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TWI448596B - Random felt and reinforced fiber composites - Google Patents

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TWI448596B
TWI448596B TW100131292A TW100131292A TWI448596B TW I448596 B TWI448596 B TW I448596B TW 100131292 A TW100131292 A TW 100131292A TW 100131292 A TW100131292 A TW 100131292A TW I448596 B TWI448596 B TW I448596B
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TW
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reinforcing
fibers
felt
resin
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Yuhei Konagai
Katsuyuki Hagihara
Naoaki Sonoda
Noboru Okimoto
Original Assignee
Teijin Ltd
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Description

無規氈以及強化纖維複合材料
本發明係關於做為纖維強化複合材料成形體的預成形所用的無規氈，及由其成形所得之強化纖維複合材料。
將碳纖維、醯胺纖維或玻璃纖維等做為強化纖維使用的纖維強化複合材料，係利用其高比強度、比彈性模數，而逐漸廣泛地被利用於飛機或汽車等的構造材料，或網球拍、高爾夫球桿、釣竿等一般產業或運動用途等。做為該等所用的強化纖維之形態，有使用連續纖維所做成的織品或將纖維聚集於單方向的UD薄片、使用經切割的纖維所做成的無規薄片、不織布等。
一般而言，使用連續纖維的織品或UD薄片等，係因纖維具有的異向性，例如如0/+45/-45/90等積層為各種角度，進一步為了防止成形品翹起，而以面對象積層等積層步驟煩雜，因而成為纖維強化複合材料成本提高的原因之一。
因此，藉由預先使用等向性之無規氈，則能取得比較低廉的纖維強化複合材料。該無規氈可藉由經切割的強化纖維單體、或在成形模同時噴吹熱硬化性樹脂之噴吹成形方式(乾式)、或在含有黏合劑的漿料添加預先切割的強化纖維而抄紙的方法(濕式)等而取得，但就裝置較小型而言，使用乾式製造方法能取得較為低廉的無規氈。
做為乾式製造方法，大多採使用連續纖維，與切割同時地噴吹之手法，其大多係使用旋轉切刀。但是，為了使纖維長度較長而讓刀刃的間隔較寬時，因為切割頻度降低，使得纖維吐出不連續。因此，局部的氈的纖維基重產生斑，特別是做成基重低的氈時，厚斑顯著地形成，因而有表面外觀變得不佳之問題。
此外，纖維強化複合材料成本提高的另一要因，係於成形時間長之處。通常，纖維強化複合材料係預先將強化纖維基材含浸有熱硬化性樹脂之被稱為預浸材(prepreg)的材料，使用真空成形釜(autoclave)以2小時以上加熱、加壓而得。近年來，提出有將不含浸樹脂的強化纖維基材放置在模具內之後，注入熱硬化性樹脂之RTM成形方法，成形時間大幅度地縮短。但即使於使用RTM成形方法的情形下，成形1個零件仍需10分鐘以上。
因此，取代以往的熱硬化性樹脂，將熱可塑性樹脂使用於基質的複合物受到矚目。但是，熱可塑性樹脂一般而言比熱硬化性樹脂的黏度高，因此使纖維基材含浸樹脂的時間長，結果有至成形為止的過程變長之問題。
做為解決該等問題的手法，提出有被稱為熱可塑加壓成形(TP-SMC)的手法。其係將預先含浸有熱可塑性樹脂的短切纖維加熱至熔點或可流動的溫度以上，再將其投入模具內的一部分之後，立即關閉模，藉由使纖維和樹脂在模內流動而取得製品形狀，被稱為冷卻、成型的成型方法。該手法中，使用預先含浸有樹脂的纖維，而能在大約1分鐘左右的短時間成形。有針對短切纖維束及成形材料的製造方法之專利文獻1及2，但該等係SMC或被稱為加壓成形片材之成形材料的方法，該熱可塑加壓成形為了讓纖維和樹脂在模內流動，而無法製造薄厚度者，且有纖維配向混亂、控制困難等問題。
做為不使纖維流動、薄厚度者的手段，提出有藉由強化纖維以抄紙法做成薄的薄片之後，做成使其含浸樹脂的預浸材之手法(專利文獻3)。由於抄紙法係使強化纖維均質地分散於分散液中，因此強化纖維為單絲狀。
(專利文獻1)日本特開2009-114611號公報
(專利文獻2)日本特開2009-114612號公報
(專利文獻3)日本特開2010-235779號公報
本發明之課題係關於做為纖維強化複合材料成形體之預成形用的無規氈及藉其取得之強化纖維複合材料。本發明之無規氈係以熱可塑性基質樹脂能容易地含浸在無規氈中的強化纖維束內及強化纖維的單絲間為特徵，而能提供更為薄厚度且機械物性優異之纖維強化複合材料。
本發明係發現由熱可塑性樹脂和滿足特定的收束或開纖條件的強化纖維所構成的無規氈，能容易地含浸熱可塑性基質樹脂，且能適當地提供纖維強化複合材料而達成本發明。亦即，本發明係一種無規氈，其特徵在於：平均纖維長5~100mm的強化纖維的基重為25~3000g/m2 ，由式(1)定義之臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為30Vol%以上未達90Vol%，而且強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)滿足下述式(2)，
臨界單絲數=600/D　(1)
0.7×104 /D2 ＜N＜1×105 /D2 　(2)
(其中，D為強化纖維的平均纖維徑(μm))。
該無規氈之製造方法，及由其成形所得之強化纖維複合材料。
本發明之無規氈較佳係做為纖維強化複合材料成形之預成形使用，可提供更為表面品質優異之纖維強化複合材料。又，藉由將本發明之無規氈當作預成形，可提供薄厚度化或等向性優異之纖維強化複合料。本發明之無規氈可做為各種構成構件使用，例如汽車的內板、外板、構成構件，以及各種電氣製品、機械框架或框體等之預成形。
以下，順序說明本發明之實施形態。
[無規氈]
本發明之無規氈，其特徵在於：係由纖維長5~100mm的強化纖維和熱可塑性樹脂所構成，強化纖維的基重為25~3000g/m2 ，由式(1)定義之臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為30Vol%以上未達90Vol%，而且強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)滿足下述式(2)，
臨界單絲數=600/D　(1)
0.7×104 /D2 ＜N＜1×105 /D2 　(2)
(其中，D為強化纖維的平均纖維徑(μm))。
在無規氈的面內，強化纖維未於特定方向配向，而是分散配置在任意方向。
本發明之無規氈係面內等向性的材料。由無規氈成形而得成形體時，無規氈中的強化纖維的等向性在成形體中仍被維持。由無規氈成形而得成形體，且藉由求出在彼此正交的二方向之拉伸彈性模數之比，可定量評價無規氈及由其成形所得之成形體的等向性。由無規氈所得之成形體中的2方向的彈性模數之值中，以大者除以小者所得之比不超過2時為等向性。比為不超過1.3時，等向性優異。
無規氈中的強化纖維的基重在25~3000g/m2 之範圍。無規氈可利用於做為預浸材，可配合所要的成形來選擇各種基重。
[強化纖維]
構成無規氈的強化纖維係以不連續、可發現含有某種程度長度的強化纖維之強化功能為特徵。纖維長係以測量所得之無規氈中的強化纖維的纖維長而求出的平均纖維長來表現。做為平均纖維長的測量方法，可舉出使用游標卡尺等，將任意抽出的100條纖維的纖維長測量至1mm單位，求出其平均的方法。
本發明之無規氈中的強化纖維的平均纖維長為5~100mm以下，較佳為10~100mm，更佳為15mm以上100mm以下，再更佳為15mm以上80mm以下。進一步為20mm以上60mm以下較佳。
後述較佳的強化纖維切割方法中，將強化纖維切割成固定長以製造無規氈時，平均纖維長與經切割之纖維長為大致相等。
構成無規氈的強化纖維係選自碳纖維、醯胺纖維、及玻璃纖維所構成的群組中之至少一種為佳。亦可併用該等，其中又以碳纖維因可提供輕量且強度優異之複合材料之處而較佳。碳纖維的情形，平均纖維徑較佳為3~12μm，更佳為5~7μm。
強化纖維係使用附著有上漿劑者為佳，上漿劑相對於強化纖維100重量份，為超過0~10重量份為佳。
[開纖程度]
本發明之無規氈，其特徵係由式(1)
臨界單絲數=600/D　(1)
(其中，D為強化纖維的平均纖維徑(μm))定義之臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為30Vol%以上未達90Vol%。氈中，做為強化纖維束(A)以外的強化纖維，存在有單絲狀態或未達臨界單絲數所構成的纖維束。
亦即，本發明之無規氈的特徵在於，根據平均纖維徑而定義之臨界單絲數以上所構成的強化纖維束之存在量為30Vol%以上未達90Vol%，亦即控制強化纖維的開纖程度，並以特定比例含有由特定條數以上的強化纖維所構成的強化纖維束，及其以外經開纖之強化纖維。為了使強化纖維束的存在量為30Vol%以上未達90Vol%，於後述較佳製法中，例如可藉由開纖步驟中噴吹的空氣之壓力等予以控制。又，亦可藉由調整供切割步驟之纖維束的大小，例如束的寬度或每個寬度的纖維數而予以控制。具體而言，可舉出進行開纖等以擴大纖維束的寬度來供切割步驟、及在切割步驟之前配設開縫步驟的方法。又，可舉出使用並排著多數短刀刃的所謂分纖刀具來切割纖維束之方法，或與切割同時地開縫之方法。有關較佳條件係記載於開纖步驟之項中。
若強化纖維束(A)相對於纖維全量的比例為未達30Vol%，則本發明之無規氈成形時，會有能取得表面品質優異的複合材料之優點，但難以取得機械物性優異的纖維強化複合材料。若強化纖維束(A)的比例為90Vol%以上，則纖維的交絡部會局部地變厚而無法取得薄厚度者，不適合本發明之目的。強化纖維束(A)的比例更佳為30Vol%以上未達80Vol%。
進一步以臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)滿足下述式(2)
0.7×104 /D2 ＜N＜1×105 /D2 　(2)
(其中，D為強化纖維的平均纖維徑(μm))為特徵。其中又以臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為未達6×104 /D2 較佳。為了使強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)在上述範圍，於後述較佳製法中，亦可藉由調整供切割步驟之纖維束的大小，例如束的寬度或每個寬度的纖維數而予以控制。具體而言，可舉出進行開纖等以擴大纖維束的寬度來供切割步驟、及在切割步驟之前配設開縫步驟的方法。又，亦可與切割纖維束同時地開縫。
又，亦可藉由開纖步驟中噴吹的空氣之壓力等來調整經切割的纖維束的成形方式，以控制強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)。有關較佳條件係記載於開纖步驟以及切割步驟之項中。
具體而言，於構成無規氈的碳纖維的平均纖維徑為5~7μm之情形，臨界單絲數為86~120條，於碳纖維的平均纖維徑為5μm之情形，纖維束中的平均纖維數在超過280~未達4000條之範圍，但其中又以600~2500條為佳。較佳為600~1600條。於碳纖維的平均纖維徑為7μm之情形，纖維束中的平均纖維數在超過142~未達2040條之範圍，其中又以300~1500條為佳。較佳為300~800條。
於強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為0.7×104 /D2 以下之情形，難以取得高纖維體積含有率(Vf)。又，於強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為1×105 /D2 以上之情形，將會局部產生厚的部分，其係容易產生氣泡之原因。
若要取得1mm以下的薄厚度之複合材料時，若使用僅單純地經分纖的纖維，則疏密過大，無法取得良好的物性。又，於將所有的纖維開纖之情形，容易取得更薄者，但纖維的交絡變多而無法取得纖維體積含有率高者。利用由式(1)定義之臨界單絲以上的強化纖維束(A)，及單絲狀態或未達臨界單絲數的強化纖維(B)同時存在的無規氈，能取得薄厚度且所得之物性高的無規氈。
本發明之無規氈可以是各種厚度，但以此為預成形，亦能適當地取得厚度為0.2~1mm左右的薄厚度之成形品。亦即，藉由本發明，能做成配合各種目的之成形品厚度的無規氈，特別是可利用於做為夾心材的表皮等薄物之成形品的預成形。
[熱可塑性樹脂]
本發明之無規氈含有固體之熱可塑性樹脂，做為用以取得纖維強化複合材料之預成形。無規氈中，熱可塑性樹脂以纖維狀及/或粒子狀存在為佳。其特徵為，藉由強化纖維和纖維狀及/或粒子狀的熱可塑性樹脂混合存在，而不須使纖維和樹脂在模內流動，成形時能使熱可塑性樹脂容易地含浸在強化纖維束內及強化纖維的單絲間。熱可塑性樹脂以纖維狀或粒子狀構成為佳。熱可塑性樹脂之種類亦可以是2種以上，且亦可併用纖維狀和粒子狀者。
於纖維狀的情形，纖度100~5000dtex者之更佳為纖度1000~2000dtex者為更佳，平均纖維長較佳為0.5~50mm，更佳為平均纖維長1~10mm。
於粒子狀的情形，較佳可舉出球狀、細片狀或如粒子的圓柱狀。球狀的情形較佳可舉出正圓或橢圓的旋轉體，或如卵狀的形狀。於球的情形之較佳平均粒徑為0.01~1000μm。更佳為平均粒徑0.1~900μm者更佳，再更佳為平均粒徑1~800μm者更佳。有關粒徑分布並無特別限制，但分布分明者對於取得更薄的成形體之目的而言更佳，可藉由分級等操作以所要的粒度分布來使用。
細片狀的情形，可舉出如粒子之圓柱狀、角柱狀或鱗片狀為較佳形狀，將薄膜細裁斷成短冊狀者亦較佳。於該情形，具有某種程度之長寬比亦可，但較佳長度為與上述纖維狀的情形相同程度。
做為熱可塑性樹脂之種類，例如可舉出氯乙烯樹脂、偏二氯乙烯樹脂、醋酸乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈-苯乙烯樹脂(AS樹脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS樹脂)、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚醯胺6樹脂、聚醯胺11樹脂、聚醯胺12樹脂、聚醯胺46樹脂、聚醯胺66樹脂、聚醯胺610樹脂、聚縮醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚萘二甲酸丁二醇酯樹脂、聚芳酯樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚乳酸樹脂等。該等熱可塑性樹脂亦可單獨使用，亦可複數併用。
無規氈中的熱可塑性樹脂的存在量係相對於強化纖維100重量份，為50~1000重量份較佳。更佳為相對於強化纖維100重量份，熱可塑性樹脂為55~500重量份，再更佳為相對於強化纖維100重量份，熱可塑性樹脂為60~300重量份。
[其他劑]
本發明之無規氈中，在無損於本發明之目的的範圍內，亦可含有有機纖維或無機纖維之各種纖維狀或非纖維狀填料、難燃劑、抗UV劑、顏料、脫模劑、軟化劑、可塑劑、界面活性劑之添加劑。
[製造方法]
以下敘述本發明之無規氈之較佳取得方法。本發明之無規氈係藉由以下步驟1~4而良好地製造。
1.切割強化纖維之步驟，
2.藉由將經切割的強化纖維導入管內，且對纖維噴吹空氣，而使纖維束開纖之步驟，
3.使經開纖的強化纖維擴散，同時與纖維狀或粒子狀的熱可塑性樹脂一起吸引，以散佈強化纖維和熱可塑性樹脂之塗布步驟，
4.使經塗布的強化纖維及熱可塑性樹脂固定之步驟。
亦即，本發明具有包含上述步驟1~4之無規氈之製造方法。以下，針對各步驟詳細敘述。
[切割步驟]
本發明方法中的強化纖維之切割方法，具體而言係使用刀具切割強化纖維之步驟。切割時所用的刀具為旋轉切刀等為佳。做為旋轉切刀，以螺旋狀刀具或配設有並排著多數短刀刃的所謂分纖刀具者為佳。切割步驟的具體模式圖顯示於圖1。具有螺旋狀刀具的旋轉切刀的一例顯示於圖2，具有分纖刀具的旋轉切刀的一例顯示於圖3。
為了讓強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為本發明的較佳範圍內，較佳為藉由調整供切割步驟的纖維束的大小，例如束的寬度或每個寬度的纖維數而予以控制。
做為切割時所用的纖維束，預先使用強化纖維的纖維束數在(2)式範圍內者為佳。但是，一般而言纖維束數愈少則纖維價格愈高昂。因此，於使用能便宜地取得的纖維束數多的強化纖維束之情形，調整供切割步驟的纖維束之寬度或每個寬度的纖維數再供切割步驟為佳。具體而言，可舉出進行開纖等以使纖維束變薄變寬而擴幅以供切割步驟，或於切割步驟之前配設開縫步驟之方法。配設開縫步驟之方法係預先使纖維束變細之後再供切割步驟，因此切刀可使用不具特別機構之通常的平刀刃、螺旋刀刃等。
又，可舉出使用分纖刀具切割纖維束之方法，或使用具有開縫功能的切刀進行切割並同時進行開縫之方法。
於使用分纖刀具之情形，藉由使用刀具寬度窄者能使平均纖維數(N)變小，相反地藉由使用刀具寬度寬者能使平均纖維數(N)變大。
又，做為具有開縫功能的切刀之分纖切刀之例顯示於圖4，該分纖切刀除了與纖維方向垂直的刀刃以外，還具備有與纖維方向平行的開縫功能的刀刃。圖4之切刀係其與纖維方向垂直的短刀刃以螺旋狀且以某種一定的間隔設置，利用該等來切割纖維並同時能藉由與纖維方向平行的刀刃進行開縫。
又，如圖2所示之分纖刀具中，亦可在分纖刀具間配設與纖維方向平行的刀刃。
對於為了取得表面品質優異之熱可塑樹脂強化用無規氈，纖維的疏密斑有很大的影響。配置有通常的平刀刃之旋轉切刀對纖維的切割為不連續，若直接導入塗布步驟時，纖維的基重會產斑。因此，藉由使用規定角度的刀具使纖維不會中途切斷而連續地進行切割，能得到疏密斑小的塗布。亦即，以連續地切割強化纖維為目的，刀具係以規定角度規則地排列於旋轉切刀為佳。以周方向和刀刃的配置方向之形成角滿足下述式(3)來進行切割為佳，
刀刃的間距=強化纖維絲股寬度×tan(90-θ)　(3)
(其中，θ為周方向和刀具的配置方向之形成角)周方向的刀刃之間距直接反映於強化纖維的纖維長。
圖2~圖4係如此地規定角度的刀具之例，該等切刀之例中的周方向和刀具的配置方向之形成角θ顯示於圖中。
[開纖步驟]
本發明方法中的開纖步驟係藉由將經切割的強化纖維導入管內，且對纖維噴吹空氣，而使纖維束開纖之步驟。關於開纖的程度、強化纖維束(A)的存在量、及強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)，可根據空氣壓力等而適當控制。開纖步驟中，較佳為藉由從壓縮空氣噴吹孔，以風速1~1000m/sec將空氣直接噴吹到纖維束，而能使強化纖維開纖。較佳為風速5~500m/sec，更佳為風速超過50~500m/sec。具體而言，在強化纖維通過的管內開設數處Φ 1~2mm左右之孔，從外側施加0.01~1.0MPa、更佳為0.2~0.8MPa左右的壓力，而將壓縮空氣直接噴吹到纖維束。藉由使風速降低，能留下更多的纖維束，相反地，藉由使風速上升，能讓纖維束開纖至單絲狀。
[塗布步驟]
本發明方法中的塗布步驟係使經開纖之強化纖維擴散，同時與纖維狀或粒子狀的熱可塑性樹脂一起吸引，以同時散佈強化纖維和熱可塑性樹脂之塗布步驟。經開纖之強化纖維和纖維狀或粒子狀的熱可塑性樹脂，較佳為同時塗布於薄片上，具體而言係塗布於設置在開纖裝置下部的通氣性薄片上。
塗布步驟中，熱可塑性樹脂的供給量相對於強化纖維100重量份，為50~1000重量份為佳。較佳為相對於強化纖維100重量份，熱可塑性樹脂為55~500重量份，再更佳為相對於強化纖維100重量份，熱可塑性樹脂為60~300重量份。
其中，強化纖維和纖維狀或粒子狀的熱可塑性樹脂係以2維配向的方式散佈為佳。為了將經開纖之纖維一面進行2維配向一面進行塗布，塗布方法及下述的固定方法為重要。強化纖維之塗布方法中，使用圓錐形等錐形管為佳。在圓錐等的管內，空氣擴散且管內流速減速，此時強化纖維被施加旋轉力。利用此文丘里效應(Venturi Effect)可使經開纖之強化纖維好良好地擴散並散佈。
又，下述固定步驟和塗布步驟亦可同時進行，即塗布並使其堆積同時使其固定。散佈在具有吸引機構的可動式通氣性薄片上，且使其堆積成氈狀而在該狀態下使其固定為佳。此時，通氣性薄片係由網材構成的輸送帶所構成，只要使其朝單方向連續地移動同時堆積於其上，即可連續地形成無規氈。又，亦可藉由使通氣性薄片朝前後左右移動而實現均勻的堆積。再者，使強化纖維和熱可塑性樹脂的塗布(噴吹)部之前端，在與連續地進行移動之通氣性支撐體的移動方向正交之方向往復運動以連續塗布並固定亦較佳。
此處，強化纖維及熱可塑性樹脂在無規氈中均等地且無斑散佈為佳。
[固定步驟]
本發明方法中的固定步驟係使經塗布的強化纖維及熱可塑性樹脂固定之步驟。較佳為從通氣性薄片下部吸引空氣以使纖維固定。與強化纖維同時被散佈的熱可塑性樹脂也同時被混合，若為纖維狀則藉由空氣吸，即使是粒子狀也隨著強化纖維而被固定。
經由通氣性薄片，藉由從下部吸引，可取得2維配向高的氈。又，利用產生的負壓吸引粒子狀或纖維狀的熱可塑性樹脂，進一步藉由在管內產生的擴散流而能容易地與強化纖維混合。所得之強化基材係因強化纖維附近存在熱可塑性樹脂，而能在含浸步驟中，縮短樹脂的移動距離，以較短的時間含浸樹脂。此外，亦能預先將與所用的基質樹脂相同的材質之通氣性不織布等配設在固定部，且對不織布上噴吹強化纖維及粒子。
藉由上述無規氈的較佳製造方法，纖維的長軸朝3維方向配向者少，可製造具有二維配向性的無規氈。
塗布及固定步驟亦可同時進行。此外，無規氈於工業性生產之情形，使通氣性支撐體連續地移動同時塗布並固定為佳。再者，使強化纖維和熱可塑性樹脂之塗布(噴吹)部之前端，在與連續地進行移動之通氣性支撐體的移動方向正交之方向往復運動以連續塗布並固定亦較佳。
[纖維強化複合材料]
藉由將本發明之無規氈做為預成形而成形，可取得強化纖維和熱可塑性樹脂所構成的纖維強化複合材料。做為成形方法以加壓成形及/或熱成形為佳。本發明之無規氈由於具有容易含浸熱可塑性樹脂之特徵，因此能利用熱壓成形等來成形而有效率地取得纖維強化複合材料。具體而言，於加壓下讓無規氈中的熱可塑性樹脂溶化，使強化纖維束內及強化纖維的單絲間含浸熱可塑性樹脂之後冷卻成形為佳。
如此地，例如能以短時間有效率地取得板狀的纖維強化複合材料。板狀的纖維強化複合材料進一步做為立體成形用的預浸材，其中又以有用於做為加壓成形用的預浸材。具體而言，將板狀的纖維強化複合材料加熱至熔點以上或玻璃轉化點以上，並將其配合欲取得之成形體的形狀，以單獨或重疊複數片投入保持在未達熔點或未達玻璃轉化點的模具內，加壓之後進行冷卻，而能以所謂冷壓取得成形體。
或者，藉由將板狀的纖維強化複合材料投入模具內並升溫至熔點以上或玻璃轉化點以上，同時進行加壓成形，接著將模具冷卻至未達熔點或未達玻璃轉移溫度，即所謂的熱壓，而能取得成形體。
亦即，本發明包含從無規氈取得的纖維強化複合材料。如上述，本發明之無規氈的特徵在於混合有強化纖維和熱可塑性樹脂，且接近地存在，因此不須使纖維和樹脂在模內流動即能容易地含浸熱可塑性樹脂。從本發明之無規氈取得之纖維強化複合材料，亦能保持無規氈中的強化纖維之形態亦即等向性。又，無規氈中的強化纖維的開纖程度，在纖維強化複合材料中亦大致被維持。
亦即，本發明之複合材料較佳為其特徵在於，由上述無規氈所得之平均纖維長超過5mm且100mm以下的強化纖維和熱可塑性樹脂所構成，強化纖維係實質上2維無規配向，關於由式(1)定義之臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)，相對於纖維全量之強化纖維束(A)的比例為30Vol%以上未達90Vol%，且強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)滿足下述式(2)，
臨界單絲數=600/D　(1)
0.7×104 /D2 ＜N＜1×105 /D2 　(2)
(其中，D為強化纖維的平均纖維徑(μm))。
針對複合材料中的強化纖維之平均纖維長或纖維束，在從複合材料除去樹脂之後，可與無規氈的方法同樣地測量。
實施例
以下顯示實施例，但本發明並非限制於該等者。
(1)無規氈中的強化纖維束分析
將無規氈切出100mm×100mm左右。
從切出的氈，用鑷子(pin set)將纖維束全部取出，測量強化纖維束(A)的束數(I)及纖維束的長度(Li)和重量(Wi)並記錄。關於纖維束小到無法用鑷子取出程度者，匯集到最後測量重量(Wk)。重量測量係使用可測量至1/100mg的天平。從無規氈所用的強化纖維的纖維徑(D)，計算臨界單絲數，分成臨界單絲數以上的強化纖維束(A)及其以外。此外，於使用2種以上強化纖維的情形，按照各纖維種類分開，分別進行測量及評價。
強化纖維束(A)的平均纖維數(N)之求出方法如以下。
各強化纖維束中的纖維條數(Ni)係根據使用的強化纖維的纖度(F)，由下式求出，
Ni=Wi/(Li×F)。
強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)係根據強化纖維束(A)的束數(I)，由下式求出，
N=Σ Ni/I。
強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例(VR)，係利用強化纖維的密度(ρ)而由下式求出，
VR=Σ(Wi/ρ)×100/((Wk+Σ Wi)/ρ)。
(2)無規氈或複合材料所含的強化纖維的平均纖維長分析
利用游標卡尺及放大鏡，將從無規氈或複合材料任意抽出的強化纖維100條的長度，測量至1mm單位並記錄，根據經測量的所有的強化纖維之長度(Li)，由下式求出平均纖維長(La)。複合材料的情形係以500℃×1小時左右，在爐內除去樹脂之後，抽出強化纖維。
La=ΣLi/100
(3)複合材料中的強化纖維束分析
針對成形板，亦即本發明的強化纖維複合材料，以500℃×1小時左右，在爐內除去樹脂之後，與上述無規氈的方法同樣地測量。
(4)複合材料中的纖維配向分析
複合材料成形之後，做為測量纖維等向性的方法，係以成形板的任意方向及與其正交的方向為基準，進行拉伸實驗，測量拉伸彈性模數，且測量經測出之拉伸彈性模數的值之中，以大者除以小者之比(Eδ)。彈性模數的比愈接近1，則愈為等向性優異之材料。本實施例中，彈性模數的比為1.3以下的情形，評價為等向性優異。
實施例1
做為強化纖維，係將東邦Tenax公司製的碳纖維“Tenax”(登錄商標)STS40-24KS(平均纖維徑7μm、纖維寬度10mm)擴幅當作纖維寬度20mm者使用。切割裝置係採用利用超硬合金且在表面配置有螺旋狀刀具的旋轉切刀。此時，下述式(3)
刀刃的間距=強化纖維絲股寬度×tan(90-θ)　(3)
(其中，θ為周方向和刀具之形成角)中的θ為63度，刀刃的間距設定為10mm，將強化纖維切割成纖維長10mm。做為開纖裝置，係熔接不同徑的SUS304製接管頭，製作雙重管。在內側管設置小孔，在與外側管之間使用壓縮機傳送壓縮空氣。此時，來自小孔的風速為450m/sec。將該管配置在旋轉切刀的正下方，進一步在其下部熔接著錐形管。從錐形管的側面供給基質樹脂，做為該基質樹脂，係將帝人化成公司製的聚碳酸酯“Panlite”(登錄商標)L-1225L粒子冷凍粉碎，再者，使用經以20篩網及100篩網分級的粒子。聚碳酸酯粉末的平均粒徑為大約710μm。接著，在錐形管出口的下部設置可在XY方向移動的平台，從平台下部利用鼓風機進行吸引。而且，強化纖維的供給量設定為180g/min，基質樹脂的供給量設定為480g/min，讓裝置稼動而得到混合有強化纖維和熱可塑性樹脂的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為10mm，基重量為200g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為86，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為35%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為240。又，聚碳酸酯粉末係於強化纖維中無大的斑之狀態下被分散。
在將所得之無規氈加熱至300℃的加壓裝置，以1MPa加熱3分鐘，得到厚度0.6mm的成形板(即本發明的強化纖維複合材料，以下稱為成形板)。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.03，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為10mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，強化纖維束(A)相對於纖維全量之比例為35%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為240，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
實施例2
做為強化纖維，係使用東邦Tenax公司製的碳纖維“Tenax”(登錄商標)IMS60-12K(平均纖維徑5μm、纖維寬度6mm)。切割裝置係採用利用超硬合金且在表面配置有螺旋狀刀具的旋轉切刀。該旋轉切刀係以使纖維束小型化為目的，使用如圖4所示之將平行的刀刃以0.5mm間隔設置在纖維方向的分纖切刀。此時，上述式(3)中的θ為17度，刀刃的間距設定為20mm，將強化纖維切割成纖維長20mm。做為開纖裝置，準備具有小孔的管，使用壓縮機傳送壓縮空氣。來自小孔的風速為150m/sec。將該管配置在旋轉切刀的正下方，進一步在其下部熔接著錐形管。從錐形管的側面供給基質樹脂，做為該基質樹脂，係使用經乾切割成2mm之PA66纖維(旭化成纖維製T5耐綸纖度1400dtex)。接著，在錐形管出口的下部設置可在XY方向移動的平台，從平台下部利用鼓風機進行吸引。而且，強化纖維的供給量設定為1000g/min，基質樹脂的供給量設定為3000g/min，使裝置稼動而得到混合有強化纖維和聚醯胺的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為20mm，基重量為1000g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為120，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為86%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為900。又，耐綸纖維係於強化纖維中無大的斑之狀態下被分散。
在將所得之無規氈加熱至280℃的加壓裝置，以1.0MPa加熱3分鐘，得到厚度3.2mm的成形板。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.07，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為20mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，強化纖維束(A)相對於纖維全量之比例為86%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為900，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
實施例3
做為強化纖維，係使用日本電氣硝子公司製的玻璃纖維EX-2500(平均纖維徑15μm、纖維寬度9mm)。切割裝置係採用旋轉切刀，其係利用超硬合金且表面配置有傾斜地配置著與纖維呈90度方向的短刀刃之分纖刀具。刀具的寬度為1mm，進一步在刀具間，以使纖維束小型化為目的而設置有與纖維方向平行的刀刃。此時，上述式(3)中的θ為10度，刀刃的間距設定為50mm，將強化纖維切割成纖維長50mm。做為開纖裝置，使用與實施例1同樣的裝置。藉由使壓縮機的壓力降低，使來自小孔的風速為350m/sec。將該管配置在旋轉切刀的正下方，進一步在其下部熔接著錐形管。從錐形管的側面供給基質樹脂，做為該基質樹脂，係將帝人化成公司製的聚碳酸酯“Panlite”(登錄商標)L-1225L粒子冷凍粉碎，再者，使用經以30篩網及200篩網分級的粉末。此時，平均粒徑為大約360μm。接著，在錐形管出口的下部設置可在XY方向移動的平台，從平台下部利用鼓風機進行吸引。而且，強化纖維的供給量設定為300g/min，基質樹脂的供給量設定為600g/min，讓裝置稼動而得到混合有強化纖維和熱可塑性樹脂的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為50mm，基重量300g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為40，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為68%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為60。又，聚碳酸酯粉末係於強化纖維中無大的斑之狀態下被分散。
在將所得之無規氈加熱至300℃的加壓裝置，以1.0MPa加熱3分鐘，得到厚度0.6mm的成形板。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.14，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為50mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
實施例4
做為強化纖維，係使用將東邦Tenax公司製的碳纖維“Tenax”(登錄商標)STS40-24KS(平均纖維徑7μm、纖維寬度10mm)進行開纖成為纖維寬度30mm者。切割裝置係採用利用超硬合金且在表面配置有螺旋狀刀具的旋轉切刀。此時，上述式(3)中的θ為45度，刀刃的間距設定為30mm，將強化纖維切割成纖維長30mm。做為開纖裝置，係熔接不同徑的SUS304製接管頭，製作成雙重管。在內側管設置小孔，在與外側管之間使用壓縮機傳送壓縮空氣。此時，來自小孔的風速為200m/sec。將該管配置在旋轉切刀的正下方，進一步在其下部熔接著錐形管。從錐形管的側面供給基質樹脂，做為該基質樹脂，係將帝人化成公司製的聚碳酸酯“Panlite”(登錄商標)L-1225L粒子冷凍粉碎，再者，使用經以20篩網及100篩網分級的粒子。聚碳酸酯粉末的平均粒徑為大約710μm。接著，在錐形管出口的下部設置可在XY方向移動的平台，從平台下部利用鼓風機進行吸引。而且，強化纖維的供給量設定為1000g/min，基質樹脂的供給量設定為1100g/min，讓裝置稼動而得到混合有強化纖維和熱可塑性樹脂的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為30mm，基重量1000g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為86，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為60%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為1620。又，聚碳酸酯粉末係於強化纖維中無大的斑之狀態下被分散。
將所得之無規氈重疊3層，於加熱至300℃的加壓裝置，以1MPa加熱3分鐘，得到厚度1.5mm的成形板。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.01，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為30mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
實施例5
做為強化纖維，係使用將東邦Tenax公司製的碳纖維“Tenax”(登錄商標)STS40-24KS(平均纖維徑7μm、纖維寬度10mm)進行開纖成為纖維寬度20mm者。切割裝置係採用利用超硬合金且在表面配置有螺旋狀刀具的旋轉切刀。此時，上述式(3)中的θ為68度，刀刃的間距設定為8mm，將強化纖維切割成纖維長8mm。做為開纖裝置，係熔接不同徑的SUS304製接管頭，製作成雙重管。在內側管設置小孔，在與外側管之間使用壓縮機傳送壓縮空氣。此時，來自小孔的風速為350m/sec。將該管配置在旋轉切刀的正下方，進一步在其下部熔接著錐形管。從錐形管的側面供給基質樹脂，做為該基質樹脂，將帝人化成公司製的聚碳酸酯“Panlite”(登錄商標)L-1225L粒子冷凍粉碎，再者，使用經以20篩網及100篩網分級的粒子。聚碳酸酯粉末的平均粒徑為大約710μm。接著，在錐形管出口的下部設置可在XY方向移動的平台，從平台下部利用鼓風機進行吸引。而且，強化纖維的供給量設定為1200g/min，基質樹脂的供給量設定為1600g/min，讓裝置稼動而得到混合有強化纖維和熱可塑性樹脂的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為8mm，基重量1200g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為86，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為38%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為220。又，聚碳酸酯粉末係於強化纖維中無大的斑之狀態下被分散。
在將所得之無規氈加熱至300℃的加壓裝置，以1MPa加熱3分鐘，得到厚度1.9mm的成形板。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.02，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為8mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
實施例6
做為強化纖維，係將東邦Tenax公司製的碳纖維“Tenax”(登錄商標)STS40-24KS(纖維徑7μm、纖維寬度10mm、拉伸強度4000MPa)擴幅當作30mm寬度使用。分纖裝置係採用利用超硬合金做成圓盤狀的刀刃並以1mm間隔配置之切割機。切割裝置係採用利用超硬合金且在表面配置有螺旋狀刀具的旋轉切刀。此時，上述式(3)中的θ為45度，刀刃的間距設定為30mm，將強化纖維切割成纖維長30mm。做為開纖裝置，係熔接不同徑的SUS304製接管頭，製作成雙重管。在內側管設置小孔，在與外側管之間使用壓縮機傳送壓縮空氣。此時，來自小孔的風速為350m/sec。將該管配置在旋轉切刀的正下方，進一步在其下部熔接著錐形管。從錐形管的側面供給基質樹脂，做為該基質樹脂，將帝人化成公司製的聚碳酸酯“Panlite”(登錄商標)L-1225L粒子冷凍粉碎，再者，使用經以20篩網及100篩網分級的粒子。聚碳酸酯粉末的平均粒徑為大約710μm。接著，在錐形管出口的下部設置可在XY方向移動的平台，從平台下部利用鼓風機進行吸引。而且，強化纖維的供給量設定為500g/min，基質樹脂的供給量設定為550g/min，讓裝置稼動而得到混合有強化纖維和熱可塑性樹脂的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為30mm，基重量500g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為86，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為35%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為270。又，聚碳酸酯粉末係於強化纖維中無大的斑之狀態下被分散。
將所得之無規氈重疊4層，於加熱至300℃的加壓裝置，以1MPa加熱3分鐘，得到厚度3.0mm的成形板。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.02，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為30mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
實施例7
做為強化纖維，係將東邦Tenax公司製的碳纖維“Tenax”(登錄商標)STS40-24KS(平均纖維徑7μm、絲股寬度10mm)擴幅成30mm而使用。分纖裝置係採用利用超硬合金做成圓盤狀的刀刃並以0.5mm間隔配置的切割機。切割裝置係採用利用超硬合金且在表面配置有螺旋狀刀具的旋轉切刀。此時，上述式(3)中的θ為45度，刀刃的間距設定為30mm，將強化纖維切割成纖維長30mm。
將通過切刀的絲股導入配置在旋轉切刀的正下方的撓性輸送配管，接著，將其導入開纖裝置。做為開纖裝置，係熔接不同徑的SUS304製接管頭，製作雙重管而使用。在雙重管的內側管設置小孔，在與外側管之間使用壓縮機傳送壓縮空氣。此時，來自小孔的風速為100m/sec。該管的下部熔接著向下方擴徑的錐形管。
從上述錐形管的側面，供給Unitika公司製的耐綸樹脂“A1030”做為基質樹脂。而且，在錐形管出口的下部設置朝一定方向移動的通氣性支撐體(以下，稱為固定網材)，從其下方利用鼓風機進行吸引，在該固定網材上，一面使該撓性輸送配管和錐形管在寬度方向往復運動，一面使經切割的強化纖維和耐綸樹脂之混合體堆積成帶狀。而且，強化纖維的供給量設定為500g/min，基質樹脂的供給量設定為530g/min，讓裝置稼動而得到支撐體上混合有強化纖維和熱可塑性樹脂的無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。所得之無規氈的強化纖維的平均纖維長為30mm，基重量為500g/m2 。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為86，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為85%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為370。又，耐綸粉末係於無大的斑之狀態下分散在強化纖維中。
將所得之無規氈重疊2層，利用加熱至260℃的加壓裝置，以1MPa加熱3分鐘，得到厚度1.5mm的成形板。針對所得之成形板進行超音波探傷實驗時，未確認有未含浸部或氣泡。
測量所得之成形板的0度及90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為1.03，大致未有纖維配向，而能取得維持著等向性的材料。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂，求出強化纖維的平均纖維長時，為30mm。從成形板除去樹脂，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，未發現與上述無規氈的測量結果有差異。
比較例1
除了將來自小孔的風速設定成50m/sec以外，與實施例1同樣地做成無規氈。觀察無規氈中的強化纖維之形態時，強化纖維的纖維軸係與面大致並行，且任意地分散在面內。
針對所得之無規氈，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，由式(1)定義之臨界單絲數為86，強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為95%，強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)為1500。
所得之無規氈係強化纖維束粗，使用該無規氈而與實施例1同樣地做成成形板，進行超音波探傷實驗時，確認有未含浸部。再者，切割成形板，觀察截面時，確認有纖維束內部未含浸樹脂的部分。
比較例2
將與比較例1同樣地取得之無規氈，在加熱至300℃的加壓裝置，將壓力上升至4MPa加熱3分鐘而得到成形板。所得之成形板擴大成大約2倍的面積，厚度為0.3mm左右，變成大約一半。所得之成形板可以目視確認纖維流動，於測量流動方向、及相對於流動呈90度方向的拉伸彈性模數時，彈性模數的比(Eδ)為2.33，而確認有大量的纖維配向。再者，將該成形板於爐內以500℃×1小時左右進行加熱，除去樹脂之後，調查強化纖維束(A)的比例和平均纖維數(N)時，未見與比較例1記載的無規氈的測量結果有差異。
1．．．強化纖維
2．．．夾壓輥
3．．．橡膠輥
4．．．旋轉切刀本體
5．．．刀刃
6．．．經切割的強化纖維
7．．．刀刃的間距
8．．．與纖維方向平行的刀刃
第1圖係顯示切割步驟的概略圖。
第2圖係顯示旋轉螺旋切刀的一例(正面和截面的概略圖)。
第3圖係顯示旋轉分纖切刀的一例(正面和截面的概略圖)。
第4圖係顯示具有與纖維方向平行的刀刃之切刀的一例(前視圖和立體圖的概略圖)。
1．．．強化纖維
2．．．夾壓輥
3．．．橡膠輥
4．．．旋轉切刀本體
5．．．刀刃
6．．．經切割的強化纖維

Claims (5)

  1. 一種無規氈，其特徵在於：係由平均纖維長5~100mm的碳纖維構成的強化纖維和熱可塑性樹脂所構成，強化纖維的基重為25~3000g/m2 ，由式(1)定義之臨界單絲數以上所構成之強化纖維束(A)相對於氈的纖維全量之比例為30Vol%以上未達90Vol%，而且強化纖維束(A)中的平均纖維數(N)滿足下述式(2)，臨界單絲數=600/D (1) 0.7×104 /D2 <N<1×105 /D2 (2)(其中，D為強化纖維的平均纖維徑(μm))。
  2. 如申請專利範圍第1項之無規氈，其中，無規氈中的熱可塑性樹脂的存在量相對於強化纖維100重量份，為50~1000重量份。
  3. 如申請專利範圍第1項之無規氈，其中，熱可塑性樹脂係以纖維狀及/或粒子狀存在。
  4. 一種如申請專利範圍第1至3項中任一項之無規氈之製造方法，包含以下步驟1至4：1.切割強化纖維之步驟，2.藉由將經切割的強化纖維導入管內且對纖維噴吹空氣，使纖維束開纖之步驟，3.使經開纖之強化纖維擴散，同時與纖維狀或粒子狀的熱可塑性樹脂一起吸引，以散布強化纖維和熱可塑性樹脂之塗布步驟，4.使經塗布的強化纖維及熱可塑性樹脂固定之步 驟。
  5. 一種強化纖維複合材料，其係由如申請專利範圍第1至3項中任一項之無規氈成形而得。
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