説明

積層体およびこれを用いた自動車用ボンネット

【課題】面部材と増し厚部との接合部分の端部での層間剥離や破壊を防止し、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を有する、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の周縁部が折り返されて、折り返し部11aと非折り返し部11bが形成され、かつ、該折り返し部と前記補強部材12の周縁部とが接合されていることを特徴とする。

【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や、強度や剛性を向上させる目的から、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、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)とが周縁部で接合した積層体からなるものがある。
ところが、アウターの中央部と、インナーとの接合部分に相当する周縁部とで剛性に変化が生じ、剛性差による筋状の変形、いわゆるボンディングラインがアウターの表面側に現れることが多く、外観不良が発生することがあった。
【0003】
そこで、アウターの外縁部にFRP層を複数積層させて増し厚部を形成させ、低剛性の中央部と高剛性の外縁部とからなるアウターを作製し、増し厚部を介してアウターとインナーを接合させて自動車用ボンネットを製造する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。増し厚部を形成させることにより、アウターの中央部と外縁部で既に剛性に変化をもたらしているため、さらに増し厚部を介してアウターとインナーを接合させても、増し厚部が無い場合に比べて、アウターの中央部と外縁部における剛性の変化が生じにくくなるため、外観不良を回避することができた。
【特許文献1】国際公開第06/025316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、特許文献1に記載の方法では、増し厚部が形成されているアウターの外縁部が自動車のボンネットの外周に相当するため衝撃を受けやすく、また、増し厚部が層状であるために、アウターと増し厚部との接合部分の端部が層間剥離しやすく、更には破壊する場合があった。
【0005】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、面部材と増し厚部との接合部分の端部での層間剥離や破壊を防止し、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を有する積層体であって、前記面部材の周縁部が折り返されて、折り返し部と非折り返し部が形成され、かつ、該折り返し部と前記補強部材の周縁部とが接合されていることを特徴とする。
また、前記折り返し部と前記非折り返し部との間に充填材が充填されていることが好ましい。
さらに、折り返された面部材の端部がテーパー状であることが好ましい。
また、前記面部材と前記補強部材との間に、発泡体からなるコア材が挟持されていることが好ましい。
さらに、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、面部材と増し厚部との接合部分の端部での層間剥離や破壊を防止し、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1〜3は、各々本発明の積層体を用いた自動車用ボンネット10の一例を示す平面図と、分解斜視図と、図1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の裏面側において面部材11の外縁部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。
また、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が挟持されていることが好ましい。
【0009】
具体的には、面部材11は図3に示すように、面部材11の周縁部が折り返されて、折り返し部11aと非折り返し部11bが形成されている。これにより、面部材11の外縁部は中央部に比べて厚みが増し、増し厚部の役割を果たす。
また、図4に示すように折り返し部11aと非折り返し部11bとの間に充填材14が充填されていてもよい。これにより、面部材11の周縁部が折り返されてできる曲率部11cが肉厚になることを防ぎ、外縁部の厚みを均一化できる。
さらに、折り返された面部材11の端部11dがテーパー状であることが好ましい。これにより、面部材11の中央部と外縁部における剛性の変化が緩やかとなり、外観不良をより回避することができる。また、端部11dにて折り返し部11aと非折り返し部11bが層間剥離しにくくなる。なお、ここでいう「テーパー状」とは、面部材11が先端に向かって次第に薄くなる状態のことをいう。
【0010】
一方、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、内周部の上面12b’と外周部の上面12c’とが、面部材11の折り返し部11aの外側の面11a’に、接着剤などにより接合されることで、各部材が一体化されている。
なお、上述したように、補強部材12の中空膨出部12aにはコア材13が内包されてもよい。
【0011】
よって、このような自動車用ボンネット10によれば、面部材11の周縁部を折り返すことにより端部、すなわち曲率部11cに界面が現れないため、衝撃を受けたとしても曲率部11cにて層間剥離が生じたり、破壊したりするおそれがない。
【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。次いで、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】
次いで、面部材成型用の金型を用意し、これに、折り返し部11aの分(余剰部分)だけ他のプリプレグよりも面積の広いプリプレグ(1):1層、一方向プリプレグ(3):4層、プリプレグ(1):1層を順次配置し、余剰部分を折り返して折り返し部分を形成させた後、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、折り返し部11aの厚さが約1mm(すなわち、折り返し部11aと非折り返し部11bの厚さの合計が約2mm)、他の部分の厚さが約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。
次いで、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の内周部の上面12b’と外周部の上面12c’に、例えば接着剤などを貼着し、貼着された接着剤と面部材11の折り返し部11aの外側の面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、接着剤の種類によっては、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】
また、面部材11を成型する場合、充填材14を挟持させるようにして、余剰部分を折り返して折り返し部分を形成させるのが好ましい。これにより、余剰部分を折り返した内側(折り返し部11aと非折り返し部11bの間)に空隙ができにくくなり、曲率部11cの肉厚化を防止できる。充填材14は、空隙の厚みを考慮して厚みに相当する量を充填するのが望ましい。
さらに、補強部材12の中空膨出部12aにコア材13を配置した後に、面部材11と補強部材12とを接合するのが好ましい。
【0016】
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。
【0017】
コア材13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】
充填材14としては、例えば、トウプレグ、ゴム弾性体、積層体に使用したプリプレグなどが好ましい。
【0019】
面部材11と補強部材12との接合方法に関しては、特に制限されず、公知の方法が適用できる。例えば、テープ状接着剤や、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などを用いて接合するのが望ましい。中でも、厚み精度が優れている点から、テープ状接着剤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が接着剤としては好適である。
【0020】
以上説明したように、面部材11の周縁部を折り返すことにより形成された折り返し部11aの外側の面11a’において、面部材11とこの面部材11を補強する補強部材12とが接合された自動車用ボンネット10によれば、面部材11の曲率部11cに界面が現れないため、衝撃を受けたとしても曲率部11cにて層間剥離が生じたり、破壊したりするおそれがない。衝撃を受けたとしても折り返し部11aと非折り返し部11bとで層間剥離が生じたり、破壊し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】
【0021】
【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平面図である。
【図2】本発明の積層体の一例である自動車用ボンネットの分解斜視図である。
【図3】図1のI−I’線に沿う断面図である。
【図4】図3の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0022】
10 自動車用ボンネット
11 面部材
11a 折り返し部
11b 非折り返し部
12 補強部材
13 コア材
14 充填材


【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を有する積層体であって、
前記面部材の周縁部が折り返されて、折り返し部と非折り返し部が形成され、かつ、該折り返し部と前記補強部材の周縁部とが接合されていることを特徴とする積層体。
【請求項2】
前記折り返し部と前記非折り返し部との間に充填材が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
【請求項3】
折り返された面部材の端部がテーパー状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層体。
【請求項4】
前記面部材と前記補強部材との間に、発泡体からなるコア材が挟持されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか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】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−80749(P2008−80749A)
【公開日】平成20年4月10日(2008.4.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−265898(P2006−265898)
【出願日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【出願人】(000006035)三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Fターム(参考)】