(57)【要約】【課題】製造コストを抑制しつつ、ハニカムコア材と表皮板との接着強度を向上させることができる繊維強化複合材を提供する。【解決手段】本発明に係る繊維強化複合材１０は、中空の多角柱１３が複数隙間なく並列するように形成されたハニカムコア材１１と、ハニカムコア材１１の両面に接着される一対の繊維強化樹脂板１２，１２と、を備えている。隣り合う多角柱１３の側面１５同士の間に、これらの側面１５で挟まれた保持空間１６が形成され、この保持空間１６に接着剤１７が充填されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の多角柱が複数並列するように形成されたハニカムコア材と、
前記ハニカムコア材の両面に接着される一対の繊維強化樹脂板と、を備え、
隣り合う前記多角柱の側面同士の間に、これらの側面で挟まれた保持空間が形成され、この保持空間に接着剤が充填されていることを特徴とする繊維強化複合材。
【請求項２】
隣り合う前記多角柱の側面のうち少なくとも一方に、凹部または凸部を形成することにより、前記保持空間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材。
【請求項３】
前記多角柱の側面に塗布する前記接着剤に、前記接着剤の溶融温度よりも高い軟化温度を有する固体を混入することにより、前記保持空間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の車体や飛行機の胴体などを構成する部材として、いわゆるサンドイッチ構造が公知である（例えば、特許文献１）。この特許文献１に記載のサンドイッチ構造は、中空の多角柱が複数隙間なく並列するように形成されたハニカムコア材と、ハニカムコア材の両面に接着される一対の表皮板と、を備えている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許６６９２６８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ハニカムコア材の両面は、表皮板との接触面積が小さいため、ハニカムコア材と表皮板との接着面積が小さくなり、ハニカムコア材と表皮板との接着強度が小さくなるおそれがある。また、ハニカムコア材と表皮板とを接着する接着剤として、シート状接着剤を用いることで、ハニカムコア材と表皮板との接着強度を高めることはできるが、このシート状接着剤は比較的高価であり、サンドイッチ構造の製造コストが増大する。
【０００５】
そこで、本発明は、製造コストを抑制しつつ、ハニカムコア材と表皮板との接着強度を向上させることができる繊維強化複合材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】
【０００６】
本発明に係る繊維強化複合材は、中空の多角柱が複数並列するように形成されたハニカムコア材を備えている。隣り合う前記多角柱の側面同士の間に、これらの側面で挟まれた保持空間が形成され、この保持空間に接着剤が充填されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、隣り合う前記多角柱の側面同士が保持空間（間隙）を介して隣接しているので、１つの多角柱あたりの表皮板との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材と表皮板との接着強度が向上する。また、前記保持空間に接着剤が充填されているので、シート状接着剤の使用の必要がなく、繊維強化複合材の製造コストを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る繊維強化複合材の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図３】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図４】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図５】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図６】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図７】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図８】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図９】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１０】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１１】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１２】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１３】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１４】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１５】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【図１６】変形例に係るハニカムコア材の要部拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１０】
図１に示すように、繊維強化複合材１０は、ハニカムコア材１１Ａと、このハニカムコア材１１Ａの両面に接着される一対の繊維強化樹脂板（表皮板）１２，１２と、を備えている。この繊維強化複合材１０は、サンドイッチパネルとも称されるものである。
【００１１】
繊維強化複合材１０は、例えば、自動車の車体を構成する部材などに適用することができ、より具体的には、フード（ボンネット）、ルーフ、シートバックパネル、サスペンションメンバーなどに適用することができる。なお、繊維強化複合材１０は、自動車の車体を構成する部材に限定されず、飛行機の胴体を構成する部材など、各種構成部材に適用することが可能である。
【００１２】
繊維強化樹脂板１２は、繊維強化複合材１０の表層（表面および裏面）を構成するものである。繊維強化樹脂板１２は、繊維強化樹脂（繊維強化プラスチック）から板状に形成されている。この繊維強化樹脂としては、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）、アラミド繊維強化樹脂（ＡＦＲＰ）など、種々の繊維強化樹脂を用いることができる。繊維強化樹脂板１２の板厚は、例えば１ｍｍ程度とされ、繊維強化複合材１０全体の板厚は、例えば１０ｍｍ程度とされる。
【００１３】
本実施形態に係るハニカムコア材１１Ａを図２に基づいて説明する。
【００１４】
ハニカムコア材１１Ａは、繊維強化複合材１０のコア層を構成するものである。ハニカムコア材１１Ａは、中空の多角柱１３Ａ（ハニカム）が複数隙間なく（連続して）並列するように箔材１４Ａから形成されたものである。このハニカムとしては、アルミハニカム、アラミドハニカム、ペーパーハニカムなど、種々のハニカムを用いることができる。本実施形態に係るハニカムコア材１１Ａにおいては、多角柱１３Ａが断面略六角形状に形成されている。箔材１４Ａは、アルミニウム箔（アルミハニカム）、アラミド紙（アラミドハニカム）、クラフト紙（ペーパーハニカム）などから構成される。本実施形態では、ハニカムコア材１１Ａにおける複数の箔材１４Ａ同士は、後述する接着剤１７Ａにより、接着箇所が箔材１４Ａの厚さ方向において互い違いになるように接着されている。なお、多角柱１３Ａの断面形状は、略六角形状に限定されず、略四角形状などの他の多角形状であってもよい。つまり、本発明において、ハニカムにおける「多角柱」とは、六角柱に限定されず、四角柱などの他の多角柱を含むものとする。
【００１５】
隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士の間に、これらの側面１５Ａで挟まれた保持空間（間隙）１６Ａが形成され、この保持空間１６Ａに接着剤１７Ａが充填されている。本実施形態のハニカムコア材１１Ａにおいては、隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａに凹部１８Ａを設けることにより、隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士の間に保持空間１６Ａ（閉断面）を形成している。凹部１８Ａは、例えば、エンボス加工、折り加工などにより箔材１４Ａに形成することができる。本実施形態では、凹部１８Ａは、断面三角形状とされ、側面１５Ａの全体が隣接する側面１５Ａから離間する方向に凸となるように形成されている。また、凹部１８Ａは、ハニカムコア材１１Ａの一端面から他端面までの間の全長に亘って設けられている。このため、保持空間１６Ａに充填される接着剤１７Ａによる柱状の接着剤塊も、ハニカムコア材１１Ａの一端面から他端面までの間の全長に亘って設けられている。保持空間１６Ａの幅Ｗ（図２参照）は、例えば１ｍｍ程度とされる。
【００１６】
前記保持空間１６Ａに充填する接着剤１７Ａとしては、エポキシ樹脂系接着剤や、ウレタン樹脂系接着剤などを用いることができる。また、保持空間１６Ａに充填する接着剤１７Ａは、熱硬化性の接着剤であってもよく、熱可塑性の接着剤であってもよい。
【００１７】
前記ハニカムコア材１１Ａの両面に繊維強化樹脂板１２を重ね合わせ、これらの積層体（ハニカムコア材１１Ａ、一対の繊維強化樹脂板１２，１２）を上下から挟んで、加圧、加熱する。このようにすることにより、前記保持空間１６Ａに充填した接着剤１７Ａが溶融、硬化して、この接着剤１７Ａによりハニカムコア材１１Ａと繊維強化樹脂板１２とが接着される。なお、前記の積層体の加圧、加熱の前に、ハニカムコア材１１Ａの両面にも、接着剤を予め塗布しておくようにしてもよい。
【００１８】
次に、ハニカムコア材１１の変形例を図３から図１６に基づいて説明する。
【００１９】
図３から図７に示すハニカムコア材１１Ｂ〜１１Ｆはそれぞれ、中空の多角柱１３Ｂ〜１３Ｆが複数隙間なく並列するように箔材１４Ｂ〜１４Ｆから形成されたものである。ハニカムコア材１１Ｂ〜１１Ｆではそれぞれ、隣り合う多角柱１３Ｂ〜１３Ｆの側面１５Ｂ〜１５Ｆに凹部１８Ｂ〜１８Ｆを設けることにより、隣り合う多角柱１３Ｂ〜１３Ｆの側面１５Ｂ〜１５Ｆ同士の間に保持空間１６Ｂ〜１６Ｆ（閉断面）を形成している。
【００２０】
図３に示すハニカムコア材１１Ｂでは、凹部１８Ｂは、断面台形状とされ、側面１５Ｂの全体が隣接する側面１５Ｂから離間する方向に凸となるように形成されている。図４に示すハニカムコア材１１Ｃでは、凹部１８Ｃは、断面台形状とされ、側面１５Ｃの中央部分のみが隣接する側面１５Ｃから離間する方向に凸となるように形成されている。図５に示すハニカムコア材１１Ｄでは、凹部１８Ｄは、半円形状とされ、側面１５Ｄの中央部分のみが隣接する側面１５Ｄから離間する方向に凸となるように形成されている。また、図６に示すハニカムコア材１１Ｅのように、すべての側面１５Ｅに凹部１８Ｅを設けるのではなく、一部の側面１５Ｅにのみ凹部１８Ｅを設けてもよい。さらに、図７に示すハニカムコア材１１Ｆのように、凹部１８Ｆを設けた箔材１４Ｆと凹部１８Ｆの無い箔材１４Ｆとを組み合わせるようにしてもよい。
【００２１】
図８から図１３に示すハニカムコア材１１Ｇ〜１１Ｌはそれぞれ、中空の多角柱１３Ｇ〜１１Ｌが複数隙間なく並列するように箔材１４Ｇ〜１４Ｌから形成されたものである。ハニカムコア材１１Ｇ〜１１Ｌではそれぞれ、隣り合う多角柱１３Ｇ〜１３Ｌの側面１５Ｇ〜１５Ｌに凸部１９Ｇ〜１９Ｌを設けることにより、隣り合う多角柱１３Ｇ〜１３Ｌの側面１５Ｇ〜１５Ｌ同士の間に保持空間１６Ｇ〜１６Ｌ（開断面）を形成している。
【００２２】
図８に示すハニカムコア材１１Ｇでは、凸部１９Ｇは、断面三角形状とされ、側面１５Ｇの全体が隣接する側面１５Ｇに近接する方向に凸となるように形成されている。図９に示すハニカムコア材１１Ｈでは、凸部１９Ｈは、断面台形状とされ、側面１５Ｈの全体が隣接する側面１５Ｈに近接する方向に凸となるように形成されている。図１０に示すハニカムコア材１１Ｉでは、凸部１９Ｉは、断面台形状とされ、側面１５Ｉの中央部分のみが隣接する側面１５Ｉに近接する方向に凸となるように形成されている。図１１に示すハニカムコア材１１Ｊでは、凸部１９Ｊは、半円形状とされ、側面１５Ｊの中央部分のみが隣接する側面１５Ｊに近接する方向に凸となるように形成されている。また、図１２に示すハニカムコア材１１Ｋのように、すべての側面１５Ｋに凸部１９Ｋを設けるのではなく、一部の側面１５Ｋにのみ凸部１９Ｋを設けてもよい。さらに、図１３に示すハニカムコア材１１Ｌのように、凸部１９Ｌを設けた箔材１４Ｌと凸部１９Ｌの無い箔材１４Ｌとを組み合わせるようにしてもよい。
【００２３】
図１４および図１５に示すハニカムコア材１１Ｍ，１１Ｎはそれぞれ、中空の多角柱１３Ｍ，１１Ｎが複数隙間なく並列するように箔材１４Ｍ，１４Ｎから形成されたものである。ハニカムコア材１１Ｍ，１１Ｎではそれぞれ、隣り合う多角柱１３Ｍ，１３Ｎの側面１５Ｍ，１５Ｎを凹凸形状に形成している。図１４に示すハニカムコア材１１Ｍでは、多角柱１３Ｍの側面１５Ｍに階段状の段差部２０を形成している。図１５に示すハニカムコア材１１Ｎでは、多角柱１３Ｎの側面１５Ｎに波形状の波形部２１を形成している。
【００２４】
図１６に示すハニカムコア材１１Ｏは、中空の多角柱１３Ｏが複数隙間なく並列するように箔材１４Ｏから形成されたものである。ハニカムコア材１１Ｏにおいては、多角柱１３Ｏの側面１５Ｏに塗布する接着剤１７Ｏに固体２２を混入することにより、隣り合う多角柱１３Ｏの側面１５Ｏ同士の間に保持空間１６Ｏ（開断面）を形成する。接着剤１７Ｏに混入する固体２２としては、接着剤１７Ｏの溶融温度よりも高い軟化温度を有するもの（例えば、ガラスビーズ）を用いることができる。固体２２（ガラスビーズ）の外径は、例えば１ｍｍ程度とされる。
【００２５】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００２６】
（１）本実施形態による繊維強化複合材１０は、中空の多角柱１３Ａが複数隙間なく並列するように形成されたハニカムコア材１１Ａと、ハニカムコア材１１Ａの両面に接着される一対の繊維強化樹脂板１２，１２と、を備えている。そして、隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士の間に、これらの側面１５Ａで挟まれた保持空間１６Ａが形成され、この保持空間１６Ａに接着剤が充填されている。
【００２７】
本実施形態に係る繊維強化複合材１０においては、ハニカムコア材１１Ａは、隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士が保持空間１６Ａを介して隣接しており、この保持空間１６Ａに接着剤１７Ａが充填されている。本実施形態によれば、隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士の間に保持空間１６Ａが形成されているので、１つの多角柱１３Ａあたりの繊維強化樹脂板１２との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材１１Ａと繊維強化樹脂板１２との接着強度が向上する。また、ハニカムコア材１１Ａと繊維強化樹脂板１２とを、保持空間１６Ａに充填した接着剤で接着することにより、接着強度がより向上する。
【００２８】
ところで、ハニカムコア材１１Ａと繊維強化樹脂板１２とを接着する接着剤として、シート状接着剤が用いられるが、このシート状接着剤は比較的高価であり、繊維強化複合材１０の製造コストが増大する。これに対して、本実施形態によれば、シート状接着剤の使用の必要はなく、一般的な接着剤を用いることができる。したがって、繊維強化複合材１０の製造コストを抑制することができる。
【００２９】
（２）隣り合う前記多角柱１３Ａの側面１５Ａのうち少なくとも一方に、凹部１８Ａまたは凸部を形成することにより、保持空間１６Ａを形成するようにしてもよい（図２〜図１５参照）。
【００３０】
このようにすることにより、隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士の間に保持空間１６Ａを容易に形成することが可能である。隣り合う多角柱１３Ａの側面１５Ａ同士の間に保持空間１６Ａが形成されることにより、１つの多角柱１３Ａあたりの繊維強化樹脂板１２との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材１１Ａと繊維強化樹脂板１２との接着強度が向上する。
【００３１】
（３）図１６に示されるように、多角柱１３Ｏの側面１５Ｏに塗布する接着剤１７Ｏに、接着剤１７Ｏの溶融温度よりも高い軟化温度を有する固体２２を混入することにより、保持空間１６Ｏを形成するようにしてもよい。
【００３２】
このようにすることによっても、隣り合う多角柱１３Ｏの側面１５Ｏ同士の間に保持空間１６Ｏを容易に形成することが可能である。隣り合う多角柱１３Ｏの側面１５Ｏ同士の間に保持空間１６Ｏが形成されることにより、１つの多角柱１３Ｏあたりの繊維強化樹脂板１２との接触面積が大きくなり、ハニカムコア材１１Ｏと繊維強化樹脂板１２との接着強度が向上する。
【００３３】
ところで、本発明の繊維強化複合材は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  繊維強化複合材
１１  ハニカムコア材
１２  繊維強化樹脂板
１３  多角柱
１５  側面
１６  保持空間
１７  接着剤
１８  凹部
１９  凸部
２２  固体
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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