成型品的制造方法及成型品的预成型体与流程

文档序号:22889086发布日期:2020-11-10 18:11阅读:226来源:国知局
成型品的制造方法及成型品的预成型体与流程

本发明涉及设计性或防液性优异的成型品的制造方法及成型品的预成型体。



背景技术:

近年来,使增强纤维与基体树脂复合而得到的纤维增强复合材料作为提高了力学特性和轻量性的结构体而被广泛地使用于汽车、航空器、体育用品制品等产业用制品中。对于使用了纤维增强复合材料的制品而言,出于赋予设计性、防液性的目的,利用涂装等来实施涂布。作为在纤维增强复合材料上形成涂布层的技术,提出了下述技术:将在预浸料坯层上层叠有由热固性树脂和固体状添加物形成的树脂层的预成型体进行加热,使基体树脂及树脂层的热固性树脂固化,制成具有规定厚度的树脂固化层(例如,参见专利文献1)。

另一方面,出于使纤维增强复合材料进一步轻量化的目的,提出了具有规定的力学特性、且由树脂、增强纤维和空隙形成的结构体(例如,参见专利文献2),在出于设计性等目的而在这样的具有沿厚度方向连续的空隙的结构体上设置涂布层的情况下,具有下述问题:构成涂布层的材料渗入,不能得到目标涂布层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-78451号公报

专利文献2:日本专利第6123965号公报

专利文献3:国际公开第2015/029634号

专利文献4:日本特开昭52-115875公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

虽然还提出了在多孔质体的表面设置表皮材料、由油墨形成的图案的技术(例如,参见专利文献3及4),但专利文献3的表皮层是出于提高具有空隙的芯层的刚性而形成的层,若考虑到设计性,则需要进一步设置涂布层。另外,由于使用使基体树脂含浸于增强纤维而成的预浸料坯作为表皮层,因此预浸料坯层的制作需要耗费时间,并且在多孔质体的成型工序的前工序中未将芯层与表皮层接合,因此需要在成型时将芯层和表皮层层叠为所期望的结构。另一方面,对于专利文献4而言,由于是使用了发泡剂的多孔质体,因此空隙为非连续,不具有材料渗入这样的课题。

本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供成型品的制造方法及成型品的预成型体,所述成型品的制造方法能够以简易的工序成型刚性及轻量性均优异、且设计性或防液性得到提高的成型品。

用于解决课题的手段

本发明涉及的成型品的制造方法是在多孔质体(a)的表面形成有薄膜层(b)的成型品的制造方法,其特征在于,所述制造方法中,依次进行以下的工序(i)~工序(ii)。

工序(i):在前述多孔质体(a)的前体(a)的表面形成前述薄膜层(b),得到预成型体的工序

工序(ii):使前述前体(a)膨胀而成型为前述多孔质体(a)的工序

另外,本发明为在具有增强纤维(a1)、树脂(a2)和空隙(a3)的多孔质体(a)的表面形成有薄膜层(b)的成型品的预成型体,所述预成型体具备前述多孔质体(a)的前体(a)和前述前体(a)的表面上的前述薄膜层(b),基于jisk5600-5-6(1999)的前述薄膜层(b)对前述前体(a)的附着性为分类0~3。

发明效果

根据本发明涉及的成型品的制造方法及成型品的预成型体,由于以多孔质体(a)的前体(a)的状态形成薄膜层,因此薄膜层(b)不会渗入多孔质体(a)的连续多孔中,能够在维持轻量性的同时得到设计性、防液性优异的成型品。进而,由于不需要考虑渗入,因此形成薄膜层(b)的材料的选项多,设计自由度高。另外,即使在与工序(i)不同的场所进行作为成型工序的工序(ii)的情况下,也不需要将多孔质体(a)的前体(a)与薄膜层(b)层叠等,能够简易地制造成型品。

附图说明

图1是示出本发明涉及的增强纤维毡中的增强纤维的分散状态的一例的示意图。

图2是示出本发明涉及的增强纤维毡的制造装置的一例的示意图。

图3是对本发明涉及的成型品的制造进行说明的图。

图4是对本发明涉及的成型品的制造进行说明的图。

具体实施方式

以下,对本发明涉及的成型品的制造方法进行说明。

本发明涉及的成型品的制造方法是在多孔质体(a)的表面形成有薄膜层(b)的成型品的制造方法,其特征在于,所述制造方法中,依次进行以下的工序(i)~工序(ii)。

工序(i):在多孔质体(a)的前体(a)的表面形成薄膜层(b),得到预成型体的工序

工序(ii):使前体(a)膨胀而成型为多孔质体(a)的工序

(多孔质体(a))

在本发明的成型品中,多孔质体(a)具有增强纤维(a1)、树脂(a2)和空隙(a3)。

在本发明的多孔质体(a)中,作为增强纤维(a1),可例示:铝、黄铜、不锈钢等金属纤维;pan系、人造丝系、木质素系、沥青系的碳纤维、石墨纤维、玻璃等绝缘性纤维;芳族聚酰胺、pbo、聚苯硫醚、聚酯、丙烯酸树脂、尼龙、聚乙烯等有机纤维;碳化硅、氮化硅等无机纤维。另外,也可以对这些纤维实施表面处理。作为表面处理,除作为导电体的金属的被粘处理外,还有利用偶联剂进行的处理、利用上浆剂进行的处理、利用集束剂进行的处理、添加剂的附着处理等。另外,这些纤维可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,从轻量化效果的观点考虑,优选使用比强度、比刚度优异的pan系、沥青系、人造丝系等的碳纤维。另外,从提高所得的多孔质体(a)的经济性的观点考虑,优选使用玻璃纤维,尤其从力学特性与经济性的均衡性考虑,优选并用碳纤维和玻璃纤维。进而,从提高所得的多孔质体(a)的冲击吸收性、赋型性的观点考虑,优选使用芳族聚酰胺纤维,尤其从力学特性与冲击吸收性的均衡性考虑,优选并用碳纤维和芳族聚酰胺纤维。另外,从提高所得的多孔质体(a)的导电性的观点考虑,也可使用由具有导电性的金属形成的金属纤维、被覆有镍、铜、镱等金属的增强纤维。其中,可更优选使用选自由强度和弹性模量等力学特性优异的金属纤维、沥青系碳纤维、及pan系碳纤维组成的组中的增强纤维。

增强纤维(a1)优选不连续且无规地分散于多孔质体(a)中。另外,更优选使分散状态为大致单丝状。通过使增强纤维(a1)为此种形态,从而在对片状的多孔质体(a)的前体或多孔质体(a)施加外力进行成型的情况下可容易地赋形为复杂形状。另外,通过使增强纤维(a1)为此种形态,从而由增强纤维(a1)所形成的空隙(a3)得以致密化,能够使多孔质体(a)中的增强纤维(a1)的纤维束端的弱部得以极小化,因此除赋予优异的增强效率及可靠性外,还赋予各向同性。

在此,所谓大致单丝状,是指以增强纤维单纱小于500根的细纤度丝束存在。进一步优选为单丝状、即以单纱的形式分散。

在此,所谓以大致单丝状或单丝状分散,是指对于多孔质体(a)中任意选择的增强纤维(a1)而言,其二维取向角为1°以上的单纤维的比例(以下也称为纤维分散率)在80%以上,换言之,是指在多孔质体(a)中2根以上单纤维接触并平行的束小于20%。因此,在此,特别优选为至少增强纤维(a1)中的长丝数为100根以下的纤维束的质量分率相当于100%的增强纤维(a1)。

进而,特别优选增强纤维(a1)无规地分散。在此,所谓增强纤维(a1)无规地分散,是指在多孔质体(a)中任意选择的增强纤维(a1)的二维取向角的算术平均值为30°以上且60°以下的范围内。作为这样的二维取向角,是由增强纤维(a1)的单纤维和与该单纤维交叉的单纤维所形成的角度,定义为在交叉的单纤维彼此所形成的角度中处于0°以上且90°以下的范围内的锐角侧的角度。

使用附图对该二维取向角进行进一步说明。在图1的(a)、(b)中,若以单纤维1a作为基准,则单纤维1a与其他单纤维1b~1f交叉。在此,所谓交叉,是指在所观察的二维平面中观察到作为基准的单纤维与其他的单纤维相交的状态,单纤维1a与单纤维1b~1f未必一定要接触,对于在投影观察的情况下观察到相交的状态也并非例外。即,在对作为基准的单纤维1a进行观察的情况下,单纤维1b~1f全部为二维取向角的评价对象,在图1的(a)中二维取向角为在交叉的2个单纤维所形成的2个角度中处于0°以上且90°以下的范围内的锐角侧的角度。

作为测定二维取向角的方法,并无特别限制,可例示例如从构成要素的表面观察增强纤维(a1)的取向的方法。二维取向角的平均值利用以下步骤来测定。即,测定随机选择的单纤维(图1中的单纤维1a)和与其交叉的全部单纤维(图1中的单纤维1b~1f)的二维取向角的平均值。例如,在与某单纤维交叉的其他单纤维为多根的情况下,可以使用随机选择20根所交叉的其他单纤维测定而得的算术平均值作为替代。以其他单纤维作为基准将该测定重复合计5次,算出其算术平均值作为二维取向角的算术平均值。

通过使增强纤维(a1)为大致单丝状、且无规地分散,从而能够将由上述的以大致单丝状分散的增强纤维(a1)所赋予的性能提高至最大限度。另外,在多孔质体(a)中可对力学特性赋予各向同性。从这样的观点考虑,增强纤维(a1)的纤维分散率优选为90%以上,并且,越接近100%越优选。另外,增强纤维(a1)的二维取向角的算术平均值优选为40°以上且50°以下的范围内,并且,越接近作为理想角度的45°越优选。作为二维取向角的优选范围,可以以上述上限的任意值作为上限,也可以以上述下限的任意值作为下限。

另一方面,作为增强纤维(a1)不采取不连续状形态的例子,有将增强纤维(a1)沿单向排列而成的片基材、织物基材、及无卷曲基材等。这些形态由于规则地致密配置增强纤维(a1),因此导致多孔质体(a)中的空隙(a3)变少,树脂(a2)的含浸变得极为困难,有时形成未含浸部、或者含浸手段、树脂种类的选项受到大幅限制。

作为增强纤维(a1)的形态,可以是与多孔质体(a)同等程度长度的连续性增强纤维、或被切断为规定长度的有限长度的不连续性增强纤维中的任意,但是,从使树脂(a2)易于含浸、或易于调整其量的观点考虑,优选为不连续性增强纤维。

增强纤维(a1)的质均纤维长度优选为1mm以上且15mm以下的范围内。由此,能够提高增强纤维(a1)的增强效率,对多孔质体(a)赋予优异的力学特性。在增强纤维(a1)的质均纤维长度为1mm以上的情况下,能够效率良好地形成多孔质体(a)中的空隙(a3),因此能够降低密度,换言之,由于能够得到同一厚度且轻量的多孔质体(a),故优选。另一方面,在增强纤维(a1)的质均纤维长度为15mm以下的情况下,在多孔质体(a)中增强纤维(a1)变得不易因自重而弯曲,不阻碍力学特性的呈现,故优选。质均纤维长度可以如下算出:利用烧毁、溶出等方法去除多孔质体(a)的树脂(a2)成分,从剩余的增强纤维(a1)中随机选择400根,测定其长度至10μm单位,作为它们的质均纤维长度而算出。

从树脂(a2)向增强纤维(a1)中含浸的容易性的观点考虑,增强纤维(a1)优选采取无纺布状的形态。进而,通过使增强纤维(a1)具有无纺布状的形态,从而除无纺布本身的操作性容易以外,在通常呈高粘度的热塑性树脂的情况下也能使含浸变得容易,故优选。在此,所谓无纺布状的形态,是指增强纤维(a1)的丝束和/或单丝无规则性地以面状分散的形态,可例示短切丝束毡、连续丝束毡(continuousstrandmat)、抄纸毡、梳棉毡、气流成网毡等(以下,将它们统称为增强纤维毡)。

在本发明的多孔质体(a)中,作为树脂(a2),可例示热塑性树脂、热固性树脂。另外,在本发明中,可以将热固性树脂和热塑性树脂掺混。树脂(a2)为构成多孔质体(a)及多孔质体(a)的前体(a)的基质树脂。

在本发明的一个方案中,树脂(a2)优选包含至少1种以上的热塑性树脂。作为热塑性树脂,可以例示选自“聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、液晶聚酯等聚酯、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚丁烯等聚烯烃、聚甲醛(pom)、聚酰胺(pa)、聚苯硫醚(pps)等聚芳硫醚、聚酮(pk)、聚醚酮(pek)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚腈(pen)、聚四氟乙烯等氟系树脂、液晶聚合物(lcp)”等结晶性树脂、“苯乙烯系树脂、以及聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯醚(ppe)、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚醚酰亚胺(pei)、聚砜(psu)、聚醚砜、聚芳酯(par)”等非晶性树脂、以及酚醛类树脂、苯氧基树脂、进而聚苯乙烯系、聚烯烃系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、聚异戊二烯系、氟系树脂及丙烯腈系等的热塑性弹性体等、它们的共聚物及改性体等中的热塑性树脂。其中,从所得的多孔质体(a)的轻量性的观点考虑,优选使用聚烯烃,从强度的观点考虑,优选聚酰胺,从表面外观的观点考虑,优选使用如聚碳酸酯、苯乙烯系树脂那样的非晶性树脂,从耐热性的观点考虑,优选聚芳硫醚,从连续使用温度的观点考虑,优选聚醚醚酮,进而从耐化学药品性的观点考虑,优选氟系树脂。

在本发明的一个方案中,树脂(a2)优选包含至少1种以上的热固性树脂。作为热固性树脂,可以例示不饱和聚酯、乙烯酯、环氧树脂、酚醛树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、热固性聚酰亚胺、它们的共聚物、改性体、以及将它们中的至少2种掺混而成的树脂。

另外,在不损害本发明的目的的范围内,对于本发明涉及的多孔质体(a)而言,作为树脂(a2)的成分之一,可以含有弹性体或橡胶成分等耐冲击性改进剂、其他填充材料、添加剂。作为填充材料、添加剂的例子,可以例示无机填充材料、阻燃剂、导电性赋予剂、结晶成核剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、减振剂、抗菌剂、防虫剂、防臭剂、防着色剂、热稳定剂、脱模剂、抗静电剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、颜料、染料、发泡剂、消泡剂或偶联剂。

本发明的多孔质体(a)具有空隙(a3)。本发明中的所谓空隙(a3),是指被树脂(a2)被覆的增强纤维(a1)成为柱状的支承体,通过其重叠或交叉而形成的空间。例如当将在增强纤维(a1)中预先含浸有树脂(a2)的多孔质体(a)的前体(a)加热而获得多孔质体(a)的情况下,因与加热相伴随的树脂(a2)的熔融或软化,而使得增强纤维(a1)起毛,从而形成空隙(a3)。这基于下述性质:在多孔质体(a)的前体(a)中,通过加压而成为压缩状态的内部的增强纤维(a1)因来源于其弹性模量的起毛力而起毛。空隙(a3)在至少厚度方向上连续。

对于本发明的多孔质体(a)而言,优选的是:增强纤维(a1)的体积含有率(%)为0.5~55体积%,树脂(a2)的体积含有率(%)为2.5~85体积%,空隙(a3)的体积含有率(%)为10~97体积%。

在多孔质体(a)中,在增强纤维(a1)的体积含有率为0.5体积%以上的情况下,能够使源于增强纤维(a2)的增强效果变得充分,故优选。另一方面,在增强纤维(a1)的体积含有率为55体积%以下的情况下,相对于增强纤维(a1)而言的树脂(a2)的体积含有率相对变多,将多孔质体(a)中的增强纤维(a1)彼此粘结,能够使增强纤维(a1)的增强效果变得充分,因此能够满足多孔质体(a)的力学特性、尤其是弯曲特性,故优选。

在多孔质体(a)中,在树脂(a2)的体积含有率为2.5体积%以上的情况下,将多孔质体(a)中的增强纤维(a1)彼此粘结,能够使增强纤维(a1)的增强效果变得充分,能够满足多孔质体(a)的力学特性、尤其是弯曲弹性模量,故优选。另一方面,如果树脂(a2)的体积含有率为85体积%以下,则不会阻碍空隙(a3)的形成,故优选。

在多孔质体(a)中,增强纤维(a1)被树脂(a2)被覆,所被覆的树脂(a2)的厚度(被覆厚度)优选为1μm以上且15μm以下的范围内。对于被树脂(a2)被覆的增强纤维(a1)的被覆状态而言,如果至少构成多孔质体(a)的增强纤维(a1)的单纤维彼此的交叉点被被覆,则从多孔质体(a)的形状稳定性、厚度控制的容易性和自由度的观点考虑是充分的,关于进一步优选的形态,优选为树脂(a2)以上述厚度被覆于增强纤维(a1)周围的状态。该状态是指:增强纤维(a1)的表面因树脂(a2)而不会露出,换言之,增强纤维(a1)通过树脂(a2)而形成电线状的皮膜。由此,多孔质体(a)进一步具有形状稳定性,并且使力学特性的呈现变得充分。另外,对于被树脂(a2)被覆的增强纤维(a1)的被覆状态,不需要该增强纤维(a1)的全部均被被覆,只要在不损害本发明涉及的多孔质体(a)的形状稳定性、弯曲弹性模量、抗弯强度的范围内即可。

在多孔质体(a)中,空隙(a3)的体积含有率优选为10体积%以上且97体积%以下的范围内。通过使空隙(a3)的含有率为10体积%以上,从而多孔质体(a)的密度变低,因此能够满足轻量性,故优选。另一方面,在空隙(a3)的含有率为97体积%以下的情况下,换言之,由于被覆于增强纤维(a1)周围的树脂(a2)的厚度变得充分,因此能够充分地进行多孔质体(a)中的增强纤维(a1)彼此的增强,力学特性变高,故优选。空隙(a3)的体积含有率的上限值优选为97体积%。在本发明中,对于体积含有率而言,将构成多孔质体(a)的增强纤维(a1)、树脂(a2)和空隙(a3)各自的体积含有率的合计设为100体积%。

多孔质体(a)的密度ρ优选为0.9g/cm3以下。在多孔质体(a)的密度ρ为0.9g/cm3以下的情况下,意味着制成多孔质体(a)时的质量减少,结果对于制成制品时的质量的轻量化有贡献,故优选。更优选为0.7g/cm3以下,进一步优选为0.5g/cm3以下。关于密度的下限,并不设限制,但一般对于具有增强纤维(a1)和树脂(a2)的多孔质体(a)而言,由作为其构成成分的增强纤维(a1)、树脂(a2)、及空隙(a3)各自的体积比例算出的值可以成为下限。在本发明涉及的成型品中,多孔质体(a)本身的密度根据所使用的增强纤维(a1)、树脂(a2)的不同而不同,但从保持多孔质体(a)的力学特性这样的观点考虑,优选为0.03g/cm3以上。

本发明的多孔质体(a)的前体(a)是会伴随加热而发生空隙增加、膨胀的物质,由该空隙的膨胀而得到的物质为多孔质体(a),更具体而言,表示薄膜层(b)形成后且膨胀前的物质。如果是经过本发明涉及的工序(i)及(ii)的物质,则即使是之后会伴随规定条件的加热而进一步发生空隙增加、膨胀的物质,也视为多孔质体(a)而不属于本发明涉及的前体(a)。此时,在前体(a)的阶段中有无空隙均没有关系,但是,从在工序(i)中形成平滑的薄膜层(b)、所得到的成型品的表面品质的观点考虑,前体(a)中所含的空隙的体积含有率(a)优选小于10体积%。更优选小于5体积%,进一步优选小于3体积%。

另外,前体(a)会呈现膨胀性,因此优选包含会因加压而呈压缩状态的增强纤维、发泡剂。从提高成型条件的自由度的观点考虑,前体(a)更优选包含会因加压而呈压缩状态的增强纤维。作为增强纤维,优选为前述的种类、形态,更优选为不连续且无规地分散,进一步优选为以单丝状无规地分散的状态。作为发泡剂,有利用压缩气体的释压、气体等的物理变化而发泡的物理发泡剂和利用热分解、化学反应而产生气体的化学发泡剂。其中,将利用热分解而产生氮气、二氧化碳气体的化学发泡剂称作热分解型化学发泡剂。热分解型化学发泡剂是在常温下为液体或固体的化合物,其是在加热时发生分解或气化的化合物。另外,热分解型化学发泡剂优选为实质上不妨碍制造在本发明涉及的结构体的制造方法中使用的结构体前体的过程的热分解型化学发泡剂,热分解型化学发泡剂的分解温度优选在180~250℃的范围内。

在多孔质体(a)中,对于空隙(a3)而言,优选的是:通过使多孔质体(a)的前体(a)的树脂(a2)的粘度下降,从而因加压呈压缩状态的增强纤维(a1)起毛,再利用想要恢复原来状态(压缩前的形状)的复原力来形成。此时,增强纤维(a1)经由树脂(a2)而相互结合,由此呈现更牢固的压缩特性和多孔质体(a)的形状保持性,故优选。

在将多孔质体(a)的弯曲弹性模量设为ep、将多孔质体(a)的比重设为ρ时,以ep1/3·ρ-1的形式表示的多孔质体(a)的比弯曲弹性模量优选为3以上。在多孔质体(a)的比弯曲弹性模量小于3的情况下,为弯曲弹性模量高且比重也高的状态,不能得到作为成型品的所期望的轻量化效果,故不优选。一般而言,钢材、铝的比弯曲弹性模量为1.5以下,成为相比于这些金属材料而言比弯曲弹性模量极为优异的范围。进而,优选为3以上(超过2.3,其中,2.3是着眼于轻量化效果的碳纤维增强树脂复合材料等的成型品的一般的比弯曲弹性模量),进一步期望为5以上。关于比弯曲弹性模量的上限,并无特别限定,但优选为20以下。在多孔质体(a)的比弯曲弹性模量大于20的情况下,虽然轻量化效果充分,但是表明弯曲弹性模量低,难以保持作为成型品所期望的形状、或多孔质体本身的弯曲弹性模量差,故不理想。

多孔质体(a)的弯曲弹性模量ep优选为3gpa以上,进一步优选为6gpa以上。在多孔质体(a)的弯曲弹性模量ep小于3gpa的情况下,作为成型品的范围受到限制,故不理想。另外,为了易于设计多孔质体(a),期望弯曲弹性模量具有各向同性。

进而,本发明的多孔质体(a)在压缩50%时的弹性恢复力优选为1mpa以上。在此,弹性恢复力为依据jisk7220(2006)测定的将多孔质体(a)沿着厚度方向压缩50%时的压缩强度。通过使厚度方向压缩50%时的弹性恢复力为1mpa以上,从而成型品的形状保持性优异,因此例如作为制品安装于其他部件时的操作性优异。进而,在实际使用中,将成型品的厚度方向用作施加负荷的方向的情况下,能够耐受轻微的荷重,进而,由于在施加一定以上的荷重的情况下发生变形,因此在将成型品用作制品的情况下,从在安装时对作业者的保护的观点考虑是优选的。压缩50%时的弹性恢复力只要为1mpa以上,则实用上就没有问题,但优选为3mpa以上,更优选为5mpa以上。

在本发明的成型品中,多孔质体(a)在厚度方向上的膨胀率差优选为300%以下。通过使多孔质体(a)在厚度方向上的膨胀率差为300%以下,从而能够防止在多孔质体(a)的表面上形成的薄膜层(b)的破裂、起皱。在要求出多孔质体(a)的膨胀率差时,首先,求出多孔质体(a)的膨胀率s。首先,在后述的工序(i)中测定在表面形成薄膜层(b)后的前体(a)与薄膜层(b)的合计厚度t1及在工序(ii)中得到的成型品的厚度t2(多孔质体(a)与薄膜层(b)的合计厚度)。根据测定的厚度及下述式,将最大的膨胀率s设为最大膨胀率smax,将最小的膨胀率s设为最小膨胀率smin。

膨胀率s(%)=(t2÷t1)×100

由这些膨胀率及下述式,算出膨胀率差。

膨胀率差(%)=smax-smin

(薄膜层(b))

在本发明的成型品中,薄膜层(b)具有底涂层、涂膜层、防液层中的至少任意一者的功能。在此,底涂层是指具有能提高与之后形成的涂料的粘接性的功能的层。涂膜层是作为最终制品的成型品的外表面即设计层。防液层是具有能够防止液体透过的功能的层,在将薄膜层设为作为最终制品的成型品的外表面的情况下,能够防止液体向多孔质体(a)中渗入,在使其为内表面的情况下,能够赋予对渗入至多孔质体(a)中的液体进行储存而不使其透过的作用。

在本发明的成型品中,薄膜层(b)优选具有:添加剂(b1)和热固性树脂(b2);或者添加剂(b1)和热塑性树脂(b3)。

添加剂(b1)是出于对成型品赋予以着色以及珠光感、金属感为代表的设计性的目的而添加的。

作为添加剂(b1),可列举颜料、玻璃珠等。具体而言,可列举:偶氮颜料、酞菁蓝等有机颜料;由铝、黄铜等的金属粉末形成的金属颜料;氧化铬、钴蓝等无机颜料。其中,从耐热性的观点考虑,优选金属颜料、无机颜料。另外,在增强纤维为碳纤维、芳族聚酰胺纤维等深色纤维的情况下,优选使用具有2层以上折射率不同的结构的颜料。例如为经氧化钛、氧化铁被覆的天然云母、人工云母、氧化铝薄片、二氧化硅薄片、玻璃薄片。通过设为这样的层结构,从而可利用可见光区域的光的干涉、衍射、散射这样的光学现象进行显色。若利用光的干涉、衍射、散射这样的光学现象,则能够通过特定波长的光的反射而进行显色,因此被优选用于使用深色增强纤维的情况。

另外,从抑制薄膜层(b)及成型品的质量增加的观点考虑,优选使用中空形状的添加剂(b1)。其中,从轻量化的方面考虑,优选中空玻璃珠、多孔的树脂粒子等。

添加剂(b1)可以为球状、纤维状、薄片状的形态。添加剂(b1)的最大尺寸优选为200μm以下。在此,所谓添加剂(b1)的最大尺寸,是指添加剂(b1)的一次粒子的最大直径或在添加剂(b1)凝聚等的情况下是指二次粒子的最大直径。通过使添加剂(b1)的最大尺寸为200μm以下,从而使薄膜层(b)的表面变得平滑,设计性提高。添加剂(b1)的最大尺寸是下述的值:使用电子显微镜观察添加剂(b1),从图像已放大至可测定尺寸至少至1μm单位为止的图像中,随机选择任意100个添加剂(b1),以距离成为最大的方式选择各个添加剂(b1)的外侧轮廓线上的任意2点,以此时的长度设为最大长度而测量得到的值的平均值。

添加剂(b1)的最大尺寸更优选为150μm,进一步优选为100μm。添加剂(b1)最大尺寸的下限优选为1μm,进一步优选为5μm,更优选为10μm。

在本发明的薄膜层(b)中,热固性树脂(b2)包含热固性树脂(b2)和固化剂(b2’)。作为热固性树脂(b2),并无特别限定,可使用环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂等任意的热固性树脂(b2)。热固性树脂(b2)可以单独使用,也可以适当地配合。在使用赋予设计性的添加剂(b1)的情况下,优选使用透明性高的环氧树脂、不饱和聚酯。

作为固化剂(b2’),有例如:脂肪族聚胺、芳香族聚胺、双氰胺、聚羧酸、聚羧酸酰肼、酸酐、聚硫醇、聚酚等进行化学计量反应的化合物,和如咪唑、路易斯酸络合物、鎓盐那样起到催化剂的作用的化合物。在使用进行化学计量反应的化合物的情况下,有时进一步配合固化促进剂、例如咪唑、路易斯酸络合物、鎓盐、脲衍生物、膦等。在固化剂(b2’)中,从使所得的成型品的耐热性、力学特性优异的方面考虑,优选使用在分子中具有氨基、酰胺基、咪唑基、脲基、酰肼基等包含氮原子的基团的有机氮化合物。固化剂可以为1种,也可以组合使用多种。

在本发明的薄膜层(b)中,作为热塑性树脂(b3),并无特别限定,可以使用丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、氯乙烯树脂等任意的热塑性树脂(b3)。热塑性树脂(b3)可以单独使用,也可以适当地配合。另外,热固性树脂(b2)及热塑性树脂(b3)可以与构成多孔质体(a)的树脂(a2)同样地选择。

在薄膜层(b)使用颜料作为添加剂(b1)、并且具有热固性树脂(b2)的情况下,颜料与热固性树脂(b2)的固化物的折射率差优选为0.1以下。折射率差越小,薄膜层(b)的透明度越提高,因此颜料的着色效果得以强烈地呈现。

形成薄膜层(b)的材料的状态可以分为溶液系、分散系、粉体系。溶液系是形成薄膜层(b)的主要素溶解于溶剂中的状态,溶剂包括有机溶剂、水等类型。分散系是形成薄膜层(b)的主要素分散于溶剂中而成为乳化状态的情况,也称作乳液型。粉体系是不使用溶剂而由固体成分形成粉末状的情况。从工序(i)的作业的简便性的观点考虑,优选为溶液系及分散系,进而,从作业环境的观点考虑,优选溶剂为水的情况,从薄膜层(b)的形成时间的观点考虑,优选溶剂为有机溶剂的情况。

(成型品)

在本发明的成型品中,薄膜层(b)的厚度优选为10μm以上且500μm以下。在厚度比10μm薄的情况下,在工序(ii)中成型为多孔质体(a)时薄膜层(b)有时难以维持形状。另外,在厚度比500μm厚的情况下,虽然能够形成平滑的面、设计性优异的面,但成型品的质量增加,难以呈现成型品的轻量性。薄膜层(b)的厚度更优选为400μm以下,进一步优选为300μm以下。需要说明的是,在薄膜层(b)设置于多孔质体(a)的表面和另一侧的表面两者的情况下,所谓薄膜层(b)的厚度是指各薄膜层(b)的各自的厚度,优选使位于多孔质体(a)的至少一侧的外层的薄膜层(b)的厚度为上述范围,更优选使两外层的薄膜层(b)的厚度分别为上述范围。

在本发明的成型品中,薄膜层(b)的表面粗糙度ra2优选为100μm以下。通过使表面粗糙度ra2为100μm以下,从而能够得到表面平滑且具有更优异设计性的成型品。在薄膜层(b)为粘合剂层的情况下,若不仅考虑化学性的接合而且还考虑机械性的接合(锚固),则表面粗糙度ra2优选为30μm以上。另一方面,在薄膜层(b)为涂膜层的情况下,从设计性的观点考虑,表面粗糙度ra2优选为50μm以下。

在本发明的成型品中,密度ρ优选为1.0g/cm3以下。在成型品的密度ρ为1.0g/cm3以下的情况下,成型品的质量减少、即对于作为制品时的质量的轻量化有贡献,故优选。更优选为0.8g/cm3以下,进一步优选为0.6g/cm3以下。关于密度的下限,并不设限制,通常在具有多孔质体(a)(具有增强纤维(a1)和树脂(a2))和薄膜层(b)(由添加剂(b1)和热固性树脂(b2)或热塑性树脂(b3)形成)的成型品中,由作为其构成成分的增强纤维(a1)、树脂(a2)、空隙(a3)、添加剂(b1)、热固性树脂(a2)、热塑性树脂(a3)各自的体积比例算出的值可成为下限。在本发明涉及的成型品中,成型品的密度根据所使用的增强纤维(a1)、树脂(a2)等而不同,但是,从保持成型品的力学特性这样的观点考虑,优选为0.05g/cm3以上。

作为制造前体(a)的方法,可列举将经熔融或软化的状态的树脂进行加压或减压而使其熔融含浸于增强纤维毡的方法。具体而言,从制造的容易性的观点考虑,可优选例示对在增强纤维毡的厚度方向的两侧和/或中心配置有树脂的层叠物进行加热、加压而使树脂熔融含浸的方法。

另外,在不妨碍工序(i)的薄膜层(b)的形成的范围内,也可以经过预先使前体(a)膨胀的工序、预先赋形为与成型品的目的对应的形状的工序。

(成型品的预成型体)

本发明涉及的成型品的预成型体是在具有增强纤维(a1)、树脂(a2)和空隙(a3)的多孔质体(a)的表面形成有薄膜层(b)的成型品的预成型体,所述预成型体具备多孔质体(a)的前体(a)和前体(a)的表面上的薄膜层(b),基于jisk5600-5-6(1999)的前述薄膜层(b)对前述前体(a)的附着性为分类0~3。

通过使用这样的预成型体,从而能够抑制薄膜层(b)过度渗入多孔质体(a)中,能够实现成型品的轻量化。另外,即使在使前体(a)膨胀而形成多孔质体(a)的情况下,也能抑制薄膜层(b)的剥离,模具等形状的赋形性、追随性优异。另外,即使是作为成型工序的工序(ii)在与工序(i)不同的场所进行的情况下,对于本发明涉及的成型品的预成型体而言,多孔质体(a)的前体(a)和薄膜层(b)由于以具有规定的附着性的方式附着,因此在成型工序中不需要进行将前体(a)和薄膜层(b)层叠等操作,操作性也优异,因此能够简易地制造成型品。

(成型品的制造方法)

在本发明的成型品的制造方法中,首先,在多孔质体(a)的前体(a)的表面形成薄膜层(b)而得到预成型体(工序(i))。

作为制造前体(a)的方法,可列举针对由增强纤维(a1)形成的增强纤维毡将经熔融或软化的状态、具有流动性的状态的树脂(a2)加压或减压的方法。具体而言,从制造的容易性的观点考虑,可优选例示对在增强纤维毡的厚度方向的两侧和/或中心配置有树脂(a2)的层叠物进行加热、加压而使树脂(a2)熔融含浸的方法。

作为构成多孔质体(a)的增强纤维毡的制造方法,有例如将增强纤维(a1)预先分散成丝束和/或大致单丝状而制造增强纤维毡的方法。作为增强纤维毡的制造方法,可列举将增强纤维(a1)利用空气流进行分散片化的气流成网法、将增强纤维(a1)一边机械梳分一边整理形状进行片化的梳棉法等干式工艺、采用将增强纤维(a1)在水中搅拌进行抄纸的radright法的湿式工艺作为公知技术。作为使增强纤维(a1)更接近于单丝状的手段,在干式工艺中,可以例示设置开纤棒的方法、进一步使开纤棒振动的方法、进一步使梳理机的网眼精细的方法、调整梳理机的旋转速度的方法等。在湿式工艺中,可以例示调整增强纤维(a1)的搅拌条件的方法、将分散液的增强纤维浓度进行稀释的方法、调整分散液的粘度的方法、在移送分散液时抑制涡流的方法,等等。尤其优选增强纤维毡通过湿式工艺制造,通过增加投入纤维的浓度、或调整分散液的流速(流量)和网带输送机的速度而可以容易地调整增强纤维毡的增强纤维(a1)的比例。例如,通过相对于分散液的流速而言减慢网带输送机的速度,从而所得的增强纤维毡中的纤维的取向不易朝向牵引方向,能够制造膨松的增强纤维毡。增强纤维毡可以由单独的增强纤维构成,也可以是增强纤维(a1)与粉末形状、纤维形状的基体树脂成分混合而成的,或者是增强纤维(a1)与有机化合物、无机化合物混合而成的,或者是使增强纤维(a1)彼此之间利用树脂成分填塞而成的。

作为用于实现上述各方法的设备,可以适合使用压缩成型机、双带式压力机。在间歇式的情况下为前者,通过制成加热用和冷却用的2机以上并列而成的间歇式加压系统,从而可实现生产率的提高。在连续式的情况下为后者,能够容易地进行连续加工,因此连续生产率优异。

在工序(i)中,在如上述那样形成的前体(a)的表面形成薄膜层(b)。作为形成薄膜层(b)的方法,并无特别限定,只要能够形成与目的对应的薄膜层(b)即可。可列举例如:镀覆等干式涂布、使用溶液等的湿式涂布、以及对前体(a)表面进行改性而形成薄膜层(b)的方法等。其中,薄膜层(b)优选利用湿式涂布来形成。作为涂装方法,可列举例如:毛刷涂布、辊涂布、喷吹涂装、真空喷射、辊涂机、烧结涂装、浸渍涂布、电沉积涂装、静电涂装、粉体涂装、紫外线固化涂装等。在高温下的处理优选使用烧结涂装。

另外,对于本发明成型品的制造方法而言,由于在前体(a)上形成薄膜层(b)后,使前体(a)膨胀而成型为多孔质体(a),因而即使在使用经熔融或软化的状态的树脂、具流动性状态的树脂特别是如能在湿式涂布中使用之类的粘度低的树脂的情况下,也能防止薄膜层(b)向多孔质体(a)中过度渗入,能够易于得到薄膜层(b)厚度为500μm以下的成型品。由此,针对成型品所要求的外观与设计性而言,如上所述的各种涂装方法可以说是薄膜层的选择自由度高的制造方法。

利用工序(i)在前体(a)表面上形成的薄膜层(b)基于jisk5600-5-6(1999)的在前体(a)上的附着性优选为分类0~3。通过薄膜层(b)在前体(a)表面上具有规定的附着性,即使在工序(ii)在与工序(i)不同的场所进行的情况下,也能防止薄膜层(b)剥落,能够得到设计性优异的成型品。

另外,利用工序(i)在前体(a)表面上形成的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1优选为50μm以下。通过将工序(i)后的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1设为50μm以下,从而能够将作为成型工序的工序(ii)后的薄膜层(b)表面粗糙度ra2设在所期望的范围内。

接着,作为使前体(a)膨胀而成型为多孔质体(a)的工序(ii),并无特别的限定,优选为通过使构成多孔质体(a)的前体(a)的树脂(a2)的粘度下降而成型为多孔质体(a)。作为使树脂(a2)的粘度下降的方法,优选为对多孔质体(a)的前体(a)进行加热。关于加热方法,并无特别限定,可列举例如:与设定为所期望的温度的模具、热板等接触而进行加热的方法;以使用了加热器等的非接触状态进行加热的方法。在使用热塑性树脂作为构成多孔质体(a)的树脂(a2)的情况下,只要加热至熔点或软化点以上即可,在使用热固性树脂的情况下,以比固化反应开始的温度低的温度进行加热。

作为进行多孔质体(a)及成型品的厚度控制的方法,只要能够将被加热的前体(a)控制为目标厚度,则方法并无限制,从制造的简便性的观点考虑,可例示使用金属板等来约束厚度的方法、利用对前体(a)赋予的压力进行厚度控制的方法等作为优选的方法。作为用于实现上述方法的设备,可以适合使用压缩成型机、双带式压力机。在间歇式的情况下为前者,通过制成加热用和冷却用的2机以上并列而成的间歇式加压系统,从而可实现生产率的提高。在连续式的情况下为后者,能够容易地进行连续加工,因此连续生产率优异。

进而,在本发明的成型品的制造方法中,优选包含与前述工序(ii)同时或在前述工序(ii)完成后使多孔质体(a)的形状发生变形的工序(iii)。工序(iii)可通过在加热的状态下赋予压力而赋予形状来进行。

按照以上方式制造的本发明的成型品可以适合用于例如:“个人电脑、显示器、oa设备、移动电话、便携式信息终端、pda(电子记事本等便携式信息终端)、摄像机、光学设备、音频、空调器、照明设备、娱乐用品、玩具用品、其他家电制品等的壳体、托盘、底盘、内装部件、振动板、扬声器纸盆(speakercone)、或其壳体”等电气、电子设备部件、“扬声器纸盆”等音响部件、“各种元件、各种框架、各种铰链、各种臂、各种车轴、各种车轮用轴承、各种梁”、“车罩、车顶、车门、挡泥板、行李箱盖、侧板、后围板、前部车身、底部车身、各种立柱、各种元件、各种框架、各种梁、各种支架、各种轨道、各种铰链”等的外板、或车身部件、“缓冲器、缓冲器梁、饰带、底罩、发动机罩、整流板、阻流板、前罩板通风孔、流线型零部件”等外装部件、“仪表板、座椅骨架、门饰板、立柱装饰件、方向盘、各种模块”等内装部件、或“电动机部件、cng罐、汽油罐”等汽车、双轮车用结构部件、“蓄电池托盘、前大灯支架、踏板外壳、保护器、灯光反射器、灯壳、隔音罩、备胎罩”等汽车、双轮车用部件、“隔音壁、防音壁等壁内部件”等建材、“起落架吊舱、翼尖小翼、阻流板、前缘、舷梯、升降舵、整流罩、肋、座椅”等航空器用部件。从力学特性和形状赋型性的观点考虑,优选用于汽车内外装、电气·电子设备壳体、自行车、体育用品用结构材、航空器内装材、运输用箱体、建材。

实施例

以下,利用实施例对本发明进行更详细地说明。

(1)成型品中的多孔质体(a)中的增强纤维的体积含有率vf

从成型品中仅切出多孔质体(a)的部分作为试验片,测定质量ws后,将试验片在空气中于500℃加热30分钟,烧掉树脂(a2)成分,测定剩下的增强纤维(a1)的质量wf,根据下式来算出。此时,增强纤维(a1)及树脂(a2)的密度使用按照jisz8807(2012)的液中称量法测得的结果。

vf(体积%)=(wf/ρf)/{wf/ρf+(ws-wf)/ρr}×100

ρf:增强纤维(a1)的密度(g/cm3)

ρr:树脂(a2)的密度(g/cm3)

(2)成型品的多孔质体(a)的密度ρ

从成型品中仅切出多孔质体(a)的部分作为试验片,参照jisk7222(2005)测定多孔质体(a)的表观密度。试验片的尺寸设为长度100mm、宽度100mm。用测微器测定试验片的长度、宽度、厚度,由所得的值算出试验片的体积v。另外,用电子天平测定所切出的试验片的质量m。将所得的质量m及体积v代入下式,由此算出多孔质体(a)的密度ρ。

ρ[g/cm3]=m[g]/v[cm3]

(3)成型品的密度ρm

从成型品中切出包含多孔质体(a)及薄膜层(b)的部分作为试验片,与(2)成型品中的多孔质体(a)的密度ρ同样地测定成型品的表观密度,算出密度ρm。

(4)多孔质体(a)的前体(a)及多孔质体(a)的空隙(a3)的体积含有率

从多孔质体(a)或前体(a)中切出长10mm、宽10mm的试验片,利用扫描型电子显微镜(sem)((株)hitachihigh-technologies制s-4800型)对截面进行观察,从试样片的表面以1000倍的倍率等间隔地拍摄10个部位。针对各个图像,求出图像内的空隙(a3)的面积aa。再由空隙(a3)的面积aa除以图像整体的面积,从而算出空隙率。由在5个试验片中分别对各10个部位拍摄得到的合计50个部位的空隙率通过算术平均,从而求出多孔质体(a)或前体(a)的空隙的体积含有率。

(5)薄膜层(b)对多孔质体(a)的前体(a)的附着性

根据jisk5600-5-6(1999)涂料一般试验方法-涂膜的机械性质-附着性(十字切割法),评价薄膜层(b)的附着性。将试样利用激光显微镜(keyence(株)制、vk-9510)放大400倍进行观察。将观察图像展开于通用图像解析软件上,利用在软件上所安装的程序,求出观察图像中能看到的薄膜层(b)发生剥离的面积。将jisk5600-5-6的表1的试验结果的分类0~3判断为良好,将4~5判断为不良。

(6)薄膜层(b)中的添加剂(b1)的最大尺寸

使用激光显微镜测定添加剂(b1)的形状。对于添加剂(b1)的最大尺寸的测定而言,可设想为:在单独添加剂(b1)下的测定、与树脂(a2)混合且在具有流动性的状态下的测定、与树脂(a2)混合且在不具有流动性的状态下的测定(固态化或固化状态)。在添加剂(b1)具有流动性的情况下,直接以原本的状态进行测定。不具有具流动性的情况下,利用环氧树脂包埋并进行研磨,对截面进行观察,测定最大尺寸。

(7)薄膜层(b)的厚度

从成型品切出长10mm、宽10mm的试验片,与(5)薄膜层(b)对多孔质体(a)的前体(a)的附着性同样地使用激光显微镜,测定了薄膜层(b)的厚度。在从试样片的与厚度方向垂直的方向的一端起等间隔的10个部位的位置,从薄膜层(b)的表面对多孔质体(a)侧的位置进行测定。由在5个试验片中分别对各10个部位拍摄得到的合计50个部位的薄膜层(b)的厚度通过算术平均而求出薄膜层(b)的厚度。

(8)薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及ra2

针对工序(i)中形成的薄膜层(b)及成型品中的薄膜层(b),使用表面粗糙度计,根据jis-b-0601(2001)选定截止值及基准长度,求出表面粗糙度ra1(μm)及ra2(μm)。

(9)多孔质体(a)在厚度方向上的膨胀率差

经工序(i)形成薄膜层(b)后,测定前体(a)与上述薄膜层(b)的合计厚度t1,接着,测定经工序(ii)成型的成型品的厚度t2(多孔质体(a)与薄膜层(b)的厚度)。从所测得的厚度及下式,将最大膨胀率s设为最大膨胀率smax,将最小膨胀率s设为最小膨胀率smin。

膨胀率s(%)=(t2÷t1)×100

由这些膨胀率及下述式算出膨胀率差。

膨胀率差(%)=smax-smin

(10)多孔质体的透气性(在厚度方向上的透气性)

利用下述(a)~(d)测定多孔质体(a)的透气性。将直至jis标准中的试验条件上限500pa为止能确认到透气性的情况判断为“具有透气性”,除此以外,判断为“无透气性”。

(a)从多孔质体(a)中切出100mm×100mm、厚度5mm的试验片(如果为5mm以下,则直接使用。在比5mm厚的情况下,通过切削加工等来调整厚度。)。

(b)将试验片的端部(裁切面)的四面用胶带包覆(为了防止向与厚度方向垂直的方向透气。)。

(c)在能够利用jisl1096(2010)a法(弗雷泽法(fraziermethod))进行测定的试验机的圆筒的一端安装试验片。

(d)以使倾斜型气压计达到500pa以下的压力的方式调整吸入风扇及空气孔。

(11)弯曲试验

从成型体中切出试验片,根据iso178法(1993)测定弯曲弹性模量。设定为测定数n=5,并将算术平均值设为弯曲弹性模量ec。作为测定装置,使用“instron(注册商标)”5565型万能材料试验机(instron·japan(株)制)。从所得的结果,由下式算出成型体的比弯曲弹性模量。

比弯曲弹性模量=ec1/3

在下述的实施例及比较例中,使用以下的材料。

[增强纤维毡1]

将东丽(株)制“torayca”t700s-12k用筒形切割机(cartridgecutter)切割成5mm,得到短切碳纤维。制作由水和表面活性剂(nacalaitesque(株)制,聚氧乙烯十二烷基醚(商品名))形成的浓度0.1质量%的分散液,使用该分散液和短切碳纤维,并且使用图2所示的增强纤维毡的制造装置,制造出增强纤维毡。图2所示的制造装置具备作为分散槽的在容器下部具有开口阀的直径1000mm的圆筒形状的容器、和将分散槽与抄纸槽连接的直线状的输送部(倾斜角30°)。在分散槽的上表面的开口部附带搅拌机,能够从开口部投入短切碳纤维及分散液(分散介质)。抄纸槽在底部具备具有宽度500mm的抄纸面的网带输送机,可运送碳纤维基材(抄纸基材)的输送机与网带输送机连接。抄纸是将分散液中的碳纤维浓度设为0.05质量%来进行的。经抄纸的碳纤维基材于200℃的干燥炉中干燥30分钟,得到单位面积重量为100g/m2的增强纤维毡1。

[pp树脂]

制作由未改性聚丙烯树脂(primepolymer(株)制“primepolypro”(注册商标)j105g)80质量%和酸改性聚丙烯树脂(三井化学(株)制“admer”qb510)20质量%形成的单位面积重量为200g/m2的树脂片。

[涂料1]

准备日本paint(株)制“naxppprimer”作为涂料1。涂料1包含热塑性树脂,并且作为底涂层发挥功能。

[涂料2]

准备asahipen(株)制“creativecolorspray”作为涂料2。涂料2包含热塑性树脂,并且作为涂膜层发挥功能。

[涂料3]

将100质量份的作为主剂的三菱化学(株)制的jer828、11质量份的作为固化剂的东京化成工业(株)制三亚乙基四胺混合,制备涂料3。涂料3包含热固性树脂,并且作为防液层发挥功能。

[添加剂1]

准备3m公司制玻璃微球k20(堆积密度:0.13g/cm3,中值粒径:60μm)作为添加剂1。

[多孔质体(a)的前体(a)]

制作将作为增强纤维毡的增强纤维毡1、作为树脂片的pp树脂以[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置而成的层叠物。接着,经过以下的工序(1)~(4),得到多孔质体(a)的前体(a)。

工序(1):将层叠物配置于已预热至200℃的压制成型用模具模腔内,关闭模具。

工序(2):接着,施加3mpa的压力,保持180秒。

工序(3):在工序(2)之后,在保持压力的状态下将模腔温度冷却至50℃。

工序(4):打开模具,取出前体(a)。

(实施例1)

作为上述工序(i),在多孔质体(a)的前体(a)的表面上喷雾涂布3次涂料1,使其干燥30分钟,在前体(a)上形成由涂料1形成的薄膜层(b),得到预成型体。将所得的预成型体的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性示于表1中。

接着,通过使预成型体经过作为上述工序(ii)的、以下的工序(ii-1)~(ii-5)而得到成型品。将由实施例1得到的成型品的特性示于表1中。

工序(ii-1):将预成型体配置于预热至200℃的压制成型用模具型腔内,关闭模具。

工序(ii-2):保持120秒后,赋予3mpa的压力,进一步保持60秒。

工序(ii-3):打开模具型腔,在其末端插入金属间隔物,以使得到成型品时的厚度达到3.4mm的方式进行调整。

工序(ii-4):将模具型腔合模,在保持压力的状态下将型腔温度冷却至50℃。

工序(ii-5):打开模具,取出成型品。

(实施例2)

在前体(a)的表面喷雾涂布2次涂料2,使其干燥1小时,在前体(a)上形成由涂料2形成的薄膜层(b),得到预成型体。将所得的预成型体的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性示于表1中。

接着,将所得的预成型体与实施例1同样地经过工序(ii-1)~(ii-5),由此得到成型品。将由实施例2得到的成型品的特性示于表1中。

(实施例3)

在前体(a)的表面使用辊将涂料3涂布1次,使其在炉内温度设为50℃的干燥机内干燥1小时,在前体(a)上形成由涂料3形成的薄膜层(b),得到预成型体。将所得的预成型体的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性示于表1中。

接着,将所得的预成型体与实施例1同样地经过工序(ii-1)~(ii-5),由此得到成型品。将由实施例3得到的成型品的特性示于表1中。

(实施例4)

向涂料3中添加15重量份的添加剂1来制备涂料4。除了使用涂料4以外,与实施例3同样地操作,在前体(a)上形成由涂料4形成的薄膜层(b),得到成型品。将所得的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性、由实施例4得到的成型品的特性示于表1中。

(实施例5)

除了将前体(a)配置于图3所示的模具而得到成型品以外,与实施例1同样地得到成型品。将所得的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性、由实施例5得到的成型品的特性示于表1中。需要说明的是,在图3中,4是前体(a),5是由涂料1形成的薄膜层(b),3a是上模具,3b是下模具。

(实施例6)

准备实施例1中使用的在表面形成有薄膜层(b)的预成型体和图4所示的凹凸之差为0.6mm的模具(3a、3b)。接着,经过作为上述工序(ii)的以下的工序(ii-6)~(ii-10),由此得到成型品。将由实施例6得到的成型品的特性示于表1中。

工序(ii-6):将预成型体配置于设定为250℃的ir加热器中。

工序(ii-7):加热60秒后,在温度设定为120℃的模具内配置预成型体,赋予3mpa的压力,进一步保持5秒。

工序(ii-8):打开模具型腔,在其末端插入金属间隔物,以使成型品的凹部的厚度达到3.4mm的方式进行调整。

工序(ii-9):将模具型腔合模,在保持压力的状态下保持180秒。

工序(ii-10):打开模具,取出成型品。

(实施例7)

除了准备图4所示的凹凸之差为3.6mm的模具以外,与实施例6同样地得到成型品。将由实施例7得到的成型品的特性示于表1中。

(实施例8)

除了在多孔质体(a)的前体(a)的表面涂布氟系脱模剂后再涂布涂料1以外,与实施例1同样地得到成型品。将所得的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性、由实施例8得到的成型品的特性示于表1中。

(实施例9)

除了使用与实施例1同样的材料、并且在得到多孔质体(a)的前体(a)的工序(3)中以使前体的(a)的厚度达到1.24mm的方式进行调整以外,与实施例1同样地得到成型品。将由实施例9得到的成型品的特性示于表1中。

(比较例1)

在前体(a)的表面不形成薄膜层(b)而与实施例1同样地得到多孔质体(a)。对所得的多孔质体(a),与实施例1同样地形成由涂料1形成的薄膜层(b),得到成型品。将所得的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性、由比较例1得到的成型品的特性示于表2中。

(比较例2)

除了将多孔质体(a)的前体(a)重叠3片、并且将工序(ii)的保持时间设为600秒以外,与实施例1同样地进行工序(ii-1)~工序(ii-5),得到不包含空隙的成型体。对所得的成型体,与实施例1同样地形成由涂料1形成的薄膜层(b),从而得到成型品。将所得的薄膜层(b)的表面粗糙度ra1及附着性、由比较例2得到的成型品的特性示于表2中。

[表1]

[表2]

(表2)

〔研究〕

实施例1~5中,预先在多孔质体(a)的前体(a)上形成薄膜层(b)后再使其膨胀为多孔质体(a),因此能够易于得到平滑且涂料不会过度渗入的轻量性优异的成型品。在实施例1中,由于薄膜层(b)具有粘合性,因此之后的设计性涂料的密合性优异。在实施例2中,由于薄膜层(b)形成成为最终制品设计面的涂膜层,因此所得的成型品能够立即作为制品来使用,能省略通常的涂装工序。在实施例3中,由于使用由热固性树脂(b2)形成的涂料3作为薄膜层(b),因此能够得到膨胀后也维持了高表面平滑性的成型品。另外,在实施例4中,由于在涂料4中添加中空玻璃珠作为添加剂(b1),因此能够得到相较于使用通常添加剂(b1)的情况而言轻量性更优异的成型品。在实施例5~7中,可确认到还能适应于对成型品所要求的三维形状赋型。在实施例7中,得到了最大厚度比实施例6中所得的成型品厚(膨胀率差大)的成型品,可知利用厚度效果而使成型品呈现出作为结构部件的高刚性。另外,像这样,可得到凹凸差大(膨胀率差大)的形状的成型品,表明成型形状的自由度高。另一方面,由于超过优选的膨胀率差,因此在成型品的凸部分中部分性地发生了薄膜层(b)的厚度不均。在实施例8中,虽然抑制了薄膜层(b)的含浸,但缺乏多孔质体(a)的前体(a)与薄膜层(b)的附着性,因此会产生多孔质体(a)与薄膜层(b)分离的部分。对于实施例9而言,其是使用模拟树脂(a2)的含浸不充分的含有空隙的多孔质体(a)的前体(a)的例子,若前体(a)的空隙率为10%以下,则能够得到平滑且涂料不会过度渗入的轻量性优异的成型品。另一方面,在比较例1中,由于在多孔质体(a)上涂布有涂料1,因此涂料会渗入成型品(多孔质体)内部,难以形成平滑的涂装膜。另外,在想要形成与实施例1同样的薄膜层(b)1的情况下,必需重叠进行数层涂装,导致涂装工序及重量增加。在比较例2中,由于对不包含空隙的成型体进行涂装,因此虽然能够形成平滑的涂装膜,但是成型品的轻量性差。

产业上的可利用性

根据本发明,能够以简易的工序制造刚性及轻量性优异且具备设计性、防液性的成型品。

附图标记说明

1增强纤维

1a~1f单纤维

2二维取向角

3模具

3a上模具

3b下模具

4前体(a)

5薄膜层(b)

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