JP2021123021A

JP2021123021A - 繊維強化プラスチック成形体

Info

Publication number: JP2021123021A
Application number: JP2020017795A
Authority: JP
Inventors: 勇志福西; Yuji Fukunishi; 賢也岡田; Kenya Okada; 佳祐塩崎; Keisuke Shiozaki
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-30

Abstract

【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。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばパソコンやＯＡ機器、携帯電話等の部品や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。

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・電子機器の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。

特開２０１０―４６９４１号公報特開２０１０―４６９３９号公報特開２０１６―４９６４９号公報

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。

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。

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）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、ピッチ系の炭素繊維や、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、添加剤の付着処理などがある。

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、得られる成形品の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や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。

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。

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。

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。

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。

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。

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が上がり、生産性向上及びコストダウン効果がある。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（電気・電子機器）
本発明の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、各種ギヤー、各種ケース、センサー、ＬＥＤランプ、コネクター、ソケット、抵抗器、リレーケース、スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、ディスプレー、ＦＤＤキャリッジ、シャーシ、ＨＤＤ、ＭＯ、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、ＰＤＡ、ポータブルＭＤ、ミュージックプレイヤー、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー等の電気・電子機器製品、またはその部品、部材、筐体に好ましく用いられる。

（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。

（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。

（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。

（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、タービンべイン、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用ワイヤーハーネス、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。

（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。

（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。

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。

（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を切り出し、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

（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、支点間距離が試験片厚さの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

（３）繊維プラスチック成形体の総合評価
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／ｃｍ^３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／ｃｍ^３を超えている、あるいは最も厚い部位の密度が２．０ｇ／ｃｍ^３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

（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／ｃｍ^３
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％

（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。

（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／ｍ^２、厚さ０．１ｍｍ、マトリックス樹脂の質量分率が３０．０％の一方向プリプレグを作製した。

（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の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。

（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の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。

（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。

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。

（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。

（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。

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。

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、スポーツ用品用構造材、航空機内装材、輸送用箱体等に有効に使用できる。

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

Claims

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）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。
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。
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。
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。
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。
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。