繊維強化樹脂材の製造方法
【課題】樹脂部材を連続繊維補強材で補強してなる繊維強化樹脂材の製造に際し、連続繊維補強材の繊維配向が乱され難く、樹脂部材と連続繊維補強材の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することのできる製造方法を提供する。
【解決手段】成形型１０を構成する下型２のキャビティ面の上に熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂５ａ内に連続繊維５ｂが含有されてなる連続繊維補強材５を載置して型閉めし、下型２は第１のマトリックス樹脂５ａの融点未満の温度に調整し、上型１は第１のマトリックス樹脂５ａの融点以上の温度に調整しておくステップ、熱可塑性樹脂からなり、溶融している第２のマトリックス樹脂６ａの塊６をキャビティＣ内にチャージし、冷却して第１、第２のマトリックス樹脂５ａ，６ａを硬化させ、第２のマトリックス樹脂が硬化してなる樹脂部材６”の一部を連続繊維補強材５’が補強してなる繊維強化樹脂材２０を製造するステップからなる。
【解決手段】成形型１０を構成する下型２のキャビティ面の上に熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂５ａ内に連続繊維５ｂが含有されてなる連続繊維補強材５を載置して型閉めし、下型２は第１のマトリックス樹脂５ａの融点未満の温度に調整し、上型１は第１のマトリックス樹脂５ａの融点以上の温度に調整しておくステップ、熱可塑性樹脂からなり、溶融している第２のマトリックス樹脂６ａの塊６をキャビティＣ内にチャージし、冷却して第１、第２のマトリックス樹脂５ａ，６ａを硬化させ、第２のマトリックス樹脂が硬化してなる樹脂部材６”の一部を連続繊維補強材５’が補強してなる繊維強化樹脂材２０を製造するステップからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続繊維補強材にて樹脂部材の一部が部分的に補強されてなる繊維強化樹脂材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂に強化用繊維材が混入されてなる繊維強化樹脂材（繊維強化プラスチック（ＦＲＰ））は、軽量かつ高強度であることから、自動車産業や建設産業、航空産業など、様々な産業分野で使用されている。
【０００３】
たとえば自動車産業においては、ピラーやロッカー、床下フロアなどの車両の骨格構造部材や、ドアアウターパネルやフードなどの意匠性が要求される非構造部材に上記繊維強化樹脂材が適用され、車両の強度保証を図りながらその軽量化を実現し、低燃費で環境フレンドリーな車両を製造する試みがおこなわれている。
【０００４】
上記する骨格構造部材においては、炭素繊維やガラス繊維等の繊維材であって、長さが５０ｍｍ以上の連続繊維が一定の配向をもって形成されてなる連続繊維材で骨格構造部材の全部を製造しようとするとコスト増となることから、５０ｍｍ未満の繊維長の長繊維やさらに繊維長の短い短繊維がたとえばランダムに配向してなる樹脂部材に対し、その一部を連続繊維補強材で補強して骨格構造部材を製造する試みがおこなわれている。また、非構造部材にあっては、繊維材が含有されていない樹脂部材に対して、必要に応じてその一部を連続繊維補強材で補強することがおこなわれている。
【０００５】
これまでの製造方法では、成形型内に連続繊維補強材を載置し、次いでたとえば熱可塑性樹脂からなる溶融樹脂をキャビティにチャージし、溶融樹脂が硬化することによって、硬化してなる樹脂部材の一部が連続繊維補強材で補強されてなる繊維強化樹脂材が成形されているのが一般的である。このチャージには、プレヒートされた溶融樹脂の塊をキャビティ内に収容してプレス成形する方法や、溶融樹脂を射出成形する方法、連続繊維補強材のほかに短繊維や長繊維等の繊維材をキャビティ内に収容しておき、溶融樹脂を注入するトランスファー成形などが含まれる。
【０００６】
このように、キャビティ内に連続繊維補強材を収容しておいて溶融樹脂をチャージするに当たり、連続繊維補強材とチャージされる溶融樹脂双方のマトリックス樹脂はともに溶融状態であることが双方を密着させる観点から必須であり、そのために、成形型内は上型、下型ともに同程度の温度に加熱されてキャビティ内が高温雰囲気とされる。しかしながら、このチャージの際に溶融された連続繊維補強材のマトリックス樹脂に対して、別途のマトリックス樹脂がチャージされる際の圧力によって連続繊維がばらばらになってその配向が乱され易く、結果として連続繊維補強材の有する所期の強度が期待できなくなるといった課題がある。
【０００７】
また、特許文献１には、移動型内に繊維強化熱可塑性樹脂成形体をセットしてその表面をヒーター加熱して溶融させ、金型を閉じてキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出成形する技術が開示されている。しかしながら、この方法では、ヒーター加熱して金型を閉じ、次いで射出成形することから射出成形までの間に溶融された成形体の表面が冷やされ易く、繊維強化熱可塑性樹脂成形体と射出成形された樹脂が硬化してなる樹脂部材の間の密着強度が低くなり易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２６９７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、樹脂部材の一部を連続繊維補強材で補強してなる繊維強化樹脂材の製造に際し、連続繊維補強材の繊維配向が乱され難く、かつ樹脂部材と連続繊維補強材の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することのできる繊維強化樹脂材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】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明による繊維強化樹脂材の製造方法は、成形型を構成する下型のキャビティ面の上に、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂内に連続繊維が含有されてなる連続繊維補強材を載置して上型と下型を型閉めし、下型は第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整し、上型は第１のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整しておく第１のステップ、熱可塑性樹脂からなり、溶融している第２のマトリックス樹脂をキャビティ内にチャージし、上型を第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度にして第１、第２のマトリックス樹脂を硬化させ、第２のマトリックス樹脂が硬化してなる樹脂部材の一部を連続繊維補強材が補強してなる繊維強化樹脂材を製造する第２のステップからなるものである。
【００１１】
本発明の製造方法は、成形型内で連続繊維補強材を構成するマトリックス樹脂の全部を溶融させることを廃し、連続繊維補強材が載置される下型と上型で温度差を設け、下型の温度をそのマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整し、上型の温度を融点以上の温度に調整した上で別途のマトリックス樹脂をチャージする方法である。この方法により、連続繊維補強材の上型側の表面のみを溶融させて別途のマトリックス樹脂と密着できるようにしながら、連続繊維補強材のその他の領域は溶融させないことから、連続繊維の所期の配向を維持することができ、かつ、連続繊維補強材の表面温度が高い状態で溶融状態の樹脂部材用のマトリックス樹脂を密着させることによって界面の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することができる。
【００１２】
ここで、「チャージ」とは、繊維材が溶融樹脂内に含有された材料をキャビティ内に射出成形すること、繊維材を含まない溶融樹脂をキャビティ内にトランスファー成形すること（トランスファーされる樹脂内に繊維材を含有させたい場合には、短繊維や長繊維を予めキャビティ内に収容しておく）、さらには、溶融樹脂の塊やシート（プレヒートによる予備腑形体）をキャビティ内に配しておき、型閉めしてプレス成形することのいずれかの方法を示すものである。
【００１３】
本発明の方法では、成形型を構成する上型や下型の温度を調整してキャビティ内の温度調整を図るものであり、たとえば、成形型の型閉め姿勢を維持した状態で上型を加熱して上型のみを相対的に高温状態としながら溶融樹脂（第２のマトリックス樹脂）のチャージをおこなうことより、この溶融樹脂のチャージまでに連続繊維補強材の表面が冷えてしまうといった問題は生じ得ない。
【００１４】
本明細書において「連続繊維補強材」とは、連続繊維がマトリックス樹脂内に含有されてなる補強材（プリプレグ材等）のことであり、たとえばＪＩＳで規定するように５０ｍｍを超える繊維材（連続繊維）がマトリックス樹脂内に一方向に配向された一方向材（ＵＤ材）であってもよいし、擬似等方材（多軸積層材や経糸および緯糸からなる織物など）であってもよい。
【００１５】
また、第１、第２のマトリックス樹脂はともに熱可塑性樹脂からなるものであるが、「マトリックス樹脂の融点」に関し、熱可塑性樹脂がポリスチレン（ＰＳ）等の非結晶性プラスチックからなる場合はそのガラス転移点Ｔｇのこと（この状態で「軟化」している）であり、ナイロン（ＰＡ：ナイロン６、ナイロン６６など）等の結晶性プラスチックの場合はその融点Ｔｍを超えた状態のこと（この状態で「溶融」している）である。
【００１６】
最終的に成形される樹脂部材が車両の骨格部材等の強度部材の場合には、第２のマトリックス樹脂内に長繊維や短繊維がたとえばランダムに含有された材料が使用される。より具体的に言えば、チャージがプレス成形の場合には、溶融した第２のマトリックス樹脂内に長繊維等が含有してなる塊がキャビティ内に収容され、プレス成形されることになり、トランスファー成形の場合には、長繊維材等のみがキャビティ内に収容され、ここに第２のマトリックス樹脂が注入されることになる。また、射出成形の場合には、溶融した第２のマトリックス樹脂内に長繊維等が含有したものがキャビティ内に射出成形されることになる。
【００１７】
第１のステップでは、第１のマトリックス樹脂を有する連続繊維補強材が載置される下型が第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整され、上型は第１のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整され、したがって、連続繊維補強材の上型側の表面のみが溶融した状態となっている。
【００１８】
この状態で、次に第２のステップとして溶融している別途の第２のマトリックス樹脂がチャージされ（たとえば第２のマトリックス樹脂の塊がキャビティ内に収容されてプレス成形される）、さらに相対的に高温の上型を第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度まで下げることにより、第１、第２のマトリックス樹脂が硬化してそれぞれ連続繊維補強材と樹脂部材となり、基材である樹脂部材の一部を連続繊維補強材が補強してなる繊維強化樹脂材が製造される。
【００１９】
ここで、第１、第２のマトリックス樹脂の密着性の観点から、双方のマトリックス樹脂は同素材であるのが好ましい。
【００２０】
上記する本発明の繊維強化樹脂材の製造方法によれば、連続繊維補強材の全部の繊維配向が乱されるのが抑制され、連続繊維補強材の所期の強度、もしくはそれに近い強度を期待できることに加えて、樹脂部材と連続繊維補強材の密着強度に優れた繊維強化樹脂材を製造することができる。
【００２１】
また、前記下型のキャビティ面のうち、連続繊維補強材が載置される箇所に凹溝が設けてあり、前記第１のステップでは該凹溝に連続繊維補強材が収容される実施の形態が好ましい。
【００２２】
連続繊維補強材を下型の凹溝内に収容することによってその位置決めが容易となり、しかも、溶融した第２のマトリックス樹脂がキャビティ内にチャージされた際の圧力で連続繊維補強材が位置ずれするといった問題も生じない。
【００２３】
上記する本発明の製造方法を適用することにより、樹脂部材の所望する一箇所もしくは複数箇所に所期の物性（引張強度等）を有する連続繊維補強材が高い密着性の下で密着されてなる繊維強化樹脂材を製造することができ、この繊維強化樹脂材は、ピラーやロッカー、床下フロアなどの強度が要求される車両の骨格構造部材は勿論のこと、ドアアウターパネルやフードなどの意匠性が要求される非構造部材などに適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から理解できるように、本発明の繊維強化樹脂材の製造方法によれば、上型と下型からなる成形型のキャビティ内に溶融樹脂をチャージするに当たり、連続繊維補強材が載置される下型を相対的に低温に調整し、上型を連続繊維補強材のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整しておくことにより、連続繊維補強材の繊維配向を維持してその所期の物性を保証しながら、チャージされる溶融樹脂が硬化してなる樹脂部材とこれを部分的に補強する連続繊維補強材の間の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の繊維強化樹脂材の製造方法の第１のステップを説明した模式図である。
【図２】連続繊維補強材の一実施の形態を示した斜視図である。
【図３】製造方法の第２のステップを説明した模式図である。
【図４】溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊を示した斜視図である。
【図５】図３に続いて第２のステップを説明した模式図である。
【図６】上型の温度調整（上型の温度制御）と連続繊維補強材の表面温度の変化を示したグラフである。
【図７】製造された繊維強化樹脂材を斜め下から見た斜視図である。
【図８】（ａ）は引張試験の概要を説明した図であり、（ｂ）は引張試験結果を示す図である。
【図９】（ａ）は従来の製造方法で製造された繊維強化樹脂材の連続繊維補強材と樹脂部材の界面付近を拡大した写真図であり、（ｂ）は本発明の製造方法で製造された繊維強化樹脂材の連続繊維補強材と樹脂部材の界面付近を拡大した写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の繊維強化樹脂材の製造方法の実施の形態を説明する。
【００２７】
（繊維強化樹脂材の製造方法）
図１，３，５はこの順で、本発明の繊維強化樹脂材の製造方法の一実施の形態を説明するフロー図となっており、具体的には、図１は発明の繊維強化樹脂材の製造方法の第１のステップを説明した模式図であり、図３、５は順に第２のステップを説明した模式図である。
【００２８】
図示する成形型１０は、スライド自在の上型１と下型２から構成され、上型１の内部には高温油管路１ａと冷水管路１ｂが埋設され、下型２の内部には冷水管路２ｂが埋設されており、冷水管路１ｂ、２ｂは不図示の冷水タンクからの冷水の提供や水温の調整を図る冷水調整機構３に電気的に繋がれており、高温油管路１ａは不図示の油タンクからの高温油の提供や油温の調整を図る高温油調整機構４に電気的に繋がれている。
【００２９】
図示例では、上型１と下型２で画成されるキャビティＣの空間形状が断面視で略Ω状を呈しており、下型２のキャビティＣに対向するキャビティ面のうち、隅角をなす箇所には図２で示す連続繊維補強材５が収容される凹溝２ａが開設されている。
【００３０】
本発明の製造方法では、下型２の凹溝２ａに連続繊維補強材５を収容しておき、次にキャビティＣ内に樹脂部材成形用のマトリックス樹脂をチャージして樹脂部材を成形し、樹脂部材と連続繊維補強材の一体化を図って繊維強化樹脂材を製造するものであるが、この樹脂部材成形用のマトリックス樹脂をキャビティＣ内にチャージするに当たって凹溝２ａ内に連続繊維補強材５を収容することにより、連続繊維補強材５の位置決めが容易となり、さらには、マトリックス樹脂のチャージの際の圧力によって位置決めされた連続繊維補強材５が位置ずれするのを防止することができる。
【００３１】
図２で示す連続繊維補強材５は、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂５ａ内に連続繊維５ｂが一定方向に配向して埋設されたものである。
【００３２】
ここで、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂５ａとしては、たとえば、分子鎖が規則正しく配列された結晶領域の量の比率が高く、結晶化度の高い結晶性プラスチックである、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン（ＰＡ：ナイロン６、ナイロン６６など）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、結晶化度が極めて低いか、結晶化状態にならない非結晶性プラスチックである、ポリスチレン（ＰＳ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性エポキシなどのうちのいずれか一種を使用することができる。
【００３３】
なお、図３で示す、キャビティＣ内にチャージされる溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６も熱可塑性樹脂からなり、双方のマトリックス樹脂５ａ，６ａは同素材のものであっても異なる素材のものであってもよいが、界面における接着性や熱変形量等の観点から同素材のものを適用するのが好ましい。
【００３４】
図２に戻り、第１のマトリックス樹脂５ａ内に含有される連続繊維５ｂとしては、ボロンやアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック繊維や、ガラス繊維や炭素繊維といった無機繊維、銅や鋼、アルミニウム、ステンレス等の金属繊維、ポリアミドやポリエステルなどの有機繊維のいずれか一種もしくは２種以上の混合材を挙げることができる。
【００３５】
そして、連続繊維補強材５は、連続繊維５ｂがマトリックス樹脂５ａ内に含有されてなるプリプレグ材等であり、ＪＩＳで規定するように５０ｍｍを超える連続繊維５ｂが図示例のようにマトリックス樹脂５ａ内に一方向に配向された一方向材（ＵＤ材）であってもよいし、擬似等方材（多軸積層材や経糸および緯糸からなる織物など）であってもよい。
【００３６】
成形型１０を型開きして下型２の凹溝に連続繊維補強材５を収容し、図１で示すように成形型１０を型閉めして、下型２は第１のマトリックス樹脂５ａの融点未満の温度に調整し、上型１は第１のマトリックス樹脂５ａの融点以上の温度に調整する（第１のステップ）。
【００３７】
上型１の温度調整においては、高温油調整機構４を作動して所望温度に調整された高温油を上型１の高温油管路１ａに還流させて上型１を昇温させる。一方、下型２は常温のまま保持し、したがって、型閉めされた成形型１０では、上型１が高温に加熱され、下型２は常温に保持された状態となっている。
【００３８】
ここで、図６を参照して、上型１の温度調整制御と、この上型１の温度変化に起因する連続繊維補強材５の表面温度の変化を確認しながら製造方法の説明をおこなう。
【００３９】
ここでは、第１、第２のマトリックス樹脂５ａ，６ａとしてナイロン６を使用することとする（融点は２２５℃）。
【００４０】
第１のステップにおいて、上型１の温度はナイロン６の融点よりも高い２６５℃まで昇温させ、ここで上型１の昇温を完了し、この温度を維持する。
【００４１】
第１のステップでは、連続繊維補強材５が直接載置される下型２の温度がマトリックス樹脂５ａであるナイロン６の融点よりも低く、その表面上に位置する上型１が融点以上の温度となっていることで、その表面のみが図６で示すような温度上昇曲線（もしくは直線）で上型１の温度に近づき、その融点を超えて表面のみが溶融する。
【００４２】
連続繊維補強材５の表面のみを溶融状態とし、次に、図３で示すようにキャビティＣ内に溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６をチャージする。このチャージのタイミングは、図６で示すように、上型１による連続繊維補強材５の表面加熱が完了し、当該表面の温度が低下して融点付近の温度となった段階である。
【００４３】
第２のマトリックス樹脂の塊６もナイロン６からなり、その内部には、図４で示すように既述する繊維材料のいずれかからなる長繊維６ｂがランダムに含有されている。
【００４４】
図示例において、「チャージ」とは、溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６をキャビティＣ内に収容し、図５で示すように上型１をプレスして溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６をプレス成形することを意味している。なお、別途のチャージ形態である、射出成形やトランスファー成形などを適用して樹脂部材を成形してもよく、射出成形の場合には、スクリュー内で長繊維と溶融したナイロン６を混合してキャビティ内へ射出する方法によっておこなわれ、トランスファー成形の場合には、長繊維を先行してキャビティ内に収容しておき、溶融したナイロン６をキャビティ内に注入する方法によっておこなわれる。
【００４５】
連続繊維補強材５の表面が溶融した状態で、図５で示すように上型１を押圧（押圧力Ｑ）して第２のマトリックス樹脂の塊がプレス成形され、キャビティＣ内でプレスされた第２のマトリックス樹脂６’が形成される。
【００４６】
そして、上型１、下型２ともに冷水調整機構３を作動させて冷水を冷水管路１ｂ、２ｂに還流させて双方の温度を低下させ、溶融状態のプレスされた第２のマトリックス樹脂６’と連続繊維補強材５を硬化させることによって、図７で示すように、溶融状態のプレスされた第２のマトリックス樹脂６’が硬化してなる樹脂部材６”の適所が溶融状態の連続繊維補強材５が硬化してなる連続繊維補強材５’で補強されてなる繊維強化樹脂材２０が製造される（第２のステップ）。
【００４７】
この製造方法によれば、連続繊維補強材５が直接載置される下型２の温度が常にそのマトリックス樹脂５ａの融点未満の温度に調整されていることで、連続繊維補強材５の上型１側の表面のみが溶融され、その表面温度が融点付近で維持された状態でプレスされた第２のマトリックス樹脂６’と密着しながら、双方が冷やされることによって徐々に硬化することになる。したがって、連続繊維補強材５を構成する連続繊維５ｂの全部、もしくはほぼ全部の繊維配向が乱されるのが抑制され（乱されるとしても、溶融した表面のみ）、連続繊維補強材５の所期の強度を期待することができることに加えて、プレスされた第２のマトリックス樹脂６’と連続繊維補強材５の表面がともに高温の溶融状態で密着されることから、密着強度に優れた繊維強化樹脂材２０を製造することができる。
【００４８】
「従来の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（比較例）と、本発明の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（実施例）の引張試験とその結果、および、双方の連続繊維補強材と樹脂部材の界面付近を観察した結果」
本発明者等は、従来の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（比較例）と、本発明の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（実施例）をそれぞれ試作し、引張試験をおこなって双方の引張強度を測定するとともに、双方の連続繊維補強材と樹脂部材の界面を観察した。
【００４９】
図８ａは、引張試験の概要を説明した図である。同図において、連続繊維補強材と樹脂部材双方の厚みがそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍとなるように重ね合わせて繊維強化樹脂材を製作し、図示するように１００ｍｍ、２５ｍｍの平面寸法の試験片を切り出し、中心線に沿って深さ１ｍｍの溝（ノッチ）を設けた。そして、引張試験は、チャック間距離が６０ｍｍとなるよう両端をチャックにて固定し、長手方向に２ｍｍ/分の速度で張力Ｐで引っ張り、引張破断した際の引張荷重を測定した。その結果を図８ｂに示す。
【００５０】
実験の結果、比較例、実施例ともに、樹脂部材内における連続繊維補強材との界面近傍位置で破断していることが確認されており、また、同図で示すように比較例の方が若干引張強度は高いものの、界面の接着強度はほぼ同等であることが実証されている。
【００５１】
また、比較例と実施例双方の界面付近の観察写真図を図９ａ，ｂに示している。
【００５２】
比較例の界面付近を示す図９ａより、連続繊維補強材における界面のみならず、界面から離れた領域においても連続繊維の配向が乱され、蛇行しているのが観察される。
【００５３】
一方、実施例の界面付近を示す図９ｂより、連続繊維補強材における界面から離れた領域は勿論のこと、界面付近においても連続繊維の配向は乱されておらず、一切蛇行は観察されない。
【００５４】
このことより、比較例に比して実施例の繊維強化樹脂材は、その一部を補強する連続繊維補強材の所期の物性を十分に期待することができ、引張強度や曲げ強度等に優れた繊維強化樹脂材となり得る。このような繊維強化樹脂材は、軽量であり、かつ高強度であることから、近時の軽量化と安全性の双方に優れた車両を構成する各種の骨格構造部材に好適である。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１…上型、１ａ…高温油管路、１ｂ…冷水管路、２…下型、２ａ…凹溝、２ｂ…冷水管路、３…冷水調整機構、４…高温油調整機構、５…連続繊維補強材、５’…硬化後の連続繊維補強材、５ａ…第１のマトリックス樹脂、５ｂ…連続繊維、６…溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊、６’…プレスされた第２のマトリックス樹脂、６”…樹脂部材、６ａ…第２のマトリックス樹脂、６ｂ…長繊維（もしくは短繊維）、１０…成形型、２０…繊維強化樹脂材、Ｃ…キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続繊維補強材にて樹脂部材の一部が部分的に補強されてなる繊維強化樹脂材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂に強化用繊維材が混入されてなる繊維強化樹脂材（繊維強化プラスチック（ＦＲＰ））は、軽量かつ高強度であることから、自動車産業や建設産業、航空産業など、様々な産業分野で使用されている。
【０００３】
たとえば自動車産業においては、ピラーやロッカー、床下フロアなどの車両の骨格構造部材や、ドアアウターパネルやフードなどの意匠性が要求される非構造部材に上記繊維強化樹脂材が適用され、車両の強度保証を図りながらその軽量化を実現し、低燃費で環境フレンドリーな車両を製造する試みがおこなわれている。
【０００４】
上記する骨格構造部材においては、炭素繊維やガラス繊維等の繊維材であって、長さが５０ｍｍ以上の連続繊維が一定の配向をもって形成されてなる連続繊維材で骨格構造部材の全部を製造しようとするとコスト増となることから、５０ｍｍ未満の繊維長の長繊維やさらに繊維長の短い短繊維がたとえばランダムに配向してなる樹脂部材に対し、その一部を連続繊維補強材で補強して骨格構造部材を製造する試みがおこなわれている。また、非構造部材にあっては、繊維材が含有されていない樹脂部材に対して、必要に応じてその一部を連続繊維補強材で補強することがおこなわれている。
【０００５】
これまでの製造方法では、成形型内に連続繊維補強材を載置し、次いでたとえば熱可塑性樹脂からなる溶融樹脂をキャビティにチャージし、溶融樹脂が硬化することによって、硬化してなる樹脂部材の一部が連続繊維補強材で補強されてなる繊維強化樹脂材が成形されているのが一般的である。このチャージには、プレヒートされた溶融樹脂の塊をキャビティ内に収容してプレス成形する方法や、溶融樹脂を射出成形する方法、連続繊維補強材のほかに短繊維や長繊維等の繊維材をキャビティ内に収容しておき、溶融樹脂を注入するトランスファー成形などが含まれる。
【０００６】
このように、キャビティ内に連続繊維補強材を収容しておいて溶融樹脂をチャージするに当たり、連続繊維補強材とチャージされる溶融樹脂双方のマトリックス樹脂はともに溶融状態であることが双方を密着させる観点から必須であり、そのために、成形型内は上型、下型ともに同程度の温度に加熱されてキャビティ内が高温雰囲気とされる。しかしながら、このチャージの際に溶融された連続繊維補強材のマトリックス樹脂に対して、別途のマトリックス樹脂がチャージされる際の圧力によって連続繊維がばらばらになってその配向が乱され易く、結果として連続繊維補強材の有する所期の強度が期待できなくなるといった課題がある。
【０００７】
また、特許文献１には、移動型内に繊維強化熱可塑性樹脂成形体をセットしてその表面をヒーター加熱して溶融させ、金型を閉じてキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出成形する技術が開示されている。しかしながら、この方法では、ヒーター加熱して金型を閉じ、次いで射出成形することから射出成形までの間に溶融された成形体の表面が冷やされ易く、繊維強化熱可塑性樹脂成形体と射出成形された樹脂が硬化してなる樹脂部材の間の密着強度が低くなり易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２６９７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、樹脂部材の一部を連続繊維補強材で補強してなる繊維強化樹脂材の製造に際し、連続繊維補強材の繊維配向が乱され難く、かつ樹脂部材と連続繊維補強材の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することのできる繊維強化樹脂材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】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明による繊維強化樹脂材の製造方法は、成形型を構成する下型のキャビティ面の上に、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂内に連続繊維が含有されてなる連続繊維補強材を載置して上型と下型を型閉めし、下型は第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整し、上型は第１のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整しておく第１のステップ、熱可塑性樹脂からなり、溶融している第２のマトリックス樹脂をキャビティ内にチャージし、上型を第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度にして第１、第２のマトリックス樹脂を硬化させ、第２のマトリックス樹脂が硬化してなる樹脂部材の一部を連続繊維補強材が補強してなる繊維強化樹脂材を製造する第２のステップからなるものである。
【００１１】
本発明の製造方法は、成形型内で連続繊維補強材を構成するマトリックス樹脂の全部を溶融させることを廃し、連続繊維補強材が載置される下型と上型で温度差を設け、下型の温度をそのマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整し、上型の温度を融点以上の温度に調整した上で別途のマトリックス樹脂をチャージする方法である。この方法により、連続繊維補強材の上型側の表面のみを溶融させて別途のマトリックス樹脂と密着できるようにしながら、連続繊維補強材のその他の領域は溶融させないことから、連続繊維の所期の配向を維持することができ、かつ、連続繊維補強材の表面温度が高い状態で溶融状態の樹脂部材用のマトリックス樹脂を密着させることによって界面の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することができる。
【００１２】
ここで、「チャージ」とは、繊維材が溶融樹脂内に含有された材料をキャビティ内に射出成形すること、繊維材を含まない溶融樹脂をキャビティ内にトランスファー成形すること（トランスファーされる樹脂内に繊維材を含有させたい場合には、短繊維や長繊維を予めキャビティ内に収容しておく）、さらには、溶融樹脂の塊やシート（プレヒートによる予備腑形体）をキャビティ内に配しておき、型閉めしてプレス成形することのいずれかの方法を示すものである。
【００１３】
本発明の方法では、成形型を構成する上型や下型の温度を調整してキャビティ内の温度調整を図るものであり、たとえば、成形型の型閉め姿勢を維持した状態で上型を加熱して上型のみを相対的に高温状態としながら溶融樹脂（第２のマトリックス樹脂）のチャージをおこなうことより、この溶融樹脂のチャージまでに連続繊維補強材の表面が冷えてしまうといった問題は生じ得ない。
【００１４】
本明細書において「連続繊維補強材」とは、連続繊維がマトリックス樹脂内に含有されてなる補強材（プリプレグ材等）のことであり、たとえばＪＩＳで規定するように５０ｍｍを超える繊維材（連続繊維）がマトリックス樹脂内に一方向に配向された一方向材（ＵＤ材）であってもよいし、擬似等方材（多軸積層材や経糸および緯糸からなる織物など）であってもよい。
【００１５】
また、第１、第２のマトリックス樹脂はともに熱可塑性樹脂からなるものであるが、「マトリックス樹脂の融点」に関し、熱可塑性樹脂がポリスチレン（ＰＳ）等の非結晶性プラスチックからなる場合はそのガラス転移点Ｔｇのこと（この状態で「軟化」している）であり、ナイロン（ＰＡ：ナイロン６、ナイロン６６など）等の結晶性プラスチックの場合はその融点Ｔｍを超えた状態のこと（この状態で「溶融」している）である。
【００１６】
最終的に成形される樹脂部材が車両の骨格部材等の強度部材の場合には、第２のマトリックス樹脂内に長繊維や短繊維がたとえばランダムに含有された材料が使用される。より具体的に言えば、チャージがプレス成形の場合には、溶融した第２のマトリックス樹脂内に長繊維等が含有してなる塊がキャビティ内に収容され、プレス成形されることになり、トランスファー成形の場合には、長繊維材等のみがキャビティ内に収容され、ここに第２のマトリックス樹脂が注入されることになる。また、射出成形の場合には、溶融した第２のマトリックス樹脂内に長繊維等が含有したものがキャビティ内に射出成形されることになる。
【００１７】
第１のステップでは、第１のマトリックス樹脂を有する連続繊維補強材が載置される下型が第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整され、上型は第１のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整され、したがって、連続繊維補強材の上型側の表面のみが溶融した状態となっている。
【００１８】
この状態で、次に第２のステップとして溶融している別途の第２のマトリックス樹脂がチャージされ（たとえば第２のマトリックス樹脂の塊がキャビティ内に収容されてプレス成形される）、さらに相対的に高温の上型を第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度まで下げることにより、第１、第２のマトリックス樹脂が硬化してそれぞれ連続繊維補強材と樹脂部材となり、基材である樹脂部材の一部を連続繊維補強材が補強してなる繊維強化樹脂材が製造される。
【００１９】
ここで、第１、第２のマトリックス樹脂の密着性の観点から、双方のマトリックス樹脂は同素材であるのが好ましい。
【００２０】
上記する本発明の繊維強化樹脂材の製造方法によれば、連続繊維補強材の全部の繊維配向が乱されるのが抑制され、連続繊維補強材の所期の強度、もしくはそれに近い強度を期待できることに加えて、樹脂部材と連続繊維補強材の密着強度に優れた繊維強化樹脂材を製造することができる。
【００２１】
また、前記下型のキャビティ面のうち、連続繊維補強材が載置される箇所に凹溝が設けてあり、前記第１のステップでは該凹溝に連続繊維補強材が収容される実施の形態が好ましい。
【００２２】
連続繊維補強材を下型の凹溝内に収容することによってその位置決めが容易となり、しかも、溶融した第２のマトリックス樹脂がキャビティ内にチャージされた際の圧力で連続繊維補強材が位置ずれするといった問題も生じない。
【００２３】
上記する本発明の製造方法を適用することにより、樹脂部材の所望する一箇所もしくは複数箇所に所期の物性（引張強度等）を有する連続繊維補強材が高い密着性の下で密着されてなる繊維強化樹脂材を製造することができ、この繊維強化樹脂材は、ピラーやロッカー、床下フロアなどの強度が要求される車両の骨格構造部材は勿論のこと、ドアアウターパネルやフードなどの意匠性が要求される非構造部材などに適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から理解できるように、本発明の繊維強化樹脂材の製造方法によれば、上型と下型からなる成形型のキャビティ内に溶融樹脂をチャージするに当たり、連続繊維補強材が載置される下型を相対的に低温に調整し、上型を連続繊維補強材のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整しておくことにより、連続繊維補強材の繊維配向を維持してその所期の物性を保証しながら、チャージされる溶融樹脂が硬化してなる樹脂部材とこれを部分的に補強する連続繊維補強材の間の密着強度の高い繊維強化樹脂材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の繊維強化樹脂材の製造方法の第１のステップを説明した模式図である。
【図２】連続繊維補強材の一実施の形態を示した斜視図である。
【図３】製造方法の第２のステップを説明した模式図である。
【図４】溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊を示した斜視図である。
【図５】図３に続いて第２のステップを説明した模式図である。
【図６】上型の温度調整（上型の温度制御）と連続繊維補強材の表面温度の変化を示したグラフである。
【図７】製造された繊維強化樹脂材を斜め下から見た斜視図である。
【図８】（ａ）は引張試験の概要を説明した図であり、（ｂ）は引張試験結果を示す図である。
【図９】（ａ）は従来の製造方法で製造された繊維強化樹脂材の連続繊維補強材と樹脂部材の界面付近を拡大した写真図であり、（ｂ）は本発明の製造方法で製造された繊維強化樹脂材の連続繊維補強材と樹脂部材の界面付近を拡大した写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の繊維強化樹脂材の製造方法の実施の形態を説明する。
【００２７】
（繊維強化樹脂材の製造方法）
図１，３，５はこの順で、本発明の繊維強化樹脂材の製造方法の一実施の形態を説明するフロー図となっており、具体的には、図１は発明の繊維強化樹脂材の製造方法の第１のステップを説明した模式図であり、図３、５は順に第２のステップを説明した模式図である。
【００２８】
図示する成形型１０は、スライド自在の上型１と下型２から構成され、上型１の内部には高温油管路１ａと冷水管路１ｂが埋設され、下型２の内部には冷水管路２ｂが埋設されており、冷水管路１ｂ、２ｂは不図示の冷水タンクからの冷水の提供や水温の調整を図る冷水調整機構３に電気的に繋がれており、高温油管路１ａは不図示の油タンクからの高温油の提供や油温の調整を図る高温油調整機構４に電気的に繋がれている。
【００２９】
図示例では、上型１と下型２で画成されるキャビティＣの空間形状が断面視で略Ω状を呈しており、下型２のキャビティＣに対向するキャビティ面のうち、隅角をなす箇所には図２で示す連続繊維補強材５が収容される凹溝２ａが開設されている。
【００３０】
本発明の製造方法では、下型２の凹溝２ａに連続繊維補強材５を収容しておき、次にキャビティＣ内に樹脂部材成形用のマトリックス樹脂をチャージして樹脂部材を成形し、樹脂部材と連続繊維補強材の一体化を図って繊維強化樹脂材を製造するものであるが、この樹脂部材成形用のマトリックス樹脂をキャビティＣ内にチャージするに当たって凹溝２ａ内に連続繊維補強材５を収容することにより、連続繊維補強材５の位置決めが容易となり、さらには、マトリックス樹脂のチャージの際の圧力によって位置決めされた連続繊維補強材５が位置ずれするのを防止することができる。
【００３１】
図２で示す連続繊維補強材５は、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂５ａ内に連続繊維５ｂが一定方向に配向して埋設されたものである。
【００３２】
ここで、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂５ａとしては、たとえば、分子鎖が規則正しく配列された結晶領域の量の比率が高く、結晶化度の高い結晶性プラスチックである、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン（ＰＡ：ナイロン６、ナイロン６６など）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、結晶化度が極めて低いか、結晶化状態にならない非結晶性プラスチックである、ポリスチレン（ＰＳ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性エポキシなどのうちのいずれか一種を使用することができる。
【００３３】
なお、図３で示す、キャビティＣ内にチャージされる溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６も熱可塑性樹脂からなり、双方のマトリックス樹脂５ａ，６ａは同素材のものであっても異なる素材のものであってもよいが、界面における接着性や熱変形量等の観点から同素材のものを適用するのが好ましい。
【００３４】
図２に戻り、第１のマトリックス樹脂５ａ内に含有される連続繊維５ｂとしては、ボロンやアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック繊維や、ガラス繊維や炭素繊維といった無機繊維、銅や鋼、アルミニウム、ステンレス等の金属繊維、ポリアミドやポリエステルなどの有機繊維のいずれか一種もしくは２種以上の混合材を挙げることができる。
【００３５】
そして、連続繊維補強材５は、連続繊維５ｂがマトリックス樹脂５ａ内に含有されてなるプリプレグ材等であり、ＪＩＳで規定するように５０ｍｍを超える連続繊維５ｂが図示例のようにマトリックス樹脂５ａ内に一方向に配向された一方向材（ＵＤ材）であってもよいし、擬似等方材（多軸積層材や経糸および緯糸からなる織物など）であってもよい。
【００３６】
成形型１０を型開きして下型２の凹溝に連続繊維補強材５を収容し、図１で示すように成形型１０を型閉めして、下型２は第１のマトリックス樹脂５ａの融点未満の温度に調整し、上型１は第１のマトリックス樹脂５ａの融点以上の温度に調整する（第１のステップ）。
【００３７】
上型１の温度調整においては、高温油調整機構４を作動して所望温度に調整された高温油を上型１の高温油管路１ａに還流させて上型１を昇温させる。一方、下型２は常温のまま保持し、したがって、型閉めされた成形型１０では、上型１が高温に加熱され、下型２は常温に保持された状態となっている。
【００３８】
ここで、図６を参照して、上型１の温度調整制御と、この上型１の温度変化に起因する連続繊維補強材５の表面温度の変化を確認しながら製造方法の説明をおこなう。
【００３９】
ここでは、第１、第２のマトリックス樹脂５ａ，６ａとしてナイロン６を使用することとする（融点は２２５℃）。
【００４０】
第１のステップにおいて、上型１の温度はナイロン６の融点よりも高い２６５℃まで昇温させ、ここで上型１の昇温を完了し、この温度を維持する。
【００４１】
第１のステップでは、連続繊維補強材５が直接載置される下型２の温度がマトリックス樹脂５ａであるナイロン６の融点よりも低く、その表面上に位置する上型１が融点以上の温度となっていることで、その表面のみが図６で示すような温度上昇曲線（もしくは直線）で上型１の温度に近づき、その融点を超えて表面のみが溶融する。
【００４２】
連続繊維補強材５の表面のみを溶融状態とし、次に、図３で示すようにキャビティＣ内に溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６をチャージする。このチャージのタイミングは、図６で示すように、上型１による連続繊維補強材５の表面加熱が完了し、当該表面の温度が低下して融点付近の温度となった段階である。
【００４３】
第２のマトリックス樹脂の塊６もナイロン６からなり、その内部には、図４で示すように既述する繊維材料のいずれかからなる長繊維６ｂがランダムに含有されている。
【００４４】
図示例において、「チャージ」とは、溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６をキャビティＣ内に収容し、図５で示すように上型１をプレスして溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊６をプレス成形することを意味している。なお、別途のチャージ形態である、射出成形やトランスファー成形などを適用して樹脂部材を成形してもよく、射出成形の場合には、スクリュー内で長繊維と溶融したナイロン６を混合してキャビティ内へ射出する方法によっておこなわれ、トランスファー成形の場合には、長繊維を先行してキャビティ内に収容しておき、溶融したナイロン６をキャビティ内に注入する方法によっておこなわれる。
【００４５】
連続繊維補強材５の表面が溶融した状態で、図５で示すように上型１を押圧（押圧力Ｑ）して第２のマトリックス樹脂の塊がプレス成形され、キャビティＣ内でプレスされた第２のマトリックス樹脂６’が形成される。
【００４６】
そして、上型１、下型２ともに冷水調整機構３を作動させて冷水を冷水管路１ｂ、２ｂに還流させて双方の温度を低下させ、溶融状態のプレスされた第２のマトリックス樹脂６’と連続繊維補強材５を硬化させることによって、図７で示すように、溶融状態のプレスされた第２のマトリックス樹脂６’が硬化してなる樹脂部材６”の適所が溶融状態の連続繊維補強材５が硬化してなる連続繊維補強材５’で補強されてなる繊維強化樹脂材２０が製造される（第２のステップ）。
【００４７】
この製造方法によれば、連続繊維補強材５が直接載置される下型２の温度が常にそのマトリックス樹脂５ａの融点未満の温度に調整されていることで、連続繊維補強材５の上型１側の表面のみが溶融され、その表面温度が融点付近で維持された状態でプレスされた第２のマトリックス樹脂６’と密着しながら、双方が冷やされることによって徐々に硬化することになる。したがって、連続繊維補強材５を構成する連続繊維５ｂの全部、もしくはほぼ全部の繊維配向が乱されるのが抑制され（乱されるとしても、溶融した表面のみ）、連続繊維補強材５の所期の強度を期待することができることに加えて、プレスされた第２のマトリックス樹脂６’と連続繊維補強材５の表面がともに高温の溶融状態で密着されることから、密着強度に優れた繊維強化樹脂材２０を製造することができる。
【００４８】
「従来の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（比較例）と、本発明の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（実施例）の引張試験とその結果、および、双方の連続繊維補強材と樹脂部材の界面付近を観察した結果」
本発明者等は、従来の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（比較例）と、本発明の製造方法で製造された繊維強化樹脂材（実施例）をそれぞれ試作し、引張試験をおこなって双方の引張強度を測定するとともに、双方の連続繊維補強材と樹脂部材の界面を観察した。
【００４９】
図８ａは、引張試験の概要を説明した図である。同図において、連続繊維補強材と樹脂部材双方の厚みがそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍとなるように重ね合わせて繊維強化樹脂材を製作し、図示するように１００ｍｍ、２５ｍｍの平面寸法の試験片を切り出し、中心線に沿って深さ１ｍｍの溝（ノッチ）を設けた。そして、引張試験は、チャック間距離が６０ｍｍとなるよう両端をチャックにて固定し、長手方向に２ｍｍ/分の速度で張力Ｐで引っ張り、引張破断した際の引張荷重を測定した。その結果を図８ｂに示す。
【００５０】
実験の結果、比較例、実施例ともに、樹脂部材内における連続繊維補強材との界面近傍位置で破断していることが確認されており、また、同図で示すように比較例の方が若干引張強度は高いものの、界面の接着強度はほぼ同等であることが実証されている。
【００５１】
また、比較例と実施例双方の界面付近の観察写真図を図９ａ，ｂに示している。
【００５２】
比較例の界面付近を示す図９ａより、連続繊維補強材における界面のみならず、界面から離れた領域においても連続繊維の配向が乱され、蛇行しているのが観察される。
【００５３】
一方、実施例の界面付近を示す図９ｂより、連続繊維補強材における界面から離れた領域は勿論のこと、界面付近においても連続繊維の配向は乱されておらず、一切蛇行は観察されない。
【００５４】
このことより、比較例に比して実施例の繊維強化樹脂材は、その一部を補強する連続繊維補強材の所期の物性を十分に期待することができ、引張強度や曲げ強度等に優れた繊維強化樹脂材となり得る。このような繊維強化樹脂材は、軽量であり、かつ高強度であることから、近時の軽量化と安全性の双方に優れた車両を構成する各種の骨格構造部材に好適である。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１…上型、１ａ…高温油管路、１ｂ…冷水管路、２…下型、２ａ…凹溝、２ｂ…冷水管路、３…冷水調整機構、４…高温油調整機構、５…連続繊維補強材、５’…硬化後の連続繊維補強材、５ａ…第１のマトリックス樹脂、５ｂ…連続繊維、６…溶融状態の第２のマトリックス樹脂の塊、６’…プレスされた第２のマトリックス樹脂、６”…樹脂部材、６ａ…第２のマトリックス樹脂、６ｂ…長繊維（もしくは短繊維）、１０…成形型、２０…繊維強化樹脂材、Ｃ…キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型を構成する下型のキャビティ面の上に、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂内に連続繊維が含有されてなる連続繊維補強材を載置して上型と下型を型閉めし、下型は第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整し、上型は第１のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整しておく第１のステップ、
熱可塑性樹脂からなり、溶融している第２のマトリックス樹脂をキャビティ内にチャージし、上型を第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度にして第１、第２のマトリックス樹脂を硬化させ、第２のマトリックス樹脂が硬化してなる樹脂部材の一部を連続繊維補強材が補強してなる繊維強化樹脂材を製造する第２のステップからなる繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項２】
前記下型のキャビティ面のうち、連続繊維補強材が載置される箇所に凹溝が設けてあり、前記第１のステップでは該凹溝に連続繊維補強材が収容される請求項１に記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項３】
第１のマトリックス樹脂と第２のマトリックス樹脂が同素材からなる請求項１または２に記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項４】
第２のステップにおける前記チャージは、プレヒートされて溶融した第２のマトリックス樹脂をキャビティ内に収容し、プレス成形する方法である請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項５】
第２のステップにおける前記チャージは、第２のマトリックス樹脂をキャビティ内に射出成形する方法、もしくはトランスファー成形する方法のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項６】
前記第２のマトリックス樹脂の内部に短繊維もしくは長繊維が含有されている請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項１】
成形型を構成する下型のキャビティ面の上に、熱可塑性樹脂からなる第１のマトリックス樹脂内に連続繊維が含有されてなる連続繊維補強材を載置して上型と下型を型閉めし、下型は第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度に調整し、上型は第１のマトリックス樹脂の融点以上の温度に調整しておく第１のステップ、
熱可塑性樹脂からなり、溶融している第２のマトリックス樹脂をキャビティ内にチャージし、上型を第１のマトリックス樹脂の融点未満の温度にして第１、第２のマトリックス樹脂を硬化させ、第２のマトリックス樹脂が硬化してなる樹脂部材の一部を連続繊維補強材が補強してなる繊維強化樹脂材を製造する第２のステップからなる繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項２】
前記下型のキャビティ面のうち、連続繊維補強材が載置される箇所に凹溝が設けてあり、前記第１のステップでは該凹溝に連続繊維補強材が収容される請求項１に記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項３】
第１のマトリックス樹脂と第２のマトリックス樹脂が同素材からなる請求項１または２に記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項４】
第２のステップにおける前記チャージは、プレヒートされて溶融した第２のマトリックス樹脂をキャビティ内に収容し、プレス成形する方法である請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項５】
第２のステップにおける前記チャージは、第２のマトリックス樹脂をキャビティ内に射出成形する方法、もしくはトランスファー成形する方法のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【請求項６】
前記第２のマトリックス樹脂の内部に短繊維もしくは長繊維が含有されている請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３５２３２（Ｐ２０１３−３５２３２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４２７２（Ｐ２０１１−１７４２７２）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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