JP2005219349A

JP2005219349A - 強化パネル成形方法及び発泡コア成形方法、パネル構造

Info

Publication number: JP2005219349A
Application number: JP2004029676A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kobayashi; 正俊小林; Daiki Moriizumi; 大樹森泉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: JP4527994B2

Abstract

【課題】芯材としての発泡コアに繊維強化プラスチック層が形成される強化パネルを成形する場合、ＲＴＭ法では、低真空圧下で行われる樹脂の拡散及び含浸に時間がかかるため、成形工程をハイサイクル化できない。
【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸させたシート状の強化繊維材料６を、芯材となる発泡コアＣに対向させて配置し、その強化繊維材料６及び発泡コアＣを上型９及び下型１０によって低プレス圧で加圧し、強化繊維材料６及び発泡コアＣを型８形状に馴染ませるプリフォーム工程と、強化繊維材料６に含浸している熱硬化性樹脂の硬化反応が進行可能な温度に設定されている上型１２及び下型１３で、強化繊維材料６及び発泡コアＣを加圧し、強化繊維材料６に含浸している熱硬化性樹脂を硬化または固化して強化繊維材料６を発泡コアＣに圧着するプレス工程とで強化パネルを成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車のボンネットやルーフ等に用いられる強化パネルの成形方法、及びその成形方法によって成形されるパネルの構造に関する。

従来、自動車のボンネットやルーフ等に用いられるパネル構造として、繊維強化プラスチック（FRP：Fiber Reinforced Plastics）をパネル状にした構造や、パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層を形成した構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

これらパネル構造の繊維強化プラスチックは、炭素繊維やガラス繊維材料、アラミド繊維材料等の高強度・高弾性の強化繊維材料と樹脂とで構成されており、その成形方法としてはＲＴＭ法（Resin Transfer Molding）が主流である。このＲＴＭ法は、樹脂が浸透していない所謂ドライの強化繊維材料を、必要に応じて発泡コアと重ね合わせて、所定の金型やバックフィルム内に密封し、その金型内部またはバックフィルム内部を真空引きすると共に樹脂を注入して、強化繊維材料に樹脂を拡散、含浸及び硬化させて強化パネルを成形するものである。
特開２００１−２６０２３８号公報

しかし、上記ＲＴＭ法は、樹脂を金型やバックフィルムの末端部まで行き渡らせる必要があり、比較的低い真空圧下で行われる樹脂の拡散及び含浸に時間がかかるため、成形工程のハイサイクル化が難かしいといった問題がある。

また、発泡コアに強化繊維材料を重ね合わせて所定の金型内やバックフィルム内に密封して真空引きする場合も、金型内やバックフィルム内を高真空圧にすると発泡コア部が破損するおそれがあるので、低真空圧下で樹脂の拡散及び含浸を行う必要がある。そのため、この場合も成形工程のハイサイクル化が困難である。

また、樹脂グレードを選択し、樹脂を急激に硬化又は固化させてハイサイクル化を図ることも考えられるが、この場合、樹脂の硬化又は固化が周囲から始まり固化または硬化時に収縮するため、パネル内に空洞が発生してしまい、採用することができない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、ハイサイクルで強化パネル成形することが出来るパネル成形方法と、そのパネル成形方法に用いることのできる発泡コアの成形方法、及び、そのパネル成形方法で成形されるパネル構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成る強化パネルの成形方法であって、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の強化繊維材料を、変形可能な状態で、芯材となる発泡コアの繊維強化プラスチック層を形成する面に対向させて配置し、その強化繊維材料及び発泡コアを所定の上型及び下型によって加圧し、強化繊維材料及び発泡コアを型形状に馴染ませて所望の形状とするプリフォーム工程と、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の硬化・固化反応が進行可能な温度に設定されている所定の上型及び下型で、上記プリフォーム工程を経た強化繊維材料及び発泡コアを加圧し、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を硬化または固化して強化繊維材料を発泡コアに圧着するプレス工程とを備えたことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、繊維強化プラスチックから成る強化パネルの成形方法であって、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の強化繊維材料を、変形可能な状態で、所定の上型及び下型によって加圧し、強化繊維材料を型形状に馴染ませて所望の形状とするプリフォーム工程と、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の硬化・固化反応が進行可能な温度に設定されている所定の上型及び下型で、上記プリフォーム工程を経た強化繊維材料を加圧し、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を硬化または固化するプレス工程とを備えたことを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の強化パネル成形方法において、上記プリフォーム工程で、上型及び下型による加圧と共に、上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吸引孔からのエア吸引による減圧、または上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吹き付け孔からのエア吹き付けによる加圧を行うことを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する注入口と、上下型間に対して出没可能に構成された未発泡部形成用のブロックとを有する上型及び下型を、上記所定の閉じ状態よりも上下型間が近接した状態にし、上記未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で上記注入口から発泡材料を注入するか、或いは、上記注入口から発泡材料を注入開始した後に上記未発泡部形成用ブロックを突出させて、発泡材料を発泡させる第１発泡工程と、上記未発泡部形成用ブロックを没入させると共に上下型間を離間させて上記所定の閉じ状態にし、上記注入口から上型及び突出状態の未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料を注入して発泡材料を発泡させる第２発泡工程とを備えたことを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する第１注入口と上下型間に対して出没可能に構成された未発泡部形成用のブロックとを有し、該未発泡部形成用ブロックに上下型間に発泡材料を注入する第２注入口が設けられている上型及び下型を、上記所定の閉じ状態にし、上記未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で上記第１注入口から発泡材料を注入するか、或いは、上記第１注入口から発泡材料を注入開始した後に上記未発泡部形成用ブロックを突出させて、発泡材料を発泡させる第１発泡工程と、上記未発泡部形成用ブロックを没入させ、上記第２注入口から突出状態の未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料を注入して発泡材料を発泡させる第２発泡工程とを備えたことを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発泡コア成形方法において、上記第１発泡工程で、第１注入口に加えて第２注入口からも発泡材料を注入することを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に対して出没可能に構成された未発泡部形成用のブロックを有し、該未発泡部形成用ブロックに上下型間に発泡材料を注入する注入口が設けられている上型及び下型を、上記所定の閉じ状態にし、上記未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で上記注入口から発泡材料を注入するか、或いは、上記注入口から発泡材料を注入開始した後に上記未発泡部形成用ブロックを突出させて、発泡材料を発泡させる第１発泡工程と、上記未発泡部形成用ブロックを没入させ、上記注入口から突出状態の未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料を注入して発泡材料を発泡させる第２発泡工程とを備えたことを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の発泡コア成形方法において、上記第１発泡工程または第２発泡工程のいずれか一方の発泡工程で、発泡材料にかえて未発泡樹脂を注入することを特徴とすることを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する注入口を有する上型及び下型を、上記所定の閉じ状態にし、上記注入口から発泡材料を注入すると共に、発泡材料の発泡形状のアスペクト比を制御する発泡制御手段によって、上下方向に長い楕円体形状に発泡させることを特徴としている。

また、請求項１０記載の発明は、請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の発泡コア成形方法において、上記第１発泡工程と第２発泡工程の少なくとも一方の工程で、発泡材料を発泡させる際に、発泡材料の発泡形状のアスペクト比を制御する発泡制御手段によって、上下方向に長い楕円体形状に発泡させることを特徴としている。

また、請求項１１記載の発明は、所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する注入口を有する上型及び下型内に、上型及び下型の少なくとも一方に接するように高強度の樹脂ブロックを配置して上型及び下型を上記所定の閉じ状態にし、上記注入口から発泡材料を注入して発泡材料を発泡させることを特徴としている。

また、請求項１２記載の発明は、パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成るパネル構造であって、上記発泡コアの発泡形状が所定方向に長い楕円体となっていることを特徴としている。

また、請求項１３記載の発明は、パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成るパネル構造であって、上記発泡コアには、その外周縁以外に、一方の面から他方の面にわたる未発泡部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項１４記載の発明は、パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成るパネル構造であって、上記発泡コアの発泡形状が所定方向に長い楕円体となっていると共に、発泡コアには、その外周縁以外に、一方の面から他方の面にわたる未発泡部が形成されていることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、強化繊維材料及び発泡コアを型形状に馴染ませるプリフォーム工程と、樹脂を硬化または固化して強化繊維材料を発泡コアに圧着するプレス工程とで強化パネルを成形するため、低真空圧下での樹脂の拡散及び含浸処理を行う必要がなく、成形工程のハイサイクル化が可能となる。

請求項２記載の発明によれば、強化繊維材料を型形状に馴染ませるプリフォーム工程と、樹脂を硬化または固化するプレス工程とで強化パネルを成形するため、低真空圧下での樹脂の拡散及び含浸処理を行う必要がなく、成形工程のハイサイクル化が可能となる。

請求項３記載の発明によれば、プリフォーム工程で、上型及び下型による加圧と共に、上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吸引孔からのエア吸引による減圧、または上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吹き付け孔からのエア吹き付けによる加圧を行うため、より確実かつ迅速に強化繊維材料等を型形状に馴染ませることができる。

請求項４記載の発明によれば、所定の閉じ状態よりも上下型間が近接した状態にすると共に未発泡部形成用ブロックを突出させた状態にして行う第１発泡工程と、上下型間を離間させて所定の閉じ状態すると共に未発泡部形成用ブロックを没入させた状態にして行う第２発泡工程とに分けて発泡材料を発泡させているため、第１発泡工程で発泡した部分と第２発泡工程で発泡した部分の境界面に発泡材料が発泡しない未発泡部が形成される。そのため、この発泡コアの一方の面から他方の面にわたる未発泡部によって、発泡コアのプレス方向の強度が高くなり、請求項１記載の強化パネル成形方法に用いるのに適した発泡コアを成形することができる。なお、第２発泡工程は、第１発泡工程よりも上下型間を離間させて行っているので、上型が存在していた空間を介して注入口から未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料が注入される。

請求項５記載の発明によれば、未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で行う第１発泡工程と、未発泡部形成用ブロックを没入させた状態で行う第２発泡工程とに分けて発泡材料を発泡させているため、第１発泡工程で発泡した部分と第２発泡工程で発泡した部分の境界面に発泡材料が発泡しない未発泡部が形成される。そのため、この発泡コアの一方の面から他方の面にわたる未発泡部によって、発泡コアのプレス方向の強度が高くなり、請求項１記載の強化パネル成形方法に用いるのに適した発泡コアを成形することができる。なお、第１発泡工程と第２発泡工程とで発泡材料を注入する注入口を変えているので、第１発泡工程ではブロックに干渉せずに発泡材料を注入することができ、第２発泡工程では第１発泡工程で発泡した部分に干渉せずに発泡材料を注入することができる。

請求項６記載の発明によれば、第１発泡工程において、第１注入口に加えて第２注入口からも発泡材料を注入するので、上下型間に効率的に発泡材料を行き渡らせることができ、第１発泡工程の発泡注入時間を短縮することができる。

請求項７記載の発明によれば、第１発泡工程と第２発泡工程との両方の工程で、未発泡部形成用ブロックに形成された注入口から発泡材料を注入するので、上型に注入口を形成する必要がなく、構成が簡単になってコストを低減化できる。

請求項８記載の発明によれば、上記第１発泡工程または第２発泡工程のいずれか一方の発泡工程で、発泡材料にかえて未発泡樹脂を注入するため、成形される発泡コアの未発泡部分の割合が増す。したがって、より高強度の発泡コアを成形することができる。

請求項９記載の発明によれば、発泡制御手段によって発泡材料の発泡形状が上下方向に長い楕円体形状になるので、発泡コアのプレス方向の強度が高くなり、請求項１記載の強化パネル成形方法に用いるのに適した発泡コアを成形することができる。

請求項１０記載の発明によれば、第１発泡工程と第２発泡工程の少なくとも一方の工程で発泡材料を発泡させる際に、発泡制御手段によって発泡材料の発泡形状が上下方向に長い楕円体形状になるので、発泡コアのプレス方向の強度が高くなり、請求項１記載の強化パネル成形方法に用いるのに適した発泡コアを成形することができる。

請求項１１記載の発明によれば、発泡材料を注入する前に予め配置されている樹脂ブロックによって、上型付近に形成される未発泡部と下型付近に形成される未発泡部とが接続されて、発泡コアの一方の面から他方の面にわたる高強度部分が形成され、発泡コアのプレス方向の強度が高くなるので、請求項１記載の強化パネル成形方法に用いるのに適した発泡コアを成形することができる。

請求項１２記載の発明によれば、発泡コアの発泡形状が所定方向に長い楕円体となっているので、発泡コアのパネル厚方向の強度が高くなり、プレスに強い芯材として利用することができる。

請求項１３記載の発明によれば、発泡コアの外周縁以外に、一方の面から他方の面にわたる未発泡部が形成されているので、発泡コアのパネル厚方向の強度が高くなり、プレスに強い芯材として利用することができる。

請求項１４記載の発明によれば、発泡コアの発泡形状が所定方向に長い楕円体となっていると共に、発泡コアの外周縁以外に、一方の面から他方の面にわたる未発泡部が形成されているので、発泡コアのパネル厚方向の強度が高くなり、プレスに強い芯材として利用することができる。

以下、本発明に係る強化パネルの成形方法の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１（ａ）を参照して、１は、発泡コアを成形するための発泡コア成形金型であり、この発泡コア成形金型１は、上型２と下型３とで構成されている。上型２は、図示しない駆動源によって下型３に対して接離可能となっており、所定の閉じ状態（図１（ｄ），（ｅ）の状態）でのこの上下型２，３間の空間形状は、成形したい発泡コアの形状となっている。

上型２には、図示しない外部の発泡材料供給源から上下型２，３間に発泡材料を注入するための注入口２ａと、後述する未発泡部形成用のブロック４を収容するためのブロック収容穴２ｂとが形成されている。

ブロック４は、上下型２，３間に対して出没可能に構成されており、具体的には、上記ブロック収容穴２ｂに収容されている没入位置（図１（ｄ），（ｅ）の位置）とブロック収容穴２ｂから突出している突出位置（図１（ａ）〜（ｃ）の位置）との間で移動可能に構成されている。ブロック４は、その没入位置においては、ブロック４の下端面の高さが上型２の型面の高さと一致するようになっており、その突出位置においては、ブロック４の下端面が下型の型面近傍に位置するようになっている。また、ブロック４は、シリンダのピストンロッド４ａに接続されており、そのシリンダの駆動によって出没される。

下型３の背面３ａには、超音波発振器５（発泡制御手段）が固設されており、この超音波発振器５の駆動により、上下型２，３間に超音波振動を伝達することができる。

この発泡コア成形金型１で発泡コアを成形する場合、図１（ａ）に示すように、上型２及び下型３を上記所定の閉じ状態よりも上下型２，３間が近接した状態にし、未発泡部形成用ブロック４を突出させた状態にする。そして、図１（ｂ）に示すように、注入口２ａから、ポリオールとイソシアネートを混合したポリウレタンフォームの発泡材料を注入すると共に、超音波発振器５を駆動させる（第１発泡工程）。これにより、ブロック４が存在している空間以外の空間に発泡材料が行き渡って発泡が開始し、超音波発振器５からの超音波振動によってその発泡形状のアスペクト比が制御される（図１（ｃ）参照）。具体的には、発泡材料の発泡形状は、後述するプリフォーム工程及びプレス工程におけるプレス方向に長い楕円体形状となる。ここで、上下型２，３間に注入された発泡材料のうち、上下型２，３及びブロック４近傍の発泡材料は、発泡せずにスキン層となる。

第１発泡工程における発泡が終わると、続いて、図１（ｄ）に示すように、上型２を下型３から離間させて、上記所定の閉じ状態にすると共に、シリンダを駆動させてピストンロッド４ａを介してブロック４を上型２に没入させる。そして、注入口２ａから、上型２及び突出状態のブロック４が存在していた空間に発泡材料を注入すると共に、超音波発振器５を駆動させる（第２発泡工程）。これにより、第１発泡工程において上型２及びブロック４が存在していた空間に発泡材料が行き渡って発泡が開始し、超音波発振器５からの超音波振動によってその発泡形状のアスペクト比が制御される（図１（ｅ）参照）。具体的には、発泡材料の発泡形状は、後述するプリフォーム工程及びプレス工程におけるプレス方向に長い楕円体形状となる。ここで、上下型２，３間に注入された発泡材料のうち、上下型２，３及び上記第１発泡工程で形成されたスキン層近傍の発泡材料は、発泡せずにスキン層となる。そして、第１発泡工程及び第２発泡工程で形成されたスキン層によって、発泡コアＣの一方の面から他方の面にわたる未発泡部が構成される。

このようにして成形された発泡コアＣは、発泡コア成形金型１から取り出され、続いて、図２（ａ）に示すように、その上面Ｃ₁側と下面Ｃ₂側との両方に、熱硬化性樹脂を含浸させたシート状の炭素繊維材料６が、予め多層化した状態で配置される。発泡コアＣの下面Ｃ₂に配置される炭素繊維材料６の発泡コアＣに対向する面と反対側の面は、製品に組み込まれた際に露出する面、即ち意匠面であり、この面にはピンホール対策用の樹脂７が塗布または配置される。なお、上記シート状の炭素繊維材料６は、一枚であっても、複数枚を重ねたものであっても良い。

続いて、この発泡コアＣ及び炭素繊維材料６が、図２（ｂ）に示すように、プリフォーム型８を構成する上型９及び下型１０のうち、下型１０の上に載置される。そして、上型９を下型１０方向に移動させ、常温かつ低プレス圧で加圧し、炭素繊維材料６と発泡コアＣとをプリフォーム型８形状に馴染ませる（プリフォーム工程）。なお、ここでは常温でプレスしているが、次工程のプレス工程で行う熱プレスに問題が生じない範囲で、熱硬化性樹脂の硬化反応が進行可能な温度でプレスしても良い。

次に、プリフォーム工程によって一体化した炭素繊維材料６及び発泡コアＣは、プリフォーム型８から取り出され、熱プレス型１１を構成する上型１２及び下型１３のうち、下型１３の上に載置される。そして、上型１２を下型１３方向に移動させ、熱硬化性樹脂の硬化反応が進行可能な温度、ここでは１４０℃かつ高プレス圧で加圧し、炭素繊維材料６に含浸している熱硬化性樹脂を硬化・固化して炭素繊維材料６を発泡コアＣに確実に圧着する（プレス工程）。これにより、発泡コアＣの両面に繊維強化プラスチック層が形成された強化パネルが形成される。

次に、他の実施形態に係る発泡コアの成形方法について説明する。上記説明と同じ構成については同符号を用いて説明する。

図３（ａ）を参照して、１は、発泡コアを成形するための発泡コア成形金型であり、この発泡コア成形金型１は、上型２と下型３とで構成されている。上型２は、図示しない駆動源によって下型３に対して接離可能となっており、この上下型２，３間の所定の閉じ状態（図３（ａ）〜（ｅ）の状態）での空間形状は、成形したい発泡コアの形状となっている。

上型２には、図示しない外部の発泡材料供給源から上下型２，３間に発泡材料を注入するための第１注入口２ａと、後述する未発泡部形成用のブロック４を収容するためのブロック収容穴２ｂとが形成されている。

ブロック４は、上下型２，３間に対して出没可能に構成されており、具体的には、上記ブロック収容穴２ｂに収容されている没入位置（図３（ｄ），（ｅ）の位置）とブロック収容穴２ｂから突出している突出位置（図３（ａ）〜（ｃ）の位置）との間で移動可能に構成されている。ブロック４は、その没入位置においては、ブロック４の下端面の高さが上型２の型面の高さと一致するようになっており、その突出位置においては、ブロック４の下端面が下型の型面近傍に位置するようになっている。また、ブロック４は、シリンダのピストンロッド４ａに接続されており、そのシリンダの駆動によって出没される。そして、ブロック４及びピストンロッド４ａの軸中心には、図示しない外部の発泡材料供給源から上下型２，３間に発泡材料を注入するための第２注入口４ｂが形成されている。

この発泡コア成形金型１で発泡コアを成形する場合、図３（ａ）に示すように、上型２及び下型３を上記所定の閉じ状態にし、未発泡部形成用ブロック４を突出させた状態にする。そして、図３（ｂ）に示すように、第１注入口２ａから、ポリオールとイソシアネートを混合したポリウレタンフォームの発泡材料を注入すると共に、超音波発振器５を駆動させる（第１発泡工程）。これにより、ブロック４が存在している空間以外の空間に発泡材料が行き渡って発泡が開始し、超音波発振器５からの超音波振動によってその発泡形状のアスペクト比が制御される（図３（ｃ）参照）。具体的には、発泡材料の発泡形状は、後述するプリフォーム工程及びプレス工程におけるプレス方向に長い楕円体形状となる。ここで、上下型２，３間に注入された発泡材料のうち、上下型２，３及びブロック４近傍の発泡材料は、発泡せずにスキン層となる。

第１発泡工程における発泡が終わると、続いて、図３（ｄ）に示すように、シリンダを駆動させてピストンロッド４ａを介してブロック４を上型２に没入させる。そして、第２注入口４ｂから、突出状態のブロック４が存在していた空間に発泡材料を注入すると共に、超音波発振器５を駆動させる（第２発泡工程）。これにより、第１発泡工程においてブロック４が存在していた空間に発泡材料が行き渡って発泡が開始し、超音波発振器５からの超音波振動によってその発泡形状のアスペクト比が制御される（図３（ｅ）参照）。具体的には、発泡材料の発泡形状は、後述するプリフォーム工程及びプレス工程におけるプレス方向に長い楕円体形状となる。ここで、上下型２，３間に注入された発泡材料のうち、上下型２，３及び上記第１発泡工程で形成されたスキン層近傍の発泡材料は、発泡せずにスキン層となる。そして、第１発泡工程及び第２発泡工程で形成されたスキン層によって、発泡コアＣの一方の面から他方の面にわたる未発泡部が構成される。

なお、この発泡コアの成形方法では、第１発泡工程において、第１注入口２ａのみから発泡材料を注入しているが、第１注入口２ａに加えて第２注入口４ｂからも発泡材料を注入するようにしても良い。或いは、第１発泡工程において、第２注入口４ｂのみから発泡材料を注入するようにしても良く、この場合、上型２に第１注入口２ａを形成しなくても良い。

また、上記実施形態では、発泡材料、すなわち、未発泡樹脂に発泡材料を混合したものを上下型２，３間に注入しているが、第１発泡工程または第２発泡工程のいずれか一方の発泡工程で、発泡材料にかえて未発泡樹脂を注入するようにしても良い。これにより、成形される発泡コアＣの未発泡部分の割合が増し、より高強度の発泡コアＣを成形することができる。

なお、上記実施形態では、上記発泡コア成形の第１発泡工程及び第２発泡工程で、超音波発振器５で超音波振動を付与しつつ発泡材料を発泡させているが、必要とする発泡コアＣの強度によっては、超音波振動を付与しなくてもよい。この場合、図４（ａ）に示すような断面形状の発泡コアＣが成形される。或いは、上記第１発泡工程と第２発泡工程のどちらか一方の工程で、超音波発振器５で超音波振動を付与しつつ発泡材料を発泡させても良い。

また、上記実施形態では、上記発泡コア成形を、ブロック４を突出させて行う第１発泡工程とブロック４を没入させて行う第２発泡工程とに分けて行っているが、必要とする発泡コアＣの強度によっては、ブロック４を没入させた状態で１工程で発泡を行っても良い。この場合、図４（ｂ）に示すように、上下方向に長い楕円体形状に発泡した発泡コアＣが成形される。

また、上記実施形態では、上記発泡コア成形を、ブロック４を突出させて行う第１発泡工程とブロック４を没入させて行う第２発泡工程とに分けて行うことにより、発泡コア内に未発泡部を形成し、発泡コアＣの強度を高めているが、他の方法によって発泡コアＣの強度を高めても良い。例えば、図５（ａ）に示すように、上型１４と下型１５との間に、上型１４及び下型１５のうち少なくとも一方（図では両方）に接するように高強度の樹脂ブロック１６を配置して上型１４及び下型１５を閉じた状態にし、注入口１４ａから発泡材料を注入して発泡材料を発泡させることにより、高強度の発泡コアＣを成形しても良い（図５（ｂ）参照）。

なお、上記実施形態のプリフォーム工程では、上型２及び下型３による加圧のみによって、強化繊維材料６や発泡コアＣを型２，３形状に馴染ませて所望の形状にしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上型２及び下型３による加圧と共に、上型２及び下型３の少なくとも一方の型に設けられた吸引孔からのエア吸引による減圧、または上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吹き付け孔からのエア吹き付けによる加圧を行うようにしても良い。これによれば、より確実かつ迅速に強化繊維材料等を型形状に馴染ませることができる。

また、上記実施形態のプリフォーム工程及びプレス工程は、発泡コアＣを用いない、繊維強化プラスチックから成る強化パネルの成形方法にも適用することができる。すなわち、熱硬化性樹脂を含浸させたシート状の強化繊維材料を、変形可能かつ予め多層化した状態で、所定の上型及び下型によって低プレス圧で加圧し、強化繊維材料を型形状に馴染ませて所望の形状とするプリフォーム工程と、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂の硬化反応が進行可能な温度に設定されている所定の上型及び下型で、上記プリフォーム工程を経た強化繊維材料を加圧し、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂を硬化または固化するプレス工程とによって、繊維強化プラスチックから成る強化パネルを成形することができる。なお、上記シート状の炭素繊維材料は、一枚であっても、複数枚を重ねたものであっても良い。

また、上記実施形態では、発泡材料としてポリウレタンフォームを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、発泡ポリオレフィンや発泡ポリスチレン、発泡アクリルゴム等であっても良い。

なお、上記実施形態では、熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維材料６を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂を含浸させたものを用いても良い。以下に、図２を参照して具体的な方法について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、発泡コア成形金型１から取り出された発泡コアＣの上面Ｃ₁側と下面Ｃ₂側との両方に、熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の炭素繊維材料６が、予め多層化した状態で配置される。そして、発泡コアＣの下面Ｃ₂に配置される炭素繊維材料６の発泡コアＣに対向する面と反対側の面にはピンホール対策用の樹脂７が塗布または配置される。

続いて、この発泡コアＣ及び炭素繊維材料６が、図２（ｂ）に示すように、プリフォーム型８を構成する上型９及び下型１０のうち、下型１０の上に載置される。そして、上型９を下型１０方向に移動させ、所定の型温度及び材料温度かつ低プレス圧で加圧し、炭素繊維材料６と発泡コアＣとをプリフォーム型８形状に馴染ませる（プリフォーム工程）。ここでいう所定の型温度は、炭素繊維材料６に含浸している熱可塑性樹脂が、結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはその融点以下の型温度であれば良く、非結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはそのガラス転移点以下の型温度であれば良い。また、所定の材料温度、すなわち発泡コアＣ及び炭素繊維材料６の温度は、炭素繊維材料６に含浸している熱可塑性樹脂が、結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはその融点以上の材料温度であれば良く、非結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはそのガラス転移点以上の材料温度であれば良い。この材料温度は、プリフォーム工程の前に発泡コアＣ及び炭素繊維材料６をヒータ等で加温することにより実現する。

次に、プリフォーム工程によって一体化した炭素繊維材料６及び発泡コアＣは、プリフォーム型８から取り出され、プレス型１１を構成する上型１２及び下型１３のうち、下型１３の上に載置される。そして、上型１２を下型１３方向に移動させ、所定の型温度及び材料温度かつ高プレス圧で加圧し、炭素繊維材料６に含浸してい熱可塑性樹脂を硬化・固化して炭素繊維材料６を発泡コアＣに確実に圧着する（プレス工程）。ここでいう所定の型温度は、炭素繊維材料６に含浸している熱可塑性樹脂が、結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはその融点以下の型温度であれば良く、非結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはそのガラス転移点以下の型温度であれば良い。また、所定の材料温度、すなわち発泡コアＣ及び炭素繊維材料６の温度は、炭素繊維材料６に含浸している熱可塑性樹脂が、結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはその融点以上の材料温度であれば良く、非結晶性の熱可塑性樹脂の場合にはそのガラス転移点以上の材料温度であれば良い。この材料温度は、プリフォーム工程の前に発泡コアＣ及び炭素繊維材料６をヒータ等で加温することにより実現する。

また、上記実施形態では、強化繊維材料として炭素繊維材料を用いたが、ガラス繊維材料や、アラミド等の樹脂系繊維材料を用いても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

本発明の実施形態に係る発泡コア成形工程を示す断面図本発明の実施形態に係るパネル成形工程を示す断面図他の実施形態に係るパネル成形工程を示す断面図他の実施形態に係る発泡コアを示す断面図他の実施形態に係る発泡コア成形工程を示す断面図

符号の説明

１発泡コア成形金
４未発泡部形成用ブロック
５超音波発振器
６炭素繊維材料
Ｃ発泡コア

Claims

パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成る強化パネルの成形方法であって、
熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の強化繊維材料を、変形可能な状態で、芯材となる発泡コアの繊維強化プラスチック層を形成する面に対向させて配置し、その強化繊維材料及び発泡コアを所定の上型及び下型によって加圧し、強化繊維材料及び発泡コアを型形状に馴染ませて所望の形状とするプリフォーム工程と、
強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の硬化・固化反応が進行可能な温度に設定されている所定の上型及び下型で、上記プリフォーム工程を経た強化繊維材料及び発泡コアを加圧し、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を硬化または固化して強化繊維材料を発泡コアに圧着するプレス工程とを備えたことを特徴とする強化パネル成形方法。
繊維強化プラスチックから成る強化パネルの成形方法であって、
熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の強化繊維材料を、変形可能な状態で、所定の上型及び下型によって加圧し、強化繊維材料を型形状に馴染ませて所望の形状とするプリフォーム工程と、
強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の硬化・固化反応が進行可能な温度に設定されている所定の上型及び下型で、上記プリフォーム工程を経た強化繊維材料を加圧し、強化繊維材料に含浸している熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を硬化または固化するプレス工程とを備えたことを特徴とする強化パネル成形方法。
上記プリフォーム工程で、上型及び下型による加圧と共に、上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吸引孔からのエア吸引による減圧、または上型及び下型の少なくとも一方の型に設けられた吹き付け孔からのエア吹き付けによる加圧を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の強化パネル成形方法。
所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する注入口と、上下型間に対して出没可能に構成された未発泡部形成用のブロックとを有する上型及び下型を、上記所定の閉じ状態よりも上下型間が近接した状態にし、上記未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で上記注入口から発泡材料を注入するか、或いは、上記注入口から発泡材料を注入開始した後に上記未発泡部形成用ブロックを突出させて、発泡材料を発泡させる第１発泡工程と、
上記未発泡部形成用ブロックを没入させると共に上下型間を離間させて上記所定の閉じ状態にし、上記注入口から上型及び突出状態の未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料を注入して発泡材料を発泡させる第２発泡工程とを備えたことを特徴とする発泡コア成形方法。
所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する第１注入口と上下型間に対して出没可能に構成された未発泡部形成用のブロックとを有し、該未発泡部形成用ブロックに上下型間に発泡材料を注入する第２注入口が設けられている上型及び下型を、上記所定の閉じ状態にし、上記未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で上記第１注入口から発泡材料を注入するか、或いは、上記第１注入口から発泡材料を注入開始した後に上記未発泡部形成用ブロックを突出させて、発泡材料を発泡させる第１発泡工程と、
上記未発泡部形成用ブロックを没入させ、上記第２注入口から突出状態の未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料を注入して発泡材料を発泡させる第２発泡工程とを備えたことを特徴とする発泡コア成形方法。
上記第１発泡工程で、第１注入口に加えて第２注入口からも発泡材料を注入することを特徴とする請求項５記載の発泡コア成形方法。
所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に対して出没可能に構成された未発泡部形成用のブロックを有し、該未発泡部形成用ブロックに上下型間に発泡材料を注入する注入口が設けられている上型及び下型を、上記所定の閉じ状態にし、上記未発泡部形成用ブロックを突出させた状態で上記注入口から発泡材料を注入するか、或いは、上記注入口から発泡材料を注入開始した後に上記未発泡部形成用ブロックを突出させて、発泡材料を発泡させる第１発泡工程と、
上記未発泡部形成用ブロックを没入させ、上記注入口から突出状態の未発泡部形成用ブロックが存在していた空間に発泡材料を注入して発泡材料を発泡させる第２発泡工程とを備えたことを特徴とする発泡コア成形方法。
上記第１発泡工程または第２発泡工程のいずれか一方の発泡工程で、発泡材料にかえて未発泡樹脂を注入することを特徴とすることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の発泡コア成形方法。
所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する注入口を有する上型及び下型を、上記所定の閉じ状態にし、上記注入口から発泡材料を注入すると共に、発泡材料の発泡形状のアスペクト比を制御する発泡制御手段によって、上下方向に長い楕円体形状に発泡させることを特徴とする発泡コア成形方法。
上記第１発泡工程と第２発泡工程の少なくとも一方の工程で、発泡材料を発泡させる際に、発泡材料の発泡形状のアスペクト比を制御する発泡制御手段によって、上下方向に長い楕円体形状に発泡させることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の発泡コア成形方法。
所定の閉じ状態での上下型間の空間形状が所望の発泡コア形状となっている上型及び下型であって、上下型間に発泡材料を注入する注入口を有する上型及び下型内に、上型及び下型の少なくとも一方に接するように高強度の樹脂ブロックを配置して上型及び下型を上記所定の閉じ状態にし、上記注入口から発泡材料を注入して発泡材料を発泡させることを特徴とする発泡コア成形方法。
パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成るパネル構造であって、
上記発泡コアの発泡形状が所定方向に長い楕円体となっていることを特徴とするパネル構造。
パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成るパネル構造であって、
上記発泡コアには、その外周縁以外に、一方の面から他方の面にわたる未発泡部が形成されていることを特徴とするパネル構造。
パネル状の発泡コアの少なくとも一方の面に繊維強化プラスチック層が形成されて成るパネル構造であって、
上記発泡コアの発泡形状が所定方向に長い楕円体となっていると共に、発泡コアには、その外周縁以外に、一方の面から他方の面にわたる未発泡部が形成されていることを特徴とするパネル構造。