(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維強化樹脂を用いてなる、肉厚徐変部を有する二輪車両用のプレス成形体であって、機械的強度に優れるプレス成形体、及び生産性に優れる上記プレス成形体の製造方法を提供すること。【解決手段】不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体１であって、プレス成形体は、厚肉部２と、薄肉部３と、厚肉部から薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部４とを有し、厚肉部と肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、薄肉部と肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、厚肉部の厚みをＨとし、薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たす、二輪車両用のプレス成形体。Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０・・式（１）【選択図】図１
2020203427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体であって、
前記プレス成形体は、厚肉部と、薄肉部と、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部とを有し、
前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、前記薄肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部の厚みをＨとし、前記薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たし、
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
前記肉厚徐変部を、前記線分Ｓにおける前記点Ａと前記点Ｂの中間点を含み、かつ前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面に平行な面で、２つの領域に分けた場合、前記点Ａを含む領域における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、前記点Ｂを含む領域における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、下記式（２）を満たす、二輪車両用のプレス成形体。
ＤＢ＞ＤＡ      式（２）
ただし、Ｌ、Ｈ、及びｈの単位はいずれもｍｍである。
【請求項２】
前記樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項１に記載の二輪車両用のプレス成形体。
【請求項３】
前記不連続炭素繊維の重量平均繊維長が１〜１００ｍｍである、請求項１又は２に記載の二輪車両用のプレス成形体。
【請求項４】
前記薄肉部の厚みｈが１〜５ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体。
【請求項５】
前記厚肉部の厚みＨが３〜１０ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体。
【請求項６】
前記Ｌが、（Ｈ−ｈ）×３０以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体。
【請求項７】
不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体の製造方法であって、
前記プレス成形体は、厚肉部と、薄肉部と、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部とを有し、
前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、前記薄肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部の厚みをＨとし、前記薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たし、
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
不連続炭素繊維と樹脂とを含む成形材料Ｋ１を成形型内に配置する工程（Ｐ１）と、
成形型を閉じて、加圧することにより、前記成形材料Ｋ１を流動させる工程（Ｐ２）とを含み、
前記工程（Ｐ１）は、前記成形材料Ｋ１を、前記厚肉部を形成するキャビティ領域と前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とに跨るように、かつ、前記成形材料Ｋ１の１つの端部が前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域内に位置するように配置する工程である、二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項８】
前記工程（Ｐ１）は、前記線分Ｓにおける前記点Ａと前記点Ｂの中間点から前記点Ａに向かって０．１Ｌまでの部分と、前記中間点から前記点Ｂに向かって０．１Ｌまでの部分とを形成するキャビティ領域内に、前記成形材料Ｋ１の１つの端部が位置するように配置する工程である、請求項７に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項７又は８に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記不連続炭素繊維の重量平均繊維長が１〜１００ｍｍである、請求項７〜９のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記成形材料Ｋ１がシート状である、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記成形材料Ｋ１の厚みが１〜４ｍｍである、請求項１１に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１３】
前記Ｌが、（Ｈ−ｈ）×３０以下である、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（Ｐ２）がコールドプレスである、請求項７〜１３のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１５】
工程（Ｐ１）において、前記厚肉部を形成するキャビティ領域、前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域、及び前記薄肉部を形成するキャビティ領域の全てに跨るように、成形材料Ｋ２を配置し、前記成形材料Ｋ２の上に前記成形材料Ｋ１を配置する、請求項７〜１４のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１６】
少なくとも１枚のシート状の前記成形材料Ｋ２と、別の少なくとも１枚のシート状の前記成形材料Ｋ２との間に、前記成形材料Ｋ１を配置する、請求項１５に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【請求項１７】
工程（Ｐ１）において、前記成形材料Ｋ２の上に、前記厚肉部を形成するキャビティ領域にのみ成形材料Ｋ３を配置する、請求項１５又は１６に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車両用のプレス成形体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂は、軽量で高い強度を有するため、車両用途など、様々な分野において用いられている。
繊維強化樹脂を用いて、肉厚が徐々に変化する部分（肉厚徐変部）を有する成形体を、プレス成形で製造する場合、一般的には、繊維強化樹脂からなるシート基材を積層する工程を経て製造される。
例えば、特許文献１には、シート状複合材料からなるベース素材に、別のシート状複合材料を積層して、厚肉部を形成する方法が記載されている。
また、実用新案登録文献１には、シート状補強繊維からなる一様な厚さのベース部と、端部が階段状にずれて積層されている複数枚のシート状補強繊維からなる中間部と、前記ベース部及び前記中間部の表面全体を覆う一枚以上のシート状補強繊維からなる一様な厚さの表層部とからなる、徐々に肉厚が変化する部分を有する繊維強化プラスチックの積層構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３５４４６３号公報
【特許文献２】実開平４−５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１や実用新案登録文献１のように、複数の繊維強化樹脂からなるシート基材の端部を階段状にずらしながら積層する方法は、工程が複雑で、生産性に劣る。
また、特許文献１に記載された技術では、積層したシート基材が端部から剥離しやすいため、機械的強度に劣るという問題がある。
実用新案登録文献１に記載された技術では、表層部でベース部及び中間部の表面全体を覆っているため、端部からの剥離は起こりにくいが、表層部と中間部との間には空間が生じており、やはり機械的強度に劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は、繊維強化樹脂を用いてなる、肉厚徐変部を有する二輪車両用のプレス成形体であって、機械的強度に優れるプレス成形体、及び生産性に優れる上記プレス成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
＜１＞
不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体であって、
前記プレス成形体は、厚肉部と、薄肉部と、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部とを有し、
前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、前記薄肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部の厚みをＨとし、前記薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たし、
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
前記肉厚徐変部を、前記線分Ｓにおける前記点Ａと前記点Ｂの中間点を含み、かつ前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面に平行な面で、２つの領域に分けた場合、前記点Ａを含む領域における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、前記点Ｂを含む領域における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、下記式（２）を満たす、二輪車両用のプレス成形体。
ＤＢ＞ＤＡ      式（２）
ただし、Ｌ、Ｈ、及びｈの単位はいずれもｍｍである。
＜２＞
前記樹脂が熱可塑性樹脂である、＜１＞に記載の二輪車両用のプレス成形体。
＜３＞
前記不連続炭素繊維の重量平均繊維長が１〜１００ｍｍである、＜１＞又は＜２＞に記載の二輪車両用のプレス成形体。
＜４＞
前記薄肉部の厚みｈが１〜５ｍｍである、＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体。
＜５＞
前記厚肉部の厚みＨが３〜１０ｍｍである、＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体。
＜６＞
前記Ｌが、（Ｈ−ｈ）×３０以下である、＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体。
＜７＞
不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体の製造方法であって、
前記プレス成形体は、厚肉部と、薄肉部と、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部とを有し、
前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、前記薄肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部の厚みをＨとし、前記薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たし、
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
不連続炭素繊維と樹脂とを含む成形材料Ｋ１を成形型内に配置する工程（Ｐ１）と、
成形型を閉じて、加圧することにより、前記成形材料Ｋ１を流動させる工程（Ｐ２）とを含み、
前記工程（Ｐ１）は、前記成形材料Ｋ１を、前記厚肉部を形成するキャビティ領域と前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とに跨るように、かつ、前記成形材料Ｋ１の１つの端部が前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域内に位置するように配置する工程である、二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜８＞
前記工程（Ｐ１）は、前記線分Ｓにおける前記点Ａと前記点Ｂの中間点から前記点Ａに向かって０．１Ｌまでの部分と、前記中間点から前記点Ｂに向かって０．１Ｌまでの部分とを形成するキャビティ領域内に、前記成形材料Ｋ１の１つの端部が位置するように配置する工程である、＜７＞に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜９＞
前記樹脂が熱可塑性樹脂である、＜７＞又は＜８＞に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１０＞
前記不連続炭素繊維の重量平均繊維長が１〜１００ｍｍである、＜７＞〜＜９＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１１＞
前記成形材料Ｋ１がシート状である、＜７＞〜＜１０＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１２＞
前記成形材料Ｋ１の厚みが１〜４ｍｍである、＜１１＞に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１３＞
前記Ｌが、（Ｈ−ｈ）×３０以下である、＜７＞〜＜１２＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１４＞
前記工程（Ｐ２）がコールドプレスである、＜７＞〜＜１３＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１５＞
工程（Ｐ１）において、前記厚肉部を形成するキャビティ領域、前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域、及び前記薄肉部を形成するキャビティ領域の全てに跨るように、成形材料Ｋ２を配置し、前記成形材料Ｋ２の上に前記成形材料Ｋ１を配置する、＜７＞〜＜１４＞のいずれか１項に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１６＞
少なくとも１枚のシート状の前記成形材料Ｋ２と、別の少なくとも１枚のシート状の前記成形材料Ｋ２との間に、前記成形材料Ｋ１を配置する、＜１５＞に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
＜１７＞
工程（Ｐ１）において、前記成形材料Ｋ２の上に、前記厚肉部を形成するキャビティ領域にのみ成形材料Ｋ３を配置する、＜１５＞又は＜１６＞に記載の二輪車両用のプレス成形体の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、繊維強化樹脂を用いてなる、肉厚徐変部を有する二輪車両用のプレス成形体であって、機械的強度に優れるプレス成形体、及び生産性に優れる上記プレス成形体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の二輪車両用のプレス成形体の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の二輪車両用のプレス成形体の一例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の二輪車両用のプレス成形体の製造方法における成形材料の配置方法の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の二輪車両用のプレス成形体の製造方法における成形材料の配置方法の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の二輪車両用のプレス成形体の製造方法における成形材料の配置方法の一例を示す模式図である。
【図６】比較例１のプレス成形体の断面の模式図である。
【図７】実施例１のプレス成形体の断面の模式図である。
【図８】プレス成形体の耐荷重試験の方法を示す模式図である。
【図９】プレス成形体の曲げ試験の方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態について、説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００１１】
［二輪車両用のプレス成形体］
本発明の二輪車両用のプレス成形体は、
不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体であって、
前記プレス成形体は、厚肉部と、薄肉部と、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部とを有し、
前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、前記薄肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部の厚みをＨとし、前記薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たし、
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
前記肉厚徐変部を、前記線分Ｓにおける前記点Ａと前記点Ｂの中間点を含み、かつ前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面に平行な面で、２つの領域に分けた場合、前記点Ａを含む領域における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、前記点Ｂを含む領域における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、下記式（２）を満たす、二輪車両用のプレス成形体である。
ＤＢ＞ＤＡ      式（２）
ただし、Ｌ、Ｈ、及びｈの単位はいずれもｍｍである。
【００１２】
図１及び図２に、本発明のプレス成形体の一例を示す模式図及び断面模式図を示す。
図１及び図２に記載されたプレス成形体１は、厚肉部２と、薄肉部３と、前記厚肉部２から前記薄肉部３に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部４とを有する。
前記厚肉部２と前記肉厚徐変部４との境界面Ｍ１上の任意の点Ａと、前記薄肉部３と前記肉厚徐変部４との境界面Ｍ２上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部２の厚みをＨとし、前記薄肉部３の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たす。
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
ただし、Ｌ、Ｈ、及びｈの単位はいずれもｍｍである。
【００１３】
本発明のプレス成形体は、上記式（１）を満たすことで、機械的強度に優れたものとすることができる。これは、上記式（１）を満たすように設計することで、後述する本発明のプレス成形体の製造方法において、不連続炭素繊維と樹脂とを含む成形材料Ｋ１をプレス成形する際に、成形材料Ｋ１の流動に伴う不連続炭素繊維のうねりの発生を抑制することができることに起因していると考えられる。上記式（１）を満たさない場合は、成形材料Ｋ１の流動に伴う不連続炭素繊維のうねりが発生しやすく、強度向上に寄与しない方向に向いた炭素繊維が発生してしまうため、プレス成形体の機械的強度が低下すると考えられる。
【００１４】
上記Ｌは、（Ｈ−ｈ）×１５以上であることが好ましく、（Ｈ−ｈ）×２０以上であることがより好ましい。
また、上記Ｌは、（Ｈ−ｈ）×３０以下であることが好ましく、（Ｈ−ｈ）×２５以下であることがより好ましい。上記Ｌを（Ｈ−ｈ）×３０以下とすることで、プレス成形体の重量増を抑えつつ、機械的強度を向上させることができる。
【００１５】
薄肉部の厚みｈは、特に限定されないが、例えば１〜５ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることがより好ましい。
【００１６】
厚肉部の厚みＨは、特に限定されないが、例えば３〜１０ｍｍであることが好ましく、４〜９ｍｍであることがより好ましい。
【００１７】
本発明のプレス成形体の一例である、図１及び図２に記載されたプレス成形体１は、前記肉厚徐変部４を、前記線分Ｓにおける前記点Ａと前記点Ｂの中間点Ｎを含み、かつ前記厚肉部２と前記肉厚徐変部４との境界面Ｍ１に平行な面Ｍ３で、２つの領域に分けた場合、前記点Ａを含む領域５における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、前記点Ｂを含む領域６における不連続炭素繊維の前記線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、下記式（２）を満たす。
ＤＢ＞ＤＡ      式（２）
【００１８】
上記式（２）を満たすということは、すなわち、領域５中の不連続炭素繊維よりも、領域６中の不連続炭素繊維の方が、線分Ｓの方向に配向しているということである。本発明のプレス成形体が上記式（２）を満たすのは、後述する本発明のプレス成形体の製造方法において、成形材料Ｋ１が流動することで形成された領域が領域５よりも領域６に多く含まれるためである。
【００１９】
なお、本発明のプレス成形体の肉厚徐変部の内部には通常、空間は存在しない。これは、後述する本発明のプレス成形体の製造方法において、不連続炭素繊維と樹脂とを含む成形材料Ｋ１を流動させているためである。これにより、機械的強度に優れたプレス成形体とすることができる。
【００２０】
（不連続炭素繊維）
不連続炭素繊維とは、重量平均繊維長が１００ｍｍ以下の炭素繊維をいう。
炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。
【００２１】
不連続炭素繊維の形態は特に限定されず、単糸であっても、束であっても、単糸と束が混在していてもよい。
束とは２本以上の単糸が集束剤や静電気力等により近接している事を示す。
繊維束状の炭素繊維について、各繊維束を構成する単糸の数は、各繊維束においてほぼ均一であってもよく、あるいは異なっていてもよい。各繊維束を構成する単糸の数は特に限定されるものではないが、通常、２〜１０万本の範囲内とされる。
【００２２】
炭素繊維の平均繊維長は、ロータリーカッター等で炭素繊維を一定長に切断して用いた場合は、そのカット長が平均繊維長にあたり、これは数平均繊維長でもあり、重量平均繊維長でもある。
個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、炭素繊維の数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）は、以下の式（３）及び（４）により求められる（一定カット長の場合は、数平均繊維長（Ｌｎ）の計算式（３）で重量平均繊維長（Ｌｗ）を算出していることにもなる）。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ  ・・・式（３）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）  ・・・式（４）
なお、本発明における平均繊維長の測定は、数平均繊維長であっても、重量平均繊維長であっても良い。
【００２３】
不連続炭素繊維の重量平均繊維長は１〜１００ｍｍであることが好ましい。重量平均繊維長が１００ｍｍ以下であれば、後述する本発明のプレス成形体の製造方法において、成形材料Ｋ１をプレスした際に、不連続炭素繊維を含んだ状態で樹脂が流動しやすく、得られるプレス成形体の機械的強度が高くなる。また、重量平均繊維長が１ｍｍ以上であれば、プレス成形体の機械的強度が優れたものとなる。
不連続炭素繊維の重量平均繊維長は、３ｍｍ〜１００ｍｍがより好ましく、５ｍｍ〜８０ｍｍが更に好ましく、７〜５０ｍｍがより一層好ましい。
【００２４】
不連続炭素繊維の繊維径は、平均繊維径として、通常３〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４〜１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
ここで、上記平均繊維径は、炭素繊維の単糸の直径を指すものとする。したがって、炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維（単糸）の直径を指す。炭素繊維の平均繊維径は、例えば、ＪＩＳ  Ｒ−７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
【００２５】
（樹脂）
樹脂としては特に限定されないが、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の少なくとも１種であることが好ましく、熱可塑性樹脂であることがより好ましい。
熱可塑性樹脂としては、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、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、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、ＡＢＳ樹脂が挙げられる。特にコストと物性の兼ね合いからポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート、及びポリフェニレンスルフィドからなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００２６】
［二輪車両用のプレス成形体の製造方法］
本発明の二輪車両用のプレス成形体の製造方法は、
不連続炭素繊維と樹脂とを含む二輪車両用のプレス成形体の製造方法であって、
前記プレス成形体は、厚肉部と、薄肉部と、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって徐々に厚みが薄くなっている肉厚徐変部とを有し、
前記厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、前記薄肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、前記厚肉部の厚みをＨとし、前記薄肉部の厚みをｈとした場合、下記式（１）を満たし、
Ｌ≧（Ｈ−ｈ）×１０      式（１）
不連続炭素繊維と樹脂とを含む成形材料Ｋ１を成形型内に配置する工程（Ｐ１）と、
成形型を閉じて、加圧することにより、前記成形材料Ｋ１を流動させる工程（Ｐ２）とを含み、
前記工程（Ｐ１）は、前記成形材料Ｋ１を、前記厚肉部を形成するキャビティ領域と前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とに跨るように、かつ、前記成形材料Ｋ１の１つの端部が前記肉厚徐変部を形成するキャビティ領域内に位置するように配置する工程である、二輪車両用のプレス成形体の製造方法である。
【００２７】
（成形材料Ｋ１）
上記成形材料Ｋ１が含む不連続炭素繊維及び樹脂は、前述の本発明のプレス成形体について説明したものと同様である。
成形材料Ｋ１はシート状（板状と同義である。）であることが好ましい。
成形材料Ｋ１がシート状である場合、その厚みは特に限定されないが、例えば１〜４ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることがより好ましい。
【００２８】
成形材料Ｋ１に含まれる炭素繊維について、下記式（５）で定義される炭素繊維の体積含有率（Ｖｆ）に特に限定は無いが、１０〜６５％であることが好ましく、２０〜５０％であることがより好ましく、３０〜４０％が更に好ましい。
Ｖｆ＝｛炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋樹脂体積）｝×１００（％）  ・・・  式（５）
Ｖｆが１０％以上であれば、炭素繊維による補強効果が十分に発現しやすくなる。反対に、Ｖｆが６５％以下であれば、得られる複合材料中にボイドが発生しにくくなり、得られるプレス成形体の物性が向上しやすい。
【００２９】
（工程（Ｐ１））
工程（Ｐ１）は、成形材料Ｋ１を、厚肉部を形成するキャビティ領域と肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とに跨るように、かつ、成形材料Ｋ１の１つの端部が肉厚徐変部を形成するキャビティ領域内に位置するように配置する工程である。
工程（Ｐ１）を行い、成形材料Ｋ１を配置した状態の例を示した模式図を図３〜５にそれぞれ示す。
図３〜５において、成形材料Ｋ１は、厚肉部を形成するキャビティ領域１１と肉厚徐変部を形成するキャビティ領域１３とに跨るように、かつ、成形材料Ｋ１の１つの端部２０が肉厚徐変部を形成するキャビティ領域１３内に位置するように配置されている。
なお、厚肉部を形成するキャビティ領域とは、プレス成形した後にプレス成形体の厚肉部となる領域であり、肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とは、プレス成形した後にプレス成形体の肉厚徐変部となる領域である。
また、成形材料Ｋ１の１つの端部とは、成形材料Ｋ１がシート状である場合は、成形材料Ｋ１の長さ方向又は幅方向の一端部である。
【００３０】
工程（Ｐ１）で上記のように成形材料Ｋ１を配置することで、工程（Ｐ２）で成形材料Ｋ１を適度に流動させることができ、上記式（１）及び（２）を満たし、かつ内部に空間がなく、肉厚徐変部の薄肉部側の末端まで不連続炭素繊維が存在する、機械的強度に優れたプレス成形体を製造することができる。
成形材料Ｋ１は１枚のみ用いても良いし、２枚以上用いても良い。
【００３１】
図３〜５にも記載されているように、工程（Ｐ１）において、厚肉部を形成するキャビティ領域１１、肉厚徐変部を形成するキャビティ領域１３、及び薄肉部を形成するキャビティ領域１２の全てに跨るように、成形材料Ｋ２を配置した上に成形材料Ｋ１を配置することが好ましい。薄肉部を形成するキャビティ領域とは、プレス成形した後にプレス成形体の薄肉部となる領域である。
成形材料Ｋ２は、特に限定されないが、樹脂と炭素繊維を含むことが好ましく、樹脂と不連続炭素繊維を含むことが好ましい。樹脂と不連続炭素繊維については成形材料Ｋ１と同様のものが挙げられる。
成形材料Ｋ２はシート状であることが好ましい。
成形材料Ｋ２がシート状である場合、その厚みは特に限定されないが、例えば１〜４ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることがより好ましい。
成形材料Ｋ２は１枚のみ用いても良いし、２枚以上用いても良い。
【００３２】
本発明では、特に、図４に示すように、少なくとも１枚のシート状の成形材料Ｋ２と、別の少なくとも１枚のシート状の成形材料Ｋ２との間に、成形材料Ｋ１を配置することが好ましい。このように、成形材料Ｋ１を、成形材料Ｋ２で挟むように配置することで、成形材料Ｋ１がプレス成形体の表面にむき出しにならないため、プレス成形体が曲げ変形にも強くなる。
【００３３】
工程（Ｐ１）において、成形材料Ｋ２の上に、厚肉部を形成するキャビティ領域１２にのみ成形材料Ｋ３を配置することも好ましい。
成形材料Ｋ３は、特に限定されないが、樹脂と炭素繊維を含むことが好ましく、樹脂と不連続炭素繊維を含むことが好ましい。樹脂と不連続炭素繊維については成形材料Ｋ１と同様のものが挙げられる。
成形材料Ｋ３はシート状であることが好ましい。
成形材料Ｋ３がシート状である場合、その厚みは特に限定されないが、例えば１〜４ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることがより好ましい。
成形材料Ｋ３は１枚のみ用いても良いし、２枚以上用いても良い。
【００３４】
工程（Ｐ１）は、線分Ｓにおける点Ａと点Ｂの中間点Ｎから点Ａに向かって０．１Ｌまでの部分Ｔ１と、中間点Ｎから点Ｂに向かって０．１Ｌまでの部分Ｔ２とを形成するキャビティ領域内に、成形材料Ｋ１の１つの端部２０が位置するように配置する工程であることが好ましい。これにより、上記式（１）及び（２）を満たし、かつ内部に空間がなく、肉厚徐変部の薄肉部側の末端まで不連続炭素繊維が存在する、機械的強度に優れたプレス成形体を製造しやすい。
【００３５】
（工程（Ｐ２））
工程（Ｐ２）はプレス工程であり、特に限定されないが、コールドプレスであることが好ましい。
コールドプレスは従来公知の方法を用いて行うことができる。
コールドプレス法は、例えば、第１の所定温度に加熱した成形材料Ｋ１などの熱可塑性炭素繊維複合材料を第２の所定温度に設定された成形型内に投入した後、加圧及び冷却を行う。
具体的には、熱可塑性炭素繊維複合材料を構成する熱可塑性樹脂が結晶性である場合、第１の所定温度は融点以上であり、第２の所定温度は融点未満である。熱可塑性樹脂が非晶性である場合、第１の所定温度はガラス転移温度以上であり、第２の所定温度はガラス転移温度未満である。すなわち、コールドプレス法は、少なくとも以下の工程Ａ−１）〜Ａ−２）を含んでいる。
工程Ａ−１）熱可塑性炭素繊維複合材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加温する工程。
工程Ａ−２）上記工程Ａ−１）で加温された熱可塑性炭素繊維複合材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満に温度調節された成形型に配置し、加圧する工程。
これらの工程を行うことで、熱可塑性炭素繊維複合材料の成形を完結させることができる（プレス成形体を製造することができる）。
上記の各工程は、上記の順番で行う必要があるが、各工程間に他の工程を含んでもよい。他の工程とは、例えば、工程Ａ−２）の前に、工程Ａ−２）で利用される成形型と別の賦形型を利用して、成形型のキャビティの形状に予め賦形する賦形工程等がある。また、工程Ａ−２）は、熱可塑性炭素繊維複合材料に圧力を加えて所望形状の成形体を得る工程であるが、このときの成形圧力については特に限定はしないが、成形型キャビティ投影面積に対して２０ＭＰａ未満が好ましく、１０ＭＰａ以下であるとより好ましい。また、当然のことであるが、プレス成形時に種々の工程を上記の工程間に入れてもよく、例えば真空にしながらプレス成形する真空プレス成形を用いてもよい。
【００３６】
本発明では、成形材料Ｋ１を流動させて肉厚徐変部を形成するため、従来の技術のように、複数の繊維強化樹脂からなるシート基材の端部を階段状にずらしながら積層する必要がなく、生産性に優れる。
【００３７】
工程（Ｐ２）がコールドプレスの場合、成形下型に配置した成形材料は、成形下型に接触した瞬間から冷却されるため流動性が低下する。そのため、本発明では、成形材料Ｋ１は成形材料Ｋ２の上に配置するなど、成形下型と接触しないように配置することが好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例に用いて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。
【００３９】
＜実施例１＞
（複合材料１の調製）
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍにカットした帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ）を使用し、マトリクス樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレットに記載された方法に基づき、炭素繊維目付け１８００ｇ／ｍ２、ナイロン樹脂目付け１５００ｇ／ｍ２であるランダムに炭素繊維が配向したマットを作成した。
ランダムに炭素繊維が配向したものに樹脂を混ぜあわせた複合材料前駆体を、２６０℃に加熱した金型に載置して、プレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、厚さ２．６５ｍｍのシート状の複合材料１を得た。
得られた複合材料１に含まれる炭素繊維の平均繊維長は２０ｍｍであり、炭素繊維の体積含有率（Ｖｆ）は３５％であった。
【００４０】
（成形材料Ｋ１及びＫ２の作成）
上記複合材料１を切断して、厚さ２．６５ｍｍのシート状の成形材料Ｋ１を作成した。
また、上記複合材料１を切断して、厚さ２．６５ｍｍのシート状の成形材料Ｋ２を作成した。
【００４１】
（プレス成形体の製造）
成形材料Ｋ１及びＫ２を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２９０℃まで昇温し、図３に示したような成形上型３１及び成形下型３２からなる成形型内に、成形材料Ｋ２を配置し、その上に成形材料Ｋ１を配置した。なお、成形材料Ｋ１及びＫ２は、それぞれ１枚ずつ用い、成形材料Ｋ２は、厚肉部を形成するキャビティ領域、肉厚徐変部を形成するキャビティ領域、及び薄肉部を形成するキャビティ領域の全てに跨るように配置した。成形材料Ｋ１は、厚肉部を形成するキャビティ領域と肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とに跨るように、かつ、成形材料Ｋ１の１つの端部が肉厚徐変部を形成するキャビティ領域内に位置するように（線分Ｓにおける点Ａと点Ｂの中間点に成形材料Ｋ１の１つの端部が位置するように）配置した。
【００４２】
実施例１では、厚肉部と前記肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ａと、薄肉部と肉厚徐変部との境界面上の任意の点Ｂとを結ぶ線分のうち、最も短い線分Ｓの長さをＬとし、厚肉部の厚みをＨとし、薄肉部の厚みをｈとした場合、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ＝２ｍｍであり、Ｌ＝２０ｍｍであった。
実施例１のプレス成形体を上から観察し、炭素繊維の配向を調べたところ、線分Ｓにおける点Ａと点Ｂの中間点を含み、かつ厚肉部と肉厚徐変部との境界面に平行な面で、２つの領域に分けた場合、点Ａを含む領域における不連続炭素繊維の線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、点Ｂを含む領域における不連続炭素繊維の線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、ＤＢ＞ＤＡを満たしていた。
【００４３】
＜比較例１＞
Ｌ＝１０ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にしてプレス成形体を製造した。
【００４４】
［プレス成形体の断面の観察］
実施例１及び比較例１で製造したプレス成形体の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、比較例１では炭素繊維のうねりが多く観察された（図６参照）が、実施例１では炭素繊維のうねりはわずかに観察されただけであった（図７参照）。
【００４５】
［プレス成形体の耐荷重試験］
実施例１及び比較例１で製造したプレス成形体について、耐荷重試験を行った。図８に示すように、プレス成形体の厚肉部側の端部を固定し、薄肉部側の端部に荷重をかけ、プレス成形体が破壊するまで荷重を増加させた。プレス成形体が破壊したときの荷重が大きい方が、耐荷重に優れる。
その結果、実施例１では２２５Ｎであり、比較例１では２０５Ｎであった。
【００４６】
＜実施例２＞
（プレス成形体の製造）
実施例１で作成した複合材料１を用い、厚さ２．６５ｍｍのシート状の成形材料Ｋ１及び厚さ２．６５ｍｍのシート状の成形材料Ｋ２を作成した。
成形材料Ｋ１及びＫ２を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２９０℃まで昇温し、図４に示したような成形上型３１及び成形下型３２からなる成形型内に、成形材料Ｋ２を３枚重ねて配置し、その上に成形材料Ｋ１を１枚配置した。さらに、成形材料Ｋ１の上に、１枚の成形材料Ｋ２を配置した。成形材料Ｋ２は、厚肉部を形成するキャビティ領域、肉厚徐変部を形成するキャビティ領域、及び薄肉部を形成するキャビティ領域の全てに跨るように配置した。成形材料Ｋ１は、厚肉部を形成するキャビティ領域と肉厚徐変部を形成するキャビティ領域とに跨るように、かつ、成形材料Ｋ１の１つの端部が肉厚徐変部を形成するキャビティ領域内に位置するように（線分Ｓにおける点Ａと点Ｂの中間点に成形材料Ｋ１の１つの端部が位置するように）配置した。
【００４７】
実施例２では、Ｈ＝１０ｍｍ、ｈ＝８ｍｍであり、Ｌ＝２０ｍｍであった。
実施例２のプレス成形体の断面を観察し、炭素繊維の配向を調べたところ、線分Ｓにおける点Ａと点Ｂの中間点を含み、かつ厚肉部と肉厚徐変部との境界面に平行な面で、２つの領域に分けた場合、点Ａを含む領域における不連続炭素繊維の線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、点Ｂを含む領域における不連続炭素繊維の線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、ＤＢ＞ＤＡを満たしていた。
【００４８】
＜実施例３＞
Ｌ＝３０ｍｍとしたこと以外は、実施例２と同様にしてプレス成形体を製造した。
実施例３のプレス成形体の断面を観察し、炭素繊維の配向を調べたところ、線分Ｓにおける点Ａと点Ｂの中間点を含み、かつ厚肉部と肉厚徐変部との境界面に平行な面で、２つの領域に分けた場合、点Ａを含む領域における不連続炭素繊維の線分Ｓの方向の配向度ＤＡと、点Ｂを含む領域における不連続炭素繊維の線分Ｓの方向の配向度ＤＢとが、ＤＢ＞ＤＡを満たしていた。
【００４９】
［プレス成形体の曲げ強度］
実施例２及び実施例３で製造したプレス成形体について、曲げ強度を測定した。プレス成形体の曲げ試験の方法の模式図を図９に示す。図９に示すように、プレス成形体の厚肉部と肉厚徐変部との境界上に荷重をかけてプレス成形体が破壊した際の曲げ強度を求めた。
その結果、実施例２では４３２ＭＰａであり、実施例３では４４７ＭＰａであった。
【符号の説明】
【００５０】
１：プレス成形体
２：厚肉部
３：薄肉部
４：肉厚徐変部
５：点Ａを含む領域
６：点Ｂを含む領域
Ａ：点Ａ
Ｂ：点Ｂ
Ｓ：線分Ｓ
Ｌ：線分Ｓの長さ
Ｍ１：厚肉部と肉厚徐変部との境界面
Ｍ２：薄肉部と肉厚徐変部との境界面
Ｍ３：点Ｎを含み、かつ面Ｍ１に平行な面
Ｎ：点Ａと点Ｂの中間点
Ｋ１：成形材料Ｋ１
Ｋ２：成形材料Ｋ２
１１：厚肉部を形成するキャビティ領域
１２：薄肉部を形成するキャビティ領域
１３：肉厚徐変部を形成するキャビティ領域
２０：成形材料Ｋ１の端部
３１：成形上型
３２：成形下型
Ｆ：荷重
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020203427.tif 000009
【図８】
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【図９】
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