[发明专利]金属-纤维强化树脂材料复合体有效

专利信息
申请号: 201880083913.0 申请日: 2018-12-28
公开(公告)号: CN111526985B 公开(公告)日: 2022-09-16
发明(设计)人: 茨木雅晴;祢宜教之;臼井雅史;中井雅子 申请(专利权)人: 日本制铁株式会社
主分类号: B32B15/08 分类号: B32B15/08
代理公司: 北京市中咨律师事务所 11247 代理人: 孙丽梅;段承恩
地址: 日本*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 金属 纤维 强化 树脂 材料 复合体
【说明书】:

本发明的课题是提供一种金属‑纤维强化树脂材料复合体,其使金属构件与纤维强化树脂材料牢固地接合,实现强度的提高,同时轻量并且加工性优异,进而能够使纤维强化树脂材料的使用量少。解决手段是具备金属构件、以及具有基体树脂和强化纤维材料的第1纤维强化树脂材料,在金属构件与第1纤维强化树脂材料经由粘接树脂层而被复合化了的金属‑纤维强化树脂材料复合体中,使粘接树脂层为包含苯氧基树脂(A)50质量份以上的粘接树脂组合物的固化物或硬化物,与上述金属构件单独的最大荷重和上述纤维强化树脂材料单独的最大荷重的合计荷重相比,上述金属‑纤维强化树脂材料复合体的最大荷重大(即,相对于拉伸荷重显示超过混合定律(law of mixture)的超混合定律)。

技术领域

本发明涉及将金属构件与纤维强化树脂材料进行叠层而被一体化了的金属-纤维强化树脂材料复合体。

背景技术

使基体树脂中包含强化纤维(例如,玻璃纤维、碳纤维等)而进行了复合化的纤维强化塑料(FRP:Fiber Reinforced Plastics)轻量且抗拉强度、加工性等优异。因此,从民生领域到产业用途广泛利用。在汽车产业中,也满足与燃耗、其它性能的提高有关的车体轻量化的需求,因此着眼于FRP的轻量性、抗拉强度、加工性等,研究了FRP对汽车构件的应用。

在使用FRP本身作为汽车构件的情况下,例如具有以下那样的各种问题。第1,在涂装、弯曲加工等时,不能将设置在钢材等金属构件用的涂装管线、弯曲加工的模具等现有设备对FRP直接使用。第2,由于FRP压缩强度低,因此难以直接用于要求高压缩强度的汽车构件。第3,FRP的基体树脂一般为环氧树脂等热硬化性树脂,因此具有脆性,如果变形则有脆性破坏的可能性。第4,由于FRP(特别是,强化纤维使用了碳纤维的碳纤维强化塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics))价格高,因此成为汽车构件的成本升高的因素。第5,如上所述,由于使用热硬化性树脂作为基体树脂,因此硬化时间花费长,节拍时间(takttime)长,不适于要求短的节拍时间的汽车构件的制造。第6,由于使用热硬化性树脂作为基体树脂的FRP不会塑性变形,因此如果一旦硬化则不能进行弯曲加工。

为了解决这些问题,最近,研究了将金属构件与FRP叠层进行了一体化(复合化)的金属构件-FRP复合材料。关于上述第1问题,金属构件-FRP复合材料中,可以使钢材等金属构件位于复合材料的表面,因此可以直接使用设置在钢材等金属材料用的涂装管线、模具等。关于上述第2问题,通过使压缩强度高的金属构件与FRP复合化,从而也可以提高复合材料的压缩强度。关于上述第3问题,通过与具有延性的钢材等金属构件复合化,从而脆性降低,可以将复合材料变形。关于上述第4问题,通过将低价格的金属构件与FRP复合化,可以减少FRP的使用量,因此可以降低汽车构件的成本。

为了将金属构件与FRP复合化,需要将金属构件与FRP接合或粘接,作为接合方法,一般而言,已知使用环氧树脂系的热硬化性粘接剂的方法。

此外,为了解决将上述FRP使用于汽车构件时的问题,近年来,作为FRP的基体树脂,研究了代替环氧树脂等热硬化性树脂而使用热塑性树脂。关于上述第3问题,由于使用热塑性树脂作为基体树脂,因此能够使FRP塑性变形,可以降低脆性。关于上述第5问题,通过使用热塑性树脂作为基体树脂,从而容易固化和软化,因此可以缩短节拍时间。关于上述第6问题,如上述那样,能够使FRP塑性变形,因此弯曲加工也变得容易。

如以上那样,通过将使用了热塑性树脂作为基体树脂的FRP与金属构件复合化,可以解决使用上述FRP作为汽车构件的情况下的问题。

这里,关于FRP等纤维强化树脂材料与金属构件的接合或粘接手段,主要盛行从使与金属构件接合或粘接手段的接合力牢固的观点考虑的技术开发。

例如,在专利文献1和专利文献2中,提出了对金属构件的粘接面进行表面粗化处理而以硬质将高结晶性的热塑性树脂进行注射成型,或对金属构件设置环氧树脂的粘接层从而使金属构件与CFRP的粘接强度提高的技术。

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