CN108431099A - 结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的结构体是包含树脂、增强纤维和空隙的结构体，其特征在于，树脂的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内，增强纤维的体积含量在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内，空隙以10体积％以上、99体积％以下的范围内的比例包含在结构体中，在将增强纤维的长度设为Lf，将结构体的截面方向的增强纤维的取向角度设为θf时，结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1‑cos(θf))，通过JIS K7220测得的结构体的压缩50％时的面内方向的压缩强度为3MPa以上。

Description

结构体
技术领域
本发明涉及包含树脂、增强纤维和空隙的结构体。
背景技术
近年来，关于汽车、航空器、体育制品等产业用制品，对提高轻量性的市场要求逐年增加。为了响应这样的要求，轻量且力学特性优异的纤维增强树脂广泛利用于各种产业用途。具体而言，为了满足轻量性，广泛研究了利用具有空隙的芯材(参照专利文献1)。然而，具有空隙的芯材的所要求的压缩特性、力学特性很差。因此，在利用具有空隙的芯材的情况下，为了弥补不足的特性，必须进行在芯材的外周配置刚性高的表皮层等的制品设计。然而，这样设计出的制品的重量必然增加。即，作为结果，即使可以实现制品的轻量化，其贡献也非常受限。另一方面，具有空隙的发泡材料除了轻量性以外还具有绝热性、隔音性、能量吸收性等特性，因此广泛利用于各种产业用途(专利文献2～4)。然而，与芯材同样地，具有空隙的发泡材料也在压缩特性方面比其它结构体差，因此在作为结构体单独使用时有限制。如上，提供轻量性和压缩特性优异的结构体成为当务之急。
此外，包含空隙、纤维的结构体也是除了轻量性以外还具有绝热性、隔音性、能量吸收性等特性，因此广泛利用于各种产业用途(专利文献5、6)。然而，与芯材同样地，包含空隙、纤维的结构体也在力学特性方面比其它结构构件差，因此在作为结构体单独使用时有限制。如上，提供轻量性和力学特性、特别是冲击特性优异的结构体成为当务之急。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/162873号
专利文献2：日本特开2015-193723号公报
专利文献3：日本特开2014-208420号公报
专利文献4：日本专利第3837814号公报
专利文献5：日本特开2003-25456号公报
专利文献6：日本专利第3356451号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的是提供轻量性和压缩特性优异的结构体。此外，本发明的其它目的是提供轻量性和冲击特性优异的结构体。
用于解决课题的手段
本发明的第1方案涉及的结构体是包含树脂、增强纤维和空隙的结构体，其特征在于，上述树脂的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内，上述增强纤维的体积含量在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内，上述空隙以10体积％以上、99体积％以下的范围内的比例包含在上述结构体中，在将上述增强纤维的长度设为Lf，将上述结构体的截面方向的上述增强纤维的取向角度设为θf时，上述结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))，按照JIS K7220测得的上述结构体的压缩50％时的面内方向的压缩强度为3MPa以上。
本发明的第1方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述结构体的面外方向的压缩强度为10MPa以上。
本发明的第1方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，在将上述结构体的弯曲弹性模量设为Ec，将上述结构体的比重设为ρ时，由Ec1/3·ρ-1表示的上述结构体的比弯曲弹性模量在3以上、20以下的范围内，并且，上述结构体的弯曲弹性模量Ec为3GPa以上。
本发明的第2方案涉及的结构体是包含树脂、增强纤维和空隙的结构体，其特征在于，上述树脂的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内，上述增强纤维的体积含量在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内，上述空隙以10体积％以上、99体积％以下的范围内的比例包含在上述结构体中，在将上述增强纤维的长度设为Lf，将上述结构体的截面方向的上述增强纤维的取向角度设为θf时，上述结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))，在将上述结构体的冲击强度设为Ac，将上述结构体的比重设为ρ时，由Ac·ρ-1表示的上述结构体的比冲击强度在4以上、30以下的范围内，并且，上述结构体的冲击强度为2kJ/m2以上。
本发明的第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述结构体的比冲击强度在7以上、20以下的范围内，并且，上述结构体的冲击强度为3kJ/m2以上。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述结构体的比重ρ为0.9g/cm3以下。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述结构体的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分中的空隙率在0体积％以上、小于10体积％的范围内，剩余部分的空隙率在10体积％以上、99体积％以下的范围内。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述增强纤维被树脂被覆，上述树脂的厚度在1μm以上、15μm以下的范围内。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述增强纤维不连续，呈大致单丝状并且无规地分散。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述结构体中的增强纤维的取向角度θf为3°以上。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述增强纤维的质量平均纤维长度在1mm以上、15mm以下的范围内。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述增强纤维为碳纤维。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述树脂包含至少1种热塑性树脂。
本发明的第1或第2方案涉及的结构体，其特征在于，在上述发明中，上述树脂包含至少1种热固性树脂。
发明的效果
根据本发明涉及的结构体，可以提供轻量性和压缩特性优异的结构体。此外，根据本发明涉及的结构体，可以提供轻量性和冲击特性优异的结构体。
附图说明
图1是表示本发明的第1和第2方案涉及的结构体的截面结构的示意图。
图2是表示本发明中使用的增强纤维毡中的增强纤维的分散状态的一例的示意图。
图3是表示本发明的第1和第2方案涉及的结构体的面方向和厚度方向的截面结构的一例的示意图。
图4是表示结构体的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分和剩余部分的图。
图5是表示结构体的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分和剩余部分的图。
图6为表示增强纤维毡的制造装置的一例的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的第1和第2方案涉及的结构体进行说明。
〔第1方案〕
首先，对本发明的第1方案涉及的结构体进行说明。
图1是表示本发明的第1和第2方案涉及的结构体的截面结构的示意图。如图1所示，本发明的第1方案涉及的结构体1由树脂2、增强纤维3和空隙4构成。
这里，作为树脂2，可以例示热塑性树脂、热固性树脂。此外，在本发明中，可以将热固性树脂与热塑性树脂掺混，在该情况下，将构成树脂的成分之中的占据超过50质量％的量的成分作为树脂的名称。
在本发明中的1个方案中，优选树脂2包含至少1种以上热塑性树脂。作为热塑性树脂，可以例示选自“聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚酯等聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烃、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等聚芳撑硫醚、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等氟系树脂、液晶聚合物(LCP)”等结晶性树脂、“苯乙烯系树脂、以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜(PSU)、聚醚砜、聚芳酯(PAR)”等非晶性树脂、以及酚系树脂、苯氧基树脂、以及聚苯乙烯系、聚烯烃系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、聚异戊二烯系、氟系树脂和丙烯腈系等的热塑性弹性体等、它们的共聚物和改性体等中的热塑性树脂。其中，从所得的结构体的轻量性的观点考虑优选使用聚烯烃，从强度的观点考虑优选使用聚酰胺，从表面外观的观点考虑优选使用聚碳酸酯、苯乙烯系树脂那样的非晶性树脂，从耐热性的观点考虑优选使用聚芳撑硫醚，从连续使用温度的观点考虑优选使用聚醚醚酮，进一步从耐化学品性的观点考虑优选使用氟系树脂。
在本发明中的1个方案中，优选树脂2包含至少1种以上热固性树脂。作为热固性树脂，可以例示不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、热固性聚酰亚胺、它们的共聚物、改性体和掺混了它们中至少2种的树脂。此外，在不损害本发明的目的的范围内，本发明涉及的结构体可以含有弹性体或橡胶成分等耐冲击性改进剂、其它填充材料、添加剂。作为填充材料、添加剂的例子，可以例示无机填充材料、阻燃剂、导电性赋予剂、结晶成核剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、减振剂、抗菌剂、防虫剂、防臭剂、着色防止剂、热稳定剂、脱模剂、抗静电剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、颜料、染料、发泡剂、制泡剂或偶联剂。
树脂2的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内。在树脂2的体积含有率小于2.5体积％的情况下，不能将结构体1中的增强纤维3彼此粘合而使增强纤维3的增强效果充分，不能满足结构体1的力学特性、特别是弯曲特性，因此不优选。另一方面，在树脂2的体积含有率大于85体积％的情况下，由于树脂量过多，因此难以形成空隙结构，因此不优选。
作为增强纤维3，可以例示铝、黄铜、不锈钢等的金属纤维、PAN系、人造丝系、木质素系、沥青系的碳纤维、石墨纤维、玻璃等的绝缘性纤维、芳族聚酰胺、PBO、聚苯硫醚、聚酯、丙烯酸系、尼龙、聚乙烯等的有机纤维、碳化硅、氮化硅等的无机纤维。此外，也可以为对这些纤维实施了表面处理的增强纤维。作为表面处理，除了作为导电体的金属的粘附处理以外，还有采用偶联剂的处理、采用上浆剂的处理、采用扎绞剂的处理、添加剂的附着处理等。此外，这些纤维可以单独使用1种，也可以并用2种以上。其中，从轻量化效果的观点考虑，优选使用比强度、比刚性优异的PAN系、沥青系、人造丝系等的碳纤维。此外，从提高所得的结构体的经济性的观点考虑，优选使用玻璃纤维，特别是从力学特性与经济性的平衡考虑，优选并用碳纤维与玻璃纤维。进一步，从提高所得的结构体的冲击吸收性、赋形性的观点考虑，优选使用芳族聚酰胺纤维，特别是从力学特性与冲击吸收性的平衡考虑，优选并用碳纤维与芳族聚酰胺纤维。此外，从提高所得的结构体的导电性的观点考虑，也可以使用被覆了镍、铜、镱等金属的增强纤维。其中，可以更优选使用强度和弹性模量等力学特性优异的PAN系的碳纤维。
优选增强纤维3不连续，呈大致单丝状并且无规地分散着。通过使增强纤维3为这样的形态，从而在施加外力将片状的结构体的前体或结构体成型的情况下，向复杂形状的赋型变得容易。此外，通过使增强纤维3为这样的形态，从而由增强纤维3形成的空隙4紧密化，结构体1中的增强纤维3的纤维束端的弱部可以极小化，因此除了优异的增强效率和可靠性以外，还赋予各向同性。这里，所谓大致单丝，是指增强纤维单丝以小于500根的细纤度丝束存在。进一步优选为单丝状地分散着。
这里，所谓呈大致单丝状、或单丝状地分散着，是指对于在结构体1中任意选择的增强纤维3，其二维接触角为1°以上的单纤维的比例(以下，也称为纤维分散率)为80％以上，换言之，是指在结构体1中单纤维的2根以上接触而平行的束小于20％。因此，这里特别优选为至少增强纤维3中的长丝数100根以下的纤维束的质量分率相当于100％的增强纤维。
所谓二维接触角，在不连续的增强纤维的情况下，是由单纤维与和该单纤维接触的单纤维所形成的角度，定义为接触的单纤维彼此所形成的角度之中的、在0°以上、90°以下的范围内的锐角侧的角度。关于该二维接触角，使用附图进一步说明。图2是表示从面方向(图2(a))和厚度方向(图2(b))观察时的增强纤维毡中的增强纤维的分散状态的一例的示意图。如果以单纤维11a作为基准，则观察到单纤维11a在图2(a)中与单纤维11b～11f相交，在图2(b)中单纤维11a不与单纤维11e、11f接触。在该情况下，关于作为基准的单纤维11a，成为二维接触角的评价对象的是单纤维11b～11d，是接触的2个单纤维所形成的2个角度之中的、在0°以上90°以下的范围内的锐角侧的角度A。
作为测定二维接触角的方法，没有特别限制，可以例示例如从结构体1的表面观察增强纤维3的取向的方法。在该情况下，通过对结构体1的表面进行研磨而使增强纤维3露出，从而更易于观察增强纤维3。此外，也可以例示进行X射线CT透射观察而拍摄增强纤维3的取向图像的方法。在X射线透射性高的增强纤维3的情况下，如果预先在增强纤维3中混合示踪用的纤维，或者如果对增强纤维3涂布示踪用的药剂，则易于观察增强纤维3，因此优选。此外，在通过上述方法难以测定的情况下，可以例示通过加热炉等将结构体1在高温下使树脂成分烧掉后，使用光学显微镜或电子显微镜从取出的增强纤维3观察增强纤维3的取向的方法。
基于上述观察方法通过以下步骤测定纤维分散率。即，测定随机选择的单纤维(图2中的单纤维11a)与和其接触的全部单纤维(图2中的单纤维11b～11d)的二维接触角。对100根单纤维进行该测定，由测定了二维接触角的全部单纤维的总根数和二维接触角为1°以上的单纤维的根数的比率算出比例。
进一步，特别优选增强纤维3无规地分散着。这里，所谓增强纤维3无规地分散着，是指结构体1中的任意选择的增强纤维3的二维取向角的算术平均值在30°以上、60°以下的范围内。所谓这样的二维取向角，是增强纤维3的单纤维与和该单纤维交叉的单纤维所形成的角度，定义为交叉的单纤维彼此所形成的角度之中的、在0°以上、90°以下的范围内的锐角侧的角度。
使用附图对该二维取向角进一步说明。在图2(a)、(b)中，如果以单纤维11a作为基准，则单纤维11a与其它单纤维11b～11f交叉。这里，所谓交叉，是指在进行观察的二维平面中，观察到作为基准的单纤维与其它单纤维相交的状态，单纤维11a与单纤维11b～11f不需要一定接触，关于在投影观察的情况下观察到相交的状态，也不例外。即，在对作为基准的单纤维11a进行了观察的情况下，单纤维11b～11f全部为二维取向角的评价对象，在图2(a)中二维取向角是交叉的2个单纤维所形成的2个角度之中的、在0°以上、90°以下的范围内的锐角侧的角度A。
作为测定二维取向角的方法，没有特别限制，可以例示例如从构成要素的表面观察增强纤维3的取向的方法，可以采用与上述二维接触角的测定方法同样的方法。二维取向角的平均值通过以下步骤测定。即，测定随机选择的单纤维(图2中的单纤维11a)与和其交叉的全部单纤维(图2中的单纤维11b～11f)的二维取向角的平均值。例如，在与某单纤维交叉的其它单纤维为多根的情况下，可以代用随机选择20根交叉的其它单纤维进行测定而得的算术平均值。以其它单纤维作为基准将该测定合计重复5次，将其算术平均值作为二维取向角的算术平均值而算出。
通过增强纤维3呈大致单丝状并且无规地分散着，从而可以将通过上述的呈大致单丝状地分散的增强纤维3而提供的性能提高至最大限度。此外，在结构体1中可以对力学特性赋予各向同性。从这样的观点考虑，增强纤维3的纤维分散率优选为90％以上，越接近于100％越更优选。此外，增强纤维3的二维取向角的算术平均值优选在40°以上、50°以下的范围内，越接近于作为理想的角度的45°越优选。
另一方面，作为增强纤维3不采用无纺织物的形态的例子，有增强纤维3沿一个方向排列而成的片基材、织物基材和无皱褶基材等。这些形态由于增强纤维3被规则地紧密配置，因此结构体1中的空隙4变少，树脂2的含浸变得极其困难，有时形成未含浸部、或大大限制含浸方法、树脂种类的选择项。
作为增强纤维3的形态，可以为与结构体1同等程度的长度的连续性增强纤维、或切断成规定长度的有限长度的不连续性增强纤维中的任一种，但从使树脂2容易含浸、或可以容易地调整其量的观点考虑，优选为不连续性增强纤维。
增强纤维3的体积含有率在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内。在增强纤维3的体积含有率小于0.5体积％的情况下，不能使来源于增强纤维3的增强效果充分，因此不优选。另一方面，在增强纤维3的体积含有率大于55体积％的情况下，相对于增强纤维3，树脂2的体积含有率相对变少，因此不能将结构体1中的增强纤维3彼此粘合而使增强纤维3的增强效果充分，不能满足结构体1的力学特性、特别是弯曲特性，因此不优选。
优选的是，增强纤维3被树脂2被覆，树脂2的厚度在1μm以上、15μm以下的范围内。关于被树脂2被覆的增强纤维3的被覆状态，只要至少构成结构体1的增强纤维3的单纤维彼此的交叉点被被覆，则从结构体1的形状稳定性、厚度控制的容易性和自由度的观点考虑就是充分的，但如果为进一步优选的形态，则优选为树脂2以上述厚度被覆在增强纤维3的周围的状态。该状态是指增强纤维3的表面因为树脂2而不露出，换言之，增强纤维3利用树脂2而形成了电线状的皮膜。由此，结构体1进一步具有形状的稳定性，并且使力学特性的表现充分。此外，关于被树脂2被覆的增强纤维3的被覆状态，不需要在该增强纤维3的全部被被覆，只要在不损害本发明涉及的结构体1的形状稳定性、弯曲弹性模量、抗弯强度的范围内即可。
优选增强纤维3的质量平均纤维长度在1mm以上、15mm以下的范围内。由此，可以提高增强纤维3的增强效率，对结构体1提供优异的力学特性。在增强纤维3的质量平均纤维长度小于1mm的情况下，不能效率好地形成结构体1中的空隙4，因此有时比重变高，换言之，即使是同一质量也难以获得所希望的厚度的结构体1，因此不优选。另一方面，在增强纤维3的质量平均纤维长度长于15mm的情况下，在结构体1中增强纤维3易于因为自重而弯曲，成为阻碍力学特性的表现的因素，因此不优选。质量平均纤维长度可以如下算出：通过烧掉、溶出等方法除去结构体1的树脂成分，从剩下的增强纤维3任意选择400根，测定其长度至10μm单位，作为它们的平均长度而算出。
本发明中的所谓空隙4，是指被树脂2被覆的增强纤维3变为柱状支持体，通过它们重合或交叉而形成的空间。例如在将在增强纤维3中预先含浸了树脂2的结构体前体加热而获得结构体的情况下，通过伴随加热的树脂2的熔融或软化，增强纤维3起毛从而形成空隙4。这是基于在结构体前体中，通过加压而成为压缩状态的内部的增强纤维3因为来源于其弹性模量的起毛力而起毛的性质。此外，结构体1中的空隙4的含有率在10体积％以上、99体积％以下的范围内。在空隙4的含有率小于10体积％的情况下，由于结构体1的比重变高，因此不能满足轻量性，因此不优选。另一方面，在空隙4的含有率大于99体积％的情况下，换言之，由于被覆在增强纤维3周围的树脂2的厚度变薄，因此结构体1中的增强纤维3彼此的增强未充分地进行，因此力学特性变低，因此不优选。空隙4的含有率的上限值优选为97体积％。在本发明中，关于体积含有率，将构成结构体1的树脂2与增强纤维3与空隙4的各自的体积含有率的合计设为100体积％。
在将增强纤维3的长度设为Lf，将结构体1的截面方向的增强纤维3的取向角度设为θf时，结构体1的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))。在结构体1的厚度St不满足上述条件式的情况下，显示出结构体1中的增强纤维3弯曲，或者，想要获得的厚度的结构体1与纤维长度的平衡差。由此，结构体1不能充分地发挥投入的增强纤维3的特征，因此显示出厚度设计的自由度差，进一步，关于结构体1的力学特性之中，利用增强纤维3的抗拉强度、拉伸弹性模量的特性，由于增强纤维3的直进性丧失，从而不能获得有效率的增强效果，因此不优选。上述条件式中，从可获得增强纤维3的长度与其取向角度所形成的作为结构体1的特性的弯曲弹性模量与比弯曲弹性模量的平衡考虑，此外，从根据结构体1中的纤维长度与其取向角度，成型工序中的固化或硬化以前的状态下的变形容易，所希望的结构体1的成型易于进行考虑，该值优选在结构体1的厚度St的2％以上、20％以下的值的范围内，特别优选在5％以上、18％以下的值的范围内。需要说明的是，条件式所使用的单位是St[mm]、Lf[mm]、θf[°]。
这里，增强纤维3的长度Lf可以如下算出：通过烧掉、溶出等方法除去结构体1的树脂成分，从剩下的增强纤维3随机选择400根，测定其长度至10μm单位，作为由这些长度算出的质量平均纤维长度而算出。此外，所谓结构体1的截面方向的增强纤维3的取向角度θf，是相对于结构体1的截面方向的倾斜程度，换言之，是相对于厚度方向的增强纤维3的倾斜程度。值越大则表示越竖立于厚度方向倾斜，在0°以上、90°以下的范围内被提供。即，通过使增强纤维3的取向角度θf在这样的范围内，可以更有效地表现结构体1的增强功能。增强纤维3的取向角度θf的上限值没有特别限制，鉴于制成结构体1时的弯曲弹性模量的表现，优选为60°以下，进一步更优选为45°以下。此外，在增强纤维3的取向角度θf小于3°的情况下，结构体1中的增强纤维3变为平面状，换言之变为二维地取向的状态，因此结构体1的厚度的自由度减少，不能满足轻量性，因此不优选。因此增强纤维3的取向角度θf优选为3°以上。
增强纤维3的取向角度θf可以基于结构体1的相对于面方向的垂直截面的观察进行测定。图3是表示本发明的第1和第2方案涉及的结构体的面方向(图3(a))和厚度方向(图3(b))的截面结构的一例的示意图。在图3(a)中，为了使测定简便，增强纤维3a、3b的截面近似于椭圆形状。这里，对于增强纤维3a的截面而言，椭圆长短轴比(＝椭圆长轴/椭圆短轴)看起来小，相对地，对于增强纤维3b的截面而言，椭圆长短轴比看起来大。另一方面，根据图3(b)，增强纤维3a相对于厚度方向Y具有基本上平行的倾斜，增强纤维3b相对于厚度方向Y具有一定量的倾斜。在该情况下，关于增强纤维3b，结构体1的面方向X与纤维主轴(椭圆中的长轴方向)α所成的角度θx、与增强纤维3b的取向角度θf基本上相等。另一方面，关于增强纤维3a，角度θx与取向角度θf所表示的角度具有大的背离，不能说角度θx反映了取向角度θf。因此，在从结构体1的相对于面方向的垂直截面读取取向角度θf的情况下，通过抽取纤维截面的椭圆长短轴比为一定值以上的纤维，可以提高取向角度θf的检测精度。
作为成为抽取对象的椭圆长短轴比的指标，在单纤维的截面形状接近正圆，即增强纤维的与长度方向垂直的截面中的纤维长短径比为1.1以下的情况下，可以利用：对椭圆长短轴比为20以上的增强纤维3测定面方向X与纤维主轴α所成的角度，采用其作为取向角度θf的方法。另一方面，在单纤维的截面形状为椭圆形、茧形等，纤维长短径比大于1.1的情况下，优选关注具有更大椭圆长短轴比的增强纤维3，来测定取向角度θf，在纤维长短径比为1.1以上、小于1.8的情况下，优选选择椭圆长短轴比为30以上的增强纤维3来测定取向角度θf，在纤维长短径比为1.8以上、小于2.5的情况下，优选选择椭圆长短轴比为40以上的增强纤维3来测定取向角度θf，在纤维长短径比为2.5以上的情况下，优选选择椭圆长短轴比为50以上的增强纤维3来测定取向角度θf。
按照JIS K7220测得的结构体1的压缩50％时的面内方向的压缩强度为3MPa以上。所谓面内方向，是在结构体中，基于相对于平面方向垂直截面的观察而与测定的增强纤维3的取向方向正交的方向。这里，所谓取向方向，是指增强纤维3的长度方向。通过面内方向的压缩强度为3MPa以上，从而结构体1的形状保持性优异，因此例如作为制品而安装于其它构件时的操作性优异。进一步，在实用上，在使用结构体1的面内方向作为施加负荷的方向的情况下，可以耐受轻微的荷重，进一步，在施加了一定以上的荷重的情况下变形，因此在将结构体1作为制品而使用的情况下，从安装时的对操作者的保护的观点考虑是优选的。面内方向的压缩强度只要是3MPa以上，实用上就没有问题，但优选为5MPa以上。
优选结构体1的面外方向的压缩强度为10MPa以上。所谓面外方向，是与上述面内方向正交的方向。通过压缩强度为10MPa以上，从而结构体1的形状保持性优异，因此这也使作为制品而安装于其它构件时的操作性优异。此外，在本发明那样的含有空隙4的结构体1的情况下，面外方向的压缩强度高的结果是，可以提高结构体1的弯曲刚性，因此优选。进一步，在结构体1中使用了面外方向作为施加负荷的方向的情况下，即使是在负荷了特别高的荷重的情况下，也可以维持形状，因此从制品的形状稳定性、冲击吸收等观点考虑是优选的。特别优选的压缩强度为50MPa以上。
在将结构体1的弯曲弹性模量设为Ec，将结构体1的比重设为ρ时，由Ec1/3·ρ-1表示的结构体1的比弯曲弹性模量在3以上、20以下的范围内。在结构体1的比弯曲弹性模量小于3的情况下，是即使弯曲弹性模量高，比重也高的状态，得不到所希望的轻量化效果，因此不优选。另一方面，在结构体1的比弯曲弹性模量大于20的情况下，虽然轻量化效果充分，但是显示出弯曲弹性模量低，作为结构体1，难以保持所希望的形状，或结构体1本身的弯曲弹性模量差，因此不优选。一般而言，钢材、铝的比弯曲弹性模量为1.5以下，与这些金属材料相比成为极其优异的比弯曲弹性模量的领域。进一步，为超过着眼于轻量化效果的碳纤维增强树脂复合材料的一般比弯曲弹性模量2.3的3以上，进一步优选为5以上。
优选结构体1的弯曲弹性模量Ec为3GPa以上，优选为6GPa以上。在结构体1的弯曲弹性模量Ec小于3GPa的情况下，对作为结构体1使用的范围产生限制，因此不优选。此外，为了使结构体1的设计容易，优选弯曲弹性模量Ec具有各向同性。关于弯曲弹性模量Ec的上限，不设限制，但一般而言对于包含增强纤维和树脂的结构体，由作为其构成成分的增强纤维和树脂各自的弹性模量算出的值能够成为上限。在本发明涉及的结构体中，在单独使用结构体的情况下、和在与其它构件合并使用的情况下，都使用结构体本身的弯曲弹性模量Ec进行构件的设计，为了供于实用，只要具有5GPa就是充分的。
结构体1的比重ρ优选为0.9g/cm3以下。在结构体1的比重ρ大于0.9g/cm3的情况下，意味着制成结构体1的情况下的质量增加，结果，导致制成制品的情况下的质量增加，因此不优选。关于比重ρ的下限，不设限制，但一般而言对于包含增强纤维与树脂的结构体，由作为其构成成分的增强纤维、树脂和空隙各自的体积比例算出的值能够成为下限。在本发明涉及的结构体中，在单独使用结构体的情况下、和在与其它构件合并使用的情况下，结构体本身的比重ρ都根据所使用的增强纤维、树脂而不同，但从保持结构体的力学特性的观点考虑，优选为0.03g/cm3以上。
优选结构体1的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分中的空隙率在0体积％以上、小于10体积％的范围内，剩余部分的空隙率在10体积％以上、99体积％以下的范围内。这样的空隙率越小则力学特性越优异，此外，越大则轻量性越优异。关于结构体1，换言之，在结构体1由相同构成的材料构成的情况下，通过结构体1的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分中的空隙率在0体积％以上、小于10体积％，从而确保结构体1的力学特性，通过剩余部分的空隙率在10体积％以上、99体积％以下的范围内，从而可以满足轻量特性，因此优选。
在本发明中结构体1的厚度可以由将想要求出厚度的表面上的1点与其背面的表面连接的最短距离来求出。所谓厚度方向的中点，是指结构体1的厚度的中间点。所谓结构体的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分，是指将结构体1的表面与其厚度方向的中点的距离设为100％时，包含从结构体1的表面开始到30％的距离为止的部分。这里的所谓剩余部分，是指从结构体1除去从结构体1的一个表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分和从结构体1的另一个表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分以外的剩余部分。可以如图4所示，结构体1的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分R1和剩余部分R2存在于结构体1的厚度方向的不同位置，也可以如图5所示，存在于面方向的不同位置。
从树脂2对增强纤维3的含浸的容易性的观点考虑，优选本发明中的增强纤维3采用无纺织物状的形态。进一步，增强纤维3通过具有无纺织物状的形态，从而除了无纺织物本身的操作性的容易性以外，在一般认为是高粘度的热塑性树脂的情况下也可以使含浸容易，因此优选。这里，所谓无纺织物状的形态，是指增强纤维3的丝束和/或单丝无规则性地分散成面状的形态，可以例示短切原丝毡、连续原丝毡、抄纸毡、梳棉毡、气流成网毡等(以下，将它们统称为增强纤维毡)。
作为构成结构体1的增强纤维毡的制造方法，有例如将增强纤维3预先以丝束和/或呈大致单丝状地分散而制造增强纤维毡的方法。作为增强纤维毡的制造方法，可以举出将增强纤维3利用空气流进行分散片化的气流成网法、将增强纤维3一边机械地精梳一边整理形状进行片化的梳棉法等干式工艺、采用将增强纤维3在水中搅拌而进行抄纸的Radright法的湿式工艺作为公知技术。作为使增强纤维3更接近单丝状的方法，在干式工艺中，可以例示设置开纤棒的方法、进一步使开纤棒振动的方法、进一步使梳理机的齿变细的方法、调整梳理机的旋转速度的方法等。在湿式工艺中，可以例示调整增强纤维3的搅拌条件的方法、将分散液的增强纤维浓度稀薄化的方法、调整分散液的粘度的方法、在使分散液移送时抑制涡流的方法等。特别优选增强纤维毡通过湿式工艺来制造，通过增加投入纤维的浓度、或调整分散液的流速(流量)和网格输送机的速度，可以容易地调整增强纤维毡的增强纤维3的比例。例如，通过相对于分散液的流速减慢网格输送机的速度，从而所得的增强纤维毡中的纤维的取向不易朝向牵引方向，能够制造膨松的增强纤维毡。增强纤维毡可以由增强纤维3单独构成，也可以增强纤维3与粉末形状、纤维形状的基体树脂成分混合，或增强纤维3与有机化合物、无机化合物混合，或增强纤维3彼此用树脂成分充填。
进一步，也可以预先使树脂2含浸在增强纤维毡中，预先制成结构体前体。作为制造本发明涉及的结构体前体的方法，从制造的容易性的观点考虑，优选使用对于增强纤维毡，将树脂2加热到熔融或软化的温度以上，在该状态下赋予压力，使其含浸于增强纤维毡的方法。具体而言，可以优选例示使从增强纤维毡的厚度方向的两侧配置了树脂2的叠层物熔融含浸的方法。
作为用于实现上述各方法的设备，可以适合使用压缩成型机、双带加压机。在间歇式的情况下为前者，通过为将加热用与冷却用的2机以上并联的间歇式压制系统来实现生产性的提高。在连续式的情况下为后者，可以容易地进行连续的加工，因此连续生产性优异。
在制造本发明涉及的结构体1时，采用至少通过以下工序[1]和[2]来制造的方法从制造的容易性的观点考虑是优选的。
工序[1]：在被加热到树脂2熔融或软化的温度以上的状态下赋予压力，使树脂2含浸于增强纤维毡而制作结构体前体的工序。
工序[2]：通过将结构体前体在被加热的状态下进行厚度调整从而使其膨胀的工序。
工序[2]是将工序[1]中获得的结构体前体在加热的状态下进行厚度调整从而使其膨胀的工序。关于此时被加热的温度，在构成结构体1的树脂2为热塑性树脂的情况下，从制造的结构体1的厚度控制和制造速度的观点考虑，优选提供对于熔融或软化而言充分的热量，具体而言，优选施与相对于熔融温度高10℃以上、并且热塑性树脂发生热分解温度以下的温度。此外，在使用热固性树脂作为树脂2的情况下，从制造的结构体1的厚度控制和制造速度的观点考虑，优选提供对于使形成交联结构而固化前的热固性树脂原料熔融或软化而言充分的热量。
作为进行厚度控制的方法，只要可以将被加热的结构体前体控制为目标厚度，无论何种方法均可，但从制造的简便性的观点考虑，作为优选的方法，可例示使用金属板等来限制厚度的方法、通过对结构体前体赋予的压力来控制厚度的方法等。作为用于实现上述方法的设备，可以适合使用压缩成型机、双带加压机。在间歇式的情况下为前者，通过为将加热用与冷却用的2机以上并联的间歇式压制系统，从而实现生产性的提高。在连续式的情况下为后者，可以容易地进行连续的加工，因此连续生产性优异。
作为增强纤维毡不采用无纺织物的形态的例子，有增强纤维3沿一个方向排列而成的片基材、织物基材和无皱褶基材等。这些形态由于增强纤维3规则地紧密配置，因此增强纤维毡中的空隙部少，热塑性树脂不形成充分的锚固结构，因此如果以其作为芯形成层则接合能力降低。此外，在树脂2为热塑性树脂的情况下，含浸变得极其困难，形成未含浸部、或大大限制含浸方法、树脂种类的选择项。
在本发明中，在不损害本发明的特征的范围内，也可以制成将结构体1或结构体前体用于芯层，并且，将使树脂含浸于连续的增强纤维3而得的片状中间基材用于表层的夹层结构体。这里，所谓连续的增强纤维3，是沿至少一个方向以100mm以上的长度连续的增强纤维，其多根沿一个方向排列的集合体即所谓增强纤维束，遍及夹层结构体的全长而连续。作为由连续的增强纤维3形成的片状中间基材的形态，为由多根连续的增强纤维3形成的增强纤维束构成的布、多根连续的增强纤维3沿一个方向排列的增强纤维束(单向性纤维束)、由该单向性纤维束构成的单向性布等。增强纤维3可以由相同形态的多根纤维束构成，或者，也可以由不同形态的多根纤维束构成。构成一个增强纤维束的增强纤维数通常为300～48,000根，但如果考虑预浸料的制造、布的制造，则优选为300～24,000根，更优选为1,000～12,000根。
为了控制弯曲弹性模量，优选使用改变增强纤维3的方向而叠层的形态。特别是，为了有效率地提高夹层结构体的弹性模量、强度，优选使用将纤维束沿一个方向拉齐了的连续的增强纤维(称为UD)。
结构体1可举出例如“个人电脑、显示器、OA设备、便携电话、便携信息终端、PDA(电子记事本等便携信息终端)、摄像机、光学设备、音频、空调器、照明设备、娱乐用品、玩具用品、其它家电制品等的壳体、托盘、底盘、内装构件或其壳体”等电气、电子设备部件、“各种元件、各种框架、各种铰链、各种臂、各种车轴、各种车轮用轴承、各种梁”、“车罩、车顶、车门、挡泥板、行李箱盖、侧板、后围板、前部车身、底部车身、各种立柱、各种元件、各种框架、各种梁、各种支架、各种轨道、各种铰链等的外板、或车身部件”、“缓冲器、缓冲器梁、饰带、底罩、发动机罩、整流板、阻流板、前罩板通风孔、流线型零部件等外装部件”、“仪表板、座椅骨架、车门装饰件、立柱装饰件、方向盘、各种模块等内装部件”、或“电动机部件、CNG罐、汽油罐”等汽车、双轮车用结构部件、“蓄电池托盘、前大灯支架、踏板外壳、保护器、灯光反射器、灯壳、隔音罩、备胎罩”等汽车、双轮车用部件、“隔音壁、防音壁等壁内构件”等建材、“起落架吊舱、翼尖小翼、阻流板、前缘、舷梯、升降舵、整流罩、肋、座椅”等航空器用部件。从力学特性的观点考虑，优选用于汽车内外装、电气/电子设备壳体、自行车、体育用品用结构材、航空器内装材、输送用箱体、建材。其中，特别适合于由多个部件构成的模块构件。
[实施例]
以下，通过实施例进一步详细地说明本发明。
(1)结构体中的增强纤维的体积含有率Vf
测定结构体的质量Ws后，将结构体在空气中在500℃进行30分钟加热而烧掉树脂成分，测定剩下的增强纤维的质量Wf，通过下式算出。
Vf(体积％)＝(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×100
ρf：增强纤维的密度(g/cm3)
ρr：树脂的密度(g/cm3)
(2)结构体的弯曲试验
从结构体切出试验片，依照ISO178法(1993)测定了弯曲弹性模量。关于试验片，在将任意方向设为0°方向的情况下，制作在+45°、-45°、90°方向这4个方向上切出的试验片，关于各个方向，测定数设为n＝5，将算术平均值设为弯曲弹性模量Ec。作为测定装置，使用了“インストロン(注册商标)”5565型万能材料试验机(インストロン·ジャパン(株)制)。由所得的结果通过下式算出结构体的比弯曲弹性模量。
比弯曲弹性模量＝Ec1/3/ρ
(3)结构体中的增强纤维的取向角度θf
从结构体切出宽度25mm的小片，包埋于环氧树脂，并且以片厚度方向的垂直截面成为观察面的方式研磨而制作试样。将试样用激光显微镜(キーエンス(株)制，VK-9510)放大到400倍，进行了纤维截面形状的观察。将观察图像在通用图像解析软件上展开，利用组入到软件的程序抽取在观察图像中可见的各个纤维截面，设置与纤维截面内接的椭圆，将纤维截面的形状进行了近似(以下，称为纤维椭圆)。进一步，针对以纤维椭圆的长轴长度α/短轴长度β所表示的长短轴比为20以上的纤维椭圆，求出面方向X与纤维椭圆的长轴方向所成的角。对从结构体的不同部位抽取的观察试样，反复进行上述操作，从而对共计600根增强纤维测定取向角度，将其算术平均值作为增强纤维的取向角度θf而求出。
(4)结构体的比重ρ
从结构体切出试验片，以JIS K7222(2005)作为参考而测定了结构体的表观比重。试验片的尺寸设为纵100mm、横100mm。用测微计测定试验片的纵、横、厚度，由所得的值算出了试验片的体积V。此外，用电子天平测定了切出的试验片的质量M。通过将所得的质量M和体积V代入到下式来算出结构体的比重ρ。
ρ[g/cm3]＝103×M[g]/V[mm3]
(5)结构体的空隙的体积含有率
从结构体以纵10mm、横10mm切出试验片，通过扫描型电子显微镜(SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ制S-4800型)观察截面，从结构体的表面，等间隔地以1000倍的倍率拍摄10处。关于各个图像，求出图像内的空隙的面积Aa。进一步，通过将空隙的面积Aa除以图像整体的面积来算出空隙率。结构体的空隙的体积含有率由对5片试验片分别拍摄各10处的合计50处的空隙率通过算术平均来求出。需要说明的是，在结构体中，为了判断从表面开始到厚度方向的中点位置为止的空隙率和剩余部分的空隙率不同的情况，在上述等间隔地拍摄的10处，算出各自的空隙的体积含有率，区分成空隙的体积含有率处于0体积％以上、小于10体积％的范围内的部位、和空隙的体积含有率为10体积％以上、99体积％以下的部位而求出。
(6)被覆增强纤维的树脂的厚度
将结构体以纵10mm、横10mm切出试验片，通过扫描型电子显微镜(SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ制S-4800型)观察截面，以3000倍的倍率拍摄任意10处。从所得的图像的增强纤维的截面被切割的任意50处，测定被覆于增强纤维的树脂的被覆厚度。作为被覆增强纤维的树脂的厚度，使用了这样的50处的测定结果的算术平均值。
(7)结构体的面内方向的压缩试验
从结构体切出试验片，以JIS K7220(2006)作为参考测定了结构体的压缩特性。试验片切出成纵25±1mm、横25±1mm。使用万能试验机测定所得的试验片的压缩特性。此时，使用变形率达到50％时的最大的力Fm与试验片的试验前的底面截面积A0，由下式算出压缩强度σm。作为测定装置，使用了“インストロン(注册商标)”5565型万能材料试验机(インストロン·ジャパン(株)制)。
σm[kPa]＝103×Fm[N]/A0[mm2]
(8)结构体的面外方向的压缩试验
从结构体切出试验片，以JIS K7220(2006)作为参考测定了结构体的压缩特性。试验片切出成纵25±1mm、横25±1mm。使用万能试验机测定了所得的试验片的压缩特性。此时，使用变形率达到50％时的最大的力Fm与试验片的试验前的底面截面积A0，由下式算出压缩强度σm。作为测定装置，使用了“インストロン(注册商标)”5565型万能材料试验机(インストロン·ジャパン(株)制)。
σm[kPa]＝103×Fm[N]/A0[mm2]
[碳纤维1]
由以聚丙烯腈为主成分的共聚物进行纺丝、烧成处理和表面氧化处理，获得了总单丝数12,000根的连续碳纤维。该连续碳纤维的特性如下所述。
单纤维直径：7μm
比重：1.8
抗拉强度：4600MPa
拉伸弹性模量：220GPa
[碳纤维2]
由以聚丙烯腈为主成分的共聚物进行纺丝、烧成处理和表面氧化处理，获得了总单丝数12,000根的连续碳纤维。该连续碳纤维的特性如下所述。
单纤维直径：7μm
比重：1.8
抗拉强度：4100MPa
拉伸弹性模量：420GPa
[PP树脂]
制作出由未改性聚丙烯树脂(プライムポリマー(株)制“プライムポリプロ”(注册商标)J105G)80质量％、与酸改性聚丙烯树脂(三井化学(株)制“アドマー”QB510)20质量％构成的目付100g/m2的片。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[PA树脂]
制作出由尼龙6树脂(東レ(株)制“アミラン”(注册商标)CM1021T)构成的目付124g/m2的树脂膜。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[PC树脂]
制作出由聚碳酸酯树脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)制“ユーピロン”(注册商标)H-4000)构成的目付132g/m2的树脂膜。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[PPS树脂]
制作出由聚苯硫醚树脂(東レ(株)制“トレリナ”(注册商标)M2888)构成的目付147g/m2的树脂无纺织物。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[环氧树脂]
将作为环氧树脂的エポトートYD128(东都化成(株)制)40质量份、エポトートYD128G(东都化成(株)制)20质量份、エピコート1001(ジャパンエポキシレジン(株)制)20质量份、エピコート1009(ジャパンエポキシレジン(株)制)20质量份、作为固化剂的DICY7(ジャパンエポキシレジン(株)制，双氰胺)4质量份、DCMU99(保土ヶ谷化学(株)制，3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)3质量份、作为其它添加剂的ビニレックK(チッソ(株)制，聚乙烯醇缩甲醛)5质量份进行了配合。使用刮刀式涂布机由其制作出目付132g/m2的树脂膜。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[增强纤维毡1]
将碳纤维1切割成长度5mm，获得了短切碳纤维。将短切碳纤维投入到开棉机而获得了最初粗细的增强纤维束几乎不存在的、棉状的增强纤维集合体。将该增强纤维集合体投入到具有直径600mm的料筒辊的梳棉装置，形成了由增强纤维形成的片状的网。此时的料筒辊的转速为320rpm，落纱机的速度为13m/分钟。将该网重叠而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡2]
将碳纤维1用筒形切割机切割成3mm，获得了短切碳纤维。制作由水与表面活性剂(ナカライテクス(株)制，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))构成的浓度0.1质量％的分散液，使用该分散液和短切碳纤维，使用图6所示的增强纤维毡的制造装置，制造出增强纤维毡。图6所示的制造装置具备作为分散槽的在容器下部具有开口旋塞的直径1000mm的圆筒形状的容器、将分散槽与抄纸槽连接的直线状的输送部(倾斜角30°)。在分散槽的上面的开口部附带有搅拌机，能够从开口部投入短切碳纤维和分散液(分散介质)。抄纸槽为在底部具备具有宽度500mm的抄纸面的网格输送机的槽，并且将能够搬运碳纤维基材(抄纸基材)的输送机与网格输送机连接。抄纸通过使分散液中的碳纤维浓度为0.05质量％来进行。抄纸而得的碳纤维基材用200℃的干燥炉进行30分钟干燥，获得了增强纤维毡。所得的目付为50g/m2。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡3]
将碳纤维1用筒形切割机切割成6mm，获得了短切碳纤维，除此以外，与增强纤维毡2同样地操作而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡4]
将碳纤维1用筒形切割机切割成12mm，获得了短切碳纤维，除此以外，与增强纤维毡2同样地操作而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡5]
将碳纤维1用筒形切割机切割成25mm，获得了短切碳纤维。使所得的短切碳纤维从80cm高度自由落下，获得了短切碳纤维无规地分布的增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡6]
将碳纤维2用筒形切割机切割成6mm，获得了短切碳纤维，除此以外，与增强纤维毡2同样地操作而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[表1]
[表2]
(实施例1)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，通过经过以下的工序(I)～(V)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表3中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入金属间隔件，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(IV)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(V)打开模具取出结构体。
(实施例2)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例3)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作叠层物，将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成5.6mm，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例4)
将树脂片从PP树脂替换成PA树脂，将工序(I)中的预热温度从230℃替换成260℃。此外，将工序(IV)中的模腔温度从50℃替换成60℃，将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成3.3mm，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例5)
将树脂片从PP树脂替换成PPS树脂，将工序(I)中的预热温度从230℃替换成300℃。将工序(IV)中的模腔温度从50℃替换成150℃，将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成2.9mm，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例6)
将树脂片从PP树脂替换成PC树脂，将工序(I)中的预热温度从230℃替换成300℃，将工序(IV)中的模腔温度从50℃替换成80℃，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例7)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡6，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例8)
将树脂片从PP树脂替换成环氧树脂，与实施例1同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(V)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表3中。
(I)将叠层物配置在预热到150℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，赋予3MPa的压力进一步保持20秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入金属间隔件，以获得结构体时的厚度成为3.3mm的方式进行调整。
(IV)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到30℃。
(V)打开模具取出结构体。
(实施例9)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡2，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例10)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡4，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例11)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡1，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例12)
将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成20.2mm，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表3中。
(实施例13)
使用与实施例1同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例1同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表3中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入厚度为1.2mm的间隔件，保持5秒。
(IV)然后，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
(实施例14)
使用与实施例1同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例1同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表3中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入厚度为2.0mm的金属间隔件，保持20秒。
(IV)然后，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
(实施例15)
使用与实施例1同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例1同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表3中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，从其末端向着中心等间隔地插入厚度为2.3mm的金属间隔件，保持20秒。
(IV)然后，敞开模具模腔，在工序(III)中，以金属间隔件的未接触部分的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
(比较例1)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，在实施例1中的工序(III)中，不使用金属间隔件，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(比较例2)
将70片碳纤维毡3叠层堆起来，将其用PP树脂夹入而制作出叠层物。接着，在实施例1中的工序(III)中，将金属间隔件从厚度3.4mm替换成厚度3.2mm，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(比较例3)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂、按照[树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，在实施例1中的工序(III)中，将金属间隔件从厚度3.4mm替换成厚度1.4mm，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(比较例4)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，通过经过实施例1中的工序(I)～(V)而获得了结构体，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(比较例5)
使用了作为增强纤维毡的增强纤维毡5，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(比较例6)
替换成将仅经过了实施例1中的工序(I)、(III)的成型体从模具取出并进行空气冷却，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(比较例7)
使用与实施例1同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例1同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表4中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入厚度为1.8mm的间隔件，保持20秒。
(IV)然后，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
[表3]
[表4]
〔讨论〕
关于本实施例，明确了通过结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))，从而压缩强度优异，并且，比弯曲弹性模量与弯曲弹性模量的绝对值的平衡优异。进一步，关于变更了树脂种类的实施例4、5、6、8，也可以说是同样的。另一方面，在比较例1中，虽然使增强纤维毡和树脂与实施例1同样，但由于没有空隙，从而面内的压缩特性无法测定，虽然面外的压缩特性非常高，但不能满足比弯曲弹性模量。在比较例2中，虽然调整了树脂和空隙的体积比例，但与增强纤维毡的体积比例的平衡差，弯曲弹性模量低。此外，面内和面外的压缩特性的测定精度低，无法获得物性。推测这些是因为，未在增强纤维的周围形成由树脂形成的被覆。在比较例3中，弯曲弹性模量低。这是因为，使用了不是呈大致单丝状的增强纤维，在比较例4中虽然变更了结构体的厚度但并未被改善，两比较例都是面内、面外的压缩特性低。在比较例5中，由于缩短增强纤维的纤维长度，因此不能满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))。由此，不能满足面内、面外的压缩特性和弯曲弹性模量的绝对值。在比较例6中，树脂未被覆增强纤维的周围，树脂局部存在于增强纤维的交叉点，因此虽然增强纤维、树脂和空隙的含量满足，但弯曲弹性模量的绝对值低，作为结果，不仅不能满足比弯曲弹性模量的值，而且压缩特性在面内、面外都无法获得物性。在比较例7中，在表面设置高比重的区域，在中心部分设置低比重的区域，其厚度比例是，两表面与中心成为1：1的关系。虽然对比较例7的弯曲特性进行了评价，但由于结构体的表面的具有空隙的区域与中心的具有空隙的区域的厚度比例的平衡差，因此中心部分的具有高空隙率的层的特性成为主导，不能获得压缩和弯曲特性取得平衡的结构体。
〔第2方案〕
接下来，对本发明的第2方案涉及的结构体进行说明。
图1是表示本发明的第1和第2方案涉及的结构体的截面结构的示意图。如图1所示，本发明的第2方案涉及的结构体1由树脂2、增强纤维3和空隙4构成。
这里，作为树脂2，可以例示热塑性树脂、热固性树脂。此外，在本发明中，可以将热固性树脂与热塑性树脂掺混，在该情况下，将构成树脂的成分之中的、占据超过50质量％的量的成分作为树脂的名称。
在本发明中的1个形态中，优选树脂2包含至少1种以上的热塑性树脂。作为热塑性树脂，可以例示选自“聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚酯等聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烃、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等聚芳撑硫醚、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等氟系树脂、液晶聚合物(LCP)”等结晶性树脂、“苯乙烯系树脂、以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜(PSU)、聚醚砜、聚芳酯(PAR)”等非晶性树脂、以及酚系树脂、苯氧基树脂、以及聚苯乙烯系、聚烯烃系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、聚异戊二烯系、氟系树脂和丙烯腈系等热塑性弹性体等、它们的共聚物和改性体等中的热塑性树脂。其中，从所得的结构体的轻量性的观点考虑，优选使用聚烯烃，从强度的观点考虑，优选使用聚酰胺，从表面外观的观点考虑，优选使用聚碳酸酯、苯乙烯系树脂那样的非晶性树脂，从耐热性的观点考虑，优选使用聚芳撑硫醚，从连续使用温度的观点考虑，优选使用聚醚醚酮，进一步从耐化学品性的观点考虑，优选使用氟系树脂。
在本发明中的1个形态中，优选树脂2包含至少1种以上热固性树脂。作为热固性树脂，可以例示不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、热固性聚酰亚胺、它们的共聚物、改性体和将它们中至少2种掺混而得的树脂。此外，在不损害本发明的目的的范围内，本发明涉及的结构体可以含有弹性体或橡胶成分等耐冲击性改进剂、其它填充材料、添加剂。作为填充材料、添加剂的例子，可以例示无机填充材料、阻燃剂、导电性赋予剂、结晶成核剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、减振剂、抗菌剂、防虫剂、防臭剂、着色防止剂、热稳定剂、脱模剂、抗静电剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、颜料、染料、发泡剂、制泡剂或偶联剂。
树脂2的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内。在树脂2的体积含有率小于2.5体积％的情况下，不能将结构体1中的增强纤维3彼此粘合而使增强纤维3的增强效果充分，不能满足结构体1的力学特性，特别是弯曲特性，因此不优选。另一方面，在树脂2的体积含有率大于85体积％的情况下，由于树脂量过多，因此形成空隙结构变得困难，因此不优选。
作为增强纤维3，可以例示铝、黄铜、不锈钢等的金属纤维、PAN系、人造丝系、木质素系、沥青系的碳纤维、石墨纤维、玻璃等的绝缘性纤维、芳族聚酰胺、PBO、聚苯硫醚、聚酯、丙烯酸系、尼龙、聚乙烯等的有机纤维、碳化硅、氮化硅等的无机纤维。此外，也可以为对这些纤维实施了表面处理的增强纤维。作为表面处理，除了作为导电体的金属的粘附处理以外，还有采用偶联剂的处理、采用上浆剂的处理、采用扎绞剂的处理、添加剂的附着处理等。此外，这些纤维可以单独使用1种，也可以并用2种以上。其中，从轻量化效果的观点考虑，优选使用比强度、比刚性优异的PAN系、沥青系、人造丝系等的碳纤维。此外，从提高所得的结构体的经济性的观点考虑，优选使用玻璃纤维，特别是从力学特性与经济性的平衡考虑，优选并用碳纤维与玻璃纤维。进一步，从提高所得的结构体的冲击吸收性、赋形性的观点考虑，优选使用芳族聚酰胺纤维，特别是从力学特性与冲击吸收性的平衡考虑，优选并用碳纤维与芳族聚酰胺纤维。此外，从提高所得的结构体的导电性的观点考虑，也可以使用被覆了镍、铜、镱等金属的增强纤维。其中，可以更优选使用强度与弹性模量等力学特性优异的PAN系的碳纤维。
优选增强纤维3不连续，呈大致单丝状并且无规地分散着。通过使增强纤维3为这样的形态，在施加外力将片状的结构体的前体或结构体成型的情况下，向复杂形状的赋型变得容易。此外，通过使增强纤维3为这样的形态，从而由增强纤维3形成的空隙4紧密化，结构体1中的增强纤维3的纤维束端中的弱部可以极小化，因此除了优异的增强效率和可靠性以外，也赋予各向同性。这里，所谓大致单丝，是指增强纤维单丝以小于500根的细纤度丝束存在。进一步优选为单丝状地分散着。
这里，所谓呈大致单丝状、或单丝状地分散，是指关于在结构体1中任意选择的增强纤维3，其二维接触角为1°以上的单纤维的比例(以下，也称为纤维分散率)为80％以上，换言之，是指在结构体1中单纤维的2根以上接触而平行的束小于20％。因此，这里特别优选为至少增强纤维3中的长丝数100根以下的纤维束的质量分率相当于100％的增强纤维。
所谓二维接触角，在不连续的增强纤维的情况下，是由单纤维与和该单纤维接触的单纤维所形成的角度，定义为接触的单纤维彼此所形成的角度之中的、在0°以上、90°以下的范围内的锐角侧的角度。关于该二维接触角，使用附图进一步说明。图2是表示从面方向(图2(a))和厚度方向(图2(b))观察时的增强纤维毡中的增强纤维的分散状态的一例的示意图。如果以单纤维11a作为基准，则单纤维11a在图2(a)中观察到与单纤维11b～11f相交，但在图2(b)中单纤维11a不与单纤维11e、11f接触。在该情况下，关于作为基准的单纤维11a，成为二维接触角的评价对象的是单纤维11b～11d，是接触的2个单纤维形成的2个角度之中的、在0°以上90°以下的范围内的锐角侧的角度A。
作为测定二维接触角的方法，没有特别限制，可以例示例如从结构体1的表面观察增强纤维3的取向的方法。在该情况下，通过对结构体1的表面进行研磨而使增强纤维3露出，从而更易于观察增强纤维3。此外，也可以例示进行X射线CT透射观察而拍摄增强纤维3的取向图像的方法。在X射线透射性高的增强纤维3的情况下，如果在增强纤维3中预先混合示踪用的纤维、或者对增强纤维3预先涂布示踪用的药剂，则易于观察增强纤维3，因此优选。此外，在通过上述方法难以测定的情况下，可以例示通过加热炉等将结构体1在高温下使树脂成分烧掉后，使用光学显微镜或电子显微镜从取出的增强纤维3观察增强纤维3的取向的方法。
基于上述观察方法，纤维分散率通过以下步骤测定。即，测定随机选择的单纤维(图2中的单纤维11a)与和其接触的全部单纤维(图2中的单纤维11b～11d)的二维接触角。对100根单纤维进行该测定，由测定了二维接触角的全部单纤维的总根数和二维接触角为1°以上的单纤维的根数的比率算出比例。
进一步，特别优选增强纤维3无规地分散着。这里，所谓增强纤维3无规地分散着，是指结构体1中的任意选择的增强纤维3的二维取向角的算术平均值在30°以上、60°以下的范围内。所谓这样的二维取向角，是由增强纤维3的单纤维与和该单纤维交叉的单纤维所形成的角度，定义为交叉的单纤维彼此所形成的角度之中的、在0°以上、90°以下的范围内的锐角侧的角度。
关于该二维取向角，使用附图进一步说明。在图2(a)、(b)中，如果以单纤维11a作为基准，则单纤维11a与其它单纤维11b～11f交叉。这里，所谓交叉，是指在进行观察的二维平面中，观察到作为基准的单纤维与其它单纤维相交的状态，单纤维11a与单纤维11b～11f不需要一定接触，关于在投影观察的情况下观察到相交的状态，也不例外。即，在对作为基准的单纤维11a进行了观察的情况下，单纤维11b～11f全部为二维取向角的评价对象，在图2(a)中二维取向角是交叉的2个单纤维形成的2个角度之中的、在0°以上、90°以下的范围内的锐角侧的角度A。
作为测定二维取向角的方法，没有特别限制，可以例示例如从构成要素的表面观察增强纤维3的取向的方法，可以采用与上述二维接触角的测定方法同样的方法。二维取向角的平均值通过以下步骤测定。即，测定随机选择的单纤维(图2中的单纤维11a)与和其交叉的全部单纤维(图2中的单纤维11b～11f)的二维取向角的平均值。例如，在与某单纤维交叉的其它单纤维为多根的情况下，可以代用随机选出20根交叉的其它单纤维进行测定而得的算术平均值。以其它单纤维作为基准将该测定合计重复5次，将该算术平均值作为二维取向角的算术平均值而算出。
增强纤维3通过呈大致单丝状并且无规地分散着，从而可以将通过上述呈大致单丝状地分散的增强纤维3而提供的性能提高直到最大限度。此外，在结构体1中可以对力学特性赋予各向同性。从这样的观点考虑，增强纤维3的纤维分散率优选为90％以上，越接近100％越优选。此外，增强纤维3的二维取向角的算术平均值优选在40°以上、50°以下的范围内，越接近作为理想的角度的45°越优选。
另一方面，作为增强纤维3不采用无纺织物的形态的例子，有增强纤维3沿一个方向排列而成的片基材、织物基材和无皱褶基材等。这些形态由于增强纤维3规则地紧密配置，因此结构体1中的空隙4变少，树脂2的含浸变得极其困难，有时形成未含浸部、或大大限制含浸方法、树脂种类的选择项。
作为增强纤维3的形态，可以为与结构体1同等程度的长度的连续性增强纤维、或切断为规定长度的有限长度的不连续性增强纤维中的任一种，但从使树脂2容易地含浸、或可以容易地调整其量的观点考虑，优选为不连续性增强纤维。
增强纤维3的体积含有率在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内。在增强纤维3的体积含有率小于0.5体积％的情况下，不能使来源于增强纤维3的增强效果充分，因此不优选。另一方面，在增强纤维3的体积含有率大于55体积％的情况下，相对于增强纤维3，树脂2的体积含有率相对变少，因此不能将结构体1中的增强纤维3彼此粘合而使增强纤维3的增强效果充分，不能满足结构体1的力学特性，特别是弯曲特性，因此不优选。
优选的是，增强纤维3被树脂2被覆，树脂2的厚度在1μm以上、15μm以下的范围内。关于被树脂2被覆的增强纤维3的被覆状态，只要是至少构成结构体1的增强纤维3的单纤维彼此的交叉点被被覆，则从结构体1的形状稳定性、厚度控制的容易性和自由度的观点考虑就是充分的，但如果为进一步优选的形态，则优选树脂2为以上述厚度被覆在增强纤维3周围的状态。该状态是指增强纤维3的表面因为树脂2而不露出，换言之，增强纤维3通过树脂2而形成电线状的皮膜。由此，结构体1进一步具有形状的稳定性，并且使力学特性的表现充分。此外，关于被树脂2被覆的增强纤维3的被覆状态，不需要在该增强纤维3的全部被被覆，只要在不损害本发明涉及的结构体1的形状稳定性、弯曲弹性模量、抗弯强度的范围内即可。
优选增强纤维3的质量平均纤维长度在1mm以上、15mm以下的范围内。由此，可以提高增强纤维3的增强效率，对结构体1赋予优异的力学特性。在增强纤维3的质量平均纤维长度小于1mm的情况下，由于不能效率好地形成结构体1中的空隙4，因此有时比重变高，换言之，即使是相同质量也难以获得所希望的厚度的结构体1，因此不优选。另一方面，在增强纤维3的质量平均纤维长度长于15mm的情况下，在结构体1中增强纤维3易于因为自重而弯曲，成为阻碍力学特性表现的因素，因此不优选。质量平均纤维长度可以如下算出：通过烧掉、溶出等方法除去结构体1的树脂成分，从剩下的增强纤维3随机选择400根，测定其长度直到10μm单位，作为它们的平均长度而算出。
本发明中的所谓空隙4，是指被树脂2被覆的增强纤维3成为柱状支持体，通过它们重合或交叉而形成的空间。例如在将在增强纤维3中预先含浸了树脂2的结构体前体加热而获得结构体的情况下，通过伴随加热的树脂2的熔融或软化，增强纤维3起毛从而形成空隙4。这是基于在结构体前体中，通过加压而形成了压缩状态的内部的增强纤维3因为来源于其弹性模量的起毛力而起毛的性质。此外，结构体1中的空隙4的含有率在10体积％以上、99体积％以下的范围内。在空隙4的含有率小于10体积％的情况下，结构体1的比重变高，因此不能满足轻量性，因此不优选。另一方面，在空隙4的含有率大于99体积％的情况下，换言之，被覆在增强纤维3周围的树脂2的厚度变薄，因此结构体1中的增强纤维3彼此的增强未充分地进行，因此力学特性变低，因此不优选。空隙4的含有率的上限值优选为97体积％。在本发明中，关于体积含有率，将构成结构体1的树脂2与增强纤维3与空隙4的各自的体积含有率的合计设为100体积％。
在将增强纤维3的长度设为Lf，将结构体1的截面方向的增强纤维3的取向角度设为θf时，结构体1的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))。在结构体1的厚度St不满足上述条件式的情况下，表示结构体1中的增强纤维3弯曲，或想要获得的厚度的结构体1与纤维长度的平衡差。由此，结构体1不能充分地发挥投入的增强纤维3的特征，因此显示出厚度设计的自由度差，进一步，关于结构体1的力学特性之中，利用增强纤维3的抗拉强度、拉伸弹性模量的冲击特性，由于增强纤维3的直进性丧失，从而不能获得有效率的增强效果，因此不优选。上述条件式中，从可获得增强纤维3的长度与其取向角度所形成的作为结构体1的特性的弯曲弹性模量与比弯曲弹性模量的平衡考虑，此外，从根据结构体1中的纤维长度与其取向角度，成型工序中的固化或硬化以前的状态下的变形容易，所希望的结构体1的成型容易进行考虑，该值优选在结构体1的厚度St的2％以上、20％以下的值的范围内，特别优选在5％以上、18％以下的值的范围内。需要说明的是，条件式所使用的单位为St[mm]、Lf[mm]、θf[°]。
这里，增强纤维3的长度Lf可以如下算出：通过烧掉、溶出等方法除去结构体1的树脂成分，从剩下的增强纤维3随机选择400根，测定其长度直到10μm单位，作为由这些长度算出的质量平均纤维长度而算出。此外，所谓结构体1的截面方向的增强纤维3的取向角度θf，是相对于结构体1的截面方向的倾斜程度，换言之，是相对于厚度方向的增强纤维3的倾斜程度。值越大则显示出越竖立于厚度方向倾斜，在0°以上、90°以下的范围内被提供。即，通过使增强纤维3的取向角度θf在这样的范围内，从而可以更有效地表现结构体1的增强功能。增强纤维3的取向角度θf的上限值没有特别限制，但鉴于制成结构体1时的弯曲弹性模量的表现，优选为60°以下，进一步更优选为45°以下。此外，在增强纤维3的取向角度θf小于3°的情况下，结构体1中的增强纤维3变为平面状，换言之变为二维取向了的状态，因此结构体1的厚度的自由度减少，不能满足轻量性，因此不优选。因此增强纤维3的取向角度θf优选为3°以上。
增强纤维3的取向角度θf可以基于结构体1的相对于面方向的垂直截面的观察来测定。图3是表示本发明的第1和第2方案涉及的结构体的面方向(图3(a))和厚度方向(图3(b))的截面结构的一例的示意图。在图3(a)中，为了使测定简便，增强纤维3a、3b的截面近似于椭圆形状。这里，在增强纤维3a的截面中，椭圆长短轴比(＝椭圆长轴/椭圆短轴)看起来小，相对地在增强纤维3b的截面中，椭圆长短轴比看起来大。另一方面，根据图3(b)，增强纤维3a相对于厚度方向Y具有基本上平行的倾斜，增强纤维3b相对于厚度方向Y具有一定量的倾斜。在该情况下，关于增强纤维3b，结构体1的面方向X与纤维主轴(椭圆中的长轴方向)α所成的角度θx与增强纤维3b的取向角度θf基本上相等。另一方面，关于增强纤维3a，角度θx与取向角度θf所表示的角度具有大的背离，不能说角度θx反映了取向角度θf。因此，在从结构体1的相对于面方向的垂直截面读取取向角度θf的情况下，通过抽取纤维截面的椭圆长短轴比为一定值以上的纤维，可以提高取向角度θf的检测精度。
作为成为抽取对象的椭圆长短轴比的指标，在单纤维的截面形状接近于正圆，即增强纤维的与长度方向垂直的截面中的纤维长短径比为1.1以下的情况下，可以利用：对椭圆长短轴比为20以上的增强纤维3测定面方向X与纤维主轴α所成的角度，采用其作为取向角度θf的方法。另一方面，在单纤维的截面形状为椭圆形、茧形等，纤维长短径比大于1.1的情况下，关注具有更大椭圆长短轴比的增强纤维3，测定取向角度θf即可，在纤维长短径比为1.1以上、小于1.8的情况，选择椭圆长短轴比为30以上的增强纤维3来测定取向角度θf即可，在纤维长短径比为1.8以上、小于2.5的情况下选择椭圆长短轴比为40以上的增强纤维3来测定取向角度θf即可，在纤维长短径比为2.5以上的情况下选择椭圆长短轴比为50以上的增强纤维3来测定取向角度θf即可。
在将结构体1的比重设为ρ时，由Ac·ρ-1表示的结构体1的比冲击强度在4以上、30以下的范围内，优选在7以上、20以下的范围内。在结构体1的比冲击强度小于4的情况下，是冲击吸收能力高，比重也高的状态，得不到所希望的轻量化效果，因此不优选。另一方面，在结构体1的比冲击强度大于30的情况下，虽然轻量化效果充分，但显示出冲击强度低，作为结构体1难以满足所希望的耐冲击性，因此不优选。
结构体1的冲击强度为2kJ/m2以上，优选为3kJ/m2以上。在结构体1的冲击吸收能量小于2kJ/m2的情况下，不能吸收冲击，缺乏实用性，因此不优选。关于冲击强度的上限，不设限制，但一般而言对于包含增强纤维和树脂的结构体，以作为其构成成分的空隙的体积含量、以及增强纤维和树脂各自的粘接特性作为来源的值能够成为上限。另一方面，在本发明涉及的结构体中，在单独使用结构体的情况下、和在与其它构件合并使用的情况下，都使用结构体本身的冲击强度进行构件的设计，为了供于实用，为150kJ/m2就是充分的。
结构体1的比重ρ优选为0.9g/cm3以下。在结构体1的比重ρ大于0.9g/cm3的情况下，意味着制成结构体1的情况下的质量增加，结果，导致制成制品的情况下的质量增加，因此不优选。关于比重ρ的下限，不设限制，一般而言对于包含增强纤维和树脂的结构体，由作为其构成成分的增强纤维、树脂和空隙各自的体积比例算出的值能够成为下限。在本发明涉及的结构体中，在单独使用结构体的情况下、和在与其它构件合并使用的情况下，结构体本身的比重ρ都根据所使用的增强纤维、树脂而不同，但从保持结构体的力学特性这样的观点考虑，优选为0.03g/cm3以上。
优选从结构体1的表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分中的空隙率在0体积％以上、小于10体积％的范围内，剩余部分的空隙率在10体积％以上、99体积％以下的范围内。这样的空隙率越小则力学特性越优异，此外，越大则轻量性越优异。关于结构体1，换言之，在结构体1由相同构成的材料构成的情况下，通过结构体1的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分中的空隙率在0体积％以上、小于10体积％，从而可以确保结构体1的力学特性，通过剩余部分的空隙率在10体积％以上、99体积％以下的范围内，从而可以满足轻量特性，因此优选。
在本发明中结构体1的厚度可以由将想要求出厚度的表面上的1点与其背侧的表面连接的最短距离来求出。所谓厚度方向的中点，是指结构体1的厚度的中间点。所谓结构体的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分，是指在将结构体1的表面与其厚度方向的中点的距离设为100％时，包含结构体1的从表面开始到30％的距离为止的部分。这里的所谓剩余部分，是指从结构体1除去从结构体1的一个表面到厚度方向的中点位置的30％以内的部分和从结构体1的另一个表面到厚度方向的中点位置的30％以内的部分以外的剩余部分。可以如图4所示，结构体1的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分R1和剩余部分R2存在于结构体1的厚度方向的不同位置，也可以如图5所示，存在于面方向的不同位置。
从树脂2对增强纤维3含浸的容易性的观点考虑，优选本发明中的增强纤维3采用无纺织物状的形态。进一步，通过增强纤维3具有无纺织物状的形态，除了无纺织物本身的操作性的容易性以外，在一般被认为是高粘度的热塑性树脂的情况下也可以使含浸容易，因此优选。这里，所谓无纺织物状的形态，是指增强纤维3的丝束和/或单丝无规则性地分散成面状的形态，可以例示短切原丝毡、连续原丝毡、抄纸毡、梳棉毡、气流成网毡等(以下，将它们统称为增强纤维毡)。
作为构成结构体1的增强纤维毡的制造方法，有例如将增强纤维3预先丝束和/或呈大致单丝状地分散而制造增强纤维毡的方法。作为增强纤维毡的制造方法，可以举出将增强纤维3利用空气流进行分散片化的气流成网法、将增强纤维3一边机械地精梳一边整理形状进行片化的梳棉法等干式工艺、采用将增强纤维3在水中搅拌而进行抄纸的Radright法的湿式工艺作为公知技术。作为使增强纤维3更接近于单丝状的方法，在干式工艺中，可以例示设置开纤棒的方法、进一步使开纤棒振动的方法、进一步使梳理机的齿变细的方法、调整梳理机的旋转速度的方法等。在湿式工艺中，可以例示调整增强纤维3的搅拌条件的方法、将分散液的增强纤维浓度稀薄化的方法、调整分散液的粘度的方法、在使分散液移送时抑制涡流的方法等。特别优选增强纤维毡通过湿式工艺制造，通过增加投入纤维的浓度、调整分散液的流速(流量)与网格输送机的速度，可以容易地调整增强纤维毡的增强纤维3的比例。例如，通过相对于分散液的流速减慢网格输送机的速度，从而所得的增强纤维毡中的纤维的取向难以朝向牵引方向，能够制造膨松的增强纤维毡。增强纤维毡可以由增强纤维3单独构成，也可以增强纤维3与粉末形状、纤维形状的基体树脂成分混合，或增强纤维3与有机化合物、无机化合物混合，或增强纤维3彼此用树脂成分充填。
进一步，也可以使树脂2预先含浸于增强纤维毡，预先制成结构体前体。作为制造本发明涉及的结构体前体的方法，从制造的容易性的观点考虑，优选使用对于增强纤维毡，将树脂2加热到熔融或软化的温度以上，在该状态下赋予压力，使其含浸于增强纤维毡的方法。具体而言，可以优选例示使从增强纤维毡的厚度方向的两侧配置了树脂2的叠层物熔融含浸的方法。
作为用于实现上述各方法的设备，可以适合使用压缩成型机、双带加压机。在间歇式的情况下为前者，通过为将加热用与冷却用的2机以上并联的间歇式压制系统，来实现生产性的提高。在连续式的情况下为后者，可以容易地进行连续的加工，因此连续生产性优异。
在制造本发明涉及的结构体1时，从制造的容易性的观点考虑，优选采用至少通过以下工序[1]和[2]来制造的方法。
工序[1]：在被加热到树脂2熔融或软化的温度以上的状态下赋予压力，使树脂2含浸于增强纤维毡而制作结构体前体的工序。
工序[2]：通过将结构体前体在被加热的状态下进行厚度调整而使其膨胀的工序。
工序[2]是将工序[1]中获得的结构体前体在被加热的状态下进行厚度调整从而使其膨胀的工序。此时被加热的温度，在构成结构体1的树脂2为热塑性树脂的情况下，从所制造的结构体1的厚度控制和制造速度的观点考虑，优选提供对于熔融或软化而言充分的热量，具体而言，优选施与相对于熔融温度高10℃以上、并且热塑性树脂进行热分解温度以下的温度。此外，在使用热固性树脂作为树脂2的情况下，从所制造的结构体1的厚度控制和制造速度的观点考虑，优选提供对于使形成交联结构而固化前的热固性树脂原料熔融或软化而言充分的热量。
作为进行厚度控制的方法，只要可以将被加热的结构体前体控制为目标厚度，无论何种方法均可，但从制造的简便性的观点考虑，作为优选的方法，可例示使用金属板等来限制厚度的方法、根据对结构体前体赋予的压力来控制厚度的方法等。作为用于实现上述方法的设备，可以适合使用压缩成型机、双带加压机。在间歇式的情况下为前者，通过为将加热用与冷却用的2机以上并联的间歇式压制系统，来实现生产性的提高。在连续式的情况下为后者，可以容易地进行连续的加工，因此连续生产性优异。
作为增强纤维毡不采用无纺织物的形态的例子，有增强纤维3沿一个方向排列而成的片基材、织物基材和无皱褶基材等。这些形态由于增强纤维3规则地紧密配置，因此增强纤维毡中的空隙部少，热塑性树脂不形成充分的锚固结构，因此如果将其作为芯形成层则接合能力降低。此外，在树脂2为热塑性树脂的情况下，含浸变得极其困难，形成未含浸部，或大大限制含浸方法、树脂种类的选择项。
在本发明中，在不损害本发明的特征的范围内，也可以制成将结构体1或结构体前体用于芯层，并且，将使树脂含浸于连续的增强纤维3的片状中间基材用于表层的夹层结构体。这里，所谓连续的增强纤维3，是沿至少一个方向以100mm以上的长度连续的增强纤维，其多根沿一个方向排列的集合体即所谓增强纤维束，遍及夹层结构体的全长而连续。作为由连续的增强纤维3形成的片状中间基材的形态，是由多根连续的增强纤维3形成的增强纤维束构成的布、多根连续的增强纤维3沿一个方向排列的增强纤维束(单向性纤维束)、由该单向性纤维束构成的单向性布等。增强纤维3可以由相同形态的多根纤维束构成，或也可以由不同形态的多根纤维束构成。构成一个增强纤维束的增强纤维数通常为300～48,000根，但如果考虑预浸料的制造、布的制造，则优选为300～24,000根，更优选为1,000～12,000根。
为了控制弯曲弹性模量，优选使用改变增强纤维3的方向而叠层的形态。特别是，为了有效率地提高夹层结构体的弹性模量、强度，优选使用将纤维束沿一个方向拉齐了的连续的增强纤维(称为UD)。
结构体1可举出例如“个人电脑、显示器、OA设备、便携电话、便携信息终端、PDA(电子记事本等便携信息终端)、摄像机、光学设备、音频、空调器、照明设备、娱乐用品、玩具用品、其它家电制品等的壳体、托盘、底盘、内装构件或其壳体”等电气、电子设备部件、“各种元件、各种框架、各种铰链、各种臂、各种车轴、各种车轮用轴承、各种梁”、“车罩、车顶、车门、挡泥板、行李箱盖、侧板、后围板、前部车身、底部车身、各种立柱、各种元件、各种框架、各种梁、各种支架、各种轨道、各种铰链等的外板或车身部件”、“缓冲器、缓冲器梁、饰带、底罩、发动机罩、整流板、阻流板、前罩板通风孔、流线型零部件等外装部件”、“仪表板、座椅骨架、车门装饰件、立柱装饰件、方向盘、各种模块等内装部件”、或“电动机部件、CNG罐、汽油罐”等汽车、双轮车用结构部件、“蓄电池托盘、前大灯支架、踏板外壳、保护器、灯光反射器、灯壳、隔音罩、备胎罩”等汽车、双轮车用部件、“隔音壁、防音壁等壁内构件”等建材、“起落架吊舱、翼尖小翼、阻流板、前缘、舷梯、升降舵、整流罩、肋、座椅”等航空器用部件。从力学特性的观点考虑，优选用于汽车内外装、电气/电子设备壳体、自行车、体育用品用结构材、航空器内装材、输送用箱体、建材。其中，特别适合于由多个部件构成的模块构件。
[实施例]
以下，通过实施例进一步详细地说明本发明。
(1)结构体中的增强纤维的体积含有率Vf
测定结构体的质量Ws后，将结构体在空气中在500℃进行30分钟加热而烧掉树脂成分，测定剩下的增强纤维的质量Wf，通过下式算出。
Vf(体积％)＝(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×100
ρf：增强纤维的密度(g/cm3)
ρr：树脂的密度(g/cm3)
(2)结构体的悬臂梁冲击试验
从结构体切出试验片，以JIS K7110(1999)作为参考测定了结构体的Izod冲击值。试验片切出成厚度4±0.2mm、宽度10±0.2mm、长度80±2mm。以称量11J、上扬角度50°施与侧向冲击(edgewise impact)而进行了悬臂梁冲击试验。需要说明的是，不向试验片导入缺口(切口)。测定数设为n＝10，将算术平均值设为冲击强度Ac。作为测定装置，使用了“インストロン(注册商标)”POE2000型冲击试验机(インストロン·ジャパン(株)制)。由所得的结果通过下式，算出结构体的比冲击强度。
比冲击强度＝Ac/ρ
(3)结构体中的增强纤维的取向角度θf
从结构体切出宽度25mm的小片，包埋于环氧树脂，并且以片厚度方向的垂直截面成为观察面的方式研磨而制作出试样。将试样用激光显微镜(キーエンス(株)制，VK-9510)放大到400倍，进行了纤维截面形状的观察。将观察图像在通用图像解析软件上展开，利用组入到软件的程序来抽取在观察图像中可见的各个纤维截面，设置与纤维截面内接的椭圆，将纤维截面的形状进行了近似(以下，称为纤维椭圆)。进一步，针对以纤维椭圆的长轴长度α/短轴长度β所表示的长短轴比为20以上的纤维椭圆，求出面方向X与纤维椭圆的长轴方向所成的角。对从结构体的不同部位抽取的观察试样，反复进行上述操作，从而对共计600根增强纤维测定取向角度，将其算术平均值作为增强纤维的取向角度θf而求出。
(4)结构体的比重ρ
从结构体切出试验片，以JIS K7222(2005)作为参考而测定了结构体的表观比重。试验片的尺寸设为纵100mm、横100mm。用测微计测定试验片的纵、横、厚度，由所得的值算出试验片的体积V。此外，用电子天平测定了切出的试验片的质量M。通过将所得的质量M和体积V代入到下式来算出结构体的比重ρ。
ρ[g/cm3]＝103×M[g]/V[mm3]
(5)结构体的空隙的体积含有率
从结构体以纵10mm、横10mm切出试验片，通过扫描型电子显微镜(SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ制S-4800型)观察截面，从结构体的表面，等间隔地以1000倍的倍率拍摄10处。关于各个图像，求出图像内的空隙的面积Aa。进一步，通过将空隙的面积Aa除以图像整体的面积来算出空隙率。结构体的空隙的体积含有率由对5片试验片分别拍摄各10处的合计50处的空隙率通过算术平均来求出。需要说明的是，在结构体中，为了判断从表面开始到厚度方向的中点位置为止的空隙率与剩余部分的空隙率不同的情况，在上述等间隔地拍摄的10处，算出各自的空隙的体积含有率，区分成空隙的体积含有率在0体积％以上、小于10体积％的范围内的部分、和空隙的体积含有率在10体积％以上、99体积％以下的部分来求出。
(6)被覆增强纤维的树脂的厚度
将结构体以纵10mm、横10mm切出试验片，通过扫描型电子显微镜(SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ制S-4800型)观察截面，以3000倍的倍率拍摄任意10处。从所得的图像的增强纤维的截面被切割的任意50处，测定被覆于增强纤维的树脂的被覆厚度。作为被覆增强纤维的树脂的厚度，使用了这样的50处的测定结果的算术平均值。
[碳纤维1]
由以聚丙烯腈为主成分的共聚物进行纺丝、烧成处理和表面氧化处理，获得了总单丝数12,000根的连续碳纤维。该连续碳纤维的特性如下所述。
单纤维直径：7μm
比重：1.8
抗拉强度：4600MPa
拉伸弹性模量：220GPa
[碳纤维2]
由以聚丙烯腈为主成分的共聚物进行纺丝、烧成处理和表面氧化处理，获得了总单丝数12,000根的连续碳纤维。该连续碳纤维的特性如下所述。
单纤维直径：7μm
比重：1.8
抗拉强度：4100MPa
拉伸弹性模量：420GPa
[PP树脂]
制作出由未改性聚丙烯树脂(プライムポリマー(株)制“プライムポリプロ”(注册商标)J105G)80质量％、与酸改性聚丙烯树脂(三井化学(株)制“アドマー”QB510)20质量％构成的目付100g/m2的片。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[PA树脂]
制作出由尼龙6树脂(東レ(株)制“アミラン”(注册商标)CM1021T)构成的目付124g/m2的树脂膜。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[PC树脂]
制作出由聚碳酸酯树脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)制“ユーピロン”(注册商标)H-4000)构成的目付132g/m2的树脂膜。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[PPS树脂]
制作出由聚苯硫醚树脂(東レ(株)制“トレリナ”(注册商标)M2888)构成的目付147g/m2的树脂无纺织物。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[环氧树脂]
将作为环氧树脂的エポトートYD128(东都化成(株)制)40质量份、エポトートYD128G(东都化成(株)制)20质量份、エピコート1001(ジャパンエポキシレジン(株)制)20质量份、エピコート1009(ジャパンエポキシレジン(株)制)20质量份、作为固化剂的DICY7(ジャパンエポキシレジン(株)制，双氰胺)4质量份、DCMU99(保土ヶ谷化学(株)制，3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)3质量份、作为其它添加剂的ビニレックK(チッソ(株)制，聚乙烯醇缩甲醛)5质量份进行了配合。使用刮刀式涂布机由其制作出目付132g/m2的树脂膜。将所得的树脂片的特性示于表1中。
[增强纤维毡1]
将碳纤维1切割成长度5mm，获得了短切碳纤维。将短切碳纤维投入到开棉机而获得了最初粗细的增强纤维束几乎不存在的、棉状的增强纤维集合体。将该增强纤维集合体投入到具有直径600mm的料筒辊的梳棉装置，形成了由增强纤维形成的片状的网。此时的料筒辊的转速为320rpm，落纱机的速度为13m/分钟。将该网重叠而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡2]
将碳纤维1用筒形切割机切割成3mm，获得了短切碳纤维。制作由水与表面活性剂(ナカライテクス(株)制，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))构成的浓度0.1质量％的分散液，使用该分散液和短切碳纤维，使用图6所示的增强纤维毡的制造装置，制造出增强纤维毡。图6所示的制造装置具备作为分散槽的在容器下部具有开口旋塞的直径1000mm的圆筒形状的容器、将分散槽与抄纸槽连接的直线状的输送部(倾斜角30°)。在分散槽的上面的开口部附带有搅拌机，能够从开口部投入短切碳纤维和分散液(分散介质)。抄纸槽为在底部具备具有宽度500mm的抄纸面的网格输送机的槽，并且将能够搬运碳纤维基材(抄纸基材)的输送机与网格输送机连接。抄纸通过使分散液中的碳纤维浓度为0.05质量％进行。抄纸后的碳纤维基材用200℃的干燥炉进行30分钟干燥，获得了增强纤维毡。所得的目付为50g/m2。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡3]
将碳纤维1用筒形切割机切割成6mm，获得了短切碳纤维，除此以外，与增强纤维毡2同样地操作而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡4]
将碳纤维1用筒形切割机切割成12mm，获得了短切碳纤维，除此以外，与增强纤维毡2同样地操作而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡5]
将碳纤维1用筒形切割机切割成25mm，获得了短切碳纤维。使所得的短切碳纤维从80cm高度自由落下，获得了短切碳纤维无规地分布的增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
[增强纤维毡6]
将碳纤维2用筒形切割机切割成6mm，获得了短切碳纤维，除此以外，与增强纤维毡2同样地操作而获得了增强纤维毡。将所得的增强纤维毡的特性示于表2中。
(实施例21)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(V)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表5中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入金属间隔件，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(IV)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(V)打开模具取出结构体。
(实施例22)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例23)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作叠层物，将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成5.6mm，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例24)
将树脂片从PP树脂替换成PA树脂，将工序(I)中的预热温度从230℃替换成260℃。此外，将工序(IV)中的模腔温度从50℃替换成60℃，将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成3.3mm，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例25)
将树脂片从PP树脂替换成PPS树脂，将工序(I)中的预热温度从230℃替换成300℃。将工序(IV)中的模腔温度从50℃替换成150℃，将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成2.9mm，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例26)
将树脂片从PP树脂替换成PC树脂，将工序(I)中的预热温度从230℃替换成300℃，将工序(IV)中的模腔温度从50℃替换成80℃，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例27)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡6，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例28)
将树脂片从PP树脂替换成环氧树脂，与实施例21同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(V)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表5中。
(I)将叠层物配置在预热到150℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，赋予3MPa的压力进一步保持20秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入金属间隔件，以获得结构体时的厚度成为3.3mm的方式进行调整。
(IV)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到30℃。
(V)打开模具取出结构体。
(实施例29)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡2，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例30)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡4，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例31)
将增强纤维毡从增强纤维毡3替换成增强纤维毡1，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例32)
将工序(III)中的金属间隔件的厚度从3.4mm替换成20.2mm，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表5中。
(实施例33)
使用与实施例21同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例21同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表5中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入厚度为1.2mm的间隔件，保持5秒。
(IV)然后，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
(实施例34)
使用与实施例21同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例21同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表5中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入厚度为2.0mm的金属间隔件，保持20秒。
(IV)然后，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
(实施例35)
使用与实施例21同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例21同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。对于所得的结构体，由截面观察确认了以增强纤维作为柱状支持体的空隙。将所得的结构体的特性示于表5中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，从其末端向着中心等间隔地插入厚度为2.3mm的金属间隔件，保持20秒。
(IV)然后，敞开模具模腔，在工序(III)中，以金属间隔件的未接触部分的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
(比较例11)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，在实施例1中的工序(III)中，不使用金属间隔件，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(比较例12)
将70片碳纤维毡3叠层堆起来，将其用PP树脂夹入而制作出叠层物。接着，在实施例21中的工序(III)中，将金属间隔件从厚度3.4mm替换成厚度3.2mm，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(比较例13)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，在实施例21中的工序(III)中将金属间隔件从厚度3.4mm替换成厚度1.4mm，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(比较例14)
将作为增强纤维毡的增强纤维毡3、作为树脂片的PP树脂，按照[树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片/树脂片/增强纤维毡/增强纤维毡/树脂片]的顺序配置，制作出叠层物。接着，通过经过实施例21中的工序(I)～(V)而获得了结构体，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(比较例15)
使用了增强纤维毡5作为增强纤维毡，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(比较例16)
替换成将仅经过了实施例21中的工序(I)、(III)的成型体从模具取出进行空气冷却，除此以外，与实施例21同样地操作而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(比较例17)
使用与实施例21同样的增强纤维毡和树脂片，与实施例21同样地获得了叠层物。接着，通过经过以下工序(I)～(VI)而获得了结构体。将所得的结构体的特性示于表6中。
(I)将叠层物配置在预热到230℃的加压成型用模具模腔内并关闭模具。
(II)接着，保持120秒后，赋予3MPa的压力进一步保持60秒。
(III)在工序(II)之后，打开模具模腔，在其末端插入厚度为1.8mm的间隔件，保持20秒。
(IV)然后，以获得结构体时的厚度成为3.4mm的方式进行调整。
(V)然后，再次将模具模腔紧闭，在保持压力的状态下将模腔温度冷却直到50℃。
(VI)打开模具取出结构体。
[表5]
[表6]
〔讨论〕
关于本实施例，明确了通过结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))，比冲击强度与冲击强度的绝对值的平衡优异。进一步，关于变更了树脂种类的实施例24、25、26、28，也可以说是同样的。另一方面，在比较例11中，虽然使增强纤维毡和树脂与实施例21同样，但由于没有空隙，因此不能满足比冲击强度。在比较例12中，虽然调整了树脂和空隙的体积比例，但与增强纤维毡的体积比例的平衡差，冲击强度低。推测是因为未在增强纤维周围形成由树脂形成的被覆。在比较例13中，冲击强度低。这是因为使用了不是呈大致单丝状的增强纤维，在比较例14中虽然变更了结构体的厚度但并未被改善。在比较例15中，由于缩短增强纤维的纤维长度，因此不能满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))。由此，不能满足冲击强度的绝对值。在比较例16中，树脂未被覆增强纤维周围，树脂局部存在于增强纤维的交叉点，因此虽然增强纤维、树脂和空隙的含量满足，但冲击强度的绝对值低，作为结果，不能满足比冲击强度的值。在比较例17中，在表面设置高比重的区域，在中心部分设置低比重的区域。其厚度比例是，两表面与中心成为1：1的关系。虽然评价了比较例17的弯曲特性，但因为结构体的表面的具有空隙的区域与中心的具有空隙的区域的厚度比例的平衡差，因此中心部分的具有高空隙率的层的特性成为主导，不能反映表面的高物性区域的特性。
产业可利用性
根据本发明，可以提供轻量性和压缩特性优异的结构体。此外，根据本发明，可以提供轻量性和冲击特性优异的结构体。
符号的说明
1 结构体
2 树脂
3 增强纤维
4 空隙。

Claims (14)

1.一种结构体，其特征在于，是包含树脂、增强纤维和空隙的结构体，
所述树脂的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内，
所述增强纤维的体积含量在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内，
所述空隙以10体积％以上、99体积％以下的范围内的比例包含在所述结构体中，
在将所述增强纤维的长度设为Lf，将所述结构体的截面方向的所述增强纤维的取向角度设为θf时，所述结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))，
按照JIS K7220测得的所述结构体的压缩50％时的面内方向的压缩强度为3MPa以上。
2.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于，所述结构体的面外方向的压缩强度为10MPa以上。
3.根据权利要求1或2所述的结构体，其特征在于，在将所述结构体的弯曲弹性模量设为Ec，将所述结构体的比重设为ρ时，由Ec1/3·ρ-1表示的所述结构体的比弯曲弹性模量在3以上、20以下的范围内，并且，所述结构体的弯曲弹性模量Ec为3GPa以上。
4.一种结构体，其特征在于，是包含树脂、增强纤维和空隙的结构体，
所述树脂的体积含有率在2.5体积％以上、85体积％以下的范围内，
所述增强纤维的体积含量在0.5体积％以上、55体积％以下的范围内，
所述空隙以10体积％以上、99体积％以下的范围内的比例包含在所述结构体中，
在将所述增强纤维的长度设为Lf，将所述结构体的截面方向的所述增强纤维的取向角度设为θf时，所述结构体的厚度St满足条件式：St≥Lf2·(1-cos(θf))，
在将所述结构体的冲击强度设为Ac，将所述结构体的比重设为ρ时，由Ac·ρ-1表示的所述结构体的比冲击强度在4以上、30以下的范围内，并且，所述结构体的冲击强度为2kJ/m2以上。
5.根据权利要求4所述的结构体，其特征在于，所述结构体的比冲击强度在7以上、20以下的范围内，并且，所述结构体的冲击强度为3kJ/m2以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的结构体，其特征在于，所述结构体的比重ρ为0.9g/cm3以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的结构体，其特征在于，所述结构体的从表面开始到厚度方向的中点位置为止的30％以内的部分中的空隙率在0体积％以上、小于10体积％的范围内，剩余部分的空隙率在10体积％以上、99体积％以下的范围内。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的结构体，其特征在于，所述增强纤维被树脂被覆，所述树脂的厚度在1μm以上、15μm以下的范围内。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的结构体，其特征在于，所述增强纤维不连续，呈大致单丝状并且无规地分散。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的结构体，其特征在于，所述结构体中的增强纤维的取向角度θf为3°以上。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的结构体，其特征在于，所述增强纤维的质量平均纤维长度在1mm以上、15mm以下的范围内。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的结构体，其特征在于，所述增强纤维为碳纤维。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的结构体，其特征在于，所述树脂包含至少1种热塑性树脂。
14.根据权利要求1～12中任一项所述的结构体，其特征在于，所述树脂包含至少1种热固性树脂。
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