(57)【要約】  【課題】角度９０度以下の頂部を有する深絞り形状の繊維強化プラスチックの成形品をプレス成形により良外観かつ高い生産性の下に得る方法を提供する。  【解決手段】一対の成形型を用いてプリプレグシートをプレス成形する成形方法であって、一方の成形型に前記プリプレグシートを押圧する凸部と、他方の成形型に押圧された前記プリプレグシートを当圧させる凹部とをそれぞれ少なくとも１箇所備え、前記成形型の凸部と凹部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線を含む断面において、前記凸部または凹部の頂部の角度が９０度以下であるとともに、前記凹部の頂部を形成する当圧面の線分Ｐ１、Ｐ２の合計Ｐ１＋Ｐ２と、当圧面以外の線分Ｈ１、Ｈ２を含めた前記凹部の線分の総長さＬ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｈ１＋Ｈ２との比が０．５≦（Ｐ１＋Ｐ２）／Ｌ≦０．９５の範囲にあり、凸部と凹部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線が成形型の型面と交わらないことを特徴とする、繊維強化プラスチックのプレス成形方法。【選択図】図１
2013031998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の成形型を用いてプリプレグシートをプレス成形する成形方法であって、
一方の成形型に前記プリプレグシートを押圧する凸部と、他方の成形型に押圧された前記プリプレグシートを当圧させる凹部とをそれぞれ少なくとも１箇所備え、
前記成形型の凸部と凹部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線を含む断面において、前記凸部または凹部の頂部の角度が９０度以下であるとともに、前記凹部の頂部を形成する当圧面の線分Ｐ１、Ｐ２の合計Ｐ１＋Ｐ２と、当圧面以外の線分Ｈ１、Ｈ２を含めた前記凹部の線分の総長さＬ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｈ１＋Ｈ２との比が０．５≦（Ｐ１＋Ｐ２）／Ｌ≦０．９５の範囲にあり、凸部と凹部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線が成形型の型面と交わらないことを特徴とする、繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項２】
前記成形型の当圧面の線分Ｐ１またはＰ２の少なくとも一方が２０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項３】
前記頂部の角度が１０度〜７０度であることを特徴とする、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項４】
前記凸部の頂部に突き上げ構造を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項５】
前記成形型に矯正機構を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項６】
前記頂部が、成形型の凹部と凸部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線に対して線対称に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のプレス成形方法を用いてプリプレグシートに屈曲部を形成した後、前記プリプレグシートを硬化させることを特徴とする、繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項８】
前記プリプレグシートは、強化繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させたものであり、強化繊維束が少なくとも炭素繊維を含んでいることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項９】
強化繊維が一方向に配置されたプリプレグシートを１層以上含む積層体である、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の方法で得られた繊維強化プラスチックのプレス成形品からなる電子機器用筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角度９０度以下の頂部を有する深絞り形状の繊維強化プラスチックをプレス成形する成形方法、及び前記成形方法にて得た角度９０度以下の頂部を有する深絞り形状の繊維強化プラスチック成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチックは、比強度、比弾性率、耐疲労性、耐薬品性、が高いことから日用品、スポーツ用途から自動車、医療産業機器、土木建築、航空宇宙産業用途まで幅広い分野にわたって利用されている。
【０００３】
繊維強化プラスチックの成形方法として、成形型を使用し、基材を加熱・加圧することで成形を行うプレス成形がある。プレス成形は成形の効率が良く、高圧で成形型の型面を成形品に転写するため、良外観を持つ成形品を得ることができる。これらの利点から、繊維強化プラスチック成形品の大量生産の有力な方法として様々な分野の成形品を製造する手段として用いられている。
【０００４】
近年では繊維強化プラスチックの用途が広がり、求められる成形品の形状も複雑化している。例えば特許文献１のように成形型に鈍角の頂部（曲げ形状を指す）を設け、鈍角の頂部を持つ繊維強化プラスチック成形品を得る方法が考案されている。また特許文献２に示すように、賦形型とプレス機を用い２方向から繊維強化プラスチックを変形させることで、成形品により角度のついた頂部を形成する手法が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６８５３２号公報
【特許文献２】特開２００９−２３４２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまでプレス成形により頂部を持つ繊維強化プラスチックの成形品を得る検討が数多く行われてきた。しかしプレス成形では成形型の昇降方向が一方向であり、例えば平面部の端部に局所的に鋭角な頂部を有する深絞り形状の成形品を得ようとすると上下の成形型をかみ合わせることができず、成形することが不可能であった。このためプレス成形においては頂部の形状に制限が出てしまうという課題があった。また直角の頂部を有する形状はこれまでプレス成形可能であったが、成形型の昇向方向と同一方向の加圧できない面が発生するため、良外観を持つ成形品を得ることが不可能であった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題を解決すべく、角度９０度以下の頂部を有する深絞り形状の繊維強化プラスチックの成形品をプレス成形により良外観かつ高い生産性の下に得る方法を提供せんとするものである。
【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は以下の構成を有する。
（１）一対の成形型を用いてプリプレグシートをプレス成形する成形方法であって、
一方の成形型に前記プリプレグシートを押圧する凸部と、他方の成形型に押圧された前記プリプレグシートを当圧させる凹部とをそれぞれ少なくとも１箇所備え、
前記成形型の凸部と凹部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線を含む断面において、前記凸部または凹部の頂部の角度が９０度以下であるとともに、前記凹部の頂部を形成する当圧面の線分Ｐ１、Ｐ２の合計Ｐ１＋Ｐ２と、当圧面以外の線分Ｈ１、Ｈ２を含めた前記凹部の線分の総長さＬ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｈ１＋Ｈ２との比が０．５≦（Ｐ１＋Ｐ２）／Ｌ≦０．９５の範囲にあり、凸部と凹部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線が成形型の型面と交わらないことを特徴とする、繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（２）前記成形型の当圧面の線分Ｐ１またはＰ２の少なくとも一方が２０ｍｍ以上であることを特徴とする、（１）に記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（３）前記頂部の角度が１０度〜７０度であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（４）前記凸部の頂部に突き上げ構造を有することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（５）前記成形型に矯正機構を有することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（６）前記頂部が、成形型の凹部と凸部との頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線に対して線対称に設けられていることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載のプレス成形方法を用いてプリプレグシートに屈曲部を形成した後、前記プリプレグシートを硬化させることを特徴とする、繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（８）前記プリプレグシートは、強化繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させたものであり、強化繊維束が少なくとも炭素繊維を含んでいることを特徴とする、（１）〜（７）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（９）強化繊維が一方向に配置されたプリプレグシートを１層以上含む積層体である、（１）〜（８）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックのプレス成形方法。
（１０）（１）〜（９）のいずれかに記載の方法で得られた繊維強化プラスチックのプレス成形品からなる電子機器用筐体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、角度９０度以下の頂部を有する繊維強化プラスチック成形品を、良外観かつ高い生産性の下に得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に用いられる成形型を示す概略断面図である。
【図２】本発明により成形可能な鋭角な角度の頂部を持つ成形品を示す概略斜視図である。
【図３】本発明における、頂部に突き上げ構造を有する成形型を示す概略断面図である。
【図４】本発明の成形型の頂部に形成する突き上げ構造を説明するものであり、（ａ）突き上げ構造の有無による形状の違いを示す図、（ｂ）突き上げ構造がない成形型を使用した場合における成形状態を示す拡大図、（ｃ）突き上げ構造がある成形型を使用した場合における成形状態を示す拡大図である。
【図５】本発明の成形型に設置した矯正機構を説明するものであり、（ａ）矯正機構を設置した成形型の概略断面図、（ｂ）ボルトを設置した矯正機構の概略断面図である。
【図６】本発明の成形型を対象に配置した状態を示す概略断面図である。
【図７】本発明の構造を有する成形型の概略断面図である。
【図８】従来の鈍角な頂部を持つ成形型を示す概略断面図である。
【図９】従来の成形型が鋭角な頂部を持った場合を示す概略断面図である。
【図１０】従来の直角な頂部を持つ成形型を示す概略断面図である。
【図１１】比較例に用いた成形型を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、図２に示すような９０度以下の頂部１５を持つ深絞り形状の成形品１４をプレス成形するための成形型１、２の断面図である。この断面は、一対の成形型１、２の頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線を含む断面である。本発明の成形型は、成形品に屈曲形状を設けるため、凸部を持つ成形型１と、凹部を持つ成形型２とから構成される。本発明では成形品に角度９０度以下の頂部を形成するために、成形型の押圧面、当圧面を意図的に傾けている。具体的には図１に示すように、成形型（凸型）１においてプリプレグシートに加圧を行う押圧面３、４と、成形型（凹型）２においてその圧力を受ける当圧面５、６に、成形型の昇降方向１２と垂直な面に関して傾斜を設け、頂部８、９をプレス成形において脱型可能な角度で形成する。この時、頂部形成とは無関係な型面７ａ、７ｂには傾斜は設けないことが好ましい。
【００１３】
本発明において、成形型（凹型）２における、成形品の形状となる当圧面５、６の断面の線分Ｐ１及びＰ２の合計（Ｐ１＋Ｐ２）が、成形型断面の線分の合計であるＬ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｈ１＋Ｈ２の５０〜９５％となるように頂部を形成することが重要である。ここで、Ｈ１とＨ２とは、頂部形成とは無関係な型面７ａ、７ｂそれぞれの線分の長さである。本願発明では、当圧面５、６の部分で成形された部分を成形品として使用することから、Ｐ１＋Ｐ２がＬの５０％未満、すなわち、頂部形成とは無関係な型面７ａ、７ｂの線分の長さが５０％を超えると、廃棄部分が半分以上を占めるようになり、好ましい態様ではない。また、Ｐ１＋Ｐ２がＬの９５％を超えると、後述するように、図３に示す頂部８に設けた突き上げ構造によって、プリプレグシートの折り曲げ部分を“押し込みすぎる”ことにより、プリプレグシートが頂部９に向かってずれこみすぎ、頂部の板厚が薄くなりすぎ著しい強度低下生じる。このため、Ｐ１＋Ｐ２の合計がＬの５０〜９５％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは６０〜９０％、更に好ましくは７０〜８５％である。
【００１４】
深絞り形状を実現するために、Ｐ１またはＰ２の少なくとも一方が２０ｍｍ以上であることが好ましい。Ｐ１及びＰ２の双方が２０ｍｍ未満の場合、成形型（凹型）２の当圧面５、６で得られる成形品の一辺の長さが２０ｍｍ未満になることを意味し、微小な成形品しか得られず、図２のような深絞り形状のプレス成形が得られず、頂部形成とは無関係な型面７ａ、７ｂに載置された略平面状の成形品に“突起形状”を形成したものに過ぎなくなる。したがって、Ｐ１またはＰ２の少なくとも一方を２０ｍｍ以上とし、前述した線分の長さの比を満足させると、成形品を得る当圧面の長さを十分に確保することができ、各種サイズの成形品にも対応することが可能となる。Ｐ１及びＰ２の双方ともが２０ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００１５】
尚、成形型１、２は奥行き方向に一様な形状である必要は無く、各断面において上記形状を満たしていることが好ましい。
【００１６】
ここで頂部８、９とは、図１に示すように、成形型（凸部）１においては成形型の押圧面３、４で形成される山の頂点を、成形型（凹部）２においては当圧面５、６で形成される谷の最も深い部分（谷底）のことを指す。頂部８、９の角度１０、１１は、図１に示すように、成形型１、２の押圧面、当圧面がそれぞれ形成する角度と定義する。
【００１７】
頂部形成は次に示す方法に従う。図１に示すように成形型の昇降方向１２に略平行な、一対の成形型１、２の頂部８、９を結ぶ直線１３に着目する。この直線が３〜７の全てを含む成形型の型面とは交わらないように頂部を形成することで鋭角な頂部を有していても成形型の噛み合わせ及び成形品の脱型が可能になる。
【００１８】
近年、電子機器筐体等も、端面がシャープなデザインが好まれるようになり、このようなデザインを実現するという観点から、成形型の型面に成形する頂部８、９の角度は１０度〜７０度とすることが好ましい。頂部８、９の角度が１０度未満のように小さくなると、曲げ剛性の高い強化繊維をより屈曲させることが必要になり、プリプレグシートを賦型させることが難しくなる。７０度を越えると、ほぼ直角に近くなり、デザイン性の観点からの特徴は出しづらくなる。デザイン性、成形性を両立させるという観点から、プリプレグシートに面圧を加えることが出来る３１度〜７０度がさらに好ましい。
【００１９】
なお、ここで頂部８、９間を結ぶ直線１３に対し、角度１０、１１を左右対称に設けることを要しない。頂部８、９と直線１３との間のそれぞれの角度を１０Ａと１０Ｂ、１１Ａと１１Ｂとした場合、角度１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂのいずれもが５度以上であることが好ましい。５度よりも角度が小さくなると抜き角度が厳しくなり、成形品を脱型する際に綺麗に抜くことが非常に困難になるからである。頂部８、９を結ぶ直線１３に対し非対称な角度とした場合、面積の大きな押圧面、当圧面側の面の角度を大きくし、面積の小さな押圧面、当圧面側の面の角度は小さくすることが好ましい。このようにすることで成形型の高さを低くすることができ、成形型の加工簡略化によるコストダウン、成形型の温調効率化・安定化を行うことが出来る。
【００２０】
図３は、成形型（凸型）１６の型面に設ける頂部の突き上げ構造１７を示している。突き上げ構造１７は、図４（ａ）の突き上げ構造の拡大図に示すように、成形型（凸型）１８の頂部に設けられる。プリプレグシートには曲げ剛性の高い強化繊維が含まれており、屈曲した成形型に賦型させ成形することが難しい。特に鋭角な頂部を持たせるように屈曲させる場合や、強化繊維の剛性が非常に高い場合、図４（ｂ）に示すように、プリプレグシートを成形型に沿って完全に賦型させることができない未賦形部２２が形成される。すなわち、十分な圧力を頂部に加えることが出来ないため、良外観の成形品を得ることが難しい。突き上げ構造１７は、図４（ａ）に示すように、成形型（凸型）１８の押圧面を延長して交差する仮想の頂部から２１に示す長さ分伸ばすことで、成形型（凹型）１９との間で形成する間隙を、前記仮想の頂部との間で得られたであろう間隙２０よりも狭くすることができるため、プリプレグシートを成形型（凹型）１９の頂部に沿わせることができる（絞る）構造になっている。突き上げ構造１７を設けない場合と比べ、この突き上げ構造１７があることで、より鋭角な頂部においても曲げ剛性の高い強化繊維を含むプリプレグシートを、図４（ｃ）に示すように、型面に完全に賦形させることができ、賦形部２３に示すような良外観の成形品を得ることができる。突き上げ量２１の長さは、成形品外観および強度を考慮すると、前記仮想の頂部との間で得られたであろう間隙２０に対し、１０％〜５０％の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは１０％〜２０％の範囲が好ましい。１０％未満であると鋭角な頂部においては強化繊維の賦型が不十分となり、良外観を実現することが難しくなる。一方５０％を越える場合は頂部においてプリプレグシートに圧力が過度に加わるため、板厚が薄くなりすぎる。このため頂部において著しい強度低下が発生する。
【００２１】
図１のように成形型の押圧部３５及び当圧部５、６に傾斜を設けた場合、図５に示すように、プリプレグシート２６の加熱加圧賦型時に垂直方向のプレス圧が型面面外方向に逃げ、成形型の面外方向へのずれ２７を誘発する。このずれ２７が発生する原因について説明する。熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグシートプレス成形すると、加熱硬化の前に熱硬化樹脂の粘度が低下する温度領域がある。樹脂粘度が低下した状態で、面外方向へと変換されたプレス圧力が発生していると、成形型の面外方向へのずれを抑える摩擦力が低下し、成形型の面外方向へのずれ２７を非常に誘発し易い状態となる。樹脂粘度が低下した領域で、面外方向へ成形型のずれが発生し各面でプリプレグシートにかかる圧力の不均衡が生じると、圧力のばらつきに起因して成形品板厚にばらつきが生じる。また、成形型で成形品の頂部１５が１つ含まれるように成形する場合において、押圧部３５、あるいは当圧部５、６が、垂直方向に対して左右対称に設けられていない場合、すなわち図７において角度１０Ａと１０Ｂ（あるいは１１Ａと１１Ｂ）とが一致しない場合には、成形型の面外方向にかかる圧力のうち、ずれ２７方向でつりあわず、ずれ２７を更に誘発する原因にもなる。しかしながら、後述するように、成形型の構造を左右対称に配置して成形品の頂部１５を複数形成しようとすれば、各頂部における頂部角度が左右非対称であったとしても、成形型全体としてずれ２７の発生を防止できる。
【００２２】
この成形品板厚のばらつきの問題を抑えるための手法として、図５（ａ）に示すような成形型変形を抑制する矯正機構２４を使用することが好ましい。成形型変形を抑制する矯正機構２４は成形型のプレス面圧のかからないモールドベースに直接固定し、成形型に働く面外方向への力のみを受ける役割を果たす。この構造を設けた成形型２５は、プレス成形時の面外方向への力による面外方向へのずれ２７を抑制でき、均一な板厚を持つ成形品を得ることができる。さらに、図５（ｂ）に示すように、矯正機構には成形型面内方向への力を外部から加えることが出来るボルト２８が複数設置することが好ましい。面外方向への圧力が大きく強制機構だけでは成形型のずれを抑制できない場合、ボルトにより成形型面内方向への加圧を行い、圧力調整を行うことが出来る。矯正機構のブロック及びボルトは、成形型の変形を物理的に抑制するという観点から、成形型の材質と同等以上の強度・ヤング率を持つ材質を使用することが好ましい。例えば成形型の材質がＳ４５Ｃの場合、矯正機構に用いる材質は等強度、ヤング率を持つＳ４５Ｃまたは、さらに高い強度・ヤング率をもつＳＫＤ６を使用することが好ましい。
【００２３】
また、プレス成形時において、上記のように成形型の面外方向へのずれ２７を誘発するだけでなく、熱硬化樹脂の粘度が低下する温度域において圧力が加わる方向に繊維が流れ、繊維の乱れが生じることがある。このため前記成形型を使用し、繊維乱れの完全に無い成形品を得ることは非常に難しい。そこで繊維乱れの無い均一に配向した成形品を得るためには、プレス圧に加え、プリプレグシート全体に均一に張力を発生させることにより繊維の動きを抑制することが必要となる。
【００２４】
成形型の頂部では基材の接地面積が小さいため、プレス圧をかけた際、プリプレグシートに高圧がかかり頂部近傍でプリプレグシートが絞られる形になる。成形型面内に複数頂部が存在する場合、プリプレグシートが絞られる部分が複数存在し、頂部間ではプリプレグシートに一定の張力が発生する。この現象を利用し、図６に示す成形型２９、３０のように、成形型の昇降軸３１を中心とし頂部を左右対称に設けることで、プレス成形時にプリプレグシート全体に均一に張力３２を発生させることができる。このため、平面部に傾斜を設けた成形型であっても、成形型の型面の頂部を成形型の昇降軸を軸に対称となるように設置すると、プリプレグシート全体に均一な張力を加えることができ、繊維が流れて乱れることなく均一に配向した成形品を得ることができる。
【００２５】
また、プレス成形品の表面意匠性を高めるために、成形型（凸型）１の当圧面５、６の表面が、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグシートをプレス成形する際、一般的に使用する成形型と同等かそれ以上に精度良く加工されてあることが好ましい。
【００２６】
次に、本願発明に好適なプリプレグシートについて説明する。
【００２７】
プリプレグシートは、強化繊維を一定本数束ねたもの（強化繊維束）を一方向に引き揃えたり、クロス等に織編したりした基材に、熱硬化性樹脂を含浸させたものである。強化繊維としては、炭素繊維の他にも、ガラス繊維、有機高弾性率繊維（例えば、米国デュポン（株）社製のポリアラミド繊維“ケブラー”（登録商標））、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維などの高強度、高弾性率繊維などが公的に用いられる。さらに、これらの繊維を単独或は２種類以上を組み合わせて用いることもでき、例えば目的に応じて、繊維強化プラスチックを構成する強化繊維としてガラス繊維と炭素繊維を組み合わせて使用することも出来る。
【００２８】
高い剛性を発現する繊維強化プラスチックとするには、プリプレグシート全体に対して少なくとも５０重量％以上が炭素繊維となるように構成することが好ましい。
【００２９】
また、成形品の要求仕様に応じて、プリプレグシートを適宜積層することができる。積層方法は、成形品の要求仕様に応じて適宜選択することが可能ではある。一般には、成形後の反りを防止するため、積層体全体として強化繊維の配向が等方になるように積層することが好ましい。さらに、ここで使用するプリプレグシートは、賦型時の張力３２をプリプレグシート全体に伝えるために、張力３２と略同一方向の強化繊維を１層以上含むように配置することが好ましい。
【００３０】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルテレフタレート樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ジンクロペンタジエン樹脂などの降下物を挙げることができるが、特に接着性や機械特性に優れるエポキシ樹脂の使用が好ましい。本発明に用いるエポキシ樹脂としては、分子中にエポキシ基を有するものであれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂及びそれらの変性物などが挙げられ、これらを単独または複数組み合わせて用いることができる。
【００３１】
なお、用いる樹脂としては熱硬化性樹脂だけでなく、熱可塑性樹脂の使用も可能である。熱可塑性樹脂を使用する場合は、後述する熱硬化性樹脂での硬化方法とは異なり、賦型後に冷却硬化させ、成形品を得ることができる。
【００３２】
次に、上記成形型を用いて繊維強化プラスチックの製造工程について説明する。
【００３３】
まず始めに、前工程では、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグシートを裁断したのち積層し、加圧して一体化する。
【００３４】
プレス成形工程では、プリプレグシートを成形型（凹型）２の頂部形成とは無関係な型面７ａ、７ｂに載せ位置決めしてセットした後、直線１３に沿って成形型（凸型）１を移動させながら、押圧面３、４で加圧前に基材を加熱し賦型性を高める。その後、押圧面３、４で加圧賦型し、最終的に加熱硬化させることで成形品を得る。
【００３５】
一方向に配向した強化繊維を含むプリプレグシートに成形型頂部８を当接させて賦型する際、プリプレグシートの屈曲する方向に対し剛性が低いと高賦型性・良外観を得ることが出来やすくなることから、最外層の強化繊維の配向方向は屈曲させる方向に対し垂直であることが好ましい。また高賦型性・良外観を考慮した際、プリプレグシートの剛性の観点から成形品の板厚は０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００３６】
熱硬化性樹脂の硬化工程では、高い物性、良外観の成形品を得るために、使用する熱硬化性樹脂の硬化に適切な温度、硬化時間、成形型の型面の転写に十分な圧力でプリプレグシートを加熱加圧し硬化させることが好ましい。エポキシ樹脂であれば１４０〜１７０度であることが好ましい。プリプレグシート中の熱硬化性樹脂の硬化にともなって、前述のように意匠性に十分な表面精度を有する型面が転写され、十分な強度、剛性、形状、外観を持ったプレス成形品を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
以上のことを確認するために、本発明のプレス成形方法の実施例及び比較例について詳述する。なお、本発明はこれらの実施例や比較例によって何ら制限されるものではない。また、表１に各実施例における頂部８、９の左右に開いた角度１０Ａと１０Ｂ（１１Ａと１１Ｂ）について整理した。
【００３８】
【表１】
2013031998.tif 000003
【００３９】
（実施例１）
プリプレグシートとして、３７０ｍｍ×５００ｍｍにカットされた東レ株式会社製「トレカ（登録商標）プリプレグ」を使用し、成形型（凸型）１に形成した頂部８の稜線方向を０度として、０°／９０°／０°／９０°／０°に５層平面状に積層し、板圧０．７ｍｍのプリプレグシートを用意した。プリプレグシートの表層には離型フィルムを積層し、成形後の脱型を行いやすいようにした。
【００４０】
図１に示す形状を有する、鋼（Ｓ４５Ｃ）製の成形型を準備した。成形型１、２に形成した頂部８、９の角度１０、１１は、いずれも３５度とした。各頂部８、９を形成する押圧面３、４と当圧面５、６は、頂部８、９を結ぶ直線１３に対して左右対称となるよう、角度１０Ａ及び１０Ｂ（１１Ａ及び１１Ｂ）をいずれも１７．５度とした。当圧面は、断面の線分Ｐ１、Ｐ２の合計が成形型（凹型）型面断面の線分の合計（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｈ１＋Ｈ２）の８０％となる様に形成した。Ｐ１は３００ｍｍ、Ｐ２は１００ｍｍとし、Ｈ１とＨ２は双方共に５０ｍｍとした。
【００４１】
成形手順としては、あらかじめ成形型１、２を１６０度まで昇温させたのち、成形型（凹型）２の頂部形成とは無関係な型面７ａ、７ｂにプリプレグシートを載置した。次に、成形型（凸型）１を、直線１３に沿って降下させ、プリプレグシートに当接し加圧が開始する１０ｍｍ手前から２ｍｍ／ｓの速度で下降させ、賦型前のプリプレグシート加熱時間を５ｓ設けプレス成形を開始した。プリプレグシートはプレス圧によって当圧面５、６に沿うように滑りながら成形された。成形型（凸型）１が完全に下降した後、プレス圧力３ＭＰａを３１分間保持し、プレス成形を行った。加圧中は、成形型（凸型）１は、面外方向へ変換されたプレス圧によるずれ（図５の矢印２７方向）は発生せず、プリプレグシートの層間にずれも認められなかった。
【００４２】
本実施例で使用した成形型は、本発明の特徴である、一対の凹凸部の頂部頂点を結ぶ成形型の昇降方向に平行な直線が、成形型の型面とは交らないという本発明の特徴である構造を有していたため、プリプレグシートの成形及び成形品の脱型を行うことが出来、また当圧面断面の線分Ｐ１及びＰ２が双方とも２０ｍｍ以上であり、これらの合計（Ｐ１＋Ｐ２）が、成形型（凹型）型面断面の線分の合計（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｈ１＋Ｈ２）の８０％に当たるため、角度３５度の頂部を持つ深絞り形状の繊維強化プラスチックの成形品を良外観のもとに得ることができた。
【００４３】
（実施例２）
実施例１と同じプリプレグシートを使用し、成形型の３５度の頂部形成に当たり型面に設ける角度を非対称とした以外は、実施例1と同様の条件でプレス成形を行った。各頂部を形成する押圧面３、４と当圧面５、６は、頂部８、９を結ぶ直線１３に対して、角度１０Ａを１０度、角度１０Ｂを２５度（角度１１Ａと１１Ｂも同様）とした。成形型は実施例１と同じく本発明の特徴を満たすものであった。実施例１と異なり左右非対称とした場合においても、各面にプレス圧力を加えることができ、角度３５度の頂部を持つ成形品を良外観に得ることができた。
【００４４】
（実施例３）
実施例１と同じプリプレグシートを使用し、成形型の頂部の角度が６０度の成形型を使用した以外は、実施例１と同様の条件でプレス成形を行った。各頂部を形成する押圧面３、４と当圧面５、６は、頂部８、９を結ぶ直線１３に対して、角度１０Ａを３０度、角度１０Ｂを３０度（角度１１Ａと１１Ｂも同様）とした。成形型は実施例１と同じく本発明の特徴を満たすものであった。このため角度６０度の頂部を有するが、各面にプレス圧力を加えることができ、角度６０度の頂部を持つ成形品を良外観に得ることができた。
【００４５】
（実施例４）
実施例１と同じプリプレグシートを使用し、成形型の頂部の角度が６０度の成形型を使用した以外は、実施例１と同様の条件でプレス成形を行った。各頂部を形成する押圧面３、４と当圧面５、６は、頂部８、９を結ぶ直線１３に対して、角度１０Ａを１０度、角度１０Ｂを５０度（角度１１Ａと１１Ｂも同様）とした。成形型は実施例１と同じく本発明の特徴を満たすものであった。このため角度６０度の頂部を有するが、各面にプレス圧力を加えることができ、角度６０度の頂部を持つ成形品を良外観に得ることができた。
【００４６】
（実施例５）
実施例１と同じプリプレグシートを使用し、成形型の頂部の角度が９０度の成形型を使用した以外は、実施例１と同様の条件でプレス成形を行った。各頂部を形成する押圧面３、４と当圧面５、６は、頂部８、９を結ぶ直線１３に対して、角度１０Ａを４５度、角度１０Ｂを４５度（角度１１Ａと１１Ｂも同様）とした。成形型は実施例１と同じく本発明の特徴を満たすものであった。このため角度９０度の頂部を有するが、各面にプレス圧力を加えることができ、角度９０度の頂部を持つ成形品を良外観に得ることができた。
【００４７】
（実施例６）
実施例１と同じプリプレグシートを使用し、成形型の頂部の角度が９０度の成形型を使用した以外は、実施例１と同様の条件でプレス成形を行った。各頂部を形成する押圧面３、４と当圧面５、６は、頂部８、９を結ぶ直線１３に対して、角度１０Ａを１０度、角度１０Ｂを８０度（角度１１Ａと１１Ｂも同様）とした。成形型は実施例１と同じく本発明の特徴を満たすものであった。このため角度９０度の頂部を有するが、各面にプレス圧力を加えることができ、角度９０度の頂部を持つ成形品を良外観に得ることができた。
【００４８】
（実施例７）
実施例１と同じプリプレグシートを使用した。成形型（凸型）１の頂部９は、実施例１と同様に角度を３５度とするとともに、頂部８を図４（ａ）に示すように延長し、板厚を１５％薄くする突き上げ構造を設けた。実施例１と同じ成形条件でプレス成形品を製造したところ、突き上げ構造を設けることで、頂部での強化繊維の賦形性が高まり、頂部においても強化繊維の乱れの無い良外観の頂部を有する成形品を得ることができた。
【００４９】
（実施例８）
実施例１と同じプリプレグシート、成形型を使用し、プレス成形時の成形型のずれを防ぐ矯正機構を設置し成形を行った。矯正機構には成形型の材料と同じ鋼（Ｓ４５Ｃ）製で、厚み１００ｍｍを持ち十分な強度剛性を持つものを使用した。矯正機構には、図５（ｂ）に示すように成形型に強制的に圧力を加えることが出来るＭ２０のボルトを矯正ブロック面内に３行×３列で９本設置した。矯正機構の固定方法としては、ずれを抑制したい成形型側面に接地するように位置取りを行い、ノックピンを用いて成形型が固定されているモールドベースに固定を行った。プレス成形時には矯正機構で成形型のずれを抑制し、さらにずれの大きな部分にはボルトで加圧を行い成形型のずれを抑制することができた。これにより成形品の各面の板厚のばらつきを設計値の±５％以内に抑えることができた。
【００５０】
（実施例９）
実施例１と同じプリプレグシートを使用し、成形型の昇降軸に関して対称構造を有する成形型を用いて成形を行った。すなわち、図６に示すような、実施例１で用いた成形型を左右対称に２つ並べた構成を有する成形型を準備した。本実施例では、実施例１と同じ３５度の角度を有する頂部を１つの成形型に２箇所設け、成形型の昇降軸に関して対称となるように形成した。
【００５１】
このように頂部の形成を対称にすることで、プリプレグシート全体に均一に張力を加えることができ、加熱加圧時の繊維の流れを抑制することが出来た。このため成形時の強化繊維の乱れを抑えることができ、均一に強化繊維の配向した成形品を得ることができた。
【００５２】
（比較例１）
図８に示すような、繊維強化プラスチックに頂部を形成する際、一般的に使用される成形型を使用して成形を行った。この成形型は、鈍角な頂部３４を有するものであった。成形型の鈍角な頂部が転写され、成形品には鈍角な頂部が形成された。成形型の頂部が鈍角であるため、鋭角な頂部を持つ成形品を得ることは出来なかった。
【００５３】
（比較例２）
図９に示すような、従来から用いられていた成形型の頂部を鋭角にした成形型３５を使用して成形を行った。鋭角な頂部３６を形成しようとした際、各成形型の頂部を結ぶ成形型昇降方向に平行な直線３７が成形型の型面と交わる本発明とは異なる成形型の形状となる。この場合頂部の形状がアンダー形状となるため、成形型を噛み合わせることができなくなり、成形が不可能となった。
【００５４】
（比較例３）
図１０に示すような、角度９０度の頂部３９を有する成形型３８を使用して成形を行った。この成形型は角度９０度の頂部３９を有しているが、押圧面、当圧面にあたる型面４１が成形型の昇降方向４０に対して傾斜を設けていないため、型面４１ではプレス圧のかからない状態が生じ、成形型面の転写が不十分となった。このため、このような型面４１では成形品表面の表面が粗くなる不良事象が発生し、良外観を持つ成形品を得ることが不可能であった。
【００５５】
（比較例４）
図１１に示すような、角度４５度の鋭角な浅い頂部４３を有する成形型４２を使用して成形を行った。この成形型は鋭角な頂部４３を有しているが、当圧面４４の断面の線分Ｔ１及びＴ２が双方とも５ｍｍであり、頂部を有しない型面４５の断面の線分Ｓ１、Ｓ２が双方とも１００ｍｍであった。成形品を形成する当圧面断面の線分Ｔ１及びＴ２が双方とも２０ｍｍ未満であり、またそれらの合計（Ｔ１＋Ｔ２）が成形型（凹型）型面断面の線分の合計（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｔ１＋Ｔ２）１０％にしか当たらないため、本発明で提案しているような鋭角な頂部をもつ深絞り形状の成形品を得ることが不可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
近年の電子機器は高機動性に加え、良デザインに関する要望が非常に強い。このため電子機器に用いられる筐体の材質には薄く、軽く、強くという性質の他、よりシャープな筐体端部の曲げ形状など形状の高自由度が強く求められている。繊維強化プラスチックは比強度、比剛性が高く、上記の筐体に求められる性質である薄く、軽く、強くという性質を満たす材料である。本発明によると、角度９０度以下の頂部を有する深絞り形状の繊維強化プラスチックを高い生産性の元に得ることができる。このため本発明は、高機動性と高デザインを両立させた電子機器筐体を製造する上で広く使用することが出来る技術であるといえる。
【符号の説明】
【００５７】
１：成形型（凸型）
２：成形型（凹型）
３：押圧面（長辺）
４：押圧面（短辺）
５：当圧面（長辺）
６：当圧面（短辺）
７ａ、７ｂ：頂部形成とは無関係な型面
８：成形型（凸型）頂部
８´：突き上げ構造がない場合における成形型（凸型）頂部
９：成形型（凹型）頂部
１０：成形型（凸型）頂部角度
１１：成形型（凹型）頂部角度
１２：成形型の昇降方向
１３：成形型の昇降方向と平行な、成形型の凹部凸部の頂部を結ぶ直線
１４：鋭角な頂部をもつ成形品
１５：鋭角な頂部をもつ成形品の頂部
１６：突き上げ構造を設けた成形型（凸型）
１７：突き上げ構造
１８：突き上げ構造を設けた成形型（凸型）の拡大図
１９：突き上げ構造を設けた成形型（凸型）の対となる成形型（凹型）
２０：突き上げ前の頂部板厚
２１：突き上げ量
２２：頂部における未賦型部
２３：頂部における賦型部
２４：矯正機構
２５：矯正機構を有する成形型
２６：加圧・加熱成形中のプリプレグシート
２７：プリプレグシートを加圧・加熱時に成形型の動く方向
２９：左右対称に鋭角な頂部を形成した成形型（凸型）
３０：左右対称に鋭角な頂部を形成した成形型（凹型）
３１：成形型の昇降軸
３２：加圧・加熱成形時にプリプレグシートに発生する力
３３：鈍角な頂部を持つ成形型
３４：鈍角な頂部
３５：アンダー形状の鋭角な頂部を持つ成形型
３６：アンダー形状の鋭角な頂部
３７：成形型３５の昇降方向と平行な、アンダー形状の凹部凸部の鋭角な頂部を結ぶ直線
３８：角度９０度の頂部を持つ成形型
３９：角度９０度の頂部
４０：成形型３８の昇降方向
４１：加圧不可能な型面
４２：浅い鋭角な頂部持つ成形型
４３：浅い鋭角な頂部
４４：浅い鋭角な頂部を形成する当圧面
４５：頂部に形成とは無関係な型面
【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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【図１１】
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