复合板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有耐擦伤性、耐冲击性的氧化锆质烧结体和纤维强化塑料的复 合板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，以智能型手机等为所代表的便携式电子设备对耐擦伤性、耐冲击性优异 的元件的需求逐步提高。特别是由于便携式电子设备的外包装元件为厚度2_以下的薄板 形状、而且必须耐受摔落等撞击，因此，需要一种耐冲击性特别高的材质。
[0003] 用作外包装用元件的材质有金属、树脂、玻璃等，为了赋予耐擦伤性、高设计性，广 泛使用玻璃材料。现在使用的玻璃材料为通过离子交换而得到强化的强化玻璃。在该强化 玻璃中，通过离子交换而在玻璃表面生成数十左右的强化层，从而防止在表面产生压 缩应力而导致损伤加剧。然而，由于强化玻璃的强化结构源自强化层，因此，存在如下所示 的课题，要求进一步改善。
[0004] (1)若产生超过强化层的损伤，则有可能立即破裂。
[0005] (2)玻璃自身的维氏硬度为600左右，易因与金属、混凝土等接触而产生损伤，由 于损伤随着使用而加剧，有时强度会明显降低。
[0006] (3)就强化玻璃而言，无法在强化处理后进行加工。
[0007] (4)即便进行化学强化处理，有时也会因端面的加工伤的存在而导致端面强度降 低。
[0008] (5)因强化玻璃的破裂而会产生细小的锋利碎片。
[0009] 另一方面，陶瓷由于耐热性、耐磨损性、耐腐蚀性优异，被广泛用于产业元件用途。 特别是氧化锆陶瓷为高强度、高韧性且高硬度，具有耐擦伤性，进而容易提高着色的设计 性，因此，被用于钟表元件等。
[0010] 另外，也研宄了在便携式电子设备等的外包装元件中使用陶瓷，特别是在便携式 电子设备的外包装元件的情况下，为了提高耐冲击性而增厚元件时，元件变重而不实用。另 外，为了使元件轻质化而减薄时，元件对于摔落、撞击等冲击的耐性不足，从而容易出现裂 纹而无法使用。
[0011] 关于提高陶瓷元件的耐冲击性，提出了将陶瓷板与纤维强化塑料接合以防止炮弹 或弹丸等飞行体的贯穿这样的与所谓夹层玻璃类似的方法（例如参照专利文献1、专利文 献2等）。专利文献1中公开了将厚度8_的氧化铝、碳化硅与纤维强化塑料接合而成的元 件。
[0012] 对于便携式电子设备等的外包装元件而言，需要对于产品自重程度（100g左右） 的冲击物的自由落下的抗裂性。在现有的方法中，不得不使用厚的陶瓷，因此，元件重量增 加而无法用作便携式外包装元件。为了轻质化，需要为薄板且提高抗裂性，但对于厚度2mm 以下的氧化锆板而言，迄今为止并不存在提高对于落下、撞击等冲击的抗裂性的耐冲击元 件及其制造方法。
[0013] 在专利文献3中记载了将蓝宝石和无机玻璃接合而成的钟表用盖玻璃，但该方法 的目的在于，通过在钟表的盖玻璃的表面配置高硬度的蓝宝石而提高耐擦伤性，该方法无 法获得便携式电子设备用途所要求的高耐冲击性。
[0014] 因此，对于厚度为数_左右的氧化锆质烧结体板而言，迄今为止并不存在具有充 分的白色色调且提高对于落下、撞击等冲击的抗裂性的耐冲击元件及其制造方法。
[0015] 现有技术文献 [0016] 专利文献
[0017] 专利文献1 :日本特开2008-162164号公报
[0018] 专利文献2 :日本特开2009-264692号公报
[0019] 专利文献3 :日本特开平6-242260号公报
【发明内容】
[0020] 发明所要解决的课题
[0021] 在使用氧化锆陶瓷作为便携式电子设备的元件的情况下，为了提高其耐冲击性， 需要增厚元件，仍有改良的余地。本发明涉及一种提高耐冲击性、特别是对抗冲击的抗裂性 的氧化锆质烧结体和纤维强化塑料的复合板及其制造方法。进而，在氧化锆质烧结体和纤 维强化塑料形成的复合板中，为了提高耐冲击性、特别是对抗冲击的抗裂性，本发明涉及一 种白色色调特别优异的复合板及其制造方法。
[0022] 用于解决课题的技术方案
[0023] 鉴于上述课题，本发明人等对氧化锆薄板在钢球落下时的破裂现象进行了详细研 宄。其结果发现，因钢球的落下冲击而使陶瓷板发生挠曲，且产生弯矩，自冲击面的背面侧 的冲击点附近产生拉伸破裂。另外，材料的弹性模量越小，越会因冲击而大幅变形，从而需 要花费长时间来吸收冲击，由此施加至冲击面背面的最大拉伸应力的绝对值减少。
[0024] 本发明人等基于上述见解进行了潜心研宄，由此发现：在氧化锆薄板（弹性模量 200GPa)的背面配置纤维强化塑料并将两者密合固定，由此对氧化锆薄板赋予耐冲击变形 能力，从而实现最大拉伸应力的降低，并且将产生拉伸应力的背面设为纤维强化塑料，且将 主要产生压缩应力的冲击面设为氧化锆薄板的结构，提高氧化锆薄板的耐冲击性，从而完 成了本发明。
[0025] 进而，在该复合板中，若氧化锆薄板变薄，则由于其透光性而看见内部，设计性降 低。因此，通过使用白色粘接剂进行氧化锆薄板和纤维强化塑料的密合固定，完成了设计性 优异的白色的复合板。
[0026] 即，本发明涉及下述复合板及它们的制造方法，所述复合板为：由氧化锆质烧结体 和纤维强化塑料层叠并彼此密合固定而成的厚度2_以下的复合板，其中，氧化锆质烧结 体和纤维强化塑料的厚度比（氧化锆质烧结体厚度/纤维强化塑料厚度）为0. 01~1，且 复合板的表观密度为4. 3g/cm3以下；由氧化锆质烧结体和纤维强化塑料层叠并彼此密合固 定而成的厚度2mm以下的复合板，其中，氧化错质烧结体的表面凹凸之差的最大值为每I cm2为50 μπι以下；及由氧化锆质烧结体和纤维强化塑料层叠并彼此通过白色粘接剂密合固定 而成的2mm以下的复合板，其中，表面的色调（L*、a*、b*)呈L* = 86~94、a* = -1~+1、 b* = -1~+1范围的白色。
[0027] 以下，对本发明进行详细说明。
[0028] 本发明的复合板为氧化锆质烧结体和纤维强化塑料层叠并相互密合固定而成的 厚度2mm以下的复合板。为了轻质，厚度优选为0· 1~I. 5mm，进一步优选为0· 15~I. 0mm， 特别优选为〇. 15~0. 60mm。
[0029] 本发明的复合板中，氧化锆质烧结体的表面凹凸之差的最大值为每Icm2的凹凸之 差的最大值为50 μm以下，优选为30 μm以下，进一步优选为20 μm以下。通过如上减少表 面凹凸，氧化锆质烧结体变得平滑，反射的像不会产生变形而镜面反射至氧化锆质烧结体， 从而可保持与主体（仅氧化锆烧结体）相同程度的设计性。
[0030] 本发明的复合板为氧化锆质烧结体、纤维强化塑料层叠并彼此通过白色粘接剂密 合固定而成的2mm以下的复合板，其中，表面的色调（L*、a*、b*)呈L* = 86~94、a* = -1~ +l、b* = -1~+1的范围的白色。
[0031] 通过使本发明复合板的表面色调（L*、a*、b*)呈L* = 86~94、a* = -1~+l、b* =-1~+1范围的白色，可形成既为耐冲击性优异的薄板形状的复合板，作为外包装元件又 具有优异的白色色调，并可防止因看见内部而损伤装饰价值的陶瓷复合板。
[0032] 若L*值减小，则色调变暗而损伤装饰的价值。a*值、b*值的绝对值越大，越会成 为带有红色、蓝色、黄色或绿色色调的白色，损伤装饰的价值。
[0033] 在本发明的复合板中，氧化锆质烧结体和纤维强化塑料通过白色粘接剂而密合固 定。为了抑制因氧化锆质烧结体的光透过所致的白色下降，作为白色粘接剂，可以举出：环 氧类热固化型粘接剂、在室温下固化的丙烯酸类粘接剂、氰基丙烯酸酯粘接剂、紫外线固化 树脂等，特别优选环氧类热固化型粘接剂。作为白色粘接剂，特别优选为了提高粘接层的刚 性及赋予白色色调而含有白色填料的白色粘接剂。作为白色填料，可例示氧化铝、二氧化硅 等。
[0034] 本发明的复合板中，氧化锆质烧结体的厚度和纤维强化塑料的厚度的比率（氧化 锆质烧结体厚度/纤维强化塑料厚度）为〇. 01~1。通过将氧化锆质烧结体的厚度和纤维 强化塑料的厚度的比率设为0. 01~1，可形成轻质且耐擦伤性优异的耐冲击性复合板。低 于0. 01时，无法获得充分的耐磨性，若超过1，则复合体的表观密度增加。从抑制氧化锆质 烧结体厚度增力P、复合板的表观密度增加以抑制耐冲击强度降低的方面考虑以及抑制因氧 化锆质烧结体的厚度变薄所致的耐擦伤性降低的方面考虑，上述比率优选为0. 1~0. 75， 进一步优选为〇. 1~0.5。
[0035] 本发明的复合板的表观密度（P (复合板））由氧化锆质烧结体的真密度（P (氧 化锆））和纤维强化塑料的真密度（P (纤维强化玻璃））根据式（1)提供。
[0036] P (复合板）=P (氧化锆）X氧化锆体积分数+ P (纤维强化塑料）X纤维强化 塑料体积分数
[0037] = P (氧化锆）X氧化锆厚度分数+ P (纤维强化塑料）X纤维强化塑料厚度分 数⑴
[0038] 纤维强化塑料的密度根据塑料的种类及纤维的添加量而不同，但作为一般的密 度，可例示〇. 9~2. 45g/cm3的密度。
[0039] 若本发明的复合板的表观密度为4. 3g/cm3以下、优选0. 9~4. 3g/cm3、进一步优 选2. 0~4. Og/cm3、特别优选2. 2~3. 2g/cm3,则可获得足以用作外包装元件的轻质感。另 外，由于未使用玻璃，因此，安全性也优异。
[0040] 在本发明的复合板中，氧化锆质烧结体和纤维强化塑料密合固定。作为两者的密 合固定的方法，可例示利用粘接剂进行的固定方法或使塑料通过热、溶剂而熔解并与氧化 锆质烧结体密接并固定的方法等。在使用粘接剂