JPH07314474A

JPH07314474A - 異形状繊維強化プラスチック及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07314474A
Application number: JP6112829A
Authority: JP
Inventors: Morihiko Sugino; 守彦杉野; Keiko Tanaka; 桂子田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1995-12-05

Abstract

(57)【要約】【目的】機械的性質に優れ、且つ、炭素繊維が肉眼で
見えなくて外観が良く、又、表面に起伏がなくて形状性
及び外観が良く、更に、ボスやリブ等の凸状部を有する
ものであってもヒケ状の窪みがなくて外観が良好な厚
み：１mm厚以下の異形状繊維強化プラスチック（異形状
CFRP）及びその製造方法を提供する。【構成】熱硬化性樹脂からなるマトリックス中に繊維
長：10〜100mm の炭素繊維が２次元的に且つ不規則的に
分布しており、且つ、平板部外面側の表面に金型より転
写された凹凸模様を有し、この凸部の表層が実質的に樹
脂のみよりなる平板部厚さ：１mm以下の異形状CFRP、及
び、内側表面に凹凸模様を有する成形型により成形する
と共に平板部の表面に成形型から凹凸模様を転写するこ
とを特徴とする異形状CFRPの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異形状繊維強化プラス
チック及びその製造方法に関し、詳細には、熱硬化性樹
脂からなるマトリックス中に強化材として炭素繊維を含
有する異形状繊維強化プラスチック及びその製造方法に
関し、特に、ノート型パソコン等の電子機器や電気機器
等のハウジング材に用いて好適な異形状繊維強化プラス
チック及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器や電気機器等のハウジング材と
しては金属のプレス加工品が用いられていたが、近年、
加工性、軽量化等の観点から、ハウジング材のプラスチ
ック化が進んでおり、これら機器のハウジング材として
異形状繊維強化プラスチックが使用されつつある。特
に、ノート型パソコン等のような携帯用電子機器におい
ては、小型軽量化が強く要求されており、その一環とし
てハウジング材への異形状繊維強化プラスチックの適用
が実用化されている。

【０００３】かかる異形状繊維強化プラスチック及びそ
の製造方法として、特公平5-58371号公報に開示された
ものが公知である。この特公平5-58371 号公報に開示さ
れた異形状繊維強化プラスチック（以降、従来異形状CF
RP-1という）は、熱硬化性樹脂からなるマトリックス中
に強化材として繊維長：10〜100mm の炭素繊維が２次元
的に且つ不規則的に分布しており、平板部の厚さが１mm
以下であることを特徴とするものである。そして、この
ような構成、特に繊維長：10〜100mm の炭素繊維の２次
元的且つ不規則的分布により、引張強度及び弾性率等の
機械的性質が優れ且つ均一である。

【０００４】この特公平5-58371 号公報に開示された異
形状繊維強化プラスチックの製造方法は、引張強度：30
0kgf/mm²（:2942MPa）以上の炭素繊維からなる不織布に
熱硬化性樹脂を含浸し乾燥してプリプレグを得、このプ
リプレグを所定の異形状のキャビティを有する成形型内
に配置し、面圧：100kgf/cm²(:9.8MPa）以上で加熱加圧
してプリプレグ中の熱硬化性樹脂と共に炭素繊維をキャ
ビティ内で流動させ、異形状繊維強化プラスチックに成
形することを特徴とするものである。そして、このよう
な構成、特に熱硬化性樹脂と共に炭素繊維を流動させる
ことにより、炭素繊維がマトリックス中に均一に分布
し、引張強度及び弾性率等の機械的性質が均一で且つ優
れた異形状繊維強化プラスチック（以降、従来異形状CF
RP-2という）を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来異形状CFRP-1
及び2 は、前記の如く引張強度及び弾性率等の機械的性
質が均一で且つ優れている。しかしながら、その表面及
び表面近傍に存在する炭素繊維が肉眼で見えて外観が良
くなく、又、厚さ：１mm以下の薄肉のものでは、炭素繊
維特有のうねりに起因して表面に起伏があり、形状性及
び外観が良くなく、更に、ボスやリブ等の凸状の異形形
状部を有する異形状のものでは、この異形形状部の裏面
側にヒケ状の窪みがあって外観が良くないという問題点
がある。

【０００６】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、前記した従来異形状CFRP-1
及び2 の有する問題点を解消し、その優れた機械的性質
を低下させることなく、炭素繊維が肉眼で見えなくて外
観が良く、又、厚さ：１mm以下の薄肉のものであっても
表面に起伏がなくて形状性及び外観が良く、更に、ボス
やリブ等の凸状の異形形状部を有する異形状のものであ
ってもヒケ状の窪みがなくて外観が良い異形状繊維強化
プラスチック及びその製造方法を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る異形状繊維強化プラスチック（以
降、異形状CFRPという）及びその製造方法は次のような
構成としている。即ち、請求項１記載の異形状CFRPは、
熱硬化性樹脂からなるマトリックス中に強化材として繊
維長：10〜100mm の炭素繊維が２次元的に且つ不規則的
に分布しており、平板部の厚さが１mm以下である異形状
CFRPであって、平板部外面側の表面に金型より転写され
た凹凸模様を有し、この凸部の表層が実質的に樹脂のみ
よりなることを特徴とする異形状CFRPである。

【０００８】請求項２記載の異形状CFRPは、曲げ強さ：
147MPa以上、曲げ弾性率：12GPa 以上、アイゾット衝撃
値：98 J/m以上である請求項１記載の異形状繊維強化プ
ラスチックである。請求項３記載の異形状CFRPは、前記
凹凸模様の凹凸ピッチが５mm以下であると共に凹凸高さ
が10μm 以上である請求項１又は２記載の異形状CFRPで
ある。請求項４記載の異形状CFRPは、前記熱硬化性樹脂
がフェノール樹脂：30wt％以上を含有する熱硬化性樹脂
である請求項１、２又は３記載の異形状CFRPである。請
求項５記載の異形状CFRPは、前記炭素繊維の繊維長が20
〜30mmである請求項１、２、３又は４記載の異形状CFRP
である。請求項６記載の異形状CFRPは、前記炭素繊維の
マトリックスに対する体積比率が15〜35％である請求項
１、２、３、４又は５記載の異形状CFRPである。請求項
７記載の異形状CFRPは、平板部と凸状の異形形状部とを
有する異形形状の一体成形体であって、該異形形状部の
付け根における炭素繊維が、平板部と異形形状部とを繋
ぐ方向に配向している請求項１、２、３、４、５又は６
記載の異形状CFRPである。

【０００９】請求項８記載の異形状CFRPの製造方法は、
引張強度：2450MPa 以上の炭素繊維からなる不織布に熱
硬化性樹脂を含浸し乾燥してプリプレグを得、異形状の
キャビティを有すると共に内側表面に凹凸ピッチ：５mm
以下、凹凸高さ：10μm 以上の凹凸模様を有する成形型
内に前記プリプレグを配置し、面圧：9.8MPa以上、温
度：140 〜220 ℃で加熱加圧してプリプレグ中の熱硬化
性樹脂と共に炭素繊維をキャビティ内で流動させ、異形
状繊維強化プラスチックに成形すると共に平板部の表面
に成形型から凹凸模様を転写することを特徴とする異形
状繊維強化プラスチックの製造方法である。

【００１０】請求項９記載の異形状CFRPの製造方法は、
前記成形型内にプリプレグを積層して配置する請求項８
記載の異形状CFRPの製造方法である。

【００１１】

【作用】本発明に係る異形状CFRP（異形状繊維強化プラ
スチック）は、前記の如く、熱硬化性樹脂からなるマト
リックス中に強化材として繊維長：10〜100mm の炭素繊
維が２次元的に且つ不規則的に分布しており、平板部の
厚さが１mm以下である異形状CFRPであって、平板部外面
側の表面に金型より転写された凹凸模様を有し、この凸
部の表層が実質的に樹脂のみよりなる。ここで、凸部表
層が実質的に樹脂のみよりなるとは、炭素繊維が完全に
含まれないということではなく、長繊維の炭素繊維が凸
部表面の樹脂マトリックスより外部に突出していない状
態のことをいう。平板部外面側とは、異形状CFRPがハウ
ジング材等の製品として使用された場合の製品平板部CF
RPの外面側及び内面側の中の外面側に相当する側をい
う。

【００１２】このように本発明に係る異形状CFRPは、平
板部外面側の表面（以降、平板部表面という）に金型よ
り転写された凹凸模様を有しており、この凹凸の中、肉
眼で見え難い凹部の表面及び表面近傍には炭素繊維が存
在するが、肉眼で見え易い凸部には炭素繊維が凸部表面
の樹脂マトリックスより外部に突出していない（凸部表
層には炭素繊維が実質的に存在しない）ので、全体的に
は凹凸模様が見え、炭素繊維は肉眼で見えず、そのため
外観が良い。

【００１３】又、凸部表層には炭素繊維が実質的に存在
しないことにより、厚さ：１mm以下の薄肉のものであっ
ても表面に起伏がなくて形状性及び外観が良い。即ち、
表面に起伏を起こす原因である炭素繊維特有のうねり
は、マトリックスの熱硬化性樹脂と炭素繊維との成形時
の収縮率の差によって生じるものであり、かかる収縮率
の差に起因するうねりは凸部では炭素繊維が実質的に存
在しないために起こらず、その影響により全体的にうね
りが生じ難く、その結果表面起伏がなく、形状性及び外
観が良いものとなる。

【００１４】更に、平板部表面に凹凸模様を有し、表面
平滑性に乏しいので、ボスやリブ等の凸状の異形形状部
を有する異形状のものであってもヒケ状の窪みが緩和さ
れて外観が良い。

【００１５】同時に、本発明に係る異形状CFRPは、熱硬
化性樹脂からなるマトリックス中に強化材として繊維
長：10〜100mm の炭素繊維が２次元的に且つ不規則的に
分布しており、平板部の厚さが１mm以下であるものとし
ており、この部分については従来異形状CFRP-1と同様で
あり、換言すれば、平板部表面以外の部分については従
来異形状CFRP-1と同様の構成を有しており、そのため従
来異形状CFRP-1と同様に優れた機械的性質を有する。そ
して、前記した平板部表面に金型より転写された凹凸模
様を有し、この凸部表層に炭素繊維が実質的に存在しな
いことは、かかる優れた機械的性質を損なうものではな
く、又、低下させるものではない。

【００１６】従って、本発明に係る異形状CFRPは、従来
異形状CFRP-1（特公平5-58371 号公報に開示された異形
状繊維強化プラスチック）と同様に優れた機械的性質を
有すると共に、炭素繊維が肉眼で見えなくて外観が良
く、又、厚さ：１mm以下の薄肉のものであっても表面に
起伏がなくて形状性及び外観が良く、更に、ボスやリブ
等の凸状の異形形状部を有する異形状のものであっても
ヒケ状の窪みがなくて（緩和されて）外観が良い。

【００１７】ここで、炭素繊維の繊維長を10〜100mm と
しているのは、10mm未満では炭素繊維同士の絡みが少な
くなり、部分的に炭素繊維の含有量が少ない個所が存在
するため、強度及び弾性率が低下して不充分となり、一
方100mm 超では炭素繊維がカール状となるため、強度及
び弾性率が低下して不充分となるからである。尚、この
ような点から炭素繊維の繊維長は20〜30mmにすることが
望ましく、そうすると確実に高度の強度及び弾性率を確
保し得てよい（請求項５記載の異形状CFRP）。

【００１８】前記凹凸模様に関し、その凹凸ピッチを５
mm以下にし且つ凹凸高さを10μm 以上にすることが望ま
しい（請求項３記載の異形状CFRP）。このようにすると
確実に、凸部表層に炭素繊維が実質的に存在しなくなっ
て外観が良い。凹凸ピッチ：５mm超又は凹凸高さ：10μ
m 未満では、凸部表層に炭素繊維が少し存在するように
なり、外観の良さが低下する傾向にある。ここで、凹凸
ピッチとは、凸部の頂点とその隣の凸部の頂点との間の
距離をいう。凹凸高さとは、凹部の底部から凸部の頂点
までの距離をいう。この凹凸高さは、凹部の底部を基準
にすると凸部の高さに等しく、凸部の頂点を基準にする
と凹部の深さに等しい。

【００１９】前記熱硬化性樹脂としては、例えばフェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、及び、これ
らの混合物があるが、特にはフェノール樹脂：30wt％以
上を含有する熱硬化性樹脂とすることが望ましい（請求
項４記載の異形状CFRP）。それは、異形状CFRPは曲げ強
度：147MPa（:15kgf/mm²）以上、曲げ弾性率：12 GPa(:
1200kgf/mm²)以上、アイゾット衝撃値：98Ｊ／ｍ（:10k
gfcm/cm²）以上の機械的物性を有し、又、難燃性に優れ
ていることが望ましく、これらの特性を、上記の如くフ
ェノール樹脂：30wt％以上の熱硬化性樹脂とすることに
より、充たすことができるからである。

【００２０】前記炭素繊維のマトリックスに対する体積
比率を15〜35％にすることが望ましい。そうすると確実
に高度の強度及び弾性率を確保し得てよい（請求項６記
載の異形状CFRP）。この体積比率を15％未満にすると強
度及び弾性率が低下し、35％超にするとマトリックスの
樹脂となじまない部分が生じて強度が低下する傾向にあ
る。

【００２１】このような炭素繊維のマトリックスに対す
る体積比率や熱硬化性樹脂の種類により、本発明に係る
異形状CFRPは、曲げ強さ：147MPa (:15kgf/mm²) 以上、
曲げ弾性率：12GPa (:1200kgf/mm²)以上、アイゾット衝
撃値：98Ｊ／ｍ（：10kgfcm/cm² ）以上という優れた機
械的性質を有することができる（請求項２記載の異形状
CFRP）。

【００２２】本発明に係る異形状CFRPが平板部と凸状の
異形形状部とを有する場合、該異形形状部の付け根にお
ける炭素繊維が、平板部と異形形状部とを繋ぐ方向に配
向していることが望ましい（請求項７記載の異形状CFR
P）。そうすると該異形形状部は強度に優れ、平板部と
の強度差が小さくなるからである。

【００２３】本発明に係る異形状CFRPの製造方法は、前
述の如く、引張強度：2450MPa(:250kgf/mm²)以上の炭素
繊維からなる不織布に熱硬化性樹脂を含浸し乾燥してプ
リプレグを得、異形状のキャビティを有すると共に内側
表面に凹凸ピッチ：５mm以下、凹凸高さ：10μm 以上の
凹凸模様を有する成形型内に前記プリプレグを配置し、
面圧：9.8MPa（100kgf/cm²）以上、温度：140 〜220 ℃
で加熱加圧してプリプレグ中の熱硬化性樹脂と共に炭素
繊維をキャビティ内で流動させ、異形状繊維強化プラス
チックに成形すると共に平板部の表面に成形型から凹凸
模様を転写するようにしている。従って、従来異形状CF
RP-2の場合と同様もしくはそれ以上に炭素繊維がマトリ
ックス中に均一に分布し、引張強度及び弾性率等の機械
的性質に優れ且つその均一性に優れた異形状CFRPであっ
て、同時に、平板部の表面に金型より転写された凹凸模
様を有し、この凸部表層が実質的に樹脂のみよりなる異
形状CFRPを製造し得る。そのため、従来異形状CFRP-2の
場合と同様もしくはそれ以上に機械的性質に優れ且つそ
の均一性に優れると共に、炭素繊維が肉眼で見えなくて
外観が良い異形状CFRPが得られる。又、厚さ：１mm以下
の薄肉のものであっても表面に起伏がなくて形状性及び
外観が良い異形状CFRPが得られる。しかも、ボスやリブ
等の凸状の異形形状部を有する異形状のものであっても
ヒケ状の窪みがなくて（緩和されて）外観が良い異形状
CFRPが得られる。

【００２４】ここで、炭素繊維の引張強度を2450MPa 以
上としているのは、異形状CFRPの引張強度を49MPa (:50
0kgf/cm²）以上に充分高くするためである。成形型内側
表面の凹凸模様を凹凸ピッチ：５mm以下、凹凸高さ：10
μm 以上としているのは、凹凸ピッチ：５mm超又は凹凸
高さ：10μm 未満では、得られる異形状CFRP平板部凹凸
模様の凸部に炭素繊維が存在するようになり、外観の良
さが低下するからである。

【００２５】成形の際の成形圧を面圧で9.8MPa以上とし
ているのは、9.8MPa未満にすると熱硬化性樹脂と共に炭
素繊維が流動することが困難になり、マトリックス中で
の炭素繊維分布の均一性が低下し、機械的性質が不均質
になるからである。又、成形温度を140 〜220 ℃として
いるのは、140 ℃未満にすると硬化時間に10分以上必要
とするようになり、所要硬化時間が長くなり過ぎ、引い
ては成形品の生産性が低くなって不充分となり、220 ℃
超にすると硬化時間が短くなり過ぎ、そのため成形（ふ
形）が困難になるからである。

【００２６】前記成形の際、成形型内にプリプレグを積
層して配置し、成形するようにすることが望ましい（請
求項９記載の異形状CFRPの製造方法）。このようにする
と、単層で配置し成形する場合に比し、炭素繊維の方向
性が緩和され、成形品の強度を均一にし得るからであ
る。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）先ず、引張強度：2942MPa (:300kgf/m
m²）、繊維長：25mmの炭素繊維からなる不織布にフェノ
ール樹脂（熱硬化性樹脂の一種）を含浸し乾燥炉により
120 ℃で10分間加熱乾燥してプリプレグ（厚さ:1.0mm）
を得た。次に、図１に示す如く、このプリプレグ１を下
型３の上に５枚積層して配置した後、内側表面に凹凸ピ
ッチ：３mm、凹凸高さ:30 μm の凹凸模様を有する上型
２を、図２に示す如く閉じ、しかる後、成形圧（面
圧）：39MPa （:400kgf/cm²)、温度：150 ℃の成形条件
で加圧して異形状CFRP４に成形すると共に平板部の表面
に上型２から凹凸模様を転写した。そして、図３に示す
ような形状を有する実施例１に係る異形状CFRP４を得
た。尚、この異形状CFRP４の各平板部の厚さは0.7mm で
ある。マトリックスの樹脂に対する炭素繊維の体積率は
25％である。図３において５はリブ、６はボス部を示す
ものである。

【００２８】この実施例１に係る異形状CFRP４につい
て、目視検査を行った後、切断して断面を観察し、又、
曲げ試験片及びアイゾット衝撃試験片を採取し、曲げ試
験及び衝撃試験を行った。その結果、目視検査では金型
より転写された凹凸模様を有する平板部の表面には炭素
繊維が見えず、又、各平板部とも表面起伏がなく、更
に、ヒケ状窪みも全く認められなくて外観が良く、充分
に美観を有すると共に表面性状に優れたものであった。
切断面の観察では、割れや空孔等の内部欠陥が認められ
ず、又、金型より転写された凹凸模様の凸部は炭素繊維
が認められず（凸部表層には炭素繊維が実質的に存在せ
ず）、実質的に樹脂のみよりなることが確認された。衝
撃試験及び曲げ試験の結果、アイゾット衝撃値:291 J/m
（:29kgfcm/cm²）、曲げ弾性率:16GPa（:1600kgf/mm²)
、曲げ強度：246MPa（:25kgf/mm²) であり、これは下
記比較例１に係る異形状CFRP４（従来異形状CFRP-2の一
例）での機械的性質と同等であり、従って、従来異形状
CFRP-2と同様に優れた機械的性質を有することが確認さ
れた。

【００２９】比較のため、上記実施例１と同様のプリプ
レグ（含浸乾燥後のもの）を用い、下記の点を除き実施
例１と同様の方法により成形し異形状CFRP４を得た。即
ち、上型２として内側表面が平滑で凹凸模様を有さない
ものを使用し（凹凸模様の転写を行わず）、かかる点を
除き実施例１と同様の方法により比較例１に係る異形状
CFRP４を得た。そして、この異形状CFRP４について実施
例１と同様の検査、試験を行った。その結果、各平板部
の表面に炭素繊維が目視で見え（凸部表面の樹脂マトリ
ックスより外部への炭素繊維の突出が認められ）、表面
起伏があり、ヒケ状窪みも認めらた。割れや空孔等の内
部欠陥は認められなかった。アイゾット衝撃値:250 J/m
（:25kgfcm/mm²）、曲げ弾性率:15GPa（:1530kgf/mm²)
、曲げ強度：240MPa（:24.5kgf/mm²) であった。

【００３０】尚、上記実施例１において、プリプレグ１
の厚みを変化させると共に下型３の上に配置するプリプ
レグ１の積層枚数を変化させた（但し異形状CFRP４の厚
さを0.7mm の一定とした）ところ、厚いプリプレグを１
枚積層した場合に比し、薄いプリプレグを複数枚積層し
た場合は炭素繊維のランダムさ（不規則的な分布）がよ
り確保され、その枚数が多いほどよかった。又、上型２
内側表面の凹凸模様の凹凸ピッチ及び凹凸高さを変化さ
せたところ、その凹凸ピッチが小さく、凹凸高さが大き
いほど、金型より転写された凹凸模様を有する平板部表
面は炭素繊維が見え難くなることが確認された。

【００３１】（実施例２）炭素繊維のチョップ（繊維
長：20〜30mm）を抄紙し、目付量:100g/m²の不織布をつ
くり、この不織布をフェノール樹脂含有量：30wt％の樹
脂液に浸漬し、乾燥後の樹脂量で200%になるように含浸
し、120 ℃で乾燥してプリプレグ（厚さ:1.0mm）を得
た。次に、このプリプレグを下型３の外径の面積（上型
２の内側の水平断面積）の80％の大きさになるように切
断した後、このプリプレグを重ねて重量を調整し、図１
に示す如く下型３の上に積層してのせ、次いで図２に示
す如く上型２を閉じ、しかる後、成形圧（面圧）：39MP
a （:400kgf/cm²)、温度：160 ℃の成形条件で加圧して
平板部表面に上型２から凹凸模様を転写すると共に異形
状CFRPに成形し、そして上型２を開き、図３に示す形状
を有する異形状CFRP４を取り出し、実施例２に係る異形
状CFRP４を得た。このとき、加圧時間即ち硬化時間は１
分間とした。異形状CFRP４の各平板部の厚さは0.7 mmで
ある。

【００３２】一方、比較のため、比較例２に係る異形状
CFRP４を次のようにしてつくった。先ず、上記と同様の
炭素繊維のチョップをカード機により開繊してウェッブ
を得、これを所定量重ねてニードルパンチを打ち、目付
量：500g/m² の不織布をつくった。そして、この不織布
を用いて上記実施例２と同様の樹脂を同様の条件で含浸
し、乾燥してプリプレグ（厚さ:1.0mm）を得た。次に、
このプリプレグを実施例２と同様に切断し、同様に下型
３上に積層配置した後、実施例２と同様の条件で加圧成
形し、同様形状の成形品（比較例２に係る異形状CFRP
４）を得た。

【００３３】このようにして得られた実施例２及び比較
例２に係る異形状CFRP４について、実施例１と同様の検
査、試験を行った。その結果、比較例２の場合には成形
性が悪く、リブ５及びボス部６まで材料が均一に流れて
いないのに対し、実施例２の場合にはリブ５及びボス部
６まで材料が均一に流れていることがわかった。又、比
較例２に係る異形状CFRP４は曲げ強度：245MPa (:25kgf
/mm²) 、曲げ弾性率：147GPa (:1500kgf/mm²) 、アイゾ
ット衝撃値：78 J/m（：８kgfcm/cm²)であるのに対し、
実施例２に係る異形状CFRP４は曲げ強度：255MPa (:26k
gf/mm²) 、曲げ弾性率：157GPa (:1600kgf/mm²) 、アイ
ゾット衝撃値：245 J/m (:25kgfcm/cm²)であり、実施例
２に係る異形状CFRP４は比較例２に係る異形状CFRP４に
比べて曲げ特性及び衝撃値が優れていることがわかっ
た。

【００３４】（実施例３）実施例１と同様の内容のプリ
プレグ（但し寸法は異なる）を実施例１と同様に積層配
置し、同様の条件で加圧成形して、異形状CFRPよりなる
液晶ディスプレイ用カバー（以降、LCD カバーという）
をつくった。そして、このCFRP製のLCD カバーについて
疲労試験を行い、一方、これと同様の形状寸法のABS 製
LCD カバーについて疲労試験を行った。この疲労試験方
法及びその結果について、以下説明する。

【００３５】図４に示す如く、LCD カバー７のヒンジ金
具固定用ボス８，９のうち左右１個づつを固定して、LC
D カバー７の中央10に１点集中荷重を負荷して疲労試験
を行った。ここで、疲労試験機としては、（株）島津製
作所製サーボパルサー（EHF-FG10KN-4LA型）を用い、0.
2 ヘルツで繰返し負荷を行った。又、１KN（100kgf）仕
様のロードセルを用いて荷重を測定した。荷重条件を表
１に示す。この表１において、最大モーメントとはボス
１個当たりに作用するモーメントのことであり、載荷点
10からボス中心までの距離を15cmとして計算した。

【００３６】疲労試験の結果をまとめて表２に示す。疲
労試験開始直後の変位量を表３に示す。疲労試験による
CFRP製LCD カバー７の破損状況（荷重ケース１で繰返し
数20,000回でのもの）を図５に例示し、又、ABS 製LCD
カバー７の破損状況（荷重ケース１で繰返し数16,000回
でのもの）を図６に例示する。これらからわかる如く、
CFRP製LCD カバーでは、クラック発生はなく、又、全体
の剛性は大きくは損なわれない。これに対し、ABS 製LC
D カバーでは、荷重ケース２の場合、1600回でボス付根
部がほぼ半周に渡って破断し（例えば図６に示す如く破
断し）、このために変位量が急激に増加して、ヒンジ荷
重を受けられなくなり、又、荷重ケース１の場合でも1
6,000回で、同様の現象が発生している。従って、上記C
FRP製LCDカバー（即ち、本発明の実施例に係る異形状CF
RP）は、ABS 製LCD カバー（即ち、比較例に係る異形状
CFRP）に比較し、疲労強度が高く、優れている。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上のような構成を有し作用を
なすものであり、本発明に係る異形状繊維強化プラスチ
ック（異形状CFRP）は、従来異形状CFRP（特公平5-5837
1 号公報に開示された異形状繊維強化プラスチック）と
同様に優れた機械的性質を有すると共に、炭素繊維が肉
眼で見えなくて外観が良く、又、厚さ：１mm以下の薄肉
のものであっても表面に起伏がなくて形状性及び外観が
良く、更に、ボスやリブ等の凸状の異形形状部を有する
異形状のものであってもヒケ状の窪みがなくて外観が良
く、従って、電子機器や電気機器のハウジング材等に好
適に用いることができ、その美観を向上し得ると共に小
型軽量化に寄与し得るようになるという効果を奏する。
又、本発明に係る異形状繊維強化プラスチックの製造方
法によれば、かかる優れた作用効果を奏する異形状繊維
強化プラスチックを製造し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る成形用下型及び上型の概要を示
す側断面図である。

【図２】実施例に係る異形状繊維強化プラスチックの
成形状況の概要を示す側断面図である。

【図３】実施例に係る異形状繊維強化プラスチックの
概要を示す斜視図である。

【図４】実施例に係る液晶ディスプレイカバーの疲労
試験時の荷重載荷及び固定状況について説明する図であ
って、図４(A) は正面図、図４(B) は側面図である。

【図５】実施例に係るCFRP製液晶ディスプレイカバー
の疲労試験（荷重ケース１）による破損状況を示すスケ
ッチ図である。

【図６】実施例に係るABS 製CFRP製液晶ディスプレイ
カバーの疲労試験による破損状況を示すスケッチ図であ
る。

【符号の説明】

１--プリプレグ、２--成形用上型、３--成形用下型、４
--異形状繊維強化プラスチック、５--リブ、６--ボス
部、７--液晶ディスプレイカバー、８--ボス、９--ボ
ス、10--荷重載荷点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 105:08 307:04 Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化性樹脂からなるマトリックス中に
強化材として繊維長：10〜100mm の炭素繊維が２次元的
に且つ不規則的に分布しており、平板部の厚さが１mm以
下である異形状繊維強化プラスチックであって、平板部
外面側の表面に金型より転写された凹凸模様を有し、こ
の凸部の表層が実質的に樹脂のみよりなることを特徴と
する異形状繊維強化プラスチック。
【請求項２】曲げ強さ：147MPa以上、曲げ弾性率：12
GPa 以上、アイゾット衝撃値：98 J/m以上である請求項
１記載の異形状繊維強化プラスチック。
【請求項３】前記凹凸模様の凹凸ピッチが５mm以下で
あると共に凹凸高さが10μm 以上である請求項１又は２
記載の異形状繊維強化プラスチック。
【請求項４】前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂：30
wt％以上を含有する熱硬化性樹脂である請求項１、２又
は３記載の異形状繊維強化プラスチック。
【請求項５】前記炭素繊維の繊維長が20〜30mmである
請求項１、２、３又は４記載の異形状繊維強化プラスチ
ック。
【請求項６】前記炭素繊維のマトリックスに対する体
積比率が15〜35％である請求項１、２、３、４又は５記
載の異形状繊維強化プラスチック。
【請求項７】平板部と凸状の異形形状部とを有する異
形形状の一体成形体であって、該異形形状部の付け根に
おける炭素繊維が、平板部と異形形状部とを繋ぐ方向に
配向している請求項１、２、３、４、５又は６記載の異
形状繊維強化プラスチック。
【請求項８】引張強度：2450MPa 以上の炭素繊維から
なる不織布に熱硬化性樹脂を含浸し乾燥してプリプレグ
を得、異形状のキャビティを有すると共に内側表面に凹
凸ピッチ：５mm以下、凹凸高さ：10μm 以上の凹凸模様
を有する成形型内に前記プリプレグを配置し、面圧：9.
8MPa以上、温度：140 〜220 ℃で加熱加圧してプリプレ
グ中の熱硬化性樹脂と共に炭素繊維をキャビティ内で流
動させ、異形状繊維強化プラスチックに成形すると共に
平板部の表面に成形型から凹凸模様を転写することを特
徴とする異形状繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項９】前記成形型内にプリプレグを積層して配
置する請求項８記載の異形状繊維強化プラスチックの製
造方法。