TWI558567B - Fiber reinforced shaped body and method for producing the same - Google Patents

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TWI558567B
TWI558567B TW100131158A TW100131158A TWI558567B TW I558567 B TWI558567 B TW I558567B TW 100131158 A TW100131158 A TW 100131158A TW 100131158 A TW100131158 A TW 100131158A TW I558567 B TWI558567 B TW I558567B
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Yosuke Kasuga
Masumi Koide
Yoshinori Sugiura
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Inoue Mtp Kk
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Description

纖維強化成形體及其製造方法
本發明係關於一種於芯材之至少一面上積層纖維補強材與表面材並一體化而成之纖維強化成形體及其製造方法。
近年來,作為筆記型電腦之殼體等要求高剛性之構件,提出有纖維強化成形體。作為纖維強化成形體,例如有藉由積層碳纖維預浸體並使之反應硬化而獲得之碳纖維強化體。作為使用碳纖維之纖維強化成形體,例如有如下者。
專利文獻1中揭示有沿特定之排列方向積層有複數層之纖維強化層的纖維強化成形品,該纖維強化層係將碳纖維之連續纖維沿一個方向排列為片狀而成者。
專利文獻2中揭示有包含具有空隙之芯材、配置於該芯材之兩面上的包含連續碳纖維與基質樹脂之纖維強化材的三明治構造體。
專利文獻3中揭示有將於軟質構件層之兩面上配置有至少含有碳纖維之連續纖維強化織物的片材設置於射出成形模具內,並於上述片材之側部射出成形樹脂零件而成之複合成形品。
又,於專利文獻4中,作為具有彈性之三明治型複合材料之製造方法,揭示有將包含含浸有環氧樹脂之玻璃纖維之織物片材配置於模具內之上下,於織物片材間形成胺基甲酸酯樹脂發泡體之方法(專利文獻4之實施例1)。
然而,於表面具有碳纖維織物或玻璃纖維織物等纖維織物之纖維強化成形體如圖8所示,於成形體之表面,於纖維重合部分215與織眼之間隙216部分之間會產生階差。結果因該階差之影響,表面之表面粗糙度增大,即便實施外觀塗敷,亦無法減小由階差造成之影響,而難以獲得平滑的表面。符號221表示橫纖維,222表示縱纖維。
又,於實施外觀塗敷之情形時,有時會於階差部分殘留氣泡,而於塗膜表面產生針孔。尤其就提高美觀等方面而言,於一般用途中進行外觀塗敷時,實施外觀塗敷之情形之外觀狀態較為重要。進而,通常碳纖維等無機物與胺基甲酸酯塗料或UV(Ultraviolet,紫外線)塗料之配合性(密接性)不佳,而有塗膜剝離之虞。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-209717號公報
[專利文獻2]WO2006/028107號公報
[專利文獻3]日本專利特開2007-038519號公報
[專利文獻4]日本專利特開平01-163020號公報
本發明係鑒於上述方面而完成者,其目的在於提供一種塗敷前之表面之表面粗糙度較小,經塗敷之情形時之外觀良好且無塗膜剝離之虞的纖維強化成形體及其製造方法。
鑒於上述目的,根據本發明,可提供一種纖維強化成形體,其特徵在於:其係包含芯材、積層於上述芯材之至少一面上之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上之表面材,且使上述芯材與上述纖維補強材及上述表面材一體化而成者;並且上述纖維補強材具有纖維織物、與含浸於上述纖維織物中且經硬化之熱硬化性樹脂,上述表面材具有微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材、與含浸於上述多孔性片材中且經硬化之上述熱硬化性樹脂,上述表面材之表面粗糙度Rz為30 μm以下。
於上述纖維強化成形體中,上述多孔性片材可為樹脂發泡體。
於上述纖維強化成形體中,上述樹脂發泡體可為胺基甲酸酯樹脂發泡體。
於上述纖維強化成形體中,上述樹脂發泡體可為除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體。
於上述纖維強化成形體中,上述芯材包含具有連續氣泡之芯材用構件、與含浸於上述芯材用構件中且經硬化之芯材用熱硬化性樹脂,並且上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材可利用上述熱硬化性樹脂及上述芯材用熱硬化性樹脂而一體化。
於上述纖維強化成形體中,上述芯材用熱硬化性樹脂可與上述熱硬化性樹脂相同。
於上述纖維強化成形體中,可於上述芯材之兩面上分別積層上述纖維補強材,並且於上述纖維補強材之至少一面上積層上述表面材。
於上述纖維強化成形體中,上述芯材可包含複數個芯材用構件。
於上述纖維強化成形體中,於上述表面材之表面設置塗膜,上述塗膜之表面粗糙度為25 μm以下。
又,根據本發明,可提供一種纖維強化成形體之製造方法,其特徵在於:其係製造包含具有芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之至少一面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上且具有多孔性片材之表面材的纖維強化成形體之製造方法;該製造方法包括如下步驟:含浸步驟,其係使熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物之至少一者中;積層步驟,其係於上述芯材用構件之至少一面上依序積層上述纖維織物與微孔數為8~80個/25 mm且厚度為0.4~3.0 mm之具有連續氣泡之上述多孔性片材;壓縮加熱步驟,其係藉由一面對上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材進行壓縮一面加熱,而使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材中並硬化,從而使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,上述纖維補強材可積層於上述芯材之兩面上,於上述含浸步驟中,以由下式(B1)規定之樹脂比率R成為50~80%之範圍之方式,使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件中,於上述積層步驟中,於上述芯材用構件之另一面上至少積層上述纖維織物,於上述壓縮加熱步驟中,以由下式(A1)規定之壓縮率C成為200~5000%之範圍之方式,於壓縮上述芯材用構件之狀態下使上述熱硬化性樹脂硬化,將纖維強化成形體之彎曲彈性模數設為30 GPa以上,
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,可將上述芯材用構件之壓縮率設為1000~2600%。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,上述多孔性片材可採用包含除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體之上述多孔性片材。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,於上述含浸步驟中,可使包含相同材料之上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物兩者中。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,於上述積層步驟中,可製作積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材的預浸體,以使上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件上積層上述預浸體。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,於上述積層步驟中,可製作2個積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材的預浸體,以使一個上述預浸體之上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸,且使另一個上述預浸體之上述多孔性片材與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件之兩面上分別積層上述預浸體。
又,根據本發明,可提供一種纖維強化成形體,其特徵在於:其係包含含有具有連續氣泡之芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之兩面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材之至少一面上且具有多孔性片材之表面材,且利用熱硬化性樹脂使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化而成者;並且上述芯材係包含使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件中並於壓縮上述芯材用構件之狀態下使上述熱硬化性樹脂硬化而成者,且由下式(A1)規定之壓縮率C為200~5000%之範圍者,上述熱硬化性樹脂之由下式(B1)規定之樹脂比率R於50~80%之範圍內,纖維強化成形體之彎曲彈性模數為30 GPa以上,
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
進而,根據本發明,可提供一種纖維強化成形體之製造方法,其特徵在於:其係製造包含具有芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之兩面上且含有具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材之至少一面上且含有具有連續氣泡之多孔性片材之表面材的纖維強化成形體之方法,該製造方法包括如下步驟:含浸步驟,其係使熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物之至少一者中;積層步驟,其係於上述芯材用構件之兩面上積層上述纖維織物,且於經積層之上述纖維織物之至少一面上積層上述多孔性片材;及壓縮加熱步驟,其係藉由一面對上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材進行壓縮一面加熱,而使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材中並硬化,從而使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化;上述含浸步驟中之含浸係以由下式(B1)規定之樹脂比率R成為50~80%之範圍之方式進行,上述壓縮加熱步驟中之壓縮係以由下式(A1)規定之壓縮率C成為200~5000%之方式進行壓縮,
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
根據本發明之纖維強化成形體,表面材係藉由毛細管現象使熱硬化性樹脂滲入微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材中並硬化而成者。因此,熱硬化性樹脂易通過連續氣泡而滲出至表面,因而由滲出至表面材之表面之熱硬化性樹脂形成平滑表面。藉此,可使表面材之表面粗糙度成為30 μm以下,而獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。
又,由於該平滑表面之大部分為自多孔性片材滲出之熱硬化性樹脂,故而與纖維強化成形體為一體,不會與塗膜一併剝離。又,由於熱硬化性樹脂與塗膜之密接性較高,故而本發明之纖維強化成形體表現出良好之塗膜密接性。
又,根據本發明之纖維強化成形體之製造方法,可容易地獲得如上述外觀性優異之纖維強化成形體。
又,根據本發明之纖維強化成形體,可將樹脂比率R設定為50~80%,將壓縮率C設定為200~5000%。因此,芯材中無間隙且緻密地填充熱硬化性樹脂,因此可獲得即使薄壁化亦具有充分高之剛性之纖維強化成形體。又,由於表面材包含具有連續氣泡之多孔性片材,故而藉由毛細管現象自多孔性片材滲出之熱硬化性樹脂於表面硬化,可獲得具有平滑且外觀性優異之表面之纖維強化成形體。
又,根據本發明之纖維強化成形體之製造方法,可容易地獲得如上述高剛性且外觀性優異之纖維強化成形體。
以下,使用圖式對本發明之實施形態之纖維強化成形體加以說明。
圖1所示之本發明之實施形態之纖維強化成形體10包含:芯材11、積層於芯材11之兩面上並一體化之纖維補強材21、及積層於芯材11之一側之纖維補強材21之表面上並一體化之表面材25,於表面材25之表面實施塗敷而用於筆記型電腦等行動裝置之殼體等。
再者,於圖示之例中,於纖維強化成形體10中,僅於進行塗敷之側A將纖維補強材21與表面材25積層於芯材11上,對於未進行塗敷之側B僅積層纖維補強材21而未積層表面材25。但是,根據纖維強化成形體10之用途等,未進行塗敷之側B亦可不積層纖維補強材21與表面材25兩者。又,對於在纖維強化成形體10之兩側進行塗敷之用途,較佳為於芯材11之兩側之纖維補強材21之表面上積層表面材25並一體化。
纖維強化成形體10為特定尺寸之板狀構件。纖維強化成形體10之厚度較佳為設為0.3~2.0 mm,彎曲彈性模數(JIS K 7074-1988 A法)較佳為設為30 GPa以上、60 GPa以下,更佳為設為35 GPa以上、55 GPa以下。又,其比重較佳為設為1.2以上、1.5以下,更佳為設為1.28以上、1.35以下。
若厚度未達0.3 mm,則不易獲得剛性,另一方面,於厚度厚於2.0 mm之情形時,行動裝置整體變厚。再者,於纖維強化成形體10係用作行動裝置之殼體之情形時,可利用射出成形等所謂注塑成形將殼體之側壁等適當地豎直設置於特定之表面位置。
較佳為芯材11具有片狀之芯材用構件,尤其是使熱硬化性樹脂(芯材用熱硬化性樹脂)含浸於具有連續氣泡之芯材用樹脂發泡體中並硬化而形成。芯材用構件之材料並無特別限定,例如可選自胺基甲酸酯樹脂發泡體或三聚氰胺樹脂發泡體等熱硬化性樹脂發泡體之中。於對纖維強化成形體10要求阻燃性之情形時,較佳為芯材用構件具有阻燃性。就該方面而言,由於三聚氰胺樹脂發泡體具有良好之阻燃性,故而適合用作芯材用構件。
進而,芯材11較佳為於壓縮芯材用構件之狀態下使芯材用熱硬化性樹脂硬化而成者。藉由於壓縮芯材用構件之狀態下使芯材用熱硬化性樹脂硬化,可實現纖維強化成形體10之薄壁化與剛性之提高。再者,壓縮程度較佳為於下述纖維強化成形體之製造時,使纖維強化成形體之厚度成為0.3~2.0 mm。
芯材用構件於壓縮前之原厚度根據壓縮率而有所不同,例如欲獲得厚度為2 mm以下之纖維強化成形體之情形時,原厚度較佳為1~25 mm。若原厚度為此範圍,則可含浸適度量之芯材用熱硬化性樹脂,加熱壓縮後之良率亦良好。
若原厚度薄於1 mm,則無法使所含浸之芯材用熱硬化性樹脂保持於芯材用構件中,樹脂比率不均勻,因而彎曲彈性模數(剛性)降低。若原厚度厚於25 mm,則欲獲得厚度為2 mm以下之纖維強化成形體之情形時,壓縮較為困難,無法獲得厚度均勻之纖維強化成形體。又,就壓縮容易性、含浸性、輕量性、剛性之方面而言,芯材用構件較佳為壓縮前之密度為5~80 kg/m3者。
芯材用熱硬化性樹脂之材料並無特別限定,為了提高纖維強化成形體10之剛性,其本身必需具有某程度之剛性,可選自由環氧樹脂、酚樹脂、環氧樹脂與酚樹脂之混合物所組成之群之中。又,於對纖維強化成形體10要求阻燃性之情形時,芯材用熱硬化性樹脂較佳為具有阻燃性。酚樹脂由於具有良好之阻燃性,故而較佳。
纖維補強材21係使熱硬化性樹脂(補強材用熱硬化性樹脂)含浸於纖維織物中並硬化而形成。作為纖維織物,可列舉包含玻璃纖維、碳纖維等者,尤其是碳纖維織物由於輕量及高剛性優異,故而作為纖維織物較佳。進而,纖維織物較佳為纖維並非僅為單一方向之織物,例如較佳為由經紗與緯紗所構成之平紋織物、斜紋織物、緞紋織物及由3方向之紗線構成之三軸織物等。又,於使用碳纖維織物作為纖維織物之情形時,就熱硬化性樹脂之含浸及剛性方面而言,碳纖維織物較佳為纖維重量為90~400 g/m2者。
補強材用熱硬化性樹脂並無特別限定,但為了提高纖維強化成形體10之剛性,其本身必需具有某程度之剛性,可選自環氧樹脂、酚樹脂、環氧樹脂與酚樹脂之混合物之中。又,於對纖維強化成形體10要求阻燃性之情形時,補強材用熱硬化性樹脂較佳為具有阻燃性。酚樹脂由於具有良好之阻燃性,故而適合用作補強材用熱硬化性樹脂。又,芯材用熱硬化性樹脂與補強材用熱硬化性樹脂亦可為相同材料之熱硬化性樹脂。
又,若使用三聚氰胺樹脂作為芯材11用樹脂發泡體,且使用酚樹脂作為芯材用熱硬化性樹脂及補強材用熱硬化性樹脂,則即使不使用阻燃劑,亦可獲得具有作為筆記型電腦等行動裝置之殼體之充分阻燃性的纖維強化成形體,因此較佳。
又,纖維強化成形體10之整體中之包括芯材用熱硬化性樹脂及補強材用熱硬化性樹脂之全部熱硬化性樹脂之量較佳為使下式(B1)所表示之樹脂比率R(重量比率)成為50~80%,尤佳為成為55~70%。藉由設為如此之樹脂比率,即便使纖維強化成形體10薄壁化,亦可使輕量性及剛性更良好。
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)
再者,樹脂比率之式(B1)中之含浸熱硬化性樹脂後之重量係於將熱硬化性樹脂溶解於溶劑中而使用之情形時,於含浸後進行乾燥而除去溶劑後之重量。
表面材25係使補強材用熱硬化性樹脂與芯材用熱硬化性樹脂中之至少一者之熱硬化性樹脂(以下,於未特別區別補強材用熱硬化性樹脂與芯材用熱硬化性樹脂之情形時,簡稱為熱硬化性樹脂)含浸於多孔性片材中並硬化而形成。又,於下述製造纖維強化成形體10時之壓縮加熱步驟中,藉由使含浸於多孔性片材中之熱硬化性樹脂進一步自多孔性片材之表面滲出並於表面硬化,而於表面材25之表面形成平滑之樹脂層。藉此,使表面材25之表面粗糙度成為30 μm以下,更佳為24 μm以下。若表面粗糙度大於30 μm,則於表面材25之表面進行塗敷之情形時,凹凸較為明顯,難以獲得良好之塗敷表面。又,若於熱硬化性樹脂硬化後,對表面材25之表面進行研磨,則可進一步降低表面粗糙度。
如此表面材係藉由毛細管現象使熱硬化性樹脂滲入微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材中並硬化而形成。因此,易使熱硬化性樹脂通過連續氣泡滲出至表面,因此由滲出至表面材之表面之熱硬化性樹脂形成平滑之表面。藉此,可使表面材之表面粗糙度成為30 μm以下,可獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。
又,由於該平滑表面之大部分係自多孔性片材滲出之熱硬化性樹脂,故而與纖維強化成形體成為一體,而無與塗膜一併剝離之情況。又,由於熱硬化性樹脂與塗膜之密接性較高,故而表現出良好之塗膜密接性。
為了使熱硬化性樹脂之含浸變得良好,於表面形成均勻之樹脂層,多孔性片材係由具有連續氣泡之多孔性材料形成。多孔性片材之材質並無特別限定,較佳為除為多孔性以外,亦不會因壓縮加熱步驟中之熱量而熔化,且具有不會將填埋孔之程度之耐熱性者。又,多孔性片材之形態亦無特別限定,可自織物、不織布、紙、發泡體等中適當選擇。
進而,若採用具有連續氣泡之樹脂發泡體作為多孔性片材,則與包含纖維之多孔質體相比,樹脂之骨架形狀穩定且保持有空隙,因此透氣性及基質樹脂之流動性變得良好,易使熱硬化性樹脂滲出至多孔性片材之表面,而變得易獲得平滑之表面。於具有連續氣泡之樹脂發泡體中,包含胺基甲酸酯樹脂發泡體之多孔性片材易處理,輕量性優異,並且可有效地緩和因由縮引起之纖維補強材21之纖維織物中之織眼之間隙部分等之階差,因此較佳。
又,於由胺基甲酸酯樹脂發泡體構成多孔性片材之情形時,尤佳為利用溶解處理或爆炸處理等公知之除膜處理將微孔膜除去。除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體成為液體滲透性良好之連續氣泡構造,因此於壓縮加熱步驟中,變得易使熱硬化性樹脂含浸於多孔性片材中,進而易滲出至多孔性片材之表面。因此,藉由熱硬化性樹脂之硬化可使芯材11與纖維補強材21及表面材25之一體化變得更為確實,並且藉由自多孔性片材之表面滲出之熱硬化性樹脂之硬化而變得易獲得平滑之表面。
再者,未除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體殘留有微孔膜,因此於用於多孔性片材之情形時,熱硬化性樹脂之含浸及滲出不良,結果表面之平滑性及塗敷密接性(塗膜之剝離難度)降低。
多孔性片材較佳為微孔數為8~80個/25 mm(JIS K6400-1)者。於微孔數少於8個/25 mm之情形時,於加工為較薄之片狀之情形時,空隙(孔隙)變得過大,而存在難以保持填埋纖維織物之凹凸所需之量之熱硬化性樹脂的傾向。另一方面,於微孔數多於80個/25 mm之情形時,相反空隙變少,熱硬化性樹脂之含浸性降低,而變得難以使熱硬化性樹脂自多孔性片材之表面充分地滲出。
所使用之多孔性片材之厚度根據材質而有所不同,於非壓縮狀態(纖維強化成形體之製造前)下為0.4 mm~3.0 mm,更佳為0.6 mm~3.0 mm。於非壓縮狀態之厚度小於0.4 mm之情形時,於製造纖維強化成形體10時之壓縮加熱步驟中,變得難以於表面材25之表面形成均勻之樹脂層,纖維強化成形體10之表面之平滑性降低。另一方面,若多孔性片材於非壓縮狀態(製造纖維強化成形體之前)下之厚度大於3.0 mm,則會引起纖維強化成形體10之彎曲彈性模數之降低,並且於製造纖維強化成形體10時變得易產生熱硬化性樹脂自多孔性片材之滲出不均,導致表面材25之表面之平滑性降低。
芯材11與纖維補強材21及表面材25之一體化可藉由如下步驟進行:於使熱硬化性樹脂含浸或附著於芯材與纖維織物之至少一者後,於芯材之至少一面上依序積層纖維織物及多孔性片材,並於壓縮之狀態下使熱硬化性樹脂硬化。
於使熱硬化性樹脂塗佈或含浸於芯材與纖維織物兩者之情形時,芯材用熱硬化性樹脂與纖維補強材用熱硬化性樹脂可為相同種類亦可為不同種類,為了使芯材11與纖維補強材21之密接性良好,較佳為設為相同種類。
於纖維強化成形體10中之表面材25之表面上,係根據用途,藉由特定方法實施塗敷而形成塗膜。作為塗料,可列舉:胺基甲酸酯系、丙烯酸系、聚酯系、乙酸乙烯酯系等,又,作為塗敷方法,可列舉:噴霧塗敷、塗佈機塗敷、浸漬塗敷等。塗敷量可適宜決定,例如可形成膜厚為5~40 μm之塗膜27。圖2係表示於表面材25之表面利用塗敷設置塗膜27之纖維強化成形體。塗膜27之表面粗糙度為25 μm以下,更佳為未達20 μm。
再者,纖維補強材21較佳為積層於芯材11之兩面上。若於兩面上積層纖維補強材21,則纖維強化成形體之兩面之拉伸強度提高,纖維強化成形體整體之彎曲強度提高。此時,若僅考慮拉伸強度,則纖維補強材21較佳為配置於纖維強化成形體之最外層。
然而,於製造纖維強化成形體時,有時熱硬化性樹脂不會迂迴滲入纖維補強材21之纖維織物之表面,而存在於表面產生凹凸導致纖維強化成形體之外觀劣化的情況。因此,將與熱硬化性樹脂相容性良好之薄於芯材11之表面材(多孔性片材)25配置於纖維織物上,於纖維織物之表面形成使熱硬化性樹脂迂迴滲入之空隙,多孔性片材藉由毛細管現象吸取滲透至纖維織物中之熱硬化性樹脂,使滲出至多孔性片材表面之較薄之熱硬化性樹脂層硬化,藉此可於纖維強化成形體上形成平滑之表面。以此種方式,可獲得同時實現彎曲強度及外觀性之纖維強化成形體。
其次,對本發明之第1-(1)實施形態至第1-(4)實施形態之纖維強化成形體之製造方法加以說明。
(第1-(1)實施形態)
首先,使用圖3對本發明之第1-(1)實施形態之纖維強化成形體之製造方法加以說明。纖維強化成形體10之製造方法係如以下所說明般包括含浸步驟、積層步驟、壓縮加熱步驟。於以下所說明之第1-(1)實施形態之纖維強化成形體之製造方法中,於含浸步驟中,使補強材用熱硬化性樹脂21B僅含浸於纖維織物21A中。
於圖3之(3-1)所示之含浸步驟中,使纖維織物21A含浸或附著補強材用熱硬化性樹脂21B,而形成經含浸纖維織物21C。再者,此處所謂「含浸」,如圖所示,係指除於收容有液狀之補強材用熱硬化性樹脂21B之槽中浸漬纖維織物21A以外,亦藉由噴霧或輥塗機進行附著或塗佈,或利用其他適當地方法使補強材用熱硬化性樹脂21B保持於纖維織物21A中。
纖維織物21A及補強材用熱硬化性樹脂21B係使用上述所說明之材料。補強材用熱硬化性樹脂21B為未硬化之液狀。又,為了使含浸變得容易,補強材用熱硬化性樹脂21B較佳為溶解於溶劑者,含浸後,以不會使補強材用熱硬化性樹脂21B發生硬化反應之溫度將已含浸之纖維織物21C乾燥,藉此將溶劑自已含浸之纖維織物21C中除去。
於該含浸步驟中,較佳為以下述式(B1)中之樹脂比率R成為50~80%,尤其是成為55~70%之方式,使補強材用熱硬化性樹脂21B含浸於纖維織物21A中。
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)
於該含浸步驟中,含浸於纖維織物21C中之熱硬化性樹脂21B之重量之合計係與樹脂比率R之式(B1)中之Wb-Wa相等之值。再者,樹脂比率R之式(B1)中之含浸熱硬化性樹脂後之重量係於將熱硬化性樹脂溶解於溶劑而使用之情形時,含浸後進行乾燥而除去溶劑後之重量。
其次,於圖3之(3-2)所示之積層步驟中,於芯材用構件11A之兩面上配置已含浸之纖維織物21C,進而於芯材用構件11A之一側之已含浸之纖維織物21C之表面上配置多孔性片材25A,而製作積層體10A。芯材用構件11A及多孔性片材25A所使用之材料如上所述。再者,此處所使用之多孔性片材25A係微孔數為8~80個/25 mm,厚度為0.4~3.0 mm之具有連續氣泡之片材。
積層作業可於繼而進行之壓縮加熱步驟中所使用之下模具(擠壓成形用下模)31之上表面上依序重疊已含浸之纖維織物21C、芯材用構件11A、已含浸之纖維織物21C、多孔性片材25A而進行。又,已含浸之纖維織物21C與芯材用構件11A及多孔性片材25A較佳為平面尺寸為相同尺寸者,但於不同之情形時,只要於下述壓縮加熱步驟後進行修剪即可。
其次,於圖3之(3-3)所示之壓縮加熱步驟中,於利用下模具31與上模具33壓縮積層體10A之同時進行加熱。壓縮程度較佳為由下式(A1)規定之壓縮率C成為200~5000%之範圍,尤佳為1000~2600%者。藉由設為上述壓縮率C之範圍,可實現纖維強化成形體110之薄壁化與剛性之提高。
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
進而,壓縮較佳為以積層體10A之厚度成為0.3~2.0 mm之方式進行。於壓縮加熱步驟時,於下模具31與上模具33之間在適當位置上設置間隔件,以使下模具31與上模具33之相隔距離成為特定間隔(積層體10A之特定壓縮厚度)。又,積層體10A之加熱方法並無特別限定,但較簡便的是於下模具31與上模具33上設置加熱器等加熱機構,經由下模具31與上模具33進行加熱。加熱溫度係設為所含浸之補強材用熱硬化性樹脂21B之硬化反應溫度以上。
若於壓縮加熱步驟時壓縮積層體10A,則自積層體10A之已含浸之纖維織物21C將補強材用熱硬化性樹脂21B擠出,於含浸或附著於與已含浸之纖維織物21C相接觸之芯材用構件11A之同時,亦含浸於多孔性片材25A中。含浸於多孔性片材25A中之補強材用熱硬化性樹脂21B進而滲出至多孔性片材25A之表面並硬化,而形成平滑表面之樹脂層。
如此,藉由毛細管現象使熱硬化性樹脂21B滲入微孔數為8~80個/25 mm之包含連續氣泡之多孔性片材25A中並硬化而形成表面材25,因此易使熱硬化性樹脂21B通過連續氣泡滲出至表面。由滲出至該表面材25之表面之熱硬化性樹脂21B形成平滑之表面。藉此,可使表面材25之表面粗糙度為30 μm以下,可獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。又,由於該平滑表面係由自多孔性片材25A滲出之熱硬化性樹脂21B所形成,故而平滑表面與纖維強化成形體為一體,而不存在與塗膜27一併剝離之情況。又,由於熱硬化性樹脂21B與塗膜27之密接性較高,故而表現出良好之塗膜密接性。
於壓縮步驟時,超過壓縮後之芯材用構件11A、纖維織物21A,多孔性片材25A之空間容積之過剩的補強材用熱硬化性樹脂21B被擠出至模具外部。又,存在於補強材用熱硬化性樹脂21B中之微小的空隙或不經意地形成之微小空隙除外,以積層體10A中實際上不存在空隙之方式,緻密地填充補強材用熱硬化性樹脂21。因此,可提高積層體10A之剛性。
含浸於積層體10A中之補強材用熱硬化性樹脂21B係藉由加熱開始硬化反應,於壓縮積層體10A之狀態下硬化。再者,於芯材用構件11A具有連續氣泡之情形時,含浸於已含浸之纖維織物21C中之補強材用熱硬化性樹脂21B滲出並含浸於芯材用構件11A中,於壓縮積層體10A之狀態下使補強材用熱硬化性樹脂21B硬化。又,於多孔性片材25A包含胺基甲酸酯樹脂發泡體之情形時,於亦壓縮多孔性片材25A之狀態下使補強材用熱硬化性樹脂硬化。因此,藉由補強材用熱硬化性樹脂21B之硬化使芯材用構件11A、纖維織物21A、多孔性片材25A一體化。
藉此,由芯材用構件11A形成芯材11,又,由已含浸之纖維織物21C形成纖維補強材21,由多孔性片材25A形成表面材25,利用補強材用熱硬化性樹脂使芯材11與纖維補強材21及表面材25一體化而形成纖維強化成形體10。
其後,解除加熱壓縮,獲得纖維強化成形體10。於如此而獲得之纖維強化成形體10中,表面材25之表面係藉由滲出至多孔性片材25A之表面之補強材用熱硬化性樹脂21B之硬化而成為平滑之表面。
又,若將樹脂比率R及壓縮率C設定為上述特定範圍,則可輕易地提供剛性較高之纖維強化成形體。此時,為了實現較高之壓縮率,較佳為芯材用構件11A使用樹脂發泡體。
又,若使用具有連續氣泡之芯材構件作為芯材用構件11A,則藉由使熱硬化性樹脂21B附著於芯材用構件11A之連續氣泡構造,可使熱硬化性樹脂21B均勻地分散於芯材用構件11A中。於該狀態下使熱硬化性樹脂21B硬化,藉此使熱硬化性樹脂21B緻密地填充於芯材用構件11A中,可獲得彎曲強度及芯材與纖維補強材21之黏著強度獲得提高之纖維強化成形體。
又,只要將由上述式(A1)及(B1)所定義之壓縮率C及樹脂比率R分別設定於200~5000%、50~80%之範圍內,則可縮小纖維強化成形體中所含之微小空隙之大小。又,若將上述壓縮率C及樹脂比率R設定為特定範圍,且採用樹脂發泡體作為芯材用構件11A,則分散於熱硬化性樹脂21B中之樹脂發泡體之發泡樹脂骨架之均勻性提高,而使纖維強化成形體之強度均勻化。即,纖維強化成形體之強度較弱之部位消失。此時,若於壓縮之狀態下使樹脂發泡體硬化而製造纖維強化成形體,則樹脂發泡體之骨架彼此之距離小於壓縮前之骨架彼此之距離,樹脂發泡體之骨架亦於纖維強化成形體之厚度方向上成為扁平形狀。
(第1-(2)實施形態)
其次,使用圖4對本發明之第1-(2)實施形態之纖維強化成形體及其製造方法加以說明。
於上述第1-(1)實施形態中,於含浸步驟中係使補強材用熱硬化性樹脂21B含浸於纖維織物21A中,而形成已含浸之纖維織物21C。相對於此,於第1-(2)實施形態中,於含浸步驟中,係使芯材用熱硬化性樹脂11B含浸於芯材用構件11A中,而形成已含浸之芯材用構件11C。
於芯材用構件11A採用具有連續氣泡之樹脂發泡體之情形時,使芯材用熱硬化性樹脂11B含浸於芯材用構件11A中。另一方面,於採用較難含浸之構件,例如非多孔質之構件作為芯材用構件11A之情形時,亦可使芯材用熱硬化性樹脂11B附著於芯材用構件11A之表面。再者,於以下說明中,只要無特別限制,則於芯材用構件11A之表面附著芯材用熱硬化性樹脂11B之情況亦包括在使芯材用熱硬化性樹脂11B含浸於芯材用構件11A中之概念中。
芯材用構件11A及芯材用熱硬化性樹脂11B係如纖維強化成形體10中所說明。含浸步驟中所使用之芯材用熱硬化性樹脂11B包含未硬化之液狀。又,為了使含浸變得容易,芯材用熱硬化性樹脂11B較佳為溶解於溶劑者,含浸後,以不會使芯材用熱硬化性樹脂11B發生硬化反應之溫度乾燥該已含浸之芯材用構件11C,而將溶劑自已含浸之芯材用構件11C中除去。
含浸方法可藉由於收容有液狀之芯材用熱硬化性樹脂11B之槽中浸漬芯材用構件11A之方法、藉由噴霧進行塗佈之方法、利用輥塗機進行塗佈之方法等適當方法而進行。較佳為以上述樹脂比率R成為50~80%,尤其是成為55~70%之方式使芯材用熱硬化性樹脂11B含浸或附著於芯材用構件11A。於該含浸步驟中,含浸於芯材用構件11A中之芯材用熱硬化性樹脂11B之重量係與樹脂比率之式(B1)中之Wb-Wa相等之值。再者,樹脂比率之式中之含浸後之重量係於將熱硬化性樹脂溶解於溶劑而使用之情形時,含浸後進行乾燥而除去溶劑後之重量。
於圖4之(4-2)所示之積層步驟中,於已含浸之芯材用構件11C之兩面上配置纖維織物21A,進而於已含浸之芯材用構件11C之一側之面上的纖維織物21A之表面上配置多孔性片材25A而獲得積層體10B。纖維織物21A及多孔性片材25A如纖維強化成形體10中所說明。
再者,積層作業可於繼而進行之壓縮加熱步驟中所使用之下模具31之上表面上依序重疊纖維織物21A、已含浸之芯材用構件11C、纖維織物21A、多孔性片材25A而進行。又,已含浸之芯材用構件11C與纖維織物21A及多孔性片材25A較佳為平面尺寸為相同尺寸者,但於不同之情形時,只要於下述壓縮加熱步驟後進行修剪即可。
於圖4之(4-3)所示之壓縮加熱步驟中,一面利用下模具31與上模具33壓縮積層體10B一面進行加熱。壓縮程度較佳為由下式(A1)規定之壓縮率C為200~5000%之範圍,尤佳為1000~2600%。藉由設為上述壓縮率C之範圍,可實現纖維強化成形體110之薄壁化與剛性之提高。
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
進而,壓縮較佳為以積層體10B之厚度成為0.3~2.0 mm之方式進行。於壓縮加熱步驟時,於下模具31與上模具33之間在適當位置上設置間隔件,以使下模具31與上模具33之相隔距離成為特定間隔(積層體之特定壓縮厚度)。又,積層體之加熱方法並無特別限定,但較簡便的是於下模具31與上模具33上設置加熱器等加熱機構,經由下模具31與上模具33而進行。加熱溫度係設為所含浸之芯材用熱硬化性樹脂11B之硬化反應溫度以上。
若於壓縮加熱步驟時壓縮積層體10B,則於芯材用構件11A包含具有連續氣泡之樹脂發泡體之情形時,自已含浸之芯材用構件11C將芯材用熱硬化性樹脂11B擠出,而含浸於與已含浸之芯材用構件11C相接觸之纖維織物21A中,進而含浸於多孔性片材25A中。另一方面,於芯材用構件11A包含較難含浸之構件,例如非多孔質之構件之情形時,藉由壓縮使芯材用熱硬化性樹脂11B自所附著之芯材用構件11C之表面含浸於纖維織物21A中,進而含浸於多孔性片材25A中。
含浸於多孔性片材25A中之芯材用熱硬化性樹脂11B係藉由壓縮而滲出至多孔性片材25A之表面並硬化,而形成包含樹脂層之平滑表面。
如此,藉由毛細管現象使熱硬化性樹脂11B滲入微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材25A中並硬化而形成表面材25,因此易使熱硬化性樹脂11B通過連續氣泡滲出至表面。由滲出至該表面材25之表面之熱硬化性樹脂11B形成平滑之表面。藉此,可使表面材25之表面粗糙度成為30 μm以下,可獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。又,由於該平滑表面係由自多孔性片材25A滲出之熱硬化性樹脂11B所形成,故而平滑表面與纖維強化成形體成為一體,而不存在與塗膜27一併剝離之情況。又,由於熱硬化性樹脂11B與塗膜27之密接性較高,故而表現出良好之塗膜密接性。
於壓縮時,超出壓縮後之芯材用構件11A、纖維織物21A、多孔性片材25A之空間容積之過剩的芯材用熱硬化性樹脂11B被擠出至模具外部。又,存在於芯材用熱硬化性樹脂11B中之微小的空隙或不經意地形成之微小的空隙除外,以實際上不存在空隙之方式,使芯材用熱硬化性樹脂11B緻密地填充於積層體10B中。藉此,可提高纖維強化成形體10之剛性。
含浸於積層體10B之整體中之芯材用熱硬化性樹脂11B係藉由加熱而開始硬化反應,於壓縮狀態下硬化。再者,於芯材用構件11A包含具有連續氣泡之樹脂發泡體之情形時,於壓縮之狀態下使芯材用熱硬化性樹脂11B硬化。又,於多孔性片材25A包含胺基甲酸酯樹脂發泡體之情形時,於亦壓縮多孔性片材25A之狀態下使芯材用熱硬化性樹脂11B硬化。
藉由以上壓縮加熱步驟,由已含浸之芯材用構件11C形成芯材11,又,由纖維織物21A形成纖維補強材21,由多孔性片材25A形成表面材25,使芯材11與纖維補強材21及表面材25一體化而形成纖維強化成形體10。其後,解除加熱壓縮而獲得纖維強化成形體10。於如此而獲得之纖維強化成形體10之表面材25之表面上,藉由滲出至多孔性片材25A之表面之芯材用熱硬化性樹脂11B之硬化而形成具有平滑表面之樹脂層。
又,若將樹脂比率R及壓縮率C設定為上述特定範圍,則可輕易地提供剛性較高之纖維強化成形體。此時,為了實現較高之壓縮率,較佳為芯材用構件11A使用樹脂發泡體。
又,若使用具有連續氣泡之芯材構件作為芯材用構件11A,則藉由使熱硬化性樹脂11B附著於芯材用構件11A之連續氣泡構造,可使熱硬化性樹脂11B均勻地分散於芯材用構件11A中。藉由於此狀態下使熱硬化性樹脂11B硬化,可使熱硬化性樹脂11B緻密地填充於芯材用構件11A中,而獲得彎曲強度及芯材與纖維補強材21之黏著強度獲得提高之纖維強化成形體。
又,只要將由上述式(A1)及(B1)所定義之壓縮率C及樹脂比率R分別設定為200~5000%、50~80%之範圍,則可縮小纖維強化成形體中所含之微小空隙之大小。又,若將上述壓縮率C及樹脂比率R設定為特定範圍,且採用樹脂發泡體作為芯材用構件11A,則分散於熱硬化性樹脂11B中之樹脂發泡體之發泡樹脂骨架之均勻性提高,從而使纖維強化成形體之強度均勻化。即,纖維強化成形體之強度較弱之部位消失。此時,若於壓縮之狀態下使樹脂發泡體硬化而製造纖維強化成形體,則樹脂發泡體之骨架彼此之距離小於壓縮前之骨架彼此之距離,樹脂發泡體之骨架亦於纖維強化成形體之厚度方向上成為扁平形狀。
(第1-(3)實施形態)
其次,使用圖5對本發明之第1-(3)實施形態之纖維強化成形體之製造方法加以說明。於上述第1-(1)、第1-(2)實施形態中,於含浸步驟中,係使熱硬化性樹脂11B、21B含浸於芯材用構件11A或纖維織物21A之任一者中。但是,於本實施形態之含浸步驟中,如圖5之(5-1)所示,係使芯材用熱硬化性樹脂11B含浸於芯材用構件11A中,而獲得已含浸之芯材用構件11C,進而亦使補強材用熱硬化性樹脂21B含浸於纖維織物21A中而形成已含浸之纖維織物21C。
芯材用構件11A、芯材用熱硬化性樹脂11B、纖維織物21A、補強材用熱硬化性樹脂21B如於纖維強化成形體10中所說明。含浸時所使用之熱硬化性樹脂11B、21B為未硬化之液狀。
又,為了使含浸變得容易,熱硬化性樹脂11B、21B較佳為溶解於溶劑者,於含浸後,以不會使熱硬化性樹脂11B、21B發生硬化反應之溫度,將已含浸之芯材用構件11C及已含浸之纖維織物21C乾燥,而將溶劑自已含浸之芯材用構件11C及已含浸之纖維織物21C中除去。含浸方法例如可列舉:於收容有液狀之熱硬化性樹脂11B、21B之槽中浸漬芯材用構件11A或纖維織物21A之方法、藉由噴霧進行塗佈之方法、利用輥塗機進行塗佈之方法等適當方法。
於含浸步驟中,芯材用熱硬化性樹脂11B向芯材用構件11A中之含浸、與補強材用熱硬化性樹脂21B向纖維織物21A中之含浸較佳為以樹脂比率成為50~80%,尤其是成為55~70%之方式進行。於該含浸步驟中,含浸於芯材用構件11A中之芯材用熱硬化性樹脂11B之重量與含浸於纖維織物21A中之熱硬化性樹脂21B之重量之合計係與樹脂比率之式(B1)中之Wb-Wa相等之值。再者,樹脂比率之式中之含浸後之重量係於將熱硬化性樹脂溶解於溶劑而使用之情形時,含浸後進行乾燥而除去溶劑後之重量。
於圖5之(5-2)所示之積層步驟中,於已含浸之芯材用構件11C之兩面上配置已含浸之纖維織物21C,進而於已含浸之芯材用構件11C之一面上的已含浸之纖維織物21C之表面上配置多孔性片材25A,而製成積層體10C。多孔性片材25A如於纖維強化成形體10中所說明。
再者,積層作業可於繼而進行之壓縮加熱步驟中所使用之下模具31之上表面依序重疊已含浸之纖維織物21C、已含浸之芯材用構件11C、已含浸之纖維織物21C、多孔性片材25A而進行。又,已含浸之芯材用構件11C與已含浸之纖維織物21C及多孔性片材25A較佳為平面尺寸為相同尺寸者,但於不同之情形時,只要於下述壓縮加熱步驟後,最終進行修剪即可。
其次,於圖5之(5-3)所示之壓縮加熱步驟中,於藉由下模具31與上模具33壓縮積層體10C之同時進行加熱。壓縮程度較佳為由下式(A1)規定之壓縮率C為200~5000%之範圍,尤佳為1000~2600%。藉由設為上述壓縮率之範圍,可實現纖維強化成形體110之薄壁化與剛性之提高。
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
進而,壓縮較佳為以積層體10C之厚度成為0.3~2.0 mm之方式進行。於壓縮加熱步驟時,於下模具31與上模具33之間在適當位置上設置間隔件,以使下模具31與上模具33之相隔距離成為特定間隔(積層體之特定壓縮厚度)之方式設定。
又,加熱方法並無特別限定,但較簡便的是於下模具31與上模具33上設置加熱器等加熱機構,經由下模具31與上模具33而進行。加熱溫度係設為所含浸之熱硬化性樹脂之硬化反應溫度以上。
藉由壓縮加熱步驟中之壓縮,可使已含浸之纖維織物21C之補強材用熱硬化性樹脂21B與已含浸之芯材用構件11C之芯材用熱硬化性樹脂11B確實地接觸,並且使補強材用熱硬化性樹脂21B確實地含浸於多孔性片材25A中。又,含浸於多孔性片材25A中之補強材用熱硬化性樹脂21B滲出至多孔性片材25A之表面而形成具有平滑表面之樹脂層。
如此,藉由毛細管現象使熱硬化性樹脂11B、21B滲入微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材25A中並硬化而形成表面材25,因此易使熱硬化性樹脂11B、21B通過連續氣泡滲出至表面。由滲出至該表面材25之表面之熱硬化性樹脂11B、21B形成平滑之表面。藉此,可使表面材25之表面粗糙度成為30 μm以下,可獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。又,由於該平滑表面係由自多孔性片材25A滲出之熱硬化性樹脂11B、21B所形成,故而平滑表面與纖維強化成形體成為一體,而不存在與塗膜27一併剝離之情況。又,由於熱硬化性樹脂11B、21B與塗膜27之密接性較高,故而表現出良好之塗膜密接性。
又,超出壓縮後之芯材用構件11A、纖維織物21A、多孔性片材25A之空間容積之過剩的熱硬化性樹脂11B、21B被擠出至模具外部。存在於熱硬化性樹脂11B、21B中之微小的空隙或不經意地形成之微小的空隙除外,以實質上不存在空隙之方式將熱硬化性樹脂11B、21B緻密地填充於纖維強化成形體10中。藉此,提高纖維強化成形體之剛性。
並且,藉由壓縮加熱步驟中之加熱,使熱硬化性樹脂11B、21B開始硬化反應,積層體10C於壓縮狀態下硬化。再者,於芯材用構件11A包含具有連續氣泡之樹脂發泡體之情形時,於壓縮狀態下使芯材用熱硬化性樹脂11B硬化。又,於多孔性片材25A包含胺基甲酸酯樹脂發泡體之情形時,於亦壓縮多孔性片材25A之狀態下使補強材用熱硬化性樹脂21B硬化。
藉此,由已含浸之芯材用構件11C形成芯材11,又,由已含浸之纖維織物21C形成纖維補強材21,由多孔性片材25A形成表面材25,使芯材11與纖維補強材21及表面材25一體化,而形成纖維強化成形體10。其後,解除加熱壓縮而獲得纖維強化成形體10。於如此而獲得之纖維強化成形體10之表面材25之表面,藉由滲出至多孔性片材25A之表面之熱硬化性樹脂之硬化而形成具有平滑表面之樹脂層。
又,若將樹脂比率R及壓縮率C設定為上述特定範圍,則可輕易地提供剛性較高之纖維強化成形體。此時,為了實現較高之壓縮率,較佳為芯材用構件11A使用樹脂發泡體。
又,若使用具有連續氣泡之芯材構件作為芯材用構件11A,則藉由使熱硬化性樹脂11B、21B附著於芯材用構件11A之連續氣泡構造,可使熱硬化性樹脂11B、21B均勻地分散於芯材用構件11A中。藉由於此狀態下使熱硬化性樹脂11B、21B硬化,可使熱硬化性樹脂11B、21B緻密地填充於芯材用構件11A中,而獲得彎曲強度及芯材與纖維補強材之黏著強度獲得提高之纖維強化成形體。
又,只要將由上述式(A1)及(B1)所定義之壓縮率C及樹脂比率R分別設定為200~5000%、50~80%之範圍,則可縮小纖維強化成形體中所含之微小空隙之大小。又,若將上述壓縮率C及樹脂比率R設定為特定範圍,且採用樹脂發泡體作為芯材用構件11A,則分散於熱硬化性樹脂11B、21B中之樹脂發泡體之發泡樹脂骨架之均勻性提高,從而使纖維強化成形體之強度均勻化。即,纖維強化成形體之強度較弱之部位消失。此時,若於壓縮之狀態下使樹脂發泡體硬化而製造纖維強化成形體,則樹脂發泡體之骨架彼此之距離小於壓縮前之骨架彼此之距離,樹脂發泡體之骨架亦於纖維強化成形體之厚度方向上成為扁平形狀。
(第1-(4)實施形態)
其次,使用圖6對本發明之第1-(4)實施形態之纖維強化成形體及其製造方法加以說明。
首先,於圖6之(6-1)所示之含浸步驟中,使補強材用熱硬化性樹脂21B含浸於2片纖維織物21A中,製作2片已含浸之纖維織物21C。其次,於2片已含浸之纖維織物21C上分別積層多孔性片材25A。進而,為了將補強材用熱硬化性樹脂21B中所含之溶劑除去,以不會使補強材用熱硬化性樹脂21B硬化之溫度進行乾燥,而製作半硬化狀態之2片預浸體20。該半硬化狀態之預浸體20係纖維織物21A與多孔性片材25A以某種程度之強度黏著,操作較為容易。又,可於在多孔性片材25A上積層纖維織物21A之狀態下,藉由塗佈噴霧或塗佈輥,將熱硬化性樹脂21B塗佈於纖維織物21A,於對上述已含浸之碳纖維織物21C進行成形之同時,製作預浸體20。預浸體20亦可由長條狀之纖維織物與多孔片材製作,並切割長條狀之預浸體而成形。
再者,此處除纖維織物21A以外,亦可使芯材用熱硬化性樹脂11B含浸於芯材用構件11A中,製成已含浸之芯材用構件11C。此時,若將補強材用熱硬化性樹脂21B及芯材用熱硬化性樹脂11B設為相同材料,則芯材11與纖維補強材21之密接性提高,因此較佳。
於該含浸步驟中,芯材用熱硬化性樹脂11B向芯材用構件11A之含浸及/或熱硬化性樹脂21B向纖維織物21A之含浸較佳為以由上述式(B1)規定之樹脂比率R成為50~80%,尤其是成為55~70%之方式進行。
又,含浸於芯材用構件11A中之芯材用熱硬化性樹脂11B之重量及/或含浸於纖維織物21A之熱硬化性樹脂21B之重量係與樹脂比率之上述式(B1)中之Wb(=含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件(熱硬化性樹脂發泡體)、纖維織物(碳纖維織物)及多孔性片材之合計重量)-Wa(=熱硬化性樹脂含浸前之芯材用構件(熱硬化性樹脂發泡體)、纖維織物(碳纖維織物)及多孔性片材之合計重量)相等之值。再者,樹脂比率之式(B1)中之含浸後之重量係將熱硬化性樹脂溶解於溶劑而使用之情形時,含浸後進行乾燥而除去溶劑後之重量。
再者,芯材用構件11A、纖維織物21A、多孔性片材25A、芯材用熱硬化性樹脂11B、補強材用熱硬化性樹脂21B所使用之材料可使用與上述實施形態相同之材料。
其次,於圖6之(6-2)所示之積層步驟中,係於芯材用構件11A之兩面上積層2片預浸體20而製作積層體10D。此處,各預浸體20係以使已含浸之纖維織物21C與芯材用構件11A相接觸之方式積層於芯材用構件11A上。
再者,於圖6之(6-2)中,為了說明而使2片預浸體20與芯材用構件11A之間相隔,但實際上係於不相隔之狀態下積層兩者。再者,於該積層步驟中,若於下述壓縮加熱步驟時所使用之模具31、33內積層預浸體20及芯材用構件11A,則可省略於模具內配置積層體10D之步驟,因此較佳。
其次,於圖6之(6-3)所示之壓縮加熱步驟中,對積層體10D進行壓縮加熱。藉此,獲得自下而上依序積層有表面材25、纖維補強材21、芯材11、纖維補強材21、表面材25之纖維強化成形體。
該壓縮加熱步驟例如可藉由如下方法進行:如圖所示,於下模具31與上模具33之間配置積層體10D,使兩者相互接近直至下模具31與上模具33之相隔距離成為特定距離,進而可利用下模具31與上模具33對積層體10D進行加熱。壓縮較佳為以式(A1)獲得之壓縮率成為200~5000%,尤佳為成為1000~2600%之方式進行調整,進而較佳為壓縮係以積層體10D之厚度成為0.3~2.0 mm之方式進行。
又,藉由調整下模具31與上模具33之相隔距離,可自由地設定壓縮率。下模具31與上模具33之相隔距離可藉由於下模具31與上模具33之間插入調整用間隔件而容易地調整。
如此,於壓縮加熱步驟中,藉由壓縮積層體10D,使補強材用熱硬化性樹脂21B自已含浸之纖維織物21C滲出至芯材用構件11A及多孔性片材25。藉由於此種壓縮狀態下對積層體10D進行加熱,可藉由補強材用熱硬化性樹脂21B之硬化使芯材用構件11A、纖維織物21A及多孔性片材25一體化。
如此,藉由毛細管現象使熱硬化性樹脂21B滲入微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材25A並硬化,而形成表面材25,因此易使熱硬化性樹脂11B、21B通過連續氣泡滲出至表面。由滲出至該表面材25之表面之熱硬化性樹脂11B、21B形成平滑之表面。藉此,可使表面材25之表面粗糙度成為30 μm以下,可獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。又,由於該平滑表面係由自多孔性片材25A滲出之熱硬化性樹脂11B、21B形成,故而平滑表面與纖維強化成形體成為一體,而不存在與塗膜27一併剝離之情況。又,由於熱硬化性樹脂11B、21B與塗膜27之密接性較高,故而表現出良好之塗膜密接性。
又,若將樹脂比率R及壓縮率C設定為上述特定範圍,則可輕易地提供剛性較高之纖維強化成形體。此時,為了實現較高之壓縮率,較佳為芯材用構件11A使用樹脂發泡體。
又,若使用具有連續氣泡之芯材構件作為芯材用構件11A,則藉由使熱硬化性樹脂11B、21B附著於芯材用構件11A之連續氣泡構造,可使熱硬化性樹脂11B、21B均勻地分散於芯材用構件11A中。藉由於該狀態下使熱硬化性樹脂11B、21B硬化,可使熱硬化性樹脂11B、21B緻密地填充於芯材用構件11A中,可獲得彎曲強度及芯材與纖維補強材之黏著強度獲得提高之纖維強化成形體。
又,只要將由上述式(A1)及(B1)所定義之壓縮率C及樹脂比率R分別設定為200~5000%、50~80%之範圍,則可縮小纖維強化成形體中所含之微小空隙之大小。又,若將上述壓縮率C及樹脂比率R設定為特定範圍,且採用樹脂發泡體作為芯材用構件11A,則分散於熱硬化性樹脂11B、21B中之樹脂發泡體之發泡樹脂骨架之均勻性提高,從而使纖維強化成形體之強度均勻化。即,纖維強化成形體之強度較弱之部位消失。此時,若於壓縮之狀態下使樹脂發泡體硬化而製造纖維強化成形體,則樹脂發泡體之骨架彼此之距離小於壓縮前之骨架彼此之距離,樹脂發泡體之骨架亦於纖維強化成形體之厚度方向上成為扁平形狀。
如此,根據第1-(4)實施形態之製造方法,可較容易地製作於積層體10D之兩面上配置有多孔性片材25之纖維強化成形體,因此適合於將兩面用作設計面之纖維強化成形體。
(變形例)
再者,於上述第1-(4)實施形態之製造方法之說明中,於積層步驟中,係以使已含浸之纖維織物21C接觸芯材用構件11A之方式於芯材用構件11A上積層預浸體20,但本發明並不限定於此。
如圖7之變形例所示,亦可以一個預浸體20之已含浸之纖維織物21C接觸芯材用構件11A,另一個預浸體20之多孔性片材25A接觸芯材用構件11A之方式,分別於芯材用構件11A之兩面上積層預浸體20而製作積層體10E。再者,亦可認為該變形例之纖維強化成形體中,芯材11係由芯材用構件11A與多孔性片材25A之2層芯材用構件之層(芯材用樹脂發泡體之層)所構成。如此,纖維強化成形體中,亦可由複數片芯材用構件(芯材用樹脂發泡體)構成芯材11。
再者,該變形例之纖維強化成形體之製造方法適合於僅將一側用作設計面之纖維強化成形體。進而,由於無需分別準備預浸體20與已含浸之碳纖維織物21C,故而可降低製造成本。又,由於纖維強化成形體之一面係由纖維補強材所覆蓋,故而可獲得具有所需之彎曲剛性之纖維強化成形體。
如上述各實施形態所示,於含浸步驟中,係使熱硬化性樹脂11B、21B含浸於芯材用構件11A與纖維織物21A之至少一者中,不使熱硬化性樹脂11B、21B含浸於多孔性片材25A中,而於其後之加熱壓縮步驟中再使熱硬化性樹脂11B、21B含浸於多孔性片材25A中。因此,於積層步驟中可不鬆弛地積層多孔性片材25A,亦可防止產生褶皺。
又,如圖2所示,於在表面材25之表面設置塗膜27之情形時,於各實施形態中之壓縮加熱步驟後,進行塗敷步驟而於表面材25之表面形成塗膜27。於塗敷步驟中,藉由噴霧塗敷、塗佈機塗敷、浸漬塗敷等,於表面材25之表面實施塗敷後,進行乾燥使塗膜27形成於表面材之表面。塗料並無特別限定,如上所述,可列舉:胺基甲酸酯系、丙烯酸系、聚酯系、乙酸乙烯酯系等,又,以成為特定膜厚,例如膜厚5~40 μm左右之方式實施塗敷。
以上,根據本發明之一形態,可提供一種纖維強化成形體,其特徵在於:其係包含芯材、積層於上述芯材之至少一面上之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上之表面材,且使上述芯材與上述纖維補強材及上述表面材一體化而成者;並且上述纖維補強材具有纖維織物與含浸於上述纖維織物中且經硬化之熱硬化性樹脂,上述表面材具有微孔數為8~80個/25 mm之具有連續氣泡之多孔性片材、及含浸於上述多孔性片材中且經硬化之上述熱硬化性樹脂,上述表面材之表面粗糙度Rz為30 μm以下。
根據以上本發明之纖維強化成形體,易使熱硬化性樹脂通過表面材之連續氣泡滲出至表面,因此由滲出至表面材之表面之熱硬化性樹脂形成平滑之表面。藉此,可使表面材之表面粗糙度成為30 μm以下,可獲得表面粗糙度較小且外觀良好之纖維強化成形體。
又,由於該平滑表面之大部分係自多孔性片材滲出之熱硬化性樹脂,故而與纖維強化成形體成為一體,而不存在與塗膜一併剝離之情況。又,由於熱硬化性樹脂與塗膜之密接性較高,故而本發明之纖維強化成形體表現出良好之塗膜密接性。
又,根據本發明之一形態,可提供一種纖維強化成形體之製造方法,其特徵在於:其係包含具有芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之至少一面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上積層且具有多孔性片材之表面材的纖維強化成形體之製造方法;其包括如下步驟:含浸步驟,其係使熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物之至少一者中;積層步驟,其係於上述芯材用構件之至少一面上依序積層上述纖維織物與微孔數為8~80個/25 mm且厚度為0.4~3.0 mm之具有連續氣泡之上述多孔性片材;及壓縮加熱步驟,其係一面對上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材進行壓縮一面加熱,而使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材中並硬化,從而使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化。
根據以上本發明之纖維強化成形體之製造方法,如上所述,可較容易地獲得外觀性優異之纖維強化成形體。
進而,根據本發明之另一形態,可提供一種纖維強化成形體,其特徵在於:其係包含具有含有連續氣泡之芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之兩面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上且具有多孔性片材之表面材,且藉由熱硬化性樹脂使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化而成者;並且上述芯材係上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件中,於壓縮上述芯材用構件之狀態下使上述熱硬化性樹脂硬化而成者,包含由下式(A1)規定之壓縮率C為200~5000%之範圍者,上述熱硬化性樹脂之由下式(B1)規定之樹脂比率R為50~80%之範圍,纖維強化成形體之彎曲彈性模數為30 GPa以上,
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
於上述纖維強化成形體中,上述多孔性片材可包含除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體。
於上述纖維強化成形體中,上述芯材用構件可包含胺基甲酸酯樹脂發泡體或三聚氰胺樹脂發泡體。
於上述纖維強化成形體中,上述芯材用構件中可含浸選自由環氧樹脂、酚樹脂、環氧樹脂與酚樹脂之混合物所組成之群中之上述熱硬化性樹脂。
於上述纖維強化成形體中,上述纖維補強材中可含浸選自由環氧樹脂、酚樹脂、環氧樹脂與酚樹脂之混合物所組成之群中之上述熱硬化性樹脂。
於上述纖維強化成形體中,上述芯材用構件與上述纖維補強材中可含浸包含相同材料之上述熱硬化性樹脂。
於上述纖維強化成形體中,由上述式(A1)規定之壓縮率C可為1000~2600%。
於上述纖維強化成形體中,成為表面材之壓縮前之上述多孔性片材之厚度相對於成為芯材之壓縮前之上述芯材用構件與上述多孔性片材之合計厚度的比率可為2~30%。
根據以上本發明之纖維強化成形體,由於將樹脂比率及壓縮率設定為特定範圍,故而可輕易地提供剛性較高之纖維強化成形體。又,藉由使熱硬化性樹脂附著於芯材用構件之連續氣泡構造上,可使熱硬化性樹脂均勻地分散於芯材用構件中。藉由於此狀態下使熱硬化性樹脂硬化,可使熱硬化性樹脂緻密地填充於芯材用構件中,可獲得彎曲強度及芯材與纖維補強材之黏著強度獲得提高之纖維強化成形體。
進而,根據本發明之另一形態,可提供一種纖維強化成形體之製造方法,其特徵在於:其係包含具有含有連續氣泡之芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之兩面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材之至少一面上且具有連續氣泡之多孔性片材之表面材的纖維強化成形體之製造方法;其包括如下步驟:含浸步驟,其係使熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物之至少一者中;積層步驟,其係於上述芯材用構件之兩面上積層上述纖維織物,於經積層之上述纖維織物之至少一面上積層上述多孔性片材;及壓縮加熱步驟,其係藉由一面對上述芯材用構件、上述纖維織物、及上述多孔性片材進行壓縮一面加熱,而使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件、上述纖維織物、及上述多孔性片材中並硬化,從而使上述芯材、上述纖維補強材、及上述表面材一體化;上述含浸步驟中之含浸係以由下式(B1)規定之樹脂比率R成為50~80%之範圍之方式進行,上述壓縮加熱步驟中之壓縮係以由下式(A1)規定之壓縮率C成為200~5000%之方式進行,
C=(Tb-Ta)/Ta×100 (A1)
(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)
R=(Wb-Wa)/Wb×100 (B1)
(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,上述芯材用構件之壓縮率可為1000~2600%。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,上述多孔性片材可包含除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,於上述含浸步驟中,可使包含相同材料之上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物兩者中。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,於上述積層步驟中,可製作2個積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材之預浸體,以使上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件之兩面上積層上述預浸體。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,於上述積層步驟中,可製作2個積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材之預浸體,以使一個上述預浸體之上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸,使另一個上述預浸體之上述多孔性片材與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件之兩面上分別積層上述預浸體。
於上述纖維強化成形體之製造方法中,成為表面材之壓縮前之上述多孔性片材之厚度相對於成為芯材之壓縮前之上述芯材用構件與上述多孔性片材之合計厚度的比率可為2~30%。
根據以上本發明之纖維強化成形體之製造方法,如上所述,可較容易地獲得剛性較高且彎曲強度及芯材與纖維補強材之黏著強度獲得提高之纖維強化成形體。
[實施例]
其次,藉由上述本發明之第1-(3)實施形態之製造方法製作實施例1-1~1-9之纖維強化成形體,藉由本發明之第1-(4)實施形態及其變形例之製造方法製作實施例1-10、1-11之纖維強化成形體,並與比較例1-1~1-3之纖維強化成形體進行比較。
‧實施例1-1
使用酚樹脂(以100:12將旭有機材料股份有限公司製造之商品名:PADS-4與旭有機材料股份有限公司製造之商品名:環六亞甲基四胺(Hexamethylenetetramine)加以混合而成者)作為熱硬化性樹脂,以成為30 wt%之濃度之方式溶解於甲醇中。於該酚樹脂溶液中浸漬作為纖維織物之平紋織物之碳纖維織物(Toho Tenax股份有限公司製造,商品名:W-3101,纖維重量200 g/m2),取出後於25℃之室溫下自然乾燥2小時,進而於60℃之環境下乾燥1小時,而形成2片已含浸之纖維織物。碳纖維織物係使用裁剪為平面尺寸為200×300 mm者(重量為12 g/片)。乾燥後之已含浸之纖維織物每1片為28 g。
又,作為芯材用構件,係以與纖維織物相同之方式將切取為厚度10 mm、平面尺寸為200×300 mm(重量為5.4 g)之具有連續氣泡之三聚氰胺樹脂發泡體(BASF公司製造,商品名:Basotect V3012,密度9 kg/m3)浸漬於酚樹脂溶液中,取出後於25℃之室溫下自然乾燥2小時,進而於60℃之環境下乾燥1小時而形成已含浸之芯材用構件。乾燥後之已含浸之芯材用熱構件之重量為27 g。又,纖維織物與芯材用構件之整體中所含之樹脂比率為65%。
其次,於預先在表面塗佈脫模劑之SUS製之擠壓成形用之下模(平板狀)上,依序重疊配置已含浸之纖維織物、已含浸之芯材用構件、已含浸之纖維織物、多孔性片材,藉此於已含浸之芯材用構件之兩面上配置已含浸之纖維織物,進而將於已含浸之芯材用構件之一面上之已含浸之纖維織物之表面上配置有多孔性片材之積層體設置於擠壓成形用下模上。
多孔性片材係使用將藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-50,鬆比重0.03,微孔數50個/25 mm)裁剪為非壓縮狀態之厚度為0.4 mm者。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比為率4%。再者,所使用之胺基甲酸酯樹脂發泡體之空隙率為97.1%。空隙率之計算式如下所示。空隙率(%)=(胺基甲酸酯樹脂實際比重-鬆比重(≒胺基甲酸酯樹脂發泡體視密度))/胺基甲酸酯樹脂實際比重×100
於將積層體設置於擠壓成形用下模上之狀態下,於180℃下利用擠壓成形用上模(平板狀)施加5 MPa之表面壓力按壓積層體3分鐘,進行壓縮及加熱,於壓縮狀態下使酚樹脂反應硬化。此時之積層體之加熱係利用安裝於上下之擠壓模具上之澆鑄加熱器而進行。
又,於擠壓成形用下模與上模之間插入厚度為0.9 mm之SUS製之間隔件而調整下模與上模間之間隔、即積層體之壓縮厚度。其後,於室溫下使擠壓成形用下模與上模冷卻後,將下模與上模打開,而獲得於芯材之兩面上積層有纖維補強材,進而於一側之纖維補強材上積層有由多孔性片材形成之表面材並一體化之纖維強化成形體。將該纖維強化成形體修剪為170×260 mm而製成實施例1-1之纖維強化成形體。
‧實施例1-2
除將實施例1-1中之多孔性片材之厚度(非壓縮狀態之厚度)設為0.6 mm以外,以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-2之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為6%。
‧實施例1-3
除將實施例1-1中之多孔性片材之厚度(非壓縮狀態之厚度)設為1.0 mm以外,以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-3之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為10%。
‧實施例1-4
除將實施例1-1中之多孔性片材之厚度(非壓縮狀態之厚度)設為2.0 mm以外,以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-4之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為20%。
‧實施例1-5
除將實施例1-1中之多孔性片材之厚度(非壓縮狀態之厚度)設為3.0 mm以外,以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-5之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為30%。
‧實施例1-6
使用空隙率為95.2%、非壓縮時之厚度為1.0 mm之藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-80,鬆比重0.05,微孔數80個/25 mm)代替實施例1-1中之多孔性片材,除此以外以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-6之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為10%。
‧實施例1-7
使用空隙率為97.3%、非壓縮時之厚度為1.0 mm之藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-10,鬆比重0.028,微孔數10個/25 mm)代替實施例1-1中之多孔性片材,除此以外以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-7之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為10%。
‧實施例1-8
使用空隙率為97.4%、非壓縮時之厚度為1.0 mm之藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-8,鬆比重0.027,微孔數8個/25 mm)代替實施例1-1中之多孔性片材,除此以外以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-8之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為10%。
‧實施例1-9
使用空隙率為97.0%,非壓縮時之厚度為1.0 mm之未進行微孔膜除去處理之具有微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:SP-50,鬆比重0.031,微孔數50個/25 mm)代替實施例1-1中之多孔性片材,除此以外以與實施例1-1相同之方式製作實施例1-9之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為10%。
‧實施例1-10
將作為補強材用熱硬化性樹脂之酚樹脂(DIC股份有限公司製造,商品名:Phenolite 5010,固形物成分60%)以成為50 wt%之方式混合於乙醇中。使該酚樹脂溶液浸漬於平紋織物之碳纖維織物(Toho Tenax股份有限公司製造,商品名:W-3101,纖維重量200 g/m2),於其上設置多孔性片材(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-50LE,鬆比重0.03,微孔數50個/25 mm)而獲得預浸體。
多孔性片材係使用將藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體裁剪為非壓縮狀態之厚度為0.7 mm者。再者,所使用之胺基甲酸酯樹脂發泡體之空隙率為97.1%。空隙率之計算式如下所示。
空隙率(%)=(胺基甲酸酯樹脂實際比重-鬆比重(胺基甲酸酯樹脂發泡體視密度))/胺基甲酸酯樹脂實際比重×100
再者,碳纖維織物係使用380×260 mm(重量19.8 g/片)。乾燥後之已含浸之碳纖維織物每1片為36 g。將如此而獲得之2片預浸體於87℃之環境下乾燥5分鐘。
作為芯材用構件,係以與碳纖維相同之方式將切取為厚度7.5 mm、平面尺寸380×260 mm(重量6.0 g/片)之具有連續氣泡之三聚氰胺樹脂發泡體(BASF公司製造,商品名:Basotect V3012,密度9 kg/m3)浸漬於酚樹脂溶液中,取出後於100℃之環境下乾燥31分鐘,而形成已含浸之芯材用構件。乾燥後之已含浸之芯材用構件之重量為67 g。又,碳纖維織物與熱硬化性樹脂發泡體中所含之樹脂比率為64%。
其次,於預先在表面塗佈脫模劑之SUS製之擠壓成形用之平板狀之下模上依序積層以多孔性片材面為上側之預浸體、已含浸之熱硬化性樹脂發泡體、以多孔性片材面為上側之預浸體而獲得積層體。即,該積層體自下而上依序積層有纖維織物、多孔性片材、芯材用構件、纖維織物、多孔性片材。將該積層體設置於擠壓成形用下模上。再者,成為表面材之多孔性片材之厚度相對於成為芯材之多孔性片材與芯材用構件之合計厚度的比率為9%。
於將該積層體設置於擠壓成形用下模上之狀態下,於145℃下利用擠壓成形用上模(平板狀)施加5 MPa之表面壓力按壓上述積層體8分鐘,進行壓縮及加熱,於上述壓縮狀態下使酚樹脂反應硬化。
此時之積層體之加熱係利用安裝於上下之擠壓模具上之澆鑄加熱器進行。又,於擠壓成形用下模與上模之間設置1.0 mm之間隔而調整積層體之壓縮厚度。其後,將下模與上模打開,而獲得於芯材之兩面上積層有纖維補強材,進而於一側之纖維補強材上積層有由多孔性片材形成之表面材並一體化之纖維強化成形體。
‧實施例1-11
使用以與上述實施例1-10相同之方式獲得之預浸體,於預先在表面塗佈脫模劑之SUS製之擠壓成形用之下模(平板狀)上依序積層以多孔性片材為下側之預浸體、已含浸之熱硬化性樹脂發泡體、以多孔性片材為上側之預浸體而獲得積層體。即,該積層體係自下而上依序積層有多孔性片材、纖維織物、芯材用構件、纖維織物、多孔性片材。將該積層體設置於擠壓成形用下模上。再者,成為表面材之多孔性片材之合計厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為19%。
於將該積層體設置於擠壓成形用下模上之狀態下,於145℃下利用擠壓成形用上模(平板狀)施加5 MPa之表面壓力對上述積層體進行8分鐘壓縮及加熱,於壓縮狀態下使酚樹脂反應硬化。此時之積層體之加熱係利用安裝於上下之擠壓模具之澆鑄加熱器而進行。又,於擠壓成形用下模與上模之間設置1.0 mm之間隔而調整積層體之壓縮厚度。
其後,將下模與上模打開,而獲得於芯材之兩面上積層有纖維補強材,進而於纖維補強材上積層有由多孔性片材形成之表面材並一體化之纖維強化成形體。
‧比較例1-1
取消實施例1-1中之表面之多孔性片材,製作比較例1-1之纖維強化成形體。
‧比較例1-2
除將實施例1-1中之表面之多孔性片材之厚度(非壓縮狀態之厚度)設為4.0 mm以外,以與實施例1-1相同之方式製作比較例1-2之纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之合計厚度相對於芯材用構件之合計厚度的比率為40%。
‧比較例1-3
使用空隙率為92.8%、非壓縮時之厚度為1.0 mm之藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-100,鬆比重0.075,微孔數100個/25 mm)代替實施例1-1中之多孔性片材,除此以外,以與實施例1-1相同之方式製作比較例1-3之纖維強化成形體。
針對各實施例及比較例,測定塗敷前之整體厚度及彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法,纖維方向)及表面材之表面粗糙度。表面粗糙度係使用表面粗糙度計(東京精密製造,商品名:Surfcom113A),對表面材之表面,於標準長度20 mm下測定十點平均粗糙度(RzJIS82)。RzJIS82係舊規格JIS B0601:1982之十點平均粗糙度,於標準長度之剖面曲線中,為以由高到低之順序自最高之峰頂至第5個峰高之平均值與以由深至淺之順序自最深之谷底至第五個之谷深之平均值的和。將測定結果示於表1。
又,針對各實施例及比較例,於表面材之表面(就比較例1-1而言為纖維織物之表面)使用2液硬化型胺基甲酸酯系塗料,藉由噴霧塗敷以膜厚成為20 μm之方式實施塗敷而形成塗膜,並調查塗敷外觀、塗敷表面之表面粗糙度、塗敷密接性。
所謂塗敷外觀,係指塗膜之外觀,以目視觀察乾燥後之塗膜表面,將完全未觀察到凹凸之情形判定為E(Excellent),將略微觀察到凹凸之情形判定為G(Good),將可明確地觀察到凹凸之情形判定為B(Bad)。
塗敷表面之表面粗糙度係使用表面粗糙度計(東京精密製造,商品名:Surfcom),對乾燥後之塗膜表面,測定10點之Rz,以其平均值之表面粗糙度(μm)表示。
所謂塗敷密接性,係指塗膜之密接性,於乾燥後之塗膜表面,使用切割刀,以間隔1 mm形成100個方格狀之切口(交叉切割),於形成有該切口之100個方格部分接著寬度25 mm、長度75 mm之透明膠帶,其後將透明膠帶剝離,以未剝離塗膜之個數(密接數)表示塗敷密接性。將測定結果示於表1。
於表面設置多孔性片材(表面材)之實施例1-1~1-9與未於表面設置多孔性片材之比較例1-1相比,塗敷前之表面粗糙度及塗敷後之表面粗糙度均較小,且塗敷外觀良好,塗敷密接性良好,塗膜不易剝離。尤其是,將僅於有無多孔性片材方面不同之實施例1-1與比較例1-1加以比較之情形時,無多孔性片材之比較例1-1於塗敷前及塗敷後之表面粗糙度為具有多孔性片材之實施例1-1於塗敷前及塗敷後之表面粗糙度的兩倍以上之較大值,且塗敷外觀及塗敷密接性亦明顯遜於較實施例1-1。
又,若將除去多孔性片材之微孔膜之實施例1-3與未除去多孔性片材之微孔膜之實施例1-9加以比較,則除去微孔膜之實施例1-3於塗敷前及塗敷後之表面粗糙度為未除去微孔膜之實施例1-9之塗敷前及塗敷後之表面粗糙度的二分之一以下之值,即為凹凸極小者,且塗敷外觀及塗敷密接性亦優於實施例1-9。
又,除將多孔性片材之厚度(非壓縮狀態之厚度)自實施例1-1之0.4 mm之厚度變更為4.0 mm之厚度以外均與實施例1相同之比較例1-2,與實施例1-1相比,彎曲彈性模數約為二分之一,並且塗敷前及塗敷後之表面粗糙度為接近兩倍之值,即為凹凸極大者,且塗敷外觀及塗敷密接性遜於實施例1-1。又,成為表面材之壓縮前之多孔性片材之合計厚度相對於成為芯材之壓縮前之芯材用構件及多孔性片材之合計厚度的比率為4%~30%之實施例1-1~1-11與該比率成為40%之比較例1-2相比,彎曲彈性模數較大。
將多孔性片材之微孔數設為100個/25 mm之比較例1-3與除微孔數以外均相同之實施例1-3(微孔數50個/25 mm)、實施例1-6(微孔數80個/25 mm)、實施例1-7(微孔數10個/25 mm)及實施例1-8(微孔數8個/25 mm)相比,塗敷前及塗敷後之表面粗糙度成為約2倍~約4倍之值,即為凹凸極大者,且塗敷外觀及塗敷密接性亦遜於實施例1-3、1-6、1-7及1-8。
又,於實施例1-1~1-9與實施例1-10、1-11之間未見顯著差異。因此,可確認利用如下任一種製造方法,均可獲得塗敷外觀及塗敷密接性優異之纖維強化成形體:於使芯材用構件與纖維織物之至少一者含浸熱硬化性樹脂後積層各構件;或由纖維織物與多孔性片材製作預浸體後將預浸體積層於芯材用構件上。
如此,本發明之實施例品係具有薄壁、高剛性且進行塗敷之情形時之外觀良好且無塗膜剝離之虞者,適合用作筆記型電腦等行動裝置之殼體等。再者,根據纖維強化成形體之用途,亦可僅於芯材之一側之面上設置纖維補強材與表面材。
此處,為了獲得薄壁之纖維強化成形體,需減小保持硬化性樹脂且作為調整芯材之厚度用之間隔件而發揮功能之芯材用樹脂發泡體之厚度。但是,若於不壓縮之情況下直接使用該芯材用樹脂發泡體作為芯材,則存在如下兩個問題。
a.芯材用樹脂發泡體所使用之樹脂發泡體難以較薄且均勻地切割。尤其是,若較薄地切割芯材用樹脂發泡體樹脂發泡體,則其厚度易變得不均。
b.若觀察經切割之芯材用樹脂發泡體樹脂發泡體於非壓縮狀態下之剖面,則於縱向上混有發泡體之具有微孔骨架之剖面與無微孔骨架之剖面。因此,於不進行壓縮而使纖維強化成形體成形之情形時,每一斷面上熱硬化性樹脂之樹脂比率均不同,因較弱之剖面之影響導致整體之彎曲彈性模數降低。
因此,於本發明之纖維強化成形體中,藉由於較厚之狀態下對作為芯材用樹脂發泡體之芯材用樹脂發泡體進行加工並壓縮,可獲得如下之效果。
‧芯材用樹脂發泡體之厚度之不均勻性與其壓縮率成反比而減小。
‧於芯材用樹脂發泡體內,藉由壓縮使無規地積層之狀態之微孔骨架重疊,因此各剖面上之樹脂比率之不均勻性減小。
‧較厚之芯材用樹脂發泡體中易含浸熱硬化性樹脂。
因此,於以下所記載之實施例中之纖維強化成形體中,係於厚度較厚之狀態下使用芯材用樹脂發泡體,於含浸有熱硬化性樹脂之狀態下進行壓縮,將壓縮率及含浸量設定於特定範圍內。以下,具體地進行說明。
[實施例]
藉由上述本發明之第1-(1)實施形態之製造方法製作實施例2-8之纖維強化成形體,藉由本發明之第1-(2)實施形態之製造方法製作實施例2-9之纖維強化成形體,藉由本發明之第1-(3)實施形態之製造方法製作實施例2-1~2-7、2-10~2-14之纖維強化成形體,藉由本發明之第1-(4)實施形態之製造方法製作實施例2-15、2-16之纖維強化成形體,並與比較例2-1~2-10之纖維強化成形體進行比較。
‧實施例2-1
使用酚樹脂(以100:12將旭有機材料股份有限公司製造之商品名:PAPS-4與旭有機材料股份有限公司製造之商品名:環六亞甲基四胺(hexamethylenetetramine)加以混合而成者)作為熱硬化性樹脂,以成為30 wt%之濃度之方式溶解於甲醇中。於該酚樹脂溶液中浸漬平紋織物之纖維織物(碳纖維織物,Toho Tenax股份有限公司製造,商品名:W-3101,纖維重量200 g/m2),取出後於25℃之室溫下自然乾燥2小時,進而於60℃之環境下乾燥1小時,而形成2片已含浸之纖維織物。纖維織物係使用裁剪為平面尺寸200×300 mm者(重量為12 g/片)。乾燥後之已含浸之纖維織物每1片為28 g。
又,作為芯材用樹脂發泡體,係以與纖維織物相同之方式將切取為厚度10 mm、平面尺寸200×300 mm(重量為5.4 g)之具有連續氣泡之三聚氰胺樹脂發泡體(BASF公司製造,商品名:Basotect V3012,密度9 kg/m3)浸漬於酚樹脂溶液中,取出後於25℃之室溫下自然乾燥2小時,進而於60℃之環境下乾燥1小時而形成已含浸之芯材用樹脂發泡體。乾燥後之已含浸之芯材用樹脂發泡體之重量為27 g。又,纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)為65%。
其次,於預先在表面塗佈脫模劑之SUS製之擠壓成形用之下模(平板狀)上依序重疊配置已含浸之纖維織物、已含浸之芯材用樹脂發泡體、已含浸之纖維織物、多孔性片材,藉此獲得於已含浸之芯材用樹脂發泡體之兩面上配置有已含浸之纖維織物,進而於已含浸之芯材用樹脂發泡體之一側之面上之已含浸之纖維織物之表面上配置有多孔性片材的積層體,並將該積層體設置於擠壓成形用下模上。
多孔性片材係使用將藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:MF-50,鬆比重0.03,微孔數50個/25 mm)裁剪為非壓縮狀態之厚度為0.4 mm者。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用構件之厚度的比率為4%。再者,所使用之胺基甲酸酯樹脂發泡體之空隙率為97.1%。空隙率之計算式如下所示。空隙率(%)=(胺基甲酸酯樹脂實際比重-鬆比重(≒胺基甲酸酯樹脂發泡體視密度))/胺基甲酸酯樹脂實際比重×100
於將積層體設置於擠壓成形用下模上之狀態下,於180℃下利用擠壓成形用上模(平板狀)施加5 MPa之表面壓力按壓積層體3分鐘,進行壓縮及加熱,於壓縮狀態下使酚樹脂反應硬化。此時之積層體之加熱係利用安裝於上下之擠壓模具上之澆鑄加熱器而進行。又,於擠壓成形用下模與上模之間插入厚度為0.9 mm之SUS製之間隔件而調整下模與上模間之間隔、即積層體之壓縮厚度。
其後,於室溫下使擠壓成形用下模與上模冷卻後,將下模與上模打開,而獲得於芯材之兩面上積層有纖維補強材,進而於一側之纖維補強材上積層有由多孔性片材形成之表面材並一體化之纖維強化成形體。將該纖維強化成形體修剪為170×260 mm而製成實施例2-1之纖維強化成形體。
針對實施例2-1之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。構成芯材之熱硬化性樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2225%。又,針對實施例2-1之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為50 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-2
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為5 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為8%。
針對實施例2-2之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.29,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(5 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1062%。又,針對實施例2-2之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為49 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-3
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為11.5 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為3%。
針對實施例2-3之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.32,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(11.5 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2513%。又,針對實施例2-3之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為51 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-4
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為1.4 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為29%。
針對實施例2-4之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.28,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(1.4 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為225%。又,針對實施例2-4之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為46 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-5
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為22 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為2%。
針對實施例2-5之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.35,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(22 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為4900%。又,針對實施例2-5之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為51 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-6
將每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量設為35 g,將乾燥後之已含浸之芯材用樹脂發泡體之重量設為45 g,將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)設為74%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為4%。
針對實施例2-6之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.45,整體之厚度為1.0 mm,芯材之厚度為0.52 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.52 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1823%。又,針對實施例2-6之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為55 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-7
將每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量設為22 g,將乾燥後之已含浸之芯材用樹脂發泡體之重量設為16 g,將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)設為51%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為4%。
針對實施例2-7之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2225%。又,針對實施例2-7之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為45 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-8
將乾燥後之已含浸之纖維織物之重量設為40 g,芯材用樹脂發泡體中不含浸樹脂,將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)設為66%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為4%。
針對實施例2-8之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2225%。又,針對實施例2-8之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為50 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-9
纖維織物中不含浸樹脂,將乾燥後之已含浸之芯材用樹脂發泡體之重量設為40 g,將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)設為54%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為4%。
針對實施例2-9之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2225%。又,針對實施例2-9之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為46 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-10
使用具有連續氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,Moltopren MF80,密度72 kg/m3)作為芯材用樹脂發泡體,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-2相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為8%。
針對實施例2-10之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.35,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(5 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1036%。又,針對實施例2-10之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為35 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-11
除使用環氧樹脂(以100:30將DIC股份有限公司製造之商品名:Epiclon 850與DIC股份有限公司製造之商品名:WH-108S加以混合而成者)作為熱硬化性樹脂以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)為65%。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為4%。
針對實施例2-11之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。構成芯材之芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2225%。又,針對實施例2-11之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為49 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-12
除使用切取為厚度2.2 mm、平面尺寸200×300 mm(重量為1.2 g)之具有連續氣泡之三聚氰胺樹脂發泡體(BASF製造,商品名:Basotect V3012,密度9 kg/m3)作為芯材用樹脂發泡體以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。再者,乾燥後之已含浸之芯材用樹脂發泡體之重量為16 g。又,纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)為65%。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為18%。
針對實施例2-12之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.28,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(2.2 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為411%。又,針對實施例2-12之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為46 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-13
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為3 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%,除此以外,以與實施例2-12相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為13%。
針對實施例2-13之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.29,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(3 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為597%。又,針對實施例2-13之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為47 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-14
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為4 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%,除此以外,以與實施例2-12相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為10%。
針對實施例2-14之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.29,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(4 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為830%。又,針對實施例2-14之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074)。測定結果為彎曲彈性模數為49 GPa(纖維方向)。
‧實施例2-15
將酚樹脂(DIC股份有限公司製造,商品名:Phenolite 5010,固形物成分60%)以成為50 wt%之方式混合於乙醇中。使該酚樹脂溶液浸漬於平紋織物之碳纖維織物(Toho Tenax股份有限公司製造,商品名:W-3101,纖維重量200 g/m2)中,於其上設置多孔性片材(股份有限公司Inoac Corporation製造,商品名:MF-50LE,鬆比重0.03,微孔數50個/25 mm)而獲得預浸體。
多孔性片材係使用將藉由溶解處理除去微孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體裁剪為非壓縮狀態之厚度為0.7 mm者。再者,所使用之胺基甲酸酯樹脂發泡體之空隙率為97.1%。空隙率之計算式如下所示。
空隙率=(胺基甲酸酯樹脂實際比重-鬆比重(≒胺基甲酸酯樹脂發泡體視密度))/胺基甲酸酯樹脂實際比重×100
再者,碳纖維織物係使用尺寸為380×260 mm者(重量為19.8 g/片)。乾燥後之已含浸之碳纖維織物每1片為36 g。
將如此而獲得之2片預浸體於87℃之環境下乾燥5分鐘。
作為芯材用樹脂發泡體,係以與碳纖維相同之方式將切取為厚度7.5 mm、平面尺寸380×260 mm(重量6.0 g/片)之具有連續氣泡之三聚氰胺樹脂發泡體(BASF公司製造,商品名:Basotect V3012,密度9 kg/m3)浸漬於酚樹脂溶液中,取出後於100℃之環境下乾燥31分鐘,而形成已含浸之芯材用樹脂發泡體。乾燥後之已含浸之芯材用樹脂發泡體之重量為67 g。又,碳纖維織物與芯材用樹脂發泡體中所含之樹脂比率為64%。
其次,於預先在表面塗佈脫模劑之SUS製之擠壓成形用平板狀之下模上,依序積層以多孔性片材面為上側之預浸體、已含浸之芯材用樹脂發泡體、以多孔性片材面為上側之預浸體而獲得積層體。即,該積層體係自下而上依序積層有纖維織物、多孔性片材、芯材用樹脂發泡體、纖維織物、多孔性片材。將該積層體設置於擠壓成形用下模上。再者,成為表面材之多孔性片材之厚度相對於成為芯材之多孔性片材及芯材用樹脂發泡體之合計厚度的比率為9%。
於將該積層體設置於擠壓成形用下模上之狀態下,於145℃下利用擠壓成形用上模(平板狀)施加5 MPa之表面壓力按壓積層體8分鐘,進行壓縮及加熱,於壓縮狀態下使酚樹脂反應硬化。
此時之積層體之加熱係利用安裝於上下之擠壓模具上之澆鑄加熱器而進行。又,於擠壓成形用下模與上模之間設置1.0 mm之間隔而調整積層體之壓縮厚度。其後,將下模與上模打開,而獲得於芯材之兩面上積層有纖維補強材,進而於一側之纖維補強材上積層有由多孔性片材形成之表面材並一體化之纖維強化成形體。
針對實施例2-15之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.40,整體之厚度為1.0 mm,芯材之厚度為0.48 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(7.5 mm)與芯材之厚度(0.48 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1462%。又,針對實施例2-15之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法),結果為48 GPa。
‧實施例2-16
使用以與上述實施例2-15相同之方式獲得之預浸體,於預先在表面塗佈脫模劑之SUS製之擠壓成形用之下模(平板狀)上,依序積層以多孔性片材為下側之預浸體、已含浸之芯材用樹脂發泡體、以多孔性片材為上側之預浸體而獲得積層體。即,該積層體係自下而上依序積層有多孔性片材、纖維織物、芯材用樹脂發泡體、纖維織物、多孔性片材。將該積層體設置於擠壓成形用下模上。再者,成為表面材之多孔性片材之厚度合計相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為19%。
於將該積層體設置於擠壓成形用下模上之狀態下,於145℃下利用擠壓成形用上模(平板狀)施加5 MPa之表面壓力對積層體進行8分鐘壓縮及加熱,於壓縮狀態下使酚樹脂反應硬化。此時之積層體之加熱係利用安裝於上下之擠壓模具上之澆鑄加熱器而進行。又,於擠壓成形用下模與上模之間設置1.0 mm之間隔而調整積層體之壓縮厚度。其後,將下模與上模打開,而獲得於芯材之兩面上積層有纖維補強材,進而於纖維補強材上積層有由多孔性片材形成之表面材並一體化之纖維強化成形體。
針對實施例2-16之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.40,整體之厚度為1.0 mm,芯材之厚度為0.48 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(7.5 mm)與芯材之厚度(0.48 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1462%。又,針對實施例2-16之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法),結果為42 GPa。
‧比較例2-1
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為0.95 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為42%。
針對比較例2-1之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.28,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(0.95 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為121%。又,針對比較例2-1之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為25 GPa(纖維方向),與各實施例相比,壓縮率較低,因此為彎曲彈性模數(剛性)較低者。
‧比較例2-2
將芯材用樹脂發泡體之厚度設為30 mm,調整熱硬化性樹脂於芯材用樹脂發泡體中之含浸量,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)成為65%,除此以外,以與實施例2-1相同之方式,進行纖維強化成形體之成形,但未能充分地壓縮,僅獲得厚度不均較大之成形體。再者,成為表面材之多孔性片材之厚度相對於芯材用樹脂發泡體之厚度的比率為1%。
比較例2-2中之壓縮率係於假定所獲得之芯材之厚度成為與實施例2-1相同之厚度(0.43 mm)之情形時,使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(30 mm),根據壓縮率之式計算,結果為6877%,由於壓縮率超過5000%,故而比較例2-2未獲得良好之成形體。
‧比較例2-3
作為芯材用樹脂發泡體,使用將含有獨立氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:Thermax,密度30 kg/m3)加工為200×300×厚度5 mm者(重量9 g)代替具有連續氣泡之樹脂發泡體,將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)設為57%,除此以外,以與實施例2-8相同之方法獲得纖維強化成形體。
針對比較例2-3之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.29,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。構成芯材之芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(5 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1036%。
又,針對比較例2-3之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為22 GPa(纖維方向),由於芯材中使用獨立氣泡之發泡體,故而與各實施例相比,無法使熱硬化性樹脂均勻地分散保持於芯材內,為彎曲彈性模數(剛性)較低者。
‧比較例2-4
除將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率(根據樹脂比率之式(B1)算出之值)設為45%以外,以與實施例2-1相同之方式,獲得纖維強化成形體。針對比較例2-4之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.28,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.43 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(10 mm)與芯材之厚度(0.43 mm),根據壓縮率之式計算,結果為2225%。
又,針對比較例2-4之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074-1988 A法)。測定結果為彎曲彈性模數為27 GPa(纖維方向),由於樹脂比率過低,故而與各實施例相比,所含之熱硬化性樹脂較少,為彎曲彈性模數(剛性)較低者。
‧比較例2-5
除將纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率設為85%以外,以與實施例2-1相同之方式,進行纖維強化成形體之成形,但由於樹脂比率過高,故而纖維織物及芯材用樹脂發泡體中所含之熱硬化性樹脂變得過多而未能充分地壓縮,僅獲得厚度不均較大之成形體。
‧比較例2-6
作為芯材用樹脂發泡體,使用將含有獨立氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:Thermax,密度30 kg/m3)加工為200×300×厚度1.4 mm者(重量為2.5 g)代替具有連續氣泡之樹脂發泡體。由於該發泡體為獨立氣泡,故而無法含浸熱硬化性樹脂,因此使纖維織物含浸熱硬化性樹脂。
以每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量成為37 g之方式進行調整,使纖維織物與熱硬化性發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%。此外,以與實施例2-8相同之方法獲得比較例2-6之纖維強化成形體。
針對比較例2-6之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.28,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(1.4 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為218%。又,針對比較例2-6之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074)。測定結果為彎曲彈性模數為18 GPa(纖維方向)。
‧比較例2-7
使用將含有獨立氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:Thermax,密度30 kg/m3)加工為200×300×厚度2.3 mm者(重量為4.1 g)作為芯材用樹脂發泡體,以每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量成為38 g之方式進行調整,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%。此外,以與比較例2-6相同之方法獲得纖維強化成形體。
針對比較例2-7之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.29,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(2.3 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為422%。又,針對比較例2-7之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074)。測定結果為彎曲彈性模數為20 GPa(纖維方向)。
‧比較例2-8
使用將含有獨立氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:Thermax,密度30 kg/m3)加工為200×300×厚度3 mm者(重量為5.4 g)作為芯材用樹脂發泡體,以每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量成為39 g之方式進行調整,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%。此外,以與比較例2-6相同之方法獲得纖維強化成形體。
針對比較例2-8之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.29,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(3 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為581%。又,針對比較例2-8之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074)。測定結果為彎曲彈性模數為21 GPa(纖維方向)。
‧比較例2-9
使用將含有獨立氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:Thermax,密度30 kg/m3)加工為200×300×厚度4 mm者(重量為7.2 g)作為芯材用樹脂發泡體,以每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量成為41 g之方式進行調整,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%。此外,以與比較例2-6相同之方法獲得纖維強化成形體。
針對比較例2-9之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(4 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為809%。又,針對比較例2-9之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074)。測定結果為彎曲彈性模數為21 GPa(纖維方向)。
‧比較例2-10
使用將含有獨立氣泡之胺基甲酸酯樹脂發泡體(Inoac Corporation股份有限公司製造,商品名:Thermax,密度30 kg/m3)加工為200×300×厚度5 mm者(重量為9 g)作為芯材用樹脂發泡體,以每1片乾燥後之已含浸之纖維織物之重量成為43 g之方式進行調整,使纖維織物與芯材用樹脂發泡體整體中所含之樹脂比率成為65%。此外,以與比較例2-6相同之方法獲得纖維強化成形體。
針對比較例2-10之纖維強化成形體,測定比重、整體之厚度及芯材之厚度。比重為1.30,整體之厚度為0.9 mm,芯材之厚度為0.44 mm。芯材用樹脂發泡體之壓縮率係使用壓縮前之芯材用樹脂發泡體之厚度(5 mm)與芯材之厚度(0.44 mm),根據壓縮率之式計算,結果為1036%。又,針對比較例2-10之纖維強化成形體,為了判斷剛性而測定彎曲彈性模數(JIS K7074)。測定結果為彎曲彈性模數為22 GPa(纖維方向)。
將各實施例及比較例中之壓縮率、樹脂比率、比重、厚度、彎曲彈性模數示於表2。
於表2中,於芯材用樹脂發泡體與纖維織物分別為同種類且樹脂比率相同之實施例2-1~2-5及實施例2-12~2-14中,壓縮率為較低之225%之實施例2-4與其他實施例相比,彎曲彈性模數(剛性)較低,另一方面,壓縮率為較高之4900%之實施例2-5之比重提高。如此,存在若壓縮率變低則彎曲彈性模數(剛性)降低之傾向,另一方面,存在若壓縮率變高則比重提高之傾向。就該等方面而言,壓縮率較佳為200~5000%,更佳為1000~2600%。
又,於芯材用樹脂發泡體與纖維織物分別由同種類所構成且壓縮率相同之實施例2-1、2-7~2-9及比較例2-4中,樹脂比率為45%之比較例2-4之彎曲彈性模數為較低之27 GPa,相對於此,樹脂比率為66%之實施例8之彎曲彈性模數為較高之50 GPa,因此得知若樹脂比率提高,則彎曲彈性模數(剛性)提高。
又,壓縮比率與實施例2-1、2-7~2-9及比較例2-4大致相等,樹脂比率為較高之74%之實施例2-6之比重為1.45,另一方面,樹脂比率為45%之比較例2-4之比重為1.28,樹脂比率為51%之實施例2-7之比重為1.30,由此得知存在若樹脂比率提高則比重提高之傾向。就該等方面而言,樹脂比率較佳為50~80%,更佳為55~70%。
芯材用樹脂發泡體包含具有獨立氣泡者之比較例2-3及比較例2-6~2-10與芯材用樹脂發泡體包含具有連續氣泡者之實施例及其他比較例相比,彎曲彈性模數極端降低。又,成為表面材之壓縮前之多孔性片材之合計厚度相對於成為芯材之壓縮前之芯材用樹脂發泡體及多孔性片材之合計厚度的比率為2%~29%之實施例2-1~2-16與該比率成為42%之比較例2-1相比,彎曲彈性模數較大。
又,若將僅纖維強化成形體之一面由多孔性片材覆蓋之實施例2-15與纖維強化成形體之兩面均由多孔性片材覆蓋之實施例2-16加以比較,則確認實施例2-16之彎曲彈性模數雖然與實施例2-15相比有所降低,但仍顯示較高之彎曲彈性模數。即,即使將具有連續氣泡之多孔性片材配置於兩面來提高設計性,亦可充分地維持彎曲彈性模數(剛性)。因此,根據本發明之纖維強化成形體,可同時實現美觀性與強度。
如此,本發明之實施例品為具有輕量、薄壁、高剛性且進行塗敷之情形時之外觀良好並且無剝離塗膜之虞者,適合用作筆記型電腦等行動裝置之殼體等。
於本發明中,亦可預先使熱硬化性樹脂含浸於積層步驟中所使用之多孔性片材中。於此情形時,即使其後之壓縮加熱步驟中之壓縮率較小,亦可使熱硬化性樹脂配置於表面而易形成均勻之樹脂層,纖維強化成形體之表面平滑性變得良好。
上文詳細且參照特定實施形態對本發明進行了說明,但從業者明瞭在不脫離本發明之範圍與精神之情況下可實施各種變更或修正。
本申請案係基於2010年8月30日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2010-191850)、2010年11月4日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2010-247288)者,其內容作為參照併入本文中。
[產業上之可利用性]
本發明之纖維強化成形體由於構成纖維補強材之纖維織物之織眼之間隙部分等所產生之階差由含浸於多孔性片材中並硬化之熱硬化性樹脂填埋,故而具有平滑之表面。因此,本發明之纖維強化成形體利用纖維補強材而具有較高之剛性,且藉由平滑之表面而具有良好之外觀性及與塗料之密接性。又,根據本發明之纖維強化成形體之製造方法,可容易地獲得具有高剛性及良好之外觀性的纖維強化成形體。
10...纖維強化成形體
10A...積層體
10B...積層體
10C...積層體
10D...積層體
10E...積層體
11...芯材
11A...芯材用構件
11B...熱硬化性樹脂
11C...已含浸之芯材用構件
20A...預浸體
21...纖維補強材
21A...纖維織物
21B...熱硬化性樹脂
21C...已含浸之纖維織物
25...表面材
25A...多孔性片材
27...塗膜
31...下模
33...上模
215...纖維重合部分
216...間隙
221...橫纖維
222...縱纖維
圖1係本發明之第1實施形態之纖維強化成形體之剖面圖。
圖2係於表面材之表面設置有塗膜之圖1所示之纖維強化成形體之剖面圖。
圖3(3-1)~(3-3)係表示本發明之第1-(1)實施形態之製造方法之步驟的圖。
圖4(4-1)~(4-3)係表示本發明之第1-(2)實施形態之製造方法之步驟的圖。
圖5(5-1)~(5-3)係表示本發明之第1-(3)實施形態之製造方法之步驟的圖。
圖6(6-1)~(6-3)係表示本發明之第1-(4)實施形態之製造方法之步驟的圖。
圖7(7-1)~(7-3)係表示本發明之第1-(4)實施形態之變形例之製造方法之步驟的圖。
圖8(a)係纖維織物之平面圖,圖8(b)係其剖面圖。
10...纖維強化成形體
11...芯材
21...纖維補強材
25...表面材

Claims (9)

  1. 一種纖維強化成形體之製造方法,其特徵在於:其係製造包含具有芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之至少一面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上且具有多孔性片材之表面材的纖維強化成形體之製造方法,該製造方法包括如下步驟:含浸步驟,其係使熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物之至少一者中;積層步驟,其係於上述芯材用構件之至少一面上依序積層上述纖維織物與微孔數為8~80個/25mm且厚度為0.4~3.0mm之具有連續氣泡之上述多孔性片材;壓縮加熱步驟,其係藉由一面對上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材進行壓縮一面加熱,而使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材中並硬化,從而使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化,上述纖維補強材係積層於上述芯材之兩面上,於上述含浸步驟中,以由下式(B1)規定之樹脂比率R成為50~80%之範圍之方式,使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件中,於上述積層步驟中,於上述芯材用構件之另一面上至 少積層上述纖維織物,於上述壓縮加熱步驟中,以由下式(A1)規定之壓縮率C成為200~5000%之範圍之方式,於壓縮上述芯材用構件之狀態下使上述熱硬化性樹脂硬化,將纖維強化成形體之彎曲彈性模數設為30GPa以上,C=(Tb-Ta)/Ta×100% (A1)(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)R=(Wb-Wa)/Wb×100% (B1)(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
  2. 如請求項1之纖維強化成形體之製造方法,其中上述多孔性片材係包含除去徵孔膜之胺基甲酸酯樹脂發泡體之上述多孔性片材。
  3. 如請求項1之纖維強化成形體之製造方法,其中於上述含浸步驟中,使包含相同材料之上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件與上述纖維織物兩者中。
  4. 如請求項1之纖維強化成形體之製造方法,其中於上述積層步驟中,製作積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材的預浸體,以使上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件上積層上述預浸體。
  5. 如請求項1之纖維強化成形體之製造方法,其中於上述積層步驟中,製作2個積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材的預浸體,以使一個上述預浸體之上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸,且使另一個上述預浸體之上述多孔性片材與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件之兩面上分別積層上述預浸體。
  6. 如請求項1之纖維強化成形體之製造方法,其中將上述芯材用構件之壓縮率設為1000~2600%。
  7. 如請求項1之纖維強化成形體之製造方法,其中於上述積層步驟中,製作2個積層有含浸有上述熱硬化性樹脂之上述纖維織物與上述多孔性片材的預浸體,以使上述纖維織物與上述芯材用構件相接觸之方式,於上述芯材用構件之兩面上積層該等上述預浸體。
  8. 一種纖維強化成形體,其特徵在於:其係包含含有具有連續氣泡之芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之兩面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材上且具有多孔性片材之表面材,且利用熱硬化性樹脂使上述芯材、上述纖維補強材及上述表面材一體化而成者;並且 上述芯材係包含使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件中並於壓縮上述芯材用構件之狀態下使上述熱硬化性樹脂硬化而成者,並且由下式(A1)規定之壓縮率C為200~5000%之範圍者,上述熱硬化性樹脂之由下式(B1)規定之樹脂比率R為50~80%之範圍,纖維強化成形體之彎曲彈性模數為30GPa以上,C=(Tb-Ta)/Ta×100% (A1)(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)R=(Wb-Wa)/Wb×100% (B1)(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
  9. 一種纖維強化成形體之製造方法,其特徵在於:其係製造包含含有具有連續氣泡之芯材用構件之芯材、積層於上述芯材之兩面上且具有纖維織物之纖維補強材、及積層於上述纖維補強材之至少一面上且含有具有連續氣泡之多孔性片材之表面材的纖維強化成形體之製造方法;該製造方法包括如下步驟:含浸步驟,其係使熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構 件與上述纖維織物之至少一者中;積層步驟,其係於上述芯材用構件之兩面上積層上述纖維織物,於經積層之上述纖維織物之至少一面上積層上述多孔性片材;及壓縮加熱步驟,其係藉由一面對上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材進行壓縮一面加熱,而使上述熱硬化性樹脂含浸於上述芯材用構件、上述纖維織物及上述多孔性片材中並硬化,從而使上述芯材、上述纖維補強材、及上述表面材一體化;上述含浸步驟中之含浸係以由下式(B1)規定之樹脂比率R成為50~80%之範圍之方式進行,上述壓縮加熱步驟中之壓縮係以由下式(A1)規定之壓縮率C成為200~5000%之方式進行壓縮,C=(Tb-Ta)/Ta×100% (A1)(Ta:壓縮後之芯材用構件之厚度,Tb:壓縮前之芯材用構件之厚度,C:壓縮率)R=(Wb-Wa)/Wb×100% (B1)(Wa:芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,Wb:含浸熱硬化性樹脂後之芯材用構件、纖維織物、多孔性片材之合計重量,R:樹脂比率)。
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