(57)【要約】【課題】  マーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品の提供する。【解決手段】（a）未硬化の複合材料２０を準備し（b）マークなどの表示体を該複合材料の表面層上に当接して、（c）該複合材料を硬化し、マークと複合材料とを一体化して硬化する。これによりマークなど物品は、予め成形型内に置いて、未硬化の複合材料を型内に充填して成形し、加熱硬化しても良い。マークなどの物品は、複合材料製品表面に面一になって形成されるため、摩擦などにより剥落したり、損傷することがない。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示体を複合材料に固着する方法であって、
未硬化の複合材料を準備し、
少なくとも１個の表示体を該複合材料の表面層に配置して、
加圧圧着して一体化硬化成型し、該複合材料を硬化することによって該表示体を該複合材料上に一体化して固定する、
各ステップからなることを特徴とするマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項２】
前記複合材料の材質は、高分子基複合材料、金属基複合材料、セラミック基複合材料のいずれかから選択されることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項３】
前記未硬化の複合材料の形態は、プリプレグ( Prepreg)、塊状材料(Bulk Molding Compound, BMC)、シート状材料(Sheet Molding Compound, SMC)と湿式積層材料(Wet Lay-up)のいずれかであり、該複合材料は約30〜60重量パーセントの基材樹脂を含み、その基材樹脂はエポキシ樹脂等を含む熱可塑性或いは熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項４】
前記表示体は、ラベル、マーク、図案テンプレート、又は文字テンプレートであることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項５】
前記表示体の材質は、金属、プラスチック、高分子発泡体、金属発泡体、セラミック材料、又は複合材料であることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項６】
前記表示体の形態は、薄型、薄片、又は薄板であることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項７】
前記表示体は、さらに表面処理層を形成してなることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項８】
前記一体化硬化成型に使用する硬化成型方法は、プレスモールディング製造法(Press Molding)、真空成型法(Vacuum Forming)、ブローモールディング成型法(Blow Molding)、熱膨脹モールディング法(Thermal Expansion Molding)、サンドイッチ成型法(Sandwich Structural Forming)、フィラメントワインディング成型法(Filament Winding)又はそれらの組合せからなることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項９】
未硬化の複合材料を準備し、
表示体を該複合材料上に配置し、
加圧圧着して一体化硬化成型することからなる、
前記方法のステップにおいて、
該一体化硬化成型において真空脱気工程を行うものであって、
真空密封材料により全体を包覆して、真空成型設備により真空脱気処理を行い、該真空包封材料により密着包覆されて脱気された全体を成形モールドに収容して
該成型モールドとこれらプリプレグ材質の複合材料を加熱炉(Oven)或いは同時に加熱可能なオートクレーブ(Autoclave)によってプリプレグ材質の硬化温度-圧力-時間の条件とその真空成型条件に応じた製造工程条件において一体化硬化成型(Cure/Consolidation)を行い、
最後に型を取外し、硬化成型された複合材料から真空包封材料を除去して、表示体が該複合材料硬化後の完成品と直接一体に結合された製品を得る、
ことを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項１０】
記一体化硬化成型ステップ中において、該表示体と該複合材料は常温から1600°Cの温度範囲中において同時に一体化硬化成型されることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項１１】
前記一体化硬化成型ステップ中において、該表示体と該複合材料は真空から100気圧の圧力範囲中において同時に一体化硬化成型されることを特徴とする請求項１記載のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法。
【請求項１２】
複合材料と少なくとも１個の表示体からなる複合材料製品であって、該表示体は該複合材料と同時に一体化硬化成型され該複合材料製品の表面に固着されてなることを特徴とする複合材料製品。
【請求項１３】
前記表示体は、該複合材料と同時に固化され平坦表面或いは曲面に成型されてなることを特徴とする請求項１２記載の複合材料製品。
【請求項１４】
前記複合材料の材質は、高分子複合材料、金属基複合材料、又はセラミック基複合材料からなることを特徴とする請求項１２記載の複合材料製品。
【請求項１５】
前記表示体は、ラベル、マーク、図案テンプレート、又は文字テンプレートであることを特徴とする請求項１２記載の複合材料製品。
【請求項１６】
前記表示体の材質は、金属、プラスチック、高分子発泡体、金属発泡体、セラミック材料、又は複合材料からなることを特徴とする請求項１２記載の複合材料製品。
【請求項１７】
前記表示体は、さらに表面処理層を形成してなることを特徴とする請求項１２記載の複合材料製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品に関する。特に、マーク等の表示体を複合材料上に固着し、しかも複合材料と一体に硬化するインモールド成形法、又はインサート成形法及びその製品であるマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品に係る。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法、熱転写プリント或いはドットプリント等の公知方式を利用し、マーク、文字或いは図案をプラスチック材料或いは複合材料（Composite material）により製造された製品上に印刷する技術は広く普及し、十分に成熟した技術である。例えば、炭繊維複合材料により製造されるテニスラケット表面に文字をインクジェット法により印字したり、或いはガラス繊維複合材料により製造されたスケートボード表面にマークをドットプリントマークする等は、しばしば目にするマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法である。
しかし、インクジェット法、熱転写プリント、ドットプリントにより製品上に直接印字する場合以外に、予め作成された金属或いはプラスチックにより製造されたーク、文字テンプレート或いは図案テンプレートを用いて製品上に表示する場合は、その表面に樹脂接着材（Adhesive Resin）を塗布後、接着の方式により成型された製品上に接着するしか方法がない。この接着方式による場合、複合材料（すなわち被接着物）は既に硬化（Cured）成型が完成しているため、接着するマーク、文字テンプレート、図案テンプレートは製品表面において突出表面を形成し、製品使用時に摩擦により剥落、崩壊し易い。
【特許文献１】特開２００５−２８０１２２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
公知構造には以下の欠点があった。
すなわち接着方式により、マーク、文字テンプレート、図案テンプレートを製品表面に接着する方法には以下のような欠点が存在する。（一）マーク、文字テンプレート、図案テンプレートを製品表面に接着後、接着領域からはみ出した樹脂接着材を削取しなければならないため、時間と労力を費やし、また製品の外観に悪影響を及ぼす。（二）接着表面に存在する樹脂接着材中の空孔や気泡は接着力を低下させる。（三）接着の不良を防止するため、予め溶剤或いは洗剤を用いて接着物（すなわちマーク、文字テンプレート、図案テンプレート）と被接着物（すなわち複合材料製品）表面に付着する油脂と雑質を処理して清浄化しなければならない。
本発明は、上記構造の問題点を解決したマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は下記のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品を提供する。
その方法は、複合材料の基材表面上のインモールド成形による一体化硬化成型（Co-cured  Formation）方法を基礎とし、背面に接着剤を具えない或いは背面に接着剤を具えるマーク、文字テンプレート、図案テンプレートを未硬化の複合材料表面層に置き、圧着成型により複合材料の硬化及びマーク或いは文字テンプレート、図案テンプレート等の固着を同時に行い、高品質のマーク結合形態の機能を達成する。
本発明の「マーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品」は以下のステップを含み、
（a）未硬化の複合材料を準備し、
（b）少なくとも１個の表示体を該複合材料の表面層に配置し、
（c）該複合材料を硬化し、これにより該表示体は該複合材料上に固定され、該複合        材料と同時に一体化硬化成型され、
さらに、本発明は「マーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品」を提供し、その製品は複合材料の基材表面に異なる或いは同一の材質のマークを一体成型することを特徴とするマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法及びその製品である。
【発明の効果】
【０００５】
上記のように、本発明は公知のインクジェット法、熱転写プリント、ドットプリント、接着方式に比較し、本発明は以下のような優位を具える。すなわち、未硬化の複合材料中の樹脂成分の流動性と成形性を利用し、インモールド成形又はインサート成形法により一体化硬化成型時に加える圧力の下で、複合材料とラベル、マーク、文字テンプレート、図案テンプレート等の表示体を固着時に同一平面或いは曲面に位置させ、その成型によって平滑な表面を共に形成するため美観を損なうことなく、また該表示体は製品表面に突出しないため摩擦の恐れがなく、該等の表示体の剥落と破損を防止することができる。さらに本発明方法は未硬化の複合材料中の樹脂成分が具える接着性を利用し、表示体と該複合材料を緊密に接合するもので、表示体表面に別に接着剤層を塗布する必要がないため、接着剤層の溢出現象が起きない。この他、モールドの使用に対応し、型面制限（Constrain）により複合材料の溢出を防止するため、本発明方法においては、削取ステップを執行する必要がなく、また硬化成型時に複合材料表面に付着する離型剤を除去する必要もないため、時間と材料及び労働コストを節減可能であり、また一体化硬化成型製品の優良な外観を確保可能である。本発明の方法は多種の常用される硬化成型技術と組合せ使用が可能で、さらに真空脱気プロセスと対応させ、表示体と複合材料の固着表面に存在する空気と気泡を排除可能で、これらにより固着強度を増強することができる。本発明の方法は各種異なる材質（金属、プラスチック、ガラス等）のラベル、マーク、図案テンプレート、文字テンプレート等の表示体に適用可能で、複合材料との一体化硬化成型の方式は単一個の表示体或いは数個の異なる表示体を予め成型された複合材料表面に固着することができる。本発明方法はコストを大幅に削減可能である他、現在の工業技術中に応用可能で極めて高い産業上の利用性を具える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１〜３に示すように、本発明方法のステップは大きく以下の３ステップに分けられる。
未硬化の複合材料を準備・提供１１：図２に示すように、該複合材料２０の材質は必要とする製品に応じて選定し、高分子基複合材料、金属基複合材料、セラミック基複合材料から選択する。
該未硬化の複合材料２０は一般のプリプレグ（Prepregs）、塊状材料（Bulk Molding Compound, MBC）、シート状材料（Sheet Molding Compound, SMC）或いは湿式積層材料（Wet Lay-up）等の形態である。該複合材料２０中には約30〜60重量パーセントの基材樹脂２１を含み、該基材樹脂２１は熱可塑性或いは熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂等である。
【０００７】
表示体を該複合材料上に配置１２：予め固着した表示体３０を該未硬化の複合材料表面部分に置く。例えば、図２、３、４に示すように該表示体３０を成型モールド４０の表面に置き、該未硬化の複合材料２０を充填する時、該表示体３０は該未硬化の複合材料２０の表面部分に位置する。
該表示体３０はラベル、マーク、文字テンプレート或いは図案テンプレート等で、製品表面の商標或いはマークサインとして用いられ、しかも一般には、その材質は金属、プラスチック、高分子発泡体、金属発泡体、セラミック材料或いはその他複合材料等である。この他、該表示体の形態は薄型、薄片或いは薄板である。当然、その表面にはまた表面処理層（接着剤層等）を具えることもできる。
【０００８】
一体化硬化成型(図１中の共同固化成型)１３：続いて該表示体３０を内包する未硬化複合材料２０を硬化する。該表示体３０はこれにより該複合材料２０上に固着され、該複合材料２０と必要とする製品に一体化硬化成型（Co-cured Forming）される。
該表示体３０と該複合材料２０はプレスモールディング製造（Press Molding）、真空成型（Vacuum Forming）、ブローモールディング成型（Blow Molding）、熱膨脹モールディング（Thermal Expansion Molding）、サンドイッチ成型（Sandwich Structural forming）或いはフィラメントワインディング成型（Filament Winding）等方式により常温から1600℃の温度範囲及び真空から100気圧の圧力範囲中において一体化硬化成型され、複合材料の硬化とラベル、マーク、文字テンプレート、図案テンプレート等の固着を同時に完成させる。
【０００９】
図２、３、４に示すように、本発明の第一最適実施例において本発明方法を利用し製造する共同固化成型製品について説明する。本実施例中ではマーク３１を炭繊維布／エポキシ樹脂の複合材料２０上に固着する。該物件３０は企業のマーク３１で、厚さ0.01〜0.3ｍｍ、背面に接着剤を塗布しないアルミニウム合金薄片である。該アルミニウム合金薄片を炭繊維布／エポキシ樹脂プリプレグ複合材料２０の表面に置き、真空成型の方式を利用し加熱、加圧し、該一体硬化成型製品Ａを一体化硬化成型する。
【００１０】
真空成型を一例として、対応する全体の製造プロセスは以下の通りである。
未硬化の複合材料を準備・提供し１１、
表示体を該複合材料上に準備・配置し１２、
一体化硬化成型１３する。
真空成型を使用した一体化硬化成型１３の方式は図５に示すように、以下の通りである。
成型モールド４０、該複合材料２０、該表示体３０を真空包封材料２２により包覆後、真空成型設備により真空・脱気処理を行い、該真空包封材料２２が完全にこれらを包んで密着していることを検査/測定する。
包覆を完成した該成型モールド４０と該等プリプレグ材質の複合材料２０を加熱炉(Oven)或いは同時に加熱可能なオートクレーブ(Autoclave)に入れて硬化成型(Cure/Consolidation)を行う。使用するプリプレグ材質の硬化温度−圧力−時間の条件とその真空成型条件に応じて、製造工程条件を調整し、硬化成型を行う。
最後に型を取外し、硬化成型された複合材料(すなわちビレット)から真空包封材料２２を除去する。  該表示体３０（３１）は複合材料２０と一体に結合して完成品となる。
２１は、硬化した基材樹脂である。
上述の巻明により明らかなように、本発明のマーク等の表示体３０を複合材料２０に固着する固着方法は非常に簡易で、生産コストを低下可能な他、本発明の方法により製造される一体化硬化成型製品は平滑、清潔、美観に優れるなどの長所を具える。
【００１１】
図６に示すように、本発明の第二最適実施例において本発明方法を利用し製造する一体化硬化成型製品について説明する。本実施例中では表示体３０は、図テンプレートの形態で、すなわち図に示すようにそれぞれマグネシウム合金或いは鉄−ニッケルなどの金属合金に図案テンプレート３１a、十字形文字テンプレート３１b、装飾マーク３１c
で、同時に航空材料レベルのKevlar（登録商標）炭素繊維／エポキシ樹脂の複合材料２０a上に固着される。（図７参照。）該マーク３１cは、背面に接着剤を塗布しないままのマグネシウム合金薄片でその厚さは０．２〜０．３ｍｍである。該マグネシウム合金テンプレート薄片を航空材料レベルのKevler炭素繊維布／エポキシ樹脂プリプレグ複合材料２aの表面に置き、加熱して加圧一体成型して一体成型品とする。
【００１２】
本発明の第一実施例ではカラー図案テンプレートをガラス繊維／エポキシ樹脂の複合材料上に同時に固着する。
第二実施例中では該鉄ニッケル合金図案テンプレートは鉄ニッケル系Invar合金薄片で、その厚さは0.13ｍｍである。カラー図案テンプレートはPVCプラスチック薄片で、その厚さは1ｍｍである。該鉄ニッケル合金図案テンプレートと該カラー図案テンプレートをガラス繊維布／エポキシ樹脂湿式積層材の複合材料表面に置き、常温にて一体化硬化成型方式を利用し、該一体化硬化成型製品を一体化硬化成型する。
すなわち上記実施から明らかなように、本発明のマーク等の表示体を複合材料に固着する固着方法は各種材質の表示体（金属、プラスチック、高分子発泡体、金属発泡体、セラミック材料或いはその他複合材料等）と複合材質の材料（高分子基複合材料、金属基複合材料或いはセラミック基複合材料等）に利用可能で、しかも表示体の厚さと形態は薄型、薄片、或いは比較的厚い薄板等とすることができる。これらはすべて本発明方法により複合材料の硬化完成時、ラベル、マーク、文字テンプレート及び図案テンプレート等として、該複合材料製品上において一体化硬化成型方式により同時に固着される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明方法の最適実施例のステップフローチャートである。
【図２】本発明の第一最適実施例の分解指示図である。
【図３】本発明の第一最適実施例のモールド対応真空密封の指示図である。
【図４】本発明の第一最適実施例の断面指示製品図である。
【図５】本発明の第一最適実施例の一体化硬化製造プロセスの細部指示図である。
【図６】本発明の各実施例の全体指示図である。
【図７】本発明の第二最適実施例の断面指示図である。
【符号の説明】
【００１４】
１１  未硬化の複合材料を提供
１２  表示体を該複合材料上に提供
１３  一体化硬化成型
１３０  真空密封材料で全体を包覆する
１３１  一体化硬化
Ａ、Ｂ  一体化硬化成型製品
２０、２０ａ  複合材料
２１  基材樹脂
２２  真空密封材料
３０  表示体
３１  マーク
３１ａ  マグネシウム合金図案テンプレート
３１ｂ  マグネシウム合金文字テンプレート
３１ｃ  企業マーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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