(57)【要約】【課題】  ＦＲＰ積層品の所定部位に複数のインサート部材を容易かつ高精度に配置して埋設することができ、しかも、ＦＲＰ積層品の成形時の加圧環境下においても不用意に潰れることがなく、また、ＦＲＰ積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることのないＦＲＰ用インサートを提供する【解決手段】  ＣＦＲＰ積層品を成形する際にその所定部位のＣＦＲＰ層の層間に設置されて埋設されるＦＲＰ用インサート１は、コア材３によってインサート部材２Ｂ，２Ｃが設置面１Ａに沿う方向の所定位置に相互に位置決めされて保持されているため、インサート部材２Ｂ，２ＣがＣＦＲＰ積層品の所定位置に容易かつ高精度に配置されて埋設される。ＦＲＰ用インサート１は耐圧強度の高いＣＦＲＰ被覆層４で覆われているため、ＣＦＲＰ積層品の成形時の加圧環境下で不用意に潰れることがなく、また、ＣＦＲＰ被覆層４が内部の湿気の放出を遮断するため、ＣＦＲＰ積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ積層品の所定部位を構成するＦＲＰ層の層間に埋設されるＦＲＰ用インサートであって、その設置面方向の所定位置に位置決めして複数のインサート部材を保持したコア材と、このコア材を覆うＦＲＰ被覆層とを備えていることを特徴とするＦＲＰ用インサート。
【請求項２】
前記ＦＲＰ被覆層がＣＦＲＰのプリプレグにより成形されたＣＦＲＰ被覆層であることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ用インサート。
【請求項３】
前記インサート部材がＣＦＲＰ積層品で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＦＲＰ用インサート。
【請求項４】
前記コア材が板状のバルサ材で構成され、このバルサ材の木質繊維方向が前記設置面に直交しており、かつ、バルサ材の側面が前記設置面に対して順勾配の傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＦＲＰ用インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ積層品を構成するＦＲＰ層の層間に埋設されるＦＲＰ用インサートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチックスであるＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）の積層品、特に、炭素繊維強化プラスチックスであるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の積層品は、軽量であって高強度であるため、自動車などの車体構造部品としても使用されている。そして、この種のＦＲＰ積層品においては、通常、他の部材との締結部位などを構成するインサート部材が埋設されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、特許文献１には、ウレタン発泡コアをＦＲＰ層で挟んだサンドイッチ構造のＦＲＰ積層品の内部に１個のインサート部材を埋設した構造が示されている。なお、このようなサンドイッチ構造のＦＲＰ積層品としては、合成樹脂発泡体をコア材としたもの（例えば特許文献２参照）や、バルサ材をコア材としたもの（例えば特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開平５−２５３９４６号公報（段落番号１８、図１）
【特許文献２】特開２００１−２４６６８６号公報（要約書）
【特許文献３】特開平１０−１６２７９７号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されたようなインサート部材の埋設構造においては、ＦＲＰ積層品の所定部位に複数のインサート部材を所定位置に配置して埋設する場合、その都度、各インサート部材を相互に正確に位置決めして埋設しなければならない。このため、各インサート部材の埋設作業が甚だ面倒であり、その作業性が低下するという問題がある。また、各インサート部材の相互位置の精度が低下し易いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ＦＲＰ積層品の所定部位に複数のインサート部材を容易かつ高精度に配置して埋設することができ、しかも、ＦＲＰ積層品の成形時の加圧環境下においても不用意に潰れることがなく、また、ＦＲＰ積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることのないＦＲＰ用インサートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＦＲＰ用インサートは、ＦＲＰ積層品の所定部位を構成するＦＲＰ層の層間に埋設されるＦＲＰ用インサートであって、その設置面方向の所定位置に位置決めして複数のインサート部材を保持したコア材と、このコア材を覆うＦＲＰ被覆層とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るＦＲＰ用インサートは、ＦＲＰ積層品を成形する際、その所定部位に他の部材との締結部などを構成するため、所定部位を構成するＦＲＰ層の層間に設置されて埋設される。ここで、本発明のＦＲＰ用インサートでは、コア材によって複数のインサート部材が設置面方向の所定位置に位置決めされて保持されているため、複数のインサート部材がＦＲＰ積層品の所定部位に容易かつ高精度に配置されて埋設される。
【０００８】
また、本発明のＦＲＰ用インサートは、耐圧強度の高いＦＲＰ被覆層で覆われているため、コア材に耐圧性の低い材料を使用した場合においても、ＦＲＰ積層品の成形時の加圧環境下で不用意に潰れることがない。そして、このＦＲＰ用インサートは、ＦＲＰ被覆層が内部の湿気の放出を遮断するため、コア材に吸湿性の高い材料を使用した場合においても、ＦＲＰ積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。
【０００９】
本発明のＦＲＰ用インサートにおいて、その製造工程を簡略化し、耐圧強度を高めるためには、ＦＲＰ被覆層をＣＦＲＰのプリプレグにより成形されるＣＦＲＰ被覆層とするのが好ましい。また、軽量化を達成するためには、インサート部材をＣＦＲＰ積層品で構成するのが好ましく、コア材をバルサ材や発砲プラスチックで構成すると一層好ましい。
【００１０】
コア材を板状のバルサ材で構成する場合、その耐圧強度を高めるためには、バルサ材の木質繊維方向をＦＲＰ用インサートの設置面に直交させ、かつ、バルサ材の側面を設置面に対して順勾配の傾斜面に形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＦＲＰ用インサートによれば、コア材によって複数のインサート部材が設置面方向の所定位置に位置決めされて保持されているため、複数のインサート部材をＦＲＰ積層品の所定部位に容易かつ高精度に配置して埋設することができる。その結果、複数のインサート部材を締結部材としてＦＲＰ積層品と他の部材とを容易に締結することができる。
【００１２】
また、本発明のＦＲＰ用インサートは、耐圧強度の高いＦＲＰ被覆層で覆われているため、コア材に耐圧性の低い材料を使用した場合においても、ＦＲＰ積層品の成形時の加圧環境下で不用意に潰れることがない。そして、このＦＲＰ用インサートは、ＦＲＰ被覆層が内部の湿気の放出を遮断するため、コア材に吸湿性の高い材料を使用した場合においても、ＦＲＰ積層品の成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係るＦＲＰ用インサートの実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係るＦＲＰ用インサートが埋設されたＦＲＰ積層品の所定部位の断面図、図２は図１に示したＦＲＰ用インサートの平面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００１４】
図１に示すように、一実施形態に係るＦＲＰ用インサート１は、ＦＲＰ積層品Ａの所定部位に他の部材との締結部などを構成するため、ＦＲＰ積層品Ａの所定部位を構成する複数層のＦＲＰ層Ｂの任意の層間に設置されて埋設されるものである。
【００１５】
なお、ＦＲＰ積層品Ａを成形するための強化繊維や熱硬化性樹脂の種類および製法は、特に限定されるものではないが、一実施形態においては、カーボン繊維にエポキシ樹脂を含浸させたカーボン／エポキシプリプレグを複数層積層してオートクレーブ成形することにより、複数のＣＦＲＰ層Ｂが積層されたＣＦＲＰ積層品Ａが成形される。
【００１６】
ＦＲＰ用インサート１は、側面形状が台形の厚板状に成形されており、その平面形状は、例えば図２に示すように、角の丸い概略正方形となっている。そして、このＦＲＰ用インサート１には、複数のインサート部材が埋設されている。例えば、ＦＲＰ用インサート１の中央部にはインサート部材２Ａが埋設され、ＦＲＰ用インサート１の角部付近にはインサート部材２Ａの両側に配置して一対のインサート部材２Ｂ，２Ｂと他の一対のインサート部材２Ｃ，２Ｃとが埋設されている。
【００１７】
これらのインサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃの材質は、締結部材として一般に使用される鋼材でも構わないが、一実施形態においては、軽量化するためにＣＦＲＰの積層品されている。そして、図２に示す例では、インサート部材２Ａは平面視正方形のブロック状に成形され、インサート部材２Ｂ，２Ｂはインサート部材２Ａより若干小さい平面視正方形のブロック状に成形され、インサート部材２Ｃ，２Ｃはボルト挿通孔を有する円筒状に形成されている。
【００１８】
図３に示すように、ＦＲＰ用インサート１は、ＣＦＲＰ積層品Ａ（図１参照）に対する設置面１Ａの方向（図２の平面方向）にインサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（図２参照）を位置決めした状態で嵌合して保持するコア材３と、インサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃを含めてコア材３の全面を覆うＦＲＰ被覆層４とを備えて構成されている。
【００１９】
コア材３は、軽量化のために板状のバルサ材で構成されており、このバルサ材の木質繊維方向は、ＦＲＰ用インサート１の設置面１Ａに直交する板厚方向に沿っている。そして、このバルサ材からなるコア材３は、その周面がＦＲＰ用インサート１の設置面１Ａに対して例えば４５°の順勾配の傾斜面３Ａに形成されることで、台形の断面形状に形成されている。
【００２０】
ＦＲＰ被覆層４は、ＦＲＰ用インサート１の耐圧強度を高め、かつ、その製造工程を簡略化するため、例えばカーボン繊維にエポキシ樹脂を含浸させたカーボン／エポキシプリプレグをオートクレーブ成形して得られるＣＦＲＰ被覆層４とされている。
【００２１】
図４は、以上の構造を有するＦＲＰ用インサート１の成形工程を示している。まず、板状のバルサ材からなるコア材３には、その側面の全周に傾斜面３Ａが形成されると共に、インサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（図２参照）を嵌合して保持する保持穴３Ｂ，３Ｃ等が板厚方向に貫通して形成される。
【００２２】
続いて、コア材３の保持穴３Ｂ，３Ｃ等にそれぞれインサート部材２Ｂ，２Ｃ等が嵌合される。この場合、インサート部材２Ｂ，２Ｃ等は、緩みを防止するため、適宜充填材や接着剤を介して保持穴３Ｂ，３Ｃ等に嵌合される。
【００２３】
インサート部材２Ｂ，２Ｃ等が嵌合されたコア材３は、適宜乾燥された後、その下面および傾斜面３Ａを含む上面に沿ってそれぞれカーボン／エポキシプリプレグＰＰが添設される。この場合、カーボン／エポキシプリプレグＰＰが接触するコア材３の表面には、予め接着剤を塗布しておくのが望ましい。
【００２４】
カーボン／エポキシプリプレグＰＰが上面および下面に添設されたコア材３は、図示しないオートクレーブ内のテーブルＴ上に載置されてバックフィルムＦにより気密に覆われる。そして、この状態でテーブルＴの排気穴Ｔ１からバックフィルムＦ内の空気が図示しない真空ポンプ等により吸引された後、カーボン／エポキシプリプレグＰＰがバックフィルムＦを介して所定の加圧条件下で加熱硬化される。
【００２５】
オートクレーブ内における加圧条件は、バルサ材からなるコア材３が木質繊維方向と直交する横方向に潰れない程度、すなわち、１〜３（ａｔｍ）程度に設定される。また、加熱温度は１３０℃程度に設定される。そして、このような条件による４時間程度の加熱硬化処理により、カーボン／エポキシプリプレグＰＰが硬化したＣＦＲＰ被覆層４がコア材３の全面に成形される。
【００２６】
そこで、コア材３の周囲にはみ出したＣＦＲＰ被覆層４をトリミングすることにより、側面の全周にＣＦＲＰ被覆層４の傾斜面１Ｂが形成されたＦＲＰ用インサート１が成形される。
【００２７】
このような工程により成形された一実施形態のＦＲＰ用インサート１は、コア材３が軽量なバルサ材で構成され、インサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃも鋼材より極めて軽量なＣＦＲＰの積層品で構成されているため、極めて軽量である。また、このＦＲＰ用インサート１は、コア材３がＣＦＲＰ被覆層４で覆われているため、耐圧強度が極めて高い。
【００２８】
一実施形態のＦＲＰ用インサート１は、図１に示したＣＦＲＰ積層品Ａを成形する際、その所定部位に他の部材との締結部を構成するため、ＣＦＲＰ積層品Ａの所定部位を構成する複数層のＣＦＲＰ層Ｂの任意の層間に設置されて埋設される。
【００２９】
ここで、一実施形態のＦＲＰ用インサート１では、コア材３によって複数のインサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃが設置面１Ａ方向の所定位置に相互に位置決めされて保持されているため、複数のインサート部材２Ａ，２Ｂ，２ＣがＣＦＲＰ積層品Ａの所定部位に容易かつ高精度に配置されて埋設される。
【００３０】
また、ＦＲＰ用インサート１は、コア材３が耐圧性の低いバルサ材で構成されているものの、このコア材３が耐圧強度の極めて高いＣＦＲＰ被覆層４で覆われており、しかも、ＣＦＲＰ被覆層４の側面の全周が４５°程度の傾斜面１Ｂとなっているため、ＣＦＲＰ積層品Ａを６（ａｔｍ）程度の加圧環境下において１８０〜２００℃程度の加熱条件で硬化させる際にも、不用意に潰れることがない。
【００３１】
そして、このＦＲＰ用インサート１は、ＣＦＲＰ被覆層４が内部の湿気の放出を遮断するため、コア材３に吸湿性の高いバルサ材を使用しているにも拘わらず、ＣＦＲＰ積層品Ａの成形時における本来の熱硬化を妨げることがない。
【００３２】
従って、一実施形態のＦＲＰ用インサート１によれば、複数のインサート部材２Ａ，２Ｂ，２ＣをＣＦＲＰ積層品Ａの所定部位に容易かつ高精度に配置して埋設することができる。その結果、各インサート部材２Ｃにボルトを挿通し、あるいはインサート部材２Ａ，２Ｂにタップ加工を施してボルトがねじ込まれるナットを形成する等の処理により、ＣＦＲＰ積層品Ａと他の部材とを容易に締結することが可能となる。
【００３３】
本発明のＦＲＰ用インサートは、一実施形態に限定されるものではない。例えば、ＦＲＰ用インサートは、図５に示すような円形の平面形状を有するＦＲＰ用インサート１１としてもよいし、あるいは楕円形の平面形状を有するもの（図示省略）としてもよい。
【００３４】
また、図２に示したインサート部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃの配置や形状あるいは個数は、図２に示した例に限らず、適宜変更することができる。例えば、図５に示すように、各インサート部材は、図２に示したインサート部材２Ｃと同様のボルト挿通孔を有する円筒状のインサート部材１２としてもよいし、あるいは、図２に示したインサート部材２Ａ，２Ｂと同様のブロック状（図示省略）としてもよい。
【００３５】
さらに、コア材３の材質は、バルサ材に限らず、発泡ウレタン等の発泡プラスチックとしてもよい。
【００３６】
なお、ＦＲＰ用インサート１のＣＦＲＰ被覆層４を構成するカーボン／エポキシプリプレグＰＰは、ガラス繊維、アラミド繊維、各種の金属繊維などを強化繊維とし、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などをマトリックス樹脂としたその他のプリプレグに変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＦＲＰ用インサートが埋設されたＦＲＰ積層品Ａの所定部位の断面図である。
【図２】図１に示したＦＲＰ用インサートの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図３に示したＦＲＰ用インサートの成形工程を示す断面図である。
【図５】一実施形態のＦＲＰ用インサートの変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ＦＲＰ用インサート
１Ａ  設置面
２Ａ  インサート部材
２Ｂ  インサート部材
２Ｃ  インサート部材
３    コア材
３Ａ  傾斜面
４    ＦＲＰ被覆層（ＣＦＲＰ被覆層）
１１    ＦＲＰ用インサート
１２    インサート部材
Ａ    ＦＲＰ積層品（ＣＦＲＰ積層品）
Ｂ    ＦＲＰ層（ＣＦＲＰ層）
ＰＰ  カーボン／エポキシプリプレグ
【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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