CN115152084B - 对纤维增强塑料设置了耐火层的电池箱的构成部件以及电池箱的构成部件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据被发明，提供一种电池箱的构成部件以及电池箱的构成部件的制造方法，该构成部件是对以热固性树脂为基体树脂且含有增强纤维的纤维增强塑料设置了耐火层而成的电池箱的构成部件，所述增强纤维为重均纤维长度1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维，所述热固性树脂为从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂以及环氧系树脂组成的组中选择的至少一种，所述纤维增强塑料的厚度X为1.0mm以上且小于5mm，所述耐火层包含丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂及发泡组合物。

Description

对纤维增强塑料设置了耐火层的电池箱的构成部件以及电池 箱的构成部件的制造方法
技术领域
本发明涉及对纤维增强塑料设置了耐火层的电池箱的构成部件以及电池箱的构成部件的制造方法。
背景技术
在电动汽车中，车载电池占据相当的重量和搭载空间，因此对其结构进行了各种研究。例如，在专利文献1中，为了兼顾电磁波屏蔽和阻燃性以及机械特性，将含有阻燃剂的碳纤维增强聚丙烯树脂组合物成形而制造车辆用的电池箱的构成部件。
另外，作为耐火性赋予方法，在专利文献2中记载了将特定的热发泡性耐火包覆材料涂布于基材的方法。
在专利文献3中记载了如下发明：在将作为耐火层的层压层层叠于片状模塑料(SMC)之后，将层压层和片状模塑料同时成形，并且设置耐火层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-62189号公报
专利文献2：日本特开2012-6986号公报
专利文献3：国际公开第2020/014470号
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，在对专利文献1所记载的碳纤维增强聚丙烯树脂组合物进行成形而得到的电池箱的构成部件中，虽然加入了阻燃剂，但由于纤维增强塑料本身在暴露于火焰时会吸收热量，因此树脂会劣化。其结果是，燃烧后的纤维增强塑料的机械特性降低，收纳于电池箱的构成部件内部的电池会脱落。
专利文献3所记载的电池箱存在以下的问题点。
专利文献3的问题点1是：层压层与片状模塑料层叠后成形的情况下，在成形时层压层会阻碍片状模塑料的流动。特别是在成形后的成形体的形状复杂的情况下，层压层无法追随从而无法成形，或者因片状模塑料的流动而导致层压层(耐火层)破裂。一般而言，在将片状模塑料用于材料进行成形的情况下，由于相对于成形模以投影面积比小于100％的方式对材料进行填充，因此片状模塑料在成形时会流动。在想要对形成为复杂形状的成形体层叠层压层来成形时，需要预先使层压层(膜、片)沿着复杂的成形模的形状而预先配置于成形模(需要预成形)。但是，预成形的工序繁杂，生产效率差。
专利文献3的问题点2是：如果同时成形包含热膨胀剂的层压层(耐火层)和片状模塑料，则由于片状模塑料的固化时的加热，热膨胀剂可能会膨胀。即使能够抑制热膨胀剂的过大的膨胀，通常热膨胀剂的线膨胀率高，在片状模塑料的固化时的温度下，层压层会膨胀，有可能无法脱模。
因此，本发明是鉴于现有技术所具有的问题点而完成的，其目的在于提供一种兼具良好的耐火性和力学特性的电池箱的构成部件，其力学特性使得被容纳在耐火试验后的纤维增强塑料内部的电池不会脱落。
用于解决问题的技术手段
本申请发明人进行了深入研究，结果发现，通过以下所示的方法，能够解决上述问题，从而完成了本发明。
[1]一种电池箱的构成部件，其中，
所述构成部件是对以热固性树脂为基体树脂且含有增强纤维的纤维增强塑料设置了耐火层而成的电池箱的构成部件，
所述增强纤维是重均纤维长度为1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维，
所述热固性树脂为从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂以及环氧系树脂组成的组中选择的至少一种，
所述纤维增强塑料的厚度X为1.0mm以上且小于5mm，
所述耐火层包含丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂、以及发泡组合物。
[2]如[1]所述的电池箱的构成部件，其中，
所述耐火层包含聚氨酯系树脂，且所述耐火层与所述纤维增强塑料邻接。
[3]如[2]所述的电池箱的构成部件，其中，
所述热固性树脂是不饱和聚酯系树脂或乙烯酯系树脂。
[4]如[1]至[3]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，
所述耐火层的厚度Y为0.1mm以上且小于1.0mm。
[5]如[4]所述的电池箱的构成部件，其中，
所述纤维增强塑料的厚度X与所述耐火层的厚度Y的关系为0.01＜Y/X＜1.0。
[6]如[1]至[5]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，
所述耐火层的每单位面积的质量为100～1200g/m2。
[7]如[1]至[6]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，
所述增强纤维是玻璃纤维。
[8]如[1]至[7]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，
所述纤维增强塑料的密度为2.1g/cm3以下，所述耐火层的密度为1.5g/cm3以下。
[9]如[1]至[8]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，
所述电池箱的构成部件是车辆用。
[10]如[9]所述的电池托盘，其中，
所述电池箱的构成部件是电池托盘，且燃烧试验后相对于燃烧试验前的拉伸强度保持率为40％以上。
[11]如[9]或[10]所述的电池托盘，其中，
所述电池箱的构成部件是电池托盘，且在所述耐火层之上层叠有顶层。
[12]如[1]至[9]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，
所述电池箱的构成部件是电池托盘或电池盖。
[13]一种电池箱的构成部件的制造方法，其中，是[1]至[12]中任一项所述的电池箱的构成部件的制造方法，
将片状模塑料成形而制造纤维增强塑料，
所述电池箱的构成部件具有凹凸形状。
[14]如[13]所述的电池箱的构成部件的制造方法，其中，进一步地通过模内涂层或喷涂向纤维增强塑料设置耐火层。
[15]如[1]至[12]中任一项所述的电池箱的构成部件，其中，在所述纤维增强塑料的端面设置有耐火层。
[16]如[15]所述的电池箱的构成部件，其中，
在所述纤维增强塑料的单面以及全部端面设置有耐火层。
[17]如[16]所述的电池箱的构成部件，其中，
所述电池箱的构成部件是电池托盘。
发明效果
在本发明所述的纤维增强塑料中，与以往相比，设置有耐火层的电池箱的构成部件的耐火性优异，并且兼具力学特性。
附图说明
图1是作为本发明的一个例子的、使用电池箱的分解立体图。
图2是作为本发明的一个例子的、在电池托盘设置有能量吸收部件的立体图。
图3是表示将试验片直接暴露于火焰的情形的示意图。
图4是表示作为本发明的一个例子的电池托盘的截面的示意图。
图5是表示作为本发明的一个例子的电池托盘的截面的示意图。
图6是表示实施例2的耐火试验中的试验片的上表面和下表面的温度的曲线图。
图7是表示比较例3的耐火试验中的试验片的上表面和下表面的温度的曲线图。
符号说明
10 电池箱
20、100、200 电池托盘
22 电池托盘的底
24、24’ 电池托盘的侧壁
26、26’ 电池托盘的端壁
28 腔体
29 内部分隔壁
30、30’ 能量吸收部件
32 紧固件(将能量吸收部件和电池托盘紧固)
40 电池盖
50 电池
52 电压线
60 加强框架
70 控温系统
301 网板
302 试验片
303 钣金盘
T1、T2 电池托盘的端面
S1、S2 电池托盘的端面未被耐火层覆盖的情况下由于耐火试验而
能够产生的端面周边的树脂的烧毁部分
F 凸缘
G 第一底面部
SW 周壁
W1 第一内壁部
W2 第二内壁部
具体实施方式
本发明的电池箱的构成部件是对以热固性树脂为基体树脂的、含有增强纤维的纤维增强塑料设置了耐火层的电池箱的构成部件，
所述增强纤维为重均纤维长度1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维，
所述热固性树脂为从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂以及环氧系树脂组成的组中选择的至少一种，
所述纤维增强塑料的厚度X为1.0mm以上且小于5mm，
所述耐火层包含丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂及发泡组合物。
以下，对本发明的一个实施方式进行说明，但本发明并不限定于这些实施方式。
[电池托盘和电池盖]
本发明中的电池箱的构成部件优选为电池托盘或电池盖。
电池(图1的50)收纳于具备电池托盘(图1的20)和电池盖(图1的40)的电池箱内。在本发明中，电池托盘和电池盖分别利用由含有增强纤维且以热固性树脂作为基体树脂的增强纤维塑料成形而成的部件。另外，电池箱的构成部件优选为车辆用。
[电池盖或电池托盘的耐火性能]
由于电池盖需要对来自在电池箱内部存在的电池的火焰具有耐火性能，因此需要朝向电池箱内部的耐火层。相反，电池托盘需要针对来自电池箱外的(在电池托盘为车载用途的情况下，来自车外的)火焰的耐火要求，因此需要朝向电池箱外部的耐火层。
在电池托盘(图1的20)中，在事故时，有可能因漏出的汽油而燃烧，暴露于700～800℃的火焰。因此，与现有的电池盖相比，要求更严格的条件下的耐火性能。即，本发明中的电池托盘优选对含有增强纤维且以热固性树脂为基体树脂的纤维增强塑料设置耐火层，增强纤维是重均纤维长度为1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维，热固性树脂是从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂及环氧系树脂组成的组中选出的至少一种，纤维增强塑料的厚度X为1.5mm以上且小于5mm，耐火层包含丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂及发泡组合物。
但是，随着电动汽车的普及，电池大容量化，近年来也存在要求800-1200℃左右的耐火性能的电池盖。
本发明的电池箱的构成部件是电池托盘，
电池托盘优选：
(1)具备：凸缘、第一底面部、竖立设置于所述第一底面部的外周的周壁、与所述第一底面部连接的第一内部壁、与所述第一底面部连接的第二内部壁，
(2)所述凸缘、所述第一底面部、所述周壁、所述第一内部壁、以及所述第二内部壁是一体成形的纤维增强塑料，
(3)所述第一底面部弯曲而与所述第一内部壁以及所述第二内壁部连接。
图5表示本发明的电池托盘的一例的截面的示意图。图5的电池托盘200具备：凸缘F、第一底面部G、竖立设置于所述第一底面部G的外周的周壁SW、与所述第一底面部G连接的第一内部壁W1、以及与所述第一底面部G连接的第二内部壁W2。凸缘F、第一底面部G、周壁SW、第一内部壁W1、以及第二内部壁W2是一体成形的纤维增强塑料。第一底面部G弯曲而与第一内部壁W1及第二内壁部W2连接。
[纤维增强塑料]
电池箱的构成部件包含纤维增强塑料，该纤维增强塑料以热固性树脂作为基体树脂且含有增强纤维。
对于使用了玻璃纤维的片状模塑料(有时称为SMC)，优选制成纤维增强塑料，相对于金属制电池箱能够轻量化。
另外，片状模塑料由于其高度成形性，即使是电池托盘、电池盖那样的复杂形状，也能够容易地成形。
即，能够将片状模塑料成形而制造纤维增强塑料，并制造具有凹凸形状的电池箱的构成部件。与连续纤维相比，片状模塑料的流动性、赋形性高，能够容易地制作肋、凸台。
[增强纤维]
本发明中使用的增强纤维没有特别限定，优选为从由碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维和玄武岩纤维组成的组中选出的一种以上的增强纤维。增强纤维更优选为玻璃纤维。
[重均纤维长度]
1.不连续增强纤维
近年来，车载用的电池大型化，电池箱的纵横尺寸变为1m×1m、1.5×1.5m那样的尺寸。在制作这样大的电池箱的情况下，在专利文献1所记载的由注射成形而制作的纤维增强塑料中，增强纤维的重均纤维长度为0.1～0.3mm左右，无法确保用于收纳大电池的机械特性。
因此，本发明中使用的增强纤维是重均纤维长度为1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维。重均纤维长度更优选为1mm～70mm，进一步优选为1mm～50mm。
若使增强纤维的重均纤维长度为100mm以下，则流动性优异，因此优选。相反，若增强纤维为1mm以上，则可得到机械特性优异的结构件。
在本发明中，也可以并用纤维长度彼此不同的不连续增强纤维。换言之，本发明中使用的不连续增强纤维可以在重均纤维长度的分布中具有单一的峰，或者也可以具有多个峰。
增强纤维的平均纤维长度例如可以使用游标卡尺等将从成形体中随机提取的100根纤维的纤维长度测定至1mm单位，并基于下述式(a)求出。
需要说明的是，若将各个增强纤维的纤维长度设为Li，将测定根数设为j，则数均纤维长度(Ln)和重均纤维长度(Lw)通过以下的式(a)、(b)求出。
Ln＝ΣLi/j 式(a)
Lw＝(ΣLi2)/(ΣLi) 式(b)
纤维长度为一定长度时，数均纤维长度和重均纤维长度为相同值。
例如可以通过对纤维增强塑料实施加热处理，在炉内除去热固性树脂，从而进行从纤维增强塑料中提取增强纤维。
2.与使用了连续纤维的增强纤维的情况的比较
与纤维增强塑料中使用了连续纤维的情况相比，在使用重均纤维长度为1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维的情况下，暴露于火焰时内部的电池容易脱落。通常，在电池托盘因汽车事故而受到火灾的情况下，搭乘者能够在几分钟左右远离车。若电池向电池托盘外脱落，则有可能产生更大的爆炸，因此在搭乘者逃脱的期间(几分钟左右)，即使在增强纤维使用了重均纤维长度1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维(短纤维)的情况下，也需要将电池把持在电池托盘上。
在使用连续纤维的情况下，如果是几分钟左右的燃烧，则即使一部分发生树脂碳化，由于未产生树脂碳化的区域的基体树脂继续把持纤维，因此电池不易从电池托盘脱落。当然，即使是使用了连续纤维的电池托盘，若燃烧数十分钟～数小时，则基体树脂全部树脂碳化，电池会脱落。然而，从搭乘者逃脱的时间(几分钟左右)的观点出发，不需要使电池在数十分钟～数小时的长时间把持在电池箱内。即，在使用连续纤维的情况下(特别是在电池托盘中)，没有如本发明这样的“几分钟暴露于火焰时内部的电池容易脱落”的问题。
[玻璃纤维]
在使用玻璃纤维作为增强纤维的情况下，玻璃纤维的平均纤维直径优选为1μm～50μm，更优选为5μm～20μm。如果平均纤维直径过小，则热固性树脂向纤维的浸渍性变得困难，过大时，会对成形性、加工性造成不良影响。
[热固性树脂]
本发明中的纤维增强塑料包含热固性树脂作为基体树脂。
本发明中的热固性树脂为从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂及环氧树脂组成的组中选择的至少一种。作为热固性树脂，可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
[树脂组合物]
用于形成本发明中使用的纤维增强塑料的树脂组合物除了增强纤维和热固性树脂以外，还可以含有增稠剂、无机填充剂、固化剂、聚合引发剂、阻聚剂、颜料、内部脱模剂等添加剂。作为添加剂，可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
[耐火层]
在本发明中，包含丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂、及发泡组合物的耐火层被设置于纤维增强塑料。
优选设置膜厚为0.1mm以上且小于1.0mm的耐火层，利用在耐火试验时以20～30倍发泡的发泡组合物形成隔热层，发挥耐火性能。
发泡组合物没有特别限定，例如优选聚磷酸铵等。
需要说明的是，发泡组合物在耐火试验前不发泡，一旦加热则开始发泡。
由于在耐火层中含有发泡组合物，因此在将片状模塑料成形而制造纤维增强塑料的情况下，优选在成形完成后设置耐火层。通过在片状模塑料的成形后设置耐火层，能够抑制由于用于使片状模塑料固化的加热而使发泡组合物发泡的情况。在使用片状模塑料在成形完成后设置耐火层的情况下，优选通过涂布设置耐火层。需要说明的是，在此所说的“在成形完成后设置耐火层”是指包括通过模内涂布法或开模法对纤维增强塑料设置耐火层的概念。
需要说明的是，聚氨酯系树脂优选为主剂与固化剂的2液型。一般而言，与1液型相比，2液型会发生化学反应，因此固化时间变短，物性变高。
设置有耐火层的电池箱的构成部件优选在纤维增强塑料的端面设置有耐火层。也可以部分地在端面设置耐火层，而无需在所有端面设置耐火层，未设置耐火层的端面用金属等覆盖隐藏。若在所有端面设置有耐火层，则不需要用金属等将没有耐火层的端面区域遮盖，因此更优选。进一步优选在纤维增强塑料的单面和端面的至少一部分设置有(覆盖有)耐火层。更进一步优选在纤维增强塑料的单面和端面全部设置有(覆盖有)耐火层。
纤维增强塑料的端面是纤维增强塑料的末端的面，例如由图4的T1、T2表示。在将片状模塑料成形而制造纤维增强塑料的情况下，纤维增强塑料的端面在成形完成的同时形成。另外，端面不限于物体的端部的部分，例如也包括在板状物的中心部空出的孔部的面。
纤维增强塑料的单面是指在成为电池箱时暴露于外侧的面、或者内侧(收纳侧)的面。在使用上模和下模对片状模塑料进行压制成形来制造纤维增强塑料的情况下，单面是指在刚完成成形后立即与上模接触的纤维增强塑料的面、或者与下模接触的纤维增强塑料的面。
例如，在电池箱的构成部件是电池托盘的情况下，优选电池托盘的外侧的单面以及电池托盘的端面全部被耐火层覆盖。电池托盘的外侧的单面是在成为电池箱时暴露于外侧的面。
由于电池托盘的端面被耐火层覆盖，能够抑制从端面的加热。特别是，本发明的增强纤维是重均纤维长度1mm以上且100mm以下的不连续纤维，因此若从端面进行加热，则端面周边的树脂会烧毁，电池托盘本身会脱落。
电池托盘的端面例如是图4的电池托盘100中的由T1和T2表示的面。
在电池托盘的端面未被耐火层覆盖的情况下，通过耐火试验而能够产生的端面周边的树脂的烧毁部分例如是图4的电池托盘100中的箭头S1及S2所示的部分。
若电池托盘的端面被耐火层覆盖，则即使电池托盘的端面着火，火也会在2分钟内自然熄灭，因此优选。
在端面设置耐火层时，优选通过喷涂进行涂布而设置耐火层。在通过模内涂层设置了耐火层的情况下，在去毛刺工序中存在端面的耐火层局部剥落的可能性，因此剥离的部分再次涂布即可。
[厚度]
1.纤维增强塑料的厚度X
在本发明中，纤维增强塑料的厚度X为1.0mm以上且小于5mm，优选为1.5mm以上且小于5mm。若小于5mm，则从电池箱的轻量化的观点考虑是优选的。若纤维增强塑料小于1.0mm，则在进行耐火试验时，纤维增强塑料容易燃烧，因此产生显著的问题。
另外，在本发明的电池箱构成部件为电池托盘的情况下，优选纤维增强塑料的厚度X为2mm以上且小于5mm，更优选为3mm以上且小于5mm。
另一方面，在本发明的电池箱构成部件为电池盖的情况下，优选纤维增强塑料的厚度X为1mm～4mm，更优选为1mm～3mm。
2.耐火层的厚度Y
耐火层的厚度Y优选为0.1mm以上且小于1.0mm。这是由于，若厚度小于1.0mm，则能够减轻作为电池箱构成部件的电池盖或电池托盘的重量。
另一方面，如果耐火层的厚度Y为0.1mm以上，则容易确保充分的耐火性。
优选的耐火层的厚度为0.3mm以上，更优选为0.5mm以上。若耐火层厚度为0.5mm以上，则耐火性稳定。
3.纤维增强塑料的厚度X和耐火层的厚度Y
纤维增强塑料的厚度X与耐火层的厚度Y优选为0.01＜Y/X＜1.0。优选为0.05＜Y/X＜0.5，更优选为0.1≤Y/X＜0.2。当0.01＜Y/X时，容易确保耐火性，若Y/X＜1.0，则能够确保轻量性。
4.其他
耐火层的每单位面积的质量优选为100～1200g/m2。
[耐火层与热固性树脂的关系]
优选的热固性树脂与耐火层的组合是热固性树脂为不饱和聚酯系树脂或乙烯酯系树脂，耐火层为丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂以及发泡组合物。热固性树脂考虑成形性、生产循环、树脂强度等来选择，耐火层考虑耐候性、固化时间、树脂强度、耐水性等来选择。
更优选的热固化树脂与耐火层的组合是热固性树脂为乙烯酯系树脂或不饱和聚酯系树脂、且耐火层为含有发泡组合物的聚氨酯系树脂。
更优选的热固化树脂和耐火层的组合是热固性树脂为乙烯酯系树脂、耐火层为含有发泡组合物的聚氨酯系树脂。
本发明中的耐火层优选在热固性树脂的固化后进行涂布，本申请发明人推断与丙烯酸系树脂相比，聚氨酯系树脂的极性基团多，因此容易与未反应的热固性树脂结合。
在将耐火层设置于金属的基材时，通常需要在基材预先设置底漆层，但通过在耐火层中使用聚氨酯系树脂，即使没有底漆层且耐火层与纤维增强塑料邻接，也可以期待耐火层与纤维增强塑料层结合。
另外，对于热固性树脂，与不饱和聚酯系树脂相比，在使用乙烯酯系树脂的情况下，有可能使厚度变薄。
乙烯酯系树脂不仅可以是乙烯酯树脂，也可以是使其改性而得到的改性乙烯酯树脂。
[耐火层和纤维增强塑料]
另外，作为本发明的进一步的课题，以往已知如专利文献2所记载的那样，为了使钢架具有耐火性，对进行了基底处理后的钢架设置发泡性耐火包覆材料的技术。但是，在设置耐火层的情况下，需要基底层(底漆层)，需要2次涂装。
作为本发明的优选方式，为了提高生产效率，优选去掉底漆层，使耐火层与纤维增强塑料邻接。在本发明中，如果采用使用了丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂的耐火层，则纤维增强塑料及耐火层均为有机系材料，因此能够不设置底漆层。
[密度]
纤维增强塑料的密度为2.1g/cm3以下，耐火层的密度优选为1.7g/cm3以下，更优选为1.5g/cm3以下。耐火层的密度优选为1.5g/cm3以下。若增强纤维的重量比例变少，则纤维增强塑料的密度变小，但变得容易燃烧。因此，设置耐火层变得更重要。
一般而言，丙烯酸系树脂的耐火涂料为1.33g/cm3，聚氨酯系树脂的耐火涂料为1.35g/cm3。
[拉伸强度保持率]
在本发明的对象为车辆用的电池托盘的情况下，保持初始强度也很重要，但燃烧后的强度保持也极其重要。在车辆用的电池托盘中使用纤维增强塑料且使用连续纤维作为增强纤维的情况下，即使树脂燃烧而烧毁，所储存的电池也不会脱落。这是因为电池被连续纤维保持。
然而，在使用不连续增强纤维的情况下，若树脂燃烧而烧毁，则不能利用不连续增强纤维(1mm以上且100mm以下)保持电池，存在电池向车外脱落的危险性。因此，重要的是通过燃烧使耐火层发泡，发泡绝热层降低向纤维增强塑料的热传导，减少树脂的烧毁。燃烧试验后相对于燃烧试验前的拉伸强度保持率优选为40％以上，更优选为50％以上，进一步优选为70％以上，更进一步优选为80％以上。
换言之，本发明优选为下述的构成。
一种电池箱的构成部件，其对纤维增强塑料设置耐火层，该纤维增强塑料以热固性树脂为基体树脂且含有增强纤维，
所述增强纤维为重均纤维长度1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维，
所述热固性树脂为从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂以及环氧系树脂组成的组中选择的至少一种，
所述纤维增强塑料的厚度X为1.0mm以上且小于5mm，
所述耐火层包含发泡组合物以及丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂，
燃烧试验后相对于燃烧试验前的拉伸强度保持率为40％以上。
其中，燃烧试验通过欧洲的UN标准Regulation No.100中记载的“与电动动力行驶车道的特定要件相关的车辆的许可相关的统一规定(Uniform provisions concerningthe approval of vehicles with regard to specific requirements for theelectric power train)”的附则8E的3.2.2～3.7.4中记载的方法进行。
残存的拉伸强度保持率能够由下述式(1)算出。
拉伸强度保持率(％)＝(燃烧后的拉伸强度B÷燃烧前的拉伸强度A)×100式(1)
在本发明中，燃烧试验通过欧洲的UN标准Regulation No.100中记载的“与电动动力行驶车道的特定要件相关的车辆的许可相关的统一规定(Uniform provisionsconcerning the approval of vehicles with regard to specific requirements forthe electric power train)”的附则8E的3.2.2～3.7.4中记载的方法进行试验。
另外，在本发明中，拉伸试验基于ASTM D3039(2019)，在负荷速度2mm/min.的条件下进行试验。
[顶层(耐水性提高层)]
在想要确保耐火层的耐水性的情况下，优选在耐火层上设置顶层。换言之，顶层优选为耐水性提高层。
顶层的材料没有限制，优选为环氧系树脂、聚氨酯系树脂或硅系树脂。优选设置顶层，特别是将本发明的电池箱的构成部件用作车辆用的电池托盘的情况。这是因为电池托盘与电池盖相比存在于车体的更下方，因此要求耐水性的情况较多。
设置有耐火层的电池箱的构成部件能够抑制纤维增强塑料的温度上升。另外，在用于不要求耐水性的用途的情况下，优选不设置顶层。这是因为顶层具有使耐火层中所含的发泡组合物的发泡开始延迟的倾向。换言之，在用于不要求耐水性的用途的情况下，优选耐火层设置于电池箱的构成部件的最外层。
[耐火层的设置方法]
耐火层优选通过模内涂层或喷涂将耐火层设置于纤维增强塑料。模内涂层方法是指，不从成形模取出所得到的成形品而是在成形模具内注入包覆剂从而在成形品的表面形成覆膜的方法。
另外，也可以使用云母片等阻燃片或阻燃薄膜将耐火层粘贴于纤维增强塑料。但是，由于电池托盘、电池盖的形状复杂，因此，与将片材、膜贴合而设置耐火层相比，优选进行涂布而设置耐火层。
本发明的耐火层含有发泡组合物，通过发泡能够降低燃烧面侧的温度。由此，对于长时间(例如5分钟以上)的燃烧，与使用云母片相比，耐火性能更高。
实施例
(材料)
1.纤维增强塑料
(i)使用了片状模塑料(SMC)的纤维增强塑料
准备以下的Continental Structural Plastics公司制(有时简称为CSP)的片状模塑料，成形为各实施例、比较例中记载的纤维增强塑料。
·型号：CSP834E
树脂：乙烯酯系树脂
纤维：E-玻璃纤维、纤维重量比例Wf 49％。需要说明的是，纤维重量比例(Wf单位：重量％)是指增强纤维的重量相对于包含增强纤维和基体树脂、还包含其他添加剂等在内的整体重量的比例。
(ii)使用了连续纤维的纤维增强塑料(使用环氧树脂)
·碳纤维织物的纤维增强塑料
帝人株式会社制预浸材料W-7U 61(100)/Q-112
构成：(0/90°)×7ply层叠板的高压釜成形(130℃×90分钟)
厚度：3mm
·玻璃纤维织物的纤维增强塑料
住友电木株式会社制玻璃环氧树脂层叠板(型号：PL-3762)
厚度：3mm
2.底漆层
染色Q技术公司制造ミッチャクロンマルチ
3.耐火涂料
(i)含有聚磷酸铵(发泡剂)的丙烯酸系耐火涂料
日本涂料株式会社制商品名：タイカリットS-100底漆
(ii)包含聚磷酸铵(发泡剂)的聚氨酯系耐火涂料
耐厉火(Nullifire)社公司制商品名：耐厉火·混合底漆SC902-A
(iii)调配了特殊改性丙烯酸系树脂和无卤素磷类阻燃剂的耐火涂料(非发泡性阻燃材料)
大日技研工业公司制商品名：ランデックスコート阻燃透明S型
4.顶层
·日本涂料公司制ファインウレタンU100白色(聚氨酯系)
·大日本涂料公司制エポオール#65-W(环氧系)
(评价)
1.耐火评价
将在各实施例、比较例中制作的试验片按照欧洲的UN标准Regulation No.100中记载的“与电动动力汽车的特定要件相关的车辆的许可相关的统一规定(Uniformprovisions concerning the approval of vehicles with regard to specificrequirements for the electric power train)”的附则8E的3.2.2～3.7.4中记载的方法进行燃烧，观察燃烧前后的试验片。需要说明的是，燃料使用汽油，燃烧时的温度为700～800℃。
(i)纤维增强塑料的基体形态保持的评价
好：耐火试验后，纤维增强塑料的厚度保持3mm。
不好：耐火试验后，纤维增强塑料的厚度小于3mm。
(ii)基于耐火试验的燃烧形态的评价
树脂碳化：基体树脂(热固性树脂)燃烧，但纤维残留。
2.耐火性评价后的强度保持率
2.1燃烧前的拉伸试验
从燃烧前的试验片切出宽度25mm×长度250mm，进行拉伸试验。
2.2燃烧后的拉伸试验
在欧洲的UN标准Regulation No.100中记载的“与电动动力汽车的特定要件相关的车辆的许可相关的统一规定(Uniform provisions concerning the approval ofvehicles with regard to specific requirements for the electric power train)”的附则8E的3.2.2～3.7.4中记载的方法进行燃烧试验后，进行拉伸试验。需要说明的是，燃料使用汽油，燃烧时的温度为700～800℃。具体而言，经过以下的阶段A、B、C进行拉伸试验。
(i)阶段A：预热
在与试验片(长度300mm×宽度300mm×厚度3mm)相距3m的距离对盘(图3的303)内的燃料进行点火。预热60秒后，将盘置于试验片下。由于盘的尺寸过大而存在液体泄漏等的风险，因此无法移动，因此，取而代之使试验片和试验台移动到盘的位置。
(ii)阶段B：直接暴露于火焰(图3)
将试验片暴露于来自燃烧的燃料的火焰70秒。
(iii)阶段C：间接暴露于火焰
在阶段B完成后，立即将网板(图3的301)放置在燃烧的盘与试验片之间。将试验片进一步暴露于该减轻的火焰中60秒。
从燃烧后的试验片的中央区域切出宽度25mm×长度250mm，进行拉伸试验。
2.3(残存的)拉伸强度保持率
由下述式(1)算出拉伸强度保持率。
拉伸强度保持率(％)＝(燃烧后的拉伸强度B÷燃烧前的拉伸强度A)×100 式(1)
3.吸水后的耐火性能
(1)吸水前的拉伸试验
从吸水前的试验片上切出宽度25mm×长度250mm，进行拉伸试验。将其作为燃烧前的拉伸强度A’。
(2)吸水和燃烧后的试验片的拉伸试验
在40度的温水中浸渍7天后，风干1天左右。然后，与上述的“2.耐火性评价后的强度保持率”中记载的方法同样地进行燃烧试验后的拉伸试验。
(3)拉伸强度保持率(吸水后)
由下述式(2)算出拉伸强度保持率(吸水后)。
拉伸强度保持率(吸水后)(％)＝(吸水和燃烧后的拉伸强度B’÷吸水和燃烧前的拉伸强度A’)×100 式(2)
4.拉伸试验的条件
上述拉伸试验按照ASTM D3039(2019)，在负荷速度2mm/min.的条件下进行试验。从燃烧后的试验片切出宽度25mm×长度250mm来进行燃烧后的拉伸试验。此时，试验片长度250mm中的110mm为燃烧部。需要说明的是，试验次数设为N＝8。
5.电池的脱落评价
5.1使用不连续增强纤维的情况(实施例、比较例)
在基体树脂燃烧而残留有纤维的状态(树脂碳化)中，纤维不被树脂把持，判断为电池因电池的重量而从电池托盘脱落。
5.2使用连续纤维的情况(参考例)
在基体树脂燃烧而残留有纤维的状态(树脂碳化)中，由于纤维的端部被未燃烧的区域的树脂把持，因此判断为电池不会因电池的重量而从电池托盘脱落。
[实施例1]
1.纤维增强塑料的准备
向对CSP公司制造的片状模塑料(型号，CSP834E)进行加热而得到的成形模具进行填充，成形为长度300mm×宽度300mm×厚度3mm。
2.耐火涂料的涂布
作为耐火涂料，以成为膜厚0.2mm的方式用喷雾涂布日本涂料株式会社制商品名タカリツト品种：タイカリツトS-100底漆(丙烯酸系发泡型涂料)，作为试验片。得到的试验片为纤维增强塑料和耐火涂料的2层结构。将结果示于表1。
[实施例2～4]
如表1所记载，将耐火层的厚度设为0.3mm、0.4mm、0.5mm，除此以外，与实施例1同样地制作对纤维增强塑料设置了耐火层的试验片。
[实施例5]
对设置有耐火层的纤维增强塑料，作为顶层，喷涂日本涂料公司制的ファインウレタンU100而设置0.2mm的顶层，除此以外，与实施例4同样地制作试验片并进行评价。另外，顶层的每单位面积的质量为240g/m2。
[实施例6]
对纤维增强塑料喷涂染色Q技术公司制造的ミッチャクロンマルチ作为底漆层，从其上以膜厚0.5mm喷雾涂布日本涂料株式会社制的商品名タイカリット，除此以外，与实施例4同样地制作试验片并进行评价。
[实施例7]
为了设置耐火层，作为耐火涂料，以成为膜厚0.3mm的方式喷涂了耐厉火公司制的耐火涂料耐厉火·混合底漆SC902-A，除此以外，与实施例1同样地制作试验片，进行评价。将结果示于表1。
[实施例8]
除了将耐火层的膜厚设为0.5mm以外，与实施例7同样地制作试验片，进行评价。将结果示于表1。
[实施例9]
对设置有耐火层的纤维增强塑料，作为顶层，喷涂大日本涂料公司制的改性环氧/聚氨酯树脂系涂料的エポオール，设置0.2mm的顶层，除此以外，与实施例8同样地制作试验片，进行评价。将结果示于表1。另外，顶层的每单位面积的质量为270g/m2。
[比较例1]
除了不设置耐火层而是仅将纤维增强塑料作为试验片以外，与实施例1同样地进行评价。将结果示于表1。
[比较例2]
代替耐火层，将非发泡性阻燃涂料(大日技研工业公司制造的ランデックスコート阻燃透明S型)通过喷涂以在纤维增强塑料形成膜厚0.2mm的方式设置，除此以外，与实施例1同样地制作试验片，进行评价。将结果示于表1。
需要说明的是，下述表1、2中，以下的缩写分别表示以下的内容。
GF：玻璃纤维
CF：碳纤维
VE：乙烯酯系树脂
EP：环氧系树脂
[表1]
[参考例1]
作为纤维增强塑料，采用使用了连续纤维的碳纤维织物的纤维增强塑料(帝人制预浸材料W-7U 61(100)/Q-112、厚度3mm)，除此以外，与实施例4同样地进行评价。将结果示于表2。
[参考例2]
作为纤维增强塑料，采用使用了连续纤维的玻璃纤维织物的纤维增强塑料(住友电木公司制造的玻璃环氧层叠板(型号：PL-3762))，除此以外，与实施例4同样地进行评价。将结果示于表2。
[参考例3～4]
除了未设置耐火层以外，分别与参考例1或2同样地进行评价。将结果示于表2。
[表2]
(参考例的考察)
在参考例中，无论有无耐火层，都没有电池的脱落。这是因为，即使在已发生树脂碳化的情况下，由于连续纤维被未树脂碳化的区域的树脂把持，因此电池被纤维支承。因此，在纤维增强塑料包含连续纤维的情况下，在燃烧试验后，没有电池从电池托盘脱落的问题。
[比较例3]
代替耐火层，将云母片(厚度0.8mm)贴附于平板形状的SMC成形体，除此以外，与实施例1同样地制作试验片，进行评价。燃烧中存在云母层内的浮起、剥离，隔热效果不稳定。
图6中示出表示实施例2的耐火试验中的试验片的上表面和下表面(燃烧面)的温度的曲线图。另外，图7中示出了表示比较例3的耐火试验中的试验片的上表面和下表面(燃烧面)的温度的曲线图。上表面、下表面的温度均在面的中央部测定。
通过对比图6和图7可知，实施例2的耐火层与比较例3的云母片相比，能够抑制上表面和下表面(燃烧面)的温度上升。
产业上的利用可能性
与以往相比，本发明所述的在纤维增强塑料设置有耐火层的电池箱的构成部件的耐火性优异，并且兼具力学特性。
虽然参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言，显然能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下施加各种变更或修正。
本申请基于2020年4月24日申请的日本专利申请(日本特愿2020-077534)，其内容在此作为参照被取入。

Claims (17)

1.一种电池箱的构成部件，其特征在于，
所述构成部件是对以热固性树脂为基体树脂且含有增强纤维的纤维增强塑料设置了耐火层而成的电池箱的构成部件，
所述增强纤维是重均纤维长度为1mm以上且100mm以下的不连续增强纤维，
所述热固性树脂为从由不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂以及环氧系树脂组成的组中选择的至少一种，
所述纤维增强塑料的厚度X为1.0mm以上且小于5mm，
所述耐火层包含丙烯酸系树脂或聚氨酯系树脂、以及发泡组合物。
2.如权利要求1所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述耐火层包含聚氨酯系树脂，且所述耐火层与所述纤维增强塑料邻接。
3.如权利要求2所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述热固性树脂是不饱和聚酯系树脂或乙烯酯系树脂。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述耐火层的厚度Y为0.1mm以上且小于1.0mm。
5.如权利要求4所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述纤维增强塑料的厚度X与所述耐火层的厚度Y的关系为0.01＜Y/X＜1.0。
6.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述耐火层的每单位面积的质量为100～1200g/m2。
7.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述增强纤维是玻璃纤维。
8.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述纤维增强塑料的密度为2.1g/cm3以下，所述耐火层的密度为1.5g/cm3以下。
9.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述电池箱的构成部件是车辆用。
10.如权利要求9所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述电池箱的构成部件是电池托盘，且燃烧试验后相对于燃烧试验前的拉伸强度保持率为40％以上。
11.如权利要求9所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述电池箱的构成部件是电池托盘，且在所述耐火层之上层叠有顶层。
12.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述电池箱的构成部件是电池托盘或电池盖。
13.如权利要求1至3中任一项所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
在所述纤维增强塑料的端面设置有耐火层。
14.如权利要求13所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
在所述纤维增强塑料的单面以及全部端面设置有耐火层。
15.如权利要求14所述的电池箱的构成部件，其特征在于，
所述电池箱的构成部件是电池托盘。
16.一种电池箱的构成部件的制造方法，其特征在于，
是权利要求1至15中任一项所述的电池箱的构成部件的制造方法，
将片状模塑料成形而制造纤维增强塑料，
所述电池箱的构成部件具有凹凸形状。
17.如权利要求16所述的电池箱的构成部件的制造方法，其特征在于，
进一步地通过模内涂层或喷涂向纤维增强塑料设置耐火层。
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