Формованный продукт, выполненный из композитного материала с армированными волокнами

Формованный продукт, выполненный из композитного материала с армированными волокнами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к легковесному формованному продукту, имеющему степень свободы в отношении формы, состоящему из армированного волокнами композитного материала, содержащего армирующие волокна и термопластическую смолу. Изобретение дополнительно относится к формованному продукту, предпочтительно применимому в корпусах для электрического и электронного оборудования, автомобильных элементах, элементах медицинского оборудования, элементах самолетов, строительных материалах и элементах промышленных изделий общего назначения. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления формованного продукта с высокой производительностью.

Уровень техники

В недавние годы в разнообразных отраслях, таких как электрическое и электронное оборудование, автомобили, медицинское оборудование, самолеты, строительные материалы и элементы промышленных изделий общего назначения, возрастает потребность в снижении веса, и потребовалось, чтобы используемые в них корпуса и элементы имели уменьшенный вес и обладали высокой жесткостью. В качестве таких тонкостенных и высокожестких корпусов и элементов используется формованный продукт, полученный прессованием прокатного листового материала из алюминиевого сплава или магниевого сплава, или формованный продукт, полученный из них литьем под давлением. Кроме того, применялся формованный продукт, полученный инжекционным формованием армированного волокнами композитного материала, в котором в качестве наполнителя присутствуют стеклянные волокна или углеродные волокна, и формованный продукт, полученный объединением пластины из армированного волокнами композитного материала и термопластической смолы в условиях инжекционного формования.

Алюминиевый сплав и магниевый сплав являются превосходными в отношении прочности и жесткости, но ограничены в формуемости, и поэтому затруднительно придать им сложную форму в едином изделии. Кроме того, металлический элемент (в частности, из магниевого сплава) связан с такой проблемой, как плохая коррозионная стойкость. Поверхность металлического элемента корродирует под действием влаги воздуха или влаги и соли, содержащихся в поте пользователя, приводя к ухудшению внешнего вида. Ввиду этого, Патентный Документ 1 предлагает способ изготовления корпуса, включающий стадию нанесения, в которой на весь элемент, содержащий магниевый сплав, наносят слой смолы, и стадию формования, в которой проводят формование воедино элемента и выполненной из смолы части. Этот способ позволяет образовать сложную форму и придать устойчивость к коррозии. Однако стадии становятся усложненными, и, в дополнение, удельная прочность алюминиевого сплава, магниевого сплава и смолы является высокой относительно железа, но низкой по сравнению с описываемым далее армированным волокнами композитным материалом. Поэтому существует предел достигаемого уменьшения веса.

Армированный волокнами композитный материал имеет превосходную удельную прочность и удельную жесткость и, кроме того, превосходную коррозионную стойкость, и поэтому широко используется в вышеописанных вариантах применения. В частности, формованный продукт, полученный инжекционным формованием армированного волокнами композитного материала, наполнителями в котором являются стеклянные волокна или углеродные волокна, широко применяется благодаря большой степени свободы в придании формы и высокой производительности. Однако, вследствие короткой длины волокон, остающихся в сформованном изделии, по-прежнему сохраняется проблема в плане вариантов применения, требующих высокой прочности и жесткости. С другой стороны, армированный волокнами композитный материал, упрочненный непрерывным волокном, имеет особенно превосходную удельную прочность и удельную жесткость, и поэтому по большей части использовался в вариантах применения, требующих высокой прочности и жесткости. Однако армированный волокнами композитный материал имеет малую степень свободы в придании формы по сравнению со смолой и армированным волокнами композитным материалом, полученным инжекционным формованием, и было затруднительно придать сложную форму в едином изделии. Кроме того, поскольку армированный волокнами композитный материал получают наслоением многочисленных армирующих волокон в переплетенном состоянии, возникала проблема низкой производительности. Патентный Документ 2 предлагает комбинированный формованный продукт, в котором полимерный компонент соединяют с пластинчатым элементом, состоящий из листа, который содержит армирующие волокна, в частности, непрерывное волокно, по наружному краю пластинчатого элемента. Эта конструкция позволяет получить формованный продукт, имеющий усложненную форму. Однако, поскольку формованный продукт получают в многочисленных стадиях, то трудно говорить о высокой производительности. Кроме того, армированный волокнами композитный материал с использованием непрерывного волокна, как правило, получают нагреванием и прессованием материала, который называется препрегом, в котором базовый материал из армирующих волокон предварительно пропитан термореактивной смолой, в течение 2 часов или более с использованием автоклава. В недавние годы предложен способ RTM-формования (инжекция смолы в закрытую форму с пропиткой под давлением), включающий стадии, в которых базовый материал из армирующего волокна, который не пропитан смолой, помещают в форму, и затем заливают в форму термореактивную смолу, и продолжительность формования была значительно сокращена. Однако, даже в случае применения способа RTM-формования, для формования одного элемента требуются 10 минут или более, и производительность не улучшается.

По этой причине внимание сосредоточилось на армированном волокнами композитном материале с использованием термопластической смолы в качестве матрицы вместо традиционной термореактивной смолы. Однако термопластическая смола, как правило, имеет высокую вязкость по сравнению с термореактивной смолой. Поэтому существовала проблема в том, что продолжительность пропитки волокнистого базового материала смолой является длительной, и в результате этого становится длительным время, необходимое для формования.

В качестве способа для разрешения этих проблем был предложен способ, называемый формованием термопластических материалов в форме (TP-SMC). Этот способ представляет собой способ формования, включающий стадии, на которых нагревают рубленые волокна, предварительно пропитанные термопластической смолой, до температуры плавления или температуры текучести смолы или выше, вводят рубленые волокна в часть формы, немедленно закрывают форму и приводят волокна и смолу в форме в жидкое состояние, тем самым придавая продукту форму, с последующим охлаждением и образованием формованного продукта. Этот способ позволяет проводить формование за короткий период времени около 1 минуты с использованием волокон, предварительно пропитанных смолой. Патентные Документы 3 и 4 описывают способ получения пучков рубленого волокна и формуемых материалов. Эти способы представляют собой способы с использованием формуемых материалов, которые называются SMC, или листовым пресс-материалом. В таком формовании термопластических материалов создают условия для протекания волокон и смолы в форму, так что возникали проблемы неудачного получения тонкостенных изделий, и ориентация волокон является беспорядочной, делая затруднительным управление процессом.

Патентный Документ 1: JP-A-2010-147376

Патентный Документ 2: JP-A-2010-131804

Патентный Документ 3: JP-A-2009-114611

Патентный Документ 4: JP-A-2009-114612

Сущность изобретения

Проблемы, которые должно разрешить изобретение

Проблема, которая должна быть разрешена настоящим изобретением, состоит в создании с высокой производительностью формованного продукта, причем формованный продукт является тонкостенным и легковесным, имеющим высокую жесткость и превосходный внешний вид поверхности и имеющим сложную трехмерную форму.

Средства разрешения проблем

В результате обстоятельных исследований для разрешения вышеуказанных проблем авторы настоящего изобретения выполнили настоящее изобретение. То есть настоящее изобретение относится к формованному продукту, состоящему из армированного волокнами композитного материала, содержащего непрерывные армирующие волокна в термопластической смоле, причем армирующие волокна, содержащиеся в формованном продукте, имеют пучки (А) армирующих волокон, каждый из которых составлен армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, определяемым нижеследующей формулой (1), причем отношение его к общему количеству армирующих волокон в формованном продукте составляет 20% по объему или более и менее 90% по объему, и среднее число (N) армирующих волокон в пучке (А) армирующих волокон удовлетворяет нижеследующей формуле (2):

предельное число одиночных волокон = 600/D (1),

0,7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D² (2),

где D представляет средний диаметр (мкм) волокна в армирующих волокнах.

Преимущества изобретения

Согласно настоящему изобретению формованный продукт, будучи тонкостенным и легковесным имеющим высокую жесткость и превосходный внешний вид поверхности, и имеющим сложную трехмерную форму, может быть получен простым способом с высокой производительностью. Даже формованный продукт, имеющий сложную трехмерную форму, может быть получен в настоящем изобретении интегральным формованием. Настоящим изобретением предпочтительно могут быть созданы корпуса электрических и электронных приборов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет вид в перспективе первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет вид в перспективе второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет чертеж в трех проекциях (вид в разрезе) второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет соединение горизонтальной части и вертикальной части в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет фотографию наблюдаемого в поперечном сечении вида слоистой структуры соединения горизонтальной части и вертикальной части в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Варианты осуществления изобретения

Настоящее изобретение относится к формованному продукту, состоящему из армированного волокнами композитного материала, составленного термопластической смолой и содержащимся в ней непрерывным армирующим волокном. Ниже описаны варианты исполнения формованного продукта согласно настоящему изобретению, но изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления.

Армирующее волокно

Армирующее волокно в армированном волокнами композитном материале, составляющем формованный продукт, не является конкретно ограниченным. Предпочтительно используют по меньшей мере одно волокно, выбранное из группы, состоящей из углеродного волокна, арамидного волокна, полиэфирного волокна и стеклянного волокна. В вариантах применения, требующих прочности и жесткости, предпочтительно используют углеродное волокно, стеклянное волокно и арамидное волокно и более предпочтительно применяют углеродное волокно. В вариантах применения, требующих электрической проводимости, предпочтительно используют углеродное волокно и более предпочтительно применяют углеродное волокно, покрытое металлом, таким как никель. В вариантах применения, предусматривающих пропускание электромагнитных волн, предпочтительно используют арамидное волокно, стеклянное волокно и полиэфирное волокно и более предпочтительно применяют арамидное волокно и стеклянное волокно в плане баланса между пропусканием электромагнитных волн и прочностью. В вариантах применения, требующих ударостойкости, предпочтительно используют арамидное волокно и полиэфирное волокно. Эти волокна могут быть применены в сочетании, сорта армирующих волокон могут быть выбраны в зависимости от участка формованного продукта, и формованный продукт может быть сформован в состоянии, где различные армирующие волокна уложены друг на друга.

Термопластическая смола

Количество термопластической смолы, присутствующей в армированном волокнами композитном материале, образующем формованный продукт согласно настоящему изобретению, предпочтительно составляет от 50 до 1000 частей по весу на 100 частей по весу армирующих волокон. Количество термопластической смолы более предпочтительно составляет от 55 до 500 частей по весу на 100 частей по весу армирующих волокон и еще более предпочтительно от 60 до 300 частей по весу на 100 частей по весу армирующих волокон.

Термопластическая смола, составляющая формованный продукт, не является конкретно ограниченной. Предпочтительной является по меньшей мере одна смола, выбранная из группы, состоящей из винилхлоридной смолы, винилиденхлоридной смолы, винилацетатной смолы, смолы на основе поливинилового спирта, полистирольной смолы, акрилонитрил-стирольной смолы (AS-смолы), акрилонитрил-бутадиен-стирольной смолы (ABS-смолы), акриловой смолы, метакриловой смолы, полиэтиленовой смолы, полипропиленовой смолы, смолы на основе полиамида-6, смолы на основе полиамида-11, смолы на основе полиамида-12, смолы на основе полиамида-46, смолы на основе полиамида-66, смолы на основе полиамида-610, полиацетальной смолы, поликарбонатной смолы, полиэтилентерефталатной смолы, полиэтиленнафталатной смолы, полибутилентерефталатной смолы, полибутиленнафталатной смолы, полиарилатной смолы, смолы на основе полифениленового простого эфира, полифениленсульфидной смолы, полисульфоновой смолы, смолы на основе простых полиэфирсульфонов, смолы на основе простых полиэфирэфирэфиркетонов, смолы на основе полимолочной кислоты, и смеси (полимерной композиции) двух или более сортов, выбранных из этих смол. Более предпочтительной в качестве полимерной композиции является по меньшей мере одна, выбранная из группы, состоящей из композиции поликарбонатной смолы и полиэфирной смолы, композиции поликарбонатной и ABS-смолы, композиции смолы на основе полифениленового простого эфира и полиамидной смолы, композиции полиамидной смолы и ABS-смолы и композиции полиэфирной смолы и полиамидной смолы, которая является более предпочтительной.

Функциональные наполнители и добавки могут содержаться в армированном волокнами композитном материале в количестве, которое не причиняет ущерба цели настоящего изобретения. Их примеры включают органические/неорганические наполнители, огнезащитный состав, придающий устойчивость к УФ-излучению агент, пигмент, смазочное средство для формы, смягчитель, пластификатор и поверхностно-активное вещество, но без ограничений. В частности, высокая огнестойкость иногда требуется в вариантах применения для электронного и электрического оборудования и вариантах применения в автомобилях. Поэтому в термопластической смоле предпочтительно содержится огнезащитный состав. В качестве огнезащитного состава в настоящем изобретении могут быть использованы общеупотребительные антипирены, и применяемый огнезащитный состав не является конкретно ограниченным в такой мере, насколько он может придавать огнестойкость термопластической композиции согласно настоящему изобретению. Конкретные примеры огнезащитного состава включают в себя огнезащитный состав на основе фосфорной кислоты, азотсодержащий огнезащитный состав, силиконовое соединение, органическую соль щелочного металла, органическую соль щелочноземельного металла, и бромсодержащий огнезащитный состав. Эти огнезащитные составы могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более из них. Содержание огнезащитного состава предпочтительно составляет от 1 до 40 частей по массе, и более предпочтительно от 1 до 20 частей по массе, на 100 частей по массе смолы, в плане баланса физических свойств, формуемости и огнестойкости.

Армирующее волокно, содержащееся в формованном продукте

Армирующие волокна, содержащиеся в формованном продукте согласно настоящему изобретению, отличаются тем, что отношение пучков (А) армирующих волокон, составленных армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, определяемым нижеследующей формулой (1):

предельное число одиночных волокон = 600/D (1),

где D представляет средний диаметр (мкм) волокна для одиночного армирующего волокна,

к общему количеству армирующих волокон в формованном продукте составляет 20% по объему или более и составляет менее 90% по объему. В формованном продукте одиночные волокна или пучки волокон, каждый из которых составлен армирующими волокнами с менее чем предельным числом одиночных волокон, присутствуют в качестве армирующих волокон, иных, нежели пучки (А) армирующих волокон.

То есть формованный продукт согласно настоящему изобретению отличается тем, что количество пучков армирующих волокон, каждый из которых составлен армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, определяемым в зависимости от среднего диаметра волокна, составляет 20% по объему или более и менее 90% по объему, другими словами, пучок армирующих волокон, составленный заданным или большим числом одиночных армирующих волокон, полученных регулированием степени разрыхления, и иные разрыхленные армирующие волокна, нежели пучки армирующих волокон, содержатся в заданном соотношении.

Там, где отношение пучков (А) армирующих волокон к общему количеству армирующих волокон составляет менее 20% по объему, проявляется то преимущество, что получается формованный продукт, имеющий превосходный внешний вид поверхности, но затруднительно получить формованный продукт, имеющий превосходные механические характеристики. Когда отношение пучков (А) армирующих волокон составляет 90% по объему или более, толщина перепутанных участков волокон локально возрастает, и формованный продукт с тонкими стенками может быть не получен. Отношение пучка армирующих волокон более предпочтительно составляет 30% по объему или более и менее 80% по объему.

Формованный продукт дополнительно отличается тем, что среднее число (N) армирующих волокон в пучках (А) армирующих волокон, каждый из которых составлен армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, удовлетворяет следующей формуле (2):

0,7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D² (2),

где D представляет средний диаметр (мкм) волокна в армирующих волокнах.

В основном среднее число (N) армирующих волокон в пучках (А) армирующих волокон, каждый из которых образован армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, составляет менее, чем 6×10⁴/D².

Более конкретно, в случае, что армирующие волокна в формованном продукте представляют собой углеродные волокна и средний диаметр волокна в углеродных волокнах составляет от 5 до 7 мкм, предельное число одиночных волокон составляет от 86 до 120, и в случае, что средний диаметр волокна в углеродных волокнах составляет 5 мкм, среднее число волокон в пучке волокон составляет более 280 и менее 4000. В основном среднее число волокон предпочтительно составляет от 600 до 2500 и более предпочтительно от 600 до 1600. В случае, что средний диаметр волокна в углеродных волокнах составляет 7 мкм, среднее число волокон в пучке волокон составляет более 142 и менее 2040. В основном, среднее число волокон предпочтительно составляет от 300 до 1500 и более предпочтительно от 300 до 800.

В случае, что среднее число (N) волокон в пучках (А) армирующих волокон составляет менее 0,7×10⁴/D², становится затруднительным получение формованного продукта, имеющего высокую объемную долю (Vf) волокон. В случае, что среднее число (N) волокон в пучках (А) армирующих волокон составляет 1×10⁵/D² или более, в формованном продукте могут локально образовываться толстые участки, которые предрасположены к возникновению пустот. Когда предполагается получение тонкостенного формованного продукта с толщиной 1 мм или менее, применение просто разделенных волокон приводит к значительной неравномерности в массе армирующих волокон на единицу площади, обусловливающей невозможность достижения хороших физических свойств. Кроме того, когда все волокна разрыхлены, может быть без труда получен более тонкий формованный продукт, но усиливается перепутывание волокон, и формованный продукт, имеющий высокую объемную долю волокон, не получается. Тонкостенный формованный продукт, проявляющий высокие физические характеристики, может быть достигнут при содержании пучков (А) армирующих волокон, каждый из которых составлен армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, определяемым формулой (1), и армирующих волокон (В) в состоянии индивидуальных одиночных волокон или составленных армирующими волокнами с менее чем предельным числом одиночных волокон в формованном продукте. Формованный продукт согласно настоящему изобретению может иметь разнообразные толщины, и предпочтительно может быть получен тонкостенный формованный продукт, имеющий толщину от около 0,2 до 1 мм.

Формованный продукт предпочтительно может быть изготовлен прессованием в форме мата с хаотичным расположением волокон, составленного армирующими волокнами и термопластической смолой. Разрыхленное состояние армирующих волокон в формованном продукте по существу сохраняет состояние в мате с хаотичным расположением волокон. Армирующие волокна, содержащиеся в формованном продукте, могут быть надлежащим образом скорректированы путем регулирования отношения пучков (А) армирующих волокон в мате с хаотичным расположением волокон и среднего числа (N) армирующих волокон в пучках (А) армирующих волокон в мате с хаотичным расположением волокон в порядке, подходящем для отношения пучков (А) армирующих волокон в формованном продукте и среднего числа (N) армирующих волокон в пучках (А) армирующих волокон в формованном продукте. Предпочтительный способ регулирования отношения пучков (А) армирующих волокон и среднего числа (N) армирующих волокон в них для армирующих волокон в мате с хаотичным расположением волокон описан далее.

Армирующие волокна, содержащиеся в формованном продукте согласно настоящему изобретению, представляют собой непрерывные волокна. Средняя длина волокна в волокнах, содержащихся в формованном продукте, предпочтительно составляет от 5 до 100 мм. Формованный продукт, содержащий армированный волокнами композитный материал, содержащий армирующие волокна, имеющие определенную степень длины волокон, может быть создано описываемым далее предпочтительным способом изготовления формованного продукта согласно настоящему изобретению. Формованный продукт проявляет не только статическую прочность и жесткость, но и высокие физические характеристики в отношении ударной нагрузки и усталостной нагрузки в течение длительного периода времени. В дополнение, даже в случае формования формованного продукта, имеющего усложненную форму, ориентация армирующих волокон нарушается с трудом, армирующие волокна ориентируются в двумерной плоскости, и становится возможным сохранение изотропии. Средняя длина волокна в армирующих волокнах предпочтительно составляет от 10 до 100 мм, более предпочтительно от 15 до 100 мм, еще более предпочтительно от 15 до 80 мм и дополнительно предпочтительно от 20 до 60 мм.

Формованный продукт согласно настоящему изобретению включает ситуацию, где часть формованного продукта упрочнена однонаправленным материалом или тому подобным. В случае наличия упрочняющего слоя, содержащего слой однонаправленного материала в дополнение к армированному волокнами композитному материалу (основной части), составленному термопластической смолой и содержащимися в ней непрерывными армирующими волокнами, вышеуказанное определение армирующих волокон, содержащихся в формованном продукте, относится к основной части, за исключением упрочняющего слоя, выполненного из однонаправленного материала или тому подобного.

Формованный продукт

Формованный продукт предпочтительно имеет горизонтальную часть и вертикальную часть, проходящую по продольному направлению относительно горизонтального направления. Вертикальная часть может не составлять строго прямого угла в такой мере, насколько вертикальная часть проходит в продольном направлении относительно горизонтальной части, и может иметь угол для фиксации произвольного угла или угла конусности формы до такой степени, чтобы не причинять ущерба цели настоящего изобретения. В этом случае угол между горизонтальной частью и вертикальной частью предпочтительно составляет от 30 до 90° и более предпочтительно от 40 до 85°. Необязательные скругление кромок и кривизна могут быть добавлены между горизонтальной частью и вертикальной частью до такой степени, насколько это не вредит цели настоящего изобретения. Величина скругления кромок и кривизны не является конкретно ограниченной. В отношении скругления кромок предпочтительно используют величину С от 0,2 до 10 мм и в отношении кривизны предпочтительно применяют величину R от 0,2 до 10 мм.

В случае, когда применение формованного продукта предусматривает назначение изделия в качестве наружной пластины, такой как корпус или имеющий форму панели элемент, на одной и той же поверхностной стороне горизонтальной части предпочтительно присутствуют многочисленные вертикальные части.

Горизонтальная часть

В формованном продукте согласно настоящему изобретению горизонтальная часть означает часть, которая имеет по существу плоскую поверхность и составляет основу для вертикальной части, и один пример ее включает крышечную или донную стенку корпуса или имеющий форму панели элемент. Горизонтальная часть не обязательно имеет полностью плоскую поверхность, и на отдельных участках может иметь неровность или буртик. Высота и ширина неровности и буртика не являются конкретно ограниченными. Высота желательно на величину от 0,5 до 10 раз превышает толщину горизонтальной части, составляющей основание. Горизонтальная часть может иметь сквозные отверстия для вентиляции, скрепления болтами, прокладки проводов и тому подобного. В этом случае отверстия могут быть сформированы в форме с использованием механических ножниц или тому подобного, одновременно с формованием формованного продукта, и могут быть сформированы сверлением, перфорированием, резкой или тому подобным, в качестве дополнительной обработки. Толщина горизонтальной части не является конкретно ограниченной. Толщина предпочтительно составляет от 0,2 до 5 мм и более предпочтительно от 1 до 3 мм. Толщина горизонтальной части не обязательно должна быть равномерной и на отдельных участках может быть увеличенной или уменьшенной. В этом случае диапазон увеличения или уменьшения не является конкретно ограниченным. Диапазон предпочтительно составляет от 30 до 300% и более предпочтительно от 50 до 200%, относительно толщины горизонтальной части, составляющей основание. Толщина может изменяться ступенчато и может изменяться постепенно с сужением или кривизной. Толщина предпочтительно изменяется непрерывно по соображениям предотвращения концентрации напряжений.

Вертикальная часть

В формованном продукте согласно настоящему изобретению вертикальная часть означает часть, проходящую в продольном направлении на одной и той же стороне относительно горизонтального направления, и примеры ее включают боковую стенку, ребро, выступ, монтажную опору и петлю корпуса или выполненный в форме панели элемент. Высота вертикальной части не является конкретно ограниченной. Высота предпочтительно составляет от 1 до 300 мм и более предпочтительно от 5 до 100 мм. Высота вертикальной части не обязательно должна быть равномерной и на отдельных участках может увеличиваться или уменьшаться. Диапазон увеличения и уменьшения высоты вертикальной части не является конкретно ограниченным и предпочтительно составляет от 10 до 90% и более предпочтительно от 20 до 80% относительно максимальной высоты. Толщина вертикальной части не является конкретно ограниченной. Толщина может быть такой же, как толщина горизонтальной части, или отличаться от нее. Поскольку вертикальная часть во многих случаях должна иметь дополнительную усложненную форму по сравнению с горизонтальной частью, толщина вертикальной части предпочтительно составляет от 0,2 до 100 мм и более предпочтительно от 1 до 50 мм. Толщина вертикальной части не обязательно должна быть равномерной и местами может увеличиваться или уменьшаться. В этом случае диапазон увеличения и уменьшения толщины не является конкретно ограниченным. Диапазон предпочтительно составляет от 20 до 500% и более предпочтительно от 50 до 200% относительно стандартной толщины вертикальной части. Толщина может изменяться ступенчато и может изменяться непрерывно с сужением или с изгибом. Толщина предпочтительно изменяется непрерывно по соображениям предотвращения концентрации напряжений. Вертикальная часть предпочтительно имеет угол для фиксации угла конусности формы до такой степени, чтобы не причинять ущерба цели настоящего изобретения. Угол конусности формы предпочтительно составляет от 1 до 45° и более предпочтительно от 5 до 10°. В случае, что вертикальная часть представляет собой выступ или монтажную опору, внутрь нее при формовании может быть введен металлический элемент, такой как вставка с внутренней резьбой или закладная гайка. Вертикальная часть может иметь неровность и буртик. В этом случае следует отметить, что может быть сохранен угол конусности формы. Вертикальная часть может иметь сквозные отверстия для вентиляции, винтового скрепления, прокладки проводов и тому подобного, причем отверстия могут быть сформированы в форме с использованием механических ножниц, и отверстия могут быть сформированы сверлением, перфорированием, резкой или тому подобным, в качестве дополнительной обработки.

Слоистое строение формованного продукта

Предпочтительно, чтобы горизонтальная часть и вертикальная часть имели слой (Х), в котором армирующие волокна являются изотропными в плоскости и двумерно ориентированными, чтобы получить формованный продукт, который является тонкостенным и легковесным, имеющим высокую жесткость и имеющим превосходный внешний вид, что является целью настоящего изобретения. Термин «являются изотропными в плоскости и двумерно ориентированными» в настоящем изобретении означает, что армирующие волокна, составляющие армированный волокнами композитный материал, имеют основное направление ориентации осей волокон в касательной поверхности армированного волокнами композитного материала и отношение, полученное делением большего значения на меньшее значение из значений модуля упругости, измеренного по двум направлениям под прямыми углами относительно друг друга в их плоскости, не превышает 2. Тот факт, что основное направление ориентации осей волокон находится в касательной поверхности армированного волокнами композитного материала, может быть подтвержден тем, что армирующие волокна в армированном волокнами композитном материале расположены в форме слоя, если рассматривать поперечное сечение армированного волокнами композитного материала.

Дополнительно является предпочтительным, чтобы соединение между горизонтальной частью и вертикальной частью было по меньшей мере двух типов, выбранных из группы, состоящей из слоя (Х), в котором армирующие волокна являются изотропными в плоскости и двумерно ориентированными, слоя (Y), в котором армирующие волокна непрерывно ориентированы в горизонтальной части и вертикальной части, и слоя (Z), в котором армирующие волокна не являются двумерно ориентированными в плоскости и не являются непрерывно ориентированными в горизонтальной части и вертикальной части. Пропорция соответствующих слоев не является конкретно ограниченной. В случае тонкостенного изделия, имеющего простую форму, пропорции (Х) и (Y) возрастают, и пропорция (Z) снижается. В случае толстого изделия, имеющего усложненную форму, пропорции (Х) и (Y) сокращаются, и пропорция (Z) повышается. В первом из названных случаев пропорции (Х) и (Y) по толщине горизонтальной части предпочтительно составляют от 1 до 45% соответственно. В последнем из названных случаев пропорции (Х) и (Y) по толщине горизонтальной части предпочтительно составляют от 1 до 30%. Это может обеспечивать прочность соединения между горизонтальной частью и вертикальной частью. В дополнение, достигаются легковесность и высокая жесткость тонкостенных частей, и обеспечивается поток волокон, способный сформировать трехмерную сложную форму, в то же время минимально сохраняя слой (Х), который является изотропным в плоскости, и армирующие волокна ориентированы трехмерно на участках, имеющих большую толщину. Для достижения пропорций слоев (Х), (Y) и (Z) внутри формованного продукта важно, чтобы армирующие волокна, содержащиеся в формованном продукте, включали пучки (А) армирующих волокон, каждый из которых составлен армирующими волокнами с предельным числом одиночных волокон или большим, определяемым нижеследующей формулой (1), отношение их к общему числу армирующих волокон в формованном продукте составляло 20% по объему или более и менее 90% по объему, и среднее число (N) армирующих волокон в пучках (А) армирующих волокон удовлетворяло нижеследующей формуле (2). Кроме того, более предпочтительно, чтобы средняя длина волокон составляла от 5 до 100 мм, для сохранения слоя, в котором армирующие волокна являются изотропными в плоскости и двумерно ориентированными, даже в формованном продукте, имеющем сложную форму:

предельное число одиночных волокон = 600/D (1),

0,7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D² (2),

где D представляет средний диаметр (мкм) волокна в армирующих волокнах.

В формованном продукте, в котором множество вертикальных частей присутствует на одной и той же плоской стороне горизонтальных частей, как было описано ранее, предпочтительно, чтобы слой (Х), в котором армирующие волокна являются изотропными в плоскости и двумерно ориентированными, постоянно присутствовал на плоскости горизонтальной части, обращенной к вертикальным частям. При такой конструкции не только получается тонкостенный и легковесный и имеющий высокую жесткость формованный продукт, но может быть улучшен внешний вид поверхности элемента, соответствующей наружной пластине изделия. Кроме того, это слоистое строение может быть предпочтительно достигнуто регулированием условий формования в описываемом далее прессовании в форме.

Для улучшения внешнего вида поверхности формованного продукта возможно наклеивание декоративной пленки на наружную поверхностную сторону горизонтальной части и/или вертикальных частей. Примеры декоративной пленки включают переводную фольгу, имеющую желательный декоративный рисунок, такой как сформированные на ней символы, графическое изображение или картинка, раскрашенную наклейку и раскрашенную пленку. Способ перевода декоративной картины с декоративной пленки на поверхность формованного продукта или приклеивания, или наплавки самой декоративной пленки, является общеизвестным. В этом случае между декоративной пленкой и формованным продуктом может быть сформирован слой для заливки неровностей поверхности формованного продукта. Декоративная пленка может быть приклеена в операции последующей обработки и может быть предварительно размещена в форме для прессования и совместно сформована с армированными волокнами композитным материалом.

В случае воздействия на формованный продукт большой нагрузки возможно упрочнение участка горизонтальной части и/или вертикальной части однонаправленным материалом. В этом случае предпочтительно, чтобы однонаправленный материал был размещен на наружной поверхности формованного продукта, и из соображений подавления деформаций во время формования дополнительно предпочтительно, чтобы однонаправленные материалы были размещены как на передней, так и на задней поверхности формованного продукта с образованием сэндвичеобразно