(57)【要約】【課題】合成樹脂と、高強度繊維との複合材である繊維強化プラスチックからなる軽量で、高強度の構造部材、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材、航空機の構造部材、風車の羽根、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などを、効率よく成形し、提供する。【解決手段】繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体を、金型によりプレスして成形する繊維強化複合材製構造部材の成形方法であって、前記板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型を用いて、前記板状体を加熱しつつプレス成形し、その後、前記金型を開いて加熱プレス成形後の前記板状体を取り出す繊維強化複合材製構造部材の成形方法。高強度繊維を用いて編み上げた編地を射出成型用の金型内に仕込み、インサート成形により当該金型に対応した形状を有する繊維強化複合材製構造部材を成形する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体を、金型によりプレスして成形する繊維強化複合材製構造部材の成形方法であって、
前記板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型を用いて、前記板状体を加熱しつつプレス成形し、
その後、前記金型を開いて加熱プレス成形後の前記板状体を取り出す
ことを特徴とする繊維強化複合材製構造部材の成形方法。
【請求項２】
前記板状体に接触する側の面に備えられている発熱部は、前記プレス成形によって前記板状体に曲げ変形が加えられる箇所に相当する前記金型の部位に配備されている
ことを特徴とする請求項１記載の繊維強化複合材製構造部材の成形方法。
【請求項３】
高強度繊維を用いて編み上げた編地を射出成型用の金型内に仕込み、インサート成形により当該金型に対応した形状を有する繊維強化複合材製構造部材を成形する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は繊維強化複合材製の構造部材の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、炭素繊維のような高強度繊維を用いた繊維強化複合材は、強度、剛性に優れていることから、自動車の外板のような自動車用構造部材や、航空機の構造部材、風車の羽根、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などに広く用いられてきていた（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、高強度の繊維強化複合材製構造部材を効率よく成形する方法を提案することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の請求項１記載の発明は、
繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体を、金型によりプレスして成形する繊維強化複合材製構造部材の成形方法であって、
前記板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型を用いて、前記板状体を加熱しつつプレス成形し、
その後、前記金型を開いて加熱プレス成形後の前記板状体を取り出す
ことを特徴とする繊維強化複合材製構造部材の成形方法
である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、
前記板状体に接触する側の面に備えられている発熱部は、前記プレス成形によって前記板状体に曲げ変形が加えられる箇所に相当する前記金型の部位に配備されている
ことを特徴とする請求項１記載の繊維強化複合材製構造部材の成形方法
である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、
高強度繊維を用いて編み上げた編地を射出成型用の金型内に仕込み、インサート成形により当該金型に対応した形状を有する繊維強化複合材製構造部材を成形する方法
である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、高強度繊維、例えば、炭素繊維や、バサルト繊維で強化された繊維強化複合材からなる、軽量で、高強度の繊維強化複合材製の構造部材、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材、航空機の構造部材、風車の羽根、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などを、効率よく成形し、提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明は、繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体を、金型によりプレスして成形する繊維強化複合材製構造部材の成形方法である。
【００１０】
前記の繊維強化熱可塑性樹脂には、例えば、炭素繊維や、バサルト繊維のような高強度繊維を用いている炭素繊維強化熱可塑性樹脂、バサルト繊維強化熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１１】
炭素繊維と合成樹脂との複合材である炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、従来、自動車用部品の素材として使用されていた鉄に比較して軽く、高強度であることから自動車用部品への用途の拡大が望まれていた。価格の面で鉄に劣ることから自動車用部品用途への拡大が遅れていたが、近年の量産技術の開発等により、徐々に、自動車用途への拡大が進んでいる。
【００１２】
本願発明では、高強度繊維、例えば、炭素繊維や、バサルト繊維を用いた繊維強化樹脂を、より高い強度や、剛性が要求される種々の構造部材、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材や、航空機の構造部材や、風車の羽根や、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などに広く採用することを目的として、繊維強化樹脂の中でも、特に、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）等の熱可塑性樹脂と、炭素繊維、あるいは、バサルト繊維などの高強度繊維との複合材である炭素繊維強化熱可塑性樹脂（ＣＦＲＴＰ）からなる板状体、あるいはバサルト繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体などを用いることにより、これを加熱しつつプレス成形して、所望の形状の構造部材を効率よく成形できるようにしたものである。
【００１３】
本発明の成形方法においては、前述した繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型を用いて、前記板状体を加熱しつつプレス成形する。
【００１４】
ここで、板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型としては、例えば、前記金型を構成する可動型と固定型のうち、可動型の前記板状体に接する面（当接面）、あるいは、固定型の前記板状体に接する面（当接面）、若しくはこれらの双方に、発熱層が配備されているものを採用することができる。
【００１５】
この発熱層としては、例えば、前述した当接面に電気絶縁性のセラミックスを被覆して第一の絶縁層を形成した後、当該第一の絶縁層の上面に抵抗発熱用の金属層を形成し、さらに当該金属層の上面に電気絶縁性のセラミックスを被覆して第二の絶縁層を形成したものなどを採用することができる。
【００１６】
この構造によれば、抵抗発熱用の前記金属層に通電することにより抵抗発熱用の前記金属層を加熱し、その熱を、前記板状体に接する面（当接面）を形成している前記第二の絶縁層を介して前記板状体を加熱しつつプレスすることができる。
【００１７】
この場合、前記第一の絶縁層は、前記可動型などの前記板状体に接する側の面に、アルミナ、窒化珪素等の電気絶縁性に優れたセラミックス材料をコーティングすることにより形成し、前記抵抗加熱用の金属層は、ニッケル、銅などの電鋳可能で、通電により発熱する材料を用い、前記第一の絶縁層の上面に電鋳によって形成することができる。この金属層は、例えば、０．５〜１．０ｍｍ程度の肉厚で、通電した時に温度分布が均一になるように形成する。
【００１８】
前記第二の絶縁層は、このようにして形成した金属層の上に、アルミナ、窒化珪素等の電気絶縁性に優れたセラミックス材料をコーティングして形成する。
【００１９】
前記第一、二の絶縁層は、絶縁性や加熱時の熱伝導を考慮して０．１〜１ｍｍの肉厚に形成する。
【００２０】
発熱層を上述したようにして発熱させることにより、炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体、あるいはバサルト繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体などの、繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体を３００℃〜４００℃の温度範囲で加熱しつつ、所望の形状へのプレス成形を行う。
【００２１】
その後、前記金型を開いて加熱プレス成形後の前記板状体を取り出すものである。
【００２２】
なお、この際、前記金型に冷却回路を配備しておき、前述した加熱プレス成形後に当該冷却回路によって冷却を行、その後、前記金型を開いて加熱プレス成形後の前記板状体を取り出すようにすれば、熱可塑性樹脂と、炭素繊維、あるいは、バサルト繊維などの高強度繊維との複合材である繊維強化熱可塑性樹脂からなる、軽量で、高強度の構造部材をより効率よく成形し、提供することができる。
【００２３】
前記において、前記板状体に接触する側の面に備えられている発熱部は、前記プレス成形によって前記板状体に曲げ変形が加えられる箇所に相当する前記金型の部位に配備されている形態にすることができる。
【００２４】
このようにすれば、金型の前述した当接面全体に発熱部を設けておく必要が無く、前記金型の、前記板状体に曲げ変形が加えられる箇所に相当する箇所にのみ発熱部をもうければいので、より低コストで、効率よく、より高い強度や、剛性が要求される種々の構造部材、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材や、航空機の構造部材や、風車の羽根や、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などを、成形、提供することができる。
【００２５】
すなわち、繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体に対して所望の曲げ変形を加えたい箇所に対応する箇所の金型表面に発熱部を備えておくだけで良くなり、金型の全面を加熱する必要が無くなくなる。屈曲させたい箇所に対応している金型の箇所にのみ発熱部を設け、所定の加熱、プレスによる曲げ変形が加えられるようにすればよいので、効率よく、所望形状の構造部材を成形することができる。
【００２６】
この発明によれば、炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体、あるいはバサルト繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体などの、繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体の加熱と、所望の形状へのプレス成形とを、当該板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型を用いることにより一回の処理工程で行うことができる。
【００２７】
従来、繊維強化熱可塑性樹脂からなる板状体を所定の形状に成形するにあたっては、当該板状体を、事前に予備加熱する必用があった。しかし、本発明によれば、上述したように、前記板状体に接触する側の面に発熱部を備えている金型を用いて、前記板状体を加熱しつつプレス成形するので、板状体を事前に予備加熱する必要がなくなる。
【００２８】
これによって、熱可塑性樹脂と、炭素繊維、あるいは、バサルト繊維などの高強度繊維との複合材である繊維強化熱可塑性樹脂からなる、軽量で、高強度の構造部材、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材や、航空機の構造部材や、風車の羽根や、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などを、効率よく成形し、提供することができる。
【００２９】
また、この発明は、高強度繊維を用いて編み上げた編地を射出成型用の金型内に仕込み、インサート成形により当該金型に対応した形状を有する繊維強化複合材製構造部材を成形するものである。
【００３０】
ここでも、高強度繊維としては、例えば、炭素繊維や、バサルト繊維などを用いることができる。
【００３１】
炭素繊維や、バサルト繊維などの高強度繊維を用いて所定の形状、例えば、所望の構造部材の形状、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材や、航空機の構造部材や、風車の羽根や、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などの形状に編地を編み上げる。
【００３２】
次いで、この編地を、前記構造部材の形状に対応している射出成型用の金型内に仕込む。
【００３３】
次に、合成樹脂、例えば、前記に例示した熱可塑性樹脂などを加熱し、所定の射出圧を加えて前記金型内に押し込み、充填して成形する。
【００３４】
これによって、熱可塑性樹脂と、炭素繊維、あるいは、バサルト繊維などの高強度繊維との複合材である繊維強化熱可塑性樹脂からなる、軽量で、高強度の構造部材、例えば、自動車の外板のような自動車用構造部材や、航空機の構造部材や、風車の羽根や、ＩＣトレイやパーソナルコンピュータ等の筐体（ハウジング）などを、効率よく成形し、提供することができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。