(57)【要約】【課題】積層構造を有する樹脂構造体において、スキン層とコア層との接合強度が高く、軽量且つ高剛性な樹脂構造体並びに樹脂構造体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、コア層４３と、コア層４３の少なくとも一面側に積層されたスキン層４１と、を備える樹脂構造体４であって、コア層４３は、シート状の基材３と、基材３の間隙を充填するマトリックス樹脂４４と、を備え、スキン層４１は、繊維層４１１と、繊維層４１１に含浸されたマトリックス樹脂４４と、を備え、基材３は、気体２５が封入された複数の膨張部２１と、気体が封入されていない非膨張部２２と、を有し、非膨張部２２に、基材３の表裏に貫通された貫通孔２２ｈを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層と、前記コア層の少なくとも一面側に積層されたスキン層と、を備える樹脂構造体であって、
前記コア層は、シート状の基材と、前記基材と前記スキン層との間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備え、
前記スキン層は、繊維層と、前記繊維層に含浸されたマトリックス樹脂と、を備え、
前記基材は、気体が封入された複数の膨張部と、気体が封入されていない非膨張部と、を有し、
前記非膨張部に、前記基材の表裏に貫通された貫通孔を有することを特徴とする樹脂構造体。
【請求項２】
前記基材は、２層以上のフィルムが積層されてなり、
隣接されたフィルム同士が溶着されてなる前記非膨張部と、
前記隣接されたフィルム同士が溶着されずに、前記溶着部に包囲されることによって前記気体が封入された前記膨張部と、を有する請求項１に記載の樹脂構造体。
【請求項３】
前記コア層を構成する前記マトリックス樹脂と、前記スキン層を構成する前記マトリックス樹脂と、が共通する請求項１又は２に記載の樹脂構造体。
【請求項４】
前記樹脂構造体は、前記コア層の両面側にスキン層を備え、
前記両面側の各スキン層が、前記コア層の一面側及び他面側に対向して配設されている請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の樹脂構造体。
【請求項５】
曲面部を有する請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の樹脂構造体。
【請求項６】
車両用バンパである請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の樹脂構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の樹脂構造体の製造方法であって、
積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を注入して、前記積層体に前記未硬化樹脂を含浸させる射出含浸工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて前記マトリックス樹脂を得る硬化工程と、を備え、
前記積層体が、前記基材と、前記基材の少なくとも前記一面側に積層された前記繊維層と、を有することを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項３に記載の樹脂構造体の製造方法であって、
積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を注入して、前記積層体に前記未硬化樹脂を含浸させる射出含浸工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて前記マトリックス樹脂を得る硬化工程と、を備え、
前記積層体が、前記貫通孔を有した前記基材と、前記基材の表裏両面側に積層された前記繊維層と、を有し、
前記射出含浸工程では、前記基材の前記貫通孔を介して表裏両方の前記繊維層に前記未硬化樹脂を含浸させることを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂構造体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、厚みを付与するコア層と、繊維強化された樹脂からなるスキン層と、を備える樹脂構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰに代表される繊維強化された樹脂構造体は、高強度・高剛性・軽量・高耐久性等の高い機械特性を備える点で、優れた材料である。近年、この繊維強化された樹脂構造体は、軽量化の観点から、車両等の構造体である鋼板に代えて用いられる。
一方で、車両等に用いられる樹脂構造体の中には、衝撃荷重を効果的に吸収する高弾性能が求められるものがある。例えば、車両用バンパ等の外板部材用構造体としての用途では、衝突時等における安全性を高めるために、樹脂構造体が高弾性を有することが求められる。このような用途の樹脂構造体が、特許文献１に開示されている。また、このような樹脂構造体を製造する方法が、特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４６２５２号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９０３８号公報
【特許文献３】特開２０１３−１９８９８４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には、発泡体であるコア層の両面側に繊維強化された樹脂よりなる一対のスキン層が積層された樹脂構造体が開示されている。コア層にスキン層より軽量の発泡体を用いることによって、繊維強化樹脂のみを用いる以上に、樹脂構造体に厚みを付与し更に軽量化を実現している。また、特許文献２には、ＶａＲＴＭ成形（Ｖａｃｕｕｍ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）で特許文献１に係る構成の樹脂構造体を製造する方法が開示されている。特許文献３には、プレスで特許文献１に係る構成の樹脂構造体を製造する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の樹脂構造体を製造するには、コア層を形成する発泡体及びスキン層を形成する強化繊維を金型内にセットし、未硬化樹脂を注入し、強化繊維の間隙にマトリックス樹脂を充填してコア層とスキン層とを一体化させる必要がある（所謂ＲＴＭ成形（特許文献２ではＶａＲＴＭ成形））。発泡体前駆体を予め発泡成形し、当該発泡体前駆体をコア層の形状に賦形する別途の準備工程を行い、賦形されたコア層にスキン層を貼り付けて一体化させていた。
【０００６】
従って、上記の樹脂構造体を製造するためには、コア層とスキン層との接合強度を維持する手段が必要であった。両者の接合強度を維持する工夫を余儀なくされるという問題点を有していた。また、特許文献３には、コア層とスキン層との接合強度を維持するために、最終工程で、コア層とスキン層とを一体にプレスする方法が開示されている。この場合であっても、一体にプレスするための前駆体をプレ成形する別途の準備工程が必要になるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、軽量且つ高剛性な樹脂構造体のコア層として適した新規な樹脂構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下に示す通りである。
１．コア層と、前記コア層の少なくとも一面側に積層されたスキン層と、を備える樹脂構造体であって、
前記コア層は、シート状の基材と、前記基材と前記スキン層との間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備え、
前記スキン層は、繊維層と、前記繊維層に含浸されたマトリックス樹脂と、を備え、
前記基材は、気体が封入された複数の膨張部と、気体が封入されていない非膨張部と、を有し、
前記非膨張部に、前記基材の表裏に貫通された貫通孔を有することを特徴とする樹脂構造体。
２．前記基材は、２層以上のフィルムが積層されてなり、
隣接されたフィルム同士が溶着されてなる前記非膨張部と、
前記隣接されたフィルム同士が溶着されずに、前記溶着部に包囲されることによって前記気体が封入された前記膨張部と、を有する１．に記載の樹脂構造体。
３．前記コア層を構成する前記マトリックス樹脂と、前記スキン層を構成する前記マトリックス樹脂と、が共通する請求項１又は２に記載の樹脂構造体。
４．前記樹脂構造体は、前記コア層の両面側にスキン層を備え、
前記両面側の各スキン層が、前記コア層の一面側及び他面側に対向して配設されている１．乃至３．のうちのいずれかに記載の樹脂構造体。
５．曲面部を有する請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の樹脂構造体。
６．車両用バンパである請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の樹脂構造体。
７．１．乃至６．のうちのいずれかに記載の樹脂構造体の製造方法であって、
積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を注入して、前記積層体に前記未硬化樹脂を含浸させる射出含浸工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて前記マトリックス樹脂を得る硬化工程と、を備え、
前記積層体が、前記基材と、前記基材の少なくとも前記一面側に積層された前記繊維層と、を有することを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
８．３．に記載の樹脂構造体の製造方法であって、
積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を注入して、前記積層体に前記未硬化樹脂を含浸させる射出含浸工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて前記マトリックス樹脂を得る硬化工程と、を備え、
前記積層体が、前記貫通孔を有した前記基材と、前記基材の表裏両面側に積層された前記繊維層と、を有し、
前記射出含浸工程では、前記基材の前記貫通孔を介して表裏両方の前記繊維層に前記未硬化樹脂を含浸させることを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
１．本発明の樹脂構造体は、コア層と、コア層の少なくとも一面側に積層されたスキン層と、を備え、コア層は、シート状の基材と、基材とスキン層との間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備え、スキン層は、繊維層と、前記繊維層に含浸されたマトリックス樹脂と、を備えているため、高剛性な樹脂構造体を有することができる。
また、基材は、気体が封入された複数の膨張部を備えているため、樹脂構造体の軽量化に大きく寄与することができる。
更に、前記非膨張部に、前記基材の表裏に貫通された貫通孔を有しているため、一体成型に際して、貫通孔を介して表裏両方の繊維層に未硬化樹脂を含浸させることができる。このため、コア層とスキン層との間に高い接合強度を得ることができる。
２．基材は、２層以上のフィルムが積層されてなり、隣接されたフィルム同士が溶着されてなる非膨張部と、隣接されたフィルム同士が溶着されずに、前記溶着部に包囲されることによって前記気体が封入された膨張部と、を有する構造であるため製造容易で強固な膨張部を備えることができる。
３．コア層を構成するマトリックス樹脂と、スキン層を構成するマトリックス樹脂と、が共通する場合には、コア層とスキン層との接合強度を高める一体成型を採用できる製法を採用でき、樹脂構造体の信頼性が高められる。
４．樹脂構造体は、コア層の両面側にスキン層を備え、両面側の各スキン層が、コア層の一面側及び他面側に対向して配設されている場合には、高い機械特性を具備する樹脂構造体が得られる。
５．樹脂構造体が曲面部を有する場合には、撓性を備えるコア層の基材として用いることにより、所望の樹脂構造体形状に容易に賦形することができる。更に、前述のように、高剛性な材料に曲面形状を付与することで、本樹脂構造体は、全体として高弾性を有することになる。従って、衝撃等により外力が加わった際には、変形により衝撃を吸収しながら、その外力が取り去られた際には、元の形状に復元しようとする性質を発揮させることができる。
６．樹脂構造体が、車両用バンパとして用いられる場合には、高剛性でありながら、軽量であるために、車両の軽量化に貢献できる。
７．本発明の樹脂構造体の製造方法は、積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を注入して、積層体に未硬化樹脂を含浸させる射出含浸工程と、未硬化樹脂を硬化させてマトリックス樹脂を得る硬化工程と、を備え、積層体が、基材と、基材の少なくとも一面側に積層された繊維層と、を有するため、発泡体を成形する等の別工程を要せずに樹脂構造体を成形できるので、生産工程を簡略化する観点から樹脂構造体の生産性を高められる。
８．非膨張部に、貫通孔を有する樹脂構造体の製造方法は、積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を注入して、積層体に前記未硬化樹脂を含浸させる射出含浸工程と、
未硬化樹脂を硬化させてマトリックス樹脂を得る硬化工程と、を備え、積層体が、貫通孔を有した基材と、基材の表裏両面側に積層された繊維層と、を有するため、射出含浸工程では、基材の貫通孔を介して表裏両方の繊維層に未硬化樹脂を含浸させることができ、更に生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明について典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】本樹脂構造体の断面概念図である。
【図２】（１）は、貫通孔を穿孔する前の基材の模式平面図である。（２）は、（１）におけるＸ-Ｘ断面の模式断面図である。
【図３】（１）は、図２において、非膨張部に貫通孔を有する基材の全体構成を示す模式平面図である。（２）は、（１）におけるＹ-Ｙ断面の模式断面図である。
【図４】本樹脂構造体の断面の構成を説明する模式断面図である。
【図５】車両用バンパを説明するための斜視図である。
【図６】図５におけるＺ−Ｚ断面の模式断面図である。
【図７】本樹脂構造体（実施例１）の製造方法を説明する模式図である。
【図８】積層体をセットする工程を説明する模式図である。
【図９】射出工程を説明する模式図である。
【図１０】硬化工程を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、図を参照しながら詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものである。本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に、本発明の構造的な詳細を示すことを意図するものでない。図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１２】
［１］樹脂構造体
本発明の樹脂構造体（１）は、概念的には、図１に示すように、コア層（１３）と、前記コア層（１３）の少なくとも一面側に積層されたスキン層（１１、１２）と、を備える樹脂構造体であって、前記コア層（１３）は、シート状の基材（１３１）と、前記基材（１３１）と前記スキン層（１１、１２）との間隙を充填するマトリックス樹脂（１４）と、を備え、前記スキン層（１１、１２）は、繊維層（１１１、１２１）と、前記繊維層（１１１、１２１）に含浸されたマトリックス樹脂（１４）と、を備えている。
シート状である基材（１３１）は、例えば、２層のフィルム（１３１ａ、１３１ｂ）を用いて構成され、気体（１５）が封入された膨張部（１３２）と、気体（１５）が封入されていない非膨張部と、を有し、非膨張部には、基材（１３１）の表裏に貫通された貫通孔（１３１ｈ）を有している。
気体（１５）が封入された複数の膨張部を備えることで、軽量化を図ることができる。
また、貫通孔１３１ｈを備えることで、成型時にマトリックス樹脂（１４）がスキン層（１１）からコア層（１３）を通過して、スキン層（１２）へ通過でき、マトリックス樹脂（１４）が樹脂構造体（１）全体へいきわたるようにすることができる。
【００１３】
本発明を更に具体化した樹脂構造体（４）は、図４に示すように、コア層（４３）と、前記コア層（４３）の少なくとも一面側に積層されたスキン層（４１、４３）と、を備える樹脂構造体であって、前記コア層（４３）は、シート状の基材（３）と、前記基材（３）と前記スキン層（４１、４２）との間隙を充填するマトリックス樹脂（４４）と、を備え、前記スキン層（４１、４２）は、繊維層（４１１、４１２）と、前記繊維層（４１１、４１２）に含浸されたマトリックス樹脂（４４）と、を備えている。前記基材（３）は、図３に示すように、気体（２５）が封入された複数の膨張部（２１）と、気体が封入されていない非膨張部（２２）と、を有し、前記非膨張部（２２）に、前記基材（３）の表裏に貫通された貫通孔（２２ｈ）を有することを特徴とする。
【００１４】
前記基材（３）は、２層以上のフィルム（２１ａ、２１ｂ）が積層されてなり、隣接されたフィルム（２１ａ、２１ｂ）同士が溶着されてなる前記非膨張部（２２）と、前記隣接されたフィルム同士（２１ａ、２１ｂ）が溶着されずに、前記溶着部に包囲されることによって前記気体が封入された前記膨張部（２１）と、を有することが好ましい。
前記コア層（４３）を構成する前記マトリックス樹脂（４４）と、前記スキン層（４１、４２）を構成する前記マトリックス樹脂（４４）と、が共通することが好ましい。
前記樹脂構造体（４３）は、前記コア層（４３）の両面側にスキン層（４１、４２）を備え、前記両面側の各スキン層（４１、４２）が、前記コア層（４３）の一面側及び他面側に対向して配設されていることが好ましい。
以下に、図を適宜に参照し、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
【００１５】
樹脂構造体は、コア層のマトリックス樹脂中に配される基材を用いて成形されていることを特徴としており、それ以外の構成によっては、特に限定されない。樹脂構造体は、樹脂構造体に所望の厚みを付与し、且つ、軽量であるために設けられるコア層に、繊維強化されたスキン層を積層して構成される。樹脂構造体は、主に、スキン層のマトリックス樹脂中に強化繊維が配されていることにより、優れた機械特性を発現可能に構成されている。
樹脂構造体は、内層側にコア層を、コア層の一面側であって表層側にスキン層を積層して構成してもよい。好ましくは、樹脂構造体は、コア層の一面側及び対面側を両側からスキン層で挟み込んだサンドイッチ構造を有する。スキン層を複数備えれば、一層優れた機械的特性を発現できる。
樹脂構造体は、コア層を形成するマトリックス樹脂とスキン層を形成するマトリックス樹脂とが共通して構成されていてもよい。後述するように、コア層とスキン層との一体化強度を大きく担保することが可能になる。
【００１６】
〔コア層〕
コア層は、シート状の基材と、前記基材と前記スキン層との間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備えている。コア層の厚みは、基材の厚みに対応して形成される。従って、所定の厚みを備える繊維構造体を適宜に選択してコア層を形成し、樹脂構成体に所望の厚みを付与可能に構成される。
コア層は、前記の基材を用いる構成であれば、特に限定されない。基材としては、気体が封入された複数の膨張部と、気体が封入されていない非膨張部と、を有していれば特に限定はされないが、２層以上のフィルムが積層されてなり、隣接されたフィルム同士が溶着されてなる非膨張部と、隣接されたフィルム同士が溶着されずに、前記溶着部に包囲されることによって前記気体が封入された膨張部と、を有する構造であることが更に好ましい。そして、非膨張部に、貫通孔を有するため、一体成型に際して、貫通孔を介して表裏両方の繊維層に未硬化樹脂を含浸させることができる。
また、コア層を構成するマトリックス樹脂と、スキン層を構成するマトリックス樹脂と、が共通する場合には、コア層とスキン層との接合強度を高める一体成型を採用できる製法を採用できるため、特に好ましい。
【００１７】
〔スキン層〕
スキン層は、コア層の少なくとも一面側に積層される表皮層であり、強化繊維がマトリックス樹脂中に配された繊維強化樹脂層よりなる。より好ましくは、コア層の両面側にスキン層を備え、両面側の各スキン層が、コア層の一面側及び他面側に対向して配設されていることである。こうであれば、高い機械特性を具備する樹脂構造体が得られる。
スキン層としては、従来公知の樹脂構造体に用いられる従来構成のスキン層を用いることができ、特に限定されない。好ましくは、スキン層は、コア層の両側に配設され、一対の各スキン層は、それぞれ強化繊維がマトリックス樹脂中に配された繊維強化樹脂層よりなる。
【００１８】
スキン層を形成するマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱又は光で硬化する樹脂を使用することができる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。好ましくは、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で、熱、光等の外部からのエネルギーにより硬化成形される樹脂を用いることができる。
また、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等の高強度繊維が用いられる。また、アラミド繊維、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの強化された有機繊維も用いられる。中でも高い剛性を保持したまま軽量性を確保するために、炭素繊維を用いることが好ましい。
尚、樹脂構造体が上記のサンドイッチ構造を有する場合に、各スキン層の強化繊維又はマトリックス樹脂は、同じでも異なっていても、どちらでも構わない。後述する製造方法と関連して容易に接合強度が高められるので、一対のスキン層のそれぞれのマトリックス樹脂が同じであれば好ましい
【００１９】
本実施形態に係る樹脂構造体４を図４に示す。樹脂構造体４において、スキン層４１、４２は、厚み方向に沿ってコア層４３の両側に配設される。各スキン層４１、４２は、強化繊維４１１、４２１がマトリックス樹脂４４中に配された繊維強化樹脂層よりなる。図示では、スキン層４１、４２は、コア層３３の上方側及び下方側の両側からコア層４３を挟み込むように、対向して配設される。
【００２０】
コア層４３は、図３、図４に示すように、シート状の基材３と、基材３と前記スキン層４１、４２との間隙を充填するマトリックス樹脂４４と、を備えており、前記基材３は、気体が封入された複数の膨張部２１と、気体が封入されていない非膨張部２２と、を有している。また、マトリックス樹脂４４は、コア層４３と各スキン層４１、４２とで同じ樹脂で形成されているが、異なる樹脂で形成されていてもよい。
基材における複数の膨張部の配設は、特に限定はなく、千鳥状又は格子状に配設することができるが、図３に示すように、千鳥状に配設することが好ましい。千鳥状に形成されることで、密に、かつ、長手方向に沿っては、折れ曲がりやすい直線状の部分（この直線状の部分には、膨張部が存在しないので、衝撃吸収性が低下することとなる。）が形成されないように、膨張部が配設されることとなり、この基材３を用いた樹脂構造体４は、衝撃吸収性をさらに向上させることができる。
【００２１】
基材は、気体が封入された複数の膨張部と、気体が封入されていない非膨張部と、を有していれば、特に限定はないが、図３に示すように、２層以上のフィルム２１ａ、２１ｂが積層されてなり、隣接されたフィルム２１ａ、２１ｂ同士が溶着されてなる非膨張部２２と、隣接されたフィルム同士が溶着されずに、前記溶着部に包囲されることによって前記気体が封入された膨張部２１と、を有することが好ましい。
基材３は、非膨張部２２に、貫通孔２２ｈを有している。こうすることで、後述する製造方法と関連して、コア層４３を構成するマトリックス樹脂４４と、スキン層４１、４２を構成するマトリックス樹脂４４と、が共通するようにすることができる。
基材３を製造するには、例えば、図２に示す気泡緩衝材（２）を製造し、図３に示すように、その非膨張部２２に表裏に貫通孔２２ｈを穿孔して形成することができる。
貫通孔２２ｈの配設も特に限定はないが、図３（１）に示すように、近接する３つの膨張部間の中央に配設することが好ましい。この位置であれば、最も広い平面に貫設することができる。
【００２２】
フィルム２１ａ、２１ｂの材質は特に限定はないが、加工性、価格などの点からポリオレフィン樹脂、特にエチレン系樹脂が好ましい。エチレン系樹脂にはエチレン共重合樹脂、ポリエチレン樹脂などが含まれる。エチレン共重合樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）やエチレン・アクリル酸エチル共重合樹脂（ＥＥＡ）などが例示される。ポリエチレン樹脂としては、直鎖状低密度ポリエチレ（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などを用いることができる。
フィルム２１ａとフィルム２１ｂとを貼合溶着して、図２に示す形状の膨張部としての複数の独立気泡を有する気泡緩衝材を形成する。より具体的には、フィルム１１ａは、平坦なフィルムを成形可能な温度まで加熱後、例えば成形ロールを用いてキヤツプ形状に真空成形し、加熱しておいた１１ｂと、加熱、加圧下で溶着する。
前記「気体」は特に限定はなく、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、空気などが例示されるが、通常、空気である。
【００２３】
本実施形態に係る樹脂構造体４を図５に示す。樹脂構造体４において、スキン層４１、４２は、厚み方向に沿ってコア層４３の両側に配設される。各スキン層４１、４２は、強化繊維４１１、４２１がマトリックス樹脂４４中に配された繊維強化樹脂層よりなる。図示では、スキン層４１、４２は、コア層３３の上方側及び下方側の両側からコア層４３を挟み込むように、対向して配設される。
コア層４３は、図３、図５に示すように、シート状の基材２と、基材２とスキン層３１、３２との間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備えており、基材２は、気体が封入された複数の膨張部２１と、気体が封入されていない非膨張部２２と、を有している。また、マトリックス樹脂４４は、コア層４３と各スキン層４１、４２とで同じ樹脂で形成されている。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、実施形態で各構成に付した符号は、各構成に対応する実施例に記載の具体的構成との対応関係において、対応する同一構成には同一符号を付して以下の説明を行う。
【００２５】
［１］樹脂構造体（実施例１）
実施例１の樹脂構造体として、基材３をコア層の基材として用いた樹脂構造体を図５に示す車両用フロントバンパに適用する例を説明する。
図５に示すように、本実施例のバンパ４０は、本実施形態の前記の樹脂構造体４を用い、車両本体のフロント部に設けられた一対のバンパ取り付け部８１に取り付け可能な形状に成形されている。バンパ４０は、車両８０の高さ方向に沿って所定の短手方向の高さを有し、車両８０の幅方向に沿って緩やかな曲面をなし車両幅とほぼ同じ長さを長手方向に有する長尺なパネル形状をなしている。バンパ４０の緩やかな曲面は、長手方向の中央近辺４０１に向けて外方に徐々に高くなる湾曲状に形成されている。
【００２６】
また、バンパ４０を短手方向に沿って切断した図６のＺ-Ｚ断面に示されるように、バンパ４０は、コア層４８に対して車両の外方に積層されるスキン層４６と車両の内方に積層されるスキン層４７とを備えている。各スキン層４６、４７は、コア層４８よりも薄いパネル状をなし、バンパ４０は、各スキン層４６、４７の数倍程度の厚みを有するコア層４８を各スキン層４６、４７で厚み方向に挟み込むサンドイッチ構造を有している。また、バンパ４０には、短手方向に沿った略１／４程度の上側及び下側において（図６参照）、車両内方に向けて折れ曲がる屈曲部４０２、４０３が形成されている。各屈曲部４０２、４０３は、長手方向の全長に亘って連続的に形成されている。尚、バンパ４０は、車両内方のスキン層４７側に形成される凹状部に図示しないエネルギーアブソーバを取り付け、バンパーレインフォースを介し、バンパ取り付け部８１に取り付けられている。
【００２７】
各スキン層４６、４７は、炭素繊維よりなる強化繊維４６１、４７１がマトリックス樹脂４９中に配された繊維強化樹脂よりなる。コア層４８は、基材４８１と、基材４８１の間隙を充填するマトリックス樹脂４９と、を備え、基材４８１は、基材３からなる。また、スキン層４６、４７を構成するマトリックス樹脂４９とコア層４８を構成するマトリックス樹脂４９とが、共通している。
【００２８】
本実施例のバンパ４０に適用される樹脂構造体は、コア層４８が基材２からなる基材４８１を備えている。これにより、コア層４８とスキン層４６、４７との接合強度を高める製法を採用でき、バンパ４０の信頼性が高められる。具体的には、実施例２で説明するように、コア層４８の基材４８１にスキン層４６、４７を強化する強化繊維４６１を積層した積層体７１に、未硬化樹脂４９０を含浸させる射出工程を行う。バンパ４０を構成するコア層４８とスキン層４６、４７とを一体に成形できるので、両者の接合強度を高めてバンパ４０の信頼性を一層高めることができる。
また、バンパ４０の内部には、基材３に基づく膨張部２１がとどまっている。これにより、バンパ４０が軽量化される。
【００２９】
また、スキン層４６、４７のみならずコア層４８が、基材４８１の間隙を充填するマトリックス樹脂４９を備えている。これにより、内部全体に空孔が点在する多孔質の発泡体をコア層として用いる従来構成の樹脂構造体よりも、撓みにくいバンパ４０が得られる。
尚、従来構成の樹脂構造体として、以下も知られている。即ち、繊維強化樹脂よりなる基層に多数の気孔体を有する（断熱）樹脂層を一体に形成した樹脂構造体であって、樹脂層のマトリックス樹脂中に、気孔体として中空ガラスバルーン（ビーズ）が内在する（例えば、特開２００８−３０７９０１参照）。このような気孔体を内在する樹脂層をコア層として用いる樹脂構造体と比較しても、基材３が備える膨張部２１を内在する本実施例の樹脂構造体の方が、樹脂構造体の生産性及び機械特性をよりよく高めることができる。
【００３０】
また、スキン層４６、４７を構成するマトリックス樹脂４９とコア層４８を構成するマトリックス樹脂４９とが共通するので、接合強度を更に高める一体成型を採用でき、信頼性を更に高めたバンパ４０が得られる。具体的には、未硬化樹脂を射出する工程で行う手数を最小限に止め、バンパ４０の生産性を更に高めるとともにスキン層４６、４７とコア層４８との接合強度を一層高められる。
また、コア層４８の両面側にスキン層４６、４７が配設されるので、高い機械特性を具備するバンパ４０が得られる。具体的には、バンパ４０は、一対のスキン層４６、４７をコア層４８の厚み方向に相対向させて挟み込むサンドイッチ状の樹脂構造体として成形される。従って、バンパ４０が、更に高い機械特性を発現可能に成形されている。
【００３１】
また、バンパ４０が曲面を有するパネル状構造体なので、発泡体よりも撓性を備える基材３をコア層４８の基材４８１として用いることにより、所望のバンパ４０形状に容易に賦形することができる。具体的には、基材３に強化繊維４６１、４７１を積層した後述する積層体７１を用いて、バンパ４０が成形される。積層体７１は、自在に所望形状を形作る賦形性を有する。従って、従来構成の樹脂構造体よりも、湾曲状及び屈曲部４０２、４０３を備えるバンパ４０を容易に成形することができ、生産性を高められる。
【００３２】
また、バンパ４０は、軽量且つ高剛性な本樹脂構造体により構成されることで、車両８０の軽量化に貢献することができる。即ち、撓みにくい機械特性を発現するために要する厚みをバンパ４０に付与しても、膨張部２１の内部４５に空気が内在するので、バンパ４０の軽量化、更には、車両８０の軽量化に寄与できる。また、バンパ４０の形状が、上述のような曲面を有するパネル状構造体である場合には、バンパ４０全体として高弾性を有することができる。従って、衝撃等により外力が加わった際には、変形により衝撃を吸収しながら、その外力が取り去られた際には、元の形状に復元しようとする性質を発揮できる。このため、バンパ４０の損傷程度を抑制でき、再利用性に優れている。
【００３３】
［２］樹脂構造体の製造方法（実施例２）
実施例１の樹脂構造体の製造方法として、実施例１のバンパ４０の製造方法を樹脂構造体の製造方法に適用する例を説明する。
本実施例の樹脂構造体からなるバンパ４０は、例えば、図７〜１０の各図に示すように製造される。図７〜１０の各図は、積層体７１、成形型９０又はバンパ４０の中間成形体等をバンパ４０の短手方向に切断した断面を示す。まず、図７に示すように、実施例１の基材３からなる基材４８１と、基材４８１（即ち、基材３であり、以下、適宜に、基材３とのみ記す）の両面側に積層される一対の強化繊維４６１、４７１と、よりなる積層体７１を準備する。実施例１の基材３と一対の強化繊維４７１、４７１とは、それぞれ、上記のバンパ４０の湾曲状を直状に広げた長手方向長さ（図示せず）よりやや長い長さを有する。また、バンパ４０の屈曲状を直状に広げた短手方向幅よりやや大きな短手方向幅を有する。基材３の両面に一対の強化繊維４６１、４７１を重ね合わせて積層し、積層体７１を準備する。積層体７１は、バンパ４０を長手方向及び短手方向に広げた平坦な長尺帯形形状よりも、やや相似大形をなしている。
【００３４】
次に、図８及び図９に示すように、凹部９１１を有する下型９１に対して凸部９２１を有する上型９２を型締めした状態で、バンパ４０の形状に対応するキャビティを形成する成形型９０を準備する。成形型９０は、上記のバンパ４０の湾曲形状に対応するキャビティの空間を形成するために、下型９１の凹部９１１に湾曲状の底面を備える。また、成形型９０は、上記のバンパ４０の屈曲部４０２、４０３の形状に対応するキャビティの空間を形成するために、下型９１に凹部９１１と、上型９２に凸部９２１及び凸部９２１の（図示において）左右側に形成される周縁溝部９２２、９２３を備える。
そして、上記の積層体７１を下型９１の凹部９１１に載置する。載置する前の積層体７１は、上記の平坦な長尺帯状をなす。凹部９１１に積層体７１を載置後に、下型９１に対して上型９２を型締めする。型締め後の積層体７１は、キャビティを形成する壁面に圧せられて多少縮小しながら、バンパ４０の実形状に対応する湾曲及び屈曲形状に賦形される。
【００３５】
次に、図９に示すように、未硬化樹脂４９０を積層体７１がセットされるキャビティ内に射出する。具体的には、液状のエポキシ樹脂未硬化樹脂４９０を上型９２の樹脂注入口９２４より射出する。積層体７１は、自身の積層体全体に間隙を備えている。従って、未硬化樹脂４９０は、図示において上側に配置する強化繊維４７１、基材３（４８１）、下側に配置する強化繊維４７１の順に透過し、積層体７１全体に含浸される。更に、キャビティ全体が未硬化樹脂４９０で充填される。
【００３６】
尚、上記の未硬化樹脂４９０を積層体７１に効率よく含浸させるために、複数の注入口から高圧で射出する方法や、キャビティ内を真空ポンプなどで減圧して未硬化樹脂を吸引する方法を用いても構わない。実施例２では、上型９２、下型９１を用いる製造方法を説明したが、所謂バックフィルムで積層体７１の上面を覆い、下型とバッグフィルムで形成したキャビティ空間内を減圧し、樹脂を注入する方法でも構わない。
【００３７】
図１０に示すように、所定時間保持しながら未硬化樹脂４９０を加熱硬化させる。屈曲部を有し湾曲パネル状の樹脂構造体４００を離型する。更に、樹脂構造体４００に仕上げ加工を施し、屈曲部４０２、４０３を有する湾曲パネル状のバンパ４０を製造することができる。
【００３８】
本実施例のバンパに適用される樹脂構造体の製造方法は、基材３と、その両面側に積層される強化繊維４６１、４７１と、よりなる繊維積層体７１に、未硬化樹脂４９０を含浸させる射出工程を備える。従って、従来製法による発泡体を成形する等の別工程が不要であり、バンパ４０の生産性を高められる。
【００３９】
また、積層体７１に含浸される未硬化樹脂４９０を硬化工程で硬化するので、コア層４８とスキン層４６、４７とを確実に一体に成形できる。これにより、高剛性を発現する所定の厚みを備えしかも軽量化が図られたバンパ４０の生産性が一層高められる。コア層４８とスキン層４６、４７との接合強度が高まっており、衝撃を受けてもバンパの機械特性が担保されることで信頼性が向上している。
【００４０】
尚、本発明の樹脂構造体であるバンパ４０について、主に上記のＲＴＭ成形による製造方法と関連付けて説明したが、樹脂構造体は、かかる製造方法によって限定されない。例えば、所謂プリプレグシートを用いてプレス成形する製法でも容易に製造することができる。
【００４１】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の表皮材及び構造体は、種々の技術分野において利用することができる。具体的には、車両（自動車及び鉄道車両等）、航空機、船舶、建築、アパレル等の各種産業における構造体が関わる分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１、４、４００；樹脂構造体、
１１、１２、３１、４１、４２、４６、４７；スキン層、
１１ａ、２１ａ、２１ｂ、１３１ａ、１３１ｂ；フィルム、
１１１、１２１、４１１、４２１、４６１、４７１；繊維層（強化繊維）、
１３、３３、４３、４８；コア層、
２２ｈ、１３１ｈ；貫通孔、
１４、４４、４９；マトリックス樹脂、
１５、２５；気体、
２、３、１３１、４８１；基材（気泡緩衝材）、
１３１ｈ、２２ｈ；貫通孔、
２１、１３２；膨張部、
２２；非膨張部、
２５；気体、
４０；バンパ、
４１１、４６１、４７１；強化繊維、
４９０；未硬化樹脂
７１；積層体、
８０；車両、
８１；バンパ取り付け部。
【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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【図９】
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【図１０】
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