(57)【要約】【課題】繊維強化熱可塑性樹脂に含まれている強化繊維がよれることなくより厚い繊維強化熱可塑性樹脂を賦形することが可能であり、且つ作業者のハンドリング性がよい、繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法を提供する。【解決手段】所定方向に揃えた強化繊維を熱可塑性樹脂にてテープ状またはシート状またはプレート状に固めた繊維強化熱可塑性樹脂１０の賦形方法において、金型２０、３０に配置した繊維強化熱可塑性樹脂１０に張力Ｆを付与した状態にて加熱及びプレスする、賦形方法。【選択図】図２
2013237220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に揃えた強化繊維を熱可塑性樹脂にてテープ状またはシート状またはプレート状に固めた繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法において、
金型に配置した繊維強化熱可塑性樹脂に張力を付与した状態にて加熱及びプレスする、
繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法であって、
金型に配置した前記繊維強化熱可塑性樹脂における一方端の側を前記金型に固定し、前記繊維強化熱可塑性樹脂における他方端の側を、前記強化繊維の方向に沿って前記一方端の側から遠ざかる方向に引っ張ることで前記張力を付与する、
繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法。
【請求項３】
前記繊維強化熱可塑性樹脂の厚さが所望する厚さとなるように複数の繊維強化熱可塑性樹脂を重ね、
重ねた複数の前記繊維強化熱可塑性樹脂をまとめて請求項１または請求項２に記載の繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法を用い、重ねた複数の前記繊維強化熱可塑性樹脂を融着させるとともに融着させた繊維強化熱可塑性樹脂を賦形する、
繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂成型体等の対象物の剛性をより向上させる方法として、強化繊維を含む繊維強化熱可塑性樹脂を対象物に貼り付けるという方法がある。この方法を用いることで、軽量化した対象物の剛性をより向上させることができる。
繊維強化熱可塑性樹脂は、所定方向（例えば一方向）に揃えた強化繊維を熱可塑性樹脂にて固めたテープ状またはシート状またはプレート状の部材であり、一般的には強化繊維の方向を長手方向とするテープ状に形成されており、強化繊維の方向に対する引張り強度を向上させるために用いられる。
この繊維強化熱可塑性樹脂を、対象物の貼付面の形状に沿うように密着させて固定することで、対象物における貼付面の強度（強化繊維の方向の引張り強度）を向上させることができる。
なお、対象物の強度をより向上させるためには、より厚い繊維強化熱可塑性樹脂を貼り付けることが必要であるが、繊維強化熱可塑性樹脂は、厚くなるにしたがって湾曲しにくくなり、対象物の貼付面が湾曲している場合は密着させることが困難となる。例えば厚さが０．５［ｍｍ］以下の繊維強化熱可塑性樹脂であれば、常温であっても比較的自由に湾曲させることが可能である。しかし、厚さが１［ｍｍ］を超えるような繊維強化熱可塑性樹脂は、常温では自由な形状に湾曲させることが非常に困難であり、無理に湾曲させると折れてしまう。
例えば、特許文献１に記載された従来技術では、厚さが３．８［ｍｍ］の繊維強化熱可塑性樹脂を用いており、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、まず繊維強化熱可塑性樹脂１１０を表面温度が２２０［℃］になるまで加熱して軟化させた後、金型１２０、１３０にてプレスして、繊維強化熱可塑性樹脂１１０を折ることなく所望する形状に賦形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８５４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術では、厚さが３．８［ｍｍ］もある繊維強化熱可塑性樹脂を用いるため、まず繊維強化熱可塑性樹脂の表面が２２０［℃］になるまで加熱して折れないように軟化させている。しかし、加熱された繊維強化熱可塑性樹脂を作業者が金型にチャージするには、温度が高温（２２０［℃］）であるので火傷等の懸念があり、しかも軟化していて扱いづらいためハンドリング性が悪く、作業性が良くない。さらには、繊維強化熱可塑性樹脂が軟化しているので、金型内にチャージする際や、金型にてプレスした際に、繊維強化熱可塑性樹脂に含まれている強化繊維がよれてしまい（強化繊維が一方向に揃っていない状態になり）、所望する強度を得られなくなる可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、繊維強化熱可塑性樹脂に含まれている強化繊維がよれることなく、且つより作業性が良い、繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、所定方向に揃えた強化繊維を熱可塑性樹脂にてテープ状またはシート状またはプレート状に固めた繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法において、金型に配置した繊維強化熱可塑性樹脂に張力を付与した状態にて加熱及びプレスする、賦形方法である。
【０００６】
この第１の発明によれば、繊維強化熱可塑性樹脂に張力を付与した状態にて加熱及びプレスすることで、繊維強化熱可塑性樹脂に含まれている強化繊維がよれることを防止することができる。また、繊維強化熱可塑性樹脂を金型に配置した後に加熱するので、作業者が繊維強化熱可塑性樹脂を金型にチャージする際には、まだ繊維強化熱可塑性樹脂が加熱されていないので、作業者のハンドリング性がよく、作業性が良い。
【０００７】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法であって、金型に配置した前記繊維強化熱可塑性樹脂における一方端の側を前記金型に固定し、前記繊維強化熱可塑性樹脂における他方端の側を、前記強化繊維の方向に沿って前記一方端の側から遠ざかる方向に引っ張ることで前記張力を付与する、賦形方法である。
【０００８】
この第２の発明によれば、強化繊維の方向に沿った張力を、容易に且つ適切に付与することができる。
【０００９】
次に、本発明の第３の発明は、前記繊維強化熱可塑性樹脂の厚さが所望する厚さとなるように複数の繊維強化熱可塑性樹脂を重ね、重ねた複数の前記繊維強化熱可塑性樹脂をまとめて第１の発明または第２の発明に記載の繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法を用い、重ねた複数の前記繊維強化熱可塑性樹脂を融着させるとともに融着させた繊維強化熱可塑性樹脂を賦形する、賦形方法である。
【００１０】
この第３の発明によれば、例えば常温であっても比較的自由に湾曲可能な厚さの繊維強化熱可塑性樹脂を、所望する厚さとなるように複数重ねる。
それぞれの繊維強化熱可塑性樹脂は常温であっても比較的自由に湾曲可能であるので、常温にて金型にチャージしてプレスしても、繊維強化熱可塑性樹脂は折れない。そして加熱することで、重ねた繊維強化熱可塑性樹脂を融着させて、所望する厚さを有する１本の繊維強化熱可塑性樹脂にすることができる。
これにより、強化繊維がよれることなく、且つ作業性が良く、且つ所望する厚さを有する繊維強化熱可塑性樹脂を、所望する形状に賦形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法を説明する図であり、金型２０、金型３０、繊維強化熱可塑性樹脂１０、チャック４０等の外観の例を説明する斜視図である。
【図２】繊維強化熱可塑性樹脂１０に張力Ｆを付与しながら、金型２０、金型３０にて繊維強化熱可塑性樹脂１０を加熱及びプレスする様子を説明する断面図である。
【図３】図２に対して、張力Ｆを付与した繊維強化熱可塑性樹脂１０をチャック４５にて固定した例を説明する断面図、及び賦形された繊維強化熱可塑性樹脂１０の外観を説明する図である。
【図４】樹脂成型品５０の貼付面に、賦形した繊維強化熱可塑性樹脂１０を密着させた状態を説明する斜視図である。
【図５】従来の、繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、各図においてＸ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｘ軸は前後方向を示しており、Ｙ軸は左右方向を示しており、Ｚ軸は上下方向を示している。
●［繊維強化熱可塑性樹脂１０の賦形手順（図１〜図３）］
繊維強化熱可塑性樹脂は、所定方向（例えば一方向）に揃えた複数の強化繊維（例えば炭素繊維）を熱可塑性樹脂にて固めたテープ状またはシート状またはプレート状の部材であり、強化繊維の方向における引張り強度が非常に大きい。
繊維強化熱可塑性樹脂１０は、図４に示すように、樹脂成型品５０等の対象物において強度（引張り強度）の向上を所望する個所（貼付面）に、繊維強化熱可塑性樹脂１０を密着させて固定することで、対象物の強度を向上させるために用いられる。なお貼付面は、対象物にもよるが、通常、図４の例に示すように任意の形状に湾曲しており、直線状の平面でないことが多い。
【００１３】
繊維強化熱可塑性樹脂１０は、厚さが例えば０．５［ｍｍ］以下であれば、常温であっても比較的自由に湾曲させることが可能である。しかし、厚さが例えば１［ｍｍ］を越えるような繊維強化熱可塑性樹脂は、常温では直線状の状態から湾曲させることが非常に困難であり、無理に湾曲させると折れてしまう。
対象物の強度をより向上させるためには、より厚い繊維強化熱可塑性樹脂１０が必要である。しかし、より厚い（例えば厚さが１［ｍｍ］以上）繊維強化熱可塑性樹脂を用いる際、対象物の貼付面が湾曲している場合は、この湾曲形状に沿うように、繊維強化熱可塑性樹脂１０を賦形する必要がある。
【００１４】
次に図１〜図３を用いて、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法について説明する。
金型２０の型面２２、及び金型３０の型面３２には、所望する賦形形状が付与されている。
チャック４０は、固定手段にて、一方の金型（この場合、金型２０）に固定され、繊維強化熱可塑性樹脂１０の一方端を金型に固定可能である。
なお図１では、金型２０に形成されたネジ穴２１と、チャック４０に形成されたネジ穴４１と、ネジ４２にて固定手段を形成した例を示しているが、固定手段はこれに限定されるものではない。
また、繊維強化熱可塑性樹脂１０は、所望する厚さとなるように複数枚が重ねられる。図１の例では３枚の繊維強化熱可塑性樹脂１０を重ねた例を示しているが、３枚に限定されるものではない。
【００１５】
以下、約３［ｍｍ］の厚さを有して所望する形状に賦形された繊維強化熱可塑性樹脂１０を得るための、繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法の例について説明する。
まず、作業者は、常温であっても比較的自由に湾曲可能な厚さを有する繊維強化熱可塑性樹脂１０を、所望する厚さとなる枚数分、用意する。
例えば、比較的自由に湾曲可能な約０．３［ｍｍ］の厚さの繊維強化熱可塑性樹脂１０を１０枚重ねて、所望する３［ｍｍ］の厚さとする。この場合、繊維強化熱可塑性樹脂１０のそれぞれは０．３［ｍｍ］の厚さであるので、重ねた状態であっても、それぞれの繊維強化熱可塑性樹脂１０を、比較的自由に湾曲させることができる。
そして作業者は、常温において、重ねた１０枚の繊維強化熱可塑性樹脂１０の一方端を、まとめてチャック４０にて金型２０に固定する。
なお、この時点において金型２０及び金型３０は加熱されてなく、常温である。つまり、繊維強化熱可塑性樹脂１０も金型２０、３０も常温であるので、作業者は火傷の心配がなく、安全に作業することが可能であり、作業性が良い。また繊維強化熱可塑性樹脂１０が常温であるので、繊維強化熱可塑性樹脂１０が軟化していないのでハンドリング性が良く、しかも強化繊維がよれることもない。
【００１６】
次に作業者は、一方端をチャック４０にて固定した繊維強化熱可塑性樹脂１０の他方端を、繊維強化熱可塑性樹脂１０の強化繊維の方向に沿って、一方端の側から遠ざかる方向に引張って繊維強化熱可塑性樹脂１０に張力Ｆを付与しながら、金型２０の上方から金型３０を嵌合させ、繊維強化熱可塑性樹脂１０をプレスする（図２参照）。
なお、複数の繊維強化熱可塑性樹脂１０に張力Ｆを付与する際、それぞれの繊維強化熱可塑性樹脂を同一のテンションで引張るようにしてもよいし、複数の繊維強化熱可塑性樹脂１０をまとめて引張るようにしてもよい。
そして、付与した張力Ｆを維持するために、例えば図３に示すように、チャック４５を用いて繊維強化熱可塑性樹脂１０の他方端を金型に固定してもよい。なお、張力Ｆを維持する方法は、図３に示す方法に限定されず、他の機器を用いて繊維強化熱可塑性樹脂１０の他方端を引張り続けるように構成してもよいし、作業者が引張り続けるようにしてもよい。付与した張力Ｆを維持する方法には、種々の方法がある。
複数枚が重ねられた繊維強化熱可塑性樹脂１０のそれぞれは約０．３［ｍｍ］であるので、繊維強化熱可塑性樹脂１０は金型２０の型面２２と金型３０の型面３２に挟まれて湾曲しても折れることなく湾曲する。
そして作業者は、金型２０と金型３０にて所定の圧力で加圧しながら金型２０と金型３０を所定温度となるように加熱する。
【００１７】
発明者は、図３に示す状態において、金型２０と金型３０とをボルトで連結して繊維強化熱可塑性樹脂１０を加圧した状態に維持し、金型２０及び金型３０を、３４０［℃］まで加熱した（この場合、繊維強化熱可塑性樹脂１０は２６０［℃］に加熱された）。そして発明者は、金型２０及び金型３０が３４０［℃］の状態を１０［分］維持した後、１２０［分］かけて１００［℃］まで除熱した。これにより、発明者は、１０枚が重ねられていた繊維強化熱可塑性樹脂１０を互いに融着させて３［ｍｍ］の厚さを有する１本の繊維強化熱可塑性樹脂１０にするとともに、所望する賦形形状を有する繊維強化熱可塑性樹脂１０を得た。
【００１８】
なお、図３に示すように、賦形形状が付与された繊維強化熱可塑性樹脂１０は、張力Ｆを付与する際に把持されていた不要部１０Ｆを有している。
例えば、図３に示すように、賦形形状が付与された繊維強化熱可塑性樹脂１０に、角部１１が形成されるように金型２０の面を形成しておくと、不要部１０Ｆを除去する際、角部１１が切断の際の目印となるので、便利である。
【００１９】
以上の説明では、常温であっても比較的自由に湾曲させることが可能な繊維強化熱可塑性樹脂１０を、所望する厚さとなるように複数枚重ねる方法について説明した。
しかし、以下の手順とすることで、常温では比較的自由に湾曲させることができない厚さを有する繊維強化熱可塑性樹脂であっても、所望する形状に賦形することができる。
まず、図１において、所望する厚さを有する繊維強化熱可塑性樹脂の一方端をチャック４０にて金型２０に固定する（常温であるのでハンドリング性が良く、軟化していないので強化繊維もよれない）。
次に、繊維強化熱可塑性樹脂の他方端を、引張り手段にて把持して強化繊維の方向に沿って引張りながら（張力を付与しながら）金型２０を加熱して繊維強化熱可塑性樹脂を軟化させる（張力を付与しているので強化繊維がよれない）。
繊維強化熱可塑性樹脂が軟化したら、繊維強化熱可塑性樹脂への張力の付与を維持しながら、金型２０に金型３０を嵌合させて繊維強化熱可塑性樹脂をプレスする（張力を付与しているので強化繊維がよれない）。
そして繊維強化熱可塑性樹脂への張力の付与を維持しながら、所定時間の間、所定の温度と所定の圧力を維持し、その後、除熱する。
【００２０】
以上、本実施の形態にて説明した繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法では、金型に繊維強化熱可塑性樹脂をチャージした後に加熱しており、繊維強化熱可塑性樹脂を軟化させた状態で金型にチャージするわけではないので、ハンドリング性が良い。
また、金型にチャージする際は常温であり繊維強化熱可塑性樹脂が軟化していないので強化繊維がよれることがなく、且つ加熱して繊維強化熱可塑性樹脂を軟化させた場合は強化繊維の方向に沿った張力を付与しているので、加熱及びプレス中も強化繊維がよれることがない。
また、所望する厚さの繊維強化熱可塑性樹脂が比較的自由に湾曲可能でない厚さである場合、比較的自由に湾曲可能な厚さの繊維強化熱可塑性樹脂を、所望する厚さとなるように複数枚重ねることで、繊維強化熱可塑性樹脂を折ることなく加熱（融着）及びプレスして、所望する厚さを有して所望する形状に賦形された繊維強化熱可塑性樹脂を容易に得ることができる。
また、本実施の形態の説明では、繊維強化熱可塑性樹脂に含まれている強化繊維の方向が一方向の例を用いて説明したが、複数方向（所定方向）に強化繊維が含まれている繊維強化熱可塑性樹脂に適用することも可能である。この場合、特に強度を必要とする方向の強化繊維の方向に沿って引張って張力を付与すればよい。
そして、賦形した繊維強化熱可塑性樹脂を、対象とする樹脂成型品の金型にセットして、樹脂とインサート成型することで、図４の例に示すような、所望する貼付面に繊維強化熱可塑性樹脂１０が密着及び固定された樹脂成型品５０を得ることができる。
【００２１】
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂の賦形方法は、本実施の形態で説明した方法、治具（金型等）に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２２】
１０      繊維強化熱可塑性樹脂
２０、３０    金型
２２、３２    型面
４０      チャック
Ｆ        張力
【図１】
2013237220.tif 000003
【図２】
2013237220.tif 000004
【図３】
2013237220.tif 000005
【図４】
2013237220.tif 000006
【図５】
2013237220.tif 000007