JP2005297417A - 工業用構造部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化複合材料を用いながら、別の部材との強固な接合を得ることにより、力学特性および軽量性に優れ、かつ複雑な形状にも対応する工業用構造部材を提供する。
【解決手段】強化繊維とマトリックス樹脂組成物とからなる繊維強化複合材料と別の部材とが接合してなり、マトリックス樹脂組成物は少なくとも、熱硬化性樹脂を主として含む熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂を主として含む熱可塑性樹脂組成物層とを形成してなり、熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層とのいずれもが、その少なくとも一部に強化繊維を埋没させてなり、かつ前記繊維強化複合材料のＩＳＯ ５２７に基づく最大引張強度が０．５ＧＰａ以上であって、前記繊維強化複合材料が熱可塑性樹脂組成物層を介して別の部材と接合してなることを特徴とする工業用構造部材。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車用、土木建築用などの工業用構造部材に関する。

自動車用あるいは土木建築用の工業用構造部材には、その使用形態から特に優れた力学特性、軽量性が重要視され、従来から金属材料を中心とした部材が使用されてきた。しかし近年、自動車用途には環境への配慮による排ガス低減などから、部材軽量化への要求も高くなってきており、繊維強化複合材料が部材として使用され始めている。また当該用途において、高強度を得るために強化繊維として連続繊維が使用されることが多い。しかし、繊維強化複合材料、特に連続繊維を用いたものは、射出成形材には向いておらず、従って複雑な形状の部材を一体物として成形するのは困難であり、あらかじめ成形した単純形状の部材を接着剤やボルトなどで接合することが多い。

例えば特許文献１には、自動車などの中空シャフト部材として繊維強化プラスチックを使用した優れた接合強度の接合構造部材について開示されている。この構造部材は嵌合によりピン接合してなるものである。しかしこの技術では、部材にピン孔を設ける必要があり、細かい形状のものには向かない。また、ネジ孔、ピン孔などの加工工程が必要となり、生産性、経済性に優れているとは言い難い。

また例えば、特許文献２には、ハニカム構造部材に接着剤を用いて板材を一体化した高強度軽量建材について開示されている。しかしながら、単純に接着剤のみを用いた接合では、接着強度の発現が不十分であり、使用用途に制限がある。また作製に接着材を準備する工程、塗布する工程などが必要となり、生産性およびコスト面においてさらなる改善が望まれる。
特開平１０−１６９６３６号公報 特開平１０−３０３０１号公報

本発明は、繊維強化複合材料を用いながら、別の部材との強固な接合を得ることにより、力学特性および軽量性に優れ、かつ複雑な形状にも対応する工業用構造部材を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含んでなる繊維強化複合材料と別の部材とが接合してなり、マトリックス樹脂組成物は少なくとも、熱硬化性樹脂を主として含む熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂を主として含む熱可塑性樹脂組成物層とを形成してなり、熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層とのいずれもが、その少なくとも一部に強化繊維を埋没させてなり、かつ前記繊維強化複合材料のＩＳＯ ５２７に基づく最大引張強度が０．５ＧＰａ以上であって、前記繊維強化複合材料が熱可塑性樹脂組成物層を介して別の部材と接合してなることを特徴とする工業用構造部材である。

本発明によれば、繊維強化複合材料を用いながら、別の部材との強固な接合を得ることができ、ひいては、力学特性および軽量性に優れ、かつ複雑な形状にも対応する工業用構造部材を提供することができる。

本発明の工業用構造部材は、その構成要素の一つとして、繊維強化複合材料を有する。

繊維強化複合材料は、強化繊維とマトリックス樹脂組成物を含んでなる。

強化繊維としては例えば、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属繊維や、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や、黒鉛繊維や、ガラスなどの絶縁性繊維や、アラミド、ＰＢＯ、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリエチレンなどの有機繊維や、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機繊維が挙げられる。また、これらの繊維に表面処理が施されているものであっても良い。表面処理としては、導電体として金属の被着処理のほかに、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付着処理などがある。また、これらの強化繊維は１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

中でも、比強度、比剛性、軽量性や導電性のバランスの観点から炭素繊維、とりわけ安価なコストを実現できる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維が好適に用いられる。

また、強化繊維の形態としては、平均長さが１０ｍｍ以上のものが層状に積層され配置されているものが、強化繊維の補強効果を効率的に発現するうえで好ましい。強化繊維の層の形態としては、クロスや、フィラメント、ブレイド、フィラメント束、紡績糸等を一方向にひきそろえた形態を好適に使用できる。一方向にひきそろえた形態の層を積層する場合には、その方向を層ごとにずらしながら積層することが積層体の強度の異方性を小さくする上で好ましい。また、これらの層の形態は、１種類を単独で使用しても２種類以上を併用してもよい。

本発明で用いる繊維強化複合材に対する強化繊維の割合としては、成形性、力学特性の観点から５〜７５体積％が好ましく、１０〜６５体積％がより好ましい。

また、前記マトリックス樹脂組成物は、少なくとも、熱硬化性樹脂を主として含む熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂を主として含む熱可塑性樹脂組成物層とを形成してなることが好ましい。

熱硬化性樹脂の使用は、力学特性、成型の容易性を得る上で重要である。

熱可塑性樹脂組成物層は、これを介して別の部材と一体化する上で重要である。

熱硬化性樹脂組成物層を構成する熱硬化性樹脂としては例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド等や、これらの共重合体、変性体、あるいは２種類以上ブレンドした樹脂などを使用することができる。中でも、少なくともエポキシ樹脂を含有するものが、繊維強化複合材料の力学特性の観点から好ましい。

熱可塑性樹脂組成物層を構成する熱可塑性樹脂としては、溶解度パラメータδ（ＳＰ値）が９〜１６であるものが好ましく、より好ましくは１０〜１５、更に好ましくは１１〜１４である。溶解度パラメータδ（ＳＰ値）は、フェダーズ（Fedors)の方法により決定される２５℃におけるポリマーの繰り返し単位の値を指す。当該方法は、R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.,14(2)，147(1974)に記載されている。溶解度パラメータδ（ＳＰ値）を上記範囲内とすることにより、熱可塑性樹脂の分子鎖の凝集力が大きく、熱可塑性樹脂組成物層自体が容易には破壊しにくくなり、さらに強化繊維との親和性が高まることで強固な接着力を発現することができる。

かかる溶解度パラメータδを達成しうる熱可塑性樹脂としては例えば、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、エーテル結合、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、芳香環などの炭化水素骨格よりも極性の高い結合、官能基あるいは構造を持つものを挙げることができる。かかる熱可塑性樹脂組成物として、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、水酸基等を含むものとしては例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＥＶＡ樹脂等が挙げられる。芳香環を含むものとしてはスチレン系樹脂やＰＰＳ系樹脂等が挙げられる。またこれらの変性体でもよい。これらの熱可塑性樹脂は、単体で使用してもよいし、これらの共重合体あるいはブレンドポリマーとして２種類以上を併用してもよい。

また、マトリックス樹脂組成物には、耐衝撃性向上のために、熱硬化性樹脂組成物中にエラストマーあるいはゴム成分を添加してもよい。

また、熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層とのいずれもが、その少なくとも一部に強化繊維を埋没させてなることが重要である。かかる態様とすることにより、強度の弱い部分を残さない。また、両層の界面付近においては、強化繊維を媒介することによって熱硬化性樹脂組成物と熱可塑性樹脂組成物との接着をより強固なものとすることができ、さらには、同一の繊維が熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層との両層に埋没している場合には、いわば串刺しの効果により接着界面が補強され、強固な接着を得ることができる。

また、熱可塑性樹脂組成物層に埋没する強化繊維の群が存在する領域の最大厚みＴｐｆが、１０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２０μｍ以上であり、さらに好ましくは４０μｍ以上である。そうすることにより、より強固な接合を得ることができる。この最大厚みＴｐｆは、熱可塑性樹脂組成物層の厚さ方向において、熱可塑性樹脂組成物層（図５中１４）の表面（図５中１６）からみて、熱可塑性樹脂組成物層に埋没している強化繊維のうち最も表面に近いもの（図５中１２−ｏｕｔ）と、熱可塑性樹脂組成物層の表面からの入り込み厚さが最も大きい部位において、熱可塑性樹脂組成物層に埋没して・あるいは接している強化繊維のうち最も表面から離れたもの（図５中１２−ｉｎ）との厚さ方向の距離と定義される。最大厚みＴｐｆは繊維強化複合材の断面をＳＥＭ観察写真あるいはＴＥＭ観察写真を用いて測定することができる。最大厚みＴｐｆは、最大で１，０００μｍあれば、十分な接合強度を得ることができる。

また、熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層は、凹凸形状の界面を形成していることが好ましい。そうすることによって、両層の接触面積が増大し、強固に接着され、従って、熱可塑性樹脂組成物層を介した接合も強固なものとなる。また、積層面に対して平行に強化繊維を配している場合、前述のような串刺しの効果を得やすい。

また、繊維強化複合材料の形態としては、内部にコア材を挟んだサンドイッチ構造が好ましい。そうすることにより、軽量性をより向上させることができる。コア材としては、発泡体やハニカム構造体などの空隙を有する構造のものであることが、強度を維持しつつ軽量性を高める上で好ましい。

また、コア材を用いずに内部に直接、空隙を導入した構造でもよい。かかる構造は、例えば繊維強化複合材料の内部に発泡剤を混合して得ることができる。

また、部材の軽量性という点から、繊維強化複合材の密度としては、１．８ｇ／ｃｍ³以下が好ましく、より好ましくは１．７ｇ／ｃｍ³以下、さらに好ましくは１．６ｇ／ｃｍ³以下である。また強度の点からは、０．０５ｇ／ｃｍ³が現実的な下限である。

この繊維強化複合材料は、工業用構造部材の少なくとも一部として用いるという観点から、大きな荷重がかかることが想定される。その使用に耐えうるために、ＩＳＯ ５２７に基づく最大引張強度が０．５ＧＰａ以上であることが重要である。繊維強化複合材が面内に引張強度の異方性を有するときは、その最大値をとり評価する。測定方法の更なる詳細は、実施例にて後述する。

本発明の工業用構造部材は、繊維強化複合材料にさらに別の部材が接合してなる。

当該「別の部材」としては例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、マグネシウム、チタンおよびこれらとの合金等の金属材料によるものでもよいし、前記繊維強化複合材同士でもよいし、熱可塑性樹脂組成物からなるものでよい。

また、強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物を「別の部材」として用いると、金属材料を採用した場合には実現できない軽量性が得られるので好ましい。

「別の部材」に使用される熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ＰＰＥ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、変性ＰＳＵ、ポリエーテルスルホン、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂などであってもよい。とりわけ、耐熱性、耐薬品性の観点からはＰＰＳ樹脂が、成形品外観、寸法安定性の観点からはポリカーボネート樹脂やスチレン系樹脂が、成形品の強度、耐衝撃性の観点からはポリアミド樹脂がより好ましく用いられる。

また、耐衝撃性向上のために、他のエラストマーあるいはゴム成分を添加してもよい。また、用途等に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で他の充填材や添加剤を含有しても良い。例えば、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、カップリング剤などが挙げられる。

「別の部材」で使用する強化繊維としては、前述の「繊維強化複合材料」における強化繊維と同様の思想により選定することができる。ただし「別の部材」を射出成形により形成する場合には、強化繊維は短繊維とし、熱可塑性樹脂組成物中に均一に分散していることが好ましい。この場合の強化繊維の配合比率としては、強化繊維が炭素繊維のとき、成形性、強度、軽量性とのバランスの観点から、「別の部材」の繊維強化複合材料に対して、５〜７５重量％が好ましく、より好ましくは１５〜６５重量％である。

また、本発明の工業用構造部材は、前記繊維強化複合材と「別の部材」とが熱可塑性樹脂組成物層を介して接合してなることが重要である。当該熱可塑性樹脂組成物層を介して接合することにより、優れた一体性を得ることができる。

また、当該接合部分において、その全面に熱可塑性樹脂組成物層が配置してなることが強固な接合を得る上で好ましい。

また当該接合部分の垂直接着強度が２５℃において６ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは８ＭＰａ以上、さらに好ましくは１０ＭＰａ以上である。垂直接着強度の上限に特に制限はないが、４０ＭＰａ以下であれば、本発明の用途に対し十分、実用に供し得る。

前記繊維強化複合材料と「別の部材」とを接合して一体化成形品を製造する手段としては、繊維強化複合材料における熱可塑性樹脂組成物層を構成する熱可塑性樹脂の融点以上のプロセス温度にて「別の部材」を接着し、次いで冷却することにより繊維強化複合材と別の構造材とを接合する手法があげられる。熱可塑性樹脂を溶融させて接着させる手法としては例えば、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、インサート射出成形、アウトサート射出成形を挙げることができる。

また、繊維強化複合材料と「別の部材」との一体化は、補助的に、嵌合や嵌め込みなどを併用してなることも好ましい。

本発明の工業用構造部材の形状としては、曲面、リブ、ヒンジ、ボス、中空部等を有していてもよい。また、成形品にはメッキ、塗装、蒸着、インサート、スタンピング、レーザー照射などによる表面加飾の処理が施されていてもよい。

本発明の工業用構造部材は、自動車用途や土木建築用途に好適に用いることができる。

自動車用部材としては、モーター部品、オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、ＩＣレギュレーター、ライトディヤー用ポテンショメーターベース、サスペンション部品、排気ガスバルブなどの各種バルブ、燃料関係、排気系または吸気系各種パイプ、エアーインテークノズルスノーケル、インテークマニホールド、各種アーム、各種フレーム、各種ヒンジ、各種軸受、燃料ポンプ、ガソリンタンク、ＣＮＧタンク、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキバット磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンべイン、ワイパーモーター関係部品、ディストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウオッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、バッテリートレイ、ＡＴブラケット、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング、ハンドル、ドアビーム、プロテクター、シャーシ、フレーム、アームレスト、ホーンターミナル、ステップモーターローター、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ノイズシールド、ラジエターサポート、スペアタイヤカバー、シートシェル、ソレノイドボビン、エンジンオイルフィルター、点火装置ケース、アンダーカバー、スカッフプレート、ピラートリム、プロペラシャフト、ホイール、フェンダー、フェイシャー、バンパー、バンパービーム、ボンネット、エアロパーツ、プラットフォーム、カウルルーバー、ルーフ、インストルメントパネル、スポイラーおよび各種モジュールなどを挙げることができる。

また土木建築用部材としては、外壁材、内壁材、瓦材、間仕切り材、天井材、ドア材、仮設足場用板、などを挙げることができる。

［評価・測定方法］
（１）溶解度パラメータδ（ＳＰ値）
求める化合物の構造式において、原子および原子団の蒸発エネルギーとモル体積のデータより次式により決定した。
δ＝（ΣΔｅi／ΣΔｖi）^1/2
ただし、式中、ΔｅiおよびΔｖiは、それぞれ原子または原子団の蒸発エネルギーおよびモル体積を表す。
尚、求める化合物の構造式はＩＲ、ＮＭＲ、マススペクトルなどの通常の構造分析手法を用いて決定することができる。

（２）Ｔｐｆ
繊維強化複合材料の断面をＴＥＭにて観察し、前述の定義に従い測定した。

（３）最大引張強度
各実施例で用いた繊維強化複合材をＩＳＯ ５２７に基づいて評価した。繊維強化複合材料の略平面部から、繊維強化複合材の長手方向を基準にして、０度、４５度、９０度、１３５度の異なる角度に切り出した４本の試験片を用意した。試験片の切り出し位置は、リブ部、ヒンジ部、凹凸部などの形状が意図的に付されている部分は極力避け、上記部位を含む場合は、これらを切削除去して試験に供する。これらの試験片において得られる引張強度の内の最大値を、ここで云う最大引張強度として採用した。

（４）垂直接着強度
一体化成形品（工業用構造部材）から、繊維強化複合材と「別の部材」が接合している部分より、垂直接着強度評価サンプル（図３）を１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで切り出した。

次いでサンプルを測定装置の治具（図４中９ａ、９ｂ）に固定した。測定装置としては“インストロン”（登録商標）５５６５型万能材料試験機（インストロン・ジャパン（株）製）を使用した。尚、試料の固定は、成形品がインストロンのチャックに把持できるものはそのままチャックに挟み引張試験を行うが、把持できないものは成形体に接着剤（スリーボンド１７８２、株式会社スリーボンド製）を塗布し、２３±５℃、５０±５％ＲＨで４時間放置して治具と接着させてもよい。

引張試験は、雰囲気温度が調節可能な試験室において、２５℃の雰囲気温度で行った。

試験開始前に、試験片は、試験室内において、少なくとも５分間、引張試験の負荷がかからない状態を維持し、また、試験片に熱電対を配置して、雰囲気温度と同等になったことを確認した後に、引張試験を行った。

引張試験は、引張速度１．２７ｍｍ／分にて、両者の接着面から９０°方向に引っ張って行い、その最大荷重を接着面積で除した値を垂直接着強度（単位：ＭＰａ）とした。また、試料数はｎ＝５とした。

［実施例１］板状部材
（繊維強化複合材料）
東レ（株）製“トレカ”使いのプリプレグＰ６０５３−１２を所定の大きさにカットし、平面の成形対を製造した。まず、雌金型に長方形底面の長手方向を０°として、繊維方向が上から４５°、−４５°、９０°、９０°、−４５°、４５°となるように６枚のプリプレグを積層した。最後に積層したプリプレグの上から、熱可塑性樹脂組成物層として東レ（株）製、３元共重合ポリアミド樹脂ＣＭ４０００（ナイロン６／６６／６１０、融点１５０℃、溶解度パラメータδ（ＳＰ値）１３．３）の幅１０００ｍｍの不織布（目付３０ｇ／ｍ²、単繊維繊度０．２ｔｅｘ）を成形体と同様の大きさにカットしたものを２枚重ねて積層した。次に、雄金型をセットして、プレス成形を行った。プレス成形機にて１６０℃で５分間予熱して熱可塑性樹脂組成物層を溶融させた後、６ＭＰａの圧力をかけながら１５０℃で３０分間加熱して硬化させた。硬化終了後、室温で冷却し、脱型して平均の厚み０．７ｍｍの繊維強化複合材料を得た。得られた繊維強化複合材料の熱可塑性樹脂組成物層の最大厚みＴｐｆは２５μｍ、最大引張強度は０．８ＧＰａ、密度は１．５６ｇ／ｃｍ³であった。

（別の部材）
上記と同じ繊維強化複合材料を「別の部材」として使用した。

（一体化）
上記繊維強化複合材料および「別の部材」を、熱板にて１６０℃で３分間加熱後、熱可塑性樹脂組成物層を有する面同士を接合面として張り合わせ、２０ＭＰａの圧力にて２分間保持して一体化し、板状の一体化成形品とした。得られた一体化成形品の垂直接着強度の評価を試みたところ、６ＭＰａにおいて、接合部分が剥離するよりも前に試料と治具との接着剤による固定部分が剥離したことから、６ＭＰａ以上であると評価される。

［実施例２］Ｔ字型部材
（繊維強化複合材料）
実施例１と同様にして得られる繊維強化複合材料を本実施例でも用いる。

（別の部材）
東レ（株）製“トレカ”使いのプリプレグＰ６０５３−１２を所定の大きさにカットし、図１における「別の部材」の成型用の金型内に配置し、上記「繊維強化複合材料」との接合面に当たる部分には前記３元共重合ポリアミド脂組の不織布を２枚重ねて積層する。次に、プレス成形を行う。プレス成形機にて１６０℃で５分間予熱して熱可塑性樹脂組成物層を溶融させた後、６ＭＰａの圧力をかけながら１５０℃で３０分間加熱して硬化させる。硬化終了後、室温で冷却し、脱型して図１中２に示すようなＴ字型部材とする。

（一体化）
上記「繊維強化複合材料」とＴ字型の「別の部材」とを、実施例１と同様にして一体化させることにより、図１に示すようなＴ字型の一体化成形品を得ることができる。

［実施例３］
（繊維強化複合材料）
実施例１と同様にして得られる繊維強化複合材料を本実施例でも用いた。

（別の部材・一体化）
上記「繊維強化複合材料」を射出成形用金型にインサートし、「繊維強化複合材料」の熱可塑性樹脂組成物層を有する面に対して、「別の部材」として、東レ（株）製長繊維ペレットＴＬＰ１１４６（ポリアミド樹脂マトリックス、炭素繊維含有量２０重量％）を射出成形にて成形、一体化し、板状の一体化成形品とした。このとき「別の部材」の厚みは３ｍｍとした。射出成形機は日本製鋼所（株）製Ｊ３５０ＥIIIを使用し、射出成形は、スクリュー回転数６０ｒｐｍ、シリンダー温度２８０℃、射出速度９０ｍｍ／ｓｅｃ、射出圧力２００ＭＰａ、背圧０．５ＭＰａ、金型温度５５℃で行った。得られた一体化成形品の垂直接着強度の評価を試みたところ、６ＭＰａにおいて、接合部分が剥離するよりも前に試料と治具との接着剤による固定部分が剥離したことから、６ＭＰａ以上であると評価される。

［実施例４］補強用アーム
（繊維強化複合材）
実施例１と同様にして得られる繊維強化複合材料を本実施例でも用いる。

（別の部材・一体化）
上記「繊維強化複合材料」を射出成形用金型にインサートし、「繊維強化複合材料」の熱可塑性樹脂組成物層を有する面に対して、「別の部材」として、東レ（株）製長繊維ペレットＴＬＰ１１４６を射出成形にて形成、一体化することにより、図２に示すような補強用アームを得ることができる。射出成形機は日本製鋼所（株）製Ｊ３５０ＥIIIを使用し、射出成形は、スクリュー回転数６０ｒｐｍ、シリンダー温度２８０℃、射出速度９０ｍｍ／ｓｅｃ、射出圧力２００ＭＰａ、背圧０．５ＭＰａ、金型温度５５℃で行う。

本発明の工業用構造部材の一態様（実施例２）であるＴ字型部材の斜視図である。 本発明の工業用構造部材の一態様（実施例４）である補強用アームの斜視図である。 本発明の工業用構造部材の垂直接着強度評価用試料の模式図である。 本発明の工業用構造部材の垂直接着強度評価における試料設置の模式図である。 本発明で用いる繊維強化複合材料における最大厚みＴｐｆを模式的に図示したものである。

符号の説明

１：繊維強化複合材料
２：「別の部材」
３：接合面
４：繊維強化複合材料
５：「別の部材」
６：垂直接着強度評価用試料
７：繊維強化複合材料
８：「別の部材」
９ａ：引張治具
９ｂ：引張治具
１０：接着面
１１ａ：引張方向矢印
１１ｂ：引張方向矢印
１２：強化繊維
１２−ｉｎ：熱可塑性樹脂組成物層に埋没して・あるいは接している最も表面から離れた強化繊維
１２−ｏｕｔ：熱可塑性樹脂組成物層に埋没している最も表面に近い強化繊維
１３：熱硬化性樹脂組成物層
１４：熱可塑性樹脂組成物層
１５：熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層との界面
１６：熱可塑性樹脂組成物層の表面
Ｔｐｆ：最大厚み

Claims (17)

1. 強化繊維とマトリックス樹脂組成物とを含んでなる繊維強化複合材料と別の部材とが接合してなり、マトリックス樹脂組成物は少なくとも、熱硬化性樹脂を主として含む熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂を主として含む熱可塑性樹脂組成物層とを形成してなり、熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層とのいずれもが、その少なくとも一部に強化繊維を埋没させてなり、かつ前記繊維強化複合材料のＩＳＯ ５２７に基づく最大引張強度が０．５ＧＰａ以上であって、前記繊維強化複合材料が熱可塑性樹脂組成物層を介して別の部材と接合してなることを特徴とする工業用構造部材。
2. 前記繊維強化複合材料において、その熱可塑性樹脂組成物層に埋没する強化繊維の群が存在する領域の最大厚みＴｐｆが１０μｍ以上である、請求項１記載の工業用構造部材。
3. 前記繊維強化複合材料において、熱硬化性樹脂組成物層と熱可塑性樹脂組成物層とが、凹凸形状の界面を形成している、請求項１または２記載の工業用構造部材。
4. 前記強化繊維が炭素繊維である、請求項１〜３のいずれか記載の自工業用構造部材。
5. 前記繊維強化複合材料と別の部材との接合部分の垂直接着強度が２５℃において６ＭＰａ以上である、請求項１〜４のいずれか記載の工業用構造部材。
6. 前記繊維強化複合材料と別の構造体との接合部分の全面に熱可塑性樹脂組成物層が配置してなる、請求項１〜５のいずれか記載の工業用構造部材。
7. 前記熱可塑性樹脂組成物層を構成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータδ（ＳＰ値）が９〜１６である、請求項１〜６のいずれか記載の工業用構造部材。
8. 前記熱可塑性樹脂組成物層がポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＰＰＳ系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂の群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜７のいずれか記載の工業用構造部材。
9. 前記熱可塑性樹脂組成物層が共重合ポリアミドを含む、請求項１〜７のいずれか記載の工業用構造部材。
10. 前記熱硬化性樹脂組成物層がエポキシ樹脂を含む、請求項１〜９のいずれか記載の工業用構造部材。
11. 前記繊維強化複合材料がコア材を有するサンドイッチ構造である、請求項１〜１０のいずれか記載の工業用構造部材。
12. 前記コア材が空隙を有する構造である、請求項１１記載の工業用構造部材。
13. 前記繊維強化複合材料の密度が０．０５〜１．８ｇ／ｃｍ³である、請求項１〜１２のいずれか記載の工業用構造部材。
14. 前記繊維強化複合材料と接合される別の部材が、前記繊維強化複合材料自体、熱可塑性樹脂組成物または金属材料からなる、請求項１〜１３のいずれか記載の工業用構造部材。
15. 自動車用である請求項１〜１４のいずれか記載の工業用構造部材。
16. 土木建築用である請求項１〜１４のいずれか記載の工業用構造部材。
17. 前記繊維強化複合材料と別の部材との接合を、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、インサート射出成形、アウトサート射出成形から選択される少なくとも１つの方法にて行い請求項１〜１４のいずれか記載の工業用構造部材とすることを特徴とする工業用構造部材の製造方法。

Images