特許 6972876 成形用材料および成形体

(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】6972876

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】成形用材料および成形体

(51)【国際特許分類】

   C08L 101/00 20060101AFI20211111BHJP

   C08K 7/02 20060101ALI20211111BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20211111BHJP

   D04H 1/4382 20120101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   C08L101/00

   C08K7/02

   C08J5/04CEZ

   D04H1/4382

【請求項の数】5

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-195261(P2017-195261)

(22)【出願日】2017年10月5日

(65)【公開番号】特開2019-65248(P2019-65248A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002141

【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】橋本 浩一

【審査官】 久保田 葵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１８３２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７８８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０２８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１６３１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５８８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１０９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３０９１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｌ１／００−１０１／１４

Ｃ０８Ｋ３／００−１３／０８

Ｂ２９Ｂ１１／１６；１５／０８−１５／１４；Ｃ０８Ｊ５／０４−５／１０；５／２４

Ｄ０４Ｈ１／００−１８／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂と、
複数の繊維の集合体である繊維束と、
を含み、
前記繊維束は、下記［ａ］および［ｂ］を満たす大径繊維束を含み、
加熱されたときに成形性を有する抄造体であることを特徴とする成形用材料。
［ａ］前記繊維の平均繊維径（μｍ）をｄとしたとき、前記繊維束のうち、含まれる前記繊維の本数が１７ｄ以上であるものを前記大径繊維束とする。
［ｂ］前記大径繊維束の含有率が、前記繊維全体の１〜１９体積％である。

【請求項2】

前記繊維は、無機繊維または合成樹脂繊維である請求項１に記載の成形用材料。

【請求項3】

前記樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である請求項１または２に記載の成形用材料。

【請求項4】

前記繊維は、平均長さが１〜１００ｍｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形用材料。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の成形用材料の硬化物を有することを特徴とする成形体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形用材料および成形体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

航空機や自動車等に用いられる構造材料には、さらなる軽量化が求められている。軽量化によって航空機や自動車の燃料消費量を抑えることができる。

【0003】

このような構造材料としては、例えば、あらかじめ熱可塑性樹脂を含浸させたチョップドファイバーを融点または流動可能な温度以上に加熱し、これらを金型内の一部に投入した後、金型を閉め、金型内にて繊維と樹脂とを流動させることによって成形された成形材料が挙げられる。

【0004】

このうち、特許文献１には、繊維束を構成する強化繊維の繊維長が５〜１００ｍｍであり、繊維束１本あたりに含まれる強化繊維の総断面積の変化量が繊維束の繊維配向方向に１ｍｍあたり０．０５ｍｍ^２以下となるように裁断されたチョップド繊維束を含む成形材料が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１１４６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の成形材料は、繊維束における炭素繊維の本数が１０，０００以上と多いため、繊維束の直径も自ずと太くなり、繊維束の存在が成形材料の表面の平滑性に悪影響を及ぼすおそれがある。

【0007】

また、このような大径の繊維束が多量に含まれている場合、成形材料を成形して得られる構造体の機械的強度のばらつきが大きくなるおそれがある。

【0008】

本発明の目的は、表面の平滑性が高くかつ機械的強度のばらつきが小さい成形体を製造可能な成形用材料、および、表面の平滑性が高くかつ機械的強度のばらつきが小さい成形体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１） 樹脂と、
複数の繊維の集合体である繊維束と、
を含み、
前記繊維束は、下記［ａ］および［ｂ］を満たす大径繊維束を含み、
加熱されたときに成形性を有する抄造体であることを特徴とする成形用材料。

【0010】

［ａ］前記繊維の平均繊維径（μｍ）をｄとしたとき、前記繊維束のうち、含まれる前記繊維の本数が１７ｄ以上であるものを前記大径繊維束とする。
［ｂ］前記大径繊維束の含有率が、前記繊維全体の１〜１９体積％である。

【0011】

（２） 前記繊維は、無機繊維または合成樹脂繊維である上記（１）に記載の成形用材料。

【0012】

（３） 前記樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である上記（１）または（２）に記載の成形用材料。

【0013】

（４） 前記繊維は、平均長さが１〜１００ｍｍである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の成形用材料。

【0014】

（５） 上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の成形用材料の硬化物を有することを特徴とする成形体。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、表面の平滑性が高くかつ機械的強度のばらつきが小さい成形体を製造可能な成形用材料が得られる。

【0016】

また、本発明によれば、表面の平滑性が高くかつ機械的強度のばらつきが小さい成形体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の成形用材料の実施形態を示す断面図である。

【図2】図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。

【図3】図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。

【図4】図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。

【図5】図１に示す成形用材料を用いて成形体を製造する方法の一例を説明するための図である。

【図6】本発明の成形体の実施形態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の成形用材料および成形体について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0019】

＜成形用材料＞
まず、本実施形態に係る成形用材料について説明する。

【0020】

図１は、本発明の成形用材料の実施形態を示す断面図である。
図１に示す成形用材料１０は、樹脂２１と、複数の繊維２２（単繊維）の集合体である繊維束２２Ｂと、を含み、加熱されたときに成形性（易形状賦形性）を有する。このため、成形されることにより、目的とする形状をなす成形体を効率よく製造することができる。そして、寸法精度が高い成形体を製造することができる。

【0021】

また、樹脂２１と繊維束２２Ｂとが混在していることにより、その後の成形に伴い、樹脂２１の硬化物のマトリックスに繊維束２２Ｂが分散し、複合化される。このため、樹脂や繊維等の軽量な材料で構成されているにもかかわらず、機械的強度の高い成形体を製造することができる。

【0022】

したがって、かかる成形用材料１０は、成形性が良好で、かつ、成形後は機械的強度が高いものとなる。

【0023】

以下、成形用材料１０の各部について詳述する。
−繊維−
成形用材料１０は、繊維２２（単繊維）や繊維２２同士が付着してなる繊維束２２Ｂを含んでいる。このうち、成形用材料１０には、繊維束２２Ｂが少なくとも含まれており、その繊維束２２Ｂとともに単独の繊維２２が含まれていてもよい。

【0024】

これらの繊維束２２Ｂや繊維２２は、成形用材料１０を成形して得られる成形体の機械的特性を高めることに寄与する。また、繊維束２２Ｂや繊維２２は、一般に樹脂２１等よりも熱伝導性や導電性が高い場合が多いため、必要に応じて成形体の熱伝導性や導電性を高めることに寄与する。

【0025】

このような繊維束２２Ｂや繊維２２としては、例えば、長い繊維束や単繊維を所定の長さに切断することによって得られたものが用いられる。

【0026】

ここで、本実施形態に係る繊維束２２Ｂは、下記［ａ］および［ｂ］を満たす大径繊維束２２Ｌを含む。

【0027】

［ａ］繊維２２の平均繊維径（μｍ）をｄとしたとき、繊維束２２Ｂのうち、含まれる繊維２２の本数が１７ｄ以上であるものを大径繊維束２２Ｌとする。
［ｂ］大径繊維束２２Ｌの含有率が、繊維２２全体の１〜１９体積％である。

【0028】

このような条件を満たす繊維束２２Ｂでは、成形後において特に良好な機械的特性を付与し得る大径繊維束２２Ｌの含有率が最適化されているため、大径繊維束２２Ｌが成形体の表面形状に与える影響を抑えることができる。このため、例えば平滑な面を有する成形体を容易に得ることができる。また、大径繊維束２２Ｌの分散性が良好になるため、大径繊維束２２Ｌが偏在することが抑制される。これにより、大径繊維束２２Ｌによってもたらされる機械的強度のばらつきが抑えられる。よって、このような大径繊維束２２Ｌを含む成形用材料１０は、平面の平滑性が高く、かつ、機械的強度のばらつきが小さい（全体としては機械的強度が大きい）成形体を製造可能なものとなる。

【0029】

前述した［ａ］に含まれる大径繊維束２２Ｌとは、繊維２２の平均繊維径（μｍ）をｄとしたとき、成形用材料１０に含まれる繊維束２２Ｂ（繊維２２の集合体）のうち、含まれる繊維２２の本数が１７ｄ以上であるもののことをいう。すなわち、繊維束２２Ｂのうち、繊維２２の平均繊維径に所定の係数を乗じて求められる「しきい本数」を超えるものが大径繊維束２２Ｌである。

【0030】

本発明者は、かかる大径繊維束２２Ｌが、成形体の機械的強度および表面平滑性を左右する因子の１つであることに着目した。そして、前述した［ｂ］に示すように、大径繊維束２２Ｌの含有率が前記範囲内であることにより、大径繊維束２２Ｌとそれより小径の繊維束２２Ｂとのバランスが図られることを見出した。そのうえで、かかるバランスを図ることにより、大径繊維束２２Ｌの分散性が良好になり、大径繊維束２２Ｌの補強作用が均等に発揮されるとともに、表面平滑性が高められることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0031】

なお、大径繊維束２２Ｌの含有率が前記下限値を下回ると、大径繊維束２２Ｌの含有率が低くなりすぎるため、大径繊維束２２Ｌによる補強作用が埋没することとなる。このため、成形体の機械的強度を十分に高めることができなかったり、機械的強度のばらつきが大きくなったりする。一方、大径繊維束２２Ｌの含有率が前記上限値を上回ると、大径繊維束２２Ｌの含有率が高くなりすぎるため、大径繊維束２２Ｌの分散性が低下する。このため、成形体において機械的強度のばらつきが大きくなる。また、成形体の形状によっては、繊維２２同士の交絡部が表面形状に影響し、表面の平滑性が低下する。

【0032】

なお、大径繊維束２２Ｌの含有率は、好ましくは繊維２２全体の１．５〜１５体積％とされ、より好ましくは２〜１０体積％とされる。

【0033】

また、ｄの値に小数が含まれている場合、１７ｄの値を算出する際に小数点以下を切り上げるようにすればよい。

【0034】

繊維２２の平均繊維径は、成形用材料１０に含まれるすべての繊維２２の平均繊維径であるが、その算出にあたっては、任意に抽出した十分に多数の繊維２２の繊維径の平均値として求められる。具体的には、繊維束２２Ｂになっているか否かを問わず、成形用材料１０に含まれる１００本以上の繊維２２を任意に抽出し、その繊維径を測定するとともに、測定結果を平均したものを、繊維２２の平均繊維径とすればよい。

【0035】

また、繊維２２の繊維径の測定は、例えば、ＪＩＳ Ｒ ７６０７：２０００に規定されている炭素繊維−単繊維の直径の試験方法のうち、Ａ法、Ｂ法またはＣ法に準じて行うことができる。

【0036】

なお、成形用材料１０や成形体から繊維２２を抽出する際には、必要に応じて、成形用材料１０や成形体に含まれる樹脂２１やその他の添加剤等を除去する処理を施すようにしてもよい。かかる処理としては、例えば、熱分解、溶解等の処理が用いられる。このうち、熱分解では、例えば空気中において５００℃、２時間の熱処理を施すことにより、樹脂２１等を分解、除去するようにすればよい。これにより、繊維２２を容易に取り出すことができる。

【0037】

また、繊維束２２Ｂに含まれる繊維２２の本数は、例えば、成形用材料１０から任意の繊維束２２Ｂを取り出した後、その繊維束２２Ｂを切断して切断面の位置を揃え、かかる切断面を光学顕微鏡で観察しながら計測される。

【0038】

また、大径繊維束２２Ｌの含有率は、例えば、繊維２２全体の質量と、大径繊維束２２Ｌの質量と、をそれぞれ測定した後、以下の式により算出される。

【0039】

（大径繊維束２２Ｌの含有率［質量％］）＝（大径繊維束２２Ｌの質量［ｍｇ］）／（繊維２２全体の質量［ｍｇ］）×１００

【0040】

なお、大径繊維束２２Ｌの含有率を算出する際には、繊維２２全体の質量が１ｍｇを超える程度の量の成形用材料１０または成形体を対象にすることが好ましい。

【0041】

また、複数の繊維２２の比重は、互いにほぼ同一であると認められるため、上記式で算出した含有率［質量％］を、前述した［ｂ］の含有率［体積％］とみなすことができる。

【0042】

また、繊維２２として互いに種類の異なる２種類以上のものが混在している場合には、繊維２２の種類ごとに上記大径繊維束２２Ｌの含有率を算出し、そのうちのいずれかにおいて上記範囲を満たしていればよい。さらに、その場合は、大径繊維束２２Ｌの含有率が前記範囲を満たしている種類の繊維２２が、成形用材料１０に含まれる繊維全体の２０体積％以上含まれていることが好ましい。

【0043】

一方、繊維束２２Ｂ中の大径繊維束２２Ｌの比率は、特に限定されないが、５〜９０体積％であるのが好ましく、１０〜６０体積％であるのがより好ましく、１５〜５０体積％であるのがさらに好ましい。これにより、繊維束２２Ｂにおいて、大径繊維束２２Ｌとそれに及ばない径の繊維束との量的なバランスが最適化される。このため、繊維束２２Ｂの内訳が大径繊維束２２Ｌに偏ってしまうことが防止されるため、成形体の表面の平滑性をより良好に保ちつつ、大径繊維束２２Ｌによる機械的強度の向上という効果をより顕在化することができる。その結果、機械的強度が特に高く、かつ、表面の平滑性が特に良好な成形体を製造可能な成形用材料１０を実現することができる。

【0044】

なお、繊維束２２Ｂ中の大径繊維束２２Ｌの比率は、例えば、繊維束２２Ｂの質量と、大径繊維束２２Ｌの質量と、をそれぞれ測定した後、以下の式により算出される。

【0045】

（繊維束２２Ｂ中の大径繊維束２２Ｌの比率［質量％］）＝（大径繊維束２２Ｌの質量［ｍｇ］）／（繊維束２２Ｂの質量［ｍｇ］）×１００

【0046】

なお、複数の繊維束２２Ｂの比重は、互いにほぼ同一であると認められるため、上記式で算出した比率［質量％］を、比率［体積％］とみなすことができる。

【0047】

また、繊維２２として互いに種類の異なる２種類以上のものが混在している場合には、繊維２２の種類ごとに上記繊維束２２Ｂ中の大径繊維束２２Ｌの比率を算出し、そのうちのいずれかにおいて上記範囲を満たしていればよい。さらに、その場合は、繊維束２２Ｂ中の大径繊維束２２Ｌの比率が前記範囲を満たしている種類の繊維２２が、繊維２２全体の２０体積％以上含まれていることが好ましい。

【0048】

また、繊維束２２Ｂにおける繊維２２の平均本数は、平均繊維径や大径繊維束２２Ｌの比率に応じて異なるものの、３０〜２００本程度であるのが好ましく、５０〜１００本程度であるのがより好ましい。これにより、繊維束２２Ｂ自体の機械的強度が高くなるため、大径繊維束２２Ｌの含有率によらず、成形体の機械的強度の底上げを図ることができる。

【0049】

なお、平均本数の算出にあたっては、１０本以上の繊維束２２Ｂにおける繊維２２の本数を計測することが好ましい。

【0050】

さらに、大径繊維束２２Ｌにおける繊維２２の最大本数は、特に限定されないものの、５００本以下であるのが好ましく、３００本以下であるのがより好ましく、２００本以下であるのがさらに好ましい。これにより、繊維束２２Ｂの本数のばらつきが抑えられるため、繊維束２２Ｂの分散性が比較的良好になる。その結果、機械的強度のばらつきをより小さく抑えることができる。

【0051】

なお、大径繊維束２２Ｌにおける繊維２２の最大本数とは、５本以上の大径繊維束２２Ｌを抽出し、そのうちの最大本数のことをいう。

【0052】

一方、繊維２２の平均繊維長（平均長さ）は、特に限定されないが、１〜１００ｍｍであるのが好ましく、２〜８０ｍｍであるのがより好ましく、３〜６０ｍｍであるのがさらに好ましい。

【0053】

これにより、繊維２２の長さが十分なものとなるため、繊維２２同士（繊維束２２Ｂ同士）の交絡がより複雑化することとなる。その結果、成形体の機械的特性をより高めることができる。

【0054】

なお、繊維２２の平均繊維長は、成形用材料１０（または成形体）から取り出した２０本以上の繊維２２の長さを測定し、それを平均したものである。繊維２２の長さの測定には、例えばノギス等が用いられる。

【0055】

このような繊維２２としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミニウム繊維、銅繊維、ステンレス鋼繊維、黄銅繊維、チタン繊維、鋼繊維、リン青銅繊維のような金属繊維、綿繊維、絹繊維、木質繊維のような天然繊維、アルミナ繊維のようなセラミック繊維、全芳香族ポリアミド（アラミド）、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ（パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール）（ＰＢＺＴ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（パラ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）のような合成樹脂繊維等が挙げられる。

【0056】

また、繊維束２２Ｂは、上述した繊維２２のうち、互いに種類の異なる２種類以上の繊維２２が混在したものであってもよい。

【0057】

このうち、繊維２２として、無機繊維または合成樹脂繊維を用いることが好ましい。これにより、成形体の機械的特性を特に高めることができる。また、無機繊維を用いた場合、無機繊維特有の特性、例えば熱伝導性、導電性等の特性を成形体に付加することができる。その結果、成形体の付加価値を高めることができる。一方、合成樹脂繊維を用いた場合、軽量化と高い機械的特性とを高度に両立させた成形体を実現することができる。

【0058】

また、無機繊維と合成樹脂繊維とを併用することにより、無機繊維によってもたらされる効果と、合成樹脂繊維によってもたらされる効果と、を両立させることができ、より付加価値の高い成形体を実現することができる。

【0059】

なお、繊維２２には、必要に応じて、カップリング剤処理、サイジング剤処理、界面活性剤処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理等の表面処理が施されていてもよい。

【0060】

このうち、カップリング剤としては、例えば、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランのようなアミノ基含有アルコキシシラン、およびそれらの加水分解物等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を含むものが用いられる。

【0061】

また、サイジング剤としては、例えば、酸、酸無水物、アルコール、ハロゲン化試薬、イソシアナート、アルコキシシラン、オキシラン（エポキシ）等の環状エーテル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、エポキシ変性ウレタン樹脂、アミン変性芳香族エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を含むものが用いられる。

【0062】

成形用材料１０における繊維２２の含有量は、特に限定されないが、樹脂２１の５〜３００体積％程度であるのが好ましく、１０〜１５０体積％程度であるのがより好ましく、２０〜９０体積％程度であるのがさらに好ましい。繊維２２の含有量を前記範囲内に設定することにより、樹脂２１と繊維２２との量的なバランスが最適化されるため、成形体の機械的特性を特に高めることができる。

【0063】

すなわち、繊維２２の含有量が前記下限値を下回ると、繊維２２の含有量が相対的に不足するため、樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、繊維２２による補強作用が低減し、成形体の機械的特性が低下するおそれがある。一方、繊維２２の含有量が前記上限値を上回ると、樹脂２１の含有量が相対的に不足するため、樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、繊維２２同士を結着するという樹脂２１の作用が低減し、成形体の機械的特性が低下するおそれがある。

【0064】

なお、図１に示す繊維２２の形状は、一例であり、図示したような直線状には限定されず、いかなる形状であってもよい。

【0065】

また、繊維２２は、成形体中においていかなる方向に配向していてもよいが、表面と平行になるように配向しているのが好ましい。これにより、成形体の表面の引張方向において靭性を高めることができる。

【0066】

−樹脂−
樹脂２１は、成形用材料１０に成形性を付与したり、繊維２２同士を結着するバインダーとして機能したりする。したがって、樹脂２１としては、このような機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、メラミン系樹脂、ポリウレタンのような熱硬化性樹脂、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン等）、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミドのような熱可塑性樹脂等が挙げられる。なお、樹脂２１には、これらのうちの１種が含まれていてもよく、２種以上が含まれていてもよい。

【0067】

樹脂２１は、特に熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、成形体の機械的特性および耐熱性をより高めることができる。

【0068】

また、樹脂２１は、特にフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂およびビスマレイミド系樹脂のうちの少なくとも１種を含むことが好ましく、フェノール系樹脂を含むことがより好ましい。これにより、成形体の機械的特性および耐熱性を特に高めることができる。

【0069】

このうち、フェノール系樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂のようなノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油のような変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。

【0070】

これらの中でも、コストおよび成形性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。

【0071】

フェノール系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１０００〜１５０００程度であるのが好ましい。なお、フェノール系樹脂の重量平均分子量が前記下限値を下回ると、樹脂２１の粘度が低くなり過ぎて製造時の成形が難しくなるおそれがある。一方、フェノール系樹脂の重量平均分子量が前記上限値を上回ると、樹脂２１の粘度が高くなり過ぎて製造時の成形性が低下するおそれがある。

【0072】

フェノール樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されたポリスチレン換算の重量平均分子量として求めることができる。

【0073】

エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型のようなビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のようなノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型、臭素化フェノールノボラック型のような臭素化型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂、アラルキル変性エポキシ樹脂等が挙げられる。

【0074】

これらの中でも、高流動性や成形性等の観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂またはノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。

【0075】

また、比較的分子量の低いビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂またはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。

【0076】

さらに、耐熱性の観点から、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂がさらに好ましく用いられ、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂が特に好ましく用いられる。

【0077】

ビスマレイミド系樹脂としては、例えば、分子鎖の両末端にマレイミド基を有する樹脂であれば、特に限定されないが、ベンゼン環を有するものが好ましく、下記一般式（１）で表されるものがより好ましく用いられる。

【0078】

【化1】

［式中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、置換基を有していてもよい炭素数１〜４の炭化水素基または水素原子を表す。また、Ｒ^５は、２価の有機基を表す。］

【0079】

ただし、ビスマレイミド系樹脂は、分子鎖の両末端以外にマレイミド基を有していてもよい。

【0080】

ここで、有機基とは、炭素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基であり、炭素原子以外の原子としてはＯ、Ｓ、Ｎ等が挙げられる。

【0081】

Ｒ^５は、好ましくはメチレン基と芳香環とエーテル結合（−Ｏ−）とが任意の順序で結合した主鎖構造を有し、主鎖上に置換基および側鎖の少なくとも一方を有していてもよい。主鎖構造に含まれるメチレン基と芳香環とエーテル結合との合計数は１５個以下である。上記の置換基または側鎖としては、例えば、炭素数３個以下の炭化水素基、マレイミド基、フェニレン基等が挙げられる。

【0082】

ビスマレイミド系樹脂としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン、ｍ−フェニレンビスマレイミド、ｐ−フェニレンビスマレイミド、４−メチル−１，３−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンジマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンジマレイミド等が挙げられる。

【0083】

なお、樹脂２１は、半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂は、成形用材料１０が加熱、加圧される際、硬化に至る。これにより、熱硬化性樹脂の特性が活かされるとともに、寸法精度が高い成形体が得られることとなる。

【0084】

また、樹脂２１の形状は、特に限定されず、例えば、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状（粉状）または繊維状とされる。一方、熱可塑性樹脂も併用される場合、例えばフィルム状をなす熱可塑性樹脂が積層されていてもよい。
また、樹脂２１とともに、必要に応じて硬化剤が併用される。

【0085】

例えば、樹脂２１としてノボラック型フェノール樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、通常、ヘキサメチレンテトラミンが用いられる。

【0086】

また、例えば、樹脂２１としてエポキシ系樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアミンジアミドのようなアミン化合物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物のような酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂のようなポリフェノール化合物、イミダゾール化合物等が用いられる。

【0087】

これらの中でも、取り扱い性や環境面の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。特に、エポキシ系樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、およびトリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤としては、硬化物の耐熱性がより向上し易いという観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。

【0088】

また、例えば、樹脂２１としてビスマレイミド系樹脂が用いられる場合、硬化剤としてはイミダゾール化合物が用いられる。
なお、硬化剤としては、上述したもののうちの１種または２種以上が用いられる。

【0089】

一方、樹脂２１は、熱可塑性樹脂であってもよい。これにより、成形用材料１０の成形性を高めることができ、より寸法精度が高い成形体が得られる。

【0090】

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン等）、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

【0091】

このうち、熱可塑性樹脂の中でもスーパーエンジニアリングプラスチックが好ましく用いられる。これにより、熱可塑性樹脂がもたらす効果に加え、高い機械的特性という効果が付加されることとなる。なお、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。

【0092】

樹脂２１の融点は、特に限定されないが、２００〜４００℃であるのが好ましく、２１０〜３９０℃であるのがより好ましく、２６０〜３８０℃であるのがさらに好ましい。このような融点の樹脂２１を用いることにより、成形体の機械的特性および耐熱性を十分に高めることができる。

【0093】

なお、樹脂２１の融点が前記下限値を下回ると、成形用材料１０の構成やその他の部位の構成によっては、成形体の高温時の寸法精度が低下するおそれがある。一方、樹脂２１の融点は前記上限値を上回ってもよいが、それに伴って一部の物性（例えば耐衝撃性等）が低下するおそれがある。

【0094】

ここで、樹脂２１の融点は、原則として結晶融点のことであり、例えば、示差走査熱量計（ＤＳＣ−２９２０、ＴＡインスツルメント社製）により測定できる。

【0095】

また、樹脂２１に結晶融点が存在せずガラス転移温度が存在する場合には、本明細書では、樹脂２１の融点はガラス転移温度も含むものとする。このガラス転移温度も、上記の示差走査熱量計により測定可能である。

【0096】

さらに、樹脂２１が熱硬化性樹脂の場合であって結晶融点もガラス転移温度も存在しない場合には、本明細書では、樹脂２１の融点は熱硬化性樹脂の硬化物の耐熱温度も含むものとする。この耐熱温度は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１：１９９５の熱可塑性プラスチック一般試験方法に規定されている荷重たわみ温度とする。

【0097】

−パルプ−
成形用材料１０は、必要に応じてパルプを含んでいてもよい。パルプとは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、上記繊維２２とは異なるものである。パルプは、例えば繊維材料を機械的または化学的にフィブリル化することによって得ることができる。

【0098】

また、成形体を例えば抄造法によって製造するとき、原料の凝集性を高めることができるので、効率よく安定的に抄造することができる。

【0099】

パルプとしては、例えば、リンターパルプ、木材パルプのようなセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹のような天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）およびその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維およびそれらの共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維のような有機繊維等をフィブリル化したものが挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

【0100】

また、成形用材料１０におけるパルプの含有量は、特に限定されないが、樹脂２１の０．５〜１０質量％程度であるのが好ましく、１〜８質量％程度であるのがより好ましく、１．５〜５質量％程度であるのがさらに好ましい。これにより、機械的特性や寸法精度がより良好な成形体を実現することができる。

【0101】

また、パルプの平均径は、繊維２２の平均繊維径より小さいことが好ましく、具体的には０．０１〜２μｍ程度であるのがより好ましい。

【0102】

また、パルプの平均長さは、特に限定されないが、０．１〜１００ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。

【0103】

なお、パルプのフィブリル化の指標としては、ＢＥＴ比表面積が用いられる。パルプのＢＥＴ比表面積は、特に限定されないが、３〜２５ｍ^２／ｇ程度であるのが好ましく、５〜２０ｍ^２／ｇ程度であるのがより好ましい。これにより、パルプ同士あるいはパルプと繊維２２との絡み合いを十分に確保しつつ、成形用材料１０を抄造法によって製造するときには抄造安定性を図ることができる。

【0104】

−凝集剤−
成形用材料１０は、必要に応じて凝集剤を含んでいてもよい。

【0105】

凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

【0106】

より具体的には、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。

【0107】

また、成形用材料１０における凝集剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂２１の０．０１〜１．５質量％程度であるのが好ましく、０．０５〜１質量％程度であるのがより好ましく、０．１〜０．５質量％程度であるのがさらに好ましい。これにより、成形用材料１０を例えば抄造法により製造するとき、脱水処理等を容易かつ安定的に行うことができ、最終的に均質で機械的特性に優れた成形体が得られる。

【0108】

−空孔−
また、成形用材料１０は、必要に応じて、内部に空孔を含んでいてもよい。これにより、成形体の密度（比重）を低下させ、成形体の軽量化を図ることができる。また、このような空孔は、成形用材料１０の成形性（易形状賦形性）を高めることにも寄与する。

【0109】

空孔は、成形用材料１０に内包されている空間のことをいう。この空孔は、その１つ１つまたは複数個が連結したものが系外と隔離されている（樹脂２１等によって取り囲まれている）空間（独立気泡）であってもよく、系外と連通している空間（連続気泡）であってもよい。

【0110】

成形用材料１０の空孔率は、特に限定されないが、９９％以下であるのが好ましく、２５％以上９９％以下であるのがより好ましく、４０％以上９９％以下であるのがさらに好ましい。空孔率を前記範囲内に設定することにより、成形体の軽量化と機械的特性とをバランスよく両立させることができる。すなわち、空孔率が前記下限値を下回ると、樹脂２１の組成や繊維束２２Ｂの長さ、構成材料等によっては、成形体の軽量化が不十分になるおそれがある。一方、空孔率が前記上限値を上回ると、樹脂２１の組成や繊維束２２Ｂの長さ、構成材料等によっては、成形体の機械的特性が低下するおそれがある。

【0111】

なお、成形用材料１０の空孔率は、例えば成形用材料１０の断面の面積において、空孔が占める面積の割合（空孔の面積率）として求められる。

【0112】

また、成形用材料１０の厚さは、用途に応じて適宜設定され、特に限定されない。一例として、０．２〜１０００ｍｍ程度であるのが好ましく、１〜５００ｍｍ程度であるのがより好ましい。

【0113】

−その他の添加剤−
成形用材料１０は、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。

【0114】

かかる添加剤としては、例えば、充填材、金属粉、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、硬化触媒、硬化助剤、顔料、耐光剤、帯電防止剤、抗菌剤、導電剤、分散剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

【0115】

このうち、硬化助剤としては、例えば、イミダゾール化合物、三級アミン化合物、有機リン化合物、酸化マグネシウム等が挙げられる。

【0116】

また、充填材には、例えば、無機充填材、有機充填材等が用いられる。具体的な構成材料としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化カルシウムのような酸化物類、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素のような窒化物類、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸銅のような硫化物類、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような水酸化物類、カオリナイト、タルク、天然マイカ、合成マイカのような鉱物類、炭化ケイ素のような炭化物類等が挙げられる。さらに、これらの粉末にカップリング剤処理のような表面処理が施されたものであってもよい。

【0117】

また、充填材として、例えば、金属粉、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト、ポリビニルブチラール、木粉等が用いられてもよい。

【0118】

また、離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。

【0119】

また、カップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。

【0120】

また、難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような金属水酸化物、アンチモン化合物、ハロゲン化合物、リン化合物、窒素化合物、ホウ素化合物等が挙げられる。

【0121】

ここで、成形用材料１０は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、後述する抄造体であるのが好ましい。抄造体は、繊維束２２Ｂとして長い繊維を含むことができる。このため、例えば成形用材料１０を薄くしても機械的強度を高めることができ、信頼性の高い成形体を実現することができる。また、後述するように、空孔を含んだ成形用材料１０を容易に製造し得ることから、成形体の軽量化に寄与する成形用材料１０が得られる。さらに、抄造体は、易形状賦形性が高いことから、それに基づいて成形用材料１０に対しても高い易形状賦形性が付与されることとなる。その結果、寸法精度の高い成形体を製造可能な成形用材料１０を実現することができる。

【0122】

＜成形用材料の製造方法＞
次に、図１に示す成形用材料１０を製造する方法の一例について説明する。成形用材料１０のうち、成形用材料１０の製造方法としては、抄造法、射出成形法、押出成形法等が挙げられるが、特に長い繊維を均一に分散させ得るという観点から抄造法が好ましく用いられる。

【0123】

図２〜図４は、それぞれ図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。なお、図２〜図４では、説明の便宜のため、繊維束２２Ｂや大径繊維束２２Ｌの図示を省略し、これらを代表して繊維２２のみを図示している。

【0124】

成形用材料の製造方法は、樹脂２１と繊維２２とを含む分散液８１を調製する工程と、分散液８１から成形用材料１０を抄造する工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

【0125】

［１］まず、図２に示すように、樹脂２１と繊維２２とこれらを分散させる分散媒９１とを含む分散液８１を調製する。調製した分散液８１は、十分に撹拌、混合される。なお、分散液８１には、必要に応じて、前述した凝集剤やパルプ、その他の添加剤等が添加されていてもよい。

【0126】

本工程における樹脂２１の形状は、特に限定されず、例えば、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状（粉状）または繊維状とされる。これにより、後述する抄造において、繊維２２とともに樹脂２１を抄き取ることができる。その結果、樹脂２１と繊維２２とを絡み合わせることができ、均質な成形体を製造可能な成形用材料１０が得られる。

【0127】

また、分散媒９１としては、樹脂２１や繊維２２を溶解させ難く、かつ、樹脂２１や繊維２２を分散させる過程において揮発し難いものが好ましく用いられる。また、脱溶媒させ易いものが好ましく用いられる。かかる観点から、分散媒９１の沸点は５０〜２００℃程度であるのが好ましい。

【0128】

分散媒９１としては、例えば、水、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、エチレングリコールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルのようなエステル類、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールのようなエーテル類等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

【0129】

これらの中でも、水が好ましく用いられる。水は、入手が容易であり、環境負荷が低く安全性も高いことから、分散媒９１として有用である。

【0130】

また、分散液８１における分散媒９１の含有量は、特に限定されないが、固形分総量に対して１０質量倍以上１０００質量倍以下程度であるのが好ましい。

【0131】

また、分散液８１は、必要に応じて、熱膨張性を有する発泡剤（マイクロカプセル）を含んでいてもよい。このマイクロカプセルは、加熱されたときに膨張し、空孔となる。

【0132】

この熱膨張性を有するマイクロカプセルとは、揮発性の液体発泡剤を、ガスバリア性を有する熱可塑性シェルポリマーによりマイクロカプセル化した粒子である。このようなマイクロカプセルは、次のようなメカニズムにより、発泡剤として機能するものである。マイクロカプセルが加熱されると、カプセルの外殻が軟化しつつ、カプセルに内包した液体発泡剤が気化し圧力が増加する。その結果、カプセルが膨張し、中空球状粒子が形成される。この中空球状粒子は、加圧成形後においても残存するため、結果的に空孔の形成に寄与する。

【0133】

液体発泡剤としては、例えば、イソペンタン、イソブタン、イソプロパン等といった低沸点の炭化水素が挙げられる。

【0134】

熱可塑性シェルポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニリデン−エチルメタクリレート、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート等が挙げられ、これらを単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いるようにしてもよい。

【0135】

マイクロカプセルとしては、例えば、エクスパンセル（日本フェライト社製）、マイクロスフェアーＦ５０、マイクロスフェアーＦ６０（以上、松本油脂製薬社製）、アドバンセルＥＭ（積水化学工業社製）といった市販品を用いることができる。

【0136】

マイクロカプセルの添加量は、樹脂２１等の樹脂固形分の０．０５〜１０質量％程度とするのが好ましく、０．１〜５質量％程度とするのがより好ましい。

【0137】

［２］続いて、図３に示すように、調製した分散液８１から成形用材料１０を抄造する。

【0138】

具体的には、まず、図３に示すように、底面にフィルター７１が設けられた容器７０を用意する。

【0139】

次に、容器７０内に分散液８１を供給する。そして、分散液８１中の分散媒９１を、フィルター７１を介して容器７０の底面から外部へ排出する。これにより、分散液８１中の分散質である樹脂２１と繊維２２とがフィルター７１上に残存する（抄造）。この残存物を乾燥させることにより、図４に示す成形用材料１０を得る。

【0140】

このとき、フィルター７１の形状を適宜選択することにより、所望の形状を有する成形用材料１０を製造することができる。また、必要に応じて、フィルター７１のうち、一部にマスク（図示せず）を配置することにより、抄造される領域を選択するようにしてもよい。

【0141】

このようにして得られた成形用材料１０には、分散媒９１が含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。

【0142】

また、成形用材料１０をさらに目的とする形状に加工してもよい。なお、この加工を前提とする場合には、フィルターとして汎用的な形状（例えば平板状）のものを使用するようにしてもよい。

【0143】

また、成形用材料１０の形成後、必要に応じて、プレス型同士の間に成形用材料１０を配置し、プレス型間に設けられたキャビティーによって成形用材料１０を圧縮する。これにより、成形用材料１０に残存していた分散媒９１を十分に排出し、成形用材料１０を乾燥させることができる。
なお、必要に応じて、さらに乾燥機等で乾燥させるようにしてもよい。

【0144】

また、分散液８１が熱膨張性を有するマイクロカプセルを含んでいる場合には、これを膨張させる工程が追加されてもよい。

【0145】

例えば、成形用材料１０を成形型のキャビティー内に配置する。このとき、キャビティーの容積は、マイクロカプセルを膨張させる前の成形用材料１０の体積よりも大きくなるように設定される（ショートショット）。

【0146】

続いて、成形用材料１０を加熱する。これにより、マイクロカプセルが膨張し、それに伴って成形用材料１０の体積も増加する。そして、マイクロカプセルの膨張圧力によってキャビティーが充填され、再成形される。その結果、空孔を含む成形用材料１０が得られる。

【0147】

成形用材料１０を加熱する条件は、特に限定されないが、１４０〜２７０℃の加熱温度で５分〜２時間程度の時間加熱するのが好ましい。

【0148】

また、マイクロカプセルが膨張したときの成形用材料１０の膨張圧力は、特に限定されないが、１〜５ＭＰａ程度であるのが好ましい。

【0149】

なお、成形用材料１０が加熱されたとき、樹脂２１の一部が溶融してもよい。これにより、成形用材料１０の保形性をより高めることができるので、成形用材料１０を把持し易くなり、可搬性が高くなるとともに、その後の工程におけるハンドリング性が良好になる。

【0150】

成形用材料１０における繊維２２の含有量は、特に限定されないが、樹脂２１等の樹脂成分の２０〜３００体積％程度であるのが好ましく、３０〜１５０体積％程度であるのがより好ましく、４０〜９０体積％程度であるのがさらに好ましい。繊維２２の含有量を前記範囲内に設定することにより、樹脂２１と繊維２２との量的なバランスが最適化されるため、成形用材料１０の保形性を高めつつ、機械的特性が高い成形用材料１０が得られる。

【0151】

＜成形体の製造方法＞
次に、図１に示す成形用材料１０を用いて成形体を製造する方法の一例について説明する。

【0152】

図５は、図１に示す成形用材料を用いて成形体を製造する方法の一例を説明するための図である。また、図６は、本発明の成形体の実施形態を示す断面図である。なお、図５では、説明の便宜のため、繊維束２２Ｂや大径繊維束２２Ｌの図示を省略し、これらを代表して繊維２２のみを図示している。

【0153】

成形体の製造方法は、成形用材料１０を加熱しつつ加圧成形する工程を有する。これにより、図６に示す成形体１が得られる。以下、この工程について説明する。

【0154】

まず、図５に示すように、成形用材料１０を、成形型６３と成形型６４との間に配置する。そして、成形型６３と成形型６４との間に設けられたキャビティーによって成形用材料１０を加圧成形する。これにより、成形用材料１０中の樹脂２１を溶融させ、その後これらを固化または硬化させることによって成形体１が得られる。

【0155】

具体的には、成形型６３、６４同士の間に設けられたキャビティーによって成形用材料１０を加圧成形するが、このとき、成形用材料１０は同時に加熱されるため、樹脂２１が溶融し、繊維２２同士の間に流れ込み、これらを結着する。その後、樹脂２１が固化または硬化することによって、成形体１が得られる。

【0156】

このような加圧成形をすることによって、成形用材料１０が有する良好な成形性（易形状賦形性）に基づき、目的とする形状を有する成形体１が得られる。

【0157】

加圧成形における加熱温度は、樹脂２１の組成等に応じて適宜設定されるが、一例として１５０〜３５０℃程度であるのが好ましく、１６０〜３００℃程度であるのがより好ましい。

【0158】

また、このときの加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるが、１〜１８０分程度であるのが好ましく、５〜６０分程度であるのがより好ましい。

【0159】

また、このときの加圧力は、加熱温度や加熱時間に応じて適宜設定されるが、０．０５〜８０ＭＰａ程度であるのが好ましく、０．１〜６０ＭＰａ程度であるのがより好ましい。

【0160】

なお、本工程における条件を適宜変更することにより、成形体１の空孔率を調整することが可能である。例えば、加熱温度を低くしたり、加熱時間を短くしたり、加圧力を小さくしたりしたときには、比較的空孔率の大きい（密度の低い）成形体１を得ることができる。一方、加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしたり、加圧力を大きくしたりしたときには、比較的空孔率の小さい（密度の高い）成形体１を得ることができる。

【0161】

また、成形型６３と成形型６４との間には、必要に応じてスペーサーを介在させるようにしてもよい。これにより、スペーサーの高さに応じて加圧力を容易に調整することができるので、上述した空孔率の調整をより容易に行うことができ、有用である。

【0162】

＜成形体＞
次に、本実施形態に係る成形体について説明する。

【0163】

図６に示す成形体１は、成形用材料１０の硬化物（固化物を含む。以下同様。）を有している。これにより、表面の平滑性が高くかつ機械的強度のばらつきが小さい成形体１が得られる。

【0164】

また、成形体１は、成形用材料１０の硬化物以外に、任意の構造物が付加されたものであってもよい。

【0165】

また、成形体１は、緻密体であってもよいが、内部に空孔を含んでいてもよい。これにより、成形体１の密度（比重）を低下させ、成形体１の軽量化を図ることができる。

【0166】

このような成形体１はあらゆる構造体に適用可能である。
一例として、輸送機器用内装材、輸送機器用外装材等を例示することができる。

【0167】

このうち、輸送機器用内装材としては、例えば、キャビン天井パネル、キャビン内装パネル、キャビン床面、コックピット天井パネル、コックピット内装パネル、コックピット床面、手荷物ロッカー壁、収納ロッカー壁、ドア内張、窓カバー、機長席、副操縦士席、客室乗務員用座席、乗客座席のような各種座席、化粧室用内装材のような各種航空機用内装材、自動車用内装材、船舶用内装材、鉄道用内装材、宇宙船用内装材等が挙げられる。

【0168】

一方、輸送機器用外装材としては、例えば、補助翼、フラップ、昇降舵、方向舵、スポイラー、ボディーのような航空機用外装材、バンパー、ドアパネル、ボンネットパネル、ボディーのような自動車用外装材等が挙げられる。

【0169】

このような輸送機器用内装材および輸送機器用外装材は、いずれも安全性と輸送効率の観点から、軽量であるとともに高い機械的強度が要求される。このため、成形体１が特に好適に用いられる。

【0170】

なお、成形体１は、これらの内装材や外装材の全体に適用されてもよく、一部のみに適用されてもよい。

【0171】

（成形体の特性）
ここで、成形体１は、以下のような特性を有することが好ましい。

【0172】

まず、成形体１の曲げ強度は、特に限定されないが、１０〜６００ＭＰａ程度であるのが好ましく、１５〜５００ＭＰａ程度であるのがより好ましく、１５〜４００ＭＰａ程度であるのがさらに好ましい。これにより、十分に機械的特性が高い成形体１が得られる。

【0173】

なお、成形体１の曲げ強度は、室温（２５℃）において、ＩＳＯ１７８：２００１に規定されている試験方法に準じて測定される。

【0174】

また、成形体１の曲げ強度の比強度は、３０〜４００ＭＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのが好ましく、４０〜３５０ＭＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがより好ましく、５０〜３００ＭＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた構造体が得られる。なお、比強度が前記下限値を下回ると、重い割には曲げ強度が小さいといえるので、例えば輸送機器用内装材のように、軽量化と高い機械的特性の双方を求められる分野の構造材料としては不適当になるおそれがある。一方、比強度が前記上限値を上回ると、軽い割には曲げ強度が大きいといえるが、その他の物性とのバランスによっては耐衝撃性が低下したり、製造条件によるばらつきが出やすくなるため、製造歩留まりを高め難くなったりするおそれがある。

【0175】

また、成形体１の曲げ強度の比強度は、曲げ強度（単位：ＭＰａ）を密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）で除することによって求められる。

【0176】

また、成形体１の引張強度の比強度は、３０〜４００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ^３）程度であるのが好ましく、４０〜３５０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ^３）程度であるのがより好ましく、５０〜３００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ^３）程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた構造体が得られる。

【0177】

なお、引張強度は、室温（２５℃）において、引張試験機（テンシロン万能材料試験機、Ａ＆Ｄ社製）により測定できる。

【0178】

また、成形体１の引張強度の比強度は、引張強度（単位：ＭＰａ）を密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）で除することによって求められる。

【0179】

また、成形体１の曲げ弾性率の比弾性率は、特に限定されないが、２〜３０ＧＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのが好ましく、３〜２５ＧＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがより好ましく、４〜２０ＧＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた成形体１が得られる。

【0180】

なお、成形体１の曲げ弾性率の比弾性率は、曲げ弾性率（単位：ＧＰａ）を密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）で除することによって求められる。そして、曲げ弾性率は、室温（２５℃）において、ＩＳＯ１７８：２００１に規定されている試験方法に準じて測定される。

【0181】

また、成形体１の密度は、特に限定されないが、０．０５〜１．６ｇ／ｃｍ^３程度であるのが好ましく、０．１〜１．５５ｇ／ｃｍ^３程度であるのがより好ましく、０．２〜１．５ｇ／ｃｍ^３程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上とを両立させた成形体１が得られる。

【0182】

なお、密度は、ＪＩＳ Ｋ ７１１２：１９９９にＡ法として規定されている試験方法に準じて測定される。

【0183】

また、成形体１の最大発熱速度（Peak Heat Release Rate）は、特に限定されないが、５０ｋＷ／ｍ^２以下であるのが好ましく、４５ｋＷ／ｍ^２以下であるのがより好ましく、４０ｋＷ／ｍ^２以下であるのがさらに好ましい。これにより、成形体１の軽量化を図りつつも、難燃性をより高めることができる。すなわち、軽量化と難燃性との両立を図ることができる。

【0184】

なお、成形体１の最大発熱速度の下限値は、特に限定されないが、例えば１ｋＷ／ｍ^２以上とされる。これにより、軽量化と難燃性とのバランスを最適化することができる。そして、このような成形体１を例えば輸送機器用内装材に適用することにより、求められる軽量性と難燃性とを高度に両立した内装材が実現される。

【0185】

この最大発熱速度は、ＦＡＲ２５．８５３（Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ，Ｐａｒｔ ＩＶ）に準拠したヒートリリース試験により測定されるものである。

【0186】

また、成形体１の２分総発熱量（Total Heat Release w/in First 2 Minutes）は、特に限定されないが、５０ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以下であるのが好ましく、４５ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以下であるのがより好ましく、４０ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以下であるのがさらに好ましい。これにより、成形体１の軽量化を図りつつも、難燃性をより高めることができる。すなわち、軽量化と難燃性との両立を図ることができる。

【0187】

なお、成形体１の２分総発熱量の下限値は、特に限定されないが、例えば１ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以上とされる。これにより、軽量化と難燃性とのバランスを最適化することができる。そして、このような成形体１を例えば輸送機器用内装材に適用することにより、求められる軽量性と難燃性とを高度に両立した内装材が実現される。

【0188】

この２分総発熱量は、ＦＡＲ２５．８５３（Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ，Ｐａｒｔ ＩＶ）に準拠したヒートリリース試験により測定されるものである。

【0189】

そして、上述した最大発熱速度と２分総発熱量は、その双方が上記範囲内にあることが好ましい。これにより、軽量化と難燃性とのバランスをより高度に最適化した成形体１が得られる。このような成形体１は、例えば輸送機器用内装材として特に有用なものとなる。

【0190】

以上、本発明の成形用材料および成形体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0191】

例えば、本発明の成形用材料および成形体は、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。

【実施例】

【0192】

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．成形体の製造
（実施例１）
［１］まず、表１に示す原料を水に加え、ディスパーザーで２０分間撹拌した。これにより、固形分濃度０．６質量％の分散液を得た。なお、各原料の詳細、配合比は表１に示す通りである。

【0193】

［２］次に、得られた分散液に、あらかじめ水に溶解させた凝集剤（ポリエチレンオキシド、分子量１００００００）を、上述した分散液の水以外の成分に対して０．２質量％の割合で添加し、固形分を凝集させた。

【0194】

［３］次に、分散液を、３０メッシュの金属網（スクリーン）でろ過し、凝集物を圧力３ＭＰａで脱水プレスした。
次に、脱水した凝集物を、７０℃で３時間乾燥させて、成形用材料を得た。

【0195】

［４］次に、得られた成形用材料を成形型のキャビティー内に配置した。そして、成形型を２９０℃で１０分間加熱しつつ、１０ＭＰａで加圧した。

【0196】

この加圧成形により、樹脂を硬化させ、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ３ｍｍの成形体を得た。なお、成形体の両主面は、それぞれ平坦面でかつ平滑面となるように成形した。

【0197】

（実施例２〜１５および比較例１〜４）
成形用材料の原料を表１〜３に示すようにした以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

【0198】

【表1】

【0199】

２．炭素繊維の評価
まず、各実施例および各比較例の成形体をマッフル炉に入れ、空気中において５００℃で２時間の熱処理を施した。これにより、炭素繊維のみを抽出した。

【0200】

次に、炭素繊維の平均繊維径および全体質量を測定するとともに、各繊維束の本数を計測した。

【0201】

次に、繊維束の中から大径繊維束を特定するとともに、繊維束中の大径繊維束の比率を算出した。

【0202】

次に、繊維全体中の大径繊維束の比率を算出した。
以上の測定結果、計測結果および算出結果をそれぞれ表２、３に示す。

【0203】

３．成形体の評価
３．１ 引張強度の評価
まず、各実施例および各比較例の成形体を、幅１０ｍｍ×長さ１００ｍｍの短冊状に分割してなる１０枚の試験片を切り出した。

【0204】

次に、１０枚の試験片のそれぞれについて、引張強度を２５℃において測定した。
次に、測定値の平均値を算出し、これを各成形体の引張強度とした。

【0205】

そして、求めた引張強度を、以下の評価基準に照らして評価した。
＜引張強度の評価基準＞
◎：引張強度が１２０ＭＰａ以上である
○：引張強度が１００ＭＰａ以上１２０ＭＰａ未満である
△：引張強度が８０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満である
×：引張強度が８０ＭＰａ未満である
評価結果を表２、３に示す。

【0206】

３．２ 機械的強度のばらつきの評価
まず、２．１と同様にして１０枚の試験片の引張強度を２５℃において測定した。

【0207】

次に、引張強度の最大値と最小値とを求め、その差（レンジ）を算出するとともに、最小値に対するレンジの割合を算出した。

【0208】

そして、求めた最小値に対するレンジの割合を、以下の評価基準に照らして評価した。
＜機械的強度のばらつきの評価基準＞
◎：最小値に対するレンジの割合が１０％未満である
○：最小値に対するレンジの割合が１０％以上２５％未満である
△：最小値に対するレンジの割合が２５％以上５０％未満である
×：最小値に対するレンジの割合が５０％以上である
評価結果を表２、３に示す。

【0209】

３．３ 平滑性の評価
次に、各実施例および各比較例の成形体の算術平均粗さＲａを、表面粗さ測定機を用いて測定した。

【0210】

次に、比較例２の成形体の算術平均粗さＲａを１としたときの、実施例１〜７および比較例１の成形体の相対値を算出した。

【0211】

同様に、比較例４の成形体の算術平均粗さＲａを１としたときの、実施例８〜１４および比較例３の成形体の相対値を算出した。

【0212】

そして、求めた相対値を、以下の評価基準に照らして評価した。
＜平滑性の評価基準＞
◎：相対値が０．５未満である
○：相対値が０．５以上０．７５未満である
△：相対値が０．７５以上１未満である
×：相対値が１以上である
評価結果を表２、３に示す。

【0213】

３．４ 寸法精度の評価
各実施例および各比較例の成形体について、各部の寸法を測定した。そして、設計寸法からのずれを以下の評価基準に照らして評価した。

【0214】

＜寸法精度の評価基準＞
◎：寸法ずれが特に小さい
○：寸法ずれがやや小さい
△：寸法ずれがやや大きい
×：寸法ずれが特に大きい
評価結果を表２、３に示す。

【0215】

【表2】

【0216】

【表3】

【0217】

表２、３から明らかなように、各実施例で得られた成形体は、機械的強度のばらつきが小さく、かつ、表面の平滑性が相対的に高いものであった。このことから、本発明に係る成形用材料は、このような高品質な成形体を製造し得るものであることが認められた。

【符号の説明】

【0218】

１ 成形体
１０ 成形用材料
２１ 樹脂
２２ 繊維
２２Ｂ 繊維束
２２Ｌ 大径繊維束
６３ 成形型
６４ 成形型
７０ 容器
７１ フィルター
８１ 分散液
９１ 分散媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】