JP2015136902A - 繊維強化複合材の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品に放熱性を付与する金属材料の占める面積が、成形品の全表面積に比べて比較的大きい場合であっても、金属材料と成形品との良好な接合状態を実現できる成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】繊維強化複合材の成形方法は、強化繊維２１とマトリックス樹脂２０から成る繊維強化複合材１２と、金属箔１３とを、キャビティ形成面１５ａを有する金型１０，１１内に配置し、金型１０，１１内で繊維強化複合材１２および金属箔１３を加熱・加圧・冷却して、キャビティ形成面１５ａに形成されている凸凹１９を金属箔１３に転写させ、溶融したマトリックス樹脂２０を金属箔１３に転写された凸凹１３ａに流入させた上で固化させて、繊維強化複合材１２と金属箔１３を接合する。【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、熱可塑性のマトリクス樹脂を使用した繊維強化複合材の成形方法および成形装置に関する。

強化繊維と熱可塑性のマトリックス樹脂を含む繊維強化複合材は、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れること、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有することなどから、航空機や自動車部材、建材、スポーツ部材用途において注目され、その需要は年々高まりつつある。

近年では、パソコンやＯＡ機器、携帯電話、ＡＶ機器、家電製品などの電気・電子機器の部品や、これら部品や高密度実装回路を収容する筐体部分には、成形性、生産性、経済性に優れる繊維強化プラスチックが頻繁に使用されている。特に高い力学特性、剛性、機械強度、軽量性、導電性が要求される場合は、炭素繊維を強化繊維とし、ナイロン、ＰＣ等の熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物（ＣＦＲＴＰ）が、従来の射出成形法で成形していたような複雑な形状であっても、柔軟に対応でき、また大量生産が可能なことから好ましく使用される。

さらに、このような電気・電子機器の部品および筐体には、力学特性、剛性、機械強度、軽量性、導電性に加えて、高い放熱性が求められる。そこで、繊維強化複合材などのような樹脂材料に高い放熱性を有する金属材料を接合することで、繊維強化複合材に金属材料のこのような特性を付与する試みがなされている。

樹脂材料と金属材料の接合には、例えば、繊維強化複合材プリプレグの最外上層に金属箔を載せ、ホットプレスによって成形する方法や、射出成形用金型内に金属材料を挿入し、炭素繊維強化ペレットを用いて射出成形を行う方法が知られている（特許文献１）。

このような方法で、繊維強化複合材に金属材料を接合した成形品は、成形品からの金属箔の突起量は少なく、外観も良好である。

特開２００５−２８５９２３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、金属材料の占める面積が成形品の全表面積の１０％を超えた場合、成形の際に基材への圧力のかかり方や熱伝導が不均一になるため、成形性が悪化し、結果として剛性や強度等の成形品の成形品特性に悪影響を及ぼすだけでなく、成形品の表面への金属材料の接合性が悪化する。したがって、金属材料によって繊維強化複合材に放熱性を付与できる成形品上での範囲が、極めて限られる。

本発明は、成形品に放熱性を付与する金属材料の占める面積が、成形品の全表面積に比べて比較的大きい場合であっても、金属材料と成形品との良好な接合状態を実現できる成形方法を提供することを目的とする。

本発明の繊維強化複合材の成形方法は、強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、キャビティ形成面を有する金型内に配置し、前記金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、前記キャビティ形成面に形成されている凸凹を前記金属箔に転写させ、溶融した前記マトリックス樹脂を前記金属箔に転写された凸凹に流入させた上で固化させて、前記繊維強化複合材と金属箔を接合することを特徴とする。

また、本発明の繊維強化複合材の成形方法は、強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、孔を有した金属箔とを、金型内に配置し、前記金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、溶融した前記マトリックス樹脂を前記金属箔の前記孔に流入させた上で固化させて、前記孔の壁面とこの壁面に接触している固化した前記マトリックス樹脂との摩擦力によって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合することを特徴とする。

また、本発明の繊維強化複合材の成形方法は、強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、孔を有した金属箔とを、金型内に配置し、前記金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、溶融した前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側の面から前記金属箔の前記孔を介して前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側とは反対側の面に回り込んで固化して、前記マトリックス樹脂が前記金属箔の両側から前記金属箔を挟むことによって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合することを特徴とする。

また、本発明の繊維強化複合材の成形方法は、強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、金型内に配置して型締めし、加熱・加圧・冷却することによって、型締め途中に記金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、前記加熱によって溶融した前記マトリックス樹脂の一部が前記金属箔の前記孔に流入し、前記冷却によって前記マトリックス樹脂が固化することによって、前記孔の壁面とこの壁面に接触している固化した前記マトリックス樹脂との摩擦力によって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合することを特徴とする。

また、本発明の繊維強化複合材の成形方法は、強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、金型内に配置して型締めし、加熱・加圧・冷却することによって、前記型締めの途中で前記金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、前記加熱によって溶融した前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側の面から前記金属箔の前記孔を介して前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側とは反対側の面に回り込んで固化して、前記マトリックス樹脂が前記金属箔の両側から前記金属箔を挟むことによって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合することを特徴とする。

また、本発明の繊維強化複合材の成形方法は、金型内に、孔を有した金属箔と、前記金属箔を挟んで前記金属箔の上下面に、強化繊維とマトリックス樹脂から成る第１，第２繊維強化複合材とを配置し、前記金型内で前記第１，第２繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、前記加熱によって溶融した前記第１，第２繊維強化複合材の前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の両側から前記金属箔の前記孔に流入して前記冷却によって固化して一体化することを特徴とする。

また、本発明の繊維強化複合材の成形方法は、金型内に、金属箔と、前記金属箔を挟んで前記金属箔の上下面に、強化繊維とマトリックス樹脂から成る第１，第２繊維強化複合材を配置して型締めし、加熱・加圧・冷却することによって、前記型締め途中に前記金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、前記加熱によって溶融した前記第１，第２繊維強化複合材の前記マトリックス樹脂が、前記金属箔の両側から前記金属箔の前記孔に流入して前記冷却によって固化して一体化することを特徴とする。

本発明によれば、キャビティ形成面に形成されている凸凹を金属箔に転写させ、繊維強化複合材の溶融したマトリックス樹脂を金属箔に転写された前記凸凹に流入させた上で固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

また本発明によれば、繊維強化複合材の溶融したマトリックス樹脂を金属箔の孔に流入させた上で固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

また本発明によれば、繊維強化複合材の溶融したマトリックス樹脂の一部が、金属箔の前記マトリックス樹脂の側の面から前記金属箔の前記孔を介して前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側とは反対側の面に回り込んで固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

また本発明によれば、型締め途中に金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、加熱によって溶融したマトリックス樹脂の一部が前記金属箔の前記孔に流入し、冷却によって前記マトリックス樹脂が固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

また本発明によれば、型締めの途中で金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、繊維強化複合材の溶融したマトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側の面から前記金属箔の前記孔を介して前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側とは反対側の面に回り込んで固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

また本発明によれば、金属箔を挟んで前記金属箔の上下面に、強化繊維とマトリックス樹脂から成る第１，第２繊維強化複合材とを配置し、加熱によって溶融した前記第１，第２繊維強化複合材の前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の両側から前記金属箔の孔に流入して冷却によって固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

また本発明によれば、金属箔を挟んで前記金属箔の上下面に、強化繊維とマトリックス樹脂から成る第１，第２繊維強化複合材とを配置し、型締め途中に前記金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、加熱によって溶融した前記第１，第２繊維強化複合材の前記マトリックス樹脂が、前記金属箔の両側から前記金属箔の前記孔に流入して冷却によって固化させるので、成形品の放熱性を付与する前記金属箔の占める面積が、成形品の全表面積に比べて大きい場合であっても、前記繊維強化複合材と前記金属箔を強固に接合することができる。

本発明の実施の形態１の成形方法に使用する成形装置を示す側断面図 同実施の形態のフローチャート 同実施の形態における型締め前の成形装置の側断面図 同実施の形態における型締め途中の成形装置の側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置の側断面図 同実施の形態における型締め前の金型の要部と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置の要部と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 本発明の実施の形態２における型締め前の成形装置の要部と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置の要部と繊維強化複合材の側断面図 本発明の実施の形態３における型締め前の成形装置の要部と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置の要部と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 本発明の実施の形態４における型締め前の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における成形装置の具体的な型形状を示す型締め前の側断面図 同実施の形態における成形装置の具体的な型形状を示す型締め時の側断面図 本発明の実施の形態５における型締め前の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における成形装置の具体的な型形状を示す型締め前の側断面図 同実施の形態における成形装置の具体的な型形状を示す型締め時の側断面図 本発明の実施の形態６における型締め前の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 本発明の実施の形態７における型締め前の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における型締め時の成形装置と金属箔と繊維強化複合材を拡大した側断面図 同実施の形態における成形装置の具体的な型形状を示す型締め前の側断面図 同実施の形態における成形装置の具体的な型形状を示す型締め時の側断面図

以下、本発明の各実施の形態を、図面に基づいて説明する。
なお、同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する場合もある。
また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示す。図示された各構成要素の厚み、長さ等は図面作成の都合上から、実際とは異なる。

以下の実施の形態で示す各構成要素の形状や寸法等は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（実施の形態１）
図１〜図４Ａ，図４Ｂは本発明の実施の形態１を示す。

図１は成形装置の主要部を示す側断面図である。
この成形装置は、第１金型である可動側金型１０と、第２金型である固定側金型１１とで構成されている。可動側金型１０は凸状のキャビティ形成面１５ａを有し、固定側金型１１の凹状のキャビティ形成面１５ｂと共に成形品を成形する成形空間を形成する。可動側金型１０の内部でキャビティ形成面１５ａの最近傍には、冷却回路１６と電気式ヒーター等の加熱回路１７が設けられている。固定側金型１１の内部でキャビティ形成面１５ｂの最近傍にも、冷却回路１６と加熱回路１７が設けられている。

なお、ここでは加熱回路１７を冷却回路１６よりもキャビティ形成面１５ａ，１５ｂの最近傍に配置しているが、加熱回路１７よりも冷却回路１６をキャビティ形成面１５ａ，１５ｂの最近傍に配置しても良い。

また、凸状のキャビティ形成面１５ａおよび凹状のキャビティ形成面１５ｂは、それぞれ可動側金型１０，固定側金型１１のどちらに配置しても良い。
固定側金型１１側に配置されている被加工材押さえプレート１４は、固定金型１１側に可動して、金属箔１３および熱可塑性の繊維強化複合材１２を、固定側金型１１とで挟み込んで繊維強化複合材１２および金属箔１３を拘束する。図１では、金属箔１３が可動側金型１０の側で、繊維強化複合材１２が固定側金型１１の側に配置したが、金属箔１３が固定側金型１１の側で、繊維強化複合材１２が可動側金型１０の側に配置しても良い。

図２は成形方法を示すフローチャートである。このフローチャートに基づいて、図３Ａ〜図３Ｃの成形工程を順に説明する。
ステップＳ１では、図３Ａに示すように繊維強化複合材１２および金属箔１３を金型内へ搬送する。このとき、繊維強化複合材１２および金属箔１３は、固定側金型１１と被加工材押さえプレート１４との間に搬送される。型締め前の要部の拡大図を図４Ａに示す。

この図から分かるように、可動側金型のキャビティ形成面１５ａの表面には、数μｍから数百μｍの微小凸凹１９が施されている。繊維強化複合材１２は、マトリックス樹脂２０と強化繊維織物２１を交互に積層して構成されている。金属箔１３は厚さが数μｍ〜数百μｍ程度である。

なお、微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａは固定側金型側または可動側金型側のいずれに配置しても良いが、金属箔１３は微小凸凹１９を有したキャビティ形成面と接触する側に配置する。

ステップＳ２では、被加工材押さえプレート１４が固定側金型１１の側に移動して、固定側金型１１と被加工材押さえプレート１４とで繊維強化複合材１２および金属箔１３を挟み込んで、繊維強化複合材１２および金属箔１３を拘束する。被加工材押さえプレート１４には、次工程でキャビティ形成面１５ａが通過する孔１４ａが中央に形成されている。

ステップＳ３では、図３Ｂに示すように金型を閉じて、繊維強化複合材１２および金属箔１３と可動側金型１０のキャビティ形成面１５ａが接するところで一時保持し、繊維強化複合材１２および金属箔１３を、繊維強化複合材１２に含浸しているマトリックス樹脂２０の溶融温度以上、強化繊維織物２１の溶融温度以下まで加熱する。この例では、可動側金型１０が金属箔１３を介して繊維強化複合材１２に当接している。

ステップＳ４では、可動側金型１０と固定側金型１１を型締めして加圧し、繊維強化複合材１２のマトリックス樹脂２０を金型のキャビティ内に流動させるとともに、マトリックス樹脂２０の流動を利用して強化繊維織物２１もマトリックス樹脂２０と同期させて金型のキャビティ内に流動させる。ここで、可動側金型１０のキャビティ形成面１５ａには微小凸凹１９が施されているので、図４Ｂに示すように、型締め・加圧によって、微小凸凹１９は金属箔１３に転写され、溶融したマトリックス樹脂２０は金属箔１３上に転写された微小凸凹１９に流入する。

さらに具体的には、上記のように金属箔１３の第１面１３ｕおよび第２面１３ｄの両面に微小凸凹１９が形成されているので、溶融したマトリックス樹脂２０の一部は金属箔１３上の微小凸凹１９に流入し、その後マトリックス樹脂を固化する。このようにして固化したマトリックス樹脂２０は、金属箔１３上の微小凸凹１９との接触面積が大きくなるため、大きな摩擦力を生じ、マトリックス樹脂２０と金属箔１３との間に接合効果が得られる。このような効果をアンカー効果といい、アンカー効果によって繊維強化複合材と金属箔とを接合できる。

ステップＳ５では、固定側金型１１のキャビティ形成面１５ｂに配置された冷却回路１６により繊維強化複合材１２中のマトリックス樹脂２０を固化させて、マトリックス樹脂２０の固化温度以下で成形品１８を金型内から取り出す。

ステップＳ６では、可動側金型１０と固定側金型１１を型開きして、可動側金型１０の凸形状のキャビティ形成面１５ａに付着した成形品１８を金型から取り出す。
かかる構成によれば、熱可塑性の繊維強化複合材１２および金属箔１３を金型内で加熱し、マトリックス樹脂２０を再溶融させ、同時に圧縮加工することでマトリックス樹脂２０を金型のキャビティ内に流動させるとともに、金属箔１３をアンカー効果によってマトリックス樹脂２０と接合させることで、連続繊維から成る繊維強化複合材１２の片側全面に金属箔１３を接合した成形品１８を得ることが出来る。

なお、キャビティ形成面１５ａの表面に微小凸凹１９を施さずに、同様の方法で成形した場合、繊維強化複合材と金属箔との間に接合効果は得られず、容易に剥がれることが確認されている。キャビティ形成面１５ａの表面に微小凸凹１９を施すことで、繊維強化複合材と金属箔との間には十分な接合効果が得られ、容易には剥がれないことが確認された。

（実施の形態２）
図５Ａと図５Ｂは本発明の実施の形態２を示す。
実施の形態１ではキャビティ形成面１５ａに微小凸凹１９が形成されていたが、この実施の形態２では図５Ａに示すように、キャビティ形成面１５ａには微小凸凹１９が形成されていない。さらにこの実施の形態２では、金属箔１３には、孔２２が予め形成されている。金属箔１３の孔２２が予め形成されている個所は、例えば、底面が四角形の深皿状の成形物の場合、その四角形底面の四隅の角の頂部１５ｃ（図１を参照）の付近、または成形品上で金属箔１３が繊維強化複合材から剥がれやすくなる部位に予め生成されている。

孔２２は、成形品の平面部にあたる部分に数ｍｍ程度の孔２２を複数個並べるのが望ましい。孔２２の形状や寸法、配列については、成形品の形状に応じて適宜対応するものとする。キャビティ形成面１５ａにおける微小凸凹１９の有無以外の構成や成形方法は、実施の形態１と同様である。

図５Ｂは型締め中の成形装置の側断面図を示している。
かかる構成によれば、孔２２が形成された金属箔１３を使用しており、溶融したマトリックス樹脂２０の一部が金属箔１３上の孔２２に流れ込み、冷却後、固化することで、固化したマトリックス樹脂２０が孔２２を有した金属箔１３を、孔２２の壁面２２ａとで接触している部位の摩擦力によって固定するため、繊維強化複合材１２と金属箔１３との接合効果が得られる。

また、金属箔１３は可動側金型のキャビティ形成面１５ａ側、固定側金型のキャビティ形成面１５ｂ側のいずれに配置しても良い。
また、実施の形態１に示した微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａを用いて、実施の形態２に示す方法で成形を行っても良い。

また、実施の形態２では孔２２は金属箔１３の下面である第２面１３ｄから上面である第１面１３ｕにまで貫通していたが、孔２２は金属箔１３の第１面１３ｕに貫通していない場合も、有効であった。

（実施の形態３）
図６Ａと図６Ｂは本発明の実施の形態３を示す。
実施の形態２では金属箔１３の孔２２に対応する位置のキャビティ形成面１５ａはフラットであったが、この実施の形態３では図６Ａに示すように、金属箔１３に形成された孔２２の位置に対応して凹部２３が、キャビティ形成面１５ａに形成されている。凹部２３の長さＬ１は孔２２の長さＬ２よりも大きい。

金属箔１３における孔２２の有無、およびキャビティ形成面１５ａにおける微小凸凹の有無と凹部２３以外の構成や成形方法は、実施の形態１と同様である。また、金属箔１３における孔２２の形状については実施の形態２と同様である。

図６Ｂは、型締め中の成形装置の側断面図を示している。かかる構成によれば、溶融したマトリックス樹脂２０の一部が金属箔１３上の孔２２に流れ込み、孔２２を通過したマトリックス樹脂２０が、キャビティ形成面１５ａの表面の凹部２３内に充填される。その後、冷却によって固化したマトリックス樹脂２０が、孔２２を有した金属箔１３を両面から挟む形状を取り、繊維強化複合材１２が金属箔１３の上面である第１面１３ｕに係合した状態となるため、金属箔１３が剥がれにくくなり、繊維強化複合材１２と金属箔１３との接合効果が得られる。

また、実施の形態１に示した微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａを用いて、実施の形態３に示す方法で成形を行っても良い。
また、金属箔１３は可動側金型のキャビティ形成面１５ａ側、固定側金型のキャビティ形成面１５ｂ側のいずれに配置しても良い。

（実施の形態４）
図７Ａ〜図７Ｄは本発明の実施の形態４を示す。
実施の形態２では金属箔１３として型締めする前の状態で既に孔２２が形成されたものを使用したが、この実施の形態４では図７Ａに示すように、金属箔１３には孔２２が形成されていないものを使用している。

図７Ａは実施の形態４における成形装置の型締め前の側断面図を、図７Ｂは成形装置の型締め時の側断面図を示す。
キャビティ形成面１５ａに微小凸凹１９は施さないものとする。また、金属箔１３は可動側金型のキャビティ形成面１５ａ側、固定側金型のキャビティ形成面１５ｂ側のいずれに配置しても良い。

金属箔１３を型締め中に意図的に破断させることで、型締め中に孔２２を発生させる。破断による孔２２の生成方法としては、成形品に、金属箔が大きく伸びるような形状を与えることや、Ｒが小さく尖った形状を与えることが挙げられる。

金属箔１３が型締め中に破断し、孔２２を生成することおよび、キャビティ形成面１５ａにおける微小凸凹１９の有無以外の構成や成形方法は、実施の形態１，２と同じである。

図７Ｃと図７Ｄは型締め中に孔２２を発生させる具体例を示している。
型締め前の金属箔１３には、図７Ｃに示したように孔２２が形成されていないが、例えば、底面が四角形の深皿状の成形物の場合、型締めすることによって、その四角形底面の四隅の角の頂部１５ｃに位置する金属箔１３の部分に張力が作用して、図７Ｄに示したように頂部１５ｃの付近で金属箔１３を破断させることで、容易に孔２２を形成することができる。

かかる構成によれば、型締め途中に金属箔１３の一部が破断して発生する孔２２に、溶融したマトリックス樹脂２０の一部が流れ込み、冷却後、固化することで、固化したマトリックス樹脂２０が孔２２を有した金属箔１３を、孔２２の壁面で接触している部位の摩擦力によって固定するため、繊維強化複合材１２と金属箔１３との接合効果が得られる。

また、実施の形態１に示した微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａを用いて、実施の形態４に示す方法で成形を行っても良い。
（実施の形態５）
図８Ａ〜図８Ｄは本発明の実施の形態５を示す。

実施の形態４では、後工程で形成される孔２２に対応する位置のキャビティ形成面１５ａはフラットであったが、この実施の形態５では図８Ａに示すように、凹部２３がキャビティ形成面１５ａに形成されている。凹部２３の長さＬ１は、型締めの際に形成される孔２２の長さＬ２よりも大きい。

図８Ａは実施の形態５における成形装置の型締め前の側断面図を、図８Ｂは実施の形態５における成形装置の型締め時の側断面図を示す。
ここで用いる金属箔１３は、型締め前の状態では孔２２を有していないが、型締め途中に金属箔１３の一部が破断することによって、孔２２が形成される。キャビティ形成面１５ａの表面の、金属箔１３の破断によって発生する孔２２と接触する部位に、凹部２３が形成されている。さらに、キャビティ形成面１５ａには、実施の形態１で見られた微小凸凹１９は施さないものとする。

かかる構成によれば、型締め途中に金属箔１３が破断することによって、発生する金属箔１３上の孔２２に、溶融したマトリックス樹脂２０の一部が、流れ込み、孔２２を通過した後、キャビティ形成面１５ａの表面の凹部２３内に充填される。その後、冷却によって固化したマトリックス樹脂２０が孔２２を有した金属箔１３を、両面から挟む形状を取り、保持することによって、繊維強化複合材１２と金属箔１３との接合効果が得られる。

図８Ｃと図８Ｄは型締め中に孔２２を発生させる具体例を示している。
型締め前の金属箔１３には、図８Ｃに示したように孔２２が形成されていないが、型締めすることによって、可動側金型のキャビティ形成面１５ａの角の頂部１５ｃと接する金属箔１３の特定個所には、金属箔１３の一部を破断する大きさの張力が作用して、図８Ｄに示したように前記特定個所で金属箔１３が破断して孔２２が形成される。

また、ここでは金属箔１３を可動側金型のキャビティ形成面１５ａの側に配置したが、固定側金型のキャビティ形成面１５ｂ側に金属箔１３配置しても良い。
金属箔１３の一部が型締め中に破断して孔２２を生成すること、およびキャビティ形成面１５ａにおける微小凸凹１９の有無と凹部２３以外の構成や成形方法は、実施の形態１と同様である。また、金属箔１３への孔２２の生成方法は、実施の形態４と同様である。

また、実施の形態１に示した微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａを用いて、実施の形態５に示す方法で成形を行っても良い。
（実施の形態６）
図９Ａ，図９Ｂは本発明の実施の形態６を示す。

実施の形態２では、孔２２を有した金属箔１３が、繊維強化複合材１２とキャビティ形成面１５ａの間に配置されていたが、この実施の形態６では、キャビティ形成面１５ａ，１５ｂの間に第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂが配置されており、孔２２を有した金属箔１３が、第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂの間に配置されている。

図９Ａは実施の形態６における成形装置の型締め前の側断面図を、図９Ｂは実施の形態５における成形装置の型締め時の側断面図を示す。
型締め前の状態の金属箔１３は、キャビティ形成面１５ａ側、固定側金型のキャビティ形成面１５ｂ側のいずれにも接触しない。さらに、キャビティ形成面１５ａに、微小凸凹１９は施さないものとする。金属箔１３における孔２２の有無および金属箔の配置場所、キャビティ形成面１５ａにおける微小凸凹１９の有無以外の構成や成形方法は、実施の形態１，２と同じである。

かかる構成によれば、図９Ｂに示したように型締め時には、加熱によって溶融した第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂのマトリックス樹脂２０の一部が、金属箔１３の孔２２に金属箔１３の両面側から流れ込み、合流する。その後、冷却によって固化した第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂのマトリックス樹脂２０が、孔２２で接続された形状によって固定するため、第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂと金属箔１３との接合効果が得られる。

また、実施の形態１に示した微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａを用いて、実施の形態６に示す方法で成形を行っても良い。
（実施の形態７）
図１０Ａ，図１０Ｂは本発明の実施の形態７を示す。

実施の形態６では、孔２２を予め形成した金属箔１３を、第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂの間に配置したが、この実施の形態７では、型締め前の状態では図１０Ａに示すように、孔２２が形成されていない金属箔１３が、第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂの間に配置されている。また、金属箔１３は、可動側金型のキャビティ形成面１５ａ側、固定側金型のキャビティ形成面１５ｂ側のいずれにも接触しない。さらに、キャビティ形成面１５ａに、微小凸凹１９は施さないものとする。

ここで用いる金属箔１３は、最初は孔２２を有していないが、型締め途中に金属箔１３の一部が破断することによって孔２２が形成されている。
金属箔１３が型締め中に一部が破断して孔２２を生成すること、および金属箔１３の配置場所、キャビティ形成面１５ａにおける微小凸凹１９の有無以外の構成や成形方法は、実施の形態１と同様である。また、型締め途中に金属箔１３の一部を破断させる方法については、実施の形態４と同様である。

図１０Ｃと図１０Ｄは型締め中に孔２２を発生させる具体例を示している。
型締め前の金属箔１３には、図１０Ｃに示したように孔２２が形成されていないが、型締めすることによって、可動側金型のキャビティ形成面１５ａの角の頂部１５ｃに対応する金属箔１３の特定個所には、金属箔１３の一部を破断する大きさの張力が作用して、図１０Ｄに示したように前記特定個所で金属箔１３が破断して孔２２が形成される。そして、溶融した第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂのマトリックス樹脂２０が、孔２２に流入して、冷却されることによって、第１繊維強化複合材１２ａのマトリックス樹脂２０と、第２繊維強化複合材１２ｂのマトリックス樹脂２０とが孔２２の内部で一体化されて固化するため、第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂと金属箔１３との接合効果が得られる。

かかる構成によれば、型締め途中に金属箔１３が破断することによって、発生する金属箔１３上の孔２２に、溶融したマトリックス樹脂２０の一部が金属箔１３上の孔２２に金属箔１３の両面側から流れ込み、合流する。その後、冷却によって固化した第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂのマトリックス樹脂２０が、孔２２で接続された形状によって固定するため、第１，第２繊維強化複合材１２ａ，１２ｂと金属箔１３との接合効果が得られる。

また、実施の形態１に示した微小凸凹１９を有したキャビティ形成面１５ａを用いて、実施の形態６に示す方法で成形を行っても良い。
上記の各実施の形態の金属箔は、融点と熱伝導率が共に繊維強化複合材の中のマトリックス樹脂よりも高い箔であって、具体的には、アルミ箔，銅箔などを使用できる。

上記の各実施の形態では金属箔として説明したが、これは融点、熱伝導率が繊維強化複合材よりも高い高分子などの箔でも良い。具体的には、熱伝導性のグラファイトシートなどの高熱伝導箔でもよい。

本発明は、高い力学特性、剛性、機械強度および軽量性と、放熱性を両立させることが必要とされる様々な成形品に有用である。

１０ 可動側金型
１１ 固定側金型
１２ 繊維強化複合材
１２ａ，１２ｂ 第１，第２繊維強化複合材
１３ 金属箔
１３ａ 金属箔１３に転写された凸凹
１４ 被加工材押さえプレート
１５ａ 可動側金型のキャビティ形成面
１５ｂ 固定側金型のキャビティ形成面
１５ｃ キャビティ形成面１５ａの角の頂部
１５ｄ キャビティ形成面１５ａの平面部
１６ 冷却回路
１７ 加熱回路
１８ 成形品
１９ 微小凸凹
２０ マトリックス樹脂
２１ 強化繊維織物
２２ 孔
２３ 凹部

Claims (10)

1. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、キャビティ形成面を有する金型内に配置し、前記金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、
   前記キャビティ形成面に形成されている凸凹を前記金属箔に転写させ、溶融した前記マトリックス樹脂を前記金属箔に転写された凸凹に流入させた上で固化させて、前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合する
   繊維強化複合材の成形方法。
2. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、孔を有した金属箔とを、金型内に配置し、前記金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、
   溶融した前記マトリックス樹脂を前記金属箔の前記孔に流入させた上で固化させて、前記孔の壁面とこの壁面に接触している固化した前記マトリックス樹脂との摩擦力によって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合する
   繊維強化複合材の成形方法。
3. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、孔を有した金属箔とを、金型内に配置し、
   前記金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、
   溶融した前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側の面から前記金属箔の前記孔を介して前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側とは反対側の面に回り込んで固化して、前記マトリックス樹脂が前記金属箔の両側から前記金属箔を挟むことによって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合する
   繊維強化複合材の成形方法。
4. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、金型内に配置して型締めし、加熱・加圧・冷却することによって、
   前記型締め途中に金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、
   前記加熱によって溶融した前記マトリックス樹脂の一部が前記金属箔の前記孔に流入し、
   前記冷却によって前記マトリックス樹脂が固化することによって、前記孔の壁面とこの壁面に接触している固化した前記マトリックス樹脂との摩擦力によって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合する
   繊維強化複合材の成形方法。
5. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、金型内に配置して型締めし、加熱・加圧・冷却することによって、
   前記金属箔が前記型締めの途中で一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、
   前記加熱によって溶融した前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側の面から前記金属箔の前記孔を介して前記金属箔の前記マトリックス樹脂の側とは反対側の面に回り込んで固化して、前記マトリックス樹脂が前記金属箔の両側から前記金属箔を挟むことによって前記繊維強化複合材と前記金属箔を接合する
   繊維強化複合材の成形方法。
6. 金型内に、孔を有した金属箔と、前記金属箔を挟んで前記金属箔の上下面に、強化繊維とマトリックス樹脂から成る第１，第２繊維強化複合材とを配置し、
   前記金型内で前記第１，第２繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却して、
   前記加熱によって溶融した前記第１，第２繊維強化複合材の前記マトリックス樹脂の一部が、前記金属箔の両側から前記金属箔の前記孔に流入して前記冷却によって固化して一体化する
   繊維強化複合材の成形方法。
7. 金型内に、金属箔と、前記金属箔を挟んで前記金属箔の上下面に、強化繊維とマトリックス樹脂から成る第１，第２繊維強化複合材を配置して型締めし、加熱・加圧・冷却することによって、
   前記型締め途中に前記金属箔の一部が破断することで前記金属箔の一部に孔が発生し、
   前記加熱によって溶融した前記第１，第２繊維強化複合材の前記マトリックス樹脂が、前記金属箔の両側から前記金属箔の前記孔に流入して前記冷却によって固化して一体化する
   繊維強化複合材の成形方法。
8. 請求項１から７のいずれかの繊維強化複合材の成形方法によって成形された成形品。
9. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、キャビティ形成面を有する金型内に配置し、金型内で繊維強化複合材および金属箔を加熱・加圧・冷却する成形装置であって、
   前記金型の前記金属箔の側のキャビティ形成面に、前記金属箔に転写させる形状の凸凹が形成されている
   繊維強化複合材の成形装置。
10. 強化繊維とマトリックス樹脂から成る繊維強化複合材と、金属箔とを、キャビティ形成面を有する金型内に配置し、金型内で前記繊維強化複合材および前記金属箔を加熱・加圧・冷却する成形装置であって、
    前記金型の前記金属箔の側のキャビティ形成面に、前記加熱によって溶融して前記マトリックス樹脂が前記金属箔の孔に流入する位置に対応して凹部が形成されている
    繊維強化複合材の成形装置。