積層体およびこれを用いた自動車用ボンネット
【課題】加熱による変形や接合部分の破壊などが生じにくく、自動車用ボンネットなどの用途に好適な積層体の提供。
【解決手段】繊維強化樹脂製の面部材１１と、該面部材１１を補強する繊維強化樹脂製の補強部材１２との間に、発泡体からなるコア材１３が挟持され、自動車用ボンネット１０などに好適に使用される積層体であって、面部材１１と補強部材１２の周縁部とは、前記面部材１１の面方向に沿って貫通部１５を形成するように接合されている。
【解決手段】繊維強化樹脂製の面部材１１と、該面部材１１を補強する繊維強化樹脂製の補強部材１２との間に、発泡体からなるコア材１３が挟持され、自動車用ボンネット１０などに好適に使用される積層体であって、面部材１１と補強部材１２の周縁部とは、前記面部材１１の面方向に沿って貫通部１５を形成するように接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ボンネットなどに好適に使用される積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用ボンネットには、自動車ボディの軽量化の観点から、エポキシ樹脂などのマトリクックス樹脂と炭素繊維などの強化繊維からなる繊維強化樹脂が使用されるようになってきている。
繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという場合もある。）製の自動車用ボンネットとしては、例えば特許文献１の図１〜２などに示されているように、面状のＦＲＰ製のアウター（面部材）とこれを補強する枠状のＦＲＰ製のインナー（補強部材）との積層体からなるものがある。また、自動車用ボンネットにより高い機械的特性を付与するために、特許文献１の図３〜５などに開示されているように、アウターとインナーとの間に、発泡体からなるコア材が配置される場合もある。
【０００３】
アウターとインナーとの間にコア材が配置された積層体から自動車用ボンネットを製造する際には、まず、アウターとインナーとをそれぞれ製造し、その後、これらでコア材を挟持するようにして、インナーの周縁部をアウターの裏面に接合する方法が一般的である。
【特許文献１】国際公開第０５／０１５６４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようにコア材を備えた自動車用ボンネットが太陽光やエンジンルームの熱により加熱されると、コア材を構成している発泡体の発泡がさらに進行してガスが発生したり、発泡体中に残存していたガスが熱膨張したりし、その結果、インナーが内側から押し広げられて変形したり、さらには、アウターとインナーとの接合部分が破壊されたりする場合があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、加熱による変形や接合部分の破壊などが生じにくく、自動車用ボンネットなどの用途に好適な積層体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の積層体は、繊維強化樹脂製の面部材と、該面部材を補強する繊維強化樹脂製の補強部材との間に、発泡体からなるコア材が挟持された積層体であって、前記面部材と前記補強部材の周縁部とは、前記面部材の面方向に沿って貫通部を形成するように接合されていることを特徴とする。
本発明の積層体は、自動車用ボンネットに好適に使用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加熱による変形や接合部分の破壊などが生じにくく、自動車用ボンネットなどの用途に好適な積層体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の積層体を用いた自動車用ボンネット１０の一例を示す（ａ）平面図と、（ｂ）分解斜視図と、（ｃ）（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う断面図である。
この自動車用ボンネット１０は、その表面側を構成する繊維強化樹脂製の面部材１１と、面部材１１の裏面１１ａにおいて面部材１１の外縁に沿って枠状に配置される繊維強化樹脂製の環状の補強部材１２とを有して構成されている。そして、面部材１１と補強部材１２との間には、自動車用ボンネット１０により高い機械的強度を付与するための発泡体からなるコア材１３（図１（ａ）および（ｂ）においては図示略）が挟持されている。
【０００９】
具体的には、図２に示すように、補強部材１２はその断面がいわゆるハット形状とされていて、長手方向に沿う中央部分には中空膨出部１２ａが形成され、その両側が周縁部、すなわち、内周部１２ｂと外周部１２ｃになっている。そして、補強部材１２の中空膨出部１２ａにはコア材１３が内包されるとともに、内周部の上面１２ｂ’と外周部の上面１２ｃ’とが面部材１１の裏面１１ａにテープ状接着剤１４により接合されることで、各部材が一体化されている。
ただし、この際、内周部の上面１２ｂ’と外周部の上面１２ｃ’には、その長手方向に沿って連続的にテープ状接着剤１４が貼着されているのではなく、間欠的に貼着されている。そのため、隣接して貼着されたテープ状接着剤１４同士の間には、面部材１１と補強部材１２とが接合していない貫通部（非接合部）１５が面部材１１の面方向に沿って形成され、中空膨出部１２に内包されたコア材１３と外気とが通じるようになっている。
【００１０】
よって、このような自動車用ボンネット１０によれば、太陽光やエンジンルームの熱により加熱され、コア材１３を構成している発泡体の発泡がさらに進行してガスが発生したり、発泡体中に残存していたガスが熱膨張したりした場合でも、貫通部１５を通じてガスが外気へと抜けて行くため、補強部材１２が変形したり、面部材１１と補強部材１２との接合部分が破壊されたりするおそれがない。
【００１１】
なお、各貫通部１５の長さＬ１が大きい場合や、各テープ状接着剤１４の長さＬ２が短い場合などには、面部材１１と補強部材１２との接合強度が不十分となる可能性があるため、各貫通部の長さＬ１は１〜５０ｍｍの範囲とし、各テープ状接着剤１４の長さＬ２は１００〜７００ｍｍの範囲とすることが好ましい。この例の場合には、貫通部１５は、補強部材１２の長手方向に沿って略等間隔に複数形成され、各貫通部１５の長さＬ１は１０ｍｍ、各テープ状接着剤１４の長さＬ２は３００ｍｍとされている。
また、この例では、テープ状接着剤１４として厚みが２５μｍのものを使用しているため、各貫通部１５の高さＨも２５μｍとされている。
【００１２】
このような自動車用ボンネット１０は例えば次のようにして製造できる。
まず、強化繊維としてフィラメント数が３０００本の炭素繊維束を用意し、これを平織して炭素繊維織布を製造する。ついで、この炭素繊維織布にマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸してプリプレグ（１）を調製する。また、強化繊維としてフィラメント数が１万２０００本の炭素繊維束を用意し、これを同様に平織し、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸し、プリプレグ（２）を調製する。さらに、一方向に引き揃えられた炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸して、一方向プリプレグ（３）を調製する。
【００１３】
ついで、面部材成型用の金型を用意し、これにプリプレグ（１）：１層、一方向プリプレグ（３）：４層、プリプレグ（２）：１層を順次配置した後、バギングし、オートクレーブ内で所定の条件で加熱、加圧し、厚さが約１ｍｍの面部材１１を成型する。
なお、一方向プリプレグ（３）を４層積層する際には、１層目と３層目、２層目と４層目の炭素繊維がそれぞれ同じ引き揃え方向になるようにし、かつ、１層目と３層目の炭素繊維に対して、２層目と４層目の炭素繊維が直角をなすように積層することが好ましい。
ついで、補強部材成型用の金型を用意し、これにプリプレグ（２）：１層を配置した後、バギングし、オートクレーブ内で所定の条件で加熱、加圧し、厚さが約０．８ｍｍの補強部材１２を成型する。
【００１４】
そして、補強部材１２の中空膨出部１２ａにコア材１３を配置するとともに、内周部の上面１２ｂ’と外周部の上面１２ｃ’に間欠的にテープ状接着剤１４を貼着し、貼着されたテープ状接着剤１４と面部材１１の裏面１１ａの所定位置とが接合するように重ね合わせる。このような方法により、図示例の自動車用ボンネット１０を製造することができる。なお、テープ状接着剤１４の種類によっては、接着剤を硬化させるための加熱硬化処理をさらに行ってもよい。
【００１５】
各プリプレグに使用する強化繊維としては、炭素繊維以外に、ガラス繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、スチール繊維などの無機繊維も使用できるが、強度面から、ＰＡＮ系炭素繊維などの炭素繊維が好ましい。
また、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂以外に、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂などが使用できるが、耐熱性、硬度、硬化収縮率、化学薬品耐性などの点から、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、脂環型等の一般的なエポキシ樹脂を使用できる。また、マトリックス樹脂には、必要に応じて公知の硬化剤を適量添加できる。
【００１６】
面部材１１と補強部材１２との接合には、テープ状接着剤１４の他に、不織布に樹脂を含浸したものや、プリプレグに使用したマトリックス樹脂と同じ樹脂からなる樹脂フィルムなどの接着剤を使用することもできるが、厚み精度が優れている点から、テープ状接着剤１４や、プリプレグに使用したマトリックス樹脂と同じ樹脂からなる樹脂フィルムを使用することが好ましい。なお、テープ状接着剤１４以外の接着剤を使用する場合にも、その種類により必要に応じて加熱硬化処理を行える。
【００１７】
コア材１４を構成する発泡体としては、アクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂などの原料樹脂がガス（発泡剤）により発泡した樹脂の発泡体であれば特に制限はないが、機械的強度、耐熱性、耐候性などに優れていることから、アクリル系樹脂の独立気泡体からなる発泡体が好ましい。また、発泡体の発泡倍率は、１０〜２５倍が好ましい。
【００１８】
以上説明したように、面部材１１とこの面部材１１を補強する補強部材１２との間に、発泡体からなるコア材１３が挟持され、面部材１１と補強部材１２の周縁部とが面部材１１の面方向に沿って貫通部１５を形成するように接合された自動車用ボンネット１０によれば、太陽光やエンジンルームの熱により加熱され、コア材１３を構成している発泡体の発泡がさらに進行してガスが発生したり、発泡体中に残存していたガスが熱膨張したりした場合でも、貫通部１５を通じてガスが外気へと抜けて行くため、補強部材１２が変形したり、面部材１１と補強部材１２との接合部分が破壊されたりするおそれがない。
なお、以上の説明では、積層体の用途として、自動車用ボンネットを例示したが、積層体の用途には特に制限はなく、例えば、自動車のディフューザ、建築物の屋根、レドームなど、耐熱性が要求される用途に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の積層体の一例である自動車用ボンネットの（ａ）平面図と、（ｂ）分解斜視図と、（ｃ）（ａ）のＩ−Ｉ’繊に沿う断面図である。
【図２】図１の自動車用ボンネットの要部を拡大した部分断面斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 自動車用ボンネット
１１ 面部材
１２ 補強部材
１３ コア材
１５ 貫通部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ボンネットなどに好適に使用される積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用ボンネットには、自動車ボディの軽量化の観点から、エポキシ樹脂などのマトリクックス樹脂と炭素繊維などの強化繊維からなる繊維強化樹脂が使用されるようになってきている。
繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという場合もある。）製の自動車用ボンネットとしては、例えば特許文献１の図１〜２などに示されているように、面状のＦＲＰ製のアウター（面部材）とこれを補強する枠状のＦＲＰ製のインナー（補強部材）との積層体からなるものがある。また、自動車用ボンネットにより高い機械的特性を付与するために、特許文献１の図３〜５などに開示されているように、アウターとインナーとの間に、発泡体からなるコア材が配置される場合もある。
【０００３】
アウターとインナーとの間にコア材が配置された積層体から自動車用ボンネットを製造する際には、まず、アウターとインナーとをそれぞれ製造し、その後、これらでコア材を挟持するようにして、インナーの周縁部をアウターの裏面に接合する方法が一般的である。
【特許文献１】国際公開第０５／０１５６４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようにコア材を備えた自動車用ボンネットが太陽光やエンジンルームの熱により加熱されると、コア材を構成している発泡体の発泡がさらに進行してガスが発生したり、発泡体中に残存していたガスが熱膨張したりし、その結果、インナーが内側から押し広げられて変形したり、さらには、アウターとインナーとの接合部分が破壊されたりする場合があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、加熱による変形や接合部分の破壊などが生じにくく、自動車用ボンネットなどの用途に好適な積層体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の積層体は、繊維強化樹脂製の面部材と、該面部材を補強する繊維強化樹脂製の補強部材との間に、発泡体からなるコア材が挟持された積層体であって、前記面部材と前記補強部材の周縁部とは、前記面部材の面方向に沿って貫通部を形成するように接合されていることを特徴とする。
本発明の積層体は、自動車用ボンネットに好適に使用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加熱による変形や接合部分の破壊などが生じにくく、自動車用ボンネットなどの用途に好適な積層体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の積層体を用いた自動車用ボンネット１０の一例を示す（ａ）平面図と、（ｂ）分解斜視図と、（ｃ）（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う断面図である。
この自動車用ボンネット１０は、その表面側を構成する繊維強化樹脂製の面部材１１と、面部材１１の裏面１１ａにおいて面部材１１の外縁に沿って枠状に配置される繊維強化樹脂製の環状の補強部材１２とを有して構成されている。そして、面部材１１と補強部材１２との間には、自動車用ボンネット１０により高い機械的強度を付与するための発泡体からなるコア材１３（図１（ａ）および（ｂ）においては図示略）が挟持されている。
【０００９】
具体的には、図２に示すように、補強部材１２はその断面がいわゆるハット形状とされていて、長手方向に沿う中央部分には中空膨出部１２ａが形成され、その両側が周縁部、すなわち、内周部１２ｂと外周部１２ｃになっている。そして、補強部材１２の中空膨出部１２ａにはコア材１３が内包されるとともに、内周部の上面１２ｂ’と外周部の上面１２ｃ’とが面部材１１の裏面１１ａにテープ状接着剤１４により接合されることで、各部材が一体化されている。
ただし、この際、内周部の上面１２ｂ’と外周部の上面１２ｃ’には、その長手方向に沿って連続的にテープ状接着剤１４が貼着されているのではなく、間欠的に貼着されている。そのため、隣接して貼着されたテープ状接着剤１４同士の間には、面部材１１と補強部材１２とが接合していない貫通部（非接合部）１５が面部材１１の面方向に沿って形成され、中空膨出部１２に内包されたコア材１３と外気とが通じるようになっている。
【００１０】
よって、このような自動車用ボンネット１０によれば、太陽光やエンジンルームの熱により加熱され、コア材１３を構成している発泡体の発泡がさらに進行してガスが発生したり、発泡体中に残存していたガスが熱膨張したりした場合でも、貫通部１５を通じてガスが外気へと抜けて行くため、補強部材１２が変形したり、面部材１１と補強部材１２との接合部分が破壊されたりするおそれがない。
【００１１】
なお、各貫通部１５の長さＬ１が大きい場合や、各テープ状接着剤１４の長さＬ２が短い場合などには、面部材１１と補強部材１２との接合強度が不十分となる可能性があるため、各貫通部の長さＬ１は１〜５０ｍｍの範囲とし、各テープ状接着剤１４の長さＬ２は１００〜７００ｍｍの範囲とすることが好ましい。この例の場合には、貫通部１５は、補強部材１２の長手方向に沿って略等間隔に複数形成され、各貫通部１５の長さＬ１は１０ｍｍ、各テープ状接着剤１４の長さＬ２は３００ｍｍとされている。
また、この例では、テープ状接着剤１４として厚みが２５μｍのものを使用しているため、各貫通部１５の高さＨも２５μｍとされている。
【００１２】
このような自動車用ボンネット１０は例えば次のようにして製造できる。
まず、強化繊維としてフィラメント数が３０００本の炭素繊維束を用意し、これを平織して炭素繊維織布を製造する。ついで、この炭素繊維織布にマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸してプリプレグ（１）を調製する。また、強化繊維としてフィラメント数が１万２０００本の炭素繊維束を用意し、これを同様に平織し、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸し、プリプレグ（２）を調製する。さらに、一方向に引き揃えられた炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸して、一方向プリプレグ（３）を調製する。
【００１３】
ついで、面部材成型用の金型を用意し、これにプリプレグ（１）：１層、一方向プリプレグ（３）：４層、プリプレグ（２）：１層を順次配置した後、バギングし、オートクレーブ内で所定の条件で加熱、加圧し、厚さが約１ｍｍの面部材１１を成型する。
なお、一方向プリプレグ（３）を４層積層する際には、１層目と３層目、２層目と４層目の炭素繊維がそれぞれ同じ引き揃え方向になるようにし、かつ、１層目と３層目の炭素繊維に対して、２層目と４層目の炭素繊維が直角をなすように積層することが好ましい。
ついで、補強部材成型用の金型を用意し、これにプリプレグ（２）：１層を配置した後、バギングし、オートクレーブ内で所定の条件で加熱、加圧し、厚さが約０．８ｍｍの補強部材１２を成型する。
【００１４】
そして、補強部材１２の中空膨出部１２ａにコア材１３を配置するとともに、内周部の上面１２ｂ’と外周部の上面１２ｃ’に間欠的にテープ状接着剤１４を貼着し、貼着されたテープ状接着剤１４と面部材１１の裏面１１ａの所定位置とが接合するように重ね合わせる。このような方法により、図示例の自動車用ボンネット１０を製造することができる。なお、テープ状接着剤１４の種類によっては、接着剤を硬化させるための加熱硬化処理をさらに行ってもよい。
【００１５】
各プリプレグに使用する強化繊維としては、炭素繊維以外に、ガラス繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、スチール繊維などの無機繊維も使用できるが、強度面から、ＰＡＮ系炭素繊維などの炭素繊維が好ましい。
また、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂以外に、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂などが使用できるが、耐熱性、硬度、硬化収縮率、化学薬品耐性などの点から、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、脂環型等の一般的なエポキシ樹脂を使用できる。また、マトリックス樹脂には、必要に応じて公知の硬化剤を適量添加できる。
【００１６】
面部材１１と補強部材１２との接合には、テープ状接着剤１４の他に、不織布に樹脂を含浸したものや、プリプレグに使用したマトリックス樹脂と同じ樹脂からなる樹脂フィルムなどの接着剤を使用することもできるが、厚み精度が優れている点から、テープ状接着剤１４や、プリプレグに使用したマトリックス樹脂と同じ樹脂からなる樹脂フィルムを使用することが好ましい。なお、テープ状接着剤１４以外の接着剤を使用する場合にも、その種類により必要に応じて加熱硬化処理を行える。
【００１７】
コア材１４を構成する発泡体としては、アクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂などの原料樹脂がガス（発泡剤）により発泡した樹脂の発泡体であれば特に制限はないが、機械的強度、耐熱性、耐候性などに優れていることから、アクリル系樹脂の独立気泡体からなる発泡体が好ましい。また、発泡体の発泡倍率は、１０〜２５倍が好ましい。
【００１８】
以上説明したように、面部材１１とこの面部材１１を補強する補強部材１２との間に、発泡体からなるコア材１３が挟持され、面部材１１と補強部材１２の周縁部とが面部材１１の面方向に沿って貫通部１５を形成するように接合された自動車用ボンネット１０によれば、太陽光やエンジンルームの熱により加熱され、コア材１３を構成している発泡体の発泡がさらに進行してガスが発生したり、発泡体中に残存していたガスが熱膨張したりした場合でも、貫通部１５を通じてガスが外気へと抜けて行くため、補強部材１２が変形したり、面部材１１と補強部材１２との接合部分が破壊されたりするおそれがない。
なお、以上の説明では、積層体の用途として、自動車用ボンネットを例示したが、積層体の用途には特に制限はなく、例えば、自動車のディフューザ、建築物の屋根、レドームなど、耐熱性が要求される用途に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の積層体の一例である自動車用ボンネットの（ａ）平面図と、（ｂ）分解斜視図と、（ｃ）（ａ）のＩ−Ｉ’繊に沿う断面図である。
【図２】図１の自動車用ボンネットの要部を拡大した部分断面斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 自動車用ボンネット
１１ 面部材
１２ 補強部材
１３ コア材
１５ 貫通部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂製の面部材と、該面部材を補強する繊維強化樹脂製の補強部材との間に、発泡体からなるコア材が挟持された積層体であって、
前記面部材と前記補強部材の周縁部とは、前記面部材の面方向に沿って貫通部を形成するように接合されていることを特徴とする積層体。
【請求項２】
請求項１に記載の積層体を用いたことを特徴とする自動車用ボンネット。
【請求項１】
繊維強化樹脂製の面部材と、該面部材を補強する繊維強化樹脂製の補強部材との間に、発泡体からなるコア材が挟持された積層体であって、
前記面部材と前記補強部材の周縁部とは、前記面部材の面方向に沿って貫通部を形成するように接合されていることを特徴とする積層体。
【請求項２】
請求項１に記載の積層体を用いたことを特徴とする自動車用ボンネット。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−７３９５３（Ｐ２００８−７３９５３Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５５８１９（Ｐ２００６−２５５８１９）
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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