(57)【要約】【課題】  繊維基材８の全体に流動性樹脂が含浸しているとともに、表面の意匠性が改善された強化樹脂成形品を提供する。【解決手段】  本製造方法は、成形型２の成形キャビティ５内に繊維基材８を配置する際に、繊維基材８に加えて、成形キャビティ５の内面５ａと繊維基材８の間に、流動性樹脂が流動する隙間１４を有する介挿部材１０を配置する。その介挿部材１０は、成形キャビティ５内で加熱されることによって溶融する。溶融した介挿部材１０は、成形キャビティ５内に注入した樹脂に混入するので、強化樹脂成形品１６の表面に介挿部材１０の跡が残ることがない。介挿部材１０の表面に表皮部材を配置しておいてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性樹脂が繊維基材に含浸して硬化した強化樹脂成形品を製造する方法であり、
成形型の成形キャビティ内に繊維基材を配置するとともに、その繊維基材と成形キャビティの内面の間に流動性樹脂が流動可能な隙間を有する介挿部材を配置する配置工程と、
成形キャビティ内に流動性樹脂を注入する樹脂注入工程を備えており、
前記介挿部材を、加熱すると溶融する材料で形成しておくことを特徴とする強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂注入工程後に、成形キャビティ内を加熱する加熱工程をさらに備えており、
前記加熱工程によって前記介挿部材を溶融させることを特徴とする請求項１に記載の強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
前記介挿部材は、熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂注入工程で注入する流動性樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
前記配置工程において、成形キャビティの内面と介挿部材の間に、介挿部材よりも融点の高い表皮部材をも配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂注入工程で注入する流動性樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の強化樹脂成形品の製造方法。
【請求項７】
前記介挿部材が、前記樹脂注入工程で注入する流動性樹脂と、同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の強化樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化樹脂成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、強化樹脂成形品の製造方法が開示されている。特許文献１に開示されている製造方法は、成形型の成形キャビティ内に繊維基材を配置する工程と、成形キャビティ内に流動性樹脂を注入する工程を備えている。配置工程では、成形キャビティの内面と繊維基材の間に、介挿部材を配置する。介挿部材によって、成形キャビティの内面と繊維基材の間に隙間を設け、繊維基材の全体に流動性樹脂を含浸させている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０７４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術で用いる介挿部材は、その内部を流動性樹脂が流動できるように、例えばメッシュで形成されている。そのため、完成した強化樹脂成形品の表面に、介挿部材の跡が残る。強化樹脂成形品の表面の意匠が悪くなってしまう。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、繊維基材の全体に樹脂が含浸しているとともに、表面の意匠性が改善された強化樹脂成形品を製造するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の技術では、成形キャビティの内面と繊維基材の間に、流動性樹脂が流動可能な隙間を有する介挿部材を介在させる。それにより、成形キャビティに注入した流動性樹脂を、成形キャビティの内面に沿って、繊維基材の全体に行き渡らせることができる。樹脂が繊維基材の全体に行き渡ることから、繊維基材に流動性樹脂を均一に含浸させることができる。
また、本発明の技術では、上記した介挿部材を、成形キャビティ内で加熱することによって溶融させる。溶融した介挿部材は、成形キャビティに注入した流動性樹脂に混入する。そのため、本発明の技術で製造した強化樹脂成形品の表面には、介挿部材の跡が残らない。表面の意匠性が改善された強化樹脂成形品を製造することができる。
【０００６】
本発明の技術は、強化樹脂成形品の製造方法に具現化される。この強化樹脂成形品の製造方法は、成形型の成形キャビティ内に繊維基材を配置するとともに、繊維基材と成形キャビティの内面の間に流動性樹脂が流動可能な隙間を有する介挿部材を配置する配置工程と、成形キャビティ内に流動性樹脂を注入する樹脂注入工程を備えている。本発明の方法では、加熱すると溶融する材料で介挿部材を形成しておく。介挿部材は、注入する流動性樹脂の熱で溶融させてもよいし、流動性樹脂を注入した後に成形キャビティ内を加熱して溶融させてもよい。溶融した介挿部材は、成形キャビティに注入した流動性樹脂に混入する。
介挿部材を形成する材料は、加熱すると溶融するものであればよく、特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂で形成することができる。介挿部材を形成する材料は、介挿部材に成形する際の加工性、溶融する際の温度、注入する樹脂材料との親和性等を考慮し、適宜選択するとよい。
【０００７】
本発明の製造方法は、樹脂注入工程後に、成形キャビティ内を加熱する加熱工程をさらに備えることが好ましい。この場合、その加熱工程によって、介挿部材を溶融させることが好ましい。
この製造方法によると、樹脂注入工程の間は、介挿部材の形状が維持されることから、繊維基材の全体に流動性樹脂を確実に行き渡らせることができる。
【０００８】
本発明の製造方法では、成形キャビティ内に注入する流動性樹脂が、熱硬化性樹脂でもよいし、熱可塑性樹脂でもよいし、常温硬化性樹脂でもよい。特に、その樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂であることが好ましい。
成形キャビティ内に注入する流動性樹脂が熱硬化性樹脂の場合、その流動性樹脂を硬化させるときの熱で介挿部材を溶融することができる。
成形キャビティ内に注入する流動性樹脂が熱可塑性樹脂の場合、その流動性樹脂の温度を介挿部材が溶融する温度より高く設定することにより、その流動性樹脂の熱で介挿部材を溶融することができる。
【０００９】
成形キャビティ内に注入する流動性樹脂が熱可塑性樹脂の場合、介挿部材は、成形キャビティ内に注入する流動性樹脂と同じ材料で形成されていることが好ましい。
それにより、完成した強化樹脂成形品中に、異なる材料が混在しない。強化樹脂成形品の特性を安定化させることができる。
【００１０】
本発明の製造方法では、配置工程において、成形キャビティの内面と介挿部材の間に、介挿部材よりも融点の高い表皮部材をも配置することが好ましい。
それにより、完成した強化樹脂成形品の表面を、表皮部材で被覆することができる。強化樹脂成形品の意匠性をさらに向上させることができる。なお、表皮部材の例として樹脂フィルム等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によると、繊維基材の全体に樹脂が含浸しているとともに、表面の意匠性が改善された強化樹脂成形品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明を実施する際の主要な特徴を列記する。
（特徴１）繊維基材には、炭素繊維を用いる。
（特徴２）強化樹脂成形品は意匠面と裏面を持ち、意匠面側に介挿部材を配置しておく。
（特徴３）強化樹脂成形品は意匠面と裏面を持ち、裏面側から流動性樹脂を注入する。
【実施例】
【００１３】
（第１実施例）
図１は、成形型２の成形キャビティ５内に繊維基材８等が配置されている状態を示している。繊維基材８の詳細については後述する。成形型２は、上型２ａと下型２ｂを有している。上型２ａには、樹脂注入孔４と樹脂排出孔６が形成されている。樹脂注入孔４から流動性樹脂を注入し、その流動性樹脂を繊維基材８に含浸させ、その流動性樹脂を硬化させることにより、強化樹脂成形品を製造することができる。なお、上型２ａと下型２ｂは座標軸のＹ方向に分割することができる。上型２ａと下型２ｂが分割されている状態については、図示を省略する。以下に、本実施例における強化樹脂成形品の基本的な製造工程を説明する。
【００１４】
図３は、熱硬化性樹脂を繊維基材に含浸させて強化樹脂成形品を製造する際のフローチャートを示している。
まず、上型２ａと下型２ｂを分割した状態で、成形型２の成形キャビティ５内に、表皮部材１２と介挿部材１０と繊維基材８を配置する（配置工程：Ｓ１）。表皮部材１２と介挿部材１０は一体化されているので１つの部材とみなすことができる。そのため、成形キャビティ５内に、介挿部材１０と繊維基材８を配置するということもできる。介挿部材１０は、繊維基材８の意匠面側に配置する。ここでいう意匠面は、強化樹脂成形品の意匠面のことをいい、図１の下側のキャビティ内面５ａで成形される面をいう。
介挿部材１０は、隙間１４を備えている。成形キャビティ５の内面５ａと繊維基材８の間に介挿部材１０を配置すると、成形キャビティ５の内面５ａと繊維基材８の間に、流動性樹脂が流動する隙間１４が形成される。介挿部材１０は加熱することにより溶融可能な材料で形成されている。表皮部材１２については後述する。
【００１５】
配置工程が終了したら、上型２ａと下型２ｂを密着させ、樹脂注入孔４から成形キャビティ５内に流動性樹脂を注入する（樹脂注入工程：Ｓ２）。本実施例では、成形キャビティ５内に熱硬化性樹脂を注入する。以下の説明では、樹脂注入孔４から成形キャビティ５内に注入された流動性樹脂のことを、「マトリクス樹脂」と称することがある。樹脂注入孔４から注入された流動性樹脂は繊維基材８を貫通して意匠面側に配置されている介挿部材１０の隙間１４に流れ込む。マトリクス樹脂は、流動抵抗の小さい隙間１４を流動し、繊維基材８の意匠面側を被覆し終えると、基材下層８ｃから基材上層８ａに向けて流動し、繊維基材８に含浸する。
【００１６】
マトリクス樹脂の注入圧力が所定圧力に達すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、マトリクス樹脂の注入を停止する（Ｓ４）。マトリクス樹脂の注入量が所定量に達する以前にマトリクス樹脂の注入圧力が所定圧力を超える場合は、樹脂排出孔６からマトリクス樹脂を排出して所定圧力未満にする。マトリクス樹脂の注入圧力が所定圧力に達していなければ（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ２に戻ってマトリクス樹脂の注入を継続する。
マトリクス樹脂の注入量が所定量を超え、しかもマトリクス樹脂の注入圧力が所定圧力に至るまで注入を続けると、マトリクス樹脂が繊維基材８の全体に行き渡り、繊維基材８にマトリクス樹脂の未含浸部が存在しない。なお、樹脂注入工程に先立って、成形キャビティ５内を減圧してもよい。
【００１７】
次に、成形キャビティ内を所定温度まで加熱する（加熱工程：Ｓ５）。所定温度は、マトリクス樹脂が硬化する温度以上であることと、介挿部材１０が溶融する温度以上であることと、表皮部材１２が溶融する温度未満であることの全てを満足する温度に設定されている。例えば注入するマトリクス樹脂の材料がエポキシ樹脂であり、介挿部材１０の材料がナイロンであり、表皮部材１２の材料が加飾フィルムである場合、所定温度を８０〜
１８０℃に設定する。
【００１８】
成形キャビティ５内が所定温度に達した後、その温度を所定時間維持する。繊維基材８に含浸したマトリクス樹脂が硬化するとともに、介挿部材１０が溶融してマトリクス樹脂に混入する。介挿部材１０が樹脂工程終了前に溶融すると、繊維基材８内にマトリクス樹脂が十分に含浸される前に介挿部材１０が溶融することがある。本実施例によると、樹脂注入工程中は、介挿部材１０が溶融せず、隙間１４が維持されるので、繊維基材８に確実にマトリクス樹脂を含浸させることができる。
その後、成形キャビティ内を冷却する（Ｓ６）ことにより、強化樹脂成形品１６が完成する。このときに、溶融した介挿部材１０も硬化する。
【００１９】
図２に、介挿部材１０が溶融し、マトリクス樹脂に混入した後の状態の繊維基材８を示している。なお、図面の明瞭化のため、繊維基材８内に含浸している樹脂の図示を省略する。図２に示すように、介挿部材１０が溶融し、マトリクス樹脂に混入しているので、成形キャビティ５の内面５ａと繊維基材８の間に介挿部材１０が存在しない。強化樹脂成形品１６の表面に介挿部材１０の跡が残らないので、強化樹脂成形品１６の意匠性が向上する。
【００２０】
本実施例では、加熱工程において、所定温度を維持することにより、マトリクス樹脂を硬化させるとともに、介挿部材１０を溶融している。しかしながら、加熱工程において、第１所定温度まで加熱してマトリクス樹脂を一次硬化させるとともに介挿部材１０を溶融し、さらに第２所定温度まで加熱してマトリクス樹脂を二次硬化させてもよい。ここでいう一次硬化とは、成形品を仮硬化すること、すなわち、成形品を型から脱型可能な程度にまで硬化することをいう。また二次硬化とは、樹脂が有する性能（Ｔｇ等）を発揮させる程度にまで硬化することをいう。
【００２１】
上記の工程により、繊維基材８の全体に樹脂が含浸されているとともに、表面の意匠性が向上した強化樹脂成形品１６を製造することができる。以下に説明する工程及び特徴は、必須のものではないが、表面の意匠性が向上した強化樹脂成形品１６を製造するために好適である。
【００２２】
図１に示すように、成形キャビティの内面と介挿部材１０の間に表皮部材１２が配置されている。表皮部材１２は、介挿部材１０を配置する工程（配置工程）で、成形キャビティ５の内面５ａと介挿部材１０の間に配置される。なお、表皮部材１２は、樹脂フィルムで形成されており、その融点は介挿部材１０の融点よりも高く、マトリクス樹脂の硬化温度度よりも高い。そのため、介挿部材１０が溶解しても、あるいはマトリクス樹脂が硬化しても、表皮部材１２の形状は変化しない。
表皮部材１２と介挿部材１０が一体に形成されていてもよい。両者が一体に形成されていれば、介挿部材１０の形状の自由度が大きくなる。すなわち、介挿部材１０自身が一体化していないような形状を採用することもできる。
表皮部材１２は、光沢や木目柄等の意匠を有していてもよい。完成した強化樹脂成形品１６の外観に、任意の意匠性を持たせることができる。
【００２３】
マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂であるため、マトリクス樹脂を硬化させるときの加熱によって介挿部材１０を溶融することができる。すなわち、介挿部材１０を溶融させるための工程を設けることなく、マトリクス樹脂を硬化させる加熱工程によって介挿部材１０を溶融することができる。熱硬化性樹脂の材料の例として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、ビニルエステル等が挙げられる。
なお、介挿部材１０は熱可塑性樹脂であることが好ましく、その材料の例として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、スーパーエンジニアリングプラスチック（ＰＥＥＫ等）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等が挙げられる。
【００２４】
繊維基材８は、基材下層８ｃと基材中層８ｂと基材上層８ａが順に積層されている。基材下層８ｃと基材上層８ａは、炭素繊維が座標Ｚ方向に並んで形成されている。基材中層８ｂは、炭素繊維が座標Ｘ方向に並んで形成されている。すなわち、並ぶ方向が異なる炭素繊維が交互に積層されている。炭素繊維は、軽量であるとともに強度が強い。そのため、軽量で高強度の強化樹脂成形品１６を得ることができる。なお、図１では並ぶ方向が異なる炭素繊維が３層積層されているが、積層する数は任意である。また、炭素繊維が一方向に並んでいてもよい。
【００２５】
（第２実施例）
マトリクス樹脂は、熱可塑性樹脂であってもかまわない。成形キャビティ内の温度を調整することにより、マトリクス樹脂を硬化させるタイミングと介挿部材１０が溶融するタイミングを調整することができる。それにより、マトリクス樹脂が繊維基材８内に十分に含浸する前に、マトリクス樹脂が硬化したり、介挿部材１０が溶融することを防止することができる。
マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂の場合、注入するマトリクス樹脂の温度を介挿部材１０の融点以上に設定することにより、マトリクス樹脂を繊維基材８内に含浸させつつ介挿部材１０を溶融させることができる。介挿部材１０を溶融させるための工程を別個に設ける必要がない。なお、マトリクス樹脂の温度を介挿部材１０の融点以下に設定しておき、マトリクス樹脂を繊維基材８に十分に含浸させた後に、加熱工程によって介挿部材１０を溶融してもよい。
マトリクス樹脂を形成する熱可塑性樹脂の材料の例として、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ，ＡＥＳ、ポリエチレンテレフタラート等が挙げられる。
マトリクス樹脂と介挿部材１０が同じ材料であれば、強化樹脂成形品１６内に異なる材料が混在しない。強化樹脂成形品１６内において、位置毎の特性がばらつくことを抑制することができる。
【００２６】
図４を参照し、本実施例の強化樹脂成形品の製造方法を説明する。図４は、熱可塑性樹脂を繊維基材に含浸させて強化樹脂成形品を製造するフローチャートを示している。
Ｓ１１〜Ｓ１４までの工程は、各々第１実施例のＳ１〜Ｓ４までの工程と同じである。但し、Ｓ１２工程において、成形キャビティに注入するマトリクス樹脂が、介挿部材１０が溶融する温度以上に加熱されている。そのため、成形キャビティ内に注入されたマトリクス樹脂は、流動抵抗の小さい隙間１４を流動しつつ、介挿部材１０を加熱溶融する。介挿部材１０は、注入されたマトリクス樹脂の熱によって、除々に溶融してマトリクス樹脂に混入する。
【００２７】
上記したように、注入するマトリクス樹脂の温度は、介挿部材１０が溶融する温度以上に設定されている。例えばマトリクス樹脂と介挿部材１０の材料がともにポリプロピレンであり、表皮部材１２の材料がナイロンである場合、注入する樹脂の温度を１５０〜２５０℃に設定すればよい。その後、成形キャビティ内を冷却する（Ｓ１５）ことにより、強化樹脂成形品が完成する。
【００２８】
本実施例では、マトリクス樹脂と介挿部材１０の材料が同じである。マトリクス樹脂と介挿部材１０の材料は、異なっていてもよい。また、本実施例では、マトリクス樹脂が有する熱によって、介挿部材１０を溶融している。しかしながら、介挿部材１０が溶融する温度未満の温度でマトリクス樹脂を注入し、マトリクス樹脂が繊維基材８に含浸された後に成形キャビティ内を加熱し、介挿部材１０を溶融してもよい。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３０】
上記実施例では、マトリクス樹脂の注入量が超え、さらにマトリクス樹脂の注入圧力が所定圧力に達したときに、マトリクス樹脂の注入を停止している。すなわち、成形キャビティ内に注入するマトリクス樹脂の量を、注入量と注入圧力の両方で管理している。成形キャビティ内に注入するマトリクス樹脂の量を、注入量と注入圧力のいずれか一方で管理してもよい。
【００３１】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】成形キャビティ内に繊維基材が配置されている状態を示す。
【図２】介挿部材が繊維基材内に含浸した後の状態を示す。
【図３】第１実施例の製造工程のフローチャートを示す。
【図４】第２実施例の製造工程のフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００３３】
２：成形型
５：成形キャビティ
５ａ：内面
８：繊維基材
１０：介挿部材
１２：表皮部材
１４：隙間
１６：強化樹脂成形品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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