(57)【要約】【課題】２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく行うことができるとともに、成形品の高い機械特性を発現することが可能なスタンピング成形用シートと、それを用いて成形された少なくとも一部に２次曲面形状を有するスタンピング成形品を提供する。【解決手段】連続強化繊維からなる糸条がクリンプを有する構造に織成された織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、複合層を構成する織物基材の糸条に、該糸条の延在方向に織物基材の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に、該糸条の全幅および全厚みにわたる切り込みが設けられていることを特徴とするスタンピング成形用シート、およびそれを用いて成形された少なくとも一部に２次曲面形状を有するスタンピング成形品。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続強化繊維からなる糸条がクリンプを有する構造に織成された織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、前記複合層を構成する前記織物基材の糸条に、該糸条の延在方向に前記織物基材の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に、該糸条の全幅および全厚みにわたる切り込みが設けられていることを特徴とするスタンピング成形用シート。
【請求項２】
少なくとも一部に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形に用いられる、請求項１に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項３】
前記織物基材を形成する経糸および緯糸の少なくとも一方に前記切り込みが設けられている、請求項１または２に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項４】
前記シート状材料が、前記複合層の少なくとも一面に不連続繊維からなるマットを固着して形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のスタンピング成形用シート。
【請求項５】
前記シート状材料が複数積層されている、請求項１〜４のいずれかに記載のスタンピング成形用シート。
【請求項６】
前記複数のシート状材料が、積層方向に隣接するシート状材料における前記切り込みの位置が重ならないように積層されている、請求項５に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項７】
前記複数のシート状材料が、積層方向に隣接するシート状材料における前記切り込み自体の向きが同じ向きにならないように積層されている、請求項５または６に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項８】
経糸および緯糸の少なくとも一方が強化繊維の紡績糸からなる織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、前記複合層を構成する前記織物基材の前記紡績糸における単糸が、前記織物基材の織目の３目以上の繊維長を有し、かつ、該織物基材における織目の３目分の長さの間に繊維端を有する単糸の本数と繊維端を有さない単糸の本数の割合が、３：７〜７：３の範囲にあることを特徴とするスタンピング成形用シート。
【請求項９】
少なくとも一部に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形に用いられる、請求項８に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項１０】
前記シート状材料が、前記複合層の少なくとも一方の一面に不連続繊維からなるマットを固着して形成されている、請求項８または９に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項１１】
前記シート状材料が複数積層されている、請求項８〜１０のいずれかに記載のスタンピング成形用シート。
【請求項１２】
強化繊維からなる織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、シート自体が、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有していることを特徴とするスタンピング成形用シート。
【請求項１３】
シート自体が、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有している、請求項１〜１１のいずれかに記載のスタンピング成形用シート。
【請求項１４】
前記波形状が、シート面内方向において少なくとも２方向に延在されている、請求項１２または１３に記載のスタンピング成形用シート。
【請求項１５】
シートの少なくとも一方の一面に、前記波形状に応じて厚みを変化させた不連続繊維のマットが設けられている、請求項１２〜１４のいずれかに記載のスタンピング成形用シート。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のスタンピング成形用シートを用いて成形された、少なくとも一部に２次曲面形状を有するスタンピング成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタンピング成形用シートおよびそれを用いたスタンピング成形品に関し、とくに、２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく行うことができるとともに、成形品の高い機械特性を発現可能なスタンピング成形用シートと、それを用いて成形されたスタンピング成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維とマトリックス樹脂（特に、熱可塑性樹脂）からなるスタンピング成形用シート（スタンパブルシートとも呼ばれている。）は、加熱プレス成形としてのスタンピング成形により迅速に所定形状に成形可能であることから、とくに量産品の成形に適している。
【０００３】
従来のスタンピング成形用シートは、不連続強化繊維のシート状物に熱可塑性樹脂を含浸させたものからなるので、スタンピング成形の際に、強化繊維シート状物を内包するスタンピング成形用シートを比較的成形型に沿わせやすく、２次曲面を有する比較的複雑な立体形状への成形も可能である（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、成形品により高い機械特性が要求される場合には、強化繊維を連続繊維あるいはそれに近い形態の強化繊維にすること、とくに、連続繊維基材として強化繊維織物を使用することが望まれると考えられるが、この強化繊維織物を用いたスタンピング成形用シートでは、強化繊維織物自体のドレープ性(型への沿い易さ)が乏しいため、２次曲面を有する比較的複雑な立体形状への成形が困難であり、通常、高々１次曲面である円筒面等の形状への成形しか行うことができない。仮に、この強化繊維織物を使用したスタンピング成形用シートを用いて２次曲面を有する比較的複雑な立体形状へのスタンピング成形を行おうとすると、成形用シートと成形型との間に隙間が生じて目標とする立体形状に成形できなかったり、シート自体がシワとなる、強化繊維が所望の位置に配置されない、望ましくない樹脂リッチ部分が生じたりするため、精度よく成形し、かつ成形品の高い機械特性を発現させたい場合には、現実的には行われていない。
【０００５】
なお、本発明に関連する技術として、強化繊維基材に、成形品成形後に切り抜き除去される部分を形成する基材部分に切り込みを入れたものを用いてＲＴＭ（Resin  Transfer  Molding）法により成形する技術（特許文献２）や、一方向強化繊維とマトリックス樹脂からなるプリプレグに、強化繊維を分断する切り込みを入れたプリプレグ基材（特許文献３）は知られているが、本発明のように強化繊維織物を用いたものであって、２次曲面を有する比較的複雑な立体形状への優れた成形性を目指したスタンピング成形用シートの提案は見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１２３１１号公報
【特許文献２】特開２００９−１２２９７号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／０９９６７０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく行うことができるとともに、成形品の高い機械特性を発現することが可能なスタンピング成形用シートと、それを用いて成形された少なくとも一部に２次曲面形状を有するスタンピング成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るスタンピング成形用シートは、連続強化繊維からなる糸条がクリンプを有する構造に織成された織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、前記複合層を構成する前記織物基材の糸条に、該糸条の延在方向に前記織物基材の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に、該糸条の全幅および全厚みにわたる切り込みが設けられていることを特徴とするものからなる。
【０００９】
このような本発明に係るスタンピング成形用シートは、従来のような不連続強化繊維のシート状物に熱可塑性樹脂を含浸させたものではなく、連続強化繊維からなる糸条がクリンプを有する構造に織成された織物基材（つまり、ノンクリンプ織物ではなく、通常の織物構造に織成された織物基材）に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであるから、強化繊維織物基材の存在によって、スタンピング成形品には極めて高い機械特性の発現が可能になる。そして、上記複合層を構成する上記織物基材の糸条に、該糸条の延在方向に前記織物基材の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に、該糸条の全幅および全厚みにわたる切り込みが設けられていることにより、織物基材に糸条の切り込みによる不連続性が適切に付与され、切り込み部分およびその周囲部が変位しやすくなって、織物基材自体に、ひいては加熱を伴うスタンピング成形時におけるマトリックス樹脂を含めたスタンピング成形用シート全体に、変形に対する優れた追従性(賦形性)が付与され、それによって２次曲面を有する所望形状への高精度のスタンピング成形が可能となる。しかも、切り込みは、織物基材の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に特定の形態をもって設けられているから、このスタンピング成形時においては、織物基材を構成する強化繊維が完全に自由に動くことができるのではなく、実質的に織物の形態は維持された状態で上記のような優れた賦形性が付与されることとなるので、成形品には織物形態の強化繊維基材の内在による極めて高い機械特性が発現されることになる。その結果、容易に精度よく優れた賦形性をもって２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を行うことと、成形品に高い機械特性を発現させることの両方が効果的に達成される。
【００１０】
したがって、上記本発明に係るスタンピング成形用シートは、少なくとも一部に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形に用いることができ、とくにその２次曲面形状部分における成形において、本発明による効果を効率よく発揮できる。
【００１１】
また、本発明に係るスタンピング成形用シートにおいては、上記織物基材を形成する経糸および緯糸の少なくとも一方に上記切り込みが設けられていればよい。経糸および緯糸の両方に切り込みを入れておくと、２次曲面形状部分への賦形性が一層高められるので、より好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るスタンピング成形用シートにおいては、上記シート状材料が、上記複合層の少なくとも一面に(好ましくは両面に)不連続繊維からなるマットを固着して形成されている形態を採用することができる。不連続繊維からなるマットは、強化繊維織物基材に固着させ、強化繊維織物基材と不連続繊維からなるマットの両層に対し上記マトリックス樹脂を含浸させればよい。織物基材と不連続繊維マットとの固着方法としては、例えば、スティッチ糸を用いてスティッチする方法、適当なバインダー(例えば、液状や紛体あるいは粒状のバインダー、バインダーとして機能可能な不織布やテープあるいは穴あきフィルム、バインダーとして機能可能な熱可塑性繊維(例えば、低融点ポリアミド糸)など)を用いる方法、ニードルパンチを施す方法等を使用できる。
【００１３】
また、本発明に係るスタンピング成形用シートにおいては、上記シート状材料が複数積層されている形態を採用することもできる。一枚の上記シート状材料でスタンピング成形用シートを構成する場合には、成形品の目標厚み等に応じて強化繊維織物基材の厚みも設定する必要が生じ、その強化繊維織物基材の厚みが大きすぎる場合には、成形すべき形状への賦形性が低下するおそれがある。しかし、複数のシート状材料の積層構成を採用すると、一枚のシート状材料における強化繊維織物基材の厚みは小さくすることができ、しかも、成形時には層間の適切なずれも期待できることから、２次曲面を有する形状への優れた賦形性が容易に得られる。
【００１４】
このように複数のシート状材料の積層構成を採用する場合、上記複数のシート状材料が、積層方向に隣接するシート状材料における上記切り込みの位置が重ならないように積層されている構成が好ましい。また、上記複数のシート状材料が、積層方向に隣接するシート状材料における上記切り込み自体の向きが同じ向きにならないように積層されている構成(例えば、同じように切り込みが入れられたシート状材料が互いに異なる積層角度で積層されている構成)が好ましい。このような積層構成においては、上記切り込みによって強化繊維織物基材に過度の不連続性が与えられることが防止され、成形後の成形品に過度の応力集中が生じたり、局所的に強度不足の箇所が生じたりすることが容易に回避される。
【００１５】
また、本発明は、２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく行うことができるとともに、成形品の高い機械特性を発現させることを可能とするために、上記と同様の技術思想に基づいて、次のようなスタンピング成形用シートについても提供する。すなわち、本発明に係るスタンピング成形用シートは、経糸および緯糸の少なくとも一方が強化繊維の紡績糸からなる織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、前記複合層を構成する前記織物基材の前記紡績糸における単糸が、前記織物基材の織目の３目以上の繊維長を有し、かつ、該織物基材における織目の３目分の長さの間に繊維端を有する単糸の本数と繊維端を有さない単糸の本数の割合が、３：７〜７：３の範囲にあることを特徴とするものからなる。
【００１６】
このような本発明に係るスタンピング成形用シートにおいては、前述の特定の形態で切り込みを設けた強化繊維織物基材の代わりに、経糸および緯糸の少なくとも一方が強化繊維の紡績糸からなる織物基材が用いられる。不連続繊維が紡績された紡績糸であるから、該紡績糸の糸条延在方向においては単糸の繊維端が実質的にランダムに存在することになる。この単糸の繊維端の存在により、紡績糸には、糸条の形態を保ちつつ、糸条内での単糸のすり抜けにより糸条が伸びることができる特性（単糸自体の伸びではなく、紡績糸の伸び）が付与され、この特性によって強化繊維織物基材に面外方向を含む任意の方向への変形に対する自由度が付与される。これによって、スタンピング成形用シート全体に、変形に対する優れた追従性(賦形性)が付与され、それによって２次曲面を有する所望形状への高精度のスタンピング成形が可能となる。ただし、成形時に強化繊維織物基材の織物形態が乱れすぎると、成形品の高い機械特性が損なわれるので、織物基材の紡績糸における単糸が、織物基材の織目の３目以上の繊維長を有し、かつ、該織物基材における織目の３目分の長さの間に繊維端を有する単糸の本数と繊維端を有さない単糸の本数の割合が、３：７〜７：３の範囲にある形態とすることにより、成形後にも所望の織物形態を維持できるようになり、上述の優れた賦形性に加え、成形品の高い機械特性も確保できるようにしている。単糸が織目の３目以上の繊維長を有することにより、前述の切り込みを設けられた織物基材と同様の理由で必要な織物形態を維持できるようになる。また、その織物基材における織目の３目分の長さの間に繊維端を有する単糸の本数と繊維端を有さない単糸の本数の割合に関しては、この比が３：７より小さいと強化繊維の単糸が自由に動ける範囲(紡績糸内において自由にすり抜けることができる範囲)が小さくなるため、２次曲面を有する所望形状への優れた賦形性が達成できなくなるおそれがあり、この比が７：３より大きいと織物基材の形状が成形時に不安定となり、得られる成形品の機械特性も低下するおそれがある。この比を３：７〜７：３の範囲内とすることにより、このようなおそれを払拭できる。
【００１７】
このような紡績糸からなる強化繊維織物基材を用いたスタンピング成形用シートについても、少なくとも一部に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形に用いることができ、とくにその２次曲面形状部分における成形において、本発明による効果を効率よく発揮できる。
【００１８】
また、紡績糸からなる強化繊維織物基材を用いた上記本発明に係るスタンピング成形用シートにおいても、上記シート状材料が、上記複合層の少なくとも一面に(好ましくは両面に)不連続繊維からなるマットを固着して形成されている形態を採用することができる。前述の切り込みを設けたスタンピング成形用シートの場合と同様に、不連続繊維からなるマットは、強化繊維織物基材に固着させ、強化繊維織物基材と不連続繊維からなるマットの両層に対し上記マトリックス樹脂を含浸させればよい。織物基材と不連続繊維マットとの固着方法としては、例えば、スティッチ糸を用いてスティッチする方法、適当なバインダー(例えば、液状や紛体あるいは粒状のバインダー、バインダーとして機能可能な不織布やテープあるいは穴あきフィルム、バインダーとして機能可能な熱可塑性繊維(例えば、低融点ポリアミド糸)など)を用いる方法、ニードルパンチを施す方法等を使用できる。
【００１９】
また、このスタンピング成形用シートにおいても、上記シート状材料が複数積層されている形態を採用することもでき、それによって２次曲面を有する形状への賦形性の向上が可能である。
【００２０】
さらに本発明は、２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく行うことができるとともに、成形品の高い機械特性を発現させることを可能とするために、上記と同様の技術思想に基づいて、次のようなスタンピング成形用シートについても提供する。すなわち、本発明に係るスタンピング成形用シートは、強化繊維からなる織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートであって、シート自体が、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有していることを特徴とするものからなる。
【００２１】
このようなシート自体が、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有している構造は、前述の切り込みを設けた本発明に係るスタンピング成形用シートＡ、および、上述の紡績糸を用いた本発明に係るスタンピング成形用シートＢに対しても適用できる。すなわち、シート自体が、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有している、前述のスタンピング成形用シートＡ、Ｂの構成である。
【００２２】
このようなシート面外方向への凹凸を形成する波形状を有している本発明に係るスタンピング成形用シートにおいては、凹凸を形成する波形状が、シート面内方向において１方向に延在されている構造(例えば、複数の波形状が１方向に併設されている構造)に構成することもできるし、波形状が、シート面内方向において少なくとも２方向に延在されている構造(つまり、異なる方向に延在されている波形状が合成された構造) に構成することもできる。
【００２３】
また、上記凹凸を形成する波形状の並び方は、一様な形態で並んでいてもよく、類似の形態が併設されるように並んでいてもよい。また、それら波形状は、断続的、連続的のいずれの形態で並んでいてもよい。また、波形状が類似の形態で並んでいる場合には、波形状が類似の形態間で互いに急変するように配置されていてもよく、徐変するように配置されていてもよい。
【００２４】
さらに、上記凹凸を形成する波形状を有するスタンピング成形用シートが、前述したような複合層の少なくとも一面に(好ましくは両面に)不連続繊維からなるマットを固着して形成されている場合には、シートの少なくとも一方の一面に、上記波形状に応じて厚みを変化させた不連続繊維のマットが設けられている形態とすることができる。例えば、上記凹凸を形成する波形状を有するスタンピング成形用シートにおいて（つまり、スタンピング成形に使用前のシートにおいて）、（１）凸あるいは凹部分が凸部分と凹部分の間の立ち壁部分よりも厚い構造、または（２）凸あるは凹部分よりも立ち壁部分の方が厚い構造、となるように、板厚の厚い部分にマットが多く配置されている（好ましくは、そのマットがシートの表面側に配されている）形態とすることができる。すなわち、スタンピング成形におけるプレス形状で最初に型に接する箇所が厚い方が（つまり、マットが多い方が）賦形性は高いので、凸部分を厚くすることが多くの場合には好ましい。ただし、後から当たる部分（賦形タイミングが時間的に遅れる部分）の賦形形状が複雑な場合には、その箇所が厚い方がよいので、成形すべき形状によって適宜選択すればよい。
【００２５】
本発明は、上述したいずれかのスタンピング成形用シートを用いて成形された、少なくとも一部に２次曲面形状を有するスタンピング成形品についても提供する。
【発明の効果】
【００２６】
このように、本発明に係るスタンピング成形用シートによれば、強化繊維織物基材に用いているにもかかわらず、少なくとも一部に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形において、型に沿った賦形を容易に高精度で行うことができ、かつ、強化繊維の織物形態を残して成形できるため、そのシートを用いて成形された少なくとも一部に２次曲面形状を有するスタンピング成形品に高い機械特性を発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施態様に係るスタンピング成形用シートの部分断面図である。
【図２】図１のスタンピング成形用シートの積層形態の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施態様に係るスタンピング成形用シートの部分断面図である。
【図４】本発明の第３実施態様に係るスタンピング成形用シートの部分斜視図である。
【図５】図４の変形例に係るスタンピング成形用シートの部分斜視図である。
【図６】図４の別の変形例に係るスタンピング成形用シートの部分斜視図である。
【図７】図４のスタンピング成形用シートのシート厚みの一例を示す拡大部分断面図である。
【図８】図４のスタンピング成形用シートのシート厚みの別の一例を示す拡大部分断面図である。
【図９】図７のスタンピング成形用シートを用いた成形後の状態の一例を示す成形品の部分断面図である。
【図１０】本発明に係るスタンピング成形用シートを用いて成形したスタンピング成形品の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係るスタンピング成形用シートの部分断面を示している。図１において、スタンピング成形用シート１は、連続強化繊維からなる糸条２、３(例えば、特定本数の(例えば、１２，０００本あるいは２４，０００本程度の)連続強化繊維を束ねた糸条)がクリンプを有する構造に織成された織物基材４に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂５を含浸させてなる複合層７を有するシート状材料８を備えたスタンピング成形用シートに形成されている。本実施態様では、シート状材料８は、複合層７の一面に不連続繊維からなるマット６を前述したような適当な方法により固着して形成されている。マット６の層は、前述したように両面に設けられていてもよい。この複合層７を構成する織物基材４の経糸および緯糸の少なくとも一方の糸条に(図示例では糸条２に)、該糸条２の延在方向に織物基材４の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に、該糸条２の全幅および全厚みにわたる切り込み９が設けられている。図示例では、複数の糸条２が図１の紙面と垂直の方向に多数配列されていることになるが、各糸条２に同様の切り込み９が設けられている。ただし、切り込み９のシート面内方向の位置は、複数の糸条２に関して同じ位置にならないように設定されている。このような切り込み９は、例えば、機械的にカッター(例えば、押し切りカッター)で設けることが可能であり、切り込み９を設ける位置は、例えば、数値制御による位置制御装置でカッターの位置を所望の位置に制御することで精度よくコントロールすることが可能である。
【００２９】
上記のようなシート状材料８は、図２に例示するように、複数積層して、積層体として１枚のスタンピング成形用シート１０とすることもできる。この場合、複数のシート状材料８が、積層方向に隣接するシート状材料における上記切り込み９の位置が重ならないように積層されることが好ましい。また、上記複数のシート状材料８が、積層方向に隣接するシート状材料における上記切り込み９自体の向きが同じ向きにならないように積層されている構成(例えば、同じように切り込みが入れられたシート状材料８が互いに異なる積層角度で積層されている構成)が好ましい。このように積層することにより、前述したように、切り込み９によって強化繊維織物基材４に過度の不連続性が与えられることが防止され、成形後の成形品に過度の応力集中が生じたり、局所的に強度不足の箇所が生じたりすることが容易に回避される。
【００３０】
上記のようなスタンピング成形用シート(例えば、図１に示したスタンピング成形用シート１)においては、基本的に連続強化繊維からなる糸条２、３がクリンプを有する構造に織成された織物基材４に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂５を含浸させてなる複合層７を有するシート状材料８を備えたスタンピング成形用シート１であるから、強化繊維織物基材４の存在によって、成形後のスタンピング成形品(例えば、後述の図１０に示すような成形品)には極めて高い機械特性を発現させることが可能になる。織物基材４の糸条２には、該糸条２の延在方向に織物基材４の織目の３目以上の間隔をもって間欠的に、該糸条２の全幅および全厚みにわたる特定の切り込み９が設けられているので、織物基材４に糸条２の切り込み９による不連続性が適切に付与され、切り込み部分およびその周囲部が変位しやすくなって、織物基材４自体に、ひいては加熱を伴うスタンピング成形時におけるマトリックス樹脂を含めたスタンピング成形用シート１全体に、優れた賦形性（変形に対する優れた追従性)が付与され、それによって２次曲面を有する所望形状への高精度のスタンピング成形が可能となる。そして、切り込み９は、織物基材の織目の３目以上の適切に長い間隔をもって間欠的に設けられるので、スタンピング成形時においても、実質的に織物基材４の織物の形態は維持されることになり、その状態で上記のような優れた賦形性が付与されることとなる。織物基材４の織物の形態が維持されることにより、成形品においては極めて高い機械特性が発現されることになる。したがって、容易に精度よく優れた賦形性をもって２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を行うことと、成形品に高い機械特性を発現させることの両方の目的がともに効果的に達成される。
【００３１】
図３は、本発明の第２実施態様に係るスタンピング成形用シートの部分断面を示している。図３において、スタンピング成形用シート１１は、経糸１２および緯糸１３の少なくとも一方が(本実施態様では両方の糸条１２、１３が)強化繊維の紡績糸からなる織物基材１４に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂１５を含浸させてなる複合層１７を有するシート状材料１８を備えたスタンピング成形用シートに形成されている。本実施態様では、シート状材料１８は、複合層１７の両面に不連続繊維からなるマット１６を前述したような適当な方法により固着して形成されている。マット１６の層は、片面にのみ設けられていてもよい。この複合層１７を構成する織物基材１４の上記紡績糸における各単糸１９は、織物基材１４の織目の３目以上の繊維長を有しており、該織物基材１４における織目の３目分の長さの間に(例えば、図３における長さＬの間に)繊維端を有する単糸の本数と繊維端を有さない単糸の本数の割合が、３：７〜７：３の範囲となるように、紡績糸の原料となる不連続繊維の長さと紡績方法とが設定されている。図示は省略するが、上記のようなシート状材料１８は、図２に例示したのと同様に、複数積層して、積層体として１枚のスタンピング成形用シートとすることもできる。
【００３２】
上記のようなスタンピング成形用シート１１においては、織物基材１４の構成に、不連続強化繊維が紡績された紡績糸１２、１３が用いられているので、該紡績糸の糸条延在方向においては単糸１９の繊維端が実質的にランダムに存在することになる。この単糸の繊維端のランダムな位置での存在により、各紡績糸１２、１３には、糸条の形態を保ちつつ、糸条内での単糸１９のすり抜けにより糸条が伸びることができる特性（単糸自体の伸びではなく、紡績糸の伸び）が付与され、この特性によって強化繊維織物基材１４に面外方向を含む任意の方向への変形に対する高い自由度が付与される。この高い自由度によって、スタンピング成形用シート１１全体に、優れた賦形性 (変形に対する優れた追従性)が付与され、それによって２次曲面を有する所望形状への高精度のスタンピング成形が可能となる。そして、織物基材１４の各紡績糸における単糸が、織物基材１４の織目の３目以上の適切な繊維長を有し、かつ、該織物基材１４における織目の３目分の長さの間に繊維端を有する単糸の本数と繊維端を有さない単糸の本数の割合が、３：７〜７：３の適切な範囲にある形態とすることにより、成形時に強化繊維織物基材１４の織物形態が乱れすぎずに所望の織物形態を維持できるようになり、上述の優れた賦形性に加え、成形品の高い機械特性も確保できるようになっている。したがって、本実施態様においても、容易に精度よく優れた賦形性をもって２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を行うことと、成形品に高い機械特性を発現させることの両方の目的がともに効果的に達成される。
【００３３】
図４は、本発明の第３実施態様に係るスタンピング成形用シートの部分斜視図を示している。本実施態様においては、スタンピング成形用シートの素材としては、上述の第１実施態様または第２実施態様に係るシート、あるいは従来のスタンピング成形用シートを使用することができる。すなわち、強化繊維からなる織物基材に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させてなる複合層を有するシート状材料を備えたスタンピング成形用シートを素材として使用することができる。そして、このスタンピング成形用シート自体が、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有している。図４に示す第３実施態様に係るスタンピング成形用シート２１においては、シート面外方向の上下方向に凹凸を連続的に特定の一方向Ｘ−Ｘに形成する(延在する)波形状２２を有している。
【００３４】
上記のような波形状は、各種変形形態を採ることができる。例えば、図５に示す変形例に係るスタンピング成形用シート３１においては、波形状３２が、シート面内方向において少なくとも２方向（図示例では、Ｘ−Ｘ方向およびＹ−Ｙ方向の２方向）に延在されている。すなわち、図４に示したようなＸ−Ｘ方向に延在する波形状が、シート面内方向のＹ−Ｙ方向においてサインカーブが複数並んだような線に沿って蛇行するように形成されている。
【００３５】
また、図６に示す変形例に係るスタンピング成形用シート４１においては、シート面内方向において少なくとも２方向に延在する（図示例では、互いに直交するＸ−Ｘ方向およびＹ−Ｙ方向の２方向に延在する）波形状が合成された波形状４２が形成されている。いずれの形態の波形状を採用するかは、成形すべき成形品の２次曲面形状部に応じて適宜選択すればよい。また、波形状は必ずしも一様の形状でなくてもよく、シート面内方向のある方向において途中で急変あるいは徐変するように、複数種の波形状が混在した形態とすることもでき、これも成形すべき成形品の２次曲面形状部に応じて適宜選択することができる。
【００３６】
上記のような、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有するスタンピング成形用シートにおいては、適切に形成された波形状により、スタンピング成形時に複雑な成形形状に対しても高い賦形性を持つことができ、２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく行うことができるとともに、強化繊維からなる織物基材を有していることで成形品の高い機械特性を発現させることが可能となる。とくにこのような波形状を有するスタンピング成形用シートの素材として、前述の第１実施態様や第２実施態様に示したようなシート形態を採用すれば、一層優れた２次曲面を有する形状への賦形性と高い機械特性の実現が可能となる。
【００３７】
また、上記のような、シート面外方向への凹凸を連続的にまたは断続的に形成する波形状を有するスタンピング成形用シートにおいては、とくに、凹凸形状部の厚みや、マットを積層する場合のマットの配置について、成形すべき形状に応じて各種の形態を採ることが可能である。
【００３８】
例えば、図７に示すように、凹凸形状部５１の凸部分(図における凹凸の天面部５２)や凹部分(図における凹凸の底面部５３)が凹凸の立ち壁部５４よりも厚い形態や、図８に示すように、凹凸形状部６１の凸部分(図における凹凸の天面部６２)や凹部分(図における凹凸の底面部６３)よりも凹凸の立ち壁部６４の方が厚い形態を適宜採用することができる。そして、このようなシート厚みは、例えば、マットを積層する形態におけるマットの配置を工夫することで実現可能である。すなわち、凹凸形状部において厚みを厚くしたい部分にマットを多く配置すればよい（好ましくは、そのマットがシートの表面側に配置されていることが望ましい）。
【００３９】
このように凹凸形状部に厚み差を付与したスタンピング成形用シートでは、スタンピング成形（プレス成形）時において、成形すべき形状で最初に型に接する箇所が厚い方が（マットが多いので）賦形性は高くなるので、凸部分を厚くすることが多くの場合には好ましい。ただし、後から当る部分（賦形タイミングが時間的に遅れる部分）の賦形形状が複雑な場合には、その箇所が厚い方がよいので、成形する形状によって厚くする部分を適宜選択することができる。厚みを厚くする部分を配置マットの量で調節することにより、成形の円滑化をはかることができるとともに、例えば図９に例示するように、プレス賦形後の成形品７１の断面において、強化繊維の織物基材７２とマット７３を望ましい形態で配置でき、滑らかな望ましい表面形態の実現が可能となる。
【００４０】
さらに付け加えると、近年ではコンピュータを利用した賦形シミュレーション技術が向上し、２次曲面を有する成形したい形状が、成形用材料の元の平らな形状からどの程度の変形を以って成形されているかを、予め予想することが可能となりつつある。このシミュレーション結果に基づいて、大きな変形が必要とされている箇所に、本発明の切り込みを設けた織物基材の場合には単位面積あたりの切り込みの箇所を増し、紡績糸からなる織物の場合には繊維端を有する割合を増し、面外方向への波形状を有する場合にはその凹凸の高低差を増すことで、より一層、本発明の２次曲面を有する形状へのスタンピング成形を容易に精度よく、かつ高い機械特性を発現させることができるようになる。
【００４１】
このように、本発明に係るスタンピング成形用シートを用いることにより、少なくとも一部に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形において、型に沿った賦形を容易にかつ高精度で行うことができ、しかも、強化繊維の織物基材を使用した成形用シートであるため、成形品に高い機械特性を発現させることが可能になる。成形対象となる形状は特に限定されないが、本発明は、少なくとも一部に２次曲面を有する形状への成形にとくに有効である。例えば図１０に示すように、本発明は、折れ曲がり部や湾曲部のすべてが２次曲面形状である形状の成形品８１への成形に有効である。
【００４２】
なお、本発明において使用する強化繊維織物基材に用いられる強化繊維の種類は特に限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等、さらにはそれらの組み合わせを使用できるが、成形品の高い機械特性(強度や弾性率)を目指す場合には特に炭素繊維を含む形態が好ましく、望ましい機械特性の設計のし易さの面からも、炭素繊維の使用が好ましい。さらに、炭素繊維は剛直な繊維であるから、連続繊維を用いる場合には一般に２次曲面を有する形状へのスタンピング成形が難しいとされているが、本発明ではこのようなスタンピング成形が可能になることからも、強化繊維として炭素繊維を用いる場合に本発明は特に有効である。
【００４３】
また、本発明において使用するマトリックス樹脂としての熱可塑性樹脂の種類も特に限定されず、成形品の機械特性を大きく低下させない範囲で適宜選択することができる。例示するなら、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、芳香族ポリアミド等の樹脂を用いることができる。中でも、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドのいずれかからなることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係るスタンピング成形用シートは、とくに少なくとも一部に２次曲面を有する形状への成形が要求される量産品に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００４５】
１、１１  スタンピング成形用シート
２、３  連続強化繊維からなる糸条
４、１４  織物基材
５、１５  熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂
６、１６  マット
７、１７  複合層
８、１８  シート状材料
９  切り込み
１０  積層体としてのスタンピング成形用シート
１２  経糸
１３  緯糸
１９  紡績糸における各単糸
２１，３１、４１  スタンピング成形用シート
２２、３２、４２  波形状
５１、６１  凹凸形状部
５２、６２  凹凸の天面部
５３、６３  凹凸の底面部
５４、６４  凹凸の立ち壁部
７１  プレス賦形後の成形品
７２  織物基材
７３  マット
８１  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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【図５】
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【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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