特許 6847510 炭素繊維複合化粧板

(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】6847510

(24)【登録日】2021年3月5日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】炭素繊維複合化粧板

(51)【国際特許分類】

   B32B 27/04 20060101AFI20210315BHJP

   B32B 27/12 20060101ALI20210315BHJP

   B32B 27/42 20060101ALI20210315BHJP

   B32B 27/30 20060101ALI20210315BHJP

   B29C 43/20 20060101ALI20210315BHJP

   B29C 43/34 20060101ALI20210315BHJP

   B29K 61/04 20060101ALN20210315BHJP

   B29K 105/04 20060101ALN20210315BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20210315BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20210315BHJP

【ＦＩ】

   B32B27/04 A

   B32B27/12

   B32B27/42

   B32B27/30 D

   B29C43/20

   B29C43/34

   B29K61:04

   B29K105:04

   B29K105:08

   B29L9:00

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-223909(P2016-223909)

(22)【出願日】2016年11月17日

(65)【公開番号】特開2018-79630(P2018-79630A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年8月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000119232

【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100098752

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 吏規夫

(72)【発明者】

【氏名】中村 優

(72)【発明者】

【氏名】田辺 尚幸

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 好典

【審査官】 深谷 陽子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０５２２４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０９０５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７４１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０２９８１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２３０２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３８５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５５９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２４３５７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

Ｂ２９Ｃ ３９／００−３９／４４、４３／００−４３／５８

Ｂ２９Ｋ ６１／０４、１０５／０４、１０５／０８

Ｂ２９Ｌ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

芯材と、前記芯材の両面に積層された繊維補強材と、前記両面の繊維補強材の少なくとも一方の繊維補強材の表面に積層された面材とからなる炭素繊維複合化粧板において、
前記芯材は、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体にフェノール樹脂が含浸して前記メラミン樹脂発泡体の圧縮状態で前記フェノール樹脂が硬化したものであり、
前記メラミン樹脂発泡体は、圧縮前の厚みが３〜５０ｍｍ、圧縮前の密度が５〜１５ｋｇ／ｍ^３であり、
前記繊維補強材は、炭素繊維織物にフェノール樹脂が含浸硬化したものからなり、
前記面材は、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布であり、
前記芯材は一つの層を形成しており、
前記芯材と前記繊維補強材と前記面材は、前記芯材のメラミン樹脂発泡体に含浸したフェノール樹脂と、前記繊維補強材の炭素繊維織物に含浸したフェノール樹脂の硬化によって接着しており、
樹脂比率＝｛（メラミン樹脂発泡体の重量＋炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量）÷（面材の重量を除く炭素繊維複合化粧板の重量）｝×１００で規定される樹脂比率が４０〜７０％であり、
前記炭素繊維複合化粧板には三次元的に賦形された賦形部を有することを特徴とする炭素繊維複合化粧板。

【請求項2】

前記芯材の両面に積層された前記繊維補強材のすべての積層枚数は、２枚〜１０枚であることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維複合化粧板。

【請求項3】

前記炭素繊維複合化粧板の破壊荷重（ＪＩＳ Ｋ７０７４準拠）は１００Ｎ以上８５０Ｎ以下であり、比重（ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）は０．５０〜１．１０である請求項１または２に記載の炭素繊維複合化粧板

【請求項4】

前記炭素繊維複合化粧板には三次元的に賦形された賦形部を有し、前記賦形部の凸部又は凹部の頂部における曲率半径が３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の炭素繊維複合化粧板。

【請求項5】

鉄道車両用材料燃焼性試験に不燃合格することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の炭素繊維複合化粧板。

【請求項6】

連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体にフェノール樹脂が含浸し、前記メラミン樹脂発泡体が圧縮された状態で前記フェノール樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物にフェノール樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布で構成された面材とよりなって、前記芯材の両面には前記繊維補強材が一枚以上積層され、前記両面の繊維補強材の少なくとも一方の繊維補強材の表面には前記面材が積層され、前記芯材と前記繊維補強材と前記面材が積層一体化している炭素繊維複合化粧板の製造方法であって、
連続気泡を有し、圧縮前の厚みが３〜５０ｍｍ、圧縮前の密度が５〜１５ｋｇ／ｍ^３であるメラミン樹脂発泡体と炭素繊維織物の何れか一方または両方にフェノール樹脂を、樹脂比率＝｛（メラミン樹脂発泡体の重量＋炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量）÷（面材の重量を除く炭素繊維複合化粧板の重量）｝×１００で規定される樹脂比率が４０〜７０％の範囲となるように含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程後に前記メラミン樹脂発泡体の両面に、それぞれ前記炭素繊維織物を複数積層配置し、前記メラミン樹脂発泡体の両面に積層配置された炭素繊維織物の少なくとも一方の炭素繊維織物に面材を積層する積層工程と、
前記積層工程で得られた積層体を金型で深絞り成形して三次元的に賦形すると共に、前記積層体を圧縮状態で加熱して前記フェノール樹脂を硬化させ、前記フェノール樹脂の硬化によって前記メラミン樹脂発泡体と前記炭素繊維織物と前記面材を一体化させる深絞り成形工程と、
を行うことを特徴とする炭素繊維複合化粧板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元的な曲げ形状の賦形が良好な炭素繊維複合化粧板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄道車両などの車両用部材には、軽量化の要求から、内装材などにはガラス繊維や炭素繊維などを用いた繊維強化複合材料（ＦＲＰ）の成形体が部分的に採用されている。さらに、車両用部材は、使用部位によっては三次元的な曲げ形状に賦形されたものが必要な場合があり、その場合には三次元的な曲げ形状部の表面に美観低下を生じないものが求められる。また、車両用部材には、不燃性及び軽量性も求められる。

【0003】

特許文献１には、表面化粧層及び芯材層を有するメラミン樹脂層と、接着剤層と、金属層がこの順に積層されたメラミン樹脂金属化粧板について、ＪＩＳ Ｋ ６９０２の曲げ成形性試験（Ａ法）を行った実施例が記載されている。

【0004】

特許文献２には、金属板の両表面に熱硬化性樹脂を含浸した繊維基材を重ね、更にそれぞれの表面にメラミン樹脂を含浸した繊維基材を重ね、加熱加圧成形した金属コア両面化粧板において、両表面のメラミン樹脂含浸繊維基材の一方又は両方に、ポリエステル繊維等の有機又は無機繊維不織布を使用したものについて、ＪＩＳ Ｋ ６９０２による耐屈曲性を測定した実施例が記載されている。

【0005】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されているＪＩＳ Ｋ ６９０２の曲げ成形性試験（Ａ法）では、Ｖ字形の溝が形成された治具上に配置した試験体を、溝の上方から押して折り曲げているため、試験体の屈曲する部分が一箇所となり、二次元的な曲げが判断できるだけであって、実用的に求められる三次元的な曲げに対して判断することができなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−２０８４５３号公報

【特許文献2】特開平０７−２６６４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、不燃性に優れ、かつ三次元的な曲げ形状の賦形が良好で、かつ軽量な炭素繊維複合化粧板の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１の発明は、芯材と、前記芯材の両面に積層された繊維補強材と、前記両面の繊維補強材の少なくとも一方の繊維補強材の表面に積層された面材とからなる炭素繊維複合化粧板において、前記芯材は、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体にフェノール樹脂が含浸して前記メラミン樹脂発泡体の圧縮状態で前記フェノール樹脂が硬化したものであり、前記繊維補強材は、炭素繊維織物にフェノール樹脂が含浸硬化したものからなり、前記面材は、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布であり、前記芯材は一つの層を形成しており、前記芯材と前記繊維補強材と前記面材は、前記芯材のメラミン樹脂発泡体に含浸したフェノール樹脂と、前記繊維補強材の炭素繊維織物に含浸したフェノール樹脂の硬化によって接着しており、樹脂比率＝｛（メラミン樹脂発泡体の重量＋炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量）÷（面材の重量を除く炭素繊維複合化粧板の重量）｝×１００で規定される樹脂比率が４０〜７０％であることを特徴とする。なお、請求項１の発明は、上記式で示される樹脂比率を４０〜７０％とするフェノール樹脂を接着剤として、圧縮成形時に積層部材が一体に賦形加工される炭素繊維複合化粧板である。この一体に賦形加工される際に、上記メラミン樹脂発泡体からなる芯材が圧縮されるとともに前記フェノール樹脂である接着剤が前記芯材との接着層を形成する工程を含み、かつ、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布である面材も前記接着剤が積層硬化して接着層を形成する工程を含むものである。すなわち、上記複数の工程を経た一体成形品では、メラミン樹脂発泡体が圧縮された芯材となって一層を形成する。成形後においては、フェノール樹脂を含浸した上記メラミン樹脂発泡体からなる接着剤を供給する層としての芯材は、もはやその機能を果たしており、請求項１の発明である一体成形品をその成形後の構造で表現したとしても、かかる機能を表現することができない。したがって、請求項１の発明は、その構造又は特性により直接特定することが不可能であり、重合組成物を得るためのプロセス（製法）によって初めて特定することが可能なものである。

【0009】

請求項２の発明は、請求項１において、前記芯材の両面に積層された前記繊維補強材のすべての積層枚数は、２枚〜１０枚であることを特徴とする。

【0010】

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記炭素繊維複合化粧板の破壊荷重（ＪＩＳ Ｋ７０７４準拠）は１００Ｎ以上８５０Ｎ以下であり、比重（ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）は０．５０〜１．１０であることを特徴とする。

【0011】

請求項４の発明は、請求項１から３の何れか一項において、前記炭素繊維複合化粧板には三次元的に賦形された賦形部を有し、前記賦形部の凸部又は凹部の頂部における曲率半径が３ｍｍ以上であることを特徴とする。

【0012】

請求項５の発明は、請求項１から４の何れか一項において、鉄道車両用材料燃焼性試験（国土交通省令第１５１号に準拠した試験）に不燃合格することを特徴とする。

【0013】

請求項６の発明は、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体にフェノール樹脂が含浸し、前記メラミン樹脂発泡体が圧縮された状態で前記フェノール樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物にフェノール樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布で構成された面材とよりなって、前記芯材の両面には前記繊維補強材が一枚以上積層され、前記両面の繊維補強材の少なくとも一方の繊維補強材の表面には前記面材が積層され、前記芯材と前記繊維補強材と前記面材が積層一体化している炭素繊維複合化粧板の製造方法であって、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体と炭素繊維織物の何れか一方または両方にフェノール樹脂を、樹脂比率＝｛（メラミン樹脂発泡体の重量＋炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量）÷（面材の重量を除く炭素繊維複合化粧板の重量）｝×１００で規定される樹脂比率が４０〜７０％の範囲となるように含浸させる含浸工程と、前記含浸工程後に前記メラミン樹脂発泡体の両面に、それぞれ前記炭素繊維織物を複数積層配置し、前記メラミン樹脂発泡体の両面に積層配置された炭素繊維織物の少なくとも一方の炭素繊維織物に面材を積層する積層工程と、前記積層工程で得られた積層体を金型で深絞り成形して三次元的に賦形すると共に、前記積層体を圧縮状態で加熱して前記フェノール樹脂を硬化させ、前記フェノール樹脂の硬化によって前記メラミン樹脂発泡体と前記炭素繊維織物と前記面材を一体化させる深絞り成形工程と、を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

炭素繊維複合化粧板に関する本発明は、芯材が、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体にフェノール樹脂が含浸してメラミン樹脂発泡体の圧縮状態でフェノール樹脂が硬化したもので芯材を構成し、芯材に積層された繊維補強材を炭素繊維織物にフェノール樹脂が含浸硬化したもので構成し、繊維補強材に積層された面材をフッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布で構成し、樹脂比率が４０〜７０％としたことにより、鉄道車両用材料燃焼性試験に不燃合格でき、かつ三次元的な曲げ形状の賦形が良好で、軽量なものにできる。したがって、難燃剤を添加したり、金属部材を使用するといった手段を用いることがなく、不燃合格している。

【0015】

炭素繊維複合化粧板の製造方法に関する本発明は、鉄道車両用材料燃焼性試験に不燃合格でき、かつ三次元的な曲げ形状の賦形が良好で、軽量な炭素繊維複合化粧板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明における炭素繊維複合化粧板の第１実施形態の部分斜視図である。

【図2】本発明における炭素繊維複合化粧板の第２実施形態の部分斜視図である。

【図3】本発明における第１実施形態及び第２実施形態の一部の断面図である。

【図4】本発明における製造方法の一実施形態の工程を示す図である。

【図5】実施例及び比較例の構成と外観、弾性率、破壊荷重、燃焼性試験及び比重の結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の炭素繊維複合化粧板及びその製造方法について図面を用いて説明する。
図１に示す本発明の第１実施形態に係る炭素繊維複合化粧板１０Ａは、図３に示すように芯材１１と、前記芯材１１の両面に積層一体化された２層の繊維補強材２１、２１と、最外層の繊維補強材２１の表面に積層一体化された面材３１とよりなり、三次元的に賦形された賦形部１１Ａを有する。前記賦形部１１Ａは、凸形状側が意匠面側（図１参照）とされ、反対の凹形状側が裏面側となっている。

【0018】

図２に示す本発明の第２実施形態に係る炭素繊維複合化粧板１０Ｂは、図３に示すように芯材１１と、前記芯材１１の両面に積層一体化された２層の繊維補強材２１、２１と、最外層の繊維補強材２１の表面に積層一体化された面材３１とよりなり、三次元的に賦形された賦形部１１Ｂを有する。前記賦形部１１Ｂは、凹形状側が意匠面（図２参照）とされ、反対の凸形状側が裏面となっている。

【0019】

前記第１実施形態の炭素繊維複合化粧板１０Ａ及び第２実施形態の炭素繊維複合化粧板１０Ｂは、鉄道車両用の部材として好適なものである。鉄道車両用の部材としては、天井材、内張り材（壁材等）、窓枠材等が挙げられる。

【0020】

前記芯材１１は、一層で構成されており、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体にフェノール樹脂が含浸して前記メラミン樹脂発泡体の圧縮状態でフェノール樹脂が硬化したものである。前記芯材１１は、一枚でもよく、複数枚の連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体を積層して一層を構成しても良い。前記メラミン樹脂発泡体は樹脂単体が良好な難燃性を有するため、前記芯材１１の構成材として好適なものである。前記メラミン樹脂発泡体の圧縮前の元厚みは、前記炭素繊維複合化粧板１０Ａ、１０Ｂの厚みにより異なるが、例えば３〜５０ｍｍを挙げる。また、前記メラミン樹脂発泡体は、圧縮容易性、含浸性、軽量性、剛性の点から、圧縮前の密度が５〜１５ｋｇ／ｍ^３のものが好ましい。

【0021】

前記繊維補強材２１は、炭素繊維織物にフェノール樹脂が含浸して硬化したものからなる。
前記炭素繊維織物は、軽量及び強度、高剛性に優れるものであり、特に、繊維が一方向のみではない織り方のものが好ましく、例えば、縦糸と横糸で構成される平織、綾織、朱子織及び３方向の糸で構成される三軸織および開繊糸を織って得られる上記織物などが好適である。また、前記炭素繊維織物は、フェノール樹脂の含浸及び剛性、強度の点から、繊維重さが９０〜４００ｇ／ｍ^２のものが好ましい。前記繊維補強材２１を構成する炭素繊維織物は、前記芯材１１の両面にそれぞれ１層以上積層されていればよい。積層数を多くし過ぎると炭素繊維複合化粧板が重くなったり、三次元形状の良好な成形が難しくなったりするため、より好ましい積層数は２層から１０層である。また、積層数は前記芯材１１の両面で等しくするのが、前記炭素繊維複合化粧板１０の剛性、強度向上、難燃性、成形後の経時的な変形を防止する点で好ましい。

【0022】

前記メラミン樹脂発泡体及び前記炭素繊維織物に含浸するフェノール樹脂は、含浸後の硬化によって前記炭素繊維複合化粧板１０の剛性及び強度、難燃性を高める。

【0023】

前記面材３１は、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布で構成される。
耐熱性長繊維糸は、耐熱性長繊維が糸状とされたものである。また耐熱性長繊維としては、ポリイミド繊維、芳香族系ポリアミド繊維、炭素繊維、グラファイト化繊維、耐炎化繊維などを挙げることができる。なお、耐熱性長繊維は一種類に限られず、複数種類が組み合わされてもよい。
フッ素樹脂は、ポリテトラフロロエチレン樹脂、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、テトラフロロエチレン−パーフロロビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフロロエチレン共重合体などを挙げることができる。

【0024】

実施例として、炭素繊維複合化粧板の両側に、前記面材３１が設けられる実施形態を示したが、筐体もしくは車両等の内装材等に用いられる場合、炭素繊維複合化粧板の片側のみに設けられる実施形態（図示せず）も多くある。また、前記面材３１が炭素繊維複合化粧板の片側のみに設ける場合は、意匠面側に設けられる。

【0025】

前記芯材１１と前記繊維補強材２１と前記面材３１は、前記芯材１１のメラミン樹脂発泡体に含浸したフェノール樹脂と、前記繊維補強材２１の炭素繊維織物に含浸したフェノール樹脂の硬化によって接着している。

【0026】

前記炭素繊維複合化粧板１０Ａ、１０Ｂに含まれるフェノール樹脂は、前記炭素繊維複合化粧板１０Ａ、１０Ｂの剛性増加、前記芯材１１と前記繊維補強材２１と前記面材３１の接着一体化、及び不燃性付与の作用がある。前記フェノール樹脂の量は、少なすぎると、剛性、接着一体性が低下するようになり、一方、多すぎると、不燃性試験に合格できないこともあり、前記面材３１の織目からフェノール樹脂が浸み出し外観不良ともなる。
フェノール樹脂は、面材を除いた前記芯材１１及び積層される前記繊維補強材２１からなる積層部分における樹脂比率が、４０〜７０％となる量が好ましい。
この樹脂比率は、以下の式で示される。樹脂比率＝｛（メラミン樹脂発泡体の重量＋炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量）÷（面材の重量を除く炭素繊維複合化粧板の重量）｝×１００。

【0027】

前記三次元的に賦形された賦形部１１Ａ、１１Ｂは、深絞り成形により三次元的に凸形状（炭素繊維複合化粧板１０Ａの場合）あるいは凹形状（炭素繊維複合化粧板１０Ｂの場合）に賦形されたものであり、凸部の頂部１１Ａａあるいは凹部の頂部１１Ｂｂにおける曲率半径が３ｍｍ以上で構成されている。曲率半径を３ｍｍ以上とすることにより、前記面材３１の前記賦形部１１Ａ、１１Ｂの部分に、皺や亀裂などの美観を損なう不具合を生じないようにできる。

【0028】

実施形態の前記炭素繊維複合化粧板１０Ａ、１０Ｂは、一面が開口した箱状からなり、そのコーナー部(角部)が前記三次元的に賦形された賦形部１１Ａ、１１Ｂで構成されている。前記三次元的に賦形された賦形部１１Ａ、１１Ｂは、コーナー部の形状に限られず、前記炭素繊維複合化粧板で構成する部材に応じた形状とされる。例えば、平面の一部に形成した半球状の凸部や凹部などでもよい。

【0029】

前記炭素繊維複合化粧板１０Ａ、１０Ｂは、鉄道車両用材料燃焼性試験（鉄道車両用非金属材料）に不燃合格するものである。本発明は、鉄道車両用材料燃焼性試験のうち、省令８３条、２．旅客車、客室内張に該当し、一般旅客車、地下鉄等旅客車及び新幹線旅客車、特殊鉄道に使用できる。
また、前記炭素繊維複合化粧板１０Ａ、１０Ｂは、鉄道車両用部材としての強度を保持させるため、弾性率（ＪＩＳ Ｋ７０７４−１９８８ Ａ法）が１０ＧＰａ以上、破壊荷重（ＪＩＳ Ｋ７０７４準拠）が１００Ｎ以上８５０Ｎ以下であるのが好ましい。かつ軽量性のために比重（ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）は０．５０〜１．１０程度が好ましい。すなわち、比重に対する破壊荷重である比強度を、［比強度＝破壊荷重÷比重］で計算した。比強度は、１００〜１０１５が好ましい。

【0030】

本発明の炭素繊維複合化粧板の製造方法について説明する。炭素繊維複合化粧板の製造方法は、含浸工程、積層工程、深絞り成形工程とからなる。
含浸工程では、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体と炭素繊維織物の何れか一方または両方にフェノール樹脂を含浸させる。フェノール樹脂を、芯材及び繊維補強材の全体に効率的に含浸させるには、メラミン樹脂発泡体と炭素繊維織物の両方にフェノール樹脂を含浸させるのが好ましい。以下の例では、メラミン樹脂発泡体と炭素繊維織物の両方にフェノール樹脂を含浸させる場合について示す。また、使用するメラミン樹脂発泡体は、圧縮容易性、含浸性、軽量性、剛性の点から、厚み（圧縮する前の厚み）が３〜５０ｍｍ、密度（圧縮前の密度）が５〜１５ｋｇ／ｍ^３のものが好ましい。

【0031】

図４に示す（４−１）のように、含浸工程は含浸工程Ａと含浸工程Ｂの２種類からなる。
含浸工程Ａでは、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体１１０Ａにフェノール樹脂１１０Ｂを含浸させ、含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃを得る。
一方、含浸工程Ｂでは、炭素繊維織物２１０Ａにフェノール樹脂２１０Ｂを含浸させ、含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃを形成する。

【0032】

前記炭繊維織物２１０Ａへのフェノール樹脂２１０Ｂの含浸作業は、前記芯材１１０Ａの両面に積層する炭素繊維織物の数に応じた枚数の炭素繊維織物に対して行う。前記含浸時のフェノール樹脂１１０Ｂ、２１０Ｂは、未硬化の液状からなる。また、含浸を容易にするため、前記フェノール樹脂１１０Ｂ、２１０Ｂは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸後に、含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃ及び含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃを、前記フェノール樹脂の硬化反応を生じない温度で乾燥させることにより、前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃ及び前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃから溶剤を除去する。含浸手段は、液状のフェノール樹脂を収容した槽に前記メラミン樹脂発泡体あるいは炭素繊維織物を浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行う。また、フェノール樹脂の含浸量の調節は隙間を適宜調整した二本の絞りローラーに通すことにより行う。隙間を適宜調整した二本の絞りローラーに、フェノール樹脂を含浸した連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体及びフェノール樹脂を含浸した炭素繊維織物を通すことにより、余分なフェノール樹脂を絞り取ることができ、更に、フェノール樹脂を、連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体及び炭素繊維織物に均一に分散させることができる。
なお、本実施例では、フェノール樹脂を溶剤に溶かした溶剤系で行ったが、フェノール樹脂を水に溶かした水溶系で行ってもよい。

【0033】

前記メラミン樹脂発泡体１１０Ａへのフェノール樹脂１１０Ｂの含浸と、前記炭素繊維織物２１０Ａへのフェノール樹脂２１０Ｂの含浸は、樹脂比率＝｛（メラミン樹脂発泡体の重量＋炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量）÷（面材の重量を除く炭素繊維複合化粧板の重量）｝×１００で規定される樹脂比率が、４０〜７０％となるように行われる。具体的には、含浸前のメラミン樹脂発泡体の重量、含浸前の炭素繊維織物全体（全積層数）の重量、含浸後（乾燥後）のメラミン樹脂発泡体の重量、含浸後（乾燥後）の炭素繊維織物全体（全積層数）の重量、及び面材の重量を測定し、測定値を用いて前記の樹脂比率を算出し、前記樹脂比率が４０〜７０％となるように調整して炭素繊維複合化粧板の製造を行う。なお、樹脂比率の式における炭素繊維複合化粧板中のフェノール樹脂の重量は、［面材の目付量から換算できる面材の重量を除いた含浸後（乾燥後）の炭素繊維織物全体（全積層数）重量−含浸前の炭素繊維織物全体（全積層数）の重量］によって算出することができ、また、炭素繊維複合化粧板の重量は、炭素繊維複合化粧板を計測後、面材の目付量から換算できる面材の重量を除いた重量である。

【0034】

図４に示す（４−２）の積層工程では、前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃの両面に、前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃを複数枚積層配置し、さらに最外層の前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃの表面に面材３１０Ｃを積層して積層体１００Ｃとする。前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃの積層枚数は、前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃの両面で等しくされる。また、前記面材３１０Ｃは、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布で構成されている。前記面材３１０Ｃを、片面のみに設ける場合には、前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃの片面側の含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃの最外層の表面のみに面材３１０Ｃを積層する。前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃと前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃ及び前記面材３１０Ｃは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっていている場合には、後述の深絞り成形工程後、最終的にトリミングする。

【0035】

図４に示す（４−３）の深絞り成形工程では、前記積層体１００Ｃをプレス成形用金型の下型４１と上型４３により、深絞り成形して三次元的に賦形すると共に、圧縮して加熱する。前記下型４１には、深絞り成形用凹部４２が形成されている。また、前記上型４３には、前記下型４１の深絞り成形用凹部４２と対向する深絞り成形用凸部４４が形成されている。なお、前記下型４１の型面で賦形される面が意匠面となる場合（第１実施形態の炭素繊維複合化粧板１０Ａの場合）には、前記下型４１の深絞り成形用凹部４２は、頂部の曲率半径が３ｍｍ以上に設定される。一方、前記上型４３の型面で賦形される面が意匠面となる場合（第２実施形態の炭素繊維複合化粧板１０Ｂの場合）には、前記上型４３の深絞り成形用凸部４４は、頂部の曲率半径が３ｍｍ以上に設定される。

【0036】

前記深絞り成形工程における圧縮率は、２００〜１５００％、特に好ましくは３００〜１０００％となるようにする。なお、圧縮率は、｛（圧縮前のメラミン樹脂発泡体の厚み−芯材の厚み）÷芯材の厚み｝×１００で規定される。芯材の厚みは、製造された炭素繊維複合化粧板における芯材の厚みである。
なお、前記下型４１と上型４３間の間隔を変化させて炭素繊維複合化粧板を実際に製造し、得られた炭素繊維複合化粧板から圧縮率を計算して目的の圧縮率となる前記下型４１と上型４３間の間隔を見つけておく。前記深絞り成形工程時、前記下型４１と上型４３間には適宜の位置にスペーサを設置して、前記下型４１と上型４３間が所定間隔（積層体の所定圧縮厚み）となるようにする。
また、加熱方法は特に限定されないが、前記下型４１と上型４３にヒーター等の加熱手段を設けて、前記下型４１と上型４３を介して行うのが簡単である。加熱温度は、含浸しているフェノール樹脂の硬化反応温度以上とされる。

【0037】

前記深絞り成形工程における圧縮により、前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃのフェノール樹脂と前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃのフェノール樹脂が確実に接触する。そして前記深絞り成形工程における加熱により、前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃのフェノール樹脂と前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃのフェノール樹脂がそれぞれ硬化反応を開始し、前記積層体１００Ｃの圧縮状態、すなわち前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃが圧縮された状態で硬化する。それにより、前記含浸済みメラミン樹脂発泡体１１０Ｃから前記芯材１１０が形成され、また、前記含浸済み炭素繊維織物２１０Ｃから前記繊維補強材２１０が形成され、前記芯材１１と前記繊維補強材２１と面材３１が前記フェノール樹脂の硬化により一体化する。その後、加熱圧縮を解除して前記炭素繊維複合化粧板１０を得る。

【0038】

さらに本発明は、その課題について、面材を織布とする三次元的な曲げ形状の賦形が良好で、かつ軽量な炭素繊維複合化粧板の提供とする場合、以下のようにも表現される。すなわち、本発明の別の態様は、少なくとも一面に加飾可能な面材が積層された繊維強化成形体において、フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布の面材と、前記面材の片面に積層され炭素繊維織布からなる第一の繊維補強材と、前記繊維補強材の前記面材が積層されていない面に積層される発泡体が圧縮賦形されて気泡がないメラミン樹脂層からなる芯材と、前記芯材の前記繊維補強材が積層されていない面に積層され、炭素繊維織布からなる第二の繊維補強材とからなり、
前記面材と前記第一の繊維補強材と前記芯材と前記第二の繊維補強材は、フェノール樹脂接着剤により含浸硬化されている炭素繊維複合化粧板である。
さらに、前記フェノール樹脂接着剤は、前記面材に浸みだすことなく、前記第一の繊維補強材と前記面材との間で接着層を形成する上記炭素繊維複合化粧板である。また、上記炭素繊維複合化粧板には、面材により覆われた、少なくとも３平面から形成される頂部もしくは凹部が、少なくとも一つ備えている炭素繊維複合化粧板である。

【実施例】

【0039】

フェノール樹脂は、住友ベークライト株式会社製、品名；ＰＲ−５５７９１Ｂ、樹脂濃度６０ｗｔ％エタノール溶液を用いた。このフェノール樹脂に平織の炭素繊維織物（東邦テックス株式会社製、品名；Ｗ−３１０１、繊維重さ２００ｇ／ｍ^２）を漬け、取り出した後に２５℃の室温にて２時間自然乾燥し、更に６０℃の雰囲気下にて１時間乾燥させて含浸済み炭素繊維織物を、図５の表に示す各実施例及び各比較例の繊維補強材の積層枚数に応じて形成した。なお、図５の表における［繊維補強材の積層枚数］は、表裏均等に配列した、成形体の総積層枚数である。炭素繊維織物は、２００×３００ｍｍの平面サイズに裁断したもの（重量１２ｇ／枚、厚み０．２３ｍｍ）を使用した。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物は、１枚当たり２２ｇであった。なお、含浸量の調節は、フェノール樹脂から取り出した炭素繊維織物を、隙間を調整した二本の絞りローラーに通すことにより行った。

【0040】

また、厚みを５ｍｍとした連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体（ＢＡＳＦ社製、品名：バソテクトＧ、密度９ｋｇ／ｍ^３）を、平面サイズ２００×３００ｍｍに切り出し、前記炭素繊維織物と同様にしてフェノール樹脂溶液に漬け、取り出した後に２５℃の室温にて２時間自然乾燥し、更に６０℃の雰囲気下にて１時間乾燥させて含浸済みメラミン樹脂発泡体を形成した。
フッ素樹脂で被覆された耐熱性長繊維糸からなる織布からなる面材として、株式会社Ｉ．Ｓ．Ｔ製、イストフロン不燃クロスを用いた。
含浸前のメラミン樹脂発泡体の重量、含浸前の炭素繊維織物全体（全積層数）の重量、含浸後（乾燥後）のメラミン樹脂発泡体の重量、含浸後（乾燥後）の炭素繊維織物全体（全積層数）の重量、及び面材の重量を測定し、測定値を用いて計算した樹脂比率を図５の表に示す。

【0041】

次に、予め離型剤を表面に塗布した鉄製のプレス成形用の金型として、頂部の曲率半径が３ｍｍ（比較例４では曲率半径１．５ｍｍ）からなる三次元形状の深絞り成形用凹部を四隅に有する凹形状の型面を有する下型と、該下型に対応した上型を用い、含浸後（乾燥後）のメラミン樹脂発泡体と、含浸後（乾燥後）炭素繊維織物と、面材とを、図４の（４−３）のように積層した状態で、下型と上型により深絞り成形した。深絞り成形は、前記積層体を下型と上型により、１５０℃で１０分間、１０ＭＰａの面圧をかけて押圧し、圧縮して三次元的に賦形すると共に加熱を行ない、前記圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の加熱は、下型及び上型に取り付けられた鋳込みヒーターにより行なった。また、下型と上型間には、図５の表に示す［製品板厚］と等しい厚みの鉄製スペーサを介在させて下型と上型間の間隔、すなわち積層体の圧縮厚みを調整した。その後、下型と上型を開き、芯材の両面に繊維補強材と面材が積層一体化した各実施例及び各比較例の炭素繊維複合化粧板を得た。得られた炭素繊維複合化粧板は、一面が開口した箱状（深さ１０ｍｍ×縦１５０×横２５０ｍｍ）であり、四隅に三次元的に賦形された賦形部（深絞り成形部）を有する。

【0042】

各実施例及び各比較例について、繊維補強材比率（％）と前記圧縮率（％）を計算した。補強材比率（％）は、前記炭素繊維複合化粧板に対する繊維補強材全体の厚みの割合（％）である。
各実施例及び各比較例の炭素繊維複合化粧板について、金型の曲率半径３．０ｍｍで賦形された賦形部（深絞り成形部）の外観の目視観察、厚み（製品板厚）、比重（ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）、曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７０７４−１９８８ Ａ法）、破壊荷重（ＪＩＳ Ｋ７０７４準拠）の測定、鉄道車両用材料燃焼性試験を行った。測定結果は図５の表に示す。

【0043】

外観の目視観察では、炭素繊維複合化粧板の賦形部（深絞り成形部）を含む外面及び内面の外観に対して、皺、亀裂、フェノール樹脂の染み出しの有無を判断した。
炭素繊維複合化粧板の厚み（製品板厚）は平面部の厚みをデジタルマイクロメーターにより測定した。炭素繊維複合化粧板の厚み（製品板厚）は、前記プレス成形用下型と上型間の間隔と等しかった。
鉄道車両用材料燃焼性試験は、平成２８年度新方式に従って行った。

【0044】

実施例１は、炭素繊維複合化粧板の板厚が２ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が２枚、表裏合計４枚、繊維補強材比率が４６．０％、圧縮率３６３％、樹脂比率６０．０％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率２０ＧＰａ、破壊荷重２１０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が０．８１であった。

【0045】

実施例２は、樹脂比率が６８．０％である点を除き、他は実施例１と同様の製造条件であり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率２４ＧＰａ、破壊荷重２３０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が１．０８であった。

【0046】

実施例３は、樹脂比率が４２．９％である点を除き、他は実施例１と同様の製造条件であり、測定結果は賦形部（絞り部深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率１５ＧＰａ、破壊荷重１７０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が０．６０であった。

【0047】

実施例４は、炭素繊維複合化粧板の板厚が３ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が２枚、表裏合計４枚、繊維補強材比率３０．７％、圧縮率３８１％、樹脂比率６６．７％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率１７ＧＰａ、破壊荷重１８０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が０．６５であった。

【0048】

実施例５は、炭素繊維複合化粧板の板厚が３ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が５枚、表裏合計１０枚、繊維補強材比率７６．７％、圧縮率６１４％、樹脂比率４４．４％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率２５ＧＰａ、破壊荷重５２０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が０．９８であった。

【0049】

実施例６は、炭素繊維複合化粧板の板厚が３ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が３枚、表裏合計６枚、繊維補強材比率４６．０％、圧縮率２０９％、樹脂比率６０．０％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率１８ＧＰａ、破壊荷重３００Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が０．８１であった。

【0050】

実施例７は、炭素繊維複合化粧板の板厚が５ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が５枚、表裏合計１０枚、繊維補強材比率４６．０％、圧縮率２７０％、樹脂比率６０．０％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率２０ＧＰａ、破壊荷重８４０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が０．８３であった。

【0051】

実施例８は、炭素繊維複合化粧板の板厚が１ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が１枚、表裏合計２枚、繊維補強材比率４６．０％、圧縮率８２６％、樹脂比率６６．７％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）の外観問題無し、弾性率２０ＧＰａ、破壊荷重１１０Ｎ、燃焼性試験が不燃合格、比重が１．０６であった。

【0052】

このように、実施例１〜８の炭素繊維複合化粧板は、何れも不燃試験に合格し、かつ賦形部（深絞り成形部）において外観が良好であると共に、比重が０．６０〜１．０８で軽量なものであった。なお、金型の曲率半径が３ｍｍより大の場合の例については示していないが、金型の曲率半径が大になれば、皺や破れなどが生じ難くなるのは周知であり、実施例１〜８において、金型の曲率半径を３ｍｍ以上としても得られる炭素繊維複合化粧板は、賦形部（深絞り成形部）において外観が良好なものになる。

【0053】

比較例１は、樹脂比率が７１．４％である以外は、実施例１と同様の条件で製造されたものであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）で面材に樹脂が染み出しており、外観不良であった。なお外観不良であったため、他の試験項目については試験を行わなかった。

【0054】

比較例２は、樹脂比率が３８．４％である以外は、実施例１と同様の条件で製造されたものであり、測定結果は賦形部（深絞り成形部）で面材に樹脂が染み出しており、外観不良であった。なお外観不良であったため、他の試験項目については試験を行わなかった。

【0055】

比較例３は、炭素繊維複合化粧板の板厚が２ｍｍ、芯材両面各々の繊維補強材の積層枚数が１枚、表裏合計２枚、繊維補強材比率が２３．０％、圧縮率２２５％、樹脂比率７１．４％、金型の曲率半径が３．０ｍｍであり、賦形部（深絞り成形部）で面材に樹脂が染み出しており、外観不良であった。なお外観不良であったため、他の試験項目については試験を行わなかった。

【0056】

比較例１〜３は、樹脂比率が本発明の範囲を外れるものであるため、賦形部（深絞り成形部）で面材に樹脂が染み出した外観不良のものであり、車両用部材において美観が求められる部材には適さないものである。

【0057】

このように、本発明の炭素繊維複合化粧板は、鉄道車両用材料燃焼性試験に不燃合格でき、かつ三次元的な曲げ形状の賦形が良好で、軽量なものである。

【符号の説明】

【0058】

１０Ａ、１０Ｂ 炭素繊維複合化粧板
１１Ａ、１１Ｂ 三次元的に賦形された賦形部
１１ 芯材
２１ 繊維補強材
３１ 面材
４１ 下型
４３ 上型
１００Ｃ 積層体
１１０Ａ メラミン樹脂発泡体
１１０Ｂ フェノール樹脂
１１０Ｃ 含浸済みメラミン樹脂発泡体
２１０Ａ 炭素繊維織物
２１０Ｂ フェノール樹脂
２１０Ｃ 含浸済み炭素繊維織物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】