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
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
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种轻质性、薄壁性、刚性优异的夹层结构体（sandwich )，更具体而 言，涉及一种使用特定的芯材并且使用纤维增强材料作为皮材的、尤其是在轻质性和刚性 方面具有优异特性的夹层结构体。
【背景技术】
[0002] 经连续的增强纤维组进行增强过的纤维增强树脂(FRP)作为要求轻质性和力学特 性的结构体的材料被频繁地用于航空器、汽车、双轮车、自行车等运送设备用途、网球，高尔 夫、钓鱼竿等体育用品用途、抗震加强材料等建设结构物用途等。
[0003] 作为可确保力学特性且可提高轻质性的结构体，已知有在轻质的芯材上配置FRP 作为皮材而成的夹层结构体。为了谋求结构体的轻质化，选择了更加轻质的芯材，轻木芯 (balsa core)、蜂窝芯、氨基甲酸酯泡沫芯等被频繁地用作芯材。另外，通过对力学特性也 结合实用的要求特性进行设计，夹层结构体被广泛应用于航空器的二次结构材料、以及汽 车部件、建筑物部件、面板部件等。
[0004] 在专利文献1中，作为夹层结构体的芯材，公开了将树脂进行发泡而得的泡沫芯 材、将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而得的芯材。专利文献2中 公开了一种具有层状结构的轻质复合材料，所述层状结构由多孔质纤维层和增强用纤维的 纤维增强树脂层构成，所述多孔质纤维层是用粘合剂将分散于任意方向的增强用短纤维于 它们的交点进行粘结而成的。
[0005] 然而，上述夹层结构体、复合材料难以同时实现刚性和轻质性，或是在量产性良好 地制造薄壁且具有复杂形状的成型体方面受限。对于专利文献1中公开的夹层结构体，由于 使用热塑性树脂的粒子与不连续的增强纤维一起制作芯材，所以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，但难以同时实现芯材的刚性和轻质性。对于专利文献2中 公开的轻质复合材料，由于使用了将热固性树脂等煅烧而得到的碳化物作为芯材的树脂， 所以芯材的成型性差。
[0006] 另一方面，作为FRP的用途，有个人电脑、办公自动化设备、视听设备、移动电话、电 话机、传真机、家电产品，玩具用品等电气?电子设备的外壳。上述产品不仅要求量产性、成 型性、生产率、经济性，而且近年来还期望为薄型且轻质。针对上述要求，薄壁性和刚性优异 的镁合金被有效地利用，但由于金属材料比重大，所以在轻质性方面未必能满足要求。特别 是人们预测笔记本电脑、电话、信息终端等电子设备的便携化将不断发展，另一方面，用户 层的高龄化今后将逐步加快，因此要求上述电子设备外壳进一步轻质化。
[0007] 专利文献1:国际公开第2006/028107号公报 [0008] 专利文献2:日本特开昭63-60743号公报
【发明内容】
[0009] 鉴于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种轻质性和刚性优异的夹层结构 体。本发明的另一目的在于提供一种将上述夹层结构体与其他部件进行一体化而成的轻质 性、刚性优异的一体化成型体。本发明的又一目的在于提供一种能够量产性良好地制造所 述夹层结构体、一体化成型品的夹层结构体、一体化成型品的制造方法。
[0010] 为了解决上述课题，本发明的夹层结构体具有以下构成。
[0011] ?-种夹层结构体，由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含 连续的增强纤维和基体树脂的皮材构成，其中，在芯材中，不连续的增强纤维的30%以上被 热塑性树脂被覆，并且，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。
[0012] 另外，为了解决上述课题，本发明的夹层结构体的制造方法具有以下构成。
[0013] ?上述夹层结构体的制造方法，其包括以下工序[1]~[3]，
[0014] 工序[1]:在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度的状态下赋予压力，使热塑性 树脂含浸在用于芯材的增强纤维中，从而形成芯材的前体的工序；
[0015] 工序[2]:由连续的增强纤维和基体树脂进行皮材的成型的工序；
[0016] 工序[3]:在已加热的状态下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的 膨胀倍率膨胀，从而形成芯材的工序。
[0017] 另外，为了解决上述课题，本发明的一体化成型品具有以下构成。
[0018] ?-种一体化成型品，是将由上述夹层结构体形成的第一部件和由其他成型体形 成的第二部件接合而成的。
[0019] 进而，为了解决上述课题，本发明的一体化成型品的制造方法具有以下任一构成。
[0020] ?-种一体化成型品的制造方法，是制造上述一体化成型品的方法，其中，第二部 件为利用注塑成型而得的成型体，利用嵌件注塑成型或基体上注塑成型将第二部件接合于 第一部件。
[0021] ?-种一体化成型品的制造方法，是制造上述一体化成型品的方法，其中，第二部 件为利用加压成型而得的成型体，利用加压成型将第二部件接合于第一部件。
[0022] 此处，在本发明中，所谓连续的增强纤维，是指至少沿单向在15mm以上、优选100_ 以上的长度范围内连续的增强纤维。
[0023] 本发明的夹层结构体基于其特征性的芯材的设计，具有优异的力学特性、轻质性 和薄壁性。本发明的夹层结构体的制造方法具有优异的量产性，其生产效率与现有技术相 比极为经济。本发明的夹层结构体、一体化成型体适合用作笔记本电脑等电气?电子设备 的构件、部件、外壳。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明中使用的芯材中的簇的示意图。
[0025] 图2是表示本发明的夹层结构体中的芯材和皮材的界面层的一例的示意图。
[0026] 图3是表示本发明中使用的芯材中的不连续的增强纤维的分散状态的一例的示意 图。
[0027] 图4是实施例1中制作的夹层结构体的截面照片。
[0028] 图5是本发明的实施例中得到的一体化成型品的立体图。
[0029] 图6是本发明的实施例中得到的一体化成型品的立体图。
【具体实施方式】
[0030] 本申请发明人追求由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含连 续的增强纤维和基体树脂的纤维增强材料形成的夹层结构体的刚性和轻质性，结果发现用 于夹层结构体的芯材的特定结构会影响上述刚性和轻质性，从而完成了本发明。以下，详细 说明本发明。
[0031] 所谓夹层结构体，是包含芯材和皮材、并用皮材夹持芯材而成的结构体。在本发明 中，芯材包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙，皮材包含连续的增强纤维和基体树 脂。
[0032] 在本发明中，芯材所使用的增强纤维是不连续的增强纤维，可用于其的增强纤维 的种类没有特别限制，例如可举出铝纤维、黄铜纤维、不锈钢纤维等金属纤维、聚丙烯腈 (PAN)系碳纤维、人造丝系碳纤维、木质素系碳纤维、沥青系碳纤维等碳纤维（包括石墨纤 维）、玻璃纤维等绝缘性纤维、芳香族聚酰胺纤维（aramid fiber)、聚对苯撑苯并二噁唑 (PBO)纤维、聚苯硫醚纤维、聚酯纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维等有机纤维、碳化 硅纤维、氮化硅纤维等无机纤维。另外，可以对这些纤维实施表面处理。作为表面处理，除了 作为导电体的金属的被覆处理之外，还有利用偶联剂进行的处理、利用上浆剂进行的处理、 利用成束剂进行的处理、添加剂的附着处理等。另外，这些增强纤维可以单独使用一种，也 可以并用2种以上。其中，从轻质化效果的观点考虑，优选使用比强度、比刚度优异的PAN系 碳纤维、沥青系碳纤维、人造丝系碳纤维等碳纤维。另外，从提高所得的成型品的经济性的 观点考虑，优选使用玻璃纤维，尤其从力学特性和经济性的均衡性方面出发，优选并用碳纤 维和玻璃纤维。进而，从提高所得的成型品的冲击吸收性、赋形性的观点考虑，优选使用芳 香族聚酰胺纤维，尤其从力学特性和冲击吸收性的均衡性方面出发，优选并用碳纤维和芳 香族聚酰胺纤维。另外，从提高所得的成型品的导电性的观点考虑，也可以使用被覆了镍、 铜、镱等金属的增强纤维。这些增强纤维中，在本发明中，作为芯材中的不连续的增强纤维， 更优选使用不连续的碳纤维，作为碳纤维，特别优选使用强度和弹性模量等力学特性优异 的PAN系碳纤维。
[0033]此处，所谓本发明中的不连续的增强纤维，是指纤维长度小于15mm的增强纤维，在 芯材中包含多根不连续的增强纤维，构成不连续的增强纤维组。这样的不连续的增强纤维 组优选由0质量％以上且50质量％以下的纤维长度大于IOmm且小于15mm的增强纤维、50质 量％以上且100质量％以下的纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维、0质量％以上50 质量％以下的纤维长度小于2mm的增强纤维构成，如果大于IOmm且小于15mm的增强纤维大 于50质量％，则存在层合工序或成型工序中的厚度膨胀变大、损害操作性的情况。另外，如 果纤维长度小于2mm的增强纤维大于50质量％，则存在得到的增强纤维基材的力学特性降 低的情况。从上述观点考虑，上述不连续的增强纤维组更优选由〇质量％以上且20质量％以 下的纤维长度大于8mm且小于15mm的增强纤维、80质量％以上且100质量％以下的纤维长度 为3mm以上且8mm以下的增强纤维、0质量％以上20质量％以下的纤维长度小于3mm的增强纤 维构成。另外，也优选的是，不连续的增强纤维组中的纤维长度的分布至少具有2个峰，一个 峰在纤维长度为5mm以上且IOmm以下的范围内，另一个峰在2mm以上且小于5mm的范围内。通 过形成具有上述纤维长度的分布的不连续的增强纤维组，能够并用确保力学特性的增强纤 维、和确保层合工序或成型工序中的芯材的操作性的增强纤维，能够容易地同时实现两者 的特性。需要说明的是，此处的增强纤维的质量比例表示将不连续的增强纤维组中的全部 的纤维根数作为IOO %时的、各纤维长度中的以数均计的纤维根数的比例。
[0034] 作为测定增强纤维的纤维长度的方法，例如有直接从增强纤维组中抽出增强纤维 并通过显微镜观察进行测定的方法。在树脂附着于增强纤维组时，有下述方法:使用仅溶解 增强纤维组中所含的树脂的溶剂使增强纤维组中的树脂溶解，将残留的增强纤维过滤分 离，通过显微镜观察进行测定(溶解法）；在无溶解树脂的溶剂时，在增强纤维不发生氧化减 量的温度范围内仅将树脂灰化，分离出增强纤维，通过显微镜观察进行测定的方法(灰化 法)等。可以从增强纤维组中随机选出400根增强纤维，利用光学显微镜测定其长度至ιμπι单 位，求出纤维长度和其比例。需要说明的是，在将直接从增强纤维组中抽出增强纤维的方法 与用灰化法、溶解法挑出增强纤维的方法进行比较时，通过适当地选定条件，得到的结果不 会产生特别的差异。在上述测定方法中，从增强纤维的质量变化小的观点考虑，优选采用溶 解法。
[0035] 另外，作为不连续的增强纤维，从夹层结构体的刚性的观点考虑，可使用其拉伸弹 性模量优选在200GPa以上且I OOOGPa以下、更优选在220GPa以上且500GPa以下的范围内的 不连续的增强纤维。增强纤维的拉伸弹性模量小于200GPa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 不连续的增强纤维的拉伸弹性模量在上述范围内，则从夹层结构体的刚性、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。
[0036] 在本发明中，芯材所使用的不连续的增强纤维的体积含有率相对于芯材的表观体 积优选为1 %以上且30%以下，从同时实现轻质性和力学特性的观点考虑，更优选为3%以 上且10%以下。不连续的增强纤维的体积含有率若小于1%，则刚性不足，若大于30%，则芯 材的体积比重变大。此处，芯材的表观体积包括不连续的增强纤维的体积、热塑性树脂的体 积、空隙的体积。芯材的表观体积、构成其的不连续的增强纤维的体积、热塑性树脂的体积、 空隙的体积可利用X射线检查装置(计算机断 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 化合物、咪挫 衍生物、脂肪族胺、四甲基胍、硫脲加成胺、羧酸酐(例如，甲基六氢化苯二甲酸酐）、羧酸酰 肼、羧酸酰胺、多硫醇、路易斯酸络合物(例如，三氟化硼乙胺络合物)等。这些固化剂可以单 独使用也可以并用。
[0064] 通过使用芳香族二胺作为固化剂，可得到耐热性良好的固化树脂。特别是二氨基 二苯基砜的各种异构体可得到耐热性良好的固化树脂，因而是最合适的。使用芳香族二胺 作为固化剂时，优选以其添加量成为化学计量上的当量的方式进行添加，根据情况的不同， 例如，通过使用当量比约为0.7以上且0.8以下，可得到高弹性模量的固化树脂。
[0065] 另外，通过使用双氰胺和脲化合物（例如，3,4_二氯苯基-1，1-二甲基脲）的组合、 或咪唑类作为固化剂，可以于较低的温度一边固化一边得到高耐热耐水性。与使用胺化合 物作为固化剂的情形相比，使用酸酐进行固化的方式可制造吸水率低的固化树脂。此外，可 以使用将上述固化剂进行潜伏化后的物质(例如，进行了微囊化后的物质）。
[0066] 环氧树脂的固化剂中，双氰胺和脲化合物的组合可容易地于145°C以上的温度在 1 〇分钟以内进行固化，因此优选使用。
[0067] 另外，也可以在组合物中配合上述环氧树脂和固化剂、或使它们的一部分进行预 反应而得到的物质。该方法有时对调节粘度、提高保存稳定性有效。
[0068] 也优选在上述环氧树脂组合物中溶解并添加热塑性树脂。作为这样的热塑性树 月旨，通常优选在主链中具有选自碳-碳键、酰胺键、酰亚胺键、酯键，醚键、碳酸酯键、氨基甲 酸酯键、硫醚键、砜键或羰基键中的键的热塑性树脂，还可以部分地具有交联结构。另外，所 述热塑性树脂既可以具有结晶性也可以为非晶性。特别合适的是，选自由聚酰胺、聚碳酸 酯、聚缩醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酯、聚酰胺酰亚胺，聚酰亚胺(例如，具有苯基三甲 基茚满结构的聚酰亚胺）、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮，聚醚醚酮，聚芳酰胺 (polyaramide)、聚醚腈及聚苯并咪唑组成的组中的至少一种的树脂溶解在环氧树脂组合 物中。
[0069] 另外，作为皮材所使用的基体树脂，也优选使用热塑性树脂，可例举出与上述芯材 所使用的热塑性树脂的种类相同的热塑性树脂。
[0070] 接下来，进一步详细地说明本发明的夹层结构体。
[0071] 对于本发明的夹层结构体，用于芯材的热塑性树脂的一部分含浸在皮材中，从芯 材和皮材的接合强度的观点考虑，其含浸部位的最大含浸距离距芯材优选为IOym以上，更 优选为15μπι以上。对最大含浸距离的测定方法没有特别限制，例如通过夹层结构体的截面 观察来观察皮材和芯材的界面，由此可测定含浸于皮材中的、用于芯材的热塑性树脂的含 浸距离。
[0072] 在本发明的夹层结构体中，如后文所述，芯材的前体通常具有加热膨胀性。所谓加 热膨胀性，是指通过将芯材的前体加热至构成其的热塑性树脂的熔点以上，从而使因加压 而呈压缩状态的前体内的增强纤维组通过起毛力(standing f〇rce)(其来自增强纤维的弹 性模量)进行膨胀。由此，形成具有空隙的结构，能够在增强纤维和热塑性树脂的特性允许 的范围内自由地控制芯材的厚度。
[0073] 此处，所谓芯材的前体，是表示实质上不含空隙，由不连续的增强纤维和热塑性树 脂构成的芯材的材料。需要说明的是，此处，如果相对于芯材的前体的表观体积而言的空隙 的体积含有率为5%以下，则通常认为实质上不含空隙。
[0074] 在本发明的夹层结构体中，优选的是，芯材中的不连续的增强纤维的一部分贯穿 于皮材。将不连续的增强纤维贯穿于皮材的状态例示于图2所示的形态。即，如图2所示，在 由构成皮材的基体树脂和构成芯材的热塑性树脂形成的界面层处，在包含基体树脂7和热 塑性树脂6的形态中存在不连续的增强纤维8,换言之，可认为通过由不连续的增强纤维产 生的锚定(anchoring)从而使基体树脂和热塑性树脂处于牢固的接合状态。不连续的增强 纤维的贯穿程度（图2中的已贯穿的单纤维8的贯穿程度）只要不损害本发明的效果就没有 限制，但从包含不连续的增强纤维的芯材作为接合介质发挥功能、影响皮材与芯材的接合 性的观点考虑，优选具有下述贯穿状态:芯材的不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离 优选为5μπι以上，更优选为ΙΟμπι以上。对于芯材的不连续的增强纤维向皮材的贯穿距离来 说，用已贯穿的不连续的增强纤维中的、从皮材的基体树脂侧的纤维前端的深度(水平面） 直到皮材的基体树脂与芯材的热塑性树脂的边界处的贯穿点为止的最短距离表示，在为图 2中的不连续的增强纤维8的情况下，用符号9的距离表示。并且，将测得的贯穿距离中的最 大值作为最大贯穿距离。具体而言，芯材的不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离可如 下测定。切出夹层结构体的皮材和芯材的接合部分，使用激光显微镜以1000倍的倍率对其 厚度方向截面拍摄任意10处（10张图像），由得到的图像，针对芯材中的不连续的增强纤维 贯穿皮材的各单纤维求出贯穿距离，将它们的最大值作为最大贯穿距离。
[0075] 在本发明的夹层结构体中，用于芯材的不连续的增强纤维以芯材的前体具有加热 膨胀性的方式进行配置即可，但优选分散为大致单纤维状，更优选分散为单纤维状，除此之 外，增强纤维更优选无规地分布。例如，通过制成垫片从而赋形性优异，因此容易赋形成复 杂形状。另外，由于垫片所形成的空隙致密，所以基体树脂及热塑性树脂形成更复杂的界 面，呈现出优异的接合能力。进而，由于不连续的增强纤维束端的薄弱部分被极小化，所以 除了能够赋予优异的接合能力、增强效率及可靠性之外，还能够赋予各向同性。此处，所谓 大致单纤维状，是指单纤维以小于500根的细纤度线束的形式存在。
[0076] 对于芯材中的不连续的增强纤维的分散状态，例如，可通过针对芯材的厚度方向 截面用扫描式电子显微镜(SEM)观察增强纤维进行确定。
[0077] 进而，所谓分散成单纤维状，是指在夹层结构体的芯中，对于任意选择的不连续的 增强纤维，其二维接触角为1度以上的单纤维的比例（以下也称为纤维分散率)为80%以上， 换言之，是指在构成要素中，2根以上的单纤维相接触且平行的束小于20%。因此，此处，仅 将由至少增强纤维形成的垫片中的单纤维数为100根以下的纤维束的质量分率相当于 100%的情况作为对象。
[0078]此处，所谓二维接触角，是指由不连续的增强纤维的单纤维和与该单纤维接触的 单纤维所形成的角度，定义为相接触的单纤维彼此形成的角度中0度以上且90度以下的锐 角侧的角度。针对该二维接触角，使用附图进一步说明。图3(a)、（b)是本发明中的一个实施 方式，是从面方向（a)及厚度方向（b)观察夹层结构体中的不连续增强纤维时的示意图。如 果以单纤维11为基准，则在图3(a)中可观察到单纤维11与单纤维12~16相交，而在图3(b) 中，单纤维11没有与单纤维15及16接触。这种情况下，对于作为基准的单纤维11而言，用作 二维接触角度的评价对象的是单纤维12~14，是相接触的2根单纤维所形成的2个角度中 的、〇度以上且90度以下的锐角侧的角度17。
[0079]作为测定二维接触角的方法，没有特别限制，例如，可列举出通过研磨夹层结构体 的表面而使芯材的不连续的增强纤维露出、从而观察不连续的增强纤维的取向的方法。另 外，也可列举出进行X射线CT透过观察从而拍摄不连续的增强纤维的取向图像的方法。在为 X射线透过性高的增强纤维的情况下，如果预先在增强纤维中混合示踪用纤维、或者预先向 增强纤维涂布示踪用试剂，则易于观察增强纤维，故而优选。另外，在利用上述方法难以测 定的情况下，可列举出下述方法，即，针对夹层结构体，利用加热炉等在高温下烧掉热塑性 树脂成分后，由取出的垫片(其由增强纤维形成），使用光学显微镜或电子显微镜来观察增 强纤维的取向。基于上述观察方法，通过下述步骤测定纤维分散率。针对随机选择的单纤维 (图3中的单纤维11)，测定其与接触的所有单纤维（图3中的单纤维12~14)之间的二维接触 角。针对100根单纤维进行上述操作，由测定了二维接触角的所有单纤维的总根数与二维接 触角为1度以上的单纤维的根数的比率计算出比例。
[0080] 进而，尤其优选不连续的增强纤维呈无规地分散。此处，所谓不连续的增强纤维呈 无规地分散，是指夹层结构体的芯材中的任意选择的增强纤维的二维取向角的平均值为30 度以上且60度以下。所谓所述二维取向角，是指由不连续的增强纤维的单纤维和与该单纤 维交叉的单纤维所形成的角度，定义为交叉的单纤维彼此形成的角度中的、〇度以上且90度 以下的锐角侧的角度。针对该二维取向角，使用附图进行进一步说明。在图3(a)、（b)中，如 果以单纤维11为基准，则单纤维11与其他单纤维12~16交叉。此处所谓交叉，是指在进行观 察的二维平面中，作为基准的单纤维被观察到与其他单纤维相交的状态，单纤维11和单纤 维12~16并非必须接触，也包括投影观察时所观察到的相交状态。即，在对作为基准的单纤 维11进行观察时，单纤维12~16均为二维取向角的评价对象，在图3(a)中，二维取向角为交 叉的2根单纤维所形成的2个角度中的、0度以上且90度以下的锐角侧的角度17。
[0081] 作为测定二维取向角的方法，没有特别限制，例如，可列举出从构成要素的表面观 察不连续的增强纤维的取向的方法，可以采用与上述二维接触角的测定方法相同的手段。 对于二维取向角的平均值，具体而言，通过下述步骤进行测定。针对随机选择的单纤维（图3 中的单纤维11)测定其与交叉的所有单纤维（图3中的单纤维12~16)之间的二维取向角的 平均值。例如，在与某根单纤维交叉的其他单纤维为多根时，可以随机选择20根交叉的其他 单纤维，并使用测得的平均值来代替。针对所述测定，以其他单纤维为基准重复进行总计5 次，计算出其平均值作为二维取向角的平均值。
[0082] 若不连续的增强纤维呈单纤维状且无规地分散，则能够最大限度地提高由上述分 散为大致单纤维状的不连续的增强纤维所赋予的性能，呈现出界面层中的尤其优异的接合 性。另外，在夹层结构体及使用了其的一体化成型品中，能够对力学特性赋予各向同性，由 各向异性导致的界面层中的内部应力小，所以能够在界面层中赋予优异的力学特性。从上 述观点考虑，由增强纤维形成的垫片的纤维分散率优选为90%以上，越接近100%则越优 选。另外，作为增强纤维的二维取向角的平均值，优选为40度以上且50度以下，越接近理想 角度即45度则越优选。
[0083]就适合用于芯材的前体的由不连续的增强纤维形成的垫片（以下，有时也简称为 不连续增强纤维垫片)而言，例如，将不连续的增强纤维预先分散为线束状、优选大致单纤 维状、更优选单纤维状，进行制造。作为不连续增强纤维垫片的制造方法，具体而言，作为已 知技术可以举出：利用空气流将不连续的增强纤维分散并制成片材的气流成网法、对不连 续的增强纤维一边进行机械式刨梳一边形成片材的梳棉法等干式工艺;利用在水中搅拌不 连续的增强纤维进行抄纸的Radright法（日语原文：歹K 去）的湿式工艺。作为使不连 续的增强纤维更接近单纤维状的手段，在干式工艺中，可以举出设置开纤棒的方法、使开纤 棒振动的方法、使梳棉机的孔精细的方法、调整梳棉机的旋转速度的方法等，在湿式工艺 中，可以举出调整不连续的增强纤维的搅拌条件的方法、将分散液的增强纤维浓度稀释的 方法、调整分散液的粘度的方法、在转移分散液时抑制涡流的方法等。特别地，不连续增强 纤维垫片优选利用湿式法进行制造，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(meshconveyer)的速度，能够容易地调整不连续增强纤维垫片中的增强 纤维的比例。例如，对于分散液的流速而言，通过减慢网带输送机的速度，从而使得到的不 连续增强纤维垫片中的纤维的取向不易朝向牵拉方向，能够制造膨松的不连续增强纤维垫 片。作为不连续增强纤维垫片，可以由不连续的增强纤维单体构成，也可以将不连续的增强 纤维与粉末形状或纤维形状的基体树脂成分混合，或将不连续的增强纤维与有机化合物或 无机化合物混合，或将不连续的增强纤维之间 用树脂成分填塞。
[0084] 芯材的前体可如下制造，即，将热塑性树脂的膜、无纺布含浸在所述不连续增强纤 维垫片中。含浸热塑性树脂的膜、无纺布时的压力最好优选为〇.5MPa以上且30MPa以下，更 优选为IMPa以上且5MPa以下。若压力小于0.5MPa，则存在热塑性树脂未含浸在不连续增强 纤维垫片中的情况，另外，若大于30MPa，则难以调整芯材的前体的厚度。含浸热塑性树脂的 膜、无纺布时的温度优选为热塑性树脂的熔点或玻璃化温度以上的温度，更优选熔点或玻 璃化温度+l〇°C的温度以上，进一步优选熔点或玻璃化温度+20°C的温度以上。需要说明的 是，在含浸热塑性树脂的膜、无纺布时的温度与热塑性树脂的熔点或玻璃化温度相比温度 过高的情况下，有时会发生热塑性树脂的分解、劣化，因此，优选热塑性树脂的熔点或玻璃 化温度+150°C的温度以下。
[0085] 在上述条件下，作为用于实现使热塑性树脂的膜、无纺布含浸在不连续增强纤维 垫片中的方法的设备，可以适当地使用压缩成型机、双带式压力机。压缩成型机为分批式， 通过制成将加热用和冷却用的2台以上的机器并列而成的间歇式加压系统，能实现生产率 的提高。双带式压力机为连续式，由于可以容易地进行连续加工，所以连续生产率优异。
[0086] 本发明的夹层结构体的厚度优选为0.4mm以上且2mm以下，更优选为0.4mm以上且 Imm以下。通过使夹层结构体的厚度成为薄壁，也有轻质化的效果，但比0.4_薄的夹层结构 体有时刚性差。
[0087] 本发明的夹层结构体可通过包括以下工序[1]~[3]的方法适当地制造。
[0088] 工序[1]:在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度的状态下赋予压力，使热塑性 树脂含浸在用于芯材的增强纤维中，从而形成芯材的前体的工序；
[0089] 工序[2]:由连续的增强纤维和基体树脂进行皮材的成型的工序；
[0090] 工序[3]:在已加热的状态下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的 膨胀倍率膨胀，从而形成芯材的工序。
[0091] 工序[1]是制作芯材的前体的工序，在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度、即 热塑性树脂的熔点或软化点以上的温度的状态下，对热塑性树脂和增强纤维赋予〇. 5MPa以 上且30MPa以下的压力，由此将热塑性树脂含浸在不连续的增强纤维中，制作芯材的前体。 之后，根据需要，冷却至低于热塑性树脂的熔点或软化点，在热塑性树脂未熔融也未软化的 状态下赋予〇.5MPa以上且30MPa以下的压力，制作芯材的前体。
[0092] 工序[2 ]是制作皮材的工序，例如，通过对在连续的增强纤维中含浸有基体树脂的 预浸料坯赋予〇. 3MPa以上且30MPa以下的压力来制作皮材。
[0093]工序[3]是使芯材的前体膨胀从而形成具有空隙的芯材的工序，在已加热的状态 下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的膨胀倍率膨胀，从而制作芯材。此时， 因加热而导致热塑性树脂对不连续的增强纤维的结合力减弱，因此，增强纤维的残留应力 被解放，通过想要恢复到原始状态的回弹（spring back)而进行膨胀。通过进行膨胀，不仅 在芯材中形成空隙，通常还形成簇。
[0094]工序[3]中的膨胀倍率优选为1.1倍以上且8倍以下，更优选为1.5倍以上且4倍以 下。所述膨胀倍率小于1.1倍时，夹层结构体的轻质效果容易变小，大于8倍时，夹层结构体 的刚性容易变低。
[0095]进而，通过将本发明的夹层结构体与其他部件一体化从而制成一体化成型品，由 此能够有效利用其轻质化、刚性，故而优选。这种情况下，通过将由夹层结构体形成的第一 部件接合于由其他成型体形成的第二部件，能够得到一体化成型品。
[0096] 所述一体化的第二部件没有特别限制，例如可举出用具有连续性的增强纤维增强 了的单向（UD)预浸料坯、织物预浸料坯、用不连续的增强纤维增强了的玻璃垫片增强热塑 性塑料(GMT)、片状模塑料(sheet molding compound，SMC)、长纤维增强预浸料还等经纤维 增强过的成型基材，或者树脂片材、发泡体等非纤维增强成型基材。其中，从得到的成型体 的力学特性的观点考虑，优选经纤维增强过的成型基材，从提高成型体的增强效果的观点 考虑，可优选使用连续纤维增强预浸料坯，在成型体具有复杂形状时，可以优选使用赋型性 优异的不连续纤维增强预浸料坯。
[0097] 作为使第一部件和第二部件接合的手段，没有特别限定，例如有下述方法：（i )分 别将第一部件和第二部件预成型，将两者接合的方法，（ii)将第一部件预成型，在将第二部 件成型的同时将两者接合的方法。作为上述（i)的具体例，有下述方法:利用加压成型制作 第一部件，利用加压成型或注塑成型制作第二部件，对于所制作的各个部件，通过热板熔 接、振动熔接、超声波熔接、激光熔接、电阻熔接、感应加热熔接等已知的熔接手段进行接 合。另一方面，作为上述(ii)的具体例，有下述方法:利用加压成型制作第一部件，然后将其 嵌入注塑成型模具中，向模具中注射用于形成第二部件的材料，将第二部件成型，同时，利 用处于熔融或软化状态的材料的热量使第一部件的被粘面熔融或软化从而接合于第一部 件。另外，作为上述(ii)的另一个具体例，有下述方法:利用加压成型制作第一部件，然后将 其配置在加压成型模具内，在加压成型模具内配置用于形成第二部件的材料，进行加压成 型，由此以与上述相同的原理进行接合。从一体化成型品的量产性的观点考虑，优选采用 (ii)的方法，作为注塑成型，优选使用嵌件注塑成型、基体上注塑成型，另外，作为加压成 型，优选使用冲压(stamping)成型、加热及冷却(heat and cool)成型。
[0098] 作为通过本发明的夹层结构体及由其形成的一体化成型品提供的安装部件的用 途，例如，可以举出"电脑、显示器、OA设备、手机、移动信息终端、传真机、微型光盘、手提式 MD、携带用收录机、PDA(电子记事本等移动信息终端）、摄像机、数码摄像机、光学仪器、音频 设备、空调、照明仪器、娱乐用品、玩具用品、其他家电产品等的壳体、托盘、底盘、内装构件、 或其箱体"等电气、电子设备构件，"支柱、面板、增强材料"等土木、建材用构件，"各种构件、 各种框、各种铰接部、各种臂、各种车轮、各种车轮用轴承、各种梁、传动轴、车轮、齿轮箱等 悬挂构件、加速器、或转向构件"，"发动机罩(hood)、车顶、门、汽车挡泥板、后行李箱盖、侧 板、后围板、后围上盖板、车身前部、车身底部、各种支柱、各种构件、各种框、各种梁、各种支 架、各种轨道、各种铰接部等的外板、或主体构件"、"减震器、减震器梁、分离带、下盖、发动 机罩（engine cover)、整流板、阻流板、车颈通风板、空气动力学套件等外装构件"、"仪表 板、座椅框架、门饰板、支柱装饰、手柄、各种组件等的内装构件"、或"电动机构件、CNG箱、汽 油箱、燃料栗、进气口、进气歧管、化油器主体、汽化器衬垫、各种配管、各种阀等燃料系、排 气系、或吸气系构件"等汽车、二轮车用结构构件，"其他、交流发电机终端、交流发电机连接 器、IC调节器、调光器用电位计底座(potentiometer bases)、发动机冷却水接合处、空调用 恒温器底座、暖气热风流量控制阀、散热器电动机用刷握、涡轮叶片、雨刮器电机相关构件、 分配器、起动器开关、起动继电器、风窗清洗器喷嘴、空调面板开关基板、燃料相关电磁阀用 线圈、蓄电池座盘、AT托架、前照灯支架、踏板护罩、防护装置、喇叭终端、步进马达转子、灯 座、灯光反射器、灯罩、制动活塞、防噪罩、备胎罩、螺线管、发动机滤油器、点火装置盒、防擦 板、仪表板(fascias)"等汽车、二轮车用构件，"起落架舱、小翼、阻流板、边缘部、方向舵、升 降舵、减振器、肋"等航空器用构件。从力学特性的观点考虑，优选用于汽车内部外部装饰、 电气?电子设备壳体、自行车、体育用品用结构材料、航空器内部装饰材料、运输用箱体。其 中，尤其适合用于由复数个构件构成的组件部件。
[0099] 实施例
[0100]以下，利用实施例对本发明进行更具体地说明。实施例中使用的各种材料(连续的 增强纤维、基体树脂、不连续的增强纤维、热塑性树脂、发泡树脂芯材、注塑成型用树脂、 GMT)、及各种特性(芯材的弯曲弹性模量、芯材的体积比重、芯材的膨胀倍率、芯材中的簇的 最大长度的平均值、芯材中的不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的被覆率、芯材中的不 连续的增强纤维、热塑性树脂、空隙的体积含有率、芯材中的不连续的增强纤维向皮材的最 大贯穿距离、夹层结构体的刚性、夹层结构体的体积比重）的测定方法如下所示。在没有特 别说明的情况下，碳纤维的制作环境及各种特性的评价环境为温度25°C±2°C、相对湿度 50%的气氛。另外，本发明并不受这些实施例所限定。
[0101]〈连续的增强纤维〉
[0102] ?碳纤维A(对由99摩尔％的丙烯腈和1摩尔％的衣康酸形成的共聚物进行纺丝、 煅烧，得到总纤维数为12,000根、比重为1.8、线束拉伸强度为4.6GPa、线束拉伸弹性模量为 230GPa的碳纤维。接着，将浓度为0.05摩尔/升的硫酸水溶液作为电解质，以相对于每Ig碳 纤维为3库仑的电量对该碳纤维进行电解表面处理。然后对实施了上述电解表面处理的碳 纤维进行水洗，在150°C的温度的加热空气中进行干燥，得到作为原料的碳纤维。然后，将双 酸A型环氧树脂（"jER"（注册商标)825(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））混合在丙酮中， 得到均匀溶解的约1质量％的丙酮溶液。使用该丙酮溶液，利用浸渍法涂布在经表面处理过 的碳纤维上，然后于210°C的温度进行180秒的热处理，得到上浆剂涂布碳纤维。上浆剂的附 着量以相对于100质量份的经表面处理过的碳纤维成为〇. 5质量份的方式进行调整。）。
[0103] ?碳纤维B(对由99摩尔％的丙烯腈和1摩尔％的衣康酸形成的共聚物进行纺丝、 煅烧，得到总纤维数为12，000根、比重为1.75、线束拉伸强度为4.4GPa、线束拉伸弹性模量 为380GPa的碳纤维。接着，将浓度为0.05摩尔/升的硫酸水溶液作为电解质，以相对于每Ig 碳纤维为110库仑的电量对该碳纤维进行电解表面处理。然后对实施了上述电解表面处理 的碳纤维进行水洗，在150°C的温度的加热空气中进行干燥，得到作为原料的碳纤维。然后， 将双酸A型环氧树脂（"jER"（注册商标)825(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））混合在丙 酮中，得到均匀溶解的约1质量％的丙酮溶液。使用该丙酮溶液，利用浸渍法涂布在经表面 处理过的碳纤维上，然后于210°C的温度进行180秒的热处理，得到上浆剂涂布碳纤维。上浆 剂的附着量以相对于100质量份的经表面处理过的碳纤维成为0.5质量份的方式进行调 整。）。
[0104] ?碳纤维C(对由99摩尔％的丙烯腈和1摩尔％的衣康酸形成的共聚物进行纺丝、 煅烧，得到总纤维数为6,000根、比重为1.91、线束拉伸强度为4. lGPa、线束拉伸弹性模量为 540GPa的碳纤维。接着，将浓度为0.05摩尔/升的硫酸水溶液作为电解质，以相对于每Ig碳 纤维为5库仑的电量对该碳纤维进行电解表面处理。然后对实施了上述电解表面处理的碳 纤维进行水洗，在150°C的温度的加热空气中进行干燥，得到作为原料的碳纤维。然后，将双 酸A型环氧树脂（"jER"（注册商标)825(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））混合在丙酮中， 得到均匀溶解的约1质量％的丙酮溶液。使用该丙酮溶液，利用浸渍法涂布在经表面处理过 的碳纤维上，然后于210°C的温度进行180秒的热处理，得到上浆剂涂布碳纤维。上浆剂的附 着量以相对于100质量份的经表面处理过的碳纤维成为〇. 5质量份的方式进行调整。）。
[0105] 〈基体树脂〉
[0106] ?环氧树脂A(使用35质量份的双酚F型环氧树脂（"jER"（注册商标)4007P(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））、35质量份的三缩水甘 油基对氨基苯酸（"Araldite"（注册商 标）MY0510(Huntsman Advanced Materials社制））、30质量份的双酸F型环氧树脂 ("EPICL0N"（注册商标)830(DIC(株）制））、5质量份的双氰胺（固化剂，DICY-7(三菱化学 (株）制））、3质量份的聚乙稀醇缩甲醛（"VINYLEC"（注册商标)PVF-K(Chisso Corporation 制））、3质量份的作为固化辅助剂的3-(3，4-二氯苯基)-1，1-二甲基脲(固化促进剂，DCMU99 (Hodogaya Chemical Co.，Ltd.制）），制备环氧树脂。）。
[0107] ?环氧树脂B(使用40质量份的双酚F型环氧树脂（"jER"（注册商标)4007P(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））、45质量份的三缩水甘油基对氨基苯酸（"Araldite"（注册商 标）MY0510(Huntsman Advanced Materials公司制））、15质量份的双酸F型环氧树脂 ("EPICL0N"（注册商标)830(DIC(株）制））、5质量份的双氰胺（固化剂，DICY-7(三菱化学 (株）制））、3质量份的聚乙稀醇缩甲醛（"VINYLEC"（注册商标)PVF-K(Chisso Corporation 制））、3质量份的作为固化辅助剂的3-(3，4-二氯苯基)-1，1-二甲基脲(固化促进剂，DCMU99 (Hodogaya Chemical Co.，Ltd.制）），制备环氧树脂。）。
[0108] 〈不连续的增强纤维〉
[0109] ?不连续的增强纤维A(用筒形切割机(cartridge cutter)将碳纤维A切割成6mm 长，得到短切增强纤维。之后，制作40升由水和表面活性剂（聚氧乙烯月桂基醚（商品名） (Nacalai Tesque(株)制））形成的表面活性剂浓度为0.1质量％的分散介质，将所述分散介 质投入抄制装置。抄制装置包括具有带旋翼的搅拌机的上部抄制槽(容量为30升)和下部的 储水槽(容量为10升），在抄制槽和储水槽之间设有多孔支承体。首先，用搅拌机搅拌该分散 介质直至产生微小的空气气泡。之后，将调整了质量使其成为期望的单位面积重量的短切 增强纤维投入到分散有微小的空气气泡的分散介质中，进行搅拌，由此得到分散有增强纤 维的浆料。接着，从储水层抽吸浆料，借助多孔支承体进行脱水，制成增强纤维抄制体。用热 风干燥机将上述抄制体在150°C、2小时的条件下进行干燥，得到单位面积重量为lOOg/m 2的 不连续的增强纤维A。在得到的不连续的增强纤维A中，纤维长度大于IOmm且小于15mm的增 强纤维为〇质量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维为95质量％，纤维长度小于 2mm的增强纤维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于15mm的增强纤维为0质量％，纤维 长度为3mm以上且8mm以下的增强纤维为93质量％，纤维长度小于3mm的增强纤维为7质 量％。另外，二维接触角及二维取向角均为40°，纤维分散率为90%。）
[0110] ?不连续的增强纤维B(用筒形切割机将碳纤维A切割成3mm长，得到短切增强纤 维，除此之外，与不连续的增强纤维A同样地得到单位面积重量为100g/m 2的不连续的增强 纤维B。在得到的不连续的增强纤维B中，纤维长度大于IOmm且小于15mm的增强纤维为0质 量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维为95质量％，纤维长度小于2mm的增强纤 维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于15mm的增强纤维为0质量％，纤维长度为3mm以 上且8mm以下的增强纤维为93质量％，纤维长度小于3mm的增强纤维为7质量％。另外，二维 接触角及二维取向角均为40°，纤维分散率为95%。）。
[0111] ?不连续的增强纤维C(用筒形切割机将碳纤维A切割成IOmm长，得到短切增强纤 维。将短切增强纤维投入开棉机，得到几乎不存在最初粗细的增强纤维束的棉状增强纤维 集合体。将该增强纤维集合体投入具有直径为600mm的锡林的梳棉装置，形成由增强纤维形 成的片状网状物。此时的锡林的转速为320rpm，道夫的速度为13m/分钟。将该网状物重叠， 得到单位面积重量为lOOg/m 2的不连续的增强纤维C。在得到的不连续的增强纤维C中，纤维 长度大于IOmm且小于15mm的增强纤维为20质量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强 纤维为75质量％，纤维长度小于2mm的增强纤维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于 15mm的增强纤维为83质量％，纤维长度为3mm以上且8mm以下的增强纤维为10质量％，纤维 长度小于3_的增强纤维为7质量％。另外，二维接触角及二维取向角均为8°，纤维分散率为 50%〇)
[0112] ?不连续的增强纤维D(使用与专利文献1(国际公开第2006/028107号公报）的参 考例2-1中记载的短切碳纤维相同的不连续的增强纤维D。在不连续的增强纤维D中，纤维长 度大于IOmm且小于15mm的增强纤维为0质量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维 为95质量％，纤维长度小于2mm的增强纤维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于15mm 的增强纤维为5质量％，纤维长度为3mm以上且8mm以下的增强纤维为88质量％，纤维长度小 于3mm的增强纤维为7质量％。另外，二维接触角及二维取向角均为40°，纤维分散率为 90%〇)
[0113]〈热塑性树脂〉
[0114] ?聚丙稀(使用将90质量％的未改性聚丙稀（"Prime Polypro"（注册商标)J106MG (Prime Polymer(株)制））和10质量％的酸改性聚丙烯（"ADMER"（注册商标)QE800(三井化 学(株)制））混合而成的母料，制作单位面积重量为l〇〇g/m2的膜。树脂的熔点：160°C)。
[0115] ?聚酰胺6(制作由"AMILAN"（注册商标)CM1021T(东丽(株)制)形成的单位面积重 量为124g/m 2的树脂膜。树脂的熔点：225°C)。
[0116] ?聚酰胺6粒子(与专利文献1(国际公开第2006/028107号公报）的参考例2-1中记 载的聚酰胺6树脂相同的聚酰胺6的粒子）。
[0117] ?聚碳酸酯（制作由 "Iupilon"（注册商标）H_4000(Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation制）形成的单位面积重量为132g/m2的树脂膜。树脂的玻璃化温度： 145°〇〇
[0118]〈发泡树脂芯材〉
[0119] ?无交联低泡沫聚丙烯片材"EFCELL"（注册商标）（2倍发泡，厚度为0.8mm)(古川 电气工业(株)制）。
[0120] 〈注塑成型用树脂〉
[0121] · PC复合物（"Panlite"（注册商标)GXV-3545WI(帝人化成(株)制））。
[0122] <GMT>
[0123] ?玻璃纤维增强聚丙烯树脂成型材料(GMT) ( "Unisheet"（注册商标)P4038-BK31 (Quadrant公司制））。
[0124] (1)芯材的弯曲弹性模量
[0125] 由夹层结构体仅切出芯材，并将其切成长50mm、宽25mm(厚度为芯材整体的厚度） 的样品，在支点间距离为试验片厚度的16倍的条件下，按照ASTM D790求出弯曲弹性模量。
[0126] (2)芯材的体积比重
[0127] 由夹层结构体仅切出芯材，并将其切成横100mm、纵100mm(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)，利用下式求出体积比重。
[0128] 体积比重=W/V
[0129] (3)芯材的膨胀倍率
[0130] 由芯材膨胀前的厚度(芯材的前体的厚度)to和膨胀后的厚度(芯材的厚度)ti，利 用下式求出膨胀倍率。
[0131] 膨胀倍率=乜/1：〇
[0132] (4)芯材中的簇的最大长度的平均值
[0133]在夹层结构体的厚度方向截面上，针对该芯材部分，利用激光显微镜（（株） KEYENCE制VK-9510)以200倍的倍率在纵1.125mm、横1.5mm的视野范围内，改变观察部位并 拍摄3张观察图像，然后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 求出直线的最大长度。然后，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。
[0134] (5)芯材中的不连续的增强纤维的分散状态、及不连续的增强纤维被热塑性树脂 被覆的被覆率
[0135] 利用扫描式电子显微镜（SEM) (Hitachi High-Technologies Corporation制S-4800型)观察芯材的厚度方向截面，以1500倍的倍率进行拍摄，在得到的图像中，针对不连 续的增强纤维的截面抽出任意50处，在各个不连续的增强纤维的截面中，观察不连续的增 强纤维的分散状态，并且，由热塑性树脂被覆的周长(peripheral length)(热塑性树脂被 覆部分的纤维周长)和热塑性树脂未被覆的周长(表面露出部分的纤维周长），利用下式求 出不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的被覆率。将相对于不连续的增强纤维的直径Df而 言为Df/4以上的厚度的热塑性树脂附着的情形判定为不连续的增强纤维被热塑性树脂被 覆。另外，在切断面不是正圆时，将通过截面形状的重心的最短直线距离作为Df。
[0136] 不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的被覆率（％ )=(热塑性树脂被覆部分的纤 维周长)/(热塑性树脂被覆部分的纤维周长+表面露出部分的纤维周长）X 100
[0137] (6)芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂、空隙的体积含有率
[0138] 由夹层结构体切出横IOmmX纵IOmm(厚度为芯材整体的厚度）的芯材，利用X射线 CT(Yamato Scientific(株)制TDM1300-FW)分别求出不连续的增强纤维、热塑性树脂、空隙 的体积含有率。将空间分辨率设为〇. 7μηι从而实施测定。
[0139] (7)芯材中的不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离
[0140]切出夹层结构体的皮材和芯材的接合部分，使用激光显微镜（（株)KEYENCE制VK-9510)以1000倍的倍率对其厚度方向截面拍摄任意10处(10张图像），由得到的图像，针对芯 材中的不连续的增强纤维贯穿皮材的各单纤维求出贯穿距离，将它们的最大值作为最大贯 穿距离。
[0141] (8)夹层结构体的刚性
[0142] 由夹层结构体切出横140mm、纵IlOmm(厚度为夹层结构体整体的厚度）的样品，用 双面胶带将其粘贴在外框为横140mm、纵110mm、内框为横100mm、纵70mm的错合金的夹具 (j ig)上，然后评价施加20N的力时的夹层结构体的挠曲量。
[0143] (9)夹层结构体的体积比重
[0144] 由夹层结构体切出横100mm、纵IOOmm(厚度为夹层结构体整体的厚度）的样品，由 其质量Ws (g)和表观体积Vs (cm3 )，利用下式求出体积比重。
[0145] 体积比重=Ws/Vs
[0146] (实施例1)
[0147]使用刮刀涂布机(knife coater)将环氧树脂A涂布在脱模纸上，制作2片16. lg/m2 的树脂膜。接下来，对于单向排列成片状的碳纤维A，从碳纤维的两面重叠上述制成的2片树 脂膜，通过加热加压使树脂含浸，制作碳纤维A的单位面积重量为75g/m 2、基体树脂的质量 分率为30.0%的单向预浸料坯，将其作为皮材使用。另外，将2片聚丙烯树脂的膜和1片不连 续的增强纤维A于180°C(树脂的熔点（160°C)+20°C)的温度加热，以3MPa的压力加压，由此 制作含浸有树脂的含浸基材作为芯材。以成为[预浸料坯90° /预浸料坯0° /含浸基材/预浸 料坯0° /预浸料坯90° ]的方式将皮材和芯材依次层合，在150°C、IMPa的条件下，经30分钟进 行皮材的预浸料坯的固化、和皮材与芯材的接合。之后，于180°C保持5分钟，使芯材发泡后， 将Imm的间隔件夹持于工具板(tool plate)之间，于100°C冷却从而使芯材固化，得到夹层 结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。
[0148] 使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。需要说明的 是，将利用激光显微镜对本实施例所得到的夹层结构体进行拍摄而得到的照片示于图4。
[0149] (实施例2~6)
[0150] 将皮材中的连续的增强纤维、基体树脂、芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂 如表1所示那样进行变更，除此之外，与实施例1同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体 的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。
[0151] (实施例7)
[0152] 将皮材中的连续的增强纤维、基体树脂、芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂 如表1所示那样进行变更，将2片聚酰胺6树脂的膜和1片不连续的增强纤维A于250°C(树脂 的熔点（225°C )+25°C)的温度制作含浸基材作为芯材，除此之外，与实施例1同样地得到夹 层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到 的评价结果示于表1。
[0153] (实施例8)
[0154] 将皮材中的连续的增强纤维、基体树脂、芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂 如表1所示那样进行变更，将2片聚碳酸酯树脂的膜和1片不连续的增强纤维A于290°C(树脂 的玻璃化温度(145°C )+145°C)的温度制作含浸基材作为芯材，除此之外，与实施例1同样地 得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特 性。得到的评价结果示于表1。
[0155](实施例9)
[0156]将芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂如表1所示那样进行变更，将间隔件变 更为0.8mm，除此之外，与实施例3同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为 0.8mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。
[0157](实施例 10)
[0158] 将芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂如表1所示那样进行变更，将间隔件变 更为0.6mm，除此之外，与实施例3同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为 0.6mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。
[0159] (比较例1)
[0160] 对于皮材而言，除了如表2所示那样变更连续的增强纤维、基体树脂之外，使用与 实施例1同样地制作而得的单向预浸料坯，作为芯材，使用将专利文献1的参考例2-1中记载 的芯材以厚度成为0.74mm的方式进行调整而得的芯材。以成为[预浸料坯90° /预浸料坯0° / 芯材/预浸料坯0° /预浸料坯90° ]的方式将皮材和芯材依次层合，将Imm的间隔件夹持在工 具板之间，在150°C、lMPa的条件下，经30分钟进行皮材的预浸料坯的固化、和皮材与芯材的 接合，得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各 种特性。得到的评价结果示于表2。
[0161] (比较例2)
[0162] 将芯材变更为如下芯材，即，将专利文献1的参考例2-2中记载的芯材以厚度成为 0.74mm的方式进行调整而得的芯材，除此之外，与比较例1同样地得到夹层结构体。得到的 夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表 2〇
[0163] (比较例3)
[0164] 将芯材变更为如下芯材，即，将无交联低泡沫聚丙烯片材"EFCELL"以厚度成为 0.74mm的方式进行切断而得的芯材，除此之外，与比较例1同样地得到夹层结构体。得到的 夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表 2〇
[0165] (比较例4)
[0166] 在芯材中，使用4片不连续的增强纤维A、8片作为热塑性树脂的聚丙烯树脂的膜， 除此之外，与实施例1同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1.11mm。使用得 到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表2。
[0167] (比较例5)
[0168] 以芯材的厚度成为0.54mm的方式调整材料，除此之外，与比较例1同样地得到夹层 结构体。得到的夹层结构体的厚度为〇.8mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到 的评价结果示于表2。
[0169] (比较例6)
[0170] 以芯材的厚度成为0.34mm的方式调整材料，除此之外，与比较例1同样地得到夹层 结构体。得到的夹层结构体的厚度为〇.6mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到 的评价结果示于表2。
[0171] (实施例11)
[0172] 由实施例1中得到的夹层结构体，切出长250mm、宽160mm的长方形材料，将其作为 第一部件。另一方面，作为第二部件，将GMT配置在保持为230°C的热盘加热型预热装置中， 一边赋予0.1 MPa的压力一边预热1分钟。接着，将第一部件配置在已预热至120°C的加压成 型用模具内，在其上重叠配置已完成预热的GMT，关闭模具，在赋予了 15MPa的压力的状态下 保持120秒，利用加压成型将第一部件和第二部件接合，得到一体化成型品。将本实施例所 得的一体化成型品示于图5。
[0173](实施例⑵
[0174] 由实施例1中得到的夹层结构体(纵300mmX横300mm)，切出长250mm、宽160mm的长 方形，将其作为第一部件。另一方面，作为第二部件，使用PC复合物。然后，以使夹层结构体 的侧面为接合面的方式将上述制得的第一部件注塑(OUtsert)于注塑成型用模具，将PC复 合物作为第二部件进行注塑成型，得到一体化成型品。此时，注塑成型机的料筒温度为300 °C，模具温度为60°C。将本实施例所得的一体化成型品示于图6。
[0177] 在各实施例及比较例1、2、5及6中，在芯材中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，并可观察到簇，但在比较例3、4中，未在芯材中观察到簇。
[0178] 由实施例1~8和比较例1~4、实施例9和比较例5、实施例10和比较例6之间的比较 可知，本发明的夹层结构体由于使用特定的芯材并且使用纤维增强材料作为皮材，所以轻 质性和刚性优异。
[0179] 另外，在实施例11中，通过使用实施例1的夹层结构体作为第一部件，利用加压成 型形成第二部件，由此能够得到接合状态良好的一体化成型品。在实施例12中，通过使用实 施例1的夹层结构体作为第一部件，利用注塑成型形成第二部件，由此能够得到接合状态良 好的一体化成型品。其原因在于，由于夹层结构体具有空隙，所以能够通过注塑材料的PC复 合物渗入到夹层结构体的空隙中而呈现出锚定效果，得到牢固接合的一体化成型品。
[0180] 产业上的可利用性
[0181] 根据本发明的夹层结构体或一体化成型品，能够使轻质性、薄壁性、刚性优异。另 外，若使用本发明的夹层结构体，则能够容易地成型一体化成型品（其是夹层结构体与其他 部件接合而成的）。因此，本发明的夹层结构体或一体化成型品可适用于汽车内部外部装 饰、电气?电子设备外壳、自行车、体育用品用结构材料、航空器内部装饰材料、运输用箱体 等广泛的用途。
[0182] 符号说明
[0183] 1 簇
[0184] 2、3、4簇中的直线
[0185] 5夹层结构体
[0186] 6芯材的热塑性树脂
[0187] 7皮材的基体树脂
[0188] 8贯穿基体树脂的不连续的增强纤维
[0189] 9芯材的不连续的增强纤维向皮材的贯穿距离
[0190] 10、11、12、13、14、15、16芯材的不连续的增强纤维(单纤维）
[0191] 17二维接触角，二维取向角
[0192] 18、21 -体化成型品
[0193] 19、22夹层结构体
[0194] 20、23 第二部件
【主权项】
1. 一种夹层结构体，由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含连续 的增强纤维和基体树脂的皮材构成，其中，在芯材中，不连续的增强纤维的30%以上被热塑 性树脂被覆，并且，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。2. 如权利要求1所述的夹层结构体，其中，在芯材中，不连续的增强纤维和热塑性树脂 以最大长度的平均值为100μπι以上的尺寸形成簇。3. 如权利要求2所述的夹层结构体，其中，所述簇的最大长度的平均值为200μπι以上的 尺寸。4. 如权利要求1~3中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材的弯曲弹性模量为2.5GPa 以上且20GPa以下。5. 如权利要求1~4中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材的体积比重为0.01以上且 0.6以下。6. 如权利要求1~5中任一项所述的夹层结构体，其中，皮材中的连续的增强纤维为连 续的碳纤维。7. 如权利要求1~6中任一项所述的夹层结构体，其中，皮材中的连续的增强纤维的拉 伸弹性模量为360GPa以上且lOOOGPa以下。8. 如权利要求1~7中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材中的不连续的增强纤维为 不连续的碳纤维。9. 如权利要求1~8中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材中的不连续的增强纤维的 一部分贯穿于皮材，不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离为5μπι以上。10. 如权利要求1~9中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材中的热塑性树脂是选自由 聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚芳硫醚及聚醚醚酮组成的组中 的至少一种。11. 一种权利要求1~10中任一项所述的夹层结构体的制造方法，其包括以下工序[1] ~[3]， 工序[1]:在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度的状态下赋予压力，使热塑性树脂 含浸在用于芯材的增强纤维中，从而形成芯材的前体的工序； 工序[2]:由连续的增强纤维和基体树脂进行皮材的成型的工序； 工序[3]:在已加热的状态下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的膨胀 倍率膨胀，从而形成芯材的工序。12. 如权利要求11所述的夹层结构体的制造方法，其中，膨胀倍率为1.1倍以上且8倍以 下。13. -种一体化成型品，是将由权利要求1~10中任一项所述的夹层结构体形成的第一 部件和由其他成型体形成的第二部件接合而成的。14. 一种一体化成型品的制造方法，是制造权利要求13所述的一体化成型品的方法，其 中，第二部件为利用注塑成型而得的成型体，利用嵌件注塑成型或基体上注塑成型将第二 部件接合于第一部件。15. -种一体化成型品的制造方法，是制造权利要求13所述的一体化成型品的方法，其 中，第二部件为利用加压成型而得的成型体，利用加压成型将第二部件接合于第一部件。
【专利摘要】本发明提供夹层结构体、使用该夹层结构体的一体化成型品及它们的制造方法。所述夹层结构体由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含连续的增强纤维和基体树脂的皮材构成，在芯材中，不连续的增强纤维的30％以上被热塑性树脂被覆，并且，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。
【IPC分类】B29C45/14, B29C43/18, B32B5/28
【公开号】CN105492200
【申请号】CN201480047371
【发明人】畑中和洋, 松尾里美, 土谷敦岐
【申请人】东丽株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月17日
【公告号】EP3040195A1, WO2015029634A1
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种轻质性、薄壁性、刚性优异的夹层结构体（sandwich )，更具体而 言，涉及一种使用特定的芯材并且使用纤维增强材料作为皮材的、尤其是在轻质性和刚性 方面具有优异特性的夹层结构体。
【背景技术】
[0002] 经连续的增强纤维组进行增强过的纤维增强树脂(FRP)作为要求轻质性和力学特 性的结构体的材料被频繁地用于航空器、汽车、双轮车、自行车等运送设备用途、网球，高尔 夫、钓鱼竿等体育用品用途、抗震加强材料等建设结构物用途等。
[0003] 作为可确保力学特性且可提高轻质性的结构体，已知有在轻质的芯材上配置FRP 作为皮材而成的夹层结构体。为了谋求结构体的轻质化，选择了更加轻质的芯材，轻木芯 (balsa core)、蜂窝芯、氨基甲酸酯泡沫芯等被频繁地用作芯材。另外，通过对力学特性也 结合实用的要求特性进行设计，夹层结构体被广泛应用于航空器的二次结构材料、以及汽 车部件、建筑物部件、面板部件等。
[0004] 在专利文献1中，作为夹层结构体的芯材，公开了将树脂进行发泡而得的泡沫芯 材、将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而得的芯材。专利文献2中 公开了一种具有层状结构的轻质复合材料，所述层状结构由多孔质纤维层和增强用纤维的 纤维增强树脂层构成，所述多孔质纤维层是用粘合剂将分散于任意方向的增强用短纤维于 它们的交点进行粘结而成的。
[0005] 然而，上述夹层结构体、复合材料难以同时实现刚性和轻质性，或是在量产性良好 地制造薄壁且具有复杂形状的成型体方面受限。对于专利文献1中公开的夹层结构体，由于 使用热塑性树脂的粒子与不连续的增强纤维一起制作芯材，所以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，但难以同时实现芯材的刚性和轻质性。对于专利文献2中 公开的轻质复合材料，由于使用了将热固性树脂等煅烧而得到的碳化物作为芯材的树脂， 所以芯材的成型性差。
[0006] 另一方面，作为FRP的用途，有个人电脑、办公自动化设备、视听设备、移动电话、电 话机、传真机、家电产品，玩具用品等电气?电子设备的外壳。上述产品不仅要求量产性、成 型性、生产率、经济性，而且近年来还期望为薄型且轻质。针对上述要求，薄壁性和刚性优异 的镁合金被有效地利用，但由于金属材料比重大，所以在轻质性方面未必能满足要求。特别 是人们预测笔记本电脑、电话、信息终端等电子设备的便携化将不断发展，另一方面，用户 层的高龄化今后将逐步加快，因此要求上述电子设备外壳进一步轻质化。
[0007] 专利文献1:国际公开第2006/028107号公报 [0008] 专利文献2:日本特开昭63-60743号公报
【发明内容】
[0009] 鉴于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种轻质性和刚性优异的夹层结构 体。本发明的另一目的在于提供一种将上述夹层结构体与其他部件进行一体化而成的轻质 性、刚性优异的一体化成型体。本发明的又一目的在于提供一种能够量产性良好地制造所 述夹层结构体、一体化成型品的夹层结构体、一体化成型品的制造方法。
[0010] 为了解决上述课题，本发明的夹层结构体具有以下构成。
[0011] ?-种夹层结构体，由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含 连续的增强纤维和基体树脂的皮材构成，其中，在芯材中，不连续的增强纤维的30%以上被 热塑性树脂被覆，并且，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。
[0012] 另外，为了解决上述课题，本发明的夹层结构体的制造方法具有以下构成。
[0013] ?上述夹层结构体的制造方法，其包括以下工序[1]~[3]，
[0014] 工序[1]:在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度的状态下赋予压力，使热塑性 树脂含浸在用于芯材的增强纤维中，从而形成芯材的前体的工序；
[0015] 工序[2]:由连续的增强纤维和基体树脂进行皮材的成型的工序；
[0016] 工序[3]:在已加热的状态下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的 膨胀倍率膨胀，从而形成芯材的工序。
[0017] 另外，为了解决上述课题，本发明的一体化成型品具有以下构成。
[0018] ?-种一体化成型品，是将由上述夹层结构体形成的第一部件和由其他成型体形 成的第二部件接合而成的。
[0019] 进而，为了解决上述课题，本发明的一体化成型品的制造方法具有以下任一构成。
[0020] ?-种一体化成型品的制造方法，是制造上述一体化成型品的方法，其中，第二部 件为利用注塑成型而得的成型体，利用嵌件注塑成型或基体上注塑成型将第二部件接合于 第一部件。
[0021] ?-种一体化成型品的制造方法，是制造上述一体化成型品的方法，其中，第二部 件为利用加压成型而得的成型体，利用加压成型将第二部件接合于第一部件。
[0022] 此处，在本发明中，所谓连续的增强纤维，是指至少沿单向在15mm以上、优选100_ 以上的长度范围内连续的增强纤维。
[0023] 本发明的夹层结构体基于其特征性的芯材的设计，具有优异的力学特性、轻质性 和薄壁性。本发明的夹层结构体的制造方法具有优异的量产性，其生产效率与现有技术相 比极为经济。本发明的夹层结构体、一体化成型体适合用作笔记本电脑等电气?电子设备 的构件、部件、外壳。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明中使用的芯材中的簇的示意图。
[0025] 图2是表示本发明的夹层结构体中的芯材和皮材的界面层的一例的示意图。
[0026] 图3是表示本发明中使用的芯材中的不连续的增强纤维的分散状态的一例的示意 图。
[0027] 图4是实施例1中制作的夹层结构体的截面照片。
[0028] 图5是本发明的实施例中得到的一体化成型品的立体图。
[0029] 图6是本发明的实施例中得到的一体化成型品的立体图。
【具体实施方式】
[0030] 本申请发明人追求由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含连 续的增强纤维和基体树脂的纤维增强材料形成的夹层结构体的刚性和轻质性，结果发现用 于夹层结构体的芯材的特定结构会影响上述刚性和轻质性，从而完成了本发明。以下，详细 说明本发明。
[0031] 所谓夹层结构体，是包含芯材和皮材、并用皮材夹持芯材而成的结构体。在本发明 中，芯材包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙，皮材包含连续的增强纤维和基体树 脂。
[0032] 在本发明中，芯材所使用的增强纤维是不连续的增强纤维，可用于其的增强纤维 的种类没有特别限制，例如可举出铝纤维、黄铜纤维、不锈钢纤维等金属纤维、聚丙烯腈 (PAN)系碳纤维、人造丝系碳纤维、木质素系碳纤维、沥青系碳纤维等碳纤维（包括石墨纤 维）、玻璃纤维等绝缘性纤维、芳香族聚酰胺纤维（aramid fiber)、聚对苯撑苯并二噁唑 (PBO)纤维、聚苯硫醚纤维、聚酯纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维等有机纤维、碳化 硅纤维、氮化硅纤维等无机纤维。另外，可以对这些纤维实施表面处理。作为表面处理，除了 作为导电体的金属的被覆处理之外，还有利用偶联剂进行的处理、利用上浆剂进行的处理、 利用成束剂进行的处理、添加剂的附着处理等。另外，这些增强纤维可以单独使用一种，也 可以并用2种以上。其中，从轻质化效果的观点考虑，优选使用比强度、比刚度优异的PAN系 碳纤维、沥青系碳纤维、人造丝系碳纤维等碳纤维。另外，从提高所得的成型品的经济性的 观点考虑，优选使用玻璃纤维，尤其从力学特性和经济性的均衡性方面出发，优选并用碳纤 维和玻璃纤维。进而，从提高所得的成型品的冲击吸收性、赋形性的观点考虑，优选使用芳 香族聚酰胺纤维，尤其从力学特性和冲击吸收性的均衡性方面出发，优选并用碳纤维和芳 香族聚酰胺纤维。另外，从提高所得的成型品的导电性的观点考虑，也可以使用被覆了镍、 铜、镱等金属的增强纤维。这些增强纤维中，在本发明中，作为芯材中的不连续的增强纤维， 更优选使用不连续的碳纤维，作为碳纤维，特别优选使用强度和弹性模量等力学特性优异 的PAN系碳纤维。
[0033]此处，所谓本发明中的不连续的增强纤维，是指纤维长度小于15mm的增强纤维，在 芯材中包含多根不连续的增强纤维，构成不连续的增强纤维组。这样的不连续的增强纤维 组优选由0质量％以上且50质量％以下的纤维长度大于IOmm且小于15mm的增强纤维、50质 量％以上且100质量％以下的纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维、0质量％以上50 质量％以下的纤维长度小于2mm的增强纤维构成，如果大于IOmm且小于15mm的增强纤维大 于50质量％，则存在层合工序或成型工序中的厚度膨胀变大、损害操作性的情况。另外，如 果纤维长度小于2mm的增强纤维大于50质量％，则存在得到的增强纤维基材的力学特性降 低的情况。从上述观点考虑，上述不连续的增强纤维组更优选由〇质量％以上且20质量％以 下的纤维长度大于8mm且小于15mm的增强纤维、80质量％以上且100质量％以下的纤维长度 为3mm以上且8mm以下的增强纤维、0质量％以上20质量％以下的纤维长度小于3mm的增强纤 维构成。另外，也优选的是，不连续的增强纤维组中的纤维长度的分布至少具有2个峰，一个 峰在纤维长度为5mm以上且IOmm以下的范围内，另一个峰在2mm以上且小于5mm的范围内。通 过形成具有上述纤维长度的分布的不连续的增强纤维组，能够并用确保力学特性的增强纤 维、和确保层合工序或成型工序中的芯材的操作性的增强纤维，能够容易地同时实现两者 的特性。需要说明的是，此处的增强纤维的质量比例表示将不连续的增强纤维组中的全部 的纤维根数作为IOO %时的、各纤维长度中的以数均计的纤维根数的比例。
[0034] 作为测定增强纤维的纤维长度的方法，例如有直接从增强纤维组中抽出增强纤维 并通过显微镜观察进行测定的方法。在树脂附着于增强纤维组时，有下述方法:使用仅溶解 增强纤维组中所含的树脂的溶剂使增强纤维组中的树脂溶解，将残留的增强纤维过滤分 离，通过显微镜观察进行测定(溶解法）；在无溶解树脂的溶剂时，在增强纤维不发生氧化减 量的温度范围内仅将树脂灰化，分离出增强纤维，通过显微镜观察进行测定的方法(灰化 法)等。可以从增强纤维组中随机选出400根增强纤维，利用光学显微镜测定其长度至ιμπι单 位，求出纤维长度和其比例。需要说明的是，在将直接从增强纤维组中抽出增强纤维的方法 与用灰化法、溶解法挑出增强纤维的方法进行比较时，通过适当地选定条件，得到的结果不 会产生特别的差异。在上述测定方法中，从增强纤维的质量变化小的观点考虑，优选采用溶 解法。
[0035] 另外，作为不连续的增强纤维，从夹层结构体的刚性的观点考虑，可使用其拉伸弹 性模量优选在200GPa以上且I OOOGPa以下、更优选在220GPa以上且500GPa以下的范围内的 不连续的增强纤维。增强纤维的拉伸弹性模量小于200GPa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 不连续的增强纤维的拉伸弹性模量在上述范围内，则从夹层结构体的刚性、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。
[0036] 在本发明中，芯材所使用的不连续的增强纤维的体积含有率相对于芯材的表观体 积优选为1 %以上且30%以下，从同时实现轻质性和力学特性的观点考虑，更优选为3%以 上且10%以下。不连续的增强纤维的体积含有率若小于1%，则刚性不足，若大于30%，则芯 材的体积比重变大。此处，芯材的表观体积包括不连续的增强纤维的体积、热塑性树脂的体 积、空隙的体积。芯材的表观体积、构成其的不连续的增强纤维的体积、热塑性树脂的体积、 空隙的体积可利用X射线检查装置(计算机断 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 化合物、咪挫 衍生物、脂肪族胺、四甲基胍、硫脲加成胺、羧酸酐(例如，甲基六氢化苯二甲酸酐）、羧酸酰 肼、羧酸酰胺、多硫醇、路易斯酸络合物(例如，三氟化硼乙胺络合物)等。这些固化剂可以单 独使用也可以并用。
[0064] 通过使用芳香族二胺作为固化剂，可得到耐热性良好的固化树脂。特别是二氨基 二苯基砜的各种异构体可得到耐热性良好的固化树脂，因而是最合适的。使用芳香族二胺 作为固化剂时，优选以其添加量成为化学计量上的当量的方式进行添加，根据情况的不同， 例如，通过使用当量比约为0.7以上且0.8以下，可得到高弹性模量的固化树脂。
[0065] 另外，通过使用双氰胺和脲化合物（例如，3,4_二氯苯基-1，1-二甲基脲）的组合、 或咪唑类作为固化剂，可以于较低的温度一边固化一边得到高耐热耐水性。与使用胺化合 物作为固化剂的情形相比，使用酸酐进行固化的方式可制造吸水率低的固化树脂。此外，可 以使用将上述固化剂进行潜伏化后的物质(例如，进行了微囊化后的物质）。
[0066] 环氧树脂的固化剂中，双氰胺和脲化合物的组合可容易地于145°C以上的温度在 1 〇分钟以内进行固化，因此优选使用。
[0067] 另外，也可以在组合物中配合上述环氧树脂和固化剂、或使它们的一部分进行预 反应而得到的物质。该方法有时对调节粘度、提高保存稳定性有效。
[0068] 也优选在上述环氧树脂组合物中溶解并添加热塑性树脂。作为这样的热塑性树 月旨，通常优选在主链中具有选自碳-碳键、酰胺键、酰亚胺键、酯键，醚键、碳酸酯键、氨基甲 酸酯键、硫醚键、砜键或羰基键中的键的热塑性树脂，还可以部分地具有交联结构。另外，所 述热塑性树脂既可以具有结晶性也可以为非晶性。特别合适的是，选自由聚酰胺、聚碳酸 酯、聚缩醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酯、聚酰胺酰亚胺，聚酰亚胺(例如，具有苯基三甲 基茚满结构的聚酰亚胺）、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮，聚醚醚酮，聚芳酰胺 (polyaramide)、聚醚腈及聚苯并咪唑组成的组中的至少一种的树脂溶解在环氧树脂组合 物中。
[0069] 另外，作为皮材所使用的基体树脂，也优选使用热塑性树脂，可例举出与上述芯材 所使用的热塑性树脂的种类相同的热塑性树脂。
[0070] 接下来，进一步详细地说明本发明的夹层结构体。
[0071] 对于本发明的夹层结构体，用于芯材的热塑性树脂的一部分含浸在皮材中，从芯 材和皮材的接合强度的观点考虑，其含浸部位的最大含浸距离距芯材优选为IOym以上，更 优选为15μπι以上。对最大含浸距离的测定方法没有特别限制，例如通过夹层结构体的截面 观察来观察皮材和芯材的界面，由此可测定含浸于皮材中的、用于芯材的热塑性树脂的含 浸距离。
[0072] 在本发明的夹层结构体中，如后文所述，芯材的前体通常具有加热膨胀性。所谓加 热膨胀性，是指通过将芯材的前体加热至构成其的热塑性树脂的熔点以上，从而使因加压 而呈压缩状态的前体内的增强纤维组通过起毛力(standing f〇rce)(其来自增强纤维的弹 性模量)进行膨胀。由此，形成具有空隙的结构，能够在增强纤维和热塑性树脂的特性允许 的范围内自由地控制芯材的厚度。
[0073] 此处，所谓芯材的前体，是表示实质上不含空隙，由不连续的增强纤维和热塑性树 脂构成的芯材的材料。需要说明的是，此处，如果相对于芯材的前体的表观体积而言的空隙 的体积含有率为5%以下，则通常认为实质上不含空隙。
[0074] 在本发明的夹层结构体中，优选的是，芯材中的不连续的增强纤维的一部分贯穿 于皮材。将不连续的增强纤维贯穿于皮材的状态例示于图2所示的形态。即，如图2所示，在 由构成皮材的基体树脂和构成芯材的热塑性树脂形成的界面层处，在包含基体树脂7和热 塑性树脂6的形态中存在不连续的增强纤维8,换言之，可认为通过由不连续的增强纤维产 生的锚定(anchoring)从而使基体树脂和热塑性树脂处于牢固的接合状态。不连续的增强 纤维的贯穿程度（图2中的已贯穿的单纤维8的贯穿程度）只要不损害本发明的效果就没有 限制，但从包含不连续的增强纤维的芯材作为接合介质发挥功能、影响皮材与芯材的接合 性的观点考虑，优选具有下述贯穿状态:芯材的不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离 优选为5μπι以上，更优选为ΙΟμπι以上。对于芯材的不连续的增强纤维向皮材的贯穿距离来 说，用已贯穿的不连续的增强纤维中的、从皮材的基体树脂侧的纤维前端的深度(水平面） 直到皮材的基体树脂与芯材的热塑性树脂的边界处的贯穿点为止的最短距离表示，在为图 2中的不连续的增强纤维8的情况下，用符号9的距离表示。并且，将测得的贯穿距离中的最 大值作为最大贯穿距离。具体而言，芯材的不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离可如 下测定。切出夹层结构体的皮材和芯材的接合部分，使用激光显微镜以1000倍的倍率对其 厚度方向截面拍摄任意10处（10张图像），由得到的图像，针对芯材中的不连续的增强纤维 贯穿皮材的各单纤维求出贯穿距离，将它们的最大值作为最大贯穿距离。
[0075] 在本发明的夹层结构体中，用于芯材的不连续的增强纤维以芯材的前体具有加热 膨胀性的方式进行配置即可，但优选分散为大致单纤维状，更优选分散为单纤维状，除此之 外，增强纤维更优选无规地分布。例如，通过制成垫片从而赋形性优异，因此容易赋形成复 杂形状。另外，由于垫片所形成的空隙致密，所以基体树脂及热塑性树脂形成更复杂的界 面，呈现出优异的接合能力。进而，由于不连续的增强纤维束端的薄弱部分被极小化，所以 除了能够赋予优异的接合能力、增强效率及可靠性之外，还能够赋予各向同性。此处，所谓 大致单纤维状，是指单纤维以小于500根的细纤度线束的形式存在。
[0076] 对于芯材中的不连续的增强纤维的分散状态，例如，可通过针对芯材的厚度方向 截面用扫描式电子显微镜(SEM)观察增强纤维进行确定。
[0077] 进而，所谓分散成单纤维状，是指在夹层结构体的芯中，对于任意选择的不连续的 增强纤维，其二维接触角为1度以上的单纤维的比例（以下也称为纤维分散率)为80%以上， 换言之，是指在构成要素中，2根以上的单纤维相接触且平行的束小于20%。因此，此处，仅 将由至少增强纤维形成的垫片中的单纤维数为100根以下的纤维束的质量分率相当于 100%的情况作为对象。
[0078]此处，所谓二维接触角，是指由不连续的增强纤维的单纤维和与该单纤维接触的 单纤维所形成的角度，定义为相接触的单纤维彼此形成的角度中0度以上且90度以下的锐 角侧的角度。针对该二维接触角，使用附图进一步说明。图3(a)、（b)是本发明中的一个实施 方式，是从面方向（a)及厚度方向（b)观察夹层结构体中的不连续增强纤维时的示意图。如 果以单纤维11为基准，则在图3(a)中可观察到单纤维11与单纤维12~16相交，而在图3(b) 中，单纤维11没有与单纤维15及16接触。这种情况下，对于作为基准的单纤维11而言，用作 二维接触角度的评价对象的是单纤维12~14，是相接触的2根单纤维所形成的2个角度中 的、〇度以上且90度以下的锐角侧的角度17。
[0079]作为测定二维接触角的方法，没有特别限制，例如，可列举出通过研磨夹层结构体 的表面而使芯材的不连续的增强纤维露出、从而观察不连续的增强纤维的取向的方法。另 外，也可列举出进行X射线CT透过观察从而拍摄不连续的增强纤维的取向图像的方法。在为 X射线透过性高的增强纤维的情况下，如果预先在增强纤维中混合示踪用纤维、或者预先向 增强纤维涂布示踪用试剂，则易于观察增强纤维，故而优选。另外，在利用上述方法难以测 定的情况下，可列举出下述方法，即，针对夹层结构体，利用加热炉等在高温下烧掉热塑性 树脂成分后，由取出的垫片(其由增强纤维形成），使用光学显微镜或电子显微镜来观察增 强纤维的取向。基于上述观察方法，通过下述步骤测定纤维分散率。针对随机选择的单纤维 (图3中的单纤维11)，测定其与接触的所有单纤维（图3中的单纤维12~14)之间的二维接触 角。针对100根单纤维进行上述操作，由测定了二维接触角的所有单纤维的总根数与二维接 触角为1度以上的单纤维的根数的比率计算出比例。
[0080] 进而，尤其优选不连续的增强纤维呈无规地分散。此处，所谓不连续的增强纤维呈 无规地分散，是指夹层结构体的芯材中的任意选择的增强纤维的二维取向角的平均值为30 度以上且60度以下。所谓所述二维取向角，是指由不连续的增强纤维的单纤维和与该单纤 维交叉的单纤维所形成的角度，定义为交叉的单纤维彼此形成的角度中的、〇度以上且90度 以下的锐角侧的角度。针对该二维取向角，使用附图进行进一步说明。在图3(a)、（b)中，如 果以单纤维11为基准，则单纤维11与其他单纤维12~16交叉。此处所谓交叉，是指在进行观 察的二维平面中，作为基准的单纤维被观察到与其他单纤维相交的状态，单纤维11和单纤 维12~16并非必须接触，也包括投影观察时所观察到的相交状态。即，在对作为基准的单纤 维11进行观察时，单纤维12~16均为二维取向角的评价对象，在图3(a)中，二维取向角为交 叉的2根单纤维所形成的2个角度中的、0度以上且90度以下的锐角侧的角度17。
[0081] 作为测定二维取向角的方法，没有特别限制，例如，可列举出从构成要素的表面观 察不连续的增强纤维的取向的方法，可以采用与上述二维接触角的测定方法相同的手段。 对于二维取向角的平均值，具体而言，通过下述步骤进行测定。针对随机选择的单纤维（图3 中的单纤维11)测定其与交叉的所有单纤维（图3中的单纤维12~16)之间的二维取向角的 平均值。例如，在与某根单纤维交叉的其他单纤维为多根时，可以随机选择20根交叉的其他 单纤维，并使用测得的平均值来代替。针对所述测定，以其他单纤维为基准重复进行总计5 次，计算出其平均值作为二维取向角的平均值。
[0082] 若不连续的增强纤维呈单纤维状且无规地分散，则能够最大限度地提高由上述分 散为大致单纤维状的不连续的增强纤维所赋予的性能，呈现出界面层中的尤其优异的接合 性。另外，在夹层结构体及使用了其的一体化成型品中，能够对力学特性赋予各向同性，由 各向异性导致的界面层中的内部应力小，所以能够在界面层中赋予优异的力学特性。从上 述观点考虑，由增强纤维形成的垫片的纤维分散率优选为90%以上，越接近100%则越优 选。另外，作为增强纤维的二维取向角的平均值，优选为40度以上且50度以下，越接近理想 角度即45度则越优选。
[0083]就适合用于芯材的前体的由不连续的增强纤维形成的垫片（以下，有时也简称为 不连续增强纤维垫片)而言，例如，将不连续的增强纤维预先分散为线束状、优选大致单纤 维状、更优选单纤维状，进行制造。作为不连续增强纤维垫片的制造方法，具体而言，作为已 知技术可以举出：利用空气流将不连续的增强纤维分散并制成片材的气流成网法、对不连 续的增强纤维一边进行机械式刨梳一边形成片材的梳棉法等干式工艺;利用在水中搅拌不 连续的增强纤维进行抄纸的Radright法（日语原文：歹K 去）的湿式工艺。作为使不连 续的增强纤维更接近单纤维状的手段，在干式工艺中，可以举出设置开纤棒的方法、使开纤 棒振动的方法、使梳棉机的孔精细的方法、调整梳棉机的旋转速度的方法等，在湿式工艺 中，可以举出调整不连续的增强纤维的搅拌条件的方法、将分散液的增强纤维浓度稀释的 方法、调整分散液的粘度的方法、在转移分散液时抑制涡流的方法等。特别地，不连续增强 纤维垫片优选利用湿式法进行制造，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(meshconveyer)的速度，能够容易地调整不连续增强纤维垫片中的增强 纤维的比例。例如，对于分散液的流速而言，通过减慢网带输送机的速度，从而使得到的不 连续增强纤维垫片中的纤维的取向不易朝向牵拉方向，能够制造膨松的不连续增强纤维垫 片。作为不连续增强纤维垫片，可以由不连续的增强纤维单体构成，也可以将不连续的增强 纤维与粉末形状或纤维形状的基体树脂成分混合，或将不连续的增强纤维与有机化合物或 无机化合物混合，或将不连续的增强纤维之间 用树脂成分填塞。
[0084] 芯材的前体可如下制造，即，将热塑性树脂的膜、无纺布含浸在所述不连续增强纤 维垫片中。含浸热塑性树脂的膜、无纺布时的压力最好优选为〇.5MPa以上且30MPa以下，更 优选为IMPa以上且5MPa以下。若压力小于0.5MPa，则存在热塑性树脂未含浸在不连续增强 纤维垫片中的情况，另外，若大于30MPa，则难以调整芯材的前体的厚度。含浸热塑性树脂的 膜、无纺布时的温度优选为热塑性树脂的熔点或玻璃化温度以上的温度，更优选熔点或玻 璃化温度+l〇°C的温度以上，进一步优选熔点或玻璃化温度+20°C的温度以上。需要说明的 是，在含浸热塑性树脂的膜、无纺布时的温度与热塑性树脂的熔点或玻璃化温度相比温度 过高的情况下，有时会发生热塑性树脂的分解、劣化，因此，优选热塑性树脂的熔点或玻璃 化温度+150°C的温度以下。
[0085] 在上述条件下，作为用于实现使热塑性树脂的膜、无纺布含浸在不连续增强纤维 垫片中的方法的设备，可以适当地使用压缩成型机、双带式压力机。压缩成型机为分批式， 通过制成将加热用和冷却用的2台以上的机器并列而成的间歇式加压系统，能实现生产率 的提高。双带式压力机为连续式，由于可以容易地进行连续加工，所以连续生产率优异。
[0086] 本发明的夹层结构体的厚度优选为0.4mm以上且2mm以下，更优选为0.4mm以上且 Imm以下。通过使夹层结构体的厚度成为薄壁，也有轻质化的效果，但比0.4_薄的夹层结构 体有时刚性差。
[0087] 本发明的夹层结构体可通过包括以下工序[1]~[3]的方法适当地制造。
[0088] 工序[1]:在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度的状态下赋予压力，使热塑性 树脂含浸在用于芯材的增强纤维中，从而形成芯材的前体的工序；
[0089] 工序[2]:由连续的增强纤维和基体树脂进行皮材的成型的工序；
[0090] 工序[3]:在已加热的状态下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的 膨胀倍率膨胀，从而形成芯材的工序。
[0091] 工序[1]是制作芯材的前体的工序，在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度、即 热塑性树脂的熔点或软化点以上的温度的状态下，对热塑性树脂和增强纤维赋予〇. 5MPa以 上且30MPa以下的压力，由此将热塑性树脂含浸在不连续的增强纤维中，制作芯材的前体。 之后，根据需要，冷却至低于热塑性树脂的熔点或软化点，在热塑性树脂未熔融也未软化的 状态下赋予〇.5MPa以上且30MPa以下的压力，制作芯材的前体。
[0092] 工序[2 ]是制作皮材的工序，例如，通过对在连续的增强纤维中含浸有基体树脂的 预浸料坯赋予〇. 3MPa以上且30MPa以下的压力来制作皮材。
[0093]工序[3]是使芯材的前体膨胀从而形成具有空隙的芯材的工序，在已加热的状态 下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的膨胀倍率膨胀，从而制作芯材。此时， 因加热而导致热塑性树脂对不连续的增强纤维的结合力减弱，因此，增强纤维的残留应力 被解放，通过想要恢复到原始状态的回弹（spring back)而进行膨胀。通过进行膨胀，不仅 在芯材中形成空隙，通常还形成簇。
[0094]工序[3]中的膨胀倍率优选为1.1倍以上且8倍以下，更优选为1.5倍以上且4倍以 下。所述膨胀倍率小于1.1倍时，夹层结构体的轻质效果容易变小，大于8倍时，夹层结构体 的刚性容易变低。
[0095]进而，通过将本发明的夹层结构体与其他部件一体化从而制成一体化成型品，由 此能够有效利用其轻质化、刚性，故而优选。这种情况下，通过将由夹层结构体形成的第一 部件接合于由其他成型体形成的第二部件，能够得到一体化成型品。
[0096] 所述一体化的第二部件没有特别限制，例如可举出用具有连续性的增强纤维增强 了的单向（UD)预浸料坯、织物预浸料坯、用不连续的增强纤维增强了的玻璃垫片增强热塑 性塑料(GMT)、片状模塑料(sheet molding compound，SMC)、长纤维增强预浸料还等经纤维 增强过的成型基材，或者树脂片材、发泡体等非纤维增强成型基材。其中，从得到的成型体 的力学特性的观点考虑，优选经纤维增强过的成型基材，从提高成型体的增强效果的观点 考虑，可优选使用连续纤维增强预浸料坯，在成型体具有复杂形状时，可以优选使用赋型性 优异的不连续纤维增强预浸料坯。
[0097] 作为使第一部件和第二部件接合的手段，没有特别限定，例如有下述方法：（i )分 别将第一部件和第二部件预成型，将两者接合的方法，（ii)将第一部件预成型，在将第二部 件成型的同时将两者接合的方法。作为上述（i)的具体例，有下述方法:利用加压成型制作 第一部件，利用加压成型或注塑成型制作第二部件，对于所制作的各个部件，通过热板熔 接、振动熔接、超声波熔接、激光熔接、电阻熔接、感应加热熔接等已知的熔接手段进行接 合。另一方面，作为上述(ii)的具体例，有下述方法:利用加压成型制作第一部件，然后将其 嵌入注塑成型模具中，向模具中注射用于形成第二部件的材料，将第二部件成型，同时，利 用处于熔融或软化状态的材料的热量使第一部件的被粘面熔融或软化从而接合于第一部 件。另外，作为上述(ii)的另一个具体例，有下述方法:利用加压成型制作第一部件，然后将 其配置在加压成型模具内，在加压成型模具内配置用于形成第二部件的材料，进行加压成 型，由此以与上述相同的原理进行接合。从一体化成型品的量产性的观点考虑，优选采用 (ii)的方法，作为注塑成型，优选使用嵌件注塑成型、基体上注塑成型，另外，作为加压成 型，优选使用冲压(stamping)成型、加热及冷却(heat and cool)成型。
[0098] 作为通过本发明的夹层结构体及由其形成的一体化成型品提供的安装部件的用 途，例如，可以举出"电脑、显示器、OA设备、手机、移动信息终端、传真机、微型光盘、手提式 MD、携带用收录机、PDA(电子记事本等移动信息终端）、摄像机、数码摄像机、光学仪器、音频 设备、空调、照明仪器、娱乐用品、玩具用品、其他家电产品等的壳体、托盘、底盘、内装构件、 或其箱体"等电气、电子设备构件，"支柱、面板、增强材料"等土木、建材用构件，"各种构件、 各种框、各种铰接部、各种臂、各种车轮、各种车轮用轴承、各种梁、传动轴、车轮、齿轮箱等 悬挂构件、加速器、或转向构件"，"发动机罩(hood)、车顶、门、汽车挡泥板、后行李箱盖、侧 板、后围板、后围上盖板、车身前部、车身底部、各种支柱、各种构件、各种框、各种梁、各种支 架、各种轨道、各种铰接部等的外板、或主体构件"、"减震器、减震器梁、分离带、下盖、发动 机罩（engine cover)、整流板、阻流板、车颈通风板、空气动力学套件等外装构件"、"仪表 板、座椅框架、门饰板、支柱装饰、手柄、各种组件等的内装构件"、或"电动机构件、CNG箱、汽 油箱、燃料栗、进气口、进气歧管、化油器主体、汽化器衬垫、各种配管、各种阀等燃料系、排 气系、或吸气系构件"等汽车、二轮车用结构构件，"其他、交流发电机终端、交流发电机连接 器、IC调节器、调光器用电位计底座(potentiometer bases)、发动机冷却水接合处、空调用 恒温器底座、暖气热风流量控制阀、散热器电动机用刷握、涡轮叶片、雨刮器电机相关构件、 分配器、起动器开关、起动继电器、风窗清洗器喷嘴、空调面板开关基板、燃料相关电磁阀用 线圈、蓄电池座盘、AT托架、前照灯支架、踏板护罩、防护装置、喇叭终端、步进马达转子、灯 座、灯光反射器、灯罩、制动活塞、防噪罩、备胎罩、螺线管、发动机滤油器、点火装置盒、防擦 板、仪表板(fascias)"等汽车、二轮车用构件，"起落架舱、小翼、阻流板、边缘部、方向舵、升 降舵、减振器、肋"等航空器用构件。从力学特性的观点考虑，优选用于汽车内部外部装饰、 电气?电子设备壳体、自行车、体育用品用结构材料、航空器内部装饰材料、运输用箱体。其 中，尤其适合用于由复数个构件构成的组件部件。
[0099] 实施例
[0100]以下，利用实施例对本发明进行更具体地说明。实施例中使用的各种材料(连续的 增强纤维、基体树脂、不连续的增强纤维、热塑性树脂、发泡树脂芯材、注塑成型用树脂、 GMT)、及各种特性(芯材的弯曲弹性模量、芯材的体积比重、芯材的膨胀倍率、芯材中的簇的 最大长度的平均值、芯材中的不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的被覆率、芯材中的不 连续的增强纤维、热塑性树脂、空隙的体积含有率、芯材中的不连续的增强纤维向皮材的最 大贯穿距离、夹层结构体的刚性、夹层结构体的体积比重）的测定方法如下所示。在没有特 别说明的情况下，碳纤维的制作环境及各种特性的评价环境为温度25°C±2°C、相对湿度 50%的气氛。另外，本发明并不受这些实施例所限定。
[0101]〈连续的增强纤维〉
[0102] ?碳纤维A(对由99摩尔％的丙烯腈和1摩尔％的衣康酸形成的共聚物进行纺丝、 煅烧，得到总纤维数为12,000根、比重为1.8、线束拉伸强度为4.6GPa、线束拉伸弹性模量为 230GPa的碳纤维。接着，将浓度为0.05摩尔/升的硫酸水溶液作为电解质，以相对于每Ig碳 纤维为3库仑的电量对该碳纤维进行电解表面处理。然后对实施了上述电解表面处理的碳 纤维进行水洗，在150°C的温度的加热空气中进行干燥，得到作为原料的碳纤维。然后，将双 酸A型环氧树脂（"jER"（注册商标)825(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））混合在丙酮中， 得到均匀溶解的约1质量％的丙酮溶液。使用该丙酮溶液，利用浸渍法涂布在经表面处理过 的碳纤维上，然后于210°C的温度进行180秒的热处理，得到上浆剂涂布碳纤维。上浆剂的附 着量以相对于100质量份的经表面处理过的碳纤维成为〇. 5质量份的方式进行调整。）。
[0103] ?碳纤维B(对由99摩尔％的丙烯腈和1摩尔％的衣康酸形成的共聚物进行纺丝、 煅烧，得到总纤维数为12，000根、比重为1.75、线束拉伸强度为4.4GPa、线束拉伸弹性模量 为380GPa的碳纤维。接着，将浓度为0.05摩尔/升的硫酸水溶液作为电解质，以相对于每Ig 碳纤维为110库仑的电量对该碳纤维进行电解表面处理。然后对实施了上述电解表面处理 的碳纤维进行水洗，在150°C的温度的加热空气中进行干燥，得到作为原料的碳纤维。然后， 将双酸A型环氧树脂（"jER"（注册商标)825(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））混合在丙 酮中，得到均匀溶解的约1质量％的丙酮溶液。使用该丙酮溶液，利用浸渍法涂布在经表面 处理过的碳纤维上，然后于210°C的温度进行180秒的热处理，得到上浆剂涂布碳纤维。上浆 剂的附着量以相对于100质量份的经表面处理过的碳纤维成为0.5质量份的方式进行调 整。）。
[0104] ?碳纤维C(对由99摩尔％的丙烯腈和1摩尔％的衣康酸形成的共聚物进行纺丝、 煅烧，得到总纤维数为6,000根、比重为1.91、线束拉伸强度为4. lGPa、线束拉伸弹性模量为 540GPa的碳纤维。接着，将浓度为0.05摩尔/升的硫酸水溶液作为电解质，以相对于每Ig碳 纤维为5库仑的电量对该碳纤维进行电解表面处理。然后对实施了上述电解表面处理的碳 纤维进行水洗，在150°C的温度的加热空气中进行干燥，得到作为原料的碳纤维。然后，将双 酸A型环氧树脂（"jER"（注册商标)825(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））混合在丙酮中， 得到均匀溶解的约1质量％的丙酮溶液。使用该丙酮溶液，利用浸渍法涂布在经表面处理过 的碳纤维上，然后于210°C的温度进行180秒的热处理，得到上浆剂涂布碳纤维。上浆剂的附 着量以相对于100质量份的经表面处理过的碳纤维成为〇. 5质量份的方式进行调整。）。
[0105] 〈基体树脂〉
[0106] ?环氧树脂A(使用35质量份的双酚F型环氧树脂（"jER"（注册商标)4007P(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））、35质量份的三缩水甘 油基对氨基苯酸（"Araldite"（注册商 标）MY0510(Huntsman Advanced Materials社制））、30质量份的双酸F型环氧树脂 ("EPICL0N"（注册商标)830(DIC(株）制））、5质量份的双氰胺（固化剂，DICY-7(三菱化学 (株）制））、3质量份的聚乙稀醇缩甲醛（"VINYLEC"（注册商标)PVF-K(Chisso Corporation 制））、3质量份的作为固化辅助剂的3-(3，4-二氯苯基)-1，1-二甲基脲(固化促进剂，DCMU99 (Hodogaya Chemical Co.，Ltd.制）），制备环氧树脂。）。
[0107] ?环氧树脂B(使用40质量份的双酚F型环氧树脂（"jER"（注册商标)4007P(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制））、45质量份的三缩水甘油基对氨基苯酸（"Araldite"（注册商 标）MY0510(Huntsman Advanced Materials公司制））、15质量份的双酸F型环氧树脂 ("EPICL0N"（注册商标)830(DIC(株）制））、5质量份的双氰胺（固化剂，DICY-7(三菱化学 (株）制））、3质量份的聚乙稀醇缩甲醛（"VINYLEC"（注册商标)PVF-K(Chisso Corporation 制））、3质量份的作为固化辅助剂的3-(3，4-二氯苯基)-1，1-二甲基脲(固化促进剂，DCMU99 (Hodogaya Chemical Co.，Ltd.制）），制备环氧树脂。）。
[0108] 〈不连续的增强纤维〉
[0109] ?不连续的增强纤维A(用筒形切割机(cartridge cutter)将碳纤维A切割成6mm 长，得到短切增强纤维。之后，制作40升由水和表面活性剂（聚氧乙烯月桂基醚（商品名） (Nacalai Tesque(株)制））形成的表面活性剂浓度为0.1质量％的分散介质，将所述分散介 质投入抄制装置。抄制装置包括具有带旋翼的搅拌机的上部抄制槽(容量为30升)和下部的 储水槽(容量为10升），在抄制槽和储水槽之间设有多孔支承体。首先，用搅拌机搅拌该分散 介质直至产生微小的空气气泡。之后，将调整了质量使其成为期望的单位面积重量的短切 增强纤维投入到分散有微小的空气气泡的分散介质中，进行搅拌，由此得到分散有增强纤 维的浆料。接着，从储水层抽吸浆料，借助多孔支承体进行脱水，制成增强纤维抄制体。用热 风干燥机将上述抄制体在150°C、2小时的条件下进行干燥，得到单位面积重量为lOOg/m 2的 不连续的增强纤维A。在得到的不连续的增强纤维A中，纤维长度大于IOmm且小于15mm的增 强纤维为〇质量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维为95质量％，纤维长度小于 2mm的增强纤维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于15mm的增强纤维为0质量％，纤维 长度为3mm以上且8mm以下的增强纤维为93质量％，纤维长度小于3mm的增强纤维为7质 量％。另外，二维接触角及二维取向角均为40°，纤维分散率为90%。）
[0110] ?不连续的增强纤维B(用筒形切割机将碳纤维A切割成3mm长，得到短切增强纤 维，除此之外，与不连续的增强纤维A同样地得到单位面积重量为100g/m 2的不连续的增强 纤维B。在得到的不连续的增强纤维B中，纤维长度大于IOmm且小于15mm的增强纤维为0质 量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维为95质量％，纤维长度小于2mm的增强纤 维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于15mm的增强纤维为0质量％，纤维长度为3mm以 上且8mm以下的增强纤维为93质量％，纤维长度小于3mm的增强纤维为7质量％。另外，二维 接触角及二维取向角均为40°，纤维分散率为95%。）。
[0111] ?不连续的增强纤维C(用筒形切割机将碳纤维A切割成IOmm长，得到短切增强纤 维。将短切增强纤维投入开棉机，得到几乎不存在最初粗细的增强纤维束的棉状增强纤维 集合体。将该增强纤维集合体投入具有直径为600mm的锡林的梳棉装置，形成由增强纤维形 成的片状网状物。此时的锡林的转速为320rpm，道夫的速度为13m/分钟。将该网状物重叠， 得到单位面积重量为lOOg/m 2的不连续的增强纤维C。在得到的不连续的增强纤维C中，纤维 长度大于IOmm且小于15mm的增强纤维为20质量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强 纤维为75质量％，纤维长度小于2mm的增强纤维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于 15mm的增强纤维为83质量％，纤维长度为3mm以上且8mm以下的增强纤维为10质量％，纤维 长度小于3_的增强纤维为7质量％。另外，二维接触角及二维取向角均为8°，纤维分散率为 50%〇)
[0112] ?不连续的增强纤维D(使用与专利文献1(国际公开第2006/028107号公报）的参 考例2-1中记载的短切碳纤维相同的不连续的增强纤维D。在不连续的增强纤维D中，纤维长 度大于IOmm且小于15mm的增强纤维为0质量％，纤维长度为2mm以上且IOmm以下的增强纤维 为95质量％，纤维长度小于2mm的增强纤维为5质量％。另外，纤维长度大于8mm且小于15mm 的增强纤维为5质量％，纤维长度为3mm以上且8mm以下的增强纤维为88质量％，纤维长度小 于3mm的增强纤维为7质量％。另外，二维接触角及二维取向角均为40°，纤维分散率为 90%〇)
[0113]〈热塑性树脂〉
[0114] ?聚丙稀(使用将90质量％的未改性聚丙稀（"Prime Polypro"（注册商标)J106MG (Prime Polymer(株)制））和10质量％的酸改性聚丙烯（"ADMER"（注册商标)QE800(三井化 学(株)制））混合而成的母料，制作单位面积重量为l〇〇g/m2的膜。树脂的熔点：160°C)。
[0115] ?聚酰胺6(制作由"AMILAN"（注册商标)CM1021T(东丽(株)制)形成的单位面积重 量为124g/m 2的树脂膜。树脂的熔点：225°C)。
[0116] ?聚酰胺6粒子(与专利文献1(国际公开第2006/028107号公报）的参考例2-1中记 载的聚酰胺6树脂相同的聚酰胺6的粒子）。
[0117] ?聚碳酸酯（制作由 "Iupilon"（注册商标）H_4000(Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation制）形成的单位面积重量为132g/m2的树脂膜。树脂的玻璃化温度： 145°〇〇
[0118]〈发泡树脂芯材〉
[0119] ?无交联低泡沫聚丙烯片材"EFCELL"（注册商标）（2倍发泡，厚度为0.8mm)(古川 电气工业(株)制）。
[0120] 〈注塑成型用树脂〉
[0121] · PC复合物（"Panlite"（注册商标)GXV-3545WI(帝人化成(株)制））。
[0122] <GMT>
[0123] ?玻璃纤维增强聚丙烯树脂成型材料(GMT) ( "Unisheet"（注册商标)P4038-BK31 (Quadrant公司制））。
[0124] (1)芯材的弯曲弹性模量
[0125] 由夹层结构体仅切出芯材，并将其切成长50mm、宽25mm(厚度为芯材整体的厚度） 的样品，在支点间距离为试验片厚度的16倍的条件下，按照ASTM D790求出弯曲弹性模量。
[0126] (2)芯材的体积比重
[0127] 由夹层结构体仅切出芯材，并将其切成横100mm、纵100mm(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)，利用下式求出体积比重。
[0128] 体积比重=W/V
[0129] (3)芯材的膨胀倍率
[0130] 由芯材膨胀前的厚度(芯材的前体的厚度)to和膨胀后的厚度(芯材的厚度)ti，利 用下式求出膨胀倍率。
[0131] 膨胀倍率=乜/1：〇
[0132] (4)芯材中的簇的最大长度的平均值
[0133]在夹层结构体的厚度方向截面上，针对该芯材部分，利用激光显微镜（（株） KEYENCE制VK-9510)以200倍的倍率在纵1.125mm、横1.5mm的视野范围内，改变观察部位并 拍摄3张观察图像，然后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 求出直线的最大长度。然后，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。
[0134] (5)芯材中的不连续的增强纤维的分散状态、及不连续的增强纤维被热塑性树脂 被覆的被覆率
[0135] 利用扫描式电子显微镜（SEM) (Hitachi High-Technologies Corporation制S-4800型)观察芯材的厚度方向截面，以1500倍的倍率进行拍摄，在得到的图像中，针对不连 续的增强纤维的截面抽出任意50处，在各个不连续的增强纤维的截面中，观察不连续的增 强纤维的分散状态，并且，由热塑性树脂被覆的周长(peripheral length)(热塑性树脂被 覆部分的纤维周长)和热塑性树脂未被覆的周长(表面露出部分的纤维周长），利用下式求 出不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的被覆率。将相对于不连续的增强纤维的直径Df而 言为Df/4以上的厚度的热塑性树脂附着的情形判定为不连续的增强纤维被热塑性树脂被 覆。另外，在切断面不是正圆时，将通过截面形状的重心的最短直线距离作为Df。
[0136] 不连续的增强纤维被热塑性树脂被覆的被覆率（％ )=(热塑性树脂被覆部分的纤 维周长)/(热塑性树脂被覆部分的纤维周长+表面露出部分的纤维周长）X 100
[0137] (6)芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂、空隙的体积含有率
[0138] 由夹层结构体切出横IOmmX纵IOmm(厚度为芯材整体的厚度）的芯材，利用X射线 CT(Yamato Scientific(株)制TDM1300-FW)分别求出不连续的增强纤维、热塑性树脂、空隙 的体积含有率。将空间分辨率设为〇. 7μηι从而实施测定。
[0139] (7)芯材中的不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离
[0140]切出夹层结构体的皮材和芯材的接合部分，使用激光显微镜（（株)KEYENCE制VK-9510)以1000倍的倍率对其厚度方向截面拍摄任意10处(10张图像），由得到的图像，针对芯 材中的不连续的增强纤维贯穿皮材的各单纤维求出贯穿距离，将它们的最大值作为最大贯 穿距离。
[0141] (8)夹层结构体的刚性
[0142] 由夹层结构体切出横140mm、纵IlOmm(厚度为夹层结构体整体的厚度）的样品，用 双面胶带将其粘贴在外框为横140mm、纵110mm、内框为横100mm、纵70mm的错合金的夹具 (j ig)上，然后评价施加20N的力时的夹层结构体的挠曲量。
[0143] (9)夹层结构体的体积比重
[0144] 由夹层结构体切出横100mm、纵IOOmm(厚度为夹层结构体整体的厚度）的样品，由 其质量Ws (g)和表观体积Vs (cm3 )，利用下式求出体积比重。
[0145] 体积比重=Ws/Vs
[0146] (实施例1)
[0147]使用刮刀涂布机(knife coater)将环氧树脂A涂布在脱模纸上，制作2片16. lg/m2 的树脂膜。接下来，对于单向排列成片状的碳纤维A，从碳纤维的两面重叠上述制成的2片树 脂膜，通过加热加压使树脂含浸，制作碳纤维A的单位面积重量为75g/m 2、基体树脂的质量 分率为30.0%的单向预浸料坯，将其作为皮材使用。另外，将2片聚丙烯树脂的膜和1片不连 续的增强纤维A于180°C(树脂的熔点（160°C)+20°C)的温度加热，以3MPa的压力加压，由此 制作含浸有树脂的含浸基材作为芯材。以成为[预浸料坯90° /预浸料坯0° /含浸基材/预浸 料坯0° /预浸料坯90° ]的方式将皮材和芯材依次层合，在150°C、IMPa的条件下，经30分钟进 行皮材的预浸料坯的固化、和皮材与芯材的接合。之后，于180°C保持5分钟，使芯材发泡后， 将Imm的间隔件夹持于工具板(tool plate)之间，于100°C冷却从而使芯材固化，得到夹层 结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。
[0148] 使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。需要说明的 是，将利用激光显微镜对本实施例所得到的夹层结构体进行拍摄而得到的照片示于图4。
[0149] (实施例2~6)
[0150] 将皮材中的连续的增强纤维、基体树脂、芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂 如表1所示那样进行变更，除此之外，与实施例1同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体 的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。
[0151] (实施例7)
[0152] 将皮材中的连续的增强纤维、基体树脂、芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂 如表1所示那样进行变更，将2片聚酰胺6树脂的膜和1片不连续的增强纤维A于250°C(树脂 的熔点（225°C )+25°C)的温度制作含浸基材作为芯材，除此之外，与实施例1同样地得到夹 层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到 的评价结果示于表1。
[0153] (实施例8)
[0154] 将皮材中的连续的增强纤维、基体树脂、芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂 如表1所示那样进行变更，将2片聚碳酸酯树脂的膜和1片不连续的增强纤维A于290°C(树脂 的玻璃化温度(145°C )+145°C)的温度制作含浸基材作为芯材，除此之外，与实施例1同样地 得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特 性。得到的评价结果示于表1。
[0155](实施例9)
[0156]将芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂如表1所示那样进行变更，将间隔件变 更为0.8mm，除此之外，与实施例3同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为 0.8mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。
[0157](实施例 10)
[0158] 将芯材中的不连续的增强纤维、热塑性树脂如表1所示那样进行变更，将间隔件变 更为0.6mm，除此之外，与实施例3同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为 0.6mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表1。
[0159] (比较例1)
[0160] 对于皮材而言，除了如表2所示那样变更连续的增强纤维、基体树脂之外，使用与 实施例1同样地制作而得的单向预浸料坯，作为芯材，使用将专利文献1的参考例2-1中记载 的芯材以厚度成为0.74mm的方式进行调整而得的芯材。以成为[预浸料坯90° /预浸料坯0° / 芯材/预浸料坯0° /预浸料坯90° ]的方式将皮材和芯材依次层合，将Imm的间隔件夹持在工 具板之间，在150°C、lMPa的条件下，经30分钟进行皮材的预浸料坯的固化、和皮材与芯材的 接合，得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各 种特性。得到的评价结果示于表2。
[0161] (比较例2)
[0162] 将芯材变更为如下芯材，即，将专利文献1的参考例2-2中记载的芯材以厚度成为 0.74mm的方式进行调整而得的芯材，除此之外，与比较例1同样地得到夹层结构体。得到的 夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表 2〇
[0163] (比较例3)
[0164] 将芯材变更为如下芯材，即，将无交联低泡沫聚丙烯片材"EFCELL"以厚度成为 0.74mm的方式进行切断而得的芯材，除此之外，与比较例1同样地得到夹层结构体。得到的 夹层结构体的厚度为1mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表 2〇
[0165] (比较例4)
[0166] 在芯材中，使用4片不连续的增强纤维A、8片作为热塑性树脂的聚丙烯树脂的膜， 除此之外，与实施例1同样地得到夹层结构体。得到的夹层结构体的厚度为1.11mm。使用得 到的夹层结构体来评价各种特性。得到的评价结果示于表2。
[0167] (比较例5)
[0168] 以芯材的厚度成为0.54mm的方式调整材料，除此之外，与比较例1同样地得到夹层 结构体。得到的夹层结构体的厚度为〇.8mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到 的评价结果示于表2。
[0169] (比较例6)
[0170] 以芯材的厚度成为0.34mm的方式调整材料，除此之外，与比较例1同样地得到夹层 结构体。得到的夹层结构体的厚度为〇.6mm。使用得到的夹层结构体来评价各种特性。得到 的评价结果示于表2。
[0171] (实施例11)
[0172] 由实施例1中得到的夹层结构体，切出长250mm、宽160mm的长方形材料，将其作为 第一部件。另一方面，作为第二部件，将GMT配置在保持为230°C的热盘加热型预热装置中， 一边赋予0.1 MPa的压力一边预热1分钟。接着，将第一部件配置在已预热至120°C的加压成 型用模具内，在其上重叠配置已完成预热的GMT，关闭模具，在赋予了 15MPa的压力的状态下 保持120秒，利用加压成型将第一部件和第二部件接合，得到一体化成型品。将本实施例所 得的一体化成型品示于图5。
[0173](实施例⑵
[0174] 由实施例1中得到的夹层结构体(纵300mmX横300mm)，切出长250mm、宽160mm的长 方形，将其作为第一部件。另一方面，作为第二部件，使用PC复合物。然后，以使夹层结构体 的侧面为接合面的方式将上述制得的第一部件注塑(OUtsert)于注塑成型用模具，将PC复 合物作为第二部件进行注塑成型，得到一体化成型品。此时，注塑成型机的料筒温度为300 °C，模具温度为60°C。将本实施例所得的一体化成型品示于图6。
[0177] 在各实施例及比较例1、2、5及6中，在芯材中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，并可观察到簇，但在比较例3、4中，未在芯材中观察到簇。
[0178] 由实施例1~8和比较例1~4、实施例9和比较例5、实施例10和比较例6之间的比较 可知，本发明的夹层结构体由于使用特定的芯材并且使用纤维增强材料作为皮材，所以轻 质性和刚性优异。
[0179] 另外，在实施例11中，通过使用实施例1的夹层结构体作为第一部件，利用加压成 型形成第二部件，由此能够得到接合状态良好的一体化成型品。在实施例12中，通过使用实 施例1的夹层结构体作为第一部件，利用注塑成型形成第二部件，由此能够得到接合状态良 好的一体化成型品。其原因在于，由于夹层结构体具有空隙，所以能够通过注塑材料的PC复 合物渗入到夹层结构体的空隙中而呈现出锚定效果，得到牢固接合的一体化成型品。
[0180] 产业上的可利用性
[0181] 根据本发明的夹层结构体或一体化成型品，能够使轻质性、薄壁性、刚性优异。另 外，若使用本发明的夹层结构体，则能够容易地成型一体化成型品（其是夹层结构体与其他 部件接合而成的）。因此，本发明的夹层结构体或一体化成型品可适用于汽车内部外部装 饰、电气?电子设备外壳、自行车、体育用品用结构材料、航空器内部装饰材料、运输用箱体 等广泛的用途。
[0182] 符号说明
[0183] 1 簇
[0184] 2、3、4簇中的直线
[0185] 5夹层结构体
[0186] 6芯材的热塑性树脂
[0187] 7皮材的基体树脂
[0188] 8贯穿基体树脂的不连续的增强纤维
[0189] 9芯材的不连续的增强纤维向皮材的贯穿距离
[0190] 10、11、12、13、14、15、16芯材的不连续的增强纤维(单纤维）
[0191] 17二维接触角，二维取向角
[0192] 18、21 -体化成型品
[0193] 19、22夹层结构体
[0194] 20、23 第二部件
【主权项】
1. 一种夹层结构体，由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含连续 的增强纤维和基体树脂的皮材构成，其中，在芯材中，不连续的增强纤维的30%以上被热塑 性树脂被覆，并且，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。2. 如权利要求1所述的夹层结构体，其中，在芯材中，不连续的增强纤维和热塑性树脂 以最大长度的平均值为100μπι以上的尺寸形成簇。3. 如权利要求2所述的夹层结构体，其中，所述簇的最大长度的平均值为200μπι以上的 尺寸。4. 如权利要求1~3中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材的弯曲弹性模量为2.5GPa 以上且20GPa以下。5. 如权利要求1~4中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材的体积比重为0.01以上且 0.6以下。6. 如权利要求1~5中任一项所述的夹层结构体，其中，皮材中的连续的增强纤维为连 续的碳纤维。7. 如权利要求1~6中任一项所述的夹层结构体，其中，皮材中的连续的增强纤维的拉 伸弹性模量为360GPa以上且lOOOGPa以下。8. 如权利要求1~7中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材中的不连续的增强纤维为 不连续的碳纤维。9. 如权利要求1~8中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材中的不连续的增强纤维的 一部分贯穿于皮材，不连续的增强纤维向皮材的最大贯穿距离为5μπι以上。10. 如权利要求1~9中任一项所述的夹层结构体，其中，芯材中的热塑性树脂是选自由 聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚芳硫醚及聚醚醚酮组成的组中 的至少一种。11. 一种权利要求1~10中任一项所述的夹层结构体的制造方法，其包括以下工序[1] ~[3]， 工序[1]:在已加热至热塑性树脂熔融或软化的温度的状态下赋予压力，使热塑性树脂 含浸在用于芯材的增强纤维中，从而形成芯材的前体的工序； 工序[2]:由连续的增强纤维和基体树脂进行皮材的成型的工序； 工序[3]:在已加热的状态下调整芯材的前体的厚度以使芯材的前体按照规定的膨胀 倍率膨胀，从而形成芯材的工序。12. 如权利要求11所述的夹层结构体的制造方法，其中，膨胀倍率为1.1倍以上且8倍以 下。13. -种一体化成型品，是将由权利要求1~10中任一项所述的夹层结构体形成的第一 部件和由其他成型体形成的第二部件接合而成的。14. 一种一体化成型品的制造方法，是制造权利要求13所述的一体化成型品的方法，其 中，第二部件为利用注塑成型而得的成型体，利用嵌件注塑成型或基体上注塑成型将第二 部件接合于第一部件。15. -种一体化成型品的制造方法，是制造权利要求13所述的一体化成型品的方法，其 中，第二部件为利用加压成型而得的成型体，利用加压成型将第二部件接合于第一部件。
【专利摘要】本发明提供夹层结构体、使用该夹层结构体的一体化成型品及它们的制造方法。所述夹层结构体由包含不连续的增强纤维、热塑性树脂及空隙的芯材和包含连续的增强纤维和基体树脂的皮材构成，在芯材中，不连续的增强纤维的30％以上被热塑性树脂被覆，并且，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。
【IPC分类】B29C45/14, B29C43/18, B32B5/28
【公开号】CN105492200
【申请号】CN201480047371
【发明人】畑中和洋, 松尾里美, 土谷敦岐
【申请人】东丽株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月17日
【公告号】EP3040195A1, WO2015029634A1
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