特許 7195811 複合材の射出成形方法及び複合材

(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】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】複合材の射出成形方法及び複合材

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/14 20060101AFI20221219BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

B29C45/14

B29C45/26

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018153216

(22)【出願日】2018-08-16

(65)【公開番号】P2020026113

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-03-17

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 保徳

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 了太

(72)【発明者】

【氏名】清水 正彦

(72)【発明者】

【氏名】真能 翔也

(72)【発明者】

【氏名】河村 悠輔

(72)【発明者】

【氏名】岡部 良次

(72)【発明者】

【氏名】池田 航介

(72)【発明者】

【氏名】西口 輝一

【審査官】田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２６０５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／１４

Ｂ２９Ｃ ４５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板材の一方の面に、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材を射出する射出工程と、
前記射出成形材を固化させ、前記板材の外周を囲むように枠部を成形して前記板材に接合するとともに、前記枠部の内周側に該内周側の空間を区画するようにリブを成形して前記板材に接合する成形工程と、を有し、
前記射出工程において、前記射出成形材が合流するウェルド部が、前記枠部の前記板材と重ならない領域に形成されるように前記射出成形材を射出することを特徴とする複合材の射出成形方法。

【請求項2】

板材の一方の面に、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材を射出する射出工程と、
前記射出成形材を固化させ、前記板材の外周を囲むように枠部を成形して前記板材に接合するとともに、前記枠部の内周側に該内周側の空間を区画するようにリブを成形して前記板材に接合する成形工程と、を有し、
前記成形工程において、前記板材の一方の面上における前記枠部及び前記リブが成形される領域以外の全面に、前記枠部及び前記リブの厚さよりも薄い薄膜部を成形することを特徴とする複合材の射出成形方法。

【請求項3】

前記成形工程において、前記枠部と前記リブとの間を架け渡すバイパスリブを成形することを特徴とする請求項１に記載の複合材の射出成形方法。

【請求項4】

前記射出工程において、複数のゲートから前記板材の一方の面に前記射出成形材を射出することを特徴とする請求項１に記載の複合材の射出成形方法。

【請求項5】

前記射出工程において、前記板材の一方の面の中心部に向けて前記射出成形材を射出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の複合材の射出成形方法。

【請求項6】

板材と、
前記板材の外周を囲むように成形され、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材が固化して前記板材に接合される枠部と、
前記枠部の内周側に、該内周側の空間を区画するように成形され、前記板材とは別の、前記強化繊維を含む前記射出成形材が固化して前記板材に接合されるリブと、を有し、
前記射出成形材が合流するウェルド部が、前記枠部の前記板材と重ならない領域に形成されていることを特徴とする複合材。

【請求項7】

板材と、
前記板材の外周を囲むように成形され、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材が固化して前記板材に接合される枠部と、
前記枠部の内周側に、該内周側の空間を区画するように成形され、前記板材とは別の、前記強化繊維を含む前記射出成形材が固化して前記板材に接合されるリブと、を有し、
前記板材の一方の面上における前記枠部及び前記リブが成形される領域以外の全面に、前記枠部及び前記リブの厚さよりも薄い薄膜部が成形されていることを特徴とする複合材。

【請求項8】

前記枠部と前記リブとの間を架け渡すバイパスリブが成形されていることを特徴とする請求項６に記載の複合材。

【請求項9】

前記枠部、前記リブ、又はこれらの両方において、前記射出成形材を射出したゲート跡が複数形成されていることを特徴とする請求項６に記載の複合材。

【請求項10】

前記リブは、前記板材の一方の面の中心部を横切るように成形されており、前記リブの前記中心部に対応する位置には、前記射出成形材を射出したゲート跡が形成されていることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の複合材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合材の射出成形方法及び複合材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、熱可塑性複合材から構成される板材及び射出成形材を用いて、板材に対し、射出成形によって射出成形材を流し、板材表面の樹脂を再溶融・固化させることで、板材を射出成形材と接合するオーバーモールド成形技術が知られている。当該技術においては、製品の外表面に板材を配置し、射出成形によって板材にリブ等を成形し、複合材を補強するのが一般的となっている。

【0003】

上記のようなオーバーモールド成形に用いられる装置の例としては、例えば特許文献１及び２に記載されているものが報告されている。特許文献１には、プレス成形と射出圧縮成形を組合せたオーバーモールド成形を可能にする圧縮成形装置が開示されている。また、特許文献２には、バルブピンによって射出成形体を圧縮することにより、ゲート部における板材表面のディンプルを抑制する成形装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５０７２１３３号公報

【文献】特許第５７６５４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以下、図７～９を示して、射出成形材として強化繊維を含む熱可塑性複合材を用いて、上記のようなオーバーモールド成形を行った場合に生じる問題についてより詳しく説明する。図７は、参考例としての複合材の一例を示す上面図であり、図８は、図７に示す複合材を金型内に配置した際のＡ－Ａ縦断面図であり、図９は、図７に示す複合材のＢ－Ｂ縦断面図である。

【0006】

図７に示すように、複合材１０１は、板材１０２と、枠部１０３と、リブ１０４と、を有する。板材１０２は、金属や樹脂などから構成される部材であり、枠部１０３及びリブ１０４は、強化繊維を含む射出成形材が固化してなる部材である。枠部１０３は、板材１０２の外周を囲むように成形されており、リブ１０４は、枠部１０３の内周側に、内周側の空間を４つに区画するように枠部１０３の短辺に平行に３本成形されている。板材１０２の上面の中心部を横切るように成形されたリブ１０４においては、この中心部に対応する位置に、射出成形材を射出したゲート跡１０５が形成されている。また、ゲート跡１０５が形成されていない２本のリブ１０４の中央部分、及び枠部１０３の短辺の中央部分には、それぞれ射出成形材が合流するウェルド部１０６が形成されている。なお、図７中の符号１０７は板材１０２の外形線を示している。

【0007】

次に、図７に示す複合材１０１の射出成形に用いられる成形金型について、図８を示して説明する。図８に示す成形金型１０８は、上型１０９と下型１１０とを備えている。上型１０９の下型１１０に対向する面における中心部には、射出成形材を射出するためのゲート１１１が、上型１０９内を貫通して設けられている。また、上型１０９の下型１１０に対向する面には、複合材１０１の形状と対応する空洞１９１が設けられている。この空洞１９１においては、枠部１０３及びリブ１０４が成形される部分の深さが、他の部分（板材１０２上に枠部１０３やリブ１０４が成形されない部分）の深さと比べて上型１０９側に向かって深くなっている。

【0008】

図９は図７に示す複合材のＢ－Ｂ縦断面図（即ち、ウェルド部近傍における複合材の縦断面図）である。図９に示すように、リブ１０４は、樹脂１１２と強化繊維１１３とを含む射出成形材が固化し、板材１０２上に接合された状態で成形されている。なお、図９中の点線は、固化成形前の板材１０２及びリブ１０４の外形線を示している。

【0009】

図９に示すように、射出成形材（樹脂１１２）に含まれる強化繊維１１３は、ウェルド部１０６以外の部分では、樹脂１１２の流動方向（図９中の両矢印Ｈで示す方向）に配向するのに対し、ウェルド部１０６では樹脂１１２の流動方向と直交する方向（図９中の両矢印Ｖで示す方向）に配向する。このウェルド部１０６においては、ウェルド部１０６以外の部分と比較すると、射出成形材における繊維方向（図９中の両矢印Ｖで示す方向）の固化収縮量が小さくなるため、固化後の射出成形材（リブ１０４）の表面が凸状になる。板材１０２の板厚が薄い場合、成形品（複合材）を成形金型から取り出した後、成形品が常温まで冷却される過程で射出成形材が固化し、この射出成形材の固化収縮に追従して、図９に示すように板材１０２に局所変形（たわみ）が生じてしまう恐れがある。現状では、このような局所変形については特に着目されていなかった。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、射出成形材の固化収縮時において、板材に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる複合材の射出成形方法及び複合材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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。
本発明は、板材の一方の面に、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材を射出する射出工程と、前記射出成形材を固化させ、前記板材の外周を囲むように枠部を成形して前記板材に接合するとともに、前記枠部の内周側に該内周側の空間を区画するようにリブを成形して前記板材に接合する成形工程と、を有し、前記射出工程において、前記射出成形材が合流するウェルド部が、前記枠部の前記板材と重ならない領域に形成されるように前記射出成形材を射出する複合材の射出成形方法を提供する。

【0012】

本発明の複合材の射出成形方法においては、射出工程において、射出成形材が合流するウェルド部が、枠部の板材と重ならない領域（例えば、枠部とリブとの合流地点や枠部の四隅等、複合材を上から見て枠部のうち板材の外形線から外側にはみ出している領域）に形成されるように射出成形材を射出する。射出成形材（溶融樹脂）に含まれる強化繊維は、ウェルド部以外の部分では、樹脂の流動方向に配向するのに対し、ウェルド部では樹脂の流動方向と直交する方向に配向する。このウェルド部においては、ウェルド部以外の部分と比較すると、射出成形材における繊維方向の固化収縮量が小さくなるため、固化後の射出成形材の表面が凸状になる。板材の板厚が薄い場合、この射出成形材の固化収縮に追従して、板材に局所変形（たわみ）が生じてしまう恐れがある。一方、本発明のように、射出工程において、ウェルド部が枠部の板材と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出することで、板材と重なる領域上にウェルド部が形成されてしまうことを抑制することができる。これにより、射出成形材の固化収縮時において、板材に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0013】

また、本発明は、板材の一方の面に、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材を射出する射出工程と、前記射出成形材を固化させ、前記板材の外周を囲むように枠部を成形して前記板材に接合するとともに、前記枠部の内周側に該内周側の空間を区画するようにリブを成形して前記板材に接合する成形工程と、を有し、前記成形工程において、前記板材の一方の面上における前記枠部及び前記リブが成形される領域以外の全面に、前記枠部及び前記リブの厚さよりも薄い薄膜部を成形する複合材の射出成形方法を提供する。

【0014】

本発明の複合材の射出成形方法においては、成形工程において、板材の一方の面上における枠部及びリブが成形される領域以外の全面に、枠部及びリブの厚さよりも薄い薄膜部を成形する。これにより、射出成形材が合流するウェルド部が形成されないように複合材を成形することができるため、板材と重なる領域上にウェルド部が形成されてしまうことを抑制することができる。従って、射出成形材の固化収縮時において、板材に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0015】

前記成形工程において、前記枠部と前記リブとの間を架け渡すバイパスリブを成形することが好ましい。

【0016】

枠部とリブとの間を架け渡すバイパスリブを成形することで、射出成形材が合流するウェルド部の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部が枠部の板材と重ならない領域に形成されるように複合材を成形することができる。

【0017】

前記射出工程において、複数のゲートから前記板材の一方の面に前記射出成形材を射出することが好ましい。

【0018】

複数のゲートから板材の一方の面に射出成形材を射出するように構成することで、射出成形材が合流するウェルド部の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部が枠部の板材と重ならない領域に形成されるように複合材を成形することができる。

【0019】

前記射出工程において、前記板材の一方の面の中心部に向けて前記射出成形材を射出することが好ましい。

【0020】

板材の一方の面の中心部に向けてゲートから射出成形材を射出すれば、射出成形材を板材の面全体に満遍なく行き渡らせることができる。これにより、効率的に複合材を射出成形することができる。

【0021】

また、本発明は、板材と、前記板材の外周を囲むように成形され、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材が固化して前記板材に接合される枠部と、前記枠部の内周側に、該内周側の空間を区画するように成形され、前記板材とは別の、前記強化繊維を含む前記射出成形材が固化して前記板材に接合されるリブと、を有し、前記射出成形材が合流するウェルド部が、前記枠部の前記板材と重ならない領域に形成されている複合材を提供する。

【0022】

本発明の複合材においては、射出成形材が合流するウェルド部が、枠部の板材と重ならない領域（例えば、枠部とリブとの合流地点や枠部の四隅等、複合材を上から見て枠部のうち板材の外形線から外側にはみ出している領域）に形成されている。射出成形材（溶融樹脂）に含まれる強化繊維は、ウェルド部以外の部分では、樹脂の流動方向に配向するのに対し、ウェルド部では樹脂の流動方向と直交する方向に配向する。このウェルド部においては、ウェルド部以外の部分と比較すると、射出成形材における繊維方向の固化収縮量が小さくなるため、固化後の射出成形材の表面が凸状になる。板材の板厚が薄い場合、この射出成形材の固化収縮に追従して、板材に局所変形（たわみ）が生じてしまう恐れがある。一方、本発明のように、ウェルド部が、枠部の板材と重ならない領域に形成されていることで、板材の面上にウェルド部が形成されてしまうことを抑制することができる。これにより、射出成形材の固化収縮時において、板材に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0023】

また、本発明は、板材と、前記板材の外周を囲むように成形され、前記板材とは別の、強化繊維を含む射出成形材が固化して前記板材に接合される枠部と、前記枠部の内周側に、該内周側の空間を区画するように成形され、前記板材とは別の、前記強化繊維を含む前記射出成形材が固化して前記板材に接合されるリブと、を有し、前記板材の一方の面上における前記枠部及び前記リブが成形される領域以外の全面に、前記枠部及び前記リブの厚さよりも薄い薄膜部が成形されている複合材を提供する。

【0024】

本発明の複合材においては、板材の一方の面上における枠部及びリブが成形される領域以外の全面に、枠部及びリブの厚さよりも薄い薄膜部が形成されている。これにより、射出成形材が合流するウェルド部が形成されないように複合材が成形されるため、板材と重なる領域上にウェルド部が形成されてしまうことを抑制することができる。従って、射出成形材の固化収縮時において、板材に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0025】

前記枠部と前記リブとの間を架け渡すバイパスリブが成形されていることが好ましい。

【0026】

枠部とリブとの間を架け渡すバイパスリブが形成されるように射出成形材を成形することで、射出成形材が合流するウェルド部の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部が枠部の板材と重ならない領域に形成されるように複合材を成形することができる。

【0027】

前記枠部、前記リブ、又はこれらの両方において、前記射出成形材を射出したゲート跡が複数形成されていることが好ましい。

【0028】

複数のゲートから板材の一方の面に射出成形材を射出するように構成することで、射出成形材が合流するウェルド部の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部が枠部の板材と重ならない領域に形成されるように複合材を成形することができる。

【0029】

前記リブは、前記板材の一方の面の中心部を横切るように成形されており、前記リブの前記中心部に対応する位置には、前記射出成形材を射出したゲート跡が形成されていることが好ましい。

【0030】

板材の一方の面の中心部に向けてゲートから射出成形材を射出すれば、射出成形材を板材の面全体に満遍なく行き渡らせることができる。これにより、効率的に複合材を射出成形することができる。

【発明の効果】

【0031】

本発明の複合材の射出成形方法及び複合材であれば、射出成形材の固化収縮時において、板材に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１実施形態に係る複合材の上面図である。

【図2】図１に示す複合材を金型内に配置した際のＡ－Ａ縦断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る複合材の上面図である。

【図4】図３に示す複合材を金型内に配置した際のＡ－Ａ縦断面図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係る複合材の上面図である。

【図6】図５に示す複合材を金型内に配置した際のＡ－Ａ縦断面図である。

【図7】参考例としての複合材の一例を示す上面図である。

【図8】図７に示す複合材を金型内に配置した際のＡ－Ａ縦断面図である。

【図9】図７に示す複合材のＢ－Ｂ縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明に係る複合材及び複合材の射出成形方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0034】

〔第１実施形態〕
〔複合材〕
以下、本発明の第１実施形態に係る複合材及びその射出成形方法について、図１，２を用いて説明する。
まず、本実施形態に係る複合材について説明する。

【0035】

図１は、本実施形態に係る複合材の上面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る複合材１は、板材２と、枠部３と、リブ４と、バイパスリブ１４と、を有している。なお、図１中の符号７は板材２の外形線を示している。

【0036】

枠部３は、板材２の外周を囲むように成形されており、複合材１を上から見ると、板材２の外形線７から外側にはみ出して成形されている。リブ４は、枠部３の内周側に、内周側の空間を区画するように枠部３の短辺に平行に３本成形されている。バイパスリブ１４は、枠部３とリブ４との間を架け渡すように、枠部３の長辺に平行に１本成形されている。これら枠部３、リブ４、及びバイパスリブ１４は、強化繊維を含む射出成形材が固化して一体に成形されたものである。板材２の上面の中心部を横切るように成形されたリブ４においては、この中心部に対応する位置に、射出成形材を射出したゲート跡５が環状に形成されている。また、ゲート跡５が形成されていない２本のリブ４と枠部３との合流地点、及び枠部３の四隅には、それぞれ射出成形材が合流するウェルド部６が形成されている。即ち、ウェルド部６は、枠部３の板材２と重ならない領域に形成されている。なお、図１中のゲート跡５から延びる矢印は、射出成形材が流れた方向を示している。

【0037】

板材２は、例えば金属や樹脂などから構成される部材であり、具体的には、強化繊維を含む熱可塑性樹脂複合材料から構成される基材を複数枚積層してなる部材（積層板）を挙げることができる。強化繊維としては、例えば直径１０μｍ程度の連続した繊維が適用される。この板材２の板厚は、特に限定されないが、好ましくは１～１０ｍｍであり、例えば約２ｍｍである。

【0038】

枠部３、リブ４、及びバイパスリブ１４は、強化繊維を含む射出成形材（例えば熱可塑性樹脂複合材料）が固化して成形される部材であり、強化繊維としては、例えば直径１０μｍ程度で長さが０．２～０．３ｍｍ程度の繊維が適用される。リブ４及びバイパスリブ１４の厚さ（高さ）は、特に限定されないが、好ましくは１０～１２０ｍｍであり、例えば約２５ｍｍである。また、リブ４及びバイパスリブ１４の幅の長さ（図１中の射出成形材が流れた方向に対して直交する方向の長さ）は、特に限定されないが、好ましくは１～１０ｍｍであり、例えば約５ｍｍである。

【0039】

次に、本実施形態に係る複合材１の射出成形に用いられる成形金型について、図２を示して説明する。図２に示す成形金型８は、上型９と下型１０とを備えている。上型９の下型１０に対向する面における中心部には、射出成形材を射出するためのゲート１１が、上型９内を貫通して設けられている。また、上型９の下型１０に対向する面には、複合材１の形状と対応する空洞９１が設けられている。この空洞９１においては、枠部３、リブ４、及びバイパスリブ１４が成形される部分の深さが、他の部分（板材２上に枠部３、リブ４、又はバイパスリブ１４が成形されない部分）の深さと比べて上型９側に向かって深くなっている。

【0040】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材１においては、射出成形材が合流するウェルド部６が、枠部３の板材２と重ならない領域（例えば、枠部３とリブ４との合流地点や枠部３の四隅等、複合材１を上から見て枠部３のうち板材２の外形線７から外側にはみ出している領域）に形成されている。本実施形態のように、ウェルド部６が、枠部３の板材２と重ならない領域に形成されていることで、板材２の面上にウェルド部６が形成されてしまうことを抑制することができる。これにより、射出成形材の固化収縮時において、板材２に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0041】

また、本実施形態では、枠部３とリブ４との間を架け渡すように、枠部３の長辺に平行なバイパスリブ１４が１本成形されている。このように枠部３とリブ４との間を架け渡すバイパスリブ１４が形成されるように射出成形材を成形することで、射出成形材が合流するウェルド部６の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部６が枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように複合材１を成形することができる。なお、バイパスリブ１４の本数は１本に限定されず、２本以上としてもよい。

【0042】

また、本実施形態においては、板材２の一方の面の中心部を横切るようにリブ４が１本成形されており、このリブ４における、板材２の一方の面の中心部に対応する位置には、射出成形材を射出したゲート跡５が形成されている。即ち、板材２の一方の面の中心部に向けてゲート１１から射出成形材が射出されている。このようにすれば、射出成形材を板材２の面全体に満遍なく行き渡らせることができる。これにより、効率的に複合材１を射出成形することができる。

【0043】

なお、本実施形態においては、ウェルド部６が、枠部３とリブ４との合流地点、及び枠部３の四隅に形成された場合を一例として説明したが、これに限定されない。ウェルド部６は、枠部３とリブ４との合流地点のみに形成される態様としてもよいし、枠部３の四隅のみに形成される態様としてもよいし、これら以外の場所に形成される態様としてもよい。即ち、本発明においては、ウェルド部６が、枠部３の板材２と重ならない領域に形成されてさえいればよい。

【0044】

〔複合材の射出成形方法〕
次に、本実施形態に係る複合材の射出成形方法について説明する。
なお、以下では、図２に示す成形金型８を用いて複合材１を射出成形する場合を一例として説明するが、これに限定されない。

【0045】

（射出工程）
射出工程においては、下型１０の上型９に対向する面上に配置された板材２の上面に対し、強化繊維を含む射出成形材を、板材２の上面の中心部に向けてゲート１１から射出する。このとき、射出成形材が合流するウェルド部６が、成形する枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出する。

【0046】

（成形工程）
成形工程においては、射出成形材を固化させ、図１に示すように、板材２の外周を囲むように枠部３を成形するとともに、枠部３の内周側に内周側の空間を区画するようにリブ４を成形する。このとき同時に、枠部３とリブ４との間を架け渡すバイパスリブ１４も成形する。

【0047】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材１の射出成形方法においては、射出工程において、射出成形材が合流するウェルド部６が、枠部３の板材２と重ならない領域（例えば、枠部３とリブ４との合流地点や枠部３の四隅等、複合材１を上から見て枠部３のうち板材２の外形線７から外側にはみ出している領域）に形成されるように射出成形材を射出する。本実施形態のように、射出工程において、ウェルド部６が枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出することで、板材２と重なる領域上にウェルド部６が形成されてしまうことを抑制することができる。これにより、射出成形材の固化収縮時において、板材２に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態では、成形工程において、枠部３とリブ４との間を架け渡すように、枠部３の長辺に平行なバイパスリブ１４を１本成形する。このように枠部３とリブ４との間を架け渡すバイパスリブ１４を成形することで、射出成形材が合流するウェルド部６の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部６が枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように複合材１を成形することができる。

【0049】

また、本実施形態においては、射出工程において、板材２の一方の面の中心部に向けて射出成形材を射出する。このように、板材２の一方の面の中心部に向けてゲート１１から射出成形材を射出すれば、射出成形材を板材２の面全体に満遍なく行き渡らせることができる。これにより、効率的に複合材１を射出成形することができる。

【0050】

〔第２実施形態〕
〔複合材〕
次に、本発明の第２実施形態に係る複合材及びその射出成形方法について、図３，４を用いて説明する。
まず、本実施形態に係る複合材について説明する。

【0051】

本実施形態の基本構成は、第１実施形態と基本的に同様であるが、第１実施形態とは、バイパスリブ１４が成形される代わりに、板材２の一方の面上における枠部３及びリブ４が成形される領域以外の全面に、枠部３及びリブ４の厚さよりも薄い薄膜部１５が成形されている点が異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複するものについては説明を省略する。
なお、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

【0052】

図３は、本実施形態に係る複合材２１の上面図である。図３に示すように、板材２の一方の面（上面）上における枠部３及びリブ４が成形される領域以外の全面に、枠部３及びリブ４の厚さよりも薄い薄膜部１５が成形されている。この複合材２１においては、図３に示すように、第１実施形態の複合材１において形成されていたウェルド部６は形成されていない。なお、図３中のゲート跡５から延びる矢印は、射出成形材が流れた方向を示している。

【0053】

薄膜部１５は、枠部３及びリブ４同様、強化繊維を含む射出成形材（例えば熱可塑性樹脂複合材料）が固化して成形される部材であり、枠部３及びリブ４と一体に成形される。薄膜部１５の厚みは、枠部３及びリブ４の厚さよりも薄い限り特に限定されないが、好ましくは０．１～１０ｍｍであり、例えば約１ｍｍである。

【0054】

次に、本実施形態に係る複合材２１の射出成形に用いられる成形金型について、図４を示して説明する。図４に示す成形金型８は、上型９と下型１０とを備えている。上型９の下型１０に対向する面における中心部には、射出成形材を射出するためのゲート１１が、上型９内を貫通して設けられている。また、上型９の下型１０に対向する面は、複合材２１の形状と対応する空洞９１が設けられている。この空洞９１においては、板材２上に対して枠部３及びリブ４が成形される部分の深さが、薄膜部１５が成形される部分の深さと比べて上型９側に向かってより深くなっている。

【0055】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材２１においては、板材２の一方の面上における枠部３及びリブ４が成形される領域以外の全面に、枠部３及びリブ４の厚さよりも薄い薄膜部１５が形成されている。これにより、射出成形材が合流するウェルド部６が形成されないように複合材２１が成形されるため、板材２と重なる領域上にウェルド部６が形成されてしまうことを抑制することができる。従って、射出成形材の固化収縮時において、板材２に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0056】

なお、本実施形態においては、長方形の枠部３を成形した場合を一例として説明したが、枠部３の４辺の端部（四隅）はなくてもよい。

【0057】

〔複合材の射出成形方法〕
次に、本実施形態に係る複合材の射出成形方法について説明する。
なお、以下では、図４に示す成形金型８を用いて複合材２１を射出成形する場合を一例として説明するが、これに限定されない。

【0058】

（射出工程）
射出工程においては、下型１０の上型９に対向する面上に配置された板材２の上面に対し、強化繊維を含む射出成形材を、板材２の上面の中心部に向けてゲート１１から射出する。

【0059】

（成形工程）
成形工程においては、射出成形材を固化させ、図３に示すように、板材２の外周を囲むように枠部３を成形するとともに、枠部３の内周側に内周側の空間を区画するようにリブ４を成形する。このとき同時に、板材２の一方の面（上面）上における枠部３及びリブ４が成形される領域以外の全面に、枠部３及びリブ４の厚さよりも薄い薄膜部１５を成形する。

【0060】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材２１の射出成形方法においては、成形工程において、板材２の一方の面上における枠部３及びリブ４が成形される領域以外の全面に、枠部３及びリブ４の厚さよりも薄い薄膜部１５を成形する。これにより、射出成形材が合流するウェルド部６が形成されないように複合材２１を成形することができるため、板材２と重なる領域上にウェルド部６が形成されてしまうことを抑制することができる。従って、射出成形材の固化収縮時において、板材２に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0061】

なお、上記の成形工程を行った後に、枠部３の４辺の端部（四隅）を切断する工程を追加で行ってもよい。

【0062】

〔第３実施形態〕
〔複合材〕
次に、本発明の第３実施形態に係る複合材及びその射出成形方法について、図５，６を用いて説明する。
まず、本実施形態に係る複合材について説明する。

【0063】

本実施形態の基本構成は、第１実施形態と基本的に同様であるが、第１実施形態とは、バイパスリブ１４が成形される代わりに、射出成形材を射出したゲート跡５が複数形成されている点が異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複するものについては説明を省略する。
なお、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

【0064】

図５は、本実施形態に係る複合材３１の上面図である。図５に示すように、複合材３１においては、枠部３及びリブ４の両方において、射出成形材を射出したゲート跡５が５か所形成されている。具体的には、３本のリブ４の中点、及び枠部３の２本の短辺の中点にそれぞれゲート跡５が１つずつ形成されている。また、ウェルド部６は、枠部３の２本の長辺上に等間隔にそれぞれ４か所ずつ形成されている。

【0065】

次に、本実施形態に係る複合材３１の射出成形に用いられる成形金型について、図６を示して説明する。図６に示す成形金型８は、上型９と下型１０とを備えている。上型９の下型１０に対向する面には、中心部を含め、射出成形材を射出するためのゲート１１が、上型９内を貫通して等間隔に５つ設けられている。また、上型９の下型１０に対向する面は、複合材３１の形状と対応する空洞９１が設けられている。この空洞９１においては、枠部３及びリブ４が成形される部分の深さが、他の部分（板材２上に枠部３やリブ４が成形されない部分）の深さと比べて上型９側に向かって深くなっている。

【0066】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材３１においては、枠部３とリブ４の両方において、射出成形材を射出したゲート跡５が複数形成されている。このように、複合材３１にゲート跡５が複数形成される（即ち、複数のゲート１１から板材２の一方の面に射出成形材を射出する）ように構成することで、射出成形材が合流するウェルド部６の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部６が枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように複合材３１を成形することができる。

【0067】

〔複合材の射出成形方法〕
次に、本発明の複合材の射出成形方法の一実施形態について説明する。
なお、以下では、図６に示す成形金型８を用いて複合材３１を射出成形する場合を一例として説明するが、これに限定されない。

【0068】

（射出工程）
射出工程においては、下型１０の上型９に対向する面上に配置された板材２の上面に対し、強化繊維を含む射出成形材を、５か所のゲート１１から射出する。このとき、射出成形材が合流するウェルド部６が、枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出する。

【0069】

（成形工程）
成形工程においては、射出成形材を固化させ、図５に示すように、板材２の外周を囲むように枠部３を成形するとともに、枠部３の内周側に内周側の空間を区画するようにリブ４を成形する。

【0070】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の複合材３１の射出成形方法においては、射出工程において、射出成形材が合流するウェルド部６が、枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出する。本実施形態のように、射出工程において、ウェルド部６が枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出することで、板材２と重なる領域上にウェルド部６が形成されてしまうことを抑制することができる。これにより、射出成形材の固化収縮時において、板材２に局所変形が生じてしまうことを抑制することができる。

【0071】

また、本実施形態のように、複数のゲート１１から板材２の一方の面に射出成形材を射出するように構成することで、射出成形材が合流するウェルド部６の位置を容易に調整することができる。これにより、ウェルド部６が枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように複合材３１を成形することができる。

【0072】

以上説明したような本発明の複合材は、例えば航空機の外板等に好適に適用することができる。本発明の複合材は、表面が十分な平滑度を有しているので、航空機の外板として使用しても、航行中の空気抵抗を十分に減らすことができる。

【0073】

また、以上に説明した本発明の複合材及び複合材の射出成形方法の一実施形態においては、リブ４を３本成形する場合を一例として説明したが、これに限定されない。具体的には、リブ４の本数は３本に限定されず、１本や２本としてもよいし、４本以上としてもよい。

【0074】

また、以上に説明した本発明の複合材及び複合材の射出成形方法の一実施形態においては、リブ４やバイパスリブ１４を、枠部３の長辺や短辺に平行となるように直線状に成形する場合を一例として説明したが、これに限定されない。具体的には、リブ４やバイパスリブ１４を、枠部３の内周側の空間を斜めに横切るように成形してもよい。また、リブ４やバイパスリブ１４は、蛇行するように成形してもよい。

【0075】

また、以上に説明した本発明の複合材及び複合材の射出成形方法の一実施形態においては、上型９の下型１０に対向する面における中心部（板材２の上面の中心部に対応する位置）に、射出成形材を射出するためのゲート１１を設ける場合を一例として説明したが、これに限定されない。即ち、上型９における板材２の上面の中心部に対応する位置には、必ずしもゲート１１を設ける必要はない。リブ４の厚さ等を変更して射出成形材の流路面積を調整することで、射出成形材の流速を変更できるため、これによりウェルド部６の位置を適宜調整することができる。従って、必ずしもゲート１１が上型９の板材２の上面の中心部に対応する位置に設けられていなくとも、ウェルド部６を、枠部３の板材２と重ならない領域に形成されるように射出成形材を射出することは可能である。

【符号の説明】

【0076】

１，２１，３１ 複合材
２ 板材
３ 枠部
４ リブ
５ ゲート跡
６ ウェルド部
７ 板材の外形線
８ 成形金型
９ 上型
１０ 下型
１１ ゲート
１４ バイパスリブ
１５ 薄膜部
９１ 空洞

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】