一体化成形品の製造方法
【課題】２つの異なる材料が接合される接合部において、隙間の低減された外観の優れた一体化成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）を金型内部に挿入し、該被着部材（II）を射出成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する工程などを有する、一体化成形品の製造方法。
【解決手段】少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）を金型内部に挿入し、該被着部材（II）を射出成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する工程などを有する、一体化成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの異なる材料が接合される接合部において、接合部に生じる隙間が低減され、接合部の外観が良好な一体化成形品を得るための製造方法に関する。詳しくは、本発明の製造方法は、端部にテーパ形状を有した繊維強化複合材料板に被着部材を接合させることで、とりわけ端部接合部の隙間が少なく、良外観である一体化成形品を得る。
【０００２】
さらに、この製造方法を用いて得られた一体化成形体は、電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器または自動車部品、航空機部品、建材などに好ましく用いられる。
【背景技術】
【０００３】
多数本の連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂より構成される成形体（ＦＲＰ）は、各種の部品や構造体を形成する部材として、広く用いられている。近年では、これらの熱硬化性樹脂からなるＦＲＰは軽量性および力学特性に優れることから様々な用途に使用されており、各用途に応じてＦＲＰと他の部材とを接合した部品や構造体が多く用いられるようになってきている。
【０００４】
特許文献１には、繊維強化熱硬化性樹脂シートの端部断面にテーパ形状が施してあり、その端部断面に熱可塑性樹脂が一体化された繊維強化プラスチック構造体が記載されている。テーパ形状が施されていることにより繊維強化熱硬化性樹脂シートの端部断面のささくれなどが減少され、該繊維強化熱硬化性樹脂シートの取扱い性を向上させることを目的としていることに加えて、端部断面における接合性の向上効果が想定されるが、その効果は十分なものではなかった。
【特許文献１】特開平９−２７７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点の改善を試み、繊維強化複合材料板の端部と他の部材との端部との接合部における優れた外観を発現する、繊維強化複合材料板と他の部材からなる一体化成形品の製造方法を提供する事を目的とする。この製造方法を用いて得られた一体化成形品は、電気・電子機器、携帯情報端末などの筐体や自動車、航空機などの輸送機器の構造材に好適に使用される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる問題点を解決するための本発明は、以下の構成からなる。すなわち、少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、少なくとも以下（i）〜（iv）のいずれかの工程を有することを特徴とする。
（i）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）を金型内部に挿入し、該被着部材（II）を射出成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
（ii）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を熱溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
（iii）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を超音波溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
（iv）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を金型内部に挿入し、これらの材料をプレス成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一体化成形品の製造方法を用いることにより、異なる部材の接合において接合部での隙間が低減され、外観の良好な一体化成形品を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の繊維強化複合材料板の端部断面の模式断面図の一例を図１に示す。なお、本発明で規定する強化繊維、マトリックス樹脂、熱可塑性樹脂等の界面に関する各パラメータの測定・評価は、評価・測定する領域内において、強化繊維群を形成する強化繊維２の径方向の断面積が、強化繊維２の最小断面積の１５０％以下である強化繊維２の断面が可視できる繊維強化複合材料板１の断面の画像で評価・測定されたものを前提として行っている。すなわち、作成した繊維強化複合材料板１の端部断面（成形した状態での端部断面）において、図２のような強化繊維２の断面積が強化繊維２の最小断面積の１５０％以下とならない場合には、切出し加工等によって、評価・観察を行う部分の強化繊維２が、図１のように測定・評価面において強化繊維２の最小断面積の１５０％以下の断面の強化繊維２を可視できる断面を端部断面とすることで、統一した測定・評価を行うこととする。本発明の場合では、以下に述べる評価方法３および４についてである。
【０００９】
また、繊維強化複合材料板（Ｉ）や部材（II）、一体化成形品の形状に関する各パラメータの測定・評価は、測定・評価を行う任意の位置を強化繊維２の配向方向に関係なく切断し、その断面の画像で観察・評価されたものを前提として行っている。本発明の場合では、以下に述べる評価方法１および２についてである。
【００１０】
本発明に係る一体化成形品の製造方法において用いられる繊維強化複合材料板１は、その少なくとも一部に熱可塑性樹脂４を有しており、かつ、該繊維強化複合材料板１には、図３に示すように、端部にテーパ形状を設けることが重要である。そして、本発明に係る一体化成形品の製造方法の一態様においては、かかるテーパ形状を設けることに次いで、図４に示すように、前記繊維強化複合材料板１を金型５の内部に挿入し、射出成形機６を使用して被着部材７を射出成形することで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１１】
また、本発明に係る一体化成形品の製造方法の別の一態様においては、前記テーパ形状を設けるとともに、被着部材７を、図５に示すように前記繊維強化複合材料板１の端部１２のテーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板１の端部１２と該被着部材７の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を熱溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１２】
また、本発明に係る一体化成形品の製造方法の別の一態様においては、前記テーパ形状を設けるとともに、被着部材７を、図５に示すように前記繊維強化複合材料板１の端部１２のテーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板１の端部１２と該被着部材７の接合部とを嵌合させた後に、図６に示すように超音波を発生させる装置８によって嵌合した箇所の少なくとも一部を超音波溶着により接合させることで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１３】
また、本発明に係る一体化成形品の製造方法の別の一態様においては、前記テーパ形状を設けることに次いで、該繊維強化複合材料板１と被着部材７を図７で示すように金型内部に挿入し、これらの材料を、プレス成形機９を使用してプレス成形することで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１４】
かかる接合方法を行うことで、該繊維強化複合材料板１の端部１２と前記被着部材７との接合部において、異なる材料間の隙間が低減され、外観に優れた一体化成形品を容易に得ることができる。なお、前記繊維強化複合材料板１の少なくとも一部に形成する熱可塑性樹脂は、前記テーパ形状に形成されている箇所に予め設けられていることが好ましく、さらに、該熱可塑性樹脂が、前記テーパ形状の表面に存在することが好ましい。また、後加工によって、テーパ形状を形成する場合に、どのように加工しても前記繊維強化複合材料板１の少なくとも一部に形成する熱可塑性樹脂４が、前記テーパ形状に形成されている箇所に予め設けられるように、前記繊維強化複合材料１を構成するマトリックス樹脂３が熱可塑樹脂からなることが好ましい。ここで、前記繊維強化複合材料板１を構成するマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮｐ）、液晶ポリエステル等のポリエステル系樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂、ウレタン樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ＰＰＥ、ポリイミド（ＰI）、ポリアミドイミド（ＰＡI）、ポリエーテルイミド（ＰＥI）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、変性ＰＳＵ、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール系樹脂およびフェノキシ樹脂が挙げられる。また、熱可塑性樹脂は、上記の樹脂の共重合体や変性体および／または２種類以上ブレンドした樹脂などであってもよい。これらの中でも、特定の目的に対して、下記の熱可塑性樹脂の１種または２種以上が、熱可塑性樹脂中に６０重量％以上含まれることが好ましい。成形品の強度および耐衝撃性の観点から、ポリアミド（ＰＡ）とポリエステルが好ましく用いられる。また、耐熱性および耐薬品性の観点から、ポリアリーレンンスルフィド、中でもポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が好ましく用いられる。成形品外観および寸法安定性の観点から、ポリカーボネート（ＰＣ）やスチレン系樹脂が特に好ましく用いられる。成形性および軽量性の観点から、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、例えば、ポリプロピレン樹脂である。なかでも、成形品の強度の観点から、ポリアミド樹脂が特に好ましく用いられる。
【００１５】
また、熱可塑性樹脂には、耐衝撃性向上のために、他のエラストマーあるいはゴム成分を添加してもよいし、用途等に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で適宜、他の充填材や添加剤を含有しても良い。充填材や添加剤として、例えば、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤およびカップリング剤などが挙げられる。
【００１６】
また、本発明の繊維強化複合材料板１を構成するマトリックス樹脂３としては、熱硬化性樹脂を用いても良い。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド、ビスマレイミドおよびシアネートエステル等が挙げられ、これらの共重合体、変性体およびこれらの少なくとも２種をブレンドした樹脂も使用することができる。熱硬化性樹脂には、衝撃性向上のために、エラストマーもしくはゴム成分が添加されていても良い。
【００１７】
前記マトリックス樹脂３を熱硬化性樹脂とした場合に、前記マトリックス樹脂３を熱可塑性樹脂４とした場合と同様に、前記繊維強化複合材料板１をどのように加工しても段差形状の表面に熱可塑性樹脂４が存在し、テーパ形状の接合部において異なる材料間の隙間が低減され、優れた外観を得ることができることから、図８に示すように熱可塑性樹脂は該繊維強化複合材料板の全領域にわたって連続して層形状をなしていることが好ましい。なお、ここで言う「連続して」とは、断面において、前記熱可塑性樹脂４が板の全領域（幅または長さ方向）で途切れることなくつながっている状態を意味する。
【００１８】
ただし、観察・評価を行う端部１２断面の同一の（１つの）熱可塑性樹脂の層形状において、熱可塑性樹脂の不連続な部分の長さが１００μｍ以下であり、かつ、端部断面画像の繊維強化複合材料板（Ｉ）において、熱可塑性樹脂の不連続な部分の長さの総和が繊維強化複合材料板（Ｉ）の評価領域の幅と比較して３０％以下であれば、「連続して」いると判断して良いものとする。なお、ここで言う「不連続な部分の長さ」とは熱可塑性樹脂が途切れた部分において、一方の熱可塑性樹脂と他方の熱可塑性樹脂４の最も近い位置間の最短距離のこととする。
【００１９】
ここで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部に形成される前記熱可塑性樹脂としては、前記繊維強化複合材料板を構成するマトリックス樹脂としての熱可塑性樹脂と同様に、目的に応じて上記熱可塑性樹脂群の中から選択することが可能である。
【００２０】
本発明で用いられる繊維強化複合材料板の端部に設けられるテーパ形状のテーパ角γについては、１５〜７５°または−１５〜−７５°であることが好ましい。前記テーパ角γについて特に限定はされないが、接着強度と繊維強化複合材料板の加工性の両立を満たす観点から、テーパ角が３０〜６０°または−３０〜−６０°がより好ましい。
【００２１】
ここで、本発明で規定する「端部」について、図９に例示される繊維強化複合材料板１を用いて説明すると、繊維強化複合材料板１の一方の表面１０ａの端１１ａｌおよび他方の表面１０ｂの端１１ｂｌを結ぶ面とする。このとき、前記繊維強化複合材料板１の一方の表面１０ａおよび他方の表面１０ｂを最短距離で結ぶものとし、一方の表面１０ａと他方の表面１０ｂが平行な場合、一方の表面の端１１ａｌと他方の表面の端１１ｂｌとを結ぶ面は、表面１０ａおよび１０ｂと垂直な面となる。
【００２２】
また、「テーパ形状」について、図９に例示される繊維強化複合材料板１を用いて説明すると、繊維強化複合材料板１の端部１２に形成される１１ａｒと１１ｂｒを結ぶ面であり、前記１１ａｌと前記１１ｂｌを直線で結ぶ面と異なる角度の面を有する形状を形成した状態のことを意味する。さらに、本発明で規定する端部断面の「テーパ角」について、図９に例示される繊維強化複合材料板１を用いて説明すると、繊維強化複合材料板１の一方の表面１０ａと他方の表面１０ｂとの二等分線１４とテーパ形状１３とのなす角１５のことであり、テーパ角は−９０°〜９０°の範囲とする。
【００２３】
本発明で用いられる「テーパ角」において、正の数で表されるテーパ角については、図１０に例示される前記一体化成形品１６の“表”となる面側（図１０の上側）の前記繊維強化複合材料板１に存在するテーパ角を意味し、負の数で表されるテーパ角については、該一体化成形品１６の“裏” （図１１の下側）となる面側の前記繊維強化複合材料板１に存在するテーパ角を「−」の符号をつけて表記する。
【００２４】
本発明の製造方法で用いる前記繊維強化複合材料板（Ｉ）は、図１２で示すように繊維強化樹脂材料層１７および樹脂層１８を積層して得られた積層体１９であることが好ましい。なお、かかる積層体１９は、必ずしも樹脂層１８を有している必要はなく、本発明の目的が効果的に達成されるよう、適宜樹脂層１８を配置すれば良い。各材料を積層した積層体１９を使用することで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を容易に作成することができ、前記一体化成形品の使用用途・目的に応じて構成を変更することが可能である。さらに、積層の構成を変更することで、接合強度の発現に影響を与える樹脂層を作成者の意図に合わせて配置することが容易に可能となる。
【００２５】
本発明で用いる前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部に設けられるテーパ形状が、フライス加工またはＮＣ加工により形成されることが好ましい。これらの方法で加工することで、成形後の該繊維強化複合材料板（Ｉ）を希望の段差形状に精度良く加工することが可能である。これらの加工で、使用される加工機および加工工具は特に限定されないが、加工後の寸法精度が高く、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部に欠損が生じないものが好ましい。
【００２６】
本発明の繊維強化複合材料板の板厚Ｔについては、０．３〜３０ｍｍであることが好ましく、電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、航空機部品および建材のいずれかに用いられることを目的としているため、剛性・軽量化の両立を行なう観点から０．５〜１０ｍｍがより好ましく、０．８〜５ｍｍがさらに好ましい。
【００２７】
また、本発明では、繊維強化複合材料板１が少なくとも表面層とコア層で形成されたサンドイッチ構造であることが軽量化の観点から好ましい。この一例の斜視図を図１３に示す。表面層は、繊維強化樹脂で構成され、コア層は、発泡材、ハニカム材、繊維シート、および樹脂シートからなる群から選択される少なくとも１種で構成されている。図１３に示すような表面層／コア層／表面層の３層によるサンドイッチ構造だけに限らず、表面層／コア層／内層／コア層／表面層と多層によって構成されても良い。内層としては、繊維強化樹脂、発泡材、ハニカム材、繊維シート、および樹脂シートからなる群から選択される少なくとも１種で構成されていることが好ましい。
【００２８】
本発明で用いられる前記被着部材（II）としては、特に力学特性の観点からは、強化繊維を含む繊維強化樹脂材料で構成されていることが好ましい。さらに、強化繊維を含むことで前記被着部材（II）の寸法安定性が向上し、前記一体化成形品の寸法精度も向上される。このような構成とすることで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）からなる一体化成形品の強度が向上され、該一体化成形品を力学特性の必要な箇所での適用が可能となる。
【００２９】
また、これらの繊維強化複合材料板（Ｉ）や、被着部材(II)の好ましい態様である繊維強化樹脂材料で使用される強化繊維の繊維素材としては、例えば、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ガラス繊維、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や黒鉛繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、および、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維などがある。なかでも比重が小さく、高強度、高弾性率である炭素繊維が好ましく使用される。これらは、単独または２種以上併用して用いられる。これらの繊維素材は、表面処理が施されているものであっても良い。表面処理としては、金属の被着処理、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付着処理などが挙げられる。
【００３０】
また、前記被着部材（II）に関しても、該被着部材（II）を構成する一部の熱可塑性樹脂が、上記熱可塑性樹脂群から選択されることが好ましい。さらに、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）のマトリックス樹脂を構成する熱可塑性樹脂と同様に、目的に応じて熱可塑性樹脂を選定することで、前記テーパ形状と前記被着部材との接合部における優れた外観と共に目的に応じた効果を発現することができる。
【００３１】
また、本発明の繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いても良い。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド、ビスマレイミドおよびシアネートエステル等が挙げられ、これらの共重合体、変性体およびこれらの少なくとも２種をブレンドした樹脂も使用することができる。熱硬化性樹脂には、衝撃性向上のために、エラストマーもしくはゴム成分が添加されていても良い。これらを用いることで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の強度を向上させ、より力学特性の高い一体化成形品を得ることが可能となる。
【００３２】
繊維強化複合材料板（Ｉ）としては、該繊維強化複合材料板（Ｉ）および／または一体化成形品（III）の剛性の観点から、強化繊維が多く含まれていることが好ましく、強化繊維の重量含有量Ｗｆは、繊維強化複合材料板（Ｉ）に対して、５〜７５重量％が好ましく、より好ましくは４０〜７０重量％である。
【００３３】
また、被着部材（II）は、該被着部材（II）の熱可塑性樹脂を溶融させた状態で成形することにより形状を形成することも考慮すると、強化繊維は短繊維とし、熱可塑性樹脂中に均一に分散していることが好ましい。この場合の強化繊維の重量含有量Ｗｆは、成形性、強度および軽量性とのバランスの観点から、該被着部材（II）に対して、５〜７５重量％が好ましく、より好ましくは１０〜５０重量％である。
【００３４】
本発明で用いられる前記繊維強化複合材料板（Ｉ）のテーパ形状の表面に熱可塑性樹脂が存在していることが好ましく、該熱可塑性樹脂の算出される割合において、５％以上であることが好ましく、３０％以上がさらに好ましく、５０％以上がより好ましい。
【００３５】
本発明で用いられる繊維強化複合材料板１の少なくとも一部に形成する熱可塑性樹脂４と前記繊維強化複合材料板１を構成するマトリックス樹脂３とが、図１４に示すように凹凸形状を有して形成されていることが好ましい。
【００３６】
また、前記強化繊維２の少なくとも一部がマトリックス樹脂３に接し、該強化繊維２の残りは少なくとも熱可塑性樹脂４に接していることが好ましい。これは強化繊維２が、一部分ではマトリックス樹脂３に接し、他の部分では熱可塑性樹脂４に接しているような、いわゆる強化繊維２によるマトリックス樹脂３および熱可塑性樹脂４の串刺し状態である場合も含む。図１４に、上記した形態を説明するために、強化繊維２が配置された繊維強化複合材料板１の模式図を示す。なお、図１４には破線四角で囲んだ部分をモデル的に３次元化した図も並べて示しており、該３次元図では表現の都合上、強化繊維２と熱可塑性樹脂４のみを可視化して図示してある。マトリックス樹脂３は可視化しておらず、熱可塑性樹脂４より飛び出している強化繊維２の部位はマトリックス樹脂３に埋没している部位を示す。図１４に示す強化繊維２のうちの一つは熱可塑性樹脂４およびマトリックス樹脂３の両方に貫通する部位を有しており、このような状態である場合には、マトリックス樹脂３と熱可塑性樹脂４の界面が強化繊維２により強固に一体化されるために好ましい。
【００３７】
ここで、前記強化繊維２が埋没しているマトリックス樹脂３と熱可塑性樹脂４との界面が凹凸形状であることが接着を高めるうえで好ましく、これらの界面の凹凸形状の度合いを最大含浸深さＲとする。前記マトリックス樹脂３と熱可塑性樹脂４との界面波形状の度合いである最大含浸深さＲは、図１５に示すテーパ形状１３から最も遠い界面ｃ１とテーパ形状１３から最も近い界面ｃ２との差の絶対値｜ｃ１−ｃ２｜で表され、Ｒが１０μｍ以上あることが好ましい。より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上である。Ｒの上限については特に制限はないが、２００μｍ程度もあれば優れた接着性を発現するうえでは十分である。
【００３８】
本発明の製造方法を用いて製造された一体化成形品の用途としては、パソコン、ディスプレー、携帯電話、携帯情報端末などの電気または電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器の用途で好ましく用いられる。
【００３９】
さらに、力学特性に優れた大型成形品に複雑形状などの他の部材を強固に接合できることから、自動車、二輪車、自転車、または航空機、建材用の部品、部材やパネル外板にも好適に用いられる。
これらの用途群を例示すると、以下のようになる。
【００４０】
＜電気・電子機器＞
本発明の製造方法を用いて製造された一体化成形品は、例えば、各種ギヤー、各種ケース、センサー、ＬＥＤランプ、コネクター、ソケット、抵抗器、リレーケース、スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、ディスプレー、ＦＤＤキャリッジ、シャーシ、ＨＤＤ、ＭＯ、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、ＰＤＡ、ポータブルＭＤ、ミュージックプレイヤー、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー等の電気・電子機器製品、またはその部品、部材、筐体に好ましく用いられる。
【００４１】
＜オフィスオートメーション機器＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、例えば、電話、ファクシミリ、コピー機、タイプライター、ワードプロセッサー等の事務製品、またはその部材および筐体に好ましく用いられる。
【００４２】
＜家電機器＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、筐体、ＶＴＲ、コピー機、テレビ、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器、電子レンジ、音響機器、掃除機、トイレタリー用品、レーザーディスク、コンパクトディスク、照明、冷蔵庫、エアコン等の家電製品、またはその部材および筐体に好ましく用いられる。
【００４３】
＜医療機器＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、Ｘ線カセッテなどの医療機器製品またはその部品および部材に好ましく用いられる。
【００４４】
＜自動車部品＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、モーター部品、オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、IＣレギュレーター、ライトディヤー用ポテンショメーターベース、サスペンション部品、排気ガスバルブなどの各種バルブ、燃料関係、排気系または吸気系各種パイプ、エアーインテークノズルスノーケル、エアクリーナーボックス、レゾネーター、インテークマニホールド、スタビライザー、各種アーム、各種フレーム、各種ヒンジ、各種軸受、燃料ポンプ、ガソリンタンク、ＣＮＧタンク、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキバット磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンべイン、ワイパーモーター関係部品、ディストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウオッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、バッテリートレイ、ＡＴブラケット、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング、ハンドル、ドアビーム、プロテクター、シャーシ、バルクヘッド、フレーム、サブフレーム、アームレスト、ホーンターミナル、ステップモーターローター、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ノイズシールド、ラジエターサポート、スペアタイヤカバー、シートシェル、ソレノイドボビン、エンジンオイルフィルター、点火装置ケース、アンダーカバー、スカッフプレート、ピラートリム、プロペラシャフト、ドライブシャフト、ホイール、ホイールカバー、フェンダー、ドアミラー、ルームミラー、フェイシャー、バンパー、バンパービーム、ボンネット、トランクフード、エアロパーツ、プラットフォーム、カウルルーバー、ルーフ、インストルメントパネル、スポイラーおよび各種モジュール等の二輪車を含む自動車部品、または自動車部材および外板に好ましく用いられる。
【００４５】
＜航空機部品＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、ランディングギアポッド、ウィングレット、スポイラー、エッジ、ラダー、エレベーター、フェイリング、リブ等の航空機部品、または部材および外板に好ましく用いられる。
【００４６】
＜建材＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、防音パネル、断熱パネルに挙げられるパネル等の建材用部材または部品に好ましく用いられる。
【００４７】
＜その他＞
さらに、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、各種ラケット、ゴルフクラブシャフト、ヨット、ボード、スキー用品、釣り竿、自転車などのスポーツ関連部品、部材および人工衛星関連部品、パチンコ、スロットマシン、ゲーム機などの遊技または娯楽製品部品、部材および筐体、顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などの光学機器、精密機械関連部品、部材および筐体等に好ましく用いられる。
【００４８】
すなわち、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、上記電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、航空機部品、または建材等に用いられることが好ましい。また、これらの中でも、軽量かつ高剛性が要求される、パソコン、ディスプレー、携帯電話、携帯情報端末などの電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、または医療機器の用途で好ましく用いられる。
【００４９】
さらに、上記用途の中でも、複雑形状が多い電子機器筐体に、本発明に係る製造方法を用いて製造された一体化成形品が用いられると、薄肉でフレーム部分との優れた接着性を十分に発揮できるという点で好ましい。従って、本発明に係る製造方法を用いて製造された一体化成形品は電子機器筐体に好ましく用いられ、中でも、前記繊維強化複合材料板と、前記フレーム部分とが端部の開口部に存在する熱可塑性樹脂を介して一体化された電子機器筐体により好ましく用いられる。
【実施例】
【００５０】
実施例および比較例に基づき、本発明をさらに詳細かつ具体的に説明する。なお、各項目の評価方法を記述する。
【００５１】
［端部断面観察用サンプルの作成方法］
製造された繊維強化複合材料板より、端部の開口部全体を含む１０ｍｍ角のサンプルを切り出し、その断面を湿式研磨し、端部断面観察用のサンプル１とした。
【００５２】
＜評価方法１：繊維強化複合材料板の板厚Ｔ＞
研磨したサンプル１の端部断面の板厚Ｔ×幅５００μｍの範囲を超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５００（コントローラー部）／ＶＫ−９５１０（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して拡大倍率４００倍で撮影した。本発明の実施例において、該繊維強化複合材料板の一方の表面と他方の表面との距離を板厚Ｔとして測定した。
【００５３】
＜評価方法２：テーパ角の測定＞
評価方法１で撮影した画像において、観察アプリケーションＶＫ−Ｈ１Ｖ９を使用して繊維強化複合材料板の一方の表面と他方の表面との二等分線を導き、その二等分線とテーパ形状との交点の角度を測定した。
【００５４】
＜評価方法３：テーパ形状表面に存在する熱可塑性樹脂量＞
製造された繊維強化複合材料板より、該繊維強化複合材料板の各辺について１０等分となる位置から１０ｍｍ角のサンプルを切り出し、サンプル１と同様の方法で端部断面観察用のサンプル２（ｎ）（ｎ＝１〜１０）を得た。各サンプル２（ｎ）について、テーパ形状の長さＬ（ｎ）とテーパ形状表面の熱可塑性樹脂の長さＬｔｐ（ｎ）を測定した。前記Ｌ（ｎ）とＬｔｐ（ｎ）における（ｎ）は、切り出したサンプルに割り当てられた１〜１０までの値とし、サンプルの識別をするためのものである。これらの測定値と式（１）から各断面でのＬ（ｎ）とＬｔｐ（ｎ）に対する比率を算出した。
【００５５】
【数１】
【００５６】
これらの１０個の熱可塑性樹脂量[％]より、平均値を算出し、その値を繊維強化複合材料板の端部断面に存在する熱可塑性樹脂量[％]とした。この平均値が５％以上であるか確認した。
【００５７】
＜評価方法４：マトリックス樹脂と熱可塑性樹脂の界面の波形状の度合いＲ＞
評価方法１と同様の範囲の画像において、繊維強化複合材料板の表面から最も近い界面までの距離をｃ１、表面から最も遠い界面までの距離をｃ２として測定した。これらの測定値と式（２）からＲを算出した。
【００５８】
【数２】
【００５９】
＜評価方法５：接合部の外観確認＞
図１６に示した繊維強化複合材料板１と被着部材７が一体化された成形品１６より、接合部を該一体化成形品の表側から（図中の矢印の向き）超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５００（コントローラー部）／ＶＫ−９５１０（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して拡大倍率１００倍で観察を行なった。観察アプリケーションＶＫ−Ｈ１Ｖ９を使用して、繊維強化複合材料板１と被着部材７の隙間を測定した。
【００６０】
評価は、５μｍ未満を◎◎、５μｍ以上１０μｍ未満を◎、１０μｍ以上３０μｍ未満を○、３０μｍ以上５０μｍ未満を△、５０μｍ以上×とした。
【００６１】
＜評価方法６：接合強度の測定＞
図１６示した繊維強化樹脂複合材料板１と被着部材７が一体化された成形品１６より、一体化された部分の端部が図１７で示されるＬａ＝４５ｍｍ、Ｌｂ＝７ｍｍ、ｂ＝１５ｍｍのサンプルを切出して、図１７に示す熱可塑性樹脂からなる部材(II)７の点線部分を削り取り、図１７のような形状にしたサンプルを引張試験装置"インストロン"（登録商標）５５６５型万能材料試験機（インストロン・ジャパン（株）製）の上下に取り付けたチャックで固定し、引張速度１．６ｍｍ／分で評価サンプル数ｎを５として評価を行った。図１６で示した一体化成形品１８は、本発明で得られる一体化成形品の一例であり、これ以外の形状の一体化成形品であっても、評価時に上記サンプル形状に切り出して評価を行った。
【００６２】
この時の最大破断荷重Ｐ、繊維強化複合材料板１の板厚Ｔと幅ｂと式（３）より成形品の接着強度を算出した。
【００６３】
【数３】
【００６４】
評価は、母材破壊（被着部材（II）が破断）の場合を◎、５ＭＰａ以上を○、３ＭＰａ以上５ＭＰａ未満を△、３ＭＰａ未満を×とした。
【００６５】
（実施例１）
（実施例１−１：繊維強化複合材料板Ａ１）
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂で、一方向に配列された多数本の炭素繊維からなる強化繊維群からなり、強化繊維の含有量が、重量割合（Ｗｆ）で６７％のプリプレグ（東レ（株）製トレカプリプレグＰ３０５２Ｓ−１２）から、所定の大きさ有する長方形のプリプレグシート２０を１０枚、共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製"アミラン"（登録商標）ＣＭ８０００、ポリアミド６／６６／６１０／６１２共重合体、融点１２８℃）製フィルム（厚み５０μｍ）を２枚切り出した。図１８において、これら１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１が、斜視図をもって示される。
【００６６】
長方形に切り出したシートの長辺の方向を０°として、繊維方向が、上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した（矢印Ａで示される）。
【００６７】
次に、プレス成形機にて、プリプレグシート２０とフィルム２１からなる積層体２２を、０．６ＭＰａの面圧をかけながら、１５０℃で３０分間加熱して熱硬化性樹脂を硬化させた。硬化終了後、室温で冷却し、平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料板を得た。
【００６８】
得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が４５°となるようにテーパ形状を形成させ、繊維強化複合材料板Ａ１を得た。
実施例で製造した繊維強化複合材料板を評価方法１〜５で評価した。結果は表１に示す。
【００６９】
（実施例１−２：成形品Ａ２）
図１９に示される成形品Ａ２を製造する。端部に段差を有する繊維強化複合材料板Ａ１を射出成形用金型（図示せず）にインサートした。マトリックス樹脂がポリアミド系樹脂からなり、炭素繊維含有率が重量割合（Ｗｆ）で２０％の長繊維ペレット（東レ（株）製ＴＬＰ１１４６Ｓ）を用意した。このペレットを用いて、図１９の被着部材７のような形状を有する射出成形材を射出成形にて形成させ、一体化成形品Ａ２を製造した。射出成形は、日本製鋼所（株）製Ｊ３５０ＥIII射出成形機を用いて行い、シリンダー温度は２８０℃とした。実施例で製造した一体化成形品を評価方法６で評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
（実施例２）
（実施例２−１：繊維強化複合材料板Ｂ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）２枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｂ１を製造した。
【００７１】
（実施例２−２：成形品Ｂ２）
図２０に示される成形品Ｂ２を製造する。端部にテーパ形状を有する繊維強化複合材料板Ｂ１とそのテーパ形状に相対する形状を有した被着部材（II）を嵌合させて治具を用いて固定した。これらの各材料の接合部の上方から１８０℃の温風を５分ほどあて、成形品Ｂ２を製造した。
【００７２】
（実施例３）
（実施例３−１：繊維強化複合材料板Ｃ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｃ１を製造した。
【００７３】
（実施例３−２：成形品Ｃ２）
図２０に示される成形品Ｃ２を製造する。端部に段差を有する繊維強化複合材料板Ｃ１とそのテーパ形状に相対する形状を有した被着部材（II）を嵌合させて治具を用いて超音波溶着機上に固定した。これらの各材料の接合部の上方から図６に示すように超音波溶着機の圧子をあて、超音波を３０秒間発生させ、成形品Ｃ２を製造した。
【００７４】
（実施例４）
（実施例４−１：繊維強化複合材料板Ｄ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）２枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｄ１を製造した。
【００７５】
（実施例４−２：成形品Ｄ２）
図２０に示される成形品Ｄ２を製造する。端部にテーパ形状を有する繊維強化複合材料板Ｃ１と被着部材（II）を金型内に挿入し、１．２ＭＰａの面圧をかけながら、２８０℃で５分間加熱をし、加圧した状態で冷却を開始し、金型内の材料の温度が５０℃になるまで加圧を続けて熱可塑性樹脂を固化させ、成形品Ｄ２を製造した。
【００７６】
（実施例５）
（実施例５−１：繊維強化複合材料板Ｅ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が５°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料板Ｅ１を得た。
【００７７】
（実施例５−２：成形品Ｅ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｅ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｅ２を製造した。
【００７８】
（実施例６）
（実施例６−１：繊維強化複合材料板Ｆ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が８５°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料板Ｆ１を製造した。
【００７９】
（実施例６−２：成形品Ｆ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｆ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｆ２を製造した。
【００８０】
（実施例７）
（実施例７−１：繊維強化複合材料板Ｇ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が−４５°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚みが１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｇ１を製造した。
【００８１】
（実施例７−２：成形品Ｇ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｇ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｇ２を製造した。
【００８２】
（実施例８）
（実施例８−１：繊維強化複合材料板Ｈ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が３０°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚みが１．３ｍｍの繊維強化複合材料板Ｈ１を製造した。
【００８３】
（実施例８−２：成形品Ｈ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｈ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｈ２を製造した。
【００８４】
（実施例９）
（実施例９−１：繊維強化複合材料板Ｉ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/シート/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート６枚と共重合ポリアミド製シート（厚み４８０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部に段差形状を有した平均の厚み１．２ｍｍの繊維強化複合材料Ｉ１を製造した。
【００８５】
（実施例９−２：成形品Ｉ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｉ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｉ２を製造した。
【００８６】
（実施例１０）
（実施例１０−１：繊維強化複合材料板Ｊ１）
マトリックス樹脂が共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製"アミラン"（登録商標）ＣＭ８０００、ポリアミド６／６６／６１０／６１２共重合体、融点１２８℃）で、一方向に配列された多数本の炭素繊維からなる強化繊維群からなり、強化繊維の含有量が、重量割合（Ｗｆ）で６７％の熱可塑プリプレグシート２３から、所定の大きさ有する長方形の熱可塑プリプレグシート２３を１０枚切り出した。図２１において、これら１０枚の熱可塑プリプレグシート２３が、斜視図をもって示される。
【００８７】
長方形に切り出したシートの長辺の方向を０°として、繊維方向が、上から[９０/０/９０/０/９０/９０/０/９０/０/９０]となるように、１０枚の熱可塑プリプレグシート２３を、下から順次積層した（矢印Ａで示される）。
【００８８】
次に、プレス成形機にて、熱可塑プリプレグシート２３からなる積層体１９を、０．６ＭＰａの面圧をかけながら、１５０℃で３０分間加熱し、加圧した状態で冷却を開始し、積層体の温度が５０℃になるまで加圧を続けて熱可塑性樹脂を固化させた。固化完了後、前記実施例１−１と同じ条件で加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．２０ｍｍの繊維強化複合材料板Ｊ１を製造した。
【００８９】
（実施例１０−２：成形品Ｊ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｊ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｊ２を製造した。
【００９０】
（比較例１）
（比較例１−１：繊維強化複合材料板Ｋ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形し、平均の厚み１．２ｍｍの繊維強化複合材料板Ｋ１を製造した。
【００９１】
（比較例１−２：成形品Ｋ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｋ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｋ２を製造した。
【００９２】
（比較例２）
（比較例２−１：繊維強化複合材料板Ｌ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/０/９０/９０/０/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工し、平均の厚み１．２ｍｍの繊維強化複合材料板Ｌ１を製造した。
【００９３】
（比較例２−２：成形品Ｌ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｌ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｌ２を製造した。
【００９４】
（比較例３）
（比較例３−１：繊維強化複合材料板Ｍ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｍ１を製造した。
【００９５】
（比較例３−２：成形品Ｍ２）
図２０に示される成形品Ｍ２を製造する。端部に段差を有する繊維強化複合材料板Ｍ１とそのテーパ形状に相対する形状を有した被着部材（II）を嵌合させ、成形品Ｍ２を製造した。
【００９６】
【表１】
【００９７】
【表２】
【００９８】
実施例１〜４では、いずれの接合方法においても、繊維強化複合材料板と被着部材とが端部の接合部において外観に優れていた。また、テーパ角を変更させた実施例５や実施例６においても、実施例１と同等の外観を形成して接合されていた。また繊維強化複合材料板をサンドイッチ構造とした実施例７、繊維強化複合材料板のマトリックス樹脂を熱可塑性樹脂とした実施例８では、端部に存在する熱可塑性樹脂量が増加し、被着部材との接合性が向上し、より優れた外観の一体化成形品を得た。
【００９９】
一方比較例１では、テーパ形状が形成されていないことから、嵌合構造による接合がなされず被着部材（II）との接合部で大きな隙間生じた。比較例２と比較例３では、嵌合構造となっているが、テーパ角が本来の良外観を得る範囲内でないため、多少の隙間が生じた。比較例３では、固化した被着部材（II）を嵌め合わせて一体化させたものであり、テーパ形状に存在する熱可塑性樹脂を介して接合しておらず、外観以前の問題で十分な接合性を得ることが出来なかった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の繊維強化複合材料板の断面の一例の模式斜視図である。（強化繊維の径方向の断面積が、強化繊維の最小断面積の１５０％以下）
【図２】本発明の繊維強化複合材料板の断面の一例の模式斜視図である。（強化繊維の径方向の断面積が、強化繊維の最小断面積の１５０％以上）
【図３】本発明の繊維強化複合材料板のテーパ形状の一例の模式斜視図である。
【図４】本発明の射出成形による一体化成形品の製造方法の一例である。
【図５】本発明の繊維強化複合材料板と繊維強化複合材料板テーパ形状に相対する形状を形成した被着部材一例の模式斜視図である。
【図６】本発明の超音波溶着による一体化成形品の製造方法の一例の模式図である。
【図７】本発明のプレス成形による一体化成形品の製造方法の一例の模式図である。
【図８】本発明の繊維強化複合材料板に熱可塑性樹脂が連続した層で形成されている一例の模式断面図である。
【図９】本発明の繊維強化複合材料板のテーパ形状の一例の模式図である。
【図１０】本発明の繊維強化樹脂材料板と被着部材からなる一体化成形品の一例の模式斜視図である（＋のテーパ角）。
【図１１】本発明の繊維強化樹脂材料板と被着部材からなる一体化成形品の一例の模式斜視図である（−のテーパ角）。
【図１２】本発明の繊維強化樹脂材料層と樹脂層からなる積層体の一例の模式斜視図である。
【図１３】本発明のサンドイッチ構造である繊維強化複合材料板の一例の模式斜視図である。
【図１４】本発明の繊維強化複合材料板のマトリックス樹脂と熱可塑性樹脂の界面構造の一例の模式図である。
【図１５】本発明の熱可塑性樹脂界面の凹凸形状の度合いを説明する模式断面図である。
【図１６】本発明の繊維強化複合材料板と被着部材が一体化された一様態の模式斜視図である。
【図１７】本発明の成形品より切出した接合評価用サンプルの一態様の断面図である。
【図１８】本発明の繊維強化樹脂材料層と樹脂層からなる積層体の一例の模式斜視図である。
【図１９】本発明の一体化成形品の一例の模式斜視図である。
【図２０】本発明の一体化成形品の一例の模式斜視図である。
【図２１】本発明の繊維強化樹脂材料層からなる積層体の一例の模式斜視図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 繊維強化複合材料板（Ｉ）
２ 強化繊維
３ マトリックス樹脂
４ 熱可塑性樹脂
５ 金型
６ 射出成形機
７ 被着部材（II）
８ 超音波溶着機
９ プレス成形機
１０ａ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の一方の表面
１０ｂ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の他方の表面
１１ａ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の一方の表面の端
１１ｂ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の他方の表面の端
１２ 端部
１３ テーパ形状
１４ 二等分線
１５ テーパ角
１６ 一体化成形品
１７ 繊維強化樹脂材料層
１８ 樹脂層
１９ 積層体
２０ プルプレグシート
２１ フィルム
２２ 熱可塑プリプレグシート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの異なる材料が接合される接合部において、接合部に生じる隙間が低減され、接合部の外観が良好な一体化成形品を得るための製造方法に関する。詳しくは、本発明の製造方法は、端部にテーパ形状を有した繊維強化複合材料板に被着部材を接合させることで、とりわけ端部接合部の隙間が少なく、良外観である一体化成形品を得る。
【０００２】
さらに、この製造方法を用いて得られた一体化成形体は、電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器または自動車部品、航空機部品、建材などに好ましく用いられる。
【背景技術】
【０００３】
多数本の連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂より構成される成形体（ＦＲＰ）は、各種の部品や構造体を形成する部材として、広く用いられている。近年では、これらの熱硬化性樹脂からなるＦＲＰは軽量性および力学特性に優れることから様々な用途に使用されており、各用途に応じてＦＲＰと他の部材とを接合した部品や構造体が多く用いられるようになってきている。
【０００４】
特許文献１には、繊維強化熱硬化性樹脂シートの端部断面にテーパ形状が施してあり、その端部断面に熱可塑性樹脂が一体化された繊維強化プラスチック構造体が記載されている。テーパ形状が施されていることにより繊維強化熱硬化性樹脂シートの端部断面のささくれなどが減少され、該繊維強化熱硬化性樹脂シートの取扱い性を向上させることを目的としていることに加えて、端部断面における接合性の向上効果が想定されるが、その効果は十分なものではなかった。
【特許文献１】特開平９−２７７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点の改善を試み、繊維強化複合材料板の端部と他の部材との端部との接合部における優れた外観を発現する、繊維強化複合材料板と他の部材からなる一体化成形品の製造方法を提供する事を目的とする。この製造方法を用いて得られた一体化成形品は、電気・電子機器、携帯情報端末などの筐体や自動車、航空機などの輸送機器の構造材に好適に使用される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる問題点を解決するための本発明は、以下の構成からなる。すなわち、少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、少なくとも以下（i）〜（iv）のいずれかの工程を有することを特徴とする。
（i）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）を金型内部に挿入し、該被着部材（II）を射出成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
（ii）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を熱溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
（iii）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を超音波溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
（iv）該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を金型内部に挿入し、これらの材料をプレス成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一体化成形品の製造方法を用いることにより、異なる部材の接合において接合部での隙間が低減され、外観の良好な一体化成形品を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の繊維強化複合材料板の端部断面の模式断面図の一例を図１に示す。なお、本発明で規定する強化繊維、マトリックス樹脂、熱可塑性樹脂等の界面に関する各パラメータの測定・評価は、評価・測定する領域内において、強化繊維群を形成する強化繊維２の径方向の断面積が、強化繊維２の最小断面積の１５０％以下である強化繊維２の断面が可視できる繊維強化複合材料板１の断面の画像で評価・測定されたものを前提として行っている。すなわち、作成した繊維強化複合材料板１の端部断面（成形した状態での端部断面）において、図２のような強化繊維２の断面積が強化繊維２の最小断面積の１５０％以下とならない場合には、切出し加工等によって、評価・観察を行う部分の強化繊維２が、図１のように測定・評価面において強化繊維２の最小断面積の１５０％以下の断面の強化繊維２を可視できる断面を端部断面とすることで、統一した測定・評価を行うこととする。本発明の場合では、以下に述べる評価方法３および４についてである。
【０００９】
また、繊維強化複合材料板（Ｉ）や部材（II）、一体化成形品の形状に関する各パラメータの測定・評価は、測定・評価を行う任意の位置を強化繊維２の配向方向に関係なく切断し、その断面の画像で観察・評価されたものを前提として行っている。本発明の場合では、以下に述べる評価方法１および２についてである。
【００１０】
本発明に係る一体化成形品の製造方法において用いられる繊維強化複合材料板１は、その少なくとも一部に熱可塑性樹脂４を有しており、かつ、該繊維強化複合材料板１には、図３に示すように、端部にテーパ形状を設けることが重要である。そして、本発明に係る一体化成形品の製造方法の一態様においては、かかるテーパ形状を設けることに次いで、図４に示すように、前記繊維強化複合材料板１を金型５の内部に挿入し、射出成形機６を使用して被着部材７を射出成形することで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１１】
また、本発明に係る一体化成形品の製造方法の別の一態様においては、前記テーパ形状を設けるとともに、被着部材７を、図５に示すように前記繊維強化複合材料板１の端部１２のテーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板１の端部１２と該被着部材７の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を熱溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１２】
また、本発明に係る一体化成形品の製造方法の別の一態様においては、前記テーパ形状を設けるとともに、被着部材７を、図５に示すように前記繊維強化複合材料板１の端部１２のテーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板１の端部１２と該被着部材７の接合部とを嵌合させた後に、図６に示すように超音波を発生させる装置８によって嵌合した箇所の少なくとも一部を超音波溶着により接合させることで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１３】
また、本発明に係る一体化成形品の製造方法の別の一態様においては、前記テーパ形状を設けることに次いで、該繊維強化複合材料板１と被着部材７を図７で示すように金型内部に挿入し、これらの材料を、プレス成形機９を使用してプレス成形することで、該繊維強化複合材料板１と該被着部材７を接合することが重要である。
【００１４】
かかる接合方法を行うことで、該繊維強化複合材料板１の端部１２と前記被着部材７との接合部において、異なる材料間の隙間が低減され、外観に優れた一体化成形品を容易に得ることができる。なお、前記繊維強化複合材料板１の少なくとも一部に形成する熱可塑性樹脂は、前記テーパ形状に形成されている箇所に予め設けられていることが好ましく、さらに、該熱可塑性樹脂が、前記テーパ形状の表面に存在することが好ましい。また、後加工によって、テーパ形状を形成する場合に、どのように加工しても前記繊維強化複合材料板１の少なくとも一部に形成する熱可塑性樹脂４が、前記テーパ形状に形成されている箇所に予め設けられるように、前記繊維強化複合材料１を構成するマトリックス樹脂３が熱可塑樹脂からなることが好ましい。ここで、前記繊維強化複合材料板１を構成するマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮｐ）、液晶ポリエステル等のポリエステル系樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂、ウレタン樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ＰＰＥ、ポリイミド（ＰI）、ポリアミドイミド（ＰＡI）、ポリエーテルイミド（ＰＥI）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、変性ＰＳＵ、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール系樹脂およびフェノキシ樹脂が挙げられる。また、熱可塑性樹脂は、上記の樹脂の共重合体や変性体および／または２種類以上ブレンドした樹脂などであってもよい。これらの中でも、特定の目的に対して、下記の熱可塑性樹脂の１種または２種以上が、熱可塑性樹脂中に６０重量％以上含まれることが好ましい。成形品の強度および耐衝撃性の観点から、ポリアミド（ＰＡ）とポリエステルが好ましく用いられる。また、耐熱性および耐薬品性の観点から、ポリアリーレンンスルフィド、中でもポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が好ましく用いられる。成形品外観および寸法安定性の観点から、ポリカーボネート（ＰＣ）やスチレン系樹脂が特に好ましく用いられる。成形性および軽量性の観点から、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、例えば、ポリプロピレン樹脂である。なかでも、成形品の強度の観点から、ポリアミド樹脂が特に好ましく用いられる。
【００１５】
また、熱可塑性樹脂には、耐衝撃性向上のために、他のエラストマーあるいはゴム成分を添加してもよいし、用途等に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で適宜、他の充填材や添加剤を含有しても良い。充填材や添加剤として、例えば、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤およびカップリング剤などが挙げられる。
【００１６】
また、本発明の繊維強化複合材料板１を構成するマトリックス樹脂３としては、熱硬化性樹脂を用いても良い。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド、ビスマレイミドおよびシアネートエステル等が挙げられ、これらの共重合体、変性体およびこれらの少なくとも２種をブレンドした樹脂も使用することができる。熱硬化性樹脂には、衝撃性向上のために、エラストマーもしくはゴム成分が添加されていても良い。
【００１７】
前記マトリックス樹脂３を熱硬化性樹脂とした場合に、前記マトリックス樹脂３を熱可塑性樹脂４とした場合と同様に、前記繊維強化複合材料板１をどのように加工しても段差形状の表面に熱可塑性樹脂４が存在し、テーパ形状の接合部において異なる材料間の隙間が低減され、優れた外観を得ることができることから、図８に示すように熱可塑性樹脂は該繊維強化複合材料板の全領域にわたって連続して層形状をなしていることが好ましい。なお、ここで言う「連続して」とは、断面において、前記熱可塑性樹脂４が板の全領域（幅または長さ方向）で途切れることなくつながっている状態を意味する。
【００１８】
ただし、観察・評価を行う端部１２断面の同一の（１つの）熱可塑性樹脂の層形状において、熱可塑性樹脂の不連続な部分の長さが１００μｍ以下であり、かつ、端部断面画像の繊維強化複合材料板（Ｉ）において、熱可塑性樹脂の不連続な部分の長さの総和が繊維強化複合材料板（Ｉ）の評価領域の幅と比較して３０％以下であれば、「連続して」いると判断して良いものとする。なお、ここで言う「不連続な部分の長さ」とは熱可塑性樹脂が途切れた部分において、一方の熱可塑性樹脂と他方の熱可塑性樹脂４の最も近い位置間の最短距離のこととする。
【００１９】
ここで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部に形成される前記熱可塑性樹脂としては、前記繊維強化複合材料板を構成するマトリックス樹脂としての熱可塑性樹脂と同様に、目的に応じて上記熱可塑性樹脂群の中から選択することが可能である。
【００２０】
本発明で用いられる繊維強化複合材料板の端部に設けられるテーパ形状のテーパ角γについては、１５〜７５°または−１５〜−７５°であることが好ましい。前記テーパ角γについて特に限定はされないが、接着強度と繊維強化複合材料板の加工性の両立を満たす観点から、テーパ角が３０〜６０°または−３０〜−６０°がより好ましい。
【００２１】
ここで、本発明で規定する「端部」について、図９に例示される繊維強化複合材料板１を用いて説明すると、繊維強化複合材料板１の一方の表面１０ａの端１１ａｌおよび他方の表面１０ｂの端１１ｂｌを結ぶ面とする。このとき、前記繊維強化複合材料板１の一方の表面１０ａおよび他方の表面１０ｂを最短距離で結ぶものとし、一方の表面１０ａと他方の表面１０ｂが平行な場合、一方の表面の端１１ａｌと他方の表面の端１１ｂｌとを結ぶ面は、表面１０ａおよび１０ｂと垂直な面となる。
【００２２】
また、「テーパ形状」について、図９に例示される繊維強化複合材料板１を用いて説明すると、繊維強化複合材料板１の端部１２に形成される１１ａｒと１１ｂｒを結ぶ面であり、前記１１ａｌと前記１１ｂｌを直線で結ぶ面と異なる角度の面を有する形状を形成した状態のことを意味する。さらに、本発明で規定する端部断面の「テーパ角」について、図９に例示される繊維強化複合材料板１を用いて説明すると、繊維強化複合材料板１の一方の表面１０ａと他方の表面１０ｂとの二等分線１４とテーパ形状１３とのなす角１５のことであり、テーパ角は−９０°〜９０°の範囲とする。
【００２３】
本発明で用いられる「テーパ角」において、正の数で表されるテーパ角については、図１０に例示される前記一体化成形品１６の“表”となる面側（図１０の上側）の前記繊維強化複合材料板１に存在するテーパ角を意味し、負の数で表されるテーパ角については、該一体化成形品１６の“裏” （図１１の下側）となる面側の前記繊維強化複合材料板１に存在するテーパ角を「−」の符号をつけて表記する。
【００２４】
本発明の製造方法で用いる前記繊維強化複合材料板（Ｉ）は、図１２で示すように繊維強化樹脂材料層１７および樹脂層１８を積層して得られた積層体１９であることが好ましい。なお、かかる積層体１９は、必ずしも樹脂層１８を有している必要はなく、本発明の目的が効果的に達成されるよう、適宜樹脂層１８を配置すれば良い。各材料を積層した積層体１９を使用することで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を容易に作成することができ、前記一体化成形品の使用用途・目的に応じて構成を変更することが可能である。さらに、積層の構成を変更することで、接合強度の発現に影響を与える樹脂層を作成者の意図に合わせて配置することが容易に可能となる。
【００２５】
本発明で用いる前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部に設けられるテーパ形状が、フライス加工またはＮＣ加工により形成されることが好ましい。これらの方法で加工することで、成形後の該繊維強化複合材料板（Ｉ）を希望の段差形状に精度良く加工することが可能である。これらの加工で、使用される加工機および加工工具は特に限定されないが、加工後の寸法精度が高く、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部に欠損が生じないものが好ましい。
【００２６】
本発明の繊維強化複合材料板の板厚Ｔについては、０．３〜３０ｍｍであることが好ましく、電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、航空機部品および建材のいずれかに用いられることを目的としているため、剛性・軽量化の両立を行なう観点から０．５〜１０ｍｍがより好ましく、０．８〜５ｍｍがさらに好ましい。
【００２７】
また、本発明では、繊維強化複合材料板１が少なくとも表面層とコア層で形成されたサンドイッチ構造であることが軽量化の観点から好ましい。この一例の斜視図を図１３に示す。表面層は、繊維強化樹脂で構成され、コア層は、発泡材、ハニカム材、繊維シート、および樹脂シートからなる群から選択される少なくとも１種で構成されている。図１３に示すような表面層／コア層／表面層の３層によるサンドイッチ構造だけに限らず、表面層／コア層／内層／コア層／表面層と多層によって構成されても良い。内層としては、繊維強化樹脂、発泡材、ハニカム材、繊維シート、および樹脂シートからなる群から選択される少なくとも１種で構成されていることが好ましい。
【００２８】
本発明で用いられる前記被着部材（II）としては、特に力学特性の観点からは、強化繊維を含む繊維強化樹脂材料で構成されていることが好ましい。さらに、強化繊維を含むことで前記被着部材（II）の寸法安定性が向上し、前記一体化成形品の寸法精度も向上される。このような構成とすることで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）からなる一体化成形品の強度が向上され、該一体化成形品を力学特性の必要な箇所での適用が可能となる。
【００２９】
また、これらの繊維強化複合材料板（Ｉ）や、被着部材(II)の好ましい態様である繊維強化樹脂材料で使用される強化繊維の繊維素材としては、例えば、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ガラス繊維、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や黒鉛繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、および、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維などがある。なかでも比重が小さく、高強度、高弾性率である炭素繊維が好ましく使用される。これらは、単独または２種以上併用して用いられる。これらの繊維素材は、表面処理が施されているものであっても良い。表面処理としては、金属の被着処理、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付着処理などが挙げられる。
【００３０】
また、前記被着部材（II）に関しても、該被着部材（II）を構成する一部の熱可塑性樹脂が、上記熱可塑性樹脂群から選択されることが好ましい。さらに、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）のマトリックス樹脂を構成する熱可塑性樹脂と同様に、目的に応じて熱可塑性樹脂を選定することで、前記テーパ形状と前記被着部材との接合部における優れた外観と共に目的に応じた効果を発現することができる。
【００３１】
また、本発明の繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いても良い。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド、ビスマレイミドおよびシアネートエステル等が挙げられ、これらの共重合体、変性体およびこれらの少なくとも２種をブレンドした樹脂も使用することができる。熱硬化性樹脂には、衝撃性向上のために、エラストマーもしくはゴム成分が添加されていても良い。これらを用いることで、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の強度を向上させ、より力学特性の高い一体化成形品を得ることが可能となる。
【００３２】
繊維強化複合材料板（Ｉ）としては、該繊維強化複合材料板（Ｉ）および／または一体化成形品（III）の剛性の観点から、強化繊維が多く含まれていることが好ましく、強化繊維の重量含有量Ｗｆは、繊維強化複合材料板（Ｉ）に対して、５〜７５重量％が好ましく、より好ましくは４０〜７０重量％である。
【００３３】
また、被着部材（II）は、該被着部材（II）の熱可塑性樹脂を溶融させた状態で成形することにより形状を形成することも考慮すると、強化繊維は短繊維とし、熱可塑性樹脂中に均一に分散していることが好ましい。この場合の強化繊維の重量含有量Ｗｆは、成形性、強度および軽量性とのバランスの観点から、該被着部材（II）に対して、５〜７５重量％が好ましく、より好ましくは１０〜５０重量％である。
【００３４】
本発明で用いられる前記繊維強化複合材料板（Ｉ）のテーパ形状の表面に熱可塑性樹脂が存在していることが好ましく、該熱可塑性樹脂の算出される割合において、５％以上であることが好ましく、３０％以上がさらに好ましく、５０％以上がより好ましい。
【００３５】
本発明で用いられる繊維強化複合材料板１の少なくとも一部に形成する熱可塑性樹脂４と前記繊維強化複合材料板１を構成するマトリックス樹脂３とが、図１４に示すように凹凸形状を有して形成されていることが好ましい。
【００３６】
また、前記強化繊維２の少なくとも一部がマトリックス樹脂３に接し、該強化繊維２の残りは少なくとも熱可塑性樹脂４に接していることが好ましい。これは強化繊維２が、一部分ではマトリックス樹脂３に接し、他の部分では熱可塑性樹脂４に接しているような、いわゆる強化繊維２によるマトリックス樹脂３および熱可塑性樹脂４の串刺し状態である場合も含む。図１４に、上記した形態を説明するために、強化繊維２が配置された繊維強化複合材料板１の模式図を示す。なお、図１４には破線四角で囲んだ部分をモデル的に３次元化した図も並べて示しており、該３次元図では表現の都合上、強化繊維２と熱可塑性樹脂４のみを可視化して図示してある。マトリックス樹脂３は可視化しておらず、熱可塑性樹脂４より飛び出している強化繊維２の部位はマトリックス樹脂３に埋没している部位を示す。図１４に示す強化繊維２のうちの一つは熱可塑性樹脂４およびマトリックス樹脂３の両方に貫通する部位を有しており、このような状態である場合には、マトリックス樹脂３と熱可塑性樹脂４の界面が強化繊維２により強固に一体化されるために好ましい。
【００３７】
ここで、前記強化繊維２が埋没しているマトリックス樹脂３と熱可塑性樹脂４との界面が凹凸形状であることが接着を高めるうえで好ましく、これらの界面の凹凸形状の度合いを最大含浸深さＲとする。前記マトリックス樹脂３と熱可塑性樹脂４との界面波形状の度合いである最大含浸深さＲは、図１５に示すテーパ形状１３から最も遠い界面ｃ１とテーパ形状１３から最も近い界面ｃ２との差の絶対値｜ｃ１−ｃ２｜で表され、Ｒが１０μｍ以上あることが好ましい。より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上である。Ｒの上限については特に制限はないが、２００μｍ程度もあれば優れた接着性を発現するうえでは十分である。
【００３８】
本発明の製造方法を用いて製造された一体化成形品の用途としては、パソコン、ディスプレー、携帯電話、携帯情報端末などの電気または電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器の用途で好ましく用いられる。
【００３９】
さらに、力学特性に優れた大型成形品に複雑形状などの他の部材を強固に接合できることから、自動車、二輪車、自転車、または航空機、建材用の部品、部材やパネル外板にも好適に用いられる。
これらの用途群を例示すると、以下のようになる。
【００４０】
＜電気・電子機器＞
本発明の製造方法を用いて製造された一体化成形品は、例えば、各種ギヤー、各種ケース、センサー、ＬＥＤランプ、コネクター、ソケット、抵抗器、リレーケース、スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、ディスプレー、ＦＤＤキャリッジ、シャーシ、ＨＤＤ、ＭＯ、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、ＰＤＡ、ポータブルＭＤ、ミュージックプレイヤー、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー等の電気・電子機器製品、またはその部品、部材、筐体に好ましく用いられる。
【００４１】
＜オフィスオートメーション機器＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、例えば、電話、ファクシミリ、コピー機、タイプライター、ワードプロセッサー等の事務製品、またはその部材および筐体に好ましく用いられる。
【００４２】
＜家電機器＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、筐体、ＶＴＲ、コピー機、テレビ、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器、電子レンジ、音響機器、掃除機、トイレタリー用品、レーザーディスク、コンパクトディスク、照明、冷蔵庫、エアコン等の家電製品、またはその部材および筐体に好ましく用いられる。
【００４３】
＜医療機器＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、Ｘ線カセッテなどの医療機器製品またはその部品および部材に好ましく用いられる。
【００４４】
＜自動車部品＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、モーター部品、オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、IＣレギュレーター、ライトディヤー用ポテンショメーターベース、サスペンション部品、排気ガスバルブなどの各種バルブ、燃料関係、排気系または吸気系各種パイプ、エアーインテークノズルスノーケル、エアクリーナーボックス、レゾネーター、インテークマニホールド、スタビライザー、各種アーム、各種フレーム、各種ヒンジ、各種軸受、燃料ポンプ、ガソリンタンク、ＣＮＧタンク、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキバット磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンべイン、ワイパーモーター関係部品、ディストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウオッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、バッテリートレイ、ＡＴブラケット、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング、ハンドル、ドアビーム、プロテクター、シャーシ、バルクヘッド、フレーム、サブフレーム、アームレスト、ホーンターミナル、ステップモーターローター、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ノイズシールド、ラジエターサポート、スペアタイヤカバー、シートシェル、ソレノイドボビン、エンジンオイルフィルター、点火装置ケース、アンダーカバー、スカッフプレート、ピラートリム、プロペラシャフト、ドライブシャフト、ホイール、ホイールカバー、フェンダー、ドアミラー、ルームミラー、フェイシャー、バンパー、バンパービーム、ボンネット、トランクフード、エアロパーツ、プラットフォーム、カウルルーバー、ルーフ、インストルメントパネル、スポイラーおよび各種モジュール等の二輪車を含む自動車部品、または自動車部材および外板に好ましく用いられる。
【００４５】
＜航空機部品＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、ランディングギアポッド、ウィングレット、スポイラー、エッジ、ラダー、エレベーター、フェイリング、リブ等の航空機部品、または部材および外板に好ましく用いられる。
【００４６】
＜建材＞
また、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、防音パネル、断熱パネルに挙げられるパネル等の建材用部材または部品に好ましく用いられる。
【００４７】
＜その他＞
さらに、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、各種ラケット、ゴルフクラブシャフト、ヨット、ボード、スキー用品、釣り竿、自転車などのスポーツ関連部品、部材および人工衛星関連部品、パチンコ、スロットマシン、ゲーム機などの遊技または娯楽製品部品、部材および筐体、顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などの光学機器、精密機械関連部品、部材および筐体等に好ましく用いられる。
【００４８】
すなわち、製造方法を用いて製造された一体化成形品は、上記電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、航空機部品、または建材等に用いられることが好ましい。また、これらの中でも、軽量かつ高剛性が要求される、パソコン、ディスプレー、携帯電話、携帯情報端末などの電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、または医療機器の用途で好ましく用いられる。
【００４９】
さらに、上記用途の中でも、複雑形状が多い電子機器筐体に、本発明に係る製造方法を用いて製造された一体化成形品が用いられると、薄肉でフレーム部分との優れた接着性を十分に発揮できるという点で好ましい。従って、本発明に係る製造方法を用いて製造された一体化成形品は電子機器筐体に好ましく用いられ、中でも、前記繊維強化複合材料板と、前記フレーム部分とが端部の開口部に存在する熱可塑性樹脂を介して一体化された電子機器筐体により好ましく用いられる。
【実施例】
【００５０】
実施例および比較例に基づき、本発明をさらに詳細かつ具体的に説明する。なお、各項目の評価方法を記述する。
【００５１】
［端部断面観察用サンプルの作成方法］
製造された繊維強化複合材料板より、端部の開口部全体を含む１０ｍｍ角のサンプルを切り出し、その断面を湿式研磨し、端部断面観察用のサンプル１とした。
【００５２】
＜評価方法１：繊維強化複合材料板の板厚Ｔ＞
研磨したサンプル１の端部断面の板厚Ｔ×幅５００μｍの範囲を超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５００（コントローラー部）／ＶＫ−９５１０（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して拡大倍率４００倍で撮影した。本発明の実施例において、該繊維強化複合材料板の一方の表面と他方の表面との距離を板厚Ｔとして測定した。
【００５３】
＜評価方法２：テーパ角の測定＞
評価方法１で撮影した画像において、観察アプリケーションＶＫ−Ｈ１Ｖ９を使用して繊維強化複合材料板の一方の表面と他方の表面との二等分線を導き、その二等分線とテーパ形状との交点の角度を測定した。
【００５４】
＜評価方法３：テーパ形状表面に存在する熱可塑性樹脂量＞
製造された繊維強化複合材料板より、該繊維強化複合材料板の各辺について１０等分となる位置から１０ｍｍ角のサンプルを切り出し、サンプル１と同様の方法で端部断面観察用のサンプル２（ｎ）（ｎ＝１〜１０）を得た。各サンプル２（ｎ）について、テーパ形状の長さＬ（ｎ）とテーパ形状表面の熱可塑性樹脂の長さＬｔｐ（ｎ）を測定した。前記Ｌ（ｎ）とＬｔｐ（ｎ）における（ｎ）は、切り出したサンプルに割り当てられた１〜１０までの値とし、サンプルの識別をするためのものである。これらの測定値と式（１）から各断面でのＬ（ｎ）とＬｔｐ（ｎ）に対する比率を算出した。
【００５５】
【数１】
【００５６】
これらの１０個の熱可塑性樹脂量[％]より、平均値を算出し、その値を繊維強化複合材料板の端部断面に存在する熱可塑性樹脂量[％]とした。この平均値が５％以上であるか確認した。
【００５７】
＜評価方法４：マトリックス樹脂と熱可塑性樹脂の界面の波形状の度合いＲ＞
評価方法１と同様の範囲の画像において、繊維強化複合材料板の表面から最も近い界面までの距離をｃ１、表面から最も遠い界面までの距離をｃ２として測定した。これらの測定値と式（２）からＲを算出した。
【００５８】
【数２】
【００５９】
＜評価方法５：接合部の外観確認＞
図１６に示した繊維強化複合材料板１と被着部材７が一体化された成形品１６より、接合部を該一体化成形品の表側から（図中の矢印の向き）超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５００（コントローラー部）／ＶＫ−９５１０（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して拡大倍率１００倍で観察を行なった。観察アプリケーションＶＫ−Ｈ１Ｖ９を使用して、繊維強化複合材料板１と被着部材７の隙間を測定した。
【００６０】
評価は、５μｍ未満を◎◎、５μｍ以上１０μｍ未満を◎、１０μｍ以上３０μｍ未満を○、３０μｍ以上５０μｍ未満を△、５０μｍ以上×とした。
【００６１】
＜評価方法６：接合強度の測定＞
図１６示した繊維強化樹脂複合材料板１と被着部材７が一体化された成形品１６より、一体化された部分の端部が図１７で示されるＬａ＝４５ｍｍ、Ｌｂ＝７ｍｍ、ｂ＝１５ｍｍのサンプルを切出して、図１７に示す熱可塑性樹脂からなる部材(II)７の点線部分を削り取り、図１７のような形状にしたサンプルを引張試験装置"インストロン"（登録商標）５５６５型万能材料試験機（インストロン・ジャパン（株）製）の上下に取り付けたチャックで固定し、引張速度１．６ｍｍ／分で評価サンプル数ｎを５として評価を行った。図１６で示した一体化成形品１８は、本発明で得られる一体化成形品の一例であり、これ以外の形状の一体化成形品であっても、評価時に上記サンプル形状に切り出して評価を行った。
【００６２】
この時の最大破断荷重Ｐ、繊維強化複合材料板１の板厚Ｔと幅ｂと式（３）より成形品の接着強度を算出した。
【００６３】
【数３】
【００６４】
評価は、母材破壊（被着部材（II）が破断）の場合を◎、５ＭＰａ以上を○、３ＭＰａ以上５ＭＰａ未満を△、３ＭＰａ未満を×とした。
【００６５】
（実施例１）
（実施例１−１：繊維強化複合材料板Ａ１）
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂で、一方向に配列された多数本の炭素繊維からなる強化繊維群からなり、強化繊維の含有量が、重量割合（Ｗｆ）で６７％のプリプレグ（東レ（株）製トレカプリプレグＰ３０５２Ｓ−１２）から、所定の大きさ有する長方形のプリプレグシート２０を１０枚、共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製"アミラン"（登録商標）ＣＭ８０００、ポリアミド６／６６／６１０／６１２共重合体、融点１２８℃）製フィルム（厚み５０μｍ）を２枚切り出した。図１８において、これら１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１が、斜視図をもって示される。
【００６６】
長方形に切り出したシートの長辺の方向を０°として、繊維方向が、上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した（矢印Ａで示される）。
【００６７】
次に、プレス成形機にて、プリプレグシート２０とフィルム２１からなる積層体２２を、０．６ＭＰａの面圧をかけながら、１５０℃で３０分間加熱して熱硬化性樹脂を硬化させた。硬化終了後、室温で冷却し、平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料板を得た。
【００６８】
得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が４５°となるようにテーパ形状を形成させ、繊維強化複合材料板Ａ１を得た。
実施例で製造した繊維強化複合材料板を評価方法１〜５で評価した。結果は表１に示す。
【００６９】
（実施例１−２：成形品Ａ２）
図１９に示される成形品Ａ２を製造する。端部に段差を有する繊維強化複合材料板Ａ１を射出成形用金型（図示せず）にインサートした。マトリックス樹脂がポリアミド系樹脂からなり、炭素繊維含有率が重量割合（Ｗｆ）で２０％の長繊維ペレット（東レ（株）製ＴＬＰ１１４６Ｓ）を用意した。このペレットを用いて、図１９の被着部材７のような形状を有する射出成形材を射出成形にて形成させ、一体化成形品Ａ２を製造した。射出成形は、日本製鋼所（株）製Ｊ３５０ＥIII射出成形機を用いて行い、シリンダー温度は２８０℃とした。実施例で製造した一体化成形品を評価方法６で評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
（実施例２）
（実施例２−１：繊維強化複合材料板Ｂ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）２枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｂ１を製造した。
【００７１】
（実施例２−２：成形品Ｂ２）
図２０に示される成形品Ｂ２を製造する。端部にテーパ形状を有する繊維強化複合材料板Ｂ１とそのテーパ形状に相対する形状を有した被着部材（II）を嵌合させて治具を用いて固定した。これらの各材料の接合部の上方から１８０℃の温風を５分ほどあて、成形品Ｂ２を製造した。
【００７２】
（実施例３）
（実施例３−１：繊維強化複合材料板Ｃ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｃ１を製造した。
【００７３】
（実施例３−２：成形品Ｃ２）
図２０に示される成形品Ｃ２を製造する。端部に段差を有する繊維強化複合材料板Ｃ１とそのテーパ形状に相対する形状を有した被着部材（II）を嵌合させて治具を用いて超音波溶着機上に固定した。これらの各材料の接合部の上方から図６に示すように超音波溶着機の圧子をあて、超音波を３０秒間発生させ、成形品Ｃ２を製造した。
【００７４】
（実施例４）
（実施例４−１：繊維強化複合材料板Ｄ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）２枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｄ１を製造した。
【００７５】
（実施例４−２：成形品Ｄ２）
図２０に示される成形品Ｄ２を製造する。端部にテーパ形状を有する繊維強化複合材料板Ｃ１と被着部材（II）を金型内に挿入し、１．２ＭＰａの面圧をかけながら、２８０℃で５分間加熱をし、加圧した状態で冷却を開始し、金型内の材料の温度が５０℃になるまで加圧を続けて熱可塑性樹脂を固化させ、成形品Ｄ２を製造した。
【００７６】
（実施例５）
（実施例５−１：繊維強化複合材料板Ｅ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が５°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料板Ｅ１を得た。
【００７７】
（実施例５−２：成形品Ｅ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｅ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｅ２を製造した。
【００７８】
（実施例６）
（実施例６−１：繊維強化複合材料板Ｆ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が８５°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料板Ｆ１を製造した。
【００７９】
（実施例６−２：成形品Ｆ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｆ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｆ２を製造した。
【００８０】
（実施例７）
（実施例７−１：繊維強化複合材料板Ｇ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が−４５°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚みが１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｇ１を製造した。
【００８１】
（実施例７−２：成形品Ｇ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｇ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｇ２を製造した。
【００８２】
（実施例８）
（実施例８−１：繊維強化複合材料板Ｈ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート１０枚と共重合ポリアミド製フィルム（厚み５０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形を行い、得られた繊維強化複合材料板の端部に、フライス加工機を使用してテーパ角が３０°となるようにテーパ形状を形成させ、平均の厚みが１．３ｍｍの繊維強化複合材料板Ｈ１を製造した。
【００８３】
（実施例８−２：成形品Ｈ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｈ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｈ２を製造した。
【００８４】
（実施例９）
（実施例９−１：繊維強化複合材料板Ｉ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/シート/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じプリプレグシート６枚と共重合ポリアミド製シート（厚み４８０μｍ）１枚を下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部に段差形状を有した平均の厚み１．２ｍｍの繊維強化複合材料Ｉ１を製造した。
【００８５】
（実施例９−２：成形品Ｉ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｉ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｉ２を製造した。
【００８６】
（実施例１０）
（実施例１０−１：繊維強化複合材料板Ｊ１）
マトリックス樹脂が共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製"アミラン"（登録商標）ＣＭ８０００、ポリアミド６／６６／６１０／６１２共重合体、融点１２８℃）で、一方向に配列された多数本の炭素繊維からなる強化繊維群からなり、強化繊維の含有量が、重量割合（Ｗｆ）で６７％の熱可塑プリプレグシート２３から、所定の大きさ有する長方形の熱可塑プリプレグシート２３を１０枚切り出した。図２１において、これら１０枚の熱可塑プリプレグシート２３が、斜視図をもって示される。
【００８７】
長方形に切り出したシートの長辺の方向を０°として、繊維方向が、上から[９０/０/９０/０/９０/９０/０/９０/０/９０]となるように、１０枚の熱可塑プリプレグシート２３を、下から順次積層した（矢印Ａで示される）。
【００８８】
次に、プレス成形機にて、熱可塑プリプレグシート２３からなる積層体１９を、０．６ＭＰａの面圧をかけながら、１５０℃で３０分間加熱し、加圧した状態で冷却を開始し、積層体の温度が５０℃になるまで加圧を続けて熱可塑性樹脂を固化させた。固化完了後、前記実施例１−１と同じ条件で加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．２０ｍｍの繊維強化複合材料板Ｊ１を製造した。
【００８９】
（実施例１０−２：成形品Ｊ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｊ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｊ２を製造した。
【００９０】
（比較例１）
（比較例１−１：繊維強化複合材料板Ｋ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形し、平均の厚み１．２ｍｍの繊維強化複合材料板Ｋ１を製造した。
【００９１】
（比較例１−２：成形品Ｋ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｋ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｋ２を製造した。
【００９２】
（比較例２）
（比較例２−１：繊維強化複合材料板Ｌ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/０/９０/９０/０/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工し、平均の厚み１．２ｍｍの繊維強化複合材料板Ｌ１を製造した。
【００９３】
（比較例２−２：成形品Ｌ２）
前記実施例１−２と同じ要領で、前記繊維強化複合材料板Ｌ１を射出成形用金型にインサートし、成形品Ｌ２を製造した。
【００９４】
（比較例３）
（比較例３−１：繊維強化複合材料板Ｍ１）
繊維方向が上から[９０/０/９０/フィルム/０/９０/９０/０/フィルム/９０/０/９０]となるように、前記実施例１−１と同じ１０枚のプリプレグシート２０と２枚のフィルム２１を、下から順次積層した。前記実施例１−１と同じ条件で成形・加工を行い、端部にテーパ形状を有した平均の厚み１．３ｍｍの繊維強化複合材料Ｍ１を製造した。
【００９５】
（比較例３−２：成形品Ｍ２）
図２０に示される成形品Ｍ２を製造する。端部に段差を有する繊維強化複合材料板Ｍ１とそのテーパ形状に相対する形状を有した被着部材（II）を嵌合させ、成形品Ｍ２を製造した。
【００９６】
【表１】
【００９７】
【表２】
【００９８】
実施例１〜４では、いずれの接合方法においても、繊維強化複合材料板と被着部材とが端部の接合部において外観に優れていた。また、テーパ角を変更させた実施例５や実施例６においても、実施例１と同等の外観を形成して接合されていた。また繊維強化複合材料板をサンドイッチ構造とした実施例７、繊維強化複合材料板のマトリックス樹脂を熱可塑性樹脂とした実施例８では、端部に存在する熱可塑性樹脂量が増加し、被着部材との接合性が向上し、より優れた外観の一体化成形品を得た。
【００９９】
一方比較例１では、テーパ形状が形成されていないことから、嵌合構造による接合がなされず被着部材（II）との接合部で大きな隙間生じた。比較例２と比較例３では、嵌合構造となっているが、テーパ角が本来の良外観を得る範囲内でないため、多少の隙間が生じた。比較例３では、固化した被着部材（II）を嵌め合わせて一体化させたものであり、テーパ形状に存在する熱可塑性樹脂を介して接合しておらず、外観以前の問題で十分な接合性を得ることが出来なかった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の繊維強化複合材料板の断面の一例の模式斜視図である。（強化繊維の径方向の断面積が、強化繊維の最小断面積の１５０％以下）
【図２】本発明の繊維強化複合材料板の断面の一例の模式斜視図である。（強化繊維の径方向の断面積が、強化繊維の最小断面積の１５０％以上）
【図３】本発明の繊維強化複合材料板のテーパ形状の一例の模式斜視図である。
【図４】本発明の射出成形による一体化成形品の製造方法の一例である。
【図５】本発明の繊維強化複合材料板と繊維強化複合材料板テーパ形状に相対する形状を形成した被着部材一例の模式斜視図である。
【図６】本発明の超音波溶着による一体化成形品の製造方法の一例の模式図である。
【図７】本発明のプレス成形による一体化成形品の製造方法の一例の模式図である。
【図８】本発明の繊維強化複合材料板に熱可塑性樹脂が連続した層で形成されている一例の模式断面図である。
【図９】本発明の繊維強化複合材料板のテーパ形状の一例の模式図である。
【図１０】本発明の繊維強化樹脂材料板と被着部材からなる一体化成形品の一例の模式斜視図である（＋のテーパ角）。
【図１１】本発明の繊維強化樹脂材料板と被着部材からなる一体化成形品の一例の模式斜視図である（−のテーパ角）。
【図１２】本発明の繊維強化樹脂材料層と樹脂層からなる積層体の一例の模式斜視図である。
【図１３】本発明のサンドイッチ構造である繊維強化複合材料板の一例の模式斜視図である。
【図１４】本発明の繊維強化複合材料板のマトリックス樹脂と熱可塑性樹脂の界面構造の一例の模式図である。
【図１５】本発明の熱可塑性樹脂界面の凹凸形状の度合いを説明する模式断面図である。
【図１６】本発明の繊維強化複合材料板と被着部材が一体化された一様態の模式斜視図である。
【図１７】本発明の成形品より切出した接合評価用サンプルの一態様の断面図である。
【図１８】本発明の繊維強化樹脂材料層と樹脂層からなる積層体の一例の模式斜視図である。
【図１９】本発明の一体化成形品の一例の模式斜視図である。
【図２０】本発明の一体化成形品の一例の模式斜視図である。
【図２１】本発明の繊維強化樹脂材料層からなる積層体の一例の模式斜視図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 繊維強化複合材料板（Ｉ）
２ 強化繊維
３ マトリックス樹脂
４ 熱可塑性樹脂
５ 金型
６ 射出成形機
７ 被着部材（II）
８ 超音波溶着機
９ プレス成形機
１０ａ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の一方の表面
１０ｂ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の他方の表面
１１ａ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の一方の表面の端
１１ｂ 繊維強化複合材料板（Ｉ）の他方の表面の端
１２ 端部
１３ テーパ形状
１４ 二等分線
１５ テーパ角
１６ 一体化成形品
１７ 繊維強化樹脂材料層
１８ 樹脂層
１９ 積層体
２０ プルプレグシート
２１ フィルム
２２ 熱可塑プリプレグシート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）を金型内部に挿入し、該被着部材（II）を射出成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項２】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を熱溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項３】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を超音波溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項４】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を金型内部に挿入し、これらの材料をプレス成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項５】
繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂が、前記テーパ形状が形成されている箇所に予め設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項６】
前記テーパ形状におけるテーパ角γが１５〜７５°または−１５〜−７５°である、請求項１〜５のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項７】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）が、繊維強化樹脂材料層および／または樹脂層を積層して得られた積層体である、請求項１〜６のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項８】
前記テーパ形状を、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の成形後に、フライス加工、またはＮＣ加工により形成する、請求項１〜７のいずれかに記載の一体化成形品の接合方法。
【請求項９】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の板厚Ｔが０．３〜３０ｍｍである、請求項１〜８のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）が、少なくとも表面層とコア層で形成されたサンドイッチ構造を有し、前記表面層は、繊維強化樹脂で構成されており、前記コア層は、発泡材、ハニカム材、繊維シート、および樹脂シートからなる群から選択される少なくとも１種で構成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記被着部材（II）が繊維強化樹脂材料で構成されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成する強化繊維が炭素繊維である、請求項１〜１１のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１３】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂からなる、請求項１〜１２のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１４】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびポリアリーレンスルフィド樹脂から選択される少なくとも１種の熱可塑性樹脂である、請求項１〜１３のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１５】
前記被着部材（II）が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびポリアリーレンスルフィド樹脂から選択される少なくとも１種の熱可塑性樹脂を含んで構成されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１６】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂からなる、請求項１〜１５のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１７】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）に含まれる強化繊維の重量含有量Ｗｆが、５〜７５重量％である、請求項１〜１６のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１８】
前記被着部材（II）に含まれる強化繊維の重量含有量Ｗｆが、５〜７５重量％である、請求項１１〜１６のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１９】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂と前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂とが凹凸形状を有して形成される、請求項１〜１８のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項２０】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂が、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成する強化繊維束に含浸し、その最大含浸深さが１０μｍ以上である、請求項１〜１９のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項２１】
前記一体化成形品（III）が、電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、航空機部品および建材のいずれかに用いられる、請求項１〜２０のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）を金型内部に挿入し、該被着部材（II）を射出成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項２】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を熱溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項３】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、かつ該被着部材（II）の接合部に該テーパ形状に相対する形状を形成し、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部と該被着部材（II）の接合部とを嵌合させた後に、嵌合した箇所の少なくとも一部を超音波溶着により接着させることで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項４】
少なくとも一部に熱可塑性樹脂を有する繊維強化複合材料板（Ｉ）と、被着部材（II）を接合させて一体化成形品（III）を製造する方法において、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の端部にテーパ形状を設け、次いで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を金型内部に挿入し、これらの材料をプレス成形することで、該繊維強化複合材料板（Ｉ）と該被着部材（II）を接合する、一体化成形品の製造方法。
【請求項５】
繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂が、前記テーパ形状が形成されている箇所に予め設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項６】
前記テーパ形状におけるテーパ角γが１５〜７５°または−１５〜−７５°である、請求項１〜５のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項７】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）が、繊維強化樹脂材料層および／または樹脂層を積層して得られた積層体である、請求項１〜６のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項８】
前記テーパ形状を、該繊維強化複合材料板（Ｉ）の成形後に、フライス加工、またはＮＣ加工により形成する、請求項１〜７のいずれかに記載の一体化成形品の接合方法。
【請求項９】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の板厚Ｔが０．３〜３０ｍｍである、請求項１〜８のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）が、少なくとも表面層とコア層で形成されたサンドイッチ構造を有し、前記表面層は、繊維強化樹脂で構成されており、前記コア層は、発泡材、ハニカム材、繊維シート、および樹脂シートからなる群から選択される少なくとも１種で構成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記被着部材（II）が繊維強化樹脂材料で構成されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成する強化繊維が炭素繊維である、請求項１〜１１のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１３】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂からなる、請求項１〜１２のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１４】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびポリアリーレンスルフィド樹脂から選択される少なくとも１種の熱可塑性樹脂である、請求項１〜１３のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１５】
前記被着部材（II）が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびポリアリーレンスルフィド樹脂から選択される少なくとも１種の熱可塑性樹脂を含んで構成されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１６】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂からなる、請求項１〜１５のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１７】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）に含まれる強化繊維の重量含有量Ｗｆが、５〜７５重量％である、請求項１〜１６のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１８】
前記被着部材（II）に含まれる強化繊維の重量含有量Ｗｆが、５〜７５重量％である、請求項１１〜１６のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項１９】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂と前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成するマトリックス樹脂とが凹凸形状を有して形成される、請求項１〜１８のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項２０】
前記繊維強化複合材料板（Ｉ）の少なくとも一部を形成する熱可塑性樹脂が、前記繊維強化複合材料板（Ｉ）を構成する強化繊維束に含浸し、その最大含浸深さが１０μｍ以上である、請求項１〜１９のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【請求項２１】
前記一体化成形品（III）が、電気・電子機器、オフィスオートメーション機器、家電機器、医療機器、自動車部品、航空機部品および建材のいずれかに用いられる、請求項１〜２０のいずれかに記載の一体化成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１６】
【図１７】
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【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−４６９３９（Ｐ２０１０−４６９３９Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３８９１（Ｐ２００８−２１３８９１）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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