JP5919066B2 - 一体成型部品製造方法および一体成型部品 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

特開昭６０−１１４５８２号公報

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。

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。

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。

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。

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、金属板と、炭素繊維強化樹脂シートを重ねる工程と、金属板と炭素繊維強化樹脂シートが重なっている部位をプレスする第１プレス工程と、炭素繊維強化樹脂シートに対して重なっていない金属板の部位をプレスするとともに、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と前記金属板とを離間させる第２プレス工程とを備える。

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、第２プレス工程を行う第２型が、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板とを離間させる離間部を備える。

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、第２プレス工程は、第１プレス工程がプレス状態でなされる。

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が一体的に形成された一体成型部品であって、前記金属板の表面が、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部において、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部から離れる方向に離間される。

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、炭素繊維強化樹脂シートの端部から離れる方向が、炭素繊維強化樹脂シート面に対して垂直方向である。

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。

本発明の実施形態に係る一体成型部品の斜視図である。 本発明の実施形態に係る一体成型部品の断面図である。 本発明の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。 本発明の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。

図１は、本発明の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。

金属板１０の表面１０Ｓが炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間する方向は、炭素繊維強化樹脂シート２０の面２０Ｓに対して垂直方向となっている。なお、図１の右側は図示を省略しているが、左側と同様に金属板１０の表面が炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間している。

このように、金属板１０を炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔ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。

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。

図２は、本発明の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、金属板１０が炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔから離間している。

なお、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から離間している。この離間する方向は、炭素繊維強化樹脂シート２０の面２０Ｓに対して垂直方向となっている。

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。

一体成型部品製造方法を実現する装置は、下型ベース２００と上型第１パッド２０１と、離間部２０３を備えた上型第２パッド２０２から構成される。上型第１パッド２０１と、上型第２パッド２０２には、それぞれ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。

図３における重ね合わせ工程（ステップＳＴ１）は、図４のＡに、図３における第１プレス工程（ステップＳＴ２）は、図４のＢに、図３における第２プレス工程（ステップＳＴ３）は、図４のＣにそれぞれ対応する。

まず、シート状の金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とを装置の下型ベース２００に載置し、重ね合わせる（ステップＳＴ１：図４のＡ）。このとき、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。

下型ベース２００は凹部を備えており、その深さ２００Ｈは炭素繊維強化樹脂シート２０の重ね位置に影響する。また、上型第２パッド２０２の離間部２０３の高さ２０３Ｈも炭素繊維強化樹脂シート２０の重ね位置に影響する。

炭素繊維強化樹脂シート２０は、下型ベース２００に載置された金属板１０に対して、
下型ベース２００の角部２００Ｋから平坦部２００Ｔ側に、下型ベース２００の深さ２００Ｈと上型第２パッド２０２の離間部２０３の高さ２０３Ｈを足し合わせた長さ分の位置が端部となるように、金属板１０と重ね合わせられる。

次に、第１プレス工程によって、上型第１パッド２０１が、下型ベース２００の凹部に対して、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とが重なった部分をプレスする（ステップＳＴ２：図４のＢ）。

金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０とが重なった部分が上型第１パッド２０１によってプレスされると、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０は上型第１パッド２０１のプレスに応じて、上型第１パッド２０１の側面２０１Lと下型ベース２００の側面２００Rとの間隙を通るように図４の上側へ曲がる。

金属板１０の一部１０Ｖと、炭素繊維強化樹脂シート２０の一部２０Ｖは、重なったまま上側へ曲がっている。金属板１０は、さらに、上型第２パッド２０２に接し、金属板１０の一部１０Ｒのように曲がる。

炭素繊維強化樹脂シート２０の一部２０Ｖは、予め、下型ベース２００の深さ２００Ｈと上型第２パッド２０２の離間部２０３の高さ２０３Ｈを考慮して配置されているので、上型第２パッド２０２には接せず、図４において上側へほぼまっすぐに曲がっている。

次に、第２プレス工程によって、上型第１パッド２０１がプレス状態のまま、上型第２パッド２０２が、金属板１０をプレスする（ステップＳＴ３：図４のＣ）。

上型第２パッド２０２は、ステップＳＴ２で曲がった金属板１０の一部１０Ｒを下型ベース２００の平坦部２００Ｔに接するように曲げていくとともに、離間部２０３によって、金属板１０と、炭素繊維強化樹脂シート２０の端部２０Ｔとを確実に離すようにプレスする。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。

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、プレス時のパッドを加熱することで行うことも可能である。

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、加熱された上型パッド２０１，２０２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、下型ベース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。

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。

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。

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。

＜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、炭素繊維強化樹脂シートと金属板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、金属板と、炭素繊維強化樹脂シートを重ねる工程と、金属板と炭素繊維強化樹脂シートが重なっている部位をプレスする第１プレス工程と、炭素繊維強化樹脂シートに対して重なっていない金属板の部位をプレスする第２プレス工程とを備える。

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の端部２０Ｔと金属板１０の表面とを離間させることができる。

本実施形態における一体成型部品製造方法は、第２プレス工程を行う第２型が、炭素繊維強化樹脂シートの端部と金属板とを離間させる離間部を備える。

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の端部２０Ｔと金属板１０の表面とを、確実に離間させることができる。

本実施形態における一体成型部品製造方法は、第２プレス工程は、第１プレス工程がプレス状態でなされる。

上記のように構成したことで、単純な工程により、金属板１０と炭素繊維強化樹脂シート２０との一体成型部品１を製造できる。

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

本実施形態における一体成型部品１は、金属板が炭素繊維強化樹脂シートの端部において、炭素繊維強化樹脂シートの端部から離れる方向に離間している。

本実施形態における一体成型部品１は、炭素繊維強化樹脂シートの端部から離れる方向が、炭素繊維強化樹脂シート面に対して垂直方向である。

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の端部２０Ｔが金属板１０の表面に密着することを防止でき、金属板１０のサビを防止することができる。

＜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。

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。

１ 一体成型部品
１０ 金属板
２０ 炭素繊維強化樹脂シート
２０Ｔ 炭素繊維強化樹脂シートの端部
２００ 下型ベース
２０１ 第１パッド
２０２ 第２パッド
２０３ 離間部

Claims (5)

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、
   前記金属板と、前記炭素繊維強化樹脂シートを重ねる工程と、
   前記金属板と前記炭素繊維強化樹脂シートが重なっている部位をプレスする第１プレス工程と、
   前記炭素繊維強化樹脂シートに対して重なっていない前記金属板の部位をプレスするとともに、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と前記金属板とを離間させる第２プレス工程と、を備える
   一体成型部品製造方法。
2. 前記第２プレス工程を行う第２型が、
   前記炭素繊維強化樹脂シートの端部と前記金属板とを離間させる離間部を備える
   請求項１記載の一体成型部品製造方法。
3. 前記第２プレス工程は、
   前記第１プレス工程がプレス状態でなされる
   請求項１または２のいずれか１項に記載の一体成型部品製造方法。
4. 金属板と炭素繊維強化樹脂シートとが一体的に形成された一体成型部品であって、
   前記金属板の表面が、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部において、前記炭素繊維強化樹脂シートの端部から離れる方向に離間される
   一体成型部品。
5. 前記方向は、
   前記炭素繊維強化樹脂シート面に対して垂直方向である
   請求項４記載の一体成型部品。