特開 2024-81598 ハイブリッド部材の成形方法、ハイブリッド部材、及びアンダーカバー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024081598

(43)【公開日】2024-06-18

(54)【発明の名称】ハイブリッド部材の成形方法、ハイブリッド部材、及びアンダーカバー

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/58 20060101AFI20240611BHJP

   B29C 43/18 20060101ALI20240611BHJP

   B29C 70/68 20060101ALI20240611BHJP

   B32B 5/26 20060101ALI20240611BHJP

   B32B 5/28 20060101ALI20240611BHJP

   B32B 15/14 20060101ALI20240611BHJP

   B29K 101/12 20060101ALN20240611BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20240611BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20240611BHJP

【ＦＩ】

B29C43/58

B29C43/18

B29C70/68

B32B5/26

B32B5/28 Z

B32B15/14

B29K101:12

B29K105:08

B29L9:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023193043

(22)【出願日】2023-11-13

(31)【優先権主張番号】P 2022194732

(32)【優先日】2022-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】591182101

【氏名又は名称】三菱ケミカルアドバンスドマテリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】喜多 聖

【テーマコード（参考）】

4F100

4F204

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F100AB01C

4F100AB10C

4F100AG00A

4F100AK01A

4F100AK01B

4F100AK07A

4F100AK07B

4F100AK41B

4F100AK41G

4F100AK42B

4F100BA03

4F100BA07

4F100BA10A

4F100BA10C

4F100DG00A

4F100DG15A

4F100DG15B

4F100DH02A

4F100EC182

4F100EJ172

4F100EJ422

4F100EJ822

4F100GB32

4F100JA04A

4F100JA05A

4F100JB16A

4F100JB16B

4F204AA11

4F204AC03

4F204AD03

4F204AD05

4F204AD08

4F204AD16

4F204AD35

4F204AG03

4F204AH17

4F204AR06

4F204FA01

4F204FB01

4F204FB11

4F204FF05

4F204FG02

4F204FG09

4F204FN11

4F204FN15

4F205AA11

4F205AC03

4F205AD03

4F205AD05

4F205AD08

4F205AD16

4F205AD35

4F205AG03

4F205AH17

4F205AR06

4F205HA08

4F205HA14

4F205HA25

4F205HA34

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HB11

4F205HC06

4F205HF05

4F205HK03

4F205HK04

4F205HT13

4F205HT16

4F205HT26

(57)【要約】

【課題】ＦＲＰと金属のハイブリッド部材に、簡便に寸法精度を高くして欠陥を抑制できる成形方法、ハイブリッド部材、及び、寸法精度高く、欠陥を少なくしたアンダーカバーを提供する。
【解決手段】ハイブリッド部材の成形方法は、ＦＲＰ１０と金属３０とで不織布２０を挟んで成形するハイブリッド部材の成形方法である。この成形方法は、ＦＲＰ１０を下記式（１）を満足する温度Ｔまで加熱することにより、ＦＲＰ１０のマトリクス樹脂を溶融または軟化させ、ＦＲＰ１０と不織布２０と金属３０とを重ねて圧縮する際に、溶融または軟化するマトリクス樹脂を不織布２０に含浸させる。前記繊維強化複合材料の前記マトリクス樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）またはガラス転移温度Ｔｇｍ（℃）≦Ｔ（℃）＜前記不織布の形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）……式（１）
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維強化複合材料と金属とで不織布を挟んで成形するハイブリッド部材の成形方法であって、
前記繊維強化複合材料を下記式（１）を満足する温度Ｔまで加熱することにより、前記繊維強化複合材料のマトリクス樹脂を溶融または軟化させ、前記繊維強化複合材料と前記不織布と前記金属とを重ねて圧縮する際に、溶融または軟化させた前記マトリクス樹脂を前記不織布に含浸させることを含む、ハイブリッド部材の成形方法。
前記繊維強化複合材料の前記マトリクス樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）またはガラス転移温度Ｔｇｍ（℃）≦Ｔ（℃）＜前記不織布の形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）……式（１）

【請求項2】

前記繊維強化複合材料の前記マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂を含む、請求項１に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項3】

前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂を含む、請求項２に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項4】

前記繊維強化複合材料がガラス繊維を含む、請求項１に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項5】

前記不織布がポリエステル繊維を含む、請求項１に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項6】

前記不織布と前記金属が重ね合わされて一体化されたシートの前記不織布の面を前記繊維強化複合材料に重ね合わせた状態で、前記加熱する請求項１に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項7】

金属層、不織布層、繊維強化複合材料層を具備するハイブリッド部材であって、
前記不織布層には前記繊維強化複合材料層に含まれるマトリクス樹脂と同一の樹脂が含浸されている、ハイブリッド部材。

【請求項8】

前記金属層、前記不織布層、前記繊維強化複合材料層の順に重ね合わせられている請求項７に記載のハイブリッド部材。

【請求項9】

金属層、不織布層、繊維強化複合材料層を具備するハイブリッド部材であって、
前記金属層と前記繊維強化複合材料層の間に前記不織布層が配置されている、ハイブリッド部材。

【請求項10】

前記金属層、前記不織布層、前記繊維強化複合材料層の順に重ね合わせられている、請求項９に記載のハイブリッド部材。

【請求項11】

前記繊維強化複合材料層が熱可塑性樹脂を含む、請求項８または請求項１０に記載のハイブリッド部材。

【請求項12】

前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂を含む、請求項１１に記載のハイブリッド部材。

【請求項13】

前記繊維強化複合材料層がガラス繊維を含む、請求項８または請求項１０に記載のハイブリッド部材。

【請求項14】

前記不織布層がポリエステル繊維を含む、請求項８または請求項１０に記載のハイブリッド部材。

【請求項15】

請求項７～１０のいずれか１項に記載のハイブリッド部材を含む、アンダーカバー。

【請求項16】

樹脂材料と金属とで不織布を挟んで成形するハイブリッド部材の成形方法であって、
前記樹脂材料を下記式（１）を満足する温度Ｔまで加熱することにより、前記樹脂材料のマトリクス樹脂を溶融または軟化させ、前記樹脂材料と前記不織布と前記金属とを重ねて圧縮する際に、溶融または軟化させた前記マトリクス樹脂を前記不織布に含浸させることを含む、ハイブリッド部材の成形方法。
前記樹脂材料の前記マトリクス樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）またはガラス転移温度Ｔｇｍ（℃）≦Ｔ（℃）＜前記不織布の形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）……式（１）

【請求項17】

前記樹脂材料が強化繊維を含まない樹脂からなる材料である、請求項１６に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項18】

前記不織布がポリエステル繊維を含む、請求項１６に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【請求項19】

前記不織布と前記金属が重ね合わされて一体化されたシートの前記不織布の面を前記樹脂材料に重ね合わせた状態で、前記加熱する請求項１６に記載のハイブリッド部材の成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド部材の成形方法、ハイブリッド部材、及びアンダーカバーに関する。

【背景技術】

【0002】

繊維強化複合材料（以下、ＦＲＰという）と金属のハイブリッド部材は、ＦＲＰが持つ優れた軽量性、高力学特性等と金属が持つ導電性等の両方を発することが可能である。ＦＲＰと金属を一体化する方法として、ＦＲＰと金属とを接着により一体化したり、ボルトなどで機械的に接合したりする方法が知られている。

【0003】

ＦＲＰ材料と金属材料とを単純に重ねて成形すると金属材料が狙い通りの配置にならずにずれてしまう場合がある。
また、金属材料の中でも複雑形状である場合は、板状のものより変形しやすく配置のずれは顕著になる。この配置の精度が悪化すると、外観や他の部材との接合精度の悪化につながる。

【0004】

また、ずれ防止のために接着剤を使用する場合には、ＦＲＰの樹脂の種類と金属の種類を考慮して成分を選ばなければならないので、接着剤を金属側に塗る場合には、金属とＦＲＰを両方それぞれ加熱する必要があった。また、接着剤を使用して金属とＦＲＰを直接接合する場合には金属とＦＲＰとの間を隙間なく埋めてしまうため、成形時に空気の逃げ場がないことで、接着剤層にボイドなどの欠陥ができることがある。前記欠陥は、ＦＲＰ材料と金属材料からなるハイブリッド部材が部品として組み込まれて完成体となった後、外観不良や強度低下の原因となる。

【0005】

特許文献１では、図８（ａ）に示すようにＦＲＰ１００と金属３００を接合する際に、金属３００表面に不織布層２００を形成して、不織布層２００とＦＲＰ１００との間に熱可塑性樹脂を含む不織布層２００を介在させている。そして、図８（ｂ）に示すように加熱加圧して前記不織布層２００に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることにより前記不織布層２００を接着層４００として変化させる。このことにより前記金属３００とＦＲＰ１００とを強固に接合させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－２４４７２４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では、不織布層中の熱可塑性樹脂自体が、成形中に加熱により溶融する。このため、不織布によるＦＲＰや金属に対するアンカー効果が得られず、金属とＦＲＰとがずれて配置される虞がある。また、不織布層中の熱可塑性樹脂自体の溶融により、成形時に不織布層内の空気の逃げ場がなくなることで、不織布層２００（接着層４００）にボイドなどの欠陥ができる虞がある。この欠陥は、例えば、外観不良や強度低下の原因となる。

【0008】

本発明の目的は、上記課題を解決して、ＦＲＰと金属のハイブリッド部材に、簡便に寸法精度を高くして欠陥を抑制できる成形方法、及び、寸法精度が高いとともに、欠陥を少なくしたハイブリッド部材、及びアンダーカバーを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記問題点を解決するために、本発明のハイブリッド部材の成形方法は、繊維強化複合材料と金属とで不織布を挟んで成形するハイブリッド部材の成形方法であって、前記繊維強化複合材料を下記式（１）を満足する温度Ｔまで加熱することにより、前記繊維強化複合材料のマトリクス樹脂を溶融または軟化させ、前記繊維強化複合材料と前記不織布と前記金属とを重ねて圧縮する際に、溶融または軟化する前記マトリクス樹脂を前記不織布に含浸させることを含む（請求項１）。

【0010】

前記繊維強化複合材料の前記マトリクス樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）またはガラス転移温度Ｔｇｍ（℃）≦Ｔ（℃）＜前記不織布の形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）……式（１）
また、前記成形方法において、前記繊維強化複合材料の前記マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂を含むことが好ましい（請求項２）。

【0011】

また、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂を含むことが好ましい（請求項３）。
また、前記繊維強化複合材料がガラス繊維を含んでいてもよい（請求項４）。
また、前記不織布がポリエステル繊維を含んでいてもよい（請求項５）。

【0012】

また、前記不織布と前記金属が重ね合わされて一体化されたシートの前記不織布の面を前記繊維強化複合材料に重ね合わせた状態で、前記加熱してもよい（請求項６）。
本発明のハイブリッド部材は、金属層、不織布層、繊維強化複合材料層を具備するハイブリッド部材であって、前記不織布層には前記繊維強化複合材料層に含まれるマトリクス樹脂と同一の樹脂が含浸されているものである（請求項７）。

【0013】

また、前記ハイブリッド部材において、前記金属層、前記不織布層、前記繊維強化複合材料層の順に重ね合わせられていることが好ましい（請求項８）。
また、本発明のハイブリッド部材は、金属層、不織布層、繊維強化複合材料層を具備するハイブリッド部材であって、前記金属層と前記繊維強化複合材料層の間に前記不織布層が配置されているものである（請求項９）。

【0014】

前記ハイブリッド部材は、前記金属層、前記不織布層、前記繊維強化複合材料層の順に重ね合わせられていることが好ましい（請求項１０）。
また、前記ハイブリッド部材は、前記繊維強化複合材料層が熱可塑性樹脂を含むことが好ましい（請求項１１）。

【0015】

また、前記ハイブリッド部材は、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂を含んでいてもよい（請求項１２）。
また、前記ハイブリッド部材は、前記繊維強化複合材料層がガラス繊維を含んでいてもよい（請求項１３）。

【0016】

また、前記ハイブリッド部材は、前記不織布層がポリエステル繊維を含んでいてもよい（請求項１４）。
前記ハイブリッド部材を含む、アンダーカバーとしてもよい（請求項１５）。

【0017】

また、本発明のハイブリッド部材の成形方法は、樹脂材料と金属とで不織布を挟んで成形するハイブリッド部材の成形方法であって、前記樹脂材料を下記式（１）を満足する温度Ｔまで加熱することにより、前記樹脂材料のマトリクス樹脂を溶融または軟化させ、前記樹脂材料と前記不織布と前記金属とを重ねて圧縮する際に、溶融または軟化させた前記マトリクス樹脂を前記不織布に含浸させることを含む（請求項１６）。

【0018】

前記樹脂材料の前記マトリクス樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）またはガラス転移温度Ｔｇｍ（℃）≦Ｔ（℃）＜前記不織布の形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）……式（１）
また、前記樹脂材料が強化繊維を含まない樹脂からなる材料としてもよい（請求項１７）。

【0019】

また、前記不織布がポリエステル繊維を含んでいてもよい（請求項１８）。
また、前記不織布と前記金属が重ね合わされて一体化されたシートの前記不織布の面を前記樹脂材料に重ね合わせた状態で、前記加熱してもよい（請求項１９）。

【発明の効果】

【0020】

本発明の成形方法によれば、ＦＲＰと金属のハイブリッド部材に、簡便に寸法精度を高くして欠陥を抑制できる。
本発明のハイブリッド部材によれば、寸法精度が高く、欠陥が少ない。

【0021】

本発明のアンダーカバーは、寸法精度が高く、欠陥が少ない。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態の成形方法の説明図である。

【図2】一実施形態の成形方法の説明図である。

【図3】（ａ）、及び（ｂ）は一実施例の成形方法の断面図、（ｃ）は金型にＦＲＰと金属シート（金属板）を載置した状態の説明図である。

【図4】他の実施形態の成形方法の説明図である。

【図5】他の実施形態の成形方法の説明図である。

【図6】他の実施形態の成形方法の説明図である。

【図7】一実施例のアンダーカバーの斜視図である。

【図8】（ａ）、及び（ｂ）は従来例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態の成形方法、及びアンダーカバーを図１～図７を参照して説明する。

【0024】

以下では、説明の便宜上、繊維強化複合材料に含まれる不織布には、符号Ａを付与するとともに、繊維強化複合材料と金属とで挟む不織布には符号Ｂを付与する。便宜的に繊維強化複合材料を一例として説明するが、繊維強化複合材料は、樹脂材料に置き換えて適用することもできる。樹脂材料は、繊維強化複合材料であってもよく、強化繊維を含まない樹脂からなる材料であってもよい。

【0025】

不織布Ｂの形状保持可能温度の上限値Ｔｈは、不織布Ｂが加熱された際、その形状を保持できる温度域の上限値である。
すなわち、形状を保持できる温度域の上限値は、不織布Ｂを構成する後述する複数の繊維内の１種が選択された場合は、その繊維の形状が加熱温度にのみ起因して変形が生じない温度の上限値である。または２種以上の組合せの場合には、その２種以上の組合せの各繊維の形状が加熱温度にのみ起因してともに変形が生じない温度の上限値である。

【0026】

ここでいう、変形は、固体からガラス状への変形、或いは固体から液状への変形、或いは、熱分解、或いは、燃焼することを含む。ただし、この変形には、加圧による変形は、除くものとする。

【0027】

＜１．繊維強化複合材料＞
繊維強化複合材料（以下、ＦＲＰという）は、強化繊維基材にマトリクス樹脂を含浸させて形成されている。ＦＲＰのマトリクス樹脂は、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。スタピング成形に用いる観点では、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。強化繊維基材は、強化繊維が一方向に引き揃えられたシート、短尺繊維がランダムに配向したマット、不織布Ａの繊維マットなどであってもよい。不織布Ａの繊維マットを例に挙げて説明する。

【0028】

＜２．不織布Ａ＞
不織布Ａの繊維マットは、ガラス繊維のみ（無機繊維）から構成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。不織布Ａは、ガラス繊維以外の例としては、カーボン繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維、プラスチック繊維、天然繊維、金属繊維、パルプ繊維等の１種のみから構成されていてもよく、或いは選択した２種以上を組合せて構成されていてもよい。

【0029】

これらの繊維の温度特性は、下記の通りである。
ガラス繊維の軟化点は、不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、８４０℃である。

【0030】

カーボン繊維の熱分解温度は、不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、３６５０℃である。
アラミド繊維の融点は、不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、４５０～５００℃である。

【0031】

玄武岩繊維の耐熱温度は、不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、約６００～７００℃である。
以下のプラスチック繊維、天然繊維の数値は、日本化学協会の「毛繊維に関するデータ集」（https://www.jcfa.gr.jp/about_kasen/knowledge/data/index.html）によるものである。

【0032】

天然繊維である植物繊維（綿）の熱分解温度は、不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、２３５℃である。
金属繊維の耐熱性は、その金属の特性（耐熱性）に依存する。金属繊維が、金属繊維のみで構成されている場合、その金属の融点となる。例えば、ステンレス繊維の場合は、その融点が、不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、１４００～１４５０℃である。

【0033】

パルプ繊維の場合、ガラス転移温度または熱分解温度が不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈであって、３００℃である。
＜３．熱可塑性樹脂＞
前記熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等を挙げることができる。

【0034】

熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍ、及び融点Ｔｍｍは、下記の通りである。なお、この数値は、グレードによって異なることもあるため、代表的な数値であることを理解されたい。

【0035】

ポリプロピレン樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、０℃であり、その融点Ｔｍｍは、１６６～１７３℃である。
ポリエチレン樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、－２１℃であり、その融点Ｔｍｍは、１２５～１３５℃である。

【0036】

ポリアミド樹脂は、種々あるが、この中で、ポリアミド６のガラス転移温度Ｔｇｍは、５０～６０℃であり、その融点Ｔｍｍは、２２５℃である。また、ポリアミド６６のガラス転移温度Ｔｇｍは、５０℃であり、その融点Ｔｍｍは、２６５℃である。

【0037】

ポリエステル樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、７０～９０℃であり、その融点Ｔｍｍは、２５０～２６０℃である。
ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、１４０～１５０℃であり、その融点Ｔｍｍは、約２３０～２６０℃である。

【0038】

ポリ塩化ビニル樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、７０～８０℃であり、その融点Ｔｍｍは、約１７０℃である。
ポリスチレン樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、１００℃であり、その融点Ｔｍｍは、約２３０℃である。

【0039】

ＡＢＳ樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍは、グレードによって幅があるが、おおよそ８０～１１０℃の範囲である。すなわち、ＡＢＳ樹脂の軟化は、加熱されたときにこの温度域から軟化する。なお、ＡＢＳ樹脂は、非結晶性であるため、融点はない。

【0040】

特に、本成形方法において、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂が好ましい。
また、本成形方法において、前記ＦＲＰがガラス繊維を含むことが好ましい。
ここで、ＦＲＰに含まれるマトリクス樹脂（熱可塑性樹脂）が、融点を有する場合は、この融点以上の温度Ｔに加熱されることにより、不織布Ａの繊維マットから、不織布Ｂの空隙に流動し、不織布Ｂがマトリクス樹脂で含浸される。この場合、前記温度Ｔは、後述する不織布Ｂ、並びに前記不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈの未満としているため、不織布Ａ，Ｂはその形状が保持される。

【0041】

また、選択されたＦＲＰに含まれるマトリクス樹脂（熱可塑性樹脂）に融点がなく、ガラス転移温度Ｔｇｍを有する場合、ガラス転移温度Ｔｇｍ以上の温度Ｔに加熱されることにより、不織布Ａの繊維マットから、不織布Ｂの空隙に含浸される。この例としては、ＡＢＳ樹脂がある。ＡＢＳ樹脂の場合は、ガラス転移温度Ｔｇｍが軟化温度（軟化点）である。この場合、前記温度Ｔは、ガラス転移温度Ｔｇｍ以上であって、後述する不織布Ｂ、並びに前記不織布Ａの形状保持可能温度の上限値Ｔｈの未満とすることにより、不織布Ａ，Ｂはその形状が保持される。

【0042】

＜４．不織布Ｂ＞
ＦＲＰと金属とで挟まれる不織布Ｂは、プラスチック繊維のみから構成されることが好ましい。しかし、これに限定されるものではない。不織布Ｂは、プラスチック繊維以外を選択した場合の例としては、不織布Ａの欄で前述したカーボン繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維、天然繊維、金属繊維、パルプ繊維等の１種のみから構成されていてもよく、或いは２種以上の組合せから構成されていてもよい。不織布Ｂは、不織布Ａと同じ構成としてもよい。

【0043】

そして、不織布Ｂを構成する繊維として、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍ、或いは融点Ｔｍｍより高い形状保持可能温度の上限値Ｔｈを有する繊維を選択してもよい。

【0044】

本実施形態では、不織布Ａの欄では説明していないプラスチック繊維の具体例について説明する。
不織布Ｂを構成するプラスチック繊維としては、ポリエステル繊維、ポリカーボネート繊維、エポキシ繊維、ビニルエステル繊維、フェノール繊維等を挙げることができる。不織布Ｂは、これらのものから選択した一つの樹脂により形成されていてもよい。

【0045】

ここで、不織布Ｂは、プラスチック繊維としてポリエステル繊維を含んでいてもよい。不織布Ｂ全質量に対してポリエステル繊維を５０質量％以上含むことが好ましく、８０質量％以上含むことがより好ましい。

【0046】

ポリエステル繊維は、ステープルが好ましいが、フィラメントであってもよい。
ポリエステル繊維は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等がある。

【0047】

ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維の形状保持可能温度の上限値Ｔｈは、融点の２６０℃である。
ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）繊維の形状保持可能温度の上限値Ｔｈは、融点の２６５℃である。

【0048】

ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）繊維の形状保持可能温度の上限値Ｔｈは、融点の２３０℃である。
また、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）繊維の形状保持可能温度の上限値Ｔｈは、融点Ｔｍｎの２２０～２３０℃である。

【0049】

また、繊維が含有していてもよい熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン等を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂においても、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇｍ、或いは融点Ｔｍｍよりも高い形状保持可能温度の上限値Ｔｈとすればよい。

【0050】

＜５．金属＞
金属は、前記温度Ｔで加熱される際に、当該温度Ｔで溶融しないものであれば、いずれのものであってもよい。例えば、鉄（融点１５３６℃）及びその合金、アルミニウム（融点６６０℃）及びその合金、銅（融点１０８４．５℃）及びその合金、ニッケル（１４５５℃）及びその合金等を挙げることができる。

【0051】

また、金属の表面に、皮膜が形成されていてもよい。この皮膜は、前記温度Ｔで加熱される際に、当該温度Ｔで溶融、或いは熱分解しないものであればよい。金属は、不織布Ｂに接着剤等を用いて貼り合わされていてもよい。

【0052】

＜６．一実施形態の成形方法＞
一実施形態の成形方法について、説明する。
図１に示すように、熱圧成形プレス用の下金型５０に対して、温度Ｔまで加熱したＦＲＰ１０を載置し、その後、不織布２０及び金属３０を順に載置して重ね合わせる。不織布２０は、前記不織布Ｂである。ＦＲＰ１０、不織布２０及び金属３０は、シート状に形成されている。不織布２０は、接着剤等を用いて金属３０やＦＲＰ１０と貼り合わせてもよい。

【0053】

本実施形態では、ＦＲＰ１０は、ガラス繊維からなる不織布Ａと、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂からなる。また、不織布２０（不織布Ｂ）は、ポリエステル繊維であるＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＴＴ、ＰＢＴ等のうち、いずれか１種が選択されている。

【0054】

この状態で、図２に示すように、下金型５０に載置されている積層状態のＦＲＰ１０、不織布２０及び金属３０に対して、上金型６０を上面から加圧して圧縮する。この圧縮時には、温度Ｔは保持されている。

【0055】

ここで、温度Ｔは、ＦＲＰ１０のマトリクス樹脂（熱可塑性樹脂）であるポリプロピレン樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）以上の値としている。なお、ＦＲＰ１０のマトリクス樹脂（熱可塑性樹脂）として、例えば、ＡＢＳ樹脂が選択されている場合には、温度Ｔは、ガラス転移温度Ｔｇｍ以上の値とする。

【0056】

また、温度Ｔは、不織布Ｂの形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）未満の温度としている。本実施形態では、不織布Ｂは、ポリエステル繊維であるため、ポリエステル繊維の上限値Ｔｈ未満の値としている。なお、不織布Ａは、ガラス繊維であるため、その形状保持可能温度の上限値Ｔｈは、８４０℃である。

【0057】

この加熱により、ＦＲＰ１０のポリプロピレン樹脂が、溶融（または軟化）する。また、圧縮により溶融（または軟化）した不織布２０（不織布Ｂ）の空隙内に含浸する。不織布２０（不織布Ｂ）の空隙内に含浸した熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂）は、その後、自然冷却により固化する。このポリプロピレン樹脂の自然冷却による固化により、ＦＲＰ１０、不織布２０及び金属３０は、下金型５０及び上金型６０のプレス面の形状に沿った形状に成形される。この成形されたＦＲＰ１０の層は、繊維強化複合材料層に相当する。この成形された不織布２０の層は不織布層に相当する。

【0058】

また、ＦＲＰ１０の不織布Ａ及び不織布２０（不織布Ｂ）は、温度Ｔよりも高い形状保持可能温度の上限値Ｔｈを有する。このため、加圧されても、その形状が安定化している。また、金属３０は、不織布２０（不織布Ｂ）によるアンカー効果により、ずれることなく精度良く配置される。加熱加圧後のＦＲＰ１０及び不織布２０（不織布Ｂ）の厚みは、加熱加圧前の厚みよりも小さくなる。

【0059】

さらに、金属３０とＦＲＰ１０間に配置された不織布２０（不織布Ｂ）の空隙内にある空気は、前記加圧及び前記含浸する熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂）により追い出されて外部に逃げることができる。このため、ボイドによる欠陥を抑制できる。

【0060】

上記の成形方法は、例えば、車両のアンダーカバーの成形方法として利用できる。しかし、アンダーカバーに限定するものではなく、アンダーカバー以外の成形方法に具体化してもよい。

【0061】

＜７．他の実施形態による成形方法＞
他の実施形態の成形方法について、説明する。
図４に示すように、熱圧成形プレス用の下金型５０に対して、温度Ｔまで加熱したシート状のＦＲＰ１０を載置する。

【0062】

次に、図５に示すように、シート状の不織布２０（不織布Ｂ）とシート状の金属３０を予め接着した積層シートを、不織布２０側がＦＲＰ１０と接触するように載置して重ね合わせる。金属３０と不織布２０を予め貼り合わせたシートとしておくことで、シートを加熱しなくてもＦＲＰ１０を加温することでＦＲＰ１０中の溶融したマトリクス樹脂と不織布２０とが接着できる。

【0063】

不織布２０と金属３０を接着する接着剤は、熱可塑性が好ましいが、熱硬化性であってもよい。
熱可塑性接着剤としては、酢酸ビニル系、ポリビニルアセタール系、酢酸ビニル共重合系、エチレン酢酸ビニル系、塩化ビニル系、アクリル系、ポリエステル系、ポリアミド系、セルロース系、オレフィン系、スチレン系を挙げることができる。熱硬化性接着剤としては、エポキシ系、アクリル系等を挙げることができる。

【0064】

また、これらの接着剤の形態が変化する温度（軟化点、溶融温度、熱分解温度）は、成形温度より高いことが好ましい。
本実施形態におけるＦＲＰ１０、不織布２０及び金属３０は、前述した一実施形態と同じであるため、説明を省略する。

【0065】

この状態で、図６に示すように、下金型５０に載置されている積層状態のＦＲＰ１０、不織布２０及び金属３０に対して、上金型６０を上面から温度Ｔで加熱加圧する。
このように、不織布２０（不織布Ｂ）とシート状の金属３０を予め接着して一体化した積層シートを形成した後、一体化したシートの不織布２０（不織布Ｂ）とＦＲＰ１０を重ね合わせた状態で加熱加圧成形する。

【0066】

この加熱加圧により、ＦＲＰ１０のポリプロピレン樹脂が、溶融（または軟化）して、不織布２０（不織布Ｂ）の空隙内に含浸する。不織布２０（不織布Ｂ）の空隙内に含浸した熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂）は、その後、自然冷却により固化する。このポリプロピレン樹脂の自然冷却による固化により、ＦＲＰ１０、不織布２０及び金属３０は、下金型５０及び上金型６０のプレス面の形状に沿った形状に成形される。

【0067】

この成形方法においても、ＦＲＰ１０の不織布Ａ及び不織布２０（不織布Ｂ）は、温度Ｔよりも高い形状保持可能温度の上限値Ｔｈを有する。このため、加圧されても、その形状が安定化している。また、金属３０は、不織布２０（不織布Ｂ）によるアンカー効果により、ずれることなく精度良く配置される。加熱加圧後のＦＲＰ１０及び不織布２０（不織布Ｂ）の厚みは、加熱加圧前の厚みよりも小さくなる。

【0068】

さらに、金属３０とＦＲＰ１０間に配置された不織布２０（不織布Ｂ）の空隙内にある空気は、前記加圧及び前記含浸する熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂）により追い出されて外部に逃げることができる。このため、ボイドによる欠陥を抑制できる。

【0069】

上記の成形方法は、例えば、車両のアンダーカバーの成形方法として利用できるが、アンダーカバー以外の成形方法に具体化してもよい。
＜８．金属としてアルミニウム（以下、アルミという）を使用する実施形態＞
図７は、上記成形方法を、金属３０をアルミに具体化して、アンダーカバーを成形した場合のアンダーカバー７０の斜視図である。

【0070】

図７に示すアンダーカバー７０において、平面視した状態で半分の領域は、三層構造であり、残りの半分の領域は二層構造である。
前記三層構造の領域は、ＦＲＰ１０から形成されたＦＲＰ層１４を最下層とし、不織布２０から形成された不織布層２４を中間層とし、金属３０から形成された金属層３４を最上層としている。二層構造の領域は、ＦＲＰ層１４を最下層とし、前記不織布層２４を最上層としている。二層構造の領域の不織布層２４は、配置しないようにして、ＦＲＰ層１４を最上層とすることもできる。なお、図７において、各層の厚みは、説明の便宜上、誇張して厚く描かれている。

【0071】

上記の三層構造の領域では、前記成形方法により成形できる。また、二層構造領域では、前記三層構造の金属層３４が省略された状態で、三層構造と同時に金型により成形される。この成形により、二層構造の領域では、下方へ向かって形成された有底の凹部７０ａを有するものとなっている。また、三層構造の領域では、下方へ向かって形成された有底の凹部７０ｂを有するものとなっている。また、凹部７０ｂは、一側端の端部が横方向（図７において、左方）及び下方向に開放されるように形成されている。なお、図７の例のアンダーカバー７０の形状は、一例であって、この形状に限定するものではない。

【0072】

＜９．実施例＞
次に実施例及び比較例を図３（ａ）～（ｃ）を参照して説明する。
［実施例１］
３００ｍｍ平板金型を用いて、下記の条件及び成形手順で厚さｔ＝２．５ｍｍ板厚の成形品を成形した。

【0073】

（９．１．条件）
（１）使用プレス機 ：８００トンプレス
プレス面５２（図３（ｃ）参照）：３００ｍｍ×３００ｍｍ
（２）ＦＲＰ１２の大きさ：２８７ｍｍ×２８７ｍｍ×３．８ｍｍ
（３）ＦＲＰ１２の材質 ：ガラス繊維マット、ポリプロピレン樹脂を含む。

【0074】

（三菱ケミカルアドバンスドマテリアルズ社製：Ｐ４０３８－ＢＫ３１）
（４）不織布２２（図３（ａ）参照）：ポリエステル繊維（ＰＥＴ繊維、結晶融点２５１℃、厚さ０．１５ｍｍ、目付３５ｇ／ｍ２）
（５）加熱温度：遠赤外加熱炉を用いて、炉内温度２５０℃に設定。

【0075】

（６）加熱時間 ：２４０秒（温度Ｔが２００℃となるように）
（７）金型温度 ：４０℃
（８）加圧力 ：２００トン
（９．２．成形手順）
（１）図３（ｃ）に示すように、前記遠赤外加熱炉で温度Ｔまで加熱したＦＲＰ１２をプレス面５２に載置する。

【0076】

（２）図３（ｃ）に示すように、ＦＲＰ１２上に、不織布２２（不織布Ｂ）とアルミシートとをポリエステル系接着剤で接着したアルミシート３２を載置する。
（３）プレス機で、上記加圧力で加熱加圧した後、自然冷却する。

【0077】

上記の成形手順で行った結果、図３（ａ）に示す加熱加圧前の不織布２２に、ＦＲＰ１２のポリプロピレン樹脂が含浸されていることが確認できた。
アルミシート３２は、不織布２２（不織布Ｂ）によるアンカー効果により、ずれることなく精度良く配置されていること、及びボイドによる欠陥が抑制されていることが確認できた。加熱して圧縮後のＦＲＰ１２及び不織布２２（不織布Ｂ）の厚みは、加熱加圧前の厚みよりも小さい２．５ｍｍに成形されていることも確認できた。

【0078】

得られた成形品を２５ｍｍ幅にカットしてテストピースを作成し、せん断接着強さを測定した。最大荷重（５回測定の平均値）は１８７．５Ｎであり、ＦＲＰ１２とアルミシート３２は、十分な強度で接着されていた。なお、せん断接着強さは、島津製作所製ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧ－１０ＴＡを用い、ＪＩＳ Ｋ６８５４－２に基づき１８０°剥離試験を行うことで測定した。

【0079】

なお、図３（ｂ）は、説明の便宜上、図３（ａ）と同様の厚みを有するように図示している。
［比較例１］
実施例１において、不織布２２を用いなかった以外は、実施例１と同様の方法で成形品を成形した。

【0080】

得られた成形品において、ＦＲＰ１２とアルミシート３２は全く接着されていなかった。
［比較例２］
実施例１において、不織布２２の代わりに接着フィルム（クラボウ製ホットメルトフィルムＰ－６７００）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で成形品を成形した。

【0081】

得られた成形品において、ＦＲＰ１２とアルミシート３２は一部しか接着されていなかった。
［実施例２］
実施例において、ＦＲＰ１２を樹脂材料（ポリプロピレン樹脂）に置き換えた以外は、実施例１と同様の方法で成形品を成形した。なお、以降では、前記樹脂材料に対してＦＲＰ１２と同一の符号１２を付して説明する。

【0082】

その結果、図３（ａ）に示す加熱加圧前の不織布２２に、ポリプロピレン樹脂が含浸されていることが確認できた。
アルミシート３２は、不織布２２（不織布Ｂ）によるアンカー効果により、ずれることなく精度良く配置されていること、及びボイドによる欠陥が抑制されていることが確認できた。加熱して圧縮後の樹脂材料１２及び不織布２２（不織布Ｂ）の厚みは、加熱加圧前の厚みよりも小さい２．５ｍｍに成形されていることも確認できた。

【0083】

得られた成形品を２５ｍｍ幅にカットしてテストピースを作成し、せん断接着強さ測定を行った。最大荷重（５回測定の平均値）は５０４．３Ｎであり、樹脂材料１２とアルミシート３２は十分な強度で接着されていた。なお、せん断接着強さは、島津製作所製ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧ－１０ＴＡを用い、ＪＩＳ Ｋ６８５０に基づき引張せん断接着強さ試験を行うことで測定した。

【0084】

［比較例３］
実施例２において、不織布２２を用いなかった以外は、実施例２と同様の方法で成形品を成形した。

【0085】

得られた成形品において、樹脂材料１２とアルミシート３２は全く接着されていなかった。
［比較例４］
実施例２において、不織布２２の代わりに接着フィルム（クラボウ製ホットメルトフィルムＰ－６７００）を用いた以外は、実施例２と同様の方法で成形品を成形した。

【0086】

得られた成形品において、樹脂材料１２とアルミシート３２は全く接着されていなかった。
上記実施形態によれば下記の特徴を有する。なお、ＦＲＰ１０（繊維強化複合材料）を樹脂材料に置き換えた場合も同様の特徴を有する。

【0087】

（１）前記一実施形態のハイブリッド部材の成形方法は、ＦＲＰ１０（繊維強化複合材料）と金属３０とで不織布２０（不織布Ｂ）を挟んで成形するハイブリッド部材の成形方法である。この方法は、ＦＲＰ１０を式（１）を満足する温度Ｔまで加熱することにより、ＦＲＰ１０のマトリクス樹脂を溶融または軟化させ、ＦＲＰ１０と不織布２０と金属３０とを重ねて圧縮する際に、溶融または軟化するマトリクス樹脂を前記不織布２０に含浸させる。

【0088】

ＦＲＰ１０（繊維強化複合材料）のマトリクス樹脂の融点Ｔｍｍ（℃）またはガラス転移温度Ｔｇｍ（℃）≦Ｔ（℃）＜不織布２０の形状保持可能温度の上限値Ｔｈ（℃）……式（１）
金属３０は、不織布２０によるアンカー効果により、ずれることなく精度良く配置されるとともに、加熱加圧後のＦＲＰ１０及び不織布２０の厚みは、加熱加圧前の厚みよりも小さくなる。さらに、金属３０とＦＲＰ１０間に配置された不織布２０の空隙内にある空気は、前記加圧及び前記含浸する熱可塑性樹脂により追い出されて外部に逃げることができる。このため、ボイドによる欠陥を抑制できる。この結果、ＦＲＰ１０と金属３０のハイブリッド部材に、簡便に寸法精度を高くして欠陥を抑制できる。この結果、前記欠陥に起因した外観不良や強度低下等を抑制できる。

【0089】

（２）前記一実施形態のハイブリッド部材の成形方法では、ＦＲＰ１０（繊維強化複合材料）のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂を含むことにより、上記（１）の効果を容易に実現できる。

【0090】

（３）前記一実施形態のハイブリッド部材の成形方法では、熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂を含むことにより、上記（１）の効果を容易に実現できる。
（４）前記一実施形態のハイブリッド部材の成形方法では、前記ＦＲＰ１０（繊維強化複合材料）がガラス繊維を含むことにより、上記（１）の効果を容易に実現できる。

【0091】

（５）前記一実施形態のハイブリッド部材の成形方法では、前記不織布２０がポリエステル繊維を含むことにより、上記（１）の効果を容易に実現できる。
（６）前記他の実施形態による成形方法では、不織布２０と金属３０が重ね合わされて一体化された積層シートを形成し、積層シートの不織布２０に対して前記ＦＲＰ１０を重ね合わせた状態で、前記加熱することにより、上記（１）の効果を容易に実現できる。

【0092】

（７）前記実施形態のアンダーカバー７０は、金属層３４、不織布層２４、ＦＲＰ層１４（繊維強化複合材料層）を具備する。アンダーカバー７０は、不織布層２４にはＦＲＰ層１４に含まれるマトリクス樹脂と同一の樹脂が含浸されている。

【0093】

また、アンダーカバー７０は、金属層３４、不織布層２４、ＦＲＰ層１４（繊維強化複合材料層）の順に重ね合わせられている。
また、アンダーカバー７０は、金属層３４とＦＲＰ層１４（繊維強化複合材料層）の間に不織布層２４が配置されている。

【0094】

また、アンダーカバー７０において、ＦＲＰ層１４（繊維強化複合材料層）が熱可塑性樹脂を含む。
また、アンダーカバー７０は、前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂を含む。

【0095】

また、アンダーカバー７０は、ＦＲＰ層１４（繊維強化複合材料層）がガラス繊維を含む。
また、アンダーカバー７０は、不織布層２４がポリエステル繊維を含む。

【0096】

この結果、アンダーカバー７０は、寸法精度が高いとともにボイドによる欠陥が抑制された効果を有する。また、前記欠陥に起因した外観不良や強度低下等を抑制できる。

【符号の説明】

【0097】

１０…ＦＲＰ
１２…ＦＲＰ（樹脂材料）
１４…ＦＲＰ層
２０、２２…不織布
２４…不織布層
３０…金属
３２…アルミシート
３４…金属層
５０…金型（雌）
６０…金型（雄）
７０…アンダーカバー
１００…ＦＲＰ
２００…不織布層
３００…金属
４００…接着層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】