TW201941915A - 壓合成形品之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係提供兼顧了低比重且高剛性、進而抑制了皺紋或擦痕之成形品及其製造方法。因此，本發明之壓合成形品之製造方法，係使用具備下述成形模之壓合成形機，對配置於上述成形模之模槽內的使強化纖維無規分散於基質樹脂中之片材狀之成形基材進行壓合成形的製造方法；該成形模係包括：形成成形品之開口部的凹部模，及對應該凹部而在上述凹部模與上述凸部模之間構成模槽的凸部；且該成形模具有至少一面下述面(B)：相對於與由壓合成形機對上述成形模施加之壓力方向正交的面(A)，在將由上述壓合成形機負載於面(A)之壓力設為100%時，所負載之壓力相對於面(A)為0~70%之範圍內的面(B)；上述壓合成形品之製造方法係具有：賦形步驟(III)，係對面(A)負載1MPa以上之面壓作為來自上述壓合成形機之外部壓力；與保壓步驟(IV)，係於賦形步驟(III)後，將由上述壓合成形機依外部壓力對成形基材負載之壓力設為0.1MPa以下。

Description

壓合成形品之製造方法

本發明係關於至少含有強化纖維與基質樹脂的壓合成形品之製造方法。

近年來在汽車、航空機、運動製品、電子機器等產業用製品方面，對於剛性提升的市場要求逐年高漲。為了應付此要求，使用了含有剛性優越之纖維強化樹脂之片材狀之成形基材的製品已廣泛利用於各種產業用途。其中，以獲得因製品形狀所造成之補強效果為目的，已提案有：不僅止於形狀為平面狀之成形品，而用於獲得形成了立壁部分之成形品的壓合成形方法；或藉由片材狀之成形基材之加熱技術所造成之賦形性提升等相關技術(參照專利文獻1~3)。

例如，在為了於壓合成形品形成立壁形狀而進行片材狀之纖維強化樹脂之積層構成的研討(參照專利文獻1)、或為了提升賦形性而進行壓合成形的方法中，已知有使纖維強化樹脂中之熱可塑性樹脂熔融時之最佳熔融溫度的研討(參照專利文獻2)。又，作為一般認為難以進行之深衝(deep drawing)形狀的成形技術，已研討了在對纖維強化樹脂之表面藉由配置薄膜進行形狀賦形時，防止因對成形模之壓入而纖維強化樹脂破裂的成形手法(參照專利文獻3)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利第5332227號說明書

專利文獻2：日本專利第5459005號說明書

專利文獻3：日本專利特開平6-344431號公報

然而，含有纖維強化樹脂之片材狀之成形基材的成形方法、尤其是考慮到生產性的壓合成形方法中，必須精度良好地獲得無外觀不良的成形品。然而，在成形品中具有立壁等形狀的情況，由於製品形狀的影響，由壓合成形機對片材狀之成形基材所施加的壓力難以設為一定。因此，迄今尚未針對對片材狀之成形基材施加同樣之壓合壓力的研討。

再者，壓合成形時為了精度良好地獲得將片材狀之成形基材進行壓合成形而得之成形品的尺寸或表面外觀，必須採用藉由設置薄膜等副材料、或於成形模設置特別機構、或經過複數次之成形步驟，而使片材狀之成形基材逐漸變形而製作形狀的製造方法。因此，準備副材料、壓合成形步驟數的增加、或專門設備之導入等造成生產性、經濟性劣化。又，由於製造形狀的限制，由壓合成形機對片材狀之成形基材所施加之壓力變得不均，故於成形基材上混合存在壓力極低處與極高處，導致成形品出現皺紋或擦痕等外觀不良、或力學特性降低。

本發明係有鑑於上述課題，目的在於提案一種無需設 置特別之副材料或成形設備，可容易形成複雜之立壁等形狀且表面外觀優越的壓合成形品之製造方法。

一種壓合成形品之製造方法，係使用具備下述成形模之壓合成形機，對配置於該成形模之模槽內的使強化纖維無規分散於基質樹脂中之片材狀之成形基材進行壓合成形的製造方法；該成形模係具備：形成成形品之開口部的凹部模、及對應該凹部而在上述凹部模與凸部模之間構成模槽的凸部；且該成形模具有至少一面下述面(B)：相對於與由壓合成形機對上述成形模施加之壓力方向正交的面(A)，在將由上述壓合成形機負載於面(A)之壓力設為100%時，所負載之壓力相對於面(A)為0~70%之範圍內的面(B)；上述壓合成形品之製造方法係具有：賦形步驟(III)，係對面(A)負載1MPa以上之面壓作為來自上述壓合成形機之外部壓力；與保壓步驟(IV)，係於賦形步驟(III)後，在不釋放成形模之下，將由上述壓合成形機依外部壓力形式對成形基材負載之壓力設為0.1MPa以下。

根據本發明，可提供即使是無法充分負載來自壓合成形機之加壓力的形狀，仍賦形性優越、且外觀品質優良之壓合成形品的製造方法。

1‧‧‧壓合成形機之壓盤(上)

2‧‧‧壓合成形機之壓盤(下)

3‧‧‧成形模凸部

4‧‧‧成形模凹部

6‧‧‧成形模結合後之模槽

7‧‧‧來自壓合成形機之加壓力之負載方向

8‧‧‧壓盤之水平面與成形模之面(a)的角度

9‧‧‧壓盤之水平面與成形模之面(b)的角度

10‧‧‧壓合成形品

11‧‧‧壓合成形品中成為基準之面(A)

12‧‧‧相對於成為基準之面(A)，面壓成為0~70%之範圍內的面(B)

13a~13f‧‧‧纖維

14‧‧‧2維配向角

15‧‧‧面(a)

16‧‧‧面(b)

17‧‧‧厚度控制用間隔件

圖1為表示壓合成形機之壓盤與成型模之位置關係之一例的概略圖。

圖2為表示藉由壓合成形機造成之加壓力而成形模結合之方向與狀態的概略圖。

圖3為表示壓合成形機之壓盤與成形模中之面(a)及面(b)之角度關係之一例的概略圖。

圖4(a)及(b)為表示成形品一例的概略圖。

圖5(a)及(b)為表示本發明所使用之強化纖維墊中強化纖維之分散狀態之一例的概略圖，(a)為俯視圖，(b)為厚度方向剖面圖。

以下說明本發明之壓合成形品之製造方法。首先說明本發明中所揭示之「壓力」及「面壓」。

本發明中，所謂「與由壓合成形機對上述成形模施加之壓力方向正交的面(A)」，係指相對於對附設成形模之壓盤之一面自外部施加之壓力的方向呈正交之水平假想面。在與實際存在之面的關係方面，意味著相對於施加壓力之壓盤之一面，面(A)成為平行的面。而且，在將成形模配置於壓合成形機時，大多意指成形模之水平之面。

然後，所謂「負載於面(A)之壓力」，係與由成形機對壓盤之某一面施加之壓力等值。又，由施加至成形模之壓力之方向觀看時，與對所投影之面積同樣施加時的壓力相等。此外，所謂「在將負載於面(A)之壓力設為100%時，所負載之壓力相對於面(A)為0~70%之範圍內的面(B)」，係指在形成成形品之開口部的凹部模、及與該凹部對應之凸部模中，將屬於傾斜面、且傾斜面之各部位之 接線相對於水平面成為約45°~90°的面表示為面(B)。傾斜面係除了直線狀之外，亦包括曲線狀及球面狀。此意味著由成形機對壓盤朝垂直方向施加之壓力，在施加至具有角度的傾斜面時，被分解為朝與傾斜面垂直之方向施加的力、及朝斜面方向施加的力，而朝與傾斜面垂直之方向施加之力成為0~70%。於此，所謂0%係垂直(角度90°)的情況，所謂70%係約45°的情況。

本發明中，所謂「具有至少一面之成形模」係指例如以深衝模為代表之進行立體形狀成形的成形模中，含有至少一面約45°至90°之立壁。

本發明中，係使用具有下述面(B)之成形模：在以面(A)(其對於與由壓合成形機施加之壓力方向呈正交的面呈水平)為基準，將負載於該面(A)之壓力設為100%時，所負載之面壓相對於上述面(A)成為0~70%之範圍內的面(B)。有時具有面(A)亦為較佳，但並不限定於此。面(A)係對於與由壓合成形機施加之壓力方向呈正交的面呈水平的面，並不侷限於成形模中實際存在的面，而為假想面。在由形成成形品之開口部之凹部模與凸部模所構成的成形模中，面(A)係成為對於與由附設於成形模之壓盤從成形模外側所施加之壓力之方向呈正交之面呈水平之假想面。另一方面，成形模係至少包含面(a)與面(b)。圖2為表示成形模與壓力賦予方法的圖。圖2中，來自壓合成形機之加壓力的負載方向7係對成形模所施加之壓力的方向，成為與重力方向相同之方向。模槽6係閉合成形模時所產生之間隙部分，屬於對應成形品形狀之部分。此時，若成形模成面(a)對於重力方向呈水平，則此水平之面(a)相當於面(A)，成形模具有面(A)。另一方面，若成形模之面(a)對於重力方向並未呈 水平，則此面(a)不等同面(A)，成形模不具有面(A)。

再者，成形模之模槽6內所配置的成形基材，係被賦形為成形模之形狀，形成面。於成形品中，有時存在對應至對於與由壓合成形機施加之壓力方向呈正交的面呈水平的面(A)之全部或一部分的面(圖4，元件符號11)。

接著說明面(B)。面(B)係相對於上述面(A)(假想面)，成為由壓合成形機對面(A)所施加之壓力之0~70%範圍內的面。於成形模中，係存在面(b)，面(b)之至少一面相當於面(B)。面(b)係由壓合成形機對面(A)所施加之壓力之0~70%範圍內的面，有時存在複數面。又，成形模之模槽6內所配置的成形基材，係被賦形為成形模之形狀，形成於面(B)上(圖4，元件符號12)。

針對面(B)，說明「傾斜面之各部位之接線」。在傾斜面為直線狀的情況(例如圖2所示成形模)，傾斜面之各部位之接線的斜度相同。另一方面，在雖為直線狀、但斜度變化的情況，則各部位之接線的斜度相異。又，在傾斜面為曲線狀的情況，有各部位之接線之斜度相異的情形。面(B)係於傾斜面之各部位之接線中，至少成形模中央部之接線之斜度相對於水平面成為約45°~90°的面。於此，所謂成形模中央部之接線，係指將成形模中之傾斜面投影至剖面方向時，位於傾斜開始之上端與下端間之高度1/2處的接線。圖2為成型模之剖面圖，但若由成形模凸部4所表示，則指傾斜面之上端(U)與傾斜面之下端(L)之高度方向之中央位置(M)的部位的接線。

於賦形步驟與保壓步驟中，若成形基材接觸至成形模，則對成形基材施加之壓力係與對成形模之面(a)及面(b)施加之 壓力相等。

本發明中，所謂「面(a)負載之面壓Pa(MPa)、與面(b)負載之面壓Pb(MPa)」，分別等同於朝與面(a)垂直之方向施加之壓力、亦即對接觸面(a)之成形基材施加之面壓，或等同於朝與面(b)垂直之方向施加之壓力、亦即對接觸面(b)之成形基材施加之面壓。

[成形模]

使用圖1說明本發明所使用之成形模。本發明之成形模係具有形成成形品開口部之凹部模、及與該凹部對應之凸部，並與該凹部模之間構成模槽。成形模係如圖1所示，由安裝於壓合成形機之上下壓盤(1、2)的至少凹部與凸部之雌雄一對(3、4)之模所構成。此等成形模係具有對應成形品形狀的模槽。又，模槽(6)係如圖2所示，意指將成形模閉合時所產生之間隙部分，為對應成形品形狀的部分。

再者，本發明之成形模係藉由具有相對於面(A)具0~60度斜度之面(a)(圖3之8之角度為0度。於圖3係針對凹部模進行圖示)、與相對於面(A)具45~90度斜度之面(b)(圖3之9之角度為60度。於圖3係針對凹部模進行圖示)的至少二個面，而可拓展製品設計幅度，故較佳。此時，在面(a)斜度為0度時則其等同面(A)，又，面(b)相當於面(B)。藉由具有相對於壓合成形機之壓盤具0~60度斜度的面(a)，在後述之賦形步驟(III)中，由於來自壓合成形機之加壓力充分賦予至片材狀之成形基材，而容易控制壓合成形品之厚度，而較佳。基於同樣理由，更佳係面(a)相對於面(A)具有0~45度之斜度、更佳為0~15度之斜度。在0度時，面(A)等同於面(a)。 進而，藉由具有相對於面(A)具45~90度之斜度的面(b)，將片材狀之成形基材進行壓合成形時，可避免來自壓合成形機之壓力過大地施加至片材狀之成形基材，且可防止片材狀之成形基材於成形模模槽內過大地移動、可使成形品之表面外觀良好，故較佳。基於相同理由，更佳係面(b)相對於面(A)具有60~90度之斜度。本發明所使用之成形模中，面(a)與面(b)之連續的角部分，係由賦形步驟(III)中片材狀之成形基材之賦形容易度、或取出成形品後之成形模模槽之清掃容易度的觀點而言，亦可採用配合製品設計而具有R形狀。

[壓合成形步驟]

本發明之製造方法係對含有強化纖維與基質樹脂之片材狀之成形基材進行壓合成形的方法，其使用具有下述面(B)之成形模而成：在將面(A)(其係以對於與由壓合成形機施加之壓力方向正交的面呈水平之面為基準)(圖4(a)之11)所負載之壓力設為100%時，對至少成形模模槽內之成形基材所負載之面壓成為相對於該面(A)為0~70%範圍內的面(B)(圖4(b)之12)。

作為面(B)之一例，可例示箱形形狀之立壁部分，或四角錐形狀之頂點以外之於高度方向上具有斜率的地方，半球形狀中具有高度方向上之曲率的地方。在對面(B)之壓力為0~70%的範圍內，由於可抑制被視為成形品之成形不良的擦痕或皺紋等，故成形品之外觀品質良好。由可更加實現本發明效果之成形壓力之定壓化的觀點而言，較佳為0~50%範圍內。另一方面，在脫離0~70%之範圍的情況，對於成形品中配置於面(B)之片材狀之成形基材施加過大壓力，於壓合成形中發生成形基材於成形模模槽內的移動(偏 移)、或成形品表面發生皺紋，故不佳。

本發明之將含有強化纖維與樹脂之片材狀之成形基材進行壓合成形的製造方法的一例，係：

步驟(I)：將成形基材中之成形基材加熱使熱可塑性樹脂熔融的步驟

步驟(II)：將熔融之成形基材配置於成形模模槽的步驟

步驟(III)：由壓合成形機對該面(A)負載1MPa以上之面壓的賦形步驟

步驟(IV)：對賦形後之成形基材，一邊由壓合成形機負載0.1MPa以下之面壓、一邊固定成形形狀的保壓步驟

步驟(V)：使成形模模槽之表面溫度降低，其後由成形模取出成形品的步驟。

於此，進行賦形之步驟(III)、與用於固定賦形後之成形基材之形狀而進行保壓的步驟(IV)為必須構成。所謂賦形步驟(III)，係將片材狀之成形基材賦形為成形品之形狀，換言之，使片材狀之成形基材追隨成形模模槽6之形狀的步驟。此步驟中，對上述面(A)，由壓合成形機賦予1MPa以上之來自外部之面壓，藉此可對片材狀之成形基材施加充分壓力，可控制厚度並使成形品之形狀穩定。通常，由壓合成形機賦予壓力之時間為數秒左右。由壓合成形機賦予之1MPa以上之來自外部的面壓，係藉由附設於成形機之壓力錶等確認。由成形機所施加之壓力，係經由成形模之面(a)與面(b)而負載於成形基材。所謂「對面(A)」，係在成形模相對於壓盤具有水平面的情況，可解讀為「對成形模之面(a)」。較佳為3MPa以上、更佳5MPa以上。若對上述面(A)施加小於1MPa，則未對成形 基材中之強化纖維或樹脂施加充分壓力，難以控制成形品厚度故不佳。作為此種面壓之上限值並無特別限制，由不因壓力折損該成形基材中之強化纖維、防止壓合成形品之力學特性降低的觀點而言，為20MPa。保壓步驟(IV)係對成形基材負載0.1MPa以下之面壓的步驟。於此，所謂保壓步驟，係將藉賦形步驟(III)形成了形狀之成形基材的形狀固定的步驟，有助於成形品之尺寸穩定性及外觀品質。

以下說明各步驟細節。

步驟(II)：將熔融之成形基材配置於成形模模槽的步驟

將熔融之成形基材配置於成形模模槽的步驟(II)，較佳係配置成被覆上述模槽中與由壓合成形機施加之壓力方向正交之方向上的投影面之90%以上。此係由於可使成形材料填充至所得成形品之末端為止，故由抑制成形品缺陷的觀點而言為較佳。

進而，步驟(II)係由成形品之厚度調整的觀點、製品設計之設計自由度的觀點而言，較佳為將片材狀之成形基材積層2層以上。積層之層數並無特別限制，較佳係配合製品厚度選擇層數。又，在構成之樹脂為熱可塑性樹脂的情況，對成形基材進行壓合成形時，為了藉由成形模模槽使熱可塑性樹脂熔融亦可經過加熱步驟。因此，以提升加熱效率為目的，較佳係將厚度1mm以下之材料並列配置於加熱裝置中，在即將配置於成形模模槽前作成為積層。

又，在成形基材為經積層者的情況，在其積層成形基材配置於成形模模槽之前，由成形品之表面外觀及生產速度提升的 觀點而言，較佳係事先將成形模模槽之表面溫度調整為片材狀之成形基材中之樹脂之硬化溫度或固化溫度以上、分解溫度以下。

於片材狀之成形基材中使用熱硬化性樹脂時，由所壓合成形之成形品之厚度控制容易度及製造速度之觀點而言，較佳係對形成交聯構造而硬化前之熱硬化性樹脂賦予用於使其熔融或軟化的充分熱量。成形基材中之樹脂的硬化溫度，可藉由DSC(Differential Scanning Calorimetry，示差掃描熱量法)求得。可依升溫速度10℃/min進行測定，由所得DSC曲線中之發熱波峰之峰頂之溫度將±20℃之範圍作為硬化溫度。

在片材狀之成形基材為熱可塑性樹脂時，由所製造之壓合成形品之厚度控制及製造速度的觀點而言，較佳係為了使藉加熱而熔融或軟化之片材狀之成形基材固化而奪取充分熱量。再者，作為較佳態樣，由經可塑化之片材狀之成形基材之賦形容易度、或成形品之表面外觀的觀點而言，較佳係依成形模模槽之溫度較構成片材狀之成形基材之熱可塑性樹脂之固化溫度高出20~50℃的溫度範圍內進行。例如可例示：在使用聚醯胺6樹脂作為樹脂的情況，為200℃~250℃之範圍內；在使用聚丙烯樹脂的情況，為180℃~210℃之範圍內。亦可為上述上限之任一者與下限之任一者的組合的範圍。成形基材中之樹脂之固化溫度可藉由DSC(Differential Scanning Calorimetry，示差掃描熱量法)求得。可依升溫速度10℃/min進行測定，以所得DSC曲線中之融解波峰之上升點作為固化溫度。

又，成形模模槽之表面溫度之上限，係由獲得表面性優越之成形品的觀點而言，較佳設為成形基材中之樹脂之樹脂成分未達熱分解的溫度。

步驟(III)：由壓合成形機對該面(A)負載1MPa以上之面壓的賦形步驟

在由壓合成形機對該面(A)負載1MPa以上之面壓的賦形步驟(III)中，較佳係於面(a)負載之面壓Pa(MPa)、與於面(B、b)所負載之面壓Pb(MPa)滿足0.2×Pa≦Pb≦2×Pa。又，在面(B、b)複數存在時，較佳係所有面(B、b)滿足0.2×Pa≦Pb≦2×Pa之條件。此係由於在面(B)不致由壓合成形機對成形基材持續施加過大壓力，抑制壓合成形中成形基材於成形模模槽內之移動(偏移)發生、或於壓合成形品之表面發生皺紋等外觀不良，故較佳。基於相同理由，更佳設為0.5×Pa≦Pb≦Pa之範圍內。亦可為上述上限之任一者與下限之任一者之組合的範圍。

再者，賦形步驟(III)中，對成形模結合後之模槽內之面(a)上之片材狀之成形基材所負載的面壓，相對於對面(a)負載之壓力之平均值，為±10%之偏差範圍內時，由於可抑制於成形品表面發生皺紋等之外觀不良，故較佳。偏差係越少越佳，現實範圍較佳可例示±5%以下。同樣地，對成形模結合後之模槽內之面(B、b)上之片材狀之成形基材所負載的面壓，相對於對面(B、b)負載之壓力之平均值，為±10%之偏差範圍內時，由於可抑制於成形品表面發生皺紋等之外觀不良，故較佳。偏差係越少越佳，現實範圍較佳可例示±5%以下。亦可為上述上限之任一者與下限之任一者之組合的範圍。

進行壓合成形之賦形時，片材狀之成形基材被拉入至模槽內，或折疊而被賦形，故容易形成成形品之立壁部等，所得成形品之表面外觀提升。片材狀之成形基材更佳係被覆成形模模槽之 上述投影面之100%以上。

進而，於步驟(III)之前，由成形品之賦形性之容易度的觀點而言，較佳係包含事先加工為成形品之展開形狀的預成形步驟。藉由作成為展開形狀，於賦形步驟(III)中，可防止例如以箱型為代表之成形品之形狀中於角部分多餘地存在片材狀之成形基材的情形，故較佳。又，在半球形狀或於面上具有凹凸等之肋形狀等的展開形狀為不成立形狀時，並不一定需要使所欲獲得之成形品全部成為平面上的形狀，亦可於端部具有重疊部分。

步驟(IV)：對賦形後之成形基材，一邊負載0.1MPa以下之面壓、一邊固定成形形狀的保壓步驟

進而，本發明之製造方法中，具有由壓合成形機對成形基材負載0.1MPa以下之面壓的步驟作為保壓步驟(IV)。於此，所謂保壓步驟，係將藉賦形步驟(III)形成形狀之成形基材之形狀固定的步驟，有助於成形品之尺寸穩定性。又，保壓步驟(IV)係在賦形步驟(III)後不釋放成形模而實施。藉此，尺寸穩定性變得優良。此保壓步驟(IV)中，藉由將來自壓合成形機之外部壓力設為0.1MPa以下，可抑制暫時經賦形之片材狀之成形基材的尺寸變化。此壓力係藉由成形機附設之壓力錶等確認。於此所謂0.1MPa以下之面壓，係表示由壓合機所施加之壓力，亦可將此壓力設為0MPa，但由於在加壓後不釋放模具而不除壓，故對經賦形之成形基材仍持續施加壓力。若保壓步驟(IV)中來自壓合成形機之外部壓力超過0.1MPa，則成形基材發生流動或變形等、形狀穩定性劣化而不佳。一般而言，使用了壓合成形機之保壓，可例示：藉由解除成形壓力而阻斷由壓合成形機對經賦形之片材狀之成形材料的加壓力供給的方法 (壓力除壓方法)；或藉由壓合成形機之壓盤之位置控制，作成為對經賦形之片材狀之成形材料實質上未施加壓力的狀態的方法；由將成形品控制為所需厚度的觀點而言，保壓步驟(IV)較佳係使其不由壓合成形模釋放，壓合成形機之壓盤位置維持於實施賦形步驟之位置而進行。將此壓力控制方法表示於位置控制方式。

於面(a)負載之面壓Pa(MPa)、與於面(B、b)負載之面壓Pb(MPa)較佳係滿足0.2×Pa≦Pb≦2×Pa。又，在面(B、b)複數存在時，較佳係所有面(B、b)滿足0.2×Pa≦Pb≦2×Pa之條件。此係由於在面(B、b)不致由壓合成形機對成形基材持續施加過大壓力，抑制壓合成形中成形基材於成形模模槽內之移動(偏移)發生、或於壓合成形品之表面發生皺紋等外觀不良，故較佳。基於相同理由，更佳設為0.5×Pa≦Pb≦Pa之範圍內。亦可為上述上限之任一者與下限之任一者之組合的範圍。

再者，保壓步驟中之面壓Pa(保壓)、Pb(保壓)之適當之面壓條件，為0.1~5MPa的範圍內。又，較佳係賦形步驟中之Pa(賦形)、Pb(賦形)之0.5~10%之範圍內。

此種保壓步驟(IV)之持續時間(保壓時間)，由自成形模取出成形品後、減小距所需形狀之尺寸變化的觀點而言，較佳係在經賦形之片材狀之成形基材固化為止的期間持續進行。通常為數分鐘至10分鐘左右。該保壓時間係成形品之厚度越厚、成形模之表面溫度變越高而越長時間化。因此，由保壓步驟(IV)之短時間化所造成的經濟性提升的觀點而言，較佳設為600秒以下、特佳300秒以下。有時較佳為60秒以上。作為將該保壓步驟(IV)設為短時間的手法，較佳係使用將成形模之表面溫度設為較樹脂固化溫度充分 低的溫度、使成形模高速升溫、高速冷卻的手法。

本發明中，對至少含有強化纖維與基質樹脂之片材狀之成形基材進行壓合成形的方法，可配合所需成形品之形狀進行選擇。於此，所謂壓合成形，係使用加工機械及模具、工具等，對金屬、塑膠材料、陶瓷材料等例示之各種材料賦予彎曲、剪斷、壓縮等變形而得到成形品的方法。作為成形形態，可例如擠壓、深衝、凸緣、起皺、捲邊、衝印等。又，作為壓合成形之方法，可例示使用模具進行成形之模具壓合成形法、橡膠壓合成形法(靜水壓成形法)擠出成形法等。上述壓合成形之方法中，由成形壓力、溫度之自由度的觀點而言，可適合使用利用金屬製之模具進行成形的模具壓合成形法。

上述壓合成形方法中，可採用：對至少含有強化纖維與熱可塑性樹脂之成形基材，使用模具壓合成形法，將成形基材事先配置於模內，在模結合之同時進行加壓、加熱，接著於維持模結合之下，藉由模具冷卻而進行成形材料冷卻，獲得成形體的熱壓合法；或事先將成形材料藉由例如為遠紅外線加熱器、加熱板、高溫爐、感應加熱等之加熱裝置加熱至熱可塑性樹脂之熔融溫度以上，依使熱可塑性樹脂熔融、軟化之狀態，配置於上述成形模之成為下面的模上，接著閉合模而進行模結合，其後進行加壓除卻的冷壓合法；本發明之壓合成形方法雖無特別限制，較佳係採用經濟性、作業性優越之冷壓合法。

步驟(V)：使成形模模槽之表面溫度降低，其後自成形模取出成形品的步驟

進而，於步驟(V)中使成形模模槽之表面溫度降低，此時，為 了可依成形品之尺寸穩定化之狀態自成形模取出，在片材狀之成形基材中之樹脂為熱可塑性樹脂的情況，較佳係降低至軟化點以下；在熱硬化性樹脂的情況，較佳係降低至玻璃轉移點以下。

於片材狀之成形基材中使用熱硬化性樹脂的情況，對形成交聯構造而硬化前之熱硬化性樹脂賦予使其熔融或軟化之充分熱量後，藉由設為玻璃轉移點溫度以下，可使經壓合成形之成形品之尺寸變化之虞成為最佳，故較佳。玻璃轉移點溫度可藉由DSC(Differential Scanning Calorimetry，示差掃描熱量法)求得。依升溫速度10℃/min進行測定，將所得DSC曲線中藉測定所得DSC曲線之吸熱部中的基礎線與上升線間之延長線之交點的溫度作為玻璃轉移點溫度。

[片材狀之成形基材]

本發明中，片材狀之成形基材係至少含有樹脂與強化纖維，由成形品之賦形性、表面外觀之選擇性、力學特性或輕量性提升的觀點而言，樹脂較佳為選自熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂。

作為本發明之壓合成形品之製造方法中構成所使用之片材狀之成形基材的強化纖維，可例示鋁、不鏽鋼等之金屬纖維；PAN系、嫘縈系、木質素系、瀝青系之碳纖維；黑鉛纖維；玻璃等之絕緣性纖維；芳醯胺、PBO、聚苯硫醚等有機纖維；碳化矽、氮化矽等之無機纖維。又，亦可對此等纖維施行表面處理。作為表面處理，除了作為導電體之金屬之黏附處理之外，尚有如偶合劑之處理、上漿劑之處理、接著劑之處理、添加劑之附著處理等。又，此等纖維可單獨使用1種，亦可併用2種以上。其中，由輕量化效果的觀點而言，較佳係比強度、比剛性優越的PAN系、瀝青系、 嫘縈系等之碳纖維。又，由提高所得壓合成形品之經濟性的觀點而言，較佳為使用玻璃纖維，由力學特性與經濟性之平衡而言，特佳為併用碳纖維與玻璃纖維。進而，由提高壓合成形品之賦形性的觀點而言，較佳為使用芳醯胺纖維；若為不損及本發明效果之範圍，較佳係併用碳纖維與芳醯胺纖維。又，由提高壓合成形品之導電性的觀點而言，亦可使用被覆了鎳或銅等金屬的強化纖維。此等之中，更佳可使用強度與彈性係數等力學特性優越的PAN系碳纖維。

再者，強化纖維為略單絲狀，較佳係無規分散於片材狀之成形材料中的碳纖維。藉由將強化纖維設為此種態樣，在對片材狀之成形基材進行壓合成形時，容易賦形為複雜形狀。又，藉由將強化纖維設為此種態樣，由強化纖維所形成之空隙緻密化，可使片材狀之成形基材中之強化纖維之纖維束端的弱部極小化，故除了優越的補強效率及可靠性之外，尚可作成賦予了等向性之壓合成形品，故較佳。

於此，所謂略單絲狀係指強化纖維之單紗(single yarn)以未滿500條的細纖度股束(strand)存在。更佳為單絲(monofilament)狀、亦即依單絲分散。

於此，所謂分散為略單絲狀或單絲狀，係指對於片材狀之成形基材中任意選擇的強化纖維，其二維接觸角為1度以上之單纖維之比例(以下，亦稱為纖維分散率)為80%以上，換言之，係指片材狀之成形基材中的2條以上單纖維接觸並平行排列之束為未滿20%。從而，於此特佳係至少強化纖維中之纖絲數100條以下之纖維束的質量分率相當於100%者。

再者，強化纖維更佳係無規分散。於此，所謂強化纖 維無規分散，係指片材狀之成形基材中任意選擇的單纖維之二維配向角的算術平均值為30度以上且60度以下之範圍內。此二維配向角係定義為：由強化纖維之單纖維及與此單纖維交叉之單纖維所形成之角度，於交叉之單纖維彼此所形成的角度之中，為0度以上且90度以下之範圍內的銳角側之角度。

針對此二維配向角，使用圖式進一步說明。圖5(a)為投影為2維之概略圖，圖5(b)為剖面方向之概略圖。圖5(a)中，若以單纖維13a為基準，則單纖維13a係與其它單纖維13b~13f交叉。於此，所謂交叉係指於所觀察之二維平面中，觀察到作為基準之單纖維與其它單纖維相交的狀態，單纖維13a與單纖維13b~13f不一定需要接觸。若使用圖式詳細說明，圖5(b)係相對於單纖維13a之長度方向垂直切斷的剖面圖，單纖維13a係朝紙面之背面延伸。單纖維13a與13e及13f係單纖維彼此不接觸。然而，如圖5(a)所示般投影於2維時，單纖維13a與單纖維13b~13f呈交叉，存在2維配向角。亦即，所謂交叉，係包括在投影觀看時被觀察到呈交叉的狀態。亦即，在觀看成為基準之單纖維13a時，單纖維13b~13f全部為2維配向角之評價對象，圖5(a)中二維配向角係指由2條單纖維形成之2個角度中，為0度以上且90度以下範圍內之銳角側的角度(圖5中，表示2維配向角14)。

作為測定二維配向角之方法，並無特別的限制，例如可例示自片材狀之成形基材或壓合成形品的表面觀察強化纖維之配向的方法。二維配向角之平均值係藉以下的手續測定。亦即，測定對於隨意選擇之單纖維(圖5中的單纖維13a)呈交叉之所有單纖維(圖5中的單纖維13b~13f)的二維配向角的平均值。例如，在交 叉於某單纖維之其它單纖維為多數時，亦可代用隨意選出20條交叉之其它單纖維而測定的算術平均值。以其它單纖維作為基準，重複合計5次此測定，算出其算術平均值作為二維配向角的算術平均值。

藉由強化纖維為略單絲狀、且無規地分散，可將藉由上述分散為略單絲狀的強化纖維所賦予之性能提高到最大限。又，於片材狀之成形基材或壓合成形品中可對力學特性賦予等向性。由此種觀點而言，強化纖維之纖維分散率較佳為80%以上，越接近100%越佳。又，強化纖維之二維配向角之算術平均值較佳為40度以上、50度以下之範圍內，越接近理想角度之45度越佳。作為二維配向角之較佳範圍，可以上述上限之任一值為上限，可以上述下限之任一值為下限。

片材狀之成形基材中之強化纖維的調配比例，係由片材狀之成形基材中之強化纖維的補強效果或滿足輕量性的觀點而言，較佳為10~50體積%之範圍。若上述強化纖維之體積含有率為50體積%以下，則可使來自強化纖維之補強效果充分，故較佳。另一方面，在強化纖維之體積含有率為10體積%以上時，則強化纖維相對於樹脂之體積含有率相對變多，可使片材狀之成形基材中之強化纖維彼此黏結、強化纖維之補強效果充分，且於壓合成形品之表面容易形成樹脂皮膜，故可滿足壓合成形品之力學特性或表面外觀，故較佳。若強化纖維之調配比例超過50體積%，則雖然得到補強效果，但難以形成樹脂被膜。又，若強化纖維之調配比例小於10體積%，則難以獲得補強效果。

作為構成本發明之壓合成形品之製造方法中所使用 之片材狀之成形基材的樹脂，可例示熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂。又，本發明中，亦可將熱硬化性樹脂與熱可塑性樹脂摻合，此時，構成樹脂之成分中，以佔有超過50質量%之量的成分作為其樹脂名稱。

本發明之樹脂可含有至少1種以上的熱可塑性樹脂。作為熱可塑性樹脂，可例示由以下選出的熱可塑性樹脂：「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等之聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等之聚烯烴、聚甲醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚苯硫(PPS)等之聚芳硫、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等之氟系樹脂、液晶聚合物(LCP)」等之結晶性樹脂；「除了苯乙烯系樹脂以外，尚有聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、聚醚碸、聚芳酯(PAR)」等之非晶性樹脂；其他尚有酚系樹脂、苯氧樹脂，進而聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺基甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系樹脂及丙烯腈系等之熱可塑性彈性體等，或此等的共聚合體及改質體等。其中，由所得之成形品之輕量性之觀點而言，較佳為聚烯烴，從強度之觀點而言，較佳為聚醯胺，從表面外觀之觀點而言，較佳為聚碳酸酯或苯乙烯系樹脂般之非晶性樹脂，從耐熱性之觀點而言，較佳為聚芳硫，從連續使用溫度之觀點而言，較佳為聚醚醚酮，再者，從耐藥品性之觀點而言，適合使用氟系樹脂。

本發明之樹脂可包含至少1種以上的熱硬化性樹 脂。作為熱硬化性樹脂，可例示不飽和聚酯、乙烯酯、環氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、熱硬化性聚醯亞胺、此等之共聚合體、改質體及摻合有此等之至少2種之樹脂。由所得成形品之力學特性的觀點而言，較佳可使用環氧樹脂。又，由表面樣式的觀點而言，可適合使用不飽和聚酯、乙烯酯、環氧樹脂。由難燃性之觀點而言，可使用酚樹脂。

又，在不致損害本發明目的之範圍內，上述樹脂亦可含有彈性體或橡膠成分等之耐衝擊性提升劑、其它之填充材或添加劑。作為填充材或添加劑之例，可例示無機填充材、難燃劑、導電性賦予劑、結晶核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、減振劑、防著色劑、熱安定劑、脫模劑、抗靜電劑、塑化劑、滑劑、著色劑、發泡劑、或偶合劑。

由強化纖維墊之上漿、使強化纖維墊與樹脂之浸含性提升、或含有強化纖維墊與樹脂之片材狀之成形基材之力學特性提升等各種觀點而言，亦可含有黏結劑成分。黏結劑成分係在不妨礙使用本發明之片材狀之成形基材的壓合成形品的力學特性、或其製造方法中之各步驟的範圍內，可採用熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及此等之混合物或共聚合體之任一者。

再者，構成本發明之片材狀之成形基材的樹脂及黏結劑成分，係由形狀賦型性、片材狀之成形基材之製作容易度的觀點而言，較佳設為熱可塑性樹脂。作為熱可塑性樹脂之形態，可適當選擇片材、薄膜、不織布、纖維、粒子、液體之形態。關於其形態，在不妨礙使用本發明之片材狀之成形基材的壓合成形品的力學特性、或其製造方法中之各步驟的範圍內，雖無特別限制，但由與上 述強化纖維墊之浸含步驟中的操作性或生產性、經濟性的觀點而言，較佳係選擇片材、薄膜；由與強化纖維墊之浸含性的觀點而言，較佳係選擇不織布、纖維之形態；由使樹脂容易混合至強化纖維墊中之觀點而言，較佳係選擇纖維、粒子之形態。薄膜或片材之厚度若可滿足片材狀之成形基材中之樹脂含量即可。關於不織布或纖維之纖維直徑，可使用一般市售之纖維直徑者，但在將強化纖維與樹脂纖維混合作成混紡墊時，由此步驟之穩定性而言較佳係選擇使用強化纖維之直徑以上之纖維直徑。又，在粒子之情況，粒徑並無特別限制，由與強化纖維墊混合而作成混紡墊時於步驟中防止粒子脫落的觀點而言，較佳係調整粒徑。熱硬化性樹脂係由力學特性之穩定性、可靠性、賦型性的觀點而言而適合使用。關於其形狀，亦可依液狀直接塗佈於強化纖維墊使其浸含，或亦可暫時作成薄膜狀後，與強化纖維墊積層而使其浸含。

由樹脂對強化纖維之浸含容易度的觀點而言，本發明之強化纖維較佳採用不織布狀之形態。藉由強化纖維具有不織布狀之形態，除了不織布本身之操作性容易度之外，即使在使用一般認為為高黏度之熱可塑性樹脂的情況，由於可使對纖維之浸含容易，故較佳。於此，所謂不織布狀之形態，係指強化纖維之股束及/或單絲無規地分散為面狀的形態，可例示短切股束墊、連續股束墊、抄紙墊、梳理墊、氣流成網墊等形態(以下，將此等統稱為強化纖維墊)。

作為強化纖維不採用上述形態時的例子，有如強化纖維配向於單一方向而成的片材基材、織物基材、及無捲縮基材等。此等形態由於使強化纖維規則地密集配置，故片材狀之成形基材中 之空隙變少，樹脂之浸含變得極困難，而有形成未浸含部、或大幅限制浸含手段或樹脂種類之選項的情形。

作為強化纖維墊之製造方法，例如有將強化纖維預先分散成股束及/或略單絲狀，而製造強化纖維墊之方法。強化纖維墊之製造方法中，作為公知技術可舉例如將強化纖維藉空氣流進行分散片材化之氣流成網法，或一邊將強化纖維機械性地梳分、一邊調整形狀而進行片材化之梳理法等之乾式製程，在水中攪拌強化纖維而進行抄紙之藉由萊特萊德法的濕式製程。作為使強化纖維更接近單絲狀之手段，可例示於乾式製程中，設置開纖棒之方法或進而使開纖棒振動之方法，進而使梳理機之縫變細之方法，或調整梳理機的旋轉速度之方法等。於濕式製程中，可例示調整強化纖維之攪拌條件之方法，將分散液的強化纖維濃度稀薄化之方法，調整分散液之黏度之方法，於移送分散液時抑制渦流之方法等。強化纖維墊特佳係以濕式製程進行製造，藉由增加投入纖維的濃度，或調整分散液之流速(流量)與網狀輸送帶的速度，可容易調整強化纖維墊之強化纖維之比例。例如，藉由相對於分散液之流速，減慢網狀輸送帶的速度，則所得強化纖維墊中之纖維之配向變得難以朝向牽引方向，可製造大體積的強化纖維墊。強化纖維墊可由強化纖維單體構成，亦可將強化纖維與粉末形狀或纖維形狀之基質樹脂成分混合。又，亦可將強化纖維與有機化合物或無機化合物混合。

再者，亦可事先使樹脂浸含至強化纖維墊。作為其製造方法，由製造容易度之觀點而言，較佳係使用對強化纖維墊依加熱至樹脂熔融或軟化之溫度以上的狀態賦予壓力，使其浸含至強化纖維墊的方法。具體而言，較佳可例示由強化纖維墊之厚度方向之 兩側使配置了樹脂之積層物熔融浸含的方法。

作為用於實現上述各方法的設備，可適合使用壓縮成形機或雙帶壓機。於批次式之情況為前者，藉由設為並列了加熱用與冷卻用之2機以上的間歇式壓合系統，而達到生產性提高。連續式之情況為後者，由於可容易進行連續加工，故連續生產性優異。

片材狀之成形基材係在加熱至構成基材之樹脂之熔融溫度或軟化溫度時，若於厚度方向上具有150~1000%之膨脹率，則在將加熱之片材狀之成形基材投入至成形模模槽內進行壓合成形時，容易進行賦形、容易得到壓合成形品之形狀，故較佳。於成形模模槽內經賦形之片材狀之成形基材由於在成形模模槽之厚度方向上膨脹，故即使由壓合成形機所負載之壓力減低，藉由以片材狀之成形基材之膨脹力為起因的壓力，可藉由較低之壓合成形壓力進行成形。由操作性的觀點而言，上述膨脹率較佳係於厚度方向上為200~800%之範圍。又，由活用膨脹力、提升壓合成形品之表面外觀的觀點而言，較佳係於厚度方向上為300~600%之範圍。亦可為上述上限之任一者與下限之任一者之組合的範圍。

於此，上述膨脹率(t3)係表示呈軟化狀態之片材狀之成形基材之膨脹程度的指標，使用23℃溫度下之片材狀之成形基材的厚度(t1)、於片材狀之成形基材所含樹脂為熱可塑性樹脂時則為由其熱可塑性樹脂之融點高出40℃之溫度下的片材狀之成形基材之厚度(t2)、於片材狀之成形基材所含樹脂為熱硬化性樹脂時則為由其熱硬化性樹脂到達最低黏度之溫度下的片材狀之成形基材之厚度(t2)，由下式表示。

t3=t2/t1×100(%)

尚且，於測定成形基材之厚度t1及t2時，測定試料之尺寸係例示為縱100mm、橫100mm。t1及t2之測定點係於測定試料中，藉由設為同一處，可精度佳地測定膨脹率。進而，測定點係設為5點以上，測定處係例如依5點測定時，可例示將測定試料之中心及距中心部分上下左右移動了40mm之位置設為測定點。

又，片材狀之成形基材中之強化纖維，係由提高強化纖維對壓合成形品之補強效率、及可實現上述膨脹率的觀點而言，較佳係質量平均纖維長為1~15mm。藉由強化纖維之質量平均纖維長為1mm以上，由於片材狀之成形基材中之強化纖維存在於厚度方向上的機率變高，故可作成膨脹時之厚度偏差較少的片材狀之成形基材。再者，由於可使強化纖維墊之品質良好，故提升壓合成形品之表面外觀。另一方面，在強化纖維之質量平均纖維長為15mm以下時，由於在片材狀之成形基材中強化纖維不易因自重而彎曲，不阻礙力學特性表現，故較佳。若質量平均纖維長小於1mm，則容易凝集而分散性降低。若質量平均纖維長超過15mm，則強化纖維容易因自動而彎曲，力學特性降低。強化纖維之質量平均纖維長係將片材狀之成形基材之樹脂成分藉由燒盡之方法或溶出等方法予以去除，由殘留之強化纖維隨意選擇400條，依10μm單位測定其長度，算出作為其等之質量平均纖維長。

藉由本發明之壓合成形品之製造方法所得的壓合成形品，可舉例如「個人電腦、顯示器、OA機器等家電製品等之框體，托盤、底盤、內裝構件、或其殼體」等電氣、電子機器零件，「各種機械構件、各種框體、各種鉸鏈、各種臂、各種車軸、各種車輪用軸承、各種樑」、「罩、頂、門、擋板、行李箱蓋、側面板、 前車體、車體底部、各種柱、各種構件、各種框、各種樑、各種支撐件、各種軌、各種鉸鏈等之外板或車體零件」、「保險桿、保險桿樑、飾條、底護件、引擎蓋、整流板、擾流板、前罩板通風口、空調構件等外裝零件」、「配備面板、座椅架、門飾板、柱飾、方向盤、各種模組等之內裝零件」等之汽車、二輪車用構造零件，「電池盤、頭燈支撐器、踏板罩、護條、燈反射器、燈罩、防噪罩、備胎罩」等之汽車、二輪車用零件，「起落架短艙、翼尖、擾流器、機緣、梯、升降機、整流板、翼肋、座椅」等航空機用零件。由力學特性之觀點而言，較佳為用於汽車內外裝、電氣‧電子機器框體、自行車、運動用品用構造材、航空機內裝材、輸送用箱體。其中，特別適合於由複數零件所構成之模組構件用途的製造方法。

[實施例]

以下使用實施例具體說明本發明。其中，本發明並不限定於以下實施例。

[評價、測定方法] (1)片材狀之成形基材及壓合成形品中之纖維強化之體積含有率

由片材狀之成形基材切出縱10mm、橫10mm之試驗片，測定質量Ws與多孔質體(a)之體積Vs後，將試驗片於空氣中依500℃加熱30分鐘將樹脂成分燒盡，測定殘留之強化纖維之質量Wf，由下式算出。

強化纖維之Vf(體積%)=(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×Vs×100

ρf：強化纖維之密度(g/cm³)

ρr：樹脂之密度(g/cm³)

Vs：多孔質體(a)之外觀體積(cm³)

(2)成形基材中之強化纖維的分散狀態

將滿足以上(2-1)與(2-2)者視為纖維之分散狀態為無規。

(2-1)片材狀之成形基材及壓合成形品中之纖維分散狀態

依與上述(1)相同之方法，由片材狀之成形基材取出強化纖維墊。使用電子顯微鏡(KEYENCE(股)製，VHX-500)觀察所得強化纖維墊之表面，隨機選定1條單纖維，測定與該單纖維接觸之其他單纖維間的2維配向角，倍率設為50倍。2維配向角係於彼此接觸之2條單纖維所成之2個角度中，採用0度以上且90度以下之角度(銳角側)。2維配向角之測定係以接觸至所選定之單纖維的所有單纖維為對象，針對於此選定100條之單纖維實施。由所得結果，求得2維配向角度為1度以上之單纖維條數相對於測定了2維配向角之所有單纖維之總條數的比率而作為纖維分散率，將纖維分散率為90%以上者設為判定成無規之第1條件。又，於觀察中，以強化纖維觀察到成束狀者視為束狀，判斷為分散狀態不優良。

(2-2)片材狀之成形基材及壓合成形品之2維配向角

依與上述(1)相同之方法，由片材狀之成形基材取出強化纖維墊。使用電子顯微鏡(KEYENCE(股)製，VHX-500)觀察所得強化纖維墊，隨機選定1條單纖維，由影像觀察測定與該單纖維接觸之其他單纖維間的2維配向角。配向角係於交叉之2條單纖維所成之2個角度中，採用0度以上且90度以下之角度(銳角側)。所選定之單纖維每1條之2維配向角之測定數設為n=20。選定合計5條單纖維 進行同樣測定，以其平均值作為2維配向角，將40度~50度者設定判斷成無規的第2條件。

(3)成形基材之厚度方向之膨脹率

加熱後之膨脹率係依以下手續(A)~(C)進行測定。尚且，所有之厚度測定係藉由遊標卡尺(MITSUTOYO(股)公司製，數位遊標卡尺(CD-67S20PS(商品名))進行測定。

(A)測定室溫(23℃)下之片材狀之成形基材的厚度(t1)。

(B)由加熱裝置(於樹脂為熱可塑性樹脂時則為由融點高出40℃之溫度，於樹脂為熱硬化性樹脂時則為熱硬化性樹脂經加熱‧熱硬化時到達最低黏度之溫度)取出後，測定將熔融軟化後之成形基材於空氣中冷卻後的厚度(t2)。尚且，測定試料之尺寸設為縱100mm、橫100mm。t1及t2之測定點係於測定試料中設為同一處。進而，測定點設為5點，將測定試料之中心及距中心部分上下左右移動了40mm之位置設為測定點。

(C)藉下式算出加熱後之成形基材之膨脹率(t3)。由5點之測定求得t3，求取其平均值。

t3[%]=(t2[mm]/t1[mm])×100

(4)賦形步驟及保壓步驟中對成形模之面(a)及面(b)負載之壓力的測定

藉由配置於壓合成形模之面(a)及具有角度之面(b)的壓力感應器進行測定。壓力感應器係設置於將成形品之面(a)等分割的位置(n=5)。於立壁部分(相當於面(b))，在長度方向上之1處配置壓力感 應器。面(b)為複數，分別於1處安裝壓力感應器，進行複數之面(b)的壓力測定。將藉由此壓力感應器所測定之數值的算術平均值分別設為面(a)及面(b)之的面壓。進而，對各面所施加之壓力的偏差，係由各測定值算出標準偏差，藉由將此標準偏差除平均值，算出屬於偏差指標之變動係數(CV值(%))而求得。又，偏差係分別算出面(a)與面(b)。在面(a)與面(b)之雙方滿足面(B)之條件時，係將距面(A)之斜度較大、面壓變低者作為面(b)之值而示於表中。又，於賦形步驟與保壓步驟中，對成形基材所施加之壓力係若成形基材接觸至成形模時，則與對分別對應至成形模之面(a)及面(b)施加的壓力相等。

(5)由壓合成形機對成形品之投影面所負載的壓力

將由設置於壓合成形機之壓力監測器所讀取的壓合成形機之輸出設為Fp，除以成形品之投影面積Sm，由下式算出對成形品之投影面所負載之壓力(σp)

σp[MPa]=Fp[kN]/Sm[mm²]×1000

(6)成形品之外觀評價

針對藉壓合成形所得的成形品，分別對平面部分(面(A)部分)、立壁部分(面(B)部分)，藉目視觀察以擦痕、皺紋為代表的成形不良。評價指標係對不存在擦痕或皺紋的成形品設為表示可以的「良好」，將存在擦痕或皺紋者設為表示不可的「不良」。

<所使用之成型模> [成型模M-1]

作為成型模M-1，使用由上下模所構成之金屬製之箱型形狀模 具。頂面、底面分別具有四邊(以下M-2至M-4中亦相同)。

上模(凸部)係成形品投影面之尺寸為縱196mm、橫196mm、高22mm。

下模(凹部)係成形品投影面之尺寸為縱200mm、橫200mm、高20mm。

面(a)與壓盤間之角度為0度

面(b)與壓盤間之角度為90度

尚且，壓力感應器係設置在面(a)中於下模中心1點、距上模之中心點朝四方角部100mm之位置(四處)的共計5處，於面(b)係設置於各邊之中心各1處(共4處)。

[成型模M-2]

作為成型模M-2，使用由上下模所構成之金屬製之箱型形狀模具。上模之凸部之尺寸、下模之凹部的尺寸、面(a)與壓盤間之角度、壓力感應器之位置係與M-1相同。

面(b)與壓盤間之角度：45度

[成型模M-3]

作為成型模M-3，使用由上下模所構成之金屬製之箱型形狀模具。上模之凸部之尺寸、下模之凹部的尺寸、壓力感應器之位置係與M-1相同。

面(a)與壓盤間之角度：45度

面(b)與壓盤間之角度：60度

[成型模M-4]

作為成型模M-4，使用由上下模所構成之金屬製之箱型形狀模 具。上模之凸部的尺寸、下模之凹部的尺寸、壓力感應器之位置係與M-1相同。

面(a)與壓盤間之角度：15度

面(b)與壓盤間之角度：70度

<所使用之材料>

由以聚丙烯腈為主成分之共聚合體進行紡絲、燒成處理及表面氧化處理，得到總單紗數12,000條之連續碳纖維。此連續碳纖維之特性係如以下所示。

比重：1.8

拉伸強度：4600MPa

拉伸彈性模數：220GPa

拉伸破斷伸度。2.1%

[PP樹脂]

製作由未改質聚丙烯樹脂(Prime Polymer(股)製「Prime Polypro(註冊商標)」J105G)80重量%、與酸改質聚丙烯樹脂(三井化學(股)製「Admer(註冊商標)」QB510)20重量%所構成之基重200g/m²的樹脂片材。

[PPS樹脂]

製作由聚苯硫樹脂(東麗(股)製「TORELINA(註冊商標)A900」)所構成之基重268g/cm²的樹脂片材。

[成形基材S-1]

使用碳纖維作為強化纖維，藉美工刀切割成5mm，得到短切碳 纖維。製作由水與界面活性劑(NACALAI TESQUE(股)製，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))所構成之濃度0.1質量%的分散液，使用此分散液與短切碳纖維，製造強化纖維墊。製造裝置係具備在作為分散槽之容器下部具有開口旋塞的直徑1000mm之圓筒形狀的容器、連接分散槽與抄紙槽之直線狀的輸送部(傾斜角30度)。於分散槽之上面之開口部附設攪拌機，可從開口部投入短切碳纖維及分散液(分散媒體)。抄紙槽係在底部具備具寬500mm的抄紙面的網狀輸送帶，又，將可搬運由碳纖維所構成之墊的輸送帶連接至網狀輸送帶。抄紙係將分散液中之碳纖維濃度設為0.05質量%而進行。經抄紙之碳纖維墊係在200℃乾燥爐中乾燥30分鐘，得到強化纖維墊。所得墊之基重為90g/m²。

接著，製作將強化纖維墊與PP樹脂配置為[PP樹脂/強化纖維墊/強化纖維墊/PP樹脂]之順序的積層物。進而藉由經過以下步驟(i)~(iv)而得到S-1。特性示於表1。

(i)將積層物配置於預熱為200℃之壓合成形用成形模模槽內，將上模、下模均為平板形狀的成形模閉合。

(ii)接著，保持120秒後，賦予3MPa之壓力再保持60秒。

(iii)接著，依保持著壓力的狀態將模槽溫度冷卻至50℃。

(iv)打開成形模取出成形基材。

[成形基材S-2]

使用碳纖維作為強化纖維，藉美工刀切割成8mm，得到短切碳纖維。強化纖維墊係藉成形基材S-1記載之手法製作。所得墊之基重為90g/m²。

接著，製作將強化纖維墊與PP樹脂配置為[PP樹脂/強化纖維墊/強化纖維墊/強化纖維墊/強化纖維墊/PP樹脂]之順序的積層物。進而藉由經過成形基材S-1記載之步驟(i)~(iv)而得到S-2。特性示於表1。

[成形基材S-3]

使用碳纖維作為強化纖維，除了藉美工刀切割成15mm以外，其餘藉成形基材S-1記載之手法製得強化纖維墊。所得墊之基重為90g/m²。

接著，經過成形基材S-1記載之步驟(i)~(iv)而製作成形基材S-3。

[成形基材S-4]

使用碳纖維作為強化纖維，除了藉美工刀切割成8mm以外，其餘藉成形基材S-1記載之手法製得強化纖維墊。所得墊之基重為90g/m²。

接著，製作將強化纖維墊與PP樹脂配置為[PP樹脂/強化纖維墊/強化纖維墊/強化纖維墊/強化纖維墊/強化纖維墊/PP樹脂]之順序的積層物。進而藉由經過以下步驟(i)~(iv)而得到S-4。特性示於表1。

(i)將積層物配置於預熱為320℃之壓合成形用成形模模槽內，將成形模閉合。

步驟(ii)~(iv)係與S-1相同。

[成形基材S-5]

使用碳纖維作為強化纖維，藉美工刀切割成5mm，得到短切碳纖維。將短切碳纖維投入至開棉機而得到初始粗度之碳纖維束多數存在之狀態的棉狀之碳纖維集合體。將此強化纖維集合體投入至具有直徑600mm之滾筒輥的梳棉裝置(滾筒輥之旋轉數為100rpm，道夫之速度為13m/分鐘)，形成由碳纖維所構成之強化纖維墊。於此強化纖維墊觀察到多數之束狀之碳纖維。所得墊之基重為90g/m²。

上述以外之製作方法與S-1相同，得到S-5。特性示於表1。

[成形基材S-6]

藉由成形基材S-1記載之手法得到強化纖維墊。所得墊之基重為90g/m²。

接著，製作將強化纖維墊與PP樹脂配置為[PP樹脂/PP樹脂/強化纖維墊/PP樹脂/PP樹脂]之順序的積層物。進而藉由經過成形基材S-1記載之步驟(i)~(iv)而得到S-6。特性示於表1。

(實施例1)

於成形材料使用S-1，成形模使用M-1，依序經過以下步驟(I)~(V)而形成成形品。於壓合成形時使用油壓式壓合成形機，於成形基材之熔融時使用遠紅外線加熱器。又，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之150%。所成形之成形品的特性示於表2。

步驟(I)：將成形基材加熱至200℃，使熱可塑性樹脂熔融。

步驟(II)：事先將成形模模槽調溫為100℃，將熔融之成形基材 重疊4層，立即配置於成形模模槽。

步驟(III)：將成型模結合，由壓合成形機對與由壓合成形機所施加之壓力方向呈正交之面(A)依成為3MPa之方式施加加壓力，進行賦形。

步驟(IV)：解除加壓力，藉由位置控制固定厚度，進行保壓。此時，壓力感應器所顯示之面(a)之面壓Pa為3MPa、面(b)之面壓Pb為2.5MPa。

步驟(V)：保持步驟(IV)1分鐘後，釋放成型模，將成形品脫模。

所得成形品被賦形為根據成形模模槽之形狀，任一部位均無皺紋或擦痕，呈良好之表面狀態。

(實施例2)

除了於成形材料使用S-2，成形模使用M-2，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之130%，於步驟(III)由壓合成形機對成形基材之投影面依成為15MPa之方式施加加壓力而進行賦形以外，其餘藉由與實施例1相同的步驟，得到成形品。

尚且，步驟(IV)中，壓力感應器所顯示之面(a)之面壓Pa為3MPa、面(b)之面壓Pb為3MPa。

所得成形品被賦形為根據成形模模槽之形狀，任一部位均無皺紋或擦痕，呈良好之表面狀態。所成形之成形品的特性示於表2。

(實施例3)

於成形材料使用S-3，成形模使用M-3，依序經過以下步驟 (I)~(V)而形成成形品。於壓合成形時使用與實施例1相同之裝置。又，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之110%。所成形之成形品的特性示於表2。步驟(I)、步驟(III)~步驟(V)係與實施例1相同。步驟(II)係事先將成形模模槽調溫為120℃，將熔融之成形基材重疊2層，立即配置於成形模模槽。

尚且，壓力感應器所顯示之面(a)之面壓Pa為3MPa、面(b)之面壓Pb為2.5MPa。

所得成形品被賦形為根據成形模模槽之形狀，任一部位均無皺紋或擦痕，呈良好之表面狀態。

(實施例4)

於成形材料使用S-4，成形模使用M-1，依序經過以下步驟(I)~(V)而形成成形品。於壓合成形時使用與實施例1相同之裝置。又，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之150%。所成形之成形品的特性示於表2。步驟(I)、步驟(IV)、步驟(V)係與實施例1相同。

步驟(II)係除了事先將成形模模槽調溫為80℃以外，其餘與實施例1相同。

步驟(III)係除了對成形基材之投影面依成為10MPa之方式施加來自壓合成形機之加壓力而進行賦形以外，其餘與實施例1相同。

尚且，步驟(IV)中，壓力感應器所顯示之面(a)之面壓Pa為3MPa、面(b)之面壓Pb為2.5MPa。

所得成形品被賦形為根據成形模模槽之形狀，任一部位均無皺紋或擦痕，呈良好之表面狀態。

(比較例1)

於成形材料使用S-5，成形模使用M-1，依序經過以下步驟(I)~(V)而形成成形品。於壓合成形時使用與實施例1相同之裝置。又，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之100%。所成形之成形品的特性示於表2。步驟(I)、步驟(III)、步驟(V)係與實施例4相同。

步驟(II)係除了將成形模模槽調溫為100℃以外，其餘與實施例4相同。

步驟(IV)中，壓力感應器所顯示之面(a)之面壓Pa為0MPa、面(b)之面壓Pb為0MPa。

所得成形品並未被賦形為根據成形模模槽之形狀，且於立壁部分發生皺紋或擦痕，外觀不良。

(比較例2)

於成形材料使用S-6，成形模使用M-4，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之80%，於步驟(III)由壓合成形機對成形基材之投影面依成為15MPa之方式施加加壓力而進行賦形以外，其餘藉由與比較例1相同的步驟，得到成形品。所成形之成形品的特性示於表2。

尚且，步驟(IV)中，壓力感應器所顯示之面(a)之面壓Pa為0MPa、面(b)之面壓Pb為0MPa。

所得成形品並未被賦形為根據成形模模槽之形狀，且於立壁部分發生皺紋或擦痕，外觀不良。

(比較例3)

於成形材料使用S-2，成形模使用M-2，成形基材係調整尺寸而成為成型模之模槽之投影面之130%，於步驟(III)由壓合成形機對成形基材之投影面依成為15MPa之方式施加加壓力而進行賦形以外，未實施步驟(IV)，其餘藉由與實施例2相同的手法得到成形品。所成形之成形品的特性示於表3。

所得成形品並未被賦形為根據成形模模槽之形狀，且於立壁部分發生皺紋或擦痕，外觀不良。

[檢討]

上述實施例1~4中，即使是具有立壁、存在未受到來自壓合成形裝置之壓力處的成形品，仍可獲得不具有皺紋等外觀不良、美麗之成形品。根據本手法，由於不需要過大加壓力而無需導入大型之壓合成形裝置，故不需較多成本而可極經濟性地獲得壓合成形品。此係由於所得壓合成形品之各面中2維配向角與壓合成形前之片材狀之成形基材之2維配向角並無差異，故表面狀態之變化較少所致。

另一方面，比較例1中，於立壁部分發生擦痕。此可認為由於賦形步驟中之加壓力過低，或成形材料中之強化纖維依束狀存在故於成形模內由成形材料所發生之壓力較低而無法確保形狀所致。比較例2中，由於成形模之面(B)之傾斜和緩、成形材料中之強化纖維量較少而發生因加壓造成的流動現象，故於成形品之立壁部分發生皺紋。比較例1、2均非表面外觀優良的成形品。

(產業上之可利用性)

根據本發明，可提供即使是因成形品之形狀而無法充分負載來自壓合成形機之加壓力的形狀，仍可製造形狀追隨性優越、且外觀品質優良的成形品的方法。

Claims (22)

1. 一種壓合成形品之製造方法，係使用具備下述成形模之壓合成形機，對配置於該成形模之模槽內的使強化纖維無規分散於基質樹脂中之片材狀之成形基材進行壓合成形的製造方法；該成形模係具備：形成成形品之開口部的凹部模、及對應該凹部而在上述凹部模與凸部模之間構成模槽的凸部；且該成形模具有至少一面下述面(B)：相對於與由壓合成形機對上述成形模施加之壓力方向正交的面(A)，在將由上述壓合成形機負載於面(A)之壓力設為100%時，所負載之壓力相對於面(A)為0~70%之範圍內的面(B)；上述壓合成形品之製造方法係具有：賦形步驟(III)，係對面(A)負載1MPa以上之面壓作為來自上述壓合成形機之外部壓力；與保壓步驟(IV)，係於賦形步驟(III)後，在不釋放成形模之下，將由上述壓合成形機依外部壓力形式對成形基材負載之壓力設為0.1MPa以下。
2. 如請求項1之壓合成形品之製造方法，其中，賦形步驟(III)中，將由上述壓合成形機依外部壓力形式對成形基材負載之壓力設為1MPa以上。
3. 如請求項1或2之壓合成形品之製造方法，其中，上述成形模係具有：相對於面(A)具有0~60度之斜度的面(a)；與相對於面(A)具有45~90度之斜度、且傾斜大於面(a)的面(b)； 面(b)之至少一面係相當於面(B)。
4. 如請求項1至3中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，賦形步驟(III)中，於面(a)負載之面壓Pa(MPa)、與於面(b)所負載之面壓Pb(MPa)滿足0.2×Pa≦Pb≦2×Pa。
5. 如請求項1至3中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，保壓步驟(IV)中，於面(a)負載之面壓Pa(MPa.)、與於面(b)所負載之面壓Pb(MPa)滿足0.2×Pa≦Pb≦2×Pa。
6. 如請求項1至5中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，賦形步驟(III)中，對成形模結合後之模槽內之面(a)上之片材狀之成形基材所負載的面壓，相對於對面(a)負載之壓力之平均值為±10%之偏差範圍內；對成形模結合後之模槽內之面(b)上之片材狀之成形基材所負載的面壓，相對於對該面(b)負載之壓力之平均值為±10%之偏差範圍內。
7. 如請求項1至6中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，於賦形步驟(III)前，具有將上述片材狀之成形基材配置於成形模模槽的步驟(II)；於步驟(II)中，將上述片材狀之成形基材積層2層以上。
8. 如請求項1至7中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，保壓步驟(IV)係藉由壓合成形機之位置控制而進行。
9. 如請求項1至8中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，步驟(II)係將熔融之成形基材配置於成形模模槽的步驟，將片材狀之成形基材配置成被覆成形模模槽中與由壓合成形機施加之壓力方向正交之方向上的投影面之90%以上。
10. 如請求項1至9中任一項之壓合成形品之製造方法，其中， 上述強化纖維為略單絲狀。
11. 如請求項1至10中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，上述強化纖維為碳纖維。
12. 如請求項1至11中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，上述基質樹脂選自熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂。
13. 如請求項1至12中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，上述成形基材中所調配之強化纖維的調配比例為10~50體積%之範圍內。
14. 如請求項1至13中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，上述片材狀之成形基材係在加熱至上述基質樹脂之熔融溫度或軟化溫度時，厚度方向上具有150~1000%之膨脹率。
15. 如請求項1至14中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，於賦形步驟(III)前，包含將片材狀之成形基材事先加工為成形品之展開形狀的預成形步驟。
16. 如請求項7至15中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，步驟(II)中，將成形模模槽之表面溫度事先調整為成形基材中之樹脂之硬化溫度或固化溫度以上、且分解溫度以下。
17. 如請求項1至16中任一項之壓合成形品之製造方法，其中，於保壓步驟(IV)後，具有：使成形模模槽之表面溫度降低，其後由成形模取出成形品的步驟(V)；步驟(V)中，在片材狀之成形基材中之樹脂為熱可塑性樹脂時，係使成形模模槽之表面溫度降低為軟化點以下；在片材狀之成形基材中之樹脂為熱硬化性樹脂時，係使成形模模槽之表面溫度降低為玻璃轉移點以下。
18. 一種壓合成形品，係將使強化纖維無規分散於基質樹脂中之 片材狀之成形基材進行壓合成形而成者，成形品係具備凹部，並至少具有形成凹部之面(a)與面(b)；上述成形品之面(a)及面(b)中之強化纖維的2維配向角為30度以上且60度以下之範圍內；面(a)：壓合成形品之水平面面(b)：壓合成形品中，與水平面呈45°以上且90°以下之角度的傾斜面。
19. 如請求項18之壓合成形品，其中，壓合成形前之片材狀之成形基材之2維配向角為30度以上且60度以下之範圍內。
20. 如請求項18或19之壓合成形品，其中，上述強化纖維為碳纖維。
21. 如請求項18或19之壓合成形品，其中，上述強化纖維為略單絲狀。
22. 如請求項18至21中任一項之壓合成形品，其中，上述基質樹脂選自熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂。