接合體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的復合成形制品是一種接合體，其具有出色的抗沖擊性，并包括含有碳纖維和熱塑性樹脂的成形制品（B1和B2），其中所述成形制品（B1和B2）布置在含有連續(xù)纖維例如聚酯纖維和熱塑性樹脂的復合基板（A）的兩側上，使得所述復合基板（A）插入在所述成形制品（B1與B2）之間，并且通過所述復合基板（A）的通孔（D1）在接合部（C）處熱焊接所述成形制品（B1和B2）。
【專利說明】接合體
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種接合體，其包括含有有機纖維的復合基板和含有碳纖維的兩個成形制品。具體來說，本發(fā)明涉及適合應用于需要抗沖擊性的車輛的接合體，在所述接合體中含有復絲的復合基板插入含有碳纖維的兩個成形制品之間。
【背景技術】
[0002]塑料可以通過各種成型方法進行加工，并且在我們的生活中是必不可少的材料。具體來說，在塑料中，熱塑性樹脂柔性出色并被廣泛使用。另一方面，熱塑性樹脂的強度或剛性在某些情況下不一定足夠。例如，在需要高強度和高剛性的應用中，通過在熱塑性樹脂中摻入無機纖維例如玻璃纖維或碳纖維的短纖維，來增強熱塑性樹脂。專利文獻I公開了一種由超高分子量聚乙烯樹脂和甲基丙烯酸系乙烯酯樹脂構成的有機纖維增強復合材料，用于提高沖擊吸收能力和剛性。
[0003]專利文獻2公開了一種汽車引擎蓋，其包括由FRP制成的外部部分和接合到所述外部部分的后側的內部部分。其描述了通過這樣的FRP汽車引擎蓋改進了與行人保護相關的表現(xiàn)。
[0004]專利文獻3公開了一種夾層結構的復合體，其中將由連續(xù)纖維和基質樹脂構成的纖維增強材料提供在芯材的兩側上。芯材在厚度方向上形成有通孔，并且纖維增強材料在通孔處通過基質樹脂彼此接合。其描述了具有這樣的夾層結構的復合體適合用作電氣或電子裝置例如便攜式信息終端的外殼，因為它薄、輕并且剛性高。然而，對于是否提供車輛應用所需的抗沖擊性，充滿疑問。
[0005](專利文獻I) JP-A-6-126847
[0006](專利文獻2)冊2006/025316
[0007](專利文獻3) JP-A-2009-220478

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的主要目的是提供一種由有機纖維增強復合材料(OFRP)和碳纖維復合材料(CFRP)構成的新型接合體。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是提供一種抗沖擊性出色的接合體。
[0010]本發(fā)明的另一個目的是提供一種防止接合部剝離并可用作車輛構件，特別是用作汽車的結構構件的接合體。
[0011]本發(fā)明的其他目的和特點可以從下面的描述變得明顯。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以通過下述接合體來實現(xiàn)，所述接合體包括由成形制品(BI)、復合基板(A)和成形制品(B2)依此順序層壓而構成的接合部(C)，其中所述復合基板(A)包含有機材料的復絲和熱塑性樹脂，并且所述成形制品(BI)和(B2)各自包含碳纖維和樹脂，并且
[0013](i)所述復合基板(A)包括所述復絲之間的空間浸潰有所述熱塑性樹脂的浸潰部，以及復絲內部未浸潰有所述熱塑性樹脂的非浸潰部，
[0014](ii)所述復合基板(A)具有貫通部(D)，其在厚度方向上貫穿所述復合基板(A)，并且
[0015](iii)所述成形制品(BI)和(B2)與所述復合基板(A)的貫通部(D)相接觸并通過
其固定。
[0016]本發(fā)明的發(fā)明人注意有機纖維增強復合材料(OFRP)作為用于提高抗沖擊性的材料。例如，眾所周知，通過下述步驟制造的夾層結構表現(xiàn)出一定程度的抗沖擊性:使用有機纖維增強復合材料作為上面示例的專利文獻I中的芯材；在所述芯材的頂部和底部側面上用碳纖維復合材料(CFRP)夾心所述芯材；以及在接觸表面上使用常規(guī)膠粘劑。本發(fā)明人研究了使用有機纖維增強復合材料作為車輛用結構構件的更高的抗沖擊性。然后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，提供在芯材的兩側上的碳纖維復合材料與有機纖維增強復合材料的內部結構的接合方法是重要的，由此完成本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是一種接合體的實例(分解圖)，在該結合體中，成形制品(BI)和成形制品(B2)布置在具有貫通部(D)的復合基板(A)的兩側上。
[0018]圖2是接合部(C)的放大示意圖(截面圖)的實例。
[0019]圖3是接合部(C)的通孔(Dl)和突起(E)的部分的放大示意圖(截面圖)的實例。
[0020]圖4是接合部(C)中成形制品(BI)和成形制品(B2)的示意圖(分解圖)的實例。
[0021]圖5是在使用具有導能部的成形制品(BI)和成形制品(B2)來獲得接合體的情形中的示意圖的實例。
[0022]圖6是示出其中不具有通孔的成形制品(A’ )與不具有突起的成形制品(B’)彼此接合的接合體的示意圖(分解圖)。
[0023]圖7是示出其中不具有通孔的成形制品(A’ )與不具有插入部的成形制品(B’ )彼此接合的接合部的示意圖。
[0024]圖8是接合體的實例(分解圖)，在該接合體中，將成形制品(BI)和成形制品(B2)布置在具有狹縫的復合基板(A)的兩側上。
[0025]附圖標記列表
[0026]A:復合基板
[0027]B1:成形制品
[0028]B2:成形制品
[0029]D:貫通部(通孔)
[0030]E:插入部(突起)
[0031]F:狹縫
[0032]X:寬度方向
[0033]Y:厚度方向，高度方向
[0034]Z:深度方向
[0035]1:沖擊載荷
[0036]6:導能部[0037]7，10:不具有通孔的復合基板(A’ )
[0038]8，11:不具有插入部(突起)的成形制品(B’)
【具體實施方式】
[0039]下面，將描述示例性實施方式。
[0040][復合基板(A)]
[0041]本發(fā)明中的復合基板(A)包括:多個(兩個以上)包含有機材料的復絲；以及熱塑性樹脂。
[0042]復絲大致以多纖維束的狀態(tài)存在于復合基板(A)中。復絲可以是連續(xù)纖維或短切纖維，但是具有連續(xù)長度的連續(xù)纖維是優(yōu)選的。作為復絲的形式，捻合纖維線或由捻合纖維線構成的機織物或編織物是優(yōu)選的。由于纖維束因捻合而緊密，因此樹脂在纖維束內部中的浸潰受到抑制。捻數(shù)優(yōu)選地為每I米30至700次。優(yōu)選地，復絲之間的空間(有時被稱為“纖維束之間的空間”)大致被熱塑性樹脂浸潰。此外，優(yōu)選地，復絲的內部(有時也稱為“纖維束的內部”)大致不被熱塑性樹脂浸潰。對于復絲來說，可以將不連續(xù)長度的纖維與連續(xù)纖維組合使用。
[0043]本發(fā)明中的復合基板(A)的特征在于包括其中上述復絲浸潰有熱塑性樹脂的浸潰部以及浸潰程度低的非浸潰部。包括復絲的復合基板(A)大致由浸潰部和非浸潰部構成。這里，在浸潰部中，纖維束之間的大多數(shù)或大致100%的空間包含熱塑性樹脂。在非浸潰部中，熱塑性樹脂不滲入纖維束的內部，并且至多不超過50%的纖維束可能包含熱塑性樹脂，并且優(yōu)選地，大致可以沒有熱塑性纖維束包含熱塑性樹脂。
[0044]當在如上所述的復合基板(A)中存在其中纖維束內部大致未浸潰有熱塑性樹脂的非浸潰部時，復合基板(A)和最終獲得的接合體具有出色的抗沖擊性。盡管其詳細原因尚不清楚，但據(jù)認為如下。復合基板(A)中熱塑性樹脂浸潰率低的部分(非浸潰部)不處于復絲被熱塑性樹脂完全束縛的狀態(tài)下，而是具有一定自由度。據(jù)推測，具有這種自由度的復絲有助于抗沖擊性。當熱塑性樹脂被用作用于提高復絲自由度的樹脂時，可以調整樹脂浸潰到纖維束內部的浸潰水平。當使用熱固性樹脂作為所述樹脂時，由于熱固性樹脂與熱塑性樹脂相比具有相對低的粘度，因此難以控制浸潰率。
[0045]通過使用如上所述的纖維束之間的空間中的樹脂浸潰率高并且纖維束內部的樹脂浸潰率低的復合基板(A)，本發(fā)明的接合體表現(xiàn)出良好的物理性質。
[0046]優(yōu)選地，纖維束之間的空間中的樹脂浸潰率為90%以上。當纖維束之間的空間被樹脂充分填充時，在纖維束之間的空間中沒有空隙殘留，因此復合基板(A)的強度增加。浸潰率的上限為100%。此外，纖維束之間的空間中的浸潰率不必是恒定值，并且可以具有90%至100%范圍內的分布。當纖維束之間的空間未被樹脂充分填充時，在纖維束之間的空間中殘留有空隙，因此復合基板(A)的強度可能下降。
[0047]當考慮抗沖擊性時，由于如上所述在復合基板(A)中復絲具有一定自由度，因此纖維束的內部可以有效地吸收沖擊能。因此，優(yōu)選地，纖維束內部中的樹脂浸潰率低。優(yōu)選地，纖維束內部中的樹脂浸潰率為50%以下，并且更優(yōu)選地，纖維束的內部大致未被樹脂浸潰。也就是說，浸潰率的下限大致為0%。此外，纖維束內部中的浸潰率不必是恒定值，并且可以具有0%至50%范圍內的分布。[0048]當熱塑性樹脂在復絲的纖維束之間的空間中和纖維束內部中的浸潰率被設定在上述范圍時，形成復絲的單纖維可以具有變形或移動的自由。因此，復合基板(A)可以吸收受到的沖擊，結果提供了具有出色抗沖擊性的接合體。
[0049]除了如上所述的捻合纖維、機織物或編織物的構造之外，還可以通過例如選擇熱塑性樹脂的種類，或通過在如后文中所述的用樹脂浸潰纖維束之間的空間的過程中成型壓力或熱塑性樹脂的溫度，來控制樹脂向纖維束內部的滲入程度。
[0050]樹脂浸潰率可以通過使用例如電子顯微鏡或光學顯微鏡的顯微術觀察來證實。樹脂浸潰率可以根據(jù)復合基板(A)的截面中空隙的面積來計算。此外，纖維束之間的空間中的樹脂浸潰率可以根據(jù)能夠從復合基板(A)取出的形成復絲的單纖維的數(shù)量來計算。
[0051]對于復合基板(A)中包含的含有有機材料的復絲來說，沒有特別限制。然而，能夠列舉例如聚醚醚酮纖維、聚苯硫醚纖維、聚醚砜纖維、芳綸纖維、聚苯并噁唑纖維、聚芳基酯纖維、聚酮纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維和高強度聚乙烯纖維。
[0052]由于這樣的復絲具有作為增強材料的作用，因此優(yōu)選地使用具有不低于能夠使包含在復合基板(A)中作為基質樹脂的熱塑性樹脂成型的溫度的耐熱性的復絲。其中，由于物理性質例如機械性質和耐熱性以及其價格平衡，所以聚酯纖維、聚酰胺纖維和聚乙烯醇纖維是優(yōu)選的。特別優(yōu)選的是聚酯纖維和尼龍纖維。
[0053]對于復合基板(A)中有機纖維與熱塑性樹脂的組成比率來說，相對于100份的復絲，熱塑性樹脂的體積比率優(yōu)選地為20份至900份，更優(yōu)選地為25份至400份。當熱塑性樹脂相對于100份的有機纖維的比率為20份以上時，可以顯著提高復合基板(A)的機械強度。此外，當它為900份以下時，可以充分發(fā)揮有機纖維的增強效果。
[0054]在復合基板(A)中每IOmm厚度的單位面積纖維重量優(yōu)選地在1000g/m2至12000g/m2的范圍內。更優(yōu)選地為2000g/m2至10000g/m2。當單位面積纖維重量增加至1000g/m2或以上時，可以得到更高的抗沖擊性。相反，當單位面積纖維重量為12000g/m2以下時，可以提高復合基板(A)的機械強度。
[0055]對于本發(fā)明的復合基板(A)中的基質樹脂來說，從抗沖擊性的觀點來說使用熱塑性樹脂。其中，優(yōu)選的樹脂是熱變形溫度為80°C以上的熱塑性樹脂。在這里，可以使用負荷變形溫度來評價熱變形指數(shù)。當熱變形溫度為80°C以上時，復合基板(A)也可以具有高強度和高彈性。當使用熱固性樹脂作為基質樹脂時，由于熱固性樹脂在固化之前具有低粘度，因此熱固性樹脂浸潰到纖維束的內部。另一方面，當使用熱塑性樹脂時，樹脂不浸潰到纖維束的內部中，因此復合基板(A)的物理性質得以改進，以提高抗沖擊性。
[0056]對于熱塑性樹脂來說，可以示例的有例如氯乙烯樹脂、偏氯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈-苯乙烯樹脂(AS樹脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS樹脂)、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚烯烴樹脂(例如聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂)、聚酰胺樹脂(例如聚酰胺6樹脂、聚酰胺11樹脂、聚酰胺12樹脂、聚酰胺46樹脂、聚酰胺66樹脂和聚酰胺610樹脂)、聚縮醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚萘二甲酸乙二酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、聚芳基酯樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚砜樹脂、聚醚砜樹脂或聚醚醚酮樹脂。這些樹脂可以單獨或組合使用。
[0057]其中，氯乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、ABS樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰胺6樹月旨、聚酰胺66樹脂、聚縮醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚萘二甲酸乙二酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂和聚芳基酯樹脂是優(yōu)選的?？紤]到可成型性和制造率，聚丙烯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺6樹脂和聚酰胺66樹脂是更加優(yōu)選的。
[0058]同時，如下所述，考慮到便于焊接，復合基板(A)的熱塑性樹脂與形成成形制品(BI)和成形制品(B2)的樹脂在熱焊接中具有有利的相容性，是優(yōu)選的因素。例如，可以從選自下列的至少一種中正確選擇:聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲醒，聚苯硫醚，聚苯醚，聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸丁二酯，聚萘二甲酸乙二酯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，AS樹脂和ABS樹脂。
[0059]在不影響本發(fā)明的目的的情況下，除了上述復絲和熱塑性樹脂之外，復合基板(A)可以包括各種填充劑或添加劑，例如玻璃纖維和芳綸纖維。對于添加劑來說，可以示例的有例如阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、成核劑、增塑劑和炭黑，但不限于此。
[0060]制造復合基板(A)的方法包括:通過將熱塑性樹脂浸潰到纖維束之間的空間中產生復合材料；以及對獲得的復合材料進行成形。對將樹脂浸潰到纖維束之間的空間中的方法沒有特別限制。在所使用的復絲采取機織或編織的布的形式的情形中，通過對相互堆疊而成的機織物或編織物和樹脂薄膜或非機織物進行加壓或減壓，在熱塑性樹脂熔化但復絲不熔化的溫度下使用壓制成型機或真空成型機，獲得熱塑性樹脂浸潰在纖維束之間的空間中的復合材料。此外，在復絲是捻合纖維線的情形中，除了壓制成型或真空成型之外，復合材料也可以通過擠出成型或突出成型(protrusion molding)來獲得。
[0061]對成形方法也不存在特殊限制。成形可以在將纖維束之間的空間用樹脂浸潰的同時進行，或者可以在將纖維束之間的空間用樹脂浸潰之后進行。當樹脂浸潰和成形同時進行時，通過使用用以獲得所需形狀金屬模具，可以容易地獲得成形制品。當樹脂浸潰和成形分開進行時，通過使用具有所需形狀的模具形式，成形也可以相對容易地進行。以這種方式獲得的成形制品可以原樣用作復合基板(A)。
[0062]通過如上所述調整成形方法，可以制造小的或復雜形狀的構件以及大的平坦或薄的構件。除了平坦形狀之外，成形制品的形狀可以是三維形狀，例如波紋形狀、桁架形狀或蜂巢形狀。
[0063]除了如上所述捻合纖維、機織物和編織物的構造或熱塑性樹脂種類的選擇之外，還可以通過改變成型條件來正確控制樹脂在纖維束之間的空間和纖維束內部中的浸潰。一般來說，當成型溫度或壓力提高時，樹脂的熔體粘度降低，因此樹脂的滲入可能增加。當樹脂是結晶樹脂時，溫度優(yōu)選地在熔點至熔點+50°C的范圍內，并且當樹脂是無定形樹脂時，溫度優(yōu)選地在玻璃化轉變點至熔點+50°C的范圍內。壓力優(yōu)選地在0.0lMPa至20MPa的范圍內，并且時間優(yōu)選地在約30秒至約I小時的范圍內。
[0064]在復絲與熱塑性樹脂的組合中，當所使用的樹脂是結晶樹脂時，纖維的熔點優(yōu)選地比樹脂的熔點高至少10°c。此外，當所使用的樹脂是無定形樹脂時，纖維的熔點優(yōu)選地比樹脂的玻璃化轉變點高至少10°c。在這種觀點中，復絲是聚酯長纖維或尼龍并且熱塑性樹脂是聚丙烯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺6樹脂或聚酰胺66樹脂的組合，是優(yōu)選的。
[0065]復合基板(A)具有在厚度方向上貫穿復合基板(A)的貫通部(D)。如下所述，為了連接成形制品(BI)和(B2)而需要貫通部(D)。成形制品通過貫通部(D)而互相固定。[0066]貫通部(D)的重要之處在于復合基板(A)的兩個表面彼此相通。貫通部(D)通常采取通孔(Dl)的形式。孔的形狀可以是例如截面為圓形或橢圓形的柱體形狀、錐體形狀、棱柱形狀、截短的棱錐形狀或其組合。當截面是圓形形狀時，底面或截面的直徑在0.0lmm至20mm,優(yōu)選地在Imm至20mm的范圍內。當截面是四邊形時，四邊形優(yōu)選地為邊長在0.0lmm至20mm，優(yōu)選地在Imm至IOmm的范圍內的正方形或矩形。在貫通部中，在復合基板(A)的一個表面中孔的形狀或尺寸可以與另一個表面中孔的形狀或尺寸相同或不同。
[0067]在本發(fā)明中，對復合基板(A)的厚度沒有特別限制,但是可以在約0.5mm至約IOmm的范圍內。復合基板(A)在接合部(C)處的厚度優(yōu)選地在0.5_至IOmm的范圍內。更優(yōu)選地，它在Imm至5mm的范圍內。
[0068]此外，在本發(fā)明中，復合基板(A)具有包括貫通部(D)的接合部(C)。在這里，貫通部相對于在后文中描述的夾在成形制品(B-1)與成形制品(B-2)之間的部分的面積，優(yōu)選地在0.01%至10% (面積占有率)的范圍內。當占有率被設定為0.01%以上時，可以容易地維持復合基板(A)、成形制品(BI)和成形制品(B2)的良好的接合性質，并且當它被設定為10%以下時，可以容易地滿足所要求的接合體本身的強度或耐久性特性。
[0069]例如，如圖8中所示，除了貫通部(D)之外，復合基板(A)可以具有從復合基板(A)的末端向內延伸的狹縫。狹縫具有與貫通部(D)相同的功能。
[0070]在本發(fā)明中，貫通部(D)被設置在接合部(C)處。接合部(C)通過將設置在復合基板(A)的一個側面上的成形制品(BI)與設置在復合基板(A)的另一個側面上的成形制品(B2)層壓來形成。
[0071][成形制品(BI)和(B2)]
[0072]成形制品(BI)和(B2)包含碳纖維和樹脂。
[0073]碳纖維的典型實例包括PAN系碳纖維和浙青系碳纖維?？梢愿鶕?jù)用途來選擇任何PAN系碳纖維和浙青系碳纖維。然而，當需要較高強度時，可以使用PAN系碳纖維。
[0074]對碳纖維的類型沒有特別限制，可以是連續(xù)纖維或不連續(xù)纖維。連續(xù)纖維可以是例如其中增強纖維在一個軸向方向上排列的單向基材或非機織物，但是不限于此。就纖維長度而言，對不連續(xù)纖維也沒有特別限制?！安贿B續(xù)”碳纖維是指平均纖維長度在0.1mm至300mm范圍內的碳纖維?！安贿B續(xù)纖維”之外的纖維被稱為“連續(xù)纖維”。對于碳纖維來說，從可成型性和通過金屬模具的成形性質的觀點來看，不連續(xù)纖維是優(yōu)選的。平均纖維長度優(yōu)選地在5mm至100mm,更優(yōu)選地8mm至50mm,進一步優(yōu)選地IOmm至80mm,特別優(yōu)選地IOmm至30mm的范圍內。
[0075]在這里，平均纖維長度如下獲得。使用卡尺和小型放大鏡將100根隨機抽取的碳纖維的長度測量并記錄至Imm單位，并且根據(jù)碳纖維的所有實測長度(Li，其中i是I至100的整數(shù))，通過下式獲得平均纖維長度(La)。
[0076]La=X Li/100
[0077]包含在成形制品(BI)和成形制品(B2)中的碳纖維的平均纖維長度可以彼此相等或不同。
[0078]以下，將詳細描述使用具有如上所述平均纖維長度的不連續(xù)纖維作為碳纖維的情形。
[0079]在成形制品(BI)和(B2 )的每一個中，相對于成形制品的總體積，成形制品中碳纖維的含量以體積比(Vf )計優(yōu)選地為10%至90%。當Vf為10%以上時，可以獲得具有高強度的材料。此外，當Vf為90%以下時，能夠穩(wěn)定地制造可成型性出色的成形制品。更優(yōu)選地，Vf為20%至55%，并且進一步優(yōu)選地，Vf為20%至50%。
[0080]在成形制品(BI)和(B2)中，優(yōu)選地，碳纖維以隨機狀態(tài)交疊而沒有特別取向，也就是說，碳纖維是無序且隨機放置的。當碳纖維隨機放置時，可以獲得平均而言在平面內方向上各向同性且強度出色的成形制品。此外，就物理性質例如例如彈性和導電性來說，成形制品大致不是各向異性的并且在平面內方向上是各向同性的。
[0081]優(yōu)選地，上述不連續(xù)碳纖維以相對于碳纖維的總體積為20%以上并低于99%的體積比包含碳纖維束，每個碳纖維束都包括不少于由下式(I)所定義的臨界單纖維數(shù)的單纖維。
[0082]臨界單纖維數(shù)=600/D (I)
[0083](這里，D是碳纖維的平均纖維直徑(μm))
[0084]對于平均纖維直徑來說，使用顯微鏡將纖維的截面放大1000倍以上的倍數(shù)并照相，隨機選擇50根纖維的截面，并記錄截面的外接圓的直徑作為纖維直徑。然后，根據(jù)所有測量到的纖維直徑(Di，其中i是I至50的整數(shù))，通過下式獲得平均纖維直徑(Da)。
[0085]Da= Σ Da/50
[0086]在上述范圍之外的范圍內，由于成形制品(BI)和(B2)的可成型性良好，因此優(yōu)選地存在處于單纖維狀態(tài)或包括少于臨界單纖維數(shù)的單纖維的其他打開的纖維束。在這里，當碳纖維束與碳纖維的總體積的體積比變?yōu)樾∮?0%時，可能存在著可以獲得具有出色表面質量的接合體的優(yōu)點。然而，由于均勻加熱成形制品(BI)和(B2)變得困難，因此可能無法獲得具有出色機械性質的成形制品(BI)和(B2)。當碳纖維束的體積比變?yōu)?9%以上并因此局部增加碳纖維相交部分的厚度時，可能難以獲得薄的成形制品。此外，成形制品(BI)和(B2)的隨機性質傾向于容易降低。碳纖維束的體積比的優(yōu)選范圍為不低于30Vol.%并低于 90Vol.%。
[0087]優(yōu)選地，包括臨界單纖維數(shù)以上的單纖維的碳纖維束中的纖維平均數(shù)量(N)滿足下式(2)。
[0088]0.7X104/D2〈N〈1X105/D2 (2)
[0089](這里，D是碳纖維的平均纖維直徑(μm))
[0090]對于纖維平均數(shù)量來說，用鑷子從尺寸約為IOOmmX IOOmm的成形制品樣品取出所有纖維束，并測量和記錄碳纖維束(A)的束數(shù)量(I)以及碳纖維束的長度(Li)和重量(Wi)。對于太小而不能用鑷子取出的纖維束來說，在結束時一起測量纖維束的總重量(Wk)。在重量的測量中，使用能夠測量到l/100mg (0.0lmg)的一副天平。根據(jù)碳纖維的纖維直徑(D)，計算臨界單纖維數(shù)并將碳纖維束分類成具有臨界單纖維數(shù)以上的單纖維的碳纖維束(A)和其他纖維束。當使用兩種以上碳纖維時，將碳纖維束按種類分類并測量和評價每一種類。獲得碳纖維束(A)中纖維的平均數(shù)量(N)的方法如下。根據(jù)所使用的碳纖維的tex(F)，通過下式獲得每個碳纖維束中纖維的數(shù)量(Ni)。
[0091]Ni=Wi/ (LiXF)
[0092]根據(jù)碳纖維束(A)的束數(shù)量(I)，通過下式獲得碳纖維束(A)中纖維的平均數(shù)量(N)。[0093]Ν=ΣΝ?/Ι
[0094]利用碳纖維的密度(P )，通過下式獲得碳纖維束(A)與纖維總體積的比率(VR)。
[0095]VR=X (ffi/p ) XlOO/ ((ffk+Xffi)/p )
[0096]具體來說，當碳纖維的平均纖維直徑為5 μ m至7 μ m時，臨界單纖維數(shù)變成86至120。當碳纖維的平均纖維直徑為5 μ m時，纖維束中纖維的平均數(shù)量在280至4000，優(yōu)選地600至2500的范圍內。當碳纖維的平均纖維直徑為7 μ m時，纖維束中纖維的平均數(shù)量在142至2040，優(yōu)選地300至1600的范圍內。
[0097]當碳纖維束中纖維的平均數(shù)量(N)為0.7X104/D2以下時，可能難以獲得高纖維體積含量(Vf)。此外，當碳纖維束中纖維的平均數(shù)量(N)為IXlOVD2以上時，可能局部形成厚的部分，這易于引起空隙的存在。如果為了獲得Imm以下的薄成形制品(BI)和(B2)而僅僅使用分開的纖維，成形制品中的纖維密度的不均勻性可能變大，因此可能無法獲得良好的物理性質。此外，當所有纖維被打開時，可以獲得更薄的成形制品，但是纖維的交叉可能增加，因此可能無法獲得高纖維體積含量。當含有不少于由上述式(I)所定義的臨界單纖維數(shù)的單纖維的碳纖維束和處于單纖維狀態(tài)或包括低于臨界單纖維數(shù)的單纖維的碳纖維兩者都存在時,可以獲得可能變薄并具有高物理性質表征率(physical propertydevelopment)的成形制品(BI)和(B2)。
[0098]在本發(fā)明中，優(yōu)選地，在碳纖維隨機放置的成形制品(BI)和(B2)中，碳纖維包括平均纖維長度為5mm至IOOmm的不連續(xù)碳纖維，并且碳纖維以25g/m2至300g/m2的單位面積纖維重量在平面內方向上大致二維地隨機取向。
[0099]同時，在本發(fā)明中，通過在最終獲得的接合體的平面內的任意方向以及與所述任意方向正交的方向上各自進行拉伸試驗來測量拉伸模量，并且在模量值之間，通過用較大值除以較小值來計算比率E δ`。當Εδ值不超過2時，認為是各向同性的，而當Εδ不超過
1.3時，認為各向同性更好。
[0100]包含在成形制品(BI)和(Β2)中的樹脂可以是熱固性樹脂或熱塑性樹脂。然而，從制造率的觀點來看，熱塑性樹脂更適合于使用。
[0101]對這樣的熱塑性樹脂沒有特別限制，并且可以從選自下列的至少一種中適當?shù)剡x擇:例如聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲醛，聚苯硫醚，聚苯醚，聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸丁二酯，聚萘二甲酸乙二酯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，AS樹脂和ABS樹脂。成形制品(BI)和(Β2)可以由相同樹脂或不同樹脂制成。然而，從熱焊接的觀點來看，優(yōu)選地選擇相同的樹脂作為成形制品(BI)和成形制品(Β2)的樹脂。從焊接的觀點來看，更優(yōu)選地，所有復合基板(Α)、成形制品(BI)和成形制品(Β2)的熱塑性樹脂是相同的。當所有樹脂相同時，復合基板(A)與成形制品(BI)以及復合基板(A)與成形制品(Β2)可以容易地彼此熱焊接。此外，在接受沖擊時，可以充分地防止接合部(C)的剝離，并且可以進一步提高抗沖擊性。此外，即使樹脂不相同，例如優(yōu)選地可以示例的是ABS樹脂與聚碳酸酯，以及ABS樹脂與丙烯酸樹脂的組合，但組合不限于此。
[0102]在不影響本發(fā)明的目的情況下，除了碳纖維之外，成形制品(BI)和成形制品(Β2)可以含有各種填充劑或各種添加劑，例如玻璃纖維和芳綸纖維。對于添加劑來說，可以示例的有例如阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、成核劑、增塑劑和炭黑，但不限于此。
[0103]成形制品(BI)和(Β2)中的接合部(C)中所包含的不連續(xù)碳纖維的重量比，優(yōu)選地為每100重量份的熱塑性樹脂10至1000重量份。不連續(xù)碳纖維的重量比更優(yōu)選地為每100重量份的熱塑性樹脂10至300重量份，進一步優(yōu)選地為10至150重量份。然而，接合部(C)之外的任何復合材料中包含的碳纖維的重量比不限于此。
[0104]每個成形制品(BI)和(B2)都可以具有所需形狀。例如，可以示例的有平板狀、波紋板狀和盒狀。然而，為了形成復合基板(A)夾在成形制品(BI)與(B2)之間并且成形制品(BI)與(B2)彼此固定的結構，需要具有接合部(C)。通常，接合部(C)優(yōu)選地具有平坦形狀，因此優(yōu)選地，例如至少成形制品(BI)和(B2)的構成接合部(C)的部分是平坦的。
[0105]成形制品(BI)和(B2)可以具有相同形狀或不同形狀。例如，當成形制品(B2)以截面如圖1中所示的帽子形狀形成時，復合基板(A)與成形制品(B2)之間的空間變成沖擊吸收空間，這是優(yōu)選的。
[0106]對制造成形制品(BI)和(B2)的方法沒有特別限制。例如，當使用不連續(xù)纖維作為碳纖維時，通過用樹脂包覆碳纖維然后切斷碳纖維來形成顆粒(長纖維顆粒)，也就是說，通過以具有調整過的粘度的融化樹脂來浸潰碳纖維，隨后切斷碳纖維來獲得顆粒，并且可以使用注塑機使獲得的顆粒成形。此外，作為另一種方法，通過將碳纖維與片、薄膜、顆?；蚍勰┬问降臒崴苄詷渲丿B，并對它們進行加熱和壓制，來制造含有碳纖維的片狀復合材料。隨后，例如，可以使用例如金屬模具將這樣的復合材料的單層或多個堆疊層壓制成形為所需形狀。
[0107]如上所述，優(yōu)選地，上述不連續(xù)碳纖維被隨機放置。在這里，對隨機放置不連續(xù)碳纖維的方法沒有特別限制。為了防止不連續(xù)纖維在平面內以特定方向放置，例如，可以將不連續(xù)碳纖維機械或人工地無方向性噴灑，并且例如如果需要，送入空氣。
[0108]成形制品(BI)和(B2)通過復合基板(A)的貫通部(D)來固定。在本發(fā)明中，貫通部(D)形成在接合部(C)處。在接合部(C)中，形成復合基板(A)作芯材被夾在成形制品(BI)和(B2)之間的結構。
[0109]優(yōu)選地，成形制品(BI)和(B2)形成有突起(E)，該突起(E)能夠插入到夾層結構中的貫通部(D)中。突起(E)可以形成在任一成形制品(BI)和(B2)上，但是也可以形成在每個成形制品(BI)和(B2)上。
[0110]突起(E)的形狀可以與貫通部(D)的形狀相同或不同。例如，可以適當?shù)剡x擇圓柱形、錐形或棱柱形。突起(E)在平面方向上的尺寸(長度)只需要不超過貫通部(D)的尺寸即可。此外，突起(E)在垂直于平面方向的方向上的長度(高度)只需不超過貫通部(D)的長度(深度)即可。然而，突起的高度可以不小于復合基板(A)在厚度方向上的長度，優(yōu)選地不超過突起的截面積的平方根的1.35倍。不超過突起的截面積的平方根的1.35倍的突起高度是優(yōu)選的，因為當通過焊接固定時，突起(E)是穩(wěn)定的而不會掉落。
[0111]例如，在只有成形制品(BI)上的突起(E)被插入到貫通部(D)中的情況下，假設貫通部(D)的深度為100，優(yōu)選地，突起(E)的高度不小于90并小于100。此外，在成形制品(BI)和(B2 )兩者上的突起(E )都被插入到貫通部(D )中時，優(yōu)選地，兩個成形制品的突起的高度之和在不小于90至小于100的范圍內。在如后文中所述使用超聲波焊接來焊接成形制品(BI)和(B2)的情形中，所述范圍優(yōu)選地不小于90并小于100。
[0112]此外，優(yōu)選地，突起(E)的總體積大于在復合基板(A)中形成的貫通部(D)的體積的1%并小于100%。當總體積大于1%時，突起(E)與貫通部(D)之間的間隙被熱塑性樹脂填充。因此，可以在接合部(C)處獲得高強度。相反，當總體積優(yōu)選地小于100%時，樹脂不會變得過量，使得在接合部(C)處可以不形成不需要的毛刺并且可以不產生扭曲。所述范圍優(yōu)選地大于50%并小于100%。
[0113]突起(E)的數(shù)量可以為I個或2個以上，并且它可以不超過貫通部(D)的數(shù)量。在設置2個以上突起的情形中，對相鄰突起之間的間隔沒有特別限制，但是優(yōu)選地在15mm至150_的范圍內。所述間隔可以彼此不相等。
[0114]當壓制形成如上所述含有碳纖維的板狀復合材料時，可以使用所需金屬模具將突起(E)形成在成形制品(BI)和/或成形制品(B2)的表面上。以這種方式形成的突起(E)與成形制品(BI)和/或成形制品(B2)具有相同組成(材料)，并且強度出色。此外，突起(E)可以分開制造并使用膠粘劑粘結于成形制品(BI)和/或成形制品(B2)的表面。
[0115][接合部(C)]
[0116]在本發(fā)明中，接合部(C)是大致平坦的，并將成形制品(BI)、復合基板(A)和成形制品(B2)依此順序層壓。然后，在接合部(C)中，至少成形制品(BI)和(B2)通過貫通部(D)固定，由此形成本發(fā)明的抗沖擊性和強度出色的接合體。
[0117]如圖2和3中所示例的，復合基板(A)被形成有在厚度方向上貫穿的貫通部(D)。成形制品(BI)和成形制品(B2)中的至少Iv形成有突起(E)。成形制品(BI)和成形制品(B2)通過插入到貫通部(D)中的突起(E)彼此接觸并彼此固定。在成形制品(BI)和成形制品(B2) 二者都設置有突起的情形中，當突起的尖端在貫通部(D)中彼此接合時，完成固定。在成形制品(BI)和(B2)中的一個設置有突起的情形中，當突起的尖端與未設置有突起的另Iv成形制品的表面相接觸時，完成固定。
[0118]在本發(fā)明中，如圖2和3中所示，為了通過提高接合部(C)的強度來提高抗沖擊性，成形制品(BI)或成形制品(B2)的一個末端可以具有L-形狀(圖2中的F)，以覆蓋復合基板(A )的末端。在這樣的情形中，成形制品(B2 )的L-型尖端可以與另一側的成形制品(BI)接觸并例如通過熱焊接或膠粘劑與其接合。
[0119][接合順序]
[0120]將參考圖2至5以下列順序描述制造本發(fā)明的接合體的優(yōu)選方法。然而，本發(fā)明不限于此。
[0121]1.在復合基板(A)中形成貫通部(D)，以及
[0122]2.通過將突起(E)插入到貫通部(D)中來固定成形制品(B-1)和成形制品(B-2)。
[0123]1.貫通部(D)的形成
[0124]首先，加工在厚度方向上貫穿復合基板(A)的貫通部(D)(圖4的D)。優(yōu)選地，熔化切割熱塑性樹脂和復絲同時進行鉆孔加工。這里，“熔化切割”是在通過加熱熔化熱塑性樹脂和復絲的同時切割熱塑性樹脂和復絲。其他方法，例如利用鉆孔機的機械鉆孔加工可以被例舉為鉆孔加工。在熔化切割的情況下，加工期間毛刺的產生不會成為問題。另外，由于熔化切割不會在孔周圍引起當向復絲施加不必要的張力時可能造成的物理性質下降，因此它是優(yōu)選的。此外，通過超聲波進行熔化切割是特別優(yōu)選的，因為它在焊接復合基板(A)、成形制品(BI)和成形制品(B2)時也可以使用。
[0125]2.通過將突起(E)插入到貫通部(D)中來固定成形制品(BI)和成形制品(B2)
[0126]如圖4中所示，成形制品(BI)和成形制品(B2)被設置在復合基板(A)的兩側，以制造如圖2和3所示的接合部。突起(E)可以形成在成形制品(BI)和成形制品(B2)中的至少一個上。然而，從定位的觀點來看，優(yōu)選地在成形制品(BI)和成形制品(B2)的每一個上都形成突起(E)。
[0127]將突起(E)插入到待固定的貫通部(D)中。固定方法可以是利用含有熱塑性樹脂或熱固性樹脂的膠粘劑或利用熱焊接的接合方法。在本發(fā)明中，通過熱焊接固定是優(yōu)選的，因為它方便并且強度出色。熱焊接方法可以是例如熱板焊接、通過紅外射線加熱焊接、通過電磁感應加熱焊接、振動焊接、超聲焊接、電阻焊接或激光焊接，但不限于此。在本發(fā)明中，從加工過程的效率來看超聲焊接是特別優(yōu)選的，因為它也可以用于復合基板(A)的鉆孔加工。
[0128]在使用超聲焊接的情形中，用于有效焊接目的，可以在成形制品(BI)和(B2)的存在突起的每個表面上形成被稱為導能部的突出物(圖5中的6)。導能部被構造成集中地接收振動，以容易地熔化包含樹脂的成形制品并均勻地焊接成形制品。優(yōu)選地，在成形制品(BI)和成形制品(B2)的接合面(圖5中的4和5)上形成導能部。對于復合基板(A)與成形制品(BI)的接合面(圖5中的2)和復合基板(A)與成形制品(B2)的接合面(圖5中的3)來說，優(yōu)選地也在(BI)和(B2)側處設置導能部。對導能部的形狀沒有限制。然而，例如，任何導能部可以具有如圖5中所示的三角棱錐形狀，以便使導能部的頂端與接合相對側產生接觸(圖5中的6)。
[0129]在使用超聲焊接的情形中，優(yōu)選地超聲波焊機的超聲振動部與接合面彼此接近。這是由于隨著樹脂層厚度的減小，超聲振動的衰減降低，因此焊接效率提高。因此，盡管對超聲振動側的成形制品(BI)或成形制品(B2)的板厚度沒有限制，但板厚度優(yōu)選地不超過IOmm,更優(yōu)選地不超過5mm。相反,從提高接合體的抗沖擊性的觀點來看，不低于0.5mm的板厚度是優(yōu)選的。
[0130]此外，取決于實施情況，復合基板(A)和成形制品(B2)可以通過在其間使用膠粘劑接合。此外，可以利用樹脂將突起與復合基板(A)接合。
[0131][接合體]
[0132]由于本發(fā)明的接合體在接合部(C)處具有夾層結構，因此它在強度和抗沖擊性方面出色。此外，接合體在其表面上具有本身在抗沖擊性方面出色的復合基板(A)。特別是，在復合基板(A)中，復絲、嚴格來說在纖維束內部的纖維，具有變形或移動的自由度。利用這種構造，在復合基板(A)處直接施加于接合體的沖擊可以被涉及破壞的自由度吸收。因此，本發(fā)明的接合體在抗沖擊性方面出色。
[0133]總體來說，在接受沖擊的成形體的抗沖擊性弱的情形中，直接接受沖擊的成形制品在接合體的接合部剝離之前被破壞。然而，在本發(fā)明的帶有具有特定結構的接合部的接合體中，剝離接合部所需的力量增加，因此接合部難以剝離。結果，接合體的抗沖擊性得到總體改進。
[0134][車輛部件]
[0135]本發(fā)明的接合體在抗沖擊性和剛性方面出色，因此它可以優(yōu)選地用于車輛部件，例如汽車的結構部件、外部部件或內部部件。特別是，由于出色的抗沖擊性，它適用于吸收沖擊的構件，例如座椅、底板底盤、發(fā)動機罩或車門。
[0136]綜上所述，顯然，本發(fā)明包括如下具體特點。[0137]接合體包括由成形制品(BI)、復合基板(A)和成形制品(B2)依此順序層壓而構成的接合部，其中復合基板(A)含有多個聚酯復絲和熱塑性樹脂，成形制品(BI)和(B2)含有碳纖維和熱塑性樹脂，并且所述碳纖維被隨機放置在成形制品(BI)和(B2)中，并且此外
[0138](i)復合基板(A)包括其中所述復絲之間的空間浸潰有所述熱塑性樹脂的浸潰部，以及復絲內部未浸潰有所述熱塑性樹脂的非浸潰部，
[0139](ii)復合基板(A)具有通孔(Dl)，其在厚度方向上貫穿復合基板(A)，并且
[0140](iii)利用復合基板(A)的通孔(D1)，通過熱焊接固定成形制品(BI)和(B2)，并且
[0141](iv)成形制品(BI)和(B2)中的至少一個在其表面上具有突起(E)，并且突起(E)被布置在通孔(Dl)內。
[0142]實施例
[0143]下面將基于實施方式對本發(fā)明進行詳細描述，但本發(fā)明不限于此。
[0144][評價方法]
[0145](落錘試驗)
[0146]通過將復合基板(A)側面朝上放置，并將重量已知的鐵球從復合基板上方落下，使得鐵球落于復合基板(A)的中心，來評價抗沖擊性。在測試中，使用SKg鐵球，并且逐漸增加下落高度，以便評價復合基板(A)、成形制品(BI)和成形制品(B2)在接合部(C)處的剝離。測量結果示出在表I中。
[0147](復絲之間的空間中的樹脂浸潰率)
[0148]使用顯微切片機切開復合基板(A)并使用顯微鏡觀察截面。盡管未示出，但在截面中觀察到的多個圓形形狀是復絲中單纖維的截面輪廓線，并且觀察到的處于密集狀態(tài)下的每個圓圈都是復絲(纖維束)。在每個圓圈外部周圍觀察到的白色是熱塑性樹脂。觀察到的黑色是孔部分(空隙)。通過對截面(100 μ mX 100 μ m)中復絲之間的空間進行二值化處理來計算空隙率，并計算從100%中減去空隙率后剩下的值，作為復絲之間的空間中的樹脂浸潰率。
[0149](復絲內部中的樹脂浸潰率)
[0150]對于可以取出的形成復絲的單纖維的數(shù)量進行測量，所述復絲從復合基板(A)取出。假設復絲的單纖維數(shù)量為X，被取出的單纖維數(shù)量為Y，則復絲內部的樹脂浸潰率等于1-Y/X (%)。
[0151]制造例1:由聚對苯二甲酸乙二酯制成的捻合纖維線的制備
[0152]使用由Teijin Fiber C0., Ltd.制造的聚對苯二甲酸乙二酯纖維(P900M1100T250細絲)作為原始纖維和由Kaji Tech C0.，Ltd.制造的圓環(huán)纖維搶合機,在Z-方向上進行275次/m的初始捻合(捻合系數(shù)為3.0)。接下來，將兩條初級捻合纖維合股，并在S-方向上進行200次/m的最終捻合(捻合系數(shù)為3.0),由此獲得捻合纖維線。一根捻合纖維線的直徑為0.5mm。
[0153]制造例2:復合基板(A)的制造
[0154]將在制造例I中獲得的捻合纖維線在大致一個方向上纏繞在平坦鋁板上，以獲得均勻厚度和200g/m2的單位面積纖維重量，所述鋁板具有粘附于平坦鋁板的一側的聚酰胺6薄膜(由Unitika Ltd.制造的Emblem ON薄膜，標準等級，厚度為25 μ m)。隨后，使用設置有加熱裝置的手動壓機，在270°C下對纏繞有捻合纖維線的鋁板進行60秒的熱壓。最后，將鋁板的未粘附有聚酰胺6薄膜的一側上的捻合纖維線切除，從而獲得部分浸潰有樹脂的捻合纖維線的單向材料。
[0155]制備3片這樣的單向材料片。
[0156]通過將3片單向材料片相對于單層材料的纖維方向分別以O度方向、90度方向和O度方向順序堆疊，獲得層狀體。將層狀體切割成適合尺寸，并再次在270°C下加熱并壓制，以獲得寬度150mmX深度300mmX厚度3.0mm的成形制品(寬度:圖1中的X軸方向，深度:圖1中的Z軸方向，厚度:圖1中的Y軸方向)。
[0157]最后，使用超聲處理機(超聲波頻率:20kHz，加壓力:500N，角型件直徑:Φ3.5)在成形制品中形成通孔，以獲得總樹脂含量為30%的復合基板(A)。該復合基板的復絲空間中的樹脂浸潰率為95%，復絲內部的樹脂浸潰率為30%，并且纖維的體積分數(shù)為40% (參見表I)。成形制品(A’)是指未形成有通孔的成形制品。
[0158]制造例3:成形制品(BI)和成形制品(B2)的制造
[0159]將其中碳纖維(由Toho Tenax C0., Ltd.制造，STS40,平均纖維直徑:7 μ m)被切斷成平均20mm的成形制品用作成形制品(BI)和成形制品(B2)。作為基質樹脂，使用聚酰胺6 (由Unitika Ltd.制造的Unitika Nylon6)。在聚酰胺6薄膜上,將上述切斷的碳纖維以平面內方向隨機放置，使得平均單位面積纖維重量變?yōu)?40g/m2，并且碳纖維的重量比率變?yōu)?2% (Vf40%)(參見表I)。
[0160]將以這種方式獲得的成形制品(BI)和(B2)的前體材料，在250°C的材料預熱溫度、100°C的模具溫度和IOMPa壓力下，使用形成突起的給定金屬模具壓力成型60秒。由此制造如圖1中所示的厚度為的1.5mm的平坦成形制品(BI)和厚度為的1.5mm的草帽形成形制品(B2)。在這里，碳纖維的臨界單纖維數(shù)為86，包括臨界單纖維數(shù)以上單纖維的碳纖維束中的纖維平均數(shù)量(N)為142至2040。在這里，接合部(C)的寬度被設定為20mm，成形制品(BI)和(B2)兩者在接合部(C)處的厚度被設定為1.5mm (寬度:圖1中的X-軸方向，深度:圖1中的Z-軸方向，厚度:Y-軸方向)。如圖2和3中所示，突起(E)被形成為截短的圓錐形狀，其中底部直徑為3mm，相對于與底面垂直的方向的傾斜度為5°，并且高度為1.6mm。突起在制造成形制品時(與模制同時)形成在每個成形制品(BI)和成形制品(B2)的一個側表面上，使得一個成形制品上的突起一一對應于另一個成形制品上的突起。
[0161]作為成形制品(BI)，制備了兩種成形制品(Bll)和(B12)。成形制品(Bll)不具有覆蓋復合基板(A)的末端(圖2中的F)的部分，成形制品(B12)具有覆蓋復合基板(A)的所述末端(圖2中的F)的部分。
[0162]成形制品(Bll)被設定為寬度300mmX長度22mmX厚度1.5mm。成形制品(B12)被設定為寬度300mmX長度22mmX厚度1.5mm,并且成形制品(B12)的末端部分在厚度方向上延伸3mm，以具有4.5mm的高度(高度:圖1中在成形制品的整個長度上的Y-方向)，以便覆蓋復合基板(A)的末端。
[0163]成形制品(B2)和不具有通孔的成形制品(B’)各自在截面中具有早帽形狀,如圖1中的(B2)和圖6中的8所示，并且各自具有寬度300mmX長度150mmX厚度1.5mm，并且其高度為30_。
[0164]實施例1
[0165]如圖1至3中所示，使用在制造例3中獲得的成形制品(Bll)和成形制品(B2)，并將在制造例2中獲得的復合基板(A)的兩個末端部分插入到成形制品之間。隨后，將被插入層壓的成形制品中的這些部分(接合部(C))通過超聲焊接進行焊接，以獲得接合體。(Bll)和(B2)的Εδ為1.0。此時，超聲波頻率為20kHz，加壓力為1500Ν。隨后，在獲得的接合體上進行落錘試驗。鐵球下落高度從0.2m起以0.25m增加。結果，在高度為1.95m處，接合部(C)剝尚。結果不出在表I中。
[0166]實施例2
[0167]除了將在制造例3中獲得的成形制品(B12)作為成形制品(BI)外，在與實施例1中相同的條件下制造接合體。(BI)和(B12)的Εδ為1.0。在獲得的接合體上進行重量試驗。鐵球下落高度從0.2m起以0.25m增加。結果，在高度為2.45m處，接合部(C)被剝離。結果示出在表I中。
[0168]比較例I
[0169]除了使用未形成通孔的成形制品(A’)和不具有突起的成形制品(B’)外，通過以與實施例1中相同的方式將被插入層壓的成形制品的部分通過超聲焊接接合，制造了具有如圖7中示出的形狀的接合體。(Bll)和(B2)的Εδ為1.0。
[0170]在接合體上進行落錘試驗。當鐵球下落高度為1.7m時，接合部被剝離。結果示出在表I中。
[0171]實施例3
[0172]在與實施例2中相同的條件下制造接合體，區(qū)別在于通過減少加壓時間，使纖維束內部的樹脂浸潰率為60%。(BI)和(B12)的Εδ為1.0。在獲得的接合體上進行落錘試驗。鐵球下落高度從0.2m起以0.25m增加。結果，在高度為1.95m處，接合部(C)被剝離。結果示出在表I中。
[0173]表I
[0174]
【權利要求】
1.一種接合體，該結合體包括:由成形制品(BI)、復合基板(A)和成形制品(B2)依此順序層壓而構成的接合部(C)， 其中，所述復合基板(A)包含多個有機材料的復絲和熱塑性樹脂，并且所述成形制品(BI)和(B2)各自包含碳纖維和樹脂，并且 其中， (i)所述復合基板(A)包括所述復絲之間的空間浸潰有所述熱塑性樹脂的浸潰部，以及復絲內部未浸潰有所述熱塑性樹脂的非浸潰部， (ii)所述復合基板(A)具有貫通部(D)，該貫通部(D)在厚度方向上貫穿所述復合基板(A)，并且 (iii)所述成形制品(BI)和(B2)與所述復合基板(A)的所述貫通部(D)相接觸并通過所述復合基板(A)的所述貫通部(D)被固定。
2.根據(jù)權利要求1所述的接合體,其中,所述復絲含有連續(xù)纖維。
3.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，所述熱塑性樹脂在所述復絲之間的所述空間中的浸潰比率在90%至100%的范圍內。
4.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，所述復絲的所述內部中的浸潰率在0%至50%的范圍內。
5.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，以體積比率計，所述復合基板(A)以相對于100份所述復絲在20份至900份范圍內包含所述熱塑性樹脂。
6.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，所述碳纖維具有0.1mm至300mm范圍內的平均纖維長度。
7.根據(jù)權利要求6所述的接合體，其中，所述碳纖維被隨機放置在所述成形制品(BI)和(B2)中。
8.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，所述成形制品(BI)和(B2)的所述樹脂是熱塑性樹脂，并且以重量比率計，所述熱塑性樹脂以相對于100份碳纖維在10份至300份的范圍內被包含。
9.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，所述成形制品(BI)和(B2)中的至少一個在其表面上具有突起(E)。
10.根據(jù)權利要求9所述的接合體，其中，所述突起(E)布置在所述貫通部(D)中。
11.根據(jù)權利要求9所述的接合體，其中，所述突起(E)包括與所述成形制品(BI)或(B2)相同的材料。
12.根據(jù)權利要求1所述的接合體，其中，所述成形制品(BI)與(B2)通過熱焊接彼此接觸并固定。
13.—種接合體，該接合體包括:由成形制品(BI)、復合基板(A)和成形制品(B2)依此順序層壓而構成的接合部(C)， 其中，所述復合基板(A)包含多個聚酯復絲和熱塑性樹脂，所述成形制品(BI)和(B2)各自包含碳纖維和熱塑性樹脂，并且碳纖維隨機放置在所述成形制品(BI)和(B2)中，并且 其中， (i)所述復合基板(A)包括所述復絲之間的空間浸潰有所述熱塑性樹脂的浸潰部，以及復絲內部未浸潰有所述熱塑性樹脂的非浸潰部，(?)所述復合基板(A)具有通孔(D1)，該通孔(Dl)在厚度方向上貫穿所述復合基板CA), (iii)所述成形制品(BI)和(B2)通過所述復合基板(A)的通孔(D1)，利用熱焊接而固定，并且 (iv)所述成形制品(BI)和(B2)中的至少一個在其表面上具有突起(E)，并且所述突起(E)布置在所述通孔(D l)中。
【文檔編號】B32B5/28GK103561950SQ201280025300
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權日:2011年5月25日
【發(fā)明者】加藤卓巳, 齊藤清 申請人:帝人株式會社