(57)【要約】  【課題】強度と軽量性とに優れた樹脂複合体を得ること。  【解決手段】繊維強化樹脂層との界面を構成している箇所に前記界面より凹入した凹部を有する芯材を用い、前記繊維強化樹脂層から滲出した前記樹脂が該凹部に蓄えられて前記繊維強化樹脂層と一体化した樹脂溜りが前記凹部に設けられている樹脂複合体を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂発泡体で構成された芯材と、樹脂及び繊維を含む繊維強化材で構成された繊維強化樹脂層とを備え、該繊維強化樹脂層によって前記芯材が覆われている樹脂複合体であって、
前記芯材は、前記繊維強化樹脂層との界面を構成している箇所に前記界面より凹入した一又は複数の凹部を有し、
前記繊維強化樹脂層から滲出した前記樹脂が該凹部に蓄えられて前記繊維強化樹脂層と一体化した樹脂溜りが前記凹部に設けられている樹脂複合体。
【請求項２】
前記凹部の底部より該凹部の凹入方向とは反対方向に突出した一又は複数の突起をさらに備え、該突起を前記樹脂溜りに突入させている請求項１記載の樹脂複合体。
【請求項３】
前記突起として前記凹部の底部を周回するように配された環状突起を備えている請求項２記載の樹脂複合体。
【請求項４】
前記突起として前記凹部の底部において延在する線状突起を複数有し、該線状突起が前記底部の中央部より放射状に延びるように配されている請求項２又は３記載の樹脂複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂複合体に関し、より詳しくは、樹脂発泡体で構成された芯材と、樹脂及び繊維を含む繊維強化材で構成された繊維強化樹脂層とを備えた樹脂複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂発泡体で構成された芯材と、樹脂及び繊維を含む繊維強化材で構成された繊維強化樹脂層とを備え、該繊維強化樹脂層によって前記芯材が覆われている樹脂複合体が各種の用途に用いられている。
この種の樹脂複合体は、軽量でありながら高い強度を有することが求められている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９３１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１では繊維強化樹脂層の樹脂をある程度芯材に侵入させることで繊維強化樹脂層と芯材との間に高い接合強度を発揮させている（特許文献１の段落００３８等参照）。
しかしながら、必要以上の樹脂を芯材に浸透させると樹脂複合体の軽量性を低下させる要因となる。
さらに、特許文献１では繊維強化樹脂層の形成時に圧力を加えることで芯材に樹脂を浸透させており、圧縮変形を起こし易い高い発泡倍率を有する樹脂発泡体を芯材として採用することが難しい。
そのようなことから、従来の樹脂複合体は、優れた強度と優れた軽量性との両立を図ることが困難であるという問題を有する。
そこで本発明はこのような問題を解決すべくなされたもので、強度と軽量性とに優れた樹脂複合体を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべく、樹脂発泡体で構成された芯材と、樹脂及び繊維を含む繊維強化材で構成された繊維強化樹脂層とを備え、該繊維強化樹脂層によって前記芯材が覆われている樹脂複合体であって、前記芯材は、前記繊維強化樹脂層との界面を構成している箇所に前記界面より凹入した一又は複数の凹部を有し、前記繊維強化樹脂層から滲出した前記樹脂が該凹部に蓄えられて前記繊維強化樹脂層と一体化した樹脂溜りが前記凹部に設けられている樹脂複合体を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、凹部を有する樹脂発泡体によって芯材が構成され、繊維強化樹脂層から滲出した樹脂が該凹部に蓄えられて前記繊維強化樹脂層と一体化した樹脂溜りが前記凹部に設けられている。
言い換えると、本発明の樹脂複合体は、繊維強化樹脂層から滲出した樹脂を凹部において芯材側に突入させたような状態になっている。
したがって、本発明では、該凹部において芯材と繊維強化樹脂層との接合強度を強化させることができる。
しかも、本発明では、芯材側への樹脂の滲出量を制限しつつも芯材と繊維強化樹脂層との間に高い接合強度が求められる箇所に対して適切な強度を与え得る。
また、本発明では凹部へと樹脂を滲出させるため、高い圧力を作用させなくても樹脂を芯材側に突入させることができる。
したがって、本発明では、高発泡倍率の芯材を採用することも容易となる。
即ち、本発明によれば強度と軽量性とに優れた樹脂複合体が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態の樹脂複合体を示した概略斜視図である。
【図２】樹脂複合体の断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図）。
【図３】樹脂複合体の分解図。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線矢視断面図。
【図５】繊維強化樹脂層から滲出した樹脂を凹部に蓄積した様子を示した断面図。
【図６】他実施形態に係る樹脂複合体の凹部の様子を示した概略断面図である。
【図７】他実施形態に係る樹脂複合体の凹部の様子を示した概略斜視図である。
【図８】さらに別の実施形態に係る樹脂複合体の凹部の様子を示した概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態について、本発明の樹脂複合体がサンドウィッチパネルとして利用される場合を例にして説明する。
まず、本実施形態に係る樹脂複合体について図を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１、図２にも示されているように本実施形態に係るサンドウィッチパネル１００は、板状の芯材１の両面に繊維強化樹脂層２が積層されており、２つの繊維強化樹脂層２の間に芯材１が挟まれた構造を有している。
即ち、サンドウィッチパネル１００は、一方の表面１００ａを構成する第１の繊維強化樹脂層２ａと、他方の表面１００ｂを構成する第２の繊維強化樹脂層２ｂとを備えている。
また、本実施形態のサンドウィッチパネル１００における前記芯材１は、一面側が第１の繊維強化樹脂層２ａで覆われているとともに他面側が第２の繊維強化樹脂層２ｂで覆われている。
本実施形態においては、前記芯材１は、これらの繊維強化樹脂層２ａ，２ｂに直接的に接している。
【００１０】
第１の繊維強化樹脂層２ａ及び第２の繊維強化樹脂層２ｂは、シート状の繊維強化樹脂材２０によって構成されている。
本実施形態における第１の繊維強化樹脂層２ａ及び第２の繊維強化樹脂層２ｂは、図３に示したように芯材１を構成している板状の樹脂発泡体１ｘの第１面１ａと該第１面１ａとは反対面となる第２面１ｂとにそれぞれ繊維強化樹脂材２０が積層されることによって形成されている。
本実施形態における板状の樹脂発泡体１ｘは、図に示したように複数の凹部１１と平面部１２とを有している。
本実施形態における板状の樹脂発泡体１ｘは、第１面１ａにおいて開口した複数の凹部１１ａと第２面１ｂにおいて開口した複数の凹部１１ｂを有している。
【００１１】
前記樹脂発泡体１ｘの前記第１面１ａ及び前記第２面１ｂは、図４に示すように、それぞれの表面を構成する気泡の気泡膜（樹脂膜）によって構成された表皮１ｓによって概ね全体が覆われている。  
前記樹脂発泡体１ｘの前記第１面１ａには、第１の繊維強化樹脂層２ａとの積層界面をなす平面部１２ａが備えられており、前記凹部１１ａは、該平面部１２よりも凹入しているため、開口縁部１１１ａ以外が第１の繊維強化樹脂層２ａとは接しないように形成されている。
即ち、前記凹部１１ａは、底部１１１ｂと、該底部１１１ｂの外周縁より立ち上がり上端縁で当該凹部１１の開口縁を画定する側壁部１１１ｃとを備えており、該側壁部１１１ｃ及び前記底部１１１ｂが前記繊維強化樹脂層２ａとは接しないように形成されている。
また、前記樹脂発泡体１ｘの前記第２面１ｂには、第２の繊維強化樹脂層２ｂとの積層界面をなす平面部１２ｂと該平面部１２ｂよりも凹入して第２の繊維強化樹脂層２ａとは側壁部や底部とが接しない前記凹部１１ｂを有している。
本実施形態においては、前記凹部１１ａ，１１ｂの平面視（Ｚ軸方向視）における形状が円形となっている。
即ち、樹脂発泡体１ｘの両面には複数の凹部１１ａ，１１ｂがそれぞれ散在しており、繊維強化樹脂層２が積層された際に該繊維強化樹脂層２と前記芯材１との間に円柱状の空間部を形成する凹部１１ａ，１１ｂが複数ずつ形成されている。
【００１２】
本実施形態の前記繊維強化樹脂材２０は、図５に示すように、繊維と樹脂とを含んでいる。
具体的には、本実施形態の前記繊維強化樹脂材２０は、複数本の連続繊維が束ねられてなる糸を使って織製された基布２１と該基布２１に含浸担持された樹脂２２とを有する。
【００１３】
本実施形態のサンドウィッチパネル１００では、前記繊維強化樹脂層２から滲出した前記樹脂２２が該凹部１１に蓄えられて前記繊維強化樹脂層２と一体化した樹脂溜り１１０（１１０ａ，１１０ｂ）が前記凹部１１に設けられている。
前記樹脂溜り１１０は、前記凹部１１に前記樹脂２２を充満させた状態となるように形成されており、前記凹部１１の前記底部１１１ｂ及び前記側壁部１１１ｃに接着している。
本実施形態では、前記繊維強化樹脂層２と前記平面部１２とが樹脂２２によって接着されているが、前記凹部１１では前記繊維強化樹脂層２と前記芯材１とがより強固に接着している。
即ち、前記樹脂溜り１１０は、前記芯材１に対して前記繊維強化樹脂層２を止着するためのアンカーボルトのような機能を発揮している。
そして、本実施形態では、前記凹部１１の存在する箇所において繊維強化樹脂層２と芯材１との接合強度がスポット的に強化されている。
【００１４】
芯材の全面において樹脂を浸透させるとサンドウィッチパネルに十分な軽量性を発揮させ難いが本実施形態では樹脂溜り１１０の形成される領域が限られているためサンドウィッチパネル１００に優れた軽量性を発揮させ得る。
しかも、芯材の全面において樹脂を浸透させようとすると繊維強化樹脂材を樹脂発泡体に積層する際に高い温度と圧力とをこれらの間に作用させる必要が生じ、発泡倍率が高く軽量性に優れた樹脂発泡体では圧縮変形が生じ易くなってしまうが本実施形態においては樹脂が侵入し易いように開口した凹部１１が設けられるため軽量性に優れた樹脂発泡体を芯材の構成材料として採用することも容易である。
【００１５】
尚、凹部１１が開口する面積は、広い方が芯材１と繊維強化樹脂層２との接合強度の向上に有効となる一方で過度に広いとサンドウィッチパネル１００に優れた軽量性を発揮させることが難しくなるとともに繊維強化樹脂層２の表面において樹脂切れが生じてサンドウィッチパネル１００の美観を低下させるおそれも有する。
したがって、強度、軽量性、及び、美観に優れたサンドウィッチパネル１００を得る上において、凹部１１の開口面積は、２００ｍｍ２以上であることが好ましく、４００ｍｍ２以上であることがより好ましく、６００ｍｍ２以上であることが特に好ましい。
前記開口面積は、４０００ｍｍ２以下であることが好ましく、３０００ｍｍ２以下であることがより好ましく、２０００ｍｍ２以下であることが特に好ましい。
前記芯材１の表面に存在する凹部１１は、半数以上が上記のような開口面積を有していることが好ましく、７割以上が上記のような開口面積となっていることがより好ましく、９割以上が上記のような開口面積となっていることが特に好ましい。
また、前記凹部１１の深さ（Ｄ：最深部の深さ）は、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上であることが特に好ましい。
前記深さ（Ｄ）は、４ｍｍ以下であることが好ましく、３．５ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以下であることが特に好ましい。
そして、前記凹部１１の容積（樹脂溜りの容積）は、１００ｍｍ３以上であることが好ましく、５００ｍｍ３以上であることがより好ましく、１０００ｍｍ３以上であることが特に好ましい。
前記容積は、４０００ｍｍ３以下であることが好ましく、３５００ｍｍ３以下であることがより好ましく、３０００ｍｍ３以下であることが特に好ましい。
また、芯材１と繊維強化樹脂層２との積層界面の全面積に占める凹部１１の合計面積（開口面積の合計値）の割合は、２％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、４％以上であることが特に好ましい。
前記割合は、２０％以下であることが好ましく、１８％以下であることがより好ましく、１６％以下であることが特に好ましい。
さらに、となりあう凹部１１の間の平均距離（中心間距離の平均値〔（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋・・・＋ｄｎ）／ｎ〕）は、５ｃｍ以上であることが好ましく、１０ｃｍ以上であることがより好ましく、１５ｃｍ以上であることが特に好ましい。
前記平均距離は、４０ｃｍ以下であることが好ましく、３０ｃｍ以下であることがより好ましく、２５ｃｍ以下であることが特に好ましい。
【００１６】
前記芯材１は、独立起泡性に優れることで高い圧縮強度を発揮し得る。
したがって、前記芯材１の連続気泡率は、例えば、４０％以下であることが好ましく、３５％以下であることがより好ましく、２５％以下であることがさらに好ましく、１５％以下であることがとりわけ好ましい。
【００１７】
前記芯材１の連続気泡率は、該芯材１を構成する樹脂発泡体から、縦２５ｍｍ×横２５ｍｍのシート状サンプルを複数枚切り出し、切り出したサンプルを空間があかないよう重ね合わせて厚み５０ｍｍとした試験片を用いて求めることができる。
具体的には、試験片の外寸をミツトヨ社製「デジマチックキャリパ」を用いて、１／１００ｍｍまで測定して試験片の見掛けの体積（ｃｍ３）を求め、次に、空気比較式比重計１０００型（東京サイエンス社製）を用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ２８５６−８７の１−１／２−１気圧法により試験片の体積（ｃｍ３）を求め、下記式により連続気泡率（％）を計算により求めることができる。
尚、連続気泡率は、例えば、５つの試験片についての平均値として求められる。
連続気泡率（％）＝１００×（見かけ体積−空気比較式比重計測定体積）／見かけ体積
【００１８】
尚、上記の測定は、試験片をＪＩＳ  Ｋ７１００：１９９９の記号２３／５０、２級の環境下で１６時間保管した後、ＪＩＳ  Ｋ７１００：１９９９の記号２３／５０、２級の環境下で行うこととする。
また、空気比較式比重計は、標準球（大２８．９６ｃｃ  小８．５８ｃｃ）にて補正を行ったものを用いることとする。
【００１９】
本実施形態ではサンドウィッチパネル１００の芯材１に前記凹部１１を設けているが、樹脂複合体の形状は、サンドウィッチパネル１００のような板状体に限らず、３次元的な形状を有するものであっても芯材１と繊維強化樹脂層２との間に優れた接合強度が発揮される点においては同じである。
即ち、本発明の樹脂複合体は、その形状が何等限定されるものではない。
さらに、本実施形態においては、円形の凹部１１を有している場合を例示しているが、凹部の形状も何等限定されず、多角形や不定形などであってもよい。
また、凹部の凹入形状も、円柱状である必要はなく、すり鉢状となっていてもよい。
即ち、前記凹部は、深さ方向に直交する平面での断面積が深さ方向に向けて縮小する形状を有していてもよい。
【００２０】
前記凹部１１における材１と繊維強化樹脂層２との接合強度をより強固なものとする上において、本実施形態における樹脂複合体は、図６に示すように、前記凹部１１の底部１１１ｂより該凹部１１の凹入方向とは反対方向に突出した一又は複数の突起１１２をさらに備え、該突起１１２を前記樹脂溜り１１０に突入させていることが好ましい。
上記のような効果をより顕著に発揮させ得る点において、本実施形態における樹脂複合体は、図７に示すように、前記突起として前記凹部の底部１１１ｂを周回するように配された環状突起１１２’を備えていることが好ましい。
また、上記のような効果をより顕著に発揮させ得る点において、本実施形態における樹脂複合体は、図８に示すように、前記突起として前記凹部１１の底部１１１ｂにおいて延在する線状突起１１２”を複数有し、該線状突起１１２”が前記底部１１１ｂの中央部より放射状に延びるように配されていることが好ましい。
本実施形態の樹脂複合体は、前記環状突起１１２’と前記線状突起１１２”との両方を備えていることが好ましい。
前記突起は、前記平面部１２を超えない突出高さとなるように形成されていることが好ましい。
【００２１】
このような芯材１と繊維強化樹脂層２との間に優れた接合強度を発揮させることができる樹脂複合体は、以下の（ａ）、（ｂ）の工程を順に、又、必要に応じて以下の（ａ）、（ｘ）、（ｂ）の工程を順に実施するような方法で製造できる。
（ａ）発泡体作製工程
（ｘ）表面加工工程
（ｂ）被覆工程
以下に、各工程について説明する。
【００２２】
（ａ）発泡体作製工程
該発泡体作製工程は、芯材となる樹脂発泡体を作製する工程である。
樹脂発泡体は、発泡性を有する発泡性樹脂ビーズや樹脂ブロックを成形型内で発泡させた成形品（型内成形品）などとすることができる。
尚、この工程では、繊維強化樹脂層２が形成される表面全体に表皮が備わった状態となるように樹脂発泡体を作製することが好ましい。
即ち、この工程では、最表層を構成する複数の気泡が互いの気泡膜どうしを連続させて表皮を構成している状態となるように樹脂発泡体を作製することが好ましい。
尚、該工程では、成形面に突起を有する成形型を用いて凹部を有する樹脂発泡体を作製する。
前記凹部を次工程で作製する場合、発泡体作製工程で作製する樹脂発泡体は、押出発泡法によって形成されたボード（押出発泡ボード）やロッド（押出発泡ロッド）であってもよい。
【００２３】
（ｘ）表面加工工程
該表面加工工程は、発泡体作製工程において凹部の無い樹脂発泡体を作製したり、発泡体作製工程で成形型によって形成させた凹部以外の凹部を樹脂発泡体に形成させるための工程である。
樹脂発泡体に新たな凹部を形成させるには、該凹部に対応した凸部を有する治具を樹脂発泡体の表面に対して押し付けて樹脂発泡体を凹ませる方法や、エンドミルのような切削工具を用いて掘り込みを設ける方法などによって実施できる。
後者の方法では、通常、凹部の内壁面において樹脂発泡体の表皮が除去されるため、気泡の切断面が前記内壁面に現れ、前記繊維強化樹脂層２から滲出した樹脂を前記凹部内にとどまらず前記切断面を通じて芯材内部に浸透させることができる。
即ち、後者の方法では、前記繊維強化樹脂材２０から芯材側に奪い取られる樹脂量が予測し難いものの前記繊維強化樹脂層２と芯材１との間により優れた接合強度を発揮させ得る。
一方で前者の方法では、凹部の内壁面に気泡膜が存在することで樹脂溜り１１０の形成に必要となる樹脂量を予測し易い。
また、前者の方法では、凹部１１の底部１１１ｂや側壁部１１１ｃに表皮を有することで前記底部１１１ｂや前記側壁部１１１ｃと樹脂溜り１１０との間に高い接着強度を発揮させ易い。
【００２４】
（ｂ）被覆工程
該被覆工程は、発泡体作製工程で作製した樹脂発泡体１ｘの表面を前記繊維強化樹脂材２０で覆って該繊維強化樹脂材２０によって前記繊維強化樹脂層２を形成させる工程である。
該被覆工程は、樹脂発泡体１ｘと繊維強化樹脂材２０とを加熱条件下で加圧する方法によって実施することができ、具体的には熱プレス装置を用いて樹脂発泡体と繊維強化樹脂材とを接着・一体化させる方法などによって実施することができる。
該被覆工程では、前記凹部１１と前記平面部１２とが存在している前記樹脂発泡体１ｘの表面を前記繊維強化樹脂材２０で覆い、且つ、前記繊維強化樹脂材２０に含まれている樹脂２２を流動化させて前記凹部１１へと流入させる。
【００２５】
このような工程を実施することで、樹脂発泡体で構成された芯材１と、樹脂及び繊維を含む繊維強化樹脂材２０で構成された繊維強化樹脂層２とを備え、該繊維強化樹脂層２によって前記芯材１が覆われている樹脂複合体が作製される。
そして、本実施形態においては芯材１と繊維強化樹脂層２との接合強度に優れた樹脂複合体が作製されることになる。
【００２６】
前記被覆工程での加熱温度や圧力は、製造する樹脂複合体の大きさや形状、繊維強化樹脂材や樹脂発泡体の素材などに応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
前記繊維強化樹脂材の樹脂は、熱硬化性ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などといった熱硬化性樹脂であることが繊維強化樹脂層２に対して優れた強度を発揮させる上において有利である。
なかでも、前記繊維強化樹脂材は、前記樹脂としてエポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００２８】
前記繊維強化樹脂材の樹脂は、熱可塑性ポリウレタン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂などといった熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２９】
このような樹脂とともに繊維強化樹脂材を構成する繊維は、ガラス繊維や炭素繊維などとすることができる。
即ち、本実施形態の前記基布２１は、ガラスクロスやカーボンクロスとすることができる。
尚、本実施形態の繊維強化樹脂材は、布帛の状態で繊維を含有しているが、前記繊維を短繊維などの状態で含有してもよい。
本実施形態の繊維強化樹脂材は、一方向に引き揃えられた炭素繊維で構成されている繊維シート（以下「カーボンＵＤ」ともいう）の状態で繊維を含有してもよい。
【００３０】
このような繊維強化樹脂材とともに樹脂複合体を構成する樹脂発泡体（芯材）は、ポリカーボネート樹脂発泡体、ポリスチレン樹脂発泡体、ポリオレフィン樹脂発泡体、ポリアミド樹脂発泡体、ポリエステル樹脂発泡体、一般的なアクリル系樹脂発泡体などといった樹脂発泡体で構成させてもよい。
また、本実施形態の樹脂発泡体（芯材）は、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体（ＳＭＭ樹脂）を主成分として含有するものであってもよい。
【００３１】
前記樹脂発泡体としては、例えば、５０ｋｇ／ｍ３以上７００ｋｇ／ｍ３以下の見掛け密度を有するものを採用することができる。
【００３２】
樹脂発泡体の見掛け密度は、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」記載の方法で測定することができる。
即ち、見掛け密度は、原則的には次のようにして求めることができる。
（見掛け密度測定方法）
１００ｃｍ３以上の試験片を材料の元のセル構造を変えない様に切断し、その質量を測定し、次式により算出することができる。
見掛け密度（ｇ／ｃｍ３）＝試験片質量（ｇ）／試験片体積（ｃｍ３）
尚、測定用試験片は、成形が施された後、７２時間以上経過した試料から切り取り、温度２３±２℃、湿度５０±５％の雰囲気条件に１６時間以上放置したものとする。
【００３３】
本実施形態の樹脂複合体の製造方法には、必要に応じて各種の変更を加え得る。
即ち、本発明は、上記例示に何等限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１：芯材、１ｓ：表皮、２：繊維強化樹脂層、１１：凹部、１２：平面部、２０：繊維強化樹脂材、１００：サンドウィッチパネル（樹脂複合体）、１１２：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】
2020032667.tif 000008
【図７】
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【図８】
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