(57)【要約】【課題】  プレス成形により、不連続強化繊維とマトリックスとしての熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料の３次元形状を有する成形体を製造する方法において、成形体の角部や隅部にウェルドラインがなく外観および強度が優れた、成形体を得ることができるプレス成形材料、成形体、及びそれら成形材料や成形体の製造方法を提供する。【解決手段】  平均繊維長３ｍｍ〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含むプレス成形材料であって、ある基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、それら２つの自己積層可能領域の外周の合流部に０ｍｍ超過５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有し、立上げ可能面の一部が、少なくとも１つの自己積層可能領域に含まれることを特徴とする、プレス成形材料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維長３ｍｍ〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含むプレス成形材料であって、ある基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、それら２つの自己積層可能領域の外周の合流部に０ｍｍ超過５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有し、立上げ可能面の一部が、少なくとも１つの自己積層可能領域に含まれることを特徴とする、プレス成形材料。
【請求項２】
不連続強化繊維が、マトリックスとしての熱可塑性樹脂中において、２次元ランダム配向している請求項１記載のプレス成形材料。
【請求項３】
不連続強化繊維及びマトリックスとしての熱可塑性樹脂について、下記式（ｕ）
Ｖｆ＝１００×不連続強化繊維体積／（不連続強化繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）      （ｕ）
で定義される強化繊維体積割合（Ｖｆ）が５％〜８０％である、請求項１または２に記載のプレス成形材料。
【請求項４】
複数の立上げ可能面を有し、複数の自己積層可能領域を有し、それら自己積層可能領域のうち、少なくとも１箇所は、複数の立上げ可能面のそれぞれの一部を含む、又は立上げ可能面の一部と基準面の一部とをそれぞれ含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項５】
隣接する２つの自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂが５００ｍｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項６】
厚みが０．０１ｍｍ〜１００ｍｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項７】
隣接する２つの自己積層可能領域のうち少なくとも１つの自己積層可能領域の厚みが５．５ｍｍ未満である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項８】
隣接する２つの自己積層可能領域のうち少なくとも１つの自己積層可能領域の厚みが４．０ｍｍ未満である請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項９】
隣接する２つの自己積層可能領域のうち少なくとも１つの自己積層可能領域の厚みが４．０ｍｍ以上５．５ｍｍ未満であり、それら自己積層可能領域の外周の合流部に１ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項１０】
２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の合計長さＬと、
２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の端部同士を結ぶ直線の中点と合流部との距離ｃとが、
Ｌ／ｃ≧１．５    （ここでＬとｃとの単位は同じである）      式（ｑ）
を満たす請求項１〜８のいずれか１項に記載のプレス成形材料。
【請求項１１】
上型と下型とを有し、それらの型締めにより成形キャビティが形成される金型を用いて、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプレス成形材料を、金型に配置してプレス成形する、平均繊維長３ｍｍ〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料の成形体であって、
ある基準面と、１つ以上の立上げ面を有し、これらの面の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所においては該複合材料が自己積層構造を形成し、基準面と立上げ面とが接する稜線のいずれにおいてもウェルドラインが無い、３次元形状を有する成形体の製造方法。
【請求項１２】
プレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、自己積層可能領域を自己積層させるように配置し、プレス成形を行う請求項１１に記載の成形体の製造方法。
【請求項１３】
１回のプレス成形にて、プレス成形材料から成形体を得る請求項１１または１２に記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
プレス成形材料の金型への配置を、機械的機構により行うことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１５】
プレス成形材料を金型の成形キャビティに配置するにおいて、型締め方向へのプレス成形材料の投影面積をブランク面積と定義した場合、
金型の型締め方向への成形キャビティの投影面積として定義される製品部面積に対し、９０〜１１０％の割合のブランク面積となるように、少なくとも１枚のプレス成形材料を配置する、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１６】
プレス成形材料を、その自己積層可能領域が、幅２０ｍｍ以上となる部位が生じるよう自己積層させた状態で金型の成形キャビティに配置する、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含むプレス成形材料、その成形体、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造材料として、高強度と軽量化を両立できる等の観点から強化繊維を樹脂マトリックスで保持した複合材料が様々な分野で用いられており、なかでも、成形時間の短さやリサイクルし易さなどの点から強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料が注目されている。特に、ある程度の繊維長の不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む成形材料を、プレス成形して目的の形状を有する成形体を得る手法については、射出成形等に比べて、成形時の強化繊維の折損が少なく、残存繊維長がより長い強化繊維を含み、より強度に優れた成形体であって３次元形状のものを得ることが可能と考えられており、特に有望とされている。
【０００３】
しかし、強化繊維とマトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料（以下、繊維強化熱可塑性プラスチックと言い換え、ＦＲＴＰと略記することがある）からなり、凹凸などを有する３次元形状の成形体を、プレス成形で製造すると、得られる成形体は皺などが発生した外観が劣るものになることがあった。そのような問題に対して、予め成形材料に切込みを入れることで、プレス成形時に皺を発生させず外観良好なＦＲＴＰ成形体を得ることが試みられている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、繊維強化熱可塑性樹脂の成形体の製造方法として、予め繊維強化熱可塑性樹脂シートの金型成形面の凹凸部に対応する位置に切れ目を設けたシートを使用し、該シートを押し広げながら、金型キャビティ内に充満するように型締めすることで、部分的に深い凹凸形状を有する成形体を、皺を発生することなく製造する方法が示されている。しかしながら、この方法において切れ目部分はシートが分断しているため、これをプレス成形すると樹脂同士が会合してウェルドが発生し、該当部分の強度が低下する恐れがあった。
【０００５】
特許文献２では、繊維強化複合材料からなる成形材料から切欠きにより分離された一部分離片をプレス成形により立体形状に成形した後に、プレス成形により残部の一部を重ねて、全体を所望の立体形状に成形することで、皺を発生させずに半球状の成形品を製造する方法が提案されている。しかし、この特許文献２では、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）の繊維強化複合材料の成形体しか示されておらず、プリプレグを金型に配置して賦形する操作を複数回行うことが必須であり、マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂の繊維強化複合材料の成形体の製造には適用し難いことは明らかである。更に特許文献２の比較例では、一部分離片や残部を段階的にプレス成形せず、切り込みを入れたプリプレグをまるごとプレス成形しただけでは、皺や強化繊維乱れを有する成形体しか得られないことが示されている。一段階のプレス成形では良品を得られないという点で、特許文献２の技術は、生産性に関して相当な改善の余地があると言える。
特許文献３には、角部を有する繊維強化プラスチック（ＦＲＰと略記する事がある）製筐体をプレス成形法により成形するに際し、下型に敷設するプリプレグにおいて、筐体の側壁部を形成するプリプレグの側壁構成部を筐体の側壁部よりも長い寸法とし、そして互いに隣り合い角部を形成するプリプレグの側壁構成部の端部同士を、一部重なり合わせて下型に敷設することにより、角部に歪や変形のないＦＲＰ製筐体を生産効率良く得られることが示されている。しかし、特許文献３では、具体的な態様として、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と、炭素繊維とを含む複合材料を用い、かつ、プリプレグの側壁構成部の最外周に一方向配列繊維プリプレグを巻回配置させるとの操作も行って、成形時の角部の開きを抑制し歪みを拡散させることにより、角部に歪や変形のないＦＲＰ製筐体を得ることしか示されていない。マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂である複合材料を成形する場合、複合材料を加熱し軟化状態にして成形を行うことが必須であるので、側壁構成部の最外周に一方向配列繊維プリプレグを巻回配置させることを必要とする特許文献３の方法にて、ＦＲＴＰを得るのは極めて困難と思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特許第３５７２８２３号公報
【特許文献２】日本国特開２００２−２４００６８号公報
【特許文献３】日本国特開２００７−１８１９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような従来の課題を解決すべくなされたものであり、その具体的な目的は、プレス成形により、不連続強化繊維とマトリックスとしての熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料の３次元形状を有する成形体を製造する方法において、成形体の角部や隅部にウェルドラインがなく外観および強度が優れた、成形体を得ることができるプレス成形材料、成形体、及びそれら成形材料や成形体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含むプレス成形材料であって、ある基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、それら２つの自己積層可能領域の外周の合流部に０ｍｍ超過５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有し、立上げ可能面の一部が、少なくとも１つの自己積層可能領域に含まれることを特徴とする、プレス成形材料である。  更に、本発明は、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料の成形体であって、
ある基準面と、１つ以上の立上げ面を有し、これらの面の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所においては該複合材料が自己積層構造を形成し、基準面と立上げ面とが接する稜線のいずれにおいてもウェルドラインが無い、３次元形状を有する成形体である。
【０００９】
更に、本発明は、上型と下型とを有し、それらの型締めにより成形キャビティが形成される金型を用いて、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含み、ある基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれるプレス成形材料を、金型に配置してプレス成形する上記の成形体の製造方法である。
更に、本発明は、上記のプレス成形材料の製造方法であって、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料からなる物体を、以下ｉ）、ｉｉ）を満たす形状のプレス成形材料となるように加工する工程を含む製造方法である。
ｉ）  プレス成形の目的物である成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析し展開された形状である。
ｉｉ）  上記の逆成形解析時に、目的物である成形体の３次元形状の要素の少なくとも１つを削除して展開された形状である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプレス成形材料を、そのある基準面または立上げ可能面のうち、少なくとも１箇所において面の一部を重ねるようにして金型成形面に対して、目的とする成形体の形状に極めて近い形状にして配置し、プレス成形することで、３次元形状であっても皺などが無く外観が優れ、かつ、角部などにウェルドラインを有しない優れた強度の複合材料成形体を得ることができる。
【００１１】
本発明のプレス成形材料をプレス成形することにより、射出成形では得難い平均繊維長が３〜１００ｍｍと長めの強化繊維を含む複合材料成形体を得ることが可能である。本発明のプレス成形材料をプレス成形して複合材料の成形体を製造する方法は、織物の強化繊維を含む成形材料や、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である成形材料を用いる製造方法に比べて生産性が極めて高い。
本発明のプレス成形材料を、いわゆるコールドプレス成形に用いると、複雑な３次元形状の成形体でも皺などが無く外観に優れ、角部や複雑形状部分にウェルドラインが無い強度が優れた成形体を効率よく生産できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係る成形体の形状の一例を示した模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るプレス成形材料の形状の一例を示した模式図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態に係る成形体の形状の一例を示した模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るプレス成形材料の形状の一例を示した模式図である。
【図３】（ａ）本発明の実施の形態に係る成形体の形状の一例を示した模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るプレス成形材料の形状の一例を示した模式図である。
【図４】（ａ）本発明の実施の形態に係る成形体の形状の一例を示した模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るプレス成形材料の形状の一例を示した模式図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）：実施例に係る成形体の形状を示した模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）：比較例に係る成形体の形状を示した模式図である。
【図７】機械的機構によるプレス成形材料の配置を示した模式図である。
【図８】（ａ）ブランク形状導出に係る加工工程を示した模式図である。（ｂ）逆成形解析時に、目的物である成形体の３次元形状の要素の１つを削除することの模式図である。
【図９】（ａ）本発明の実施の形態に係る成形体の形状の一例を示した模式図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るプレス成形材料の形状の一例を示した模式図である。
【図１０】実施例８〜２３で用いた、隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料について、その厚み方向に見た形状を、それら自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂ等と共に示した模式図である。当該プレス成形材料の２つの自己積層可能領域は、事前積層可能領域に等しい。
【図１１】実施例８〜２３で用い、図１０で示したものと同様の、隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料について、その厚み方向に見た形状を、２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の端部同士を結ぶ直線の中点と合流部との距離ｃ等と共に示した模式図である。
【図１２】図１２Ａは、実施例８〜２３で用い、図１０及び図１１で示したものと同様のプレス成形材料を、その厚み方向に見た形状を用いて、プレス成形材料の一方の自己積層可能領域を、プレス成形材料を厚み方向にみて逆時計方向に４５°引っ張って他方の自己積層領域に積層させることを示す模式図である。図１２Ｂは、実施例８などで得られた、表面に皺が無い金型配置模擬物をその厚み方向に見た形状の模式図である。図１２Ｃは、実施例１０などで得られた、表面に皺がある金型配置模擬物を、その厚み方向に見た形状の模式図である。
【図１３】隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料であって、それら自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂが、自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の端部同士の距離ではない一例について、その厚み方向に見た形状を、示した模式図である。
【図１４】隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料であって、湾状の空白部が線状のものの一例を、合流部とともに示す模式図である。
【図１５】隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料の湾状の空白部の形状の一例を、合流部と共に示す模式図である。ただし、自己積層可能領域の表示を省略した。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［プレス成形材料］
本発明は、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含むプレス成形材料であって、ある基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれることを特徴とする、プレス成形材料である。
以下、適宜、図面も参照して本発明について説明するが、本発明はそれら図面に示される実施の形態に限定されない。
【００１４】
本発明のプレス成形材料は、そのある部分を曲げられて金型に配置されてプレス成形されることにより、ある面と、それとは別のある面とが、角部や曲状部などを介して座標系上の同一面に無い位置関係となっている形状を有する成形体となることができる。本発明のプレス成形材料の立上げ可能面とは、金型に配置される際に曲げられる部分であり、基準面とは、立上げ可能面と接してはいるが、立上げ可能面が曲げられる際に、それと同様には曲げられない部分を言う。プレス成形材料の基準面と立上げ可能面は、目的の成形体の形状やプレス成形の金型や方法に応じて適宜定まるものである。
【００１５】
本発明のプレス成形材料の基準面は、図１（ｂ）の符号３で例示されるように、プレス成形により、成形体の底面などの比較的広い面になることができる。
本発明のプレス成形材料は、少なくとも１つの立上げ可能面を有し、好ましくは複数の、立上げ可能面を有するものである。プレス成形材料が有する立上げ可能面の数は特に制限は無いが、敢えてその上限を設けるなら、殆どの用途において該当することから１０以下であると好ましく、形状が簡単ということから５以下であるとより好ましい。プレス成形材料の立上げ可能面を基準面に対して曲げるだけでなく、その立上げ可能面の一部を更に曲げてプレス成形材料を金型に配置し、プレス成形を行っても良い。
本発明のプレス成形材料の立上げ可能面は、図１（ｂ）の符号２で例示されるように、プレス成形により、成形体の立上げ面、例えば、リブや箱状成形体の場合の側面などの部分になることができる。
【００１６】
本発明のプレス成形材料は、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、複数の自己積層可能領域を有するものであっても良い。プレス成形材料が有する自己積層可能領域の数は特に制限は無いが、敢えてその上限を設けるなら、殆どの用途において該当することから２０以下であると好ましく、形状が簡単ということから１０以下であるとより好ましい。本発明の自己積層可能領域とは、プレス成形材料を、そのある部分を曲げて金型に配置してプレス成形する際、成形体において積層構造を形成する、一つのプレス成形材料のある部分と、別の部分とをいう。ただし、図９（ｂ）に例示するとおり、１つの自己積層可能領域で積層構造を形成する態様も本発明に包含される。本発明のプレス成形材料の例示であるそれら図面では、簡便のため、自己積層可能領域を直線で囲まれた箇所として示してあるが、勿論、曲線や不規則な周辺形状の領域であってよい。
【００１７】
本発明において、自己積層可能領域は、プレス成形材料を、そのある部分を曲げて金型に配置する際に、そのプレス成形材料の部分同士で重なりうる領域（以下、事前積層領域と称する場合がある）だけでなく、加熱され可塑状態にあるプレス成形材料がプレスされて流動することにより、事前積層領域より広い部分で積層構造となる領域も含んでも良い。そのような態様は、図１（ｂ）などに例示される。本発明のプレス成形材料の例示であるそれら図面において、符号１０は事前積層領域を表し、一点鎖線は折り曲げ線を示している。勿論、プレス成形材料は、自己積層可能領域と事前積層領域と等しいものであってもよい。
【００１８】
本発明のプレス成形材料は、複数の立上げ可能面を有し、複数の自己積層可能領域を有し、それら自己積層可能領域のうち、少なくとも１箇所は、複数の立上げ可能面のそれぞれの一部を含む、又は立上げ可能面の一部と基準面の一部とをそれぞれ含むものであると好ましい。図１（ｂ）には、複数の立上げ可能面のそれぞれの一部を含む自己積層可能領域が例示されているといえる。図２（ｂ）には、立上げ可能面の一部と基準面の一部とをそれぞれ含む自己積層可能領域が例示されているといえる。プレス成形材料が、図１（ｂ）の符号１にて例示されるような、隣接する２つの自己積層可能領域を少なくとも１組持つものであると、プレス成形時に互いに積層させ易く、プレス成形材料の金型への配置を迅速にでき好ましい。より強調した表現をすると、プレス成形材料は、互いに積層し得る隣接する２つの自己積層可能領域を持つものであると好ましい。
【００１９】
プレス成形材料は、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、それら自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂ（最も離れた距離ｂ、または距離ｂと略称される場合がある）が５００ｍｍ以下であると、これをプレス成形するにおいて、皺がより生じにくくなり好ましい。自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂは４００ｍｍ以下であるとより好ましく、３００ｍｍ以下であるとより一層好ましい。上記の自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂについて、以下のとおり、別の表現でも表してもよい：隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料が、その厚み方向へ投影された形状において、隣接する２つの自己積層可能領域により、湾状の空白部が形成されている略凹角形を示すものであり、
湾状の空白部を挿んで向かい合う２つの自己積層可能領域の外周同士を、当該外周の湾状の空白部の口部側の端部同士を結んだ直線（以下、湾口端部直線と称することがある）に対し略並行の直線で結んだ距離のうち、最も離れた距離ｂが５００ｍｍ以下であると上記理由により好ましい。湾口端部直線に対し略並行の直線は、勿論、湾口端部直線に完全に平行でもよく、湾口端部直線自身であってもよい。最も離れた距離ｂが、湾口端部直線より若干、湾状の空白部の内側にあるプレス成形材料について、その厚み方向に見た場合の形状を図１３に例示する。距離ｂのより好ましい値は上記のとおりである。
プレス成形材料のｘ−、ｙ−、ｚ−方向の寸法のいずれを、幅、奥行き、および厚みとするかは、適宜設定してよいが、最も小さい寸法を厚み、最も大きい寸法を幅、残りの寸法を奥行きとすることが多い。各方向の寸法が部位によって異なるような複雑な形状のプレス成形材料については、各寸法の平均値や最大値同士で比較し、厚み、奥行き、幅としてもよい。このプレス成形材についての幅、奥行き、および厚みの設定方法は、成形体についても適用することができる。
【００２０】
プレス成形材料は、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、それら自己積層可能領域の外周の合流部に０ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有するものであると、これをプレス成形するにおいて、それら自己積層可能領域を積層させても皺が生じにくくなり好ましい。曲率半径は０ｍｍ超過であるとより好ましく、０ｍｍ超過かつ４ｍｍ以下であるとより一層好ましい。上記の曲率半径Ｒについて、以下のとおり、別の表現でも表してもよい：隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料が、その厚み方向へ投影された形状において、隣接する２つの自己積層可能領域により、湾状の空白部が形成されている略凹角形を示すものであり、湾状の空白部をはさんで向かい合う２つの自己積層可能領域の外周同士の合流部に、０ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有するものであると上記理由により好ましい。
曲率半径が０ｍｍ未満の形状として、図１４に例示される、湾状の空白部が線状の場合の合流部の形状を示すことができる。
図１５に例示されるように、外周の合流部としては、２つの自己積層可能領域の外周の端部で、湾状の空白部の口部側のもの同士を結んだ直線の中点から、直線で結ぶことができる当該外周上の点で最も遠い点を含む周辺部位を、好ましいものとして定義することもできる。最も遠い点が複数ある場合は、いずれか１点を含む周辺部位である合流部が前記の曲率半径Ｒの形状を有するものであると好ましく、複数の最も遠い点それぞれを含む各周辺部位である合流部が前記の曲率半径Ｒの形状を有するものであるとより好ましい。
【００２１】
プレス成形材料は、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、そのうち少なくとも１つの自己積層可能領域の厚みが５．５ｍｍ未満であると、これをプレス成形するにおいて、それら自己積層可能領域を積層させても皺が生じにくくなり好ましい。自己積層可能領域の厚みは５．０ｍｍ未満であるとより好ましく、４．０未満であるとより一層好ましく、３．５ｍｍ未満であるとより好ましい。自己積層可能領域の厚みの下限は、当然０ｍｍ超過であるが、０．１ｍｍ以上であると好ましく、０．５ｍｍ以上であるとより好ましく、１．０ｍｍ以上であるとより一層好ましい。自己積層可能領域の厚みの好ましい数値範囲は、上記の好ましい下限値と上限値から適宜選択することができる。プレス成形材料の隣接する２つの自己積層可能領域の厚さは、いずれか１つの厚みが上記の好ましい範囲にあるものであればよいが、２つとも上記の好ましい範囲にあるとより好ましい。
【００２２】
プレス成形材料は、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、そのうち少なくとも１つの自己積層可能領域の厚みが４．０ｍｍ未満であり、それら自己積層可能領域の外周の合流部に０ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有するものであると、これをプレス成形するにおいて、皺がより生じにくくなり好ましい。自己積層可能領域の厚みや曲率半径Ｒについて、上記の別の表現も可能であり、これらのより好ましい数値範囲や態様についても前記と同様である。
【００２３】
プレス成形材料は、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、そのうち少なくとも１つの自己積層可能領域の厚みが４．０ｍｍ以上５．５ｍｍ未満であり、それら自己積層可能領域の外周の合流部に１ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有するものであると、これをプレス成形するにおいて、皺がより生じにくくなり好ましい。自己積層可能領域の厚みや曲率半径Ｒについて、上記の別の表現も可能であり、これらのより好ましい数値範囲や態様についても前記と同様である。
【００２４】
プレス成形材料は、隣接する２つの自己積層可能領域を有し、それら自己積層可能領域の外周の合流部に０ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有し、
２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の合計長さＬ（単に、合計長さＬと略称される場合がある）と、
２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の端部同士を結ぶ直線の中点と合流部との距離ｃ（単に、距離ｃと略称される場合がある）とが、
Ｌ／ｃ≧１．５  （ここでＬとｃとの単位は同じである）      （ｑ）
を満たすものであると、これをプレス成形して得られる成形体の、プレス成形時にプレス成形材料が自己積層され形成された部位の、強度が優れたものとなり好ましい。
上記態様について、以下のとおり、別の表現でも表してもよい：隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料が、その厚み方向へ投影された形状において、隣接する２つの自己積層可能領域により、湾状の空白部が形成されている略凹角形を示すものであり、湾状の空白部をはさんで向かい合う２つの自己積層可能領域の外周同士の合流部に、０ｍｍ以上５ｍｍ未満である曲率半径Ｒの形状を有し、
２つの自己積層可能領域の外周の、湾状の空白部に面している部分の合計長さＬと、
２つの自己積層可能領域の外周の端部で、湾状の空白部の口部側のもの同士を結んだ直線の中点と合流部との距離ｃが、上記式（ｑ）を満たすものであると、上記理由により好ましい。
プレス成形材料は上記式（ｑ）左辺のＬ／ｃが１．８以上であるとより好ましく、２．０以上であると更に好ましい。
合計長さＬについては、図１０において符号１４（太線で示された部分）で例示される。
【００２５】
本発明のプレス成形材料は、ＷＯ２００７／０９７４３６パンフレットに記載の不連続繊維からなる抄造シート、米国特許第８８２９１０３号公報、米国特許第９１９３８４０号公報、米国特許公開公報第２０１５／２９２１４５号、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレット、およびＷＯ２０１３／０３１８６０パンフレットに記載のランダムマットや繊維強化複合材料など（以下、基材等と略記する場合がある）等に基づいて得ることができる。本発明のプレス成形材料としては、上記文献に記載の基材等を、これら文献に記載で製造するにおいて、基準面と立上げ可能面とを有する形状にして得られたものでも良く、これら文献に記載の基材等の一般的な矩形板状のものを、基準面と立上げ可能面とを有するブランク形状に切断したものや切り抜いたものであってもよい。
【００２６】
本発明のプレス成形材料の厚みは特に限定されるものではないが、通常、０．０１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であると好ましく、０．０１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であるとより好ましく、０．０１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であるとより一層好ましく、１〜３ｍｍの範囲内であると更に好ましい。プレス成形材料の厚みは、全ての部位で同一でも、部位によって異なってもよい。自己積層可能領域の好ましい厚みが、前記の範囲にあり、それ以外の部位の厚みが上記の範囲にあるプレス成形材料も好ましい。なお、本発明の成形材料が複数の層が積層された構成を有する場合、上記厚みは各層の厚みを指すのではなく、各層の厚みを合計した複合材料全体の厚みを指すものとする。
【００２７】
本発明に用いられるプレス成形材料は、単一の層からなる単層構造を有するものであってもよく、又は複数層が積層された積層構造を有するものであってもよい。プレス成形材料が上記積層構造を有する態様としては、同一の組成を有する複数の層が積層された態様であってもよく、又は互いに異なる組成を有する複数の層が積層された態様であってもよい。また、複合材料が上記積層構造を有する態様としては、相互に強化繊維の配列状態が異なる層が積層された態様であってもよい。このような態様としては、例えば、強化繊維が一方向配列している層と、２次元ランダム配列している層を積層する態様を挙げることができる。３層以上が積層される場合には、任意のコア層と、当該コア層の表裏面上に積層されたスキン層とからなるサンドイッチ構造としてもよい。
【００２８】
本発明のプレス成形材料は、引張破断伸度εｖが１０５％〜４００％であると好ましく、１０５％〜２６０％であるとより好ましく、１１０％〜２３０％であるとより一層好ましい。引張破断伸度εｖが１０５％以上のプレス成形材料であると、金型に配置する際に折り曲げなどをされても裂けにくいので好ましい。引張破断伸度εｖが４００％以下のプレス成形材料であると、可塑状態にあるものをロボットアームで掴むなどして運搬する際に、自重で垂れ下がり著しく変形するようなことが起き難いので好ましい。
ここで、プレス成形材料の引張破断伸度εｖは、プレス成形材料のマトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度で、引張速度２０ｍｍ／ｓｅｃで伸長された時のプレス成形材料の伸びであり、下記式（ｅ）で表される。
εｖ＝成形材料の伸長後の長さ／成形材料の伸長前の長さ      （ｅ）
【００２９】
より具体的には、プレス成形材料を、そのマトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度まで昇温して、引張破断伸度εｖ測定用のプレス用成形型の上にプレス成形材料を配置し、プレス成形型締め付け速度２０ｍｍ／ｓｅｃで、成形材料を破断させるまで成形型を閉じた後、プレス成形材料を取り出してプレス成形材料が伸長した長さを測定し、プレス成形材料の伸長前の長さで除算して計算される。
【００３０】
プレス成形材料のマトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度とは、当該プレス成形材料をコールドプレス成形することが可能な温度である。熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度としては、軟化点温度〜軟化点温度＋１００℃が好ましく、軟化点温度＋２０〜軟化点温度＋８０℃であるとより好ましい。本発明において、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度としては、当該熱可塑性樹脂が結晶性の場合はその融点、非晶性の場合はガラス転移温度であればよい。例えば、マトリックスとしての熱可塑性樹脂が結晶性のポリアミド６（ＰＡ６、ナイロン６、Ｎｙ６などとも称される。融点約２２５℃）の場合は軟化点温度以上の温度として、３００℃であると好ましい。
【００３１】
引張破断伸度εｖはプレス成形材料における強化繊維の含有量、繊維長、繊維径などに影響され、強化繊維の含有量が多いほど、繊維長が長いほど、繊維径が小さいほど、引張破断伸度εｖは小さくなる傾向にある。平板状の繊維強化複合材料を切り抜いてプレス成形材料を得た場合や、プレス成形材料を切断して別の形状のプレス成形材料にした場合、切断前の平板状の繊維強化複合材料等と切断後のプレス成形材料との引張破断伸度εｖは同じと見做すことができる。
本発明のプレス成形材料に含まれる不連続強化繊維やマトリックスとしての熱可塑性樹脂、それら構成成分の組成や形態、およびプレス成形材料の製造方法については後に記載する。
【００３２】
［プレス成形材料の製造方法］
本発明のプレス成形材料を製造する方法としては、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料からなる物体を、以下ｉ）、ｉｉ）を満たす形状、ブランク形状と称してもよい、となるように加工する工程を含む製造方法が好ましい。
ｉ）  プレス成形の目的物である成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析し展開された形状である。
ｉｉ）  上記の逆成形解析時に、目的物である成形体の３次元形状の要素の少なくとも１つを削除して展開された形状である。
【００３３】
ここで、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料からなる物体としては、前記の基材等が例示される。
ここで、「逆成形解析」というのは、有限要素法を用いて、目的の成形体形状データから、該成形体をプレス成形にて製造するために必要な成形材料の形状や大きさを予測する手法である。上記において、成形材料の形状をブランク形状と称したように、本発明に関して成形材料をブランクと称することがある。
ここで、「要素」とはメッシュとも呼ばれ、有限要素法により数値解析を行うために、解析対象である構造物を有限個に分割した一つ一つを指す。例えば、図８（ｂ）の符号１１はある一つの要素を表す。「少なくとも一つを削除して」とは、構造物を構成する要素のうち積層可能部に含まれる少なくとも一つの要素を削除することである。こうすることで、コンピューターにて逆成形解析し展開されたブランクは自ずと積層可能部の形状を伴った形状となる。例えば、図８（ｂ）に例示されるとおり、要素１１のうち、積層可能部に含まれる要素（符号１２）を削除して逆成形解析を行うことで、図１（ｂ）のようなブランク形状が得られる。上記の積層可能部とは、逆成形解析により展開されたブランク形状において、自己積層可能領域となる部位である。
【００３４】
［成形体］
本発明は、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含む複合材料の成形体であって、
ある基準面と、１つ以上の立上げ面を有し、これらの面の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所においては該複合材料が自己積層構造を形成し、基準面と立上げ面とが接する稜線のいずれにおいてもウェルドラインが無い、３次元形状を有する成形体の発明も包含する。そのような成形体として、図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）や図５（ａ）〜（ｃ）が例示される。なお、「ある基準面と、１つ以上の立上げ面を有し、これらの面の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所においては該複合材料が自己積層構造を形成して」との本発明の成形体には、ある基準面と、２つ以上の立上げ面を有し、この２つ以上の立上げ面の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所においては該複合材料が自己積層構造を形成しているが、基準面と立上げ面の間の境界領域には全く自己積層構造が形成されていない成形体も包含される。なお、本発明の成形体を、便宜上、プレス成形体と呼んでも良い。本発明のプレス成形体は、前記の本発明のプレス成形材料をプレス成形して得られたものであると好ましい。
【００３５】
ここで、ウェルドラインとは、樹脂系材料を溶融・流動させる成形方法により得られる成形体において、成形時に、金型内で複数の樹脂溶融物の流れが合流した部分に発生する線状の模様が確認される部分のことで、ウェルドまたはウェルド部分とも言われる。金属材料どうしを溶接させた際の線状の溶接痕にちなんでこのように呼ばれる。ウェルドラインの存在は成形体の表面意匠性を悪化させるだけでなく、その強度不足の原因ともなる。
【００３６】
本発明の成形体は、更に、立上げ面が複数あり、立上げ面の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所、好ましくは２箇所以上、更に好ましくは４か所以上、特に好ましくは全ての立上げ面の間の境界領域において、該複合材料が自己積層構造を形成している部分（単に、積層部と称する場合がある）があるものであると好ましい。
本発明の成形体は、ある立上げ面が自己積層構造を形成している部分を有するものであっても良い。そのような成形体としては、プレス成形材料における隣接する２つの立上げ面が、自己積層可能領域を有するものであり、それらがプレス成形で１つの立上げ面を形成して得られた成形体が例示される。
【００３７】
本発明の成形体の厚みは特に限定されるものではないが、通常、０．０１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内が好ましく、０．０１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内がより好ましく、０．０１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内がより一層好ましく、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内が更に好ましく１〜３ｍｍの範囲内が特に好ましい。部位によって厚みが異なる成形体の場合は、平均の厚みが上記範囲に入っていると好ましく、最小値と最大値の双方が上記範囲に入っていると更に好ましい。なお、本発明の成形体の大きさについては特に限定されず、用途に応じて適宜設定される。
【００３８】
本発明の成形体を製造する方法としては、熱可塑性樹脂のプレス成形の方法として公知のものを用いることができるが、上型と下型とを有し、それらの型締めにより成形キャビティが形成される金型を用いて、平均繊維長３〜１００ｍｍの不連続強化繊維と、マトリックスとしての熱可塑性樹脂とを含み、ある基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれるプレス成形材料を、金型に配置してプレス成形する製造方法が好ましい。プレス成形材料の好ましい態様は前述したとおりである。
上記のプレス成形のなかでも、コールドプレス成形方法、つまり、前記のようなプレス成形材料を、そのマトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に加熱して可塑状態にしたものを、当該軟化温度より低い温度にある金型に、当該プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、自己積層可能領域を自己積層させるように配置し、型締めしてプレス成形する方法が好ましい。より具体的に言うと、本発明のプレス成形材料を加熱して可塑状態にした後、そのプレス成形材料の基準面３または立ち上げ可能面２の間の境界領域のうち、少なくとも１箇所においては該プレス成形材料が自己積層構造を形成するように配置する。具体的には、基準面３と立ち上げ可能面２、あるいは立ち上げ可能面２同士をオーバーラップさせるように配置しプレス成形することで、自己積層構造を有する成形体を得ることができる。オーバーラップさせる長さ（オーバーラップ量）としては、成形材料の端部から１ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以上が好ましい。本発明の成形体の製造方法において、これらのプレス成形材料の金型への配置をロボットアームなどの機械的機構によって行うことが好ましい。
【００３９】
本発明の成形体の製造方法は、１回のプレス成形にて、プレス成形材料から特定の自己積層構造を有する成形体を得ることができ、非常に効率よく高い生産性で３次元形状の繊維強化複合材料成形体を生産することができる。
プレス成形に用いる金型とは、上型と下型からなるプレス成形用の金型であると好ましく、プレス成形用の金型を用いる場合、プレス成形材料が配置される金型は、一般的に下型であることが多い。金型について、更に述べると、金型は大きく２種類に分類され、１つは鋳造、射出成形やフロープレス（スタンピング）成形などに使用される密閉成形金型であり、もう１つは折曲成形、深絞成形や鍛造などに使用される開放成形金型である。密閉成形金型は主に内部に材料を流し込んで成形する方法に適し、開放成形金型は主に材料を流動させずに変形させて成形する方法に適している。本発明のプレス成形材料は、材料を流動させてキャビティに充填させる方法にとりわけ適当な材料であるから、成形型は前者の密閉成形金型を用いることが好ましい。密閉成形金型においては、材料の流出を塞き止めるためのシェアエッジを設けることが一般的である。
【００４０】
プレス成形時の金型内の温度は、プレス成形材料のマトリックスとしての熱可塑性樹脂の種類によるが、溶融し可塑状態にある熱可塑性樹脂が冷却されて固化し、成形体が形作られればよく、熱可塑性樹脂の軟化温度から２０℃以下の温度であることが好ましい。例えばナイロン６（ポリアミド６）のような代表的なナイロン類の場合には、通常１２０〜１８０℃であり、好ましくは１２５〜１７０℃であり、さらにより好ましくは１３０〜１６０℃である。
本発明の成形体を構成する材質に含まれる複合材料中の不連続強化繊維やマトリックスとしての熱可塑性樹脂、それら構成成分の組成や形態などは、後に示すとおり、プレス成形材料に関するものとほぼ同様である。
【００４１】
成形体の製造方法としては、前記の条件に加え、プレス成形材料を金型の成形キャビティに配置するにおいて、型締め方向へのプレス成形材料の投影面積をブランク面積と定義した場合、
金型の型締め方向への成形キャビティの投影面積として定義される製品部面積に対し、９０〜１１０％の割合のブランク面積となるように、少なくとも１枚のプレス成形材料を配置する操作を含むと好ましい。プレス成形材料を金型の成形キャビティに配置された後、当然、型締めが行われ、所望の形状を有する成形体を得ることができる。製品部面積に対するブランク面積の割合が９０％以上であると、成形時の充填不良が起き難いので好ましく、かつ、１１０％以下であると、成形時にブランクの金型への噛みこみが起きづらいので好ましい。製品部面積に対するブランク面積の割合は、９５％以上１０５％以下であるとより好ましい。
【００４２】
成形体の製造方法としては、プレス成形材料を、その自己積層可能領域が、幅（自己積層幅と称されることがある）２０ｍｍ以上となる部位が生じるよう自己積層させた状態で金型の成形キャビティに配置する操作を含むものであると、プレス成形時にプレス成形材料が自己積層され形成された部位の、強度が優れたものとなり好ましい。更に、成形体の製造方法としては、隣接する２つの自己積層可能領域を有するプレス成形材料を、その一方の自己積層可能領域と、他方の自己積層可能領域とが２０ｍｍ以上の幅で自己積層されている状態で、金型キャビティに配置する操作を含む製造方法であるとより好ましい。上記の自己積層幅の上限は特にないが、プレス成形時に、プレス成形材料の自己積層されている部位に圧力が集中的に作用して成形不良が発生することが起き難くなることから、自己積層幅は５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下であるとより好ましく、３０ｍｍ以下であるとより一層好ましい。
【００４３】
［不連続強化繊維］
（不連続強化繊維の種類）
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料に含まれる不連続強化繊維の種類は、熱可塑性樹脂の種類や複合材料の用途等に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。このため、本発明に用いられる不連続強化繊維としては、無機繊維又は有機繊維のいずれであっても好適に用いることができる。
【００４４】
上記無機繊維としては、例えば、炭素繊維、活性炭繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、タングステンカーバイド繊維、シリコンカーバイド繊維（炭化ケイ素繊維）、セラミックス繊維、アルミナ繊維、天然鉱物繊維（玄武岩繊維など）、ボロン繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ホウ素繊維、及び金属繊維等を挙げることができる。
上記金属繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、銅繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維を挙げることができる。
上記ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔガラス、石英ガラス繊維、ホウケイ酸ガラス繊維等からなるものを挙げることができる。
上記有機繊維としては、例えば、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等からなる繊維を挙げることができる。
【００４５】
本発明においては、２種類以上の強化繊維を併用してもよい。この場合、複数種の無機繊維を併用してもよく、複数種の有機繊維を併用してもよく、無機繊維と有機繊維とを併用してもよい。複数種の無機繊維を併用する態様としては、例えば、炭素繊維と金属繊維とを併用する態様、炭素繊維とガラス繊維を併用する態様等を挙げることができる。一方、複数種の有機繊維を併用する態様としては、例えば、アラミド繊維と他の有機材料からなる繊維とを併用する態様等を挙げることができる。さらに、無機繊維と有機繊維を併用する態様としては、例えば、炭素繊維とアラミド繊維とを併用する態様を挙げることができる。なお、本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料は、不連続強化繊維のほか、本発明の課題を解決する効果に支障が出ない範囲で上記繊維の連続繊維を含んでも良い。
【００４６】
（炭素繊維）
本発明においては、上記の不連続強化繊維が炭素繊維であると好ましい。炭素繊維は、軽量でありながら強度に優れた複合材料を得ることができるからである。
上記炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油ピッチ系炭素繊維、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。
中でも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることが好ましい。強化繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は１００〜６００ＧＰａの範囲内であることが好ましく、２００〜５００ＧＰａの範囲内であることがより好ましく、２３０〜４５０ＧＰａの範囲内であることがさらに好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の引張強度は２０００〜１００００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、３０００〜８０００ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。
【００４７】
（不連続強化繊維の繊維長）
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料に含まれる不連続強化繊維は平均繊維長３〜１００ｍｍのものであることが肝要である。この平均繊維長は、個数平均繊維長でも重量平均繊維長でも良いが、重量平均繊維長がより好ましい。
不連続強化繊維は、重量平均繊維長は３〜８０ｍｍのものであるとより一層好ましく、５〜６０ｍｍであるとさらに好ましい。強化繊維の重量平均繊維長が１００ｍｍ以下であると、強化繊維を含む成形材料の流動性が良好で、プレス成形等により所望の成形体形状を得易い。一方、重量平均繊維長が３ｍｍ以上であると、強化繊維を含む成形材料が良好な機械強度を有することが多い。上記のそれぞれの不連続強化繊維の重量平均繊維長の範囲の下限は、１０ｍｍ超であるとより好ましい。上記の、それぞれの重量平均繊維長の範囲を満たす強化繊維は炭素繊維であると更に好ましい。
【００４８】
本発明に関する不連続強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、玄武岩繊維からなる群より選ばれる１つ以上の強化繊維で、前記の重量平均繊維長範囲にあるものであると更に好ましい。
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料に含まれる不連続強化繊維としては、重量平均繊維長が互いに異なる不連続強化繊維を併用してもよい。換言すると、本発明に関する不連続強化繊維は、重量平均繊維長に単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
【００４９】
不連続強化繊維の平均繊維長は、例えば、成形材料から無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長を、ノギス等を用いて１ｍｍ単位まで測定し、下記式（ｆ）に基づいて求めることができる。平均繊維長の測定は、重量平均繊維長（Ｌｗ）で測定する。個々の不連続強化繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、個数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、以下の式（ｍ）、（ｆ）により求められる。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ      （ｍ）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）      （ｆ）
不連続強化繊維の繊維長が一定長の場合は個数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。成形体や成形材料からの強化繊維の抽出は、例えば、成形体（成形材料）に対し、５００℃×１時間程度の加熱処理を施し、炉内にて樹脂を除去することによって行うことができる。
【００５０】
（不連続強化繊維の単繊維径）
本発明に用いられる不連続強化繊維の単繊維径は、不連続強化繊維の種類に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。例えば、不連続強化繊維として炭素繊維が用いられる場合、平均単繊維径は、通常、３μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ〜１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５μｍ〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
一方、不連続強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、平均単繊維径は、通常、３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。ここで、上記平均単繊維径とは、強化繊維を構成する単繊維の直径を指す。
不連続強化繊維の平均単繊維径は、例えば、ＪＩＳ  Ｒ７６０７（２０００）に記載された方法によって測定することができる。
【００５１】
（強化繊維の形態）
本発明に用いられる不連続強化繊維は、その種類に関わらず、１本の単繊維からなる単繊維状であってもよく、複数の単繊維からなる単繊維束状であってもよい。本発明の成形材料などに含まれる強化繊維は、単繊維状のもののみであってもよく、単繊維束状のもののみであってもよく、両者の混合物であってもよい。ここで示す単繊維束とは２本以上の単繊維が集束剤や静電気力等により近接している事を示す。単繊維状のものを用いる場合、各単繊維束を構成する単繊維数は、各単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。
本発明に関し、単繊維束状の強化繊維を便宜上、強化繊維束と称することがある。１つの強化繊維束とは、繊維強化樹脂成形体やその成形材料において、１つの充填物として機能する。繊維強化樹脂成形体や成形材料からそのマトリクスである熱可塑性樹脂を除去したものである強化繊維試料から、不作為に個々の強化繊維をピンセットなどで採取したものが複数の単繊維の束状物であれば、これを強化繊維束と見なすことができる。
強化繊維束としては、複数の単繊維が凡そ同方向を向き、それらの長手側面同士が接して束状になっているものが代表的だが、この形態に限定されない。例えば、複数の単繊維が様々な方向を向いた束状であってもよく、複数の単繊維が長手側面の一部では近接しているが、それ以外の部分では単繊維の間が離れているような束状であってもよい。
【００５２】
商業的に製造および売買されている強化繊維の多くは、単繊維が束状になった構造をしたものであり、それらの単繊維数は様々だが、１０００本〜１０万本の範囲内であることが多い。例えば、炭素繊維は、一般的に、数千〜数万本の炭素単繊維が集合した束状となっている。
複合材料の製造に強化繊維を用いる場合に、強化繊維を拡幅したり開繊したりすることなく使用すると、強化繊維の交絡部が局部的に厚くなり薄肉の複合材料を得ることが困難になる場合がある。このため、強化繊維は、拡幅や開繊をされてから、適宜切断されたうえで複合材料に使用されることが好ましい。
強化繊維を開繊して用いる場合、開繊程度は特に限定されるものではないが、強化繊維の開繊程度を制御し、ある特定本数以上の強化単繊維からなる強化繊維と、当該特定本数未満の強化単繊維からなる強化繊維又は単繊維状のもの、つまり遊離強化単繊維を含むことが好ましい。
【００５３】
上記不連続強化繊維の形態としては、具体的には、前記のＷＯ２０１２／１０５０８０号パンフレット、およびＷＯ２０１３／０３１８６０パンフレットなどに記載の基材等における強化繊維の形態であれば好ましく、例えば、下記式（１）で定義される臨界単繊維数以上の本数の強化単繊維で構成される単繊維束である強化繊維（Ａ）と、それ以外の強化繊維（Ｂ）との混合物であると好ましい。この強化繊維（Ｂ）は臨界単繊維数未満の本数の強化単繊維で構成される強化繊維だが、遊離強化単繊維も含まれる。強化繊維（Ａ）と、強化繊維（Ｂ）について、別の呼び方をするならば、それぞれ単繊維束挙動強化繊維と、遊離単繊維挙動性強化繊維と言える。これは、単繊維束の強化繊維であっても、その構成単繊維数が、単繊維径に応じた特定の数値（臨界単繊維数）未満であるものは、複合材料中において、遊離の強化単繊維と同様の挙動を示すとの知見に基づく。
臨界単繊維数＝６００／Ｄ      （１）
（ここでＤは強化繊維の平均単繊維径（μｍ）である）
具体的には、成形体を構成する強化繊維の平均単繊維径が５μｍ〜７μｍの場合、式（１）で定義される臨界単繊維数は８６本〜１２０本となる。
【００５４】
さらに、本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料に含まれる不連続強化繊維の全量に対する強化繊維（Ａ）の量の割合が０ｖｏｌ％超９９ｖｏｌ％未満であることが好ましく、２０ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ未満であることがより好ましく、３０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満であることがさらに好ましく、５０ｖｏｌ％以上９０ｖｏｌ％未満であることが最も好ましい。このように特定本数以上の強化単繊維からなる不連続強化繊維と、それ以外の不連続強化繊維を特定の比率で共存させることで、複合材料中の強化繊維の存在量、すなわち強化繊維体積割合（Ｖｆ）を高めることが可能となるからである。
【００５５】
本発明において、上記強化繊維（Ａ）中の平均単繊維数（Ｎ）は本発明の目的を損なわない範囲で適宜決定することができるものであり、特に限定されるものではない。
汎用の強化繊維の場合、上記Ｎは通常１＜Ｎ＜１２０００の範囲内のものが、多く、下記式（２）を満たすことがより好ましい。
０．６×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１．０×１０５／Ｄ２      （２）
（ここでＤは強化繊維の平均単繊維径（μｍ）である）
そして、強化繊維が平均単繊維径５μｍの炭素繊維の場合、強化繊維（Ａ）中の平均単繊維数は２４０本〜４０００本未満の範囲となるが、なかでも３００本〜２５００本であることが好ましい。より好ましくは４００本〜１６００本である。強化繊維が平均単繊維径７μｍの炭素繊維の場合、強化繊維（Ａ）中の平均単繊維数は１２２本〜２０４０本の範囲となるが、中でも１５０本〜１５００本であることが好ましく、より好ましくは２００本〜８００本である。
【００５６】
（不連続強化繊維の配向状態）
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料に含まれる不連続強化繊維の配向状態としては、目的に応じた種々のものであってよいが、プレス成形材料などの面内方向において不連続強化繊維が特定方向に配列していないが、厚み方向を向いているものが極めて少ない、いわゆる２次元ランダム配向であると好ましく、特に、ＷＯ２０１２／１０５０８０号パンフレット、およびＷＯ２０１３／０３１８６０パンフレットなどに記載のランダムマット等における炭素繊維の状態が好適である。
プレス成形材料や成形体に含まれる強化繊維が２次元ランダム配向であることについて、
特に数値的に定義したい場合は、日本国特開２０１２−２４６４２８号公報に示されているように、
強化繊維に関して、面配向度σ＝１００×（１−（面配向角γが１０°以上の強化繊維本数）／（全強化繊維本数））で定義される面配向度σが９０％以上である状態を好ましい２次元ランダム配向としてもよい。
更に、プレス成形材料等の試料を厚み方向に切断した断面における任意の矩形領域について、成形体の厚み方向または成形体の厚み方向とは異なる方向をＺ方向とし、上記公報に準じて強化繊維に関する観察、測定および面配向度σの算出を行っても良い。その場合、面配向角γの算出に必要な、強化繊維断面の長径と成形板表面が成す角については、成形板表面ではなく、観察対象の矩形領域の上辺または下辺と、強化繊維断面の長径とが成す角を用いても良い。
【００５７】
（強化繊維体積割合（Ｖｆ））
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料の強化繊維体積割合（以下、単に「Ｖｆ」ということがある）に特に限定は無いが、いずれも、含有する不連続強化繊維及びマトリックスとしての熱可塑性樹脂について、下記式（ｕ）で定義される強化繊維体積割合（Ｖｆ）が５％〜８０％であることが好ましく、Ｖｆが２０％〜６０％であることがより好ましい。
Ｖｆ＝１００×不連続強化繊維体積／（不連続強化繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）      （ｕ）
成形体のＶｆが５％より高いと、補強効果が十分に発現し、かつ、Ｖｆが８０％以下であると、得られる成形体中にボイドが発生しにくくなり、成形体の物性が低下するおそれが少なくなるので好ましい。
【００５８】
（不連続強化繊維の目付と厚み）
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料に含まれる不連続強化繊維の目付量は、特に限定されるものではないが、通常２５ｇ／ｍ２〜１００００ｇ／ｍ２とされる。
【００５９】
［熱可塑性樹脂］
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料のマトリックスとしての熱可塑性樹脂は、所望の強度を有する成形体を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、適宜選択される。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂、ビニル系樹脂等を挙げることができる。
【００６０】
上記ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等を挙げることができる。
上記ビニル系樹脂としては、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等を挙げることができる。
上記ポリスチレン樹脂としては、例えば、アタクチックポリスチレン樹脂、アイソタクチックポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、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）等を挙げることができる。
上記ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド６樹脂（ナイロン６）、ポリアミド１１樹脂（ナイロン１１）、ポリアミド１２樹脂（ナイロン１２）、ポリアミド４６樹脂（ナイロン４６）、ポリアミド６６樹脂（ナイロン６６）、ポリアミド６１０樹脂（ナイロン６１０）等を挙げることができる。
【００６１】
上記ポリエステル樹脂としては、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等を挙げることができる。
上記（メタ）アクリル樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートを挙げることができる。上記変性ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル等を挙げることができる。
上記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等を挙げることができる。
上記ポリスルホン樹脂としては、例えば、変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。
上記ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂を挙げることができる。
上記フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
【００６２】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は共重体や変性体であってもよく、１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
【００６３】
（その他の剤）
本発明のプレス成形材料や、成形体の材質である複合材料には、本発明の目的を損なわない範囲で、非繊維状のフィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
なお、実施例１−８、１１、１７および２３を、それぞれ参考例１−８、１１、１７および２３に読み替えるものとする。
［基材の製造］
＜製造例１＞
強化繊維として、東邦テナックス社製のＰＡＮ系炭素繊維“テナックス”（登録商標）（平均単繊維径７μｍ、単繊維数２４０００本、引張弾性率２４０ＧＰａ）をナイロン系サイジング剤にて処理したものを使用し、熱可塑性樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０（融点２２５℃）を用いて、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレット、およびＷＯ２０１３／０３１８６０パンフレットに記載された方法に基づき、２次元ランダム配向のランダムマットを作成し、これをナイロン６樹脂が炭素繊維のマット状物に含浸するよう加熱および加圧を行い、厚さ２．５ｍｍの平板の基材を得た。この基材中の強化繊維（炭素繊維）について、強化繊維体積割合Ｖｆは３５％、強化繊維目付は１６６０ｇ／ｃｍ２であり、強化繊維長は重量平均繊維長として２０ｍｍ、強化繊維全量を基準として、臨界単繊維数以上の本数の単繊維からなる強化繊維（Ａ）、より詳細に言うと炭素繊維（Ａ）、の割合は８５Ｖｏｌ％、強化繊維（Ａ）の平均単繊維数（Ｎ）＝９００本であった。基材中の強化繊維のうち１５Ｖｏｌ％は、臨界単繊維数未満の本数の単繊維からなる強化繊維（Ｂ）であり、強化繊維（Ｂ）および強化繊維（Ａ）のいずれも異なった単繊維数の単繊維束の混合物であった。強化繊維（Ｂ）として、完全に開繊された遊離炭素単繊維も少々基材に含まれていた。
得られた基材の引張破断伸度εｖは１０５％〜４００％の範囲内であった。
【００６５】
［成形体の製造］
以下に記載する実施例、比較例においては、特に記載が無い限り上記製造例１で得られた基材を各実施例などに記載のとおり、それぞれのブランク形状に切り抜いてプレス成形材料を得て、これをコールドプレス成形して成形体を得た。
それぞれの実施例、比較例で、目的の成形体の形状に対応した金型を用いた。特に記載が無い限り、プレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱した際の温度は２８０℃であり、該軟化温度未満の温度にある金型の温度とは１５０℃であり、プレス成形時のプレス圧は２０ＭＰａである。
【００６６】
［強度試験方法］
図５（ａ）〜（ｃ）に示される厚さ２．５ｍｍのプレス成形体から、自己積層構造の部分が長手方向の中心になるよう、幅１５ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を切り出し、１１０℃１２時間以上乾燥させた。試験片を円形治具にセットし、試験機インストロン５９８２型を用いて試験速度５ｍｍ／ｍｉｎで圧縮させた際の最大応力を求めた。さらに、下式（ｓ）より強度パラメータを算出した。
強度パラメータ＝（最大応力）×１００／（同形状の対照試験片のウェルド部分の最大応力）                            （ｓ）
ここで、同形状の対照試験片のウェルド部分の最大応力とは、図５（ａ）〜（ｃ）に示される成形体のプレス成形に用いられるものと同形状の金型を用いて、プレス成形材料の端部のオーバーラップ量０ｍｍとして、つまり自己積層無しで、プレス成形して得られる成形体（それぞれ、図６（ａ）〜（ｃ））についてウェルド部分が長手方向の中心になるよう、上記と同様の形状の試験片（対照試験片）を切り出し、その対照試験片について、上記と同様に圧縮試験をして、得られる最大応力を意味する。以下の実施例や比較例における、プレス成形材料の端部同士を隣接させて配置してプレス成形後にウェルドラインになる部分を総称してウェルドと称することがある。
【００６７】
＜実施例１＞
製造例１で得られた基材を、図５（ａ）の形状の成形体の３次元形状から、当該３次元形状の要素の少なくとも１つを削除してからコンピューターにて逆成形解析し、展開されたブランク形状に切り抜き、基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれるプレス成形材料を得た。
このプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の平面部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から１５ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−１を得た。この成形体の積層部の強度パラメータは、２５０であった。成形の条件や結果について表１に示す。プレス成形の際、成形用材料の端部を自己積層させた長さ（本実施例では１５ｍｍ）について、以後、オーバーラップ量と称する場合がある。
【００６８】
＜実施例２＞
実施例１と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の平面部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から３０ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−１を得た。この成形体の積層部分の強度パラメータは、３００であった。成形の条件や結果について表１に示す。
【００６９】
＜実施例３＞
実施例１と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の平面部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から４５ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−１を得た。この成形体の積層部分の強度パラメータは、４００であった。成形の条件や結果について表１に示す。
【００７０】
＜実施例４＞
製造例１で得られた基材を、図５（ｂ）の形状の成形体の３次元形状から、当該３次元形状の要素の少なくとも１つを削除してからコンピューターにて逆成形解析し、展開されたブランク形状に切り抜き、基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれるプレス成形材料を得た。
このプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の角部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から１５ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−２を得た。この成形体の積層部分の強度パラメータは、２００であった。成形の条件や結果について表２に示す。
【００７１】
＜実施例５＞
実施例４と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の角部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から３０ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−２を得た。この成形体の積層部分の強度パラメータは、２００であった。成形の条件や結果について表２に示す。
【００７２】
＜実施例６＞
製造例１で得られた基材を、図５（ｃ）の形状の成形体の３次元形状から、当該３次元形状の要素の少なくとも１つを削除してからコンピューターにて逆成形解析し、展開されたブランク形状に切り抜き、基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれるプレス成形材料を得た。
プレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の曲面部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から１５ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−３を得た。この成形体の積層部分の強度パラメータは、１８０であった。成形の条件や結果について表３に示す。
【００７３】
＜実施例７＞
実施例６と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の曲面部に対応する金型面上に自己積層可能領域のうち成形用材料の端部から３０ｍｍの部分が自己積層するように配置し、プレス成形を行い、積層部５を有する成形体１００−３を得た。この成形体の積層部分の強度パラメータは、２５０であった。成形の条件や結果について表３に示す。
【００７４】
＜比較例１＞
実施例１と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の平面部に対応する金型面上に成形用材料が積層しないように配置し、プレス成形を行い、成形体２００−１を得たが、該平面部にウェルド６が発生した。成形の条件や結果について表１に示す。
【００７５】
＜比較例２＞
実施例４と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の角部に対応する金型面上に成形用材料が積層しないように配置し、プレス成形を行い、成形体２００−２を得たが、該角部にウェルド６が発生した。成形の条件や結果について表２に示す。
【００７６】
＜比較例３＞
実施例６と同様に得たプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料の基準面に対して、立上げ可能面を立上げ、成形体の曲面部に対応する金型面上に成形用材料が積層しないように配置し、プレス成形を行い、成形体２００−３を得たが、該曲面部にウェルド６が発生した。成形の条件や結果について表３に示す。
【００７７】
＜比較例４＞
製造例１で得られた基材を、図５（ａ）の形状の成形体の３次元形状から、当該３次元形状のいずれの要素も削除せずにコンピューターにて逆成形解析し、展開されたブランク形状に切り抜き、基準面と、少なくとも１つの立上げ可能面と、少なくとも１つの自己積層可能領域を有し、立上げ可能面の一部が、自己積層可能領域に含まれるプレス成形材料を得た。
このプレス成形材料を、マトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱し、該軟化温度未満の温度にある金型に、プレス成形材料を配置し、プレス成形を行ったが、成形体は角部に皺が寄り、成形体１００−１として良好な外観を有するものを得られなかった。
【００７８】
【表１】
2018062671.tif 000003
【００７９】
【表２】
2018062671.tif 000004
【００８０】
【表３】
2018062671.tif 000005
【００８１】
以下の実施例８〜２３は、コールドプレス成形における、加熱され可塑状態のプレス成形材料が、目的の成形体の形状に応じた適当な形状に変形され金型に配置されたものを模したもの、つまり金型配置模擬物（以下、単に模擬物と略称する場合がある）を調製し、それらの表面における皺の発生程度を観察し、外観が優れた成形体が得られ易いプレス成形材料であるか評価を行った。評価について具体的に言うと、得られた金型配置模擬物が、その表面、特に、プレス成形材料の隣接する２つの自己積層可能領域の曲率半径Ｒを有する合流部（以下、単に、合流部と称することがある）の周辺に相当する箇所に皺の発生が無い場合、当該プレス成形材料をコールドプレス成形すれば、金型配置模擬物と同形状の成形体を皺のない極めて良好な外観を有するものとして得ることができると判断した。皺を有する金型配置模擬物が得られた場合、その当該プレス成形材料を特段の工夫なく公知の方法でコールドプレス成形し、金型配置模擬物と同形状の成形体を得た場合、それは表面に皺を有し外観に問題のある成形体である恐れがあると判断した。
【００８２】
＜実施例８＞
製造例１で得られた基材から、隣接する２つの自己積層可能領域を有する、図１０、図１１、及び図１２Ａに例示される形状のプレス成形材料（横１００ｍｍ、縦１００ｍｍ（つまり、幅１００ｍｍ、奥行き１００ｍｍ）であり、厚み１．４ｍｍ、曲率半径０ｍｍ、２つの自己積層可能領域間の最も離れた距離ｂが２８ｍｍ、２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の合計長さＬが１０２ｍｍ、２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の端部同士を結ぶ直線の中点と合流部との距離ｃが４９ｍｍ）を実施例１と同様の手順で調製した。図１０、図１１、及び図１２Ａは、明瞭な説明のため、同じプレス成形材料を、厚み方向に見た場合の形状を、本発明に関する事項を示す符号を適宜組み合わせて示したものである。
このプレス成形材料を、そのマトリックスとしての熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱して可塑状態としたものを、図１２Ａに示されるとおり、一方の自己積層可能領域を、プレス成形材料を厚み方向にみて逆時計方向に４５°引っ張って他方の自己積層領域に積層させて変形させ、金型配置模擬物を得た。この金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。よって、当該プレス成形材料をコールドプレス成形すれば、金型配置模擬物と同形状の成形体を皺のない極めて良好な外観を有するものとして得ることができる。
【００８３】
＜実施例９＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、曲率半径が１ｍｍ、距離ｂが３０ｍｍ、合計長さＬが１０６ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１０＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、曲率半径が２ｍｍ、距離ｂが３１ｍｍ、合計長さＬが１０６ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所に皺が寄っていた。よって、当該プレス成形材料を特段の工夫なく公知の方法でコールドプレス成形し、金型配置模擬物と同形状の成形体を得た場合、それは表面に皺を有し外観に問題のある成形体である恐れがある。
＜実施例１１＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚みが２．６ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１２＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚みが２．６ｍｍ、曲率半径が１ｍｍ、距離ｂが３０ｍｍ、合計長さＬが１０６ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１３＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み２．６ｍｍ、曲率半径が２ｍｍ、距離ｂが３１ｍｍ、合計長さＬが１０６ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１４＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み２．６ｍｍ、曲率半径が３ｍｍ、距離ｂが３４ｍｍ、合計長さＬが１０８ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１５＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み２．６ｍｍ、曲率半径が４ｍｍ、距離ｂが３６ｍｍ、合計長さＬが１０８ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１６＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み２．６ｍｍ、曲率半径が５ｍｍ、距離ｂが３６ｍｍ、合計長さＬが１０８ｍｍ、距離ｃが５０ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所に皺が寄っていた。
＜実施例１７＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚みが４．０ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所に皺が寄っていた。
＜実施例１８＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚みが４．０ｍｍ、曲率半径が１ｍｍ、距離ｂが３０ｍｍ、合計長さＬが１０６ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例１９＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み４．０ｍｍ、曲率半径が２ｍｍ、距離ｂが３１ｍｍ、合計長さＬが１０６ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例２０＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み４．０ｍｍ、曲率半径が３ｍｍ、距離ｂが３４ｍｍ、合計長さＬが１０８ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例２１＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み４．０ｍｍ、曲率半径が４ｍｍ、距離ｂが３６ｍｍ、合計長さＬが１０８ｍｍ、距離ｃが５１ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所も含め、皺の発生はなかった。
＜実施例２２＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚み４．０ｍｍ、曲率半径が５ｍｍ、距離ｂが３６ｍｍ、合計長さＬが１０８ｍｍ、距離ｃが５０ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所に皺が寄っていた。
＜実施例２３＞
プレス成形材料の寸法及び形状について、厚みが５．５ｍｍであった以外は、実施例８と同様に操作を行った。得られた金型配置模擬物には、プレス成形材料の曲率半径Ｒを有する合流部周辺に相当する箇所に皺が寄っていた。尚、同様に曲率半径が１〜５ｍｍ、６ｍｍ、および７ｍｍの場合のいずれにおいても、合流部周辺に相当する箇所に皺が寄っていた。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のプレス成形材料を用いることにより、外観、強度、および軽量性等に優れた成形体を高い生産性で生産することができる。当該成形体は、電気・電子機器用筐体、自動車用構造部材、医療機器用部品、建材、航空機用部品、一般産業用部材などに好適である。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１５年１２月２５日出願の日本国特許出願（特願２０１５−２５４６３９号）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００８５】
ｂ  ２つの自己積層可能領域間の最も離れた距離
ｃ  ２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の端部同士を結ぶ直線の中点と合流部との距離
１  自己積層可能領域
２  立上げ可能面
３  基準面
４  成形体
５  積層部
６  ウェルドライン
７  金型（下型）
８  機械的機構
９  プレス成形材料
１０  事前積層領域
１１  要素（有限要素法により数値解析を行うために、構造物を有限個に分割した一つ一つ）。
１２  構造物の積層可能部に含まれる要素。
１３  ２つの自己積層可能領域の外周の合流部（曲率半径Ｒ）
１４  ２つの自己積層可能領域の外周の互いに面している部分の合計長さＬ
１５  湾状の空白部を挿んで向かい合う２つの自己積層可能領域の外周の端部
１６  湾状の空白部
１７  金型配置模擬物
１８  皺
１９  湾状の空白部の口部側の端部同士を結んだ直線
１００−１  合流部が平面形状で自己積層構造を有する成形体
１００−２  合流部が角部形状で自己積層構造を有する成形体
１００−３  合流部が曲面形状で自己積層構造を有する成形体
１００−１  合流部が平面形状でウェルドラインを有する成形体
２００−２  合流部が角部形状でウェルドラインを有する成形体
３００−３  合流部が曲面形状でウェルドラインを有する成形体
【図１】
2018062671.tif 000006
【図２】
2018062671.tif 000007
【図３】
2018062671.tif 000008
【図４】
2018062671.tif 000009
【図５】
2018062671.tif 000010
【図６】
2018062671.tif 000011
【図７】
2018062671.tif 000012
【図８】
2018062671.tif 000013
【図９】
2018062671.tif 000014
【図１０】
2018062671.tif 000015
【図１１】
2018062671.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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