JPH0399812A - 複合熱可塑性材料上に樹脂に富む表面層を形成する方法 - Google Patents

複合熱可塑性材料上に樹脂に富む表面層を形成する方法

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JPH0399812A
JPH0399812A JP2205343A JP20534390A JPH0399812A JP H0399812 A JPH0399812 A JP H0399812A JP 2205343 A JP2205343 A JP 2205343A JP 20534390 A JP20534390 A JP 20534390A JP H0399812 A JPH0399812 A JP H0399812A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、成形複合熱可塑性プラスチック上に樹脂に富
む表面層を設けることに関する。
本出願に関連して興味がある同時係属中の米国特許出願
と米国特許には次のものがある。１９８８年３月３０日
に出願され、［熱い面上での成形用の多層腹合金型構造
（Ｍｕｌｔｌｌａｙｃｒ　Ｃｏｍｐｏｓｌｔｃ　Ｎ。
ｌｄ　５ｔｒｕｃｔｕｒｏ　ｆ’ｏｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ
　ｏｎ　ｌ１ｏｔ　５ｕｒｆ’ａｃｅｓ）　Ｊと題する
キム（Ｉ３．Ｍ、　Ｋｌｍ）名義の出願第１７５゜０７
８号。１９８７年１２月２１日に出願され、「強化複合
材およびその製造方法（Ｒｅｌｎｌ’ｏｒｃｃｄ　Ｃ。
ｍｐｏｓｌｔｅ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ’　Ｍａ
ｎｕｆ’ａｅｔｕｒｅ）Ｊと題するキム（Ｋｌａ＋）ら
名義の出願第１３５，７６２号。１９８８年９月２９日
に出願され、「滑かな表面を有する部品のブロー成形用
装置（Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆ’ｏｒ　Ｂｌｏｗ　Ｍｏ
ｌｄｉｎｇ　Ｐａｒｔｓ　ｗｉｔｈ　Ｓｍｏｏｔｈ　５
ｕｒｌ’ａｃｅｓ）　Ｊと題するキム（Ｂ、Ｍ、　Ｋｌ
ｍ）名義の出願第２５０．８０６号。１９８８年３月３
０口に出願され、「短いサイクル時間による熱い金型表
面上での複合部品の圧縮成形（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｌｏｎ
　Ｍｏｌｄｉｎｇ　ｏｆ’　Ｃｏｍｐｏｓｔｔｅ　Ｐａ
ｒｔｓ　ｏｎ　Ｈｏｔ　Ｍｏ１ｄ　５ｕｒｆａｃｅｓ　
ｗｌｔｈ　ａ　５ｈｏｒｔ　Ｃｙｃｌｃ　Ｔｉｍｅ）　
Ｊと題するキム（Ｂ、Ｍ、　Ｋｌｍ）名義の出願第１７
６．１１４号。ｒＲＦ加熱を用いて熱可塑性材料を変形
する装置と方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔ
ｈｏｄ　ｆｏｒ　ＤｃｒｏｒｍＩｎｇ　Ｔｈａｒｍｏｐ
ｌａｓｔｌｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌυｓｉｎｇ　ＲＰ　Ｈ
ｅａｔｉｎｇ）Ｊと題するコンラッド（Ｋｏｎｒａｄ）
ら名義の米国出願。１９８８年１０月５日に出願され、
［誘電加熱を用いて熱い表面上でプラスチックを成形す
る方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔ
ｕｓ　Ｉ’ｏｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　
ｏｎ　ｌ１ｏｔ　５ｕｒｌ’ａｃｅｓ　ＵｓｉｎｇＤｉ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌｌｅａｔｌｎｇ）Ｊと題するキム
（Ｋｌａ）名義の出願第２５３，５１３号。ｒＲＦ加熱
を用いて熱可塑性材料を変形する装置と方法（Ａｐｐａ
ｒａｔｕｓ　Ｈｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆ’ｏｒ　Ｄｅｆ
’ｏｒＩ！１ｎｇ　Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ　Ｍａ
ｔｃｒｌａｌ　Ｕｓｌｎｇ　ＲＰ　ｌｌｅａｔｌｎｇ）
Ｊと題するコイ（Ｃｈｏｌ）ら名義の米国出願。そして
、１９８８年１０月５日に出願され、「誘導加熱を用い
て熱い表面上でプラスチックを成形する方法と装置（Ｍ
ｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｒｏｒ　Ｍ
ｏｌｄｉｎｇ　Ｐｌａｓｔｌｃｓ　ｏｎ　Ｈｏｔ　Ｓｕ
ｒｆａｃｅｓＵｓｉｎｇ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａ
ｔｉｎｇ）　Ｊと題するキム（Ｂ。
Ｍ、　Ｋｌａ＋）名義の出願第２５３，８３６号。さら
に、キム（Ｂ、Ｍ、　Ｋ１口）名義の米国特許第４．７
１６゜０７２号。これらの米国特許出願および米国特許
はすべてゼネラル・エレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ
ＩＥｌｅｃｔｒｌｃ　Ｃｏｆｆ１ｐａｎｙ）にｊ渡され
ている。
ガラス強化熱可塑性シートを使用することは、比較的薄
くて、広く、しかも強い部品、たとえば車のフード、ド
ア、パネルなどを生産するのに有望な方法である。ガラ
ス強化複合製品を自動車用途に使用するのに前提となる
重要な条件のひとつはクラスＡの表面である。普遍的に
認められた規格はないが、クラスＡの表面は光沢があり
、滑らかで、磨きあげられた表面のことであって、シー
トメタルから作成された現在の自動車用外装部材と同程
度に滑らかでなければならない。
ガラス強化熱可塑性複合シートの現在の成形プロセスで
は、最初に複合ブランクを加熱することから始まる。こ
れらのブランクはオーブン、典型的には赤外線式または
熱空気対流式オーブンで加熱してもよいし、あるいは、
同時係属中の米国特許出願第２５３．５１３号、第２５
３，８３６号等に開示されているように、ラジオ周波数
信号を用いる誘電加熱または誘導加熱によってブランク
を加熱してもよい。この材料は、結晶性の場合はその融
点より高い温度まで、あるいは非晶質であるならばその
ガラス転移温度よりは少なくとも実質的に高い温度まで
加熱される。次に、この熱いブランクを冷たい金型表面
（融点またはガラス転移温度より低温の表面）の間で圧
縮する。この表面の温度は通常１７５〜２５０’Ｆの範
囲である。
複合ブランクは加熱されると繊維内部の潜在的反跳力の
ために膨張（膨れ、ロフト）する。この膨張したブラン
クの表面は次に金型に移される間に冷えて「凍結したＪ
樹脂をその表面に形成する。
比較的冷たい金型でブランクを圧縮すると、溶融した熱
い材料がいくらかは内部の芯から表面へ移動するとはい
っても完全には樹脂で充填されてない表面が生じる。こ
の結果、露出された繊維の形態の充填されてない領域お
よび表面多孔性またはボイドが作られる。冷たい表面に
ある樹脂は凍結して流れないので、装填された領域と新
たに形成された領域との間に粗雑な境界もまた形成され
る。
露出された繊維、多孔質領域およびブランクの境界は表
面粗さの主たる出現要因であるが、繊維と樹脂との熱収
縮が異なることなどのようなその他の物理的過程も表面
の荒さおよび／または波むらの原因となることがある。
前述した同時係属中の米国特許出願第２５０゜８０６号
に開示されているように、熱い面による成形を利用する
ことによって純粋な樹脂からブロー成形で滑らかな表面
を得ることができる。この樹脂はブロー成形におけるパ
リソンとして金型に熱いまま供給される。加熱流体と冷
却流体を用いる金型表面の温度サイクルに基づいた工業
的技術では、そのプロセスのサイクル時間が長くなると
共に比較的複雑な制御体制を使用する。複合シートの圧
縮成形は純粋な樹脂のブロー成形とは大きく違っている
。複合シートを加熱すると、繊維がロフトして表面に繊
維を露出させる。圧縮によって複合シートで滑らかな表
面を得る試みでは、たとえば前述した米国特許第４，７
１６，０７２号に開示されているように、複合シートの
構造を変化させて、複合シートの外側の層が純粋な樹脂
を有すると共に、中央の層に位置する繊維が表面に出て
来ないように防ぐためバリヤー層を設けるようにしてい
る。次にこれらのシートを、通常の圧縮成形技術を使用
して成形する。しかし、この技術の欠点は、予備加熱段
階中にガラス繊維が表面に移動する傾向を有することで
ある。繊維が表面に露出されると荒い表面が得られる。
本発明は、部品の表面に樹脂に富む表皮を形成し、した
がって、材料を加熱したときにロフトする傾向がある繊
維を含む複合熱可塑性材料上に滑らかな表面を形成する
ための方法に対するニーズを解決することに関する。
部材表面に樹脂に富む層を有する繊維強化複合部材を作
成するための本発明の方法は、第一の熱可塑性樹脂から
なり繊維を含まない層を形成し、繊維質強化材料中に第
二の熱可塑性樹脂を含んでなる熱可塑性ブランクの少な
くとも一部を前記層と並置することを含んでいる。この
第二の樹脂は、前記第一の樹脂と相溶性であって、第一
の樹脂と一緒に軟化され圧縮されたときその間に構造結
合が形成されるような材料からなる。次に、少なくとも
前記ブランクを加熱して軟化させた後、軟化した熱いブ
ランクと前記層を一緒に圧縮して前記構造結合を形成さ
せる。ひとつの態様において繊維を含まない層の加熱は
、加熱した第二の樹脂から伝導される熱によって行なう
。
第１図の部材１０は、表面１４を形成する樹脂に富む層
１２と、繊維を充填した熱可塑性ボディ１６とを有する
熱可塑性成形シート材からなる。
層１２とボディ１６は一体化された均一な界面１８をも
っていて、層１２とボディ１６との間には構造結合が形
成されている。層１２とボディ１６との間の構造結合は
、接着剤を用いて接合された継目とは区別し得る。層１
２は接着剤を使ったときに見られるようにボディ１６に
対して接着結合しているのではなく、分子的に結合して
いるのである。すなわち、層１２の熱可塑性材料の分子
は界面１８のところでボディ１６の分子と互いに交わっ
て一体化された熱可塑性構造を形成している。
部材１０を形成している複合材料は、たとえば約３０〜
５０％のガラス繊維マットと５０〜７０％のポリマー樹
脂とからなることができる。このガラス繊維マットは、
使用するマトリックス樹脂と相溶性のサイジング剤を用
いてサイジング処理した連続ストランドから製造するこ
とができる。個々の実施状況に応じて、各種のポリマー
マトリックス、たとえばポリカーボネート、ポリエステ
ル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリスチレン、これらと他の熱可
塑性ポリマーとのブレンドなどを使用できる。
層１２を形成する樹脂は、ボディ１６中に使用したもの
と同じ樹脂であるか、または、層とボディの両方をそれ
らの樹脂のガラス転移温度より高温に加熱して軟化させ
たときこれら２者の間をつなぐ分子的に一体化された均
質な界面が形成されるよう、ボディ１６と相溶性のある
樹脂である。
結晶性の樹脂の場合は材料をその融解温度より高温に加
熱し、非晶質樹脂の場合は材料をその遷移温度よりかな
り高い温度に加熱して、層とボディを分子結合が形成さ
れるくらい充分に軟化させる。
第２図の金型２００は上型２０２と下型２０４からなっ
ている。半金型２０２および２０４は、それぞれコア２
０６および２０８を含んでいる。
コア２０６と２０８は同じ材料であり、熱伝導率の高い
材料、たとえば金属からなっている。コア２０６は一連
の冷却管２１０を含み、コア２０８は一連の冷却管２１
２を含んでいる。下側のコア２０８は所定形状の金型表
面２１４をもっている。
上側のコア２０６は熱絶縁層２１８によって覆われた金
型面２１６をもっている。この熱絶縁層２１８は熱伝導
率の低い材料、たとえばプラスチック、プラスチック複
合材、多孔性金属、セラミックス、低熱伝導率金属合金
、発泡性複合材およびエラストマーから製造することが
できる。一方、絶縁層２２０は、フェルトなどのような
圧縮性材料または熱的に安定な繊維から製造することが
できる。適した熱安定性繊維にはセラミックス、金属、
ガラスおよびポリマーがある。高圧用金型部材として機
能するのに充分な硬さをもち絶縁に通電使用される他の
低熱伝導率材料も使用できる。
絶縁層２１８が機械的に強くない場合、あるいは多孔質
材料で見られるような多孔性のために金型表面として使
用したとき高品質の表面を容易には得ることができない
場合、絶縁層２１８を覆う硬い表皮層２２０を使用でき
る。この硬い表皮層２２０は、滑らかで硬い金属、セラ
ミックスまたはその他の比較的硬い高密な材料の薄い層
からなる。この層は、成形される物体に滑らかな表面を
付与しながら必要な機械的強度をもたらす。この硬い表
皮層は、鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル、アルミ
ニウム、黄銅、銅、セラミックス、ガラス、石英、プラ
スチックおよびプラスチック複合材から製造することが
できる。熱膨張係数の低い合金、たとえばフェロニッケ
ル合金のアンバー（Ｉｎｖａｒ）なども使用することが
できる。この硬い表皮層２２０と絶縁相２１８は、たと
えば積層、付着（蒸着）または焼結によって設けること
ができる。
コア２０６の熱伝導率が高いため、絶縁層２１８との間
における熱伝達が良好になる。このコア２０６は、冷却
管２１０を通る冷却流体によって冷却される。これら配
管を通る冷却流体はコア２０６（およびコア２０８）を
、成形される熱可塑性材料の融解温度またはガラス転移
温度より低い所定の平衡温度に維持する。コア２０６と
コア２０８を形成する材料は工具鋼からなることができ
るが、アルミニウムなどのような他の材料も代わりに使
用することができる。
一方、表皮層２２０と絶縁層２１８は、製造時の構造上
の差異によっているいろな熱伝導率を有する単一の材料
からなることができる。たとえば、蒸着、金属被覆また
は電気メツキを使用して表皮層２２０の所望の部品形態
に対する高密な層を形成することができ、そして絶縁層
２１８として機能する積重ね多孔質領域を形成すること
ができる。
第２図に例示した態様の変形として、下側コア２０８も
層２１８のような絶縁層で覆ってもよい。
さらに、形成される部材の表面仕上げが硬い層を要求し
ている場合、または、下側コア２０８と共に使用される
絶縁層（図示してない）が使用する成形圧力下で熱可塑
性部材を形成するのに充分な機械的強度をもっていない
場合には、下側コア２０８を覆う絶縁層をさらに覆って
層２２０のような硬い表皮層を設けてもよい。
コア２０６の金型表面２１６は層２１８および２２０と
同様に、形成される部材の所望の形状（輪郭）をもって
いる。層２２０．２１８およびコア表面２１６の輪郭は
表面２１４の輪郭と相補的であって、第２図の半金型の
輪郭を有する部材１０（第１図）を形成する。これらの
半金型２０２および２０４は、さらにまた、前述した同
時係属中の米国特許出願第１７５．０７８号および第１
７６．１１４号に開示されているようにして構築しても
よい。
本発明のひとつの態様では、熱可塑性複合材料のシート
２２３を半金型２０２と２０４の間に挿入する。前述の
米国特許出願第１７６．１１４号に開示されているよう
に、複合シートの表面特性を改良するための技術を使用
して表面粗度の問題を処理する。開示されている解決法
としては、熱い金型表面上で複合部品を成形することが
ある。
熱い表面で成形すると、樹脂に富む非常に薄い層が表面
に生じる。しかし、ガラス繊維と樹脂の熱収縮が異なる
ため、特にガラス繊維が表面に近いときは表面にいくら
かの波むらが生じ得る。この問題は、樹脂が結晶性また
は半結晶性の材料であると大きくなる。本発明の方法に
よって提供されるような表面の特に厚い樹脂層はこの表
面の波むらを低減する傾向があるであろう。
ＵＶ耐性物質や顔料などのような充填材を添加すること
によって本発明の特に厚い表面層の他の性質を改良する
ことが可能である。複合材の圧縮成形に限られることな
く純粋な樹脂または形成材料の射出成形、ブロー成形お
よび押出にも適用できる溶融部品上には樹脂に富む層が
必要なことが分かる。本発明のひとつの態様によって提
供されるように、粉末形態の熱可塑性樹脂の層２２２を
硬い表皮層２２０の表面上に静電気的に付着させる。こ
の層２２２は純粋な樹脂でもよいし、あるいは充填材、
たとえば強度を付加するための短繊維、顔料、ＵＶ耐性
物質、またはその他層２２２の表面特性に無視できない
ような影響を与えることのない物質を含んでいてもよい
。層２２２およびシート２２３を形成する材料の種類は
、上記の材料の外に、前述の米国特許出願第１３５．７
６２号に述べられているものが例として挙げられる。
もしシート２２３の表面の一部のみが層２２２の改良さ
れた表面特性を必要としているならば、シート２２３の
その部分のみが相２２２によって覆われた領域内に含ま
れる必要があるものと理解されたい。さらに、層２２２
の異なる領域に渡って異なる特性を与えるように、層２
２２のいろいろな部分がいろいろな充填材で充填されて
いてもよい。たとえば、ひとつの部分にはひとつの色を
もたせ、他の部分には異なる色、ＵＶ耐性などをもたせ
てもよい。
シート２２３は、ＲＦ感受性材料を含ませておいて（図
には示してない装置による）誘電加熱の周知の技術によ
るＲＦエネルギーで加熱してもよいし、あるいは、通常
のオーブン（図示してない）内で第２図の金型の外から
加熱してもよい。また、シート２２３は、前述した同時
係属中の米国特許出願第１７６．１１６号または第２５
３．５１３号に記載されているように誘電加熱を利用し
て加熱してもよい。このシート２２３は繊維材料と熱可
塑性樹脂からなっている。繊維材料はガラス繊維、炭素
繊維、セラミックス繊維、またはこれらの混合物からな
ることができる。シート２２３としては、すでに挙げた
ものなどのような熱可塑性樹脂またはそのブレンドを使
用できる。変形過程で、シート２２３と層２２２は、４
５／６０秒の典型的なサイクル時間の間、０．５トン／
平方インチ〜２トン／平方インチの圧力をかけられる。
層２２０と下側のコア２０ｇとの間で圧縮されたとき、
シート２２３は溶融状態にあるかまたはガラス転移温度
よりかなり高い温度にあって充分に柔らかいので、流動
し、そして層２２２を加熱して融解させ、層２２０およ
び下側コア２０８の表面２１４の形状に合うまで変形す
る。熱可塑性樹脂粉末の層２２２は硬い表皮層２２０の
表面上に静電気的に付着させられているのが好ましい。
この層２２２は、シート２２３の溶融温度よりかなり低
いコア２０６の温度では融解しない。
この態様では、たとえば金型のコア２０６と２０８を互
いに向い合う方向へ動かして層２２２とシート２２３を
一緒に圧縮する。代わりに、他の成形手順を使用しても
よい。熱いシート２２３は、下側コア２０８の表面２１
４および硬い表皮層２２０の表面の形状まで圧縮変形さ
れる。シート２２３が、付着された融解してない層２２
２と密に接触すると、層２１８の絶縁の存在に起因しで
ある現象が起こる。すなわち、この絶縁層２１８がある
ため、層２２３の溶融プラスチックは、静電気的に付着
された層２２２および硬い表皮層２２０を加熱できる。
層２１８の絶縁により、シート２２３の熱が、静電気的
に付着された樹脂層２２２に近接する冷たいコア２０６
に直接すぐに伝達されることはない。その結果、熱可塑
性層２２２は、シート２２３から層２２２へ移される熱
の存在によって加熱されて融解する。
粉末形態の層２２２は加熱されて融解するので、同時に
これも、２つの半金型の圧力により圧縮される。圧縮の
間、層２２２の樹脂は硬い表皮層２２０で形成された金
型表面を充填し、その結果層２２０で規定される最終仕
上げ表面が得られる。
同時に、層２２２によって形成され、後に軟化され融解
した熱可塑性樹脂粉末は、やはり溶融状態にあるシート
２２３と密に加圧接触する。熱軟化した層２２２とシー
ト２２３の分子が一緒になって、層２２２とシート２２
３との間の界面で均質な一体構造を形成する。
第４図に示されるように、絶縁がないと、複合シート２
２３の表面温度は曲線ａで示されているようにすぐに冷
えてしまう。粉末層２２２は融解せず、粉末と複合シー
トとの間の接管は悪い。第２図に示した絶縁された金型
を使用すると、熱可塑性シート２２３の表面は、最初は
冷たい表皮層２２０と純粋な樹脂層２２２によって急冷
されるが、その後シート２２３の熱い溶融物によって再
加熱される。非晶質材料を使用した場合、純粋な樹脂２
２２のガラス転移温度をＴｇとする。曲線すで示されて
いる層２２２の温度は、再加熱温度範囲Ｔ　の中でガラ
ス転移温度より高くなる。こ「 の再加熱温度範囲によりて、層２２２の温度は、この層
が融解・流動して溶融したシート２２３との界面でシー
ト２２３と一緒になるような温度より高くなる。
層２２２によって形成された樹脂層と、シート２２３に
よって形成されたバルク複合部との接着が強力であるこ
と、および、得られた変形部材に金型表面が正確に複製
されることが重要である。
層２２２の温度がそのガラス転移温度Ｔｇより高い間中
成形圧力をかけることによって、層２２２が流動し、バ
ルクシート２２３との間に所望の強力な結合を生成する
。このように、溶融プラスチックシート２２３からの熱
を使用し、追加の加熱はまったく行なわないで、良好な
結合と滑らかな表面を生成することができる。したがっ
て、付着層２２２の温度がそのガラス転移温度または融
点より確実に高くなるようにするために、シート２２３
の温度は重要である。一方、層２２２は成形手順中その
温度をさらに高めるように予熱してもよい。
一方第３図で金型３００は上型３０２と下型３０４から
なっている。絶縁層３０６は上側コア３０２の表面３０
８に付けられている。この絶縁層３０６は最終の部材を
形成するのに充分な硬い表面をもっているものとする。
第２図の硬い表皮層２２０は第３図の態様では使用して
いない。また、第３図では、第２図の層２２２が金型表
面に設けられたのと異なり、樹脂層３１０は、たとえば
複合シート３１２上に付着されている。この層３１０は
シートの上に樹脂粒子を噴霧するかまたはシート上に静
電気的に粉末を付着させることにより設けることができ
る。層３１０はシート３１２上に付着される時点では融
解しておらず、シート３１２を通常のオーブンで加熱し
た後にシート３１２上に付着させる。あるいは、この層
３１０は、シートを通常のオーブン（図示してない）で
加熱するか、またはＲＦ誘電手段（図示してない）で加
熱する前にシート３１２上に付着されてもよい（第３図
参照）。
第３図の態様では、付着層３１０は加熱しないでシート
３１２を予熱する。コア３０２と３０４が閉じると、こ
れらのコアはシート３１２と付着層３１０とを圧縮成形
して第１図の部材１０の形状にする。複合シート３１２
からの熱が絶縁層３０６に近いその表面に伝達され、第
４図のグラフに示され第２図に関連して上で：Ａ諭した
ように、層３１０を加熱して融解させる。
一方、第５図では、上側コア５００が下側コア５０２と
噛合う。絶縁層５０４はコア５００の表面５０６に付け
られている。硬い表皮層５０ｇが絶縁層５０４に付けら
れている。コア５００、絶縁層５０４および硬い表皮層
５０８の構造は、第２図の態様に関連して上述したのと
同様である。
また、真空配管５１０がコア５０２と５００の間の金型
内部５１３につながっている。第１図の部材１０を形成
するシートのボディと相溶性のある材料である純粋な樹
脂からなる薄い熱可塑性シート５１２がコア５００と５
０２の間に配置されている。一対のクランプ５１６と５
１８がこのシート５１２を空間５１３内で半金型コア５
００と５０２の間に保持している。
シート５１２は上型５００に近接して配置する。
その結果、配管５１０によって真空にされると、シート
５１２は上側コアおよび層５０８に対して５１１の方向
に押付けられ、第６図に示されているように変形して部
材５１２′を形成する。シート５１２は通常のオーブン
で予熱して通常の真空成形技術を用いて真空成形する。
このシート５１２は数ミル（１インチの十分の−）の厚
さとすることができる。
第６図に示しであるようにシー）５１２’が変形した後
、シート５１２′の樹脂と相溶性のある樹脂を含む熱可
塑性複合材料のシート５２０を半金型間に配置する。こ
のシート５２０をその遷移温度より高温に予熱するかそ
の他の方法で融解させる。一方、第６図に示した状態に
あるシート５１２′はその遷移温度より低く、充分に冷
たいので流動してシート５２０と結合を形成することは
できない。次に、金型コア５００と５０２を閉じてシー
ト５２０をシー）５１２’　に対して圧縮変形する。シ
ート５２０からの熱がシート５１２’の方へ移り、その
融点より高い温度に加熱するか、またはその遷移温度よ
り高い温度に加熱して、シー）５１２’　を流動させ、
シート間の界面で溶融シート５２０と分子結合を形成さ
せ、この接合部で一体化した構造の均質な結合を形成さ
せる。こうして、シート５１２′を予備成形して複合シ
ート５２０に接合できる。さらに異なる別の態様では、
シート５１２′のようなシートを薄いフィルムとして複
合シート５２０に接合させることができ、第６図に示し
たような予備成形する必要がない。シート５１２’　は
、複合部材の表面に望ましい充填材、顔料、その他の物
質を含有していてもよい。いかなる場合も、シート５１
２′によって形成される樹脂層とバルクの複合シート５
２０との界面ではその間の強力な結合が形成される。
予備的な実験で、ポリカーボネートとポリブチレンテレ
フタレートのブレンドからなり３０ｆｆ１１％のガラス
繊維を含有するゼネラル・エレクトリック社（Ｇｅｎｅ
ｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｌｃ　Ｃｏｍｐａｎｙ）の商標で
あるジエノイ（ＸＥＮＯＹ）から作成された複合シート
で表面上に樹脂に富む層を形成した。プリント回路基板
の製造で通常使用される１／１６インチの薄い銅被覆絶
縁体を絶縁層２１８および硬い表皮層２２０として使用
した。この銅被覆絶縁体の銅の部分の上に樹脂材料の層
を付着させた。以下の種々の実施例で使用した樹脂材料
には、ゼネラル・エレクトリック社（Ｇｅｎｏｒａｌ　
ＥｌｃｃｔｒＩｃ　Ｃｏｍｐａｎｙ）の商標であるレキ
サン化ＥＸＡＮ）　、すなわちポリカーボネート熱可塑
性材料の粉末と、ジェノイ（ＸＥＮＯＹ）材料のフィル
ムとがあり、これらで第２図の樹脂に富む層２２２を形
成した。１／８インチの厚みを有するジェノイ（ＸＥＮ
ＯＹ）の複合シートを、その広い表面の中央領域の温度
が約５５０’Ｆになるまでオーブン内で加熱した。次に
、加熱したシートを、銅被覆絶縁体を覆って付着させた
樹脂層上に配置した。次いで、絶縁体、樹脂層、および
複合シートをワバッシュ（Ｗａｂａｓｈ）プレス内でほ
ぼ０．４トン／平方インチの圧力でプレスした。
金型プラテンの温度は２２５＠Ｆに維持した。プリント
回路基板の銅層上に噴霧したレキサン（ＬＥＸＡＮ）材
料の粉末は、圧縮後完全に融解していた。
複合材層の表面上に樹脂に富む層が生成し、この層は絶
縁体の表面の形状を正確に複製していた。
この樹脂質表皮層とバルクの複合層との優れた結合が観
察された。同じ材料を絶縁体のない金型の金属プラテン
上に入れたところ融解してない白色のレキサン（ＬＥＸ
ＡＮ）粉末で覆われた部分が生じた。
第二の実施例では、ポリカーボネート環状体の粉末を絶
縁体層上に噴霧したところ、成形後に完全に融解してい
るのが観察された。第三の実施例では、絶縁されてない
金型層上にポリカーボネート環状体粉末を付着させ、熱
いシートバルク複合層と共に圧縮した。このバルクの複
合シート層の表面は成形後融解した粉末で部分的に覆わ
れていた。
第四の実施例では、３０％ガラス繊維を含有する腹合ジ
エノイ（ＸＥＮＯＹ）の１／８インチシートを、絶縁さ
れた表面層を有する金型を用いて薄いジエノイ（ＸＥＮ
ＯＹ）フィルムに圧縮結合した。得られた生成物は薄い
ジエノイ（ＸＥＮＯＹ）フィルムの位置に樹脂に富む表
皮層をもっており、そのフィルムと複合シートの間の構
造結合は強固であった。剥離試験によると、ジエノイ（
ＸＥＮＯＹ）フィルムと複合シートとの間の結合は、融
解した粉末レキサン（ＬＥＸＡＮ）材料で生じた結合程
には強くないようであった。第五の実施例では、上型内
の絶縁された層の代わりに金属プラテンを使用した。ジ
エノイ（ＸＥＮＯＶ）フィルムの表面を複合バルクシー
トに積層したところこのフィルム層はバルクの複合シー
トに対する接着が悪かった。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従って形成された熱可塑性部材の端
面図である。 第２図は、本発明のひとつの態様に従って第１図の部材
を製造するための複合熱可塑性ブランクと樹脂に富む層
を含む、金型の上型と下型の断面側面図である。 第３図は、本発明の第二の態様に従って第１図の部材を
成形するための金型の上型と下型の断面側面図である。 第４図は、絶縁層をもつものと絶縁層をもたないものを
含めたいろいろな種類の金型について、時間に対して計
算した部材の外面温度を示すグラフである。 第５図は、第三の態様に従って第１図の部材を形成する
ための樹脂に富む層を製造するための金型の断面側面図
である。 第６図は、第５図の層を使用して第１図の部材を製造す
るための一連の方法における後段の工程を示す金型の断
面側面図である。 １０・・・部材、１２・・・樹脂に富む層、１６・・・
繊維を充填した熱可塑性ボディ、２００．３００・・・
金型２１ｇ、３０６．５０ ０８・・・硬い表皮層、２ 塑性樹脂層、２２３、 泣合材料のシート、５ 材料のシート。 ・・・熱絶縁層、２２０，５ ２．３１０・・・粉末状熱可 １２．５２０・・・熱可塑性 ２・・・純粋な熱可塑性樹脂

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）部材表面に樹脂に富む層を有する繊維強化複合部
    材を作成する方法であって、 繊維を含まない第一の熱可塑性樹脂の層を形成する工程
    、 第二の熱可塑性樹脂（この第二の樹脂は、前記第一の樹
    脂に対し、一緒に軟化され圧縮されたときその間に構造
    結合が形成されるような相溶性をもつ材料からなる）と
    繊維質強化材料とからなる熱可塑性ブランクの少なくと
    も一部を前記層と並置する工程、 少なくとも前記ブランクを加熱して軟化させる工程、お
    よび 軟化した熱いブランクと前記層を一緒に圧縮して前記構
    造結合を形成させる工程 からなる方法。
  2. （２）前記第一の熱可塑性樹脂層を形成する工程が、前
    記ブランクの前記少なくとも一部に前記第一の樹脂を付
    着させることを含む、請求項１記載の方法。
  3. （３）前記第一の熱可塑性樹脂層を形成する工程が、金
    型の第一の絶縁部分の上に前記第一の樹脂を付着させる
    ことを含み、並置工程が、前記ブランクの前記少なくと
    も一部を前記金型の第二の部分に近接して配置すること
    を含む、請求項１記載の方法。
  4. （４）前記加熱・軟化工程が、まずブランクを加熱した
    後、加熱されたブランクを金型内に入れることを含む、
    請求項１記載の方法。
  5. （５）前記加熱・軟化工程が、まずブランクを金型内に
    入れた後そのブランクを加熱することを含む、請求項１
    記載の方法。
  6. （６）前記加熱工程が少なくともブランクを誘電加熱す
    ることを含む、請求項１記載の方法。
  7. （７）前記加熱・軟化工程が、ブランクを加熱した後、
    そのブランクからの熱で前記層を加熱・軟化することを
    含む、請求項１記載の方法。
  8. （８）前記第一の樹脂層を形成する工程が、粉末形態の
    第一の樹脂層を静電気的に基体に付着させることを含む
    、請求項１記載の方法。
  9. （９）前記第一の樹脂層を形成する工程が前記第一の樹
    脂からシートを形成することを含み、並置工程がそのシ
    ートをブランクの上に配置することを含む、請求項１記
    載の方法。
  10. （１０）前記第一の樹脂と第二の樹脂が同じ樹脂である
    、請求項１記載の方法。
  11. （１１）前記第一の樹脂と第二の樹脂が似ていない、請
    求項１記載の方法。
  12. （１２）部材表面に樹脂に富む層を有する繊維強化部材
    を作成する方法であって、 繊維を含まない第一の熱可塑性樹脂層を形成する工程、 第二の熱可塑性樹脂（この第二の樹脂と前記第一の樹脂
    は相溶性の樹脂からなる）と強化用繊維とからなる複合
    バルク層を加熱・軟化する工程、第一の樹脂層とバルク
    層とをその間の界面で一緒に圧縮する工程 複合バルク層からの熱で、少なくとも前記界面にある前
    記繊維を含まない樹脂層を軟化させる工程、および 前記繊維を含まない樹脂層とバルク層を冷却して、前記
    第一層および第二層と一体化した実質的に均質な構造を
    形成する工程 からなる方法。
  13. （１３）繊維を含まない樹脂層を軟化させる前記工程が
    、前記樹脂層を、前記圧縮の間金型から実質的に熱的に
    絶縁することを含む、請求項１２記載の方法。
  14. （１４）部材表面に樹脂に富む層を有する繊維強化複合
    部材を作成する方法であって、 繊維を含まない第一の熱可塑性樹脂の層を金型内に配置
    する工程、 第二の熱可塑性樹脂（この第二の樹脂は前記第一の樹脂
    と相溶性であり、これらの樹脂は軟化され一緒に圧縮さ
    れたとき構造結合を形成する）と繊維質強化材料とから
    なり熱軟化された熱可塑性複合ブランクの少なくとも一
    部を、前記金型内で前記層と並置して配置する工程、お
    よび 前記層とブランクをお互いに圧縮して、前記繊維を含ま
    ない層とブランクとの間の少なくとも界面で前記層が軟
    化するまでブランクから前記層へ熱を流れさせる工程 からなる方法。
  15. （１５）前記第一の樹脂層を金型内に配置する工程が、
    前記第一の樹脂層のシートを形成し、このシートを前記
    金型内に配置し、そして前記圧縮工程の前に前記ブラン
    クを前記金型内に配置することを含む、請求項１４記載
    の方法。
  16. （１６）前記第一の樹脂層を金型内に配置する工程が、
    金型表面に前記層を付着させることを含む、請求項１４
    記載の方法。
  17. （１７）前記第一の樹脂層を金型内に配置する工程が、
    前記ブランクの表面に前記層を付着させることを含む、
    請求項１４記載の方法。
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