TWI708683B - 積層體、一體化成形品、其製造方法 - Google Patents

積層體、一體化成形品、其製造方法 Download PDF

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藤岡聖
本間雅登
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日商東麗股份有限公司
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Abstract

本發明提供積層體及一體化成形品,該積層體係包含強化纖維與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)之積層體,與其它構件的接著性,尤其高溫環境下的接著性優異。
一種積層體,其係具有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B),或包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱塑性樹脂(D)而成之積層體,其特徵為:多孔質基材(C)係在該積層體的厚度方向中具有連續的空隙部,而且熔點或軟化點係比180℃高,多孔質基材(C)係在該積層體的一側之表面中,相對於該一側之表面露出10%以上。

Description

積層體、一體化成形品、其製造方法
本發明關於以熱硬化性樹脂或熱塑性樹脂作為基質樹脂的纖維強化樹脂(亦簡稱FRP)與其它構件,尤其與熱塑性樹脂之接著性優異,而且於高溫環境下展現優異的接著性之積層體、一體化成形品、其製造方法,具體而言,關於具有強化纖維、包含熱硬化性樹脂或熱塑性樹脂的基質樹脂及包含熱塑性樹脂的多孔質基材而成之積層體及一體化成形品、其製造方法。
作為將由強化纖維與熱硬化性樹脂所構成的積層體與其它構件予以一體化之手法,採用使用螺栓、鉚釘、小螺釘等之機械接合方法或使用接著劑之接合方法。於機械接合方法中,由於必需預先加工接合部分之加工步驟,而有難以減低生產成本的問題。而且於高溫環境下,因熱膨脹而發生鬆動,從其外觀來看,亦有適用的用途受限定之問題。於使用接著劑的接合方法中,由於需要包含準備接著劑或接著劑的塗布作業之接著步驟,而有難以減低生產成本的問題,而且有在接著強度的可靠性上得不到充分滿足之問題。
近年來,於熱塑性樹脂之中,稱為超級工程 塑膠的耐熱性極高之熱塑性樹脂,係在汽車領域中以車體輕量化為目的,被使用作為金屬的替代材料,於電氣.電子領域中,從機器的可靠性之觀點來看,需要反覆急劇的溫度變化的耐久性,要求耐熱性以及可連續使用的溫度之提高。
專利文獻1中,揭示具有連續的強化纖維群與由熱硬化性樹脂及熱塑性樹脂所構成的基質樹脂之積層體及其製造方法。此積層體係以熱硬化性樹脂之加熱溫度使帶來與其它構件的接著效果之熱塑性樹脂熔融或軟化,而在纖維強化熱硬化性樹脂之表面上形成有熱塑性樹脂接著層之積層體。又,係使帶來與其它構件的接著效果之熱塑性樹脂在熱硬化性樹脂之硬化反應時熔融或軟化,而在纖維強化熱硬化性樹脂之表面上形成熱塑性樹脂接著層,以得到積層體者。又,專利文獻2中,揭示在熱塑性樹脂層內埋設有難燃性優異的單纖維集合形態之高耐熱熱塑性樹脂的熱塑性樹脂複合體。使用此熱塑性樹脂複合體的複合結構體,係與專利文獻1同樣地以複合結構體之加熱溫度使帶來與其它構件的接著效果之熱塑性樹脂熔融或軟化,而形成埋設有高耐熱熱塑性樹脂之熱塑性樹脂接著層。此等文獻中記載的帶來接著效果之熱塑性樹脂,由於必需以加熱溫度進行熔融或軟化,因此雖然常溫的接著性優異,但對於作為高溫環境下使用之構件的適應,係有很大的限制。
專利文獻3中,揭示由纖維強化熱硬化性樹脂與纖維強化熱塑性樹脂所構成之纖維強化樹脂製拍框 (racket frame)。此拍框係熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂混合存在於纖維強化熱硬化性樹脂與纖維強化熱塑性樹脂之界線,使用熔點或軟化點比使熱硬化性樹脂硬化時的加熱溫度高的熱塑性樹脂,於熱硬化樹脂的硬化後更使溫度上升,使熱塑性樹脂熔融或軟化,得到拍框,故成形費時。又,可成為接著層的熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂之混合層,由於形成在拍框內部,故對於與其它構件的接著及作為高溫環境下使用的構件之適應,係有很大的限制。
專利文獻4中,揭示由強化纖維與基質樹脂、熱塑性樹脂所構成,由熱塑性樹脂的纖維所構成之針織物分布於表層附近而成之預浸漬物及其製造方法。此文獻中記載的由熱塑性樹脂的纖維所構成之針織物,係以提高層間韌性為目的而使用,由於在由此等的預浸漬物所構成的成形物中,必需使其存在於層間,故在與其它構件接合時,有必要使用一般的一體化手法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本特許第3906319號公報
專利文獻2:日本特開2007-254718號公報
專利文獻3:日本特開平7-47152號公報
專利文獻4:日本特開平7-149927號公報
本發明嘗試改善如此的以往技術之問題點,而以提供即使尤其在高溫環境下也接著性優異之積層體及一體化成形品、其製造方法作為課題。
為了解決課題,本發明採用以下任一者之構成。
(1)一種積層體,其係具有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B),或包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱塑性樹脂(D)而成之積層體,其特徵為:多孔質基材(C)係在該積層體的厚度方向中具有連續的空隙部,而且熔點或軟化點係比180℃高, 多孔質基材(C)係在該積層體的一側之表面中,相對於該一側之表面露出10%以上。
(2)如(1)記載之積層體,其中多孔質基材(C)係連續體。
(3)如(1)或(2)記載之積層體,其中熱硬化性樹脂(B)與多孔質基材(C),或熱塑性樹脂(D)與多孔質基材(C)係形成共連續結構。
(4)一種一體化成形品,其係將如(1)~(3)中任一項記載之積層體與其它構件予以一體化而成。
(5)一種一體化成形品之製造方法,其係如(4)記載之一體化成形品之製造方法,其係藉由與得到積層體之步驟不同之步驟而與其它構件一體化而成。
(6)一種積層體之製造方法,其係藉由加熱以及加壓 ,將於包含強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B)的基材(p)上在表層上積層有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)的預形體(preform),予以成形的積層體之製造方法,其特徵為:於該多孔質基材(C)的熔點及軟化點以下之溫度條件下,使熱硬化性樹脂(B)含浸於該多孔質基材(C),同時使其硬化而成形該預形體。
(7)如(6)記載之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)的熔點或軟化點係高於180℃。
(8)如(6)或(7)記載之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)係在厚度方向中具有連續的空隙部。
(9)如(6)~(8)中任一項記載之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)係在積層體的至少一側之表面中,相對於該表面露出10%以上。
(10)如(6)~(9)中任一項記載之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)係連續體。
(11)一種一體化成形品之製造方法,其係將以如(6)~(10)中任一項記載之積層體之製造方法所得的積層體與其它構件予以一體化。
(12)一種一體化成形品,其係將積層體與其它構件予以一體化而成之一體化成形品,其特徵為:該積層體具有:包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B),或包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱塑性樹脂(D),該積層體之與其它構件一體化側之表層,係多孔質 基材(C)與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)形成共連續結構,多孔質基材(C)係於該積層體之與其它構件一體化側之表面中,相對於該表面露出10%以上,並且滿足下式中任一者之關係,熱硬化性樹脂(B)的熱膨脹係數Eb<多孔質基材(C)的熱膨脹係數Ec熱塑性樹脂(D)的熱膨脹係數Ed<多孔質基材(C)的熱膨脹係數Ec。
(13)如(12)記載之一體化成形品,其中多孔質基材(C)係在該積層體的厚度方向中具有連續的空隙部。
(14)如(12)或(13)記載之一體化成形品,其中多孔質基材(C)係連續體。
(15)一種如(12)~(14)中任一項記載之一體化成形品之製造方法,其係藉由熱熔黏而一體化。
(16)如(15)記載之一體化成形品之製造方法,其係藉由將積層體預熱,使多孔質基材(C)成為熔融或軟化狀態後,與其它構件加壓而一體化。
(17)如(15)或(16)記載之一體化成形品之製造方法,其中將積層體預熱及加壓後,露出於積層體的表面之多孔質基材(C)的面積係預熱及加壓前的露出面積之2倍以上。
本發明之積層體係與其它構件的接著性優異。再者,將本發明之積層體與其它構件接合(一體化)而 成的本發明之一體化成形品,係不僅對於在常溫而且對於在高溫環境下使用的構件或製品之適應範圍廣。又,彼等的積層體及一體化成形品之製造方法,係可容易得到與其它構件的接著性優異之積層體或如前述適用範圍廣的一體化成形品之製造方法。再者,以本發明中揭示的製造方法所得之積層體及一體化成形品,係不僅對於在常溫而且對於在高溫環境下使用的構件或製品之適應範圍廣。
1‧‧‧包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)
2‧‧‧熱硬化性樹脂(B)
3‧‧‧積層體
4‧‧‧包含強化纖維(A)及熱硬化性樹脂(B)之纖維強化樹脂
5‧‧‧包含多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)之共連續結構層
6‧‧‧未含浸熱硬化性樹脂(B)的多孔質基材(C)之未含浸層
7‧‧‧預形體
8‧‧‧強化纖維(A)
9‧‧‧基材(p)
10‧‧‧熱硬化性樹脂(B)
11‧‧‧預浸漬物
12‧‧‧基材(P)
13‧‧‧積層體的表面
14‧‧‧熔融或軟化而膨脹的多孔質基材(C)
15‧‧‧其它構件
16‧‧‧模具(可動側)
17‧‧‧模具(固定側)
18‧‧‧射出成形機
19‧‧‧射出成形材料(其它構件)
20‧‧‧一體化成形品
第1圖係顯示積層體的一例之示意剖面圖,(a)係顯示滿足本發明中的條件時之示意圖,(b)係顯示多孔質基材(C)的露出少時之示意圖,(c)係顯示多孔質基材(C)的露出多時之示意圖。
第2圖係顯示本發明中的多孔質基材(C)之纖維剖面的一例之示意剖面圖,其係顯示(a)正圓、(b)橢圓、(c)三角形、(d)四角形、(e)五角形、(f)星形、(g)繭形、(h)Y形之示意圖。
第3圖係顯示本發明中的預形體之一例的示意圖,其係顯示(a)於由強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B)所構成的基材(p)上在表層積層有多孔質基材(C)的預形體,(b)於強化纖維(A)中含浸有熱硬化性樹脂(B)之預浸漬物上在表層積層有多孔質基材(C)的預形體,(c)於複數積層有由強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B)所構成之基材(p)的基材(P)上在表層積層有多孔質基材(C)的預形體之示意剖面 圖。
第4圖係顯示本發明之積層體的表面之示意圖,(a)係積層體的示意剖面圖,(b)係自箭頭方向來觀察表面13之示意圖。
第5圖係顯示本發明中的熱硬化性樹脂(B)與多孔質基材(C)結構之一例的示意圖,(a)係顯示共連續結構之示意立體圖,(b)自係自箭頭方向來觀察示意立體圖的A剖面之示意剖面圖。
第6圖係顯示本發明之積層體及一體化成形品之製造方法的一例之示意剖面圖,(a)係顯示積層體的一例之示意剖面圖,(b)係顯示將積層體預熱而使多孔質基材(C)成為熔融或軟化狀態的一例之示意剖面圖,(c)係顯示一體化成形品的一例之示意剖面圖。
第7圖係顯示本發明之實施例1-1的預形體之示意立體圖。
第8圖係顯示本發明之實施例1-2的插入成形之示意圖,(a)係顯示在模具內配置有積層體(3)的狀態之示意圖,(b)係顯示關閉模具,熔融.計量成為其它構件的射出成形材料之狀態的示意圖,(c)係顯示已將經熔融的射出成形材料注入模具的模腔內之狀態的示意圖,(d)係顯示將射出成形材料冷卻後,打開模具,取出一體化成形品(20)的狀態之示意圖。
第9圖係顯示本發明之實施例8-2的加壓成形之示意圖,(a)係顯示在模具內疊合積層體(3)與其它構件而配置的狀態之示意圖,(b)係顯示加熱加壓後,於加壓狀態下 進行冷卻的狀態之示意圖,(c)係顯示冷卻後,打開模具,取出一體化成形品(20)的狀態之示意圖。
[實施發明之形態]
以下,詳細說明本發明之積層體及一體化成形品。
本發明之積層體係作為其構成要素,具有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)與強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B),或包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)與強化纖維(A)與熱塑性樹脂(D)而成之積層體。首先,說明各要素。
<強化纖維(A)>
本發明中的強化纖維(A)係以展現積層體的強度或彈性模數等之力學特性為目的,例如較佳可例示由E玻璃、C玻璃、S玻璃、D玻璃等所構成之玻璃纖維,聚丙烯腈系、縲縈系、木質素系、瀝青系之碳纖維,由不鏽鋼、鐵、金、銀、鋁、彼等的合金等所構成之金屬纖維,芳香族聚醯胺纖維、聚芳醯胺纖維、氧化鋁纖維、碳矽纖維、硼纖維、陶瓷纖維。此等係可單獨或併用2種以上而使用。此等之強化纖維亦可為施有表面處理者。作為表面處理,較佳可例示金屬的被附處理、偶合劑的處理、上漿劑的處理、添加劑的附著處理等。作為上漿劑,並沒有特別的限定,但較佳為在1分子中具有3個以上的選自由羧基、胺基、羥基及環氧基所構成之群組的至少1種官能基之化合物。官能基係在1分子中可2種類以上混 合存在,也可併用2種類以上的在1分子中具有3個以上的1種類之官能基的化合物。作為強化纖維(A),從高強度、高彈性模數之觀點來看,較佳為金屬纖維、玻璃纖維及碳纖維,其中從輕量性之觀點來看,較宜使用比重小、比強度、比剛性優異之碳纖維。尤其於可實現低廉的生產成本之點,較宜使用聚丙烯腈系碳纖維。
作為強化纖維(A)之形態,較佳可例示由多條的纖絲所構成之股束(strand)、由此股束所構成之平織、緞織或斜紋織等的織物、由多條的纖絲在一方向中排列之股束(單向性股束)、由此單向性股束所構成的單向性織物等之連續纖維基材。此處所謂的「連續纖維」,就是在至少一方向中具有10mm以上的長度之纖維,於積層體中,較佳為具有自一端到對向之端為止的長度之纖維。從展現高的力學特性之觀點來看,較宜使用連續纖維基材。又,較佳可舉出強化纖維的股束及/或單纖維分散成為面狀之形態,例如,切股氈、抄紙墊、梳理墊、氣流成網墊(air-laid mat)等之纖維分散基材。於墊(mat)之形態,由於單纖維在分散狀態通常不具有規則性,故較宜使用抄紙墊,從積層體的形狀賦型性之觀點來看,較宜使用纖維分散基材。
<熱硬化性樹脂(B)>
本發明中的熱硬化性樹脂(B)較佳為積層體的強度等之力學特性、耐熱性優異的樹脂,例如較佳可例示不飽和聚酯、乙烯酯、環氧化物、苯酚(甲階酚醛型)、尿素.三聚氰胺、聚醯亞胺、此等之共聚物、改性物及摻 合有此等之至少2種類的樹脂。為了賦予其它的特性,例如從耐衝撃性提高之觀點來看,於熱硬化性樹脂(B)中,亦可添加彈性體或橡膠成分。
作為適合本發明的熱硬化性樹脂(B),尤其可舉出環氧樹脂,一般與硬化劑或硬化觸媒組合使用。尤其作為以胺類、酚類、具有碳-碳雙鍵的化合物作為前驅物之環氧樹脂為佳。具體而言,作為以胺類作為前驅物的環氧樹脂,可舉出四環氧丙基二胺基二苯基甲烷、三環氧丙基-p-胺基苯酚、三環氧丙基-m-胺基苯酚、三環氧丙基胺基甲酚之各種異構物,作為以酚類作為前驅物的環氧樹脂,可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂,作為以具有碳-碳雙鍵的化合物作為前驅物之環氧樹脂,可舉出脂環式環氧樹脂等,惟不受此所限定。又,亦可使用此等之環氧樹脂經溴化的溴化環氧樹脂。將以四環氧丙基二胺基二苯基甲烷為代表的芳香族胺當作前驅物之環氧樹脂,由於耐熱性良好,與強化纖維(A)的接著性良好,最適合本發明。
環氧樹脂較宜與環氧硬化劑組合使用。環氧硬化劑只要是具有能與環氧基反應的活性基之化合物則可使用。較適合為具有胺基、酸酐基、疊氮基的化合物。具體而言,二氰二胺、二胺基二苯基碸之各種異構物、胺基苯甲酸酯類係適合。若具體地說明,則是二氰二胺由於預浸漬物的保存性優異而較宜使用。又,二胺基二苯基碸之各種異構物,由於賦予耐熱性良好的硬化物 ,而最適合本發明。
<包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)>
本發明中之包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C),係以對於積層體賦予與其它構件的接著機能為目的。作為熱塑性樹脂(c),可例示聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂、聚對苯二甲酸三亞甲酯(PTT)樹脂、聚萘二甲酸乙二酯(PENp)樹脂、液晶聚酯等之聚酯系樹脂,或聚乙烯(PE)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂、聚丁烯樹脂等之聚烯烴樹脂,或苯乙烯系樹脂、胺基甲酸酯樹脂等,或聚甲醛(POM)樹脂、聚醯胺(PA)樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、聚氯乙烯(PVC)樹脂、聚苯硫(PPS)樹脂等之聚芳硫(PAS)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺醯亞胺(PAI)樹脂、聚醚醯亞胺(PEI)樹脂、聚碸(PSU)樹脂、改性PSU樹脂、聚酮(PK)樹脂、聚醚酮(PEK)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、聚醚酮酮(PEKK)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂、聚醚腈(PEN)樹脂、熱塑性聚醯亞胺(PI)樹脂、聚伸苯基醚(PPE)樹脂、改性PPE樹脂及聚醯胺(PA)樹脂。又,此等熱塑性樹脂係可為上述的熱塑性樹脂之共聚物或改性體及/或摻合有2種類以上之樹脂等,更且按照用途等,在不損害本發明目的之範圍內,亦可適宜含有其它的填充材或添加劑。例如,為了提高熱塑性樹脂(c)的難燃性,可添加難燃劑,或為了容易製作纖維基材,可添加塑化劑。
又,於本發明之積層體中,多孔質基材(C)係熔點或軟化點較佳為比180℃高。從耐熱性之觀點來看 ,更佳為200℃以上,尤佳為250℃以上。熔點或軟化點之上限係沒有特別的限定,但從多孔質基材(C)之製作,與其它構件的接著之觀點來看,更佳為400℃以下,尤佳為300℃以下。如此的多孔質基材(C)係可藉由使用熔點或軟化點高於180℃的熱塑性樹脂(c)而容易獲得。
其中,從在高溫環境下保持優異的接著性之觀點來看,較佳為包含選自由聚芳硫樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚醚碸樹脂、聚醯胺樹脂所構成之群組的至少1種樹脂。
於此等之中,所謂的PAS樹脂,就是主要以-(Ar-S)-(惟,Ar表示伸芳基)作為重複單元而構成者,作為伸芳基,例如可使用p-伸苯基、m-伸苯基、o-伸苯基、取代伸苯基、p,p'-二伸苯基磺基、p,p'-伸聯苯基、p,p'-二伸苯基醚基、p,p'-二伸苯基羰基、萘基等。其中,較宜使用工業上多數利用的PPS樹脂。
於本發明的積層體之製造方法中,由於必需在多孔質基材(C)的熔點及軟化點以下之溫度條件下,使熱硬化性樹脂(B)含浸於多孔質基材(C),同時使其硬化,故必需按照硬化時的加熱溫度,自上述群組中選擇。此從在因加熱而熱硬化性樹脂(B)的黏度降低之際,熱硬化性樹脂(B)能含浸於多孔質基材(C)之連續空隙部,熱硬化性樹脂(B)與多孔質基材(C)能容易地形成共連續結構之觀點來看較佳。又,由於多孔質基材(C)係以熔點或軟化點作為界線,聚合物體積的變化梯度顯著地變化,故在多孔質基材(C)已熔融或軟化的狀態下,熱硬化性樹脂 (B)若硬化,則在成形後,即在積層體被冷卻後,多孔質基材(C)之體積係收縮,因此有發生積層體的翹曲或在積層體表面上發生縮孔之可能性。熔點係根據JIS-K7121(2012),藉由DSC以10℃/分鐘的升溫速度所測定之值。軟化點係根據JIS-K7206(1999),測定維卡軟化溫度之值。
當本發明所用之多孔質基材(C)有熔點存在時,熔點Tm(℃)與使熱硬化性樹脂(B)硬化時的加熱溫度Tp(℃)較佳為滿足Tm>Tp之關係,或當熔點不存在時,軟化點Tn(℃)與使熱硬化性樹脂(B)硬化時的加熱溫度Tp(℃)較佳為滿足Tn>Tp之關係。又,從於使熱硬化性樹脂(B)成形.硬化的加熱溫度中不使多孔質基材(C)熔融或軟化之觀點來看,相對於使熱硬化性樹脂(B)硬化時的加熱溫度,多孔質基材(C)的熔點或軟化點較佳為高10℃以上,更佳為高30℃以上,尤佳為高50℃以上。藉由成為如此,於製作積層體的過程中,可在不使多孔質基材(C)熔融下,維持著原本的基材之形態,製作使多孔質基材(C)存在積層體之表層的積層體。此處,所謂的當熔點不存在時,就是如熱塑性樹脂(c)為非晶性樹脂之情況,或如含有多種的共聚合成分之共聚物之情況,熱塑性樹脂(c)的熔融流動係隨著溫度上升而徐徐地進行,不顯示明確的熔點之情況。
使用熱塑性樹脂(c)於多孔質基材(C)時,從提高與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)的密著性之觀點來看,亦可將接著成分賦予多孔質基材(C)之表面。從提 高密著性之觀點來看,接著成分較佳為附著於多孔質基材(C)之表面的70%以上,更佳為90%以上,尤佳為均勻地附著於表面全體。作為接著成分,並沒有特別的限制,但從提高接著之點來看,較佳為在分子內包含1個以上的具有高的反應性或相互作用之官能基的化合物。作為官能基之例,可舉出羧基、環氧丙基、胺基、異氰酸酯基、酸酐基、羥基、醯胺基、酯基等,其中羧基、環氧丙基、胺基、異氰酸酯基、酸酐基係反應性高的官能基而較佳。再者,從提高接著之觀點來看,較佳為具有2個以上的複數之該官能基的化合物。又,從對於多孔質基材(C)的親和性之觀點來看,該化合物較佳為有機化合物、高分子化合物或有機矽化合物,無機化合物之情況係有親和性差之情況。
再者,作為有機化合物之較佳例,有N,N’-伸乙基雙偏苯三酸醯亞胺、N,N’-六亞甲基雙偏苯三酸醯亞胺等之偏苯三酸醯亞胺化合物,或作為多官能芳香族環氧化物,例如有雙酚A、間苯二酚、氫醌、雙酚S、4,4’-二羥基聯苯等之雙酚-環氧丙基醚系環氧化合物等。又,作為高分子化合物的較佳例,於酸改性聚烯烴之例中有乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、馬來酸酐改性聚丙烯等,於環氧改性聚烯烴之例中有乙烯-甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物等。另外,作為有機矽化合物之較佳例,於環氧丙基改性有機矽烷化合物之例中有γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷,於異氰酸酯改性有機矽烷化合物之例中有3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷等,於胺基改性有機矽烷化合 物中有3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等。
將有機化合物、高分子化合物或有機矽化合物賦予多孔質基材(C)的表面之方法係沒有特別的限定,若為固形物則有使經粉碎的粉末附著於多孔質基材(C)之方法,或使化合物熔融而塗布之方法等,但作為簡便的均勻塗布方法,較佳為於有機溶劑或水中溶解或分散有化合物的指定濃度之液中,浸漬多孔質基材(C)後,使其乾燥之方法,或以噴霧器噴霧後,使其乾燥之方法等。
又,所用的多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)的溶解度參數(SP值)之差的絕對值較佳為1以下。藉由如此的樹脂之組合使用,可藉由多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)的相溶性而強固地形成接著層。溶解度參數的詳細說明係在秋山三郎、井上隆、西敏夫合著「聚合物摻合物」(CMC)中有記載。聚合物的溶解度參數之決定法係已知幾種類,但只要是在比較中可使用相同的決定法即可。具體而言宜使用容易算出的Hoy之方法(參照上述書籍)。2個材料的溶解度參數之值愈近可說是愈較佳的組合。
關於多孔質基材(C)之形態,較佳為在積層體的厚度方向中具有連續的空隙部。此處所言之「在厚度方向中連續的空隙部」,就是自多孔質基材(C)的一面到厚度方向的另一面,空氣等的氣體或水等之液體能通過的間隙。此等係可依據JIS-L1096(2010)的透氣性A法(弗雷澤(Frazier)型法)測定,使用此所評價之值較佳為3~ 500cm3/cm2.s之範圍。大於500cm3/cm2.s時,熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)變成可容易地含浸於多孔質基材(C),但熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)與多孔質基材(C)之交絡少,有難以形成強固的接著層之情況。又,小於3cm3/cm2.s時,有熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)難以完全地含浸於多孔質基材(C)之情況,而且為了促進含浸,發生必需提高加壓力等製造條件受限。由於如此的未含浸狀態之多孔質基材存在,形成部分脆弱的接著層,與其它構件一體化時成為破壞點,而有難以展現接著強度之情況。
得到多孔質基材(C)之方法係沒有特別的限定,將熱塑性樹脂(c)以千條~百萬本之單纖維成為纖維束之形態,作為平織或斜紋織等的纖維織物者,以千條~百萬本的單纖維成為纖維束之形態,藉由空氣或水流等使單纖維彼此無規地交絡而成之單纖維交絡形態者,藉由熔融吹襲法或紡黏法等使單纖維彼此無規地熔融接著而成為不織布形態者等,並沒有特別的限制,但從在積層體的表面上形成強固的接著層之觀點來看,較佳為於單纖維彼此的接觸點中互相的單纖維熔融接著之連續體,例如較佳為不織布形態。
在使熱硬化性樹脂(B)硬化時的加熱溫度或使熱塑性樹脂(D)熔融或軟化時的加熱溫度,熱塑性樹脂(c)的熔融黏度較佳為1×105Pa.s以下,更佳為1×103Pa.s以下,藉由使用如此的熱塑性樹脂(c),可容易地得到不織布形態的多孔質基材(C)。熔融黏度若高於此,則難 以製作由熱塑性樹脂(c)所構成的纖維,尤其以熔融吹襲法吐出樹脂者係變困難,難以得到不織布形態的多孔質基材(C)。
從熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)對於多孔質基材(C)的含浸性之觀點來看,多孔質基材(C)之單位面積重量並沒有特別的限定,但較佳為300g/m2以下,更佳為200g/m2以下,尤佳為100g/m2以下。又,從使多孔質基材(C)露出積層體的表面,展現接著性之觀點來看,較佳為3g/m2以上,更佳為5g/m2以上。當多孔質基材(C)的單位面積重量為少時,如第1(b)圖中所示,露出積層體表面的多孔質基材(C)少,與其它構件的接著變困難。單位面積重量過多時,如第1(c)圖所示,有熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)未充分含浸於多孔質基材(C)之情況。此時,雖然可能與其它構件一體化,但由於有多孔質基材(C)的熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)未含浸部成為脆弱部之可能性,故如第1(a)圖所示的狀態為更佳。
於本發明之熱塑性樹脂(c)中,拉伸強度較佳為50MPa以上,更佳為80MPa以上。藉由使用此範圍的熱塑性樹脂(c),形成具有高強度的接著層,可展現高接著性。相反地,若使用比此更低範圍的熱塑性樹脂(c),則在使一體化成形品受到外力負荷之際,熱塑性樹脂(c)會破壞,難以展現高接著性。
關於本發明中的多孔質基材(C)之纖維直徑,並沒有特別的限制,但較佳為0.1~100μm之範圍,纖 維直徑若粗,則在露出積層體的表面時,每纖維的接著面積變廣,從有效地展現與其它構件的接著性之觀點來看較佳,纖維直徑若細,則熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)與多孔質基材(C)之交絡變複雜,從形成強固的接著層之觀點來看較佳。纖維直徑比0.1μm更細時,交絡變複雜,但變得難以使熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)含浸,相反地,比100μm更粗時,與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)的交絡變少,有無法形成強固的接著層之情況。
又,關於纖維的剖面形狀,並沒有特別的限制,但可舉出如第2圖所示的(a)正圓或(b)橢圓等之圓形、(c)三角形或(d)四角形、(e)五角形等之多角形、(f)星形或(g)繭形、(h)Y形等之異形等。此等係可為單獨或併用2種以上。從多孔質基材(C)的生產性之觀點來看,較佳為圓形剖面,從與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)的接著面積變廣,因交絡變複雜而形成強固的接著層之觀點來看,較佳為多角形或異形剖面。
本發明中的熱塑性樹脂(c)之密度ρ與多孔質基材(C)之體積密度ρm之比較佳為0.8以下,此比率係多孔質基材(C)的厚度方向之空隙程度的指標,用下式算出。
.密度之比=ρm
當此時密度之比係比0.8更高時,熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)對於多孔質基材(C)之含浸會變困難,雖然可能與其它構件一體化,但多孔質基材(C)的熱硬化 性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)未含浸部係成為脆弱部,不可能展現充分的接著強度。於密度之比中,雖然沒有特別的限定,但若為0.01以上,則可使形成強固接著層用的熱硬化性樹脂之含浸性及展現與其它構件之接著性用的露出並存。
又,本發明中的多孔質基材(C)亦可在多孔質基材(C)所具有的空隙部中,預先含浸熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D),藉由成為如此的多孔質基材(C),於預形體製作時的多孔質基材(C)之操作性提高之點上較佳。當熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)為熱硬化性樹脂(B)時,熱硬化性樹脂(B)較佳為以未硬化之狀態含浸於多孔質基材(C),可製造比將已硬化的熱硬化性樹脂一體化者更強固且容易一體化之積層體。
<熱塑性樹脂(D)>
本發明中的熱塑性樹脂(D)較宜使用熔點或軟化點比所用的多孔質基材(C)更低之熱塑性樹脂,可按照目的來使用前述熱塑性樹脂(c)之項目所記載的樹脂。此時,從對於多孔質基材(C)的含浸之觀點來看,熱塑性樹脂(D)的熔點或軟化點較佳為比多孔質基材(C)的熔點或軟化點低10℃以上,更佳為低30℃以上。熔點或軟化點之差的上限係沒有特定,但熱塑性樹脂(D)的熔點或軟化點若過低,則積層體之耐熱性差,因而無法維持作為積層體的耐熱性,故不宜。
<預形體>
本發明中的預形體係如第3(a)圖中所示,較佳為於 由強化纖維(A)、熱硬化性樹脂(B)所構成的基材(p)上,在表層上積層有由熱塑性樹脂(c)所構成的多孔質基材(C)之預形體。此時,亦可使用於積層有由強化纖維(A)及熱硬化性樹脂(B)所構成的材料之基材(p)的表層上積層有多孔質基材(C)之預形體,或如第3(b)圖中所示地,於使熱硬化性樹脂(B)含浸於強化纖維(A)而得的預浸漬物之表層上積層有多孔質基材(C)之預形體。作為使熱硬化性樹脂(B)含浸於強化纖維(A)之方法,並沒有特別的限定,但例如可舉出使熱硬化性樹脂(B)溶解於甲基乙基酮或甲醇等之有機溶劑中而低黏度化,邊浸漬邊含浸強化纖維(A)後,使用烘箱等,使有機溶劑蒸發而成為預浸漬物之濕法,藉由加熱熱硬化性樹脂(B)而低黏度化,於輥或脫模紙上製作薄膜,接著自強化纖維(A)之兩側或單側來重疊該薄膜,藉由加熱及加壓而使其含浸之熱熔法等。又,考慮本發明之製造方法所得之積層體的力學特性或輕量性、賦型性等,亦可如第3(c)圖中所示地,使用複數積層有基材(p)之預形體。例如,藉由複數片積層基材(p),使用由單向性股束所構成的基材(p)作為強化纖維(A)時,亦可使在積層體及一體化成形品的特定方向中具有強度分布。
<積層體>
於本發明之積層體的一側之表面中,多孔質基材(C)相對於積層體的該一側之表面較佳為露出10%以上,從接著性之觀點來看,更佳為30%以上之露出,尤佳為50%以上之露出。藉由熱塑性樹脂(c)之露出變大,於與其它 構件的接著面中,熱塑性樹脂(c)與其它構件接觸的面積比例變大而較佳。關於多孔質基材(C)之露出的比例,並沒有上限,但從形成熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)與多孔質基材(C)之交絡所致的強固接著層之觀點來看,較佳為90%以下。此處所言的「露出」,就是如第4(a)圖所示地自箭頭方向觀察積層體的一側之表面時,如第4(b)圖所示地多孔質基材(C)出現在表面之狀態,可藉由表面觀察而視覺辨認。第1(c)圖所示的狀態亦可說是多孔質基材(C)露出,但多孔質基材(C)係不固定在熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D),當為相同的露出比例時,係以如第1(a)圖所示的多孔質基材(C)固定於熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)的形態為佳。
於本發明之積層體中,從接著性之觀點來看,熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)與多孔質基材(C)形成共連續結構者為較佳。此處所謂的「共連續結構」,就是於如第5圖所示之形成相分離結構的熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)與多孔質基材(C)的2相之中,兩相形成連續相之結構。作為確認共連續結構之手法,例如可舉出藉由穿透型電子顯微鏡(TEM)的結構觀察。此時,與粒狀的分散結構明顯地不同,2成分互相地相互進入且兩相皆成為連續相之網絡結構,係被觀察作為主要的結構。
於本發明中,使熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)含浸於多孔質基材時,不使多孔質基材熔融。因此,具有含有空隙的網絡結構之多孔質基材係成為形成共 連續結構的基礎,藉由熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)含浸於多孔質基材之空隙,可容易地形成共連續結構。
<其它構件>
本發明之積層體係可藉由其它構件一體化而成為一體化成形品。作為使其它構件一體化之手段,並沒有特別的限定,但例如有(i)將積層體與其它構件各自預先成形,將兩者一體化之方法,即於與得到積層體之步驟不同的步驟中,將積層體與其它構件一體化之方法;(ii)將積層體預先成形,於將其它構件成形之同時,將兩者一體化之方法。本發明之積層體與其它構件較佳為藉由熱熔黏被一體化,作為前述(i)之具體例,將積層體加壓成形,將其它構件加壓成形或射出成形而製作。有藉由熱板熔黏、振動熔黏、超音波熔黏、雷射熔黏、電阻熔黏、感應加熱熔黏等之眾所周知的熔黏手段,接合所製作的各自構件之方法。另一方面,作為前述(ii)之具體例,有將積層體加壓成形,接著插入射出成形模具內,將形成其它構件的材料在模具內射出成形,藉由在熔融或軟化狀態的材料之熱量,使露出積層體的表面之多孔質基材(C)熔融或軟化而接合之方法。又,作為前述(ii)之另一具體例,有將積層體加壓成形,接著配置於加壓成形模具內,將形成其它構件的材料填充於加壓成形模具內,藉由加壓成形,以與前述同樣之原理進行接合之方法。從一體化成形品的量產性之觀點來看,較佳為(ii)之方法,作為射出成形,較宜使用插入射出成形或外插射出成形,及作為加壓成形,較宜使用沖壓成形或加熱 及冷卻(heat-and-cool)成形。
從因上述熱熔黏而一體化成為可能之觀點來看,較佳為熱塑性樹脂存在於其它構件的接著表面之至少一部分。關於存在於接著表面的熱塑性樹脂之面積比例,並沒有特別的限制,但較佳為10%以上,更佳為30%以上,尤佳為50%以上。尤其當構成其它構件的基質樹脂為熱塑性樹脂時,其它構件的接著表面之範圍係沒有限定,於設計自由度變高之點上較佳。
又,存在於其它構件的接著表面之至少一部分的熱塑性樹脂,較佳為與構成積層體的多孔質基材(C)所用之熱塑性樹脂(c)實質上相同種類的熱塑性樹脂。此處所謂的「實質上相同」,就是指於構成該樹脂的成分之中,共通地包含佔50質量%以上之成分,更佳為佔70質量%以上的成分係共通,較佳為使用為了製作多孔質基材(C)而用的熱塑性樹脂(c)作為基質樹脂來製作其它構件。
<一體化成形品>
本發明之一體化成形品係將積層體與其它構件予以一體化而成,在積層體之與其它構件一體化側之表層,多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)必需形成共連續結構。藉由在表面形成如此的結構,而作為與其它構件的接著層強固地一體化,變得難以發生在接著層的層間剝離等。又,藉由共連續結構之形成,由於遍佈表層的熱硬化性樹脂(B)或熱塑性樹脂(D)存在,展現與其它構件安定的接著強度。
又,本發明之一體化成形品必需滿足熱硬化性樹脂(B)的熱膨脹係數Eb<多孔質基材(C)的熱膨脹係數Ec或熱塑性樹脂(D)的熱膨脹係數Ed<多孔質基材(C)的熱膨脹係數Ec之關係。藉由滿足如此的關係,於後述的一體化成形品之製造方法中,成為接著成分的多孔質基材(C)露出積層體的表面之部分係隆起,形成與其它構件容易且強固地一體化之一體化成形品。此時,熱硬化性樹脂(B)的熱膨脹係數Eb或熱塑性樹脂(D)的熱膨脹係數Ed較佳為比多孔質基材(C)的熱膨脹係數Ec更小5×10-6/℃以上,尤佳為小10×10-6/℃以上。熱膨脹係數之關係沒有上限,但若因微小的溫度變化而發生大的變形,則會與所得之一體化成形品的尺寸精度或接著強度降低息息相關,故較佳為500×10-6/℃以下。
<積層體之製造方法>
本發明的積層體之製造方法,較佳為藉由加熱以及加壓,將於包含強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B)的基材(p)上在表層積層有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)的預形體,予以成形。藉由使用如此在表層積層有多孔質基材(C)的預形體進行成形,因加熱而黏度降低的熱硬化性樹脂(B)係因加壓而含浸於多孔質基材(C),可容易製造在積層體表面上形成有強固的接著層之積層體。作為藉由加熱以及加壓將預形體予以成形之手法,並沒有特別的限定,可採用手積層(hand lay-up)成形法、噴佈成形法、真空袋成形法、加壓成形法、高壓釜成形法、加壓成形法、轉移成形法、沖壓成形法等之使用熱硬化 樹脂的眾所周知之成形方法。從熱硬化性樹脂(B)對於多孔質基材(C)的含浸性之觀點來看,較佳為藉由連續地加熱以及加壓而成形之真空袋成形法、高壓釜成形法、加壓成形法,從製程的簡易性之觀點來看,較宜使用加壓成形法。
本發明之積層體之製造方法,較佳為在多孔質基材(C)的熔點及軟化點以下之溫度條件下,使熱硬化性樹脂(B)含浸於多孔質基材(C)同時使其硬化而成形預形體。藉由在如此的溫度條件下成形預形體,由於保持多孔質基材(C)的多孔質形態,因此可容易地含浸黏度已降低的熱硬化性樹脂(B)。藉此,於積層體的表層,容易形成由多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)所構成之強連續結構,可容易地形成強固的接著層。再者,由於熱塑性樹脂(c)係以熔點或軟化點作為界線,聚合物體積的變化梯度顯著地變化,故以變化梯度平緩的未熔融或軟化之狀態,含浸熱硬化性樹脂(B)同時使其硬化,而抑制在成形後,即在積層體經冷卻後多孔質基材(C)的體積收縮,藉此可得到積層體的翹曲或在積層體表面所發生的縮孔少之積層體。
從在使熱硬化性樹脂(B)成形.硬化的溫度中,不使多孔質基材(C)熔融或軟化為較佳的觀點來看,相對於使熱硬化性樹脂(B)硬化時的加熱溫度,多孔質基材(C)的熔點或軟化點較佳為高10℃以上,更佳為高30℃以上,尤佳為高50℃以上。藉由使用如此的多孔質基材(C),於製作積層體的過程中,多孔質基材(C)可不熔融,維 持著原本的多孔質基材之形態,使熱硬化性樹脂(B)含浸,而可製造以多孔質基材(C)作為強固的接著層,存在於積層體的表層之積層體。
<一體化成形品之製造方法>
本發明的一體化成形品之製造方法,係將如上述所得的積層體與其它構件予以一體化之方法,作為使積層體與其它構件一體化之方法,並沒有特別的限定,但例如有(i)將積層體與其它構件各自預先成形,將兩者一體化之方法,即於與得到積層體之步驟不同的步驟中,將積層體與其它構件一體化之方法,(ii)將積層體預先成形,於將其它構件成形之同時,將兩者一體化之方法。本發明之製造方法所得之積層體與其它構件,較佳為藉由熱熔黏而一體化,作為前述(i)之具體例,將積層體加壓成形,將其它構件加壓成形或射出成形而製作。有藉由熱板熔黏、振動熔黏、超音波熔黏、雷射熔黏、電阻熔黏、感應加熱熔黏等之眾所周知的熔黏手段,接合所製作的各自構件之方法。從製程的簡易性之觀點來看,較宜使用熱板熔黏、超音波熔黏。另一方面,作為前述(ii)之具體例,有將積層體加壓成形,接著插入射出成形模具內,將形成其它構件的材料在模具內射出成形,藉由在熔融或軟化狀態的材料之熱量,使露出積層體的表面之多孔質基材(C)熔融或軟化而接合之方法。又,作為前述(ii)之另一具體例,有將積層體加壓成形,接著配置於加壓成形模具內,將形成其它構件的材料填充於加壓成形模具內,藉由加壓成形,以與前述同樣之原理進行接 合之方法。從一體化成形品的量產性之觀點來看,較佳為(ii)之方法,作為射出成形,較宜使用插入射出成形或外插射出成形,及作為加壓成形,較宜使用沖壓成形或加熱及冷卻成形。此時,較佳為將積層體預熱,使多孔質基材(C)成為熔融或軟化狀態後,藉由與其它構件加壓而一體化。將第6(a)圖所示的積層體預熱,於無加壓之條件下,使多孔質基材(C)熔融或軟化,如第6(b)圖所示地熱塑性樹脂(c)膨脹,露出積層體的表面之部分係隆起。成為如此的狀態後,藉由與其它構件加壓,膨脹隆起的熱塑性樹脂(c)係在積層體及其它構件之表面上擴展(第6(c)圖),由於接著面積變廣而展現高的接著強度。此時,將積層體預熱及加壓後的積層體之表面上所露出的多孔質基材(C)之面積,較佳為預熱及加壓前的露出面積之2倍以上,更佳為3倍以上。關於預熱及加壓前後的露出面積之比,並沒有上限,但若過高則多孔質基材變得大量流出,有引起縮孔之可能性,故較佳為10倍以下,更佳為8倍以下。
<積層體及一體化成形品之適應製品>
作為本發明之積層體及一體化成形品、本發明之製造方法所得之積層體及一體化成形品之用途,有在高溫環境下亦要求高的接著性、形狀維持之領域中的製品。例如,適合作為電氣.電子機器殼體、電腦、電視、照相機、音頻播放器等。又,適合電氣.電子零件用途,適用於連接器、LED燈、插座、光拾取器、端子板、印刷基板、揚聲器、小型馬達、磁頭、功率模組、發電機 、電動機、變壓器、變流器、電壓調整器、整流器、變流器(inverter)等。此外,亦適合汽車用零件或車輛相關零件等,適用於儀表板、控制箱、柱、車頂樑、擋板、保險桿、車門面板、頂板、引擎蓋板(hood panel)、行李箱蓋、車門後視鏡支柱、擾流板、引擎蓋進氣孔(hood louver)、輪罩、輪蓋、裝飾物(garnish)、進氣歧管、燃料泵、引擎冷卻水接頭、雨刷、引擎周邊零件、燈罩、燈反射器、燈插座等。再者,亦有用於航空.宇宙領域或土木建築領域等之各種領域。
[實施例]
以下顯示實施例,以更具體地說明本發明。首先,以下記載本發明中的評價方法。
(評價方法1)包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)之熔點Tm及軟化點Tn
如以下地評價包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)之熔點及軟化點。首先,於熱塑性樹脂(c)中使用結晶性樹脂時,依據JIS-K7121(2012)中規定的「塑膠之轉移溫度測定方法」測定熔點。將用於多孔質基材(C)之製作的熱塑性樹脂(c)或多孔質基材(C),於爐內溫度控制在50℃的真空乾燥機中乾燥24小時以上後,細細地裁切而準備試料。利用差示掃描熱量測定裝置(TA Instruments公司製,DSC Q2000)測定試料,以10℃/分鐘的升溫速度得到依規格的熔點。
另一方面,於熱塑性樹脂(c)中使用非晶性樹脂時,依據JIS-K7206(1999)中規定的「塑膠-熱塑性塑膠 -維卡軟化溫度(VST)試驗」之A50法測定軟化點。將用於多孔質基材(C)之製作的熱塑性樹脂(c)或多孔質基材(C),於爐內溫度控制在50℃的真空乾燥機中乾燥24小時以上後,以射出成形機(JSW公司J150EII-P)進行成形,自所得之成形片切出厚度3.2mm、縱及橫各自為12.5mm的矩形板,將此當作試料。利用熱變形溫度測定機(東洋精機(股)製作所製,S3-FH)測定試料,得到依規格的軟化點。
重複上述操作3次,算出所得之溫度的平均值,作為多孔質基材(C)的熔點或軟化點。此處,將作為熔點所得之溫度當作Tm(℃)使用,軟化點係當作Tn(℃)使用。
(評價方法2)多孔質基材(C)之露出率E
於所得之積層體的一側之表面的任意位置,使用超深度彩色3D形狀測定顯微鏡VK-9500(控制器部)/VK-9510(測定部)(KEYENCE股份有限公司製),以200倍的放大倍率拍攝。此時,當難以詳細觀察作為觀察對象的多孔質基材(C)之纖維直徑時,可放大所觀察的倍率,同樣地拍攝積層體表面的圖像。自所拍攝的圖像,使用解析應用程式VK-H1A9,測定多孔質基材(C)的面積Acn(n=1),將此時的測定範圍當作全體面積An(n=1)。自所得之Acn、An,藉由下式算出多孔質基材(C)的露出率En(n=1)。
.En=(Acn/An)×100[%]
重複上述操作10次,算出所得的露出率En(n=1~10) 之平均值,作為多孔質基材(C)的露出率E。
(評價方法3)熱塑性樹脂(c)之熔融黏度
使用Capilograph 1D型(東洋精機製作所股份有限公司製),於製作多孔質基材(C)時的溫度之剪切速度1000sec-1中,測定熱塑性樹脂(c)的熔融黏度。此時,使用孔徑1mmΦ、L/D=10的鑄模。
重複上述操作3次,算出所得之熔融黏度的平均值,作為熱塑性樹脂(c)的熔融黏度。
(評價方法4)多孔質基材(C)的密度之比
使用多孔質基材(C)所用的熱塑性樹脂(c)之樹脂顆粒或成形品,依據JIS-Z8807(2012)中規定的「固體的密度及比重之測定方法」之液中秤量法,測定熱塑性樹脂(c)的密度ρ tp。接著,對於多孔質基材(C),依據JIS-L1913(2010)中規定的「一般不織布試驗方法-厚度」之A~C法,測定多孔質基材(C)的厚度Tc。接著,依據「一般不織布試驗方法-每單位面積的質量」,測定多孔質基材(C)的質量Mc,將此時所用的多孔質基材(C)之面積當作多孔質基材(C)之面積Sc。自所得之Tc、Mc、Sc,藉由下式,算出多孔質基材(C)的體積密度ρ c。
.ρ c=Mc/(Tc×Sc)
自所得之熱塑性樹脂(c)的密度ρ tp、多孔質基材(C)的體積密度ρ c,藉由下式算出多孔質基材(C)的密度之比。
.密度之比=ρ c/ρ tp。
(評價方法5)多孔質基材(C)的單位面積重量 Wc
自上述評價方法4所得之Mc、Sc,藉由下式算出多孔質基材(C)的單位面積重量Wc。
.Wc=Mc/Sc。
(評價方法6)熱塑性樹脂(c)的拉伸強度σ tp
於爐內溫度控制在50℃的真空乾燥機中,使多孔質基材(C)所用的熱塑性樹脂(c)之樹脂顆粒乾燥24小時以上後,使用射出成形機(JSW公司J150EII-P),成形為依據ASTM D638的Type-I的啞鈴試驗片。使用所得之Type-I的啞鈴試驗片,使用「INSTRON」(註冊商標)萬能試驗機(INSTRON公司製)作為試驗機。於本發明中,所謂的拉伸強度,就是指將斷裂點的荷重除以剖面積者。將此時之值當作熱塑性樹脂(c)之拉伸強度σ tp。
(評價方法7)多孔質基材(C)的纖維直徑Φc
以在積層體中能觀察與多孔質基材(C)之厚度方向呈直角方向的任意50處之方式,用環氧樹脂包埋,於環氧樹脂之硬化後,進行觀察面的研磨,製作剖面觀察用樣品。使用超深度彩色3D形狀測定顯微鏡VK-9500(控制器部)/VK-9510(測定部)(KEYENCE股份有限公司製),以200倍的放大倍率拍攝積層體之剖面全體。自拍攝剖面全體的圖像,使用解析應用程式VK-H1A9,測定多孔質基材(C)的外接圓之直徑。然後,算出彼等之平均值,作為多孔質基材(C)之纖維直徑Φc。
(評價方法8)一體化成形品的接著強度σ rt、σ ht
使用包含積層體與其它構件的一體化成形品,依據JIS-K6850(1999)中規定的「接著劑-剛性被附材的拉伸剪切接著強度試驗方法」,測定在23℃的室溫之接著強度σ rt及在120℃的高溫環境下之接著強度σ ht。積層體與其它構件的一體化方法係因實施例而異,以接著部分的長度成為12.5±0.25mm之方式使其接著後,以寬度成為25.0±0.25mm之方式切出。以安裝於拉伸試驗裝置「INSTRON」(註冊商標)5565型萬能材料試驗機(INSTRON.日本(股)製)的上下之夾具,固定所得之試驗片,於庫內的環境溫度為23℃或120℃之庫內放置10分鐘後,以1.6mm/分鐘的拉伸速度,試驗片數n為5,進行評價。自此時的最大斷裂荷重P、試驗片的寬度B與接著部分之長度L,藉由下式算出一體化成形品的接著強度。
.σ rt、σ ht=P/(B×L)
評價係將20MPa以上之情況當作◎,將10MPa以上且小於20MPa當作○,將5MPa以上且小於10MPa當作△,將小於5MPa當作×。
(評價方法9)多孔質基材(C)的連續空隙部之狀態(透氣度)
使用多孔質基材(C),依據JIS-L1913(2010)中規定的「一般不織布試驗方法-透氣性」之弗雷澤型法,測定多孔質基材(C)的連續空隙部之狀態(透氣度)。
(評價方法10)各材料的熱膨脹係數
參考JIS K7197(1991)中規定的「藉由塑膠的熱機械分析之線膨脹率試驗方法」,評價各材料的熱膨脹係數 。本評價中的試驗片係使用實施例或比較例的各材料。
此時,以一邊的長度成為5mm之方式製作試驗片。測定數為n=5,將平均值當作各材料的熱膨脹係數。
<使用的材料>
[強化纖維1(A-1)]
自以聚丙烯腈作為主成分的聚合物,進行紡絲、煅燒處理,得到總纖絲數12000條的連續碳纖維。再者,電解表面處理該連續碳纖維,於120℃的加熱空氣中乾燥而得到碳纖維1(A-1)。此碳纖維1(A-1)之特性係如下所示。
密度:1.80g/cm3
單纖維直徑:7μm
拉伸強度:4.9GPa
拉伸彈性模數:230GPa
[熱硬化性樹脂1(B-1)]
摻合40質量份的Epotohto YD128(東都化成(股)公司製)、20質量份的Epotohto YD128G(東都化成(股)公司製)、20質量份的Epikote 1001(日本環氧樹脂(股)公司製)、20質量份的pikote 1009(日本環氧樹脂(股)公司製)作為環氧樹脂、4質量份的DICY7(日本環氧樹脂(股)公司製,二氰二胺)、3質量份的DCMU99(保土谷化學(股)公司製,3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)作為硬化劑、5質量份的Vinylec K(CHISSO(股)公司製,聚乙烯縮甲醛)作為其它添加劑,得到熱硬化性樹脂1(B-1)。
熱膨脹係數:60×10-6/℃
[熱硬化性樹脂2(B-2)]
摻合100質量份的ELM434(四環氧丙基二胺基二苯基甲烷,住友化學(股)公司製)作為環氧樹脂、15質量份的Nonflex H(N,N’-二苯基-p-苯二胺,精工化學(股)公司製)作為胺化合物、30質量份的「Seikacure」S(4,4’-二胺基二苯基碸,和歌山精化(股)公司製)作為硬化劑,得到熱硬化性樹脂2(B-2)。
熱膨脹係數:55×10-6/℃
[熱塑性樹脂1(D-1)]
熱壓PP樹脂(Prime Polymer(股)公司製「Prime Polypro」J226E)的顆粒,製作厚度100μm的薄膜狀基材,得到熱塑性樹脂1(D-1)。
熱膨脹係數:110×10-6/℃
[熱塑性樹脂2(D-2)]
熱壓Ny6樹脂(東麗(股)「Amilan」CM1017)的顆粒,製作厚度100μm的薄膜狀基材,得到熱塑性樹脂2(D-2)。
熱膨脹係數:80×10-6/℃
[預浸漬物1(P-1)]
使用強化纖維1(A-1)作為強化纖維(A),使用熱硬化性樹脂1(B-1)作為熱硬化性樹脂(B),在一方向中排列強化纖維1(A-1)而形成多條的強化纖維群,以強化纖維的含量以質量比例(Wf)表示成為67%之方式,使熱硬化性樹脂(B)含浸於強化纖維(A)而得到預浸漬物1(P-1)。
[預浸漬物2(P-2)]
除了使用熱硬化性樹脂2(B-2)作為熱硬化性樹脂(B)以外,與預浸漬物1(P-1)同樣地,使熱硬化性樹脂(B)含 浸於強化纖維(A)而得到預浸漬物2(P-2)。
[預浸漬物3(P-3)]
使用熱塑性樹脂1(D-1)作為熱塑性樹脂(D),在一方向中排列強化纖維1(A-1)而形成多條的強化纖維群,以強化纖維的含量以質量比例(Wf)表示成為67%之方式,配置強化纖維(A)與熱塑性樹脂(D),於熱盤溫度設定在170℃的加壓機內配置.加壓,而使熱塑性樹脂(D)含浸。加熱後,於加壓狀態下進行冷卻直到熱盤溫度成為100℃為止,得到預浸漬物3(P-3)。
[預浸漬物4(P-4)]
使用熱塑性樹脂2(D-2)作為熱塑性樹脂(D),在一方向中排列強化纖維1(A-1)而形成多條的強化纖維群,以強化纖維的含量以質量比例(Wf)表示成為67%之方式,配置強化纖維(A)與熱塑性樹脂(D),於熱盤溫度設定在250℃的加壓機內配置.加壓,而使熱塑性樹脂(D)含浸。加熱後,於加壓狀態下進行冷卻直到熱盤溫度成為140℃為止,得到預浸漬物4(P-4)。
[多孔質基材1(C-1)]
使用PPS樹脂(東麗(股)公司製「Torelina」M2888)的顆粒,藉由熔融吹襲法製造不織布狀基材,作為多孔質基材1(C-1)。此多孔質基材1(C-1)之特性係如下所示。
密度:1.34g/cm3
單纖維直徑:7.8μm
熔點:278℃
單位面積重量:40g/m2
拉伸強度:50MPa
熱膨脹係數:75×10-6/℃
厚度:0.2mm
透氣度:100cm3/cm2.s
[多孔質基材2(C-2)]
使用PEEK樹脂(VICTREX公司製「VICTREX」PEEK 90P)的顆粒,藉由熔融吹襲法製造不織布狀基材,作為多孔質基材2(C-2)。此多孔質基材2(C-2)之特性係如下所示。
密度:1.30g/cm3
單纖維直徑:7.5μm
熔點:343℃
單位面積重量:40g/m2
拉伸強度:100MPa
熱膨脹係數:70×10-6/℃
厚度:0.2mm
透氣度:90cm3/cm2.s
[多孔質基材3(C-3)]
使用PES樹脂(住友化學(股)公司製「Sumikaexcel」4100G)的顆粒,藉由熔融吹襲法製造不織布狀基材,作為多孔質基材3(C-3)。此多孔質基材3(C-3)之特性係如下所示。
密度:1.37g/cm3
單纖維直徑:7.5μm
軟化點:226℃
單位面積重量:40g/m2
拉伸強度:84MPa
熱膨脹係數:60×10-6/℃
厚度:0.2mm
透氣度:120cm3/cm2.s
[多孔質基材4(C-4)]
使用Ny6樹脂(東麗(股)「Amilan」CM1017)的顆粒,藉由熔融吹襲法製造不織布狀基材,作為多孔質基材4(C-4)。此多孔質基材4(C-4)之特性係如下所示。
密度:1.13g/cm3
單纖維直徑:7.0μm
熔點:225℃
單位面積重量:40g/m2
拉伸強度:85MPa
熱膨脹係數:80×10-6/℃
厚度:0.2mm
透氣度:80cm3/cm2.s
[多孔質基材5(C-5)]
將由PPS樹脂所構成的複絲切割成長度25mm,得到短切纖維。將短切纖維投入開棉機中,得到起初的粗細度之PPS纖維束幾乎不存在的棉上之PPS纖維集合體。對於此PPS纖維集合體,藉由具有直徑600mm的圓筒形輥之梳理裝置,得到由梳理墊所構成之多孔質基材5。
密度:1.34g/cm3
單纖維直徑:10μm
熔點:278℃
單位面積重量:40g/m2
拉伸強度:81MPa
熱膨脹係數:75×10-6/℃
厚度:0.3mm
透氣度:100cm3/cm2.s
[多孔質基材6(C-6)]
得到由纖維直徑150μm的PPS纖維所構成之網狀物,作為多孔質基材6(C-6)。特性係如下所示。
密度:1.34g/cm3
熔點:278℃
網眼:60條/inch(縱.橫皆是)
開口率:38%
單位面積重量:75g/m2
拉伸強度:80MPa
熱膨脹係數:75×10-6/℃
厚度:0.3mm
透氣度:50cm3/cm2.s
[多孔質基材7(C-7)]
使用PPS樹脂(東麗(股)公司製「Torelina」M2888)的顆粒,藉由熔融吹襲法製造不織布狀基材,作為多孔質基材7(C-7)。此多孔質基材7(C-7)之特性係如下所示。
密度:1.34g/cm3
單纖維直徑:7.8μm
熔點:278℃
單位面積重量:80g/m2
拉伸強度:50MPa
熱膨脹係數:75×10-6/℃
厚度:0.4mm
透氣度:70cm3/cm2.s
[多孔質基材8(C-8)]
熱壓PPS樹脂(東麗(股)公司製「Torelina」M2888)的顆粒,製作厚度100μm的薄膜狀基材。對所得之薄膜,以Φ10mm、間距14mm進行加工,得到開孔率為46%的有孔薄膜之多孔質基材8(C-8)。
密度:1.34g/cm3
熔點:278℃
開孔率:46%
單位面積重量:72g/m2
拉伸強度:50MPa
熱膨脹係數:75×10-6/℃
厚度:0.1mm
透氣度:80cm3/cm2.s
[多孔質基材9(C-9)]
使用PP樹脂(Prime Polymer(股)公司製「Prime Polypro」J226E)的顆粒,藉由熔融吹襲法製造不織布狀基材,作為多孔質基材9(C-9)。此多孔質基材9(C-9)之特性係如下所示。
密度:0.91g/cm3
單纖維直徑:6.0μm
熔點:150℃
單位面積重量:40g/m2
拉伸強度:29MPa
熱膨脹係數:110×10-6/℃
厚度:0.2mm
透氣度:60cm3/cm2.s
[樹脂薄膜1(F-1)]
熱壓PPS樹脂(東麗(股)公司製「Torelina」M2888)的顆粒,製作厚度100μm的薄膜狀基材,得到樹脂薄膜1(F-1)。
密度:1.34g/cm3
熔點:278℃
單位面積重量:134g/m2
拉伸強度50MPa
熱膨脹係數:75×10-6/℃
厚度:0.1mm
透氣度:0cm3/cm2.s
(實施例1-1:積層體1)
使用採用強化纖維1(A-1)作為強化纖維(A)且採用熱硬化性樹脂1(B-1)作為熱硬化性樹脂(B)所成之預浸漬物1(P-1)。使用多孔質基材1(C-1)作為多孔質基材(C)。自此預浸漬物1(P-1)及多孔質基材1(C-1),切出13片的具有指定大小之長方形預浸漬物片、1片的多孔質基材1(C-1)。於第7圖中,以示意圖顯示此等13片的預浸漬物片與1片的多孔質基材。
將已切出長方形的片之長邊方向當作0°,以纖維方向及材料自上起成為[(C-1)/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°]之方式,自下起依順序積層(以箭頭A表示)13片的(P-1)與1片的(C-1),而得到預形體1。
接著,對於預形體1,於加壓成形機中,一邊施加0.6MPa的面壓,一邊在160℃加熱30分鐘,而使熱硬化性樹脂硬化。硬化結束後,在室溫冷卻,得到平均厚度1.6mm之積層體1。彙總所得之積層體1的特性,顯示於表1中。
(實施例1-2:一體化成形品1)
於第8圖所示之用於製造一體化成形品1的射出成形用模具中,將已修整成能插入的形狀之積層體1配置於模具中。作為其它構件,準備由基質樹脂由PPS樹脂所構成且玻璃纖維含有率以質量比例(Wf)表示為40%的纖維強化顆粒(東麗(股)公司製「Torelina」A504X90)。使用此顆粒,藉由射出成形來形成具有如第8圖的形狀之射出成形材,製造一體化成形品1。射出成形係使用JSW公司製J150EII-P射出成形機進行,料筒溫度設定為320℃,模具溫度設定為130℃。彙總所得之一體化成形品1的特性,顯示於表1中。
(實施例2-1:積層體2)
除了作為多孔質基材,使用在熱塑性樹脂(c)採用PEEK樹脂的多孔質基材2(C-2)以外,與實施例1-1同樣地 ,得到平均厚度1.6mm的積層體2。彙總所得之積層體2的特性,顯示於表1中。
(實施例2-2:一體化成形品2)
作為其它構件,準備基質樹脂由PEEK樹脂所構成且玻璃纖維含有率以質量比例(Wf)表示為30%的纖維強化顆粒(VICTREX公司製「VICTREX」PEEK 90GL30)。除了使用所得之積層體2作為積層體,料筒溫度設定為370℃,模具溫度設定為160℃以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品2。
(實施例3-1:積層體3)
除了作為多孔質基材,使用在熱塑性樹脂(c)採用PES樹脂的多孔質基材3(C-3)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體3。彙總所得之積層體3的特性,顯示於表1中。
(實施例3-2:一體化成形品3)
作為其它構件,準備基質樹脂由PES樹脂所構成且玻璃纖維含有率以質量比例(Wf)表示為30%的纖維強化顆粒(住友化學(股)公司製「Sumikaexcel」3601GL30)。除了使用所得之積層體3作為積層體,料筒溫度設定為360℃,模具溫度設定為140℃以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品3。
(實施例4-1:積層體4)
除了作為多孔質基材,使用在熱塑性樹脂(c)採用Ny6樹脂的多孔質基材4(C-4)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體4。彙總所得之積層體4 的特性,顯示於表1中。
(實施例4-2:一體化成形品4)
作為其它構件,準備基質樹脂由Ny6樹脂所構成且碳纖維含有率(Wf)為30%的纖維強化顆粒(東麗(股)公司製「Torayca」顆粒TLP1060)。除了使用所得之積層體4作為積層體,料筒溫度設定為260℃,模具溫度設定為80℃以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品4。
(實施例5-1:積層體5)
除了作為多孔質基材,使用由梳理墊所構成的多孔質基材5(C-5)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm之積層體5。彙總所得之積層體5的特性,顯示於表1中。
(實施例5-2:一體化成形品5)
除了使用所得之積層體5作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品5。
(實施例6-1:積層體6)
除了作為多孔質基材,使用由PPS纖維所構成的多孔質基材6(C-6)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體6。彙總所得之積層體6的特性,顯示於表1中。
(實施例6-2:一體化成形品6)
除了使用所得之積層體6作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品6。
(實施例7-1:積層體7)
除了作為多孔質基材,使用由PPS樹脂所構成的多孔 質基材7(C-7)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體7。彙總所得之積層體7的特性,顯示於表1中。
(實施例7-2:一體化成形品7)
除了使用所得之積層體7作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品7。
(實施例8-1:積層體8)
作為積層體,與實施例1-1同樣地得到積層體8。彙總所得之積層體8的特性,顯示於表2中。
(實施例8-2:一體化成形品8)
使用所得之積層體8作為積層體,及使用實施例1-2所用的PPS樹脂顆粒作為其它構件,藉由射出成形得到與積層體8相同形狀之板。如第9(a)圖所示疊合此等,以模具溫度設定在320℃的加壓成形機來施加1.0MPa的面壓,加壓5分鐘後,停止加熱,將冷卻水供給至模具內,於加壓狀態下冷卻直到模具溫度成為100℃為止(第9(b)圖)。冷卻後,打開模具,取出成形品(第9(c)圖),得到一體化成形品8。
(實施例9-1:積層體9)
除了作為多孔質基材,使用由PPS樹脂所構成的多孔質薄膜之多孔質基材8(C-8)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體9。彙總所得之積層體9的特性,顯示於表2中。
(實施例9-2:一體化成形品9)
除了使用所得之積層體9作為積層體以外,與實施例 1-2同樣地,得到一體化成形品9。
(實施例10-1:積層體10)
除了使用採用熱硬化性樹脂2(B-2)作為熱硬化性樹脂(B)所成之預浸漬物2(P-2),於加熱溫度180℃加壓2小時,使熱硬化性樹脂硬化以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體10。彙總所得之積層體10的特性,顯示於表2中。
(實施例10-2:一體化成形品10)
除了使用所得之積層體10作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品10。
(實施例11-1:積層體11)
除了作為多孔質基材,使用由PP樹脂所構成的多孔質基材9(C-9),在130℃加熱2小時而使熱硬化性樹脂硬化以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體11。彙總所得之積層體11的特性,顯示於表2中。
(實施例11-2:一體化成形品11)
作為積層體,使用所得之積層體11,作為其它構件,準備基質樹脂由PP樹脂所構成且玻璃纖維含有率以質量比例(Wf)表示為20%的纖維強化顆粒(Prime Polymer(股)公司製「Prime Polypro」V7000)。除了使用此顆粒,料筒溫度設定為230℃,模具溫度設定為60℃以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品11。
(實施例12-1:積層體12)
除了使用採用熱塑性樹脂1(D-1)作為熱塑性樹脂(D)所成之預浸漬物3(P-3),於加熱溫度170℃加壓10分鐘 ,使熱塑性樹脂熔融後,於加壓狀態下冷卻直到熱盤溫度成為100℃為止以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體12。彙總所得之積層體12的特性,顯示於表2中。
(實施例12-2:一體化成形品12)
除了使用所得之積層體12作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品12。
(實施例13-1:積層體13)
除了使用採用熱塑性樹脂1(D-2)作為熱塑性樹脂(D)所成之預浸漬物4(P-4),於加熱溫度250℃加壓10分鐘,使熱塑性樹脂熔融後,於加壓狀態下冷卻直到熱盤溫度成為140℃為止以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體13。彙總所得之積層體13的特性,顯示於表2中。
(實施例13-2:一體化成形品13)
除了使用所得之積層體13作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品13。
(比較例1-1:積層體14)
除了作為多孔質基材,使用由PP樹脂所構成的多孔質基材9(C-9)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體10。彙總所得之積層體14的特性,顯示於表3中。
(比較例1-2:一體化成形品15)
作為其它構件,準備基質樹脂由PP樹脂所構成且玻璃纖維含有率以質量比例(Wf)表示為30%的纖維強化顆 粒(Prime Polymer(股)公司製「Prime Polypro」E7000)。除了使用所得之積層體15作為積層體,料筒溫度設定為230℃,模具溫度設定為60℃以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品15。
(比較例2-1:積層體16)
除了作為多孔質基材,使用多孔質基材1(C-1)與多孔質基材9(C-9),使用積層構成成為自上起[(C-1)/(C-9)/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°/(P-1)0°/(P-1)90°]以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體16。彙總所得之積層體16的特性,顯示於表3中。
(比較例2-2:一體化成形品16)
除了使用所得之積層體16作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品16。
(比較例3-1:積層體17)
除了不使用多孔質基材以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體17。彙總所得之積層體17的特性,顯示於表3中。
(比較例3-2:一體化成形品17)
除了使用所得之積層體17作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品17。
(比較例4-1:積層體18)
除了代替多孔質基材,使用樹脂薄膜1(F-1)以外,與實施例1-1同樣地,得到平均厚度1.6mm的積層體18。彙總所得之積層體18的特性,顯示於表3中。
(比較例4-2:一體化成形品18)
除了使用所得之積層體18作為積層體以外,與實施例1-2同樣地,得到一體化成形品18。
Figure 104137806-A0202-12-0050-1
Figure 104137806-A0202-12-0051-2
Figure 104137806-A0202-12-0052-5
於上述實施例1~13中,可得到展現與其它構件的高接著性之積層體及一體化成形品。又,於實施例1~11及13中,可得到常溫及高溫環境下展現高接著性的積層體及一體化成形品。如此的效果係可藉由同時地展現來自多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)的強固接著性樹脂層之形成,與來自高熔點或高軟化點的與熱塑性樹脂(c)之接著而實現。再者,藉由熱硬化性樹脂(B)與多孔質基材(C)形成共連續結構,可得到展現更高的接著強度之積層體及一體化成形品。又,於為了得到本發明之積層體的成形中,可明白地說亦可不考慮使熱硬化性樹脂(B)硬化時的加熱溫度條件與多孔質基材(C)的熔點及軟化點之關係,而展現優異的成形加工性。
另一方面,於比較例1及2中,無法得到令人滿足的耐熱接著性。為了形成與其它構件的接著用之接著層,在使熱硬化性樹脂硬化時的加熱溫度條件下進行熔融或軟化的熱塑性樹脂,係難以展現耐熱接著性。又,於比較例3中,由於形成接著性的多孔質基材不存在於表層,而難以展現與其它構件的接著性。再者,於比較例4中,雖然與其它構件相同的熱塑性樹脂存在,但僅與熱硬化性樹脂配置成層狀,無法形成強固的接著樹脂層,在熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂薄膜之層間發生剝離,難以進行與其它構件的一體化。
[產業上之可利用性]
與以往的積層體比較下,本發明之積層體由於耐熱性高的接著樹脂層容易且強固地形成於積層體之 表面,故耐熱接著性優異。再者,本發明之積層體係藉由透過表面上所存在的熱塑性樹脂之熱熔黏,而為容易地展現高耐熱接著性之一體化成形品。又,與以往的積層體之製造方法比較下,本發明之積層體之製造方法係在耐熱性高的接著樹脂層可強固且容易地形成於積層體的表面上之點上較優異。因此,本發明之積層體及一體化成形品係可適用於電氣.電子機器殼體及零件、汽車用零件或車輛相關零件、航空.宇宙關連零件、土木建築關連零件等之廣泛用途。

Claims (16)

  1. 一種積層體,其係具有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B)而成之積層體,其特徵為:多孔質基材(C)係在該積層體的厚度方向中具有連續的空隙部,而且熔點或軟化點係比180℃高,多孔質基材(C)係在該積層體的一側之表面中,相對於該一側之表面以固定於熱硬化性樹脂(B)的形態露出10%以上。
  2. 如請求項1之積層體,其中多孔質基材(C)係連續體。
  3. 如請求項1或2之積層體,其中熱硬化性樹脂(B)與多孔質基材(C)係形成共連續結構。
  4. 一種一體化成形品,其係將如請求項1至3中任一項之積層體與其它構件予以一體化而成。
  5. 一種積層體之製造方法,其係藉由加熱以及加壓,將於包含強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B)的基材(p)上在表層積層有包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)之預形體(preform),予以成形的積層體之製造方法,其特徵為:於該多孔質基材(C)的熔點及軟化點以下之溫度條件下,使熱硬化性樹脂(B)含浸於該多孔質基材(C),同時使其硬化而成形該預形體。
  6. 如請求項5之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)的熔點或軟化點係高於180℃。
  7. 如請求項5或6之積層體之製造方法,其中多孔質基 材(C)係在厚度方向中具有連續的空隙部。
  8. 如請求項5或6之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)係在積層體的至少一側之表面中,相對於該表面露出10%以上。
  9. 如請求項5或6之積層體之製造方法,其中多孔質基材(C)係連續體。
  10. 一種一體化成形品之製造方法,其係將以如請求項5至9中任一項記載之積層體之製造方法所得的積層體與其它構件予以一體化。
  11. 一種一體化成形品,其係將積層體與其它構件予以一體化而成之一體化成形品,其特徵為:該積層體具有:包含熱塑性樹脂(c)的多孔質基材(C)、強化纖維(A)與熱硬化性樹脂(B),該積層體之與其它構件一體化側之表層,係多孔質基材(C)與熱硬化性樹脂(B)形成共連續結構,多孔質基材(C)係於該積層體之與其它構件一體化側之表面中,相對於該表面露出10%以上,並且滿足下式之關係,熱硬化性樹脂(B)的熱膨脹係數Eb<多孔質基材(C)的熱膨脹係數Ec。
  12. 如請求項11之一體化成形品,其中多孔質基材(C)係在該積層體的厚度方向中具有連續的空隙部。
  13. 如請求項11或12之一體化成形品,其中多孔質基材(C)係連續體。
  14. 一種如請求項11至13中任一項之一體化成形品之製 造方法,其係藉由熱熔黏而一體化。
  15. 如請求項14之一體化成形品之製造方法,其係藉由將積層體預熱,使多孔質基材(C)成為熔融或軟化狀態後,與其它構件加壓而一體化。
  16. 如請求項14或15之一體化成形品之製造方法,其中將積層體預熱及加壓後,露出於積層體的表面之多孔質基材(C)的面積係預熱及加壓前的露出面積之2倍以上。
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