(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品を製造する一体成型部品製造方法であって、
前記金属板と前記炭素繊維強化樹脂シートを重ね合わせ、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部が載置される部位が、端部幅方向に対する垂直断面において凹部を備える下側型に、前記金属板と前記炭素繊維強化樹脂シートを載置する
載置工程と、
前記下側型の前記凹部に対応して、前記金属板と前記炭素繊維強化樹脂シートを離間するように前記金属板を変形させる凸部を有する上側型でプレスする
プレス工程と、を備える
一体成型部品製造方法。
【請求項２】
金属板と炭素繊維強化樹脂シートとが一体に形成された一体成型部品であって、
前記金属板における前記炭素繊維強化樹脂シートの端部に位置する部位を、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部に沿って変形することで、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間する
一体成型部品。
【請求項３】
金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品であって、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間して一体的に成形し、
前記金属板が、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部において、
端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状であり、かつ、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部から離間している
一体成型部品。
【請求項４】
金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品であって、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間して一体的に成形し、
前記金属板が、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部において、
端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状であり、かつ、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部から離間し、その延長が前記金属板の平面と同一平面に戻っている
一体成型部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品製造方法および一体成型部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量化を目的として、自動車や飛行機などの骨格に、アルミニウム系金属が使用されている。アルミニウムを使用する場合、アルミニウムは通常使用されている鋼板に比べて剛性が弱く補強が必要である。このため、鋼板で補強することがある。しかし、アルミニウムを鋼板で補強した場合、アルミニウムと鋼板との接合面において、自然電位差が生じ、電気化学的腐蝕が発生する。
【０００３】
このため、これを防止するために、特許文献１には、自然電位の低い材料からなるパッキンを介在させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１１４５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、さらなる軽量化と剛性、強度の向上のため、炭素繊維強化樹脂などの強化樹脂の使用が検討されている。この強化樹脂は、車両や飛行機の骨格だけでなく、船、建材、橋などの補強部材としての使用も期待されている。
【０００６】
そこで、炭素繊維強化樹脂を金属板（鋼板やアルミニウム）で補強した一体成型部品を用いる場合、炭素繊維強化樹脂は、表面が樹脂であるため、アルミニウムのように、金属板との表面の接合面での電気化学的腐蝕は発生しないが、端部において、電気化学的腐蝕が発生する場合がある。これは、炭素繊維強化樹脂の端部が切断されたままであり、炭素繊維強化樹脂の端部から露出した炭素繊維に水分が付着することで、金属板との接触部位において自然電位に差が生じ、発生するためである。
【０００７】
この端部での自然電位の差が金属板においてサビを発生させ、補強部材としての強度や剛性の特性を劣化させてしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、金属板と炭素繊維強化樹脂との一体成型部品において、金属板でのサビを防止できる一体成型部品製造方法および一体成型部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明に係る一体成型部品製造方法は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品を製造する一体成型部品製造方法であって、金属板と炭素繊維強化樹脂シートを重ね合わせ、炭素繊維強化樹脂シートの端部が載置される部位が、端部幅方向に対する垂直断面において凹部を備える下側型に、金属板と炭素繊維強化樹脂シートを載置する載置工程と、下側型の凹部に対応して、金属板と炭素繊維強化樹脂シートを離間するように金属板を変形させる凸部を有する上側型でプレスするプレス工程とを備える。
【００１０】
さらに、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとが一体に形成された一体成型部品であって、金属板における炭素繊維強化樹脂シートの端部に位置する部位を、炭素繊維強化樹脂シートの端部に沿って変形することで、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間する。
【００１１】
さらに、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品であって、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間して一体的に成形し、金属板が、炭素繊維強化樹脂シートの端部において、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状であり、かつ、炭素繊維強化樹脂シートの端部から離間している。
【００１２】
さらに、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品であって、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間して一体的に成形し、金属板が、炭素繊維強化樹脂シートの端部において、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状であり、かつ、炭素繊維強化樹脂シートの端部から離間し、その延長が金属板の平面と同一平面に戻っている。                                                                                
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一体成型部品製造方法および一体成型部品によれば、自然電位の差により発生する金属板におけるサビを防止することで、補強部材としての強度や剛性の特性の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る一体成型部品の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る一体成型部品の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフローブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る一体成型部品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態を示している。図１に基づいて本発明の一体成型部品について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る一体成型部品１の斜視図である。一体成型部品１は、鋼板やアルミニウム系金属などからなる金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とが重ね合されて一体となっている。炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔと金属板１０とが離間して形成されている。
【００１７】
金属板１０は、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状１０Ｕであり、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間している。したがって、金属板１０は、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔの部位で、凹形状１０Ｕとなっている。
【００１８】
さらに、本発明の第１実施形態に係る一体成型部品１では、金属板１０が、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状であり、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間し、その延長が金属板１０の平面と同一平面に戻っている。図２において、わかりやすく図示する。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態にかかる一体成型部品１の断面図である。金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０が張り合わされており、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔは金属板１０から離間している。
【００２０】
金属板１０が、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状１０Ｕであり、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間し、その延長が金属板１０の平面と同一平面に戻っている。
【００２１】
なお、図１および図２の右側は図示を省略しているが、左側と同様に炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが金属板１０から離間している。
【００２２】
このように、金属板１０が炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間しているので、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから露出する炭素繊維に水分が付着したとしても、金属板１０との間に自然電位の差は生じず、金属板１０をサビから防ぐことができる。
【００２３】
また、一体成型部品１を使用する場所によっては、金属板１０の表面に塗装が行われていてもよいが、塗装がない場合、炭素繊維強化樹脂シート２０の表面が溶解し金属板１０に接着しやすいので、金属板１0に塗装を行っていない本実施形態は接着においてより効果がある。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る一体成型部品の製造方法を図３および図４に基いて説明する。図３は、本発明の実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフローブロック図である。図４は、本発明の実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフロー図である。
【００２５】
一体成型部品製造方法を実現する装置は、凹部２００Ｕを備えた下側型２００と凸部２０１Ｔを備えた上側型２０１から構成される。上側型２０１は、スプリングなどのプレスをするための部材が接続されている。
【００２６】
図３における重ね合わせ載置工程（ステップＳＴ１）は、図４のＡに、図３におけるプレス工程（ステップＳＴ２）は、図４のＢにそれぞれ対応する。
【００２７】
まず、シート状の金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とを装置の下側型２００に載置し、重ね合わせるとともに、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが載置される部位が、端部幅方向に対する垂直断面において凹部２００Ｕを備える下側型２００に、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０を載置する（ステップＳＴ１：図４のＡ）。
【００２８】
このとき、炭素繊維強化樹脂シート２０は金属板１０よりも内側の位置で重ね合わされる。このため、炭素繊維強化樹脂シート２０の面積は金属板１０の面積よりも小さいことが好ましい。
【００２９】
下側型２００は凹部２００Ｕを備えており、その深さは上側型２０１の凸部２０１Ｔの高さに対応している。上側型２０１は、下側に凸形状となる凸部２０１Ｔを備えている。
【００３０】
炭素繊維強化樹脂シート２０は、下側型２００の凹部２００Ｕにその端部２０Ｔがくるように載置される。
【００３１】
次に、プレス工程によって、上側型２０１が、下側型２００に対して、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とをプレスする（ステップＳＴ２：図４のＢ）。このとき、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔの外側であって、金属板１０と重ならなく、かつ下側型２００の凹部２００Ｕに嵌る位置に、上側型２０１の凸部２０１Ｔが降りてきて、プレスされる。
【００３２】
このプレスにより、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが金属板１０の表面から離間して一体的に形成される。下側型２００の凹部２００Ｕに対して、上側型２０１の凸部２０１Ｔが嵌るようにプレスされるので、金属板１０は、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状１０Ｕであり、かつ炭素繊維強化樹脂シートの端部から離間し、その延長が金属板１０の平面と同一平面に戻る形状となる。なお、プレス時には、必要に応じて、適宜パッドやベースを加熱することで、加工しやすくすることも可能である。
【００３３】
例えば、加熱により重合を起こして高分子の網目構造を形成し、硬化する熱硬化性樹脂を使用した場合、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０の重ね合わせを行い、プレス後の一体成型部品１を加熱する。この加熱は、プレス時の上側型２０１を加熱することで行うことも可能である。
【００３４】
また、ガラス転移温度または融点まで加熱することによって軟らかくなる熱可塑性樹脂を使用した場合、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０の重ね合わせを行った後のプレス時に、加熱された上側型２０１によって炭素繊維強化樹脂シート２０側からプレスをするようにする。若しくは、下側型２００を加熱しておき、金属板１０を介して炭素繊維強化樹脂シート２０を加熱するようにしてもよい。
【００３５】
以上のような工程によって、本実施形態の一体成型部品１が製造される。
【００３６】
一体成型部品１は、プレス後、不要な金属板１０の一部を切断したり、またさらなる形状加工を経て使用することも可能である。
【００３７】
例えば、車両のボディーや骨格、飛行機や船のボディーや骨格、建材、橋などの補強部材として使用できる。
【００３８】
次に図５により、本発明の第２実施形態に係る一体成型部品２を説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る一体成型部品２の断面図である。
【００３９】
金属板１１と炭素繊維強化樹脂シート２１が張り合わされており、金属板１１は炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔから離間している。
【００４０】
金属板１１が、炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状１１Ｕであり、かつ炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔから離間し、その延長が金属板１１の平面よりも上側に延長している。
【００４１】
ここで、金属板１１の平面を延長側に延ばした仮想平面１１Vと延長した金属板１１Aが作る角度をθとすると、θは0度よりも大きく、１８０度よりも小さい角度となる。θは、一体成型部品２が使用される箇所に応じて適宜変更可能である。
【００４２】
なお、図５の右側は図示を省略しているが、左側と同様に金属板１１が炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔから離間している。
【００４３】
＜実施形態の構成及び効果＞
本実施形態における一体成型部品製造方法は、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０との一体成型部品１を製造する一体成型部品製造方法であって、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０を重ね合わせ、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが載置される部位が、端部幅方向に対する垂直断面において凹部２００Ｕを備える下側型２００に、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０を載置する載置工程（ステップＳＴ１：図４のＡ）と、下側型２００の凹部２００Ｕに対応して、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０を離間するように金属板１０を変形させる凸部２０１Ｔを有する上側型２０１でプレスするプレス工程（ステップＳＴ２：図４のＢ）とを備える。
【００４４】
上記のように構成したことで、プレスと同時に、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔと金属板１０の表面とを離間させることができる。
【００４５】
本実施形態における一体成型部品１，２は、金属板１０，１１と炭素繊維強化樹脂シート２０，２１との一体成型部品であって、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔと金属板１０，１１の表面とを離間して一体的に成形する。
【００４６】
本実施形態における一体成型部品１，２は、金属板１０，１１が、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状１０Ｕであり、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔから離間している。
【００４７】
本実施形態における一体成型部品１は、金属板１０が、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔにおいて、端部幅方向に対する垂直断面形状が凹形状１０Ｕであり、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間し、その延長が金属板１０の平面と同一平面に戻っている。
【００４８】
上記のように構成したことで、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔが金属板１０，１１の表面に密着することを防止でき、金属板１０，１１のサビを防止することができる。
【００４９】
＜定義等＞
本発明の金属板とは、鋼板やアルミニウム系金属などの板をいう。
【００５０】
また、本発明で、炭素繊維強化樹脂は、熱可塑性または熱硬化性の炭素繊維強化樹脂をいう。
【符号の説明】
【００５１】
１，２          一体成型部品
１０，１１      金属板
２０，２１      炭素繊維強化樹脂シート
２０Ｔ，２１Ｔ  炭素繊維強化樹脂シートの端部
２００          下側型
２００Ｕ        凹部
２０１          上側型
２０１Ｔ        凸部
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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