[發明專利]金屬-纖維強化樹脂材料復合體

有效

• 申請號: 201880083913.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN111526985B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 茨木雅晴;禰宜教之;臼井雅史;中井雅子
• 申請（專利權）人: 日本制鐵株式會社
• 主分類號: B32B15/08
• 分類號: B32B15/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 孫麗梅;段承恩

本發明的課題是提供一種金屬?纖維強化樹脂材料復合體，其使金屬構件與纖維強化樹脂材料牢固地接合，實現強度的提高，同時輕量并且加工性優異，進而能夠使纖維強化樹脂材料的使用量少。解決手段是具備金屬構件、以及具有基體樹脂和強化纖維材料的第1纖維強化樹脂材料，在金屬構件與第1纖維強化樹脂材料經由粘接樹脂層而被復合化了的金屬?纖維強化樹脂材料復合體中，使粘接樹脂層為包含苯氧基樹脂(A)50質量份以上的粘接樹脂組合物的固化物或硬化物，與上述金屬構件單獨的最大荷重和上述纖維強化樹脂材料單獨的最大荷重的合計荷重相比，上述金屬?纖維強化樹脂材料復合體的最大荷重大(即，相對于拉伸荷重顯示超過混合定律(law of mixture)的超混合定律)。

技術領域

本發明涉及將金屬構件與纖維強化樹脂材料進行疊層而被一體化了的金屬-纖維強化樹脂材料復合體。

背景技術

使基體樹脂中包含強化纖維(例如，玻璃纖維、碳纖維等)而進行了復合化的纖維強化塑料(FRP：Fiber Reinforced Plastics)輕量且抗拉強度、加工性等優異。因此，從民生領域到產業用途廣泛利用。在汽車產業中，也滿足與燃耗、其它性能的提高有關的車體輕量化的需求，因此著眼于FRP的輕量性、抗拉強度、加工性等，研究了FRP對汽車構件的應用。

在使用FRP本身作為汽車構件的情況下，例如具有以下那樣的各種問題。第1，在涂裝、彎曲加工等時，不能將設置在鋼材等金屬構件用的涂裝管線、彎曲加工的模具等現有設備對FRP直接使用。第2，由于FRP壓縮強度低，因此難以直接用于要求高壓縮強度的汽車構件。第3，FRP的基體樹脂一般為環氧樹脂等熱硬化性樹脂，因此具有脆性，如果變形則有脆性破壞的可能性。第4，由于FRP(特別是，強化纖維使用了碳纖維的碳纖維強化塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics))價格高，因此成為汽車構件的成本升高的因素。第5，如上所述，由于使用熱硬化性樹脂作為基體樹脂，因此硬化時間花費長，節拍時間(takttime)長，不適于要求短的節拍時間的汽車構件的制造。第6，由于使用熱硬化性樹脂作為基體樹脂的FRP不會塑性變形，因此如果一旦硬化則不能進行彎曲加工。

為了解決這些問題，最近，研究了將金屬構件與FRP疊層進行了一體化(復合化)的金屬構件-FRP復合材料。關于上述第1問題，金屬構件-FRP復合材料中，可以使鋼材等金屬構件位于復合材料的表面，因此可以直接使用設置在鋼材等金屬材料用的涂裝管線、模具等。關于上述第2問題，通過使壓縮強度高的金屬構件與FRP復合化，從而也可以提高復合材料的壓縮強度。關于上述第3問題，通過與具有延性的鋼材等金屬構件復合化，從而脆性降低，可以將復合材料變形。關于上述第4問題，通過將低價格的金屬構件與FRP復合化，可以減少FRP的使用量，因此可以降低汽車構件的成本。

為了將金屬構件與FRP復合化，需要將金屬構件與FRP接合或粘接，作為接合方法，一般而言，已知使用環氧樹脂系的熱硬化性粘接劑的方法。

此外，為了解決將上述FRP使用于汽車構件時的問題，近年來，作為FRP的基體樹脂，研究了代替環氧樹脂等熱硬化性樹脂而使用熱塑性樹脂。關于上述第3問題，由于使用熱塑性樹脂作為基體樹脂，因此能夠使FRP塑性變形，可以降低脆性。關于上述第5問題，通過使用熱塑性樹脂作為基體樹脂，從而容易固化和軟化，因此可以縮短節拍時間。關于上述第6問題，如上述那樣，能夠使FRP塑性變形，因此彎曲加工也變得容易。

如以上那樣，通過將使用了熱塑性樹脂作為基體樹脂的FRP與金屬構件復合化，可以解決使用上述FRP作為汽車構件的情況下的問題。

這里，關于FRP等纖維強化樹脂材料與金屬構件的接合或粘接手段，主要盛行從使與金屬構件接合或粘接手段的接合力牢固的觀點考慮的技術開發。

例如，在專利文獻1和專利文獻2中，提出了對金屬構件的粘接面進行表面粗化處理而以硬質將高結晶性的熱塑性樹脂進行注射成型，或對金屬構件設置環氧樹脂的粘接層從而使金屬構件與CFRP的粘接強度提高的技術。