(57)【要約】【課題】プレス成形可能な形状と層状部材構造の組み合わせを適用することにより高い強度、剛性と優れた生産性も実現可能なパネル部材を提供する。【解決手段】面状のパネル部材であって、上面を形成する上層部材、下面を形成する下層部材、上層部材と下層部材の間に介在される中層部材の３種の部材、または、上面を形成する中層部材、下面を形成する下層部材の２種の部材の接合構造に構成され、上層部材、下層部材が、平坦面を有する面構造体からなり、中層部材が、連続的な凹凸形状を有する構造を面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成した凹凸プレス構造体からなることを特徴とするパネル部材。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状のパネル部材であって、上面を形成する上層部材、下面を形成する下層部材、上層部材と下層部材の間に介在される中層部材の３種の部材、または、上面を形成する中層部材、下面を形成する下層部材の２種の部材の接合構造に構成され、前記上層部材、下層部材が、平坦面を有する面構造体からなり、前記中層部材が、連続的な凹凸形状を有する構造を面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成した凹凸プレス構造体からなることを特徴とするパネル部材。
【請求項２】
少なくとも前記中層部材が繊維強化樹脂からなる、請求項１に記載のパネル部材。
【請求項３】
少なくとも前記中層部材が繊維強化樹脂からなり、該繊維強化樹脂を構成する強化繊維が、不連続に切断された強化繊維を混綿したマットからなる、請求項１または２に記載のパネル部材。
【請求項４】
少なくとも前記中層部材が繊維強化樹脂からなり、該繊維強化樹脂を構成する強化繊維として炭素繊維を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項５】
前記スタンパブル基材が、熱可塑性樹脂と強化繊維で構成された基材からなる、請求項１〜４のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項６】
前記凹凸プレス構造体が、凹凸形状が縦横両方向に連接された構造、または、凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項７】
前記中層部材が、１層のみ、または、複数層設けられている、請求項１〜６のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項８】
前記上層部材および下層部材とも前記スタンパブル基材をプレス成形した部材からなる、請求項１〜７のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項９】
前記スタンパブル基材が、等方性の物性を示す基材からなる、請求項１〜８のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項１０】
前記スタンパブル基材が、シート状基材を複数枚積層した積層体からなる、請求項１〜９のいずれかに記載のパネル部材。
【請求項１１】
前記シート状基材が、等方性の物性を示す基材からなる、請求項１０に記載のパネル部材。
【請求項１２】
車両用パネル部材からなる、請求項１〜１１のいずれかに記載のパネル部材
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状のパネル部材に関し、とくに、高い強度、剛性と優れた生産性を有する、複数の層状部材を組み合わせたパネル部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種分野における面状のパネル部材の要求に対し、従来から、樹脂製のパネル部材が広く適用されており、とくに高い強度、剛性が要求される場合には、繊維強化樹脂製のパネル部材の使用が適していることが知られている。しかし、従来の繊維強化樹脂製の部材の多くは射出成形により成形されるため(例えば、特許文献１)、使用されている強化繊維の繊維長が比較的短く、例えば車両用のパネル部材として採用するには、強度、剛性が不足するおそれがある。
【０００３】
そこで、本発明者らは、上記のような強度、剛性の不足を解消するために、強化繊維の繊維長が比較的長く、成形品の高い強度、剛性を発現できる、スタンパブル基材の使用の検討を開始した。ただし、スタンパブル基材はプレス成形によって成形されるため、その成形においては面内流れが前提となる。しかし、スタンパブル基材を用いたプレス成形では、面状体の面に補強用リブを立てる等の成形（つまり、面外流れが要求される成形）は難しく、そのため、実質的に面状の構造にしか成形できず、形状的に高い剛性を発揮することが困難であった。したがって、スタンパブル基材を構成する繊維強化樹脂材料が本来もつ高い強度、剛性を有効に利用できていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような現状に鑑み、スタンパブル基材が有する高い強度、剛性を発現可能な優れた特性に着目しつつ、プレス成形可能な形状と層状部材構造の組み合わせを適用することにより優れた生産性も実現可能な、各種分野に用いて好適なパネル部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るパネル部材は、面状のパネル部材であって、上面を形成する上層部材、下面を形成する下層部材、上層部材と下層部材の間に介在される中層部材の３種の部材、または、上面を形成する中層部材、下面を形成する下層部材の２種の部材の接合構造に構成され、前記上層部材、下層部材が、平坦面を有する面構造体からなり、前記中層部材が、連続的な凹凸形状を有する構造を面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成した凹凸プレス構造体からなることを特徴とするものからなる。
【０００７】
このような本発明に係るパネル部材においては、複数の層状部材の積層接合構造に構成されるので、パネル部材を、構造的に、平坦面を有する外面を形成する上層部材、下層部材と、主として強度、剛性を担う中層部材とに、容易に機能を分離して構成することが可能になる。これらのうち中層部材は、連続的な凹凸形状を有する凹凸プレス構造体からなるので、構造的に高い強度、剛性を発現可能である。この高い強度、剛性を発現可能な連続的な凹凸形状を有する構造が、面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成されるので、換言すれば、スタンパブル基材のプレス成形により形成可能な凹凸形状が中層部材の凹凸形状として採用され、スタンパブル基材のプレス成形では形成困難なリブ等の立設は不要とされるので、所望の形状への成形を問題なく容易に行うことが可能になり、優れた生産性が確保される。その結果、優れた生産性をもって製造可能で、高い強度、剛性を発現可能なパネル部材が実現される。
【０００８】
上記本発明に係るパネル部材においては、少なくとも上記中層部材が繊維強化樹脂からなることが好ましい。繊維強化樹脂は、軽量でありながら高い強度、剛性を発現可能な材料であるから、少なくとも中層部材を繊維強化樹脂から構成することにより、パネル部材全体の軽量化をはかりつつ、所望の強度、剛性を発現可能となる。
【０００９】
また、少なくとも上記中層部材が繊維強化樹脂からなる場合、該繊維強化樹脂を構成する強化繊維が、不連続に切断された強化繊維を混綿したマットからなる形態を採用することができる。このようなマットを含むことにより、中層部材成形用のスタンパブル基材をプレス成形する際、強化繊維の適切な分布状態を維持しつつ、強化繊維を樹脂とともに良好に流動させることが可能になり、プレス成形後の中層部材、ひいてはパネル部材全体の強度、剛性の均一化を促進することが可能になる。
【００１０】
また、少なくとも上記中層部材が繊維強化樹脂からなる場合、該繊維強化樹脂を構成する強化繊維としては、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等、あるいはこれらの組み合わせを使用可能であるが、とくに高い強度、剛性を発現可能で、それらの特性の設計も行いやすい炭素繊維を含むことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るパネル部材において、上記スタンパブル基材としては、プレス成形により上述したような凹凸プレス構造体からなる中層部材を形成可能なスタンパブル基材であれば特に限定されないが、成形の容易性等の観点から、熱可塑性樹脂と強化繊維で構成されたスタンパブル基材からなることが好ましい。
【００１２】
また、上記中層部材を構成する凹凸プレス構造体としては、凹凸形状が縦横両方向に連接された構造、または、凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造のいずれの形態も採り得る。さらに、面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成可能な連続的な凹凸形状であれば、任意の凹凸形状を採り得る。
【００１３】
また、本発明に係るパネル部材においては、上記中層部材は、１層のみ設けることもできるし、複数層設けることもできる。上記の如く中層部材を構成する凹凸プレス構造体の凹凸形状が縦横両方向に連接された構造の場合には、１層のみの中層部材であっても、縦横両方向に高い強度、剛性を発現可能である。また、中層部材を構成する凹凸プレス構造体の凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造の場合には、凹凸形状が異なる方向となるように２層以上の中層部材の積層構成とすることにより、異なる方向のすべてについて高い強度、剛性を発現可能となる。ここで後者のような形態の場合では、前者の場合に比べ、各中層部材のプレス成形の容易化をはかることが可能である。
【００１４】
また、本発明に係るパネル部材においては、上記上層部材および下層部材についても、上記のようなスタンパブル基材をプレス成形した部材から構成することができる。上層部材や下層部材は、少なくとも一部に平坦面を有する面構造体からなるが、上層部材や下層部材の周縁部まで考慮すると、必ずしも、全体にわたって平坦面を有する面構造体に構成されるとは限らない。したがって、そのような場合においても、スタンパブル基材をプレス成形した部材から上層部材や下層部材を構成すると、上層部材や下層部材の成形まで容易化され、パネル部材全体としての生産性が大幅に高められる。
【００１５】
また、本発明において、上記スタンパブル基材としては、等方性の物性(例えば、等方性の機械特性)を示す基材からなることが好ましい。このようなスタンパブル基材を用いて上記中層部材を形成すれば、さらには、このようなスタンパブル基材を用いて上記上層部材および下層部材も形成すれば、パネル部材全体の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になる。
【００１６】
また、上記スタンパブル基材を、シート状基材を複数枚積層した積層体として構成すれば、該スタンパブル基材を用いて形成する中層部材、さらには上層部材および下層部材の物性を所望の物性により容易に制御しやすくなり、ひいては、パネル部材全体の物性を所望の物性に一層容易に制御しやすくなる。このような積層体を構成するためのシート状基材を用いる場合にも、該シート状基材としては、等方性の物性を示す基材からなることが好ましい。このようなシート状基材を用いて上記積層体からなるスタンパブル基材を構成すれば、そのスタンパブル基材を用いて形成される上記中層部材、さらには上記上層部材および下層部材の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になり、ひいては、パネル部材全体の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になる。
【００１７】
このような本発明に係るパネル部材は、実質的にあらゆる用途に適用可能であり、とくに、軽量化や高強度化，高剛性化の要求の強い車両用パネル部材として好適なものである。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明に係るパネル部材によれば、軽量化等をはかりつつ、スタンパブル基材のプレス成形により形成できる凹凸プレス構造体からなる中層部材を設けることにより、高い強度、剛性を発現可能なパネル部材を実現でき、しかもそのパネル部材を優れた生産性をもって製造することができる。
【００１９】
とくに大量生産が要求される用途に対しても、確実にかつ容易に要求に応えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施態様に係るパネル部材を適用した車両の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施態様に係るパネル部材の分解斜視図（Ａ）および組立後の斜視図（Ｂ）である。
【図３】本発明の別の実施態様に係るパネル部材の分解斜視図（Ａ）および組立後の斜視図（Ｂ）である。
【図４】本発明のさらに別の実施態様に係るパネル部材の分解斜視図（Ａ）および組立後の斜視図（Ｂ）である。
【図５】本発明の一実施態様に係るパネル部材への入力荷重の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るパネル部材の適用例を示しており、本例では、車両１の車体下部に設けられるパネル部材２が例示されている。このようなパネル部材２は、例えば図２〜図４に示すように構成される。
【００２２】
図２にパネル部材の分解斜視図（Ａ）および組立後の斜視図（Ｂ）として示す実施態様においては、面状のパネル部材３は、上面を形成する上層部材４、下面を形成する下層部材５、上層部材４と下層部材５の間に介在される中層部材６の３種の部材の積層、接合構造に構成されている。上層部材４と下層部材５は、平坦面７、８を有する面構造体から構成されている。中層部材６は、連続的な凹凸形状を有する構造を面状基材からなるスタンパブル基材（シート状のスタンパブル基材）のプレス成形により形成した凹凸プレス構造体９から構成されており、本実施態様においては、凹凸プレス構造体９が、凹凸形状が縦横両方向に連接された構造に構成されている。各凹凸形状部分は、ハット形の断面形状を有している。また、本実施態様においては、中層部材６と、上層部材４および下層部材５は、すべて、炭素繊維を含む繊維強化樹脂からなり、上層部材４および下層部材５もスタンパブル基材のプレス成形により形成されている。強化繊維としての炭素繊維は、不連続に切断された炭素繊維を混綿したマットに構成されており、繊維長は例えば１〜５０ｍｍの範囲と、スタンパブル基材の段階にて、従来の射出成形品における繊維長よりも長く設定されている。
【００２３】
このようなパネル部材３においては、平坦面７、８を有する上層部材４と下層部材５により、周囲や載置部品に対して所望の外面が形成され、それらの間に介在された凹凸プレス構造体９からなる中層部材６により主として、パネル部材３に求められる強度、剛性が発現される。したがって、パネル部材３として必要な外面形状と強度、剛性の両方がこれら部材の積層構成によって満たされる。また、本実施態様では、中層部材６、上層部材４および下層部材５は、すべて、炭素繊維を含む繊維強化樹脂から構成されているので、パネル部材３全体としての強度、剛性が高く確保されつつ軽量性も確保される。そして、構造的に高い強度、剛性を発現する中層部材６は、全体として面状の形状を保ったままハット形断面形状部が連接された凹凸プレス構造体９に形成されるので、リブ等を立設する必要はなく、シート状の面状基材からなるスタンパブル基材を材料として使用し、それをプレス成形することによって問題なく容易に形成される。換言すれば、スタンパブル基材のプレス成形により問題なく形成され得る凹凸形状の構造体として成形されている。したがって、優れた生産性が確保されつつ、高い強度、剛性を発現可能なパネル部材３が実現される。
【００２４】
そして前述したように、上記スタンパブル基材として、等方性の物性を示す基材を用いて上記中層部材６、さらには、上記上層部材４および下層部材５を形成すれば、パネル部材３全体の強度、剛性の均一化を促進することが可能である。また、スタンパブル基材として、シート状基材を複数枚積層した積層体を用いれば、上記中層部材６、さらには、上記上層部材４および下層部材５を所望の物性に容易に制御しやすくなり、ひいては、パネル部材３全体の物性を所望の物性に容易に制御しやすくなる。さらに、このような積層体を構成するためのシート状基材として等方性の物性を示す基材を用いれば、そのスタンパブル基材を用いて形成される上記中層部材６、さらには上記上層部材４および下層部材５の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になり、ひいては、パネル部材３全体の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になる。
【００２５】
図３は、本発明の別の実施態様に係るパネル部材１１を、パネル部材の分解斜視図（Ａ）および組立後の斜視図（Ｂ）として示している。本実施態様においては、中層部材は、凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造を有する凹凸プレス構造体１４、１５に形成された２枚の中層部材１２、１３からなる。中層部材１２、１３を構成する凹凸プレス構造体１４、１５の凸条および凹条の延在方向は、互いに交差、とくに直交する方向に設定されている。その他の構成は図２に示した実施態様に準じるので、図２で付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２６】
このような構成においても、シート状の面状基材からなるスタンパブル基材を材料として使用し、それをプレス成形することによって、凹凸プレス構造体１４、１５からなる中層部材１２、１３がそれぞれ問題なく容易に成形される。本実施態様においては、各凹凸プレス構造体１４、１５は、それぞれ、凹凸形状が一方向に連接された構造に形成されればよいので、ハット形断面構造の図２に示した形態よりも成形は一層容易化されている。そして、２枚の凹凸プレス構造体１４、１５からなる中層部材１２、１３を、凹凸延在方向が異なる方向となるように積層することで、図２に示した形態と同様の強度、剛性を発現可能となっている。その他の作用、効果は図２に示した実施態様に準じる。
【００２７】
図４は、本発明のさらに別の実施態様に係るパネル部材２１を、パネル部材の分解斜視図（Ａ）および組立後の斜視図（Ｂ）として示している。本実施態様においては、上層部材は設けられず、図２に示したのと同等の下層部材５と中層部材６の２種の部材の積層、接合構造に構成されている。上面に凹凸構造が露出していてもよい場合には、このような２層構造のパネル部材２１とすることが可能である。その他の構成は図２に示した実施態様に準じるので、図２で付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２８】
このような構成においても、凹凸プレス構造体９からなる中層部材６により、主としてパネル部材２１に求められる強度、剛性が発現されるので、図２に示したパネル部材３と同等の高い強度、剛性が得られる。その他の作用、効果は図２に示した実施態様に準じる。
【００２９】
上記のような種々の形態に構成可能な本発明に係るパネル部材においては、例えば図５に示すような外部からの荷重に対して高い強度、剛性を発現できる。図５では、上記各実施態様のうち、図２に示したパネル部材３について例示するが、図３、図４に示した実施態様に係るパネル部材１１、２１でも同様に高い強度、剛性を発現できる。図５において、パネル部材３は、前方からの荷重３１(例えば、車両における前突荷重)や側方からの荷重３２(例えば、車両における側突荷重)、さらには曲げ荷重３３に対して、高い強度、剛性を発現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係るパネル部材は、あらゆる分野に適用可能であり、生産性に優れていることから、とくに大量生産が求められる分野のパネル部材(例えば、車両用パネル部材)として好適なものである。
【符号の説明】
【００３１】
１  車両
２、３、１１、２１  パネル部材
４  上層部材
５  下層部材
６、１２、１３  中層部材
７、８  平坦面
９、１４、１５  凹凸プレス構造体
３１  前方からの荷重
３２  側方からの荷重
３３  曲げ荷重
【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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