的非重叠部的方式，将带状基材A彼此交叉而配置，并配置于预先加热至140℃的下模。此外，从具有3mm左右的厚度的片状基材B或片状基材C切取100mm×100mm而配置于模具。然后，载置预先加热至140℃的上模，使用加压机相对于100mm×100mm的面积以6MPa的压力进行加压，保持20分钟后脱模，得到纤维增强塑料。将得到的肋状物中央部(附图标记5的区域)的高度按照以下的5个等级进行评价。
S：包含碳纤维的肋状物为40mm以上的高度。
A：包含碳纤维的肋状物为30mm以上且小于40mm的高度。
B：包含碳纤维的肋状物为20mm以上且小于30mm的高度。
C：包含碳纤维的肋状物为10mm以上且小于20mm的高度。
D：包含碳纤维的肋状物为小于10mm的高度。
(实施例1)
带状基材A为下述基材：切口预浸料坯a为3层，将带状基材的长度方向设为0°的情况下，以[+45°/0°/-45°]进行层叠。就切口预浸料坯a而言，以切口的长度为1mm、切口相对于带状基材A的长度方向具有14°的角度、全部的增强纤维的平均长度为25mm的方式，使用刀片在预浸料坯中插入切口来制造。切口的平均长度xa为1mm，被切口切断的增强纤维的平均长度ya为25mm，xa与ya满足条件1ya>6.0xa+10。使用上述的燃尽法测定了切口预浸料坯a内的连续纤维的根数，结果为0根，可确认实质上全部的增强纤维均被切口切断。
作为片状基材B，使用通过下述方式制造的SMC：从预浸料坯中切取长度方向为25mm、宽度为5mm的短切线束，使模具中成为70℃，进行真空抽吸。厚度为1mm。
成型性评价1中，在配置工序(B)中配置1张片状基材B。得到的纤维增强塑料发生些许翘曲，但并不存在明显的成型不良。刚性评价中，E为14。成型性评价2的配置工序(B)中，层叠了3张片状基材B，在纤维增强塑料中21mm的肋状物立起。
(实施例2)
使用片状基材C来代替片状基材B，除此以外，与实施例1同样地制造纤维增强塑料。就片状基材C而言，将切口预浸料坯c以[0/90]3的层叠构成进行层叠而形成0.9mm的厚度。就切口预浸料坯c而言，以切口的长度为1mm、切口相对于增强纤维的取向方向具有14°的角度、全部的增强纤维的平均长度为12.5mm的方式，使用刀片在预浸料坯中插入切口来制造。切口的平均长度xc为1mm，被切口切断的增强纤维的平均长度yc为12.5mm，xc与yc满足条件2yc≤6.0xc+10。另外，取出切口预浸料坯c的面内任意部位中的半径为5mm的圆时，该圆内包含13个以上的切口。使用上述的燃尽法测定了切口预浸料坯c内的连续纤维的根数，结果为0根，可确认实质上全部的增强纤维均被切口切断。
成型性评价1中，配置工序(C)中配置1张片状基材C。就得到的纤维增强塑料而言，翘曲、凹凸均未发生，也不存在明显的成型不良。另外，增强纤维的取向紊乱、切口的开口也小。刚性评价中，E大于实施例1。成型性评价2的配置工序(C)中，层叠了3张片状基材C，在纤维增强塑料中35mm的肋状物立起。
(实施例3)
使切口预浸料坯c为如下制造的切口预浸料坯c，即，以切口长度为3mm、切口相对于增强纤维的取向方向具有14°的角度、全部的增强纤维的平均长度为25mm的方式，使用刀片在预浸料坯中插入切口，除此以外，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。切口的平均长度xc为3mm，被切口切断的增强纤维的平均长度yc为25mm，xc与yc满足条件2yc≤6.0xc+10。xc为切口预浸料坯a的切口的平均长度的1.5倍以上。
成型性评价1中，就所得到的纤维增强塑料而言，翘曲、凹凸均未发生，也不存在明显的成型不良。可观察到增强纤维的取向紊乱和切口的开口大于实施例2，但在刚性评价中E略微大于实施例2。成型性评价2的配置工序(C)中，层叠了3张片状基材C，在纤维增强塑料中25mm的肋状物立起。
(实施例4)
成型性评价1中，在配置工序(C)中，以端部重叠10mm的方式配置4张100mm×100mm的片状基材C，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。未实施成型性评价2。
成型性评价1中，接缝融合，能够无凹凸地接合。刚性也为与实施例2同等的值。
(实施例5)
成型性评价1中，配置工序(C)中，与实施例4同样地准备4张100mm×100mm的片状基材C，以端部重叠的方式进行配置，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。未实施成型性评价2。
成型性评价1中，接缝融合，能够无凹凸地接合，随着用压头进行按压而产生了少许的裂纹。
(实施例6)
就实施例2中使用的切口预浸料坯c而言，插入了与增强纤维的纤维方向所成的角θ2的绝对值为10°<θ2≤45°、且切口长度xc2满足0.5mm≤xc2<5mm的切口2，此外，以切口预浸料坯c所包含的增强纤维的50％被切口1切断的方式，使用刀片在切口预浸料坯c中插入切口1，上述切口1为：与增强纤维的纤维方向所成的角θ1为2°，满足0°≤θ1<10°，切口的平均长度xc1为20mm，满足5mm≤xc1≤50mm，在增强纤维的纤维方向上以25mm的间隔进行配置。新制造的切口预浸料坯c所包含的增强纤维的平均长度满足0.1～15mm。使用上述的燃尽法测定了切口预浸料坯c内的连续纤维的根数，结果为0根，可确认实质上全部的增强纤维均被切口切断。使用该切口预浸料坯c与实施例2同样地进行评价。
成型性评价1中，虽然可观察到强于实施例2的增强纤维的起伏，但能够无翘曲、凹凸地进行成型。刚性评价中，成为与实施例2同等的结果。成型性评价2中，高于实施例2的42mm的肋状物立起。
(实施例7)
针对切口预浸料坯c，在预浸料坯中插入切口长度1mm、纤维长度2mm、与增强纤维的纤维方向所成的角为60°的非常细小的切口。切口的平均长度xc为1mm，被切口切断的增强纤维的平均长度yc为2mm，满足条件2yc≤6.0xc+10。另外，取出切口预浸料坯c的面内任意部位中的半径为5mm的圆时，该圆内包含13个以上的切口。除改变切口预浸料坯c以外，与实施例1同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1中，尽管增强纤维短，但可观察到保持了一定程度的取向性的表面品质，但与实施例2相比，存在更多增强纤维的紊乱。刚性评价中，成为低于实施例2的值。成型性评价2中，显示出优异的流动性，高于其他实施例的45mm的肋状物立起。
(实施例8)
除使带状基材A的层叠构成为[0]3以外，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1中，不存在明显的成型不良，但观察到了翘曲。未观察到在厚度方向上仅由带状基材A形成的部位，但由于带状基材A内增强纤维沿单向取向，因此能够容易地想到各向异性局部增强。刚性评价中，显示出高刚性。成型性评价2中，能够确认到与实施例2同等的肋状物的高度。
(比较例1)
未进行配置带状基材A的配置工序(A)，除此以外，与实施例1同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1中，观察到若干翘曲，但能够无明显缺陷地进行成型。刚性评价中，与实施例1相比刚性大幅降低。成型性评价2中，得到了与实施例1同等的肋状物的高度。
(比较例2)
使用未在带状基材A中插入切口的预浸料坯，除此以外，与实施例1同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1中，未追随细小凹凸的带状基材A突出，到处可见贫树脂区。未实施成型性评价2。
(比较例3)
未进行配置带状基材A的配置工序(A)，除此以外，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1中，能够没有翘曲、明显的缺陷地进行成型。刚性评价中，与实施例2相比刚性大幅降低。未实施成型性评价2。
(比较例4)
在构成片状基材C的切口预浸料坯c中使用在带状基材A中使用的切口预浸料坯a，除此以外，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1中未观察到贫树脂区，但在带状基材A与片状基材C的边界产生些许凹凸。成型性评价2中，11mm的肋状物立起。
(比较例5)
未使用带状基材A，作为构成片状基材C的切口预浸料坯c，使用未刻入切口的预浸料坯，除此以外，与实施例2同样地制造纤维增强塑料。
成型性评价1，到处可见贫树脂区。成型性评价2中，肋状物中不包含碳纤维，树脂被挤出。
[表1]
附图标记说明
1：带状基材A
2：片状基材B
3：切口1
4：切口2
5：肋状物中央部

Claims (9)

1.纤维增强塑料的制造方法，其使用了带状基材A及片状基材B，其中，
所述带状基材A为具有一张以上的切口预浸料坯a的带状的基材，
所述切口预浸料坯a为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件1，
所述片状基材B为具有无规取向的增强纤维和树脂的基材，
所述纤维增强塑料的制造方法包括下述工序：
配置工序(A)，将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具；
配置工序(B)，将片状基材B配置于模具；
成型工序，对所配置的带状基材A及片状基材B进行加热、加压，
(条件1)
切口的平均长度xa(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度ya(mm)满足ya>6.0xa+10。
2.纤维增强塑料的制造方法，其使用了带状基材A及片状基材C，其中，
所述带状基材A为具有一张以上的切口预浸料坯a的带状的基材，
所述切口预浸料坯a为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件1，
所述片状基材C为具有一张以上的切口预浸料坯c的基材，
所述切口预浸料坯c为向具有沿单向取向的增强纤维和树脂的预浸料坯插入多个将增强纤维切断的切口而成的预浸料坯，其满足以下的条件2，
所述纤维增强塑料的制造方法包括下述工序：
配置工序(A)，将多张带状基材A以使得各带状基材A形成与一张以上的其他带状基材A重叠的重叠部及未重叠的非重叠部的方式配置于模具；
配置工序(C)，将片状基材C配置于模具；
成型工序，对所配置的带状基材A及片状基材C进行加热、加压，
(条件1)
切口的平均长度xa(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度ya(mm)满足ya>6.0xa+10，
(条件2)
切口的平均长度xc(mm)与被切口切断的增强纤维的平均长度yc(mm)满足yc≤6.0xc+10。
3.如权利要求2所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，所述片状基材C包含2张增强纤维的取向方向相互垂直的切口预浸料坯c，
所述配置工序(C)中，以2张以上的片状基材C均与其他的片状基材C中的任意一张以上重叠的方式配置于模具。
4.如权利要求2或3所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，所述切口预浸料坯c的切口的平均长度为所述切口预浸料坯a的切口的平均长度的1.5倍以上。
5.如权利要求2～4中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，取出所述切口预浸料坯c的面内任意部位中的半径为5mm的圆时，所述圆内包含13个以上的切口。
6.如权利要求2～5中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，所述切口预浸料坯c中插入有切口1和切口2，
所述切口1与增强纤维的纤维方向所成的角θ1的绝对值为0°≤θ1<10°，切口的平均长度xc1满足5mm≤xc1≤50mm，
所述切口2与增强纤维的纤维方向所成的角θ2的绝对值为10°<θ2≤45°，切口的平均长度xc2满足0.5mm≤xc2<5mm，
切口预浸料坯c内的实质上全部的增强纤维均被切口1或切口2切断，被切断的增强纤维的长度为0.1～15mm的长度。
7.如权利要求1～6中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，所述配置工序(A)中，所述重叠部的总面积相对于所述非重叠部的总面积之比(“重叠部的总面积”/“非重叠部的总面积”)为0.05～0.8。
8.如权利要求1～7中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，通过相互重叠而形成所述重叠部的两张所述带状基材A中，一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向与另一方的带状基材A的重叠部侧的切口预浸料坯a的增强纤维的纤维方向不同，两者相交。
9.如权利要求1～8中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，所述带状基材A具有三张以上的所述切口预浸料坯a，包含：增强纤维沿带状基材A的长度方向取向的切口预浸料坯a；增强纤维沿相对于带状基材A的长度方向呈40～50°的方向取向的切口预浸料坯a；及增强纤维沿相对于带状基材A的长度方向呈-40～-50°的方向取向的切口预浸料坯a。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116056850A (zh) * 2020-09-04 2023-05-02 东丽株式会社 热塑性预浸料坯、纤维增强塑料及它们的制造方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3950292A4 (en) * 2019-03-29 2022-12-14 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha PANEL STRUCTURE MADE OF A COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR MAKING THE SAME
JPWO2021192464A1 (zh) 2020-03-24 2021-09-30
US12122501B1 (en) * 2023-09-06 2024-10-22 Jetzero, Inc. Aircraft with carbon fiber material and a method of manufacture

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279523A (zh) * 2008-05-06 2008-10-08 苗华忠 玻璃纤维布及其制造方法
CN101516613A (zh) * 2006-09-28 2009-08-26 东丽株式会社 纤维增强塑料及其制造方法
CN101870176A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 昆山同寅兴业机电制造有限公司 碳纤维制品和玻璃纤维制品的加工工艺
JP2016078308A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 東洋紡株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法
JP2016199008A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 三菱レイヨン株式会社 一体化積層物の製造方法、及び成形体の製造方法
KR20160138601A (ko) * 2015-05-26 2016-12-06 주식회사 유포트 탄소 섬유 폐기물을 이용한 방전 가공용 전극 제조 방법

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8629267D0 (en) * 1986-12-08 1987-02-11 Westland Plc Laying pre-impregnated fibre reinforced material on surface
US6317248B1 (en) * 1998-07-02 2001-11-13 Donnelly Corporation Busbars for electrically powered cells
US6686017B2 (en) * 2001-02-28 2004-02-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical recording film, method for manufacturing the same, optical recording medium, method for manufacturing the same, optical recording method, information recording/reproducing apparatus, information reproducing/recording method, computer system and video signal recording/reproducing system
WO2008038591A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Toray Industries, Inc. Process for producing composite prepreg base, layered base, and fiber-reinforced plastic
ES2901199T3 (es) * 2007-02-02 2022-03-21 Toray Industries Material de base preimpregnado, material de base laminado y plástico reforzado con fibra
JP5223354B2 (ja) * 2007-02-02 2013-06-26 東レ株式会社 切込プリプレグ基材、積層基材、繊維強化プラスチック、および切込プリプレグ基材の製造方法
JP2009292002A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチックの製造方法
JP2010018724A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Toray Ind Inc プリプレグ積層基材および繊維強化プラスチック
JP5292972B2 (ja) 2008-07-30 2013-09-18 東レ株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法
RU2583017C2 (ru) 2010-12-02 2016-04-27 Тохо Тенакс Ойропе Гмбх Содержащая однонаправленные волокнистые ленты волокнистая заготовка из пучков армирующих волокон и конструктивный элемент из композитного материала
JP2013176876A (ja) 2012-02-28 2013-09-09 Teijin Ltd 成形体の製造方法
ITMI20120604A1 (it) * 2012-04-13 2013-10-14 Automobili Lamborghini Spa Cerniera in materiale composito e processo per la sua fabbricazione
JP2014172267A (ja) 2013-03-08 2014-09-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 積層基材
JP5990480B2 (ja) * 2013-03-12 2016-09-14 本田技研工業株式会社 樹脂複合材製構造体の製造方法
JP6435696B2 (ja) * 2013-08-06 2018-12-12 三菱ケミカル株式会社 積層基材の製造方法
KR101867201B1 (ko) * 2014-02-14 2018-06-12 미쯔비시 케미컬 주식회사 섬유 강화 플라스틱 및 그의 제조 방법
WO2016017080A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 小松精練株式会社 成形体及びその製造方法
JP2017119432A (ja) * 2015-12-25 2017-07-06 東レ株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチック

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101516613A (zh) * 2006-09-28 2009-08-26 东丽株式会社 纤维增强塑料及其制造方法
CN101279523A (zh) * 2008-05-06 2008-10-08 苗华忠 玻璃纤维布及其制造方法
CN101870176A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 昆山同寅兴业机电制造有限公司 碳纤维制品和玻璃纤维制品的加工工艺
JP2016078308A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 東洋紡株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法
JP2016199008A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 三菱レイヨン株式会社 一体化積層物の製造方法、及び成形体の製造方法
KR20160138601A (ko) * 2015-05-26 2016-12-06 주식회사 유포트 탄소 섬유 폐기물을 이용한 방전 가공용 전극 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116056850A (zh) * 2020-09-04 2023-05-02 东丽株式会社 热塑性预浸料坯、纤维增强塑料及它们的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
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KR20190104988A (ko) 2019-09-11
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CA3048172A1 (en) 2018-08-09
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EP3578332A1 (en) 2019-12-11
JPWO2018142962A1 (ja) 2019-11-21

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