JPH07195386A - 機能性薄層材料を埋め込んだ複合成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくとも片面に機能性薄層材料を埋め込ん
だ軽量で強靱な複合成形品および該成形品を同時一体成
形で製造する方法を提供すること。 【構成】 繊維強化樹脂からなる表層部と多孔質の発泡
コアからなる芯部とを有する複合成形品において、少な
くとも片方の表層部を最外層側から、樹脂含浸後に機能
性薄層材料の機能を損なわない薄い繊維層、機能性薄層
材料、繊維状補強材、分離層の順序で配置するように構
成した複合成形品。金型内に上記各材料を順次設置し、
その内側のコアとなる部分に発泡性樹脂粒子と液状成形
樹脂を含む樹脂混合物を入れて、型を閉じて加熱発泡成
形することにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池や電波送受信
用のアンテナなどの機能を有する機能性薄層材料を表層
部形に有する軽量な複合成形品およびその製造方法に関
し、さらに詳細には繊維状補強材を含有する樹脂層より
なる表層部形成材料および発泡コアからなる軽量な芯部
とにより一体化された複合成形品であって、しかも均一
な厚みの薄い保護層（機能性薄層材料が、太陽電池の場
合は透明性の優れた材料、電波送受信用の場合は電波の
透過を遮断しない材料で構成）を有し、その内側に機能
性薄層材料を変形させることなく、平滑に配置し、その
裏打ち補強として繊維強化樹脂を有しかつ軽量なフォー
ム（発泡コア）を芯部に持つ複合成形品、ならびにこの
複合成形品を効率的に製造する方法に関する。

【０００２】一般に、太陽電池、電波送受信用アンテナ
などに用いられる機能性薄層材料それ自体は、構造体と
して剛性・強度が不足し、そのため強化材が必要であ
る。そこで、剛性・強度の優れている繊維強化樹脂（Ｆ
ＲＰ）複合成形品を機能性薄層材料の裏打ち材として使
用することが多く、特に芯部に発泡（多孔質）コアを有
する複合成形品は、軽量性に優れているため、機能性薄
層材料の裏打ち用構造体として有利である。

【０００３】裏打ち材となし得る芯部に発泡コアを有す
る繊維強化樹脂（ＦＲＰ）複合成形品としては、例えば
あらかじめ芯部を成形し、これを補強材としての織布で
包んだのち、改めて型に挿入し、液状成形樹脂を注入し
て外殻を形成したもの、あるいは外殻のＦＲＰをあらか
じめ成形しておき、その中心部の空隙内に発泡性ウレタ
ン樹脂などを注入して空隙内で発泡させる方法などが知
られており、このような複合成形品に機能性薄層材料を
後から接着する方法によって、機能性薄層材料の裏打ち
材が行われている。

【０００４】しかしながら、上記の技術は、いずれも複
合成形品を得るための工程が多岐にわたり操作が繁雑で
あり、そのため成形品の生産効率が低く、コスト高にな
る。また、型内に樹脂を注入する際、キャビティは機能
性薄層材料および補強用織布で埋まっており、流動抵抗
が大きく注入圧が高くなったり、注入時間が長くなった
りする。さらに、機能性薄層材料が液状成形樹脂により
流されたり、皺が発生するなどの欠点を有している。

【０００５】これらの欠点を改善するものとして、発泡
性樹脂粒子と液状成形樹脂を使用し、発泡コアと繊維状
補強材を含有する樹脂層よりなる表層部を同時に成形す
る技術が、特開平３−１８３５１１号公報、特開平３−
１８０３２９号公報、特開平３−４５３１５号公報、特
開平３−２８８６２９号公報、特開平４−２７５３２号
公報、米国特許第５２４２６３７号明細書などに提案さ
れており、工業的に有利な方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この成形方法
においても、裏打ち材としての複合成形品を作るのみで
は、機能性薄層材料を後から接着するしか方法がなく、
生産効率が低いばかりか、接着不良の場合は複合成形品
に接着した機能性材料が使用中に脱落する恐れも存在す
る。

【０００７】本発明は、前記従来技術の課題を背景にな
されたもので、これらの課題を一挙に解決し、表層部に
薄い繊維層を介して機能性薄層材料を埋め込むごとく一
体同時成形した新規な複合成形品、ならびに該複合成形
品を工業的に製造する方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも液
状成形樹脂により所定の形状に成形された繊維状強化樹
脂からなる表層部、発泡コアからなる芯部および表層部
と芯部の間に分離層を有する複合成形品において、少な
くとも成形品片面における上記表層部の最外層に樹脂含
浸後に機能性薄層材料の機能を損なわない薄い繊維層
（以下、単に「繊維層」ということがある）を配置し、
その内側に機能性薄層材料を埋め込み、さらにその内側
に繊維状補強材を配したことを特徴とする機能性薄層材
料を埋め込んだ複合成形品である。

【０００９】また、本発明は、（ａ）成形用の型内に、
型の内壁面から、樹脂含浸後に機能性薄層材料の機能を
損なわない薄い繊維層、機能性薄層材料、繊維状補強材
および液状成形樹脂は通すが発泡性樹脂粒子は通さない
分離層、を順次設置すること、（ｂ）型内の、成形後の
発泡コアとなる部分に、少なくとも発泡性樹脂粒子と液
状成形樹脂とを含む樹脂混合物を供給すること、（ｃ）
型を閉じたのち、型に設置した樹脂混合物を短時間に充
分高い温度まで加熱して、芯部に位置する発泡性樹脂粒
子を加熱発泡させて体積膨張を生じさせ、これにより機
能性薄層材料を含む表層部形成材料を型の内壁面に対し
て押し付けるとともに、液状成形樹脂を表層部形成材料
へ浸透させること、（ｄ）その状態で液状成形樹脂を硬
化させること、（ｅ）加熱を中止し、成形品を型内で冷
却すること、そして（ｆ）得られた複合成形品を型から
取り出すこと、を特徴とする前記機能性薄層材料を埋め
込んだ複合成形品の製造方法である。

【００１０】本発明の複合成形品において、表層部を形
成する繊維状補強材類としては、一般にプラスチックの
強化のために使用される繊維状の材料が使用される。本
発明では、複合成形品の最外層に配置される機能性薄層
材料の保護を目的とする薄い繊維層と、機能性薄層材料
の裏打ち材としての補強を目的とする繊維状補強材が併
用される。

【００１１】表層部の最外層に使用される薄い繊維層
は、光や電波を照射させる必要上、目付３０〜２００ｇ
／ｍ² 、好ましくは３０〜１００ｇ／ｍ² のものが、フ
ィラメントマット、クロス、不織布の形態で使用され
る。この繊維層の材質としては、機能性薄層材料の発揮
する特性によって適宜選択される。例えば、太陽電池の
場合は、特に透明性が要求されるので、樹脂含浸後に透
明性を有する素材としてガラス繊維が、また電波送受信
用アンテナの場合は、ガラス繊維、ポリエステル繊維、
セルロース系繊維、ポリ塩化ビニル繊維などが使用され
る。この繊維層は、機能性薄層材料を保護し得るもので
あればよく、必ずしも充分な補強効果を持つものでなく
てもよい。

【００１２】本発明の複合成形品における、機能性薄層
材料の裏打ち材としての繊維状補強材、さらに分離層の
例は、先に挙げた特開平４−２７５３２号公報などに詳
しく記載されている。すなわち、繊維状補強材として
は、一般にプラスチックの強化のために使用される繊維
状の材料が使用される。この繊維状の材料としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、シリコン・カーバイト繊維、金属
繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維などの高強度
モジュラス繊維、ポリオレフィン繊維、およびこれらの
２種以上の混合繊維が好ましい。これらの繊維のほか
に、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ビスコース繊
維、天然繊維、または石綿なども使用することができ
る。これらの繊維は、短繊維であっても長繊維であって
もよく、またウィスカーであってもよいが、長繊維、特
に連続繊維が好ましい。これらの繊維状材料は、一般に
繊維構造体として使用されるのが好ましい。

【００１３】この繊維状補強材は、織物（平織り、スダ
レ織り、綾織りなど）、編物、不織布、ＵＤ糸（一方向
配列フィラメント）、またはウエッブであるのが有利で
ある。これらの形態は、平坦なものに限らず、三次元織
物、三次元編物でもよく、またブレードチューブのよう
なものでもよい。短繊維あるいはウィスカー（例えば、
シリコン・カーバイトウィスカー、炭素ウィスカー、酸
化ケイ素ウィスカーなど）は、それ自体としては、表層
部における補強材として使用することは適当ではない
が、ウエッブや不織布の一部の材料として使用すること
ができる。

【００１４】また、分離層は、発泡性樹脂粒子を実質的
に通過させないが、成形時における流動性のある液状成
形樹脂を通過し得るものであることが必要である。さら
に、分離層として望まれる性能は、発泡性樹脂粒子の集
合体の体積膨張の結果、その圧力に耐え得るものである
ことが必要である。体積膨張の結果、分離層が破れた
り、あるいは穴が開いて、発泡性樹脂粒子が分離層を通
過すると、分離層内と繊維状補強材部で差圧がとれなく
なり、充分に上記繊維層、機能性薄層材料および繊維状
補強材を金型に押しつけることができないので、成形品
表面に機能性薄層材料を配置した薄いスキン層を得るこ
とが困難となる。本発明の複合成形品の性能を達成する
ために、分離層の目開き、強度あるいは孔の大きさは、
使用される発泡性樹脂粒子の大きさおよび形状に基づい
て選択されるべきである。これに反し、発泡性樹脂粒子
が通過し得る分離層を使用すると、表層部に気泡含有粒
子が含まれることになり、その結果、得られる複合成形
品は満足すべき強度を有しなかったり、また外観が劣悪
なものとなり、商品価値が低くなる。

【００１５】分離層としては、熱膨張後の発泡性樹脂粒
子を実質的に通さず液状成形樹脂は通す分離機能を有す
る部分が少なくともその一部または全部を構成し、残り
は液状成形樹脂をも通さない材料からなるものが用いら
れる。この分離層の分離機能を発現し得るものとして、
例えば目開きの小さい繊維シートおよび／または多孔質
シートが挙げられる。分離層用のシートとしては、各種
天然繊維、合成繊維、無機繊維などの織布、編物、組
物、不織布、紙などが用いられる。また、多孔質シート
としては、連通気孔を有するシートまたはフィルムであ
って、ポリウレタン、ポリスチレンあるいはポリプロピ
レンなどのフォームシートや延伸、抽出または凝固法な
どで作るポリエチレン、ポリプロピレンあるいはポリス
ルホンなどの多孔膜が用いられる。その目開きは、発泡
性樹脂粒子の種類や発泡性に応じて、これらが通過しな
い範囲のものが選択される。

【００１６】この分離層として、それ自体、補強材とし
ての機能を有するガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維
などの目開きの小さいシートを用いることができる。こ
の場合は、分離層自体が表層部の繊維状補強補強材を兼
ねる。また、分離層として容易に成形品の形状に合わせ
るように伸縮性を有する材料を選択することもできる。

【００１７】この分離層は、一部が液状成形樹脂を通さ
ない材料で構成されたものでもよい。例えば、分離機能
を有する材料からなる部分とその部分で用いている材料
とは異なった材料をつなぎ合わせる以外に、分離機能を
有する繊維シートおよび／または多孔質シートの一部を
あらかじめ樹脂でその目開きを封止処理したもの、繊維
シートがポリプロピレン繊維など加熱処理により融着さ
せ得る場合は、融着処理により一部の目開きをつぶした
もの、一部にフィルムなどを貼りつけたものなどが用い
られる。

【００１８】これらの繊維状補強材および／または分離
層は、あらかじめプリプレグの形で樹脂処理しておくこ
とも可能である。

【００１９】上記表層部の最外層に使用される薄い繊維
層と繊維状補強材の間に埋めこまれる機能性薄層材料の
うち、太陽電池の具体例としては、単結晶Ｓｉ太陽電
池、アモルファス太陽電池、非Ｓｉ系のＧａ−Ａｓ系お
よびＣｄ／Ｔｅ・Ｃｄなどがあり、用途により選択すれ
ばよい。また、電波を送受信するためのアンテナの具体
例としては、銅、アルミニウムなどの金属薄膜から選択
して用いることができる。

【００２０】なお、本発明の複合成形品は、表層部形成
材料、すなわち上記薄い繊維層と、上記機能性薄層材料
と、裏打ち材となる繊維状補強材および分離層を、分離
層が芯部側になるように順次に型内に設置し、型内の発
泡コアが形成されるべき部分、すなわち上記表層部形成
材料に囲まれる（または挟まれる）部分に、発泡性樹脂
粒子と液状成形樹脂と、必要に応じて後述の第３成分を
含む樹脂混合物を入れて、加熱して成形される。この
際、芯部に、強化材となるバルキーな繊維構造体を設置
してもよい。この場合、強化材を設置した後に、上述の
樹脂混合物を注入する方法と、あらかじめ強化材に樹脂
混合物を含浸させておいて、それを型内に設置する方法
とがある。

【００２１】ここで、強化材に用いる繊維構造体の構成
繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエ
ステル繊維、レーヨン、木綿などの一般に用いられる繊
維であり、一般にはこれらの繊維を、その内部を発泡性
樹脂粒子が自由に移動できる程度のバルキーなシート状
物に加工したのち、嵩高さ０．０１〜０．１５ｃｍ³／
ｃｍ³ 程度のコンティニュアスマット、チョップドスト
ランドマット、目抜きクロスなどが有利に用いられる。
なお、ここでいう「嵩高さ」とは、繊維構造体の繊維目
付／密度／厚みで求められる値である。

【００２２】すなわち、芯部に配置される繊維構造体
は、前記のように基本的に連続長繊維で構成されたバル
キーな織物、編物、マットや不織布などの繊維シート状
物あるいはこれらを付形した物が好ましいが、短繊維を
少量の接着剤で結合してシート状または付形物などに加
工したものでもよい。この繊維構造体の具体例として
は、連続した繊維を配置したいわゆるコンティニュアス
ストランドマット、目抜きクロスのほか、数センチの長
さにカットしたチョップドストランドを少量のバインダ
ーを用いてシート状に加工したチョップドストランドマ
ット、ポリエステル繊維の不織布なども、連続繊維の構
造体と同様の機能があり、同様に用いることができる。
なお、この繊維構造体として、上記の繊維状補強材と同
じものを用いても差し支えない。

【００２３】なお、本発明では、樹脂混合物に気泡が含
まれていると、成形品の表面や表層部の繊維状補強材お
よび／または分離層の内部にボイドなどが発生しやすく
なることが経験的に知られている。これを防ぐには、混
合時に樹脂混合物に空気やチッ素などの非凝縮性ガスが
含まれないようにしたり、樹脂混合物から減圧真空によ
り空気やチッ素などの非凝縮性ガスを脱泡除去すること
が有効である。

【００２４】発泡性樹脂粒子は、加熱することにより膨
張を起こす材料であって、成形に供する液状成形樹脂の
反応硬化時に膨張する機能を持っているもので、特開平
４−２７５３２号公報などに詳しく記載されている。す
なわち、発泡性樹脂粒子としては、成形時の加熱により
体積膨張することができるとともに、かつ液状成形樹脂
に溶解しない、すなわち発泡後実質的に気泡が粒子中に
内包されているものが使用される。この発泡性樹脂粒子
としては、加熱により体積が少なくとも約１０％、好ま
しくは少なくとも約２０％、さらに好ましくは２倍以
上、特に好ましくは６倍以上増大するものが使用され
る。現在入手し得る発泡性樹脂粒子は、通常、約２０％
〜７０倍程度体積が膨張するものである。ここで、体積
膨張の倍率は、発泡性樹脂粒子を成形温度において常圧
で発泡させたときの体積膨張率を示すものであって、必
ずしも成形によって得られる複合成形品中の発泡倍率を
意味するものではない。

【００２５】発泡性樹脂粒子の大きさは、その平均径が
約１μｍ〜約５ｍｍ、好ましくは約１０μｍ〜約１ｍｍ
の範囲が好適である。一般的に好適な発泡性樹脂粒子
は、ポリウレタン、フェノール樹脂、ポリウレア、メラ
ミン樹脂、ポリイミドなどの硬化型フォームやその前駆
体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン共重合体、ポ
リアクリロニトリルまたはその共重合体、ポリスチレン
またはポリスチレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィン、ポリフェニレンオキサイ
ドもしくはその共重合体またはポリフェニレンオキサイ
ドとポリスチレンの混合体、ポリアミド、ポリカーボネ
ート、ポリブチレンテレフタレートあるいはこれらの共
重合体などの熱可塑性樹脂などにより形成される。この
発泡性樹脂粒子の発泡は、発泡剤分解法、溶剤気散法、
化学反応法、気体混入法などのいずれの方法も適用する
ことができる。このうち、発泡剤分解法や溶剤気散法が
好ましく用いられる。

【００２６】発泡性樹脂粒子としては、特に加熱により
気体として体積膨張する低沸点炭化水素を内包している
ポリ塩化ビニリデン系ポリマーの粒子（これは、大気中
では数倍〜数十倍程度に膨張する）を使用するのが望ま
しい。以上のような発泡性樹脂粒子の具体例は、ノーベ
ル社の「エクスパンセル」、松本油脂製薬（株）の「マ
ツモトマイクロスフェア」、積水化成（株）の「エスレ
ンビーズ」などが挙げられ、これらをそのまま使用する
ことができる。しかしながら、発泡性樹脂粒子として
は、ポリオレフィン、ポリスチレンなどの発泡ビーズの
製造において、発泡を途中で止め、加熱によりさらに発
泡し得るようにしたビーズ類（これは、後の加熱により
１０％〜数十％膨張する）も使用可能である。発泡性樹
脂粒子の量は、発泡樹脂粒子と液状成形樹脂との合計量
に対し、１〜４０重量％の範囲で使用することが適当で
ある。

【００２７】なお、発泡コアに使用される発泡性樹脂粒
子中には、加熱などにより実質的に体積膨張しない非膨
張性発泡粒子を混合して使用することができる。この非
膨張性発泡粒子もまた分離層を実質的に通過しないもの
であることが必要である。

【００２８】また、液状成形樹脂は、成形時に流動性を
示すものである限り、一般に成形用樹脂として使用され
るものであればよい。この液状成形樹脂としては、成形
の結果、重合反応および／または架橋反応によって硬化
し、固体の樹脂を与えるものである。この液状成形樹脂
の具体例としては、例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルエステル樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などであり、これ
らの中でエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂またはポリビニルエステル樹脂が好まし
い。また、場合によっては、硬化型のポリシクロオレフ
ィン樹脂（例えば、ジシクロペンタジエン樹脂）も使用
し得る。これらの液状成形樹脂は、通常使用されるよう
に、樹脂またはその前駆体（例えば、原料モノマー）中
に硬化剤および／または硬化促進剤などを組み合わせて
用いられるが、本発明も同様にこれらを組み合わせて使
用することができる。

【００２９】さらに、成形品の強度を上げるために、上
記の樹脂混合物に、さらに炭素繊維、アラミド繊維や、
シリコンカーバイト、チタン酸カリウム、ボロンなどの
短繊維やウィスカーなどの６ｍｍよりも短い繊維を加え
ることができ、また必要に応じて顔料などを添加するこ
ともできる。いずれにせよ、各成分を成形後の発泡コア
の密度が、０．８ｇ／ｃｍ³ 以下となるように配合する
のが適当である。

【００３０】型内に上記樹脂混合物を供給する量は、発
泡性樹脂粒子の配合率、加熱時の体積膨張率を考慮し
て、適宜選定すべきであるが、型内の空間容積の３０〜
９０％の範囲になるように調節するのが好ましい。

【００３１】本発明では、樹脂含浸後に機能性薄層材料
の機能を損なわない（太陽電池の場合は透明性を有す
る、電波送受信用アンテナの場合は電波を遮断しない材
料である）繊維層、機能性薄層材料、繊維状補強材およ
び分離層（これらが表層部形成材料になる）を、型のキ
ャビティの型内壁面に沿って、上記繊維層が内壁面側に
なり、分離層が芯部になるように内壁面側から、繊維層
／機能性薄層材料／繊維状補強材／分離層の順に配置
し、次いで型内の発泡コアが形成されるべき部分、すな
わち上記表層部形成材料の囲まれる（挟まれる）部分
に、発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂、さらに必要に応じ
て第３成分を含む樹脂混合物を供給する。

【００３２】次いで、適当な加熱手段、例えば金型への
電熱加熱もしくは熱媒体加熱、または樹脂混合物への誘
電加熱、誘導加熱などによって、型内の樹脂混合物を加
熱すると、発泡性樹脂粒子が膨張し、液状成形樹脂が分
離層を通して表層部側へ押し出され、表層部形成材料に
浸透する。この場合、発泡性樹脂粒子の膨張力によって
表層部に位置する機能性薄層材料が内部より型内壁面に
押しつけられ、表面保護を目的とする薄い繊維層と機能
性薄層材料が均一な厚みの状態で同時に一体成形でき
る。

【００３３】なお、機能性薄層材料は、両面に設置して
もよいが、通常、片側の表層部に埋め込めばよい場合が
多く、この場合は、機能性薄層材料を設置しない側には
分離層および繊維状補強材からなる表層部形成材料を設
置する。また、機能性薄層材料は、通常、全表面積の８
０％以下を占めるようにして用いられるが、この範囲を
超えるような面積を有する機能性薄層材料を用いる場合
には、あらかじめ液状成形樹脂を含浸させた「薄い繊維
層」を用いることもできる。

【００３４】かくて、本発明によれば、成形品の少なく
とも片面に薄い均一な厚みの樹脂含浸された繊維層によ
り表層部の最外層を形成し、その内側に機能性薄層材料
を変形させることなく埋め込んだ複合成形品を同時一体
成形することができ、生産性の向上を図ることができ
る。

【００３５】このようにして得られる本発明の複合成形
品は、表層部に機能性薄層材料が一体に埋め込まれてい
るため、使用中に機能性薄層材料が破損したり脱落する
恐れがないという利点を有する。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、これらは本発明を説明するためのものであって、こ
れらの実施例により本発明が限定されるものではない。

【００３７】参考例（各材料の調製） 実施例および比較例に使用される繊維層、太陽電池（機
能性薄層材料）、繊維状補強材、分離層、発泡性樹脂粒
子、非膨張性発泡粒子、液状成形樹脂などとして、以下
のものを用意した。 最外層繊維層；フィラメントマット（サーフェイスマッ
ト）〔日東紡（株）製、ＭＦ６０、目付＝約６０ｇ／ｍ
² 〕 太陽電池；帝人（株）製、非晶質シリコン系太陽電池
（試作品）、寸法＝１１０ｍｍ×１００ｍｍ

【００３８】繊維状補強材（裏打ち材）；ガラスマット
〔旭ファイバーグラス（株）製、Ｍ８６０９−３００、
目付け＝約３００ｇ／ｍ² 〕 分離層；ポリエステル主体の不織布〔ユニセル（株）
製、ＢＴ６０５Ｗ〕 発泡性樹脂粒子；〔松本油脂製薬（株）製、マツモトマ
イクロスフェアＦ−８２Ｄ、発泡温度＝１０５℃〕 非膨張性発泡粒子；ガラスビーズ〔住友スリーエム
（株）製、Ｃ−１５〕 液状成形樹脂；エポキシ樹脂〔油化シェル（株）製、エ
ピコート８２８〕 硬化剤；イソホロンジアミン

【００３９】実施例１ まず、液状成形樹脂である「エピコート８２８」を１０
０重量部に、硬化剤（イソホロンジアミン）２４重量
部、硬化促進剤（ＢＦ₃ ・ＭＥＡ）１重量部および発泡
性樹脂粒子（マツモトマイクロスフェアＦ−８２Ｄ）３
８重量部およびガラスビーズ１８重量部を混合し、スラ
リー状の樹脂混合物を調製した。次いで、成形用の型と
して、厚み１０ｍｍ、幅２１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの
キャビティを持ち、金型を一定温度の保つための熱媒体
を通せるような配管を備えた上下一対の金型を準備し
た。

【００４０】次いで、あらかじめ寸法を合わせておい
た、最外層繊維層、太陽電池、繊維状補強材、分離層、
およびスラリー状の上記樹脂混合物を、最外層繊維層
（フィラメントマット）／太陽電池／繊維状補強材（ガ
ラスマット）／分離層（ポリエステル不織布）／スラリ
ー状樹脂混合物／分離層（ポリエステル不織布）／繊維
状補強材（ガラスマット）の順に、金型のキャビティに
納めた。また、金型の配管には、１３０℃の熱媒体を通
して、金型温度を調節した。その後、金型を閉じ、２０
分後に金型を開き、シート状の成形品を取り出した。

【００４１】得られた複合成形品は、片側の表層におけ
る最外層に均一な厚みで透明性の優れた繊維層と太陽電
池と、その内側に強度・剛性の優れた繊維強化樹脂層と
を有し、芯部には多数の起泡を有するサンドイッチ構造
体であり、その厚みが１０ｍｍのシート状複合成形品で
あった。このシート状複合成形品の比重は０．６、強度
は４．４ｋｇ／ｍｍ² であった。また、芯部の発泡状態
を顕微鏡で観察したところ、均一であった。さらに、こ
の複合成形品の発生電圧を調べたところ、一般に使用さ
れているもの（太陽電池の表面には何も加工していない
状態）と同じ発生電圧を示し、太陽電池としての機能を
充分に発揮した。

【００４２】比較例１ ポリウレタンフォーム材〔東洋ゴム（株）製、比重０．
１５ｇ／ｃｍ³ タイプ〕を、厚み６ｍｍ、巾２１０ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍのサイズに機械切削加工した。次い
で、実施例１と同様の金型のキャビティに、サーフェイ
スマット／太陽電池／ガラスマット／ポリウレタンフォ
ーム材／ガラスマットの順に収めた。しかるのち、金型
を型締めし、そこに液状成形樹脂である「エピコート８
２８」１００重量部に硬化剤（イソホロンジアミン）２
４重量部、硬化促進剤（ＢＦ ₃ ・ＭＥＡ）１重量部を混
合したものを注入した。

【００４３】次いで、金型の配管に、１３０℃の熱媒体
を通して金型温度を調節し、約２０分後に金型を開き、
シート状の成形品を取り出した。得られた複合成形品の
表面は、樹脂を注入したときの時の流れにより、流れ方
向にサーフェイスマットおよび繊維状補強材が乱され、
これらの層の厚みが不均一になり、皺が発生していた。
さらに、太陽電池とサーフェイスマットの間に、多数の
ボイドが存在していた。また、設置した太陽電池は、所
定の場所からずれた場所にあった。

【００４４】比較例２ 実施例１と同様の成形用の金型を準備し、これに同様に
寸法を合わせて準備した繊維状補強材（ガラスマッ
ト）、分離層（ポリエステル不織布）およびスラリー状
の樹脂混合物を、太陽電池／繊維状補強材（ガラスマッ
ト）／分離層（ポリエステル不織布）／樹脂混合物／分
離層（ポリエステル不織布）／（繊維状補強材（ガラス
マット）の順に金型のキャビティに収めた。その後、金
型を閉じて、２０分後に金型を開き、成形品を取り出し
た。得られた複合成形品は、太陽電池側の表層部の最外
層に繊維層が配置されていないため、太陽電池表面に樹
脂がまだらな状態で付着している状態で商品価値の乏し
いものであった。

【００４５】実施例２ 実施例１と同様の樹脂混合物、繊維層、繊維状補強材、
分離層を準備した。電波送受信用アンテナとして、厚さ
０．１ｍｍの銅の薄板をアンテナ形状（面積＝１，１２
０ｃｍ² ）に切り出した。次いで、成形用金型として、
厚み５ｍｍ、巾５８０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、かつ裏側
に幅３０ｍｍで厚み１０ｍｍのリブ構造を備えたキャビ
ティを持ち、金型を加熱冷却できるための熱媒体を通せ
るような配管を備えた一対の金型を準備した。金型は、
あらかじめ１６ｋｇ／ｃｍ² のスチームを通し、１５０
℃に保持した。

【００４６】次いで、あらかじめ寸法を合わせておいた
上記繊維層、繊維状補強材、分離層、およびスラリー状
の樹脂混合物を、繊維層（フィラメントマット）／電波
送受信アンテナ材（銅板）／繊維状補強材（ガラスマッ
ト）／分離層（ポリエステル不織布）／樹脂混合物／分
離層（ポリエステル不織布）／繊維状補強材（ガラスマ
ット）の順に金型のキャビティに収め、金型を閉じた。
１分後に、内部温度が最高温度を示した。そのままで３
分保持したのち、スチーム加熱を中止し、冷却水で冷却
し、内部温度が１２０℃で金型を開き、成形品を取り出
した。

【００４７】得られた複合成形品は、片側の表層におけ
る最外層に均一な厚みで透明性の優れた繊維層と電波送
受信用のアンテナと、その内側に剛性・強度の優れた繊
維強化樹脂層を有し、芯部には多数の起泡を有するサン
ドイッチ構造体であり、その厚みが５ｍｍで裏側に幅３
０ｍｍ、厚み１０ｍｍのリブ構造を持った複合成形品で
あった。成形品の表面は凹凸やボイドはなく、また埋め
込んだ電波送受信用のアンテナ材は所定の位置に皺など
もなく設置できた。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、最外層に均一な厚みで
薄い繊維層を有し、その内側に機能性薄層材料を変形さ
せることなく、所定の位置に、平滑に配置し、裏打ち材
として繊維状補強材を有する繊維強化樹脂層（表層部）
および軽量なフォームを芯部に持つ複合成形品を同時一
体成形で提供することができる。また、本発明によれ
ば、従来工法で知られているバックアップ用構造体であ
らかじめ成形したのち、機能性薄層材料を接着したもの
に較べ、機能性薄層材料の脱落の恐れがなく、しかも生
産性に優れている。

【００４９】このように、本発明の機能性薄層材料を埋
め込んだ複合成形品は、自動車外板用部材のほか、電波
送受信や電源を要するなどの機能を持った機器の部材と
して使用することができる。例えば、通信用アンテナ、
衛星放送用受信アンテナ部材、工事用道路点滅部材、広
告塔部材、標識部材、建設部材、自動車のスポイラー、
内外装品、電車のドアや構造部材などの車両部材などの
広い分野に有効である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入山 要次郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 川村 訓久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも液状成形樹脂により所定の形
   状に成形された繊維状強化樹脂からなる表層部、発泡コ
   アからなる芯部および表層部と芯部の間に分離層を有す
   る複合成形品において、少なくとも成形品片面における
   上記表層部の最外層に樹脂含浸後に機能性薄層材料の機
   能を損なわない薄い繊維層を配置し、その内側に機能性
   薄層材料を埋め込み、さらにその内側に繊維状補強材を
   配したことを特徴とする機能性薄層材料を埋め込んだ複
   合成形品。
2. 【請求項２】 （ａ）成形用の型内に、型の内壁面か
   ら、樹脂含浸後に機能性薄層材料の機能を損なわない薄
   い繊維層、機能性薄層材料、繊維状補強材および液状成
   形樹脂は通すが発泡性樹脂粒子は通さない分離層、を順
   次設置すること、（ｂ）型内の、成形後の発泡コアとな
   る部分に、少なくとも発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂と
   を含む樹脂混合物を供給すること、（ｃ）型を閉じたの
   ち、型に設置した樹脂混合物を短時間に充分高い温度ま
   で加熱して、芯部に位置する発泡性樹脂粒子を加熱発泡
   させて体積膨張を生じさせ、これにより機能性薄層材料
   を含む表層部形成材料を型の内壁面に対して押し付ける
   とともに、液状成形樹脂を表層部形成材料へ浸透させる
   こと、（ｄ）その状態で液状成形樹脂を硬化させるこ
   と、（ｅ）加熱を中止し、成形品を型内で冷却するこ
   と、そして（ｆ）得られた複合成形品を型から取り出す
   こと、を特徴とする請求項１記載の機能性薄層材料を埋
   め込んだ複合成形品の製造方法。