WO2006028107A1 - サンドイッチ構造体およびそれを用いた一体化成形体 - Google Patents

サンドイッチ構造体およびそれを用いた一体化成形体 Download PDF

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WO2006028107A1
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resin
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thermoplastic resin
fiber
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Masato Honma
Atsuki Tsuchiya
Yoshiki Takebe
Syuji Ishikawa
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Toray Industries, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a sandwich structure excellent in lightness, thinness, and rigidity.
  • the sandwich structure of the present invention has a fiber reinforcing material disposed on both sides of a specific core material, and has particularly excellent characteristics such as lightness and thinness.
  • the present invention relates to an integrated molded body in which a member having a surface shape made of the sandwich structure and a member having a shape change in the thickness direction are integrated.
  • This integrated molded body is preferably used for electrical and electronic equipment, office automation equipment, home appliances, medical equipment or automobile parts, aircraft parts, building materials, and the like.
  • Fiber reinforced resin (FRP) reinforced with continuous reinforcing fiber groups is used for transportation equipment such as aircraft, automobiles, motorcycles, bicycles, sports equipment such as tennis, golf, fishing rods, etc. It is frequently used as a material for structures that require light weight and mechanical properties such as for use in construction structures.
  • Sandwich structures in which FRP is arranged on the skin of a lightweight core material are known as a structure with improved mechanical properties while maintaining light weight.
  • core lightweight core material
  • lighter core materials have been selected, and pulsar cores, hard cam cores, urethane foam cores, etc. are frequently used as core materials.
  • this structure is widely used in aircraft secondary structures, automobile members, building members, panel members, etc. It has been.
  • Patent Document 1 proposes a sandwich structure having a thermosetting resin foam as a core, and this structure is useful as a lightweight and highly rigid building material.
  • Patent Document 2 proposes a sandwich panel and a panel for an automobile that works as a stiffener.
  • Patent Document 3 proposes a casing for electrical and electronic equipment in which a sandwich composite sheet is molded.
  • the thinness of the sandwich structure is greatly influenced by the thickness of the core.
  • the core material in order to enhance the effect of improving the rigidity of the sandwich structure, the core material usually has a certain thickness, which satisfies both lightness and thinness,
  • a core material with excellent practicality has not been proposed.
  • Conventionally known pulsar cores, hard cam cores, urethane foam cores, etc. can be easily manufactured with a thin thickness, or even if a thin one is obtained, it is preformed
  • Patent Document 3 proposes an electronic device casing such as a sandwich structure using a sheet obtained by impregnating and solidifying a hollow fiber and a resin into a non-woven fibrous sheet as a core material.
  • This sandwich structure has a filling structure in which a core portion is impregnated and solidified with rosin, and its light weight is insufficient. Further, since it is notch production, it is inferior in economic efficiency, unsuitable for mass production, and unsuitable for production of a molded product having a complicated shape.
  • As a member having a complicated shape for example, there are a hinge portion of a standing wall portion and a boss rib portion, but it is practically difficult to form these with this structure.
  • FRP applications include electrical and electronic equipment casings such as computers, office automation equipment, audiovisual equipment, mobile phones, telephones, facsimiles, home appliances, and toy products.
  • electrical and electronic equipment casings such as computers, office automation equipment, audiovisual equipment, mobile phones, telephones, facsimiles, home appliances, and toy products.
  • they are required to be thin and lightweight, as well as mass productivity, moldability, productivity and economy.
  • a force metal material using a magnesium alloy with excellent thinness and rigidity is not necessarily satisfactory in terms of light weight because of its large specific gravity.
  • Patent Document 4 proposes an electronic device casing that is excellent in thinness, rigidity and light weight while securing mass productivity by integrating a planar FRP and a thermoplastic member. Yes.
  • Patent Document 1 JP-A-5-138797, page 2, first line
  • Patent Document 2 JP 2002-284038, p. 2, line 1
  • Patent Document 3 JP-A-5-42620, page 2, line 1
  • Patent Document 4 JP 2004-140255, p. 2, line 1
  • An object of the present invention is to provide a sandwich structure excellent in lightness and thinness in view of the strong conventional technology. Another object of the present invention is to integrate this sandwich structure with other members, and to provide an integrated molded body that can be manufactured with good mass productivity and is excellent in lightness and thinness. There is. Still another object of the present invention is to provide a method for producing a sandwich structure of the present invention and a method for producing an integrally molded product of the present invention.
  • the sandwich structure of the present invention comprises a fiber reinforcing material comprising a core material (I) and continuous reinforcing fibers (A) and a matrix resin (B) disposed on both surfaces of the core material (I).
  • a core structure ( ⁇ ) wherein the core material (I) has a gap, and the core material (I) has a thickness of 0.1 to 1.5 mm and a specific gravity. Is 0.01 to 1.2, and the adhesive strength between the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ) measured by ASTM D 3846 is IMPa or more.
  • the core material (I) is a foam and the foam has closed cells.
  • the core material (I) is preferably made of polyolefin resin.
  • the sandwich structure of the present invention has a modified polyolefin-based resin layer disposed between the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ). .
  • the melt viscosity of the modified polyolefin-based resin measured at 160 ° C. is 10 to 500 Pa ⁇ s.
  • the modified polyolefin resin is acid-modified. It is preferable that the polyolefin resin contains 20% by weight or more, and that the acid value of the acid-modified polyolefin resin is 10 or more.
  • the modified polyolefin-based resin impregnates a reinforcing fiber bundle constituting the fiber reinforcing material (cocoon), and the maximum impregnation length is 10 m or more. preferable.
  • Another embodiment of the sandwich structure of the present invention includes a core material (I), continuous reinforcing fibers (A) and matrix resin (B) disposed on both sides of the core material (I).
  • the core material (I) is composed of discontinuous reinforcing fibers and thermoplastic resin, and the filaments of the reinforcing fibers are formed between the reinforcing fibers ( ⁇ ).
  • a void structure is formed by crossing, and the thermoplastic resin is disposed at the crossing portion, and the thickness of the core (I) is 0.1 to 1.5 mm, and the specific gravity is 0.1 to 1. 0.
  • the ratio of the crossing portion where the thermoplastic resin is arranged among the crossing portions of the filaments in the core material (I) is 50% or more. preferable.
  • the sandwich structure of the present invention preferably has a melting point or a deflection temperature under load of the thermoplastic resin of 160 ° C or higher.
  • thermoplastic resin layer is disposed between the core material (I) and the fiber reinforcing material (cocoon), and the heat constituting the thermoplastic resin layer.
  • the melting point or the deflection temperature under load of the plastic resin is preferably 160 ° C or lower.
  • thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin layer impregnates the bundle of reinforcing fibers constituting the fiber reinforcing material (rice cake), and its maximum impregnation length.
  • the reinforcing fiber (A) is preferably a carbon fiber.
  • the matrix resin (B) is preferably a thermosetting resin.
  • the integral ridge formed body of the present invention is an integral ridge formed body formed by joining the first member having the sandwich structure (III) force of the present invention and the second member having another structural member force. And the first The member has a surface shape, and the second member has a shape change in the thickness direction.
  • first member and the second member are joined together via an adhesive layer.
  • the adhesive layer is preferably made of a thermoplastic resin.
  • the adhesive layer is joined to the fiber reinforcing material ( ⁇ ), and the thermoplastic resin constituting the adhesive layer and the fiber reinforced at the joining interface. It is preferable that the matrix resin (B) constituting the material (wax) is bonded with an uneven shape.
  • thermoplastic resin constituting the adhesive layer is impregnated into the reinforcing fiber bundle constituting the fiber reinforcing material ( ⁇ ), and the maximum impregnation length is It is preferably 10 m or more.
  • the second member is a member having a thermoplastic resin composition strength.
  • the integrated molded body of the present invention is preferably used as a component, member or casing of an electric / electronic device.
  • a base material (m) made of thermoplastic resin is disposed on both sides of the core material (I), Further, a laminating step of laminating and arranging a pre-predder in which a reinforcing fiber bundle of continuous reinforcing fibers (A) is impregnated with a thermosetting resin as a matrix resin (B) on the base material for heat bonding (m).
  • thermosetting resin The reinforcing fiber bundle is impregnated with the thermoplastic resin of the base material for thermal bonding (m) at the time of the curing reaction or at the time of preheating before the curing reaction.
  • the laminate on which the base material for thermal bonding (n) is arranged is supplied to the molding step, and the thermal bonding resin is used during the curing reaction of the thermosetting resin or during preheating before the curing reaction.
  • the method for producing an integrated molded body according to the present invention for manufacturing the integrated molded body according to the present invention includes a first member that is a sandwich structure (i) force of the present invention and a second member that is another structural member. Are joined by at least one integrated method selected from thermal welding, vibration welding, ultrasonic welding, laser welding, insert injection molding, and outsert injection molding.
  • the sandwich structure of the present invention has excellent mechanical properties, light weight, and thin wall properties based on its characteristic structure.
  • the method for producing a sandwich structure of the present invention has excellent mass productivity, and its production is extremely economical compared to conventional production.
  • An integral molded body using the sandwich structure of the present invention is suitably used as a part or member of an electric / electronic device such as a notebook personal computer.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an example of an integrated molded body of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of an example of the sandwich structure of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a joined portion for explaining a joined state between a core material and a fiber reinforcing material in an example of a sandwich structure of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view for explaining the structure of an example of a core material in another example of the sandwich structure of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a joint portion for explaining a joint state between the first member and the second member in an example of the integrally molded product of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an observation result of a bonding state of the first member and the second member in an example of the integral ridge-shaped molded body of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing another observation result of the joined state of the first member and the second member in an example of the integral ridge-shaped molded body of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a test piece used for observing the joining state of the first member and the second member in an example of the integral ridge-shaped molded body of the present invention.
  • FIG. 9 Bonding state of core material and fiber reinforcing material in one example of sandwich structure of the present invention The perspective view of the test piece used for the measurement of.
  • FIG. 10 is a perspective view of a test piece used for measurement of a joined state between a first member and a second member in an example of the integral ridge-shaped molded body of the present invention.
  • FIG. 11 is a SEM observation photograph of the surface of the core material created in the example corresponding to the schematic diagram for explaining the structure of the core material shown in FIG.
  • FIG. 12 is a SEM observation photograph of the surface of the core material produced in another example corresponding to the schematic diagram for explaining the structure of the core material shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of an example of an integrated molded body of the present invention using an example of a sandwich structure of the present invention as a first member.
  • the integrated molded body 3 is drawn in a disassembled state.
  • the integrated molded body 3 in FIG. 1 is intended to be a notebook personal computer casing composed of a first member (top plate) 1 and a second member (frame) 2 having a boss portion 4 and a hinge portion 5.
  • FIG. 2 is a perspective view of an example of the sandwich structure (III) of the present invention.
  • the sandwich structure 8 of the present invention is depicted in an exploded state.
  • the sandwich structure (III) 8 of the present invention comprises a core material (I) 6 and a fiber reinforcing material (rib) 7 disposed on both surfaces of the core material (I) 6.
  • the fiber reinforcement ( ⁇ ) 7 is formed of continuous reinforcing fibers (A) and matrix resin (B).
  • the core material (1) 6 and the fiber reinforcement (11) 7 are bonded together to form a sandwich structure (III) 8.
  • the specific gravity of the core material 6 is selected in the range of 0.01 to 1.2.
  • the specific gravity of the core material 6 is preferably 0.1 to 0.8, and more preferably 0.1 to 0.5.
  • the specific gravity of the core material 6 is It is important that it be lower than that of iS fiber reinforcement 7. The smaller the specific gravity of the core material 6, the higher the light weight effect. If the specific gravity of the core material 6 exceeds 1.2, the sandwich structure 8 may not be sufficiently light.
  • the thickness of the core material 6 is selected in the range of 0.1 to 1.5 mm.
  • the thickness of the core material 6 is preferably 0.1 to 1. Omm, and more preferably 0.1 to 0.8 mm.
  • the core material 6 is preferably formed of a foam. More preferably, the bubbles present in the foam are closed cells.
  • the foam is preferably sheet-like.
  • One of the features of the sandwich structure 8 of the present invention is thinness.
  • the core material 6 is formed from a closed-cell foam, it suppresses distortion during pressurization when the sandwich structure 8 is manufactured. It becomes possible.
  • the core material 6 is formed of a sheet-like foam, it is possible to maintain the uniformity of the thickness of the core material 6. As a result, the productivity of the sandwich structure 8 is increased.
  • the material for forming the core material 6 is a thermosetting resin selected from the group of thermosetting resin described below, or a thermoplastic resin selected from the group of thermoplastic resin described below. Is preferably used.
  • the core material 6 is made of a thermoplastic resin.
  • polyolefin resin is preferably used from the viewpoint of lightness as a foam having a low specific gravity of the material itself.
  • the process temperature at the time of molding 8 is preferably 160 ° C or lower, more preferably 155 ° C or lower.
  • the adhesion between the fiber reinforced material (skin material) ( ⁇ ) 7 and the core material (1) 6 placed on both sides of the sandwich structure ( ⁇ ) 8 is improved.
  • a modified polyolefin-based resin is disposed between the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ).
  • the core material (I), which will be described later, and the fiber reinforcement material (II) are preferred.
  • the modified polyolefin-based resin is one that melts and flows at least at 160 ° C.
  • the melt viscosity at this time is preferably 10 to 500 Pa's, more preferably 50 to 300 Pa's.
  • An example of a specific measuring method with no particular limitation on the measuring method of the melt viscosity is shown in the examples described later.
  • methods for modifying polyolefin resin include, but are not limited to, graft reaction of functional group-containing compounds, addition reaction to terminals, and copolymerization of functional group-containing blocks. Among them, it is more preferable in terms of enhancing the modification technology and the amount of functional groups by graft reaction of a functional group-containing compound having a double bond to unsaturated polyolefin.
  • Preferred examples of the functional group include a carboxyl group, an acid anhydride, a hydroxyl group, an epoxy group, and an amino group.
  • the functional group amount can be confirmed using an acid value, an OH value, an epoxy value, an amine value, or the like as an index.
  • acid-modified polyolefin resin is particularly preferable from the viewpoint of handleability and ease of modification.
  • the modified polyolefin resin can be used by mixing with an unmodified polyolefin resin.
  • the blend amount of the acid-modified polyolefin resin is preferably 20% by weight or more, more preferably 30 to 70% by weight.
  • the acid value of the acid-modified polyolefin resin is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, and even more preferably 30 or more.
  • the adhesive strength between the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ) of the sandwich structure as measured by ASTM D 3846 is IMPa or more. It is preferably 2 MPa or more, more preferably 3 MPa or more. In this measurement, when the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ) do not peel and the core material (I) breaks, the adhesive strength is determined to be equal to or higher than the fracture strength. If the adhesive strength is less than IMPa, the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ) may peel off in the process of processing, transporting and integrating the sandwich structure ( ⁇ ).
  • FIG. Figure 3 shows the fiber reinforcement (II) on one side (upper surface) of the core (I) in the sandwich structure ( ⁇ ). It is an expanded sectional view of a part of joining surface formed by joining.
  • a fiber reinforcing material (skin material) 12 is bonded to the upper surface of the core material 11 by adhesion to form a bonding surface 13.
  • This adhesion is provided by a modified polyolefin-based resin layer 14 disposed between the core material 11 and the fiber reinforcement 12.
  • a modified polyolefin-based resin layer 14 is formed, and the modified polyolefin-based resin is present in an impregnated state between a large number of continuous reinforcing fibers (A) 15 located in the fiber reinforcement 12. To do.
  • the modified polyolefin-based resin layer 14 The shape of the interface 17 between the matrix resin 16 and the matrix resin 16 is preferably an uneven shape, and a large number of the continuous reinforcing fibers 15 out of the large number of continuous reinforcing fibers 15 are formed of a modified polyolefin-based resin. A bonded form in which it is embedded in an adhesive layer formed from the oil layer 14 is preferred.
  • the state of impregnation of the modified polyolefin resin in the modified polyolefin resin layer 14 with respect to the reinforcing fiber 15a is that of the maximum impregnation length 18, that is, the maximum impregnation site 20 based on the outline 19 of the reinforcing fiber 15a.
  • the distance 18 is preferably 10 m or more from the viewpoint of adhesive strength, and more preferably 15 / zm or more.
  • the measurement method for the maximum impregnation length 18 can be the same method as the method for confirming the joint structure in an integrated molded product described later, which is not particularly limited, and specific methods are exemplified in the examples.
  • the core material (1) 6 is composed of a large number of discontinuous reinforcing fibers and thermoplastic resin.
  • the core material 6 a large number of reinforcing fibers are crossed to form a void structure, and the thermoplastic fiber in the core material 6 is formed at the crossing portion where the reinforcing fibers cross each other. It has a form (network structure) in which fat is arranged.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of this network structure.
  • a thermoplastic resin 43 is attached to the crossing portion 42 of the reinforcing fiber 41, and the reinforcing fibers 41 positioned at the crossing portion 42 are fixed to each other by the thermoplastic resin 43, and the network structure 44 is obtained. Is forming.
  • Adhesion means that at the crossing portion 42 between two or more reinforcing fibers (filaments) 41, the thermoplastic resin 43 is arranged so as to cover the surface of two or more reinforcing fibers 41 located there simultaneously. Means a state.
  • thermoplastic resin 43 is not disposed at the crossing portion 42 of the reinforcing fiber 41, when the core material 6 is used for the sand switch structure 8, the core material 6 itself is pressed by a pressing action such as press molding. It may be destroyed and the thickness uniformity of the core material 6 may be impaired.
  • the method for fixing the crossing portion 42 include a method in which a thermoplastic resin is melted by heating, and a method in which a solvent is removed after applying or spraying a solution of the thermoplastic resin.
  • the fusion method is preferably used because of the simplicity of the process.
  • the core material 6 can be formed with fewer reinforcing fibers 41 and thermoplastic resin 43, which is also preferable in terms of lightness. Therefore, it is preferable that the ratio of the crossover portion where the thermoplastic resin is arranged in the crossover portion of the reinforcing fibers (A) in the core material (I) is 50% or more. More preferably, it is more preferably 90% or more. The calculation of this ratio can be evaluated by visually observing 100 or more crossed parts by microscopic observation of randomly selected parts from the core material (I).
  • the specific gravity of the core material (I) 6 is selected in the range of 0.01 to 1.0.
  • the specific gravity of the core material (1) 6 is preferably 0.1 to 0.8, and more preferably 0.1 to 0.5.
  • the thickness of the core material (1) 6 is selected in the range of 0.1 to 1.5 mm.
  • the thickness of the core material (1) 6 is preferably 0.1 to 1. Omm, more preferably 0.1 to 0.8 mm, and particularly preferably 0.1 to 0.5 mm. If the specific gravity of the core material (1) 6 exceeds 1.0 and the thickness of the core material (1) 6 exceeds 1.5 mm, the lightness and thinness of the target sandwich structure may not be achieved. is there.
  • discontinuous reinforcing fibers 41 used for the core material (I) reinforcing fibers selected from the group of reinforcing fibers described later can be used.
  • carbon fibers excellent in specific strength and specific rigidity it is preferable to use carbon fibers excellent in specific strength and specific rigidity. If necessary, organic fibers, natural fibers, basalt fibers and the like may be mixed.
  • the fiber length of the discontinuous reinforcing fiber 41 is not particularly limited, and the continuous reinforcing fiber can be used in a state of being cut to a predetermined length.
  • a larger aspect ratio (ratio of fiber length Z fiber diameter) of the discontinuous reinforcing fibers 41 is preferable for forming the network structure 44, but is unsuitable for handling of the reinforcing fibers. Therefore, in general, discontinuous reinforcing fibers having a fiber length of 2 to 50 mm are preferably used, and from the viewpoint of processability, the fiber length is more preferably 3 to 30 mm.
  • the aspect ratio of the discontinuous reinforcing fiber 41 is 200 to 50,000, preferably S, more preferably 400 to 20,000, more preferably 700 to 10,000.
  • the network structure 44 in the core material (I) has an action of forming a large number of voids in the core material (I), and as a result, the core material (I) is lightened.
  • the volume ratio (void ratio) of the voids is preferably 20 to 80% by volume, more preferably 25 to 70% by volume from the balance between the lightness and strength of the core material (I). ,.
  • the porosity is the volume Vc (cm 3 ) of the core material and its weight Wc (g), the weight Wf (g) of the reinforcing fibers constituting the core material and its density pf (g / cm 3 ), and It is calculated from the weight Wp (g) of thermoplastic rosin and its density pp (g / cm 3 ) using the following equation.
  • the weight ratio of the reinforcing fibers 41 in the core material (I) is not particularly limited, but the weight ratio of the reinforcing fibers 41 is preferably 10 to 80 wt%. 30 to 60 wt% % Is more preferable.
  • thermoplastic resin 43 used in the core material (I) a thermoplastic resin selected from the group of thermoplastic resins described later can be used.
  • the melting point or the deflection temperature under load of the thermoplastic resin 43 is 160 ° C or higher from the viewpoint of uniformity of thickness by heating and pressing. It is more preferable that it is 180 ° C or higher.
  • Particularly preferred thermoplastic resin 43 is a polyamide resin.
  • the sandwich structure ( ⁇ ) of the present invention has an eye for protecting the void structure of the core material (I). Therefore, it is preferable that a thermoplastic resin layer is disposed between the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ). Furthermore, for the purpose of preventing the matrix resin (resin) used in the reinforcing fiber material (resin) from flowing into the void structure of the core material (I), the thermoplastic resin layer is It is even more desirable to form a continuous layer in the direction.
  • the above-mentioned heat treatment is performed for the purpose of improving the adhesion between the core material (I) and the fiber reinforcing material ( ⁇ ).
  • the melting point or deflection temperature under load of the thermoplastic resin constituting the plastic resin layer is preferably 160 ° C or less, more preferably 150 ° C or less.
  • the core material (I) and the fiber of the sandwich structure ( ⁇ ) measured by A STM D 3846 The adhesive strength with the reinforcing material (II) is preferably IMPa or more, more preferably 2 MPa or more.
  • thermoplastic resin layer formed by forming a thermoplastic resin layer is impregnated in the gaps between a number of reinforcing fibers constituting the fiber reinforcing material ( ⁇ ).
  • the maximum impregnation length of this thermoplastic resin is preferably 10 m or more, more preferably 15 m or more.
  • the thermoplastic resin may be impregnated in the network structure as long as it does not impair the void structure of the core material (I).
  • the fiber reinforcing material ( ⁇ ) forming the skin portion of the sandwich structure ( ⁇ ) is continuous. Consists of reinforcing fiber (A) and matrix resin (B).
  • the continuous reinforcing fiber means a large number of filaments continuous in a length of 10 mm or more in at least one direction. Some filaments that do not require all filaments to be continuous over the entire width of the reinforcing fiber material ( ⁇ ) may be cut off along the way!
  • reinforcing fiber (A) used in the fiber reinforcing material ( ⁇ ) a reinforcing fiber selected from the group of reinforcing fibers described later can be used.
  • CFRP sandwich structure
  • Reinforcing fiber ( Examples of the form of A) include a filament bundle composed of a large number of filaments, a cloth in which the filament bundle force is also configured, a unidirectional filament bundle in which a large number of filaments are arranged in the negative direction, and the unidirectional filament. There is a unidirectional cross that is also configured with a bundle force.
  • the reinforcing fiber (A) may be composed of a plurality of filament bundle forces of the same form, or may be composed of a plurality of filament bundle forces of different forms.
  • the group of reinforcing fibers (A) used in the sandwich structure ( ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) of the present invention will be exemplified. That is, metal fibers such as aluminum fibers, brass fibers and stainless fibers, glass fibers, polyacrylonitrile series, rayon series, lignin series, pitch series carbon fibers and graphite fibers, aromatic polyamide fibers, polyaramid fibers, PBO fibers, polyphenols. -Rensulfide fibers, polyester fibers, acrylic fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, and other organic fibers, and silicon carbide fibers, silicon nitride fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers, and boron fibers. These may be used alone or in combination of two or more. These fiber materials may be subjected to surface treatment. Examples of the surface treatment include metal deposition treatment, treatment with a coupling agent, treatment with a sizing agent, and adhesion treatment with an additive.
  • the matrix resin (B) of the fiber reinforcement ( ⁇ ) is a thermosetting resin selected from the group of thermosetting resins described later, or a group of thermoplastic resins described below.
  • the selected thermoplastic resin can be used.
  • thermosetting resin used in the sandwich structure (III) of the present invention is exemplified. That is, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, phenol (resole type) resin, urea melamine resin, polyimide resin and the like can be preferably used. These copolymers, modified products, Z, or resins obtained by blending two or more of these may be used. Among these, in particular, epoxy resin is a mechanical property of molded products. And viewpoint power of heat resistance are preferable. Epoxy resin is preferably included as the main component of the resin used in order to develop its excellent mechanical properties. Specifically, it should be contained in an amount of 60% by weight or more per resin composition. Is preferred.
  • thermoplastic rosins used in the sandwich structure (III) of the present invention is illustrated.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PTT polytrimethylene terephthalate
  • PENp polyethylene naphthalate
  • Polyolefin resin such as polyethylene (PE) resin, polypropylene (PP) resin, polybutylene resin, styrene resin, urethane resin, polyoxymethylene (POM) resin, polyamide (PA) Resin, Polycarbonate (PC) Resin, Polymethylmetatalylate (PMMA) Resin, Poly Salt Bulb (PVC) Resin, Polyphenylene Sulfide (PPS) Resin, Polyphenylene Ether (PPE) Oil, modified PPE resin, polyimide (PI) resin, polyamideimide (PAI) resin, polyetherimide (PE I) resin, polysulfone (PSU) resin, modified PSU resin, polyethersulfone (PES) resin, polyketone (PK) resin, polyether ketone (PEK) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, polyether ketone ketone (PEKK) resin, polyarylate (PAR) resin , Polyether-tolyl (PEN) resins, Polyether
  • PP S resin is used for molding, and from the viewpoint of molded product appearance and dimensional stability, polycarbonate resin and styrene resin are used for the strength and impact resistance of the molded product. From the viewpoint, polyamide rosin is more preferably used.
  • thermosetting resin and the thermoplastic resin exemplified in the above group are impact resistance improvers such as elastomers or rubber components, and other fillers, as long as the object of the present invention is not impaired. Or may contain additives. Examples of these include inorganic fillers, flame retardants, conductivity-imparting agents, crystal nucleating agents, UV absorbers, antioxidants, vibration-damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, anti-coloring agents, thermal stability Agents, mold release agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, dyes, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents.
  • impact resistance improvers such as elastomers or rubber components
  • other fillers as long as the object of the present invention is not impaired. Or may contain additives. Examples of these include inorganic fillers, flame retardants, conductivity-imparting agents, crystal nucleating agents, UV absorbers, antioxidants, vibration-damping agents, antibacterial agents, insect repellent
  • the thickness of the sandwich structure (III) of the present invention is determined by the applicability to the intended use of the present invention. From the viewpoint of the above, it is preferable that the substantial thickness is 0.2 to 4 mm, more preferably 0.2 to 2 mm, and particularly preferably 0.2 to 1 mm.
  • the substantial thickness is the thickness that represents the sandwich structure ( ⁇ ), which means the thickness of the part that occupies at least 40% of the projected area, and the shape of ribs, irregularities, protrusions, etc. is intentionally The part attached is not included.
  • the sandwich structure ( ⁇ ) has gentle undulations as a whole, the thickness of the portion that occupies the largest area is the substantial thickness, and when it has two or more substantial thicknesses, the larger value is regarded as the substantial thickness. adopt.
  • the flexural modulus force based on 178 is preferably 20 GPa or more, more preferably 25 GPa or more.
  • the integrated molded body of the present invention is used as a material constituting parts of electrical and electronic equipment, office automation equipment, home appliances, medical equipment, automobiles, buildings, and the like.
  • the sandwich structure ( ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) preferably has a bending elastic modulus of 20 GPa or more. Thereby, an integrated molded object can be made thinner.
  • a specific method for measuring the flexural modulus of the sandwich structure ( ⁇ ) is illustrated in the examples.
  • an integrated molded body 3 of the present invention includes a sandwich structure (III) as a first member 1 and a second member 2 joined to the first member 1.
  • the sandwich structure (III) which is the first member 1, has a planar shape, and the second member 2, It has a shape change in the thickness direction.
  • the surface shape means that the majority of the projected area is a planar shape or a gently curved surface shape, as represented by the integral ridge formed body 3 in FIG.
  • a curved surface having a radius of curvature of 100 Om or less may be formed, and a plurality of these curved surfaces may be present intermittently or intermittently in one surface of the integral body 3. Good.
  • An aperture having a radius of curvature of 5 mm or more may be formed in these planes.
  • the surface shape is composed of these multiple surface shapes, and the entire surface has a three-dimensional form! /, Or even! /.
  • the second member 2 is integrated with the first member 1 for the purpose of giving a complex shape to the integrated molded body 3.
  • Complex shapes mean shapes that vary in thickness in each of the vertical, horizontal, and height directions, and include structural parts of the structure, geometric parts of the design, and more Also includes graphically formed protrusions, dents and the like.
  • a frame (frame) part, a standing wall part, a hinge part, a boss rib part, etc. represented by the second member 2 in FIG. 1 correspond to this.
  • the second member 2 is preferably manufactured by a method having relatively higher mass productivity and productivity than the first member 1.
  • the second member 2 is not particularly limited, and is a thermosetting resin selected from the group of thermosetting resins described above or a heat selected from the group of thermoplastic resins described above.
  • Known materials such as plastic resin, cement, concrete, fiber reinforced products thereof, wood, metal material, paper material, etc. are preferably used.
  • a thermoplastic material is preferably a metal material for the purpose of enhancing the mechanical properties, a fiber-reinforced thermoplastic resin, and a material that is inferior in weight but further improving the mechanical properties of the molded product. Used.
  • thermoplastic resin composition in which discontinuous reinforcing fibers are uniformly dispersed in a thermoplastic resin because both mass productivity, moldability, light weight, and mechanical properties are compatible.
  • the blending ratio of the reinforcing fiber is preferably 5 to 75% by weight with respect to the thermoplastic resin composition from the viewpoint of the formability, strength, and light weight when the reinforcing fiber is carbon fiber. More preferably 15 to 65% by weight.
  • the integrated molded body 3 of the present invention preferably uses the first member 1 as a main material. 50% or more of the projected area of the integrated molded body 3 is preferably occupied by the first member 1, and more preferably 70% or more of the projected area is occupied by the first member 1.
  • first member 1 and the second member 2 are joined and integrally joined in the integral molding 3 of the present invention, excellent adhesiveness exists between them.
  • an adhesive layer is interposed at the bonding interface between the first member 1 and the second member 2.
  • the adhesive layer a well-known adhesive such as acrylic, epoxy, or styrene is used, and an adhesive layer independent of the first member and the second member can be formed.
  • a thermoplastic resin layer on the outermost layer of the first member.
  • thermosetting resin for example, epoxy resin
  • thermoplastic resin composition is applied to the second member 2.
  • the first member 1, the second member 2, and the second member 2 are provided with a thermoplastic resin layer having a good affinity with the thermoplastic resin constituting the second member 2 in the outermost layer of the first member 1.
  • the bonding interface is made of thermoplastic resin and heat Can be fused. In this case, it is not necessary to separately provide an adhesive layer at the bonding interface.
  • the adhesive layer provided on the outermost layer of the first member 1 is made of the same material as the thermoplastic resin of the second member 2, the bonding strength can be increased.
  • the resin to be provided on the outermost layer of the first member 1 is not particularly limited as long as it is not the same resin but has good compatibility. It is optimal depending on the type of thermoplastic resin constituting the second member 2. It is preferable to select
  • thermosetting resin for example, epoxy resin
  • an adhesive is used.
  • the thermoplastic resin of the layer is preferably bonded with an uneven shape at the interface with the matrix resin (B).
  • excellent bonding strength can be obtained when a continuous reinforcing fiber (A) has a bonding form in which a large number of reinforcing fibers are embedded in an adhesive layer formed from a thermoplastic resin. It is done.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the joint portion of both members for explaining an example of the joined state of the first member and the second member in the integral ridge-shaped body of the present invention.
  • the first member 51 and the second member 52 that also have the sandwich structure ( ⁇ ) force of the present invention are joined at the joining surface 53.
  • An adhesive layer 54 made of a resin is formed on the joint surface 53.
  • the resin forming the bonding layer 54 has entered between a large number of reinforcing fibers 55 a located in the vicinity of the joint surface 53 among the large number of reinforcing fibers 55 of the first member 51.
  • the first member 51 includes a large number of reinforcing fibers 55 and a matrix resin 59.
  • the top 56 of the resin forming the adhesive layer 54 that has entered has an uneven shape.
  • the maximum thickness 57 of the moonlight that has entered should be 0.01 to 1,000 / zm, preferably 0.1 to 200 / zm, more preferably 1 to 100 m. Is more preferable.
  • the maximum thickness 58 of the adhesive layer 54 including the reinforcing fiber 55a is a distance with reference to the outermost line 58a of the reinforcing fiber on the outermost side (second member side) in contact with the resin of the adhesive layer 54.
  • the maximum thickness 58 is preferably 1 to 80 m from the viewpoint of adhesive strength.
  • Scanning electron microscope (SEM) of the surface section of the joint is observed with a transmission electron microscope (TEM).
  • the cross-sectional observation may be performed based on the photographed cross-sectional photograph as necessary.
  • the specimen to be observed is a thin-walled section created using the surface layer part cut out from the member force. In making this, some of the reinforcing fibers of the reinforcing fiber group may fall off, but there is no problem as long as the observation is not affected.
  • the specimen may be stained as necessary to adjust the observation contrast.
  • the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber group are usually observed as a circular cross section. When the reinforcing fiber is dropped, it is usually observed as a circular drop mark. In the portion other than the portion where the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber group are located, the matrix resin (B) layer and the thermoplastic resin layer are observed as two regions having different contrasts.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a cross section of a joint portion of a molded body in which the first member 61 and the second member 62 are joined together. It is shown that the thermoplastic resin of the adhesive layer 63 has entered into the gaps between the multiple reinforcing fibers 64a and 64b constituting the reinforcing fiber group 64, and further, the matrix resin (B) 65 This shows a state in which the interface 66 between this layer and the adhesive layer 63 has an uneven shape.
  • the observation of the cross section may be performed based on a cross-sectional photograph as necessary. Cut the member to a length of about 10 mm and a width of about 10 mm to make a test piece. In this test piece, make up the adhesive layer! / Wash thoroughly with a good solvent of thermoplastic resin to remove the thermoplastic resin, and make a specimen for observation. Observe the cross section of the prepared specimen using SEM (or TEM).
  • FIG. 7 shows a bonding surface in a state where the bonding layer 73 composed of the second member 72 and the thermoplastic resin is removed from the molded body formed by the first member 71 and the second member 72.
  • matrix resin (B) 74 is present with reinforcing fiber 75a constituting reinforcing fiber group 75.
  • the thermoplastic resin layer (adhesive layer) 73 that had the matrix resin (B) 74 and the concavo-convex interface 76 does not exist because it was removed by the solvent when the test piece was prepared.
  • the concavo-convex shape of the interface 76 is observed, and the reinforcing fiber 75b constituting the reinforcing fiber group 75 is observed at the position where the adhesive layer 73 was present, and the void 77 is observed between these reinforcing fibers. .
  • the joint portion when observing the integrally formed molded body strength member joint portion, the joint portion is heated to a temperature at which the resin of the adhesive layer made of thermoplastic resin is plasticized. May be removed, or the second member may be mechanically removed.
  • the second member 81 shows a joined portion 82 where the surface of the first member is joined, and a part of the surface layer portion of the first member remains in a part of the joined portion 82.
  • ⁇ 83 Observed as ⁇ 83.
  • this residue 83 it is observed that there are a plurality of reinforcing fibers that have fallen out of the reinforcing fiber group force located on the surface layer of the first member.
  • the method for producing the sandwich structure (III) of the present invention is not particularly limited.
  • an intermediate raw material (pre-preda) in which continuous reinforcing fibers (A) are impregnated with matrix resin (B) is disposed on both sides of the core material (I) and integrally molded.
  • a liquid resin is injected into an intermediate base material (preform) having continuous reinforcing fibers (A) and a core material (I) force and integrally molded.
  • a preformed fiber reinforcing material ( ⁇ ) and a core material (I) are joined in a subsequent process.
  • Sandwich structure of the present invention As a manufacturing method of the structure (m), from the viewpoint of accurately controlling the productivity and thickness of the sandwich structure (in), the laminate of the pre-preda and the core material (I) is used as the melting point of the core material (I). A method of integrally forming by heating and pressurizing at the following temperatures is preferably used. Next, a more preferable production method will be described from the viewpoint of the adhesiveness and thickness uniformity of the sandwich structure.
  • a base material (m) made of thermoplastic resin is disposed on both sides of the core material (I), Further, a laminating step of laminating and arranging a pre-predder in which a reinforcing fiber bundle of continuous reinforcing fibers (A) is impregnated with a thermosetting resin as a matrix resin (B) on the base material for heat bonding (m).
  • thermosetting resin The reinforcing fiber bundle is impregnated with the thermoplastic resin of the base material for thermal bonding (m) at the time of the curing reaction or at the time of preheating before the curing reaction.
  • the process temperature is lower than the melting point or the deflection temperature under load of the thermoplastic resin used for the core material (I).
  • the laminate on which the base material for thermal bonding (n) is arranged is supplied to the molding step, and the thermal bonding resin is used during the curing reaction of the thermosetting resin or during preheating before the curing reaction. It is preferable to impregnate the reinforcing fiber bundle with the thermoplastic resin of the base material (n).
  • thermoplastic member thermal welding, vibration welding, ultrasonic welding, laser one welding, insert injection molding, outsert injection molding and the like are preferably used. Outsert molding and insert molding are preferably used from the viewpoint of the molding cycle.
  • sandwich structure of the present invention and the integrated molded body using the sandwich structure include various gears, various cases, sensors, LED lamps, connectors, and sockets.
  • Antenna antenna laptop computer, mobile phone, digital still camera, PDA, portable MD, parts of electronic or electronic equipment such as plasma display, parts and housing, telephone, facsimile, VTR, copier, TV, iron, Hair dryer, rice cooker
  • alternator terminal Parts, alternator terminal, alternator connector, IC regulator, potentiometer base for light deer, suspension valve, various valves such as exhaust gas valve, fuel related, various exhaust system or intake system pipe, air intake nozzle snorkel, intake bear hold Various arms, various frames, various hinges, various bearings, fuel pumps, gasoline tanks, CNG tanks, engine cooling water joints, cab letter main bodies, carburetor spacers, exhaust gas sensors, cooling water sensors, oil temperature sensors , Brake pad wear sensor, slot position sensor, crankshaft position sensor, air flow meter, brake butt wear sensor, thermostat base for air conditioner, heating hot air flow control valve, brush hono redder for radiator motor, water pump impeller One, turbine vane
  • Wiper motor related parts distributor, starter switch, starter relay, transmission wire harness, window washer nozzle, air conditioner panel switch board, coil for fuel related electromagnetic valve, connector for fuse, notch tray, AT bracket, Headlamp support, pedal housing, handle, door beam, professional Tector, chassis, frame, armrest, horn terminator, step motor rotor, lamp socket, lamp reflector, lamp housing, brake piston, noise shield, radiator support, spare tire cover, seat shell, solenoid bobbin, engine oil filter, ignition Equipment case, under cover, scuff plate, flyer trim, propeller shaft, wheel, fender, facer, bumper, bumper beam, bonnet, air outlet parts, platform, cowl louver, noref, instrument panel, boiler, and various modules Automobiles, motorcycle-related parts, parts and skins, landing gear pods, winglets, boilers, edges, ladders, air Aircraft-related parts such as betas, failings, and ribs, parts and skins, various rackets, golf club shafts, yachts, boards, ski equipment, fishing rod
  • the sandwich structure of the present invention is preferably used on the top surface (top plate) of the housing having a large number of flat surfaces among the above-mentioned applications because it can sufficiently exhibit the characteristics of thin wall, light weight and high rigidity.
  • test pieces were prepared for each of four types of specimens cut at different angles of 0 °, 45 °, 90 °, and 135 ° from the planar portion of the sandwich structure, based on the longitudinal direction of the sandwich structure. .
  • the average value of the flexural modulus of the four cut angles was taken as the flexural modulus of the sandwich structure.
  • Adhesive strength between the core material (I) of the sandwich structure and the fiber reinforcement ( ⁇ ) Based on ASTM D 3846, tensile test equipment "Instron” (registered trademark) 5565 type universal material tester (manufactured by Instron Japan Co., Ltd.), test speed is 1.27mmZ, adhesive strength was measured.
  • FIG. 9 shows the shape and dimensions (unit: mm) of the test piece 91.
  • the test piece 91 is composed of a core material (1) 92 and a fiber reinforcement (11) 93 bonded to both sides thereof.
  • the test piece 91 is provided with notches 94a and 94b as shown in the figure. ing. If the sandwich structure force cannot be used to cut a test piece of the specified size, a test piece with a dimensional force obtained by proportionally reducing the shape of Fig. 9 may be substituted.
  • the adhesive strength (unit: MPa) is calculated by the following formula.
  • Adhesive strength (MPa) Breaking load (N) Z overlap area (mm 2 )
  • One lap area (mm ") width (mm) x one lap length (mm)
  • test speed is 1.27mmZ min. It was measured.
  • FIG. 10 shows the shape and dimensions (unit: mm) of the test piece 101.
  • the test piece 101 includes a first member 102 and a second member 103 joined to the lower surface thereof. If a test piece of a specified size cannot be cut out from the integrated molded body, a test piece having a dimensional force obtained by proportionally reducing the shape of FIG. 10 may be substituted.
  • the adhesive strength (unit: MPa) is calculated by the following formula.
  • Adhesive strength (MPa) Breaking load (N) Z overlap area (mm 2 )
  • One lap area (mm ") width (mm) x one lap length (mm)
  • the integrated molded body is cut out so as to include the joint between the first member and the second member, the first member is fixed by one clamp, and the second member is fixed by the opposite clamp.
  • a value obtained by performing a tensile test in parallel to the joint surface after fixing the member and dividing the obtained strength by the adhesion area may be used instead.
  • Polyamide resin (Toray Industries, Inc. CM8000, quaternary copolymer polyamide 6Z66Z610Z12, fused Point 130.
  • the pellet of C) was processed into a film (F-1) having a size of 350 ⁇ 350 mm and a basis weight of 50 gZm 2 .
  • the melt viscosity was 185 Pa's measured with a pellet rheometer CFT-500D manufactured by Shimadzu Corporation using a pellet rheometer CFT-500D at 160 ° C, preheating for 8 minutes, and a load of lOkgf.
  • the thickness of the sandwich structure ( ⁇ ) 8 was 1.4 mm, and the core material (1) 6 was thinned to 0.8 mm due to the effects of heating and pressing during molding.
  • the flexural modulus was 35 GPa.
  • the adhesive strength between the core material (1) 6 and the fiber reinforcing material (11) 7 was measured. At a force of 3 MPa, the core material (I) 6 broke.
  • the joint between the core material (I) 6 and the fiber reinforcement (II) 7 was cut out and the cross section was observed with an optical microscope. As shown in FIG.
  • the thermoplastic resin constituting (F-2) was observed as a different region of contrast in the fiber reinforcement. It was found that the region of this modified polyolefin resin layer was impregnated in the thickness direction of the reinforcing fiber bundle, and the maximum impregnation length 18 was 20 / zm.
  • the obtained sandwich structure (III) 8 was inserted into an injection mold, and a long fiber pellet (TLP1146S manufactured by Toray Industries, Inc., carbon fiber content 20% by weight, polyamide resin matrix) was used. Outsert injection molding was performed so that the second member 2 was formed as a frame having a boss rib portion 4 and a hinge portion 5 on the outer periphery of the sandwich structure (III) 8. The injection molding was performed using a 350 mm injection molding machine manufactured by Nippon Steel Works, Ltd., and the cylinder temperature was 280 ° C. The obtained integrated molded body 3 was joined at an overlap length of about 5 mm at least at a portion where the film (F-1) was disposed, and was firmly integrated.
  • a long fiber pellet TLP1146S manufactured by Toray Industries, Inc., carbon fiber content 20% by weight, polyamide resin matrix
  • the weight of the obtained integrated molded body was 144 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightness and rigidity.
  • the adhesive strength of the integrated molded body was measured, no interfacial delamination occurred, and the frame member broke with a tensile force of lOMPa.
  • the joint portion between the fiber reinforced material ( ⁇ ) of the sandwich structure and the frame member is cut out and dissolved in formic acid for 12 hours to remove the thermoplastic resin portion, did.
  • SEM scanning electron microscope
  • the core material (I) As the core material (I), the above-mentioned "F-cell” RC2010 was used by cutting it to a constant thickness of 0.8 mm. Sandwich structure ( ⁇ ) is molded at 130 ° C for 30 minutes. This was done by applying a surface pressure to cure the epoxy resin. In the same manner as in Example 1, a sandwich structure (111) and an integrated molded body were produced.
  • the sandwich structure as the top plate had a thickness of 1.3 mm and a flexural modulus of 35 GPa.
  • the adhesive strength between the core material (I) and the fiber reinforcement ( ⁇ ) was 2 MPa, and the same impregnation structure as in Example 1 was confirmed at their joint interface, and the maximum impregnation length 18 was 15 m. It was.
  • the weight of the obtained integrated molded body was 136 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightness and rigidity.
  • the adhesive strength of the integrated molded body was measured, no interfacial delamination occurred, and the frame member broke with a tensile force of lOMPa.
  • the maximum impregnation length 57 was 30 m.
  • a sandwich structure ( ⁇ ) was produced in the same manner as in Example 2 except that the film (F-1) was not used.
  • TLP1146S manufactured by Toray Industries, Inc. carbon fiber content 20% by weight, polyamide resin matrix.
  • the weight of the obtained integrated molded body was 139 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightness and rigidity.
  • the adhesive strength of the monolithic molded product was 7 MPa.
  • Prepreda impregnated with carbon fiber cloth with epoxy resin (thermosetting resin) ("Toray Force (registered trademark)" Prepreda F6142—05 made by Toray Industries Inc., Toray Force T300 made by Toray Industries, Inc.)
  • Toray Force (registered trademark) Prepreda F6142—05 made by Toray Industries Inc., Toray Force T300 made by Toray Industries, Inc.
  • two pre-predder sheets having a size of 350 ⁇ 35 Omm were cut out to a predetermined shape.
  • a San German structure ( ⁇ ) was manufactured in the same manner as in Example 1.
  • the adhesion strength between the core material (I) and the fiber reinforcement ( ⁇ ) was measured no interfacial debonding occurred, and the core material broke at a tensile force of 3 MPa.
  • the second member 2 was injection-molded by the same method as in Example 3 to produce an integrated molded body 3 with the sandwich structure ( ⁇ ).
  • the weight of the obtained integrated molded body was 113 g, and it was confirmed that the molded body was a casing molded body having extremely excellent lightness and good rigidity.
  • Example 1 was used except that "Ohfan (registered trademark)" P23 (polypropylene sheet, thickness 0.3 mm, specific gravity 0.91) manufactured by Osaka Seba Chemical Co., Ltd. was used as the core material.
  • the integrated molded body 3 was manufactured in the same manner.
  • the sandwich structure as the top plate had a thickness of 0.8 mm and a flexural modulus of 38 GPa.
  • the adhesive strength between the core material (I) and the fiber reinforcement ( ⁇ ) was measured, no interfacial debonding occurred, and the core material (I) was broken at a tensile force of 6 MPa.
  • An impregnation structure similar to that in Example 1 was confirmed at these joint interfaces, and the maximum impregnation length 18 was 20 m.
  • the weight of the obtained integrated molded body was 127 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightness and rigidity.
  • the adhesive strength of the integrated molded body was measured, no interfacial delamination occurred, and the frame member broke with a tensile force of lOMPa.
  • the maximum impregnation length 57 was 30 m.
  • Example 4 A sheet obtained by slicing "Toraypef (registered trademark)" 30060 (independently foamed polyethylene, thickness 6 mm, specific gravity 0.03) manufactured by Toray Industries Inc. as a core material to a thickness of 1 mm was used in Example 4
  • the integrated molded body 3 was manufactured in the same manner as described above.
  • the sandwich structure as the top plate had a thickness of 1.4 mm and a flexural modulus of 30 GPa.
  • the adhesive strength between the core material (I) and the fiber reinforcement ( ⁇ ) was measured, no interfacial delamination occurred, and the core material broke with the tensile force IMPa.
  • An impregnation structure similar to that in Example 1 was confirmed at these joint interfaces, and the maximum impregnation length 18 at this time was 20 m.
  • the weight of the obtained integrated molded body was 84 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightness and rigidity.
  • the maximum impregnation length 57 was 30 / zm.
  • a copolymer fiber mainly composed of polyacrylonitrile was spun and fired to prepare carbon fibers having a total filament number of 24,000.
  • the characteristics of this carbon fiber were as follows.
  • the obtained carbon fiber was subjected to an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per lg of carbon fiber in an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and a sizing agent was further adhered.
  • an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per lg of carbon fiber in an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and a sizing agent was further adhered.
  • a polyoxyethylene oleyl ether having a number average molecular weight of 600 and HLB 11.3 represented by the following formula is prepared in a 4% concentration aqueous solution, and carbon fiber is immersed in the aqueous solution, whereby the polyoxyethylene oleyl ether is 1 5% by weight was deposited. After drying at 200 ° C for 2 minutes with a hot air dryer, the cartridge was cut into a length of 6.4 mm using a cartridge cutter to obtain chopped carbon fiber.
  • a predetermined amount of the obtained chopped carbon fiber and a powder obtained by freeze-grinding polyamide 6 resin (CM1001, manufactured by Toray Industries, Inc., melting point: 215 ° C) to an average particle size of 300 m were prepared and subjected to the papermaking method. After making the web, it was dried at 140 ° C to remove moisture. The obtained web was heated and pressed at 240 ° C. for 8 minutes with a surface pressure of 0.5 MPa, cooled at room temperature, and a thickness of 0.6 mm and a basis weight of 15 mm. A core material (C 1) having a specific gravity of 0.25 and a carbon fiber weight fraction of 33% by weight was obtained.
  • C 1 having a specific gravity of 0.25 and a carbon fiber weight fraction of 33% by weight was obtained.
  • FIG. 11 is a SEM observation photograph of the surface of the core material (I). As shown in FIGS. 4 and 11, the carbon fiber filaments 41 cross each other to form a void structure (network structure) 44. As shown in Figs. 4 and 11, almost all crossovers 42 are made of polyamide 6 Covered with grease 43.
  • the web obtained by the same method as in Reference Example 2-1 was hot-pressed at 240 ° C for 2 minutes with a surface pressure of 0.5 MPa, cooled at room temperature, thickness 1.5 mm, sheet basis weight 400 gZm 2.
  • a core material (C2) having a specific gravity of 0.27 and a carbon fiber weight fraction of 33% by weight was obtained.
  • FIG. 12 is a SEM observation photograph of the surface of the core material (I). It can be clearly understood that the ratio of the polyamide 6 resin 43 disposed in the crossing portion 42 between the carbon fiber filaments 41 is less than 50%.
  • the core material (I) As the core material (I), the core material (C 1) prepared in Reference Example 2-1 was used. 0 ° Z90 ° Z film (F-3) Z core material Z film (F-3) Z90 In order to obtain a degree ZO degree Z film (F-1), a layered laminate was prepared, and a sandwich structure ( ⁇ ) and an integrated molded body were produced in the same manner as in Example 1.
  • the weight of the obtained integrated molded body was 117 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightness and rigidity.
  • the adhesive strength of the integrated molded body was measured, no interfacial delamination occurred, and the frame member broke with a tensile force of lOMPa.
  • the maximum impregnation length 57 was 30 m.
  • Example 7 Using the core material (C-2) prepared in Reference Example 2-2 as the core material (I), a sandwich structure (III) and an integrated molded body were produced in the same manner as in Example 7. .
  • the sandwich structure (top), the top plate, has a thickness of 1.5 mm, and the core material (I) has been thinned to 1. Omm due to the effects of heating and pressurization during molding. .
  • the flexural modulus was 32 GPa.
  • the adhesive strength between the core material (I) and the fiber reinforcement ( ⁇ ) was 0.5 MPa, and the same impregnation structure as in Example 1 was confirmed at the joint interface between them, and the maximum impregnation length 18 was 15 m.
  • the weight of the obtained integrated molded body was 138 g, and it was confirmed that the molded body was excellent in lightweight and rigidity.
  • the adhesive strength of the integrated molded body was measured, no interfacial delamination occurred, and the frame member broke with a tensile force of lOMPa.
  • the maximum impregnation length 57 was 30 m.
  • the sandwich structure of the present invention has excellent mechanical properties, light weight, and thin wall properties based on its characteristic structure.
  • the method for producing a sandwich structure of the present invention has excellent mass productivity, and its production is extremely economical compared to conventional production.
  • An integral molded body using the sandwich structure of the present invention is suitably used as a part or member of an electric / electronic device such as a notebook personal computer.

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Abstract

　芯材（Ｉ）と、該芯材（Ｉ）の両面に配置された、連続した強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）からなる繊維強化材（ＩＩ）とからなるサンドイッチ構造体（ＩＩＩ）であって、前記芯材（Ｉ）が、空隙を有するサンドイッチ構造体。前記空隙が、発泡体の気泡により形成され、あるいは、不連続の強化繊維と熱可塑性樹脂からなり、該強化繊維のフィラメント同士の交叉で形成される空隙により形成されている。

Description

サンドイッチ構造体およびそれを用いた一体ィ匕成形体
技術分野
[0001] 本発明は、軽量性、薄肉性、剛性に優れたサンドイッチ構造体に関する。詳しくは、 本発明のサンドイッチ構造体は、特定の芯材の両面に繊維強化材が配置されてなり 、とりわけ軽量性と薄肉性に優れた特性を有する。
[0002] さらに、本発明は、前記サンドイッチ構造体からなる面形状を有する部材と、厚み方 向に対して形状変化を有する部材とが一体化されてなる一体化成形体に関する。こ の一体化成形体は、電気'電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療 機器または自動車部品、航空機部品、建材などに好ましく用いられる。
背景技術
[0003] 連続した強化繊維群で強化された繊維強化榭脂 (FRP)は、航空機、自動車、二 輪車、自転車などの輸送機器用途、テニス、ゴルフ、釣り竿などのスポーツ用品用途 、耐震補強材などの建設構造物用途など、軽量性と力学特性が要求される構造体の 材料として、頻繁に使用されている。
[0004] 力学特性を確保しつつ軽量性を高めた構造体として、軽量な芯材 (コア）の表皮 (ス キン）に、 FRPが配置されてなるサンドイッチ構造体が知られている。構造体の軽量 ィ匕を図るため、より軽量な芯材の選択が行われ、パルサコア、ハ-カムコアやウレタン 発泡コアなどが芯材として頻繁に使用されている。また、力学特性についても、実用 的な要求特性にあわせて設計することで、この構造体は、航空機の二次構造材をは じめ、自動車部材、建造物部材ゃパネル部材などに、広く用いられている。
[0005] 特許文献 1には、熱硬化性榭脂発泡体をコアとしたサンドイッチ構造体が提案され 、この構造体は、軽量で剛性の高い建材用資材として有用であるとされている。特許 文献 2には、サンドイッチパネルとスティフナ一力ゝらなる自動車用パネルが提案されて いる。特許文献 3には、サンドイッチ複合シートを成型した電気'電子機器用の筐体 が提案されている。
[0006] し力しながら、これらのサンドイッチ構造体では、薄肉性と軽量性を両立させること が難しぐあるいは、薄肉で複雑な形状を有する成形体を、量産性よく製造するには 限界があった。特許文献 1のサンドイッチ構造体は、板状成形体のため、複雑な形状 を有する成形体の形成に用いることができない。特許文献 2の自動車用パネルは、ス ティフナーを接合することである程度の形状は付与できるが、大型成形体用途に限 定され、薄肉で複雑な形状を有する成形体を量産性よく製造するには不向きである。
[0007] サンドイッチ構造体の薄肉性は、コアの厚みが大きく影響する。しかしながら、そも そものサンドイッチ構造体は、剛性向上の効果を高めるために、コア材は、ある程度 の厚みを有していることが通常であり、軽量性と薄肉性との双方を満足し、かつ、実 用性に優れたコア材は、提案されていない。従来知られているパルサコア、ハ-カム コアやウレタン発泡コアなどでは、厚さが薄いものを製造することが容易でな力つたり 、薄いものが得られたとしても、それをプリフォーム化する際に破壊したり、成形時の 変形に耐えられないなどの問題があり、薄肉化には限界があった。
[0008] 特許文献 3には、コア材として、不織繊維質シートに中空粒子および榭脂を含浸' 固化したシートを使用したサンドイッチ構造体カゝらなる電子機器筐体が提案されてい る。このサンドイッチ構造体は、コア部分に榭脂を含浸 ·固化させた充填構造のもの であり、軽量性は不十分である。さらには、ノ ツチ生産であるため、経済性に劣るうえ 、量産性には不向きであり、複雑な形状を有する成形体の製造には不向きである。 複雑な形状の部材として、例えば、立ち壁部分のヒンジ部や、ボスリブ部があるが、こ れらをこの構造体で形成することは、現実的に難しい。
[0009] 一方で、 FRPの用途として、ノ ソコン、オフィスオートメーション機器、オーディオビ ジュアル機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品などの電気 '電 子機器の筐体がある。これらは、量産性、成形性、生産性、経済性が求められるだけ でなぐ近年は、薄型で軽量であることが要望されている。この要求に対し、薄肉性と 、剛性に優れたマグネシウム合金が活用されている力 金属材料は比重が大きいた めに、軽量性の点では必ずしも満足するには至っていない。特許文献 4には、面形 状の FRPと、熱可塑性の部材とを一体化することで、量産性を確保しつつ、薄肉性、 剛性と軽量性に優れた電子機器筐体が提案されている。ノートパソコン、電話、情報 端末などの電子機器の携帯化や、ユーザー層の高齢ィヒが今後ますます加速するこ とが予測され、これら電子機器筐体のさらなる軽量ィ匕が求められている。 特許文献 1 :特開平 5— 138797、 2頁、第 1行
特許文献 2 :特開 2002— 284038、 2頁、第 1行
特許文献 3 :特開平 5—42620、 2頁、第 1行
特許文献 4:特開 2004— 140255、 2頁、第 1行
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本発明の目的は、力かる従来技術に鑑み、軽量性、薄肉性に優れたサンドイッチ 構造体を提供することにある。本発明の他の目的は、このサンドイッチ構造体を他の 部材と一体ィ匕することであり、しかも量産性よく製造することができるとともに、軽量性 、薄肉性に優れた一体化成形体を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、 本発明のサンドイッチ構造体の製造方法、ならびに、本発明の一体化成形品の製造 方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明のサンドイッチ構造体は、芯材 (I)と、該芯材 (I)の両面に配置された、連続 した強化繊維 (A)とマトリックス榭脂 (B)からなる繊維強化材 (Π)とからなるサンドイツ チ構造体 (ΠΙ)であって、前記芯材 (I)が空隙を有し、かつ、前記芯材 (I)の厚みが 0 . 1乃至 1. 5mm、比重が 0. 01乃至 1. 2であり、 ASTM D 3846で測定される前 記芯材 (I)と前記繊維強化材 (Π)との接着強度が IMPa以上である。
[0012] 本発明のサンドイッチ構造体にぉ 、て、前記芯材 (I)が発泡体であり、かつ、該発 泡体が独立気泡を有することが好まし 、。
[0013] 本発明のサンドイッチ構造体にぉ 、て、前記芯材 (I)がポリオレフイン系榭脂からな ることが好ましい。
[0014] 本発明のサンドイッチ構造体にぉ 、て、前記芯材 (I)と、前記繊維強化材 (Π)との 層間に、変性ポリオレフイン系榭脂層が配置されて 、ることが好ま 、。
[0015] 本発明のサンドイッチ構造体において、前記変性ポリオレフイン系榭脂の 160°Cで 測定される溶融粘度が 10乃至 500Pa · sであることが好ま ヽ。
[0016] 本発明のサンドイッチ構造体において、前記変性ポリオレフイン系榭脂が、酸変性 ポリオレフイン系榭脂を 20重量％以上含有してなり、かつ、該酸変性ポリオレフイン系 榭脂の酸価が 10以上であることが好ましい。
[0017] 本発明のサンドイッチ構造体において、前記変性ポリオレフイン系榭脂が、前記繊 維強化材 (Π)を構成する強化繊維束に含浸し、その最大含浸長さが 10 m以上で あることが好ましい。
[0018] 本発明のサンドイッチ構造体の別の態様は、芯材 (I)と、該芯材 (I)の両面に配置さ れた、連続した強化繊維 (A)とマトリックス榭脂 (B)からなる繊維強化材 (Π)とからな るサンドイッチ構造体 (ΠΙ)であって、前記芯材 (I)が、不連続の強化繊維と熱可塑性 榭脂からなり、該強化繊維のフィラメント同士が交叉することで空隙構造が形成され、 該交叉部分に前記熱可塑性榭脂が配置されており、かつ、前記芯材 (I)の厚みが 0 . 1乃至 1. 5mm、比重が 0. 1乃至 1. 0である。
[0019] 本発明のサンドイッチ構造体において、前記芯材 (I)におけるフィラメント同士の交 叉部分のうち、前記熱可塑性榭脂が配置されている交叉部分の割合が、 50%以上 であることが好ましい。
[0020] 本発明のサンドイッチ構造体にぉ 、て、前記熱可塑性榭脂の融点または荷重たわ み温度が 160°C以上であることが好ましい。
[0021] 本発明のサンドイッチ構造体において、前記芯材 (I)と、前記繊維強化材 (Π)との 層間に、熱可塑性榭脂層が配置され、該熱可塑性榭脂層を構成する熱可塑性榭脂 の融点または荷重たわみ温度が、 160°C以下であることが好ましい。
[0022] 本発明のサンドイッチ構造体にぉ ヽて、前記熱可塑性榭脂層を構成する熱可塑性 榭脂が、前記繊維強化材 (Π)を構成する強化繊維束に含浸し、その最大含浸長さが
10 μ m以上であることが好ましい。
[0023] 本発明のサンドイッチ構造体において、前記強化繊維 (A)が、炭素繊維であること が好ましい。
[0024] 本発明のサンドイッチ構造体にぉ ヽて、前記マトリックス榭脂 (B)が、熱硬化性榭脂 であることが好ましい。
[0025] 本発明の一体ィ匕成形体は、本発明のサンドイッチ構造体 (III)力 なる第 1の部材と 、別の構造部材力 なる第 2の部材が接合されてなる一体ィ匕成形体であって、該第 1 の部材が面形状を有し、該第 2の部材が厚み方向に対して形状変化を有する。
[0026] 本発明の一体ィ匕成形体において、前記第 1の部材と、前記第 2の部材とが、接着層 を介して接合されて!ヽることが好ま 、。
[0027] 本発明の一体ィ匕成形体において、前記接着層が、熱可塑性榭脂からなることが好 ましい。
[0028] 本発明の一体ィ匕成形体において、前記接着層が前記繊維強化材 (Π)と接合して おり、かつ、接合界面において、該接着層を構成する熱可塑性榭脂と前記繊維強化 材 (Π)を構成するマトリックス榭脂 (B)とが、凸凹形状を有して接合されていることが 好ましい。
[0029] 本発明の一体化成形体にお!ヽて、前記接着層を構成する熱可塑性榭脂が、前記 繊維強化材 (Π)を構成する強化繊維束に含浸し、その最大含浸長さが 10 m以上 であることが好ましい。
[0030] 本発明の一体化成形体にお!、て、前記第 2の部材が、熱可塑性榭脂組成物力もな る部材であることが好ま 、。
[0031] 本発明の一体化成形体は、電気'電子機器の部品、部材または筐体として好ましく 用いられる。
[0032] 本発明のサンドイッチ構造体を製造する本発明のサンドイッチ構造体の製造方法 は、芯材 (I)の両面に、熱可塑性榭脂からなる熱接着用基材 (m)を配置し、さらに、 該熱接着用基材 (m)に対し、連続した強化繊維 (A)の強化繊維束にマトリックス榭 脂 (B)として熱硬化性榭脂が含浸されてなるプリプレダを積層配置する積層工程と、 該積層工程にて得られた積層体を金型に配置して、加熱、および、加圧力を作用さ せて成型する成型工程とからなり、該成型工程において、前記熱硬化性榭脂の硬化 反応時、もしくは、硬化反応前の予熱時に、前記熱接着用基材 (m)の熱可塑性榭脂 を前記強化繊維束に含浸させてなる。
[0033] 本発明のサンドイッチ構造体の製造方法において、前記積層工程にて得られた積 層体の表面に、さらに、熱可塑性榭脂からなる熱接着用基材 (n)を配置させる工程 を経た後、該熱接着用基材 (n)が配置された積層体を前記成型工程に供給し、前記 熱硬化性榭脂の硬化反応時、もしくは、硬化反応前の予熱時に、前記熱接着用基 材 (n)の熱可塑性榭脂を前記強化繊維束に含浸させることが好ま ヽ。
[0034] 本発明の一体化成形体を製造する本発明の一体化成形体の製造方法は、本発明 のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)力 なる第 1の部材と、別の構造部材カ なる第 2の部材 とが、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、インサート射出成形、アウトサ ート射出成形から選択される少なくとも 1つの一体化方法にて、接合されることからな る。
発明の効果
[0035] 本発明のサンドイッチ構造体は、その特徴的な構造に基づぐ優れた力学特性、軽 量性、ならびに、薄肉性を有する。本発明のサンドイッチ構造体の製造方法は、優れ た量産性を有し、その生産は、従来の生産に比べ、極めて経済的に行われる。本発 明のサンドイッチ構造体を用いた一体ィ匕成形体は、ノートパソコンなどの電気 '電子 機器の部品、部材ゃ筐体として好適に用いられる。
図面の簡単な説明
[0036] [図 1]本発明の一体化成形体の一例の分解した状態の斜視図。
[図 2]本発明のサンドイッチ構造体の一例の分解した状態の斜視図。
[図 3]本発明のサンドイッチ構造体の一例における芯材と繊維強化材との接合状態を 説明するための接合部の断面図。
[図 4]本発明のサンドイッチ構造体の他の一例における芯材の一例の構造を説明す るための平面図。
[図 5]本発明の一体ィ匕成形体の一例における第 1の部材と第 2の部材との接合状態 を説明するための接合部の断面図。
[図 6]本発明の一体ィ匕成形体の一例における第 1の部材と第 2の部材との接合状態 の観察結果を示す断面図。
[図 7]本発明の一体ィ匕成形体の一例における第 1の部材と第 2の部材との接合状態 の他の観察結果を示す断面図。
[図 8]本発明の一体ィ匕成形体の一例における第 1の部材と第 2の部材との接合状態 の観察に用いられる試験片の斜視図。
[図 9]本発明のサンドイッチ構造体の一例における芯材と繊維強化材との接合状態 の測定に用いられる試験片の斜視図。
[図 10]本発明の一体ィ匕成形体の一例における第 1の部材と第 2の部材との接合状態 の測定に用いられる試験片の斜視図。
[図 11]図 4に示した芯材の構造を説明するための模式図に対応する実施例で作成し た芯材の表面の SEM観察写真。
[図 12]図 4に示した芯材の構造を説明するための模式図に対応する他の実施例で作 成した芯材の表面の SEM観察写真。
符号の説明
1 第 1の部材
2 第 2の部材
3 一体化成形体
4 ボス部
5 ヒンジ部
6 芯材
7 繊維強化材
8 サンドイッチ構造体
11 芯材
12 繊維強化材
13 接合面
14 変成ポリオレフイン榭脂層
15、 15a 強化繊維
16 マトリックス榭脂
17 界面
18 含浸長さ
19 外郭線
20 最大含浸部位
41 強化繊維
42 交叉部分 3 熱可塑性榭脂
4 ネットワーク構造
1 第 1の部材
2 第 2の部材
3 接合面
4 接着層
5、 55a 強化繊維
6 接着層を形成する榭脂の頂部7 榭脂の最大厚み
8 接着層の最大厚み
8a 外郭線
9 マトリックス榭脂
1 第 1の部材
2 第 2の部材
3 接着層
4 強化繊維群
4a、 64b 強ィ匕繊維
5 マトリックス榭脂
Ό 界 it]
1 第 1の部材
2 第 2の部材
3 接着層
4 マトリックス榭脂
5 強化繊維群
5a, 75b 強化繊維
6 界面
7 空隙
1 第 2の部材 82 接合部
83 残查
91 試験片
92 芯材
93 繊維強化材
94a、 94b ノッチ
101 試験片
102 第 1の部材
103 第 2の部材
発明を実施するための最良の形態
[0038] 以下に、本発明のサンドイッチ構造体、および、これを用いた一体化成形体につい て、実施例を用いて説明する。
[0039] 本発明のサンドイッチ構造体の第 1の態様：
図 1は、本発明のサンドイッチ構造体の一例を第 1の部材として用 、た本発明の一 体化成形体の一例の斜視図である。図 1において、一体化成形体 3は、分解された 状態で描かれている。図 1の一体化成形体 3は、第 1の部材 (天板） 1と、ボス部 4とヒ ンジ部 5を有する第 2の部材 (フレーム） 2とからなるノートパソコン筐体を意図して 、る
[0040] 図 2は、本発明のサンドイッチ構造体 (III)の一例の斜視図である。図 2において、 本発明のサンドイッチ構造体 8は、分解された状態で描かれている。図 2において、 本発明のサンドイッチ構造体 (III) 8は、芯材 (I) 6と芯材 (I) 6の両面に配置された繊 維強化材 (Π) 7からなる。繊維強化材 (Π) 7は、連続した強化繊維 (A)とマトリックス 榭脂 (B)とから形成されている。芯材 (1) 6と繊維強化材 (11) 7とは接着され、サンドィ ツチ構造体 (III) 8が形成される。
[0041] サンドイッチ構造体 8の軽量ィ匕を達成するため、芯材 6の比重は、 0. 01乃至 1. 2 の範囲に選定される。芯材 6の比重は、好ましくは 0. 1乃至 0. 8、さらに好ましくは 0. 1乃至 0. 5である。
[0042] サンドイッチ構造体 8において、剛性と軽量性を両立させるためには、芯材 6の比重 iS 繊維強化材 7のそれよりも低いことが重要である。芯材 6の比重が小さいほど、高 い軽量効果が得られる。芯材 6の比重が 1. 2を超えると、サンドイッチ構造体 8の十 分な軽量性が得られな 、場合がある。
[0043] サンドイッチ構造体 8の薄肉化を満足させるため、芯材 6の厚みは、 0. 1乃至 1. 5 mmの範囲に選定される。芯材 6の厚みは、好ましくは 0. 1乃至 1. Omm、さらに好ま しくは 0. 1乃至 0. 8mmである。
[0044] 前記比重の値を満足させるため、芯材 6は、発泡体で形成されて ヽることが好まし い。この発泡体に存在する気泡が独立気泡であることが、より好ましい。発泡体は、シ ート状であることが好まし 、。
[0045] 本発明のサンドイッチ構造体 8の特徴の一つに、薄肉性がある。プレス成形などの 安価な成形方法でサンドイッチ構造体 8を製造する際、芯材 6が独立気泡の発泡体 から形成されていると、サンドイッチ構造体 8の製造の際の加圧時の歪みを抑えること が可能となる。芯材 6がシート状の発泡体から形成されていると、芯材 6の厚みの均 一性を保持することが可能となる。これらにより、サンドイッチ構造体 8の生産性が高 められる。
[0046] 芯材 6を形成する材料としては、後述する熱硬化性榭脂の群から選択される熱硬化 性榭脂、または、後述する熱可塑性榭脂の群から選択される熱可塑性榭脂が、好ま しく用いられる。
[0047] 芯材 6の厚みを薄肉に精度よくコントロールするには、芯材 6が、熱可塑性榭脂から なることが好ましい。とりわけ、材料自体の比重が低ぐ発泡体としての軽量性の観点 から、ポリオレフイン系榭脂が、好ましく用いられる。
[0048] ポリオレフイン系榭脂を用いる場合、厚みの均一性の観点から、サンドイッチ構造体
8の成型時のプロセス温度を、 160°C以下とすることが好ましぐ 155°C以下とするこ とがより好ましい。
[0049] さらに、ポリオレフイン系榭脂を用いる場合、サンドイッチ構造体 (ΠΙ) 8の両面に配 置される繊維強化材 (スキン材）（Π) 7と芯材 (1) 6との接着性を高める目的で、芯材 (I )と、繊維強化材 (Π)との層間に、変性ポリオレフイン系榭脂が配置されていることが 好ま ヽ。とりわけ、後述する芯材 (I)と繊維強化材 (II)との好まし ヽ接合形態を形成 させる上で、変性ポリオレフイン系榭脂は、少なくとも 160°Cで溶融流動するものであ ることがさらに好ましい。このときの溶融粘度としては、 10乃至 500Pa' sが好ましぐ 5 0乃至 300Pa' sがより好ましい。溶融粘度の測定方法には特に制限はなぐ具体的 な測定方法の一例は、後述の実施例に示される。
[0050] 変性ポリオレフイン系榭脂における変性による官能基量は、多いほど、接着力を高 める観点力も好ましい。ポリオレフイン系榭脂の変性方法としては、特に制限はなぐ 官能基含有化合物のグラフト反応や末端への付加反応、また官能基含有ブロックの 共重合などが例示できる。なかでも、二重結合を有する官能基含有化合物の不飽和 ポリオレフインへのグラフト反応による変性技術力、官能基量を高める点でより好まし い。
[0051] 官能基としては、カルボキシル基、酸無水物、水酸基、エポキシ基、ァミノ基が好ま しく例示できる。なお、官能基量は、酸価、 OH価、エポキシ価、アミン価などを指標と して確認することができる。変性ポリオレフイン系榭脂のうち、酸変性ポリオレフイン系 榭脂が取扱性、変性の容易性から、とりわけ好ましい。
[0052] 変性ポリオレフイン系榭脂は、未変性のポリオレフイン系榭脂と混合して使用するこ とができる。取扱いの観点から、酸変性ポリオレフイン系榭脂の配合量としては、 20 重量％以上が好ましぐ 30乃至 70重量％がさらに好ましい。このとき、酸変性ポリオ レフイン系榭脂の酸価は、 10以上が好ましぐ 20以上がさらに好ましぐ 30以上がと りわけ好ましい。
[0053] 本発明のサンドイッチ構造体の第 1の態様としては、 ASTM D 3846で測定され る、サンドイッチ構造体の芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度が IMPa以上であ り、好ましくは 2MPa以上であり、さらに好ましくは 3MPa以上である。なお、この測定 において、芯材 (I)と繊維強化材 (Π)とが剥離せず、芯材 (I)において破壊が生じる 場合は、接着強度は、その破壊強度以上と判断される。接着強度が IMPa未満であ ると、サンドイッチ構造体 (ΠΙ)を加工、運搬、一体化する工程で、芯材 (I)と繊維強化 材 (Π)とが剥離する場合がある。
[0054] 芯材 (I)と繊維強化材 (Π)とのより好ましい接合形態を、図 3を用いて説明する。図 3は、サンドイッチ構造体 (ΠΙ)における芯材 (I)の一方の面（上面）に繊維強化材 (II) が接合されて形成される接合面の一部の拡大断面図である。
[0055] 図 3において、芯材 11の上面に繊維強化材 (スキン材） 12が、接着により接合され 、接合面 13が形成されている。この接着は、芯材 11と繊維強化材 12との層間に配 置された変性ポリオレフイン系榭脂層 14によりもたらされている。変性ポリオレフイン 系榭脂層 14を形成して 、る変性ポリオレフイン系榭脂は、繊維強化材 12中に位置 する多数本の連続した強化繊維 (A) 15同士の間に、含浸された状態で存在する。
[0056] 強化繊維材 12を形成するマトリックス榭脂（B) 16として、熱硬化性榭脂（例えば、 エポキシ榭脂）が用いられる場合、接着強度を高める観点から、変性ポリオレフイン系 榭脂層 14とマトリックス榭脂 16との界面 17の形状は、凸凹形状を描いていることが好 ましぐかつ、多数本の連続した強化繊維 15のうちの多数本の強化繊維 15aが、変 性ポリオレフイン系榭脂層 14から形成される接着層に埋包されて ヽる状態の接合形 態が好ましい。
[0057] 変性ポリオレフイン系榭脂層 14における変性ポリオレフイン系榭脂の強化繊維 15a に対する含浸状態は、最大含浸長さ 18、すなわち、強化繊維 15aの外郭線 19を基 準にした最大含浸部位 20の距離 18が、接着強度の観点から、 10 m以上であるこ と力 子ましく、 15 /z m以上であることがより好ましい。最大含浸長さ 18の測定手法は、 特に制限はなぐ後述する一体化成形品における接合構造の確認方法と同様の手 法を用いることができ、具体的手法は、実施例に例示される。
[0058] 本発明のサンドイッチ構造体の第 2の態様：
次に、図 2に例示したサンドイッチ構造体 (III) 8の軽量化を達成するための上記第 1の態様とは別の態様を説明する。この態様において、芯材 (1) 6は、多数本の不連 続の強化繊維と熱可塑性榭脂からなる。芯材 6中には、多数本の強化繊維同士が交 叉して位置することで、空隙構造が形成され、かつ、強化繊維同士が交叉する交叉 部分に、芯材 6中の前記熱可塑性榭脂が配置されて 、る形態 (ネットワーク構造)を 有する。
[0059] 図 4は、このネットワーク構造の一例を説明するための模式図である。図 4において 、強化繊維 41の交叉部分 42には、熱可塑性榭脂 43が付着され、交叉部分 42に位 置する強化繊維 41は、互いに熱可塑性榭脂 43により固着され、ネットワーク構造 44 を形成している。固着とは、 2本以上の強化繊維 (フィラメント) 41同士の交叉部分 42 において、熱可塑性榭脂 43がそこに位置する 2本以上の強化繊維 41の表面を同時 に覆うように配置されて ヽる状態を意味する。
[0060] 強化繊維 41の交叉部分 42に熱可塑性榭脂 43が配置されていないと、芯材 6をサ ンドイッチ構造体 8に用いる際、プレス成型などの加圧作用で、芯材 6自体が破壊さ れ、芯材 6の厚みの均一性が損なわれる場合がある。交叉部分 42の固着方法として は、熱可塑性榭脂を加熱溶融させて融着する方法や、熱可塑性榭脂の溶液を塗布 または噴霧した後に溶媒を除去する方法などが例示できる。とりわけ、プロセスの簡 便性から、融着による方法が好ましく用いられる。
[0061] ネットワーク構造 44をより強固とすることで、より少ない強化繊維 41と熱可塑性榭脂 43で芯材 6を形成することができ、軽量性の観点力も好ましい。従って、芯材 (I)にお ける、強化繊維 (A)同士の交叉部分のうち、熱可塑性榭脂が配置されている交叉部 分の割合が、 50%以上であることが好ましぐ 70%以上であることがより好ましぐ 90 %以上であることがとりわけ好ましい。この割合の算出は、芯材 (I)から無作為に選択 した部位を顕微鏡観察し、交叉部分 100箇所以上についての目視判定で評価でき る。
[0062] 第 2の態様におけるサンドイッチ構造体 (ΠΙ) 8の軽量ィ匕を図るため、芯材 (I) 6の比 重は、 0. 01乃至 1. 0の範囲に選定される。芯材 (1) 6の比重は、好ましくは 0. 1乃至 0. 8であり、さらに好ましくは 0. 1乃至 0. 5である。さらに、サンドイッチ構造体 (III) 8 の薄肉化を満足させるため、芯材 (1) 6の厚みは、 0. 1乃至 1. 5mmの範囲に選定さ れる。芯材 (1) 6の厚みは、好ましくは 0. 1乃至 1. Ommであり、さらに好ましくは 0. 1 乃至 0. 8mm、とりわけ好ましくは 0. 1乃至 0. 5mmである。芯材 (1) 6の比重が 1. 0 を超え、かつ、芯材 (1) 6の厚みが 1. 5mmを超えると、目的とするサンドイッチ構造 体の軽量性、薄肉性が達成できない場合がある。
[0063] 芯材 (I)に使用される不連続の強化繊維 41としては、後述する強化繊維の群から 選択される強化繊維を用いることができる。とりわけ強固なネットワーク構造を形成す る観点から、比強度、比剛性に優れた炭素繊維を用いることが好ましい。必要に応じ 、有機繊維、天然繊維、玄武岩繊維などを混合してもよい。 [0064] 不連続の強化繊維 41の繊維長には特に制限はなぐ連続した強化繊維を所定の 長さにカットした状態で使用できる。不連続の強化繊維 41のアスペクト比 (繊維長さ Z繊維径の割合）は、大きい方がネットワーク構造 44の形成には好ましいが、強化繊 維の取扱性には不向きである。そこで、一般的には、繊維長 2乃至 50mmの不連続 の強化繊維が好ましく用いられ、加工性の観点から、繊維長は、 3乃至 30mmである ことがより好ましい。不連続の強化繊維 41のアスペクト比は、 200乃至 50, 000であ ること力 S好ましく、 400乃至 20, 000であること力 Sより好ましく、 700乃至 10, 000であ ることがさらに好ましい。
[0065] 芯材 (I)におけるネットワーク構造 44は、芯材 (I)中に多数の空隙を形成する作用 を有し、その結果、芯材 (I)の軽量性を高めている。この空隙の体積割合 (空隙率）は 、芯材 (I)の軽量性と強度のバランスから、 20乃至 80体積％であることが好ましぐ 2 5乃至 70体積％であることがより好まし 、。
[0066] 空隙率は、芯材の体積 Vc (cm3)とその重量 Wc (g)、芯材を構成する強化繊維の 重量 Wf (g)とその密度 p f (g/cm3)、および、熱可塑性榭脂の重量 Wp (g)とその密 度 p p (g/cm3)から下式を用いて算出される。
[0067] 空隙率 = [1一（Vf+Vp) ZVc] X 100
ここで、強化繊維の体積 Vf =WfZ f、熱可塑性榭脂の体積 Vp=WpZ Pである
[0068] 芯材 (I)における、強化繊維 41の重量割合には、特に制限はな 、が、強化繊維 41 の重量割合は、 10乃至 80重量％であることが好ましぐ 30乃至 60重量％であること 力 り好ましい。
[0069] 芯材 (I)に使用される熱可塑性榭脂 43としては、後述する熱可塑性榭脂の群から 選択される熱可塑性榭脂を用いることができる。とりわけ、サンドイッチ構造体 (III)が プレス成型で製造される場合は、加熱、加圧による厚みの均一性の観点から、熱可 塑性榭脂 43の融点または荷重たわみ温度は、 160°C以上であることが好ましぐ 18 0°C以上であることがより好ましい。とりわけ好ましい熱可塑性榭脂 43は、ポリアミド榭 脂である。
[0070] さらに、本発明のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)には、芯材 (I)の空隙構造を保護する目 的で、芯材 (I)と繊維強化材 (π)との層間に、熱可塑性榭脂層が配置されていること が好ましい。さらに、また、強化繊維材 (Π)に使用されているマトリックス榭脂（Β)が、 芯材 (I)の空隙構造に流入することを防止する目的で、該熱可塑性榭脂層が、面方 向に対し連続層を形成して ヽることがさらに好ま ヽ。
[0071] 本発明のサンドイッチ構造体 (III)の第 2の態様において、第 1の態様と同様に、芯 材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着性を高める目的で、前記熱可塑性榭脂層を構成す る熱可塑性榭脂の融点または荷重たわみ温度は、 160°C以下であることが好ましぐ 150°C以下であることがさらに好ましい。
[0072] 本発明のサンドイッチ構造体 (III)の第 2の態様において、第 1の態様と同様に、 A STM D 3846で測定される、サンドイッチ構造体 (ΠΙ)の芯材 (I)と繊維強化材 (II )との接着強度が、 IMPa以上であることが好ましぐ 2MPa以上であることがより好ま しい。
[0073] 本発明のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)の第 2の態様における芯材 (I)と繊維強化材 (II) とのより好ましい接合形態は、第 1の態様と同様に、前記層間に位置する熱可塑性榭 脂層を形成して!ヽる熱可塑性榭脂が、繊維強化材 (Π)を構成する多数の強化繊維 の間隙に含浸した構造である。この熱可塑性榭脂の最大含浸長さは、 10 m以上で あることが好ましぐ 15 m以上であることがより好ましい。なお、この場合において、 熱可塑性榭脂が、芯材 (I)の空隙構造を阻害しない範囲内で、前記ネットワーク構造 中にも含浸していてもよい。
[0074] 本発明のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)の第 1の態様および第 2の態様において、サンド イッチ構造体 (ΠΙ)の表皮部分を形成して 、る繊維強化材 (Π)は、連続した強化繊維 (A)とマトリックス榭脂 (B)から構成される。連続した強化繊維とは、少なくとも一方向 に、 10mm以上の長さにわたり連続した多数本のフィラメントを意味する。強化繊維 材 (Π)の全幅にわたって、全てのフィラメントが連続している必要はなぐ一部のフイラ メントが途中で分断されて 、ても良!、。
[0075] 繊維強化材 (Π)に使用される強化繊維 (A)としては、後述する強化繊維の群から 選択される強化繊維を用いることができる。とりわけ、比強度、比剛性に優れた炭素 繊維を用いることが、サンドイッチ構造体 (ΠΙ)の力学特性から、好ましい。強化繊維（ A)の形態の例としては、多数本のフィラメントからなるフィラメント束、このフィラメント 束力も構成されたクロス、多数本のフィラメントがー方向に配列された一方向性フイラ メント束、この一方向性フィラメント束力も構成された一方向性クロスがある。とりわけ、 力学特性、意匠性や生産性の観点から、クロス、一方向性フィラメント束が好ましい。 強化繊維 (A)は、同一の形態の複数本のフィラメント束力も構成されていても、あるい は、異なる形態の複数本のフィラメント束力 構成されて 、ても良 、。
[0076] 本発明のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)にお 、て使用される強化繊維 (A)の群を例示す る。すなわち、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ガラス 繊維、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や黒鉛繊 維、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、 PBO繊維、ポリフエ-レンスルフイド繊維 、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、 および、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素 繊維、ボロン繊維などがある。これらは、単独または 2種以上併用して用いられる。こ れらの繊維素材は、表面処理が施されているものであっても良い。表面処理としては 、金属の被着処理、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付 着処理などが挙げられる。
[0077] 繊維強化材 (Π)のマトリックス榭脂 (B)としては、後述する熱硬化性榭脂の群から選 択される熱硬化性榭脂、または、後述する熱可塑性榭脂の群から選択される熱可塑 性榭脂を用いることができる。とりわけ、サンドイッチ構造体 (ΠΙ)の剛性、強度、耐熱 性などの特性や、成形用材料であるプリプレダの取扱の観点から、熱硬化性榭脂を 用いるのが好ましぐなかでも、エポキシ榭脂がさらに好ましい。さらに、マトリックス榭 脂 (B)に、難燃剤を配合すると、電気'電子機器用途で求められる難燃性を付与する ことができ好ましい。
[0078] 本発明のサンドイッチ構造体 (III)に使用される熱硬化性榭脂の群を例示する。す なわち、不飽和ポリエステル榭脂、ビニルエステル榭脂、エポキシ榭脂、フエノール（ レゾール型)榭脂、ユリア'メラミン榭脂、ポリイミド榭脂などを好ましく用いることができ る。これらの共重合体、変性体、および Zまたは、これらの 2種以上をブレンドした榭 脂などを適用しても良い。これらの中でも、特に、エポキシ榭脂は、成形体の力学特 性や、耐熱性の観点力 好ましい。エポキシ榭脂は、その優れた力学特性を発現す るために、使用する榭脂の主成分として含まれるのが好ましぐ具体的には、榭脂組 成物当たり 60重量％以上含まれることが好ましい。
[0079] 本発明のサンドイッチ構造体 (III)に使用される熱可塑性榭脂の群を例示する。す なわち、ポリエチレンテレフタレート（PET)榭脂、ポリブチレンテレフタレート（PBT) 榭脂、ポリトリメチレンテレフタレート (PTT)榭脂、ポリエチレンナフタレート (PENp) 榭脂、液晶ポリエステル等のポリエステル系榭脂や、ポリエチレン (PE)榭脂、ポリプ ロピレン (PP)榭脂、ポリブチレン榭脂等のポリオレフイン榭脂や、スチレン系榭脂、ゥ レタン樹脂の他や、ポリオキシメチレン (POM)榭脂、ポリアミド (PA)榭脂、ポリカー ボネート（PC)榭脂、ポリメチルメタタリレート（PMMA)榭脂、ポリ塩ィ匕ビュル (PVC) 榭脂、ポリフエ-レンスルフイド (PPS)榭脂、ポリフエ-レンエーテル (PPE)榭脂、変 性 PPE榭脂、ポリイミド (PI)榭脂、ポリアミドイミド (PAI)榭脂、ポリエーテルイミド (PE I)榭脂、ポリスルホン（PSU)榭脂、変性 PSU榭脂、ポリエーテルスルホン (PES)榭 脂、ポリケトン (PK)榭脂、ポリエーテルケトン (PEK)榭脂、ポリエーテルエーテルケト ン (PEEK)榭脂、ポリエーテルケトンケトン (PEKK)榭脂、ポリアリレート（PAR)榭脂 、ポリエーテル-トリル (PEN)榭脂、フエノール系榭脂、フエノキシ榭脂、ポリテトラフ ルォロエチレンなどのフッ素系榭脂、これらの共重合体、変性体、および 2種類以上 ブレンドした榭脂などであってもよい。とりわけ、耐熱性、耐薬品性の観点からは、 PP S榭脂が、成形体外観、寸法安定性の観点からは、ポリカーボネート榭脂ゃスチレン 系榭脂が、成形体の強度、耐衝撃性の観点からは、ポリアミド榭脂がより好ましく用い られる。
[0080] 上記群に例示された熱硬化性榭脂および熱可塑性榭脂は、本発明の目的を損な わない範囲で、エラストマ一あるいはゴム成分などの耐衝撃性向上剤、他の充填材 や添加剤を含有しても良い。これらの例としては、無機充填材、難燃剤、導電性付与 剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着 色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、 発泡剤、制泡剤、あるいは、カップリング剤が挙げられる。
[0081] 本発明のサンドイッチ構造体 (III)の厚みは、本発明の目的とする用途への適用性 の観点から、実質厚みで、 0. 2乃至 4mmであることが好ましぐ 0. 2乃至 2mmであ ることがより好ましぐ 0. 2乃至 lmmであることがとりわけ好ましい。実質厚みとは、サ ンドイッチ構造体 (ΠΙ)を代表する厚みであり、その投影面積の少なくとも 40%を占め る部位の厚みを意味し、リブ部や凹凸部、突起などの形状が意図的に付されている 部分は含まない。サンドイッチ構造体 (ΠΙ)が全体になだらかな起伏を有する場合は 、最大面積を占める部分の厚みを実質厚みとし、さらに、実質厚みを 2つ以上有する 場合は、その値の大きい方を実質厚みとして採用する。
[0082] 本発明のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)にお 、て、前記実質厚みを有する平面部の ISO
178に基づく曲げ弾性率力 20GPa以上であることが好ましぐ 25GPa以上である ことがより好ましい。
[0083] 本発明の一体化成形体は、電気'電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機 器、医療機器、自動車、建造物などの部品を構成する材料として用いられる。これら の適用例を考慮すると、サンドイッチ構造体 (ΠΙ)は、 20GPa以上の曲げ弾性率を有 することが好ましい。これにより、一体化成形体をより薄肉化できる。サンドイッチ構造 体 (ΠΙ)の曲げ弾性率の具体的な測定手法は、実施例に例示される。
[0084] 図 1に示されるように、本発明の一体化成形体 3は、サンドイッチ構造体 (III)を第 1 の部材 1とし、第 1の部材 1に接合される第 2の部材 2とからなる。一体化成形体 3の複 雑な形状と、量産性、生産性を両立する目的で、第 1の部材 1であるサンドイッチ構 造体 (III)は、面形状であり、第 2の部材 2は、厚み方向に対して形状変化を有してい る。面形状とは、図 1の一体ィ匕成形体 3に代表されるように、その投影面積の過半部 分が、平面形状もしくは、なだらかな曲面形状を意味する。例えば、曲率半径が 100 Om以内の曲面を形成していてもよぐこれらの曲面は、断続的、間欠的に、一体ィ匕 成形体 3の一つの面内に、複数個存在していてもよい。これらの面内に、曲率半径が 5mm以上の絞りが形成されていてもよい。面形状は、これら複数の面形状からなる、 全体が三次元の形態を呈して!/、てもよ!/、。
[0085] 一方、第 2の部材 2は、第 1の部材 1に対し、一体化成形体 3に複雑な形状を付与 する目的で、一体化される。複雑な形状とは、縦、横、高さの各方向に厚み変化を伴 う形状を意味し、構造上の機構部分や、デザイン上の幾何学形状部分、さらには意 図的に形成した突起、凹みなども含む。図 1の第 2の部材 2に代表される、枠体 (フレ ーム）部、立ち壁部、ヒンジ部、ボスリブ部などがこれに相当する。第 2の部材 2は、第 1の部材 1よりも比較的量産性、生産性に優れた方法にて製造されることが好ましい。
[0086] 第 2の部材 2としては、特に制限されず、前述した熱硬化性榭脂の群から選択され る熱硬化性榭脂、または、前述の熱可塑性榭脂の群から選択される熱可塑性榭脂、 セメント、コンクリート、あるいは、それらの繊維強化品、木材、金属材料、紙材料など の公知のものが好ましく用いられる。成形性の観点から、熱可塑性榭脂が、力学特性 を高める目的で、繊維強化熱可塑性榭脂が、また、軽量性には劣るものの成形体の 力学特性をさらに高める目的で、金属材料が好ましく用いられる。とりわけ、不連続の 強化繊維を熱可塑性榭脂中に均一に分散させた熱可塑性榭脂組成物を用いること 力 量産性、成形性と、軽量性、力学特性が両立でき特に好ましい。この場合の強化 繊維の配合比率としては、強化繊維が炭素繊維のとき、成形性、強度、軽量性との ノランスの観点から、熱可塑性榭脂組成物に対して、 5乃至 75重量％が好ましぐ 1 5乃至 65重量％がより好ましい。
[0087] 本発明の一体化成形体 3は、第 1の部材 1を主材として用いることが好ましい。一体 化成形体 3の投影面積の 50%以上が、第 1の部材 1で占有されていることが好ましく 、投影面積の 70%以上が、第 1の部材 1で占有されていることがより好ましい。
[0088] 本発明の一体ィ匕成形体 3において、第 1の部材 1と第 2の部材 2とを接合し、一体ィ匕 する際に、両者の間に、優れた接着性が存在していることが好ましい。従って、第 1の 部材 1と第 2の部材 2との接合界面に、接着層が介在されていることが好ましい。接着 層としては、アクリル系、エポキシ系、スチレン系などの良く知られている接着剤を用 い、第 1の部材と第 2の部材とは独立した接着層を形成することができる。また、一体 化の生産性をより高めるには、第 1の部材の最表層に、熱可塑性榭脂層を設けること が好ましい。
[0089] 特に、第 1の部材 1のマトリックス榭脂 (B)に熱硬化性榭脂 (例えば、エポキシ榭脂） を用い、第 2の部材 2に熱可塑性榭脂組成物を適用する場合には、第 1の部材 1の 最外層に第 2の部材 2を構成する熱可塑性榭脂と親和性の良い熱可塑性榭脂層を 設けることで、第 1の部材 1と第 2の部材 2との接合界面を熱可塑性榭脂同士とし、熱 融着することができる。この場合、接合界面に、別途、接着剤層を設ける必要がなく なる。
[0090] 第 1の部材 1の最外層に設ける接着層を第 2の部材 2の熱可塑性榭脂と同材質に すれば、接合強度を高めることも可能である。第 1の部材 1の最外層に設ける榭脂は 、同一樹脂でなくとも相溶性が良いものであれば特に限定されるものではなぐ第 2の 部材 2を構成する熱可塑性榭脂の種類によって最適なものを選定することが好ましい
[0091] 第 1の部材 1の被接着面を形成する繊維強化材 (II)において、マトリックス榭脂 (B) として熱硬化性榭脂 (例えば、エポキシ榭脂)を使用した場合には、接着層の熱可塑 性榭脂は、マトリックス榭脂 (B)との界面において、凸凹形状を有して接合されている ことが好ましい。とりわけ、連続した強化繊維 (A)のうち、多数本の強化繊維が、熱可 塑性榭脂から形成される接着層に埋包される接合形態を形成する場合に、優れた接 着強度が得られる。
[0092] 図 5は、本発明の一体ィ匕成形体における第 1の部材と第 2の部材との接合状態の 一例を説明するための両部材の接合部の断面図である。図 5において、本発明のサ ンドイッチ構造体 (ΠΙ)力もなる第 1の部材 51と第 2の部材 52とは、接合面 53におい て、接合されている。接合面 53には、榭脂からなる接着層 54が形成されている。接 着層 54を形成する榭脂は、第 1の部材 51の多数の強化繊維 55のうち接合面 53の 近傍に位置する多数の強化繊維 55aの間に進入している。第 1の部材 51は、多数本 の強化繊維 55とマトリックス榭脂 59とからなる。
[0093] 進入した接着層 54を形成する榭脂の頂部 56は、凸凹状を示している。進入した榭 月旨の最大厚み 57は、 0. 01乃至 1, 000 /z mであること力 子ましく、 0. 1乃至 200 /z m であることがより好ましぐ 1乃至 100 mであることが更に好ましい。強化繊維 55aを 包含する接着層 54の最大厚み 58は、接着層 54の榭脂に接している一番外側 (第 2 の部材側）の強化繊維の外郭線 58aを基準にした距離である。最大厚み 58は、接着 強度の観点から、 1乃至 80 mであることが好ましい。
[0094] 本発明の一体化成形体における、第 1の部材 1、 51と第 2の部材 2、 52との接合部 の接合構造は、例えば、次に説明する試験方法で検証できる。 [0095] 第 1の試験方法：
接合部の表層部分断面の走査型電子顕微鏡 (SEM)ある ヽは透過型電子顕微鏡 (TEM)による観察。断面の観察は、必要に応じ、撮影した断面写真に基づいて行 なわれてもよい。観察する試験片は、部材力 切り出した表層部分を用いて作成され た薄肉切片である。この作成に当たり、強化繊維群の強化繊維の一部が脱落する場 合があるが、観察に影響がない範囲であれば、問題はない。試験片は、観察のコント ラストを調整するために、必要に応じ、染色を施してもよい。
[0096] 強化繊維群を構成する強化繊維は、通常、円形断面として観察される。強化繊維 が脱落している場合は、通常、円形の脱落跡として観察される。強化繊維群を構成 する強化繊維が位置する部分以外の部分において、マトリックス榭脂 (B)層と熱可塑 性榭脂層とは、コントラストの異なる 2つの領域として観察される。
[0097] この第 1の方法による観察結果の例力 図 6に示される。図 6は、第 1の部材 61と第 2の部材 62がー体ィ匕してなる成形体の接合部の断面を拡大して示したものである。 接着層 63の熱可塑性榭脂が、強化繊維群 64を構成する多数本の強化繊維 64a、 6 4b間の間隙の中まで進入している状態が示され、更に、マトリックス榭脂（B) 65の層 と接着層 63との界面 66が、凸凹形状を有している状態が示される。
[0098] 第 2の試験方法：
接合部の表層部分の熱可塑性榭脂からなる接着層を溶媒で抽出除去した状態の 断面の走査型電子顕微鏡 (SEM)あるいは透過型電子顕微鏡 (TEM)による観察。 断面の観察は、必要に応じ、断面写真に基づいて行われてもよい。部材を長さ 10m m、幅 10mm程度にカットして試験片とする。この試験片において、接着層を、それ を構成して！/ヽる熱可塑性榭脂の良溶媒で十分に洗浄し、熱可塑性榭脂を除去して、 観察用の試験片が作成される。作成された試験片の断面を SEM (あるいは、 TEM) を用いて観察する。
[0099] この第 2の方法による観察結果の例力 図 7に示される。図 7は、第 1の部材 71と第 2の部材 72がー体ィ匕してなる成形体から、第 2の部材 72と熱可塑性榭脂からなる接 着層 73を除去した状態における接合面の断面の拡大図である。図 7において、マトリ ックス榭脂（B) 74は、強化繊維群 75を構成する強化繊維 75aを有して存在するが、 マトリックス榭脂 (B) 74と凹凸形状の界面 76を有して存在していた熱可塑性榭脂層（ 接着層） 73は、試験片の作成時に溶媒により除去されているため、存在しない。界面 76の凹凸形状が観察されるとともに、接着層 73が存在していた位置に、強化繊維群 75を構成する強化繊維 75bが観察され、これらの強化繊維の間に、空隙 77が観察 される。これにより、熱可塑性榭脂からなる接着層に、強化繊維群 75を構成する強化 繊維 75bが埋包されていたことが証明される。
[0100] 第 1の方法および第 2の方法において、一体ィ匕した成形体力 部材接合部を観察 するに際し、熱可塑性榭脂からなる接着層の樹脂が可塑化する温度まで加熱して接 合部を剥離させるか、第 2の部材を機械的に除去するなどの方法で処理してもよい。
[0101] 第 3の試験方法：
一体化された成形体において、一方力も他方を強制的に剥離したときに得られる状 態の観察。この試験方法は、一体化成形体を、第 1の部材と第 2の部材との間で破壊 するように、室温にて強制的に剥離させることにより行なわれる。剥離した第 2の部材 には、第 1の部材表層の一部が残查として付着する場合がある。この残查が、顕微鏡 で観察される。
[0102] この第 3の試験方法を実施して得られた試験片の状態の一例が、図 8に示される。
図 8において、第 2の部材 81に、第 1の部材の表面が接合されていた接合部分 82が 示され、この接合部分 82の一部に、第 1の部材の表層部の一部が残查 83として観察 される。この残查 83には、第 1の部材の表層に位置していた強化繊維群力 脱落し た複数の強化繊維が存在して ヽることが観察される。
[0103] 本発明の一体化成形体の接合形態は、上記の少なくとも 1つの試験方法で検証す ることがでさる。
[0104] 本発明のサンドイッチ構造体 (III)の製造方法については、特に制限はない。その 製造方法の一例として、連続した強化繊維 (A)にマトリックス榭脂 (B)を含浸させた 中間原料 (プリプレダ)を、芯材 (I)の両面に配置して、一体成形する方法がある。他 の例として、連続した強化繊維 (A)と芯材 (I)力もなる中間基材 (プリフォーム）に、液 状の榭脂を注入して一体成形する方法がある。さらに他の例として、予め成形した繊 維強化材 (Π)と芯材 (I)を後工程にて接合する方法がある。本発明のサンドイッチ構 造体 (m)の製造方法としては、サンドイッチ構造体 (in)の生産性と厚みを精度よくコ ントロールする観点から、プリプレダと芯材 (I)の積層体を、芯材 (I)の融点以下の温 度で加熱、加圧して一体成形する方法が好ましく用いられる。次に、サンドイッチ構 造体の接着性、厚みの均一性の観点から、より好ましい製造方法を説明する。
[0105] 本発明のサンドイッチ構造体を製造する本発明のサンドイッチ構造体の製造方法 は、芯材 (I)の両面に、熱可塑性榭脂からなる熱接着用基材 (m)を配置し、さらに、 該熱接着用基材 (m)に対し、連続した強化繊維 (A)の強化繊維束にマトリックス榭 脂 (B)として熱硬化性榭脂が含浸されてなるプリプレダを積層配置する積層工程と、 該積層工程にて得られた積層体を金型に配置して、加熱、および、加圧力を作用さ せて成型する成型工程とからなり、該成型工程において、前記熱硬化性榭脂の硬化 反応時、もしくは、硬化反応前の予熱時に、前記熱接着用基材 (m)の熱可塑性榭脂 を前記強化繊維束に含浸させてなる。
[0106] 成型工程においては、プロセス温度を芯材 (I)に使用する熱可塑性榭脂の融点ま たは荷重たわみ温度以下とすることが好まし 、。
[0107] サンドイッチ構造体を生産性よく一体ィ匕する観点から、とりわけ好ましい製造方法は 、次の通りである。
[0108] 本発明のサンドイッチ構造体の製造方法において、前記積層工程にて得られた積 層体の表面に、さらに、熱可塑性榭脂からなる熱接着用基材 (n)を配置させる工程 を経た後、該熱接着用基材 (n)が配置された積層体を前記成型工程に供給し、前記 熱硬化性榭脂の硬化反応時、もしくは、硬化反応前の予熱時に、前記熱接着用基 材 (n)の熱可塑性榭脂を前記強化繊維束に含浸させることが好ま ヽ。
[0109] 成型工程において予め金型を予熱しておくと、より生産性を高めることができ好まし い。
[0110] 本発明の一体化成形体を製造する際の、一体化手法も特に制限されない。例えば
、接着剤を使用して一体化する手法やボルトやねじを使用して一体化する手法があ る。熱可塑性の部材と一体化する場合には、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レー ザ一溶着、インサート射出成形、アウトサート射出成形などが好ましく使用される。成 形サイクルの観点から、アウトサート成形、インサート成形が好ましく使用される。 本発明のサンドイッチ構造体、および、これを用いてなる一体化成形体の用途とし ては、例えば、各種ギヤ一、各種ケース、センサー、 LEDランプ、コネクター、ソケット
、抵抗器、リレーケース、スィッチ、コイルボビン、コンデンサー、光ピックアップ、発振 子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロ フォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、 ディスプレー、 FDDキャリッジ、シャーシ、 HDD, MO、モーターブラッシュホノレダー
、ノ ラボラアンテナ、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、 PDA,ポータ ブル MD、プラズマディスプレーなどの電気または電子機器の部品、部材および筐 体、電話、ファクシミリ、 VTR、コピー機、テレビ、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器
、電子レンジ、音響機器、掃除機、トイレタリー用品、レーザーディスク、コンパクトディ スク、照明、冷蔵庫、エアコン、タイプライター、ワードプロセッサーなどに代表される 家庭または事務製品部品、部材および筐体、パチンコ、スロットマシン、ゲーム機など の遊技または娯楽製品部品、部材および筐体、顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などの 光学機器、精密機械関連部品、部材および筐体、 X線力セッテなどの医療用途、モ 一ター部品、オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、 ICレギユレータ 一、ライトディヤー用ポテンショメーターベース、サスペンション部品、排気ガスバルブ などの各種バルブ、燃料関係、排気系または吸気系各種パイプ、エアーインテータノ ズルスノーケル、インテークマ-ホールド、各種アーム、各種フレーム、各種ヒンジ、 各種軸受、燃料ポンプ、ガソリンタンク、 CNGタンク、エンジン冷却水ジョイント、キヤ ブレターメインボディー、キャブレタースぺーサ一、排気ガスセンサー、冷却水センサ 一、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットノレポジションセンサー、 クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキバット磨耗セン サー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジェ 一ターモーター用ブラッシュホノレダー、ウォーターポンプインペラ一、タービンベイン
、ワイパーモーター関係部品、ディストリビユタ一、スタータースィッチ、スターターリレ 一、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウォッシャーノズル、エアコンパネ ルスイッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、ノ ッテリートレイ 、 ATブラケット、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング、ハンドル、ドアビーム、プロ テクター、シャーシ、フレーム、アームレスト、ホーンターミナノレ、ステップモーターロー ター、ランプソケット、ランプリフレタター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ノイズ シールド、ラジェターサポート、スペアタイヤカバー、シートシェル、ソレノィドボビン、 エンジンオイルフィルター、点火装置ケース、アンダーカバー、スカツフプレート、ビラ 一トリム、プロペラシャフト、ホイール、フェンダー、フエイシヤー、バンパー、バンパー ビーム、ボンネット、エア口パーツ、プラットフォーム、カウルルーバー、ノレーフ、インス トルメントパネル、スボイラーおよび各種モジュールなどの自動車、二輪車関連部品、 部材および外板、ランディングギアポッド、ウィングレット、スボイラー、エッジ、ラダー、 エレベーター、フェイリング、リブなどの航空機関連部品、部材および外板、各種ラケ ット、ゴルフクラブシャフト、ヨット、ボード、スキー用品、釣り竿、 自転車などのスポーツ 関連部品、部材および人工衛星関連部品、パネルなどの建材用途などがある。
[0112] 上記の中でも、軽量かつ高剛性が要求される、パソコン、ディスプレー、携帯電話、 携帯情報端末などの電気または電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器 、医療機器の用途で好ましく用いられる。特に上記用途のなかでも平面部が多い筐 体天面 (天板）に本発明のサンドイッチ構造体を用いると、薄肉、軽量、高剛性の特 徴を十分に発揮でき好ま Uヽ。
[0113] 実施例に基づき、本発明が更に具体的に説明される。実施例中に示される配合割 合 (％)は、別途特定している場合を除き、全て重量％に基づく値である。
[0114] 実施例において用いられている対象物の評価方法は、次の通りである。
( 1)サンドイッチ構造体の曲げ弾性率
ISO 178に基づき、引張試験装置"インストロン"（登録商標） 5565型万能材料試 験機 (インストロン'ジャパン (株)製）にて、試験速度は、 1. 27mmZ分にて、曲げ弾 性率を測定した。
[0115] サンドイッチ構造体の平面部から、サンドイッチ構造体の長手方向を基準にして、 0 度、 45度、 90度、 135度の異なる角度に切り出した 4種の試験片を各 5本用意した。 4種の切り出し角度の曲げ弾性率の平均値を、サンドイッチ構造体の曲げ弾性率とし た。
(2)サンドイッチ構造体の芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度 ASTM D 3846に基づき、引張試験装置"インストロン"（登録商標） 5565型万 能材料試験機 (インストロン'ジャパン (株)製）にて、試験速度は、 1. 27mmZ分に て、接着強度を測定した。
[0116] 図 9に、試験片 91の形状および寸法（単位: mm)を示す。試験片 91は、芯材 (1) 9 2とその両面に接合された繊維強化材 (11) 93とからなり、試験片 91には、図に示され る通りのノッチ 94a、 94bが設けられている。なお、サンドイッチ構造体力も規定サイズ の試験片が切り出せない場合は、図 9の形状を比例的に縮小した寸法力 なる試験 片で代用してもよい。接着強度 (単位: MPa)は、次式により、算出される。
[0117] 接着強度 (MPa) =破断荷重 (N)Zオーバーラップ面積 (mm2)
ォーノ 一ラップ面積 (mm") =幅 (mm) xォーノ 一ラップ長さ (mm)
(3)一体化成形体の接着強度
IS04587に基づき、引張試験装置"インストロン"（登録商標） 5565型万能材料試 験機 (インストロン'ジャパン (株)製）にて、試験速度は、 1. 27mmZ分にて、接着強 度を測定した。
[0118] 図 10に、試験片 101の形状および寸法（単位: mm)を示す。試験片 101は、第 1の 部材 102とその下面に接合された第 2の部材 103とからなる。なお、一体化成形体か ら規定サイズの試験片が切り出せない場合は、図 10の形状を比例的に縮小した寸 法力もなる試験片で代用してもよい。接着強度 (単位: MPa)は、次式により、算出さ れる。
[0119] 接着強度 (MPa) =破断荷重 (N) Zオーバーラップ面積 (mm2)
ォーノ 一ラップ面積 (mm") =幅 (mm) xォーノ 一ラップ長さ (mm)
なお、簡易的には、一体化成形体から、第 1の部材と第 2の部材との接合部を含む ように切り出し、一方のクランプにより第 1の部材を固定し、反対のクランプにより第 2 の部材を固定した上で、接合面に対して平行に引張試験を行い、得られた強力を、 接着面積で除した値を代用してもよい。
[0120] 本発明の次に説明する実施例に使用した素材の作成例を説明する。
[0121] 参考例 1 1
ポリアミド榭脂 (東レ (株)製 CM8000、 4元共重合ポリアミド 6Z66Z610Z12、融 点 130。C)のペレットを、 350 X 350mmのサイズ、 目付 50gZm2のフィルム（F— 1) に加工した。
[0122] 参考例 1 2
酸変性ポリプロピレン系榭脂（三洋化成 (株)製ユーメッタス 1010、酸価約 52、融点 142°C) 30重量％と、ポリプロピレン榭脂（三井ィ匕学 (株) ¾[229E、融点 155°C) 70 重量％とを、 日本製鋼所 (株)製 2軸押出機 (TEX— 30 α )を用い、 200°Cで溶融混 練したペレットを、 350 X 350mmのサイズ、 目付 30gZm2のフィルム（F— 2)に加工 した。
[0123] なお、ペレットを島津製作所 (株)製キヤビラリ一レオメーター CFT—500Dを用い、 160°C、予熱 8分、荷重 lOkgfで測定した溶融粘度は 185Pa' sであった。
実施例 1
[0124] エポキシ榭脂 (熱硬化性榭脂)が、一方向に配列された炭素繊維群に含浸された プリプレダ (東レ (株)製"トレ力（登録商標） "プリプレダ P3052S— 12、東レ (株)製"ト レカ（登録商標） "T700S使用、炭素繊維含量: 67wt%、繊維重さ： 125g/m2)から 、所定の形状となるように、 350 X 350mmのサイズで、プリプレダシートを 4枚切り出 した。これらのシートを用い、繊維方向を基準に、 0度 Z90度 Zフィルム (F— 2)Z芯 材 Zフィルム (F— 2) Z90度 Z0度 Zフィルム (F— 1)となるように、順次積層したも のを準備した。芯材には昭和電工 (株)製"エフセル (登録商標） "RC2010 (独立発 泡ポリプロピレン、厚み lmm、比重 0. 48)を用いた。
[0125] 次に、離型フィルムとして、東レデュポン (株)製"テドラー（登録商標） "フィルムを、 積層体の上下に配置して、 SUS製のプレス成形用の平板にセットし、 150°Cで 10分 間、次いで 130°Cで 20分間、 IMPaの面圧をかけて、エポキシ榭脂を硬化させた。 硬化終了後、室温で冷却した後、離型フィルムを除去して、サンドイッチ板を成型し た。このサンドイッチ板から、所定サイズ (繊維方向を長手方向として、 300 X 280m mの天板 1)を切り出し、サンドイッチ構造体 (III)とした。
[0126] サンドイッチ構造体（ΠΙ) 8の厚みは、 1. 4mmとなり、かつ、成型時の加熱、加圧の 影響で、芯材 (1) 6が、 0. 8mmに薄肉化した。曲げ弾性率は、 35GPaであった。芯 材 (1) 6と繊維強化材 (11) 7との接着強度を測定したところ、界面剥離は生せず、引張 力 3MPaで、芯材 (I) 6が破断した。このサンドイッチ構造体 (ΠΙ) 8の、芯材 (I) 6と繊 維強化材 (II) 7との接合部分を切り出し、光学顕微鏡で断面を観察したところ、図 3に 示されるように、フィルム (F— 2)を構成する熱可塑性榭脂が、繊維強化材の中でコ ントラストの異なる領域として観察された。この変性ポリオレフイン榭脂層の領域が、強 化繊維束の厚み方向に含浸しており、最大含浸長さ 18は、 20 /z mであることが分か つた o
[0127] 得られたサンドイッチ構造体 (III) 8を、射出成形金型にインサートし、長繊維ペレツ ト (東レ (株)製 TLP1146S、炭素繊維含量 20重量％、ポリアミド榭脂マトリックス）を 用いて、サンドイッチ構造体 (III) 8の外周に、ボスリブ部 4、ヒンジ部 5を有するフレー ムとして第 2の部材 2を形成するように、アウトサート射出成形を行った。射出成形は、 日本製鋼所 (株)衡 350ΕΠΙ射出成形機を用いて行 、、シリンダー温度は 280°Cとし た。得られた一体化成形体 3は、少なくとも前記フィルム (F— 1)を配置した部分で、 約 5mmのオーバーラップ長で接合しており、強固に一体ィヒしていた。
[0128] 得られた一体化成形体の重量は、 144gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成 形体であることが確認された。一体化成形体の接着強度を測定したところ、界面剥離 は生せず、引張力 lOMPaで、フレーム部材が破断した。この一体化成形体から、サ ンドイッチ構造体の繊維強化材 (Π)とフレーム部材との接合部分を切り出し、蟻酸に 12時間溶解させて、熱可塑性榭脂部分を除去し、断面観察用試験片とした。試験片 を走査型電子顕微鏡 (SEM)にて観察したところ、図 5のように、炭素繊維群がむき 出されている状態が観察された。さらには、接合面方向に空隙を有する炭素繊維群 と、その反対方向に空隙を有しない炭素繊維群の二層構造が観察され、連続した強 化繊維群で強化されたマトリックス榭脂と、熱可塑性榭脂からなる接着層との界面は 、凸凹形状を有していることが認められた。炭素繊維群の空隙部分が、強化繊維を 埋包していた熱可塑性榭脂層が存在していた領域であり、この厚みから、最大含浸 長さ 57は、 40 mと半 IJ定した。
実施例 2
[0129] 芯材（I)として、前記"エフセル" RC2010を、厚み 0. 8mmで一定になるように削り 出したものを用いた。サンドイッチ構造体 (ΠΙ)の成型は、 130°Cで 30分間、 IMPaの 面圧をかけて、エポキシ榭脂を硬化させることにより行った。実施例 1と同様の方法で 、サンドイッチ構造体 (111)、および、一体化成形体を製造した。
[0130] 天板であるサンドイッチ構造体の厚みは、 1. 3mm、曲げ弾性率は、 35GPaであつ た。芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度は、 2MPaで、それらの接合界面では、 実施例 1と同様の含浸構造が確認され、最大含浸長さ 18は、 15 mであった。
[0131] 得られた一体化成形体の重量は、 136gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成 形体であることが確認された。一体化成形体の接着強度を測定したところ、界面剥離 は生せず、引張力 lOMPaで、フレーム部材が破断した。最大含浸長さ 57は、 30 mであった。
実施例 3
[0132] フィルム (F— 1)を使用しない以外は、実施例 2と同様の方法で、サンドイッチ構造 体 (ΠΙ)を製造した。
[0133] 別途、長繊維ペレット (東レ (株)製 TLP1146S、炭素繊維含量 20重量％、ポリアミ ド榭脂マトリックス）を用いて、ボスリブ部 4、ヒンジ部 5を有するフレーム力もなる第 2の 部材 2の射出成形を行った。
[0134] 得られたサンドイッチ構造体 (III)と、第 2の部材とを、接合面をアルコールにて洗浄 した後、前記スリーボンド (株)製 2液型接着材 3921Z3926を用いて接着し、一体 化成形体 3を製造した。接着後は、常温で 24時間放置した。
[0135] 得られた一体化成形体の重量は、 139gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成 形体であることが確認された。また、一体ィ匕成形体の接着強度は 7MPaであった。 実施例 4
[0136] エポキシ榭脂 (熱硬化性榭脂）が、炭素繊維クロスに含浸したプリプレダ (東レ (株） 製"トレ力 (登録商標）"プリプレダ F6142— 05、東レ (株)製トレ力 T300使用、炭素 繊維含量 60重量％、繊維重さ 119gZm2)から、所定の形状となるように、 350 X 35 Ommのサイズで、プリプレダシートを 2枚切り出した。これらのシートを用い、繊維方 向を基準に、（0度 Z90度) Zフィルム (F— 2) Z芯材 Zフィルム (F— 2) Z (0度 Z9 0度）となるように、順次積層したものを使用し、実施例 1と同様の方法で、サンドイツ チ構造体 (ΠΙ)を製造した。 [0137] 天板であるサンドイッチ構造体 (ΠΙ)の厚みは、 1. 2mm、曲げ弾性率は、 32GPa であった。芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度を測定したところ、界面剥離は生 せず、引張力 3MPaで、芯材が破断した。
[0138] それらの接合界面では、実施例 1と同様の含浸構造が確認され、最大含浸長さ 11
8は、 20 /z mであった。実施例 3と同様の方法で、第 2の部材 2の射出成形を行い、 サンドイッチ構造体 (ΠΙ)との一体化成形体 3を製造した。
[0139] 得られた一体化成形体の重量は、 113gであり、軽量性に極めて優れ、剛性感良好 な筐体成形体であることが確認された。
実施例 5
[0140] 芯材として、大阪榭脂化工 (株)製"ォーファン (登録商標) "P23 (ポリプロピレンシ ート、厚み 0. 3mm、比重 0. 91)をそのまま用いた以外は、実施例 1と同様の方法で 、一体化成形体 3を製造した。
[0141] 天板であるサンドイッチ構造体の厚みは、 0. 8mm、曲げ弾性率は、 38GPaであつ た。芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度を測定したところ、界面剥離は生せず、 引張力 6MPaで、芯材 (I)が破断した。それらの接合界面では、実施例 1と同様の含 浸構造が確認され、最大含浸長さ 18は、 20 mであった。
[0142] 得られた一体化成形体の重量は、 127gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成 形体であることが確認された。一体化成形体の接着強度を測定したところ、界面剥離 は生せず、引張力 lOMPaで、フレーム部材が破断した。最大含浸長さ 57は、 30 mであった。
実施例 6
[0143] 芯材として、東レ (株)製"トーレぺフ（登録商標） "30060 (独立発泡ポリエチレン、 厚み 6mm、比重 0. 03)を、 1mmの厚みにスライスしたシートを用い、実施例 4と同 様の方法で、一体化成形体 3を製造した。
[0144] 天板であるサンドイッチ構造体の厚みは、 1. 4mm、曲げ弾性率は 30GPaであつ た。芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度を測定したところ、界面剥離は生せず、 引張力 IMPaで、芯材が破断した。それらの接合界面では、実施例 1と同様の含浸 構造が確認され、このときの最大含浸長さ 18は、 20 mであった。 [0145] 得られた一体化成形体の重量は、 84gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成形 体であることが確認された。一体化成形体の接着強度を測定したところ、界面剥離は 生せず、引張力 lOMPaで、フレーム部材が破断した。最大含浸長さ 57は、 30 /z m であった。
[0146] 本発明の次に説明する実施例に使用した素材の作成例を説明する。
[0147] 参考例 2— 1
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体力 紡糸、焼成処理を行い、総フィラメ ント数 24000本の炭素繊維を調製した。この炭素繊維の特性は次の通りであった。
[0148] 単位長さ当たりの質量 1. 7g/m
比 i 1. 8g/ cm
引張強度 5GPa
引張弾性率 235GPa
得られた炭素繊維を、硫酸を電解質とした水溶液中で炭素繊維 lg当たり 3クーロン の電解表面処理を行い、さらにサイジング剤を付着させた。まず、次の化学式
C H O—（CH CH O) H
18 35 2 2 8
で表される数平均分子量 600、 HLB11. 3のポリオキシエチレンォレイルエーテルを 濃度 4%水溶液に調製し、その水溶液中に炭素繊維を浸積させることで、前記ポリオ キシエチレンォレイルエーテルを 1. 5重量％付着させた。熱風乾燥機にて 200°Cで 2分間乾燥後、カートリッジカッターを用いて、 6. 4mm長にカットし、チョップド炭素 繊維を得た。
[0149] 得られたチョップド炭素繊維と、ポリアミド 6榭脂 (東レ (株)製 CM1001、融点 215 °C)を平均粒子径 300 mに凍結粉砕した粉末とを、所定量用意し、抄紙法にてゥェ ブとした後、 140°Cで乾燥させ水分を除去した。得られたウェブを、 240°Cで 8分間、 0. 5MPaの面圧をかけて加熱プレスした後、室温で冷却し、厚み 0. 6mm、目付 15
Figure imgf000033_0001
比重 0. 25、炭素繊維重量分率が 33重量％の芯材 (C 1)を得た。
[0150] 図 11は、芯材 (I)の表面の SEM観察写真である。図 4および 11に見るように、炭素 繊維のフィラメント 41同士が交叉することで、空隙構造 (ネットワーク構造) 44が形成 されている。図 4および 11〖こ見るよう〖こ、ほとんど全ての交叉部分 42が、ポリアミド 6榭 脂 43で被覆されている。
[0151] 参考例 2— 2
参考例 2— 1と同様の方法で得られたウェブを、 240°Cで 2分間、 0. 5MPaの面圧 をかけて加熱プレスした後、室温で冷却し、厚み 1. 5mm、シート目付 400gZm2、 比重 0. 27、炭素繊維重量分率が 33重量％の芯材 (C 2)を得た。
[0152] 図 12は、芯材 (I)の表面の SEM観察写真である。炭素繊維のフィラメント 41同士 の交叉部分 42のうち、ポリアミド 6榭脂 43が配置されている割合は、 50%未満である ことがわ力ゝる。
[0153] 参考例 2— 3
ポリカーボネート榭脂（日本 GEプラスチックス (株)製レキサン 121R、荷重たわみ 温度 130°C)のペレットを、 350 X 350mmのサイズ、目付 30gZm2のフィルム（F— 3
)にカロ工した。
実施例 7
[0154] 芯材 (I)として、参考例 2— 1で調製した芯材 (C 1)を用い、 0度 Z90度 Zフィル ム (F— 3) Z芯材 Zフィルム (F— 3) Z90度 ZO度 Zフィルム (F— 1)となるように、順 次積層したものを準備し、実施例 1と同様の方法でサンドイッチ構造体 (ΠΙ)および一 体化成形体を製造した。
[0155] 天板であるサンドイッチ構造体 (ΠΙ)の厚みは、 1. lmm、曲げ弾性率は、 36GPa であった。芯材 (I)と繊維強化材 (II)との接着強度は、 2MPaで、それらの接合界面 では、実施例 1と同様の含浸構造が確認され、最大含浸長さ 18は、 15 mであった
[0156] 得られた一体化成形体の重量は、 117gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成 形体であることが確認された。一体化成形体の接着強度を測定したところ、界面剥離 は生せず、引張力 lOMPaで、フレーム部材が破断した。最大含浸長さ 57は、 30 mであった。
実施例 8
[0157] 芯材 (I)として、参考例 2— 2で調製した芯材 (C— 2)を用い、実施例 7と同様の方 法でサンドイッチ構造体 (III)および一体化成形体を製造した。 [0158] 天板であるサンドイッチ構造体 (ΠΙ)の厚みは、 1. 5mmとなり、かつ、成型時の加 熱、加圧の影響で、芯材 (I)が、 1. Ommに薄肉化した。曲げ弾性率は、 32GPaであ つた。芯材 (I)と繊維強化材 (Π)との接着強度は、 0. 5MPaで、それらの接合界面で は、実施例 1と同様の含浸構造が確認され、最大含浸長さ 18は、 15 mであった。
[0159] 得られた一体化成形体の重量は、 138gであり、軽量感と剛性感に優れた筐体成 形体であることが確認された。一体化成形体の接着強度を測定したところ、界面剥離 は生せず、引張力 lOMPaで、フレーム部材が破断した。最大含浸長さ 57は、 30 mであった。
産業上の利用可能性
[0160] 本発明のサンドイッチ構造体は、その特徴的な構造に基づぐ優れた力学特性、軽 量性、ならびに、薄肉性を有する。本発明のサンドイッチ構造体の製造方法は、優れ た量産性を有し、その生産は、従来の生産に比べ、極めて経済的に行われる。本発 明のサンドイッチ構造体を用いた一体ィ匕成形体は、ノートパソコンなどの電気 '電子 機器の部品、部材ゃ筐体として好適に用いられる。

Claims

請求の範囲
[1] 芯材 (I)と、該芯材 (I)の両面に配置された、連続した強化繊維 (A)とマトリックス榭 脂 (B)からなる繊維強化材 (Π)とからなるサンドイッチ構造体 (III)であって、前記芯 材 (I)が空隙を有し、かつ、前記芯材 (I)の厚みが 0. 1乃至 1. 5mm、比重が 0. 01 乃至 1. 2であり、 ASTM D 3846で測定される前記芯材 (I)と前記繊維強化材 (II )との接着強度が IMPa以上であるサンドイッチ構造体。
[2] 前記芯材 (I)が発泡体であり、かつ、該発泡体が独立気泡を有する、請求項 1に記 載のサンドイッチ構造体。
[3] 前記芯材 (I)がポリオレフイン系榭脂からなる、請求項 1に記載のサンドイッチ構造 体。
[4] 前記芯材 (I)と、前記繊維強化材 (Π)との層間に、変性ポリオレフイン系榭脂層が 配置されてなる、請求項 3に記載のサンドイッチ構造体。
[5] 前記変性ポリオレフイン系榭脂の 160°Cで測定される溶融粘度が 10乃至 500Pa · s である、請求項 4に記載のサンドイッチ構造体。
[6] 前記変性ポリオレフイン系榭脂が酸変性ポリオレフイン系榭脂を 20重量％以上含 有してなり、かつ、該酸変性ポリオレフイン系榭脂の酸価が 10以上である、請求項 4 に記載のサンドイッチ構造体。
[7] 前記変性ポリオレフイン系榭脂が、前記繊維強化材 (Π)を構成する強化繊維束に 含浸し、その最大含浸長さが 10 m以上である、請求項 4に記載のサンドイッチ構造 体。
[8] 芯材 (I)と、該芯材 (I)の両面に配置された、連続した強化繊維 (A)とマトリックス榭 脂 (B)からなる繊維強化材 (Π)とからなるサンドイッチ構造体 (III)であって、前記芯 材 (I)が、不連続の強化繊維と熱可塑性榭脂からなり、該強化繊維のフィラメント同士 が交叉することで空隙構造が形成され、該交叉部分に前記熱可塑性榭脂が配置さ れており、かつ、前記芯材 (I)の厚みが 0. 1乃至 1. 5mm、比重が 0. 1乃至 1. 0であ る、サンドイッチ構造体。
[9] 前記芯材 (I)におけるフィラメント同士の交叉部分のうち、前記熱可塑性榭脂が配 置されている交叉部分の割合が 50%以上である、請求項 8に記載のサンドイッチ構 造体。
[10] 前記熱可塑性榭脂の融点または荷重たわみ温度が 160°C以上である、請求項 8に 記載のサンドイッチ構造体。
[11] 前記芯材 (I)と、前記繊維強化材 (Π)との層間に、熱可塑性榭脂層が配置され、該 熱可塑性榭脂層を構成する熱可塑性榭脂の融点または荷重たわみ温度が 160°C 以下である、請求項 8に記載のサンドイッチ構造体。
[12] 前記熱可塑性榭脂層を構成する熱可塑性榭脂が、前記繊維強化材 (II)を構成す る強化繊維束に含浸し、その最大含浸長さが 10 m以上である、請求項 11に記載 のサンドイッチ構造体。
[13] 前記強化繊維 (A)が炭素繊維である、請求項 1または 8に記載のサンドイッチ構造 体。
[14] 前記マトリックス榭脂 (B)が熱硬化性榭脂である、請求項 1または 8に記載のサンド イッチ構造体。
[15] 請求項 1または 8に記載のサンドイッチ構造体 (III)力 なる第 1の部材と、別の構造 部材カもなる第 2の部材が接合されてなる一体ィ匕成形体であって、該第 1の部材が 面形状を有し、該第 2の部材が厚み方向に対して形状変化を有する一体化成形体。
[16] 前記第 1の部材と、前記第 2の部材とが、接着層を介して接合されてなる、請求項 1 5に記載の一体化成形体。
[17] 前記接着層が、熱可塑性榭脂からなる、請求項 16に記載の一体化成形体。
[18] 前記接着層が前記繊維強化材 (Π)と接合しており、かつ、接合界面において、該 接着層を構成する熱可塑性榭脂と、前記繊維強化材 (Π)を構成するマトリックス榭脂 (B)とが凸凹形状を有して接合されてなる、請求項 17に記載の一体化成形体。
[19] 前記接着層を構成する熱可塑性榭脂が、前記繊維強化材 (II)を構成する強化繊 維束に含浸し、その最大含浸長さが 10 m以上である、請求項 18に記載の一体ィ匕 成形体。
[20] 前記第 2の部材が、熱可塑性榭脂組成物力もなる部材である、請求項 15に記載の 一体化成形体。
[21] 請求項 15に記載の一体化成形体により、部品、部材または筐体が形成されている 電気'電子機器。
[22] 芯材 (I)の両面に、熱可塑性榭脂からなる熱接着用基材 (m)を配置し、さらに、該 熱接着用基材 (m)に対し、連続した強化繊維 (A)の強化繊維束にマトリックス榭脂（ B)として熱硬化性榭脂が含浸されてなるプリプレダを積層配置する積層工程と、 該積層工程にて得られた積層体を金型に配置して、加熱、および、加圧力を作用さ せて成型する成型工程とからなり、該成型工程において、前記熱硬化性榭脂の硬化 反応時、もしくは、硬化反応前の予熱時に、前記熱接着用基材 (m)の熱可塑性榭脂 を前記強化繊維束に含浸させてなる請求項 1または 8に記載のサンドイッチ構造体の 製造方法。
[23] 前記積層工程にて得られた積層体の表面に、さら〖こ、熱可塑性榭脂からなる熱接 着用基材 (n)を配置させる工程を経た後、該熱接着用基材 (n)が配置された積層体 を前記成型工程に供給し、前記熱硬化性榭脂の硬化反応時、もしくは、硬化反応前 の予熱時に、前記熱接着用基材 (n)の熱可塑性榭脂を前記強化繊維束に含浸させ てなる、請求項 22に記載のサンドイッチ構造体の製造方法。
[24] 請求項 1あるいは 8に記載のサンドイッチ構造体 (ΠΙ)力 なる第 1の部材と、別の構 造部材カもなる第 2の部材とが、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、ィ ンサート射出成形、アウトサート射出成形から選択される少なくとも 1つの一体化方法 にて、接合されることからなる、請求項 15に記載の一体化成形体の製造方法。
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