夹层结构体、使用该夹层结构体的一体化成型品及它们的制造方法_2

文档序号:9731232阅读:来源:国知局
层扫描)(X射线CT)进行测定。
[0037] 在本发明中,对于芯材所使用的不连续的增强纤维,其表面的30%以上被热塑性 树脂被覆是重要的。即,以相对于不连续的增强纤维的全部表面积而言被覆率为30%以上 的方式被热塑性树脂被覆。所述被覆率最好优选50 %以上,更优选80 %以上。通过设定为上 述被覆率,由于形成经纤维增强了的热塑性树脂作为夹层结构体的芯材,所以能够提高刚 性,另外,在形成后述那样的芯材时,可得到通过加热使其膨胀时的膨胀倍率的自由度。所 述被覆率通过利用扫描式电子显微镜(SEM)观察增强纤维的截面,区分增强纤维和树脂来 进行测定。进而,若作为优选的方案,则不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的状态最好为 增强纤维的表面因热塑性树脂的被覆而未露出,换言之,增强纤维被热塑性树脂被覆为电 线状。由此,作为芯材,可形成均匀的结构,尺寸的偏差变小。
[0038] 另外,在本发明中,对于芯材而言,不连续的增强纤维的单纤维彼此经由热塑性树 脂进行交叉是重要的。由此,不连续的增强纤维的单纤维彼此通过热塑性树脂进行接合,从 而芯材的剪切弹性模量提高,由此作为夹层结构体的刚性变高。相对于不连续的增强纤维 的单纤维彼此进行交叉的全部交叉部分的个数而言,不连续的增强纤维的单纤维彼此经由 热塑性树脂进行交叉的交叉部分的个数的比例为50%以上,优选为70%以上,更优选为 90%以上,这会更有效地有助于芯材的剪切弹性模量,夹层结构体的刚性变得更高。
[0039] 在本发明中,芯材所使用的热塑性树脂可以为结晶性,也可以为非晶性。
[0040] 作为结晶性的热塑性树脂,例如,可举出聚酯、聚烯烃、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、 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)、氟系 树脂、液晶聚合物(LCP)等。作为聚酯,可例举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。另 外,作为聚烯烃,可例举聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等。另外,作为聚芳硫醚,可例举聚 苯硫醚(PPS)。另外,作为氟系树脂,可例举聚四氟乙烯。
[0041] 作为非晶性的热塑性树脂,除聚苯乙烯之外,还可例举聚碳酸酯(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。作为芯材所使用的热塑性树脂,除此之外, 还可以为酚醛树脂、以及聚苯乙烯系、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、氟树脂系、或丙烯腈系等热塑性弹性体,另外,还可以为共聚物、改性体。其 中,作为芯材所使用的热塑性树脂、优选使用聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、改 性聚苯醚、聚芳硫醚。从得到的成型品的轻质性的观点考虑,优选使用聚烯烃,从强度的观 点考虑,优选使用聚酰胺,从吸湿性的观点考虑,优选使用聚酯,从表面外观的观点考虑,优 选使用如聚碳酸酯、聚苯乙烯、改性聚苯醚之类的非晶性树脂,从耐热性的观点考虑,优选 使用聚芳硫醚,从连续使用温度的观点考虑,优选使用聚醚醚酮。
[0042]如上所述,从得到的成型品的轻质性的观点考虑,优选使用聚烯烃,聚烯烃大致分 为未改性聚烯烃和改性聚烯烃。特别地,在本发明中,作为芯材所使用的热塑性树脂,优选 将未改性聚烯烃和改性聚烯烃混合使用。
[0043]此处,所谓未改性聚烯烃,是指未利用官能团进行改性的聚烯烃,即实质上不包含 下述那样的官能团的聚烯烃,所谓改性聚烯烃,是指利用官能团进行改性的聚烯烃,即包含 下述那样的官能团的聚烯烃。
[0044] 作为改性聚烯烃中的通过改性形成的官能团,可以优选例举羧基、酸酐、羟基、环 氧基、氨基。需要说明的是,官能团量能够以酸值、OH值、环氧值、胺值等为指标进行确认。改 性聚烯烃中,从操作性、改性的容易性方面考虑,尤其优选酸改性聚烯烃。
[0045] 从提高粘接力的观点考虑,改性聚烯烃中的通过改性形成的官能团量越多越优 选。作为聚烯烃的改性方法,没有特别限制,可例举含有官能团的化合物的接枝反应、对末 端的加成反应、以及含有官能团的嵌段的共聚等。其中,从提高官能团量的观点考虑,更优 选基于含有具有双键的官能团的化合物与不饱和聚烯烃的接枝反应的改性技术。
[0046] 作为聚烯烃,将未改性聚烯烃和改性聚烯烃混合使用时,从操作性的观点考虑,改 性聚烯烃的配合量相对于聚烯烃的总质量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上且 50质量%以下。此时,在使用酸改性聚烯烃作为改性聚烯烃时,酸改性聚烯烃的酸值优选为 10以上,更优选为20以上,进一步优选为30以上。如果酸改性聚烯烃的酸值过大,则存在树 脂的粘度变高、操作性变差的情况,因此优选为60以下。
[0047] 在不损害本发明的目的的范围内,可以向上述组中所例举的热塑性树脂中添加弹 性体或橡胶成分等耐冲击性提高剂、其他填充材料、添加剂。作为这些物质的例子,可举出 无机填充材料、阻燃剂、导电性赋予剂、晶核剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、振动阻尼剂、抗菌 剂、防虫剂、除臭剂、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。
[0048]特别是在本发明中,优选向芯材所使用的热塑性树脂中添加抗氧化剂。
[0049]作为抗氧化剂,可举出酚系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、受阻胺系抗 氧化剂、受阻酚系抗氧化剂。这些抗氧化剂中,磷系抗氧化剂和受阻酚系抗氧化剂由于在配 合有无机填充剂、颜料等的树脂中发挥优异的抗氧化效果,故而优选使用。
[0050] 通过在芯材所使用的热塑性树脂中添加抗氧化剂,从而在成型热塑性树脂时,可 抑制热塑性树脂的热分解,因此,成型性良好。
[0051] 对于抗氧化剂相对于芯材所使用的热塑性树脂的添加量,从同时实现热塑性树脂 的热分解的抑制和成型性的观点考虑,相对于热塑性树脂的总质量而言,优选为0.1质量% 以上且5质量%以下,更优选为0.1质量%以上且3质量%以下的范围,进一步优选为0.1质 量%以上且1质量%以下的范围。
[0052] 在本发明中,芯材所使用的热塑性树脂的体积含有率相对于芯材的表观体积而言 优选为10%以上且80%以下,从同时实现轻质性和力学特性的观点考虑,更优选为10%以 上且40%以下。若热塑性树脂的体积含有率小于10%,则易于发生刚性不足,若大于80%, 则存在芯材的体积比重变得过大的情况。
[0053] 在本发明中,芯材中的空隙的体积含有率相对于芯材的表观体积而言优选为10% 以上且85%以下,更优选为20%以上且85%以下,从同时实现轻质性和力学特性的观点考 虑,进一步优选为50%以上且80%以下。
[0054] 在本发明中,在芯材中,构成芯材的不连续的增强纤维和热塑性树脂通常形成簇。 在观察芯材的截面时,所述簇的最大长度的平均值为100μπι以上,优选为200μπι以上,更优选 为300μπι以上,由此不连续的增强纤维和热塑性树脂牢固地键合,所以能够进一步提高芯材 的剪切弹性模量,从夹层结构体及芯材的刚性的观点考虑是优选的。需要说明的是,在簇的 最大长度的平均值过大时,芯材中的空隙的体积含有率变小,认为会影响作为芯材的轻质 性,因此,簇的最大长度的平均值优选为800μπι以下。需要说明的是,所谓簇,是指在夹层结 构体或芯材的厚度方向截面中,使用激光显微镜以200倍的倍率观察芯材部分时所确认到 的不连续的增强纤维和热塑性树脂的集合体,具体而言,是指由不连续的增强纤维和热塑 性树脂形成的块状体。在截面的观察视野中,簇通常以彼此不接触的方式进行集合。另外, 所谓簇的最大长度,是表示在夹层结构体或芯材的厚度方向截面中,在用激光显微镜观察 芯材部分而得的图像中,在簇内划出直线时的最大长度。就簇而言,例示为图1所示的形态, 此时的簇的最大长度是指直线2、3、4中最长的直线2。并且,改变观察部位,准备3张芯材部 分的观察图像,从各观察图像中任意选择10个簇,在这些簇内分别划出直线,分别求出最大 长度。将测得的10个簇的最大长度进行平均,由此求出簇的最大长度的平均值。
[0055] 在本发明中,通常,不连续的增强纤维的表面的30%以上被热塑性树脂被覆,不连 续的增强纤维的单纤维彼此经由热塑性树脂进行交叉并形成簇。簇中的不连续的增强纤维 的全部表面积中的30 %以上被热塑性树脂被覆,由此形成经纤维增强了的热塑性树脂,因 此,作为芯材的刚性提高,使用该芯材的夹层结构体的刚性显著提高。
[0056]在本发明中,从夹层结构体的刚性的观点考虑,芯材的弯曲弹性模量优选为 2.5GPa以上且20GPa以下,更优选为3.(^&以上且156?&以下。芯材的弯曲弹性模量若小于 2.5GPa,则存在夹层结构体的刚性不足的情况,若大于20GPa,则存在夹层结构体的轻质性 不足的情况。芯材的弯曲弹性模量如下求出,即,在支点间距离为试验片厚度的16倍的条件 下进行3点弯曲试验,按照ASTM D790来求出。另外,就弯曲弹性模量而言,使用以5个样品的 平均值进行评价而得的结果。
[0057] 在本发明中,从轻质性的观点考虑,芯材的体积比重优选为0.01以上且0.6以下, 更优选为0.1以上且0.6以下。芯材的体积比重若小于0.01,则存在芯材的空隙变多、夹层结 构体的刚性不足的情况,若大于0.6,则存在无法达成夹层结构体的轻质性的情况。芯材的 体积比重如下求出,即,从夹层结构体中仅切出芯材,并将其切成横100mm、纵100_(厚度为 芯材整体的厚度)的样品,由其质量W(g)和表观体积V(cm 3)通过下式求出。
[0058] 体积比重=W/V
[0059] 在本发明中,对于皮材所使用的连续的增强纤维,例如,可使用与上述芯材所使用 的不连续的增强纤维相同种类的增强纤维。特别地,皮材中的连续的增强纤维尤其优选为 连续的碳纤维。
[0060] 另外,从夹层结构体的刚性的观点考虑,可使用连续的增强纤维的拉伸弹性模量 优选为360GPa以上且1000 GPa以下,更优选在500GPa以上且800GPa以下的范围内的连续的 增强纤维。增强纤维的拉伸弹性模量小于360GPa时,存在夹层结构体的刚性差的情况,大于 1000 GPa时,需要提高增强纤维的结晶性,而制造这样的增强纤维是困难的。如果增强纤维 的拉伸弹性模量在所述范围内,则从进一步提高夹层结构体的刚性、提高增强纤维的制造 性的观点考虑是优选的。需要说明的是,增强纤维的拉伸弹性模量可通过JIS R7601-1986 中记载的线束拉伸试验进行测定。
[0061] 在本发明中,皮材所使用的基体树脂可优选使用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、 环氧树脂、酚醛(resol型)树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂、苯 并噁嗪树脂等热固性树脂等。还可以适当使用将上述树脂中的2种以上混合而成的树脂等。 这些树脂中,从成型体的力学特性、耐热性的观点考虑,特别优选环氧树脂。为了显示出其 优异的力学特性,优选含有环氧树脂作为所使用的树脂的主要成分,具体而言,相对于树脂 组合物的总质量,优选包含60质量%以上的环氧树脂。
[0062] 作为环氧树脂,优选使用以胺类、酚类、具有碳-碳双键的化合物为前体的环氧树 脂。
[0063] 作为环氧树脂的固化剂,只要是具有能够与环氧基进行反应的活性基团的化合物 就可以使用。作为固化剂,可适当使用具有氨基、酸酐基或叠氮基(azide)的化合物。作为固 化剂,更具体而言,例如可举出双氰胺(dicyandiamide)、二氨基二苯基甲烧(包括各种异构 体)、二氨基二苯基砜(包括各种异构体)、氨基苯甲酸酯类、各种酸酐、苯酚Novolacs树脂 (phenol novolac resin)、甲酸 Novolacs 树脂(cresol novolac resin)、多酸
当前第2页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1