專利名稱:金屬復合體的制造方法以及電子設備殼體的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及金屬復合體的制造方法、以及使用通過該制造方法制造的金屬復合體得到的電子設備殼體。
背景技術:
將金屬材料與纖維強化樹脂材料層合、互相粘合而得到的金屬復合體,可以同時實現(xiàn)金屬所具有的均質(zhì)的強度、彈性模量、優(yōu)良的耐沖擊性、導熱性等特性、和纖維強化樹脂所具有的優(yōu)良的輕質(zhì)性、比強度、比彈性模量以及由纖維方向不同產(chǎn)生的增強的各向異性等特性,在航空器構件、汽車構件、船舶構件、機械機構構件、高爾夫球桿、個人筆記本和攝像機等電子設備的構件等多種用途中使用(參照專利文獻I至5)。以往,在制造這樣的金屬復合體的情況下,通常將金屬材料成型為特定的形狀后,向金屬材料上配置含浸有熱固性樹脂的強化纖維,然后,使熱固性樹脂固化,在金屬材料上形成纖維強化樹脂構件。例如,專利文獻4中,在成型后的金屬管中注入強化纖維以及熱固性樹脂,使熱固性樹脂固化,由此,制造由金屬和纖維強化樹脂構成的復合結構材料。另外,在制造將兩個以上金屬材料通過熱固性樹脂粘合而成的金屬復合材料的情況下,通常也同樣地將金屬材料分別成型為特定形狀,然后,在金屬材料與金屬材料之間配置熱固性樹脂,使熱固性樹脂固化,由此,使兩個金屬材料粘合。但是,這樣的制造方法中,分別需要金屬材料的成型工序、和與金屬材料復合化的其他結構材料的成型工序,存在復合體的制造效率差這樣的問題。另外,由于在將金屬材料成型為復雜的形狀后,配置熱固性樹脂,所以在制造工序中難以保證粘合強度,例如,即使僅有一部分沒有充分地配 置熱固性樹脂時,金屬復合體也發(fā)生剝離等,有可能在使用時產(chǎn)生問題。另外,以往,在這樣的電子設備殼體的金屬復合體中,通常在金屬材料與纖維強化樹脂之間配置成為粘合層的樹脂,使其一體化。例如,專利文獻I中,為了提高金屬材料與纖維強化樹脂的粘合強度,形成具有中間樹脂層的構成,該中間層含有由熱塑性樹脂構成的粒子。關于金屬復合體的形狀,在需要復雜的形狀的情況下,通常預先通過加壓成型和沖孔成型等將金屬材料加工成目標形狀,使纖維強化樹脂與其一體化(專利文獻6以及專利文獻7)。另外,這樣的電子設備殼體中,由于需要以粘合為目標的樹脂層,所以存在如下問題:缺乏薄壁性和設計自由度、欠缺電子設備的輕質(zhì)化。另外,分別需要金屬材料的加工工序和纖維強化樹脂的加工工序,必要的設備增加等,因此,具有殼體的制造成本增高這樣的問題。專利文獻I JP2OO6-297929A專利文獻2 JP2OlO-13I789A專利文獻3 JP2OO5-16I852A專利文獻4 JP2OO6-1232O9A
專利文獻5: JP2009-045129A專利文獻6 JP2001-298277A專利文獻7 JP2001-315162A專利文獻8 JP03-177418A專利文獻9 JP03-296525A專利文獻10 JP64-70523A
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種使金屬材料之間、或金屬材料與其他結構材料經(jīng)由樹脂固化層復合化的金屬復合體的制造方法、以及使用通過該制造方法得到的金屬復合體的電子設備殼體,所述制造方法能夠容易地實現(xiàn):市場上要求的薄壁性以及輕質(zhì)性優(yōu)異的具有高剛性和高設計自由度的金屬材料對·復雜形狀的加工性、以及在短時間內(nèi)的復合化,并且能夠制造粘合強度優(yōu)異的金屬復合體。本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的第I方案如下。一種金屬復合體的制造方法,所述制造方法通過加熱以及加壓將預成型體成型,制造金屬復合體,所述預成型體具備含有熱固性樹脂的片狀基材和以與該片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料,所述金屬復合體具備上述金屬材料和將沿該金屬材料設置的上述熱固性樹脂固化而形成的樹脂固化層,所述制造方法包括:第I工序,在成型模具內(nèi)配置上述預成型體,將上述金屬材料加熱至超過180°C的溫度,同時加熱上述片狀基材,使上述熱固性樹脂半固化;和第2工序,通過加壓將在該第I工序中加熱的上述預成型體成型為復合體,上述熱固性樹脂為選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種。本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的第2方案如下。一種金屬復合體的制造方法,通過加熱以及加壓將預成型體成型,制造金屬復合體,所述預成型體具備片狀基材、和以與該片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料,所述片狀基材含有熱固性樹脂,所述熱固性樹脂為選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種,所述金屬復合體具備上述金屬材料和將沿該金屬材料設置的上述熱固性樹脂固化而形成的樹脂固化層,所述制造方法包括:第I工序,在成型模具內(nèi)配置上述預成型體,將上述金屬材料的表面溫度加熱至超過180°C,同時使上述熱固性樹脂半固化;第2工序,通過加壓將在該第I工序中加熱的上述預成型體成型為金屬復合體;和第3工序,將在該第2工序中成型的金屬復合體在加壓下冷卻至上述金屬材料的表面溫度達到180°C以下。第2方案中,優(yōu)選上述第3工序中對金屬復合體施加的加壓的壓力大小為上述第2工序中對上述預成型體施加的加壓的壓力大小以上。第2方案中,優(yōu)選上述金屬材料的表面溫度從超過180°C的溫度下降到180°C以下的時間為3分鐘以內(nèi)。第I或2的方案中,優(yōu)選上述第I工序中配置上述預成型體時的上述成型模具具有200°C至300°C的表面溫度。本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的第3方案如下。一種金屬復合體的制造方法,是制造具備金屬材料和沿該金屬材料設置的樹脂固化層的金屬復合體的方法,所述制造方法包括:第1-1工序,將含有選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種熱固性樹脂的片狀基材加熱,使上述熱固性樹脂半固化;第1-2工序,預熱上述金屬材料,使所述金屬材料的表面溫度超過180°C且在400°C以下;和第2工序,在表面溫度為180°C以下的成型模具內(nèi),使經(jīng)過上述第1-1工序后的上述片狀基材、與通過上述第1-2工序預熱后的上述金屬材料以相接觸的方式進行配置或層合,通過加壓成型為金屬復合體。第3方案中,優(yōu)選 上述第1-1工序以及上述第1-2工序的加熱通過不同的裝置進行。第3方案中,優(yōu)選上述第1-1工序與上述第1-2工序并行進行。第3方案中,優(yōu)選實質(zhì)上同時完成上述第1-1工序以及上述第1-2工序。第3方案中,優(yōu)選上述第2工序中在成型金屬復合體前,形成由上述片狀基材與上述金屬材料一體化而成的預成型體。第1、2或3的方案中,優(yōu)選將上述片狀基材在130°C下加熱10分鐘時,上述片狀基材中含有的上述熱固性樹脂達到固化狀態(tài)。第1、2或3的方案中,優(yōu)選在上述熱固性樹脂中添加固化促進劑。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述預成型體具有夾層結構,所述夾層結構是通過在上述片狀基材或其層合體的雙面上分別層合上述金屬材料而構成的。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述第2工序或第3工序中熱固性樹脂達到固化狀態(tài)。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述第2工序或第3工序中對預成型體的邊緣進行卷邊加工或壓接加工。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述片狀基材為在纖維基材中含浸熱固性樹脂而成的預浸料坯。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述金屬材料為具有0.1mm至1_的厚度的板狀體。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述金屬材料在與上述片狀基材相接觸的面上以物理的、化學的或電力的方式進行表面粗糙化。第1、2或3的方案中,優(yōu)選上述金屬材料在與上述片狀基材相接觸的面上形成多個0.01 μ m至100 μ m的孔。第1、2或3的方案中,優(yōu)選形成上述金屬材料的金屬為選自招合金、鎂合金以及鈦合金中的至少一種。第1、2或3的方案中,優(yōu)選制造的金屬復合體中的上述金屬材料與上述樹脂固化層的粘合強度為IOMPa以上。本發(fā)明的電子設備殼體如下。一種電子設備殼體,是將通過上述本發(fā)明的金屬復合體的制造方法中的任意一種方法制造的金屬復合體A、與由熱塑性樹脂b構成的構件B —體化而形成的。
電子設備殼體中,優(yōu)選上述構件B為選自凸起部、肋部、鉸鏈部、框架、鍵盤底座、立壁、基座中的至少一種的形狀構件。電子設備殼體中,優(yōu)選在上述金屬復合體A的表面上進一步形成由熱塑性樹脂c構成的樹脂層C。電子設備殼體中,優(yōu)選上述熱塑性樹脂c的熔點或玻璃化溫度低于上述熱塑性樹脂b。電子設備殼體中,優(yōu)選在形成于上述金屬材料的表面的孔中,填充選自上述熱固性樹脂、上述熱塑性樹脂b、上述熱塑性樹脂c中的至少一種。電子設備殼體中,優(yōu)選對上述金屬復合體A進行選自斜切加工、槽加工、孔加工、接頭加工中的至少一種加工來賦予形狀,將上述構件B與該形狀嵌合,由此進行接合。電子設備殼體中,優(yōu)選將上述金屬復合體A插入成型模具,將上述構件B注射成型,由此進行接合。根據(jù)本發(fā)明,提供一種金屬復合體的制造方法以及電子設備殼體,所述金屬復合體的制造方法是使金屬材料之間、或金屬材料與其他結構材料經(jīng)由樹脂固化層進行復合化,所述制備方法能夠容易地實現(xiàn):市場上要求的薄壁性以及輕質(zhì)性優(yōu)異的具有高剛性和高設計自由度的金屬材料對復雜形狀的加工性、以及在短時間內(nèi)的復合化,并且能夠制造粘合強度優(yōu)異的金屬復合體。另外,也提供一種賦予了搭載有無線通信功能的電子設備所要求的電磁波屏蔽性以及天線特性的電子設備殼體。
圖1(a)、(b)以及(C)是對本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的一個實施方式中的制造順序進行說明的示意剖面圖。
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圖2是表示本發(fā)明的金屬復合體的制造方法中的溫度、時間以及壓力的關系的一例的曲線圖。圖3是表示本發(fā)明的金屬復合體的制造方法中的溫度、時間以及壓力的關系的另一例的曲線圖。圖4(a_l)、(a_2)、(b)以及(c)是對本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的另一個實施方式中的制造順序進行說明的示意剖面圖。圖5是表示本發(fā)明的金屬復合體的制造方法中的溫度、時間以及壓力的關系的另一例的曲線圖。圖6(a)、(b)以及(C)是對本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的另一個實施方式中的制造順序進行說明的示意剖面圖。圖7是本發(fā)明的電子設備殼體的一例的示意立體圖。圖8(a)、(b)、(C)以及(d)是對本發(fā)明的電子設備殼體的制作方法的一個實施方式中的制作順序進行說明的示意剖面圖。圖9是本發(fā)明的、并用2種由熱塑性樹脂b構成的構件B而成的電子設備殼體的一例的示意立體圖。圖10(a)、(b)以及(C)是對本發(fā)明的實施例1-(Il)中的卷邊加工的順序進行說明的示意剖面圖。
圖11 (a-l)、(a-2)、(b)以及(c)是對本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的另一個實施方式中的制造順序進行說明的示意剖面圖。圖12是本發(fā)明的實施實施例4-(5)中的進行了接頭加工的金屬復合體的一例的部分示意立體圖。圖13(a)以及(b)是本發(fā)明的實施例4_(8)中使用的注射成型模具的一例的分解不意俯視圖。圖14是表示用于測定本發(fā)明中的金屬復合體的粘合強度的樣品的示意立體圖。圖15是對本發(fā)明中的電子設備殼體的剛性評價的一例進行說明的示意立體圖。
具體實施例方式以下,對本發(fā)明的金屬復合體的制造方法以及電子設備殼體的優(yōu)選實施方式進行說明。本實施方式中,通過包括后述的第I工序至第2工序和/或第3工序的制造方法,由預成型體制造金屬復合體,所述預成型體具備含有熱固性樹脂的片狀基材和以與該片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料,所述金屬復合體具備金屬材料和沿該金屬材料形成的樹脂固化層。片狀基材:片狀基材含有熱固性樹脂,在后述的第I工序和/或第1-1工序中,該熱固性樹脂開始固化反應。另外,片狀基材在后述的第2工序和/或第3工序中與金屬材料一起成型,形成金屬復合體中的樹脂固化層。片狀基材只要是為了將熱固性樹脂或含有該熱固性樹脂的樹脂組合物以片狀進行處理而加工成的材料即可,沒 有特別限制,例如,可以為在脫模紙等上涂布而成的樹脂膜。另外,也可以為在纖維基材中含浸熱固性樹脂或含有該熱固性樹脂的樹脂組合物而成的預浸料坯。此時,關于含浸的程度,沒有特別限制,可以為:無空隙的完全含浸狀態(tài)、在纖維基材的內(nèi)部整體上具有空隙的半含浸狀態(tài)、在纖維基材中不均勻地具有含浸部和未含浸部的部分含浸狀態(tài)、以及在基材的表層部附著樹脂組合物進行固定的狀態(tài)。熱固性樹脂使用選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種,由此能夠得到生產(chǎn)率和經(jīng)濟性優(yōu)良的金屬復合體。其中,從粘合強度的高低程度、和根據(jù)使用最終制品的環(huán)境,設計的自由度的高低程度出發(fā),優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。作為環(huán)氧樹脂,可以列舉出在分子內(nèi)具有2個以上環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂。另外,作為環(huán)氧樹脂,可以使用雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、具有芴骨架的環(huán)氧樹脂、以苯酚化合物與二環(huán)戊二烯的共聚物作為原料的環(huán)氧樹脂、間苯二酚二縮水甘油醚、四(縮水甘油醚氧基苯基)乙烷、三(縮水甘油醚氧基苯基)甲烷這樣的縮水甘油基醚型環(huán)氧樹脂組合物;四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷、三縮水甘油基氨基苯酚、三縮水甘油基氨基甲酚、四縮水甘油基二甲苯二胺這樣的縮水甘油基胺型環(huán)氧樹脂;聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、異氰酸酯改性環(huán)氧樹脂以及它們的混合物。環(huán)氧樹脂可以單獨使用這些樹脂也可以混合使用這些樹脂。特別是在需要取得耐熱性、機械特性的均衡性的復合材料的情況下,優(yōu)選為將2官能環(huán)氧樹脂與多官能環(huán)氧樹脂組合而成的復合材料,例如使作為多官能環(huán)氧樹脂的線型酚醛型環(huán)氧樹脂、與作為2官能環(huán)氧樹脂的雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂組合。片狀基材優(yōu)選為在130°CX 10分鐘的條件下熱固性樹脂達到固化狀態(tài)的基材。為了得到這樣的片狀基材,可以在含有上述熱固性樹脂的樹脂組合物中進一步含有固化劑。固化劑的種類可以根據(jù)熱固性樹脂適當變更。例如,在使用環(huán)氧樹脂作為熱固性樹脂的情況下,作為固化劑,可以舉出胺化合物、酸酐、酚類、硫醇、異氰酸酯等進行加聚型的聚合的固化劑;叔胺、咪唑、路易斯酸等作為陰離子聚合或陽離子聚合的引發(fā)劑發(fā)揮作用的固化劑。胺化合物根據(jù)用途的不同設計的自由度高,為特別優(yōu)選。胺類固化劑是指在固化劑分子中具有氮原子的固化劑。作為該固化劑,例如可以使用4,4’ - 二氨基二苯基甲烷、4,4’ -二氨基二苯基砜、3,3’ -二氨基二苯基砜、間苯二胺、間苯二甲胺、二乙基甲苯二胺這樣的具有活性氫的芳香族多胺化合物;二乙三胺、三乙四胺、異佛爾酮二胺、雙(氨基甲基)降冰片烷、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷、聚乙烯亞胺的二聚酸酯這樣的具有活性氫的脂肪族胺;使環(huán)氧化合物、丙烯腈、苯酚和甲醛、硫脲等化合物與這些具有活性氫的胺反應而得到的改性胺;二甲基苯胺、二甲基芐胺、2,4,6_三(二甲基氨基甲基)苯酚、I取代咪唑這樣的不具有活性氫的叔胺;雙氰胺、四甲基胍、己二酸二酰肼和萘二酸二酰肼這樣的多元羧酸酰肼;三氟化硼乙胺絡合物這樣的路易斯酸絡合物等。作為胺類固化劑,上述胺類固化劑中,優(yōu)選使用雙氰胺、芳香族多胺化合物。使用雙氰胺或芳香族多胺化合物時,由熱固性樹脂得到彈性模量、耐熱性高的固化物。其中,出于能夠得到耐熱性、特別是耐濕耐熱性優(yōu)良的樹脂組合物、在環(huán)氧樹脂中進行混合而一液化的情況下具有優(yōu)良的貯藏穩(wěn)定性等理由,特別優(yōu)選雙氰胺、3,3’ - 二氨基二苯基砜、4,4’ -二氨基二苯基砜。上述樹脂組合物中,為了提高固化活性,可以將適當?shù)墓袒龠M劑與上述固化劑組合。例如,優(yōu)選將3-苯基-1,1-二甲基脲、3-(3,4_ 二氯苯基)-1,1_ 二甲基脲(DCMU)、3-(3-氯-4-甲基苯基二甲基脲、2,4_雙(3,3_ 二甲基脲基)甲苯這樣的脲衍生物或咪唑衍生物作為固化促進劑與雙氰胺組合使用。特別優(yōu)選雙氰胺與I分子中具有2個以上脲鍵的化合物的組合。作為I分子中具有2個以上脲鍵的化合物,優(yōu)選為1,1’ -(4-甲基-間亞苯基)雙(3,3-二甲基脲)或4,4’ -亞甲基雙(苯基二甲基脲),在使用這些化合物的情況下,厚度薄的板中的阻燃性大幅提高,在用于電氣/電子材料用途等的情況下,特別優(yōu)選。此外,可以列舉將三氟化硼乙胺絡合物作為固化促進劑與芳香族胺組合的例子
坐寸ο另外,作為固化劑,也可以使用在70至125°C的溫度下活化的潛在性固化劑。在此,在70至125°C的溫度下活化是指反應開始溫度在70至125°C的范圍內(nèi)。該反應開始溫度(以下,稱為活化溫度)可以通過差示掃描量熱分析(以下,省略為DSC)求得。具體而言,對于在環(huán)氧當量約184至194的雙酚A型環(huán)氧樹脂100重量份中加入10重量份評價對象的固化劑得到的環(huán)氧樹脂組合物,由通過DSC得到的發(fā)熱曲線的拐點的切線與基線的切線的交點求得。該活化溫度低于70°C時,有時保存穩(wěn)定性不充分,超過125°C時,有時不能得到如期待那樣的固化性。作為在70至125°C的溫度下活化的潛在性 固化劑,只要是具有該活化溫度的固化劑即可,沒有特別限定,例如,可以列舉出胺加成型潛在性固化劑、微囊型潛在性固化劑、胺化酰亞胺(aminimide)、嵌段異氰酸酯、使氨基甲酸酯與環(huán)氧基反應形成噁唑烷酮環(huán)的化合物、乙烯基醚嵌段羧酸、咪唑與羧酸形成的鹽、胺的氨基甲酸鹽、鎗鹽等。在此,胺加成型潛在性固化劑是指,通過使具有伯氨基、仲氨基或叔氨基的化合物、或各種咪唑化合物等活性成分和與這些化合物能夠反應的任意化合物反應,進行高分子量化,在保存溫度下不溶解的固化劑。作為胺加成型潛在性固化劑,可以使用“Amicure”(注冊商標)PN-23、MY-24(以上,味之素Fine Techno株式會社制)、“ADKHARDENER” (注冊商標)EH-3293S、EH-3615S、EH-4070S(以上,旭電化工業(yè)株式會社制)、“Fujicure”(注冊商標)FXE1000、FXR-1020 (以上,富士化成工業(yè)株式會社制)等,作為微囊型潛在性固化劑,可以使用“Novacure ”(注冊商標)HX-3721、HX-3722 (旭化成工業(yè)株式會社制)等。這些中,特別是“AmicUre”PN-23這樣的胺加成型潛在性固化劑,由于具有室溫下的優(yōu)良的保存穩(wěn)定性并且速固化性顯著,所以優(yōu)選使用。微囊型潛在性固化劑,是指以固化劑作為核,以環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚苯乙烯類、聚酰亞胺等高分子物質(zhì)、環(huán)糊精等作為殼,形成被膜,由此,使環(huán)氧樹脂與固化劑的接觸減少。另外,固化劑在70至125°C的溫度下活化的潛在性固化劑中組合特定的固化劑時,低溫下能夠快速固化。例如,在“Amicure”PN-23等潛在性固化劑中組合有機酸二酰肼而成的固化劑類、或在潛在性固化劑中組合DCMU等固化促進劑而成的固化劑類,在110°C的溫度下約10分鐘就能夠固化,因此優(yōu)選使用。另外,也可以使用:上述專利文獻8記載的使胺化合物、環(huán)氧樹脂與脲進行加熱反應而成的固化劑化合物 ;上述專利文獻9記載的使N、N- 二烷基氨基烷基胺、具有包含活性氫的氮原子的環(huán)狀胺與異氰酸酯、或者進一步與環(huán)氧化物進行加熱反應而得到的固化性化合物;上述專利文獻10記載的以特定的胺化合物作為芯、以其與環(huán)氧樹脂的反應產(chǎn)物作為殼而成的母料型固化劑等。另外,可以使這些單獨或多種組合使用。上述樹脂組合物中也可以配合上述以外的化合物,例如,為了控制粘彈性和賦予韌性,可以配合熱塑性樹脂。另外,為了使阻燃性提高,也可以配合鹵化物、磷類化合物、氮類化合物、金屬氧化物、金屬氫氧化物等。在片狀基材為預浸料坯的情況下,作為纖維基材,例如,可以使用在單向上并絲的長纖維、單一的絲束、織物、針織物、無紡布、氈、編織物等纖維結構物。單向預浸料坯的纖維方向在單向對齊,纖維的彎曲少,纖維方向的強度利用率高,因此優(yōu)選使用。另外,將多個單向預浸料坯以適當?shù)膶訕嫵蛇M行層合,將其作為纖維基材使用時,能夠自由地控制各向的彈性模量、強度,因此優(yōu)選。織物預浸料坯也能夠得到強度、彈性模量的各向異性少的材料,因此優(yōu)選。也可以使用多種預浸料坯、例如單向預浸料坯和織布物浸料坯二者,形成纖維基材。作為纖維基材中使用的纖維,沒有特別限制,優(yōu)選所謂的強化纖維,在材料的輕質(zhì)化和高強度化的要求高的用途中,特別優(yōu)選比彈性模量、比強度優(yōu)良的碳纖維。作為強化纖維,除了碳纖維以外,也可以使用玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、硼纖維、PBO纖維、高強度聚乙烯纖維、氧化鋁纖維、以及碳化硅纖維等纖維,也可以將這些纖維混合2種以上來使用。
熱固性樹脂或含有熱固性樹脂的樹脂組合物,可以含浸到纖維基材的內(nèi)部,在為片狀預浸料坯的情況等下,也可以局部存在于其表面附近。預浸料坯可以通過如下方法等制造:將熱固性樹脂或含有熱固性樹脂的樹脂組合物溶解在甲基乙基酮、甲醇等溶劑中,進行低粘度化,使其含浸的濕式法;通過加熱進行低粘度化,使其含浸的熱熔法。濕式法為如下方法:將纖維基材浸潰在熱固性樹脂或含有熱固性樹脂的樹脂組合物的溶液中后,取出,使用烘箱等使溶劑蒸發(fā),得到預浸料坯。熱熔法為如下方法:使通過加熱進行低粘度化的熱固性樹脂(或含有熱固性樹脂的樹脂組合物)直接含浸在纖維基材中的方法;或預先制作將熱固性樹脂(或含有熱固性樹脂的樹脂組合物)涂布在脫模紙等上而成的樹脂膜,接著從纖維基材的兩側或單側重疊該樹脂膜,進行加熱加壓,由此使樹脂含浸,得到預浸料坯的方法。該熱熔法中,預浸料坯中實質(zhì)上沒有殘存溶劑,因此優(yōu)選。通過熱熔法得到預浸料坯的情況下,涂布樹脂膜的工序中的熱固性樹脂的溫度優(yōu)選為30°C至80°C,更優(yōu)選為40°C至70°C。為低于30°C的溫度時,粘度增高,有時樹脂膜的單位面積重量不穩(wěn)定,另外,超過80°C的溫度時,有時在涂布中進行樹脂的固化,粘度大幅上升。金屬材料:對于金屬材料,在后述的第I工序和/或第1-1工序中加熱至超過180°C的溫度,同時在后述的第2工序中成型,形成金屬復合體中的金屬材料。在此,進行金屬的熱加工的情況下,在180°C以下的溫度下,金屬材料的成型性低,難以成型為復雜的形狀,但在本實施方式的制造方法中,將金屬材料加熱至超過180°C的溫度,因此,能夠使金屬材料充分地軟化,從而能夠容易成型為復雜的形狀。
作為金屬材料,優(yōu)選可以列舉出選自鋁合金、鎂合金以及鈦合金中的至少一種。這些金屬可以根據(jù)目標用途、物性進行選擇,例如,作為鋁合金,可以列舉出Al-Cu類的 A2017、A2024、Al-Mn 類的 A3003、A3004、Al-Si 類的 A4032、Al-Mg 類的 A5005、A5052、A5083,Al-Mg-Si類的Α6061、Α6063、Α1_Ζη類的A7075等。另外,也可以使用作為鋁合金的基礎的工業(yè)用純鋁,可以列舉出A1050、AllOO和A1200等。作為鎂合金,例如,可以列舉出Mg-Al-Zn類的AZ31、AZ61和AZ91等。關于純鎂,板狀的材料缺乏流通,但可以作為本申請的金屬材料使用。作為鈦合金,可以列舉出11 23種添加有鈀的合金、添加有鈷和鈀的合金、屬于50種(α合金)、60種(α-β合金)、80種(β合金)的Ti_6Al_4V等。另外,也可以使用作為鈦合金的基礎的工業(yè)用純鈦,可以列舉出I 4種的TP270H等。這樣的金屬材料,在本實施方式中的制造方法中,能夠特別容易地成型為復雜形狀,由于為比剛性高的材料,所以可實現(xiàn)薄壁性以及輕質(zhì)性、高剛性,因此優(yōu)選。金屬材料的形狀沒有特別限制,作為成型材料可以直接為未成型的狀態(tài),也可以成型為目標形狀,另外,也可以預備賦型為接近目標的形狀。從經(jīng)濟性的觀點出發(fā),作為成型材料優(yōu)選為未成型的狀態(tài),例如,更優(yōu)選使用厚度為0.1mm至Imm的板狀體,進一步優(yōu)選為0.3mm至0.8mm。通過使用這樣的金屬材料,可以特別容易地成型為復雜形狀。
金屬材料可以以物理的、化學的或電力的方式進行表面粗糙化,在與上述片狀基材相接觸的面上進行表面粗糙化時,從制造金屬材料與樹脂固化層的粘合性優(yōu)良的金屬復合體的觀點出發(fā),為優(yōu)選。這些表面粗糙化的方法可以使用公知的方法。作為物理的表面粗糙化,例如,可以列舉出利用噴砂、砂紙進行的研磨處理等。另外,作為化學的表面粗糙化的方法,例如,可以列舉出在可以侵蝕金屬材料的研磨液中浸潰金屬材料的上述面的方法。另外,作為電力的表面粗糙化的方法,例如,可以列舉出在電解液中浸潰金屬材料的上述面、以電化學的方式使表面變粗糙的方法。這些表面粗糙化方法可以采用I種也可以并用2種以上。另外,對于金屬材料,優(yōu)選在與上述片狀基材相接觸的面上形成多個0.01 μ m至100 μ m的尺寸的孔,更優(yōu)選為0.1 μ m至10 μ m。利用這樣的金屬材料,可以制造金屬材料與樹脂固化層的粘合性更加優(yōu)良的金屬復合體。預成型體:預成型體具備上述片狀基材、和以與該片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料。預成型體在后述的第I工序中加熱,同時在后述的第2工序中加壓成型,形成金屬復合體。作為預成型體,可以根據(jù)目標金屬復合體使用下述各種形態(tài)的預成型體,例如具有在片狀基材上層合金屬材料而成的二層結構的預成型體;具有在片狀基材的雙面上分別層合金屬材料而成的夾層結構的預成型體;具有在片狀基材的側面固定金屬材料的結構的預成型體等。進而應用這些,可以例示:具有片狀基材與金屬材料交替層合而成的結構的預成型體;具有在片狀基材的層合體上層合金屬材料而成的結構的預成型體;和具有在這些結構中進一步層合夾層結構體中使用的公知公用的芯材而成的夾層結構的預成型體等。需要說明的是,這些層合而成的結構中,從可以抑制得到的金屬復合體的翹曲和扭轉的觀點出發(fā),優(yōu)選將層合結構對稱層合 。上述預成型體中,優(yōu)選具有在片狀基材的雙面上分別層合金屬材料而成的夾層結構體的預成型體、具有在片狀基材的層合體的雙面上分別層合金屬材料而成的夾層結構體的預成型體。利用這樣的預成型體,可以制造具有在樹脂固化層的雙面上層合金屬材料而成的夾層結構的金屬復合體成型體。即,使用這樣的預成型體實施本實施方式的制造方法時,與使兩個金屬材料分別成型、用熱固性樹脂粘合這樣的方法相比,作為金屬復合體的尺寸精度優(yōu)良,并且能夠通過短工序容易地制造金屬復合體。關于上述預成型體的厚度,雖然沒有特別限定,但從成型金屬復合體的復雜的形狀的觀點出發(fā),優(yōu)選為0.5mm至5mm,更優(yōu)選為Imm至3mm。金屬復合體的制造方法:以下,對本實施方式的金屬復合體的制造方法的各工序詳細地進行說明。第I方案:第I工序中,將在成型模具內(nèi)配置的預成型體中的金屬材料加熱至超過180°C的溫度,并且也同時加熱片狀基材,由此使熱固性樹脂半固化。在此,“半固化”是指介于未固化狀態(tài)與固化狀態(tài)之間的狀態(tài)。半固化狀態(tài)的熱固性樹脂具有一定程度的流動性。具體而言,例如,加熱熱固性樹脂,測定由經(jīng)時變化產(chǎn)生的粘度曲線時,將從飽和的粘度至最低粘度的差值用百分率表示,可以將相對于飽和的粘度為10%至90%的粘度的狀態(tài)稱為半固化。需要說明的是,固化狀態(tài)是熱固性樹脂通過脫模不會流動或變形的狀態(tài),通過上述測定,將相對于飽和的粘度超過90%的粘度的狀態(tài)稱為固化狀態(tài)。另外,也可以例示由熱固性樹脂的玻璃化溫度(以下,省略為Tg)確認固化狀態(tài)的方法。例如,預先測定飽和的Tg至最低的Tg,飽和的Tg與最低的Tg的差值用百分率表示,將相對于飽和的Tg為10%至90%的Tg的狀態(tài)稱為半固化。將相對于飽和的Tg為超過90%的Tg的狀態(tài)稱為固化狀態(tài)。接著,加熱熱固性樹脂,得到加熱溫度、加熱時間與Tg的相關關系,可以從成型條件內(nèi)插大致的Tg。需要說明的是,Tg可以用DSC通過公知的方法測定。另外,也可以例示由熱固性樹脂的通過DSC測定的發(fā)熱量來確認固化狀態(tài)的方法。例如,可以預先測定熱固性樹脂的發(fā)熱量,由加熱后的熱固性樹脂的發(fā)熱量的比例大致求出殘存反應率??梢詫⒃摎埓娣磻蕿?0%至90%的狀態(tài)稱為半固化??梢詫⒌陀贗O %的狀態(tài)稱為固化狀態(tài)。上述任一項的測定方法中如果稱為半固化狀態(tài),則在本發(fā)明中熱固性樹脂視為半固化狀態(tài)。經(jīng)過第I工序和/或第1-1工序的熱固性樹脂處于半固化狀態(tài),第2工序中也追隨金屬材料成型,沒有過量地流動,按照依據(jù)金屬材料所成的形狀,達到固化狀態(tài)。對金屬材料的加熱,沒有特別限制,例如,可以通過使加熱至上述溫度的成型模具與金屬材料接觸來進行。另外,為了縮短加熱時間,可以通過加熱器、烘箱、噴燈等預先進行加熱。第2工序中,通過加壓將在第I工序中加熱的預成型體成型為目標形狀。第2方案:第I工序中,將在成型模具內(nèi)配置的預成型體中的金屬材料加熱至其表面溫度超過180°C的溫度,并且也同時加熱片狀基材,由此,進行熱固性樹脂的固化,使熱固性樹脂半固化,并具備第3工序:在加壓狀態(tài)下進行冷卻至金屬材料的表面溫度達到180°C以下。第3工序中,將第2工序中成型的金屬復合體在加壓(壓力P3)下冷卻至金屬材料的表面溫度達到180°C以下。第3工序中在180°C以下的溫度下保持金屬復合體的時間,優(yōu)選為10分鐘以內(nèi),更優(yōu)選為5分鐘以內(nèi),進一步優(yōu)選為3分鐘以內(nèi)。另外,從強制由冷卻引起的翹曲和變形的觀點出發(fā),在加壓狀態(tài)下的壓力P3優(yōu)選為第2工序中的預成型體在加壓狀態(tài)下的壓力P2以上,更優(yōu)選超過壓力P2。具體而言,對于壓力P3,相對于壓力P2優(yōu)選設定為OMPa至lOMPa、更優(yōu)選3MPa至5MPa的較高壓力,關于上限,沒有特別限定,但考慮對成型模具的過負荷時,認為可以為約30MPa。第I工序中,金屬材料的表面溫度優(yōu)選設為200°C至300°C。根據(jù)這樣的制造方法,通過金屬材料的軟化,在接下來的第2工序中變得更容易成型為復雜形狀。對于金屬材料,至少一部分加熱至上述溫度即可。對加熱金屬材 料的方法沒有特別限制,例如,可以通過使具有超過180°C的表面溫度、優(yōu)選為200°C至300°C的表面溫度、更優(yōu)選為200至250°C的表面溫度的成型模具與金屬材料接觸的方法,加熱金屬材料。此處的成型模具的表面溫度是指成型金屬復合體的腔室的溫度。對提高成型模具的表面溫度的方法沒有特別限制,可以例示:將成型模具安裝在熱壓機中的方法、在成型模具內(nèi)埋設加熱器的方法、通過電磁感應加熱或鹵素加熱器等從外部進行直接加熱等方法,另外,為了縮短加熱時間,可以通過加熱器、烘箱、噴燈等預先進行加熱。第I工序中,也可以根據(jù)需要對預成型體進行加壓。例如,可以例示:為了從上下夾持預成型體而進行加壓,為了將預成型體成型為目標形狀而進行預備加壓等。此時,作為預成型體的加壓,優(yōu)選為OMPa至3MPa,更優(yōu)選為0.2MPa至2MPa。在此,片狀基材也可同樣地加熱,但由于與金屬材料產(chǎn)生溫度差,另外將片狀基材整體升溫至上述溫度,進一步需要熱量,所以通常沒有達到上述溫度,能夠調(diào)節(jié)熱固性樹脂的固化反應。即,導熱率比金屬材料低、通過金屬材料進行加熱、距熱源的距離遠、比熱大等,被認為是實現(xiàn)本發(fā)明的效果的因素。本發(fā)明中,第2工序中,將金屬材料加熱至超過180 V的溫度,優(yōu)選加熱至200 V至250℃。第3方案:包括:第1-1工序,加熱含有熱固性樹脂的片狀基材,使熱固性樹脂半固化;第1-2工序,預熱金屬材料,使其表面溫度超過180°C且在400°C以下;和第2工序,將配置在表面溫度為180°C以下的成型模具內(nèi)的、熱固性樹脂發(fā)生半固化的片狀基材以及經(jīng)預熱的金屬材料通過加壓成型為金屬復合體。第1-1工序中,加熱片狀基材,使熱固性樹脂半固化。第1-1工序中加熱片狀基材的溫度,優(yōu)選為100°c至180°C。加熱的方法沒有特別限定,例如可以通過將氣氛溫度設定成上述溫度的加熱器、烘箱、噴燈等進行加熱,也可以通過與第2工序中使用的成型模具接觸來加熱片狀基材。本發(fā)明的制造方法中,第1-2工序中,預熱金屬材料,使其表面溫度超過180°C且400°C以下,優(yōu)選為200°C至300°C,更優(yōu)選為200°C至250°C。對第1-2工序中預熱金屬材料的方法沒有特別限制,可以例示使用與第1-1工序相同的方法進行預熱的方法;在熱壓機中夾持并進行預熱的方法;通過電磁感應加熱器或鹵素加熱器等從外部直接進行加熱等方法。第1-1工序以及第1-2工序的加熱中,沒有特別限定,從能夠選擇適于各材料的加熱方法的觀點出發(fā),優(yōu)選通過不同的裝置進行,也可以通過相同裝置進行。從進一步提高生產(chǎn)率等觀點出發(fā),優(yōu)選第1-1工序與第1-2工序并行進行,另外,優(yōu)選實質(zhì)上同時完成第1-1工序以及第1-2工序。由此,可以降低時間損失進行制造。第2工序中,將由片狀基材以及金屬材料構成的層合體在具有180°C以下的表面溫度的成型模具內(nèi),通過加壓成型為目標形狀。第2工序中的成型模具的表面溫度沒有特別限定,優(yōu)選為100°C以上,進一步優(yōu)選為130°C以上。成型模具的表面溫度過低時,與成型模具接觸的預成型體和/或金屬材料的表面溫度降低,成型為目標形狀變困難,達到高溫時,產(chǎn)生能量使用量變大、成本增高的問題。在第1-2工序中加熱的金屬材料,優(yōu)選在其表面溫度超過180°C的溫度的狀態(tài)下用于第2工序,更優(yōu)選在其表面溫度為200°C至300°C的溫度的狀態(tài)下用于第2工序。在成型為金屬復合體前,例如可以如下形成由片狀基材以及金屬材料構成的、并且這些材料一體化而成的預成型體。第2工序可以在與第1-1工序不同的成型模具內(nèi)進行,但優(yōu)選在相同的成型模具內(nèi)進行。第2工序中,關于預成型體的成型,例如,優(yōu)選通過3MPa至30MPa的加壓進行,更優(yōu)選為5MPa至25MPa。通過經(jīng)這樣的加壓進行成型,即使為復雜形狀也能夠容易地成型。另外,優(yōu)選保持上述壓力直到預成型體成型為目標形狀,另一方面,成型為目標形狀后,可以使壓力減小。第2工序和/或第3工序中,優(yōu)選熱固性樹脂固化至固化狀態(tài)。例如,預成型體成型為目標形狀后,通過在成型模具內(nèi)保持預成型體,可以使熱固性樹脂固化。關于此時的保持時間,沒有特別限制,從生產(chǎn)率的觀點出發(fā),時間越短越優(yōu)選,例如,優(yōu)選在10分鐘以內(nèi),更優(yōu)選在3分鐘以內(nèi),特別優(yōu)選在I分鐘以內(nèi)。另外,關于此時的保持溫度,從固化反應的觀點出發(fā),片狀基材的溫度優(yōu)選為180°C以下,更優(yōu)選為160°C以下。第I工序中,在使固化反應充分地進行的狀態(tài)下,通過縮短上述保持時間,能夠得到本效果。另外,本實施方式的制造方法還可以具備在脫模后進行后固化(after cure)的第4工序。在具有第4工序的情況下,例如,如上所述,能夠縮短在成型模具內(nèi)的保持。后固化的方法只要是能夠固化熱固性樹脂的方法即可,例如可以通過將脫模后的金屬復合體保持在加熱至特定的溫度的干燥機或烘箱等中等公知的方法進行。另外,在 第1、2或第3方案中的第2工序、以及第2方案中的第3工序中,可以對預成型體的邊緣進行卷邊加工或壓接加工。通過這樣的加工,金屬復合體的末端部的美觀變良好,同時金屬材料與樹脂固化層的接合變得更強固。需要說明的是,這樣的加工可以在第2工序后作為追加的工序實施。圖1是對第I方案的金屬復合體的制造方法的一個實施方式進行說明的示意剖面圖。如圖1(a)所示,成型模具具備上側成型模具11和下側成型模具12。另外,預成型體10具有夾層結構,所述夾層結構是在片狀基材2的雙面上層合板狀的金屬材料I以及金屬材料3而構成的。第I工序中,如圖1(b)所示,預成型體10被夾持在上側成型模具11與下側成型模具12之間。在此,上側成型模具11以及下側成型模具12均被加熱至超過180°C的溫度,金屬材料I以及金屬材料3通過分別接觸的上側成型模具11以及下側成型模具12被加熱至超過180°C的溫度。另外,隔著加熱后的金屬材料I以及金屬材料3,加熱片狀基材2,通過該加熱,片狀基材2的熱固性樹脂開始固化反應,達到半固化狀態(tài)。接著,使用相同的上側成型模具11以及下側成型模具12,進行第2工序。第2工序中,如圖1 (c)所示,通過上側成型模具11以及下側成型模具12加壓預成型體10,預成型體10以追隨成型模具的方式發(fā)生變形,進行成型。圖2是表示第I發(fā)明的金屬復合體的制造方法中的溫度(左縱軸)、時間(橫軸)以及壓力(右縱軸)的關系的一例的曲線圖。圖2中,成型模具溫度T2表示上側成型模具11以及下側成型模具12的表面溫度。在第I工序SI中,將與成型模具(加熱至超過1800C (Tl)的溫度T2)接觸的金屬材料1、3加熱,金屬材料1、3的表面溫度Tm上升至超過180°C的溫度。隨之,片狀基材2的熱固性樹脂開始固化反應,達到半固化狀態(tài)⑴。
接著,在第2工序S2中,通過特定的壓力對預成型體10進行加壓,成型。此時,金屬材料1、3被加熱至與成型模具溫度同等程度的溫度。同時,進行熱固性樹脂的固化反應,優(yōu)選固化至固化狀態(tài)(II)。另外,由于熱固性樹脂為半固化狀態(tài),因此,即使加壓也不會過度地流動,而是沿著金屬材料1、3形成樹脂固化層2a。在第2工序S2結束的時刻,開放上側成型模具11與下側成型模具12的關閉,使金屬復合體脫模。圖3是表示第2方案中的金屬復合體的制造方法中的溫度(左縱軸)、時間(橫軸)以及壓力(右縱軸)的關系的一例的曲線圖。圖3中,成型模具溫度T2以及T3為上側成型模具11以及下側成型模具12的表面溫度。第I工序SI中,與已經(jīng)加熱至超過1800C (Tl)的溫度T2的成型模具接觸的金屬材料1、3的表面溫度Tm,上升至與T2同等程度。隨之,片狀基材2的熱固性樹脂開始固化反應,達到半固化狀態(tài)。接著,第2工序S2中,通過特定的壓力對預成型體10進行加壓,成型。此時,由于熱固性樹脂為半固化狀態(tài)(I),因此,即使加壓熱固性樹脂也不會過度地流動,而是沿著金屬材料1、3形成樹脂固化層2a。緊接著第2工序S2,在保持加壓狀態(tài)的同時,成型模具溫度下降至180°C以下的溫度T3。第3工序S3中,在金屬材料1、3的表面溫度為T3的狀態(tài)下,保持一定程度的時間,熱固性樹脂達到固化狀態(tài)(II)。在第2工序S2中金屬材料1、3的表面溫度超過180°C,從開始溫度下降至金屬材料1、3的表面溫度達到180°C以下的時間,優(yōu)選為3分鐘以內(nèi)。在第3工序S3結束的時刻,開放上側成型模具11與下側成型模具12的關閉,使金屬復合體脫模。圖4是對制造金屬復合體的方法的另一個實施方式進行說明的示意剖面圖。作為第1-1工序,如圖4(a-l)所示,片狀基材2通過與下側成型模具12的接觸而被加熱。優(yōu)選與第1-1工序并行進行,作為第1-2工序,如圖4 (a-2)所示,板狀的金屬材料I在電爐EF內(nèi)被預熱。第2工序中,如圖4(b)所示,將被預熱的金屬材料I在片狀基材2上層合,通過上側成型模具11以及下側成型模具12將其夾持,形成預成型體10。接著,如圖4(c)所示,通過上側成型模具11以及下側成型模具12加壓預成型體10,預成型體10以追隨成型模具的方式發(fā)生變形,成型為具有由片狀基材2形成的樹脂固化層2a的金屬復合體。圖5是表示金屬復合體的制造方法中的溫度(左縱軸)、時間(橫軸)以及壓力(右縱軸)的關系的一例的曲線圖。圖5中,成型模具溫度T2為上側成型模具11以及下側成型模具12的表面溫度。第1-2工序S12中,金屬材料I在電爐EF中預熱至其表面溫度超過180°C。同時,作為第1-1工序S11,片狀基材2在上側成型模具11與下側成型模具12之間以其他途徑加熱,熱固性樹脂半固化。接著,第2工序中,在表面溫度設定為180°C以下的成型模具內(nèi),通過特定的壓力,對片狀基材2以及金屬材料I加壓,成型。此時,由于熱固性樹脂為半固化狀態(tài),所以即使加壓熱固性樹脂也不會過度地流動,而是沿著金屬材料1,形成樹脂固化層2a。該過程中,金屬材料I的表面溫度降低至180°C以下。在該狀態(tài)下保持一定程度的時間,熱固性樹脂達到固化狀態(tài)。在第2工 序結束的時刻,開放上側成型模具11與下側成型模具12的關閉,使金屬復合體脫模。根據(jù)這樣的制造方法,預熱機構與成型機構通過不同的裝置進行,因此,占有用于成型金屬復合體的成型模具的時間縮短,在生產(chǎn)線等連續(xù)成型時具有高生產(chǎn)率。本實施方式的制造方法中,第I工序和/或第1-1工序中,由于使熱固性樹脂半固化,所以在第2工序中,即使對金屬進行熱加工,也不會引起在該壓力下樹脂向成型模具外流出等過量的物質(zhì)流動,并且能夠形成金屬材料I與樹脂固化層2a的強固的粘合結構。在此,在進行金屬的熱加工的情況下,在180°C以下的溫度下,金屬材料的成型性低,難以成型為復雜的形狀,但是本實施方式的制造方法中,將金屬材料加熱至超過180°C的溫度,因此,能夠使金屬材料充分地軟化,能夠容易成型為復雜形狀。圖6是對本發(fā)明的金屬復合體的制造方法的其他實施方式進行說明的示意剖面圖。如圖6所示,第2工序中的“成型”不一定需要使金屬材料變形,也可以將板狀的金屬材料I以及板狀的金屬材料3隔著片狀基材2各自為平坦的狀態(tài)下進行加壓,粘合。金屬復合體: 通過本實施方式的制造方法制造的金屬復合體,具備金屬材料、和沿該金屬材料設置的樹脂固化層。在此,樹脂固化層是加熱片狀基材、使片狀基材中包含的熱固性樹脂固化而成的層。根據(jù)本實施方式的制造方法的一例,在金屬材料與樹脂固化層之間形成強固的粘合結構,作為其理由,可以舉出:沿著金屬材料的表面的粗大或微小的凹凸形狀,填充熱固性樹脂并固化;通過比較高的溫度下的固化反應,與金屬材料的化學結合力提高等。在此,作為金屬材料與樹脂固化層的粘合強度,優(yōu)選為IOMPa以上,更優(yōu)選為20MPa以上。作為其指標,是指:使金屬材料之間、或金屬材料與其他結構構件通過樹脂固化層進行復合化而成的金屬復合體保持對于使用環(huán)境和用途來說充分的粘合力。粘合強度如果為IOMPa以上,則在使用通常的粘合劑的用途中具有充分的粘合力,與使用粘合劑的金屬復合體相比具有更優(yōu)良的耐久性。粘合強度如果為20MPa以上,則在更嚴格的環(huán)境中使用的用途中具有充分的粘合力,與使用結構用粘合劑的金屬復合體相比具有更優(yōu)良的耐久性。在此,粘合強度例如可以通過JIS K 6849的粘合劑的拉伸粘合強度試驗方法等公知的方法來測定。但是,在金屬復合體具有復雜的形狀的情況下,有時難以依照規(guī)定實施粘合強度試驗。因此,使用預先判定了粘合強度的粘合劑,并從金屬復合體上切割一部分,將其兩端粘合在夾具上,再經(jīng)由夾具進行粘合強度試驗,由此,能夠得到上述粘合強度比粘合劑的粘合強度好還是差的大致的標準。即,如果在粘合劑的層內(nèi)被破壞,則判斷金屬復合體的粘合強度比粘合劑的粘合強度略高。另一方面,如果因金屬復合體的剝離被破壞,則判斷金屬復合體的粘合強度比粘合劑的粘合強度略低。另外,優(yōu)選對金屬復合體A進行選自斜切加工、槽加工、孔加工、接頭加工中的至少一種加工來賦予形成,將上述構件B與該形狀嵌合,由此進行接合。為了得到具有高剛性的電子設備殼體,使由金屬復合體A和熱塑性樹脂構成的構件B強固地接合非常重要,從該觀點出發(fā),優(yōu)選構件B流入實施了斜切加工、槽加工、孔加工、接頭加工后的形狀中,由此金屬復合體A與構件B發(fā)生一體化。關于金屬復合體A所具有的通過斜切加工、槽加工、孔加工、接頭加工實施而成的形狀,沒有特別限定,從維持金屬復合體A的剛性的觀點出發(fā),加工成這些形狀的面積優(yōu)選為金屬復合體A的總面積的50%以下,更優(yōu)選為30%以下。這樣的加工在過寬的范圍內(nèi)實施時,金屬復合體A的剛性有可能極端降低。作為金屬復合體的用途,例如,可以列舉出:航空器用構件、汽車用構件、二輪車用構件、船舶用構件、機械機構構件、土木用構件、建材用構件、電子設備用構件。其中,從提高生產(chǎn)率的效果出發(fā),優(yōu)選使用汽車用構件、電氣設備用構件,特別是從輕質(zhì)性、力學特性、放熱性等優(yōu)良的效果出發(fā),較優(yōu)選使用電子設備的殼體。電子設備殼體:本發(fā)明的電子設備殼體是由通過本發(fā)明的制造方法得到的金屬復合體A與由熱塑性樹脂b構成的構件B —體化而成的結構材料形成的。由熱塑性樹脂b構成的構件B可以設定為選自凸起部、肋部、鉸鏈部、框架、鍵盤底座、立壁、基座中的至少一種的復雜形狀構件。在金屬復合體上接合的構件B,由適合賦予復雜形狀的熱塑性樹脂b構成,因此,構件B可以形成為比金屬復合體上形成的復雜形狀更復雜的形狀。圖7是本發(fā)明中的電子設備殼體的一例的示意立體圖。圖7中,電子設備殼體33是由熱塑性樹脂b構成的構件B與本發(fā)明中的金屬復合體31 (金屬復合體A)通過成型一體化而形成的。由熱塑性樹脂b構成的構件B: 作為由熱塑性樹脂b構成的構件B中的熱塑性樹脂,例如,可以列舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯、液晶聚酯等聚酯類樹脂;聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烴;苯乙烯類樹脂、聚氨酯樹脂、以及聚甲醛(Ρ0Μ)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、改性PPE、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚砜(PSU)、改性PSU、聚醚砜(PES)、聚丙烯酰丁二烯聚酮(polyacryl butadiene polyketone、PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳酯(PAR)、聚醚腈(PEN)、酚醛類樹脂以及苯氧基樹脂。另外,熱塑性樹脂可以為上述樹脂的共聚物或改性物和/或2種以上混合而成的樹脂等。這些中,對于特定的目的而言,在熱塑性樹脂中優(yōu)選含有60重量%以上的上述熱塑性樹脂的I種或2種以上。從成型品的強度以及耐沖擊性的觀點出發(fā),優(yōu)選使用聚酰胺(PA)和聚酯。另外,從耐熱性以及耐化學品性的觀點出發(fā),優(yōu)選使用聚芳硫醚、其中優(yōu)選使用聚苯硫醚(PPS)。從成型品(例如,形成電子設備殼體的構件)的外觀以及尺寸穩(wěn)定性的觀點出發(fā),特別優(yōu)選使用聚碳酸酯(PC)和苯乙烯類樹脂。從成型性以及輕質(zhì)性的觀點出發(fā),優(yōu)選為聚烯烴類樹脂,例如,優(yōu)選聚丙烯樹脂。從成型品的強度的觀點出發(fā),特別優(yōu)選使用聚酰胺樹脂。為了提高耐沖擊性,可以在熱塑性樹脂中添加彈性體或橡膠成分,由此,能夠得到如下效果:保護位于電子設備殼體內(nèi)部的電子部件和液晶等免受由電子設備殼體的落下等所產(chǎn)生的沖擊。為了提高成型品的強度和剛性,可以添加強化纖維,例如,可以列舉出:短纖維強化顆?;蜷L纖維強化顆粒等纖維強化熱塑性樹脂顆粒、熱塑性的片狀成型料(熱塑SMC)、含有熱塑性樹脂的玻璃纖維氈基材(GMT)和含有熱塑性樹脂的碳纖維氈基材等。
通過在熱塑性樹脂中添加強化纖維,除了能夠得到具有高剛性的電氣/電子設備殼體之外,還能夠以低收縮得到尺寸精度高的構件B,從而能夠應對更精密的設計。在熱塑性樹脂中添加的強化纖維,可以依照與上述片狀基材中使用的纖維基材同樣的想法進行選定。不僅可以含有強化纖維,熱塑性樹脂也可以根據(jù)用途等在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)適當含有填充材料和添加劑。作為填充材料和添加劑,例如,可以列舉出無機填充材料、阻燃劑、導電性賦予劑、晶核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、阻尼劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭齊 、防著色劑、熱穩(wěn)定劑、脫模劑、抗靜電劑、增塑劑、潤滑劑、著色料、顏料、染料、發(fā)泡劑、消泡劑以及偶聯(lián)劑等。由熱塑性樹脂c構成的樹脂層C:本發(fā)明中,為了將金屬復合體A與構件B進一步強固地接合,優(yōu)選在金屬復合體A的表面的至少一部分上形成由熱塑性樹脂c構成的樹脂層C。由此,不僅能夠得到上述機械的接合,而且能夠得到化學的粘合力。在該金屬復合體A的表面的至少一部中包含的熱塑性樹脂c,沒有特別限定,但更優(yōu)選選擇與由熱塑性樹脂b構成的構件B具有的相容性的熱塑性樹脂。對于樹脂層C,從生產(chǎn)率的觀點出發(fā)優(yōu)選:在對向的一對成型模具之間進一步配置含有熱塑性樹脂c的片狀基材,隨著上述熱固性樹脂的固化,形成樹脂層C。形成樹脂層C的方法,沒有特別限定,例如,可以與金屬材料al以及片狀基材a2同樣地進行配置或層合,以預成型體的形式形成,可以使用被覆有樹脂層C的金屬材料。熱塑性樹脂c的熔點或玻璃化溫度優(yōu)選比熱塑性樹脂b低。此時,熱塑性樹脂b與熱塑性樹脂c的熔點或玻璃化溫度之差,沒有特別限定,優(yōu)選為10°C以上,更優(yōu)選為30°C以上。通過選擇具有這樣的關系的熱塑性樹脂,通過由熔融后的熱塑性樹脂b構成的構件B的熱,熱塑性樹脂c達到軟化和/或熔融狀態(tài),在成型模具內(nèi)冷卻時,在金屬材料上強固地粘合?!㈦娮釉O備殼體的形成順序的一例不于圖8。如圖8(a)所不,將金屬復合體A插入可動側成型模具41,接著,如圖8(b)所示,使插入金屬復合體A的可動側成型模具41向固定側模具42移動,關閉兩模具。然后,從安裝在固定側模具42上的注射成型機43、向模具內(nèi)注射形成構件B的熱塑性樹脂b,在金屬復合體A的周圍一體形成由熱塑性樹脂b構成的構件B。接著,在成型完成后,如圖8(d)所示,使可動側成型模具41移動,使模具為打開的狀態(tài),從模具中取出在模具內(nèi)成型的成型品EH,即脫模。金屬復合體A與構件B的一體化的方法,不限于上述注射成型法。例如,可以列舉出:在成型模具內(nèi)配置金屬復合體A和構件B,進行加熱以及加壓,通過加壓成型而一體化的方法;將具有目標形狀的金屬復合體A與構件B以相接觸的方式進行配置,通過利用激光和超聲波的熱熔敷而一體化的方法等方法。但是,其中,對于利用注射成型的方法,能夠容易地形成具有復雜形狀的凸起部、肋部、鉸鏈部、框架、鍵盤底座、立壁、基座等構件,另夕卜,能夠使形成構件B的熱塑性樹脂b容易地流入通過對金屬復合體A進行斜切加工、槽加工、孔加工、接頭加工而形成的凹凸部或金屬材料的表面上形成的孔中,從此方面考慮,為優(yōu)選。在電子設備殼體中,優(yōu)選在形成于金屬材料表面的孔中填充選自構成片狀基材al的熱固性樹脂、熱塑性樹脂b、熱塑性樹脂C中的至少一種樹脂。例如,通過在制作金屬復合體時的加壓和制作電子設備殼體時的樹脂填充,樹脂流入并填充在形成于金屬材料表面的孔中,由此,金屬材料與各樹脂材料的粘合強度提高。構成電子設備殼體的由熱塑性樹脂b構成的構件B,從賦予天線特性的觀點出發(fā),其體積固有電阻值優(yōu)選為IO4 Ω.cm以上。具有這樣的體積固有電阻值的材料沒有特別限定,能夠基于與上述熱塑性樹脂b同樣的想法進行選擇,也可以并用2種以上的上述熱塑性樹脂b。例如,如圖9所示,可以在形成電子設備殼體33的金屬復合體A的一部分上配置的天線部件53的周邊,配置由體積固有電阻值為104Ω.cm以上的熱塑性樹脂b構成的構件51,在其他部分配置其他由熱塑性樹脂b構成的構件52。關于這樣的配置方法,沒有特別限定,可以通過插入模擬材、分多次將不同的構件B與金屬復合體A進行成型的方法、和改變不同的構件B的顏色的多色成型等方法,在金屬復合體A上配置不同的構件B。以上,對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行說明,但本發(fā)明不限定于上述實施方式。實施例以下,使用實施例,對本發(fā)明具體地說明。但是,本發(fā)明不限定于以下的實施例。實施例1-⑴:熱固性樹脂組合物的制備:作為環(huán)氧 樹脂,使用1 丨1 ^6”828、1 丨1 ^6”834、1 丨1 ^6” 1001(以上,雙酚A型環(huán)氧樹脂、日本環(huán)氧樹脂株式會社制)、“Epikote”154(線型酚醛型環(huán)氧樹脂、日本環(huán)氧樹脂株式會社制),作為固化劑,使用Dicy7 (雙氰胺、日本環(huán)氧樹脂株式會社制),作為固化促進劑,使用“0micUre”24(2,4-甲苯雙(二甲基脲)、PTI日本株式會社制),以表I所示的質(zhì)量比將這些進行混合,制備樹脂組合物。測定所制備的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)。該測定基于JIS Κ7121記載的方法,使用Pyris IDSC (珀金埃爾默儀器公司制造的差示掃描量熱計),以升溫速度10°C /分鐘進行。將所得到的DSC曲線中表示階梯狀變化的部分的中間點設定為玻璃化溫度。該測定中,所得到的樹脂組合物的初期的玻璃化溫度(Tg)為6°C,飽和的玻璃化溫度(Tg)為138°C。判定該樹脂組合物在玻璃化溫度(Tg)為19至125°C的范圍內(nèi)達到半固化狀態(tài)。接著,求出制備的樹脂組合物的加熱溫度與由加熱時間引起的玻璃化溫度(Tg)的變化的關系。在加熱溫度為130°C、150°C的情況下,測定加熱時間引起的玻璃化溫度(Tg)的變化時,在130°C X 10分鐘下,玻璃化溫度(Tg)變?yōu)?38°C,該樹脂組合物達到固化狀態(tài)。在此,加熱溫度是指在通過加壓裝置夾持進行加熱時的、加熱板的表面溫度。片狀基材的制作:使用逆輥式涂布機,將制備的樹脂組合物涂布在脫模紙上,制作樹脂膜。樹脂膜的每單位面積的樹脂量為25g/m2。接著,為了使每單位面積的纖維重量達到125g/m2,在單向排列成片狀的碳纖維Torayca(注冊商標)T700SC-12K-50C(東麗株式會社制、拉伸強度4900MPa、拉伸彈性模量230GPa)上,將樹脂膜從碳纖維的雙面重疊,進行加熱加壓,含浸樹脂組合物,制作單向預浸料坯(連續(xù)纖維強化預浸料坯(CF-PPg))。從制作的預浸料坯上切割具有特定尺寸的長方形的預浸料坯片4片。以切割成長方形的預浸料坯片的長邊的方向為0°、連續(xù)的強化纖維形成
的對稱層合的方式,層合4片預浸料坯片,制作厚度0.5mm的片狀基材。層合時,在預浸料坯基材的90°層之間內(nèi)插熱電偶(K熱電偶)。在此,使用加壓成型裝置,在表面溫度為130°C的板上配置片狀基材,加熱10分鐘,在壓力IMPa下進行加壓。通過上述同樣的方法測定所得到的成型品的玻璃化溫度(Tg),結果為137°C,確認了樹脂為固化狀態(tài)。預成型體的制作:接著,作為金屬材料,準備對表面實施噴砂處理后的厚度0.5mm的招合金板(A5052)。需要說明的是,在鋁合金板的表面上觀測到平均孔徑30 μ m的多個孔。將制作的片狀基材以及金屬材料以金屬材料/片狀基材/金屬材料的順序層合,制作預成型體。層合時,在一個金屬材料的表面上使用耐熱膠帶粘貼熱電偶(K熱電偶)。金屬復合體的制造:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為220°C。第I工序中,在成型模具上配置預成型體10,約I分鐘后,第2工序中,通過上側成型模具11和下側成型模具12,將預成型體10在IOMPa下加壓。此時,金屬材料1、3的溫度為210°C,片狀基材2的溫度為150°C。根據(jù)上述加熱溫度與加熱時間、玻璃化溫度(Tg)的相關關系,玻璃化溫度(Tg)為115°C,相對于飽和的玻璃化溫度(Tg),示出了 82%的玻璃化溫度(Tg),由此可知,樹脂為半固化狀態(tài)。需要說明的是,將金屬材料1、3的溫度變化和加壓的狀態(tài)示于圖2的曲線。
進行加壓約2分鐘后,打開成型模具,將金屬復合體A從成型模具中取出。所得到的金屬復合體A在金屬材料1、3之間通過固化樹脂層2a強固地粘合,難以通過手動將兩者剝離。另外,在兩個金屬材料1、3之間不產(chǎn)生錯位,得到厚度1.5mm的不會產(chǎn)生縮孔和扭轉的金屬復合體A。關于金屬復合體A,進行后述的粘合強度測定,結果,粘合強度為16MPa。在粘合試驗結束后,切削在金屬材料1、3上形成的樹脂固化層2a,進行其玻璃化溫度(Tg)的測定,結果,玻璃化溫度(Tg)為137°C,確認樹脂為固化狀態(tài)。實施例1-(I)中的制造條件、以及評價結果示于表I以及表2。實施例1-⑵:預成型體的制作:作為金屬材料,準備對表面實施了噴砂處理的厚度0.5mm的鎂合金板(AZ31)。需要說明的是,在鎂合金板的表面上觀察到平均孔徑50μπι的多個孔。使用實施例1-(I)中使用的片狀基材,與實施例1-(I)同樣地制作預成型體。復合體的制造:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為210°C。第I工序中,在成型模具上配置預成型體10,約I分鐘后,第2工序中,通過上側成型模具11和下側成型模具12,將預成型體10在15MPa下加壓。此時,金屬材料1、3的溫度為200°C,片狀基材2的溫度為140°C。熱固性樹脂的玻璃化溫度(Tg)為108°C,相對于飽和的玻璃化溫度(Tg),示出77%的玻璃化溫度(Tg),由此可知,樹脂為半固化狀態(tài)。
進行加壓約2分鐘后,打開成型模具,將金屬復合體A從成型模具中取出。所得到的金屬復合體A中在兩個金屬材料1、3之間不產(chǎn)生錯位,另外也不會產(chǎn)生褶皺、裂紋、破損這樣的表面缺陷,得到厚度為約1.5mm、在金屬材料的表面上具有凹凸形狀的金屬復合體A。所得到的金屬復合體A在金屬材料1、3之間強固地粘合,難以通過手動將兩者剝離。與實施例1-(I)同樣地進行粘合強度的測定,結果,粘合強度為18MPa。在粘合試驗結束后,切削在金屬材料1、3上形成的樹脂固化層2a,測定其玻璃化溫度(Tg),結果,玻璃化溫度(Tg)為137°C,確認了樹脂為固化狀態(tài)。實施例1-(2)中的制造條件、以及評價結果示于表I以及表2。實施例1-⑶:作為金屬材料,使用對金屬表面實施了氧化鋁膜處理的厚度0.5mm的鋁合金板(A5052),除此以外,通過與實施例1-(I)同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。在金屬板的表面上觀察到平均孔徑0.05 μ m的多個孔。實施例1-(3)中的制造條件、以及評價結果不于表I以及表2。實施例1-⑷:片狀基材的制作:使用實施例1-(I)中制備的熱固性樹脂組合物,制作樹脂膜。樹脂膜的每單位面積的樹脂量為50g/m2。作為片狀基材,使用所得到的樹脂膜,除此以外,通過與實施例1-(I)同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。實施例1-(4)中的制造條件、以及評價結果示于表3以及表4。實施例1-(5):預成型體的制作:使用實施例1-(I)中制作的片狀基材和金屬材料,層合金屬材料/片狀基材這二層,得到預成型體,將下側成型模具的表面溫度設定為150°C,除此以外,通過與實施例1同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。實施例1-(5)中的制造條件、以及評價結果示于表3以及表4。實施例1-(6):第I工序中,在成型模具上配置預成型體,約0.5分鐘后,將第1-2工序中的加壓時間設定為約I分鐘,除此以外,通過與實施例1-(I)同樣的方法,制造金屬復合體。進行加壓約I分鐘后,打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。接著,將金屬復合體裝入氣氛溫度被調(diào)節(jié)至150°c的熱風爐中,進行后固化10分鐘。關于所得到的金屬復合體,與實施例1-(I)同樣地進行評價。實施例1-(6)中的制造條件、以及評價結果示于表3以及表4。實施例1-(7):作為苯并噁嗪樹脂,使用F_a型苯并噁嗪樹脂(四國化成工業(yè)株式會社制),作為酸催化劑,使用DY9577 (Huntsman Advanced Materials株式會社制、三氯化硼辛胺絡合物),以表17所示的質(zhì)量比進行混合。將該樹脂組合物作為形成片狀基材的熱固性樹脂使用,除此以外,與實施例1-(I)同樣進行。使用粘度 計,測定樹脂的粘度,由其結果計算樹脂的固化度,結果可知,在第I工序中,樹脂為半固化的狀態(tài)。實施例1-(7)中的制造條件、以及評價結果示于表5以及表6。
實施例1-⑶:作為酚醛樹脂,準備PHEN0LITE (注冊商標)5010 (DIC株式會社制、甲酚型酚醛樹脂),作為形成片狀基材的熱固性樹脂使用,除此以外,與實施例1-(I)同樣進行。實施例1-(8)中的制造條件、以及評價結果示于表5以及表6。實施例1-(9):作為金屬材料,使用對金屬表面了實施噴砂處理的厚度0.2mm的鈦合金板(T1-6A1-4V),將成型模具的表面溫度設為240°C,將成型壓力設為15MPa,除此以外,通過與實施例1-(I)同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。在金屬材料的表面上觀察到平均孔徑15 μ m的多個孔。實施例1-(9)中的制造條件、以及評價結果示于表5以及表6。實施例1-(10):除了將上下的成型模具溫度設為190°C以外,通過與實施例1-⑴同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。需要說明的是,第I工序中的金屬材料的表面溫度為185°C。實施例1-(IO)中的制造條件、以及評價結果示于表7以及表8。實施例1-(11):準備鋁合金,所述鋁合金是將金屬材料的對向的2邊的端邊如圖10(a)所示進行約90°的L彎曲加工而成的。如圖10(b)所示配置與實施例1-(5)相同的片狀基材,彎曲L彎曲部分,得到預成型體。除此之外,與實施例1-(5)同樣操作,進行成型。通過成型模具的加壓,彎曲后的L彎曲部被壓平,得到端部進行了卷邊加工的金屬復合體。實施例1-(Il)中的制造條件、以及評價結果示于表7以及表8。實施例1-(12):
作為金屬材料,使用工業(yè)用純鋁板(AllOO),除此以外,與實施例1-(I)同樣進行。實施例1-(12)中的制造條件、以及評價結果示于表9以及表10。實施例1-(13):作為金屬材料,使用工業(yè)用純鈦(KS40),除此以外,與實施例1-(9)同樣進行。實施例1-(13)中的制造條件、以及評價結果示于表9以及表10。比較例1-(1):預成型體的制作:將熱固性樹脂以表11所示的組成質(zhì)量比進行混合,除此以外,通過與實施例1-(I)同樣的方法,制造金屬復合體。在此,使用加壓成型裝置,在表面溫度為130°C的板上配置片狀基材,加熱10分鐘,在IMPa下進行加壓。測定所得到的金屬復合體中的樹脂的玻璃化溫度(Tg),結果,玻璃化溫度(Tg)為75°C,相對于飽和的玻璃化溫度(Tg),示出了 52%的玻璃化溫度(Tg),由此,確認了樹脂為半固化狀態(tài)。金屬復合體的制造:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。第I工序中,在成型模具上配置預成型體10,約I分鐘后,第1-2工序中,通過上側成型模具11和下側成型模具12,將預成型體10在IOMPa下加壓。此時,從成型模具之間樹脂組合物流動。
進行加壓約2分鐘后,打開成型模具,結果,金屬材料與金屬材料產(chǎn)生錯位,并且片狀基材的一部分從金屬材料之間突出,不能得到目標金屬復合體。另外,要將金屬復合體從成型模具中取出時,金屬材料在成型模具上固定,作為復合體的脫模困難。因此,不能進行粘合強度的測定。比較例1-(I)中的制造條件、以及評價結果示于表11以及表12。比較例1-⑵:使用實施例1-(2)的預成型體,進行金屬復合體的制造。金屬復合體的制造:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。使上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為130°C,除此以外,通過與實施例1-(2)同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。所得到的金屬復合體在兩個金屬材料上產(chǎn)生錯位,從金屬材料之間熱固性樹脂少量泄漏。另外,在凹凸的拉深部觀察到褶皺,在較深地拉深的部位產(chǎn)生表面裂紋。另外,能夠手動地將金屬復合體的兩個金屬材料剝離。比較例1-(2)中的制造條件、以及評價結果不于表11以及表12。比較例1-⑶:使用以對金屬表面實施了氧化鋁膜處理的厚度1.5mm的鋁合金板(A5052)作為金屬材料的預成型體,將成型壓力設為0.5MPa,除此以外,通過與實施例1-(3)相同的要領進行加熱以及加壓。在成型模具上配置預成型體后約3分鐘后,打開成型模具,結果,確認了預成型體沒有被賦予目標形狀。比較例1-(3)中的制造條件、以及評價結果示于表11以及表12。
實施例2-⑴:準備與實施例1-(I)同樣的片狀基材以及金屬材料,制作預成型體。金屬復合體的制造:第I工序:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為220°C。在該狀態(tài)下保持約I分鐘,使樹脂組合物半固化。此時,金屬材料的表面溫度為215°C,片狀基材的溫度為150°C。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為115°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為82%,由此可知,第I工序的結束時刻的樹脂組合物為半固化狀態(tài)。第2工序:接著,通過上側成型模具11以及下側成型模具12,將預成型體10在IOMPa下加壓,制造金屬復合體。第3工序:開始第2工序的加壓約I分鐘后,在成型模具中流入冷卻水,由此,將上側成型模具11以及下側成型模具12的表面溫度冷卻至180°C以下,同時將上側成型模具11以及下側成型模具12的設定溫度變更成150°C。在沒有配置預成型體10的狀態(tài)下,預先確認冷卻水量與成型模具的表面溫度的相關關系,基于該相關關系,調(diào)節(jié)冷卻水量。金屬材料的表面溫度在開始冷卻后,約2分鐘后達到180°C以下的狀態(tài),然后,進行加壓約I分鐘。脫模:打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。構成所得到的金屬復合體的金屬材料之間強固地粘合,難以手動地將兩者剝離。兩個金屬材料之間不產(chǎn)生錯位,金屬復合體的厚度為1.5mm,沒有觀察到縮孔和扭轉,在整個金屬復合體上也沒有產(chǎn)生翹曲和變形。關于金屬復合體,測定粘合強度,結果粘合強度為16MPa。在粘合試驗結束后切削附著于金屬材料上的樹脂組合物,測定其玻璃化溫度(Tg),結果玻璃化溫度(Tg)為137°C,確認了在第3工序的結束時刻的樹脂組合物處于固化狀態(tài)。實施例2-(I)中的制造條件、以及評價結果示于表13以及表14。實施例2-⑵:預成型體的制作:作為金屬材料,準備對表面實施了噴砂處理的厚度0.5mm的鎂合金板(AZ31)。在鎂合金板的表面上觀察到平均孔徑50 μ m的多個孔。將金屬材料變更成該鎂合金板,除此以外,與實施例2-(1)同樣操作,·制作預成型體。金屬復合體的制作:第I工序:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為210°C。在該狀態(tài)下保持約I分鐘,使樹脂組合物半固化。此時,金屬材料的溫度為210°C、片狀基材的溫度為150°C?;诩訜釡囟纫约凹訜釙r間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為108°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為77%,由此可知,第I工序的結束時刻的樹脂組合物為半固化狀態(tài)。第2工序:接著,通過上側成型模具11以及下側成型模具12,將預成型體10在15MPa下加壓,制造金屬復合體。第3工序:開始第2工序的加壓約I分鐘后,在成型模具中流入冷卻水,由此,將上側成型模具11以及下側成型模具12冷卻至180°C以下,同時將上側成型模具11以及下側成型模具12的設定溫度變更成150°C。金屬材料的表面溫度在開始冷卻后約2分鐘后達到180°C以下的狀態(tài),然后,進行加壓約I分鐘。脫模:打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。兩個金屬材料之間不產(chǎn)生錯位,金屬復合體的厚度為1.5mm,金屬復合體具有凹凸形狀。在金屬復合體上沒有觀察到褶皺、裂紋、破損這樣的表面缺陷,在整個金屬復合體上也沒有產(chǎn)生翹曲和變形。所得到的金屬復合體的金屬材料之間強固地粘合,難以手動地將兩者剝離。關于金屬復合體,通過后述的方法測定粘合強度,結果粘合強度為18MPa。粘合試驗結束后切削附著于金屬材料上的樹脂組合物,測定其玻璃化溫度(Tg),結果確認了玻璃化溫度(Tg)為137°C,在第3工序的結束時刻的樹脂組合物處于固化狀態(tài)。
實施例2-(2)中的制造條件、以及評價結果示于表13以及表14。實施例2-(3):作為金屬材料,準備對金屬表面實施了氧化鋁膜處理的厚度0.5mm的鋁合金板(A5052)。在該鋁合金板的表面上觀察到平均孔徑0.05 μ m的多個孔。將金屬材料變更成該鋁合金板,除此以外,通過與實施例2-(1)同樣的方法,制造金屬復合體,進行其評價。實施例2-(3)中的制造條件、以及評價結果示于表13以及表14。實施例2-⑷:使用實施例2-⑴中制備的樹脂組合物,制作樹脂膜。樹脂膜的每單位面積的樹脂量為50g/m2。將片狀基材變更為該樹脂膜,除此以外,通過與實施例2-(1)同樣的方法,制造金屬復合體,進行其評價。實施例2-(4)中的制造條件、以及評價結果示于表15以及表16。實施例2-(5):使用實施例2-(1)中制造的片狀基材和金屬材料,制作金屬材料/片狀基材的二層構成的預成型體。另外,第I工 序中,以下側成型模具的表面溫度達到150°C的方式進行設定。使用該預成型體,以及變更下側成型模具的表面溫度,除此以外,通過與實施例2-(1)同樣的方法,制造金屬復合體,進行其評價。實施例2-(5)中的制造條件、以及評價結果示于表15以及表16。實施例2-(6):使用與實施例2-(1)同樣的預成型體,在開始第I工序的加熱后,約30秒后,開始第2工序的加壓,約30秒后,作為第3工序,在成型模具中流入冷卻水,將上側成型模具和下側成型模具冷卻至180°C以下,將上側以及下側成型模具的設定溫度變更為170°C。金屬材料的表面溫度在開始冷卻后約I分鐘后達到180°C以下的狀態(tài),然后,進行加壓約I分鐘。然后,打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。將取出的金屬復合體裝入氣氛溫度被調(diào)節(jié)至150°C的熱風爐中,進行后固化10分鐘。與實施例2-(1)同樣地評價所得到的金屬復合體。實施例2-(6)中的制造條件、以及評價結果示于表15以及表16。比較例2-⑴:預成型體的制作:將熱固性樹脂的組成變更成表17所示的質(zhì)量比,除此以外,通過與實施例2-⑴同樣的方法,制造金屬復合體。使用加壓成型裝置,在表面溫度為130°C的加熱板上配置片狀基材,加熱的同時在IMPa下進行加壓10分鐘。測定所得到的金屬復合體的熱固性樹脂的玻璃化溫度(Tg),結果玻璃化溫度(Tg)為75°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為52%,由此可知,樹脂組合物為半固化狀態(tài)。金屬復合體的制造:第I工序:如圖1(b)所示,用上側成型模具11和下側成型模具12夾持預成型體10,在0.5MPa的壓力下保持。此時,上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為220°C,片狀基材的溫度為150°C。在該狀態(tài)下保持約I分鐘,使樹脂組合物反應。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為14°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為6%,由此判明,第I工序的結束時刻的樹脂組合物沒有達到半固化狀態(tài)。第2工序:接著,通過上側成型模具11以及下側成型模具12將預成型體在IOMPa下加壓。此時,從成型模具之間流出大量樹脂組合物。脫模:沒有進行第3工序的冷卻而直接進行加壓約3分鐘后,打開成型模具,結果,金屬材料與金屬材料發(fā)生錯位,在整個金屬復合體上產(chǎn)生翹曲,并且片狀基材的一部分從金屬材料之間突出,不能得到目標金屬復合體。另外,要取出金屬復合體時,金屬材料在成型模具上固定,作為復合體的脫模困難。因此,不能進行粘合強度的測定。比較例2-⑴中的制造條件、以及評價結果示于表17以及表18。比較例2-⑵:如圖1 (b)所示,通過上側成型模具11和下側成型模具12,與實施例2-(2)同樣地夾持預成型體,在0.5MPa的壓力下保持。上側成型模具11和下側成型模具12的表面溫度均為130°C。此外,通過與實施例2-(2)同樣的方法,制造金屬復合體,進行評價。比較例2-(2)中的制造條件、以及評價結果示于表17以及表18。
所得到的金屬復合體中,兩個金屬材料中產(chǎn)生錯位,從金屬材料之間熱固性樹脂少量泄漏。在凹凸的拉深部觀察到褶皺,在較深地拉深的部位產(chǎn)生表面裂紋。能夠手動地剝離兩個金屬材料。比較例2-(2)中的制造條件、以及評價結果示于表17以及表18。實施例3-⑴:準備與實施例1-(I)同樣的片狀基材和金屬材料。金屬復合體的制造:第1-1 工序:如圖4(a_l)所示,在下側成型模具12上配置片狀基材2,開始片狀基材2的加熱。下側成型模具12的表面溫度為150°C。即將轉移至后述第1-2工序中的片狀基材2的表面溫度為130°C。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為80°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為57%,由此可知,第1-1工序的結束時刻的樹脂組合物為半固化狀態(tài)。第1-2 工序:與第1-1工序并行進行,如圖4 (a-2)所示,在電爐EF內(nèi)裝入金屬材料I,開始金屬材料I的預熱。電爐EF內(nèi)的氣氛溫度為250°C。即將轉移至后述第2工序中的金屬材料I的表面溫度為245°C。第2工序:在開始片狀基材2的加熱以及金屬材料I的預熱約I分鐘后,將從電爐EP中取出的金屬材料I如圖4(b)所示在片狀基材I上層合,形成預成型體10。接著,如圖4(c)所示,通過上側成型模具11以及下側成型模具12在IOMPa下將預成型體10加壓約2分鐘,成型為金屬復合體A,使片狀基材2中包含的樹脂組合物固化。脫模:打開成型模具,將金屬復合體A從成型模具中取出。構成所得到的金屬復合體的金屬材料與片狀基材強固地粘合,難以通過手動將二者剝離。金屬復合體的厚度為1mm,沒有觀察到縮孔和扭轉。關于金屬復合體,通過后述的方法測定粘合強度,結果粘合強度為HMPa0粘合試驗結束后切削附著于金屬材料上的樹脂組合物,測定其玻璃化溫度(Tg),結果玻璃化溫度(Tg)為137°C,該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為100%,由此,確認了在第1-2工序的結束時刻的樹脂組合物處于固化狀態(tài)。實施例3-(1)中的制造條件、以及評價結果示于表19以及表20。實施例3-⑵:金屬材料:作為金屬材料,準備對表面實施了噴砂處理的厚度0.5mm的鎂合金板(AZ31)。在鎂合金板的表面上觀察到平均孔徑50 μ m的多個孔。金屬復合體的制造:第1-1 工序:如圖4 (a-Ι)所示,在下側成型模具12上配置片狀基材2,開始片狀基材2的加熱。下側成型模具12的表面溫度為150°C。即將轉移至后述第2工序中的片狀基材2的表面溫度為130°C。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為80°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為57%,由此可知,第1-1工序的結束時刻的樹脂組合物為半固化狀態(tài)。第1-2 工序:與第1-1工序并行進行,如圖4 (a-2)所示,在電爐EF內(nèi)裝入金屬材料I,開始金屬材料I的預熱。電爐EF內(nèi)的氣 氛溫度設定為250°C。即將轉移至后述第2工序中的金屬材料I的表面溫度為240°C。第2工序:開始片狀基材2的加熱以及金屬材料I的預熱約I分鐘后,將從電爐EF中取出的金屬材料I如圖4(b)所示層合在片狀基材2上,形成預成型體10。接著,如圖4(c)所示,通過上側成型模具11以及下側成型模具12在IOMPa下將預成型體10加壓約2分鐘,成型為金屬復合體A,使片狀基材2中包含的樹脂組合物固化。脫模:打開成型模具,將金屬復合體A從成型模具中取出。在兩個金屬材料之間未產(chǎn)生錯位,金屬復合體的厚度為1mm,金屬復合體具有凹凸形狀。在金屬復合體上沒有觀察到褶皺、裂紋、破損這樣的表面缺陷。所得到的金屬復合體的金屬材料與片狀基材強固地粘合,難以通過手動將二者剝離。關于金屬復合體,通過后述的方法測定粘合強度,結果粘合強度為16MPa。粘合試驗結束后切削附著于金屬材料上的樹脂組合物,測定其玻璃化溫度(Tg),結果玻璃化溫度(Tg)為137°C,該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為100%,由此,確認了在第2工序的結束時刻的樹脂組合物處于固化狀態(tài)。實施例3-⑵中的制造條件、以及評價結果示于表19以及表20。實施例3-(3):作為金屬材料,準備對金屬表面實施了氧化鋁膜處理的厚度0.5mm的鋁合金板(A5052)。在該鋁合金板的表面上觀察到平均孔徑0.05 μ m的多個孔。將金屬材料變更成該鋁合金板,除此以外,通過與實施例3-(1)同樣的方法,制造金屬復合體,進行其評價。實施例3-(3)中的制造條件、以及評價結果示于表19以及表20。實施例3-⑷:使用實施例3-(1)中制備的熱固性樹脂,制作樹脂膜。樹脂膜的每單位面積的樹脂量為50g/m2。將片狀基材變更為該樹脂膜,除此以外,通過與實施例3-(1)同樣的方法,制造金屬復合體,進行其評價。實施例3-(4)中的制造條件、以及評價結果示于表21以及表22。實施例3-(5):在開始第1-1工序的片狀基材的加熱以及第1-2工序的金屬材料的預熱之后約0.5分后,形成預成型體,將第2工序中的加壓時間設定為約I分鐘,除此以外,通過與實施例3-(1)同樣的方法,制造金屬復合體。打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。接著,將金屬復合體裝入氣氛溫度被調(diào)節(jié)至150°C的熱風爐中,進行后固化10分鐘。關于所得到的金屬復合體,與實施例3-(1)同樣地進行評價。實施例3-(5)中的制造條件、以及評價結果示于表21以及表22。實施例3-(6):準備與實施例3-(I)同樣的片狀基材I片和金屬材料2片。第1-1 工序:在將氣氛溫度設定為150°C的熱風爐中,投入片狀基材,開始片狀基材的加熱。即將轉移至后述第1-2工序中的片狀基材的表面溫度為130°C。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為80°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為57%,由此可知,第1-1工序的結束時刻的樹脂組合物為半固化狀態(tài)。第1-2 工序:與第1-1工序并行進行,在將氣氛溫度設定為250°C的電爐中,投入金屬材料2片,開始預熱。即將轉移至后述第2工序中的金屬材料的表面溫度為245°C。第2工序:在開始第1-1工序約I分鐘后,將從電爐中取出的金屬材料和從熱風爐中取出的片狀基材以金屬材料/片狀基材/金屬材料的方式配置在表面溫度為150°C的成型模具內(nèi),得到預成型體。然后,關閉成型模具,在IOMPa的壓力下進行加壓約2分鐘,由此,使預成型體成型,使片狀基材的樹脂組合物固化。脫模:開始第2工序的加壓約2分鐘后,打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。在兩個金屬材料之間未產(chǎn)生錯位,金屬復合體的厚度為1.5_,金屬復合體具有凹凸形狀。在金屬復合體上沒有觀察到褶皺、裂紋、破損這樣的表面缺陷。所得到的金屬復合體的金屬材料之間強固地粘合,難以通過手動將二者剝離。關于金屬復合體,通過后述的方法測定粘合強度,結果粘合強度為16MPa。粘合試驗結束后切削附著于金屬材料上的樹脂組合物,測定其玻璃化溫度(Tg),結果玻璃化溫度(Tg)為137°C,該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為 100%,由此,確認了在第2工序的結束時刻的樹脂組合物處于固化狀態(tài)。
實施例3-(6)中的制造條件、以及評價結果示于表21以及表22。實施例3- (7):熱固性樹脂的制備:將組成變更為表23所示的質(zhì)量比,除此以外,與實施例3-(1)同樣操作,制備熱固性樹脂作為樹脂組合物。關于制備的樹脂組合物,通過與實施例3-⑴同樣的測定方法,測定玻璃化溫度(Tg),結果,樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為6°C,通過固化飽和的玻璃化溫度(Tg)為136°C。即玻璃化溫度(Tg)在13°C至117°C的范圍內(nèi)時,可以說樹脂組合物為半固化狀態(tài)。與實施例3-(1)同樣操作,求出多制備的樹脂組合物的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的關系。在加熱溫度為130°C或150°C的情況下,測定由加熱時間導致的玻璃化溫度(Tg)的變化,結果在加熱溫度130°C、加熱時間10分鐘時,玻璃化溫度(Tg)變?yōu)?4°C,可知樹脂組合物達到半固化狀態(tài)。片狀基材的制作:將樹脂組合物變更為上述組合物,除此以外,通過與實施例3-(1)同樣的方法得到片狀基材。使用加壓成型裝置,在表面溫度為130°C的加熱板上配置片狀基材,加熱的同時在IMPa下進行加壓10分鐘。通過與上述同樣的方法測定所得到的成型品的玻璃化溫度(Tg),結果,玻璃化溫度(Tg)為75°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為52%,由此可知,樹脂組合物為半固化狀態(tài)。另外,除了使用上述片狀基材以外,與實施例3-(6)同樣操作。第1-1 工序:在如圖11 (a-Ι)所示的將氣氛溫度設定為150°C的熱風爐HF中,投入片狀基材2,開始片狀基材2的加熱。即將轉移至后述第2工序中的片狀基材2的表面溫度為150°C。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為120°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為86%,由此可知,第1-1工序的結束時刻的樹脂組合物為半固化狀態(tài)。第1-2 工序:與第1-1工序并行進行,在圖11 (a-2)所示的將氣氛溫度設定為250°C的電爐EF中,投入2片金屬材料1,開始預熱。即將轉移至后述第1-2工序中的金屬材料I的表面溫度為250°C。第2工序:開始第1-1工序約20分鐘后,將從電爐EF中取出的2片金屬材料I和從熱風爐HF中取出的片狀基材2如圖 11 (b)所示,以金屬材料/片狀基材/金屬材料的順序配置在表面溫度為150°C的成型模具內(nèi),得到預成型體10。然后,如圖11(c)所示,關閉成型模具,在IOMPa的壓力下進行加壓約2分鐘,由此,使預成型體成型,使片狀基材的樹脂組合物固化。脫模:開始第2工序的加壓約2分鐘后,打開成型模具,將金屬復合體A從成型模具中取出。在兩個金屬材料之間未產(chǎn)生錯位,金屬復合體A的厚度為1.5mm,金屬復合體具有凹凸形狀。在金屬復合體上沒有觀察到褶皺、裂紋、破損這樣的表面缺陷。所得到的金屬復合體的金屬材料之間強固地粘合,難以通過手動將二者剝離。關于金屬復合體,通過后述的方法測定粘合強度,結果粘合強度為16MPa。粘合試驗結束后切削附著于金屬材料上的樹脂組合物,測定其玻璃化溫度(Tg),結果玻璃化溫度(Tg)為137°C,該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為100%,由此,確認了在第1-2工序的結束時刻的樹脂組合物處于固化狀態(tài)。實施例3-(7)中的制造條件、以及評價結果示于表23以及表24。比較例3-⑴:預成型體的制作:準備與實施例3-(7)同樣的片狀基材。金屬復合體的制造:第1-1 工序:如圖4(a_l)所 示,在下側成型模具12上配置片狀基材2,開始片狀基材2的加熱。下側成型模具12的表面溫度為150°C。即將轉移至后述第1-2工序中的片狀基材2的表面溫度為130°C。如上所述,基于預先取得的加熱溫度以及加熱時間與玻璃化溫度(Tg)的相關關系,推測金屬復合體中的樹脂組合物的玻璃化溫度(Tg)為14°C。該玻璃化溫度(Tg)相對于飽和的玻璃化溫度(Tg)為6%,由此可知,第1-1工序的結束時刻的樹脂組合物沒有達到半固化狀態(tài)。第1-2 工序:與第1-1工序并行進行,如圖4 (a-2)所示,在電爐EF內(nèi)裝入金屬材料I,開始金屬材料I的預熱。電爐EF內(nèi)的氣氛溫度為250°C。第2工序:開始片狀基材的加熱以及金屬材料的預熱之后約I分鐘后,將從電爐中取出的金屬材料I層合在片狀基材2上,如圖4(b)所示,形成預成型體10。接著,如圖4(c)所示,將預成型體10通過上側成型模具11以及下側成型模具12在IOMPa下進行加壓,成型為金屬復合體A。此時,從成型模具之間流出大量樹脂組合物。在約2分鐘的加壓后,打開成型模具,結果,片狀基材的一部分突出,不能得到目標金屬復合體。另外,要取出金屬復合體時,金屬材料固定在成型模具上,難以以復合體的形式脫模。因此,不能進行后述的粘合強度的測定。比較例3-⑴中的制造條件、以及評價結果示于表23以及表24。比較例3-⑵:除了將第1-2工序中的電爐的氣氛溫度變更為130°C以外,與實施例3-(2)同樣操作,制造金屬復合體,進行其評價。所得到的金屬復合體中,在金屬材料的凹凸的拉深部觀察到褶皺,沒有拉深至成型模具的凹凸的深度,未得到目標形狀。比較例3-⑵中的制造條件、以及評價結果示于表23以及表24。實施例4-(I):電子設備用殼體的制作:將實施例1-(3)中得到的金屬復合材料A如圖8(a)所示配置在注射成型模具內(nèi)。該注射成型模具由固定側成型模具42和可動側成型模具41構成,在固定側成型模具42上連接注射成型機43。作為形成構件B的樹脂,準備聚酰胺樹脂顆粒(東麗株式會社制)CM1001,使用該顆粒,制作具有如圖8(d)所示的形狀的電子設備殼體EH。使用日本制鋼所株式會社制造的J350EIII注射成型機43來進行注射成型,注射用于形成構件B的樹脂b的氣缸溫度設為260°C。實施例4-⑴中的制造條件、以及評價結果示于表25以及表26。實施例4-⑵:電子設備用殼體的制作:按照與實施例4-⑴相同的要領,將實施例1-(3)中得到的金屬復合材料進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(2)中的制造條件、以及評價結果示于表25以及表26。實施例4-(3):樹脂片的制作:使用將2種尼龍樹脂顆粒(東麗株式會社制CM4000以及CM1001)進行熔融混煉而成的物質(zhì),制作樹脂膜。樹脂膜的厚度為50 μ m。使用日本制鋼所株式會社制TEX-30 α進行熔融混煉,氣缸溫度為260°C。預成型體的制作:使用與實施例4-(1)相同的片狀基材以及金屬材料,并且使用上述樹脂膜,得到金屬材料/片狀基材/樹脂膜的層合構成,制作預成型體。
·
金屬復合體的制造:除了下側成型模具的表面溫度為150°C之外,按照與實施例4-(1)相同的要領,將預成型體配置在成型模具內(nèi),進行加熱以及加壓,制造金屬復合體A。電子設備殼體的制作:作為構件B,使用碳纖維強化樹脂顆粒(東麗株式會社制TLP1040),除此以外,通過與實施例4-(1)相同的要領,進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(3)中的制造條件、以及評價結果示于表25以及表26。實施例4-⑷:預成型體的制作:使用實施例4-⑴中制作的預成型體和與實施例4-(3)相同的樹脂膜,以金屬材料/片狀基材/金屬材料/樹脂膜的層合構成的方式進行層合,制作預成型體。金屬復合體的制造:除了使用上述預成型體之外,按照與實施例4-(1)相同的要領,將預成型體配置在成型模具之間,進行加熱以及加壓,制作金屬復合體。電子設備殼體的制作:作為構件B,使用玻璃纖維強化樹脂顆粒(東麗株式會社制CM1001G-20),除此以夕卜,按照與實施例4-(1)相同的要領,進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(4)中的制造條件、以及評價結果示于表27以及表28。實施例4-(5):金屬復合體的制作:
準備在與實施例4-(1)同樣的條件下制作的金屬復合材料。在所制作的金屬復合體A的端邊形成圖12所示的具有凹凸形狀的接頭部。電子設備殼體的制作:作為金屬復合體,使用在端邊實施了凹凸形狀的接頭加工的金屬復合體A,除此以外,按照與實施例4-(1)相同的要領,進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(5)中的制造條件、以及評價結果示于表27以及表28。實施例4-(6):電子設備殼體的制作:按照與實施例4-(1)相同的要領,將制作的金屬復合體和尼龍樹脂配置在加壓成型模具內(nèi),進行加壓成型,制作電子設備殼體。成型模具的表面溫度在上下側均為260°C。實施例4-(6)中的制造條件、以及評價結果示于表27以及表28。實施例4-(7): 熱固性樹脂組合物的制備:除了沒有混合作為固化促進劑的“0micUre”24(2,4-甲苯雙(二甲基脲)、PTI日本株式會社制)之外,按照與實施例4-(1)相同的要領,制備樹脂組合物。片狀基材的制作:除了使用不含有上述固化促進劑的熱固性樹脂組合物之外,按照與實施例4-(1)相同的要領,制作片狀基材。在此,使用加壓成型裝置,在表面溫度為130°C的板上配置片狀基材,加熱10分鐘,在IMPa下進行加壓。通過上述同樣的方法測定所得到的成型品的玻璃化溫度(Tg),結果,玻璃化溫度(Tg)為75°C,相對于飽和的玻璃化溫度(Tg),示出了 52%的玻璃化溫度(Tg),由此可知,樹脂為半固化狀態(tài)。預成型體的制作:除了使用上述片狀基材之外,按照與實施例4-⑴相同的要領,進行層合,制作預成型體。金屬復合體的制造:將所制作的預成型體裝入150°C的熱風爐中,進行10分鐘的預熱后,在與實施例4-(1)相同條件的成型模具中配置經(jīng)過預熱的預成型體。配置預成型體約I分鐘后,通過上側成型模具和下側成型模具,將預成型體在IOMPa下加壓。進行加壓約5分鐘后,打開成型模具,將金屬復合體從成型模具中取出。電子設備用殼體的制作:按照與實施例4-(1)相同的要領,進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(7)中的制造條件、以及評價結果示于表29以及表30。實施例4-⑶:準備通過與實施例4-⑴相同的要領制作的金屬復合體。如圖13(a)所示,交換注射成型模具61內(nèi)的插入件,在關閉熔融樹脂的流路的注射成型模具61內(nèi)配置上述金屬復合體,將實施例4- (3)中使用的碳纖維強化樹脂顆粒填充到成型模具內(nèi)的流路62中,形成大致三邊。然后,使注射成型模具內(nèi)達到如圖13(b)所示的、大致三邊的流路62被樹脂顆粒填充的狀態(tài),同時將厚度1.5mm的不銹鋼板在長方體插入成型模具內(nèi)63,配置用注射成型材料插入上述大致三邊得到的金屬復合體,將實施例4-(4)中使用的玻璃纖維強化樹脂顆粒填充到流路64中,將殘存的一邊進行插入注射成型,制作如圖9所示的電子設備殼體33。實施例4-(8)中的制造條件、以及評價結果示于表29以及表30。實施例4- (9):按照與實施例4-(1)相同的要領,將實施例1-(12)中得到的金屬復合體A進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(9)中的制造條件、以及評價結果示于表31以及表32。實施例4-(10):按照與實施例4-(1)相同的要領,將實施例1-(13)中得到的金屬復合體A進行插入注射成型,制作電子設備殼體。實施例4-(10)中的制造條件、以及評價結果示于表31以及表32。比較例4-⑴:金屬復合體的制造:除了成型模具的表面溫度為130°C之外,按照與實施例4-(1)相同的要領制作預成型體,將該預成型體配置在成型模具上,進行成型。所得到的金屬復合體,在兩個金屬材料間產(chǎn)生錯位,從金屬材料之間熱固性樹脂少量泄漏。另外,在凹凸的拉深部觀察到褶皺,在較深地拉深的部位產(chǎn)生表面裂紋。另外,對于金屬復合體,能夠手動地剝離金屬材料。比較例4-(1)中的制造條件、以及評價結果示于表33以及表34。比較例4-⑵: 除了成型壓力經(jīng)常為0.5MPa以外,按照與實施例4_(1)相同的要領制作預成型體,將該預成型體配置在成型模具上,進行成型。此時,成型模具沒有達到完全關閉的狀態(tài)。配置預成型體約3分鐘后,打開成型模具,結果,未能得到目標金屬復合體,因此,不能制作電子設備殼體。比較例4-(2)中的制造條件、以及評價結果示于表33以及表34。比較例4- (3):預成型體的制作:準備對金屬表面實施了氧化鋁膜處理的厚度1.5mm的鋁合金板(A5052),使該金屬材料作為預成型體。通過上述評價方法I觀察上述鋁合金板的表面,結果平均孔徑為
0.05 μ m。金屬復合體的制造:使用上述金屬材料作為預成型體,并將成型壓力設為0.5MPa,除此以外,按照與實施例4-⑴相同的要領,進行加熱以及加壓。配置預成型體約3分鐘后,打開成型模具,結果,確認預成型體沒有被賦予目標形狀。所得到的金屬復合體中,即使配置在注射成型模具內(nèi),也不能關閉成型模具,從而不能制作電子設備殼體。實施例以及比較例中使用的、金屬材料表面的平均孔徑的測定法、金屬復合體的粘合強度的測定法、以及電子設備殼體的重量以及剛性的測定法如下。觀察用樣品的制作方法:使用切割機或金鋼石切割機等切削工具,將使用的材料、所得到的成型體切割成目標尺寸,得到觀察用樣品。根據(jù)需要,對截面進行濕式研磨,并進行加工以便容易觀察截面。評價方法1-金屬材料表面的平均孔徑測定:使用超深度彩色3D形狀測定顯微鏡VK-9500 (控制部)/VK-9510 (測定部)(株式會社Keyence制),以放大倍率100倍拍攝作為金屬材料使用的金屬的表面。由拍攝的圖像,使用分析應用軟件VK-H1A9,測定金屬表面上形成的任意的孔徑D (η) (η = I至100),求出平均孔徑。評價方法2-金屬復合體的粘合強度的測定:從制造的金屬復合體A的平滑部切出40mm見方的試驗片70,使用噴砂,使兩表面變粗糙,用丙酮擦取油分。然后,使用結構用環(huán)氧樹脂(粘合劑)72 (東麗精細化工株式會社制Kemit TE-2220),在所得到的試驗片70上粘合具備直徑IOmm的通孔的40mm3的鋁合金制塊71。向試驗片70的另一個面上同樣地粘合鋁合金制塊71,制作圖14所示的粘合強度測定用樣品。在拉伸試驗裝置“Instron”(注冊商標)5565型萬能材料試驗機(Instron日本株式會社制)的上下安裝的夾具與鋁合金制塊71的通孔中通過銷進行連接,以拉伸速度
1.6mm/分鐘,將評價樣品數(shù)設定為5,進行評價。由所得到的值和下式(I),計算金屬復合體的粘合強度S。通過計算得到的粘合強度如果為IOMPa以上,則大體上難以通過手動進行剝離。S = P/A (I)S:粘合強度[MPa]P:最大載荷[N]A:樣品的截面面積[mm2]評價方法3-電氣/電子設備殼體的重量m的測定:通過電子天平計量實施例以及比較例中得到的電氣/電子設備殼體的重量m。假定在實施例以及比較例中使用的成型模 具的整個腔室內(nèi)填充含有連續(xù)的強化纖維和熱固性樹脂的成型體,將該情況下計算出的值作為基準重量M。由這些值和式(2)計算輕質(zhì)化度。評價如下,將20%以上設為優(yōu)良,將10%以上且低于20%設為良好,將5%以上且低于10%設為稍差,將低于5%設為差。[ (Μ-m)/Μ] Χ100[% ] (2)評價方法4-電氣/電子設備殼體的剛性的測定:如圖15所示,在“Instron(注冊商標)”5565型萬能材料試驗機(Instron日本株式會社制)的上部安裝壓頭81,所述壓頭81通過R20的圓筒將單側的頂端加工成R100,壓頭81的中心配置在與電氣/電子設備殼體33 (置于固定夾具82的上面)的頂面的中心接觸的位置上,以下降速度1.6mm/分鐘對電氣/電子設備殼體33施加負荷。使壓頭81下降至測定的載荷值達到50[N],測定距離無載荷處的移動距離。在載荷值從0[N]變?yōu)?0[N]時為止,將壓頭81移動的距離設定為剛性評價的撓曲量[mm]。評價如下:將低于0.3[mm]設為優(yōu)良,將0.3以上且低于0.5[mm]設為良好,將
0.5[mm]以上且低于0.7[mm]設為稍差,將0.7[mm]以上設為差。
[表I]
權利要求
1.一種金屬復合體的制造方法,所述制造方法通過加熱及加壓將預成型體成型,制造金屬復合體,所述預成型體具備含有熱固性樹脂的片狀基材和以與所述片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料,所述金屬復合體具備所述金屬材料和將沿所述金屬材料設置的所述熱固性樹脂固化而形成的樹脂固化層,所述制造方法包括 第I工序,在成型模具內(nèi)配置所述預成型體,將所述金屬材料加熱至超過180°c的溫度,同時加熱所述片狀基材,使所述熱固性樹脂半固化;和 第2工序,通過加壓將在所述第I工序中加熱的所述預成型體成型為復合體, 所述熱固性樹脂為選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種。
2.一種金屬復合體的制造方法,所述制造方法通過加熱及加壓將預成型體成型,制造金屬復合體,所述預成型體具備片狀基材、和以與所述片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料,所述片狀基材含有熱固性樹脂,所述熱固性樹脂為選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種,所述金屬復合體具備所述金屬材料和將沿所述金屬材料設置的所述熱固性樹脂固化而形成的樹脂固化層,所述制造方法包括 第I工序,在成型模具內(nèi)配置所述預成型體,將所述金屬材料的表面溫度加熱至超過180°C,同時使所述熱固性樹脂半固化; 第2工序,通過加壓將在所述第I工序中加熱的所述預成型體成型為金屬復合體;和 第3工序,將在所述第2工序中成型的金屬復合體在加壓下冷卻至所述金屬材料的表面溫度達到18(TC以下。
3.如權利要求2所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述第3工序中對金屬復合體施加的加壓的壓力大小為所述第2工序中對所述預成型體施加的加壓的壓力大小以上。
4.如權利要求2所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述金屬材料的表面溫度從超過180°C的溫度下降到180°C以下的時間為3分鐘以內(nèi)。
5.如權利要求I或2所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述第I工序中配置所述預成型體時的所述成型模具具有200°C至300°C的表面溫度。
6.一種金屬復合體的制造方法,是制造具備金屬材料和沿所述金屬材料設置的樹脂固化層的金屬復合體的方法,所述制造方法包括 第1-1工序,將含有選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種熱固性樹脂的片狀基材加熱,使所述熱固性樹脂半固化; 第1-2工序,預熱所述金屬材料,使所述金屬材料的表面溫度超過180°C且在400°C以下;和 第2工序,在表面溫度為180°C以下的成型模具內(nèi),使經(jīng)過所述第1-1工序后的所述片狀基材、與通過所述第1-2工序預熱后的所述金屬材料以相接觸的方式進行配置或層合,通過加壓成型為金屬復合體。
7.如權利要求6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述第1-1工序以及所述第1-2工序的加熱通過不同的裝置進行。
8.如權利要求6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述第1-1工序與所述第1-2工序并行進行。
9.如權利要求6所述的金屬復合體的制造方法,其中,實質(zhì)上同時完成所述第1-1工序以及所述第1-2工序。
10.如權利要求6所述的金屬復合體的制造方法,其中,在所述第2工序中,在成型金屬復合體前,形成由所述片狀基材與所述金屬材料一體化而成的預成型體。
11.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,將所述片狀基材在130°C下加熱10分鐘時,所述片狀基材中含有的所述熱固性樹脂達到固化狀態(tài)。
12.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,在所述熱固性樹脂中添加固化促進劑。
13.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述預成型體具有夾層結構,所述夾層結構是通過在所述片狀基材或其層合體的雙面上分別層合所述金屬材料而構成的。
14.如權利要求2所述的金屬復合體的制造方法,其中,在所述第2工序或第3工序中熱固性樹脂達到固化狀態(tài)。
15.如權利要求I或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,在所述第2工序中熱固性樹脂達到固化狀態(tài)。
16.如權利要求2所述的金屬復合體的制造方法,其中,在所述第2工序或第3工序中對預成型體的邊緣進行卷邊加工或壓接加工。
17.如權利要求I或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,在所述第2工序中對預成型體的邊緣進行卷邊加工或壓接加工。
18.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述片狀基材為在纖維基材中含浸熱固性樹脂而成的預浸料坯。
19.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述金屬材料為具有O. Imm至Imm的厚度的板狀體。
20.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述金屬材料在與所述片狀基材相接觸的面上以物理的、化學的或電力的方式進行表面粗糙化。
21.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,所述金屬材料在與所述片狀基材相接觸的面上形成多個O. 01 μ m至100 μ m的孔。
22.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,形成所述金屬材料的金屬為選自鋁合金、鎂合金以及鈦合金中的至少一種。
23.如權利要求1、2或6所述的金屬復合體的制造方法,其中,制造的金屬復合體中的所述金屬材料與所述樹脂固化層的粘合強度為IOMPa以上。
24.一種電子設備殼體,是將通過權利要求I 23中任一項所述的方法制造的金屬復合體A、與由熱塑性樹脂b構成的構件B —體化而形成的。
25.如權利要求24所述的電子設備殼體,其中,所述構件B為選自凸起部、肋部、鉸鏈部、框架、鍵盤底座、立壁、基座中的至少一種的形狀構件。
26.如權利要求24所述的電子設備殼體,其中,在所述金屬復合體A的表面上進一步形成由熱塑性樹脂c構成的樹脂層C。
27.如權利要求26所述的電子設備殼體,其中,所述熱塑性樹脂c的熔點或玻璃化溫度低于所述熱塑性樹脂b。
28.如權利要求26所述的電子設備殼體,其中,在形成于所述金屬材料的表面的孔中,填充選自所述熱固性樹脂、所述熱塑性樹脂b、所述熱塑性樹脂C中的至少一種。
29.如權利要求24所述的電子設備殼體,其中,對所述金屬復合體A進行選自斜切加工、槽加工、孔加工、接頭加工中的至少一種加工來賦予形狀,將所述構件B與所述形狀嵌合,由此進行接合。
30.如權利要求24所述的電子設備殼體,其中,將所述金屬復合體A插入成型模具,將所述構件B注射成型,由此進行接合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬復合體的制造方法,所述制造方法通過加熱以及加壓將預成型體成型,制造金屬復合體,所述預成型體具備含有熱固性樹脂的片狀基材和以與該片狀基材相接觸的方式配置或層合的金屬材料,所述金屬復合體具備金屬材料和沿該金屬材料設置的樹脂固化層,所述制造方法包括第1工序,將配置于成型模具內(nèi)的上述預成型體中的上述金屬材料加熱至超過180℃的溫度,同時加熱上述片狀基材,使上述熱固性樹脂半固化;和第2工序,通過加壓將在該第1工序中加熱的上述預成型體成型為復合體,上述熱固性樹脂為選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的至少一種。
文檔編號B29L9/00GK103237646SQ201180057068
公開日2013年8月7日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者藤岡圣, 本間雅登 申請人:東麗株式會社