特許 5899026 一体成型部品製造方法および一体成型部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5899026

(24)【登録日】2016年3月11日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】一体成型部品製造方法および一体成型部品

(51)【国際特許分類】

   B32B 15/08 20060101AFI20160324BHJP

【ＦＩ】

   B32B15/08 105Z

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-83021(P2012-83021)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-212604(P2013-212604A)

(43)【公開日】2013年10月17日

【審査請求日】2015年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】富士重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】特許業務法人 エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 淳

(72)【発明者】

【氏名】松田 博

【審査官】 岸 進

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−００１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１４７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

Ｂ２９Ｃ３９／００−３９／４４

Ｂ２９Ｃ４３／００−４３／５８

Ｂ２９Ｃ５３／００−５３／８４

Ｂ２９Ｃ５７／００−５９／１８

Ｂ２９Ｃ６３／００−６５／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品を製造する一体成型部品製造方法であって、
凸状部を備える前記金属板と、前記炭素繊維強化樹脂シートを、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部近傍が前記凸状部を覆うように重ねる工程と、
前記凸状部に対応した型で、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と前記金属板の表面とが離間するようにプレスするプレス工程と、を備える
一体成型部品製造方法。

【請求項2】

前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と前記金属板の表面との間に離間部材を設ける工程を備える
請求項１に記載の一体成型部品製造方法。

【請求項3】

前記離間部材を前記金属板側に設ける
請求項２に記載の一体成型部品製造方法。

【請求項4】

前記離間部材を前記炭素繊維強化樹脂シート側に設ける
請求項２に記載の一体成型部品製造方法。

【請求項5】

前記離間部材が絶縁体である
請求項２〜４のいずれか１項に記載の一体成型部品製造方法。

【請求項6】

前記離間部材を前記プレス工程後に取り除く離間部材除去工程を備える
請求項２〜５のいずれか１項に記載の一体成型部品製造方法。

【請求項7】

金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品であって、
前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間して一体的に成形する
一体成型部品。

【請求項8】

前記金属板は、
前記炭素繊維強化樹脂シートが重ねられる位置における前記炭素繊維強化樹脂シートの端部より内側の部位であって、
かつ前記炭素繊維強化樹脂シート側へ向かって凸状部を備えている
請求項７記載の一体成型部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品製造方法および一体成型部品に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、軽量化を目的として、自動車や飛行機などの骨格に、アルミニウム系金属が使用されている。アルミニウムを使用する場合、アルミニウムは通常使用されている鋼板に比べて剛性が弱く補強が必要である。このため、鋼板で補強することがある。しかし、アルミニウムを鋼板で補強した場合、アルミニウムと鋼板との接合面において、自然電位差が生じ、電気化学的腐蝕が発生する。

【0003】

このため、これを防止するために、特許文献１には、自然電位の低い材料からなるパッキンを介在させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６０−１１４５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、さらなる軽量化と剛性、強度の向上のため、炭素繊維強化樹脂などの強化樹脂の使用が検討されている。この強化樹脂は、車両や飛行機の骨格だけでなく、船、建材、橋などの補強部材としての使用も期待されている。

【0006】

そこで、炭素繊維強化樹脂を金属板（鋼板やアルミニウム）で補強した一体成型部品を用いる場合、炭素繊維強化樹脂は、表面が樹脂であるため、アルミニウムのように、金属板との表面の接合面での電気化学的腐蝕は発生しないが、端部において、電気化学的腐蝕が発生する場合がある。これは、炭素繊維強化樹脂の端部が切断されたままであり、炭素繊維強化樹脂の端部から露出した炭素繊維に水分が付着することで、金属板との接触部位において自然電位に差が生じ、発生するためである。

【0007】

この端部での自然電位の差が金属板においてサビを発生させ、補強部材としての強度や剛性の特性を劣化させてしまう可能性がある。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、金属板と炭素繊維強化樹脂との一体成型部品において、金属板でのサビを防止できる一体成型部品製造方法および一体成型部品を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような課題を解決するために、本発明に係る一体成型部品製造方法は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品を製造する一体成型部品製造方法であって、凸状部を備える金属板と、炭素繊維強化樹脂シートを、炭素繊維強化樹脂シートの端部近傍が凸状部を覆うように重ねる工程と、凸状部に対応した型で、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とが離間するようにプレスするプレス工程とを備える。

【0010】

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品製造方法は、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面との間に離間部材を設ける。

【0011】

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品製造方法は、離間部材を金属板側に設ける。

【0012】

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品製造方法は、離間部材を炭素繊維強化樹脂シート側に設ける。

【0013】

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品製造方法は、離間部材が絶縁体である。

【0014】

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品製造方法は、離間部材をプレス工程後に取り除く離間部材除去工程を備える。

【0015】

さらに、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品は、金属板と炭素繊維強化樹脂シートとの一体成型部品であって、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板の表面とを離間して一体的に成形する。

【0016】

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る一体成型部品は、金属板が、炭素繊維強化樹脂シートが重ねられる位置における炭素繊維強化樹脂シートの端部より内側の部位であって、かつ炭素繊維強化樹脂シート側へ向かって凸状部を備えている。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一体成型部品製造方法および一体成型部品によれば、自然電位の差により発生する金属板におけるサビを防止することで、補強部材としての強度や剛性の特性の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る一体成型部品の斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る一体成型部品の断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフローブロック図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフロー図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の実施形態を示している。図１に基づいて本発明の一体成型部品について説明する。

【0020】

図１は、本発明の第１実施形態に係る一体成型部品１の斜視図である。一体成型部品１は、鋼板やアルミニウム系金属などからなる金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とが重ね合されて一体となっている。炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔは、一体成型部品１において、金属板１０の表面１０Ｓから離間している。

【0021】

金属板１０は、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔよりも内側の部位であって、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０へ向かって凸状部１０Ａを備えている。したがって、金属板１０は、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔの部位で、炭素繊維強化樹脂シート２０と接しないようになっている。

【0022】

さらに、本発明の第１実施形態に係る一体成型部品１では、金属板１０が、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔよりも内側の部位であって、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０へ向かって凸状となり、その延長が金属板１０の平面と同一平面に戻っている。図２において、わかりやすく図示する。

【0023】

図２は、本発明の第１実施形態にかかる一体成型部品１の断面図である。金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０が張り合わされており、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔは金属板１０の表面１０Ｓから離間している。

【0024】

金属板１０が、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔよりも内側の部位であって、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０へ向かって凸状となり、その延長が金属板１０の平面と同一平面に戻っている。

【0025】

なお、図１および図２の右側は図示を省略しているが、左側と同様に炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが金属板１０の表面１０Ｓから離間している。

【0026】

このように、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔを金属板１０の表面１０Ｓから離間させているので、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから露出する炭素繊維に水分が付着したとしても、金属板１０との間に自然電位の差は生じず、金属板１０をサビから防ぐことができる。

【0027】

また、一体成型部品１を使用する場所によっては、金属板１０の表面１０Ｓに塗装が行われていてもよいが、塗装がない場合、炭素繊維強化樹脂シート２０の表面が溶解し金属板１０に接着しやすいので、金属板１０の表面１０Ｓに塗装を行っていない本実施形態は接着においてより効果がある。

【0028】

続いて、本実施形態に係る一体成型部品の製造方法を図３および図４に基いて説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフローブロック図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフロー図である。

【0029】

一体成型部品製造方法を実現する装置は、L字形状の下側型２００と下側型２００と金属板１０の凸状部１０Ａに対応した下部が短い台形の上側型２０１から構成される。上側型２０１は、スプリングなどのプレスをするための部材が接続されている。

【0030】

図３における重ね合わせ載置工程（ステップＳＴ１）は、図４のＡに、図３におけるプレス工程（ステップＳＴ２）は、図４のＢに、図３における離間部材除去工程（ステップＳＴ３）は、図４のＤにそれぞれ対応する。

【0031】

まず、絶縁体からなる離間部材３０を凸状部１０Ａの外側に備えるシート状の金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とを装置の下側型２００に載置する。このとき、炭素繊維強化樹脂シート２０を、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが金属板１０の凸状部１０Ａよりも外側になるように重ね、載置する（ステップＳＴ１：図４のＡ）。

【0032】

炭素繊維強化樹脂シート２０は金属板１０よりも内側の位置で重ね合わされる。このため、炭素繊維強化樹脂シート２０の面積は金属板１０の面積よりも小さいことが好ましい。

【0033】

次に、プレス工程によって、下側型２００と金属板１０の凸状部１０Ａに対応した下部が短い台形の上側型２０１が、下側型２００に対して、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とをプレスする（ステップＳＴ２：図４のＢ）。

【0034】

このとき、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔは離間部材３０に押し付けられる状態となる。また、凸上部１０Aよりも内側の部位は、上側型２０１の形状に沿って、下側型２００に押し付けられるため、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０が密着する。

【0035】

このプレスにより、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔが金属板１０の表面から離間して一体的に形成される（図４のＣ）。

【0036】

さらに、金属板１０に備えられた離間部材３０を除去する（ステップＳＴ３：図４のＤ）。

【0037】

なお、プレス時には、必要に応じて、適宜パッドやベースを加熱することで、加工しやすくすることも可能である。

【0038】

例えば、加熱により重合を起こして高分子の網目構造を形成し、硬化する熱硬化性樹脂を使用した場合、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０の重ね合わせを行い、プレス後の一体成型部品１を加熱する。この加熱は、プレス時の上側型２０１を加熱することで行うことも可能である。

【0039】

また、ガラス転移温度または融点まで加熱することによって軟らかくなる熱可塑性樹脂を使用した場合、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０の重ね合わせを行った後のプレス時に、加熱された上側型２０１によって炭素繊維強化樹脂シート２０側からプレスをするようにする。若しくは、下側型２００を加熱しておき、金属板１０を介して炭素繊維強化樹脂シート２０を加熱するようにしてもよい。

【0040】

以上のような工程によって、本実施形態の一体成型部品１が製造される。

【0041】

一体成型部品１は、プレス後、不要な金属板１０の一部を切断したり、またさらなる形状加工を経て使用することも可能である。

【0042】

例えば、車両のボディーや骨格、飛行機や船のボディーや骨格、建材、橋などの補強部材として使用できる。

【0043】

次に図５により、本発明の第２実施形態に係る一体成型部品製造方法を説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る一体成型部品製造方法を示すフロー図である。フローブロック図は、図３を流用して説明する。図３における重ね合わせ載置工程（ステップＳＴ１）は、図５のＢに、図３におけるプレス工程（ステップＳＴ２）は、図５のＤに、図３における離間部材除去工程（ステップＳＴ３）は、図５のＦにそれぞれ対応する。

【0044】

まず、絶縁体からなる離間部材３１を備える炭素繊維強化樹脂シート２１を用意する（図５のＡ）。離間部材３１は、炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔに設けられる。

【0045】

シート状の金属板１１と炭素繊維強化樹脂シート２１とを装置の下側型２０２に載置する。このとき、端部２１Ｔに離間部材３１を備えた炭素繊維強化樹脂シート２１を、端部２１Ｔが金属板１１の凸状部１１Ａよりも外側になるように重ね、載置する（ステップＳＴ１：図５のＢ）。

【0046】

炭素繊維強化樹脂シート２１は金属板１１よりも内側の位置で重ね合わされる。このため、炭素繊維強化樹脂シート２１の面積は金属板１１の面積よりも小さいことが好ましい。

【0047】

炭素繊維強化樹脂シート２１が熱硬化性である場合、自重によって図５のＣのように、炭素繊維強化樹脂シート２１が撓み、金属板１１の表面と炭素繊維強化樹脂シート２１の表面が密着する。

【0048】

次に、プレス工程によって、下側型２０２と、金属板１１の凸状部１１Ａと離間部材３１の形状に対応した上側型２０３が、下側型２０２に対して、金属板１１と炭素繊維強化樹脂シート２１とをプレスする（ステップＳＴ２：図５のＤ）。

【0049】

このとき、炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔは離間部材３１に押し付けられる状態となる。このプレスにより、炭素繊維強化樹脂シート２１の端部２１Ｔが金属板１１の表面から離間して一体的に形成される（図５のＥ）。

【0050】

さらに、金属板１１に備えられた離間部材３１を除去する（ステップＳＴ３：図５のＦ）。これにより、本発明の第２実施形態に係る一体成型部品製造方法によって一体成型部品２が形成される。

【0051】

＜実施形態の構成及び効果＞
本実施形態における一体成型部品製造方法は、金属板１０，１１と炭素繊維強化樹脂シート２０，２１との一体成型部品１，２を製造する一体成型部品製造方法であって、凸状部１０Ａ，１１Ａを備える金属板１０，１１と炭素繊維強化樹脂シート２０，２１を、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔが凸状部１０Ａ，１１Ａよりも外側になるように重ねる工程（ステップＳＴ１：図４のＡ、図５のＢ）と、凸状部１０Ａに対応した型でプレスするプレス工程（ステップＳＴ２：図４のＢ、図５のＤ）とを備える。

【0052】

上記のように構成したことで、プレスと同時に、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔと金属板１０，１１の表面とを離間させることができる。

【0053】

本実施形態における一体成型部品製造方法は、凸状部１０Ａ，１１Ａの外側に離間部材３０，３１を設ける工程を備える。

【0054】

本実施形態における一体成型部品製造方法は、離間部材３０を金属板１０側に設ける。

【0055】

本実施形態における一体成型部品製造方法は、離間部材３１を炭素繊維強化樹脂シート２１側に設ける。

【0056】

本実施形態における一体成型部品製造方法は、離間部材３０，３１が絶縁体である。

【0057】

上記のように構成したことで、プレスと同時に、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔと金属板１０，１１の表面とを完全に離間させることができる。

【0058】

本実施形態における一体成型部品製造方法は、離間部材３０，３１をプレス工程後に取り除く離間部材除去工程（ステップＳＴ３：図４のＤ、図５のＦ）を備える。

【0059】

本実施形態における一体成型部品１，２は、金属板１０，１１と炭素繊維強化樹脂シート２０，２１との一体成型部品であって、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔと金属板１０，１１の表面とを離間して一体的に成形する。

【0060】

本実施形態における一体成型部品１，２は、金属板１０，１１が、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１が重ねられる位置における炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔより内側の部位であって、かつ炭素繊維強化樹脂シート２０，２１側へ向かって凸状部１０Ａ，１１Ａを備えている。

【0061】

上記のように構成したことで、炭素繊維強化樹脂シート２０，２１の端部２０Ｔ，２１Ｔが金属板１０，１１の表面に密着することを防止でき、金属板１０，１１のサビを防止することができる。

【0062】

＜定義等＞
本発明の金属板とは、鋼板やアルミニウム系金属などの板をいう。

【0063】

また、本発明で、炭素繊維強化樹脂は、熱可塑性または熱硬化性の炭素繊維強化樹脂をいう。

【符号の説明】

【0064】

１ 一体成型部品
１０，１１ 金属板
２０，２１ 炭素繊維強化樹脂シート
３０，３１ 離間部材
２０Ｔ 炭素繊維強化樹脂シートの端部
２００，２０２ 下側型
２０１，２０３ 上側型

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】