TWI633008B - 夾芯積層體、夾芯構造體及使用其之一體化成形品及彼等之製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種夾芯積層體、使用所述夾芯積層體而合宜地獲得之夾芯構造體、一體化成形品及彼等之製造方法；該夾芯積層體係於芯部形成層使用包含強化纖維之墊片(mat)中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材、於表面形成層使用包含強化纖維之墊片或者連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材而成的夾芯積層體，其中至少芯部形成層所使用的片狀中間基材具有加熱膨脹性，構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域及構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域具有重疊至少5℃以上之溫度範圍，且熱塑性樹脂(A)在熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域之下限具有不會熔融的溫度區域。

Description

夾芯積層體、夾芯構造體及使用其之一體化成形品及彼等之製造方法
本發明係有關於一種使用包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材的夾芯積層體及夾芯構造體，有關於一種生產性、輕量性、表層與芯層之接合性優良的夾芯構造體、一體化成形品及彼等之製造方法。
包含強化纖維與基質樹脂的纖維強化塑膠(FRP)由於輕量性或力學特性優良，在各種產業用途經廣泛利用。其中，使用熱塑性樹脂之FRP(CFRTP)除上述輕量性或力學特性外，尚可藉由熱塑性樹脂特有的高速成形而大量生產，且若為同種基質樹脂時，還可藉由再熔融而接合、黏著，因此，近年來特受矚目。在此種市況下，對於使用CFRTP的零件或構造體，基於市場要求，大多特別要求輕量性及生產性。因此，就具有夾芯構造之積層體而言，多有提出於芯層使用低密度熱塑性樹脂降低製品整體之比重來達成輕量化之手段、或於夾芯狀構造體內部開設空隙降低製品整體之密度來提供輕量性之技術，同時，提供對該具有空隙之芯層黏著、接合表層的夾芯構造體之技術亦被熱切探討中。
在此類具有空隙之構造體中，會發生以輕量 化為目的之空隙成為表面凹凸，因其影響而在表層處，表面部分之強度下降或無法確保設計性等問題。作為鑒於所述問題之技術，有人揭露一種在將成形品內部之空隙設於特定範圍之纖維強化熱塑性樹脂成形品的表面，積層、配置含有無機填料之薄片來改良成形品的表面外觀之手法(專利文獻1)。然而，在所述技術中，會發生下述問題：含有無機填料之薄片與作為芯層之薄片由於其線膨脹係數或隨之而生的成形收縮量相異，因此就樹脂種類之選定而言，原則上須使芯層與含有無機填料之薄片具有同一個或同等的線膨脹係數，而在欲得良好外觀之物品時可使用的範圍較窄；由於需另外製作含有無機填料之薄片並予積層配置於芯層，以致生產性差。另一方面，有人揭露一種將表層利用空隙所衍生的表面凹凸以黏著劑黏著、接合於包含強化纖維與熱塑性樹脂之具有空隙的複合片(芯層)之技術(專利文獻2)。在如所述技術般表層與芯層之接合使用黏著劑的接合方法中，由於需有黏著劑之塗布步驟、接合強度之極限要依靠黏著劑強度，以致有接合部之可靠度無法獲得滿足等問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平4-232047號公報
[專利文獻2]日本特表2010-538863號公報
本發明一目的在於解決上述之技術課題，而提供一種縱使選擇使用彼此不相溶之熱塑性樹脂作為表層與芯層，在彼等之間仍有強固的接合，而能夠容易地使其一體化的夾芯積層體，又，本發明另一目的在於提供一種適於獲得後述之夾芯構造體的夾芯積層體，甚而，本發明又一目的在於提供一種無關構成表層與芯層各者之熱塑性樹脂的種類而均有強固的接合，且滿足輕量性的夾芯構造體、一體化成形體。
為解決前述課題，本發明夾芯積層體係具有以下任一構成。
‧一種夾芯積層體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表面形成層及芯部形成層而成的夾芯積層體，其中至少芯部形成層所使用的片狀中間基材具有加熱膨脹性，構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域及構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域具有重疊5℃以上之溫度範圍，且熱塑性樹脂(A)在熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域之下限具有不會熔融的溫度區域。
‧一種夾芯積層體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂(B)的片狀中間基材用於芯部形成層、將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂(A)的片狀中間基材用於表面形成層而成的夾芯積層體，其中至少芯部形成層所使用的片狀中間基材具有加熱膨脹性，構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域及構成芯 部形成層之熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域具有重疊5℃以上之溫度範圍，且熱塑性樹脂(A)在熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域之下限具有不會熔融的溫度區域。
又，為解決前述課題，本發明夾芯構造體係具有以下任一構成。
‧一種夾芯構造體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層及芯層而成的夾芯構造體，其中構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙。
‧一種夾芯構造體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於芯層、將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層而成的夾芯積層體，其中構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙。
一種夾芯構造體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於芯層、將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層而成的夾芯積層體，其中構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成 芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙。
又，為解決前述課題，本發明夾芯積層體之製造方法係具有以下任一構成。
‧一種夾芯構造體之製造方法，其係對前述任一種夾芯積層體加熱，使芯部形成層以既定膨脹倍率膨脹。
‧一種夾芯構造體之製造方法，其係製造前述任一種夾芯構造體之方法，至少具有以下步驟[1]及[2]：步驟[1]：在加熱至使熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)分別熔融或軟化之溫度以上的狀態下施予壓力，使熱塑性樹脂(A)含浸於包含強化纖維之墊片或連續之強化纖維而作成表面形成層，並使熱塑性樹脂(B)含浸於包含強化纖維之墊片而作成芯部形成層之步驟；步驟[2]：其次，在對表面形成層及芯部形成層加熱的狀態下進行厚度調整，藉以使芯部形成層膨脹之步驟。
又，為解決前述課題，本發明一體化成形品係具有以下構成。
‧一種一體化成形品，其係將包含前述任一夾芯構造體、或以前述之製造方法所製造的夾芯構造體的第1構件、與包含其他成形體的第2構件接合而成。
更者，為解決前述課題，本發明一體化成形 品之製造方法係具有以下任一構成。
‧一種一體化成形品之製造方法，其係製造前述之一體化成形品之方法，其中第2構件為藉射出成形所得之成形體，係將第2構件藉嵌入射出成形或外插射出成形而接合於第1構件。
‧一種一體化成形品之製造方法，其係製造前述任一一體化成形品之方法，其中第2構件為藉壓力成形所得之成形體，係將第2構件藉壓力成形而接合於第1構件。
根據本發明夾芯積層體，就用於表面形成層與芯部形成層的熱塑性樹脂而言，即使併用各種缺乏黏著性的熱塑性樹脂時，仍可以高生產性獲得接合性優良的夾芯積層體。又，所述夾芯積層體可適用於獲得本發明夾芯構造體。甚而，根據本發明夾芯構造體，由於可滿足輕量性，同時使表層與芯層藉凹凸構造強固地接合，因此，無需使用黏著劑等接合媒介即可作成相異熱塑性樹脂經強固地接合之狀態的夾芯構造體。又，就使用該夾芯構造體的一體化成形品而言，可賦予基於各種樹脂特性的機能而作成高附加價值的一體化成形品。更者，前述夾芯構造體或一體化成形品具有使用熱塑性樹脂所衍生的高生產性。藉由上述效果，本發明一體化成形品係適用於作為汽車構件、電氣‧電子機器框體、航空器構件等用途中的安裝構件。
1、7、22‧‧‧夾芯積層體
2、9‧‧‧熱塑性樹脂(B)
3、8‧‧‧熱塑性樹脂(A)
4、15、16、17、18、19、20、23、24‧‧‧強化纖維(單纖維)
5‧‧‧貫穿熱塑性樹脂(A)之強化纖維
6‧‧‧貫穿熱塑性樹脂(B)之強化纖維
10‧‧‧夾芯積層體及夾芯構造體之界面層
11‧‧‧界面層中凹陷最大之凹部
12‧‧‧界面層中突出最大之凸部
13‧‧‧界面層中凹陷最小之凹部
14‧‧‧界面層中突出最小之凸部
21‧‧‧二維接觸角、二維配向角
25、37‧‧‧拉伸剪切接合試片
26、38、39‧‧‧缺口
27‧‧‧表層
28‧‧‧芯層
29、32、35‧‧‧夾芯構造體
30‧‧‧空隙
31、34‧‧‧一體化成形品
33、36‧‧‧第2構件
101‧‧‧表面形成層(或表層)
102‧‧‧芯部形成層(或芯層)
第1圖為表示本發明夾芯積層體之界面層之一例的示意圖。
第2圖為未圖示表示本發明夾芯積層體之界面層之一例的強化纖維時的示意圖。
第3圖(a)、(b)為表示包含本發明所使用之強化纖維之墊片中的強化纖維之分散狀態之一例的示意圖。
第4圖(a)、(b)為針對本發明夾芯積層體示出面方向及厚度方向之剖面之一例的示意圖。
第5圖為表示本發明之實施例及比較例所使用之拉伸剪切接合試片的立體圖。
第6圖為表示本發明夾芯構造體之剖面之一例的示意圖。
第7圖為本發明之實施例及比較例中所得之一體化成形品的立體圖。
第8圖為本發明之實施例及比較例中所得之一體化成形品的立體圖。
第9圖為表示本發明之實施例及比較例中所得之一體化成形品的拉伸剪切接合試片的立體圖。
[實施發明之形態]
本發明中，係使用包括包含強化纖維之墊片(以下亦稱為「強化纖維墊片」)的片狀中間基材。於此，「強化纖維墊片」係指由強化纖維所構成的面狀體，除強化纖維以外亦可含有粉末形狀或纖維形狀之樹脂成分。所述強化纖維墊片係具有作為含浸介質之機能，用以 形成熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)彼此錨定而成之界面層。
基於熱塑性樹脂向強化纖維墊片含浸的容易性觀點、及使強化纖維墊片向熱塑性樹脂錨定的效果進一步提高而使接合性優良觀點，本發明之強化纖維墊片係以呈不織布狀之形態為較佳。更且，強化纖維墊片透過具有不織布狀之形態，可容易地含浸一般呈高黏度的熱塑性樹脂。於此，「不織布狀之形態」係指強化纖維之股線及/或單絲不規則地分散成面狀的形態，可例示切股墊片、連續股墊片、抄紙墊片、切割墊片、氣紡墊片(air-laid mat)等。
本發明之第1夾芯積層體係將強化纖維墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表面形成層及芯部形成層而成。
又，本發明之第2夾芯積層體係將強化纖維墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於芯部形成層，並將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表面形成層而成。
於此，「連續之強化纖維」係指於至少單方向，以100mm以上之長度呈連續者，其多根朝單方向排列之集合體，即所謂的強化纖維束係於夾芯積層體之全長範圍呈連續。就包含連續之強化纖維之片狀中間基材的形態而言，係為：由包含多根連續之強化纖維之強化纖維束所構成的布帛、多根連續之強化纖維朝單方向排列的強化纖維束(單方向性纖維束)、由該單方向性纖維 束所構成的單方向性布帛等。強化纖維可由同一形態之多根纖維束構成，或者，亦可由相異形態之多根纖維束構成。構成一強化纖維束的強化纖維數一般為300~48,000，如考量預浸體之製造、布帛之製造，較佳為300~24,000，更佳為1,000~12,000。
此外，為控制力學特性，較佳採用以改變強化纖維方向的方式來積層的形態。特別是，在有效提高夾芯積層體之彈性模數或強度方面，較佳使用將纖維束朝單方向並排的連續強化纖維(稱之為UD)。
構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域(TA1~TA2)及構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域(TB1~TB2)具有重疊至少5℃以上之溫度範圍。在滿足此等條件的夾芯積層體中，除可在單一溫度條件下進行製造外，在使用該夾芯積層體製造夾芯構造體或一體化成形品時亦可在單一溫度條件下進行加工，因製造工時刪減或製程容許度擴大，生產性獲提升。因此，就重疊之溫度範圍，其幅度愈廣愈佳，較佳為15℃以上，宜有30℃以上程度。
更且，熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域(TA1~TA2)及熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域(TB1~TB2)可採用根據以下規格所得之值。就作為使用下限溫度的TA1、TB1而言，若為結晶性熱塑性樹脂時，係採用依據JIS K7120(1987)所測定之熔點；若為非晶性熱塑性樹脂時，則採用依據JIS K7206(1999)所測定之維卡軟化溫度加上100℃的溫度。又，就作為使用上限溫度的TA2、TB2 而言，係採用在依據JIS K7120(1987)所測得的熱失重曲線中，由距基線之重量確認失重1%的溫度(失重開始點)減去50℃的溫度。
本發明夾芯積層體中，芯部形成層所使用的片狀中間基材係具有加熱膨脹性。「加熱膨脹性」係指藉由將片狀中間基材加熱至構成其之熱塑性樹脂的熔點以上，使透過加壓而呈壓縮狀態的片狀中間基材內之強化纖維藉由強化纖維之彈性模數所衍生的起毬力而膨脹。以此，即形成具有空隙之構造，可使芯部形成層在強化纖維與熱塑性樹脂之特性容許的範圍內自由地控制其厚度。
另一方面，就不具加熱膨脹性之片狀中間基材而言，可例示強化纖維墊片非呈不織布之形態的形態。具體而言為強化纖維朝單方向排列而成的薄片基材、或織物基材、非皺縮基材等。前述形態之基材，由於在片狀中間基材中強化纖維係以平面狀配置，因此強化纖維所產生的起毬力較小，未能具有可滿足屬本發明效果之一的輕量性之程度的加熱膨脹性。換言之，當強化纖維墊片具有不織布之形態時，係具有對展現本發明效果屬較佳的加熱膨脹性。其原因在於，構成不織布之強化纖維通常係呈後述之單絲/略單絲狀分散，由此使強化纖維即朝片狀中間基材之厚度方向配向，而得以有效活用強化纖維之彈性模數。基於所述加熱膨脹性之自由度觀點，包含強化纖維之不織布係以構成的強化纖維單絲小於500根的細纖度股線構成為較佳。
本發明夾芯積層體之墊片所含有的強化纖維較佳為貫穿構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)與構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)所形成的界面層而成。強化纖維貫穿界面層而成之狀態係例示於第1圖所示形態。亦即，在構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)與構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)所形成的界面層處，以包含熱塑性樹脂(A)(第1圖之3)與熱塑性樹脂(B)(第1圖之2)的形式存有強化纖維(第1圖之4)；換言之，可謂藉由強化纖維所產生的錨定，使熱塑性樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)處於強固之接合狀態。強化纖維之貫穿量(第1圖中貫穿之單纖維5及單纖維6)，只要無損本發明效果則未予限制，惟基於強化纖維墊片發揮作為接合媒介之機能，且表面形成層與芯部形成層之接合性處於連帶關係等觀點，係至少熱塑性樹脂(A)或熱塑性樹脂(B)兩者具有1mm以上之貫穿狀態為佳，更佳為具有2mm以上之貫穿狀態。此外，貫穿界面層之強化纖維，在本發明之第2夾芯積層體中通常大多係源自於芯部形成層所使用的片狀中間基材，另一方面，在本發明之第1夾芯積層體中，可源自於表面形成層所使用的片狀中間基材、或源自於芯部形成層所使用的片狀中間基材，惟，通常係以彼此的強化纖維呈貫穿為較佳。
更且，基於夾芯積層體之表面形成層與芯部形成層之接合的觀點，較佳為夾芯積層體係以界面層具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀的方式形成。藉由採用所述形態，可得熱塑性 樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)經強固地接合的夾芯積層體，而且，當使用此種夾芯積層體製造夾芯構造體時，可製成熱塑性樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)經強固地接合的夾芯構造體。更且，根據前述形態之界面層而應用的熱塑性樹脂之組合未予特別限制。即，藉由形成使相異樹脂經由強化纖維墊片而複雜地交纏的錨定構造，可忽略為了機械式接合相異熱塑性樹脂間在以往應考慮的相異熱塑性樹脂彼此之相溶性或親和性，縱為原本被視為不易黏著之組合，亦可容易且強固地接合，在此點方面，有本發明特屬之效果。只要界面層之最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上，則可充分展現本發明之效果而只要Ry最大為300μm、Rz最大為100μm，基於確保本發明效果觀點既屬充分。
於此，就本發明夾芯積層體之熱塑性樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)所形成的界面層，利用第2圖詳細加以說明。第2圖為基於相對夾芯積層體7之面方向X的垂直剖面的熱塑性樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)之界面層的放大圖。第2圖中，熱塑性樹脂(A)8與熱塑性樹脂(B)9係含浸於強化纖維墊片(未圖示)，在夾芯積層體之厚度方向Z的略中央處，具有朝面方向X擴展的凹凸形狀的界面層10係經由強化纖維墊片而形成。所述界面層係在厚度方向Z具有複數個凹部與凸部，其中，將凹陷最大之凹部11與最突出之凸部12在Z方向上的落差定義為「dmax」。此外，凹部11在圖上雖看似獨立之島狀，惟將包含其之伸入量最深的部分視為凹凸部各者之最末端。另一方面，將界 面層之凹凸形狀中凹陷最小之凹部13與突出最小之凸部14在Z方向上的落差定義為「dmin」。於此，dmax為本發明之最大高度Ry，dmax與dmin之平均值定義為本發明之平均粗糙度Rz。
更且，最大高度Ry及平均粗糙度Rz可基於夾芯積層體的剖面觀察來測定。茲準備夾芯積層體之厚度方向的垂直剖面經研磨成觀察面的試料。以顯微鏡觀察前述試料，在視野中可確認出相當於第2圖(強化纖維未圖示)之成像。由此，分別測定上述所定義之凹凸界面中，凹陷最大之凹部與突出最大之凸部的垂直落差dmax、凹陷最小之凹部與突出最小之凸部的垂直落差dmin。對不同影像進行該操作10次，可將測得之dmax中的最大值作為界面層之凹凸形狀的最大高度Ry(μm)。又，可將由測得之dmax及dmin的總和除以測定次數所得的值作為界面層之凹凸形狀的平均粗糙度Rz。
本發明夾芯積層體所使用的強化纖維只要以片狀中間基材具有加熱膨脹性的方式配置即可，惟較佳為呈單絲狀及/或略單絲狀分散，此外，更佳為強化纖維呈隨機分布。透過作成所述形態之墊片，由於賦形性優良，而容易賦型為複雜形狀。又，由於墊片所形成的空隙達緻密化，熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)形成更複雜的界面，而展現優良的接合能力。再者，根據較佳形態，由於纖維束端之較弱部分極小化，除優良之接合能力、補強效率及可靠度外，還可賦予各向同性。於此，「略單絲」係指強化纖維單絲以小於500根之細纖度股線 存在之意。
而且，「呈單絲狀分散」，係指在夾芯積層體中對於任意選擇的強化纖維，其二維接觸角為1度以上之單纖維的比例(以下亦稱為「纖維分散率」)為80%以上；換言之，係指在構成要素中，單纖維的2根以上接觸且並排的束小於20%。從而，於此，係僅以至少強化纖維墊片中的絲支數為100根以下之纖維束的重量分率屬於100%者為對象。
此處，「二維接觸角」，係指不連續強化纖維之單纖維及與該單纖維接觸之單纖維所夾的角度，定義為接觸之單纖維彼此所夾的角度中屬0度以上90度以下之銳角側的角度。就該二維接觸角，利用圖示進一步加以說明。第3圖(a)、(b)為本發明之一實施形態，係從面方向(a)及厚度方向(b)觀察夾芯積層體中的不連續強化纖維時的示意圖。如以單纖維15為基準，單纖維15在第3圖(a)中經觀察到與單纖維16~20相交，而在第3圖(b)中單纖維15則未與單纖維19及20接觸。此時，就作為基準的單纖維15而言，屬二維接觸角度之評定對象者為單纖維16~18，係相接觸之2根單纖維所夾的2個角度中屬0度以上90度以下之銳角側的角度21。
作為測定二維接觸角之方法，無特殊限制，可例示例如從夾芯積層體之表面觀察強化纖維之配向的方法。此時，藉由對夾芯積層體之表面研磨使強化纖維露出，更容易觀察強化纖維。又，亦可例示進行X射線CT穿透觀察並拍攝強化纖維之配向影像的方法。當為X 射線穿透性高的強化纖維時，若對強化纖維預先混合示蹤用之纖維、或者對強化纖維塗布示蹤用之藥劑，則容易觀察強化纖維，因而較佳。又，以上述方法不易進行測定時，可例示對夾芯積層體利用加熱爐等在高溫下燒除熱塑性樹脂成分後，由取出之強化纖維墊片，利用光學顯微鏡或電子顯微鏡來觀察強化纖維之配向的方法。
基於前述觀察方法，纖維分散率係依以下程序來測定：對隨意選擇的單纖維(第3圖之單纖維15)測定與相接觸的所有單纖維(第3圖之單纖維16~18)所夾的二維接觸角。針對100根單纖維進行之，由測得二維接觸角之所有單纖維的總根數、與二維接觸角為1度以上之單纖維的根數的比率，來算出其比例。
更且，在強化纖維墊片中特佳為強化纖維隨機地分散。於此，「強化纖維隨機地分散」，係指夾芯積層體中任選之強化纖維之二維配向角的平均值為30~60度。所述「二維配向角」，係指強化纖維之單纖維及與該單纖維交叉之單纖維所夾的角度，定義為交叉之單纖維彼此所夾的角度中屬0度以上90度以下之銳角側的角度。
就該二維配向角，利用圖示進一步加以說明。第3圖(a)、(b)中，如以單纖維15為基準，單纖維15係與其他的單纖維16~20交叉。此處「交叉」係指在觀察之二維平面上，作為基準的單纖維經觀察到與其他的單纖維相交之狀態，單纖維15與單纖維16~20未必有相接觸之必要，對於投影觀看時觀察到相交的狀態亦不例外 。亦即，朝作為基準之單纖維15觀看時，單纖維16~20均為二維配向角之評定對象，係第3圖(a)中二維配向角呈交叉之2根單纖維所夾的2個角度中屬0度以上90度以下之銳角側的角度21。
作為測定二維配向角之方法，無特殊限制，可例示例如從構成要素之表面觀察強化纖維之配向的方法，可採用與上述二維接觸角的測定方法同樣的手段。二維配向角之平均值係依以下程序來測定：對隨意選擇的單纖維(第3圖之單纖維15)測定與交叉之所有單纖維(第3圖之單纖維16~20)所夾的二維配向角之平均值。舉例而言，若與某單纖維交叉之其他的單纖維為多數時，可代用隨意選擇20根交叉之其他的單纖維並測定的平均值。對於前述測定，以其他的單纖維為基準重複共計5次，算出其平均值作為二維配向角之平均值。
強化纖維呈單絲狀且隨機地分散，由此可提高由上述呈略單絲狀分散的強化纖維所賦予的性能至最大限度，展現界面層處之特別優良的接合性。且，在夾芯積層體及夾芯構造體、使用其之一體化成形品中，由於可對力學特性賦予各向同性，各向異性所引起之界面層處的內部應力較小，故可賦予界面層處之優良的力學特性。基於所述觀點，強化纖維墊片之纖維分散率較佳為90%以上，愈接近100%愈佳。又，就強化纖維之二維配向角之平均值而言，較佳為40~50度，愈接近屬理想角度的45度愈佳。
另一方面，作為強化纖維墊片非呈不織布之 形態的實例，有強化纖維朝單方向排列而成的薄片基材、織物基材、非皺縮基材等。就此等形態，由於強化纖維係規則性地緊密配置，因此強化纖維墊片中的空隙部較少，且因熱塑性樹脂未形成充分的錨定構造，故將其作成芯部形成層時接合能力降低。且，熱塑性樹脂之含浸極為困難，從而形成未含浸部、或者含浸手段或樹脂種類之選擇性大幅受限。
就構成強化纖維墊片之強化纖維的形態而言，可為無限長度的連續性強化纖維、或切成既定長度之有限長度的不連續性強化纖維任一者，惟基於可容易地調整強化纖維墊片觀點，較佳為不連續性強化纖維。
就不連續性強化纖維之平均纖維長Ln而言，較佳為1~25mm之範圍。藉由使平均纖維長Ln處於所述範圍，可提高強化纖維之補強效率，可對以夾芯積層體及夾芯構造體為首，以致包含其之一體化成形品，賦予優良的力學特性或接合強度。平均纖維長Ln係從燒除夾芯積層體或夾芯構造體之熱塑性樹脂成分後所殘留的強化纖維中隨意選出400根，測定其長度至10μm單位，再算出彼等之數量平均而作為平均纖維長Ln使用。
更且，表面形成層與芯部形成層的界面層處之強化纖維的面外角度θz較佳為5°以上。於此，「強化纖維的面外角度θz」係指相對夾芯積層體之厚度方向的強化纖維的傾斜程度，值愈大表示愈朝厚度方向立起傾斜，係以0~90°之範圍提供。即，使強化纖維的面外角度θz處於所述範圍內，可更有效地展現上述之界面層處 之補強機能，賦予界面層更強固的接合。強化纖維的面外角度θz之上限值無特別限制，倘鑒於作成夾芯積層體時之纖維體積含有率，較佳為15°以下，更佳為10°以下。
上述中，強化纖維的面外角度θz可基於與夾芯積層體22的面方向垂直之剖面的觀察來測定。第4圖為表示與夾芯積層體的面方向垂直之剖面(a)及進深方向(b)的圖。第4圖(a)中，強化纖維23、24之剖面，為予簡便地測定，係定為近似橢圓形狀。於此，強化纖維23之剖面可見較小之橢圓長徑/短徑比(=橢圓長軸/橢圓短軸)，相對上強化纖維24之剖面擇可見較大之橢圓長徑/短徑比。另一方面，根據第4圖(b)，強化纖維23係具有與進深方向Y幾乎平行的傾斜度，強化纖維24則具有相對進深方向Y達一定量的傾斜度。此時，就第4圖(a)之剖面22的強化纖維而言，夾芯積層體之面方向X與纖維主軸(橢圓之長軸方向)α所夾的角度θx係與強化纖維的面外角度θz幾乎相等。另一方面，就強化纖維24而言，角度θx與面外角度θz所示角度有大幅度偏離，不可謂角度θx反映出面外角度θz。因此，從與夾芯積層體的面方向垂直之剖面讀取面外角度θz時，對於纖維剖面之橢圓長徑/短徑比達一定值以上者，可藉由擷取來提高面外角度θz之檢測精確度。
於此，就作為擷取對象之橢圓長徑/短徑比的指標而言，若單纖維之剖面形狀近似正圓，即垂直於強化纖維之長度方向的剖面的纖維長/徑比為1.1以下時，可 利用對橢圓長徑/短徑比為20以上之強化纖維測定X方向與纖維主軸α所夾的角度，並採用其作為面外角度θz的方法。另一方面，若單纖維之剖面形狀呈橢圓形或繭形等，即纖維長/徑比大於1.1時，則著眼於具有更大橢圓長徑/短徑比的強化纖維，測定其面外角度為較佳；若纖維長/徑比為1.1以上且小於1.8時，宜選擇橢圓長徑/短徑比為30以上之強化纖維；纖維長/徑比為1.8以上且小於2.5時，宜選擇橢圓長徑/短徑比為40以上之強化纖維；纖維長/徑比為2.5以上時，宜選擇橢圓長徑/短徑比為50以上之強化纖維，並測定其面外角度θz。
本發明中，作為構成強化纖維墊片之強化纖維、或連續之強化纖維，可列舉例如鋁、黃銅、不鏽鋼等金屬纖維；PAN系、嫘縈系、木質系、瀝青系碳纖維；石墨纖維；玻璃等絕緣性纖維；醯胺(aramid)、PBO、聚苯硫、聚酯、丙烯酸、尼龍、聚乙烯等有機纖維；碳化矽、氮化矽等無機纖維。又，亦可為對此等纖維施予表面處理者。作為表面處理，除作為導電體之金屬之被覆處理外，尚有使用偶合劑之處理、使用上漿劑之處理、使用黏結劑之處理、添加劑之附著處理等。且，此等強化纖維可單獨使用1種，亦可併用2種以上。其中，基於輕量化效果觀點，較佳使用比強度、比剛性優良的PAN系、瀝青系、嫘縈系等的碳纖維。再者，基於提高所得成形品之經濟性觀點，較佳使用玻璃纖維，特別是基於力學特性與經濟性之平衡，較佳併用碳纖維與玻璃纖維。更者，基於提高所得成形品之衝擊吸收性或賦形性觀 點，較佳使用醯胺纖維，特別是基於力學特性與衝擊吸收性之平衡，較佳併用碳纖維與醯胺纖維。又基於提高所得成形品之導電性觀點，亦可使用被覆有鎳、銅或鐿等金屬的強化纖維。此等當中，可更佳使用強度與彈性模數等力學特性優良的PAN系碳纖維。
構成本發明夾芯積層體之熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)其各者可由與另一熱塑性樹脂實質上相異的熱塑性樹脂所構成。「實質上相異的熱塑性樹脂」，係指未與另一熱塑性樹脂共同含有構成該樹脂的成分當中占50重量份以上的成分者。於此，作為熱塑性樹脂，可舉出例如由「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等聚酯；聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烴；聚甲醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚苯硫(PPS)等聚硫化芳撐、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等氟系樹脂、液晶聚合物(LCP)」等的結晶性樹脂；「苯乙烯系樹脂、以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、聚醚碸、聚芳酯(PAR)」等的非晶性樹脂；以及酚系樹脂、苯氧樹脂，甚或聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系樹脂、及丙烯腈系等的熱塑彈性體等，或此等之共聚物及改性體等中所選出的熱塑性樹脂。其中，基於 所得成形品之輕量性觀點，較佳為聚烯烴；基於強度觀點，較佳為聚醯胺；基於表面外觀觀點，較佳為聚碳酸酯或苯乙烯系樹脂、改質聚苯醚系樹脂之類的非晶性樹脂；基於耐熱性觀點，較佳為聚硫化芳撐；基於連續使用溫度觀點則較佳使用聚醚醚酮。
前述所例示之熱塑性樹脂，在無損本發明目的之範圍內，亦可含有彈性體或者橡膠成分等的耐衝擊性提升劑、其他填料或添加劑。作為填料或添加劑之實例，可列舉無機填料、難燃劑、導電賦予劑、晶核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、減振劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、防著色劑、熱安定劑、脫模劑、抗靜電劑、塑化劑、潤滑劑、著色劑、顏料、染料、發泡劑、氣泡穩定劑或者偶合劑。
再者，本發明之夾芯積層體的纖維體積含有率Vf較佳為10~40體積%。於此，「Vf」係指夾芯積層體中所含之強化纖維的體積含有率。基於夾芯積層體及後述之夾芯構造體、以及一體化成形品之力學特性觀點，係以使Vf處於上述範圍為較佳。
作為構成所述夾芯積層體之強化纖維墊片之製造方法，有例如將強化纖維預先分散成股線及/或單絲狀來製造強化纖維墊片的方法。作為強化纖維墊片之製造方法，可列舉將強化纖維用空氣流予以分散薄片化的氣流法、對強化纖維以機械式梳理同時調整形狀予以薄片化的梳理法(carding)等乾式製程、根據對強化纖在水中攪拌並進行抄紙的Radright法的濕式製程作為周知技 術。作為使強化纖維更接近單絲狀之手段，在乾式製程中可例示設置開纖棒的方法或進一步使開纖棒振動的方法、甚或使梳理機之孔眼微細化的方法、或調整梳理機之旋轉速度的方法等。在濕式製程中則可例示調整強化纖維之攪拌條件的方法、稀釋分散液之強化纖維濃度的方法、調整分散液之黏度的方法、移送分散液時抑制渦流的方法等。特別是，強化纖維墊片較佳為以濕式法製造，藉由增加投入纖維之濃度、或調整分散液之流速(流量)與網孔輸送帶之速度，可容易地調整強化纖維墊片之強化纖維的比例。舉例而言，藉著對分散液之流速，降低網孔輸送帶之速度，使所得強化纖維墊片中纖維的配向不易面朝承接方向，可製造大體積強化纖維墊片。作為強化纖維墊片，可由強化纖維單質所構成，亦可使強化纖維與粉末形狀或纖維形狀之基質樹脂成分混合、使強化纖維與有機化合物或無機化合物混合、或者將強化纖維彼此用樹脂成分予以填充。
再者，作為製造本發明之第1夾芯積層體之方法，對強化纖維墊片加熱至使熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)分別熔融或軟化之溫度以上的狀態下施予壓力，使其含浸於強化纖維墊片，以此，基於熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)之接合所衍生的錨定之形成或製造之容易性觀點係較佳。具體而言，較佳可例示：將從強化纖維墊片之厚度方向兩側配置有熱塑性樹脂(B)的積層物，使用同樣沿強化纖維墊片之厚度方向配置有熱塑性樹脂(A)的積層物予以夾持，接著使其熔融含浸的方法；使包 含熱塑性樹脂(A)成分的強化纖維墊片及包含熱塑性樹脂(B)成分的強化纖維墊片分別熔融含浸同時予以一併一體化的方法；對從強化纖維墊片之厚度方向兩側熔融含浸有熱塑性樹脂(A)的片狀中間基材，進一步將強化纖維墊片中含浸有熱塑性樹脂(B)的片狀中間基材插入至該中間層的方法。
又，作為製造本發明之第2夾芯積層體之方法，與上述同樣基於接合所衍生的錨定之形成或製造之容易性觀點，亦較佳為對連續之強化纖維或強化纖維墊片加熱至熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)分別熔融或軟化之溫度以上的狀態下施予壓力，使熱塑性樹脂含浸於連續之強化纖維或強化纖維墊片。
作為供達成上述各方法之設備，可較佳使用壓縮成形機、雙帶壓機。當為批次式時係採前者，透過採用加熱用及冷卻用之2台以上並列的間歇式壓裝置系統，可謀求生產性之提升；當為連續式時則採後者，由於可容易地進行連續加工，連續生產性優異。
其次，就本發明夾芯構造體詳細加以說明。
本發明之第1夾芯構造體係將強化纖維墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層及芯層而成，構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙。
本發明之第2夾芯構造體係將強化纖維墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於芯層、將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層而成，構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙。
於此，就上述構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)而言，基於使表層與芯層的界面層處之接合更充分觀點，係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成。最大高度Ry小於50μm時，表層與芯層的界面層處之凹凸形狀較淺，無法滿足接合強度而容易發生剝離，因此，無法獲得可供滿足作為夾芯構造體者。甚而平均粗糙度Rz小於30μm時，會顯示夾芯構造體整體之表層與芯層的界面層處之凹凸形狀有因部位的變動。由此，因夾芯構造體之表層部分性地由芯層剝離，故無法獲得可供滿足作為夾芯構造體者。只要界面層之最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上，則可充分展現本發明之效果，而只要Ry最大為300μm、Rz最大為100μm，則基於確保本發明效果觀點係為更佳。
此外，夾芯構造體之最大高度Ry、平均粗糙度Rz、強化纖維之面外角度θz等可藉由在前述之夾芯積層體中的該等測定法中，分別將夾芯積層體替換成夾芯 構造體、將表面形成層替換為表層、將芯部形成層替換為芯層而同樣地進行測定。
所述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙。於此，「連續之空隙」係指具有由強化纖維交叉所形成的網眼狀形態之空隙，甚至，意指與網眼狀之空隙與相鄰之空隙呈貫穿的狀態。舉例而言，當強化纖維呈單絲狀或略單絲狀隨機地分散時，連續之空隙係由隨機分散之強化纖維的單絲(或略單絲)交叉所形成。另一方面，當芯層之空隙具有不連續，即所謂的獨立之構造時，係處於具網眼狀形態之空隙與相鄰之空隙隔著熱塑性樹脂經隔離的狀態。
上述之空隙之狀態可透過觀察由芯層中之強化纖維彼此交叉所形成的空隙來判別。具體而言，係藉由對芯層之厚度方向的中心部位，沿基材面方向，利用剃刀等予以切削使其露出而製成試片，並對該露出面利用光學顯微鏡或電子顯微鏡等觀察400處，藉此可作為任一種構造中占過半數的構造而採用。
於所述構造中，在對前述之夾芯積層體加熱而得到夾芯構造體的情況下，源自於伴隨加熱所產生的膨脹，經熱塑性樹脂被覆之強化纖維成為柱狀之支持體，形成膨脹構造，由此形成連續之空隙。此係與夾芯積層體之芯部形成層相同，基於透過加壓而呈壓縮狀態的芯層內之強化纖維藉由強化纖維之彈性模數所衍生的起毬力而膨脹的性質。
對於經熱塑性樹脂被覆之強化纖維的被覆狀態，只要至少被覆構成芯層之強化纖維之單纖維彼此所交叉的點，則基於芯層之形狀穩定性、因加熱使其膨脹時之膨脹倍率的自由度觀點既屬充分；甚且，若採較佳形態，就被覆狀態而言，強化纖維之表面因熱塑性樹脂而未露出；換言之，強化纖維藉熱塑性樹脂而形成電線狀之皮膜。以此，芯層即具形狀穩定性。又，對於經熱塑性樹脂被覆之強化纖維的被覆狀態，無被覆構成芯層之強化纖維整體之必要，只要處於無損本發明夾芯構造體之芯層之形狀穩定性、剪切拉伸接合強度的範圍內即可。
再者，夾芯構造體所使用之強化纖維及熱塑性樹脂，基於具有與上述夾芯積層體同樣之效果觀點，可較佳例示與上述夾芯積層體所使用者相同的強化纖維及熱塑性樹脂。
在製造本發明夾芯構造體之方法中，較佳為對上述夾芯積層體加熱，使芯部形成層以既定膨脹倍率，藉此將芯部形成層轉換為芯層。使所述芯部形成層膨脹時之膨脹倍率設為1.5~10倍，由於可使藉芯部形成層之膨脹所形成之作為表示芯層之力學特性的指標的剪切強度及壓縮強度優良，因而較佳。所述膨脹倍率愈小力學特性愈優良，且愈大輕量性愈優異，因此，基於此等之平衡觀點，更佳為2~8倍之範圍內，特佳為3~5倍之範圍內。於此，「膨脹倍率」係以加熱膨脹後之芯層之厚度相對於加熱前之芯部形成層之厚度的倍率表示，其 為與厚度有關之指標。
就製造本發明之夾芯構造體之方法而言，採用至少藉由以下步驟[1]及[2]來製造的方法，在基於表層與芯層之錨定形成所產生的接合性觀點係為較佳。
步驟[1]：在加熱至使熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)分別熔融或軟化之溫度以上的狀態下施予壓力，使熱塑性樹脂(A)含浸於包含強化纖維之墊片或連續之強化纖維而作成表面形成層，並使熱塑性樹脂(B)含浸於包含強化纖維之墊片而作成芯部形成層之步驟；步驟[2]：其次，在對表面形成層及芯部形成層加熱的狀態下進行厚度調整，藉以使芯部形成層膨脹之步驟。
構成夾芯構造體之強化纖維墊片之製造方法可較佳例示與前述夾芯積層體之強化纖維墊片同樣的製造方法。又作為連續之強化纖維，可使用UD等前述者。
步驟[1]中，可例示以與前述夾芯積層體同樣的方法製造片狀中間基材的方法作為較佳形態。
再者，步驟[2]為在對步驟[1]中所得片狀中間基材加熱的狀態下進行厚度調整，藉以使芯部形成層膨脹而作成芯層之步驟。此時就加熱溫度而言，基於擬製造之夾芯構造體的厚度控制、製造速度觀點，係以提供使構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)熔融或軟化所需之充分的熱量為較佳，具體而言，較佳為提供比熔融溫度高10℃以上，且熱塑性樹脂達熱分解之溫度以下的溫度。更且，作為進行厚度控制之方法，只要可將待加熱之 片狀中間基材控制於目標厚度則方法不拘，基於製造簡便性觀點，可例示利用金屬板等限縮厚度的方法、透過對片狀中間基材所施予的壓力來進行厚度控制的方法等作為較佳方法。
作為供達成上述各方法之設備，與前述夾芯積層體之製造方法中所例示之裝置相同，可較佳使用壓縮成形機、雙帶壓機。
本發明夾芯構造體藉著與其他構件一體化而製成一體化成形品，可活用其輕量化、剛性而較佳。此時，藉由將包含夾芯構造體的第1構件、與包含其他成形體的第2構件以熔接等接合，可得一體化成形品。第1構件與包含其他成形體的第2構件係呈接合構造。於此，構成第2構件的熱塑性樹脂必須與第1構件充分熔接。因此，構成第2構件的熱塑性樹脂、與構成第1構件側之被黏著面的熱塑性樹脂(A)或熱塑性樹脂(B)較佳為實質上相同、或完全相同。
所述一體化之第2構件無特別限制，可列舉例如經具有連續性之強化纖維補強的UD預浸體、織物預浸體、經不連續之強化纖維補強的GMT、SMC、長纖維強化預浸體等經過纖維強化之成形基材、或者樹脂片、發泡體等非纖維強化成形基材。其中，基於所得成形體之力學特性觀點，較佳為纖維強化成形基材；基於提高成形體之補強效果觀點，當為連續纖維強化預浸體且欲使成形體具複雜形狀時，較佳使用賦形性優良的不連續強化預浸體。
作為接合第1構件與第2構件之手段，不特別限定，係有例如：(i)個別預先成形第1構件與第2構件，再將兩者接合的方法；(ii)預先成形第1構件，與成形第2構件同時將兩者接合的方法。作為前述(i)之具體例，係有：壓力成形第1構件，再藉由壓力成形或射出成形製作第2構件；將製成之各構件，利用熱板熔接、振動熔接、超音波熔接、雷射熔接、電阻熔接、感應加熱熔接等周知之熔接手段接合的方法。另一方面，作為前述(ii)之具體例，係有：將藉壓力成形而得之第1構件配置於射出成形模具內，並將供形成第2構件的材料向模具嵌入射出成形或外插射出成形，再以呈熔融或軟化狀態之材料的熱量使第1構件之被黏著面熔融或軟化，而將藉射出成形而得之成形體的第2構件接合於第1構件的方法。又作為前述(ii)之另一具體例，係有：藉由將藉壓力成形而得之第1構件配置於壓力成形模具內，且將供形成第2構件的材料配置於壓力成形模具內並實施壓力成形，而以與前述同樣的原理，將藉壓力成形而得之成形體的第2構件接合於第1構件的方法。基於一體化成形品之量產性觀點，較佳者為方法(ii)。
上述(ii)之後者之方法中，一體化成形品係藉由將包含夾芯構造體作為積層單元的積層前驅物利用壓力成形法進行加熱及加壓予以成形而提供。於此，作為所述積層前驅物之積層單元，只要包含至少1層之夾芯構造體，則對於其他積層單元未予特別限制，可以本發明夾芯構造體所應用的強化纖維墊片為基礎，亦可以非屬 其之UD基材、織物基材、縫線基材等為基礎。又，就強化纖維的種類，只要處於無損本發明特性的範圍內則未特別設限。作為壓力成形法，係有預先將成形模具升溫至第2構件的成形溫度以上，並在加熱之成形模具內配置第1構件，進行合模、加壓，接著一面維持該狀態一面將成形模具冷卻而得到成形品之方法，即所謂的熱壓成形。又有將加熱至成形溫度以上的第2構件與第1構件，配置於保持在小於該固化溫度的成形模具內，進行合模、加壓，接著一面維持該狀態一面予以冷卻而得到一體化成形品之方法，即所謂的沖擊壓塑成形或加熱-冷卻成形等。此等壓力成形方法當中，基於加速成形週期而提高生產性觀點，較佳為沖擊壓塑成形或加熱-冷卻成形。
作為使用本發明夾芯構造體及包含其之一體化成形品所提供之安裝構件的用途，可列舉例如「個人電腦、顯示器、辦公室自動化裝置、行動電話、攜帶型資訊終端、PDA(電子記事本等之攜帶資訊終端)、攝影機、光學機器、音頻器、空調、照明機器、娛樂用品、玩具用品、其他家電製品等的框體、淺盤、底盤、內裝構件、或其外箱」等的電氣、電子機器零件；「各種構件、各種框架、各種鉸鏈、各種扶手、各種車軸、各種車輪用軸承、各種橫樑」；「罩、車頂、門、擋泥板、貨車蓋、側板、後端面板、前車身、下車紙、各種柱子、各種構件、各種框架、各種橫桿、各種支撐物、各種軌條、各種鉸鏈等之外板或車身零件」；「緩衝桿、緩衝桿橫樑、嵌帶條、下蓋、引擎蓋、整流板、擾流板、車 頸桿、氣動零件等外裝零件」；「儀表板、椅框、門飾、柱飾、方向盤、各種模組等的內裝零件」；或「馬達零件、CNG桶、汽油箱」等的汽車、二輪車用構造零件；「以及電池盤、前燈支架、踏板外罩、護罩、燈反射器、燈罩、隔噪音板、備用輪胎蓋」等的汽車、二輪車用零件；「起落架、翼板、擾流板、邊板、梯子、升降機、流線條、肋條」等的航空器用零件。基於力學特性觀點，較佳使用於汽車內外裝、電氣‧電子機器框體、自行車、運動用品用構造材料、航空機內裝材料、輸送用箱體。其中，特別適用於由複數個零件構成的模組構件。
[實施例]
以下，根據實施例對本發明進一步詳細加以說明。
(1)熱塑性樹脂(A、B)的使用下限溫度(TA1、TB1)
如下評定含浸於夾芯積層體之熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)的熔點或軟化點。首先，針對熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)當中的結晶性樹脂，係依據JIS K7121(1987)所規定的「塑膠之轉移溫度測定方法」測定其熔點。將製作夾芯積層體所使用的薄片或不織布，在爐內溫度經控制於50℃的真空乾燥機中乾燥24小時以上後，予以切碎而備妥試料。對該試料，使用差示掃描熱量測定裝置(NETZSCH公司製；DSC 200F3 Maia)，測得依前述規格之熔點。
另一方面，針對熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)中的非晶性樹脂，係依據JIS K7206(1999)所規定的「塑膠-熱塑性塑膠-維卡軟化溫度(VST)試驗」的A50法測定軟化點。將作為製作夾芯構造體所使用的薄片或不織布之原料的樹脂粒，在爐內溫度經控制於50℃的真空乾燥機中乾燥24小時以上後，利用雙軸混煉機‧射出機(DSM Xplore公司製；Micro Compounder15；12ml射出成形機)進行成形。自所得成形片切出厚3.2mm、長及寬各為12.5mm的正方形板，以其作為試料。對該試料，使用熱變形溫度測定機(東洋精機製作所(股)製；S3-FH)，測得依前述規格之軟化點。
重複上述操作3次，算出所得溫度之平均值，設為熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)的熔點或軟化點。於此，對於熔點，係將所得溫度視為熱塑性樹脂(A、B)的使用下限溫度TA1、TB1(℃)；對於軟化點，則將(軟化點+100℃)的溫度視為熱塑性樹脂(A、B)的使用下限溫度TA1、TB1(℃)。
(2)熱塑性樹脂(A、B)的使用上限溫度(TA2、TB2)
依據JIS K7120(1987)所規定的「塑膠之熱重量測定方法」來測定含浸於夾芯積層體之熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)的失重開始溫度。將製作夾芯積層體所使用的薄片或不織布，在爐內溫度經控制於50℃的真空乾燥機中乾燥24小時以上後，予以切碎而備妥試料。對該試料，使用熱重測定裝置(Bruker公司製；TG-DTA 2020SA) ，取得依前述規格之熱失重曲線。茲將所取得的熱失重曲線中，距基線之重量確認失重1%的溫度作為本實施例之失重開始溫度。重複上述操作3次，算出所得失重開始溫度之平均值，設為熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)的失重開始溫度。其後，將由失重開始溫度減去50℃的溫度視為熱塑性樹脂(A、B)之實用上的使用上限溫度TA2、TB2(℃)。
(3)夾芯積層體之強化纖維的比例Vf
測定夾芯積層體的質量Ws後，對該夾芯積層體在空氣中、500℃下加熱30分鐘將熱塑性樹脂成分燒除，並測定剩餘之強化纖維的質量Wf，依下式算出。
‧Vf(體積%)=(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×100
ρf：強化纖維的密度(g/cm3)
ρr：熱塑性樹脂的密度(g/cm3)
(4)夾芯積層體或夾芯構造體之界面層處的凹凸形狀(Ry、Rz)
自夾芯積層體或夾芯構造體切出寬25mm之小片，予以包埋於環氧樹脂後，將薄片厚度方向之垂直剖面研磨成觀察面而製成試料。將該試料以雷射顯微鏡(KEYENCE(股)製；VK-9510)放大200倍，對隨意選定之10處(彼此之視野未重複)進行拍攝。自所攝得之影像，藉由樹脂之對比確認熱塑性樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)所形成的界面層。若對比不夠明顯時，利用影像處理使濃淡更明確。即便如此仍不易確認時，則對含浸於夾芯積層體或夾芯構造體而成的熱塑性樹脂中，僅使TA1及TB1 任一者較低之熱塑性樹脂熔融或軟化的夾芯積層體或夾芯構造體所製作的試料，再度進行拍攝，確認其界面層。對上述所拍攝之10個視野，分別測定各視野中的凹凸界面當中凹陷最大之凹部與突出最大之凸部的垂直落差dmax、凹陷最小之凹部與突出最小之凸部的垂直落差dmin。以根據此等各視野之10點dmax中的最大值作為界面層之凹凸形狀的最大高度Ry(μm)。又，由上述所得之dmax及dmin，依下式算出界面層之凹凸形狀的平均粗糙度Rz：‧Rz(μm)=Σ(dimax+dimin)/2n
dimax：各視野之最大垂直落差(i=1、2、…、10)(μm)
dimin：各視野之最小垂直落差(i=1、2、…、10)(μm)
n：測定視野數
(5)夾芯積層體或夾芯構造體之強化纖維的面外角度θz
自夾芯積層體或夾芯構造體切出寬25mm之小片，予以包埋於環氧樹脂後，將薄片厚度方向之垂直剖面研磨成觀察面而製成試料。將前述試料以雷射顯微鏡(KEYENCE(股)製；VK-9510)放大400倍，進行纖維剖面形狀之觀察。將觀察影像在廣用影像解析軟體上展開，利用寫入軟體中的程式擷取觀察影像中可見到的每個纖維剖面，設立與該纖維剖面內切的橢圓，擬似纖維剖面之形狀(以下稱為纖維橢圓)。進而，對以纖維橢圓之長軸長度α/短軸長度β表示之長軸/短軸比為20以上的纖維橢圓，求出X軸方向與纖維橢圓之長軸方向所夾的角度。 對擷取自夾芯積層體或夾芯構造體之相異部位的觀察試料重複上述操作，以此對共計600根強化纖維測定面外角度，求出其平均值作為面外角度θz。
(6)夾芯積層體之界面層的接合狀態
對夾芯積層體，以JIS K6850(1999)所規定的「黏著劑-剛性被黏著材料之拉伸剪切黏著強度試驗法」為參考，以剪切負載損壞界面層，並藉由觀察其損壞情形，來進行夾芯積層體之表面形成層與芯部形成層的接合狀態評定。本試驗之試片係切出自實施例中所得之夾芯積層體而使用。將試片示於第5圖。試片25其形狀係呈在長度l之不同位置處插入有自試片兩表面到達表面形成層之厚度h且寬度為w的缺口26，在距前述表面形成層之中央部長度b(6.25mm)的位置形成有表面形成層與芯部形成層的接合部。準備5條前述試片，以萬能試驗機(INSTRON公司製；萬能試驗機4201型)朝拉伸方向加載而施加剪切負載，將試片予以損壞。接著，以目視觀察損壞之試片中遭損壞之一側的面作為接合部的接合狀態評定。
接合狀態評定係對表面形成層與芯部形成層之接合度按良窳順序如下加以分類。本評定中，就凝聚損壞及芯部形成層損壞程度而言，表面形成層與芯部形成層的接合狀態經判斷為良好。
‧凝聚損壞：表面形成層與芯部形成層之界面附近處遭損壞，且在表面形成層及芯部形成層任一者之表層附著有構成另一層之成分的狀態。
‧芯部形成層損壞：僅有芯部形成層遭損壞的狀態。
‧整體損壞：表面形成層與芯部形成層一併遭損壞的狀態。
‧界面層損壞：表面形成層與芯部形成層之界面附近處遭損壞，且在表面形成層及芯部形成層任一者之表層未附著有構成另一層之成分而發生剝離的狀態。
(7)夾芯構造體之界面層的接合狀態
對夾芯構造體，與(6)夾芯積層體之界面層的接合狀態同樣地藉由觀察其損壞情形，來進行夾芯積層體之表層與芯層的接合狀態評定。
接合狀態評定係對表層與芯層之接合度按良窳順序如下加以分類。本評定中，就芯層損壞程度而言，表層與芯層的接合狀態經判斷為良好。
‧芯層損壞：芯層之中央附近處遭損壞的狀態。
‧表層損壞：僅有表層遭損壞的狀態。
‧整體損壞：表層與芯層一併遭損壞的狀態。
(8)一體化成形品之接合部的剪切強度τ2
對一體化成形品，以JIS K6850(1999)所規定的「黏著劑-剛性被黏著材料之拉伸剪切黏著強度試驗法」為參考，進行一體化成形品之接合部之剪切強度τ2的評定。本試驗之試片係切出自實施例中所得之一體化成形品的平面部分而使用。將試片示於第9圖。試片37係形狀呈在長度l之不同位置處插入有自試片各表面到達第1構件之厚度h1且寬度為w的缺口38及到達第2構件之厚度h2且寬度為w的缺口39者，在距前述表面形成層之中央部長度b(6.25mm)的位置形成有第1構件與第2構件的接合部。準 備5條前述試片，以萬能試驗機(INSTRON公司製；萬能試驗機4201型)進行拉伸試驗。以依試驗所得之所有數據(n=5)的平均值作為一體化成形品之接合部的剪切強度τ2(MPa)。
[強化纖維I]
由以聚丙烯腈為主成分的聚合物進行紡絲、燒成處理，得到總絲支數12000根的連續碳纖維。進而對該連續碳纖維實施電解表面處理，於120℃之加熱空氣中加以乾燥而得到強化纖維I。該碳纖維之特性如下所示：
密度：1.80g/cm3
單纖維徑：7μm
拉伸強度：4.9GPa
拉伸彈性模數：230GPa
[PP薄片]
使用包含90質量%之未改質聚丙烯樹脂(PRIME POLYMER(股)製；「Prime Polypro」(註冊商標)J707G)、與10質量%之酸改質聚丙烯樹脂(三井化學(股)製；「Admer」(註冊商標)QB510)的母料，製成基重100g/m2的薄片。將所得薄片之特性示於表1。
[PA6薄片]
製成包含聚醯胺6樹脂(TORAY(股)製「AMILAN」(註冊商標)CM1021T)之基重124g/m2的樹脂薄片。將所得薄片之特性示於表1。
[PA66薄片]
製成包含尼龍66樹脂(TORAY(股)製「AMILAN」( 註冊商標)CM3006)之基重126g/m2的樹脂薄片。將所得薄片之特性示於表1。
[PC薄片]
製成包含聚碳酸酯樹脂(三菱Engineering-Plastics(股)製「Iupilon」(註冊商標)H-4000)之基重132g/m2的樹脂薄片。將所得薄片之特性示於表1。
[PPS薄片]
製成包含聚苯硫樹脂(TORAY(股)製「TORELINA」(註冊商標)M2888)之基重67g/m2的樹脂不織布。將所得薄片之特性示於表1。
[PPE薄片]
製成包含改質聚苯醚樹脂(SABIC(股)製「NORYL」(註冊商標)PPX7110)之基重100g/m2的薄片。將所得薄片之特性示於表1。
[5mm墊片]
將強化纖維I切成長5mm，得到短強化纖維。將短強化纖維投入開棉機，得到幾乎不存在原始粗度之強化纖維束的棉狀強化纖維集合體。將該強化纖維集合體投入至具有直徑600mm缸筒的梳理裝置，形成包含強化纖維的片狀網。此時缸筒的旋轉數為320rpm、集棉滾筒(doffer)的速度為13m/分鐘。將該網片疊合而得到強化纖維墊片(5mm墊片)。將所得強化纖維墊片之特性示於表2。
[3mm墊片]
將強化纖維I以匣式美工刀切割成3mm，得到短強化 纖維。製作40公升包含水與界面活性劑(Nacalai Tesque(股)製；聚氧乙烯月桂基醚(商品名))之濃度0.1重量%的分散媒，並將所述分散媒投入至抄造裝置。抄造裝置係包括：具備附有旋轉葉片之攪拌機的上部抄造槽(容量30公升)及下部貯水槽(容量10公升)，且於抄造槽與貯水槽之間設有多孔支持體。首先，將所述分散媒以攪拌機攪拌至空氣之微小氣泡產生。其後，將經調整重量的短強化纖維投入至分散有空氣之微小氣泡的分散媒中並予以攪拌，使其成為所欲之基重，由此得到分散有強化纖維的漿液。接著，自貯水層吸取漿液，經由多孔支持體進行除水而作成強化纖維抄造體。對前述抄造體以熱風乾燥機，在150℃、2小時的條件下加以乾燥，得到強化纖維墊片(3mm墊片)。將所得強化纖維墊片之特性示於表2。
[6mm墊片]
除將強化纖維I以匣式美工刀切割成6mm而得到短強化纖維以外，係以與3mm墊片同樣的方式，製得強化纖維墊片(6mm墊片)。將所得強化纖維墊片之特性示於表2。
[12mm墊片]
除將強化纖維I以匣式美工刀切割成12mm而得到短強化纖維以外，係以與3mm墊片同樣的方式，製得強化纖維墊片(12mm墊片)。將所得強化纖維墊片之特性示於表2。
[25mm墊片]
將強化纖維I以匣式美工刀切割成25mm，得到短強 化纖維。使所得短強化纖維自80cm高度自由落下，得到短碳纖維隨機地分布的強化纖維墊片(25mm墊片)。將所得強化纖維墊片之特性示於表2。
[UD基材]
將實施過開纖加工的強化纖維I平行拉齊，以1.4根/cm之密度朝單方向排列，形成使用片狀之強化纖維群的單方向性薄片，得到強化纖維墊片(UD基材)。將所得UD基材之特性示於表2。
[UD預浸體]
將實施過開纖加工的強化纖維I平行拉齊，以1.4根/cm之密度朝單方向排列，形成片狀之強化纖維群。將輔助纖維(共聚聚醯胺纖維；熔點140℃)，以3根/cm之密度，朝與前述強化纖維群正交之方向配置，並以遠紅外線加熱器加熱，而形成保持片狀之單方向性薄片。以脫模紙夾持前述單方向性薄片，一面施予1MPa之面壓一面使其以1m/分鐘之速度通過加熱至180℃的雙帶壓機，將前述輔助纖維完全熔融，而得到填充有強化纖維群的UD預浸體。
[織物基材]
將強化纖維I平行拉齊，以1.2根/cm之密度朝單方向排列，形成片狀之強化纖維群。將強化纖維I以1.2根/cm之密度，朝與前述強化纖維群正交之方向配置，使強化纖維彼此交錯，再利用織機形成平織組織之二方向性織物基材，而得到強化纖維墊片(織物基材)。將所得織物基材之特性示於表2。
[PA複合物]
將強化纖維I與用於製作PA6薄片的母料，利用雙軸擠製機(日本製鋼所(股)製；TEX-30α)予以複合化，製成纖維含量30重量%之射出成形用丸粒(PA複合物)。
[GMT]
對玻璃纖維強化聚丙烯樹脂成形材料(GMT)(Quadrant公司製；「UNISHEET」(註冊商標)P4038-BK31)以與實施例1同樣的方法進行成形，得到形成為1.6mm之厚度的強化纖維墊片(GMT)。
(實施例1)
將作為強化纖維墊片之5mm墊片、作為熱塑性樹脂(A)之PA6薄片、作為熱塑性樹脂(B)之PP薄片，以[熱塑性樹脂(A)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(A)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(A)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(A)]之順序配置，製成積層前驅物。其次，經由以下壓力成形條件(I)~(III)得到夾芯積層體：(I)將前述積層前驅物配置於預熱至230℃的壓力成形用模穴內並將模具閉合；(II)接著，保持120秒後，施予3MPa之壓力並進一步保持60秒；(III)打開模穴並取出夾芯積層體。
將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例2)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例3)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA6薄片作為熱塑性樹脂(B)，並予以配置於預熱至250℃的壓力成形用模穴以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例4)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PPS薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(B)，並予以配置於預熱至285℃的壓力成形用模穴以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例5)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PPS薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PC薄片作為熱塑性樹脂(B)以外，係以與實施例4同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例6)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PPE薄片作為熱塑性樹脂(A)以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例7)
除使用3mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例8)
除使用12mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例9)
除使用25mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例10)
作為表面形成層所使用的強化纖維墊片係使用UD基材。就UD基材而言，係將強化纖維的連續方向規定為0°、與0°呈正交的方向規定為90°。芯部形成層所使用的強化纖維墊片係使用5mm墊片。熱塑性樹脂(A)係使用PA6薄片、熱塑性樹脂(B)使用PP薄片。將此等以[熱塑性樹脂(A)/UD基材(0°)/熱塑性樹脂(A)/UD基材(90°)/熱塑性樹脂(B)/5mm墊片/熱塑性樹脂(B)/5mm墊片/5mm墊片/熱塑性樹脂(B)/5mm墊片/熱塑性樹脂(B)/UD基材(90°)/熱塑性樹脂(A)/UD基材(0°)/熱塑性樹脂(A)]之順序配置，製成積層前驅物，除此之外係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(實施例11)
表面形成層所使用的強化纖維墊片係使用織物基材 。芯部形成層所使用的強化纖維墊片係使用5mm墊片。熱塑性樹脂(A)係使用PA6薄片、熱塑性樹脂(B)使用PP薄片。將此等以[熱塑性樹脂(A)/熱塑性樹脂(A)/織物基材/熱塑性樹脂(B)/5mm墊片/熱塑性樹脂(B)/5mm墊片/熱塑性樹脂(B)/熱塑性樹脂(B)/織物基材/熱塑性樹脂(A)/熱塑性樹脂(A)]之順序配置，製成積層前驅物，除此之外係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-1。
(比較例1)
除使用PP薄片作為熱塑性樹脂(A)以外，係以與實施例1同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-2。
(比較例2)
除使用PP薄片作為熱塑性樹脂(A)以外，係以與實施例2同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-2。
(比較例3)
除使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)以外，係以與實施例3同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-2。
(比較例4)
除使用PP薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA6薄片作為熱塑性樹脂(B)以外，係以與實施例2同樣的方式得到夾芯積層體。將所得夾芯積層體之特性示於表3-2。
(實施例12)
以5mm墊片作為強化纖維墊片、以PA6薄片作為熱塑性樹脂(A)、以PP薄片作為熱塑性樹脂(B)，並以[熱塑性樹脂(A)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(A)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(B)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(A)/強化纖維墊片/熱塑性樹脂(A)]之順序配置，製成積層前驅物。其次，經由以下(I)、(II)之壓力成形條件得到夾芯積層體：(I)將前述積層前驅物配置於預熱至230℃的壓力成形用模穴內並將模具閉合；(II)接著，保持120秒後，施予3MPa之壓力並進一步保持60秒。
其次，再經由以下壓力成形方法(III)~(V)得到夾芯構造體：(III)上述(II)之後，打開模穴，對其末端插入金屬間隔件，將製得夾芯構造體時之膨脹倍率調整為3倍；(IV)其後，再度將模穴締合，在保持壓力的狀態下使模穴溫度冷卻至50℃；(V)打開模穴並取出夾芯構造體。
就所得夾芯構造體(第6圖之29)，由剖面觀察，係以表層27與芯層28所構成，且芯層28的內部確認有以強化纖維為柱狀之支持體的空隙30。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例13)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實 施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例14)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA6薄片作為熱塑性樹脂(B)，並將積層前驅物配置於預熱至250℃的壓力成形用模穴以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例15)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PPS薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(B)，並將積層前驅物配置於預熱至285℃的壓力成形用模穴以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例16)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PPS薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PC薄片作為熱塑性樹脂(B)以外，係以與實施例15同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例17)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片、使用PPE薄片作為熱塑性樹脂(A)以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例18)
除使用3mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實 施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例19)
除使用12mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例20)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片，並將製得夾芯構造體時之膨脹倍率利用金屬間隔件調整為1.5倍以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例21)
除使用6mm墊片作為強化纖維墊片，並將製得夾芯構造體時之膨脹倍率利用金屬間隔件調整為10倍以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例22)
使用實施例10中製作之積層前驅物，經由實施例12中採用之壓力成形條件(I)~(V)，得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(實施例23)
使用實施例11中製作之積層前驅物，經由實施例12中採用之壓力成形條件(I)~(V)，得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-1。
(比較例5)
除使用PP薄片作為熱塑性樹脂(A)以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-2。
(比較例6)
除使用PP薄片作為熱塑性樹脂(A)以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-2。
(比較例7)
除使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA66薄片作為熱塑性樹脂(B)以外，係以與實施例14同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-2。
(比較例8)
除使用PP薄片作為熱塑性樹脂(A)、使用PA6薄片作為熱塑性樹脂(B)以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-2。
(比較例9)
除使用25mm墊片作為強化纖維墊片以外，係以與實施例12同樣的方式得到夾芯構造體。將所得夾芯構造體之特性示於表4-2。
(實施例24)
自實施例13之夾芯構造體(長300mm×寬300mm)切出長180mm、寬70mm的長方形，以其為第1構件32。另一方面，作為第2構件33係使用PA複合物。其次，將上述所製造的第1構件，以夾芯構造體側為接合面的方式嵌入至射出成形用模具，並使用PA複合物，射出成形第2構 件，得到如第7圖所示之一體化成形品31。此時，射出成形機之缸體溫度為280℃、模具溫度為60℃。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(實施例25)
除以實施例19之夾芯構造體為第1構件以外，係以與實施例24同樣的方式得到如第7圖所示之一體化成形品31。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(實施例26)
除以實施例22之夾芯構造體為第1構件以外，係以與實施例24同樣的方式得到如第7圖所示之一體化成形品31。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(實施例27)
除以實施例23之夾芯構造體為第1構件以外，係以與實施例24同樣的方式得到如第7圖所示之一體化成形品31。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(比較例10)
除以比較例6之夾芯構造體為第1構件以外，係以與實施例24同樣的方式得到如第7圖所示之一體化成形品31。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(比較例11)
除以比較例8之夾芯構造體為第1構件以外，係以與實施例24同樣的方式得到如第7圖所示之一體化成形品31。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(比較例12)
除以比較例9之夾芯構造體為第1構件以外，係以與 實施例24同樣的方式得到如第7圖所示之一體化成形品31。將所得一體化成形品之特性示於表5。
(實施例28)
自實施例13之夾芯構造體(長300mm×寬300mm)切出長250mm、寬160mm的長方形，以其為第1構件35。另一方面，作為第2構件36，係將UD預浸體配置於保持在180℃的熱盤加熱型預熱裝置，一面施予0.1MPa之壓力一面預熱1分鐘。其次，將第1構件以PP薄片側為上面的方式配置於預熱至120℃的壓力成形用模具內，於其上重疊配置經預熱之UD預浸體並將模具閉合，在施予15MPa之壓力的狀態下保持120秒，而利用壓力成形接合第2構件，得到如第8圖所示之一體化成形品34。將所得一體化成形品之特性示於表6。
(實施例29)
除使用實施例22之夾芯構造體作為第1構件、以GMT為第2構件，並將GMT之預熱配置於保持在200℃的熱板加熱型預熱裝置，一面施予0.1MPa之壓力一面預熱1分鐘以外，係以與實施例28同樣的方式得到如第8圖所示之一體化成形品34。將所得一體化成形品之特性示於表6。
(實施例30)
除使用實施例23之夾芯構造體作為第1構件、以UD預浸體為第2構件以外，係以與實施例28同樣的方式得到如第8圖所示之一體化成形品34。將所得一體化成形品之特性示於表6。
由於實施例1~8均以單絲狀且隨機地分散的強化纖維墊片為基礎，因此，可促進空隙部對種類相異之熱塑性樹脂之複雜的含浸，同時亦由於表面形成層與芯部形成層所使用的熱塑性樹脂(A)與熱塑性樹脂(B)之熔點的差屬適當，因此，可獲得使界面層之最大高度Ry、平均粗糙度Rz成長至充分大小的夾芯積層體。更且，藉由進行夾芯積層體的剖面觀察，在表面形成層與芯部形成層之界面層，可觀察到源自於強化纖維墊片之單纖維的貫穿。又，剪切試驗後之損壞情形亦顯示凝聚損壞，且觀察到接合力為充分，由此表示此等特性屬適當。其中，在使用3mm墊片、6mm墊片、12mm墊片的實施例2~8中，特別形成有理想之界面層，更且，強化纖維之面外角度θz一屬合適形態。在實施例9~11中，雖可得使界面層之最大高度Ry成長至充分大小的夾芯積層體，惟平均粗糙度Rz為非屬充分的狀態。起因於此，實施過剪切試驗後的損壞情形，在芯部形成層雖部分發生損壞，但因未發生與表面形成層之剝離，接合狀態為充分，惟觀察到在夾芯積層體中不均勻的情形。另一方面，在比 較例1~3中，由於表面形成層與芯部形成層係使用同一種熱塑性樹脂，故未能實現作為夾芯積層體之形態。再者，在比較例4中，由於比起表面形成層所使用的熱塑性樹脂(A)，芯部形成層所使用的熱塑性樹脂(B)可使用溫度較高，因此，起因於不易控制最大高度Ry、平均粗糙度Rz，觀察剪切試驗後之損壞情形的結果，在表面形成層與芯部形成層之接合界面層遭損壞，可看出接合狀態不充分之情形。
此外，就實施例12~21，表面形成層與芯部形成層之界面層的接合狀態係觀察到與實施例1~8同樣的界面層之特徵，因此，表層與芯層強固地接合，其效果在變更膨脹倍率的實施例20及實施例21中亦同。更者，在實施例22、23中由於表層使用連續之強化纖維，因此可獲得除有上述實施例12~21之特徵外，剛性感亦優良的夾芯構造體。又，在進行過嵌入成形的實施例24~27及進行過壓力成形的實施例28~30中，如比較例9，相較於使用幾乎不具空隙之構造體的比較例12，由於具有空隙而能夠獲得具有充分輕量性的一體化成形品。其原因在於，在與第2構件之邊界面，由於夾芯構造體之源自於連續發泡構造的微細空隙中含浸有源自於第2構件的熱塑性樹脂，可獲得強固地接合的一體化成形品之故。再者，在實施例29、30中，由於表層使用連續之強化纖維，因此成為剛性感優良的一體化成形品。
另一方面，如比較例5~7，在使用同一種熱塑性樹脂的夾芯構造體中，未能實現僅使芯部形成層發 泡而不易控制膨脹倍率。再者，在使用比較例6、8、9之構造體的比較例10~12中，與第2構件之接合性差，且成形品之表面可見大量源自於發泡構造的凹凸，表面外觀差。特別是，就比較例10，雖勉強可獲得一體化成形品，但施以少許負載接合部即發生剝離，終究不及可耐實用之水準。更者，如比較例8，在使用表層之熔點低於芯層的熱塑性樹脂的構造體中由於可使用溫度小於TB1，致熱塑性樹脂(B)未充分熔融，未能以充分大小形成界面層之最大高度Ry、平均粗糙度Rz，僅能獲得接合狀態不充分的構造體。
[產業上之可利用性]
根據本發明，由於在使用相異樹脂的表面形成層與芯部形成層、使用相異樹脂的表層與芯層之接合界面處具有強固的接合，應用之熱塑性樹脂之組合無特殊限制，可得夾芯積層體及夾芯構造體。又，若將此等加以使用，則可容易地形成與其他構件接合的一體化成形品。因此，本發明夾芯構造體及一體化成形品可適用於自動車內外裝、電氣‧電子機器框體、自行車、運動用品用構造材料、航空機內裝材料、輸送用箱體、等的廣泛用途。

Claims (17)

  1. 一種夾芯積層體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表面形成層及芯部形成層而成的夾芯積層體，其中至少芯部形成層所使用的片狀中間基材具有加熱膨脹性，構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域及構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域具有重疊5℃以上之溫度範圍，且熱塑性樹脂(A)在熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域之下限具有不會熔融的溫度區域，而且熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)係選自包含聚烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、PPS系樹脂、聚醚酮系樹脂、改質聚苯醚系樹脂之群組中的組合。
  2. 一種夾芯積層體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂(B)的片狀中間基材用於芯部形成層、將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂(A)的片狀中間基材用於表面形成層而成的夾芯積層體，其中至少芯部形成層所使用的片狀中間基材具有加熱膨脹性，構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)的可使用溫度區域及構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域具有重疊5℃以上之溫度範圍，且熱塑性樹脂(A)在熱塑性樹脂(B)的可使用溫度區域之下限具有不會熔融的溫度區域，而且熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)係選自包含聚烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、PPS系樹脂、聚醚酮系樹脂、改質聚苯醚系樹脂之群組中的組合。
  3. 如請求項1或2之夾芯積層體，其中墊片所含有之強化纖維係貫穿構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)與構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)所形成的界面層而成。
  4. 如請求項1或2之夾芯積層體，其中構成表面形成層之熱塑性樹脂(A)與構成芯部形成層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成。
  5. 如請求項1或2之夾芯積層體，其中，該墊片中，不連續性強化纖維係呈略單絲狀地分散而成。
  6. 如請求項1或2之夾芯積層體，其中，該墊片中，不連續性強化纖維係以單絲狀且隨機地分散而成。
  7. 如請求項3之夾芯積層體，其中該界面層之強化纖維的面外角度θz為5°以上。
  8. 如請求項1或2之夾芯積層體，其中構成墊片之強化纖維為碳纖維。
  9. 一種夾芯構造體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層及芯層而成的夾芯構造體，其中構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙，而且熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)係選自包含聚烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、PPS系樹脂、聚醚酮系樹脂、改質聚苯醚系樹脂之群組中的組合。
  10. 一種夾芯構造體，其係將包含強化纖維之墊片中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於芯層、將連續之強化纖維中含浸有熱塑性樹脂的片狀中間基材用於表層而成的夾芯積層體，其中構成表層之熱塑性樹脂(A)與構成芯層之熱塑性樹脂(B)係具有最大高度Ry為50μm以上、平均粗糙度Rz為30μm以上的凹凸形狀地形成界面層而成，且前述芯層係形成以下構造而成：以經熱塑性樹脂(B)被覆的強化纖維為支持體而構成，並具有連續之空隙，而且熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)係選自包含聚烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、PPS系樹脂、聚醚酮系樹脂、改質聚苯醚系樹脂之群組中的組合。
  11. 一種夾芯構造體之製造方法，其係對如請求項1至8中任一項之夾芯積層體加熱，以使芯部形成層以既定膨脹倍率膨脹。
  12. 如請求項11之夾芯構造體之製造方法，其中膨脹倍率為1.5~10倍。
  13. 一種夾芯構造體之製造方法，其係製造如請求項9或10之夾芯構造體之方法，至少具有以下步驟[1]及[2]：步驟[1]：在加熱至使熱塑性樹脂(A)及熱塑性樹脂(B)分別熔融或軟化之溫度以上的狀態下施予壓力，使熱塑性樹脂(A)含浸於包含強化纖維之墊片或連續之強化纖維而作成表面形成層，並使熱塑性樹脂(B)含浸於包含強化纖維之墊片而作成芯部形成層之步驟；步驟[2]：其次，在對表面形成層及芯部形成層加熱的狀態下進行厚度調整，藉以使芯部形成層膨脹之步驟。
  14. 一種一體化成形品，其係將包含如請求項9或10之夾芯構造體、或以如請求項11至13中任一項之製造方法所製造的夾芯構造體的第1構件、與包含其他成形體的第2構件接合而成。
  15. 如請求項14之一體化成形品，其係作為從汽車內外裝、電氣‧電子機器框體、自行車、運動用品用構造材、航空機內裝材及輸送用箱體之群組中選出的安裝構件使用。
  16. 一種一體化成形品之製造方法，其係製造如請求項14或15之一體化成形品之方法，其中第2構件為藉射出成形所得之成形體，係將第2構件藉嵌入射出成形或外插射出成形接合於第1構件。
  17. 一種一體化成形品之製造方法，其係製造如請求項14或15之一體化成形品之方法，其中第2構件為藉壓力成形所得之成形體，係將第2構件藉壓力成形接合於第1構件。
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