JP7017071B2 - サンドイッチ構造体およびその製造方法 - Google Patents
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(1)コア層の両側が、連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体であって、
少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部を凹状部、残りを意匠表面部とし、
前記スキン層意匠面を横断し前記凹状部と前記意匠表面部との境界にあるコア層の少なくとも一部に到達する切込みが設けられるとともに、
前記切込みの深さが、前記意匠表面部に接するコア層厚みの50~100%であり、
前記凹状部直下におけるコア層の空隙率は、前記意匠表面部におけるコア層の空隙率よりも低いことを特徴とするサンドイッチ構造体。
(2)前記切込みの幅が0.1~1mmである(1)に記載のサンドイッチ構造体。
(3)前記凹状部のスキン層の上面は、前記意匠表面部のスキン層の下面よりも下方に位置する(1)または(2)に記載のサンドイッチ構造体。
(4)前記コア層が発泡体または、熱可塑性樹脂(B)と不連続繊維からなる複合体のいずれかからなる多孔質コア層である(1)~(3)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(5)前記意匠表面部に接するコア層領域の空隙率が50~80%、前記凹状部に接するコア層領域の空隙率が0~45%である(1)~(4)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(6)前記意匠表面部に接するコア層及びスキン層を含むサンドイッチ構造体全体の厚さDb(mm)が0.5~2mmである(1)~(5)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(7)前記凹状部を形成するスキン層の最表面と前記意匠表面の最表面との高さの差Tc(mm)が、2≦Db/Tc≦5の範囲にある(6)に記載のサンドイッチ構造体。
(8)前記意匠面に塗装層を有する(1)~(7)のいずれかにに記載のサンドイッチ構造体。
(9)前記凹状部にロゴ部が形成される(1)~(8)のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
(10)コア層の両側が連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体の製造方法であって、
少なくとも以下の工程[1]~[5]により、少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部に凹状部を有することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
[1]不連続繊維基材の少なくとも片面に熱可塑性樹脂(B)層を配したコア層積層前駆体を形成する工程
[2]前記コア層積層前駆体の両面に、前記連続繊維に前記マトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体を配して成形体前駆体を形成する工程、
[3]前記成形体前駆体を加熱プレスにより、前記スキン層前駆体を固化または硬化させてスキン層を形成するとともに、前記コア層積層前駆体の前記熱可塑性樹脂(B)を軟化または溶融させて前記不連続繊維基材に含浸させコア層前駆体を形成し、前記スキン層と前記コア層前駆体を一体化させた後、加圧を解除し、
前記コア層前駆体をスプリングバックにより膨張させて空隙を有する前記コア層及びサンドイッチ構造前駆体を形成する工程
[4]前記サンドイッチ構造前駆体の少なくとも一方の前記スキン層を意匠面とし、前記意匠面の面内の一部に、前記凹状部に相当する領域に沿って切込みの先端がコア層厚の50%~100%の深さにまで到達するように形成する工程
[5]前記凹状部に相当する領域を押圧し、前記凹状部に相当する領域に含まれる前記コア層を圧縮させる工程
(11)コア層の両側が連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体の製造方法であって、
少なくとも以下の工程[1]~[5]により、少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部に凹状部を有することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
[1]不連続繊維基材と熱可塑性樹脂(B)とを含有するコア層積層前駆体を、前記熱可塑性樹脂(B)の軟化点または融点以上に加熱及び加圧した後、加圧を解除し、スプリングバックにより膨張させることにより空隙を有するコア層を形成する工程、
[2]前記コア層の両面に、前記連続繊維に前記マトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体を配して成形体前駆体を形成する工程、
[3]前記成形体前駆体を加熱プレスにより、前記スキン層前駆体を固化または硬化させて、前記スキン層の形成と前記コア層とを一体化させてサンドイッチ構造前駆体を形成する工程
[4]前記サンドイッチ構造前駆体の少なくとも一方の前記スキン層を意匠面とし、前記意匠面の面内の一部に、前記凹状部に相当する領域に沿って切込みの先端がコア層厚の50%~100%の深さにまで到達するように形成する工程
[5]前記凹状部に相当する領域を押圧し、前記凹状部に相当する領域に含まれる前記コア層を圧縮させる工程
(12)コア層の両側が連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体の製造方法であって、
少なくとも以下の工程[1]~[4]により、少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部に凹状部を有することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
[1]発泡体を前記コア層とし、前記コア層の両面に、前記連続繊維に前記マトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体を配して成形体前駆体を形成する工程、
[2]前記成形体前駆体を加熱プレスにより、前記スキン層前駆体を固化または硬化させて、前記スキン層の形成と前記コア層とを一体化させてサンドイッチ構造前駆体を形成する工程
[3]前記サンドイッチ構造前駆体の少なくとも一方の前記スキン層を意匠面とし、前記意匠面の面内の一部に、前記凹状部に相当する領域に沿って切込みの先端がコア層厚の50%~100%の深さにまで到達するように形成する工程
[4]前記凹状部に相当する領域を押圧し、前記凹状部に相当する領域に含まれる前記コア層を圧縮させる工程
(13)前記スリット部が形成された前記意匠面に塗装処理を施す(10)~(12)いずれかに記載のサンドイッチ構造体の製造方法。
[1]不連続繊維基材21の少なくとも片面に熱可塑性樹脂(B)層22を配したコア層積層前駆体23を形成する工程、
[2]コア層積層前駆体23の両面に、連続繊維にマトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体24を配して成形体前駆体25を形成する工程、
[3]成形体前駆体25を加熱プレスにより、スキン層前駆体24を固化または硬化させてスキン層(6,7)を形成するとともに、コア層積層前駆体23の熱可塑性樹脂(B)22を軟化または溶融させて不連続繊維基材21に含浸させコア層前駆体26を形成し、スキン層(6,7)とコア層前駆体26を一体化させた後、加圧を解除し、
コア層前駆体26をスプリングバックにより膨張させて空隙を有するコア層5及びサンドイッチ構造前駆体27を形成する工程、
[4]サンドイッチ構造前駆体27の少なくとも一方のスキン層6を意匠面とし、意匠面の面内の一部に、凹状部2に相当する領域に沿って切込み4を設ける工程、
[5]凹状部2に相当する領域を押圧し、凹状部2に相当する領域に含まれるコア層5を圧縮させる工程。
[1]不連続繊維基材21と熱可塑性樹脂(B)22とを含有するコア層積層前駆体23を、前記熱可塑性樹脂(B)22の軟化点または融点以上に加熱及び加圧した後、加圧を解除し、スプリングバックにより膨張させることにより空隙を有するコア層5を形成する工程、
[2]コア層5の両面に、連続繊維にマトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体24を配して成形体前駆体25を形成する工程、
[3]成形体前駆体25を加熱プレスにより、スキン層前駆体24を固化または硬化させて、スキン層(6,7)の形成とコア層5とを一体化させてサンドイッチ構造前駆体27を形成する工程、
[4]サンドイッチ構造前駆体27の少なくとも一方のスキン層6を意匠面とし、意匠面6の面内の一部に、凹状部2に相当する領域に沿って切込み4を設ける工程、
[5]凹状部2に相当する領域を押圧し、凹状部2に相当する領域に含まれるコア層5を圧縮させる工程。
[1]発泡体をコア層5とし、コア層5の両面に、連続繊維にマトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体24を配して成形体前駆体25を形成する工程、
[2]成形体前駆体25を加熱プレスにより、スキン層前駆体24を固化または硬化させて、スキン層(6,7)の形成とコア層5とを一体化させてサンドイッチ構造前駆体27を形成する工程、
[3]サンドイッチ構造前駆体27の少なくとも一方のスキン層6を意匠面とし、意匠面6の面内の一部に、凹状部2に相当する領域に沿って切込み4を設ける工程、
[4]凹状部2に相当する領域を押圧し、凹状部2に相当する領域に含まれるコア層5を圧縮させる工程。
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸、焼成処理を行い、総フィラメント数12000本の炭素繊維連続束を得た。該炭素繊維連続束に浸漬法によりサイジング剤を付与し、120℃の温度の加熱空気中で乾燥しPAN系炭素繊維束を得た。
カートリッジカッターを用いて、材料組成1のPAN系炭素繊維束をカットし、繊維長6mmのチョップド炭素繊維束を得た。
界面活性剤(和光純薬工業(株)社製、「n-ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム」(製品名))の1.5重量%水溶液100リットルを攪拌し、予め泡立てた分散液を作製した。この分散液に、材料組成2で得られたチョップド炭素繊維束を投入し、10分間撹拌した後、長さ400mm×幅400mmの抄紙面を有する抄紙機に流し込み、吸引により脱水後、150℃の温度で2時間乾燥し、炭素繊維マットを得た。得られたマットは良好な分散状態であった。
エポキシ樹脂(ベースレジン:ジシアンジアミド/ジクロロフェニルメチルウレア硬化系エポキシ樹脂)を、ナイフコーターを用いて離型紙上に塗布してマトリクス樹脂(A)のフィルムを得た。
材料組成1で得たPAN系炭素繊維束をシート状に一方向に配列させた炭素繊維シートを作製し、材料組成4で作製したエポキシ樹脂フィルム2枚を炭素繊維シートの両面から重ね、加熱加圧により樹脂を含浸させ、炭素繊維の目付が140g/m2、厚さ0.075mm、マトリクス樹脂の質量分率が50.0%のスキン層前駆体を作製した。
無変性ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)社製、“プライムポリプロ”(登録商標)J105G、融点160℃)を90重量%と、酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)社製、“アドマー”(登録商標)QE510、融点160℃)を10重量%用意し、これらをドライブレンドした。このドライブレンド品を二軸押出機のホッパーから投入し、押出機にて溶融混練した後、400mm幅のT字ダイから押出した。その後、60℃のチルロールで引き取ることによって冷却固化させ、熱可塑性樹脂(B)のフィルムを得た。
発泡樹脂コア層として、無架橋低発泡ポリプロピレンシート“エフセル”(登録商標)(2倍発泡、厚さ0.8mm)(古川電気工業(株)製)を使用した。
材料組成3で得られた炭素繊維マット、材料組成6で得られた熱可塑性樹脂(B)フィルム及び材料組成5で得られたスキン層前駆体を用い、図7-1~図7-5に示す方法にてサンドイッチ構造体を作成した。
実施例1と同様の材料を用いて、金型間隔を0.4mm広げた以外は実施例1と同様の条件で成形を行い、板厚Dbが1.0mm、スキン層厚が0.15mm、コア層厚が0.7mmのサンドイッチ構造前駆体27を得た。
実施例1と同様の材料を用いて、金型間隔を0.6mm広げた以外は実施例1と同様の条件で成形を行い、板厚Dbが1.2mm、スキン層厚が0.15mm、コア層厚が0.9mmのサンドイッチ構造前駆体27を得た。
材料組成7で得られた発泡樹脂コア層及び材料組成5で得られたスキン層前駆体を用い、図9-1~図9-2に示す方法にてサンドイッチ構造体を作成した。
材料組成3で得られた炭素繊維マット、材料組成6で得られた熱可塑性樹脂(B)フィルム及び材料組成5で得られたスキン層前駆体を用い、図8-1-1~図8-3に示す方法にてサンドイッチ構造体を作成した。
実施例1と同様の積層構成、製造方法を用いて、板厚Dbが1.3mm、スキン層厚が0.15mm、コア層厚が1.0mmのサンドイッチ構造前駆体27を得た。
実施例3と同様の積層構成、製造方法を用いて、板厚Dbが1.2mm、スキン層厚が0.15mm、コア層厚が0.9mmのサンドイッチ構造前駆体27を得た。
2 凹状部
3 意匠表面部
4 切込み
5 コア層
5a コア層の空隙率が小さい領域
5b コア層の空隙率が大きい領域
6 意匠面側スキン層
6a スキン層上面(凹状部)
6b スキン層下面(意匠表面部)
7 非意匠面側スキン層
8 切込みの先端部
9 コア層厚
10 コア層の側面
11 切込み幅
12 意匠表面部の厚さDb
13 凹状部を形成するスキン層の最表面と意匠表面の最表面との高さの差Tc
14 塗装層
15 コア層のスリット部に流れ込んだ塗装液
16 凹状部の周辺に滞留した塗装液の溜り
17 丸み形状部
18 ロゴ部
21 不連続繊維基材
22 熱可塑性樹脂(B)層
23 コア層積層前駆体
24 スキン層前駆体
25 成形体前駆体
26 コア層前駆体
27 サンドイッチ構造前駆体
31 上型
32 下型
33 上型
34 上型
Claims (13)
- コア層の両側が、連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体であって、
少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部を凹状部、残りを意匠表面部とし、
前記スキン層意匠面を横断し前記凹状部と前記意匠表面部との境界にあるコア層の少なくとも一部に到達する切込みが設けられるとともに、
前記切込みの深さが、前記意匠表面部に接するコア層厚みの50~100%であり、
前記凹状部直下におけるコア層の空隙率は、前記意匠表面部におけるコア層の空隙率よりも低いことを特徴とするサンドイッチ構造体。 - 前記切込みの幅が0.1~1mmである請求項1に記載のサンドイッチ構造体。
- 前記凹状部のスキン層の上面は、前記意匠表面部のスキン層の下面よりも下方に位置する請求項1または2に記載のサンドイッチ構造体。
- 前記コア層が発泡体または、熱可塑性樹脂(B)と不連続繊維からなる複合体のいずれかからなる多孔質コア層である請求項1~3のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- 前記意匠表面部に接するコア層領域の空隙率が50~80%、前記凹状部に接するコア層領域の空隙率が0~45%である請求項1~4のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- 前記意匠表面部に接するコア層及びスキン層を含むサンドイッチ構造体全体の厚さDb(mm)が0.5~2mmである請求項1~5のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- 前記凹状部を形成するスキン層の最表面と前記意匠表面の最表面との高さの差Tc(mm)が、2≦Db/Tc≦5の範囲にある請求項6に記載のサンドイッチ構造体。
- 前記意匠面に塗装層を有する請求項1~7のいずれかにに記載のサンドイッチ構造体。
- 前記凹状部にロゴ部が形成される請求項1~8のいずれかに記載のサンドイッチ構造体。
- コア層の両側が連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体の製造方法であって、
少なくとも以下の工程[1]~[5]により、少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部に凹状部を有することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
[1]不連続繊維基材の少なくとも片面に熱可塑性樹脂(B)層を配したコア層積層前駆体を形成する工程
[2]前記コア層積層前駆体の両面に、前記連続繊維に前記マトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体を配して成形体前駆体を形成する工程、
[3]前記成形体前駆体を加熱プレスにより、前記スキン層前駆体を固化または硬化させてスキン層を形成するとともに、前記コア層積層前駆体の前記熱可塑性樹脂(B)を軟化または溶融させて前記不連続繊維基材に含浸させコア層前駆体を形成し、前記スキン層と前記コア層前駆体を一体化させた後、加圧を解除し、前記コア層前駆体をスプリングバックにより膨張させて空隙を有する前記コア層及びサンドイッチ構造前駆体を形成する工程
[4]前記サンドイッチ構造前駆体の少なくとも一方の前記スキン層を意匠面とし、前記意匠面の面内の一部に、前記凹状部に相当する領域に沿って切込みの先端がコア層厚の50%~100%の深さにまで到達するように形成する工程
[5]前記凹状部に相当する領域を押圧し、前記凹状部に相当する領域に含まれる前記コア層を圧縮させる工程 - コア層の両側が連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体の製造方法であって、
少なくとも以下の工程[1]~[5]により、少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部に凹状部を有することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
[1]不連続繊維基材と熱可塑性樹脂(B)とを含有するコア層積層前駆体を、前記熱可塑性樹脂(B)の軟化点または融点以上に加熱及び加圧した後、加圧を解除し、スプリングバックにより膨張させることにより空隙を有するコア層を形成する工程、
[2]前記コア層の両面に、前記連続繊維に前記マトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体を配して成形体前駆体を形成する工程、
[3]前記成形体前駆体を加熱プレスにより、前記スキン層前駆体を固化または硬化させて、前記スキン層の形成と前記コア層とを一体化させてサンドイッチ構造前駆体を形成する工程
[4]前記サンドイッチ構造前駆体の少なくとも一方の前記スキン層を意匠面とし、前記意匠面の面内の一部に、前記凹状部に相当する領域に沿って切込みの先端がコア層厚の50%~100%の深さにまで到達するように形成する工程
[5]前記凹状部に相当する領域を押圧し、前記凹状部に相当する領域に含まれる前記コア層を圧縮させる工程 - コア層の両側が連続繊維とマトリクス樹脂(A)とからなるスキン層で狭持されたサンドイッチ構造体の製造方法であって、
少なくとも以下の工程[1]~[4]により、少なくとも一方のスキン層が意匠面であり、前記意匠面の一部に凹状部を有することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
[1]発泡体を前記コア層とし、前記コア層の両面に、前記連続繊維に前記マトリクス樹脂(A)を含浸させたスキン層前駆体を配して成形体前駆体を形成する工程、
[2]前記成形体前駆体を加熱プレスにより、前記スキン層前駆体を固化または硬化させて、前記スキン層の形成と前記コア層とを一体化させてサンドイッチ構造前駆体を形成する工程
[3]前記サンドイッチ構造前駆体の少なくとも一方の前記スキン層を意匠面とし、前記意匠面の面内の一部に、前記凹状部に相当する領域に沿って切込みの先端がコア層厚の50%~100%の深さにまで到達するように形成する工程
[4]前記凹状部に相当する領域を押圧し、前記凹状部に相当する領域に含まれる前記コア層を圧縮させる工程 - 前記スリット部が形成された前記意匠面に塗装処理を施す請求項10~12いずれかに記載のサンドイッチ構造体の製造方法。
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