(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部とフランジ部とを有する凹部の型と、該凹部に対応する凸部を有し、該凹部の型との間でキャビティが構成される凸部の型からなる成形型を用いて、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料をプレス成形する方法であって、前記成形型の下面となる型の上に強化繊維と熱可塑性樹脂からなる、少なくとも下記２種類の形状を有する成形材料（Ａ）、（Ｂ）をそれぞれの端部が重なり合わないように積層して配置する工程、前記成形型の下面となる型の上に積層、配置した成形材料（Ａ）、（Ｂ）を前記成形型の上面となる型を用いて加圧する工程、を有するプレス成形方法。
成形材料（Ａ）：前記キャビティの有する最大面積以上の面積を有する形状
成形材料（Ｂ）：少なくとも前記凹部の開口部の投影面積以上の投影面積であり、かつ成形材料（Ａ）未満の面積を有する形状
【請求項２】
前記少なくとも２種類の成形材料（Ａ）、（Ｂ）を積層して配置する工程において、前記成形材料（Ａ）を前記成形型の凹部側に配置する、請求項１に記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記成形材料（Ｂ）を、前記凹部の開口部の投影面積の７０％以上を覆うように配置する、請求項１または２に記載のプレス成形方法。
【請求項４】
前記成形型が、絞り部形成用の型である、請求項１〜３のいずれかに記載のプレス成形方法。
【請求項５】
前記成形型が、その一部に前記成形材料（Ａ）を拘束するための皺押さえ部を有する、請求項４に記載のプレス成形方法。
【請求項６】
前記成形型が、その上面となる型と前記成形材料（Ａ）、（Ｂ）の間に、前記成形材料（Ａ）を拘束するための皺押さえ部材を配置する、請求項４に記載のプレス成形方法。
【請求項７】
前記凹部の深さが１０ｍｍ以上である、請求項１〜６のいずれかに記載のプレス成形方法。
【請求項８】
前記成形材料を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度以上に予熱して軟化状態とした前記成形材料を、前記成形型の下面となる型の上に配置し、次いで前記成形型を閉じて型締を行い、その後加圧冷却する、請求項１〜７のいずれかに記載のプレス成形方法。
【請求項９】
前記成形材料が以下の成分（Ｉ）、成分（ＩＩ）を有してなる、請求項１〜８のいずれかに記載のプレス成形方法。
成分（Ｉ）：強化繊維：２５〜８０質量％
成分（ＩＩ）：ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリアセタール樹脂の群より選択される少なくとも１種の熱可塑性樹脂：２０〜７５質量％
【請求項１０】
前記成分（Ｉ）の質量平均繊維長が１〜１５ｍｍである、請求項９に記載のプレス成形方法。
【請求項１１】
自動車、電気・電子機器、家電製品、または、航空機の用途に用いられる部品・部材である、請求項１〜１０のいずれかに記載のプレス成形方法により得られた成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いたプレス成形方法、および当該プレス成形方法で得られた成形体に関するものであり、特に、作業性に優れ、複雑形状に対する成形性に優れるプレス成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属材料のプレス成形にて製造されていた自動車、電気・電子機器、家電製品などの各種部品・部材に代表される産業用部品が、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料に代替されている。これは、該成形材料を用いた成形体が高い強度を有し、軽量である点にある。ここで、プレス成形とは、加工機械および型、工具等を用いて金属、プラスチック材料、セラミックス材料などに例示される各種材料に曲げ、剪断、圧縮等の変形を与え、成形、加工をおこなう方法である。また、プレス成形は、比較的均一な精度の製品を多量に生産できることが特徴であり、多量生産をおこなうために高速化、高精度化、品質の安定化などの要求が高く、それらを実現するために作業性、成形性の向上に関する市場の要求は非常に高い。
【０００３】
特に、従来の強化繊維とマトリックス樹脂である熱可塑性樹脂を用いた成形材料の成形方法において、溶融温度以上に予備加熱して軟化状態にある該成形材料を雌雄一対からなる金型間に供給し、次いでプレス成形して所望の形状の成形体を得るプレス成形方法は周知である。しかしながら、繊維強化された熱可塑性樹脂成形材料のプレス成形では金型キャビティの形状に賦形せず、得られた成形体の表面外観に皺が生じたりしてしまうという成形性に関する問題があった。
【０００４】
そこで、上述したプレス成形における成形体の表面外観の向上を目的とした、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料の張り出しまたは深絞り成形方法が開示されている（特許文献１）。
【０００５】
これは、該成形材料の片面または両面に、接着性素材を介して前記成形材料の成形温度より高い温度で溶融または軟化する熱可塑性樹脂層を積載し、加熱・加圧・冷却固化してシート状成形素材を一旦得た後、さらに該シート状成形素材を加熱し、表皮面となる層を重ね合わせて成形する方法である。
【０００６】
しかしながら、上記方法では、表面外観を向上させるために熱可塑性樹脂層を前記成形材料に貼付する必要があるため、成形材料を都合２度に分けて予熱しなければならず、経済性に著しく劣る。さらに、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を、金型の凹凸部に対応させるために、別途、熱可塑性樹脂層で成形材料を挟み込んで、見かけ上、シート状成形素材としての張り出し、深絞り成形が可能となっているだけで、繊維強化された熱可塑性樹脂成形材料の成形性に関し、根本的な解決にはなっていない。
【０００７】
そこで、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料のプレス成形方法において、得られる成形体の表面外観の改善を目的に提案されている技術の一つとして、前記シート材料の熱可塑性樹脂を予熱し、軟化した状態のうちに切れ目を入れ、かつ型締めをおこなう方法が開示されている（特許文献２）。
【０００８】
これは、開放状態にある雌雄両金型の、雌雄いずれか一方の金型のキャビティ上に、熱可塑性樹脂の溶融温度以上に予熱して軟化状態にある上記成形材料を配置し、プレス成形をおこなう方法として、予熱して軟化状態にある上記成形材料の、成形体表面となる、金型の凹凸部に対応する個所に切れ目を設けることを特徴としたプレス成形方法であるが、上述の成形材料では、マトリックス樹脂である熱可塑性樹脂が溶融温度以上に予熱され、軟化した状態のうちに型締めをおこなわなければならないことは言うまでもない。
【０００９】
しかしながら、上記方法では、起伏が複雑に組み合わさった凹凸形状や、部分的に深い凹部や高い凸部が存在する形状のような成形体をプレス成形する場合には、前記シート材料が軟化した状態のうちに切れ目を入れ、かつ型締めをおこなわなければならず、結果的にシート材料に切れ目を入れるための装置を導入することや、作業者自身が高温のシート材料に接触して作業をおこなわなければならない等、作業性ひいては経済性に著しく劣る。
【特許文献１】特開平７−０３２４６５号公報
【特許文献２】特開平１０−１００１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の技術的背景に鑑み、本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いたプレス成形において、煩雑な工程を必要としない優れた作業性と、成形型の複雑形状に対し容易に追随させることができる優れた成形性とを兼ね備えたプレス成形方法、および当該プレス成形方法で得られた成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。すなわち、
（１）開口部とフランジ部とを有する凹部の型と、該凹部に対応する凸部を有し、該凹部の型との間でキャビティが構成される凸部の型からなる成形型を用いて、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料をプレス成形する方法であって、前記成形型の下面となる型の上に強化繊維と熱可塑性樹脂からなる、少なくとも下記２種類の形状を有する成形材料（Ａ）、（Ｂ）をそれぞれの端部が重なり合わないように積層して配置する工程、前記成形型の下面となる型の上に積層、配置した成形材料（Ａ）、（Ｂ）を前記成形型の上面となる型を用いて加圧する工程を有するプレス成形方法。
成形材料（Ａ）：前記キャビティの有する最大面積以上の面積を有する形状
成形材料（Ｂ）：少なくとも前記凹部の開口部の投影面積以上の投影面積であり、かつ成形材料（Ａ）未満の面積を有する形状
（２）前記少なくとも２種類の成形材料（Ａ）、（Ｂ）を積層して配置する工程において、前記成形材料（Ａ）を前記成形型の凹部側に配置する、（１）に記載のプレス成形方法。
【００１３】
（３）前記成形材料（Ｂ）を、前記凹部の開口部の投影面積の７０％以上を覆うように配置する、（１）または（２）に記載のプレス成形方法。
【００１５】
（４）前記成形型が、絞り部形成用の型である、（１）〜（３）のいずれかに記載のプレス成形方法。
【００１６】
（５）前記成形型が、その一部に前記成形材料（Ａ）を拘束するための皺押さえ部を有する、（４）に記載のプレス成形方法。
【００１７】
（６）前記成形型が、その上面となる型と前記成形材料（Ａ）、（Ｂ）の間に、前記成形材料（Ａ）を拘束するための皺押さえ部材を配置する、（４）に記載のプレス成形方法。
【００１８】
（７）前記凹部の深さが１０ｍｍ以上である、（１）〜（６）のいずれかに記載のプレス成形方法。
【００１９】
（８）前記成形材料を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度以上に予熱して軟化状態で前記成形材料を、前記成形型の下面となる型の上に配置し、次いで前記成形型を閉じて型締を行い、その後加圧冷却する、（１）〜（７）のいずれかに記載のプレス成形方法。
【００２０】
（９）前記成形材料が以下の成分（Ｉ）、成分（ＩＩ）を有してなる、（１）〜（８）のいずれかに記載のプレス成形方法。
【００２１】
成分（Ｉ）：強化繊維：２５〜８０質量％
成分（ＩＩ）：ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリアセタール樹脂の群より選択される少なくとも１種の熱可塑性樹脂：２０〜７５質量％。
【００２２】
（１０）前記成分（Ｉ）の質量平均繊維長が１〜１５ｍｍである、（９）に記載のプレス成形方法。
【００２５】
（１１）自動車、電気・電子機器、家電製品、または、航空機の用途に用いられる部品・部材である、（１）〜（１０）のいずれかに記載のプレス成形方法により得られた成形体。
である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のプレス成形方法は、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いたプレス成形をおこなう際に、煩雑な工程を踏む必要がないため、優れた作業性、成形型の複雑形状に対し容易に追随させることができ、成形性にも優れる。さらに得られる成形体の表面外観が良好なことから、自動車、電気・電子機器、家電製品などの各種部品・部材に極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明のプレス成形方法について、好ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００２８】
本発明は、開口部とフランジ部とを有する凹部の型と、該凹部に対応する凸部を有し、該凹部の型との間でキャビティが構成される凸部の型からなる成形型を用いて、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料をプレス成形する方法であって、前記成形型の下面となる型の上に強化繊維と熱可塑性樹脂からなる、少なくとも下記２種類の形状を有する成形材料（Ａ）、（Ｂ）をそれぞれの端部が重なり合わないように積層して配置する工程、前記成形型の下面となる型の上に積層、配置した成形材料（Ａ）、（Ｂ）を前記成形型の上面となる型を用いて加圧する工程を有するプレス成形方法である。なお、成形材料（Ａ）、（Ｂ）とは、各々、成形材料（Ａ）：前記キャビティの有する最大面積以上の面積を有する形状、成形材料（Ｂ）：少なくとも前記凹部の開口部の投影面積以上の投影面積であり、かつ成形材料（Ａ）未満の面積を有する形状である。
【００２９】
開口部とフランジ部とを有する凹部の型と、該凹部に対応する凸部を有し、該凹部の型との間でキャビティが構成される凸部の型からなる成形型とは、図１に示されるように、プレス装置（図示せず）に取り付けられた少なくとも凹部と凸部の雌雄一対（１、２）の成形型から構成される。さらに、これらの成形型は成形体の形状に応じたキャビティ面（３）を有している。また、キャビティ（４）とは、図２には示すように、該成形型を型締した際の隙間部分を指し、成形体の形状に対応する部分である。
【００３０】
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料をプレス成形する方法であり、プレス成形の種類は得られる成形体に応じ選択が可能である。ここで、プレス成形とは、加工機械および型、工具等を用いて金属、プラスチック材料、セラミックス材料などに例示される各種材料に曲げ、剪断、圧縮等の変形を与えて成形体を得る方法であるが、その成形形態として絞り、深絞り、フランジ、コールゲート、エッジカーリング、型打ちなどが例示される。また、プレス成形の方法としては、型を用いて成形をおこなう金型プレス法、ラバープレス法（静水圧成形法）押出し成形法などが例示される。上記プレス成形の方法のなかでも、成形圧力、温度の自由度の観点から、金属製の型を用いて成形をおこなう金型プレス法を好ましく用いることができる。
【００３１】
上記プレス成形方法のなかでも、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料においては、金型プレス法を用い、該成形材料を型内に予め配置しておき、型締とともに加圧、加熱をおこない、次いで型締をおこなったまま、金型の冷却により該成形材料の冷却をおこない成形体を得るホットプレス法や、予め該成形材料を、前記熱可塑性樹脂の溶融温度以上に、遠赤外線ヒーター、加熱板、高温オーブン、誘電加熱などに例示される加熱装置で加熱し、熱可塑性樹脂を溶融、軟化させた状態で、前記成形型の下面となる型の上に配置し、次いで型を閉じて型締を行い、その後加圧冷却する方法であるコールドプレス法を採用することができるが、本発明のプレス成形方法では、上記のプレス成形方法に特に制限はないものの、経済性、作業性に優れたコールドプレス法を採用することが好ましい。
【００３２】
さらに、本発明はプレス成形における配置作業の容易さ、すなわち、作業性の観点および成形体の表面外観の向上の観点から、前記成形型の下面となる型の上に強化繊維と熱可塑性樹脂からなる、少なくとも下記２種類の形状を有する成形材料（Ａ）、（Ｂ）を積層して配置する工程、さらに、前記成形型の下面となる型の上に積層、配置した成形材料（Ａ）、（Ｂ）を前記成形型の上面となる型を用いて加圧する工程を有する。
【００３３】
成形材料（Ａ）、（Ｂ）の形状については後述するが、該成形材料（Ａ）、（Ｂ）の積層の構成としては、少なくとも成形材料（Ａ）、（Ｂ）が重なりあっている必要があり、その積層は、成形材料（Ａ）、（Ｂ）と順に積層する構成、成形材料（Ａ）で成形材料（Ｂ）を挟み込むように積層する構成、成形材料（Ａ）を１層、（Ｂ）２層と順に積層する構成、などが例示できる。さらに、本発明の効果を損なわない範囲であれば、前記成形材料（Ａ）、（Ｂ）に加え、前記成形材料（Ａ）、（Ｂ）以外の成形材料を用いることもできる。
【００３４】
前記成形材料（Ａ）、前記成形材料（Ｂ）は、それぞれ以下に記載される形状を有する。
【００３５】
成形材料（Ａ）は、前記キャビティの有する最大面積以上の面積を有する形状である。前記キャビティの有する最大面積以上の面積とは、図３に点線で図示される（５）を前記キャビティの有する最大面積とし、前記キャビティの有する最大面積以上の面積を有する形状であることにより、プレス成形において、成形材料（Ａ）がキャビティ内に引き込まれてキャビティに賦形されるため、図４に示される得られた成形体（６）の一部、特に立ち壁部、深絞り部、張り出し部（７）などの形成が容易であり、得られる成形体の表面外観が向上する。一方、成形材料（Ａ）が、前記キャビティの有する最大面積未満の面積の形状である場合、図５に示される、得られる成形体（８）の一部、特に立ち壁部、深絞り部、張り出し部（９）の厚みにバラツキが発生するなど、結果、満足な成形体を得ることができないといった事態に陥ることとなる。
【００３６】
成形材料（Ｂ）は、少なくとも前記凹部の開口部の投影面積以上の投影面積であり、かつ成形材料（Ａ）未満の面積を有する形状である。該少なくとも前記凹部の開口部の投影面積以上の面積とは、図６に示される、前記凹部の開口部の投影図の斜線部（１１）にあたる部分の面積である。一方、成形材料（Ｂ）が前記少なくとも前記凹部の開口部の投影面積未満の投影面積を有する形状である場合、図５に示される、得られる成形体（８）の一部、特に立ち壁部、深絞り部、張り出し部（９）に未充填が発生するなど、結果、満足な成形体を得ることができないといった事態に陥ることとなる。
【００３７】
なお、成形材料（Ｂ）は、前記凹部の開口部の投影面積の全てを覆うよう配置されている必要は無いが、成形材料（Ｂ）が、前記凹部の開口部の投影面積の７０％以上を覆うように配置されることが好ましい。これは、該成形材料をプレス成形する際に、該成形材料（Ｂ）が図５に示すような成形体への該成形材料の未充填（１０）充填を防止することができるためである。さらに好ましくは８０％以上、とりわけ好ましくは９０％以上である。
【００３８】
本発明は、前記少なくとも下記２種類の形状を有する成形材料（Ａ）、（Ｂ）を積層して配置する工程において、前記成形材料（Ａ）が前記成形型の凹部側に配置されることが好ましい。該成形材料を加熱した後に、該成形型に配置する際の作業性、該成形材料（Ｂ）が該凸型による押し込みの際の、図５に示すような成形体への該成形材料が引きつれにより、厚みバラツキや穴あき（９）を防止することができるためである。
【００３９】
さらに、前記成形材料（Ｂ）の面積が、前記成形材料（Ａ）未満の面積であることが必要である。これは、該成形材料をプレス成形する際に、該成形材料（Ｂ）が図５に示すような成形体への該成形材料が引きつれにより、厚みバラツキや穴あき（９）を防止することができるためである。
【００４０】
さらに、図７に示すように、前記成形材料（Ａ）の端部と前記成形材料（Ｂ）の端部が重なり合わないように積層、配置（１２、１３）される必要がある。それらの端部が重なり合わないように積層、配置することで、成形体への該成形材料（Ｂ）が該成形型に挟まれることにより、図５に示すような、厚みバラツキや穴あき（９）を防止することができるためである。
【００４１】
また、本発明の効果を十分に発揮するために、前記成形型が、絞り部形成用の型であることが好ましい。さらに、前記成形型が、例えば、図８−ａに示すように、その一部に前記成形材料（Ａ）を拘束するための皺押さえ部（１４）を有することが作業性の観点から好ましい。ここで、図８−ａ、図８−ｂ、図８−ｃ、に、皺押さえ部を有する前記成形型を用いてプレス成形をおこなった際の、一連の動作の簡略図を示す。このように、皺押さえ部により、成形材料（Ａ）の端部が押さえられ（図８−ｂ）、次いで、プレス成形され、成形体の凹部側の表面が形成され、さらに、成形材料（Ｂ）により凸部側の未充填部が解消され、成形体が形成される（図８−ｃ）。
【００４２】
さらに、前記成形型が、図９、図１０に例示されるような、その上面となる型と前記成形材料（Ａ）、（Ｂ）の間に、前記成形材料（Ａ）を拘束するための皺押さえ部材（１５、１６ａ、１６ｂ）を配置することが成形の精密さを向上させる観点から好ましい。
【００４３】
また、図１に示す、前記成形型における、前記凹部の深さ（Ｄ）が１０ｍｍ以上であることが、本発明の効果である成形性、作業性を十分に発揮できるため好ましい。なお、実用的に電気・電子機器や自動車などの部材に用いるという点に鑑みれば、前記凹部の深さ（Ｄ）は、５００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
前記強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料は、以下の成分（Ｉ）、成分（ＩＩ）からなることが好ましい。
【００４５】
本発明における強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料とは、強化繊維で補強された熱可塑性樹脂であれば特に制限されず、例えば、複数本のストランド状強化繊維に針を突き刺し、互いに繊維を絡まり合わせたマット状ストランド強化繊維に熱可塑性樹脂を積層し、これを加熱、加圧して得られる成形材料、強化繊維束に溶融熱可塑性樹脂を付着させ、加圧して得られる成形材料、強化繊維のみ、あるいは粉末形状、繊維形状の熱可塑性樹脂を分散させ、これを加熱、加圧して得られる成形材料。強化繊維と粉末形状、繊維形状の熱可塑性樹脂を水中に分散、混合した懸濁液から抄造して得られる不織材料を加熱、加圧して得られる成形材料、強化繊維のみを水中に分散した懸濁液から抄造して得られる不織材料に粉末形状、繊維形状、フィルム形状、不織布形状の熱可塑性樹脂を加熱、加圧して、抄造して得られた該強化繊維の不織布材料に該熱可塑性樹脂を接着してなる成形材料などの公知の成形材料が挙げられる。これらのなかでも、該強化繊維の不織布材料に該熱可塑性樹脂を接着してなる成形材料が、強化繊維の分散性および熱可塑性樹脂の形態の自由性や、製造方法の経済性の観点から好ましく用いることができる。
【００４６】
また、前記成分（Ｉ）は、強化繊維による補強効果が大きく期待できる、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、鉱物繊維から選択される少なくとも１種であることが好ましく、ガラス繊維は低コストで、炭素繊維は高い補強効果が得られるためさらに好ましく、とりわけ好ましくは、強化繊維による熱可塑性樹脂への補強効果が大きい炭素繊維である。
【００４７】
さらに、該成分（Ｉ）は、２５〜８０質量％の割合で含有されていることが好ましい。本発明により得られる成形体の機械的特性を鑑みると、３０〜７５質量％の割合で含有されていることがさらに好ましく、３５〜７０質量％の割合で含有されていることがとりわけ好ましい。炭素繊維の質量含有量が２５質量％以上であることにより、本発明のプレス成形方法により得られる成形体の強化繊維による補強効果が発現するため、構造部材として用いた場合に必要な曲げ強度を発揮できる。また、炭素繊維の質量含有率が８０質量％以下であることにより、強化繊維と熱可塑性樹脂の該繊維間への熱可塑性樹脂の含浸を満たすことができ、成形性が確保できる。
【００４８】
さらに、前記成分（Ｉ）の質量平均繊維長が１〜１５ｍｍであることが好ましい。強化繊維の質量平均繊維長は、より好ましくは１．５〜１０ｍｍであり、さらに好ましくは２〜６．５ｍｍである。強化繊維の質量平均繊維長が１ｍｍより長いと、繊維補強効果が大きく、構造部材として使用する際に好適である。また、強化繊維の質量平均繊維長が１５ｍｍより短いと、該強化繊維の絡み合いによる立体障害を小さくすることができるため、本発明のプレス成形方法より得られる成形体内に欠点の発生を抑えることができるため好ましい。
【００４９】
また、前記成分（ＩＩ）は、本発明の特徴を損なわない範囲であれば、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルニトリル、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマーなどの結晶性樹脂、スチレン系樹脂の他や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレートなどの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂が挙げられる。本発明においては、これらの少なくとも１種を熱可塑性樹脂として採用することができる。好ましくは、経済性の観点から、前記成分（ＩＩ）は、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリアセタール樹脂の群より選択される少なくとも１つの熱可塑性樹脂であり、さらに好ましくは、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂から選択される少なくとも１種である。これは、強化繊維間へ熱可塑性樹脂を含浸させる成形性の観点からである。
【００５０】
さらに、前記成分（ＩＩ）の配合量は、２０〜７５質量％の割合であることが好ましい。上記強化繊維の含有量の観点と同様に、２５〜７０質量％の割合で含有されていることがさらに好ましく、３０〜６５質量％の割合で含有されていることがとりわけ好ましい。
【００５１】
また、上記成分（ＩＩ）については、必要に応じて上記した熱可塑性樹脂の混合物あるいはこれらの熱可塑性樹脂を使用したポリマーアロイおよびこれらの変性物を挙げることができ、本発明において熱可塑性樹脂とはこれらを全て包含するものである。このような熱可塑性樹脂中には安定剤、顔料、充填剤などの通常配合される各種の配合剤が任意に含まれていてもよい。
【００５２】
さらに、上述した特性を有することから、自動車、電気・電子機器、家電製品、航空機などの各種部品・部材を好ましい用途として、挙げることができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例によって、本発明のプレス成形方法および成形体について具体的に説明するが、下記の実施例は本発明を制限するものではない。
【００５４】
（参考例１）
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸、焼成処理を行い、総フィラメント数１２０００本の炭素繊維連続束を得た。この炭素繊維連続束の特性は次の通りであった。
【００５５】
単位長さ当たりの質量：１．７ｇ／ｍ
比重：１．８ｇ／ｃｍ３
引張強度：４．０ＧＰａ
引張弾性率：２３５ＧＰａ。
【００５６】
（参考例２）
成分（Ｉ）として、参考例１で得られた炭素繊維連続束を、カートリッジカッターでカットし、繊維長６．４ｍｍのチョップド糸を得た。界面活性剤（和光純薬工業（株）社製、「ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム」（製品名）の１．５ｗｔ％水溶液１００リットルを攪拌し、予め泡立てた分散液を作製した。この分散液に、得られたチョップド糸１００ｇを投入し、１０分間撹拌した後、長さ１０００ｍｍ×幅１０００ｍｍの抄紙面を有する抄紙機に流し込み、吸引により脱水して、炭素繊維からなる不織布（以下ＣＦと略す）を得た。次に、この炭素繊維からなる不織布を１５０℃の温度で２時間乾燥した。
【００５７】
（参考例３）
成分（ＩＩ）として、ポリアミド６樹脂（東レ（株）社製、“ＣＭ１００１”（登録商標））を用いた。
【００５８】
２４０℃の温度に加熱された上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の熱盤面間に、離型シートとしてテフロン（登録商標）シート（厚さ１ｍｍ）を用い、ポリアミド６樹脂を挟み込むように配置した。ポリアミド６樹脂は９０ｇ投入し、偏りが無いように配置した。ついで、３ＭＰａでプレスした。次に、３０℃の温度に温度制御された、上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の冷却盤間に配置し、３ＭＰａで冷却プレスし、長さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚み０．０８ｍｍのポリアミドフィルム（以下ＰＡと略す）を得た。
【００５９】
（参考例４）
成分（ＩＩ）として、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）社製、“ＱＥ５１０”）を用いた。
【００６０】
２００℃の温度に加熱された上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の熱盤面間に、離型シートとしてテフロン（登録商標）シート（厚さ１ｍｍ）を用い、ポリプロピレン樹脂を挟み込むように配置した。ポリプロピレン樹脂は９０ｇ投入し、偏りが無いように配置した。ついで、３ＭＰａでプレスした。次に、３０℃の温度に温度制御された、上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の冷却盤間に配置し、３ＭＰａで冷却プレスし、長さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚み０．１ｍｍのポリプロピレンフィルム（以下ＰＰと略す）を得た。
【００６１】
（参考例５）
成分（ＩＩ）として、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）社製、“ＱＥ５１０”）を用いた。
【００６２】
２００℃の温度に加熱された上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の熱盤面間に、離型シートとしてテフロン（登録商標）シート（厚さ１ｍｍ）を用い、ポリプロピレン樹脂を挟み込むように配置した。ポリプロピレン樹脂は４４ｇ投入し、偏りが無いように配置した。ついで、３ＭＰａでプレスした。次に、３０℃の温度に温度制御された、上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の冷却盤間に配置し、３ＭＰａで冷却プレスし、長さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのポリプロピレンフィルム（以下ＰＰ２と略す）を得た。
【００６３】
（参考例６）
参考例２で得られた炭素繊維からなる不織布１枚を、参考例３で得られたＰＡを前記炭素繊維からなる不織布の両面に１枚ずつ挟み込み、[ＰＡ／ＣＦ／ＰＡ]の構成のシートとした。また、離型シートとしてテフロン（登録商標）シート（厚さ１ｍｍ）を用い、該シートを挟み込むように配置した。ついで、２４０℃の温度に加熱された上下の熱盤面から構成される油圧式プレス機の熱盤面間に配置し、５ＭＰａでプレスした。次に、３０℃の温度に温度制御された冷却盤間に配置し、５ＭＰａで冷却プレスし、長さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚み０．２１ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を得た。
【００６４】
（参考例７）
成分（ＩＩ）として、参考例４で得られたＰＰを用い、加熱時の上下の熱盤面の温度を２００℃とした以外は、参考例５と同様の操作をおこない、長さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚み０．２５ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を得た。
【００６５】
（参考例８）
成分（ＩＩ）として、参考例５で得られたＰＰを前記炭素繊維からなる不織布の片面に１枚重ね合わせ、[ＰＰ／ＣＦ]の構成のシートとした以外は、参考例５と同様の操作をおこない、長さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚み０．１０ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を得た。
【００６６】
（参考例９）
プレス成形に使用する金型として、下記に記す寸法を有する、凹型に図１１、凸型に図１２に示す金型を用いた。
・図１１：Ｗ１；１５０ｍｍ、Ｗ２；２５０ｍｍ、Ｗ３；３００ｍｍ、Ｗ４；１００ｍｍ、Ｗ５；１５０ｍｍ、Ｗ６；２００ｍｍ、Ｄ１；４３ｍｍ、Ｄ２；３ｍｍ、Ｈ；２００ｍｍ
・図１２：Ｗ１；１４４ｍｍ、Ｗ２；３００ｍｍ、Ｗ３；９４ｍｍ、Ｈ１；１２０ｍｍ、Ｈ２；８０ｍｍ。
【００６７】
（参考例１０）
プレス成形に使用する金型として、下記に記す寸法を有する、凹型に図１３、凸型に図１４に示す金型を用いた。
・図１３：Ｗ１；１５０ｍｍ、Ｗ２；２５０ｍｍ、Ｗ３；３００ｍｍ、Ｗ４；７０ｍｍ、Ｗ５；１００ｍｍ、Ｗ６；１５０ｍｍ、Ｗ７；２００ｍｍ、Ｄ１；４３ｍｍ、Ｄ２；３５ｍｍ、Ｄ３；３ｍｍ、Ｈ；２００ｍｍ
・図１４：Ｗ１；１４４ｍｍ、Ｗ２；３００ｍｍ、Ｗ３；６７ｍｍ、Ｗ４；９４ｍｍ、Ｗ５；２００ｍｍ、Ｈ１；１２０ｍｍ、Ｈ２；８０ｍｍ。
【００６８】
（参考例１１）
プレス成形に使用する金型として、下記に記す寸法を有する、凹型に図１１、凸型に図１２に示す金型を用いた。
・図１１：Ｗ１；１５０ｍｍ、Ｗ２；２５０ｍｍ、Ｗ３；３００ｍｍ、Ｗ４；１００ｍｍ、Ｗ５；１５０ｍｍ、Ｗ６；２００ｍｍ、Ｄ１；７０３ｍｍ、Ｄ２；３ｍｍ、Ｈ；１０００ｍｍ
・図１２：Ｗ１；１４４ｍｍ、Ｗ２；３００ｍｍ、Ｗ３；９４ｍｍ、Ｈ１；８２０ｍｍ、Ｈ２；７２０ｍｍ。
【００６９】
ここで、実施例、比較例により得られる成形体の評価基準を以下に記す。
［表面外観］
Ａ：立ち壁、深絞り、張り出し部の未充填部分、穴あき部分が無く優れた成形体の表面外観である。
Ｂ：実用上問題はないものの、立ち壁、深絞り、張り出し部にかすれ状の跡が見られる。
Ｃ：立ち壁、深絞り、張り出し部に未充填や穴あきがあり劣る。
［作業性］
ＡＡ：成形材料（Ａ）、（Ｂ）の積層や搬送に手間取ることなく、さらに、プレス成形時に前記成形材料（Ａ）、（Ｂ）がずれを起こすことなく、作業性に特に優れる。
Ａ：成形材料（Ａ）、成形材料（Ｂ）の積層や搬送の手間取ることなく特に優れる。
Ｂ：プレス成形時に成形材料（Ａ）、（Ｂ）の積層や搬送に若干手間取るが、作業性には問題はない。
Ｃ：プレス成形時に成形材料（Ａ）、（Ｂ）の積層や搬送に手間取り、作業性に劣る。
【００７０】
（実施例１）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を以下のサイズに裁断し、それぞれ成形材料（Ａ）、成形材料（Ｂ）とした。また、金型は参考例９を用い、金型温度を５０℃に温調した。
【００７１】
成形材料（Ａ）：長さ５００ｍｍ、幅３００ｍｍ
成形材料（Ｂ）：長さ１６０ｍｍ、幅１１０ｍｍ
上記成形材料（Ａ）を３層、上記成形材料（Ｂ）を９層の順に図７に示すように成形材料（Ａ）、（Ｂ）の端部が重ならないように積層（以下シート材と略す）をおこない、その後、該シート材の厚み方向に中心が２３５℃になるまで遠赤外線ヒーターを具備したオーブン中で５００秒間予熱した。ついで該シート材を金型キャビティ面の凹部の投影面に該シート材の該成形材料（Ｂ）が収まるように配置した。その後、直ちに２０ｍｍ／秒の速度で該凸型を降下させ、該シート材をキャビティ内で充填させつつ、キャビティの厚みが３ｍｍになるまで型締をおこなった。その後、この状態を維持するように５０秒間加圧、冷却し、その後成形型を開いて、成形体を得た。
【００７２】
（実施例２）
参考例６で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、それぞれ成形材料（Ａ）、成形材料（Ｂ）とし、金型温度を８０℃に温調した以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００７３】
（実施例３）
参考例８で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を以下のサイズに裁断し、それぞれ成形材料（Ａ）、成形材料（Ｂ）とした。また、金型は参考例９を用い、金型温度を５０℃に温調した。
【００７４】
成形材料（Ａ）：長さ５００ｍｍ、幅３００ｍｍ
成形材料（Ｂ）：長さ１６０ｍｍ、幅１１０ｍｍ
上記成形材料（Ａ）を１０層、上記成形材料（Ｂ）を２０層の順に図７に示すように成形材料（Ａ）、（Ｂ）の端部が重ならないように積層（以下シート材と略す）をおこない、その後、該シート材の厚み方向に中心が２３５℃になるまで遠赤外線ヒーターを具備したオーブン中で５００秒間予熱した。ついで該シート材を金型キャビティ面の凹部の投影面に該シート材の該成形材料（Ｂ）が収まるように配置した。その後、直ちに２０ｍｍ／秒の速度で該凸型を降下させ、該シート材をキャビティ内で充填させつつ、キャビティの厚みが３ｍｍになるまで型締をおこなった。
その後、この状態を維持するように５０秒間加圧、冷却し、その後成形型を開いて、成形体を得た。
【００７５】
（実施例４）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、金型として参考例１０を用いた以外は、実施例２と同様の方法でプレス成形をおこない、図１５に示すような複雑形状の成形体を得た。
【００７６】
（実施例５）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、図１６に示すように成形材料（Ａ）、（Ｂ）を積層した以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００７７】
（実施例６）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、図１７に示すように積層し、かつ該成形材料（Ｂ）については、凹部の開口部の６０％を覆うように積層した以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００７８】
成形材料（Ａ）：長さ５００ｍｍ、幅３００ｍｍ
成形材料（Ｂ）：長さ１５０ｍｍ、  幅６０ｍｍ。
【００７９】
（実施例７）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、図１８に示すように成形材料（Ａ）、（Ｂ）の端部を重ねて積層した以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００８０】
（実施例８）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、図８−ａに示す皺押さえ部を有した成形型をもちいた以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００８１】
（実施例９）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、図１０に示す皺押さえ部材を有した成形型をもちいた以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００８２】
（実施例１０）
参考例７で得た炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用い、金型として参考例１１を用いた以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、絞りの浅い形状の成形体を得た。
【００８３】
（比較例１）
実施例１における、成形材料（Ｂ）と同様のサイズに裁断した炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を１２枚積層した以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００８４】
（比較例２）
実施例１における、成形材料（Ａ）と同様のサイズに裁断した炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を１２枚積層した以外は、実施例１と同様の方法でプレス成形をおこない、成形体を得た。
【００８５】
上記の実施例１〜１０と比較例１、２から、下記のことが明らかである。実施例１〜４で得られた成形体の絞り形成部には皺の発生も、破れもなく表面外観は良好であった。さらに、実施例８、９においては、実施例１〜４と同様に優れた表面外観を有することに加え、作業時に成形材料（Ａ）および成形材料（Ｂ）の搬送やずれを抑制することができ、作業性にも優れていた。実施例５〜７、１０により得られた成形体においては、実施例１〜４により得られた成形体よりは、溝部の表面外観にかすれや線状の跡があり、表面外観は若干劣るものの、実用上問題のない成形品が得られた。また、比較例１は図５（１０）、比較例２は図５（９）に示すような、成形体としての欠陥が見られた。従来法では、上述のとおり、絞り成形が困難であることが確認された。
【００８６】
【表１】
0005332227.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００８７】
従来法とは異なり、本発明の強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いたプレス成形方法においては、煩雑な工程を必要としない優れた作業性と、成形型の複雑形状に対し容易に追随させることができる優れた成形性とを兼ね備えている。そのため本発明のプレス成形方法で得られた成形体は、自動車、電気・電子機器、家電製品、航空機などの各種部品・部材に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】成形型の一実施例の簡略図。
【図２】成形型が形成するキャビティの一実施例の簡略図。
【図３】成形型が形成するキャビティ面の一実施例の簡略図。
【図４】本発明のプレス成形方法によりに得られる成形体一実施例の簡略図。
【図５】従来のプレス成形方法により得られる成形体一実施例の簡略図。
【図６】成形型が形成する開口部の投影面積の簡略図。
【図７】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成の一実施例の簡略図。
【図８−ａ】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成および皺押さえ部を有する成形型の一実施例の簡略図。
【図８−ｂ】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成および皺押さえ部を有する成形型の一実施例を用いた際の、プレス成形される様子を示した簡略図。
【図８−ｃ】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成および皺押さえ部を有する成形型の一実施例を用いた際の、プレス成形される様子を示した簡略図。
【図９】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成および皺押さえ部材を有する成形型の一実施例の簡略図。
【図１０】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成および皺押さえ部材を有する成形型の一実施例の簡略図。
【図１１】実施例および比較例に用いた成形型の凹部の簡略図。
【図１２】実施例および比較例に用いた成形型の凸部の簡略図。
【図１３】実施例および比較例に用いた成形型の凹部の簡略図。
【図１４】実施例および比較例に用いた成形型の凸部の簡略図。
【図１５】本発明のプレス成形方法によりに得られる成形体一実施例の簡略図。
【図１６】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成の一実施例の簡略図。
【図１７】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成の一実施例の簡略図。
【図１８】本発明のプレス成形方法における成形材料の積層構成の一実施例の簡略図。
【符号の説明】
【００８９】
１  成形型の凸部
２  成形型の凹部
３  成形型から形成されるキャビティ面
４  成形型から形成されるキャビティ
５  キャビティの有する最大面積
６  成形体
７  成形された立ち壁部
８  成形体
９  成形された立ち壁部（穴あき部）
１０  成形されたフランジ部（未充填）
１１  凹部の開口部の投影面積
１２  成形材料（Ａ）
１３  成形材料（Ｂ）
１４  皺押さえ部
１５  皺押さえ部材
１６ａ  皺押さえ部材
１６ｂ  皺押さえ部材
１７  成形体
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005332227.tif 000005
【図４】
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【図５】
0005332227.tif 000007
【図６】
0005332227.tif 000008
【図７】
0005332227.tif 000009
【図８−ａ】
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【図８−ｂ】
0005332227.tif 000011
【図８−ｃ】
0005332227.tif 000012
【図９】
0005332227.tif 000013
【図１０】
0005332227.tif 000014
【図１１】
0005332227.tif 000015
【図１２】
0005332227.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
0005332227.tif 000018
【図１５】
0005332227.tif 000019
【図１６】
0005332227.tif 000020
【図１７】
0005332227.tif 000021
【図１８】
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