複合成形品およびその製造方法
【課題】薄肉・軽量化を実現するとともに、高剛性かつ良好な成形品外観を得ることができるものであり、これらの特性が要求される用途に適した複合成形品を提供する。
【解決手段】一対の硬質部材層２ａの間に圧縮させた軟質部材層２ｂを積層させたサンドイッチ構造からなる積層板２の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂３を接合してなる複合成形品であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設けてなるとともに、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させてなることを特徴とする複合成形品。
【解決手段】一対の硬質部材層２ａの間に圧縮させた軟質部材層２ｂを積層させたサンドイッチ構造からなる積層板２の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂３を接合してなる複合成形品であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設けてなるとともに、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させてなることを特徴とする複合成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量かつ薄肉・高強度、高剛性で表面品位に優れた複合成形品およびその製造方法を提供することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂射出成形品は、優れた機械的性質と形状の自由度から、産業界で広く利用されており、その機械的特性をさらに向上させるために、ガラス繊維、炭素繊維などの強化繊維を使用した材料も提案されている。
【０００３】
近年、携帯を目的としたノートパソコン、携帯電話、玩具などは、薄肉・軽量化や、高剛性要求がますます高くなってきている。特に液晶画面等の表示部材を有するノートパソコンや携帯電話においては、表示部材の大型化にともない、表示部材を支持固定するための固定部材に対する薄肉化、軽量化、高剛性を同時に達成することが求められている。さらに最近では、外観意匠性も差別化できるポイントとして重要視されてきている。
【０００４】
このような要求に対して、強化繊維の添加量を増やして機械特性を高める方法には限界があるため、例えば一方向に連続な強化繊維を含む樹脂シート成形品と熱可塑性樹脂を一体化して、高剛性、軽量化と形状の自由度を合わせ持つ成形品が提案されていた（例えば特許文献１）。また、さらなる軽量化を目的として強化繊維を含む樹脂シートと軽量層を組み合わせたサンドイッチ積層板の周囲に樹脂部材を配した複合成形品が提案されていた（例えば特許文献２）。また、サンドイッチ積層板の外側層同士が一体化（中間のコア層の厚みがほぼ０）するようにプレス加工してから熱可塑性ポリマーを射出成形した複合成形品が提案されていた（例えば特許文献３）。
【特許文献１】特開平９−２７２１３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３８５１９号公報
【特許文献３】特表２００７−５２６１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術で得られた成形品は、剛性の高い成形品を得ることができるが、特許文献１のような積層部材と熱可塑性樹脂を重ねた成形品では、肉厚が大きくなる課題があった。一方、特許文献２のような積層部材の周囲に樹脂部材を配した成形品の場合は、射出成形時に積層部材内に入り込む樹脂部材の量を制御することが困難で軽量な成形品が得られない課題があった。また、特許文献３のような外側層をプレス加工して一体化した複合成形品の場合は、プレス加工によって外側層に凹みが生じるため、サンドイッチ積層板の外観の意匠性が損なわれたり、外側層の両側をオーバーラップ（被覆）させるように熱可塑性ポリマーを射出成形する必要があるため薄肉化できないといった課題があった。さらに、一体化した部分は軟質部材からなるコア層が存在しないため、情報機器端末のように落下や衝突といった外的衝撃力が働いた場合、衝撃を吸収できずに一体化した部分が破損するおそれも懸念される。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、薄肉・軽量化を実現するとともに、曲げや捻りといった変形に対しても高剛性を維持し、かつ良好な成形品外観を得ることができるものであり、これらの特性が要求される用途に適した複合成形品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するための本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）一対の硬質部材層の間に圧縮させた軟質部材層を積層させたサンドイッチ構造からなる積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合してなる複合成形品であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設けてなるとともに、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させてなることを特徴とする複合成形品。
（２）前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記薄板部と同一であることを特徴とする（１）に記載の複合成形品。
（３）前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記積層板と同一であることを特徴とする（１）に記載の複合成形品。
（４）前記薄板部に１または複数の切欠部を設けてなることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の複合成形品。
（５）前記軟質部材層の厚み（ｍｍ）と密度（ｇ／ｃｍ３）により（１）式で定義される値Ｔが０．９〜１．４ｍｍであることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の複合成形品。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ｄ０：軟質部材層の材料固有の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｄ１：積層板成形前の軟質部材層の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｔ０：積層板内（薄板部を除く）の軟質部材層厚み（ｍｍ）
ｔ１：薄板部における圧縮厚み（ｍｍ）
ｔ２：積層板成形前の軟質部材層厚み（ｍｍ）
（６）前記軟質部材層が発泡体からなることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の複合成形品。
（７）前記硬質部材層が強化繊維を含むシートにエポキシ樹脂を含浸させた繊維強化樹脂からなることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の複合成形品。
（８）前記熱可塑性樹脂は、強化繊維が含有されたものであることを特徴とする（１）から（７）のいずれかに記載の複合成形品。
（９）一対の硬質部材層の間に軟質部材層を圧縮させながら積層させたサンドイッチ構造を備えた積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合させる複合成形品の製造方法であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設け、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させるように射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
（１０）前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記薄板部と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする（９）に記載の複合成形品の製造方法。
（１１）前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記積層板と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする（９）に記載の複合成形品の製造方法。
（１２）前記薄板部に１または複数の切欠部を設け、前記切欠き部にも前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする（９）から（１１）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の複合成形品は、薄肉・軽量化を実現するとともに、曲げや捻りといった変形に対しても高剛性を維持し、かつ良好な成形品外観を得ることができるものであり、これらの特性が要求される用途に適した複合成形品を提供することができる。また、これらの特性を備えた複合成形品を使用して、パソコン、ディスプレイや携帯情報端末などの電気・電子機器向けの筐体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複合成形品について、図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明の複合成形品１は、図１に示すように、積層板２の周縁部に熱可塑性樹脂３を射出成形して一体化した薄板である。より詳しくは、図３（ａ）に示すように、一対の硬質部材層２ａの間に軟質部材層２ｂ（厚さ：ｔ２（ｍｍ））を挟持させたサンドイッチ構造とした上で、図３（ｂ）に示すように、軟質部材層２ｂを圧縮しつつ（厚さ：ｔ０（ｍｍ）、ただしｔ２＞ｔ０）硬質部材層２ａと一体化させた積層板２を形成し、図３（ｃ）に示すように積層板２の周縁部の少なくとも一部の軟質部材層２ｂをさらに圧縮させた薄板部２′（圧縮厚み：ｔ１（ｍｍ））を設けた上で、積層板２の周縁部に熱可塑性樹脂３をアウトサート成形してなるものである。複合成形品１の周縁部には、熱可塑性樹脂３を射出成形することで比較的複雑な形状を形成することができ、複合成形品１の略中央部には軽量高剛性なサンドイッチ構造を有する積層板２を配することにより、薄肉・軽量、高剛性でかつ外観に優れた複合成形品１を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る積層板２は、積層板２の剛性を効果的に確保するために、軟質部材層２ｂを中央層に、硬質部材層２ａを両外層に配置するサンドイッチ構造とすることが好ましい。材料力学上、曲げ剛性は、表層に近い層の剛性が中央層に近い層の剛性に比べて極めて大きく影響するため、表層は硬質部材層２ａで、中央層は発泡材や軽量樹脂シート等の軟質部材層２ｂで構成することにより、積層板２の軽量化を図りつつ、剛性も確保することができる。
【００１４】
硬質部材層２ａとしては、強化繊維を含んだシートが好ましく用いられる。強化繊維としては、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、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等の炭素繊維や黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（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等が使用できる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用しても良い。なかでも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好ましく、比強度・比弾性率に優れる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維を少なくとも含むことが好ましい。また、硬質部材層２ａに用いられる強化繊維を含んだシートは、強化繊維を含む複数の層から構成されるものであっても良い。また、強化繊維が、連続強化繊維であれば、より高い強度・剛性を得られることから好ましい。
【００１５】
連続強化繊維を含んだシートとは、１０ｍｍ以上の長さの連続した強化繊維がシート内（またはシートを構成する強化繊維を含む層内）に配列されているシートであって、必ずしもシート（または、シートを構成する強化繊維を含む層）全体にわたって連続している必要はなく、途中で分断されていても特に問題はない。具体的な連続強化繊維の形態としては、フィラメント、織物（クロス）、一方向引き揃え（ＵＤ）、組み物（ブレイド）等が例示できるが、プロセス面の観点から、クロス、ＵＤが好適に使用される。また、これらの形態は単独で使用しても、２種以上の形態を併用してもよい。なかでも、マルチフィラメントが一方向に引きそろえられたものが、より効率良く強度・剛性を得られることから好ましい。
【００１６】
硬質部材層２ａに含まれるシートのマトリックス層には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または金属などを用いることができる。
【００１７】
熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、ＥＶＡ樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアニルエーテエルニトリル樹脂、ポリベンゾイミダール樹脂などがある。これら熱可塑性樹脂は、単独で使用しても良く、あるいは混合物でも、また共重合体であっても良い。混合物の場合には、相溶化剤が併用されていても良い。さらに、特定の機能を付加することを目的に、例えば、難燃剤として、臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤あるいは赤燐、リン酸エステルなどを配合しても良い。
【００１８】
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、ポリイミド等や、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があげられる。さらに、特定の機能を付加することを目的に、例えば、難燃剤として、臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤あるいは赤燐、リン酸エステルなどを配合しても良い。
【００１９】
これらのなかでも、積層板２の剛性、強度に優れることから、マトリックス層には熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、とりわけエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が成形品の力学特性の観点からより好ましい。更に耐衝撃性向上等のために、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂および／またはその他のエラストマーもしくはゴム成分等を添加した樹脂を用いてもよい。
【００２０】
また、マトリックス層の別の好ましい態様として、チタン、マグネシウム、アルミ等の金属を用いることも可能である。
【００２１】
硬質部材層２ａとして、強化繊維を含んだシートを用いる場合、強化繊維の割合は、成形性、力学特性の観点から２０〜９０体積％が好ましく、３０〜８０体積％がより好ましい。なお、体積％の測定はマトリックスが樹脂の場合はＪＩＳ Ｋ ７０７５（１９９１）に記載されている方法で測定する。マトリックス層が金属の場合、アルミ等の比較的融点が低い金属は金属部分を溶融濾過し、繊維量を測定して算出するが、融点が高い金属は断面写真観察により繊維量を測定して算出する。
【００２２】
硬質部材層２ａの別の好ましい態様として、チタン、マグネシウム、アルミ等の金属シートが挙げられるがこれらに限定するものではなく、剛性、比重、薄肉性、コスト等の観点から積層板２の要求特性に応じ適宜選定しても良い。
【００２３】
硬質部材層２ａは、強化繊維を含んだシートにあらかじめ熱硬化性樹脂等を含浸させたプリプレグを用いると、後述する金型４に軟質部材層２ｂとともに配置して加熱・加圧成形するだけで積層板２が得られる。あるいは、強化繊維を含んだシートのみを金型４内に配置する場合には、金型４にマトリックス層の注入口を設け、熱硬化性樹脂等を含浸させながら積層板２の成形を行うことができる。
【００２４】
軟質部材層２ｂとしては、発泡材、樹脂シート等が好ましく使用できる。このうち発泡材を使用すると軽量な積層板２が得られるために好ましく、さらには、軟質部材層２ｂとして発泡材を中央層とし、硬質部材層２ａがその両面に配された構造のサンドイッチ構造とすると、軽量かつ高剛性な面板が得られることからより好ましい。
【００２５】
軟質部材層２ｂとしては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂からなるものを用いることができ、熱可塑性樹脂としては、例えば、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、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）等のスチレン系樹脂や、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（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、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、熱可塑性ポリイミド（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）、熱可塑性フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上のブレンド、ポリマーアロイなどがあげられる。
【００２６】
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、ポリイミド等や、これらの共重合体、変性体、およびこれらの少なくとも２種のポリマーアロイがあげられる。
【００２７】
その中でもポリプロピレン（密度ｄ0＝０．９６ｇ／ｃｍ３）の発泡体を用いると、複合成形品１の軽量化を達成するのに好適である。なお、ポリプロピレンの二倍発泡体を用いると密度ｄ１＝０．４８ｇ／ｃｍ３となり、三倍発泡体では密度ｄ１＝０．３２ｇ／ｃｍ３となる。
【００２８】
以上のようにして得られた硬質部材層２ａおよび軟質部材層２ｂをサンドイッチ構造として、積層板２とする製造方法を説明する。積層板２は、硬質部材層２ａおよび軟質部材層２ｂを単に接着等で張り合わせるのではなく、金型等にあらかじめ繊維強化シートにマトリックス層を含浸させたプリプレグからなる硬質部材層２ａと軟質部材層２ｂとをサンドイッチ構造に配置した後、加熱・加圧成形して得られるものである。具体的な加圧方法としては、プレス成形、ハンドレイアップ成形法、スプレーアップ成形法、真空バック成形法、加圧成形法、オートクレーブ成形法、トランスファー成形法などの熱硬化樹脂を使用した方法、およびプレス成形、スタンピング成形法などの熱可塑性樹脂を使用した方法などが挙げられる。とりわけ、プロセス性、力学特性の観点から真空バック成形法、プレス成形法、トランスファー成形法などが好適に用いられる。なお、硬質部材層２ａとしてマトリックス層が含浸されていない強化繊維シートを用いる場合には、金型等に軟質部材層２ｂとともにサンドイッチ構造に配置した後、マトリックス層となる熱硬化性樹脂等を含浸させながら、加熱・加圧成形することができる。その際にも、前述と同様の加圧方法を用いることができる。連続して積層板２を成形する場合、硬質部材層２ａとしてはプリプレグを用いることがハンドリング面から好ましい態様である。
【００２９】
積層板２の中で軟質部材層２ｂの厚みは、積層板２の全体の厚みの３０〜８０％が好ましい。薄すぎる場合は、圧縮により軟質部材層２ｂの厚みを減らすのが困難になり、厚すぎる場合は、硬質部材層２ａが薄くなり必要な板剛性が得られない。
【００３０】
また、積層板２は金型等の加圧によって積層板２全体の厚みを圧縮させながら成形される。圧縮前の軟質部材層２ｂの厚みをｔ２（ｍｍ）、圧縮後の厚みをｔ０（ｍｍ）とすると、ｔ０（ｍｍ）はｔ２（ｍｍ）の５０〜９５％程度であることが好ましい。５０％以下であると軟質部材層２ｂのはみ出しが顕著に見られ、外観上好ましくない。９５％以上になると圧縮しろが少なく良好な外観が得られないという点で好ましくない。
【００３１】
積層板２の厚みは、対象とする製品によって異なるものの、数ｍｍ程度の厚みであれば、積層板２の軽量化を達成できる点で好ましい。
【００３２】
本発明では、上述のようにして得られた積層板２の周縁部の少なくとも一部をさらに圧縮した薄板部２′を形成してから、熱可塑性樹脂３を射出成形して複合成形品１を得ることが特徴である。さらに、薄板部２′に軟質部材層２ｂの厚さが残るように、硬質部材層２ａを圧縮変形させたことが特徴である。またさらに、硬質部材層２ａは片側を圧縮変形させることが特徴である。以下、これらの特徴について説明する。
【００３３】
ここで、積層板２の周縁部とは、積層板２の断面が露出している部分をいい、積層板２の外周部、および積層板２の外周部から内側に向けて切り欠かれた部分の内周部のいずれも含むものとする。
【００３４】
積層板２を構成する硬質部材層２ａは、剛性を確保するために必要な部材であり、熱可塑性樹脂３を射出成形しても変形することなく突き当て形状を形成する。一方、軟質部材層２ｂには、射出成形時の射出圧力によって熱可塑性樹脂３が積層板２の内部にまで入り込んでくる。接合部に熱可塑性樹脂３が軟質部材層２ｂへ入り込むと、アンダーカットを形成するため接合部強度を保つことができる。その反面、熱可塑性樹脂３が大量に入り込むと、複合成形品１全体の軽量化が達成できない。
【００３５】
本発明は、特にノートパソコンや携帯電話等といった情報機器端末に用いる複合成形品であり、薄肉・軽量化が要求される。０．１ｍｍあるいはそれ以下のオーダーで製品設計が必要となる場合、積層板２の厚みを越えるように熱可塑性樹脂３をオーバーラップ（被覆）させて結合させる寸法余裕はないと考えられる。このため、積層板２と熱可塑性樹脂３との接合強度を確保するためには、熱可塑性樹脂３を軟質部材層２ｂに入り込ませるだけの厚みを確保しておくことが必要になる。すなわち、このような入り込みを可能とするには、薄板部２′を形成する際に軟質部材層２ｂの厚みがなくなるまで硬質部材層２ａを圧縮変形させるのではなく、厚みが残る程度に圧縮変形を止めておくことが必要となる。
【００３６】
積層板２に薄板部２′を設けるには、例えば金型４等で積層板２の周縁部を、高さｔ1（ｍｍ）分だけ積層板２内の軟質部材層２ｂを圧縮することで得られる。具体的には、図２に示すように、あらかじめ圧縮する箇所に圧縮高さｔ１（ｍｍ）分肉盛りをしてある金型４に積層板２を挿入後、型締め力により積層板２を圧縮する方法で得ることができる。あるいは積層板２の周縁部を厚さｔ１（ｍｍ）分だけあらかじめプレス機等でプレス加工してもよい。積層板２の周縁部を圧縮する方法は、所定の圧縮厚さｔ１（ｍｍ）が得られるのであれば、他の方法を用いてもよい。これらの方法のうち、積層板２を成形する金型４で圧縮加工を行うことが好ましい。薄板部２′に対応する部分にのみスライドピンを作成しておき、積層板２を成形後、マトリックス樹脂を硬化させる加熱工程においてスライドピンを移動させて、薄板部２′を形成することも好ましい態様である。
【００３７】
積層板２に薄板部２′を形成するための圧縮位置は、熱可塑性樹脂３との接合面が好ましい。また、圧縮する薄板部２′の幅（周縁部端から積層板２中央に向かう方向の長さ）は任意に設定できるが、目標とする熱可塑性樹脂３の入り込み長さより長くすることが好ましい。剛性を確保するための入り込み量としては積層板２の端部から最大でも１．５ｍｍ程度あれば良く、それ以上の入り込み量は、積層板２全体の重量が増加するのみで強度向上には寄与しない。
【００３８】
金型４等を用いて薄板部２′を形成する場合、複合成形品１のいずれか一方の面もしくは両面を圧縮してもよいが、外観面に出ない側の硬質部材層２ａのみを圧縮すると、外観面に凹凸が発生しない均一な平面が得られ、意匠面の上からも好ましい。
【００３９】
特に使用者が直接触れる機会の多いノートパソコンや携帯電話等の情報機器端末の筐体に本発明の複合成形品１を適用する場合、外観面に熱可塑性樹脂３が外観面にオーバーラップするように射出成形されていると、情報機器端末を落下させたりぶつけたりした際に、熱可塑性樹脂３が欠けたり剥離したりする恐れがある。
【００４０】
後述するように、熱可塑性樹脂３のオーバーラップ部分で積層板２との接合強度を維持させていると、外観面に露出したオーバーラップ部分の破損によって積層板２との接合強度が確保できなくなり、情報機器端末の故障を誘発するおそれがある。また、使用者が切創等を負う危険性もありうる。
【００４１】
このような問題を回避する上でも、硬質部材層２ａは両側から圧縮するのではなく、外観面に出ない面を片側から圧縮することが好ましい。
【００４２】
軟質部材層２ｂへの熱可塑性樹脂３の入り込みやすさは、軟質部材層２ｂの密度（ｇ／ｃｍ３）と厚さ（ｍｍ）の影響を受ける。同一の射出圧力で熱可塑性樹脂３を射出成形した場合、軟質部材層２ｂが同じ厚さであれば、密度が高いほど熱可塑性樹脂３は入り込みにくくなる。また、同じ密度であれば、厚さが薄いほど熱可塑性樹脂３は入り込みにくい。このような関係を考慮して、軽量化と高強度、高剛性を同時に達成する形状を見出した。以下、具体的に説明する。
【００４３】
軟質部材層２ｂに用いる材料固有の密度ｄ０（ｇ／ｃｍ３）と積層板２成形前の軟質部材層２ｂの密度ｄ１（ｇ／ｃｍ３）との比（ｄ０／ｄ１）を求めると、発泡部材であれば発泡倍率が、発泡させていない樹脂シートであればｄ０／ｄ１＝１がそれぞれ得られる。
【００４４】
積層板２内の軟質部材層２ｂの厚みｔ０（ｍｍ）から薄板部２′の圧縮厚みｔ１（ｍｍ）を差し引いた（ｔ０−ｔ１）（ｍｍ）が、薄板部２′における実際の軟質部材層２ｂの厚みである。実際の軟質部材層２ｂの厚みと積層板２成形前の軟質部材層２ｂの厚みｔ２（ｍｍ）との比（（ｔ０−ｔ１）／ｔ２）と、前述した発泡倍率（＝ｄ０／ｄ１）との積を求めることにより、薄板部２′での実質発泡倍率が得られる。実質発泡倍率は１に近いほど軟質部材層２ｂの材料固有の密度に近く、１よりも大きい値ほど材料固有の密度が小さくなることを示している。
【００４５】
このように、軟質部材層２ｂの密度の状態を示す実質発泡倍率と、薄板部２′における軟質部材層２ｂの厚み（ｔ０−ｔ１）（ｍｍ）との積Ｔ値を式（１）に示すように算出すると、前述したように軟質部材層２ｂに対する熱可塑性樹脂３の入り込みやすさを数値化できることを見出した。
【００４６】
本発明においては、圧縮高さｔ１（ｍｍ）を、軟質部材層２ｂに使用する材料によってＴ値が０．９〜１．４ｍｍになるように調整することが好ましい。Ｔ値が１．４ｍｍより大きくなった場合、熱可塑性樹脂３の入り込みを抑制することが困難になり、本発明の目的である軽量化を達成できない。一方、Ｔ値が０．９ｍｍ未満の場合、軟質部材層２ｂに対して熱可塑性樹脂３の入り込みを抑制することができるものの、積層板２全体としての剛性を確保するための熱可塑性樹脂３の入り込み量を確保できなかったり、圧縮高さｔ１（ｍｍ）が大きくなり過ぎて、圧縮しない側の硬質部材層２ａの外観面に凹凸が発生したりヒケが発生する等といった悪影響が出るおそれがある。Ｔ値は、更に好ましくは０．９〜１．２ｍｍである。
【００４７】
積層板２には、薄板部２′作製前または作製後に、図３（ｃ）に示すような、溝状の切り欠きやくり抜きなど加工を施した切欠部を設けておくことが好ましい。このような切欠部を設けておくと、積層板２と熱可塑性樹脂３との接触面積が増え、さらに射出成形時にも熱可塑性樹脂３が軟質部材層２ｂに入り込む方向が略放射状に広がるため、より接合強度を増すことができる点で好ましい態様である。切欠部の形状は特に限定するものではないが、櫛歯形状や半円状などの溝形状であることが好ましい。あるいは、多角形や折曲部を有する溝形状であってもよい。また、切欠部を設ける箇所は製品に要求される強度、剛性等によって適宜設定することができるものの、少なくとも１箇所、好ましくは複数個所に設けることが好ましい。なお、切り欠き加工は、薄板部２′を形成する前であっても、形成した後であっても構わない。
【００４８】
アウトサート成形用の熱可塑性樹脂３に使用される熱可塑性樹脂としては特に制限はなく、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、ＥＶＡ樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアニルエーテエルニトリル樹脂、ポリベンゾイミダール樹脂などがある。なかでも、射出成形品の各種機械特性を考慮した場合、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などが好ましく、より好ましくは、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂である。これら熱可塑性樹脂は、単独で使用しても良く、あるいは混合物でも、また共重合体であっても良い。混合物の場合には、相溶化剤が併用されていても良い。さらに、特定の機能を付加することを目的に、例えば、難燃剤として、臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤あるいは赤燐、リン酸エステルなどを配合しても良い。
【００４９】
また、複合成形品１の高強度・高剛性化を図るため、強化繊維を含有させた熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂３として用いることも好ましい。強化繊維としては、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、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等の炭素繊維や黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（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等が使用できる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用しても良い。なかでも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好ましく、比強度・比弾性率に優れる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維を少なくとも含むことが好ましい。
【００５０】
さらに、熱可塑性樹脂３には、要求される特性に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で他の充填材や添加剤を含有しても良い。例えば、無機充填材、リン系以外の難燃剤、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、カップリング剤などが挙げられる。
【００５１】
積層板２に熱可塑性樹脂３を接合する方法としては、一般的な射出成形法が用いられる。図２に示すように、内部にあらかじめ積層板２を配設した金型４に、図示しない射出成形機によって熱可塑性樹脂３を射出成形する。本発明の成形品を得るための射出成形機は、特に限定されるものではなく、インライン式、プリプラ式いずれでも良く、またスクリュータイプにおいては、汎用スクリューであっても特殊なミキシングピースを備えたものであっても良い。さらには、射出圧縮機構や種々の付帯機構を備えたものであっても良い。
【００５２】
熱可塑性樹脂３の厚みは、より軽量化を達成することが求められる場合には、図４に示すように、積層板２と同じ厚みｔ０（ｍｍ）となるように熱可塑性樹脂３を射出成形することができる。図４では、薄板部２′に溝状の切欠部が設けてあるので、軟質部材層２ｂに熱可塑性樹脂３が放射状に入り込んでアンダーカットを形成し、軽量化を満足しつつ接合強度も十分に確保することができる。
【００５３】
あるいは、図５に示すように、熱可塑性樹脂３を、薄板部２′の圧縮部分にオーバーラップするように射出成形することもできる。このように射出成形すると、軟質部材層２ｂに入り込んでアンダーカットを形成するとともに、オーバーラップした熱可塑性樹脂３とによって、複合成形品１全体の厚さを厚くすることなく接合強度を向上させることができる。さらに図５の場合、外観面側に熱可塑性樹脂３がオーバーラップしていないので、前述したように、落下等によって例えオーバーラップした部分が破損したとしても、外観面には影響がなく、使用者が切創等する危険性もない。
【００５４】
図５のような複合成形品１は、例えば金型４に圧縮厚みｔ１（ｍｍ）分の高さのスライドピンを設けておき、積層板２を金型４内にセットした後、型締め力によって薄板部２′を形成し、スライドを引いた後熱可塑性樹脂３を射出成形することで得られる。このようなスライドピン以外の方法であっても、熱可塑性樹脂３がオーバーラップするように射出成形できれば、他の方法を用いてもよい。
【００５５】
本発明の複合成形品１の用途としては、例えば、パソコン、ディスプレイ、ＯＡ機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルＭＤ、携帯用ラジオカセット、ＰＤＡ（電子手帳などの携帯情報端末）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの電気、電子機器の筐体及びトレイやシャーシなどの内部部材やそのケース、機構部品、自動車や航空機の電装部材、内部部品などが挙げられる。
【００５６】
とりわけ、本発明の複合成形品１はその優れた薄肉性、成形性、高剛性、良外観を活かして、電気、電子機器用筐体や外部部材用に好適であり、さらには薄肉で広い投影面積を必要とするノート型パソコンや携帯情報端末などの筐体として好適である。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例によって、本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
積層板２の軟質部材層２ｂとして厚さ１．１ｍｍの２倍発泡体（古河電気工業製“エフセル”（登録商標）ＲＣ２０１１Ｗ ポリプロピレン樹脂）を中央層に配し、硬質部材層２ａとしてその上下面に炭素繊維一方向プリプレグ（ＵＤ ＰＰ）Ｐ３０５２Ｓ（東レ（株）製 炭素繊維Ｔ７００Ｓ（強度４９００ＭＰａ、弾性率２３０ＧＰａ、炭素繊維含有率６７重量％、ベースレジン：エポキシ樹脂）を繊維配列方向がほぼ直交するように各２層積層したものをプレス成形（金型温度１３０℃、圧力１ＭＰａ、硬化時間１２０分）して厚み１．３７ｍｍのサンドイッチ積層板２を製造した。軟質部材層２ｂの厚みは０．９６５ｍｍであった。
【００５８】
この積層板２を２８９ｍｍ×２０４ｍｍのサイズに加工後、金型クリアランスが１．３７ｍｍ、圧縮高さｔ１が０．１ｍｍ、薄板部２′の幅が１５ｍｍの金型４内部に積層板２をセットし、型締めを行って前記積層板の端部を外観面と反対側の面から０．１ｍｍ圧縮した後、熱可塑性樹脂として長繊維ペレット ＴＬＰ１１４６（東レ（株）製 炭素繊維含有量２０％、ベースレジン：ポリアミド６）を射出圧力最大１１５ＭＰａ、射出速度最大６５％で連続的に射出成形して複合成形品１を２０枚製造した。
【００５９】
その結果、複合成形品の理論重量８２．５ｇに対し、得られた成形品は８５．７ｇであった。樹脂のポリプロピレン発泡材への入り込みは３．２ｇであり十分な接合強度を確保できる量であった。（１）式から算出されたＴ値は１．３３ｍｍであった。複合成形品の金型で圧縮した面は圧縮した分薄くなっているが、外観面には圧縮の跡は無く外観良品が得られた。
（実施例２，３）
積層板２の構成材料は実施例１から変更せず、金型による圧縮高さｔ１を０．１５ｍｍ、０．２５ｍｍにそれぞれ変えて各々２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６０】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。複合成形品の金型による圧縮面は圧縮した分薄くなっているが外観面には圧縮跡は無く良好な成形性と成形品外観を得た。
（実施例４）
積層板２の構成材料は実施例１から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を０．４ｍｍに変えて２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６１】
その結果、複合成形品の理論重量は８２．５ｇに対して、実測重量は８４．５ｇであり、入り込み量は２．０ｇであった。（１）式から算出されたＴ値は０．５６ｍｍとなった。複合成形品の金型による圧縮面は圧縮した分薄くなっているが外観面にも圧縮跡がついており、外観良好な成形品は得られなかった。
（実施例５）
積層板２の硬質部材層２ａは実施例１から変更せず、軟質部材層２ｂを厚さ１．１ｍｍの３倍発泡体（古河電気工業製 ポリプロピレン樹脂）に変更してプレス成形を行い、厚み１．３７ｍｍのサンドイッチ積層板２を製造した。軟質部材層２ｂの厚みは０．９６５ｍｍであった。
【００６２】
この積層板２を圧縮厚み０．２５ｍｍの金型にセットし、実施例１と同様に熱可塑性樹脂３を射出成形して複合成形品１を２０枚製造した。
【００６３】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。複合成形品の金型による圧縮面は圧縮した分薄くなっているが外観面には圧縮跡は無く良好な成形性と成形品外観を得た。
（実施例６、７）
積層板２の構成は実施例４から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を変えて各々２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６４】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。いずれのサンプルも入り込み重量が接合強度保持に必要な量を超えており、軽量な複合成形品を得られなかった。
（比較例１）
積層板２の構成材料は実施例１から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を０ｍｍ、すなわち薄板部２′を形成せずに、２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６５】
その結果、複合成形品の理論重量は８２．５ｇであるのに対し、実測重量は９０．８ｇであり、入り込み重量は８．３ｇとなった。これは強度を接合部分の強度保持に必要な入り込み量を超えおり、軽量な複合成形品は得られなかった。（１）式から算出されたＴ値は１．６６ｍｍであった。
（比較例２）
積層板２の構成は実施例４から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を０ｍｍ、すなわち薄板部２′を形成せずに、各々２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６６】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。いずれのサンプルも入り込み重量が接合強度保持に必要な量を超えており、軽量な複合成形品を得られなかった。
【００６７】
【表１】
【００６８】
実施例と比較例の各水準のＴ値と入り込み量の関係を図６に示す。発泡倍率２倍の軟質部材層を使用した実施例１〜４では、金型による圧縮厚みｔ１が大きくなるにしたがって熱可塑性樹脂の入り込み量が少なくなり、実施例４では外観面に圧縮跡が残り、必要とする接合強度が得られなかった。
【００６９】
一方、発泡倍率３倍の軟質部材層を使用して、実施例１〜３と同じ圧縮厚みｔ１となるように圧縮した実施例５〜７においては、Ｔ値が実施例１とほぼ同等の実施例５のみ接合強度、熱可塑性樹脂の入り込み量が満足できる結果となった。
【００７０】
以上の実施例から、軟質部材層への熱可塑性樹脂の入り込み量は、軟質部材層の発泡倍率と圧縮厚さｔ１のいずれもが影響を及ぼすことが明らかとなり、このような状態を数値化したＴ値が０．９〜１．４ｍｍの範囲に入っていると、十分な接合強度を満足しつつ、複合成形品全体の軽量化、外観意匠性を達成することができた。
【００７１】
他方、薄板部を設けず発泡倍率のみを変えた比較例１、２においては、熱可塑性樹脂の入り込み量が制御できず、複合成形品全体として重量増加となった。いずれの比較例のＴ値も０．９〜１．４ｍｍの範囲を外れていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明による複合成形品は、ノート型パソコンや携帯端末などの電気・電子機器筐体用途に限らず、その優れた薄肉性、軽量性、高剛性、良外観性を活かして、自動車部品用途等にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の複合成形品を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の複合成形品を製造するための金型の概略断面図である。
【図３】本発明の積層板を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の複合成形品で熱可塑性樹脂を薄板部と同じ高さにした場合の概略斜視図である。
【図５】本発明の複合成形品で熱可塑性樹脂を薄板部の上にオーバーラップさせた場合の概略斜視図である。
【図６】本発明のＴ値と入り込み重量の相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１：複合成形品
２：積層板
２′：薄板部
２ａ：硬質部材層
２ｂ：軟質部材層
３：熱可塑性樹脂
４：金型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量かつ薄肉・高強度、高剛性で表面品位に優れた複合成形品およびその製造方法を提供することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂射出成形品は、優れた機械的性質と形状の自由度から、産業界で広く利用されており、その機械的特性をさらに向上させるために、ガラス繊維、炭素繊維などの強化繊維を使用した材料も提案されている。
【０００３】
近年、携帯を目的としたノートパソコン、携帯電話、玩具などは、薄肉・軽量化や、高剛性要求がますます高くなってきている。特に液晶画面等の表示部材を有するノートパソコンや携帯電話においては、表示部材の大型化にともない、表示部材を支持固定するための固定部材に対する薄肉化、軽量化、高剛性を同時に達成することが求められている。さらに最近では、外観意匠性も差別化できるポイントとして重要視されてきている。
【０００４】
このような要求に対して、強化繊維の添加量を増やして機械特性を高める方法には限界があるため、例えば一方向に連続な強化繊維を含む樹脂シート成形品と熱可塑性樹脂を一体化して、高剛性、軽量化と形状の自由度を合わせ持つ成形品が提案されていた（例えば特許文献１）。また、さらなる軽量化を目的として強化繊維を含む樹脂シートと軽量層を組み合わせたサンドイッチ積層板の周囲に樹脂部材を配した複合成形品が提案されていた（例えば特許文献２）。また、サンドイッチ積層板の外側層同士が一体化（中間のコア層の厚みがほぼ０）するようにプレス加工してから熱可塑性ポリマーを射出成形した複合成形品が提案されていた（例えば特許文献３）。
【特許文献１】特開平９−２７２１３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３８５１９号公報
【特許文献３】特表２００７−５２６１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術で得られた成形品は、剛性の高い成形品を得ることができるが、特許文献１のような積層部材と熱可塑性樹脂を重ねた成形品では、肉厚が大きくなる課題があった。一方、特許文献２のような積層部材の周囲に樹脂部材を配した成形品の場合は、射出成形時に積層部材内に入り込む樹脂部材の量を制御することが困難で軽量な成形品が得られない課題があった。また、特許文献３のような外側層をプレス加工して一体化した複合成形品の場合は、プレス加工によって外側層に凹みが生じるため、サンドイッチ積層板の外観の意匠性が損なわれたり、外側層の両側をオーバーラップ（被覆）させるように熱可塑性ポリマーを射出成形する必要があるため薄肉化できないといった課題があった。さらに、一体化した部分は軟質部材からなるコア層が存在しないため、情報機器端末のように落下や衝突といった外的衝撃力が働いた場合、衝撃を吸収できずに一体化した部分が破損するおそれも懸念される。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、薄肉・軽量化を実現するとともに、曲げや捻りといった変形に対しても高剛性を維持し、かつ良好な成形品外観を得ることができるものであり、これらの特性が要求される用途に適した複合成形品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するための本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）一対の硬質部材層の間に圧縮させた軟質部材層を積層させたサンドイッチ構造からなる積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合してなる複合成形品であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設けてなるとともに、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させてなることを特徴とする複合成形品。
（２）前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記薄板部と同一であることを特徴とする（１）に記載の複合成形品。
（３）前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記積層板と同一であることを特徴とする（１）に記載の複合成形品。
（４）前記薄板部に１または複数の切欠部を設けてなることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の複合成形品。
（５）前記軟質部材層の厚み（ｍｍ）と密度（ｇ／ｃｍ３）により（１）式で定義される値Ｔが０．９〜１．４ｍｍであることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の複合成形品。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ｄ０：軟質部材層の材料固有の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｄ１：積層板成形前の軟質部材層の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｔ０：積層板内（薄板部を除く）の軟質部材層厚み（ｍｍ）
ｔ１：薄板部における圧縮厚み（ｍｍ）
ｔ２：積層板成形前の軟質部材層厚み（ｍｍ）
（６）前記軟質部材層が発泡体からなることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の複合成形品。
（７）前記硬質部材層が強化繊維を含むシートにエポキシ樹脂を含浸させた繊維強化樹脂からなることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の複合成形品。
（８）前記熱可塑性樹脂は、強化繊維が含有されたものであることを特徴とする（１）から（７）のいずれかに記載の複合成形品。
（９）一対の硬質部材層の間に軟質部材層を圧縮させながら積層させたサンドイッチ構造を備えた積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合させる複合成形品の製造方法であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設け、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させるように射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
（１０）前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記薄板部と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする（９）に記載の複合成形品の製造方法。
（１１）前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記積層板と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする（９）に記載の複合成形品の製造方法。
（１２）前記薄板部に１または複数の切欠部を設け、前記切欠き部にも前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする（９）から（１１）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の複合成形品は、薄肉・軽量化を実現するとともに、曲げや捻りといった変形に対しても高剛性を維持し、かつ良好な成形品外観を得ることができるものであり、これらの特性が要求される用途に適した複合成形品を提供することができる。また、これらの特性を備えた複合成形品を使用して、パソコン、ディスプレイや携帯情報端末などの電気・電子機器向けの筐体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複合成形品について、図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明の複合成形品１は、図１に示すように、積層板２の周縁部に熱可塑性樹脂３を射出成形して一体化した薄板である。より詳しくは、図３（ａ）に示すように、一対の硬質部材層２ａの間に軟質部材層２ｂ（厚さ：ｔ２（ｍｍ））を挟持させたサンドイッチ構造とした上で、図３（ｂ）に示すように、軟質部材層２ｂを圧縮しつつ（厚さ：ｔ０（ｍｍ）、ただしｔ２＞ｔ０）硬質部材層２ａと一体化させた積層板２を形成し、図３（ｃ）に示すように積層板２の周縁部の少なくとも一部の軟質部材層２ｂをさらに圧縮させた薄板部２′（圧縮厚み：ｔ１（ｍｍ））を設けた上で、積層板２の周縁部に熱可塑性樹脂３をアウトサート成形してなるものである。複合成形品１の周縁部には、熱可塑性樹脂３を射出成形することで比較的複雑な形状を形成することができ、複合成形品１の略中央部には軽量高剛性なサンドイッチ構造を有する積層板２を配することにより、薄肉・軽量、高剛性でかつ外観に優れた複合成形品１を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る積層板２は、積層板２の剛性を効果的に確保するために、軟質部材層２ｂを中央層に、硬質部材層２ａを両外層に配置するサンドイッチ構造とすることが好ましい。材料力学上、曲げ剛性は、表層に近い層の剛性が中央層に近い層の剛性に比べて極めて大きく影響するため、表層は硬質部材層２ａで、中央層は発泡材や軽量樹脂シート等の軟質部材層２ｂで構成することにより、積層板２の軽量化を図りつつ、剛性も確保することができる。
【００１４】
硬質部材層２ａとしては、強化繊維を含んだシートが好ましく用いられる。強化繊維としては、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、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等の炭素繊維や黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（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等が使用できる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用しても良い。なかでも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好ましく、比強度・比弾性率に優れる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維を少なくとも含むことが好ましい。また、硬質部材層２ａに用いられる強化繊維を含んだシートは、強化繊維を含む複数の層から構成されるものであっても良い。また、強化繊維が、連続強化繊維であれば、より高い強度・剛性を得られることから好ましい。
【００１５】
連続強化繊維を含んだシートとは、１０ｍｍ以上の長さの連続した強化繊維がシート内（またはシートを構成する強化繊維を含む層内）に配列されているシートであって、必ずしもシート（または、シートを構成する強化繊維を含む層）全体にわたって連続している必要はなく、途中で分断されていても特に問題はない。具体的な連続強化繊維の形態としては、フィラメント、織物（クロス）、一方向引き揃え（ＵＤ）、組み物（ブレイド）等が例示できるが、プロセス面の観点から、クロス、ＵＤが好適に使用される。また、これらの形態は単独で使用しても、２種以上の形態を併用してもよい。なかでも、マルチフィラメントが一方向に引きそろえられたものが、より効率良く強度・剛性を得られることから好ましい。
【００１６】
硬質部材層２ａに含まれるシートのマトリックス層には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または金属などを用いることができる。
【００１７】
熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、ＥＶＡ樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアニルエーテエルニトリル樹脂、ポリベンゾイミダール樹脂などがある。これら熱可塑性樹脂は、単独で使用しても良く、あるいは混合物でも、また共重合体であっても良い。混合物の場合には、相溶化剤が併用されていても良い。さらに、特定の機能を付加することを目的に、例えば、難燃剤として、臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤あるいは赤燐、リン酸エステルなどを配合しても良い。
【００１８】
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、ポリイミド等や、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があげられる。さらに、特定の機能を付加することを目的に、例えば、難燃剤として、臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤あるいは赤燐、リン酸エステルなどを配合しても良い。
【００１９】
これらのなかでも、積層板２の剛性、強度に優れることから、マトリックス層には熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、とりわけエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が成形品の力学特性の観点からより好ましい。更に耐衝撃性向上等のために、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂および／またはその他のエラストマーもしくはゴム成分等を添加した樹脂を用いてもよい。
【００２０】
また、マトリックス層の別の好ましい態様として、チタン、マグネシウム、アルミ等の金属を用いることも可能である。
【００２１】
硬質部材層２ａとして、強化繊維を含んだシートを用いる場合、強化繊維の割合は、成形性、力学特性の観点から２０〜９０体積％が好ましく、３０〜８０体積％がより好ましい。なお、体積％の測定はマトリックスが樹脂の場合はＪＩＳ Ｋ ７０７５（１９９１）に記載されている方法で測定する。マトリックス層が金属の場合、アルミ等の比較的融点が低い金属は金属部分を溶融濾過し、繊維量を測定して算出するが、融点が高い金属は断面写真観察により繊維量を測定して算出する。
【００２２】
硬質部材層２ａの別の好ましい態様として、チタン、マグネシウム、アルミ等の金属シートが挙げられるがこれらに限定するものではなく、剛性、比重、薄肉性、コスト等の観点から積層板２の要求特性に応じ適宜選定しても良い。
【００２３】
硬質部材層２ａは、強化繊維を含んだシートにあらかじめ熱硬化性樹脂等を含浸させたプリプレグを用いると、後述する金型４に軟質部材層２ｂとともに配置して加熱・加圧成形するだけで積層板２が得られる。あるいは、強化繊維を含んだシートのみを金型４内に配置する場合には、金型４にマトリックス層の注入口を設け、熱硬化性樹脂等を含浸させながら積層板２の成形を行うことができる。
【００２４】
軟質部材層２ｂとしては、発泡材、樹脂シート等が好ましく使用できる。このうち発泡材を使用すると軽量な積層板２が得られるために好ましく、さらには、軟質部材層２ｂとして発泡材を中央層とし、硬質部材層２ａがその両面に配された構造のサンドイッチ構造とすると、軽量かつ高剛性な面板が得られることからより好ましい。
【００２５】
軟質部材層２ｂとしては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂からなるものを用いることができ、熱可塑性樹脂としては、例えば、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、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）等のスチレン系樹脂や、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（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、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、熱可塑性ポリイミド（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）、熱可塑性フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上のブレンド、ポリマーアロイなどがあげられる。
【００２６】
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、ポリイミド等や、これらの共重合体、変性体、およびこれらの少なくとも２種のポリマーアロイがあげられる。
【００２７】
その中でもポリプロピレン（密度ｄ0＝０．９６ｇ／ｃｍ３）の発泡体を用いると、複合成形品１の軽量化を達成するのに好適である。なお、ポリプロピレンの二倍発泡体を用いると密度ｄ１＝０．４８ｇ／ｃｍ３となり、三倍発泡体では密度ｄ１＝０．３２ｇ／ｃｍ３となる。
【００２８】
以上のようにして得られた硬質部材層２ａおよび軟質部材層２ｂをサンドイッチ構造として、積層板２とする製造方法を説明する。積層板２は、硬質部材層２ａおよび軟質部材層２ｂを単に接着等で張り合わせるのではなく、金型等にあらかじめ繊維強化シートにマトリックス層を含浸させたプリプレグからなる硬質部材層２ａと軟質部材層２ｂとをサンドイッチ構造に配置した後、加熱・加圧成形して得られるものである。具体的な加圧方法としては、プレス成形、ハンドレイアップ成形法、スプレーアップ成形法、真空バック成形法、加圧成形法、オートクレーブ成形法、トランスファー成形法などの熱硬化樹脂を使用した方法、およびプレス成形、スタンピング成形法などの熱可塑性樹脂を使用した方法などが挙げられる。とりわけ、プロセス性、力学特性の観点から真空バック成形法、プレス成形法、トランスファー成形法などが好適に用いられる。なお、硬質部材層２ａとしてマトリックス層が含浸されていない強化繊維シートを用いる場合には、金型等に軟質部材層２ｂとともにサンドイッチ構造に配置した後、マトリックス層となる熱硬化性樹脂等を含浸させながら、加熱・加圧成形することができる。その際にも、前述と同様の加圧方法を用いることができる。連続して積層板２を成形する場合、硬質部材層２ａとしてはプリプレグを用いることがハンドリング面から好ましい態様である。
【００２９】
積層板２の中で軟質部材層２ｂの厚みは、積層板２の全体の厚みの３０〜８０％が好ましい。薄すぎる場合は、圧縮により軟質部材層２ｂの厚みを減らすのが困難になり、厚すぎる場合は、硬質部材層２ａが薄くなり必要な板剛性が得られない。
【００３０】
また、積層板２は金型等の加圧によって積層板２全体の厚みを圧縮させながら成形される。圧縮前の軟質部材層２ｂの厚みをｔ２（ｍｍ）、圧縮後の厚みをｔ０（ｍｍ）とすると、ｔ０（ｍｍ）はｔ２（ｍｍ）の５０〜９５％程度であることが好ましい。５０％以下であると軟質部材層２ｂのはみ出しが顕著に見られ、外観上好ましくない。９５％以上になると圧縮しろが少なく良好な外観が得られないという点で好ましくない。
【００３１】
積層板２の厚みは、対象とする製品によって異なるものの、数ｍｍ程度の厚みであれば、積層板２の軽量化を達成できる点で好ましい。
【００３２】
本発明では、上述のようにして得られた積層板２の周縁部の少なくとも一部をさらに圧縮した薄板部２′を形成してから、熱可塑性樹脂３を射出成形して複合成形品１を得ることが特徴である。さらに、薄板部２′に軟質部材層２ｂの厚さが残るように、硬質部材層２ａを圧縮変形させたことが特徴である。またさらに、硬質部材層２ａは片側を圧縮変形させることが特徴である。以下、これらの特徴について説明する。
【００３３】
ここで、積層板２の周縁部とは、積層板２の断面が露出している部分をいい、積層板２の外周部、および積層板２の外周部から内側に向けて切り欠かれた部分の内周部のいずれも含むものとする。
【００３４】
積層板２を構成する硬質部材層２ａは、剛性を確保するために必要な部材であり、熱可塑性樹脂３を射出成形しても変形することなく突き当て形状を形成する。一方、軟質部材層２ｂには、射出成形時の射出圧力によって熱可塑性樹脂３が積層板２の内部にまで入り込んでくる。接合部に熱可塑性樹脂３が軟質部材層２ｂへ入り込むと、アンダーカットを形成するため接合部強度を保つことができる。その反面、熱可塑性樹脂３が大量に入り込むと、複合成形品１全体の軽量化が達成できない。
【００３５】
本発明は、特にノートパソコンや携帯電話等といった情報機器端末に用いる複合成形品であり、薄肉・軽量化が要求される。０．１ｍｍあるいはそれ以下のオーダーで製品設計が必要となる場合、積層板２の厚みを越えるように熱可塑性樹脂３をオーバーラップ（被覆）させて結合させる寸法余裕はないと考えられる。このため、積層板２と熱可塑性樹脂３との接合強度を確保するためには、熱可塑性樹脂３を軟質部材層２ｂに入り込ませるだけの厚みを確保しておくことが必要になる。すなわち、このような入り込みを可能とするには、薄板部２′を形成する際に軟質部材層２ｂの厚みがなくなるまで硬質部材層２ａを圧縮変形させるのではなく、厚みが残る程度に圧縮変形を止めておくことが必要となる。
【００３６】
積層板２に薄板部２′を設けるには、例えば金型４等で積層板２の周縁部を、高さｔ1（ｍｍ）分だけ積層板２内の軟質部材層２ｂを圧縮することで得られる。具体的には、図２に示すように、あらかじめ圧縮する箇所に圧縮高さｔ１（ｍｍ）分肉盛りをしてある金型４に積層板２を挿入後、型締め力により積層板２を圧縮する方法で得ることができる。あるいは積層板２の周縁部を厚さｔ１（ｍｍ）分だけあらかじめプレス機等でプレス加工してもよい。積層板２の周縁部を圧縮する方法は、所定の圧縮厚さｔ１（ｍｍ）が得られるのであれば、他の方法を用いてもよい。これらの方法のうち、積層板２を成形する金型４で圧縮加工を行うことが好ましい。薄板部２′に対応する部分にのみスライドピンを作成しておき、積層板２を成形後、マトリックス樹脂を硬化させる加熱工程においてスライドピンを移動させて、薄板部２′を形成することも好ましい態様である。
【００３７】
積層板２に薄板部２′を形成するための圧縮位置は、熱可塑性樹脂３との接合面が好ましい。また、圧縮する薄板部２′の幅（周縁部端から積層板２中央に向かう方向の長さ）は任意に設定できるが、目標とする熱可塑性樹脂３の入り込み長さより長くすることが好ましい。剛性を確保するための入り込み量としては積層板２の端部から最大でも１．５ｍｍ程度あれば良く、それ以上の入り込み量は、積層板２全体の重量が増加するのみで強度向上には寄与しない。
【００３８】
金型４等を用いて薄板部２′を形成する場合、複合成形品１のいずれか一方の面もしくは両面を圧縮してもよいが、外観面に出ない側の硬質部材層２ａのみを圧縮すると、外観面に凹凸が発生しない均一な平面が得られ、意匠面の上からも好ましい。
【００３９】
特に使用者が直接触れる機会の多いノートパソコンや携帯電話等の情報機器端末の筐体に本発明の複合成形品１を適用する場合、外観面に熱可塑性樹脂３が外観面にオーバーラップするように射出成形されていると、情報機器端末を落下させたりぶつけたりした際に、熱可塑性樹脂３が欠けたり剥離したりする恐れがある。
【００４０】
後述するように、熱可塑性樹脂３のオーバーラップ部分で積層板２との接合強度を維持させていると、外観面に露出したオーバーラップ部分の破損によって積層板２との接合強度が確保できなくなり、情報機器端末の故障を誘発するおそれがある。また、使用者が切創等を負う危険性もありうる。
【００４１】
このような問題を回避する上でも、硬質部材層２ａは両側から圧縮するのではなく、外観面に出ない面を片側から圧縮することが好ましい。
【００４２】
軟質部材層２ｂへの熱可塑性樹脂３の入り込みやすさは、軟質部材層２ｂの密度（ｇ／ｃｍ３）と厚さ（ｍｍ）の影響を受ける。同一の射出圧力で熱可塑性樹脂３を射出成形した場合、軟質部材層２ｂが同じ厚さであれば、密度が高いほど熱可塑性樹脂３は入り込みにくくなる。また、同じ密度であれば、厚さが薄いほど熱可塑性樹脂３は入り込みにくい。このような関係を考慮して、軽量化と高強度、高剛性を同時に達成する形状を見出した。以下、具体的に説明する。
【００４３】
軟質部材層２ｂに用いる材料固有の密度ｄ０（ｇ／ｃｍ３）と積層板２成形前の軟質部材層２ｂの密度ｄ１（ｇ／ｃｍ３）との比（ｄ０／ｄ１）を求めると、発泡部材であれば発泡倍率が、発泡させていない樹脂シートであればｄ０／ｄ１＝１がそれぞれ得られる。
【００４４】
積層板２内の軟質部材層２ｂの厚みｔ０（ｍｍ）から薄板部２′の圧縮厚みｔ１（ｍｍ）を差し引いた（ｔ０−ｔ１）（ｍｍ）が、薄板部２′における実際の軟質部材層２ｂの厚みである。実際の軟質部材層２ｂの厚みと積層板２成形前の軟質部材層２ｂの厚みｔ２（ｍｍ）との比（（ｔ０−ｔ１）／ｔ２）と、前述した発泡倍率（＝ｄ０／ｄ１）との積を求めることにより、薄板部２′での実質発泡倍率が得られる。実質発泡倍率は１に近いほど軟質部材層２ｂの材料固有の密度に近く、１よりも大きい値ほど材料固有の密度が小さくなることを示している。
【００４５】
このように、軟質部材層２ｂの密度の状態を示す実質発泡倍率と、薄板部２′における軟質部材層２ｂの厚み（ｔ０−ｔ１）（ｍｍ）との積Ｔ値を式（１）に示すように算出すると、前述したように軟質部材層２ｂに対する熱可塑性樹脂３の入り込みやすさを数値化できることを見出した。
【００４６】
本発明においては、圧縮高さｔ１（ｍｍ）を、軟質部材層２ｂに使用する材料によってＴ値が０．９〜１．４ｍｍになるように調整することが好ましい。Ｔ値が１．４ｍｍより大きくなった場合、熱可塑性樹脂３の入り込みを抑制することが困難になり、本発明の目的である軽量化を達成できない。一方、Ｔ値が０．９ｍｍ未満の場合、軟質部材層２ｂに対して熱可塑性樹脂３の入り込みを抑制することができるものの、積層板２全体としての剛性を確保するための熱可塑性樹脂３の入り込み量を確保できなかったり、圧縮高さｔ１（ｍｍ）が大きくなり過ぎて、圧縮しない側の硬質部材層２ａの外観面に凹凸が発生したりヒケが発生する等といった悪影響が出るおそれがある。Ｔ値は、更に好ましくは０．９〜１．２ｍｍである。
【００４７】
積層板２には、薄板部２′作製前または作製後に、図３（ｃ）に示すような、溝状の切り欠きやくり抜きなど加工を施した切欠部を設けておくことが好ましい。このような切欠部を設けておくと、積層板２と熱可塑性樹脂３との接触面積が増え、さらに射出成形時にも熱可塑性樹脂３が軟質部材層２ｂに入り込む方向が略放射状に広がるため、より接合強度を増すことができる点で好ましい態様である。切欠部の形状は特に限定するものではないが、櫛歯形状や半円状などの溝形状であることが好ましい。あるいは、多角形や折曲部を有する溝形状であってもよい。また、切欠部を設ける箇所は製品に要求される強度、剛性等によって適宜設定することができるものの、少なくとも１箇所、好ましくは複数個所に設けることが好ましい。なお、切り欠き加工は、薄板部２′を形成する前であっても、形成した後であっても構わない。
【００４８】
アウトサート成形用の熱可塑性樹脂３に使用される熱可塑性樹脂としては特に制限はなく、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、ＥＶＡ樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアニルエーテエルニトリル樹脂、ポリベンゾイミダール樹脂などがある。なかでも、射出成形品の各種機械特性を考慮した場合、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などが好ましく、より好ましくは、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂である。これら熱可塑性樹脂は、単独で使用しても良く、あるいは混合物でも、また共重合体であっても良い。混合物の場合には、相溶化剤が併用されていても良い。さらに、特定の機能を付加することを目的に、例えば、難燃剤として、臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤あるいは赤燐、リン酸エステルなどを配合しても良い。
【００４９】
また、複合成形品１の高強度・高剛性化を図るため、強化繊維を含有させた熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂３として用いることも好ましい。強化繊維としては、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、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等の炭素繊維や黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（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等が使用できる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用しても良い。なかでも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好ましく、比強度・比弾性率に優れる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維を少なくとも含むことが好ましい。
【００５０】
さらに、熱可塑性樹脂３には、要求される特性に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で他の充填材や添加剤を含有しても良い。例えば、無機充填材、リン系以外の難燃剤、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、カップリング剤などが挙げられる。
【００５１】
積層板２に熱可塑性樹脂３を接合する方法としては、一般的な射出成形法が用いられる。図２に示すように、内部にあらかじめ積層板２を配設した金型４に、図示しない射出成形機によって熱可塑性樹脂３を射出成形する。本発明の成形品を得るための射出成形機は、特に限定されるものではなく、インライン式、プリプラ式いずれでも良く、またスクリュータイプにおいては、汎用スクリューであっても特殊なミキシングピースを備えたものであっても良い。さらには、射出圧縮機構や種々の付帯機構を備えたものであっても良い。
【００５２】
熱可塑性樹脂３の厚みは、より軽量化を達成することが求められる場合には、図４に示すように、積層板２と同じ厚みｔ０（ｍｍ）となるように熱可塑性樹脂３を射出成形することができる。図４では、薄板部２′に溝状の切欠部が設けてあるので、軟質部材層２ｂに熱可塑性樹脂３が放射状に入り込んでアンダーカットを形成し、軽量化を満足しつつ接合強度も十分に確保することができる。
【００５３】
あるいは、図５に示すように、熱可塑性樹脂３を、薄板部２′の圧縮部分にオーバーラップするように射出成形することもできる。このように射出成形すると、軟質部材層２ｂに入り込んでアンダーカットを形成するとともに、オーバーラップした熱可塑性樹脂３とによって、複合成形品１全体の厚さを厚くすることなく接合強度を向上させることができる。さらに図５の場合、外観面側に熱可塑性樹脂３がオーバーラップしていないので、前述したように、落下等によって例えオーバーラップした部分が破損したとしても、外観面には影響がなく、使用者が切創等する危険性もない。
【００５４】
図５のような複合成形品１は、例えば金型４に圧縮厚みｔ１（ｍｍ）分の高さのスライドピンを設けておき、積層板２を金型４内にセットした後、型締め力によって薄板部２′を形成し、スライドを引いた後熱可塑性樹脂３を射出成形することで得られる。このようなスライドピン以外の方法であっても、熱可塑性樹脂３がオーバーラップするように射出成形できれば、他の方法を用いてもよい。
【００５５】
本発明の複合成形品１の用途としては、例えば、パソコン、ディスプレイ、ＯＡ機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルＭＤ、携帯用ラジオカセット、ＰＤＡ（電子手帳などの携帯情報端末）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの電気、電子機器の筐体及びトレイやシャーシなどの内部部材やそのケース、機構部品、自動車や航空機の電装部材、内部部品などが挙げられる。
【００５６】
とりわけ、本発明の複合成形品１はその優れた薄肉性、成形性、高剛性、良外観を活かして、電気、電子機器用筐体や外部部材用に好適であり、さらには薄肉で広い投影面積を必要とするノート型パソコンや携帯情報端末などの筐体として好適である。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例によって、本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
積層板２の軟質部材層２ｂとして厚さ１．１ｍｍの２倍発泡体（古河電気工業製“エフセル”（登録商標）ＲＣ２０１１Ｗ ポリプロピレン樹脂）を中央層に配し、硬質部材層２ａとしてその上下面に炭素繊維一方向プリプレグ（ＵＤ ＰＰ）Ｐ３０５２Ｓ（東レ（株）製 炭素繊維Ｔ７００Ｓ（強度４９００ＭＰａ、弾性率２３０ＧＰａ、炭素繊維含有率６７重量％、ベースレジン：エポキシ樹脂）を繊維配列方向がほぼ直交するように各２層積層したものをプレス成形（金型温度１３０℃、圧力１ＭＰａ、硬化時間１２０分）して厚み１．３７ｍｍのサンドイッチ積層板２を製造した。軟質部材層２ｂの厚みは０．９６５ｍｍであった。
【００５８】
この積層板２を２８９ｍｍ×２０４ｍｍのサイズに加工後、金型クリアランスが１．３７ｍｍ、圧縮高さｔ１が０．１ｍｍ、薄板部２′の幅が１５ｍｍの金型４内部に積層板２をセットし、型締めを行って前記積層板の端部を外観面と反対側の面から０．１ｍｍ圧縮した後、熱可塑性樹脂として長繊維ペレット ＴＬＰ１１４６（東レ（株）製 炭素繊維含有量２０％、ベースレジン：ポリアミド６）を射出圧力最大１１５ＭＰａ、射出速度最大６５％で連続的に射出成形して複合成形品１を２０枚製造した。
【００５９】
その結果、複合成形品の理論重量８２．５ｇに対し、得られた成形品は８５．７ｇであった。樹脂のポリプロピレン発泡材への入り込みは３．２ｇであり十分な接合強度を確保できる量であった。（１）式から算出されたＴ値は１．３３ｍｍであった。複合成形品の金型で圧縮した面は圧縮した分薄くなっているが、外観面には圧縮の跡は無く外観良品が得られた。
（実施例２，３）
積層板２の構成材料は実施例１から変更せず、金型による圧縮高さｔ１を０．１５ｍｍ、０．２５ｍｍにそれぞれ変えて各々２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６０】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。複合成形品の金型による圧縮面は圧縮した分薄くなっているが外観面には圧縮跡は無く良好な成形性と成形品外観を得た。
（実施例４）
積層板２の構成材料は実施例１から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を０．４ｍｍに変えて２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６１】
その結果、複合成形品の理論重量は８２．５ｇに対して、実測重量は８４．５ｇであり、入り込み量は２．０ｇであった。（１）式から算出されたＴ値は０．５６ｍｍとなった。複合成形品の金型による圧縮面は圧縮した分薄くなっているが外観面にも圧縮跡がついており、外観良好な成形品は得られなかった。
（実施例５）
積層板２の硬質部材層２ａは実施例１から変更せず、軟質部材層２ｂを厚さ１．１ｍｍの３倍発泡体（古河電気工業製 ポリプロピレン樹脂）に変更してプレス成形を行い、厚み１．３７ｍｍのサンドイッチ積層板２を製造した。軟質部材層２ｂの厚みは０．９６５ｍｍであった。
【００６２】
この積層板２を圧縮厚み０．２５ｍｍの金型にセットし、実施例１と同様に熱可塑性樹脂３を射出成形して複合成形品１を２０枚製造した。
【００６３】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。複合成形品の金型による圧縮面は圧縮した分薄くなっているが外観面には圧縮跡は無く良好な成形性と成形品外観を得た。
（実施例６、７）
積層板２の構成は実施例４から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を変えて各々２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６４】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。いずれのサンプルも入り込み重量が接合強度保持に必要な量を超えており、軽量な複合成形品を得られなかった。
（比較例１）
積層板２の構成材料は実施例１から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を０ｍｍ、すなわち薄板部２′を形成せずに、２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６５】
その結果、複合成形品の理論重量は８２．５ｇであるのに対し、実測重量は９０．８ｇであり、入り込み重量は８．３ｇとなった。これは強度を接合部分の強度保持に必要な入り込み量を超えおり、軽量な複合成形品は得られなかった。（１）式から算出されたＴ値は１．６６ｍｍであった。
（比較例２）
積層板２の構成は実施例４から変更せず、金型による圧縮厚みｔ１を０ｍｍ、すなわち薄板部２′を形成せずに、各々２０枚のアウトサート成形を連続で実施した。
【００６６】
その結果、得られた複合成形品の理論重量と実測重量、（１）式から算出されたＴ値は表１の通りである。いずれのサンプルも入り込み重量が接合強度保持に必要な量を超えており、軽量な複合成形品を得られなかった。
【００６７】
【表１】
【００６８】
実施例と比較例の各水準のＴ値と入り込み量の関係を図６に示す。発泡倍率２倍の軟質部材層を使用した実施例１〜４では、金型による圧縮厚みｔ１が大きくなるにしたがって熱可塑性樹脂の入り込み量が少なくなり、実施例４では外観面に圧縮跡が残り、必要とする接合強度が得られなかった。
【００６９】
一方、発泡倍率３倍の軟質部材層を使用して、実施例１〜３と同じ圧縮厚みｔ１となるように圧縮した実施例５〜７においては、Ｔ値が実施例１とほぼ同等の実施例５のみ接合強度、熱可塑性樹脂の入り込み量が満足できる結果となった。
【００７０】
以上の実施例から、軟質部材層への熱可塑性樹脂の入り込み量は、軟質部材層の発泡倍率と圧縮厚さｔ１のいずれもが影響を及ぼすことが明らかとなり、このような状態を数値化したＴ値が０．９〜１．４ｍｍの範囲に入っていると、十分な接合強度を満足しつつ、複合成形品全体の軽量化、外観意匠性を達成することができた。
【００７１】
他方、薄板部を設けず発泡倍率のみを変えた比較例１、２においては、熱可塑性樹脂の入り込み量が制御できず、複合成形品全体として重量増加となった。いずれの比較例のＴ値も０．９〜１．４ｍｍの範囲を外れていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明による複合成形品は、ノート型パソコンや携帯端末などの電気・電子機器筐体用途に限らず、その優れた薄肉性、軽量性、高剛性、良外観性を活かして、自動車部品用途等にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の複合成形品を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の複合成形品を製造するための金型の概略断面図である。
【図３】本発明の積層板を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の複合成形品で熱可塑性樹脂を薄板部と同じ高さにした場合の概略斜視図である。
【図５】本発明の複合成形品で熱可塑性樹脂を薄板部の上にオーバーラップさせた場合の概略斜視図である。
【図６】本発明のＴ値と入り込み重量の相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１：複合成形品
２：積層板
２′：薄板部
２ａ：硬質部材層
２ｂ：軟質部材層
３：熱可塑性樹脂
４：金型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の硬質部材層の間に圧縮させた軟質部材層を積層させたサンドイッチ構造からなる積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合してなる複合成形品であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設けてなるとともに、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させてなることを特徴とする複合成形品。
【請求項２】
前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記薄板部と同一であることを特徴とする請求項１に記載の複合成形品。
【請求項３】
前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記積層板と同一であることを特徴とする請求項１に記載の複合成形品。
【請求項４】
前記薄板部に１または複数の切欠部を設けてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項５】
前記軟質部材層の厚み（ｍｍ）と密度（ｇ／ｃｍ３）により（１）式で定義される値Ｔが０．９〜１．４ｍｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の複合成形品。
【数１】
ｄ０：軟質部材層の材料固有の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｄ１：積層板成形前の軟質部材層の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｔ０：積層板内（薄板部を除く）の軟質部材層厚み（ｍｍ）
ｔ１：薄板部における圧縮厚み（ｍｍ）
ｔ２：積層板成形前の軟質部材層厚み（ｍｍ）
【請求項６】
前記軟質部材層が発泡体からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項７】
前記硬質部材層が強化繊維を含むシートにエポキシ樹脂を含浸させた繊維強化樹脂からなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂は、強化繊維が含有されたものであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項９】
一対の硬質部材層の間に軟質部材層を圧縮させながら積層させたサンドイッチ構造を備えた積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合させる複合成形品の製造方法であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設け、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させるように射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記薄板部と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする請求項９に記載の複合成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記積層板と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする請求項９に記載の複合成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記薄板部に１または複数の切欠部を設け、前記切欠き部にも前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項１】
一対の硬質部材層の間に圧縮させた軟質部材層を積層させたサンドイッチ構造からなる積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合してなる複合成形品であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設けてなるとともに、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させてなることを特徴とする複合成形品。
【請求項２】
前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記薄板部と同一であることを特徴とする請求項１に記載の複合成形品。
【請求項３】
前記薄板部に接合させた前記熱可塑性樹脂の厚みが前記積層板と同一であることを特徴とする請求項１に記載の複合成形品。
【請求項４】
前記薄板部に１または複数の切欠部を設けてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項５】
前記軟質部材層の厚み（ｍｍ）と密度（ｇ／ｃｍ３）により（１）式で定義される値Ｔが０．９〜１．４ｍｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の複合成形品。
【数１】
ｄ０：軟質部材層の材料固有の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｄ１：積層板成形前の軟質部材層の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｔ０：積層板内（薄板部を除く）の軟質部材層厚み（ｍｍ）
ｔ１：薄板部における圧縮厚み（ｍｍ）
ｔ２：積層板成形前の軟質部材層厚み（ｍｍ）
【請求項６】
前記軟質部材層が発泡体からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項７】
前記硬質部材層が強化繊維を含むシートにエポキシ樹脂を含浸させた繊維強化樹脂からなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂は、強化繊維が含有されたものであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項９】
一対の硬質部材層の間に軟質部材層を圧縮させながら積層させたサンドイッチ構造を備えた積層板の周縁部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を接合させる複合成形品の製造方法であって、前記周縁部に位置する片側の硬質部材層を軟質部材層の厚みを残すように圧縮変形させた薄板部を設け、前記薄板部の軟質部材層に前記熱可塑性樹脂を嵌合させるように射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記薄板部と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする請求項９に記載の複合成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記薄板部に接合させる前記熱可塑性樹脂の厚みを、前記積層板と同一となるように前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする請求項９に記載の複合成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記薄板部に１または複数の切欠部を設け、前記切欠き部にも前記熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−４６９３８（Ｐ２０１０−４６９３８Ａ）
【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２００８−２１３８９０（Ｐ２００８−２１３８９０）
【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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