CN111971333A - 成型品及其制造方法 - Google Patents

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CN111971333A
CN111971333A CN201980022288.3A CN201980022288A CN111971333A CN 111971333 A CN111971333 A CN 111971333A CN 201980022288 A CN201980022288 A CN 201980022288A CN 111971333 A CN111971333 A CN 111971333A
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CN
China
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porous body
molded article
injection
molded
article according
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CN201980022288.3A
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武部佳树
本间雅登
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

本发明的课题在于提供同时实现低比重和高刚性、以及缩痕得以抑制的成型品及其制造方法。成型品，其是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的，多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，多孔质体(A)的至少一个面被注射成型体(B)覆盖。

Description

成型品及其制造方法
技术领域
本发明涉及同时实现轻质和成型品的厚度自由度、以及缩痕得以抑制的成型品及其制造方法。
背景技术
近年来，关于汽车、运动制品等产业用制品，市场对于刚性、轻质性提高的要求高。为了应对这样的要求，刚性、轻质性优异的纤维增强树脂被广泛地用于各种产业用途。这些用途中，主要是开发与有效地利用增强纤维的优异的力学特性的高强度、高刚性构件相适应的制品。另外，将包含纤维增强树脂的成型品制品化时，为了实现基于形状的高刚性化，需要满足厚度较厚的构件的设计要求、也要满足各制品的各种设计要求。因此，采用了以有利于形状形成的注射成型为代表的、将熔融或未固化的树脂注入至模腔的方法。但是，关于这些满足轻质性、刚性、并且还考虑到形状的形成的成型品、其制造方法，仅公开了关注作为表面材料的热塑性树脂、和确保刚性的构件、芯材的粘接接合的方法等一部分的成型方法(参见专利文献1、2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3019527号公报
专利文献2：日本特开2007-76081号公报
专利文献2：日本专利第6248466号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，对于为了满足轻质性、并且实现所要求的各种形状而采用了注射成型等形状的形成优异的方法的专利文献1、2、3中记载方法而言，即使能够形成期望的形状，也没有使用多孔质体等的构思，因此有无法满足轻质性、即成型品的密度、比重的问题。另外，在使用了注射成型的成型品的制造方法中，得到的成型品也未消除通常被称为缩痕的在制品形状的厚壁部分可看到的凹坑，未必适合作为成型方法。
因此，本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供轻质并且通过提高成型品的厚度自由度而获得刚性的提高、以及缩痕得以抑制的成型品及其制造方法。
用于解决课题的手段
本申请的发明人为了解决前述课题而进行了深入研究，结果发现以下所示的成型品及其制造方法。
本发明的成型品是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的成型品，多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，
多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，多孔质体(A)的至少一个面被注射成型体(B)覆盖。
另外，本发明的成型品的另一方式是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的成型品，
多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，
多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，
多孔质体(A)的成型体的表面的至少一部分被注射成型体(B)覆盖。
进而，本发明的成型品的制造方法包括以下工序：将多孔质体(a)嵌入至模腔的工序；将模具紧固的工序；将包含热塑性树脂的成型材料(b)在熔融后注射的注射成型工序；通过前述注射成型工序以形成其形状的成型工序，在所述成型品的制造方法中，多孔质体(a)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，且基于ISO844：2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上，成型材料(b)包含热塑性树脂。
上述中，将与注射成型体(B)一体化之前的多孔质体(A)设为多孔质体(a)。另外，注射成型体(B)是通过将成型材料(b)熔融后注射的注射成型工序得到的。
发明的效果
根据本发明涉及的成型品及其制造方法，能够提供同时实现轻质且成型品的厚度自由度、以及缩痕得以抑制的形状稳定性优异的成型品及其制造方法。
附图说明
[图1]为示出本发明中使用的多孔质体(a)或多孔质体(A)中的增强纤维的分散状态的一例的示意图。
[图2]为示出本发明的成型品的一例的示意图。
[图3]为示出本发明的成型品的制造方法(机械夹紧机构)的一例的示意图。
[图4]为示出本发明的成型品的制造方法(针状机构)的一例的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的成型品及其制造方法进行说明。
本发明的成型品的第1方式为下述成型品，其是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的，多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，
多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，多孔质体(A)的至少一个面被注射成型体(B)覆盖。在本方式中，多孔质体(A)为由多个面构成的形状，多孔质体(A)的多个面中，至少一个面被注射成型体(B)覆盖。此处所说的面可以为平面，也可以为曲面。由多个面构成是指由被棱线包围的至少1个独立的区域和其他区域构成。棱线是指其两侧的面的接面交叉的线，即使是棱部分呈圆形的情况下，在曲率半径为1mm以下时，也判断为棱线而不是面。
本发明的成型品的第2方式为下述成型品，其是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的，多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，多孔质体(A)的成型体的表面的至少一部分被注射成型体(B)覆盖。在本方式中，只要多孔质体(A)的成型体的表面的至少一部分被注射成型体(B)覆盖，多孔质体(A)可以由1个连续的曲面构成，也可以由多个面构成。
〔成型品〕
本发明的成型品是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的。通过使多孔质体(A)与注射成型体(B)一体化，从而能够得到仅通过注射成型体(B)无法获得的轻质性。另外，能够得到仅通过多孔质体(A)无法获得的以刚性为代表的力学特性和成型品的表面性。此处一体化是指，多孔质体(A)与注射成型体(B)在彼此接触的边界面进行粘接或接合。此处，粘接是指，热塑性树脂或热固性树脂在它们的边界面具有化学结合而一体化的状态，该情况下的化学结合包括边界面两侧的树脂通过熔接、焊接在界面混合并结合的方式。另外，也包括介由粘接剂层而夹着边界面的各个树脂与粘接剂层进行化学结合的方式。接合是指在边界面机械啮合、即通过锚固进行结合的方式。作为所述多孔质体(A)与注射成型体(B)的一体化的形态的具体例，可例示出下述方式：多孔质体(A)与注射成型体(B)通过彼此的基体树脂进行熔接而一体化的方式；将具有粘接性的热塑性树脂、热固性树脂预先设置在作为多孔质体(A)与注射成型体(B)的边界面的部位，通过在后述的制造方法中施加的热、压力使其熔接而一体化的方式；通过使注射成型体(B)中的树脂成分渗入至多孔质体(A)中的孔隙部分而形成锚固结构从而一体化的方式；等等。
另外，多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3。此处，对于多孔质体(A)的表观密度而言，从成型品仅切出作为多孔质体(A)试验片，基于JIS K7222(2005)进行测定。取得多孔质体(A)的表观密度时，将自多孔质体(A)的与注射成型体(B)接触的面沿多孔质体的中心方向(深度方向)除去了20％以上的厚度而得的多孔质体(A)用于测定，由此能够精度良好地得到表观密度。多孔质体(A)的表观密度大于0.8g/cm3的情况下，成型品的质量变高，因此不优选。低于表观密度的下限值即0.05g/cm3的情况下，轻质性优异，但多孔质体(A)中的固体的体积比例变得过小，因此力学特性、尤其是压缩特性低。从确保多孔质体(A)的力学特性这样的观点出发，多孔质体(A)的表观密度优选为0.1g/cm3以上，进而，若考虑表观密度与力学特性的平衡，则多孔质体(A)的表观密度优选0.2g/cm3以上。
另外，多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系。即，本成型品需要与具有厚度为注射成型体(B)的平均厚度(tB)的3倍以上的多孔质体(A)一体化，由此，能够得到具有通常的注射成型体无法实现的大的厚度的成型品、并且能够相对地减薄注射成型体(B)的厚度，因此，容易抑制以往厚度较厚的注射成型品中产生的缩痕，能够提高成型品的尺寸精度、成品率。多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)不满足tA≥3×tB的关系的情况下，无法充分地有效利用由多孔质体的表观密度小带来的降低成型品的表观密度的效果，轻质化效果变得不充分。另外，减薄多孔质体的厚度的情况下，有时在上述成型品的表面在注射成型体上产生缩痕。
从提高成型品的轻质性的观点出发，多孔质体(A)的最大厚度为3mm以上是优选的，进一步优选为5mm以上，特别优选为10mm以上。上限没有特别限定，从使用了本发明的成型品的制品设计的观点出发来设定上限即可。从提高成型品的轻质性的观点出发，多孔质体(A)的最小厚度为3mm以上是优选的，进一步优选为5mm以上，特别优选为10mm以上。多孔质体(A)的最小厚度的上限没有特别限定，通常优选设为1000mm以下。
此处，难以判定将多孔质体(A)的哪个方向作为厚度方向的情况下，在可以说增强纤维中有主要的取向方向时，将增强纤维的主取向方向设为面内方向、将相对于该面内方向而言的正交方向设为面外方向时，将以与注射成型体(B)的边界为起点的面外方向作为厚度方向。或者，作为多孔质体(A)的厚度，也可以将垂直于多孔质体(A)与注射成型体(B)的边界面的接面的方向作为厚度。需要说明的是，关于以注射成型体(B)通过锚固与多孔质体(A)结合的方式进行一体化而成的成型品时的多孔质体(A)与注射成型体(B)的边界面，将注射成型体(B)的树脂利用锚固所到位置为止判断为注射成型体(B)。
接着，从成型品的缩痕抑制的观点出发，注射成型体(B)的最大厚度为1mm以下是优选的。进而，鉴于成型品的轻质性的观点，优选为0.8mm以下，特别优选为0.5mm以下。下限没有特别限定，通常优选设为0.1mm以上。此处，难以判断将注射成型体(B)的哪个方向作为厚度方向的情况下，将注射成型体(B)的相对于具有最宽面积的面的面内方向而言的正交方向设为面外方向时，将以与面外方向的多孔质体(A)的边界为起点的面外方向作为厚度方向。或者，与多孔质体(A)的情况同样地，也可以定义边界面，并将与多孔质体(A)与注射成型体(B)的边界面的接面垂直的方向定义为厚度。
此处，多孔质体(A)的平均厚度tA、注射成型体(B)的平均厚度tB可以通过下述的方法进行测定。可举出下述方法：通过切断使包含垂直于在成型品中任意选择的多孔质体(A)与注射成型体(B)的边界面的接面的线的截面露出而作为测定点，使用光学显微镜、电子显微镜对该截面分别测定多孔质体(A)的厚度及注射成型体(B)的厚度，通过算术平均作为代表值。另外，需要说明的是，测定点越多越优选，作为现实的范围，等间隔测定10点即可。根据这些测定点的厚度数据，得到多孔质体(A)的厚度的最小值和注射成型体(B)的厚度的最大值，由此也可以求出多孔质体(A)的最小厚度、注射成型体(B)的最大厚度。
需要说明的是，在对截面中多孔质体(A)及注射成型体(B)的厚度不恒定的成型品的厚度最薄的部位进行测定的情况下，可举出下述方法：进行切断使包含垂直于在成型品中任意选择的5个部位以上的多孔质体(A)与注射成型体(B)的边界面的接面的线的截面露出，使用光学显微镜、电子显微镜，对各个截面中的多孔质体(A)的厚度及注射成型体(B)的厚度分别等间隔地测定10点以上，使用厚度最薄的部位作为代表值。
本发明的第1方式的成型品可以通过使表观密度为0.05～0.8g/cm3、且利用ISO844；2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上的多孔质体(a)的至少一个面由所注射的熔融状态的成型材料(b)覆盖来获得。另外，本发明的第2方式的成型品可以通过使表观密度为0.05～0.8g/cm3、且利用ISO844；2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上的多孔质体(a)的表面的至少一部分由所注射的熔融状态的成型材料(b)覆盖来获得。
在由上述成型材料(b)覆盖多孔质体(a)的至少一个面或表面的至少一部分而一体化的后述的制造工序中，熔融状态的成型材料(b)冷却，由此成为注射成型体(B)。
对于本发明涉及的成型品而言，从能够对成型品充分赋予注射成型体(B)的表面性的观点、及使未覆盖注射成型体(B)的部位成为脆弱部而使成型品的力学特性降低的担心极小化的观点出发，从一个方向投影的多孔质体(A)的投影图像的总面积的80％以上被注射成型体(B)覆盖是优选的。从同样的观点出发，进一步优选投影图像的总面积的90％以上被注射成型体(B)覆盖，特别优选为100％。对于上述“覆盖率”而言，用激光显微镜将成型品的投影面积(S1)放大至10倍，将取得的观察图像在通用图像解析软件等中展开，求出成型品整体的面积(S1)，接着，同样地使用激光显微镜对多孔质体(A)从成型品露出的部位的面积(S2)进行测定，通过下式计算。
基于注射成型体的覆盖率(％)＝S2/S1×100
从成型材料(b)在上述的多孔质体(a)中的渗入容易性的观点出发，优选多孔质体(a)的至少与成型材料(b)接触的部位为连续多孔质体。
关于多孔质体(a)中的孔隙的连续形态，优选直到至少能够形成后述的渗入深度的深度为止，孔隙是连续的，不必需要孔隙在整个多孔质体(a)中连续，对于成型材料(b)未渗入的部位而言，孔隙可以为独立的孔隙。
进而，为了使多孔质体(A)与注射成型体(B)的一体化更牢固，渗入至多孔质体(a)的成型材料(b)的锚固深度优选在10μm～100μm的范围内。这是因为，作为多孔质体(A)与注射成型体(B)的一体化的方式，通过具有所谓的锚固结构，能够在其边界面形成牢固的接合状态。进一步优选在30μm～100μm、特别优选在50μm～100μm的范围内。
锚固深度如下求出。从成型品切出小片，包埋于环氧树脂后，进行研磨以使成型品的厚度方向的垂直截面成为观察面而制作试样。用激光显微镜将前述试样放大，随机选择彼此的视野不重复的10个部位，进行拍摄。根据拍摄的图像，通过构成多孔质体(A)的树脂与构成注射成型体(B)的树脂的边界层中的两树脂的亮度差来确认。在构成多孔质体(A)的树脂与构成注射成型体(B)的树脂的边界层中未清晰地观察到亮度差的边界的情况下，判断为熔接。将如下情况判断为进行了锚固：对上述中拍摄到的10个视野，在各自的视野中、在构成多孔质体(A)的树脂与构成注射成型体(B)的树脂的边界层清晰地观察到显示亮度差的边界、且该边界呈凹凸形状，且锚固深度如下定义。分别地，所述边界的凹凸中，测定凹坑最大的凹部与突出最大的凸部的垂直落差作为各视野中的最大垂直落差dmax，测定凹坑最小的凹部与突出最小的凸部的垂直落差作为各视野中的最小垂直落差dmin。将上述各视野的10点的dmax中最大的值作为边界层的凹凸形状的最大高度Ry(μm)。另外，根据上述中得到的dmax及dmin，将边界层的凹凸形状的平均粗糙度Rz设为锚固深度，通过下式来计算。
·Rz(μm)＝Σ(dimax+dimin)/2n
dimax：各视野中的最大垂直落差(i＝1、2、···10)(μm)
dimin：各视野中的最小垂直落差(i＝1、2、···10)(μm)
进而，为了使多孔质体(A)与注射成型体(B)的一体化更牢固，也可以将构成多孔质体(a)的热塑性树脂和构成成型材料(b)的热塑性树脂的基于熔接的接合、与包含上述渗入深度的锚固结构组合使用而采用。
进而，从成型品的形状稳定性的观点出发，作为优选的制造条件而举出：一体化之前的多孔质体(a)与经一体化后的成型品中的多孔质体(A)比较时的表观密度的变化率为10％以下。对于所述制造条件而言，可以通过使用具有优异的压缩强度的多孔质体(a)、例如使用增强纤维作为多孔质体(a)的构成成分来应用。由于增强纤维的强度，例如在使用注射成型等施加高的压力的一体化方法的情况下，也不易引起多孔质体(A)的尺寸的变化，因此，结果能够抑制成型品的缩痕。从与上述同样的观点出发，作为原料的多孔质体(a)与成型品中的多孔质体(A)比较时的表观密度的变化率进一步优选为5％以下。此处，多孔质体(a)的表观密度可以基于JIS K7222(2005)进行测定。另外，可以用该多孔质体(a)和多孔质体(A)的表观密度，通过下式算出表观密度的变化率。
表观密度的变化率[％]＝{(多孔质体(A)的表观密度-多孔质体(a)的表观密度)/多孔质体(a)的表观密度}×100
〔多孔质体(a)〕
本发明中使用的多孔质体(a)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，并且基于ISO844；2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上。多孔质体(a)的表观密度大于0.8g/cm3时，是指形成多孔质体(A)时的质量增加，结果导致制成成型品时的质量的增加，因此不优选。低于表观密度的下限值即0.05g/cm3的情况下，轻质性优异，但构成多孔质体(A)的固体的体积比例变得过小，因此力学特性、尤其压缩特性变低。从确保多孔质体(a)的力学特性的观点出发，多孔质体(a)的表观密度优选为0.1g/cm3以上，进而，若考虑表观密度与力学特性的平衡，则多孔质体(a)的表观密度优选0.2g/cm3以上。
从保持成型品的形态的观点出发，多孔质体(a)的基于ISO844；2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上是优选的。此处，以压缩试验的试验方向成为面外方向的方式切出样品。多孔质体(a)含有增强纤维的情况下的面外方向采用基于截面的观察所测定的与增强纤维的取向方向正交的方向。另外，多孔质体(a)不含有增强纤维的情况下，以面积最大的面为基准，将与其正交的方向作为面外方向，测定压缩强度。此处，取向方向是指增强纤维的长度方向。通过使10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上，从而多孔质体(a)的形状保持性优异，并且能够防止使用了成型材料(b)的注射成型时的注射压力所导致的尺寸变化。10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上时在实用上没有问题，优选为5MPa以上。所述10％压缩时的压缩强度的上限没有限制，从增强纤维和基体树脂各自的强度与孔隙的含有率的关系出发，通常为50MPa时是足够的。
此处，从多孔质体(a)的制造容易性、与成型材料(b)的接合性的观点出发，多孔质体(a)及多孔质体(A)含有增强纤维(A-1)和热塑性树脂(A-2)是优选的。(需要说明的是，下文中只要没有特别说明，就将增强纤维(A-1)称为增强纤维。另外，将热塑性树脂(A-2)称为热塑性树脂)。作为增强纤维，可例示出铝、黄铜、不锈钢等金属纤维、PAN系、人造丝系、木质素系、沥青系的碳纤维、石墨纤维、玻璃等绝缘性纤维、芳纶、PBO、聚苯硫醚、聚酯、丙烯酸、尼龙、聚乙烯等有机纤维、碳化硅、氮化硅等无机纤维。另外，也可以为对这些纤维实施了表面处理而成的物质。作为表面处理，除了作为导电体的金属的被粘处理以外，还有基于偶联剂的处理、基于上浆剂的处理、基于集束剂的处理、添加剂的附着处理等。另外，这些纤维可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。其中，从轻质化效果的观点出发，优选使用比强度、比刚性优异的PAN系、沥青系、人造丝系等碳纤维。另外，从提高得到的成型品的经济性的观点出发，优选使用玻璃纤维，尤其从力学特性与经济性的平衡的方面出发，优选组合使用碳纤维和玻璃纤维。进而，从提高得到的成型品的冲击吸收性、赋形性的观点出发，优选使用芳纶纤维，尤其从力学特性与冲击吸收性的平衡方面出发，优选组合使用碳纤维和芳纶纤维。另外，从对本发明的成型品赋予导电性的观点出发，也可以使用包含具有导电性的金属的金属纤维、覆盖有镍、铜、镱等金属的增强纤维。这些之中，可以更优选使用选自强度和弹性模量等力学特性优异的金属纤维、沥青系碳纤维、及PAN系碳纤维组成的组中的增强纤维。
增强纤维的大致单丝状是指，增强纤维单丝以小于500根的细纤度线束的形式存在。进一步优选以单丝状、即以单丝形式分散。
此处，所谓以大致单丝状或单丝状分散是指，对于在多孔质体(a)或多孔质体(A)中任意选择的增强纤维而言，其二维取向角为1度以上的单纤维的比例(以下，也称为纤维分散率)为80％以上，换言之，是指在多孔质体(a)中单纤维的2根以上接触并平行的束小于20％。因此，此处，特别优选至少增强纤维中的长丝数100根以下的纤维束的质量百分比符合100％。通过使增强纤维为所述方式，从而对多孔质体(a)的前体施加外力而进行成型的情况下，向复杂形状的赋形变得容易。
进而，更优选增强纤维无规地分散。此处，增强纤维无规地分散是指，在多孔质体(a)中任意选择的增强纤维的二维取向角的算术平均值在30度以上且60度以下的范围内。所述二维取向角为由增强纤维的单纤维和与该单纤维交叉的单纤维形成的角度，定义为交叉的单纤维彼此所形成的角度中在0度以上且90度以下的范围内的锐角侧的角度。通过使增强纤维为所述方式，从而由增强纤维形成的孔隙致密化，多孔质体(a)中的增强纤维的纤维束端的弱部能够被极小化，因此除了优异的补强效率及可靠性以外，还可赋予各向同性。
用附图更详细地对该二维取向角进行说明。图1(a)为将增强纤维的分散状态以二维投影的示意图，图1(b)为从截面方向观看增强纤维的分散状态的示意图。在图1(a)中，以单纤维1a为基准时，单纤维1a与其他单纤维1b～1f交叉。此处，所谓交叉是指，在观察的二维平面(投影面)中，观察到作为基准的单纤维与其他单纤维交叉的状态，单纤维1a与单纤维1b～1f在三维空间中未必需要接触。用图详细地进行说明时，图1(b)为相对于单纤维1a的长度方向垂直地切断的截面图，单纤维1a朝向纸面内而延伸。对于单纤维1a与1e及1f而言，单纤维彼此不接触。但是，如图1(a)所示，以二维投影时，单纤维1a与单纤维1b～1f交叉，且存在二维取向角。即，所谓交叉包括投影而观察的情况下被观察到交叉的状态。即，对作为基准的单纤维1a进行观察的情况下，单纤维1b～1f的全部为二维取向角的评价对象，在图1(a)中，二维取向角为交叉的2个单纤维形成的2个角度中在0°以上且90°以下的范围内的锐角侧的角度(图1(a)中表示二维取向角2)。
作为测定二维取向角的方法，没有特别限制，例如，可例示出从多孔质体(a)或多孔质体(A)的表面观察增强纤维的取向的方法。二维取向角的平均值按照以下的步骤来测定。即，测定与随机选择的单纤维(图1中的单纤维1a)交叉的全部单纤维(图1中的单纤维1b～1f)的二维取向角的平均值。例如，与某一单纤维交叉的其他单纤维为多数的情况下，也可以代用随机选择20根交叉的其他单纤维并测得的算术平均值。以其他单纤维为基准，重复合计5次该测定，算出其算术平均值作为二维取向角的算术平均值。
通过使增强纤维为大致单丝状、并且无规地分散，从而能够将由上述以大致单丝状分散的增强纤维可带来的性能提高至最大限。另外，能够对多孔质体(a)或多孔质体(A)在力学特性方面赋予各向同性。从上述的观点出发，增强纤维的纤维分散率优选为90％以上，越接近100％越更优选。另外，增强纤维的二维取向角的算术平均值优选在40°以上且50°以下的范围内，越接近理想的角度即45°越优选。作为二维取向角的优选范围，可以将上述的上限的任意值作为上限，也可以将上述的下限的任意值作为下限。
另一方面，作为未采用增强纤维无规分散的形态的例子，有增强纤维沿一个方向排列而成的片材基材、织物基材、及无屈曲(non-crimp)基材等。就这些形态而言，由于增强纤维被规则地紧密地配置，因此多孔质体(a)中的孔隙变少，树脂的浸渗变得极其困难，有时形成未浸渗部，或浸渗手段、树脂种类的选项大大受限。
作为增强纤维的形态，使用被切断为规定长度的有限长度的不连续的增强纤维时，从使热塑性树脂容易地浸渗、能够容易地调节其量的观点出发，是优选的。
接着，本发明中的热塑性树脂优选包含至少1种以上的热塑性树脂。作为热塑性树脂，可例示出选自“聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚酯等聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烃、聚氧亚甲基(POM)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等聚亚芳基硫醚、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等氟系树脂、液晶聚合物(LCP)”等结晶性树脂、“苯乙烯系树脂、以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚亚苯基醚(PPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜(PSU)、聚醚砜、聚丙烯酸酯(PAR)”等非晶性树脂、以及酚系树脂、苯氧基树脂、以及聚苯乙烯系、聚烯烃系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、聚异戊二烯系、氟系树脂、及丙烯腈系等热塑性弹性体等、它们的共聚物及改性体等中的热塑性树脂。其中，从得到的多孔质体(a)及多孔质体(A)的轻质性的观点出发，优选聚烯烃，从强度的观点出发，优选聚酰胺，从表面外观的观点出发，优选聚碳酸酯、苯乙烯系树脂这样的非晶性树脂，从耐热性的观点出发，优选聚亚芳基硫醚，从连续使用温度的观点出发，优选聚醚醚酮，进而从耐化学药品性的观点出发，优选使用氟系树脂。
另外，在不损害本发明目的范围内，本发明涉及的多孔质体(a)及多孔质体(A)可以含有弹性体或橡胶成分等耐冲击性提高剂、其他填充材料、添加剂作为树脂成分之一。作为填充材料、添加剂的例子，可例示出无机填充材料、阻燃剂、导电性赋予剂、结晶成核剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、减振剂、抗菌剂、防着色剂、热稳定剂、脱模剂、防静电剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、颜料、染料、发泡剂、或偶联剂。
另外，多孔质体(a)及多孔质体(A)包含增强纤维(A-1)和热塑性树脂(A-2)而成的情况下，热塑性树脂(A-2)作为具有如下功能的粘结剂而发挥作用：在多孔质体(a)中填塞增强纤维的交点；促进树脂向注射成型体的锚固：提高多孔质体(a)的力学特性；等等。
作为制造本发明中的多孔质体(a)时的热塑性树脂的形态，可以适当选择片、膜、无纺布、纤维、粒子、液体的形态。关于其形态，可以在不损害使用多孔质体(a)而得到的成型品的力学特性、成型品的制造方法中的各工序的范围内适当选择。
多孔质体(a)及多孔质体(A)中的增强纤维(A-1)的质均纤维长度为1～15mm时，能够提高增强纤维的补强效率，能够赋予多孔质体(a)优异的压缩特性，因此优选。通过使增强纤维的质均纤维长度为1mm以上，从而能够效率良好地形成多孔质体(a)中的孔隙，因此能够降低表观密度，换言之，尽管为相同质量，但容易得到期望的厚度的多孔质体(a)，因此优选。增强纤维的质均纤维长度为15mm以下的情况下，在多孔质体(a)及多孔质体(A)中增强纤维不易因自重而弯曲，不会损害压缩强度的显现，因此优选。构成多孔质体(a)及多孔质体(A)的增强纤维(A-1)的质均纤维长度可以如下求出。多孔质体(a)的树脂成分、多孔质体(A)的情况下，除了多孔质体中的树脂成分以外、还将注射成型体(B)通过烧尽、溶出等方法除去，从剩下的增强纤维中随机选择400根，以10μm的精度测定它们的长度，用这些值算出质均纤维长度。需要说明的是，对于用于算出质均纤维长度的测定样品中的各增强纤维的质量而言，截面积在长度方向上恒定，可以与增强纤维的样品长度成正比地近似计算。
本发明中，为了将多孔质体(a)的表观密度设为0.05～0.8g/cm3的范围内，优选多孔质体(a)具有孔隙。此处，所谓孔隙，以多孔质体(a)包含增强纤维和热塑性树脂的情况为例时，是指被热塑性树脂覆盖的增强纤维成为柱状的支撑体、并其通过重叠或交叉而形成的空间。这样形成的孔隙与其相邻的孔隙连续地连接，因此被称为连续多孔质体。例如，可以对热塑性树脂预先浸渗于增强纤维而成的多孔质体(a)的前体进行加热从而得到多孔质体(a)。该情况下，通过热塑性树脂伴随加热的熔融或软化，在多个部位以弯曲状态被约束形状的增强纤维的约束部位的一部分脱离约束，由此产生作为缓和增强纤维的弯曲的方向的所谓的回弹，由此形成孔隙。增强纤维通过介由热塑性树脂进行结合，由此能够表现更牢固的压缩特性和多孔质体(a)的形状保持性，因此可以作为优选的方式而例示。
另外，就具有孔隙的多孔质体(a)而言，将增强纤维、热塑性树脂、及孔隙的合计的体积设为100体积％时，优选增强纤维的体积含有率为0.5体积％以上且55体积％以下、热塑性树脂的体积含有率为2.5体积％以上且85体积％以下、孔隙的体积含有率为10体积％以上且97体积％以下。
在前述多孔质体(a)中，增强纤维的体积含有率在0.5体积％以上且55体积％以下的范围内时，从满足多孔质体(a)中的增强纤维的补强效果、轻质性的观点出发，是优选的。前述增强纤维的体积含有率为0.5体积％以上时，能够使源自增强纤维的补强效果充分，因此优选。另一方面，增强纤维的体积含有率为55体积％以下的情况下，热塑性树脂相对于增强纤维而言的体积含有率相对变多，能够将多孔质体(a)中的增强纤维彼此粘接，使增强纤维的补强效果充分，因此能够满足多孔质体(a)的力学特性、尤其是压缩特性，因此优选。同样地，从压缩强度的观点出发，更优选在5体积％以上且30体积％以下的范围内。
另外，多孔质体(a)中的热塑性树脂的体积含有率优选在2.5体积％以上且85体积％以下的范围内。热塑性树脂的体积含有率为2.5体积％以上的情况下，能够将多孔质体(a)中的增强纤维彼此粘接，使增强纤维的补强效果充分，能够满足多孔质体(a)的力学特性、尤其压缩强度，因此优选。另一方面，通过使热塑性树脂的体积含有率为85体积％以下，从而不会阻碍孔隙的形成，因此优选。同样地，从阻碍孔隙的形成的观点出发，更优选在25体积％以上且70体积％以下的范围内。
进而，多孔质体(a)中的孔隙的体积含有率优选在10体积％以上且97体积％以下的范围内。通过使孔隙的体积含有率为10体积％以上，从而多孔质体(a)的表观密度变低，能够满足轻质性，因此优选。另一方面，孔隙的体积含有率为97体积％以下的情况下，能够充分确保增强纤维的约束部位的数量，多孔质体(a)中的增强纤维所带来的补强有效地发挥功能，压缩强度变高，因此优选。从轻质性与压缩强度的平衡的观点出发，多孔质体(a)中的孔隙的体积含有率更优选在25体积％以上且85体积％以下的范围内。
从树脂向增强纤维的浸渗容易性的观点出发，本发明中的增强纤维采取无纺布状的形态是优选的。通过使增强纤维具有无纺布状的形态，除了无纺布自身的处理性的容易性以外，通常使用高粘度的热塑性树脂的情况下也能够使浸渗容易，因此优选。此处，无纺布状的形态是指增强纤维的线束和/或单丝没有规则性地分散为面状的形态，可例示出短切毡、连续毡、抄纸毡、梳棉毡、气流成网毡等形态(以下，将它们统称为增强纤维毡)。
作为构成多孔质体(A)的增强纤维毡的制造方法，例如有将增强纤维预先分散成线束和/或大致单丝状而制造增强纤维毡的方法。作为增强纤维毡的制造方法，作为已知技术可举出：将增强纤维在空气流中分散片材化的气流成网法；一边对增强纤维进行机械梳削一边将形状整理片材化的梳棉法等干式工艺；基于将增强纤维在水中搅拌而进行抄纸的Radright法(日文：ラドライト法)的湿式工艺。作为使增强纤维进一步接近单丝状的方法，在干式工艺中，可例示出：设置开纤棒的方法；进一步使开纤棒振动的方法；减小梳棉机的网孔的方法；调节梳棉机的旋转速度的方法；等等。在湿式工艺中，可例示：调节增强纤维的搅拌条件的方法；使分散液的增强纤维浓度稀薄化的方法；调节分散液的粘度的方法；在输送分散液时抑制涡流的方法；等等。特别优选增强纤维毡通过湿式工艺来制造，通过增加投入纤维的浓度、调节分散液的流速(流量)和网状输送带的速度，能够容易地调节增强纤维毡的增强纤维的比例。例如，通过使网状输送带的速度相对于分散液的流速变慢，从而得到的增强纤维毡中的纤维的取向不易朝向拉取方向，可制造体积大的增强纤维毡，因此优选。增强纤维毡可以仅由增强纤维构成，也可以为增强纤维与粉末状、纤维状的基体树脂成分混合、或增强纤维与有机化合物、无机化合物混合从而增强纤维彼此通过树脂成分被填塞。
另外，也可以预先使树脂浸渗于增强纤维毡，预先制成多孔质体(a)的前体。作为制造多孔质体(a)的前体的方法，从制造容易性的观点出发，优选使用在将树脂加热至熔融或软化的温度以上的状态下对增强纤维毡赋予压力并使其浸渗至增强纤维毡的方法。具体而言，优选可以例示出从增强纤维毡的厚度方向的两侧使配置有树脂的层叠物熔融浸渗的方法。
作为用于实现上述各方法的设备，可以适当地使用压缩成型机、双带压力机。使用压缩成型机的情况下，成为分批式的制造方法，并采用加热用和冷却用的2台以上并列而成的间歇式加压系统，由此实现生产率的提高，因此优选。使用双带压力机的情况下，成为连续式的制造方法，能够容易地进行连续的加工，连续生产率优异，因此优选。
〔成型材料(b)〕
本发明中使用的成型材料(b)可以从与多孔质体(a)的熔接容易性的观点、期望的成型品的表面外观、形状的形成容易性的方面来适当选择。成型材料(b)优选可以使用以热塑性树脂为基体的注射成型材料。进而，成型材料(b)也可以形成与多孔质体(a)的锚固结构并进行一体化，因此可以使用与多孔质体(a)同种的树脂，也可以从不同的种类的热塑性树脂中选择。另外，成型材料(b)中的热塑性树脂可以具有填充材料，从成型品的强度提高的观点出发，作为填充材料，使用碳纤维、玻璃纤维是优选的。
〔制造方法〕
以下对上述的本发明涉及的成型品的制造方法进行说明。本发明的成型品的制造方法使用注射成型机，为包括下述工序的制造方法：将多孔质体(a)嵌入至模腔的工序；将模具紧固的工序；将包含热塑性树脂的成型材料(b)熔融后注射的注射成型工序；通过前述注射成型工序以形成其形状的成型工序。在将多孔质体(a)嵌入至模腔的工序中，优选将多孔质体(a)嵌入至预先进行了温度调节的模具。需要说明的是，下文中有时也将多孔质体(a)嵌入至模腔的工序记为嵌入工序。优选在将模具紧固的工序中，通过合模动作将至少包含固定型和可动型的模具紧固，由此形成模腔。通过依次经过上述工序能够制造成型品。
此处，嵌入工序为将多孔质体(a)投入至模腔并配置的工序。图3及图4中示出嵌入工序的例子。从能够将多孔质体(a)11配置在期望的位置的方面考虑，在嵌入工序中，多孔质体(a)11由具备针状机构(图4的13)、机械夹紧机构(图3的10)中的任意机构的握持机构来确定位置是优选的。从在之后的注射成型工序中能够抑制多孔质体(a)11因注射成型的成型材料(b)的压力而在模具9的内部移动(偏移)、能够精度良好地由成型材料(b)覆盖成型品的周围的方面出发，上述方法也是优选的。
对握持机构更详细地进行说明。针状机构为通过刺入至多孔质体(a)的多个针来握持多孔质体(a)从而对位置进行固定的机构。机械夹紧机构为通过多个机械夹具来握持多孔质体(a)从而对位置进行固定的机构。对于两机构在多孔质体(a)中的应用部位而言，考虑多孔质体(a)能够固定及模具的结构来决定即可。可以如图3所示那样，从模具(8及9)的上下面进行固定，也可以如图4所示那样，从模具(8及9)的侧面进行固定。从设备的简便、精密度方面出发，也可优选举出通过进一步在这些机构上设置弹簧机构来调节握持力。这些之中，从握持的正确度的观点出发，机械夹紧机构是优选的。另外，这些机构被安装于多关节机器人、轨道状的输送机器人在生产上是优选的。
利用上述的握持机构，经过将多孔质体(a)配置于模腔后、将模具紧固的工序，使多孔质体(a)进入注射成型工序。
在注射成型工序中，将完全熔融的成型材料(b)注射至多孔质体(a)而一体化。从成型品的生产率、注射成型体(B)的厚度的调节容易性的观点出发，一体化时应用注射成型是优选的。从注射成型体(B)的厚度的调节的容易性、与多孔质体(a)的熔接容易性的观点出发，在注射成型工序中，熔融状态的成型材料(b)被注射时的注射压力为30MPa以上是优选的。注射成型压力可以根据制品的尺寸、成型材料(b)的熔融粘度来适当设定，从由熔融状态的成型材料(b)覆盖多孔质材(a)的观点出发，进一步优选为80MPa以上。需要说明的是，此处，对于成型材料(b)为熔融状态而言，按照以下的标准通过得到的各值来判定。成型材料(b)的热塑性树脂为结晶性的热塑性树脂的情况下，通过成型材料(b)的实际温度是否达到依据JIS K7120(1987)测定的成型材料(b)的熔点来判定，成型材料(b)的热塑性树脂为非晶性树脂的情况下，通过成型材料(b)的实际温度是否达到依据JIS K7206(1999)测定的成型材料(b)的维卡软化温度加上100℃后的温度来判定。
通过使成型材料(b)为熔融状态、即为上述每个材料的各值以上，从而在注射成型时构成多孔质体(a)的热塑性树脂与构成成型材料(b)的热塑性树脂一体化。作为一体化的方式，如前所述，将成型材料(b)在熔融状态下注射成型从而使其与多孔质体(a)或设置于其上的粘接剂层接触，由此形成构成成型品的多孔质体(A)与注射成型体(B)一体化而成的结构，由此得到形状稳定性优异的成型品。进而得到的成型品可以对成型品赋予注射成型体特有的表面性。
从成型材料(b)的固化速度与生产率的平衡优异的方面出发，在注射成型工序中，成型模具的模具温度在比构成多孔质体(a)的热塑性树脂的熔点低40～120℃的范围内是优选的。从与成型品的取出相关的、热塑性树脂的固化速度和向多孔质体(a)的周围流动的速度的观点出发，进一步优选在比热塑性树脂的熔点低60～120℃的范围。可以为将上述的上限和下限中的任意组合而成的范围。
对于本发明的成型品及其制造方法而言，例如可举出“个人电脑、显示器、OA设备、摄像机、光学仪器、音响、空调、照明仪器、娱乐用品、玩具用品、其他家电制品等的壳体、托盘、底盘、内部装饰构件、或其外壳”等电气、电子设备部件、“各种机件、各种机架、各种铰链(hinge)、各种臂、各种车轴、各种车轮用轴承、各种梁”、“罩体、车顶、车门、挡泥板、后行李箱盖、侧板、后围板、前车身、车身底部、各种支柱、各种机件、各种机架、各种梁、各种支承件、各种导轨、各种铰链等的外板、或车身部件”、“保险杠、保险杠横梁、装饰带、车底护板、引擎盖、整流板、扰流器、发动机罩通气孔、空气流线形部件等外部装饰部件”、“仪表板、座椅框架、门饰板、车柱装饰、把手、各种组件等内部装饰部件”等汽车、二轮车用结构部件、“电池底座、大灯支架、踏板护罩、保护罩、灯反射器(lamp reflector)、灯罩、噪声屏蔽件、备胎罩”等汽车、二轮车用部件、“起落架舱、翼梢小翼(winglet)、扰流器、翼缘、方向舵、升降机、整流罩(fairing)、补强筋(rib)、座椅”等航空器用部件。从力学特性的观点出发，优选用于汽车内外部装饰、电气·电子设备壳体、自行车、运动用品用结构材料、航空器内部装饰材料、运输用箱体。其中，尤其适合于由多个部件构成的组件构件用途及其制造方法。
实施例
以下，使用实施例具体地对本发明进行说明。但是，本发明不限定于以下的实施例。
〔评价·测定方法〕
(1)多孔质体(a)中的增强纤维的质均纤维长度
从多孔质体(a)以纵50mm、横50mm切出试验片，在空气中于500℃加热30分钟而将树脂成分烧尽。将残留的增强纤维散布于滤纸上作为试样。用激光显微镜(KEYENCECORPORATION制，VK-9510)将试样放大至200倍，对400根进行纤维长度的测定。根据得到的测定结果，通过下式求出质均纤维长度(Lw)，利用下式算出。
增强纤维(A-1)的质均纤维长度(Lw)＝Σ(Li×Wi/100)
Li：测定的纤维长度(i＝1、2、3、···、n)
Wi：纤维长度Li的增强纤维(A-1)的质量百分比(i＝1、2、3、···、n)
(2)多孔质体(a)中的增强纤维的体积含有率
从多孔质体(a)以纵10mm、横10mm切出试验片，测定质量Ws和多孔质体(a)的表观体积Vs后，将试验片在空气中于500℃加热30分钟而将树脂成分烧尽，测定残留的增强纤维的质量Wf，利用下式算出。
增强纤维的Vf(体积％)＝(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}/Vs×100
ρf：增强纤维的密度(g/cm3)
ρr：树脂的密度(g/cm3)
Vs：多孔质体(a)的表观体积(cm3)
(3)多孔质体(a)中的孔隙的体积含有率
从多孔质体(a)以纵10mm、横10mm切出试验片，利用扫描型电子显微镜(SEM)对截面进行观察，以1000倍的倍率从多孔质体(a)的表面等间隔地对10个部位进行拍摄。对于各个图像，将图像内的构成多孔质体(a)的材料的截面以外的部分设为孔隙，求出孔隙的面积Aa。进而，通过使孔隙的面积Aa除以整个图像的面积来算出孔隙率。对于多孔质体(a)的孔隙的体积含有率而言，由用5张试验片各自分别拍摄10个部位而得的合计50部位的孔隙率利用算术平均来求出。
(4)多孔质体(a)中的树脂的体积含有率
使用通过(2)、(3)求出的多孔质体(a)中的增强纤维的体积含有率和孔隙的体积含有率的值，通过下式求出树脂的体积含有率。
树脂的体积含有率Vr(体积％)＝100-(Vf+Va)
Vf：增强纤维的体积含有率(体积％)
Va：孔隙的体积含有率(体积％)
(5)多孔质体(a)及多孔质体(A)的表观密度
从多孔质体(a)及成型品的多孔质体(A)切出试验片，以JIS K7222(2005)为参考而测定表观密度。试验片的尺寸设为纵20mm、横20mm。利用测微计测定试验片的纵、横、厚度，利用得到的值算出试验片的体积V。另外，用电子天平测定切出的试验片的质量M。将得到的质量M及体积V代入下式，算出多孔质体(a)的表观密度ρa。需要说明的是，对多孔质体(A)，将存在于表面的注射成型材料切断，以成为多孔质体(A)的厚度方向的中心部分的方式从与注射成型体(B)接触的面沿厚度方向的中心方向将厚度的20％的距离磨削，由此采集试样，与多孔质体(a)同样地测定表观密度ρA。
ρa,ρA[g/cm3]＝103×M[g]/V[mm3]
(6)多孔质体(a)的10％压缩时的压缩强度
从多孔质体(a)切出试验片，依据ISO844；2004测定多孔质体(a)的压缩特性。试验片切出为纵25mm、横25mm。使用万能试验机对得到的试验片的压缩特性进行测定。此时，用变形率达到10％时的最大的力Fm和试验片的试验前的底面截面积A0，通过下式算出压缩强度σm。作为测定装置，使用“INSTRON(注册商标)”5565型万能材料试验机(INSTRON·Japan株式会社制)。
σm[MPa]＝103×Fm[N]/A0[mm2]
(7)多孔质体(a)的多孔质形状
将多孔质体(a)以纵10mm、横10mm切出试验片。进而将本试验片沿纵向裁断成5部分。利用扫描型电子显微镜(SEM)对该试验片的截面进行观察，以1000倍的倍率对10个部位进行拍摄。测定得到的图像的孔部分的截面中孔隙被树脂堵塞的、即因被膜而闭口化的孔隙的数量、和树脂存在于增强纤维的周围而孔隙为开孔状态的孔隙的数量，将孔隙的50％以上处于开孔状态时判断为连续多孔质体。
(8)多孔质体(A)的相对于多孔质体(a)的表观密度的变化率
根据上述(2)中采集的多孔质体(a)及多孔质体(A)的表观密度，得到表观密度的变化率。需要说明的是，在下式及表3、表4中，将“多孔质体(A)的相对于多孔质体(a)的表观密度的变化率”简称为“表观密度的变化率”。
表观密度的变化率[％]＝{(多孔质体(A)的表观密度-多孔质体(a)的表观密度)/多孔质体(a)的表观密度}×100
(9)多孔质体(A)及注射成型体(B)的厚度
用游标卡尺测定成型品的厚度。从该测定部位切出小片。通过该小片的截面观察，分别测定多孔质体(A)和注射成型体(B)的厚度。在基于截面观察的厚度测定中，预先用测微计测定相对于小片的平行于厚度方向的面(观察面)而言为直角方向的长度(L1)。其后，将小片包埋于环氧树脂后，以平行于厚度方向的截面成为观察面的方式进行研磨，制作试样。
用激光显微镜(KEYENCE CORPORATION制，VK-9510)将试样放大至200倍，进行截面的观察，将取得的观察图像在通用图像解析软件上展开，利用安装于软件的程序对多孔质体(A)及注射成型体(B)的厚度分别等间隔地测定10点，通过其算术平均求出多孔质体(A)及注射成型体(B)的平均厚度。另外，将通过本测定得到的多孔质体(A)的厚度的最小值及注射成型体(B)的厚度的最大值作为多孔质体(A)的最小厚度及注射成型体(B)的最大厚度。
(10)成型品中的注射成型体(B)的覆盖率
用激光显微镜(KEYENCE CORPORATION制，VK-9510)将成型品的投影面积(S1)放大至10倍，将取得的观察图像在通用图像解析软件上展开，利用安装于软件的程序求出成型品整体的面积(S1)。接着，通过表面观察，同样地使用激光显微镜对多孔质体(A)从成型品露出的部位的面积(S2)进行面积测定。注射成型体的覆盖率通过下式来算出。
基于注射成型体的覆盖率(％)＝S2/S1×100。
(11)成型品中的注射成型体(B)的接合状态及锚固深度
从成型品切出宽度10mm、长度10mm的小片，包埋于环氧树脂后，以成型品的厚度方向的垂直截面成为观察面的方式进行研磨，制作试样。用激光显微镜(KEYENCECORPORATION制，VK-9510)将前述试样放大至200倍，随机选择彼此视野不重复的10处进行拍摄。根据拍摄的图像，通过构成多孔质体(a)的热塑性树脂与构成注射成型体(B)的热塑性树脂的边界层中的两树脂的亮度差来确认。在构成多孔质体(A)的树脂与构成注射成型体(B)的树脂的边界层中未清晰地观察到亮度差的边界的情况下，判断为熔接。对于上述中拍摄的10个视野，分别地，在各个视野中的边界的凹凸中，测定凹坑最大的凹部与突出最大的凸部的垂直落差作为各视野中的最大垂直落差dmax，测定凹坑最小的凹部与突出最小的凸部的垂直落差作为各视野中的最小垂直落差dmin。将所述各视野的10点的dmax中最大的值作为边界层中的凹凸形状的最大高度Ry(μm)。另外，根据上述中得到的dmax及dmin，将边界层中的凹凸形状的平均粗糙度Rz作为锚固深度，通过下式算出。
·Rz(μm)＝Σ(dimax+dimin)/2n
dimax：各视野中的最大垂直落差(i＝1、2、···10)(μm)
dimin：各视野中的最小垂直落差(i＝1、2、···10)(μm)
n：测定视野数
(12)注射成型体的熔点
对于熔点而言，利用差示扫描量热计(DSC)进行评价。将5mg的试样填入密闭型样品容器中，以10℃/分钟的升温速度从30℃的温度升温至300℃的温度并进行评价。评价装置使用PerkinElmer公司制PyrislDSC。
另外，对于熔点的评价困难的情况(如成型材料(b)的热塑性树脂为非晶性树脂时那样不存在熔点的情况)，按照ISO306(2004)(使用10N锤)对维卡软化温度进行评价，作为软化点。
[碳纤维]
由以聚丙烯腈为主成分的共聚物进行纺丝、煅烧处理、及表面氧化处理，得到总单丝数为12,000根的连续碳纤维。该连续碳纤维的特性如下所示。
比重：1.8
拉伸强度：4600MPa
拉伸弹性模量：220GPa
拉伸断裂伸长率：2.1％
[PP树脂]
制作包含未改性聚丙烯树脂(Prime Polymer Co.,Ltd.制“Prime Polypro”(注册商标)J105G)80质量％和酸改性聚丙烯树脂(三井化学株式会社制“ADMER”QB510)20质量％的单位面积重量200g/m2的树脂片。将得到的树脂片的特性示于表1。
[PA6树脂]
制作包含尼龙6树脂(Toray Industries,Inc.制“Amilan”(注册商标)CM1021T)的单位面积重量226/m2的树脂片。将得到的树脂膜的特性示于表1。
[PPS树脂]
制作包含聚苯硫醚树脂(Toray Industries,Inc.制“TORELINA”(注册商标)A900)的单位面积重量268g/m2的树脂片。将得到的树脂片的特性示于表1。
[多孔质体F-1]
作为增强纤维，使用碳纤维，用切割器切割成5mm，得到短切碳纤维。制作包含水和表面活性剂(NACALAI TESQUE,INC.制，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))的浓度0.1质量％的分散液，使用该分散液和短切碳纤维，制造增强纤维毡。制造装置具备：在作为分散槽的容器下部具有开口阀的直径1000mm的圆筒形状的容器；及用于将分散槽和抄纸槽连接的直线状的运输部(倾斜角30°)。搅拌机附设于分散槽的上表面的开口部，可以从开口部投入短切碳纤维及分散液(分散介质)。抄纸槽具备在底部具有宽度500mm的抄纸面的网状输送带，另外，将可搬运包含碳纤维的毡的输送带与网状输送带连接。对于抄纸而言，将分散液中的碳纤维的浓度设为0.05质量％而进行。经抄造的碳纤维毡在200℃的干燥炉中干燥30分钟，得到增强纤维毡。得到的毡的单位面积重量为90g/m2。
接着，制作将增强纤维毡和PP树脂按照[PP树脂/增强纤维毡/增强纤维毡/PP树脂]的顺序配置而成的层叠物。进而，依次经过以下的工序(I)～(IX)来得到F-1。
(I)将层叠物配置于预热至200℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(II)接着，保持120秒钟后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒钟。
(III)在保持压力的状态下将空腔温度冷却至50℃。
(IV)打开模具取出多孔质体(a)的前体。
(V)使6层多孔质体(a)的前体重叠，配置于预热至230℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(VI)保持300秒钟后，赋予1MPa的压力进一步保持60秒钟。
(VII)工序(VI)之后，打开模腔，向其末端插入金属间隔物，进行调节以使得到多孔质体(a)时的厚度成为9mm。
(VIII)其后，再次将模腔紧固，在保持压力的状态下将空腔温度冷却至50℃。
(IX)打开模具取出多孔质体(a)。
将特性记于表1。
[多孔质体F-2]
作为增强纤维，使用碳纤维，用切割器切割成8mm，除此以外，与多孔质体F-1同样地得到增强纤维毡，制作层叠物。
接着，依次经过以下的工序(I)～(IX)而得到F-2。
(I)～(IV)、(VI)、(VIII)及(IX)：与F-1同样。
(V)使4层多孔质体(a)的前体重叠，配置于预热至230℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(VII)工序(VI)之后，打开模腔，向其末端插入金属间隔物，进行调节以使得到多孔质体(a)时的厚度成为10mm。
将特性记于表1。
[多孔质体F-3]
作为增强纤维，使用碳纤维，用切割器切割成15mm，除此以外，与多孔质体F-1同样地得到增强纤维毡，制作层叠物。接着，依次经过以下的工序(I)～(IX)而得到F-3。
(I)～(IV)、(VI)～(IX)：与F-2同样。
(V)使2层多孔质体(a)的前体重叠，配置于预热至230℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
将特性记于表1。
[多孔质体F-4]
作为增强纤维，使用碳纤维，用切割器切割成8mm，除此以外，与多孔质体F-1同样地得到增强纤维毡，制作层叠物。接着，制作将增强纤维毡和PA6树脂按照[PA6树脂/增强纤维毡/增强纤维毡/PA6树脂]的顺序配置而成的层叠物。进而，依次经过以下的工序(I)～(IX)而得到F-4。
(II)～(IV)、(VI)、(VIII)及(IX)：与F-1同样。
(I)将层叠物配置于预热至240℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(V)使8层多孔质体(a)的前体重叠，配置于预热至240℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(VII)工序(VI)之后，打开模腔，向其末端插入金属间隔物，进行调节以使得到多孔质体(a)时的厚度成为20mm。
将特性记于表1。
[多孔质体F-5]
将PA6树脂变更为PPS树脂，除此以外，与F-4同样地得到增强纤维毡、层叠物。接着，依次经过以下的工序(I)～(IX)而得到F-5。
(II)～(IV)、(VI)、(VIII)及(IX)：与F-1同样。
(I)将层叠物配置于预热至320℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(V)使多孔质体(a)的前体重叠2层，配置于预热至320℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
(VII)工序(VI)之后，打开模腔，向其末端插入金属间隔物，进行调节以使得到多孔质体(a)时的厚度成为5mm。
将特性记于表1。
[多孔质体F-6]
使用聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)树脂发泡材料(Evonik Industries公司制“Rohacell”(注册商标)110IG-F)。
将特性记于表1。
[多孔质体F-7]
与多孔质体F-1同样地得到增强纤维毡，制作层叠物。接着，依次经过以下的工序(I)～(IX)而得到F-7。
(I)～(IV)、(VI)～(IX)：与F-2同样。
(V)使20层多孔质体(a)的前体重叠，配置于预热至230℃的压制成型用模腔内，关闭模具。
将特性记于表1。需要说明的是，本多孔质体F-7中不存在孔隙，但方便起见记为“多孔质体F-7”。
[多孔质体F-8]
使用聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)树脂发泡材料(Evonik Industries公司制“Rohacell”(注册商标)31IG-F)。
将特性记于表1。
[注射成型材料S-1]
使用碳纤维增强聚丙烯树脂(Toray Industries,Inc.制“TORAYCA”(注册商标)TLP8169)。密度为1.06g/cm3。将特性记于表2。
[注射成型树脂S-2]
使用碳纤维增强尼龙6树脂(Toray Industries,Inc.制“TORAYCA”(注册商标)TLP1060)。密度为1.26g/cm3。将特性记于表2。
[注射成型材料S-3]
使用碳纤维增强聚苯硫醚树脂(Toray Industries,Inc.制
“TORELINA”(注册商标)A630T-30V)。密度为1.46g/cm3。将特性记于表2。
[注射成型材料S-4]
将未改性聚丙烯树脂(Prime Polymer Co.,Ltd.制“Prime Polypro”(注册商标)J105G)80质量％和酸改性聚丙烯树脂(三井化学株式会社制“ADMER”QB510)20质量％用双螺杆挤出机(日本制钢所株式会社制，TEX-30α)进行混炼，采集并使用树脂料粒。密度为0.92g/cm3。将特性记于表2。
[注射成型材料S-5]
使用玻璃纤维增强聚碳酸酯树脂(帝人株式会社制“Panlite”(注册商标)G-3430R)。密度为1.43g/cm3。
将特性记于表2。
以下记载实施例及比较例。本实施例及比较例中制造图2的形状。需要说明的是，对于模具的空腔尺寸，准备根据多孔质体(a)适当变更的模具来使用。
(实施例1)
使用F-1作为多孔质体(a)，使用S-1作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机(日本制钢所株式会社制J150EII-P)的注射成型用的模具(空腔厚度：11mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度220℃、模具温度50℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品(图1)。得到的成型品在外观上未观察到缩痕等成型不良。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例2)
使用F-2作为多孔质体(a)，使用S-1作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：12mm)内，由针状机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度220℃、模具温度50℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上未观察到缩痕等成型不良。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例3)
使用F-3作为多孔质体(a)，使用S-4作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：12mm)内，由针状机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度220℃、模具温度50℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上未观察到缩痕等成型不良。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例4)
使用F-4作为多孔质体(a)，使用S-2作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：21mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度260℃、模具温度80℃、注射成型压力80MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上未观察到缩痕等成型不良。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例5)
使用F-5作为多孔质体(a)，使用S-3作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：6mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度320℃、模具温度150℃、注射成型压力130MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上未观察到缩痕等成型不良。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例6)
使用F-6作为多孔质体(a)，使用S-1作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：12mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度220℃、模具温度50℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上观察到些许缩痕等成型不良，但实用上为没有问题的范围。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例7)
使用F-8作为多孔质体(a)，使用S-1作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：14mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度220℃、模具温度30℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上产生了些许缩痕，通过多孔质体(a)的效果能够得到轻质性高的成型品。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例8)
使用F-8作为多孔质体(a)，使用S-1作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：14mm)内，针对多孔质体(a)不使用位置确定机构，将多孔质体(a)投入，以料筒温度220℃、模具温度50℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上产生了些许缩痕，但通过多孔质体(a)的效果能够得到轻质性高的成型品。其他评价结果汇总而记载于表3。
(实施例9)
使用F-1作为多孔质体(a)，使用S-5作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：11mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度300℃、模具温度70℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上未观察到缩痕等成型不良。其他评价结果汇总而记载于表3。
(比较例1)
使用F-7作为多孔质体(a)，使用S-1作为注射成型材料(b)。将多孔质体(a)预先裁断成纵20mm、横200mm，加工成嵌入成型用的芯材。
接着，在安装于注射成型机的注射成型用的模具(空腔厚度：22mm)内，由机械夹紧机构对多孔质体(a)进行位置确定，以料筒温度220℃、模具温度50℃、注射成型压力100MPa进行嵌入成型，得到成型品。得到的成型品在外观上没有缩痕等成型不良，但重量大，因此实用上为不适合的成型品。其他评价结果汇总而记载于表4。
〔研究〕
根据本实施例可确认，对于使用了在本发明范围的多孔质体(a)的实施例1～6、9而言，注射成型体(B)在多孔质体(A)的表面一体化，能够得到在注射成型体未观察到作为特有缺点的缩痕的尺寸稳定性优异的成型品。另外，可知如实施例1～6、9那样，通过使多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)为tA≥3×tB，从而能够在壁厚的注射成型体中也不产生缩痕的状态下实现成型。进而多孔质体(A)与注射成型体(B)的接合面介由熔融状态的成型材料(b)而接合，因此相互的基体树脂彼此熔接，并且通过使用本发明的范围内的多孔质体(a)，还能够有效地利用锚固，未观察到多孔质体与注射成型体的剥离等不良情况。对于成型品的轻质化而言，可知通过使多孔质体(a)的表观密度为0.05～0.8g/cm3、并且利用ISO844：2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上，因此能够保持形状并且维持轻质性，以及通过使至少一个面被覆盖，能够制成比以往的注射成型体更厚的成型品，因此从刚性的方面来看也是优异的。另一方面，对于比较例1而言，多孔质体(a)实质上不具有孔隙，因此成为重量大的成型品。另外，对于实施例7、8而言，多孔质体(a)的尺寸发生变化，从而在成型品的局部产生缩痕，与实施例1～6、9相比较时外观差，但能得到轻质性优异的成型品。
这样能够确认，本发明的范围中的成型品及其制造方法具有优异的轻质性、刚性、制品的表面外观，通过其制造方法可得到表面性优异的成型品。
[表1]
Figure BDA0002701292590000331
[表2]
Figure BDA0002701292590000341
[表3]
Figure BDA0002701292590000351
[表4]
[表4]
Figure BDA0002701292590000361
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供同时实现低比重且高刚性、以及缩痕得以抑制的成型品及其制造方法。
附图标记说明
1a～1f 单纤维
2 二维取向角
3 成型品
4 成型品的宽度
5 成型品的厚度
6 多孔质体(A)
7 注射成型体(B)
8 可动型
9 固定型
10 握持机构(机械夹紧机构)
11 多孔质体(a)
12 注射成型机
13 握持机构(针状机构)

Claims (19)

1.成型品，其是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的，
多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，
多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，
多孔质体(A)的至少一个面被注射成型体(B)覆盖。
2.成型品，其是注射成型体(B)与多孔质体(A)一体化而成的，
多孔质体(A)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，
多孔质体(A)的平均厚度(tA)与注射成型体(B)的平均厚度(tB)满足tA≥3×tB的关系，
多孔质体(A)的成型体的表面的至少一部分被注射成型体(B)覆盖。
3.如权利要求1或2所述的成型品，其中，多孔质体(A)的最小厚度为3mm以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的成型品，其中，注射成型体(B)的最大厚度为1mm以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的成型品，其中，多孔质体(A)为连续多孔质体。
6.如权利要求1～5中任一项所述的成型品，其中，多孔质体(A)是包含增强纤维(A-1)和热塑性树脂(A-2)而成的。
7.如权利要求6所述的成型品，其中，多孔质体(A)为连续多孔质体，
增强纤维(A-1)是质均纤维长度为1mm以上且15mm以下的碳纤维，
所述增强纤维(A-1)介由热塑性树脂(A-2)彼此结合而形成孔隙。
8.如权利要求6或7所述的成型品，其中，所述增强纤维为大致单丝状。
9.如权利要求6～8中任一项所述的成型品，其中，所述增强纤维无规分散于多孔质体(A)中。
10.如权利要求1～9中任一项所述的成型品，其中，多孔质体(A)的整个表面中的80％以上被注射成型体(B)覆盖。
11.如权利要求1～10中任一项所述的成型品，其中，注射成型体(B)包含热塑性树脂，
所述热塑性树脂与构成多孔质体(A)的热塑性树脂通过熔接而接合。
12.如权利要求1～10中任一项所述的成型品，其中，注射成型体(B)渗入至多孔质体(A)内而形成锚固，所述锚固深度在10μm～100μm的范围内。
13.成型品的制造方法，其包括以下工序：将多孔质体(a)嵌入至模腔的工序；将模具紧固的工序；将包含热塑性树脂的成型材料(b)在熔融后注射的工序；通过所述注射成型工序以形成其形状的成型工序，
其中，多孔质体(a)的表观密度为0.05～0.8g/cm3，且基于ISO844；2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上，
成型材料(b)包含热塑性树脂。
14.如权利要求13所述的成型品的制造方法，其中，所述多孔质体(a)满足以下条件：
(1)热塑性树脂的体积含有率为2.5体积％以上且85体积％以下；
(2)增强纤维的体积含有率为0.5体积％以上且55体积％以下；
(3)孔隙的体积含有率为10体积％以上且97体积％以下。
15.如权利要求13或14所述的成型品的制造方法，其中，所述多孔质体(a)的利用ISO844；2004测定的10％压缩时的压缩强度为1.5MPa以上。
16.如权利要求13～15中任一项所述的成型品的制造方法，其中，通过下式求出的注射成型后的多孔质体(A)的相对于多孔质体(a)的表观密度的变化率为10％以下。
表观密度的变化率[％]＝{(多孔质体(A)的表观密度-多孔质体(a)的表观密度)/多孔质体(a)的表观密度}×100
17.如权利要求13～16中任一项所述的成型品的制造方法，其中，在所述注射成型工序中，注射压力为30MPa以上。
18.如权利要求13～17中任一项所述的成型品的制造方法，其中，在所述将多孔质体(a)嵌入至模腔的工序中，多孔质体(a)由具备针状机构或机械夹紧机构的握持机构来确定位置。
19.如权利要求13～18中任一项所述的成型品的制造方法，其中，在注射成型工序中，成型模具的模具温度在比构成多孔质体(a)的热塑性树脂的熔点低40～120℃的范围内。
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