(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芯材の表面に、気泡が圧縮されて扁平になっている扁平領域が設けられている樹脂複合体やその製造方法を提供する。【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樹脂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を製造すべく、前記樹脂発泡体を作製する発泡体作製工程を実施した後に、該樹脂発泡体の表面を前記繊維強化樹脂材で覆って該繊維強化樹脂材によって前記繊維強化樹脂層を形成させる被覆工程を実施する樹脂複合体の製造方法であって、
前記発泡体作製工程では、前記樹脂発泡体として、前記繊維強化樹脂材によって前記繊維強化樹脂層が形成される箇所に一又は複数の突起を有する樹脂発泡体を作製し、
該樹脂発泡体の表面を前記繊維強化樹脂材で覆う前、又は、前記樹脂発泡体の表面を前記繊維強化樹脂材で覆う際に前記突起を押し潰す突起圧縮工程をさらに実施し、
該突起圧縮工程では、気泡が圧縮されて周囲よりも前記気泡が扁平になっている扁平領域が前記突起を押し潰した箇所に備えられている樹脂発泡体を形成させ、
前記繊維強化樹脂層で覆われている領域の少なくとも一部が前記扁平領域となっている樹脂複合体を作製する樹脂複合体の製造方法。
【請求項２】
前記突起圧縮工程は、前記突起を完全に押し潰すことなく前記突起の高さが低くなるように実施する請求項１記載の樹脂複合体の製造方法。
【請求項３】
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樹脂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、
前記繊維強化樹脂層との界面を構成している前記芯材の表面には、内側の気泡が圧縮されて周囲よりも前記気泡が扁平になっている扁平領域が設けられている樹脂複合体。
【請求項４】
前記芯材の前記表面には複数の前記扁平領域が散在している請求項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とその製造方法とに関し、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樹脂材で構成された繊維強化樹脂層とを備えた樹脂複合体とその製造方法とに関する。
【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樹脂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、必要以上の量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。
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樹脂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を製造すべく、前記樹脂発泡体を作製する発泡体作製工程を実施した後に、該樹脂発泡体の表面を前記繊維強化樹脂材で覆って該繊維強化樹脂材によって前記繊維強化樹脂層を形成させる被覆工程を実施する樹脂複合体の製造方法であって、前記発泡体作製工程では、前記樹脂発泡体として、前記繊維強化樹脂材によって前記繊維強化樹脂層が形成される箇所に一又は複数の突起を有する樹脂発泡体を作製し、該樹脂発泡体の表面を前記繊維強化樹脂材で覆う前、又は、前記樹脂発泡体の表面を前記繊維強化樹脂材で覆う際に前記突起を押し潰す突起圧縮工程をさらに実施し、該突起圧縮工程では、気泡が圧縮されて周囲よりも前記気泡が扁平になっている扁平領域が前記突起を押し潰した箇所に備えられている樹脂発泡体を形成させ、前記繊維強化樹脂層で覆われている領域の少なくとも一部が前記扁平領域となっている樹脂複合体を作製する樹脂複合体の製造方法を提供する。
【０００６】
本発明は、また、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樹脂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、前記繊維強化樹脂層との界面を構成している前記芯材の表面には、内側の気泡が圧縮されて周囲よりも前記気泡が扁平になっている扁平領域が設けられている樹脂複合体を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、樹脂発泡体で構成された芯材を有し、しかも、繊維強化樹脂層との界面を構成している芯材には、内側の気泡が圧縮されて周囲よりも気泡が扁平になっている扁平領域が設けられている。
該扁平領域では、樹脂発泡体の強度が向上されているため繊維強化樹脂層との接合強度に優れる。
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】
【０００８】
【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】扁平領域の様子を示した概略断面図（図３におけるＩＶ−ＩＶ線矢視断面図）。
【図５】扁平領域に繊維強化樹脂層が積層されている様子を示した概略断面図。
【図６】扁平領域を形成させるための突起を示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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の第１面１ａの一部の領域では前記表皮１ｓを構成する気泡が樹脂発泡体１ｘの表面と対向する方向に気泡が圧縮されて周囲よりも気泡が扁平になっている。
即ち、前記樹脂発泡体１ｘの第１面１ａには、その内側において周囲よりも気泡が扁平になっている扁平領域１１が設けられている。
本実施形態における前記扁平領域１１は、平面視における形状が概ね円形となるように形成されており、前記第１面１ａの複数箇所に散在している。
即ち、複数の前記扁平領域１１は、互いに距離を隔てて前記第１面１ａに設けられている。
本実施形態の樹脂発泡体１ｘは、前記第２面１ｂにも同様の扁平領域１１を有している。
【００１３】
本実施形態の扁平領域１１は、後述するように突起を有する樹脂発泡体を形成させた後に該発泡体の突起を押し潰す処理が施されることによって形成されている。
即ち、前記扁平領域１１は、元々は突起となっていた箇所であり、扁平領域以外の領域（以下「他領域１２」ともいう）よりも気泡が圧縮されている分だけ当該扁平領域１１では平均気泡径が小さく、且つ、発泡倍率が低く（見掛け密度が高く）なっている。
【００１４】
前記扁平領域１１での気泡が他領域１２に比べて扁平であることは、気泡の断面積（Ｓ：μｍ２）と樹脂発泡体１ｘの表面と平行する方向での気泡の最大長（Ｌ１：μｍ）とによって気泡の扁平率を求めることで確認することができる。
扁平領域１１、他領域１２のそれぞれにおける気泡の扁平率は、表面付近において無作為に選択した複数（例えば、１０〜２０個）の気泡について下記式により扁平率を求めた際の算術平均値として求めることができる。
表面と直交する方向での気泡長（Ｌ２：μｍ）＝Ｓ／Ｌ１
気泡の扁平率（ｆ：％）＝Ｌ２／Ｌ１×１００（％）
また、扁平領域１１、他領域１２でのそれぞれの平均気泡径は、前記断面積（Ｓ：μｍ２）の算術平均値として求めることができる。
【００１５】
前記扁平領域１１では、樹脂発泡体１の表層部の気泡が圧縮により扁平しているため他領域１２よりも高い機械的強度が発揮される。
また、前記扁平領域１１では、気泡が圧縮されて見掛け密度が高くとなっていることからも機械的強度が他領域１２よりも高くなっている。
さらに、前記扁平領域１１では、気泡が圧縮されて気泡径が小さくなっていることからも機械的強度が他領域１２よりも高くなっている。
そして、前記扁平領域１１では、前記表皮１ｓにシワが形成されており、前記扁平領域１１の表面粗さ（ＪＩＳ  Ｂ  ００３１：２００３での算術平均粗さ（Ｒａ））の値は、他領域１２よりも高い。
即ち、前記扁平領域１１は、繊維強化樹脂材２０との間にアンカー効果を発揮させやすい表面状態となっている。
【００１６】
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。
【００１７】
前記のように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との界面を構成している前記芯材１の表面には、強度に優れるとともに前記繊維強化樹脂材２０との接着性に優れた前記扁平領域１１が備えられている。
即ち、本実施形態では、前記芯材１の扁平領域１１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。
【００１８】
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を浸透させ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。
【００１９】
尚、となりあう扁平領域の間の平均距離（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。
【００２０】
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。
一方で樹脂２２の浸透性を考慮すると前記芯材１の独立起泡性が過度に高いことは必ずしも好ましいことであるとは言えない。
そこで、前記芯材１の連続気泡率は、例えば、１％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、５％以上であることがさらに好ましく、１０％以上であることがとりわけ好ましい。
【００２１】
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
【００２２】
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。
【００２３】
本実施形態では樹脂複合体としてサンドウィッチパネル１００のような板状の樹脂複合体を例示しているが、３次元的な構造を有する樹脂複合体でもサンドウィッチパネル１００と同様の効果が発揮され得る。
即ち、本発明の樹脂複合体は、その全体形状などが特に限定されるものではない。
【００２４】
上記に示したような芯材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、以下のような（ａ）から（ｃ）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
（ｂ）突起圧縮工程
（ｃ）被覆工程
以下に、各工程について説明する。
【００２５】
（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、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）などとすることができる。
また、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）であってもよい。
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、後段の突起圧縮工程において所定の状態の扁平領域１１を形成させ易くするために、図６に示すように、表皮１ｓを有する箇所に一又は複数の突起１３が形成されている樹脂発泡体１ｘ’を作製することが好ましい。
樹脂発泡体１ｘ’に形成させる突起１３の凸出高さ（ｈ０）は、過度に高いと十分な圧縮を行うことが困難になり、過度に低いと扁平領域での気泡の扁平度が不足するため適度な高さを有することが望ましい。
突起１３の高さ（最大高さ）は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．６ｍｍ以上であることがより好ましい。
前記突起１３の高さは、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２６】
（ｂ）突起圧縮工程
本実施形態での突起圧縮工程は、樹脂発泡体１ｘ’の突起１３を押し潰して該突起１３が形成されていた箇所に前記扁平領域１１を形成させる工程である。
該突起圧縮工程は、最終的に形成される繊維強化樹脂層２の表面の美観を考慮すると、突起１３を押し潰して扁平領域１１を他領域１２と略面一となるように実施することが好ましい。
但し、繊維強化樹脂層２と芯材１との接着性を考慮すると前記突起圧縮工程では、前記他領域１２よりわずかに凸出した状態となるように扁平領域１１を形成させてもよい。
即ち、前記突起圧縮工程は、前記突起１３を完全に押し潰すことなく前記突起の高さが低くなるようにして扁平領域１１を形成させることが好ましい。
【００２７】
突起圧縮工程後の扁平領域１１を僅かに凸出させることで扁平領域１１を繊維強化樹脂層２に僅かに突入させた状態のサンドウィッチパネル１００を作製することができ、芯材１と繊維強化樹脂層２との接合強度に優れたサンドウィッチパネル１００を作製することができる。
但し、突起圧縮工程後の扁平領域１１を過度に凸出させると該扁平領域１１の周囲において前記繊維強化樹脂材２０の基布２１と芯材表面との間に隙間ができて樹脂溜りが形成されたり繊維強化樹脂層２の表面に突起が形成されたりするおそれがある。
このようなことから突起圧縮工程後の扁平領域１１の凸出高さ（ｈ１）は、１ｍｍ以下（最大高さ）であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
突起圧縮工程後の扁平領域１１の凸出高さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
サンドウィッチパネル１００を形成している状態での扁平領域１１も上記と同様の凸出高さを有していてもよい。
【００２８】
該突起圧縮工程は、突起１３の形成された樹脂発泡体１ｘ’をプレスして前記突起１３に対して加圧する方法などによって実施することができる。
このとき、前記突起を加圧するとともに加熱してもよい。
前記突起圧縮工程は、樹脂発泡体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を形成させる被覆工程に先立って実施してもよく、該被覆工程と併せて実施してもよい。
即ち、前記突起圧縮工程は、突起１３の形成された樹脂発泡体１ｘ’の表面を前記繊維強化樹脂材２０で覆い、該繊維強化樹脂材２０を樹脂発泡体の表面に圧接させると同時に該繊維強化樹脂材２０で前記突起１３を押し潰す方法によって実施することもできる。
【００２９】
（ｃ）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、前記扁平領域１１と前記他領域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、前記樹脂２２を使って繊維強化樹脂材２０を前記樹脂発泡体に接着させる。
【００３０】
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、前記繊維強化樹脂層２で覆われている領域の少なくとも一部が前記扁平領域となっ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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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ように切断し、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。
【００３８】
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、本発明の樹脂複合体の製造方法は、上記例示に何等限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１：芯材、１ｓ：表皮、２：繊維強化樹脂層、１１：扁平領域、１３：突起、２０：繊維強化樹脂材、１００：サンドウィッチパネル（樹脂複合体）
【図１】
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【図２】
2020032675.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020032675.tif 000007
【図６】
2020032675.tif 000008