(57)【要約】【課題】軽量化しながら優れた強度を実現し、さらに用途に適した形状に曲げ加工して種々の用途に有効に使用する。【解決手段】プラスチック積層体は、第１のプレート３１に第２のプレート３２を接合しており、第１のプレート３１と第２のプレート３２は、繊維強化プラスチックからなる台形波状である中芯３の片面に、繊維強化プラスチックからなる板材２を接合して、中空状の補強リブ部５と溝形開口部６とを交互に格子状に設けており、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に案内して、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを接合している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のプレートと、前記第１のプレートに接合してなる第２のプレートとを備えるプラスチック積層体であって、
前記第１のプレートと前記第２のプレートは、
繊維強化プラスチックからなる台形波状である中芯の片面に、
繊維強化プラスチックからなる板材を接合して、
中空筒状の補強リブ部と溝形開口部とを交互に格子状に配置して、
前記溝形開口部の底面を前記板材と前記中芯との２層構造としており、
前記第１のプレートの前記補強リブ部が前記第２のプレートの前記溝形開口部に案内されて、前記第１のプレートと前記第２のプレートとが接合されてなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項２】
請求項１に記載するプラスチック積層体であって、
前記中芯は、凸条の間に台形溝を設けてなる台形波状で、
前記凸条の頂上面にあって前記板材に接合してなる平面状の接合プレート部と、
前記台形溝の底部にあって前記板材に接合されない連結部と、
前記接合プレート部と前記連結部とを連結し、かつ前記接合プレート部及び前記連結部との連結角（α）を鈍角としてなる平面状の傾斜プレート部とからなる台形波状で、
前記中芯の接合プレート部に前記板材が接合されて、
中空筒状の前記補強リブ部と、前記溝形開口部とが隣接して交互に配置され、
前記補強リブ部は、
前記台形溝の開口部が前記板材で閉塞されて前記板材と一対の前記傾斜プレート部と前記連結部とで囲まれる中空筒状であって、
前記補強リブ部の中空筒状は、断面形状を前記連結部から前記板材に向かって裾広がり状とする中空の筒状で、
前記溝形開口部は、底面を前記板材と前記接合プレート部が接合された２層構造としており、
前記第１のプレートの前記補強リブ部が、前記第２のプレートの前記溝形開口部内に配置されて、前記第１のプレートと前記第２のプレートの前記中芯が接合されて、前記第１のプレートの前記補強リブ部と前記第２のプレートの前記補強リブ部とが隣接して格子状に配置されてなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載するプラスチック積層体であって、
前記繊維強化プラスチックの補強繊維がカーボン繊維であることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記繊維強化プラスチックのプラスチックが熱可塑性樹脂であることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項５】
請求項４に記載されるプラスチック積層体であって、
前記繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂が、ナイロン樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥのいずれかであることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記第１のプレートと前記第２のプレートの板材が湾曲状態で前記中芯が接合されてなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記板材と前記中芯の前記接合プレート部が熱溶着されてなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項８】
請求項７に記載するプラスチック積層体であって、
前記第１のプレートと前記第２のプレートが、
前記繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂を介して前記板材と前記中芯とを熱溶着してなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記中芯が、前記補強リブ部の縦方向の引張強度である縦強度が、前記台形溝と直交する横方向の引張強度である横強度よりも大きい繊維強化プラスチックであることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項１０】
請求項９に記載するプラスチック積層体であって、
前記中芯の繊維強化プラスチックが、カーボン繊維を方向性なく埋設してなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記板材の繊維強化プラスチックが、カーボン繊維を方向性なく埋設してなることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記第１のプレートと前記第２のプレートの前記中芯の連結角（α）が、１００度以上であって１４０度以下の鈍角であることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記接合プレート部の横幅（Ｗ１）が、前記傾斜プレート部の横幅（Ｗ２）の１／３以上であって、１．５倍以下であることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載するプラスチック積層体であって、
前記中芯の厚さが、前記板材の１／４以上であって４倍以下であることを特徴とするプラスチック積層体。
【請求項１５】
断面形状を台形波状とする第１の中芯の片面に第１の板材を接合して第１のプレートとする第１の接合工程と、
前記第１のプレートの第１の中芯に嵌合状態で積層できる台形波状である第２の中芯の片面に第２の板材を接合して第２のプレートとする第２の接合工程と、
前記第１の接合工程で得られる前記第１のプレートと、前記第２の接合工程で得られる前記第２のプレートとを、前記中芯を嵌合状態で接合する第３の接合工程とからなり、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
前記中芯に、凸条の間に台形溝を設けてなる台形波状であって、
前記凸条の頂上面にあって前記板材に接合する平面状の接合プレート部と、
前記台形溝の底部にあって前記板材に接合されない連結部と、
前記接合プレート部と前記連結部とを連結し、かつ前記接合プレート部と前記連結部との連結角を鈍角としてなる平面状の傾斜プレート部とからなる台形波状の中芯を使用し、
前記第１の接合工程と前記第２のプレートの接合工程において、
前記中芯の前記接合プレート部に前記板材を接合して、中空筒状の補強リブ部と溝形開口部とを交互に格子状に配置し、
前記補強リブ部は、
前記板材と一対の前記傾斜プレート部と前記連結部とで囲まれる中空筒状として、前記補強リブ部の中空筒状を、断面形状を前記連結部から前記板材に向かって裾広がり状とする中空の筒状とし、
前記溝形開口部は、
底面を前記板材と前記接合プレート部との２層構造としており、
前記第３の接合工程において、
前記第１のプレートの前記補強リブ部を前記第２のプレートの前記溝形開口部に配置し、
前記第２のプレートの前記補強リブ部を前記第１のプレートの前記溝形開口部に配置して、
前記第１のプレートと前記第２のプレートの前記中芯を嵌合状態で接合することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記繊維強化プラスチックの補強繊維にカーボン繊維を使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記繊維強化プラスチックのプラスチックに熱可塑性樹脂を使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂に、ナイロン樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥのいずれかを使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項１９】
請求項１５ないし１８のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
前記板材と前記中芯の前記接合プレート部とを熱溶着することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
前記板材と前記中芯を、繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂を介して熱溶着することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５ないし２０のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
前記中芯に、前記補強リブ部の縦方向の引張強度である縦強度が、台形溝と直交する横方向の引張強度である横強度よりも大きい繊維強化プラスチックを使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
前記中芯に、カーボン繊維を方向性なく埋設してなる繊維強化プラスチックを使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２３】
請求項１５ないし２２いずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
台形波状である前記中芯に、連結角（α）を１００度以上であって１４０度以下の鈍角とする繊維強化プラスチックを使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２４】
請求項１５ないし２３のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
台形波状である前記中芯に、前記接合プレート部の横幅（Ｗ１）が、前記傾斜プレート部の横幅（Ｗ２）の１／３以上であって、１．５倍以下である繊維強化プラスチックを使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２５】
請求項１５ないし２４のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
前記第１の接合工程と前記第２の接合工程において、
台形波状である前記中芯に、厚さを前記板材の１／４以上であって４倍以下である繊維強化プラスチックを使用することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【請求項２６】
請求項１５ないし２５のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法であって、
第３の接合工程において、前記第１のプレートと前記第２のプレートを湾曲して接合することを特徴とするプラスチック積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形の中芯に板材を接合しているプラスチック積層体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚の板材の間に台形波状の中芯を設けて、中芯で２枚の板材を連結しているプラスチックダンボールやプラスチック積層体は開発されている。（特許文献１及び２参照）
特許文献１のプラスチックダンボールは、ポリプロピレンやポリエチレン等のプラスチックを押し出し成形して、２枚の板材を中芯となるリブで連結している。このプラスチックダンボールは、リブを板材に対して傾斜する姿勢に配置して、断面形状を台形波状として、圧縮強度を改善している。
また、特許文献２のプラスチック積層体は、断面形状を台形波状とする中芯の両面に板材を接合して、板材の表面にカバー層を積層している。このプラスチック積層体は、板材と中芯からなる基材に天然繊維を含む構造として、木製の梁に使用するウッドパネルや化粧板に使用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７３５号公報
【特許文献２】特表２０１１−５２７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプラスチックダンボールやプラスチック積層体は、２枚の板材をリブで連結し、断面形状を台形波状として軽量化しながら圧縮強度等を改善するもので、軽量化と強度が要求される用途に有効に使用できる。この構造は、板状で使用する用途には有効に利用できるが、立体的に変形して使用される用途に有効に利用するのが難しい欠点がある。
【０００５】
本発明は、従来のプラスチック積層体の欠点を解消することを目的として開発されたもので、本発明の大切な目的は、軽量化しながら優れた強度を実現し、さらに用途に適した形状に曲げ加工して種々の用途に有効に使用できるするプラスチック積層体とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施態様にかかるプラスチック積層体は、第１のプレート３１に第２のプレート３２を接合しており、第１のプレート３１と第２のプレート３２は、繊維強化プラスチックからなる台形波状である中芯３の片面に、繊維強化プラスチックからなる板材２を接合して、中空状の補強リブ部５と溝形開口部６とを交互に格子状に設けており、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に案内して、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを接合している。
【０００７】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体の中芯３は、凸条３Ｇの間に台形溝３Ｅを設けている台形波状で、さらに中芯３は、凸条３Ｇの頂上面にあって板材２に接合している平面状の接合プレート部３Ａと、台形溝３Ｅの底部にあって板材２に接合されない連結部３Ｈと、接合プレート部３Ａと連結部３Ｈとを連結し、かつ接合プレート部３Ａ及び連結部３Ｈとの連結角（α）を鈍角としてなる平面状の傾斜プレート部３Ｂとからな台形波状で、中芯３の接合プレート部３Ａに板材２を接合して、中空筒状の補強リブ部５と溝形開口部６とを隣接して交互に配置しており、補強リブ部５は、板材２と一対の傾斜プレート部３Ｂと連結部３Ｈとで囲まれる中空筒状で、この中空筒状は、断面形状を連結部３Ｈから板材２に向かって裾広がり状とする中空の筒状で、さらに、溝形開口部６は、底部を板材２と中芯３の接合プレート部３Ａが接合された２層構造とし、第１のプレート３１の補強リブ部５を、第２のプレート３２の溝形開口部６内に配置して、第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３を接合して、第１のプレート３１の補強リブ部５と第２のプレート３２の補強リブ部５とを隣接して配置することができる。
【０００８】
本発明のある態様にかかるプラスチック積層体は、繊維強化プラスチック９の補強繊維をカーボン繊維とすることができ、また、繊維強化プラスチック９のプラスチックを、ナイロン樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥ等の熱可塑性樹脂とすることができる。
【０００９】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体は、第１のプレート３１と第２のプレート３２の板材２を湾曲状態で中芯３に接合することができる。また、板材２と中芯３の接合プレート部３Ａを熱溶着することができ、さらにまた、第１のプレート３１と第２のプレート３２を、繊維強化プラスチック９の熱可塑性樹脂を介して熱溶着することができる。
【００１０】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体は、中芯３に、補強リブ部５の縦方向の引張強度である縦強度が、台形溝３Ｅと直交する横方向の引張強度である横強度よりも大きい繊維強化プラスチック９とすることができ、さらに、中芯３に、カーボン繊維を方向性なく埋設している繊維強化プラスチック９を使用することができ、また、板材２に、カーボン繊維を方向性なく埋設している繊維強化プラスチック９を使用することができる。
【００１１】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体は、第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３の連結角（α）を、１００度以上であって１４０度以下の鈍角とし、さらに接合プレート部３Ａの横幅（Ｗ１）を傾斜プレート部３Ｂの横幅（Ｗ２）の１／３以上であって、１．５倍以下とし、さらにまた中芯３の厚さ（ｔ）を板材２の厚さ（ｄ）の１／４以上であって４倍以下とすることができる。
【００１２】
本発明の実施態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、断面形状を台形波状とする第１の中芯３Ｘの片面に第１の板材２Ｘを接合して第１のプレート３１とする第１の接合工程と、第１のプレート３１の第１の中芯３Ｘに嵌合状態で積層できる台形波状である第２の中芯３Ｙの片面に第２の板材２Ｙを接合して第２のプレート３２とする第２の接合工程と、第１の接合工程で得られる第１のプレート３１と、第２の接合工程で得られる第２のプレート３２とを、中芯３を嵌合状態で接合する第３の接合工程とからなり、第１の接合工程と第２の接合工程において、中空状の補強リブ部５と溝形開口部６とを交互に格子状に設け、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレートの溝形開口部６に案内して、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを接合する。
【００１３】
さらに、このプラスチック積層体の製造方法は、第１の接合工程と第２の接合工程において、凸条３Ｇの間に台形溝３Ｅを設けている台形波状の中芯３を使用すると共に、板材２に接合される中芯３には、凸条３Ｇの頂上面にあって板材２に接合する平面状の接合プレート部３Ａと、台形溝３Ｅの底部にあって板材２に接合されない連結部３Ｈと、接合プレート部３Ａと連結部３Ｈとを連結し、かつ接合プレート部３Ａと連結部３Ｈとの連結角（α）を鈍角としてなる平面状の傾斜プレート部３Ｂとからなる台形波状の中芯３を使用し、さらに、第１の接合工程と第２の接合工程において、中芯３の接合プレート部３Ａに板材２を接合して、中空筒状の補強リブ部５と溝形開口部６とを隣接して交互に配置し、補強リブ部５は、板材２と一対の傾斜プレート部３Ｂと連結部３Ｈとで囲まれる中空筒状であって、この中空筒状は、断面形状を連結部３Ｈから板材２に向かって裾広がり状とする中空の筒状とし、溝形開口部６は、底部を板材２と中芯３の接合プレート部３Ａとを接合した２層構造とし、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に配置し、第２のプレート３２の補強リブ部５を第１のプレート３１の溝形開口部６に配置して、第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３を嵌合状態で接合する。
【００１４】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、繊維強化プラスチック９の補強繊維にカーボン繊維を使用し、また、繊維強化プラスチック９のプラスチックに、ナイロン樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥ等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００１５】
本発明のある実施態様にかかるのプラスチック積層体の製造方法は、第１の接合工程と第２の接合工程において、板材２と中芯３の接合プレート部３Ａとを熱溶着することができ、また、第１の接合工程と第２の接合工程において、板材２と中芯３を、繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂を介して熱溶着することができる。
【００１６】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、第１の接合工程と第２の接合工程において、中芯３に、補強リブ部５の縦方向の引張強度である縦強度が、台形溝３Ｅと直交する横方向の引張強度である横強度よりも大きい繊維強化プラスチック９を使用することができ、さらに、第１の接合工程と第２の接合工程において、中芯３に、カーボン繊維を方向性なく埋設してなる繊維強化プラスチック９を使用することができる。
【００１７】
本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、第１の接合工程と第２の接合工程において、台形波状である中芯３の連結角（α）を１００度以上であって１４０度以下の鈍角とし、台形波状である中芯３の接合プレート部３Ａの横幅（Ｗ１）を、傾斜プレート部３Ｂの横幅（Ｗ２）の１／３以上であって、１．５倍以下とし、さらに中芯３の厚さ（ｔ）を板材の厚さ（ｄ）の１／４以上であって４倍以下であとすることができる。
【００１８】
さらに、本発明のある実施態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、第３の接合工程において、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを湾曲して接合することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、プラスチック積層体を軽量化しながら優れた強度を実現し、さらに用途に適した形状に曲げ加工して種々の用途に有効に利用できる特徴がある。それは、本発明のプラスチック積層体が、繊維強化プラスチックを台形波状としている中芯の片面に、繊維強化プラスチックの板材を接合して、中空状の補強リブ部と溝形開口部とを交互に格子状に設けてなる第１のプレートと第２のプレートとを備え、第１のプレートの補強リブ部を第２のプレートの溝形開口部に案内して、第１のプレートと第２のプレートを接合しているからである。台形波状で互いに嵌合構造で接合された第１のプレートと第２のプレートの中芯は、互いに広い面積で位置ずれなく強固に接合されて、第１のプレートと第２のプレートを強固に剥離しない状態で結合する。さらに、第１のプレートと第２のプレートが接合された状態において、中芯が２層構造に接合され、さらに隣接して補強リブ部が設けられて、補強リブ部の縦方向の曲げ剛性を著しく向上し、さらに、２層構造の中芯の両面に板材が接合されるので、補強リブ部の横方向の曲げ剛性も著しく向上する。
【００２０】
さらに、以上のプラスチック積層体は、極めて優れた曲げ剛性を実現しながら湾曲形状にできる特徴がある。それは、プラスチック積層体が、中芯の片面に板材を接合している第１のプレートと第２のプレートを、台形波状の中芯を嵌合構造で接合しているので、第１のプレートと第２のプレートを湾曲した後、接合して製作できるからである。中芯の両面に板材を接合している繊維強化プラスチックは変形できないが、片面に板材を接合している第１のプレートと第２のプレートは、中芯の接合プレート部を板材に接合している溝形開口部に可撓性があって変形できる。したがって、溝形開口部を変形して全体を湾曲し、湾曲させた状態で第１のプレートと第２のプレートを接合して、湾曲形状に固定できる。湾曲状態に固定されたプラスチック積層体は、中芯の両面に板材が接合され、しかも中芯が２層構造に接合されて極めた強い曲げ剛性を実現する。また、以上のプラスチック積層体は、溝形開口部の底部を板材と中芯の２層構造として充分な強度としているので、この部分を変形して充分な強度も実現する。
【００２１】
さらに、以上のプラスチック積層体は、第１のプレートと第２のプレートが接合される状態で、第１のプレートの溝形開口部には第２のプレートの補強リブ部が案内され、第２のプレートの溝形開口部には第１のプレートの補強リブ部が案内される。この状態で積層されるプラスチック積層体は、４辺の四角柱状となる補強リブ部が、山形に突出する両側と頂上面の３辺が２層構造となって底面が板材で連結された状態となるので、曲げ剛性に加えて、両面の板材に作用する圧縮強度も著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラスチック積層体の一部拡大断面図である。
【図２】図１に示すプラスチック積層体の拡大分解断面図である。
【図３】図２に示す第１のプレート及び第２のプレートの分解断面図である
【図４】中芯を成形する成形装置の一例を示す正面図である。
【図５】図４に示す成形装置の要部拡大図である。
【図６】板材に中芯を接合する接合装置の一例を示す正面図である。
【図７】図６に示す接合装置の要部拡大図である。
【図８】板材に中芯を接合する接合装置の他の一例を示す正面図である。
【図９】図８に示す接合装置の要部拡大図である。
【図１０】第１のプレートと第２のプレートを接合する接合工程の一例を示す工程図である。
【図１１】第１のプレートと第２のプレートを接合する接合工程の他の一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
【００２４】
図１に示すプラスチック積層体は、図２に示すように、第１のプレート３１に第２のプレート３２を接合している。第１のプレート３１と第２のプレート３２は、繊維強化プラスチックを台形波状としている中芯３の片面に、繊維強化プラスチックの板材２を接合して、中空状の補強リブ部５と溝形開口部６とを交互に格子状に設けている。第１のプレート３１の補強リブ部５は第２のプレート３２の溝形開口部６に案内されて、第１のプレート３１と第２のプレート３２は接合されている。繊維強化プラスチックは、プラスチックに補強繊維を埋設して板状としている。
【００２５】
中芯３は、図３に示すように、凸条３Ｇの間に台形溝３Ｅを設けてなる台形波状で、凸条３Ｇの頂上面にあって板材２に接合している平面状の接合プレート部３Ａと、台形溝３Ｅの底部にあって板材２に接合されない連結部３Ｈと、接合プレート部３Ａと連結部３Ｈとを連結し、かつ接合プレート部３Ａ及び連結部３Ｈとの連結角（α）を鈍角としている平面状の傾斜プレート部３Ｂとからなる台形波状である。第１のプレート３１と第２のプレート３２は、中芯３の接合プレート部３Ａに板材２を接合して、溝形開口部６と中空筒状の補強リブ部５とを隣接して交互に配置している。補強リブ部５は、板材２と一対の傾斜プレート部３Ｂと連結部３Ｈとで囲まれる中空筒状で、中空筒状の補強リブ部５は、断面形状を連結部３Ｈから板材２に向かって裾広がり状とする中空の筒状としている。溝形開口部６は、底面を板材２と接合プレート部３Ａとの２層構造として、補強リブ部５の間に配置している。
【００２６】
プラスチック積層体１は、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に配置する状態で中芯３同士を接合して、第１のプレート３１と第２のプレート３２を接合している。また、この状態で、第１のプレート３１の溝形開口部６には、第２のプレート３２の補強リブ部５が配置される。図のプラスチック積層体１は、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを接合する状態で、第１のプレート３１の補強リブ部５と第２のプレート３２の補強リブ部５とを隣接して配置している。以上の状態で第１のプレート３１と第２のプレート３２とを接合するために、第１のプレート３１の補強リブ部５は、第２のプレート３２の溝形開口部６に配置できる外形とし、第１のプレート３１の溝形開口部６は、第２のプレート３２の補強リブ部５を配置できる内形としている。図の第２のプレート３２の中芯３は、第１のプレート３１の中芯３に嵌合状態で積層できる台形波状としている。このプラスチック積層体１は、格子状に配置している補強リブ部５で曲げ剛性を向上する。補強リブ部５の間に設けた溝形開口部６は、繊維強化プラスチックの２層構造として充分な強度を保持しながら可撓性を実現する。このプラスチック積層体１は、格子状に配置している溝形開口部６を変形して、図１の鎖線で示すように種々の用途に適した形状に変形して使用される。
【００２７】
図２の第１のプレート３１と第２のプレート３２は、補強リブ部５を格子状に設けて、補強リブ部５の間に溝形開口部６を配置して、補強リブ部５と溝形開口部６とを交互に格子状に配置している。このため、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを接合してなるプラスチック積層体１は、補強リブ部５で縦方向の曲げ剛性を著しく向上しながら、溝形開口部６でもって補強リブ部５の横方向の可撓性を実現する。中空筒状であって断面形状を台形状とする補強リブ部５は、縦方向の曲げ強度が極めて強く、これを格子状に配置してプラスチック積層体１の曲げ剛性を著しく強くする。とくに、補強リブ部５は、内部を中空状として断面形状を台形状として、軽量化しながら曲げ剛性を向上する。さらに台形波状の中芯３の片面に板材２を接合して格子状に設けられる補強リブ部５は、板材２と傾斜プレート部３Ｂと連結部３Ｈとで台形状の中空筒状となり、しかも断面形状を中芯３の連結部３Ｈから板材２に向かって裾広がり状とするので、圧縮されて補強リブ部５が押し潰されることがなく、圧縮強度も極めて強くなる。
【００２８】
図１のプラスチック積層体１は、高張力鋼、アルミニウム、マグネシウムなどの金属板に代わって、好ましくは、車両のボディー鋼板、携帯電話やタブレットなどの電子機器のケースなどに使用される。たとえば、プラスチック積層体１は、薄くして軽量化と曲げ強度を実現できる。たとえば、全体の厚さ（Ｄ）を２ｍｍと相当に薄くし、第１のプレート３１及び第２のプレート３２の板材２と中芯３の厚さ（ｄ；ｔ）を０．１５ｍｍとするプラスチック積層体１は、車両のボディー鋼板に使用される厚さ０．６５ｍｍの高張力鋼の約７倍の曲げ剛性としながら、重量を約１／５と極めて軽くできる特徴がある。車両のボディー鋼板のみでなく他の種々の用途において、軽量化と曲げ剛性は極めて大切な特性である。あらゆる用途において薄く、軽く、曲がり難い特性が要求されるからである。
【００２９】
プラスチック積層体１は、軽量化して強い曲げ剛性の要求される用途に適しており、たとえば全体の厚さ（Ｄ）を、用途を考慮して、０．８ｍｍ以上、好ましくは１．５ｍｍ以上、さらに好ましくは２ｍｍ以上とする。プラスチック積層体１は、厚くして高強度にできるが、嵩張って重くなるので、用途を考慮して、例えば１０ｃｍ以下、好ましくは３ｃｍ以下、さらに軽量化が要求される用途においては、好ましくは１ｃｍ以下とする。
【００３０】
板材２と中芯３は、強度を考慮して、厚さ（ｄ；ｔ）を例えば０．１ｍｍ以上、好ましく０．１５ｍｍ以上とする。板材２と中芯３は、厚くすると重くなるので、軽量化を考慮して、例えば１ｍｍ以下、好ましくは０．８ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とする。板材２と中芯３の厚さの比率は、強度と全体の厚さ（Ｄ）を考慮して、中芯３と板材２とを同じ厚さとし、あるいは中芯３の厚さを板材２の厚さの１／４以上であって４倍以下とすることができる。プラスチック積層体１は、板材２を中芯３よりも厚くして、表面強度を向上でき、中芯を板材よりも厚くして曲げ剛性を強くできる。
【００３１】
板材２と中芯３は、カーボン繊維をプラスチックに埋設している繊維強化プラスチックである。板材２と中芯３の繊維強化プラスチックは、好ましくは熱可塑性樹脂にカーボン繊維を埋設している。繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂は、好ましくはナイロンやポリカーボネートである。ただし、本発明は、熱可塑性樹脂を以上のプラスチックに特定するものでなく、たとえば、用途を考慮して、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥ等、他の全ての熱可塑性樹脂も使用できる。さらに、繊維強化プラスチックは、未硬化状態では熱硬化性の物性を示し、加熱して硬化した状態で熱可塑性の物性を示す両性プラスチック、たとえばフェノキシ樹脂や熱硬化性樹脂も使用できる。両性プラスチックは、未硬化状態では液状ないしペースト状で、硬化させると熱可塑性の物性となるプラスチックである。さらに、プラスチック積層体１は、熱硬化性樹脂にカーボン繊維を埋設したものを使用して、耐熱温度の高い用途にも使用できる。
【００３２】
繊維強化プラスチックは、カーボン繊維をシート状としてプラスチックに埋設している。カーボン繊維は、編組して網状の繊維シートとし、あるいは平行姿勢に配置して繊維シートとし、さらに平行姿勢に配置したカーボン繊維を交差する方向に積層して繊維シートとし、あるいはまた立体的に方向性なく集合して繊維シートとしてプラスチックに埋設される。カーボン繊維を立体的に方向性なく集合している繊維シートは、湿式抄紙法で製作され、あるいは乾式で所定の厚さに集合して不織布としてシート状に製造される。互いに接合される板材２と中芯３の繊維強化プラスチックは、熱可塑性樹脂に繊維シートを埋設する状態で使用され、あるいは繊維シートに熱可塑性樹脂や両性プラスチックを含浸しているプリプレグの状態で使用される。中芯３に使用する両性プラスチックのプリプレグは、台形波に成形する工程で熱硬化性樹脂を硬化して熱可塑性樹脂とし、板材２に使用する両性プラスチックのプリプレグは、中芯３と板材２を接合する工程で熱硬化性樹脂を硬化させて熱可塑性樹脂とする。
【００３３】
湿式抄紙法は、カーボン繊維を水に懸濁して抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを湿式抄紙して繊維シートとする。この方法は、カーボン繊維に無機粉末などの添加材を懸濁して抄紙用スラリーとして繊維シートを製造でき、さらに、カーボン繊維に加えて、粉末状又は微細な粒状の熱可塑性樹脂や未硬化状態の両性プラスチックとを水に懸濁して抄紙用スラリーとし、これを抄紙した後、乾燥して繊維強化プラスチックを製造できる。この製造方法は、カーボン繊維を均一に分散して優れた剛性の繊維強化プラスチックを製造できる。さらに、種々の添加物を添加し、これを均一に分散して繊維強化プラスチックを多量生産できる特徴がある。さらにまた、繊維強化プラスチックは、長さや太さ等が異なるカーボン繊維を混合して製造することもできる。また、カーボン繊維には安価な再生原料を使用することができ、さらにまたカーボン繊維に他の合成繊維を混合して繊維強化プラスチックを製造することもできる。ただし、本発明は繊維強化プラスチックの製造方法を特定するものではない。
【００３４】
第１のプレート３１と第２のプレート３２は、図２及び図３に示すように、台形波状である中芯３の接合プレート部３Ａを板材２の裏面に接合している。第１のプレート３１と第２のプレート３２は、平面状の繊維強化プラスチックを、隣合う傾斜プレート部３Ｂの間に接合プレート部３Ａと連結部３Ｈを交互に配置してなる台形波状の中芯３に加工し、この中芯３の片面に平面状の板材２を接合して製作される。
【００３５】
図２に示す第１のプレート３１と第２のプレート３２は、傾斜プレート部３Ｂと接合プレート部３Ａとの境界部分、及び傾斜プレート部３Ｂと連結部３Ｈとの境界部分に湾曲部３Ｃを設けている。この傾斜プレート部３Ｂは、平面部３Ｆと接合プレート部３Ａとの境界部分と、平面部３Ｆと連結部３Ｈとの境界部分に湾曲部３Ｃを設けている。湾曲部３Ｃの曲率半径（Ｒ）は、繊維強化プラスチックに埋設されたカーボン繊維の破断状態、中芯３の厚さ（ｔ）、プラスチック積層体１の厚さ（Ｄ）の寸法精度等を考慮して最適値に設定され、たとえば、中芯３の厚さ（ｔ）の２倍以上、好ましくは３倍以上とする。第１のプレート３１と第２のプレート３２は、湾曲部３Ｃの曲率半径（Ｒ）を大きくしてカーボン繊維の破断を少なくして強度を向上し、さらに全体の寸法精度を高くできる。ただ、湾曲部３Ｃの曲率半径が大きすぎると、平面部３Ｆに対する湾曲部３Ｃの割合が大きくなって強度が低下してプラスチック積層体１の強度が低下する。したがって、中芯３は、湾曲部３Ｃの横幅（Ｗ１）を平面部３Ｆの横幅（Ｗ２）の１／３以下として、中芯３と板材２との接合強度を所定の強度とし、さらに全体の重量を軽量化し、さらに、所定の曲げ剛性を実現する。
【００３６】
図２の第１のプレート３１と第２のプレート３２は、中芯３の傾斜プレート部３Ｂの両側の連結角（α）を１１０度、接合プレート部３Ａの横幅（Ｗ）をプラスチック積層体１全体の厚さ（Ｄ）の約５０％としているが、中芯３の傾斜プレート部３Ｂは、連結角（α）を１００度以上であって１４０度以下、好ましくは１００度以上であって１３５度以下とすることができ、また、接合プレート部３Ａの横幅（Ｗ）は、プラスチック積層体１全体の厚さ（Ｄ）の２０％以上であって１００％以下、好ましくは３０％以上であって７０％以下、さらに、好ましくは３５％以上であって６０％以下とすることができる。
【００３７】
第１のプレート３１と第２のプレート３２は、中芯３の凸条３Ｇを板材２に加圧する状態で加熱して、中芯３の片面に板材２を接合する。中芯３と板材２は、接着剤を使用することなく、あるいは接着剤を介して接合される。接着剤を使用することなく板材２と中芯３とを接合している第１のプレート３１と第２のプレート３２は、繊維強化プラスチックに含まれる熱可塑性樹脂を加熱溶融して、板材２と中芯３とを熱接合して接合する。接着剤を介して板材２と中芯３とを接合するプラスチック積層体１は、好ましくは、接着剤に両性プラスチックを使用する。
【００３８】
両性プラスチックは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の両方を物性を示すプラスチックで、未硬化状態においては液状ないしペースト状で熱硬化性の物性を示し、硬化すると熱可塑性の物性を示すプラスチックである。両性プラスチックには、たとえばカーボン繊維に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸しているプリプレグである、新日鉄住金マテリアルズ株式会社の「ＮＳ−ＴＥＰｒｅｇ（登録商標）」に使用している熱可塑性エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂が使用できる。
【００３９】
両性プラスチックである熱可塑性エポキシ樹脂の接着剤は、未硬化状態では、通常のエポキシ樹脂と同じように液状ないしペースト状で、加熱し、あるいは加熱することなく硬化させると熱可塑性の物性を示す。両性プラスチックの接着剤は、未硬化な状態では液状ないしペースト状で、板材２や中芯３の表面に簡単に塗布し、その後、中芯３と板材２とを加圧して硬化させて中芯３と板材２を接合する。未硬化で液状ないしペースト状である両性プラスチックの接着剤は、中芯３と板材２とが加圧される状態で、接合プレート部３Ａと板材２との接合面から湾曲隙間７に押し出されて湾曲部３Ｃと板材２との間に移動して隙間充填接着剤４Ａとなる。押し出された隙間充填接着剤４Ａは、加熱、硬化して板材２と中芯３とを接合する。未硬化な状態で液状ないしペースト状の接着剤は、塗布量と、押圧力とを調整して、接合部分から湾曲隙間７に押し出される量、すなわち隙間充填接着剤４Ａの量を調整して、接着剤４が湾曲部３Ｃを板材２に接合する領域を最適な状態にコントロールできる。
【００４０】
両性プラスチックの接着剤は、未硬化な液状ないしペースト状で、スプレーし、あるいはローラで転写して中芯３や板材２の表面に塗布される。この接着剤は、ノズルからのスプレー量や、ローラ表面の塗布量を調整して塗布量を最適量にコントロールできる。接着剤の塗布量は、接着剤が中芯３の湾曲部３Ｃと板材２とを接合する領域を特定するので、正確に調整することで、湾曲部３Ｃの特定の位置を確実に板材２に接合できる。すなわち、接着剤の塗布量は、接合プレート部３Ａを板材２に確実に接合し、かつ接合プレート部３Ａから押し出されて湾曲部３Ｃを板材２に接合する量にコントロールされる。
【００４１】
両性プラスチックの接着剤は、硬化して板材２と中芯３を接合する状態では熱可塑性樹脂となるので、板状に成形された第１のプレート３１と第２のプレート３２を、加熱、加圧して立体的な形状にプレス成形できる。加熱、加圧されるプレス成形工程において、熱可塑性のプラスチックの接着剤が溶融ないし軟化して、中芯３と板材２とを相対的に移動させて立体形状に変形できるからである。このため、この接着剤で中芯３と板材２とを接合して板状に製作された第１のプレート３１と第２のプレート３２は、接着剤の塗布を簡単な工程として板状に多量生産し、その後、加熱状態でプレス加工して、用途に適した立体形状に成形できる特徴がある。
【００４２】
さらに、熱可塑性樹脂の繊維強化プラスチックは、加熱・加圧して熱可塑性樹脂を溶融して熱接合できる。したがって、繊維強化プラスチックの板材２と中芯３は、接着剤を使用することなく接合できる。この第１のプレート３１と第２のプレート３２は、接合プレート部３Ａと板材２との接合部分を加熱・加圧することで、繊維強化プラスチックに含まれる熱可塑性樹脂を加熱溶融すると共に、溶融された熱可塑性のプラスチックを接着剤４として接合プレート部３Ａと板材２との接合面から湾曲隙間７に押し出して、湾曲部３Ｃと板材２との間に移動させて隙間充填接着剤４Ａとして湾曲隙間７の一部又は全体に充填する。湾曲隙間７に移行された熱可塑性のプラスチックを硬化させて、中芯３と板材２とを接合する。
【００４３】
さらにまた、繊維強化プラスチックには、両性プラスチックのプリプレグも使用できる。両性プラスチックのプリプレグは、繊維シートに未硬化状態の両性プラスチックを含浸している。両性プラスチックのプリプレグは、板材２と中芯３として積層する状態で、熱板や接合ロールで加熱し、あるいは加熱することなく加圧されて、両性プラスチックを硬化させる。硬化した両性プラスチックは熱可塑性樹脂となって、板材２と中芯３を接合する。両性プラスチックのプリプレグは、板材２又は中芯３の一方に使用され、あるいは板材２と中芯３の両方に使用される。板材２に両性プラスチックのプリプレグを使用して製造された第１のプレート３１と第２のプレート３２は、プリプレグの両性プラスチックを加熱し、あるいは加熱することなく加圧して硬化させて接合するので、板材表面をより綺麗な平滑面にできる特徴がある。中芯３に使用されるプリプレグは、波形に成形した後、板材２に積層して接合される。板材２と中芯３の両方にプリプレグを使用する第１のプレート３１と第２のプレート３２は、板材２と中芯３との結合強度を強くできる。
【００４４】
以上のプリプレグは、両性プラスチックの未硬化状態で保形性をコントロールできる。中芯３に使用されるプリプレグは、未硬化状態をコントロールして変形できるシート状の状態で波形に成形した後、板材２に積層して接合する。プリプレグは、一対の加熱成形ローラで挟んで波形に成形される。プリプレグを波形に成形する加熱成形ローラは、両性プラスチックを加熱、加圧して完全に硬化し、あるいは両性プラスチックを完全には硬化させないが、板材２に積層する状態で波形を維持できる保形性のある状態まで硬化させる。
【００４５】
接着剤を使用して、板材２と中芯３を接合している第１のプレート３１と第２のプレート３２は、接着剤に両性プラスチックの接着剤を使用して能率よく多量生産できるが、接着剤には両性プラスチックに代わって、ホットメルトのように加熱して溶融する熱可塑性樹脂も使用できる。接着剤に両性プラスチックを使用して能率よく多量生産できるのは、製造工程において接着剤の塗布を著しく簡単にでき、また、塗布した接着剤を硬化させることで、短時間で板材２と中芯３とを接合できるからである。
【００４６】
中芯３の繊維強化プラスチックは、図４に示す成形装置１０で台形波状に成形される。この図の成形装置１０は、一対の成形金型１１と、一方の成形金型１１を往復運動させるアクチュエーターのシリンダ１２とを備える。一対の成形金型１１は、繊維強化プラスチック９を挟んで台形波状に成形するように、対向する成形面１１Ｘを互いに噛み合う台形波状としている。一対の成形金型１１は繊維強化プラスチック９を挟んで加圧し、この状態で加熱して台形波状に成形する。熱可塑性樹脂の繊維強化プラスチック９は、加熱状態で加圧して台形波状に成形した後、冷却して熱可塑性樹脂を硬化させて成形金型１１から脱型する。両性プラスチックは、熱硬化性樹脂を加熱して熱可塑性樹脂とするので、両性プラスチックの繊維強化プラスチックは、加熱状態で加圧して台形波状に成形して熱硬化性樹脂を硬化させる。両性プラスチックは加熱して熱硬化性樹脂が硬化するので、必ずしも冷却することなく成形金型から排出できる。
【００４７】
成形金型１１の対向する成形面１１Ｘは、繊維強化プラスチック９を挟んで互いに嵌合する台形波状として、中芯３の繊維強化プラスチック９を加熱状態で挟んで台形波状に成形する。成形金型１１は、図４と図５に示すように、成形面１１Ｘに一定のピッチで平行な凸条１３を設けると共に、隣接する凸条１３の間には溝１４を設けた細長い台形波状としている。一対の成形金型１１は、一方の成形面１１Ｘに設けた凸条１３が他方の成形面１１Ｘに設けた溝１４に対向して互いに嵌合するように構成されており、一対の成形面１１Ｘで繊維強化プラスチック９を両面から挟着して、対向する凸条１３と溝１４とを嵌合させて台形波状に成形する。図の成形金型１１は、凸条１３の先端面１３Ａの両側縁に面取部１３Ｂを設けると共に、溝１４の底面１４Ａの両側縁に湾曲コーナー部１４Ｂを設けている。面取部１３Ｂと湾曲コーナー部１４Ｂは湾曲面で、繊維強化プラスチック９を両面から加熱状態で挟むことで、中芯３の傾斜プレート部３Ｂの接合プレート部３Ａとの境界部分に湾曲部３Ｃを成形する。面取部１３Ｂと湾曲コーナー部１４Ｂの曲率半径（ｒ１、ｒ２）は湾曲部３Ｃの曲率半径（Ｒ）を特定する。したがって、この面取部１３Ｂと湾曲コーナー部１４Ｂは、中芯３に設ける湾曲部３Ｃの曲率半径（Ｒ）が、中芯３の厚さ（ｔ）の２倍以上、好ましくは３倍以上とする湾曲面とする。
【００４８】
一対の成形金型１１は、繊維強化プラスチック９を加熱・加圧し、さらに冷却するために内部に、加熱用と冷却用の循環路（図示せず）を設けている。加熱用の循環路は、加熱油などの流体を循環して成形面１１Ｘを加熱し、冷却用の循環路は冷却水等の流体を循環して成形面１１Ｘを冷却する。加熱用の循環路は、温水又は加熱油などの液体、あるいは水蒸気などの気体を循環させる加熱システムに連結され、冷却用の循環路は、冷却水や気化して気化熱で冷却する冷媒などの流体を循環させる冷却システムを連結している。加熱システムは流体を加熱して成形金型１１の循環路に循環させる。冷却システムは流体を冷却して成形金型１１の循環路に循環させる。
【００４９】
以上の成形装置１０は、以下の工程で繊維強化プラスチック９を台形波状に成形する。
１．成形面１１Ｘを水平姿勢とし、上成形金型１１Ｂをシリンダ１２で上昇して一対の成形金型１１を開いた状態とする。この状態で、下成形金型１１Ａの上面である成形面１１Ｘに、シート状の繊維強化プラスチック９をセットする。
２．両方の成形金型１１の循環路の加熱油や加熱水蒸気など加熱流体を循環して、成形金型１１の成形面１１Ｘを加熱状態とする。
３．シリンダ１２で上成形金型１１Ｂを降下して、一対の成形金型１１の成形面１１Ｘで繊維強化プラスチック９を加熱状態に加圧して、台形波状に成形する。
４．両方の成形金型１１の循環路に循環していた加熱流体の循環を停止して、循環路に冷却液を循環して成形面１１Ｘを冷却する。
５．台形波状に成形された繊維強化プラスチック９を冷却した後、上成形金型１１Ｂをシリンダ１２で上昇して、繊維強化プラスチック９を台形波状に成形された中芯３を脱型する。
熱可塑性樹脂の繊維強化プラスチックの中芯３は、熱可塑性樹脂が硬化する温度まで冷却して、成形金型１１から脱型し、両性プラスチックの中芯は、熱可塑性樹脂が降下して熱可塑性樹脂となる状態で脱型できる。
【００５０】
図２に示す第１のプレート３１と第２のプレート３２は、図６と図７に示す接合装置２０で板材２と中芯３を熱接合する。この接合装置２０は、中芯３の接合プレート部３Ａをプレス突起２３で板材２に局部的に押し付けて熱接合する。この工程において、隣接する傾斜プレート部３Ｂの間に挿入されるプレス突起２３は中芯３の接合プレート部３Ａを局部的に押圧して、板材２と中芯３のプラスチックを接合プレート部３Ａと板材２との接合面から湾曲隙間７に押し出して中芯３と板材２とを接合する。
【００５１】
図６及び図７の接合装置２０は、板材２に中芯３を熱接合する加熱・加圧プレートとして接合板２１を備えている。図６及び図７の接合装置２０は、板材２に中芯３を熱接合する一対の接合板２１と、一方の接合板２１を往復運動させるアクチュエーターのシリンダ２２とを備える。図の接合装置２０は、中芯３に板材２を積層し、下接合板２１Ａと上接合板２１Ｂとで中芯３の接合プレート部３Ａを板材２に加熱状態で押圧して熱接合する。下接合板２１Ａと上接合板２１Ｂは、対向面にプレス突起２３を設けている。接合板２１は、その対向面に、中芯３の接合プレート部３Ａを局部的に加圧するピッチでプレス突起２３を設けている。この接合装置は、下接合板２１Ａのプレス突起２３を、中芯３の台形溝３Ｅに案内して、プレス突起２３を中芯３の接合プレート部３Ａに配置できる。中芯３の上に板材２を積層し、上下の接合板２１で中芯３と板材２とを接合する。上下の接合板２１に設けたプレス突起２３は、中芯３の接合プレート部３Ａとこの接合プレート部３Ａに接合される板材表面とを局部的に加熱状態で加圧して接合する。
【００５２】
図１に示すプラスチック積層体１は、図８と図９に示す接合装置２０で板材２と中芯３を熱接合することもできる。この接合装置２０は、板材２に中芯３を熱接合する一方の接合板２１を平面状とし、他方の接合板２１にはプレス突起２３を設けている。プレス突起２３は、中芯３の接合プレート部３Ａを局部的に加圧するピッチに配置されている。この図の接合装置２０は、下接合板２１Ａにプレス突起２３を設けて、上接合板２１Ｂの表面を平面状としている。下接合板２１Ａは、プレス突起２３を中芯３の台形溝３Ｅに案内して接合プレート部３Ａを押圧し、上接合板２１Ｂは、平面状の押圧面で板材２の表面を押圧する。この接合装置２０は、中芯３の台形溝３Ｅに下接合板２１Ａのプレス突起２３を案内して、中芯３を下接合板２１Ａにセットし、中芯３に板材２を積層する状態で、上下の接合板２１で中芯３と板材２とを押圧して接合する。下接合板２１Ａに設けたプレス突起２３は、中芯３の接合プレート部３Ａを板材２に押圧し、上接合板２１Ｂは、板材２の表面を平面状に押圧して、中芯３と板材２とが加熱状態で加圧して接合される。この接合装置２０は、板材２の表面を平面状に保持して台形波状の中芯３を接合するので、板材表面を平滑面として接合できる特徴がある。
【００５３】
図６〜図９に示す接合装置２０において、一対の接合板２１は、板材２と中芯３を加熱状態で加圧して熱接合した後、冷却するために、成形金型１１と同じように、内部には加熱用と冷却用の循環路（図示せず）を設けている。加熱用の循環路は、加熱油などの流体を循環して接合板２１を加熱し、冷却用の循環路は冷却水等の流体を循環して接合板２１を冷却する。加熱用の循環路は、温水又は加熱油などの液体、あるいは加圧蒸気などの気体を循環させる加熱システムに連結され、冷却用の循環路は、冷却水や気化して気化熱で冷却する冷媒などの流体を循環させる冷却システムを連結している。加熱システムは流体を加熱して接合板２１の循環路に循環させる。冷却システムは流体を冷却して接合板２１の循環路に循環させる。
【００５４】
以上の接合装置２０は、以下の工程で第１のプレート３１と第２のプレート３２を製作する。ここで、第１のプレート３１は、第１の接合工程において、断面形状を台形波状とする第１の中芯３Ｘの片面に第１の板材２Ｘを接合して製作される。また、第２のプレート３２は、第２の接合工程において、断面形状を台形波状とする第２の中芯３Ｙの片面に第２の板材２Ｙを接合して製作される。第２の中芯３Ｂは、第１のプレート３１の第１の中芯３Ａに嵌合状態で積層できる台形波状としている。図２に示す第１のプレート３１と第２のプレート３２は、第１の中芯３Ｘと第２の中芯３Ｙに同じものを使用している。これらの中芯３は、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを嵌合状態で接合できるように、一方のプレートの補強リブ部５を他方のプレートの溝形開口部６に配置できるように形成している。すなわち、これらの中芯３は、図２に示すように、接合プレート部３Ａを有する凸条３Ｇの内面形状と、連結部３Ｈを有する台形溝３Ｅの外面形状とを略等しくして、互いに嵌合状態で積層できる構造としている。
【００５５】
１．上下の接合板２１を水平姿勢とし、上接合板２１Ｂをシリンダ２２で上昇して一対の接合板２１を開いた状態とする。この状態で、下接合板２１Ａの上に中芯３をセットする。中芯３は、台形溝３Ｅにプレス突起２３を案内する位置にセットして、プレス突起２３が接合プレート部３Ａを下から押圧できる状態で、下接合板２１Ａにセットする。その後、中芯３の上に板材２を積層する。
２．両方の接合板２１の循環路の加熱油や加熱水蒸気など加熱流体を循環して、接合板２１のプレス突起２３を加熱状態とする。
３．シリンダ２２で上接合板２１Ｂを降下して、一対の接合板２１のプレス突起２３で中芯３と板材２を加熱状態に加圧して、中芯３の接合プレート部３Ａを板材２に熱接合して第１のプレート３１と第２のプレート３２とする。
４．両方の接合板２１の循環路に循環していた加熱流体の循環を停止して、循環路に冷却液を循環してプレス突起２３を冷却する。
５．中芯３と板材２が熱接合された第１のプレート３１と第２のプレート３２の加熱部を冷却した後、上接合板２１Ｂをシリンダ２２で上昇して、第１のプレート３１と第２のプレート３２を接合板２１から脱型する。
第１のプレート３１と第２のプレート３２は、繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂が硬くなるまで冷却して、接合板２１から脱型する。両性プラスチックの繊維強化プラスチック、あるいは両性プラスチックで中芯３と板材２とを熱接合している第１のプレート３１と第２のプレート３２は、両性プラスチックの熱可塑性樹脂が硬化して熱可塑性樹脂となって硬くなる状態に冷却して脱型する。
【００５６】
第１の接合工程で得られる第１のプレート３１と、第２の接合工程で得られる第２のプレート３２とを、第３の接合工程で接合してプラスチック積層体１とする。第３の接合工程では、例えば、図１０または図１１に示すプレス装置４１、４５を使用して第１のプレート３１と第２のプレート３２を接合してプラスチック積層体１を製造する。ここで、図１０は、プレス板４２のプレス面４２Ｘを平面状とするプレス装置４１を使用して、平面状のプラスチック積層体１を製造する工程を示している。また、図１１は、プレス板４６のプレス面４６Ｘを湾曲面状とするプレス装置４５を使用して、曲面状のプラスチック積層体１を製造する工程を示している。
【００５７】
平面状のプラスチック積層体１は、以下の工程で製造する。
１．図１０の（１）に示すように、上側のプレス板４２Ｂをシリンダ４３で上昇して一対のプレス板４２を開いた状態とする。この状態で、第１のプレート３１を中芯３が上面に位置する姿勢で、下側のプレス板４２Ａのプレス面４２Ｘにセットする。下側のプレス板４２Ａの定位置に第１のプレート３１を載せた状態で、第１のプレート３１の上面に接着剤（図示せず）を塗布する。
【００５８】
接着剤は、プラスチック積層体１の用途に要求される特性、たとえば、耐熱温度、耐衝撃性、耐久性等を考慮して最適なものが選択される。たとえば、車両のループパネルに使用されるプラスチック積層体１にあっては、エポキシ系やシリコン系の２液性の接着剤が使用される。ただし、接着剤は、用途に適したものが選択されるので、一般的には、用途を考慮して、耐熱温度を１００℃〜２００℃とする他の接着剤を使用する。接着剤に硬化時間の短いものを使用して接合時間を短縮して能率よく多量生産できるので、安価に多量生産されるプラスチック積層体１にあっては、硬化時間の短い瞬間接着剤も使用できる。
【００５９】
２．図１０の（２）に示すように、第１のプレート３１の上に第２のプレート３２を積層する。この状態で、図２に示すように、第１のプレート３１の表面に突出している補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に配置して、第１のプレート３１と第２のプレート３２の台形波状である中芯３を嵌合状態で積層する。
【００６０】
３．図１０の（３）に示すように、中芯３同士が嵌合状態で積層された第１のプレート３１と第２のプレート３２を、上下のプレス板４２のプレス面４２Ｘで挟んで加圧状態に保持し、接着剤を硬化させて第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３を接合する。
４．プレス板４２の加圧状態を解除し、上側のプレス板４２Ｂをシリンダ４３で上昇して、平面状に形成されたプラスチック積層体１をプレス装置４１から取り出す。
【００６１】
湾曲したプラスチック積層体１は、以下の工程で製造する。
１．全体を湾曲して、中芯３を嵌合状態に積層できる第１のプレート３１と第２のプレート３２を製作する。ここで、湾曲して中芯３を嵌合状態に積層する第１のプレート３１と第２のプレート３２は、中芯３のピッチが異なる。例えば、図１１に示すように、内側に第１のプレート３１を、外側に第２のプレート３２を積層するプラスチック積層体１は、第１のプレート３１の中芯３のピッチが、第２のプレート３２の中芯３のピッチよりも小さくなるように、第１のプレート３１と第２のプレート３２を製作する。
【００６２】
第１のプレート３１と第２のプレート３２は接着剤を介して中芯３を接合されるが、この接着剤は嵌合される中芯３の間に充填されて隙間を塞ぐ。したがって、第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３は、必ずしも完全に隙間なく嵌合する形状とする必要はなく、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に案内して接合できる。ただ、接合される中芯３の隙間が大きいと、第１のプレート３１と第２のプレート３２の結合強度が低下するので、理想的にはできる限り隙間が小さくなるように、中芯のピッチを調整する。
【００６３】
２．図１１の（１）に示すように、上側の湾曲プレス板４６Ｂをシリンダ４７で上昇して一対の湾曲プレス板４６を開いた状態とする。この状態で、第１のプレート３１を中芯３が上面に位置する姿勢で、下側の湾曲プレス板４６Ａのプレス面４６Ｘの定位置にセットする。第１のプレート３１は湾曲することなく平面状として下側の湾曲プレス板４６Ａに載せる。図に示すプラスチック積層体１は、中央部を平面状としてその両側部を湾曲する形状に成形するので、湾曲プレス板４６は平面部４６ａの両側に湾曲部４６ｂを設けている。下側の湾曲プレス板４６Ａの定位置に第１のプレート３１を載せた状態で、第１のプレート３１の上面に接着剤（図示せず）を塗布する。
【００６４】
３．図１１の（２）に示すように、第１のプレート３１の上に第２のプレート３２を積層する。この状態で、第１のプレート３１と第２のプレート３２を湾曲して、第１のプレート３１の表面に突出している補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に配置し、第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３を嵌合状態として積層する。
【００６５】
４．図１１の（３）に示すように、中芯３同士が嵌合状態で積層された第１のプレート３１と第２のプレート３２を、上下の湾曲プレス板４６のプレス面４６Ｘで挟んで加圧状態に保持し、接着剤を硬化させて第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３を接合する。
５．湾曲プレス板４６の加圧状態を解除し、上側の湾曲プレス板４６Ｂをシリンダ４７で上昇して、湾曲形状に形成されたプラスチック積層体１をプレス装置４５から取り出す。
【００６６】
［実施例１］
図１に示すプラスチック積層体１は、以下の寸法として優れた物性を実現する。
板材２と中芯３を、ナイロン６にカーボン繊維を埋設している繊維強化プラスチックとする。この繊維強化プラスチックは、カーボン繊維をナイロン６に埋設し、カーボン繊維とナイロン６の容積比を６:４とする。繊維強化プラスチックは、カーボン繊維を立体的に方向性なく配列してナイロン６を含浸している。
板材２の厚さ（ｄ）は０．１５ｍｍ、中芯３の厚さ（ｔ）は０．１５ｍｍ、中芯３は、接合プレート部３Ａと傾斜プレート部３Ｂとを交互に連結する台形波状で、接合プレート部３Ａの横幅（Ｗ）を１．５ｍｍ、傾斜プレート部３Ｂの両側の連結角（α）を１１０度として、プラスチック積層体１全体の厚さ（Ｄ）を２．３ｍｍとする台形波状に成形している。
【００６７】
第１のプレート３１と第２のプレート３２は、図６と図７に示すように、一対の接合板２１で板材２と中芯３を挟み、熱溶着して接合する。一対の接合板２１は、図７に示すように、中芯３の接合プレート部３Ａと板材２を局部的に挟んで押圧するプレス突起２３を設けている。接合板２１は、プレス突起２３で接合プレート部３Ａと板材２を加圧して、板材２と中芯３を熱接合した後、冷却して接合する。
【００６８】
接合プレート部３Ａを板材２に接合する工程において、加熱溶融された板材２と中芯３の熱可塑性のプラスチックは、接合プレート部３Ａと板材２との接合面から湾曲部３Ｃと板材２との間に押し出されて、湾曲隙間７に隙間充填接着剤４Ａとして充填される。隙間充填接着剤４Ａは、湾曲部３Ｃを板材２に接合するが、平面部３Ｆの表面を空気中に露出させた状態とする。
【００６９】
第１のプレート３１と第２のプレート３２は、図２に示すように、第１のプレート３１の補強リブ部５を第２のプレート３２の溝形開口部６に配置し、第２のプレート３２の補強リブ部５を第１のプレート３１の溝形開口部６に配置する状態で、第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３同士を嵌合状態で接合する。第１のプレート３１と第２のプレート３２は、図１０の（２）で示すように、接合面に接着剤を塗布した状態で中芯３同士が嵌合状態となるように積層される。さらに、図１０の（３）で示すように、互いに積層された第１のプレート３１と第２のプレート３２を、一対のプレス板４２で挟んで加圧状態に保持し、接着剤を硬化させて第１のプレート３１と第２のプレート３２の中芯３を接合してプラスチック積層体１が製作される。
【００７０】
以上のプラスチック積層体１は、台形波状である中芯３の凸条３Ｇと台形溝３Ｅの方向における全長を５００ｍｍ、横幅を１５０ｍｍとする試験片において、曲げ剛性は以下の極めて優れた特性を示す。
ただし、プラスチック積層体１は、台形波状である中芯３の凸条３Ｇと台形溝３Ｅの長手方向における剛性が大きいので、この方向の剛性を示している。
【００７１】
実施例１のプラスチック積層体
曲げ剛性      ４２１０ＧＰａ
たわみ        ４ｍｍ
曲げ応力      ３７ＭＰａ
重さ          １５０ｇ
厚さを０．６５ｍｍとする自動車用鋼板
曲げ剛性      ６９０ＧＰａ
たわみ        ２４．６ｍｍ
曲げ応力      ２０５ＭＰａ
重さ          ３８０ｇ
【００７２】
以上のように実施例１のプラスチック積層体は、重さが自動車用鋼板の約１／５と極めて軽く、曲げ剛性は、厚さを０．６５ｍｍとする自動車用鋼板の６９０ＧＰａに対して４２１０Ｐａと約６倍以上と極めて強くなる。また、補強リブ部５の間に溝形開口部６を設けているので、図１の鎖線で示すように変形して使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のプラスチック積層体は、軽量化と高い曲げ剛性の要求される用途、とくに車両のボディー鋼板、ラップトップコンピュータ、携帯電話、タブレット等の携帯機器に使用されるケースなどに、金属板に代わって極めて有効に利用される。
【符号の説明】
【００７４】
１…プラスチック積層体
２…板材
２Ｘ…第１の板材
２Ｙ…第２の板材
３…中芯
３Ｘ…第１の中芯
３Ｙ…第２の中芯
３Ａ…接合プレート部
３Ｂ…傾斜プレート部
３Ｃ…湾曲部
３Ｅ…台形溝
３Ｆ…平面部
３Ｇ…凸条
３Ｈ…連結部
４…接着剤
４Ａ…隙間充填接着剤
５…補強リブ部
６…溝形開口部
７…湾曲隙間
９…繊維強化プラスチック
１０…成形装置
１１…成形金型
１１Ａ…下成形金型
１１Ｂ…上成形金型
１１Ｘ…成形面
１２…シリンダー
１３…凸条
１３Ａ…先端面
１３Ｂ…面取部
１４…溝
１４Ａ…底面
１４Ｂ…湾曲コーナー部
２０…接合装置
２１…接合板
２１Ａ…下接合板
２１Ｂ…上接合板
２２…シリンダ
２３…プレス突起
３１…第１のプレート
３２…第２のプレート
４１…プレス装置
４２…プレス板
４２Ａ…下側のプレス板
４２Ｂ…上側のプレス板
４２Ｘ…プレス面
４３…シリンダ
４５…プレス装置
４６…プレス板
４６Ａ…下側のプレス板
４６Ｂ…上側のプレス板
４６Ｘ…プレス面
４６ａ…平面部
４６ｂ…湾曲部
４７…シリンダ
【図１】
2020066222.tif 000003
【図２】
2020066222.tif 000004
【図３】
2020066222.tif 000005
【図４】
2020066222.tif 000006
【図５】
2020066222.tif 000007
【図６】
2020066222.tif 000008
【図７】
2020066222.tif 000009
【図８】
2020066222.tif 000010
【図９】
2020066222.tif 000011
【図１０】
2020066222.tif 000012
【図１１】
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