(57)【要約】【課題】金型からの離型性に優れ品質劣化を防止しうる熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法を提供すること。【解決手段】熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ１０を複数枚重ねたものを型成形して熱可塑性プリプレグ成形品１を製造する方法で、最も上段になる熱可塑性プリプレグ１０ａの上面及び最も下段になる熱可塑性プリプレグ１０ｂの下面に薄い金属被膜２０をメッキによって形成する被膜形成工程と、最も上段になる熱可塑性プリプレグ１０ａと最も下段になる熱可塑性プリプレグ１０ｂの間に残りの熱可塑性プリプレグ１０ｃを重ねるとともに熱可塑性プリプレグ１０に対してそれぞれ離散的に超音波融着して一体化するサンド工程と、一体化された熱可塑性プリプレグ１０を金型１００にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、加熱加圧処理後に金型１００から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品１に形成された金属被膜２０を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑プリプレグを複数枚重ねたものを型成形して熱可塑プリプレグ成形品を製造する方法であって、
前記熱可塑プリプレグのうち最も上段になる熱可塑プリプレグの上面及び最も下段になる熱可塑プリプレグの下面に薄い金属被膜をメッキによって形成する被膜形成工程と、
前記最も上段になる熱可塑プリプレグと最も下段になる熱可塑プリプレグの間に残りの熱可塑プリプレグが存在する場合はその残りの熱可塑プリプレグを間に重ね、残りの熱可塑
プリプレグが存在しない場合には前記最も上段になる熱可塑プリプレグと最も下段になる熱可塑プリプレグを直接重ねるとともに前記熱可塑プリプレグに対してそれぞれ離散的に超音波融着して一体化するサンド工程と、
前記一体化された熱可塑性プリプレグを金型にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、
前記加熱加圧処理後に前記金型から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品に形成された金属被膜を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を、備えることを特徴にする熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑プリプレグを複数枚重ねたものを型成形して熱可塑性プリプレグ成形品を製造する方法であって、
前記熱可塑性プリプレグのうち最も下段になる熱可塑性プリプレグの下面に薄い金属被膜をメッキによって形成する被膜形成工程と、
前記最も下段になる熱可塑性プリプレグの上に残りの熱可塑性プリプレグを重ねるとともに前記熱可塑性プリプレグに対してそれぞれ離散的に超音波融着して一体化するサンド工程と、前記一体化された熱可塑性プリプレグを金型にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、
前記加熱加圧処理後に前記金型から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品に形成された金属被膜を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を、備えることを特徴にする熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法。
【請求項３】
熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグを型成形して熱可塑性プリプレグ成形品を製造する方法であって、
前記熱可塑性プリプレグの上面及び下面、あるいは下面だけに薄い金属被膜をメッキによって形成する被膜形成工程と、
前記熱可塑性プリプレグを金型にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、
前記加熱加圧処理後に前記金型から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品に形成された金属被膜を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を、備えることを特徴にする熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法。
【請求項４】
前記金属被膜は、ニッケル，アルミ，銅、金、チタンのうちいずれか一つで形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性プリプレグを型成形して熱可塑性プリプレグ成形品を製造する方法に関し、特に金型に対する離型性に関するものである
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、熱可塑性プリプレグ１０を複数枚、例えば５枚重ねたものを金型１００の上型１０１と下型１０２間にセットとして加熱、加圧することによって、図６に示すような皿状のプリプレグ成形品１を製造することが一般的に知られている。
【０００３】
ここで、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ１０を複数枚重ねたものを金型１００で型成形した場合、金型１００から外すときの離型性が問題になる。通常は、熱可塑性プリプレグ１０をセットする前に金型１００の上型１０１と下型１０２に、あるいは下型１０２だけに離型剤をスプレーで塗布することによって容易に離型させることが行われている。
しかし、熱可塑性樹脂のなかでも、特にＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）などといった接着性が高いため離型性が悪くかつ熔融温度の高いいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックをマトリクス樹脂として使用した場合、型成形後に、熱可塑性プリプレグ１０が金型１００、特に下型１０２から外れ難く、無理に外そうとすると成形品や金型１００に損傷が生じる場合もある。
【０００４】
なお、熱可塑性プリプレグ１０と重なり合う側にクレーコート層を有する離型紙、例えばシリコーン系の離型剤が用いられた上質紙，クラフト紙，グラシン紙，パーチメント紙からなるものを使用することでしわの発生を防止するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、熱可塑性プリプレグ１０をロール間で挟みながら加熱及び加圧処理を施すものであり金型にセットするものではないので、金型からの離型性は問題とならない。またスーパーエンジニアリングプラスチックは溶融温度が高いため耐熱性の問題もある
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、金型からの離型性に優れ品質劣化を防止しうる熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ（１０）を複数枚重ねたものを型成形して熱可塑性プリプレグ成形品（１）を製造する方法であって、
前記熱可塑性プリプレグ（１０）のうち最も上段になる熱可塑性プリプレグ（１０ａ）の上面及び最も下段になる熱可塑性プリプレグ（１０ｂ）の下面に薄い金属被膜（２０）をメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）によって形成する被膜形成工程と、
前記最も上段になる熱可塑性プリプレグ（１０ａ）と最も下段になる熱可塑性プリプレグ（１０ｂ）の間に残りの熱可塑性プリプレグ（１０ｃ）が存在する場合にはその残りの熱可塑性プリプレグ（１０ｃ）を間に重ね、残りの熱可塑性プリプレグが存在しない場合には前記最も上段になる熱可塑性プリプレグ（１０ａ）と最も下段になる熱可塑性プリプレグ（１０ｂ）を直接重ねるとともに前記熱可塑性プリプレグ（１０）に対してそれぞれ離散的に超音波融着して一体化するサンド工程と、
前記一体化された熱可塑性プリプレグ（１０）を金型（１００）にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、
前記加熱加圧処理後に前記金型（１００）から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品（１）に形成された金属被膜（２０）を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を、備えることを特徴にする。
なお、ここでいう熱可塑性プリプレグ（１０）には、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に半含浸させてなる、いわゆるセミプレグも含まれることを意味する。
【０００９】
また本発明の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ（１０）を複数枚重ねたものを型成形して熱可塑性プリプレグ成形品（１）を製造する方法であって、
前記熱可塑性プリプレグ（１０）のうち最も下段になる熱可塑性プリプレグ（１０ｂ）の下面に薄い金属被膜（２０）をメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）によって形成する被膜形成工程と、前記最も下段になる熱可塑性プリプレグ（１０ｂ）の上に残りの熱可塑性プリプレグ（１０ｃ）を重ねるとともに前記熱可塑性プリプレグ（１０）に対してそれぞれ離散的に超音波融着して一体化するサンド工程と、
前記一体化された熱可塑性プリプレグ（１０）を金型（１００）にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、
前記加熱加圧処理後に前記金型（１００）から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品（１）に形成された金属被膜（２０）を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を、備えることを特徴にする。
なお、ここでいう熱可塑性プリプレグ（１０）には、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に半含浸させてなる、いわゆる熱可塑性セミプレグも含まれることを意味する。
【００１０】
また本発明の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ（１０）を型成形して熱可塑性プリプレグ成形品（１）を製造する方法であって、
前記熱可塑性プリプレグ（１０）の上面及び下面、あるいは下面だけに薄い金属被膜（２０）をメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）によって形成する被膜形成工程と、
前記熱可塑性プリプレグ（１０）を金型（１００）にセットして加熱加圧処理を施す型成形工程と、
前記加熱加圧処理後に前記金型（１００）から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品（１）に形成された金属被膜（２０）を酸で洗い流して除去する酸洗い工程を、備えることを特徴にする。
なお、ここでいう熱可塑性プリプレグ（１０）には、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に半含浸させてなる、いわゆる熱可塑性セミプレグも含まれることを意味する。
【００１１】
また本発明は、前記金属被膜（２０）は、ニッケル，アルミ，銅、金、銀、チタンのうちいずれか一つで形成されてなり酸に溶ける性質を持つ金属であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記熱可塑性樹脂は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）等の接着性が高く、離型しにくい性質をもち、かつ熔融温度の高い熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
【００１３】
なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法によれば、複数枚重ねられたプリプレグの上面及び下面にメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）で金属被膜が形成されたものを金型にセットして加熱加圧による型成形を行うので、金属同士の接触により金型からプリプレグを容易に取り出すことができる。特に、接着性の高い樹脂、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなるプリプレグが金型に対して直接接触しないため離型が簡単である。
【００１５】
しかも、メッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）により形成される金属被膜は薄いものであるので、延性が高く、変形しやすく金型でプレスしたときでも形状に倣い易い。さらに、上下に重ねられた熱可塑性プリプレグは金属被膜が形成されたものも含めて離散的に超音波融着により接着することにより一体化されているので、重ねられたものを容易にかつ強固に仮止めすることができ、金型成形時に位置ズレすることもない。
さらに、メッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）でつけられた金属被膜は、酸洗いによって除去されるので表面がきれいな熱可塑性プリプレグ成形品が提供される。
【００１６】
また、重ねられた熱可塑性プリプレグの下面だけに金属被膜を形成するだけでも離型性は向上するし、複数の熱可塑性プリプレグからなるものではなく単体（１枚）の熱可塑性プリプレグを型成形する場合に、その単体の熱可塑性プリプレグの上面及び下面、あるいは下面だけに金属被膜を形成するものであっても離型性は向上する。
【００１７】
また、本発明では、金属被膜として、ニッケル，アルミ，銅、金、チタンといった金属を使用したので、強度性及び加工性に優れる。
【００１８】
なお、本発明の熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法のように、熱可塑性プリプレグの上面や下面にメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）によって金属被膜を形成したものを金型にセットして型成形した後、金属被膜を酸洗いで除去することによって、金型からの離型性を向上させて成形品の品質劣化を防止するようにした点は、上述した特許文献１には全く記載されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法における被膜形成工程で熱可塑性プリプレグに金属被膜が形成された状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法におけるサンド工程で熱可塑性プリプレグが重ねられ一体化された状態を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法におけるサンド工程で熱可塑性プリプレグが超音波融着により一体化された状態を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプ熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法における酸洗い工程でプリプレグが酸溶液中に浸けられた状態を示す断面図である。
【図５】従来例に係る熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法を示す断面図である。
【図６】製造された熱可塑性プリプレグ成形品を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照して本発明の実施形態に係る熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法について説明する。
本実施形態では、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ１０を複数枚（Ｎ枚、ここでは５枚とした）、重ねたものを図５で示したような金型１００を使用することで型成形して、図６で示したような熱可塑性プリプレグ成形品１を製造するものである。ここでは、熱可塑性樹脂のなかでも、特にＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）などといった接着性が高いため離型性が悪く、かつ溶融温度か高い、いわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックをマトリクス樹脂として使用した熱可塑性プリプレグ１０を重ねている。
なお、本実施形態でいう熱可塑性プリプレグ１０には、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に半含浸させてなる、いわゆるセミプレグも含まれる。
【００２１】
この熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法は、以下に説明するように、被膜形成工程と、サンド工程と、型成形工程と、酸洗い工程を備えている。
【００２２】
（被膜形成工程）
最初に行われる被膜形成工程では、図１に示すように、５枚の熱可塑性プリプレグ１０のうち最も上段になる熱可塑性プリプレグ１０ａの上面に薄い金属被膜２０が蒸着によるメッキで形成されるともに、図示は省略するが、最も下段になる熱可塑性プリプレグ１０ｂの下面にも薄い金属被膜２０が蒸着によるメッキで形成される。
金属被膜２０としては、様々ものが考えられるが、ここでは、強度性及び加工性に優れるニッケル，アルミ，銅、金、チタンなどといった金属のうちニッケルを使用した。
【００２３】
また、金属被膜２０を形成するメッキとしては、真空蒸着に類するものとしてスパッタリングによって薄膜を形成したり、その他の電気メッキ（メッキする金属を電気化学的に析出させるもの）や無電解メッキ（メッキする金属を含む溶液中にプリプレグを浸けて金属を化学的に還元析出させるもの）や化成処理（化学的な処理によって金属表面に安定な化合物を生成させるもの）などによって薄膜を形成するようにしてもよい。
【００２４】
（サンド工程）
次に行われるサンド工程では、図２に示すように、金属被膜２０が上面に形成された最も上段になる熱可塑性プリプレグ１０ａと金属被膜２０が下面に形成された最も下段になる熱可塑性プリプレグ１０ｂの間に３枚の熱可塑性プリプレグ１０ｃを挟むようにして５枚の熱可塑性プリプレグ１０を重ねるとともに、図３に示すように、超音波融着で５枚の熱可塑性プリプレグ１０を一体化させることで金型１００にセットする前に仮止めする。
【００２５】
超音波融着は、超音波熱融着又は超音波溶着とも呼ばれ、微細な超音波振動と加圧力によって熱可塑性プリプレグ１０を構成する熱可塑性樹脂（ここでは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン））を瞬時に溶融して接合するもので、複数の超音波融着点１５が離散的に形成されている。
【００２６】
（型成形工程）
次に行われる型成形工程では、超音波融着によって一体化された５枚の熱可塑性プリプレグ１０を、図５で示したような金型１００の上型１０１と下型１０２の間にセットした後、下型１０２に対して上型１０１を押し込み加熱加圧処理を施す。
【００２７】
（酸洗い工程）
そして、酸洗い工程では、加熱加圧処理後に金型１００から取り出された熱可塑性プリプレグ成形品１を冷却した後に、酸溶液３０が満たされた容器５０に浸漬させ、一定時間が経過すると熱可塑性プリプレグ成形品１を容器５０から引き上げるようにして、熱可塑性プリプレグ成形品１に形成された金属被膜２０を酸で洗い流して除去する。
酸としては、特に限定されるわけではなく、通常、塩酸や硫酸が使用されるがここでは、塩酸を使用した。
【００２８】
特にＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）などといった接着性が高く溶融温度が高いいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックは、酸に対する耐性が強く、酸洗いによりその特性が変化することがないので、酸洗い後の表面をきれいに仕上げることができる。
【００２９】
以上のように、被膜形成工程と、サンド工程と、型成形工程と、酸洗い工程をこの順で行い工程が終了すると、図６に示すような、熱可塑性プリプレグ成形品１が完成する。
【００３０】
このような熱可塑性プリプレグ成形品の製造方法によれば、複数枚重ねられた熱可塑性プリプレグ１０の上面及び下面にメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）で金属被膜２０が形成されたものを金型１００にセットして加熱加圧による型成形を行うので、金属同士の接触により金型１００から熱可塑性プリプレグ成形品１を容易に取り出すことができる。特に、接着性の高い樹脂、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）をマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ１０が金型１００に対して直接接触しないため離型が簡単である。
【００３１】
しかも、メッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）により形成される金属被膜２０は薄いものであるので、延性がよく、変形しやすく金型１００でプレスしたときでも形状に倣い易い。さらに、上下に重ねられた熱可塑プリプレグ１０は金属被膜２０が形成されたものも含めて離散的に超音波融着により一体化されているので、重ねられたものを容易にかつ強固に仮止めすることができ、金型成形時に位置ズレすることもない。
さらに、メッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）された金属被膜２０は、酸洗いによって簡単に除去されるので表面がきれいな熱可塑プリプレグ成形品１が提供される。
【００３２】
また、熱可塑性樹脂のなかでも、特にＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）などといった接着性が高く熔融温度の高いいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックをマトリクス樹脂として使用した場合について説明したが、熱可塑性樹脂として、ＰＡ（ナイロン），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＥＩ（ポリエーテルイミド），ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＴＰＩ（熱可塑性ポリイミド），ＰＥＳ，ＰＳＵ，ＬＣＰ，ＰＡＲ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＡ，ＰＣＴＦＥ，ＥＴＦＥ，ＥＣＴＦＥ，ＰＶＤＦ，ＰＶＦ，ＰＥＴ（ポリエーテルテフタレート）などをマトリクス樹脂としてシート状繊維基材に含浸させてなる熱可塑性プリプレグ１０から成形品を製造する場合にも同様に適用することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、熱可塑性プリプレグ１０の上面及び下面にメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）で金属被膜２０を形成して金型１００に対する離型性が悪くなることを防止したが、特に金型１００の下型１０２からの離型性を考慮して、最も下段になる熱可塑性プリプレグ１０ｂの下面だけにメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）を施して金属被膜２０を形成するようにしてもよい。
また、複数枚（５枚）重ねられた熱可塑性プリプレグ１０を金型１００でプレスするようにしたが、熱可塑性プリプレグ１０を１枚（単体）のものに対してその上面及び下面、あるいは下面だけに薄い金属被膜２０をメッキ（蒸着，スパッタリングも含まれる）によって形成したものを金型１００にセットとして型成形し、その後、金属被膜２０を酸洗いして熱可塑プリプレグ成形品１が完成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１      熱可塑性プリプレグ成形品
１０      熱可塑性プリプレグ
１０ａ    最も上段になる熱可塑性プリプレグ
１０ｂ    最も下段になる熱可塑性プリプレグ
１０ｃ    中間に位置する熱可塑性プリプレグ
１５      超音波融着点
２０      金属被膜
３０      酸溶液
５０      容器
１００      金型
１０１      上型
１０２      下型
【図１】
2016093948.tif 000003
【図２】
2016093948.tif 000004
【図３】
2016093948.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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