CN106414056A - 复合材料成形体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种复合材料成形体(M)，其具有中间层(3)，所述中间层(3)由无纺布(U)和发泡树脂(F)混合而成的复合成形体(30)形成。

Description

复合材料成形体及其制造方法

技术领域

本发明涉及复合材料成形体及其制造方法。

背景技术

日本特许第4615398号公报公开了在2层表皮层间夹持有由无纺布形成的芯层的碳纤维复合材料成形体。

发明内容

发明要解决的问题

在复合材料成形体中，将作为中间层的芯层设为无纺布时，在挤压产品表面时，芯层的无纺布容易压坏变形，因此由挤压引起的变形量会变大。另一方面，若为了抑制该变形量而使基质树脂浸渗于整个芯层的无纺布，则基质树脂量会增大、产品质量将会增大。

本发明的目的在于，在中间层具备无纺布的复合材料成形体中，减小由挤压引起的变形量，并且抑制质量的增大。

用于解决问题的方案

本发明的一个实施方案为中间层由复合成形体形成的复合材料成形体，所述复合成形体由无纺布和发泡树脂混合而成。

发明的效果

对于该复合材料成形体，中间层由无纺布和发泡树脂混合而成的复合成形体、即利用无纺布纤维加强的发泡树脂的成形体构成，因此，相较于由无纺布构成中间层的情况，在挤压产品表面时中间层不易压坏变形。因此，通过该复合材料成形体能够减小由挤压导致的变形量。另外，构成上述中间层的复合成形体以发泡树脂为基质，内部含有多个气泡。因此，利用该复合材料成形体能够减少中间层中的基质树脂量，从而抑制质量的增大。

附图说明

图1是本发明的实施方式的复合材料成形体的截面图。

图2是说明图1的复合材料成形体的制造方法的图。

图3是说明图1的复合材料成形体的其它制造方法的图。

图4是说明图1的复合材料成形体的芯材的制作方法的图。

图5是说明图1的复合材料成形体的芯材的其它制作方法的图。

图6是说明图1的复合材料成形体的其它制造方法的图。

图7是说明图1的复合材料成形体的其它制造方法的图。

图8是说明图1的复合材料成形体的其它制造方法的图。

图9是说明图1的复合材料成形体的其它制造方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，附图的尺寸比率为了方便说明而被夸大，有时与实际的比率不同。另外，以下的说明中表示“上”“下”等方向的用语是为了便于说明各部分的位置关系而规定的，不限定实际的安装姿态等。

<复合材料成形体>

参照图1对本发明的实施方式的复合材料成形体(以下称为成形体M)进行说明。

如图1所示，成形体M具备第一表面层1和第二表面层2、以及夹持在它们之间的中间层3。

第一表面层1由片状的第一表皮材料10构成，所述片状的第一表皮材料10由纤维增强塑料形成；第二表面层2由片状的第二表皮材料20构成，所述片状的第二表皮材料20由纤维增强塑料形成。对各表面层1、2的厚度即各表皮材料10、20的厚度没有特别限定，可以根据成形体M所要求的强度、刚性等来适宜设定。如果是作为汽车等车辆的部件使用的成形体M，表皮材料10、20的厚度例如被设定为0.4～3.0mm左右。需要说明的是，表皮材料10、20可以由同一纤维增强塑料构成，也可以根据所要求的强度、刚性、成形时的赋形性等由彼此不同的纤维增强塑料构成。

对上述纤维增强塑料的材料没有特别限定。作为增强纤维，例如可以使用碳纤维、玻璃纤维、聚芳酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、碳化硅纤维等。碳纤维例如可以使用聚丙烯腈(PAN系)、沥青系、纤维素系、利用烃的气相沉积系碳纤维、石墨纤维等。可以组合使用2种以上的这些纤维。另外，作为基质树脂，可以使用公知的热固性树脂、热塑性树脂。作为典型例，可以举出：环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺(PA)树脂、液晶聚合物树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚芳酯树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、聚缩醛树脂、聚砜树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、改性聚苯乙烯树脂、AS树脂(丙烯腈和苯乙烯的共聚物)、ABS树脂(丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物)、改性ABS树脂、MBS树脂(甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的共聚物)、改性MBS树脂、聚甲基丙酸甲酯(PMMA)树脂、改性聚甲基丙烯酸甲酯树脂等。

中间层3由片状的芯材30构成。芯材30是以无纺布U为纤维基材的发泡树脂F的成形体(无纺布U和发泡树脂F混合而成的复合成形体)。对中间层3的厚度即芯材30的厚度没有特别限定，可以根据成形体M所要求的强度、刚性等来适宜设定。如果是作为汽车等车辆的部件使用的成形体M，则芯材30的厚度例如被设定为1.0～20.0mm左右。

成形体M具有在芯材30的两面上分别配置有表皮材料10、20的所谓夹层结构。芯材30上侧的面31与表皮材料10下侧的面(背面)11被面接合，芯材30下侧的面32与表皮材料20上侧的面(背面)21被面接合。另外，在成形体M的两端缘部，表皮材料10、20的端部13、23彼此被接合，由此，成形体M的弯曲刚性得以提高。需要说明的是，成形体M的端缘部的结构不限于此，可以仅端部13、23的一部分被接合，也可以端部13、23的整体未被接合。

芯材30具有在含无数气泡C的多孔树脂的内部导入有无纺布U的纤维的结构。无纺布U的纤维埋设或固定在构成气泡壁的树脂中而将其加强，从而作为芯材30的增强纤维起作用。无纺布U的纤维的一部分可以进入气泡C的内部。另外，芯材30可以包含周围被气泡C包围的状态的树脂块被无纺布U的纤维支撑的结构。另外，对气泡C的结构没有特别限定，可以是气泡彼此相互以隔膜分隔的独立气泡和气泡彼此连接的连续气泡混合存在，也可以仅由任一者构成。需要说明的是，通过提高芯材30的独立气泡率、降低连续气泡率，能够提高成形体M的强度及硬度。

芯材30的密度被设定为小于构成表皮材料10、20的纤维增强塑料的密度。例如在采用以环氧树脂为基质树脂的碳纤维增强塑料(比重1.55左右)作为表皮材料10、20的材料的情况下，芯材30的密度被设定为例如比重为0.1以上且1.5以下。对于芯材30的密度，通过对发泡树脂F的材料、孔隙率(或发泡率)、纤维基材(无纺布U)的体积含有率等进行调节，能够适当设定为期望的密度。作为发泡树脂F的材料的具体例，可以举出：聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺(PI)、氯乙烯(PVC)、酚醛树脂(PF)、有机硅(SI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等。另外，对于芯材30的强度、刚性等，除了调节上述芯材30的密度以外，还可以通过调节芯材30的厚度、纤维基材(无纺布U)的纤维直径、纤维长度、材料等来设定为期望的强度、刚性等。

无纺布U为纤维在一个方向取向或无规地取向的纤维片、织片(web)或絮胎(bat)。纤维彼此通过交织、熔接、粘接等而相互结合。对无纺布U的纤维材料没有特别限定。作为具体的例子，可以举出：碳纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维、人造丝纤维、芳纶纤维、毡等。可以单独使用它们中的一种，也可以组合使用二种以上。

对于成形体M，中间层3由无纺布U和发泡树脂F混合而成的复合成形体、即利用无纺布U的纤维加强的发泡树脂F的成形体构成，因此，相较于由无纺布构成中间层的情况，在挤压产品表面时中间层3不易压坏变形。因此，利用成形体M能够减小由挤压导致的变形量。另外，构成中间层3的复合成形体以发泡树脂F为基质，内部含有多个气泡C。因此，利用成形体M能够减少中间层3中的基质树脂量，从而能够抑制质量的增大。

以下，参照图2至图9对高效制造成形体M的方法进行说明。

<成形体M的制造方法P1>

参照图2对成形体M的制造方法P1进行说明。

首先，由未浸渗树脂的所谓干燥状态的增强纤维制作作为第一表皮材料10的纤维基材的第一增强纤维体10f和作为第二表皮材料20的纤维基材的第二增强纤维体20f。各增强纤维体10f、20f由下述物质构成：将增强纤维束单向层叠或者改变角度地层叠并用缝合丝捆束而成的纤维体、或不使用缝合丝而是通过热熔接来保持形状的纤维体、或者增强纤维的织物等。构成增强纤维体10f、20f的增强纤维可以为连续的增强纤维、不连续的增强纤维、或它们的组合。

另外，通过后述的芯材30的制作方法C1或C2制作芯材30。

接着，如图2的(a)所示，在芯材30的上侧配置增强纤维体10f、在芯材30的下侧配置增强纤维体20f，从而形成第一层叠体S1。

接着，如图2的(b)所示，将第一层叠体S1设置在成形模具5内。成形模具5具有上模5A和下模5B。在上模5A形成有具有成形面5a的凹部51，在下模5B形成有具有成形面5b的凹部52。关闭成形模具5时，凹部51和凹部52彼此相对配置，由成形面5a和成形面5b界定闭合的成形空间(空腔)CV₁。

接着，如图2的(c)所示，关闭成形模具5，将第一层叠体S1封入到成形模具5内，从设于成形模具5的基质树脂注入口55将熔融状态的基质树脂MR注入到空腔CV₁内。注入的基质树脂MR在芯材30周围的形成于芯材30的外周面和各成形面5a、5b之间的间隙内蔓延，浸渗到构成增强纤维体10f、20f的增强纤维间，并且遍及到两增强纤维体10f、20f的整个区域。需要说明的是，注入时的液压、液温、注入速度等可以以使用的基质树脂MR的推荐成形条件为基准来确定，可以根据表皮材料10、20的尺寸等进行适宜调节。例如，在采用环氧树脂的情况下，可以将液压设定为7～20MPa、将液温设定为40～80℃。

然后，利用上模5A和下模5B将第一层叠体S1在基质树脂MR的固化温度(例如120～130℃)下加压、加热，由此使注入到增强纤维体10f、20f中的基质树脂MR固化。增强纤维体10f、20f在基质树脂MR固化后成为表皮材料10、20并与芯材30进行一体成形。然后，如图2的(d)所示，打开模具，将一体成形了的表皮材料10、20及芯材30从成形模具5中取出，从而得到成形体M。

如以上所说明的那样，在制造方法P1中，使芯材30夹持在增强纤维体10f、20f之间并封入到成形模具5内，将熔融状态的基质树脂MR注入到增强纤维体10f、20f中。由此，利用成形模具5的成形面5a、5b能够精度良好地赋形为目标形状，因此，能够有效地制造具有复杂的表面形状的成形体M。

另外，芯材30为无纺布U和发泡树脂F混合而成的复合成形体，发泡树脂F浸渗于作为其纤维基材的无纺布U中，因此，注入到增强纤维体10f、20f中的基质树脂MR难以浸入到芯材30中。因此，根据制造方法P1，能够在成形体M的2个表面层1、2与中间层3之间形成更明确的界面。由此，对于成形体M的各层1、2、3，能够稳定地得到期望的厚度，因此能够提高成形体M的强度/刚性的可靠性。

<成形体M的其它制造方法P2>

接着，参照图3对成形体M的其它制造方法P2进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，制作使基质树脂浸渗于第一增强纤维体10f并成为半固化状态的第一预浸料10p和使基质树脂浸渗于第二增强纤维体20f并成为半固化状态的第二预浸料20p。

另外，通过后述的芯材30的制作方法C1或C2制作芯材30。

接着，如图3的(a)所示，在芯材30的上侧配置预浸料10p，在芯材30的下侧配置预浸料20p，从而形成第二层叠体S2。

接着，如图3的(b)所示，将第二层叠体S2设置在成形模具5内。

接着，如图3的(c)所示，关闭成形模具5，利用上模5A和下模5B将第二层叠体S2在基质树脂的固化温度下加压、加热，由此使预浸料10p、20p的基质树脂固化。由此，预浸料10p、20p成为表皮材料10、20，并与芯材30进行一体成形。然后，如图3的(d)所示，打开模具，将一体成形了的表皮材料10、20及芯材30从成形模具5中取出，从而得到成形体M。

如以上所说明的那样，在制造方法P2中，利用成形模具5对使芯材30夹持在预浸料10p、20p之间而成的物体进行加压成形。由于预浸料10p、20p的纤维基材(增强纤维体10f、20f)中预先浸渗有基质树脂，因此不必向其中注入基质树脂。因此，根据制造方法P2，能够省略在加压成形时向增强纤维体10f、20f注入基质树脂的步骤。另外，根据制造方法P2能够从成形模具5上省去树脂注入口，因此，能够使成形模具5的结构更简单。

另外，在制造方法P2中，不向成形模具5内注入熔融状态的树脂，因此，不易引起表皮材料10、20的基质树脂与芯材30的发泡树脂F的混合。具体而言，防止表皮材料10、20的基质树脂混入到芯材30的无纺布U中、或芯材30的发泡树脂F混入到表皮材料10、20的增强纤维体10f、20f中。因此，根据制造方法P2，能够在成形体M的2个表面层1、2与中间层3之间形成更明确的界面。由此，对于成形体M的各层1、2、3，能够稳定地得到期望的厚度，因此能够提高成形体M的强度/刚性的可靠性。

<芯材30的制作方法C1>

接着，参照图4对芯材30的制作方法C1进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，如图4的(a)所示，由无纺布U形成作为芯材30的纤维基材的芯纤维体30f。芯纤维体30f的厚度根据要求的芯材30的厚度进行调节。对芯材30要求较大的厚度时，可以将多张无纺布U层叠从而形成芯纤维体30f。可以使用针刺法、热粘合法、化学粘合法、缝编法、射流喷网法等公知的结合方法使多张无纺布U相互结合而一体化。

接着，如图4的(b)所示，将芯纤维体30f安装在模具7内。模具7具有上模7A和下模7B。在上模7A形成有具有成形面7a的凹部71，在下模7B形成有具有成形面7b的凹部72。关闭模7时，凹部71和凹部72彼此相对配置，由成形面7a和成形面7b界定闭合的成形空间(空腔)CV₂。

接着，如图4的(c)所示，关闭模具7，将芯纤维体30f封入到模具7内。然后，将非活性气体等发泡剂溶解于作为发泡树脂F的材料的聚氨酯(PU)等合成树脂中而得到的熔融状态的树脂(以下称为发泡性树脂FR)从设于模具7的树脂注入口75注入到空腔CV₂内。注入的发泡性树脂FR边发泡边在空腔CV₂内蔓延，浸渗到构成芯纤维体30f的无纺布U的纤维间，并且遍及到空腔CV₂整个区域。需要说明的是，注入时的液压、液温、注入速度等可以以使用的发泡性树脂FR的推荐成形条件为基准来确定，可以根据芯材30的尺寸等进行适宜调节。例如，在采用聚氨酯作为树脂的情况下，可以将液压设定为7～20MPa、将液温设定为20～40℃。

在注入的发泡性树脂FR在空腔CV₂内发泡并进行固化的期间，保持为利用上模7A和下模7B进行加压的状态。由此，对芯纤维体30f和使发泡性树脂FR发泡并固化而得到的发泡树脂F进行一体成形。然后，如图4的(d)所示，关闭模具，将一体成形了的芯纤维体30f及发泡树脂F从模具7中取出，从而得到芯材30。

如以上所说明的那样，在制作方法C1中，将熔融状态的发泡性树脂FR注入到封入于模具7内的芯纤维体30f中。注入的发泡性树脂FR边发泡边在芯纤维体30f内蔓延。即，发泡性树脂FR边被自身的发泡压推进边在芯纤维体30f的纤维间流动，移动到芯纤维体30f的各个角落。因此，根据制作方法C1，能够由少量的树脂有效地制作树脂均匀地浸渗于芯纤维体30f而得到的芯材30。

<芯材30的其它制作方法C2>

接着，参照图5对芯材30的其它制作方法C2进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，如图5的(a)所示，形成使微珠(发泡原料)B均匀地分散于上述芯纤维体30f中而得到的芯纤维体-微珠混合体(以下称为混合体30c)。微珠B为在作为发泡树脂F的材料的聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等合成树脂中配混发泡剂、发泡助剂等而得到的粒状体。对于微珠B，可以使其预发泡，也可以不使其预发泡。混合体30c可以通过在成为芯纤维体30f的无纺布U上撒满微珠B来获得。混合体30c的厚度可以根据要求的芯材30的厚度来调节。例如，将多张撒满微珠B的无纺布U层叠，将其用针刺法中使用的针上下反复穿刺，由此能够形成微珠B均匀地分散于内部的较厚的混合体30c。

接着，如图5的(b)所示，将混合体30c设置在模具7内。

接着，如图5的(c)所示，关闭模具7，将混合体30c封入到模7内，从设于模具7的气体注入口76将例如100～130℃的热风或水蒸汽(以下总称为高温气体HG)注入到空腔CV₂内。高温气体HG浸透于混合体30c并且遍及空腔CV₂整个区域，对混合体30c内的微珠B进行加热。经加热的微珠B变为熔融或半熔融状态，发泡、膨胀、相互熔接。微珠B的树脂浸透于构成混合体30c的芯纤维体30f的纤维间并且蔓延至空腔CV₂整个区域。需要说明的是，高温气体HG的温度可以根据使用的微珠B的材料等进行适宜设定。

然后，在微珠B在空腔CV₂内发泡、膨胀并且进行固化的期间，保持为利用上模7A和下模7B对混合体30c进行加压的状态。由此，对构成混合体30c的芯纤维体30f和使微珠B发泡而得到的发泡树脂F进行一体成形。然后，如图5的(d)所示，打开模具，将一体成形了的芯纤维体30f及发泡树脂F从模具7中取出，从而得到芯材30。

如以上所说明的那样，在制作方法C2中，将芯纤维体30f和微珠B的混合体30c封入到模具7内，向其中注入高温气体HG从而使微珠B发泡。可以与制作方法C1同样地利用树脂的发泡压进行树脂向芯纤维体30f的浸渗，因此能够由少量的树脂有效地制作树脂均匀地浸渗于芯纤维体30f而得到的芯材30。

另外，在制作方法C2中，通过使微珠B均匀地分散于混合体30c中，能够得到更均质的芯材30。进而，制作方法C2能够减小在发泡成形时树脂相对于芯纤维体30f的移动量，因此容易维持发泡成形前后的芯纤维体30f的纤维的配置或分布。

<成形体M的其它制造方法P3>

接着，参照图6对成形体M的其它制造方法P3进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，如图6的(a)所示，在芯纤维体30f的上侧配置第一增强纤维体10f、在芯纤维体30f的下侧配置第二增强纤维体20f，从而形成第三层叠体S3。

接着，如图6的(b)所示，将第三层叠体S3设置在成形模具5内。

接着，如图6的(c)所示，关闭成形模具5，将第三层叠体S3封入到成形模具5内。然后，从设于成形模具5的基质树脂注入口55注入熔融状态的基质树脂MR，并且从设于成形模具5的发泡性树脂注入口56注入溶解有非活性气体等的熔融状态的发泡性树脂FR。

基质树脂MR被注入到空腔CV₁内的增强纤维体10f、20f中。注入的基质树脂MR在芯纤维体30f的周围的形成于芯纤维体30f的外周面与各成形面5a、5b之间的间隙内蔓延，浸渗到构成增强纤维体10f、20f的增强纤维间，并且遍及两增强纤维体10f、20f的整个区域。

发泡性树脂FR被注入到空腔CV₁内的芯纤维体30f中。注入的发泡性树脂FR边发泡边在芯纤维体30f内蔓延，浸渗到构成芯纤维体30f的无纺布U的纤维间，并且遍及芯纤维体30f整个区域。

在制造方法P3中，发泡性树脂FR向芯纤维体30f的注入开始是在基质树脂MR向增强纤维体10f、20f的注入开始后进行的。因此，在芯纤维体30f内逐渐蔓延的发泡性树脂FR到达芯纤维体30f和增强纤维体10f、20f之间的界面时，基质树脂MR已经浸渗至位于该界面外侧的增强纤维体10f、20f。因此，抑制了向芯纤维体30f注入的发泡性树脂FR浸润到增强纤维体10f、20f中。需要说明的是，基质树脂MR及发泡性树脂FR的注入时的液压、液温、注入速度等可以以各树脂材料的推荐成形条件为基准来确定。两树脂的注入开始的时间延迟可以考虑表皮材料10、20的尺寸、芯材30的尺寸、发泡性树脂FR在芯纤维体30f内移动的速度、基质树脂MR在增强纤维体10f、20f内移动的速度等来适宜设定。

接着，利用上模5A和下模5B将第三层叠体S3在基质树脂MR的固化温度下加压、加热，由此使注入到增强纤维体10f、20f的基质树脂MR固化，并且使注入到芯纤维体30f的发泡性树脂FR发泡、固化。由此，增强纤维体10f、20f在基质树脂MR固化后成为表皮材料10、20。另外，发泡性树脂FR的发泡、固化结束了的芯纤维体30f成为芯材30，并与两表皮材料10、20进行一体成形。然后，如图6的(d)所示，打开模具，将一体成形了的表皮材料10、20及芯材30从成形模具5中取出，从而得到成形体M。

如以上所说明的那样，在制造方法P3中，与制造方法P1同样地将熔融状态的基质树脂MR注入到成形模具5内的增强纤维体10f、20f中。因此，利用成形模具5的成形面5a、5b能够精度良好地赋形为目标形状，因此能够有效地制造具有复杂的表面形状的成形体M。另外，在制造方法P3中，能够利用发泡性树脂FR的发泡压对成为表皮材料10、20的增强纤维体10f、20f及基质树脂MR赋予更均匀的压力。因此，能够使表皮材料10、20的表面更光滑，从而提高成形体M的外观品质。

进而，在制造方法P3中，将芯纤维体30f以夹持在增强纤维体10f、20f之间的状态封入到成形模具5内。然后，将熔融状态的基质树脂MR注入到成形模具5内的增强纤维体10f、20f中，并且将熔融状态的发泡性树脂FR注入到成形模具5内的芯纤维体30f中。因此，可以使用一个成形模具5在一个工序中对表皮材料10、20和芯材30进行成形，因此能够抑制成形体M的制造成本。

另外，在制造方法P3中，发泡性树脂FR向芯纤维体30f的注入开始是比基质树脂MR向增强纤维体10f、20f的注入开始更晚进行的。因此，能够在芯纤维体30f内逐渐蔓延的发泡性树脂FR到达芯纤维体30f和增强纤维体10f、20f之间的界面之前，使基质树脂MR浸渗至位于该界面外侧的增强纤维体10f、20f。注入的发泡性树脂FR难以浸入到浸渗有基质树脂MR的增强纤维体10f、20f中。因此，在制造方法P3中，能够在成形体M的2个表面层1、2与中间层3之间形成更明确的界面。由此，对于成形体M的各层1、2、3，能够稳定地得到期望的厚度，因此能够提高成形体M的强度/刚性的可靠性。

<成形体M的其它制造方法P4>

接着，参照图7对成形体M的其它制造方法P4进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，如图7的(a)所示，在芯纤维体30f的上侧配置第一预浸料10p，在芯纤维体30f的下侧配置第二预浸料20p，从而形成第四层叠体S4。

接着，如图7的(b)所示，将第四层叠体S4设置在成形模具5内。

接着，如图7的(c)所示，关闭成形模具5，将第四层叠体S4封入到成形模具5内。然后，从设于成形模具5的发泡性树脂注入口56将溶解有非活性气体等的熔融状态的发泡性树脂FR注入到空腔CV₁内的芯纤维体30f中。注入的发泡性树脂FR边发泡边在芯纤维体30f内蔓延，浸渗到构成芯纤维体30f的无纺布U的纤维间，并且遍及芯纤维体30f整个区域。需要说明的是，发泡性树脂FR的注入时的液压、液温、注入速度等可以以使用的发泡性树脂FR的推荐成形条件为基准来确定，可以根据芯材30的尺寸等进行适宜调节。

然后，利用上模5A和下模5B将第四层叠体S4在基质树脂的固化温度下加压、加热，由此使预浸料10p、20p的基质树脂固化，并且使注入到芯纤维体30f中的发泡性树脂FR发泡、固化。由此，预浸料10p、20p在基质树脂固化后成为表皮材料10、20。另外，发泡性树脂FR的发泡、固化结束了的芯纤维体30f成为芯材30并与表皮材料10、20进行一体成形。然后，如图7的(d)所示，打开模具，将一体成形了的表皮材料10、20及芯材30从成形模具5中取出，从而得到成形体M。

如以上所说明的那样，在制造方法P4中，将芯纤维体30f以夹持在预浸料10p、20p之间的状态封入到成形模具5内，将熔融状态的发泡性树脂FR注入到成形模具5内的芯纤维体30f中。由于基质树脂预先浸渗于作为预浸料10p、20p的纤维基材的增强纤维体10f、20f中，因此注入到芯纤维体30f中的发泡性树脂FR难以浸入到预浸料10p、20p的增强纤维体10f、20f中。因此，在制造方法P4中，能够在成形体M的2个表面层1、2与中间层3之间形成更明确的界面。由此，对于成形体M的各层1、2、3，能够稳定地得到期望的厚度，因此能够提高成形体M的强度/刚性的可靠性。

另外，在制造方法P4中，能够利用发泡性树脂FR的发泡压对成为表皮材料10、20的预浸料10p、20p赋予更均匀的压力，因此，能够使表皮材料10、20的表面更光滑，从而提高成形体M的外观品质。进而，在制造方法P4中，可以使用一个成形模具5在一个工序中对表皮材料10、20和芯材30进行成形，因此能够抑制成形体M的制造成本。另外，在制造方法P4中，虽然必须将发泡性树脂FR注入到芯纤维体30f中，但不必将基质树脂注入到成形模具5内。因此，能够使设于成形模具5的树脂注入口的数量比制造方法P3中使用的成形模具5少，成形模具5的结构变得更简单。

在上述的制造方法P3及P4中，与上述的芯材30的制作方法C1同样地将发泡性树脂FR注入到芯纤维体30f中来制成芯材30，因此能够得到与制作方法C1的效果同样的效果。

<成形体M的其它制造方法P5>

接着，参照图8对成形体M的其它制造方法P5进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，如图8的(a)所示，在混合体30c的上侧配置第一增强纤维体10f，在混合体30c的下侧配置第二增强纤维体20f，从而形成第五层叠体S5。

接着，如图8的(b)所示，将第五层叠体S5设置在成形模具5内。

接着，如图8的(c)所示，关闭成形模具5，将第五层叠体S5封入到成形模具5内。然后，从设于成形模具5的基质树脂注入口55注入熔融状态的基质树脂MR，并且从设于成形模具5的气体注入口57注入例如100～130℃的高温气体HG。

基质树脂MR被注入到空腔CV₁内的增强纤维体10f、20f中。注入的基质树脂MR在混合体30c的周围的形成于混合体30c的外周面和各成形面5a、5b之间的间隙内蔓延，浸渗到构成增强纤维体10f、20f的增强纤维间，并且遍及两增强纤维体10f、20f的整个区域。

高温气体HG被注入到空腔CV₁内的混合体30c中。注入的高温气体HG浸透于混合体30c并且遍及混合体30c整个区域，对混合体30c内的微珠B进行加热。经加热的微珠B变为熔融或半熔融状态，发泡、膨胀、相互熔接。微珠B的树脂浸透于构成混合体30c的芯纤维体30f的纤维间并且蔓延至芯纤维体30f整个区域。需要说明的是，高温气体HG的温度可以根据使用的微珠B的材料等进行适宜设定。

在制造方法P5中，高温气体HG向混合体30c的注入开始是比基质树脂MR向增强纤维体10f、20f的注入开始更早进行的。因此，能够在使混合体30c内的微珠B充分发泡、膨胀而使混合体30c的芯纤维体30f成为被树脂浸渗的状态之后，使基质树脂MR流动至混合体30c的周围的间隙内。由此，抑制了基质树脂MR浸润到混合体30c中。需要说明的是，基质树脂MR的注入时的液压、液温、注入速度、高温气体HG的温度等可以以使用的基质树脂MR的推荐成形条件为基准来确定，可以根据表皮材料10、20的尺寸等进行适宜调节。

然后，利用上模5A和下模5B将第五层叠体S5在基质树脂MR的固化温度下加压、加热，由此使注入到增强纤维体10f、20f中的基质树脂MR固化，并且使微珠B发泡、固化。由此，增强纤维体10f、20f在基质树脂MR固化后成为表皮材料10、20。另外，微珠B的发泡、固化结束了的混合体30c成为芯材30并与表皮材料10、20进行一体成形。然后，如图8的(d)所示，打开模具，将一体成形了的表皮材料10、20及芯材30从成形模具5中取出，从而得到成形体M。

如以上所说明的那样，在制造方法P5中，与制造方法P1同样地将熔融状态的基质树脂MR注入到成形模具5内的增强纤维体10f、20f中。因此，通过成形模具5的成形面5a、5b能够精度良好地赋形为目标形状，因此能够有效地制造具有复杂的表面形状的成形体M。

另外，在制造方法P5中，能够利用微珠B的发泡压对成为表皮材料10、20的基质树脂MR及增强纤维体10f、20f赋予更均匀的压力。因此，能够使表皮材料10、20的表面更光滑，从而提高成形体M的外观品质。进而，在制造方法P5中，将混合体30c以夹持在增强纤维体10f和增强纤维体20f之间的状态封入到成形模具5内。然后，将熔融状态的基质树脂MR注入到成形模具5内的增强纤维体10f、20f中，并且将高温气体HG注入到成形模具5内的混合体30c中。因此，可以使用一个成形模具5在一个工序中对表皮材料10、20和芯材30进行成形，因此能够抑制成形体M的制造成本。

另外，在制造方法P5中，高温气体HG向混合体30c的注入开始是比基质树脂MR向增强纤维体10f、20f的注入开始更早进行的。因此，能够在使混合体30c内的微珠B充分发泡、膨胀而使混合体30c的芯纤维体30f成为被树脂浸渗的状态之后，使基质树脂MR流动至位于混合体30c周围的间隙内的增强纤维体10f、20f。注入的基质树脂MR难以浸入到微珠B的树脂浸渗后的芯纤维体30f中。因此，在制造方法P5中，能够在成形体M的2个表面层1、2与中间层3之间形成更明确的界面。由此，对于成形体M的各层1、2、3，能够稳定地得到期望的厚度，因此能够提高成形体M的强度/刚性的可靠性。

<成形体M的其它制造方法P6>

接着，参照图9对成形体M的其它制造方法P6进行说明。需要说明的是，对于与上述中已经说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

首先，如图9的(a)所示，在混合体30c的上侧配置第一预浸料10p，在混合体30c的下侧配置第二预浸料20p，从而形成第六层叠体S6。

接着，如图9的(b)所示，将第六层叠体S6设置在成形模具5内。

接着，如图9的(c)所示，关闭成形模具5，将第六层叠体S6封入到成形模具5内。然后，从设于成形模具5的气体注入口57注入例如100～130℃的高温气体HG。

高温气体HG被注入到空腔CV₁内的混合体30c中。注入的高温气体HG浸透于混合体30c并且遍及混合体30c整个区域，对混合体30c内的微珠B进行加热。经加热的微珠B成为熔融或半熔融状态，发泡、膨胀、相互熔接。微珠B的树脂浸透于构成混合体30c的芯纤维体30f的纤维间并且蔓延至芯纤维体30f整个区域。需要说明的是，高温气体HG的温度可以根据使用的微珠B的材料等进行适宜设定。

然后，利用上模5A和下模5B将第六层叠体S6在基质树脂的固化温度下加压、加热，由此使预浸料10p、20p的基质树脂固化，使混合体30c内的微珠B发泡、固化。由此，预浸料10p、20p在基质树脂固化后成为表皮材料10、20。另外，微珠B的发泡、固化结束了的混合体30c成为芯材30并与表皮材料10、20进行一体成形。然后，如图9的(d)所示，打开模具，将一体成形了的表皮材料10、20及芯材30从成形模具5中取出，从而得到成形体M。

如以上所说明的那样，在制造方法P6中，将混合体30c以夹持在预浸料10p、20p之间的状态封入到成形模具5内，将高温气体HG注入到成形模具5内的混合体30c中。由于作为预浸料10p、20p的纤维基材的增强纤维体10f、20f中预先浸渗有基质树脂，因此在混合体30c内进行发泡的微珠B的树脂难以浸入到预浸料10p、20p的增强纤维体10f、20f中。因此，在制造方法P6中，能够在成形体M的2个表面层1、2与中间层3之间形成更明确的界面。由此，对于成形体M的各层1、2、3，能够稳定地得到期望的厚度，因此能够提高成形体M的强度/刚性的可靠性。

另外，在制造方法P6，能够利用微珠B的发泡压对成为表皮材料10、20的预浸料10p、20p赋予更均匀的压力，因此，能够使表皮材料10、20的表面更光滑，从而提高成形体M的外观品质。进而，在制造方法P6中，可以使用一个成形模具5在一个工序中对表皮材料10、20和芯材30进行成形，因此能够抑制成形体M的制造成本。另外，在制造方法P6中，虽然必须将高温气体HG注入到混合体30c中，但不必将基质树脂注入到成形模具5内。因此，不必在成形模具5设置树脂注入口，成形模具5的结构变得更简单。

在上述的制造方法P5及P6中，与上述的芯材30的制作方法C2同样地使撒满于混合体30c的微珠B发泡、膨胀来制作芯材30，因此能够得到与制作方法C2的效果同样的效果。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式不过是为了使本发明的理解容易而记载的简单示例，本发明不限定于所述实施方式。本发明的技术范围不限于上述实施方式中公开的具体的技术事项，能够由其容易地导出的各种变形、变更、替代技术等也包括在内。

上述实施方式中，仅由芯材30构成中间层3，但可以在芯材30和第一表皮材料10之间或芯材30和第二表皮材料20之间夹持其它层材。例如，为了提高芯材30与表皮材料10、20的密合性，可以夹持由热熔粘接剂等形成的粘接层。另外，还可以在表面层1、2的外侧设置其它层。例如，可以在表皮材料10、20的外侧表面设置装饰用表面材料等。

另外，基质树脂注入口55、发泡性树脂注入口56、75、气体注入口57、76的配置、个数不限于图示的情况，当然可以根据表皮材料10、20的尺寸、芯材30的尺寸、使用的树脂材料在适当位置设定多个。

产业上的可利用性

本发明可以应用于中间层具备无纺布的复合材料成形体。

附图标记说明

M 复合材料成形体

1 第一表面层(第一层)

2 第二表面层(第二层)

3 中间层

10 第一表皮材料(第一纤维增强树脂)

10f 第一增强纤维体(第一增强纤维基材)

10p 第一预浸料(第一纤维增强树脂材料)

20 第二表皮材料(第二纤维增强树脂)

20f 第二增强纤维体(第二增强纤维基材)

20p 第二预浸料(第二纤维增强树脂材料)

30 芯材(无纺布和发泡树脂混合而成的复合成形体)

30f 芯纤维体(芯纤维基材)

30c 芯纤维体-微珠混合体(混合体)

U 无纺布

F 发泡树脂

B 微珠(发泡原料)

MR 基质树脂

FR 发泡性树脂

HG 热风或水蒸汽(高温气体)

5 成形模具

7 模具

Claims (9)

1.一种复合材料成形体，其具备：

由第一纤维增强树脂形成的第一层、

由第二纤维增强树脂形成的第二层、以及

夹持在所述第一层和第二层之间的中间层，

所述中间层由无纺布和发泡树脂混合而成的复合成形体形成。

2.一种复合材料成形体的制造方法，其具备如下工序：

将芯材成形的工序，所述芯材为无纺布和发泡树脂混合而成的复合成形体；

将所述芯材以夹持在第一增强纤维基材和第二增强纤维基材之间的状态封入到成形模具内的工序；以及

将基质树脂注入到所述成形模具内的第一增强纤维基材及第二增强纤维基材中的工序。

3.一种复合材料成形体的制造方法，其具备如下工序：

将芯材成形的工序，所述芯材为无纺布和发泡树脂混合而成的复合成形体；和

使所述芯材夹持在使基质树脂浸渗于第一增强纤维基材而成的第一纤维增强树脂材料和使基质树脂浸渗于第二增强纤维基材而成的第二纤维增强树脂材料之间，用成形模具对其进行加压成形的工序。

4.根据权利要求2或3所述的复合材料成形体的制造方法，所述将芯材成形的工序包括如下工序：

将由无纺布形成的芯纤维基材封入到模具内的工序；和

将发泡性树脂注入到所述模具内的芯纤维基材中的工序。

5.根据权利要求2或3所述的复合材料成形体的制造方法，所述将芯材成形的工序包括如下工序：

将无纺布和发泡原料的混合体封入到模具内的工序；和

将高温气体注入到所述模具内的混合体中，从而使所述发泡原料发泡的工序。

6.一种复合材料成形体的制造方法，其具备如下工序：

将由无纺布形成的芯纤维基材以夹持在第一增强纤维基材和第二增强纤维基材之间的状态封入到成形模具内的工序；和

将基质树脂注入到所述成形模具内的第一增强纤维基材及第二增强纤维基材中，并且将发泡性树脂注入到所述成形模具内的芯纤维基材中的工序。

7.一种复合材料成形体的制造方法，其具备如下工序：

将由无纺布形成的芯纤维基材以夹持在使基质树脂浸渗于第一增强纤维基材而成的第一纤维增强树脂材料和使基质树脂浸渗于第二增强纤维基材而成的第二纤维增强树脂材料之间的状态，封入到成形模具内的工序；和

将发泡性树脂注入到所述成形模具内的芯纤维基材中的工序。

8.一种复合材料成形体的制造方法，其具备如下工序：

将无纺布和发泡原料的混合体以夹持在第一增强纤维基材和第二增强纤维基材之间的状态封入到成形模具内的工序；和

将基质树脂注入到所述成形模具内的第一增强纤维基材及第二增强纤维基材中，并且将高温气体注入到所述成形模具内的混合体中，从而使所述发泡原料发泡的工序。

9.一种复合材料成形体的制造方法，其具备如下工序：

将无纺布和发泡原料的混合体以夹持在使基质树脂浸渗于第一增强纤维基材而成的第一纤维增强树脂材料和使基质树脂浸渗于第二增强纤维基材而成的第二纤维增强树脂材料之间的状态，封入到成形模具内的工序；和

将高温气体注入到所述成形模具内的混合体中，从而使所述发泡原料发泡的工序。