(57)【要約】      （修正有）【課題】接合部の剥がれを防止し、耐衝撃性を高めた接合体を提供する。【解決手段】成形体Ａの両面に、成形体Ｂ−１と成形体Ｂ−２が配置され、(ii)成形体Ａの成形体Ｂ−１と接する面に凹部Ｄ−１を有し、成形体Ｂ−２と接する面に凸部Ｄ−２を有し、(iii)成形体Ｂ−１に凹部Ｄ−１と嵌合できる凸部Ｅを有し、(iv)成形体Ｂ−２に凸部Ｄ−２と嵌合できる凹部Ｆを有し、(v)凹部Ｄ−１と凸部Ｅ、および凸部Ｄ−２と凹部Ｆとを嵌合して接着し(vi)成形体Ｂ−１と成形体Ｂ−２とが、成形体Ａの端部を覆って接着された接着部分Ｇを有する、接合部Ｃを有する接合体であって、(vii)成形体Ａは有機繊維Ｘと熱可塑性樹脂とを含む成形体であり(viii)成形体Ｂ−１と成形体Ｂ−２は強化繊維Ｙと熱可塑性樹脂を含む成形体。【選択図】図１
2013132790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(i)成形体（Ａ）の両面に、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）が配置され、
(ii)成形体（Ａ）の成形体（Ｂ−１）と接する面に、少なくとも１つの凹部（Ｄ−１）を有し、成形体（Ｂ−２）と接する面に、前記凹部に対応する凸部（Ｄ−２）を有し、
(iii)成形体（Ｂ−１）に、前記凹部（Ｄ−１）と嵌合できる凸部（Ｅ）を有し、
(iv)成形体（Ｂ−２）に、前記凸部（Ｄ−２）と嵌合できる凹部（Ｆ）を有し、
(v)凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）、および凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを嵌合して接着し、
(vi)成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とが、成形体（Ａ）の端部を覆って接着された接着部分（Ｇ）を有する、
接合部（Ｃ）を有する接合体であって、
(vii)成形体（Ａ）は有機繊維（Ｘ）と、熱可塑性樹脂とを含む成形体であり、
(viii)成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）は強化繊維（Ｙ）と熱可塑性樹脂を含む成形体である
上記接合体。
【請求項２】
前記有機繊維（Ｘ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、およびナイロン繊維およびポリアミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、前記強化繊維（Ｙ）が炭素繊維である請求項１に記載の接合体。
【請求項３】
前記成形体（Ｂ−１）および成形体（Ｂ−２）は、ランダムマット基材を用いた成形体である請求項１〜２のいずれかに記載の接合体。
【請求項４】
成形体（Ｂ−２）が、ハット形の横断面形状に成形されており、ハットつば部に前記接合部（Ｃ）を有する請求項１〜３のいずれかに記載の接合体。
【請求項５】
上記接着は熱溶着により接着する請求項１〜４のいずれかに記載の接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体（Ａ）の両側に、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）が配置された接合部（Ｃ）を有する接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック、特に熱可塑性樹脂は様々な成形方法による加工が可能であり、今日の我々の生活には欠かせない材料である。しかし、熱可塑性樹脂の柔軟性は、場合によっては強度や剛性の低さに繋がり、高強度、高剛性を要求される用途においては、ガラス繊維や炭素繊維など無機繊維による補強が行われてきた。
【０００３】
繊維強化プラスチックを使用した接合体として、例えば特許文献１では、繊維強化プラスチック製アウターパネルと、これに接合される繊維強化プラスチック製インナーパネルから構成される自動車用フードパネルが記載されている。この自動車用フードパネルを用いれば、軽量かつ基本剛性を有しつつ、特に歩行者との衝突時の衝撃エネルギーを効果的に吸収し、歩行者を衝撃から保護することができると記載されている。しかしながら、前記、繊維強化プラスチック製アウターパネルと、繊維強化プラスチック製インナーパネルの接合部分は、一般的な接着剤による接着であるため（特許文献１、段落0023）、接合部における接合が不十分であり、衝撃を受けた際に、繊維強化プラスチック同士の接合が剥れるという問題があった。
【０００４】
また、特許文献２では、自動車の内外装用部材として、天然繊維と樹脂バインダーを混合してなる繊維ボードの接合について記載されている。特許文献２の発明では、接合部での破壊を防ぐため、繊維ボードの一部に、接合するための接合代を設け、接合代の密度を、前記繊維ボードにおける他の部位よりも高密度に形成している。しかしながら、該発明の接合は、接着剤を使用して接合強度向上を計っており、未だ十分な接合強度を得られるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０６１４号公報
【特許文献２】特開２００７−２８４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機繊維含有熱可塑性樹脂成形体と、強化繊維含有熱可塑性樹脂成形体とを用いて、接合体の接合部が剥れにくく、耐衝撃性の高い接合体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる問題点を解決するための本発明は、以下の構成からなる。
１、(i)成形体（Ａ）の両面に、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）が配置され、
(ii)成形体（Ａ）の成形体（Ｂ−１）と接する面に、少なくとも１つの凹部（Ｄ−１）を有し、成形体（Ｂ−２）と接する面に、前記凹部に対応する凸部（Ｄ−２）を有し、
(iii)成形体（Ｂ−１）に、前記凹部（Ｄ−１）と嵌合できる凸部（Ｅ）を有し、
(iv)成形体（Ｂ−２）に、前記凸部（Ｄ−２）と嵌合できる凹部（Ｆ）を有し、
(v)凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）、および凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを嵌合して接着し、
(vi)成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とが、成形体（Ａ）の端部を覆って接着された接着部分（Ｇ）を有する、
接合部（Ｃ）を有する接合体であって、
(vii)成形体（Ａ）は有機繊維（Ｘ）と、熱可塑性樹脂とを含む成形体であり、
(viii)成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）は強化繊維（Ｙ）と熱可塑性樹脂を含む成形体である
上記接合体。
２、前記有機繊維（Ｘ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、およびナイロン繊維およびポリアミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、前記強化繊維（Ｙ）が炭素繊維である前記１に記載の接合体。
３、前記成形体（Ｂ−１）および成形体（Ｂ−２）は、ランダムマット基材を用いた成形体である前記１〜２のいずれかに記載の接合体。
４、成形体（Ｂ−２）が、ハット形の横断面形状に成形されており、ハットつば部に前記接合部（Ｃ）を有する前記１〜３のいずれかに記載の接合体。
５、上記接着は熱溶着により接着する前記１〜４のいずれかに記載の接合体。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の接合体は、凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）および、凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを嵌合して接着し、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とが、成形体（Ａ）の端部を覆って接着された部分（Ｇ）を有して接合された接合部（Ｃ）を有する。これにより、本発明の接合体は、接合部の接着面積が大きく、強い接着力を有する。さらに、本発明における接合部（Ｃ）を有する接合体は、強い衝撃を受けた場合であっても、接合部（Ｃ）が剥がれる事なく、高い曲げ強度と良好な耐衝撃性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】成形体（Ａ）の両側に、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）が配置された接合体の一例（分解図）
【図２】接合体の接合部（Ｃ）の拡大模式図（断面図）
【図３】接合部（Ｃ）における、成形体（Ａ）と、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の模式図（分解図）
【図４】エネルギーダイレクターを有する成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）を用いて接合体を得る場合の模式図
【図５】本発明外である、凸部と凹部の無い成形体（Ａ−０）と凹部の無い成形体（Ｂ−２）を接合した接合体の模式図（分解図）
【図６】本発明外である、凸部と凹部の無い成形体（Ａ−０）と凹部の無い成形体（Ｂ−２）を接合した接合部の模式図
【図７】成形体（Ｂ−１）の形状の一例
【図８】成形体（Ｂ−１）の形状の一例
【図９】成形体（Ｂ−１）の形状の一例
【図１０】成形体（Ｂ−１）の形状の一例
【図１１】成形体（Ａ）の、凹部（Ｄ−２）間の距離を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態について説明する。
[接合体の形状]
本発明の接合体は、成形体（Ａ）の両面に、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）が配置され、成形体（Ａ）の成形体（Ｂ−１）と接する面に、少なくとも１つの凹部（Ｄ−１）を有し、成形体（Ｂ−２）と接する面に、前記凹部に対応する凸部（Ｄ−２）を有し、成形体（Ｂ−１）に、前記凹部（Ｄ−１）と嵌合できる凸部（Ｅ）を有し、成形体（Ｂ−２）に、前記凸部（Ｄ−２）と嵌合できる凹部（Ｆ）を有し、凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）、および凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを嵌合して接着する。また、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）は、成形体（Ａ）の端部を覆って、接着されている部分（Ｇ）を有する。例えば、図２のＧで示すような部分とすることで、成形体（Ａ）の端部を接着することができる。凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）および、凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを嵌合する事に加えて、成形体（Ａ）の端部を覆うことにより、接合強度に優れた接合体となる。本発明における嵌合は、少しの遊びを有していても良いが、より高い接合強度を達成するためには、完全に密着している事が好ましい。
【００１１】
接合部（Ｃ）は、凹凸を有する成形体を用いる事で、高さ（図１のＹ軸方向）方向の厚みが増し、接着面積が増える事で、凹部や凸部を持たない場合に比べ、高い衝撃強度を有する。成形を容易にする観点からいうと、凸部（Ｄ−２）は、図１Ｙ軸方向に凸であると好ましい。
また、成形体（Ｂ−２）を図１に示すようにハット形の横断面形状にすると、成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−２）の空間が衝撃緩衝空間となり好ましい。
【００１２】
[接合部（Ｃ）の形状]
接合部（Ｃ）は、成形体（Ａ）の成形体（Ｂ−１）と接する面に、少なくとも１つの凹部（Ｄ−１）を有し、成形体（Ｂ−２）と接する面に、前記凹部に対応する凸部（Ｄ−２）を有し、成形体（Ｂ−１）に、前記凹部（Ｄ−１）と嵌合できる凸部（Ｅ）を有し、成形体（Ｂ−２）に、前記凸部（Ｄ−２）と嵌合できる凹部（Ｆ）を有し、凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）、および凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを嵌合して接着し、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とが、成形体（Ａ）の端部を覆って接着された部分（Ｇ）を有する。
【００１３】
凸部（Ｅ）と凹部（Ｆ）と、凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｄ−２）を嵌合して接着事で、良好な接合が維持される。
凹部（Ｄ−１）に合致する凸部（Ｅ）は、図１に示す成形体（Ｂ−１）形状に限らない。例えば、図７のような２つ以上の不連続な凸部でもよく、図８に示すような切れ込みのある凸部でもよい。また、図９のような円錐型突起が幾つも並んだ形状でもよく、さらに、図１０のように凸部が２つ以上あっても良い。
【００１４】
凹部（Ｄ−１）の形状と、凸部（Ｄ−２）の形状は、成形を容易にする観点から、同一形状である事が好ましい。
凹部（Ｄ−１）が占める投影面積は、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とで挟まれる成形体（Ａ）の面積に対して、１％以上であることが好ましい。１％以上とすることで、成形体（Ａ）、成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）との良好な接合が維持されやすくなる。
【００１５】
凹部（Ｄ−１）の形状に制限はないが、成形の容易さから溝型形状が好ましい。溝形状の場合、深さは特に制限されないが、成形体（Ａ）の厚みの１０％〜１０００％であることが好ましく、接合部（Ｃ）に高い曲げ強度を要求する場合には、溝深さを大きくすることが好ましい。また、溝の幅につても特に制限されないが、溝深さに対して１０％〜５００％であることが好ましい。
【００１６】
[成形体（Ｂ−１）、成形体（Ｂ−２）の成形方法]
成形体（Ｂ−１）および成形体（Ｂ−２）の成形は、プリプレグ（Ｂ−１）又はプリプレグ（Ｂ−２）を加熱装置にて熱可塑性樹脂の融点以上に達するまで加熱し、加熱されたプリプレグを成形用金型にセットし、型締めして成形する。このとき、成形体（Ｂ−２）および成形体（Ｂ−１）が炭素繊維を含有するランダムマット基材であれば、収縮はほとんど起こらない。したがって、この場合に、成形体（Ｂ−１）および成形体（Ｂ−２）は、金型通りの寸法で成形体が作製される。
【００１７】
[成形体（Ａ）の成形方法]
成形体（Ａ）の成形の方法として制限はないが、例えば以下に示す２つの方法がある。１つは、成形体（Ａ）の前駆体であるプリプレグ（Ａ）を成形用金型にセットし、金型を昇温させ、温度がプリプレグ（Ａ）の熱可塑性樹脂の融点に達したところで型締めする。その後、型締したまま金型を冷却し、成形体（Ａ）を取り出す。このとき、取り出す温度が収縮率に影響を及ぼすが、収縮を抑えたい場合、室温程度まで金型温度が下がったところで脱型すると良い。この場合には、成形体（Ａ）は、金型通りの寸法で成形体が作製される。
【００１８】
もう１つの方法は、プリプレグ（Ａ）を加熱装置にて熱可塑性樹脂の融点以上に達するまで加熱し、加熱されたプリプレグ（Ａ）を金型にセットして型締めし、成形後すぐに成形体（Ａ）を取り出す。この方法は、冷却時間を短縮することで成形時間を短くすることができる。しかしながら、前者と比べると収縮が大きく、金型製作時に収縮分だけ大きめに成形する必要があり、あらかじめ予備実験にて収縮率を求めておくことが大切である。
【００１９】
[成形体（Ａ）の材質]
[成形体（Ａ）に含まれる有機繊維（Ｘ）]
成形体（Ａ）に含まれる有機繊維（Ｘ）としては、特に限定はないが例えばポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルスルホン繊維、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ポリケトン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維などが挙げられる。
有機繊維（Ｘ）は強化材として用いられるため、融点が成形体（Ａ）の熱可塑性樹脂の成形温度以上のものを用いることが好ましい。中でも、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ナイロン繊維およびポリアミド繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種が力学特性や耐熱性などの物性と価格とのバランスが取れていて好ましい。
【００２０】
また、有機繊維（Ｘ）はマルチフィラメントである事が好ましく、形態は、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物であることが好ましい。有機繊維（Ｘ）に組合せて不連続長の無機繊維を用いても良い。
成形体（Ａ）の有機繊維（Ｘ）と樹脂の組成比は、体積比で有機繊維（Ｘ）１００部に対し、樹脂は２０部から９００部であることが好ましく、２５部から４００部がより好ましい。
有機繊維（Ｘ）１００部に対する熱可塑性樹脂の割合が２０部より多くなると、有機繊維の繊維束間の樹脂含浸率が好ましい範囲となり成形体（Ａ）の力学的強度が大きく上昇する。また、９００部より少ないと有機繊維（Ｘ）の補強効果が十分に発現できる。
【００２１】
成形体（Ａ）中の厚み１０ｍｍ当たりの有機繊維（Ｘ）目付量は、１０００〜１２０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。より好ましくは２０００〜１００００ｇ／ｍ２である。有機繊維（Ｘ）の目付量が１０００ｇ／ｍ２より大きくなると、より高い耐衝撃性を発現する。一方、１２０００ｇ／ｍ２より小さいと、繊維束間の樹脂含浸率が好ましい範囲となり、成形体（Ａ）の力学的強度が高くなる。
本発明の成形体（Ａ）は熱可塑性樹脂を含むが、熱可塑性樹脂の熱変形温度が８０℃以上であることが好ましい。熱変形性の指標としては荷重たわみ温度を用いる。これにより、成形体（Ａ）は、耐衝撃性に加えて、高強度と高弾性を併せ持つことができる。
【００２２】
[成形体（Ａ）の熱可塑性樹脂]
本発明の成形体（Ａ）に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、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などが挙げられる。
【００２３】
この中でも、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド６樹脂、ポリアミド６６樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂がより好ましく、特に好ましいのは、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド６樹脂、ポリアミド６６樹脂である。
【００２４】
[成形体（Ａ）の樹脂含浸率]
また、成形体（Ａ）の耐衝撃性を向上させるため、成形体（Ａ）の樹脂含浸率を下げて、繊維に自由度を持たせる事が好ましい。有機繊維の自由度を向上させるために、有機繊維にはマルチフィラメント用い、熱硬化性樹脂に比べて高粘度である熱可塑性樹脂を用いると、有機繊維の繊維束内部に樹脂を含浸しないよう調整出来るため、好ましい。
成形体（Ａ）の有機繊維をマルチフィラメントとし、成形体（Ａ）の有機繊維束間の樹脂含浸率が高く、繊維束内部の樹脂含浸率が低い成形体（Ａ）を得る事により、より良好な物性が得られる。
具体的には、有機繊維束間の樹脂含浸率は９０％以上であることが好ましく、有機繊維束間を樹脂で十分に満たすと、長繊維束間に空隙が残らない状態となるため、成形体（Ａ）の強度は上昇する。
【００２５】
有機繊維束内部は、耐衝撃性を考慮すると、材料中で繊維には多少自由度がある方が衝撃のエネルギー吸収に有効であることから、有機繊維束内部の樹脂含浸率は低い方が好ましい。有機繊維束内部への樹脂含浸率は５０％以下であると良く、実質的に樹脂が未含浸であるとより好ましい。
樹脂の含浸率を上記範囲とすることにより、成形体（Ａ）中の有機繊維を構成する単糸には変形や動きの自由度を有する事によって、成形体（Ａ）が受けた衝撃を吸収することが可能となり、耐衝撃性に優れた材料となる。
有機繊維束内部への樹脂浸透程度は、上述の撚糸、織物、編物構成に加え、熱可塑性樹脂の種類の選択、また後述するとおり繊維束間への樹脂の含浸工程における成形の圧力、熱可塑性樹脂の温度等により制御できる。
【００２６】
樹脂含浸率は、電子顕微鏡や光学顕微鏡などの顕微鏡観察によっても樹脂含浸率は確認でき、成形体の断面における空隙部の面積等により求める事ができる。また、繊維束間の樹脂含浸率は成形体（Ａ）から取り出した有機繊維から、マルチフィラメントを構成する単糸をどの程度取り出せるかによって算出できる。
衝撃を受けた成形体の耐衝撃性が高い場合は、衝撃を受けた際、成形体が剥がれる前に、接合体の接合部が剥がれてしまう。つまり、接合体の耐衝撃強度は、接合部の強度に依存する事になる。一方、本発明における有機繊維と樹脂とからなる成形体（Ａ）を用いた接合体であれば、接合部が強化されるため、接合部の剥がれ強度が増し、接合体の衝撃強度は全体として向上する。
【００２７】
[成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の材質]
[成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の熱可塑性樹脂]
成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）に含まれる熱可塑性樹脂は、特に限定はないが、後述する溶着を容易にする観点から、成形体（Ａ）の熱可塑性樹脂と、熱溶着に好相性の樹脂であれば好ましい。例えば、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブ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、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ＡＳ樹脂およびＡＢＳ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種から適宜選択され、選択する熱可塑性樹脂は同種でも異種でもよい。また、熱溶着の観点から、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）に含まれる熱可塑性樹脂は、同一の樹脂を選択するのが好ましい。また、同一の樹脂でなくとも、ここに挙げた組合せに限定はされないが、例えばＡＢＳ樹脂とポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂とアクリル樹脂といった組合せでも溶着可能である。
成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の熱可塑性樹脂含有量は、それぞれ成形体の全体重量を基準として、それぞれ３０〜９９重量％であればよく、３０〜８０重量％であると好ましく、３０〜６０重量％であることがより好ましい。
【００２８】
[成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）に含まれる強化繊維（Ｙ）]
成形体（Ｂ−１）に含まれる強化繊維（Ｙ）に特に制限はなく、炭素繊維、ガラス繊維、ステンレス繊維、アルミナ繊維、鉱物繊維などの無機繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルスルホン繊維、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ポリケトン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維などの有機繊維が例示される。なかでも成形体に強度や剛性が求められる用途において炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。導電性が必要な用途においては、炭素繊維が好ましく、ニッケルなどの金属を被覆した炭素繊維がより好ましい。電磁波透過性が必要な用途においては、ガラス繊維や有機繊維が好ましく、電磁波透過性と強度のバランスからアラミド繊維とガラス繊維がより好ましい。耐衝撃性が必要な用途においては有機繊維が好ましく、コスト面を考慮するとポリアミド繊維とポリエステル繊維がより好ましい。なかでも炭素繊維が、軽量でありながら強度に優れた成形体が提供できる点で好ましい。
【００２９】
用いる強化繊維（Ｙ）の形態は、特に限定されず、連続繊維であっても、不連続繊維であっても良いし、後述するランダムマット基材であっても良い。連続繊維の場合は、例えば、１軸方向に炭素繊維を引き揃えた１方向基材や不織布のような形態が挙げられるがこの限りではない。また、不連続繊維の場合には、繊維長に関して特に限定されない。
また、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）は、本発明の目的を損なわない範囲で、別途添加剤を含んでも良い。添加剤の例としては、難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、可塑剤などが挙げられる。
【００３０】
[ランダムマット基材]
本発明の成形体（Ｂ−１）及び、成形体（Ｂ−２）は、後述するランダムマット基材を用いて成形した層を有し、実質的に等方性である事がより好ましい。
さらに、成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）が、平均繊維長５〜１００ｍｍの強化繊維（Ｙ）と熱可塑性樹脂を含み、強化繊維（Ｙ）が２５〜３０００ｇ／ｍ２の目付けであるランダムマット基材であって、下記（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の強化繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下含まれている事が、より好ましい。
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）
【００３１】
ランダムマットとは、ランダムマット基材、及びプリプレグ（ランダムマット基材における強化繊維束内および強化繊維の単糸間に熱可塑性樹脂を含浸させたもの）を構成する強化繊維が、特定の方向に配向していない（面内等方性である）ことを意味する。ランダムマット基材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等方性は、成形体においても維持される。ランダムマット基材より成形体を得て、互いに直交する二方向の引張弾性率の比を求めることで、ランダムマット基材およびそれからの成形体の等方性を定量的に評価できる。成形体の任意の方向、及びこれと直交する方向について、それぞれ測定した引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った（Ｅδ）比が２以下、より好ましくは１．３以下であることとする。
ランダムマット基材の厚さにとくに制限はなく、１〜１５０ｍｍ厚みのものを使用することができる。ランダムマット基材より薄肉の成形体が得られる効果を発揮する点では２〜１００ｍｍ厚みとすることが好ましい。
【００３２】
[接合手順]
本発明の接合体の好ましい製法について、図２〜４参照しつつ、以下に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図３参照されるように、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とを、成形体（Ａ）の両側に準備して熱溶着し、図２に参照される接合部を作成する。
熱溶着する方法としては、例えば、熱板溶着、振動溶着、超音波溶着などが挙げられるがこの限りではない。本発明においては、接着容易性の観点から、超音波溶着が好ましい。
【００３３】
超音波溶着を用いる場合、効率良く溶着させるためエネルギーダイレクターと呼ばれる突起を設けておくことが好ましい（図４）。エネルギーダイレクター２は、集中的に振動を受けて樹脂成形体を溶融させやすくするとともに均一に溶着させるための構造であって、成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）の接着面に設けておくことが好ましい。また、成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−１）との接着面及び成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−２）との接着面にも、（Ｂ−１）と（Ｂ−２）側に、エネルギーダイレクターを設けておくことが好ましい。エネルギーダイレクターの形状には制限はないが、例えば図４に示すような、接着する相手側にエネルギーダイレクターの頂点を接触させるような三角形のものがある。
【００３４】
［成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−１）及び、成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−２）の嵌合］
成形体（Ａ）の凸部（Ｄ−２）と成形体（Ｂ−２）の凹部（Ｆ）、及び成形体（Ａ）の凹部（Ｄ−１）と成形体（Ｂ−１）の凸部は組立てのため、凹部と凸部の溝ピッチ（図１１のaの長さ）が合致する必要がある。成形体（Ａ）および成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の成形では、材質および成形条件によって成形体の凹凸間距離が変化するため、冷却に伴う収縮量を考慮のうえで金型を製作し成形することが好ましい。
【００３５】
成形体（Ａ）と、成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）とが、互いに異なった材質である場合、凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｅ）、および凸部（Ｄ−２）と凹部（Ｆ）とを完全に合致できる形状に調整する必要がある。例えば、成形体（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）に含む強化繊維が炭素繊維であるランダムマット基材を使用した場合、成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）の前駆体であるプリプレグ（Ｂ−１）及びプリプレグ（Ｂ−２）の熱収縮率と、成形体（Ａ）の前駆体プリプレグ（Ａ）の熱収縮率差が大きくなるため、嵌合できるよう成形体の大きさを調整する。
また、成形体（Ｂ−２）がハット形の横断面形状に成形されていた場合、Ｘ軸方向にある程度フレキシブルな形状とすることが好ましい。これにより、成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−２）、および成形体（Ａ）と成形体（Ｂ−２）は嵌合しやすい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
[評価方法]
（曲げ試験）
接合体の（Ａ）側を下向きに設置し、３点曲げによる曲げ強度を評価した。インストロン社製万能試験機５５８７  ３００ｋＮ容量床置型試験機を用い、試験速度を毎分５ｍｍとして曲げ試験を行った。サンプル数は１試験あたり５個とした。
【００３８】
（落錘試験）
接合体の成形体（Ａ）側を上向に設置し、成形体（Ａ）の中央に落下するように、その上方から重量既知の鉄球を落として耐衝撃性を評価した。試験には８ｋｇの鉄球を使用し、落とす高さを徐々に高くしていき、接合部（Ｃ）の剥がれを評価した。
また、サンプル数は１試験あたり１０個とし、そのうち半数が破壊した高さに対するエネルギーを算出した。
【００３９】
（繊維束間の樹脂含浸率）
成形体（Ａ）をマイクロトームで切断し、その断面を顕微鏡観察して繊維束間を２値化処理することによりボイド率を算出し、１００％からボイド率を引いた値を繊維束間の樹脂含浸率として算出した。
【００４０】
（有機繊維束内部の樹脂含浸率）
成形体（Ａ）から取り出した有機繊維から、マルチフィラメントを構成する単糸をどの程度取り出せるかを測定した。マルチフィラメントの単糸数をＸ本とし、取り出せた遊離単糸をＹ本とすると、繊維束内部の樹脂含浸率は１−Ｙ／Ｘ（％）となる。
【００４１】
［ポリエチレンテレフタレート撚糸コードの作成］
帝人ファイバー社製ポリエチレンテレフタレート繊維Ｐ９００Ｍ  １１００Ｔ２５０ｆを原糸とし、カジテック社製のリング撚糸機を用いてＺ方向に２７５Ｔ／ｍの下撚をかけた（撚り計数３．０）。次に、下撚糸２本を合わせ、Ｓ方向に２００Ｔ／ｍの上撚をかけて（撚り計数３．０）、実験用の撚糸コードとした。撚糸コード１本の直径は０．５ｍｍであった。
【００４２】
［成形体（Ａ−０）、成形体（Ａ−１）の作成］
片面にポリアミド６フィルム（ユニチカ製エンブレムＯＮフィルム、標準グレード、厚み２５μｍ）を貼ったアルミ製平板に貼り付けた後、前述のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを均一の厚さで２００ｇ／ｍ２の目付となるよう巻きつけた。このアルミ板をホットプレスすることによりポリアミド６樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレート撚糸コードの一方向材を得た。アルミ板は、巻き付けた繊維の一部を切り取り、取り出した。一方向材の繊維方向を基準として、０度方向、９０度方向、０度方向と重ね、適当なサイズに切り出した後に再度加熱加圧することにより、幅１５０ｍｍ×奥行き３００ｍｍ×厚み３．０ｍｍの成形体を得た（幅：図１のＸ軸方向、奥行き：図１のＺ軸方向、厚み：図１のＹ軸方向）。これを成形体（Ａ−０）とした。成形体（Ａ−０）の繊維束間の樹脂含浸率は９５％、繊維束内部の樹脂含浸率は３０％、繊維の体積分率は４０％であった。
【００４３】
成形体（Ａ−０）に対して、落球試験を実施したところ、鉄球の投下高さ２．５ｍでも、成形体（Ａ−０）の破壊は見られなかった。
成形体（Ａ−０）を金型内にて２４０℃で３ＭＰａ加圧した後、金型を加圧したまま３０℃まで冷却し、凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｄ−２）を持った、成形体（Ａ−１）を得た。得られた成形体（Ａ−１）の凹部（Ｄ−１）は溝形状とし、凹側は溝幅２ｍｍ（図１ Ｘ軸方向）×溝深さ５．２ｍｍ（図１ Ｙ軸方向）であり、これに対応する凸側（Ｄ−２側）は幅７．３ｍｍ（図１ Ｘ軸方向）×高さ５ｍｍ（図１ Ｙ軸方向）であった。作成した成形体（Ａ−１）の繊維束間の樹脂含浸率は９５％、繊維束内部の樹脂含浸率は３０％、繊維の体積分率は４０％であった。
この時、成形体（Ａ−１）の両側に設けた凹部（Ｄ−１）間の距離（図１１ ａの長さ）は、金型寸法約６９．３ｍｍに対して、６８．８ｍｍの成形体が得られた。すなわち使用した金型の成形体寸法に対して、約０．５％の収縮が生じていた。
【００４４】
［成形体（Ａ−２）の作成］
片面にポリアミド６フィルム（ユニチカ製エンブレムＯＮフィルム、標準グレード、厚み２５μｍ）を貼ったアルミ製平板に貼り付けた後、前述のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを均一の厚さで２００ｇ／ｍ２の目付となるよう巻きつけた。このアルミ板をホットプレスすることによりポリアミド６樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレート撚糸コードの一方向材を得た。
一方向材の繊維方向を基準として、０度方向、９０度方向、０度方向と重ね、適当なサイズに切り出した後に再度加熱加圧することにより、幅１５０ｍｍ×奥行き３００ｍｍ×厚み３．０ｍｍの成形体を得た（幅：図１のＸ軸方向、奥行き：図１のＺ軸方向、厚み：図１のＹ軸方向）。また、繊維が固定された後に、繊維を一部切取ってアルミ板を取り出した。
【００４５】
得られた成形体をヒータで２４０℃まで加熱し、金型に入れた。これを型締して成形体（Ａ−２）を得た。このとき使用した金型は成形体（Ａ−１）用金型と比較して、各方向１０％大きい金型を用いた。成形から離型までの間、金型温度は１２０℃で一定とした。
得られた成形体（Ａ−２）の凹部（Ｄ−１）は溝形状とし、凹側は溝幅２ｍｍ（図１ Ｘ軸方向）×溝深さ５．２ｍｍ（図１ Ｙ軸方向）であり、これに対応する凸側（Ｄ−２側）は幅７．３ｍｍ（図１ Ｘ軸方向）×高さ５ｍｍ（図１ Ｙ軸方向）であった。作成した成形体（Ａ−２）の繊維束間の樹脂含浸率は９５％、繊維束内部の樹脂含浸率は３０％、繊維の体積分率は４０％であった。
この時、成形体（Ａ−１）の両側に設けた凹部（Ｄ−１）間の距離（図１１ ａの長さ）は、金型寸法約７６．２ｍｍに対して、成形体が６９．０ｍｍの成形体が得られた。すなわち使用した金型の成形体寸法に対して、約１０．４％の収縮が生じていた。また、厚み方向への収縮は０．５％程度であった。
【００４６】
［成形体（Ａ−３）の作成］
片面にポリアミド６フィルム（ユニチカ製エンブレムＯＮフィルム、標準グレード、厚み２５μｍ）を貼ったアルミ製平板に貼り付けた後、前述のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを均一の厚さで２００ｇ／ｍ２の目付となるよう巻きつけた。このアルミ板をホットプレスすることによりポリアミド６樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレート撚糸コードの一方向材を得た。
一方向材の繊維方向を基準として、０度方向、９０度方向、０度方向と重ね、適当なサイズに切り出した後に再度加熱加圧することにより、幅１５０ｍｍ×奥行き３００ｍｍ×厚み３．０ｍｍの成形体を得た（幅：図１のＸ軸方向、奥行き：図１のＺ軸方向、厚み：図１のＹ軸方向）。また、繊維が固定された後に、アルミ板を取り出した。
【００４７】
得られた成形体をヒータで２４０℃まで加熱し、成形体（Ａ−１）作成時に用いた金型に入れた。これを、１０ＭＰａの圧力で型締めし、成形体（Ａ−３）を得た。このとき成形から離型までの間、金型温度は１２０℃で一定とした。
得られた成形体（Ａ−３）の凹部（Ｄ−１）は溝形状とし、凹側は溝幅２ｍｍ（図１ Ｘ軸方向）×溝深さ５．２ｍｍ（図１ Ｙ軸方向）であり、これに対応する凸側（Ｄ−２側）は幅７．３ｍｍ（図１ Ｘ軸方向）×高さ５ｍｍ（図１ Ｙ軸方向）であった。作成した成形体（Ａ−３）の繊維束間の樹脂含浸率は９５％、繊維束内部の樹脂含浸率は３０％、繊維の体積分率は４０％であった。
この時、金型寸法約６９．３ｍｍの溝ピッチに対して、成形体が６３．１ｍｍの成形体が得られました。すなわち使用した金型の成形体寸法に対して、約９．０％の収縮が生じていた。また、厚み方向への収縮は０．５％程度であった。
【００４８】
［成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）の作成］
成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）は、強化繊維として炭素繊維を用いた。炭素繊維（東邦テナックス製、ＳＴＳ４０、平均繊維径７μｍ）を平均２０ｍｍにカットし、炭素繊維の供給量を３０１ｇ／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、２ｍｍにドライカットしたＰＡ６（ユニチカ製ユニチカナイロン６）を２７８ｇ／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２０ｍｍの炭素繊維とＰＡ６が混合された、炭素繊維の目付５４０ｇ／ｍ２のランダムマット基材を得た。ランダムマット基材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並行にあり、面内においては無作為に分散されていた。炭素繊維の重量割合は、全体に対して５２重量部であった。得られたランダムマット基材の平均繊維長及び強化繊維束の割合を調べたところ、平均繊維長は２０ｍｍ、臨界単糸数は８６であり、強化繊維束について、ランダムマット基材の繊維全量に対する割合は６０Ｖｏｌ％であった。このランダムマット基材をコールドプレス成形し、成形体（Ｂ−１）及び成形体（Ｂ−２）を得た。
【００４９】
接合部（Ｃ）における、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）の基材厚みは１．５ｍｍとした（厚み：図１のＹ軸方向）。凸部（Ｅ）は、成形体（Ａ）の凹側に沿った形状とし、突起幅２ｍｍ、高さ５ｍｍとした。凸部（Ｆ）は成形体（Ａ）の凸側に沿った形状とし、凹側は溝幅７．５ｍｍ、溝深さ５ｍｍとした。
成形体（Ｂ−１）は、横３００ｍｍ×縦２２ｍｍ×厚み１．５ｍｍであり、凸部（Ｅ）は高さ５ｍｍ×先端幅２ｍｍとした。成形体（Ａ）の端部を覆うため、成形体（Ｂ−１）端部は４．５ｍｍ高さを有している。（高さ：図１のＹ軸方向）
成形体（Ｂ−２）は、横断面形状がハット形で、横３００ｍｍ×縦１５０ｍｍ×厚み１．５ｍｍで、高さ３０ｍｍとした。
また、成形体（Ｂ−２）と同形状のハット形であって、凹部（Ｆ）を持たないものを成形体（Ｂ−３）とした。
【００５０】
［実施例１］
前記成形体（Ａ−１）と、前記成形体（Ｂ−１）と、成形体（Ｂ−２）とを用いて図１のように重ねあわせると、成形体（Ａ−１）と成形体（Ｂ−１）及び、成形体（Ａ−１）と成形体（Ｂ−２）は密着して嵌合することができた。嵌合箇所の接着は超音波溶着で行い、条件としては振幅４０μｍ、溶着時間１０秒、加圧力０．３ＭＰａとした。この接合体の曲げ試験、落錘試験の結果を表１に示す。曲げ試験では破壊荷重３．６ｋＮであった。また、落錘試験結果は２．５ｍであった。
【００５１】
［実施例２］
前記成形体（Ａ−２）と、前記成形体（Ｂ−１）と、成形体（Ｂ−２）を用いて、図１のように重ね合わせると、成形体（Ａ−２）と、成形体（Ｂ−１）及び、成形体（Ａ−２）と成形体（Ｂ−２）は密着して嵌合することができた。これらの接着は超音波溶着で行い、条件としては振幅４０μｍ、溶着時間１０秒、加圧力０．３ＭＰａとした。
この時、成形体（Ａ−２）と、成形体（Ｂ−１）及び、成形体（Ａ−２）と成形体（Ｂ−２）は密接に嵌めあっており、遊びは存在しなかった。作製した接合体の曲げ試験、落錘試験の結果を表１に示す。曲げ試験では破壊荷重３．５ｋＮであった。また、落錘試験結果は２．４ｍであった。
【００５２】
［比較例１］
凹部および凸部を設けない成形体（Ａ−０）と、成形体（Ｂ−３）を用いて、図５のように溶着させた。溶着は超音波溶着とし、条件としては振幅４０μｍ、溶着時間１０秒、加圧力０．３ＭＰａとした。
この接合体の曲げ試験、落錘試験の結果を表１に示す。曲げ試験では破壊荷重２．７ｋＮであった。また、落錘試験結果は１．７ｍであった。このとき、接合面で剥がれた。
【００５３】
【表１】
2013132790.tif 000003
【００５４】
［参考例１］
前記溝部を設けた成形体（Ａ−３）と、前記成形体（Ｂ−１）と、前記成形体（Ｂ−２）とを用いて、図１のように重ね合わせた。この時、成形体（Ｂ−１）と成形体（Ａ−２）は嵌合する事が出来た。しかし、成形体（Ａ−３）と成形体（Ｂ−２）の凸部（Ｆ）が合致せず嵌合することができなかったため、検討を中止した。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ  有機繊維含有樹脂成形体
Ｂ−１  強化繊維含有熱可塑性樹脂成形体
Ｂ−２  強化繊維含有熱可塑性樹脂成形体
Ｄ−１  成形体（Ｂ−１）と接する面に、成形体（Ａ）が有する凹部
Ｄ−２  凹部（Ｄ−１）に対応する凸部
Ｅ  凹部（Ｄ−１）と嵌合できる凸部
Ｆ  凸部（Ｄ−２）と嵌合できる凹部
Ｇ  成形体（Ｂ−１）と成形体（Ｂ−２）とが、成形体（Ａ）の端部を覆って接合される部分
Ｘ  幅方向
Ｙ  厚み方向、高さ方向
Ｚ  奥行き方向
１  衝撃荷重
２  エネルギーダイレクター
３  凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｄ−２）が無い成形体（Ａ）
４  凸部（Ｄ−２）に対応する凹部（Ｆ）が無い成形体（Ｂ−３）
５  凹部（Ｄ−１）と凸部（Ｄ−２）が無い成形体（Ａ）の接合部
６  凸部（Ｄ−２）に対応する凹部（Ｆ）が無い成形体（Ｂ−３）の接合部
【図１】
2013132790.tif 000004
【図２】
2013132790.tif 000005
【図３】
2013132790.tif 000006
【図４】
2013132790.tif 000007
【図５】
2013132790.tif 000008
【図６】
2013132790.tif 000009
【図７】
2013132790.tif 000010
【図８】
2013132790.tif 000011
【図９】
2013132790.tif 000012
【図１０】
2013132790.tif 000013
【図１１】
2013132790.tif 000014