(57)【要約】【課題】繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高い繊維強化複合材料成形品を製造することができる繊維強化複合材料成形品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】金型１００内に強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する繊維強化複合材料１０を配置した状態で、可動ピン１３４を繊維強化複合材料１０に突き刺して引き抜き、繊維強化複合材料１０に直径５ｍｍ以上の貫通孔１２を形成する孔形成工程と、金型１００内に溶融状態の熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出し、貫通孔１２に前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ繊維強化複合材料１０と一体に成形する射出成形工程と、を有する繊維強化複合材料成形品の製造方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内で、強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する繊維強化複合材料と、熱可塑性樹脂（Ｂ）とを一体に成形して繊維強化複合材料成形品を製造する方法であって、下記の孔形成工程及び射出成形工程を有する繊維強化複合材料成形品の製造方法。
孔形成工程：前記金型内に前記繊維強化複合材料を配置した状態で、可動ピンを前記繊維強化複合材料に突き刺して引き抜き、前記繊維強化複合材料に直径５ｍｍ以上の孔を形成する工程。
射出成形工程：前記金型内に溶融状態の前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出し、前記孔に前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ前記繊維強化複合材料と一体に成形する工程。
【請求項２】
前記繊維強化複合材料に突き刺す前記可動ピンを、前記熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度以上に加熱する、請求項１に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項３】
前記孔形成工程において、前記繊維強化複合材料を前記熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度以上に加熱する、請求項１又は２に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項４】
前記孔形成工程において、固定用部材によって前記繊維強化複合材料を金型内で固定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項５】
前記金型内で前記繊維強化複合材料を賦形する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【請求項６】
前記可動ピンの正面視形状が湾曲している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材料成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用部品、コンピュータ用部品等に用いられる成形品としては、例えば、強化繊維及び熱可塑性樹脂を含有し、所定の形状に賦形された繊維強化複合材料に、熱可塑性樹脂が射出成形されて一体とされた繊維強化複合材料成形品が知られている。しかし、該繊維強化複合材料成形品では、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面における接着強度を充分に高めることは難しい。
【０００３】
そこで、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度を高めるために、以下に示す繊維強化複合材料成形品の製造方法が提案されている。強化繊維及び熱可塑性樹脂を含有する繊維強化複合材料を成形型に配置し、該繊維強化複合材料に可動ピンを貫通させて貫通孔を形成する。その後、熱可塑性樹脂を射出し、該貫通孔に熱可塑性樹脂を充填しつつ繊維強化複合材料と一体に成形する（特許文献１）。
該製造方法で得られる繊維強化複合材料成形品では、熱可塑性樹脂からなる射出成形部分に前記貫通孔に嵌まり込んだ突起部が存在する。そのため、該突起部によるアンカー効果によって、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のような方法でも、得られる繊維強化複合材料成形品における繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が充分でないことがある。
【０００６】
本発明は、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高い繊維強化複合材料成形品を製造することができる繊維強化複合材料成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］金型内で、強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する繊維強化複合材料と、熱可塑性樹脂（Ｂ）とを一体に成形して繊維強化複合材料成形品を製造する方法であって、下記の孔形成工程及び射出成形工程を有する繊維強化複合材料成形品の製造方法。
孔形成工程：前記金型内に前記繊維強化複合材料を配置した状態で、可動ピンを前記繊維強化複合材料に突き刺して引き抜き、前記繊維強化複合材料に直径５ｍｍ以上の孔を形成する工程。
射出成形工程：前記金型内に溶融状態の前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出し、前記孔に前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ前記繊維強化複合材料と一体に成形する工程。
［２］前記繊維強化複合材料に突き刺す前記可動ピンを、前記熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度以上に加熱する、［１］に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［３］前記孔形成工程において、前記繊維強化複合材料を前記熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度以上に加熱する、［１］又は［２］に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［４］前記孔形成工程において、固定用部材によって前記繊維強化複合材料を金型内で固定する、［１］〜［３］のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［５］前記金型内で前記繊維強化複合材料を賦形する、［１］〜［４］のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［６］前記可動ピンの正面視形状が湾曲している、［１］〜［５］のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法によれば、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高い繊維強化複合材料成形品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の一工程を示した斜視図である。
【図２】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の一工程を示した図であり、図１におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図３】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の一工程を示した図であり、図１におけるII−II断面図である。
【図４】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の一工程を示した断面図である。
【図５】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の一工程を示した断面図である。
【図６】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の一工程を示した断面図である。
【図７】図１〜３の金型を用いて製造される繊維強化複合材料成形品を示した断面図である。
【図８】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の他の例の一工程を示した断面図である。
【図９】本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法の他の例の一工程を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法は、金型内で、強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する繊維強化複合材料と、熱可塑性樹脂（Ｂ）とを一体に成形して繊維強化複合材料成形品を製造する方法である。
【００１１】
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法は、下記の孔形成工程及び射出成形工程を有する繊維強化複合材料成形品の製造方法。
孔形成工程：金型内に繊維強化複合材料を配置した状態で、可動ピンを前記繊維強化複合材料に突き刺して引き抜き、前記繊維強化複合材料に直径５ｍｍ以上の孔を形成する工程。
射出成形工程：前記金型内に溶融状態の前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出し、前記孔に前記熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ前記繊維強化複合材料と一体に成形する工程。
【００１２】
［孔形成工程］
例えば、強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する繊維強化複合材料を金型内に配置し、その状態で可動ピンを該繊維強化複合材料に突き刺して引き抜くことで、該繊維強化複合材料に直径５ｍｍ以上の孔を形成する。孔形成工程において繊維強化複合材料に形成する孔は、貫通孔であってもよく、繊維強化複合材料の反対側の面まで貫通していない孔であってもよい。
なお、直径５ｍｍ以上の孔とは、孔における直径の最大値が５ｍｍ以上であることを意味する。直径の最大値が５ｍｍ以上の孔であれば、該孔において直径が５ｍｍ未満の部分があってもよい。
【００１３】
繊維強化複合材料を孔の軸方向に垂直な方向に切断したときの孔の断面形状は、円形状が好ましい。なお、前記孔の断面形状は、矩形状や、多角形状、星形多角形状等であってもよい。
前記孔の断面形状が円形状以外の場合、孔の直径は、前記孔の断面形状に外接する円の直径を意味するものとする。
【００１４】
繊維強化複合材料に形成する孔の直径は、５ｍｍ以上であり、７〜３０ｍｍが好ましく、１０〜２０ｍｍがより好ましい。孔の直径が前記下限値以上であれば、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高い繊維強化複合材料成形品が得られる。孔の直径が前記上限値以下であれば、繊維強化複合材料部分の機械特性を損なうことなく、繊維強化複合材料成形品を得ることが容易になる。
孔の直径は、可動ピンの直径を調節することにより調節できる。
【００１５】
繊維強化複合材料に形成する孔の数は、平面視で繊維強化複合材料の１ｍ２あたり、３０〜２０００個が好ましく、６０〜１０００個がより好ましい。孔の数が前記下限値以上であれば、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高い繊維強化複合材料成形品が得られやすい。孔の数が前記上限値以下であれば、繊維強化複合材料部分の機械特性を損なうことなく、繊維強化複合材料成形品を得ることが容易になる。
【００１６】
孔形成工程においては、繊維強化複合材料を熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度ＴＡ（℃）以上に加熱することが好ましい。すなわち、繊維強化複合材料を熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度ＴＡ（℃）以上に加熱した状態で可動ピンを突き刺して引き抜くことが好ましい。これにより、繊維強化複合材料に孔を形成することが容易になる。
本発明では、繊維強化複合材料を軟化温度ＴＡ以上に加熱してから金型内に配置してもよく、金型内に配置した後に繊維強化複合材料を軟化温度ＴＡ以上に加熱してもよい。
繊維強化複合材料を加熱する方法は、特に限定されず、例えば、赤外線ヒータ等が挙げられる。
【００１７】
孔形成工程における繊維強化複合材料の加熱温度Ｔ１は、ＴＡ≦Ｔ１であり、ＴＡ＋１０（℃）≦Ｔ１≦ＴＡ＋１５０（℃）が好ましく、ＴＡ＋３０（℃）≦Ｔ１≦ＴＡ＋１００（℃）がより好ましい。温度Ｔ１が下限値以上であれば、繊維強化複合材料に孔を形成することが容易になる。温度Ｔ１が上限値以下であれば、繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂（Ａ）が熱分解することを抑制しやすい。
なお、熱可塑性樹脂の軟化温度は、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合は熱可塑性樹脂の溶融温度（融点）、熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合は熱可塑性樹脂のガラス転移温度であり、これらはＪＩＳ  Ｋ７１２１に準拠した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法により測定される値を意味する。
【００１８】
孔形成工程においては、繊維強化複合材料に突き刺す可動ピンを、熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度ＴＡ（℃）以上に加熱することが好ましい。
孔形成工程における可動ピンの加熱温度Ｔ２は、ＴＡ≦Ｔ２であり、ＴＡ＋１００（℃）≦Ｔ２≦ＴＡ＋４００（℃）が好ましく、ＴＡ＋１５０（℃）≦Ｔ２≦ＴＡ＋２５０（℃）がより好ましい。温度Ｔ２が下限値以上であれば、繊維強化複合材料に孔を形成することが容易になる。温度Ｔ２が上限値以下であれば、繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂（Ａ）が熱分解することを抑制しやすい。
【００１９】
孔形成工程の具体的として、例えば、図１〜３に例示した金型１００を用いる場合について説明する。
金型１００は、下型１１０と、上型１２０と、孔形成手段１３０と、を備える。下型１１０は、直方体状の本体部１１２と、本体部１１２の長さ方向に延びるように設けられた凸部１１４とを備える。上型１２０には、下型１１０側の面に凹部１２２が形成されている。孔形成手段１３０は、下型１１０の下側に上下動可能に設けられた板状の支持部１３２と、支持部１３２の上面から垂直に立ち上がる２本の可動ピン１３４と、を備える。
下型１１０と上型１２０を近接させて金型１００を閉じたときには、下型１１０の凸部１１４と上型１２０の凹部１２２との間に、目的の繊維強化複合材料成形品の形状に相補的なキャビティが形成されるようになっている。
【００２０】
下型１１０には、下面から凸部１１４の上面まで直線的に形成されたピン収容穴１１６が、凸部１１４の長さ方向に間隔を開けて２つ形成されている。孔形成手段１３０の２つの可動ピン１３４はそれぞれ下型１１０のピン収容穴１１６内に挿入され、支持部１３２が上下動するのに伴って可動ピン１３４が上下動して凸部１１４の上面から突き出るようになっている。
上型１２０には、凹部１２２の上面から樹脂を射出するための樹脂流路１２４が形成されている。
【００２１】
金型１００を用いる場合、例えば、図１〜３に示すように、下型１１０の凸部１１４の上面から可動ピン１３４が突き出ていない状態で、強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する繊維強化複合材料１０を下型１１０の凸部１１４上に配置する。次いで、凸部１１４上の繊維強化複合材料１０を固定用部材１４０によってずれないように固定する。
本発明では、このように固定用部材によって繊維強化複合材料を金型内で固定することが好ましい。これにより、可動ピンを突き刺す際に繊維強化複合材料が持ち上げられることを抑制できるため、繊維強化複合材料に可動ピンを突き刺して孔を形成することが容易になる。また、繊維強化複合材料において孔を形成する位置がずれることを抑制することが容易になる。
【００２２】
次いで、赤外線ヒート等により繊維強化複合材料１０を熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度ＴＡ以上に加熱し、図４に示すように、支持部１３２を上昇させて可動ピン１３４を繊維強化複合材料１０に突き刺した後、支持部１３２を下降させて繊維強化複合材料１０から可動ピン１３４を引き抜く。これにより、繊維強化複合材料１０に直径５ｍｍ以上の貫通孔１２が形成される。
【００２３】
（繊維強化複合材料）
繊維強化複合材料は、強化繊維及び熱可塑性樹脂（Ａ）を含有する。繊維強化複合材料としては、強化繊維に熱可塑性樹脂（Ａ）が含浸されたプリプレグ、該プリプレグが複数枚積層されたプリプレグ積層体等が挙げられる。
【００２４】
強化繊維としては、特に限定されず、例えば、無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、繊維強化複合材料成形品の強度等の機械物性を考慮すると、炭素繊維が好ましい。
【００２５】
強化繊維は、連続繊維であってもよく、不連続繊維であってもよい。連続繊維は機械特性に優れ、一方不連続繊維は賦型性に優れるため、必要に応じて使い分けすることが可能である。強化繊維基材の形態としては、多数の連続繊維を一方向に揃えてＵＤシート（一方向シート）とする形態、連続繊維を製織してクロス材（織物）とする形態、不連続繊維からなる不織布とする形態、不連続繊維を二軸押出機にて樹脂中に混練分散した形態等が挙げられる。クロス材の織り方としては、例えば、平織、綾織、朱子織、三軸織等が挙げられる。
【００２６】
熱可塑性樹脂（Ａ）としては、特に限定されず、ポリアミド樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロンＭＸＤ６等）、ポリオレフィン樹脂（低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン樹脂（変性ポリプロピレン樹脂等）、ポリエステル樹脂（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）、ポリカーボネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、アクリロニトリルとスチレンの共重合体、ナイロン６とナイロン６６の共重合体等が挙げられる。
変性ポリオレフィン樹脂としては、例えば、マレイン酸等の酸によりポリオレフィン樹脂を変性した樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂（Ａ）としては、ポリアミド樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂（Ａ）としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
繊維強化複合材料には、目的の繊維強化複合材料成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等の添加剤を配合してもよい。
【００２８】
［射出成形工程］
金型内に溶融状態の熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出し、繊維強化複合材料に形成した孔に熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ、繊維強化複合材料と一体に成形することで繊維強化複合材料成形品を得る。得られる繊維強化複合材料成形品においては、熱可塑性樹脂（Ｂ）により、繊維強化複合材料部分の孔に嵌まり込む直径５ｍｍ以上の突起部を備える射出成形部分が形成される。射出成形部分の直径５ｍｍ以上の突起部が繊維強化複合材料部分の孔に嵌まり込んでいることで、高いアンカー効果が発揮され、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高くなる。
【００２９】
射出成形工程においては、金型を閉じた後に金型内に熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出してもよく、熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出しながら金型を閉じてもよい。
型締め時の金型温度は、熱可塑性樹脂（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｂ）の軟化温度の低い方の温度よりも５℃以上低いことが好ましく、１５℃以上低いことがより好ましい。これにより、成形品中の熱可塑性樹脂（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｂ）が十分に冷却固化されるため、金型から脱型が容易になる。
【００３０】
（熱可塑性樹脂（Ｂ））
熱可塑性樹脂（Ｂ）としては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂（Ａ）で挙げたものと同じものが挙げられる。熱可塑性樹脂（Ｂ）としては、得られる成形品における繊維強化複合材料部分と射出成形部分との接着強度がより高くなる点から、熱可塑性樹脂（Ａ）と同じ種類の樹脂であることが好ましい。
熱可塑性樹脂（Ｂ）は、目的の繊維強化複合材料成形品の要求特性に応じて、強化繊維、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等の添加剤を含有していてもよい。
熱可塑性樹脂（Ｂ）としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
本発明では、金型内で繊維強化複合材料を賦形することが好ましい。これにより、繊維強化複合材料を事前に別途賦形する必要がなくなるため、生産性が高くなり、またコスト面で有利である。
【００３２】
金型内での繊維強化複合材料は、例えば、射出成形工程において行うことができる。例えば、赤外線ヒータ等により、孔を形成した繊維強化複合材料を熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度ＴＡ（℃）以上に加熱し、金型を閉じて繊維強化複合材料を賦形した後に、金型内に溶融状態の熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出して成形する方法を採用できる。
【００３３】
賦形時の繊維強化複合材料の温度Ｔ（℃）と、該繊維強化複合材料に含有される熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度をＴＡ（℃）との関係は、ＴＡ≦Ｔであり、ＴＡ＋１０（℃）≦Ｔ≦ＴＡ＋１５０（℃）が好ましく、ＴＡ＋３０（℃）≦Ｔ≦ＴＡ＋１００（℃）がより好ましい。温度Ｔが下限値以上であれば、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高い成形品が得られ、また成形時間が短くなる。温度Ｔが高すぎると、型締め後において繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂（Ａ）が固化するまでの時間が長くなって生産性が低下したり、繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂（Ａ）が熱分解を起こすといった問題が発生するおそれがある。しかし、温度Ｔが上限値以下であれば、型締め後の繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂（Ａ）が固化するまでの時間は問題なく、また繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂（Ａ）の熱分解も抑制しやすい。
【００３４】
具体的には、例えば金型１００を用いる場合、図５に示すように、繊維強化複合材料１０が熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度ＴＡ（℃）以上に加熱されている状態で上型１２０を下型１１０に近接させて金型１００を閉じ、繊維強化複合材料１０を賦形する。次いで、図６に示すように、上型１２０の樹脂流路１２４から溶融状態の熱可塑性樹脂（Ｂ）１４を射出し、繊維強化複合材料１０に形成した貫通孔１２に熱可塑性樹脂（Ｂ）１４を充填しつつ、繊維強化複合材料１０と一体に成形する。熱可塑性樹脂（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｂ）が固化した後に金型１００を開き、繊維強化複合材料成形品１を取り出す。
【００３５】
得られる繊維強化複合材料成形品１は、図７に示すように、繊維強化複合材料部分２と、射出成形部分３と、を備える。射出成形部分３は、繊維強化複合材料部分２の貫通孔に嵌まり込む直径５ｍｍ以上の突起部４を備える。射出成形部分３の突起部４が繊維強化複合材料部分２の貫通孔１２に嵌まり込んでいることで、アンカー効果によって繊維強化複合材料部分２と射出成形部分３の境界面の接着強度が高くなる。
【００３６】
本発明では、金型内で繊維強化複合材料を賦形する場合、金型を閉じて繊維強化複合材料を賦形した後に、一旦金型を開き、その状態で熱可塑性樹脂（Ｂ）を供給し、再度金型を閉めて熱可塑性樹脂（Ｂ）を加圧しつつ繊維強化複合材料と一体に成形することが好ましい。これにより、金型内に供給される熱可塑性樹脂（Ｂ）が加圧されやすくなり、繊維強化複合材料に形成した孔内に熱可塑性樹脂（Ｂ）を充分に充填しやすくなる。
【００３７】
また、この場合、金型を一旦開くためのエネルギー消費を低減できる点、成形時間の短縮が可能である点、もしくは金型の機械設計を簡略化できる点から、金型を型締めして繊維強化複合材料を賦形した後に、熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出する際の射出圧によって金型が一旦開かれるようにすることが好ましい。
【００３８】
射出成形工程において繊維強化複合材料を賦形する場合には、熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出しながら、又は熱可塑性樹脂（Ｂ）を射出した後に金型を閉じ、繊維強化複合材料を賦形しつつ、繊維強化複合材料と一体に熱可塑性樹脂（Ｂ）を成形してもよい。
【００３９】
以上説明した本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法においては、繊維強化複合材料に直径５ｍｍ以上の孔を形成し、該孔に熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ、繊維強化複合材料と一体に熱可塑性樹脂（Ｂ）を成形する。これにより、繊維強化複合材料部分の孔に嵌まり込む直径５ｍｍ以上の突起部を備える射出成形部分が形成される。そのため、得られる繊維強化複合材料成形品において、該突起部により高いアンカー効果が得られ、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度が高くなる。
【００４０】
なお、本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法は、前記した方法には限定されない。
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法では、孔形成工程において繊維強化複合材料を賦形した後に可動ピンを突き刺して孔を形成してもよい。具体的には、例えば、金型内に配置した繊維強化複合材料を熱可塑性樹脂（Ａ）の軟化温度以上に加熱した状態で金型を閉じ、繊維強化複合材料を賦形した後に可動ピンを突き刺して引き抜き、賦形した繊維強化複合材料に孔を形成してもよい。また、繊維強化複合材料を賦形すると同時に可動ピンを突き刺して孔を形成してもよい。
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法は、予め賦形された繊維強化複合材料を用い、孔形成工程及び射出成形工程では繊維強化複合材料を賦形しない方法としてもよい。
【００４１】
金型１００を用いる場合は可動ピン１３４を繊維強化複合材料１０の厚み方向に突き刺して孔を形成するものであったが、本発明はこの態様には限定されない。例えば、繊維強化複合材料の厚み方向に対して傾斜した方向に可動ピンを突き刺す方法であってもよい。具体的には、例えば、図８に例示した金型１００Ａを用いる方法であってもよい。図８における図２と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
金型１００Ａは、孔形成手段１３０の代わりに孔形成手段１３０Ａを備え、下型１１０の代わりに下型１１０Ａを備える以外は、金型１００と同じである。孔形成手段１３０Ａは、支持部１３２に対して可動ピン１３４が傾斜して設けられている以外は、孔形成手段１３０と同じである。下型１１０Ａは、下面から凸部１１４の上面まで上下方向に対して傾斜してピン収容穴１１６Ａが形成されている以外は、下型１１０と同じである。
【００４２】
金型１００Ａを用いる場合は、孔形成工程において繊維強化複合材料１０に対して可動ピン１３４を斜めに突き刺して引き抜くことで、繊維強化複合材料１０の厚み方向に対して傾斜した貫通孔１２Ａを形成する。これにより、射出成形工程後に得られる繊維強化複合材料成形品においては、繊維強化複合材料の厚み方向に対して傾斜した貫通孔に嵌まり込む突起部を備える射出成形部分が形成される。そのため、より高いアンカー効果が得られ、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度がより高くなる。
【００４３】
本発明においては、正面視形状が湾曲している可動ピンを繊維強化複合材料に突き刺して孔を形成してもよい。具体的には、例えば、図９に例示した金型１００Ｂを用いる方法であってもよい。図９における図２と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
金型１００Ｂは、孔形成手段１３０の代わりに２つの孔形成手段１３０Ｂを備え、下型１１０の代わりに下型１１０Ｂを備える以外は、金型１００と同じである。孔形成手段１３０Ｂは、支持部１３２Ａに正面視形状が円弧状に湾曲した可動ピン１３４Ａが設けられている。下型１１０Ｂは、下面から凸部１１４の上面まで円弧状のピン収容穴１１６Ｂが形成されている以外は、下型１１０と同じである。
【００４４】
金型１００Ｂを用いる場合は、孔形成工程において繊維強化複合材料１０に対して円弧状の可動ピン１３４Ａを突き刺して引き抜くことで、繊維強化複合材料１０に円弧状の貫通孔１２Ｂを形成する。これにより、射出成形工程後に得られる繊維強化複合材料成形品においては、繊維強化複合材料に円弧状に形成された貫通孔に嵌まり込む突起部を備える射出成形部分が形成される。そのため、より高いアンカー効果が得られ、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面の接着強度がより高くなる。
【００４５】
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法では、孔形成工程において、繊維強化複合材料を突き抜けないように可動ピンを繊維強化複合材料に突き刺し、該繊維強化複合材料の反対側の面まで孔が貫通しないようにしてもよい。この場合は、繊維強化複合材料における可動ピンを突き刺した側から熱可塑性樹脂（Ｂ）を金型内に射出し、形成した孔に熱可塑性樹脂（Ｂ）を充填しつつ成形を行う。
【００４６】
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法では、下型の上に配置した繊維強化複合材料の上面側から可動ピンを突き刺して引き抜くことで孔を形成してもよい。この場合には、繊維強化複合材料を金型内で固定する固定用部材を用いなくてもよい。ただし、固定用部材を用いる方が、孔を形成する位置がずれることを抑制しやすい点で好ましい。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［製造例１：繊維強化複合材料の製造］
炭素繊維（商品名「パイロフィル炭素繊維トウＴＲ  ５０Ｓ」、三菱レイヨン社製）を一方向に、かつ平面状に引き揃えて目付が７８ｇ／ｍ２である繊維シートとする。熱可塑性樹脂（Ａ）として酸変性ポリプロピレン樹脂（商品名「モディックＰ９５８Ｖ」、三菱化学社製、軟化温度：１６５℃）を用いた目付が３６ｇ／ｍ２のフィルムによって、該繊維シートを両面から挟む。これらをカレンダロールに複数回通して加熱と加圧を行い、樹脂を繊維シートに含浸させ、繊維体積含有率（Ｖｆ）が３５体積％、厚み１２０μｍのプリプレグを作製する。次いで、カッティングプロッタ（レザック製Ｌ−２５００カッティングプロッタ）を用いて、炭素繊維の繊維軸となす角度の絶対値が４５°、炭素繊維の繊維長が２５ｍｍになるように、前記プリプレグに炭素繊維を切断する深さの切込みを入れ、切込入りプリプレグを得る。
次いで、得られた切込入りプリプレグ８枚を、炭素繊維の繊維軸方向が平面視で０°／４５°／９０°／１３５°／１３５°／９０°／４５°／０°となるように積層し、２００℃まで加熱し、多段プレス機（神藤金属工業所製圧縮成形機、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）により２００℃の盤面で、０．２ＭＰａの圧力で２分間加熱・加圧後、同一の圧力で室温まで冷却し、厚さ１ｍｍの板状の繊維強化複合材料を得る。
次いで、得られた１ｍｍの繊維強化複合材料から、平面視形状が２００ｍｍ×１２０ｍｍの矩形のプリプレグ積層体からなる繊維強化複合材料を得る。
【００４８】
［実施例１］
図１〜３に例示した金型１００を用いて繊維強化複合材料成形品を製造する。可動ピン１３４としては、断面形状が円形状で直径が６ｍｍのピンを用いる。
図１〜３に示すように、下型１１０における凸部１１４上に、製造例１で得た繊維強化複合材料（繊維強化複合材料１０）を配置する。次いで、赤外線ヒータによって繊維強化複合材料を２１０℃に加熱した後、図４に示すように、繊維強化複合材料１０に可動ピン１３４を突き刺して引き抜き、直径６ｍｍの貫通孔１２を形成する。次いで、図５に示すように、上型１２０を降下させて金型１００を閉じ、繊維強化複合材料１０を賦形する。次いで、図６に示すように、上型１２０の樹脂流路１２４から、熱可塑性樹脂（Ｂ）１４としてポリプロピレン樹脂である商品名「ノバテックＳＡ０６ＧＡ」（日本ポリプロ社製）を溶融状態で射出充填し、貫通孔１２に充填しつつ成形して繊維強化複合材料成形品１を得る。型締め時の金型１００の温度は８０℃とする。熱可塑性樹脂（Ｂ）の射出充填から１分後に金型１００を開き、繊維強化複合材料成形品１を取り出す。
【００４９】
［比較例１］
用いる可動ピンの直径を３ｍｍに変更する以外は、実施例１と同様にして繊維強化複合材料成形品を製造する。
【００５０】
［接着強度の評価］
各例における繊維強化複合材料成形品の繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面での接着強度は、以下のようにして評価する。
繊維強化複合材料成形品から、射出成形部分における繊維強化複合材料部分の貫通孔に嵌まり込む突起部が含まれるように、１２．７ｍｍ幅×１２０ｍｍ長に試験片を切り出す。該試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７０７４に準拠した曲げ試験を実施し、その試験から得られるひずみ−応力曲線の最初の応力降伏点が基材破壊であるものを「〇」、界面剥離であるものを「×」とする。
評価結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
表１に示すように、繊維強化複合材料に直径５ｍｍ以上の貫通孔を形成した実施例１の繊維強化複合材料成形品は、貫通孔の直径が５ｍｍ未満の比較例１の繊維強化複合材料成形品に比べて、繊維強化複合材料部分と射出成形部分の境界面での接着強度が高い。
【符号の説明】
【００５３】
１  繊維強化複合材料成形品
２  繊維強化複合材料部分
３  射出成形部分
４  突起部
１０  繊維強化複合材料
１２  貫通孔
１００，１００Ａ，１００Ｂ  金型
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ  下型
１１２  本体部
１１４  凸部
１１６，１１６Ａ，１１６Ｂ  ピン収容穴
１２０  上型
１２２  凹部
１２４  樹脂流路
１３０  孔形成手段
１３２，１３２Ａ  支持部
１３４，１３４Ａ  可動ピン
１４０  固定用部材
【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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