サンドイッチ積層板の製造方法
【課題】 溝を形成した発泡コアを用いても表面に溝に起因する外観上の欠点が生じない表面平滑性の高いサンドイッチ積層板の製造方法を提供する。
【解決手段】 繊維強化材１、発泡コア２、繊維強化材３を下型５の一面上に順次積重し、これらの上にバギングフィルム９を重ねると共に気密にシールし、下型とバギングフィルムとの間を排気して樹脂トランスファー成形法により熱硬化性樹脂を注入して硬化させるサンドイッチ積層板の製造方法において、少なくとも片面に幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝４を形成した発泡コアを使用し、樹脂注入時の下型とバギングフィルムとの間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【解決手段】 繊維強化材１、発泡コア２、繊維強化材３を下型５の一面上に順次積重し、これらの上にバギングフィルム９を重ねると共に気密にシールし、下型とバギングフィルムとの間を排気して樹脂トランスファー成形法により熱硬化性樹脂を注入して硬化させるサンドイッチ積層板の製造方法において、少なくとも片面に幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝４を形成した発泡コアを使用し、樹脂注入時の下型とバギングフィルムとの間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂トランスファー成形法を用いたサンドイッチ積層板の製造方法に関する。詳細には、コア材に形成した溝が原因となって積層板表面に凹凸模様として現れる外観上の欠点を生じさせることなく、表面平滑性の高いサンドイッチ積層板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンドイッチ積層板は、２枚の表面板で軽量の芯材を挟んで樹脂で一体構造化した複合材で、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を表面板とするサンドイッチ積層板は、軽量で大きな曲げ剛性が得られることから、航空機、船舶、建材などの多くの用途に用いられている。
【０００３】
繊維強化樹脂を表面板とするサンドイッチ積層板は、通常樹脂トランスファー成形法により製造される。サンドイッチ積層板は、コア材や繊維強化材を型に敷設した後、型のキャビティーに樹脂を注入して繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させることにより得ることができる。
【０００４】
型のキャビティーに樹脂を注入する際には、基材の流動抵抗が大きいため、樹脂の繊維強化材中への拡散速度が遅い。このため、樹脂の注入には長時間を要しており、これは目的とする成形品が大型になるほど顕著となる。
【０００５】
従来、樹脂の拡散速度を高めて注入時間を短縮する方法として、樹脂を加圧する方法、型に溝を形成する方法、樹脂流動基材（メディア）を用いる方法、溝加工や貫通孔加工をしたコア材を用いる方法がある。これらの方法のうち、型に溝を形成する方法、樹脂流動基材を用いる方法、溝加工等をしたコア材を用いる方法は、樹脂の流路を確保することにより樹脂の拡散速度を向上させ、樹脂の注入に要する時間を短縮するものである。
【０００６】
例えば、特開２００１−６２９３２号公報（特許文献１）には、溝を形成した型と樹脂流動基材を用いる方法が記載されている。溝を形成した型上に繊維強化材、コア材、繊維強化材を順に積層し、更に樹脂流動基材を重ね、積層した材料と樹脂流動基材とをバギングフィルムで覆って内部を減圧した後、型に形成した溝と樹脂流動基材とから樹脂を注入することによりサンドイッチ積層板を製造する。
【０００７】
この方法のように、溝を形成した型を用いる方法は、型を製造するコストが非常に高いものとなる。また、樹脂流動基材を用いる方法は、次のような問題がある。
【０００８】
樹脂流動基材は網状のシートで、型に敷設した積層板材料に重ねて配置して使用されるが、製造後に軽量化のため取り除かれ廃棄される。樹脂流動基材を用いる方法は、製造後に樹脂流動基材を取り除く必要があり樹脂流動基材を再利用できないことから積層板の製造コストが高く、またそれ自体が廃棄物となる問題がある。
【０００９】
更に、これらの方法により得られた積層板の表面には、型に形成した溝や樹脂流動基材の凹凸を転写した樹脂の突起物が形成される。ピールクロスを用いることにより樹脂の突起物をある程度除去することは可能であるが、より製造コストの高いものとなるうえ意匠性の高い平滑な表面とすることは困難である。
【００１０】
溝や貫通孔を形成したコア材を用いる方法は、樹脂流動基材や溝を形成した型等を必要とせず比較的低コストでサンドイッチ積層板を製造することができる。しかしながら、積層板表面にコア材に加工した溝や貫通孔に起因する凹凸模様が浮き出て外観上の欠点となり、積層板に意匠性が求められる場合に問題となっている。
【００１１】
一方で、例えば特開２００２−８６５７９号公報（特許文献２）には、サンドイッチ積層板の意匠性を考慮した成形方法が記載されている。この方法は、意匠面側のコア材に溝を彫らず、該面への樹脂含浸を溝が彫られている他面側から貫通孔を通じて行うもので、貫通孔の径を規定して意匠面に凹凸模様を浮き出させないという記述がある。しかしながら、この方法は積層板の両面を意匠面とすることが困難である。また、樹脂を流すための貫通孔をコアに開けるため、成形後この孔に樹脂が充満し、密度の低いコアを用いたサンドイッチ積層板であってもその軽量化の効果が少なくなる。厚いコア材を用いた成形板を成形する場合や大型のサンドイッチ板を成形するときには、更に貫通孔に入り込む樹脂の量が多くなるため、コア材に貫通孔がないサンドイッチ板に比べて消費樹脂量も多くなり、低コスト化が困難である。
【特許文献１】特開２００１−６２９３２号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００２−８６５７９号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、溝を形成したコア材を用いても表面に溝に起因する外観上の欠点が生じない表面平滑性の高いサンドイッチ積層板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来、サンドイッチ積層板は、繊維強化材と発泡コア、樹脂流動基材を所定の順で下型上に配設したのち、バギングフィルムや上型で気密にシールまたは型締めし、下型とバギングフィルムまたは上型との間（以下、型内ということがある）の真空度を０ＭＰａ（ａｂｓ）近くまで高めた状態で型内に樹脂を注入している。真空度を０ＭＰａ（ａｂｓ）近くにするのは、樹脂を素早く繊維強化材に含浸させるためである。
【００１４】
本発明者らは、サンドイッチ積層板の表面平滑性の向上を目的として鋭意検討を行った結果、型内の真空度と積層板の表面平滑性には関連があることを見出した。
【００１５】
型内の真空度を０ＭＰａ（ａｂｓ）近くとした場合、コアに形成した溝幅が大きい場合や繊維強化材を構成する強化繊維ストランド幅が小さい場合には、繊維強化材がコアに形成した溝に落ち込み、そのまま樹脂を流すとその状態で樹脂が硬化し、表面に凹凸を有する積層板となる。一方、所定の溝幅等を持つ発泡コアを用いた場合に、型内の真空度を真空と常圧の中間程度とすると、コアの溝に繊維強化材が落ち込むことなく、表面平滑性の高い積層板が得られる。
【００１６】
上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【００１７】
〔１〕 繊維強化材、発泡コア、繊維強化材を下型の一面上に順次積重し、これらの上にバギングフィルム又は上型を重ねると共に気密にシール又は型締めし、下型とバギングフィルム又は上型との間を排気して樹脂トランスファー成形法により熱硬化性樹脂を注入して硬化させるサンドイッチ積層板の製造方法において、少なくとも片面に幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝を形成した発泡コアを使用し、樹脂注入時の下型とバギングフィルム又は上型との間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とすることを特徴とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【００１８】
〔２〕 少なくとも１の繊維強化材が、繊維強化材を発泡コアに積層した場合に発泡コアに形成した溝に対して垂直方向のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００１９】
〔３〕 発泡コアと少なくとも１の繊維強化材の間に、熱可塑性樹脂、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維又はボロン繊維からなる基材を挿入する〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２０】
〔４〕 基材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である〔３〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２１】
〔５〕 繊維強化材の目付が、発泡コア片面あたり３００〜５,０００ｇ／ｍ2である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２２】
〔６〕 繊維強化材が、強化繊維ストランドからなる織物である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２３】
〔７〕 強化繊維ストランド幅をｂ、発泡コアに形成した溝の幅をａとしたときに、ｂ／ａの値が０．５〜５．０である〔６〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２４】
〔８〕 繊維強化材が、複数の織物を互いに角度を変えて積層したものである〔６〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２５】
〔９〕 繊維強化材が強化繊維ストランドからなる一軸織物であって、発泡コアに形成した溝の形成方向と、強化繊維ストランドの配向方向とのなす角度が３０°〜９０°である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２６】
〔１０〕 発泡コアが、溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する直径１．０〜５．０ｍｍの貫通孔を有するものである〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、所定の溝幅等を持つ発泡コアを用い、型内の真空度を所定範囲内として樹脂の注入を行うので、コアに形成した溝に繊維強化材が落ち込むことなく、表面平滑性の高い積層板が得られる。また、型内の真空度を所定範囲とすることにより、繊維強化材の未含浸部分が減少し、ドライスポットやピンホールが防止できる。従って、本発明によれば、表面平滑性の高いサンドイッチ積層板を製造することができる。
【００２８】
また、本発明においては樹脂流動基材を用いる必要がないので廃棄物が生じず、また発泡コアに貫通孔を形成する必要がないことから余分な樹脂も消費しないので、比較的低いコストでサンドイッチ積層板を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明において用いる発泡コアは、少なくともその片面に形成した幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝を有している。ただし、溝の幅はコア表面における幅を指す。発泡コアに形成する溝の幅、深さ、ピッチの好ましい値は、それぞれ１．０〜３．０ｍｍ、１．０〜３．０ｍｍ、２０〜５０ｍｍである。
【００３０】
発泡コアに形成される溝の長さ方向に直角断面の形状は特に制限されず、Ｕ字状、Ｖ字状、半円状、多角状等任意の形状とすることができる。
【００３１】
発泡コアの片面に上記の幅等を有する溝を形成した場合、他の面への溝の形成は任意であるが、発泡コアに溝と併せて溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する貫通孔を形成しない場合には他の面にも溝を形成することが好ましい。この場合、発泡コアの他の面に形成する溝の幅、深さ、ピッチは上記の範囲とする必要はないが、樹脂の拡散速度を発泡コアの両面で同程度とするため同等のものを形成することが好ましい。
【００３２】
以下、図１を参照して本発明のサンドイッチ積層板の製造方法の一例について説明する。
【００３３】
シリコーンワックス等の公知の離型剤を用いて離型処理した下型５上に、繊維強化材１、発泡コア２、繊維強化材３からなる積層材料を順次積重する（図１（ａ））。発泡コアには両面に所定の幅、深さを有する溝４が所定のピッチで形成してある。
【００３４】
その後、バギングフィルム９を重ねて配置し、バギングフィルム９の周縁をシーラント７を用いて下型５と気密にシールし、積層材料を密封する。シーラント７及びこれを用いるシール方法自体は公知である。
【００３５】
バギングフィルム９の材質は特に制限されず、ゴム等の通常用いられる公知の材質のものを使用することができる。更に、バギングフィルム９の形状も特に制限されず、型や目的とする成形品の形状により適宜選択して用いることができる。
【００３６】
バギングフィルム９を用いて積層材料を密封した後、下型５とバギングフィルム９間の気体を排気して真空度０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）の減圧にし（図１（ｂ））、型の一端に設けた樹脂注入口から樹脂を注入する。樹脂の注入は、下型５とバギングフィルム９間の気体を排気しながら行い、型内の真空度を上記範囲内に維持しながら行う。
【００３７】
注入した樹脂は発泡コア表面に形成した溝４を通って繊維強化材１、３全体に拡散する。
【００３８】
注入する樹脂は加熱等により注入時の粘度を０．０１〜１．０Ｐａ・ｓとすることが好ましい。
【００３９】
さらに、効率よく樹脂を繊維強化材１、３に含浸させるため下型５とバギングフィルム９間の気体を排気するとともに、バギングフィルム９の外部側から繊維強化材側に向かって加圧しても良い。この場合、加圧圧力は０．０１〜０．５ＭＰａ（ａｂｓ）とすることが好ましい。
【００４０】
その後、オーブン等を用いて型とバギングフィルムごと全体を加熱することにより、繊維強化材１、３に含浸した樹脂を硬化させる（図１（ｃ））。得られたサンドイッチ積層板は、発泡コア２と、繊維強化材に樹脂が含浸して硬化した樹脂含浸層１１、１３と、サンドイッチ積層板の外面を覆う樹脂層１５及び溝４に充填された樹脂層１６とからなる。
【００４１】
加熱温度は６０〜２００℃が好ましい。加熱においても、下型５とバギングフィルム９間の気体を排気しながら行うことが好ましい。この際の型内の真空度は上述した範囲に限定されず、適宜選択することができる。加熱時において好ましい型内の真空度は０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）である。
【００４２】
なお、図１においては、発泡コア２の両面に所定の幅等を有する溝４を形成したが本発明はこれに限定されず、片面のみに所定の幅等を有する溝を形成してもよい。
【００４３】
図１に示したように下型５とバギングフィルム９を用いてサンドイッチ積層板の製造を行う場合には、積層板のバギングフィルム９と接している面は平滑性に欠ける場合があるため、通常は下型５と接している面を積層板の意匠面とする。従って、片面のみを意匠面とする場合、図１における発泡コアの下面側に上記の幅、深さ、ピッチを有する溝を形成する必要がある。
【００４４】
本発明においては、発泡コアに貫通孔を形成することは必須ではないが、樹脂の流動方向や注入場所を考慮して発泡コアに必要により所定の溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する貫通孔を形成しても良い。発泡コアに貫通孔を形成する場合、貫通孔は発泡コアに対して厚さ方向に貫通していればよいが、概ね垂直であることが好ましい。貫通孔の中心軸に対して垂直断面の直径は、１．０〜５．０ｍｍとすることが好ましい。貫通孔は１ｍ2あたり６００〜１，６００個程度形成することが好ましい。
【００４５】
発泡コアの材質としては、ウレタンフォーム、塩化ビニルフォーム、ポリメタアクリルイミドフォーム、アクリルフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等が例示できる。
【００４６】
発泡コアの厚さはサンドイッチ積層板の用途等により適宜選択するものであるが、５〜２００ｍｍ程度が好ましい。
【００４７】
任意により繊維強化材３とバギングフィルム９との間に離型性を有するプレートを挿入してサンドイッチ積層板の製造を行ってもよい。この場合には、積層板の両面を意匠面とすることができる。
【００４８】
また、成形品を取出す際の離型性を高める目的で、繊維強化材３上にはピールクロス等を重ねてもよい。
【００４９】
本発明においては、樹脂注入時の下型５とバギングフィルム９との間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とするが、好ましくは０．０２〜０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）である。真空度の値が０．０１ＭＰａ（ａｂｓ）未満では、発泡コア２に形成した溝４の真空度が低下するため、繊維強化材が溝４へ引き込まれやすくなり、得られるサンドイッチ積層板の表面に凹凸が生じやすい。一方、真空度の値が０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）より大きくなると、樹脂の流動速度が極めて遅くなり、製造時間が非常に長くなったり、部分的に繊維含有率（Ｖｆ）が低くなるため積層板の厚さのバラツキが大きいものとなる。
【００５０】
従来、樹脂の流動速度は樹脂注入口に設けたバルブなどを操作することによって制御しているが、本発明においては、型内の真空度を通常より低くするため、必然的に樹脂流動速度は低下する。特開２００３−２５３４７号公報では、バルブ等を操作して樹脂流動速度を自然流速の２／３以下にすることにより、樹脂の繊維強化材への未含浸部を少なくするという記述がある。本発明ではバルブを用いて流速を制御することなく型内の真空度を調整して樹脂流動速度を低下させることにより、繊維強化材が発泡コアの溝へ落ち込まなくなるとともに、繊維強化材の樹脂未含浸部が減少することにもつながり、意匠面の表面平滑性が向上すると同時に製品率の向上も達成される。ただし、樹脂の流動速度が真空度の高い条件下で実施する場合に比べて遅くなるため、従来の方法よりコアに彫る溝の数を多くすることが好ましい。
【００５１】
図１においては下型５とバギングフィルム９を用いる場合を示したが、本発明においては金型、ＦＲＰ型等の剛性を有する分割型を用いてもよい。剛性を有する分割型を用いた場合も上記と同様の操作を行うことによりサンドイッチ積層板を製造することができる。
【００５２】
本発明においては、公知の熱硬化性樹脂を使用することができるが、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に規定する硬化収縮率が８％以下の樹脂を使用することが好ましく、５％以下の樹脂を使用することがより好ましい。樹脂の硬化収縮率は低いほど好ましいので下限はないが、使用できる樹脂の硬化収縮率は通常３〜８％程度である。
【００５３】
熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂のうち、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂組成物、ビニルエステル樹脂組成物が好ましい。これらの熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤等が含まれていてもよい。
【００５４】
繊維強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等の通常の繊維強化材に用いる材料が使用できる。中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。
【００５５】
繊維強化材の形態としては特に制限されず、織物、不織布等が利用できる。織物としては強化繊維フィラメントの束（強化繊維ストランド）を使用した織物を挙げることができ、例えば経糸と緯糸に強化繊維ストランドを使用した平織物、綾織物、繻子織物等、あるいは一軸織物、多軸織物等を挙げることができる。織物を形成する強化繊維ストランドは、繊維径４〜８μｍのモノフィラメントを一束あたり５００〜２４，０００本とすることが好ましい。
【００５６】
なお、一軸織物とは、互いに平行に並んだ繊維強化材の束をナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。多軸織物とは、一方向に引き揃えた繊維強化材の束をシート状にし、角度を変えて積層してナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。
【００５７】
更に、繊維強化材として織物を使用する場合には、複数の織物を互いに角度を変えて積層してもよい。
【００５８】
繊維強化材はそれ自体が強化繊維の配向が面対称のものを用いるか、あるいは複数の繊維強化材を強化繊維の配向が面対称となるように組み合わせて積重し使用することが好ましい。面対称の繊維強化材あるいは積重して面対称とした繊維強化材を用いることにより、積層板とした際に表面板の反りを防止できる。
【００５９】
面対称の多軸織物の一例の概略図を図２に示す。この例では多軸織物１００は、ストランドの方向、即ち繊維の引き揃えた方向が織物の長さ方向に対して順に０°、＋４５°、−４５°、−４５°、＋４５°、０°であり面対称になっている。多軸織物１００は、このように積層した６層の繊維強化材を厚さ方向にステッチしてなる。
【００６０】
他の面対称の多軸織物の例としては、〔０／−４５／−４５／０〕、〔０／＋４５／９０／−４５／−４５／９０／＋４５／０〕等を挙げることができる。積重して面対称となる多軸織物の組合わせとしては、例えば〔０／−４５〕及び〔−４５／０〕、〔０／＋４５／−４５〕及び〔−４５／＋４５／０〕、〔０／＋４５／−４５／９０〕及び〔９０／−４５／＋４５／０〕等を挙げることができる。一方向に引き揃えた繊維強化材を積層する角度は０°、±４５°、９０°に限定されず、任意の角度とすることができる。
【００６１】
多軸織物の厚さは積層板の用途により適宜選択するものであり特に制限はないが、通常０．２〜５．０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００６２】
繊維強化材の目付は、使用する繊維強化材により異なるが、炭素繊維の場合には発泡コア片面当り３００〜５，０００ｇ／ｍ2程度が好ましく、３００〜２，０００ｇ／ｍ2程度がより好ましい。
【００６３】
以下、繊維強化材として一軸織物を使用した場合に、好ましい実施形態について説明する。
【００６４】
一軸織物を構成する強化繊維ストランドの幅をｂ、発泡コアに形成した溝の幅をａとしたときに、ｂ／ａの値は０．５〜５．０とすることが好ましく、０．８〜３．０とすることがより好ましい。ｂ／ａが０．５未満では、ストランド幅に比べて溝の幅が大きく、溝に強化繊維ストランドが落ち込みやすいため、強化繊維ストランドの種類等によっては積層板表面に凹凸が発生する場合がある。強化繊維ストランドが溝に落ち込まない場合であっても、溝の部分が見かけ上樹脂リッチとなり、樹脂の硬化に伴う収縮により積層板表面に凹凸が発生する場合がある。一方で、ｂ／ａが５．０を超える場合には、強化繊維ストランドが溝へ落ち込む点に関しては問題ないが、溝幅が小さすぎて樹脂流動速度が小さくなるため、成形サイクルが長くなり結果として成形コストが高くなったり、樹脂が流れにくくなり樹脂含浸不良を起こす可能性がある。
【００６５】
また、繊維強化材として一軸織物を使用する場合には、発泡コアに形成した溝の形成方向と強化繊維ストランドの配向方向とがなす角度を大きくすることによってより一層表面平滑性を向上させることができる。溝の形成方向と強化繊維ストランドの配向方向とがなす角度は、繊維強化材の種類やストランド幅などによっても異なるが、概ね３０°〜９０°が好ましく、４５°〜９０°がより好ましい。このように角度をつけることによって強化繊維ストランドが溝に落ち込まなくなり、サンドイッチ積層板の表面平滑性をより高めることが可能となる。これは、繊維強化材や発泡コアを所定の位置に配設してバギングした際に、繊維は弾性率が高いストランドの繊維方向に押されるためにコアの溝に落ち込みにくくなることによる。従って、弾性率の高い繊維を用いた場合には、上記に示した角度より小さい角度としてもよい。逆に弾性率の低い繊維の場合には、上記に示したように大きい角度をつけることが好ましい。
【００６６】
発泡コアの溝に繊維強化材を落ち込ませなければ、サンドイッチ積層板の表面品位が向上するという観点から、少なくとも１の繊維強化材とコアとの間に剛軟度が高い不織布や網状シートなどの基材を配置する方法も望ましい方法である。
【００６７】
基材としては、ストランドが発泡コアの溝に落ち込まないような剛軟度を有するものであればどのような材質のものであってもよいが、発泡コアや繊維強化材と一体化させるため、使用する樹脂や発泡コア、繊維強化材との接着性が高い材質が好ましい。具体的には、熱可塑性樹脂やガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の強化繊維からなる不織布又は網状シートなどが例示できる。
【００６８】
基材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）の規定による剛軟度は、８．０ｇｆ・ｃｍ以上が好ましく、９．０ｇｆ・ｃｍ以上がより好ましい。基材の剛軟度は高いほど好ましいので上限はないが、使用できる基材の剛軟度は通常８．０〜３０．０ｇｆ・ｃｍ程度である。
【００６９】
繊維強化材と発泡コアとの間に網状シートを使用する場合には、本発明の効果に加えて、更に以下の効果が期待できる。
【００７０】
例えば、ストランドが溝に落ち込まないようになるため、樹脂の流動速度が小さくなって、樹脂が繊維強化材へ含浸する時間が長くなることはない。あるいは、部分的に樹脂の流動抵抗が変化することにより、設計者の意図しない部分で樹脂流れが発生し、ドライスポットが発生するということもない。これらの効果により、成形物の製品率が飛躍的に向上し、結果的に低コストでサンドイッチ積層板の製造を行うことが可能となる。
【００７１】
従来、サンドイッチ板を成形する場合、樹脂流動基材を用いた方法が考案されている（一例として、特開２０００−４３１７２号公報）。上記の網状シートを用いる方法は、網状シートの選択によっては、成形後に樹脂流動基材を用いて得られた成形品と同じような構造になることがある。しかしながら、本発明で使用する網状シートは上記公報に記載されている樹脂流動基材と概念が全く異なるものである。上記公報では樹脂を均一に、そして素早く流すために樹脂流動基材として熱可塑性樹脂製の網状物などを使用している。一方で本発明においては、強化繊維ストランドを発泡コアに形成した溝に落ち込ませないために網状シートを用いるものであって、樹脂を迅速に流すためのものではない。
【００７２】
本発明においては、繊維強化材自体に硬度が高いものを使用してもよい。この場合、発泡コアの少なくとも片面に積層する繊維強化材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）の規定による硬度を、８．０ｇｆ・ｃｍ以上とすることが好ましく、９．０ｇｆ・ｃｍ以上とすることがより好ましい。繊維強化材の剛軟度は高いほど好ましいので上限はないが、使用できる繊維強化材の剛軟度は通常８．０〜３０．０ｇｆ・ｃｍ程度である。
【００７３】
なお、繊維強化材の剛軟度の値が繊維の方向によって異なる場合には、積層板の実際の製造に際して繊維強化材を発泡コアに積層した場合に、発泡コアに形成した溝の長さ方向に対して垂直方向の剛軟度の値を８．０ｇｆ・ｃｍ以上とすることが好ましい。ＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）の規定による剛軟度の測定おいては、測定装置に形成した溝の長さ方向に対する試験片の繊維の取り付け方向が、積層板の実際の製造における発泡コアの溝の長さ方向に対する繊維強化材の繊維の配向方向と同一になるように測定を行う。
【実施例】
【００７４】
実施例１
炭素繊維ＨＴＡ−３Ｋ（東邦テナックス社製）を使用した平織物：（ＣＦ目付２００ｇ／ｍ2、ストランド幅１．６ｍｍ）を幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍにカットした。断面が矩形の溝（幅２．０ｍｍ、深さ２．０ｍｍ、ピッチ４０ｍｍ）を両面に彫ったアクリル発泡コア（幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を用意し、離型処理を施したアルミ板上に平織物 １ｐｌｙをコアの溝と織物の経糸が平行になるように、織物／コア／織物の順に配置した。次いで、該アルミ板にシーラントテープと樹脂注入用及び排出用のホースを配置し、積層した材料全体をバギングフィルム（エアテック社製）で覆い密封した。樹脂注入用ホースの口を閉じた後、樹脂排出用ホースから真空ポンプでバギングフィルム内の真空度を０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）にした。その後、リポキシＲ−８０６（昭和高分子社製）を１００質量部、パーメックＮ（日本油脂社製）を１．０質量部、６％ナフテン酸コバルト（関東化学社製）を０．５質量部混合した混合液（硬化収縮率８％）を２５℃雰囲気下で樹脂注入用ホースからバギングフィルム内の真空度を０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）に保ったまま注入し、硬化させてサンドイッチ積層板を得た。バギングフィルム内に注入した混合液は、コアの溝を通って織物全体に１．５ｍｍの速度で行き渡った。得られた積層板の表面はストランドのコア溝への落ち込みによる凹凸やピンホールがなく、表面平滑性が高いものであった。
【００７５】
比較例１
樹脂注入時のバギングフィルム内の真空度を４×１０-4ＭＰａ（ａｂｓ）とした以外は実施例１と同様にしてサンドイッチ積層板を得た。
【００７６】
得られた積層板は、コアに形成した溝へストランドが落ち込んで表面に凹凸が発生し、表面平滑性の低い積層板となった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のサンドイッチ積層板の製造方法の一例を示すフロー図で、（ａ）は繊維強化材と発泡コアとをバギングフィルムと型との間にシールした状態を示す断面図、（ｂ）はバギングフィルムと型との間を減圧した状態を示す断面図、（ｃ）は繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させた状態を示す断面図である。
【図２】本発明に用いる多軸織物の一例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、３ 繊維強化材
２ 発泡コア
４ 溝
５ 下型
７ シーラント
９ バギングフィルム
１１、１３ 樹脂含浸層
１５、１６ 樹脂層
１００ 多軸織物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂トランスファー成形法を用いたサンドイッチ積層板の製造方法に関する。詳細には、コア材に形成した溝が原因となって積層板表面に凹凸模様として現れる外観上の欠点を生じさせることなく、表面平滑性の高いサンドイッチ積層板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンドイッチ積層板は、２枚の表面板で軽量の芯材を挟んで樹脂で一体構造化した複合材で、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を表面板とするサンドイッチ積層板は、軽量で大きな曲げ剛性が得られることから、航空機、船舶、建材などの多くの用途に用いられている。
【０００３】
繊維強化樹脂を表面板とするサンドイッチ積層板は、通常樹脂トランスファー成形法により製造される。サンドイッチ積層板は、コア材や繊維強化材を型に敷設した後、型のキャビティーに樹脂を注入して繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させることにより得ることができる。
【０００４】
型のキャビティーに樹脂を注入する際には、基材の流動抵抗が大きいため、樹脂の繊維強化材中への拡散速度が遅い。このため、樹脂の注入には長時間を要しており、これは目的とする成形品が大型になるほど顕著となる。
【０００５】
従来、樹脂の拡散速度を高めて注入時間を短縮する方法として、樹脂を加圧する方法、型に溝を形成する方法、樹脂流動基材（メディア）を用いる方法、溝加工や貫通孔加工をしたコア材を用いる方法がある。これらの方法のうち、型に溝を形成する方法、樹脂流動基材を用いる方法、溝加工等をしたコア材を用いる方法は、樹脂の流路を確保することにより樹脂の拡散速度を向上させ、樹脂の注入に要する時間を短縮するものである。
【０００６】
例えば、特開２００１−６２９３２号公報（特許文献１）には、溝を形成した型と樹脂流動基材を用いる方法が記載されている。溝を形成した型上に繊維強化材、コア材、繊維強化材を順に積層し、更に樹脂流動基材を重ね、積層した材料と樹脂流動基材とをバギングフィルムで覆って内部を減圧した後、型に形成した溝と樹脂流動基材とから樹脂を注入することによりサンドイッチ積層板を製造する。
【０００７】
この方法のように、溝を形成した型を用いる方法は、型を製造するコストが非常に高いものとなる。また、樹脂流動基材を用いる方法は、次のような問題がある。
【０００８】
樹脂流動基材は網状のシートで、型に敷設した積層板材料に重ねて配置して使用されるが、製造後に軽量化のため取り除かれ廃棄される。樹脂流動基材を用いる方法は、製造後に樹脂流動基材を取り除く必要があり樹脂流動基材を再利用できないことから積層板の製造コストが高く、またそれ自体が廃棄物となる問題がある。
【０００９】
更に、これらの方法により得られた積層板の表面には、型に形成した溝や樹脂流動基材の凹凸を転写した樹脂の突起物が形成される。ピールクロスを用いることにより樹脂の突起物をある程度除去することは可能であるが、より製造コストの高いものとなるうえ意匠性の高い平滑な表面とすることは困難である。
【００１０】
溝や貫通孔を形成したコア材を用いる方法は、樹脂流動基材や溝を形成した型等を必要とせず比較的低コストでサンドイッチ積層板を製造することができる。しかしながら、積層板表面にコア材に加工した溝や貫通孔に起因する凹凸模様が浮き出て外観上の欠点となり、積層板に意匠性が求められる場合に問題となっている。
【００１１】
一方で、例えば特開２００２−８６５７９号公報（特許文献２）には、サンドイッチ積層板の意匠性を考慮した成形方法が記載されている。この方法は、意匠面側のコア材に溝を彫らず、該面への樹脂含浸を溝が彫られている他面側から貫通孔を通じて行うもので、貫通孔の径を規定して意匠面に凹凸模様を浮き出させないという記述がある。しかしながら、この方法は積層板の両面を意匠面とすることが困難である。また、樹脂を流すための貫通孔をコアに開けるため、成形後この孔に樹脂が充満し、密度の低いコアを用いたサンドイッチ積層板であってもその軽量化の効果が少なくなる。厚いコア材を用いた成形板を成形する場合や大型のサンドイッチ板を成形するときには、更に貫通孔に入り込む樹脂の量が多くなるため、コア材に貫通孔がないサンドイッチ板に比べて消費樹脂量も多くなり、低コスト化が困難である。
【特許文献１】特開２００１−６２９３２号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００２−８６５７９号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、溝を形成したコア材を用いても表面に溝に起因する外観上の欠点が生じない表面平滑性の高いサンドイッチ積層板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来、サンドイッチ積層板は、繊維強化材と発泡コア、樹脂流動基材を所定の順で下型上に配設したのち、バギングフィルムや上型で気密にシールまたは型締めし、下型とバギングフィルムまたは上型との間（以下、型内ということがある）の真空度を０ＭＰａ（ａｂｓ）近くまで高めた状態で型内に樹脂を注入している。真空度を０ＭＰａ（ａｂｓ）近くにするのは、樹脂を素早く繊維強化材に含浸させるためである。
【００１４】
本発明者らは、サンドイッチ積層板の表面平滑性の向上を目的として鋭意検討を行った結果、型内の真空度と積層板の表面平滑性には関連があることを見出した。
【００１５】
型内の真空度を０ＭＰａ（ａｂｓ）近くとした場合、コアに形成した溝幅が大きい場合や繊維強化材を構成する強化繊維ストランド幅が小さい場合には、繊維強化材がコアに形成した溝に落ち込み、そのまま樹脂を流すとその状態で樹脂が硬化し、表面に凹凸を有する積層板となる。一方、所定の溝幅等を持つ発泡コアを用いた場合に、型内の真空度を真空と常圧の中間程度とすると、コアの溝に繊維強化材が落ち込むことなく、表面平滑性の高い積層板が得られる。
【００１６】
上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【００１７】
〔１〕 繊維強化材、発泡コア、繊維強化材を下型の一面上に順次積重し、これらの上にバギングフィルム又は上型を重ねると共に気密にシール又は型締めし、下型とバギングフィルム又は上型との間を排気して樹脂トランスファー成形法により熱硬化性樹脂を注入して硬化させるサンドイッチ積層板の製造方法において、少なくとも片面に幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝を形成した発泡コアを使用し、樹脂注入時の下型とバギングフィルム又は上型との間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とすることを特徴とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【００１８】
〔２〕 少なくとも１の繊維強化材が、繊維強化材を発泡コアに積層した場合に発泡コアに形成した溝に対して垂直方向のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００１９】
〔３〕 発泡コアと少なくとも１の繊維強化材の間に、熱可塑性樹脂、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維又はボロン繊維からなる基材を挿入する〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２０】
〔４〕 基材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である〔３〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２１】
〔５〕 繊維強化材の目付が、発泡コア片面あたり３００〜５,０００ｇ／ｍ2である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２２】
〔６〕 繊維強化材が、強化繊維ストランドからなる織物である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２３】
〔７〕 強化繊維ストランド幅をｂ、発泡コアに形成した溝の幅をａとしたときに、ｂ／ａの値が０．５〜５．０である〔６〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２４】
〔８〕 繊維強化材が、複数の織物を互いに角度を変えて積層したものである〔６〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２５】
〔９〕 繊維強化材が強化繊維ストランドからなる一軸織物であって、発泡コアに形成した溝の形成方向と、強化繊維ストランドの配向方向とのなす角度が３０°〜９０°である〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【００２６】
〔１０〕 発泡コアが、溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する直径１．０〜５．０ｍｍの貫通孔を有するものである〔１〕に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、所定の溝幅等を持つ発泡コアを用い、型内の真空度を所定範囲内として樹脂の注入を行うので、コアに形成した溝に繊維強化材が落ち込むことなく、表面平滑性の高い積層板が得られる。また、型内の真空度を所定範囲とすることにより、繊維強化材の未含浸部分が減少し、ドライスポットやピンホールが防止できる。従って、本発明によれば、表面平滑性の高いサンドイッチ積層板を製造することができる。
【００２８】
また、本発明においては樹脂流動基材を用いる必要がないので廃棄物が生じず、また発泡コアに貫通孔を形成する必要がないことから余分な樹脂も消費しないので、比較的低いコストでサンドイッチ積層板を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明において用いる発泡コアは、少なくともその片面に形成した幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝を有している。ただし、溝の幅はコア表面における幅を指す。発泡コアに形成する溝の幅、深さ、ピッチの好ましい値は、それぞれ１．０〜３．０ｍｍ、１．０〜３．０ｍｍ、２０〜５０ｍｍである。
【００３０】
発泡コアに形成される溝の長さ方向に直角断面の形状は特に制限されず、Ｕ字状、Ｖ字状、半円状、多角状等任意の形状とすることができる。
【００３１】
発泡コアの片面に上記の幅等を有する溝を形成した場合、他の面への溝の形成は任意であるが、発泡コアに溝と併せて溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する貫通孔を形成しない場合には他の面にも溝を形成することが好ましい。この場合、発泡コアの他の面に形成する溝の幅、深さ、ピッチは上記の範囲とする必要はないが、樹脂の拡散速度を発泡コアの両面で同程度とするため同等のものを形成することが好ましい。
【００３２】
以下、図１を参照して本発明のサンドイッチ積層板の製造方法の一例について説明する。
【００３３】
シリコーンワックス等の公知の離型剤を用いて離型処理した下型５上に、繊維強化材１、発泡コア２、繊維強化材３からなる積層材料を順次積重する（図１（ａ））。発泡コアには両面に所定の幅、深さを有する溝４が所定のピッチで形成してある。
【００３４】
その後、バギングフィルム９を重ねて配置し、バギングフィルム９の周縁をシーラント７を用いて下型５と気密にシールし、積層材料を密封する。シーラント７及びこれを用いるシール方法自体は公知である。
【００３５】
バギングフィルム９の材質は特に制限されず、ゴム等の通常用いられる公知の材質のものを使用することができる。更に、バギングフィルム９の形状も特に制限されず、型や目的とする成形品の形状により適宜選択して用いることができる。
【００３６】
バギングフィルム９を用いて積層材料を密封した後、下型５とバギングフィルム９間の気体を排気して真空度０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）の減圧にし（図１（ｂ））、型の一端に設けた樹脂注入口から樹脂を注入する。樹脂の注入は、下型５とバギングフィルム９間の気体を排気しながら行い、型内の真空度を上記範囲内に維持しながら行う。
【００３７】
注入した樹脂は発泡コア表面に形成した溝４を通って繊維強化材１、３全体に拡散する。
【００３８】
注入する樹脂は加熱等により注入時の粘度を０．０１〜１．０Ｐａ・ｓとすることが好ましい。
【００３９】
さらに、効率よく樹脂を繊維強化材１、３に含浸させるため下型５とバギングフィルム９間の気体を排気するとともに、バギングフィルム９の外部側から繊維強化材側に向かって加圧しても良い。この場合、加圧圧力は０．０１〜０．５ＭＰａ（ａｂｓ）とすることが好ましい。
【００４０】
その後、オーブン等を用いて型とバギングフィルムごと全体を加熱することにより、繊維強化材１、３に含浸した樹脂を硬化させる（図１（ｃ））。得られたサンドイッチ積層板は、発泡コア２と、繊維強化材に樹脂が含浸して硬化した樹脂含浸層１１、１３と、サンドイッチ積層板の外面を覆う樹脂層１５及び溝４に充填された樹脂層１６とからなる。
【００４１】
加熱温度は６０〜２００℃が好ましい。加熱においても、下型５とバギングフィルム９間の気体を排気しながら行うことが好ましい。この際の型内の真空度は上述した範囲に限定されず、適宜選択することができる。加熱時において好ましい型内の真空度は０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）である。
【００４２】
なお、図１においては、発泡コア２の両面に所定の幅等を有する溝４を形成したが本発明はこれに限定されず、片面のみに所定の幅等を有する溝を形成してもよい。
【００４３】
図１に示したように下型５とバギングフィルム９を用いてサンドイッチ積層板の製造を行う場合には、積層板のバギングフィルム９と接している面は平滑性に欠ける場合があるため、通常は下型５と接している面を積層板の意匠面とする。従って、片面のみを意匠面とする場合、図１における発泡コアの下面側に上記の幅、深さ、ピッチを有する溝を形成する必要がある。
【００４４】
本発明においては、発泡コアに貫通孔を形成することは必須ではないが、樹脂の流動方向や注入場所を考慮して発泡コアに必要により所定の溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する貫通孔を形成しても良い。発泡コアに貫通孔を形成する場合、貫通孔は発泡コアに対して厚さ方向に貫通していればよいが、概ね垂直であることが好ましい。貫通孔の中心軸に対して垂直断面の直径は、１．０〜５．０ｍｍとすることが好ましい。貫通孔は１ｍ2あたり６００〜１，６００個程度形成することが好ましい。
【００４５】
発泡コアの材質としては、ウレタンフォーム、塩化ビニルフォーム、ポリメタアクリルイミドフォーム、アクリルフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等が例示できる。
【００４６】
発泡コアの厚さはサンドイッチ積層板の用途等により適宜選択するものであるが、５〜２００ｍｍ程度が好ましい。
【００４７】
任意により繊維強化材３とバギングフィルム９との間に離型性を有するプレートを挿入してサンドイッチ積層板の製造を行ってもよい。この場合には、積層板の両面を意匠面とすることができる。
【００４８】
また、成形品を取出す際の離型性を高める目的で、繊維強化材３上にはピールクロス等を重ねてもよい。
【００４９】
本発明においては、樹脂注入時の下型５とバギングフィルム９との間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とするが、好ましくは０．０２〜０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）である。真空度の値が０．０１ＭＰａ（ａｂｓ）未満では、発泡コア２に形成した溝４の真空度が低下するため、繊維強化材が溝４へ引き込まれやすくなり、得られるサンドイッチ積層板の表面に凹凸が生じやすい。一方、真空度の値が０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）より大きくなると、樹脂の流動速度が極めて遅くなり、製造時間が非常に長くなったり、部分的に繊維含有率（Ｖｆ）が低くなるため積層板の厚さのバラツキが大きいものとなる。
【００５０】
従来、樹脂の流動速度は樹脂注入口に設けたバルブなどを操作することによって制御しているが、本発明においては、型内の真空度を通常より低くするため、必然的に樹脂流動速度は低下する。特開２００３−２５３４７号公報では、バルブ等を操作して樹脂流動速度を自然流速の２／３以下にすることにより、樹脂の繊維強化材への未含浸部を少なくするという記述がある。本発明ではバルブを用いて流速を制御することなく型内の真空度を調整して樹脂流動速度を低下させることにより、繊維強化材が発泡コアの溝へ落ち込まなくなるとともに、繊維強化材の樹脂未含浸部が減少することにもつながり、意匠面の表面平滑性が向上すると同時に製品率の向上も達成される。ただし、樹脂の流動速度が真空度の高い条件下で実施する場合に比べて遅くなるため、従来の方法よりコアに彫る溝の数を多くすることが好ましい。
【００５１】
図１においては下型５とバギングフィルム９を用いる場合を示したが、本発明においては金型、ＦＲＰ型等の剛性を有する分割型を用いてもよい。剛性を有する分割型を用いた場合も上記と同様の操作を行うことによりサンドイッチ積層板を製造することができる。
【００５２】
本発明においては、公知の熱硬化性樹脂を使用することができるが、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に規定する硬化収縮率が８％以下の樹脂を使用することが好ましく、５％以下の樹脂を使用することがより好ましい。樹脂の硬化収縮率は低いほど好ましいので下限はないが、使用できる樹脂の硬化収縮率は通常３〜８％程度である。
【００５３】
熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂のうち、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂組成物、ビニルエステル樹脂組成物が好ましい。これらの熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤等が含まれていてもよい。
【００５４】
繊維強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、金属繊維等の通常の繊維強化材に用いる材料が使用できる。中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。
【００５５】
繊維強化材の形態としては特に制限されず、織物、不織布等が利用できる。織物としては強化繊維フィラメントの束（強化繊維ストランド）を使用した織物を挙げることができ、例えば経糸と緯糸に強化繊維ストランドを使用した平織物、綾織物、繻子織物等、あるいは一軸織物、多軸織物等を挙げることができる。織物を形成する強化繊維ストランドは、繊維径４〜８μｍのモノフィラメントを一束あたり５００〜２４，０００本とすることが好ましい。
【００５６】
なお、一軸織物とは、互いに平行に並んだ繊維強化材の束をナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。多軸織物とは、一方向に引き揃えた繊維強化材の束をシート状にし、角度を変えて積層してナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等で編んだ織物をいう。
【００５７】
更に、繊維強化材として織物を使用する場合には、複数の織物を互いに角度を変えて積層してもよい。
【００５８】
繊維強化材はそれ自体が強化繊維の配向が面対称のものを用いるか、あるいは複数の繊維強化材を強化繊維の配向が面対称となるように組み合わせて積重し使用することが好ましい。面対称の繊維強化材あるいは積重して面対称とした繊維強化材を用いることにより、積層板とした際に表面板の反りを防止できる。
【００５９】
面対称の多軸織物の一例の概略図を図２に示す。この例では多軸織物１００は、ストランドの方向、即ち繊維の引き揃えた方向が織物の長さ方向に対して順に０°、＋４５°、−４５°、−４５°、＋４５°、０°であり面対称になっている。多軸織物１００は、このように積層した６層の繊維強化材を厚さ方向にステッチしてなる。
【００６０】
他の面対称の多軸織物の例としては、〔０／−４５／−４５／０〕、〔０／＋４５／９０／−４５／−４５／９０／＋４５／０〕等を挙げることができる。積重して面対称となる多軸織物の組合わせとしては、例えば〔０／−４５〕及び〔−４５／０〕、〔０／＋４５／−４５〕及び〔−４５／＋４５／０〕、〔０／＋４５／−４５／９０〕及び〔９０／−４５／＋４５／０〕等を挙げることができる。一方向に引き揃えた繊維強化材を積層する角度は０°、±４５°、９０°に限定されず、任意の角度とすることができる。
【００６１】
多軸織物の厚さは積層板の用途により適宜選択するものであり特に制限はないが、通常０．２〜５．０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００６２】
繊維強化材の目付は、使用する繊維強化材により異なるが、炭素繊維の場合には発泡コア片面当り３００〜５，０００ｇ／ｍ2程度が好ましく、３００〜２，０００ｇ／ｍ2程度がより好ましい。
【００６３】
以下、繊維強化材として一軸織物を使用した場合に、好ましい実施形態について説明する。
【００６４】
一軸織物を構成する強化繊維ストランドの幅をｂ、発泡コアに形成した溝の幅をａとしたときに、ｂ／ａの値は０．５〜５．０とすることが好ましく、０．８〜３．０とすることがより好ましい。ｂ／ａが０．５未満では、ストランド幅に比べて溝の幅が大きく、溝に強化繊維ストランドが落ち込みやすいため、強化繊維ストランドの種類等によっては積層板表面に凹凸が発生する場合がある。強化繊維ストランドが溝に落ち込まない場合であっても、溝の部分が見かけ上樹脂リッチとなり、樹脂の硬化に伴う収縮により積層板表面に凹凸が発生する場合がある。一方で、ｂ／ａが５．０を超える場合には、強化繊維ストランドが溝へ落ち込む点に関しては問題ないが、溝幅が小さすぎて樹脂流動速度が小さくなるため、成形サイクルが長くなり結果として成形コストが高くなったり、樹脂が流れにくくなり樹脂含浸不良を起こす可能性がある。
【００６５】
また、繊維強化材として一軸織物を使用する場合には、発泡コアに形成した溝の形成方向と強化繊維ストランドの配向方向とがなす角度を大きくすることによってより一層表面平滑性を向上させることができる。溝の形成方向と強化繊維ストランドの配向方向とがなす角度は、繊維強化材の種類やストランド幅などによっても異なるが、概ね３０°〜９０°が好ましく、４５°〜９０°がより好ましい。このように角度をつけることによって強化繊維ストランドが溝に落ち込まなくなり、サンドイッチ積層板の表面平滑性をより高めることが可能となる。これは、繊維強化材や発泡コアを所定の位置に配設してバギングした際に、繊維は弾性率が高いストランドの繊維方向に押されるためにコアの溝に落ち込みにくくなることによる。従って、弾性率の高い繊維を用いた場合には、上記に示した角度より小さい角度としてもよい。逆に弾性率の低い繊維の場合には、上記に示したように大きい角度をつけることが好ましい。
【００６６】
発泡コアの溝に繊維強化材を落ち込ませなければ、サンドイッチ積層板の表面品位が向上するという観点から、少なくとも１の繊維強化材とコアとの間に剛軟度が高い不織布や網状シートなどの基材を配置する方法も望ましい方法である。
【００６７】
基材としては、ストランドが発泡コアの溝に落ち込まないような剛軟度を有するものであればどのような材質のものであってもよいが、発泡コアや繊維強化材と一体化させるため、使用する樹脂や発泡コア、繊維強化材との接着性が高い材質が好ましい。具体的には、熱可塑性樹脂やガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の強化繊維からなる不織布又は網状シートなどが例示できる。
【００６８】
基材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）の規定による剛軟度は、８．０ｇｆ・ｃｍ以上が好ましく、９．０ｇｆ・ｃｍ以上がより好ましい。基材の剛軟度は高いほど好ましいので上限はないが、使用できる基材の剛軟度は通常８．０〜３０．０ｇｆ・ｃｍ程度である。
【００６９】
繊維強化材と発泡コアとの間に網状シートを使用する場合には、本発明の効果に加えて、更に以下の効果が期待できる。
【００７０】
例えば、ストランドが溝に落ち込まないようになるため、樹脂の流動速度が小さくなって、樹脂が繊維強化材へ含浸する時間が長くなることはない。あるいは、部分的に樹脂の流動抵抗が変化することにより、設計者の意図しない部分で樹脂流れが発生し、ドライスポットが発生するということもない。これらの効果により、成形物の製品率が飛躍的に向上し、結果的に低コストでサンドイッチ積層板の製造を行うことが可能となる。
【００７１】
従来、サンドイッチ板を成形する場合、樹脂流動基材を用いた方法が考案されている（一例として、特開２０００−４３１７２号公報）。上記の網状シートを用いる方法は、網状シートの選択によっては、成形後に樹脂流動基材を用いて得られた成形品と同じような構造になることがある。しかしながら、本発明で使用する網状シートは上記公報に記載されている樹脂流動基材と概念が全く異なるものである。上記公報では樹脂を均一に、そして素早く流すために樹脂流動基材として熱可塑性樹脂製の網状物などを使用している。一方で本発明においては、強化繊維ストランドを発泡コアに形成した溝に落ち込ませないために網状シートを用いるものであって、樹脂を迅速に流すためのものではない。
【００７２】
本発明においては、繊維強化材自体に硬度が高いものを使用してもよい。この場合、発泡コアの少なくとも片面に積層する繊維強化材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）の規定による硬度を、８．０ｇｆ・ｃｍ以上とすることが好ましく、９．０ｇｆ・ｃｍ以上とすることがより好ましい。繊維強化材の剛軟度は高いほど好ましいので上限はないが、使用できる繊維強化材の剛軟度は通常８．０〜３０．０ｇｆ・ｃｍ程度である。
【００７３】
なお、繊維強化材の剛軟度の値が繊維の方向によって異なる場合には、積層板の実際の製造に際して繊維強化材を発泡コアに積層した場合に、発泡コアに形成した溝の長さ方向に対して垂直方向の剛軟度の値を８．０ｇｆ・ｃｍ以上とすることが好ましい。ＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）の規定による剛軟度の測定おいては、測定装置に形成した溝の長さ方向に対する試験片の繊維の取り付け方向が、積層板の実際の製造における発泡コアの溝の長さ方向に対する繊維強化材の繊維の配向方向と同一になるように測定を行う。
【実施例】
【００７４】
実施例１
炭素繊維ＨＴＡ−３Ｋ（東邦テナックス社製）を使用した平織物：（ＣＦ目付２００ｇ／ｍ2、ストランド幅１．６ｍｍ）を幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍにカットした。断面が矩形の溝（幅２．０ｍｍ、深さ２．０ｍｍ、ピッチ４０ｍｍ）を両面に彫ったアクリル発泡コア（幅１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を用意し、離型処理を施したアルミ板上に平織物 １ｐｌｙをコアの溝と織物の経糸が平行になるように、織物／コア／織物の順に配置した。次いで、該アルミ板にシーラントテープと樹脂注入用及び排出用のホースを配置し、積層した材料全体をバギングフィルム（エアテック社製）で覆い密封した。樹脂注入用ホースの口を閉じた後、樹脂排出用ホースから真空ポンプでバギングフィルム内の真空度を０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）にした。その後、リポキシＲ−８０６（昭和高分子社製）を１００質量部、パーメックＮ（日本油脂社製）を１．０質量部、６％ナフテン酸コバルト（関東化学社製）を０．５質量部混合した混合液（硬化収縮率８％）を２５℃雰囲気下で樹脂注入用ホースからバギングフィルム内の真空度を０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）に保ったまま注入し、硬化させてサンドイッチ積層板を得た。バギングフィルム内に注入した混合液は、コアの溝を通って織物全体に１．５ｍｍの速度で行き渡った。得られた積層板の表面はストランドのコア溝への落ち込みによる凹凸やピンホールがなく、表面平滑性が高いものであった。
【００７５】
比較例１
樹脂注入時のバギングフィルム内の真空度を４×１０-4ＭＰａ（ａｂｓ）とした以外は実施例１と同様にしてサンドイッチ積層板を得た。
【００７６】
得られた積層板は、コアに形成した溝へストランドが落ち込んで表面に凹凸が発生し、表面平滑性の低い積層板となった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のサンドイッチ積層板の製造方法の一例を示すフロー図で、（ａ）は繊維強化材と発泡コアとをバギングフィルムと型との間にシールした状態を示す断面図、（ｂ）はバギングフィルムと型との間を減圧した状態を示す断面図、（ｃ）は繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させた状態を示す断面図である。
【図２】本発明に用いる多軸織物の一例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、３ 繊維強化材
２ 発泡コア
４ 溝
５ 下型
７ シーラント
９ バギングフィルム
１１、１３ 樹脂含浸層
１５、１６ 樹脂層
１００ 多軸織物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化材、発泡コア、繊維強化材を下型の一面上に順次積重し、これらの上にバギングフィルム又は上型を重ねると共に気密にシール又は型締めし、下型とバギングフィルム又は上型との間を排気して樹脂トランスファー成形法により熱硬化性樹脂を注入して硬化させるサンドイッチ積層板の製造方法において、少なくとも片面に幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝を形成した発泡コアを使用し、樹脂注入時の下型とバギングフィルム又は上型との間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とすることを特徴とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項２】
少なくとも１の繊維強化材が、繊維強化材を発泡コアに積層した場合に発泡コアに形成した溝に対して垂直方向のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項３】
発泡コアと少なくとも１の繊維強化材の間に、熱可塑性樹脂、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維又はボロン繊維からなる基材を挿入する請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項４】
基材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である請求項３に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項５】
繊維強化材の目付が、発泡コア片面あたり３００〜５,０００ｇ／ｍ2である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項６】
繊維強化材が、強化繊維ストランドからなる織物である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項７】
強化繊維ストランド幅をｂ、発泡コアに形成した溝の幅をａとしたときに、ｂ／ａの値が０．５〜５．０である請求項６に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項８】
繊維強化材が、複数の織物を互いに角度を変えて積層したものである請求項６に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項９】
繊維強化材が強化繊維ストランドからなる一軸織物であって、発泡コアに形成した溝の形成方向と、強化繊維ストランドの配向方向とのなす角度が３０°〜９０°である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項１０】
発泡コアが、溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する直径１．０〜５．０ｍｍの貫通孔を有するものである請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項１】
繊維強化材、発泡コア、繊維強化材を下型の一面上に順次積重し、これらの上にバギングフィルム又は上型を重ねると共に気密にシール又は型締めし、下型とバギングフィルム又は上型との間を排気して樹脂トランスファー成形法により熱硬化性樹脂を注入して硬化させるサンドイッチ積層板の製造方法において、少なくとも片面に幅０．３〜５．０ｍｍ、深さ１．０〜５．０ｍｍ、ピッチ１０〜１００ｍｍの溝を形成した発泡コアを使用し、樹脂注入時の下型とバギングフィルム又は上型との間の真空度を０．０１〜０．０８ＭＰａ（ａｂｓ）とすることを特徴とするサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項２】
少なくとも１の繊維強化材が、繊維強化材を発泡コアに積層した場合に発泡コアに形成した溝に対して垂直方向のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項３】
発泡コアと少なくとも１の繊維強化材の間に、熱可塑性樹脂、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維又はボロン繊維からなる基材を挿入する請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項４】
基材のＪＩＳ Ｌ １０９６（Ｂ法）に規定する剛軟度が８．０ｇｆ・ｃｍ以上である請求項３に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項５】
繊維強化材の目付が、発泡コア片面あたり３００〜５,０００ｇ／ｍ2である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項６】
繊維強化材が、強化繊維ストランドからなる織物である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項７】
強化繊維ストランド幅をｂ、発泡コアに形成した溝の幅をａとしたときに、ｂ／ａの値が０．５〜５．０である請求項６に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項８】
繊維強化材が、複数の織物を互いに角度を変えて積層したものである請求項６に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項９】
繊維強化材が強化繊維ストランドからなる一軸織物であって、発泡コアに形成した溝の形成方向と、強化繊維ストランドの配向方向とのなす角度が３０°〜９０°である請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【請求項１０】
発泡コアが、溝を形成した面とその裏面になる他の面とを連絡する直径１．０〜５．０ｍｍの貫通孔を有するものである請求項１に記載のサンドイッチ積層板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１５６１１（Ｐ２００６−１５６１１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９５７３３（Ｐ２００４−１９５７３３）
【出願日】平成１６年７月１日（２００４．７．１）
【出願人】（０００００３０９０）東邦テナックス株式会社 (246)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１日（２００４．７．１）
【出願人】（０００００３０９０）東邦テナックス株式会社 (246)
【Ｆターム（参考）】
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