(57)【要約】  本発明は、外筒部と中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部を有する衝撃吸収部材であって、外筒部には重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含み、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有し、溶着面などの接合部分が存在しないため、衝撃を受けた際の破壊起点が存在せず、衝撃吸収能が安定した衝撃吸収部材を提供する。
2020129227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有する板状の成形材料を予熱し、予熱後の前記成形材料をコールドプレス成形して衝撃吸収部材を製造する方法であって、
前記成形材料の予熱前の厚さに対する予熱後の厚さの比であるスプリングバック量は１．０超１４．０未満であり、
前記衝撃吸収部材は外筒部と中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部を有し、
前記外筒部の一端部における衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率をＥ１とし、前記外筒部の中央部における衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率をＥ２とした場合に、０．７＜Ｅ１／Ｅ２＜１．３であり、
前記外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有する、衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項２】
前記外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉となっている、請求項１に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項３】
前記外筒部の一端部の厚みＴ１と、他端部の厚みＴ２との関係が、１．０＜Ｔ２／Ｔ１＜３．０である、請求項１又は２に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項４】
取付部が前記外筒部の一方の端部に一体成形によって設けられ、
前記取付部には重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、
前記外筒部から前記取付部にかけて、炭素繊維が横断的に跨って存在している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項５】
前記外筒部の全領域において、炭素繊維が面内方向に分散する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項６】
前記外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の外形線の形状の全体を含む円のうち最小の円の直径をＲＡとし、前記外形線の形状の内側に前記外形線からはみ出さずに存在し得る円のうち最大の円の直径をＲＢとした場合に、１＜ＲＡ／ＲＢ＜２を満たす、請求項１〜５のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項７】
前記外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の形状が多角形であり、
前記多角形の全ての頂角が９０度以上である、請求項６に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項８】
加熱により軟化した前記成形材料を、外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型の前記成形面に１周以上巻き付けてプレス成形する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項９】
前記成形型がコア型であり、成形上型と成形下型との間に、前記成形材料を１周以上巻き付けたコア型を配置してコールドプレス成形する、請求項８に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項１０】
前記コア型の温度を、前記成形上型又は前記成形下型の温度超え、前記熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合は融点よりも２０℃低い温度以下、前記熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合はガラス転移温度よりも２０℃低い温度以下に維持してコールドプレスする、請求項９に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項１１】
前記成形材料を前記コア型に巻き付ける際に前記成形材料と前記コア型との間に空間を設けて予備賦形する、請求項９又は１０に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項１２】
前記予備賦形された成形材料の前記コア型に面した領域の面積Ｓ１と、前記コア型が備える成形面積Ｓ２との関係が、１.０５＜Ｓ１／Ｓ２＜１．３である、請求項１１に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項１３】
巻き付けられた前記成形材料の重なった部分の巻き付け方向の最小長さが、前記成形材料の厚みの５倍以上である、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外筒部と中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部を有する衝撃吸収部材に関するものであって、より詳しくは、外筒部には特定の重量平均繊維長を含む炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有する衝撃吸収部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の前方や後方には、衝突時の衝撃が人員に直接的に伝わることを防止するために、例えば、クラッシュボックスやフロントサイドメンバ、リアサイドメンバ等の衝撃吸収部材が設けられることが多い。衝撃吸収部材は従来から金属材料で構成されることが一般的であったが、近年では、燃費向上等を目的として車両の軽量化が望まれており、衝撃吸収部材を繊維強化複合材料で構成する研究が盛んに行われている。【０００３】
特に、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む、いわゆる繊維強化樹脂成形体が注目されている。これら繊維強化樹脂成形体は熱可塑性樹脂内で炭素繊維が存在しているため、機械物性に優れており、自動車等の構造部材として注目されている。これら繊維強化樹脂複合材料は、コールドプレスをはじめとするプレス成形等を用いて目的とする形状に成形できる。【０００４】
例えば特許文献１には、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含んだ外筒部と、中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部材が記載されている。特許文献２には、フランジ部を持つハット型の成形体を２つ組み合わせた接合体が記載されている。特許文献３にはコア型に成形材料を巻き付けて成形したプレス成形品が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０１２−８７８４９号公報
【特許文献２】日本国特開２０１３−９３３号公報
【特許文献３】日本国特開２００６−２０５４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には衝撃吸収部材の成形方法が記載されておらず、外筒部の炭素繊維形態は不明である。従来の衝撃吸収部材は、例えば特許文献２に記載のフランジ部を有するハット型の成形体を製造した後、溶着した後にフランジ部分を切り落とし、衝撃吸収部材を製造して外筒部を得ることになる。この場合、衝撃を受けたとき、溶着部分が破壊の起点になりやすい。特に、外筒部の閉断面形状が円形状の場合は、衝撃入力時に外側又は内側に座屈して潰れることでエネルギーの衝撃吸収をするが、溶着して製造された外筒部は溶着面が剥がれるために、衝撃吸収が安定しにくい。
また、特許文献３に記載の発明では、コア型に対して成形材料の巻き付け量が少なく、端部を流動して成形している。この方法では、端部と中央部の繊維配向が均一で無くなってしまい、衝撃吸収能が低下する。
そこで本発明の目的は、溶着面などの接合面を有さない、高い衝撃吸収性能を有する衝撃吸収部材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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。【０００８】
［１］
重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有する板状の成形材料を予熱し、予熱後の前記成形材料をコールドプレス成形して衝撃吸収部材を製造する方法であって、
前記成形材料の予熱前の厚さに対する予熱後の厚さの比であるスプリングバック量は１．０超１４．０未満であり、
前記衝撃吸収部材は外筒部と中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部を有し、
前記外筒部の一端部における衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率をＥ１とし、前記外筒部の中央部における衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率をＥ２とした場合に、０．７＜Ｅ１／Ｅ２＜１．３であり、
前記外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有する、衝撃吸収部材の製造方法。
［２］
前記外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉となっている、［１］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［３］
前記外筒部の一端部の厚みＴ１と、他端部の厚みＴ２との関係が、１．０＜Ｔ２／Ｔ１＜３．０である、［１］又は［２］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［４］
取付部が前記外筒部の一方の端部に一体成形によって設けられ、
前記取付部には重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、
前記外筒部から前記取付部にかけて、炭素繊維が横断的に跨って存在している、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［５］
前記外筒部の全領域において、炭素繊維が面内方向に分散する、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［６］
前記外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の外形線の形状の全体を含む円のうち最小の円の直径をＲＡとし、前記外形線の形状の内側に前記外形線からはみ出さずに存在し得る円のうち最大の円の直径をＲＢとした場合に、１＜ＲＡ／ＲＢ＜２を満たす、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［７］
前記外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の形状が多角形であり、
前記多角形の全ての頂角が９０度以上である、［６］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［８］
加熱により軟化した前記成形材料を、外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型の前記成形面に１周以上巻き付けてプレス成形する、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［９］
前記成形型がコア型であり、成形上型と成形下型との間に、前記成形材料を１周以上巻き付けたコア型を配置してコールドプレス成形する、［８］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［１０］
前記コア型の温度を、前記成形上型又は前記成形下型の温度超え、前記熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合は融点よりも２０℃低い温度以下、前記熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合はガラス転移温度よりも２０℃低い温度以下に維持してコールドプレスする、［９］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［１１］
前記成形材料を前記コア型に巻き付ける際に前記成形材料と前記コア型との間に空間を設けて予備賦形する、［９］又は［１０］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［１２］
前記予備賦形された成形材料の前記コア型に面した領域の面積Ｓ１と、前記コア型が備える成形面積Ｓ２との関係が、１.０５＜Ｓ１／Ｓ２＜１．３である、［１１］に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
［１３］
巻き付けられた前記成形材料の重なった部分の巻き付け方向の最小長さが、前記成形材料の厚みの５倍以上である、［９］〜［１２］のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明における衝撃吸収部材及びその製造方法によれば、溶着面などの接合部分が環帯領域に存在しないため、衝撃を受けた際の破壊起点が存在せず、衝撃吸収能が安定したものとなる。また、本発明により得られる衝撃吸収部材は、外筒部の軸方向の端部と中央部の繊維配向が均一であるため、衝撃吸収能がより安定化する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）外筒部の一端部から他端部に向けて、中空部側に厚みが増すように偏肉となっている、衝撃吸収部材の模式図。（ｂ）外筒部の一端部から他端部に向けて、中空部側及び外側に厚みが増すように偏肉となっている、衝撃吸収部材の模式図。（ｃ）外筒部の一端部から他端部に向けて、外側に厚みが増すように偏肉となっている、衝撃吸収部材の模式図。（ｄ）円筒形状の衝撃吸収部材の模式図。
【図２】（ａ）外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉となっている、衝撃吸収部材の模式図。（ｂ）衝撃吸収部材の断面図の模式図。
【図３】（ａ）外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉であり、取付部を有する衝撃吸収部材の模式図。（ｂ）取付部を有する衝撃吸収部材の断面図の模式図。
【図４】（ａ）円筒形状の衝撃吸収部材の模式図。（ｂ）円筒形状の衝撃吸収部と、取付部を有する衝撃吸収部材の模式図。
【図５】（ａ）成形下型の模式図（水平方向から見た模式図）（ｂ）成形下型の模式図（上方向から見た模式図）（ｃ）成形材料を成形型に巻き付けて成形する、衝撃吸収部材の製造方法の模式図。成形材料を成形型に配置した際、水平方向から見た模式図。（ｄ）成形材料を成形型に巻き付けて成形する、衝撃吸収部材の製造方法の模式図。成形材料を成形型に配置した際、上から見た模式図。（ｅ）巻き付ける前の成形材料を示す模式図。
【図６】（ａ）成形材料を十字形状に積層し、成形型に配置して成形する、衝撃吸収部材の製造方法の模式図。成形材料を成形型に配置した際、水平方向から見た模式図。（ｂ）成形材料を十字形状に積層し、成形型に配置して成形する、衝撃吸収部材の製造方法の模式図。成形材料を成形型に配置した際、上から見た模式図。
【図７】成形材料を１７枚に積層し、成形型に配置して成形する、衝撃吸収部材の製造方法の模式図。成形材料を成形型に配置した際、水平方向から見た模式図。
【図８】（ａ）成形後の衝撃吸収部材を示す模式図（成形型に載置されている状態）。（ｂ）成形後の成形体を示す模式図（成形型から取り出した状態）。
【図９】（ａ）マンドレルの模式図（ｂ）マンドレルと成形型（閉じた状態）の模式図（正面図）。（ｃ）マンドレルと成形型（閉じた状態）の模式図（側面図）。
【図１０】（ａ）マンドレルと成形材料を示す模式図。（ｂ）マンドレルに成形材料を巻き付けたことを描いた模式図。（ｃ）製造された円筒形状の衝撃吸収部材。
【図１１】（ａ）取付部を有する衝撃吸収部材を製造するため、マンドレルに成形材料を巻き付けたもの。４周巻いているが、最後の２周は取付部を作成予定部分のみに巻いている（ｂ）取付部を作成するため、矩形の成形材料に加えて更に２周巻ける部分を設けた成形材料の模式図。
【図１２】（ａ）外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉となっている、外筒部を用いた場合の、環帯領域を示す模式図。（ｂ）外筒部が円筒形状である場合の、環帯領域を示す模式図。
【図１３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）断面がハット状の成形体を２つ製造し、溶着した後にフランジ部分を除去して得た衝撃吸収部材の模式図。衝撃吸収方向に直交する方向の断面から見たもの。
【図１４】（ａ）フランジ部を有するハット型の成形体におけるフランジ部分周辺の炭素繊維の配向を示す模式図。（ｂ）フランジ部を有するハット型の成形体を製造した後、溶着した後にフランジ部分を切り落とし、衝撃吸収部材を製造して外筒部を得た場合の、溶着部分の炭素繊維の配向を示す模式図。
【図１５】炭素繊維の面内配向を調べるために、衝撃吸収部材を切断するラインを描いた模式図。
【図１６】衝撃吸収部材の断面図の模式図。外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように、厚みが均一の外筒部領域を段階的に（不連続的に）変化させて偏肉となっている衝撃吸収部材。
【図１７】（ａ）リブを設けた衝撃吸収部材の模式図。（ｂ）突起を設けた衝撃吸収部材の模式図。
【図１８】（ａ）マンドレルと成形材料を示す模式図。（ｂ）マンドレルに成形材料を巻き付けたことを描いた模式図。
【図１９】衝撃吸収部材の模式図。
【図２０】衝撃吸収部材の断面図の模式図。外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように、厚みが均一の外筒部領域を段階的に（不連続的に）大きくして偏肉となっている衝撃吸収部材。
【図２１】衝撃吸収部材の断面図の模式図。外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように、厚みが均一の外筒部領域を段階的に（不連続的に）大きくして偏肉となっている衝撃吸収部材。
【図２２】衝撃吸収部材の断面図の模式図。外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように、厚みが均一の外筒部領域を段階的に（不連続的に）大きくして偏肉となっている衝撃吸収部材。
【図２３】成形材料のスプリングバック量が１４.０以上であるため、マンドレル（コア型）に巻き付けた成形材料が成形型に入らず、成形できないことを描いた模式図。
【図２４】コア型に成形材料を巻き付けた状態を示す模式図。
【図２５】コア型に成形材料を巻き付けた状態を示す模式図。
【図２６】（ａ）外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の外形線の形状の全体を含む円のうち最小の円を示す模式図。（ｂ）前記外形線の形状の内側に前記外形線からはみ出さずに存在し得る円のうち最大の円を示す模式図。
【図２７】引張試験用試験片を示す模式図。
【図２８】衝撃吸収方向を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［炭素繊維］
本発明に用いられる炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。
【００１２】
なかでも、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。炭素繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は１００ＧＰａ〜６００ＧＰａの範囲内であることが好ましく、２００ＧＰａ〜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。また、引張強度は２０００ＭＰａ〜１００００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、３０００ＭＰａ〜８０００ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。
【００１３】
本発明に用いられる炭素繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着している炭素繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、炭素繊維及びマトリックス樹脂の種類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。
【００１４】
（繊維長）
本発明に用いられる炭素繊維は、重量平均繊維長Ｌｗが１〜１００ｍｍの不連続炭素繊維である。不連続炭素繊維の重量平均繊維長は、３〜８０ｍｍであることがより好ましく、５〜６０ｍｍであることがさらに好ましい。重量平均繊維長が１００ｍｍ以下であれば、成形材料の流動性が低下せず、プレス成形の際に所望の成形体形状を得られる。一方、重量平均繊維長が１ｍｍ以上の場合、成形体の機械強度が低下せずに好ましい。
【００１５】
本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維を併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維は、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。
なお、射出成形や押出成形に含まれる炭素繊維は、混練工程を有するため、一般的に炭素繊維の重量平均繊維長１ｍｍ以下となる。
【００１６】
炭素繊維の平均繊維長は、例えば、成形体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（ａ）に基づいて求めることができる。
なお、個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、以下の式（ａ）、（ｂ）により求められる。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ ・・・式（ａ）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２ ）／（ΣＬｉ） ・・・式（ｂ）
繊維長が一定長の場合は数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。
成形体からの炭素繊維の抽出は、例えば、衝撃吸収部材（成形体）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。
【００１７】
（繊維径）
本発明に用いられる炭素繊維の繊維径は、炭素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。平均繊維径は、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。ここで、上記平均繊維径は、炭素繊維の単糸の直径を指すものとする。したがって、炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維（単糸）の直径を指す。炭素繊維の平均繊維径は、例えば、ＪＩＳ  Ｒ−７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
【００１８】
（炭素繊維体積割合）
本発明において、下記式（ｃ）で定義される、衝撃吸収部材に含まれる炭素繊維体積割合（以下、単に「Ｖｆ」ということがある）に特に限定は無いが、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、１０〜６０Ｖｏｌ％であることが好ましく、２０〜５０Ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５〜４５Ｖｏｌ％であればさらに好ましい。
炭素繊維体積割合（Ｖｆ）＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）・・・式（ｃ）
【００１９】
衝撃吸収部材における炭素繊維体積割合（Ｖｆ）が１０Ｖｏｌ％以上の場合、所望の機械特性が得られやすい。一方で、衝撃吸収部材における炭素繊維体積割合（Ｖｆ）が６０Ｖｏｌ％を超えない場合、プレス成形等に使用する際の流動性が良好で、所望の衝撃吸収部材形状を得られやすい。
【００２０】
（繊維形態）
本発明に用いられる炭素繊維は、その種類の関わらず単糸からなる単糸状であってもよく、複数の単糸からなる繊維束状であってもよい。
本発明に用いられる炭素繊維は、単糸状のもののみであってもよく、繊維束状のもののみであってもよく、両者が混在していてもよい。繊維束状のものを用いる場合、各繊維束を構成する単糸の数は、各繊維束においてほぼ均一であってもよく、あるいは異なっていてもよい。
本発明に用いられる炭素繊維が繊維束状である場合、各繊維束を構成する単糸の数は特に限定されるものではないが、通常、１０００本〜１０万本の範囲内とされる。
【００２１】
一般的に、炭素繊維は、数千〜数万本のフィラメントが集合した繊維束状となっている。炭素繊維として炭素繊維を用いる場合に、炭素繊維をこのまま使用すると、繊維束の交絡部が局部的に厚くなり薄肉の衝撃吸収部材を得ることが困難になる場合がある。このため、炭素繊維を用いる場合は、繊維束を拡幅したり、又は開繊したりして使用するのが通常である。
【００２２】
［熱可塑性樹脂］
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されるものではなく、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。
上記熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃〜３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
上記熱可塑性樹脂としては、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、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のポリオレフィン系樹脂、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）等のスチレン系樹脂、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）等のポリアミド系樹脂、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、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等のポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート等の（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、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、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、変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、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、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂などが挙げられる。
【００２４】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は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。
【００２５】
［成形材料の製造方法］
本明細書で示す「成形材料」とは、衝撃吸収部材（成形体）を成形するための材料を指し、単に「成形材料」ともいう。
本発明に用いられる成形材料は、例えば、成形材料前駆体である２次元ランダム配列マットおよびその製造法については、米国特許第８９４６３４２号、特開２０１３−４９２０８号公報の明細書に詳しく記載されている。
【００２６】
［衝撃吸収部材（成形体）の製造方法］
１．コールドプレス法
本発明の衝撃吸収部材（成形体）を製造するにあたっての成形方法としては、プレス成形（圧縮成形と呼ぶこともある）が利用され、とりわけコールドプレスを用いたプレス成形を利用する。コールドプレス法は、例えば、第１の所定温度に加熱した成形材料を第２の所定温度に設定された成形型内に投入した後、加圧・冷却を行う。
【００２７】
具体的には、成形材料を構成する熱可塑性樹脂が結晶性である場合、第１の所定温度は融点以上であり、第２の所定温度は融点未満である。熱可塑性樹脂が非晶性である場合、第１の所定温度はガラス転移温度以上であり、第２の所定温度はガラス転移温度未満である。
すなわち、コールドプレス法は、少なくとも以下の工程Ａ−１）〜Ａ−２）を含んでいる。
工程Ａ−１）成形材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加温する工程。
工程Ａ−２）上記工程Ａ−１）で加温された成形材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満に温度調節された成形型に配置し、加圧する工程。
これらの工程を行うことで、成形材料の成形を完結させることができる。
【００２８】
上記の各工程は、上記の順番で行う必要があるが、各工程間に他の工程を含んでもよい。他の工程とは、例えば、工程Ａ−２）の前に、工程Ａ−２）で利用される成形型と別の賦形型を利用して、成形型のキャビティの形状に予め賦形する賦形工程等がある。
また、工程Ａ−２）は、成形材料に圧力を加えて所望形状の衝撃吸収部材を得る工程であるが、このときの成形圧力については特に限定はしないが、成形型キャビティ投影面積に対して２０ＭＰａ未満が好ましく、１０ＭＰａ以下であるとより好ましい。
また、当然のことであるが、プレス成形時に種々の工程を上記の工程間に入れてもよく、例えば真空にしながらプレス成形する真空プレス成形を用いてもよい。
【００２９】
２．成形型
本発明における成形型に特に限定は無いが、外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型を用いることが好ましい。外形が円柱形状である成形面を有する成形型は、図９の９０１のようなマンドレルを含むものである。なお、図９の９０１の端部は取り外せる構造になっており、成形後に成形体を取り出すことが可能である。また、図９（ｂ）及び（ｃ）では便宜上９０１を黒で示したが、図９（ａ）の９０１と同じものを示している。
外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型は、内部が詰まったものであってもよいし、内部に空間を有するもの（例えば、円筒状の成形型）であってもよい。
また、外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型は、他の形状を有する部分を有していてもよい。例えば、図５の５０１や図９の９０１のように、少なくとも一方の端部に取付部などを有していてもよい。
【００３０】
３．成形材料の配置方法（積層）
成形型に投入する際、成形材料は、対象の衝撃吸収部材の板厚に合わせて、単独（１枚で）又は複数枚用いられる。複数枚用いる場合、複数枚を予め積層して加熱してもよいし、加熱した成形材料を積層した後に成形型内に投入してもよいし、加熱した成形材料を成形型内に順次積層してもよい。なお、積層した場合の最下層の成形材料と最上層の複合材料との温度差は少ない方が良く、この観点からは、成形型に投入する前に積層した方が好ましい。
【００３１】
また、複数枚の成形材料を積層して成形体を製造する場合、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有するよう成形材料を配置すれば良いため、積層された成形材料の一部の層には、重量平均繊維長１ｍｍ未満の炭素繊維を用いた成形材料を用いても良い。
【００３２】
本発明における成形材料の配置方法（チャージ方法）に特に限定は無く、成形材料を外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型の上に積層して十字状に配置しても良いし（図６）、比較的小さいサイズを同方向に連続して積層しても良い（図７）。また、大きな矩形形状の成形材料を１枚配置して成形しても良いが、成形時に発生する皺に注意する必要がある。
また、図６の十字状以外にも、成形材料を角度を変えて複数枚積層して配置してもよいが、この際も成形時に発生する皺に注意する必要がある。
本発明の製造方法で製造される衝撃吸収部材は、皺が少ないことが好ましい。
【００３３】
好ましくは、成形材料を外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型に積層して十字状に配置すると良い（図６）。比較的小さいサイズを同方向に連続して積層した場合、プレス成形の際に成形材料は流動するため、成形材料に含まれる炭素繊維の面内配向が、成形体となった時に維持されにくい。一方、十字状に配置すると、成形上型を閉じながら成形材料は成形型に沿って円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状になるため、成形上型が閉じた後、成形圧力によって成形材料は流動しにくい。
【００３４】
また、図６、図７のように成形材料を積層して衝撃吸収部材を成形した場合、外筒部の一端部（外筒部の軸方向の一端部であり、例えば、図３においては３０１で示される部分。天面部分と呼ぶ場合がある）が閉じたものが成形されるので、閉じた部分を取り除いて外筒部を得ると良い。取り除いて筒状にするのは、衝撃特性向上と軽量化の観点に基づくものである。
【００３５】
４．成形材料の配置方法（巻き付け）
本発明における成形材料の配置方法は特に限定されないが、加熱により軟化した成形材料を、外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型の前記成形面に１周以上巻き付けてプレス成形することが好ましい。
前記外形が円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、又は多角錐台形状である成形面を有する成形型は、成形下型又はコア型であることが好ましく、コア型であることがより好ましい。すなわち、本発明では、成形上型と成形下型との間に、前記成形材料を１周以上巻き付けたコア型を配置してコールドプレス成形することが好ましい。
なお、コア型も成形型の１種であり、通常、成形上型と成形下型の間に配置して用いられる。例えば、図９においては、マンドレル９０１がコア型であり、成形上型９０２と成形下型９０３の間に配置してプレス成形に用いられる。
加熱により軟化した成形材料は、成形材料中の熱可塑性樹脂の軟化温度以上に成形材料を加熱した成形材料であることが好ましい。
【００３６】
１周以上巻いてプレス成形することで、プレス成形の際に成形材料が流動することが少なく、成形前後で炭素繊維の面内配向が維持されやすい。換言すると、成形材料における炭素繊維の面内配向が、衝撃吸収部材（成形体）となったときに維持されやすい。また、成形材料を巻いてプレス成形すれば、外筒部の一端部（例えば、図３においては３０１で示される部分）が閉じないよう（成形後に円筒形状になるようにくり抜く必要が無いよう）に成形材料を成形型に配置できるので、より好ましい。
【００３７】
５．成形材料のスプリングバック量
成形材料を用いてコールドプレス成形するためには、成形材料を所定の温度に予熱・加熱して軟化・溶融する必要があり、重量平均繊維長１ｍｍ〜１００ｍｍの炭素繊維を含む（とりわけ炭素繊維が堆積したマット状態のものを含む場合）成形材料は予熱時に熱可塑性樹脂が可塑状態になると炭素繊維のスプリングバックにより膨張し嵩密度が変化する。予熱時に嵩密度が変化すると、成形材料がポーラスとなり表面積が増大するとともに成形材料内部まで空気が流入し熱可塑性樹脂の熱分解が促進される。ここで、スプリングバック量とは、予熱後の成形材料の板厚を、予熱前の成形材料の板厚で割った値である。
成形材料に含まれる炭素繊維束が高開繊（単糸リッチ）になったり、繊維長が長くなったりするとスプリングバック量は大きくなる傾向にある。
【００３８】
本発明では、成形材料のスプリングバック量は１．０超１４．０未満である。成形材料のスプリングバック量が１４．０未満であれば、前記成形型に成形材料を巻き付けやすく、成形材料をチャージする際に、成形型から成形材料がはみ出しにくくなるため好ましい。
成形型に成形材料を１周以上巻き付けてプレス成形する場合（例えば図９のようなプレス成形の場合）、巻き付けずにプレス成形する場合（例えば、図６や図７のようなプレス成形）に比べて、成形材料の板厚方向へのスプリングバック（成形材料の膨張）が大きな課題となる。図６や図７のように、成形材料を巻き付けずにプレス成形する場合、スプリングバック量が小さい方が好ましいものの、スプリングバック量が大きい成形材料であっても、成形上型に向かって成形材料が膨張するため、成形キャビティから成形材料がはみ出すことは少ないため、大きな課題になりにくい。これに対して、成形型に成形材料を１周以上巻き付けてプレス成形する場合は、スプリングバック量が大きいと成形材料が成形型からはみ出してしまうことがある（図２３参照）。図２３のようにコア型９０１に成形材料２３０１を１周以上巻き付けてプレス成形する場合、成形材料のスプリングバック量が１４．０以上であると成形材料が成形下型９０３に入らず、成形ができない。
本発明における成形材料の好ましいスプリングバック量は１．０超７．０以下であり、より好ましくは１．０超５．０以下であり、更に好ましくは１．０超３．０以下であり、より一層好ましくは１．０超２．５以下である。
【００３９】
６．一体成形
本発明における衝撃吸収部材は、一体成形によって製造することが好ましい。フランジ部を有するハット型の成形体を製造した後、溶着した後にフランジ部分を切り落とし、衝撃吸収部材を製造して外筒部を得た場合（図１３）、衝撃を受けたとき、溶着部分が破壊の起点になりやすい。特に、外筒部の閉断面形状が円形状の場合は、衝撃入力時に外側又は内側に座屈して潰れることでエネルギーの衝撃吸収をするが、溶着して製造された外筒部は溶着面が剥がれるために、衝撃吸収が安定しにくい。したがって、溶着面を有さない一体成形によって衝撃吸収部材を製造することが好ましい。また、取付部を設ける場合も、一体成形によって製造されることが好ましい。
【００４０】
７．加熱温度
本発明における衝撃吸収部材の製造方法は、成形上型と成形下型との間にコア型を配置してコールドプレス成形し、コア型の温度を、成形上型又は成形下型の温度超え、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合は融点よりも２０℃低い温度以下、非晶性樹脂の場合はガラス転移温度よりも２０℃低い温度以下に維持してコールドプレスすることが好ましい。
コア型の温度を、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合は融点よりも２０℃低い温度以下、非晶性樹脂の場合はガラス転移温度よりも２０℃低い温度以下に維持すれば、成形後の脱芯（コア型を成形材料から抜くこと）が容易となる。一方、コア型の温度が成形上型又は成形下型の温度超えであれば、成形時の流動性が向上する。より好ましくは、コア型の温度は、成形上型及び成形下型の温度超であり、更に好ましくは成形上型及び成形下型の温度よりも１０℃以上高い温度である。
ただし、製造上の簡素化の観点からは、成形上型、成形下型、及びコア型の温度が±１０℃の範囲で同じ温度であることが好ましい。
なお、融点にダブルピークが出る場合には、高温側の融点を指す。
【００４１】
８．予備賦形
本発明の衝撃吸収部材の製造方法において、コールドプレスする前に成形材料を予備賦形し、その後プレス成形することが好ましい。予備賦形とは、成形材料を成形体に近い形状に予め賦形しておくことであり、成形型への装填やその後のプレス成形を容易にするためのものである。具体的には、成形材料をコア型に巻き付ける際に、成形材料とコア型との間に空間を設けて予備賦形することが好ましい。加熱された成形材料がコア型に密着せず、やや空間を設けることで、予備賦形された成形材料の温度が低下しにくく、成形性が向上する。
より具体的には、成形材料をコア型に巻き付け、予備賦形された成形材料の前記コア型に面した領域の面積（「内管面積」ともいう）Ｓ１と、コア型が備える成形面積Ｓ２との関係が、１.０５＜Ｓ１／Ｓ２＜１．３であればより好ましく、１．１＜Ｓ１／Ｓ２＜１．２５であれば更に好ましい。予備賦形段階である程度の遊びを設けておけば、複雑形状であっても容易に成形することができる。
成形材料の内管面積Ｓ１は、コア型に巻き付けた成形材料におけるコア型に面した（１周分の）領域の面積である。
図２４は、成形材料の内管面積Ｓ１とコア型が備える成形面積Ｓ２を説明するための断面模式図である。図２４のコア型９０１には、予備賦形により成形材料２４０１が巻き付けられており、成形材料の内管面積Ｓ１は成形材料２４０１において太い線で示した領域の面積を指す。また、コア型が備える成形面積Ｓ２は、コア型９０１の外周面における成形面の面積を指す。
【００４２】
９．重なった部分の巻き付け方向の最小長さ
衝撃吸収部材の製造方法において、巻き付けられた成形材料の重なった部分（「重ね代」ともいう）の巻き付け方向の最小長さが、成形材料の厚みの５倍以上であると好ましく、６倍以上であるとより好ましく、７倍以上であるとさらに好ましく、８倍以上であると特に好ましく、９倍以上であると最も好ましい。
巻き付けられた成形材料の重なった部分は、例えば、図２５においては、太い線で示される部分Ｍである。
成形体において、成形材料を重ね合わせて成形した領域は、成形材料を重ねあわせて成形していない領域に比べて、強度が落ちる傾向にあるものの、重ね代の最小長さが前記範囲内であれば引張強度を担保できる。特に、成形材料をコア型に１周以上２周未満巻き付けてプレス成形する場合に、上記効果は顕著になる。
【００４３】
［衝撃吸収部材（成形体）］
本発明における衝撃吸収部材は、外筒部と中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部を有する衝撃吸収部材であって、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有する。重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維を含む成形材料を用いるため、外筒部にも該炭素繊維を含むこととなる。なお、衝撃吸収部材を単に成形体と呼ぶ場合がある。
【００４４】
１．衝撃吸収部
本発明における衝撃吸収部は、外筒部と中空部とからなる中空構造である。中空部とは、外筒部内の空間を指すものである。
なお、外筒部とは、筒状の部材を含むものであり、後述するように、筒に突起やリブを有していてもよい。
【００４５】
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の衝撃吸収部材の代表的な例を示す概略図であり、衝撃吸収部は、外筒部（図２の２０４、図３の３０４、図４の４０４）と中空部（図２の２０３、図３の３０３、図４の４０３）から構成されるものである。また、図１〜図４のＹ軸方向は、衝撃吸収部の衝撃吸収方向（外筒部の軸方向）を示すものである。
【００４６】
図１（ａ）〜（ｄ）では、本発明における衝撃吸収部の例として、衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の形状（閉断面形状）が真円である例を示したが、本発明における衝撃吸収部はこのような形状のものに限定されるものではなく、上記閉断面形状をあらゆる形状にすることができる。このため、例えば、上記閉断面形状が楕円であっても、三角形、四角形、五角形、六角形（例えば、図２６参照）等の多角形であってもよく、あるいは上記閉断面形状が円と多角形を組み合わせた形状であってもよい。
【００４７】
衝撃吸収部材の外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の外形線の形状の全体を含む円のうち最小の円の直径をＲＡとし、前記外形線の形状の内側に前記外形線からはみ出さずに存在し得る円のうち最大の円の直径をＲＢとした場合に、１＜ＲＡ／ＲＢ＜２を満たすことが好ましい。
図２６には、例として、衝撃吸収部材の外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の形状が六角形である場合を示す。図２６の外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の外形線２５０１の形状（六角形）の全体を含む円のうち最小の円Ｅ１の直径ＲＡと、外形線２５０１の形状（六角形）の内側に外形線２５０１からはみ出さずに存在し得る円のうち最大の円Ｅ２の直径ＲＢとは、１＜ＲＡ／ＲＢ＜２を満たす。なお、上記の例では上記外形線の形状が六角形の例を示したが、六角形に限らず、楕円や、六角形以外の多角形でも１＜ＲＡ／ＲＢ＜２を満たせば、同様に好ましい。
１＜ＲＡ／ＲＢであれば、真円ではないことを意味し、衝撃吸収部材を車両に搭載する場合に有利となる。ＲＡ／ＲＢ＜２であれば、衝撃吸収性能の観点で好ましい。
特に、本発明においては、衝撃吸収部材の外筒部の衝撃吸収方向に対して垂直な方向に切断した断面の形状が多角形であって、前述の１＜ＲＡ／ＲＢ＜２を満たし、かつ、前記多角形の全ての頂角が９０度以上であることが、衝撃吸収部材を車両により搭載させやすく、かつ衝撃吸収性能にも優れるため好ましい。
また、本発明における衝撃吸収部材は、好ましくは取付部（例えば図３（ａ）の３０５、図４（ｂ）の４０５）を組み合わせたものでもよい。
【００４８】
衝撃吸収部の衝撃吸収方向長さ（例えば、図１においてはＹ軸方向の長さ）に特に限定は無いが、５０ｍｍ以上が好ましく、１００ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上が更に好ましく、２００ｍｍ以上がより一層好ましい。
【００４９】
２．面内方向に分散
２．１ 環帯領域
本発明における衝撃吸収部材は、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有する。環帯領域とは、外筒部の全周にわたる部分であり、例えば図１２（ａ）（ｂ）でいう黒塗り部分（図１２の１２０１）を指す。衝撃吸収部を環帯部分とその他の部分を組み合わせて製造することもできる。なお、「炭素繊維が面内方向に分散する」とは、炭素繊維の繊維軸が面内方向に向くように分散することを意味する。本発明の衝撃吸収部材の環帯領域は、炭素繊維の繊維軸が面内方向となす角度が４５°以下であることが好ましい。
【００５０】
本発明の衝撃吸収部材は、外筒部の少なくとも１箇所において、全周に渡って炭素繊維が面内方向に分散する。すなわち、炭素繊維は熱可塑性樹脂中で層状に分散して観察できるが、この炭素繊維の層が、全周に渡って途切れなく分散している部分が、外筒部の少なくとも１箇所において存在していることを意味する。筒の閉断面が円形状や楕円形状の場合は、環帯領域は環状リングの形状となる。面内方向については後述する。
なお、本発明の衝撃吸収部材は、外筒部の少なくとも１箇所の厚み方向の一部の領域において、全周に渡って炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有してしていればよい。
【００５１】
フランジ部を有するハット型の成形体を製造した後、溶着した後にフランジ部分を切り落とし、衝撃吸収部材を製造して外筒部を得た場合（図１３）、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域は有さない（炭素繊維は全周に渡って炭素繊維が面内方向に分散しない）。図１４（ａ）（ｂ）のように、溶着面における炭素繊維は面内方向に対して垂直方向に分散している。また、図１４（ｂ）に描かれているように、炭素繊維は層状に分散しているが、溶着部分で当該層は途切れているのが観察できる。衝撃を受けた際、溶着部分が破壊されやすいことが分かる。
これに対して、本発明の衝撃吸収部材は、外筒部の少なくとも軸方向の１部分に、全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有しているため、様々な方向からの衝撃があったとしても、破壊となる起点（溶着部分）が無いため、特定方向からの衝撃吸収能力が低下することは少ない。このため、本発明の衝撃吸収部材は、様々な方向からの衝撃に強く、衝撃吸収性能に優れる。
また、環帯領域だけでなく、外筒部の全領域において、炭素繊維が面内方向に分散していることが好ましい。
【００５２】
２．２ 面内方向
面内方向とは、外筒部の板厚方向に直交する方向である。長手方向あるいは幅方向がそれぞれ一定の方向を指すのに対して、外筒部に沿った曲面上（板厚方向に直交する平行な面）の不定の方向を意味している。環帯領域において、８０Ｖｏｌ％以上の炭素繊維が面内方向に分散することが好ましく、９０Ｖｏｌ％以上の炭素繊維が面内方向に分散していることがより好ましい。
【００５３】
２．３ ２次元方向にランダム分散
また、炭素繊維は面内方向に２次元方向にランダムに分散していることが好ましい。成形材料を流動させずにプレス成形した場合、成形前後で炭素繊維の形態はほぼ維持されるため、成形材料を成形した衝撃吸収部材（成形体）に含まれる炭素繊維も同様に、衝撃吸収部材（成形体）の面内方向に２次元ランダムに分散していることが好ましい。
【００５４】
ここで、２次元ランダムに分散しているとは、炭素繊維が、成形材料の面内方向において一方向のような特定方向ではなく無秩序に配向しており、全体的には特定の方向性を示すことなくシート面内に配置されている状態を言う。この２次元ランダムに分散している不連続繊維を用いて得られる成形材料（又は成形体）は、面内に異方性を有しない、実質的に等方性の成形材料（又は成形体）である。
【００５５】
なお、２次元ランダムの配向度は、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評価する。衝撃吸収部材の任意の方向、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５以下、より好ましくは２以下、更に好ましくは１．５以下であれば、炭素繊維が２次元ランダムに分散していると評価できる。衝撃吸収部は曲面であるため、面内方向への２次元ランダム分散の評価方法としては、図１５の１５０１のように切れ込みを入れ、軟化温度以上に加熱して平板形状に戻して固化すると良い。その後、試験片を切り出して引張弾性率を求めると、２次元方向のランダム分散状態を確認できる。
【００５６】
３． 取付部
本発明における衝撃吸収部材は、取付部が外筒部の一方の端部に設けられ、取付部には重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、外筒部から取付部にかけて、炭素繊維が横断的に跨って存在していることが好ましい。
【００５７】
本発明においては、外筒部には炭素繊維が含まれていることから、外筒部から取付部との間に接着部が存在せず、また炭素繊維が横断的に跨って存在することにより、より機械物性の高い取付部が形成される。このため、衝撃が負荷された場合でも、高い物性を維持することができる。このような衝撃吸収部材を製造するには、衝撃吸収部と取付部を一体成形すれば良い。
好ましくは、横断的に跨って存在する炭素繊維が、取付部との境界面において、４００本／ｍｍ２以上存在することが好ましい。なお、取付部は車体などに取り付ける際の接合部を形成する。
【００５８】
４． 衝撃吸収部材の厚み
外筒部の一端部（図２の２０１、図３の３０１）から他端部（図２の２０２、図３の３０２）に向けて厚みが増すように偏肉となっていることが好ましい。この場合、一端部（衝撃入力側）から他端部に向けて順番に破壊が起こるため、衝撃吸収部の全体を利用して衝撃を吸収できる。厚みが一定である場合、衝撃を受けた際に最初に破壊が生じる起点が定まりにくい。偏肉の構造は、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図１９に描かれているように、徐々に他端に向かって偏肉となっていても良く、図２０〜２２に描かれているように厚みが均一の外筒部領域を段階的に（不連続的に）大きくすることによって偏肉構造としても良い。また、図１６に描かれているように厚みが均一の外筒部領域を段階的に（不連続的に）変化させることによって偏肉構造としても良い。
本発明の衝撃吸収部材は、外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉となっている場合、一端部から他端部に向けての厚みの増加率は正の値となることが好ましい（ただし、厚みの増加率が０である部分を含んでいてもよい）。すなわち、外筒部の一端部から他端部に向けて、厚みが徐々に厚くなっていることが好ましく（ただし、厚みが一定の部分を有していてもよく）、一旦厚さが大きくなった後に薄くなる部分がないことが好ましい（例えば、図２、図３、図１９〜２２）。
本発明における衝撃吸収部材が、外筒部の一端部から他端部に向けて厚みが増すように偏肉となっている場合は、取付部が外筒部の前記他端部（厚い方の端部）に設けられ、取付部には重量平均繊維長１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、外筒部から取付部にかけて、炭素繊維が横断的に跨って存在していることが好ましい。
【００５９】
通常の押出成形で作成したパイプ状の衝撃吸収部材は、筒部を偏肉にすることは不可能であるが、本発明の好ましい態様であるプレス成形を用いれば、偏肉の外筒部を製造することが可能である。
また、偏肉の程度に特に限定は無いが、外筒部の一端部の厚みＴ１と、他端部の厚みＴ２との関係が、１．０＜Ｔ２／Ｔ１＜３．０であるとより好ましく、１．０＜Ｔ２／Ｔ１＜２．０であると更に好ましい。なお、取付部を設けた場合でも、他端部Ｔ２の厚みとは、外筒部の他端部の厚みであり、取付部の厚みや大きさは考慮しない。また、図１７（ａ）に描かれているリブや、図１７（ｂ）に描かれている突起を設けた衝撃吸収部材を製造した場合、これら部分は厚みとして考慮しないものとする。
【００６０】
５．Ｅ１とＥ２
本発明では０．７＜Ｅ１／Ｅ２＜１．３を満たす。
ただし、Ｅ１は前記外筒部の一端部における、衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率であり、Ｅ２は前記外筒部の中央部における、衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率である。
外筒部の一端部とは、外筒部の軸方向の一方の端から、他方の端に向かって、外筒部の軸方向の長さの２０％までの領域をいう。例えば、図２（ｂ）においては、外筒部２０４の一端部２０１は、外筒部２０４の軸方向（Ｙ軸方向）の一方の端から、他方の端に向かって、外筒部の軸方向の長さの２０％までの領域（斜線で示した領域）である。
外筒部の中央部とは、外筒部の軸方向の長さ（高さ）の中間点から、一方の端に向かって外筒部の軸方向の長さの１０％までの領域と、前記中間点から、他方の端に向かって外筒部の軸方向の長さの１０％までの領域とをあわせた領域をいう。例えば、図２（ｂ）においては、外筒部２０４の中央部２０５は、外筒部２０４の軸方向（Ｙ軸方向）の長さ（高さ）Ｈの中間点Ｈｃから、一方の端に向かって外筒部の軸方向の長さの１０％までの領域と、前記中間点Ｈｃから、他方の端に向かって外筒部の軸方向の長さの１０％までの領域とをあわせた領域（縦線で示した領域）である。
外筒部の一端部（又は中央部）における、衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率Ｅ１（又はＥ２）は、製造した衝撃吸収部材を衝撃吸収方向（例えば、図１〜４及び図１９においてはＹ軸方向）に切断し（例えば、図１５の衝撃吸収部材においては、１５０１の線に沿って切断し）、加熱して熱可塑性樹脂を軟化させ、平板形状に戻し、外筒部の一端部（又は中央部）に相当していた領域を、平板から切り出して試験片とし、衝撃吸収方向に対して垂直方向（外筒部の周方向）を基準とする引張り試験を行い、引張弾性率を測定し、外筒部の一端部（又は中央部）のＥ１（又はＥ２）とする。
なお、衝撃吸収方向とは、外筒部の軸方向（一端面の中心と他端面の中心を結んだ直線方向、例えば図２８の衝撃吸収部材であれば２８０１の直線方向）で定義し、実際の衝突時の方向を意味するものではない。なお、例えば自動車に本発明の衝撃吸収部材を採用した場合、どの方向から衝撃が来るのか予測するのは難しい。
一端面の中心（他端面の中心）とは、外筒部の一端（他端）を構成する面の外形線の形状の全体を含む円のうち最小の円の中心をいう。
０．７＜Ｅ１／Ｅ２＜１．３であれば、一端部と中央部との繊維配向がほとんど変わらないため、一端部から中央部にかけて衝撃吸収能が安定する。より具体的には、当該範囲であれば、外筒部の軸方向からの衝撃だけでなく、様々な方向からの衝撃に対して、均一な衝撃吸収能を担保できる。
好ましくは、０．８＜Ｅ１／Ｅ２＜１．２であり、より好ましくは０．９＜Ｅ１／Ｅ２＜１．１であり、更に好ましくは０．９５＜Ｅ１／Ｅ２＜１．０５である。
また、マンドレルに成形材料を巻き付けて成形する場合、外筒部の中央部は成形材料がほとんど流動せず、一端部がやや流動して成形されることが多く、成形流動と共に繊維が外筒部の軸配向に配向するため、一端部の外筒部の軸方向の引張弾性率は高くなりやすい（周方向の引張弾性率は低くなりやすい）。換言すると、０．７≦Ｅ１／Ｅ２≦１．０が好ましく、０．８≦Ｅ１／Ｅ２≦１．０がより好ましく、０．９≦Ｅ１／Ｅ２≦１．０が更に好ましい。
【００６１】
６．Ｅ１とＥ３の関係
本発明における衝撃吸収部材は、０．７＜Ｅ１／Ｅ３＜１．３であることが好ましい。
ここで、Ｅ３とは前記外筒部の他端部における、衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率である。
Ｅ３はＥ１と同様にして求められる。上述と同様、当該範囲であれば、一端部と他端部との繊維配向がほとんど変わらないため、一端部から他端部にかけて衝撃吸収能が安定する。より具体的には、当該範囲であれば、外筒部の軸方向からの衝撃だけでなく、様々な方向からの衝撃に対して、均一な衝撃吸収能を担保できる。
外筒部の他端部とは、上記外筒部の一端部とは反対の軸方向の端から、上記一端部に向かって、外筒部の軸方向の長さの２０％までの領域をいう。例えば、図２（ｂ）においては、外筒部２０４の他端部２０２は、外筒部の一端部２０１とは反対の軸方向（Ｙ軸方向）の端から、上記一端部２０１に向かって、外筒部の軸方向の長さの２０％までの領域（横線で示した領域）である。
より好ましくは、０．８＜Ｅ１／Ｅ３＜１．２であり、さらに好ましくは０．９＜Ｅ１／Ｅ３＜１．１であり、特に好ましくは０．９５＜Ｅ１／Ｅ３＜１．０５である。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００６３】
１．以下の製造例、実施例で用いた原料は以下の通りである。なお、分解温度は、熱重量分析による測定結果である。
・ＰＡＮ系炭素繊維
帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ）
・ポリアミド６
以下、ＰＡ６と略する場合がある。
結晶性樹脂、融点２２５℃、分解温度（空気中）３００℃。【００６４】
２．本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。
（１）炭素繊維体積割合（Ｖｆ）の分析
衝撃吸収部材（成形体）を５００℃×１時間、炉内にて熱可塑性樹脂を燃焼除去し、処理前後の試料の質量を秤量することによって炭素繊維と熱可塑性樹脂の質量を算出した。
次に、各成分の比重を用いて、炭素繊維と熱可塑性樹脂の体積割合を算出した。成形材料に関しても、含有する炭素繊維体積割合をＶｆで表す。
Ｖｆ＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）【００６５】
（２）衝撃吸収部材（成形体）に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長の分析
衝撃吸収部材（成形体）に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長は、衝撃吸収部材を５００℃×１時間程度、炉内に入れて熱可塑性樹脂を除去した後、無作為に抽出した炭素繊維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、次式により重量平均繊維長（Ｌｗ）を求めた。
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２ ）／（ΣＬｉ） ・・・式（ｂ）
なお、成形材料に含まれる炭素繊維の重量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。【００６６】
（３）スプリングバック量
成形材料を１００ｍｍ×１００ｍｍにカットして２枚重ね合わせ、合わせ面中央部に熱電対を挿入して、上下ヒーター温度３４０℃に加熱した予熱炉に投入し、熱電対温度が２７５℃になるまで加熱する。熱電対温度が２７５℃に達した時点で炉から取り出し、冷却固化させ予熱後の肉厚を測定する。予熱前肉厚と予熱後の肉厚比をスプリングバック量とし、下記式で表わす。
スプリングバック量＝予熱後の肉厚（ｍｍ）／予熱前の肉厚（ｍｍ）【００６７】
（４）環帯領域における炭素繊維の分散状態
製造した衝撃吸収部材を衝撃吸収方向（図１〜４及び図１９のＹ軸方向）に切断し（図１５の１５０１の線に沿って切断し）、加熱して熱可塑性樹脂を軟化させ、平板形状に戻した。平板より試験片を切り出し、平板の任意の方向、及びこれと直交する方向を基準とする引張り試験を行い、引張弾性率を測定し、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比（Ｅδ）を測定した。弾性率の比が１に近いほど、等方性に優れる材料である。本実施例では弾性率の比が１．３以下の場合、等方性に優れると評価する。
なお、引張弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１６４：２００５を参考として、インストロン社製の万能試験機を用いてした。試験片の形状は１Ｂ系Ａ形試験片とした。チャック間距離は１１５ｍｍ、試験速度は１０ｍｍ／分とした。【００６８】
（５）Ｅ１とＥ２との関係
上記（４）と同様に衝撃吸収部材を平板形状に戻し、一端部と中央部より試験片を切出し、外筒部の周方向を基準とする引張り試験を行い、引張弾性率を測定し、Ｅ１／Ｅ２を算出する。
なお、衝撃吸収部材の大きさによって、外筒部の一端部と中央部のそれぞれの領域のみから所定の大きさの試験片を作成できない場合は、それぞれの領域を含むようにして適宜試験片を作成する。【００６９】
（６）Ｅ１とＥ３との関係
上記（５）の方法と同様にして、前記外筒部の他端部における、衝撃吸収方向に対して垂直方向の引張弾性率Ｅ３を求め、Ｅ１をＥ３で除算した値（Ｅ１／Ｅ３）を求める。【００７０】
［製造例１］成形材料の製造
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍにカットした帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき、炭素繊維目付け１４５６ｇ／ｍ２、ナイロン６樹脂目付け１６２０ｇ／ｍ２である２次元ランダムに炭素繊維が分散した炭素繊維およびナイロン６樹脂の成形材料前駆体を作成した。得られた成形材料前駆体を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み２．５ｍｍの成形材料（ｉ）を得た。
得られた成形材料（ｉ）に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。また、成形材料（ｉ）のスプリングバック量は１．７であった。【００７１】
［製造例２］成形材料の製造
炭素繊維束の開繊状態をやや高めに設計することで、成形材料のスプリングバック量を３.０に調整したこと以外は、製造例１と同様にして成形材料（ｉｉ）を得た。【００７２】
［製造例３］成形材料の製造
炭素繊維束を高開繊状態に設計することで、成形材料のスプリングバック量を５.０に調整したこと以外は、製造例１と同様にして成形材料（ｉｉｉ）を得た。【００７３】
［製造例４］成形材料の製造
炭素繊維束を高開繊状態に設計し、平均繊維長を４０ｍｍとすることで、成形材料のスプリングバック量を１５.０に調整したこと以外は、製造例１と同様にして成形材料（ｉｖ）を得た。【００７４】
［実施例１］
目的の衝撃吸収部材の形状は、円錐台状の外筒部に取付部を設けた図３に示した形状とした。また、衝撃吸収部材の寸法は、高さ（図３（ｂ）の３０６）＝１５０ｍｍ、取付部の外径（図３（ａ）の３０８）＝１９０ｍｍ、外筒部の一端部の外径（図３（ｂ）の３０７）＝７５ｍｍ、外筒部の他端部の内径（図３（ａ）の３０９）＝１００ｍｍであり、外筒部の一端部の厚みＴ１（衝撃入力側の端部の厚み、図３（ａ）のＴ１）は５ｍｍ、他端部の厚みＴ２（衝撃入力側とは反対側の外筒部の厚み、図３（ａ）のＴ２）は８ｍｍとした。【００７５】
製造例１で得られた成形材料（ｉ）を図５の（ｅ）の弧形状に切り出し（弧の内側半径：３３８ｍｍ、弧の内側長さ：４０４ｍｍ、弧の外側半径：４７７ｍｍ、弧の外側長さ５７０ｍｍ）、これを１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温した。【００７６】
成形下型として、円錐台状と、取付部を形成するための台を設けた成形型（図５の５０１）を準備した。また、成形上型として、対応する形状の成形型を準備した（図示せず）。成形上型及び成形下型を１４０℃に設定し、加熱した成形材料を図５の（ｃ）（ｄ）に描かれているように２周巻き付け、プレス圧力１０ＭＰａで１分間加圧して、図３に記載の外筒部と中空部とからなる中空構造の衝撃吸収部を有する衝撃吸収部材を得た。
成形材料を巻き付ける際には、成形材料と円錐台状の成形下型との間に空間を設けて予備賦形し、成形材料の内管面積（予備賦形された成形材料の前記コア型に面した領域の面積）Ｓ１と、成形下型が備える成形面積Ｓ２との関係を表１に記載のように設計した。
なお、成形上型が下降して成形材料に接触した際、成形材料は成形下型に沿ってずり落ち、成形圧力をかける直前には成形下型にほぼ沿って成形材料は賦形されたため、成形圧力によって成形材料はほとんど流動せずに衝撃吸収部材を得た。結果を表１に示す。【００７７】
［実施例２］
成形材料（ｉ）から２７０ｍｍ×１５０ｍｍを４枚切り出し、図６（ａ）（ｂ）に示すように、２枚ずつ十字方向に重ね合わせて成形材料をチャージし、成形後に外筒部の一端部（天面部）を取り除いて外筒部を得たこと以外は、実施例１と同様にして衝撃吸収部材を得た。なお、成形上型が下降して成形材料に接触した際、成形材料は下型に沿って賦形され、成形圧力をかける直前には下型にほぼ沿って成形材料は絞り賦形された。そのため、成形圧力によって成形材料はあまり流動せずに衝撃吸収部材を得た。結果を表１に示す。【００７８】
［実施例３］
成形材料（ｉ）から９８ｍｍ×９８ｍｍを１７枚切り出し、図７に示すように、重ね合わせて成形材料をチャージしたこと以外は、実施例２と同様にして衝撃吸収部材を得た。なお、成形上型が下りて圧力をかけるまでに成形材料はほとんど動かなかった。このため、成形圧力によって成形材料が流動することで賦形を行い（流動成形）、衝撃吸収部材を得た。結果を表１に示す。【００７９】
［実施例４］
製造例１で得られた成形材料（ｉ）から１２０ｍｍ×２７０ｍｍで切り出し（図１０の（ａ））、これを１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温した。
成形型（コア型）として、図１０（ａ）に記載のマンドレル９０１と、図９（ｂ）（ｃ）に記載の成形上型と成形下型を準備した。マンドレルの形状は、製品形状（図４（ａ））が外径４５ｍｍ、内径３５ｍｍ、高さ１２０ｍｍの円筒形状の製品が得られるように設計した。【００８０】
成形上型及び成形下型を１４０℃、マンドレル（コア型）の温度を１６０℃に設定し、加熱した成形材料を図１０の（ｂ）に描かれているように、コア型と成形材料の間に空間を設けつつ２周巻き付けて予備賦形を行い、プレス圧力１０ＭＰａで１分間加圧し、円筒状の衝撃吸収部材を得た。なお、成形圧力をかける直前には、成形材料はマンドレルにほぼ沿って予備賦形されているため、成形圧力によって成形材料はほとんど流動せずに衝撃吸収部材を得た。結果を表１に示す。【００８１】
［実施例５］
取付部を設け（図４（ｂ）参照）、取付部の外径を６５ｍｍとし、１０ｍｍ×２７０ｍｍの成形材料を追加で巻き付けるように成形材料を工夫して準備（図１１の１１０１参照）したこと以外は、実施例４と同様にして衝撃吸収部材を得た。結果を表１に示す。【００８２】
［実施例６及び７］
成形材料の内管面積Ｓ１と、コア型が備える成形面積Ｓ２との関係であるＳ１／Ｓ２を、表２のように設定したこと以外は、実施例４と同様にして衝撃吸収部材を作成した。
Ｓ１／Ｓ２が１．０である実施例６では、衝撃吸収部材の一端部、中央部、他端部における繊維配向が均一な衝撃吸収部材を製造できたものの、正確に予備賦形しすぎたため製造効率に劣った。
Ｓ１／Ｓ２が１．４である実施例７では、予備賦形がやや正確でなかったため、衝撃吸収部材の一端部、中央部、他端部における繊維配向の均一性が実施例４に比べて低かった。【００８３】
［実施例８及び９］
コア型（マンドレル）の温度を、表２のように設定したこと以外は、実施例４と同様にして衝撃吸収部材を作成した。
実施例８では、コア型の温度を低く設定したために、成形材料の固化がやや早く、衝撃吸収部材にボイドが少し残る。実用上問題無いが、実施例４に比べると、衝撃吸収能にやや劣る。
実施例９では、コア型温度を上昇させた結果、成形性（成形材料の流動性）が向上し、衝撃吸収部材の外観が向上などの効果が得られるものの、コア型を脱芯するのに手間取る。【００８４】
［実施例１０及び１１］
成形材料（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）をそれぞれ用いたこと以外は、実施例４と同様に衝撃吸収部材を製造する。
実施例１０では、実施例４と比べてスプリングバック量は大きすぎないため、問題なく成形できる。
実施例１１では、実施例４と比べてややスプリングバック量が大きかったため、予備賦形に手間取り、製造効率がやや劣った。【００８５】
［比較例１］
成形材料（ｉ）を切り出して２７５℃まで加熱し、コールドプレス成形を行い、フランジ部を持つハット型の成形体（図１３の（ａ））を製造し、さらにフランジ部を振動溶着した後、突き出たフランジ部分を切除することにより、図３（ａ）の衝撃吸収部材を得た。なお、環帯部分における炭素繊維の分散状態を測定するために、製造した衝撃吸収部材を衝撃吸収方向（図３のＹ軸方向）に切断し（図１５の１５０１のラインにそって切断し）、加熱して熱可塑性樹脂を軟化させ、平板形状に戻したが、振動溶着部分で炭素繊維の面内配向が途切れていたため評価を中断した。【００８６】
［比較例２］
形状を図４（ｂ）の円筒状にしたこと以外は、比較例１と同様にして衝撃吸収部材を得た。
比較例１、２の衝撃吸収部材を衝撃試験すると、溶着面が剥がれるために、各実施例に比べて衝撃吸収能力が低かった。【００８７】
実施例１〜１１の衝撃吸収部材は、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有していた。比較例１及び２の衝撃吸収部材は、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有していなかった。【００８８】
［比較例３］
成形材料（ｉｖ）を用いたこと以外は、実施例４と同様に衝撃吸収部材を製造する。実施例４と比べてスプリングバック量が大きかったため（図２３）、成形型にはめ込むことが出来ず、成形できなかった。【００８９】
【表１】
2020129227.tif 000003
【００９０】
【表２】
2020129227.tif 000004
【００９１】
［参考例１〜４］
板厚をｔに調整したこと以外は製造例１と同様に成形材料を得た。成形材料の面内方向（図２７のＸ軸方向）に対してθの角度を有する面（図２７（ｂ）参照）で成形材料を切断して部材Ｐ１及びＰ２を作成した。部材Ｐ１とＰ２は同じ形状とした。図２７に示すように、部材Ｐ１とＰ２のそれぞれの切断面を重ね合わせた。
これを１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温し、１４０℃に設定した成形金型内に投入しプレス圧力１０ＭＰａで１分間コールドプレスする（実施例１と同じ条件）ことで接合し、引張試験用試験片Ｐ３を得た。試験用試験片Ｐ３の板厚ｔ及びθを変更することで、各参考例の引張試験用試験片Ｐ３を作成した。また、重ねあわせて接合させた部分を成形材料の面内方向（図２７のＸ軸方向）に平行な面に投影した際の長さをＯＬと表記する（図２７（ｂ）のＯＬ部分）。
得られた引張試験用試験片Ｐ３に対して、下記の方法で引張り試験を行い、結果を下記表３に示した。なお表３には、ｔとＯＬ＝ｔ／ｔａｎθについても記載した。【００９２】
【表３】
2020129227.tif 000005
【００９３】
ＯＬは、本発明において、コア型に成形材料を巻き付けてプレス成形する場合の、巻き付けられた成形材料の重なった部分の巻き付け方向の長さ（重ね代）に対応していると考えられる。表３の結果から、ＯＬがｔの５倍以上であると、特に引張強度が高くなることが分かる。【００９４】
［参考例５］
製造例１で得られた成形材料（ｉ）を１４２ｍｍ×１３２ｍｍ×厚み１．６ｍｍのサイズで切り出して、板状の成形材料Ａ（図１８の１８０１）を作製した。また、製造例１で得られた成形材料（ｉ）を１４２ｍｍ×９０ｍｍ×厚み１．６ｍｍのサイズで切り出して、板状の成形材料Ｂ（図１８の１８０２）を作製した。
成形材料Ａと成形材料Ｂをそれぞれ１枚ずつ使用し、これらを１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温した。
成形型として、図９（ａ）に記載のマンドレル（コア型）９０１と、図９（ｂ）に記載の成形上型９０２と成形下型９０３を準備した。
この成形型（成形上型、成形下型、及びコア型）を１４０℃に設定し、加熱した成形材料Ａ及びＢを図１８（ａ）に描かれているように配置し、図１８（ｂ）に示す断面図のように、マンドレルにそれぞれの成形材料を１周巻き付けて予備賦形を行い、プレス圧力１０ＭＰａで１分間加圧し、円筒状の衝撃吸収部材（図１９の１９０１）を得た。なお、成形圧力をかける直前にはマンドレルにほぼ沿って成形材料Ａは予備賦形されているため、成形圧力によって成形材料はほとんど流動しなかった。成形材料Ｂはマンドレルの軸方向に流動した。
得られた成形体（衝撃吸収部材）は、図１９に示すような円筒状であり、外筒部の一端部（衝撃入力側）の厚みＴ３及びＴ４は１．５ｍｍ、外筒部の他端部の厚みＴ５及びＴ６は３．０ｍｍ、外筒部の一端部（衝撃入力側）の内径Ｄ１は４２ｍｍ、外筒部の他端部の内径Ｄ２は３９ｍｍ、高さＨ１は１３０ｍｍであった。【００９５】
また、参考例５で作成した衝撃吸収部材（図１９）を、ＩＭＡＴＥＫ社製落錐衝撃試験機ＩＭ１０を使用して、衝撃吸収部材の中空構造の貫通方向と同軸方向（図１９のＹ軸方向）に２５００Ｊの衝撃エネルギーを付与したところ、ＥＡ性能（Ａｂｓｏｒｂｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  ｐｅｒ  ｕｎｉｔ  ｗｅｉｇｈｔ）は５８［Ｊ／ｇ]であった。【００９６】
［参考例６］
参考例５で用いた炭素繊維を、帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＵＴＳ５０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ）に変え、参考例５と同様の衝撃吸収試験を行ったところ、ＥＡ性能は８３［Ｊ／ｇ］であった。
参考例５及び６の衝撃吸収部材は、外筒部の全周に渡って、炭素繊維が面内方向に分散する環帯領域を有していた。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の衝撃吸収部材及びその製造方法は、各種構成部材、例えば自動車の構造部材、また各種電気製品、機械のフレームや筐体等、衝撃吸収が望まれるあらゆる部位に用いることができる。好ましくは、自動車部品として利用できる。
【符号の説明】
【００９８】
２０１、３０１、４０１  外筒部の一端部（衝撃入力側の端部、天面部）
２０２、３０２、４０２  外筒部の他端部（底面部）
２０３、３０３、４０３  中空部
２０４、３０４、４０４  外筒部
２０５  中央部
３０５、４０５  取付部
Ｈ、３０６、Ｈ１  衝撃吸収部材の高さ
３０７  外筒部の一端部の外径（天面の直径）
Ｄ１  外筒部の一端部の内径
３０８  取付部の外径
３０９、Ｄ２  外筒部の他端部の内径
Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４  外筒部の一端部の厚み（衝撃入力側の端部の厚み）
Ｔ２、Ｔ５、Ｔ６  他端部の厚み（衝撃入力側とは反対側の外筒部の厚み）
５０１  成形下型
５０２  加熱した後、成形下型に巻きつけられた成形材料
６０１  成形下型に積層して配置された成形材料
８０１、１９０１  衝撃吸収部材（成形体）
９０１  マンドレル（コア型）
９０２  上型
９０３  下型
１００１、１８０１、１８０２  成形材料
１００２  加熱した後、マンドレルに巻きつけられた成形材料
１１０１  取付部を有する衝撃吸収部材を製造するための成形材料。
１２０１  環帯領域
１３０１  フランジ部
１５０１  面内配向を調べるために、衝撃吸収部材に切れ込みを入れるライン
１７０１  リブ
１７０２  突起
２３０１  スプリングバックしすぎた成形材料
２４０１  成形材料
２８０１  衝撃吸収方向
Ｓ１  コア型に面した領域の面積
Ｓ２  コア型が備える成形面積
Ｍ  成形材料の重なった部分
２５０１  外形線
Ｅ１  外形線の形状の全体を含む円のうち最小の円
Ｅ２  外形線の形状の内側に外形線からはみ出さずに存在し得る円のうち最大の円
ＲＡ  円Ｅ１の直径
ＲＢ  円Ｅ２の直径
Ｐ１、Ｐ２  成形材料を切断して得られた部材
Ｐ３  引張試験用試験片
ｔ  試験用試験片Ｐ３の板厚
ＯＬ  重ねあわせて接合させた部分を成形材料の面内方向に平行な面に投影した際の長さ
【図１】
2020129227.tif 000006
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2020129227.tif 000032
【図２８】
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【国際調査報告】
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2020129227.tif 000035