JP3947560B2 - 繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法およびその中間体、および、複合シート - Google Patents

Description

本発明は繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法に関し、特に、パソコン筐体、自動車の外板などの量産に適した成形方法およびその中間体を提供するものであり、さらに斯かる成形方法に適した複合シートを提供するものである。

繊維強化熱可塑性複合材料は、鉄やアルミニウムなどの金属に比べて軽量であり、所要の強度を備えていることから、将来、パソコン筐体や自動車外板などの用途に有用な素材であると考えられている。

繊維強化熱可塑性複合材料は、その成形サイクルが、熱硬化性複合材料に比べて極めて短いことから、大量生産に適した材料として注目されている。繊維強化熱可塑性複合材料の最も一般的な成形方法としては、機械的特性が低い、所謂、熱可塑性樹脂組成物を用いる射出成形の他、スタンピング成形と言われている圧縮成形法がある。

スタンピング成形は、金型の外で繊維強化熱可塑性複合材料を熱可塑性樹脂の融点以上になるように加熱、溶融し、熱可塑性樹脂の融点より温度が低い金型にチャージして、プレス成形機によって圧縮成形するものである。このスタンピング成形では、圧縮成形中に材料が冷却され、固化するので、成形サイクルを短くすることができる。このスタンピング成形に用いられる加熱手段としては、ＩＲヒーターによる加熱が最も効率的であることが知られている。

また、熱可塑性複合材料を用いて、大型の成形品を成形する方法としては、特開２００４−２７６４７１に、繊維強化熱可塑性複合材料を雄型または雌型のオープンモールド（open mold）に堆積または積層し、耐熱性バッグ材でオープンモールド全体を覆い、その後、バッグ材とオープンモールドの間の空気を排出することにより、バッグ材によって繊維強化熱可塑性複合材料をオープンモールドに密着させ、この状態で、熱可塑性樹脂の融点より高い温度になるように加熱し、成形する方法が開示されている。
特開２００４−２７６４７１

例えば、自動車の外板などの部品には、鉄やアルミニウムなどの金属材料をプレス成形したものが用いられている。金属材料のプレス成形では、金型に材料を設置してプレス成形を行っており、短時間で性能の安定した製品が提供されている。

これに比べて、上述したスタンピング成形では、成形時に材料が流動することによって、強化繊維の方向にばらつきが生じるので、成形品において、強化繊維の方向が不均一になるなど、性能の安定した製品を提供することが難しい。さらに、熱可塑性樹脂の融点より低い温度の金型内で材料を流動させて成形する関係上、材料流動と冷却固化のせめぎ合いとなり、肉厚の薄い成形品を成形することは難しい。さらにまた、プレス成形機によって圧縮成形する際に材料を流動させるため、射出成形に比べれば低いが、高い圧力が必要であり、大型の成形品を成形するためには巨大なプレス成形機が必要となる。

また、スタンピング成形では、成形サイクルを短くするために、金型の外で繊維強化熱可塑性複合材料を、熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度になるように加熱する必要がある。しかし、繊維強化熱可塑性複合材料に空気が含まれていると、空気の断熱作用により、熱可塑性樹脂に上手く熱を伝えることができない。このため、スタンピング成形では、前工程で、繊維強化熱可塑性複合材料を、予め加熱、溶融し、冷却、固化させて空気層を含まない一枚のシート状または板状に加工しておく必要がある。このシート状または板状に加工する工程が必要となるため、材料コストが高くなってしまう。

また、特開２００４−２７６４７１に開示された方法は、オープンモールドによって成形が行なわれるため、比較的少ない投資で成形装置が得られる利点はあるが、熱可塑性複合材料を加熱する際に熱が逃げ易く、成形時間が長くなる。このため、水上バイクや漁船、遊具、モニュメントなど生産量が少ない分野には良いが、パソコン筐体や自動車の外板などの量産化が求められる分野に応用するには不向きである。

本発明は、生産性および品質の良い繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法を提供するものである。すなわち、本発明に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法は、連続強化繊維を各層において一定の方向に並べて、各層毎に連続強化繊維の方向を異ならせて積層するとともに、連続強化繊維と一緒に熱可塑性樹脂からなる不織布を積層し、スティッチングを施して連続強化繊維と不織布を一体化した複合シートを金型内に設置する設置工程と、設置工程で金型内に設置した複合シートをプレスし、熱可塑性樹脂の融点より高い温度に加熱して、連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて成形する成形工程とを備えている。

また、本発明に係る複合シートは、熱可塑性樹脂と強化繊維からなる複合シートを金型内に設置してプレスし、熱可塑性樹脂の融点より高い温度に加熱し、連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて成形する繊維強化熱可塑性複合材料の成形用の複合シートであって、連続強化繊維を各層において一定の方向に並べて、各層毎に連続強化繊維の方向を異ならせて積層するとともに、連続強化繊維と一緒に熱可塑性樹脂からなる不織布を積層し、連続強化繊維の各層と不織布とをスティッチングを施して一体化している。

また、本発明に係る繊維強化熱可塑性複合材料成形用の中間体は、複合シートを裁断および／又は積層して、金型に設置する所定形状に整形したものである。この場合、複合シートを裁断し積層して、金型に設置する所定形状に整形したものに、スティッチングを施して一体化してもよい。

本発明に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法によれば、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる不織布を積層し、スティッチングを施して一体化しているので、成形時に中間体の強化繊維の方向を維持でき、スタンピング成形に比べても、性能の安定した製品を得ることができる。また、熱可塑性樹脂が不織布で構成され、熱を加えたときに溶融し易いので、比較的短時間で加熱成形が行える。また、金型に設置する中間体は、加熱して設置する必要がないので、スタンピング成形に比べて作業性がいい。また、中間体は、製造するのに繊維強化熱可塑性複合材料を、加熱し、成形し、冷却するという一連の成形作業がなく、コストを低く抑えることができる。

また、本発明に係る複合シートは、熱可塑性樹脂が不織布で構成され、熱を加えたときに溶融し易いので、比較的短時間で加熱成形が行える。また、スティッチングを施しているので、上述した本発明に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法に採用した場合、金型に設置する際に、強化繊維と不織布とがばらけず、設置が容易である。さらに、強化繊維を各層において一定の方向に並べて各層毎に強化繊維の方向を異ならせて積層するとともに、強化繊維と一緒に熱可塑性樹脂の不織布を積層し、スティッチングを施して一体化した中間体は、強化繊維の方向性が調整されており、また成形時に強化繊維の方向性を維持できるから、上述した本発明に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法に採用した場合に、最終成形品の品質をより均一なものにすることができる。

また、本発明に係る中間体は、複合シートを裁断および／又は積層して、金型に設置する所定形状に整形したので、複合シートを金型に設置する設置工程の作業が容易である。また、複合シートを裁断し積層して、金型に設置する所定形状に整形した中間体に、スティッチングを施して一体化した中間体は、複合シートを一体化したので、中間体を金型内に設置する作業の作業性がさらに向上する。また、金型に設置する中間体に含まれる空気を少なくすることができるので、最終成形品の品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法を示す図。 複合シートの積層構造を示す図。 複合シート製造装置を示す図。 本発明の他の実施形態に係る中間体および成形方法を示す図。

符号の説明

１ 中間体
２，３ 金型
４ キャビティ空間
５ 強化繊維
６ 不織布
７ 複合シート
１０ 複合シート製造装置
１１ 搬送ベルト
１２ 制御部
１３ａ-１３ｃ 強化繊維設置部
１４ａ-１４ｄ 強化繊維供給部
１５ａ-１５ｃ 強化繊維張設部
１６ａ-１６ｃ 把持部
１７ａ-１７ｃ 把持部ガイド
１８ 不織布供給部
１９ スティッチング部
２０ 巻取部
２１ 搬送ローラ
２３ ピン（仮止部）

以下、本発明の一実施形態に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法は、図１に示すように、強化繊維と、熱可塑性樹脂からなる不織布とを積層し、スティッチングを施して一体化した複合シート７を金型２、３内に設置する設置工程と、金型２、３内に設置した複合シート７をプレスし、熱可塑性樹脂の融点より高い温度になるように加熱して成形する成形工程とを備えている。なお、図１に示す例では、複合シート７を裁断および／又は積層して金型２、３に設置する所定形状に整形して金型２、３に設置する中間体１を製造し、斯かる中間体１を金型２、３内に設置している。

複合シート７には、図２に示すように、強化繊維５を各層において一定の方向に並べて各層毎に強化繊維５の方向が異なるように積層するとともに、強化繊維５と一緒に熱可塑性樹脂製の不織布６を積層し、スティッチングを施して一体化した複合シート７を用いるとよい。斯かる複合シート７は、例えば、図３に示す複合シート製造装置１０を用いて製造することができる。

この複合シート製造装置１０は、図３に示すように、搬送ベルト１１、制御部１２、強化繊維設置部１３ａ〜１３ｃ、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｄ、強化繊維張設部１５ａ〜１５ｃ、把持部１６ａ〜１６ｃ、把持部ガイド１７ａ〜１７ｃ、不織布供給部１８、スティッチング部１９、および巻取部２０を備えている。

搬送ベルト１１は、シート状に積層した強化繊維および不織布を搬送するものであり、搬送ローラ２１、２２に掛け回されており、幅方向の両縁に強化繊維５を仮止めする仮止部２３を備えている。この実施形態では、搬送ベルト１１は、強化繊維５を仮止めする仮止部としてのピン２３を一定の間隔で植設した両端のベルト１１ａ、１１ｂと、中間部を支持する複数（図４に示す例では３つ）の中間のベルト１１ｃ〜１１ｅで構成しており、それぞれ搬送ローラ２１、２２に掛け回している。なお、強化繊維５を仮止めする仮止部２３は、強化繊維５を仮止めする機能を備えていればよく、ピン２３には限らない。制御部１２は、搬送ローラ２１、２２の回転駆動を制御し、かつ、搬送ベルト１１の回転を制御するものである。

強化繊維設置部１３ａ〜１３ｃは、巻芯に巻回された強化繊維５（連続強化繊維）を設置するものであり、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃは強化繊維設置部１３ａ〜１３ｃから搬送ベルト１１上に強化繊維５を供給するものである。この実施形態では、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃは強化繊維５を適切に供給する送り機構（図示省略）と、強化繊維５を切断するカッター（図示省略）を備えている。強化繊維張設部１５ａ〜１５ｃは、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃに対して、搬送ベルト１１の幅方向に所定の角度で対向させて配設している。

把持部１６ａ〜１６ｃは、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃから強化繊維５の先端を把持する部材である。把持部ガイド１７ａ〜１７ｃは強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃと強化繊維張設部１５ａ〜１５ｃとの間で把持部１６ａ〜１６ｃの移動を案内するものである。

不織布供給部１８は、搬送ベルト１１上に不織布を供給するものである。スティッチング部１９は、積層された強化繊維５を糸で縫い付けて固定するものであり、巻取部２０はスティッチングを施した複合シート７を巻取るものである。

この複合シート製造装置１０は、把持部１６ａ〜１６ｃにより強化繊維５の端部を把持し、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃから把持部ガイド１７ａ〜１７ｃに沿って搬送ベルト１１の幅方向に強化繊維５を引き出す。そして、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃと強化繊維張設部１５ａ〜１５ｃにおいて、強化繊維５を押し下げ、強化繊維５を搬送ベルト１１のピン２３に仮止めする。強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃは、仮止めした強化繊維５の端部をカッター（図示省略）で強化繊維５を切断する。これにより、強化繊維５を搬送ベルト１１に所定の角度で張設することができる。なお、この実施形態では、強化繊維供給部１４ａからは、搬送ベルト１１の進行方向に対して−４５°に強化繊維５が張設され、強化繊維供給部１４ｂからは、搬送ベルト１１の進行方向に対して９０°に強化繊維５が張設され、強化繊維供給部１４ｃからは、搬送ベルト１１の進行方向に対して４５°に強化繊維５が張設されるように設定している。

把持部１６ａ〜１６ｃ、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃ、および強化繊維張設部１５ａ〜１５ｃのこの一連の動作を、強化繊維５が搬送ベルト１１の進行方向に並ぶように、搬送ベルト１１の進行速度に合わせて繰り返し行う。

また、この実施形態では、搬送ベルト１１の進行方向の手前側にも、強化繊維供給部１４ｄを備えている。この強化繊維供給部１４ｄには、図示は省略するが、搬送ベルト１１の上方から複数本の強化繊維５が供給され、各強化繊維５を搬送ベルト１１の進行方向に沿って搬送ベルト１１の幅方向に順に並べてシート状に設置している。例えば、搬送ベルト１１の幅方向に合わせて並べた複数本の強化繊維を引き揃えて巻き取ったビームから強化繊維を供給するようにしてもよい。また、１４ａ〜１４ｃと同様に強化繊維を巻き取ったボビンを多数並べて、各ボビンから搬送ベルト１１の幅方向に強化繊維を引き揃えて供給してもよい。また、強化繊維を経糸としてすだれ状に織ったすだれ状織物を供給してもよい。

この複合シート製造装置１０によれば、強化繊維５は、搬送ベルト１１の進行方向に対して、例えば、０°、−４５°、９０°、４５°の角度で順に供給され、それぞれ搬送ベルト１１の上に一定の方向に並べられ、かつ積層される。なお、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃ、強化繊維張設部１５ａ〜１５ｃ、把持部１６ａ〜１６ｃ、把持部ガイド１７ａ〜１７ｃの設置角度は、搬送ベルト１１の進行方向に対して自由に変えることができるようになっており、各強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃから強化繊維５を供給する角度を変更することにより、各層毎の強化繊維５の張設角度を自由に設定することができる。また、強化繊維供給部等で構成される強化繊維の張設機構は、搬送ベルト１１に対して増設することが可能である。これにより、図２に示す例に限定されず、強化繊維５の積層角度および積層角度の順番を任意に設定することができる。

不織布供給部１８は、斯かる強化繊維５を積層したものの上に熱可塑性樹脂からなる不織布６を供給する。不織布６には、例えば、メルトブローン法で製造したものを用いるとよい。この実施形態では、紡糸ノズルの出口に高温・高圧の空気流を吹き出して、熱可塑性樹脂の溶融紡糸を延伸及び開繊して、補集ネットコンベアー上に集積させてシート化したものを用いた。スティッチング部１９はこのように積層された強化繊維５および不織布６を糸で縫い合わせて固定し、複合シート７にするものであり、巻取部２０は搬送ベルト１１の速度に応じて、複合シート７を巻き取るものである。この複合シート製造装置１０では、複合シート７を巻取部２０に巻取る際、搬送ベルト１１が下方向に回転して、搬送ベルト１１の仮止部２３から複合シート７が外れて巻取部２０に巻取られるようになっている。このように、強化繊維５の複合シート７の製造は、機械により自動化することができる。

この実施形態で製造した複合シート７は、図４に示すように、各層毎に方向を４５°ずらして強化繊維５を積層している。

次に、中間体１を製造する際は、この複合シート７を裁断し、積層して金型２，３に設置する所定の形状になるように整形するとよい。なお、複合シート７を積層する際、各層毎に少しずつ複合シート７を回転させて積層することにより、中間体１の等方性を向上させることができる。この中間体１は、金型２，３に設置する所定の形状に整形されているので、このままの状態で金型２，３のキャビティ空間４に設置することができる。そして、金型２，３を閉じて、金型２，３内を不織布６の熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度になるように中間体を加熱することによって成形した後、融点より低い温度に冷却することにより、所望の成形品を成形することができる。

この成形方法は、金型２、３に設置する複合シート７および中間体１を製造するのに、加熱、溶融し、成形した後、冷却、固化するという一連の成形作業がなく、また、中間体１を製造するのに金型などの設備が必要ないので、コストを低く抑えることができる。また、複合シート７や中間体１を金型２，３内に設置する作業は、複合シート７や中間体１を加熱しないので、金属製品のプレス成形の場合と同様に取り扱え、簡単であり、作業手間が繁雑になることはない。また、中間体１を作製する際に、強化繊維の配向状態を制御、固定することができるので、成形品に含まれる強化繊維も流動することなく、均一な性能を有する製品を安定して提供することができる。

また、複合シート７や中間体１は強化繊維５と、熱可塑性樹脂からなる不織布６を積層しており、不織布６は加熱により溶融し易く、強化繊維５への熱可塑性樹脂の含浸が早く進む。このため、成形圧力を低くでき、成形時間を短くすることができる。特に、この実施形態では、不織布６にメルトブローン法により製造したものを用いたので、斯かる効果が得られ易い。さらに中間体１は金型２、３に設置する所定形状に整形されているので、成形時に樹脂を流動させることがほとんどなく、そのままの状態で溶融して成形することができる。このため、中間体の状態と略同じ方向に、製品段階での強化繊維の方向を制御することができ、より品質の良い製品を安定して供給することができる。なお、金型の加熱手段、及び、早期に温度上昇させる手段として、電磁誘導方式の加熱手段を用いるとよく、例えば、フランスのＲｏｃｔｏｏｌ社製の成形装置を利用するとよい。これによれば、斯かる中間体１の急速加熱が可能であり、成形サイクルを短くすることができる。

以上、本発明の一実施形態に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法およびその中間体、および、複合シートを説明したが、本発明に係る繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法、中間体、複合シートはそれぞれ上記の実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。

例えば、複合シート製造装置１０は、搬送ベルト１１の進行方向に対して、各強化繊維供給部１４ａ〜１４ｃから強化繊維５を供給する角度を自由に変更してもよい。これにより、強化繊維５の配向角度を自由に設定することができる。また、中間体１を整形する工程では、強化繊維５の複合シート７を積層しているが、この際、複合シートを積層方向に対して回転させ、ずらして積層することにより、様々な配向角度を有する中間体を作製することができ、成形品の均質等方性を向上させることも可能である。

また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４６に代表されるポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。

特に耐熱性が要求される分野においては、ポリエステル系樹脂であることが好ましい。また、加水分解防止剤、熱劣化防止剤等の添加剤を目的に応じて添加することができる。また、コストダウン、耐水性、耐化学薬品性が要求される分野には、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。さらに耐溶剤性能に優れること、成形条件が広いことからポリプロピレンが望ましい。ポリプロピレンは、その本来持つ特性から強化繊維との接着性に乏しいことが欠点として挙げられていたが、近年、酸変性することにより接着性が改良された。そのため本発明の繊維強化熱可塑性複合材料にポリプロピレンを用いる場合は、このような変性が成されていることが好ましい。また、耐摩耗性、耐油性が必要な場合にはポリアミド系樹脂が好ましい。吸湿性が問題にならない分野では、ナイロン６であることが望ましい。この場合、例えば酸素雰囲気下で加熱されると酸化劣化を起こすので、これを防止するために酸化劣化防止剤等を目的に応じて添加することができる。

また、熱可塑性樹脂からなる不織布の製造方法としては、メルトブローン法によるものを例示したが、不織布の製造方法としては、これには限定されず、メルトブローン法以外に乾式でニードルパンチ式、スパンボンド法を採用することができる。なお、本発明において、熱可塑性樹脂からなる不織布については、繊維が細く、また不純物を出来る限り含まないものが望ましく、メルトブローン法やスパンボンド法によるものが望ましい。スパンボンド法によるものとしては、例えば、熱可塑性樹脂を溶融紡糸し、紡出糸条を牽引装置で牽引細化せしめ、摩擦帯電やコロナ放電による静電気反発力によって開繊した後、コンベアネット上に堆積させて長繊維ウェブを形成し、この長繊維ウェブを一対のエンボスロール等からなる熱圧接装置にて熱圧接した長繊維不織布を用いることができる。

本発明で用いられる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維などの有機繊維が挙げられる。中でもガラス繊維は、強度、弾性率、耐屈曲性に優れ、表面処理剤の最適化が容易であり、樹脂との接着性が良好で安価であることから好ましい。ガラス繊維にはＥガラス（電気用）、Ｃガラス（耐食用）、Ｓガラス、Ｔガラス（高強度・高弾性率）等があるが、使用目的に応じて、適宜選択することができる。さらに、高強度・高弾性率が要求される分野においては、炭素繊維を好適に用いることができる。

どのような強化繊維を用いる場合でも、強化繊維束表面には、熱可塑性樹脂との接着性を良好にするために、カップリング剤や集束性を上げるためのサイジング剤（集束剤）が処理されていることが望ましい。また、これらの表面処理剤は、熱可塑性樹脂の種類によって成分を適正化することが好ましい。

また、上述した実施形態では、複合シート７は、不織布６を積層した強化繊維５の一番上に積層したものを例示したが、強化繊維５に対して、不織布６を積層する位置、積層する数などは任意に選択できる。例えば、複合シート製造装置１０において、不織布供給部１８を設置する位置を、強化繊維供給部１４ａ〜１４ｄの間に設けたり、手前に設けたりすることにより、不織布を積層する位置を任意に選択することができる。例えば、強化繊維の各層の間に不織布を積層してもよい。また、１４ｄの供給部から供給される強化繊維に重ねて不織布を強化繊維と一緒に供給するようにしてもよい。

また、スティッチングに用いる糸は、種々の糸を用いることができる。強化繊維の配向角度を制御して作製した中間体の配向角度を、成形した後でも正確に維持するためには、成形中にスティッチング糸が溶融しないのが好ましい。このような場合には金型内を繊維強化熱可塑性複合材料の熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度になるように加熱して成形する成形工程において、溶融しない糸を用いることが好ましい。例えば、非常に細いガラスヤーン、融点の高いアラミド繊維、ＰＢＯ繊維などを好適に用いることができる。

一方、成形品の外観が重視される用途においては、金型内を繊維強化熱可塑性複合材料の熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度になるように加熱して成形する成形工程において、溶融する熱可塑性樹脂の糸を用いても良い。この場合、繊維強化熱可塑性複合材料を加熱溶融させる際に、スティッチング糸が溶融するので、若干、強化繊維の配向角度が乱れる恐れもあるが、成形品の表面にスティッチング糸の跡が残るのを防止できるというメリットがある。

中間体を製造する工程で、金型に設置する所定形状に整形したものに、さらにスティッチングを施して一体化することにより、中間体を金型に設置する設置作業において、作業性が向上する。

また、成形品の肉厚が部分的に異なるような形状の場合において、図４に示すように、金型の形状に応じて中間体の肉厚を部分的に厚くするとよい。このような場合は、部分的に肉厚を変える必要があり、複合シートの形状もいろいろな形の複合シートを積層することになるので、金型に設置する所定形状に整形したものに、スティッチングを施して一体化するとよい。

また、上述したように連続強化繊維が含まれる強化繊維を用いた場合には、成形品に反りが生じる場合がある。反りを小さく抑えるには、中間体の厚さ方向に、連続強化繊維の角度を対称にするとよい。例えば、図２に示すように、０°、−４５°、９０°、４５°の角度で順に強化繊維を供給して製作した複合シートを用いる場合は、４５°、９０°、−４５°、０°の角度で順に強化繊維を供給して製作した複合シートを交互に積層して中間体を作成するとよい。これにより中間体は肉厚方向に連続強化繊維の方向が対称になる。同様に、−４５°、４５°の角度で順に強化繊維を供給して製作した複合シートに対しては、４５°、−４５°の角度で順に強化繊維を供給して製作した複合シートを交互に積層して中間体を作成するとよい。これにより中間体は肉厚方向に連続強化繊維の角度が対称になる。このように、中間体の肉厚方向において、連続強化繊維の方向を対称にすることにより、成形品の反りを小さく抑えることができる。

また、上述したように、中間体を作成する際、肉厚方向に連続強化繊維の角度が対称になるように、連続強化繊維の角度が厚さ方向に対称な複合シートを交互に積層してもよいが、例えば、−４５°、４５°、４５°、−４５°の角度の順で強化繊維を供給して、厚さ方向に連続強化繊維の角度が対称な複合シートを製作し、これを積層するようにしてもよい。斯かる複合シートは、それ自体、厚さ方向に連続強化繊維の方向が対称になっており、成形品に反りが生じるのを抑えることができるので、この複合シートを積層して中間体を製作することにより、成形品に反りが生じるのを抑えることができる。

Claims (5)

1. 繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法であって、
   連続強化繊維を各層において一定の方向に並べて、各層毎に連続強化繊維の方向を異ならせて積層するとともに、前記連続強化繊維と一緒に熱可塑性樹脂からなる不織布を積層し、スティッチングを施して連続強化繊維と不織布を一体化した複合シートを金型内に設置する設置工程と、
   前記設置工程で金型内に設置した複合シートをプレスし、前記熱可塑性樹脂の融点より高い温度に加熱して、前記連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて成形する成形工程とを備えた繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法。
2. 熱可塑性樹脂と強化繊維からなる複合シートを金型内に設置してプレスし、熱可塑性樹脂の融点より高い温度に加熱し、連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて成形する繊維強化熱可塑性複合材料の成形用の複合シートであって、
   連続強化繊維を各層において一定の方向に並べて、各層毎に連続強化繊維の方向を異ならせて積層するとともに、
   前記連続強化繊維と一緒に熱可塑性樹脂からなる不織布を積層し、
   前記連続強化繊維の各層と不織布とをスティッチングを施して一体化した複合シート。
3. 熱可塑性樹脂と強化繊維からなる複合シートを金型内に設置してプレスし、熱可塑性樹脂の融点より高い温度に加熱し、連続強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて成形する繊維強化熱可塑性複合材料の成形用の複合シートの製造方法であって、
   連続強化繊維を各層において一定の方向に並べて、各層毎に強化繊維の方向を異ならせて積層する工程と、
   前記連続強化繊維と一緒に熱可塑性樹脂製の不織布を積層する工程と、
   前記連続強化繊維の各層と不織布とをスティッチングを施して一体化する工程とを備えた複合シートの製造方法。
4. 請求項２に記載の複合シートを裁断および／又は積層して、金型に設置する所定形状に整形したことを特徴とする繊維強化熱可塑性複合材料成形用の中間体。
5. 請求項２に記載の複合シートを裁断し積層して、金型に設置する所定形状に整形したものに、スティッチングを施して一体化したことを特徴とする繊維強化熱可塑性複合材料成形用の中間体。

Images