特許 6554821 繊維強化射出成形品および繊維強化射出成形品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6554821

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】繊維強化射出成形品および繊維強化射出成形品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/14 20060101AFI20190729BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20190729BHJP

   B29C 70/48 20060101ALI20190729BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/14

   B29C70/16

   B29C70/48

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-40289(P2015-40289)

(22)【出願日】2015年3月2日

(65)【公開番号】特開2016-159517(P2016-159517A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2018年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】391013069

【氏名又は名称】池上金型工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池上 正智

(72)【発明者】

【氏名】根岸 真幸

(72)【発明者】

【氏名】東海林 武弥

【審査官】 北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５６−０９６６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ４５／００−４５／８４

Ｂ２９Ｃ７０／００−７０／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有し、前記板状部及び前記突起部が、強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる繊維強化射出成形品において、
前記マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であり、
前記強化繊維が、前記マトリックス樹脂に埋設されるとともに、前記板状部の内部に配置された第１コア部と、この第１コア部から前記突起部の突出方向に分岐して前記突起部の内部に配置され、前記突起部の厚み方向の断面において前記突起部が突出する方向に延びた第２コア部とを有する連続繊維からなり、前記連続繊維が、前記板状部から前記突起部に亘って蛇行形状に連続して配設される繊維強化射出成形品。

【請求項2】

前記強化繊維が、前記板状部の全域にわたるように埋設された第１層コアと、この第１層コアに重ねられた第２層コアとからなり、前記第２層コアが前記第２コア部を有し、この第２コア部以外の前記第２層コアの部位及び前記第１層コアが前記第１コア部を形成している請求項１に記載の繊維強化射出成形品。

【請求項3】

前記強化繊維が、束ねられるように纏められた繊維群である請求項１または２に記載の繊維強化射出成形品。

【請求項4】

板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有し、前記板状部及び前記突起部が、強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる繊維強化射出成形品の製造方法において、
コア相当部と、このコア相当部の周囲三方を囲む溝を有する保持シートを準備するシート準備工程と、
束ねられるように纏められた連続繊維の繊維群からなる強化繊維を前記保持シートに蛇行形状に連続した形態に保持させる平面形状保持工程と、
前記コア相当部を、前記保持シートから起こすとともに、起こされた状態に固定化する処理を施こして、立体形状のインサート部材を形成する立体形状保持工程と、
前記インサート部材を成形用の金型内に位置決めしてセットした後、前記板状部及び前記突起部を有し、かつ前記強化繊維が、前記板状部の内部に配置された第１コア部と、この第１コア部から前記突起部の突出方向に分岐して前記突起部の内部に配置され、前記突起部の厚み方向の断面において前記突起部が突出する方向に延びた第２コア部とを有する連続繊維からなり、前記連続繊維が前記板状部から前記突起部に亘って蛇行形状に連続して配設される前記繊維強化射出成形品を成形する成形工程と、
前記金型から前記繊維強化射出成形品を取出す離型工程と、
を備える繊維強化射出成形品の製造方法。

【請求項5】

板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有し、前記板状部及び前記突起部が、強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる繊維強化射出成形品の製造方法において、
保持シートとして第１保持シート及び第２保持シートを準備するシート準備工程と、
束ねられるように纏められた連続繊維の繊維群からなる第１強化繊維を前記第１保持シートに蛇行形状に連続した形態に保持させるとともに、束ねられるように纏められた連続繊維の繊維群からなる第２強化繊維を前記第２保持シートに蛇行形状に連続した形態に保持させる平面形状保持工程と、
前記第２強化繊維が保持された前記第２保持シートを第１強化繊維が保持された前記第１保持シートに重ねるとともに、前記第２保持シートのコア相当部を除いて前記第１保持シートと前記第２保持シートとが積み重なった状態に保持する積み重ね工程と、
前記コア相当部を、前記第１保持シートから起こすとともに、起こされた状態に固定化する処理を施こして、立体形状のインサート部材を形成する立体形状保持工程と、
前記インサート部材を成形用の金型内に位置決めしてセットした後、前記板状部及び前記突起部を有し、かつ前記強化繊維が、前記板状部の内部に配置された第１コア部と、この第１コア部から前記突起部の突出方向に分岐して前記突起部の内部に配置され、前記突起部の厚み方向の断面において前記突起部が突出する方向に延びた第２コア部とを有する連続繊維からなり、前記連続繊維が前記板状部から前記突起部に亘って蛇行形状に連続して配設される前記繊維強化射出成形品を成形する成形工程と、
前記金型から前記繊維強化射出成形品を取出す離型工程と、
を備える繊維強化射出成形品の製造方法。

【請求項6】

前記保持シート、前記強化繊維を前記保持シートに保持させる保持部材、及び前記コア相当部を起こされた状態に固定化する固定用部材に、前記マトリックス樹脂と同じ熱可塑性樹脂を用いた請求項４または５に記載の繊維強化射出成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば構造部材に好適に使用でき、板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有する繊維強化射出成形品に関する。

【背景技術】

【0002】

軽量化、薄肉化、高強度化、高剛性化のために、マトリックス樹脂内に強化繊維が配設された様々な繊維強化成形品において、突起部、例えば補強等のためのリブ、又は固定のためのボス、或いは他の部品の位置決めや固定のためのボス等を有する構成が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

【0003】

特許文献１には、マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を用いてプレス成形により成形されるとともに、板状部及びこの板状部から隆起した突起部を有する繊維強化成形品が記載されている。この繊維強化成形品は、繊維長１０ｍｍ乃至１００ｍｍの強化繊維を有する少なくとも２つの強化繊維層を備え、これら繊維層は、その強化繊維が異なる方向に配列された状態となるように厚み方向に積層されており、各強化繊維層の少なくとも一部の強化繊維が、板状部から突起部にわたって連続して配置されている。各強化繊維層の夫々では、前記繊維長の強化繊維の連続性は途切れ、途切れた部分に樹脂領域が存在するが、成形品全体としてみれば、隣接する強化繊維層同士が、それらの繊維が延びる方向に連続的に配置されているとみなせる。

【0004】

特許文献２には、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用い、プレス成形により成形され、板状部及びこの板状部から隆起した突起部を有する繊維強化成形品が記載されている。この繊維強化成形品のプレス成形においては、繊維長１０ｍｍ乃至１００ｍｍの強化繊維がランダムに配置された熱可塑性樹脂層を、プレス成形用の下型内で加熱溶融し、この後、突起部に相当するリブ形成部を有したプレス成形用の上型を下降させて加圧する。それにより、強化繊維層がリブ形成部の内部とプレス上下型間で成形される板状部とに亘って連続して延在する形態の繊維強化成形品がプレス成形される。

【0005】

特許文献３には、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いて射出成形により成形されるとともに突起部を有する繊維強化射出成形品が記載されている。この繊維強化射出成形品において強化繊維は突起部の内部に配置されておらず、突起部はマトリックス樹脂のみで形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００８／０３８４２９号パンフレット

【特許文献2】特開２０１４−１７２２４１号公報

【特許文献3】特開２００２−２５４４６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１，２に記載の繊維強化成形品では、繊維長が１０ｍｍ乃至１００ｍｍの強化繊維を用いているので、特許文献１のように板状部から突起部に亘る強化繊維群全体の連続性が積層構造などで見かけ上は連続しているものであっても、強化繊維はその長さ分の連続性を確保しているに過ぎないので、実際には、板状部から突起部に亘る強化繊維は途切れている。そのため、強化繊維で突起部の強度及び剛性を向上する上では、特許文献１，２に記載の繊維強化成形品は改善の余地がある。

【0008】

これとともに、特許文献１，２に記載の繊維強化成形品は、強化繊維層の少なくとも一層が、突起部の頂部で反転し略逆Ｕの字状となって、突起部の厚み方向に積層された形態で突起部に入り込んでいるので、突起部の厚みを薄くするのには適していない。

【0009】

特許文献３に記載の繊維強化射出成形品では、強化繊維が突起部の内部に配置されていないため、突起部の強度及び剛性は、この突起部を形成するマトリックス樹脂のみの強度及び剛性に依存する。したがって、特許文献３に記載の繊維強化射出成形品の突起部の強度及び剛性が低いので、この繊維強化射出成形品を例えば構造部材として使用するときには、実際の使用に耐えない場合がある。

【0010】

本発明の目的は、強度及び剛性が高く、かつ、薄肉化に適する突起部を有する繊維強化射出成形品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記の課題を解決するために、本発明の繊維強化射出成形品は、板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有し、板状部及び突起部が、強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる。マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いる。強化繊維は、連続繊維からなり、マトリックス樹脂に埋設されている。連続繊維は、板状部の内部に配置された第１コア部と、この第１コア部から突起部の突出方向に分岐して突起部の内部に配置され、突起部の厚み方向の断面において突起部が突出する方向に延びた第２コア部とを有し、板状部から突起部に亘って蛇行形状に連続して配設される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、板状部の内部に配置された第１コア部から突起部の突出方向に分岐された第２コア部が、板状部から突起部に亘って連続して存在し、かつ、突起部の厚み方向の断面において突起部が突出する方向に突出されて突起部の内部に配置されているので、強度及び剛性が高く、かつ、薄肉化に適する突起部を有する繊維強化射出成形品を提供できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る繊維強化射出成形品を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１中Ｆ２−Ｆ２線に沿って示す断面図である。

【図3】図３は、図２中Ｆ３部を拡大して示す断面図である。

【図4】図４は、製造において用いる展開状態の保持シートに対する強化繊維の配置を示す平面図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る繊維強化射出成形品を示す平面図である。

【図6】図６は、図５中Ｆ６−Ｆ６線に沿って示す断面図である。

【図7】図７は、本発明の第３の実施の形態に係る繊維強化射出成形品の一部を示す平面図である。

【図8】図８は、図７中Ｆ８−Ｆ８線に沿って示す断面図である。

【図9】図９（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る繊維強化射出成形品の製造において用いる展開状態の第１保持シートに対する強化繊維の配置を示す平面図である。図９（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る繊維強化射出成形品の製造において用いる展開状態の第２保持シートに対する強化繊維の配置を示す平面図である。

【図10】図１０は、図９（ａ）に示した第１保持シートに図９（ｂ）に示した第２保持シートを重ねた状態を示す図である。

【図11】図１１は、第４の実施の形態に係る繊維強化射出成形品を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。

【0015】

図１は例えば片面（図１では上面）が開放された容器状をなす繊維強化射出成形品（以下、単に射出成形品と略称する。）１を示している。射出成形品１は、例えば長方形状をなしていて、板状部２と、周壁３と、突起部４とを有する。

【0016】

第１実施形態の場合、板状部２は射出成形品１の底壁をなしている。板状部２は例えば水平状であるが、これに限らず、全体が傾いて斜状となっていてもよく、或いは上向きに湾曲していてもよく、若しくは段差を有していてもよい。なお、射出成形品１は板状部２を縦にした状態で使用することも可能である。

【0017】

周壁３は板状部２の周囲に形成されている。この周壁３は、板状部２からその片側に一体に曲がって、例えば図１において板状部２から上向きに曲がって板状部２の長手方向と平行に延びた第１周壁部３ａ及び第２周壁部３ｂと、板状部２から上向きに曲がるとともに板状部２の長手方向と直交する方向に延びて第１周壁部３ａ及び第２周壁部３ｂの端に連続した第３周壁部３ｃ及び第４周壁部３ｄとを有する。

【0018】

第１実施形態の場合、突起部４は板状部２と一体のリブであり、この突起部４は板状部２の片面例えば図１において上面から隆起されている。これとともに、突起部４は板状部２の長手方向に延びていて、その両端は、第３周壁部３ｃ及び第４周壁部３ｄに一体に連続している。この突起部４により射出成形品１の内部が複数に仕切られている。第１実施形態において、突起部４の高さは、周壁３の高さより低いが、周壁３の高さと同じかそれ以上に高くても差し支えない。

【0019】

既述のように板状部２、周壁３、及び突起部４を備える射出成形品１は、図２に示すように強化繊維５と、この強化繊維５と一体となったマトリックス樹脂８とからなる。

【0020】

強化繊維５は連続繊維からなる。ここに連続繊維とは、一般的に長繊維と称される繊維よりも遥かに長く、マトリックス樹脂８を補強するために強化繊維が配設される補強領域（例えば第１実施形態では板状部２のほぼ全域）に例えば一筆書きの形態、具体例としては蛇行する形態で配列される長さを有する連続した繊維を指している。なお、強化繊維５が配設される補強領域が複数ある場合、強化繊維５は、マトリックス樹脂８の全ての補強領域にわたって一筆書きの形態で配列されていてもよく、或いは、補強領域ごとに一筆書きの形態で夫々配列されていてもよい。

【0021】

このような連続繊維からなる強化繊維５の形態としては、モノフィラメント又はマルチフィラメント或いは紡績により糸となった形態等を挙げることができるが、一方向に引き揃えられた複数例えば数本から数十本の連続繊維が、束ねられるように纏められた繊維群からなるコンポジットファイバーであることが好ましい。

【0022】

強化繊維５には、金属繊維、有機繊維、無機繊維等を単独で使用でき、又は強化繊維５が束状の繊維群である場合、２種以上の繊維を併用することもできる。金属繊維には、例えばアルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、チタン繊維、ボロン繊維等を例示できる。有機繊維には、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリフェニレシスフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維等を例示できる。無機繊維には、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイドライド繊維、ガラス繊維、炭素繊維等を例示できる。以下に限定されるものではないが、第１実施形態において強化繊維５としては、比強度、比剛性、及び軽量性に優れるという観点からガラス繊維や炭素繊維、取分け安価で容易に入手可能なポリアクリロニトル系炭素繊維を好適に使用できる。

【0023】

束状に纏められた強化繊維５は、図２及び図３に示すように第１コア部５ａと、第２コア部５ｂと、第３コア部５ｃを有する。

【0024】

強化繊維５の一部からなる第１コア部５ａは板状部２の内部に配置されている。これにより、板状部２はその少なくとも一部に第１コア部５ａが埋設された第１埋設部をしている。第１コア部５ａを板状部２の略全域にわたって配置することは、板状部２の略全体を補強できるだけではなく、この第１コア部５ａを射出成形金型のキャビティ内の所定位置に保持する上において好ましい。

【0025】

強化繊維５の一部からなる第２コア部５ｂは、例えば複数具体例としては図１に示すように所定間隔を隔てて五個あって、夫々の第２コア部５ｂが第１コア部５ａから突起部４の突出方向に例えば舌片状をなして分岐し、突起部４の表面に露出することなく突起部４の内部に配置されている。これにより、突起部４はその少なくとも一部に第２コア部５ｂが埋設された第２埋設部をしている。ここで、各第２コア部５ｂが第１コア部５ａから分岐するとは、突起部４の厚み方向の断面において、この突起部４の内側に入り込んだ第２コア部５ｂが、折り返されるように反転し、突起部４の内部でこの突起部４の厚み方向に積層されて第１コア部５ａに再び連続する形態ではなく、図３に示すように分岐基部のみが第１コア部５ａに連続し第２コア部５ｂの先端がそこで途切れた形態を指している。したがって、この形態では、マトリックス樹脂８の突起部（第２埋設部）４の強度が要求される方向に、第２コア部５ｂの繊維方向が配列されている。

【0026】

このように配置された第２コア部５ｂは板状部２から突起部４に亘って連続して存在している。ここで、図３に示すように第２コア部５ｂをなす連続繊維の一部は、突起部４の厚み方向の断面において突起部４が突出する方向に延びていることが好ましい。なお、第２コア部５ｂの先端は、突起部４の先端近傍にまで達していることがより好ましいが、これには制約されず突起部４の高さの少なくとも半分に高さに達しておればよい。

【0027】

板状部２の片側に第１コア部５ａから曲がった第３コア部５ｃは、第１周壁部３ａ〜第４周壁部３ｄの表面に露出することなく、第１周壁部３ａ〜第４周壁部３ｄの内部に夫々配置されている。これら第１コア部５ａ、第２コア部５ｂ、及び第３コア部５ｃは、射出成形品１の各部の厚みの中央部、つまり、板状部２、突起部４、及び第１周壁部３ａ〜第４周壁部３ｄの厚み方向の中央部に埋設された状態であることが好ましい。ここで、射出成形品１の各部の厚みの中央部は前記厚みの１／２を占める領域を指している。

【0028】

強化繊維５を埋めてこの強化繊維５により強化されるマトリックス樹脂８は、射出成形された熱可塑性樹脂からなる。

【0029】

熱可塑性樹脂としては、例えばナイロン等のポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレンエチレン樹脂、これらの変成体または混合体を例示することができる。更に、繊維強化射出成形品に要求される特性に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、マトリックス樹脂８は、以下に例示する他の充填材や添加剤を含有していてもよい。例えば、充填材、導電性付与材、結晶核材、紫外線吸収剤、制振剤、抗菌剤、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、染料、制泡剤等を挙げることができる。

【0030】

次に、図１〜図３に示した射出成形品１の製造方法について説明する。

【0031】

まず、強化繊維５を保持する保持シート１１（図４参照）を用意する（シート準備工程）。用意される保持シート１１は、布状の織物からなるシートであっても、織られていない形態のシートであってもよい。

【0032】

保持シート１１は、前記第２コア部５ｂより一回り大きい第２コア相当部１２と、この第２コア相当部１２の周囲三方を囲む例えばコの字形の溝１３を有する。隣接した第２コア相当部１２は互いに反対向きとなっており、隣接した溝１３も同様に反対向きとなっている。更に、保持シート１１は、その周部に前記第３コア部５ｃより一回り大きい第３コア相当部１４と、保持シート１１の周方向に隣接する第３コア相当部１４同士を非連続とする分断溝１５を有する。この保持シート１１は、マトリックス樹脂８の射出成形において、この樹脂と融合することが可能な樹脂、好ましくはマトリックス樹脂８の樹脂材料と同材料で作られていることが望ましい。

【0033】

次に、保持シート１１に連続繊維が束状に纏められた強化繊維５を保持させる（平面形状保持工程）。図４に例示したように保持シート１１は例えば４つの第１保持領域Ａ〜第４保持領域Ｄを有する。第１保持領域Ａに二つの第２コア相当部１２が含まれ、第３保持領域Ｃに三つの第２コア相当部１２が含まれている。図４中符号Ｅは束状に纏められた強化繊維５をなす連続繊維の始点を示し、図４中符号Ｆは同連続繊維の終点を示している。

【0034】

そのため、図４に示した保持シート１１において、連続繊維は、始点Ｅから始まって第１保持領域Ａのほぼ全域に蛇行形状に配設され、第１保持領域Ａでの蛇行形状に連続して第２保持領域Ｂのほぼ全域に蛇行形状に配設され、第２保持領域Ｂでの蛇行形状に連続して第３保持領域Ｃのほぼ全域に蛇行形状に配設され、更に、第３保持領域Ｃでの蛇行形状に連続して第４保持領域Ｄのほぼ全域に蛇行形状に配設されて終点Ｆに至っている。したがって、強化繊維５は一筆書きの要領で保持シート１１に蛇行形状をなす二次元の配列で配設されている。なお、第１保持領域Ａに配設された連続繊維部分を符号Ｇ１で示し、第２保持領域Ｂに配設された連続繊維部分を符号Ｇ２で示し、第３保持領域Ｃに配設された連続繊維部分を符号Ｇ３で示し、第４保持領域Ｄに配設された連続繊維部分を符号Ｇ４で示す。

【0035】

第１保持領域Ａと第３保持領域Ｃにおいては、そこに蛇行形状に配設された連続繊維部分Ｇ１，Ｇ３の各一部、具体的にはこれら連続繊維部分がなした蛇行形状の折り返し部間の直線部位の一端部Ｇａが、第２コア相当部１２に入り込んでいる。前記直線部位は保持シート１１の長手方向と直交する方向に延びている。一端部Ｇａは第２コア部５ｂを担っている。これとともに、連続繊維は一筆書きの形態で設けられているので、前記一端部Ｇａは、その三方を溝１３で囲まれているにも拘わらず、この溝１３で繊維が切断されて途切れることなく第１保持領域Ａ及び第３保持領域Ｃに配設された連続繊維部分Ｇ１，Ｇ３に連続している。

【0036】

保持シート１１に強化繊維５を保持させる平面形状保持手段として、好ましくはマトリックス樹脂８と同材料で作られた図示しない保持部材を用いることができる。ここでの保持形態は、例えば接着性を有する保持部材を保持シート１１に接着させて蛇行形状の連続繊維（強化繊維５）を保持シート１１との間に挟んでも、保持部材を糸として、この糸で保持シート１１に連続繊維（強化繊維５）を蛇行形状に縫い付けてもよい。或いは、片面に接着層を有する保持シート１１を採用し、前記接着層に連続繊維（強化繊維５）を蛇行形状に接着させるとともに、補助的に接着性を有する保持部材を接着層に接着し保持シート１１との間に連続繊維（強化繊維５）を挟んで、保持シート１１に強化繊維５を保持させてもよい。若しくは、連続繊維（強化繊維５）に接着性を付与させて保持シート１１の片面に接着させることによって、保持シート１１に強化繊維５を保持させてもよい。これらの例示から明らかなように保持シート１１に強化繊維５を二次元形状（平面形状）の配列で保持させるには、様々な形態の平面形状保持手段を採用できる。

【0037】

次に、保持シート１１に対して各第２コア相当部１２及び各第３コア相当部１４を、夫々保持シート１１の片面から起きるように折り曲げるとともに、起こされた状態に固定化する処理を施こすことにより、立体形状（三次元形状）のインサート部材を形成する（立体形状保持工程）。

【0038】

この立体形状保持工程において、第２コア相当部１２及び各第３コア相当部１４を起こされた状態に固定化する立体形状保持手段を例示する。前記コア相当部の少なくとも根元部を固定用部材としての樹脂で固めることを等により可能であり、或いは、前記コア相当部をその厚み方向から挟む状態に、予め成形された固定用部材を配置し、これら固定用部材を保持シート１１に接着すること等により可能である。これらの立体形状保持手段において使用される固定用部材は、マトリックス樹脂８と同材料であることが望ましい。

【0039】

この後、射出成形工程を行う。つまり、まず、インサート部材を射出成形用の金型内にセットする。この場合、射出圧力によってインサート部材の三次元形状が損なわれないように、インサート部材の保持部を金型内に設け、この保持部にインサート部材を保持させて、インサート部材を金型に対して位置決めすることがより望ましい。金型にインサート部材を保持させる手段として、保持シートの周部複数個所に外側に一体に延出する延出凸部（図示しない）を設け、これら凸部が有する孔を前記保持部に引っ掛けること等を例示できる。次いで、型締めにより金型間に形成されたキャビティ内に溶融されたマトリックス樹脂を充填して、板状部２及び突起部４を有する射出成形品１を射出成形した後、金型を冷却する。

【0040】

最後に、金型を開いて、射出成形により形成された射出成形品１を金型から取出す（成形品離型工程）。

【0041】

以上の各工程により図１に示す射出成形品１を製造できる。この製造において、保持シート１１、保持部材、固定用部材の夫々がマトリックス樹脂８と同材料である場合、前記保持シート１１、保持部材、固定用部材はマトリックス樹脂８と融合する。このため、保持シート１１、保持部材、固定用部材は、剥離の原因となる界面をマトリックス樹脂８との間で形成することなく、マトリックス樹脂８として機能でき強化繊維５に接合しこの強化繊維５と一体となる。

【0042】

以上説明した製造方法によれば、射出成形品１の板状部２内に埋め込まれた強化繊維５の第１コア部５ａに一体に連続しかつ分岐された第２コア部５ｂが、射出成形品１が有する突起部４の内部にまで延在して埋め込まれた射出成形品１を製造できる。起こされた第２コア部５ｂの根元は、この第２コア部５ｂの突出方向に対して曲がっていて板状部２内に位置している。なお、既述のように射出成形品１の製造においては、第１コア部５ａに対して第２コア部５ｂが起こされた状態が維持されるように保持された条件下で射出成形を行われる。そのため、第２コア部５ｂが突起部４の幅方向中央部に正しく配置された射出成形品１を得ることができる。

【0043】

そして、製造された射出成形品１の形を造っている熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂８は、束ねられるように纏められるとともに一筆書きの形態でマトリックス樹脂８内に埋設された連続繊維からなる強化繊維５で強化されている。具体的には、射出成形品１の板状部２はその内部に配置された強化繊維５の第１コア部５ａで強化され、射出成形品１が有する突起部４は、第１コア部５ａから突起部４の突出方向に分岐して突起部４の内部に配置された強化繊維５の第２コア部５ｂで強化されている。

【0044】

ここで、第１コア部５ａと第２コア部５ｂは途切れることなく連続した繊維であるから、強化繊維５の一部からなる第２コア部５ｂは、板状部２から突起部４に亘って連続して存在している。それにより、突起部４がその厚み方向に補強されてこの突起部４の強度及び剛性が高められる。更に、第１コア部５ａと第２コア部５ｂは、束ねられるように纏められた連続繊維からなる強化繊維５で形成されているため、突起部４の強度及び剛性をより高める上で有効であり、また、既述のように保持シート１１に強化繊維５を保持させる際の取り扱いが容易である。

【0045】

加えて、図３に示すように第２コア部５ｂが突起部４の厚み方向の断面において突起部４が突出する方向に延びている。言い換えれば、前記直線部位の一端部Ｇａによって形成されて突起部４に入り込んだ第２コア部５ｂの繊維が、突起部４の厚み方向の断面において延びる方向（繊維方向）が突起部４の突出方向と同じである。これにより、突起部４の強度及び剛性をより高めることができ、それに伴い射出成形品１全体の強度及び剛性を向上できる。更に、強化繊維５が炭素繊維である場合には、射出成形品１の軽量化も図ることができる。

【0046】

更に、強化繊維５の一部からなる第２コア部５ｂは、第１コア部５ａから突起部４の突出方向に単に分岐されているだけで、折り返されて積層された構成ではない。このため、板状部２の片側に隆起した突起部４に、所望とする強度及び剛性を与えつつ、この突起部４を薄肉にすることができる。

【0047】

図５及び図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。第２実施形態で、以下説明する事項以外は第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同一の構成又は同様の機能を奏する構成については、第１実施形態の対応構成と同じ符号を付してその説明を省略する。

【0048】

第２実施形態において、突起部４内に配置された第２コア部５ｂは、単一であって、射出成形品１の長手方向に延びている。

【0049】

更に、第２実施形態の射出成形品１の製造における立体形状保持工程では、第１コア部５ａから起こされた第２コア部５ｂ及び溝の跡が細長い孔１１ａ（図５中二点鎖線参照）が保持シートに形成される。この細長い孔１１ａを原因として、第１コア部５ａが内部に配置された板状部２の強度及び剛性が低下することが考えられる。これを改善するために、第２実施形態では、突起部４の突出方向と反対側から第１コア部５ａに接する補助強化繊維６を第１コア部５ａの内部に配置させて、この補助強化繊維６によって前記細長い孔１１ａを閉じている。

【0050】

補助強化繊維６は、強化繊維５に一体に連続していてもよく、或いは強化繊維５とは別に用意された他の連続繊維であってもよい。この補助強化繊維６は、強化繊維５と同様に束ねられるように纏められた繊維群からなるとともに、例えばガラス繊維や炭素繊維からなることが好ましい。

【0051】

第２実施形態の射出成形品１の製造での平面形状保持工程においては、保持シートの一面（片面）に強化繊維５が保持され、他面（前記片面と反対側の面）に補助強化繊維６が保持される。この場合、補助強化繊維６は、第２コア部５ｂよりも一回り大きいコの字形の溝の周りだけについて保持シートに保持させることにより、第２コア部５ｂを起こすことを可能とする。

【0052】

なお、補助強化繊維６は保持シートの他面の略ほぼ全域にわたって設けることで、射出成形品１において補助強化繊維６が第１コア部５ａのほぼ全域において積層されるようにしてもよい。更に、補助強化繊維６が蛇行形状である場合、その折り返し部間の直線部位が延びる方向（繊維方向）は、細長い孔１１ａの長手方向であっても、又はこの長手方向に直交する方向であっても差し支えない。

【0053】

以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態で説明した理由によって、強度及び剛性が高く、かつ、薄肉化に適するリブとしての突起部４を有する射出成形品１を提供できる。更に、第２実施形態では、第２コア部５ｂの根元部が長いので、突起部４の強度及び剛性を更に高めることが可能であるとともに、補助強化繊維６が第１コア部５ａのほぼ全域において積層された形態の場合は、補助強化繊維６により板状部２の強度及び剛性を更に高めることが可能である。

【0054】

図７及び図８を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。第３実施形態で、以下説明する事項以外は第２実施形態と同じであるので、第２実施形態と同一の構成又は同様の機能を奏する構成については、第２実施形態の対応構成と同じ符号を付してその説明を省略する。

【0055】

第３実施形態では、突起部４がリブではなく円筒形のボスとして実施されている。ボスをなした突起部４の内部、つまり、突起部４をなす円筒形の壁に、第１コア部５ａから突起部４の突出方向に分岐された複数例えば四つの第２コア部５ｂが入り込んで配置されている。

【0056】

第３実施形態の射出成形品１の製造における立体形状保持工程では、第１コア部５ａから起こされた第２コア部５ｂ及び溝の跡が例えば四角い孔１１ａ（図７中二点鎖線参照）となって保持シートに複数形成される。これらの四角い孔１１ａを原因として、第１コア部５ａが内部に配置された板状部２の強度及び剛性が低下する。これを改善するために、第３実施形態では、突起部４の突出方向と反対側から第１コア部５ａに接する補助強化繊維６が第１コア部５ａの内部に配置され、この補助強化繊維６によって前記四角い孔１１ａが閉じられている。

【0057】

なお、図７及び図８に示すように突起部４の周囲に四角い孔１１ａが複数形成されるように第２コア部５ｂを第１コア部５ａから分岐させたが、突起部４からなるボスの高さが低い場合、円筒形をなした突起部４の内部空間に対向するように位置された複数の第２コア部を、第１コア部５ａから分岐させて突起部４に埋設させることも可能である。

【0058】

補助強化繊維６は、強化繊維５に一体に連続していてもよく、或いは強化繊維５とは別に用意された他の連続繊維であってもよい。この補助強化繊維６は、強化繊維５と同様に束ねられるように纏められた繊維群をなしているとともに、例えば炭素繊維からなることが好ましい。

【0059】

以上説明した事項以外は第２実施形態と同じである。したがって、第３実施形態においても、第２実施形態で説明した理由によって、強度及び剛性が高く、かつ、薄肉化に適するボスとしての突起部４を有する射出成形品１を提供できる。

【0060】

図９〜図１１を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。第４実施形態で、以下説明する事項以外は第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同一の構成又は同様の機能を奏する構成については、第１実施形態の対応構成と同じ符号を付してその説明を省略する。

【0061】

第４実施形態において、図１１に示す射出成形品（繊維強化射出成形品）１が備える強化繊維５は、板状部２の全域にわたるように埋設された第１層コア５Ｃと、この第１層コア５Ｃの少なくとも一面例えば片面に重ねられた第２層コア５Ｄとで形成された二層構造となっている。第２層コア５Ｄは、第１層コア５Ｃに対して分岐するように起こされた第２コア部５ｂを有する。第４実施形態において第１コア部５ａは、第２コア部５ｂ以外の第２層コア５Ｄの部位（つまり、第１層コア５Ｃに重なった部位）及び第１層コア５Ｃにより形成されている。

【0062】

射出成形品１が有する突起部４内に、第１コア部５ａから突起部４の突出方向に分岐して配置された第２コア部５ｂは、単一であって、射出成形品１の長手方向（図１１ではこれが描かれた紙面の表裏方向）に延びている。この第２コア部５ｂは、板状部２から突起部４に亘って連続して存在し、かつ、突起部４の厚み方向の断面において突起部４が突出する方向に突出している。

【0063】

次に、図１１に示した射出成形品１の製造方法を説明する。

【0064】

まず、シート準備工程で、第１保持シート１１Ｃと第２保持シート１１Ｄを準備する。

【0065】

次に、平面形状保持工程において、図９（ａ）に示すように第１保持シート１１Ｃの片面に、その略全域にわたり、束ねられるように纏められた繊維群で形成された連続繊維からなる第１強化繊維５Ａを、例えば一筆書きの形態で蛇行状に配設する。ここで、第１保持シート１１において、連続繊維は、始点Ｅから始まって第１保持領域Ａのほぼ半分の領域に蛇行形状に配設され、第１保持領域Ａでの蛇行形状に連続して第２保持領域Ｂのほぼ全域に蛇行形状に配設され、第２保持領域Ｂでの蛇行形状に連続して第１保持領域Ａの残りのほぼ半分の領域に蛇行形状に配設され、更に、第１保持領域Ａでの蛇行形状に連続して第４保持領域Ｄのほぼ全域に蛇行形状に配設されて終点Ｆに至っている。なお、第１保持領域Ａに配設された連続繊維部分を符号Ｇ１，Ｇ３で示し、第２保持領域Ｂに配設された連続繊維部分を符号Ｇ２で示し、第４保持領域Ｄに配設された連続繊維部分を符号Ｇ４で示す。

【0066】

これとともに、平面形状保持工程では、図９（ｂ）に示すように第２保持シート１１Ｄの片面に、その略全域にわたり、束ねられるように纏められた繊維群で形成された連続繊維からなる第１強化繊維５Ｂを、例えば一筆書きの形態で蛇行状に配設する。

【0067】

なお、第１保持シート１１Ｃ及び第２保持シート１１Ｄの材料、第１保持シート１１Ｃに対する第１強化繊維５Ａの保持、及び第２保持シート１１Ｄに対する第２強化繊維５Ｂの保持は、第１実施形態で説明した通りである。また、第１強化繊維５Ａは、一筆書きの形態ではなく、複数の第１強化繊維５Ａを平行に並べた形態で、第１保持シート１１Ｃの片面の所定領域（例えば略全域）にわたって配設してもよい。同様に、第２強化繊維５Ｂも、一筆書きの形態ではなく、複数の第２強化繊維５Ｂを平行に並べた形態で、第２保持シート１１Ｄの片面の所定領域（例えば略全域）にわたって配設してもよい。この場合、全ての第２強化繊維５Ｂを第２保持シート１１Ｄの長手方向に直交させて設けることができ、それにより、全ての第２強化繊維５Ｂが第２コア部５ｂの先端に露出するように配置される。

【0068】

この後、積み重ね工程で、第１保持シート１１Ｃに第２保持シート１１Ｄを重ねる。それにより、図１０に示すように第１強化繊維５Ａが、第１保持シート１１Ｃと第２保持シート１１Ｄとで挟まれる。更に、この積み重ね工程では、第１保持シート１１Ｃと第２保持シート１１Ｄとを、例えば縫合や接着等の連結手段により連結して、積み重ね状態を保持する。この場合、第２コア部５ｂに相当する第２保持シート１１Ｄの一側部からなるコア相当部１１Ｅは、第１保持シート１１Ｃに連結せずに、この第１保持シート１１Ｃから起こすことが可能となるようにする。

【0069】

次に、立体形状保持工程により、図１０中二点鎖線で示すようにコア相当部１１Ｅを第１保持シート１１Ｃから離れる方向に起こすとともに、起された状態に固定化する処理を施して、立体形状のインサート部材を形成する。なお、コア相当部１１Ｅを起された状態に固定化する処理は、第１実施形態で説明した通りである。

【0070】

次の射出成形工程で、インサート部材を射出成型用の金型内に位置決めしてセットし、この状態で金型内に溶融された熱可塑性樹脂を主成分とするマトリックス樹脂８を充填した後、金型を冷却し、射出成形品１を射出成形する。この成形により、強化繊維５が、マトリックス樹脂８に埋設されるとともに、板状部２の内部に配置された第１コア部５ａと、この第１コア部５ａから突起部４の突出方向に分岐して突起部４の内部に配置された第２コア部５ｂとを有する連続繊維からなり、第２コア部５ｂが、板状部２から突起部４に亘って連続して存在し、かつ、突起部４の厚み方向の断面において突起部４が突出する方向に突出している射出成形品１が成形される。

【0071】

最後に、成形品離型工程で、金型から射出成形品１を取出す。

【0072】

以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、第４実施形態においても、第１実施形態で説明した理由によって、強度及び剛性が高く、かつ、薄肉化に適するボスとしての突起部４を有する射出成形品１を提供できる。

【0073】

本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、繊維強化射出成形品は容器であることには制約されるものではなく、少なくとも板状部２と突起部４を有する構造物であればよく、更に、突起部４は板状部２の両面の夫々に隆起していても差し支えない。また、本発明に係る繊維強化射出成形品は、医療機器のような産業機械や精密機器等の構造部材、自動車、航空機、船舶等などの輸送機器の構造部材、自転車やゴルフ用品等のスポーツ用具の構造部材、及びヘルメットや安全靴の保護カバー等の安全用品の構造部材等、強度及び剛性が必要な部材のすべてに好適に用いることが可能である。更に、本発明において、強化繊維をなす束状に纏められた繊維群を形成する繊維の本数、及び突起部に対する第２コア部の高さ等は、繊維強化射出成形品の仕様に応じて要求される肉厚や強度及び剛性等に適合させて適宜選定されるものである。

【0074】

なお、以上説明した本明細書中の発明の実施の形態には以下の発明が記載されているので、以下に付記する。

【0075】

[１]強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる繊維強化射出成形品において、
前記マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であり、
前記強化繊維が、前記マトリックス樹脂に埋設された第１コア部及びこの第１コア部に連続した第２コア部を有する連続繊維からなり、
前記第１コア部が埋設されている前記マトリックス樹脂の第１埋設部に連続しているとともに前記第２コア部が埋設されている前記マトリックス樹脂の第２埋設部の強度が要求される方向に、前記第２コア部の繊維方向が配列されている繊維強化射出成形品。

【0076】

この発明[１]によれば、マトリックス樹脂の第２埋設部の強度及び剛性が高く、第２埋設部が負荷を受けた場合にその損傷を受け難い繊維強化射出成形品を提供できる。

【0077】

[２]板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有し、前記板状部及び前記突起部が、強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる繊維強化射出成形品の製造方法において、
コア相当部と、このコア相当部の周囲三方を囲む溝を有する保持シートを準備するシート準備工程と、
束ねられるように纏められた連続繊維の繊維群からなる強化繊維を前記保持シートに一筆書きの形態に保持させる平面形状保持工程と、
前記コア相当部を、前記保持シートから起こすとともに、起こされた状態に固定化する処理を施こして、立体形状のインサート部材を形成する立体形状保持工程と、
前記インサート部材を射出成形用の金型内に位置決めしてセットし、この状態で前記金型内に溶融された熱可塑性樹脂を主成分とする前記マトリックス樹脂を充填した後、前記金型を冷却して、前記板状部及び前記突起部を有し、かつ前記強化繊維が、前記板状部の内部に配置された第１コア部とこの第１コア部から前記突起部の突出方向に分岐して前記突起部の内部に配置された第２コア部とを有する連続繊維からなり、前記第２コア部が前記板状部から前記突起部に亘って連続して存在し、かつ、前記突起部の厚み方向の断面において前記突起部が突出する方向に延びている繊維強化射出射出品を射出成形する射出成形工程と、
前記金型から前記繊維強化射出成形品を取出す成形品離型工程と、
を備える繊維強化射出成形品の製造方法。

【0078】

[３]板状部とこの板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有し、前記板状部及び前記突起部が、強化繊維と、この強化繊維と一体となったマトリックス樹脂とからなる繊維強化射出成形品の製造方法において、
第１保持シート及び第２保持シートを準備するシート準備工程と、
束ねられるように纏められた連続繊維の繊維群からなる第１強化繊維を前記第１保持シートに保持させるとともに、束ねられるように纏められた連続繊維の繊維群からなる第２強化繊維を前記第２保持シートに保持させる平面形状保持工程と、
前記第２強化繊維が保持された第２保持シートを第１強化繊維が保持された前記第１保持シートに重ねるとともに、前記第２保持シートのコア相当部を除いて前記第１保持シートと前記第２保持シートとが積み重なった状態に保持する積み重ね工程と、
前記コア相当部を、前記保持シートから起こすとともに、起こされた状態に固定化する処理を施こして、立体形状のインサート部材を形成する立体形状保持工程と、
前記インサート部材を射出成形用の金型内に位置決めしてセットし、この状態で前記金型内に溶融された熱可塑性樹脂を主成分とする前記マトリックス樹脂を充填した後、前記金型を冷却して、前記板状部及び前記突起部を有し、かつ前記強化繊維が、前記板状部の内部に配置された第１コア部とこの第１コア部から前記突起部の突出方向に分岐して前記突起部の内部に配置された第２コア部とを有する連続繊維からなり、前記第２コア部が前記板状部から前記突起部に亘って連続して存在し、かつ、前記突起部の厚み方向の断面において前記突起部が突出する方向に延びている繊維強化射出射出品を射出成形する射出成形工程と、
前記金型から前記繊維強化射出成形品を取出す成形品離型工程と、
を備える繊維強化射出成形品の製造方法。

【0079】

これらの発明[２] [３]によれば、強度及び剛性が高く、かつ、薄肉化に適する突起部を有する繊維強化射出成形品を製造できる。

【0080】

[４]前記保持シート、前記強化繊維を前記保持シートに保持させる保持部材、及び前記コア相当部を起こされた状態に固定化する固定用部材に、前記マトリックス樹脂と同じ熱可塑性樹脂を用いた前記[２]又は[３]に記載の繊維強化射出成形品の製造方法。

【0081】

この発明[４]によれば、保持シート、保持部材、及び固定用部材が、マトリックス樹脂をなす熱可塑性樹脂と融合し一体となるので、保持シート、保持部材、及び固定用部材を原因とするマトリックス樹脂の剥離を生じ難い繊維強化射出成形品を製造できる。

【符号の説明】

【0082】

１…射出成形品（繊維強化射出成形品）、２…板状部、４…突起部、５…強化繊維、５ａ…第１コア部、５ｂ…第２コア部、５Ｃ…第１層コア、５Ｄ…第２層コア、８…マトリックス樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】