ＦＲＰ成形品のプレス成形法
【課題】ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を、プレス成形により成形する方法を提供すること。
【解決手段】ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面をブラスト加工等により目粗し処理し、次いでクロムメッキ等でメッキ仕上した金型を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品のプレス成形法。ＦＲＰ成形品としては、筐体の場合に本発明の効果が最も発揮される。
【解決手段】ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面をブラスト加工等により目粗し処理し、次いでクロムメッキ等でメッキ仕上した金型を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品のプレス成形法。ＦＲＰ成形品としては、筐体の場合に本発明の効果が最も発揮される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を、プレス成形により成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維からなるものであり、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用されている。
【０００３】
例えば、パソコン、プリンタ、コピー機、ファックス、ハードディスクドライブ、オーディオ機器、ゲーム機、カメラ、携帯電話等の部品として用いられる筐体においても、軽量化、生産性向上、量産性、部品の共用化、コストダウンを目的として樹脂製のものが用いられるようになってきている。そして、更に最近では、軽量・高強度であるばかりでなく、筐体の剛性・耐熱性・寸法安定性等もより高度のものが求められるようになってきている。このため、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いた筐体が、色々と開発・提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。
【特許文献１】特開平８−２７６４５０公報
【特許文献２】２００４−２６８３９１公報
【０００４】
そして、かかるＦＲＰを用いた前記筐体は、通常、金型を用いた射出成形やプレス成形により成形される。プレス成形法はある程度大型の筐体を成形する場合に良く用いられるが、
金型のメッキ面の形状によっては、十分に成形圧力が上げられないものがあり、その場合、表面のエアーが抜けにくく、製品にピンホールが残ってしまうという問題があった。そのような場合、通常、フッ素樹脂フィルム（例えば、デュポン社のテドラーフィルム）等でエアー抜きを行う方法が採用されるが、例えば、表面に一方向（ＵＤ）プリプレグを用いた筐体を成形する場合には、シワ発生の原因になるという別な問題があった。
【０００５】
上記問題の解決方法に関連して、成形品の金型からの離型性に着目し、金型の内表面をブラスト加工などで特定の粗さに表面処理する方法も提案されている（特許文献３）。しかしながら、この提案は、離型性には有効であっても、ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を得るためには必ずしも十分ではない。
【特許文献３】特開２００６−２５６２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を、プレス成形により成形する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
平板形状の成形品を、表面にメッキ加工をした金型を用いてプレス成形を行うと、メッキ面に凹凸が無く空気の逃げ道がなくなり、表面にボイド（空気溜まり）が発生しやすい。そこで、従来は、半光沢フィルム（フッ素系フィルム等）の凹凸を利用することにより、ボイドをなくしていた。本発明者は、メッキ面に凹凸をつけることで、空気の逃げ道をつけてボイドをなくすることを試みた。本来、メッキ面は、金型表面の凹凸を無くし、きめ細かく仕上げるものであるのに対し、本発明者は、メッキ面に凹凸をつけるという、従来とは相反する組み合わせを用いることによって本発明に到達したものである。
【０００８】
本発明の請求項１に記載された発明は、ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面を目粗し処理し、次いでメッキ仕上した金型を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品のプレス成形法である。
【０００９】
そして、請求項２に記載された発明は、ＦＲＰ成形品が、筐体である請求項１記載のＦＲＰ成形品のプレス成形法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プレス成形法によって、ピンホールやシワ等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品、例えば、筐体を、生産効率良く成形することができる。表面の平滑性も従来の方法によるものに、優るとも劣らないものが得られる。そして、これらの筐体は、パソコン、ゲーム機、カメラ、携帯電話等の部品として広く用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面を目粗し処理し、次いでメッキ仕上した金型を用いるものである。目粗し（又は目荒らし）とは、金属表面を、ブラスト加工（研磨剤を圧空で吹きつける加工方法）、高圧水による加工、ブラシやヤスリやサンドペーパー等で粗くする表面処理である。目粗しの程度は、算術平均粗さＲａ１．０以上が適当である。なお、粗さＲａの測定法は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に基づいて行うことができる。
【００１２】
本発明においては、目粗しされた金属表面は更にメッキ仕上げされる。メッキ仕上げの種類は防錆効果のあるものである限り特に制限はないが、通常、クロムメッキが用いられる。
従来、金型の内表面（プリプレグ等が配置される空間部を形成する金型の面）は、耐食性や耐磨耗性を向上させるためにメッキなどの表面処理が施される場合が多い。本発明においては、かかるメッキ仕上げを目粗しした金型の内表面に実施する。メッキ仕上げの方法や程度は、通常行われる方法（クロムメッキ等）・程度で良い。
【００１３】
本発明のプレス成形法は、通常、プレス成形により成形されるＦＲＰ成形品の全てに適用できるが、特に、筐体を成形するのに適している。筐体とは、機器類を収める箱型の容器、フレームあるいは部品を意味する。筐体の形状はどんなものでも良い。
【００１４】
プレス成形法とは、プレス機と金型を使用して加熱・加圧・圧縮によりＦＲＰを成形する方法であり、本発明においては、特に制限はなく、通常の絞りプレス成形法等を利用できる。
【００１５】
通常、プレス成形にはプリプレグが用いられる。プリプレグとは、繊維強化材に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などのマトリックス樹脂を含浸させ、流動性や粘着性を除いて取り扱い性を良くした成形中間材である。本発明において用いられるプリプリグについては特に制限はない。
【００１６】
本発明において用いられるプリプレグとしては、補強用のガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維強化材の織物、不織布等のシート状物に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させて得られたプリプレグが挙げられる。繊維強化材やマトリックス樹脂に関しては特に制限はないが、繊維強化材として好ましいのは炭素繊維であり、その織物が好ましい。織物としては、例えば、平織、綾織、朱子織等の経糸と緯糸から構成されるものの他、繊維束を一方向に引き揃えシート状としたもの、これを直角方向にステッチ糸で縫合した一軸織物、一方向に引き揃えたシート状物を角度を変えて複数積層し、これを直角方向にステッチ糸で縫合した多軸織物等が挙げられる。繊維強化材とマトリックス樹脂の割合は、繊維強化材が全体の３０〜７０重量％であるものが好ましい。なお、本発明において一方向配列繊維プリプレグとは、繊維束を一方向に引き揃えシート状にしたものとマトリックス樹脂からなるプリプレグを意味する（一軸織物を含む）。
【００１７】
マトリックス樹脂としては、熱硬化性や熱可塑性の樹脂を使用することができる。好ましいのは、熱硬化性樹脂であり、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、適宜量配合したものでも良い。これらの樹脂のうち、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂組成物、ビニルエステル樹脂組成物が特に好ましい。これらの熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤等が含まれていても良い。以下、実施例で本発明を詳述する。
【実施例】
【００１８】
上下分割型の金型を用いるプレス成形で、底面が２０８ｍｍ×２６８ｍｍ、側壁部の高さが４０ｍｍの筐体を成形した。金型の内表面は、表面ブラスト加工後メッキ加工した金型である。目粗しの程度は、Ｒａ１．０以上のものである。
【００１９】
金型の下型に敷設するプリプレグとしては、炭素繊維の一方向配列繊維からなるプリプレグを用いた。炭素繊維としては、ＨＴＡ−１２Ｋ（東邦テナックス社製、汎用グレードの炭素繊維、８００ｔｅｘ、１２，０００フィラメント）を用い、このストランドに汎用のエポキシ樹脂を含浸させたものを用いた（樹脂含有率：４０％、目付２００ｇ／ｍ２）。このプリプレグを６枚、積層パターンが（０／０）、（９０／９０）、（０／０）となる様に重ねて、下型に、一方向配列繊維の前記（０／０）方向が下型の長手方向になるように積載した。
【００２０】
その後、金型の上型で型締めしながら、面圧５０〜１００ｋｇ／ｃｍ２で、１１０℃で４０分加熱・圧縮成形した。成形後、金型を冷却し脱型すると、ピンホール等の表面欠陥のない優れた表面特性を有するＦＲＰ製の筐体が得られた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を、プレス成形により成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維からなるものであり、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用されている。
【０００３】
例えば、パソコン、プリンタ、コピー機、ファックス、ハードディスクドライブ、オーディオ機器、ゲーム機、カメラ、携帯電話等の部品として用いられる筐体においても、軽量化、生産性向上、量産性、部品の共用化、コストダウンを目的として樹脂製のものが用いられるようになってきている。そして、更に最近では、軽量・高強度であるばかりでなく、筐体の剛性・耐熱性・寸法安定性等もより高度のものが求められるようになってきている。このため、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いた筐体が、色々と開発・提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。
【特許文献１】特開平８−２７６４５０公報
【特許文献２】２００４−２６８３９１公報
【０００４】
そして、かかるＦＲＰを用いた前記筐体は、通常、金型を用いた射出成形やプレス成形により成形される。プレス成形法はある程度大型の筐体を成形する場合に良く用いられるが、
金型のメッキ面の形状によっては、十分に成形圧力が上げられないものがあり、その場合、表面のエアーが抜けにくく、製品にピンホールが残ってしまうという問題があった。そのような場合、通常、フッ素樹脂フィルム（例えば、デュポン社のテドラーフィルム）等でエアー抜きを行う方法が採用されるが、例えば、表面に一方向（ＵＤ）プリプレグを用いた筐体を成形する場合には、シワ発生の原因になるという別な問題があった。
【０００５】
上記問題の解決方法に関連して、成形品の金型からの離型性に着目し、金型の内表面をブラスト加工などで特定の粗さに表面処理する方法も提案されている（特許文献３）。しかしながら、この提案は、離型性には有効であっても、ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を得るためには必ずしも十分ではない。
【特許文献３】特開２００６−２５６２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ピンホール等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品を、プレス成形により成形する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
平板形状の成形品を、表面にメッキ加工をした金型を用いてプレス成形を行うと、メッキ面に凹凸が無く空気の逃げ道がなくなり、表面にボイド（空気溜まり）が発生しやすい。そこで、従来は、半光沢フィルム（フッ素系フィルム等）の凹凸を利用することにより、ボイドをなくしていた。本発明者は、メッキ面に凹凸をつけることで、空気の逃げ道をつけてボイドをなくすることを試みた。本来、メッキ面は、金型表面の凹凸を無くし、きめ細かく仕上げるものであるのに対し、本発明者は、メッキ面に凹凸をつけるという、従来とは相反する組み合わせを用いることによって本発明に到達したものである。
【０００８】
本発明の請求項１に記載された発明は、ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面を目粗し処理し、次いでメッキ仕上した金型を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品のプレス成形法である。
【０００９】
そして、請求項２に記載された発明は、ＦＲＰ成形品が、筐体である請求項１記載のＦＲＰ成形品のプレス成形法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プレス成形法によって、ピンホールやシワ等の表面欠陥のないＦＲＰ成形品、例えば、筐体を、生産効率良く成形することができる。表面の平滑性も従来の方法によるものに、優るとも劣らないものが得られる。そして、これらの筐体は、パソコン、ゲーム機、カメラ、携帯電話等の部品として広く用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面を目粗し処理し、次いでメッキ仕上した金型を用いるものである。目粗し（又は目荒らし）とは、金属表面を、ブラスト加工（研磨剤を圧空で吹きつける加工方法）、高圧水による加工、ブラシやヤスリやサンドペーパー等で粗くする表面処理である。目粗しの程度は、算術平均粗さＲａ１．０以上が適当である。なお、粗さＲａの測定法は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に基づいて行うことができる。
【００１２】
本発明においては、目粗しされた金属表面は更にメッキ仕上げされる。メッキ仕上げの種類は防錆効果のあるものである限り特に制限はないが、通常、クロムメッキが用いられる。
従来、金型の内表面（プリプレグ等が配置される空間部を形成する金型の面）は、耐食性や耐磨耗性を向上させるためにメッキなどの表面処理が施される場合が多い。本発明においては、かかるメッキ仕上げを目粗しした金型の内表面に実施する。メッキ仕上げの方法や程度は、通常行われる方法（クロムメッキ等）・程度で良い。
【００１３】
本発明のプレス成形法は、通常、プレス成形により成形されるＦＲＰ成形品の全てに適用できるが、特に、筐体を成形するのに適している。筐体とは、機器類を収める箱型の容器、フレームあるいは部品を意味する。筐体の形状はどんなものでも良い。
【００１４】
プレス成形法とは、プレス機と金型を使用して加熱・加圧・圧縮によりＦＲＰを成形する方法であり、本発明においては、特に制限はなく、通常の絞りプレス成形法等を利用できる。
【００１５】
通常、プレス成形にはプリプレグが用いられる。プリプレグとは、繊維強化材に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などのマトリックス樹脂を含浸させ、流動性や粘着性を除いて取り扱い性を良くした成形中間材である。本発明において用いられるプリプリグについては特に制限はない。
【００１６】
本発明において用いられるプリプレグとしては、補強用のガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維強化材の織物、不織布等のシート状物に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させて得られたプリプレグが挙げられる。繊維強化材やマトリックス樹脂に関しては特に制限はないが、繊維強化材として好ましいのは炭素繊維であり、その織物が好ましい。織物としては、例えば、平織、綾織、朱子織等の経糸と緯糸から構成されるものの他、繊維束を一方向に引き揃えシート状としたもの、これを直角方向にステッチ糸で縫合した一軸織物、一方向に引き揃えたシート状物を角度を変えて複数積層し、これを直角方向にステッチ糸で縫合した多軸織物等が挙げられる。繊維強化材とマトリックス樹脂の割合は、繊維強化材が全体の３０〜７０重量％であるものが好ましい。なお、本発明において一方向配列繊維プリプレグとは、繊維束を一方向に引き揃えシート状にしたものとマトリックス樹脂からなるプリプレグを意味する（一軸織物を含む）。
【００１７】
マトリックス樹脂としては、熱硬化性や熱可塑性の樹脂を使用することができる。好ましいのは、熱硬化性樹脂であり、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、適宜量配合したものでも良い。これらの樹脂のうち、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂組成物、ビニルエステル樹脂組成物が特に好ましい。これらの熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤等が含まれていても良い。以下、実施例で本発明を詳述する。
【実施例】
【００１８】
上下分割型の金型を用いるプレス成形で、底面が２０８ｍｍ×２６８ｍｍ、側壁部の高さが４０ｍｍの筐体を成形した。金型の内表面は、表面ブラスト加工後メッキ加工した金型である。目粗しの程度は、Ｒａ１．０以上のものである。
【００１９】
金型の下型に敷設するプリプレグとしては、炭素繊維の一方向配列繊維からなるプリプレグを用いた。炭素繊維としては、ＨＴＡ−１２Ｋ（東邦テナックス社製、汎用グレードの炭素繊維、８００ｔｅｘ、１２，０００フィラメント）を用い、このストランドに汎用のエポキシ樹脂を含浸させたものを用いた（樹脂含有率：４０％、目付２００ｇ／ｍ２）。このプリプレグを６枚、積層パターンが（０／０）、（９０／９０）、（０／０）となる様に重ねて、下型に、一方向配列繊維の前記（０／０）方向が下型の長手方向になるように積載した。
【００２０】
その後、金型の上型で型締めしながら、面圧５０〜１００ｋｇ／ｃｍ２で、１１０℃で４０分加熱・圧縮成形した。成形後、金型を冷却し脱型すると、ピンホール等の表面欠陥のない優れた表面特性を有するＦＲＰ製の筐体が得られた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面を目粗し処理し、次いでメッキ仕上した金型を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品のプレス成形法。
【請求項２】
ＦＲＰ成形品が、筐体である請求項１記載のＦＲＰ成形品のプレス成形法。
【請求項１】
ＦＲＰ成形品をプレス成形法により成形するに際し、金型の内表面を目粗し処理し、次いでメッキ仕上した金型を用いることを特徴とするＦＲＰ成形品のプレス成形法。
【請求項２】
ＦＲＰ成形品が、筐体である請求項１記載のＦＲＰ成形品のプレス成形法。
【公開番号】特開２００８−２４６６８０（Ｐ２００８−２４６６８０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７１６２（Ｐ２００７−８７１６２）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３０９０）東邦テナックス株式会社 (246)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３０９０）東邦テナックス株式会社 (246)
【Ｆターム（参考）】
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