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技術 繊維強化プラスチック成形体

出願人 東レ株式会社
発明者 福西勇志岡田賢也塩崎佳祐
出願日 2020年2月5日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2020-017795
公開日 2021年8月30日 (5ヶ月経過) 公開番号 2021-123021
状態 未査定
技術分野 型の被覆による成形、強化プラスチック成形 プラスチック等の射出成形 積層体(2)
主要キーワード 面状構造体 被着部材 輸送用箱 エアクリーナーボックス トランクフード 一体化成形体 ミュージックプレイヤー ノイズシールド
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

薄肉・高強度・高剛性化を達成可能な繊維強化プラスチック成形体を提供する。

解決手段

繊維強化樹脂からなる積層体110と、該積層体の全周に接合された樹脂部材120とから構成される繊維強化プラスチック成形体100であって、該積層体は、連続繊維マトリクス樹脂から構成されるシート状の一方向性繊維強化樹脂を複数層と、接合層とから構成され、少なくとも一層の該一方向性繊維強化樹脂が他の該一方向性繊維強化樹脂と異なる表面積を有し、積層した際の表面積差に起因する露出部が表面積の相対的に大きな該一方向性繊維強化樹脂の外縁全周に段差が設けられるとともに、該段差及び、該段差を形成する該一方向性繊維強化樹脂のうちの最外層を覆うように該接合層が積層され、該接合層が積層された該段差に該樹脂部材が溶着一体化され、該一方向性繊維強化樹脂の最外層に積層された該接合層と該樹脂部材とが同一平面を形成する。

概要

背景

現在、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などの電気電子機器携帯化が進むにつれ、より小型、軽量化が要求されている。その要求を達成するために、機器を構成する部品、特に筐体には、外部から荷重がかかった場合に筐体が大きく撓んで内部部品と接触、破壊を起こさないようにする必要があるため、高強度・高剛性化を達成しつつ、かつ薄肉化が求められている。

筐体の薄肉・高強度・高剛性達成に向けて、繊維強化プラスチックの適用が進むが、複雑形状の形成や電波透過性能確保等の要求に対応するために、部分的に異種材料を組み合わせる必要があることが多い。その中で、電気・電子機器の高性能化に伴い、筐体に組み付ける部品の設計自由度向上を目的に、異種材料接合部を同一平面とする設計が求められるケースが非常に多くなってきている。一例として、端部に段差を設けた繊維強化複合材料板被着部材射出成形にて一体化成形品を得たもの(特許文献1)、端部にテーパ形状を設けた繊維強化複合材料板に被着部材を射出成形にて一体化成形品を得たもの(特許文献2)、中間層にコア材を用いることで異種材料接合部を段差形状とし接合する構造(特許文献3)が挙げられる。

概要

薄肉・高強度・高剛性化を達成可能な繊維強化プラスチック成形体を提供する。繊維強化樹脂からなる積層体110と、該積層体の全周に接合された樹脂部材120とから構成される繊維強化プラスチック成形体100であって、該積層体は、連続繊維マトリクス樹脂から構成されるシート状の一方向性繊維強化樹脂を複数層と、接合層とから構成され、少なくとも一層の該一方向性繊維強化樹脂が他の該一方向性繊維強化樹脂と異なる表面積を有し、積層した際の表面積差に起因する露出部が表面積の相対的に大きな該一方向性繊維強化樹脂の外縁全周に段差が設けられるとともに、該段差及び、該段差を形成する該一方向性繊維強化樹脂のうちの最外層を覆うように該接合層が積層され、該接合層が積層された該段差に該樹脂部材が溶着一体化され、該一方向性繊維強化樹脂の最外層に積層された該接合層と該樹脂部材とが同一平面を形成する。

目的

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、薄肉・高強度・高剛性化を達成可能な繊維強化プラスチック成形体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

繊維強化樹脂からなる面状構造体を含む積層体(A)と、前記積層体(A)の全周に接合された樹脂部材(B)とから構成される繊維強化プラスチック成形体であって、前記積層体(A)は、連続繊維マトリクス樹脂から構成されるシート状の一方向性繊維強化樹脂(C)を複数層と、接合層(E)とから構成され、少なくとも一層の前記一方向性繊維強化樹脂(C)が他の前記一方向性繊維強化樹脂(C)と異なる表面積を有し、積層した際の表面積差に起因する露出部が表面積の相対的に大きな前記一方向性繊維強化樹脂(C)の外縁全周に段差(D)が設けられるとともに、前記段差(D)および、該段差(D)を形成する前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうちの最外層を覆うように前記接合層(E)が積層され、前記接合層(E)が積層された前記段差(D)に前記樹脂部材(B)が溶着一体化され、前記一方向性繊維強化樹脂(C)の最外層に積層された前記接合層(E)と前記樹脂部材(B)とが同一平面を形成することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。

請求項2

異なる表面積を有する前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうち、小さい表面積/大きい表面積が97%以下である、請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体。

請求項3

前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうち、表面積の異なる2種類を順に積層したことを特徴とする、請求項1または2に記載の繊維強化プラスチック成形体。

請求項4

前記段差(D)の幅が1mm〜50mmである、請求項3に記載の繊維強化プラスチック成形体。

請求項5

厚肉部(異なる2種類の表面積の一方向性繊維強化樹脂(C)が積層された領域)の厚みが0.4mm〜2mm、薄肉部(大きい表面積の一方向性繊維強化樹脂(C)が積層された領域)の厚みが0.1〜1.7mmである、請求項3または4に記載の繊維強化プラスチック成形体。

請求項6

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及び建材のいずれかに用いられる、請求項1〜5のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。

技術分野

0001

本発明は、例えばパソコンOA機器携帯電話等の部品筐体部分として用いられる軽量、高強度・高剛性でかつ薄肉化が要求される用途に適した繊維強化プラスチック成形体に関する。

背景技術

0002

現在、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などの電気電子機器携帯化が進むにつれ、より小型、軽量化が要求されている。その要求を達成するために、機器を構成する部品、特に筐体には、外部から荷重がかかった場合に筐体が大きく撓んで内部部品と接触、破壊を起こさないようにする必要があるため、高強度・高剛性化を達成しつつ、かつ薄肉化が求められている。

0003

筐体の薄肉・高強度・高剛性達成に向けて、繊維強化プラスチックの適用が進むが、複雑形状の形成や電波透過性能確保等の要求に対応するために、部分的に異種材料を組み合わせる必要があることが多い。その中で、電気・電子機器の高性能化に伴い、筐体に組み付ける部品の設計自由度向上を目的に、異種材料接合部を同一平面とする設計が求められるケースが非常に多くなってきている。一例として、端部に段差を設けた繊維強化複合材料板被着部材射出成形にて一体化成形品を得たもの(特許文献1)、端部にテーパ形状を設けた繊維強化複合材料板に被着部材を射出成形にて一体化成形品を得たもの(特許文献2)、中間層にコア材を用いることで異種材料接合部を段差形状とし接合する構造(特許文献3)が挙げられる。

先行技術

0004

特開2010—46941号公報
特開2010—46939号公報
特開2016—49649号公報

発明が解決しようとする課題

0005

電気・電子機器等に用いられる筐体には薄肉・高強度・高剛性が要求されている。複雑形状の形成や電波透過性能確保等の要求に対応するために、部分的に異種材料を組み合わせる必要があることが多く、筐体に組み付ける部品の設計自由度向上を目的に、異種材料接合部を同一平面とする設計が求められるケースが非常に多くなってきている。しかし、繊維強化プラスチック成形体において、接合力確保を目的に異種材料の接合部は同一平面とはならず、段差が形成されていた。また中間層に軟質のコア材を使用し、異種接合部にてコア部分を変形させることで、同一平面を形成しているケースもあるが、軟質のコア部分に起因して剛性が低下する課題があった。

0006

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、薄肉・高強度・高剛性化を達成可能な繊維強化プラスチック成形体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用するものである。すなわち、
(1)繊維強化樹脂からなる面状構造体を含む積層体(A)と、
前記積層体(A)の全周に接合された樹脂部材(B)とから構成される繊維強化プラスチック成形体であって、
前記積層体(A)は、連続繊維マトリクス樹脂から構成されるシート状の一方向性繊維強化樹脂(C)を複数層と、接合層(E)とから構成され、
少なくとも一層の前記一方向性繊維強化樹脂(C)が他の前記一方向性繊維強化樹脂(C)と異なる表面積を有し、積層した際の表面積差に起因する露出部が表面積の相対的に大きな前記一方向性繊維強化樹脂(C)の外縁全周に段差(D)が設けられるとともに、
前記段差(D)および、該段差(D)を形成する前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうちの最外層を覆うように前記接合層(E)が積層され、
前記接合層(E)が積層された前記段差(D)に前記樹脂部材(B)が溶着一体化され、
前記一方向性繊維強化樹脂(C)の最外層に積層された前記接合層(E)と前記樹脂部材(B)とが同一平面を形成することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
(2)異なる表面積を有する前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうち、小さい表面積/大きい表面積が97%以下である、(1)に記載の繊維強化プラスチック成形体。
(3)前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうち、表面積の異なる2種類を順に積層したことを特徴とする、(1)または(2)に記載の繊維強化プラスチック成形体。
(4)前記段差(D)の幅が1mm〜50mmである、(3)に記載の繊維強化プラスチック成形体。
(5)厚肉部(異なる2種類の表面積の一方向性繊維強化樹脂(C)が積層された領域)の厚みが0.4mm〜2mm、薄肉部(大きい表面積の一方向性繊維強化樹脂(C)が積層された領域)の厚みが0.1〜1.7mmである、(3)または(4)に記載の繊維強化プラスチック成形体。
(6)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及び建材のいずれかに用いられる、(1)〜(5)のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。

発明の効果

0008

本発明の繊維強化プラスチック成形体によれば、薄肉・高強度・高剛性化を達成可能な繊維強化プラスチック成形体を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の繊維強化プラスチック成形体の一例を示す斜視図である。
本発明の繊維強化プラスチック成形体の一例を示す断面図である。
本発明における積層体(A)の一例を示す断面図である。
本発明の繊維強化プラスチック成形体の接合部の一例を示す断面図である。
比較例に用いた繊維強化プラスチック成形体の接合部の一例を示す断面図である。

0010

以下、本発明について、実施の形態とともに、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明はこれら図面や後述の実施例に何ら限定されるものではない。

0011

図1、2を参照しつつ説明するに、本発明の繊維強化プラスチック成形体100は、繊維強化樹脂からなる面状構造体を含む積層体(A)110と、積層体(A)110の全周に接合された樹脂部材(B)120とから構成される繊維強化プラスチック成形体100であって、積層体(A)110は、連続繊維とマトリクス樹脂から構成されるシート状の一方向性繊維強化樹脂(C)201、202、203を複数層と、接合層(E)220とから構成され、少なくとも一層の一方向性繊維強化樹脂(C)201が他の一方向性繊維強化樹脂(C)202、203と異なる表面積を有し、積層した際の表面積差に起因する露出部が表面積の相対的に大きな一方向性繊維強化樹脂(C)201の外縁全周に段差(D)210が設けられるとともに、段差(D)210および、段差(D)210を形成する一方向性繊維強化樹脂(C)のうちの最外層203を覆うように接合層(E)220が積層され、接合層(E)220が積層された段差(D)210に樹脂部材(B)120が溶着一体化され、一方向性繊維強化樹脂(C)の最外層203に積層された接合層(E)220と樹脂部材(B)120とが同一平面230を形成することを特徴とする。

0012

図2に示す本発明の繊維強化プラスチックの模式断面図において、積層体(A)110は、連続繊維とマトリクス樹脂から構成されるシート状の一方向性繊維強化樹脂(C)201、202、203の3層を積層し、最も面積の大きな一方向性繊維強化樹脂(C)201と反対側の表面を接合層(E)220で覆う構造を有する。

0013

一方向性繊維強化樹脂(C)を構成する連続繊維としては、特に制限は無く、例えば、アルミニウム黄銅ステンレスなどの金属繊維や、ポリアクリルニトリル(PAN)系、レーヨン系リグニン系ピッチ系炭素繊維や、黒鉛繊維や、ガラスなどの絶縁性繊維や、アラミド樹脂ポリフェニレンスルフィド樹脂ポリエステル樹脂アクリル樹脂ナイロン樹脂ポリエチレン樹脂などの有機繊維や、シリコンカーバイトシリコンナイトライドなどの無機繊維が挙げられる。また、これらの繊維に表面処理が施されているものであってもよい。表面処理としては、導電体として金属の被着処理のほかに、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、結束剤による処理、添加剤付着処理などがある。

0014

また、これらの強化繊維は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。中でも、軽量化効果の観点から、比強度比剛性に優れるPAN系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成形品経済性を高める観点からは、ガラス繊維が好ましく用いられ、とりわけ力学特性と経済性のバランスから炭素繊維とガラス繊維を併用することが好ましい。さらに、得られる成形品の衝撃吸収性賦形性を高める観点からは、アラミド繊維が好ましく用いられ、とりわけ力学特性と衝撃吸収性のバランスから炭素繊維とアラミド繊維を併用することが好ましい。また、得られる成形品の導電性を高める観点からは、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。これらの中で、強度と弾性率などの力学的特性に優れるPAN系の炭素繊維をより好ましく用いることができる。

0015

一方向性繊維強化樹脂(C)を構成するマトリクス樹脂としては、特に制限は無く、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂ビニルエステル樹脂エポキシ樹脂フェノールレゾール型樹脂ユリアメラミン樹脂ポリイミド樹脂マレイミド樹脂ベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂などを好ましく用いることができる。特に、エポキシ樹脂は、成形体の力学特性や、耐熱性の観点から好ましい。エポキシ樹脂は、その優れた力学特性を発現するために、使用する樹脂の主成分として含まれるのが好ましく、具体的には樹脂組成物当たり60重量%以上含まれることが好ましい。

0016

熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン樹脂ポリアミド樹脂ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂から選択される少なくとも1つの熱可塑性樹脂であることが好ましく、樹脂成分を溶融させて一方向性繊維強化樹脂(C)同士を一体化させるとともに、樹脂部材(B)と強固な接合強度を得ることができる。

0017

また、他の熱可塑性樹脂も好適に使用できる。例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリトリメチレンテレフタレートPTT)樹脂、液晶ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂や、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂や、ポリオキシメチレン(POM)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂などのポリアリーレンスルフィド樹脂ポリメチルメタクリレートPMMA)樹脂、ポリ塩化ビニルPVC)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PSU)樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂ポリアリレート(PAR)樹脂などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系樹脂ポリオレフィン系樹脂ポリウレタン系樹脂ポリエステル系樹脂ポリアミド系樹脂ポリブタジエン系樹脂ポリイソプレン系樹脂フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系樹脂等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、得られる成形品の軽量性の観点からはポリオレフィン樹脂が好ましく、強度の観点からはポリアミド樹脂が好ましく、表面外観の観点からポリカーボネート樹脂やスチレン系樹脂変性ポリフェニレンエーテル系樹脂のような非晶性樹脂が好ましい。

0018

シート状の一方向性繊維強化樹脂(C)は、上述した連続繊維を並列に並べてシート状とし、マトリクス樹脂を含浸させたものである。

0019

積層体(A)110についてさらに詳細に説明する。図2に示すように、少なくとも一層の一方向性繊維強化樹脂(C)201が他の一方向性繊維強化樹脂(C)202、203と異なる表面積を有し、積層した際の表面積差に起因する露出部が、表面積の相対的に大きな一方向性繊維強化樹脂(C)201の外縁全周にわたって段差(D)210として形成される。表面積とは、図1に示すように、繊維強化プラスチック成形体100の長辺方向をX、短辺方向をY、厚み方向をZとした際、XY平面内の面積を指し、XZ及びYZ面内の面積は含まない。つまり異なる表面積とは、XY平面内において、その面積が異なることを指し、表面積の相対的に大きな一方向性繊維強化樹脂(C)201と他の一方向性繊維強化樹脂(C)202、203の表面積が異なる面積を持つことで、段差(D)210が形成される。なお、一方向性繊維強化樹脂(C)を積層する際は、各基材の位置を正確に合わせるために、専用の位置決め治具を使用することが好ましい。

0020

また、段差(D)210および、該段差(D)210を形成する一方向性繊維強化樹脂(C)200のうちの最外層を覆うように接合層(E)220が積層されることが重要である。ここで最外層とは、図2に示す様に最も表面積の小さな一方向性繊維強化樹脂(C)200が積層された側を指し、接合層は段差(D)210部を含む全面に配置する。接合層を全面に配置することで、部分的に配置するよりも作業効率上がり生産性向上及びコストダウン効果がある。

0021

また、接合層(E)220は、段差(D)210および、段差(D)210を形成する一方向性繊維強化樹脂(C)のうちの最外層203を覆うように積層されてなることが必要である。

0022

ここで図3のように、複数の段差(D)310を有する場合には、複数の段差(D)310および、一方向性繊維強化樹脂(C)のうちの最外層303を覆うように接合層(E)220を積層する必要がある。

0023

接合層(E)220の材質は特に制限されるものではないが、樹脂部材(B)120と溶着接合可能なものを選定することが好ましい。

0024

上述のとおり得られた積層体(A)110に対し、接合層(E)220が積層された段差(D)210に樹脂部材(B)120を溶着一体化させ、一方向性繊維強化樹脂(C)の最外層203に積層された接合層(E)220と樹脂部材(B)120とが同一平面230を形成させたものが繊維強化プラスチック成形体100となる。ここで同一平面230とは、図2に示すように、積層体(A)110の最外層に配置された接合層(E)220の表面と樹脂部材(B)120の表面とが、繊維強化プラスチック成形体100の厚み方向において同一位置に位置し、段差の無い平面が形成されていることを指す。

0025

樹脂部材(B)120としては、特に制限は無く、とりわけ、耐熱性、耐薬品性の観点からはPPS樹脂が、成形品外観、寸法安定性の観点からはポリカーボネート樹脂やスチレン系樹脂が、成形品の強度、耐衝撃性の観点からはポリアミド樹脂がより好ましく用いられる。また、繊維強化プラスチック成形体の高強度・高剛性化を図るために別の樹脂部材(B)に用いる樹脂として、強化繊維を含有させたものを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。中でも、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。さらに、別の樹脂部材(B)を構成する樹脂には、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。

0026

積層体(A)を構成する異なる表面積を有する一方向性繊維強化樹脂(C)のうち、小さい表面積/大きい表面積が97%以下であることが好ましい。小さい表面積/大きい表面積が97%以下となることで、樹脂部材(B)120を接合させる表面積が確保でき、良好な接合強度を得ることができる。接合強度と剛性のバランスを考慮すると、更に好ましくは小さい表面積/大きい表面積が90%〜95%である。

0027

前記一方向性繊維強化樹脂(C)のうち、表面積の異なる2種類を順に積層することが好ましい。図3に示すように、互いに表面積の異なる一方向性繊維強化樹脂(C)301、302、303を積層することで、段差(D)が2段以上、すなわち、階段状に多段化することも可能であるものの、積層時の作業効率向上、接合する樹脂部材(B)120の形状簡素化、接合工程の作業効率向上の観点から、図2に示すような段差(D)が1段からなる単段構造が好ましい。

0028

また、段差(D)の幅が1mm〜50mmであることが好ましい。図4は本発明の繊維強化プラスチックの接合部の模式断面図を示すが、ここで幅とは図4の400で示す部位を指す。接合強度と剛性のバランスを考慮すると、更に好ましくは3.5mm〜5mmが好ましい。

0029

厚肉部401(異なる2種類の表面積の一方向性繊維強化樹脂(C)が積層された領域)の厚みが0.4mm〜2mm、薄肉部402(大きい表面積の一方向性繊維強化樹脂(C)が積層された領域)の厚みが0.1〜1.7mmであることが好ましい。ここで厚肉部とは図4の401で示す部分、薄肉部は402で示す部分である。接合強度と剛性、肉厚及び重量のバランスを考慮すると、更に好ましくは厚肉部の厚みが0.7mm〜1mm、薄肉部の厚みが0.2〜0.5mmである。

0031

(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繊維強化プラスチック成形体は、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。

0032

(家電機器)
また、製造方法を用いて製造された繊維強化プラスチック成形体は、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、“レーザーディスク登録商標)”、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。

0033

(医療機器)
また、製造方法を用いて製造された繊維強化プラスチック成形体は、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。

0034

(自動車部品)
また、製造方法を用いて製造された繊維強化プラスチック成形体は、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。

0035

(航空機部品)
また、製造方法を用いて製造された繊維強化プラスチック成形体は、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。

0036

(建材)
また、製造方法を用いて製造された繊維強化プラスチック成形体は、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。

0037

以下実施例と比較例によって、本発明の繊維強化プラスチック成形体について具体的に説明するが、下記の実施例は本発明を何ら制限するものではない。
実施例に用いた測定方法を下記する。

0038

(1)接合部の厚さの差
一体化成形体から接合部を含んだ小片切り出し、エポキシ樹脂に包埋した後、一体化
成形体の厚さ方向の断面を研磨することで試料を作製した。この試料をレーザー顕微鏡((株)キーエンス製VK−9510)を用いて撮影した後、画像計測ツールを用いて、図4に示す、積層体の厚肉部の厚み(401)Db、積層体の薄肉部の厚み(402)と樹脂部材の厚み(403)の合計Dcを測定した。それぞれの高さの差(Db−Dc)を接合部の厚さの差とし、Aを合格、Bを不合格とした。
A:0.1mm以下
B:0.1mmを超える

0039

(2)接合強度
繊維強化プラスチック成形体のうち、接合部が長手中央となるように、一体化成形体の厚さ方向に垂直な面内において長さ50mm、幅25mmのサイズになるようにサンプルを切り出し、支点間距離試験片厚さの32倍で、ASTMD790に準拠して曲げ試験を行い、その破壊形態を確認し、Aを合格、Bを不合格とした。
A:積層体または樹脂部材の母材破壊
B:積層体と樹脂部材の接合界面での剥離

0040

(3)繊維プラスチック成形体総合評価
一体化成形体の要望特性として、軽量、高強度でかつ薄肉化の全てを兼ね備えていることが好ましい観点から、以下の基準で評価した。Aを合格、Bを不合格とした。
A:最も厚い部位の密度が2.0g/cm3以下かつ樹脂部材と積層体の接合部の肉厚の差、接合強度の評価が全てA
B:最も厚い部位の密度が2.0g/cm3を超えている、あるいは最も厚い部位の密度が2.0g/cm3以下かつと積層体の接合部の肉厚の差、接合強度の評価のいずれかがB

0041

(材料1)PAN系炭素繊維束の調整
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸焼成処理を行い、総フィラメント数12000本の炭素繊維連続束を得た。該炭素繊維連続束に浸漬法によりサイジング剤を付与し、120℃の温度の加熱空気中で乾燥しPAN系炭素繊維束を得た。このPAN系炭素繊維の特性は次の通りであった。
単繊維径:7μm
単位長さ当たりの質量:0.83g/m
密度:1.8g/cm3
引張強度:4.0GPa
引張弾性率:235GPa
サイジング種類:ポリオキシエチレンオレイルエーテル
サイジング付着量:2質量%

0042

(材料2)エポキシ樹脂フィルムの調整
エポキシ樹脂(ベースレジンジシアンジアミドジクロロフェニルメチルウレア硬化系エポキシ樹脂)を、ナイフコーターを用いて離型紙上に塗布してエポキシ樹脂フィルムを得た。

0043

(材料3)一方向プリプレグの調整
材料1で得たPAN系炭素繊維束をシート状に一方向に配列させ、材料9で作製したエポキシ樹脂フィルム2枚を炭素繊維シートの両面から重ね、加熱加圧により樹脂を含浸させ、炭素繊維の目付が110g/m2、厚さ0.1mm、マトリックス樹脂質量分率が30.0%の一方向プリプレグを作製した。

0044

(材料4)ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂
ガラス繊維強化ポリカーボネートコンパウンドペレット(Panlite(登録商標)GXV−3545WI(帝人化成(株)製))を使用した。

0045

(材料5)接合層の調整
ポリエステル樹脂(東レ・デュポン(株)社製ハイトレル(登録商標)2522)を60質量%と、(東レ・ファインケミカル(株)社製、ケミット(登録商標)R−283)を40質量%用意し、これらをドライブレンドした。このドライブレンド品を二軸押出機ホッパーから投入し、押出機にて溶融混練した後、400mm幅のT字ダイから押出した。その後、60℃のチルロールで引き取ることによって冷却固化させ、ポリエステル樹脂フィルムを得た。

0046

(実施例1)
一方向繊維強化樹脂と、接合層をそれぞれ準備した。これらを400mm角のサイズ(小さい表面積の一方向繊維強化樹脂は394mm角)に調整した後、[一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/接合層]の順序で積層した積層体を製造した。この積層体を離型フィルムで挟み、盤面温度が180℃の加熱プレス金型上に配置した後、金型を閉じて3MPaで加熱プレスした。加圧から3分間経過した後、プレス金型から成形品を取り出し、積層体の厚肉部が1mm、薄肉部が0.6mmの積層体を得た。

0047

上記で得た積層体をトリミング後射出成形金型内にセットし、型締めを行った後、ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂を射出成形して、図4に示す一体化成形体を製造した。一体化成形体は接合強度が高く、樹脂部材と積層体の接合層部は同一平面を形成していた。積層体および一体化成形体の特性をまとめて表1に示す。

0048

(実施例2)
一方向繊維強化樹脂と、接合層をそれぞれ用いた。これらを400mm角のサイズ(小さい表面積の一方向繊維強化樹脂は394mm角)に調整した後、[一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/接合層]の順序で積層した積層体を製造した。この積層体を離型フィルムで挟み、盤面温度が180℃の加熱プレス金型上に配置した後、金型を閉じて3MPaで加熱プレスした。加圧から3分間経過した後、プレス金型から成形品を取り出し、積層体の厚肉部が1.6mm、薄肉部が1mmの積層体を得た。

0049

上記で得た積層体をトリミング後、射出成形金型内にセットし、型締めを行った後、ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂を射出成形して、図4に示す一体化成形体を製造した。一体化成形体は接合強度が高く、樹脂部材と積層体の接合層部は同一平面を形成していた。積層体および一体化成形体の特性をまとめて表1に示す。

0050

(比較例1)
一方向繊維強化樹脂と、接合層をそれぞれ用いた。これらを400mm角のサイズ(小さい表面積の一方向繊維強化樹脂は394mm角)に調整した後、[一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/一方向プリプレグ90°/一方向プリプレグ0°/接合層]の順序で積層した積層体を製造した。この積層体を離型フィルムで挟み、盤面温度が180℃の加熱プレス金型上に配置した後、金型を閉じて3MPaで加熱プレスした。加圧から3分間経過した後、プレス金型から成形品を取り出し、積層体の厚肉部が1mm、薄肉部が0.6mmの積層体を得た。

0051

上記で得た積層体をトリミング後、射出成形金型内にセットし、型締めを行った後、ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂を射出成形して、図5に示す一体化成形体を製造した。樹脂部材と積層体の接合層部は同一平面を形成する一方、一体化成形体の接合強度は低くい結果となった。積層体および一体化成形体の特性をまとめて表1に示す。

実施例

0052

0053

本発明の繊維強化プラスチック成形体は、自動車内外装、電気・電子機器筐体自転車スポーツ用品構造材航空機内装材輸送用箱体等に有効に使用できる。

0054

100繊維強化プラスチック成形体
110積層体
120樹脂部材
201、202、203、301、302、303一方向性繊維強化樹脂
210、310段差
220接合層
230 同一平面
400 樹脂部材が接合する部位の幅
401 積層体の厚肉部の厚み
402 積層体の薄肉部の厚み
500、501 一方向繊維強化樹脂
502 樹脂部材
503 接合層

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