JP7374458B2 - 繊維強化樹脂シートと樹脂発泡シートから成る積層複合シートの成形方法 - Google Patents

Description

本発明は繊維強化樹脂シートと樹脂発泡シートから成る積層複合シートの成形方法に関し、特に、樹脂発泡シートが繊維強化樹脂シートによりサンドイッチされた積層複合シートの成形方法に関する。

繊維強化樹脂は、軽量で機械的強度に優れていることから、車両、船舶、航空機等の躯体や内装材、電子機器の筐体など、高い機械的強度と軽量性が求められる用途分野に用いられることが多くなっている。さらに、繊維強化樹脂成形体に多孔質である樹脂発泡成形体を組み合わせることでより軽量化が図れ、さらにはこの組み合わせによる積層複合成形体は衝撃吸収性にも優れた材料となる。そのため、これまでに繊維強化樹脂成形体と樹脂発泡成形体とから成る積層複合成形体については数多くの提案がなされている。

しかし、樹脂発泡成形体に繊維強化樹脂成形体を積層したサンドイッチ構造の積層複合成形体では、均一な肉厚や平面性を有するシート成形体が得られていなかった。これは、樹脂発泡成形体のブロックから薄肉のシートを切り出すこと困難であり、樹脂発泡成形体を薄肉のシート状に成形するには、シート全体の肉厚と密度をコントロールすることが難しいことがその要因である。一方、繊維強化樹脂成形体と樹脂発泡成形体とを同時に加熱成形することにより、積層複合成形体を成形することも提案されている。

例えば、特許文献１には、未発泡状態の発泡粒子を含んだ熱可塑性樹脂層をコア層として、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料をスキン層として金型内に配置して、金型を発泡粒子の発泡開始温度以上に加熱して、熱可塑性樹脂中の発泡粒子を膨張させた後、熱可塑性樹脂の溶融温度以下に金型を冷却することで、炭素繊維強化熱可塑性樹脂サンドイッチ成形体を得ることが記載されている。しかしながら、本文献による製造方法では、コア層とスキン層を同時に加熱し、熱可塑性樹脂を溶融ないし軟化させて成形した後、冷却を行って成形体を製造している。そして、炭素繊維を強化材とするスキン層と強化材を含有せずに発泡するコア層とではその構成が異なり、成形時の加熱による膨張や冷却による収縮の挙動も異なるため、このサンドイッチ成形体では、成形時に発生する内部応力や歪が大きく、シート状に成形する場合には均一な肉厚や平面性が得られず、特に肉厚が薄い場合には均一な肉厚や平面性を有するシート成形体を得ることは困難である。

特許文献２には、アクリル樹脂及び熱可塑性ポリエステル樹脂などの合成樹脂から構成される再発泡可能な発泡芯材の表面に、熱可塑性樹脂又は未硬化の熱可塑性樹脂が含浸された繊維強化材を積層した積層体を金型の中で加熱することにより、発泡芯材を発泡させて発泡圧力で繊維強化材を金型に押し付けながら、繊維強化複合体を製造することが記載されている。しかしながら、本文献の製造方法も前記特許文献１と同様に、発泡芯材の発泡成形と繊維強化材の成型とを同時に行っているため、繊維強化複合体として肉厚の薄いシート成形体を製造する場合には、前記と同様に均一な肉厚や平面性を有するシート成形体が得られ難い。

特許文献３には、繊維強化樹脂材を成形型内に配置し、さらに熱可塑性発泡粒子を成形型内に充填し、次いでこの発泡粒子を発泡させることにより、繊維強化樹脂材と発泡粒子の融着体である樹脂発泡体とを積層一体化させて繊維強化複合発泡体を製造することが記載されている。そして、用いられる熱可塑性発泡粒子の嵩密度や加熱最大膨張率や膨張速度を特定の物を使用している。しかしながら、この製造方法においても、前記特許文献１、２と同様にコア層となる樹脂発泡体と表面層となる繊維強化樹脂材の加熱成型を同時に行っているため、やはり、前記と同様に均一な肉厚や平面性を有する肉厚の薄いシート成形体が得られ難い。

特開２０１２－１９６８９９号公報 特開２０１４－２０８４２０号公報 特開２０１７－４３０１１号公報

本発明の課題は、繊維強化樹脂シートをスキン層とし、樹脂発泡シートをコア層とする積層複合シートであって、肉厚が薄い場合でもでも均一な肉厚や平面性を有するシート成形体を得ることのできる製造方法の提供である。

本発明の積層複合シートの製造方法は、高熱伝導率を有する金属から成り、均一かつ同一の肉厚を持つ一対の金型のそれぞれの内面に、成形された二枚の繊維強化樹脂シートを密着させ、該繊維強化樹脂シートの間隙を均一に保持し、かつ該間隙には熱膨張性発泡粒子を均一に混合された発泡性樹脂混合物が充填された状態で前記一対の金型をセットし、次いで該金型のそれぞれの外面に加熱金属体を接触させ両外面から同時に加熱し、前記繊維強化樹脂シートを熱変形させることのない温度であって、充填された前記発泡性樹脂混合物を熱膨張性発泡粒子の熱膨張開始温度以上、最大膨張温度以下に昇温し、熱膨張性発泡粒子を膨張させ、前記発泡性樹脂混合物を樹脂発泡シートに成形すると共に前記繊維強化樹脂シートと積層一体化し、次いで加熱金属体に替えて冷却金属体を接触させ金型及び積層一体化されたシートを両外面から同時に冷却する、繊維強化樹脂シートをスキン層とし、樹脂発泡シートをコア層とする製造方法である。

本発明の製造方法においては、繊維強化樹脂シートと樹脂発泡シートとを積層一体化する前に、予め成形された繊維樹脂強化シートを用いることを特徴とし、繊維強化熱硬化性樹脂基材又は繊維強化熱可塑性樹脂基材を加熱加圧して成形された繊維強化樹脂シートを高熱伝導性の金属から成る金型に配置して、加熱金属体により急速に加熱して、成形された繊維樹脂強化シートを熱変形させることのない温度で、繊維強化樹脂シートの間隙に充填した発泡性樹脂混合物を加熱して樹脂発泡シートに成形すると共に前記繊維強化樹脂シートと積層一体化することを特徴とするものである。

前記一対の金型は、共に高熱伝導率を有する金属からなり、均一かつ同一の肉厚を持っており、各金型の外面に加熱金属体を接触させることにより、各金型は短時間で等しく均一に加熱され、金型内の二枚の繊維強化樹脂シートと発泡性樹脂組成物も短時間で均一に加熱される。そして、冷却も冷却金属を各金型外面に押し当てて、両方から同時に冷却を行うため、金型内の繊維強化樹脂シートと発泡性樹脂組成物とに加えられる熱履歴が金型の両方同じとなり、内部歪の発生が抑えられる。

また、前記金型を構成する高熱伝導率を有する金属とは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ（２０℃）以上の金属であり、アルミニウム、銅、亜鉛、マグネシウムなどの金属を使用することができるが、アルミニウム又はジュラルミン等のアルミニウムを主成分とする合金を用いることが好ましい。

前記発泡性樹脂混合物は、成形された二枚の繊維強化樹脂シートの間隙に充填するために液状又はペースト状、或いは粉体状の樹脂混合物が好ましく、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に熱膨張性発泡粒子が均一に混合された混合物である。熱硬化性樹脂は、通常硬化剤等が加えられた樹脂組成物として用いられ、液状又はペースト状の樹脂組成物として用いられることが多く、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂などの樹脂に熱膨張性発泡粒子を均一に混合して発泡性樹脂混合物とすることができる。熱可塑性樹脂を用いる場合は、粉砕又は乳化懸濁重合により得られた粒子による粉体状樹脂に熱膨張性発泡粒子を配合して、ブレンダーにより混合することにより発泡性樹脂混合物とすることができる。又、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の微粉末樹脂にＤＯＰなどの可塑剤を配合した塩ビペーストも使用することもできる。この塩ビペーストは加熱することにより、微粉末樹脂が可塑剤を吸収して固化される。さらに、発泡性樹脂混合物には充填材を加えることもでき、各種の無機粉末やミルドファイバーなど加えることができる。

また、発泡性樹脂混合物の作成において、液状又はペースト状の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に熱膨張性発泡粒子を均一に混合する際に、発泡性樹脂混合物中に発生した気泡を脱泡することなく積層複合シートの製造に供することができる。この場合には、混合作業で発生した気泡は、二枚の繊維強化樹脂シートの間隙に充填され金型内にて加熱されることにより膨張し、樹脂発泡シートにおいて、熱膨張性発泡粒子にて形成される気泡に加算することができる。

また、熱膨張性発泡粒子とは、粒子の表面を形成する殻の内部に発泡膨張剤を内封する粒子であり、加熱されることにより発泡膨張剤が気化し、その蒸気圧により軟化した殻が押し広げられ、粒子が膨張し、その体積が数倍～１００倍程度となるものである。殻は合成樹脂などの被膜形成物質から形成され、発泡膨張剤としては揮発性の有機溶剤が用いられている。そして、熱膨張性発泡粒子が加熱され、殻が軟化すると共に気化した発泡膨張剤の蒸気圧により殻を押し広げられ、熱膨張性発泡粒子が膨張を始める温度が熱膨張開始温度であり、さらに昇温されることにより軟化し肉厚が薄くなった殻を、気化した発泡膨張剤が透過し外部に拡散して、熱膨張性発泡粒子が収縮を始める寸前の温度が最大膨張温度である。

上記の熱膨張性発泡粒子は、熱可塑性樹脂から成る殻の内部に揮発性溶剤が内封されている粒子であることが好ましく、平均粒径は５～３００μｍ、好ましくは５～１５０μｍであることが好ましい。殻を構成する熱可塑性樹脂としてはポリ塩化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＮ系共重合体系樹脂などを使用することができ、揮発性溶剤としては低沸点炭化水素などを使用することができる。

前記繊維強化樹脂シートは、繊維強化熱硬化性樹脂基材又は繊維強化熱可塑性樹脂基材を加熱加圧して成形されたシートである。これらの樹脂基材は、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの強化用繊維を一方向に引きそろえてロービングやヤーンとした繊維束や、繊維を織編したクロスに含浸させたものや、強化用繊維をカットしたチョップドファイバーとしてマトリックス樹脂に混合したものを樹脂基材とすることができる。

上記の樹脂基材に用いられるマトリックス樹脂としては、各種の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂は、前記したように通常硬化剤等が加えられた液状又はペースト状樹脂組成物として用いられることが多く、強化用繊維に含浸させ、繊維強化熱硬化性樹脂基材とすることができる。この場合、熱硬化性樹脂組成物を半硬化させるなどして、プリプリグシートとして用いることができ、各種のプリプレグシートとしても市販されている。マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いた繊維強化熱可塑性樹脂基材もスタンパブルシートとして市販されており、これらの樹脂基材を加熱加圧して繊維強化樹脂シートに成形することもできる。さらには、熱可塑性樹脂であるフェノキシ樹脂に架橋剤として酸無水物を加えた樹脂組成物をマトリクス樹脂として用いたプリプレグシートも用いることができる。これらの基材を用いた繊維強化樹脂シートとしては肉厚０．０５～１．０ｍｍのシートに成形したものが好ましく用いられる。

また、繊維強化樹脂シートを熱変形させることのない温度としては、荷重たわみ温度の高荷重下（１．８０Ｍｐａ）の温度を基準とすることができ、この温度に達しない範囲の温度である。

本発明の製造方法は、以上のような構成となっているため、本方法により成形された積層複合シートは肉厚が数ｍｍ以下の場合であっても、均一な肉厚が得られ、内部歪に伴う反りの発生もなく均一な平面性を有するシート成形体とすることができる。

繊維強化樹脂シートの製造法を示す断面模式説明図。 成形したシート形状が湾曲した曲面である場合の金型セットの断面模式説明図。

以下、本発明を実施するための形態に付、さらに詳細に説明を行う。

図１は、本発明の製造方法を断面模式説明図として示した。（Ａ）は、成形済みの二枚の繊維強化樹脂シート１の間隙に、発泡性樹脂混合物２が充填され、パーティング面１３でセットされた一対の金型１０、１１の内面で形成されるキャビティー１２に配置された工程を模式的に示している。（Ｂ）は、セットされた一対の金型１０、１１のそれぞれの外面１０ａ、１１ａに加熱金属体２０、２１を接触させて両外面から同時に加熱することにより、発泡性樹脂混合物２を樹脂発泡シート３に成形すると共に繊維強化樹脂シート１と積層一体化する工程を模式的に示している。（Ｃ）は、加熱金属体２０、２１に替えて、冷却金属体３０、３１を接触させて両外面から同時に冷却し、繊維強化樹脂シート１と樹脂発泡シート３が積層一体化された積層複合シート１００の成形を完了する工程を模式的に示している。

工程（Ａ）に示される左右一対の金型１０、１１の内部に配置された成型済みの二枚の繊維強化樹脂シート１と、それらの間隙に充填された発泡性樹脂混合物２は、工程（Ｂ）にて、左右一対の金型１０、１１を経由して、加熱金属体２０、２１により短時間で均等に加熱され、工程（Ｃ）にて、左右一対の金型１０、１１を経由して、冷却金属体３０、３１により短時間で均等に冷却されることにより、成形された積層複合シート１００は内部歪の発生による反りのない均一の平面性を有し、肉厚が均一のシート成形体とすることができる。

工程（Ａ）において、成形済みの二枚の繊維強化樹脂シート１の間隙に、発泡性樹脂混合物２を充填し、パーティング面１３でセットされた一対の金型１０、１１の内面で形成されるキャビティー１２に配置する。具体的な手順としては、金型１０、１１の内面に繊維強化樹脂シート１を密着配置し、これらの樹脂シート内面に予め均一に混合された発泡性樹脂混合物２を塗布などにより配置し、次いで、金型１０、１１をパーティング面１３で密着させてセットする。キャビティー１２は、金型１０、１１をセットした時に、発泡性樹脂混合物２を充填する繊維強化樹脂シート１の間隙が幅ｔとなるように調整されている。この場合、必要によりキャビティー１２に配置される繊維強化樹脂シート１の内側周辺部に肉厚ｔのスペーサーを配置して、繊維強化樹脂シート１の間隙幅ｔを維持してもよい。また、金型１０、１１のセットに際して、間隙幅ｔに合わせるために、過剰な発泡性樹脂を金型外に排出したり、不足する場合には追加したりして、発泡性樹脂混合物２の充填量の調整を行う。この間隙幅ｔは、成形後の樹脂発泡シート３の肉厚と一致する。間隙幅ｔは０．３～１０ｍｍの範囲に調整することが好ましい。

このようにして、二枚の繊維強化樹脂シート１の間隙に発泡性樹脂混合物２の配置を行うには、発泡性樹脂混合物２が液状又はペースト状、或いは粉体状の樹脂混合物であることが好ましい。このような混合物としては、前記したように、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に熱膨張性発泡粒子が均一に混合された混合物が用いられる。熱硬化性樹脂は硬化剤等が加えられた樹脂組成物として用いられ、液状又はペースト状の樹脂組成物として用いられることが多く、好ましく用いられる。熱可塑性樹脂を用いる場合は、粉砕又は乳化懸濁重合により得られた粒子による粉体状樹脂に熱膨張性発泡粒子を配合して、ブレンダーにより混合することにより発泡性樹脂混合物とすることができる。さらに、前記した塩ビペーストのようにペースト状とすることもできる。これらの発泡性樹脂混合物は加熱することにより樹脂発泡シートとすることができる。

そして、成型された積層複合シート１００は内部歪の発生を防ぐためには、工程（Ｂ）において、一対の金型１０、１１は、接触する加熱金属体２０、２１から伝導される熱を短時間で左右同等かつ均一に、内部に配置された二枚の繊維強化樹脂シート１と間隙に充填された発泡性樹脂混合物２に伝導する必要があり、さらには、工程（Ｃ）において、工程（Ｂ）で加熱された成形体から、短時間で左右同等にかつ均一に冷却金属体３０、３１に熱を伝導する必要がある。そのため、一対の金型１０、１１は高熱伝導率を有する金属から成り、それぞれ均一かつ同一の肉厚を持つ必要がある。図１に示す金型１０、１１はそれぞれの外面１０ａ、１１ａと内面１０ｂ、１１ｂとの距離は肉厚ｄで統一され、短時間で同時に熱の伝動を行うためには薄肉板が好ましく、ｄ＝２～１０ｍｍの肉厚の金属が用いられる。金属としては前記したように、アルミニウム又はジュラルミン等のアルミニウムを主成分とする合金が好ましく用いられ、その他、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する金属を用いることができ、銅、亜鉛、マグネシウムなどの金属を例示することができる。

上記のように、金型１０、１１では熱の伝導を短時間でかつ均一に行うために、薄い肉厚の金属が用いられるが、金型内に配置される発泡性樹脂混合物２は、成形された二枚の繊維強化樹脂シート１で挟み込んで配置されるため、金型１０、１１の肉厚ｄは薄くても、成形品の形状を与える金型としての機能を充分発揮することができる。

工程（Ｂ）、（Ｃ）における加熱と冷却は、上記した構成の金型を用いて、それぞれ左右の加熱金属体２０、２１と冷却金属体３０、３１をそれぞれ金型１０、１１の外面に密着させ、熱を伝導することで行うことにより、それぞれの金型１０、１１及び内部に配置された二枚の繊維強化樹脂シート１と発泡性樹脂混合物２とを短時間でかつ均一に加熱と冷却を行っている。この加熱金属体２０、２１と冷却金属体３０、３１に用いられる金属は、金型１０、１１のようには限定されず、蓄熱と密着による放熱ができればよく鉄鋼などの金属ブロックを用いることができる。しかしながら、左右均等に熱供与や熱除去がなされることが必要であり、これらの金属体は左右で同一形状が好ましく、同一の熱容量であることが好ましい。そして、表面は金型との密着面は密着による熱伝導を妨げないように平滑な面であることが好ましい。

上記の加熱金属体２０、２１は、金型１０、１１に密着させる前に予め加熱して、必要な温度としておく必要があるが、加熱金属体の加熱手段は、加熱炉内での加熱、高周波誘導加熱、輻射加熱などの公知の手段を用いることができる。そして、金属体に電熱ヒータや熱媒の導管などの加熱手段を設けてもよい。一方、冷却金属体３０、３１は室温としておいてもよいが、効率よく冷却するために、予め冷却しておくことも有効であり、冷却金属体に冷却水や冷却オイル用の導管を設けてもよい。しかし、加熱又は冷却金属体にこれらの加熱・冷却手段を設けた場合には、金型との密着面では温度のバラツキがないように調整する必要があり、加熱又は冷却金属体は加熱冷却手段を含めて全体として左右同一の熱容量とすることで、加熱手段により与えられる熱量又は冷却手段により除去される熱量は左右の金型において等量の熱量となる。

上記の金型１０、１１と加熱金属体２０、２１を用いて、工程（Ａ）にてセットした成形済みの二枚の繊維強化樹脂シート１と発泡性樹脂混合物２を、（Ｂ）において、加熱金属体２０、２１を左右の金型１０、１１の外面１０ａ、１１ａに密着させることにより、金型１０、１１を介して熱伝導により加熱し、繊維強化樹脂シート１を熱変形させることのない温度であって、充填された前記発泡性樹脂混合物２を熱膨張性発泡粒子の熱膨張開始温度以上、最大膨張温度以下に昇温する。この昇温により熱膨張性発泡粒子を膨張させ、前記発泡性樹脂混合物２を樹脂発泡シート３に成形すると共に前記繊維強化樹脂シート１と積層一体化する。

次いで、工程（Ｃ）において、加熱金属体２０、２１に替えて冷却金属体３０、３１を左右の金型１０、１１の外面１０ａ、１１ａに密着させることにより、金型１０、１１を介して除熱し冷却し、冷却後、金型１０、１１を開き、繊維強化樹脂シート１をスキン層とし、樹脂発泡シート３をコア層とする積層複合シート１００を取り出す。

前記の熱変形させることのない温度としては、繊維強化樹脂シート１の荷重たわみ温度(熱変形温度)を基準として設定され、この荷重たわみ温度より低い温度、好ましくは５℃以上低い温度である。したがって工程（Ｂ）において、前記発泡性樹脂混合物は、この熱変形させることのない温度であって、この組成物に混合された熱膨張性発泡粒子の熱膨張開始温度以上、最大膨張温度以下に昇温される。荷重たわみ温度はＪＩＳ Ｋ ７１９１－１～３により規定される。

前記したように、繊維強化樹脂シート１は、マトリクス樹脂としての熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を、強化用繊維に含浸させたり、強化用繊維をカットしたチョップドファイバーをマトリックス樹脂に混合したりした繊維強化熱硬化性樹脂基材又は繊維強化熱可塑性樹脂基材を加熱加圧して成形されたシートであり、肉厚０．０２～１．０ｍｍの範囲のシートを用いることができる。

繊維強化樹脂シート１は、繊維強化されているためマトリクス樹脂自体に比べて充分高い荷重たわみ温度を確保でき、繊維強化熱硬化性樹脂シートの場合は、工程（Ｂ）において、発泡性樹脂混合物２に混合される熱膨張性発泡粒子の熱膨張開始温度より高い温度に、発泡性樹脂混合２を加熱することができ、発泡性樹脂混合物２を樹脂発泡シート３とすることができる。また、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの場合でも、シートが熱変形しない温度で、発泡性樹脂混合物に混合される熱膨張性発泡粒子の熱膨張開始温度より高い温度が確保できる。

また、発泡性樹脂混合物２に混合される熱膨張性発泡粒子は、前記したように粒子の表面を形成する殻の内部に発泡膨張剤を内封する粒子であり、熱膨張性マイクロカプセル（又は熱膨張性マイクロスフェア）として各種のタイプが市販されており、熱膨張開始温度が８０～１１０℃、最大膨張温度が１１５～１４０℃の低中温度膨張タイプから熱膨張開始温度が１１５～１４０℃、最大膨張温度が１７０～２００℃の中高温度膨張タイプがあり、さらには、熱膨張開始温度が１８０～２３０℃、最大膨張温度が２１０～２７５℃の超高温度膨張タイプなども市販されている。そのため、用いる繊維強化樹脂シートの荷重たわみ温度を考慮して、熱膨張性発泡粒子のタイプを選択して、発泡性樹脂混合物２の加熱温度（金型の加熱温度）を選択することができる。

繊維強化熱硬化性樹脂基材又は繊維強化熱可塑性樹脂基材に用いられる強化用繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などが好ましく用いられるが、そのボロン繊維、セラミック繊維、炭化ケイ素繊維等であってもよい。また、マトリクス樹脂としての熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、アリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂など、同じく熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリヒドロキシポリエーテル（フェノキシ樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが例示できる。

図1においては、積層複合シートとして成形したシート形状が平面状である例を示したが、シートは平面状だけでなく、図２に示すように成形したシート形状が曲面状であってもよい。この場合は図２の（Ｄ）に示すように、繊維強化樹脂シート４、５を曲面状に成形し、同様な曲面を有する金型１４、１５を用いる。金型１４、１５のそれぞれの内面１４ｂ、１５ｂは、曲面の凹面側となる繊維強化樹脂シート４の曲面、曲面の凸面側なる繊維強化樹脂シート５の曲面と一致している。図１と同様に、繊維強化樹脂シート４、５の間隙に、発泡性樹脂混合物２を充填し、次いで（Ｅ）に示すように、金型１４、１５をパーティング面１７で密着させてセットする。この場合、キャビティー１６は、発泡性樹脂組成物２を充填する繊維強化樹脂シート４、５の間隙は間隙幅ｔとなるように設計されている。金型１４、１５のそれぞれの外面１４ａ、１５ａと内面１４ｂ、１５ｂとの距離である金型の肉厚はｄで統一されているのは図１と同様である。

その他、金型１４、１５の構成、作用は、図１の金型１０、１１に関して説明したとおりであり、繊維強化樹脂シート４、５についても前記の繊維強化樹脂シート１と同様であり、曲面状に成形されているか、平面状に成形されているかの相異だけである。そして、加熱金属体、冷却金属体も密着面は金型の外面と一致する曲面とされる。

以下、本発明を具体的に説明するために実施例を示す。

［実施例１］
繊維強化樹脂基材として、カーボンファーバークロス（炭素繊維織布）に１３０℃硬化タイプのエポキシ樹脂ワニスを含浸させ作成した炭素繊維強化エポキシ樹脂プリプリグ(樹脂含有率３３％)を用い、熱プレス成形にて肉厚０．１５ｍｍのシートに成形して繊維強化樹脂シートとした。この繊維強化樹脂シートの荷重たわみ温度は２００℃以上であった。
熱膨張性発泡粒子として、市販の熱膨張性マイクロカプセル「エクスパンセル（登録商標、アクゾノーベルケミカルズ社）タイプ０３１－４０、熱膨張開始温度８０～９５℃、最大膨張温度１２０～１３５℃、平均粒子径１０-１６μｍ」２重量部を、脂肪族ポリアミンを硬化剤とした常温硬化タイプのエポキシ樹脂ワニス１００重量部に混合した発泡性樹脂混合物を２枚の上記繊維樹脂強化樹脂シートに塗布し、この２枚の樹脂シートの塗布面を内側にして重ね合わせ、両樹脂シートの間隙ｔを０．５ｍｍとして、図１（Ａ）に示すように、平板状の肉厚ｄが３ｍｍの左右一対のアルミニウム製金型を用いて、キャビティー内に配置して左右の金型をセットした。

次いで、加熱炉内にて１１０℃に加熱した厚さ６０ｍｍの二つの同一形状の鋼鉄製加熱金属体を図１（Ｂ）に示されるようにして、左右の金型のそれぞれの外面に９０分間密着して加熱成形を行った。その後、加熱金属体を取り外し、室温となっている同一形状の鋼鉄製冷却金属体を金型の外面に２０分間密着して冷却した後、金型より成形された積層複合シートを取り出した。積層複合シートは炭素繊維強化樹脂シートを０．１５ｍｍのスキン層とし、樹脂発泡シートを０．５ｍｍのコア層とする積層複合シートであって、反りや歪のない肉厚０．８ｍｍの平板状シートが得られた。

［実施例２］
繊維強化樹脂基材として、平織ガラスクロスにポリプロピレンを含浸させたガラス繊維強化ポリプロピレン基材（樹脂含有率５０％）を用い、熱プレス成形にて肉厚０．３０ｍｍに成形した繊維強化樹脂シート（荷重たわみ温度１２０℃以上）と、実施例1で使用した熱膨張性粒子２重量部を、メチルエチルケトン系パーオキサイドを硬化剤とし、スチレンをモノマーとした常温硬化タイプ不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に混合した発泡性樹脂混合物を用いて、２枚の繊維強化樹脂シートの間隙ｔを１．０ｍｍとし、鋼鉄製加熱金属体の温度を１００℃とする他は実施例１と同様にして成形して、ガラス繊維強化樹脂シートを０．３０ｍｍのスキン層とし、樹脂発泡シートを１．０ｍｍのコア層とする積層複合シートであって、反りや歪のない肉厚１．６ｍｍの平板状シートを得た。

［実施例３］
繊維強化材として、炭素繊維織布に硬化剤含油フェノキシ樹脂を含浸させた重合型熱可塑性プリプレグ「ＮＳ－ＴＥｒｅｇ（登録商標、日鉄ケミカル＆マテリアル社）」を用いて、１６０℃にて熱プレス加工にて一次硬化させ、肉厚０．１５ｍｍのシートに成形した繊維強化樹脂シート及び、熱膨張性発泡粒子として、市販の熱膨張性マイクロカプセル「エクスパンセル（登録商標、アクゾノーベルケミカルズ社）タイプ０５３－４０、熱膨張開始温度９６～１０３℃、最大膨張温度１３８～１４６℃、平均粒子径１０-１６μｍ」２重量部を、脂肪族ポリアミンを硬化剤とした常温硬化タイプのエポキシ樹脂ワニス１００重量部に混合した発泡性樹脂混合物を用いて、鋼鉄製加熱金属体の温度を１２０～１３０℃とする他は実施例１と同様にして成形して、炭素繊維強化樹脂シートを０．１５ｍｍのスキン層とし、樹脂発泡シートを０．５ｍｍのコア層とする積層複合シートであって、反りや歪のない肉厚０．８ｍｍの平板状シートを得た。この平板状シートは、さらに金型を用いた熱プレス加工による二次加工に供し、フェノキシ樹脂を完全硬化させた成形品を得ることができる。

［実施例４］
実施例２にて成形した繊維強化樹脂シートと、実施例１で使用した熱膨張性粒子２重量部を、塩ビペースト（ＰＶＣ微粉末樹脂１００重量部／ＤＯＰ６０重量部の混練物）１００重量部に混合した発泡性樹脂混合物を用いて、２枚の繊維強化樹脂シートの間隙を１．０ｍｍとし、鋼鉄製加熱金属体の温度を１００℃とする他は実施例１と同様にして成形して、ガラス繊維強化樹脂シートを０．３０ｍｍのスキン層とし、樹脂発泡シートを１．０ｍｍのコア層とする積層複合シートであって、反りや歪のない肉厚１．６ｍｍの平板状シートを得た。

［実施例５］
実施例１で用いた肉厚ｄが３ｍｍの左右一対のアルミニウム製金型を図２に示すように湾曲した形状であるアルミニウム製金型を用い、金型の湾曲曲面と同一な形状である加熱及び冷却鋼鉄製加熱金属体を用いる他は、実施例１と同様な操作により成形を行い、金型のキャビティー面と一致した湾曲曲面に成形され、炭素繊維強化樹脂シートを０．１５ｍｍのスキン層とし、樹脂発泡シートを０．５ｍｍのコア層とする積層複合シートであって、異常な反りや歪のない肉厚０．８ｍｍの湾曲形状シートが得られた。

１ 繊維強化樹脂シート ４ 繊維強化樹脂シート（曲面）
２ 発泡性樹脂混合物 ５ 繊維強化樹脂シート（曲面）
３ 樹脂発泡シート
１００ 積層複合シート
１０、１１ 金型（平面） １４，１５ 金型(曲面)
１０ａ、１１ａ 外面 １４ａ、１５ａ 外面
１０ｂ、１１ｂ 内面 １４ｂ、１５ｂ 内面
１２ キャビティー １６ キャビティー
１３ パーティング面 １７ パーティング面
２０、２１ 加熱金属体
３０、３１ 冷却金属体
ｄ 金型の肉厚 ｔ 繊維強化樹脂シートの間隙幅

Claims (6)

1. 高熱伝導率を有する金属から成り、均一かつ同一の肉厚を持つ一対の金型のそれぞれの内面に、成形された二枚の繊維強化樹脂シートを密着させ、該繊維強化樹脂シートの間隙を均一に保持し、かつ該間隙には熱膨張性発泡粒子を均一に混合された発泡性樹脂混合物が充填された状態で前記一対の金型をセットし、次いで該金型のそれぞれの外面に加熱金属体を接触させ両外面から同時に加熱して、前記繊維強化樹脂シートを熱変形させることのない温度であって、充填された前記発泡性樹脂混合物を熱膨張性発泡粒子の熱膨張開始温度以上、最大膨張温度以下に昇温し、熱膨張性発泡粒子を膨張させ、前記発泡性樹脂混合物を樹脂発泡シートに成形すると共に前記繊維強化樹脂シートと積層一体化し、次いで加熱金属体に替えて冷却金属体を接触させ金型及び積層一体化されたシートを両外面から同時に冷却する、繊維強化樹脂シートをスキン層とし、樹脂発泡シートをコア層とする積層複合シートの製造方法。
2. 前記金型がアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金から成っていることを特徴とする請求項1に記載の積層複合シートの製造方法。
3. 前記発泡性樹脂混合物は、液状又はペースト状の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に熱膨張性発泡粒子が均一に混合された混合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層複合シートの製造方法。
4. 前記発泡性樹脂混合物は、熱膨張性発泡粒子を均一に混合する際に発生した気泡を脱泡しないことを特徴とする請求項３に記載の積層複合シートの製造方法。
5. 前記熱膨張性発泡粒子は、熱可塑性樹脂から成る殻の内部に揮発性溶剤が内封されている粒子であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の積層複合シートの製造方法。
6. 前記繊維強化樹脂シートは、繊維強化熱硬化性樹脂基材又は繊維強化熱可塑性樹脂基材を加熱加圧して成形されたシートであることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の積層複合シートの製造方法。

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