(57)【要約】本発明の複合成形体は、ポリエステル繊維等の連続繊維と熱可塑性樹脂を含む複合基材（Ａ）の両側に、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含有する成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）が、当該複合基材（Ａ）を間にして配置され、当該成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）は、接合部（Ｃ）において当該複合基材（Ａ）の貫通孔（Ｄ１）を通じて熱溶着されてなる、耐衝撃性に優れた接合体。
2012161348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形体（Ｂ１）、複合基材（Ａ）及び成形体（Ｂ２）がこの順で積層されて構成される接合部（Ｃ）を有する接合体であって、複合基材（Ａ）は有機物質からなる複数のマルチフィラメントと熱可塑性樹脂とを含有し、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は炭素繊維と樹脂を含有し、そして、
（ｉ）複合基材（Ａ）は、マルチフィラメント間が熱可塑性樹脂によって含浸された含浸部とマルチフィラメント内部が含浸されていない非含浸部とを有し、
（ｉｉ）複合基材（Ａ）は、厚み方向に貫通している貫通部（Ｄ）を有し、
（ｉｉｉ）成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）は、複合基材（Ａ）の貫通部（Ｄ）を通じて、接触して固定されている、接合体。
【請求項２】
マルチフィラメントは連続繊維である、請求項１に記載の接合体。
【請求項３】
マルチフィラメント間における熱可塑性樹脂の含浸率が９０〜１００％の範囲である、請求項１に記載の接合体。
【請求項４】
マルチフィラメント内部における熱可塑性樹脂の含浸率が０〜５０％の範囲である、請求項１に記載の接合体。
【請求項５】
複合基材（Ａ）は、熱可塑性樹脂が体積割合でマルチフィラメント１００部に対し２０〜９００部の範囲で含有する、請求項１に記載の接合体。
【請求項６】
炭素繊維は、平均繊維長が０．１〜３００ｍｍの範囲である、請求項１に記載の接合体。
【請求項７】
炭素繊維は、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）中にランダムに配置されている、請求項６に記載の接合体。
【請求項８】
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、樹脂が熱可塑性樹脂であり、かつ当該熱可塑性樹脂は重量割合で炭素繊維１００部に対し１０〜３００部の範囲で含有する、請求項１に記載の接合体。
【請求項９】
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の少なくとも一方は、当該成形体の表面に凸部（Ｅ）を有する、請求項１に記載の接合体。
【請求項１０】
凸部（Ｅ）は、前記貫通部（Ｄ）内に配置されている、請求項９に記載の接合体。
【請求項１１】
凸部（Ｅ）は、成形体（Ｂ１）または（Ｂ２）と同じ材料からなる、請求項９に記載の接合体。
【請求項１２】
成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）とは熱溶着により接触して固定されている、請求項１に記載の接合体。
【請求項１３】
成形体（Ｂ１）、複合基材（Ａ）及び成形体（Ｂ２）がこの順で積層されて構成される接合部（Ｃ）を有する接合体であって、複合基材（Ａ）はポリエステルからなる複数のマルチフィラメントと熱可塑性樹脂とを含有し、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は炭素繊維と熱可塑性樹脂を含有し、当該炭素繊維は、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）中にランダムに配置されており、そして、
（ｉ）複合基材（Ａ）は、マルチフィラメント間が熱可塑性樹脂によって含浸された含浸部とマルチフィラメント内部が含浸されていない非含浸部とを有し、
（ｉｉ）複合基材（Ａ）は、厚み方向に貫通している貫通孔（Ｄ１）を有し、
（ｉｉｉ）成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）は、複合基材（Ａ）の貫通孔（Ｄ１）を通じて熱溶着により固定されており、
（ｉｖ）成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の少なくとも一方は、当該成形体の表面に凸部（Ｅ）を有し、かつ、当該凸部（Ｅ）は、前記貫通孔（Ｄ１）内に配置されている、接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機繊維を含む複合基材と炭素繊維を含む２つの成形体とを有する接合体に関する。特に、マルチフィラメントを含む複合基材が、炭素繊維を含む２つの成形体の間に配置された、耐衝撃性が求められる車両用途に好適な接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックは様々な成形方法による加工が可能であり、今日の我々の生活には欠かせない材料である。特にプラスチックの中でも熱可塑性樹脂は柔軟性に優れており広く用いられている。一方で、熱可塑性樹脂は強度や剛性が必ずしも十分とは言えない場合がある。例えば、高強度、高剛性を要求される用途においては、熱可塑性樹脂はガラス繊維や炭素繊維など無機繊維の短繊維を含有させることにより補強している。特許文献１には、衝撃吸収性及び剛性の向上を目的として、超高分子量ポリエチレン繊維とメタクリレート系ビニルエステル樹脂とからなる有機繊維強化複合材料が記載されている。
特許文献２には、ＦＲＰ製のアウターと、裏面側に接合されるインナーとを有する自動車用ボンネットが記載されている。かかるＦＲＰ製自動車用ボンネットによって、衝突事故時における歩行者の保護についての性能が高められたことが記載されている。
特許文献３には、コア基材の両面に、連続した繊維とマトリックス樹脂とを有してなる繊維強化材が設けられたサンドイッチ構造複合体が記載されている。このコア基材には厚み方向に貫通穴が設けられており、前記繊維強化材が前記貫通穴において前記マトリクス樹脂により接合されている。かかるサンドイッチ構造複合体は、薄肉・軽量、高剛性なので、携帯情報端末ばどの電気・電子機器の筐体に好適である旨記載されている。しかしながら、車両用途に要求される耐衝撃性を有するかどうかは疑問である。
【特許文献１】特開平６−１２６８４７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０２５３１６号公報
【特許文献３】特開２００９−２２０４７８号公報
【発明の開示】
【０００３】
本発明の主たる目的は、有機繊維強化複合材料（ＯＦＲＰ）と炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）とを用いて構成された、新規な接合体を提供することにある。
本発明の他の目的は、耐衝撃性に優れた接合体を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、接合部の剥がれを防止し、車両部材、特に自動車用構造部材として有用な接合体を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
本発明によれば、本発明の目的および利点は、
成形体（Ｂ１）、複合基材（Ａ）及び成形体（Ｂ２）がこの順で積層されて構成される接合部（Ｃ）を有する接合体であって、複合基材（Ａ）は有機物質からなるマルチフィラメントと熱可塑性樹脂とを含有し、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は炭素繊維と樹脂を含有し、そして、
（ｉ）複合基材（Ａ）は、マルチフィラメント間が熱可塑性樹脂によって含浸された含浸部とマルチフィラメント内部が含浸されていない非含浸部とを有し、
（ｉｉ）複合基材（Ａ）は、厚み方向に貫通している貫通部（Ｄ）を有し、
（ｉｉｉ）成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）は、複合基材（Ａ）の貫通部（Ｄ）を通じて、接触して固定されている、接合体、によって達成される。
本発明者は、耐衝撃性を高める材料として有機繊維強化複合材料（ＯＦＲＰ）に注目した。例えば上記に挙げた特許文献１のような有機繊維強化複合材料をコア材とし、このコア材の上下を炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）で挟み込み、接触面を従来の接着剤を用いて作製したサンドイッチ構造体は、ある程度の耐衝撃性を示すことが一般的に知られている。本発明者らは、有機繊維強化複合材料を用い、自動車用の構造部材としてより高い耐衝撃性を探求した。そして、コア材の両側に設けられた炭素繊維複合材料同士の接合方法、及び有機繊維強化複合材料の内部構造が重要であることを見い出し、本発明を完成したものである。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、貫通部（Ｄ）を有する複合基材（Ａ）の両側に、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）が配置された接合体の一例（分解図）である。
図２は、本発明の接合部（Ｃ）の拡大模式図（断面図）の一例である。
図３は、接合部（Ｃ）の、貫通孔（Ｄ１）と凸部（Ｅ）部分の拡大模式図（断面図）の一例である。
図４は、接合部（Ｃ）における、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）の模式図（分解図）の一例である。
図５は、エネルギーダイレクターを有する成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）を用いて接合体を得る場合の模式図の一例である。
図６は、貫通孔が無い成形体（Ａ’）と凸部が無い成形体（Ｂ’）を接合した接合体の模式図（分解図）である。
図７は、貫通孔が無い成形体（Ａ’）と差込部が無い成形体（Ｂ’）を接合した接合部の模式図である。
図８は、切れ込み部を有する複合基材（Ａ）の両側に、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）が配置された接合体の一例（分解図）である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
［複合基材（Ａ）］
本発明における複合基材（Ａ）は、有機物質からなる２本以上の複数のマルチフィラメントと熱可塑性樹脂とを含むものである。
上記マルチフィラメントは、複合基材（Ａ）中では実質的に複数の繊維束の状態で存在する。マルチフィラメントは連続繊維でもカットされた短繊維でも良いが、連続長を有している連続繊維が好ましい。マルチフィラメントの形態としては、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物が好ましい。撚りが施されることで繊維束が締まり、繊維束内部への樹脂の含浸が抑えられる。撚り数は、１ｍあたり３０〜７００回が好ましい。マルチフィラメント間（繊維束間ということがある）は実質的に熱可塑性樹脂が含浸していることが好ましく、また、マルチフィラメントの内部（繊維束内部ということがある）は、実質的に熱可塑性樹脂が未含浸であることが好ましい。このマルチフィラメントは、連続繊維と組合せて不連続長の繊維を併用してもよい。
本発明における複合基材（Ａ）は、上記マルチフィラメントが、当該熱可塑性樹脂によって含浸された含浸部と含浸度が低い非含浸部とを含んでいることを特徴とする。マルチフィラメントを含んでいる複合基材（Ａ）は、含浸部と非含浸部とから実質的に構成されている。ここで、含浸部は当該熱可塑性樹脂が繊維束間に大部分または実質的に１００％含まれている。一方、非含浸部は繊維束の内部まで熱可塑性樹脂が浸透せず、多くとも５０％であり、実質的に含まれていないことが好ましい。
このように、複合基材（Ａ）には上記繊維束内部が実質的に含浸されていない非含浸部が存在することにより、複合基材（Ａ）、及び最終的に得られる接合体は耐衝撃性に優れたものとなる。この理由の詳細は明らかではないが、次のように考えている。複合基材（Ａ）中の熱可塑性樹脂の含浸率が低い部分（非含浸部）は、マルチフィラメントが熱可塑性樹脂によって完全に拘束された状態ではなく、ある程度の自由度を持っている。この自由度を有するマルチフィラメントが耐衝撃性に寄与していると推測している。マルチフィラメントの自由度を向上させるために、樹脂として熱可塑性樹脂を用いると、繊維束内部への樹脂の含浸の程度を調整出来る。樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合、熱硬化性樹脂が熱可塑性樹脂に比べて比較的低粘度であるため、含浸率の制御が難しい。
このような、繊維束間の樹脂含浸率が高く、繊維束内部の樹脂含浸率を低い複合基材（Ａ）を用いることにより、本発明の接合体は良好な物性を示す。
繊維束間の樹脂含浸率は９０％以上であることが好ましい。繊維束間を樹脂で十分に満たすと、繊維束間に空隙が残らない状態となるため、複合基材（Ａ）の強度は上昇する。含浸率の上限は１００％である。また、繊維束間の含浸率は必ずしも一定の値である必要はなく、９０〜１００％の範囲内において分布していてもよい。繊維束間に樹脂で十分に満たされていないと、繊維束間にボイドが残る状態となるため、複合基材（Ａ）の強度が低下する。
繊維束内部は、耐衝撃性を考慮すると、前述したように、複合基材（Ａ）中でマルチフィラメントに多少自由度があるため、衝撃のエネルギーを有効に吸収できる。したがって、繊維束内部の樹脂含浸率は低い方が好ましい。繊維束内部への樹脂含浸率は５０％以下であると良く、実質的に樹脂が未含浸であるとより好ましい。つまり含浸率の下限値は実質的に０％である。また、繊維束内部の含浸率は必ずしも一定の値である必要はなく、０〜５０％の範囲内において分布していてもよい。
マルチフィラメントの繊維束間及び繊維束内部における、熱可塑性樹脂の含浸率を上記範囲とすることにより、マルチフィラメントを構成する単糸は変形や動きの自由が与えられる。そのため、複合基材（Ａ）は受けた衝撃を吸収することが可能となり、結果として耐衝撃性に優れた接合体が提供される。
繊維束内部への樹脂の浸透の程度は、上述の撚糸、織物、編物構成に加え、熱可塑性樹脂の種類の選択、また後述するとおり繊維束間への樹脂の含浸工程における成形の圧力、熱可塑性樹脂の温度等により制御できる。
樹脂含浸率は、電子顕微鏡や光学顕微鏡などの顕微鏡観察によって確認できる。複合基材（Ａ）の断面における空隙部の面積により求めることもできる。さらに、繊維束間の樹脂含浸率については、複合基材（Ａ）から取り出したマルチフィラメントを構成する単糸をどの程度取り出せるかによって算出することができる。
複合基材（Ａ）に含有される有機物質からなるマルチフィラメントとしては特に限定はないが、例えば、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルスルホン繊維、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ポリケトン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、高強度ポリエチレン繊維が挙げられる。
かかるマルチフィラメントは強化材としての機能があるため、複合基材（Ａ）に含まれるマトリックス樹脂である熱可塑性樹脂が成形できる温度以上の耐熱性があるものを用いるのが好ましい。中でも、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維が力学特性や耐熱性などの物性と価格とのバランスが取れていて好ましい。特にポリエステル繊維及びナイロン繊維が好ましい。
複合基材（Ａ）における有機繊維と熱可塑性樹脂の組成比は、体積割合でマルチフィラメント１００部に対し、熱可塑性樹脂は２０部から９００部であることが好ましく、２５部から４００部がより好ましい。有機繊維１００部に対する熱可塑性樹脂の割合が２０部以上であると、複合基材（Ａ）の力学的強度が大きく上昇する。また、９００部以下であれば有機繊維の補強効果が十分に発現できる。
複合基材（Ａ）における、厚み１０ｍｍ当たりのマルチフィラメントの目付量は、１０００〜１２０００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。より好ましくは２０００〜１００００ｇ／ｍ２である。マルチフィラメントの目付量が１０００ｇ／ｍ２以上に大きくなると、より高い耐衝撃性を発現する。逆に、１２０００ｇ／ｍ２以下では複合基材（Ａ）の力学的強度が高くなる。
本発明における複合基材（Ａ）のマトリックス樹脂は、耐衝撃性の観点から熱可塑性樹脂を用いる。中でも熱変形温度が８０℃以上で熱可塑性樹脂が好ましい。ここで熱変形性の指標としては、荷重たわみ温度で評価できる。熱変形温度が８０℃以上であることにより、複合基材（Ａ）は高強度と高弾性を併せ持つことができる。マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合は、硬化前の熱硬化性樹脂は低粘度のために繊維束内部にまで樹脂が含浸される。他方、熱可塑性樹脂を用いた場合には繊維束内部にまで樹脂が含浸しないため、複合基材（Ａ）の物性が向上し、耐衝撃性が高くなる。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂（例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂）、ポリアミド樹脂（例えばポリアミド６樹脂、ポリアミド１１樹脂、ポリアミド１２樹脂、ポリアミド４６樹脂、ポリアミド６６樹脂、ポリアミド６１０樹脂）、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が挙げられる。これらは単独で用いても併用してもよい。
この中でも、好ましくは、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド６樹脂、ポリアミド６６樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂である。成形性及び生産性の点から、より好ましくは、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド６樹脂、ポリアミド６６樹脂が好ましい。
一方、後述するが、溶着を容易にする観点からすると、複合基材（Ａ）の熱可塑性樹脂は、成形体（Ｂ１）及び成形体（Ｂ２）を構成する樹脂と熱溶着に好相性の樹脂であることが好ましい一因である。例えば、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、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、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂およびＡＢＳ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種から適宜選択される。
複合基材（Ａ）は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記マルチフィラメント及び熱可塑性樹脂以外のガラス繊維、アラミド繊維等の各種フィラー、または添加剤を含んでも良い。添加剤としては例えば、難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、可塑剤、カーボンブラックが挙げられるがこの限りではない。
複合基材（Ａ）の製造方法は、繊維束間への熱可塑性樹脂の含浸による複合化、及び得られた複合材料の賦形で構成される。繊維束間への樹脂の含浸方法は特に限定されない。使用するマルチフィラメントが織物や編物の布帛形態の場合、プレス成形機や真空成形機を用いて、熱可塑性樹脂が溶融し、マルチフィラメントが溶融しない温度で、積層した織物・編物と樹脂フィルム・不織布を加圧または減圧することにより、繊維束間に熱可塑性樹脂が含浸した複合材料を得ることができる。また、マルチフィラメントが撚糸コードの場合、上記のプレス成形や真空成形のほかに、押し出し成形や引き抜き成形によっても得ることができる。
賦形方法についても特に限定はない。繊維束間へ樹脂を含浸させる際に同時に行ってもよく、いったん繊維束間へ樹脂を含浸させた後に改めて賦形してもよい。樹脂含浸と賦形を同時に行う場合には、所望の形状が得られる金型を利用すれば、容易に成形体を得ることができる。樹脂の含浸と賦形を分けて行う場合にも、所望の形状の型枠を利用すれば比較的容易に賦形することができる。このようにして得られた成形体は、そのまま複合基材（Ａ）として用いることができる。
このように賦形方法を工夫することにより、大型、平面、薄物部材から小型、複雑形状部材まで作製することができる。成形体の形状としては、平板のほか、コルゲート、トラス、ハニカムなどの三次元形態が挙げられる。
繊維束間及び繊維束内部への樹脂の含浸のコントロールは、上記の撚糸、織物、編物構成や熱可塑性樹脂の種類選択に加え、成形条件を変えることで適宜調整する。一般に、成形温度や圧力を高めれば、樹脂の溶融粘度が低下するために樹脂の浸透性が増す。温度は、樹脂が結晶性樹脂の場合には融点温度から融点温度＋５０℃、樹脂が非晶性樹脂の場合にはガラス転移点から融点＋５０℃の範囲が好ましい。圧力は０．０１ＭＰａから２０ＭＰａの範囲、時間は３０秒から１時間程度の範囲が好ましい。
マルチフィラメントと熱可塑性樹脂との組合せは、使用する樹脂が結晶性樹脂の場合には、繊維の融点は樹脂の融点より１０℃以上高いことが好ましい。また、使用する樹脂が非晶性樹脂の場合には、繊維の融点は樹脂のガラス転移点温度より１０℃以上高いことが好ましい。この観点で、マルチフィラメントがポリエステル長繊維またはナイロン繊維であって、熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド６樹脂、またはポリアミド６６樹脂の組合せが好ましい。
複合基材（Ａ）は、厚み方向に貫通している貫通部（Ｄ）を有する。貫通部（Ｄ）は、後述する成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）とが接合するために必要な部位である。この貫通部（Ｄ）を通じて成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は互いに固定される。
貫通部（Ｄ）は、複合基材（Ａ）の両方の表面が通じていることが重要である。形態としては、通常貫通孔（Ｄ１）である。孔の形状としては、例えば断面が円や楕円の円筒形状、円錐形状、角柱形状、角錐台形状、これらの組み合わせ形状が挙げられる。大きさとしては、断面が円形の場合、底面または断面の直径が０．０１〜２０ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜２０ｍｍである。断面が四角い場合、底面または断面の一辺の長さが０．０１〜２０ｍｍの範囲、好ましくは１〜１０ｍｍである正方形状、長方形状のものがよい。この貫通部は複合基材（Ａ）の一方の表面と他方の表面の孔形状や大きさが同じであっても異なっていてもよい。
本発明における複合基材（Ａ）の厚みとしては、特に制限はないが、概ね０．５〜１０ｍｍの範囲である。接合部（Ｃ）における複合基材（Ａ）の厚みとしては、０．５〜１０ｍｍの範囲が好ましい。より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。
さらに本発明における複合基材（Ａ）は、上記貫通部（Ｄ）を含む接合部（Ｃ）を有している。ここで、貫通部（Ｄ）は、後述する成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とで挟まれている部分の面積、すなわち接合部（Ｃ）の面積に対して、０．０１〜１０％（面積占有率）であることが好ましい。０．０１％以上とすることで、複合基材（Ａ）、成形体（Ｂ１）及び成形体（Ｂ２）との良好な接合性を維持しやすくなり、１０％以下とすることで、接合体自体の強度や耐久性の要求特性が満足されやすくなる。
複合基材（Ａ）は、貫通部（Ｄ）の他に、例えば図８に示すような、複合基材（Ａ）の端部から入った切れ込み部を有していてもよい。この切れ込み部は貫通部（Ｄ）と同様の機能を有する。
この貫通部（Ｄ）は、本発明における接合部（Ｃ）に設けられている。接合部（Ｃ）は、複合基材（Ａ）の一方側に設置された成形体（Ｂ１）及び他方側に設置された成形体（Ｂ２）が積層されて構成される。
［成形体（Ｂ１）、（Ｂ２）］
本発明における成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、炭素繊維と樹脂とを含む。
炭素繊維はＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などが代表的である。用途によってＰＡＮ系とピッチ系のどちらを選ぶかは選択されるが、より高強度を求める場合にはＰＡＮ系炭素繊維が用いられる。
炭素繊維の形態は、特に限定されず、連続繊維であっても、不連続繊維であっても良い。連続繊維の場合は、例えば、１軸方向に強化繊維を引き揃えた１方向基材や不織布のような形態が挙げられるがこの限りではない。また、不連続繊維の場合には、繊維長に関して特に限定されない。「不連続」の炭素繊維とは、平均繊維長が０．１〜３００ｍｍの範囲にある長さのものをいう。「不連続繊維」以外の繊維を「連続繊維」という。本発明に用いる炭素繊維は、成形性及び金型の賦形性の点から不連続繊維のものが好ましい。平均繊維長としては、好ましくは５〜１００ｍｍの範囲であり、より好ましくは８〜５０ｍｍであり、さらに好ましくは１０〜８０ｍｍであり、特に好ましくは１０〜３０ｍｍである。
ここで、平均繊維長は、無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さをノギスおよびルーペで１ｍｍ単位まで測定して記録し、測定した全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ、ここでｉ＝１〜１００の整数）から、次式により平均繊維長（Ｌａ）を求めた。
Ｌａ＝ΣＬｉ／１００
成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）に含まれる上記炭素繊維の平均繊維長は、同じでも異なっていてもよい。
以下、炭素繊維として上記平均繊維長を有する不連続な繊維を用いた場合について詳しく説明する。
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）における炭素繊維の含有量は、炭素繊維全量を基準とした体積割合（Ｖｆ）で１０〜９０％であることが好ましい。Ｖｆが１０％以上あることで高い強度を持った材料を得ることができる。また、Ｖｆを９０％以下とすることで成形性が良好な成形体を安定して製造することができる。より好ましくはＶｆが２０〜５５％であり、さらに好ましくはＶｆが２０〜５０％である。
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）において、かかる炭素繊維は特に配向することなく、重なるようにしてランダムな状態であること、すなわち無秩序でバラバラに配置されていることが好ましい。ランダムに配置していると、面方向において等方性であり平均的に強度に優れた成形体となる。また、諸物性、例えば、弾性率、導電性について基本的に異方性を有しておらず、面内方向において等方性である。
上記不連続の炭素繊維は、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ                      （１）
（ここで、Ｄは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束を、炭素繊維全量に対する体積割合が２０％以上９９％未満の割合で含有することが好ましい。
平均繊維径については、顕微鏡にて繊維断面を１０００倍以上に拡大し写真撮影し、無作為に５０本の繊維断面を選び、その繊維断面の外接する円の直径を繊維径として記録する。そして、測定した全ての繊維径（Ｄｉ、ここでｉ＝１〜５０の整数）から、次式により平均繊維径（Ｄａ）を求めた。
Ｄａ＝ΣＤａ／５０
当該範囲以外の範囲においては、単糸の状態または臨界単糸数未満で構成される開繊された他の炭素繊維束が存在すると、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の成形性が良好であり好ましい。ここで、炭素繊維全量に対する炭素繊維束の割合が２０％未満になると、表面品位に優れる接合体が得られるという利点はあるものの、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）を均一に加熱することが難しくなるので機械物性に優れた成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）が得にくくなる。当該炭素繊維束の割合が９９％以上になると、炭素繊維の交絡部が局部的に厚くなり、薄肉のものが得られにくくなる。また成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）のランダム性が損なわれやすい傾向になる。炭素繊維束の好ましい範囲は３０Ｖｏｌ％以上９０Ｖｏｌ％未満である。
また、臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）を満たすことが望ましい。
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２        （２）
（ここで、Ｄは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
平均繊維数については、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度の範囲から繊維束をピンセットで全て取り出し、炭素繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）および炭素繊維束の長さ（Ｌｉ）と質量（Ｗｉ）を測定し、記録する。ピンセットにて取り出す事ができない程度に繊維束が小さいものについては、まとめて最後に質量を測定する（Ｗｋ）。質量の測定には、１／１００ｍｇ（０．０１ｍｇ）まで測定可能な天秤を用いる。炭素繊維の繊維径（Ｄ）より、臨界単糸数を計算し、臨界単糸数以上の炭素繊維束（Ａ）と、それ以外に分ける。なお、２種類以上の炭素繊維が使用されている場合には、繊維の種類毎に分け、各々について測定及び評価を行う。炭素繊維束（Ａ）の平均繊維数（Ｎ）の求め方は以下の通りである。各炭素繊維束中の繊維本数（Ｎｉ）は使用している炭素繊維の繊度（Ｆ）より、次式により求められる。
Ｎｉ＝Ｗｉ／（Ｌｉ×Ｆ）
炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は、炭素繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）より、次式により求められる。
Ｎ＝ΣＮｉ／Ｉ
炭素繊維束（Ａ）の繊維全量に対する割合（ＶＲ）は、炭素繊維の密度（ρ）を用いて次式により求められる。
ＶＲ＝Σ（Ｗｉ／ρ）×１００／（（Ｗｋ＋ΣＷｉ）／ρ）
具体的には、炭素繊維の平均繊維径が５〜７μｍである場合、臨界単糸数は８６〜１２０本となる。炭素繊維の平均繊維径が５μｍである場合、繊維束中の平均繊維数は２８０〜４０００本の範囲となるが、なかでも６００〜２５００本であることが好ましい。炭素繊維の平均繊維径が７μｍの場合、繊維束中の平均繊維数は１４２〜２０４０本の範囲となるが、なかでも３００〜１６００本であることが好ましい。
上記炭素繊維束中の平均繊維数（Ｎ）が０．７×１０４／Ｄ２以下の場合、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）を得ることが困難となる。またかかる炭素繊維束中の平均繊維数（Ｎ）が１×１０５／Ｄ２以上の場合、局部的に厚い部分が生じ、ボイドが存在する原因となりやすい。１ｍｍ以下の薄肉な成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）を得ようとした場合、単純に分繊しただけの繊維を用いたのでは、疎密が大きく、良好な物性が得られないことがある。また全ての繊維を開繊した場合には、より薄いものを得ることは容易になるが、繊維の交絡が多くなり、繊維体積含有率の高いものが得られない場合がある。上記式（１）で定義される臨界単糸以上の炭素繊維束と、単糸の状態または臨界単糸数未満の炭素繊維を同時に存在させることにより、薄肉化が可能であり、かつ物性発現率の高い成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）を実現することができる。
本発明において、炭素繊維がランダムに配置した成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、炭素繊維が平均繊維長５〜１００ｍｍの不連続の炭素繊維から構成され、炭素繊維が２５〜３０００ｇ／ｍ２の目付けにて面内方向において実質的に２次元的にランダムに配向していることが好ましい。
なお、本発明では、最終的に得られた接合体の面内における、任意の方向およびこれと直交する方向についてそれぞれ引張り試験を行って引張弾性率を測定し、その値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）を算出した。このＥδの値が２を超えないものを等方性であるとする。Ｅδが１．３を超えないものを、等方性がより良好であるとする。
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）に含まれる樹脂としては、熱硬化性、熱可塑性のいずれでもよいが、量産性の点から、熱可塑性樹脂が好適に用いられる。
かかる熱可塑性樹脂としては、特に限定はなく、例えば、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、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、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂およびＡＢＳ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種から適宜選択される。成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）とは同一の樹脂でも異なる樹脂でもよい。しかしながら、熱溶着の観点から、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）に含まれる熱可塑性樹脂は、同一の樹脂を選択するのが好ましい。溶着の観点から、上記複合基材（Ａ）、成形体（Ｂ１）及び成形体（Ｂ２）の熱可塑性樹脂が全て同一であるのがより好ましい。樹脂が全て同一である場合、複合基材（Ａ）と成形体（Ｂ１）、及び複合基材（Ａ）と成形体（Ｂ２）を容易に熱溶着できる。さらには衝撃を受けた際に接合部（Ｃ）の剥離をより十分に防ぐことが可能になるとともに、耐衝撃性を一層向上させることができる。また、同一の樹脂でなくとも、ここに挙げた組合せに限定はされないが、例えばＡＢＳ樹脂とポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂とアクリル樹脂といった組合せが好ましく例示できる。
成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記炭素繊維以外のガラス繊維、アラミド繊維等の各種フィラー、または各種添加剤を含んでも良い。添加剤としては例えば、難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、可塑剤、カーボンブラックが挙げられるがこの限りではない。
上記成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）における接合部（Ｃ）に含まれる不連続の炭素繊維の重量割合は、熱可塑性樹脂１００重量部あたり不連続の炭素繊維が１０〜１０００重量部であることが好ましい。より好ましくは、熱可塑性樹脂１００重量部あたり不連続の炭素繊維が１０〜３００重量部であり、さらに好ましくは、１０〜１５０重量部である。ただし、接合部（Ｃ）以外の複合材料に含まれる不連続の炭素繊維の重量割合はこの限りではない。
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、所望の形状を有することができる。例えば、板状、波板状、箱型を挙げることができる。ただし、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の間に複合基材（Ａ）を挟む構造してかつ成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）同士を固定するために、接合部（Ｃ）を有する必要がある。接合部（Ｃ）は通常平面状が望ましいので、例えば成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は少なくとも接合部（Ｃ）を構成する部分は平面であることが好ましい。
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は同じ形状でも異なる形状でもよい。例えば、成形体（Ｂ２）を図１に示すようにハット形の横断面形状にすると、複合基材（Ａ）と成形体（Ｂ２）の空間が衝撃緩衝空間となり好ましい。
上記成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）の製造方法としては特に制限は無い。炭素繊維として上記不連続な繊維を用いた場合、例えば、炭素繊維を樹脂で被覆し、カットしたペレット（長繊維ペレット）、すなわち溶融した樹脂を所定の粘度に調整し炭素繊維に含浸させる。ついでこれを切断する工程を経て得られる長繊維ペレットを、射出成形機を用いて所定の形状に成形することができる。また、炭素繊維と、シート、フィルム、ペレットまたは粉体の熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、これを加熱し加圧して、炭素繊維を含有するシート状の複合材料を製造する。ついでこれを単層または複数層積層したのち、所望の形状になるように例えば金型を用いてプレス成形する方法が挙げられる。
先述のとおり、上記不連続な炭素繊維は、ランダムに配置していることが好ましい。ここで、ランダムに配置する方法は特に限定されない。面内の特定の一方向に配置されないように、方向性なく機械的にまたは人為的に、必要に応じて風を送るなどして散布する方法が挙げられる。
成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、前記複合基材（Ａ）の貫通部（Ｄ）を通じて固定されている。この貫通部（Ｄ）は、本発明における接合部（Ｃ）に設けられている。接合部（Ｃ）において、前記複合基材（Ａ）をコアとし、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）によってサンドイッチされた構造体が形成されている。
本発明における成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、上記サンドイッチ構造において貫通部（Ｄ）に差し込むことができる凸部（Ｅ）が形成されていることが好ましい。凸部（Ｅ）は成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）のどちらか一方に設置されていればよいが、両方に設置されていてもよい。
凸部（Ｅ）の形状としては、前記貫通部（Ｄ）と同じ形状でも異なった形状でもよい。例えば円柱状、円錐状、角柱状を適宜選択できる。凸部の平面方向の大きさ（長さ）としては、前記貫通部（Ｄ）の大きさを超えなければよい。また凸部の平面方向と垂直方向の長さ（高さ）としては、貫通部（Ｄ）の長さ（深さ）を超えなければよい。ただし、凸部の高さとしては、複合基材（Ａ）の厚み方向長さ以上であれば良く、凸部断面積平方根の１．３５倍以下が好ましい。凸部断面積平方根の１．３５倍以下にすると、溶着による固定の際に凸部（Ｅ）が倒れずに安定するので好ましい。
例えば、貫通部（Ｄ）において、成形体（Ｂ１）にのみ凸部（Ｅ）が差し込まれる場合には、貫通部（Ｄ）の深さを１００とすると、高さが９０以上１００未満であることが好ましい。また、貫通部（Ｄ）に、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の両方にある凸部（Ｅ）が差し込まれる場合には、両成形体の凸部の高さの合計が９０以上１００以下の範囲であることが好ましい。成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）とを後述する超音波溶着法を用いて溶着する場合には、かかる範囲は９０以上１００未満の範囲であることが好ましい。
また、凸部（Ｅ）の合計体積は、複合基材（Ａ）に設けた貫通部（Ｄ）の容積の１％超から１００％未満とすることが好ましい。１％よりも大きいと、凸部（Ｅ）と貫通部（Ｄ）の隙間が熱可塑性樹脂で埋められるので接合部（Ｃ）で高い強度が得られる。反対に１００％より小さいと、隙間に対して樹脂が過剰にならず、不要なバリが発生したり、接合部（Ｃ）に歪みが生じたりするおそれがなく好ましい。好ましくは５０％超から１００％未満の範囲である。
凸部（Ｅ）は１個でも２個以上でもよいが、貫通部（Ｄ）の数より多くなければよい。２個以上の場合、凸部の隣同士の間隔については特に制限はないが、１５〜１５０ｍｍの範囲であることが好ましい。また間隔は必ずしも均等でなくてもよい。
凸部（Ｅ）は、上記した炭素繊維を含有するシート状の複合材料をプレス成形する際に、所望の金型を用いて成形体（Ｂ１）及び／または（Ｂ２）の表面に形成することができる。このようにして設置された凸部（Ｅ）は、成形体（Ｂ１）及び／または（Ｂ２）と同じ組成（材料）であり、強度に優れている。また凸部（Ｅ）は、別途作製しておいて、成形体（Ｂ１）及び／または（Ｂ２）の表面に接着剤を用いて設けることもできる。
［接合部（Ｃ）］
本発明における接合部（Ｃ）は、実質的には平面状であり、上記成形体（Ｂ１）、上記複合基材（Ａ）、及び上記成形体（Ｂ２）がこの順に積層されている。そして接合部（Ｃ）において少なくとも上記成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）とが貫通部（Ｄ）を通して固定されて、耐衝撃性及び強度に優れた本発明の接合体が構成される。
図２及び図３に例示するように、複合基材（Ａ）には厚み方向に貫通している貫通部（Ｄ）が設けられている。成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）の少なくとも一方には凸部（Ｅ）が設けられている。貫通部（Ｄ）に差込まれ配置された凸部（Ｅ）を通じて、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）は互いが接触して固定されている。成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）の両方に凸部がある場合には、固定は、貫通部（Ｄ）の中で、互いの凸部の先端部分が接合してなされる。成形体（Ｂ１）か（Ｂ２）の一方に凸部がある場合には、固定は、凸部の先端部分が、凸部を有しない他の成形体の表面において接触してなされる。
本発明においては、接合部（Ｃ）の強度をより高め、耐衝撃性を上げるために、成形体（Ｂ１）または（Ｂ２）の一方の端部は、図２，３に示すように、複合基材（Ａ）の端部を覆うようにＬ型の形であってもよい（図２中のＦ）。その場合、成形体（Ｂ２）のＬ型の先端部は、もう一方の成形体（Ｂ１）と接触して例えば熱溶着や接着剤により接合していてもよい。
［接合手順］
本発明の接合体の好ましい製法について、図２〜５を参照しつつ、以下の順で説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
１、複合基材（Ａ）への貫通部（Ｄ）の形成、
２、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の凸部（Ｅ）を貫通部（Ｄ）に差し込んで固定
１、貫通部（Ｄ）の形成
まず、複合基材（Ａ）の厚み方向に貫通する貫通部（Ｄ）を加工する（図４のＤ）。この孔あけ加工は、熱可塑性樹脂とマルチフィラメントを溶断させながら加工することが好ましい。ここで溶断とは、熱可塑性樹脂およびマルチフィラメントを加熱により溶かしながら切断することである。孔あけ加工としては他の方法、例えば、ドリル刃による機械式の孔あけ加工でもよい。加熱による溶断であれば、加工時のバリ発生が問題とならない。またマルチフィラメントに不要な張力をかけて孔周辺の物性の低下を招く恐れが無いので好ましい。また、超音波による溶断であれば、複合基材（Ａ）、成形体（Ｂ１）、及び成形体（Ｂ２）の溶着時にも使用できるので、特に好ましい。
２、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）の凸部（Ｅ）を貫通部（Ｄ）に差し込んで固定
図４に参照されるように、成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）とを、複合基材（Ａ）の両側に準備して、図２、３に参照される接合部を作製する。凸部（Ｅ）は成形体（Ｂ１）もしくは成形体（Ｂ２）の少なくとも一方に設けるだけでもかまわないが、位置合わせを考慮すると両方に凸部（Ｅ）を設けるのが好ましい。
凸部（Ｅ）を貫通部（Ｄ）に差し込み、固定する。固定する方法としては、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂による接着剤や熱溶着による接合方法が挙げられる。本発明では、熱溶着による固定が簡便かつ強度に優れるので好ましい。熱溶着する方法としては、例えば、熱板溶着、赤外線加熱による溶着、電磁誘導加熱による溶着、振動溶着、超音波溶着、電気抵抗溶接、レーザ溶着などが挙げられるがこの限りではない。本発明において、超音波溶着は複合基材（Ａ）の孔あけ加工にも使用することができるため、加工プロセスの効率化という点で、特に好ましい。
超音波溶着を用いる場合、効率良く溶着させるため、凸部を有する成形体（Ｂ１）、（Ｂ２）の凸部が存在する面にエネルギーダイレクターと呼ばれる突起を設けてもよい（図５の６）。エネルギーダイレクターは、集中的に振動を受けて樹脂を含む成形体を溶融させやすくするとともに均一に溶着させるための構造である。成形体（Ｂ１）及び成形体（Ｂ２）の接合面（図５の４及び５）に設けておくことが好ましい。また、複合基材（Ａ）と、成形体（Ｂ１）との接合面（図５の２）及び複合基材（Ａ）と成形体（Ｂ２）との接合面（図５の３）にも、（Ｂ１）と（Ｂ２）側に、エネルギーダイレクターを設けておくことが好ましい。エネルギーダイレクターの形状には制限はないが、例えば、図５に示すような接合相手側にエネルギーダイレクターの頂点を接触させるような三角錐のものがある（図５の６）。
また、超音波溶着を用いる場合、超音波を発振する部分と接合面の距離が近い方が好ましい。これは、樹脂層の厚みが小さいほど超音波振動が減衰しないため溶着の効率が上昇するからである。したがって、超音波発振側の成形体である成形体（Ｂ１）もしくは成形体（Ｂ２）の板厚については、限定はないものの、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以下である。反対に、０．５ｍｍ以上であると、接合体の耐衝撃性向上の観点から好ましい。
また、実施態様に応じて、複合基材（Ａ）と成形体（Ｂ２）との間に接着剤を用いて接合することもできる。さらに、凸部は複合基材（Ａ）と樹脂により接合されていてもよい。
［接合体］
本発明の接合体は、接合部（Ｃ）においてはサンドイッチ構造なので、強度と耐衝撃性に優れている。またそれ自体でも耐衝撃性に優れた複合基材（Ａ）を当該接合体の表面に有している。特に、複合基材（Ａ）はマルチフィラメント、厳密には繊維束内部にある繊維を構成する単糸には変形や動きの自由度がある。この構造により、接合体が複合基材（Ａ）に直接受けた衝撃を破壊を伴う自由度によって吸収することができる。したがって本発明の接合体は耐衝撃性に優れでいる。
また一般に、衝撃を受けた成形体の耐衝撃性が弱い場合は、衝撃を受けた際、接合体の接合部の剥がれてしまう以前に、衝撃を直接受けたこの成形体が破壊されてしまう。それに対し、本発明の接合体は、特定の構造の接合部を有するので、接合部が剥がれるのに必要な強度が増し、剥がれにくい。その結果、接合体の衝撃強度は全体として向上する。
［車両用部品］
本発明の接合体は、耐衝撃性及び剛性に優れるので、車両用、例えば自動車の構造材用部品、外装材用部品、内装材用部品に好ましく用いられる。特に耐衝撃性に優れるので、衝撃吸収部材、例えば、座席、フロアパン、ボンネット、ドアなどに好適である。
上記によれば、本発明は以下の具体的形態が包含されることが明らかであろう。
成形体（Ｂ１）、複合基材（Ａ）及び成形体（Ｂ２）がこの順で積層されて構成される接合部（Ｃ）を有する接合体であって、複合基材（Ａ）はポリエステルからなる複数のマルチフィラメントと熱可塑性樹脂とを含有し、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）は炭素繊維と熱可塑性樹脂を含有し、当該炭素繊維は、成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）中にランダムに配置されており、そして、
（ｉ）複合基材（Ａ）は、マルチフィラメント間が熱可塑性樹脂によって含浸された含浸部とマルチフィラメント内部が含浸されていない非含浸部とを有し、
（ｉｉ）複合基材（Ａ）は、厚み方向に貫通している貫通孔（Ｄ１）を有し、
（ｉｉｉ）成形体（Ｂ１）と（Ｂ２）は、複合基材（Ａ）の貫通孔（Ｄ１）を通じて熱溶着により固定されており、
（ｉｖ）成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の少なくとも一方は、当該成形体の表面に凸部（Ｅ）を有し、かつ、当該凸部（Ｅ）は、前記貫通孔（Ｄ１）内に配置されている、接合体。
【実施例】
【０００６】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［評価方法］
（落錘試験）
複合基材（Ａ）側を上向きに設置し、複合基材（Ａ）の中央に落下するように、その上方から重量既知の鉄球を落として耐衝撃性を評価した。試験には８Ｋｇの鉄球を使用し、落とす高さを徐々に高くしていき、複合基材（Ａ）と、成形体（Ｂ１）及び成形体（Ｂ２）との接合部（Ｃ）における剥がれを評価した。測定結果を表１に示す。
（マルチフィラメント間の樹脂含浸率）
複合基材（Ａ）をマイクロトームで切断し、その断面を顕微鏡によって観察した。図示しないが、断面中に複数観察される丸型状はマルチフィラメントの単糸断面の輪郭であり、丸が密に集まって見えるものがマルチフィラメント（繊維束）である。丸の外側に白く見えているのは熱可塑性樹脂である。黒く見えるのは空隙部（ボイド）である。断面（１００μｍ×１００μｍ）におけるマルチフィラメント間を２値化処理することによりボイド率を算出し、１００％からボイド率を引いた値をマルチフィラメント間の樹脂含浸率として算出した。
（マルチフィラメント内部の樹脂含浸率）
複合基材（Ａ）から取り出したマルチフィラメントを構成する単糸をどの程度取り出せるかを測定した。マルチフィラメントの単糸数をＸ本とし、取り出せた遊離単糸をＹ本とすると、マルチフィラメント内部の樹脂含浸率は１−Ｙ／Ｘ（％）となる。
製造例１：ポリエチレンテレフタレートからなる撚糸コードの作成
帝人ファイバー社製ポリエチレンテレフタレート繊維（Ｐ９００Ｍ  １１００Ｔ２５０フィラメント）を原糸とし、カジテック社製のリング撚糸機を用いてＺ方向に２７５Ｔｉｍｅィラメント）を原糸とし、カジテック社製のリング撚糸機を用いてＺ方向に２７５Ｔｉｍｅｓ／ｍの下撚をかけた（撚り係数３．０）。次に、下撚糸２本を合わせ、Ｓ方向に２００Ｔｉｍｅｓ／ｍの上撚をかけて（撚り係数３．０）、撚糸コードとした。撚糸コード１本の直径は０．５ｍｍであった。
製造例２：複合基材（Ａ）の作製
片面にポリアミド６フィルム（ユニチカ製エンブレムＯＮフィルム、標準グレード、厚み２５μｍ）を貼ったアルミ製平板に、製造例１で得た撚糸コードを、ほぼ一方向に均一の厚さでかつ２００ｇ／ｍ２の目付となるよう巻きつけた。次に、この撚糸コードを巻いたアルミ板を、加熱装置付ハンドプレス機を用いて、２７０℃、６０秒間ホットプレスした。最後にポリアミド６フィルムを貼っていないアルミ板の片面側の撚糸コードを切り、ポリアミド６樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレートからなる撚糸コードの一方向材を得た。
このような一方向材を全部で３枚作成した。
この一方向材の繊維方向を基準として、３枚の一方向材を０度方向、９０度方向、０度方向と順に重ね積層体とした。この積層体を適当なサイズに切り出し、これを再度２７０℃で加熱加圧することにより、幅１５０ｍｍ×奥行き３００ｍｍ×厚み３．０ｍｍの成形体を得た（幅：図１のＸ軸方向、奥行き：図１のＺ軸方向、厚み：図１のＹ軸方向）。
最後に、貫通孔を、超音波加工機（超音波周波数２０ｋＨｚ、加圧力５００Ｎ、ホーン径Φ３．５）を用いて上記成形体に形成し、全体の樹脂含有率が３０％である複合基材（Ａ）を得た。この複合基材のマルチフィラメント間の樹脂含浸率は９５％、マルチフィラメント内部の樹脂含浸率は３０％、繊維の体積分率は４０％であった（表１参照）。なお、貫通孔を設けないものを成形体（Ａ’）とした。
製造例３：成形体（Ｂ１）及び成形体（Ｂ２）の作成
成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）には、炭素繊維（東邦テナックス製、ＳＴＳ４０、平均繊維径７μｍ）を平均２０ｍｍにカットしたものを用いた。マトリックス樹脂としてはポリアミド６（ユニチカ製ユニチカナイロン６）を用いた。このポリアミド６からなるフィルム上に、平均目付け５４０ｇ／ｍ２、炭素繊維の重量割合で５２％（Ｖｆ４０％）になるように上記炭素繊維を、カットした炭素繊維を面内方向に対しランダムに配置させた（表１参照）。
こうして得られた成形体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の前駆体材料を、凸部を形成させる所定の金型を用い、材料予熱温度２５０℃、金型温度１００℃、圧力１０ＭＰａで６０秒間プレス成形し、図１に示すような、厚みが１．５ｍｍの平板の成形体（Ｂ１）と厚みが１．５ｍｍのハット型の成形体（Ｂ２）を作製した。ここで、炭素繊維は、臨界単糸数が８６であり、臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束中の平均繊維数（Ｎ）は１４２〜２０４０本である。このとき、接合部（Ｃ）の幅は２０ｍｍとし、接合部（Ｃ）における成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）の厚みはいずれも１．５ｍｍとした（幅：図１のＸ軸方向、奥行き：図１のＺ軸方向、厚み：図１のＹ軸方向）。凸部（Ｅ）は、図２，３に示すように底面の直径が３ｍｍ、底面に対する垂直方向からの傾きが５°、高さ１．６ｍｍの円錐台とした。成形体（Ｂ１）と成形体（Ｂ２）のそれぞれの片側面に、１対１で対応するように成形体製造時に（成形と同時に）設けた。
成形体（Ｂ１）としては、成形体（Ｂ１１）と成形体（Ｂ１２）の２種類を準備した。成形体（Ｂ１１）は、複合基材（Ａ）の端部を覆う部分（図２のＦ）が無く、成形体（Ｂ１２）には、複合基材（Ａ）の端部を覆う部分（図２のＦ）が有る。
成形体（Ｂ１１）は、横３００ｍｍ×縦２２ｍｍ×厚み１．５ｍｍとした。成形体（Ｂ１２）は、横３００ｍｍ×縦２２ｍｍ×厚み１．５ｍｍであり、複合基材（Ａ）の端部を覆うため、成形体（Ｂ１２）の端部を３ｍｍ厚み方向に延長し、高さ４．５ｍｍとした（高さ：図１のＹ軸方向、成形体全体の長さ）。
成形体（Ｂ２）、貫通孔無しの（Ｂ’）は、図１のＢ２及び図６の８に示すように横断面形状がハット形で、横３００ｍｍ×縦１５０ｍｍ×厚み１．５ｍｍで、高さ３０ｍｍとした。
実施例１
図１〜図３に示すように、製造例３で得た成形体（Ｂ１１）と成形体（Ｂ２）を用いて、製造例２で得た複合基材（Ａ）の向かい合う両端面を挟み込んだ。次に、積層するようにして挟んだこの部分（接合部（Ｃ））を超音波溶着によって溶着して接合体を得た。（Ｂ１１）と（Ｂ２）のＥδは１．０であった。このとき超音波周波数２０ｋＨｚ、加圧力１５００Ｎとした。ついで、得られた接合体に対して、落錘試験を行った。鉄球を投下する高さを０．２ｍから０．２５ｍずつ高くしていった。その結果、１．９５ｍの高さのときに接合部（Ｃ）が剥がれた。結果を表１に示す。
実施例２
成形体（Ｂ１）として、製造例３で得た成形体（Ｂ１２）を用いた以外は、実施例１と同じ条件で接合体を作製した。（Ｂ１）と（Ｂ１２）のＥδは１．０であった。得られた接合体に対して、落錘試験を行った。鉄球を投下する高さを０．２ｍから０．２５ｍずつ高くしていった。その結果、２．４５ｍの高さのときに接合部（Ｃ）が剥がれた。結果を表１に示す。
比較例１
貫通孔の無い成形体（Ａ’）および凸部の無い成形体（Ｂ’）を用いた以外は実施例１と同様にして、積層するようにして挟んだ部分を超音波溶着にて接合し、図７に示す形状の接合体を作製した。（Ｂ１１）と（Ｂ２）のＥδは１．０であった。
この接合体に対して、落錘試験を行った。鉄球の投下高さ１．７ｍのとき接合した部分が剥がれた。結果を表１に示す。
実施例３
加圧時間を短くすることによって繊維束内部の樹脂含浸率を６０％とした以外は実施例２と同じ条件にして接合体を作製した。（Ｂ１）と（Ｂ１２）のＥδは１．０であった。得られた接合体に対して、落錘試験を行った。鉄球を投下する高さを０．２ｍから０．２５ｍずつ高くしていった。その結果、１．９５ｍの高さのときに接合部（Ｃ）が剥がれた。結果を表１に示す。
【表１】
2012161348.tif 000003
参考例
カット長１ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維と、マトリクス樹脂としてポリアミド６樹脂（ユニチカ製ユニチカナイロン６）とを、サーモ・プラスティックス工業製の単軸押出機ＴＰ１５型を用いて２１０℃で１分間混練し、ポリエチレンテレフタレートの短繊維がポリアミド６中に混合されてなるストランド状の複合材料を得た。次に、この複合材料をペレット化した後、日精樹脂工業製の小型射出成形機ＥＰ５型を用いて、射出温度２１０℃で落錘試験用の成形片（試験片）を作製した。この試験片の断面をレーザー顕微鏡によって観察した。短繊維は単糸レベルにまで分かれて樹脂中でよく分散されていた（非含浸部はなく、繊維束間の樹脂含浸率は１００％）。なお、樹脂の含有率は８０％とした。
この、マトリックス樹脂によってポリエチレンテレフタレート繊維が完全に含浸した成形体（Ａ’’）に対して、落球試験を実施した。鉄球の投下高さ０．７ｍで、成形体（Ａ’’）が破壊された。結果を表１に示す。
実施例４
複合基材（Ａ）に用いる熱可塑性樹脂をポリプロピレンとし、成形時の温度を１８０℃とすること以外は、実施例２と同様にして接合体を作製する。得られる接合体に対して、落錘試験を行う。鉄球を投下する高さを０．２ｍから０．２５ｍずつ高くしていく。その結果、２．４５ｍの高さに達する前に接合部（Ｃ）が剥がれる。
【符号の説明】
【０００７】
Ａ    複合基材
Ｂ１  成形体
Ｂ２  成形体
Ｄ  貫通部（貫通孔）
Ｅ  差込部（凸部）
Ｆ  切れ込み部
Ｘ  幅方向
Ｙ  厚み方向、高さ方向
Ｚ  奥行き方向
１  衝撃荷重
６  エネルギーダイレクター
７，１０  貫通孔が無い複合基材（Ａ’）
８，１１  差込部（凸部）が無い成形体（Ｂ’）
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明の接合体は、耐衝撃性及び剛性に優れるので、車両用、例えば自動車の構造材用部品、外装材用部品、内装材用部品として有用である。
【図１】
2012161348.tif 000004
【図２】
2012161348.tif 000005
【図３】
2012161348.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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