(57)【要約】【課題】フィラメントワインディング（ＦＷ）法によるＵＤライクな閉じた繊維強化複合成形体及びその製造方法の提供。【解決手段】固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体であって、Ｐ軸方向を中心とする環状成形体としたとき、Ｐ軸方向の幅（ｂ）と換算直径（Ｄ）とが、ｂ＜Ｄの関係を満たし、かつ、該成形体は、周方向の展開長さ（Ｌ）＝３．１４Ｄに渡り、幅（ｂ）方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含む、前記閉じた成形体、及びその製造方法。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体であって、Ｐ軸方向を中心とする環状成形体としたとき、Ｐ軸方向の幅（ｂ）と換算直径（Ｄ）とが、ｂ＜Ｄの関係を満たし、かつ、該成形体は、周方向の展開長さ（Ｌ）＝３．１４Ｄに渡り、幅（ｂ）方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含む、前記閉じた成形体。
【請求項２】
前記連続長強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、及びアラミド繊維からなる群から選ばれる、請求項１に記載の閉じた成形体。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド及びポリプロピレンからなる群から選ばれる、請求項１又は２に記載の閉じた成形体。
【請求項４】
前記閉じた成形体は、前記Ｐ軸に直交する断面において、環、多角形、十字、星形、又は棒状の形態である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の閉じた成形体。
【請求項５】
配管系フランジの補強インサートである、請求項４に記載の閉じた成形体。
【請求項６】
自動車ボディーのロノ字閉断面構造補強材である、請求項４に記載の閉じた成形体。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の閉じた成形体と射出成型体との複合構造を有する複合構造体。
【請求項８】
以下の工程：
マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸、及びマルチフィラメント連続長強化繊維と同熱可塑性樹脂のマルチフィラメント糸との混繊糸からなる群から選ばれる連続強化繊維の巻糸体を、単数又は複数準備する巻糸体準備工程；
その中心に回転軸を、該中心から半径方向に等距離離れて対称に配置された複数の糸かけ部を有する巻き取り部材に、又は回転軸に対して対称な凹部を有する金型に、該巻糸体からの強化繊維を、周方向の巻き取り長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、該回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き付ける巻き付け・配向工程；
該巻き取り部材に巻き付けた場合には、該巻き取り部材から、プレス成形用金型に、巻き取られた強化繊維を移し、又は該凹部を有する金型に巻き付けた場合には、該金型とともに、巻き取られた強化繊維を移送する、巻き取り体移送工程；
移送された巻き取り体を、所定の温度・圧力でプレス成形し、該熱可塑性樹脂を加熱溶融・冷却固化させることにより、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体を得るプレス成形工程；
必要により、得られた成形体に、加熱・軟化による曲げ加工をさらに施して所望の形状の閉じた成形体を得る形状化工程；
を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の閉じた成形体の製造方法。
【請求項９】
前記巻き取り部材の複数の糸かけ部が、３〜８角形状に配置されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記回転軸に対して対称な凹部を有する金型が、回転軸に直交する断面において、３〜８角形状の凹部を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂は、２層で構成され、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ１＋１０℃以下の温度でプレス成形する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂は、２層で構成され、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ２＋５℃以上、Ｔ１−５℃以下の温度でプレス成形し、内側の熱可塑性樹脂を溶融させた後に、Ｔ２＋１０℃以上かつＴ１＋１０℃以下の温度でプレス成形する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂は、２層で構成され、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ２＋５℃以上、Ｔ１−５℃以下の温度でプレス成形し、内側の熱可塑性樹脂を溶融させた後に、Ｔ２＋１５℃以上の温度でプレス成形することで該内側の熱可塑性樹脂及び／又は該外側の熱可塑性樹脂を金型外に排出し、Ｖｆを調整する工程を含む、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の閉じた成形体を、射出成型金型内にインサートし、射出成型する工程を含む、請求項７に記載の閉じた成形体と射出成型体との複合構造を有する複合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した（以下、「ＵＤライクな」、「一方向性の」ともいう。）複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体に関する。より詳しくは、本発明は、フィラメントワインディング（ＦＷ）法によるＵＤライクな閉じた繊維強化複合成形体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属代替材料として軽量化を目的に現在実用化されている樹脂系複合材料の成形方法としては、ベースマトリックスとして用いる樹脂が熱可塑性樹脂であるか又は熱硬化性樹脂であるか、補強材の体積含有率が５０％を超えるか否か、補強材が、紡糸された連続長繊維であるか又はチョップドストランドであるか又は織物であるか、の点で概ね分類することができる。
【０００３】
補強材として連続長繊維を用いるものとしては、合糸したロービングを１〜数１０本引き揃え、主にエポキシ、ポリエステル等の熱硬化性樹脂であるマトリックスを含浸させながら、マンドレル（金型）に所定の厚さまでテンションをかけて所定の角度で巻き付け、加熱オーブン等の中で加熱硬化後脱型するか又は樹脂、金属製中空ライナー／インナーと一体化する成形法であるフィラメントワインディング（ＦＷ、Filament Winding）法が知られている（ＦＷ法の概要については、図２を参照のこと。）。ＦＷ法は、補強材の体積含有率が高く、また強化繊維が円周方向に概ね配向しているため、ＦＲＰの成形法の中で強化繊維の強さを有効に利用しており、パイプ、圧力容器、釣り竿、ゴルフクラブシャフト等の製造に用いられているが、ＦＷ法で熱可塑性樹脂を用いた例はない。尚、ＦＷ法により、熱硬化性樹脂を含浸させたロービングを、金属板に所定の角度で巻き付けた後、加熱硬化させ、端部を切断し平板とすることは知られているが、熱可塑性樹脂を用いた閉じた繊維強化複合成形体の製造には用いられていない。
【０００４】
補強材としてチョップドストランドを用いるものとしては、補強材体積含有率が低く、マトリックスとして熱可塑性樹脂を用いる射出成形、スタンバブルシート成形が、熱硬化性樹脂を用いるＳＭＣ成形、ＢＭＣ成形、スプレー成形が知られている。しかしながら、これらの成形法で製造したものは、補強材の体積含有率が低く、また、強化繊維であるチョップドストランドがランダムに配向しているため、強化繊維の強さを有効に発現できない。
【０００５】
補強材として連続長強化繊維が経緯に配向した織物を用い、また、例えば、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂繊維又は熱可塑性樹脂製フィルムを用いるプレス成形、ハイブリッド（プレス＋射出複合）成形により得た成形品（テキスタイルコンポジット）は、ランダムに配向した強化繊維の短繊維を用いて得た射出成形品に比較して、強化繊維の体積率が高く、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、最大衝撃エネルギー（高速面衝撃）がいずれも高いため、高強度、高剛性の補強材として、例えば、航空機、鉄道車両、自動車等の骨格部材、シート部材、衝撃吸収部材等への応用が期待されている。
【０００６】
かかる状況下、以下の特許文献１には、以下の事項が検討されている。
炭素繊維、ガラス繊維等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプレグ）は室温では硬い板の状態なので複雑な形状をした成形型に沿って積層成形するのが難しく、また、熱硬化性樹脂を使ったプリプレグは柔らかで、しかも粘着性があるため成形は容易であるものの生産性に問題があること；
熱可塑性樹脂を繊維に加工して、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維と一緒に織り上げた混織繊物であれば、織物であるので柔軟性に富み、複雑な形状にも加工でき、強化繊維と樹脂が両方とも繊維の状態でからみ合っているので、加熱溶融して複合材料を作ると、繊維と樹脂の混ざり具合も均一になる。しかしながら、混織繊物を成形する場合、素材が柔らかいために、ハンドリングが難しく、安定した高サイクル生産を行うには、やはり難点があること；
他方、金属成形の分野においては、長い歴史の中で種々の高サイクル成形技術が確立されてきており、その中で絞り加工を中心とした板金プレス成形（圧縮成形の一種）は最も一般的な高サイクル成形方法の一つである。樹脂系複合材料の分野でも一次素材として、炭素繊維、ガラス繊維等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプレグ）を使用することができれば、金属成形と同様に、最も生産性の高い成形手法に成りえるため、成形に供する素材として、規則性を有する織物状配向の強化繊維を熱可塑性樹脂に含浸、凝固させたシートを用いればよいこと；
しかしながら、織物素材をシート成形、つまり、圧縮加工、絞り加工等の組み合わせ成形する場合、繊維自体の伸び、繊維形状の伸び、剪断すべり、格子効果による変形が生じること（これらの変形については、それぞれ、図１（ａ）〜（ｄ）を参照のこと。）；
繊維自体の伸びは、成形中に引張力が作用することによる繊維自体の伸び変形であり、最大ひずみとして約５％以下（例えば、ガラス繊維では５％程度、炭素繊維では、最大２％程度）であり、全体に占める影響は少なく、また、繊維形状の伸びは、繊維を織った際の、縦・横糸のゆるみが成形中に伸びることによる変形であり、シートの強度を高めるため、シート織の際、これらのゆるみは極力少なくなるように管理されており、全体の変形に占める影響は少なく、また、剪断すべりは、角部等急激な変形が生じる箇所で発生するが、格子効果による変形は、金属の剪断ひずみに類似したものであり、変形中、繊維は伸びずに配向方向を変化させるだけであり、比較的小さな力で大きな変形が得られ、織物素材のート成形においては、変形領域の大部分は、格子効果による変形に起因していること；
そこで、シート成形中に局部的なシート座屈がなく、良好な性状品を得るために、成形途中に織物の格子変形角度が一定角以上にならないよう、制御する必要があるため、それを解決するための技術的手段として、成形中にシートをクランプするフレーム部において、成形途中でシートの格子変形角度が一定角度以上にならないように、繊維拘束ピンの突出によりシートの必要箇所を拘束するとともに、成形終了時に成形品を取り出した際、繊維拘束ピンを自動的に元の位置に復帰させることにより、シートに皺がよることがなく、連続成形を行い得る熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの繊維流動制御方法及びその装置を提供すること。
【０００７】
他方、以下の特許文献２には、一方向（ＵＤ、Uni Direction）繊維が一方向性の様式で連続して且つ均一に配向されている荷重支持要素の、例えば、航空宇宙用の乗り物の一部である支持体への取り付け部分の表面を、樹脂マトリック中にランダムに配向され、切断された不連続繊維を含む接続要素で、オーバーモールドにより覆った複合材構造物が開示されている。かかる複合材構造物の接続要素は、位置方向繊維複合材である荷重持要素と異なり、機械加工による層間剥離による影響を受けにくく機械加工が容易であり、また、支持体への荷重支持要素との間の非常に強い接続が可能になるとされる。特許文献２には、荷重支持要素は、一方向繊維から作製され、一方向繊維は、プリプレグトウ又はテープの形態であってよく、荷重支持要素の形成中に樹脂で含浸されるドライなＵＤ繊維であってもよいと記載されているが、強化繊維の一方向への配向は、炭素繊維の一方向プリプレグテープであるＵＤテープ（ＨｅｘＰｌｙ（登録商標））（炭素繊維／熱可塑性強化エポキシ）が例示されているに過ぎない。すなわち、特許文献２には、プレス成形に際して強化繊維を一方向に配向させるために、ＵＤ繊維が予め並列しているＵＤテープを用いている。しかしながら、幅数ｍｍ〜１０ｍｍ程度のＵＤテープを用いて狭い幅の帯状成形体を得ようとする場合に、斜めに強化繊維を横断させて、幅方向に強化繊維で補強することができないとう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７７１６９２号公報
【特許文献２】特許第６１５４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記した従来技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、フィラメントワインディング（ＦＷ）法によるＵＤライクな閉じた繊維強化複合成形体、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決すべく、本発明者らは鋭意検討し実験を重ねた結果、ＦＷ法により連続長強化繊維の巻き付け体を、周方向の巻き付け長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、予め準備し、これをプレス成形することで、幅方向にも補強されたＵＤライクな閉じた繊維強化複合成形体を製造できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
［１］固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体であって、Ｐ軸方向を中心とする環状成形体としたとき、Ｐ軸方向の幅（ｂ）と換算直径（Ｄ）とが、ｂ＜Ｄの関係を満たし、かつ、該成形体は、周方向の展開長さ（Ｌ）＝３．１４Ｄに渡り、幅（ｂ）方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含む、前記閉じた成形体。
［２］前記連続長強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、及びアラミド繊維からなる群から選ばれる、前記［１］に記載の閉じた成形体。
［３］前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド及びポリプロピレンからなる群から選ばれる、前記［１］又は［２］に記載の閉じた成形体。
［４］前記閉じた成形体は、前記Ｐ軸に直交する断面において、環、多角形、十字、星形、又は棒状の形態である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の閉じた成形体。
［５］配管系フランジの補強インサートである、前記［４］に記載の閉じた成形体。
［６］自動車ボディーのロノ字閉断面構造補強材である、前記［４］に記載の閉じた成形体。
［７］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の閉じた成形体と射出成型体との複合構造を有する複合構造体。
［８］以下の工程：
マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸、及びマルチフィラメント連続長強化繊維と同熱可塑性樹脂のマルチフィラメント糸との混繊糸からなる群から選ばれる連続強化繊維の巻糸体を、単数又は複数準備する巻糸体準備工程；
その中心に回転軸を、該中心から半径方向に等距離離れて対称に配置された複数の糸かけ部を有する巻き取り部材に、又は回転軸に対して対称な凹部を有する金型に、該巻糸体からの強化繊維を、周方向の巻き取り長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、該回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き取る巻き付け・配向工程；
該巻き取り部材に巻き付けた場合には、該巻き取り部材から、プレス成形用金型に、巻き取られた強化繊維を移し、又は該凹部を有する金型に巻き付けた場合には、該金型とともに、巻き取られた強化繊維を移送する、巻き取り体移送工程；
移送された巻き取り体を、所定の温度・圧力でプレス成形し、該熱可塑性樹脂を加熱溶融・冷却固化させることにより、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体を得るプレス成形工程；
必要により、得られた成形体に、加熱・軟化による曲げ加工をさらに施して所望の形状の閉じた成形体を得る形状化工程；
を含む、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の閉じた成形体の製造方法。
［９］前記巻き取り部材の複数の糸かけ部が、３〜８角形状に配置されている、前記［８］に記載の方法。
［１０］前記回転軸に対して対称な凹部を有する金型が、回転軸に直交する断面において、３〜８角形状の凹部を有する、前記［８］に記載の方法。
［１１］前記マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂は、２層で構成され、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ１＋１０℃以下の温度でプレス成形する、前記［８］〜［１０］のいずれかに記載の方法。
［１２］前記マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂は、２層で構成され、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ２＋５℃以上、Ｔ１−５℃以下の温度でプレス成形し、内側の熱可塑性樹脂を溶融させた後に、Ｔ２＋１０℃以上かつＴ１＋１０℃以下の温度でプレス成形する、前記［８］〜［１１］のいずれかに記載の方法。
［１３］前記マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂は、２層で構成され、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ２＋５℃以上、Ｔ１−５℃以下の温度でプレス成形し、内側の熱可塑性樹脂を溶融させた後に、Ｔ２＋１５℃以上の温度でプレス成形することで該内側の熱可塑性樹脂及び／又は該外側の熱可塑性樹脂を金型外に排出し、Ｖｆを調整する工程を含む、前記［８］〜［１２］のいずれかに記載の方法。
［１４］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の閉じた成形体を、射出成型金型内にインサートし、射出成型する工程を含む、前記［７］に記載の閉じた成形体と射出成型体との複合構造を有する複合構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体は、文字通り複数の連続長強化繊維が周方向に連続してＵＤライクに配向しているため、拡径方向及び周方向に強化されたものである。また、本発明に係る成形体は、図５に示すような幅が狭い環状成形体とした場合であっても、周方向の展開長さに渡り、幅方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含むため、幅方向にも強化されたものである。
また、本発明に係る成形体の製造方法では、ＦＷ法を採用することにより、織物ではなく、得ようとする成形品中での長さに略等しい長さの、均一に一方向に配向した強化繊維の巻き取り体を予め準備し、これを補強材として用いるため、製織に関わる設備コストを必要とせず、例えば、コーティング糸製造装置、ＦＷ装置、加熱成形プレス装置、必要により加熱・軟化による曲げ加工装置、トリミング装置等のみで、最終製品までの一連の製造工程が完成するため、多品種少量生産に対応しやすく、また、ＦＷ法を採用することにより、生産量増加に伴い、強化繊維の糸目付を高めたり、強化繊維として、比較的安価な撚りをかけていないロービング形態の糸を使用することができ、得ようとする閉じた繊維強化複合成形体の肉厚をかせぐために、ＦＷの巻き数を増加させたり、ＦＷ法により巻き付け体を複数セット用いたりすることができる。加えて所定の形状を成形しようとする場合、織物素材の場合には所定形状に裁断する必要があり、端材が発生して歩留まりが悪いが、ＦＷ法を採用すれば歩留まりが良くなる。また、一般的にＵＤテープを使用した場合にはＵＤテープが薄いため、所定の厚みを形成する場合の積層工程に時間がかかる上にＦＷ法のように閉じた形状を作るのが難しい。さらに、本発明に係る閉じた成形体は、Ｐ軸に直交する断面において、環、多角形、十字、星形、棒状等の様々な形態を呈することができ（図１１、１３、１４参照）、また、各Ｐ軸が重ならないように互に接合されている構造体（図１５参照）、射出成型体との複合構造を有する複合構造体（図１２参照）とすることができるため、配管系フランジの補強インサート、自動車ボディーのロノ字閉断面構造補強材、例えば、図１６に示すように、フード、フロントピラー、ルーフ、ドア、リアハッチドア、トランク、フフロアー、バッテリケース、センター、リア補強等の補強部材や、タイヤホイール、サスペンションアーム（図示せず）等の補強部材として好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】織物素材をシート成形する際の、繊維自体の伸び（ａ）、繊維形状の伸び（ｂ）、剪断すべり（ｃ）、格子効果による変形（ｄ）の説明図である。
【図２】従来技術のＦＷ法による成形の説明図である。
【図３】マルチフィラメント連続長強化繊維と同熱可塑性樹脂のマルチフィラメント糸との混繊糸（ａ）、マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸（ｂ）、及びマルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を融点の異なる２層の熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸（ｃ）の断面図である。
【図４】本実施形態の閉じた成形体の製造方法の巻き付け・配向工程に使用する巻き取り部材（４）の一例の側面図と正面図である。糸かけ部（１ａ〜１ｄ）４本の場合。
【図５】本実施形態の閉じた成形体における、Ｐ軸方向を中心とする環状成形体としたとき、Ｐ軸方向の幅（ｂ）と換算直径（Ｄ）とが、ｂ＜Ｄの関係を満たし、かつ、該成形体は、周方向の展開長さ（Ｌ）＝３．１４Ｄに渡り、幅（ｂ）方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含むという特徴を説明するための図面である。
【図６】本実施形態の閉じた成形体の製造方法のプレス成形工程を説明するための図面である。幅方向と径方向に圧縮・加熱する場合。
【図７】本実施形態の閉じた成形体の製造方法の巻き付け・配向工程に使用する回転軸に対して対称な凹部を有する金型とその凹部の一例の斜視図である。尚、凹部巻き付け部分の寸法は例示である。
【図８】回転軸に対して対称な凹部を有する金型の凹部に強化繊維を巻き付ける場合の巻き付け方の一例である。（ａ）パラレル巻き一層目、（ｂ）ヘリカル巻き１本目、（ｃ）パラレル巻き２層目、（ｄ）ヘリカル巻き２本目。
【図９】本実施形態の閉じた成形体の製造方法において、凹部を有する金型に巻き付けた場合には、該金型とともに、巻き取られた強化繊維を移送する、巻き取り体移送工程；及びその後のプレス成形工程における金型の移動方向を説明する斜視図（ａ）、及び（ｂ）断面図である。
【図１０】本実施形態の閉じた成形体の製造方法において、４角形状の強化繊維巻き取り体又は部分成形体の中央に、十字状の賦形用金型を配置して、中空の十字型成形体を成形する場合のプレス成形工程を説明するための断面図である。（ａ）プレス成形前、（ｂ）プレス成形後。
【図１１】図１０に示すプレス成形により得られた閉じたＵＤ成形体の一例の断面図である。
【図１２】図１１に示す閉じたＵＤ成形体の内部（中空部分）に強化短繊維射出成型体を配した複合構造を有する複合構造体の一例の断面図である。
【図１３】本実施形態の閉じた成形体（７）が環状である場合の斜視図及び断面図である。
【図１４】本実施形態の閉じた成形体が、Ｐ軸に直交する断面において、四角形である場合に、これに、加熱・軟化による曲げ加工をさらに施して十字形状の閉じた成形体を得る形状化工程を説明するための図面である。
【図１５】本実施形態の閉じた成形体（７、長方形断面）２つが、各Ｐ軸が直交して互いに接合されている構造体を説明するための斜視図である。
【図１６】自動車ボディーのロノ字閉断面構造補強材、例えば、フード、フロントピラー、ルーフ、ドア、リアハッチドア、トランク、フフロアー、バッテリケース、センター、リア補強のための補強部材としての、本実施形態の閉じた成形体の適用を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
第一の実施形態は、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体であって、Ｐ軸方向を中心とする環状成形体としたとき、Ｐ軸方向の幅（ｂ）と換算直径（Ｄ）とが、ｂ＜Ｄの関係を満たし、かつ、該成形体は、周方向の展開長さ（Ｌ）＝３．１４Ｄに渡り、幅（ｂ）方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含む、前記閉じた成形体である。
第二の実施態様は、以下の工程：
マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸、及びマルチフィラメント連続長強化繊維と同熱可塑性樹脂のマルチフィラメント糸との混繊糸からなる群から選ばれる連続強化繊維の巻糸体を、単数又は複数準備する巻糸体準備工程；
その中心に回転軸を、該中心から半径方向に等距離離れて対称に配置された複数の糸かけ部を有する巻き取り部材に、又は回転軸に対して対称な凹部を有する金型に、該巻糸体からの強化繊維を、周方向の巻き取り長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、該回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き取る巻き付け・配向工程；
該巻き取り部材に巻き付けた場合には、該巻き取り部材から、プレス成形用金型に、巻き取られた強化繊維を移し、又は該凹部を有する金型に巻き付けた場合には、該金型とともに、巻き取られた強化繊維を移送する、巻き取り体移送工程；
移送された巻き取り体を、所定の温度・圧力でプレス成形し、該熱可塑性樹脂を加熱溶融・冷却固化させることにより、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体を得るプレス成形工程；
必要により、得られた成形体に、加熱・軟化による曲げ加工をさらに施して所望の形状の閉じた成形体を得る形状化工程；
を含む、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の閉じた成形体の製造方法である。
【００１５】
図１３は、本実施形態の閉じた成形体が環状である場合の斜視図及び断面図である。
前記したように、従来技術の幅数ｍｍ〜１０ｍｍ程度のＵＤテープを用いて狭い幅の帯状成形体を得ようとする場合には、斜めに強化繊維を横断させて、幅方向に強化繊維で補強することができないとう問題があるところ、本実施形態の閉じた成形体では、図５に示すように、Ｐ軸方向の幅（ｂ）と換算直径（Ｄ）とが、ｂ＜Ｄの関係を満たす幅が狭い環状成形体である場合に、周方向の展開長さに渡り、幅方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含むため、幅方向にも強化されたものとなる。
尚、本、明細書中、用語「環状成形体」とは、閉じた形態を呈する成形体であることを意味し、かかる形態は、円、楕円に限らず、４角形を含む任意の多角形を包含する。
また、用語「換算直径」とは、かかる多角形を円に変形（換算）した場合の直径であり、また、「周方向の展開長さ」とは、円に換算した場合の周長である。
【００１６】
本願明細書中、「周方向に連続して一方向に配向した」とは、連続長強化繊維が周方向の展開長さを超えて連続していること、換言すれば、連続長強化繊維が１巻き以上で巻き取られていることを意味する。例えば、プレス成形において、巻き数が１００の巻き取り体を補強材として用いる場合、巻き数が２の巻き取り体と巻き数が９８の巻き取り体とに分けて用いてもよい。なぜなら、熱可塑性樹脂が固化した後の成形体では、連続長強化繊維が周方向の展開長さを超えて連続している限り、全ての長さで連続しているものとそうでないものとの間で強度に実質的な差異はないからである。
【００１７】
一般に、織物、チョップド長繊維ベースの熱硬化性、熱可塑性樹脂複合材は、経緯の強度、弾性率が平均化（等方性）するため、高い強度、弾性率は期待できない。他方、強化長繊維が一方向に配向したＵＤライクな熱硬化性、熱可塑性樹脂複合材は、異方性が高く、高弾性率、高強度が期待できる。しかしながら、高弾性率、高強度を期待して、強化長繊維が一方向に配向したＵＤライクな熱可塑性樹脂複合材を作製しようとすると、プレス成形、ハイブリッド（プレス＋射出複合）成形時に熱可塑性樹脂の流動による繊維配向乱れが発生してしまう。そこで、本願発明者らは、プレス成形、ハイブリッド（プレス＋射出複合）成形時の繊維配向乱れを回避するために、周方向の巻き取り長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き取られた強化繊維を、予め準備し、これを金型に移送し、又は回転軸に対して対称な凹部を有する金型に、該巻糸体からの強化繊維を、周方向の巻き取り長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、該回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き取る巻き付けた金型自体を移送し、移送された巻き取り体を、所定の温度・圧力でプレス成形し、熱可塑性樹脂を加熱溶融・冷却固化させることにより、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体を得ることにしたものである。本実施形態の閉じた成形体では、文字通り複数の連続長強化繊維が周方向に連続してＵＤライクに配向しているため、拡径方向及び周方向に強化されたものとなる。回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き取る工程は、図４に示す巻き取り部材（４）を用いて、又は図７、８に示す回転軸に対して対称な凹部（１４）を有する金型（１３）を用いて、ＦＷ法により実施することができる。
【００１８】
図４、図８に示すように、本実施形態の閉じた繊維強化複合成形体の製造方法の巻き付け・配向工程（ＦＷ）においては、強化繊維の織物を予め準備しておく必要はなく、マルチフィラメント連続長強化繊維（１０）の周囲を熱可塑性樹脂（１１、１２）でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸（図３（ａ）、図３（ｃ）、以下、単に「コーティング糸」ともいう。）、及びマルチフィラメント連続長強化繊維（１０）と同熱可塑性樹脂のマルチフィラメント糸（１１）との混繊糸（図３（ｂ）、以下、単に「混繊糸」ともいう。）からなる群から選ばれる強化繊維の巻糸体を、単数又は複数準備しておけばよいため、製織における、巻き返し、整経、糊付け、経通し、機掛け、管巻き、製織、さらには生機のトリミング等の複雑な工程が不要となるため設備投資が軽くなり、また、多品種少量生産への対応がしやすくなる。
また、強化繊維の織物を用いる場合、例えば、ガラス繊維の巻糸体と熱可塑性長繊維の巻糸体から、ガラス繊維と熱可塑性長繊維の混繊糸を作製し、これを経糸及び／又は緯に用いて織物を製織し、仕上げ加工し、さらに得られた生機をトリミングしなければならない。
勿論、ＦＷ法を採用すれば、コーティング糸又は混繊糸の準備は必要となるが、少なくとも、製織、仕上げ加工、トリミングが省ける点で、織物を用いる場合に比較して設備投資は格段に低くなる。
【００１９】
図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、それぞれ、混繊糸、コーティング糸、２層コーティング糸の断面を示す。
図３（ａ）では、ガラス繊維の単糸（１０）と熱可塑性長繊維の単糸（１１）が混じった混繊糸が示されているが、マルチフィラメントガラス繊維の束とマルチフィラメント熱可塑性樹脂長繊維の束を単に束ねたものであってよい。
図３（ｂ）に示すコーティング糸は、マルチフィラメントガラス繊維（１０）の束の周囲、加熱溶融された熱可塑性繊維（１１）を一定の厚みでコーティングしたものである。コーティング糸は、例えば、入口側孔Ａと、孔Ａよりも大きな出口側孔Ｂを備えたダイを用い、孔Ａに強化繊維の束を通過させつつ、孔Ｂに溶融樹脂を供給して強化繊維の束を被覆した後、樹脂を冷却固化させることにより、製造することができる。コーティング糸は、樹脂コーティングにより内部のガラス繊維が保護され、以降の工程においてガラス繊維の損傷を防止することができる点で、混繊糸や含浸糸よりも好ましい。
図３（ｃ）に示す２層コーティング糸は、融点の異なる熱可塑性樹脂を内側（１１）と外側（１２）の２層にコーティングしたものである。マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂を２層で構成する場合、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ１＋１０℃以下の温度でプレス成形することが好ましい。そうすることで、プレス成形時の際、外側の樹脂の流動性を抑制しながら、内側の樹脂を高く流動化させて、マルチフィラメント連続長強化繊維の束内への樹脂含浸を促進することができる。また、マルチフィラメント連続長強化繊維の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングした熱可塑性樹脂コーティング糸のコーティング熱可塑性樹脂を２層で構成する場合、外側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ１が、内側の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも１０℃以上高く、かつ、Ｔ２＋５℃以上、Ｔ１−５℃以下の温度でプレス成形し、内側の熱可塑性樹脂を溶融させた後に、Ｔ２＋１５℃以上の温度でプレス成形することで該内側の熱可塑性樹脂及び／又は該外側の熱可塑性樹脂を金型外に排出し、Ｖｆを調整することができる。連続長強化繊維でない場合、例えば、短繊維を用いる場合には、短繊維の切断端面から内側の樹脂が流れ出てしまいため、かかる促進効果は期待できない。例えば、内層（内側の）樹脂融点が２１０℃、外層（外側の）樹脂融点が２６０℃であるとき、金型温度２６０℃でプレス成形すれば、外層樹脂は、軟化変形はするが流動はしない。他方、内層樹脂は十分溶融流動化し、連続強化繊維の束の内部に含浸する。さらに２８０℃に加熱し、外層樹脂を流動化し、環状部材から薄肉リブ形成や製品外へ溶融樹脂を排出することにより、環状部材のＶｆ体積含有率を上昇、強度、剛性を向上することができる。例えば、コーティング糸Ｖｆが４０％であるとき、成形体環状部のＶｆを５０％とすることができ、この場合、成形体環状部のＶｆ向上は、コーティング糸の２層構造には依存しない。
【００２０】
コーティング糸、混繊糸に含まれる強化連続長繊維は、ガラス繊維に限定されず、炭素繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維、バサルト繊維等の有機向きの強化繊維を広く包含する。これらの強化連続長繊維は、単独で使用しても、２種以上混ぜて使用してもよい。
また、本実施形態の繊維強化複合シート中の強化繊維の体積比を見込んで、コーティング糸、混繊糸、含浸糸中の、強化繊維に対する熱可塑性樹脂（繊維）又は熱硬化性樹脂の使用量を調整することが必要である。
使用する熱可塑性樹脂（繊維）又は熱硬化性樹脂も特に制限はないが、例えば、熱可塑性樹脂としてポリアミド（ＰＡ）６６、ＰＡ６、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を挙げることができ。
これらの樹脂には、製品要求特性に応じ適宜、染顔料、離型剤等の各種添加剤を添加してもよい。
【００２１】
図４に、本実施形態の閉じた成形体の製造方法の巻き付け・配向工程に使用する巻き取り部材（４）の一例の側面図と正面図を示す。本実施形態の閉じた成形体の製造方法の巻き付け・配向工程は、その中心に回転軸（３）を、該中心から半径方向に等距離離れて対称に配置された複数の糸かけ部（１ａ、１ｂ…）を有する巻き取り部材（４）に、該巻糸体（０）からの強化繊維を、周方向の巻き取り長さが得ようとする成形品中での長さに略等しくなるように、該回転軸に直交する方向に対して０〜１８度で該回転軸を回転させることにより一方向に巻き取る工程である。図４は、糸かけ部（１ａ〜１ｄ）が４本の場合を例示するが、かかる糸かけ部は、得ようとする成形体中での強化繊維の周方向長さに相当する長さの巻き取り体を調製するために、回転台座（２）上に回転中心から半径方向に等距離離れて対称に配置された複数本で存在し、かつ、巻き取り長さを可変できるよう径方向の距離を調整するための機構を備えたものであることができる。生産性、巻き取り速度高速化に伴う振動、周速変化の抑制の観点から、巻き取り形態は、略円乃至多角形、例えば、３角形、４角形、６角形、８角形等であることが好ましい。
また、綜絖（１５）を幅方向に振り、一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を配することで、最終的に幅方向にも強化された成形品を得ることができる。
パラレル巻（０度）とヘリカル巻（最大１８度）の層構成は、閉じた繊維強化複合成形体に要求される強度に依存して適宜設計することができるが、例えば、ＵＤ強度を更に高めたい場合にはパラレル巻の割合を高めればよい。尚、回転軸に直交する方向を回転させることで一方向に巻き取る工程では０〜１８度がよく、好ましくは０〜１０度である。
強化繊維の巻き付け時のテンションは適宜調整すればよいが、巻き付け時のテンションが高すぎると、強化繊維が破断するおそれがある。
【００２２】
図６は、本実施形態の閉じた成形体の製造方法のプレス成形工程を説明するための図面であり、幅方向と径方向に圧縮・加熱する場合を例示している。まず、上記のようにして調製した巻き取り体（６）を、巻き取り部材（４）から、プレス成形用金型（５ａ）に、移送する。かかる移送は、糸かけ部の巻き取り長さを可変できるよう径方向の距離を調整するための機構を用いて、巻き取り体の強化繊維のテンションを緩めることで可能となる。次いで、金型（５ａ）とこれに対向する金型（５ｂ）、及び径方向金型（５ｃ、５ｄ）間の距離を縮め圧縮と同時に加熱するプレス成形を行うことで、熱可塑性樹脂を加熱溶融・冷却固化させることにより、固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体を得ることができる。閉じた成形体が環状の場合には、図１３に示すような物が得られる。
【００２３】
巻き取り体（６）から、複雑な形状の成形体を一気に作製しようとすると、金型の構造上無理がでる場合があるため、必要により、得られた成形体に、加熱・軟化による曲げ加工をさらに施して所望の形状の閉じた成形体を得る形状化工程を施すことで、所望の複雑な形状の成形体を製造することができる。例えば、図１４に示すように、まず、４角形の閉じた成形体を調製した後に、矢印に示す方向に曲げ加工を施せば、十字状の形態の閉じた成形体を製造することができる。かかる加熱・軟化による曲げ加工は、熱可塑性樹脂コーティング糸を用いることにより、可能となるものである。所望の複雑な形状は特に制限されないが、例えば、Ｐ軸に直交する断面において、環、多角形、十字、星形、又は棒状の形態であることができる。
【００２４】
本実施形態の閉じた成形体の製造方法の巻き付け・配向工程に使用する巻き取り部材（４）に代えて、図７に示すような、回転軸に対して対称な凹部を有する金型（１３）を用いることができる。尚、図７に示す金型（１３）は、凹部（１４）を上下に挟むブロックの嵌合を解放することにより、凹部に巻かれた巻き取り体又は部分成形体を、取り出し、これをさらなる成形工程や、曲げ加工工程に供することができる。
金型の凹部（１４）には、例えば、図８に示すように、パラレル巻き（図８（ａ）、（ｃ）参照）の層の間に、ヘリカル巻き（図８（ｂ）、（ｄ）参照）一本（一回）を挿入することができる。
凹部（１４）の断面形状としては、前記した巻き取り部材（４）と同様に、略円乃至多角形、例えば、３角形、４角形、６角形、８角形等であることができる。
【００２５】
回転軸に対して対称な凹部を有する金型（１３）に連続強化繊維を巻き取った場合には、図９に示すように、金型（１５ａ〜１５ｄ）を凹部（１４）に対して所定の隙間をもって移動した後、加熱・圧縮することにより、プレス成形して、閉じたＵＤ成形体を製造することができる。
【００２６】
また、図１０に示すように、本実施形態の閉じた成形体の製造方法の巻き付け・配向工程に使用する巻き取り部材（４）を用いて、又は、回転軸に対して対称な凹部を有する金型（１３）を用いて、略４角形状のコーティング糸（６）の巻き取り体（６）巻き取り体又はその部分成形体を予め準備し、その中央に略十字状の賦形用金型（金属）（１６）を配置し（図１０（ａ）参照）、四隅からスライドコア（１７ａ〜１７ｄ）を中央に寄せるように移動させて、加熱圧縮することにより（図１０（ｂ）参照）、図１１に示すような、中空の略十字状の閉じたＵＤ成形体を製造することができる。
【００２７】
プレス成形後には、所望の製品形状に合わせ、成形品の周縁をトリミングすることが好ましい。トリミング装置としては、例えば、レーザ、ウォータージェット（研磨剤、レーザ併用）等を用いることができる。
【００２８】
図１５に例示するように、上記のようにして作製した閉じた成形体を２つ用意し、これらを、それぞれのＰ軸が重ならないように互に接合することで構造体を製造することができる。元論、Ｐ軸が一致する二重環状の構造体を製造することもできる。この時の接合方法は特に制限されず、例えば、熱圧着、ボルト・ナット、嵌合等であることができる。図１５に例示する構造体は、例えば、図１６に例示する自動車ボディーのロノ字閉断面構造補強材、例えば、フード、フロントピラー、ルーフ、ドア、リアハッチドア、トランク、フフロアー、バッテリケース、センター、リア補強等の補強部材として、また、タイヤホイール、サスペンションアーム（図示せず）等の補強部材として用いることができる。
【００２９】
上記のようにして作製した成形体を、射出成型金型内にインサートし、強化繊維のチョップドストランド等を含む熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として射出成形によりオーバーモールドすることで、上記閉じた成形体と射出成型体との複合構造を有する複合構造体を製造することができる。かかる複合構造体として配管系フランジの補強インサートを挙げることができる。また、例えば、図１１に示すような中空の略十字状の閉じたＵＤ成形体の内部（中空部）に短繊維強化繊維射出成形体を配した複合構造を形成すれば、図１２に示すような複合成形体を製造することができる。射出成型体との複合構造とすることで、上記閉じた成形体に平面形状やリブ補強形状を追加したり、箱形状のプランジ等にインサート補強したり、剛性向上により反りを低減したり、耐摩耗性を向上させたり、オイル等のシール性を向上させたりすることができる。
オーバーモールドする樹脂は、上記閉じた繊維強化複合成形体のマトリックス樹脂と主成分が同質であるものが好ましく、例えば、ＰＡ６６系ならＰＡ６６系、ＰＰ系ならＰＰ系であることが好ましく、種々の共重合組成の樹脂であってもよい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
［実施例１］
［巻き付け工程］
ガラス強化繊維を芯材にＰＡ６１２が被覆され、さらにその周囲にＰＡ６６が被覆された、外形φ約０.５ｍｍ、Ｖｆ＝４６％のコーティング糸を用意した。
用いたガラス強化繊維は、日本電気ガラス社製のガラスファイバー、繊度６８５ｄｔｅｘ、単糸数４００本であった。
ＦＷ装置として、旭化成エンジニアリング（株）製「１０００Ｐ」を用いた。尚、「１０００」は１０００ｍｍ用、「Ｐ」は５軸制御を意味する。最大径φは４００ｍｍであった。
上記コーティング糸１本をクリール（張力制御繰り出し装置）に取り付け、図７に示す巻き付け冶具（回転軸に対して対称な凹部（１４）を有する金型（１３））に巻き付けた。
巻き付け条件は、テンションが５０ｇ／コーティング糸１本、回転数２０ｒｐｍ、図８に示すように回転軸に直交する方向に対してパラレル巻０．５ｍｍピッチ３０ｍｍ幅で１層巻き付けた後、１８度のヘリカル巻き１回、続いてパラレル巻き０．５ｍｍピッチ３０ｍｍ幅で１層巻き付けた後、さらにヘリカル巻き１回と繰り返してパラレル巻き４層、ヘリカル巻き４回でコーティング糸を巻き付けた糸掛け金型（１３）を準備した。尚、これら糸層の厚みは２．５ｍｍ、周長は４００ｍｍであった。
【００３１】
［内層含侵工程］
次いで、図９に示すように、コーティング糸を凹部（１４）に巻き付けた金型（１３）を、スライドコア（金型１５ａ〜１５ｄ）４面で加圧・加熱することでコーティング糸に被覆している樹脂を溶融・含侵させた。
まず、スライドコアの温度を２６０℃（ＰＡ６１２の融点以上、ＰＡ６６の融点以下）まで昇温し、１ＭＰａの圧力を付与して、凹部（１４）を押し付け、そのまま５分間保持することでＰＡ６６の外層によって内層のＰＡ１２が流出しないようにしつつ、コーティング糸の内層にＰＡ１２を含侵させた。
次いで、１ＭＰａの圧力を保持したまま、スライドコア（金型１５ａ〜１５ｄ）の温度を２７０℃まで昇温し、３分間保持することでコーティング糸の外層を溶融させた。
次いで、１ＭＰａの圧力を保持したまま、スライドコア（金型１５ａ〜１５ｄ）の温度を２８０℃まで昇温し、コーティング糸の外層を流動化することで金型外に意図的に樹脂を排出することで、Ｖｆを向上させた。
その後、スライドコア（金型１５ａ〜１５ｄ）を１５０℃まで冷却し、圧力を除荷することでガラス繊維に樹脂が含侵した閉じた部分成形体を作製した。
図９に示すように、加圧終了時の各スライドコア（金型１５ａ〜１５ｄ）同士のクリアランスは０．５ｍｍとなり、加熱終了後のスライドコア同士のクリアランスは０．１ｍｍであった。金型クリアランスに薄い金属板を挟むことで樹脂の流出具合をコントロールすることができ、樹脂の流出具合をコントロールすることで、樹脂体積率や厚みをコントロールすることができる。
【００３２】
［ＵＤ成形工程］
得られた部分成形体を、回転軸に対して対称な凹部（１４）を有する金型（１３）の凹部（１４）から外し、ＩＲヒーターで加熱し、表層が３００℃になるまで加熱後直ちに、図１０に示すような、略十字状の賦形用金型（金属）（１６）を有した金型にセットし、スライドコア（１７ａ〜１７ｄ）４面で、加圧・変形させることで、図１１に示すような略十字状の中空の閉じたＵＤ成形体を製造した。
このときの圧力は１ＭＰａとし、また、スライドコア（１７ａ〜１７ｄ）の温度は２００℃であった。
【００３３】
［インサート射出工程］
得られた閉じたＵＤ成形体の内部に短繊維ＧＦ５０ｗｔ％含有のポリアミド６６樹脂[商品名：レオナ（登録商標）１４Ｇ５０]の樹脂組成物を射出成形し、図１２に示すような、その周囲は一方向連続繊維強化樹脂を有し、内部は射出熱可塑性樹脂で形成された複合構造体を製造した。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る固化した熱可塑性樹脂マトリックス中に周方向に連続して一方向に配向した複数の連続長強化繊維を含む閉じた成形体は、文字通り複数の連続長強化繊維が周方向に連続してＵＤライクに配向しているため、拡径方向及び周方向に強化されたものである。また、本発明に係る成形体は、図５に示すような幅が狭い環状成形体とした場合であっても、周方向の展開長さに渡り、幅方向に振れて該一方向に配向した連続長強化繊維を横断する斜めの補強用連続長強化繊維を含むため、幅方向にも強化されたものである。
また、本発明に係る成形体の製造方法では、ＦＷ法を採用することにより、織物ではなく、得ようとする成形品中での長さに略等しい長さの、均一に一方向に配向した強化繊維の巻き付け体を予め準備し、これを補強材として用いるため、製織に関わる設備コストを必要とせず、例えば、コーティング糸製造装置、ＦＷ装置、加熱成形プレス装置、必要により加熱・軟化による曲げ加工装置、トリミング装置等のみで、最終製品までの一連の製造工程が完成するため、多品種少量生産に対応しやすく、また、ＦＷ法を採用することにより、生産量増加に伴い、強化繊維の糸目付を高めたり、強化繊維として、比較的安価な撚りをかけていないロービング形態の糸を使用することができ、得ようとする閉じた繊維強化複合成形体の肉厚をかせぐために、ＦＷの巻き数を増加させたり、ＦＷ法により巻き付け体を複数セット用いたりすることができる。加えて所定の形状を成形しようとする場合、織物素材の場合には所定形状に裁断する必要があり、端材が発生して歩留まりが悪いが、ＦＷ法を採用すれば歩留まりが良くなる。また、一般的にＵＤテープを使用した場合にはＵＤテープが薄いため、所定の厚みを形成する場合の積層工程に時間がかかる上にＦＷ法のように閉じた形状を作るのが難しい。さらに、本発明に係る閉じた成形体は、Ｐ軸に直交する断面において、環、多角形、十字、星形、棒状等の様々な形態を呈することができ（図１１、１３、１４参照）、また、各Ｐ軸が重ならないように互に接合されている構造体（図１５参照）、射出成型体との複合構造を有する複合構造体（図１２参照）とすることができるため、配管系フランジの補強インサート、自動車ボディーのロノ字閉断面構造補強材、例えば、図１６に示すように、フード、フロントピラー、ルーフ、ドア、リアハッチドア、トランク、フフロアー、バッテリケース、センター、リア補強等の補強部材や、タイヤホイール、サスペンションアーム（図示せず）等の補強部材として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
０    巻糸体
１５    綜絖
１ａ〜１ｄ    糸かけ部（４本の場合）
２    回転台座
３    回転軸
４    巻き取り部材
５ａ〜５ｄ    プレス成形金型（幅方向及び径方向の場合）
６    巻き取り体（コーティング糸又は混繊糸の環状束）又は部分成形体
７    閉じた成形体
１０    強化連続長繊維
１１    熱可塑性樹脂又は連続長繊維
１２    （外側の）熱可塑性樹脂
１３    回転軸に対して対称な凹部を有する金型
１４    凹部（巻き取り部）
１５ａ〜１５ｄ    金型１３と共に用いる金型（スライドコア）
１６    十字状賦形用金型（金属）
１７ａ〜１７ｄ    スライドコア
１８    十字状の閉じたＵＤ成形体
１９    強化短繊維射出成形体
１００    クリール
１０１    樹脂槽
１０２    マンドレル
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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