(57)【要約】      （修正有）【課題】真空注入成形法による、強化プラスチック製サンドイッチ材の製造方法において、樹脂の未含浸の無い、安定な品質を呈し、軽量で低コスト化の図れる改良法を提供する。【解決手段】前記改良法は、通液性の芯部の両面に通液性補強材を配設してなる被含浸物２に、真空注入成形法によって液状の熱硬化性樹脂を含浸させたのち、硬化させるものである。通液性の芯部としては、樹脂発泡体、貫通穴を開設したシート状体、粒状体を充填した通液性のシート状体が好ましい。通液性補強材としては、不織布、短繊維積層マット状物や長繊維からなるシート状物、布帛、織物、編物のような繊維基材が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通液性の芯部の両面に通液性補強材を配設してなる被含浸物に、真空注入成形法によって液状の熱硬化性樹脂を含浸させたのち、硬化させることを特徴とする、強化プラスチック製サンドイッチ材の製造方法。
【請求項２】
通液性の芯部が樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
樹脂発泡体が、シート状で貫通穴が厚み方向に全面に平均的に分散して多数開設されていることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
通液性の芯部が、複数個の樹脂発泡体を、相互に隙間をほぼ平行に開けて、通液性補強材間に並置してなるものであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項５】
樹脂発泡体が、独立発泡体であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
通液性の芯部が、粒状体が充填されてなる通液性のシート状体からなることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
シート状体が、ハニカムシートであることを特徴とする請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
通液性補強材が繊維基材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
繊維基材が不織布、短繊維積層マット状物、長繊維からなるシート状物、布帛、織物および編物からなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項８記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化プラスチック製サンドイッチ材の製造方法、さらに詳しくは、芯部の両面に通液性補強材を配設してなる被含浸物を用いた強化プラスチック製サンドイッチ材の真空注入成形方法の改良法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量で高強度な素材として、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が各種産業分野で注目され、中でも、炭素繊維強化プラスチックはその優れた機械特性等から多用されつつある。そして、このような繊維強化プラスチックは、従来ハンドレアップ成形法で成形されることが多かった。
【０００３】
しかし、この成形法は、比較的大型の厚肉の成形体を製造するには、好ましくなく、コストがかかりすぎるし、また、製造中にスチレン等が揮散するという問題がある。
そこで、近年、真空下、例えば真空吸引による真空下で、強化繊維材料からなる空隙をもつ基材に樹脂を注入して成形を行う真空注入成形法が採用されつつあり、その基本的な技術として、成形型の上に、被含浸物を戴置し、さらに、離型材を介して樹脂流動層を設け、これを覆うバッグフイルムを、その周囲がシールされ、真空吸引されうるように設置し、このバッグフィルム内に、樹脂を注入して成形させる方法が提示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この真空注入成形方法では、大型、厚肉の成形品を作製しようとすると、過大な重量となり、かつ樹脂含浸に時間がかかり、生産性が低く、コスト高となるなどの問題がある。
このような問題を解決するには、芯材を軽量なもの、例えば樹脂発泡体からなるものとし、両面に強化プラスチック材を配すことで、軽量でかつ強度の高いサンドイッチ材とすることが想起される。
しかし、真空注入成形法でサンドイッチ材を作製するには、上下に設置された、被含浸物に樹脂を含浸する工程で、上部に樹脂流動層が設けられ、上面（成形型と反対面）は、樹脂が流動しやすく、含浸しやすいが、成形型に戴置された下面の被含浸物には、樹脂流動層が設けられてないために、樹脂は含浸しにくく、樹脂未含浸部分が発生しやすいなどの問題が派生する。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−８３８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、このような問題にかんがみ、真空注入成形法による、強化プラスチック製サンドイッチ材の製造方法において、樹脂の未含浸の無い、安定な品質を呈し、軽量で低コスト化の図れる改良法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、通液性の芯部の両面に通液性補強材を配設して被含浸物とし、これに真空注入成形法で液状熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化させて成形することが、課題解決に資することを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、通液性の芯部の両面に通液性補強材を配設してなる被含浸物に、真空注入成形法によって液状の熱硬化性樹脂を含浸させたのち、硬化させることを特徴とする、強化プラスチック製サンドイッチ材の製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、通液性の芯部が樹脂発泡体からなることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、樹脂発泡体が、シート状で貫通穴が厚み方向に全面に平均的に分散して多数開設されていることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、通液性の芯部が、複数個の樹脂発泡体を、相互に隙間をほぼ平行に開けて、通液性補強材間に並置してなるものであることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１２】
また、本発明の第５の発明によれば、第２〜４のいずれかの発明において、樹脂発泡体が、独立発泡体であることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第６の発明によれば、第１の発明において、通液性の芯部が、粒状体が充填されてなる通液性のシート状体からなることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、シート状体がハニカムシートであることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の第８の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明において、通液性補強材が繊維基材であることを特徴とする製造方法が提供される。
【００１６】
また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、繊維基材が不織布、短繊維積層マット状物、長繊維からなるシート状物、布帛、織物および編物からなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明方法によれば、芯部を通液性のものとすることにより、通液性補強材が配設された上面の被含浸物から、芯材の穴や芯材の隙間などを介して、下面の被含浸物に樹脂が流入含浸しやすくなり、下面の被含浸物の樹脂未含浸部が発生しにくいという顕著な効果が奏される。
【００１８】
本発明方法により成形された強化プラスチック製サンドイッチ材は、樹脂の未含浸部が発生しないので、強度的に安定し、また、芯部を樹脂発泡体で構成した場合、強化プラスチック単体の成形品よりも、樹脂、ならびに繊維の使用量が少なくなり、コストも安く、軽量のものとなるし、さらに、芯部をハニカムシートに粒状体が充填されてなる通液性のシート状体としたとき、該シート状体の厚み精度が良くなり、強度的に安定し、かつ強度アップが図れるなどの利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明方法は、通液性の芯部の両面に通液性補強材を配設してなる被含浸物に、真空注入成形法によって液状の熱硬化性樹脂を含浸させたのち、硬化させることで特徴付けられる。
【００２０】
通液性の芯部としては、例えばシート状で貫通穴が厚み方向に全面に平均的に分散して多数開設されている樹脂発泡体や、複数個の樹脂発泡体を、相互に隙間をほぼ平行に開けて、通液性補強材間に並置してなるもの、換言すれば樹脂発泡体が、数個の部材にカットされ、樹脂が浸透流入するように、隙間を設けて並置されているものや、砂、金属、無機物、プラスチック等の小片やそれらの産業廃棄物の粉砕物などの粒状体をハニカムコアや網状袋に充填してなる通液性のシート状体などが挙げられる。
【００２１】
樹脂発泡体は独立気泡を有する独立発泡体が、発泡体内に樹脂の含浸されることがなく、軽量化に資するので好ましいが、連続気泡を有するものも使用しうる。
樹脂発泡体としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂の発泡体が好ましく、その他フェノール樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂の発泡体も用いられる。発泡体の発泡倍率は５〜３０倍が好ましい。発泡倍率が高すぎるとサンドイッチ板として強度が不足するし、また、低すぎても軽量化が図れない。
樹脂発泡体として、貫通穴が開設されたシート状物を用いる場合には、貫通穴は孔径１〜７ｍｍのものが好ましい。孔径が大きすぎると含浸樹脂量が多くなり、軽量化が図れないし、小さすぎても液状樹脂が通過しにくくなる。１ｍｍ程度の小さい穴の場合は、より多数個全面にあけるのがよく、例えば５０ｍｍピッチ程度に穴同士の間隔を狭めるのがよい。このようにすると下側の被含浸物への含浸がより均一になる。
また、樹脂発泡体を複数個並置する場合は、個々の樹脂発泡体は隙間を空けて設置され、１００ｍｍ〜４００ｍｍ幅ピッチで並べるのがよい。このピッチが広すぎると下側の被含浸物への樹脂含浸が遅れるし、また、狭すぎても軽量化が図れない。また、隙間は、１〜１０ｍｍとするのがよい。
また、粒状体を充填した通液性のシート状体を用いる場合、砂などは、安価で手に入り、かつ、樹脂が含浸されることで、サンドイッチ板として高強度のものが期待できる。粒状体としては、平均粒径が１００μｍ〜５ｍｍであるものが好ましく、通液性のシート状体としては、例えばネット等の網状体やハニカムシート等が好ましい。平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定機を用いて常法に従って測定した粒径分布に基づき求められるものである。
また、ハニカムシートのコア内に砂等の粒状体を充填するのが、芯材の厚み精度を向上させるのに良好な手段である。
【００２２】
通液性補強材としては、繊維基材が好ましく、中でも不織布、短繊維積層マット状物、長繊維からなるシート状物、布帛、織物または編物などが挙げられ、例えば織物としては、ガラスクロス、炭素クロス、ケプラークロス等が、不織布としてはチョップドストランドマットなどが挙げられる。
通液性補強材としては、その他、通液性を有する金属製のパンチングメタルや、アルミ製のマットや、無機材に穴があけられた通液性を有するパネルや、木質パネルや、発泡体で連続気泡のプラスチック材なども使用できる。
これら通液性補強材は、単体でなく、積層して配置してもよく、金属製素材とプラスチック製素材の異素材の積層でもよい。
また、芯材として、砂などの粒状体が充填されてなる通液性のシート状体も使用されうる。
【００２３】
次に、一般的な真空注入成形方法を図面に基づき説明する。図１は樹脂を注入する前の状態を、図２は樹脂含浸後の状態をそれぞれ示す。
【００２４】
各図において、１は成形型、２は成形型の上に戴置した被含浸物、３は樹脂流動層、４は離型材、５はこれらを覆うようにして設置されたバッグフィルム、６はバッグフイルム５と成形型１の間に介在する真空保持用シール材、７、８は、バッグフィルム５の両端部に取り付けられたコネクター、９はバルブ１０を介してコネクター７に接続する樹脂貯留槽、１１は含浸用樹脂、１２はバルブ１３を介してコネクター８に接続するドレイン、１４はこのドレインにバルブ１５を介して接続する真空引き系ラインである。
【００２５】
図１に示されるように、成形型１の上に被含浸物２を戴置し、その上に離型材４を介して樹脂流動層３を隣接して配置する。
この状態で上からバッグフィルム５を被せ、下縁部にシール材６を成形型１との間に配置して真空シールする。
【００２６】
そして、コネクター７、８をバッグフィルム５にセットし、バルブ１３、１５を開くとバッグフィルム５内の空気はドレイン１２を経て真空引き系ライン１４に排出され、バッグフィルム５内は真空状態に維持される。
この状態で、バルブ１０を開くと、図２に示されるように、樹脂貯留槽９の含浸用樹脂１１が、コネクター７を通してバッグフィルム５内に供給され、樹脂流動層３内に流動可能状態で充満し、離型材４を通して被含浸物２に供給され、含浸される。このとき樹脂流動層３には、含浸用樹脂が流動可能状態で保持されるため、被含浸物２の未含浸部分には樹脂流動層３から樹脂が供給され、また過剰含浸部分からは逆に樹脂が樹脂流動層３に吸い取られ、被含浸物２の樹脂含有量は均一化する。
バッグフィルム５内の余分の樹脂はコネクター８を通してドレイン１２に流入し、このとき樹脂に混入した気泡なども吸い取られるので、被含浸物２は全体で均一に含浸用樹脂１１で含浸され、気泡も残らない。
【実施例】
【００２７】
次に実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
図３、４に示される被含浸物、芯材を用い、真空注入成形を行って強化プラスチック製サンドイッチ材を調製した。
すなわち、成形型１には、サイズ８００ｍｍ幅×１３００ｍｍ長さの鋼板製金型を使用した。この金型の上に戴置される被含浸物は、通液性補強材２０２、芯材１７、通液性補強材２０１からなる。通液性補強材２０２は、ガラスクロスを目付け８００（ｇ／ｍ２）２層と、チョップドストランドマットを目付け９００（ｇ／ｍ２）  ３層、  幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍで交互に積層してなり、その上に戴置される芯材１７は、発泡倍率２０倍のポリプロピレン発泡体で、幅４９０ｍｍ長さ９９０ｍｍ厚み５０ｍｍのものを使用した。芯材１７には、１ｍｍ径の厚み方向の貫通穴１６が、約５０ｍｍピッチで全面に開設されている。芯材の上に戴置される通液性補強材２０１は、２０２と同じ構成になっている。芯材１７の周囲には、チョップドストランドマット８００（ｇ／ｍ２）５層に積層された幅５０ｍｍ（芯材１７と同厚み）の帯状被含浸物２０３が全周に巻かれている。
このようにして総体としての被含浸物が構成される。
この被含浸物の上に、離型材（図示せず）を金型にたれるまで戴置し、被含浸物を離型材で完全に覆った。離型材としては、ＢＬＥＥＤＥＲ  ＬＥＡＳＥ  Ｂ（商品名、ＡＩＲＴＥＣＨ社製、０．０１１ｍｍ厚  シリコンコートされたポリアミド製布）を用いた。
さらに離型材を介して樹脂流動層３を、被含浸物の上に戴置し、被含浸物を覆った。樹脂流動層３としては、ＧＲＥＥＮＦＬＯＷ  ７５（商品名、ＡＩＲＴＥＣＨ社製、０．８９ｍｍ厚のポリプロピレン製ネット）を用いた。
さらに、金型を覆うようにバッグフィルム（図示せず）を戴置した。バッグフィルムとしては、ＫＭ１３００（商品名、ＡＩＲＴＥＣＨ社製、０．２５ｍｍ厚のポリアミド製フイルム）を用いた。
成形型１とバッグフィルムは、成形型の周囲に設けられたシール材（図示せず）で接着した。
樹脂注入用の真空バルブ（図示せず）と、真空引き用の真空バルブ（図示せず）を図１のように配設した。
このような成形装置において、真空圧０．０６ＭＰａで、バッグフィルム内を吸引した。
含浸用樹脂（液状の熱硬化性樹脂）１１としては、硬化剤、促進剤が配合された、ビニルエステル樹脂［日本ユピカ社製、ネオポール８２５０（商品名）（温度２０℃での粘度：約０．２Ｐａ・ｓ）］を用いた。
真空バルブを開くと、含浸用樹脂１１が、図３に示されるように、流れ、全体が含浸された。
樹脂が硬化した後、成形金型から取り出し、樹脂の未含浸部分の有無を目視で確認した。
このようにして得られたサンドイッチ材は、上側はもちろん、成形型に接していた下側にも樹脂未含浸部が認められず、外観良好であった。
【００２９】
実施例２
芯材１７として、発泡倍率２０倍のポリプロピレン発泡体で、幅１６０ｍｍ長さ４９０ｍｍ厚さ５０ｍｍのものを、約５ｍｍの隙間１９を開けて図５のように併置した以外は実施例１と同様にして強化プラスチック製サンドイッチ材を調製した。得られたサンドイッチ材は、上側はもちろん、成形型に接していた下側にも樹脂未含浸部が認められず、外観良好であった。
【００３０】
実施例３
芯材１７として、実施例１と同じ寸法で、平均粒径２ｍｍの砂を２０メッシュのポリエチレン製ネットに充填したものを用いた以外は実施例１と同様にして強化プラスチック製サンドイッチ材を調製した。得られたサンドイッチ材は、上側はもちろん、成形型に接していた下側にも樹脂未含浸部が認められず、外観良好であった。
【００３１】
実施例４
芯材１７として、実施例１と同じ寸法で、平均粒径２ｍｍの砂を紙製のハニカムシートのコアに充填したものを用いた以外は実施例１と同様にして強化プラスチック製サンドイッチ材を調製した。得られたサンドイッチ材は、上側はもちろん、成形型に接していた下側にも樹脂未含浸部が認められず、外観良好であった。
【００３２】
比較例１
図６、７に示されるように、芯材１８として、実施例１と同じ寸法で、貫通穴を開設していない無穴のポリプロピレン発泡体を用いた以外は実施例１と同様にして強化プラスチック製サンドイッチ材を調製した。得られたサンドイッチ材は、成形型に接していた下側に樹脂未含浸部２０が認められ、外観不良であった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】真空注入成形法の一例における樹脂注入前の模式図。
【図２】真空注入成形法の一例における樹脂注入後の模式図。
【図３】実施例１、２の真空注入成形における樹脂含浸中の模式図。
【図４】図３における要部の一例の断面図（Ｃ−Ｃ矢視）。
【図５】図３における要部の別例の断面図（Ｃ−Ｃ矢視）。
【図６】比較例１の真空注入成形における模式図（樹脂含浸初期）。
【図７】比較例１の真空注入成形における模式図（樹脂含浸終了時）
【符号の説明】
【００３４】
１  成形型
２  被含浸物
３  樹脂流動層
４  離型材
５  バッグフィルム
６  シール材
７，８  コネクター
９  樹脂貯留槽
１０，１３，１５  バルブ
１１  含浸用樹脂
１２  ドレイン
１４  真空引き系ライン
１６  貫通穴
１７  芯材
１８  穴なし発泡体（芯材）
１９  隙間
２０  樹脂未含浸部
【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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