WO2015008536A1 - 繊維強化複合材料成形体とその製造方法、及びパネル材 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fiber-reinforced composite material molded body in which a honeycomb core material is sandwiched between a pair of prepreg materials, a method for manufacturing the same, and a panel material formed therefrom.
- an inner layer is formed with a honeycomb core material in which cells in the outer peripheral portion are filled with resin, and a surface layer is formed by covering both surfaces in the axial direction of the honeycomb core material with a pair of prepreg materials (fiber reinforced composite materials).
- a fiber-reinforced composite material molded body is known (for example, see Patent Document 1).
- the prepreg material covers only both axial surfaces of the honeycomb core material, and the side surfaces of the honeycomb core material are not covered with the prepreg material. Therefore, even though the outer peripheral portion is filled with resin, there is a problem that the honeycomb core material is easily deformed by a force from a direction perpendicular to the cells of the outer peripheral portion.
- An object of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite material molded body, a method for producing the same, and a panel material.
- the fiber-reinforced composite material molded body of the present invention includes a first prepreg material, a second prepreg material, a joining portion, a closed space, and a honeycomb core material.
- the first prepreg material is formed by stacking a plurality of prepreg sheets obtained by impregnating reinforcing fibers with resin.
- the second prepreg material is formed by stacking a plurality of prepreg sheets obtained by impregnating reinforcing fibers with a resin, and is superimposed on the first prepreg material.
- the joint is formed by pressurizing the first prepreg material and the second prepreg material while heating.
- the closed space is formed between the first prepreg material and the second prepreg material and is surrounded by the joint portion.
- the honeycomb core material is embedded in the closed space, and the outer peripheral cells are filled with resin.
- a honeycomb core material in which a cell in the outer peripheral portion is filled with a resin is incorporated in a closed space formed between the first prepreg material and the second prepreg material. Therefore, in the honeycomb core material, not only both surfaces in the axial direction but also the outer wall surfaces of the cells in the outer peripheral portion filled with the resin are all covered with the first prepreg material and the second prepreg material.
- the closed space containing the honeycomb core material is surrounded by a joint formed by heating and pressurizing the first prepreg material and the second prepreg material, and the first and second prepreg materials are mutually connected. It is joined. As described above, the first and second prepreg materials are joined to each other, and the entire peripheral surface of the honeycomb core material is covered with the first and second prepreg materials. It is possible to prevent the honeycomb core material from being deformed against this force.
- FIG. 1 is an external perspective view showing a vehicle roof panel according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 1 is a perspective view showing a reinforcing base material of Example 1.
- FIG. 1 is a perspective view showing a honeycomb core material of Example 1.
- FIG. 3 is an explanatory view showing a honeycomb core material arranging step in the method for manufacturing a vehicle roof panel of Example 1. It is explanatory drawing which shows the resin filling process in the manufacturing method of the roof panel for vehicles of Example 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the 2nd prepreg material coating process in the manufacturing method of the roof panel for vehicles of Example 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the heating and pressurization process in the manufacturing method of the roof panel for vehicles of Example 1.
- Example 1 First, the configuration of the vehicle roof panel according to the first embodiment will be described by dividing it into “configuration of roof panel” and “method of manufacturing roof panel”.
- FIG. 1 is an external perspective view showing a vehicle roof panel according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
- FIG. 3A is a perspective view showing a reinforcing base material of Example 1.
- FIG. 3B is a perspective view showing the honeycomb core material of Example 1.
- FIG. 1 The configuration of the vehicle roof panel according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 3B.
- a vehicle roof panel 1 (fiber reinforced composite material molded body) according to the first embodiment is a panel material that forms a roof portion of an automobile, and has a long rectangular shape in the vehicle front-rear direction.
- the vehicle roof panel 1 includes a roof main body 2 (panel base material) and a pair of reinforcing portions 3, 3 provided on a side surface 21 of the roof main body 2. Have. Note that the pair of reinforcing portions 3 are extended in the vehicle width direction.
- the roof body 2 is composed of a second prepreg material formed in a plate shape by overlapping a plurality of prepreg sheets 2 a and applying pressure while heating.
- the outer shape of the roof body 2 is formed in a roof shape that matches a vehicle body shape of an automobile (not shown).
- the “prepreg sheet 2a” is a sheet that is semi-dried by uniformly impregnating a fabric woven with carbon fibers (reinforced fibers) with a thermosetting epoxy resin, and has flexibility. Yes.
- the reinforcing portion 3 includes a reinforcing base material 31 and a honeycomb core material 32 as shown in FIG.
- the reinforcing base 31 is a first prepreg material formed in a cross-sectional hat shape having a flange portion 33 at the peripheral portion by overlapping a plurality of prepreg sheets 31 a and applying pressure while heating. It is composed of The reinforcing base 31 has the flange portion 33 in contact with the roof main body 2, and is welded to the roof main body 2 to form the joint portion 4 when the plurality of superimposed prepreg sheets 31 a are pressed while heating. .
- a closed space 5 closed by the joint 4 is formed between the roof body 2 and the reinforcing base 31 surrounded by the joint 4.
- the prepreg sheet 31 a constituting the reinforcing base 31 is made of the same material as the prepreg sheet 2 a constituting the roof body 2. That is, in this prepreg sheet 31a, the thermosetting epoxy resin impregnated in the fabric woven with carbon fibers (reinforced fibers) is the same material as the epoxy resin impregnated in the prepreg sheet 2a.
- the honeycomb core material 32 is formed by connecting a number of hexagonal aluminum cells 32a in the horizontal direction.
- the honeycomb core material 32 is surrounded by an outer peripheral wall 32b, and an outer peripheral cell 32a contacting the outer peripheral wall 32b is filled with an epoxy resin J.
- the epoxy resin J is made of the same material as the epoxy resin impregnated in the fabric woven with carbon fibers in the prepreg sheet 2a and the prepreg sheet 31a.
- the height dimension H1 of the honeycomb core material 32 in the axial direction is set to be equal to the height dimension H2 of the closed space 5 (distance from the roof body 2 to the reinforcing base material 31). That is, the roof body 2 and the reinforcing base material 31 overlap with each other in the axial direction of the honeycomb core material 32.
- FIG. 4A to 4E are explanatory views showing a method for manufacturing a vehicle roof panel according to the first embodiment.
- FIG. 4A shows a first prepreg material placement step
- FIG. 4B shows a honeycomb core material placement step
- 4C shows a resin filling step
- FIG. 4D shows a second prepreg material coating step
- FIG. 4E shows a prepreg material heating / pressurizing step.
- a method for manufacturing the vehicle roof panel according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 4A to 4E.
- the vehicle roof panel 1 of the first embodiment includes a molding die 60 in which a suction port 61 for evacuation is formed, and a prepreg material that is clamped to the molding die 60. And a presser mold 62 that hermetically seals between the mold 60 and the mold 60.
- each prepreg sheet 31a is a flexible sheet. For this reason, this prepreg sheet 31a will be in the state bent toward the inner side of the recessed part 60a.
- the size of each prepreg sheet 31a is set according to the size of the reinforcing base material 31 to be molded.
- the honeycomb core material 32 formed in a separate step is placed on the plurality of prepreg sheets 31a placed on the molding die 60.
- the honeycomb core material 32 is inserted into the recess 60a formed in the molding die 60 along the axial direction of each cell 32a.
- the plurality of prepreg sheets 31a are sandwiched between the honeycomb core material 32 and the recess 60a and pushed into the recess 60a, and the peripheral portion is the recess.
- the flange portion 33 protrudes from 60a.
- the cell 32a in the outer peripheral portion placed on the prepreg sheet 31a and in contact with the outer peripheral wall 32b of the honeycomb core material 32 inserted into the concave portion 60a is heated.
- the molten epoxy resin J is filled.
- the second prepreg material covering step as shown in FIG. 4B (d), a plurality of superimposed prepreg sheets 2a are placed on the molding die 60, and the outer peripheral cells 32a are filled with epoxy resin J.
- the honeycomb core material 32 and the flange portion 33 protruding from the recess 60a of the molding die 60 are covered with the prepreg sheet 2a.
- the size of the prepreg sheet 2 a is set to a size that covers the entire surface of the molding die 60.
- the prepreg sheet 2 a covering the molding die 60 is pressed by the holding die 62.
- the molding die 60 and the presser die 62 come into airtight contact with each other at the peripheral edge of the prepreg sheet 2a.
- the molding die 60 and the presser die 62 are heated by a heating mechanism (not shown), and the plurality of prepreg sheets 2a and the plurality of prepreg sheets 31a and the honeycomb core material 32 sandwiched therebetween are heated.
- the epoxy resin impregnated in the prepreg sheet 2 a and the prepreg sheet 31 a and the epoxy resin J filled in the cells 32 a on the outer peripheral portion of the honeycomb core material 32 are melted.
- a vacuum pump (not shown) is driven, and air in the molding die 60 and the presser die 62 is sucked (evacuated) from the suction port 61 through the recess 60 a.
- the presser die 62 is moved toward the molding die 60 and clamped, pressure is applied to the prepreg sheet 2a.
- thermosetting epoxy resin is cured, and the plurality of prepreg sheets 2a are integrated into a second prepreg material constituting the roof body 2.
- the plurality of prepreg sheets 31 a are integrated to form a first prepreg material that forms the reinforcing base 31.
- the flange portion 33 that protrudes from the concave portion 60 a of the molding die 60 and comes into contact with the plurality of prepreg sheets 2 a is integrated with the prepreg sheet 2 a to become the joint portion 4.
- the mold is removed after being cooled and completely cured, and then the periphery of the second prepreg material constituting the roof body 2 is trimmed to adjust the shape, thereby manufacturing the vehicle roof panel 1. Complete.
- a vehicle roof panel has a roof main body formed of a metal steel plate and a pillar-shaped reinforcing portion that is joined to the roof main body and prevents deformation or bending of the roof main body.
- the roof main body and the reinforcing portion are formed of the same metal material, and are joined by welding or the like.
- the “carbon fiber reinforced composite material” refers to a plurality of sheet-like materials that are semi-dried by uniformly impregnating a fabric woven with carbon fibers (reinforced fibers) with a thermosetting resin (for example, epoxy resin). It is a material molded from a prepreg sheet. That is, a plurality of prepreg sheets are overlapped and pressed while being heated, so that the impregnated resin is melted and integrated.
- the carbon fiber reinforced composite material is a material in which a fabric is impregnated with a resin, it is difficult to join the roof body with a metal reinforcing portion. Therefore, the pillar-shaped reinforcing portion is formed of a carbon fiber reinforced composite material that is the same material as the roof body. At this time, the roof body and the reinforcing portion are arranged in the mold, and the inside of the mold is decompressed (evacuated) while heating the mold, so that the reinforcing portion can be molded and simultaneously joined to the roof body. .
- the reinforcing portion is crushed when the pressure is reduced (evacuated). Therefore, it has been necessary to fill the intermediate material between the roof body and the reinforcing portion to prevent the reinforcing portion from being crushed. Moreover, it has been found that it is effective to use the honeycomb core material as an intermediate material in order not to increase the overall weight of the vehicle roof panel.
- the honeycomb core material has high strength in the standing direction of the cell wall that partitions each cell, that is, in the axial direction, but extremely low in the direction orthogonal to the cell wall. It has characteristics. In other words, even when a honeycomb core material is used as an intermediate material between the roof main body and the reinforcing portion, the reinforcing portion becomes a honeycomb core material when the inside of the die is decompressed (evacuated) while heating the mold. The product shape could not be maintained because the product was crushed in a direction perpendicular to the axial direction.
- the reinforcing portion in order to prevent the reinforcing portion from collapsing in the direction orthogonal to the axial direction of the honeycomb core material, it is conceivable to set a slope inclined with respect to the axial direction of the honeycomb core material at the peripheral portion of the reinforcing portion. .
- the pressure acting from the direction orthogonal to the axial direction of the honeycomb core material can be reduced by the inclined surface, so that the honeycomb core material can withstand external pressure.
- the degree of freedom of design and shape of the slope portion is limited.
- the material of the honeycomb core material and the reinforcing portion is increased and the weight is increased as compared with the case where the peripheral edge portion of the honeycomb core material is perpendicular.
- honeycomb core material such as foamed resin having isotropic strength and rigidity may be used as the intermediate material.
- foamed resin having isotropic strength and rigidity may be used as the intermediate material.
- the weight increases compared to the case where the honeycomb core material is used.
- a fiber-reinforced composite material molded body in which an intermediate material is formed of a honeycomb core material in which cells in the outer peripheral portion are filled with resin, and both surfaces in the axial direction of the honeycomb core material are covered with a fiber-reinforced composite material.
- the fiber-reinforced composite material covers only both axial surfaces of the honeycomb core material, the side surfaces of the honeycomb core material are exposed. Therefore, although the cells in the outer peripheral portion are filled with resin, there is a problem that the honeycomb core material is easily deformed by a force from a direction orthogonal to the cells in the outer peripheral portion of the honeycomb core material.
- the fiber reinforced composite material covers both axial surfaces of the honeycomb core material. Therefore, the fiber reinforced composite material covering both surfaces is individually bonded to the honeycomb core material, and there is a problem that the manufacturing process of the fiber reinforced composite material molded body becomes complicated.
- the roof main body 2 made of a fiber-reinforced composite material, the reinforcing base 31 that is joined to the roof main body 2 to form the reinforcing portion 3, and the reinforcing base 31 And the joint 4 formed by pressing the roof body 2 while heating, the closed space 5 formed between the reinforcing base 31 and the roof body 2 and surrounded by the joint 4, and this closed And a honeycomb core material 32 in which an outer peripheral cell 32a is filled with an epoxy resin J.
- the roof body 2 and the reinforcing base material 31 can be joined, and the entire periphery of the honeycomb core material 32 can be covered with the roof main body 2 and the reinforcing base material 31.
- the side of the honeycomb core material 32 is reinforced not only by the epoxy resin J filled in the peripheral cell 32 a but also by the reinforcing base 31.
- the honeycomb core material 32 can be prevented from being deformed in the direction orthogonal to the axial direction, and the strength of the reinforcing portion 3 with respect to the force from the direction orthogonal to the axial direction of the honeycomb core material 32 can be improved.
- the peripheral portion of the honeycomb core material 32 is filled with the epoxy resin J. Therefore, when the plurality of prepreg sheets 2 a constituting the roof body 2, the plurality of prepreg sheets 31 a constituting the reinforcing base 31, and the honeycomb core material 32 are evacuated by the vacuum forming device 6, the honeycomb core The material 32 is not crushed in the direction orthogonal to the axial direction. Thereby, the molding of the roof main body 2, the molding of the reinforcing base material 31, and the joining of the roof main body 2 and the reinforcing base material 31 can be performed at the same time. The manufacturing process can be shortened and the manufacturing process can be simplified as compared with the case of covering with.
- the prepreg sheet 31a and the prepreg sheet 2a are overlapped in the axial direction of the honeycomb core material 32. Therefore, the pressing direction generated when forming the joint portion 4 is the axial direction of the honeycomb core material 32. Thereby, it can suppress that the honeycomb core material 32 is crushed at the time of evacuation by the vacuum forming apparatus 6, and the molding accuracy of the reinforcing portion 3 can be improved.
- Example 1 the epoxy resin impregnated in the prepreg sheet 2 a constituting the roof body 2, the epoxy resin impregnated in the prepreg sheet 31 a constituting the reinforcing base 31, and the outer peripheral portion of the honeycomb core material 32
- the epoxy resin J filled in the cell 32a is made of the same material. Therefore, when the prepreg sheet 2a or the like is heated in the heating / pressurizing step, the epoxy resin can be melted and integrated. Thereby, the roof main body 2, the reinforcing base material 31, and the honeycomb core material 32 are firmly joined, and the strength of the reinforcing portion 3 can be further improved.
- a first prepreg material (reinforcing base material) 31 in which a plurality of prepreg sheets 31a impregnated with reinforcing fibers (carbon fibers) are impregnated with a resin (epoxy resin); A plurality of prepreg sheets 2a impregnated with reinforcing fibers (carbon fibers) with resin (epoxy resin), and a second prepreg material (roof body) 2 superimposed on the first prepreg material 31; A joining portion 4 formed by pressing the first prepreg material 31 and the second prepreg material 2 while heating; A closed space 5 formed between the first prepreg material 31 and the second prepreg material 2 and surrounded by the joint 4; A honeycomb core material 32 embedded in the closed space 5 and filled with a resin (epoxy resin) J in a cell 32a on the outer periphery; It was set as the structure provided with. Thereby, it is possible to suppress the honeycomb core material 32 from being deformed in the direction orthogonal to the axial direction, and
- the first prepreg material (reinforcing substrate) 32 and the second prepreg material (roof body) 2 are configured to overlap in the axial direction of the honeycomb core material 32.
- a material placing step (FIG. 4A (a)); On the first prepreg material (reinforcing substrate) 31 placed on the molding die 60 in the first prepreg material placing step (FIG. 4A (a)), the honeycomb core material 32 is disposed along the axial direction.
- a honeycomb core material placement step (FIG.
- Resin (epoxy resin) J is filled in the cells 32a on the outer periphery of the honeycomb core material 32 placed on the first prepreg material (reinforcing substrate) 31 by the honeycomb core material arrangement step (FIG. 4A (b)).
- Resin filling step (FIG. 4B (c)) The honeycomb core material 32 in which the resin (epoxy resin) J is filled in the cell 32a in the outer peripheral portion by the resin filling step (FIG. 4B (c)), and the first prepreg material (reinforcement) on which the honeycomb core material 32 is placed.
- a second prepreg material covering step (FIG.
- Reinforcing substrate 31 formed in a cross-sectional hat shape having a plurality of prepreg sheets 31a impregnated with reinforcing fibers (carbon fibers) with resin (epoxy resin) and having flange portion 33 on the peripheral edge;
- a panel base material (roof body) 2 that is formed into a flat plate shape by overlapping a plurality of prepreg sheets impregnated with resin (epoxy resin) in reinforcing fibers (carbon fibers), and superimposed on the reinforcing base material 31;
- the joint 4 formed by pressurizing the reinforcing base 31 and the panel base 2 while heating;
- a closed space 5 formed between the reinforcing base 31 and the panel base 2 and surrounded by the joint 4;
- Example 1 although the example which applied this invention to the reinforcement part 3 of the loop panel 1 for vehicles was shown, it is not restricted to this. For example, it can be applied to a vehicle bumper, a vehicle door panel, a bonnet panel, and the like.
- what is formed by the fiber-reinforced composite material molded body of the present invention is not limited to a panel material. It may be a pillar-shaped rectangular body or a spherical body.
- the resin impregnated in the prepreg sheet 2a or the prepreg sheet 31a and the resin filled in the cells 32a in the outer peripheral portion of the honeycomb core material 32 are respectively made of epoxy resins of the same material. It was. However, it is not limited to this, and may be an unsaturated polyester resin, a urethane resin, or the like. Further, each resin may be made of a different material.
- the reinforcing fibers used for the prepreg sheet 2a and the prepreg sheet 31a are not limited to carbon fibers but may be short glass fibers, carbon black, or the like.
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Abstract
ハニカムコア材が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、この軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上できる繊維強化複合材料成形体を提供すること。 炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート(31a)を複数重ねた補強基材(31)と、炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート(2a)を複数重ねると共に、補強基材(31)に重畳するルーフ本体(2)と、補強基材(31)とルーフ本体(2)を、加熱しながら加圧することで形成される接合部(4)と、補強基材(31)とルーフ本体(2)との間に形成されると共に、接合部(4)に囲まれた閉空間(5)と、閉空間(5)に内蔵されると共に、外周部のセル(32a)にエポキシ樹脂(J)を充填したハニカムコア材(32)と、を備えた構成とした。
Description
本発明は、一対のプリプレグ材の間にハニカムコア材を挟み込んだ繊維強化複合材料成形体とその製造方法、及びそれからなるパネル材に関する発明である。
従来、外周部のセルに樹脂を充填したハニカムコア材で内層を形成し、一対のプリプレグ材(繊維強化複合材)によってこのハニカムコア材の軸方向の両表面を覆うことで表面層を形成した繊維強化複合材料成形体が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の繊維強化複合材料成形体では、プリプレグ材がハニカムコア材の軸方向の両表面のみを覆っており、ハニカムコア材の側面はプリプレグ材で覆われていなかった。そのため、外周部に樹脂が充填されているとはいえ、この外周部のセルに直交する方向からの力に対して、ハニカムコア材が変形しやすいという問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ハニカムコア材が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる繊維強化複合材料成形体とその製造方法、及びパネル材を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の繊維強化複合材料成形体は、第1プリプレグ材と、第2プリプレグ材と、接合部と、閉空間と、ハニカムコア材と、を備えている。
前記第1プリプレグ材は、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねて形成されている。
前記第2プリプレグ材は、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねて形成されていると共に、前記第1プリプレグ材に重畳する。
前記接合部は、前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材を、加熱しながら加圧することで形成される。
前記閉空間は、前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材との間に形成されると共に、前記接合部に囲まれている。
前記ハニカムコア材は、前記閉空間に内蔵されると共に、外周部のセルに樹脂を充填している。
前記第1プリプレグ材は、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねて形成されている。
前記第2プリプレグ材は、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねて形成されていると共に、前記第1プリプレグ材に重畳する。
前記接合部は、前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材を、加熱しながら加圧することで形成される。
前記閉空間は、前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材との間に形成されると共に、前記接合部に囲まれている。
前記ハニカムコア材は、前記閉空間に内蔵されると共に、外周部のセルに樹脂を充填している。
本発明の繊維強化複合材料成形体では、第1プリプレグ材と第2プリプレグ材との間に形成された閉空間に、外周部のセルに樹脂が充填されたハニカムコア材が内蔵されている。そのため、ハニカムコア材は、軸方向の両表面だけでなく、樹脂が充填された外周部のセルの外壁面も全て第1プリプレグ材と第2プリプレグ材によって覆われる。
また、ハニカムコア材を内蔵する閉空間は、第1プリプレグ材と第2プリプレグ材を加熱しながら加圧することで形成される接合部によって囲まれており、第1,第2プリプレグ材は、互いに接合している。
このように、第1,第2プリプレグ材が互いに接合すると共に、ハニカムコア材の全周面が第1,第2プリプレグ材によって覆われているので、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対して、ハニカムコア材が変形することを防止することができる。
また、ハニカムコア材を内蔵する閉空間は、第1プリプレグ材と第2プリプレグ材を加熱しながら加圧することで形成される接合部によって囲まれており、第1,第2プリプレグ材は、互いに接合している。
このように、第1,第2プリプレグ材が互いに接合すると共に、ハニカムコア材の全周面が第1,第2プリプレグ材によって覆われているので、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対して、ハニカムコア材が変形することを防止することができる。
以下、本発明の繊維強化複合材料成形体とその製造方法及びパネル材を実施するための形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
(実施例1)
まず、実施例1の車両用ルーフパネルにおける構成を「ルーフパネルの構成」、「ルーフパネルの製造方法」に分けて説明する。
まず、実施例1の車両用ルーフパネルにおける構成を「ルーフパネルの構成」、「ルーフパネルの製造方法」に分けて説明する。
[ルーフパネルの構成]
図1は、実施例1の車両用ルーフパネルを示す外観斜視図である。図2は、図1に示すA-A断面図である。図3Aは、実施例1の補強基材を示す斜視図である。図3Bは、実施例1のハニカムコア材を示す斜視図である。以下、図1~図3Bに基づき、実施例1の車両用ルーフパネルの構成を説明する。
図1は、実施例1の車両用ルーフパネルを示す外観斜視図である。図2は、図1に示すA-A断面図である。図3Aは、実施例1の補強基材を示す斜視図である。図3Bは、実施例1のハニカムコア材を示す斜視図である。以下、図1~図3Bに基づき、実施例1の車両用ルーフパネルの構成を説明する。
実施例1の車両用ルーフパネル1(繊維強化複合材料成形体)は、自動車の屋根部分を構成するパネル材であり、車両前後方向に長い矩形形状を呈している。
そして、この車両用ルーフパネル1は、図1に示すように、ルーフ本体2(パネル基材)と、このルーフ本体2の車室側面21に設けられた一対の補強部3,3と、を有している。なお、一対の補強部3,3は、それぞれ車幅方向に延在されている。
そして、この車両用ルーフパネル1は、図1に示すように、ルーフ本体2(パネル基材)と、このルーフ本体2の車室側面21に設けられた一対の補強部3,3と、を有している。なお、一対の補強部3,3は、それぞれ車幅方向に延在されている。
前記ルーフ本体2は、図2に示すように、複数のプリプレグシート2aを重ね合わせ、加熱しながら加圧することで板状に形成された第2プリプレグ材から構成されている。なお、このルーフ本体2の外形形状は、不図示の自動車の車体形状に合うルーフ形状に形成されている。
ここで、「プリプレグシート2a」は、炭素繊維(強化繊維)を織り込んだ生地に、熱硬化性のエポキシ樹脂を均一に含浸させて半乾き状にしたシートであり、可撓性を有している。
ここで、「プリプレグシート2a」は、炭素繊維(強化繊維)を織り込んだ生地に、熱硬化性のエポキシ樹脂を均一に含浸させて半乾き状にしたシートであり、可撓性を有している。
前記補強部3は、図1に示すように、補強基材31と、ハニカムコア材32と、を有している。
前記補強基材31は、図2に示すように、複数のプリプレグシート31aを重ね合わせ、加熱しながら加圧することで、周縁部にフランジ部33を有する断面ハット形状に形成された第1プリプレグ材から構成されている。この補強基材31は、フランジ部33がルーフ本体2に接触しており、重ね合わせた複数のプリプレグシート31aを加熱しながら加圧する際に、ルーフ本体2に溶着され、接合部4を形成する。また、この接合部4に囲まれたルーフ本体2と補強基材31との間には、接合部4によって閉鎖された閉空間5が形成される。
なお、この補強基材31を構成するプリプレグシート31aは、ルーフ本体2を構成するプリプレグシート2aと同一の材質からなる。つまり、このプリプレグシート31aにおいて、炭素繊維(強化繊維)を織り込んだ生地に含浸させた熱硬化性のエポキシ樹脂は、プリプレグシート2aにおいて含浸させたエポキシ樹脂と同一の材質である。
なお、この補強基材31を構成するプリプレグシート31aは、ルーフ本体2を構成するプリプレグシート2aと同一の材質からなる。つまり、このプリプレグシート31aにおいて、炭素繊維(強化繊維)を織り込んだ生地に含浸させた熱硬化性のエポキシ樹脂は、プリプレグシート2aにおいて含浸させたエポキシ樹脂と同一の材質である。
前記ハニカムコア材32は、図3Bに示すように、断面が六角形状の多数のアルミニウム製セル32aを、水平方向に結合することで形成されている。そして、このハニカムコア材32は、外周部が外周壁32bによって囲まれると共に、この外周壁32bに接触する外周部のセル32aにはエポキシ樹脂Jが充填されている。なお、このエポキシ樹脂Jは、プリプレグシート2a及びプリプレグシート31aにおいて、炭素繊維を織り込んだ生地に含浸させたエポキシ樹脂と同一の材質である。
また、このハニカムコア材32の軸方向の高さ寸法H1は、閉空間5の高さ寸法H2(ルーフ本体2から補強基材31までの距離)と同等に設定されている。すなわち、ルーフ本体2と補強基材31は、ハニカムコア材32の軸方向に重畳することとなる。
また、このハニカムコア材32の軸方向の高さ寸法H1は、閉空間5の高さ寸法H2(ルーフ本体2から補強基材31までの距離)と同等に設定されている。すなわち、ルーフ本体2と補強基材31は、ハニカムコア材32の軸方向に重畳することとなる。
[ルーフパネルの製造方法]
図4A~図4Eは、実施例1の車両用ルーフパネルの製造方法を示す説明図であり、図4Aは第1プリプレグ材載置工程を示し、図4Bはハニカムコア材配置工程を示し、図4Cは樹脂充填工程を示し、図4Dは第2プリプレグ材被覆工程を示し、図4Eはプリプレグ材加熱・加圧工程を示す。以下、図4A~図4Eに基づき、実施例1の車両用ルーフパネルの製造方法を説明する。
図4A~図4Eは、実施例1の車両用ルーフパネルの製造方法を示す説明図であり、図4Aは第1プリプレグ材載置工程を示し、図4Bはハニカムコア材配置工程を示し、図4Cは樹脂充填工程を示し、図4Dは第2プリプレグ材被覆工程を示し、図4Eはプリプレグ材加熱・加圧工程を示す。以下、図4A~図4Eに基づき、実施例1の車両用ルーフパネルの製造方法を説明する。
実施例1の車両用ルーフパネル1は、図4A~図4Eに示すように、真空引きするための吸込口61が形成された成型金型60と、成型金型60と型締めされてプリプレグ材と成型金型60との間を気密にする押え型62と、を有する真空成型装置6により製造する。
第1プリプレグ材載置工程では、図4A(a)に示すように、予め設置した成型金型60上に、重ね合わせた複数のプリプレグシート31aを載置する。このとき、図示しない位置決め構造により、複数のプリプレグシート31aは、成型金型60に形成された凹部60aを覆う位置に載置される。なお、各プリプレグシート31aは可撓性を有するシートである。このため、このプリプレグシート31aは、凹部60aの内側に向かって撓んだ状態になる。また、各プリプレグシート31aの大きさは、成型予定の補強基材31の大きさに合わせて設定されている。
ハニカムコア材配置工程では、図4A(b)に示すように、成型金型60上に載置した複数のプリプレグシート31a上に、別工程にて成形したハニカムコア材32を載置する。
このとき、ハニカムコア材32は、各セル32aの軸方向に沿って、成型金型60に形成された凹部60a内に挿入される。また、複数のプリプレグシート31aは、ハニカムコア材32が凹部60a内に挿入された際、ハニカムコア材32と凹部60aとの間に挟まれ、凹部60a内に押し込まれると共に、周縁部がこの凹部60aからはみ出てフランジ部33となる。
このとき、ハニカムコア材32は、各セル32aの軸方向に沿って、成型金型60に形成された凹部60a内に挿入される。また、複数のプリプレグシート31aは、ハニカムコア材32が凹部60a内に挿入された際、ハニカムコア材32と凹部60aとの間に挟まれ、凹部60a内に押し込まれると共に、周縁部がこの凹部60aからはみ出てフランジ部33となる。
樹脂充填工程では、図4B(c)に示すように、プリプレグシート31a上に載置され、凹部60aに挿入されたハニカムコア材32の外周壁32bに接触する外周部のセル32aに、加熱して溶融したエポキシ樹脂Jを充填する。
第2プリプレグ材被覆工程では、図4B(d)に示すように、成型金型60上に、重ね合わせた複数のプリプレグシート2aを載置し、外周部のセル32aにエポキシ樹脂Jを充填したハニカムコア材32と、成型金型60の凹部60aからはみ出たフランジ部33を、このプリプレグシート2aによって覆う。
ここで、プリプレグシート2aの大きさは、成型金型60の全面を覆う大きさに設定されている。
ここで、プリプレグシート2aの大きさは、成型金型60の全面を覆う大きさに設定されている。
プリプレグ材加熱・加圧工程では、図4B(e)に示すように、まず、成型金型60を覆うプリプレグシート2aを、押え型62によって押える。このとき、プリプレグシート2aの周縁部において、成型金型60と押え型62は気密に接触する。
次に、図示しない加熱機構によって成型金型60及び押え型62を加熱し、複数のプリプレグシート2a及び複数のプリプレグシート31aと、その間に挟まれたハニカムコア材32を加熱する。これにより、プリプレグシート2a及びプリプレグシート31aに含浸されたエポキシ樹脂と、ハニカムコア材32の外周部のセル32aに充填されたエポキシ樹脂Jを溶融する。
そして、プリプレグシート2a等を加熱しながら、図示しない真空ポンプを駆動し、吸込口61から凹部60aを介して成型金型60と押え型62内の空気を吸引する(真空引きする)。このとき、押え型62を成型金型60に向かって移動させて型締めする際、プリプレグシート2aに圧力を付加する。
次に、図示しない加熱機構によって成型金型60及び押え型62を加熱し、複数のプリプレグシート2a及び複数のプリプレグシート31aと、その間に挟まれたハニカムコア材32を加熱する。これにより、プリプレグシート2a及びプリプレグシート31aに含浸されたエポキシ樹脂と、ハニカムコア材32の外周部のセル32aに充填されたエポキシ樹脂Jを溶融する。
そして、プリプレグシート2a等を加熱しながら、図示しない真空ポンプを駆動し、吸込口61から凹部60aを介して成型金型60と押え型62内の空気を吸引する(真空引きする)。このとき、押え型62を成型金型60に向かって移動させて型締めする際、プリプレグシート2aに圧力を付加する。
これにより、熱硬化性のエポキシ樹脂が硬化して、複数のプリプレグシート2aは一体化してルーフ本体2を構成する第2プリプレグ材となる。また、複数のプリプレグシート31aは一体化して補強基材31を構成する第1プリプレグ材となる。さらに、成型金型60の凹部60aからはみ出して複数のプリプレグシート2aに接触したフランジ部33は、プリプレグシート2aと一体化して接合部4となる。そして、ハニカムコア材32に充填したエポキシ樹脂Jも、軸方向の両表面に接触したプリプレグシート2a及びプリプレグシート31aと一体化すると同時に硬化する。
仕上げ工程では、図示しないが、冷却して完全硬化させてから脱型し、その後、ルーフ本体2を構成する第2プリプレグ材の周囲をトリミングして形状を整え、車両用ルーフパネル1の製造を完了する。
次に、作用を説明する。
従来、車両用ルーフパネルは、金属鋼板によって形成されたルーフ本体と、このルーフ本体に接合されてルーフ本体の変形や撓みを防止するピラー状の補強部と、を有していた。ここで、ルーフ本体と補強部とは同一の金属材料によって形成され、溶接等によって接合していた。
従来、車両用ルーフパネルは、金属鋼板によって形成されたルーフ本体と、このルーフ本体に接合されてルーフ本体の変形や撓みを防止するピラー状の補強部と、を有していた。ここで、ルーフ本体と補強部とは同一の金属材料によって形成され、溶接等によって接合していた。
しかしながら、金属鋼板製のルーフ本体や補強部では、車両用ルーフパネルの全体重量が重くなってしまうという問題があった。そのため、炭素繊維強化複合材料(炭素繊維強化プラスチック、CFRP)によって車両用ルーフパネルのルーフ本体を製造することが考えられている。ここで、「炭素繊維強化複合材料」とは、炭素繊維(強化繊維)を織り込んだ生地に、熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)を均一に含浸させて半乾き状にした複数のシート状のプリプレグシートから成型される材料である。つまり、複数のプリプレグシートを複数重ね合わせ、加熱しながら加圧することで、含浸した樹脂を溶融して一体化させて形成される。
そして、この場合でも、ルーフ本体の変形や撓みを防止するために補強部を設けることが必要である。しかし、炭素繊維強化複合材料が生地に樹脂を含浸させた材料であるため、金属製の補強部ではルーフ本体に接合することが難しかった。
そこで、ピラー状の補強部をルーフ本体と同一材料である炭素繊維強化複合材料によって形成する。このとき、ルーフ本体と補強部を金型内に配置し、金型を加熱しながら型内部を減圧(真空引き)することで、補強部を成形すると同時にルーフ本体に接合することが可能となる。
そこで、ピラー状の補強部をルーフ本体と同一材料である炭素繊維強化複合材料によって形成する。このとき、ルーフ本体と補強部を金型内に配置し、金型を加熱しながら型内部を減圧(真空引き)することで、補強部を成形すると同時にルーフ本体に接合することが可能となる。
しかしながら、ピラー状の補強部の内部が空間となっていると、減圧(真空引き)した際に、補強部がつぶれてしまう。そのため、ルーフ本体と補強部の間に中間材を充填し、補強部のつぶれを防止する必要があった。しかも、車両用ルーフパネルの全体重量を増加させないためには、ハニカムコア材を中間材として用いることが有効であることが分かっている。
ここで、一般的に、ハニカムコア材は、各セルを区画するセル壁の起立方向、すなわち軸方向には高い強度を有しているが、セル壁に直交する方向には極めて強度が低いという特性を有している。
つまり、ルーフ本体と補強部の間に中間材としてハニカムコア材を用いた場合であっても、金型を加熱しながら型内部を減圧(真空引き)した際に、補強部は、ハニカムコア材の軸方向と直交する方向につぶれてしまい、製品形状を維持することができなかった。
つまり、ルーフ本体と補強部の間に中間材としてハニカムコア材を用いた場合であっても、金型を加熱しながら型内部を減圧(真空引き)した際に、補強部は、ハニカムコア材の軸方向と直交する方向につぶれてしまい、製品形状を維持することができなかった。
また、補強部がハニカムコア材の軸方向と直交する方向につぶれることを防止するために、補強部の周縁部に、ハニカムコア材の軸方向に対して傾斜する斜面を設定することが考えられる。この場合では、斜面によってハニカムコア材の軸方向に直交する方向から作用する圧力を低減させ、ハニカムコア材を外圧から耐えられるようにすることができる。
しかし、この場合では、斜面部分の設計や形状の自由度が制限されてしまうという問題が生じる。また、ハニカムコア材の周縁部を直角にした場合と比べて、ハニカムコア材や補強部の材料が増大し、重量が増加するという問題もあった。
しかし、この場合では、斜面部分の設計や形状の自由度が制限されてしまうという問題が生じる。また、ハニカムコア材の周縁部を直角にした場合と比べて、ハニカムコア材や補強部の材料が増大し、重量が増加するという問題もあった。
なお、等方性の強度や剛性を有する発泡樹脂等のハニカムコア材以外の材料を中間材として用いることも考えられる。しかしながら、この場合ではハニカムコア材を用いる場合よりも重量が増大してしまうという問題があった。
一方、外周部のセルに樹脂を充填したハニカムコア材で中間材を形成し、繊維強化複合材料によってハニカムコア材の軸方向の両表面を覆った繊維強化複合材料成形体が知られている。しかしながら、この場合では、繊維強化複合材料がハニカムコア材の軸方向の両表面のみを覆うため、ハニカムコア材の側面は露出していた。そのため、外周部のセルに樹脂が充填されているものの、このハニカムコア材の外周部のセルに直交する方向からの力に対し、ハニカムコア材が変形しやすいという問題があった。
さらに、この繊維強化複合材料成形体において、繊維強化複合材料は、それぞれハニカムコア材の軸方向の両表面を覆っている。そのため、両表面を覆う繊維強化複合材料は、個別にハニカムコア材に接合されることになり、繊維強化複合材料成形体の製造工程が煩雑になるという問題もあった。
さらに、この繊維強化複合材料成形体において、繊維強化複合材料は、それぞれハニカムコア材の軸方向の両表面を覆っている。そのため、両表面を覆う繊維強化複合材料は、個別にハニカムコア材に接合されることになり、繊維強化複合材料成形体の製造工程が煩雑になるという問題もあった。
これに対し、実施例1の車両用ルーフパネル1では、繊維強化複合材料からなるルーフ本体2と、このルーフ本体2に接合して補強部3を構成する補強基材31と、補強基材31とルーフ本体2を加熱しながら加圧することで形成される接合部4と、補強基材31とルーフ本体2の間に形成されると共に、接合部4に囲まれた閉空間5と、この閉空間5に内蔵されると共に、外周部のセル32aにエポキシ樹脂Jを充填したハニカムコア材32と、を備えている。
そのため、ルーフ本体2と補強基材31を接合すると共に、ハニカムコア材32の全周を、ルーフ本体2と補強基材31によって覆うことができる。
これにより、ハニカムコア材32の側方が、周縁部のセル32aに充填したエポキシ樹脂Jだけでなく、補強基材31によっても補強される。この結果、ハニカムコア材32が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、この補強部3のハニカムコア材32の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる。
これにより、ハニカムコア材32の側方が、周縁部のセル32aに充填したエポキシ樹脂Jだけでなく、補強基材31によっても補強される。この結果、ハニカムコア材32が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、この補強部3のハニカムコア材32の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる。
また、実施例1の車両用ルーフパネル1では、ハニカムコア材32の周縁部にエポキシ樹脂Jが充填されている。このため、ルーフ本体2を構成する複数のプリプレグシート2aと、補強基材31を構成する複数のプリプレグシート31aと、ハニカムコア材32と、を真空成型装置6によって真空引きする際に、ハニカムコア材32が軸方向と直交する方向につぶれることがない。
これにより、ルーフ本体2の成型と、補強基材31の成型と、ルーフ本体2と補強基材の31との接合と、を同時に行うことができ、ハニカムコア材の両表面を繊維強化複合材料によって覆う場合と比べて、製造工程の短縮化を図り、製造工程を単純化することができる。
これにより、ルーフ本体2の成型と、補強基材31の成型と、ルーフ本体2と補強基材の31との接合と、を同時に行うことができ、ハニカムコア材の両表面を繊維強化複合材料によって覆う場合と比べて、製造工程の短縮化を図り、製造工程を単純化することができる。
しかも、このハニカムコア材32は、ハニカムコア材32の軸方向にプリプレグシート31aとプリプレグシート2aが重畳している。そのため、接合部4を形成する際に発生する加圧方向が、ハニカムコア材32の軸方向となる。これにより、真空成型装置6による真空引きの際、ハニカムコア材32がつぶれることを抑制でき、補強部3の成型精度を向上することができる。
そして、この実施例1では、ルーフ本体2を構成するプリプレグシート2aに含浸されたエポキシ樹脂と、補強基材31を構成するプリプレグシート31aに含浸されたエポキシ樹脂と、ハニカムコア材32の外周部のセル32aに充填されたエポキシ樹脂Jは、同一の材質となっている。
そのため、加熱・加圧工程において、プリプレグシート2a等を加熱した際に、エポキシ樹脂が溶融し、一体化することができる。これにより、ルーフ本体2と補強基材31とハニカムコア材32が強固に接合し、この補強部3の強度をさらに向上することができる。
そのため、加熱・加圧工程において、プリプレグシート2a等を加熱した際に、エポキシ樹脂が溶融し、一体化することができる。これにより、ルーフ本体2と補強基材31とハニカムコア材32が強固に接合し、この補強部3の強度をさらに向上することができる。
次に、効果を説明する。
実施例1の繊維強化複合材料成形体とその製造方法、及びパネル材にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
実施例1の繊維強化複合材料成形体とその製造方法、及びパネル材にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) 強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート31aを複数重ねた第1プリプレグ材(補強基材)31と、
強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート2aを複数重ねると共に、前記第1プリプレグ材31に重畳する第2プリプレグ材(ルーフ本体)2と、
前記第1プリプレグ材31と前記第2プリプレグ材2を、加熱しながら加圧することで形成される接合部4と、
前記第1プリプレグ材31と前記第2プリプレグ材2との間に形成されると共に、前記接合部4に囲まれた閉空間5と、
前記閉空間5に内蔵されると共に、外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jを充填したハニカムコア材32と、
を備えた構成とした。
これにより、ハニカムコア材32が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材32の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる。
強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート2aを複数重ねると共に、前記第1プリプレグ材31に重畳する第2プリプレグ材(ルーフ本体)2と、
前記第1プリプレグ材31と前記第2プリプレグ材2を、加熱しながら加圧することで形成される接合部4と、
前記第1プリプレグ材31と前記第2プリプレグ材2との間に形成されると共に、前記接合部4に囲まれた閉空間5と、
前記閉空間5に内蔵されると共に、外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jを充填したハニカムコア材32と、
を備えた構成とした。
これにより、ハニカムコア材32が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材32の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる。
(2) 前記第1プリプレグ材(補強基材)32と前記第2プリプレグ材(ルーフ本体)2は、前記ハニカムコア材32の軸方向に重畳する構成とした。
これにより、上記(1)の効果に加え、真空成型装置6による真空引きの際、ハニカムコア材32がつぶれることを抑制でき、補強部3の成型精度を向上することができる。
これにより、上記(1)の効果に加え、真空成型装置6による真空引きの際、ハニカムコア材32がつぶれることを抑制でき、補強部3の成型精度を向上することができる。
(3) 前記第1プリプレグ材(補強基材)に含浸された樹脂(エポキシ樹脂)と、前記第2プリプレグ材(ルーフ本体)2に含浸させた樹脂(エポキシ樹脂)と、前記ハニカムコア材32の外周部のセル32aに充填した樹脂(エポキシ樹脂)Jと、を同一の材質とする構成とした。
これにより、上記(1)又は(2)の効果に加え、プリプレグシート2a等に含有された樹脂を一体化させ、ルーフ本体2と補強基材31とハニカムコア材32を強固に接合して、補強部3の強度をさらに向上することができる。
これにより、上記(1)又は(2)の効果に加え、プリプレグシート2a等に含有された樹脂を一体化させ、ルーフ本体2と補強基材31とハニカムコア材32を強固に接合して、補強部3の強度をさらに向上することができる。
(4) 強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート31aを複数重ねた第1プリプレグ材(補強基材)31を、成型金型60上に載置する第1プリプレグ材載置工程(図4A(a))と、
前記第1プリプレグ材載置工程(図4A(a))により成型金型60上に載置された第1プリプレグ材(補強基材)31の上に、軸方向に沿ってハニカムコア材32を載置するハニカムコア材配置工程(図4A(b))と、
前記ハニカムコア材配置工程(図4A(b))により前記第1プリプレグ材(補強基材)31に載置されたハニカムコア材32の外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jを充填する樹脂充填工程(図4B(c))と、
前記樹脂充填工程(図4B(c))により外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jが充填されたハニカムコア材32と、前記ハニカムコア材32が載置された第1プリプレグ材(補強基材)31とを、強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート2aを複数重ねた第2プリプレグ材(パネル本体)2で覆う第2プリプレグ材被覆工程(図4B(d))と、
前記第2プリプレグ材被覆工程(図4B(d))により重畳した第1プリプレグ材(補強基材)31と前記第2プリプレグ材(パネル本体)2を加熱しながら加圧し、前記第1プリプレグ材(補強基材)31の周縁部に形成されたフランジ部33を前記第2プリプレグ材(パネル本体)2と一体に溶着する加熱・加圧工程(図4B(e))と、
を備えた構成とした。
これにより、ハニカムコア材が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる。また、ルーフ本体2の成型と、補強基材31の成型と、ルーフ本体2と補強基材の31との接合と、を同時に行うことができ、ハニカムコア材の両表面を繊維強化複合材料によって覆う場合と比べて、製造工程の短縮化を図り、製造工程を単純化することができる。
前記第1プリプレグ材載置工程(図4A(a))により成型金型60上に載置された第1プリプレグ材(補強基材)31の上に、軸方向に沿ってハニカムコア材32を載置するハニカムコア材配置工程(図4A(b))と、
前記ハニカムコア材配置工程(図4A(b))により前記第1プリプレグ材(補強基材)31に載置されたハニカムコア材32の外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jを充填する樹脂充填工程(図4B(c))と、
前記樹脂充填工程(図4B(c))により外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jが充填されたハニカムコア材32と、前記ハニカムコア材32が載置された第1プリプレグ材(補強基材)31とを、強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート2aを複数重ねた第2プリプレグ材(パネル本体)2で覆う第2プリプレグ材被覆工程(図4B(d))と、
前記第2プリプレグ材被覆工程(図4B(d))により重畳した第1プリプレグ材(補強基材)31と前記第2プリプレグ材(パネル本体)2を加熱しながら加圧し、前記第1プリプレグ材(補強基材)31の周縁部に形成されたフランジ部33を前記第2プリプレグ材(パネル本体)2と一体に溶着する加熱・加圧工程(図4B(e))と、
を備えた構成とした。
これにより、ハニカムコア材が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上することができる。また、ルーフ本体2の成型と、補強基材31の成型と、ルーフ本体2と補強基材の31との接合と、を同時に行うことができ、ハニカムコア材の両表面を繊維強化複合材料によって覆う場合と比べて、製造工程の短縮化を図り、製造工程を単純化することができる。
(5) 強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシート31aを複数重ねると共に、周縁部にフランジ部33を有する断面ハット形状に形成された補強基材31と、
強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシートを2a複数重ねて平板状に形成されると共に、前記補強基材31に重畳するパネル基材(ルーフ本体)2と、
前記補強基材31と前記パネル基材2を、加熱しながら加圧することで形成される接合部4と、
前記補強基材31と前記パネル基材2との間に形成されると共に、前記接合部4に囲まれた閉空間5と、
前記閉空間5に内蔵されると共に、外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jを充填したハニカムコア材32と、
を備えた構成とした。
これにより、ハニカムコア材が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上するパネル材を提供することができる。
強化繊維(炭素繊維)に樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させたプリプレグシートを2a複数重ねて平板状に形成されると共に、前記補強基材31に重畳するパネル基材(ルーフ本体)2と、
前記補強基材31と前記パネル基材2を、加熱しながら加圧することで形成される接合部4と、
前記補強基材31と前記パネル基材2との間に形成されると共に、前記接合部4に囲まれた閉空間5と、
前記閉空間5に内蔵されると共に、外周部のセル32aに樹脂(エポキシ樹脂)Jを充填したハニカムコア材32と、
を備えた構成とした。
これにより、ハニカムコア材が軸方向に直交する方向に変形することを抑制し、ハニカムコア材の軸方向に直交する方向からの力に対する強度を向上するパネル材を提供することができる。
以上、本発明の繊維強化複合材料成形体とその製造方法、及びパネル材を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、車両用ループパネル1の補強部3に本願発明を適用した例を示したがこれに限らない。たとえば車両バンパーや車両ドアパネル、ボンネットパネル等であっても適用することができる。
また、本願発明の繊維強化複合材料成形体によって形成されるものはパネル材に限らない。ピラー状の矩形体や、球体形状を呈するものであってもよい。
そして、実施例1では、プリプレグシート2aやプリプレグシート31aに含浸される樹脂、及び、ハニカムコア材32の外周部のセル32aに充填される樹脂を、それぞれ同一材質のエポキシ樹脂とする例を示した。
しかしながら、これに限らず、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等であってもよい。また、各樹脂をそれぞれ異なる材質としてもよい。
しかしながら、これに限らず、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等であってもよい。また、各樹脂をそれぞれ異なる材質としてもよい。
さらに、プリプレグシート2a及びプリプレグシート31aに用いられる強化繊維としては、炭素繊維に限らず、ガラス短繊維、カーボンブラック等であってもよい。
本出願は、2013年7月18日に日本国特許庁に出願された特願2013-149360に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
Claims (5)
- 強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねた第1プリプレグ材と、
強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねると共に、前記第1プリプレグ材に重畳する第2プリプレグ材と、
前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材を、加熱しながら加圧することで形成される接合部と、
前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材との間に形成されると共に、前記接合部に囲まれた閉空間と、
前記閉空間に内蔵されると共に、外周部のセルに樹脂を充填したハニカムコア材と、
を備えたことを特徴とする繊維強化複合材料成形体。 - 請求項1に記載された繊維強化複合材料成形体において、
前記第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材は、前記ハニカムコア材の軸方向に重畳する
ことを特徴とする繊維強化複合材料成形体。 - 請求項1又は請求項2に記載された繊維強化複合材料成形体において、
前記第1プリプレグ材に含浸された樹脂と、前記第2プリプレグ材に含浸させた樹脂と、前記ハニカムコア材の外周部のセルに充填した樹脂と、を同一の材質とする
ことを特徴とする繊維強化複合材料成形体。 - 強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねた第1プリプレグ材を、成型金型上に載置する第1プリプレグ材載置工程と、
前記第1プリプレグ材載置工程により成型金型上に載置された第1プリプレグ材の上に、軸方向に沿ってハニカムコア材を載置するハニカムコア材配置工程と、
前記ハニカムコア材配置工程により前記第1プリプレグ材に載置されたハニカムコア材の外周部のセルに樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記樹脂充填工程により外周部のセルに樹脂が充填されたハニカムコア材と、前記ハニカムコア材が載置された第1プリプレグ材とを、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねた第2プリプレグ材で覆う第2プリプレグ材被覆工程と、
前記第2プリプレグ材被覆工程により重畳した第1プリプレグ材と前記第2プリプレグ材を加熱しながら加圧し、前記第1プリプレグ材の周縁部に形成されたフランジ部を前記第2プリプレグ材と一体に溶着する加熱・加圧工程と、
を備えたことを特徴とする繊維強化複合材料成形体の製造方法。 - 強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねると共に、周縁部にフランジ部を有する断面ハット形状に形成された補強基材と、
強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数重ねて平板状に形成されると共に、前記補強基材に重畳するパネル基材と、
前記補強基材と前記パネル基材を、加熱しながら加圧することで形成される接合部と、 前記補強基材と前記パネル部材との間に形成されると共に、前記接合部に囲まれた閉空間と、
前記閉空間に内蔵されると共に、外周部のセルに樹脂を充填したハニカムコア材と、
を備えたことを特徴とするパネル材。
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JP2013149360 | 2013-07-18 | ||
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