JP7118481B2 - 転写シート、転写シートの製造方法、中間シートの製造方法、及び、複合材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、芯材層を有する複合材等に関する。

いわゆるサンドイッチ構造を成す構造材（たとえば特許文献１～特許文献２参照）の一般的特徴は、軽量かつ高剛性である。この特徴の本質は、密度あたりの剛性が高いということである。複合材に曲げ応力が発生したとき、表皮材の応力負担は大きくなり、芯材の応力負担は比較的小さくなる。そのため、芯材層の芯材には、低密度且つある程度高い剛性の材料が用いられる。

単一の材料で軽量な構造材として、Ｉ型ビームと称される型材が提供されている。このＩ型ビームは、例えば、建築構造物の梁として用いられる。Ｉ型ビームは、上下に対向配置された幅広のフランジ（板材）と、これらをつなぎ合わせる細幅のウェブ（板材）で構成され、単一の材料で軽量かつ高剛性を実現できる構造として広く用いられている。サンドイッチ構造及びＩ型ビーム構造のいずれも、板材の肉厚が増すことで、指数関数的に剛性を高めることができる。

サンドイッチ構造の複合材は、典型的にはプレハブ住宅の壁材として用いられる。この場合、例えば、表皮材としてアルミニウム板、芯材として発泡ポリスチレンが用いられる。サンドイッチ構造の複合材は、航空機や鉄道車両などにも用いられる。この場合、例えば、表皮材として繊維強化プラスチック材料（ＦＲＰ）が用いられ、芯材としてアルミニウム又は樹脂が含浸されたアラミド紙によるハニカム構造材が用いられる。サンドイッチ構造の複合材は、梱包箱としても用いられる。この場合、例えば、表皮材が紙からなり、芯材も同じ紙からなる。芯材には、波型に成型されたトラス構造が用いられる。

サンドイッチ構造の芯材は、表皮材に比べて密度が小さい。そのため、芯材の軽量化分だけ芯材の肉厚が増加されることにより、結果として、サンドイッチ構造として比剛性（比重（密度）あたりの剛性）を増すことができ、軽量かつ高剛性が達成される。構造材の曲げ剛性は、その断面の曲げ方向の厚みが増すことで指数関数的に高まることが知られており、四角形断面の場合は、厚みの３乗に比例して曲げ剛性が高まる。サンドイッチ構造では、芯材が表皮材よりも低密度であれば、芯材として樹脂発泡体が採用されなくとも、比剛性が増す。このことは、芯材として金属材料や木質材料など、どのような材料が採用されても同様である。なぜなら、一般に構造材の曲げ剛性を考察する場合、曲げ方向に対して厚みの中心部分ほど曲げ歪みが少なく、構造材の剛性への寄与が少ないためである。したがって、この中心部分の密度を下げることが剛性を確保した状態での軽量化にとって有益となる。

ここで、特許文献１の図９は、芯材と、芯材の両面に配置された繊維強化材からなるサンドイッチ構造体と、芯材の島状構造とを開示している。この芯材は、ポリプロピレン樹脂をプレス成形したフィルムを打抜き加工して、円板状プレートを作成した後に、円板状プレートを所定の間隔となるように配置したものである。

また、特許文献２は、シート状のベースマテリアルで作られた補強構造を開示している。この補強構造では、ベースマテリアルを多数のマテリアル島に分割する材料減衰部を有している。マテリアル島は、材料減衰部により区切られているが、相互に接続されている。

特許第５１５１５３５号公報 米国特許出願公開第２０１９／００９９９６４Ａ１号公報

ところで、特許文献１に記載のサンドイッチ構造体では、芯材の島状構造を繊維強化材上に設けるために、打抜き加工により作成される多数の円板状プレートを個々に、繊維強化材上に配置している。しかし、円板状プレートを個々に配置することは容易ではない。

他方、特許文献２に記載の補強構造では、多数のマテリアル島が相互に接続されて一体化されている。そのため、補強構造をカバー層に積層することは比較的容易である。しかし、三次元形状に複合材を成形する場合、マテリアル島同士の接続部があるために、補強構造を曲げる範囲が制約される。また、複雑な三次元形状に複合材を成形する場合、各マテリアル島の歪みの逃げ場がなく、接続部周辺が破損する虞もある。特許文献２に記載の補強構造では、複合材のニーズが高まる中で、三次元形状への成形性に優れた複合材を提供することは困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、三次元形状への成形性に優れ、且つ、製造が容易な複合材を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するべく、本願発明者は、多数の板状片の元になる材料シートを基材シートに貼り付けた状態で、材料シートを切断加工して、多数の板状片が基材シートに貼り付けられた中間シートを作製し、後述する転写シート、接着用芯材シート又は複合材製造用シートなどとして、その中間シートを利用して複合材を製造する方法を思いついた。この製造方法より得られる複合材、又は、中間シートとして、第１の発明は、芯材層と、芯材層に積層された表皮材とを備えた積層材であって、芯材層は、表皮材の表面に沿って並べられた多数の板状片を有し、芯材層において、隣り合う板状片は、隙間を隔てて又は切れ込みにより別体となっており、多数の板状片では、外周に形成される切断痕から判別される厚さ方向の切断の向きが、互いに同じである。なお、本明細書で、「中間シート（中間材）」は、複合材の製造過程における中間工程で作成されるシートのことをいう。また、「芯材層」とは、サンドイッチ構造の中心層を形成する部材である。但し、複合材の成形前の積層材では、カナッペ構造である場合も成形後の複合材で中心層に対応する部材を「芯材層」という。

第２の発明は、第１の発明において、芯材層では、平面視において、全面積に対する板状片の合計面積の割合が、５０％以上である。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、板状片の主面のうち、厚さ方向の切断の向きとして切断の進行側に位置する主面に積層された表皮材では、芯材層側の面に、仮に表皮材上で切断加工により多数の板状片を成形していたならば形成される切断傷が存在しない。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、多数の板状片の各々は、硬質発泡体により構成されている。

第５の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、多数の板状片の各々は、木材により構成されている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、表皮材を第１表皮材として、芯材層における第１表皮材とは反対側に配置され、第１表皮材と共に芯材層を挟む第２表皮材をさらに備えている。

第７の発明は、第６の発明において、芯材層を第１芯材層として、第２表皮材の表面に沿って並べられた多数の板状片を有する第２芯材層と、第１芯材層と第２芯材層の間に配置され、第１芯材層と第２芯材層を接着する中間接着層とをさらに備え、第１表皮材、第１芯材層、中間接着層、第２芯材層、第２表皮材が、この順番で積層されている。

第８の発明は、第７の発明において、中間接着層は、シート状接着剤により形成されている。

第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、中間接着層は、シート状接着剤により形成されている。

第１０の発明は、第６乃至第９の何れか１つの発明において、隣り合う板状片の間の隙間に、硬化した樹脂が埋められている。

第１１の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、表皮材は、シート状接着剤である。

第１２の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、表皮材は、半硬化状態のプリプレグである。

第１３の発明は、第１、第２、第４又は第５の発明において、多数の板状片は、表皮材に対し剥離可能に貼り付けられ、表皮材から他の構造材へ多数の板状片を転写可能な転写シートとして用いられる。

第１４の発明は、第１３の発明において、多数の板状片は、感温性粘着剤により表皮材に貼り付けられている。

第１５の発明は、第１乃至第１３の何れか１つの発明において、表皮材と板状片との間には、板状片の位置を保持するための粘着層又は接着層が設けられている。

第１６の発明は、第１乃至第１５の何れか１つの発明において、板状片には、貫通孔により構成された区画空間が形成されている。

第１７の発明は、複合材の芯材に用いる多数の板状片が貼り付けられた中間シートの製造方法であって、基材シートに貼り付けられた状態の材料シートに対し切断加工を行うことにより、材料シートを多数の板状片に分割し、基材シートに多数の板状片が貼り付けられた中間シートを得る切断ステップを行い、中間シートは、基材シートから他の構造材へ多数の板状片を転写可能な転写シート、又は、基材シートを接着剤として用いるために複合材の表皮材となる表皮材用シートに積層した状態で基材シートが溶解される接着用芯材シートとして用いられる。

第１８の発明は、第１７の発明において、転写シートにおける板状片側に、中間シートの表皮材として、シート状接着剤又はプリプレグを貼り付ける貼付けステップと、貼付けステップ後に、多数の板状片から基材シートを剥がすことにより、中間シートの表皮材に多数の板状片を転写する転写ステップとを行う。

第１９の発明は、第１７の発明の製造方法により得られた転写シートにおける板状片側に、複合材の表皮材となる表皮材用シートを貼り付ける貼付けステップと、貼付けステップ後に、多数の板状片から基材シートを剥がすことにより、表皮材用シートに多数の板状片を転写する転写ステップとを行う、複合材の製造方法である。

第２０の発明は、第１９の発明において、表皮材には、伸縮性を有するシートが用いられ、転写ステップにおいて、基材シートを引っ張りながら、基材シート１０の裏面から転写対象の板状片を押すことにより該板状片の転写を行う。

第２１の発明は、第２０の発明において、表皮材用シートと第２表皮材用シートとにより多数の板状片を挟む積層ステップと、多数の板状片により構成された芯材層の隙間に樹脂を流入させた後に、該樹脂を硬化させることにより、芯材層に樹脂のハニカム構造を形成するハニカム形成ステップとを、転写ステップ後に行う。

本発明では、積層材が中間シートの場合、表皮材（例えば、基材シート）上で切断加工を行うことにより多数の板状片を成形した痕跡として、多数の板状片において、外周に形成される切断痕から判別される厚さ方向の切断の向きが、互いに同じである。中間シートの表皮材上には、切断加工での平面視の切断形状に応じて、多数の板状片が成形される。

また、積層材が複合材の場合、上述の中間シートを用いて製造された痕跡として、多数の板状片において、外周に形成される切断痕から判別される厚さ方向の切断の向きが、互いに同じである。複合材の表皮材上には、中間シートにおける板状片の配列に応じて、多数の板状片が配置される。そのため、表皮材の材料（例えば、表皮材用シート）上に多数の板状片を個々に配置する必要がなく、多数の板状片が並べられた芯材層を容易に形成することができる。

また、隣り合う板状片は、隙間を隔てて又は切れ込みにより別体となっている。そのため、三次元形状に複合材を成形する際に、多数のマテリアル島が互いに接続された複合材に比べて、芯材層を曲げる範囲の制約が小さく、三次元形状への成形性に優れる。本発明によれば、三次元形状への成形性に優れ、且つ、製造が容易な複合材を提供することができる。

図１は、実施形態に係る複合材の斜視図である。 図２は、実施形態に係る複合材の断面図である。 図３は、実施形態に係る複合材の芯材層について、面取り部が形成されている側の平面図である。 図４は、実施形態に係る転写シートの断面図である。 図５は、実施形態に係る第１製造工程（転写シートの製造方法）を説明するための断面図である。 図６は、実施形態に係る第１製造工程で用いる製造ラインの概略構成図である。 図７は、実施形態に係る第１製造工程のプレスカットの際に、板状片に面取り部が形成される様子を説明するための断面図である。 図８は、実施形態に係る第２製造工程の転写ステップを説明するための断面図である。 図９は、実施形態に係る第２製造工程の積層ステップを説明するための断面図である。 図１０は、実施形態に係る第２製造工程において、キャビティ表面が湾曲した成形型を用いる場合の断面図である。 図１１は、実施形態に係る複合材において、硬化した樹脂を隙間に充填した場合の断面図である。 図１２は、第１変形例に係る複合材の断面図である。 図１３は、第２変形例に係る複合材の製造過程の積層材の断面図である。 図１４は、第３変形例に係る接着用芯材シートの断面図である。 図１５は、第３変形例に係る接着用芯材シートの製造過程における転写ステップを説明するための断面図である。 図１６は、第４変形例に係る接着用芯材シートの断面図である。 図１７は、第５変形例において、多数の板状片が貼り付けられた基材シート（プリプレグ）を成形型上に設置した状態を示す断面図である。 図１８は、第６変形例に係る複合材の製造過程の積層材の断面図である。 図１９は、第７変形例に係る複合材の斜視図である。 図２０は、第７変形例に係る複合材を用いた円筒体の断面図である。 図２１（ａ）は、第８変形例に係る複合材の芯材層の平面図であり、図２１（ｂ）は、第８変形例に係る複合材の断面図である。 図２２は、第９変形例に係る複合材の芯材層の平面図である。 図２３（ａ）は、第１０変形例に係る転写シーの断面図であり、図２３（ｂ）は、第１０変形例に係る複合材の断面図であり、図２３（ｃ）は、第１０変形例に係る転写シートの製造過程において、板状片に対し、粘着層形成用の転写シートのドット部側を重ねた状態の平面図である。 図２４は、第１０変形例に係る別の複合材の断面図である。 図２４は、第１１変形例に係る転写シートを用いて、板状片の転写を行う様子の断面図である。 図２６（ａ）は、その他の変形例に係る転写シートの断面図であり、図２６（ｂ）は、その他の変形例に係る複合材の断面図である。 図２７は、その他の変形例に係る複合材において、第１製造工程のプレスカットの際に、隣り合う板状片の間に切れ込みが形成される様子を説明するための断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例の複合材等であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

［複合材の構成］
本実施形態に係る複合材（積層材）３０について説明を行う。複合材３０は、図１及び図２に示すように、サンドイッチ構造のパネルである。複合材３０は、芯材層（「中間層」とも言う。）２０と、芯材層２０に積層された第１表皮材３１と、芯材層２０における第１表皮材３１とは反対側に積層されて第１表皮材３１と共に芯材層２０を挟む第２表皮材３２とを備えている。複合材３０は、例えば、強度に比べて軽量かつ剛性が重視されるパネル材に用いることができる。具体的に、複合材３０は、構造材料として、航空機、自動車又は自転車（スポーツ用自転車など）などの移動体、電気機器、電子機器、オフィス機器、家電機器、医療機器、又は、建材のパネル材などに用いることができる。移動体の場合、複合材３０は、外装を構成する空力部品として用いることができる。

各表皮材３１，３２は、芯材層２０とは異種の材料で構成された、例えば皮材又はパネル材である。各表皮材３１，３２の材料としては、金属系、プラスチック系、又は無機系の何れを用いてもよい。本実施形態では、各表皮材３１，３２の材料に、繊維強化プラスチックを用いている。繊維強化プラスチックとしては、炭素繊維により強化された繊維強化プラスチックを用いることができる。この繊維強化樹脂としては、炭素繊維に樹脂（マトリクス）を含浸させたプリプレグ（例えば、三菱ケミカル株式会社製の「パイロフィルプリプレグ（登録商標）」）を用いることができる。このプリプレグのマトリクスには、熱硬化性エポキシ樹脂を用いることができる。

なお、繊維強化プラスチックの繊維としては、無機系繊維、有機系繊維、又は、金属系繊維の何れを用いてもよく、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、タングステン繊維、スチール繊維、ボロン繊維などを用いることができる。また、繊維強化プラスチックのマトリックスとしては、熱硬化性樹脂、又は、熱可塑性樹脂の何れを用いてもよく、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、ビスマレイミド樹脂などを用いることができる。

芯材層２０は、各表皮材３１，３２に積層されている。芯材層２０では、互いに同じ厚みの多数の板状片１３が、芯材として二次元平面上に配列されている。多数の板状片１３は、各表皮材３１，３２の表面に沿って並べられている。各板状片１３は、薄い平板の小片である。各板状片１３は、同じ材質であると共に、同じ形状で同じ大きさである。なお、本明細書において「多数の板状片」における「多数」とは、１０以上を意味する。積層材３０における板状片１３の枚数は、少なくとも１０枚以上である。なお、この枚数は、５０枚以上の場合もある。

板状片１３は、例えば、シート材、フィルム材、又は、樹脂発泡体からなる。板状片１３には、表皮材３１，３２より密度が軽い材料を用いることができる。板状片１３には、例えば、密度が３０ｋｇ／ｍ^３以上２０００ｋｇ／ｍ^３以下の範囲の材料を用いることができる。なお、板状片１３の密度は、複合材３０の物性又は使用目的に応じて、適宜設計され、上述の範囲外の値としてもよい。

板状片１３の材料としては、樹脂（樹脂発泡体など）、木質材料（バルサ、ベニヤなどの合板など）、又は、金属系発泡体（アルミニウム合金など）を用いることができる。本実施形態では、板状片１３が、硬質樹脂発泡体からなる。板状片１３は、例えば、ポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）独立気泡発泡体（例えば、「ＲＯＨＡＣＥＬＬ（登録商標）」（ＥＶＯＮＩＣ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＡＧ））からなる。板状片１３の密度は、複合材３０の軽量化の観点から、３０ｋｇ／ｍ^３以上５００ｋｇ／ｍ^３以下の範囲の値（例えば、１１０ｋｇ／ｍ^３）にしている。

なお、板状片１３の材料に用いる硬質樹脂発泡体としては、ポリスチレン発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体、酢酸セルロースフォーム発泡体、ポリウレタン発泡体、フェノール発泡体、エポキシ発泡体、アクリル発泡体、ポリメタクリルイミド発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエチレンテレフタレート発泡体、ポリカーボネート発泡体、ポリアミドイミド発泡体、又は、ポリフェニレンサルファイド発泡体などを用いてもよい。

芯材層２０では、図３に示すように、板状片１３の平面形状（外周形状）が、正多角形（本実施形態では正六角形）である。なお、板状片１３の平面形状は、多数の板状片１３を均一に敷き詰める場合、三角形、四角形、六角形、又は、等辺五角形を選択することができる。また、板状片１３の平面形状は、これらの形状以外でもよく、他の多角形、円形、又は、楕円形などを選択することもできる。板状片１３の平面形状は、多角形を基本形状とする場合、各角に平面視で面取り又は丸みが形成されていてもよい。

板状片１３の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲（例えば、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下）にすることができる。また、板状片１３の平面寸法について、重心から外周までの距離の平均値（３６０度の平均値。円形の場合は半径）は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲の値（例えば、５ｍｍ）にすることができ、板状片１３が正六角形の場合、一辺の長さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲の値（例えば、５ｍｍ）にすることができる。但し、板状片１３の寸法は、この段落に記載した範囲外の値にしてもよい。

芯材層２０では、全ての板状片１３が、互いに分離されて別体となっている。各板状片１３の全周囲は、隣り合う全ての板状片１３に対し隙間１６を隔てて分離されている。各板状片１３は、互いに独立した島状構造となっている。隣り合う板状片１３は、上述の特許文献２の補強構造とは異なり、板状片１３と同じ材料の接続部により互いに接続されていない。複合材３０は、各表皮材３１，３２がＩ型ビーム構造におけるフランジ、各板状片１３がウェブとして機能するマルチウェブパネルであり、各板状片１３が芯材として機能するサンドイッチ構造のパネルである。

隣り合う板状片１３は、一辺同士が隙間１６を存して互いに向かい合っている。隙間１６の幅Ｗは、後述する上型２３において隣り合う刃２４の隙間の大きさ等に応じて変わる。隙間１６の幅Ｗは、互いに向かい合う辺に沿って一定である。また、各板状片１３では、全ての辺が臨む隙間１６の幅Ｗが互いに等しい。隙間１６の幅Ｗの寸法は、複合材３０のサイズなどに応じて適宜設計され、例えば０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲にすることができる。

芯材層２０では、隣り合う板状片１３間の隙間１６の寸法により、積層材３０の平面視における全面積に対する板状片１３の合計面積の割合Ｒ１を調整することができる。割合Ｒ１（％）は、式１で表すことができる。
式１：Ｒ１＝（Ｓ２／Ｓ１）×１００

ここで、Ｓ１は芯材層２０の全面積（板状片１３と隙間１６の合計面積）、Ｓ２は全ての板状片１３の合計面積（厚さ方向に見た場合の面積）を表す。隙間１６に何も充填されていない状態では、１００（％）からＲ１を引いた値が、芯材層２０の空隙率Ｒ２（％）に略等しくなる。割合Ｒ１は、１００％未満で、５０％以上（場合によっては、７０％以上）にすることができる。なお、各板状片１３の平面形状が三角形、四角形、六角形又は等辺五角形の場合は、効率よく芯材層２０の空間を埋めることができる。一辺が５ｍｍの正六角形の板状片１３を隙間１ｍｍで均一に敷き詰めた場合、割合Ｒ１は８０％となる。また、一辺が５ｍｍの正六角形の板状片１３を隙間３ｍｍで均一に敷き詰めた場合、割合Ｒ１は５５％となる。

芯材層２０では、多数の板状片１３が規則的に配置されている。多数の板状片１３は、均一に敷き詰められている。本実施形態では、板状片１３の配置として、隣り合う板状片列１３Ｌの間で、板状片１３の位置が半ピッチずれた千鳥配置を採用している。本実施形態では、各板状片１３の平面形状が正六角形であり、板状片１３の配置は、隣り合う板状片１３の間に隙間が形成されたハニカム配置ということもできる。

各板状片１３の一方の主面（各板状片１３の配列面に平行な両面の一方の面であり、図２では下面）１３ａの外周には、全周に亘って、面取り部１３ｃが形成されている。面取り部１３ｃは、板状片１３が打抜き加工により成形されたことを示す痕跡（切断痕）であり、円弧状の曲面（例えば、０．０５ｍｍ程度のＲ面）、又は、円弧のように外側に膨出した曲面である。面取り部１３ｃの形状は、打抜き加工で用いる刃２４の鋒形状などによって変わる。各板状片１３において、面取り部１３ｃの寸法は全周に亘って略均一である。なお、本明細書において板状片１３の「主面」とは、表側又は裏側の面である。

また、多数の板状片１３（例えば、芯材層２０の全ての板状片１３）では、後述する転写シート１０を用いて製造された痕跡として、外周に形成される切断痕から判別される厚さ方向の切断の向きが、互いに同じである。具体的に、多数の板状片１３では、厚さ方向において同じ側の主面１３ａの外周に面取り部１３ｃが形成されている。また、転写シート１０を用いた別の痕跡として、板状片１３の主面１３ａ、１３ｂのうち、厚さ方向の切断の向きとして切断の進行側に位置する主面１３ｂに積層された表皮材３２では、内面（芯材層２０側の面）に、仮に表皮材３２上で切断加工により多数の板状片１３を成形していたならば形成される切断傷４３が存在しない。具体的に、板状片１３の主面１３ａ、１３ｂのうち、外周に面取り部１３ｃが形成されている側と反対側の主面１３ｂに積層された第２表皮材３２では、内面に切断傷４３が存在しない。切断傷４３は、後述する上型２３の刃２４による切断の場合、Ｖ型の窪みとなる。なお、この切断傷４３が存在しない点は、板状片１３の外周面にバリ１３ｄが形成される変形例（図２５（ｂ）参照）も同じである。

［転写シートの構成］
次に、複合材３０の製造に用いる転写シート１０について説明を行う。転写シート１０は、基材シート１１から他の構造材（表面に粘着性又は接着性がある構造体）へ多数の板状片１３を転写可能なシートである。

転写シート１０は、図４に示すように、芯材層２０と、芯材層２０に積層された基材シート１１とを備えている。基材シート１１の芯材層２０側の面には、多数の板状片１３を切断した際の切断傷（打痕）４３が残っている。芯材層２０では、隣り合う板状片１３が、隙間１６を隔てて分離されている。また、多数の板状片１３では、厚さ方向において各板状片１３における同じ側の主面１３ａの外周に面取り部１３ｃが形成されている。なお、転写シート１０は「積層材」に相当し、基材シート１１は「表皮材」に相当する。

基材シート１１には、例えば、樹脂製のシート又はフィルム（熱可塑性樹脂シートなど）が用いられている。基材シート１１に用いる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又は、ポリカーボネートなど様々なものを用いることができる。本実施形態では、基材シート１１の材料として、ポリエチレンテレフタレート（例えば、日栄化工株式会社製「加工工程用微粘着シートＰＥＴ７５シリーズ」）を用いている。基材シート１１の厚さは、０．０１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の値（例えば、０．０７５ｍｍ）にすることができる。なお、基材シート１１は、樹脂製以外に、ゴム製又は紙製のシート（又はフィルム）を用いることもできる。

基材シート１１の片面（図４における上面）には、粘着剤（感圧接着剤。常温で硬化しないもの）を塗布することにより粘着剤層１８が形成されている。粘着剤としては、アクリル系、ウレタン系、又は、シリコーン系など様々な種類のものを用いることができる。上述の加工工程用微粘着シートＰＥＴ７５シリーズの基材シート１１の場合、片面に、アクリル系粘着剤の塗布により粘着剤層１８が予め形成されている。しかし、粘着剤層１８が予め形成されていない基材シート１１を用いる場合、スプレーのりなどの粘着剤により粘着剤層１８を形成する。この場合、アクリル系粘着剤などのスプレーのり（例えば、スリーエムジャパン株式会社製「スプレーのりシリーズ」）を用いることができる。なお、基材シート１１は、樹脂フィルムに対し両面粘着フィルムを貼り合わせたものを用いてもよい。

多数の板状片１３は、基材シート１１の表面に剥離可能に貼り付けられている。各板状片１３は、粘着剤層１８により、基材シート１１に一定の粘着力で保持されている。各板状片１３は、外周に面取り部１３ｃが形成されている側とは反対側が、基材シート１１に貼り付けられている。なお、基材シート１１の表面に粘着性がある場合、粘着剤層１８を省略してもよい。

基材シート１１上における板状片１３の配列は、複合材３０の芯材層２０における板状片１３の配列の元になっている。転写シート１０の芯材層２０の平面図は、図３と同じになる。

具体的に、芯材層２０では、図３に示すように、板状片１３の平面形状（外周形状）が、正多角形（本実施形態では正六角形）である。芯材層２０では、全ての板状片１３が、互いに分離されて別体となっている。各板状片１３は、互いに独立した島状構造となっている。

隣り合う板状片１３は、一辺同士が隙間１６を存して互いに向かい合っている。隙間１６の幅Ｗは、互いに向かい合う辺に沿って一定である。また、各板状片１３では、全ての辺が臨む隙間１６の幅Ｗが互いに等しい。また、芯材層２０では、積層材３０の平面視における全面積に対する板状片１３の合計面積の割合Ｒ１が、１００％未満で、５０％以上（場合によっては、７０％以上）である。なお、隙間１６の幅Ｗは、互いに向かい合う辺に沿って一定でなくてもよいし、各板状片１３において、全ての辺が臨む隙間１６の幅Ｗが、互いに等しくなくてもよい。

各板状片１３の一方の主面１３ａ（図４では上面）の外周に、全周に亘って、面取り部１３ｃが形成されている。各板状片１３において、面取り部１３ｃの寸法は全周に亘って略均一である。

［複合材の製造方法］
複合材３０の製造方法は、転写シート１０を製造する第１製造工程と、第１製造工程で得られた転写シート１０を用いて、複合材３０を製造する第２製造工程とを、この順番で行う。なお、転写シート１０は、中間シートに相当する。

第１製造工程では、基材シート１１に材料シート１４を貼り付ける貼付けステップと、基材シート１１に貼り付けられた状態の材料シート１４に対し打抜き加工（プレスカット）を行うことにより、材料シート１４を多数の板状片１３に分割する切断ステップとが、この順番で行われる。材料シート１４は、板状片１３の材料となるシートであり、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の所定の厚さにスライス加工したポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）独立気泡発泡体のシートを用いることができる。

貼付けステップでは、長尺の基材シート１１に対し、長尺の材料シート１４を粘着剤層１８により貼り合わせた積層シート１９（図５（ａ）参照）を作成する。積層シート１９は、ロール状に巻回されて、製造ライン５０のリール５１（図６参照）に設置される。そして、積層シート１９は、長手方向に巻き出され、プレス装置１５に通される。なお、基材シート１１及び材料シート１４の貼り付けは、加圧又は加熱加圧が可能なプレス、ローラー、又は超音波ホーンなどにより行ってもよい。

切断ステップでは、プレス装置１５の下型２２上の積層シート１９が、上型２３の刃２４によって垂直に切り込まれることで、材料シート１４がプレスカットされる。その際、図５（ｂ）に示すように、基材シート１１は、切断されることなく、いわゆるハーフカットされる（つまり、貫通しない程度に切断される）。本実施形態では、基材シート１１上で多数の板状片１３が成形され、転写シート１０（図５（ｃ）参照）が製造される。なお、刃２４の平面形状は、板状片１３の外周形状に対応したものを用いる。例えば、正六角形の板状片１３を成形する場合、平面視で正六角形の刃２４を用いる。上型２３では、多数の刃２４が隙間を隔てて２次元平面上に配列されている。

ここで、打抜き加工では、図７（ａ）に示すように、材料シート１４の表面のうち、刃２４の先端が最初に接触する部位２９が押し込まれる。そして、その部位２９の周辺が塑性変形する。そのため、刃２４により材料シート１４が切断された後は、塑性変形の痕跡として、図７（ｂ）に示すように、板状片１３の外周には面取り部１３ｃが形成される。面取り部１３ｃは、上述したように、円弧状の曲面、又は、円弧のように外側に膨出した曲面である。また、刃２４の間には切り屑３９が形成される。なお、打抜き加工において、切断条件によっては、各板状片１３の主面１３ａの外周に、面取り部１３ｃではなくバリ１３ｄ（図２５（ｂ）参照）が形成される場合もある。但し、何れが形成される場合であっても、板状片１３の主面１３ａの外周には、厚さ方向の切断の向きを判別可能な切断痕が残る。

なお、本実施形態では、プレスカットの際に上型２３が下型２２に対して上下動するが、輪転金型（ダイカットロール）による輪転の加圧によってプレスカットを行ってもよい。

プレス装置１５によりカットされた材料シート１４の切り屑３９は、互いに繋がった網状シート３８になっている。切り屑３９により構成された網状シート３８は、巻取リール２５により巻き取られて除去される（図６参照）。また、転写シート１０の板状片１３側には、別のリール２６に設けたロールから巻き出された保護フィルム２７が積層される。多数の板状片１３は、保護フィルム２７により被覆される。また、本実施形態では、カッター２８により長尺の転写シート１０を所定の長さで切断して、複数の転写シート１０に分割している。なお、巻取リール２５による巻き取り、保護フィルム２７による被覆、カッター２８による切断は省略してもよい。

第２製造工程では、転写シート１０上の多数の板状片１３を第１表皮材用シート３１Ａに転写する転写ステップと、第２表皮材用シート３２Ａを多数の板状片１３に積層する積層ステップとが、この順番で行われる。各表皮材用シート３１Ａ，３２Ａは、上述の表皮材３１、３２（図２参照）の材料であり、例えば半硬化状態のプリプレグ（プリプレグシート）を用いることができる。

転写ステップでは、まず成形型（例えば金型）３３上に第１表皮材用シート３１Ａが配置される。次に、図８（ａ）に示すように、成形型３３上の第１表皮材用シート３１Ａに対し、第１製造工程で得られた転写シート１０が、板状片１３側を向けて配置される。次に、図８（ｂ）に示すように、第１表皮材用シート３１Ａに対し、転写シート１０の多数の板状片１３が押し付けられる。第１表皮材用シート３１Ａは、表面が粘着性を有する。そのため、多数の板状片１３は、第１表皮材用シート３１Ａに貼り付けられる。そして、図８（ｃ）に示すように、多数の板状片１３から基材シート１１を剥がす。そうすると、多数の板状片１３に対する第１表皮材用シート３１Ａの粘着力は、多数の板状片１３に対する粘着剤層１８の粘着力よりも大きいため、基材シート１１から第１表皮材用シート３１Ａに多数の板状片１３が転写される。

なお、粘着剤層１８の粘着剤として、感温性粘着剤を用いてもよい。例えば、所定のスイッチング温度以上で粘着力が低下するウォームオフタイプの粘着剤（例えば、ニッタ株式会社製「感温性粘着シート インテリマーテープ ウォームオフタイプ」例えばスイッチング温度５０度）を粘着剤層１８に用いる場合、図８（ｂ）に示す状態で基材シート１１を裏側（図８において上側）から加熱し、粘着剤層１８がスイッチング温度以上の時に、基材シート１１を剥がす。一方、所定のスイッチング温度以下で粘着力が低下するクールオフタイプの粘着剤（例えば、ニッタ株式会社製「感温性粘着シート インテリマーテープ クールオフタイプ」例えばスイッチング温度２５度）を粘着剤層１８に用いる場合、図８（ｂ）に示す状態で基材シート１１を裏側から冷却し、粘着剤層１８がスイッチング温度以下の時に、基材シート１１を剥がす。感温性粘着剤を用いる場合、板状片１３から基材シート１１を容易に剥がすことができる。また、基材シート１１を剥がす際に、各板状片１３と第１表皮材用シート３１Ａとの粘着状態に与える影響も小さい。

次に、積層ステップでは、図９（ａ）に示すように、まず転写ステップで得られた積層材３０Ａの板状片１３側に対向するように、第２表皮材用シート３２Ａが離間して配置される。そして、図９（ｂ）に示すように、第２表皮材用シート３２Ａが、積層材３０Ａの板状片１３側に積層される。第２表皮材用シート３２Ａは、表面が粘着性を有する。そのため、多数の板状片１３は、第２表皮材用シート３２Ａに貼り付けられる。以上により、一対の表皮材用シート３１Ａ，３２Ａにより多数の板状片１３が挟み込まれた積層材３０Ｂが得られる。

そして、各表皮材用シート３１Ａ，３２Ａに用いるプリプレグのマトリクスが熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）の場合、成形ステップが行われる。成形ステップでは、バギングフィルムを用いて、積層ステップで得られた積層材３０Ｂが密閉される。そして、バギングフィルムにより密閉された積層材３０Ｂが、オートクレープ内において所定の温度及び圧力（例えば、０．２ＭＰａ、１３０℃）で、所定時間（例えば、２時間）に亘って加熱される。この加熱の過程で、半硬化状態の表皮材用シート３１Ａ，３２Ａは、完全硬化状態の表皮材３１，３２となる。その結果、所定形状（図９（ｂ）の場合、平板状）に成形されて硬化した複合材３０が完成する。

なお、各表皮材用シート３１Ａ，３２Ａに用いるプリプレグのマトリクスが熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂）の場合は、加圧加熱プレス成形などの成形ステップ後に、マトリクスの硬化温度より低い温度（例えば、室温）の雰囲気で、積層材３０Ｂを冷却することにより硬化ステップが行われて、複合材３０が完成する。

［本実施形態の効果等］
本実施形態の転写シート１０では、基材シート１１上で打抜き加工を行うことにより多数の板状片１３を成形した痕跡として、多数の板状片１３において、外周に形成される切断痕から判別される厚さ方向の切断の向きが、互いに同じである。具体的には、多数の板状片１３において、厚さ方向における同じ側に面取り部１３ｃ（又はバリ１３ｄ）が形成される。転写シート１０の基材シート１１上には、打抜き加工での平面視の切断形状（打抜き形状）に応じて、多数の板状片１３が成形される。

また、本実施形態の複合材３０では、転写シート１０を用いて製造された痕跡として、多数の板状片１３において、厚さ方向における同じ側に面取り部１３ｃが形成される。複合材３０の第１表皮材３１上では、転写シート１０における板状片１３の配列に応じて、多数の板状片１３が配置される。そのため、表皮材用シート３１Ａ上に多数の板状片１３を個々に配置する必要がなく、多数の板状片１３が並べられた芯材層２０を容易に形成することができる。また、特許文献１の図９の場合、円板状プレートを緻密に配置することは困難であるが、本実施形態によれば、表皮材用シート３１Ａ上に多数の板状片１３を緻密に配置することも容易である。

また、本実施形態の複合材３０では、隣り合う板状片１３が、隙間１６を隔てて分離されて別体となっている。ここで、板状片１３に硬質発泡体を用いる場合、従来のサンドイッチ構造の複合材は、発泡体、ハニカム構造、又は、互いに接続された多数のマテリアル島からなる芯材層を備えることで、軽量かつ高剛性を実現している。しかし、従来の複合材は、芯材層が連続構造であるために、靭性が乏しい硬質発泡体を曲げると破損が生じやすく、複雑な三次元形状に成形することが困難である。複合材の形状を湾曲させる場合は、曲げの範囲が制約される。

それに対し、本実施形態では、図１０のように、キャビティ表面が湾曲した成形型３３を用いる場合であっても、隣り合う板状片１３が隙間１６により分離され、さらに隣り合う板状片１３同士の干渉が隙間１６により抑制される。そのため、従来の複合材に比べて、芯材層２０を曲げても破損が生じにくく、三次元形状に成形する際に曲げる範囲の制約が小さい。本実施形態によれば、三次元形状への成形性に優れ、且つ、製造が容易な複合材３０を提供することができる。そして、複雑な三次元形状の複合材３０や、曲がりの大きな複合材３０を実現することができる。

なお、図１０に示す成形型３３を用いる場合、成形型３３のキャビティ表面に沿って湾曲した三次元的形状の複合材３０が得られる。成形型３３のキャビティ表面は、図１０に示すように凸面の場合だけでなく、凹面の場合であっても、隣り合う板状片１３同士の干渉が抑制される。また、キャビティ表面が湾曲した成形型３３を用いる場合、隙間１６の幅Ｗに応じて、成形型３３への追従性が変化する。そのため、成形型３３の曲率に応じて、隙間１６の幅Ｗを適宜設計することができる。

また、本実施形態の複合材３０では、各表皮材３１，３２の材料にプリプレグを用いている。そのため、加熱処理を行う際に、プリプレグの硬化性樹脂（マトリクス）が、板状片１３間の隙間１６に流れ込み、芯材層２０の隙間１６が埋められる。流れ込んだ硬化性樹脂は隙間１６で硬化する。隙間１６で硬化した樹脂には、プリプレグから樹脂と共に流れ込んだ短繊維が含まれる。したがって、複合材３０の局所的な強度低下を抑制することができる。なお、プリプレグの樹脂により芯材層２０の隙間１６が埋められる場合もあるが、板状片１３の側面と表皮材３１，３２の内面との角部にフィレットが形成される場合や、気泡を含んだ状態で隙間１６が埋められる場合もある。また、各表皮材３１，３２の材料として用いるプリプレグは、隙間１６が大きい場合、単位面積当たりの樹脂量が多いものを用いることができる。

また、板状片１３の隙間１６に、プリプレグのマトリクスとは別に硬化性樹脂（例えば、熱硬化タイプ、２液反応タイプ、湿気で反応タイプの接着剤など）を、圧力差を利用して注入してもよい。注入した硬化性樹脂は隙間１６で硬化させる。また、２枚の表皮材３１，３２の間にフィルム状接着剤を追加してもよい。この場合、加熱処理を行う際にフィルム状接着剤が溶解し、溶解した接着剤（硬化性樹脂）が隙間１６に流れ込み、最終的に硬化する。これらの場合、図１１に示すように、隣り合う板状片１３の間の隙間１６が、硬化した樹脂６により埋められ、複合材３０の局所的な強度低下を抑制することができ、剛性も向上させることができる。なお、これらの工程は、多数の板状片１３により構成された芯材層２０の隙間１６に硬化性樹脂を流入させた後に、その樹脂を硬化させることにより、芯材層２０に樹脂６のハニカム構造を形成するハニカム形成ステップに相当する。また、硬化性樹脂の充填は、表皮材３１，３２の材料にプリプレグを用いない場合でも行うことができる。

また、本実施形態では、板状片１３の密度が低いため、軽量で比剛性に優れた複合材３０を実現することができる。なお、本実施形態では、板状片１３の密度に加え、板状片１３の厚み、及び、隙間１６の調整により、芯材層２０の密度を調整することができる。

＜第１変形例＞
本変形例では、図１２に示すように、複合材１３０が、第２表皮材３２の表面に沿って並べられた多数の板状片１３を有する第２芯材層２１と、第１芯材層２０と第２芯材層２１の間に配置された中間接着層１７とをさらに備えている。中間接着層１７は、加熱により溶融してそのまま熱硬化するシート状接着剤（フィルム状接着剤又は接着シートともいう）により形成され、第１芯材層２０と第２芯材層２１を接着する。複合材１３０では、第１表皮材３１、第１芯材層２０、中間接着層１７、第２芯材層２１、及び第２表皮材３２が、この順番で積層されている。なお、中間接着層１７は、シート状接着剤が溶解した接着剤層により構成されていてもよい。また、各芯材層２０，２１の隙間１６に、硬化した樹脂６が埋められていてもよい。

本変形例では、平面視において、第１芯材層２０の各板状片１３の位置と、第２芯材層２１の各板状片１３の位置とを一致させているが、第１芯材層２０の各板状片１３の位置と、第２芯材層２１の各板状片１３の位置とを互いにずらしてもよい。

また、本変形例では、芯材層２０，２１を２層にしているが、芯材層２０，２１を３層以上としてもよい。この場合も、厚さ方向に隣り合う芯材層２０，２１の間には、中間接着層１７を設けてもよい。

また、中間接着層１７に、シート状接着剤を用いずに、プリプレグ、又は、熱硬化性樹脂シート（エポキシ樹脂など）を用いてもよい。この場合に、基材シート（プリプレグ）１１と、基材シート１１に貼り付けられた多数の板状片１３とを有するカナッペ構造の積層材１０を複数枚積層することにより、複合材１３０を製造してもよい。この場合、加熱ステップの際に樹脂が流動して各板状片１３の隙間１６に流れ込むため、複合材３０の局所的な強度低下を抑制することができる。なお、基材シート１１の表面は粘着性を有するため、板状片１３を保持するための粘着剤を省略することができる。

本変形例では、芯材層２０において板状片１３が２層構造になっている。ここで、曲がった複合材３０を成形する場合、板状片１３の厚みが大きいほど、板状片１３の片面における引張歪みが大きくなり、板状片１３の厚さや曲げの大きさによっては、板状片１３の片面が引張歪みにより破損する虞がある。それに対し、本変形例は、同じ厚みの複合材で比較した場合、板状片１３が一層構造の複合材３０に比べ、各板状片１３が薄くなる。そのため、各板状片１３の片面に生じる引張歪みが小さくなり、低靭性の硬質樹脂発砲体を板状片１３に用いる場合であって破損は生じにくい。本変形例によれば、三次元形状への成形性にさらに優れた複合材３０を提供することができる。

＜第２変形例＞
本変形例では、上述の第１製造工程により製造される中間シートが、転写シート１０ではなく、基材シート１１１を接着剤として用いるために表皮材用シート３１Ａに積層した状態で、基材シート１１１が溶解される接着用芯材シート６０（図１３参照）として用いられる。なお、接着用芯材シート６０は、上述の転写シート１０と同じ構成のものを用いることができる。但し、転写シート１０の場合は、基材シート１１から各板状片１３が剥離可能となる粘着剤を粘着剤層１８に用いるが、接着用芯材シート６０の場合は、各板状片１３を剥離可能とする必要がなく、粘着剤又は接着剤により基材シート１１１に材料シート１４を貼り付けることができる。

例えば板状片１３が１層の場合、複合材３０を製造する第２製造工程では、成形型３３上の第１表皮材用シート３１Ａに対し、接着用芯材シート６０、及び第２表皮材用シート３２Ａが、この順番で積層される。ここで、接着用芯材シート６０の積層については、図１３に示すように、板状片１３側を第１表皮材用シート３１Ａに貼り付けてもよい。また、基材シート１１１側を第１表皮材用シート３１Ａに貼り付けてもよい（図示省略）。そして、第２表皮材用シート３２Ａの積層の結果、積層材３０Ｂが得られる。積層材３０Ｂから複合材３０を製造する方法は、上述の実施形態と同じであるため、説明は省略する。なお、隙間１６に埋める樹脂量が不足する場合は、芯材層２０の片面または両面に樹脂シート（中間接着層１７と同じ性質のシート。例えば、シート状接着剤、プリプレグなど）を積層させてもよい。

なお、１枚の複合材３０の製造に、複数枚の接着用芯材シート６０を使用してもよい。この場合に、板状片１３が厚さ方向において同じ側を向くように複数枚の接着用芯材シート６０を積層してもよい。また、厚さ方向に隣り合う接着用芯材シート６０について、基材シート１１１同士を貼り合わせてもよいし、芯材層２０同士を貼り合わせてもよい。

＜第３変形例＞
本変形例では、上述の転写シート（第１中間シート）１０を用いて、図１４に示す接着用芯材シート（第２中間シート）６０が製造される。接着用芯材シート６０は、表皮材１１１が、シート状接着剤である。

接着用芯材シート６０の製造方法では、上述の第１製造工程後に、貼付けステップと転写ステップとが、この順番で行われる。貼付けステップでは、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、転写シート１０における板状片１３側に、表皮材１１１が貼り付けられる。なお、表皮材１１１のシート状接着剤には、裏面にセパレートシート１４１が積層されたもの用いることができる。

転写ステップでは、図１５（ｃ）に示すように、多数の板状片１３から基材シート１１を剥がすことにより、表皮材１１１に多数の板状片１３を転写する。これにより、接着用芯材シート６０が得られる。なお、接着用芯材シート６０における板状片１３側に、保護フィルム２７を積層する工程を行ってもよい。

＜第４変形例＞
本変形例では、上述の転写シート（第１中間シート）１０を用いて、図１６に示す複合材製造用シート（第２中間シート）７０が製造される。複合材製造用シート７０は、表皮材６１がプリプレグ（半硬化状態）である点を除き、図１４に示す接着用芯材シート６０と同じである。表皮材６１のプリプレグには、裏面にセパレートシート４１が積層されたもの用いることができる。なお、複合材製造用シート１６０の製造方法は、表皮材が異なる以外は第３変形例と同じであるため、説明は省略する。

＜第５変形例＞
本変形例では、上述の第１製造工程により製造される中間シートが、基材シート６１にプリプレグを用いた複合材製造用シート７０である。この場合に、複合材３０の製造方法において、図１７に示すように、成形型３３上に、多数の板状片１３が貼り付けられた基材シート６１が設置される。そして、基材シート６１の多数の板状片１３に対し、第２表皮材用シート３２Ａを積層することで、積層材３０Ｂが作製される（図示省略）。

積層材３０Ｂは、上述の実施形態と同様に、オートクレープ内において所定の温度及び圧力で、所定時間に亘って加熱される。その結果、積層材３０Ｂが焼成されて、基材シート６１及び第２表皮材用シート３２Ａが完全硬化成形された所定形状の複合材３０が完成する。

本変形例によれば、基材シート６１の剥離作業を行う必要がなく、上述の実施形態に比べて少ない工程数で複合材３０を製造することができる。

＜第６変形例＞
本変形例では、図１８に示すように、転写シート１０において、基材シート１１の裏面にセパレートシート４１が積層されている。セパレートシート４１は、基材シート１１の裏面を被覆している。

セパレートシート４１には、例えば、ポリプレピレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ウレタン、テトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、紙などのシート材又はフィルム材を用いることができる。

基材シート１１にプリプレグを用いる場合、セパレートシート４１は、プリプレグの粘着性により、基材シート１１に剥離可能に設けられる。また、基材シート１１に熱可塑性樹脂シートを用いる場合も同様に、セパレートシート４１は、基材シート１１に剥離可能に設けられる。

本変形例では、セパレートシート４１を設けることにより、転写ステップの際に転写シート１０の取り扱いが容易になる。そのため、基材シート１１及び板状片１３の位置決めが容易となり、複合材３０の成形作業を容易化することができる。

＜第７変形例＞
本変形例では、図１９に示すように、複合材１３１が、カナッペ構造である。また、表皮材３１上の芯材層２０では、短冊状の板状片１３が一定方向に並べられている。隣り合う板状片１３の間には隙間１６が形成されている。なお、図１９では、板状片１３がその長さ方向に分割されていないが、板状片１３をその長さ方向に分割してもよい。また、面取り部１３ｃは、各板状片１３における表皮材３１側の主面１３ａの外周に形成されるが、図１９及び図２０では記載を省略している。

複合材１３１は、円筒状に巻くことで円筒体１００を製造することができる。複合材１３１のうち表皮材３１側を内側として巻いた場合、図２０に示す円筒体１００が得られる。この場合、表皮材３１の両端部３１ａは、芯材層２０が積層されておらず、一方の端部３１ａが内周面での貼り代（１つ外側の表皮材３１への貼付箇所）となり、他方の端部１３ａが最も外側の板状片１３を覆うように積層される。また、複合材１３１のうち表皮材３１側を外側として巻いた場合でも、円筒体１００が得られる。この場合は、一方の端部３１ａが最も内側の板状片１３を覆うように積層され、他方の端部１３ａが外周面での貼り代（１つ内側の表皮材３１への貼付箇所）となる。最も内側に、表皮材３１の端部３１ａが、複数の板状片１３を覆うように積層される。

＜第８変形例＞
本変形例では、芯材層２０の各板状片１３に、貫通孔により構成された区画空間５３が形成されている。区画空間５３は、平面視において周囲が区画された空間である。なお、１つの板状片１３における区画空間５３の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。また、複合材３０における全ての板状片１３に区画空間５３を形成してもよいし、一部の板状片１３だけに区画空間５３を形成してもよい。

板状片１３の外周形状は、上述の実施形態と同様に、正多角形（図２１（ａ）では正六角形）である。但し、板状片１３の平面形状は、正多角形以外の形状（例えば、正多角形以外の多角形、円形、楕円形など）であってもよい。また、区画空間５３の平面形状は、板状片１３の外周形状と同じである。但し、区画空間５３の平面形状は、板状片１３の外周形状と異なっていてもよい。

区画空間５３は、第１製造工程の切断ステップにおいて、材料シート１４を多数の板状片１３に分割するプレスカットの際に形成することができる。この場合、プレスカットに用いる上型２３では、板状片１３の平面形状に対応した刃２４の内側に、区画空間５３の平面形状に対応した刃（図示省略）が設けられる。複合材３０では、図２１（ｂ）に示すように、厚さ方向において面取り部１３ｃ（又はバリ１３ｄ）と同じ側に、打抜き加工により区画空間５３が形成されたことを示す痕跡（切断痕）として、内側面取り部１３ｅ（又は内側バリ）が形成される。図２１（ａ）では、面取り部１３ｃ及び内側面取り部１３ｅの記載を省略している。なお、材料シート１４に区画空間５３を形成した後に、基材シート１１に材料シート１４を貼り付けて、区画空間５３の位置に合わせたプレスカットにより、材料シート１４を多数の板状片１３に分割してもよい。

複合材３０では、図２１（ｂ）に示すように、芯材層２０の隙間１６が、硬化した樹脂６により埋められている。樹脂６は、圧力差を利用して隙間１６に、硬化性樹脂（例えば、熱硬化タイプ、２液反応タイプ、湿気で反応タイプの接着剤など）を注入して硬化させたものである。硬化性樹脂は、例えばＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法を用いて注入することができる。この場合、例えば芯材層２０を挟む表皮材用シート３１Ａ，３２Ａには、樹脂を含有しない繊維織物（炭素繊維或いはガラス繊維の織物、又は、炭素繊維或いはガラス繊維不織布など）、樹脂板、又は金属板などを用いることができ、各表皮材用シート３１Ａ，３２Ａと芯材層２０との間には、硬化性樹脂を通さない素材を用いた樹脂シート５４を積層することができる。

樹脂シート５４には、複数の貫通孔５４ａが形成された孔あきシート５４Ａ、又は、貫通孔５４ａがない孔なしシート５４Ｂを用いることができる。図２１（ｂ）に示すように、一方は孔あきシート５４Ａ、他方は孔なしシート５４Ｂにしてもよいし、両方とも孔あきシート５４Ａにしてもよいし、両方とも孔なしシート５４Ｂにしてもよい。孔あきシート５４Ａを用いる場合、樹脂シート５４の貫通孔５４ａの少なくとも一部が隙間１６に重なるようにすることで、低流動性の硬化性樹脂を隙間１６に充填しやすくなる。また、樹脂シート５４の少なくとも一部の貫通孔５４ａが区画空間５３に重なるようにしてもよく、その場合は、貫通孔５４ａに重なる区画空間５３には硬化性樹脂が注入され、それ以外の区画空間５３には硬化性樹脂は注入されない。また、樹脂シート５４の何れの貫通孔５４ａも区画空間５３に重ならない場合、又は、両方とも孔なしシート５４Ｂを用いる場合、何れの区画空間５３にも、硬化性樹脂は注入されない。何れの場合においても、区画空間５３に硬化性樹脂に流入するか否かを制御することができる。そのため、区画部材５３の大きさにより、芯材層２０における空隙率の調節を行うことができる。なお、隙間１６に上述の硬化性樹脂の注入を行わなくてもよい。この場合でも、各板状片１３に区画空間５３が設けられることで、各板状片１３が三次元形状に追従しやすくなる。

＜第９変形例＞
本変形例は、板状片１３に区画空間５３が形成されている点では第８変形例と同じであるが、板状片１３には、図２２に示すように、ハニカム構造による区画空間５３が形成されている。１つの板状片１３における区画空間５３の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。なお、図２２では、破線が切断箇所（後述するプレスカットの位置）を表す。１つの板状片１３に対する切断箇所の平面形状は、多角形（六角形）である。但し、この切断箇所の平面形状は、多角形以外であってもよい。

芯材層２０の製造では、上述の第１製造工程において、ハニカム構造の材料シート１４を基材シート１１に貼り付けた後に、基材シート１１に貼り付けられた状態の材料シート１４に対し打抜き加工（プレスカット）を行うことにより、材料シート１４が多数の板状片１３に分割される。そして、必要に応じて切り屑の除去を行うことで、芯材層２０が得られる。なお、材料シート１４として、ハニカム構造の各貫通孔を塞ぐように、ハニカム構造の層の両面にフィルムが一体化されたものを用いることができるし、ハニカム構造の層のみにより構成されたものを用いることもできる。

第８変形例及び第９変形例の芯材層２０は、図２などの複合材３０、図４などの転写シート１０、図１３などの接着用芯材シート６０、及び、図１６などの複合材製造用シート７０等、上述したすべての実施形態及び変形例の積層材において、区画空間５３がない芯材層２０の代わりに用いることができる。各板状片１３を三次元形状に追従しやすくするという課題に対し、積層材が転写シート１０等の中間シートの場合、積層材１０は、芯材層２０と、芯材層２０に積層された表皮材１１とを備え、芯材層２０は、表皮材１１の表面に沿って並べられた多数の板状片１３を有し、芯材層２０において、隣り合う板状片１３は、隙間を隔てて又は切れ込みにより別体となっており、板状片１３には、区画空間５３が形成されている。また、積層材がサンドイッチ構造のパネルなどの複合材３０の場合、積層材３０は、表皮材１１を第１表皮材として、芯材層２０における第１表皮材１１とは反対側に配置され、第１表皮材１１と共に芯材層２０を挟む第２表皮材１２をさらに備えている。また、芯材層２０における空隙率の調節を行うことができる積層材を実現するという課題に対し、積層材１０，３０では、各表皮材用シート３１Ａ，３２Ａと芯材層２０との間に、硬化性樹脂を通さない樹脂シート５４が積層されている。

＜第１０変形例＞
本変形例では、芯材層２０の板状片１３の主面１３ａ，１３ｂに、板状片１３の平面位置を保持するための保持部８０が積層されている。保持部８０は、部分的に隙間が形成された粘着層又は接着層である。

図２３では、粘着層８０が、それぞれが粘着剤の薄膜により構成された多数のドット部８０ａにより構成されている。粘着層８０では、例えば多数のドット部８０ａが規則的に配列される。粘着層８０は、板状片１３の主面１３ａ及び主面１３ｂの少なくとも一方に積層される。図２３（ａ）の転写シート１０、及び、図２３（ｂ）の複合材３０では、粘着層８０が、板状片１３の主面１３ａ及び主面１３ｂの両方に積層されている。但し、粘着層８０は、板状片１３の主面１３ａだけに積層されていてもよいし、板状片１３の主面１３ｂだけに積層されていてもよい。本変形例によれば、圧力差を利用して隙間１６に硬化性樹脂を注入する際に、板状片１３の位置ずれを抑制することができるし、複合材３０の完成品においても板状片１３の位置ずれを抑制することができる。

板状片１３に粘着層８０を設ける方法は、例えば、第１製造工程の前に行う準備工程において、芯材層２０の材料となる材料シート１４の片面又は両面に、多数のドット部８０ａを印刷することが考えられる。この場合、第１製造工程では、多数のドット部８０ａが印刷された材料シート１４が基材シート１１に貼り付けられ、その後、打抜き加工により材料シート１４が多数の板状片１３に分割される。

また、別の方法として、多数のドット部８０ａが印刷された、粘着層形成用の転写シート８５を用いることができる（図２３（ｃ）参照）。この場合、転写シート８５のうち、多数のドット部８０ａが印刷される基材シート８６には、例えば、ＰＥＴフィルムにシリコーン処理がなされた樹脂シートなどの易剥離性のシートを用いることができる。板状片１３に対するドット部８０ａの粘着力は、基材シート８６に対するドット部８０ａの粘着力よりも大きい。この方法では、第１製造工程において切断ステップ後に、板状片１３の主面１３ａに対し、転写シート８５のドット部８０ａ側を重ねた状態（図２３（ｃ）に示す状態）にする。そして、基材シート８６を剥がすことで、板状片１３の主面１３ａに多数のドット部８０ａを転写することができる。なお、上述の準備工程において、材料シート１４に対して多数のドット部８０ａを印刷する代わりに、転写シート８５を用いて、板状片１３の主面１３ａ，１３ｂに多数のドット部８０ａを転写してもよい。

なお、ドット部８０ａは、粘着剤ではなく、接着剤の薄膜により構成されていてもよい。この場合は、各板状片１３に固着したドット部８０ａが、アンカーとしての役割を果たすことで、板状片１３の位置ずれを抑制することができる。

また、多数のドット部８０ａの代わりに、図２４に示すように、板状片１３の主面１３ａ，１３ｂに対し、厚さ方向に多数の隙間が形成された粘着シート（又は接着シート）８７を積層してもよい。粘着シート８７には、粘着剤を材料に用いたメッシュシート、又は、粘着剤の繊維を絡み合わせた不織布などを用いることができる。接着シート８７には、接着剤を材料に用いたメッシュシート、又は、接着剤の繊維を絡み合わせた不織布などを用いることができる。これらの場合も、板状片１３の位置ずれを抑制することができる。

本変形例の保持部８０は、図２などの複合材３０、図４などの転写シート１０、図１３などの接着用芯材シート６０、及び、図１６などの複合材製造用シート７０等、上述したすべての実施形態及び変形例の積層材に適用することができる。板状片１３の位置ずれを抑制できる積層材を実現するという課題に対し、積層材が転写シート１０等の中間シートの場合、積層材１０は、芯材層２０と、芯材層２０に積層された表皮材１１とを備え、芯材層２０は、表皮材１１の表面に沿って並べられた多数の板状片１３を有し、芯材層２０において、隣り合う板状片１３は、隙間を隔てて又は切れ込みにより別体となっており、表皮材１１と板状片１３との間に、板状片１３の平面位置を保持するための保持部８０が積層されている。また、積層材がサンドイッチ構造のパネルなどの複合材３０の場合、積層材３０は、表皮材１１を第１表皮材として、芯材層２０における第１表皮材１１とは反対側に配置され、第１表皮材１１と共に芯材層２０を挟む第２表皮材１２をさらに備え、表皮材１１，１２と板状片１３との間に、保持部８０が積層されている。

＜第１１変形例＞
本変形例では、転写シート１０の基材シート１１に、伸縮性を有するシート材が用いられている。基材シート１１には、例えばＣＰＰフィルム（無延伸ポリプロピレン）などの樹脂シートを用いることができる。基材シート１１の物性値の一例としては、例えば、引張強さが１００ＭＰａ（ＪＩＳ Ｋ ７１２７）以下で、引張伸びが２００％（ＪＩＳ Ｋ ７１２７）以上である。

本変形例では、板状片１３の転写を行う転写ステップにおいて、図２５に示す矢印の方向に、作業者又は機械によって基材シート１１を引っ張りながら、棒状などの部材又は作業者の指などの押付物５５により、基材シート１１の裏面から転写対象の板状片１３を押すことにより、表皮材用シート３１Ａへの板状片１３の転写が行われる。本変形例によれば、基材シート１１を引っ張ることにより、転写対象の板状片１３と基材シート１１との間の粘着力が低下するため、板状片１３の転写が容易となる。例えば、凸状の曲面上に載置された表皮材用シート３１Ａへの転写時は、表皮材用シート３１Ａに対する板状片１３の密着面積が少なくなるため、板状片１３の転写が容易となる。

＜その他の変形例＞
上述の実施形態において、プレスカットではなく、レーザーカットによって材料シート１４を切断して多数の板状片１３に分割してもよい。この場合、図２６（ａ）に示すように、中間シート１０では、厚さ方向の切断の向きを判別可能な切断痕として、各板状片１３の主面１３ａの外周にバリ１３ｄが形成される。また、図２６（ｂ）に示すように、複合材３０でも各板状片１３の主面１３ａの外周にバリ１３ｄが残る。なお、レーザーカットの場合においても、各板状片１３の主面１３ａの外周に、上述の切断痕として、面取り部１３ｃが形成される場合がある。また、レーザーカットの際にレーザーの焦点、出力、又は送りスピードなどを調整することにより、切断面の状態をコントロールすることができる。

上述の実施形態において、プレスカット又はレーザーカットではなく、切断する形状に沿って刃を動かす切断装置（カッティングプロッター）を用いて、材料シート１４を切断して多数の板状片１３に分割してもよい。この場合も、厚さ方向の切断の向きを判別可能な切断痕として、各板状片１３の主面１３ａの外周に面取り部１３ｃ又はバリ１３ｄが形成される。

上述の実施形態では、芯材層２０において隣り合う板状片１３は、隙間１６を隔てて別体となっているが、隣り合う板状片１３は、切れ込み４０により別体となっていてもよい。この場合、図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示すように、隣り合う板状片１３が同じ刃２４により切断される。例えば、正六角形の板状片１３を成形する場合、正六角形の配列パターンの刃２４を用いる。そして、図２７（ｃ）に示すように、刃２４を引き抜いた際に、図２７（ｂ）の状態では弾性変形していた板状片１３が復元して、隣り合う板状片１３の間に切れ込み４０が残る。

上述の実施形態において、表皮材３１，３２の材料として、金属系のものを用いてもよい。この場合、各板状片１３は、接着剤により表皮材３１，３２に接合される。この接着剤としては、例えば、ビニルアセタール・フェノール樹脂系接着剤、ニトリルゴム・フェノール樹脂系接着剤、クロロプレンゴム・フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、再生ゴム系接着剤、ポリベンツイミタゾール系（ＰＢＩ）接着剤、ポリイミド系（ＰＩ）接着剤などを用いることができる。なお、接着作業の効率化（接着剤の塗布量の安定性と作業性）の観点から、シート状接着剤（フィルム状接着剤）を用いてもよい。このシート状接着剤のベースとなる樹脂は、例えば、エポキシ、ナイロン／エポキシ、ニトリル／エポキシ、アクリル／エポキシ、ビニル／エポキシ、変性エポキシ、エポキシ／フェノリック、ポリイミド、ナイロン、又は、変性ポリプロピレンなどである。

上述の実施形態において、複合材３０が、例えば、船体パネルのような巨大構造物に用いられる場合、各板状片１３のサイズが大きくなり、隣り合う板状片１３の隙間１６の幅Ｗも大きくなる。例えば、板状片１３の外形形状が長軸寸法１００ｍｍの変形円である場合、隙間１６の幅Ｗは１０ｍｍ以上にしてもよい。

上述の実施形態において、芯材層２０における全ての板状片１３の形状は同一でなくてもよい。例えば、複合材３０における部位の曲率に応じて、その部位の板状片１３の平面形状を決定してもよい。

上述の実施形態において、図２に示す複合材３０は、第２表皮材３２を省略して、カナッペ構造としてもよい。この場合、補強対象の構造材に対し、複合材３０の板状片１３側が貼り付けられる。芯材層２０は、第１表皮材３１と補強対象の構造材とに挟まれる。

上述の実施形態では、芯材層２０が、表皮材１１，１２の表面に沿って並べられた多数の板状片１３により構成されているが、転写シート１０、接着用芯材シート６０、及び、複合材製造用シート７０などの中間シートにおいては、芯材層２０が、多数の貫通孔が形成されたシート材（例えば、ハニカム構造のシート材）により構成されていてもよい。

図１及び図２に示す構造の複合材３０の実施例について説明を行う。なお、本発明は、その主旨を超えない限り、本実施例に限定されるものではない。また、特に記載しない限り、本実施例に記載の単位や測定方法はＪＩＳ規格による。

板状片１３の材料には、ポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）独立気泡発泡体として、商品名「ＲＯＨＡＣＥＬＬ（登録商標）」（ＥＶＯＮＩＣ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＡＧ）を用いた。板状片１３の密度は、密度が１１０ｋｇ／ｍ^３であった。また、板状片１３の平面形状は、正六角形を基本形状とし、６つ角の各々が面取りされた形状であった。板状片１３の寸法については、厚さが１．０ｍｍ、正六角形の一辺の長さが５ｍｍ、上述の各角の面取りの半径が０．５ｍｍであった。また、隣り合う板状片１３間の隙間１６の幅Ｗは１ｍｍであった。複数の板状片１３は、上述のハニカム配列で均一に配置した。なお、打抜き加工の切断痕として、板状片１３の主面（片面）１３ａの外周には半径０．０５ｍｍ程度の面取り部１３ｃが形成されていた。平面視において全面積に対する板状片１３の面積割合Ｒ１は、８０．３％（各角の面取りによる面積減少を反映した計算値）であった。

表皮材３１，３２の材料には、プリプレグとして商品名「パイロフィルプリプレグ（登録商標）ＴＲ３１１０ ３８１ＧＭＸ」（三菱ケミカル株式会社製）を用いた。このプリプレグの諸元は、総目付３３３ｇ／ｍ^２、引張弾性率２４０ＧＰａの炭素繊維の平織クロス材であり、マトリクスは熱硬化エポキシ樹脂であった。

加熱ステップでは、０．２ＭＰａ、１３０℃で、積層材３０Ｂを２時間に亘って加熱した。その結果、厚み１．４９ｍｍ、密度５０３ｋｇ／ｍ^３の複合材３０が成形された。

この複合材３０の物性評価のため、ＪＩＳ規格Ｋ７０７４（炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法）に基づいて曲げ試験を行った。その結果、曲げ弾性率は１８．９ＧＰａで、密度は５０３ｋｇ／ｍ^３であり、密度あたりの弾性率が非常に高い値となった。実施例によれば、軽量かつ高剛性な複合材３０が得られることを確認できた。

本発明は、芯材層を有する複合材等に適用可能である。

１０ 転写シート（積層材、中間シート）
１１ 基材シート（表皮材）
１３ 板状片
１３ａ，１３ｂ 主面
１３ｃ 面取り部
１３ｄ バリ
１６ 隙間
１８ 粘着剤層
２０ 芯材層
３０ 複合材（積層材）
３１，３２ 表皮材
４０ 切れ込み
６０ 接着用芯材シート（積層材、中間シート）
７０ 複合材製造用シート（積層材、中間シート）

Claims (12)

1. 基材シートと、前記基材シートに積層された芯材層とを備えた転写シートであって、
   前記芯材層は、前記基材シートの表面に沿って並べられた多数の板状片を有し、
   前記多数の板状片では、外周に形成される切断痕から判別される厚さ方向の切断の向きが、互いに同じであり、
   前記芯材層において、隣り合う板状片は、隙間を隔てて又は切れ込みにより別体となっており、
   前記多数の板状片は、前記基材シートに対し剥離可能に貼り付けられ、
   前記基材シートから他の構造材へ前記多数の板状片を転写可能となっている転写シート。
2. 前記多数の板状片の各々は、硬質発泡体により構成されている、請求項１に記載の転写シート。
3. 前記多数の板状片の各々は、木材により構成されている、請求項１に記載の転写シート。
4. 前記多数の板状片は、感温性粘着剤により前記基材シートに貼り付けられている、請求項１乃至３の何れか１つに記載の転写シート。
5. 前記基材シートと前記板状片との間には、前記板状片の位置を保持するための粘着層又は接着層が設けられている、請求項１乃至３の何れか１つに記載の転写シート。
6. 前記芯材層における表面と裏面のうち少なくとも一方に、多数のドット部により構成された粘着層又は接着層が積層されている、請求項１乃至５の何れか１つに記載の転写シート。
7. 前記板状片には、貫通孔により構成された区画空間が形成されている、請求項１乃至６の何れか１つに記載の転写シート。
8. 複合材の芯材に用いる多数の板状片が貼り付けられた転写シートの製造方法であって、
   基材シートに剥離可能に貼り付けられた状態の材料シートに対し切断加工を行うことにより、前記材料シートを前記多数の板状片に分割する切断ステップを行い、
   前記基材シートから他の構造材へ前記多数の板状片を転写可能な転写シートを製造する、転写シートの製造方法。
9. 複合材を製造するための中間シートを製造する方法であって、
   請求項８に記載の製造方法により得られた転写シートにおける板状片側に、前記中間シートの表皮材として、シート状接着剤又はプリプレグを貼り付ける貼付けステップと、
   前記貼付けステップ後に、前記多数の板状片から前記基材シートを剥がすことにより、前記中間シートの表皮材に前記多数の板状片を転写する転写ステップとを行う、中間シートの製造方法。
10. 複合材の製造方法であって、
    請求項８に記載の製造方法により得られた前記転写シートにおける板状片側に、複合材の表皮材となる表皮材用シートを貼り付ける貼付けステップと、
    前記貼付けステップ後に、前記多数の板状片から前記基材シートを剥がすことにより、前記表皮材用シートに前記多数の板状片を転写する転写ステップとを行う、複合材の製造方法。
11. 前記基材シートには、伸縮性を有するシートが用いられ、
    前記転写ステップにおいて、前記基材シートを引っ張りながら、前記基材シートの裏面から転写対象の板状片を押すことにより該板状片の転写を行う、請求項１０に記載の複合材の製造方法。
12. 前記表皮材用シートと第２表皮材用シートとにより前記多数の板状片を挟む積層ステップと、
    前記多数の板状片により構成された芯材層の隙間に樹脂を流入させた後に、該樹脂を硬化させることにより、前記芯材層に樹脂のハニカム構造を形成するハニカム形成ステップとを、前記転写ステップ後に行う、請求項１０又は１１に記載の複合材の製造方法。

Images