復(fù)合板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有耐擦傷性、耐沖擊性的氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料的復(fù) 合板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，以智能型手機(jī)等為所代表的便攜式電子設(shè)備對耐擦傷性、耐沖擊性優(yōu)異 的元件的需求逐步提高。特別是由于便攜式電子設(shè)備的外包裝元件為厚度2_以下的薄板 形狀、而且必須耐受摔落等撞擊，因此，需要一種耐沖擊性特別高的材質(zhì)。
[0003] 用作外包裝用元件的材質(zhì)有金屬、樹脂、玻璃等，為了賦予耐擦傷性、高設(shè)計性，廣 泛使用玻璃材料?，F(xiàn)在使用的玻璃材料為通過離子交換而得到強(qiáng)化的強(qiáng)化玻璃。在該強(qiáng)化 玻璃中，通過離子交換而在玻璃表面生成數(shù)十左右的強(qiáng)化層，從而防止在表面產(chǎn)生壓 縮應(yīng)力而導(dǎo)致?lián)p傷加劇。然而，由于強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)源自強(qiáng)化層，因此，存在如下所示 的課題，要求進(jìn)一步改善。
[0004] (1)若產(chǎn)生超過強(qiáng)化層的損傷，則有可能立即破裂。
[0005] (2)玻璃自身的維氏硬度為600左右，易因與金屬、混凝土等接觸而產(chǎn)生損傷，由 于損傷隨著使用而加劇，有時強(qiáng)度會明顯降低。
[0006] (3)就強(qiáng)化玻璃而言，無法在強(qiáng)化處理后進(jìn)行加工。
[0007] (4)即便進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理，有時也會因端面的加工傷的存在而導(dǎo)致端面強(qiáng)度降 低。
[0008] (5)因強(qiáng)化玻璃的破裂而會產(chǎn)生細(xì)小的鋒利碎片。
[0009] 另一方面，陶瓷由于耐熱性、耐磨損性、耐腐蝕性優(yōu)異，被廣泛用于產(chǎn)業(yè)元件用途。 特別是氧化鋯陶瓷為高強(qiáng)度、高韌性且高硬度，具有耐擦傷性，進(jìn)而容易提高著色的設(shè)計 性，因此，被用于鐘表元件等。
[0010] 另外，也研宄了在便攜式電子設(shè)備等的外包裝元件中使用陶瓷，特別是在便攜式 電子設(shè)備的外包裝元件的情況下，為了提高耐沖擊性而增厚元件時，元件變重而不實用。另 外，為了使元件輕質(zhì)化而減薄時，元件對于摔落、撞擊等沖擊的耐性不足，從而容易出現(xiàn)裂 紋而無法使用。
[0011] 關(guān)于提高陶瓷元件的耐沖擊性，提出了將陶瓷板與纖維強(qiáng)化塑料接合以防止炮彈 或彈丸等飛行體的貫穿這樣的與所謂夾層玻璃類似的方法（例如參照專利文獻(xiàn)1、專利文 獻(xiàn)2等）。專利文獻(xiàn)1中公開了將厚度8_的氧化鋁、碳化硅與纖維強(qiáng)化塑料接合而成的元 件。
[0012] 對于便攜式電子設(shè)備等的外包裝元件而言，需要對于產(chǎn)品自重程度（100g左右） 的沖擊物的自由落下的抗裂性。在現(xiàn)有的方法中，不得不使用厚的陶瓷，因此，元件重量增 加而無法用作便攜式外包裝元件。為了輕質(zhì)化，需要為薄板且提高抗裂性，但對于厚度2mm 以下的氧化鋯板而言，迄今為止并不存在提高對于落下、撞擊等沖擊的抗裂性的耐沖擊元 件及其制造方法。
[0013] 在專利文獻(xiàn)3中記載了將藍(lán)寶石和無機(jī)玻璃接合而成的鐘表用蓋玻璃，但該方法 的目的在于，通過在鐘表的蓋玻璃的表面配置高硬度的藍(lán)寶石而提高耐擦傷性，該方法無 法獲得便攜式電子設(shè)備用途所要求的高耐沖擊性。
[0014] 因此，對于厚度為數(shù)_左右的氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體板而言，迄今為止并不存在具有充 分的白色色調(diào)且提高對于落下、撞擊等沖擊的抗裂性的耐沖擊元件及其制造方法。
[0015] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0016] 專利文獻(xiàn)
[0017] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2008-162164號公報
[0018] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-264692號公報
[0019] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平6-242260號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明所要解決的課題
[0021] 在使用氧化鋯陶瓷作為便攜式電子設(shè)備的元件的情況下，為了提高其耐沖擊性， 需要增厚元件，仍有改良的余地。本發(fā)明涉及一種提高耐沖擊性、特別是對抗沖擊的抗裂性 的氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料的復(fù)合板及其制造方法。進(jìn)而，在氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖 維強(qiáng)化塑料形成的復(fù)合板中，為了提高耐沖擊性、特別是對抗沖擊的抗裂性，本發(fā)明涉及一 種白色色調(diào)特別優(yōu)異的復(fù)合板及其制造方法。
[0022] 用于解決課題的技術(shù)方案
[0023] 鑒于上述課題，本發(fā)明人等對氧化鋯薄板在鋼球落下時的破裂現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)研 宄。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，因鋼球的落下沖擊而使陶瓷板發(fā)生撓曲，且產(chǎn)生彎矩，自沖擊面的背面?zhèn)?的沖擊點附近產(chǎn)生拉伸破裂。另外，材料的彈性模量越小，越會因沖擊而大幅變形，從而需 要花費長時間來吸收沖擊，由此施加至沖擊面背面的最大拉伸應(yīng)力的絕對值減少。
[0024] 本發(fā)明人等基于上述見解進(jìn)行了潛心研宄，由此發(fā)現(xiàn)：在氧化鋯薄板（彈性模量 200GPa)的背面配置纖維強(qiáng)化塑料并將兩者密合固定，由此對氧化鋯薄板賦予耐沖擊變形 能力，從而實現(xiàn)最大拉伸應(yīng)力的降低，并且將產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的背面設(shè)為纖維強(qiáng)化塑料，且將 主要產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的沖擊面設(shè)為氧化鋯薄板的結(jié)構(gòu)，提高氧化鋯薄板的耐沖擊性，從而完 成了本發(fā)明。
[0025] 進(jìn)而，在該復(fù)合板中，若氧化鋯薄板變薄，則由于其透光性而看見內(nèi)部，設(shè)計性降 低。因此，通過使用白色粘接劑進(jìn)行氧化鋯薄板和纖維強(qiáng)化塑料的密合固定，完成了設(shè)計性 優(yōu)異的白色的復(fù)合板。
[0026] 即，本發(fā)明涉及下述復(fù)合板及它們的制造方法，所述復(fù)合板為：由氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體 和纖維強(qiáng)化塑料層疊并彼此密合固定而成的厚度2_以下的復(fù)合板，其中，氧化鋯質(zhì)燒結(jié) 體和纖維強(qiáng)化塑料的厚度比（氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體厚度/纖維強(qiáng)化塑料厚度）為0. 01~1，且 復(fù)合板的表觀密度為4. 3g/cm3以下；由氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料層疊并彼此密合固 定而成的厚度2mm以下的復(fù)合板，其中，氧化錯質(zhì)燒結(jié)體的表面凹凸之差的最大值為每I cm2為50 μπι以下；及由氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料層疊并彼此通過白色粘接劑密合固定 而成的2mm以下的復(fù)合板，其中，表面的色調(diào)（L*、a*、b*)呈L* = 86~94、a* = -1~+1、 b* = -1~+1范圍的白色。
[0027] 以下，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028] 本發(fā)明的復(fù)合板為氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料層疊并相互密合固定而成的 厚度2mm以下的復(fù)合板。為了輕質(zhì)，厚度優(yōu)選為0· 1~I. 5mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0· 15~I. 0mm， 特別優(yōu)選為〇. 15~0. 60mm。
[0029] 本發(fā)明的復(fù)合板中，氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體的表面凹凸之差的最大值為每Icm2的凹凸之 差的最大值為50 μm以下，優(yōu)選為30 μm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為20 μm以下。通過如上減少表 面凹凸，氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體變得平滑，反射的像不會產(chǎn)生變形而鏡面反射至氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體， 從而可保持與主體（僅氧化鋯燒結(jié)體）相同程度的設(shè)計性。
[0030] 本發(fā)明的復(fù)合板為氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體、纖維強(qiáng)化塑料層疊并彼此通過白色粘接劑密 合固定而成的2mm以下的復(fù)合板，其中，表面的色調(diào)（L*、a*、b*)呈L* = 86~94、a* = -1~ +l、b* = -1~+1的范圍的白色。
[0031] 通過使本發(fā)明復(fù)合板的表面色調(diào)（L*、a*、b*)呈L* = 86~94、a* = -1~+l、b* =-1~+1范圍的白色，可形成既為耐沖擊性優(yōu)異的薄板形狀的復(fù)合板，作為外包裝元件又 具有優(yōu)異的白色色調(diào)，并可防止因看見內(nèi)部而損傷裝飾價值的陶瓷復(fù)合板。
[0032] 若L*值減小，則色調(diào)變暗而損傷裝飾的價值。a*值、b*值的絕對值越大，越會成 為帶有紅色、藍(lán)色、黃色或綠色色調(diào)的白色，損傷裝飾的價值。
[0033] 在本發(fā)明的復(fù)合板中，氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料通過白色粘接劑而密合固 定。為了抑制因氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體的光透過所致的白色下降，作為白色粘接劑，可以舉出：環(huán) 氧類熱固化型粘接劑、在室溫下固化的丙烯酸類粘接劑、氰基丙烯酸酯粘接劑、紫外線固化 樹脂等，特別優(yōu)選環(huán)氧類熱固化型粘接劑。作為白色粘接劑，特別優(yōu)選為了提高粘接層的剛 性及賦予白色色調(diào)而含有白色填料的白色粘接劑。作為白色填料，可例示氧化鋁、二氧化硅 等。
[0034] 本發(fā)明的復(fù)合板中，氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體的厚度和纖維強(qiáng)化塑料的厚度的比率（氧化 鋯質(zhì)燒結(jié)體厚度/纖維強(qiáng)化塑料厚度）為〇. 01~1。通過將氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體的厚度和纖維 強(qiáng)化塑料的厚度的比率設(shè)為0. 01~1，可形成輕質(zhì)且耐擦傷性優(yōu)異的耐沖擊性復(fù)合板。低 于0. 01時，無法獲得充分的耐磨性，若超過1，則復(fù)合體的表觀密度增加。從抑制氧化鋯質(zhì) 燒結(jié)體厚度增力P、復(fù)合板的表觀密度增加以抑制耐沖擊強(qiáng)度降低的方面考慮以及抑制因氧 化鋯質(zhì)燒結(jié)體的厚度變薄所致的耐擦傷性降低的方面考慮，上述比率優(yōu)選為0. 1~0. 75， 進(jìn)一步優(yōu)選為〇. 1~0.5。
[0035] 本發(fā)明的復(fù)合板的表觀密度（P (復(fù)合板））由氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體的真密度（P (氧 化鋯））和纖維強(qiáng)化塑料的真密度（P (纖維強(qiáng)化玻璃））根據(jù)式（1)提供。
[0036] P (復(fù)合板）=P (氧化鋯）X氧化鋯體積分?jǐn)?shù)+ P (纖維強(qiáng)化塑料）X纖維強(qiáng)化 塑料體積分?jǐn)?shù)
[0037] = P (氧化鋯）X氧化鋯厚度分?jǐn)?shù)+ P (纖維強(qiáng)化塑料）X纖維強(qiáng)化塑料厚度分 數(shù)⑴
[0038] 纖維強(qiáng)化塑料的密度根據(jù)塑料的種類及纖維的添加量而不同，但作為一般的密 度，可例示〇. 9~2. 45g/cm3的密度。
[0039] 若本發(fā)明的復(fù)合板的表觀密度為4. 3g/cm3以下、優(yōu)選0. 9~4. 3g/cm3、進(jìn)一步優(yōu) 選2. 0~4. Og/cm3、特別優(yōu)選2. 2~3. 2g/cm3,則可獲得足以用作外包裝元件的輕質(zhì)感。另 外，由于未使用玻璃，因此，安全性也優(yōu)異。
[0040] 在本發(fā)明的復(fù)合板中，氧化鋯質(zhì)燒結(jié)體和纖維強(qiáng)化塑料密合固定。作為兩者的密 合固定的方法，可例示利用粘接劑進(jìn)行的固定方法或使塑料通過熱、溶劑而熔解并與氧化 鋯質(zhì)燒結(jié)體密接并固定的方法等。在使用粘接劑