[发明专利]层叠材料、中间片材的制造方法以及复合材料的制造方法

说明书

本发明为了提供对三维形状的成形性优异、并且容易制造的复合材料，在具备芯材层(20)与层叠于芯材层(20)的表皮材料(31)的层叠材料(30)中，芯材层(20)具有沿表皮材料(31)的表面排列的多个板状片(13)，在芯材层(20)中，相邻的板状片(13)隔着间隙(16)或通过切口(40)而成为单体，在多个板状片(13)中，通过形成于外周的切割痕(13c、13d)判别的厚度方向上的切割朝向彼此相同。

技术领域

本发明涉及具有芯材层的复合材料等。

背景技术

形成为所谓三明治结构的结构材料(例如参照专利文献1～专利文献2)的一般特征在于轻量且高刚度。该特征的本质在于单位密度的刚度高。在复合材料产生弯曲应力时，表皮材料的应力负担变大，芯材的应力负担变得相对较小。因此，在芯材层的芯材使用低密度且在一定程度上刚度较高的材料。

作为以单一材料形成的轻量的结构材料，提供了被称为I型梁的型材。该I型梁例如用作建筑结构物的梁。I型梁由在上下对置配置的宽度较宽的翼缘板(板材)与将它们连接对位的宽度较窄的腹板(板材)构成，被广泛用作以单一材料形成的轻量且能够实现高刚度的结构。三明治结构及I型梁结构均能够通过增加板材的厚度来指数级地提高刚度。

三明治结构的复合材料典型地被用作预制装配式住宅的墙壁材料。该情况下，例如，使用铝板作为表皮材料，使用发泡聚苯乙烯作为芯材。三明治结构的复合材料也被用于航空器和铁道车辆等。该情况下，例如，使用纤维增强塑料材料(FRP)作为表皮材料，使用由铝或含浸有树脂的芳纶纸形成的蜂巢结构材料作为芯材。三明治结构的复合材料也被用作捆包箱。该情况下，例如表皮材料由纸构成，芯材也一样由纸构成。芯材使用成形为波形的桁架(truss)结构。

三明治结构的芯材的密度比表皮材料小。因此，由于与芯材的轻量化程度对应地来增加芯材的厚度，其结果为，作为三明治结构能够增加比刚度(单位比重(密度)的刚度)，实现轻量且高刚度。已知结构材料的弯曲刚度通过增加其截面的弯曲方向的厚度而指数级地提高，在四边形截面的情况下，弯曲刚度与厚度的立方成正比提高。在三明治结构中，若芯材的密度比表皮材料更低，则即使不采用树脂发泡体作为芯材，比刚度也会增加。这在采用金属材料或木质材料等任何材料作为芯材的情况下都是同样的。这是因为，一般来说在考察结构材料的弯曲刚度的情况下，相对于弯曲方向越靠近厚度的中心部分，弯曲变形越少，对结构材料的刚度的贡献越少。从而，降低该中心部分的密度对于确保了刚度的状态下的轻量化来说变得有益。

在此，专利文献1的图9公开了芯材、由配置于芯材的两面的纤维增强材料构成的三明治结构体、以及芯材的岛状结构。该芯材是对将聚丙烯树脂压制成形而得的薄膜进行冲压加工，制成圆板状板以后，将圆板状板以形成规定的间隔的方式配置而成的。

此外，专利文献2公开了由片材状的基底材料制成的加强结构。在该加强结构中，具有将基底材料分割为多个材料岛的材料衰减部。材料岛被材料衰减部分开，但相互连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5151535号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2019/0099964A1号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

另外，在专利文献1所记载的三明治结构体中，为了将芯材的岛状结构设置在纤维增强材料上，将通过冲压加工制成的多个圆板状板逐个地配置于纤维增强材料上。然而，将圆板状板逐个配置并不容易。