本發(fā)明涉及一種使用使強(qiáng)化纖維含浸熱塑性樹脂而成的基材來(lái)制作的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體、及纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體的制造方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，關(guān)于汽車、航空器、體育制品、電子設(shè)備等產(chǎn)業(yè)用制品，對(duì)輕量性的市場(chǎng)要求逐年提高。為了回應(yīng)此種要求，具有優(yōu)異的輕量性以及優(yōu)異的力學(xué)特性的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體被廣泛用于各種產(chǎn)業(yè)用途。另一方面，若僅為多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體，則無(wú)法充分滿足市場(chǎng)所要求的彎曲剛性及壓縮強(qiáng)度等特性，因此，正在積極研究在多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體上層疊表皮層以進(jìn)行加強(qiáng)/加勁的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中公開了一種將多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體作為芯材、在表面配置外皮層而成的夾層結(jié)構(gòu)體。

2、在專利文獻(xiàn)1中，記載了由包含強(qiáng)化纖維的墊材(mat)及包含熱塑性樹脂的片狀中間基材形成芯材及外皮層。另外，記載了通過(guò)芯材中使用的片狀中間基材具有加熱膨脹性，通過(guò)成形而形成多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)。在專利文獻(xiàn)1中強(qiáng)調(diào)了如下效果：由于芯材及外皮層中使用的熱塑性樹脂的可使用溫度區(qū)域重疊，因此使芯材及外皮材的熱塑性樹脂同時(shí)流動(dòng)，在界面形成錨定結(jié)構(gòu)，從而提高芯材與外皮材的接合強(qiáng)度。

3、在專利文獻(xiàn)2中，記載了芯材是將隨機(jī)分散的非連續(xù)纖維利用熱塑性樹脂粘接而成的復(fù)合體、外皮層是在連續(xù)強(qiáng)化纖維中含浸有熱塑性樹脂的復(fù)合體的情況。另外，記載了芯材通過(guò)加熱而膨脹并形成多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況。在專利文獻(xiàn)2中強(qiáng)調(diào)了如下情況：形成芯材與外皮層的熱塑性樹脂相互相容，通過(guò)使芯材與外皮層的熱塑性樹脂同時(shí)熔融并相容，芯材與外皮層不發(fā)生剝離而接合。

4、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

5、專利文獻(xiàn)

6、專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開第2014/162873號(hào)

7、專利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開第2018/199091號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的問(wèn)題

2、另一方面，在專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2所公開的夾層結(jié)構(gòu)體中，因芯材的膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力而外皮層發(fā)生流動(dòng)，因此具有在外皮層的表面容易產(chǎn)生損傷或擦痕的課題。

3、因此，本發(fā)明是鑒于所述課題而成，其目的是在輕量且力學(xué)特性優(yōu)異的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中保持其表面品質(zhì)良好。

4、解決問(wèn)題的技術(shù)手段

5、用于解決所述課題的本發(fā)明可由以下形態(tài)構(gòu)成。

6、一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，tc(℃)與ts(℃)的差ts-tc或tc-ts為20℃以上。

7、即，

8、[形態(tài)1]

9、一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，tc(℃)與ts(℃)的差ts-tc為20℃以上。

10、[形態(tài)2]

11、一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，tc(℃)與ts(℃)的差tc-ts為20℃以上。

12、發(fā)明的效果

13、通過(guò)本發(fā)明，可獲得輕量且力學(xué)特性優(yōu)異、并且表面品質(zhì)良好的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體。

技術(shù)特征：

1.一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，tc(℃)與ts(℃)的差ts-tc或tc-ts為20℃以上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，依據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)b?0601(2001)測(cè)定的所述表皮層(ii)的平均表面粗糙度ra為10μm以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述熱塑性樹脂(b1)及熱塑性樹脂(b2)的玻璃化溫度為120℃以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述熔點(diǎn)tc(℃)與熔點(diǎn)ts(℃)中的任一者為270℃以上且330℃以下的范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述熱塑性樹脂(b1)及熱塑性樹脂(b2)均為聚芳基醚酮或聚芳基醚酮共聚物。

6.根據(jù)權(quán)利要求的1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，構(gòu)成表皮層(ii)的熱塑性樹脂(b2)與構(gòu)成空隙體(i)的熱塑性樹脂(b1)具有邊界面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述空隙體(i)的厚度hc與所述表皮層(ii)的厚度hs的比hc/hs為5以上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述空隙體(i)的空隙率為10體積％以上且90體積％以下。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述強(qiáng)化纖維(a1)是纖維長(zhǎng)度為1mm以上且15mm以下的不連續(xù)纖維。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述強(qiáng)化纖維(a1)呈大致單絲狀且隨機(jī)地分散。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述強(qiáng)化纖維(a1)與強(qiáng)化纖維(a2)均為碳纖維。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述強(qiáng)化纖維(a2)為單向連續(xù)纖維。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，具有在空隙體(i)的兩表面配置表皮層(ii)而成的夾層結(jié)構(gòu)。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，其中，所述表皮層(ii)具有至少一個(gè)彎曲部。

15.一種航空航天構(gòu)件，包括如權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，且選自由航空器、人造衛(wèi)星、都市空中運(yùn)輸(uam)、及無(wú)人機(jī)所組成的群組中。

16.一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，tc(℃)與ts(℃)的差ts-tc為20(℃)以上，

17.一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，tc(℃)與ts(℃)的差tc-ts為20(℃)以上，

18.一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體由空隙體(i)與表皮層(ii)一體化而成，所述空隙體(i)包含強(qiáng)化纖維(a1)與熱塑性樹脂(b1)，所述表皮層(ii)包含強(qiáng)化纖維(a2)與熱塑性樹脂(b2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(b1)的熔點(diǎn)tc(℃)與熱塑性樹脂(b2)的熔點(diǎn)ts(℃)均為230℃以上，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明在輕量且力學(xué)特性優(yōu)異的纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中保持其表面品質(zhì)良好。一種纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體，由空隙體(I)與表皮層(II)一體化而成，所述空隙體(I)包含強(qiáng)化纖維(A1)與熱塑性樹脂(B1)，所述表皮層(II)包含強(qiáng)化纖維(A2)與熱塑性樹脂(B2)，所述纖維強(qiáng)化樹脂結(jié)構(gòu)體中，熱塑性樹脂(B1)的熔點(diǎn)Tc(℃)與熱塑性樹脂(B2)的熔點(diǎn)Ts(℃)均為230℃以上，Tc(℃)與Ts(℃)為Tc?Ts≧20(℃)或Ts?Tc≧20(℃)中的任一者。

技術(shù)研發(fā)人員：鈴木祐哉,中山義文,本間雅登
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東麗株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21