(57)【要約】【課題】軽量で高剛性である中空部を有する構造体を提供する。【解決手段】強化繊維１００質量部と、熱可塑性樹脂３０〜１０００質量部とを含む繊維強化複合材料からなる複数の部品が接合された、１つ以上の中空部を有する構造体であって、該強化繊維のうち所定の割合のものが、臨界単糸数以上の本数の単糸から構成される強化繊維束（Ａ）であり、更に該強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が該強化繊維の平均繊維径で規定される特定の範囲に該当し、かつ該部品のうち少なくとも１つが突状部を有し、該突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されていることを特徴とする構造体。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維１００質量部と、熱可塑性樹脂３０〜１０００質量部とを含む繊維強化複合材料からなる複数の部品が接合された、１つ以上の中空部を有する構造体であって、
該強化繊維について、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上の本数の単糸から構成される強化繊維束（Ａ）の、該繊維強化熱可塑性樹脂中の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満であり、該強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２      （２）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
を満たし、かつ、該部品のうち少なくとも１つが突状部を有し、該突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されていることを特徴とする構造体。
【請求項２】
該繊維強化複合材料の、面内の任意の方向についての引張弾性率、及び同一面内でこれと直交する方向についての引張弾性率のうち、大きい方の値を小さい方の値で割った比が１．０〜１．３である請求項１記載の構造体。
【請求項３】
該繊維強化複合材料における、該強化繊維の平均繊維長が３〜１００ｍｍである請求項１または２に記載の構造体。
【請求項４】
前記１〜３記載のいずれかの構造体において、複数の部品が接合されている接合面の合計面積が、突状部が他の部品に接合されている面と平行な平面への該構造体の投影面積に対し１〜９９％の面積比となる構造体。
【請求項５】
前記繊維強化複合材料における熱可塑性樹脂の存在量が、強化繊維１００質量部に対し３０〜２００質量部であり、前記面積比が１〜６０％である請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかの構造体であって、該構造体にエネルギーを与えた場合の変形量（ｍｍ）に該構造体の質量（ｋｇ）を掛けて求められる構造体性能値が２２（ｍｍ・ｋｇ）以下である構造体。
【請求項７】
強化繊維が、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、炭素繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ボロン繊維、アゾール繊維、およびアルミナ繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】
前記１〜７記載のいずれかの構造体において、前記突状部が他の部品に接合されている接合面が５つ以上ある構造体。
【請求項９】
２つの部品が接合されたものである請求項１〜８のいずれかに記載の構造体。
【請求項１０】
強化繊維と熱可塑性樹脂とから構成されるランダムマットであって、強化繊維が２５〜１００００ｇ／ｍ２の目付であり、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上の本数の単糸で構成される強化繊維束（Ａ）について、ランダムマット中の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下であるランダムマット、または該ランダムマットを加熱して得られるプリプレグをプレス成形して部品を得て、更に該部品を接合することによる請求項１〜９のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１１】
プレス成形時のプレス圧力が０．１〜１００ＭＰａである請求項１０に記載の構造体の製造方法。
【請求項１２】
プレス成形が、前記ランダムマットまたは前記プリプレグを、前記熱可塑性樹脂の軟化点以上分解温度未満の温度に加熱して行われる請求項１０または１１に記載の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなり、航空機、自動車、電車、二輪車などの輸送機器の構造材料として好適な構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送機器には移動時の安定性と衝突時の乗員空間保護が求められている。近年、輸送機器の燃費向上や走行性能の向上などの観点から軽量化に関する要望が高まっており、それらに用いられる筐体や部材などについても軽量・高剛性が求められるようになってきた。一方で、衝突時の安全性に対してますます高い水準が定められる傾向にあり、軽量化と高剛性の両立がますます重要となってきている。
【０００３】
このような背景から樹脂や複合材料を用いた構造体が多数開示されている。例えば、特許文献１には、ブロー成形による板状成形体であって、板状成形体の平面部及び底面部に１列または複数列の直線形状の凹リブが形成され、平面部に形成された凹リブと底面部に形成された凹リブが長さ方向に交差するように配置されていることを特徴とする板状成形体が示されている。しかし、繊維強化複合材料を用いてブロー成形する場合、円滑に成形を行うためには、強化繊維の長さが相当に短いものを用いる必要があり、結果的に、得られる板状成形体が発揮できる機械的強度について大きな制約を受けることになる。
【０００４】
一方、特許文献２には繊維強化プラスチックからなる少なくとも２つの部品を互いにオーバーラップさせて接合することにより製造する中空構造体が示されている。この構造体は成形体の物性を高くすることが出来るが、２部品の接合耐力を増加させるにはラップ代を増やす必要があり構造体のサイズが大きくなる。また各部品の非接合面に凹凸がないため、部品単体の剛性が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２４９９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２８６０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、軽量で高剛性である中空部を有する構造体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】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討の結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、強化繊維１００質量部と、熱可塑性樹脂３０〜１０００質量部とを含む繊維強化複合材料からなる、複数の部品が接合された、１つ以上の中空部を有する構造体であって、
該強化繊維について、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上の本数の単糸から構成される強化繊維束（Ａ）の、該繊維強化熱可塑性樹脂中の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満であり、該強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２      （２）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
を満たし、かつ、該部品のうち少なくとも１つが突状部を有し、該突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されていることを特徴とする構造体である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構造体は、軽量でありながら高剛性であり、各種用途、例えば各種の車両構成部材、なかでも自動車のフロア部、フード部、ドア部、車体骨格部に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の構造体の数例について、突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されている部分を断面図の様式で示した模式図である。図中、二重丸は突状接合面を、一重丸は単純接合面の部位を表す。
【図２】本発明の第１実施形態の斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態の斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態の斜視図である。
【図５】比較形態の斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、強化繊維１００質量部と、熱可塑性樹脂３０〜１０００質量部とを含む繊維強化複合材料からなる複数の部品が接合された、１つ以上の中空部を有する構造体であって、
該強化繊維について、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上の本数の単糸から構成される強化繊維束（Ａ）の、該繊維強化熱可塑性樹脂中の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満であり、該強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２      （２）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
を満たし、かつ、該部品のうち少なくとも１つが突状部を有し、該突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されていることを特徴とする構造体に関する。以下、本発明の構造体の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】
＜構造体＞
本発明の構造体は、前記の組成にて熱可塑性樹脂と強化繊維を含む繊維強化複合材料からなる複数の部品が接合された、１つ以上の中空部を有するものであって、該強化繊維について、前記式（１）で定義される臨界単糸数以上の本数の単糸から構成される強化繊維束（Ａ）の、該繊維強化熱可塑性樹脂中の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満であり、該強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が前記式（２）を満たし、該部品のうち少なくとも１つが突状部を有し、かつ、該突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されているものである。
【００１２】
また、本発明の構造体の好ましいものとしては、複数、つまり２つ以上の部品が突状部を有し、かつ、それらの突状部同士を向き合うように配置して接合させることにより中空部が形成された構造体であってもよく、この場合のそれぞれの突状部の形状は同じものでもよく、異なるものであっても良い。また、本発明の構造体としては、２つの部品からなるものが製造も容易で好ましい。
【００１３】
本発明の構造体に用いられる部品が有する突状部の形状には特に制限はなく、目的とする構造体に合わせて選択でき、例えば部分的にテーパー、Ｒ、及び段差からなる群より選ばれる１種以上を有するものでも良い。更に、本発明に用いられる部品は、形状や大きさが異なる複数の突状部を有するものでも良い。また、１つの部品が有する突状部の数に制限は無く、１つまたは複数であっても構わない。また突状部の設置位置もとくに限定はなく、ほぼ全面に配しても部分的に配してもよく、目的とする構造体、得ようとする接合強度などに合わせて選択できる。また複数の部品の材質は同種である必要はなく得ようとする成形体に合わせて適宜選択できる。
【００１４】
図１に、本発明において、突状部が他の部品に接合されることにより該中空部が形成されている部分の例の模式図を示すが、本発明はこれに限られるものではない。図１に示した例において、該突状部が他の部品に接合されている面（以下、突状接合面と称することがある）を二重丸で、構造体の縁部の、複数の部品の平らな部分同士が接合されている面（以下、単純接合面と称することがある）を一重丸で囲んで示す。
【００１５】
本発明の構造体は、複数の部品が接合されている接合面の合計面積（以下、合計接合面積と称することがある）が、突状部が他の部品に接合されている面と平行な平面への、別の言い方をすると、突状接合面方向の、該構造体の投影面積に対し１〜９９％の面積比となるものであると好ましく、１〜６０％であるとより好ましい。ここで、合計接合面積は、突状接合面の面積に単純接合面の面積も加えた全接合面の面積であり、締結部の強度設計を行う時に、締結方法の種類によって個別に設定する設計上の接合面積にあたる。
上記の、投影面積に対する合計接合面積の比は、接合強度を高める観点からは１５％以上、さらには２５％以上とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の構造体においては、突状接合面の面積が、該構造体の投影面積に対して、１〜９０％の面積比であると好ましく、１０〜５０％であると更に好ましい。
部品単体の剛性を高めながら接合面積の割合を高めるには中空構造の内部の突状部を多く設けるなど複雑形状とすることになるが、本発明の構造体は平均繊維長が３〜１００ｍｍの強化繊維を含む高強度の繊維強化複合材料で構成されていても、複雑形状とすることが可能である。
【００１７】
図２〜４に本発明の実施形態の例を示すが、本発明はこれに限られるものではない。本構造体を構成する各部品は、本発明の意図を損なわない程度に任意の角度や金型の抜き勾配を確保するための角度を取る事が可能である。また本発明の意図を損なわない程度に任意の面取りや曲率を加えることも可能である。面取りや曲率の寸法に特に制限はないが、面取りの場合はＣ０．２〜１０ｍｍ、曲率の場合はＲ０．２〜１０ｍｍが好ましく使用される。さらに通気、ボルト締結、配線などのための貫通口を有しても良い。この場合、成形体の成形と同時に型内でシャーなどを用いて開孔させてもよく、後加工としてドリル、打ち抜き、切削加工などで開孔させても良い。
【００１８】
本発明の構造体としては、前記突状部が他の部品に接合されている接合面（突状接合面）が５つ以上あると高い剛性のものとなり好ましい。当該突状接合面の数について上限は特に無いが、敢えて設けるなら２０以下、より好ましくは１０以下である。
本発明の構造体を構成する部品をなす繊維強化複合材料は、面内の任意の方向、および同一面内でこれと直交する方向（以下、それぞれ０度方向と９０度方向と称することがある）についての引張弾性率の、大きい方の値を小さい方の値で割った比（以下、Ｅδと略することがある）が１．０〜２．０であると好ましく、１．０〜１．３であるとより好ましい。Ｅδは、材料の等方性の指標であり、Ｅδが２以下であると等方性とされ、１．３以下であると等方性が特に優れているとされる。
【００１９】
本発明の構造体は、エネルギーを与られえた場合の変形量（ｍｍ）に該構造体の質量（ｋｇ）を掛けて求められる構造体性能値が２２（ｍｍ・ｋｇ）以下 であると好ましく、１９（ｍｍ・ｋｇ）以下であるとより好ましい。この構造体性能値が小さい構造体ほど、軽量化に適したものと言える。
構造体性能値の算出に必要な変形量の求め方としては、構造体について、突状部が他の部品に接合されている接合面（突状接合面）を有する面の外周を固定し、突状接合面に垂直となる方向からエネルギーを与え、変形量を測定する方法を例示することができる。変形量を測定する方法のより具体的な条件としては、構造体について、突状部が他の部品に接合されている接合面（突状接合面）を有する面の外周を固定し、突状接合面に垂直となる方向から、直径１００ｍｍ、重さ３ｋｇの錘により１５０Ｊのエネルギーを与えた場合の変形量を求める方法が挙げられる。なお、ここで言うとエネルギーとは衝撃エネルギーのことである。また、この変形量については、非線形構造解析ソフトウェアを用いた解析によって求めることもできる。
【００２０】
［突状部の接合］
ある部品の突状部を他の部品に接合する際の方法としては、特に制限は無く、振動溶着、超音波溶着、接着剤、ボルトまたはリベットによる機械締結など得ようとする構造体の形状や種類、求められる接合強度等に合わせて適宜選択できるが、中でも、生産性の点で振動溶着や超音波溶着などの溶着が好ましい。
【００２１】
［部品］
本発明の構造体を構成する複数の部品とは、前記の組成にて熱可塑性樹脂と強化繊維を含み、その強化繊維のうち、前記式（１）で定義される臨界単糸数以上の単糸から構成される強化繊維束（Ａ）が所定の割合を占め、かつ強化繊維束（Ａ）の平均繊維数が前記式（２）を満たす繊維強化複合材料からなるものである。
該部品の形状としては、板状、ハット状、箱状など種々の物を例示することができるが、該部品のうち少なくとも１つは、ハット状部品のように突状部を有しており、他の部品に接合されることにより１つ以上の中空部を有する構造体を構成できるものである。
本発明の構造体を構成する部品の好ましい製法としては、構造体の製造方法について後で示すとおり、特定のランダムマット、またはそれを加熱して得られるプリプレグをプレス成形する方法が例示される。
【００２２】
［繊維強化複合材料に含まれる熱可塑性樹脂］
本発明の構造体を構成する部品をなす繊維強化複合材料に含まれる熱可塑性樹脂の存在量は、強化繊維１００質量部に対し、３０〜１０００質量部であり、好ましくは３０〜５００質量部であり、より好ましくは、強化繊維１００質量部に対し、熱可塑性樹脂３０〜２００質量部である。更に、本発明の構造体としては、繊維強化複合材料における熱可塑性樹脂の存在量が、強化繊維１００質量部に対し３０〜２００質量部であり、前記の、投影面積に対する合計接合面積の比が１〜６０％であると更に好ましい。
【００２３】
上記の熱可塑性樹脂としては、特に制限はないが、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、ポリ乳酸樹脂、およびこれらの樹脂から選ばれる２種類以上の混合物（樹脂組成物）等からなる群から選択された少なくとも１種が好ましく挙げられる。上記の樹脂組成物としては、ポリカーボネート樹脂とポリエステル樹脂の組成物、ポリカーボネートとＡＢＳ樹脂との組成物、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリアミド樹脂の組成物、ポリアミド樹脂とＡＢＳ樹脂の組成物、およびポリエステル樹脂とナイロン樹脂の組成物等からなる群から選択された少なくとも１種がより好ましい。
なお、本発明の目的を損なわない範囲で、繊維強化複合材料に機能性の充填材や添加剤を含有させても良い。例えば、有機／無機フィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、顔料、離型剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤などが挙げられるが、この限りではない。
【００２４】
［繊維強化複合材料に含まれる強化繊維］
本発明の構造体を構成する部品をなす繊維強化複合材料に含まれる強化繊維としては、用途に応じた各種の繊維を使用できるが、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、炭素繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ボロン繊維、アゾール繊維、およびアルミナ繊維等からなる群から選択された少なくとも１種が好ましいものとして挙げられ、特に好ましくは比強度と比弾性に優れる炭素繊維である。炭素繊維としては、ポリアクリロニトリルを前駆体とする炭素繊維（以下、ポリアクリロニトリル系炭素繊維またはＰＡＮ系炭素繊維と略称することがある）が好ましいが、勿論ピッチを前駆体とする炭素繊維やレーヨンを前駆体とする炭素繊維を使用しても良い。
【００２５】
本発明において、前記の強化繊維複合材料中の強化繊維の形態は、不連続繊維でも、連続繊維でも良く、これらのうち２種類以上を組み合わせて用いても良い。
不連続繊維は、具体的には繊維長が０．１〜１０ｍｍ未満の短繊維もしくは、繊維長が１０ｍｍ〜１００ｍｍの長繊維であり、連続繊維は、もちろん部材の大きさや形状などにより不連続となるので、繊維長１００ｍｍ超のものを連続繊維とする。
不連続繊維の場合は、チョップド繊維としたもの等が、抄紙された紙状物や、またはマット、特に二次元ランダム配向しているマットの形態が好ましい。
【００２６】
連続繊維の場合は、織編物、ストランドの一方向配列シート状物及び多軸織物等のシート状、または不織布状の形態が好ましい。なお、多軸織物とは、一般に、一方向に引き揃えた繊維強化材の束をシート状にして角度を変えて積層したもの（多軸織物基材）を、ナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等のステッチ糸で、この積層体を厚さ方向に貫通して、積層体の表面と裏面の間を表面方向に沿って往復しステッチした織物をいう。
【００２７】
上記の強化繊維の形態のうち、強化繊維としてチョップド繊維が二次元ランダム配向しているマットであると、これを含む繊維強化複合材料は極めて成形性に優れ、複雑形状を有する成形体の製造に好適なものとなり好ましい。なお、ここでいう二次元ランダム配向とは、強化繊維ストランドをカットし、開繊し、散布して得られる堆積物などに見られる、不連続な強化繊維が２次元状に絡み合って疑似平面を形成しつつ堆積し、各々の強化繊維が当該疑似平面内に配向した状態を意味する。強化繊維が二次元ランダム配向した状態で含まれている繊維複合材料は、前記のＥδが１．３以下と特に小さくなり、極めて面内等方性に優れる。
なお、本発明における強化繊維の形態は、上記のようにランダムに分散したもの、および特定の繊維配向をしたものからなる群より選ばれる複数のものを組み合わせて用いても良く、それらの積層体であっても良い。
【００２８】
本発明において用いられる、上記の強化繊維としては、平均繊維長が３〜１００ｍｍ、つまり、３ｍｍ以上１００ｍｍ以下の不連続なものであると好ましい。当該平均繊維長の強化繊維を含む繊維強化複合材料からなることによって、静的な強度・剛性だけでなく、衝撃的な荷重や長期の疲労荷重に対しても高い物性を示す部品となり、当該部品から構成される構造体も優れたものとなる。強化繊維の平均繊維長が３ｍｍ未満であると、構造体の物性が低くなるという問題が生じることがあり、１００ｍｍより長いと強化繊維の取扱い性が悪くなるという問題が生じることがある。強化繊維の平均繊維長は５ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましく、１５ｍｍ以上がより一層好ましく、２０ｍｍ以上が更に好ましい。また、強化繊維の繊維長は８０ｍｍ以下が好ましく、６０ｍｍ以下がより好ましい。
【００２９】
本発明において用いられる上記の強化繊維は、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）について、強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下である。単糸と繊維束が混合された形態を持っているため、賦型性が高く、偏肉構造、多段構造、複数の形状・大きさを部分的に持たすことができる。また、薄肉の構造体とすることも可能である。上記の強化繊維全量に対する強化繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％未満になると、表面品位に優れる成形体が得られるという利点はあるものの、機械物性に優れた成形体が得にくくなる。強化繊維束（Ａ）の割合が９９Ｖｏｌ％を超えると、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。強化繊維束（Ａ）の割合として、好ましくは３０Ｖｏｌ％以上９０Ｖｏｌ％未満であり、より好ましくは３０Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％未満である。強化繊維束（Ａ）は、強化繊維ストランドが拡幅処理や、部分的な開繊処理などを受けるなどしてからカットされたものであると好ましい。
【００３０】
なお、上記の強化繊維束（Ａ）について別の表現をすると、繊維強化複合材料中で、強化繊維のうち２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下が、前記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）になり、残りの１Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下の強化繊維は、単糸の状態または上記の臨界単糸数未満で構成される繊維束となり、熱可塑性樹脂に分散している。
【００３１】
また本発明の構造体を構成する部品をなす繊維強化複合材料における強化繊維は、臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）を満たすものである。そのため、該部品が厚み０．２〜１ｍｍ程度の薄肉成形体の場合にも特に表面が平滑で、均一な厚みを有するものにできる。
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２      （２）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
【００３２】
強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は具体的には、強化繊維の平均繊維径が５〜７μｍである場合、臨界単糸数は８６〜１２０本となり、強化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本超４０００本未満の範囲となるが、なかでも６００本〜２５００本であることが好ましく、より好ましくは６００〜１６００本である。強化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本超２０４０本未満の範囲となるが、なかでも３００〜１６００本であることが好ましい。より好ましくは３００〜８００本である。
【００３３】
強化繊維束（Ａ）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。また強化繊維束（Ａ）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、ボイドの原因となる可能性がある。上記の強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）としては、以下式（２´）を満たすものであるとより好ましい。
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜６×１０４／Ｄ２      （２´）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
【００３４】
また強化繊維の束の組成は同一である必要はなく得ようとする成形体に合わせて適宜選択できる。
また、構造体の１つ以上の面に、連続繊維が熱可塑性樹脂中に一方向にそろえて配置されている一方向材層を有する構成とすることも好ましい。
上記繊維強化複合材料における強化繊維の目付けは好ましくは２５〜１００００ｇ／ｍ２、より好ましくは５０〜４０００ｇ／ｍ２であり、より一層好ましくは６００ｇ／ｍ２〜２２００ｇ／ｍ２である。
【００３５】
＜構造体の製造方法＞
本発明の構造体は、強化繊維と熱可塑性樹脂とから構成されるランダムマットであって、強化繊維が２５〜１００００ｇ／ｍ２の目付であり、下記式（１）
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義される臨界単糸数以上の本数の単糸で構成される強化繊維束（Ａ）について、ランダムマット中の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下であるランダムマット、または該ランダムマットを加熱して得られるプリプレグをプレス成形して部品を得て、更に該部品を接合することで好ましく製造できる。本発明はこのような構造体の好ましい製造方法を包含する。本発明はこのような構造体の好ましい製造方法を包含する。本発明により平均繊維長が３〜１００ｍｍといった比較的長い強化繊維を、熱可塑性樹脂の存在量が、強化繊維１００質量部に対し３０〜１０００質量部といった高充填率で満たして、形状自由度が高く、高剛性であり、さらには接合耐力の確保が容易な構造体を提供できる。
【００３６】
プレス成形において、金型を、ランダムマットまたはプリプレグに含まれる熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度とし、該ランダムマット等も該軟化点以上の温度にしてプレス成形した後に、金型と製品を熱可塑性樹脂の軟化点未満に冷却するホットプレスが適用可能である。また、ランダムマットを加熱して得られるプリプレグを熱可塑樹脂の軟化点以上の温度に加熱し、熱可塑樹脂の軟化点未満の温度を有する金型でプレス成形するコールドプレスも適用可能である。上記のプレス成形時の温度の上限について、特に厳密な上限値は無いが、該熱可塑性樹脂の分解温度未満の温度であると好ましく、該分解温度についてより具体的に言うと空気中の熱分解温度である。なお、本願において、熱可塑性樹脂の軟化点とは、該熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点を、該熱可塑性樹脂が非晶性の場合はガラス転移点のことを指す。
【００３７】
プレス成形時のプレス圧としては０．１〜１００ＭＰａが好ましく、０．２〜４０ＭＰａであるとより好ましく、０．５〜２０ＭＰａであると更に好ましい。
接合手段は、前述したとおり、振動溶着、超音波溶着、接着剤、ボルトまたはリベットによる機械締結など特に制限はなく、得ようとする構造体の形状や種類、求められる接合強度等に合わせて適宜選択できる。生産性の観点から振動溶着や超音波溶着が好ましい。
【００３８】
＜ランダムマット＞
本発明の構造体の製造にて用いられるランダムマットは、強化繊維と熱可塑性樹脂とから構成され、強化繊維が２５〜１００００ｇ／ｍ２の目付であり、下記式（３）で定義される臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）について、ランダムマットの繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下であり、かつ強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（４）を満たすものである。
臨界単糸数＝６００／Ｄ      （３）
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２  （４）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
【００３９】
ランダムマット中の強化繊維、熱可塑性樹脂、および強化繊維束（Ａ）の詳細については、成形体を構成する繊維強化複合材料について前述したとおりであるが、以下のとおり補足する。
強化繊維のランダムマットとは、強化繊維が特定の方向に配向すること無く絡まりあってマット状になっているものである。本発明の製造方法で用いられるランダムマットはとしては面内等方性の材料、つまり前述のとおり、強化繊維がチョップド繊維であり、かつ二次元ランダム配向した形態となって熱可塑性樹脂を含んだものであると好ましい。ランダムマットより成形体を得た場合に、ランダムマット中の強化繊維の面内等方性は、成形体においても維持される。ランダムマットより成形体を得て、該成形体について、互いに直交する二方向の引張弾性率の大きい方の値の小さい方の値に対する比（Ｅδ）を求めることで、ランダムマットおよびそれから得られる成形体の面内等方性を定量的に評価できる。Ｅδが２未満である成形体は等方性とされ、１．３以下である成形体は特に面内等方性が優れているとされ、完全に面内等方性である成形体のＥδは１．０となる。
【００４０】
まず、本発明の構造体の製造方法で用いられるランダムマットにおいて、ランダムマットの繊維全量に対する、強化繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％未満になると、表面品位に優れる成形体が得られるという利点はあるものの、機械物性に優れた成形体が得にくくなる。強化繊維束（Ａ）の割合が９９Ｖｏｌ％を超えると、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。ランダムマットにおける強化繊維束（Ａ）の割合は、好ましくは３０Ｖｏｌ％以上９０Ｖｏｌ％未満であり、より好ましくは３０Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％未満である。
【００４１】
本発明の構造体を構成する成形体をなす繊維強化複合材料について述べたとおり、ランダムマットについても、強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が、前記式（４）を満たすものであると好ましい。該平均繊維数（Ｎ）が０．７×１０４／Ｄ２以下のランダムマットを用いた場合、高い強化繊維体積含有率（Ｖｆ）の成形体を得ることが困難となる。また、該平均繊維数（Ｎ）が１×１０５／Ｄ２以上のランダムマットを用いる場合、局部的に厚い部分が生じ、ボイドの原因となりやすい。上記の強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）としては、以下式（２´）を満たすものであるとより好ましい。
２．９×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２      （２´）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
【００４２】
更に、ランダムマットを用いて含浸〜成形を行い、１ｍｍ以下の薄肉な成形体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。又、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、繊維の絡み合いが多くなり、繊維体積含有率の高いものが得られない。前記式（１）で定義される臨界単糸以上の強化繊維束（Ａ）と、単糸の状態又は臨界単糸数未満の強化繊維（Ｂ）を成形体内に同時に存在させることにより、薄肉であり、物性発現率の高い成形体を実現することが可能である。本発明の製造方法は、各種の厚みの成形体を提供することが可能であるが、厚みが０．２〜１ｍｍ程度の薄肉の成形体を得るのに特に好適である。
【００４３】
用いられるランダムマットの厚さにとくに制限はなく、１〜１５０ｍｍ厚みのものを得ることができる。薄肉の部品からなる構造体を得ようとする場合、２〜１００ｍｍ厚みとすることが好ましい。また、ランダムマットは適当な加圧または減圧装置を用いて、使いやすい厚みに減容してから次の工程で使用しても良い。
用いられるランダムマットに含まれる強化繊維および熱可塑性樹脂の存在量を質量基準で示すと、好ましくは強化繊維１００質量部に対し、３０〜１０００質量部であり、好ましくは３０〜５００質量部であり、より一層好ましくは３０〜２００質量部である。強化繊維１００質量部に対する熱可塑性樹脂の割合が３０質量部より少ないと、得られる強化繊維強化複合材料中にボイドが発生しやすくなり、強度や剛性が低くなる虞がある。逆に、熱可塑性樹脂の割合が１０００質量部より多くなると炭素繊維の補強効果が発現しにくい可能性がある。
【００４４】
ランダムマットにおける強化繊維の目付けは、好ましくは２５〜１００００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは５０〜４０００ｇ／ｍ２であり、より一層好ましくは６００ｇ／ｍ２〜２２００ｇ／ｍ２である。
上記ランダムマットにおいて、強化繊維の平均繊維長は３〜１００ｍｍであると好ましく、その下限については５ｍｍ以上がより好ましく、１０ｍｍ以上が更に好ましく、１５ｍｍ以上がより一層好ましく、２０ｍｍ以上が特に好ましい。また、該強化繊維の平均繊維長の上限については、８０ｍｍ以下がより好ましく、６０ｍｍ以下がより一層好ましい。
【００４５】
＜プリプレグ＞
本発明の製造方法において、コールドプレス成形を行う場合、ランダムマットを熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度まで加熱することで、熱可塑性樹脂を含浸させプリプレグを得て成形に用いる。プリプレグにおける強化繊維の形態はランダムマット中における状態を保っている。すなわち、プリプレグ中の強化繊維はランダムマットにおける繊維長や等方性、開繊程度を維持しており、上記のランダムマットに記載したものと同様である。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものでは無い。本実施例において、強化繊維としては炭素繊維を用いる。また、使用する熱可塑性樹脂について、ナイロン６の融点は２２５℃、熱分解温度（空気中）は３００℃であり、ポリブチレンテレフタレートの融点は２３０℃、熱分解温度（空気中）は３００℃である。
【００４７】
１）ランダムマットにおける炭素繊維束の分析
ランダムマットを１００ｍｍ×１００ｍｍ程度に切り出す。切り出したマットより、繊維束をピンセットで全て取り出し、強化繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）および強化繊維束の長さ（Ｌｉ）と質量（Ｗｉ）を測定し、記録する。ピンセットにて取り出すこと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。
ランダムマットに使用している強化繊維の繊維径（Ｄ）より、臨界単糸数を計算し、臨界単糸数以上の強化繊維束（Ａ）と、それ以外に分ける。なお、２種類以上の強化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。
強化繊維束（Ａ）の平均繊維数（Ｎ）の求め方は以下の通りである。
各強化繊維束中の繊維本数（Ｎｉ）は使用している強化繊維の繊度（Ｆ）より、次式に
より求められる。ここで繊度（Ｆ）には強化繊維束を構成するフィラメントの長さ辺りの質量を用いる。
Ｎｉ＝Ｗｉ／（Ｌｉ×Ｆ）
強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は、強化繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）より、次式により求められる。
Ｎ＝ΣＮｉ／Ｉ
強化繊維束（Ａ）のマットの繊維全量に対する割合（ＶＲ）は、強化繊維の密度（ρ）
を用いて次式により求められる。
ＶＲ＝Σ（Ｗｉ／ρ）×１００／（（Ｗｋ＋ΣＷｉ）／ρ）
【００４８】
２）成形体に含まれる強化繊維の平均繊維長の分析
得られた成形体に含まれる強化繊維の平均繊維長は、５００℃×１時間程度、炉内にて樹脂を除去した後、無作為に抽出した強化繊維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
なお、ランダムマット中の強化繊維の平均繊維長についても上記と同様の方法で測定することができる。
【００４９】
３）成形体における強化繊維束分析
成形体については、５００℃×１時間程度、炉内にて樹脂を除去した後、上記のランダムマットにおける方法と同様にして測定した。
【００５０】
４）成形体における繊維と樹脂の存在量の分析
成形体を５００℃×１時間、炉内にて樹脂を燃焼除去し、処理前後の試料の質量を秤量することによって強化繊維分と樹脂分の質量を算出した。
【００５１】
５）引張試験
ウォータージェットを用いて成形体から試験片を切出し、Ａ＆Ｄ社製のテンシロン万能試験機を用いて、引張弾性率を測定し、大きい方の値を小さい方の値で割った比（Ｅδ）を算出した。
【００５２】
６）非線形構造解析ソフトウェアによる構造体性能の評価
非線形構造解析ソフトウェアを用いて、予言的実施例などにより得ることができる構造体について、突状部が他の部品に接合されている接合面（突状接合面）を有する面の外周を固定し、突状接合面に垂直となる方向から、直径１００ｍｍ、重さ３ｋｇの錘により１５０Ｊのエネルギーを与えた場合の変形量を解析し、得られた変形量に構造体質量を掛けた値を構造体性能値として構造体性能を評価した。構造体性能値が小さい構造体ほど、軽量化に適す。なお、突状接合面を有しない構造体に関する比較例ｉについては、実施例ｉの構造体における突状接合面に垂直となる方向に相当する方向から、同様のエネルギーを与えた場合の変形量を解析し、構造体性能を評価した。
【００５３】
［参考例１］
強化繊維としての炭素繊維（東邦テナックス社製：テナックス（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ  （繊維径７μｍ）を２０ｍｍ幅に広げながら、繊維長１０ｍｍにカットし、炭素繊維の供給量を８２０ｇ／分でテーパー管内に導入し、テーパー管内で空気を炭素繊維に吹き付けて繊維束を部分的に開繊しつつ、テーパー管出口の下部に設置したテーブル上に散布した。
また、マトリックス樹脂として、平均粒径が約１ｍｍに冷凍粉砕したナイロン６（以下ＰＡ６と記載することがある）樹脂（宇部興産製  １０１５Ｂ）を１０００ｇ／分でテーパー管内に供給し、炭素繊維と同時に散布することで、平均繊維長１０ｍｍの炭素繊維とＰＡ６が混合されたランダムマットを得た。このランダムマットの強化繊維（炭素繊維）体積含有率（Ｖｆ）は３５％、強化繊維の目付は９１０ｇ／ｍ２であった。得られたランダムマットの平均繊維長（Ｌａ）及び強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、平均繊維長（Ｌａ）は１０ｍｍ、式（３）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）について、マットの繊維全量に対する割合は３３％、強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は２３０であった。ランダムマットにおける強化繊維の形態を観察したところ、強化繊維の繊維軸は面とほぼ平行にあり、面内においては無作為に分散されていた。
【００５４】
［参考例２］
強化繊維としての炭素繊維（東邦テナックス社製：テナックス（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ  （繊維径７μｍ）を長さ４ｍｍにカットし、炭素繊維の供給量を２４０ｇ／分でテーパー管内に導入し、テーパー管内で空気を炭素繊維に吹き付けて繊維束をほぼ完全に単糸状になるまで開繊しつつ、テーパー管出口の下部に設置したテーブル上に散布した。
またマトリックス樹脂として、平均粒径が約１ｍｍに冷凍粉砕したナイロン６樹脂（宇部興産製  １０１５Ｂ）を１４００ｇ／分でテーパー管内に供給し、炭素繊維と同時に散布することで、平均繊維長４ｍｍの炭素繊維とＰＡ６が混合されたランダムマットを得た。このランダムマットの強化繊維（炭素繊維）体積含有率（Ｖｆ）は１０％、強化繊維の目付は２６０ｇ／ｍ２であった。得られたランダムマットの平均繊維長（Ｌａ）及び強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、平均繊維長は４ｍｍ、式（３）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）は観測されなかった。得られたランダムマットにおける強化繊維の形態を観察したところ、強化繊維の繊維軸は面とほぼ平行にあり、面内においては無作為に分散されていた。
【００５５】
［参考例３］
強化繊維としての炭素繊維（東邦テナックス社製：テナックス（登録商標）ＨＴＳ４０−１２ＫＳ  （繊維径７μｍ、繊維幅１０ｍｍ））を繊維長３０ｍｍにカットし、炭素繊維の供給量を９５０ｇ／分でテーパー管内に導入し、テーパー管内で空気を炭素繊維に吹き付けて繊維束を部分的に開繊しつつ、テーパー管出口の下部に設置したテーブル上に散布した。
また、マトリックス樹脂として、平均粒径が約１ｍｍに冷凍粉砕したポリブチレンテレフタレート樹脂（以下ＰＢＴと記載することがある、ポリプラスチック製  ＤＵＲＡＮＥＸ  ２００２  登録商標）を１０６０ｇ／分でテーパー管内に供給し、炭素繊維と同時に散布することで、平均繊維長３０ｍｍの炭素繊維とＰＢＴが混合されたランダムマットを得た。このランダムマットの強化繊維（炭素繊維）体積含有率（Ｖｆ）は４０％、強化繊維の目付は１０５０ｇ／ｍ２であった。得られたランダムマットの平均繊維長（Ｌａ）及び強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、平均繊維長（Ｌａ）は３０ｍｍ、式（３）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）について、マットの繊維全量に対する割合は８５％、強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は１５００であった。ランダムマットにおける強化繊維の形態を観察したところ、強化繊維の繊維軸は面とほぼ平行にあり、面内においては無作為に分散されていた。
【００５６】
［予言的実施例１］
参考例３で得られたランダムマットを、含浸用の平板金型がセットされた川崎油工製プレス機を用いて２６０℃、４ＭＰａで５分間ホットプレスした後、５０℃まで冷却して、炭素繊維１００重要部に対してＰＢＴが１１２質量部存在する強化繊維の目付が１０５０ｇ／ｍ２のプリプレグを得る。
次に、上記プリプレグをＮＧＫキルンテック製のＩＲオーブンを用いて２６０℃に加熱して１０ＭＰａの圧力で６０秒間コールドプレスし、２つの成形体（部品）を得て、それを溶着することにより接合して図２に示す構造体を得る。
構造体の形状は幅５００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、高さ３０ｍｍ、厚み２ｍｍの部品と、幅５００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、高さ１５ｍｍ、厚み２ｍｍの部品からなり、２つの部品が接合されている接合面の合計面積の、突状部が他の部品に接合されている面と平行な平面への該構造体の投影面積に対する比は２８％であり、内訳は突状部接合面の面積が１５％、単純接合面（縁部）が１３％である。構造体における炭素繊維の平均繊維長は３０ｍｍであり、強化繊維束（Ａ）の割合は８５％、強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は１５００である。炭素繊維１００質量部に対する熱可塑性樹脂の存在量は１１２質量部、面内の任意の方向及び同一面内でこれと直交する方向についての引張弾性率の比はいずれも１．０２である。
【００５７】
［実施例ｉ］
上記の予言的実施例１の手順で得ることができる図２の構造体について、非線形構造解析ソフトウェアによって、構造体性能の評価の解析を行ったところ、質量１．８６ｋｇの構造体が８．０３ｍｍ変位したので、構造体性能は１４．９ｍｍ・ｋｇとなり、優れた構造剛性を有する構造体であることが分かった。
【００５８】
［予言的実施例２］
参考例１で得られたランダムマットを、含浸用の平板金型がセットされた川崎油工製プレス機を用いて２６０℃、４ＭＰａで５分間ホットプレスした後、５０℃まで冷却して、炭素繊維１００重要部に対してＰＡ６が１２２質量部存在する強化繊維の目付が９１０ｇ／ｍ２のプリプレグを得る。次に、このプリプレグをＮＧＫキルンテック製のＩＲオーブンを用いて２６０℃に加熱して１０ＭＰａの圧力で６０秒間コールドプレスし２つの成形体（部品）を得て、それを溶着することにより接合して、実施例ｉと同様に図２の構造体を得る。構造体における炭素繊維の平均繊維長は１０ｍｍであり、繊維束（Ａ）の割合は３３％、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は２３０である。炭素繊維１００質量部に対する熱可塑性樹脂の存在量は１２２質量部、面内の任意の方向及び同一面内でこれと直交する方向についての引張弾性率の比はいずれも１．０５である。
【００５９】
［実施例ｉｉ］
上記の予言的実施例２の手順で得ることができる図２の構造体について、非線形構造解析ソフトウェアによって、構造体性能の評価の解析を行ったところ、質量１．８２ｋｇの構造体が１０．３ｍｍ変位し、構造体性能は１８．７ｍｍ・ｋｇとなり、優れた構造剛性を有する構造体であることが分かった。
【００６０】
［予言的比較例１］
参考例１で得られたランダムマットより、実施例ｉと同様にプリプレグを得て、このプリプレグを、ＮＧＫキルンテック製のＩＲオーブンを用いて２６０℃に加熱して３０ＭＰａの圧力で６０秒間コールドプレスし、２つの成形体（部品）を得て、それを溶着することにより接合して図５に示すような成形体を得る。
本予言的比較例の構造体は、形状は幅５００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、高さ３０ｍｍ、厚み２ｍｍの部品と、幅５００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、高さ２ｍｍ、厚み２ｍｍの部品からなり、予言的実施例１等（図２）の構造体と同様の寸法だが、構造体を構成するいずれの部品も突状部を有さず、よって突状部が他方の部品に接合されることによる中空部は有しないものである。
本予言的比較例の構造体について、２つの部品が接合されている接合面の合計面積の、予言的実施例１（図２）の構造体で突状部が他の部品に接合されている面に相当する面と平行な平面への該構造体の投影面積に対する比は１３％である。成形体における炭素繊維の平均繊維長は１０ｍｍであり、繊維束（Ａ）の割合は３３％、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は２３０である。炭素繊維１００質量部に対する熱可塑性樹脂の存在量は１２２質量部、面内の任意の方向及び同一面内でこれと直交する方向についての引張弾性率の比は１．０５である。
【００６１】
［比較例ｉ］
上記の予言的比較例１の手順で得ることができる図５の構造体について、非線形構造解析ソフトウェアによって、構造体性能の評価の解析を行ったところ、１．４８ｋｇの構造体が２３．７ｍｍ変位し、構造体性能は３５．１ｍｍ・ｋｇとなった。前記実施例ｉと比較して、本比較例ｉの構造体性能は大きな値となり、予言的比較例１の構造体は、予言的実施例１の構造体に比べて、構造剛性が著しく低いことが分かった。
【００６２】
［予言的比較例２］
参考例２で得られたランダムマットを、含浸用の平板金型がセットされた川崎油工製プレス機を用いて２６０℃、４ＭＰａで５分間ホットプレスした後、５０℃まで冷却して、炭素繊維１００質量部に対してＰＡ６が５８３質量部存在し、強化繊維の目付が２６０ｇ／ｍ２のプリプレグを得る。
次に、上記のプリプレグをＮＧＫキルンテック製のＩＲオーブンを用いて２６０℃に加熱して１０ＭＰａの圧力で６０秒間コールドプレスし、２つの成形体（部品）を得て、それを溶着することにより接合して予言的実施例１と同様の構造体（図２）を得る。構造体における炭素繊維の平均繊維長は４ｍｍであり、繊維束（Ａ）は観測されない。炭素繊維１００質量部に対する熱可塑性樹脂の存在量は５８３質量部、面内の任意の方向及び同一面内でこれと直交する方向についての引張弾性率の比はいずれも１．０６である。
【００６３】
［比較例ｉｉ］
上記の予言的比較例２の手順で得ることができる図２の構造体について、非線形構造解析ソフトウェアによって、構造体性能の評価の解析を行ったところ、質量１．６４ｋｇの構造体が１３．７ｍｍ変位し、構造体性能は２２．５ｍｍ・ｋｇとなった。実施例ｉと比較して構造体性能は大きな値となり、予言的比較例２の構造体は、予言的実施例１の構造体に比べて、構造剛性が劣ると判断された。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の構造体は、各種用途、例えば各種の車両構成部材、なかでも自動車のフロア部、フード部、ドア部、車体骨格部に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
Ｆｉｇ．１Ａ−１Ｇ  本発明の構造体において、突状部が他の部品に接合されることにより中空部が形成されている部分の各種態様の例。
【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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