繊維強化樹脂板材の製造方法
【課題】工程数を増加させることなく、高い剛性を備えた繊維強化樹脂板材を製造する。
【解決手段】長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するシート状物１３の少なくとも一部に、角パイプ１２などの金属製部材を配置し、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けて角パイプ１２の外周を覆うなどして、プリフォーム１４を製造する。ついで、金型で圧縮成形して、平板状のＦＲＰ板材本体の片面に２本の角パイプ１２を備えたＦＲＰ板材を製造する。
【解決手段】長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するシート状物１３の少なくとも一部に、角パイプ１２などの金属製部材を配置し、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けて角パイプ１２の外周を覆うなどして、プリフォーム１４を製造する。ついで、金型で圧縮成形して、平板状のＦＲＰ板材本体の片面に２本の角パイプ１２を備えたＦＲＰ板材を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の部材（補強材）を備えた繊維強化樹脂板材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両のドアやシートの背もたれなどには、芯材として、繊維強化樹脂からなる概略板状の成形品、すなわち繊維強化樹脂板材が使用されることがある。このように繊維強化樹脂板材を芯材に用いる場合、芯材により高い剛性を付与するために、リブを形成したり、凹凸を形成したりすることが多い。例えば特許文献１には、ドアの芯材として、上下方向に延びる複数の凹条が形成された繊維強化樹脂板材が開示されている。また、特許文献２には、繊維強化樹脂板材の両側部に、上下方向に延びる凸条（側補強部）が形成された背もたれの骨格材が記載されている。その他には、芯材の裏面にコルゲート形状の補強材を後加工で接着して、芯材の剛性を高める方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３９７７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、リブの形成には、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）などの短繊維系材料を用いた複合成形が必要となり、成形工程が増加するうえ、十分な剛性が得られにくいという問題があった。また、凹凸を形成する方法でも、満足のいく剛性が得られない場合が多かった。また、後加工により、芯材の裏面にコルゲート形状の補強材を接着する方法では、接着工程の分だけ工程数が増加し、生産性の点で問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えた繊維強化樹脂板材を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の繊維強化樹脂板材の製造方法は、長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するシート状物の少なくとも一部に、金属製部材を配置し、前記シート状物と前記金属製部材とを金型で圧縮成形し一体化する、繊維強化樹脂板材の製造方法である。
前記シート状物は２層以上から構成され、前記シート状物の前記金属製部材と接する層の樹脂含有量が、それ以外の層の樹脂含有量よりも大きいことが好適である。
前記金型のキャビティは、前記シート状物が硬化した繊維強化樹脂と前記金属製部材との線膨張係数の差によって生じる繊維強化樹脂板材の反り変形を打ち消す形状に、予め形成されていることが好適である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えた繊維強化樹脂板材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の一例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。
【図２】図１の繊維強化樹脂板材の製造工程において、（ａ）シート状物の片面に角パイプを配置した状態を示す斜視図、（ｂ）シート状物で角パイプを被覆して得たプリフォーム示す斜視図である。
【図３】図１の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の一例を示す斜視図である。
【図４】図１の繊維強化樹脂板材において、反り変形が生じた場合の要部を示す模式的な断面図である。
【図５】図１の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の他の例を示す斜視図である。
【図８】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の他の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の一例を示す（ａ）斜視図と、（ｂ）断面図である。
【図１０】図９の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の一例を示す斜視図である。
【図１１】図９の繊維強化樹脂板材において、反り変形が生じた場合の様子を示す斜視図である。
【図１２】図９の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の他の例を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の一例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。
図１の繊維強化樹脂板材１０Ａは、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという場合もある。）からなる長方形の平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体１１の片面において、長手方向の両側端部に沿って配置され、ＦＲＰ板材本体１１を補強する２本の金属製の角パイプ（金属製部材）１２とを備えている。この例のＦＲＰ板材１０Ａは、２本の角パイプ１２の外周がＦＲＰ板材本体１１の両側端部によりそれぞれ被覆された状態で、ＦＲＰ板材本体１１と角パイプ１２とが一体化したものである。
【００１０】
ＦＲＰ板材本体１１を構成するＦＲＰは、強化繊維としての長繊維と、マトリックス樹脂としての熱硬化性樹脂とを含む。
長繊維とは、ＦＲＰ板材本体１１中において途切れのない連続した繊維のことを意味し、例えば炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維、高強度ポリエチレン繊維、ガラス繊維などを例示でき、これらを１種以上使用できる。これらのなかでも、炭素繊維を使用すると、より剛性が高く、例えば鉄道車両のドアやシートの背もたれの芯材として好適なＦＲＰ板材１０Ａを製造することができる。
【００１１】
熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、長繊維との接着性、補強材である金属製部材との接着性のいずれもが優れていることから、エポキシ樹脂が好ましい。
金属製部材の材質（金属）としては、アルミニウム、鉄、ステンレス、各種合金等が挙げられる。これらのなかでも、コストを重視する場合は、ＳＳ４００（ＪＩＳ規格）などの汎用鋼材が好ましく、軽量性を重視する場合はアルミニウムが好ましい。
【００１２】
図１のＦＲＰ板材１０Ａは次のようにして製造することができる。
まず、ＦＲＰ板材本体１１を形成するためシート状物として、一方向に配向した長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するものを用意する。
シート状物は、少なくとも１層のプリプレグを備えたものであればよく、場合によっては、シート状物の一方の表面に、長繊維を含まない樹脂層を備えたものでもよい。この例では、長繊維の配向角度が０°の層と９０°の層とが互い違いに５層積層した構成となるようにプリプレグを積層した、いわゆる５ｐｌｙ（０／９０／０／９０／０）のプリプレグ積層体をシート状物として使用する。
【００１３】
ついで、図２（ａ）に示すように、シート状物１３の片面に、２本の角パイプ１２を略平行に配置し、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けて角パイプ１２の外周を覆い、図２（ｂ）に示すプリフォーム１４を製造する。
なお、プリフォーム１４の製造時には、角パイプ１２とシート状物１３との付着性を高めるために、あらかじめ角パイプ１２の外周をアセトンなどの有機溶剤で拭いて、脱脂処理しておくことが好ましい。また、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けた後には、脱気処理を行い、シート状物１３と角パイプ１２との間のエアや、シート状物１３を構成するプリプレグ間のエアを抜き、密着性を高めることが好ましい。
【００１４】
ついで、図３に示すように、上型２１と下型２２とからなり、図２（ｂ）のプリフォーム１４とほぼ同じ形状のキャビティを形成する金型２０を用意する。この金型２０のキャビティは、幅Ｗ１、長さＬ１、高さＨ１の凸部を有する上型２１と、幅Ｗ２、長さＬ１、深さＤ１の凹部を有する下型２２とによって形成される。
ついで、この金型２０内にプリフォーム１４を配置して金型２０を閉じ、圧縮成形する。成形温度（金型温度）、成形圧力、成形時間（硬化時間）などの圧縮条件は、シート状物１３のプリプレグを構成する熱硬化性樹脂の種類などに応じて適宜決定することができる。また、金型には、適宜必要な抜き勾配を設定することができる。
このように金型２０を用いて圧縮成形することにより、プリフォーム１４のシート状物１３に含まれる熱硬化性樹脂が熱硬化するとともに、熱硬化したシート状物１３、すなわちＦＲＰ平板本体１１と角パイプ１２とが一体化し、平板状のＦＲＰ板材本体１１の片面に２本の角パイプ１２を備えた図１のＦＲＰ板材１０Ａを製造することができる。
【００１５】
このようにして製造されたＦＲＰ板材１０Ａは、金属製部材を備えたものであるため、例えば、ＦＲＰ板材自体に凹凸が形成されて剛性が付与された板材や、短繊維系材料を用いた後加工によりリブが形成された板材に比べて、より高い剛性を備える。よって、例えば鉄道車両のドアやシートの背もたれの芯材など、高い剛性が要求される用途に好適に使用される。
また、以上説明したＦＲＰ板材１０Ａの製造方法は、プリプレグを具備するシート状物１３の片面に、金属製部材を配置し、シート状物１３と金属製部材とを金型２０で圧縮成形して一体化する方法であって、補強材をＦＲＰ板材本体に接着する接着工程や、短繊維系材料を用いたリブの形成などの後加工が不要である。よって、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えたＦＲＰ板材１０Ａを製造することができる。
【００１６】
このような圧縮成形により、金属製部材とＦＲＰ板材本体１１とを一体化する場合、金属はＦＲＰよりも線膨張係数が大きいため、圧縮成形して得られたＦＲＰ板材１０Ａには、このような金属とＦＲＰとの線膨張係数の差に起因した反り変形が生じやすい。具体的には金属製の角パイプ１２の方がＦＲＰ板材本体１１よりも線膨張係数が大きく圧縮成形後の冷却による収縮が大きいために、図４に要部を拡大して示すように、得られたＦＲＰ板材１０Ａにおいて、角パイプ１２の４つの各面に対応する面部分が、それぞれ矢印で示す外側（ＦＲＰ本体側）に凸に反りやすい。
そこで、このような反り変形を抑制するために、圧縮成形に用いる金型として、そのキャビティが、成形後のＦＲＰ板材１０Ａのこのような反り変形を打ち消す形状に予め形成された金型を用いることが好ましい。具体的には図５に示すように、上型２１’および下型２２’において、角パイプ１２の各面に対応する面部分Ｐのキャビティ形状がそれぞれ内側（金属製部材側）に凸とされ、反り変形と逆の形状に形成された金型２０’を用いる。このようにキャビティが、ＦＲＰと金属製部材との線膨張係数の差によって生じるＦＲＰ板材１０Ａの反り変形を打ち消す形状に予め形成されていると、圧縮成形後の冷却により金属製部材が大きく収縮しても、反り変形の抑制されたＦＲＰ板材１０Ａを得ることができる。
なお、キャビティ形状を金属製部材側に凸とする程度は、ＦＲＰ板材１０Ａに要求される寸法精度、金属製部材およびＦＲＰの材質（両者の線膨張係数の差の度合い）などに応じて、適宜設定できる。
【００１７】
また、このような反り変形を抑制する方法としては、ＦＲＰ板材本体１１を形成するシート状物を２層以上とし、金属製部材と接する層の樹脂含有量をそれ以外の層の樹脂含有量よりも大きくする方法も挙げられる。金属、熱硬化性樹脂、ＦＲＰの線膨張係数の大きさは、金属＞熱硬化性樹脂＞ＦＲＰの順である。よって、金属製部材と接する層の樹脂含有量を大きくして、その層の線膨張係数を大きくして金属製部材の線膨張係数に近づけることによって、線膨張係数の差に起因する反り変形を抑制することができる。この場合、金属製部材と接する層は、長繊維を含まずに樹脂のみからなる、樹脂含有量が１００質量％の樹脂層であってもよい。
なお、シート状物が３層以上である場合には、金属製部材と接する層の樹脂含有量がそれ以外の２層以上の層の平均の樹脂含有量よりも大きければよい。
また、シート状物をこのような構成とするとともに、圧縮成形時には図５に示すような金型２０’を用いる方法によれば、より反り変形を抑制することができる。
【００１８】
以上説明した図１のＦＲＰ板材１０Ａでは、金属製部材である角パイプ１２は、ＦＰＲ板材本体１１の片面の両側端部に配置されているが、配置本数、配置パターンは、ＦＲＰ板材の用途、求められる剛性などに応じて適宜設定でき、特に制限はない。
例えば、図６に示すように、ＦＲＰ板材本体１１の両側端部に加えて、長手方向の一端部にも配置されているコ字状の配置形態や、図７に示すように、両側端部に加えて長手方向の両端部にも配置され、すなわちＦＲＰ板材本体１１の全外周縁部に亘って枠状に配置されているロ字状の配置形態など、ＦＲＰ板材本体１１の外周縁部の少なくとも一部に配置されている各種形態が例示できる。
また、図８に示すように、ＦＲＰ板材本体１１の全外周縁部に加えて、両側端部の角パイプ１２を連結する１本以上の角パイプ１２をさらに備えた梯子状の配置形態なども例示できる。これらのいずれの配置パターンの場合でも、角パイプ１２の外周はＦＲＰ板材本体１１により被覆されていることが好ましい。角パイプ１２を被覆する際には、プリフォームの製造時において、シート状物に角パイプ１２の配置パターンに応じた切込みを入れるなどして、角パイプ１２の全外周を被覆できるようにすればよい。
【００１９】
また、この例では、金属製部材として、横断面が四角形である角パイプ１２を用いているが、ＦＲＰ板材の用途、求められる剛性などに応じて、円形、四角形以外の多角形、異形など、任意の横断面形状を備えた中空のパイプを用いることができる。また、金属製部材としては、パイプではなく、外周の一部が開口し、横断面形状が例えばコ字状などの部材や、中空ではない中実の部材などを用いてもよい。しかしながら、パイプは、外周の一部が開口した例えば横断面形状がコ字状などの部材よりも高い剛性を付与でき、かつ、中実の部材よりも軽量である点などで好適である。
さらに、ＦＲＰ板材の形状としても、図示例のような四角形（長方形）に限定されず、概略平板状であれば、目的に応じて種々の形状にすることができる。
【００２０】
また、ＦＲＰ板材本体１１を構成するシート状物は、少なくとも１層のプリプレグを備えたものであればよく、上述したとおり、１層のプリプレグからなるものでも、２層以上のプリプレグが積層したものでも、さらには、一方の面の最外層に長繊維を含まない熱硬化性樹脂のみからなる樹脂層を備えたものでもよい。
また、シート状物が２層以上のプリプレグを備える場合、各プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂の種類は異なっていてもよいが、互いの密着性の観点からは、同じ熱硬化性樹脂であることが好ましい。また、各プリプレグに含まれる長繊維の種類は、同じでも異なっていてもよい。
【００２１】
図９は、本発明の製造方法により製造されたＦＲＰ板材の他の一例を示す斜視図である。
図９のＦＲＰ板材１０Ｂは、ＦＲＰからなる長方形の概略平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体１１の片面において、短手方向の中央部に長手方向に沿って配置され、ＦＲＰ板材本体１１を補強する１枚の金属板（金属製部材）１５とを備え、金型での圧縮成形により、ＦＲＰ板材本体１１と金属板１５とが一体化したものである。この例のＦＲＰ板材１０Ｂの両側端部は、金属板１５が配置された側に向けて立ち上がる立上がり部１１ａ，１１ｂになっていて、金属板１５は、立上がり部１１ａ、１１ｂ以外の部分に長手方向に沿って配置されている。
【００２２】
図９のＦＲＰ板材１０Ｂは次のようにして製造することができる。
まず、図１０に示すように、上型３１と下型３２からなり、ＦＲＰ板材１０Ｂに沿う形状のキャビティを形成する金型３０を用意する。具体的には、この金型３０のキャビティは、立上がり分１１ａ，１１ｂに対応する部分も含めた幅がＷ３で、長さがＬ２であり、所定の絞り量（ＦＲＰ板材１０Ｂの深さ）となるように形成されたものである。また、金型を閉じた際に上型３１と下型３２とで形成される隙間のうち、金属板が有る部分（金属板インサート部）に対応する隙間と、金属板が無い部分に対応する隙間は、それぞれ適切な範囲に設定されている。
【００２３】
一方、ＦＲＰ板材本体１１を形成するためのシート状物として、一方向に配向した長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備する長方形のシート状物を用意する。この例で用いるシート状物も、少なくとも１層のプリプレグを備えたものであればよいが、この例では、長繊維の配向角度が０°の層と−４５°の層と＋４５°の層とが５層積層した構成となるようにプリプレグを積層した、いわゆる５ｐｌｙ（０／＋４５／０／−４５／０）のシート状物を用いている。
【００２４】
ついで、図１０の金型３０内にシート状物と金属板とを下側から順次配置して金型３０を閉じ、圧縮成形する。成形温度（金型温度）、成形圧力、成形時間（硬化時間）などの圧縮条件は、プリプレグを構成する熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜決定することができる。
このように圧縮成形することにより、シート状物に含まれる熱硬化性樹脂が熱硬化するとともに、熱硬化したシート状物（ＦＲＰ板材本体１１）と金属板１５とが一体化し、平板状のＦＲＰ板材本体１１と、その片面に配置された金属板１５とが一体化した図９のＦＲＰ板材１０Ｂを製造することができる。
【００２５】
図９の例のＦＲＰ板材１０Ｂにおいても、金属とＦＲＰの線膨張係数の差に起因した反り変形が生じやすい。具体的には図１１に示すように、金属板１５の方がＦＲＰ板材本体１１よりも線膨張係数が大きく、より収縮するために、ＦＲＰ板材本体１１側に凸に反りやすい。また、この例のように、長尺なＦＲＰ板材１０Ｂの場合には、短手方向よりも長手方向の反りが顕著となり、主に長手方向に湾曲した反り形状となりやすい。
そこで、この例の場合にも、反り変形を抑制するために、圧縮成形に用いる金型として、そのキャビティが、成形後のＦＲＰ板材のこのような反り変形を打ち消す形状に予め形成された金型を用いることが好ましい。具体的には、図１２のイメージ図に示すように、反り変形に応じた所定の曲率で、長手方向のキャビティＣの形状が金属板１５の配置された側（図１２中上側）に凸となるように湾曲した金型を用いる。図１２の金型では、このような湾曲により、キャビティＣの上型側の長さＬ２’が下型側の長さＬ２’’よりもやや長くなっている。
これにより、圧縮成形後に金属製部材である金属板１５が大きく収縮しても、長手方向の反り変形の抑制されたＦＲＰ板材１０Ｂを得ることができる。
なお、短手方向の反りも抑制する必要がある場合には、短手方向のキャビティ形状についても同様に金属板１５側に凸に湾曲させた金型を用いればよい。また、キャビティ形状を金属製部材側に凸とする程度は、ＦＲＰ板材１０Ｂに要求される寸法精度、金属製部材およびＦＲＰの材質（両者の線膨張係数の差の度合い）などに応じて、適宜設定できる。
【００２６】
また、この例の場合にも、シート状物を２層以上から構成し、金属板１５と接する層の樹脂含有量をそれ以外の層の樹脂含有量よりも大きくすることによって、上述のような線膨張係数の差に起因した反り変形を抑制することができる。また、このように樹脂含有量が調整されたシート状物を用いるとともに、成形後のＦＲＰ板材の反り変形を打ち消す形状にキャビティが予め形成された金型を用いることも好ましい。
【００２７】
以上説明した製造方法により製造されたＦＲＰ板材１０Ａ，１０Ｂの用途には特に制限はなく、例えば鉄道車両のドアやシートの背もたれの芯材、自動車部材、鉄道車両外面部部材、船舶用部材、産業機械用部材などとして好適に使用できる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
図１に示すように、長方形の平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体１１の片面において、長手方向の両側端部に沿って配置された２本の金属製の角パイプ１２とを備えたＦＲＰ板材１０Ａを次のようにして製造した。
まず、一方向に配向した長繊維（炭素繊維）に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）が含浸した一方向プリプレグ（樹脂含有量：３０質量％、厚み０．２ｍｍ、三菱レイヨン（株）製「ＴＲ３９１Ｅ２５０Ｓ」）を用意し、長繊維の配向角度が０°の層と９０°の層とが５層積層した構成となるように該プリプレグを積層し、５ｐｌｙ（０／９０／０／９０／０）のシート状物（３００ｍｍ×３００ｍｍ）を作製した。
ついで、図２に示すように、このシート状物１３の片面に、角パイプ１２を略平行に配置し、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けて角パイプ１２の外周を覆い、プリフォーム１４を製造した。
角パイプ１２としては、横断面が２８ｍｍ×２８ｍｍの正方形であり、長さが３００ｍｍ、厚みが２ｍｍである鋼材（ＳＳ４００）製角パイプを用いた。
また、プリフォーム１４の製造に際しては、角パイプ１２とシート状物１３との付着性を高めるために、あらかじめ角パイプ１２の外周をアセトンで拭く脱脂処理を行った。そして、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けた後には、角パイプ１２の両端にゴム材で栓をしたうえで脱気処理（デバルク）を行い、シート状物１３と角パイプ１２との間のエアや、シート状物１３の層間のエアを抜き、密着性を向上させた。
ついで、図３に示す金型２０を用意し、金型２０内にプリフォーム１４を配置して金型２０を閉じ、圧縮成形した。その後、金型２０を開き、図１のＦＲＰ板材１０Ａを得た。
【００２９】
圧縮成形条件、用いた金型２０のサイズは以下のとおりである。
成形温度（金型温度）：上型１４０℃、下型１４０℃
成形圧力：３．６ＭＰａ
成形時間（硬化時間）：６００秒
上型の凸部：幅Ｗ１＝４０ｍｍ、長さＬ１＝３００ｍｍ、高さＨ１＝３９ｍｍ
下型の凹部：幅Ｗ２＝１００ｍｍ、長さＬ１＝３００ｍｍ、深さＤ１＝３０ｍｍ
【００３０】
［実施例２］
図９に示すように、長方形の平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体の片面において、短手方向の中央部に長手方向に沿って配置された１枚の金属板１５とを備えたＦＲＰ板材１０Ｂを次のようにして製造した。
まず、一方向に配向した長繊維（炭素繊維）に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）が含浸した一方向プリプレグ（樹脂含有量：３０質量％、厚み０．２ｍｍ）を用意し、長繊維の配向角度が０°の層と−４５°の層と＋４５°の層とが５層積層した構成となるように該プリプレグを積層し、５ｐｌｙ（０／＋４５／０／−４５／０）のシート状物（１１０ｍｍ×４００ｍｍ）を作製した。
ついで、図１０に示す金型３０を用意した。
そして下型上に、シート状物と金属板（鋼材平板：７９ｍｍ×３９９ｍｍ×２ｍｍ（ｔ））１５とを順次配置して金型３０を閉じ、実施例１と同じ条件で圧縮成形した。その後、金型３０を開き、図９のＦＲＰ板材１０Ｂを得た。
なお、金型３０を閉じて形成されるキャビティは以下のサイズである。
幅Ｗ３＝１００ｍｍ
長さＬ２＝４００ｍｍ
絞り量（深さ）＝１０ｍｍ
金属板が有る部分（金属板インサート部）に対応する隙間＝４ｍｍ
金属板が無い部分に対応する隙間＝２ｍｍ
【００３１】
［実施例３］
シート状物として、一方の表面を構成する層（配向角度０°の層）のみ、プリプレグの樹脂含有量を４０質量％とし、それ以外の４層のプリプレグの樹脂含有量を３０質量％とした５ｐｌｙのシート状物を用いた以外は、実施例２と同様にして、図９のＦＲＰ板材１１Ｂを圧縮成形により得た。なお、樹脂含有量が４０質量％とされた層と金属板１５とが接するように、これらを金型３０内に配置した。
【００３２】
［実施例４］
図１２に示すように、長手方向のキャビティＣの形状が金属板側に凸となるように湾曲した金型を用いた以外は、実施例２と同様にして、図９のＦＲＰ板材１０Ｂを得た。具体的には、キャビティＣの上型側の長さＬ２’が４００．４４ｍｍ、下型側の長さＬ２’’が４００．０１ｍｍとなるような曲率で湾曲した金型を用いた。
【００３３】
以上の各実施例によれば、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えたＦＲＰ板材を製造することができた。
また、特に実施例２と、実施例３および４とで得られたＦＲＰ板材を比較すると、実施例２で得られたＦＲＰ板材には、ＦＲＰ板材本体側に凸の反り変形が認められたが、実施例３および４で得られた各ＦＲＰ板材にはこのような反り変形はほとんど認められず、実施例３および４の方法によれば、ＦＲＰ板材の反り変形を抑制できることが明らかであった。
【符号の説明】
【００３４】
１０Ａ，１０Ｂ 繊維強化樹脂板材
１２ 角パイプ（金属製部材）
１３ シート状物
１５ 金属板（金属製部材）
２０，３０ 金型
Ｃ キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の部材（補強材）を備えた繊維強化樹脂板材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両のドアやシートの背もたれなどには、芯材として、繊維強化樹脂からなる概略板状の成形品、すなわち繊維強化樹脂板材が使用されることがある。このように繊維強化樹脂板材を芯材に用いる場合、芯材により高い剛性を付与するために、リブを形成したり、凹凸を形成したりすることが多い。例えば特許文献１には、ドアの芯材として、上下方向に延びる複数の凹条が形成された繊維強化樹脂板材が開示されている。また、特許文献２には、繊維強化樹脂板材の両側部に、上下方向に延びる凸条（側補強部）が形成された背もたれの骨格材が記載されている。その他には、芯材の裏面にコルゲート形状の補強材を後加工で接着して、芯材の剛性を高める方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３９７７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、リブの形成には、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）などの短繊維系材料を用いた複合成形が必要となり、成形工程が増加するうえ、十分な剛性が得られにくいという問題があった。また、凹凸を形成する方法でも、満足のいく剛性が得られない場合が多かった。また、後加工により、芯材の裏面にコルゲート形状の補強材を接着する方法では、接着工程の分だけ工程数が増加し、生産性の点で問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えた繊維強化樹脂板材を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の繊維強化樹脂板材の製造方法は、長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するシート状物の少なくとも一部に、金属製部材を配置し、前記シート状物と前記金属製部材とを金型で圧縮成形し一体化する、繊維強化樹脂板材の製造方法である。
前記シート状物は２層以上から構成され、前記シート状物の前記金属製部材と接する層の樹脂含有量が、それ以外の層の樹脂含有量よりも大きいことが好適である。
前記金型のキャビティは、前記シート状物が硬化した繊維強化樹脂と前記金属製部材との線膨張係数の差によって生じる繊維強化樹脂板材の反り変形を打ち消す形状に、予め形成されていることが好適である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えた繊維強化樹脂板材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の一例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。
【図２】図１の繊維強化樹脂板材の製造工程において、（ａ）シート状物の片面に角パイプを配置した状態を示す斜視図、（ｂ）シート状物で角パイプを被覆して得たプリフォーム示す斜視図である。
【図３】図１の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の一例を示す斜視図である。
【図４】図１の繊維強化樹脂板材において、反り変形が生じた場合の要部を示す模式的な断面図である。
【図５】図１の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の他の例を示す斜視図である。
【図８】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の他の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の一例を示す（ａ）斜視図と、（ｂ）断面図である。
【図１０】図９の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の一例を示す斜視図である。
【図１１】図９の繊維強化樹脂板材において、反り変形が生じた場合の様子を示す斜視図である。
【図１２】図９の繊維強化樹脂板材の製造に使用される金型の他の例を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造された繊維強化樹脂板材の一例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。
図１の繊維強化樹脂板材１０Ａは、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという場合もある。）からなる長方形の平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体１１の片面において、長手方向の両側端部に沿って配置され、ＦＲＰ板材本体１１を補強する２本の金属製の角パイプ（金属製部材）１２とを備えている。この例のＦＲＰ板材１０Ａは、２本の角パイプ１２の外周がＦＲＰ板材本体１１の両側端部によりそれぞれ被覆された状態で、ＦＲＰ板材本体１１と角パイプ１２とが一体化したものである。
【００１０】
ＦＲＰ板材本体１１を構成するＦＲＰは、強化繊維としての長繊維と、マトリックス樹脂としての熱硬化性樹脂とを含む。
長繊維とは、ＦＲＰ板材本体１１中において途切れのない連続した繊維のことを意味し、例えば炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維、高強度ポリエチレン繊維、ガラス繊維などを例示でき、これらを１種以上使用できる。これらのなかでも、炭素繊維を使用すると、より剛性が高く、例えば鉄道車両のドアやシートの背もたれの芯材として好適なＦＲＰ板材１０Ａを製造することができる。
【００１１】
熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、長繊維との接着性、補強材である金属製部材との接着性のいずれもが優れていることから、エポキシ樹脂が好ましい。
金属製部材の材質（金属）としては、アルミニウム、鉄、ステンレス、各種合金等が挙げられる。これらのなかでも、コストを重視する場合は、ＳＳ４００（ＪＩＳ規格）などの汎用鋼材が好ましく、軽量性を重視する場合はアルミニウムが好ましい。
【００１２】
図１のＦＲＰ板材１０Ａは次のようにして製造することができる。
まず、ＦＲＰ板材本体１１を形成するためシート状物として、一方向に配向した長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するものを用意する。
シート状物は、少なくとも１層のプリプレグを備えたものであればよく、場合によっては、シート状物の一方の表面に、長繊維を含まない樹脂層を備えたものでもよい。この例では、長繊維の配向角度が０°の層と９０°の層とが互い違いに５層積層した構成となるようにプリプレグを積層した、いわゆる５ｐｌｙ（０／９０／０／９０／０）のプリプレグ積層体をシート状物として使用する。
【００１３】
ついで、図２（ａ）に示すように、シート状物１３の片面に、２本の角パイプ１２を略平行に配置し、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けて角パイプ１２の外周を覆い、図２（ｂ）に示すプリフォーム１４を製造する。
なお、プリフォーム１４の製造時には、角パイプ１２とシート状物１３との付着性を高めるために、あらかじめ角パイプ１２の外周をアセトンなどの有機溶剤で拭いて、脱脂処理しておくことが好ましい。また、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けた後には、脱気処理を行い、シート状物１３と角パイプ１２との間のエアや、シート状物１３を構成するプリプレグ間のエアを抜き、密着性を高めることが好ましい。
【００１４】
ついで、図３に示すように、上型２１と下型２２とからなり、図２（ｂ）のプリフォーム１４とほぼ同じ形状のキャビティを形成する金型２０を用意する。この金型２０のキャビティは、幅Ｗ１、長さＬ１、高さＨ１の凸部を有する上型２１と、幅Ｗ２、長さＬ１、深さＤ１の凹部を有する下型２２とによって形成される。
ついで、この金型２０内にプリフォーム１４を配置して金型２０を閉じ、圧縮成形する。成形温度（金型温度）、成形圧力、成形時間（硬化時間）などの圧縮条件は、シート状物１３のプリプレグを構成する熱硬化性樹脂の種類などに応じて適宜決定することができる。また、金型には、適宜必要な抜き勾配を設定することができる。
このように金型２０を用いて圧縮成形することにより、プリフォーム１４のシート状物１３に含まれる熱硬化性樹脂が熱硬化するとともに、熱硬化したシート状物１３、すなわちＦＲＰ平板本体１１と角パイプ１２とが一体化し、平板状のＦＲＰ板材本体１１の片面に２本の角パイプ１２を備えた図１のＦＲＰ板材１０Ａを製造することができる。
【００１５】
このようにして製造されたＦＲＰ板材１０Ａは、金属製部材を備えたものであるため、例えば、ＦＲＰ板材自体に凹凸が形成されて剛性が付与された板材や、短繊維系材料を用いた後加工によりリブが形成された板材に比べて、より高い剛性を備える。よって、例えば鉄道車両のドアやシートの背もたれの芯材など、高い剛性が要求される用途に好適に使用される。
また、以上説明したＦＲＰ板材１０Ａの製造方法は、プリプレグを具備するシート状物１３の片面に、金属製部材を配置し、シート状物１３と金属製部材とを金型２０で圧縮成形して一体化する方法であって、補強材をＦＲＰ板材本体に接着する接着工程や、短繊維系材料を用いたリブの形成などの後加工が不要である。よって、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えたＦＲＰ板材１０Ａを製造することができる。
【００１６】
このような圧縮成形により、金属製部材とＦＲＰ板材本体１１とを一体化する場合、金属はＦＲＰよりも線膨張係数が大きいため、圧縮成形して得られたＦＲＰ板材１０Ａには、このような金属とＦＲＰとの線膨張係数の差に起因した反り変形が生じやすい。具体的には金属製の角パイプ１２の方がＦＲＰ板材本体１１よりも線膨張係数が大きく圧縮成形後の冷却による収縮が大きいために、図４に要部を拡大して示すように、得られたＦＲＰ板材１０Ａにおいて、角パイプ１２の４つの各面に対応する面部分が、それぞれ矢印で示す外側（ＦＲＰ本体側）に凸に反りやすい。
そこで、このような反り変形を抑制するために、圧縮成形に用いる金型として、そのキャビティが、成形後のＦＲＰ板材１０Ａのこのような反り変形を打ち消す形状に予め形成された金型を用いることが好ましい。具体的には図５に示すように、上型２１’および下型２２’において、角パイプ１２の各面に対応する面部分Ｐのキャビティ形状がそれぞれ内側（金属製部材側）に凸とされ、反り変形と逆の形状に形成された金型２０’を用いる。このようにキャビティが、ＦＲＰと金属製部材との線膨張係数の差によって生じるＦＲＰ板材１０Ａの反り変形を打ち消す形状に予め形成されていると、圧縮成形後の冷却により金属製部材が大きく収縮しても、反り変形の抑制されたＦＲＰ板材１０Ａを得ることができる。
なお、キャビティ形状を金属製部材側に凸とする程度は、ＦＲＰ板材１０Ａに要求される寸法精度、金属製部材およびＦＲＰの材質（両者の線膨張係数の差の度合い）などに応じて、適宜設定できる。
【００１７】
また、このような反り変形を抑制する方法としては、ＦＲＰ板材本体１１を形成するシート状物を２層以上とし、金属製部材と接する層の樹脂含有量をそれ以外の層の樹脂含有量よりも大きくする方法も挙げられる。金属、熱硬化性樹脂、ＦＲＰの線膨張係数の大きさは、金属＞熱硬化性樹脂＞ＦＲＰの順である。よって、金属製部材と接する層の樹脂含有量を大きくして、その層の線膨張係数を大きくして金属製部材の線膨張係数に近づけることによって、線膨張係数の差に起因する反り変形を抑制することができる。この場合、金属製部材と接する層は、長繊維を含まずに樹脂のみからなる、樹脂含有量が１００質量％の樹脂層であってもよい。
なお、シート状物が３層以上である場合には、金属製部材と接する層の樹脂含有量がそれ以外の２層以上の層の平均の樹脂含有量よりも大きければよい。
また、シート状物をこのような構成とするとともに、圧縮成形時には図５に示すような金型２０’を用いる方法によれば、より反り変形を抑制することができる。
【００１８】
以上説明した図１のＦＲＰ板材１０Ａでは、金属製部材である角パイプ１２は、ＦＰＲ板材本体１１の片面の両側端部に配置されているが、配置本数、配置パターンは、ＦＲＰ板材の用途、求められる剛性などに応じて適宜設定でき、特に制限はない。
例えば、図６に示すように、ＦＲＰ板材本体１１の両側端部に加えて、長手方向の一端部にも配置されているコ字状の配置形態や、図７に示すように、両側端部に加えて長手方向の両端部にも配置され、すなわちＦＲＰ板材本体１１の全外周縁部に亘って枠状に配置されているロ字状の配置形態など、ＦＲＰ板材本体１１の外周縁部の少なくとも一部に配置されている各種形態が例示できる。
また、図８に示すように、ＦＲＰ板材本体１１の全外周縁部に加えて、両側端部の角パイプ１２を連結する１本以上の角パイプ１２をさらに備えた梯子状の配置形態なども例示できる。これらのいずれの配置パターンの場合でも、角パイプ１２の外周はＦＲＰ板材本体１１により被覆されていることが好ましい。角パイプ１２を被覆する際には、プリフォームの製造時において、シート状物に角パイプ１２の配置パターンに応じた切込みを入れるなどして、角パイプ１２の全外周を被覆できるようにすればよい。
【００１９】
また、この例では、金属製部材として、横断面が四角形である角パイプ１２を用いているが、ＦＲＰ板材の用途、求められる剛性などに応じて、円形、四角形以外の多角形、異形など、任意の横断面形状を備えた中空のパイプを用いることができる。また、金属製部材としては、パイプではなく、外周の一部が開口し、横断面形状が例えばコ字状などの部材や、中空ではない中実の部材などを用いてもよい。しかしながら、パイプは、外周の一部が開口した例えば横断面形状がコ字状などの部材よりも高い剛性を付与でき、かつ、中実の部材よりも軽量である点などで好適である。
さらに、ＦＲＰ板材の形状としても、図示例のような四角形（長方形）に限定されず、概略平板状であれば、目的に応じて種々の形状にすることができる。
【００２０】
また、ＦＲＰ板材本体１１を構成するシート状物は、少なくとも１層のプリプレグを備えたものであればよく、上述したとおり、１層のプリプレグからなるものでも、２層以上のプリプレグが積層したものでも、さらには、一方の面の最外層に長繊維を含まない熱硬化性樹脂のみからなる樹脂層を備えたものでもよい。
また、シート状物が２層以上のプリプレグを備える場合、各プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂の種類は異なっていてもよいが、互いの密着性の観点からは、同じ熱硬化性樹脂であることが好ましい。また、各プリプレグに含まれる長繊維の種類は、同じでも異なっていてもよい。
【００２１】
図９は、本発明の製造方法により製造されたＦＲＰ板材の他の一例を示す斜視図である。
図９のＦＲＰ板材１０Ｂは、ＦＲＰからなる長方形の概略平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体１１の片面において、短手方向の中央部に長手方向に沿って配置され、ＦＲＰ板材本体１１を補強する１枚の金属板（金属製部材）１５とを備え、金型での圧縮成形により、ＦＲＰ板材本体１１と金属板１５とが一体化したものである。この例のＦＲＰ板材１０Ｂの両側端部は、金属板１５が配置された側に向けて立ち上がる立上がり部１１ａ，１１ｂになっていて、金属板１５は、立上がり部１１ａ、１１ｂ以外の部分に長手方向に沿って配置されている。
【００２２】
図９のＦＲＰ板材１０Ｂは次のようにして製造することができる。
まず、図１０に示すように、上型３１と下型３２からなり、ＦＲＰ板材１０Ｂに沿う形状のキャビティを形成する金型３０を用意する。具体的には、この金型３０のキャビティは、立上がり分１１ａ，１１ｂに対応する部分も含めた幅がＷ３で、長さがＬ２であり、所定の絞り量（ＦＲＰ板材１０Ｂの深さ）となるように形成されたものである。また、金型を閉じた際に上型３１と下型３２とで形成される隙間のうち、金属板が有る部分（金属板インサート部）に対応する隙間と、金属板が無い部分に対応する隙間は、それぞれ適切な範囲に設定されている。
【００２３】
一方、ＦＲＰ板材本体１１を形成するためのシート状物として、一方向に配向した長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備する長方形のシート状物を用意する。この例で用いるシート状物も、少なくとも１層のプリプレグを備えたものであればよいが、この例では、長繊維の配向角度が０°の層と−４５°の層と＋４５°の層とが５層積層した構成となるようにプリプレグを積層した、いわゆる５ｐｌｙ（０／＋４５／０／−４５／０）のシート状物を用いている。
【００２４】
ついで、図１０の金型３０内にシート状物と金属板とを下側から順次配置して金型３０を閉じ、圧縮成形する。成形温度（金型温度）、成形圧力、成形時間（硬化時間）などの圧縮条件は、プリプレグを構成する熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜決定することができる。
このように圧縮成形することにより、シート状物に含まれる熱硬化性樹脂が熱硬化するとともに、熱硬化したシート状物（ＦＲＰ板材本体１１）と金属板１５とが一体化し、平板状のＦＲＰ板材本体１１と、その片面に配置された金属板１５とが一体化した図９のＦＲＰ板材１０Ｂを製造することができる。
【００２５】
図９の例のＦＲＰ板材１０Ｂにおいても、金属とＦＲＰの線膨張係数の差に起因した反り変形が生じやすい。具体的には図１１に示すように、金属板１５の方がＦＲＰ板材本体１１よりも線膨張係数が大きく、より収縮するために、ＦＲＰ板材本体１１側に凸に反りやすい。また、この例のように、長尺なＦＲＰ板材１０Ｂの場合には、短手方向よりも長手方向の反りが顕著となり、主に長手方向に湾曲した反り形状となりやすい。
そこで、この例の場合にも、反り変形を抑制するために、圧縮成形に用いる金型として、そのキャビティが、成形後のＦＲＰ板材のこのような反り変形を打ち消す形状に予め形成された金型を用いることが好ましい。具体的には、図１２のイメージ図に示すように、反り変形に応じた所定の曲率で、長手方向のキャビティＣの形状が金属板１５の配置された側（図１２中上側）に凸となるように湾曲した金型を用いる。図１２の金型では、このような湾曲により、キャビティＣの上型側の長さＬ２’が下型側の長さＬ２’’よりもやや長くなっている。
これにより、圧縮成形後に金属製部材である金属板１５が大きく収縮しても、長手方向の反り変形の抑制されたＦＲＰ板材１０Ｂを得ることができる。
なお、短手方向の反りも抑制する必要がある場合には、短手方向のキャビティ形状についても同様に金属板１５側に凸に湾曲させた金型を用いればよい。また、キャビティ形状を金属製部材側に凸とする程度は、ＦＲＰ板材１０Ｂに要求される寸法精度、金属製部材およびＦＲＰの材質（両者の線膨張係数の差の度合い）などに応じて、適宜設定できる。
【００２６】
また、この例の場合にも、シート状物を２層以上から構成し、金属板１５と接する層の樹脂含有量をそれ以外の層の樹脂含有量よりも大きくすることによって、上述のような線膨張係数の差に起因した反り変形を抑制することができる。また、このように樹脂含有量が調整されたシート状物を用いるとともに、成形後のＦＲＰ板材の反り変形を打ち消す形状にキャビティが予め形成された金型を用いることも好ましい。
【００２７】
以上説明した製造方法により製造されたＦＲＰ板材１０Ａ，１０Ｂの用途には特に制限はなく、例えば鉄道車両のドアやシートの背もたれの芯材、自動車部材、鉄道車両外面部部材、船舶用部材、産業機械用部材などとして好適に使用できる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
図１に示すように、長方形の平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体１１の片面において、長手方向の両側端部に沿って配置された２本の金属製の角パイプ１２とを備えたＦＲＰ板材１０Ａを次のようにして製造した。
まず、一方向に配向した長繊維（炭素繊維）に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）が含浸した一方向プリプレグ（樹脂含有量：３０質量％、厚み０．２ｍｍ、三菱レイヨン（株）製「ＴＲ３９１Ｅ２５０Ｓ」）を用意し、長繊維の配向角度が０°の層と９０°の層とが５層積層した構成となるように該プリプレグを積層し、５ｐｌｙ（０／９０／０／９０／０）のシート状物（３００ｍｍ×３００ｍｍ）を作製した。
ついで、図２に示すように、このシート状物１３の片面に、角パイプ１２を略平行に配置し、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けて角パイプ１２の外周を覆い、プリフォーム１４を製造した。
角パイプ１２としては、横断面が２８ｍｍ×２８ｍｍの正方形であり、長さが３００ｍｍ、厚みが２ｍｍである鋼材（ＳＳ４００）製角パイプを用いた。
また、プリフォーム１４の製造に際しては、角パイプ１２とシート状物１３との付着性を高めるために、あらかじめ角パイプ１２の外周をアセトンで拭く脱脂処理を行った。そして、シート状物１３の両側端部を角パイプ１２に巻き付けた後には、角パイプ１２の両端にゴム材で栓をしたうえで脱気処理（デバルク）を行い、シート状物１３と角パイプ１２との間のエアや、シート状物１３の層間のエアを抜き、密着性を向上させた。
ついで、図３に示す金型２０を用意し、金型２０内にプリフォーム１４を配置して金型２０を閉じ、圧縮成形した。その後、金型２０を開き、図１のＦＲＰ板材１０Ａを得た。
【００２９】
圧縮成形条件、用いた金型２０のサイズは以下のとおりである。
成形温度（金型温度）：上型１４０℃、下型１４０℃
成形圧力：３．６ＭＰａ
成形時間（硬化時間）：６００秒
上型の凸部：幅Ｗ１＝４０ｍｍ、長さＬ１＝３００ｍｍ、高さＨ１＝３９ｍｍ
下型の凹部：幅Ｗ２＝１００ｍｍ、長さＬ１＝３００ｍｍ、深さＤ１＝３０ｍｍ
【００３０】
［実施例２］
図９に示すように、長方形の平板状のＦＲＰ板材本体１１と、ＦＰＲ板材本体の片面において、短手方向の中央部に長手方向に沿って配置された１枚の金属板１５とを備えたＦＲＰ板材１０Ｂを次のようにして製造した。
まず、一方向に配向した長繊維（炭素繊維）に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）が含浸した一方向プリプレグ（樹脂含有量：３０質量％、厚み０．２ｍｍ）を用意し、長繊維の配向角度が０°の層と−４５°の層と＋４５°の層とが５層積層した構成となるように該プリプレグを積層し、５ｐｌｙ（０／＋４５／０／−４５／０）のシート状物（１１０ｍｍ×４００ｍｍ）を作製した。
ついで、図１０に示す金型３０を用意した。
そして下型上に、シート状物と金属板（鋼材平板：７９ｍｍ×３９９ｍｍ×２ｍｍ（ｔ））１５とを順次配置して金型３０を閉じ、実施例１と同じ条件で圧縮成形した。その後、金型３０を開き、図９のＦＲＰ板材１０Ｂを得た。
なお、金型３０を閉じて形成されるキャビティは以下のサイズである。
幅Ｗ３＝１００ｍｍ
長さＬ２＝４００ｍｍ
絞り量（深さ）＝１０ｍｍ
金属板が有る部分（金属板インサート部）に対応する隙間＝４ｍｍ
金属板が無い部分に対応する隙間＝２ｍｍ
【００３１】
［実施例３］
シート状物として、一方の表面を構成する層（配向角度０°の層）のみ、プリプレグの樹脂含有量を４０質量％とし、それ以外の４層のプリプレグの樹脂含有量を３０質量％とした５ｐｌｙのシート状物を用いた以外は、実施例２と同様にして、図９のＦＲＰ板材１１Ｂを圧縮成形により得た。なお、樹脂含有量が４０質量％とされた層と金属板１５とが接するように、これらを金型３０内に配置した。
【００３２】
［実施例４］
図１２に示すように、長手方向のキャビティＣの形状が金属板側に凸となるように湾曲した金型を用いた以外は、実施例２と同様にして、図９のＦＲＰ板材１０Ｂを得た。具体的には、キャビティＣの上型側の長さＬ２’が４００．４４ｍｍ、下型側の長さＬ２’’が４００．０１ｍｍとなるような曲率で湾曲した金型を用いた。
【００３３】
以上の各実施例によれば、工程数を増加させることなく、高い剛性を備えたＦＲＰ板材を製造することができた。
また、特に実施例２と、実施例３および４とで得られたＦＲＰ板材を比較すると、実施例２で得られたＦＲＰ板材には、ＦＲＰ板材本体側に凸の反り変形が認められたが、実施例３および４で得られた各ＦＲＰ板材にはこのような反り変形はほとんど認められず、実施例３および４の方法によれば、ＦＲＰ板材の反り変形を抑制できることが明らかであった。
【符号の説明】
【００３４】
１０Ａ，１０Ｂ 繊維強化樹脂板材
１２ 角パイプ（金属製部材）
１３ シート状物
１５ 金属板（金属製部材）
２０，３０ 金型
Ｃ キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するシート状物の少なくとも一部に、金属製部材を配置し、前記シート状物と前記金属製部材とを金型で圧縮成形し一体化する、繊維強化樹脂板材の製造方法。
【請求項２】
前記シート状物は２層以上から構成され、前記シート状物の前記金属製部材と接する層の樹脂含有量が、それ以外の層の樹脂含有量よりも大きい、請求項１に記載の繊維強化樹脂板材の製造方法。
【請求項３】
前記金型のキャビティは、前記シート状物が硬化した繊維強化樹脂と前記金属製部材との線膨張係数の差によって生じる繊維強化樹脂板材の反り変形を打ち消す形状に、予め形成されている、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂板材の製造方法。
【請求項１】
長繊維に熱硬化性樹脂が含浸したプリプレグを具備するシート状物の少なくとも一部に、金属製部材を配置し、前記シート状物と前記金属製部材とを金型で圧縮成形し一体化する、繊維強化樹脂板材の製造方法。
【請求項２】
前記シート状物は２層以上から構成され、前記シート状物の前記金属製部材と接する層の樹脂含有量が、それ以外の層の樹脂含有量よりも大きい、請求項１に記載の繊維強化樹脂板材の製造方法。
【請求項３】
前記金型のキャビティは、前記シート状物が硬化した繊維強化樹脂と前記金属製部材との線膨張係数の差によって生じる繊維強化樹脂板材の反り変形を打ち消す形状に、予め形成されている、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂板材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１６６４６３（Ｐ２０１２−１６６４６３Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９６９８（Ｐ２０１１−２９６９８）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【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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