繊維強化複合材料の製造方法および繊維強化複合材料、一体化構造部材の製造方法および一体化構造部材
【課題】別の部材と容易にかつ強固に接着させることのできる、強化繊維基材に未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化する繊維強化複合材料の製造方法、繊維強化複合材料、およびそれを用いた一体化構造部材を提供すること。
【解決手段】バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、該強化繊維基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層する積層工程、前記熱可塑性樹脂シートを溶融させて、前記強化繊維基材の表面に熱可塑性樹脂の被膜を形成するとともに、その表面に、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材を所定の形状に賦形する加熱プレス工程、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材に熱硬化性樹脂を注入し、硬化反応させる硬化工程を含む繊維強化複合材料の製造方法。
【解決手段】バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、該強化繊維基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層する積層工程、前記熱可塑性樹脂シートを溶融させて、前記強化繊維基材の表面に熱可塑性樹脂の被膜を形成するとともに、その表面に、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材を所定の形状に賦形する加熱プレス工程、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材に熱硬化性樹脂を注入し、硬化反応させる硬化工程を含む繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バインダー組成物を含む強化繊維基材に未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化させてなる繊維強化複合材料の製造方法に関するものである。さらに本発明は、バインダー組成物を含み表面に熱可塑性樹脂の被膜が形成された繊維強化複合材料、ならびに、その繊維強化複合材料と別の部材とを接合させる一体化構造部材の製造方法および一体化構造部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料は、成形性、薄肉、軽量、高剛性、生産性、経済性に優れ、電気・電子機器部品、自動車機器部品、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品のカバーや骨格、駆動部に使用されている。
【０００３】
従来より薄肉、軽量、高剛性に優れた素材として、連続した強化繊維を用いた繊維強化複合材料がある。繊維強化複合材料の代表的な製造方法として、連続した強化繊維に未硬化の樹脂を含浸させた繊維強化プリプレグを積層配置して硬化させる方法があるが、複雑形状の成形品を量産性よく容易に生産するのには不向きであった。
【０００４】
また、繊維強化複合材料の別の製造方法として、強化繊維基材を金型に賦形して未硬化の樹脂を注入し、当該強化繊維基材に樹脂を含浸させた後に硬化させる、いわゆるレジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）成形法が適用できる。この成形方法は、樹脂が未含浸の基材を賦形するため、比較的複雑な形状の成形品を作製することが可能である。しかし射出成形品や金属成形品などにより得られる複雑形状成形品と比較すると、複雑形状の成形品を作製することは困難である。
【０００５】
そこで、これらの各種独自の長所をもつ繊維強化プラスチック板や金属板などの複合材料を、他の成形品等と一体的に接合させる技術が求められている。
【０００６】
特許文献１には、別の部材と容易にかつ強固に接着させることのできる、ＲＴＭ成形法を用いた繊維強化複合材料の製造方法、およびその製造方法に用いられる基材に関する技術が開示されている。すなわち、特許文献１は、連続強化繊維からなる基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂が配置されている連続強化繊維基材であって、当該連続強化繊維基材から得られる成形品の表面に、熱可塑性樹脂の層を形成させるための複合材料表層用連続強化繊維基材に関するものである。また、本基材を成形品として、別の部材と接合する方法の具体例として、当該成形品を必要に応じ所定のサイズに後処理し、次いで当該成形品を射出成形金型にインサートし、その後、別の部材を当該成形品の熱可塑性シートの部分に配置し、前記金型に射出成形する手法がある。さらに、他の具体例として、繊維強化複合材料と別の部材をそれぞれ別に成型しておき、熱可塑性シートの部分に別の部材を熱溶着、振動溶着、超音波用着などで一体化させる方法がある。いずれにしても、熱可塑性シートを加熱して、溶着する手法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、ＲＴＭ成形法をより量産性を高めるために強化繊維との密着性が優れ、保存安定性の良い、プリフォーム作製用のバインダー組成物、およびこのバインダー組成物を用いたプリフォームを提供することが開示されている。
【０００８】
そこで、より量産性が高く、なおかつ別部材との強固な接着力を得るために、プリフォーム作製用バインダー組成物と、熱可塑性シートの両方を利用した繊維強化複合材料、および成型方法が用いられる傾向にあった。しかし、この方法では、繊維強化複合材料と別部材を接合する際の加熱によって、成形品表面のプリフォーム作製用バインダー組成物が溶出したり、成形品内部で当該バインダー組成物が溶けたりすることから、残量応力の解放やヒケひいてはガスが発生しボイドとなり、局部的な機械的強度劣化を引き起こすなどの問題がある。
【特許文献１】特開２００６−４４２６１号報
【特許文献２】特開２００５―１９４４５６号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消し、別の部材と容易にかつ強固に接着させることのできる、ＲＴＭ成形等に代表される、強化繊維基材に未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化する繊維強化複合材料の製造方法、繊維強化複合材料、および、それを用いた一体化構造部材の製造方法、一体化構造部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明は、少なくとも、（Ａ）バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、該強化繊維基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層する積層工程、（Ｂ）前記熱可塑性樹脂シートを溶融させて、前記強化繊維基材の表面に熱可塑性樹脂の被膜を形成するとともに、その表面に、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材を所定の形状に賦形する加熱プレス工程、（Ｃ）前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材に熱硬化性樹脂を注入し、硬化反応させる硬化工程、を有してなる繊維強化複合材料の製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、熱硬化性樹脂を有してなる、所定の形状に成形された繊維強化複合材料であって、その表面に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂の被膜が形成されている繊維強化複合材料である。
【００１２】
そして、かかる繊維強化複合材料に形成した熱可塑性樹脂の被膜部分に、望ましくは繊維強化複合材料、より望ましくは、表面に熱可塑性樹脂の被膜が形成された繊維強化複合材料からなる他の部材を、前記バインダー組成物の融点より低い温度で加熱、溶着する接合工程（工程（Ｄ））を有してなる一体化構造部材の製造方法とすることが好ましい。
【００１３】
さらに、かかる繊維強化複合材料に形成されている熱可塑性樹脂の被膜部分が、他の繊維強化複合材料と接合されている一体化構造部材、当該他の繊維強化複合材料の表面には熱可塑性樹脂の被膜が形成されており、繊維強化複合材料同士が、それぞれの熱可塑性樹脂の被膜の面で接合されている一体化構造部材とすることが好ましい。
【００１４】
なお、バインダー組成物としては、ポリビニルホルマールを主成分とした（すなわち、ポリビニルホルマールを好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む）熱可塑性樹脂を含む組成物を、熱可塑性樹脂の被膜には、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした（すなわち、３元共重合ポリアミド樹脂を好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む）樹脂組成物が用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、ＲＴＭ成形等に代表される成形方法により、バインダー組成物を含み、表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層した強化繊維基材に、未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化した得られた繊維強化複合材料を用いて、別の部材と接合させた一体化構造部材を得る際に、接着強度の高い一体化構造部材を容易に得ることができるとともに、他の部材と接合時の加熱により、当該繊維強化複合材料をからなる成形品の内部のバインダー組成物が溶融、流出することがなく、ガス化による局部的な機械的特性の劣化、あるいは品位の劣化（見た目の悪化）が抑制された繊維強化複合材料からなる成形品、一体化構造部材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の繊維強化複合材料について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図６は、本発明の一実施態様に係る繊維強化複合材料の成形方法、一体化構造部材の製造方法を示している。図３には、バインダー組成物８を含有し、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材１０と、熱可塑性樹脂シート３を、強化繊維基材２が３層、熱可塑性シート３が１層となるように積層された図を示している。
【００１８】
この強化繊維基材１０には、図２に示すように、熱可塑性樹脂を含むバインダー組成物８が散布されている。ここで、バインダー組成物８は熱可塑性樹脂を含んでいることが好ましい。当該熱可塑性樹脂は、バインダー組成物８中に好ましくは３０〜８０質量％、より好ましくは４０〜７０質量％含んでいると良い。なお、バインダー組成物８に含まれる熱可塑性樹脂以外の樹脂には、エポキシ樹脂に代表されるような熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１９】
図２では、強化繊維基材２の表側のみにバインダー８を散布している様子を示しているが、強化繊維基材２の両面にバインダー組成物８を散布しても良い。なお、図４では、バインダー組成物８を散布した強化繊維基材１０の面とは別の面に、他の強化繊維基材２を積層している。
【００２０】
バインダー組成物８に含まれる熱可塑性樹脂は、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂が好ましく用いられるが、このなかでも、強化繊維基材との接着性という観点から、ポリビニルホルマールを主成分とした熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。なお、ポリビニルホルマールを主成分とした熱可塑性樹脂とは、その全てがポリビニルホルマールで構成されていても良いが、ポリビニルホルマールを好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む熱可塑性樹脂組成物であっても良いことを意味する。
【００２１】
強化繊維基材２の形態としては、繊維束から構成された織物、多数本の強化繊維が一方向に配列された強化繊維束（一方向性繊維束）、この一方向性繊維束から構成された一方向性織物など、それらを組み合わせたもの、複数層配置したものなどが挙げられる。なかでも基材の生産性の観点から、織物、一方向性繊維束が好ましい。強化繊維基材２は、同一の形態の複数本の繊維束から構成されていても、あるいは、異なる形態の複数本の繊維束から構成されていても良い。一つの強化繊維束を構成する強化繊維数は、通常、３００〜４８，０００本である。使用される強化繊維基材２の繊維素材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、玄武岩繊維がある。これらは、単独または２種以上併用して用いられる。なかでも、炭素繊維は、これらの繊維の中でもより高強度、高弾性率であることから、優れた機械的特性の繊維強化複合材料が得られることから、より好ましい。
【００２２】
また、図３に示すとおり、強化繊維基材２の表面の少なくとも一部分に積層される熱可塑性樹脂シート３を構成する熱可塑性樹脂としては、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、ポリアミド樹脂などが好ましく、別部材１６との接着強度を高める観点から、溶解度パラメータδ（ＳＰ値）が８〜１６であることが好ましく、より好ましくは９〜１６、さらに好ましくは１０〜１５、とりわけ好ましくは１１〜１４である。また、好ましい熱可塑性樹脂シート３を構成する熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂として、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした樹脂組成物を用いることがより好ましく、かかる３元共重合ポリアミド樹脂のなかでも、より別部材１６との接着強度を高めるという観点から、ポリアミド６／６６／６１０樹脂を用いることが特に好ましい。なお、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした樹脂組成物とは、その全てが３元共重合ポリアミド樹脂で構成されていても良いが、３元共重合ポリアミド樹脂を好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む樹脂組成物であっても良いことを意味する。
【００２３】
前記熱可塑性樹脂シート３の形態としては、不織布、織物、粒子、フィルム、これらの少なくとも２種類以上を組み合わせた形態であることが好ましい。上記形態とすることにより、強化繊維基材に熱可塑性樹脂が十分に含浸し、かつ繊維強化複合材料の表面を適切に覆うことができ、別の部材との強固な接着力を発現することができる。
【００２４】
次に、本発明の繊維強化複合材料の製造方法について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００２５】
図１の１は賦形金型を示しており、上型１ａと下型１ｂとの型締めにより、強化繊維基材１０（バインダー組成物８を含有する強化繊維基材２）を３層と熱可塑性樹脂シート３を１層の積層構成の基材群を加圧して所定の厚み、形状にすると同時に、強化繊維基材１０（賦形金型１）を加熱し、バインダー組成物８および熱可塑性樹脂シート３を軟化（溶融）させて、強化繊維基材２に密着、粘着させる。このとき、熱可塑性樹脂シート３は軟化（溶融）されることによって、強化繊維基材２の表面に被膜が形成された構成となる。なお、ここでいう熱可塑性樹脂の被膜とは、強化繊維基材２の表面の全面が熱可塑性樹脂で覆われている必要はなく、その後、別の部材と接合させることにより一体化構造部材を得ることができる範囲内で、熱可塑性樹脂で覆われていない箇所があっても差し支えはない。
【００２６】
図３は、図１の拡大(1)５部分の拡大模式図を示す。その後、賦形金型１a１ｂを冷却し、バインダー組成物８および熱可塑性樹脂シート３は、粘着力を維持しつつ硬化して、賦形金型１から脱型後も積層体も簡単にばらばらにならない程度に一体化したプリフォーム４を形成する。
【００２７】
図５は、本発明に好ましく用いられる、ＲＴＭ成形金型の模式図を示している。金型は、上型１１ａと下型１１ｂとの型締めにより、内部に所望の凹凸形状のキャビティー１２が形成できる。キャビティー１２に前述のプリフォーム４を載置し、型締め後、熱硬化性樹脂を注入口より注入し、排出口から樹脂が出て来たことを確認することにより、キャビティー内に樹脂が充満したこととして樹脂注入を停止し、その後所定の温度で硬化反応させる。
【００２８】
本発明に係る製造方法は、熱可塑性樹脂シート３を、バインダー組成物８を事前に散布、付着させた強化繊維基材２の積層品の表面の少なくとも一部分に積層する積層工程があり、次いで、バインダー組成物８と熱可塑性樹脂シート３を軟化させ、積層した強化繊維基材１０同士を密着させるとともに、強化繊維基材２に熱可塑性樹脂の被膜を形成させる加熱工程（図１ｂと図４）を有し、次いで、熱可塑性樹脂の被膜を形成した強化繊維基材２に、熱硬化性樹脂を注入・硬化する工程（図５）を有することが重要である。予熱工程（図１ｂと図４）にてバインダー組成物８が積層したそれぞれの強化繊維基材２を接合しまた、強化繊維基材２に熱可塑性シート３が含浸、かつ表面に被膜を形成するため、次いで熱硬化性樹脂を注入・硬化させることで別の部材と強固に接着可能な繊維強化複合材料が作製できる。なお、加熱工程において、熱可塑性樹脂の被膜を形成させるとともに、賦形金型１a１ｂにより、強化繊維基材２を所定の形状に賦形する（加熱工程と当該賦形の工程を併せて、加熱プレス工程と称する）ことにより、繊維強化複合材料が所定の形状に成形される。
【００２９】
また、加熱工程（図４）では、熱可塑性樹脂シート３由来の熱可塑性樹脂を強化繊維基材２に効率よく含浸させるために、圧力を０．０１〜１０ＭＰａ付与した状態で行うのが好ましい。より好ましくは０．０３〜５ＭＰａである。圧力は金型を一時的に締めるなどの工程で付与することができる。強化繊維基材２を加熱し、バインダー組成物と８熱可塑性樹脂シート３を軟化させ、上記範囲の圧力を付与することで、強化繊維基材２に熱可塑性樹脂が含浸しやすく、かつ強化繊維基材２の表面に、効果的に熱可塑性樹脂の被膜を形成することができる。表面に熱可塑性樹脂の被膜が形成されるためには、強化繊維基材２の基材厚みとキャビティーの基材厚み、また熱可塑性シートの基材厚みなどを、強化繊維基材２への熱可塑性樹脂の含浸と、強化繊維基材２の表面への被膜が両立するように調整する必要がある。
【００３０】
なお、熱可塑性樹脂シート３（強化繊維基材２の表面に被膜が形成された後は、当該被膜）の融点は、用いられるバインダー組成物８の融点より１０℃以上低いことを必要とし、好ましくは２０℃以上低いことである。それぞれの融点をかかる範囲とすることにより、接着強度の高い一体化構造部材を容易に得ることができるとともに、他の部材と接合時の加熱温度をバインダー組成物の融点より低く設定することにより、当該繊維強化複合材料をからなる成形品の内部のバインダー組成物が溶融、流出することがなく、ガス化による局部的な機械的特性の劣化、あるいは品位の劣化が抑制された繊維強化複合材料からなる成形品が得られるためである。なお、作業性や工程安定性のという観点からは、熱可塑性樹脂シート３（強化繊維基材２の表面に被膜が形成された後は、当該被膜）の融点が、用いられるバインダー組成物８の融点より３０℃以下低いことが好ましい。
【００３１】
このようにして得られた繊維強化複合材料は、表面に熱可塑性樹脂の被膜部分が形成されているので、図６に示すような他の部材（別部材）１６と接合することにより、容易に一体化構造部材を得ることができる。特に、別部材１６として繊維強化複合材料を用いると、本発明に係る繊維強化複合材料１５の熱可塑性樹脂の被膜部分を、別部材１６と接合させることで、接着強度の高い一体化構造部材となるので好ましい。さらに、別部材１６である繊維強化複合材料の表面にも熱可塑性樹脂の被膜が形成されている場合、それぞれの熱可塑性樹脂の被膜の面で接合することにより、さらに接着強度の高い一体化構造部材となり、より好ましい。
【実施例】
【００３２】
実施例で用いた特性の評価は、以下の通りである。
【００３３】
［垂直接着強度］
一体化構造部材から、繊維強化複合材料と別の部材が接合している部分より、垂直接着強度評価サンプルを１０ｍｍ×１０ｍｍ（サンプル全面が接合部）の大きさで切り出した。
【００３４】
次いでサンプルを測定装置の治具に固定した。測定装置としては“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）を使用した。尚、サンプルの固定は、サンプルがインストロンのチャックに把持できるものはそのままチャックに挟み引張試験を行うが、把持できないものはサンプルに接着剤（スリーボンド１７８２、株式会社スリーボンド製）を塗布し、２３±５℃、５０±５％ＲＨで４時間放置して治具と接着させてもよい。
【００３５】
引張試験は、雰囲気温度が調節可能な試験室において、２５℃の雰囲気温度で行った。
【００３６】
試験開始前に、サンプルは、試験室内において、少なくとも５分間、引張試験の負荷がかからない状態を維持し、また、サンプルに熱電対を配置して、雰囲気温度と同等になったことを確認した後に、引張試験を行った。
【００３７】
引張試験は、引張速度１．２７ｍｍ／分にて、両者の接着面から９０°方向に引っ張って行い、その最大荷重を接着面積で除した値を垂直接着強度（単位：ＭＰａ）とした。また、試料数はｎ＝５とした。
【００３８】
（実施例１）
［板状一体化構造部材］
（繊維強化複合材料）
東レ（株）製“トレカ織物”ＣＯ６３４３（目付（Ｗ）２００ｇ／ｍ２、繊維強化基材の厚み（ｔ）０．２９ｍｍ）を所定の大きさにカットした強化繊維基材に、ポリビニルホルマールを主成分とした融点が２００℃以上の粉末を約２０ｇ／ｍ２均一に散布し、散布した繊維強化基材を金型内に６枚積層し、最表面に熱可塑性樹脂シートとして東レ（株）製、３元共重合ポリアミド樹脂ＣＭ４０００（ナイロン６／６６／６１０、融点１５０℃、溶解度パラメータδ（ＳＰ値）１３．３）のフィルム（目付６０ｇ／ｍ２）を、成形体と同様の大きさにカットしたものを重ねて積層し、型締めを行った。次に、金型温度を１５５℃に加温して５分間保持した後、８０℃以下に冷却し、強化繊維基材の積層体を金型から脱型する。脱型された強化繊維積層体は、ポリビニルホルマールを主成分とした粉末（ポリビニルホルマール“ビニレック”Ｋタイプ（窒素（株）製）６０質量部、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂“エピコート８２８”（ジャパンエポキシレジン（株）製）１０質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂“エピコート１００１” （ジャパンエポキシレジン（株）製）３０質量部）の粘着力により金型形状に保持されており、本形態をプリフォームと呼ぶ。
【００３９】
次に、あらかじめ所定の形状に賦形されたプリフォームを、成形型に配置し、予め６０℃に加温したマトリックス樹脂（エポキシ樹脂 “エピコート”８２８（ジャパンエポキシレジン（株）製）９０質量部、“ＥＲＩＳＹＳ”ＧＥ−２０（ＣＶＣ社製）１０質量部、“アンカミン”２０４９（ＰＴＩジャパン社製）３２質量部）を、樹脂注入装置を用い、注入圧０．２ＭＰａで金型内に注入し、強化繊維基材に含浸させた。成形品厚みは、強化繊維の体積含有量が６０％となるよう１．１ｍｍに調節した。含浸後、１５５℃の温度で２時間保持した後、３０℃の温度まで降温し、脱型して繊維強化複合材料を得た。得られた繊維強化複合材料は厚さ１．１ｍｍ。
【００４０】
（別部材）
上記繊維強化複合材料と同じ繊維強化複合材料を別部材として使用した。
【００４１】
（一体化）
上記繊維強化複合材料および別部材を、熱板にて１６０℃で３分間加熱後、熱可塑性樹脂シート由来の被膜を有する面同士を接合面として張り合わせ、２０ＭＰａの圧力にて２分間保持して一体化し、板状の一体化構造部材とした。得られた一体化構造部材の垂直接着強度の評価を試みたところ、６ＭＰａにおいて、接合部分が剥離するよりも前に試料と治具との接着剤による固定部分が剥離したことから、６ＭＰａ以上であると評価された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の強化繊維複合材料を作製する賦形金型の一実施態様図示である。
【図２】本発明の強化繊維基材にバインダー組成物を散布した模式図である。
【図３】本発明の強化繊維基材の積層状態の断面模式図である。
【図４】本発明の強化繊維機材と熱可塑性シートを加圧した状態の模式図である。
【図５】本発明のＲＴＭ成型金型の模式図である。
【図６】本発明の繊維強化複合材料と別部材を接合した状態の模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ：上型
１ｂ：下型
２：強化繊維基材
３：熱可塑性樹脂シート
４：プリフォーム
５：拡大(1)
６：拡大(2)
７：拡大(3)
８：バインダー組成物
１０：強化繊維基材（バインダー組成物付）
１１ａ：上型
１１ｂ：下型
１２：キャビティー
１３：樹脂注入機
１４：廃棄樹脂タンク
１５：繊維強化成形品
１６：別部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バインダー組成物を含む強化繊維基材に未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化させてなる繊維強化複合材料の製造方法に関するものである。さらに本発明は、バインダー組成物を含み表面に熱可塑性樹脂の被膜が形成された繊維強化複合材料、ならびに、その繊維強化複合材料と別の部材とを接合させる一体化構造部材の製造方法および一体化構造部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料は、成形性、薄肉、軽量、高剛性、生産性、経済性に優れ、電気・電子機器部品、自動車機器部品、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品のカバーや骨格、駆動部に使用されている。
【０００３】
従来より薄肉、軽量、高剛性に優れた素材として、連続した強化繊維を用いた繊維強化複合材料がある。繊維強化複合材料の代表的な製造方法として、連続した強化繊維に未硬化の樹脂を含浸させた繊維強化プリプレグを積層配置して硬化させる方法があるが、複雑形状の成形品を量産性よく容易に生産するのには不向きであった。
【０００４】
また、繊維強化複合材料の別の製造方法として、強化繊維基材を金型に賦形して未硬化の樹脂を注入し、当該強化繊維基材に樹脂を含浸させた後に硬化させる、いわゆるレジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）成形法が適用できる。この成形方法は、樹脂が未含浸の基材を賦形するため、比較的複雑な形状の成形品を作製することが可能である。しかし射出成形品や金属成形品などにより得られる複雑形状成形品と比較すると、複雑形状の成形品を作製することは困難である。
【０００５】
そこで、これらの各種独自の長所をもつ繊維強化プラスチック板や金属板などの複合材料を、他の成形品等と一体的に接合させる技術が求められている。
【０００６】
特許文献１には、別の部材と容易にかつ強固に接着させることのできる、ＲＴＭ成形法を用いた繊維強化複合材料の製造方法、およびその製造方法に用いられる基材に関する技術が開示されている。すなわち、特許文献１は、連続強化繊維からなる基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂が配置されている連続強化繊維基材であって、当該連続強化繊維基材から得られる成形品の表面に、熱可塑性樹脂の層を形成させるための複合材料表層用連続強化繊維基材に関するものである。また、本基材を成形品として、別の部材と接合する方法の具体例として、当該成形品を必要に応じ所定のサイズに後処理し、次いで当該成形品を射出成形金型にインサートし、その後、別の部材を当該成形品の熱可塑性シートの部分に配置し、前記金型に射出成形する手法がある。さらに、他の具体例として、繊維強化複合材料と別の部材をそれぞれ別に成型しておき、熱可塑性シートの部分に別の部材を熱溶着、振動溶着、超音波用着などで一体化させる方法がある。いずれにしても、熱可塑性シートを加熱して、溶着する手法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、ＲＴＭ成形法をより量産性を高めるために強化繊維との密着性が優れ、保存安定性の良い、プリフォーム作製用のバインダー組成物、およびこのバインダー組成物を用いたプリフォームを提供することが開示されている。
【０００８】
そこで、より量産性が高く、なおかつ別部材との強固な接着力を得るために、プリフォーム作製用バインダー組成物と、熱可塑性シートの両方を利用した繊維強化複合材料、および成型方法が用いられる傾向にあった。しかし、この方法では、繊維強化複合材料と別部材を接合する際の加熱によって、成形品表面のプリフォーム作製用バインダー組成物が溶出したり、成形品内部で当該バインダー組成物が溶けたりすることから、残量応力の解放やヒケひいてはガスが発生しボイドとなり、局部的な機械的強度劣化を引き起こすなどの問題がある。
【特許文献１】特開２００６−４４２６１号報
【特許文献２】特開２００５―１９４４５６号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消し、別の部材と容易にかつ強固に接着させることのできる、ＲＴＭ成形等に代表される、強化繊維基材に未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化する繊維強化複合材料の製造方法、繊維強化複合材料、および、それを用いた一体化構造部材の製造方法、一体化構造部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明は、少なくとも、（Ａ）バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、該強化繊維基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層する積層工程、（Ｂ）前記熱可塑性樹脂シートを溶融させて、前記強化繊維基材の表面に熱可塑性樹脂の被膜を形成するとともに、その表面に、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材を所定の形状に賦形する加熱プレス工程、（Ｃ）前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材に熱硬化性樹脂を注入し、硬化反応させる硬化工程、を有してなる繊維強化複合材料の製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、熱硬化性樹脂を有してなる、所定の形状に成形された繊維強化複合材料であって、その表面に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂の被膜が形成されている繊維強化複合材料である。
【００１２】
そして、かかる繊維強化複合材料に形成した熱可塑性樹脂の被膜部分に、望ましくは繊維強化複合材料、より望ましくは、表面に熱可塑性樹脂の被膜が形成された繊維強化複合材料からなる他の部材を、前記バインダー組成物の融点より低い温度で加熱、溶着する接合工程（工程（Ｄ））を有してなる一体化構造部材の製造方法とすることが好ましい。
【００１３】
さらに、かかる繊維強化複合材料に形成されている熱可塑性樹脂の被膜部分が、他の繊維強化複合材料と接合されている一体化構造部材、当該他の繊維強化複合材料の表面には熱可塑性樹脂の被膜が形成されており、繊維強化複合材料同士が、それぞれの熱可塑性樹脂の被膜の面で接合されている一体化構造部材とすることが好ましい。
【００１４】
なお、バインダー組成物としては、ポリビニルホルマールを主成分とした（すなわち、ポリビニルホルマールを好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む）熱可塑性樹脂を含む組成物を、熱可塑性樹脂の被膜には、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした（すなわち、３元共重合ポリアミド樹脂を好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む）樹脂組成物が用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、ＲＴＭ成形等に代表される成形方法により、バインダー組成物を含み、表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層した強化繊維基材に、未硬化マトリックス樹脂を含浸、硬化した得られた繊維強化複合材料を用いて、別の部材と接合させた一体化構造部材を得る際に、接着強度の高い一体化構造部材を容易に得ることができるとともに、他の部材と接合時の加熱により、当該繊維強化複合材料をからなる成形品の内部のバインダー組成物が溶融、流出することがなく、ガス化による局部的な機械的特性の劣化、あるいは品位の劣化（見た目の悪化）が抑制された繊維強化複合材料からなる成形品、一体化構造部材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の繊維強化複合材料について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図６は、本発明の一実施態様に係る繊維強化複合材料の成形方法、一体化構造部材の製造方法を示している。図３には、バインダー組成物８を含有し、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材１０と、熱可塑性樹脂シート３を、強化繊維基材２が３層、熱可塑性シート３が１層となるように積層された図を示している。
【００１８】
この強化繊維基材１０には、図２に示すように、熱可塑性樹脂を含むバインダー組成物８が散布されている。ここで、バインダー組成物８は熱可塑性樹脂を含んでいることが好ましい。当該熱可塑性樹脂は、バインダー組成物８中に好ましくは３０〜８０質量％、より好ましくは４０〜７０質量％含んでいると良い。なお、バインダー組成物８に含まれる熱可塑性樹脂以外の樹脂には、エポキシ樹脂に代表されるような熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１９】
図２では、強化繊維基材２の表側のみにバインダー８を散布している様子を示しているが、強化繊維基材２の両面にバインダー組成物８を散布しても良い。なお、図４では、バインダー組成物８を散布した強化繊維基材１０の面とは別の面に、他の強化繊維基材２を積層している。
【００２０】
バインダー組成物８に含まれる熱可塑性樹脂は、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂が好ましく用いられるが、このなかでも、強化繊維基材との接着性という観点から、ポリビニルホルマールを主成分とした熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。なお、ポリビニルホルマールを主成分とした熱可塑性樹脂とは、その全てがポリビニルホルマールで構成されていても良いが、ポリビニルホルマールを好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む熱可塑性樹脂組成物であっても良いことを意味する。
【００２１】
強化繊維基材２の形態としては、繊維束から構成された織物、多数本の強化繊維が一方向に配列された強化繊維束（一方向性繊維束）、この一方向性繊維束から構成された一方向性織物など、それらを組み合わせたもの、複数層配置したものなどが挙げられる。なかでも基材の生産性の観点から、織物、一方向性繊維束が好ましい。強化繊維基材２は、同一の形態の複数本の繊維束から構成されていても、あるいは、異なる形態の複数本の繊維束から構成されていても良い。一つの強化繊維束を構成する強化繊維数は、通常、３００〜４８，０００本である。使用される強化繊維基材２の繊維素材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、玄武岩繊維がある。これらは、単独または２種以上併用して用いられる。なかでも、炭素繊維は、これらの繊維の中でもより高強度、高弾性率であることから、優れた機械的特性の繊維強化複合材料が得られることから、より好ましい。
【００２２】
また、図３に示すとおり、強化繊維基材２の表面の少なくとも一部分に積層される熱可塑性樹脂シート３を構成する熱可塑性樹脂としては、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、ポリアミド樹脂などが好ましく、別部材１６との接着強度を高める観点から、溶解度パラメータδ（ＳＰ値）が８〜１６であることが好ましく、より好ましくは９〜１６、さらに好ましくは１０〜１５、とりわけ好ましくは１１〜１４である。また、好ましい熱可塑性樹脂シート３を構成する熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂として、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした樹脂組成物を用いることがより好ましく、かかる３元共重合ポリアミド樹脂のなかでも、より別部材１６との接着強度を高めるという観点から、ポリアミド６／６６／６１０樹脂を用いることが特に好ましい。なお、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした樹脂組成物とは、その全てが３元共重合ポリアミド樹脂で構成されていても良いが、３元共重合ポリアミド樹脂を好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上含む樹脂組成物であっても良いことを意味する。
【００２３】
前記熱可塑性樹脂シート３の形態としては、不織布、織物、粒子、フィルム、これらの少なくとも２種類以上を組み合わせた形態であることが好ましい。上記形態とすることにより、強化繊維基材に熱可塑性樹脂が十分に含浸し、かつ繊維強化複合材料の表面を適切に覆うことができ、別の部材との強固な接着力を発現することができる。
【００２４】
次に、本発明の繊維強化複合材料の製造方法について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００２５】
図１の１は賦形金型を示しており、上型１ａと下型１ｂとの型締めにより、強化繊維基材１０（バインダー組成物８を含有する強化繊維基材２）を３層と熱可塑性樹脂シート３を１層の積層構成の基材群を加圧して所定の厚み、形状にすると同時に、強化繊維基材１０（賦形金型１）を加熱し、バインダー組成物８および熱可塑性樹脂シート３を軟化（溶融）させて、強化繊維基材２に密着、粘着させる。このとき、熱可塑性樹脂シート３は軟化（溶融）されることによって、強化繊維基材２の表面に被膜が形成された構成となる。なお、ここでいう熱可塑性樹脂の被膜とは、強化繊維基材２の表面の全面が熱可塑性樹脂で覆われている必要はなく、その後、別の部材と接合させることにより一体化構造部材を得ることができる範囲内で、熱可塑性樹脂で覆われていない箇所があっても差し支えはない。
【００２６】
図３は、図１の拡大(1)５部分の拡大模式図を示す。その後、賦形金型１a１ｂを冷却し、バインダー組成物８および熱可塑性樹脂シート３は、粘着力を維持しつつ硬化して、賦形金型１から脱型後も積層体も簡単にばらばらにならない程度に一体化したプリフォーム４を形成する。
【００２７】
図５は、本発明に好ましく用いられる、ＲＴＭ成形金型の模式図を示している。金型は、上型１１ａと下型１１ｂとの型締めにより、内部に所望の凹凸形状のキャビティー１２が形成できる。キャビティー１２に前述のプリフォーム４を載置し、型締め後、熱硬化性樹脂を注入口より注入し、排出口から樹脂が出て来たことを確認することにより、キャビティー内に樹脂が充満したこととして樹脂注入を停止し、その後所定の温度で硬化反応させる。
【００２８】
本発明に係る製造方法は、熱可塑性樹脂シート３を、バインダー組成物８を事前に散布、付着させた強化繊維基材２の積層品の表面の少なくとも一部分に積層する積層工程があり、次いで、バインダー組成物８と熱可塑性樹脂シート３を軟化させ、積層した強化繊維基材１０同士を密着させるとともに、強化繊維基材２に熱可塑性樹脂の被膜を形成させる加熱工程（図１ｂと図４）を有し、次いで、熱可塑性樹脂の被膜を形成した強化繊維基材２に、熱硬化性樹脂を注入・硬化する工程（図５）を有することが重要である。予熱工程（図１ｂと図４）にてバインダー組成物８が積層したそれぞれの強化繊維基材２を接合しまた、強化繊維基材２に熱可塑性シート３が含浸、かつ表面に被膜を形成するため、次いで熱硬化性樹脂を注入・硬化させることで別の部材と強固に接着可能な繊維強化複合材料が作製できる。なお、加熱工程において、熱可塑性樹脂の被膜を形成させるとともに、賦形金型１a１ｂにより、強化繊維基材２を所定の形状に賦形する（加熱工程と当該賦形の工程を併せて、加熱プレス工程と称する）ことにより、繊維強化複合材料が所定の形状に成形される。
【００２９】
また、加熱工程（図４）では、熱可塑性樹脂シート３由来の熱可塑性樹脂を強化繊維基材２に効率よく含浸させるために、圧力を０．０１〜１０ＭＰａ付与した状態で行うのが好ましい。より好ましくは０．０３〜５ＭＰａである。圧力は金型を一時的に締めるなどの工程で付与することができる。強化繊維基材２を加熱し、バインダー組成物と８熱可塑性樹脂シート３を軟化させ、上記範囲の圧力を付与することで、強化繊維基材２に熱可塑性樹脂が含浸しやすく、かつ強化繊維基材２の表面に、効果的に熱可塑性樹脂の被膜を形成することができる。表面に熱可塑性樹脂の被膜が形成されるためには、強化繊維基材２の基材厚みとキャビティーの基材厚み、また熱可塑性シートの基材厚みなどを、強化繊維基材２への熱可塑性樹脂の含浸と、強化繊維基材２の表面への被膜が両立するように調整する必要がある。
【００３０】
なお、熱可塑性樹脂シート３（強化繊維基材２の表面に被膜が形成された後は、当該被膜）の融点は、用いられるバインダー組成物８の融点より１０℃以上低いことを必要とし、好ましくは２０℃以上低いことである。それぞれの融点をかかる範囲とすることにより、接着強度の高い一体化構造部材を容易に得ることができるとともに、他の部材と接合時の加熱温度をバインダー組成物の融点より低く設定することにより、当該繊維強化複合材料をからなる成形品の内部のバインダー組成物が溶融、流出することがなく、ガス化による局部的な機械的特性の劣化、あるいは品位の劣化が抑制された繊維強化複合材料からなる成形品が得られるためである。なお、作業性や工程安定性のという観点からは、熱可塑性樹脂シート３（強化繊維基材２の表面に被膜が形成された後は、当該被膜）の融点が、用いられるバインダー組成物８の融点より３０℃以下低いことが好ましい。
【００３１】
このようにして得られた繊維強化複合材料は、表面に熱可塑性樹脂の被膜部分が形成されているので、図６に示すような他の部材（別部材）１６と接合することにより、容易に一体化構造部材を得ることができる。特に、別部材１６として繊維強化複合材料を用いると、本発明に係る繊維強化複合材料１５の熱可塑性樹脂の被膜部分を、別部材１６と接合させることで、接着強度の高い一体化構造部材となるので好ましい。さらに、別部材１６である繊維強化複合材料の表面にも熱可塑性樹脂の被膜が形成されている場合、それぞれの熱可塑性樹脂の被膜の面で接合することにより、さらに接着強度の高い一体化構造部材となり、より好ましい。
【実施例】
【００３２】
実施例で用いた特性の評価は、以下の通りである。
【００３３】
［垂直接着強度］
一体化構造部材から、繊維強化複合材料と別の部材が接合している部分より、垂直接着強度評価サンプルを１０ｍｍ×１０ｍｍ（サンプル全面が接合部）の大きさで切り出した。
【００３４】
次いでサンプルを測定装置の治具に固定した。測定装置としては“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）を使用した。尚、サンプルの固定は、サンプルがインストロンのチャックに把持できるものはそのままチャックに挟み引張試験を行うが、把持できないものはサンプルに接着剤（スリーボンド１７８２、株式会社スリーボンド製）を塗布し、２３±５℃、５０±５％ＲＨで４時間放置して治具と接着させてもよい。
【００３５】
引張試験は、雰囲気温度が調節可能な試験室において、２５℃の雰囲気温度で行った。
【００３６】
試験開始前に、サンプルは、試験室内において、少なくとも５分間、引張試験の負荷がかからない状態を維持し、また、サンプルに熱電対を配置して、雰囲気温度と同等になったことを確認した後に、引張試験を行った。
【００３７】
引張試験は、引張速度１．２７ｍｍ／分にて、両者の接着面から９０°方向に引っ張って行い、その最大荷重を接着面積で除した値を垂直接着強度（単位：ＭＰａ）とした。また、試料数はｎ＝５とした。
【００３８】
（実施例１）
［板状一体化構造部材］
（繊維強化複合材料）
東レ（株）製“トレカ織物”ＣＯ６３４３（目付（Ｗ）２００ｇ／ｍ２、繊維強化基材の厚み（ｔ）０．２９ｍｍ）を所定の大きさにカットした強化繊維基材に、ポリビニルホルマールを主成分とした融点が２００℃以上の粉末を約２０ｇ／ｍ２均一に散布し、散布した繊維強化基材を金型内に６枚積層し、最表面に熱可塑性樹脂シートとして東レ（株）製、３元共重合ポリアミド樹脂ＣＭ４０００（ナイロン６／６６／６１０、融点１５０℃、溶解度パラメータδ（ＳＰ値）１３．３）のフィルム（目付６０ｇ／ｍ２）を、成形体と同様の大きさにカットしたものを重ねて積層し、型締めを行った。次に、金型温度を１５５℃に加温して５分間保持した後、８０℃以下に冷却し、強化繊維基材の積層体を金型から脱型する。脱型された強化繊維積層体は、ポリビニルホルマールを主成分とした粉末（ポリビニルホルマール“ビニレック”Ｋタイプ（窒素（株）製）６０質量部、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂“エピコート８２８”（ジャパンエポキシレジン（株）製）１０質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂“エピコート１００１” （ジャパンエポキシレジン（株）製）３０質量部）の粘着力により金型形状に保持されており、本形態をプリフォームと呼ぶ。
【００３９】
次に、あらかじめ所定の形状に賦形されたプリフォームを、成形型に配置し、予め６０℃に加温したマトリックス樹脂（エポキシ樹脂 “エピコート”８２８（ジャパンエポキシレジン（株）製）９０質量部、“ＥＲＩＳＹＳ”ＧＥ−２０（ＣＶＣ社製）１０質量部、“アンカミン”２０４９（ＰＴＩジャパン社製）３２質量部）を、樹脂注入装置を用い、注入圧０．２ＭＰａで金型内に注入し、強化繊維基材に含浸させた。成形品厚みは、強化繊維の体積含有量が６０％となるよう１．１ｍｍに調節した。含浸後、１５５℃の温度で２時間保持した後、３０℃の温度まで降温し、脱型して繊維強化複合材料を得た。得られた繊維強化複合材料は厚さ１．１ｍｍ。
【００４０】
（別部材）
上記繊維強化複合材料と同じ繊維強化複合材料を別部材として使用した。
【００４１】
（一体化）
上記繊維強化複合材料および別部材を、熱板にて１６０℃で３分間加熱後、熱可塑性樹脂シート由来の被膜を有する面同士を接合面として張り合わせ、２０ＭＰａの圧力にて２分間保持して一体化し、板状の一体化構造部材とした。得られた一体化構造部材の垂直接着強度の評価を試みたところ、６ＭＰａにおいて、接合部分が剥離するよりも前に試料と治具との接着剤による固定部分が剥離したことから、６ＭＰａ以上であると評価された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の強化繊維複合材料を作製する賦形金型の一実施態様図示である。
【図２】本発明の強化繊維基材にバインダー組成物を散布した模式図である。
【図３】本発明の強化繊維基材の積層状態の断面模式図である。
【図４】本発明の強化繊維機材と熱可塑性シートを加圧した状態の模式図である。
【図５】本発明のＲＴＭ成型金型の模式図である。
【図６】本発明の繊維強化複合材料と別部材を接合した状態の模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ：上型
１ｂ：下型
２：強化繊維基材
３：熱可塑性樹脂シート
４：プリフォーム
５：拡大(1)
６：拡大(2)
７：拡大(3)
８：バインダー組成物
１０：強化繊維基材（バインダー組成物付）
１１ａ：上型
１１ｂ：下型
１２：キャビティー
１３：樹脂注入機
１４：廃棄樹脂タンク
１５：繊維強化成形品
１６：別部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも下記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を有してなる繊維強化複合材料の製造方法。
（Ａ）バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、該強化繊維基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層する積層工程
（Ｂ）前記熱可塑性樹脂シートを溶融させて、前記強化繊維基材の表面に熱可塑性樹脂の被膜を形成するとともに、その表面に、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材を所定の形状に賦形する加熱プレス工程
（Ｃ）前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材に熱硬化性樹脂を注入し、硬化反応させる硬化工程
【請求項２】
バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、熱硬化性樹脂を有してなる、所定の形状に成形された繊維強化複合材料であって、その表面に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂の被膜が形成されている繊維強化複合材料。
【請求項３】
前記バインダー組成物として、ポリビニルホルマールを主成分とした熱可塑性樹脂を含む組成物が用いられており、前記熱可塑性樹脂の被膜には、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした樹脂組成物が用いられている、請求項２に記載の繊維強化複合材料。
【請求項４】
請求項１に記載の（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て得た繊維強化複合材料に形成された熱可塑性樹脂の被膜部分に、さらに、（Ｄ）他の部材を、前記バインダー組成物の融点より低い温度で加熱、溶着する接合工程、を有してなる一体化構造部材の製造方法。
【請求項５】
他の部材として繊維強化複合材料が用いられる、請求項４に記載の一体化構造部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法で製造された繊維強化複合材料、または、請求項２または３に記載の繊維強化複合材料に形成されている熱可塑性樹脂の被膜部分が、他の繊維強化複合材料と接合されている一体化構造部材。
【請求項７】
前記他の繊維強化複合材料の表面には熱可塑性樹脂の被膜が形成されており、繊維強化複合材料同士が、それぞれの熱可塑性樹脂の被膜の面で接合されている、請求項６に記載の一体化構造部材。
【請求項１】
少なくとも下記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を有してなる繊維強化複合材料の製造方法。
（Ａ）バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、該強化繊維基材の表面の少なくとも一部分に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂シートを積層する積層工程
（Ｂ）前記熱可塑性樹脂シートを溶融させて、前記強化繊維基材の表面に熱可塑性樹脂の被膜を形成するとともに、その表面に、前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材を所定の形状に賦形する加熱プレス工程
（Ｃ）前記熱可塑性樹脂の被膜が形成された強化繊維基材に熱硬化性樹脂を注入し、硬化反応させる硬化工程
【請求項２】
バインダー組成物を含み、シート状またはテープ状の形態を有する強化繊維基材と、熱硬化性樹脂を有してなる、所定の形状に成形された繊維強化複合材料であって、その表面に、熱可塑性樹脂を主成分とし前記バインダー組成物の融点よりも１０℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂の被膜が形成されている繊維強化複合材料。
【請求項３】
前記バインダー組成物として、ポリビニルホルマールを主成分とした熱可塑性樹脂を含む組成物が用いられており、前記熱可塑性樹脂の被膜には、３元共重合ポリアミド樹脂を主成分とした樹脂組成物が用いられている、請求項２に記載の繊維強化複合材料。
【請求項４】
請求項１に記載の（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て得た繊維強化複合材料に形成された熱可塑性樹脂の被膜部分に、さらに、（Ｄ）他の部材を、前記バインダー組成物の融点より低い温度で加熱、溶着する接合工程、を有してなる一体化構造部材の製造方法。
【請求項５】
他の部材として繊維強化複合材料が用いられる、請求項４に記載の一体化構造部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法で製造された繊維強化複合材料、または、請求項２または３に記載の繊維強化複合材料に形成されている熱可塑性樹脂の被膜部分が、他の繊維強化複合材料と接合されている一体化構造部材。
【請求項７】
前記他の繊維強化複合材料の表面には熱可塑性樹脂の被膜が形成されており、繊維強化複合材料同士が、それぞれの熱可塑性樹脂の被膜の面で接合されている、請求項６に記載の一体化構造部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２１４３７１（Ｐ２００９−２１４３７１Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９１１２（Ｐ２００８−５９１１２）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]