(57)【要約】  繊維強化樹脂構造物１の製造方法は、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成する工程と、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成する工程と、
繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、
前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、
前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項２】
前記金型の溝に前記熱硬化性樹脂を充填する工程は、ノズルから金型の溝に熱硬化性樹脂を吐出することにより行う、請求項１に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項３】
前記半硬化本体部を形成する工程は、複数種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を組み合わせて板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項４】
前記半硬化本体部を形成する工程は、第１の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片の開口部に、第２の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を入れ込むことで板状体を形成する、請求項３に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項５】
前記第１の種類の繊維強化樹脂は、ＣＦＲＰであり、
前記第２の種類の繊維強化樹脂は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、請求項４に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項６】
前記半硬化本体部を形成する工程は、発泡樹脂を含有する板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項７】
前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟んでから発泡させる、請求項６に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項８】
前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟む前に発泡させる、請求項６に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項９】
前記半硬化本体部に段差を形成する工程をさらに有する、請求項６〜８のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１０】
前記半硬化本体部の厚みを調整する工程をさらに有する、請求項６〜９のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１１】
前記半硬化本体部の厚みを１ｍｍ以下に調整する、請求項１０に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１２】
前記板状体は、熱硬化性樹脂を含有する、請求項６〜１１のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１３】
前記付加構造部と前記本体部を接着する工程において、前記半硬化本体部を所望の形状にプレス成形する、請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１４】
前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部を前記半硬化本体部に押し付けて圧接するプレス成形を用いて行われる、請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１５】
前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部を真空引きして圧接するオートクレーブ成形又は真空バック成形を用いて行われる、請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１６】
前記半硬化本体部を形成する工程と前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、ＲＴＭ成形又はＶａＲＴＭ成形を用いて行われる、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１７】
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、
繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、
前記金型の溝の前記付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、
前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１８】
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第１のプリプレグシートを前記付加構造部に接触させた状態で加熱し、前記第１のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化して、前記第１のプリプレグシートを前記付加構造部に接着させる工程と、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第２のプリプレグシートと、未発泡の発泡樹脂を含有するシートを重ねて接着させる工程と、
加熱により前記シートの発泡樹脂を発泡させて板状体を形成しつつ、当該板状体を前記第１のプリプレグシートに接着させて、前記板状体とその両面に接着された第１のプリプレグシート及び第２のプリプレグシートからなる本体部と前記付加構造部とを接着した状態にする工程と、
前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
【請求項１９】
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造システムであって、
付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成し、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成し、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して付加構造部と本体部を接着し、前記金型を前記付加構造部から離脱させる、繊維強化樹脂構造物の製造システム。
【請求項２０】
繊維強化樹脂構造物であって、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂からなる本体部と、
前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、
前記本体部は、複数種類の繊維強化樹脂片を組み合わせた板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。
【請求項２１】
前記板状体は、開口部を有する第１の種類の繊維強化樹脂片と、当該開口部に配置された、第２の種類の繊維強化樹脂片とを有する、請求項２０に記載の繊維強化樹脂構造物。
【請求項２２】
前記第１の種類の繊維強化樹脂片は、ＣＦＲＰであり、
前記第２の種類の繊維強化樹脂片は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、請求項２１に記載の繊維強化樹脂構造物。
【請求項２３】
繊維強化樹脂構造物であって、
熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、
前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、
前記本体部は、発泡樹脂を含有する板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。
【請求項２４】
前記板状体は、熱可塑性樹脂を含有する、請求項２３に記載の繊維強化樹脂構造物。
【請求項２５】
前記本体部は、段差を有する、請求項２３又は２４に記載の繊維強化樹脂構造物。
【請求項２６】
前記本体部の厚みが、１ｍｍ以下である、請求項２３〜２５のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１５年１０月２３日に出願された日本特許出願番号２０１５−２０８９４９に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、繊維強化樹脂構造物の製造方法、繊維強化樹脂構造物の製造システム及び繊維強化樹脂構造物に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、軽くて丈夫な炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）等の繊維強化樹脂を用いた構造物が注目されている。例えばこのような繊維強化樹脂構造物は、コンピュータや携帯電話などの電子機器の筐体に採用されている（特許文献１参照）。【０００４】
ところで、上述のような電子機器の筐体等の構造物を成形する際には、繊維強化樹脂の本体部に、ボスやリブなどの細かい付加構造部を形成する必要がある。この付加構造部は、従来より金型内に繊維強化樹脂の本体部を固定し、そこに熱可塑性樹脂を注入するインサート成形を用いて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のインサート成形を用いた場合、一般的に本体部の繊維強化樹脂の含浸樹脂は熱硬化性樹脂であり、付加構造部の樹脂は熱可塑性樹脂となるため、異種材料の樹脂同士の接着となり、接着強度が低くなる。またインサート成形時には、２００℃以上に加熱溶融された熱可塑性樹脂が高圧下で注入されるため、インサート成形後の製品に熱収縮による変形や歪みが発生しやすくなる。この結果、繊維強化樹脂製品の歩留まりの低下や品質の低下が引き起こされ、結果的に製品価格が高くなっていた。【０００７】
本出願はかかる点に鑑みてなされたものであり、繊維強化樹脂構造物における繊維強化樹脂の本体部と付加構造部との接着強度を向上し、従来のインサート成形のような熱収縮による変形や歪みの発生を低減できる、繊維強化樹脂構造物の製造方法、繊維強化樹脂構造物の製造システム、繊維強化樹脂構造物を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、金型の溝に付加構造部となる熱硬化性樹脂を充填して熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成し、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成し、前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着することにより、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００９】
すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成する工程と、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（２）前記金型の溝に前記熱硬化性樹脂を充填する工程は、ノズルから金型の溝に熱硬化性樹脂を吐出することにより行う、（１）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（３）前記半硬化本体部を形成する工程は、複数種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を組み合わせて板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、（１）又は（２）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（４）前記半硬化本体部を形成する工程は、第１の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片の開口部に、第２の種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を入れ込むことで板状体を形成する、（３）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（５）前記第１の種類の繊維強化樹脂は、ＣＦＲＰであり、前記第２の種類の繊維強化樹脂は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、（４）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（６）前記半硬化本体部を形成する工程は、発泡樹脂を含有する板状体を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシートで挟むことにより行う、（１）又は（２）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（７）前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟んでから発泡させる、（６）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（８）前記板状体の発泡樹脂は、前記プリプレグシートで挟む前に発泡させる、（６）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（９）前記半硬化本体部に段差を形成する工程をさらに有する、（６）〜（８）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１０）前記半硬化本体部の厚みを調整する工程をさらに有する、（６）〜（９）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１１）前記半硬化本体部の厚みを１ｍｍ以下に調整する、（１０）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１２）前記板状体は、熱硬化性樹脂を含有する、（６）〜（１１）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１３）前記付加構造部と前記本体部を接着する工程において、前記半硬化本体部を所望の形状にプレス成形する、（１）〜（１２）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１４）前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部を前記半硬化本体部に押し付けて圧接するプレス成形を用いて行われる、（１）〜（１２）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１５）前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、前記金型の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部を真空引きして圧接するオートクレーブ成形又は真空バック成形を用いて行われる、（１）〜（１２）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１６）前記半硬化本体部を形成する工程と前記付加構造部と前記本体部を接着する工程は、ＲＴＭ成形又はＶａＲＴＭ成形を用いて行われる、（１）又は（２）に記載の繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１７）熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成する工程と、前記金型の溝の前記付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し、前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部と本体部を接着する工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１８）熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造方法であって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂を硬化させて付加構造部を形成する工程と、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第１のプリプレグシートを前記付加構造部に接触させた状態で加熱し、前記第１のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化して、前記第１のプリプレグシートを前記付加構造部に接着させる工程と、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第２のプリプレグシートと、未発泡の発泡樹脂を含有するシートを重ねて接着させる工程と、加熱により前記シートの発泡樹脂を発泡させて板状体を形成しつつ、当該板状体を前記第１のプリプレグシートに接着させて、前記板状体とその両面に接着された第１のプリプレグシート及び第２のプリプレグシートからなる本体部と前記付加構造部とを接着した状態にする工程と、前記金型を前記付加構造部から離脱させる工程と、を有する、繊維強化樹脂構造物の製造方法。
（１９）熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部の表面に形成される付加構造部とを有する繊維強化樹脂構造物の製造システムであって、付加構造部の形状に対応して形成された金型の溝に熱硬化性樹脂を充填し当該熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部を形成し、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部を形成し、前記金型の溝の前記半硬化付加構造部と前記半硬化本体部とを圧接して加熱し前記半硬化付加構造部及び前記半硬化本体部の熱硬化性樹脂を硬化して付加構造部と本体部を接着し、前記金型を前記付加構造部から離脱させる、繊維強化樹脂構造物の製造システム。
（２０）繊維強化樹脂構造物であって、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂からなる本体部と、前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、前記本体部は、複数種類の繊維強化樹脂片を組み合わせた板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。
（２１）前記板状体は、開口部を有する第１の種類の繊維強化樹脂片と、当該開口部に配置された、第２の種類の繊維強化樹脂片とを有する、（２０）に記載の繊維強化樹脂構造物。
（２２）前記第１の種類の繊維強化樹脂片は、ＣＦＲＰであり、前記第２の種類の繊維強化樹脂片は、誘電体からなる繊維強化樹脂である、（２１）に記載の繊維強化樹脂構造物。
（２３）繊維強化樹脂構造物であって、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部と、前記本体部の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部と、を有し、前記本体部は、発泡樹脂を含有する板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、繊維強化樹脂構造物。
（２４）前記板状体は、熱可塑性樹脂を含有する、（２３）に記載の繊維強化樹脂構造物。
（２５）前記本体部は、段差を有する、（２３）又は（２４）に記載の繊維強化樹脂構造物。
（２６）前記本体部の厚みが、１ｍｍ以下である、（２３）〜（２５）のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造物。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、繊維強化樹脂構造物における繊維強化樹脂を有する本体部と付加構造部との接着強度を向上し、従来のインサート成形のような熱収縮による変形や歪みの発生を低減できるので、繊維強化樹脂構造物の歩留まりや品質が向上し、繊維強化樹脂製品の価格を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】繊維強化樹脂構造物が電子機器の筐体である場合の一例を示す平面図である。
【図２】半硬化本体部の成形プロセスを示す模式図である。
【図３】半硬化本体部の３層構造を示す説明図である。
【図４】金型の断面図である。
【図５】金型の溝に熱硬化性樹脂を充填する例を示す説明図である。
【図６】金型の溝に熱硬化性樹脂を充填する例を示す説明図である。
【図７】接合装置の縦断面の説明図である。
【図８】接合装置の平面図である。
【図９】接合装置において金型の半硬化付加構造部と半硬化本体部を圧接した様子を示す説明図である。
【図１０】接合装置において半硬化本体部をプレス成形する様子を示す説明図である。
【図１１】接合装置において金型を付加構造部から離脱させた様子を示す説明図である。
【図１２】第２の実施の形態の半硬化本体部の３層構造を示す説明図である
【図１３】半硬化本体部の形成手順を示す説明図である。
【図１４】半硬化本体部の他の形成手順を示す説明図である。
【図１５】半硬化本体部の厚みの調整例を示す説明図である。
【図１６】半硬化本体部に段差を形成する手順を示す説明図である。
【図１７】半硬化本体部に段差を形成する他の手順を示す説明図である。
【図１８】半硬化本体部に段差を形成する他の手順を示す説明図である。
【図１９】半硬化本体部に段差を形成する他の手順を示す説明図である。
【図２０】第３の実施の形態における本体部と付加構造部の接着手順を示す説明図である。
【図２１】本体部と付加構造部の他の接着手順を示す説明図である。
【図２２】第４の実施の形態における本体部と付加構造部の接着手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
本実施の形態にかかる繊維強化樹脂構造物は、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂を有する本体部に、熱硬化性樹脂からなる付加構造部を付加した構造を有している。例えば図１に示すように繊維強化樹脂構造物１がモバイル機器の筐体である場合には、繊維強化樹脂構造物１は、トレイ状の本体部１０と、本体部１０の表面に形成されたリブやボスなどの突状物からなる付加構造部１１を有している。
【００１４】
なお、本明細書において「熱硬化性樹脂」には、樹脂単体のものだけでなく、フィラーなどの含有物を含むものも含まれる。フィラーには、例えばチョップドガラスフィラー、ミルドガラスフィラー、カーボンブラック、チョップドカーボンフィラー、ミルド カーボンフィラー、シリカフィラー、中空ガラスフィラー等の無機フィラーが用いられてもよい。
【００１５】
以下、繊維強化樹脂構造物１の製造方法の一例について説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図２は、硬化して本体部１０となる前の半硬化本体部２０を形成するプロセスを示す。先ず２種類の繊維強化樹脂、例えば第１の種類としてのＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）と第２の種類としてのＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）のプリプレグ３０、３１が用意される（図２の（ａ））。各プリプレグ３０、３１には、硬化していない（未硬化（Ａステージ）或いは半硬化（Ｂステージ））の例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂が含浸されている。
【００１７】
次に、各プリプレグ３０、３１が切断機によりそれぞれ所定の形に切断され、それぞれのプリプレグ片が形成される（図２の（ｂ））。例えばＣＦＲＰのプリプレグ片３０は、所望の位置に開口部３０ａを有する方形状に形成され、ＧＦＲＰのプリプレグ片３１は、開口部３０ａに合致する大きさに切断される。
【００１８】
続いて各プリプレグ片３０、３１が平面上で組み合わされて方形状の板状体４０が形成される（図２の（ｃ））。このとき、ＣＦＲＰのプリプレグ片３０の開口部３０ａにＧＦＲＰのプリプレグ片３１がはめ込まれて、板状体４０が形成される。
【００１９】
次に板状体４０の両面に、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート、例えばマイクロガラスのプリプレグシート４１が貼り付けられる（図２の（ｄ））。プリプレグシート４１は、図３に示すように板状体４０と同じ大きさの方形状を有し、板状体４０の両面全面を覆うように貼り付けられる。プリプレグシート４１は、例えば0.005ｍｍ〜0.5ｍｍ程度の厚みを有している。板状体４０及びプリプレグシート４１の熱硬化性樹脂は、半硬化（Ｂステージ）の状態で維持、制御される。こうして、熱硬化性樹脂が半硬化の状態の３層（板状体４０及びプリプレグシート４１）からなる半硬化本体部２０が形成される。かかる半硬化本体部２０の製造は、例えばプリプレグ３０、３１を供給し、その供給されたプリプレグ３０、３１を切断し、切断されてできたプリプレグ片３０、３１を組み合わせて板状体４０を形成し、さらに板状体４０にプリプレグシート４１を張り合わせる本体部形成装置Ａを用いて行われる。
【００２０】
次に、硬化して付加構造部１１となる前の半硬化付加構造部５０を形成するプロセスについて説明する。図４に示すように付加構造部１１の形状に対応する溝６１を有する金型６０が形成される。そして、金型６０の溝６１に、半硬化本体部２０と同じ、硬化していない例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂が充填される。かかる充填は、例えば図５に示すように樹脂タンク７０とノズル７１を有する樹脂充填装置７２により行われる。金型６０の溝６１が横に広い場合には、ノズル７１から液状の熱硬化性樹脂Ｂを吐出しながらノズル７１を横に移動させて、溝６１に熱硬化性樹脂を充填する。また、図６に示すように金型６０の溝６１が深い場合には、ノズル７１を溝６１の中に入れ込み、液状の熱硬化性樹脂Ｂを吐出しながらノズル７１を上昇させて溝６１に熱硬化性樹脂Ｂを充填する。なお、溝６１の形状に応じて、かかるノズル７１の横方向の移動と上下動を組み合わせて樹脂を充填してもよい。充填された熱硬化性樹脂は、半硬化（Ｂステージ）の状態で維持、制御される。こうして、金型６０に、熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化付加構造部５０が形成される。
【００２１】
次に、図７に示すように半硬化本体部２０と、金型６０の半硬化付加構造部５０が接合装置８０に設置される。接合装置８０は、例えば図７及び図８に示すように載置台９０と、その載置台９０に内蔵したヒータ９１と、載置台９０の周囲に配置されたサイドプレス機９２を有している。半硬化本体部２０は、図７に示すように載置台９０上に設置され保持される。半硬化付加構造部５０は、金型６０の溝６１を下に向けた状態で載置台９０の上方に設置される。次に図９に示すように金型６０が下降し、金型６０の半硬化付加構造部５０が、載置台９０上の半硬化本体部２０に押し付けられプレス成形により圧接される。この状態で例えば載置台９０に内蔵されたヒータ９１により半硬化本体部２０と半硬化構造部５０が例えば１５０℃程度に加熱され、それぞれの半硬化状態の熱硬化性樹脂が硬化（Ｃステージ状態に）する。こうして、半硬化本体部２０が硬化して本体部１０となり、半硬化付加構造部５０が硬化して付加構造部１１となり、このとき本体部１０と付加構造部１１が接着して一体化する。
【００２２】
そして、この半硬化本体部２０と半硬化付加構造部５０の加熱接着時に図１０に示すようにサイドプレス機９２が内側に移動し、半硬化本体部２０の周囲がプレス成形される。
【００２３】
その後、図１１に示すよう金型６０が上昇し、一体化した付加構造部１１と本体部１０から離脱する。こうして、本体部１０と付加構造部１１を一体的に備えた繊維強化樹脂構造物１が成形される。すなわち、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂からなる本体部１０と、本体部１０の表面に設けられた、熱硬化性樹脂からなる付加構造部１１と、を有し、本体部１０が、２種類の繊維強化樹脂片３０、３１を組み合わせた板状体４０と、板状体４０の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート４１とを有する繊維強化樹脂構造物１が製造される。その後、繊維強化樹脂構造物１は、バリを取り除く処理や塗装処理等が行われ、完成する。なお、本実施の形態では、本体部形成装置Ａ、樹脂充填装置７２及び接合装置８０により繊維強化樹脂構造物の製造システムが構成されている。
【００２４】
本実施の形態によれば、半硬化の熱硬化性樹脂からなる半硬化付加構造部５０と、熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部２０と圧接し硬化して、付加構造部５０と本体部１０を接着できるので、同種材料の接着が可能になり、本体部１０と付加構造部１１の接着強度を向上できる。また、本体部１０と付加構造部１１が類似組成であることから、インサート成形を用いず、低温、低圧下で本体部１０と付加構造部１１を接着できるので、従来のインサート成形のような熱収縮による変形や歪みの発生を低減できる。この結果、繊維強化樹脂構造物１の製品の歩留まりや品質が向上し、繊維強化樹脂構造物１の製品価格を下げることができる。
【００２５】
金型６０の溝６１に液状の熱硬化性樹脂を充填する工程において、ノズル７１から金型６０の溝６１に熱硬化性樹脂を吐出するようにしたので、熱硬化性樹脂の充填を簡単かつ適正に行うことができる。
【００２６】
半硬化本体部２０を形成する工程では、２種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片３０、３１を組み合わせて板状体４０を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート４１で挟むようにした。これにより、繊維強化樹脂構造物１において部分的に種類の異なる繊維強化樹脂を用いることができ、繊維強化樹脂構造物１の用途を広げることができる。例えば図１に示したように本体部１０を主に強度の高いＣＦＲＰ片３０で構成し、本体部１０の一部に電波を通しやすい誘電体からなるＧＦＲＰ片３１を用いることにより、通信機能の付いたモバイル機器の筐体として用いることができる。この場合、軽量で薄型のモバイル機器の筐体を低価格で実現できる。なお、誘電体からなる繊維強化樹脂としては、ＧＦＲＰに限られず、ポリエステルなどのその他の有機繊維、無機繊維等を用いてもよい。
【００２７】
また、半硬化本体部２０を形成する工程において、第１の種類の繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）のプリプレグ片３０の開口部３１ａに、第２の種類の繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）のプリプレグ片３１を入れ込むことで板状体４０を形成した。これにより、複数種類の繊維強化樹脂からなる本体部１０を簡単に製造できる。
【００２８】
付加構造部１１と本体部１０を接着する工程において、半硬化本体部２０を所望の形状にプレス成形しているので、別途半硬化本体部２０の全体形状を成形する工程を行う必要がなく、繊維強化樹脂構造物１の製造時間を短縮できる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態で記載した半硬化本体部２０を形成する工程では、２種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片３０、３１を組み合わせて板状体４０を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート４１で挟むようにしていたが、図１２に示すように発泡樹脂を含有する板状体１００を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート４１で挟むようにしてもよい。すなわち、半硬化本体部２０が硬化されてできる本体部１０は、発泡樹脂を含有する板状体１００と、板状体１００の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシート４１とを有するものであってもよい。ここで発泡樹脂とは、樹脂内に多数の発泡体が混在するものをいう。発泡体には、例えば加熱により発泡するアクリルなどの球状体が用いられ、発泡体を含有する樹脂には、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。
【００３０】
半硬化本体部２０を形成するプロセスでは、例えば図１３に示すように加熱により発泡樹脂が発泡して板状体１００が形成され、その後板状体１００の両面にプリプレグシート４１が接着される。
【００３１】
別の半硬化本体部２０を形成するプロセスでは、図１４に示すように未発泡の発泡樹脂シート１０１が２枚のプリプレグシート４１で挟まれ、その後加熱により発泡樹脂が発泡し樹脂が硬化して板状体１００が形成される。この場合、発泡樹脂の発泡の際にプリプレグシート４１と板状体１００が接着される。
【００３２】
発泡樹脂を含有する板状体１００は、発泡体が圧縮変形するため加工性に優れている。そこで、例えば板状体１００及びプリプレグシート４１からなる三層構造の半硬化本体部２０（本体部１０）の厚みを調整してもよい。このとき半硬化本体部２０の厚みを１ｍｍ以下に調整してもよい。かかる厚みの調整は、例えば上述の図９で示した半硬化本体部２０と半硬化付加構造部５０とを接合する際に、金型６０の半硬化付加構造部５０と載置台９０の半硬化本体部２０との間の圧縮力を調整することにより行うことができる。また、かかる厚みの調整は、図１５に示すように未発泡の発泡樹脂シート１０１をプリプレグシート４１で挟み、当該発泡樹脂シート１０１及びプリプレグシート４１を所望の間隔（最終的な半硬化本体部２０の厚みに合わせた間隔）の狭持体１１０の間に配置し、その状態で加熱により発泡樹脂を発泡させることにより行うこともできる。このとき発泡樹脂の発泡（膨張）が狭持体１１０により規制され、半硬化本体部２０の厚みが２つの狭持体１１０の間隔と等しくなる。さらに、発泡後の板状体１００を所定の厚みにプレス加工し、その後プリプレグシート４１で挟むことにより行うこともできる。かかる例によれば、１ｍｍ以下の極めて薄くて軽い半硬化本体部２０（本体部１０）を形成できるので、軽くて強度のある繊維強化樹脂構造物１を実現できる。
【００３３】
また、板状体１００が加工性に優れていることを利用して、半硬化本体部２０（本体部１０）に段差を形成してもよい。かかる段差１３０の形成は、例えば図１６に示すように発泡時に板状体１００に所望の形状、例えば凹状の段差１２０を形成し、その板状体１００とプリプレグシート４１を併せてプレス加工することにより行うことができる。また、かかる段差１３０の形成は、図１７に示すように発泡後の平板状の板状体１００とプリプレグシート４１を併せて凸部のあるプレス機によりプレス加工することにより行うこともできる。さらに、図１８に示すように未発泡の発泡樹脂シート１０１をプリプレグシート４１で挟み、当該発泡樹脂シート１０１及びプリプレグシート４１を所望の間隔（最終的な半硬化本体部２０の厚みに合わせた間隔）の凸部のある狭持体１１０の間に配置し、その状態で加熱により発泡樹脂を発泡させることにより行うこともできる。さらに、図１９に示すように１枚のプリプレグシート４１に予め凹状の段差１４０を形成しておき、その段差１４０のあるプリプレグシート４１と平板状の他のプリプレグシート４１と板状体１００を所望の間隔（最終的な半硬化本体部２０の厚みに合わせた間隔）の狭持体１１０の間に配置し、その状態で加熱により発泡樹脂を発泡させることにより行うこともできる。かかる例によれば、１ｍｍ以下の薄い半硬化本体部２０であっても、例えば電池の収容部等に利用可能な所望の段差を有する半硬化本体部２０を形成できる。また、１ｍｍ以下の薄い半硬化本体部２０であっても、厚み変化率が５０％以上の段差を形成できる。よって、軽くて強度がありなおかつ多様な形状の繊維強化樹脂構造物１を実現できる。
【００３４】
なお、上記例で調整される半硬化本体部２０の厚みや、半硬化本体部２０の段差の形状は、上記例に限定されるものではない。また、第２の実施の形態において特に言及していない繊維強化樹脂構造物１の構造や製造工程は、例えば第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
（第３の実施の形態）
上記第２の実施の形態では、半硬化付加構造部と半硬化本体部を加熱し硬化させることにより接着していたが、半硬化付加構造部を予め硬化させておき、その硬化した付加構造部と半硬化本体部を加熱し半硬化本体部を硬化させることにより接着させてもよい。かかる場合、例えば図２０に示すように付加構造部１１の形状に対応して形成された金型６０の溝６１に熱硬化性樹脂が充填され、加熱により熱硬化性樹脂が硬化されて付加構造部１１が形成される。また、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部２０が形成される。この半硬化本体部２０は、例えば第２の実施の形態のように発泡樹脂を含有する板状体１００を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート４１で挟むことにより形成される。なお、半硬化本体部２０は、第１の実施の形態のように複数種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片を組み合わせて板状体４０を形成し、その両面を、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のプリプレグシート４１で挟むことにより形成することもできる。その後半硬化本体部２０は、例えば接合装置８０の載置台９０に載置される。
【００３６】
次に、金型６０の溝６１の付加構造部１１と半硬化本体部２０とが圧接され加熱され、半硬化本体部２０のプリプレグシート４１の熱硬化性樹脂が硬化して、付加構造部１１と本体部１０が接着される。このとき、金型６０と載置台９０との距離を調整して本体部１０の厚みを調整してもよい。その後、金型６０が付加構造部１１から外され、繊維強化樹脂構造物１ができる。
【００３７】
上記例において、図２１に示すように未発泡の発泡樹脂シート１０１と、その両面の２枚のプリプレグシート４１からなる三層構造を、載置台９０に載置しておき、その三層構造を加熱し発泡樹脂を発泡させることで、三層構造からなる本体部１０と付加構造部１１を接着するようにしてもよい。この場合、例えば金型６０と載置台９０の間隔は、所望の間隔（最終的な本体部１０の厚みに合わせた間隔）に調整され、その状態で加熱により発泡樹脂を発泡させる。こうすることにより、発泡樹脂シート１０１が発泡して膨張し、上側のプリプレグシート４１が付加構造部１１に接触し、さらにプリプレグシート４１の熱硬化性樹脂が硬化して、本体部１０と付加構造部１１が接着する。
【００３８】
（第４の実施の形態）
第３の実施の形態では、三層構造の本体部１０が一体的に形成されていたが、本体部１０の三層構造を分離し、付加構造部１１と第１のプリプレグシート４１ａを予め接着してもよい。かかる場合、例えば図２２に示すように付加構造部１１の形状に対応して形成された金型６０の溝６１に熱硬化性樹脂が充填され、加熱により熱硬化性樹脂が硬化されて付加構造部１１が形成される。次に、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第１のプリプレグシート４１ａを付加構造部１１に接触させ、その状態で加熱し、第１のプリプレグシート４１ａの熱硬化性樹脂が硬化されて、第１のプリプレグシート４１ａが付加構造部１１に接着する。一方で、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂の第２のプリプレグシート４１ｂと、未発泡の発泡樹脂を含有する発泡樹脂シート１０１が重ねられて接着された状態（二層構造）で載置台９０に載置される。次に加熱により発泡樹脂シート１０１の発泡樹脂が発泡されて板状体１００が形成される。このとき、例えば金型６０と載置台９０の間隔が所望の間隔（最終的な本体部１０の厚みに合わせた間隔）に調整されており、板状体１００が膨張し上方の第１のプリプレグシート４１ａに接着される。こうして、板状体１００とその両面に接着された第１のプリプレグシート４１ａ及び第２のプリプレグシート４１ｂからなる本体部１０と付加構造部１１とが接着した状態になる。最後に金型６０が付加構造部１１から外され、繊維強化樹脂構造物１ができる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４０】
例えば上記実施の形態において、本体部１０が２種類の繊維強化樹脂から構成されていたが、２種類に限られず、１種類或いは３種類以上の繊維強化樹脂から構成されている場合にも本発明は適用できる。また、繊維強化樹脂の種類も、ＣＦＲＰ、ＧＦＲＰに限られず、クオーツ、ポリエステル、ボロン、アラミド、ケブラー、ポリエチレン、ザイロン、ポリイミドなどの有機、無機繊維を用いた他の繊維強化樹脂を使用してもよい。
【００４１】
上記実施の形態では、付加構造部１１と本体部１０を接着する工程において、半硬化本体部２０を所望の形状にプレス成形していたが、このプレス成形は、付加構造部１１と本体部１０を接着させる工程の前或いは後に行ってもよい。
【００４２】
上述の半硬化本体部２０を形成する工程では、２種類の繊維強化樹脂のプリプレグ片３０、３１を組み合わせて板状体４０を形成し、その両面をプリプレグシート４１で挟むようにしていたが、他の方法で、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部２０を形成するようにしてもよい。また、半硬化が必要ない場合は、半硬化を行わなくてもよい。
【００４３】
また、本体部１０の繊維強化樹脂に含有される熱硬化性樹脂と、付加構造部１１の熱硬化性樹脂には、同じ樹脂を用いていたが、熱硬化性樹脂であれば異なる樹脂を用いてもよい。また、本体部１０と付加構造部１１の熱硬化性樹脂の種類は、特に限定されることなく、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ホ■リエステル樹脂、ケイ素樹脂、ホ■リウレタン樹脂、ヒ■スマレイミト■樹脂等の樹脂を用いてもよい。
【００４４】
上記実施の形態において、金型６０の溝６１に液状の熱硬化性樹脂を充填する工程は、ノズル７１から金型６０の溝６１に熱硬化性樹脂を吐出することにより行っていたが、他の方法を用いて行ってもよい。例えば真空注型、レジンインジェクション、ＲＴＭ、ＶａＲＴＭ等の方法を用いてもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、付加構造部１１と本体部１０を接着する工程は、金型６０の半硬化付加構造部５０を半硬化本体部２０に押し付けて圧接するプレス成形を用いて行われていたが、プレス成形以外の方法で接着を行う場合も本発明に含まれる。例えば一般的な、金型６０の半硬化付加構造部５０と半硬化本体部２０を真空バック内で真空引きして圧接するオートクレーブ成形、真空バック成形を用いる場合も本発明に含まれる。
【００４６】
さらに、本発明における、繊維強化樹脂の熱硬化性樹脂が半硬化の状態の半硬化本体部２０を形成する工程と、金型６０の溝６１の半硬化付加構造部５０と半硬化本体部２０とを圧接して加熱し、半硬化付加構造部５０及び半硬化本体部２０の熱硬化性樹脂を硬化して、付加構造部１１と本体部１０を接着する工程には、これらの工程を同時に行うＲＴＭ成形、ＶａＲＴＭ成形等を用いる場合も含まれる。すなわち、ＲＴＭ成形においては、金型６０の半硬化付加構造部５０に、強化繊維（樹脂なし）を重ねその強化繊維に熱硬化性樹脂を圧力をかけて流し込むことで、半硬化の状態の半硬化本体部２０を形成しつつ、それと同時に金型６０の半硬化付加構造部５０と半硬化本体部２０を互いに圧接して、付加構造部１１と本体部１０を接着する。また、ＶａＲＴＭ成形においては、金型６０の半硬化付加構造部５０に、強化繊維（樹脂なし）を重ねその強化繊維に熱硬化性樹脂を真空引きして流し込んで、半硬化の状態の半硬化本体部２０を形成しつつ、それと同時に金型６０の半硬化付加構造部５０と半硬化本体部２０を互いに圧接して、付加構造部１１と本体部１０を接着する。
【００４７】
また、上記ＲＴＭ成形及びＶａＲＴＭ成形を用いる例において、複数種類の繊維強化樹脂、例えばＣＦＲＰとＧＦＲＰの２種類の繊維強化樹脂からなる半硬化本体部２０を形成する場合には、例えばＣＦＲＰとＧＦＲＰのドライクロス（樹脂未含浸の強化繊維）をそれぞれ任意の形状に切断し、それらのドライクロス片を同一平面上で互いに組み合わせて平面状にし、その両面を別の平面状のドライクロスで挟み込む。そして、３層になったドライクロス上に金型６０の半硬化付加構造部５０を設置し、加圧或いは真空吸引しながらドライクロスに熱硬化性樹脂を流し込む。
【００４８】
上記実施の形態では、繊維強化樹脂構造物１として、コンピュータや携帯電話等の電子機器の筐体に用いる例を示したが、本発明は、車や日用品、家電製品、産業機器などのあらゆる繊維強化樹脂構造物に適用できる。本体部１０はトレイ状のものに限られず、付加構造部１１は、リブやボスの突起状物に限られない。
【００４９】
繊維強化樹脂構造物の製造システムも上記実施の形態の構成に限定されるものではない。
【００５０】
参考までに、発泡樹脂を含有する熱硬化性樹脂を有する板状体と、前記板状体の両面に設けられた、熱硬化性樹脂を含有する繊維強化樹脂のシートとを有する、三層構造の繊維強化樹脂構造物を提案できる。かかる技術によれば、極めて薄くて軽い強度のある繊維強化樹脂構造物が実現できる。繊維強化樹脂構造物は、段差を有していてもよい。また、繊維強化樹脂構造物は、厚みが１ｍｍ以下であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、繊維強化樹脂構造物における繊維強化樹脂を有する本体部と、その本体部に付加する付加構造部との接着強度を向上し、なおかつ従来のインサート成形のような熱収縮による変形や歪みの発生を低減する際に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１  繊維強化樹脂構造物
１０  本体部
１１  付加構造部
２０  半硬化本体部
３０、３１  プリプレグ片
４０  板状体
４１  プリプレグシート
５０  半硬化付加構造部
６０  金型
６１  溝
７１  ノズル
Ｂ  熱硬化性樹脂
【図１】
2017068812.tif 000003
【図２】
2017068812.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017068812.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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