JP2021049692A - 繊維強化複合パネル - Google Patents

Abstract

【課題】強化繊維と熱可塑性樹脂を含むスキン−リブシートと板材とを積層した、機械強度に優れる繊維強化複合パネルを提供する。【解決手段】基材シート１０と、前記基材シート１０の少なくとも一方の面に設けられ、基材シート１０面方向に延在する少なくとも１つのリブ部１１と、を有するスキン−リブシート１４、及び前記スキン−リブシート１４のリブ部１１頂部と接着性部材１６を介して接合された板材１５、を備えた繊維強化複合パネル１であって、前記リブ部１１は、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含むスキン部１２と、熱可塑性樹脂からなるコア部１３とを備え、前記接着性部材１６は、接着性樹脂が含浸された繊維材料からなる、繊維強化複合パネル１とする。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化複合パネルに関し、より詳細には、基材シートの少なくとも一方の面にリブ部を設けたスキン−リブシートに板材を積層したリブ構造を有する繊維強化複合パネルに関する。

炭素繊維とマトリックス樹脂とからなる炭素繊維強化複合材料（以下、ＣＦＲＰと略すことがある）は、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れ、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有する。そのため、ＣＦＲＰは、航空機構造部材、風車のブレード、自動車外板や、一般産業用途においても注目され、その需要は年々高まりつつある。

現在、市場で採用されているＣＦＲＰに用いられるマトリックス樹脂の大半はエポキシ等の熱硬化性樹脂である。これは、熱硬化性樹脂が低粘度であり、炭素繊維への含浸性が高いためである。その反面、熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＰは、加工性やリサイクル性が低いといった課題を有している。そのため近年では、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として使用することが注目されている。

上記したようなマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を使用したＣＦＲＰ（以下、ＣＦＲＴＰと略すことがある）においては、更なる軽量化のために、中空構造を有する炭素繊維強化複合パネルが注目されている。中空構造を有する炭素繊維強化複合パネルとしてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた構造が知られている。例えば、特許文献１，２には、複数のマンドレルを用いて、炭素繊維とエポキシ樹脂からなる中空構造体を製造したことが開示されている。しかし、複数のマンドレルを用いて中空構造体を製造するには、マンドレルに繊維やプリプレグを巻き付ける煩雑な工程が必要であるという問題や、熱可塑性樹脂には適用が難しいという問題がある。

また、ＣＦＲＴＰを使用した炭素繊維強化複合パネルとして、特許文献３には、樹脂未含浸部からなる基材部（スキン部）に、少なくとも１つのリブ部を備え、該リブ部が、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合体からなる表層と、熱可塑性樹脂からなるコア部とを備えるスキン−リブシートが開示されている。

特開２０１７−１９７９９８号公報 特開２０１９−１５０３３号公報 国際公開第２０１７−２２２０２４号

本発明者らは、特許文献３に記載されているスキン−リブシートに板材を積層したようなリブ構造を有する繊維強化複合パネルを作製しようとしたところ、リブ部頂部と板材とを接着剤を介して接合すると、リブ部に含まれる熱可塑性樹脂と硬化型樹脂接着剤との界面接着強度が極めて低く、実用的な強度を持つ繊維強化複合パネルを製造することが困難であるという新たな課題を見出した。

したがって、本発明の目的は、強化繊維と熱可塑性樹脂を含むスキン−リブシートと板材とを積層した、機械強度に優れる繊維強化複合パネルを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討の結果、リブ部頂部と板材とを、接着性樹脂が含浸された繊維材料を介して接合することにより、上記課題を解決できることを見出した。即ち、本発明の要旨は、以下のとおりである。

［１] 基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の面に設けられ、基材シート面方向に延在する少なくとも１つのリブ部と、を有するスキン−リブシート、及び
前記スキン−リブシートのリブ部頂部と接着性部材を介して接合された板材、
を備えた繊維強化複合パネルであって、
前記リブ部は、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含むスキン部と、熱可塑性樹脂からなるコア部とを備え、
前記接着性部材は、接着性樹脂が含浸された繊維材料からなる、繊維強化複合パネル。
［２] 前記接着性部材の接着性樹脂が、ウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、及びエポキシ系樹脂からなる群より選択される、［１］に記載の繊維強化複合パネル。
［３] 前記接着性部材の繊維材料が、ガラス繊維を含む織布又は不織布である、[１]又は[２]に記載の繊維強化複合パネル。
［４] 前記板材が、樹脂、金属、木材、及び繊維からなる群より選択される材料からなる、[１]〜[３]の何れかに記載の繊維強化複合パネル。
［５] 前記リブ部の高さが、１ｃｍ以上１０ｃｍ以下である、[１]〜[４]の何れかに記載の繊維強化複合パネル。

本発明の繊維強化複合パネルによれば、スキン−リブシートのリブ部頂部と板材とが、接着性樹脂が含浸された繊維材料を介して接合されているため、優れた機械強度を実現できる。また、スキン−リブシートのリブ部は、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含むスキン部と、熱可塑性樹脂からなるコア部とを備えるため軽量であり、船舶や、電車等の床材として好適に使用することができる。さらに、静音性や静振性等が要求される用途であっても、リブ部間に形成された空間領域に発泡樹脂等を充填することで、目的に応じた特性を持たせることができる。

本発明の第１の実施形態に係る繊維強化複合パネルを示す正面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る繊維強化複合パネルに使用するスキン−リブシートを示す斜視図である。 接着性部材を説明するための断面概略図である。 実施例において使用した試験片の断面概略図である。 比較例において使用した試験片の断面概略図である。

以下、図面を参照して本発明を実施する好ましい形態の一例について説明する。ただし、下記の実施形態は本発明を説明するための例示であり、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明の繊維強化複合パネル１の一実施形態を説明するための図である。図１に示すように、繊維強化複合パネル１は、スキン−リブシート１４と板材１５とが、接着性部材１６を介して接合された構造を有している。先ず、本発明の繊維強化複合パネル１に使用されるスキン−リブシート１４について説明する。

＜スキン−リブシート＞
スキン−リブシート１４は、シート基材１０と、シート基材１０の少なくとも一方の面に設けられた複数のリブ部１１とを有する。そして、リブ部１１は表面側のスキン部１２に被覆されたコア部１３から構成されている。

図２は、スキン−リブシート１４の斜視図である。複数のリブ部１１は、基材シート１０に沿った第１方向ｄ１に配列されている。各リブ部１１は、第１方向ｄ１に直交してシート１０に沿った第２方向ｄ２に直線状に延在している。即ち、スキン−リブシート１４の長手方向（第１方向ｄ１）に対して垂直な方向に、線状のリブ部１１が延在するように繊維強化シート１が形成されている。したがって、配列方向に隣り合う二つのリブ部１１の間に、リブ部１１が存在しない基材部１０からなる層が存在する。

スキン−リブシート１４の長さは特に限定されないが、長い程反りが発生しやすい観点から通常１０ｃｍ以上、好ましくは５０ｃｍ以上、より好ましくは１００ｃｍ以上、更に好ましくは２００ｃｍ以上であり、一方上限は通常５０ｍ以下、好ましくは１０ｍ以下、より好ましくは５ｍ以下である。

スキン−リブシート１４において、基材シート１０の厚みは、特に限定されないが、通常２．０ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１.０ｃｍ以下、特に好ましくは０.５ｃｍ以下である。なお、基材シート１０の厚みが均一でないときは、基材シート全体の平均厚みを厚みとする。

基材シート１０は、リブ部１１と接着出来る材料であれば特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含む樹脂シート；鉄、アルミ等の金属シート；ガラスシート、ガラス繊維や炭素繊維からなる繊維状基材；等が挙げられ、リブ部に用いられる熱可塑性樹脂との接着強度の観点から繊維状基材が好ましく、コスト面からガラス繊維を含む繊維状基材がより好ましい。また、基材シート１０は１層であっても２層以上であってもよい。

例えば、ガラス繊維を含む繊維状基材の形態としては、サフェースマット、ガラスマット、ガラスクロス、ロービングクロスの何れでもよく、熱可塑性樹脂との接着性の観点から織物構造を備えるガラスクロス又はロービングクロスが好ましく、ロービングクロスがより好ましい。

基材シート１０は、リブ部１１との接着性、及び基材シートの機械強度の観点から、ガラス繊維層が２層以上含まれていてもよく、ガラスクロス層とロービングクロス層を少なくとも備えることがより好ましい。リブ部と接触する層にガラスクロス層を備えることが更に好ましい。また、外観やガラス繊維の飛散性（皮膚刺激性）を低減するために、３層以上の構成とした上で、ガラスロービング層の両面をガラスクロス層としてもよい。

基材シート１０は、樹脂に含浸されていてもよいし、未含浸部を備えていてもよいが、基材シートをコンクリートや、金属、樹脂からなる構造部材に接着するためには、基材シート１０は樹脂未含浸部を備えることが好ましく、基材シート１０のリブ部１１を備える面の反対面が樹脂未含浸であることがより好ましく、リブ部１１との接着面及び繊維層の接着面以外の箇所で樹脂が含浸していない状態が更に好ましい。

基材シート１０が樹脂に含浸されている場合、用いる樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、ガラス繊維との接着材の観点からポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましく用いられ、ポリエステル系樹脂がより好ましく、不飽和ポリエステル系樹脂が更に好ましい。

スキン−リブシート１４において、基材シート１０上に設けられたリブ部１１の高さは、スキン−リブシート１４が第２方向ｄ２に折れ曲がらない高さであることが好ましい。具体的には通常０．３ｃｍ以上、好ましくは０．８ｃｍ以上、より好ましくは１．０ｃｍ以上、特に好ましくは２．０ｃｍ以上であり、上限は特に限定されないが通常１０ｃｍ以下、好ましくは５．０ｃｍ以下、より好ましくは４．０ｃｍ以下、更に好ましくは３．０ｃｍ以下である。

リブ部１１の高さが上記範囲であると、スキン−リブシート１４が第２方向ｄ２に対して垂直方向への応力に対し、高い曲げ強度を備える。なお、リブ部１１の高さとは、リブ部１１が存在しない基材シート１０の表面から、リブ部１１の頂点部（接着性部材１６を含まない）に存在するスキン部１２の表面までを測定した長さである。

また、リブ部１１の幅は、リブ部の高さに合わせて任意に調整することができるが、通常０．３ｃｍ以上、好ましくは０．５ｃｍ以上、より好ましくは０．８ｃｍ以上、特に好ましくは１．０ｃｍ以上であり、上限は特に限定されないが通常５．０ｃｍ以下、好ましくは３．０ｃｍ以下、より好ましくは２．０ｃｍ以下である。

リブ部１１の幅が上記範囲であると、スキン−リブシート１４が第２方向ｄ２に対して垂直方向への応力に対し、高い曲げ強度を備える。なお、リブ部１１の幅とは、リブ部１１が存在しない基材シート１０の表面から、リブ部１１の頂点部（接着性部材１６を含まない）に存在するスキン部１２の表面までを測定した長さである。

また、リブ部１１の長さは、長い程反りが発生しやすい観点から通常１０ｃｍ以上、好ましくは５０ｃｍ以上、より好ましくは１００ｃｍ以上、更に好ましくは２００ｃｍ以上であり、一方上限は通常５０ｍ以下、好ましくは１０ｍ以下、より好ましくは５ｍ以下である。

押出成形で製造する場合は、実質的に長さの上限はなく、目的とする用途に応じて切断すればよい。

スキン−リブシート１４のリブ部１１はスキン部１２とコア部１３とを備え、外層がスキン部１２、芯層がコア部１３であることが好ましい。スキン部１３は炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合体からなり、炭素繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグシートであることが好ましい。

スキン部１３に用いる炭素繊維としては、例えば、ＰＡＮ系炭素繊維、ＰＩＴＣＨ系炭素繊維などが挙げられ、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましく用いられる。炭素繊維の平均径は、４μｍ以上が好ましく、６μｍ以上がより好ましい。また、炭素繊維の平均径は、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。なお、本発明において、平均径とは、ランダムに選択した１００個の炭素繊維の繊維径の相加平均値である。また、繊維径とは、繊維の長さ方向に直交する方向に沿った断面において、この断面（略円形）の直径のことをいう。

各炭素繊維は、一般的に単繊維（フィラメント）であり、また、炭素繊維は複数集まって炭素繊維束（トウ）を構成する。好ましくは炭素繊維束を用いることが好ましい。

各炭素繊維束を構成している炭素繊維の本数（ストランド一本あたりに含まれるフィラメントの数）は、通常１０００本以上、好ましくは３０００本以上、より好ましくは１２０００本以上、更に好ましくは２４０００本以上であり、一方上限は特に限定されないが、通常１０００００本以下、好ましくは５００００本以下、より好ましくは４８０００本以下、特に好ましくは３００００本以下である。

一般に炭素繊維束のフィラメント数が増える程、フィラメントあたりの機械物性及び樹脂の含浸性も低下する傾向にあるが、同様に炭素繊維束の重量あたりの価格も低下するため、用途に応じて適切なフィラメント数の炭素繊維束を選択することができる。

炭素繊維束を用いる場合、一方向連続繊維を用いる場合は、４８０００本以上１０００００本以下が、織物の炭素繊維束を用いる場合は１２０００本以上４８０００本以下が好ましく用いられる。

炭素繊維束は、様々な形態で使用されてもよい。例えば、複数の繊維束が一方向に配向されてなる一方向連続繊維（ＵｎｉＤｉｒｅｃｔｉｏｎ繊維）、複数の繊維束が織られて形成された織物、繊維束が編まれて形成された編物、複数の繊維束と熱可塑性樹脂繊維からなる不織布などの形態で使用されるとよい。これらの中では、一方向連続繊維及び織物が好ましく、縦横方向に高い機械物性を持つ織物がより好ましい。織物は、平織、綾織及び朱子織などで織られればよく、等方性を備える平織又は綾織りが好ましい。また、編物としては、各繊維配向方向に繊維が直進性をもった形で配置されるノンクリンプファブリックが好ましい。

また、炭素繊維織物の場合の目付は、通常２０〜８００ｇ／ｍ²であり、１００〜４０ｇ／ｍ²が好ましい。炭素繊維束の目付が２０ｇ／ｍ²以上であると、本発明の開繊炭素繊維束より形成された繊維強化複合材料の機械的強度が向上する。また、炭素繊維束の目付が８００ｇ／ｍ²以下であると、炭素繊維間にマトリックス樹脂を均一に含浸させることができ、繊維強化複合材料の機械的強度が向上する。目付は、より好ましくは１５０〜３００ｇ／ｍ²である。

スキン部１２に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、芳香族ポリエーテルケトンなどが挙げられ、繊維間に含浸する際に影響する粘度と機械物性のバランスがよいポリオレフィン系樹脂や、粘度が高いが耐薬品性に優れる塩化ビニル樹脂、耐熱性に芳香族ポリエーテルケトンが好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂が挙げられる。

ポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体などが挙げられる。プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体の何れであってもよい。なお、プロピレンと共重合されるオレフィンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセンなどのα−オレフィンなどが挙げられる。

芳香族ポリエーテルケトンとしては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン等が挙げられ、ポリエーテルエーテルケトンが耐熱性と機械物性の観点から好ましく用いられる。

スキン部１２は、上記した炭素繊維と、熱可塑性樹脂とを含み、炭素繊維を熱可塑性樹脂で含浸したプリプレグシートであることが好ましい。これらプリプレグシートは積層して用いてもよい。

プリプレグシートに含まれる炭素繊維の配向は、一方向性の炭素繊維のみであってもよいし、１方向性炭素繊維を含むプリプレグを配向が異なる方向に並べた上で積層してもよいし、織物のように２軸に配向している炭素繊維を用いてもよい。

プリプレグシートにおける、炭素繊維の含有量は１０〜７０体積％が好ましく、２０〜６０体積％がより好ましく、３０〜５０体積％が更に好ましい。プリプレグシートにおいて、マトリックス樹脂の含有量は、３０〜９０体積％が好ましく、４０〜８０体積％が好ましく、３０〜６０体積％が更に好ましい。

熱可塑性樹脂を炭素繊維に含浸させる方法は、特に限定されない。例えば、溶融樹脂をシートダイなどを用いてフィルム状に押出し、炭素繊維に積層した後に、加熱しながら圧縮することにより熱可塑性樹脂を炭素繊維に含浸させる方法（フィルム含浸法）や、ダイから熱可塑性樹脂と炭素繊維を一度に引き抜く押出成形方法などが挙げられ、生産性の観点からフィルム含浸法が好ましく用いられる。

スキン−リブシート１４のコア部１３は、発泡倍率が１．０５倍〜２．０倍の発泡熱可塑性樹脂からなる。発泡倍率は、１．１倍以上が好ましく、１．１５倍以上がより好ましい、一方上限は１．８倍以下が好ましく、１．６倍以下がより好ましく、１．５倍以下が更に好ましく、１，３倍以下が特に好ましい。

コア部１３に含まれる樹脂の発泡倍率が上記範囲であると、リブ部の機械強度を保持したまま、コア部の樹脂収縮による反りや基板との接着性低下を抑制することができる。

コア部１３を構成する熱可塑性樹脂は、スキン−リブシート１４の機械強度、特にスキン−リブシート１４の長尺方向（巻き取り及び巻き出し方向）と垂直の方向の機械強度を向上させる機能を有するものであるため、適度な強度を有している材料から構成されることが好ましく、成形性や加工性の観点からは、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。また熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂を用いることができ、機械強度の観点からポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポロプロピレン系樹脂がより好ましい。

上記したようなコア部１３を製造する方法としては、公知の発泡成形方法であれば特に限定されないが、ガス発泡や発泡剤を加えた後に加熱する方法が挙げられ、発泡倍率を微細に制御できる観点から、発泡剤を含む熱可塑性樹脂組成物を加熱し、発泡熱可塑性樹脂とする方法が好ましい。

発泡剤としては、熱分解によってガス化する熱分解性発泡剤や、低沸点化合物を熱可塑性バルーン材に導入した熱膨張性中空粒子等が挙げられ、均一な気泡が得られる観点から熱膨張性中空粒子が好ましく用いられる。

発泡剤を含む熱可塑性樹脂組成物中の発泡剤の含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、通常０．１質量部以上、好ましくは０．３質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上であり、一方上限は通常４質量部以下、好ましくは３質量部以下、より好ましくは２質量部以下、更に好ましくは１．５質量部以下である。発泡剤含有量を上記範囲とすることで、得られる発泡性樹脂組の発泡倍率を本願規定の範囲に制御しやすくなる。

上記したようなスキン−リブシート１４の成形方法としては、熱可塑性樹脂を用いる場合の方法として、加熱により樹脂を軟化させた状態でロールフォーミング成形を行う方法や、押出成形を行う方法、整形後に曲げ加工を行う方法等が挙げられる。長尺品の製造が可能という点で押出成形法が好ましく用いられる。

押出成形法の例として、スキン部１３を金型内でリブ形状に成形した後、スキン部にコア部となる樹脂を充填させる。コア部となる樹脂は押出混練機を用いて、樹脂を連続的に射出することができる。そして、スキン部１３とコア部１１を押出成形金型内で加熱し一体とした後に、基材シートとリブ部とを接触させて融着する方法が挙げられる。

これら金型から排出されたスキン−リブシートは冷却しながら、押出物を引き取ることで、長尺成形品を得ることができる。なお、リブ部１１の形状は、金型の形状により適宜設定することができるが、リブ部の延在方向垂直断面形状において、リブ部の頂部が湾曲形状であることが好ましい。

コア部とスキン部を押出成形金型内で一体化する方法を用いる場合の金型温度は、通常２００度以上、好ましくは２０５度以上であり、一方上限は通常２４０度以下、好ましくは２３０度以下、より好ましくは２２０度以下である。

金型温度が上記範囲であると、スキン部とリブ部の接着強度が向上するとともに、樹脂の収縮が低減され、結果として得られるスキン−リブシートの反りが低減される傾向にある。

＜接着性部材＞
本発明の繊維強化複合パネル１は、上記したスキン−リブシート１４のリブ部１１頂部と板材１５とが接着性部材１６を介して接合された構造を有している。図３は、接着性部材を説明するための断面概略図である。接着性部材１６は、接着性樹脂１６Ａが含浸された繊維材料１６Ｂからなる。スキン−リブシート１４のリブ部１２の頂部と板材１５とを接合する手法として接着剤を使用することも考えられるが、リブ部１１に含まれる熱可塑性樹脂と接着剤との界面接着強度が極めて低く、実用的な強度を持つ繊維強化複合パネルを製造することが困難であることが判明した。本発明においては、接着性樹脂１６Ａが含浸された繊維材料１６Ｂからなる接着性部材１６を介してスキン−リブシート１４のリブ部１１頂部と板材１５とを接合することにより、機械強度に優れる繊維強化複合パネルを実現することができる。

接着性樹脂１６Ａとしては、板材と好適な接着性を持つ樹脂を適宜選択することができ、例えば１液型あるいは２液型の硬化ないし非硬化タイプのビニル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ゴム系樹脂などの溶剤型、水性型、あるいは、エマルジョン型などの接着剤を用いることができる。これらのなかでも、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂を好適に使用することができる。なお、接着性樹脂としてポリエステル系樹脂を使用する場合には、不飽和ポリエステル系樹脂を用いてもよい。

接着性部材１６を構成する繊維材料１６Ｂとしては、特に制限されるものではなく、炭素繊維、ガラス繊維、ポリエステル等の熱可塑性樹脂繊維、セルロースナノファイバー等が挙げられ、形態も織布、編布、不織布等のいずれであってもよいが、繊維強化複合パネルの機械強度の観点からは、炭素繊維やガラス繊維からなる織布または不織布であることが好ましい。特に、接着性樹脂との含浸性及び界面接着強度の観点から、繊維材料としてガラス繊維からなる織布または不織布を好適に使用することができる。

接着性部材１６は、上記した接着性樹脂１６Ａを繊維材料１６Ｂに含浸させることにより作製することができる。未硬化状態にある接着性樹脂１６Ａが含浸された接着性部材１６を、図１に示すようにスキン−リブシート１４のリブ部１２の頂部と板材１５との間に介在させ、接着性樹脂１６Ａを硬化させることにより、スキン−リブシート１４と板材１５とを強固に接合することができる。

＜板材＞
板材１５としては、特に制限されるものではなく、樹脂、金属、木材、繊維等の種々の材料からなる板材を使用することができる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６等のポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリオキシメチレン等のポリアセタール系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテルスルフォン；ポリフェニレンサルファイド；熱可塑性ポリエーテルイミド；テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等の熱可塑性フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂、アルミ板、鋼板、鉄等の金属、スギ材、ヒノキ材、バルサ材等の木材、ガラス繊維ロービングクロス、ガラス繊維不織布等の無機繊維からなる板材が挙げられる。中でも、ガラス繊維ロービングクロス、ガラス繊維不織布、アルミ板、鋼板が構造材との接着性の観点から好ましく用いられる。

以上において、一実施の形態を複数の具体例により説明してきたが、これらの具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

本発明の繊維強化複合パネルは、軽量でありながら、強度、剛性、寸法安定性などに優れていることから、様々な生活用品、事務機器用途、自動車や飛行機等の輸送用設備用途、コンピュータ用途（例えば、ＩＣトレイ、ノートパソコンの筐体等）、止水板、風車翼等の様々な分野に広く使用することが可能である。これらのなかでも、炭素繊維を含む繊維強化複合パネルは、軽量かつ優れた機械物性を備えることから、電車の床部、航空機や船舶の補強部材等に好ましく用いることができる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、これらの例により本発明が限定されるものではない。

＜原料＞
（スキン部）
［プリプレグ］
台湾プラスチックス社製ＵＤ繊維（商品名「ＴＣ−３５ １２Ｋ」（ＰＡＮ系炭素繊維束、フィラメント数：２４０００本）にポリプロピレン樹脂を含浸させたＣＦプリプレグを使用した。

（コア部）
［熱可塑性樹脂］
熱可塑性樹脂として、プライムポリマー社製Ｅ１１１Ｇ（ＰＰ、ホモポリプロピレン樹脂）を使用し、発泡粒子として積水化学社製アドバンセルＥＭ Ｐ５０１Ｅ１（ＡＤ、シェル部：アクリルニトリル、コア部：低沸点炭化水素）を使用した。

（基材シート）
基材シートとして、北陸ファイバーグラス社製ＲＣ８００（ガラスロービングクロス）を使用した。

［スキン−リブシートの作製］
スキン部となるＣＦプリプレグ３層を積層し、リブ頂点が下面となるような形状に型枠を用いて成形した後、２２５℃に設定した押出成形金型内に導入した。次に金型内で、スキン部が充填されるように、ＰＰ１００重量部に対してＡＤ１重量部の割合で樹脂組成物を２００℃にて上部から射出し続けた。
そして、押出成形金型から排出されたリブ部が冷却される前に、リブ部の頂部と反対面と基材シートと接触させ続けることで、リブ部と基材シートとを融着した。
上記押出成形行程を連続的に行うことで、長尺のスキン−リブシートを製造することができた。

［予備試験］
得られたスキンリブシートのリブ部の頂部に不飽和ポリエステル系接着剤を塗布し、板材として目付け４５０ｇ／ｍ^２のガラス繊維マットとスキンリブシートとを接着した。十分に接着剤が硬化した後、試験片を持ち上げたところ、スキン−リブシートと板材とが剥離した。剥離した理由について検討したところ、不飽和ポリエステル系樹脂は板材側に全て残っていたことから、スキン−リブシートと不飽和ポリエステル系接着材との界面接着強度が低いことが原因と考えられる。そこで、以下のような試験を行った。

［実施例１］
図４に示すように、ＣＦプリプレグ３層を積層し、その一方の面にガラス繊維不織布（目付：３０ｇ／ｍ^２、厚み０．２５９ｍｍ）を重ね合わせて２５ｍｍ×７５ｍｍに切断した後、ガラス繊維不織布面の一部に不飽和ポリエステル系接着材（日本ユピカ社製、４００７Ａ）を塗布した。
次いで、２５ｍｍ×７５ｍｍに切断した目付け４５０ｇｍ^２のガラス繊維マットの一部に接着剤を塗布したガラス繊維不織布面に重ね合わせ、ハンドプレス装置にて２００℃で３０秒の加熱加圧を行い、その後１分間冷却することにより、２５ｍｍ×１２５ｍｍ、接着面積２５ｍｍ×２５ｍｍの試験片を得た。
得られた試験片を島津製作所 オートグラフＡＧ−Ｘにセットし、引張試験速度を１ｍｍ／分として接着強度を測定した。結果は表１に示されるとおりであった。

［実施例２］
ガラス繊維不織布として、目付：４８ｇ／ｍ^２、厚み０．３５７ｍｍのガラス繊維不織布に変更した以外は実施例１と同様にして試験片を作製し、同様にして接着強度を測定した。

［実施例３］
ガラス繊維不織布として、目付：５７０ｇ／ｍ^２のガラス繊維ロービングクロス（日東紡社製 ＷＲ５７０Ｃ）に変更した以外は実施例１と同様にして試験片を作製し、同様にして接着強度を測定した。

［実施例４］
ガラス繊維マット（ＧＦマット）を、厚さ２ｍｍのアルミ板に変更した以外は実施例１と同様にして試験片を作製し、同様にして接着強度を測定した。

［比較例１］
図５に示すように、ガラス繊維不織布を介してＣＦプリプレグとガラス繊維マットとを貼り合わせしなかった以外は実施例１と同様にして試験片を作製し、試験片を試験装置にセットしたが、その時点で試験片が剥離したため、接着強度を測定できなかった。

表１の比較例１の評価結果から、熱可塑性樹脂を含浸したＣＦプリプレグがリブ部の最外層にあるスキンリブシートと板材とを接着剤を介して積層した繊維強化複合パネルは、スキンリブシート接着剤との接着性が極めて悪く、リブ部−接着剤間で容易に界面剥離が生じることがわかる。
これに対して、実施例１〜４の評価結果から、ＣＦプリプレグの外層が不織布等の繊維材料であると、リブ部−接着剤間の接着強度が向上し、板材と強固に接着できることが明らかになった。

Claims (5)

1. 基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の面に設けられ、基材シート面方向に延在する少なくとも１つのリブ部と、を有するスキン−リブシート、及び
   前記スキン−リブシートのリブ部頂部と接着性部材を介して接合された板材、
   を備えた繊維強化複合パネルであって、
   前記リブ部は、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含むスキン部と、熱可塑性樹脂からなるコア部とを備え、
   前記接着性部材は、接着性樹脂が含浸された繊維材料からなる、繊維強化複合パネル。
2. 前記接着性部材の接着性樹脂が、ウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、及びエポキシ系樹脂からなる群より選択される、請求項１に記載の繊維強化複合パネル。
3. 前記接着性部材の繊維材料が、ガラス繊維を含む織布又は不織布である、請求項１又は２に記載の繊維強化複合パネル。
4. 前記板材が、樹脂、金属、木材、及び繊維からなる群より選択される材料からなる、請求項１〜３の何れか一項に記載の繊維強化複合パネル。
5. 前記リブ部の高さが、０．１ｃｍ以上１０ｃｍ以下である、請求項１〜４の何れか一項に記載の繊維強化複合パネル。

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