JP7252022B2 - 樹脂注入成形品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維シート状物にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化樹脂層が樹脂発泡体からなるコア材に設けられた樹脂注入成形品、およびＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法を用いた当該樹脂注入成形品の製造方法に関する。

ＲＴＭ法を用いた樹脂注入成形品の製造方法では、繊維シート状物をコア材と共に成形型にセットし、成形型を型閉めして、繊維シート状物およびコア材が配置されたキャビティ（成形空間）を減圧し、減圧されたキャビティに液状のマトリックス樹脂を加圧注入することにより、マトリックス樹脂を繊維シート状物に含浸させた後に、繊維シート状物に含浸したマトリックス樹脂を硬化させて繊維強化樹脂層を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

ＲＴＭ法を用いて製造される樹脂注入成形品のコア材には、軽量化を図るために樹脂発泡体が用いられ、その剛性を高めるべく相対的に厚肉な厚肉部が設けられていることがある。そうした樹脂注入成形品では、コア材の厚肉部がその他の相対的に薄肉な薄肉部に対して厚さ方向における一方側、例えば樹脂注入成形品の裏側に突出しており、マトリックス樹脂を繊維シート状物に含浸させてなる繊維強化樹脂層が厚肉部の突出した部分を覆うように設けられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５－１６９７８６号公報 特開平０５－０９６５６７号公報

コア材が厚肉部を有する樹脂注入成形品の製造においては、成形型のキャビティに注入されたマトリックス樹脂が、コア材における厚肉部の突出した部分に対応する箇所を流れる際に淀んでスムーズに流れにくい。このため、マトリックス樹脂がキャビティにおけるコア材の突出した部分と対応する箇所に溜まり気味になって、コア材の厚肉部で突出した部分にかかるマトリックス樹脂の圧力が高くなり、当該コア材の突出した部分がマトリックス樹脂の圧力により潰れやすい。

そうなると、キャビティにおけるコア材が潰れた箇所では、マトリックス樹脂の充填が過多になることに起因して、マトリックス樹脂の温度が高くなるため、コア材の厚肉部で突出した部分では、マトリックス樹脂が劣化したり茶色などに変色したりする。また、キャビティにおいて、コア材が潰れた箇所にはマトリックス樹脂が過多充填される分、その他の箇所では、マトリックス樹脂の充填量が不足して、繊維シート状物に未含浸部が発生してしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コア材が厚肉部を有する樹脂注入成形品において、コア材の厚肉部で突出した部分がマトリックス樹脂の圧力により潰れるのを抑制することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、成形型のキャビティに注入されたマトリックス樹脂の圧力により厚肉部の突出した部分を保護するように樹脂注入成形品の構成を工夫した。

具体的には、本発明は、樹脂発泡体からなる板状のコア材と、コア材の厚さ方向における少なくとも一方側の面に設けられた、マトリックス樹脂が繊維シート状物に含浸されてなる繊維強化樹脂層とを備えた樹脂注入成形品を対象とする。

本発明に係る樹脂注入成形品では、コア材が、相対的に薄肉な薄肉部と、薄肉部に対して当該コア材の厚さ方向に突出した相対的に厚肉な厚肉部とを有する。そして、コア材における厚肉部の突出した部分には、繊維強化樹脂層によって覆われた樹脂層が、コア材の面内方向における一方側の側面から当該厚肉部の突出側の端面にかけて設けられている。ここでいう「面内方向」とは、コア材の厚さ方向と直交する任意の方向を意味する。

この構成によると、熱硬化性樹脂からなる樹脂層を、コア材における厚肉部の突出した部分に対し、コア材の面内方向における一方側の側面から厚肉部の突出側の端面にかけて設け、繊維強化樹脂層によって覆うようにしたので、ＲＴＭ法を用いて樹脂注入成形品を好適に製造することができる。すなわち、ＲＴＭ法を用いる樹脂注入成形品の製造においては、成形型のキャビティに注入された液状のマトリックス樹脂が、コア材における厚肉部の突出した部分に対応する箇所を流れる際に淀んでも、コア材における厚肉部の突出した部分に設けられた樹脂層がマトリックス樹脂の圧力に耐え得て、当該厚肉部の突出した部分がマトリックス樹脂の圧力により潰れるのを抑制することができる。

上記樹脂注入成形品において、樹脂層には、熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤が含まれていてもよい。

コア材における厚肉部の突出した部分に樹脂層を設ける方法としては、当該厚肉部の突出した部分に熱硬化性樹脂を直接塗布したり、コア材を成形する成形型において、厚肉部の突出した部分を成形する成形面部分に熱硬化性樹脂を塗布した状態で、コア材を成形して、コア材に樹脂層を転写したりすることが考えられる。そうした方法で樹脂層を設ける際、熱硬化性樹脂の粘度が未硬化の状態で低いと、熱硬化性樹脂がコア材に浸透しやすい。熱硬化性樹脂がコア材に浸透した場合、樹脂層を設けるのに必要な熱硬化性樹脂の量が多くなるため、樹脂注入成形品の重量が増してしまう。

これに対し、上記構成によると、樹脂層に熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤を含むようにしたので、コア材における厚肉部の突出した部分に樹脂層を設ける際に、熱硬化性樹脂がコア材に浸透しにくくして、樹脂層を設けるのに必要な熱硬化性樹脂の量を比較的少なくすることができる。それにより、樹脂注入成形品の重量が増すのを抑制することができる。

上記樹脂注入成形品において、コア材における厚肉部の突出した部分は、コア材の面内方向における少なくとも一方向に延びる凸部を構成していてもよい。

この構成によると、コア材における厚肉部の突出した部分が少なくとも一方向に延びる凸部を構成するようにしたので、厚肉部の突出した部分が補強リブとして機能し、樹脂注入成形品の剛性を高めることができる。

上記樹脂注入成形品において、コア材における厚肉部の突出した部分は、コア材の周縁に沿って延びる環状に設けられていてもよい。

この構成によると、コア材における厚肉部の突出した部分をコア材の周縁に沿って延びる環状に設けるようにしたので、コア材の曲げ方向に関わらず厚肉部による補強作用が得られる。したがって、そのように厚肉部の突出した部分を環状に設けることは、樹脂注入成形品の剛性を高めるのに有利である。

上記樹脂注入成形品において、コア材における厚肉部の突出した部分は、当該コア材の裏側に設けられていてもよい。この場合、コア材における厚肉部の突出した部分は、当該コア材の表側に設けられていなくてもよい。

この構成によると、コア材の裏側のみに厚肉部の突出した部分を設けるようにしたので、コア材の表側で樹脂注入成形品の意匠面を平坦に構成することができる。そうした樹脂注入成形品は、自動車用途などの外装パネル（ボディパネルの外面部）に好適である。

また、本発明は、樹脂注入成形品の製造方法を対象とする。本発明に係る樹脂注入成形品の製造方法は、樹脂発泡体からなる板状のコア材と繊維シート状物とを準備する準備ステップと、コア材および繊維シート状物を、繊維シート状物がコア材の厚さ方向における少なくとも一方側の面に配置された状態に成形型にセットした後、その成形型を型閉めすることにより、当該成形型内にコア材および繊維シート状物が配置されたキャビティを形成するセットステップとを含む。

本発明に係る樹脂注入成形品の製造方法はさらに、キャビティにマトリックス樹脂を注入することにより、マトリックス樹脂を繊維シート状物に含浸させる含浸ステップと、繊維シート状物に含浸したマトリックス樹脂を硬化させることにより、繊維シート状物がマトリックス樹脂で固められた繊維強化樹脂層を成形する硬化ステップと、繊維強化樹脂層がコア材に成形されてなる樹脂注入成形品を、成形型を型開きして成形型から取り出す脱型ステップとを含む。

そして、本発明に係る樹脂注入成形品の製造方法において、準備ステップでは、コア材として、相対的に薄肉な薄肉部と、薄肉部に対して当該コア材の厚さ方向に突出した相対的に厚肉な厚肉部とを有し、厚肉部の突出した部分に、熱硬化性樹脂からなる樹脂層が、コア材の面内方向における一方側の側面から当該厚肉部の突出側の端面にかけて設けられたコア材を準備する。

この構成によると、厚肉部の突出した部分に、熱硬化性樹脂からなる樹脂層が、コア材の面内方向における一方側の側面から当該厚肉部の突出側の端面にかけて設けられたコア材を用いるようにしたので、含浸ステップにおいて、成形型のキャビティに注入された液状のマトリックス樹脂が、コア材における厚肉部の突出した部分に対応する箇所を流れる際に淀んでも、コア材における厚肉部の突出した部分に設けられた樹脂層がマトリックス樹脂の圧力に耐え得て、当該厚肉部の突出した部分がマトリックス樹脂の圧力により潰れるのを抑制することができる。

上記樹脂注入成形品の製造方法において、準備ステップで準備するコア材に設けられた樹脂層には、熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤が含まれていてもよい。

この構成によると、コア材に設けられた樹脂層を、粘性を高めるための添加剤を含む熱硬化性樹脂で形成するようにしたので、コア材における厚肉部の突出した部分に樹脂層を設ける際に、熱硬化性樹脂がコア材に浸透しにくくして、樹脂層を設けるのに必要な熱硬化性樹脂の量を比較的少なくすることができる。それにより、樹脂注入成形品の重量が増すのを抑制することができる。

上記樹脂注入成形品の製造方法において、準備ステップでは、コア材として、厚肉部の突出した部分が少なくとも一方向に延びる凸部を構成しているコア材を準備してもよい。

この構成によると、コア材として、厚肉部の突出した部分が少なくとも一方向に延びる凸部を構成しているコア材を用いるようにしたので、厚肉部の突出した部分が補強リブとして機能し、樹脂注入成形品の剛性を高めることができる。

上記樹脂注入成形品の製造方法において、準備ステップでは、コア材として、厚肉部の突出した部分がコア材の周縁に沿って延びる環状に設けられているコア材を準備してもよい。

この構成によると、コア材として、厚肉部の突出した部分がコア材の周縁に沿って延びる環状に設けられているコア材を用いるようにしたので、コア材の曲げ方向に関わらず厚肉部による補強作用が得られる。したがって、そのように厚肉部の突出した部分が環状に設けられたコア材を用いることは、樹脂注入成形品の剛性を高めるのに有利である。

上記樹脂注入成形品の製造方法において、準備ステップでは、コア材として、厚肉部の突出した部分がコア材の裏側に設けられているコア材を準備してもよい。この場合、コア材としては、厚肉部の突出した部分がコア材の表側に設けられていないコア材を準備してもよい。

この構成によると、コア材として、厚肉部の突出した部分がコア材の裏側のみに設けられているコア材を用いるようにしたので、コア材の表側で樹脂注入成形品の意匠面を平坦に構成することができる。そうした樹脂注入成形品は、自動車用途などの外装パネル（ボディパネルの外面部）に好適である。

本発明に係る樹脂注入成形品およびその製造方法によれば、コア材が厚肉部を有する樹脂注入成形品において、コア材の厚肉部で突出した部分がマトリックス樹脂の圧力により潰れるのを抑制することができる。その結果、当該樹脂注入成形品において、繊維強化樹脂層のマトリックス樹脂が劣化および変色するのを抑制し、且つマトリックス樹脂の未含浸部が繊維シート状物に発生するのを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る樹脂注入成形品の概略的な斜視図である。 図２は、実施形態に係る樹脂注入成形品を構成するコア材の概略的な平面図である。 図３は、図１のIII－III線における樹脂注入成形品の断面図である。 図４は、実施形態に係る樹脂注入成形品の製造方法に用いる成形装置と樹脂注入成形品の構成部材を示す図である。 図５は、実施形態に係る樹脂注入成形品の製造方法におけるセットステップの様子を示す図である。 図６は、実施形態に係る樹脂注入成形品の製造方法における含浸ステップの様子を示す図である。 図７は、図６のVIIで囲んだ、成形型における樹脂注入成形品の厚肉部およびその周辺の成形箇所を示す図である。 図８は、実施形態に係る樹脂注入成形品の製造方法における脱型ステップの様子を示す図である。 図９は、変形例に係る樹脂注入成形品の概略的な平面図である。 図１０は、図９のX－X線における樹脂注入成形品の断面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この実施形態に係る樹脂注入成形品１の概略的な斜視図である。図２は、この実施形態に係る樹脂注入成形品１を構成するコア材３の概略的な平面図である。図３は、図１のIII－III線における樹脂注入成形品１の断面図である。図１に示す樹脂注入成形品１は、例えば、自動車の車体ルーフの外面部を構成するルーフパネルに用いられる。

－ 樹脂注入成形品の構成 －
この樹脂注入成形品１は、図１および図３に示すように、樹脂発泡体からなる板状のコア材３と、コア材３の外側に設けられた繊維強化樹脂層５とを備えている。

コア材３は、図１および図２に示すように、平面視で矩形状に形成されている。このコア材３は、相対的に薄肉な薄肉部７と、相対的に厚肉な厚肉部９とを有している。薄肉部７の厚さｔ１は、例えば３ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下である。厚肉部９の厚さｔ２は、例えば１０ｍｍ以上且つ４０ｍｍ以下である。この厚肉部９は、コア材３の周縁部に設けられており、薄肉部７に対してコア材３の厚さ方向における一方側、具体的にはコア材３の裏側に突出している。

厚肉部９の突出した部分は、コア材３の周縁に沿って延びる矩形環状に設けられ、薄肉部７を囲う厚肉凸部１１を構成している。この厚肉凸部１１は、コア材３の面内方向において縦横二方向に延びており、補強リブとして機能し、樹脂注入成形品１の剛性を高める役割を担う。厚肉凸部１１の外周側に臨む外周側面１３は、コア材３の厚さ方向と略平行に形成されている。他方、厚肉凸部１１の内周側に臨む内周側面１５は、コア材３の厚さ方向に対してコア材３の内方（中心側）に向かうほど厚肉凸部１１の厚さが暫減するように傾斜している。

厚肉凸部１１において、コア材３の面内方向における一方側の側面、具体的には外周側面１３から突出側の端面２２（つまり厚肉凸部１１の裏面）にかけての部分（図１および図２で斜線を付した部分）には、コア材３よりも硬質な樹脂層１７が設けられている。この樹脂層１７は、厚肉凸部１１の全周に亘って外周側面１３と突出側の端面２２とを覆っている。当該樹脂層１７は、繊維強化樹脂層５を成形するときのマトリックス樹脂２９の圧力により厚肉凸部１１を潰れないように保護する役割を担う。樹脂層１７の厚さｔ３は、例えば、０．０１ｍｍ以上且つ０．５ｍｍ以下である。

樹脂層１７は熱硬化性樹脂からなる。樹脂層１７に用いられる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン、ビニルエステル樹脂、シアン酸エスエル樹脂が挙げられる。この樹脂層１７には、熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤が含まれている。樹脂層１７に用いられる添加剤としては、例えば、フォームドシリカやシラスバルーンなどの微粒子材、炭素繊維などの短繊維材（繊維長が３ｍｍ以下）が挙げられる。樹脂層１７には、添加剤が一種単独で一種単独で用いられていてもよいし、二種以上の添加剤が併用されていてもよい。

コア材３は、図３および図４に示すように、ベースとなる概ね矩形板状の第１のコア材構成物２３と、第１のコア材構成物２３の外周縁部の裏面に設けられた矩形環状の第２のコア材構成物２５とによって構成されている。第１のコア材構成物２３は、コア材３における薄肉部７全体と厚肉部９の表側の部分とを構成している。第２のコア材構成物２５は、コア材３における厚肉部９の裏側の部分、つまり厚肉凸部１１を構成している。

第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５はそれぞれ、多数の発泡粒子と、それら多数の発泡粒子を内包するように覆うシェルとによって構成されており、多数の発泡粒子がシェルで結着一体化された樹脂発泡体である。発泡粒子は、球体や楕円体、円柱などの形状を有し、熱可塑性樹脂からなる。発泡粒子に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂およびポリアミド樹脂が挙げられる。

シェルは、強化繊維および無機粒子を含有した熱可塑性樹脂からなる。強化繊維としては、例えば、炭素繊維やガラス繊維、セルロースなどの有機繊維のうちから選ばれる１種以上の短繊維が採用され得る。無機粒子は、例えばタルクや炭酸カルシウムからなる。シェルに用いられる熱硬化性樹脂としては、例えば、ビニルエステル系樹脂やフェノール系樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂が用いられる。

繊維強化樹脂層５は、繊維シート状物２７と、繊維シート状物２７を内包したマトリックス樹脂２９とによって構成され、マトリックス樹脂２９が繊維シート状物２７に含浸されてなる。繊維シート状物２７をなす強化繊維同士は、マトリックス樹脂２９により結着一体化されている。この繊維強化樹脂層５は、コア材３の全体を覆っており、繊維シート状物２７として、コア材３の表面を覆う第１の繊維シート状物３１と、コア材３の裏面および両側面を覆う第２の繊維シート状物３３とを含んでいる。

それら第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３はいずれも、強化繊維の集合体であって、織物や不織布などの態様を採り得る。例えば、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３には、多数本の強化繊維を一方向に引き揃えたＵＤ（Uni-Direction）材が複数積層された構成を採用してもよいし、多方向に積層した繊維束を補助糸によりステッチ加工されたＮＣＦ（Non-Crimp Fabric）を単層で用いた或いは複数積層した構成を採用してもよい。

強化繊維としては、例えば、炭素繊維やガラス繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、アラミド繊維やポリエチレン繊維などの有機繊維が挙げられる。なかでも、炭素繊維は、軽量であるにも関わらず優れた機械的性質を有している。第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３には、強化繊維が一種単独で用いられていてもよいし、二種以上の強化繊維が併用されていてもよい。

マトリックス樹脂２９は、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３の全体に満遍なく含浸された状態で硬化されている。このマトリックス樹脂２９は、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３を固めると共に、それら両方の繊維シート状物３１，３３の外面を覆って、樹脂注入成形品１の表層を形成している。すなわち、樹脂注入成形品１の外殻はマトリックス樹脂２９からなる。当該マトリックス樹脂２９としては熱硬化性樹脂が用いられる。

マトリックス樹脂２９に用いられる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン、ビニルエステル樹脂、シアン酸エスエル樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂およびビニルエステル樹脂は、耐熱性、衝撃吸収性、耐薬品性に優れた特性を有している。熱硬化性樹脂には、硬化剤や硬化促進剤、難燃材などの添加剤が含有されていてもよい。また、マトリックス樹脂２９には、熱硬化性樹脂が一種単独で用いられてもよいし、二種以上の熱硬化性樹脂が併用されていてもよい。

－ 樹脂注入成形品の製造方法 －
上記構成の樹脂注入成形品１はＲＴＭ法を用いて製造される。図４は、樹脂注入成形品１の製造に用いられる成形装置１０１と、樹脂注入成形品１の構成部材（コア材３、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３）とを示す図である。樹脂注入成形品１の製造は、図５に示す成形装置１０１を用いて行われる。

成形装置１０１は、コア材３に繊維強化樹脂層５を成形するための成形型１０３と、成形型１０３内のキャビティ１１９を減圧する真空吸引装置１０５と、成形型１０３内のキャビティ１１９にマトリックス樹脂２９を注入する樹脂注入装置１０７と、成形型１０３の温度を制御する加熱装置（不図示）とを備えている。

成形型１０３は、互いに対向して配置されたキャビ型１１１とコア型１１３とによって構成されている。キャビ型１１１は、固定型であって、第１の繊維シート状物３１がコア材３と共に載置される第１の成形面１１５を有している。第１の成形面１１５は、樹脂注入成形品１の表面を成形するための面であって、図４では平坦形状に示すが、樹脂注入成形品１がなすルーフパネルに応じた形状とされている。コア型１１３は、可動型であって、樹脂注入成形品１の裏面および両側面を成形するための凹状の第２の成形面１１７を有している。この第２の成形面１１７も、樹脂注入成形品１がなすルーフパネルに応じた形状とされている。

これらキャビ型１１１およびコア型１１３は、互いに型閉めされることで第１の成形面１１５と第２の成形面１１７との間にキャビティ（成形空間）１１９を形成する。コア型１１３には、真空吸引ポート１２１と樹脂注入ポート１２３とが設けられている。

真空吸引ポート１２１の開口は、キャビティ１１９の中央部に位置付けられている。他方、樹脂注入ポート１２３の開口は、キャビティ１１９の外周側に位置付けられている。樹脂注入ポート１２３の下流側部分は、キャビティ１１９にマトリックス樹脂２９を注入するためのゲート１２５を構成している。この実施形態において、ゲート１２５は、コア型１１３に１つだけ設けられて、キャビティ１１９の片側で開口している。

真空吸引装置１０５は、コア型１１３の真空吸引ポート１２１に真空吸引経路１２７を介して接続されている。そして、真空吸引装置１０５は、真空吸引経路１２７を通じて真空吸引ポート１２１からキャビティ１１９を減圧するようになっている。真空吸引経路１２７の途中には、開閉弁１２９が設けられている。

樹脂注入装置１０７は、コア型１１３の樹脂注入ポート１２３に樹脂注入経路１３１を介して接続されている。そして、樹脂注入装置１０７は、樹脂注入経路１３１を通じて樹脂注入ポート１２３下流のゲート１２５から液状のマトリックス樹脂２９をキャビティ１１９に加圧注入するようになっている。樹脂注入経路１３１の途中には、開閉弁１３３が設けられている。

そのような成形装置１０１を用いる樹脂注入成形品１の製造方法は、準備ステップと、セットステップと、含侵ステップと、脱型ステップとを含む。この樹脂注入成形品１の製造方法について、図５～図８を参照しながら以下に説明する。図５は、樹脂注入成形品１の製造方法におけるセットステップの様子を示す図である。図６は、樹脂注入成形品１の製造方法における含浸ステップの様子を示す図である。図７は、図６のVIIで囲んだ、成形型１０３における樹脂注入成形品１の厚肉部９およびその周辺の成形箇所を示す図である。図８は、樹脂注入成形品１の製造方法における脱型ステップの様子を示す図である。

準備ステップでは、それぞれ予め作製された、上述の樹脂発泡体からなる板状のコア材３と、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３とを準備する。このとき、コア材３としては、上述したように、相対的に薄肉な薄肉部７と、薄肉部７に対して当該コア材３の裏側に突出した相対的に厚肉な厚肉部９とを有し、熱硬化性樹脂からなる樹脂層１７が厚肉凸部１１の外周側面１３から当該厚肉部９の突出側の端面２２にかけての部分に設けられたコア材３を準備する。

コア材３は、第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５を別々に成形した後に、それら両方のコア材構成物２３，２５を互いに貼り合わせて作製されていてもよい。また、コア材３は、第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５のうち一方のコア材構成物を先に成形し、先に成形した一方のコア材構成物を他方のコア材構成物を成形するための成形型にセットして、一方のコア材構成物に他方のコア材構成物を直接成形して作製されていてもよい。

この準備ステップで準備するコア材３に設けられた樹脂層１７には、熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤が含まれている。樹脂層１７は、コア材３の厚肉凸部１１に熱硬化性樹脂を直接塗布して設けられていてもよい。また、樹脂層１７は、第２のコア材構成物２５を成形する成形型において、厚肉凸部１１を成形する成形面部分に熱硬化性樹脂を塗布し、その状態で第２のコア材構成物２５を成形することで、第２のコア材構成物２５に樹脂層１７を転写して設けられていてもよい。

次に行うセットステップでは、第１の繊維シート状物３１、コア材３および第２の繊維シート状物３３を、この順にキャビ型１１１の第１の成形面１１５に積層し（図４参照）、第１の繊維シート状物３１がコア材３の厚さ方向における一方側（キャビ型１１１における第１の成形面１１５側）に、第２の繊維シート状物３３がコア材３の厚さ方向における他方側（第１の成形面１１５が臨む側）にそれぞれ配置された状態にセットする。

そして、図５に示すように、成形型１０３を型閉めすることにより、当該成形型１０３内にコア材３と第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３とが配置されたキャビティ１１９を形成する。なお、このとき、キャビ型１１１の成形面１０５と第１の繊維シート状物３１との間、およびコア型１１３の成形面１０７と第２の繊維シート状物３３との間にパスメディアやフローメディアと呼ばれる樹脂拡散媒体をそれぞれ配置してもよい。

次に行う含浸ステップでは、まず、真空吸引装置１０５の開閉弁１２９を開状態として真空吸引装置１０５を作動させることにより、真空吸引ポート１２１を通じてキャビティ１１９を真空吸引により減圧する。そうしてキャビティ１１９を減圧しつつ、図６に示すように、樹脂注入装置１０７の開閉弁１３３を開状態として樹脂注入装置１０７を作動させることにより、樹脂注入ポート１２３を通じてゲート１２５からキャビティ１１９に液状のマトリックス樹脂２９を加圧注入して隅々にまで行き渡らせる。

ここで、マトリックス樹脂２９をキャビティ１１９の中程に開口するゲートからキャビティ１１９の高さ方向（キャビティ１１９に配置されたコア材３の厚さ方向に相当する方向）に向けて注入すると、マトリックス樹脂２９の注入圧により、第１の繊維シート状物３１、コア材３および第２の繊維シート状物３３の積層体がキャビ型１１１側に押圧されるため、第１の繊維シート状物３１に含浸されるマトリックス樹脂２９の量が、第２の繊維シート状物３３に含浸されるマトリックス樹脂２９の量に比べて少なくなり、コア材３の表側における繊維強化樹脂層５の厚さを調整しにくい。

これに対し、この実施形態に係る樹脂注入成形品１の製造方法では、マトリックス樹脂２９をキャビティ１１９の外周側から内方に注入するので、第１の繊維シート状物３１、コア材３および第２の繊維シート状物３３の積層体がマトリックス樹脂２９の注入圧によりキャビ型１１１側に押圧されず、コア材３の表側における繊維強化樹脂層５の厚さを調整することが容易である。

含浸ステップでは、所定量のマトリックス樹脂２９をキャビティ１１９に注入し終えると、真空吸引装置１０５によるキャビティ１１９の減圧を止めて開閉弁１２９を閉じると共に、樹脂注入装置１０７によるキャビティ１１９へのマトリックス樹脂１９の注入を止めて開閉弁１３３を閉じる。なお、真空吸引装置１０５によるキャビティ１１９の減圧は、キャビティ１１９にマトリックス樹脂２９を注入し始めるタイミングやマトリックス樹脂２９の注入途中で止めてもよい。

この含浸ステップにおいて、成形型１０３のキャビティ１１９に注入されたマトリックス樹脂２９は、コア材３の厚肉凸部１１に対応する箇所を流れる際に淀んでスムーズに流れにくいことがある。そうなると、マトリックス樹脂２９がキャビティ１１９におけるコア材３の厚肉凸部１１と対応する箇所に溜まり気味になって、コア材３の厚肉凸部１１にかかるマトリックス樹脂２９の圧力（図７に破線矢印で示す方向の樹脂圧）が高くなるが、当該厚肉凸部１１には樹脂層１７が設けられているので、その樹脂層１７がマトリックス樹脂２９の圧力に耐えて、厚肉凸部１１が樹脂層１７によりマトリックス樹脂２９の圧力から保護される。

次に行う硬化ステップでは、加熱装置により成形型１０３の温度を液状のマトリックス樹脂２９が硬化する所定の温度にまで加熱することにより、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３に含浸したマトリックス樹脂２９を硬化させる。それにより、第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３がそれぞれマトリックス樹脂２９で固められた繊維強化樹脂層５をコア材３の外側に成形する。

次に行う脱型ステップでは、図８に示すように、成形型１０３を型開きして、繊維強化樹脂層５がコア材３に成形されてなる樹脂注入成形品１を成形型１０３から取り出す。しかる後、樹脂注入成形品１に付いているゲート残渣物２０１やその他の不要片２０３を切除する端末処理を施す。このようにして、樹脂注入成形品１を製造することができる。

この実施形態に係る樹脂注入成形品１によると、熱硬化性樹脂からなる樹脂層１７を、コア材３の厚肉凸部１１に対して外周側面１３から突出側の端面２２にかけて設け、繊維強化樹脂層５によって覆うようにしたので、上述の如くＲＴＭ法を用いる樹脂注入成形品１の製造方法により、樹脂注入成形品１を好適に製造することができる。

この実施形態に係る樹脂注入成形品１の製造方法によると、コア材３として、熱硬化性樹脂からなる樹脂層１７が、厚肉凸部１１の外周側面１３から突出側の端面２２にかけて設けられたコア材３を用いるようにしたので、含浸ステップにおいて、成形型１０３のキャビティ１１９に注入された液状のマトリックス樹脂２９が、コア材３の厚肉凸部１１に対応する箇所を流れる際に淀んでも、コア材３の厚肉凸部１１に設けられた樹脂層１７がマトリックス樹脂２９の圧力に耐え得て、当該厚肉凸部１１がマトリックス樹脂２９の圧力により潰れるのを抑制することができる。その結果、繊維強化樹脂層５のマトリックス樹脂２９が劣化および変色するのを抑制し、且つマトリックス樹脂２９の未含浸部が第１の繊維シート状物３１および第２の繊維シート状物３３に発生するのを抑制することができる。

以上のように、本発明の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

図９は、変形例に係る樹脂注入成形品１の概略的な平面図である。図１０は、図９のX－X線における樹脂注入成形品１の断面図である。上記実施形態では、コア材３において、厚肉凸部１１（厚肉部９）は、コア材３の周縁部に矩形環状に設けられているとしたが、本発明はこれに限らない。図９および図１０に示すように、コア材３の厚肉凸部１１は、コア材３の周縁から内側に間隔をあけて設けられていてもよい。すなわち、コア材３における厚肉部９の外周にも薄肉部３７が設けられていてもよい。

その他、コア材３の厚肉凸部１１は、環状を複数に分断したような態様で設けられていてもよいし、互いに平行に並ぶ複数の壁状体をなす態様で設けられていてもよく、任意の位置に任意の形状で設けることができる。コア材３の厚肉凸部１１は、コア材３の剛性を補強する点で、コア材３の面内方向における少なくとも一方向に延びていることが好ましい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、コア材３の厚肉部９が当該コア材３の裏側だけに突出しているとしたが、本発明はこれに限らない。コア材３の厚肉部９は、当該コア材３の表側、つまり樹脂注入成形品１の意匠面側に突出していてもよく、コア材３の表裏両側に突出していても構わない。これらの場合、コア材３の厚肉部９の表側に突出した部分にも、コア材３裏側の厚肉凸部１１と同様に、樹脂層１７が設けられていることが好ましい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、樹脂層１７がコア材３における厚肉凸部１１の全周に亘って外周側面１３と突出側の端面２２とを覆っているとしたが、本発明はこれに限らない。樹脂層１７は、コア材３における厚肉凸部１１の外周側面１３および突出側の端面２２のそれぞれ一部に設けられていてもよい。要は、樹脂層１７がコア材３の面内方向における一方側の側面から突出側の端面２２にかけて設けられていることで、樹脂注入成形品１の製造時において、マトリックス樹脂２９の圧力から厚肉凸部１１を保護するようになっていればよい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、樹脂層１７に用いられる添加剤として、フォームドシリカやシラスバルーンなどの微粒子材、炭素繊維などの短繊維材を例示したが、本発明はこれに限らない。これら微粒子材や短繊維材は、添加剤の一例に過ぎず、熱硬化性樹脂の粘性を高めるためのものであれば、任意の添加剤を含ませることが可能である。また、樹脂層１７には、上記微粒子材や短繊維材、その他の添加剤が粘性を高める以外の目的で含まれていても構わない。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、繊維強化樹脂層５がコア材３の全体を覆っており、コア材３の表面を覆う第１の繊維シート状物３１と、コア材３の裏面および両側面を覆う第２の繊維シート状物３３とを含んでいるとしたが、本発明はこれに限らない。繊維強化樹脂層５は、樹脂注入成形品１の表面または裏面のみに設けられていてもよい。

繊維強化樹脂層５が樹脂注入成形品１の裏面のみに設けられる場合、コア材３の表面には、第１の繊維シート状物３１がなく、マトリックス樹脂２９のみからなる表層が設けられていてもよい。また、繊維強化樹脂層５が樹脂注入成形品１の表面のみに設けられる場合、コア材３の裏面には、第２の繊維シート状物３３がなく、マトリックス樹脂２９のみからなる表層が設けられていてもよい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、コア材１が第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５からなる構成を例示したが、本発明はこれに限らない。コア材１は、第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５を一体化した形状に成形された一枚物の樹脂成形品であってもよい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１の製造方法では、含浸ステップにて、キャビティ１１９の外周側から内方にマトリックス樹脂２９を注入することを例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、成形装置１０１において、樹脂注入ポート１２３下流のゲート１２５がコア型１１３の中央部位でキャビティ１１９の高さ方向に開口し、含浸ステップでは、当該ゲート１２５から第１の繊維シート状物３１、コア材３および第２の繊維シート状物３３の積層体の中央部分に向けてマトリックス樹脂２９を注入してもよい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、マトリックス樹脂２９として熱硬化性樹脂が用いられているとしたが、本発明はこれに限らない。マトリックス樹脂２９には、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、熱可塑性エポキシ樹脂、アミド系樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、サルファイド系樹脂、アクリル系樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられてもよい。マトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂が一種単独で用いられてもよいし、二種以上の熱可塑性樹脂が併用されてもよい。また、樹脂層１７は熱可塑性樹脂にて形成されてもよい。例えば、樹脂層１７には、現場重合型のポリアミド樹脂や、熱可塑性エポキシ樹脂などが用いられる。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１では、第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５が多数の発泡粒子およびシェルからなるコアシェル構造の樹脂材料からなるとしたが、本発明はこれに限らない。第１のコア材構成物２３および第２のコア材構成物２５はいずれも、シェルを有しない発泡樹脂によって構成されていてもよい。

上記実施形態に係る樹脂注入成形品１は、自動車のルーフパネルに用いられるとしたが、本発明はこれに限らない。自動車のルーフパネルは、樹脂注入成形品１の用途の一例に過ぎず、樹脂注入成形品１は、ルーフパネル以外の自動車のボディパネル、シートやサスペンション、フロアなどの自動車部品に用いられてもよいし、自動車用途に限らず、航空機部品や自動車部品、船舶部品の他、風車ブレード、スポーツ用具、建築構造材などの他用途にも広く用いることが可能である。

以上説明したように、本発明は、繊維シート状物にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化樹脂層が樹脂発泡体からなるコア材に設けられた樹脂注入成形品、およびＲＴＭ法を用いた当該樹脂注入成形品の製造方法について有用である。

ｔ１ … 薄肉部の厚さ
ｔ２ … 厚肉部の厚さ
ｔ３ … 樹脂層の厚さ
１ … 樹脂注入成形品
３ … コア材
５ … 繊維強化樹脂層
７ … 薄肉部
９ … 厚肉部
１１ … 厚肉凸部
１３ … 外周側面
１５ … 内周側面
１７ … 樹脂層
２２ … 端面
２３ … 第１のコア材構成物
２５ … 第２のコア材構成物
２７ … 繊維シート状物
２９ … マトリックス樹脂
３１ … 第１の繊維シート状物
３３ … 第２の繊維シート状物
１０１ … 成形装置
１０３ … 成形型
１０５ … 真空吸引装置
１０７ … 樹脂注入装置
１１１ … キャビ型
１１３ … コア型
１１５ … 第１の成形面
１１７ … 第２の成形面
１１９ … キャビティ
１２１ … 真空吸引ポート
１２３ … 樹脂注入ポート
１２５ … ゲート
１２７ … 真空吸引経路
１２９ … 開閉弁
１３１ … 樹脂注入経路
１３３ … 開閉弁
２０１ … ゲート残渣物
２０３ … 不要片

Claims (6)

1. 樹脂発泡体からなる板状のコア材（3）と、
   前記コア材（3）の厚さ方向における少なくとも一方側の面に設けられた、マトリックス樹脂（29）が繊維シート状物（27）に含浸されてなる繊維強化樹脂層（5）と、を備え、
   前記コア材（3）が、相対的に薄肉な薄肉部（7）と、該薄肉部（7）に対して当該コア材（3）の厚さ方向に突出した相対的に厚肉な厚肉部（9）とを有する樹脂注入成形品であって、
   前記厚肉部（9）の突出した部分（11）には、前記繊維強化樹脂層（5）によって覆われた樹脂層（17）が、前記コア材（3）の面内方向における一方側の側面から当該厚肉部（9）の突出側の端面（22）にかけて設けられ、
   前記厚肉部（9）の突出した部分（11）の面内方向における他方側の側面は、前記樹脂層（17）から露出し、前記繊維強化樹脂層（5）によって直接覆われている
   ことを特徴とする樹脂注入成形品。
2. 請求項１に記載された樹脂注入成形品において、
   前記樹脂層（17）には、熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤が含まれている
   ことを特徴とする樹脂注入成形品。
3. 請求項１または２に記載された樹脂注入成形品において、
   前記厚肉部（9）の突出した部分（11）は、前記コア材（3）の周縁に沿って延びる環状に設けられ、
   前記樹脂層（17）は、前記厚肉部（9）の突出した部分（11）における外周側面（13）に設けられる
   ことを特徴とする樹脂注入成形品。
4. 樹脂発泡体からなる板状のコア材（3）と繊維シート状物（27）とを準備する準備ステップと、
   前記コア材（3）および前記繊維シート状物（27）を、前記繊維シート状物（27）が前記コア材（3）の厚さ方向における少なくとも一方側の面に配置された状態に成形型（103）にセットした後、該成形型（103）を型閉めすることにより、当該成形型（103）内に前記コア材（3）および前記繊維シート状物（27）が配置されたキャビティ（119）を形成するセットステップと、
   前記キャビティ（119）にマトリックス樹脂（29）を注入することにより、該マトリックス樹脂（29）を前記繊維シート状物（27）に含浸させる含浸ステップと、
   前記繊維シート状物（27）に含浸した前記マトリックス樹脂（29）を硬化させることにより、前記繊維シート状物（27）が前記マトリックス樹脂（29）で固められた繊維強化樹脂層（5）を成形する硬化ステップと、
   前記繊維強化樹脂層（5）が前記コア材（3）に成形されてなる樹脂注入成形品（1）を、前記成形型（103）を型開きして該成形型（103）から取り出す脱型ステップと、を含み、
   前記準備ステップでは、前記コア材（3）として、相対的に薄肉な薄肉部（7）と、該薄肉部（7）に対して当該コア材（3）の厚さ方向に突出した相対的に厚肉な厚肉部（9）とを有し、前記厚肉部（9）の突出した部分（11）に、熱硬化性樹脂からなる樹脂層（17）が、前記コア材（3）の面内方向における一方側の側面（13）から当該厚肉部（9）の突出側の端面（22）にかけて設けられ、前記厚肉部（9）の突出した部分（11）の面内方向における他方側の側面が前記樹脂層（17）から露出するコア材（3）を準備し、
   前記セットステップでは、前記厚肉部（9）の突出した部分（11）を覆うように前記繊維シート状物（27）を前記コア材（3）に積層し、
   前記含浸ステップでは、前記コア材（3）に対して、前記厚肉部（9）の突出した部分（11）の面内方向における前記樹脂層（17）が設けられた側面側から前記マトリックス樹脂（29）を供給する
   ことを特徴とする樹脂注入成形品の製造方法。
5. 請求項４に記載された樹脂注入成形品の製造方法において、
   前記準備ステップで準備する前記コア材（3）に設けられた前記樹脂層（17）には、熱硬化性樹脂の粘性を高めるための添加剤が含まれている
   ことを特徴とする樹脂注入成形品の製造方法。
6. 請求項４または５に記載された樹脂注入成形品の製造方法において、
   前記準備ステップでは、前記コア材（3）として、前記厚肉部（9）の突出した部分（11）が周縁に沿って延びる環状に設けられ、前記樹脂層（17）が前記厚肉部（9）の突出した部分（11）における外周側面（13）に設けられたコア材（3）を準備し、
   前記含浸ステップでは、前記キャビティ（119）の外周側から前記マトリックス樹脂（29）を注入する
   ことを特徴とする樹脂注入成形品の製造方法。

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