TWI701135B - 車輛用車身底罩及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種如下的車輛用車身底罩，即，上述車輛用車身底罩包括：中心層；以及覆蓋層，配置於上述中心層的兩面，上述中心層包括：第一纖維狀粒子；第二纖維狀粒子；以及黏著材料，用於使上述第一纖維狀粒子和上述第二纖維狀粒子黏著，上述第一纖維狀粒子與上述第二纖維狀粒子藉助上述黏著材料相黏著，形成包括氣孔的不規則的網狀結構，上述第一纖維狀粒子為無機纖維或有機纖維，上述第二纖維狀粒子包含第一熱塑性樹脂，上述黏著材料包含第二熱塑性樹脂，上述第一熱塑性樹脂的熔點高於上述第二熱塑性樹脂的熔點。
Description
本發明涉及車輛用車身底罩及其製造方法。
車輛用車身底罩具有在外部衝擊下保護車身、削減雜訊以及通過使空氣在車輛行駛過程中順暢流動來提高燃油經濟性的效果。因此，由於在高燃油經濟性或安靜性等當前對車輛優先考慮的特性方面呈現出優秀的效果，因而不僅用於商用車輛，還延伸到轎車。最初的車輛用車身底罩以保護車身為主要目的來由鋼製造，但由於發生腐蝕以及重量重的缺點，因而逐漸被熱塑性塑膠注塑品代替。但是，相對於普通車輛用車身底罩所需的強度，由於熱塑性塑膠呈現非常低的物性，因而近來大多使用熱塑性樹脂與玻璃纖維等強化纖維相配合的複合材料。但是，由於這種強化纖維複合材料由無氣孔率的高密度材料構成，因而呈現出重量相對大、無法有效阻斷在沙路或石路等地面部所產生的衝擊音的缺點。
以往的強化纖維複合材料的製造方式為主要將強化纖維混合到熱塑性樹脂後通過擠壓或模壓工序成型的方式。最近，為了提高強度和生產率，通過如下方式製造複合材料，即，使用乾式針刺工序或濕式造紙工序來優先製造包含強化纖維的墊形態的原材料，之後使樹脂浸漬於墊。
發明所欲解決之問題
本發明的一實例提供可體現機械強度及輕量化的車輛用車身底罩。
本發明的另一實例提供上述車輛用車身底罩的製造方法。
解決問題之技術手段
在本發明的一實例中，提供如下的車輛用車身底罩，上述車輛用車身底罩包括：中心層；以及覆蓋層，配置於上述中心層的兩面，上述中心層包括：第一纖維狀粒子；第二纖維狀粒子；以及黏著材料，用於使上述第一纖維狀粒子和上述第二纖維狀粒子黏著，上述第一纖維狀粒子與上述第二纖維狀粒子藉助上述黏著材料相黏著，形成包括氣孔的不規則的網狀結構，上述第一纖維狀粒子為無機纖維或有機纖維，上述第二纖維狀粒子包含第一熱塑性樹脂，上述黏著材料包含第二熱塑性樹脂，上述第一熱塑性樹脂的熔點高於上述第二熱塑性樹脂的熔點。
在本發明的另一實例中，提供如下的車輛用車身底罩的製造方法，上述車輛用車身底罩的製造方法包括：使強化纖維及二元聚合物纖維分散於酸溶液來準備漿料溶液的步驟；通過濕式造紙工序由上述漿料溶液形成網的步驟；對所形成的上述網進行熱處理及乾燥來製造複合材料片的步驟；疊加至少2張上述複合材料片之後進行衝壓成型來製造複合材料預成型板的步驟；使覆蓋層層疊於上述複合材料預成型板的兩面的步驟；對在兩面層疊有覆蓋層的上述複合材料預成型板進行加熱來使上述複合材料預成型板膨脹的步驟；以及對膨脹且在兩面層疊有覆蓋層的上述複合材料預成型板進行模壓來製造鑄模成型的車輛用車身底罩的步驟，上述強化纖維為無機纖維或有機纖維，上述二元聚合物纖維包括芯(core)部和鞘(sheath)部，上述芯部包含第一熱塑性樹脂，上述鞘部包含第二熱塑性樹脂，上述第一熱塑性樹脂的熔點高於上述第二熱塑性樹脂的熔點。
對照先前技術之功效
上述車輛用車身底罩既可體現拉伸、彎曲及衝擊強度等高機械強度，又可體現輕量性，並且，可具有優秀的隔音性能。
以下，對本發明的實例進行詳細的說明。但，這僅作為例示來提出，本發明並不局限於此，本發明僅由後述的申請專利範圍來定義。
在本發明的一實例中，提供如下車輛用車身底罩，上述車輛用車身底罩包括：中心層；以及覆蓋層，配置於上述中心層的兩面，上述中心層包括：第一纖維狀粒子；第二纖維狀粒子；以及黏著材料，用於使上述第一纖維狀粒子和上述第二纖維狀粒子黏著，上述第一纖維狀粒子與上述第二纖維狀粒子藉助上述黏著材料相黏著，形成包括氣孔的不規則的網狀結構，上述第一纖維狀粒子為無機纖維或有機纖維，上述第二纖維狀粒子包含第一熱塑性樹脂，上述黏著材料包含第二熱塑性樹脂，上述第一熱塑性樹脂的熔點高於上述第二熱塑性樹脂的熔點。
圖1為本發明一實例的車輛用車身底罩100的剖視圖。
在上述中心層10中，上述第一纖維狀粒子及上述第二纖維狀粒子形成上述黏著材料成分塗敷於上述第一纖維狀粒子及上述第二纖維狀粒子的一部分或整體的狀態。即，上述第一纖維狀粒子及上述第二纖維狀粒子在各個粒子表面形成由上述黏著材料形成的塗敷部。
在上述中心層10中，可通過使上述第一纖維狀粒子及上述第二纖維狀粒子的各個塗敷部熔敷，使上述第一纖維狀粒子及上述第二纖維狀粒子不規則地黏著。以如上所述的方式黏著的第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子可形成包括氣孔的不規則的網狀結構。
配置於上述中心層10的兩面的覆蓋層30、40互相層疊。上述覆蓋層30，40中的一個固定於車身，另一個以朝向下部地面的方式適用於車輛。
上述覆蓋層30、40可藉助黏結層附著於上述中心層10。即，上述車輛用車身底罩還可在上述覆蓋層30、40與上述中心層10之間包括用於使上述覆蓋層30、40和上述中心層10相黏結的黏結層50。
圖2為本發明再一實例的車輛用車身底罩中的中心層的簡要示意圖。在圖2中，中心層10可由包含第一纖維狀粒子1、第二纖維狀粒子2及黏著材料3的多孔性纖維強化複合材料形成。
由於用於形成上述中心層的多孔性纖維強化複合材料為既可體現拉伸、彎曲及衝擊強度等高機械強度又因密度低而可實現輕量化的材料，因而可有效應用於需具有這種特性的車輛用車身底罩。並且，包括由上述多孔性纖維強化複合材料形成的中心層的上述車輛用底蓋可滿足優秀的隔音性能條件，並具有優秀的成型性。
上述多孔性纖維強化複合材料提高上述車輛用車身底罩的彎曲部的成型性，即，提高形狀性。
車輛用車身底罩被製造成與車身底部的多個部件相對應的多種形狀，並包括多個彎曲部。尤其，與具有通過深衝壓工序而成的安裝部分的車身相對應，用於固定車身底罩的部位的車身底罩的成型性及強度最終對使用車身底罩的車輛的品質產生很大影響。由於上述多孔性纖維強化複合材料的成型性及強度優秀，因而彎曲部的成型性或形狀性優秀，從而非常適用於包括多個彎曲部的車輛用車身底罩。
並且，當使這種部分成型時，原材料的延伸率非常重要。例如，通常要求100％以上的延伸率。在使用延伸率不合適的車身底罩的車輛產品中，若日後發生衝壓部位的破損，則車身底罩從車身分離，從而可能會產生不利影響。在上述多孔性纖維強化複合材料中，由於在使上述車身底罩成型之後，作為除第一纖維狀粒子之外的強化纖維，在原材料的內部還存在包含延伸率相對高的熱塑性樹脂的第二纖維狀粒子，因而有利於使嚴重彎曲的部分成型。
由上述多孔性纖維強化複合材料形成的上述中心層可通過後述的用於製造車輛用車身底罩的方法形成，在包含由此製造的上述中心層的上述多孔性纖維強化複合材料中，第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子得到均勻的分散。
若上述第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子均勻地分散於樹脂中，則纖維與樹脂之間的結合力增加，從而提高多孔性纖維強化複合材料的強度。
基於如上所述的分散性與強度之間的相關關係，上述中心層的上述多孔性纖維強化複合材料通過提高第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子(為了方便，還稱作“多個纖維狀粒子”)的分散性，獲得提高強度的效果。
對於包含在由上述多孔性纖維強化複合材料形成的上述中心層的多個纖維狀粒子，作為確認其分散性是否得到提高的方法，例如，存在用色度計來評價上述多孔性纖維強化複合材料的剖面的方法。由於上述多個纖維狀粒子的分散性越優秀，則凝集的部分越少，因而更加均勻地呈現出白色，相反，在上述多個纖維狀粒子的分散性下降的情況下，由於上述多個纖維狀粒子之間凝集並導致重疊的部分增多，因而這種部分將呈現出更深的顏色。可利用色度計對這種差異進行評價。
對於包含在由上述多孔性纖維強化複合材料形成的上述中心層的多個纖維狀粒子，作為確認其分散性是否得到提高的間接性方法，存在對強度進行的方法。若上述多個纖維狀粒子的分散性得到提高，則最終使上述中心層的上述多孔性纖維強化複合材料的強度得到提高，因而在使包含在上述中心層的上述多孔性纖維強化複合材料的第一纖維狀粒子、第二纖維狀粒子及黏著材料的種類及含量等其他條件相同的情況下，僅使多個纖維狀粒子的分散性不同，例如，可在通過不同的製造方法製作多孔性纖維強化複合材料之後對強度進行比較。
隨著第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子的分散性變得優秀，如上所述，上述中心層的上述多孔性纖維強化複合材料可體現更加優秀的機械強度，由此，可實現輕量化。
為了形成上述中心層的多孔性纖維強化複合材料，在通過後述的製造車輛用車身底罩的方法製造的複合材料片可由上述第一纖維狀粒子及上述第二纖維狀粒子具有單方向取向性的片製造。上述中心層可由多張這種複合材料片層疊而成。以使取向性相同的方式疊加具有取向性的複合材料片來製造上述中心層。像這樣，若向上述中心層的多孔性纖維強化複合材料賦予單方向的取向性，則上述中心層沿著上述取向性的方向具有高機械物性。以賦予單方向取向性的方式製造的中心層可承受特定方向的較大壓力。因此，上述車輛用車身底罩可使用以需要承受特定方向的較大壓力為用途來被賦予單方向取向性的中心層。
上述中心層的多孔性纖維強化複合材料包含第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子等兩種強化纖維。上述中心層的多孔性纖維強化複合材料包含第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子等全部，因而通過調整第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子的種類及含量比來設計成可呈現出優秀的規定特性。
例如，作為第一纖維狀粒子，使用玻璃纖維等拉伸彈性率高的物質，作為第二纖維狀粒子，使用由熱塑性樹脂製作的熱塑性纖維，在使上述中心層的多孔性纖維強化複合材料的強度進一步得到提高的同時，可賦予熱塑性樹脂的彈性。由於組成第二纖維狀粒子的熱塑性樹脂使用熔點比較高的熱塑性樹脂，因而相對於僅存在第一纖維狀粒子的情況，可期待強度進一步提高。並且，由於熱塑性纖維的彈性比第一纖維狀粒子的彈性優秀，因而針對外部衝擊，可有效地削減衝擊能量。
並且，由於包含在上述黏著材料的上述第一熱塑性樹脂的熔點相對低，因而多孔性纖維強化複合材料具有低溫成型特性。
在一實例中，上述中心層的多孔性纖維強化複合材料中的第一纖維狀粒子的含量與第二纖維狀粒子的含量及黏著材料的含量之和的重量之比可以為約20：80至約60：40，具體地，可以為約30：70至約50：50。雖然具有第一纖維狀粒子的含量越高，強度越優秀的傾向，但若達到規定含量水準以上，則提高的程度有可能降低。上述含量範圍既有效地確保基於第一纖維狀粒子含量增加的強度提高效果，同時上述含量範圍也是使第二纖維狀粒子起到效果的適當的含量範圍。
根據後述的車輛用車身底罩的製造方法，第二纖維狀粒子和黏著材料由二元聚合物纖維構成。因此，在後述的車輛用車身底罩的製造方法中，通過以上述範圍調整第一纖維狀粒子和二元聚合物纖維的含量，從而可製造具有上述含量比的中心層。
在另一實例中，相對於100重量份的第二纖維狀粒子，上述中心層的多孔性纖維強化複合材料可包含約50重量份至約250重量份的黏著材料。通過按上述含量比調整第二纖維狀粒子與黏著材料的含量比，從而可在適當地賦予黏著力和彈性的情況下，保持優秀的分散性。
如上所述，在後述的車輛用車身底罩的製造方法中，可通過對二元聚合物纖維的芯(core)部與鞘(sheath)部的含量比進行調整來實現上述第二纖維狀粒子與上述黏著材料的含量比。
上述第一纖維狀粒子可包含選自由玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維、碳納米管、硼纖維、金屬纖維及它們的組合組成的組中的至少一種。作為上述金屬纖維的例，可舉出鎳纖維、鐵纖維、不銹鋼纖維、銅纖維、鋁纖維、銀纖維、金纖維。
具體地，上述第一纖維狀粒子的剖面直徑可以為約5μm至約40μm。粗細達上述範圍的第一纖維狀粒子既可適當地賦予強度，又可確保取向性及分散性。包含粗細達上述範圍的第一纖維狀粒子的上述多孔性纖維強化複合材料的耐外部衝擊力強，當根據後述的上述車輛用車身底罩的製造方法來製造時，若使第一纖維狀粒子分散於水溶液中，則使第一纖維狀粒子在上述水溶液中具有適當的黏合性(Hydroentangle property)，從而可便於形成複合材料片。
上述第一纖維狀粒子的長度可以為約1mm至約50mm。長度達上述範圍的第一纖維狀粒子既可適當地賦予強度，又可確保取向性及分散性，並且，通過適當地賦予多個纖維狀粒子之間的結合力，使上述多孔性纖維強化複合材料具有優秀的強度，同時防止因纖維過長而導致的纖維互相纏繞並凝集使得分散性下降的情況，並適合形成片。
例如，可形成上述第二纖維狀粒子的第一熱塑性樹脂可包含選自由聚酯、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯 (PC)、尼龍(Nylon)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)及它們的組合組成的組中的至少一種。例如，可形成上述第二纖維狀粒子的第一熱塑性樹脂可以為聚丙烯或聚酯。
例如，可形成上述黏著材料的上述第二熱塑性樹脂可包含選自由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯（PE）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、尼龍（Nylon）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乳酸（PLA）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene）及它們的組合組成的組中的至少一種。
如上所述，如同上述例示，當選擇第一熱塑性樹脂及第二熱塑性樹脂時，需要滿足第一熱塑性樹脂的熔點高於第二熱塑性樹脂的熔點的條件。
並且，能夠以使在後述的車輛用車身底罩的製造方法中所使用的二元聚合物纖維的芯部及鞘部材料滿足上述條件的方式分別選擇第一熱塑性樹脂及第二熱塑性樹脂。
具體地，上述第一熱塑性樹脂的熔點可以為約160℃以上。更加具體地，上述第一熱塑性樹脂的熔點可以為約200℃至約400℃。通過使第一熱塑性樹脂的熔點達到上述範圍，達到即使黏著材料在低溫成型過程中被熔融之後也可保持纖維狀。在上述第一熱塑性樹脂的熔點低於160℃的情況下，存在如下憂慮，即，為了保持纖維狀而需使熱成型溫度維持在過低水準，或者因後期的熱穩定性下降而導致包含上述第一熱塑性樹脂的上述多孔性纖維強化複合材料的尺寸變形或聚合物變質等。並且，由於有可能導致第一熱塑性樹脂與第二熱塑性樹脂之間的溫度差異過度減小，因而有可能難以控制成型溫度。
例如，上述第一熱塑性樹脂可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯。
具體地，上述第二熱塑性樹脂的熔點可低於約200℃。上述黏著材料起到對第一纖維狀粒子和第二纖維狀粒子進行捆紮的作用，使得用於形成上述黏著材料的上述第二熱塑性樹脂的熔點低於第一熱塑性樹脂的熔點，因而若選擇熔點比較低的物質，則可在低溫下熔融，從而可確保低溫成型性。例如，上述黏著材料可使用低熔點的聚酯、聚丙烯等。由於低熔點的聚酯在熔點低於普通聚酯的約100℃至約140℃之間的溫度下被熔融，聚丙烯在約160℃的溫度下被熔融，因而可根據所要使用的成型溫度來適當地選擇低熔點的聚酯，具體地，可選擇低熔點的聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯等。
在另一實例中，上述第一熱塑性樹脂的比重高於1。根據後述的車輛用車身底罩的製造方法，在使二元聚合物纖維分散於酸溶液的情況下，需要使用比重高於水的比重1的原材料，這樣才可使分散性得到提高及便於形成網狀結構。因此，上述二元聚合物纖維的芯部可以為聚酯等比重高於1的熱塑性樹脂。
上述第二纖維狀粒子的剖面直徑可以為約5μm至約30μm。粗細達到上述範圍的第二纖維狀粒子既可適當地賦予強度，又可確保取向性及分散性。包含粗細達到上述範圍的第二纖維狀粒子的上述多孔性纖維強化複合材料具有優秀的強度特性，當根據後述的上述車輛用車身底罩的製造方法來製造時，若使第二纖維狀粒子分散於水溶液中，則使第二纖維狀粒子在水溶液中具有適當的黏合性 (Hydroentangle property)，從而可以容易地形成複合材料片。
上述第二纖維狀粒子的長度可以為約1mm至約50mm。長度達到上述範圍的第二纖維狀粒子既可適當地賦予強度，又可確保取向性及分散性，並且，通過適當地賦予多個纖維狀粒子之間的結合力，從而使上述多孔性纖維強化複合材料具有優秀的強度，同時防止因纖維過長而導致的纖維互相纏繞形成繩(rope)狀使得分散性下降的情況，並適合於形成片。
上述中心層的多孔性纖維強化複合材料的氣孔率可以為約30體積百分比至約90體積百分比。如上所述，上述中心層的多孔性纖維強化複合材料形成網狀結構，並形成開放的氣孔。氣孔率達到上述範圍的上述中心層的多孔性纖維強化複合材料可在保持強度的情況下實現輕量化，並且，可具有優秀的吸收隔音性能。
由於具有經過上述中心層的多孔性纖維強化複合材料的開放的氣孔進入的聲波藉助第二纖維狀粒子的纖維的振動來被削減的效果，因而可用作隔音原材料。若上述中心層的多孔性纖維強化複合材料的氣孔率越高、第二纖維狀粒子的含量越高、聲音的波動所經過的長度越長，則能量削減效果越優秀。聲音的波動所經過的長度為，例如，即使在具有相同的氣孔率的情況下，若原材料自身的厚度厚或氣孔的連接性好，則上述聲音的波動所經過的長度變長。上述中心層的多孔性纖維強化複合材料既保持規定程度的氣孔性，又調整第二纖維狀粒子的含量，並且，一同對聲音的波動所經過的長度進行調整，從而可作為具有隔音性能得到提高的原材料來製造。尤其，第二纖維狀粒子相對於硬質的第一纖維狀粒子柔韌，因而第二纖維狀粒子的聲音能量削減效果高，從而有效地作用於提高隔音性能。
如上所述，上述中心層的多孔性纖維強化複合材料可實現輕量化，具體地，上述多孔性纖維強化複合材料的密度可以為約0.1g/cm3
至約1.6g/cm3
。
上述中心層的多孔性纖維強化複合材料能夠以具有符合用途的重量的方式製造，例如，能夠以具有約600g/m2
至約3000g/m2
的重量的方式製造。
上述覆蓋層可使用聚對苯二甲酸乙二酯（PET）化學無紡布、聚丙烯（PP）無紡布、紡黏無紡布、熱黏合無紡布、水刺及針刺無紡布等無紡布。並且，除了無紡布之外，還可使用鋁箔等隔熱表面材料或穿孔片等吸音性能得到加強的表面材料，還可使用它們的組合。
在本發明的另一實例中，提供如下的車輛用車身底罩的製造方法，上述車輛用車身底罩的製造方法包括：使強化纖維及二元聚合物纖維分散於酸溶液來準備漿料溶液的步驟；通過濕式造紙工序由上述漿料溶液形成網的步驟；對所形成的上述網進行熱處理及乾燥來製造複合材料片的步驟；疊加至少2張上述複合材料片之後進行衝壓成型來製造複合材料預成型板的步驟；使覆蓋層層疊於上述複合材料預成型板的兩面的步驟；對在兩面層疊有覆蓋層的上述複合材料預成型板進行加熱來使上述複合材料預成型板膨脹的步驟；以及對膨脹且在兩面層疊有覆蓋層的上述複合材料預成型板進行模壓來製造鑄模成型的車輛用車身底罩的步驟。
可通過上述車輛用車身底罩的製造方法來製造上述多孔性纖維強化複合材料。
通過如上所述的方式製造的鑄模成型而成的上述車輛用車身底罩包括：中心層；以及覆蓋層，配置於上述中心層的兩面。
可通過上述車輛用車身底罩的製造方法來製造上述車輛用車身底罩。
以往，通過利用氣流成網(Air-laid)、乾法成網(Dry-laid)、水刺(Spun-lace)、針刺(Needle-punching)等乾式工序來對強化纖維和熱塑性樹脂進行混合，從而以片或墊形態製造搖粒絨(Fleece)等多孔性複合材料。在通過這種工序製造複合材料的情況下，存在難以使用添加劑、有可能導致分散性下降的問題。相反，上述車輛用車身底罩的製造方法利用濕式造紙工序(Wet-laid)，因而便於使用發泡劑、分散劑及交聯劑等添加劑，並可製成對強度及隔音性能產生重大影響的分散性得到提高的多孔性複合材料。
通過使上述車輛用車身底罩形成多孔性車輛用車身底罩，從而不僅具有減少重量的效果，還因多孔性原材料所具有的通氣性結構而使隔音性能得到提高。
圖3示出上述車輛用車身底罩的製造方法中的用於製造複合材料片的步驟中的對強化纖維4和二元聚合物纖維5施加熱量和壓力來形成多孔性強化纖維複合材料20的過程。
如圖3所示，通過上述車輛用車身底罩的製造方法製造的複合材料片、疊加複合材料片之後通過衝壓成型來製造的複合材料預成型板以及使複合材料預成型板膨脹之後鑄模成型的車輛用車身底罩的中心層由多孔性強化纖維複合材料 20形成。
上述強化纖維4可以為在上述中所說明的上述第一纖維狀粒子。因此，對上述強化纖維4的詳細說明如同對上述第一纖維狀粒子的說明。如上所述，上述強化纖維4可以為無機纖維或有機纖維。
上述二元聚合物纖維5包含芯部5a和鞘部5b，上述芯部5a包含第一熱塑性樹脂，上述鞘部包含第二熱塑性樹脂 5b。
上述第一熱塑性樹脂的熔點高於上述第二熱塑性樹脂的熔點。
對上述第一熱塑性樹脂及上述第二熱塑性樹脂的詳細說明如同上述。
在上述熱處理及乾燥步驟中，通過使上述鞘部的第二熱塑性樹脂熔融，從而使上述強化纖維和上述二元聚合物纖維通過熱熔敷黏著，由此形成包括氣孔的不規則的網狀結構。
上述鞘部的第二熱塑性樹脂在以覆蓋上述芯部的狀態存在的情況下，在上述熱處理及乾燥步驟中被熔融的過程中向上述強化纖維轉移，從而包圍強化纖維的一部分或整體，隨著熔融狀態被固化，上述鞘部起到使上述二元纖維的芯部及上述強化纖維黏著的黏著材料的作用。
像這樣，由於上述鞘部起到黏著材料的作用，因而可在上述車輛用車身底罩的製造方法中不使用額外的黏著材料。
使得用於形成上述二元聚合物纖維的鞘部的熱塑性樹脂具有比較低的熔點，從而具有可實施低溫成型的優點。
多孔性纖維加強複合材料的氣孔率、向強化纖維轉移的塗敷程度等可通過改變上述二元聚合物纖維中的芯部和鞘部的含量來進行調整。
例如，相對於100重量份的上述芯部100，二元聚合物纖維的上述鞘部的重量可以為約50 重量份至約250重量份。
在上述車輛用車身底罩的製造方法中，即使使由具有化學疏水性的熱塑性樹脂製造的二元聚合物纖維分散於酸溶液來製造上述車輛用車身底罩，也使二元聚合物纖維包括芯部和鞘部，並提高芯部的比重，從而使分散性變得優秀。如上所述，若使上述二元聚合物纖維的芯部的比重大於1，則可在水溶液中的攪拌過程中有效地提高分散率。
上述強化纖維及上述二元聚合物纖維使用上述鞘部經過表面處理的纖維，從而可進一步提高在酸溶液中的分散性，最終，可製造出分散性更加優秀的多孔性纖維強化複合材料。
上述強化纖維及上述二元聚合物纖維的鞘部的表面處理可通過在表面導入氟基、羥基、羧基、烷基等官能團或使用塗敷劑進行塗敷。例如，上述強化纖維或上述二元纖維的聚合物纖維可通過如下方式製造，即，通過浸漬工序等來與上述強化纖維的表面或與上述二元纖維的聚合物纖維的鞘部表面產生作用，從而使可導入上述官能團的表面處理劑與纖維進行反應。
具體地，藉助可在製造上述強化纖維及上述二元聚合物纖維時使用的表面處理劑或塗敷劑來對上述強化纖維或上述二元聚合物纖維進行矽烷處理，從而可提高纖維之間的結合力，或者通過碳化(Carbonization)來提高耐熱性，或者通過水解 (Hydrolysis)來提高親水性，或通過氧化(Oxidation)來提高水分散性。
例如，表面處理劑可舉出氟類蠟(例如，全氟辛酸銨（PFAO）等)、烴類蠟、矽類聚合物等。
塗敷劑按照其成分可被賦予親水性/疏水性、防水性、阻燃性、不燃性、耐熱性、耐酸性、耐鹼性、耐久性、耐污染性等特性。具體地，作為塗敷劑可使用氟類蠟(例如，全氟辛酸銨等)、烴類蠟等防水劑、矽類聚合物增容劑(Compatibilizer)等。
可根據所要製造的多孔性纖維強化複合材料的目標物性，來對強化纖維和二元聚合物成分的含量比進行調整。
例如，上述強化纖維與上述二元聚合物成分的重量之比可以為約20：80至約60：40，具體地，可以為約30：70至約50：50。
具體地，在上述車輛用車身底罩的製造方法中，可在每1L的上述酸溶液中混合總含量達到約0.1g至約10g的上述強化纖維及上述二元聚合物纖維。通過以上述範圍的含量來對上述強化纖維及上述二元聚合物纖維的纖維總量進行調整，從而保持優秀的分散性，由此能夠以厚度均勻的片來製造，並可確保基於優秀的分散性的物性。
上述酸溶液的pH可以為約1至約4。通過按上述範圍調整上述酸溶液的pH，從而既使作為玻璃纖維組成物的二氧化矽(SiO2
)或氧化鋁(Al2
O3
)、硼(B2
O5
)不在強酸中被化學分解，又使玻璃纖維表面產生電荷，從而使分散性進一步提高。
上述車輛用車身底罩的製造方法還可包括對上述漿料溶液進行攪拌的步驟。通過實施對上述漿料溶液進行攪拌的步驟，從而使分散性進一步提高。
在上述車輛用車身底罩的製造方法中，對所形成的上述網進行熱處理及乾燥的步驟可在約100℃至約180℃的溫度下執行。上述溫度範圍以二元纖維的鞘部開始軟化(Softening)或被熔融的溫度為基準而定。在上述溫度低於100℃的情況下，難以使水分乾燥，並且二元聚合物纖維(鞘部)的軟化也未充分發生，因而以片的形狀完成乾燥，從而在形成複合材料片之後使水分殘留，或難以使複合材料片具有固定的性狀。相反，在上述溫度高於180℃的情況下，由於二元聚合物纖維的鞘部完全被熔融，從而難以從二元纖維均勻地變成強化纖維。並且在熔融溫度以上的溫度條件下，還存在有可能使二元聚合物纖維的鞘部聚合物變質的隱患。
可通過適當地調整二元聚合物纖維的芯部的剖面直徑，並在適當的熱處理溫度下進行熱處理及乾燥，從而使二元聚合物纖維的芯不被熔融，而包含於最終製備成纖維狀粒子的車輛用車身底罩的中心層內部。
在執行上述濕式造紙工序的過程中，在纖維均勻混合於漿料的水溶液之後，沿著向輸送帶移動的網眼形成濕式網(Hydro-entangled web)，多個纖維在沿著網眼上升的過程中被賦予梯度，從而可使所製造的上述複合材料片具有取向性。像這樣，通過對疊加被賦予取向性的複合材料片而獲得的上述複合材料預成型板及最終製造的車輛用車身底罩的中心層向纖維成分賦予單方向的取向性，從而可進一步加強上述單方向上的對抗強度。
例如，隨著上述第二纖維狀粒子的含量增加，有可能不利於尺寸的穩定性，但為了加強上述穩定性，可賦予取向性。.
像這樣，最終製造的上述車輛用車身底罩的中心層能夠以與用途相對應地選擇性地被賦予取向性。
例如，當纖維從流漿箱向輸送帶移送並形成複合材料片時，在形成上述複合材料片的部分賦予梯度(形成斜腹板（inclined web formation）)，從而能夠以如下方式設計工序，即，相對於平面輸送帶，使纖維很好地向機器方向(MD，Machine direction)臥倒。方向性能夠以分為機器方向(MD，Machine direction)和十字方向(CD，Cross direction)的方式被賦予，相對於十字方向，向機器方向賦予方向性更容易。
上述漿料溶液還可包含交聯劑或額外的黏結劑等添加劑。
上述交聯劑起到用於加強強化纖維與二元聚合物纖維之間的化學結合力的作用，例如，可使用矽烷類化合物、馬來酸類化合物等。
相對於100重量份的整體纖維(強化纖維及二元聚合物纖維之和)，上述交聯劑的含量可以為0重量份至5重量份。
上述額外的黏結劑可使用澱粉、酪蛋白、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CMC)等水溶性聚合物；聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺等乳狀類；水泥類、硫酸鈣類黏土（Clay）、矽酸鈉、矽酸鋁、矽酸鈣的無機類化合物等。
相對於100重量份的整體纖維(強化纖維及二元聚合物纖維之和)，上述額外的黏結劑的含量可以約0重量份至約5重量份。.
若從上述漿料溶液經過網所形成的複合材料片的多個纖維狀粒子的分散性良好，則使複合材料片內部的厚度偏差下降。上述多個纖維狀粒子的分散性越優秀，多個纖維狀粒子相互凝集的部分越少，相反，在上述多個纖維狀粒子的分散性下降的情況下，多個纖維狀粒子相互凝集。若多個纖維狀粒子相互凝集，則相當於上述凝集部分的複合材料片的厚度上升。因此，多個纖維狀粒子的分散性優秀的複合材料片將具有規定的厚度。即，多個纖維狀粒子的分散性優秀的複合材料片使內部的厚度偏差下降。
在一實例中，上述複合材料片內部的厚度偏差可以為約2mm以下。
在另一實例中，上述複合材料片內部的厚度偏差可以為約0.3mm以下。
上述“複合材料片內部的厚度偏差”是指1個複合材料片所具有的最大厚度與最小厚度之差。
上述複合材料預成型板通過對2張以上的多張複合材料片進行壓接而成，具體地，可與最終產品的目標單位面積重量相應地決定層疊幾張。例如，若產品的最終單位面積重量為1200g/m2
，則大致疊加2張至12張上述複合材料片之後，可通過施加熱量和壓力來進行熱衝壓成型，由此製造複合材料預成型板。
在首先使複合材料預成型板以如上所述的方式成型之後，再使上述複合材料預成型板升溫並膨脹來以鑄模成型的方式製造上述車輛用車身底罩，從而可獲得多種優點。
作為多種優點之一，可通過適當調節上述複合材料預成型板升溫並膨脹的程度，按多種厚度製造最終成型品。例如，若膨脹高度為10mm，則能夠以1～8mm的厚度來成型，但是，若膨脹高度為6mm，則僅能夠以1～5mm程度的厚度來成型。
在車身底罩產品中，由於厚度厚的部分的密度相對低，因而隔音性能優秀，相反，厚度薄的部分的密度高，因而纖維之間的黏著力得到提高，從而在拉伸及彎曲強度方面呈現優秀的物性。因此，有必要以多種適當的厚度生產最終產品。
由於上述車輛用車身底罩可利用上述複合材料預成型板來以多種厚度製造，因而有利於體現吸音性質和調整體現優秀強度的物性。
具體地，在上述車輛用車身底罩中，強度重要的螺紋緊固部位或修剪部位以2mm以下的厚度成型，以密度接近100％的厚度成型，強度相對不重要的部位(中心部等)能夠以3.5mm 以上的厚度成型。
上述熱衝壓成型可在可使上述二元纖維的鞘部熔融且無法使芯部熔融的溫度下執行。若在這種溫度範圍內執行上述熱衝壓成型，則隨著鞘部被熔融，使上述複合材料片之間的介面被熔敷。
具體地，上述衝壓成型可在約100℃至約180℃的溫度下通過施加約1bar至約30bar的壓力來使上述複合材料片複合成型，從而製造複合材料預成型板。
上述熱衝壓成型可通過雙帶衝壓成型來連續製造複合材料預成型板。
上述複合材料預成型板的密度可以為約0.2g/cm3
至約1.6g/cm3
。在以使密度達到上述範圍的方式對上述複合材料預成型板進行壓接之後通過追加成型來體現的產品中，可體現更加優秀的強度。若上述複合材料預成型板的密度小於0.2g/cm3
，則當對上述複合材料預成型板進行預熱來製造最終產品時，導致表面與中心部的熱傳遞分佈(熔融程度)不同，因而有可能導致物性下降，若上述複合材料預成型板的密度大於1.6g/cm3
，則由於當日後鑄模成型時需要通過高壓提高密度，因而當進行衝壓作業時，有可能使玻璃纖維破碎，從而導致物性下降。
上述複合材料預成型板的厚度能夠以約0.5mm至約10mm的厚度來製造。
像這樣，上述複合材料預成型板被製作成使第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子均勻地分散。
若上述第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子均勻地分散於樹脂中，則會增加纖維與樹脂之間的結合力，從而提高複合材料片、複合材料預成型板及由此製造的車輛用車身底罩的強度。
基於如上所述的的分散性與強度之間的相關關係，上述車輛用車身底罩的中心層通過提高多個纖維狀粒子的分散性，獲得提高強度的效果。
如上所述，由於以壓接的方式製造的上述複合材料預成型板的多個纖維狀粒子的分散率優秀，從而可使整個複合材料預成型板均勻地具有優秀的機械物性特性。例如，即使在上述複合材料預成型板的多個位置進行衝擊強度特性評價，結果也均勻地呈現出優秀的衝擊強度。具體地，根據ASTM D3763基準來對上述複合材料預成型板進行落球衝擊實驗，在通過上述實驗所獲得的衝擊強度中，在一個複合材料預成型板中獲得的衝擊強度的最大值和最小值之差可以為0.2J/mm 以下。換句話講，在上述複合材料預成型板，根據ASTM D3763基準在上述複合材料預成型板中的任意2個位置測定的衝擊強度之差可以為0.2J/mm以下。
若由上述複合材料預成型板來製造最終車輛用車身底罩，則所獲得的最終車輛用車身底罩既可體現更加優秀的拉伸、彎曲及衝擊強度等高機械強度，又因密度低而體現輕量化。
上述複合材料預成型板作為通過衝壓成型方式以被壓接的狀態製造的中間材料，具體地，壓接的程度可達到如下水準，即，當在約140℃至約240℃的溫度下放置約0.5分鐘至約10分鐘時，相對於初期體積，膨脹率可達到200體積百分比至600體積百分比，具體可達到400體積百分比至600體積百分比的膨脹率。
如上所述，上述複合材料預成型板以被壓縮的狀態來製造，之後，可通過放樣(lofting)等追加的成型工序使上述複合材料預成型板在膨脹後被鑄模成型。在上述複合材料預成型板中，黏著材料對具有彈性的多個纖維狀粒子進行黏結，當加熱時，黏著材料的第二熱塑性樹脂被軟化(Softening)或被熔融(Melting)，因而使多個纖維狀粒子的黏著力被緩解 (relaxation)，從而使上述複合材料預成型板膨脹。
在上述複合材料預成型板中，對呈現優秀的機械物性的第一纖維狀粒子的適當的含量說明如下，即，通過對第二纖維狀粒子的含量比進行適配，使得第一纖維狀粒子及第二纖維狀粒子的多個纖維狀粒子相互纏繞，從而使具有應力的纖維的比例進一步上升，因而有助於提高膨脹性。並且，由於存在包含熱塑性樹脂的第二纖維狀粒子，因而也有助於提高膨脹性。
像這樣，上述複合材料預成型板可在接下來的鑄模成型工序中發揮優秀的膨脹性，從而可在鑄模成型時以多種厚度進行成型。
為了使這種膨脹性達到極大化，有時會添加額外的膨脹劑。如上所述，由於上述複合材料預成型板的膨脹性優秀，因而即使不包含膨脹劑，也在日後鑄模成型時，能夠使上述複合材料預成型板的膨脹達到規定水準並成型。因此，上述複合材料預成型板可以為了特定的目的而包含膨脹劑，但也可不包含膨脹劑。
作為層疊於上述複合材料預成型板的兩面的覆蓋層，可使用聚對苯二甲酸乙二酯（PET）化學無紡布、紡黏無紡布、熱黏合無紡布等無紡布。
可利用黏結劑將上述覆蓋層接合於上述複合材料預成型板，在此情況下，最終獲得的車輛用車身底罩在上述中心層之間還包括用於使上述覆蓋層和上述中心層附著的黏結層。
接著，對在兩面層疊有覆蓋層的上述複合材料預成型板進行加熱來使上述複合材料預成型板膨脹，具體地，在約140℃至約240℃的溫度下放置約0.5分鐘至約10分鐘來執行。通過加熱，使設置於上述覆蓋層之間的上述複合材料預成型板膨脹，膨脹程度可根據之後的模壓工序條件、最終所要獲得的車輛用車身底罩的物性、加熱溫度及時間來調整。
若通過進行加熱來使上述複合材料預成型板膨脹，則上述複合材料預成型板所包括的氣孔增大，隨之氣孔率也上升。
通過進行加熱來使上述複合材料預成型板膨脹，從而使上述複合材料預成型板膨脹至約200體積百分比至約600體積百分比時的氣孔率達到約50體積百分比至約90體積百分比。
利用具有開放的氣孔及氣孔率達到上述範圍的複合材料預成型板來製造的上述車輛用車身底罩可滿足優秀的隔音性能條件。
接著，對在以如上所述的方式膨脹的複合材料預成型板的兩面層疊有覆蓋層的層疊物進行模壓，從而製造鑄模成型的車輛用車身底罩。
上述模壓工序可在約5℃至約100℃的溫度下施加約1bar至約100bar的壓力來執行。上述模壓工序條件不受限制，可根據所要獲得的車輛用車身底罩的物性來適當進行調整。
並且，可根據另一實例來以如下方式製造上述車輛用車身底罩。首先，對強化纖維及二元聚合物纖維進行配合之後，在含有添加劑的水溶液中對經過配合的纖維進行攪拌，之後向可形成網的流漿箱(head box)移送。流漿箱內的漿料一邊經過真空吸氣系統，一邊形成濕式網，並在經過乾燥器的過程中被製造成片形態的複合材料片。為了日後便於進行熱成型，使上述複合材料片的重量達到每平方米約50g至約600g。為了可使二元聚合物纖維的鞘部起到黏結劑的作用，乾燥溫度根據鞘部的原材料來被設定為約100℃至約180℃。根據用途對所製成的片形狀的複合材料進行切割並疊加，之後通過熱壓接衝壓製造厚度達約0.5mm至約10mm的板狀的複合材料預成型板。
在對複合材料預成型板進行成型時，在使用由低熔點聚酯鞘部組成的二元纖維的情況下，可在比使用由普通的聚丙烯鞘部組成的二元聚合物纖維時的溫度低的溫度下進行成型。
將用於形成所要用於上述複合材料預成型板的上部及下部的覆蓋層的材料，例如，使聚對苯二甲酸乙二酯化學無紡布、紡黏無紡布或熱黏合無紡布等無紡布層疊於上述複合材料預成型板的兩面來形成層疊體，在紅外線烘箱對上述層疊體進行加熱來使上述複合材料預成型板膨脹，之後向常溫的衝壓工序移送，之後可通過施加壓力來製造車輛用底蓋。
如上所述，上述層疊體可根據需要選擇性地使黏結層設置於覆蓋層與中心層之間並固定，之後可通過冷成型(cold press)來進行接合。
圖4為示意性地示出根據上述一實例說明的車輛用底蓋的製造方法的圖。
以下，記載本發明的實施例及比較例。這種下述的實施例僅為本發明的一實施例，本發明並不局限於下述的實施例。
實施例
實施例1
準備如下纖維來作為二元聚合物纖維，即，聚酯芯部與低熔點聚酯鞘部具有50:50的重量比，為了確保水類分散性而具有5mm的長度、4旦(denier)(約20μm的剖面直徑)的厚度。並將以適合水類分散的方式塗敷的剖面直徑為13μm的玻璃纖維切割成13mm的長度來準備了玻璃纖維。將40重量份的上述玻璃纖維及60重量份的上述二元聚合物纖維進行配合之後利用鹽酸在PH被調整為2的水溶液中攪拌了1個小時。在此情況下，使每1L水中的玻璃纖維及二元聚合物纖維的纖維總含量達到2g。對以如上所述的方式經過攪拌過程的水溶液漿料，在流漿箱中通過真空吸入裝置執行了濕式造紙工序，以形成網。在形成網之後通過溫度達140℃的烘乾器使水分完全乾燥，從而製造出複合材料片。被乾燥的複合材料片的定量為120g/m2
，大致呈現1.5mm的厚度。通過按1200g/m2
的定量疊加10張複合材料片後，在170℃的溫度及5bar的壓力下通過熱壓(Hot press)工序成型為1.5mm厚度的複合材料預成型板。通過在IR烘箱內且在200℃的溫度下對以如上所述的方式製造的複合材料預成型板進行了2分鐘的預熱，從而使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的模壓工序移送之後通過施加1bar的壓力來進行模壓，從而完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
實施例2
為了能夠提高與聚酯樹脂之間的結合力，使用了表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維來代替在實施例1中使用的玻璃纖維，除了這一點之外，在以與實施例1相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與實施例1相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
實施例3
以10重量份的在實施例2中使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維及90重量份的二元聚合物纖維進行配合，除了這一點之外，在以與實施例2相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與實施例2相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
實施例4
以90重量份的在實施例2中使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維及10重量份的二元聚合物纖維進行配合，除了這一點之外，在以與實施例2相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與實施例2相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
實施例5
準備如下纖維來作為二元聚合物纖維，即，聚酯芯部與低熔點聚酯鞘部具有50:50的重量比，為了確保水類分散性而具有5mm的長度、4旦(denier)(約20μm的剖面直徑)的厚度的纖維。並將以適合水類分散的方式塗敷的剖面直徑為13μm的玻璃纖維切割成13mm的長度來準備了玻璃纖維。將40重量份的上述玻璃纖維及60重量份的上述二元聚合物纖維進行配合之後利用鹽酸在PH被調整為2的水溶液中攪拌了1個小時。在此情況下，使每1L水中的玻璃纖維及二元聚合物纖維的纖維總含量達到2g。對以如上所述的方式經過攪拌過程的水溶液漿料，在流漿箱中通過真空吸入裝置執行了濕式造紙工序，以形成網。在形成網之後通過溫度達140℃的烘乾器使水分完全乾燥，從而製造出複合材料片。被乾燥的複合材料片的定量為120g/m2
，大致呈現1.5mm的厚度。通過按1200g/m2
的定量疊加10張複合材料片後，在170℃的溫度及5bar的壓力下通過熱壓(Hot press)工序成型為2mm厚度的複合材料預成型板。通過在IR烘箱內且在200℃的溫度下對以如上所述的方式製造的複合材料預成型板進行了2分鐘的預熱，從而使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的模壓工序移送之後通過施加1bar的壓力來進行模壓，從而完成了平均厚度達2.5mm的車輛用車身底罩。
實施例6
使用了在實施例2中所使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維來代替在實施例5中所使用的玻璃纖維，除了這一點之外，在以與實施例5相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與實施例5相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.5mm的車輛用車身底罩。
實施例7
以10重量份的在實施例6中使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維及90重量份的二元聚合物纖維進行配合，除了這一點之外，在以與實施例6相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與實施例6相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.5mm的車輛用車身底罩。
實施例8
以90重量份的在實施例6中使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維及10重量份的二元聚合物纖維進行配合，除了這一點之外，在以與實施例6相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與實施例2相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達.5mm的車輛用車身底罩。
比較例1
將以適合水類分散的方式塗敷的13μm的玻璃纖維切割成13mm的長度來準備了玻璃纖維。將40重量份的上述玻璃纖維及60重量份的具有5mm的長度、4旦(denier)(約20μm的剖面直徑)的厚度的聚丙烯纖維進行配合，之後利用鹽酸在PH被調整為2的水溶液中攪拌了1個小時。在此情況下，使每1L水中的玻璃纖維及聚丙烯纖維的纖維總含量達到2g。對以如上所述的方式經過攪拌過程的水溶液漿料，在流漿箱中通過真空吸入裝置執行了濕式造紙工序，以形成網。在形成網之後通過溫度達140℃的烘乾器使水分完全乾燥，從而製造出複合材料片。被乾燥的複合材料片的定量為120g/m2
，大致呈現1.5mm的厚度。通過按1200g/m2
的定量疊加10張複合材料片後，在170℃的溫度及5bar的壓力下通過熱壓工序成型為1.5mm厚度的複合材料預成型板。通過在IR烘箱內且在200℃的溫度下對以如上所述的方式製造的複合材料預成型板進行了2分鐘的預熱，從而使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的模壓工序移送之後通過施加1bar的壓力來進行模壓，從而完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
比較例2
使用了在實施例2中所使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維來代替在比較例1中所使用的玻璃纖維，除了這一點之外，在以與比較例1相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與比較例1相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
比較例3
對在比較例1中使用的40重量份的玻璃纖維及60重量份的聚丙烯纖維進行配合，並利用乾式針刺工序製造定量為600g/m2
的複合材料片之後，接著，疊加兩張複合材料片來在170℃的溫度下及1bar的壓力下通過熱壓工序進行鑄模成型，從而完成了平均厚度達2.0mm的車輛用車身底罩。
比較例4
將以適合水類分散的方式塗敷的13μm的玻璃纖維切割成13mm的長度來準備了玻璃纖維。將40重量份的上述玻璃纖維及60重量份的具有5mm的長度、4旦(denier)(約20μm的剖面直徑)的厚度的聚丙烯纖維進行配合，之後利用鹽酸在PH被調整為2的水溶液中攪拌了1個小時。在此情況下，使每1L水中的玻璃纖維及聚丙烯纖維的纖維總含量達到2g。對以如上所述的方式經過攪拌過程的水溶液漿料，在流漿箱中通過真空吸入裝置執行了濕式造紙工序，以形成網。在形成網之後通過溫度達140℃的烘乾器使水分完全乾燥，從而製造出複合材料片。被乾燥的複合材料片的定量為120g/m2
，大致呈現1.5mm的厚度。通過按1200g/m2
的定量疊加10張複合材料片後，在170℃的溫度及5bar的壓力下通過熱壓工序成型為2mm厚度的複合材料預成型板。通過在IR烘箱內且在200℃的溫度下對以如上所述的方式製造的複合材料預成型板進行了2分鐘的預熱，從而使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的模壓工序移送之後通過施加1bar的壓力來進行模壓，從而完成了平均厚度達2.5mm的車輛用車身底罩。
比較例5
使用了在實施例2中所使用的表面經過特殊的矽烷塗敷處理的玻璃纖維來代替在比較例4中所使用的玻璃纖維，除了這一點之外，在以與比較例4相同的方法製造複合材料片之後，接著，以與比較例4相同的方法使複合材料預成型板成型，之後重新在IR烘箱內且在200℃的溫度下通過2分鐘的預熱來使上述複合材料預成型板膨脹，並向常溫的衝壓工序移送之後通過施加壓力完成了平均厚度達2.5mm的車輛用車身底罩。
比較例6
對40重量份的在比較例4中所使用的玻璃纖維及60重量份的聚丙烯纖維進行配合，並利用乾式針刺工序製造定量為600g/m2
的複合材料片之後，接著，疊加2張複合材料片來在170℃的溫度及1bar的壓力下通過熱壓工序進行鑄模成型，從而完成了平均厚度達2.5mm的平均厚度形成的車輛用車身底罩。
評價
實驗例1
對在實施例1～8及比較例1～8中製造的車輛用車身底罩的拉伸強度、拉伸彈性率、彎曲強度及彎曲彈性率等機械物性進行了比較。在常溫下，在實施例1～4及比較例1～4中製造的 車輛用車身底罩分別被放置24小時，之後對拉伸強度和彎曲強度進行了測定。
以ASTM D638基準對2mm厚度的車輛用車身底罩樣本進行了拉伸強度及拉伸彈性率方面的測定，以ASTM D790基準對2.5mm厚度的車輛用車身底罩樣本進行了彎曲強度及彎曲彈性率方面的測定。並將結果分別記載於表1及表2。
表1 
表2 
確認到實施例4的玻璃纖維的含量高於實施例2的玻璃纖維的含量，相反，實施例2的拉伸強度最高。由於玻璃纖維自身所具有的高拉伸彈性率值，因而含量越增加，拉伸彈性率的值理應越高，但相反，實施例2的值高於實施例4的值。由此可知，玻璃纖維的含量越增加，則越對提高強度方面起到作用，但是，若達到規定含量以上，則不再起到提高強度的作用，因而帶來最佳機械物性的最佳含量可以為實施例2的玻璃纖維含量水準。
實驗例2
準備了在實施例1及比較例1中所製造的複合材料預成型板的樣本及比較例3的車輛用車身底罩的樣本。在各個樣本中的任意選擇的五個位置分別進行了衝擊強度測定。
衝擊強度評價方法如下，即，作為對衝擊能量的吸收能力的評價，將各個樣本的複合材料預成型板(實施例1及比較例1)或車輛用車身底罩(比較例3)在常溫下放置24小時之後實施了落球衝擊實驗。落球衝擊實驗在常溫下以ASTM D3763基準來實施。
上述結果記載於表3。
表3 
在實施例1中，任意五個位置上的衝擊強度測定結果呈現出均勻的態勢，相比之下，在比較例1中，任意五個位置上的衝擊強度測定結果呈現出存在差異。由此可以確認，由於實施例1中的多個纖維狀粒子的分散性優秀，因而複合材料預成型板整體上具有優秀的物性，在比較例1中，在纖維狀粒子相互凝集的位置呈現出優秀的衝擊強度，但在纖維狀粒子的密度有可能下降的位置，衝擊強度有可能下降。
實驗例3
對分別在實施例1、比較例1及比較例3中所製造的車輛用車身底罩的吸音性能的物性進行了比較。
以KS2816-2基準對具有2mm厚度的車輛用車身底罩的樣本進行了吸音性能的測定。並將結果記載於表4。
表4 
實施例1、比較例1及比較例3中的各個樣本中的玻璃纖維與聚合物重量之比相同，但可確認到實施例1的吸音性能最優秀。
在吸音性能方面，當雜訊從外部到達車身底罩時，因原材料中的纖維振動及氣孔而體現吸音效果。在實施例1中，即時在最終成型之後，除了玻璃纖維，還仍然存在二元聚合物纖維的芯部部分，從而可通過增加纖維振動效果來提高吸音性能。不僅如此，可知玻璃纖維的分散性比比較例3的玻璃纖維的分散性高，因而氣孔的分佈均勻，從而呈現高吸音性能。
圖5為比較例1(左側照片)及實施例1(右側照片)的複合材料預成型板的內部的掃描電子顯微鏡照片。可確認到，在實施例1中，二元聚合物纖維的芯部與玻璃纖維一同保持纖維狀粒子，相反，在比較例1中，丙烯酸纖維狀無法保持纖維的形態。由於在實施例1中，二元聚合物纖維的芯部保持纖維狀，因而確認到，在熱成型之後，原材料中的纖維狀粒子的含量較之比較例1增加。
圖6為在實施例1(左側照片)及實施例2(右側照片)的複合材料預成型板的斷裂面 (拉伸實驗後)中放大玻璃纖維的剖面的掃描電子顯微鏡照片。
在實施例2中，為了通過提高與聚合物的化學親和力來提高結合力，使用了由矽烷系列的化合物進行表面處理的玻璃纖維，如圖4所示，可確認到，成型之後的玻璃纖維與聚合物的化學結合力得到了提高。相對於實施例1，在實施例2中可確認到，斷裂之後的強化纖維(玻璃纖維)的表面雜亂地黏有樹脂(二元聚合物纖維的鞘部的樹脂物質)，其原因在於，強化纖維(玻璃纖維)與樹脂進行化學結合。像這樣，在強化纖維與樹脂進行化學結合的情況下，可使在斷裂時強化纖維從樹脂脫離(被拔出)的同時發生缺陷(defect)的現象達到最小化。最終，相對於實施例1的情況，可提高拉伸強度。
以上，對本發明的優選實施例進行了詳細的說明，但本發明的權利範圍並不局限於此，本發明所屬技術領域的普通技術人員利用在以下申請專利範圍中所定義的本發明的基本概念來對本發明所實施的多種變形及改良形態也屬於本發明的權利範圍。
1‧‧‧第一纖維狀粒子
2‧‧‧第二纖維狀粒子
3‧‧‧黏著材料
4‧‧‧強化纖維
5‧‧‧二元聚合物纖維
5a‧‧‧芯部
5b‧‧‧鞘部
10‧‧‧中心層
20‧‧‧多孔性強化纖維複合材料
30、40‧‧‧覆蓋層
50‧‧‧黏結層
100‧‧‧車輛用車身底罩
圖1為本發明一實例的車輛用車身底罩的剖視圖。 圖2為本發明再一實例的車輛用車身底罩中的中心層的簡要示意圖。 圖3示出本發明另一實例的車輛用車身底罩的製造方法中的對強化纖維和二元聚合物施加熱量和壓力來形成中心層的過程。 圖4為示意性地示出本發明還有一實例的車輛用車身底罩的製造方法的圖。 圖5為本發明又一實例的車輛用車身底罩的製造方法中的在實施例1及實施例2中所製造的用於製造中心層的多孔性預成型板內部的掃描電子顯微鏡（SEM）照片。 圖6為本發明又一實例的車輛用車身底罩的製造方法中的在實施例1及實施例2中所製造的用於製造中心層的多孔性預成型板的切割面中的玻璃纖維剖面放大掃描電子顯微鏡照片。
10‧‧‧中心層
30、40‧‧‧覆蓋層
50‧‧‧黏結層
100‧‧‧車輛用車身底罩
Claims (27)
- 一種車輛用車身底罩的製造方法，其中，包括：使強化纖維及二元聚合物纖維分散於酸溶液來準備漿料溶液的步驟；通過濕式造紙工序由該漿料溶液形成網的步驟；對所形成的該網進行熱處理及乾燥來製造複合材料片的步驟；疊加至少2張該複合材料片之後進行衝壓成型來製造複合材料預成型板的步驟；使覆蓋層層疊於該複合材料預成型板的兩面的步驟；對在兩面層疊有覆蓋層的該複合材料預成型板進行加熱來使該複合材料預成型板膨脹的步驟；以及對膨脹且在兩面層疊有覆蓋層的該複合材料預成型板進行模壓來製造鑄模成型的車輛用車身底罩的步驟，該強化纖維為無機纖維或有機纖維，該二元聚合物纖維包括芯部(core)和鞘部(sheath)，該芯部包含第一熱塑性樹脂，該鞘部包含第二熱塑性樹脂，該第一熱塑性樹脂的熔點高於該第二熱塑性樹脂的熔點；其中該強化纖維和該二元聚合物纖維的該鞘部透過表面處理劑或塗敷劑進行表面處理；該表面處理劑為氟類蠟、烴類蠟或矽類聚合物；該二元聚合物纖維的芯部的比重大於1；在每1L的該酸溶液中混合總含量達到0.1g至10g的該強化纖維及該二元聚合物纖維。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，該鑄模成型的車輛用車身底罩包括：中心層；以及覆蓋層，配置於該中心層的兩面。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，該強化纖維與該二元聚合物成分的重量比為20：80至60：40。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，對所形成的該網進行熱處理及乾燥的步驟在100℃至180℃下執行。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，該複合材料片內的厚度偏差為2mm以下。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，在該衝壓成型過程中，在100℃至180℃的溫度下通過施加1bar至30bar的壓力對該複合材料片進行熱衝壓成型來製造複合材料預成型板。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，該複合材料預成型板的密度為0.2g/cm3至1.6g/cm3。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，該複合材料預成型板的氣孔率為5體積百分比至80體積百分比。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，該複合材料預成型板的根據ASTM D3763在該複合材料預成型板內部的任意2個位置測定的衝擊強度之差為0.2J/mm以下。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，在使在兩面層疊有覆蓋層的該複合材料預成型板的溫度上升至140℃至240℃的情況下使該複合材料預成型板膨脹。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，通過使在兩面層疊有覆蓋層的該複合材料預成型板的溫度上升，使該複合材料預成型板的體積相對於初期體積膨脹成200體積百分比至600體積百分比。
- 如請求項1之車輛用車身底罩的製造方法，其中，通過在5℃至100℃的溫度下對膨脹且在兩面層疊有覆蓋層的該複合材料預成型板施加1bar至100bar的壓力來執行模壓。
- 一種車輛用車身底罩，其中，該車輛用車身底罩是根據請求項1所述之製造方法製造，其中該車輛用車身底罩包括：中心層；以及覆蓋層，配置於該中心層的兩面，該中心層包括：第一纖維狀粒子；第二纖維狀粒子；以及黏著材料，用於使該第一纖維狀粒子和該第二纖維狀粒子黏著，該第一纖維狀粒子與該第二纖維狀粒子藉助該黏著材料相黏著，形成包括氣孔的不規則的網狀結構，該第一纖維狀粒子來自該強化纖維並且為無機纖維或有機纖維，該第二纖維狀粒子來自該二元聚合物的該芯部並且包含第一熱塑性樹脂，該黏著材料來自該二元聚合物的該鞘部並且包含第二熱塑性樹脂，該第一熱塑性樹脂的熔點高於該第二熱塑性樹脂的熔點該第一纖維狀粒子的剖面直徑為5μm至40μm； 該第一纖維狀粒子的長度為1mm至50mm；該第二纖維狀粒子的剖面直徑為5μm至30μm；該第二纖維狀粒子的長度為1mm至50mm；該第一熱塑性樹脂的比重大於1。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，在該中心層中，該第一纖維狀粒子及該第二纖維狀粒子的一部分或整體通過在各個粒子表面塗敷該黏著材料而形成塗敷部，形成於該各個表面的塗敷部以熔敷的方式互相黏著。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，在該中心層中，該第一纖維狀粒子的含量與該第二纖維狀粒子的含量及該黏著材料的含量之和的重量比為20：80至60：40。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，在該中心層中，相對於100重量份的該第二纖維狀粒子，該黏著材料的重量為50重量份至250重量份。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該第一纖維狀粒子及該第二纖維狀粒子具有單方向取向性。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該第一纖維狀粒子包含選自由玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維、碳納米管、硼纖維、金屬纖維及它們的組合組成的組中的至少一種。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該第一熱塑性樹脂包含選自由聚酯、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龍(Nylon)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)及它們的組合組成的組中的至少一種。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該第二熱塑性樹脂包含選自由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚四氟乙烯、及它們的組合組成的組中的至少一種。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該第一熱塑性樹脂的熔點為160℃以上。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該第二熱塑性樹脂的熔點小於200℃。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該中心層的氣孔率為30體積百分比至90體積百分比。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該中心層的密度為0.1g/cm3至1.6g/cm3。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該中心層具有600g/m2至3000g/m2的定量(basis weight)。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，該覆蓋層包括選自由無紡布、隔熱表面材料、穿孔片及它們的組合組成的組中的至少一種。
- 如請求項13之車輛用車身底罩，其中，在該覆蓋層與該中心層之間還包括用於使該覆蓋層和該中心層附著的黏結層。
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