(57)【要約】【課題】板材と中芯を強固に接合する。【解決手段】プラスチック積層体の製造方法は、斜面部３Ｂと接合部３Ａとを交互に設けて、両面には交互に平行溝３Ｅを設けて台形波状としている中芯３の表面に板材２を接合しており、さらに中芯３と板材２の両方にはプラスチックに補強繊維を埋設している繊維強化プラスチックとするプラスチック積層体の製造方法であって、中芯３の接合部３Ａを板材２に接合する接合工程においては、板材２に中芯３を積層し、中芯３の平行溝３Ｅ内にプレス突起２３を挿入して、プレス突起２３で中芯３の接合部３Ａを局部的に押圧して接合部３Ａを板材２に接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面部と接合部とを交互に設けて両面に交互に平行溝を設けてなる台形波状としてなる中芯の表面に板材が接合され、前記中芯と前記板材の両方がプラスチックに補強繊維を埋設してなる繊維強化プラスチックであるプラスチック積層体の製造方法であって、
前記中芯の前記接合部を前記板材に接合する接合工程において、
前記板材に前記中芯を積層し、前記中芯の前記平行溝内にプレス突起を挿入して、前記プレス突起で前記中芯の接合部を局部的に押圧して前記中芯の接合部を前記板材に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２】
前記接合工程において、前記板材と前記中芯の熱可塑性樹脂を熱溶着して、前記中芯の接合部を前記板材に接合することを特徴とする請求項１に記載するプラスチック積層体の製造方法。
【請求項３】
前記接合工程において、前記中芯の接合部を、接着剤を介して前記板材に接合することを特徴とする請求項１又は２に記載するプラスチック積層体の製造方法。
【請求項４】
前記接着剤に、未硬化状態では液状ないしペースト状で、硬化されると熱可塑性となる両性プラスチックの接着剤を使用することを特徴とする請求項３に記載するプラスチック積層体の製造方法。
【請求項５】
前記板材と前記中芯の繊維強化プラスチックが補強繊維としてカーボン繊維を埋設してなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法。
【請求項６】
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長とする請求項１ないし５のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法。
【請求項７】
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の何れかであることを特徴とする請求項６に記載するプラスチック積層体の製造方法。
【請求項８】
前記繊維強化プラスチックのプラスチックが、未硬化状態では液状ないしペースト状で、硬化されると熱可塑性となる両性プラスチックであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載するプラスチック積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中芯を台形波状とするプラスチック積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
段ボール構造のプラスチック積層体は開発されている。（特許文献１〜３参照）
これ等のプラスチック積層体は、中芯を波形としてその表面に板材を接合している。
【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】特開平０６−１７０９９３号公報
【特許文献３】特開平０７−１４８８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波形の中芯に板材を接合しているプラスチック積層体は、内部に空気層を設けて軽量化できる特徴がある。さらに、このプラスチック積層体は、中芯や板材に、カーボン繊維やガラス繊維などの補強繊維を埋設する繊維強化プラスチックを使用して、より強度を向上して種々の用途に使用できる。
【０００５】
特許文献１のプラスチック積層体は、プラスチックを押し出し成形して、板材と中芯を一体構造に製造できるが、この構造は、板材と中芯を繊維強化プラスチックとすることが難しい。それは、補強繊維を混合しているプラスチックを段ボール構造に押し出し成形して製造するのが難しいからである。とくに、全体を薄くし、さらに板材と中芯を薄くして軽量化すると、押し出し成形は更に難しくなる。特許文献２のプラスチック積層体は、矩形波状の中芯を板材に接合しており、特許文献３のプラスチック積層体はサイン波状の中芯を板材に接合しているが、これ等のプラスチック積層体は板材と中芯を強固に接合するのが難しい。板材と中芯を互いに積層し、一対のプレス板で挟んで接合部を均一な圧力で押圧すると、波形の中芯が変形して接合部を強く押圧できないからである。
【０００６】
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、板材と中芯を強固に接合できるプラスチック積層体を製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１にかかるプラスチック積層体の製造方法は、斜面部３Ｂと接合部３Ａとを交互に設けて、両面には交互に平行溝３Ｅを設けて台形波状としている中芯３の表面に板材２を接合しており、さらに中芯３と板材２の両方にはプラスチックに補強繊維を埋設している繊維強化プラスチックとするプラスチック積層体の製造方法であって、中芯３の接合部３Ａを板材２に接合する接合工程においては、板材２に中芯３を積層し、中芯３の平行溝３Ｅ内にプレス突起２３を挿入して、プレス突起２３で中芯３の接合部３Ａを局部的に押圧して接合部３Ａを板材２に接合する。
【０００８】
以上の製造方法は、板材と中芯が強固に接合されたプラスチック積層体を製造できる。それは、以上の製造方法が、板材と中芯を積層する状態で、中芯の平行溝内にプレス突起を挿入し、プレス突起で中芯の接合部を局部的に押圧して中芯の接合部を板材に接合するからである。とくに、以上の製造方法は、中芯を台形波状として、中芯の接合面と板材との接合面積を大きくして、接合面を確実に板材に接合するので、板材と中芯の接合強度を著しく強くできる。板材と中芯が強固に接合されたプラスチック積層体は、軽量化しながら極めて高い強度を実現する。とくに、中芯の接合部と板材とを広い接触面積で強固に接合するので、使用状態においては長期間にわたって板材と中芯とが剥離せず、種々の用途に使用されて極めて優れた物性を実現する。
【０００９】
本発明は、プラスチック積層体の製造方法を以下の方法に限定するものではないが、以下の請求項２ないし８の方法でプラスチック積層体を製造することもできる。
本発明のある態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、請求項２に記載するように、接合工程において、板材２と中芯３の熱可塑性樹脂を熱溶着して、中芯３の接合部３Ａを板材２に接合することができる。この製造方法は、中芯と板材の熱可塑性樹脂を介して一体構造に熱溶着できる特長がある。
【００１０】
本発明のある態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、請求項３に記載するように、接合工程において、中芯３と板材２を接着剤を介して接合することができる。この方法は、接着剤には請求項４に記載するように、未硬化状態では液状ないしペースト状で、硬化されると熱可塑性となる両性プラスチックの接着剤を使用することができる。接着剤に両性プラスチックを使用する方法は、未硬化状態において液状ないしペースト状の接着剤を簡単に塗布して、板材と中芯とを確実に接合できる特徴がある。
【００１１】
本発明のある態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、請求項５に記載するように、板材２と中芯３の繊維強化プラスチックの補強繊維をカーボン繊維とすることができる。
【００１２】
本発明のある態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、請求項６に記載するように、繊維強化プラスチックのプラスチックを熱可塑性樹脂とすることができ、さらに熱可塑性樹脂には、請求項７に記載するように、ナイロン樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥの何れかを使用できる。
【００１３】
また、本発明のある態様にかかるプラスチック積層体の製造方法は、請求項８に記載するように、繊維強化プラスチックのプラスチックを、未硬化状態では液状ないしペースト状で、硬化されると熱可塑性となる両性プラスチックとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】本発明の他の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３】中芯を成形する成形装置の一例を示す正面図である。
【図４】図３に示す成形装置の要部拡大図である。
【図５】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６】図５に示す接合装置の要部拡大図である。
【図７】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８】図７に示す接合装置の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、本発明の技術思想を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。
【００１６】
本発明のプラスチック積層体の製造方法は、台形波状の中芯を板材に接合する。中芯は、斜面部と接合部とを交互に設けて、両面には交互に平行溝を設けて台形波状としている。中芯と板材は、プラスチックに補強繊維を埋設している繊維強化プラスチックである。この製造方法は、中芯の接合部を板材に接合する接合工程において、板材に中芯を積層し、中芯の平行溝内にプレス突起を挿入して、プレス突起で中芯の接合部を局部的に押圧して、中芯の接合部と板材とを両面から押圧して中芯の接合部を板材に接合する。
【００１７】
以下、さらに図面に基づいて、本発明の製造方法で製造される好ましいプラスチック積層体を詳述する。
図１に示すプラスチック積層体１は、平面状の板材２と、板材２に接合している台形波状の中芯３とからなる。板材２と中芯３の繊維強化プラスチックは、好ましくは、補強繊維を埋設しているプラスチックを熱可塑性樹脂とする。図１に示すプラスチック積層体１は、中芯３の片面に板材２を接合している。このプラスチック積層体は、容易に湾曲できるので、湾曲して使用する用途に最適である。ただ、プラスチック積層体は、図２に示すように、中芯３の両面に板材２を接合して曲げ剛性を高くすることもできる。
【００１８】
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いる。プラスチック積層体１は、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、さらに軽量化が大切な用途においては、好ましくは１ｃｍ以下とする。
【００１９】
板材２と中芯３は、強度を考慮して、厚さ（ｄ；ｔ）を例えば０．１５ｍｍ以上、好ましく０．２ｍｍ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は、強度と全体の厚さ（Ｄ）を考慮して同じ厚さとされ、あるいは板材を中芯よりも厚くして表面強度を向上し、あるいは又、中芯を板材よりも厚くして曲げ強度を強くする。
【００２０】
本発明のプラスチック積層体は、アルミニウム、マグネシウム、あるいはこれ等の合金からなる金属板に代わって、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３ｍｍ、板材２と中芯３の厚さ（ｄ；ｔ）を０．１５ｍｍとする、本発明の方法で製造されるプラスチック積層体は、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７倍もの極めて強い曲げ剛性を実現しながら、重量を１／９と飛躍的に軽量化できる特長がある。車両のボディー鋼板を含む他の種々の用途に使用される板材は、軽量化と曲げ剛性が極めて大切な特性である。このことから、薄く、軽く、曲がり難い特性のプラスチック積層体は、種々の用途に極めて有効にできる。
【００２１】
プラスチック積層体１は、板材２の裏面に台形波状の中芯３を接合している。中芯３は、斜面部３Ｂと接合部３Ａとを交互に配置して、両面に交互に所定ピッチで平行溝３Ｅを設けてなる台形波状とし、波形の頂上部を接合部３Ａとして、この接合部３Ａを板材２に接合している。図の中芯３は、頂上部に設けた平面状の接合部３Ａと、接合部３Ａの両側縁に連結してなる平面状の斜面部３Ｂからなる台形波状の波形で、接合部３Ａを板材２に接合して優れた曲げ強度を実現している。
【００２２】
板材２と中芯３の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いる。繊維強化プラスチックのプラスチックは、熱可塑性樹脂又は両性プラスチックである。両性プラスチックは、板材２と中芯３が接合された状態で熱可塑性樹脂となる。したがって、板材と中芯は、互いに接合された状態では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。繊維強化プラスチックの熱可塑性樹脂は、例えばナイロンやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂である。両性プラスチックは、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フェノキシ樹脂である。ただし、本発明は繊維強化プラスチックのプラスチックをナイロンやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、あるいはフェノキシ樹脂等の両性プラスチックに特定するものでなく、ナイロンやポリカーボネートに代わって、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＨＴＰＥ等の熱可塑性樹脂も使用でき、またフェノキシ樹脂以外に両性プラスチックも使用できる。
【００２３】
補強繊維は、好ましくはカーボン繊維である。補強繊維をカーボン繊維とする繊維強化プラスチックは高強度であることから、とくに高い強度が要求されるプラスチック積層体に適している。ただ、補強繊維には、カーボン繊維に代わって、ガラス繊維、芳香族ポリアミド系樹脂、ＰＢＯ繊維、超高強力ポリエチレン繊維、高強力ポリアリレート繊維等の熱可塑性樹脂に埋設して繊維強化プラスチックを補強できる繊維も使用できる。
【００２４】
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いる。補強繊維はシート状に集合され、あるいははシート状に集合されることなく埋設される。シート状に集合されることなく埋設される補強繊維は、方向性なく、あるいは一定の方向に揃えて埋設される。シート状に集合して埋設される補強繊維は、網状に編組され、あるいは平行姿勢に配置して複数層に積層され、あるいは立体的に方向性なく集合されて繊維シートに加工される。補強繊維を立体的に方向性なく集合してなる繊維シートは、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。板材２と中芯３は、シート状ないし板状の繊維強化プラスチックが使用され、あるいは繊維シートにプラスチックを含浸しているプリプレグが使用される。プリプレグは、中芯３を板材２に接合する工程で板状又は台形波状に成形される。
【００２５】
湿式抄紙法は、補強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シート状とする。この方法は、複数種の補強繊維と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、補強繊維に加えて、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、これを抄紙してプラスチックを含む繊維シートとした後、乾燥、加熱状態でプレス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、補強繊維を均一に分散して優れた曲げ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補強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。
【００２６】
図１のプラスチック積層体１は、図の部分拡大断面図に示すように、台形波状である中芯３の頂上部に設けた接合部３Ａを板材２の裏面に接合している。中芯３は、斜面部３Ｂと接合部３Ａとを交互に配置して台形波状の波形とし、接合部３Ａを板材２に接合している。さらに、図の中芯３は、斜面部３Ｂと接合部３Ａとの境界部分に湾曲部３Ｃを設けている。この中芯３は、台形波状に加工する状態で、小さい曲率半径で折曲すると破断しやすいカーボン繊維などの破断を防止しながら台形波状に加工できる。湾曲部３Ｃのある中芯３が板材２に接合されたプラスチック積層体１は、湾曲部３Ｃと板材２との間に、斜面部３Ｂから接合部３Ａに向かって次第に狭くなる湾曲隙間７ができる。
【００２７】
図のプラスチック積層体１は、斜面部３Ｂの板材２に対する傾斜角（α）を約７０度、接合部３Ａの横幅（Ｗ）をプラスチック積層体全体の厚さ（Ｄ）の約５０％としているが、中芯３の斜面部３Ｂは、傾斜角（α）を３０度以上であって９０度未満、好ましくは４５度以上であって８０度以下とすることができ、また、接合部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。
【００２８】
プラスチック積層体１は、中芯３の接合部３Ａを板材２に加圧する状態で加熱して、板材２と中芯３を熱溶着して接合する。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とを接合しているプラスチック積層体１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とを熱溶着して接合する。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、好ましくは両性プラスチックの接着剤を使用する。
【００２９】
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は、例えば、新規のフェノキシ樹脂である熱可塑性エポキシ樹脂が使用できる。フェノキシ樹脂は、ビスフェノール類とエピクロルヒドリンより合成されるポリヒドロキシポリエーテル（熱可塑性樹脂）である。両性プラスチックには、たとえばカーボン繊維などの補強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。
【００３０】
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、接合部３Ａと板材２とが加圧される状態で、接合部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、接合部３Ａと板材２との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。
【００３１】
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、接合部３Ａを板材２に確実に接合し、かつ接合部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。
【００３２】
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、板状に成形されたプラスチック積層体１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プラスチック積層体１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。
【００３３】
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溶着できる。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することもできる。このプラスチック積層体１は、接合部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として接合部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。
【００３４】
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プラスチック積層体１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プラスチック積層体１は、板材２と中芯３との結合強度を強くできる。
【００３５】
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。
【００３６】
接着剤を使用して、板材２と中芯３を接合しているプラスチック積層体１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。
【００３７】
中芯３の繊維強化プラスチックは、図３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。
【００３８】
成形金型１１の対向する接合面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の斜面部３Ｂの接合部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、好ましくは中芯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。
【００３９】
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の循環路に循環させる。
【００４０】
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を台形波に成形する。
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。
【００４１】
図１に示すプラスチック積層体１は、図５と図６に示す接合装置２０で板材２と中芯３を熱溶着する。この接合装置２０は、中芯３の接合部３Ａをプレス突起２３で板材２に局部的に押し付けて熱溶着する。この工程において、隣接する斜面部３Ｂの間に挿入されるプレス突起２３は中芯３の接合部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。
【００４２】
図５及び図６の接合装置２０は、板材２に中芯３を熱溶着する一対の接合板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の接合部３Ａを板材２に加熱状態で押圧して熱溶着する。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の平行溝３Ｅに案内して、プレス突起２３を中芯３の接合部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の接合部３Ａとこの接合部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。
【００４３】
図１に示すプラスチック積層体１は、図７と図８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。
【００４４】
図５〜図８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。
【００４５】
以上の接合装置２０は、以下の工程で板材２と中芯３を接合する。
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、平行溝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の接合部Ａを板材２に熱溶着してプラスチック積層体１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が熱溶着されたプラスチック積層体１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、プラスチック積層体１を接合板２１から脱型する。
プラスチック積層体１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とを熱溶着しているプラスチック積層体１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。
【００４６】
［実施例１］
図１に示すように、中芯３の片面に板材２を接合しているプラスチック積層体１は、以下の組成と厚さとして、以下の物性を実現できる。
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、補強繊維にカーボン繊維を使用してナイロン６に埋設して、カーボン繊維のナイロン６に対する容積比を４０％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集合してなるシートにナイロン６を含浸して補強繊維を埋設している。
板材２の厚さ（ｄ）は０．１５ｍｍ、中芯３の厚さ（ｔ）は０．１５ｍｍ、中芯３は、接合部３Ａと斜面部３Ｂとを交互に連結する台形波状で、接合部３Ａの横幅（Ｗ）を１．５ｍｍ、斜面部３Ｂの板材２に対する傾斜角（α）を７０度として、プラスチック積層体１の全体の厚さ（Ｄ）を３ｍｍとする波形に成形している。さらに、中芯３は、斜面部３Ｂの湾曲部３Ｃの曲率半径（Ｒ）を０．５ｍｍとしている。
【００４７】
以上のプラスチック積層体１は、台形波状である中芯と板材の接合強度が極めて強く、長期間に渡って剥離しない特長がある。さらに以上の実施例で製作されるプラスチック積層体は、台形波状の中芯が板材に広い面積で強固に接合されることから、曲げ剛性が自動車用鋼板（厚さが０．６５ｍｍ）の７倍と極めて強く、重量は１／９と著しく軽量化できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のプラスチック積層体は、板材と中芯を強固に結合することで極めて高強度として、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や携帯電話のケースなどに、金属板に代わって極めて有効に利用される。
【符号の説明】
【００４９】
１…プラスチック積層体
２…板材
３…中芯
３Ａ…接合部
３Ｂ…斜面部
３Ｃ…湾曲部
３Ｅ…平行溝
４Ａ…隙間充填接着剤
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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