TWI738697B - 夾芯構造體、成形體、及該等之製造方法 - Google Patents

夾芯構造體、成形體、及該等之製造方法 Download PDF

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TWI738697B
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佐佐木英晃
橳島英樹
大西孝幸
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日商東麗股份有限公司
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Abstract

一種夾芯構造體，係由皮層和芯層構成，該皮層使用金屬層、包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)、或者包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)當中至少任一層，該芯層含有包含不連續纖維和基質樹脂(C)的流動芯層，前述皮層包含彎曲彈性模數比前述芯層高的材料，並且在前述皮層的至少一部分的區域設置有貫通部。提供一種夾芯構造體及成形體、以及其製造方法，該夾芯構造體係在皮層的面外方向上用簡易方法得到作出高強度的肋等的複雜形狀的立設部，而且輕量、高強度-高剛性且翹曲少。

Description

夾芯構造體、成形體、及該等之製造方法
本發明涉及一種夾芯構造體及成形體、以及其製造方法，該夾芯構造體係可用作例如個人電腦、OA機器、行動電話等的零件、框體部分且輕量、高強度-高剛性，特別是，即使是在具有肋等的立設部分的情況下，立設部分也能容易地且確實地成形為所要的形狀、強度。
目前，隨著開發個人電腦、OA機器、AV機器、行動電話、電話、傳真機、家電製品、玩具用品等電氣-電子機器的可攜化，要求更加小型、輕量化。為了達成此要求，需要在從外部對構成機器的零件，特別是框體，施加荷重的情況下不會造成框體大量地撓曲而與內部零件接觸、破壞，因此要求達成高強度-高剛性化並且薄壁化。
此外，在成形體具有肋、浮雕等的立設部分的情況下，係藉由使強化纖維束填充在肋形成部分內來成形，或者是藉由在成形之際將墊片狀的強化纖維填充在肋形成部分內來成形。在前者的情況下，大多是很難進行例如壓製成形等的情況，因此在利用壓製成形等進行成形的情況下，通常是將不連續的強化纖維被隨機配置的熱塑性樹脂基材用於成形。
例如，可採取下述方法：配置在成形模內所配置的包含強化纖維和熱塑性樹脂等基質樹脂的成形用基材，利用成形模將其進行壓製成形，當壓製成形時，基材在肋形成部內流動並進行填充而形成肋。在此情況下，重要的是利用壓製來精度佳地成形肋等的複雜形狀，且重要的是使強化纖維充分填充在肋形成部內而沒有產生富含樹脂的部分。
為了達成高剛性且薄壁化而有使用包含輕量的芯層和高剛性的皮層的夾芯構造體的情形，但能夠在皮層的面外方向上用一次性成形等的簡易方法設置作出高強度的肋等的複雜形狀的立設部分，就泛用性高的電子零件用的框體而言，能得到高成本競爭力的成形體是重要的要素。
專利文獻1(日本特開2012-148443號公報)中記載了「用壓製加工製造肋，在另一個成形模內熔融而利用壓製加工製造面板，將所製造的肋進行加熱處理至該熱塑性樹脂的熔點以上，在將前述另一個成形模開模所製造的面板上載置經加熱處理的肋，合模以進行壓製加工，從而製造附有肋的構造的纖維強化樹脂材，該纖維強化樹脂材係形成肋的素材的重量平均纖維長度的比例比形成面板的素材的重量平均纖維長度的比例低的結構」，並公開了「在包含纖維強化樹脂的附有肋的面板方面，有效地解決會在與安裝有肋的表面為相反側的面板表面產生的表面凹陷」的效果。
但是，專利文獻1的結構，公開了預先用不同的成形模來成形肋形成部和其他形成部分，藉由將兩者進行壓製加工來一體化的技術，但因為是利用壓製加工將各自預先成形的構件一體化，因此經一體化的兩構件的邊界部分變得容易在內藏於該部分的強化纖維處殘留縫隙、界面，有無法得到強化纖維所產生的充分的補強效果之虞。此外，在壓製加工之前，暫時預先成形了兩構件，因此變得很難在壓製加工時產生素材涵蓋兩構件間的較大流動，變得很難利用通常在將一般的成形體整體進行壓製成形而一體成形的情況下所展現的成形用素材本身優異的流動性。因此，有很難容易地成形為所要的三維形狀的情況。
此外，專利文獻2(日本特開2014-172241號公報)中記載了「在利用壓製予以成形，且具有在面外方向上、從面狀形成部分升起的至少一個立設部分的成形體中，該成形體係由具有強化纖維被隨機配向的第1強化纖維層的第1纖維強化熱塑性樹脂層、和積層在其至少單面且具有第2強化纖維層的第2纖維強化熱塑性樹脂層構成，在立設部分中第2纖維強化熱塑性樹脂層被弄斷，並且第1強化纖維層係在面狀形成部分和立設部分的內部之間連續地延伸的結構」，由此，公開了「構成成形體的纖維強化熱塑性樹脂層的強化纖維層係涵蓋面狀形成部分和立設部分的內部地連續延伸，因此在面狀形成部分和立設部分之間實際上沒有強化纖維層的邊界部存在，能藉由強化纖維的存在來充分進行補強」的效果。
但是，專利文獻2的結構中，第2纖維強化熱塑性樹脂層在立設部分中被弄斷，通過該斷裂部分，第1纖維強化熱塑性樹脂層的第1強化纖維層係在面狀形成部分和立設部分的內部之間連續地延伸的形態，第2纖維強化熱塑性樹脂層的強度弱，有很難發揮作為框體等的要求高剛性的夾芯構造體的皮層的作用的傾向。
此外，專利文獻3(日本特開2013-176984號公報)中記載了「當使用供形成肋構造用的具有開口部的開口模具和與其對向的對向模具，將含有包含不連續的強化纖維和熱塑性樹脂且具有一定以上的濃度參數的薄片狀的成形材料(A)、和包含不連續的強化纖維和熱塑性樹脂且具有一定以下的濃度參數的薄片狀的成形材料(B)的預成形體進行壓製成形以製造具有肋構造的成形品時，將前述成形材料(A)的面積設為成形品的投影面積的70%以上，將前述成形材料(B)配置在前述開口部的開口位置的肋構造，成形材料(A)被配置在成形材料(B)和開口模具之間，成形材料(A)係在開口部的投影面的區域具有貫通部的肋構造」，公開了「在使用薄片狀的成形材料的壓製成形中，可得到兼顧表面外觀、尺寸精度、可靠性優異的面板部的形成、和肋構造的形成的纖維強化複合材料的成形品」的效果。
但是，專利文獻3的結構，係成為成形材料(A)的貫通部縮得比肋開口部的寬度小的結構，就此結構而言，成形材料B的肋部的填充性還有改善的空間。 此外，表層係由不連續的強化纖維和熱塑性樹脂形成，因此表層的剛性-強度也有改善的空間。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2012-148443號公報
專利文獻2 日本特開2014-172241號公報
專利文獻3 日本特開2013-176984號公報
本發明有鑑於相關的先前技術的問題點，目的在於提供一種夾芯構造體及成形體、以及其製造方法，該夾芯構造體係輕量、高強度-高剛性，特別是，即使是在具有肋等立設部的情況下，立設部也能容易地且確實地成形為所要的形狀、強度，能夠在皮層的面外方向上用一次性成形等的簡易方法得到作出高強度的肋等的複雜形狀的立設部。
(1)一種夾芯構造體，其特徵為，由皮層和芯層所構成，該皮層使用金屬層、包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)、及包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)當中至少任一層，該芯層含有包含不連續纖維和基質樹脂(C)的流動芯層， 前述皮層包含彎曲彈性模數比前述芯層高的材料，並且在前述皮層的至少一部分的區域設置有貫通部。
(2)如(1)的夾芯構造體，其中前述纖維強化樹脂層(X)，係包含作為連續纖維的單方向連續纖維、和作為基質樹脂(A)的熱硬化性樹脂的單方向纖維強化樹脂層，或者是包含作為連續纖維的連續纖維織物、和作為基質樹脂(A)的熱硬化性樹脂的織物纖維強化樹脂層，前述皮層係使一層以上的前述單方向纖維強化樹脂層及/或前述織物纖維強化樹脂層進行積層的積層體。
(3)一種成形體，係在如(1)或(2)的夾芯構造體的面外方向上形成有至少一個立設部，其特徵為，前述立設部係前述芯層的一部分貫穿前述貫通部延伸而成。
(4)如(3)的成形體，其中貫通部係設置在非設計面側的皮層的至少一部分。
(5)如(4)的成形體，其中進一步在設計面側的皮層的至少一部分設置貫通部，前述設計面側的至少一個前述貫通部和前述非設計面側的至少一個前述貫通部係對向地配置。
(6)如(5)的成形體，其中電波可以透射前述設計面側的貫通部和前述非設計面側的貫通部對向的區域。
(7)如(3)至(6)中任一項的成形體，其中設置在非設計面側的貫通部的至少一個開口面積，係比從貫穿該貫通部所形成的立設部前端起算、該立設部的高 度的10%的位置處的與該立設部高度方向垂直的截面積(立設部截面積)大。
(8)如(7)的成形體，其中在設置在非設計面側的貫通部形成一個立設部，前述開口面積係前述立設部截面積的1.1倍~10倍，
或者是在前述貫通部形成兩個以上的立設部，前述開口面積係該兩個以上的立設部截面積總和的1.1倍~2倍。
(9)一種夾芯構造體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~步驟[3]，[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]使用在至少單側的皮層設置有前述貫通部的皮層，從兩側包夾包含流動芯層的芯層而得到夾芯前驅物的步驟；[3]將前述夾芯前驅物一體化，得到夾芯構造體的步驟。
(10)一種夾芯構造體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~[3]，[1]使用皮層，從兩側包夾包含流動芯層的芯層而得到夾芯前驅物的步驟；[2]將前述夾芯前驅物一體化，得到夾芯構造體的步驟；[3]在前述夾芯構造體的皮層的至少一部分設置貫通部的步驟。
(11)一種成形體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~[3]，[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]使用在至少單側的皮層設置有前述貫通部的皮層，得到從兩側包夾包含流動芯層的芯層的夾芯前驅物的步驟；[3]將前述夾芯前驅物配置在成形模具內後，關閉前述成形模具，從而將前述夾芯前驅物一體化而製成夾芯構造體，同時藉由將前述流動芯層通過前述貫通部流入前述成形模具的模窩內，來在面外方向上從前述皮層面升起前述流動芯層，從而形成與流動芯層連續地延伸的至少一個立設部的步驟。
(12)一種成形體之製造方法，其特徵為具有：在將利用如(9)或(10)的製造方法所製造的夾芯構造體配置在成形模具內後，關閉前述成形模具，從而藉由將前述流動芯層通過前述貫通部流入前述成形模具的模窩內，來在面外方向上從前述皮層面升起前述流動芯層，從而形成與流動芯層連續地延伸的至少一個立設部的步驟。
(13)一種成形體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~[4]，[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]使用在至少單側的皮層設置有前述貫通部的皮層，得到從兩側包夾包含流動芯層的芯層的夾芯前驅物的步驟； [3]將前述夾芯前驅物配置在成形模具內後，關閉前述成形模具，從而將前述夾芯前驅物一體化而製成夾芯構造體，進一步使流動芯層的基質樹脂熔融的步驟；[4]將前述夾芯構造體搬送並配置在溫度調整為小於前述流動芯層的基質樹脂的熔點的另一個成形模具內後，關閉前述成形模具，從而藉由將前述流動芯層通過前述貫通部流入前述成形模具的模窩內來在面外方向上從前述皮層面升起前述流動芯層，從而形成與流動芯層連續地延伸的至少一個立設部，進一步使前述流動芯層的基質樹脂固化的步驟。
(14)如(11)至(13)中任一項的成形體之製造方法，其中實施熱壓成形或壓製成形。
根據上述的夾芯構造體及成形體、以及其製造方法，能得到下述成形體：即使是在具有肋等立設部的情況下，立設部也能容易地且確實地成形為所要的形狀、強度，能夠在皮層的面外方向上，用簡易方法得到作出高強度的肋等的複雜形狀的立設部，而且輕量、高強度-高剛性且翹曲少。
1‧‧‧夾芯構造體
2‧‧‧皮層
3‧‧‧芯層
4‧‧‧貫通部
5‧‧‧單方向纖維強化樹脂層
7‧‧‧成形體
8‧‧‧立設部
9‧‧‧立設部的根基部
20‧‧‧一對模具
21‧‧‧下模具
22‧‧‧上模具
23‧‧‧溝部
24‧‧‧凹部
25‧‧‧凸部
26‧‧‧富含樹脂部
第1圖係本發明的實施形態的包含設置有貫通部的皮層、和包含流動芯層的芯層的夾芯構造體的概略斜視圖。
第2圖係第1圖的A-A’剖面圖。
第3圖係顯示將單方向纖維強化樹脂層作為皮層，而與芯層進行夾芯積層的狀態的概略斜視圖。
第4圖係在夾芯構造體的面外方向上形成有立設部的成形體的剖面圖。
第5圖係利用光學顯微鏡觀察成形體的剖面的剖面狀態圖。
第6圖係設置在設計面側和非設計面側的貫通部係對向地配置，進一步使一個立設部形成的成形體的剖面圖。
第7圖係通過在皮層所形成的貫通部，從芯層起連續延伸地形成立設部的成形體的平面圖、右側面圖及正面剖面圖。
第8圖係在一個貫通部設置有三個立設部的情況的夾芯構造體的平面圖、右側面剖面圖及正面剖面圖。
第9圖係在本發明的成形體的製造方法中，供得到具有包含成為設計面的面板和立設部的形狀的成形品用的對向的一對壓製成形模具的正面剖面圖。
第10圖係顯示使上模具下降，用一定的面壓加壓夾芯構造體的狀態的概略剖面圖。
第11圖係顯示進行壓製成形後，將上模具上升而開放，取出成形體的狀態的概略剖面圖。
第12圖係對向的一對模具的斜視圖。
第13圖係上模具(開口模具)的平面圖、正面剖面圖及右側面剖面圖。
第14圖係下模具(對向模具)的平面圖、正面剖面圖及右側面剖面圖。
第15圖係具有接近的兩個溝部的對向的一對模具的斜視圖。
第16圖係具有接近的兩個溝部的上模具(開口模具)的平面圖、正面剖面圖及右側面剖面圖。
第17圖係表示本實施例中使用的皮層的尺寸形狀的斜視圖。
第18圖係本實施例中使用的夾芯前驅物的平面圖、正面剖面圖及側面剖面圖。
第19圖係在實施例6所得到的成形體的立設部的根基部的外觀圖。
用於實施發明的形態
以下，對於本發明，一邊使用圖式一邊進行說明。又，本發明完全不受圖式限制。
本發明的夾芯構造體1，係如第1圖所示，由皮層2和芯層3構成，該皮層2使用金屬層、包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)、或包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)當中至少任一層，該芯層3含有包含不連續纖維和基質樹脂(C)的流動芯層，皮層2包含彎曲彈性模數比芯層3高的材料，並且在皮層2的至少一部分的區域設置有貫通部4。第2圖係第1圖的A-A’剖面圖，貫通部4係以芯層3的一部分能露出的方式開口。
重要的是，皮層2係使用金屬層、包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)、或包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)當中任一層。
作為形成皮層2的金屬層，能舉出：由鈦、鋼、鋁、鎂、鐵、銀、金、鉑、銅、鎳所選出的元素，或以這些元素作為主要成分的合金等。金屬材料能使用薄膜、薄片形態。此外，也能將這些材料組合兩種以上使用。
此外，在使用包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)的情況下，能使用熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂當中任一者作為基質樹脂(A)。作為熱硬化性樹脂，例如，能使用：不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、環氧樹脂、酚(可溶性酚醛(resol)型)樹脂、脲-三聚氰胺樹脂、聚醯亞胺樹脂等，其等之共聚物、改性物、及摻混其等當中至少兩種的樹脂等。其中，較佳為至少含有環氧樹脂者。此外，也可以根據用途等在熱硬化性樹脂中含有其他填充材、添加劑。例如，可舉出：彈性體或者是橡膠成分、無機填充材、耐燃劑、導電性賦予劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、抗著色劑、脫模劑、抗靜電劑、塑化劑、著色劑、顏料、染料、發泡劑、制泡劑、偶合劑等。
另一方面，作為熱塑性樹脂，可以是例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)樹脂、聚萘二甲 酸乙二酯(PEN)樹脂、液晶聚酯樹脂等聚酯樹脂；聚乙烯(PE)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂、聚丁烯樹脂等聚烯烴樹脂；苯乙烯系樹脂，此外，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、聚苯硫醚(PPS)樹脂、聚苯醚(PPE)樹脂、改性PPE樹脂、聚醯亞胺(PI)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、聚醚碸(PES)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、聚芳香酯(PAR)樹脂、聚醚腈(PEN)樹脂、酚系樹脂、苯氧基樹脂、聚四氟乙烯等氟系樹脂，另外，聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺基甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系等熱塑彈性體等，其等之共聚物、改性物、及摻混了兩種以上的樹脂等。為了提升耐衝擊性，可以在熱塑性樹脂中添加彈性體或橡膠成分。從耐熱性、耐藥品性的觀點出發，較佳能使用PPS樹脂，從成形品外觀、尺寸穩定性的觀點出發，較佳能使用聚碳酸酯樹脂、苯乙烯系樹脂，從成形品的強度、耐衝擊性的觀點出發，較佳能使用聚醯胺樹脂。也可以根據用途等在熱塑性樹脂中含有其他填充材、添加劑。例如，可舉出：無機填充材、耐燃劑、導電性賦予劑、結晶成核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、制振劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、抗著色劑、熱穩定劑、脫模劑、抗靜電劑、塑化劑、滑劑、著色劑、顏料、染料、發泡劑、制泡劑、偶合劑等。
另外，在使用包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)的情況下，能使用在基質樹脂(A)所例示的熱硬化性樹脂作為熱硬化性基質樹脂(B)。
作為芯層3，包含容易藉由加熱或加壓來流動化的流動芯層，能根據需要而使用以輕量化為目的的輕量芯層。作為流動芯層，能使用包含不連續纖維和基質樹脂(C)的纖維強化樹脂層，作為基質樹脂(C)，能使用在前述所例示的熱硬化性樹脂、或熱塑性樹脂中任一者。另一方面，作為輕量芯層，較佳為配置由樹脂薄膜、薄片、發泡體所選出的1種以上。輕量芯層中所使用的樹脂的種類沒有特別的限制，能使用在前述所例示的熱硬化性樹脂、或熱塑性樹脂中任一者。此外，也能較佳地使用使這些樹脂中含有不連續纖維的纖維強化樹脂在厚度方向上膨脹的材料。
此外，夾芯構造體1能用作能容易藉由壓製等的加壓來在成形體的面外設置肋、浮雕等立設部8的前驅物(也有稱為預成形體的情形)。其中，芯層3係由容易藉由加熱或加壓來流動化的材料構成，因此芯層3能容易藉由壓製等的加壓而從形成在皮層2的貫通部4流動，以形成肋等立設部8。
另外，重要的是，皮層2係用彎曲彈性模數比芯層3高的材料構成。藉此，能夠抑制成形時的翹曲等變形，進而得到高強度-高剛性的構造體。
此外，纖維強化樹脂層(X)較佳為具有包含作為連續纖維的單方向連續纖維、和作為基質樹脂(A)的熱硬化性樹脂的單方向纖維強化樹脂層，或者是包含作為連續纖維的連續纖維織物、和作為基質樹脂(A)的熱硬化性樹脂的織物纖維強化樹脂層。
此外，作為皮層2，較佳為使一層以上的單方向纖維強化樹脂層進行積層的積層體、使至少一層以上的織物纖維強化樹脂層進行積層的積層體，或是使各一層以上的單方向纖維強化樹脂層和織物纖維強化樹脂層進行積層的積層體。
此處，將作為纖維強化樹脂層(X)的單方向纖維強化樹脂層作為皮層2，在芯層3的兩側進行夾芯積層的夾芯構造體1的概略斜視圖顯示在第3圖。第3圖中，係使已使纖維配向角度正交的兩片的單方向纖維強化樹脂層進行積層以作為單側的皮層2，從而能提高相對於各單方向纖維強化樹脂層的纖維方向為90°的方向的剛性。
藉由積層單方向纖維強化樹脂層、織物纖維強化樹脂層作為皮層2，則即使皮層2本身是薄層，也能得到表面剛性高的夾芯構造體1。此外，即使是在後述的構成在皮層的面外方向上形成立設部的情況下，也對立設部有較高的補強作用。
此處，不連續纖維係指並非將纖維涵蓋夾芯構造體1或成形體的整個長度或整個寬度地連續配置的態樣者。對於不連續纖維的纖維長度，沒有特別的限 制，但從保持包含不連續纖維和基質樹脂(C)的流動芯層的流動性和強化纖維的補強效果的均衡的觀點出發，不連續纖維的數量平均纖維長度較佳為小於20mm，更佳為小於10mm，再更佳為小於3mm。此外，從包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)的高剛性化、高強度化的觀點出發，連續纖維的數量平均纖維長度較佳為20mm以上，更佳為50mm以上，再更佳為100mm以上。
作為皮層2或芯層3中所使用的不連續纖維，沒有特別的限制，例如，可舉出：PAN系、嫘縈系、木質素系、瀝青系的碳纖維，石墨纖維，玻璃纖維等絕緣性纖維，芳香族聚醯胺樹脂、PBO樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、尼龍樹脂、聚乙烯樹脂等有機纖維，碳化矽、氮化矽等無機纖維。此外，也可以是對這些纖維實施了表面處理的纖維。作為表面處理，除了作為導電體的金屬的被覆處理外，還有利用偶合劑進行的處理、利用上漿劑進行的處理、利用成束劑進行的處理、添加劑的附著處理等。此外，這些強化纖維可以單獨使用一種，也可以併用兩種以上。其中，從輕量化效果的觀點出發，可較佳地使用比強度、比剛性優異的PAN系、瀝青系、嫘縈系等碳纖維。
此外，從提高所得到的成形體7的經濟性的觀點出發，可較佳地使用玻璃纖維，特別是，考慮力學特性和經濟性的均衡，較佳為併用碳纖維和玻璃纖維。另外，從提高所得到的成形品的衝擊吸收性、賦形 性的觀點出發，可較佳地使用芳香族聚醯胺纖維，特別是，考慮力學特性和衝擊吸收性的均衡，較佳為併用碳纖維和芳香族聚醯胺纖維。此外，從提高所得到的成形品的導電性的觀點出發，也能使用被覆了鎳、銅、鐿等金屬的強化纖維。其中，能更佳地使用強度和彈性模數等力學特性優異的PAN系的碳纖維。
皮層2中所使用的連續纖維，例如，能使用與前述的在芯層3所使用的不連續纖維同樣種類的強化纖維。
此外，從夾芯構造體1的剛性方面出發，能使用連續纖維的拉伸彈性模數較佳為150~1000GPa，更佳為300~800GPa範圍內者。在強化纖維的拉伸彈性模數比150GPa小的情況下，有夾芯構造體1的剛性差的情況，在比1000GPa大的情況下，需要提高強化纖維的結晶性，變得很難製造強化纖維。若強化纖維的拉伸彈性模數在此範圍內的話，則在夾芯構造體1的剛性進一步提升、強化纖維的製造性提升方面上是較佳的。又，強化纖維的拉伸彈性模數能利用JIS R7601-1986中記載的股線拉伸試驗進行測定。
在皮層2為包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)的情況下，各自的含量較佳為連續纖維為5~80質量%，基質樹脂(A)為20~95質量%。較佳為連續纖維為7~70質量%，基質樹脂(A)為30~93質量%，更佳為連續纖維為20~50質量%，基質樹脂(A)為50~80質量%，再更佳為連續纖維為25~40質量%，基質 樹脂(A)為60~75質量%。若連續纖維比5質量%少、基質樹脂(A)比95質量%多，則夾芯構造體1或成形體的剛性降低。若連續纖維比80質量%多、基質樹脂(A)比20質量%少，則有在夾芯構造體1或成形體的表面產生模糊等外觀不良的情況。
此外，在皮層2為包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)的情況下，較佳為不連續纖維為5~75質量%，熱硬化性基質樹脂(B)為25~95質量%。較佳為不連續纖維為7~70質量%，熱硬化性基質樹脂(B)為30~93質量%，更佳為不連續纖維為20~50質量%，熱硬化性基質樹脂(B)為50~80質量%，再更佳為不連續纖維為25~40質量%，熱硬化性基質樹脂(B)為60~75質量%。若不連續纖維比5質量%少、熱硬化性基質樹脂(B)比95質量%多，則夾芯構造體1或成形體的剛性降低。若不連續纖維比75質量%多、熱硬化性基質樹脂(B)比25質量%少，則有在夾芯構造體1或成形體的表面產生模糊等外觀不良的情況。
此外，在使用由不連續纖維和基質樹脂所構成的流動芯層作為芯層3的情況下，各自的含量較佳為不連續纖維為5~75質量%，基質樹脂為25~95質量%。較佳為不連續纖維為7~70質量%，基質樹脂為30~93質量%，更佳為不連續纖維為20~50質量%，基質樹脂為50~80質量%，再更佳為不連續纖維為25~40質量%，基質樹脂為60~75質量%。若不連續纖維比5質量%少、基質樹脂比95質量%多，則立設部的強度降低。若不連續 纖維比75質量%多、基質樹脂比25質量%少，則夾芯構造體1的比剛性降低。
皮層2、或作為芯層3的流動芯層中所含的強化纖維和基質樹脂各自的摻合比率的求法沒有特別的限制，能夠除去皮層2或流動芯層中所含的基質樹脂成分，僅測定殘留的強化纖維的重量。作為除去皮層2或流動芯層中所含的基質樹脂成分的方法，能例示溶解法、或灰化法等。重量的測定能使用電子磅秤、電子天平進行測定。測定的成形材料的大小較佳為100mm×100mm見方，測定數量能夠依n=3進行，使用其平均值。
接著，對於使用夾芯構造體1成形的成形體7進行說明。
如第4圖所示，成形體7具有在夾芯構造體1的面外方向上所形成的至少一個立設部8，在皮層2的至少一部分設置貫通部4，立設部8係芯層3的一部分貫穿貫通部4並延伸者。
此處，立設部8係指在夾芯構造體1的面外方向上所形成的肋、浮雕零件等形狀部位。作為芯層3，較佳為使用芯層3的一部分可因後述的壓製加工等而流動而形成立設部8的流動芯層。作為流動芯層，能適合使用基質樹脂(C)中所含的不連續纖維隨機分散者。若使用這樣的流動芯層，則如第5圖所示，在立設部的根基部9，大多數的不連續纖維係在朝向立設部的方向上進行配向，因此在芯層3和立設部8之間沒有邊界部存 在，與另外成形立設部8並進行一體化的情況相比，能發揮高機械特性。
此外，貫通部4較佳為至少設置在成形體7的非設計面側的皮層2的一部分。藉此，能在成形體7的非設計面側形成立設部8，能配置電子零件等的內裝構件。
此外，如第6圖所示，亦較佳為作成下述結構：貫通部4係設置在夾芯構造體1的非設計面側及設計面側的皮層2的至少一部分，設計面側的至少一個貫通部4和非設計面側的至少一個貫通部4係對向地配置。此處，對向地配置係指：在將設計面側的至少一個貫通部4和非設計面側的至少一個貫通部4各自區域的一部分投影在成形體7的厚度方向上的情況下，也包含投影面的至少一部分重疊的情況。
作為將設置在設計面側和非設計面側的貫通部4對向地配置的情況的優點，例如，能夠得到兼顧電波透射性和電磁波遮蔽性兩種功能的成形體7。具體而言，若將具有電波透射性的材料用於芯層3，則在貫通部4對向的區域中僅有具有電波透射性的芯層3存在，因此能確保電波可透射的區域。另一方面，若使用具有電磁波遮蔽性的材料作為皮層2，則被皮層2所覆蓋的區域能確保電磁波遮蔽性。藉由它們的組合，可以自由地將電波透射區域僅設計在需要電波透射性的區域。
此處，在具有至少一個立設部8的成形體7中，較佳為在皮層2的至少一部分設置下述貫通部4：其面積比從立設部前端起算、立設部高度的10%的位置處的與立設部高度方向垂直的截面積大。
對於這樣的開口面積的關係，使用第7圖進行說明。第7圖表示設置有立設部8的成形體7中的包含立設部8的皮層2(省略芯層3)的平面圖、右側面圖及正面剖面圖。若將以皮層2的外表面10為基準相對於立設部前端高度H1，從立設部8的前端起算、高度H1的10%的位置(H2=H1×10%)處的與立設部高度方向垂直的面的截面積(立設部截面積)設為M1，將貫通部4的開口面積設為M2，則較佳為開口面積M2比立設部截面積M1大。
若具有這樣的關係的話，則形成芯層3的不連續纖維和基質樹脂成分能夠貫穿貫通部4，容易流動至形成後述的立設部8的模具開口部，因此能夠將芯層3的構成成分均勻地填充在立設部8。
此外，在一個貫通部4設置一個立設部8的情況下，設置在非設計面側的貫通部4的開口面積M2較佳為立設部截面積M1的1.1倍~50倍(M1*1.1≦M2≦M1*50)。較佳為1.2倍~20倍，更佳為1.5倍~5倍。若小於1.1倍，則有皮層2妨礙芯層3通過貫通部4流動至立設部8之虞。若超過50倍，則有立設部8的前端部附近變得極細而在強度上變弱之虞，因將開口面積M2不必要地擴大而皮層2的區域變小，有無法充分得到成形體7整體的剛性之虞。
此外，作為另一態樣，在如第8圖所示的在一個貫通部4設置三個立設部8的情況下，較佳為將立設部截面積M1設為三個立設部截面積的總和，開口面積M2比立設部截面積M1大。
在依此方式在一個貫通部4設置複數個立設部8的情況下，將各個立設部8的立設部截面積的總和設為立設部截面積M1，開口面積M2較佳為立設部截面積M1的1.1倍~50倍。較佳為1.2倍~10倍，更佳為1.3倍~2倍。若小於1.1倍，則有皮層2妨礙芯層3通過貫通部4流動至立設部8的情況。若超過50倍，則有立設部8的前端部附近變得極細而在強度上變弱之虞，因將開口面積M2不必要地擴大而皮層2的區域變小，有無法充分得到成形體7整體的剛性之虞。
接著，對於夾芯構造體1及成形體7的製造方法進行說明。
夾芯構造體1能藉由至少下述步驟生成：[1]在皮層2的至少一部分設置貫通部4的步驟；[2]使用在至少單側的皮層2設置貫通部4的皮層，從兩側包夾包含流動芯層的芯層而得到夾芯前驅物的步驟；[3]將夾芯前驅物一體化，得到夾芯構造體1的步驟。
此外，夾芯構造體1能藉由至少下述步驟生成：[1]使用皮層2，從兩側包夾包含流動芯層的芯層3而得到夾芯前驅物的步驟；[2]將前述夾芯前驅物一體化，得到夾芯構造體1的步驟；[3]在前述夾芯構造體1的皮層的至少一部分設置貫通部的步驟。
如前所述，為了在夾芯構造體1的面外方向上設置立設部8，必須製作在皮層2的至少一部分具有貫通部4的夾芯構造體1。設置貫通部4的步驟能夠在皮層2或夾芯構造體1任一狀態下進行。在前者的情況下，在製作將貫通部4設置在既定位置的皮層2後，使用設置有貫通部4的皮層2作為至少單側的皮層2，夾持芯層3製作夾芯前驅物，進一步將夾芯前驅物加熱、加壓，從而一體化，能夠得到在皮層2的一部分具有貫通部4的夾芯構造體1。在後者的情況下，在用皮層2夾持芯層3製作夾芯前驅物後，將夾芯前驅物加熱、加壓，從而一體化而得到夾芯構造體1。進一步在此夾芯構造體1的皮層2的既定位置另外設置貫通部4，從而能夠得到在皮層2的一部分具有貫通部4的夾芯構造體1。
此外，成形體7能藉由至少下述步驟生成：[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]得到使用在至少單側設置貫通部的皮層，從兩側包夾包含流動芯層的芯層的夾芯前驅物的步驟；[3]將夾芯前驅物配置在成形模具內後，關模，從而將夾芯前驅物一體化(相當於夾芯構造體1)，同時藉由流動芯層通過貫通部流入成形模具的模窩內來在面外方向上從皮層面升起前述流動芯層，從而形成與流動芯層連續地延伸的至少一個立設部的步驟。
對於成形體7的製造方法，使用圖式進行說明。如第9圖所示，形成下述形態的夾芯前驅物：依 形成有貫通部4的皮層2、含有包含不連續纖維和基質樹脂(C)的流動芯層的芯層3、及皮層2的順序進行積層。在下模具21的凹部24上，以形成有貫通部4的皮層2側成為朝下的方式配置夾芯前驅物。此時，以貫通部4與下模具21的溝部23的位置一致的方式配置。又，在與下模具21的溝部23相比，貫通部4的區域較大的情況下，較佳為以貫通部4的區域覆蓋溝部23的區域的方式配置。
接著，將使上模具22下降，用一定的面壓將夾芯前驅物加壓的狀態圖顯示在第10圖。雖然省略圖示，但可利用加壓使皮層2和芯層3一體化而得到夾芯構造體1。藉由提升面壓並進一步進行一定時間加壓，流動芯層的一部分通過形成在皮層2的貫通部4而流入溝部23並予以填充，形成立設部8。
將在進行壓製成形後，將上模具22上升而開放以取出成形體7的狀態顯示在第11圖。流動芯層可貫穿貫通部4而一體地形成立設部8，得到具有作為目標的三維形狀的成形體7。
此外，作為成形體的製造方法，使用利用前述方法預先準備的在皮層2的至少一部分設置有貫通部4的夾芯構造體1，將夾芯構造體1配置在成形模具內後，藉由關模來將夾芯構造體1加壓，從而夾芯構造體1中所含的流動芯層的一部分通過貫通部4流入溝部23並予以填充，從而能夠成形具有至少一個立設部8的成形體7。
或者是，成形體7能藉由至少下述步驟生成：[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]使用在至少單側的皮層設置有前述貫通部的皮層，得到從兩側包夾包含流動芯層的芯層的夾芯前驅物的步驟；[3]將前述夾芯前驅物配置在模具內後，藉由關模來將前述夾芯前驅物一體化而製成夾芯構造體，進一步使流動芯層的基質樹脂熔融的步驟；[4]將前述夾芯構造體搬送並配置在溫度調整為小於前述流動芯層的基質樹脂的熔點的另一個成形模具內後，藉由關模，前述流動芯層通過前述貫通部流入前述成形模具的模窩內，從而在面外方向上從前述皮層面升起前述流動芯層，從而形成與流動芯層連續地延伸的至少一個立設部，進一步使前述流動芯層的基質樹脂固化的步驟。
作為成形體的製造方法，得到夾芯構造體的步驟係如前所述，在製作將貫通部4設置在既定位置的皮層2後，使用設置有貫通部4的皮層2作為至少單側的皮層2，夾持芯層3製作夾芯前驅物，進一步將夾芯前驅物加熱、加壓，從而一體化，能夠得到在皮層2的一部分具有貫通部4的夾芯構造體1。此時，藉由加熱，夾芯構造體1的流動芯層的基質樹脂成為熔融的狀態。接著，將流動芯層的基質樹脂熔融的夾芯構造體1快速地搬送、配置在溫度調整為小於流動芯層的基質樹脂的熔點的另一個成形模具內後，進行關模。在關模後，藉由進行一定時間加壓，基質樹脂熔融的流動芯層的一部分通過形成在皮層2的貫通部4流入溝部23並予以填 充，形成立設部8。進一步地，被成形模具逐漸冷卻的流動芯層的基質樹脂進行固化，因此能夠在固化後將成形體7脫模。此處，在流動芯層的基質樹脂為熱塑性樹脂的情況下，將夾芯構造體1配置在加熱過的成形模具，在關模後進行加壓，從而可以形成與皮層2和芯層3一體化的立設部8，但為了脫模而需要將成形模具冷卻，因此要花時間調整模具溫度，成形周期變長。但是，如前所述，能作成下述狀態：使流動芯層的基質樹脂先熔融，用溫度調整為小於熔點的另一個成形模具來將成形體7成形，從而形成與皮層2和芯層3一體化的立設部8，同時使流動芯層的基質樹脂固化，能使成形體7脫模，因此有能縮短成形周期的優點。
作為供夾芯前驅物的一體化、設置立設部8用的加壓方法，能利用熱壓成形或壓製成形的手段進行。
由上述製造方法所得到的具備立設部8的具有三維形狀的成形體7，係立設部8和芯層3被連續地一體成形，因此能夠充分地展現強化纖維所產生的補強效果，容易地且確實地將具有高機械特性的成形體7成形。
[實施例]
以下，利用實施例，對於夾芯構造體及成形體的製造方法具體地進行說明，但下述的實施例並非限制本發明。
[成形材料的纖維質量含有率的測定方法]
由強化纖維和樹脂所構成的成形材料的纖維質量含有率係利用以下的方法進行測定。從成形材料切出100mm×100mm(各種厚度)的角板，測定其重量w0(g)。接著，在空氣中將切出的成形材料進行500℃×1小時加熱，測定將樹脂成分灰化所殘留的強化纖維的重量w1(g)。使用下述(1)式，求出纖維質量含有率(質量%)。任一測定皆依n=3進行，使用其平均值。
纖維質量含有率(質量%)=(強化纖維的重量w1/成形材料的重量w0)×100...(1)式
[平均彎曲彈性模數的測定方法]
從要測定的成形材料或由要測定的成形材料所構成的積層體，依長度50mm、寬度25mm(各種厚度)的尺寸切出試驗片，將支點間距離設為試驗片厚度的32倍，按照ASTM D790求出彎曲彈性模數。又，在測定的成形材料及積層體有異向性的情況下，對於纖維主要配向的方向、和其90°方向的各方向求出彎曲彈性模數，將它們的平均值作為平均彎曲彈性模數。此外，在為等向性材料的情況下，係在任意方向上測定彎曲彈性模數，將其值用作平均彎曲彈性模數。
[伸長模數的測定方法]
用以下的操作順序測定成形材料的伸長模數。首先，從將厚度調整為2mm的成形材料切出直徑150mm的圓盤，作為測定樣品。在構成成形材料的樹脂 為熱硬化性樹脂的情況下或者是在不含樹脂的成形材料的情況下，將樣品放置在溫度調整為150℃的壓製模具，用面壓10MPa進行壓製成形。此外，在構成成形材料的樹脂為熱塑性樹脂的情況下，係配置在具備遠紅外線加熱器的烘箱中，進行10分鐘預熱。此時，使用多重輸入資料收集系統(Keyence(股)公司製，NR-600)，將熱電偶設置在樣品的表面且圓盤的中央，計測熱歷程。確認計測的溫度為樹脂單體的熔點+35℃後，將從烘箱取出的樣品放置在溫度調整為樹脂單體的熔點-40℃的壓製模具進行壓製成形。在任何情況下，壓製成形的條件皆為用面壓10MPa進行1分鐘加壓，得到成形品。
針對任意兩個地方測定成形品的直徑，使用其平均值導出成形後的成形品的面積。此外，成形前的成形材料的面積係將直徑設為150mm計算。此處，用下式(2)式定義並求出成形材料的伸長模數。
伸長模數=(成形前的成形材料的面積/成形後的成形品的面積)×100...(2)式
[密度的測定方法]
使用水中置換法，求出要測定的成形材料或由要測定的成形材料所構成的積層體的密度。
[成形品面板的外觀品質]
目視觀察面板表面，用以下的基準進行評價。A、B為合格，C為不合格。
A：面板沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。
B：實用上沒有問題，但面板的一部分可看到模糊狀的痕跡。
C：面板有未填充、開孔，整體模糊而不良。
[成形品立設部的外觀品質]
目視觀察立設部，用以下的基準進行評價。從較佳為材料朝立設部完全填充的觀點出發，將AA、A、B設為合格，將C、D設為不合格。
AA：完全填充且沒有富含樹脂部，且沒有模糊痕跡
A：完全填充且沒有富含樹脂部，且有部分模糊狀的痕跡
B：有富含樹脂部，但完全填充
C：80%以上小於100%的填充量
D：小於80%的填充量
[芯層和立設部的連續性]
藉由從成形品切出包含有立設部的根部的小片，埋藏在環氧樹脂後，研磨剖面來製作試料。使用雷射顯微鏡(Keyence(股)製，VK-9510)觀察前述試料，確認立設部是否通過貫通部而與流動芯層連續地形成。在能確認流動芯層中所含的不連續纖維的情況下，觀察纖維配向，從而能判斷連續或是不連續。將連續的情況設為合格，將不連續的情況設為不合格。
(材料例1)PAN系碳纖維束
由以聚丙烯腈作為主要成分的聚合物進行紡紗、燒成處理，得到總絲數12000條的碳纖維連續束。利用浸漬法將上漿劑賦予該碳纖維連續束，在120℃的溫度的加熱空氣中乾燥，得到PAN系碳纖維束。此PAN系碳纖維束的特性如下。
單纖維徑：7μm
每單位長度的質量：0.83g/m
比重：1.8g/cm3
拉伸強度：4.0GPa
拉伸彈性模數：235GPa
上漿種類：聚氧乙烯基油烯基醚
上漿附著量：2質量%
(材料例2)環氧樹脂
環氧樹脂(基底樹脂：二氰二醯胺/二氯苯基甲基尿素硬化系環氧樹脂)
(材料例3)未改性聚丙烯
未改性聚丙烯(Prime Polymer(股)公司製，“PrimePolypro”(註冊商標)J105G，熔點160℃)
(材料例4)酸改性聚丙烯
酸改性聚丙烯(三井化學(股)公司製，“ADMER”(註冊商標)QE510，熔點160℃)
(材料例5)環氧樹脂薄膜的調整
使用刀式塗布機將材料例2的環氧樹脂塗布在脫模紙上得到環氧樹脂薄膜。
(材料例6)聚丙烯薄膜的調整
準備材料例3的未改性聚丙烯90質量%、和材料例4的酸改性聚丙烯10質量%，將它們進行乾式摻混。從雙軸擠出機的送料斗投入此乾式摻混品，以擠出機進行熔融混練後，從500mm寬的T字模擠出。之後，藉由用60℃的冷卻輥牽引來使其冷卻固化，得到聚丙烯薄膜。
(材料例7)短切碳纖維束的調整
使用匣式切割機(cartridge cutter)切割材料例1的PAN系碳纖維束，得到纖維長度9mm的短切碳纖維束。
(材料例8)碾磨碳纖維的調整
將在材料例1得到的PAN系碳纖維束進行短纖維化，得到數量平均纖維長度1.0mm的碾磨碳纖維。
(材料例9)短切玻璃纖維束
短切玻璃纖維束(日東紡公司製，商品名CS13G-874，單纖維徑：10μm，比重：2.5g/cm3，纖維長度：13mm(型錄值))
(材料例10)玻璃纖維墊片的調整
攪拌界面活性劑(和光純藥工業(股)公司製，「正十二烷基苯磺酸鈉」(製品名))的1.5wt%水溶液100公升，製作預先起泡的分散液。在此分散液中，投入在材料例9所得到的短切玻璃纖維束，攪拌10分鐘後，流入具有長度500mm×寬度500mm的抄紙面的抄紙機，利用抽吸脫水後，在150℃的溫度下進行2小時乾燥，得到包含玻璃纖維的玻璃纖維墊片。
(材料例11)單方向碳纖維強化薄片A
將在材料例1所得到的PAN系碳纖維束單方向排列成薄片狀後，從薄片狀的碳纖維束的兩面重疊2片在材料例5所得到的環氧樹脂薄膜，利用加熱加壓使其含浸樹脂，製作包含碳纖維和環氧樹脂的長度500mm、寬度500mm、厚度0.15mm、纖維質量含有率為70質量%的單方向碳纖維強化薄片A，設為成形材料S-1。包含以下的成形材料在內，將成形材料組成及特性的一覽表顯示在表1。
Figure 105142861-A0202-12-0033-1
(材料例12)單方向碳纖維強化薄片B
將在材料例1所得到的PAN系碳纖維束單方向排列成薄片狀後，從薄片狀的碳纖維束的兩面重疊2片在材料例6所得到的聚丙烯薄膜，利用加熱加壓使其含浸樹脂，進行冷卻壓製，從而製作包含碳纖維束和聚丙烯的長度500mm、寬度500mm、厚度0.1mm、纖維質量含有率為55質量%的單方向碳纖維強化薄片B，設為成形材料S-2。
(材料例13)織物碳纖維強化薄片
將在材料例1所得到的PAN系碳纖維束平織成薄片狀後，從薄片狀的碳纖維束的兩面重疊2片在材料例5所得到的環氧樹脂薄膜，利用加熱加壓使其含浸樹脂，製作包含碳纖維和環氧樹脂的長度500mm、寬度500mm、厚度0.3mm、纖維質量含有率為55質量%的織物碳纖維強化薄片，設為成形材料S-3。
(材料例14)SMC薄片
在金屬製的工具板上配置脫模薄片(Teflon(註冊商標)，厚度1mm)，進一步將在材料例5所得到的環氧樹脂薄膜配置在上面。在該環氧薄膜上隨機地鑲嵌材料例7的短切碳纖維束，目視確認短切碳纖維束分布在隨機方向上。進一步地，在其上面，依序配置在材料例5所得到的環氧樹脂薄膜、脫模薄片、工具板。接著，利用加熱加壓使其含浸樹脂，製作包含碳纖維和環氧樹脂的長度500mm、寬度500mm、厚度0.3mm、纖維質量含量為50質量%的SMC薄片，設為成形材料S-4。
(材料例15)鋁箔
將鋁箔(UACJ製箔(股)公司製，150μm厚)設為成形材料S-5。
(材料例16)短纖維強化樹脂薄片A
將材料例2的環氧樹脂和在材料例8得到的碾磨碳纖維混合後，調整為薄片狀，製作厚度0.2mm的短纖維強化樹脂薄片A，設為成形材料K-6。
(材料例17)短纖維強化樹脂薄片B
與材料例6同樣地操作，準備材料例3的未改性聚丙烯樹脂90質量%、和材料例4的酸改性聚丙烯樹脂10質量%，將它們進行乾式摻混。從雙軸擠出機的送料斗投入此乾式摻混品，以擠出機進行熔融混練後，從該擠出機的側進料器投入在材料例7所得到的短切碳纖維束，進一步進行混練。從500mm寬的T字模擠出。之後，藉由用60℃的冷卻輥牽引來使其冷卻固化，製作厚度0.2mm的短纖維強化樹脂薄片B，設為成形材料K-7。
(材料例18)短纖維強化樹脂薄片C
製作用在材料例5所得到的環氧樹脂薄膜包夾在材料例10所得到的玻璃纖維墊片，利用加熱加壓使其含浸樹脂的包含玻璃纖維和環氧樹脂的長度500mm、寬度500mm、厚度0.3mm、纖維質量含有率為55質量%的短纖維強化樹脂薄片C，設為成形材料S-8。
(材料例19)聚丙烯薄片
與材料例6同樣地操作，製作長度500mm、寬度500mm、厚度0.2mm的聚丙烯薄片，設為成形材料K-9。
(材料例20)短纖維強化樹脂薄片D
與材料例18同樣地操作，使用材料例10和材料例6的材料，製作包含玻璃纖維和聚丙烯樹脂的長度500mm、寬度500mm、厚度0.3mm、纖維質量含有率為60質量%的短纖維強化樹脂薄片D，設為成形材料S-10。
(材料例21)短纖維強化樹脂薄片E
與材料例18同樣地操作，使用材料例10和材料例5的材料，製作包含玻璃纖維和環氧樹脂的長度500mm、寬度500mm、厚度0.2mm、纖維質量含有率為35質量%的短纖維強化樹脂薄片E，設為成形材料K-11。
(材料例22)
第12圖中，顯示供得到具有包含面板和一字形的立設部的肋的形狀的成形體用的、對向的一對模具20的斜視圖。在下模具21的與上模具22對向的面設置凹部24，進一步在其內部形成供形成立設部8用的溝部23。此外，在上模具22的與下模具21對向的面，設置供加壓夾芯構造體1(或夾芯前驅物)用的凸部25。將設置在下模具21的溝部23、凹部24的位置關係顯示在第13圖。此外，將設置在上模具22的凸部25的位置關係顯示在第14圖。又，圖中的W、H表示各自的長度、深度。具體的尺寸如下。
‧第13圖：W1；30mm、W2；185mm、W3；185mm、W4；400mm、W5；500mm、W6；2mm、W7；200mm、W8；300mm、H1；10mm、H3；10mm、H4；120mm
‧第14圖：W9；399.8mm、W10；500mm、W11；199.8mm、W12；300mm、H5；9mm、H6；150mm(材料例23)
第15圖中，顯示供得到具有包含面板和一字形的接近的兩個立設部的肋的形狀的成形體用的、對向的一對模具20的斜視圖。在下模具21的與上模具22對向的面設置凹部24，進一步在其內部形成供形成立設部8用的溝部23。此外，在上模具22的與下模具21對向的面，設置供加壓夾芯構造體1(或夾芯前驅物)用的凸部25。將設置在下模具21的溝部23、凹部24的位置關係顯示在第16圖。此外，設置在上模具22的凸部25的位置關係係與材料例22的凸模具相同的形狀尺寸。又，圖中的W、H表示各自的長度、深度。具體的尺寸如下。
‧第16圖：W1；30mm、W2；185mm、W3；185mm、W4；400mm、W5；500mm、W6；2mm、W7；200mm、W8；300mm、W9；6mm、H1；10mm、H3；10mm、H4；120mm
(實施例1)
將材料例11所示的成形材料S-1作為皮層(有貫通部：成形材料S-1-1，無貫通部：成形材料S-1-2)，將材料例16所示的成形材料K-6作為芯層，裁斷成以下 的尺寸。此處，形成在成形材料S-1-1的貫通部係作成第17圖所示的尺寸形狀。
成形材料S-1-1(有貫通部)：W13；400mm、W14；200mm、W15；50mm、W16；15mm
成形材料S-1-2(無貫通部)、成形材料K-6(無貫通部)：W13；400mm、W14；200mm
接著，依[成形材料S-1-2(0°)/成形材料S-1-2(90°)/成形材料K-6/成形材料K-6/成形材料K-6/成形材料S-1-1(90°)/成形材料S-1-1(0°)]的順序將成形材料進行積層，得到夾芯前驅物。括弧內顯示強化纖維的配向角度。
準備材料例22所示的成形模具，將模具溫度調整為150℃，以成形材料S-1-1成為朝下的方式將準備好的夾芯前驅物配置在下模具的凹部中，確認成形材料S-1-1的貫通部係配置在下模具的溝部的位置。之後，使上模具下降，用面壓1MPa加壓2分鐘，使各形成材料一體化而製成夾芯構造體。進一步升壓至面壓15MPa加壓6分鐘後，使上模具上升，得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，材料完全填充於形成在成形材料S-1-1的貫通部的區域內的立設部，看不到富含樹脂部、模糊。另外，立設部係通過貫通部而與流動芯層連續地形成。評價結果記載在表2。
Figure 105142861-A0202-12-0039-2
(比較例1)
使用表3所示的成形材料而與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例1相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，依與實施例1同樣的條件將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
面板部的外觀品質良好。但是，由於並未在皮層施予貫通部，因此皮層的樹脂流入立設部的一部分，但僅僅填充立設部的10%左右。此外，由於僅填充樹脂，因此立設部係低強度。評價結果記載在表3。
Figure 105142861-A0202-12-0040-4
(實施例2)
使用表2所示的成形材料。首先，依[成形材料S-2(0°)/成形材料S-2(90°)/成形材料S-2(0°)]的順序將裁斷成400mm×200mm的成形材料S-2進行積層，使用壓製成形機進行加熱和冷卻的間歇壓製，從而製成交替積層的積層板，得到交替積層板S-2-2(無貫通部)。與實施例1同樣地操作，將設置有表2所示的尺寸的貫通部的交替積層板S-2-2製成交替積層板S-2-1(有貫通部)。接著，使用裁斷成表2的尺寸的成形材料K-6，與實施例1同樣地操作，依表2所示的順序，如第18圖所示積層成形材料，得到夾芯前驅物。
將與實施例1相同的材料例22的成形模具溫度調整為155℃，與實施例1同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，用面壓15MPa加壓7分鐘以將成形體成形。所得到的成形體的評價係如表2所示，為良好的成形體。
(實施例3)
使用表2所示的成形材料而與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例1相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，與實施例1同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。所得到的成形體的評價係如表2所示，為良好的成形體。
(實施例4)
使用表2所示的成形材料而與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例1相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，與實施例1同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。所得到的成形體的評價係如表2所示，為良好的成形體。
(實施例5)
使用表2所示的成形材料，將成形材料S-5作為皮層(有貫通部：成形材料S-5-1，無貫通部：成形材料S-5-2)，將成形材料K-6作為芯層，裁斷成以下的尺寸。此處，形成在成形材料S-1-1的貫通部係作成第17圖所示的尺寸形狀。
成形材料S-5-1(有貫通部)：W13；400mm、W14；200mm、W15；50mm、W16；20mm
成形材料S-5-2(無貫通部)、成形材料K-6(無貫通部)：W13；400mm、W14；200mm
接著，用表2所示的積層結構而與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將材料例23的成形模具溫度調整為150℃，以成形材料S-5-1(有貫通部)成為朝下的方式將夾芯前驅物配置在下模具的凹部中，確認成形材料S-5-1的貫通部的區域係配置在覆蓋下模具的兩個溝部整體的位置。之後，使上模具下降，用面壓1MPa加壓2分鐘，使各形成材料一體化而製成夾芯構造體。進一步升壓至面壓15MPa加壓6分鐘後，使上模具 上升，得到成形體。所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，材料完全填充於形成在成形材料S-5-1的貫通部的區域內的兩個立設部，看不到富含樹脂部、模糊。另外，兩個立設部皆通過貫通部而與流動芯層連續地形成。所得到的成形體的評價係如表2所示，為良好的成形體。
(實施例6)
使用表2所示的成形材料。除了縮小貫通部的面積外，與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例1相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，與實施例1同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，材料完全填充於立設部，但可在立設部的根基部9看到富含樹脂部。將富含樹脂部的周邊的樣子顯示在第19圖。在立設部的根基部9中，富含樹脂部26僅能在皮層2的區域看出而無法在貫通部4的區域看出。認為這是因為在加壓時皮層2所含的環氧樹脂滲出至模具的溝部23，從而形成富含樹脂部後，流動芯層(成形材料K-6)通過貫通部4而流入皮層2側的溝部23，從而形成材料完全填充的立設部。立設部的根基部係富含樹脂的立設部成為低強度，因此在將無法與纖維一起流入溝部23的流動性差的材料用於皮層的情況下，較佳為將貫通部的面積設計得比溝部23大。評價結果記載在表2。
(比較例2)
使用表3所示的成形材料而與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將材料例22的成形模具溫度調整為200℃，將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，用面壓1MPa加壓2分鐘。進一步升壓至面壓15MPa加壓6分鐘後，將冷卻水流入上下模具進行冷卻。確認模具溫度為80℃以下後，使上模具上升，得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，雖然並未在皮層施予貫通部，但材料完全填充於立設部，看不到富含樹脂部、模糊。又，能在立設部的根基9的一部分中看出玻璃纖維，此外，能在立設部的幾乎全部區域中看出碳纖維。由所得到的成形體的剖面觀察，確認了：流動芯層的成形材料K-7刺破皮層的成形材料S-10，從而流入溝部23，連續地形成流動芯層和立設部。評價結果記載在表3。
(比較例3)
使用表3所示的成形材料而與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例1相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，依與實施例1同樣的條件將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
面板部的外觀品質良好。但是，由於並未在皮層施予貫通部，因此皮層的樹脂流入立設部的一部 分，但僅僅填充立設部的60%左右，另外，幾乎僅由樹脂所形成，為低強度。推測：由於構成皮層和流動芯層的基質樹脂係熱硬化性樹脂，因此與比較例2的熱塑性樹脂相比，樹脂黏度低，在進行同樣的成形的情況下，對樹脂黏度低的熱硬化性樹脂而言，無法充分得到藉由樹脂流動來推送不連續纖維的力量，而僅有從成形材料滲出的熱硬化性樹脂流入立設部。評價結果記載在表3。
(實施例7)
使用表2所示的成形材料。除了縮小貫通部的面積外，與實施例4同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例4相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，與實施例4同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，材料完全填充於立設部。但是，可在立設部的根基部9的一部分看到富含樹脂部。僅能在皮層2的區域看出富含樹脂部而無法在貫通部4的區域看出富含樹脂部。評價結果記載在表2。
(比較例4)
使用表3所示的成形材料。除了不設置貫通部外，與實施例7同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例7相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，與實施例7同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的 凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。但是，由於並未在皮層施予貫通部，因此流動芯層的成形材料K-6和皮層流入立設部的一部分，但僅僅填充立設部的50%左右。評價結果記載在表3。
(實施例8)
使用表2所示的成形材料。除了將作為輕量芯層的成形材料K-9用於芯層，在流動芯層的成形材料K-6以外的層施予貫通部外，與實施例3同樣地操作以得到夾芯前驅物後，將與實施例3相同的材料例22的成形模具溫度調整為150℃，與實施例3同樣地將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
所得到的成形體的評價係如表2所示，為良好的成形體。此外，與實施例3相比，成形體的密度小。
(實施例9)
使用表2所示的成形材料。將在實施例1製作的成形材料S-1-1用於皮層(有貫通部)，將成形材料K-11用於芯層。成形材料K-11係用第17圖所示的形狀裁斷成以下的尺寸。
成形材料K-11(無貫通部)：W13；400mm、W14；200mm
接著，以設置在成形材料S-1-1的貫通部全部在厚度方向上重疊的方式積層，用表2所示的積層結構、與實施例1同樣地操作以得到夾芯前驅物。接著，與實施例1同樣地操作，在溫度調整為150℃的材料例22的成形模具中將夾芯前驅物配置在下模具的凹部後，使上模具下降，進行壓製成形，從而得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，材料完全填充於形成在成形材料S-1-1的貫通部的區域內的立設部，看不到富含樹脂部、模糊。另外，立設部通過貫通部而與流動芯層連續地形成。此處，成形材料S-1-1藉由含有的碳纖維的影響而具有電波遮蔽性，但設置在成形材料S-1-1的貫通部內的區域係在厚度方向上僅有具有電波透射性的成形材料K-11存在，因此成為電波透射區。評價結果記載在表2。
(實施例10)
得到下述夾芯構造體：在用金屬板包夾使用表2所示的成形材料而與實施例1同樣地操作而得到的夾芯前驅物的狀態下，配置在溫度調整為170℃的加熱壓製機的下盤面後，使上盤面下降，用面壓1MPa加熱6分鐘，用於皮層的成形材料S-1的環氧樹脂硬化，用於芯層的成形材料K-7的聚丙烯樹脂熔融，進一步將各成形材料一體化。接著，將夾芯構造體快速地搬送至將模具溫度調整為80℃的的材料例22的成形模具，配置在下模具的凹部。使上模具下降，用面壓15MPa加壓1分鐘後，使上模具上升而得到成形體。
所得到的成形體的面板部沒有模糊狀的痕跡、開孔，為優異的表面外觀。此外，材料完全填充於形成在成形材料S-1-1的貫通部的區域內的立設部，看不到富含樹脂部、模糊。另外，立設部通過貫通部而與流動芯層連續地形成。評價結果記載在表2。
[產業上的可利用性]
根據本發明所得到的成形體，能有效地用於汽車內外裝飾、電氣-電子機器框體、腳踏車、運動用品用構造材料、航空器內部裝飾材料、輸送用箱體等。
1‧‧‧夾芯構造體
2‧‧‧皮層
3‧‧‧芯層
4‧‧‧貫通部
20‧‧‧一對模具
21‧‧‧下模具
22‧‧‧上模具
23‧‧‧溝部
24‧‧‧凹部
25‧‧‧凸部

Claims (14)

  1. 一種夾芯構造體，其特徵為，由皮層和芯層所構成，該皮層使用金屬層、包含連續纖維和基質樹脂(A)的纖維強化樹脂層(X)、及包含不連續纖維和熱硬化性基質樹脂(B)的纖維強化樹脂層(Y)當中至少任一層，該芯層包含不連續纖維和基質樹脂(C)，該皮層包含彎曲彈性模數比該芯層高的材料，並且在該皮層的至少一部分的區域設置有用以形成立設部的貫通部，該立設部係該芯層的一部分貫穿該貫通部延伸而成。
  2. 如請求項1的夾芯構造體，其中該纖維強化樹脂層(X)，係包含作為連續纖維的單方向連續纖維、和作為基質樹脂(A)的熱硬化性樹脂的單方向纖維強化樹脂層，或者是包含作為連續纖維的連續纖維織物、和作為基質樹脂(A)的熱硬化性樹脂的織物纖維強化樹脂層，該皮層係使一層以上的該單方向纖維強化樹脂層及/或該織物纖維強化樹脂層進行積層的積層體。
  3. 一種成形體，係在如請求項1或2的夾芯構造體的面外方向上形成有至少一個立設部。
  4. 如請求項3的成形體，其中貫通部係設置在一面側的皮層的至少一部分。
  5. 如請求項4的成形體，其中進一步在另一面側的皮層的至少一部分設置貫通部，該另一面側的至少一個該貫通部和該一面側的至少一個該貫通部係對向地配置。
  6. 如請求項5的成形體，其中電波可以透射該另一面側的貫通部和該一面側的貫通部對向的區域。
  7. 如請求項3至6中任一項的成形體，其中設置在一面側的貫通部的至少一個開口面積，係比從貫穿該貫通部所形成的立設部前端起算、該立設部的高度的10%的位置處的與該立設部高度方向垂直的截面積(立設部截面積)大。
  8. 如請求項7的成形體，其中在設置在一面側的貫通部形成一個立設部，該開口面積係該立設部截面積的1.1倍~10倍，或者是在該貫通部形成兩個以上的立設部，該開口面積係該兩個以上的立設部截面積總和的1.1倍~2倍。
  9. 一種夾芯構造體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~步驟[3]，[1]在皮層的至少一部分設置用以形成立設部的貫通部的步驟，該立設部係該芯層的一部分貫穿該貫通部延伸而成；[2]使用在至少單側的皮層設置有該貫通部的皮層，從兩側包夾芯層而得到夾芯前驅物的步驟；[3]將該夾芯前驅物一體化，得到夾芯構造體的步驟。
  10. 一種夾芯構造體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~[3]，[1]使用皮層，從兩側包夾芯層而得到夾芯前驅物 的步驟；[2]將該夾芯前驅物一體化，得到夾芯構造體的步驟；[3]在該夾芯構造體的皮層的至少一部分設置用以形成立設部的貫通部的步驟，該立設部係該芯層的一部分貫穿該貫通部延伸而成。
  11. 一種成形體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步驟[1]~[3]，[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]得到使用在至少單側的皮層設置有該貫通部的皮層，從兩側包夾芯層的夾芯前驅物的步驟；[3]將該夾芯前驅物配置在成形模具內後，關閉該成形模具，從而將該夾芯前驅物一體化而製成夾芯構造體，同時藉由將該芯層的一部分通過該貫通部流入該成形模具的模窩內，來在面外方向上從該皮層面升起該芯層的一部分，從而形成與芯層的一部分連續地延伸的至少一個立設部的步驟。
  12. 一種成形體之製造方法，其特徵為具有：在將利用如請求項9或10的製造方法所製造的夾芯構造體配置在成形模具內後，關閉該成形模具，從而藉由將該芯層的一部分通過該貫通部流入該成形模具的模窩內，來在面外方向上從該皮層面升起該芯層的一部分，從而形成與芯層的一部分連續地延伸的至少一個立設部的步驟。
  13. 一種成形體之製造方法，其特徵為至少具有以下的步 驟[1]~[4]，[1]在皮層的至少一部分設置貫通部的步驟；[2]使用在至少單側的皮層設置有該貫通部的皮層，得到從兩側包夾芯層的夾芯前驅物的步驟；[3]將該夾芯前驅物配置在成形模具內後，關閉該成形模具，從而將該夾芯前驅物一體化而製成夾芯構造體，進一步使芯層的一部分的基質樹脂熔融的步驟；[4]將該夾芯構造體搬送並配置在溫度調整為小於該芯層的一部分的基質樹脂的熔點的另一個成形模具內後，關閉該成形模具，從而藉由將該芯層的一部分通過該貫通部流入該成形模具的模窩內，來在面外方向上從該皮層面升起該芯層的一部分，從而形成與芯層的一部分連續地延伸的至少一個立設部，進一步使該芯層的一部分的基質樹脂固化的步驟。
  14. 如請求項11至13中任一項的成形體之製造方法，其中實施熱壓成形或壓製成形。
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