JPH04126231A - 複合体及びその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外皮層間に部分的にハニカムコアを有する複
合体□とその成形方法に関し、特に、外皮層上にブラケ
ットが一体的に固着された複合体及びその成形方法に関
する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近年、
車両の軽量化及び構成部品数の低減による生産性向上等
の目的で、プラスチックを主体とした複合体を車両ボデ
ィや部品等に用いることが提案されており、一部実用化
されて“いる。特に車両の空力特性等を向上するために
取り付けられるエアスポイラ−等も、繊維強化プラスチ
ックとコア材とからなる複合体等で成形されるようにな
った。

上記複合体は、一般に、コア材を両面から外皮層で被覆
した、いわゆるサンドイッチ構造体であり、コア材とし
て発泡プラスチック体を用いたり、ハニカム構造体を用
いたりしている。

このコア材は、補強の目的で必要であるが、補強がそれ
程必要でない部分については、コア材を用いず、中空構
造とすることも可能である。

また強度上コア材が必要とされる場合は、軽量化の観点
からは、発泡プラスチック体を用いるよりも、ハニカム
構造体を用いる方が好ましい。例えばエアスポイラ−の
場合、取付部以外の一般部は中空構造で充分であるが取
付部については剛性を確保する必要がある。そのため、
従来は発泡材による補強が行われているが、取付用のブ
ラケット部分を補強するために、ハニカム構造体のコア
材を用いるのが望ましい。

また、上記エアスポイラ−等は上述のように取付用のブ
ラケットを具備する必要があるが、通常ブラケットは別
体で作製され、ボルト止め、ビス止め、あるいはリベッ
ト止め等の機械的接合や接着等により、複合体本体に取
り付けられている。

しかしながら、この接合構造では、機械的接合や接着を
要するため、部品点数が多く、また工程数が多いという
問題を有し、軽量化及び部品点数低減による生産性向上
の観点からはさらに改善の余地があるといえる。

さらに、エアスポイラ−等の部品を複合体により形成す
る場合、表面状態ができるだけ良好であることが要求さ
れている。ところが複合体を繊維強化熱硬化樹脂で形成
する場合、樹脂の流動による変形を生じる。その対策と
して成形型を用いた工程が一般的であるが、型の製作工
程費用がかさむこと、また複雑形状に対する限界がある
こと等が問題である。

従って本発明の目的は、軽量化のために部分的にハニカ
ムコアを含有するとともに、外皮層の表面平滑性に優れ
た複合体、及びその比較的簡易な成形方法を提供するこ
とである。

また本発明のもう一つの目的は、ブラケット等を機械的
接合や二次接着手段を用いずに、成形と同時に一体的に
接合した複合体、及びその成形方法を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、複合体を
成形する場合に、ハニカムコアが埋め込まれた溶融中子
の周囲に外皮層を形成し、加圧加熱により硬化後に溶融
中子を溶出することにより、加圧成形時にハニカムコア
を変形させることなく複合体を成形することができるこ
と、及び繊維強化熱硬化樹脂からなる外皮層上にブラケ
ットを有する複合体を成形する場合に、ブラケットの内
側にシリコンゴムのように熱膨張率の大きな材質からな
る中子を配置するとともに、外側に相補形状のプレッシ
ャーパッドを配置し、加圧加熱により硬化成形すれば、
中子の熱膨張によりブラケットは、プレッシャーパッド
に押圧された状態で硬化し、ブラケットを変形させるこ
となく、複合体とブラケットとを同時かつ一体的に成形
することができること、さらに、複合体の加圧加熱によ
る硬化の際に、複合体を平坦な板部材からなるプレッシ
ャープレートで包むことにより、表面が平坦で滑らかな
複合体を成形することができることを発見し、本発明に
想到した。

すなわち、本発明の複合体は、外皮層と、前記外皮層間
に部分的に配置されたハニカムコアとからなるもので、
前記ハニカムコアが埋め込まれた溶融中子の表面に前記
外皮層を形成し、前記溶融中子を溶出することにより得
られることを特徴とする。

また、本発明の複合体の成形方法は、外皮層と、前記外
皮層間に部分的に配置されたハニカムコアとからなる複
合体の成形方法であって、前記ノ＼ニカムコアが埋め込
まれた溶融中子の表面に前記外皮層を形成し、前記溶融
中子を溶出することを特徴とする。

さらに、本発明のもう一つの複合体は、外皮層上に一体
的に固着されたブラケットを有するもので、前記外皮層
及び前記ブラケットはいずれも繊維強化熱硬化樹脂から
なる複数枚のシートからなり、前記ブラケットのフラン
ジ部が前記外皮層の繊維強化樹脂シート間に埋設され、
熱硬化樹脂の硬化により固着されていることを特徴とす
る。

さらに、本発明のもう一つの複合体の成形方法は、繊維
強化熱硬化樹脂からなる外皮層上に一体的に固着された
ブラケットを有する複合体の成形方法であって、前記ブ
ラケットを繊維強化・熱硬化樹脂のプリプレグシートに
より予備成形し、その内側を満たす前記繊維強化熱硬化
樹脂のプリプレグシートより大きな熱膨張率を有する材
質からなる中子と共に前記外皮層上に取り付けた後、外
側に相補形状のプレッシャーパッドを配置し、加圧状態
で熱し、もって前記中子の熱膨張により前記ブラケット
を、前記プレッシャーパッドに対して押圧した状態で硬
化成形し、前記ブラケットの形状を保持しつつ前記外皮
層に一体的に成形することを特徴とする。

〔実施例及び作用〕

本発明の一実施例として、車両のエアスポイラ−を例に
とって、以下に説明する。

まず、第１図に示すように、外皮層間に部分的にハニカ
ムコアを有する構造とするために、溶融中子にハニカム
コアを埋め込んだ中子を形成する。

このハニカムコアの位置及び大きさは、複合体に加わる
外力の大きさ及び位置により適宜決定することができる
。

例えば、取付用のブラケット等を複合体表面に固着する
場合、そのブラケット固着位置の近傍にハニカムコアを
配置すれば、ブラケットを介して加わる外力に対して強
固な構造となる。

本実施例においては、溶融中子として、溶融石膏を用い
て行うが、水等の溶剤に対して可溶性の材料又は低融点
（１２０℃〜１８０℃）の金属材料であれば、いかなる
ものでも使用することができる。

しかし、溶出除去が容易であり、軽量である等の作業性
の観点からは、溶融石膏が好ましい。

部分的にハニカムコアを配置するためには、ハニカムコ
アを鋳ぐるんだ中子を形成する必要がある。そのために
は、まず、余熱した中子型内の所定の位置に所定の形状
のハニカムコアをセットし、あらかじめ溶融しておいた
溶融石膏を中子型内に流し込み中子を成形する。次いで
、この中子型を徐冷し、脱型する。

この段階での中子１は、第１図に示すように、ハニカム
コア１１と溶融中子１２とからなる。なおハニカムコア
ｌは全体に設ける必要はなく、強度を要する部分だけで
よい。例えば、第１θ図に示すように、ブラケットを設
ける領域だけに配置すればよい。

このようにして成形された中子ｌに外皮層をレイアップ
するが、本実施例においては、数ブライの熱硬化樹脂含
浸炭素繊維織布のプリプレグシート（例えば４プライ）
を順次レイアップすることにより、外皮層を形成する。

第３図は、本発明の一実施例により、中子ｌの周囲に数
ブライのプリプレグシートを巻き付けて、外皮層を形成
した状態を概略的に示す断面図である。

本実施例においては、中子ｌに、まず第１プライから第
３ブライまでのプリプレグシート２１〜２３を順次レイ
アップするが、これらのプリプレグシートは後端エツジ
部１４でカットする。

次いで、第４ブライのプリプレグシート２４及び、その
上に表面保護フィルム２５をレイアップする。

この時、第４プライのプリプレグシートは、第３図に示
すように、後端エツジ５Ｂ１４を巻き込むようにレイア
ップする。このような構成により、外皮層の強度を向上
することができる。

本実施例においては、上述のようにしてレイアップされ
た外皮層２の表面に、複数枚の鉄箔等の板部材を可撓性
シートに付着してなるプレッシャープレート４を被覆す
る。これは、加熱加圧による硬化成形時、外皮層表面に
優れた平滑性を付与する上で、優れた効果を発揮する。

プレッシャープレート４の各板部材は、鉄箔以外でも表
面が平滑である程度の剛性があればよい。

第４図は、本実施例におけるプレッシャープレート４を
概略的に示す正面図であり、各板部材４１．４２．４３
．４４がテフロンシートに付着した状態を示している。

第５図は、第４図に示すプレッシャープレート４を複合
体３に被覆した状態を示す断面図である。

第４図及び第５１！ｌに示すように、各板部材４１゜４
２．４３．４４の間の隙間４６．４７．４８は、プレッ
シャープレート４を折り曲げるときに必要なりリアラン
スであり、かつ熱膨張率を考慮して決められる。

一般に板部材の厚さは、０．１〜　１．Ｏｍｍ程度であ
り、ＲｉＪｆｆは１〜２ｍｍ程度とする。

テフロンテープに貼り付けられたプレッシャープレート
４は、第５ｖ！Ｊに示すように、複合体を包含するよう
にセットされる。この時、隙間４６．４７．４８は、そ
れぞれが複合体３のエツジ部３５．３６．３７に対応す
る位置になるようにセットされる（第５図においては、
便宜上プレッシャープレート４と複合体３との間に隙間
を設けているが、実際には密着している）。従って、複
合体３の外皮層の面部３１．３２．３３．３４は、それ
ぞれプレッシャープレート４の板部材４１．４２．４３
．４４とぴったり密着する。

プレッシャープレート４がセットされた複合体３は、第
６図に示すように、アルミニウム等からなる定盤５上に
設置される。

複合体３の外部には、さらに樹脂流出防止用のリリース
フィルム５１．エア透過性を有するブリーザ−マット５
２及びバギングフィルム５３を順にセットする。バギン
グフィルム５３と定盤５とは、端部５４．５５において
シールされる。

このような状態で、全体をバギングし、内部を減圧して
バギングフィルムをプレッシャープレート４上に密着さ
せた状態で、オートクレーブ中にセットして、所定の加
圧加熱条件で硬化処理を施す。

これにより、複合体３の外皮層２が中子１の周囲に硬化
される。

このようにして成形された複合体は、脱型後、水を吹き
かけて、溶融中子を溶かし出す。

次に、本発明の別の実施例を、上述と同様に車両のエア
スポイラ−に適用する場合を例とって以下に説明する。

本実施例は、複合体にブラケットを同時かつ一体的に成
形するものである。

ここで、中子の形成及び複合体の成形方法については、
上述の実施例とほぼ同様であるため、ここではブラケッ
トの成形と、複合体とブラケットの同時成形について説
明する。

本発明の方法においては、まず、外皮層と同じ繊維強化
熱硬化樹脂のプリプレグシートを、ブラケット６の内側
と同一外径を有する中子上に複数枚レイアップし外皮層
上に取り付ける。このブラケット用中子は、プリプレグ
シートよりも大きな熱膨張率を有する材質からなる必要
がある。このような材質としてはシリコンゴムが好まし
い。

なおブラケット６を形成するプリプレグシートのプライ
数は、所望の強度に応じて、部分的に違えることも可能
である。例えば、強度が必要とされる部分（例えば取付
用の金具が取り付く部分等）にプリプレグシートを多く
レイアップすることも勿論可能である。ブラケット６の
両端部にはフランジ部が形成される。

続いて、溶融中子上に形成した外皮層にブラケット６の
プリフォームを配置し、さらにブラケット６のフランジ
部に重なるように外皮層用のプリプレグシートを積層す
る。このため、最終プライのプリプレグシート２４及び
その上の表面保護フィルム２５には、ブラケットが突出
するための穴部２６が形成されている。なお、本実施例
においては、溶融中子に埋め込むハニカムコアの位置と
ブラケット６の固着位置とを一致させる。

次いで、最終プリプレグシート２４上に表面保護フィル
ム２５をレイアップする。このようにして、シリコンゴ
ムの中子８を含有するブラケット６のプリフォーム６ａ
が取り付けられたことになるが、中子８は熱硬化後取り
除く必要があるので、ブラケット６の一部は開放状態に
なっている。

ここで、上述と同様に、レイアップされた複合体３の外
皮層２の表面に、さらに、鉄箔等からなるプレッシャー
プレート４を被覆させて硬化成形することも可能であり
、これにより、外皮層表面に平滑性を持たせることがで
きる。

本実施例においては、第８図に示すように、板部材４４
にブラケット取付用の開口部４５を有するプレッシャー
プレート４を用い、複合体３の外皮層２の表面に被覆す
る。

また、本実施例においては、上述したブラケット６のプ
リフォーム６ａに、ブラケットと相補形状で、耐熱性、
耐圧性を有するプレッシャーパッド７をセットする。

ここでプレッシャーパッド７は耐熱性、耐圧性を有し、
かつ完成品のブラケット６と相補形状に成形されていれ
ば材質は問わないが、一般的には、熱硬化樹脂あるいは
金属で作製する。

このようにしてプレッシャープレート４及びプレッシャ
ーパッド７がセットされた複合体３は、第９図に示すよ
うに、アルミニウム等からなる定盤５上に設置される。

第９図に示すように、複合体３の外部に、樹脂流出防止
用のリリースフィルム５１．エア透過性を有するブリー
ザ−マット５２及びバギングフィルム５３を順にセット
し、バギングフィルム５３と定盤５との間を端部５４．
５５でシールする。

このような状態で、バギングフィルム内部を減圧し、オ
ートクレーブ中にセットして、所定の加圧加熱条件で硬
化処理を施す。

この時、ブラケット６のプリフォーム６ａ内の中子８は
、加熱により膨張し、プリフォーム６ａをプレッシャー
パッド７に押圧する（第９図に示す黒塗矢印）。また外
部圧力（第９図に示す白抜矢印）によってプレッシャー
パッド７の膨張は防止される。このようにして、プレッ
シャーパッド７の内面形状に倣う形状に熱硬化される。

それとともに、外皮層２も硬化し、ブラケット６のフラ
ンジ部６１が複合体３の外皮層２に強固に固着すること
になる。

以上により、ブラケット６は所望の形状に、しかも複合
体と同時かつ一体的に成形することができる。なお、こ
のときハニカムコア１１は、第１０図に示すように、ブ
ラケット６の取り付は領域だけに配置する。これにより
複合体全体の軽量化が達成できる。

このようにして成形されたブラケット付複合体は、脱型
後、水を吹きかけて溶融中子を溶かし出す。

なお上述した実施例における複合体の外皮層を形成する
プリプレグシートには、ＵＤ（一方向材）織布、不織布
及び短繊維を二次元にランダムに配向させてなるシート
状補強繊維を用いることができるが、強度的には、炭素
繊維の織布を用いるのが好ましい。

さらに、プリプレグシートのマトリックス材としては、
成形性が良好であり、複雑な形状の構造体にも成形可能
であるという理由から熱硬化性樹脂を用いることが好ま
しい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の複合体及びその成形方法
においては、ハニカムコアが埋め込まれた溶融中子を外
皮層に接合し、その後に、溶融中子を溶出している。こ
れにより、比較的容易にハニカムコアを部分的に有する
複合体構造とすることができ、複合体の軽量化が可能と
なる。

また、従来の成形方法では成形型を必要とするが、本発
明では複雑な成形型を用いないため、簡易に複合材部材
を成形することが可能となる。

本発明のもう一つの複合体及びその成形方法においては
、複合体の外皮層にブラケットを取り付けた状態で加圧
加熱により一体的に同時に硬化成形する際に、ブラケッ
トの内にシリコンゴムからなる中子を入れ、外側に相補
形状のプレッシャーパッドを設ける。これにより、中子
に生じる熱膨張の圧力と、プレッシャーパッドを介して
外部から加わる圧力とによりブラケットの形状を保持し
つつ、外皮層と一体的に成形することができる。

このため、ブラケットと複合体との接合工程が不要とな
り、生産性を著しく向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による複合体の製造に用い
る中子を概略的に示す断面図であり、第２図は、本発明
の一実施例による複合体の製造に用いる中子を概略的に
示す断面図であり、第３図は、本発明の一実施例による
複合体を製造するために、中子の周囲に外皮層を形成し
た状態を概略的に示す断面図であり、 第４図は、本発明の一実施例によるプレッシャープレー
トを概略的に示す平面図であり、第５′図は、本発明の
一実施例により複合体の周囲にプレッシャープレートを
取り付けた状態を概略的に示す断面図であり、 第６図は、本発明の一実施例による複合体の成形方法を
概略的に示す一部破断断面図であり、第７図は、本発明
の別の実施例による複合体の成形方法を概略的に示す一
部破断断面図であり、第８図は、本発明の別の実施例に
よるプレッシャープレートを概略的に示す平面図であり
、第９図は、本発明の別の実施例による複合体の成形方
法を概略的に示す一部破断断面図であり、第１０図は、
第９図に示す複合体の長手方向の部分断面図である。 ｌ・　　　　　・中子 ２・　　　　・・外皮層 ３・　　　　　・複合体 ４・・・・・　・プレッシャープレート５・・・・・　
・定盤 ６・・　　・　・ブラケット ６ａ・・・・・　・プリフォーム ７・・　　　　　・プレッシャーパッド８・　・　　　
　・シリコンゴム １１・　　　　　・ハニカムコア １２・　　　・・・溶融中子 １３・　　・・・・後端部 １４・・　　　　　・後端エツジ部 ２１〜２４・　・・・外皮層用プリプレグシート２５・
・・・・・・表面保護フィルム ３１〜３４・ ３５〜３７・ ４１〜４４・ ４５・ ４６〜４９・　・ ５１・ ５２・ ５３・ ５４．５５・ ６１・ ・外皮層の面部 ・外皮層のエツジ部 ・プレッシャープレートの板 部材 ・プレッシャープレートの開 口部 ・プレッシャープレートの隙 間部 ・リリースフィルム ・ブリーザ−マット ・バギングフィルム ・端部 ・７ランジ部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）外皮層と、前記外皮層間に部分的に配置されたハ
   ニカムコアとからなる複合体において、前記ハニカムコ
   アが埋め込まれた溶融中子の表面に前記外皮層を形成し
   、前記溶融中子を溶出することにより得られることを特
   徴とする複合体。 （２）請求項１に記載の複合体において、前記外皮層が
   繊維強化プラスチックからなることを特徴とする複合体
   。 （３）請求項１又は２に記載の複合体において、前記外
   皮層の外部を平坦な面を有するプレッシャープレートで
   被覆した状態で加圧成形することにより形成されること
   を特徴とする複合体。 （４）外皮層と、前記外皮層間に部分的に配置されたハ
   ニカムコアとからなる複合体の成形方法において、前記
   ハニカムコアが埋め込まれた溶融中子の表面に前記外皮
   層を形成し、前記溶融中子を溶出することを特徴とする
   成形方法。 （５）請求項４に記載の複合体の成形方法において、前
   記外皮層が繊維強化プラスチックからなることを特徴と
   する成形方法。 （６）請求項４又は５に記載の複合体の成形方法におい
   て、前記外皮層の外部を平坦な面を有するプレッシャー
   プレートで被覆した状態で加圧成形することを特徴とす
   る成形方法。 （７）請求項６に記載の複合体の成形方法において、前
   記プレッシャープレートは、前記外皮層の平坦面と同一
   形状の平坦な板部材が、前記外皮層の平坦面と同一個数
   だけ可撓性シートに貼着されてなり、かつ隣接する板部
   材間の間隔は前記外皮層上に付着させたときにほぼぴっ
   たりと閉じるように設定されていることを特徴とする成
   形方法。 （８）請求項７に記載の複合体の成形方法において、各
   板部材が０．１〜１．０ｍｍの厚さを有し、かつ隣接す
   る板部材間の間隔が約１〜２ｍｍであることを特徴とす
   る成形方法。 （９）外皮層上に一体的に固着されたブラケットを有す
   る複合体において、前記外皮層及び前記ブラケットはい
   ずれも繊維強化熱硬化樹脂からなる複数枚のシートから
   なり、前記ブラケットのフランジ部が前記外皮層の繊維
   強化樹脂シート間に埋設され、熱硬化樹脂の硬化により
   固着されていることを特徴とする複合体。 （１０）請求項９に記載の複合体において、前記ブラケ
   ットが固着された領域において、前記外皮層間にハニカ
   ムコアが設けられていることを特徴とする複合体。 （１１）繊維強化熱硬化樹脂からなる外皮層上に一体的
   に固着されたブラケットを有する複合体の成形方法にお
   いて、前記ブラケットを繊維強化熱硬化樹脂のプリプレ
   グシートにより予備成形し、その内側を満たす前記繊維
   強化熱硬化樹脂のプリプレグシートより大きな熱膨張率
   を有する材質からなる中子と共に前記外皮層上に取り付
   けた後、外側に相補形状のプレッシャーパッドを配置し
   、加圧状態で熱し、もって前記中子の熱膨張により前記
   ブラケットを、前記プレッシャーパッドに対して押圧し
   た状態で硬化成形し、前記ブラケットの形状を保持しつ
   つ前記外皮層に一体的に成形することを特徴とする成形
   方法。 （１２）請求項１１に記載の複合体の成形方法において
   、前記外皮層が複数枚の繊維強化熱硬化樹脂のプリプレ
   グシートからなり、前記ブラケットはフランジ部を有し
   、前記プリプレグシートの間に前記ブラケットのフラン
   ジ部を埋設することを特徴とする成形方法。（１３）請
   求項１１又は１２に記載の複合体の成形方法において、
   溶融中子の表面に前記外皮層を被覆することにより前記
   複合体を形成し、前記ブラケットを同時に成形した後に
   、前記溶融中子を溶出することを特徴とする成形方法。 （１４）請求項１３に記載の複合体の成形方法において
   、前記ブラケットが固着される領域において、前記溶融
   中子にハニカムコアを埋め込むことを特徴とする成形方
   法。 （１５）請求項１１乃至１４のいずれかに記載の複合体
   の成形方法において、前記外皮層の外部を平坦な面を有
   するプレッシャープレートで被覆した状態で加圧成形す
   ることを特徴とする成形方法。 （１６）請求項１５に記載の複合体の成形方法において
   、前記プレッシャープレートは、前記外皮層の平坦面と
   同一形状の平坦な板部材が、前記外皮層の平坦面と同一
   個数だけ可撓性シートに貼着されてなり、かつ隣接する
   板部材間の間隔は前記外皮層上に付着させたときにほぼ
   ぴったりと閉じるように設定されていることを特徴とす
   る成形方法。 （１７）請求項１６に記載の複合体の成形方法において
   、各板部材が０．１〜１．０ｍｍの厚さを有し、かつ隣
   接する板部材間の間隔が約１〜２ｍｍであることを特徴
   とする成形方法。