夹层结构体及其制造方法与流程

1.本发明涉及夹层结构体及其制造方法。


背景技术：

2.近年来，关于汽车、航空器、电子设备等产业用制品，对散热性的市场要求逐年提高。为了响应这样的要求，具有高导热率的成型品在各种产业用途中被广泛利用。其中，包含具有高导热率的导热材料的夹层结构体除了优异的散热性以外，还具有优异的机械特性，因此期待在各制品中的有效地利用。特别是，广泛研究了导热材料与高强度材料的夹层结构体。
3.在专利文献1中记载了叠层了导热材料和刚性保持材料的夹层结构体的发明。通过将导热材料与刚性保持材料叠层，从而可以获得使优异的导热性与优异的刚性兼有的夹层结构体。
4.在专利文献2中记载了将具有优异的导热性的石墨片、与支持片叠层，其中支持片叠层在该石墨片的两面，在该石墨片的至少一端面添设了与该石墨片大致等厚的密封间隔物的夹层结构体的发明。通过将密封间隔物添设在石墨片的周围，从而导热性和机械强度优异，防止石墨粉末从端面脱离，没有刀状的边缘而操作性优异，发挥抑制剥离的效果。
5.在专利文献3中记载了将石墨片的叠层体用树脂层被覆的、高导热性壳体的发明。通过用树脂被覆直到石墨片的端部，从而能够防止石墨膜间的剥落。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：国际公开第2016/002457号
9.专利文献2：日本特开2007-44994号公报
10.专利文献3：日本特开2006-95935号公报


技术实现要素：

11.发明所要解决的课题
12.专利文献1中的夹层结构体由于导热材料的全部端部露出，因此导热材料的强度不充分。此外，在导热材料与刚性保持材料的接合强度不充分的情况下，具有从夹层结构体的端部剥离的可能性。
13.专利文献2中的夹层结构体虽然将石墨片的端部用密封间隔物保护，但是密封间隔物的厚度的调整、密封间隔物的位置调整复杂，工艺性低。此外，在密封间隔物与支持片的接合强度不充分的情况下，具有从夹层结构体的端部剥离的可能性。
14.专利文献3中的高导热性壳体虽然通过将石墨片的表面和端部用树脂被覆，从而保护了石墨片，但由于用树脂保护，因此刚性/强度低。
15.本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的是提供兼有优异的散热性和优异的机械特性的夹层结构体。
16.用于解决课题的手段
17.为了解决上述课题，本发明的夹层结构体具有以下构成。
18.一种夹层结构体，其具有芯材(i)、和配置在上述芯材(i)的两面的纤维增强材料(ii)，上述芯材(i)包含面内导热率为300w/m
·
k以上的片状的导热材料(iii)。
19.发明的效果
20.根据本发明，即使在导热材料的强度不充分的情况下、或导热材料与保护导热材料的材料的接合不充分的情况下，也可以获得兼有优异的散热性和优异的机械特性的夹层结构体。
附图说明
21.图1为显示本发明的夹层结构体的一实施方式的示意图
22.图2为显示本发明的夹层结构体的其它实施方式的示意图
23.图3为显示散热性评价的状况的示意图
24.图4为在实施例1中制作的夹层结构体的截面示意图
25.图5为在实施例2中制作的夹层结构体的截面示意图
26.图6为在比较例1中制作的夹层结构体的截面示意图
27.图7为在比较例2中制作的夹层结构体的截面示意图
28.图8为在比较例3中制作的夹层结构体的截面示意图
具体实施方式
29.以下，详细说明本发明。
30.＜夹层结构体＞
31.本说明书中的所谓夹层结构体，是在芯材的两面配置了与该芯材相比具有高弹性模量的表皮材料的结构体。在本发明的夹层结构体中，芯材为包含片状的导热材料(iii)的芯材(i)，表皮材料为纤维增强材料(ii)。此外，所谓片状，是指厚度薄而宽度宽的形状，是指厚度为0.01μm以上且10mm以下，且宽度与厚度的宽厚比为10以上的形状。
32.芯材(i)包含片状的导热材料(iii)(以下，有时简称为导热材料(iii))。这里所谓“包含”，是指导热材料(iii)作为夹层结构体的叠层结构中的芯材(i)的层的一部分而存在。
33.例如，图1那样的、芯材(i)2覆盖导热材料(iii)4的一端面(图1中的右侧的端面)和一个表面(图1中的上侧的表面)的方案、图2那样的、芯材(i)2覆盖导热材料(iii)4的两面(两个表面)和全部端面即芯材(i)内包导热材料(iii)的方案可以说芯材(i)包含导热材料(iii)。另一方面，图6那样的、导热材料(iii)(石墨片9)的全部端面露出，即可视为仅导热材料(iii)形成独立了的层的方案从上述“包含”的概念排除。这样，通过导热材料(iii)被包含于芯材(i)，从而芯材(i)承担施加于夹层结构体的应力，可以抑制应力向导热材料(iii)传递，抑制导热材料(iii)的破坏。
34.芯材(i)优选覆盖导热材料(iii)的至少两个端面，更优选进一步覆盖导热材料(iii)的两面，进一步优选覆盖导热材料(iii)的两面和全部端面，即内包导热材料(iii)。
35.需要说明的是，在本发明中，芯材(i)也可以经由粘接剂、缓冲材料等其它构件而
覆盖导热材料(iii)。此外，在芯材(i)与导热材料(iii)之间也可以具有间隙。
36.然而，在本发明中，优选导热材料(iii)的至少一个端面与芯材(i)不经由其它构件而直接相接。此外，优选导热材料(iii)的至少一个表面与芯材(i)相接。通过这样导热材料(iii)与芯材(i)直接相接，从而从夹层结构体表面传递的热可以从芯材(i)向导热材料(iii)迅速传递。
37.进一步，在本发明中，导热材料(iii)优选不与芯材(i)粘接。为了使导热材料(iii)与芯材(i)粘接，一般而言，需要使粘接剂介于它们之间，但与粘接剂对应地导热材料(iii)在夹层结构体中所占的比例减少，夹层结构体的散热性降低。此外，通过导热材料(iii)不与芯材(i)粘接，从而芯材(i)承担施加于夹层结构体的应力的比例变大，因此可以抑制应力向导热材料(iii)传递，抑制导热材料(iii)的破坏。
38.本发明的夹层结构体的每单位宽度的抗弯刚度优选为0.5n
·
m以上，更优选为1.0n
·
m以上，进一步优选为1.5n
·
m以上。夹层结构体的每单位宽度的抗弯刚度越高越优选，因此对每单位宽度的抗弯刚度的上限没有特别限制，通常为1000n
·
m左右。通过使每单位宽度的抗弯刚度为上述范围，从而夹层结构体成为刚性的结构体，可以适合用于壳体等。每单位宽度的抗弯刚度可以由夹层结构体的弹性模量e(pa)、截面惯性矩i(m4)、夹层结构体的宽度b(m)，通过下式而算出。
39.·
每单位宽度的抗弯刚度(n
·
m)＝e(pa)
×
i(m4)/b(m)
40.此外，在夹层结构体的截面为矩形截面的情况下，矩形截面的截面惯性矩i为bh3/12(m4)，因此可以通过下式而算出。
41.·
每单位宽度的抗弯刚度(n
·
m)＝e(pa)
×
h3(m3)/12
42.作为用于使每单位宽度的抗弯刚度为上述范围的手段，可举出例如，如本发明的夹层结构体那样，使用纤维增强材料(ii)作为表皮材料的方法。此外，可举出例如，使夹层结构体的厚度为厚壁的方法。
43.此外，本发明的夹层结构体的最大厚度优选为0.3mm以上且3.0mm以下，更优选为0.5mm以上且1.5mm以下。通过使夹层结构体的厚度为薄壁从而具有轻量化的效果，但比0.3mm薄的夹层结构体有时刚性不足。
44.[导热材料(iii)]
[0045]
在本发明中，导热材料(iii)为片状，其面内导热率为300w/m
·
k以上。导热材料(iii)的面内导热率优选为500w/m
·
k以上，进一步优选为1000w/m
·
k以上。面内导热率越高越优选，因此对面内导热率的上限没有特别限制，但已知具有2000w/m
·
k左右的面内导热率的导热材料。如果导热材料(iii)的面内导热率为300w/m
·
k以上，则夹层结构体向面内方向的热的扩散优异，夹层结构体的散热性优异。导热材料(iii)的面内导热率可以通过激光闪光法在面内测定用的样品保持件放置样品，使样品的大小为直径20～30mm左右，使厚度为1.0mm以下从而测定。此外，对于不易吸收激光的材料，在样品表面薄而均匀地形成黑化膜。对于红外线检测元件的测温波长下的放射率低的材料，对样品背面进行同样的处理。
[0046]
导热材料(iii)的材质只要面内导热率成为300w/m
·
k以上，就没有特别限定，可以使用例如，陶瓷、金属、石墨、通过在树脂中添加高导热性填料从而提高了导热率的高导热性树脂等。
[0047]
进一步，导热材料(iii)优选包含选自石墨片、金属片和陶瓷片中的导热片，更优选由选自石墨片、金属片和陶瓷片中的导热片构成。作为陶瓷片，可以举出二氧化硅、氧化锆、氧化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅等的片。作为金属片，可以举出由钛、铝、镁、铁、银、金、铂、铜、镍、或以这些金属作为主成分的合金形成的片。
[0048]
金属片比较便宜，其中铜片便宜且导热率也优异，因此从原料成本的观点考虑是优选的。石墨片由于比重小，并且导热率优异，因此从使夹层结构体的轻量性、散热性提高的观点考虑，在本发明中是特别优选的。
[0049]
作为石墨片，可以举出将石墨粉末与粘合剂树脂混合成型而得的片、或将膨胀石墨轧制而得的片、使用烃系气体通过cvd法使碳原子叠层在基板上后退火而得的片、将高分子化合物的膜进行石墨化而得的片等。其中，将高分子化合物的膜进行石墨化而得的片由于导热性非常高，因此是优选的。
[0050]
在本发明中，导热材料(iii)优选包含多个导热片的叠层结构体，更优选为多个导热片的叠层结构体。特别是，石墨片的片内的石墨烯结构的取向影响导热率，一般而言，薄的石墨片的导热率更高。因此，在使用石墨片作为导热片的情况下，通过使多片的叠层结构体为导热材料(iii)，从而可以使夹层结构体的散热性提高。在该情况下，优选构成导热材料(iii)的多个导热片不经由粘接剂等而彼此直接接触。通过导热片彼此直接接触，从而可以使导热材料(iii)在夹层结构体中所占的比例增加，夹层结构体的散热性提高。此外，通过导热片彼此直接接触，从而向面外方向的热的扩散也优异。导热片的叠层片数优选为2片以上且10片以下，更优选为3片以上且5片以下。如果使叠层片数增加，则夹层结构体的散热性提高。另一方面，如果使叠层片数过度增加，则工艺性变低。
[0051]
导热材料(iii)的平均厚度优选为0.01μm以上且2.0mm以下，更优选为5μm以上且1.0mm以下，进一步优选为15μm以上且0.5mm以下。如果导热材料(iii)的平均厚度过小，则夹层结构体的散热性降低，如果导热材料(iii)的平均厚度过大，则夹层结构体的重量变重。导热材料(iii)的平均厚度的测定方法是，使用测微计测定导热材料(iii)的9点的厚度直到小数点后1位，将其平均值设为平均厚度。关于进行测定的点，分别以各测定点与邻近的点或样品端部的间隔在纵向和横向中成为均等间隔的方式对纵向和横向上各3点共计9点进行测定。
[0052]
[芯材(i)]
[0053]
在本发明中，优选芯材(i)包含多孔质体，更优选芯材(i)为多孔质体。通过芯材(i)包含多孔质体，从而在夹层结构体的轻量性的观点上是有利的。此外，在使芯材(i)包含导热材料(iii)时，通过作为多孔质体的芯材(i)沿面外方向崩溃、或膨胀，从而芯材(i)可以包含导热材料(iii)而不会使导热材料(iii)的位置偏移。在芯材(i)为多孔质体的情况下，芯材(i)中的空隙的体积含有率相对于芯材(i)的表观体积优选为10％以上且85％以下，更优选为20％以上且85％以下，从兼有轻量性和机械特性的观点考虑进一步优选为50％以上且80％以下。
[0054]
芯材(i)的材质没有特别限制，例如，优选使用被连续纤维或不连续纤维增强了的纤维增强树脂。需要说明的是，所谓连续的增强纤维，是指沿至少一个方向以15mm以上、优选100mm以上的长度连续的增强纤维。作为被连续纤维增强了的纤维增强树脂，可以使用单向纤维增强树脂或织物纤维增强树脂。作为被不连续纤维增强了的纤维增强树脂，可以使
用短纤维增强树脂或长纤维增强树脂中的任一者。此外，作为非纤维增强树脂，也可以使用树脂片、树脂发泡体等。
[0055]
不管是纤维增强树脂还是非纤维增强树脂，在芯材(i)包含树脂的情况下，对该树脂都没有特别限制，可以为热固性树脂也可以为热塑性树脂。热塑性树脂可举出例如，选自“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)、液晶聚酯等聚酯、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚丁烯等聚烯烃、聚甲醛(pom)、聚酰胺(pa)、聚苯硫醚(pps)等聚芳撑硫醚、聚酮(pk)、聚醚酮(pek)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚腈(pen)、聚四氟乙烯等氟系树脂”等结晶性树脂、“苯乙烯系树脂、以及聚碳酸酯(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)”等非晶性树脂、以及酚系树脂、苯氧基树脂、进而聚苯乙烯系、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、氟系树脂、和丙烯腈系等热塑性弹性体等、它们的共聚物和改性体等中的热塑性树脂。其中，从所得的夹层结构体的轻量性的观点考虑聚烯烃是优选的。特别是，在芯材(i)包含多孔质体的情况下，考虑到协同的轻量效果，优选聚烯烃。此外，从强度的观点考虑优选聚酰胺。特别是，在芯材(i)由纤维增强树脂制成的情况下，从增强纤维与树脂的界面接合强度的观点考虑优选聚酰胺。此外，热固性树脂可举出例如，不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚(甲酚)树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂、苯并嗪树脂等、将它们的2种以上掺混而得的树脂等热固性树脂。其中，特别是，在芯材(i)由纤维增强树脂制成的情况下，从增强纤维与树脂的界面接合强度的观点考虑优选使用环氧树脂。
[0056]
进一步，在树脂中，根据其用途而可以添加云母、滑石、高岭土、水滑石、绢云母、膨润土、硬硅钙石、海泡石、蒙皂石、蒙脱石、硅灰石、二氧化硅、碳酸钙、玻璃珠、玻璃薄片、玻璃微球、粘土、二硫化钼、氧化钛、氧化锌、氧化锑、多磷酸钙、石墨、硫酸钡、硫酸镁、硼酸锌、硼酸钙、硼酸铝晶须、钛酸钾晶须和高分子化合物等填充材料、金属系、金属氧化物系、炭黑和石墨粉末等导电性赋予材料、溴化树脂等卤素系阻燃剂、三氧化锑、五氧化二锑等锑系阻燃剂、多磷酸铵、芳香族磷酸酯和红磷等磷系阻燃剂、硼酸金属盐、羧酸金属盐和芳香族磺酰亚胺金属盐等有机酸金属盐系阻燃剂、硼酸锌、锌、氧化锌和锆化合物等无机系阻燃剂、氰脲酸、异氰脲酸、三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐和氮化胍等氮系阻燃剂、ptfe等氟系阻燃剂、聚有机硅氧烷等有机硅系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物系阻燃剂、以及其它阻燃剂、氧化镉、氧化锌、氧化亚铜、氧化铜、氧化亚铁、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化钼、氧化锡和氧化钛等阻燃助剂、颜料、染料、润滑剂、脱模剂、增容剂、分散剂、云母、滑石和高岭土等结晶成核剂、磷酸酯等增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂、着色防止剂、紫外线吸收剂、流动性改性剂、发泡剂、抗菌剂、减振剂、防臭剂、滑动性改性剂、和聚醚酯酰胺等抗静电剂等。特别是，在用途为电气/电子设备、汽车、航空器等的情况下，有时要求阻燃性，优选添加磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、无机系阻燃剂。
[0057]
关于上述阻燃剂，为了表现阻燃效果，并且与所使用的树脂的机械特性、成型时的树脂流动性等保持良好的特性平衡，相对于树脂100质量份，优选使阻燃剂为1～20质量份。更优选为1～15质量份。
[0058]
从夹层结构体的轻量性的观点考虑，芯材(i)的比重优选为0.01～1.5。更优选为
0.1～1.3，进一步优选为0.3～1.1。比重的测定可以将芯材(i)切出，按照iso1183(1987)或iso0845(1988)进行测定。
[0059]
在芯材(i)为纤维增强材料的情况下，对包含的增强纤维的种类没有特别限制，可以使用例如，碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、金属纤维、天然纤维、矿物纤维等，它们可以使用1种或并用2种以上。其中，从比强度、比刚性高，轻量化效果的观点考虑，优选使用pan系、沥青系、人造丝系等的碳纤维。此外，从提高所得的夹层结构体的经济性的观点考虑，可以优选使用玻璃纤维，特别是从机械特性与经济性的平衡考虑优选将碳纤维与玻璃纤维并用。进一步，从提高所得的夹层结构体的冲击吸收性、赋形性的观点考虑，可以优选使用芳族聚酰胺纤维，特别是从机械特性与冲击吸收性的平衡考虑优选将碳纤维与芳族聚酰胺纤维并用。此外，从提高所得的夹层结构体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、沥青系的碳纤维。
[0060]
增强纤维用上浆剂进行了表面处理从机械特性提高的观点考虑是优选的。作为上浆剂，可举出多官能环氧树脂、丙烯酸系聚合物、多元醇、聚乙烯亚胺等，具体而言，可举出甘油三缩水甘油基醚、二甘油聚缩水甘油基醚、聚甘油聚缩水甘油基醚、山梨糖醇聚缩水甘油基醚、阿拉伯糖醇聚缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、季戊四醇聚缩水甘油基醚等脂肪族多元醇的聚缩水甘油基醚、聚丙烯酸、丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物、丙烯酸与马来酸的共聚物、或它们的2种以上的混合物、聚乙烯醇、甘油、二甘油、聚甘油、山梨糖醇、阿拉伯糖醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1分子中包含更多氨基的聚乙烯亚胺等，它们之中，从1分子中包含大量反应性高的环氧基，并且水溶性高，涂布容易考虑，优选使用甘油三缩水甘油基醚、二甘油聚缩水甘油基醚、聚甘油聚缩水甘油基醚。
[0061]
在本发明中的芯材(i)包含多孔质体的情况下，特别优选多孔质体由纤维增强树脂制成。纤维增强树脂的增强纤维可以为连续纤维也可以为不连续纤维，但优选为不连续纤维，更优选具有不连续纤维形成三维网络，并且不连续纤维彼此的交点通过树脂而被结合了的结构。通过不连续纤维彼此通过树脂而接合，从而芯材(i)的剪切弹性模量变高，夹层结构体的刚性变高。以下，对该方案进行说明。
[0062]
在纤维增强树脂中，优选不连续纤维优选以小于500根的细纤度丝束的形式存在，更优选被分散成单纤维状而存在。不连续纤维的纤维长度优选为1～50mm，更优选为3～30mm。如果为1mm以上则可以高效率地发挥由不连续纤维带来的增强效果。此外，如果为50mm以下则可以良好地保持不连续纤维的分散。
[0063]
相对于不连续纤维彼此交叉的全部交叉部分的个数，不连续纤维的单纤维彼此通过树脂而结合的结合部分的个数的比例为50％以上，更优选为70％以上，进一步优选为90％以上。
[0064]
从兼有机械特性和成型性的观点考虑，不连续纤维的质量比例相对于芯材(i)的整体优选为5～60质量％，更优选为10～50质量％，进一步优选为15～40质量％。
[0065]
在纤维增强树脂中，不连续纤维优选其表面的30％以上、更优选50％以上、进一步优选80％以上被树脂被覆。通过为这样的被覆率，从而可以使芯材(i)的刚性高。被覆率通过用扫描型电子显微镜(sem)观察芯材(i)的截面而将增强纤维与树脂进行区别来测定。
[0066]
[纤维增强材料(ii)]
[0067]
在本发明中，纤维增强材料(ii)为构成夹层结构体的表皮材料的、与芯材(i)相比
弹性模量高的、包含增强纤维的构件。
[0068]
纤维增强材料(ii)的材质只要与芯材(i)相比具有大的弹性模量，就没有特别限制，可以为被连续纤维增强了的纤维增强树脂，或也可以为被不连续纤维增强了的纤维增强树脂。作为被连续纤维增强了的纤维增强树脂，可以使用单向纤维增强树脂或织物纤维增强树脂。作为被不连续纤维增强了的纤维增强树脂，可以使用短纤维增强树脂或长纤维增强树脂中的任一者。从夹层结构体的机械特性的观点考虑，优选使用连续纤维增强材料，其中更优选使用单向纤维增强材料。另一方面，从夹层结构体的赋型性的观点考虑，可以适合使用不连续纤维增强材料。此外，纤维增强树脂的基体树脂没有特别限制，可以使用热固性树脂、热塑性树脂中的任一者，可以使用与在上述芯材(i)的说明中例示的树脂同样的树脂。进一步，可以使基体树脂含有添加剂，作为添加剂，可以举出在上述芯材(i)的说明中例示的添加剂。
[0069]
对纤维增强材料(ii)所包含的增强纤维的种类没有特别限制，可以使用与在上述芯材(i)的说明中例示的增强纤维同样的增强纤维。
[0070]
从兼有机械特性和成型性的观点考虑，纤维增强材料(ii)中的增强纤维的质量比例相对于纤维增强材料(ii)100质量％优选为30～90质量％，更优选为40～80质量％，进一步优选为50～70质量％。可以为将上述上限和下限的任一者组合了的范围。
[0071]
在本发明的夹层结构体中，优选纤维增强材料(ii)包含碳纤维增强树脂，更优选由碳纤维增强树脂形成。碳纤维增强树脂由碳纤维和基体树脂形成。通过由碳纤维增强树脂形成，从而易于获得轻量性、刚性、强度优异的夹层结构体。碳纤维中，更优选弹性模量、导热率高的沥青系碳纤维。通过使用沥青系碳纤维，从而可以期待夹层结构体的刚性、散热性的提高。
[0072]
需要说明的是，纤维增强材料(ii)可以形成将上述那样的构件多片叠层而得的叠层结构。
[0073]
＜夹层结构体的制造方法＞
[0074]
本发明的夹层结构体可以通过以下所示的[1]～[3]的任一方法来优选地制造。
[0075]
方法[1]：一种夹层结构体的制造方法，是制造本发明的夹层结构体的方法，其依次包含下述工序：在导热材料(iii)的至少一个表面和至少一个端面配置芯材(i)的前体并进行热压的工序；以及在上述芯材(i)的两面接合上述纤维增强材料(ii)的工序。
[0076]
方法[2]：一种夹层结构体的制造方法，是制造本发明的夹层结构体的方法，其依次包含下述工序：在导热材料(iii)的至少一个表面和至少一个端面配置芯材(i)的前体的工序；在上述芯材(i)的前体的两面配置纤维增强材料(ii)的前体的工序；以及进行热压的工序。
[0077]
方法[3]：一种夹层结构体的制造方法，是制造本发明的夹层结构体的方法，其依次包含下述工序：在导热材料(iii)的至少一个表面和至少一个端面配置芯材(i)的前体并进行热压的工序；以及在芯材(i)的两面配置纤维增强材料(ii)的前体的工序；以及进行热压的工序。
[0078]
在方法[1]～[3]中，所谓“在导热材料(iii)的至少一个表面和至少一个端面配置芯材(i)的前体”，是指以芯材(i)的前体覆盖导热材料(iii)的至少一个表面和至少一个端面的方式配置。
[0079]
在方法[1]～[3]中，优选在导热材料(iii)的两面配置芯材(i)的前体。此外，在方法[1]～[3]中，芯材(i)的前体更优选被配置在导热材料(iii)的至少两个端面，进一步优选进一步被配置在导热材料(iii)的两面，特别优选被配置在导热材料(iii)的两面和全部端面，即内包导热材料(iii)。
[0080]
所谓芯材(i)的前体，例如，在芯材(i)为纤维增强树脂的情况下，是包含增强纤维和树脂的预浸料。此外，在芯材(i)为非纤维增强树脂的情况下，可举出包含发泡剂的树脂片、树脂片的叠层体等。
[0081]
在作为本发明的优选的方案之一的、芯材(i)包含多孔质体且多孔质体由纤维增强树脂制成的情况下，芯材(i)的前体例如可以通过将热塑性树脂的膜、无纺织物压缩同时使其含浸于不连续增强纤维毡来制造。不连续增强纤维毡例如将不连续的增强纤维预先分散成纤维(strand)状、优选大致单纤维状、更优选单纤维状而制造。更具体而言，可举出将不连续的增强纤维利用空气流进行分散而片化的气流成网法、将不连续的增强纤维一边机械地刨梳一边形成为片的梳棉法等干式工艺、基于将不连续的增强纤维在水中搅拌并抄纸的radright法的湿式工艺等。
[0082]
作为使不连续的增强纤维更接近于单纤维状的手段，在干式工艺中，可以例示设置开纤棒的手段、使开纤棒振动的手段、使梳理机的齿精细的手段、调整梳理机的旋转速度的手段等。此外，在湿式工艺中，可以例示调整不连续的增强纤维的搅拌条件的手段、将分散液的增强纤维浓度稀薄化的手段、调整分散液的粘度的手段、在移送分散液时抑制涡流的手段等。特别是，不连续增强纤维毡优选通过湿式法来制造，通过增加投入纤维的浓度、或调整分散液的流速(流量)和网格输送机的速度，从而可以容易地调整不连续增强纤维毡中的增强纤维的比例。例如，通过相对于分散液的流速，使网格输送机的速度慢，从而所得的不连续增强纤维毡中的纤维的取向难以朝向牵引方向，能够制造膨松的不连续增强纤维毡。作为不连续增强纤维毡，可以由不连续的增强纤维单独构成，也可以不连续的增强纤维与粉末形状、纤维形状的基体树脂成分混合，或不连续的增强纤维与有机化合物、无机化合物混合，或不连续的增强纤维彼此被树脂成分填塞。
[0083]
使热塑性树脂的膜、无纺织物含浸于不连续增强纤维毡时的压力优选为0.5mpa以上且30mpa以下，更优选为1mpa以上且5mpa以下为好。如果压力小于0.5mpa则有时热塑性树脂未含浸于不连续增强纤维毡，此外如果大于30mpa则芯材的前体的厚度的调整变得困难。使热塑性树脂的膜、无纺织物含浸时的温度优选为热塑性树脂的熔点或玻璃化转变温度以上的温度，更优选为对熔点或玻璃化转变温度加上了10℃的温度以上，进一步优选为对熔点或玻璃化转变温度加上了20℃的温度以上。需要说明的是，在使热塑性树脂的膜、无纺织物含浸时的温度与热塑性树脂的熔点或玻璃化转变温度相比温度过高的情况下，有时发生热塑性树脂的分解、劣化，因此优选为对热塑性树脂的熔点或玻璃化转变温度加上了150℃的温度以下。
[0084]
作为用于实现使热塑性树脂的膜、无纺织物含浸于不连续增强纤维毡的方法的设备，可以适合使用压缩成型机、双带压机。压缩成型机为间歇式，通过为并列了加热用和冷却用的2机以上的间歇式压制系统从而实现生产性的提高。双带压机为连续式，可以容易地进行连续的加工，因此连续生产性优异。
[0085]
所谓纤维增强材料(ii)的前体，通常为包含增强纤维和树脂的预浸料。可举出例
如，被连续纤维增强了的单向纤维预浸料或织物纤维预浸料、或将增强纤维片与树脂片叠层了的叠层体等。
[0086]
方法[1]～[3]都具有进行热压的工序。在该工序中，通过在导热材料(iii)的至少一个表面和至少一个端面配置芯材(i)的前体，在芯材(i)的前体的膨胀温度或接合所需要的温度下热压，从而可以使导热材料包含于芯材。作为热压的设备，可以适合使用压缩成型机。压缩成型机为间歇式，通过为并列了加热用与冷却用的2机以上的间歇式压制系统从而实现生产性的提高。
[0087]
方法[1]是在芯材(i)的成型过程中，使导热材料(iii)包含于芯材(i)后，在成型了的芯材(i)的两面接合纤维增强材料(ii)的方法。作为使芯材(i)与纤维增强材料(ii)接合的手段，没有特别限定，例如，有将芯材(i)与纤维增强材料(ii)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、或粘接剂等进行接合的方法。可以在芯材(i)与纤维增强材料(ii)的成型温度、成型压力等成型条件大不相同的情况下等优选使用。
[0088]
方法[2]是同时实施芯材(i)与纤维增强材料(ii)的成型和接合的方法。可以在芯材(i)与纤维增强材料(ii)的成型温度、成型压力等成型条件接近的情况下等优选使用。由于芯材(i)与纤维增强材料(ii)的成型/接合同时进行，因此从生产性的观点考虑是优选的。
[0089]
方法[3]是在芯材(i)的成型过程中，在使导热材料(iii)包含于芯材(i)后，在成型了的芯材(i)的两面配置纤维增强材料(ii)的前体并进行热压的方法。芯材(i)与纤维增强材料(ii)的接合与纤维增强材料(ii)的成型同时进行，因此从生产性的观点考虑是优选的。
[0090]
＜壳体＞
[0091]
本发明的壳体使用了本发明的夹层结构体。通过利用本发明的夹层结构体从而可以获得兼有了优异的力学特性和轻量性的壳体。此外，从大量生产性的观点考虑也能够通过压制成型等的高循环成型进行成型，因此是优选的。
[0092]
本发明的壳体例如可以通过上述夹层结构体的制造方法，来制作所希望的壳体的形状的夹层结构体从而获得。
[0093]
实施例
[0094]
以下，由实施例进一步详细地说明本发明。
[0095]
(1)夹层结构体的抗弯强度、弯曲弹性模量测定
[0096]
将制作出的夹层结构体的弯曲试验片，按照iso178法(1993)测定了弯曲特性。将弯曲试验片的最表面的纤维方向设为弯曲方向，使测定数n＝5，将平均值设为抗弯强度和弯曲弹性模量。作为测定装置，使用了
インストロン
·
ジャパン
(株)制，
“インストロン”
(注册商标)5565型万能材料试验机。
[0097]
(2)夹层结构体的散热性评价
[0098]
如图3所示，在制作出的夹层结构体1的背面四个角粘贴10mm
×
10mm的厚度3mm的橡胶制间隔物6，设置于实验台。在设置的夹层结构体的表面一个角设置50mm
×
25mm的微陶瓷加热器5(坂口电热(株)制，微陶瓷加热器ms-2(商品名))，在恒定电流/恒定电压下，以10w将加热器进行了加热。由从加热器加热开始起15分钟后的加热器温度变为恒定时的加
热器温度通过下述基准评价了散热性。
[0099]
a：加热器温度小于100℃(散热性非常高)
[0100]
b：加热器温度100℃以上且小于120℃(散热性高)
[0101]
c：加热器温度120℃以上(散热性低)
[0102]
(参考例1)碳纤维束的制作
[0103]
由以聚丙烯腈作为主成分的聚合物进行纺丝、烧成处理，获得了总长丝数12000根的碳纤维连续束。通过浸渍法向该碳纤维连续束施与上浆剂，在120℃的温度的加热空气中干燥，获得了碳纤维束。该碳纤维束的特性如下所述。
[0104]
单纤维直径：7μm
[0105]
每单位长度的质量：0.8g/m
[0106]
密度：1.8g/cm3[0107]
抗拉强度：4.2gpa
[0108]
拉伸弹性模量：230gpa
[0109]
上浆种类：聚氧乙烯油基醚
[0110]
上浆附着量：1.5质量％
[0111]
(参考例2)碳纤维毡的制作
[0112]
将参考例1的碳纤维束用筒形切割机切割为纤维长度6mm，获得了短切碳纤维束。制作表面活性剂(
ナカライテクス
(株)制，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))0.1质量％的水分散液，将该分散液和短切碳纤维束投入到抄纸机，制作出碳纤维毡。
[0113]
抄纸机具备分散槽、抄纸槽、进而将分散槽与抄纸槽连接的输送部。分散槽附有搅拌机，能够分散所投入的分散液和短切碳纤维束。抄纸槽具备在底部具有抄纸面的网格输送机，将能够输送被抄纸而得的碳纤维毡的输送机与网格输送机连接。抄纸是使分散液中的纤维浓度为0.05质量％而进行。将抄纸而得的碳纤维毡用200℃的干燥炉干燥。接着，在通过输送机被输送的碳毡的上面部散布了粘结剂(日本触媒(株)制，
“ポリメント”
(注册商标)sk-1000)的3质量％的水分散液作为粘结剂。吸引剩余份的粘结剂，用200℃的干燥炉干燥，获得了碳纤维毡。所得的碳纤维毡的目付为50g/m2。
[0114]
(参考例3)聚丙烯树脂膜的制作
[0115]
将无改性聚丙烯树脂(
プライムポリマー
(株)制，
“プライムポリプロ”
(注册商标)j105g)90质量％、和酸改性聚丙烯树脂(三井化学(株)制，
“アドマー”
(注册商标)qe510)10质量％进行了掺混。将该掺混品用挤出机进行了熔融混炼后，从t字模头挤出。然后，用60℃的冷却辊牵引，将树脂冷却固化，从而获得了聚丙烯树脂膜。
[0116]
(参考例4)环氧树脂膜的制作
[0117]
将环氧树脂(基础树脂：双氰胺/二氯苯基甲基脲固化系环氧树脂)，使用涂布机涂布在脱模纸上而获得了环氧树脂膜。
[0118]
(参考例5)单向预浸料的制作
[0119]
使参考例1的碳纤维束沿一个方向排列成片状，将参考例4的环氧树脂膜2片从碳纤维束的两面重叠，通过加热加压而使树脂含浸，获得了碳纤维的目付为110g/m2，厚度0.1mm，基体树脂的质量分率为30质量％的单向预浸料。
[0120]
(实施例1)
[0121]
使用参考例2的碳纤维毡、参考例3的聚丙烯树脂膜、参考例5的单向预浸料、和石墨片(
パナソニック
(株)制，“pgs”(注册商标)eygs182307，面内导热率1000w/m
·
k)，制作出夹层结构体。将碳纤维毡、聚丙烯树脂膜、和单向预浸料调整为50mm
×
150mm的尺寸，将石墨片调整为40mm
×
140mm的尺寸后，按照[单向预浸料0
°
/单向预浸料90
°
/聚丙烯树脂膜/碳纤维毡/石墨片/碳纤维毡/聚丙烯树脂膜/单向预浸料90
°
/单向预浸料0
°
]的顺序以表面的单向预浸料的纤维方向成为样品的长度方向的方式叠层。此时，石墨片配置在叠层体的中央。将该叠层体用脱模膜夹着，进一步用工具板夹着。将它们投入到盘面温度为180℃的压制成型机，以3mpa进行10分钟热压，从而进行了预浸料的固化和聚丙烯树脂向碳纤维毡的含浸。接下来，在工具板之间插入厚度1mm的间隔物，投入到盘面温度为40℃的压制成型机，以面压3mpa进行冷压直到叠层体冷却，从而获得了在导热材料的周围配置了芯材的、夹层结构体。用测微计测定了样品的厚度，结果厚度为1.0mm。通过在工具板之间插入厚度1.0mm的间隔物，从而聚丙烯树脂含浸了的碳纤维毡回弹，芯材成为多孔质体。需要说明的是，本实施例中的样品为平板，因此厚度是恒定的。因此，在样品的任一点测定的厚度成为最大厚度。关于其它实施例、比较例也同样。
[0122]
此外，弯曲试验片是将碳纤维毡、聚丙烯树脂膜、和单向预浸料调整为50mm
×
40mm的尺寸，将石墨片调整为40mm
×
30mm的尺寸，除此以外，同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了在导热材料的周围配置了芯材的、夹层结构体的弯曲试验片。将所得的夹层结构体的截面图示于图4中。对于所得的夹层结构体，如图4那样在芯材2的两面具有由单向纤维增强材料0
°
7和单向纤维增强材料90
°
8形成的纤维增强材料层。此外，石墨片9成为通过芯材而覆盖了两面和全部端面的结构，成为被芯材保护了的结构。因此，所得的夹层结构体的机械特性优异，不发生石墨片的剥离、石墨片碎片的飞散。此外，由于包含石墨片，因此散热性也优异。
[0123]
(实施例2)
[0124]
将石墨片的叠层片数变更为4片，按照[单向预浸料0
°
/单向预浸料90
°
/聚丙烯树脂膜/碳纤维毡/石墨片/石墨片/石墨片/石墨片/碳纤维毡/聚丙烯树脂膜/单向预浸料90
°
/单向预浸料0
°
]的顺序进行了叠层，除此以外，与实施例1同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了在导热材料的周围配置了芯材的夹层结构体、和夹层结构体的弯曲试验片。将所得的夹层结构体的截面图示于图5中。由于石墨片被芯材保护了，因此所得的夹层结构体的机械特性优异。此外，由于包含多个石墨片，因此散热性也非常优异。
[0125]
(比较例1)
[0126]
将石墨片的尺寸调整为50
×
150mm的尺寸，除此以外，与实施例1同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了导热材料的全部端部露出了的夹层结构体。此外，弯曲试验片制作时，将石墨片调整为50mm
×
40mm的尺寸，除此以外，与实施例1同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了导热材料的全部端部露出了的、夹层结构体的弯曲试验片。将所得的夹层结构体的截面图示于图6中。所得的夹层结构体由于石墨片的全部端部露出了，因此在石墨片的层间发生了剥离。
[0127]
(比较例2)
[0128]
将石墨片的尺寸调整为50
×
150mm的尺寸，除此以外，与实施例2同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了导热材料的全部端部露出了的夹层结构体。此外，弯曲试验片制
作时，将石墨片调整为50mm
×
40mm的尺寸，除此以外，与实施例2同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了导热材料的全部端部露出了的、夹层结构体的弯曲试验片。将所得的夹层结构体的截面图示于图7中。所得的夹层结构体的强度非常低，在压制成型后在石墨片与石墨片之间发生剥离，因此弯曲试验、散热性评价无法实施。
[0129]
(比较例3)
[0130]
不叠层石墨片，除此以外，与实施例1同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了不包含导热材料的夹层结构体。此外，在弯曲试验片制作时也同样地，不叠层石墨片，除此以外，与实施例1同样地操作，进行预成型、压制成型，获得了不包含导热材料的夹层结构体的弯曲试验片。将所得的夹层结构体的截面图示于图8中。所得的夹层结构体由于不包含导热材料，因此散热性低。
[0131]
[表1]
[0132]
[0133]
产业可利用性
[0134]
本发明的夹层结构体可以兼有优异的散热性与优异的机械特性。因此，能够作为电气/电子设备、遥控设备(robots)、二轮车、汽车、航空器的结构构件等而在广泛的产业领域中应用。特别是，可以优选应用于要求高散热性的电子设备等的壳体。
[0135]
符号的说明
[0136]
1.夹层结构体
[0137]
2.芯材(i)
[0138]
3.纤维增强材料(ii)
[0139]
4.导热材料(iii)
[0140]
5.加热器
[0141]
6.橡胶制间隔物
[0142]
7.单向纤维增强材料0
°
[0143]
8.单向纤维增强材料90
°
[0144]
9.石墨片。