(57)【要約】【課題】品質がばらつかず、接着強度の高いＦＲＰ製成形品、その成形方法ならびにその成形型を提供する。【解決手段】コア材２の外側に繊維材３および樹脂材４からなる少なくとも１層の表皮を接合したＦＲＰ製成形品１であって、コア材２の周囲を覆う繊維材３の端部同士を、当該繊維材３のコア材側である内側面８同士で接合させたフランジ部９を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア材の外側に繊維材および樹脂材からなる少なくとも１層の表皮を接合したＦＲＰ製成形品であって、
コア材の周囲を覆う繊維材の端部同士を、当該繊維材のコア材側である内側面同士で接合させたフランジ部を有することを特徴とするＦＲＰ製成形品。
【請求項２】
前記フランジ部は、当該フランジ部を構成する繊維材の前記内側面とは異なる面のうちの一方の面が、前記コア材を繊維材が覆ってなる部位の外周面と連続して形成されることを特徴とするＦＲＰ製成形品。
【請求項３】
前記フランジ部が前記コア材に沿って伸延する方向と交差する面における断面において、前記コア材が矩形形状断面を有することを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ製成形品。
【請求項４】
コア材の外側に繊維材および樹脂材からなる少なくとも１層の表皮を接合するＦＲＰ製成形品の成形方法であって、
一対の成形型の一方に、コア材側となる内側面を上側として繊維材を配置する工程と、
前記繊維材の一端側の上に前記コア材を載置しつつ、当該繊維材の一端側に、繊維材のコア材が載置される部位と連続する面を有してコア材からはみ出す余剰部を設ける工程と、
前記繊維材の他端側を、前記コア材に被せて覆うとともに、繊維材の他端側端部の内側面を繊維材の余剰部の内側面と重ねる工程と、
前記一対の成形型同士を閉じ、前記繊維材の重なる部位を成形型同士の間に挟持する工程と、
を有することを特徴とするＦＲＰ製成形品の成形方法。
【請求項５】
前記一対の成形型同士を閉じ、前記繊維材の重なる部位を成形型同士の間に挟持する工程の後に、前記成形型内に樹脂を注入する工程を有することを特徴とする請求項４に記載のＦＲＰ製成形品の成形方法。
【請求項６】
前記繊維材の端部同士が重なる部位が、前記コア材に沿って伸延する方向と交差する面における断面において、前記コア材は矩形形状断面を有し、
前記一対の成形型のそれぞれが、前記矩形形状の２辺に対応して形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のＦＲＰ製成形品の成形方法。
【請求項７】
コア材の外側に繊維材および樹脂材からなる少なくとも１層の表皮を接合したＦＲＰ製成形品の成形型であって、
前記成形型は対で構成され、当該成形型の一方には、ＦＲＰ製成形品の一面に対応するキャビティ面と、当該キャビティ面と連続する第１フランジ押さえ面とが形成され、
前記成形型の他方には、前記第１フランジ押さえ面と対向する第２フランジ押さえ面が形成され、前記一対の成形型同士が閉じた際に、前記第１フランジ押さえ面と第２フランジ押さえ面の間に、前記コア材の周囲を覆う繊維材の端部同士を当該繊維材のコア材側である内側面同士で接した状態で収容するフランジ収容空間が形成されることを特徴とするＦＲＰ製成形品の成形型。
【請求項８】
前記繊維材の端部同士が重なる部位が、前記コア材に沿って伸延する方向と交差する面における断面において、前記コア材は矩形形状断面を有し、
前記成形型のそれぞれは、前記矩形形状の２辺に対応して形成されることを特徴とする請求項７に記載のＦＲＰ製成形品の成形型。
【請求項９】
前記対の成形型の一方には、当該一対の成形型同士が閉じた際に、前記成形型の他方と接するとともに、前記フランジ収容部を成形型の外部から隔離するストッパーを有することを特徴とする請求項７または８に記載のＦＲＰ製成形品の成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ部が設けられるＦＲＰ製成形品、その成形方法並びにその成形型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂材および繊維材からなる強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）製の成形品が使用されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、繊維材を複数層巻回して形成されたFRP製成形品が開示されているが、この成形品では、繊維材を巻きつける際の繊維の乱れや、繊維材が重なることによるＦＲＰ層の板厚のばらつきが生じ、強度がばらついて望ましい品質が得られない。
【０００４】
そこで、FRP層の板厚のばらつきを防ぐために、繊維材の端部同士を突き合わせてＦＲＰを形成することもできるが、繊維材端部同士の接合部は、付き合わされた先端部のみとなり、接着強度が低い。また、繊維材端部同士を付き合わせるための繊維材の長さの調整が難しく、例えば繊維材の長さが不足し、または長すぎることによって、強度がばらついて望ましい品質を得ることが困難である。
【特許文献１】特開平１１−７６４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、品質がばらつかず、接着強度の高いＦＲＰ製成形品、その成形方法ならびにその成型用型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】
上記目的を達成する本発明に係るＦＲＰ製成形品は、コア材の外側に繊維材および樹脂材からなる少なくとも１層の表皮を接合したＦＲＰ製成形品であって、コア材の周囲を覆う繊維材の端部同士を、当該繊維材のコア材側である内側面同士で接合させたフランジ部を有することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係るＦＲＰ製成形品の成形方法は、コア材の外側に繊維材および樹脂材からなる少なくとも１層の表皮を接合するＦＲＰ製成形品の成形方法であって、一対の成形型の一方に、コア材側となる内側面を上側として繊維材を配置する工程と、前記繊維材の一端側の上に前記コア材を載置しつつ、当該繊維材の一端側に、繊維材のコア材が載置される部位と連続する面を有してコア材からはみ出す余剰部を設ける工程と、前記繊維材の他端側を、前記コア材に被せて覆うとともに、繊維材の他端側端部の内側面を繊維材の余剰部の内側面と重ねる工程と、前記一対の成形型同士を閉じ、前記繊維材の重なる部位を成形型同士の間に挟持する工程と、を有することを特徴とする。なお、繊維材は樹脂材の含浸していないドライな繊維基材の状態で成形型同士の間に挟持されても、樹脂材が繊維材に予め含浸されているプリプレグ基材の状態で成形型同士の間に挟持されてもよいが、ドライな繊維基材に該当する場合には、前記成形型内に樹脂を注入する工程、をも有することを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係るＦＲＰ製成形品の成形型は、コア材の外側に繊維材および樹脂材からなる少なくとも１層の表皮を接合したＦＲＰ製成形品の成形型であって、前記成形型は対で構成され、当該成形型の一方には、ＦＲＰ製成形品の一面に対応するキャビティ面と、当該キャビティ面と連続する第１フランジ押さえ面とが形成され、前記成形型の他方には、前記第１フランジ押さえ面と対向する第２フランジ押さえ面が形成され、前記一対の成形型同士が閉じた際に、前記第１フランジ押さえ面と第２フランジ押さえ面の間に、前記コア材の周囲を覆う繊維材の端部同士を当該繊維材のコア材側である内側面同士で接した状態で収容するフランジ収容空間が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明に係るＦＲＰ製成形品は、繊維材の内側面同士を接合させたフランジ部を有しているため、繊維がばらつき難く品質のばらつきを抑制できる。また、フランジ部において繊維材の内側面同士が接合されるため、接着強度を高めることができる。
【００１０】
上記のように構成した本発明に係るＦＲＰ製成形品の成形方法は、繊維材の他端側端部の内側面を繊維材の余剰部の内側面と重ねて成形するため、繊維がばらつき難く品質のばらつきを抑制できる。また、繊維材の内側面同士を接合させるため、接着強度を高めることができる。
【００１１】
上記のように構成した本発明に係るＦＲＰ製成形品の成形型は、繊維材の内側面同士を接した状態で収容するフランジ収容空間を有しているため、繊維がばらつき難く品質のばらつきを抑制できる。また、繊維材の内側面同士を接合されることができるため、接着強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係るＦＲＰ製成形品が適用された車両用部材の部分斜視図、図２は本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製成形品の断面図である。
【００１４】
本実施形態に係るＦＲＰ製成形品１は、図１に示すように、例えば車両用部材であるフロアーのサイドシル部に適用され、フロアーに剛性を付与している。
【００１５】
ＦＲＰ製成形品１は、図２に示すように、コア材２が、繊維材３および樹脂材４からなる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）である表皮５により覆われて形成される。
【００１６】
コア材２には、例えばポリウレタン、塩化ビニル、ポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂（ＰＭＩ（ポリメタクリルイミド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド））などからなる発泡体が適宜使用される。
【００１７】
樹脂材４には、ＦＲＰのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能であり、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、更にはこれらの混合樹脂も使用できる。
【００１８】
繊維材３には、強化材となるものであれば特に制限はなく、例えば、炭素繊維、黒鉛繊維、またはガラス繊維や、アラミド、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の有機繊維等が挙げられ、またはこれらの２種類以上を併用したものも使用できる。繊維材３の形態としては、布帛基材が好適であり、繊維が一方向に引き揃えられたＵＤ（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）や、繊維が複数方向に引き揃えられステッチングなどで一体化された多軸基材、織物、編物、組物などの連続繊維基材、不織布状の不連続繊維基材が考えられるが、本発明の目的である品質のばらつきを抑えるたえには連続繊維基材を用いることが好ましい。
【００１９】
ＦＲＰ製成形品１は、コア材２が表皮５により覆われてなる本体部７と、コア材２を覆う繊維材３の端部同士を、繊維材３のコア材２側である内側面８同士で接合させたフランジ部９とを有している。フランジ部９は、コア材２に沿って伸延している。ＦＲＰ製成形品１のフランジ部９の一方面は、本体部７の外周面の一側面と連続してフランジ面１０を形成している。
【００２０】
ＦＲＰ製成形品１は、フランジ部９がコア材２に沿って伸延する方向（図２における奥行き方向）と交差する面（以下、”基準面”と称する）における断面において、コア材２が矩形形状を有している。
【００２１】
従来のＦＲＰ製成形品１００では、図９に示すように、繊維材１０１の端部同士の接着面１０２は先端の板厚分のみとなっているのに対し、本実施形態に係るＦＲＰ製成形品１は、フランジ部９において繊維材３の内側面８同士で接合されるため、接着面を広くすることができ、接着強度を向上できる。
【００２２】
本体部７からフランジ部９の端部までの長さであるフランジ長さｌは、フランジ厚さｄの２倍以上であることが好ましい。
【００２３】
また、本実施形態に係るＦＲＰ製成形品１は、フランジ部９の分だけフランジ面１０が広くなるため、例えばフランジ面１０を多部品との接着面として使用する場合に、広い接着面積を用いて接着力を増加させることができる。
【００２４】
また、剛性の高いＦＲＰからなるフランジ部９が設けられることにより、ＦＲＰ製成形品１の剛性を向上させることができる。したがって、例えばＦＲＰ製成形品１が図１に示すフロアーのサイドシル部に適用された場合に、フロアーの剛性を向上できる。
【００２５】
次に、ＦＲＰ製成形品１を成形するためのＦＲＰ製成形品の成形型２０について説明する。
【００２６】
図３は本実施形態に係るＦＲＰ製成形品の成形型を示す断面図である。なお、図中の矢印は、型締め方向を示している。
【００２７】
成形型２０は、対となる上型２１および下型２２を備えている。
【００２８】
下型２２は、上型２１と対向する下型面２３の一端に、上型方向へ延在する下型側壁２４が設けられる。
【００２９】
上型２１は、下型２２と対向する上型面２６の一端に、下型２２の側壁が設けられる側と反対側の他端へ向って延在する上型側壁２７が設けられる。
【００３０】
上型２１と下型２２が相対的に近接して下死点（または上死点）に達すると、上型側壁２７および下型側壁２４のそれぞれの先端が下型２２の下型面２３および上型２１の上型面２６に当接し、上型側壁２７と下型側壁２４の間にキャビティ２８が形成される。
【００３１】
したがって、上型２１および下型２２に形成されるキャビティ２８は、基準面断面において略矩形形状となり、この矩形形状の２辺が、それぞれ上型２１および下型２２に形成される。
【００３２】
上型側壁２７の先端部には、下型２２と当接する面を有するストッパー２９と、ストッパー２９から所定長さ窪んだ第２フランジ押さえ面３０が形成され、第２フランジ押さえ面３０と上型面２６の間のフランジ収容空間３１が、キャビティ２８と連通している。下型２２の下型面２３は、キャビティを形成する下型キャビティ面３３と、第２フランジ押さえ面３０と対向する第１フランジ押さえ面３２とを有しており、下型キャビティ面３３と第１フランジ押さえ面３２は連続する面となっている。
【００３３】
上型２１には、樹脂を注入するための注入口３４が、外部からキャビティ２８まで貫通して設けられている。
【００３４】
次に、上述の成形型２０を用いたＦＲＰ製成形品の成形方法について説明する。
【００３５】
図４は成形型に繊維材およびコア材を配置した際を示す成形型の断面図、図５は成形型にコア材に繊維材を被せた際を示す成形型の断面図、図６は成形型を閉じた際を示す成形型の断面図、図７は本発明に係る繊維材が複数層設けられたＦＲＰ製成形品の断面図である。
【００３６】
初めに、図４に示すように、繊維材３を、ＦＲＰ製成形品１の内側面８となる面を上側として下型２２に配置する。この際に、繊維材３の一端が、下型２２の第１フランジ押さえ面３２に対応する位置に配置される。この後、繊維材３の上にコア材２を載置する。このとき、繊維材３の第１フランジ押さえ面３２に対応する余剰部３５が、コア材２からはみ出して設けられる。
【００３７】
次に、図５に示すように、コア材２を繊維材３で覆う。このとき、コア材２を覆う繊維材３の端部同士が、フランジ押さえ面３０，３２に対応する位置で重なる。この重なる部位では、繊維材３のコア材２と接する側である内側面８同士が対向している。
【００３８】
次に、図６に示すように、成形型２０を閉じる。これにより、上型側壁２７のストッパー２９が下型２２の下型面２３に接するとともに、下型側壁２４の先端が上型２１の上型面２６に接する。さらに、繊維材３の端部が重ねられた部位は、フランジ収容空間３１に収容される。
【００３９】
この後、樹脂材４を注入口３４から注入する。この際に、フランジ収容空間３１に収納された繊維材３は、フランジ押さえ面３０，３２によって膨出が防止される。上型側壁２７のストッパー２９は下型２２の下型面２３と接して樹脂材４の流出を防止する。この後、樹脂が硬化するまで成形型２０を保持した後に、上型２１と下型２２を互いに離隔させて、ＦＲＰ製成形品１が取り出される。
【００４０】
本実施形態では、コア材２を繊維材３で覆う際に、繊維材３をコア材２に巻きつける必要がなく、繊維材３の端部同士を重ねるだけでよいため、繊維の乱れや板厚のばらつきが生じ難く、成形品の品質のばらつきを抑制できる。
【００４１】
また、図１０に示す従来の成形品１１０ように、複数の繊維材１１１を複数層で巻き付ける場合には、繊維の乱れ、板厚のばらつき、または撓みが発生する場合があるが、本実施形態では、成形型２０に載置する際に繊維材３をコア材２に巻き付ける必要がないため、図７に示すように、異なる方向を向く複数の繊維材を重ねて繊維を配向させた状態でも容易に設置でき、作業工数を低減できる。
【００４２】
また、本実施形態では、上型２１および下型２２のそれぞれに、基準面断面における略矩形形状のキャビティ２８の２辺が形成されるために、図１１に示すような従来の成形型１２０のように凹部１２１に成形品１２２が嵌ることがないため、成形型に抜け勾配を設定する必要がなく、型開きおよび脱型が容易である。したがって、例えば隣り合う面同士が直角となる成形品でも、容易に成形できる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図８は本発明の第２実施形態に係るＦＲＰ製成形品および成形型の断面図である。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００４４】
第２実施形態に係るＦＲＰ製成形品１を成形するための成形型４０は、図８に示すように、上型４１の上型面４２および下型４３の下型面４４が、第１実施形態のように型締め方向（図中の矢印方向）と垂直ではなく、型締め方向に傾斜して形成される。さらに、上型側壁４５および下型側壁４６が、第１実施形態のように型締め方向に伸延せず、型締め方向に傾斜して形成される。このような構成となっているため、脱型および型開きが容易であり、また抜き勾配を設定する必要がない。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、第２実施形態のように上型面４２、下型面４４、上型側壁４５および下型側壁４６の全てを傾斜して設けるのではなく、少なくとも１つのみを傾斜させることも可能であり、基準面断面における矩形形状を構成する辺のそれぞれを様々な角度で設定することができる。また、図１２に本実施形態に係るＦＲＰ製成形品の他の例の断面図を示すが、ＦＲＰ製成形品１のフランジ部９の一方面を、本体部９の一面と同一面で形成させずに、本体部７の側面から突出して形成させることもできる。また、上述の第１実施形態および第２実施形態では、繊維材３は樹脂材４の含浸していないドライな繊維基材の状態で成形型２０（４０）の間に挟持されるが、樹脂材４が繊維材３に予め含浸されているプリプレグ基材の状態で成形型２０（４０）の間に挟持されてもよく、この場合には、成形型２０（４０）内に樹脂材４を注入する工程は不要であり、成形型２０（４０）に注入口３４を設ける必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るＦＲＰ製成形品が適用された車両用部材の部分斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＦＲＰ製成形品の断面図である。
【図３】本実施形態に係るＦＲＰ製成形品の成形型を示す断面図である。
【図４】成形型に繊維材およびコア材を配置した際を示す成形型の断面図である。
【図５】コア材に繊維材を被せた際を示す成形型の断面図である。
【図６】成形型を閉じた際を示す成形型の断面図である。
【図７】繊維材が複数層設けられた本発明に係るＦＲＰ製成形品の断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るＦＲＰ製成形品および成形型の断面図である。
【図９】従来のＦＲＰ製成形品を示す断面図である。
【図１０】繊維が複数層で設けられる従来のＦＲＰ製成形品の断面図である。
【図１１】従来のＦＲＰ製成形品の成形型の断面図である。
【図１２】本実施形態に係るＦＲＰ製成形品の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    ＦＲＰ製成形品、
２    コア材、
３    繊維材、
４    樹脂材、
５    表皮、
７    本体部、
８    内側面、
９    フランジ部、
１０    フランジ面、
２０，４０    成形型、
２１，４１    上型、
２２，４３    下型、
２３，４４    下型面、
２４，４６    下型側壁、
２６，４２    上型面、
２７，４５    上型側壁、
２８    キャビティ、
２９    ストッパー、
３０    第２フランジ押さえ面、
３１    フランジ収容空間、
３２    第１フランジ押さえ面、
３３    下型キャビティ面、
３４    注入口、
ｄ    フランジ厚さ、
ｌ    フランジ長さ。
【図１】
2008068587.tif 000003
【図２】
2008068587.tif 000004
【図３】
2008068587.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008068587.tif 000009
【図８】
2008068587.tif 000010
【図９】
2008068587.tif 000011
【図１０】
2008068587.tif 000012
【図１１】
2008068587.tif 000013
【図１２】
2008068587.tif 000014