(57)【要約】【課題】樹脂製板材と、該樹脂製板材に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体に関し、シンプルな構成であって、割れた部分の端部の外部への露出を効果的に抑制することのできる樹脂製積層体を提供する。【解決手段】樹脂製板材１と、樹脂製板材１に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材２が接着層３を介して接着されてなる樹脂製積層体１０であって、接着層３は、他の部分に比して接着強度が相対的に小さな接着強度弱部３ｂを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製板材と、該樹脂製板材に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体であって、
前記接着層は、他の部分に比して接着強度が相対的に小さな接着強度弱部を有している樹脂製積層体。
【請求項２】
前記接着層が、接着強度の相対的に大きな接着剤と相対的に小さな接着剤の少なくとも二種類の接着剤から形成されている請求項１に記載の樹脂製積層体。
【請求項３】
前記接着強度弱部は接着剤がない部分である請求項１に記載の樹脂製積層体。
【請求項４】
前記樹脂製積層体が曲げ変形を受けた際に曲げが生じ易い部位に、前記接着強度弱部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂製積層体。
【請求項５】
前記曲げが生じ易い部位が前記樹脂製積層体の少なくとも中央領域である請求項４に記載の樹脂製積層体。
【請求項６】
前記樹脂製板材が炭素繊維強化樹脂部材(CFRP)である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂製積層体。
【請求項７】
前記樹脂製積層体が車両用内装パネルである請求項１〜６のいずれかに記載の樹脂製積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製板材と、該樹脂製板材に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂に強化用の繊維材（繊維補強材）が含有されてなる繊維強化樹脂部材（繊維強化プラスチック（FRP））は、軽量かつ高強度であることから、自動車産業や建設産業、航空産業など、様々な産業分野で使用されている。たとえば自動車産業においては、フロントサイドメンバやセンタークロスメンバ、ピラーやロッカー、床下フロアなどの車両の骨格構造部材や、ドアアウターパネルやフードなどの意匠性が要求される非構造部材に上記繊維強化樹脂部材が適用され、車両の強度保証を図りながらその軽量化を実現し、低燃費で環境フレンドリーな車両を製造する試みがおこなわれている。
【０００３】
車両を構成する部材のうち、たとえば車両用内装パネルにおいて、車両衝突時に当該内装パネルが局所的に変形して割れに至り、割れの端部（いわゆるシャープエッジと称され、破断突起が突出している端部のこと）が車室内に露出するのを抑制できる車両用内装パネルが特許文献１に開示されている。具体的には、パネル本体の表面と第一フィルムとの間に、パネル本体の表面に密着されるとともに第一フィルムよりも高い伸縮性を有する第二フィルムが設けられている構成の車両用内装パネルである。
【０００４】
このように、特許文献１に記載される車両用内装パネルによれば、二種類のフィルムをパネル本体に接着させたことにより、車両衝突時に乗員の頭部等がインストルメントパネルと二次衝突してパネル本体に割れが発生した場合でも、この割れの周辺部において第二フィルムの一部が伸長し、パネル本体の表面が第二フィルムによって被覆された状態に維持され、パネル本体の割れた部分の端部（シャープエッジ）の露出が抑制できる。
【０００５】
しかしながら、第一フィルム、第二フィルムといった二種類のフィルムを使用して内装パネルを形成することから、材料コストや製造効率性の観点で改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、樹脂製板材と、該樹脂製板材に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体に関し、シンプルな構成であって、割れた部分の端部の外部への露出を効果的に抑制することのできる樹脂製積層体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】
前記目的を達成すべく、本発明による樹脂製積層体は、樹脂製板材と、該樹脂製板材に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体であって、前記接着層は、他の部分に比して接着強度が相対的に小さな接着強度弱部を有しているものである。
【０００９】
本発明の樹脂製積層体は、樹脂製板材と、樹脂製板材の表面に接着層を介して相対的に伸縮性の高い樹脂製表皮材が接着されたシンプルな構成の樹脂製積層体であり、原則的には一枚の樹脂製表皮材を使用するものである。このように一枚の樹脂製表皮材を使用しながら、樹脂製積層体を構成する樹脂製板材が衝突等の際に割れてできるシャープエッジの外部への露出を抑制するべく、接着層の接着強度に関して部位ごとに強弱をもたせ、他の部分に比して接着強度が相対的に小さな接着強度弱部を有する接着層を適用した点に技術的な特徴がある。
【００１０】
このように接着層が接着強度弱部を備えていることで、樹脂製板材が割れた際に、樹脂製板材と樹脂製表皮材は少なくとも接着強度弱部において接着状態が解除されて相互に剥離する。
【００１１】
このことに関し、従来の内装パネルのように樹脂製板材（パネル本体）と樹脂製表皮材（フィルム）がその全面で同じ接着強度で接着されている構成では、樹脂製板材の割れに応じてこの割れた箇所に対応する樹脂製表皮材も破れてしまい、樹脂製板材の割れ端部であるシャープエッジが外部に露出することになる。
【００１２】
そして、たとえば二つの分割片に分かれた樹脂製板材はいずれも樹脂製表皮材と接着した状態で相互に繋がっているものの、二つの分割片のシャープエッジは樹脂製表皮材で包囲され、外部への露出が解消されることになる。なお、ここで、「外部への露出」とは、樹脂製板材と、樹脂製板材の表面に接着層を介して樹脂製表皮材が接着されたシンプルな構成の樹脂製積層体を車両等の構造体に適用するに当たり、樹脂製表皮材がたとえば意匠性を有する部材であり、したがって樹脂製積層体を視認する観察者（たとえば樹脂製積層体が車両用内装パネルの場合は乗員）側が「外部」となり、シャープエッジが観察者側に露出することを意味している。
【００１３】
また、樹脂製表皮材が樹脂製板材に比して伸縮性が高いことにより、樹脂製板材が割れてたとえば二つの分割片に分断された場合でも、樹脂製表皮材は伸縮して破断時の衝撃を緩衝しながら自身の破断を回避し、このことによって分割片のシャープエッジの外部露出を解消することができる。
【００１４】
ここで、「樹脂製板材」は熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成される板材であり、繊維補強材が含有された板材や繊維補強材が含有されていない板材が含まれる。また、この繊維補強材には連続繊維補強材や長繊維補強材、短繊維補強材が含まれる。また、板材の形状は任意であり、直線状の幅狭板、曲線状の幅狭板、直線部と曲線部を含む幅狭板、幅広のフラット板、幅広の湾曲板、フラット部と湾曲部を含む幅広板などが包含される。さらに、板材を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（PA）やポリプロピレン（PP）などの結晶性プラスチック、ポリスチレン（PS）やポリ塩化ビニル（PVC）などの非結晶性プラスチックなどを挙げることができ、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂などを挙げることができる。また、繊維補強材の素材としては、セラミック繊維、炭素繊維に代表される無機繊維、金属繊維や有機繊維のいずれか一種もしくは二種以上の混合材を挙げることができる。この樹脂製板材としては、CFRP、GFRP等があるが、中でもCFRPが好ましい。
【００１５】
また、「樹脂製表皮材」としては、アクリル系フィルムやオレフィン系フィルム、オレフィン系エラストマーフィルムなどが適用でき、中でも伸縮性に優れたオレフィン系フィルム、オレフィン系エラストマーフィルムが好適である。ここで、樹脂製表皮材の破断伸びは400%以上が望ましい。また、FRP等の樹脂製板材の破断伸びに関しては、2%以下のものが存在している。
【００１６】
さらに、「接着層」を形成する接着剤としては、たとえばアクリル系接着剤やエポキシ系接着剤が使用できる。そして、接着層において「接着強度弱部」とその他の「接着強度一般部」を形成するに当たり、たとえば一種類の接着剤を溶媒に溶かしたものを塗り付けて使用する方法において、接着剤の含有割合を変化させることで「接着強度弱部」と「接着強度一般部」を形成することができる。また、接着強度の異なる二種類の接着剤を使用することで「接着強度弱部」と「接着強度一般部」を形成することができる。たとえば、セメダイン製エポキシ系接着剤1500（セメダインは登録商標）、EP007、EP330のせん断強度はそれぞれ、被着材がFRPの場合に、12.3MPa、8.0MPa、3.9MPaである。
【００１７】
また、一種類の接着剤を使用するものの、樹脂製板材のうち、「接着強度弱部」に対応する箇所の表面は凹凸のない滑らかな表面にしておき、「接着強度一般部」に対応する箇所の表面には凹凸を設けておくことにより、「接着強度一般部」では接着剤がこの凹凸によるアンカー効果にて接着強度が増加し、その結果として「接着強度弱部」を形成することもできる。
【００１８】
さらに、「接着強度弱部」には接着剤を介在させない構成とすることにより、接着強度がゼロの「接着強度弱部」としてもよい。
【００１９】
このように、接着層を構成する接着強度弱部の形態は多様に存在するが、この接着強度弱部は、接着層の中央領域に一箇所形成されている形態、接着層の中央領域に複数箇所形成されている形態、接着層の全領域において一定の間隔で複数箇所形成されている形態など、その形態は多様に存在する。
【００２０】
本発明による樹脂製積層体は、基本的には一枚の樹脂製板材と一枚の樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体であるが（たとえば二枚の樹脂製表皮材が適用される形態を完全に排除するものではないが、二枚の樹脂製表皮材を使用する必要性はない）、接着層に接着強度弱部を内在させた簡易な構造改良により、樹脂製板材が割れた際の端部（シャープエッジ）の外部への露出を効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、樹脂製積層体が幅狭で細長い形態の場合には、衝撃を受けた際にその中央付近で大きく塑性変形し、さらに変形が進展して割れに至ることが往々にしてある。また、樹脂製積層体が幅広で面状の形態の場合においても、その中央付近で大きく塑性変形し、先行して割れに至ることが多い。そこで、樹脂製積層体が曲げ変形を受けた際にこのように曲げが生じ易い部位に接着強度弱部を形成しておくことにより、樹脂製板材の割れ易い箇所に接着強度弱部が存在することから、本発明の樹脂製積層体の構成によって奏される作用が発揮され易く、好ましい形態である。
【００２２】
本発明による樹脂製積層体は多様な構造体に適用が可能であるが、樹脂製積層体の樹脂製板材が破壊された際にシャープエッジの外部への露出を回避し、車室内の乗員を防護できる観点から、車両用内装パネルへの適用が好適である。そして、この車両用内装パネルには、フロントピラーやルーフサイドレール、フロントピラーガーニッシュなどが挙げられる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から理解できるように、本発明の樹脂製積層体によれば、樹脂製板材と樹脂製表皮材が接着層を介して接着されてなる樹脂製積層体に関し、接着層が他の部分に比して接着強度が相対的に小さな接着強度弱部を有していることにより、シンプルな構成でありながら、割れた部分の端部が外部へ露出するのを樹脂製表皮材にて効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の樹脂製積層体の実施の形態の斜視図である。
【図２】図１のII−II矢視図であって、接着層の実施の形態１を説明した図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、接着層の実施の形態２、３を説明した図である。
【図４】樹脂製積層体に荷重が作用し、樹脂製板材が割れている状況を説明した図である。
【図５】樹脂製板材が割れた際にできるシャープエッジの外部露出を解消できる接着強度弱部の接着強度の算定方法を説明した図であって、（ａ）は検証モデルの中央位置に荷重が作用した状態を説明した図であり、（ｂ）は検証モデルのy-z断面を説明した図であり、（ｃ）は検証モデルのx-y断面における断面力を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の樹脂製積層体の実施の形態を説明する。なお、図示例の樹脂製積層体は幅狭の細長い直線状の部材を示しているが、樹脂製積層体が幅狭で曲線状の部材、幅狭で直線部と曲線部からなる部材、幅広の部材等であってもよいことは勿論のことである。
【００２６】
（樹脂製積層体の実施の形態）
図１は本発明の樹脂製積層体の実施の形態の斜視図であり、図２は図１のII−II矢視図であって、接着層の実施の形態１を説明した図である。
【００２７】
図示する樹脂製積層体１０は、樹脂製板材１と、樹脂製板材１に比して伸縮性の高い樹脂製表皮材２が、接着層３を介して接着されて全体が構成されている。
【００２８】
図２で示す実施の形態１にかかる接着層３は、樹脂製積層体１０の中央領域に対応する箇所において、他の部分（左右周辺領域の接着強度一般部３ａ）に比して接着強度が相対的に小さな接着強度弱部３ｂを備えている。なお、接着強度弱部３ｂが形成される「樹脂製積層体１０の中央領域」とは、設計荷重に対して樹脂製板材１に割れが生じる可能性の高い領域であり、設計者によって設定される。
【００２９】
樹脂製積層体１０に外力が作用した際に、樹脂製積層体１０は中央領域を中心に塑性変形し易く、この塑性変形が進展して割れに至るのが一般的である。そこで、図示するように、接着層３のうち、樹脂製積層体１０の中央領域に対応する箇所に接着強度弱部３ｂを設けることで、中央領域の塑性変形が進展して当該中央領域に割れが生じた際に、この割れに対応する箇所に存在する接着強度弱部３ｂにて樹脂製板材１から樹脂製表皮材２が剥離し易くなり、樹脂製板材１の割れにともなって樹脂製表皮材２が破れるといった問題が解消される。
【００３０】
尤も、設計荷重に対して樹脂製板材１に割れが生じる可能性の高い領域が中央領域ではなくて左右いずれかの周辺領域の場合には、この該当する周辺領域に接着強度弱部３ｂが形成されるのがよい。
【００３１】
ここで、樹脂製板材１は、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂から形成される板材であり、繊維補強材が含有された板材や繊維補強材が含有されていない板材が含まれ、繊維補強材が含有される板材において、この繊維補強材には連続繊維補強材や長繊維補強材、短繊維補強材が含まれる。
【００３２】
樹脂製板材１の形成素材に関し、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA：ナイロン6、ナイロン66など)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの結晶性プラスチック、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ABS樹脂、熱可塑性エポキシなどの非結晶性プラスチックなどのうちのいずれか一種もしくはそれらの二種以上を混合した材料を適用することができる。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを挙げることができる。
【００３３】
また、繊維補強材に関し、繊維長が50mm以上の連続繊維補強材や、繊維長が50mm未満であって、たとえば10mmより長く30mm程度かそれ以下の長繊維補強材の適用が、高強度の部材を成形できることから好適である。繊維補強材の素材としては、ボロンやアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック繊維や、ガラス繊維や炭素繊維といった無機繊維、銅や鋼、アルミニウム、ステンレス等の金属繊維、ポリアミドやポリエステルなどの有機繊維のいずれか一種もしくは二種以上の混合材を挙げることができる。
【００３４】
また、接着層３を構成する接着強度一般部３ａと接着強度弱部３ｂは、相互に異なる素材の接着剤を適用することで接着強度を異ならせることができる。ここで、たとえば接着強度一般部３ａにセメダイン製エポキシ系接着剤1500(接着強度は12.3MPa)を適用し、接着強度弱部３ｂにはセメダイン製エポキシ系接着剤EP007(接着強度は8.0MPa)を適用することができる。また、接着強度一般部３ａにセメダイン製エポキシ系接着剤EP007(接着強度は8.0MPa)を適用し、接着強度弱部３ｂにはセメダイン製エポキシ系接着剤EP330(接着強度は3.9MPa)を適用することもできる。
【００３５】
また、一種類の接着剤を適用するものの、溶媒内に接着剤を含有させて樹脂製板材１に塗布等して接着層３を形成する方法において、接着強度一般部３ａに比して接着強度弱部３ｂの溶媒内における接着剤の含有割合を少なくすることによって接着強度弱部３ｂを形成することもできる。  
【００３６】
また、図３ａ、ｂは接着層の他の実施の形態２、３を説明した図である。
【００３７】
図３ａに示す接着層３Ａは、左右の接着強度一般部３ａの間に接着剤が存在しない空間を設け、この接着剤のない空間を接着強度弱部３ｃとしたものである。
【００３８】
一方、図３ｂは、図２および図３ａとは逆向きで見た図であり（図１のII−II矢視図と反対方向の樹脂製板材１側を見た図）、樹脂製板材１の左右の周辺領域にそれぞれ複数の突起１ａを設けて表面凹凸を形成しておき、樹脂製板材１の中央領域の表面には突起を設けず、平坦な表面にしておく。この樹脂製板材１の表面全域に一種の接着剤を塗布して接着層３Ｂを形成することにより、接着層３Ｂの左右の周辺領域は突起１ａが接着層内に埋設され、アンカー効果にて接着強度が相対的に大きな接着強度一般部３ｄとなる。これに対して、樹脂製板材１の中央領域の表面は突起１ａが無くて平坦な表面であることから、この平坦な表面上に形成される接着層は接着強度が相対的に小さな接着強度弱部３ｅとなる。
【００３９】
次に、図２で示す実施の形態１にかかる接着層３を具備する樹脂製積層体１０の中央領域に荷重Ｐが作用し、樹脂製板材１に割れが生じた際の状況を図４を参照して説明する。
【００４０】
図示するように、樹脂製積層体１０の中央領域に荷重Ｐが作用した際に、当該中央領域で樹脂製積層体１０が塑性変形し、この塑性変形が進展した後に樹脂製板材１は割れに至り、割れの端部（シャープエッジ１”）を備えた２つの分割片１’に分断される。
【００４１】
図示する樹脂製積層体１０では、樹脂製板材１が割れた際にこの割れに対応する箇所に存在する接着強度弱部３ｂにて樹脂製板材１から伸縮性の高い樹脂製表皮材２が剥離し易くなる。そのため、樹脂製板材１の割れにともなって樹脂製表皮材２が破れることはなく、樹脂製表皮材２は接着強度弱部３ｂにおいて樹脂製板材１から速やかに剥離するとともに自身はたとえば所望に伸張する（伸張量δ）。
【００４２】
したがって、樹脂製表皮材２側が外部となる場合に、分割片１’の具備するシャープエッジ１”は樹脂製表皮材２にて包囲され、シャープエッジ１”が外部に露出することが抑止される。
【００４３】
このように、図示する樹脂製積層体１０によれば、樹脂製板材１に対して一枚の樹脂製表皮材２が接着層３を介して接着されたシンプルな構成でありながら、割れた部分のシャープエッジ１”が外部へ露出するのを樹脂製表皮材２にて効果的に抑制することができる。また、このようにシンプルな構成ゆえに、材料コストを低減することができ、製造効率性も高くなる。
【００４４】
樹脂製積層体１０は、その構成要素である樹脂製板材１が破壊された際にシャープエッジ１”の外部への露出を回避でき、車室内の乗員を防護できる観点から、フロントピラーやルーフサイドレール、フロントピラーガーニッシュといった車両用内装パネルへの適用が好適である。
【００４５】
（樹脂製板材に生じたシャープエッジの外部露出を解消できる接着強度弱部の接着強度の算定方法の説明）
樹脂製板材に生じたシャープエッジの外部露出を解消できる接着強度弱部の接着強度の算定方法を図５を参照して力学的に説明する。ここで、図５ａは検証モデルの中央位置に荷重が作用した状態を説明した図であり、図５ｂは検証モデルのｙ−ｚ断面を説明した図であり、図５ｃは検証モデルのｘ−ｙ断面における断面力を説明した図である。
【００４６】
図５ａで示すように、樹脂製の板材（ヤング率E2）と樹脂製の表皮材（ヤング率E1で、E1＜E2）が接着され、一体となっている樹脂製積層体の検証モデル（板材の厚みt2、表皮材の厚みt1で全体厚みt、幅b）を二点支持し、検証モデルの中央に荷重Ｐを載荷した際に検証モデルに作用する断面力や断面応力を検証する。
【００４７】
図５ｂで示す検証モデルのｙ−ｚ断面において中立軸は板材内にあり、上端からe1、下端からe2の位置にあるものとする。
【００４８】
ここで、ｙ−ｚ断面は検証モデルに曲げが作用した後も板材と表皮材が平面を保ち、曲がった際の軸線（中立面）に直交するという仮定、すなわちベルヌーイ・オイラーの仮定を適用する。
【００４９】
ｙ−ｚ断面に生じる垂直応力σの合計は軸力に等しくなる。ここで、検証モデルには軸力が作用していないことより、軸力はゼロとなる。したがって、以下の数式１が成立する。
【００５０】
2016087992.tif 000003
【００５１】
図５ｃのｘ−ｙ断面から取り出した要素Ｂにおける力のつり合いより、以下の数式２が導かれる。
【００５２】
2016087992.tif 000004
【００５３】
応力σは曲げモーメントＭと断面二次モーメントＩを用いて以下の数式３で表せる。
【００５４】
2016087992.tif 000005
【００５５】
数式３より、せん断応力τ１は以下の数式４で表せる。
【００５６】
2016087992.tif 000006
【００５７】
一方、せん断力Ｆは以下の数式５で表せる。
【００５８】
2016087992.tif 000007
【００５９】
数式４，５より、τ１は以下の数式６で表せる。
【００６０】
2016087992.tif 000008
【００６１】
板材と表皮材の界面に生じるせん断応力は、以下の数式７で表せる。
【００６２】
2016087992.tif 000009
【００６３】
数式７に対し、板材が割れた際のシャープエッジ発生時の荷重Ｐｓを代入し、求められたτ１ｓ以下の接着強度の接着強度弱部をシャープエッジの発生が予想される部位（たとえば部材の中央領域）に適用することにより、シャープエッジの外部への露出を解消することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ…樹脂製板材、１ａ…突起、１’…分割片、１”…シャープエッジ、２…樹脂製表皮材、３，３Ａ，３Ｂ…接着層、３ａ，３ｄ…接着強度一般部、３ｂ、３ｃ、３ｅ…接着強度弱部、１０…樹脂製積層体
【図１】
2016087992.tif 000010
【図２】
2016087992.tif 000011
【図３】
2016087992.tif 000012
【図４】
2016087992.tif 000013
【図５】
2016087992.tif 000014