WO2021166951A1 - 積層材、中間シートの製造方法、及び、複合材の製造方法 - Google Patents

積層材、中間シートの製造方法、及び、複合材の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a composite material or the like having a core material layer.
  • a general feature of structural materials forming a so-called sandwich structure is light weight and high rigidity.
  • the essence of this feature is the high rigidity per density.
  • an I-type beam As a lightweight structural material with a single material, a mold material called an I-type beam is provided.
  • This type I beam is used, for example, as a beam of a building structure.
  • the I-type beam is composed of wide flanges (plates) that are vertically opposed to each other and a narrow web (plates) that connects them, and is widely used as a structure that can achieve light weight and high rigidity with a single material. Has been done.
  • the rigidity can be exponentially increased by increasing the wall thickness of the plate material.
  • the sandwich structure composite material is typically used as a wall material for prefabricated houses.
  • an aluminum plate is used as the skin material and expanded polystyrene is used as the core material.
  • the sandwich structure composite material is also used for aircraft and railroad vehicles.
  • a fiber reinforced plastic material (FRP) is used as the skin material, and a honeycomb structural material made of aramid paper impregnated with aluminum or resin is used as the core material.
  • the sandwich-structured composite is also used as a packaging box.
  • the skin material is made of paper
  • the core material is also made of the same paper.
  • a corrugated truss structure is used for the core material.
  • the core material of the sandwich structure has a lower density than the skin material. Therefore, the wall thickness of the core material is increased by the weight reduction of the core material, and as a result, the specific rigidity (rigidity per specific gravity (density)) can be increased as a sandwich structure, and light weight and high rigidity are achieved. Will be done. It is known that the flexural rigidity of a structural material increases exponentially as the thickness of the cross section in the bending direction increases, and in the case of a quadrangular cross section, the flexural rigidity increases in proportion to the cube of the thickness. In the sandwich structure, if the core material has a lower density than the skin material, the specific rigidity increases even if the resin foam is not adopted as the core material.
  • FIG. 9 of Patent Document 1 discloses a core material, a sandwich structure composed of fiber reinforced materials arranged on both sides of the core material, and an island-like structure of the core material.
  • This core material is obtained by punching a film obtained by press-molding a polypropylene resin to prepare a disk-shaped plate, and then arranging the disk-shaped plates at predetermined intervals.
  • Patent Document 2 discloses a reinforcing structure made of a sheet-shaped base material. This reinforcing structure has a material damping portion that divides the base material into a large number of material islands. Material islands are separated by material damping, but interconnected.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a composite material which is excellent in moldability into a three-dimensional shape and is easy to manufacture.
  • the inventor of the present application cuts the material sheet in a state where the material sheet that is the basis of a large number of plate-shaped pieces is attached to the base material sheet, and a large number of plate-shaped pieces are used as a base.
  • the first invention is a laminated material including a core material layer and a skin material laminated on the core material layer, and the core material layer is a laminated material.
  • intermediate sheet means a sheet produced in the intermediate process in the manufacturing process of a composite material.
  • core material layer is a member that forms the central layer of the sandwich structure. However, in the laminated material before molding of the composite material, the member corresponding to the central layer of the composite material after molding is referred to as "core material layer” even if it has a canacher structure.
  • the ratio of the total area of the plate-shaped pieces to the total area is 50% or more in a plan view.
  • the third invention is the core of the main surface of the plate-shaped piece, which is laminated on the main surface located on the cutting progress side as the cutting direction in the thickness direction in the first or second invention. There are no cutting scratches formed on the surface on the material layer side if a large number of plate-shaped pieces are formed by cutting on the skin material.
  • each of the large number of plate-shaped pieces is composed of a hard foam.
  • each of a large number of plate-shaped pieces is made of wood.
  • the skin material is used as the first skin material and is arranged on the side opposite to the first skin material in the core material layer, and the core is arranged together with the first skin material. It further includes a second skin material that sandwiches the material layer.
  • the seventh invention comprises a second core material layer having a large number of plate-like pieces arranged along the surface of the second skin material, with the core material layer as the first core material layer. It is arranged between the 1-core material layer and the 2nd core material layer, and further includes an intermediate adhesive layer for adhering the 1st core material layer and the 2nd core material layer, and is further provided with a first skin material, a 1st core material layer, and an intermediate.
  • the adhesive layer, the second core material layer, and the second skin material are laminated in this order.
  • the intermediate adhesive layer is formed of a sheet-like adhesive.
  • the intermediate adhesive layer is formed of a sheet-like adhesive.
  • the cured resin is embedded in the gap between the adjacent plate-shaped pieces.
  • the skin material is a sheet-like adhesive.
  • the skin material is a prepreg in a semi-cured state.
  • a thirteenth invention is the first, second, fourth or fifth invention in which a large number of plate-shaped pieces are detachably attached to a skin material, and a large number of plates are attached from the skin material to another structural material. It is used as a transfer sheet on which the state pieces can be transferred.
  • a large number of plate-shaped pieces are attached to the skin material by a temperature-sensitive adhesive.
  • an adhesive layer or an adhesive layer for holding the position of the plate-shaped piece is provided between the skin material and the plate-shaped piece. There is.
  • a compartmentalized space formed by through holes is formed in the plate-shaped piece.
  • the seventeenth invention is a method for manufacturing an intermediate sheet to which a large number of plate-shaped pieces used for a core material of a composite material are attached, and a cutting process is performed on a material sheet in a state of being attached to a base sheet.
  • the material sheet is divided into a large number of plate-shaped pieces, and a cutting step is performed to obtain an intermediate sheet in which a large number of plate-shaped pieces are attached to the base sheet, and the intermediate sheet is made of another structural material from the base sheet.
  • the base sheet is dissolved in a state where a large number of plate-shaped pieces can be transferred to a transfer sheet or a skin material sheet that is a composite skin material for using the base sheet as an adhesive. Used as a core material sheet.
  • a sticking step of sticking a sheet adhesive or a prepreg as a skin material of an intermediate sheet on a plate-shaped piece side of a transfer sheet and after the sticking step, from a large number of plate-shaped pieces.
  • a transfer step of transferring a large number of plate-shaped pieces to the skin material of the intermediate sheet is performed.
  • the nineteenth invention includes a sticking step of sticking a skin material sheet to be a skin material of a composite material on one plate-like side of the transfer sheet obtained by the manufacturing method of the seventeenth invention, and a large number of boards after the sticking step.
  • This is a method for producing a composite material, in which a transfer step of transferring a large number of plate-shaped pieces to a skin material sheet is performed by peeling the base material sheet from the shaped pieces.
  • a stretchable sheet is used as the skin material, and in the transfer step, a plate-shaped piece to be transferred from the back surface of the base sheet 10 while pulling the base sheet.
  • the plate-shaped piece is transferred by pressing.
  • the twentieth invention there is a laminating step in which a large number of plate-shaped pieces are sandwiched between a skin material sheet and a second skin material sheet, and a gap between a core material layer composed of a large number of plate-shaped pieces.
  • a honeycomb forming step of forming a honeycomb structure of the resin in the core material layer by curing the resin after flowing the resin into the core material layer is performed after the transfer step.
  • the laminated material when the laminated material is an intermediate sheet, it is formed on the outer periphery of a large number of plate-shaped pieces as a trace of forming a large number of plate-shaped pieces by cutting on a skin material (for example, a base sheet).
  • the cutting directions in the thickness direction determined from the cutting marks to be made are the same as each other.
  • a large number of plate-shaped pieces are formed on the skin material of the intermediate sheet according to the cutting shape in a plan view in the cutting process.
  • the cutting direction in the thickness direction determined from the cutting marks formed on the outer periphery of a large number of plate-shaped pieces is determined. They are the same as each other.
  • a large number of plate-shaped pieces are arranged on the skin material of the composite material according to the arrangement of the plate-shaped pieces in the intermediate sheet. Therefore, it is not necessary to individually arrange a large number of plate-shaped pieces on the material of the skin material (for example, a sheet for skin material), and a core material layer in which a large number of plate-shaped pieces are arranged can be easily formed. ..
  • FIG. 1 is a perspective view of the composite material according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite material according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the core material layer of the composite material according to the embodiment on the side where the chamfered portion is formed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the transfer sheet according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the first manufacturing process (method of manufacturing a transfer sheet) according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a production line used in the first production process according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining how a chamfered portion is formed on the plate-shaped piece during press cutting in the first manufacturing process according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the composite material according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite material according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the transfer step of the second manufacturing process according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the laminating step of the second manufacturing process according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view when a molding die having a curved cavity surface is used in the second manufacturing process according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the composite material according to the embodiment when the cured resin is filled in the gap.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the composite material according to the first modification.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the laminated lumber in the process of manufacturing the composite lumber according to the second modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the adhesive core material sheet according to the third modification.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a transfer step in the manufacturing process of the adhesive core material sheet according to the third modification.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the adhesive core material sheet according to the fourth modification.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a state in which a base sheet (prepreg) to which a large number of plate-shaped pieces are attached is installed on a molding die in the fifth modification.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the laminated lumber in the process of manufacturing the composite lumber according to the sixth modification.
  • FIG. 19 is a perspective view of the composite material according to the seventh modification.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a cylindrical body using the composite material according to the seventh modification.
  • FIG. 21 (a) is a plan view of the core material layer of the composite material according to the eighth modification
  • FIG. 21 (b) is a cross-sectional view of the composite material according to the eighth modification
  • FIG. 22 is a plan view of the core material layer of the composite material according to the ninth modification
  • 23 (a) is a cross-sectional view of the transfer sea according to the tenth modification
  • FIG. 23 (b) is a cross-sectional view of the composite material according to the tenth modification
  • FIG. 23 (c) is a cross-sectional view of the composite material.
  • FIG. 10 is a plan view of a state in which the dot portion side of the transfer sheet for forming an adhesive layer is overlapped with the plate-shaped piece in the process of manufacturing the transfer sheet according to the 10th modification.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of another composite material according to the tenth modification.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state in which a plate-shaped piece is transferred using the transfer sheet according to the eleventh modification.
  • FIG. 26 (a) is a cross-sectional view of a transfer sheet according to another modified example
  • FIG. 26 (b) is a cross-sectional view of a composite material according to another modified example.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view for explaining how a notch is formed between adjacent plate-shaped pieces during press cutting in the first manufacturing step in the composite material according to another modified example.
  • the composite material (laminated material) 30 according to this embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the composite material 30 is a panel having a sandwich structure. The composite material 30 is on the side opposite to the core material layer (also referred to as “intermediate layer”) 20, the first skin material 31 laminated on the core material layer 20, and the first skin material 31 in the core material layer 20. A second skin material 32 that is laminated and sandwiches the core material layer 20 together with the first skin material 31 is provided.
  • the composite material 30 can be used, for example, as a panel material in which light weight and rigidity are more important than strength.
  • the composite material 30 is a structural material such as a moving body such as an aircraft, an automobile or a bicycle (sports bicycle, etc.), an electric device, an electronic device, an office device, a home appliance, a medical device, or a panel material for a building material. It can be used for such purposes.
  • the composite material 30 can be used as an aerodynamic component constituting the exterior.
  • Each of the skin materials 31 and 32 is, for example, a skin material or a panel material composed of a material different from that of the core material layer 20.
  • any of metal-based, plastic-based, and inorganic-based materials may be used.
  • fiber reinforced plastic is used as the material of each of the skin materials 31 and 32.
  • a fiber reinforced plastic reinforced with carbon fiber can be used.
  • the fiber reinforced resin a prepreg in which carbon fibers are impregnated with a resin (matrix) (for example, "Pyrofil prepreg (registered trademark)" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) can be used.
  • a thermosetting epoxy resin can be used for the matrix of this prepreg.
  • any of inorganic fiber, organic fiber, and metal fiber may be used, and for example, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, polyester fiber, and tungsten fiber may be used. , Steel fiber, boron fiber and the like can be used.
  • a thermosetting resin or a thermoplastic resin may be used, and for example, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, vinyl ester resin, polyimide resin, polypropylene resin, nylon.
  • a resin, a polyether ether ketone resin, a polybutylene terephthalate resin, a bismaleimide resin, or the like can be used.
  • the core material layer 20 is laminated on the skin materials 31 and 32, respectively.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 having the same thickness are arranged on a two-dimensional plane as a core material.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are arranged along the surfaces of the skin materials 31 and 32.
  • Each plate-shaped piece 13 is a small piece of a thin flat plate.
  • Each plate-shaped piece 13 has the same material, the same shape, and the same size.
  • "many" in "many plate-shaped pieces” means 10 or more.
  • the number of plate-shaped pieces 13 in the laminated lumber 30 is at least 10 or more.
  • the number of sheets may be 50 or more.
  • the plate-shaped piece 13 is made of, for example, a sheet material, a film material, or a resin foam.
  • a material having a density lower than that of the skin materials 31 and 32 can be used.
  • a material having a density in the range of 30 kg / m 3 or more and 2000 kg / m 3 or less can be used.
  • the density of the plate-shaped piece 13 may be appropriately designed according to the physical properties of the composite material 30 or the purpose of use, and may be a value outside the above range.
  • the material of the plate-shaped piece 13 a resin (resin foam or the like), a wood material (plywood such as balsa or veneer), or a metal-based foam (aluminum alloy or the like) can be used.
  • the plate-shaped piece 13 is made of a hard resin foam.
  • the plate-shaped piece 13 is made of, for example, a polymethacrylicimide (PMI) closed cell foam (for example, "ROHACELL®" (EVONIC Industries AG)).
  • the density of the plate-shaped piece 13 is set to a value in the range of 30 kg / m 3 or more and 500 kg / m 3 or less (for example, 110 kg / m 3 ) from the viewpoint of weight reduction of the composite material 30.
  • the hard resin foam used as the material of the plate-shaped piece 13 includes polystyrene foam, polyvinyl chloride foam, cellulose acetate foam foam, polyurethane foam, phenol foam, epoxy foam, acrylic foam, and poly.
  • a methacrylimide foam, a polypropylene foam, a polyethylene terephthalate foam, a polycarbonate foam, a polyamideimide foam, a polyphenylene sulfide foam, or the like may be used.
  • the planar shape (outer peripheral shape) of the plate-shaped piece 13 is a regular polygon (regular hexagon in the present embodiment).
  • the planar shape of the plate-shaped piece 13 can be selected from a triangle, a quadrangle, a hexagon, or an equilateral pentagon when a large number of plate-shaped pieces 13 are uniformly spread. Further, the planar shape of the plate-shaped piece 13 may be other than these shapes, and other polygonal, circular, or elliptical shapes can be selected.
  • each corner may be chamfered or rounded in a plan view.
  • the thickness of the plate-shaped piece 13 can be, for example, in the range of 0.05 mm or more and 10 mm or less (for example, 0.05 mm or more and 2 mm or less). Further, regarding the plane dimension of the plate-shaped piece 13, the average value of the distance from the center of gravity to the outer circumference (the average value of 360 degrees; the radius in the case of a circle) shall be a value in the range of 3 mm or more and 50 mm or less (for example, 5 mm). When the plate-shaped piece 13 is a regular hexagon, the length of one side can be a value in the range of 3 mm or more and 10 mm or less (for example, 5 mm). However, the dimensions of the plate-shaped piece 13 may be a value outside the range described in this paragraph.
  • each plate-shaped piece 13 In the core material layer 20, all the plate-shaped pieces 13 are separated from each other and are separate bodies. The entire circumference of each plate-shaped piece 13 is separated from all adjacent plate-shaped pieces 13 with a gap 16. Each plate-shaped piece 13 has an island-like structure independent of each other. Unlike the reinforcing structure of Patent Document 2 described above, the adjacent plate-shaped pieces 13 are not connected to each other by a connecting portion made of the same material as the plate-shaped piece 13.
  • the composite material 30 is a multi-web panel in which each of the skin materials 31 and 32 functions as a flange in an I-shaped beam structure, and each plate-shaped piece 13 functions as a web, and each plate-shaped piece 13 functions as a core material. Is.
  • Adjacent plate-shaped pieces 13 face each other with a gap 16 on each side.
  • the width W of the gap 16 changes according to the size of the gap between the adjacent blades 24 in the upper mold 23 described later.
  • the width W of the gap 16 is constant along the sides facing each other. Further, in each plate-shaped piece 13, the width W of the gap 16 facing all the sides is equal to each other.
  • the dimension of the width W of the gap 16 is appropriately designed according to the size of the composite material 30, and can be, for example, in the range of 0 mm or more and 10 mm or less.
  • the ratio R1 of the total area of the plate-shaped pieces 13 to the total area of the laminated material 30 in a plan view can be adjusted by the size of the gap 16 between the adjacent plate-shaped pieces 13.
  • S1 represents the total area of the core material layer 20 (the total area of the plate-shaped pieces 13 and the gap 16), and S2 represents the total area of all the plate-shaped pieces 13 (the area when viewed in the thickness direction).
  • the value obtained by subtracting R1 from 100 (%) is substantially equal to the porosity R2 (%) of the core material layer 20.
  • the ratio R1 is less than 100% and can be 50% or more (70% or more in some cases).
  • the planar shape of each plate-shaped piece 13 is a triangle, a quadrangle, a hexagon, or an equilateral pentagon, the space of the core material layer 20 can be efficiently filled.
  • the ratio R1 is 80%. Further, when the regular hexagonal plate-shaped pieces 13 having a side of 5 mm are uniformly spread with a gap of 3 mm, the ratio R1 is 55%.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are regularly arranged.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are uniformly spread.
  • the arrangement of the plate-shaped pieces 13 a staggered arrangement in which the positions of the plate-shaped pieces 13 are shifted by half a pitch between adjacent plate-shaped pieces 13L is adopted.
  • the planar shape of each plate-shaped piece 13 is a regular hexagon, and the arrangement of the plate-shaped pieces 13 can be said to be a honeycomb arrangement in which a gap is formed between the adjacent plate-shaped pieces 13.
  • each plate-shaped piece 13 (one surface of both sides parallel to the arrangement surface of each plate-shaped piece 13 and the lower surface in FIG. 2) 13a is chamfered portion 13c over the entire circumference. Is formed.
  • the chamfered portion 13c is a trace (cutting mark) indicating that the plate-shaped piece 13 is formed by punching, and is an arc-shaped curved surface (for example, an R surface of about 0.05 mm) or an outer side like an arc. It is a curved surface that bulges out.
  • the shape of the chamfered portion 13c changes depending on the shape of the sword of the blade 24 used in the punching process and the like.
  • the dimensions of the chamfered portion 13c are substantially uniform over the entire circumference.
  • the "main surface" of the plate-shaped piece 13 is the front side or the back side surface.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 (for example, all plate-shaped pieces 13 of the core material layer 20), it is determined from the cut marks formed on the outer periphery as traces manufactured by using the transfer sheet 10 described later.
  • the cutting directions in the thickness direction are the same as each other.
  • chamfered portions 13c are formed on the outer periphery of the main surface 13a on the same side in the thickness direction.
  • the skin material laminated on the main surface 13b located on the cutting progress side as the cutting direction in the thickness direction.
  • the transfer sheet 10 is a sheet capable of transferring a large number of plate-shaped pieces 13 from the base sheet 11 to another structural material (a structure having adhesiveness or adhesiveness on the surface).
  • the transfer sheet 10 includes a core material layer 20 and a base material sheet 11 laminated on the core material layer 20. On the surface of the base material sheet 11 on the core material layer 20 side, cutting scratches (dents) 43 when a large number of plate-shaped pieces 13 are cut remain. In the core material layer 20, adjacent plate-shaped pieces 13 are separated by a gap 16. Further, in a large number of plate-shaped pieces 13, chamfered portions 13c are formed on the outer periphery of the main surface 13a on the same side of each plate-shaped piece 13 in the thickness direction.
  • the transfer sheet 10 corresponds to a "laminated material"
  • the base material sheet 11 corresponds to a "skin material”.
  • a resin sheet or film thermoplastic resin sheet, etc.
  • various resins such as polyethylene, polypropylene, urethane, polyester, polyethylene terephthalate (PET), and polycarbonate can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polycarbonate polyethylene terephthalate
  • the thickness of the base sheet 11 can be a value in the range of 0.01 mm to 0.5 mm (for example, 0.075 mm).
  • a rubber or paper sheet (or film) may be used in addition to the resin sheet.
  • a pressure-sensitive adhesive layer 18 is formed on one side (upper surface in FIG. 4) of the base material sheet 11 by applying a pressure-sensitive adhesive (a pressure-sensitive adhesive that does not cure at room temperature).
  • a pressure-sensitive adhesive a pressure-sensitive adhesive that does not cure at room temperature.
  • various types such as acrylic type, urethane type, and silicone type can be used.
  • a pressure-sensitive adhesive layer 18 is formed in advance on one side by applying an acrylic pressure-sensitive adhesive.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 18 is formed by a pressure-sensitive adhesive such as spray glue.
  • a spray glue such as an acrylic adhesive (for example, "Spray glue series” manufactured by 3M Japan Ltd.) can be used.
  • the base sheet 11 may be a resin film to which a double-sided adhesive film is attached.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are detachably attached to the surface of the base sheet 11.
  • Each plate-shaped piece 13 is held by the pressure-sensitive adhesive layer 18 on the base sheet 11 with a constant adhesive force.
  • Each plate-shaped piece 13 is attached to the base sheet 11 on the side opposite to the side on which the chamfered portion 13c is formed on the outer periphery. If the surface of the base sheet 11 is sticky, the pressure-sensitive adhesive layer 18 may be omitted.
  • the arrangement of the plate-shaped pieces 13 on the base material sheet 11 is the basis for the arrangement of the plate-shaped pieces 13 in the core material layer 20 of the composite material 30.
  • the plan view of the core material layer 20 of the transfer sheet 10 is the same as that of FIG.
  • the planar shape (outer peripheral shape) of the plate-shaped piece 13 is a regular polygon (regular hexagon in the present embodiment).
  • all the plate-shaped pieces 13 are separated from each other and are separate bodies.
  • Each plate-shaped piece 13 has an island-like structure independent of each other.
  • Adjacent plate-shaped pieces 13 face each other with a gap 16 on each side.
  • the width W of the gap 16 is constant along the sides facing each other. Further, in each plate-shaped piece 13, the width W of the gap 16 facing all the sides is equal to each other. Further, in the core material layer 20, the ratio R1 of the total area of the plate-shaped pieces 13 to the total area of the laminated material 30 in a plan view is less than 100% and 50% or more (70% or more in some cases).
  • the width W of the gap 16 does not have to be constant along the sides facing each other, and the width W of the gap 16 facing all the sides of each plate-shaped piece 13 does not have to be equal to each other.
  • a chamfered portion 13c is formed on the outer circumference of one main surface 13a (upper surface in FIG. 4) of each plate-shaped piece 13 over the entire circumference.
  • the dimensions of the chamfered portion 13c are substantially uniform over the entire circumference.
  • the first manufacturing step for manufacturing the transfer sheet 10 and the second manufacturing step for manufacturing the composite material 30 using the transfer sheet 10 obtained in the first manufacturing step are performed in this order. Do it with.
  • the transfer sheet 10 corresponds to an intermediate sheet.
  • the material sheet is attached by attaching the material sheet 14 to the base sheet 11 and punching (press cutting) the material sheet 14 in the state of being attached to the base sheet 11.
  • the cutting step of dividing 14 into a large number of plate-shaped pieces 13 is performed in this order.
  • the material sheet 14 is a sheet used as a material for the plate-shaped piece 13, and for example, a polymethacrylicimide (PMI) closed-cell foam sheet sliced to a predetermined thickness of 0.05 mm or more and 10 mm or less may be used. can.
  • PMI polymethacrylicimide
  • a laminated sheet 19 in which a long material sheet 14 is bonded to a long base sheet 11 by an adhesive layer 18 is created.
  • the laminated sheet 19 is wound in a roll shape and installed on a reel 51 (see FIG. 6) of the production line 50.
  • the laminated sheet 19 is unwound in the longitudinal direction and passed through the press device 15.
  • the base sheet 11 and the material sheet 14 may be attached by a press, a roller, an ultrasonic horn, or the like capable of pressurizing or heating and pressurizing.
  • the material sheet 14 is press-cut by vertically cutting the laminated sheet 19 on the lower die 22 of the press device 15 by the blade 24 of the upper die 23.
  • the base sheet 11 is not cut, but is so-called half-cut (that is, cut to the extent that it does not penetrate).
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are formed on the base sheet 11, and a transfer sheet 10 (see FIG. 5C) is manufactured.
  • a planar shape of the blade 24 a shape corresponding to the outer peripheral shape of the plate-shaped piece 13 is used.
  • a regular hexagonal blade 24 is used in a plan view.
  • a large number of blades 24 are arranged on a two-dimensional plane with a gap.
  • a portion 29 of the surface of the material sheet 14 where the tip of the blade 24 first contacts is pushed in. Then, the periphery of the portion 29 is plastically deformed. Therefore, after the material sheet 14 is cut by the blade 24, a chamfered portion 13c is formed on the outer periphery of the plate-shaped piece 13 as a trace of plastic deformation as shown in FIG. 7B. As described above, the chamfered portion 13c is an arc-shaped curved surface or a curved surface that bulges outward like an arc. In addition, chips 39 are formed between the blades 24. In the punching process, depending on the cutting conditions, burrs 13d (see FIG.
  • 25B may be formed on the outer periphery of the main surface 13a of each plate-shaped piece 13 instead of the chamfered portion 13c.
  • a cutting mark that can determine the cutting direction in the thickness direction remains on the outer periphery of the main surface 13a of the plate-shaped piece 13.
  • the upper die 23 moves up and down with respect to the lower die 22 at the time of press cutting, but the press cutting may be performed by pressurizing the rotation by the rolling die (die cut roll).
  • the chips 39 of the material sheet 14 cut by the press device 15 are reticulated sheets 38 connected to each other.
  • the net-like sheet 38 composed of the chips 39 is taken up by the take-up reel 25 and removed (see FIG. 6).
  • a protective film 27 unwound from a roll provided on another reel 26 is laminated on the plate-shaped piece 13 side of the transfer sheet 10.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are covered with a protective film 27.
  • the long transfer sheet 10 is cut to a predetermined length by the cutter 28 and divided into a plurality of transfer sheets 10. Note that winding by the take-up reel 25, coating by the protective film 27, and cutting by the cutter 28 may be omitted.
  • the steps are performed in this order.
  • the skin material sheets 31A and 32A are the materials of the skin materials 31 and 32 (see FIG. 2) described above, and for example, a semi-cured prepreg (prepreg sheet) can be used.
  • the first skin material sheet 31A is arranged on the molding die (for example, the die) 33.
  • the transfer sheet 10 obtained in the first manufacturing step is arranged with the plate-shaped piece 13 side facing the first skin material sheet 31A on the molding die 33. Will be done.
  • FIG. 8B a large number of plate-shaped pieces 13 of the transfer sheet 10 are pressed against the first skin material sheet 31A.
  • the surface of the first skin material sheet 31A has adhesiveness. Therefore, a large number of plate-shaped pieces 13 are attached to the first skin material sheet 31A.
  • the base sheet 11 is peeled off from a large number of plate-shaped pieces 13.
  • the adhesive force of the first skin material sheet 31A to a large number of plate-shaped pieces 13 is larger than the adhesive force of the pressure-sensitive adhesive layer 18 to a large number of plate-shaped pieces 13, the base sheet 11 to the first skin material A large number of plate-shaped pieces 13 are transferred to the sheet 31A.
  • a temperature-sensitive adhesive may be used as the adhesive for the adhesive layer 18.
  • a warm-off type adhesive whose adhesive strength decreases above a predetermined switching temperature (for example, "temperature-sensitive adhesive sheet Intellimar tape warm-off type” manufactured by Nitta Co., Ltd., for example, a switching temperature of 50 degrees) is applied to the adhesive layer 18
  • the base sheet 11 is heated from the back side (upper side in FIG. 8) in the state shown in FIG. 8 (b), and the base sheet 11 is peeled off when the pressure-sensitive adhesive layer 18 is equal to or higher than the switching temperature.
  • a cool-off type adhesive whose adhesive strength decreases below a predetermined switching temperature (for example, "temperature sensitive adhesive sheet Intellimar tape cool-off type” manufactured by Nitta Co., Ltd., for example, switching temperature 25 degrees) is applied to the adhesive layer 18
  • the base sheet 11 is cooled from the back side in the state shown in FIG. 8 (b), and the base sheet 11 is peeled off when the pressure-sensitive adhesive layer 18 is below the switching temperature.
  • the base sheet 11 can be easily peeled off from the plate-shaped piece 13. Further, when the base material sheet 11 is peeled off, the influence on the adhesive state between each plate-shaped piece 13 and the first skin material sheet 31A is small.
  • the second skin material sheet 32A is separated from each other so as to face the plate-shaped piece 13 side of the laminating material 30A obtained in the transfer step. Be placed.
  • the second skin material sheet 32A is laminated on the plate-shaped piece 13 side of the laminated material 30A.
  • the surface of the second skin material sheet 32A has adhesiveness. Therefore, a large number of plate-shaped pieces 13 are attached to the second skin material sheet 32A.
  • the laminated material 30B in which a large number of plate-shaped pieces 13 are sandwiched between the pair of skin material sheets 31A and 32A can be obtained.
  • the molding step is performed.
  • a bagging film is used to seal the laminated lumber 30B obtained in the laminating step.
  • the laminated lumber 30B sealed by the bagging film is heated in the autoclave at a predetermined temperature and pressure (for example, 0.2 MPa, 130 ° C.) for a predetermined time (for example, 2 hours).
  • a predetermined temperature and pressure for example, 0.2 MPa, 130 ° C.
  • a predetermined time for example, 2 hours.
  • the semi-cured skin material sheets 31A and 32A become the fully cured skin materials 31 and 32.
  • the composite material 30 formed and cured into a predetermined shape in the case of FIG. 9B, a flat plate shape
  • the matrix of the prepregs used for the skin material sheets 31A and 32A is a thermoplastic resin (for example, polyamide resin, polypropylene resin, polyether ether ketone resin)
  • the matrix is formed after a molding step such as pressure heating press molding.
  • the curing step is performed by cooling the laminated material 30B in an atmosphere having a temperature lower than the curing temperature of the above (for example, room temperature), and the composite material 30 is completed.
  • chamfered portions 13c are formed on the same side in the thickness direction in a large number of plate-shaped pieces 13 as traces manufactured by using the transfer sheet 10.
  • a large number of plate-shaped pieces 13 are arranged according to the arrangement of the plate-shaped pieces 13 on the transfer sheet 10. Therefore, it is not necessary to individually arrange a large number of plate-shaped pieces 13 on the skin material sheet 31A, and the core material layer 20 in which a large number of plate-shaped pieces 13 are arranged can be easily formed.
  • FIG. 9 of Patent Document 1 it is difficult to precisely arrange the disc-shaped plates, but according to the present embodiment, a large number of plate-shaped pieces 13 are densely arranged on the skin material sheet 31A. It is also easy to place.
  • the adjacent plate-shaped pieces 13 are separated by a gap 16 to form separate bodies.
  • the conventional composite material having a sandwich structure includes a foam, a honeycomb structure, or a core material layer composed of a large number of material islands connected to each other. It is lightweight and has high rigidity.
  • the core material layer has a continuous structure, bending of a hard foam having poor toughness tends to cause breakage, and it is difficult to form a complicated three-dimensional shape. When the shape of the composite material is curved, the range of bending is restricted.
  • the adjacent plate-shaped pieces 13 are separated by the gap 16 and the adjacent plate-shaped pieces 13 are further separated. Interference between each other is suppressed by the gap 16. Therefore, as compared with the conventional composite material, the core material layer 20 is less likely to be damaged even if it is bent, and the restriction of the bending range when forming the three-dimensional shape is small. According to this embodiment, it is possible to provide a composite material 30 which is excellent in moldability into a three-dimensional shape and is easy to manufacture. Then, a composite material 30 having a complicated three-dimensional shape and a composite material 30 having a large bend can be realized.
  • the composite material 30 having a three-dimensional shape curved along the cavity surface of the molding die 33 can be obtained.
  • the cavity surface of the molding die 33 is not only convex but also concave, so that interference between adjacent plate-shaped pieces 13 is suppressed.
  • the followability to the molding die 33 changes according to the width W of the gap 16. Therefore, the width W of the gap 16 can be appropriately designed according to the curvature of the molding die 33.
  • prepreg is used as the material of each of the skin materials 31 and 32. Therefore, when the heat treatment is performed, the curable resin (matrix) of the prepreg flows into the gap 16 between the plate-shaped pieces 13 to fill the gap 16 of the core material layer 20. The curable resin that has flowed in is cured in the gap 16. The resin cured in the gap 16 includes short fibers that have flowed from the prepreg together with the resin. Therefore, it is possible to suppress a local decrease in strength of the composite material 30.
  • the gap 16 of the core material layer 20 may be filled with the resin of the prepreg, but fillets may be formed at the corners between the side surface of the plate-shaped piece 13 and the inner surfaces of the skin materials 31 and 32, or air bubbles may be generated.
  • the gap 16 may be filled in the included state. Further, as the prepreg used as the material of the skin materials 31 and 32, when the gap 16 is large, a prepreg having a large amount of resin per unit area can be used.
  • a curable resin for example, a thermosetting type, a two-component reaction type, a moisture-reacting type adhesive, etc.
  • a curable resin for example, a thermosetting type, a two-component reaction type, a moisture-reacting type adhesive, etc.
  • the injected curable resin is cured in the gap 16.
  • a film-like adhesive may be added between the two skin materials 31 and 32. In this case, the film-like adhesive is melted during the heat treatment, and the melted adhesive (curable resin) flows into the gap 16 and is finally cured. In these cases, as shown in FIG.
  • the gap 16 between the adjacent plate-shaped pieces 13 is filled with the cured resin 6, the local strength decrease of the composite material 30 can be suppressed, and the rigidity is also increased. Can be improved.
  • the curable resin is poured into the gap 16 of the core material layer 20 composed of a large number of plate-shaped pieces 13, and then the resin is cured to form the resin 6 in the core material layer 20. It corresponds to the honeycomb forming step of forming the honeycomb structure. Further, the filling of the curable resin can be performed even when the prepreg is not used as the material of the skin materials 31 and 32.
  • the density of the plate-shaped pieces 13 is low, it is possible to realize the composite material 30 which is lightweight and has excellent specific rigidity.
  • the density of the core material layer 20 can be adjusted by adjusting the thickness of the plate-shaped piece 13 and the gap 16 in addition to the density of the plate-shaped piece 13.
  • the composite material 130 has a second core material layer 21 having a large number of plate-shaped pieces 13 arranged along the surface of the second skin material 32, and a first core material.
  • An intermediate adhesive layer 17 arranged between the layer 20 and the second core material layer 21 is further provided.
  • the intermediate adhesive layer 17 is formed of a sheet-like adhesive (also referred to as a film-like adhesive or an adhesive sheet) that is melted by heating and heat-cured as it is, and adheres the first core material layer 20 and the second core material layer 21. ..
  • the first skin material 31, the first core material layer 20, the intermediate adhesive layer 17, the second core material layer 21, and the second skin material 32 are laminated in this order.
  • the intermediate adhesive layer 17 may be composed of an adhesive layer in which a sheet-like adhesive is dissolved. Further, the cured resin 6 may be filled in the gaps 16 of the core material layers 20 and 21.
  • the positions of the plate-shaped pieces 13 of the first core material layer 20 and the positions of the plate-shaped pieces 13 of the second core material layer 21 are matched in the plan view, but the first core The position of each plate-shaped piece 13 of the material layer 20 and the position of each plate-shaped piece 13 of the second core material layer 21 may be shifted from each other.
  • the core material layers 20 and 21 are formed into two layers, but the core material layers 20 and 21 may be formed into three or more layers.
  • an intermediate adhesive layer 17 may be provided between the core material layers 20 and 21 adjacent to each other in the thickness direction.
  • a prepreg or a thermosetting resin sheet may be used for the intermediate adhesive layer 17 without using a sheet-like adhesive.
  • the composite material 130 is manufactured by laminating a plurality of canaoutheastern-structured laminated lumbers 10 having a base sheet (prepreg) 11 and a large number of plate-shaped pieces 13 attached to the base sheet 11. You may.
  • the resin flows during the heating step and flows into the gap 16 of each plate-shaped piece 13, it is possible to suppress a local decrease in strength of the composite material 30. Since the surface of the base sheet 11 has adhesiveness, the adhesive for holding the plate-shaped piece 13 can be omitted.
  • the plate-shaped piece 13 has a two-layer structure in the core material layer 20.
  • the thicker the plate-shaped piece 13 the larger the tensile strain on one side of the plate-shaped piece 13, and depending on the thickness of the plate-shaped piece 13 and the magnitude of bending, One side of the plate-shaped piece 13 may be damaged due to tensile strain.
  • each plate-shaped piece 13 when compared with the composite material having the same thickness, each plate-shaped piece 13 is thinner than the composite material 30 in which the plate-shaped piece 13 has a single-layer structure.
  • the intermediate sheet produced by the above-mentioned first manufacturing step is not the transfer sheet 10, but the base sheet in a state of being laminated on the skin material sheet 31A in order to use the base sheet 111 as an adhesive. It is used as an adhesive core sheet 60 (see FIG. 13) in which 111 is dissolved.
  • the adhesive core sheet 60 a sheet having the same structure as the transfer sheet 10 described above can be used.
  • an adhesive that allows each plate-shaped piece 13 to be peeled off from the base sheet 11 is used for the pressure-sensitive adhesive layer 18, but in the case of the adhesive core sheet 60, each plate-shaped piece 13 is used. It is not necessary to make the material sheet removable, and the material sheet 14 can be attached to the base material sheet 111 with an adhesive or an adhesive.
  • the adhesive core material sheet 60 and the second skin material are opposed to the first skin material sheet 31A on the molding die 33.
  • the sheets 32A are laminated in this order.
  • the plate-shaped piece 13 side may be attached to the first skin material sheet 31A.
  • the base sheet 111 side may be attached to the first skin material sheet 31A (not shown).
  • the laminated material 30B is obtained. Since the method for producing the composite material 30 from the laminated material 30B is the same as that of the above-described embodiment, the description thereof will be omitted.
  • a resin sheet (a sheet having the same properties as the intermediate adhesive layer 17, for example, a sheet-like adhesive, a prepreg, etc.) is laminated on one side or both sides of the core material layer 20. May be good.
  • a plurality of adhesive core sheet 60s may be used for manufacturing one composite material 30.
  • a plurality of adhesive core material sheets 60 may be laminated so that the plate-shaped pieces 13 face the same side in the thickness direction.
  • the base material sheets 111 may be bonded to each other, or the core material layers 20 may be bonded to each other.
  • the adhesive core sheet (second intermediate sheet) 60 shown in FIG. 14 is manufactured by using the transfer sheet (first intermediate sheet) 10 described above.
  • the skin material 111 is a sheet-like adhesive.
  • the pasting step and the transfer step are performed in this order after the first manufacturing step described above.
  • the sticking step as shown in FIGS. 15A and 15B, the skin material 111 is pasted on the plate-shaped piece 13 side of the transfer sheet 10.
  • a separate sheet 141 laminated on the back surface can be used as the sheet-like adhesive for the skin material 111.
  • the transfer step as shown in FIG. 15C, a large number of plate-shaped pieces 13 are transferred to the skin material 111 by peeling the base sheet 11 from the large number of plate-shaped pieces 13. As a result, the adhesive core material sheet 60 is obtained.
  • the step of laminating the protective film 27 on the plate-shaped piece 13 side of the adhesive core sheet 60 may be performed.
  • the composite material manufacturing sheet (second intermediate sheet) 70 shown in FIG. 16 is manufactured by using the transfer sheet (first intermediate sheet) 10 described above.
  • the composite material manufacturing sheet 70 is the same as the adhesive core material sheet 60 shown in FIG. 14, except that the skin material 61 is in a prepreg (semi-cured state).
  • a separate sheet 41 laminated on the back surface can be used. Since the manufacturing method of the composite material manufacturing sheet 160 is the same as that of the third modification except that the skin material is different, the description thereof will be omitted.
  • the intermediate sheet manufactured by the above-mentioned first manufacturing step is a composite material manufacturing sheet 70 using a prepreg as a base sheet 61.
  • a base sheet 61 to which a large number of plate-shaped pieces 13 are attached is installed on the molding die 33.
  • the laminated material 30B is produced by laminating the second skin material sheet 32A on the large number of plate-shaped pieces 13 of the base sheet 61 (not shown).
  • the laminated lumber 30B is heated in the autoclave at a predetermined temperature and pressure for a predetermined time in the same manner as in the above-described embodiment. As a result, the laminated lumber 30B is fired to complete the composite lumber 30 having a predetermined shape in which the base material sheet 61 and the second skin material sheet 32A are completely cured and molded.
  • the composite material 30 can be manufactured with a smaller number of steps as compared with the above-described embodiment.
  • a sheet material or film material such as polyprepylene, polyolefin, polyester, polyethylene, polyethylene terephthalate, urethane, tetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyetheretherketone, or paper is used. be able to.
  • the separate sheet 41 is provided on the base sheet 11 so as to be peelable due to the adhesiveness of the prepreg. Further, when a thermoplastic resin sheet is used for the base sheet 11, the separate sheet 41 is similarly provided on the base sheet 11 so as to be peelable.
  • the transfer sheet 10 can be easily handled during the transfer step. Therefore, the positioning of the base sheet 11 and the plate-shaped piece 13 becomes easy, and the molding work of the composite material 30 can be facilitated.
  • the composite material 131 has a canaoutheastern structure. Further, in the core material layer 20 on the skin material 31, strip-shaped plate-shaped pieces 13 are arranged in a certain direction. A gap 16 is formed between adjacent plate-shaped pieces 13. Although the plate-shaped piece 13 is not divided in the length direction in FIG. 19, the plate-shaped piece 13 may be divided in the length direction. Further, the chamfered portion 13c is formed on the outer periphery of the main surface 13a on the skin material 31 side of each plate-shaped piece 13, but the description is omitted in FIGS. 19 and 20.
  • the composite material 131 can be wound into a cylindrical shape to manufacture a cylindrical body 100.
  • the cylindrical body 100 shown in FIG. 20 is obtained.
  • the core material layers 20 are not laminated on both end portions 31a of the skin material 31, and one end portion 31a serves as a sticking allowance on the inner peripheral surface (a sticking point on the outer skin material 31).
  • the other end 13a is laminated so as to cover the outermost plate-shaped piece 13. Further, even when the composite material 131 is wound with the skin material 31 side as the outside, the cylindrical body 100 can be obtained.
  • one end 31a is laminated so as to cover the innermost plate-shaped piece 13, and the other end 13a is used as a sticking allowance on the outer peripheral surface (a place to be stuck to the inner skin material 31).
  • the end portion 31a of the skin material 31 is laminated so as to cover the plurality of plate-shaped pieces 13.
  • a partition space 53 formed by through holes is formed in each plate-shaped piece 13 of the core material layer 20.
  • the partition space 53 is a space in which the periphery is partitioned in a plan view.
  • the number of partition spaces 53 in one plate-shaped piece 13 may be one or a plurality. Further, the partition space 53 may be formed in all the plate-shaped pieces 13 of the composite material 30, or the partition space 53 may be formed in only a part of the plate-shaped pieces 13.
  • the outer peripheral shape of the plate-shaped piece 13 is a regular polygon (regular hexagon in FIG. 21A) as in the above-described embodiment.
  • the planar shape of the plate-shaped piece 13 may be a shape other than a regular polygon (for example, a polygon other than the regular polygon, a circle, an ellipse, etc.).
  • the planar shape of the partition space 53 is the same as the outer peripheral shape of the plate-shaped piece 13.
  • the planar shape of the partition space 53 may be different from the outer peripheral shape of the plate-shaped piece 13.
  • the partition space 53 can be formed at the time of press cutting in which the material sheet 14 is divided into a large number of plate-shaped pieces 13 in the cutting step of the first manufacturing process.
  • a blade (not shown) corresponding to the planar shape of the partition space 53 is provided inside the blade 24 corresponding to the planar shape of the plate-shaped piece 13.
  • a trace (cutting mark) indicating that a partition space 53 was formed by punching on the same side as the chamfered portion 13c (or burr 13d) in the thickness direction.
  • the inner chamfer portion 13e (or inner burr) is formed.
  • FIG. 21B a trace (cutting mark) indicating that a partition space 53 was formed by punching on the same side as the chamfered portion 13c (or burr 13d) in the thickness direction.
  • the description of the chamfered portion 13c and the inner side chamfered portion 13e is omitted.
  • the material sheet 14 is attached to the base sheet 11, and the material sheet 14 is formed into a large number of plate-shaped pieces 13 by press-cutting in accordance with the position of the partition space 53. It may be divided.
  • the gap 16 of the core material layer 20 is filled with the cured resin 6.
  • the resin 6 is cured by injecting a curable resin (for example, a thermosetting type, a two-component reaction type, a moisture-reacting type adhesive, etc.) into the gap 16 by utilizing the pressure difference.
  • the curable resin can be injected using, for example, an RTM (Resin Transfer Molding) molding method.
  • the skin material sheets 31A and 32A sandwiching the core material layer 20 include a resin-free fiber woven fabric (carbon fiber or glass fiber woven fabric, carbon fiber or glass fiber non-woven fabric, etc.), a resin plate, or a resin plate.
  • a metal plate or the like can be used, and a resin sheet 54 made of a material that does not allow the curable resin to pass through can be laminated between the skin material sheets 31A and 32A and the core material layer 20.
  • a perforated sheet 54A in which a plurality of through holes 54a are formed or a non-perforated sheet 54B having no through holes 54a can be used.
  • the perforated sheet 54A is used, by making at least a part of the through holes 54a of the resin sheet 54 overlap the gap 16, it becomes easy to fill the gap 16 with a low-fluidity curable resin. Further, at least a part of the through holes 54a of the resin sheet 54 may overlap the partition space 53.
  • the curable resin is injected into the partition space 53 overlapping the through holes 54a, and the other compartments. No curable resin is injected into the space 53. Further, when none of the through holes 54a of the resin sheet 54 overlaps with the partition space 53, or when both of them use the non-perforated sheet 54B, the curable resin is not injected into any of the partition spaces 53. In any case, it is possible to control whether or not the curable resin flows into the partition space 53. Therefore, the porosity of the core material layer 20 can be adjusted according to the size of the partition member 53. It is not necessary to inject the above-mentioned curable resin into the gap 16. Even in this case, since the partition space 53 is provided in each plate-shaped piece 13, each plate-shaped piece 13 can easily follow the three-dimensional shape.
  • This modification is the same as the eighth modification in that the partition space 53 is formed in the plate-shaped piece 13, but as shown in FIG. 22, the partition space 53 in the plate-shaped piece 13 has a honeycomb structure. Is formed.
  • the number of partition spaces 53 in one plate-shaped piece 13 may be one or may be plural.
  • the broken line represents the cutting portion (the position of the press cut described later).
  • the planar shape of the cut portion with respect to one plate-shaped piece 13 is a polygon (hexagon). However, the planar shape of the cut portion may be other than a polygon.
  • the material sheet 14 having a honeycomb structure is attached to the base material sheet 11
  • the material sheet 14 in a state of being attached to the base material sheet 11 is punched out.
  • the material sheet 14 is divided into a large number of plate-shaped pieces 13.
  • the core material layer 20 is obtained by removing chips as needed.
  • a film in which films are integrated on both sides of the honeycomb structure layer so as to close each through hole of the honeycomb structure can be used, or a material sheet composed of only the honeycomb structure layer can be used. It can also be used.
  • the core material layer 20 of the eighth modification and the ninth modification is the composite material 30 of FIG. 2, the transfer sheet 10 of FIG. 4, the adhesive core sheet 60 of FIG. 13, and the composite of FIG. It can be used in place of the core material layer 20 without the partition space 53 in the laminated materials of all the above-described embodiments and modifications such as the material manufacturing sheet 70.
  • the laminated material is an intermediate sheet such as a transfer sheet 10
  • the laminated material 10 is laminated on the core material layer 20 and the core material layer 20.
  • the core material layer 20 has a large number of plate-shaped pieces 13 arranged along the surface of the skin material 11, and in the core material layer 20, adjacent plate-shaped pieces 13 have gaps.
  • a partition space 53 is formed in the plate-shaped piece 13 so as to be separated from each other or by a notch.
  • the laminated material is a composite material 30 such as a panel having a sandwich structure
  • the laminated material 30 is arranged on the side opposite to the first skin material 11 in the core material layer 20 with the skin material 11 as the first skin material.
  • a second skin material 12 that sandwiches the core material layer 20 is further provided together with the first skin material 11.
  • a resin sheet 54 that does not allow the curable resin to pass through is laminated.
  • the holding portion 80 for holding the plane position of the plate-shaped piece 13 is laminated on the main surfaces 13a and 13b of the plate-shaped piece 13 of the core material layer 20.
  • the holding portion 80 is an adhesive layer or an adhesive layer in which a gap is partially formed.
  • the adhesive layer 80 is composed of a large number of dot portions 80a, each of which is composed of a thin film of an adhesive. In the adhesive layer 80, for example, a large number of dot portions 80a are regularly arranged.
  • the adhesive layer 80 is laminated on at least one of the main surface 13a and the main surface 13b of the plate-shaped piece 13.
  • the adhesive layer 80 is laminated on both the main surface 13a and the main surface 13b of the plate-shaped piece 13.
  • the adhesive layer 80 may be laminated only on the main surface 13a of the plate-shaped piece 13, or may be laminated only on the main surface 13b of the plate-shaped piece 13.
  • the misalignment of the plate-shaped piece 13 can be suppressed, and the finished product of the composite material 30 also has a plate-like shape.
  • the misalignment of the piece 13 can be suppressed.
  • a large number of dot portions 80a are formed on one or both sides of the material sheet 14 which is the material of the core material layer 20. It is conceivable to print. In this case, in the first manufacturing step, the material sheet 14 on which a large number of dot portions 80a are printed is attached to the base sheet 11, and then the material sheet 14 is divided into a large number of plate-shaped pieces 13 by punching. ..
  • a transfer sheet 85 for forming an adhesive layer on which a large number of dot portions 80a are printed can be used (see FIG. 23 (c)).
  • the transfer sheet 85 as the base sheet 86 on which a large number of dot portions 80a are printed, for example, an easily peelable sheet such as a resin sheet in which a PET film is treated with silicone can be used.
  • the adhesive force of the dot portion 80a to the plate-shaped piece 13 is larger than the adhesive force of the dot portion 80a to the base material sheet 86.
  • the dot portion 80a side of the transfer sheet 85 is overlapped with the main surface 13a of the plate-shaped piece 13 (the state shown in FIG.
  • a large number of dot portions 80a can be transferred to the main surface 13a of the plate-shaped piece 13.
  • a transfer sheet 85 is used to transfer a large number of dot portions 80a to the main surfaces 13a and 13b of the plate-shaped piece 13. You may.
  • the dot portion 80a may be formed of a thin film of adhesive instead of an adhesive.
  • the dot portion 80a fixed to each plate-shaped piece 13 serves as an anchor, so that the misalignment of the plate-shaped piece 13 can be suppressed.
  • an adhesive sheet (or adhesive sheet) 87 in which a large number of gaps are formed in the thickness direction with respect to the main surfaces 13a and 13b of the plate-shaped piece 13. May be laminated.
  • a pressure-sensitive adhesive sheet 87 a mesh sheet using a pressure-sensitive adhesive as a material, a non-woven fabric in which fibers of the pressure-sensitive adhesive are entwined, or the like can be used.
  • a mesh sheet using an adhesive as a material, a non-woven fabric in which adhesive fibers are entangled, or the like can be used. In these cases as well, the misalignment of the plate-shaped piece 13 can be suppressed.
  • the holding portion 80 of this modified example includes a composite material 30 as shown in FIG. 2, a transfer sheet 10 as shown in FIG. 4, an adhesive core sheet 60 as shown in FIG. 13, a composite material manufacturing sheet 70 as shown in FIG. It can be applied to the laminated materials of all the above-described embodiments and modifications.
  • the laminated material is laminated on the core material layer 20 and the core material layer 20.
  • the core material layer 20 has a large number of plate-shaped pieces 13 arranged along the surface of the skin material 11, and in the core material layer 20, the adjacent plate-shaped pieces 13 are It is separated by a gap or by a notch, and a holding portion 80 for holding the plane position of the plate-shaped piece 13 is laminated between the skin material 11 and the plate-shaped piece 13.
  • the laminated material is a composite material 30 such as a panel having a sandwich structure
  • the laminated material 30 is arranged on the side opposite to the first skin material 11 in the core material layer 20 with the skin material 11 as the first skin material.
  • a second skin material 12 that sandwiches the core material layer 20 together with the first skin material 11 is further provided, and a holding portion 80 is laminated between the skin materials 11 and 12 and the plate-shaped piece 13.
  • a stretchable sheet material is used for the base sheet 11 of the transfer sheet 10.
  • a resin sheet such as a CPP film (unstretched polypropylene) can be used.
  • the tensile strength is 100 MPa (JIS K 7127) or less, and the tensile elongation is 200% (JIS K 7127) or more.
  • the base sheet 11 is pulled by the operator or the machine in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the plate-shaped piece 13 is transferred to the skin material sheet 31A.
  • the adhesive force between the plate-shaped piece 13 to be transferred and the base sheet 11 is reduced, so that the plate-shaped piece 13 can be easily transferred.
  • the contact area of the plate-shaped piece 13 with respect to the skin material sheet 31A is reduced, so that the plate-shaped piece 13 can be easily transferred.
  • the material sheet 14 may be cut into a large number of plate-shaped pieces 13 by laser cutting instead of press cutting.
  • burrs 13d are formed on the outer periphery of the main surface 13a of each plate-shaped piece 13 as a cutting mark capable of determining the cutting direction in the thickness direction.
  • FIG. 26B even in the composite material 30, burrs 13d remain on the outer periphery of the main surface 13a of each plate-shaped piece 13.
  • a chamfered portion 13c may be formed on the outer periphery of the main surface 13a of each plate-shaped piece 13 as the above-mentioned cutting mark. Further, the state of the cut surface can be controlled by adjusting the focal point, output, feed speed, etc. of the laser at the time of laser cutting.
  • the material sheet 14 is cut and divided into a large number of plate-shaped pieces 13 by using a cutting device (cutting plotter) that moves the blade along the shape to be cut instead of press cutting or laser cutting. May be good. Also in this case, a chamfered portion 13c or a burr 13d is formed on the outer periphery of the main surface 13a of each plate-shaped piece 13 as a cutting mark capable of determining the cutting direction in the thickness direction.
  • a cutting device cutting plotter
  • the adjacent plate-shaped pieces 13 in the core material layer 20 are separated by a gap 16, but the adjacent plate-shaped pieces 13 may be separated by the notch 40. good.
  • adjacent plate-shaped pieces 13 are cut by the same blade 24.
  • a regular hexagonal array pattern blade 24 is used.
  • FIG. 27 (c) when the blade 24 is pulled out, the plate-shaped piece 13 that has been elastically deformed in the state of FIG. 27 (b) is restored, and between the adjacent plate-shaped pieces 13. A notch 40 remains in.
  • metal-based materials may be used as the materials for the skin materials 31 and 32.
  • each plate-shaped piece 13 is joined to the skin materials 31 and 32 by an adhesive.
  • this adhesive include vinyl acetal / phenol resin adhesive, nitrile rubber / phenol resin adhesive, chloroprene rubber / phenol resin adhesive, epoxy adhesive, recycled rubber adhesive, and Polybenz Imita.
  • a sol-based (PBI) adhesive, a polyimide-based (PI) adhesive, or the like can be used. From the viewpoint of improving the efficiency of the adhesive work (stability of the amount of the adhesive applied and workability), a sheet-like adhesive (film-like adhesive) may be used.
  • the resin on which the sheet adhesive is based is, for example, epoxy, nylon / epoxy, nitrile / epoxy, acrylic / epoxy, vinyl / epoxy, modified epoxy, epoxy / phenolic, polyimide, nylon, modified polypropylene, or the like. ..
  • the size of each plate-shaped piece 13 becomes large, and the width W of the gap 16 between the adjacent plate-shaped pieces 13 also increases. growing.
  • the width W of the gap 16 may be 10 mm or more.
  • the shapes of all the plate-shaped pieces 13 in the core material layer 20 do not have to be the same.
  • the planar shape of the plate-shaped piece 13 of the portion may be determined according to the curvature of the portion of the composite material 30.
  • the composite material 30 shown in FIG. 2 may have a canaoutheastern structure by omitting the second skin material 32.
  • the plate-shaped piece 13 side of the composite material 30 is attached to the structural material to be reinforced.
  • the core material layer 20 is sandwiched between the first skin material 31 and the structural material to be reinforced.
  • the core material layer 20 is composed of a large number of plate-shaped pieces 13 arranged along the surfaces of the skin materials 11 and 12, but the transfer sheet 10, the adhesive core material sheet 60, and the adhesive core material sheet 60, and In the intermediate sheet such as the composite material manufacturing sheet 70, the core material layer 20 may be composed of a sheet material (for example, a sheet material having a honeycomb structure) in which a large number of through holes are formed.
  • a sheet material for example, a sheet material having a honeycomb structure
  • the trade name "ROHACELL (registered trademark)" (EVONIC Industries AG) was used as the polymethacrylicimide (PMI) closed cell foam.
  • the density of the plate-shaped piece 13 was 110 kg / m 3 .
  • the planar shape of the plate-shaped piece 13 was based on a regular hexagon, and each of the six corners was chamfered.
  • the thickness was 1.0 mm
  • the length of one side of the regular hexagon was 5 mm
  • the chamfering radius of each of the above-mentioned corners was 0.5 mm.
  • the width W of the gap 16 between the adjacent plate-shaped pieces 13 was 1 mm.
  • the plurality of plate-shaped pieces 13 were uniformly arranged in the above-mentioned honeycomb arrangement. As a cut mark in the punching process, a chamfered portion 13c having a radius of about 0.05 mm was formed on the outer circumference of the main surface (one surface) 13a of the plate-shaped piece 13.
  • the area ratio R1 of the plate-shaped piece 13 to the total area in a plan view was 80.3% (calculated value reflecting the area reduction due to chamfering of each corner).
  • the trade name "Pyrofil prepreg (registered trademark) TR3110 381GMX” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used as the prepreg.
  • the specifications of this prepreg were a plain weave cloth made of carbon fibers having a total grain size of 333 g / m 2 and a tensile elastic modulus of 240 GPa, and the matrix was a thermosetting epoxy resin.
  • the laminated lumber 30B was heated at 0.2 MPa and 130 ° C. for 2 hours. As a result, a composite material 30 having a thickness of 1.49 mm and a density of 503 kg / m 3 was formed.
  • the present invention can be applied to a composite material or the like having a core material layer.
  • Transfer sheet (laminated material, intermediate sheet) 11 Base sheet (skin material) 13 Plate-shaped pieces 13a, 13b Main surface 13c Chamfered part 13d Burr 16 Gap 18 Adhesive layer 20 Core material layer 30 Composite material (laminated material) 31, 32 Skin material 40 Notch 60 Adhesive core material sheet (laminated material, intermediate sheet) 70 Composite material manufacturing sheet (laminated material, intermediate sheet)

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Abstract

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ために、芯材層20と、芯材層20に積層された表皮材31とを備えた積層材30では、芯材層20が、表皮材31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16を隔てて又は切れ込み40により別体となっており、多数の板状片13では、外周に形成される切断痕13c,13d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。

Description

積層材、中間シートの製造方法、及び、複合材の製造方法
 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以上2000kg/m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以上500kg/m以下の範囲の値(例えば、110kg/m)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、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 (21)

  1.  芯材層と、前記芯材層に積層された表皮材とを備えた積層材であって、
     前記芯材層は、前記表皮材の表面に沿って並べられた多数の板状片を有し、
     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、積層材。
  2.  前記芯材層では、平面視において、全面積に対する前記板状片の合計面積の割合が、50%以上である、請求項1に記載の積層材。
  3.  前記板状片の主面のうち、前記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前記表皮材では、前記芯材層側の面に、仮に前記表皮材上で切断加工により前記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、請求項1又は2に記載の積層材。
  4.  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乃至3の何れか1つに記載の積層材。
  5.  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乃至3の何れか1つに記載の積層材。
  6.  前記表皮材を第1表皮材として、
     前記芯材層における前記第1表皮材とは反対側に配置され、前記第1表皮材と共に前記芯材層を挟む第2表皮材をさらに備えている、請求項1乃至5の何れか1つに記載の積層材。
  7.  前記芯材層を第1芯材層として、
     前記第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、
     前記第1芯材層と前記第2芯材層の間に配置され、前記第1芯材層と前記第2芯材層を接着する中間接着層とをさらに備え、
     前記第1表皮材、前記第1芯材層、前記中間接着層、前記第2芯材層、前記第2表皮材が、この順番で積層されている、請求項6に記載の積層材。
  8.  前記中間接着層は、シート状接着剤により形成されている、請求項7に記載の積層材。
  9.  複合材として構造材料に用いられる、請求項1乃至8の何れか1つに記載の積層材。
  10.  前記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、請求項6乃至9の何れか1つに記載の積層材。
  11.  前記表皮材は、シート状接着剤である、請求項1乃至5の何れか1つに記載の積層材。
  12.  前記表皮材は、半硬化状態のプリプレグである、請求項1乃至5の何れか1つに記載の積層材。
  13.  前記多数の板状片は、前記表皮材に対し剥離可能に貼り付けられ、
     前記表皮材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として用いられる、請求項1、2、4又は5に記載の積層材。
  14.  前記多数の板状片は、感温性粘着剤により前記表皮材に貼り付けられている、請求項13に記載の積層材。
  15.  前記表皮材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13の何れか1つに記載の積層材。
  16.  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15の何れか1つに記載の積層材。
  17.  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、前記材料シートを多数の板状片に分割し、前記基材シートに前記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、
     当該中間シートは、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、又は、前記基材シートを接着剤として用いるために前記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前記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、中間シートの製造方法。
  18.  前記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、請求項17に記載の中間シートの製造方法。
  19.  複合材の製造方法であって、
     請求項17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。
  20.  前記表皮材には、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、請求項19に記載の複合材の製造方法。
  21.  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20に記載の複合材の製造方法。
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