JP7151165B2 - 複合成形体および複合成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複合成形体および複合成形体の製造方法に関する。
従来、熱可塑性樹脂は、成形性が良好であることから各分野で広く利用されている。しかし、表面硬度や耐熱性等においては、十分なものとはいえない。一方、熱硬化性樹脂は、表面硬度や耐熱性等は良好であるものの、成形性、賦形性においては十分とはいえない。そこで、目的に応じた種々の性能を得るために、異なる樹脂材料からなる成形体同士が一体化された複合体が開発されている。
特許文献１には、熱硬化性樹脂層に、ポリアルキレンエーテルグリコールを３０～９５重量％含有するポリエステルポリエーテルブロック共重合体を用いることで、熱硬化性樹脂層と特定の熱可塑性エラストマー層とを熱融着させる技術が開示されている。
一方、抄造体は、繊維材料を漉く手法を使用して得られた物の状態を示す技術用語として一般的に使用されている。この状態は、例えば、特許文献２および３に記載されている。同文献によれば、当該抄造体は、繊維や樹脂等の原料を分散媒に分散させた原料スラリーから、液体分が脱水され、フィルター上に残った湿潤状態の固形分を指す、と記載されている。ここでいう上記湿潤状態とは、乾燥および加熱処理を施す前の硬化状態、すなわち、ポストキュア前の硬化状態を意味する。
また、同文献によれば、当該抄造体は、成形型内で加熱して乾燥成形することにより得られる成形体に利用される。すなわち、抄造体は成形材料として用いられると記載されている。
また、同文献によれば、当該抄造体は、成形型内で加熱して乾燥成形することにより得られる成形体に利用される。すなわち、抄造体は成形材料として用いられると記載されている。
しかしながら、特許文献１等の従来技術においては、複合体の異種材料間の接触領域における密着性が十分ではなかった。
そこで、本発明は、複合体の異種材料間の接触領域における密着性を向上させる観点から、鋭意検討を行った結果、複合体のうち一方の材料として抄造体を用い、抄造体と他方の材料とを圧縮成形することで他方の材料が抄造体内の間隙に含浸し、これにより、両者の密着性が飛躍的に向上できることが見出された。
本発明によれば、
第１の成形体と、第２の成形体と、が積層した複合成形体であって、
前記第１の成形体は、熱硬化性樹脂材料からなり、
前記第２の成形体は、熱可塑性樹脂を含む抄造体と、前記抄造体に含浸された前記熱硬化性樹脂材料と、からなる、複合成形体が提供される。
第１の成形体と、第２の成形体と、が積層した複合成形体であって、
前記第１の成形体は、熱硬化性樹脂材料からなり、
前記第２の成形体は、熱可塑性樹脂を含む抄造体と、前記抄造体に含浸された前記熱硬化性樹脂材料と、からなる、複合成形体が提供される。
さらに、本発明によれば、
熱可塑性樹脂を溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体を得る工程と、
前記抄造体に熱硬化性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱硬化性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含む、複合成形体の製造方法が提供される。
熱可塑性樹脂を溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体を得る工程と、
前記抄造体に熱硬化性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱硬化性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含む、複合成形体の製造方法が提供される。
本発明によれば、複合成形体の異種材料間における密着性を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
＜複合成形体＞
図１は、本実施形態に係る複合成形体３０の一例を示す模式断面図である。複合成形体３０は、第１の成形体１０と、第２の成形体２０とが積層したものである。本実施形態においては、第２の成形体２０上に、第１の成形体１０が形成されている。
図１は、本実施形態に係る複合成形体３０の一例を示す模式断面図である。複合成形体３０は、第１の成形体１０と、第２の成形体２０とが積層したものである。本実施形態においては、第２の成形体２０上に、第１の成形体１０が形成されている。
複合成形体３０においては、第１の成形体１０の熱硬化性樹脂材料１１の一部が、第２の成形体２０に含浸しているため、両者が強固に接合し、一体化されている。そのため、密着性が高くできるとともに、曲げ強度等の機械特性がより高められる。
複合成形体３０において、第１の成形体１０の厚さと第２の成形体２０の厚さの比率は特に限定されないが、好ましくは１０００～０．３であり、より好ましくは１０００～０．５であり、さらに好ましくは１０００～１である。この厚さの比率が前記の好ましい範囲内であれば、第１の成形体１０と、第２の成形体２０との積層構造が容易に形成される。
以下、各成形体について、詳述する。
複合成形体３０において、第１の成形体１０の厚さと第２の成形体２０の厚さの比率は特に限定されないが、好ましくは１０００～０．３であり、より好ましくは１０００～０．５であり、さらに好ましくは１０００～１である。この厚さの比率が前記の好ましい範囲内であれば、第１の成形体１０と、第２の成形体２０との積層構造が容易に形成される。
以下、各成形体について、詳述する。
〔第１の成形体〕
第１の成形体１０は、熱硬化性樹脂材料１１からなる。熱硬化性樹脂材料１１は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、たとえば、非加熱状態にある常温（２５℃）において固形状の形態にあるものを使用することが、複合成形体３０を安定的に作製する観点から好ましい。
第１の成形体１０は、熱硬化性樹脂材料１１からなる。熱硬化性樹脂材料１１は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、たとえば、非加熱状態にある常温（２５℃）において固形状の形態にあるものを使用することが、複合成形体３０を安定的に作製する観点から好ましい。
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。中でも、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を含むことが、複合成形体３０の機械特性を向上させる観点からより好ましい。
熱硬化性樹脂材料１１は、上記の熱硬化性樹脂の他、必要に応じて、繊維フィラー等の充填材、および可塑剤等、通常の樹脂添加剤を含んでもよい。繊維フィラーとしては、後述する第２の成形体２０に含まれる繊維フィラーと同様のものを挙げることができる。第１の成形体１０に繊維フィラーが含まれる場合、第２の成形体２０に含まれる繊維フィラーと同じであってもよく、異なるものであってもよい。
〔第２の成形体２０〕
本実施形態において、第２の成形体２０は、熱可塑性樹脂Ａおよび繊維フィラーＢを含む抄造体２１と、抄造体２１に含浸された熱硬化性樹脂材料１１とからなる。すなわち、第２の成形体２０が抄造体２１を備えることにより、後述する圧縮成形により、熱硬化性樹脂材料１１が抄造体２１の隙間から内部に含浸されつつ、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂が硬化することによって、第２の成形体２０が得られる。その結果、第２の成形体２０は、抄造体２１と、熱硬化性樹脂材料１１の硬化物とから形成されることとなる。これにより、複合成形体３０において、第１の成形体１０と第２の成形体２０との接着領域が極めて強固になる。
第２の成形体２０の厚み方向において、第１の成形体１０から離間するにつれて、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配を有することが好ましい。すなわち、複合成形体３０の製造過程において、抄造体２１の一方の面から熱硬化性樹脂材料１１が押し込まれることによって、熱硬化性樹脂材料１１が抄造体２１の内部に含浸していく結果、第１の成形体１０と第２の成形体２０との接触領域付近においては、熱硬化性樹脂の濃度が高くなり、第２の成形体２０の内部、言い換えると第１の成形体１０との接合領域とは反対側の方向に従い、熱硬化性樹脂の濃度が低くなる。
なお、本実施形態においては繊維フィラーＢを用いた例を挙げて説明するが、繊維フィラーＢは用いなくてもよい。
本実施形態において、第２の成形体２０は、熱可塑性樹脂Ａおよび繊維フィラーＢを含む抄造体２１と、抄造体２１に含浸された熱硬化性樹脂材料１１とからなる。すなわち、第２の成形体２０が抄造体２１を備えることにより、後述する圧縮成形により、熱硬化性樹脂材料１１が抄造体２１の隙間から内部に含浸されつつ、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂が硬化することによって、第２の成形体２０が得られる。その結果、第２の成形体２０は、抄造体２１と、熱硬化性樹脂材料１１の硬化物とから形成されることとなる。これにより、複合成形体３０において、第１の成形体１０と第２の成形体２０との接着領域が極めて強固になる。
第２の成形体２０の厚み方向において、第１の成形体１０から離間するにつれて、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配を有することが好ましい。すなわち、複合成形体３０の製造過程において、抄造体２１の一方の面から熱硬化性樹脂材料１１が押し込まれることによって、熱硬化性樹脂材料１１が抄造体２１の内部に含浸していく結果、第１の成形体１０と第２の成形体２０との接触領域付近においては、熱硬化性樹脂の濃度が高くなり、第２の成形体２０の内部、言い換えると第１の成形体１０との接合領域とは反対側の方向に従い、熱硬化性樹脂の濃度が低くなる。
なお、本実施形態においては繊維フィラーＢを用いた例を挙げて説明するが、繊維フィラーＢは用いなくてもよい。
第２の成形体２０内の熱硬化性樹脂の濃度勾配は、例えば、複合成形体３０の断面を光学顕微鏡（落射画像、偏光フィルター越の画像）観察、及び、ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等で観察し、第２の成形体２０と、熱硬化性樹脂との面積比を求めることで算出することができる。
つぎに、抄造体２１について説明する。
図２は、本実施形態に係る抄造体２１の一例を示す斜視模式図である。
図２においては、抄造体のうちの点線で示される領域の拡大模式図が示されている。本実施形態に係る抄造体２１は、熱可塑性樹脂Ａと、繊維フィラーＢと、を含む。
熱可塑性樹脂Ａは、繊維フィラーＢどうしを結着する結着材として機能するとともに、後の加熱処理により抄造体２１による成形体を得るための成形材料として機能する。
図２は、本実施形態に係る抄造体２１の一例を示す斜視模式図である。
図２においては、抄造体のうちの点線で示される領域の拡大模式図が示されている。本実施形態に係る抄造体２１は、熱可塑性樹脂Ａと、繊維フィラーＢと、を含む。
熱可塑性樹脂Ａは、繊維フィラーＢどうしを結着する結着材として機能するとともに、後の加熱処理により抄造体２１による成形体を得るための成形材料として機能する。
本実施形態に係る抄造体２１は、後述する抄造法により得られたものであり、以下の点において構造上の特徴１～３を有するものである。
（特徴１）抄造体２１の表面の平面視において、繊維フィラーＢがランダムに配向している。
（特徴２）抄造体２１の厚み方向における断面視において、繊維フィラーＢの配向状態が高度に制御されており、繊維フィラーＢが特定方向に配向している。言い換えれば、抄造体２１の厚み方向において、繊維フィラーＢは積層した状態である。
（特徴３）繊維フィラーＢ同士が熱可塑性樹脂Ａにより結着している。
（特徴１）抄造体２１の表面の平面視において、繊維フィラーＢがランダムに配向している。
（特徴２）抄造体２１の厚み方向における断面視において、繊維フィラーＢの配向状態が高度に制御されており、繊維フィラーＢが特定方向に配向している。言い換えれば、抄造体２１の厚み方向において、繊維フィラーＢは積層した状態である。
（特徴３）繊維フィラーＢ同士が熱可塑性樹脂Ａにより結着している。
抄造体２１は、抄造法によって形成されたものであるため、熱可塑性樹脂Ａが均一に分散し、加工性に優れるものである。これにより抄造体２１の意匠性を向上させることもできる。また、抄造法は、抄造体２１を構成する材料の組み合わせに制約が少ない。このため、複合成形体３０に求められる特性に応じて、熱可塑性樹脂Ａに対し、繊維フィラーＢや他の各種添加剤を適宜使用することができる。
本実施形態において、抄造体２１の通気度は、密着性を向上し、軽量化を図る観点から、好ましくは３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上、より好ましくは４ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上である。
一方、抄造体２１の通気度は、機械強度を得つつ、密着性とのバランスを良好にする観点から、好ましくは１５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下、より好ましくは１２ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下である。
通気度は、一般不織布試験法のフラジール形法（ＪＩＳ Ｌ １９１３）による試験で、測定することができる。
一方、抄造体２１の通気度は、機械強度を得つつ、密着性とのバランスを良好にする観点から、好ましくは１５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下、より好ましくは１２ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下である。
通気度は、一般不織布試験法のフラジール形法（ＪＩＳ Ｌ １９１３）による試験で、測定することができる。
また、抄造体２１の気孔率は、密着性を向上し、軽量化を図る観点から、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上である。
一方、抄造体２１の気孔率は、機械強度を得つつ、密着性とのバランスを良好にする観点から、好ましくは９０％以下、より好ましくは８０％以下である。
気孔率は、下記式によって求めることができる。
気孔率（％）＝｛１－（材料の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）／材料の真密度（ｇ／ｃｍ３））｝×１００
一方、抄造体２１の気孔率は、機械強度を得つつ、密着性とのバランスを良好にする観点から、好ましくは９０％以下、より好ましくは８０％以下である。
気孔率は、下記式によって求めることができる。
気孔率（％）＝｛１－（材料の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）／材料の真密度（ｇ／ｃｍ３））｝×１００
以下、抄造体２１を形成する材料について、詳細に説明する。
（熱可塑性樹脂Ａ）
熱可塑性樹脂は、抄造体２１の成形材料として作用するものである。
熱可塑性樹脂は、抄造体２１の成形材料として作用するものである。
熱可塑性樹脂の融点は、１６０℃以上であることが好ましい。これにより、複合成形体３０の製造時において、上述した熱硬化性樹脂の硬化反応を進行させつつ、第１の成形体１０と、第２の成形体２０とを圧縮することができる。すなわち、熱可塑性樹脂の融点を、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高いものとすることによって、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを加熱圧縮して、一体化することができるようになる。
熱可塑性樹脂としては、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエステルおよびポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂の中から選ばれる１種または２種以上を含むことが好ましい。なかでも、複合成形体３０への新たな部品の接着を強固かつ容易なものとし、幅広い用途に応用できるようになる観点から、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエステルおよびポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂であることが好ましい。
熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは、抄造体２１全量に対して５重量％以上であり、より好ましくは、１５重量％以上であり、最も好ましくは、２０重量％以上である。これにより、抄造体２１の加工性や軽量性をより効果的に向上させることができる。一方で、熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは、抄造体２１全量に対して８０重量％以下であり、より好ましくは、６０重量％以下であり、最も好ましくは、４０重量％以下である。これにより、抄造体２１を硬化して得られた硬化物の熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。
抄造体２１は、さらに、以下のものを含んでもよい。
（繊維フィラーＢ）
繊維フィラーＢは、たとえば金属繊維；炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維；木材繊維、木綿、麻、羊毛等の天然繊維；レーヨン繊維などの再生繊維；セルロース繊維などの半合成繊維；ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、複合成形体３０に熱伝導性を付与させる観点からは、金属繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことが好ましく、金属繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましい。また、複合成形体３０の機械的特性を向上させる観点からは、合成繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことがより好ましい。とくに、複合成形体３０の曲げ強さを向上させる観点からは、炭素繊維を含むことがとくに好ましい。また、複合成形体３０の耐衝撃性を向上させる観点からは、アラミド繊維を含むことがとくに好ましい。複合成形体３０の電磁波遮蔽性能を向上させる観点からは、金属繊維を含むことがより好ましい。
繊維フィラーＢは、たとえば金属繊維；炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維；木材繊維、木綿、麻、羊毛等の天然繊維；レーヨン繊維などの再生繊維；セルロース繊維などの半合成繊維；ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、複合成形体３０に熱伝導性を付与させる観点からは、金属繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことが好ましく、金属繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましい。また、複合成形体３０の機械的特性を向上させる観点からは、合成繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことがより好ましい。とくに、複合成形体３０の曲げ強さを向上させる観点からは、炭素繊維を含むことがとくに好ましい。また、複合成形体３０の耐衝撃性を向上させる観点からは、アラミド繊維を含むことがとくに好ましい。複合成形体３０の電磁波遮蔽性能を向上させる観点からは、金属繊維を含むことがより好ましい。
金属繊維は、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよい。金属繊維は、たとえばアルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される１種または二種以上の金属元素を含むことが好ましい。なお、本実施形態における金属繊維としては、たとえば日本精線株式会社やベカルトジャパン株式会社製のステンレス繊維、虹技株式会社製の銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維、鋼繊維、チタン繊維、リン青銅繊維などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。これらの金属繊維は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、これらのうち、熱伝導性という観点では銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維のいずれか１種以上が好ましく、電磁波シールド性という観点ではステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維のいずれか１種以上が好ましい。
繊維フィラーＢとしては、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理したものや、樹脂との密着性や取り扱い性を向上させるために収束剤処理をしたものを使用してもよい。
繊維フィラーＢは、必要特性に応じて種々の形状を有することができる。本実施形態においては、繊維フィラーＢとして、たとえばチョップドファイバーを用いることができる。
繊維フィラーＢの含有量は、抄造体２１全体に対して１５重量％以上であることが好ましく、３０重量％以上であることがより好ましく、４５重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、複合成形体３０の機械的特性や熱的特性のバランスをより効果的に向上させることができる。一方で、繊維フィラーＢの含有量は、抄造体２１全体に対して８０重量％以下であることが好ましく、７０重量％以下であることがより好ましく、６５重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、抄造体２１の加工性や軽量性を向上させることができる。また、繊維フィラーＢの分散性をより効果的に向上させて、複合成形体３０の機械的特性や熱的特性の向上に寄与することも可能である。
さらに、抄造体２１は、たとえばパルプを含むことができる。パルプは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、たとえば機械的または化学的に繊維材料をフィブリル化することによって得ることができる。後述する抄造法を用いた抄造体２１の製造方法においては、熱可塑性樹脂Ａ、繊維フィラーＢとともにパルプを抄造することによって、熱可塑性樹脂Ａをより効果的に凝集させることができることから、より安定的な抄造体２１の製造を実現することが可能となる。
パルプとしては、たとえばリンターパルプ、木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹などの天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）やその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維やその共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維がフィブリル化したものが挙げられる。パルプは、これらのうちの一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、抄造体２１の機械的特性を向上させる観点や、繊維フィラーＢの分散性を向上させる観点からは、アラミド繊維により構成されるアラミドパルプ、およびアクリロニトリル繊維により構成されるポリアクリロニトリルパルプのうちのいずれか一方または双方を含むことがとくに好ましい。
パルプの含有量は、抄造体２１全量に対して０．５重量％以上であることが好ましく、１．５重量％以上であることがより好ましく、２重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、抄造時における熱可塑性樹脂Ａの凝集をより効果的に発生させて、さらに安定的な抄造体２１の製造を実現することができる。また、パルプの含有量は、抄造体２１全量に対して１５重量％以下であることが好ましく、１０重量％以下であることがより好ましく、８重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、複合成形体３０の機械的特性や熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。
抄造体２１は、たとえば凝集剤を含むことができる。凝集剤は、後述する抄造法を用いた抄造体２１の製造方法において、熱可塑性樹脂Ａ、繊維材料をフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な樹脂シートの製造を実現することができる。
凝集剤は、たとえばカチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、および両性高分子凝集剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。このような凝集剤の例示としては、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。また、凝集剤において、そのポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く調整することが可能である。
凝集剤の含有量は、上述した抄造体２１の構成材料の合計量に対して０．０５重量％以上であることが好ましく、０．１重量％以上であることがより好ましく、０．１５重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、抄造法を用いた抄造体２１の製造において、収率の向上を図ることができる。一方で、凝集剤の含有量は、上述した抄造体２１の構成材料の合計量に対して３重量％以下であることが好ましく、２重量％以下であることがより好ましく、１．５重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、抄造法を用いた抄造体２１の製造において、脱水処理等をより容易にかつ安定的に行うことが可能となる。
抄造体２１は、たとえば上述の各成分の他に、イオン交換能を有する粉末状物質を含むことができる。イオン交換能を有する粉末状物質としては、たとえば粘土鉱物、鱗片状シリカ微粒子、ハイドロタルサイト類、フッ素テニオライト及び膨潤性合成雲母から選ばれる一種または二種以上の層間化合物を用いることが好ましい。粘土鉱物としては、たとえばスメクタイト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム及び燐酸チタニウムなどが挙げられる。ハイドロタルサイト類としては、たとえばハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などが挙げられる。フッ素テニオライトとしては、たとえばリチウム型フッ素テニオライト、ナトリウム型フッ素テニオライトなどが挙げられる。膨潤性合成雲母としては、たとえばナトリウム型四珪素フッ素雲母、リチウム型四珪素フッ素雲母などが挙げられる。これらの層間化合物は、天然物であってもよく、合成されたものであってもよい。これらのうちでは、粘土鉱物がより好ましく、スメクタイトが天然物から合成物まで存在し、選択の幅が広いという点においてさらに好ましい。スメクタイトとしては、たとえばモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト及びスチーブンサイトなどが挙げられ、これらのうち、いずれか１種以上を使用できる。モンモリロナイトは、アルミニウムの含水ケイ酸塩であるが、モンモリロナイトを主成分とし、他に石英や雲母、長石、ゼオライトなどの鉱物を含んでいるベントナイトであってもよい。着色や不純物を気にする用途に用いる場合などには、不純物が少ない合成スメクタイトが好ましい。
また、抄造体２１は、たとえば特性向上を目的とした酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤などの紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、消泡剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤などのサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミなどの凝結剤などの添加剤から選択される一種または二種以上を、生産条件調整や、要求される物性を発現させることを目的として含むことができる。
次に、抄造体２１の製造方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る抄造体２１の製造方法の一例を示す断面模式図である。図３において、符号Ａは熱可塑性樹脂を、符号Ｂは繊維材料を、符号Ｆは、溶媒中の熱可塑性樹脂Ａと、繊維フィラーＢと、をフロック状に凝集させて凝集物を、それぞれ示している。
図３は、本実施形態に係る抄造体２１の製造方法の一例を示す断面模式図である。図３において、符号Ａは熱可塑性樹脂を、符号Ｂは繊維材料を、符号Ｆは、溶媒中の熱可塑性樹脂Ａと、繊維フィラーＢと、をフロック状に凝集させて凝集物を、それぞれ示している。
まず、図３（ａ）に示すように、上述の各成分のうち凝集剤を除く成分を溶媒に添加して撹拌し、分散させる。ここでは、熱可塑性樹脂Ａ、および必要に応じた他の添加剤（繊維フィラーＢなど）を溶媒中へ添加して撹拌し、分散させることとなる。これにより、抄造体２１を形成するための材料スラリー（ワニス状の樹脂組成物）が調製される。各成分を溶媒に分散させる方法としては、とくに限定されないが、たとえばディスパーザーを用いて撹拌する方法が挙げられる。
溶媒としては、とくに限定されないが、上記材料スラリーの構成材料を分散させる過程において揮発しにくいことと、抄造体２１中への残存を抑制するために脱溶媒しやすいこと、脱溶媒によってエネルギーが増大してしまうことを抑制すること等の観点から、沸点が５０℃以上２００℃以下であるものが好ましい。このような溶媒としては、たとえば水や、エタノール、１－プロパノール、１－ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、２－ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などを挙げることができる。これらの溶媒は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのなかでも、供給量が豊富であり、安価、環境負荷が低い、安全性も高く扱いやすいという理由から水を用いることがとくに好ましい。
本実施形態においては、上記で得られた材料スラリー中に、凝集剤を添加することができる。これにより、溶媒中の熱可塑性樹脂Ａと、例えば繊維フィラーＢと、をフロック状に凝集させて凝集物Ｆを得ることがより容易となる。
次に、図３（ｂ）に示すように、底面がメッシュ４１で構成された容器に、溶媒と、上記で得られた凝集物Ｆと、を入れてメッシュ４１から溶媒を排出し、溶媒を除去する。これにより、凝集物Ｆと溶媒を互いに分離することができる。このとき、メッシュ４１上には凝集物Ｆがシート状となって残存することとなる。
本実施形態においては、メッシュ４１の形状を適宜選択することによって、得られる抄造体２１の形状を調整することが可能である。たとえば、平坦なシート形状のメッシュ４１を用いた場合、シート様の形状を有する抄造体２１が得られる。また、たとえば、波型、凹凸等の立体形状を有するメッシュ４１を用いた場合、立体形状を有する抄造体２１が得られる。抄造体２１の形状は、複合成形体３０の形状、金型の形状等に応じて適宜選択することができる。
また、抄造体２１の厚みは、材料スラリー中の上記各材料の量を調整することにより、または図３（ｂ）に示す抄造工程を繰り返すことにより調整することができる。
本実施形態においては、メッシュ４１の形状を適宜選択することによって、得られる抄造体２１の形状を調整することが可能である。たとえば、平坦なシート形状のメッシュ４１を用いた場合、シート様の形状を有する抄造体２１が得られる。また、たとえば、波型、凹凸等の立体形状を有するメッシュ４１を用いた場合、立体形状を有する抄造体２１が得られる。抄造体２１の形状は、複合成形体３０の形状、金型の形状等に応じて適宜選択することができる。
また、抄造体２１の厚みは、材料スラリー中の上記各材料の量を調整することにより、または図３（ｂ）に示す抄造工程を繰り返すことにより調整することができる。
本実施形態においては、上記で得られたシート状の凝集物Ｆを取り出して、乾燥炉内に入れて乾燥させて、溶媒をさらに除去することができる。たとえばこのようにして、図３（ｃ）に示すような抄造体２１が製造されることとなる。
＜複合成形体の製造方法＞
つぎに、複合成形体３０の製造方法について説明する。
まず、上述したように、熱可塑性樹脂Ａと、繊維フィラーＢとを溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体２１を得る。次に、抄造体２１に熱硬化性樹脂材料１１を接触させた状態で圧縮成形し、熱硬化性樹脂材料１１を抄造体２１に含浸させつつ、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、を含む。以下、抄造体２１を得た後の工程について、詳述する。
つぎに、複合成形体３０の製造方法について説明する。
まず、上述したように、熱可塑性樹脂Ａと、繊維フィラーＢとを溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体２１を得る。次に、抄造体２１に熱硬化性樹脂材料１１を接触させた状態で圧縮成形し、熱硬化性樹脂材料１１を抄造体２１に含浸させつつ、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、を含む。以下、抄造体２１を得た後の工程について、詳述する。
複合成形体３０は、目的の形状を有する金型を用いて作製することができる。成型方法としては、例えば、圧縮成形、および圧縮成形と移送または射出を組み合わせた方法が挙げられる。以下、図４～６を用いて説明する。なお、本実施形態においては、抄造体２１を加熱・加圧して、抄造プレ成形体２２を作製する例について説明するが、抄造プレ成形体２２を作製せず、抄造体２１をそのまま成形加工してよい。
まず、抄造体２１を加熱・加圧して、所望の形状に加工し、抄造プレ成形体２２を作製する（図４参照）。加熱温度としては、抄造体２１に含まれる熱可塑性樹脂の融点未満で成形することが好ましく、これにより通気性を有する抄造プレ成形体２２とすることができる。また、加圧は０．５～５ＭＰａであることが好ましい。
つぎに、図４に示すように、下金型５１に、抄造プレ成形体２２を配置し、その上から、熱硬化性樹脂材料１１を充填する。この際、熱硬化性樹脂材料１１がのちの工程において下金型５１の内部において変形できるように、下金型５１に対して、隙間を残すように熱硬化性樹脂材料１１を充填することが好ましい。
また、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂は完全硬化していない状態、例えば、Ｂステージ状態にある。これにより、後述する複合成形体３０の製造過程において、抄造プレ成形体２２とともに圧縮成形することができ、熱硬化性樹脂の硬化温度以上とすることで完全硬化することができる。また、圧縮成形することで、熱硬化性樹脂材料１１が、抄造プレ成形体２２の内部に入り込むことができる。
また、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂は完全硬化していない状態、例えば、Ｂステージ状態にある。これにより、後述する複合成形体３０の製造過程において、抄造プレ成形体２２とともに圧縮成形することができ、熱硬化性樹脂の硬化温度以上とすることで完全硬化することができる。また、圧縮成形することで、熱硬化性樹脂材料１１が、抄造プレ成形体２２の内部に入り込むことができる。
つぎに、図５に示すように、上金型５２を降下させ、熱硬化性樹脂材料１１を抄造プレ成形体２２に押し付けるようにして接触させ、続けて、図６に示すように、熱硬化性樹脂材料１１と抄造プレ成形体２２とを加熱圧着させる。これにより、熱硬化性樹脂材料１１の一部が、抄造プレ成形体２２との接触面から含浸するとともに、抄造体２１が完全硬化する。すなわち、下金型５１、上金型５２内において、熱硬化性樹脂材料１１と抄造プレ成形体２２とを一体化させながら、または、一体化させたのちにおいて、熱硬化性樹脂を硬化させながら、または、硬化後に熱可塑性樹脂を冷却固化する。その結果、第１の成形体１０と第２の成形体２０とが一体化し、積層された複合成形体３０を得ることができる（図１）。
加熱温度は、使用原料等によって適宜決定されるが、熱可塑性樹脂の融点以下であって、熱硬化性樹脂材料１１に含まれる熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱することが好ましい。例えば、フェノール樹脂が用いられている場合、１５０～２００℃とすることが好ましく、１６０～１８０℃とすることがより好ましい。これにより、第１の成形体１０と第２の成形体２０の密着性を向上でき、複合成形体３０の用途を幅広いものとできる。
また、加圧条件として、圧力は、１０～８０ＭＰａとすることが好ましく、３０～６０ＭＰａとすることがより好ましい。また、加圧時間は、好ましくは１～１０分間程度がと好ましい。
また、加圧条件として、圧力は、１０～８０ＭＰａとすることが好ましく、３０～６０ＭＰａとすることがより好ましい。また、加圧時間は、好ましくは１～１０分間程度がと好ましい。
本実施形態の複合成形体３０の製造方法によれば、第１の成形体１０および第２の成形体２０に対して前処理を施したり、接着剤などを用いることなく、簡便かつ安定した方法で、両者を強固に一体化し、高い密着性を得ることができる。
以上説明した本実施形態の複合成形体３０は、建築材料、自動車および航空機等の各種輸送機械、スポーツ用品等の種々の用途に広く利用できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 第１の成形体と、第２の成形体と、が積層した複合成形体であって、
前記第１の成形体は、熱硬化性樹脂材料からなり、
前記第２の成形体は、熱可塑性樹脂を含む抄造体と、前記抄造体に含浸された前記熱硬化性樹脂材料とからなる、複合成形体。
２． 前記第２の成形体の厚み方向において、前記第１の成形体から離間するにつれて、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配を有する、１．に記載の複合成形体。
３． 前記抄造体の通気度が、３ｃｍ ３ ／ｃｍ ２ ・ｓ以上、１５ｃｍ ３ ／ｃｍ ２ ・ｓ以下である、１．または２．に記載の複合成形体。
４． 前記抄造体の気孔率が、４０％以上、９０％以下である、１．乃至３．のいずれか一つに記載の複合成形体。
５． 前記熱可塑性樹脂の融点が１６０℃以上である、１．乃至４．のいずれか一つに記載の複合成形体。
６． 前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂の中から選ばれる１種または２種以上を含む、１．乃至５．のいずれか一つに記載の複合成形体。
７． 前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される１種又は２種以上を含む、１．乃至６．のいずれか一つに記載の複合成形体。
８． 前記抄造体が繊維フィラーを含み、
前記繊維フィラーが、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる１種または２種以上を含む、１．乃至７．のいずれか一つに記載の複合成形体。
９． 熱可塑性樹脂を溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体を得る工程と、
前記抄造体に熱硬化性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱硬化性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含む、複合成形体の製造方法。
１０． 前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる前記工程において、前記熱可塑性樹脂の融点以下であって、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱する、９．に記載の複合成形体の製造方法。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 第１の成形体と、第２の成形体と、が積層した複合成形体であって、
前記第１の成形体は、熱硬化性樹脂材料からなり、
前記第２の成形体は、熱可塑性樹脂を含む抄造体と、前記抄造体に含浸された前記熱硬化性樹脂材料とからなる、複合成形体。
２． 前記第２の成形体の厚み方向において、前記第１の成形体から離間するにつれて、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配を有する、１．に記載の複合成形体。
３． 前記抄造体の通気度が、３ｃｍ ３ ／ｃｍ ２ ・ｓ以上、１５ｃｍ ３ ／ｃｍ ２ ・ｓ以下である、１．または２．に記載の複合成形体。
４． 前記抄造体の気孔率が、４０％以上、９０％以下である、１．乃至３．のいずれか一つに記載の複合成形体。
５． 前記熱可塑性樹脂の融点が１６０℃以上である、１．乃至４．のいずれか一つに記載の複合成形体。
６． 前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂の中から選ばれる１種または２種以上を含む、１．乃至５．のいずれか一つに記載の複合成形体。
７． 前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される１種又は２種以上を含む、１．乃至６．のいずれか一つに記載の複合成形体。
８． 前記抄造体が繊維フィラーを含み、
前記繊維フィラーが、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる１種または２種以上を含む、１．乃至７．のいずれか一つに記載の複合成形体。
９． 熱可塑性樹脂を溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体を得る工程と、
前記抄造体に熱硬化性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱硬化性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含む、複合成形体の製造方法。
１０． 前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる前記工程において、前記熱可塑性樹脂の融点以下であって、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱する、９．に記載の複合成形体の製造方法。
次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
（熱硬化性樹脂材料の作製）
ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製、品番Ａ－１０８４ ）と、硬化剤であるヘキサメチレンテトラミン（ヘキサミンと略す）と、ガラス繊維（日東紡績株式会社製カットファイバー、繊維の平均径１１μｍ）と、離型剤であるステアリン酸カルシウムと、硬化助剤である酸化マグネシウムと、着色剤であるカーボンブラックと、を用いて以下のようにして熱硬化性樹脂材料を調製した。
まず、ノボラック型フェノール樹脂とヘキサミンとの混合物４７質量％（ノボラック型フェノール樹脂４０質量％、ヘキサミン７質量％）と、ガラス繊維５０質量％と、硬化助剤１質量％と、着色剤１質量％と、離型剤１質量％と、を配合し、予備混合して混合物を得た。つぎに、得られた混合物を、１０５℃で、回転速度の異なった加熱ロールにより溶融混練し、シート状に冷却したものを粉砕して、顆粒状の熱硬化性樹脂材料を調製した。
（熱硬化性樹脂材料の作製）
ノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製、品番Ａ－１０８４ ）と、硬化剤であるヘキサメチレンテトラミン（ヘキサミンと略す）と、ガラス繊維（日東紡績株式会社製カットファイバー、繊維の平均径１１μｍ）と、離型剤であるステアリン酸カルシウムと、硬化助剤である酸化マグネシウムと、着色剤であるカーボンブラックと、を用いて以下のようにして熱硬化性樹脂材料を調製した。
まず、ノボラック型フェノール樹脂とヘキサミンとの混合物４７質量％（ノボラック型フェノール樹脂４０質量％、ヘキサミン７質量％）と、ガラス繊維５０質量％と、硬化助剤１質量％と、着色剤１質量％と、離型剤１質量％と、を配合し、予備混合して混合物を得た。つぎに、得られた混合物を、１０５℃で、回転速度の異なった加熱ロールにより溶融混練し、シート状に冷却したものを粉砕して、顆粒状の熱硬化性樹脂材料を調製した。
（抄造体の作製）
熱可塑性樹脂としてポリフェニレンサルファイド繊維（ＰＰＳ繊維：東レ株式会社「トルコン Ｓ１１１－３Ｔ－６ｍｍ」）を、溶媒である水に添加して、ディスパーザーを用いて、周速１６ｍ／秒で、３０分撹拌してスラリーを得た。
次いで、凝集剤として、ポリエチレンオキシド（和光純薬工業株式会社製、分子量１，０００，０００）水溶液を、上述の材料の合計に対して０．１重量％添加し、上記材料をフロック状に凝集させた。
このようにして得た凝集物を含むスラリーを、３０メッシュの金属網にとおして水を濾去した。この後、金属網上に残った凝集物を取り出し、脱水プレスし、さらに５０℃の乾燥器に５時間入れて乾燥させて、シート状の抄造体を得た。得られた抄造体は、ＰＰＳ繊維１００ｖｏｌ％であった。
熱可塑性樹脂としてポリフェニレンサルファイド繊維（ＰＰＳ繊維：東レ株式会社「トルコン Ｓ１１１－３Ｔ－６ｍｍ」）を、溶媒である水に添加して、ディスパーザーを用いて、周速１６ｍ／秒で、３０分撹拌してスラリーを得た。
次いで、凝集剤として、ポリエチレンオキシド（和光純薬工業株式会社製、分子量１，０００，０００）水溶液を、上述の材料の合計に対して０．１重量％添加し、上記材料をフロック状に凝集させた。
このようにして得た凝集物を含むスラリーを、３０メッシュの金属網にとおして水を濾去した。この後、金属網上に残った凝集物を取り出し、脱水プレスし、さらに５０℃の乾燥器に５時間入れて乾燥させて、シート状の抄造体を得た。得られた抄造体は、ＰＰＳ繊維１００ｖｏｌ％であった。
（抄造プレ成形体の作製）
抄造体を、以下の条件で加工し、抄造プレ成形体を作製した。
温度：１５０℃、圧力：２ＭＰａ、時間：２０分、取り出し温度：１５０℃
抄造体を、以下の条件で加工し、抄造プレ成形体を作製した。
温度：１５０℃、圧力：２ＭＰａ、時間：２０分、取り出し温度：１５０℃
（複合成形体の製造）
得られた抄造プレ成形体を金型に配置し、当該金型内に、上記で得られた熱硬化性樹脂材料を配置して圧縮成型を行い、複合成形体を得た。
・条件
温度：１８０℃、型締圧：３０ＭＰａ、時間：１０分、取り出し温度：１８０℃
得られた抄造プレ成形体を金型に配置し、当該金型内に、上記で得られた熱硬化性樹脂材料を配置して圧縮成型を行い、複合成形体を得た。
・条件
温度：１８０℃、型締圧：３０ＭＰａ、時間：１０分、取り出し温度：１８０℃
＜比較例１＞
実施例１と同様の手法でシート状抄造体を作成した後、以下の条件で抄造プレ成形体を作製した。
温度：２９０℃、圧力：３ＭＰａ、時間：１０分、取り出し温度：７０℃
熱可塑性樹脂の融点以上で加熱することにより、抄造プレ成形体の通気性をなくし、後の複合成形体形成時において、熱硬化性樹脂材料が抄造プレ成形体の内部に含浸できないものとした。
つぎに、実施例１と同様にして、金型に配置し、複合成形体を作成した。
実施例１と同様の手法でシート状抄造体を作成した後、以下の条件で抄造プレ成形体を作製した。
温度：２９０℃、圧力：３ＭＰａ、時間：１０分、取り出し温度：７０℃
熱可塑性樹脂の融点以上で加熱することにより、抄造プレ成形体の通気性をなくし、後の複合成形体形成時において、熱硬化性樹脂材料が抄造プレ成形体の内部に含浸できないものとした。
つぎに、実施例１と同様にして、金型に配置し、複合成形体を作成した。
（評価－１）
実施例１で得られた抄造プレ成形体、比較例１で得られた抄造プレ成形体について以下の測定を行った。結果を表１に示す。
実施例１で得られた抄造プレ成形体、比較例１で得られた抄造プレ成形体について以下の測定を行った。結果を表１に示す。
・通気度の測定
一般不織布試験法のフラジール形法（ＪＩＳ Ｌ １９１３）に準拠して測定した。
一般不織布試験法のフラジール形法（ＪＩＳ Ｌ １９１３）に準拠して測定した。
・気孔率の測定
気孔率を下記式によって求めた。
気孔率（％）＝｛１－（材料の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）／材料の真密度（ｇ／ｃｍ３））｝×１００
気孔率を下記式によって求めた。
気孔率（％）＝｛１－（材料の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）／材料の真密度（ｇ／ｃｍ３））｝×１００
（評価－２）
実施例および比較例で得られた複合成形体について、以下の測定を行った。結果を、表１に示す。
実施例および比較例で得られた複合成形体について、以下の測定を行った。結果を、表１に示す。
・曲げ試験：曲げ弾性率（ＧＰａ）、および曲げ強度（ＭＰａ）の測定
ＩＳＯ１７８に準拠して、曲げ弾性率（ＧＰａ）と曲げ強度（ＭＰａ）とを測定した。
ＩＳＯ１７８に準拠して、曲げ弾性率（ＧＰａ）と曲げ強度（ＭＰａ）とを測定した。
・破断ひずみ（％）の測定
ＩＳＯ１７８に準拠して、破断ひずみ（％）を測定した。
ＩＳＯ１７８に準拠して、破断ひずみ（％）を測定した。
・剥離の有無
上記の曲げ試験後の複合成形体において、界面剥離の有無を光学顕微鏡を用いて確認した。
上記の曲げ試験後の複合成形体において、界面剥離の有無を光学顕微鏡を用いて確認した。
さらに、実施例１で得られた複合成形体の断面を研磨して光学顕微鏡観察を行ったところ、抄造体の内部に熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）が含浸し、抄造体の厚み方向において、熱硬化性樹脂の成形体から離間するにつれて、熱硬化性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配があることが確認された。
一方、比較例１で得られた複合成形体においては、熱硬化性樹脂が含浸していることを確認できなかった。
一方、比較例１で得られた複合成形体においては、熱硬化性樹脂が含浸していることを確認できなかった。
１０ 第１の成形体
１１ 熱硬化性樹脂材料
２０ 第２の成形体
２１ 抄造体
２２ 抄造プレ成形体
３０ 複合成形体
４１ メッシュ
５１ 下金型
５２ 上金型
Ａ 熱可塑性樹脂
Ｂ 繊維フィラー
Ｆ 凝集物
１１ 熱硬化性樹脂材料
２０ 第２の成形体
２１ 抄造体
２２ 抄造プレ成形体
３０ 複合成形体
４１ メッシュ
５１ 下金型
５２ 上金型
Ａ 熱可塑性樹脂
Ｂ 繊維フィラー
Ｆ 凝集物
Claims (10)
- 第１の成形体と、第２の成形体と、が積層した複合成形体であって、
前記第１の成形体は、熱硬化性樹脂材料からなり、
前記第２の成形体は、熱可塑性樹脂を含む抄造体と、前記抄造体に含浸された前記熱硬化性樹脂材料とからなり、
前記熱硬化性樹脂材料が、熱硬化性樹脂、および繊維フィラーを含み、
前記熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される１種又は２種以上を含む、複合成形体。 - 前記第２の成形体の厚み方向において、前記第１の成形体から離間するにつれて、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配を有する、請求項１に記載の複合成形体。
- 前記抄造体の通気度が、３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以上、１５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ以下である、請求項１または２に記載の複合成形体。
- 前記抄造体の気孔率が、４０％以上、９０％以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の複合成形体。
- 前記熱可塑性樹脂の融点が１６０℃以上である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複合成形体。
- 前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂の中から選ばれる１種または２種以上を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複合成形体。
- 前記繊維フィラーが、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる１種または２種以上を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合成形体。
- 熱可塑性樹脂を溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体を得る工程と、
前記抄造体に熱硬化性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱硬化性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂材料が、熱硬化性樹脂、および繊維フィラーを含み、
前記熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される１種又は２種以上を含む、複合成形体の製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる前記工程において、前記熱可塑性樹脂の融点以下であって、前記熱硬化性樹脂材料に含まれる熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱する、請求項９に記載の複合成形体の製造方法。
- 前記繊維フィラーが、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる１種または２種以上を含む、請求項８または９に記載の複合成形体の製造方法。
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