JPH0628868B2 - 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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JPH0628868B2
JPH0628868B2 JP2205343A JP20534390A JPH0628868B2 JP H0628868 B2 JPH0628868 B2 JP H0628868B2 JP 2205343 A JP2205343 A JP 2205343A JP 20534390 A JP20534390 A JP 20534390A JP H0628868 B2 JPH0628868 B2 JP H0628868B2
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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複合金型構造
(Multilayer Composite Mold Structure for Molding o
n Hot Surfaces)」と題するキム(B.M.Kim)名義の出願第
１７５，０７８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(Reinforced Comp
osite and Method of Manufacture)」と題するキム(Ki
m)ら名義の出願第１３５，７６２号。１９８８年９月２
９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 for Blow Molding Parts with Smo
oth Surfaces)」と題するキム(B.M.Kim)名義の出願第２
５０，８０６号。１９８８年３月３０日に出願され、
「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(Compression Molding of Composite Parts
on Hot Mold Surfaces with a Short Cycle Time)と題
するキム(B.M.Kim)名義の出願第１７６，１１４号。
「ＲＦ加熱を用いて熱可塑性材料を変形する装置と方法
(Apparatus and Method for Deforming Thermoplastic
Material Using RF Heating)」と題するコンラッド(Kon
rad)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 Apparatus for Molding
Plastics on Hot Surfaces Using Dielectric Heatin
g)」と題するキム(Kim)名義の出願第２５３，５１３
号。「加熱を用いて熱可塑性材料を変形する装置と方法
(Apparatus and Method for Deforming Thermoplastic
Material Using RF Heating)」と題するコイ(Choi)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(Method and Apparatus for Molding
Plastics on Hot Surfaces Using Induction Heatin
g)」と題するキム(B.M.Kim)名義の出願第２５３，８３
６号。さらに、キム(B.M.Kim)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 Electri
c Company)に譲渡されている。
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、
同時係属中に米国特許出願第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、あるいは非結晶であるならばその
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７９−１２１℃（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」
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の表面の荒さおよび／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，
７１６，０７２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と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１２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５
０〜７０％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２１２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常使用される
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、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
の差異によっていろ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
は電気メッ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のような接着層で覆ってもよい。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耐性物質は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，
７６２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／
６．５cm2（平方インチ）〜２トン／６．５cm2（平方イ
ンチ）の圧力をかけられる。
層２２０と下側のコア２０８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
表皮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の溶解温度よりかなり低
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て
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の溶解プラスチックは、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２２３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
トとの間の接着は悪い。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ｂで示されて
いる層２２２の温度は、再加熱温度範囲Ｔｒ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っ
て、層２２２の温度は、この層が融解・流動して溶解し
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３２０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図に関連して上で議論したよ
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５０８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５０
０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５０２の間に配置されている。一対のクラン
プ５１６と５１８がこのシート５１２を空間５１３内で
半金型コア５００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５１
２′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０．００２５cmの数倍（数ミル）の厚さと
することができる。
第６図に示してあるようにシート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をシート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、シート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３０重量％のガラス繊維
を含有するゼネラル・エレクトリック社(General Elect
ric Company)の商標であるジェノイ(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０．１６cm（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(General Electric Company)の商標であるレ
キサン(LEXAN)、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。
０．３２cm（１／８インチ）の厚みを有するジェノイ(X
ENOY)の複合シートを、その広い表面の中央領域の温度
が約２８８℃（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／６．５cm2（平方インチ）の圧力でプ
レスした。金型プラテンの温度は１０７°（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(LEXAN)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複合ジ
ェノイ(XENOY)の０．３２cm（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ェノ
イ(XENOY)フィルムに圧縮結合した。得られた生成物は
薄いジェノイ(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、ジェノイ(XEN
OY)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。ジェノイ(XENOY)
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、２
１８、３０６、５０４……熱絶縁層、２２０、５０８…
…硬い表皮層、２２２、３１０……粉末状熱可塑性樹脂
層、２２３、３１２、５２０……熱可塑性複合材料のシ
ート、５１２……純粋な熱可塑性樹脂材料のシート。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、 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
    からなる第二の熱可塑性樹脂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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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、 前記第一の樹脂と相溶性の第二の熱可塑性樹脂と強化用
    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. 【請求項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. 【請求項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、 前記第一の樹脂と相溶性であり軟化され一緒に圧縮され
    たときに前記第一の樹脂と構造結合を形成する第二の熱
    可塑性樹脂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. 【請求項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１
    ４記載の方法。
  16. 【請求項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. 【請求項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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