CN104470715A - 纤维增强复合材料构造体、使用了该纤维增强复合材料构造体的复合材料成形体以及其制造方法 - Google Patents

纤维增强复合材料构造体、使用了该纤维增强复合材料构造体的复合材料成形体以及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的纤维增强复合材料构造体(6)具备：薄板(2)，其具有第一面、和具有顶面(12)并且在上述第一面上突出且规则地配置的多个凸部(11)；以及表面材料(1)，其具有第二面，且以上述第二面与上述顶面(12)接合。

Description

纤维增强复合材料构造体、使用了该纤维增强复合材料构造体的复合材料成形体以及其制造方法
技术领域
本发明涉及轻型性、薄壁性、以及刚性优异的纤维增强复合材料构造体。详细而言，本发明的纤维增强复合材料构造体在由连续的增强纤维和矩阵树脂形成的薄板的单面接合有由连续的增强纤维和矩阵树脂形成的表面材料，尤其具有轻型性和薄壁性优异的特性。
本申请主张基于2012年7月18日在日本申请的日本特愿2012-159553号以及于2013年4月9日在日本申请的日本特愿2013-081019号的优先权，并在此引用其内容。
背景技术
由于纤维增强树脂复合材料(以下称作“FRP”。)轻型、高强度并且高刚性，所以广泛用于运动或者娱乐用途至汽车或者飞机等工业用途。
FRP也用于个人计算机等电气电子设备、家电设备、以及医疗设备的机壳。因为个人计算机以及电话等电气电子设备移动化，所以构成这些设备的部件需要小型、轻型、以及薄壁。尤其，这些设备的机壳需要高强度以及高刚性等，以使在从外部施加负载的情况下，不会产生机壳的一部分挠曲、与内部部件接触而内部部件破损、或机壳本身破坏的情况。
专利文献1中，公开了由芯材(I)和纤维增强材(II)形成的夹层构造体(III)，芯材(I)形成蜂窝构造、岛状构造、或者具有沿与表面平行的方向贯通的空隙部位的构造中的至少一个构造，纤维增强材(II)配置在上述芯材(I)的两面，且由连续的增强纤维和矩阵树脂构成。该构造体作用轻型性、薄壁性、以及量产性优异的构造部件而有用，但由于在芯材(I)的两面配置纤维增强材(II)，所以成为妨碍轻型性、薄壁性、以及量产性的要因。
另外，专利文献1中公开了如下技术，即，为了在夹层构造体(III)的外周形成树脂构造体(热塑性树脂组成物)作为具有凸出肋部以及铰链部的框架，而在夹层构造体(III)的最外层设置热塑性树脂层，进行注塑注射成形。专利文献1中公开了如下优点，即，配置有热塑性树脂层的部分以约5mm的重叠长度接合，从而稳固地一体化。然而，专利文献1所公开的构造体中，夹层构造体(III)与树脂构造体的接合部位于树脂构造体的上面。即，夹层构造体(III)与树脂构造体上下重合地形成了接合部，从而该重合的接合部中的夹层构造体(III)的厚度成为妨碍机壳的薄壁化的要因。
另外，由于夹层构造体(III)位于树脂构造体的上面，所以夹层构造体(III)的侧端面以位于产品外观面的方式形成，从而改善产品外观有限制。
专利文献2中公开了如下技术，即，由板状部件和树脂构造体构成，上述板状部件由如下部件形成：位于上面侧和下面侧的表层基体材料；以及位于上述上面侧的基体材料与上述下面侧的基体材料这两个表层基体材料之间的芯层基体材料。并且专利文献2中公开了如下复合成形品，即，上述各表层基体材料由纤维增强树脂形成，上述芯层基体材料由比形成上述各表层基体材料的上述纤维增强树脂软的软质材料形成。专利文献2中公开了该复合成形品作为轻型性、薄壁性优异的复合成形品而有用，但由于在表层基体材料之间配置由软质材料形成的芯层基体材料，所以成为妨碍轻型性以及薄壁性的要因。
另外，专利文献2中公开了如下复合成形品，即，上述板状部件和上述树脂构造体具有在相互相对的侧端面上接合的接合面，上述接合面的至少一部分接合面是上述各表层基体材料的侧端面和上述树脂构造体的侧端面具有凹凸形状而接合的凹凸形状接合面，并且在上述凹凸形状接合面中，上述树脂构造体的前端部具有嵌入上述两表层基体材料之间的树脂构造体嵌入前端部。专利文献2中公开了这些接合面能够得到足够的接合强度。在注射成形时的树脂的流动性较低的情况、或者无法提高注射压力的情况等，树脂构造体向芯层基体材料进行的凸形状的侵入不充分，从而成为妨碍板状部件与树脂构造体的足够的接合强度的要因。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-230235号公报
专利文献2：国际公开WO2009/034906号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，鉴于以往技术的问题点，提供轻型性以及薄壁性优异的纤维增强复合材料构造体。
用于解决课题的方案
本发明的第一方案的纤维增强复合材料构造体具备：薄板，其具有第一面和多个凸部，上述多个凸部具有顶面，并且在上述第一面上突出且规则地配置；以及表面材料，其具有第二面，且以上述第二面与上述顶面接合。
优选构成为，在上述多个凸部中的一个凸部中，上述凸部的顶面的形状以及第一区域的形状是从如下形状中选择的至少一种，其中上述第一区域是，由上述凸部的与上述第一面的分界线围成：正方形、长方形、菱形、三角形、五边形、六边形、圆形、椭圆形、圆角正方形、圆角长方形、圆角菱形、圆角三角形、圆角五边形、以及圆角六边形。
优选构成为，上述多个凸部具有第一凸部和第二凸部，其中有一个为上述第一凸部，与上述第一凸部相邻的为上述第二凸部，在上述第一面垂直的方向上，上述第一凸部的中心轴和上述第二凸部的中心轴之间的间隔规定凸部间距，上述凸部间距是上述第一区域的最小径的1.6～2.4倍。
优选构成为，在规则地设有上述多个凸部的第二区域中，将上述第二区域的面积定义为α，将上述多个凸部的上述顶面的面积的合计定义为β，比β/α为5％以上且不足40％。
优选构成为，在上述多个凸部中的一个凸部中，上述凸部的顶面的面积是上述薄板的板厚的平方的5倍以上～不足500倍。
优选构成为，上述多个凸部的高度是上述薄板的板厚的0.5倍以上且不足10倍。
优选构成为，上述薄板包含增强纤维，上述多个凸部的排列包括从以下排列中选择的至少一种排列：相对于上述增强纤维的纤维的长度方向而在0°以及90°方向上排列的正方排列以及长方排列、或者上述多个凸部的排列方向相对于上述纤维的长度方向具有角度的交错排列。
优选构成为，在上述多个凸部的各凸部中，与上述顶面平行的方向的剖面中的最小值费雷特直径是上述薄板的板厚的3倍以上且不足30倍。
优选构成为，在上述多个凸部的各个前端部具有凹状的凹陷。
本发明的第二方案的复合材料成形体具备：上述第一方案的纤维增强复合材料构造体；填充在形成于上述薄板的端部与上述表面材料的端部之间的空间的接合部；以及通过接合部而与上述纤维增强复合材料构造体接合的树脂构造体。
本发明的第二方案的复合材料成形体中，优选构成为，还具备凸条，该凸条在上述第一面上突出，且以包围上述多个凸部的方式连续配置，在由上述凸条、上述薄板的上述端部、以及上述表面材料的上述端部围起的空间，填充有上述接合部。
本发明的第二方案的复合材料成形体中，优选构成为，具有粘合剂层，该粘合剂层设置在上述纤维增强复合材料构造体与上述树脂构造体接合的接合界面。
上述树脂构造体优选包含热塑性树脂。
上述树脂构造体优选还包含玻璃纤维。
本发明的第三方案的复合材料成形体的制造方法构成为，准备包含增强纤维和热固化性树脂组成物的预成型料层叠体，使用具有突起或者凹陷的模具来对上述预成型料层叠体进行加热加压，从而制成具有多个凸部的薄板，通过在上述薄板的上述凸部的顶面接合表面材料来制成纤维增强复合材料构造体，将树脂材料注入注射到上述薄板与上述表面材料之间，从而接合包含上述树脂材料的树脂构造体和上述纤维增强复合材料构造体。
发明的效果如下。
本发明的第一方案的纤维增强复合材料构造体能够减少在薄板的凸部的顶面粘合接合表面材料的粘合剂的量，保持足够的刚性，并能够薄壁化以及轻型化。并且，本发明的第一方案的纤维增强复合材料构造体能够提供在与树脂构造体的接合强度方面优异的本发明的第二方案的复合材料成形体。本发明的第二方案的复合材料成形体能够作为个人计算机等电气电子设备的机壳而适当地使用。另外，也能够适用于要求轻型化的飞机部件、汽车部件、建材、家电设备、以及医疗设备等。
另外，本发明的第三方案是这样的复合材料成形体的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的复合材料成形体的一个例子的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的具有用于成形薄板的突起的模具的一个例子的立体图。
图3是表示本发明的实施方式的使用图2所示的模具而成形的薄板的一个例子的立体图。
图4A是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的横剖面形状的一个例子的剖视图。
图4B是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的横剖面形状的一个例子的剖视图。
图4C是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的横剖面形状的一个例子的剖视图。
图4D是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的横剖面形状的一个例子的剖视图。
图5是表示本发明的实施方式的薄板的凸部为凸条的一个例子的立体图。
图6是表示本发明的实施方式的薄板的凸部是格子状的凸条的一个例子的立体图。
图7是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图8是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图9是表示在本发明的实施方式的薄板的凸部的形状中混合有多个形状或者尺寸的一个例子的立体图。
图10是表示本发明的实施方式的薄板的凸部是框状的凸条的一个例子的立体图。
图11是表示本发明的实施方式的复合材料成形体的一个例子的剖视图。
图12是表示本发明的实施方式的薄板的一个例子的立体图。
图13A是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的横剖面形状的一个例子的剖视图。
图13B是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的横剖面形状的一个例子的剖视图。
图14是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图15是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图16是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图17是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图18是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状的一个例子的立体图。
图19是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图20是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图21是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图22是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图23是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图24是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图25是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图26是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价方法的一个例子的立体图。
图27是表示以本发明的实施例进行评价的薄板的形状的一个例子的立体图。
图28是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图29是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图30是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图31是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图32是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图33是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图34是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图35是表示本发明的实施方式的薄板的凸部的形状和排列的一个例子的俯视图。
图36是表示本发明的实施例的复合材料成形体的刚性评价结果的一个例子的图表。
图37是表示本发明的实施方式的凸条的间距的图。
具体实施方式
以下，使用附图，详细地对本发明的第一实施方式的纤维增强复合材料构造体、以及使用该纤维增强复合材料构造体的复合材料成形体进行说明。但是，本发明不限定于附图所记载的发明。
图1以及图11是表示本发明的第一实施方式的复合材料成形体7的一个例子的图。该复合材料成形体7包括纤维增强复合材料构造体6(以下，有称作复合材料构造体6的情况)和树脂构造体4。纤维增强复合材料构造体6构成为，包括增强纤维和矩阵树脂(热固化性树脂等)，在具有多个凸部11的薄板2的凸侧面(多个凸部11的多个顶面12)，由增强纤维和矩阵树脂(热固化性树脂等)构成的表面材料1通过粘合剂3而粘合接合。树脂构造体4的位于纤维增强复合材料构造体6的附近的端部(树脂构造体4的接合部5)在纤维增强复合材料构造体6的端部、嵌入薄板2与表面材料1之间，而与纤维增强复合材料构造体6接合。
此外，在使用热塑性树脂来作为用于表面材料1以及薄板2的制成的矩阵树脂的情况下，也可以对表面材料1和薄板2进行熔接接合，来代替使用粘合接合粘合剂3来对表面材料1和薄板2进行粘合接合。
薄板2是由增强纤维加强了矩阵树脂的材料。作为矩阵树脂，可以举出热固化性树脂以及热塑性树脂，其中在刚性方面，适宜使用热固化性树脂。作为热固化性树脂，例如可以举出环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂、或者苯酚树脂等。在使用碳纤维作为加强纤维的情况下，在与碳纤维的粘合性方面，适宜使用环氧树脂或者乙烯基酯树脂。
表面材料1是由增强纤维加强了矩阵树脂的材料。作为矩阵树脂，可以举出热固化性树脂以及热塑性树脂，其中在刚性方面，适宜使用热固化性树脂。作为热固化性树脂，例如可以举出环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂、或者苯酚树脂等。在使用碳纤维作为加强纤维的情况下，在与碳纤维的粘合性方面，适宜使用环氧树脂或者乙烯基酯树脂。
作为用于薄板2和表面材料1的增强纤维，例如可以举出碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维、碳化硅纤维、高强度聚乙烯、PBO纤维、或者不锈钢纤维等，其中在轻型化和刚性方面，适宜使用碳纤维。另外，作为加强纤维的形态，可以举出长纤维以及短纤维，其中在刚性方面，适宜使用长纤维。
作为长纤维的形态，可以举出将多个长纤维向一个方向对齐地排列而呈片状的材料(单向性片，以下称作UD片)、或者由长纤维形成的织物等。尤其，在刚性优异方面，优选以使长纤维取向为0°以及90°的方式层叠有UD片的形态、或者层叠有由长纤维形成的织物的形态。
薄板2和表面材料1的制造方法没有特别限制，例如能够使用如下方法：使用了热固化性树脂的冲压成形法、手工铺料成形法、喷涂成形法，真空包装成形法、热压器成形法、或者树脂传递成形法。尤其从量产性的观点看，适宜使用冲压成形法。
当接合纤维增强复合材料构造体6和树脂构造体4而一体化时，在纤维增强复合材料构造体6与树脂构造体4这两者之间的接合界面设置具有优异的粘合性的粘合剂层(粘合剂3的层)也可以。作为构成粘合剂层的粘合剂，能够使用丙烯酸系、环氧系、或者苯乙烯系等众所周知的粘合剂，例如能够优选使用环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂、或者橡胶增强甲基丙烯酸甲酯等。
此外，在作为用于表面材料1以及薄板2的制成的矩阵树脂而使用了热塑性树脂的情况下，也可以对表面材料1和薄板2进行熔接接合，来代替使用粘合剂3对表面材料1和薄板2进行粘合接合。
作为用于树脂构造体4的树脂，没有特别限制，但从使用了注射成形等的接合形状制成的观点看，优选使用热塑性树脂。
在树脂构造体4使用热塑性树脂的情况下，没有特别限制，但从耐热性、以及耐药品性的观点看更优选使用聚苯硫醚(PPS)，从成形品外观以及尺寸稳定性的观点看更优选聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)、或者苯乙烯系树脂，从成形品的强度以及耐冲击性的观点看更优选使用聚酰胺(PA)。
为了实现复合材料成形体7的高强度、高刚性化，作为树脂构造体4的树脂也优选使用含有增强纤维的树脂。作为增强纤维，举例表示上述的增强纤维。在树脂构造体4需要电波透过性的情况下，作为增强纤维，优选使用玻璃纤维。
图3～图9、图12、图13A、以及图13B是表示本发明的第一实施方式的形成于薄板2的多个凸部的形状的一个例子的图。
本发明的第一实施方式的薄板2包括基部14(薄板2中，具有作为基底面的第一面的基底部)和一个以上凸部11。凸部11由顶面部(顶面)12、以及连接顶面部12和基部14的连接面13(凸部11的侧面)形成。此外，上述第一面是指在薄板2中基部14的形成有凸部11侧的一面。另外，表面材料中，将与上述顶面部(顶面)12接合的一侧的面称作第二面。
本发明的第一实施方式的形成于薄板2的多个凸部11的顶面部12的形状没有限定，能够使用正方形、长方形、菱形、三角形、圆形、椭圆形、五边形、以及六边形等。正方形、长方形、菱形、三角形、五边形、以及六边形中，上述形状的角的至少一个也可以是圆角。可以是从上述形状中选择的一种形状，也可以混合多个形状或者尺寸。
在上述的凸部11顶面部12的剖面形状中，为了确保成形性以及粘合面积，在三角形、五边形、以及六边形中，优选各角的角度是45°以上。另外，对于椭圆形，优选长径与短径的比是1.5以下。
凸部11的排列方向没有特别限定，但作为构造体整体，为了得到稳定的刚性，规则的排列是有效果的。在凸部11的顶面部12具有相同的形状、具有规则的排列的情况下，作为构造体整体得到稳定的刚性。尤其，在构成薄板2的增强纤维中，优选相对于纤维的长度方向沿0°方向(纤维0°层叠方向)A以及90°方向(纤维90°层叠方向)B排列的正方排列(图19)或者长方排列(图35)、凸部11的排列方向与纤维的长度取向呈角度±θ的交错排列(图20)。
凸部11的间距P(图37)没有特别限定，但与凸部11的尺寸W1相比凸部11的间距P越大成形性越好，另一方面，作为构造体的刚性降低。薄板2的凸部11的间距P可以恒定，也可以逐渐变化。例如，凸部11的间距P可以在薄板2的中央部具有间距P狭小的区域(可以是凸部11紧密形成的情况)，也可以在薄板2的外缘部具有间距P宽大的区域。
此外，凸部11的间距P规定为中心轴G1与中心轴G2的间隔，中心轴G1是与薄板2的基部14(薄板2的具有第一面的基底部)垂直的方向上的凸部11(第一凸部)的中心轴(第一凸部的重心的位置)，中心轴G2是与上述凸部11(第一凸部)相邻的凸部11(第二凸部)的中心轴(第二凸部的重心的位置)(图37)。与第一凸部相邻的凸部11(第二凸部)是指第一凸部以外的凸部11、其中心轴(该凸部11的重心的位置)与中心轴G1(第一凸部的中心轴)的距离最短的凸部11。
凸部11的尺寸W1如下规定。
凸部11的尺寸W1能够由凸部11的底面(其为假定面即位于与顶面相反的位置的凸部的底面，亦即第一区域，其又为由凸部的与基部14(薄板2的具有第一面的基底部)的分界线围起的第一区域)的直径规定。对于这种情况下的凸部11的尺寸W1而言，在凸部11的底面(第一区域)是圆形的情况下，规定为底面的直径。例如，在凸部11的底面(第一区域)是圆形的情况下，凸部11的尺寸W1规定为由凸部11的与薄板2的基部14(薄板2的具有第一面的基底部)的分界线围起的区域亦即底面(第一区域)的最小径(直径)。
在凸部11的底面(第一区域)是椭圆形的情况下，规定为长径和短径的平均值。在凸部11的底面(第一区域)是正方形以及长方形的情况下，规定为对角线的长度。在凸部11的底面(第一区域)是菱形的情况下规定为两个对角线的长度的平均值。在凸部11的底面(第一区域)是三角形、五边形、以及六边形的情况下，规定为最小外接圆的直径。
为了得到具有良好的刚性的复合材料构造体6，凸部11的间距P优选为凸部11的尺寸W1的1.6～2.4倍。在凸部11的尺寸比1.6倍小的情况下、以及比2.4倍大的情况下，复合材料构造体6的刚性变低。但是，由于凸部11的形状或者排列，凸部11的间距P的优选范围不限定于此。
连接凸部11的顶面部12和基部14的连接面13的形状没有特别限定，也可以是垂直地相交于顶面部12和基部14的法面(图4D)、与基部14具有角度γ的倾斜面(图4A)、或者曲面形状(图4B、图4C)。与法面形状相比倾斜面形成的成形性提高，但由于与基部14的角度γ的锐角越小而刚性越低，从而优选斜面相对于基部14的角度γ是45°～90°。
在连接面13是相对于基部14具有角度γ的斜面的情况下，为了得到具有良好的刚性的复合材料构造体6，凸部11的间距P也优选为凸部11的尺寸W1的1.6～2.4倍。在凸部11的尺寸W1比1.6倍低的情况、以及比2.4倍大的情况下，复合材料构造体6的刚性变低。但是，凸部11的间距P的优选范围因凸部11的形状或者排列而不同，不限定于上述所示的范围。
这种情况下的凸部11的间距P也规定为与薄板2的基部14(薄板2的具有第一面的基底部)垂直的方向上的凸部11的中心轴(第一凸部的中心轴)、和与上述凸部11相邻的凸部11的中心轴(第二凸部的中心轴)的间隔。
在正方排列以及交错排列中，将凸部11的间距P设为当分割为包括一个凸部11的大小相等的菱形时的菱形的一边的长度。该情况下，为了得到具有良好的刚性的复合材料构造体6，优选凸部11的间距P为凸部11的尺寸W1的1.6倍以上且2.4倍以下。在凸部11的间距P比凸部11的尺寸W1的1.6倍小的情况、或比2.4倍大的情况下，构造体的刚性降低。
在长方排列中，为了得到具有良好的刚性的复合材料构造体6，分割为包括一个凸部11的大小相等的长方形时的长方形的长边以及短边优选为凸部11的尺寸W1的1.6倍以上且2.4倍以下，并且上述短边与上述长边的比率优选为1以上且1.25以下。在凸部11的间距P比凸部11的尺寸W1的1.6倍小的情况、或比2.4倍大的情况下，复合材料构造体6的刚性降低。另外，在上述短边与上述长边的比率不足1、或1.25以上的情况下，复合材料构造体6的刚性降低。
各个凸部11的顶面部12的面积S没有特别限制，是足够涂覆粘合剂而将表面材料1粘合于凸部11的顶面部12的大小即可。另外，若凸部11的顶面部12具有足够涂覆粘合剂的宽度，则凸部11也可以是直线状或者曲线状地连续形成的或者形成为框状或格子状的凸条15(具有上面16和侧面17)。并且优选在凸部11的前端部18具有凹状的凹陷19(图11、图12、图13A以及图13B)。另外，也可以在凸条的前端部20也具有凹状的凹陷21(图11、图12、图13A以及图13B)。
凸部11的顶面部12的面积S或凸条15的上面16的面积的合计与薄板2的面积的比例优选为50％以下，更优选为30％以下，特别优选为20％以下。若超过50％，则实际上成为表面材料1和薄板2的单纯贴合，从而复合材料构造体6的刚性降低。另外，上述面积的合计的比例优选为5％以上。在上述面积的合计的比例不足5％的情况下，复合材料构造体6的刚性降低，挠曲增大。
薄板2中，E由作为薄板2的基部14二维状地延伸的平面区域的第一C区域(由基部14、多个凸部11的底面(第一区域)、以及多个凸条的底部(作为假定面的第一D区域)构成的第一面上的平面区域)的面积定义，F由多个第一区域以及多个第一D区域的面积的合计定义，上述E和F的比亦即F/E优选为50％以下。面积比F/E更优选为30％以下，特别优选为20％以下。另外，面积比F/E优选为5％以上。若面积比F/E超过50％，则实际上成为表面材料1和薄板2的单纯贴合，从而复合材料构造体6的刚性降低。在上述面积的合计的比例不足5％的情况下，复合材料构造体6的刚性降低，且挠曲增大。
在薄板2中为了得到良好的刚性，在规则地设有凸部11的区域(称作第二区域。是基部14二维状地延伸的平面区域，除设有凸条15的区域之外，是由基部14和多个第一区域(作为多个凸部的底部的假定面)构成的平面区域。)中，定义为规则地设有上述凸部11的区域(第二区域)的面积的α与定义为多个凸部11的顶面部12的面积的合计的β的比亦即β/α优选为5％以上且不足40％。在上述β/α是40％以上的情况下，实际上成为表面材料1和薄板2的单纯贴合，从而得不到复合材料构造体6的刚性提高效果。在上述β/α不足5％的情况下，在凸部11的尺寸W1变大时复合材料构造体6的刚性降低，且挠曲增大。
另外，在薄板2中为了得到良好的刚性，定义为上述第二区域的面积的α与定义为多个凸部的底面(第一区域)的面积的合计的J的比亦即J/α优选为5％以上且不足40％。在上述J/α是40％以上的情况下，实际上成为表面材料1和薄板2的单纯贴合，从而得不到复合材料构造体6的刚性提高效果。在上述J/α不足5％的情况下，在凸部11的尺寸W1变大时复合材料构造体6的刚性降低，且挠曲增大。
在薄板2中为了得到良好的刚性，凸部11的顶面部12的面积S优选为薄板2的板厚的平方的5倍以上～不足500倍。在凸部11的顶面部12的面积不足薄板2的板厚的平方的5倍的情况下，复合材料构造体6的刚性降低。在凸部11的顶面部12的面积S是薄板2的板厚的平方的500倍以上的情况下，复合材料构造体6的刚性也降低。
在薄板2中为了得到良好的刚性，凸部11的底面(第一区域)的面积优选为薄板2的板厚的平方的5倍以上～不足500倍。在凸部11的底面(第一区域)的面积不足薄板2的板厚的平方的5倍的情况下，则复合材料构造体6的刚性降低。在凸部11的底面(第一区域)的面积是薄板2的板厚的平方的500倍以上的情况下，复合材料构造体6的刚性也降低。
凸部11的高度H优选为薄板2的厚度的0.5倍以上且不足10.0倍。若凸部的高度H不足薄板2的厚度的0.5倍，则与表面材料1和薄板2的单纯贴合相比，复合材料构造体6的刚性的提高较小，从而得不到轻型化的效果。当凸部的高度H是薄板2的厚度的10.0倍以上的形状时，成形变得困难。凸部的高度H更优选为薄板2的厚度的1.5倍以上且不足4.0倍。凸部的高度H特别优选为薄板2的厚度的2.0倍以上且不足4.0倍。虽然各个凸部11的高度H优选为对齐，但只要能够粘合接合表面材料1则也可以不同。未与表面材料1粘合接合的凸部11对于复合材料构造体6的刚性的提高贡献较小。
上述凸部11中，在与上述顶面12平行的方向的剖面中的最小值费雷特直径是上述薄板2的板厚的3倍以上且不足30倍的情况下，复合材料构造体6的刚性良好。上述凸部11中，在与上述顶面12平行的方向的剖面中的最小值费雷特直径不足上述薄板的板厚的3倍、或30倍以上的情况下，复合材料构造体6的刚性降低。
另外，凸部11优选分布于薄板2的整个面。若凸部11的分布不平衡，则不会体现作为复合材料构造体6的刚性所需要的刚性。优选不在薄板2的端部、且在成为复合材料构造体6后对树脂构造体4进行注入注射的部分(设置树脂构造体的接合部5的部分的周边)设置凸部。
本发明的实施方式中，在制成复合材料构造体6后，特别优选以能够向复合材料构造体6注射注入所希望量的树脂构造体4(接合部5)的方式在离薄板2的端部规定的位置设置凸条15。该情况下，在由表面材料1的端部、薄板2的端部以及凸条15围起的空间填充接合部5。通过该构造，在通过注射成形来成形树脂构造体4时，由于凸条15(凸条15的侧面17)作为树脂构造体4形成时的导向件而发挥功能，所以能够精密地控制注入注射树脂的部分的深度。
接下来对该复合材料成形体7(图1以及图11)的制造方法的一个例子进行说明。
＜薄板的成形＞
首先，将在增强纤维浸入有热固化性树脂组成物的预成型料的层叠体配置于薄板用的下模具8表面。薄板用的下模具8的成为薄板2的凸部11或者凸条15的部分具有突起9、以及10(图2)或者凹陷(未图示)。
在使用具有突起的下模具8的情况下，冲压成形法的上模具能够使用成为薄板2的凸部11或者凸条15的部分是凹形状的模具。另外，在使用具有凹陷的下模具8的情况下，冲压成形法的上模具也能够使用成为薄板2的凸部11或者凸条15的部分是凸形状的模具。在使用通过压缩而沿下模具8的突起或者凹陷成为凹形状或者凸形状的软质材料的情况下，需要在上模具的成型面设置凸形状或者凹形状。此外，在真空包装成形法的情况下不使用上模具。
接下来，在冲压成形法中关闭金属模具并利用下模具8以及上模具对预成型料的层叠体进行加压，并进行加热成形，在真空包装成形法中施以封装而利用真空压对预成型料的层叠体进行加压，并且进行加热成形。在成形后，使固化的预成型料的层叠体脱模，从而得到形成有多个凸部11的薄板2(图3以及图12)。此外，在对预成型料层叠体进行成形而得到的薄板2中，通过成形而变形得到的各部位称作具有薄板2的基底面(第一面)的基部14、相对于基部14突出的凸部11。另外，凸部11由顶面部(顶面)12、以及连接顶面部12和基部14的连接面13(凸部11的侧面)构成(图1)。
＜表面材料的成形＞
与薄板2的成形相同地得到表面材料1。其中，表面材料是平面或单纯的曲面，从而表面材料用的下模具8是平面形状或单纯的曲面的形状。此外，表面材料1的形状与PC机壳的外观设计等对应地也能够是具有标志的凹下等阶梯差、角(棱线)的形状，也可以与用途对应地选择。并且，也可以与表面材料1的形状对应地决定薄板2的形状。
对于表面材料1和薄板2而言，由于在分别成形后接合表面材料1和薄板2，所以为了防止翘曲也可以不构成为对称。能够仅在表面材料1使用织物等装饰材料。另外，也可以在表面材料1以及薄板2适当地使用阻燃性树脂材料。
＜薄板与表面材料的接合＞
在薄板2的凸部11的顶面部12以及凸条15的上表面16、或者凸部11的前端部(顶面)18的凹状的凹陷19以及凸条的前端(上表面)20的凹陷21涂覆粘合剂3，并在使薄板2和表面材料1合在一起之后使粘合剂3固化，从而得到纤维增强复合材料构造体6。
将得到的纤维增强复合材料构造体6放置于注射成形模具内，并进行合模，之后对形成树脂构造体4的热可塑树脂组成物进行注射成形，而在如图1以及图11所示的、形成纤维增强复合材料构造体6的薄板2和表面材料1的端面接合树脂构造体4，并且向薄板2的侧端面与表面材料1的侧端面之间注射注入树脂材料，从而制造了复合材料成形体7(图1以及图11)。
(实施例)
以下，通过实施例更加详细地对本发明进行说明。此外，本发明不限制于实施例。
(实施例1)
本实施例中，作为单向预成型料，使用了三菱丽阳(股份有限公司)制，产品名：TR390E125S(热固化性树脂：环氧树脂#390(三菱丽阳(股份有限公司)制)，增强纤维：碳纤维(三菱丽阳(股份有限公司)制，产品名：TR50S))。
首先，在具有形成薄板2的凸部11的突起的薄板用下模具8的表面，配置有以成为[0°/90°/90°/0°]的方式层叠有四层单向预成型料(单向性片)而成的层叠体。接下来，利用具有与下模具8的突起对应的凹陷的上模具来关闭金属模具，利用下模具8以及上模具一边以140℃对预成型料的层叠体进行加热一边以8MPa的压力对其进行冲压5分钟，而使预成型料的层叠体一体固化。在压缩成形后，打开金属模具，从而得到具有图11所示的形状的、厚度0.44mm的薄板状的薄板2。此外，圆锥台状的凸部11的顶面12的形状是直径10.0mm的圆形，凸部11的高度H是1.0mm，凸部11的间隔是10.0mm，凸部11的前端部18的凹状的凹陷19的形状是直径9mm的圆形，凹状的凹陷19的深度是0.1mm。直线状的凸条15的上表面16的宽度是10.0mm，凸条15的高度H是1.0mm。
此外，上述0°是指在表面材料1或者薄板2是长方形的情况下将各自的短边方向定义为0°方向的情况。
上述90°是指与上述0°方向正交的表面材料1或者薄板的长边方向(90°方向)。
在表面材料1或者薄板2是长方形以外的情况下，将最小值费雷特径向定义为0°方向，90°方向是指与该0°方向正交的方向。
与此不同，在表面材料用下模具的表面使用单向预成型料，而以成为[0°/90°/90°/0°]的配置的方式层叠四层。接下来，关闭金属模具，并利用下模具以及上模具一边以140℃对预成型料的层叠体进行加热一边以8MPa的压力冲压5分钟，而使预成型料的层叠体一体固化。在压缩成形后，打开金属模具，从而得到厚度0.44mm的薄板状的表面材料1。
在得到的薄板2的凸部11的前端部18的凹状的凹陷19，涂覆了以质量比100：60混合有主剂(ciba-geigy公司制，产品名：爱牢达(Araldite)AW106)和固化剂(ciba-geigy公司制，产品名：固化剂HV953U)的树脂粘合剂3。而且，在涂覆有粘合剂3的薄板2的凸侧面(多个凸部11的多个顶面12)配置表面材料1，并以70℃保持50分钟，而在薄板2的单面用粘合剂3粘合表面材料1，从而得到厚度1.90mm的纤维增强复合材料构造体6。纤维增强复合材料构造体6具有非常高的刚性，是轻型性以及薄壁性优异的纤维增强复合材料构造体6。
将得到的纤维增强复合材料构造体6放置于注射成形模具内，并进行合模，之后，对形成树脂构造体4的树脂亦即玻璃纤维增强聚酰胺树脂(东洋纺织(股份有限公司)制，产品名：GLAMIDE TY791GT，玻璃纤维含有量55质量％)进行注射成形，而制造了图1所示的复合材料成形体7(图1)。从而纤维增强复合材料构造体6和树脂构造体4稳固地一体化。
(实施例2)
以下的实施例中，参考实施例1的结果，进行了模拟实验。
作为模拟软件，使用Femap with NX Nastran，支承条件实施为单纯支承。
本实施例的薄板2以及表面材料1通过如下方式形成，即，以成为[0°/90°/0°]的配置的方式层叠三层单向预成型料三菱丽阳(股份有限公司)制，产品名：TR390E125S(热固化性树脂：环氧树脂#390(三菱丽阳(股份有限公司)制)，增强纤维：碳纤维(三菱丽阳(股份有限公司)制，产品名：TR50S))，并一边以140℃加热层叠体一边以8MPa的压力冲压5分钟，并固化。
作为薄板2，使用直径5.0mm的圆柱形的凸部11以相邻的凸部11的圆柱中心轴的间隔(凸部间距P)为纵横10mm的方式规则排列、且纵宽200mm、横宽300mm的成形板。作为表面材料1，使用纵宽和横宽与上述薄板2相等的成形板。评价中，使用接合有上述薄板2的凸部11顶面12和上述表面材料1的纤维增强复合材料构造体6。
本实施例的构造体的厚度由凸部11的高度H、上述的薄板2以及表面材料1的层叠厚度、粘合剂3的厚度的和决定。决定形成层叠体的各层厚度均等，且(比较例1)的夹层构造体与本实施例的构造体的厚度及重量相等。通过将圆柱形的凸部11的高度H设为0.602mm、将构成层叠的一层的厚度设为0.125mm、将粘合剂3的厚度设为0.1mm，来得到厚度1.45mm、质量77.9g的构造体。
对通过在薄板2的凸部11顶面部12由粘合剂3接合具有凸部11的薄板2和表面材料1而得到的纤维增强复合材料构造体6的刚性进行评价。评价方法是板的弯曲试验，支承条件是四边单纯支承(使用支承台Y)，负载条件是在表面材料1上的中央部施加集中负载Z，并以中央部的挠曲量进行评价(图26)。支承间距离是纵长160mm、横长260mm，负载值是5kgf。对于挠曲量而言，对构造体下面(薄板2侧)的中央部的最大挠曲量进行测量。
弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量是2.46mm。与比较例1相比，挠曲量较低，且具有较高的刚性。构造体的重量相同，通过减少薄板2和表面材料1的层叠厚度，能够期待与夹层构造体相等的刚性并且轻型化。
(实施例3)
决定比较例2的夹层构造体与本实施例的构造体的厚度以及重量相等。使用与实施例2相同的方法，通过将圆柱形的凸部11的高度H设为0.535mm、将构成层叠体的一层的厚度设为0.119mm，来得到厚度1.35mm、质量74.4g的构造体。
通过与实施例2相同的构造体的弯曲试验，最大挠曲量成为2.98mm。是与比较例2相等的挠曲量，且具有相等的刚性。
(实施例4)
决定比较例3的夹层构造体与本实施例的构造体的厚度以及重量相等。使用与实施例2相同的方法，通过将圆柱形的凸部11的高度H设为0.468mm、将构成层叠体的一层的厚度设为0.114mm，来得到厚度1.25mm、质量71.0g的构造体。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为3.66mm。
(比较例1)
比较例中，以现有文献1为首，作为实用化的构造体，对由形成构造体的芯材(I)和纤维增强材(II)形成的夹层构造体(III)进行了研究，该纤维增强材(II)配置于上述芯材(I)的两面、且由连续的增强纤维和矩阵树脂构成。
纤维增强材(II)使用与实施例2相同的材料。两面均是双层的层叠体，层叠体配置为上面的层叠体为[0°/90°]，下面的层叠体为[90°/0°]，并构成为上面的层叠体和下面的层叠体隔着芯材(I)对称。芯材(I)使用发泡聚丙烯(弹性率0.65GPa)。
本比较例的构造体的厚度由芯材(I)、和配置于其两面的纤维增强材(II)的层叠体(上面的层叠体以及下面的层叠体)的厚度的和决定。通过将芯材的厚度设为1.05mm、将形成层叠体的一层的厚度设为0.1mm，来得到厚度1.45mm、质量77.9g的构造体。
通过与实施例2相同的弯曲试验，构造体的挠曲量成为2.56mm。
(比较例2)
比较例1的夹层构造体中，通过将芯材的厚度设为0.95mm，来得到厚度1.35mm、质量74.4g的构造体。
通过与实施例2相同的弯曲试验，构造体的挠曲量成为2.99mm。
(比较例3)
比较例1的夹层构造体中，通过将芯材的厚度设为0.85mm，来得到厚度1.25mm、质量71.0g的构造体。
通过与实施例2相同的弯曲试验，构造体的挠曲量是3.54mm。
图28表示实施例2～4以及比较例1～3的结果。在作为本发明的实施例2～4而使用了复合材料构造体的情况下，复合材料构造体的厚度越厚，复合材料构造体的挠曲量越少，从而能够判断与以往技术的夹层构造体(比较例1～3的构造体)相比刚性优位性变高。
为了研究利用粘合剂3对包括具有凸部11的薄板2和表面材料1的构造体进行粘合而成的纤维增强复合材料构造体6的有效的形状，对凸部11的形状最优化进行研究。实施例5～26中，对凸部11的排列和凸部11的间距P(第一凸部11的中心轴G1与相邻的第二凸部11的中心轴G2之间的距离)进行研究。
(实施例5)
实施例4中，对将构成薄板2以及表面材料1的纤维增强复合材料层叠的一层的厚度设为0.1mm、将凸部11的高度H设为0.55mm、将凸部间距P设为6mm、得到厚度1.25mm的构造体的情况进行研究。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为5.40mm。
(实施例6)
实施例5中，将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.12mm。
(实施例7)
实施例5中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.05mm。
(实施例8)
实施例5中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.33mm。
(实施例9)
实施例5中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.83mm。
(实施例10)
实施例5中，对将凸部11的排列变更为图20所示的交错排列的情况进行研究。将构造体的凸部11的排列设为相对于纤维方向在±30°方向上排列的交错排列，并将凸部间距P变更为6mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为6.86mm。
(实施例11)
实施例10中，将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.48mm。
(实施例12)
实施例10中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.06mm。
(实施例13)
实施例10中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.15mm。
(实施例14)
实施例10中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.46mm。
(实施例15)
实施例10中，将凸部间距P变更为16mm。
当进行了与实施例2相同的弯曲试验后，本实施例的构造体的最大挠曲量是4.95mm。
(实施例16)
实施例5中，对构造体的凸部11的排列方向进行变更。相对于纤维方向将构造体的凸部11设为在±45°方向上排列的交错排列，并将凸部间距P变更为6mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为7.44mm。
(实施例17)
实施例16中，将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.67mm。
(实施例18)
实施例16中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.13mm。
(实施例19)
实施例16中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.17mm。
(实施例20)
实施例16中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.49mm。
(实施例21)
实施例16中，将凸部间距P变更为16mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，本实施例的构造体的最大挠曲量成为4.97mm。
(实施例22)
实施例6中，对凸部11的排列方向进行变更。相对于纤维方向将构造体的凸部11设为在±60°方向上排列的交错排列，并将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为5.32mm。
(实施例23)
实施例22中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.40mm。
(实施例24)
实施例22中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.23mm。
(实施例25)
实施例22中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.35mm。
(实施例26)
实施例22中，将凸部间距变更为16mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.69mm。
图29表示实施例5～26的结果。在任一个排列中，相对于凸部11的直径5mm，凸部间距P为10～12mm，而最大挠曲量变得最小，在其±2mm的范围内挠曲量稳定。
另一方面，在凸部间距P为8mm以下以及12mm以上的情况下，挠曲量变大，刚性较大降低。
作为利用粘合剂3粘合具有凸部11的薄板2和表面材料1构造体而成的纤维增强复合材料构造体6，在圆柱凸部中，优选凸部间距P是凸部尺寸W1的1.6～2.4倍。
另外，任一个排列中，最小挠曲量均大致相同，正方排列以及交错排列中得到优异的刚性效果。
另外，交错排列中，与正方排列相比，纤维的长度方向上的剖面长的差较短，从而提高成形性。
以下的实施例27～50中，对凸部间距P和凸部的形状、大小进行研究。
实施例27～38中，将凸部11的形状变更为椭圆形。
(实施例27)
实施例5中，将凸部11的形状变更为椭圆形，并变更为正方排列(图21)。
椭圆的短径为5mm，长径为7.5mm，凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.68mm。
(实施例28)
实施例27中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.41mm。
(实施例29)
实施例27中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.60mm。
(实施例30)
实施例27中，将凸部间距P变更为16mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为5.00mm。
(实施例31)
实施例27中，将凸部11的形状变更为椭圆形。
短径为5mm，长径为10mm，凸部间距P为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为5.10mm。
(实施例32)
实施例31中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.73mm。
(实施例33)
实施例31中，将凸部间距P变更为16mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.82mm。
(实施例34)
实施例31中，将凸部间距P变更为18mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为5.10mm。
(实施例35)
实施例27中，将凸部11变更为90°旋转后的椭圆形，并变更为正方排列(图22)。
椭圆的短径为5mm，长径为7.5mm，凸部间距P为9mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.33mm。
(实施例36)
实施例35中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.28mm。
(实施例37)
实施例35中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.29mm。
(实施例38)
实施例35中，将凸部间距P变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.64mm。
图30表示实施例27～38的结果。
在凸部11是椭圆形的情况下，在凸部间距P成为椭圆形的短径与长径的平均值的约2倍的范围内刚性最大，在1.6～2.4倍的范围内得到良好的刚性效果。
另外，若椭圆的长径与短径的比变大，则最大挠曲量增加，而刚性效果变差，从而椭圆形的凸部11中，长径优选为短径的1.5倍以下。
以下的实施例39～46中将凸部11的形状变更为正方形。
(实施例39)
实施例5中，将凸部11的形状变更为正方形，并变更为正方排列(图23)。
正方形的对角线为5mm，凸部间距P为6mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.22mm。
(实施例40)
实施例39中，将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为3.84mm。
(实施例41)
实施例39中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.00mm。
(实施例42)
实施例39中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.43mm。
图31表示实施例39～42的结果。
在凸部11的形状是正方形的情况下，相对于正方形的对角线5mm而凸部间距P为7～10mm的范围内得到优异的刚性效果。
在凸部11是正方形的情况下，凸部间距P优选为正方形的对角线的1.4～2.0倍。
(实施例43)
实施例39中，将凸部11的形状设为45°旋转后的正方形(图24)，将排列设为正方排列，并将凸部间距P变更为6mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.95mm。
(实施例44)
实施例43中，将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.07mm。
(实施例45)
实施例43中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.11mm。
(实施例46)
实施例43中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.49mm。
图31表示实施例43～46的结果。
在凸部11的形状是45°倾斜的正方形的情况下，相对于正方形的对角线5mm而凸部间距P为8～10mm的范围内得到优异的刚性效果。
在凸部11的形状是45°倾斜的正方形的情况下，凸部间距P优选为正方形的对角线的1.6～2.0倍。
以下的实施例47～50中将凸部11的形状变更为正六边形。
(实施例47)
实施例5中，将凸部11的形状变更为正六边形，并变更为正方排列(图25)。
将正六边形的外接圆设为5mm，凸部间距P为6mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.90mm。
(实施例48)
实施例47中，将凸部间距P变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.03mm。
(实施例49)
实施例47中，将凸部间距P变更为10mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.06mm。
(实施例50)
实施例47中，将凸部间距P变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.41mm。
图32表示实施例47～50的结果。
在凸部11的形状是正六边形的情况下，相对于外接圆5mm而凸部间距P是8～12mm的范围内得到有效的刚性效果。
在凸部11的形状是正六边形的情况下，凸部间距P优选为正六边形的外接圆的1.6～2.4倍。
实施例51～64中，对于利用粘合剂3在凸部11的顶面部12粘合薄板2和表面材料1而成的纤维增强复合材料构造体6而言，根据以规则的间距P沿长度方向一列排列薄板2的凸部11而成的长条形状(图27)的三点弯曲进行了评价。长条形状全长是100mm，宽度与凸部间距P相同，作为三点弯曲的条件，支承间距离是80mm，负载是支承间中央的线负载，相对于宽度而为2N/mm。对于构造体的挠曲量，对构造体下面(薄板两侧)的支点间中央部的最大挠曲量进行测量。
构成薄板2和表面材料1的纤维增强复合材料与实施例5相同。
构成薄板2以及表面材料1的纤维增强复合材料层叠体是与实施例5相同的[0°/90°/0°]的三层层叠体，对一层的厚度为0.1mm、凸部11的高度H为0.55mm、粘合剂3的厚度为0.1mm、且厚度1.25mm的构造体的情况进行研究。
凸部11变更为直径3mm的圆柱形。凸部间距P是4mm，宽度是相同的4mm，负载成为8N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.13mm。
(实施例52)
实施例51中，将凸部间距P以及宽度变更为6mm，将负载变更为12N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为2.55mm。
(实施例53)
实施例51中，将凸部间距P以及宽度变更为8mm，将负载变更为16N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为2.68mm。
(实施例54)
实施例51中，将凸部间距P以及宽度变更为10mm，将负载变更为20N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.08mm。
(实施例55)
实施例51中，将凸部11的直径变更为5mm，将凸部间距P以及宽度变更为6mm，将负载变更为12N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为4.02mm。
(实施例56)
实施例55中，将凸部间距P以及宽度变更为8mm，将负载变更为16N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为2.91mm。
(实施例57)
实施例55中，将凸部间距P以及宽度变更为10mm，将负载变更为20N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为2.85mm。
(实施例58)
实施例55中，将凸部间距P以及宽度变更为12mm，将负载变更为24N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.12mm。
(实施例59)
实施例55中，将凸部间距P以及宽度变更为14mm，将负载变更为28N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.44mm。
(实施例60)
实施例60中，将凸部11的直径变更为7mm，将凸部间距P以及宽度变更为8mm，将负载变更为16N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为4.58mm。
(实施例61)
实施例60中，将凸部间距P以及宽度变更为10mm，将负载变更为20N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.29mm。
(实施例62)
实施例60中，将凸部间距P以及宽度变更为12mm，将负载变更为24N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.12mm。
(实施例63)
实施例60中，将凸部间距P以及宽度变更为14mm，将负载变更为28N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.18mm。
(实施例64)
实施例60中，将凸部间距P以及宽度变更为16mm，将负载变更为32N。
三点弯曲试验所引起的构造体的最大挠曲量成为3.58mm。
图33表示实施例51～64的结果。凸部11的大小是直径3、5、7mm中任一个情况下，当凸部间距P是直径的约2倍时，构造体的挠曲量均最小，在其前后的范围内得到良好的刚性效果。
即，由凸部尺寸与凸部间距P的比率来决定刚性效果。
另外，凸部11的直径越小，最大挠曲量的最小值越低，从而提高刚性效果。
以下的实施例65～68中，将连接凸部11的顶面部12和基部14的连接面13的形状设为图4A的斜面形状。
(实施例65)
实施例5的薄板2中，将连接正方排列的凸部11的顶面部12和基部14的连接面13的、与基部14的连接部设为直径5mm的圆，将连接面13设为倾斜角60°的斜面，而凸部11的顶面部12的直径变更为4.36mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.05mm。
(实施例66)
实施例65中，将凸部11与基部14的连接面13设为倾斜角45°的斜面，而凸部11的顶面部12的直径变更为3.9mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.11mm。
(实施例67)
实施例16的薄板2中，将连接±45°交错排列的凸部11的顶面部12和基部14的连接面13的、与基部14的连接部设为直径5mm的圆，将连接面13设为倾斜角60°的斜面，而凸部11的顶面部12的直径成为4.36mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.09mm。
(实施例68)
实施例67中，将凸部11与基部14的连接面13设为倾斜角45°的斜面，而凸部11的顶面部12的直径成为3.9mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.12mm。
图34表示实施例65、66、67、68、以及凸部11的顶面部12与基部14的连接面13是圆筒形的实施例5、16的结果。
在正方排列和交错排列任一个排列中，连接凸部11的顶面部12和基部14的连接面13在斜面的情况下在圆筒形的情况下挠曲量均大致相同，得到相等的刚性。
作为具有凸部11的薄板2的成形例，有对实施例1的预成型料层叠体进行加热冲压的方法，但通过将凸部11的顶面部12和基部14的连接面13从圆筒形设为斜面，来减少预成型料层叠体因冲压而延伸的比例，从而提高成形性。
此外，为了确保足够的粘合面积，斜面的倾斜角优选为45°以上。
以下的实施例69～74中，对长方排列的凸部11的排列间隔进行研究。
(实施例69)
实施例7的薄板2中，将凸部11的排列设为图35所示的长方排列、将P1(长方排列中的凸部间距1)设为6mm、将P2(长方排列中的凸部间距2)设为10mm、将构成薄板2以及表面材料1的纤维增强复合材料层叠的一层的厚度设为0.1mm、将凸部11的高度H设为0.55mm，得到厚度1.25mm的构造体。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.16mm。
(实施例70)
实施例69中，将P1变更为8mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.05mm。
(实施例71)
实施例69中，将P1变更为12mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.12mm。
(实施例72)
实施例69中，将P1变更为14mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.21mm。
(实施例73)
实施例69中，将P1变更为16mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.33mm。
(实施例74)
实施例69中，将P1变更为18mm。
通过与实施例2相同的弯曲试验，最大挠曲量成为4.41mm。
图36表示实施例69～74、以及P1与P2相同的10mm的正方排列的实施例7的结果。
实施例7的正方排列中刚性最高，在P1为8～12mm的范围内也得到优异的刚性。
长方排列中，分割为包括一个凸部11的大小相等的长方形时的长方形的长边以及短边是凸部11的尺寸的1.6倍以上且2.4倍以下，并且，短边与长边的比率优选为1倍以上且1.25以下。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够改变各实施方式的构成要素的组合、对各构成要素施加各种变更、或删除。
产业上的可利用性
本发明涉及轻型性、薄壁性、以及刚性优异的纤维增强复合材料构造体、使用该纤维增强复合材料构造体的复合材料成形体、以及其制造方法，能够广泛用于运动或者娱乐用途至汽车或者飞机等工业用途、个人计算机等电气电子设备、家电设备、以及医疗设备的机壳。
符号的说明
1—表面材料，2—薄板，3—粘合剂，4—树脂构造体，5—接合部，6—纤维增强复合材料构造体，7—复合材料成形体，8—薄板用的下模具，9—凸部用的突起，10—凸条用的突起，11—凸部，12—顶面部，13—连接面，14—基部，15—凸条，16—凸条的上面，17—凸条的侧面，18—前端部，19—凹陷，20—凸条的前端，21—凸条的凹陷，P—凸部的间距，A—纤维0°层叠方向，B—纤维90°层叠方向，Y—支承台，Z—集中负载，P1—长方排列中的凸部间距1，P2—长方排列中的凸部间距2，W1—凸部的尺寸，W2—凸条的尺寸，G1—第一凸部的中心轴(第一凸部的重心的位置)，G2—第二凸部的中心轴(第二凸部的重心的位置)，H—凸部的高度，S—凸部的顶面部的面积，γ—基部与连接面所成的角度。

Claims (15)

1.一种纤维增强复合材料构造体，其特征在于，具备：
薄板，其具有第一面和多个凸部，上述凸部具有顶面，并且在上述第一面上突出且规则地配置；以及
表面材料，其具有第二面，且以上述第二面与上述顶面接合。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
在上述多个凸部中的一个凸部中，上述凸部的顶面的形状以及第一区域的形状是从如下形状中选择的至少一种，其中上述第一区域是，由上述凸部的与上述第一面的分界线围成：
正方形、长方形、菱形、三角形、五边形、六边形、圆形、椭圆形、圆角正方形、圆角长方形、圆角菱形、圆角三角形、圆角五边形、以及圆角六边形。
3.根据权利要求1或2所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
上述多个凸部具有第一凸部和第二凸部，其中有一个为上述第一凸部，与上述第一凸部相邻的为上述第二凸部，
在上述第一面垂直的方向上，由上述第一凸部的中心轴和上述第二凸部的中心轴之间的间隔规定凸部间距，
上述凸部间距是上述第一区域的最小径的1.6～2.4倍。
4.根据权利要求1～3任一项中所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
在第二区域即规则地设有上述多个凸部的区域中，将上述第二区域的面积定义为α，将上述多个凸部的上述顶面的面积的合计定义为β，比β/α为5％以上且不足40％。
5.根据权利要求1～4任一项中所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
在上述多个凸部中的一个凸部中，上述凸部的顶面的面积是上述薄板的板厚的平方的5倍以上～不足500倍。
6.根据权利要求1～5任一项中所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
上述多个凸部的高度是上述薄板的板厚的0.5倍以上且不足10倍。
7.根据权利要求1～6任一项中所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
上述薄板包含增强纤维，
上述多个凸部的排列包括从以下排列中选择的至少一种排列：
相对于上述增强纤维的纤维的长度方向而在0°以及90°方向上排列的正方排列以及长方排列、或者上述多个凸部的排列方向相对于上述纤维的长度方向具有角度的交错排列。
8.根据权利要求1～7任一项中所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
在上述多个凸部的各凸部中，与上述顶面平行的方向的剖面中的最小值费雷特直径是上述薄板的板厚的3倍以上且不足30倍。
9.根据权利要求1～8任一项中所述的纤维增强复合材料构造体，其特征在于，
在上述多个凸部的各个前端部具有凹状的凹陷。
10.一种复合材料成形体，其特征在于，具备：
权利要求1～9任一项中所述的纤维增强复合材料构造体；
接合部，其填充在形成于上述薄板的端部与上述表面材料的端部之间的空间；以及
树脂构造体，其通过上述接合部而与上述纤维增强复合材料构造体接合。
11.根据权利要求10所述的复合材料成形体，其特征在于，
还具备凸条，该凸条在上述第一面上突出，且以包围上述多个凸部的方式连续配置，
在由上述凸条、上述薄板的上述端部、以及上述表面材料的上述端部围起的空间，填充有上述接合部。
12.根据权利要求10或11所述的复合材料成形体，其特征在于，
具有粘合剂层，该粘合剂层设置在上述纤维增强复合材料构造体与上述树脂构造体接合的接合界面。
13.根据权利要求10～12任一项中所述的复合材料成形体，其特征在于，
上述树脂构造体包含热塑性树脂。
14.根据权利要求13所述的复合材料成形体，其特征在于，
上述树脂构造体还包含玻璃纤维。
15.一种复合材料成形体的制造方法，其特征在于，
准备包含增强纤维和热固化性树脂组成物的预成型料层叠体，
使用具有突起或者凹陷的模具来对上述预成型料层叠体进行加热加压，从而制成具有多个凸部的薄板，
通过在上述薄板的上述凸部的顶面接合表面材料来制成纤维增强复合材料构造体，
将树脂材料注入注射到上述薄板与上述表面材料之间，接合包含上述树脂材料的树脂构造体和上述纤维增强复合材料构造体。
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