CN110087866B - 复合结构体的制造方法及一体化复合结构体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供不需要高成本就能够制造能够容易地形成复杂形状，轻量性和力学特性优异的复合结构体的复合结构体的制造方法。本发明涉及的复合结构体的制造方法，是第1构件、与第2构件的结构体被一体化而成的、复合结构体的制造方法，其特征在于，具有下述工序：配置工序，对由上述第1构件构成的模配置具有树脂和增强纤维的结构体前体；加热工序，将上述结构体前体加热到上述结构体前体的储能弹性模量(G’)变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上；赋形工序，通过加热使上述结构体前体膨胀，使其作为第2构件的结构体而与第1构件密合，从而获得复合结构体；以及冷却工序，将上述复合结构体冷却，其中，上述第1构件在上述加热工序的温度下的弯曲弹性模量为5GPa以上，上述第2构件的结构体包含树脂、增强纤维和空隙。

Description

复合结构体的制造方法及一体化复合结构体的制造方法

技术领域

本发明涉及第1构件与第2构件被一体化而成的复合结构体的制造方法以及一体化复合结构体的制造方法。

背景技术

近年来，关于汽车、航空器、体育制品等产业用制品，对提高刚性、轻量性的市场要求逐年提高。为了应对这样的要求，刚性、轻量性优异的纤维增强树脂被广泛利用于各种产业用途。此外也开始研究组合了各种材料的多材料化、触感改善。其中，为了满足轻量性，研究了具有空隙的成型品及其制造方法。例如，为了使成型品的芯材部包含空隙，研究了使用发泡性材料的方法、使用注塑成型机等大规模装置进行发泡的方法(参照专利文献1、2)。此外，作为使成型品为中空形状的方法，已知内压成型法、外压成型法(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-124981号公报

专利文献2：日本特开2016-187935号公报

专利文献3：日本特开2000-238141号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，从提高力学特性的观点考虑，优选成型品不包含发泡性材料，此外使用大规模的装置、模具会提高成本，因此不优选。另一方面，对于内压成型法、外压成型法，预成型需要花费时间，还需要大量辅助材料，因此从生产性的观点考虑是不优选的。

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的是提供能够制造能够容易地形成复杂形状，轻量性和力学特性优异的复合结构体的复合结构体的制造方法。此外，本发明的其它目的是提供不需要高成本就能够制造复合结构体的复合结构体的制造方法以及一体化复合结构体的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明为以下的(1)。

(1)一种复合结构体的制造方法，是第1构件、与第2构件的结构体被一体化而成的复合结构体的制造方法，其具有下述工序：

配置工序，对由上述第1构件构成的模配置具有树脂和增强纤维的结构体前体；

加热工序，将上述结构体前体加热到上述结构体前体的储能弹性模量(G’)变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上；

赋形工序，通过加热使上述结构体前体膨胀，使其作为第2构件的结构体而与第1构件密合，从而获得复合结构体；以及

冷却工序，将上述复合结构体冷却，

其中，上述第1构件在上述加热工序的温度下的弯曲弹性模量为5GPa以上，

上述第2构件的结构体包含树脂、增强纤维和空隙。

发明的效果

根据本发明，可以提供能够制造能够容易地形成复杂形状，轻量性和力学特性优异的复合结构体的复合结构体的制造方法。此外，根据本发明，可以提供不需要高成本就能够制造复合结构体的复合结构体的制造方法以及一体化复合结构体的制造方法。

附图说明

图1是通过本发明涉及的制造方法获得的复合结构体的示意图。

图2是显示本发明涉及的第2构件的结构体中的增强纤维的分散状态的一例的示意图。

图3是显示增强纤维毡的制造装置的一例的示意图。

图4是用于对实施例1的制造方法进行说明的示意图。

图5是用于对实施例3所使用的第1构件进行说明的示意立体图。

图6是用于对实施例5的制造方法进行说明的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明涉及的复合结构体的制造方法进行说明。

本发明涉及的复合结构体的制造方法的特征在于，是第1构件、与第2构件的结构体被一体化而成的复合结构体的制造方法，其具有下述工序：

配置工序，对由上述第1构件构成的模配置具有树脂和增强纤维的结构体前体；

加热工序，将上述结构体前体加热到上述结构体前体的储能弹性模量(G’)变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上；

赋形工序，通过加热使上述结构体前体膨胀，使其作为第2构件的结构体而与第1构件密合，从而获得上述复合结构体；以及

冷却工序，将上述复合结构体冷却，

其中，上述第1构件在上述加热工序的温度下的弯曲弹性模量为5GPa以上，上述第2构件的结构体包含树脂、增强纤维和空隙。

对通过本发明涉及的制造方法获得的复合结构体2简单地说明。图1是通过本发明涉及的制造方法获得的复合结构体2的示意图(截面)。复合结构体2由作为第1构件的管3、和作为第2构件的芯8构成。芯8为包含树脂4、增强纤维5和空隙6的结构体，芯8密合在管3内而被一体化。本发明涉及的制造方法中，作为第1构件的管3作为模起作用，通过将具有树脂4和增强纤维5的结构体前体配置在管3内，加热到结构体前体的储能弹性模量变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上，使结构体前体膨胀，使其与管3密合后，进行冷却，从而可以制造复合结构体。

在本发明的制造方法中，在配置工序中，通过对由第1构件构成的模配置具有树脂和增强纤维的结构体前体，从而最终第1构件成为复合结构体的一部分，因此可以不使用加压成型机等大型装置、安装于这些装置的模具而制造复合结构体。即，将形成复合结构体的第1构件本身作为用于进行第2构件的结构体的成型的模而使用。

在本发明的制造方法中，在加热工序中，需要使结构体前体的温度上升到结构体前体的储能弹性模量(G’)变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上。具体而言，通过为结构体前体的玻璃化转变温度、结晶温度以上的温度，能够为结构体前体的储能弹性模量(G’)变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上，但更优选赋予相对于结构体前体的熔点或软化点高10℃以上，并且，结构体前体的热分解温度以下的温度。需要说明的是，在加热工序中，如果结构体前体的储能弹性模量(G’)为1.2×10⁸Pa以上，则有时向模的赋形(形状的形成)变得困难，因此在加热工序中，将结构体前体加热到结构体前体的储能弹性模量(G’)变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上是重要的。

在本发明的制造方法中，在赋形工序中，需要以通过加热使结构体前体膨胀，使其与第1构件密合的方式进行赋形。通过此时的结构体前体的膨胀，与第1构件密合而被一体化，第1构件与第2构件被复合化，获得复合结构体。进一步在赋形工序中通过使结构体前体膨胀从而形成空隙，将结构体前体向成为第2构件的结构体转变。此时，加热工序和赋形工序可以用不同的装置实施，例如可举出，从将结构体前体有效果地加热的观点考虑，在加热工序中以加热源与结构体前体接触的方式进行加热，在赋形工序中为了使膨胀易于进行而与加热源分开。在用不同的装置实施加热工序和赋形工序的情况下，加热工序与赋形工序作为分开的工序进行。此外从生产性的观点考虑，优选用相同装置实施加热工序和赋形工序，可以抑制装置间的移送时的成型构件的温度降低。需要说明的是，在用相同装置实施加热工序和赋形工序的情况下，加热工序与赋形工序在1个工序中连续或并行进行。通过加热工序中的加热而结构体前体的储能弹性模量开始降低，虽然根据所使用的结构体前体而不同，但如果低于某储能弹性模量则赋形工序中的结构体前体的膨胀开始。此时，在储能弹性模量的降低急剧的情况下(加热时的温度上升急剧的情况下)，结构体前体的膨胀稍晚开始，在1个工序中连续地进行。此外在储能弹性模量的降低缓慢的情况下(在加热时的温度上升缓慢的情况下)，结构体前体的膨胀与加热工序的加热并行进行。

关于赋形工序的温度，由于使结构体前体膨胀的程度、结构体前体的储能弹性模量影响，因此不能一概而论，没有特别限定。另一方面，赋形工序的时间优选为15秒以上，更优选为30秒以上，进一步优选为1分钟以上。关于赋形工序的时间，没有特别上限，但从缩短成型周期的观点考虑，优选为30分钟以下，更优选为10分钟以下。

在本发明的制造方法中，在冷却工序中，需要将复合结构体冷却。关于冷却方法、时间，没有特别限定，但优选为下降到第2构件的结构体的储能弹性模量(G’)变为1.2×10⁸Pa以上的温度。从抑制对复合结构体进行操作时的变形的观点考虑，优选第2构件的结构体的储能弹性模量高，具体而言，优选相对于第2构件的结构体的熔点或软化点低30℃以上，从缩短成型周期的观点考虑优选低50℃以上。

本发明涉及的复合结构体的制造方法优选在赋形工序以后，具有通过加压将复合结构体2成型的成型工序。通过将与第1构件密合的第2构件与第1构件一起加压，可以获得具有进一步复杂形状的复合结构体。此时，由于第2构件为具有膨胀性的状态，因此也能够追随向复杂形状的成型。作为通过加压将复合结构体成型的成型工序的方法，可举出在安装于加压机的模具内配置复合结构体，进行加压而在表面成型形状的方法等。需要说明的是，该成型工序可以在赋形工序与冷却工序之间进行，此外也可以在冷却工序之后进行。

本发明涉及的复合结构体的制造方法优选在赋形工序以后，具备局部进行加压而使复合结构体变形的变形工序。与上述成型工序同样地，由于第2构件为具有膨胀性的状态，因此即使对复杂变形也能够追随。作为局部进行加压而将复合结构体变形的变形工序的方法，可举出固定于折弯机、夹具而局部进行加压，使形状变形的方法等。此外在如弯曲变形那样使复合结构体部分变形的情况下，优选在变形工序中，将进行变形的位置的至少一部分加热，同时也可以选择性地进行对不想要变形的位置不进行加热。需要说明的是，该变形工序可以在赋形工序与冷却工序之间进行，此外也可以在冷却工序之后进行。

＜第1构件＞

本发明的制造方法中，需要第1构件在加热工序的温度下的弯曲弹性模量为5GPa以上，更优选为8GPa以上。在加热工序的加热温度下第1构件的弯曲弹性模量为5GPa以上的情况下，仅通过第1构件就能够保持形状，能够使用第1构件作为模，从第1构件的固定等其它设备的使用、配置工序的简化成为可能的方面考虑也是优选的。

此外第1构件的线膨胀系数优选为50×10^-6/℃以下。通过使用具有这样的线膨胀系数的构件作为第1构件，即使通过加热工序和赋形工序的加热，第1构件的尺寸变化也少，能够高精度地制造作为目标的复合结构体。此外如果通过在冷却工序中冷却而第1构件从通过赋形工序而第2构件与第1构件密合的状态大幅收缩，则有时第1构件与第2构件的密合状态降低，因此第1构件的线膨胀系数优选为50×10^-6/℃以下。

第1构件优选为选自纤维增强热固性树脂构件、纤维增强热塑性树脂构件、金属构件、和陶瓷构件中的构件。从轻量性的观点考虑，作为第1构件，优选使用纤维增强热固性树脂构件、纤维增强热塑性树脂构件。从导电性、散热性的观点考虑，作为第1构件，优选使用金属构件。从耐热性、耐磨耗性、耐腐蚀性的观点考虑，作为第1构件，优选使用陶瓷构件。

作为适合作为第1构件的纤维增强热固性树脂构件和纤维增强热塑性树脂构件，没有特别限定，只要是由后述的增强纤维和热固性树脂或热塑性树脂构成的构件即可。特别是，从操作性的观点考虑优选为树脂被预先含浸于增强纤维的片状。

作为适合作为第1构件的金属构件，没有特别限定，可举出选自铝合金、镁合金和钛合金中的至少一种。这些金属可以根据目标的用途、物性来选择，例如，作为铝合金，可举出Al-Cu系的A2017、A2024、Al-Mn系的A3003、A3004、Al-Si系的A4032、Al-Mg系的A5005、A5052、A5083、Al-Mg-Si系的A6061、A6063、Al-Zn系的A7075等。此外，可以使用成为铝合金的原料的工业用纯铝，可举出A1050、A1100、A1200等。作为镁合金，可举出例如，Mg-Al-Zn系的AZ31、AZ61、AZ91等。关于纯镁，虽然板状的纯镁缺乏流通，但可以作为本申请的金属材料使用。作为钛合金，可举出11～23种的添加了钯的合金、添加了钴和钯的合金、相当于50种(α合金)、60种(α-β合金)、80种(β合金)的Ti-6Al-4V等。此外，可以使用成为钛合金的原料的工业用纯钛，可举出1～4种的TP270H等。

第1构件的厚度优选为0.1mm以上，从抑制相对于成为第2构件的结构体前体的膨胀的无意的变形，提高与第2构件的密合的观点考虑，第1构件的厚度更优选为0.5mm以上，从第1构件的操作性的观点考虑，进一步优选为1.0mm以上。第1构件的厚度的上限值没有特别限定，从轻量性和形状成型性、形状变形性的观点考虑，优选为10mm以下，更优选为5mm以下。在第1构件的厚度小于0.1mm的情况下，例如，在使用了金属箔、树脂膜的情况下，有时操作可能变得困难，此外，不能抑制通过成为第2构件的结构体前体的膨胀而无意的变形，不能发挥作为模的作用，有时难以获得作为目标的复合结构体，因此不优选。

关于第1构件的形状，没有特别限定，期望为圆柱状、多棱柱状、或它们的筒状、平板、L字状、箱状。其中，从复合结构体的制造的容易性的观点考虑，优选为筒状，在加热工序以后，即使在没有加压机、固定用的夹具的环境下也可以容易获得复合结构体。从获得大型成型品的观点考虑，优选为平板、L字状、箱状，虽然需要加压机、固定用的夹具等，但能够比较容易地获得，因此成本低。

＜第2构件(结构体)＞

本发明的制造方法所使用的第2构件的结构体包含树脂、增强纤维和空隙。

在本发明中的1个方案中，结构体中的树脂期望包含至少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、进一步聚苯乙烯系、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期望使用聚烯烃，从强度的观点考虑期望使用聚酰胺，从表面外观的观点考虑期望使用聚碳酸酯、苯乙烯系树脂那样的非晶性树脂，从耐热性的观点考虑期望使用聚芳硫醚，从连续使用温度的观点考虑期望使用聚醚醚酮，进一步从耐化学品性的观点考虑期望使用氟系树脂。

在本发明中的1个方案中，期望结构体中的树脂包含至少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、和将它们的至少2种掺混而得的树脂。

此外，相对于上述树脂，在不损害本发明的目的的范围内，本发明涉及的结构体或结构体前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、防着色剂、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、抑泡剂、或偶联剂。

本发明中的第2构件的结构体在将第2构件的结构体设为100体积％时，优选满足以下条件。

(1)树脂的体积含有率为2.5～85体积％

(2)增强纤维的体积含有率为0.5～55体积％

(3)空隙的体积含有率为10～97体积％

本发明中的第2构件的结构体中的树脂的体积含有率优选在2.5体积％以上且85体积％以下的范围内。在树脂的体积含有率为2.5体积％以上的情况下，可以将结构体中的增强纤维彼此粘结，使增强纤维的增强效果充分，可以满足结构体的力学特性、特别是弯曲特性，因此是期望的。另一方面，如果树脂的体积含有率为85体积％以下则不妨碍空隙的形成，因此是优选的。

作为增强纤维，可以例示铝、黄铜、不锈钢等金属纤维、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、聚乙烯等有机纤维、碳化硅、氮化硅等无机纤维。此外，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、采用捆扎剂的处理、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，期望使用比强度、比刚性优异的PAN系、沥青系、人造丝系等碳纤维。此外，从提高所得的第2构件的结构体的经济性的观点考虑，期望使用玻璃纤维，特别是从力学特性与经济性的平衡考虑，期望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，期望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，期望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，可以更期望使用强度与弹性模量等力学特性优异的PAN系的碳纤维。

如上所述，期望本发明中的第2构件的结构体中的增强纤维的体积含有率在0.5体积％以上且55体积％以下的范围内。在增强纤维的体积含有率为0.5体积％以上的情况下，可以使来源于增强纤维的增强效果充分，因此是期望的。另一方面，在增强纤维的体积含有率为55体积％以下的情况下，树脂相对于增强纤维的体积含有率相对变多，可以将结构体中的增强纤维彼此粘结，使增强纤维的增强效果充分，因此可以满足结构体和复合结构体的力学特性、特别是弯曲特性，因此是期望的。

期望第2构件的结构体中的增强纤维不连续，大致单丝状并且随机地分散着。通过使增强纤维为这样的形态，在施加外力而将片状的结构体前体或结构体成型的情况下，向复杂形状的赋形变得容易。此外，通过使增强纤维为这样的形态，由增强纤维形成的空隙致密化，结构体中的增强纤维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，所谓增强纤维大致单丝状，是指增强纤维的单丝以小于500根的细纤度丝束存在。进一步期望为单丝状。

这里，所谓大致单丝状、或单丝状地分散着，是指对于在第2构件的结构体中任意选择的增强纤维，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，是单纤维和与该单纤维接触的单纤维形成的角度，定义为接触的单纤维彼此所形成的角度之中，在0°以上且90°以下的范围内的锐角侧的角度。使用附图对该二维接触角进一步进行说明。图2是显示从面方向(图2(a))和厚度方向(图2(b))观察时的第2构件的结构体所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。如果以单纤维1a作为基准，则观察到单纤维1a在图2(a)中与单纤维1b～1f相交，但在图2(b)中单纤维1a与单纤维1e、1f不接触。在该情况下，关于成为基准的单纤维1a，成为二维接触角的评价对象的是单纤维1b～1d，是接触的2个单纤维所形成的2个角度之中，在0°以上且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，可以例示例如从第2构件的结构体的表面观察增强纤维的取向的方法。在该情况下，通过对结构体的表面进行研磨使增强纤维露出，从而更易于观察增强纤维。此外，也可以例示进行X射线CT透射观察而拍摄增强纤维的取向图像的方法。在X射线透射性高的增强纤维的情况下，如果预先在增强纤维中混合示踪用的纤维、或对增强纤维涂布示踪用的药剂，则易于观察增强纤维，因此是期望的。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观察增强纤维的取向的方法。

基于上述观察方法，纤维分散率通过以下步骤测定。即，测定任意选择的单纤维(图2中的单纤维1a)与和其接触的全部单纤维(图2中的单纤维1b～1d)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与二维接触角为1°以上的单纤维的根数的比率算出比例。

进一步，特别期望增强纤维随机地分散着。这里，所谓增强纤维随机地分散着，是指第2构件的结构体中的任意选择的增强纤维的二维取向角的算术平均值在30°以上且60°以下的范围内。所谓这样的二维取向角，是由增强纤维的单纤维和与该单纤维交叉的单纤维形成的角度，定义为交叉的单纤维彼此所形成的角度之中，在0°以上且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进行说明。在图2(a)、(b)中，如果以单纤维1a作为基准，则单纤维1a与其它单纤维1b～1f交叉。这里，所谓交叉，是指在进行观察的二维平面中，观察到成为基准的单纤维与其它单纤维相交的状态，单纤维1a与单纤维1b～1f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，在对成为基准的单纤维1a进行观察的情况下，单纤维1b～1f全部为二维取向角的评价对象，在图2(a)中二维取向角为交叉的2个单纤维形成的2个角度之中，在0°以上且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的取向的方法，可以采取与上述的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，测定任意选择的单纤维(图2中的单纤维1a)与和其交叉的全部单纤维(图2中的单纤维1b～1f)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数的情况下，可以代替使用任意选择20根交叉的其它单纤维进行了测定的算术平均值。以其它单纤维作为基准将该测定重复合计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。

通过增强纤维大致单丝状并且随机地分散着，可以将通过上述的大致单丝状地分散的增强纤维而提供的性能提高到最大限度。此外，在第2构件的结构体中可以对力学特性赋予各向同性。从这样的观点考虑，期望增强纤维的纤维分散率为90％以上，越接近于100％则越期望。此外，期望增强纤维的二维取向角的算术平均值在40°以上且50°以下的范围内，越接近于作为理想的角度的45°则越期望。

另一方面，作为增强纤维不采用无纺织物的形态的例子，有增强纤维沿一个方向排列而成的片基材、织物基材、和无皱折(non-crimp)基材等。这些形态由于增强纤维被规则地紧密配置，因此结构体中的空隙变少，树脂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。

作为增强纤维的形态，可以为与结构体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，但从使树脂容易含浸，或可以容易地调整其量的观点考虑，期望为不连续性增强纤维。

本发明中的增强纤维采用无纺织物状的形态从树脂向增强纤维的含浸容易性的观点考虑是期望的。进一步，通过增强纤维具有无纺织物状的形态，从而除了无纺织物本身的操作性容易以外，一般而言即使在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，因此是期望的。这里，所谓无纺织物状的形态，是指增强纤维的丝束和/或单丝没有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，将它们总称为增强纤维毡)。

作为构成第2构件的结构体的增强纤维毡的制造方法，有例如将增强纤维预先分散成丝束和/或大致单丝状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利用空气流进行分散片化的气流成网法、将增强纤维一边机械地梳分一边整理形状进行片化的梳棉法等干式工艺、采用将增强纤维在水中搅拌进行抄纸的Radright(ラドライト)法的湿式工艺作为公知技术。作为使增强纤维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、在移送分散液时抑制涡流的方法等。特别是，期望增强纤维毡通过湿式法制造，可以通过增加增强纤维的浓度、或调整分散液的流速(流量)和网格输送机的速度来容易地调整增强纤维毡的增强纤维的比例。例如，通过相对于分散液的流速使网格输送机的速度慢，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。增强纤维毡可以由单独的增强纤维构成，也可以增强纤维与粉末形状、纤维形状的基体树脂成分混合，或增强纤维与有机化合物、无机化合物混合，或增强纤维彼此被树脂成分填塞。

期望本发明的增强纤维的质均纤维长度在1mm以上且15mm以下的范围内。由此，可以提高增强纤维的增强效率，对第2构件的结构体提供优异的力学特性。在增强纤维的质均纤维长度为1mm以上的情况下，可以高效率地形成结构体中的空隙，因此能够使密度低，换言之，可以获得虽然为相同厚度但是轻量的结构体，因此是期望的。另一方面，在增强纤维的质均纤维长度为15mm以下的情况下，在结构体中增强纤维不易因为自重而弯曲，不阻碍力学特性的表现，因此是期望的。关于质均纤维长度，可以将结构体的树脂成分通过烧掉、溶出等方法而除去，从剩下的增强纤维任意选择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，是指被树脂被覆的增强纤维成为柱状的支持体，通过其重叠、或交叉而形成的空间。在例如将在增强纤维中预先含浸了树脂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的熔融或软化，增强纤维起毛从而形成空隙。这基于下述性质：在结构体前体中，通过加压而形成压缩状态的内部的增强纤维因为来源于其弹性模量的起毛力而起毛。

此外如上所述，第2构件的结构体中的空隙的体积含有率优选在10体积％以上且97体积％以下的范围内。通过空隙的体积含有率为10体积％以上，结构体的密度变低，因此可以满足轻量性，因此是期望的。另一方面，在空隙的含有率为97体积％以下的情况下，换言之，被覆在增强纤维周围的树脂的厚度变得充分，因此可以充分进行结构体中的增强纤维彼此的增强，力学特性变高，因此是期望的。期望空隙的含有率的上限值为97体积％。在本发明中，体积含有率将构成结构体的树脂、增强纤维和空隙各自的体积含有率的合计设为100体积％。

在将本发明涉及的第2构件的结构体的弯曲弹性模量设为Ec，将结构体的密度设为ρ时，期望以Ec^1/3·ρ^-1表示的结构体的比弯曲刚性在3以上且20以下的范围内。在结构体的比弯曲刚性为3以上的情况下，为弯曲弹性模量高、密度低的状态，可获得所希望的轻量化效果，因此是期望的。另一方面，对结构体的比弯曲刚性的上限值没有特别限制，但期望为20以下，通过为20以下，从轻量化效果与弯曲弹性模量的平衡优异的方面考虑是期望的。一般而言钢材、铝的比弯曲刚性为1.5以下，与这些金属材料相比成为极其优异的比弯曲刚性的范围。进一步为3以上，其比着眼于轻量化效果的碳纤维增强树脂复合材料的一般的比弯曲刚性2.3大，进一步期望为5以上。

本发明的结构体的弯曲弹性模量Ec为3GPa以上，期望为6GPa以上为好。在结构体的弯曲弹性模量Ec为3GPa以上的情况下，可以扩大作为结构体使用的范围，因此是期望的。此外，为了使结构体的设计容易，期望弯曲弹性模量具有各向同性。对弯曲弹性模量的上限不设限制，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，无论是在单独使用结构体的情况下，还是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进行构件的设计，为了供于实用，只要为50GPa就是充分的。

期望本发明的第2构件的结构体的密度ρ为0.9g/cm³以下。在结构体的密度ρ为0.9g/cm³以下的情况下，意味着制成结构体的情况下的质量减少，结果，对制成制品的情况下的质量的轻量化有贡献，因此是期望的。对密度的下限不设限制，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、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，无论是在单独使用结构体的情况下，还是在与其它构件合并使用的情况下，结构体本身的密度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，期望为0.03g/cm³以上。

＜结构体前体＞

本发明的制造方法所使用的结构体前体至少具有树脂和增强纤维。树脂和增强纤维可以根据目的而选择上述材料。

而且，在本发明的制造方法所使用的结构体前体中，树脂的体积含有率优选在2.5体积％以上且95体积％以下的范围内。在树脂的体积含有率为2.5体积％以上的情况下，可以将结构体中的增强纤维彼此粘结，使增强纤维的增强效果充分，结构体前体的力学特性、特别是操作性可以满足，因此是期望的。

在本发明的制造方法所使用的结构体前体中，期望增强纤维的体积含有率在0.5体积％以上且85体积％以下的范围内。在增强纤维的体积含有率为0.5体积％以上的情况下，可以使来源于增强纤维的增强效果充分，因此是期望的。另一方面，在增强纤维的体积含有率为85体积％以下的情况下，可以使增强纤维的增强效果充分，可以满足结构体的力学特性、特别是弯曲特性，因此是期望的。

本发明的制造方法所使用的结构体前体中的所谓空隙，是指被树脂被覆的增强纤维成为柱状的支持体，通过其重叠、或交叉而形成的空间。例如在使树脂预先含浸于增强纤维而获得结构体前体的情况下，有使树脂的含浸为未完全的状态的方法、通过使树脂从完全含浸的状态除去而形成空隙的方法。或者有将在增强纤维中预先含浸了树脂的结构体前体加热，通过伴随加热的树脂的熔融或软化，增强纤维起毛从而形成空隙的方法。

期望结构体前体中的空隙的体积含有率在0体积％以上且30体积％以下的范围内。在空隙的含有率为30体积％以下的情况下，在赋形工序中可以提高膨胀的程度，因此能够减少配置于第1构件的结构体前体的配置量，在配置工序可以简化方面是优选的。在本发明中，体积含有率将构成结构体前体的树脂、增强纤维和空隙各自的体积含有率的合计设为100体积％。

期望本发明的制造方法所使用的结构体前体由增强纤维所形成的毡和热固性树脂或热塑性树脂的任一者所形成的基体树脂形成，在由增强纤维形成的毡中预先含浸有树脂。通过使用这样的结构体前体，在配置工序中，能够容易地配置于第1构件，即使对复杂形状也能够容易地进行预成型。由增强纤维形成的毡期望为通过湿式抄纸法、干式抄纸法、气流成网法、和织造法之中的任一方法制造的无纺织物状。增强纤维采取无纺织物状的形态从树脂向增强纤维的含浸的容易性的观点考虑是期望的。进一步，通过增强纤维具有无纺织物状的形态，除了无纺织物本身的操作性容易以外，一般而言在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，因此是期望的。此外，通过使用使用了这样的无纺织物状的结构体前体，能够容易地获得轻量且力学特性优异的结构体。此外，在本发明中，热固性树脂与热塑性树脂可以被掺混，在该情况下，将构成树脂的成分之中，占据超过50质量％的量的成分作为树脂的名称。

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、双带压力机。在间歇式的情况下为前者，通过制成并列了加热用与冷却用的2机以上的间歇式加压系统，可以实现生产性的提高。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取无纺织物的形态的例子，有增强纤维沿一个方向排列而成的片基材、织物基材、和无皱折基材等。这些形态由于增强纤维被规则地紧密配置，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，因此如果使其为芯形成层则接合能力降低。此外，在树脂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。

期望构成结构体前体的基体树脂通过膜、粒子、纤维、和液体之中的任一形态被施与。由此，可以使树脂容易地含浸于由增强纤维形成的毡。

期望在结构体前体中包含发泡剂。由此，能够使第2构件的结构体更容易发泡，因此从轻量化的观点考虑是期望的。此外，可以对更细的模具形状表现高赋形性。作为发泡剂，有通过压缩气体的放压、气体等的物理变化而发泡的物理发泡剂和通过热分解、化学反应使气体产生的化学发泡剂。其中，将通过热分解而使氮气、碳酸气产生的化学发泡剂称为热分解型化学发泡剂。所谓热分解型化学发泡剂，是在常温下为液体或固体的化合物，是在被加热时分解或气化的化合物。此外，热分解型化学发泡剂优选为实质上不妨碍制造本发明涉及的第2构件的结构体的制造方法所使用的结构体前体的过程的热分解型化学发泡剂，热分解型化学发泡剂的分解温度优选在180～250℃的范围内。作为这样的热分解型化学发泡剂，可以例示偶氮二甲酰胺、偶氮二羧酸金属盐、二亚硝基五亚甲基四胺、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、4,4-氧基双、联四唑二铵等。

＜一体化复合结构体＞

可以在本发明的复合结构体的表面的至少一部分将其它构件一体化而制造一体化复合结构体。

本发明的一体化结构体的制造方法是在通过本发明的制造方法获得的复合结构体的表面的至少一部分进一步将其它构件一体化的一体化结构体的制造方法。

这里所谓其它构件，没有特别限定，可举出成为用于对制品安装复合结构体的连接部、用于收容在制品中的把持部、用于埋入到制品的被覆部的构件。

作为将这些其它构件与复合结构体一体化的方法，没有特别限制，有例如，使用粘接剂进行一体化的方法、使用螺栓、螺丝进行一体化的方法。在与热塑性的构件一体化的情况下，优选使用热熔接、振动熔接、超声波熔接、激光熔接、嵌件注塑成型、基体上注塑成型等。从成型周期的观点考虑，优选使用基体上成型、嵌件成型。

通过本发明的制造方法获得的复合结构体和一体化结构体可举出例如，“个人电脑、显示器、OA设备、移动电话、移动信息终端、PDA(电子手帐等移动信息终端)、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”、“发动机罩、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、门饰板、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、或“高尔夫球杆、球拍、自行车、轮椅等的各种框架、钓鱼竿、滑雪板、雪地滑板”等体育用品和体育用品用结构材。从力学特性的观点考虑，期望使用汽车内外装、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、运输用箱体、建材。其中，特别适合于由多个部件构成的模块构件。此外，通过本发明的制造方法获得的圆柱状、多棱柱状、它们的筒状的结构体能够用于例如汽车的立柱、自行车的框架、各种体育竞技用的球拍框架、球杆、建筑物的柱、梁等。

实施例

以下，使用实施例具体地说明本发明。但是，本发明不限定于以下实施例。

＜评价、测定方法＞

(1)第2构件的结构体的密度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密度。试验片切出纵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。由所得的质量M和体积V、通过下式算出表观密度ρ。

ρ[g/cm³]＝10³×M[g]/V[mm³]

(2)弯曲试验

作为试验片，将与实施例和比较例中获得的第2构件的结构体同样组成的平板，以成为ISO178法(1993)所记载的厚度的方式制作出平板。从制作的平板切出试验片，按照ISO178法(1993)测定了弯曲弹性模量。关于试验片，对将任意方向设为0°方向的情况下+45°、-45°、90°方向这4个方向切出而制作试验片，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成型品的比弯曲刚性。

比弯曲刚性＝Ec^1/3/ρ

(3)结构体前体的储能弹性模量(G’)

将结构体前体的测定样品(厚度0.5mm，宽度10mm)，通过动态粘弹性解析(DMA)，在升温速度5℃/分钟、扭转振动频率0.5Hz、应变量0.1％的条件下升温进行了评价。在该评价条件中，求出各工序中的结构体前体的到达温度下的储能弹性模量(G’)。这里，作为测定装置，使用了TAインスツルメンツ社制ARES。

(4)恒温弯曲试验(加热工序的温度下的第1构件的弯曲弹性模量)

作为试验片，使用第1构件，与(2)同样地操作而制作出平板。从制作的平板切出试验片，在以成为根据(3)的测定结果而选出的加热工序的温度的方式设定的恒温槽内测定了弯曲弹性模量。将所得的结果的算术平均值设为第1构件的弯曲弹性模量E1。

(5)各构件的线膨胀系数的评价

以JIS K7197(1991)所规定的“塑料的采用热机械分析的线膨胀率试验方法”作为参考，评价了第1构件的线膨胀系数。本评价中的试验片使用了实施例或比较例中获得的各构件。此时，厚度设为各构件的厚度，以一边长度成为5mm的方式进行加工，制作出试验片。测定数设为n＝5，将平均值设为各构件的线膨胀系数。

(6)第2构件的结构体中的增强纤维的体积含有率Vf

测定了结构体的质量Ws后，将结构体在空气中在500℃下加热30分钟而将树脂成分烧掉，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)

(7)第2构件的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)对截面进行观察，以1000倍的倍率自结构体的表面等间隔地拍摄10处。关于各个图像，求出图像内的空隙的面积A_a。进一步，通过将空隙的面积A_a的合计除以图像整体的面积而算出空隙率。结构体的空隙的体积含有率是在5片试验片中分别拍摄各10处，由合计50处的空隙率通过算术平均而求出。

需要说明的是，在第2构件的结构体中，为了判断从表面到厚度方向的中点位置的空隙率与剩下的部分的空隙率不同的情况，在上述等间隔地拍摄到的10处，算出各自的空隙的体积含有率，分成空隙的体积含有率在0体积％以上且小于10体积％的范围内的情况、和空隙的体积含有率在10体积％以上且99体积％以下的情况而求出。

(8)第2构件的结构体中的树脂的体积含有率

使用由(6)、(7)求出的结构体中的增强纤维的体积含有率Vf和空隙的体积含有率Va的值，通过下式求出树脂的体积含有率Vr。

Vr(体积％)＝100-(Vf+Va)

Vr：树脂的体积含有率(体积％)

Vf：增强纤维的体积含有率(体积％)

Va：空隙的体积含有率(体积％)

(9)结构体前体的增强纤维、树脂、和空隙的体积含有率

与上述的(6)～(8)同样地操作而求出。

＜使用的材料＞

以下示出评价所使用的材料。

[材料1]

从以聚丙烯腈作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。作为该连续碳纤维的增强纤维的特性如下所述。

单纤维直径：7μm

每单位长度的质量：1.6g/m

比重：1.8

抗拉强度：4600MPa

拉伸弹性模量：220GPa

将所得的增强纤维1用筒形切割机切割成6mm，获得了短切碳纤维。制作由水和表面活性剂(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，使用该分散液和上述短切碳纤维，使用图3所示的抄纸基材的制造装置，制造抄纸基材。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°)。在分散槽的上表面的开口部附带搅拌机，能够从开口部投入短切碳纤维和分散液(分散介质)。抄纸槽在底部具备具有宽度500mm的抄纸面的网格输送机，能够运送碳纤维基材(抄纸基材)的输送机与网格输送机连接。抄纸时使分散液中的碳纤维浓度为0.05质量％而进行。将进行抄纸而得的碳纤维基材在200℃的干燥炉中干燥30分钟。所得的碳纤维基材的宽度为500mm，长度为500mm，目付为100g/m²。

作为树脂，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”J105G)80重量％、和酸改性聚丙烯树脂(三井化学(株)制“アドマー”QB510)20重量％构成的目付100g/m²的片。将所得的碳纤维基材与树脂片以成为树脂片/碳纤维基材/树脂片的方式叠层而获得了叠层体。将所得的叠层体夹到2块金属板之间，在热盘温度为230℃的加压机中以面压3MPa与金属板一起进行加压、加热。5分钟后，停止加压机的加压，在热盘温度为100℃的加压机中以面压3MPa进行加压、冷却。5分钟后，停止加压机的加压，获得了成为结构体前体的厚度0.28mm、增强纤维体积含有率20％的材料1。通过上述测定方法测得的结构体前体的储能弹性模量(G’)为1.5×10⁶Pa。

[材料2]

将東レ(株)制“トレカ”预浸料P3252S-12设为材料2。

[材料3]

使用材料1中使用的短切碳纤维和聚丙烯树脂，用将料筒温度设定为230℃的双螺杆挤出机使聚丙烯树脂熔融混炼后，从挤出机的侧进料器投入短切碳纤维，进一步混炼。将进行了混炼的树脂以肠状(gut)拉出，使其冷却后，加工成长度6mm的颗粒，获得了增强纤维体积含有率20％的成为结构体前体的材料3。

(实施例1)

作为第1构件，准备内径30mm、长度300mm、厚度3mm的铝合金制的管。作为第2构件的结构体前体，从材料1切出成长度300mm、宽度850mm的大小而准备。如图4所示，使所得的结构体前体7为卷状体而配置在管3内。接着，放入到将气氛温度设定为230℃的热风干燥机内，使树脂(材料1中使用的聚丙烯树脂)为熔融状态。使用同样的构成，在事前研究中，用插入到结构体前体7的中心部的温度计测定结构体前体7的中心部的温度上升到设定温度附近为止的时间，反映到成型条件。此时从树脂熔融了的位置缓慢开始膨胀，如图1所示，管3内被由树脂4、增强纤维5、和空隙6形成的芯8(第2构件)充满。然后，将管3从干燥机取出，进行冷却，获得了复合结构体。物性、条件等示于表1中。

(实施例2)

作为第1构件，以成为与实施例1相同形状的方式使用材料2制作出管。此时，将管的长度方向设为0°，以构成成为[0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°]的方式将材料2叠层，卷绕于外径30mm的芯材，用高压釜在130℃下进行2小时的成型。使用所得的碳纤维增强热固性树脂制的管，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了复合结构体。物性、条件等示于表1中。

(实施例3)

作为第1构件，准备2个图5所示那样的截面成为“U”的长度300mm、宽度300mm、高度5mm、厚度2mm的铝合金制的箱。在箱中配置由切出成长度300mm、宽度300mm的10片材料1形成的第2构件。接着，以箱的高度成为15.2mm的方式固定，进行了2分钟赋形工序，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了复合结构体。物性、条件等示于表1中。

(实施例4)

作为第1构件，以成为与实施例3相同形状的方式使用材料2制作出箱。此时，将箱的长度方向设为0°，以构成成为[0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°]的方式将材料2叠层，赋形成长度300mm、宽度300mm、高度15.2mm的正方形的芯材，用高压釜在130℃进行了2小时成型。使用所得的碳纤维增强热固性树脂制的箱，进行了0.5分钟赋形工序，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了复合结构体。物性、条件等示于表1中。

(实施例5)

作为第2构件，准备85片由材料1形成的长度300mm、宽度10mm的长条状的结构体前体7A，如图6所示那样配置在管3中，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了复合结构体。物性、条件等示于表1中。

(实施例6)

与实施例3同样地操作，将实施直到赋形工序为止而得的构件配置于单侧具有凸形状的模具，进行加压，实施了成型工序。在保持压力的状态下实施冷却工序，获得了复合结构体。物性、条件等示于表2中。

(实施例7)

与实施例1同样地操作，将实施直到赋形工序为止而得的构件固定于弯管机，部分地实施了弯曲、变形工序。然后，进行冷却，获得了复合结构体。物性、条件等示于表2中。

(实施例8)

将实施例1中获得的复合结构体的长度方向的中央用加热枪加温直到表面温度变为230℃为止，以该状态持续加热5分钟。然后，与实施例7同样地操作，将复合结构体固定于弯管机，部分地实施了弯曲、变形工序。然后，进行冷却，获得了复合结构体。物性、条件等示于表2中。

(实施例9)

将实施例1中获得的复合结构体插入到模具内，以覆盖复合结构体的一端的方式将材料3注塑成型，获得了一体化复合结构体。物性、条件等示于表2中。

(比较例1)

不使用作为第1构件的铝合金制的管，使用安装了截面成为圆形的模具的加压成型机，除此以外，与实施例1同样地操作，实施了成型。为了从赋形工序转移到冷却工序，打开加压机的模具，结果第2构件与模具密合而被拉长，不能获得目标的形状。物性、条件等示于表3中。

(比较例2)

作为第1构件，使用了由材料1中使用的聚丙烯性树脂形成的管，除此以外，与实施例1同样地操作，实施了成型。与比较例1同样地，不能获得目标的形状。物性、条件等示于表3中。

(比较例3)

使干燥机的温度为150℃，除此以外，与实施例1同样地操作，实施了成型。由于结构体前体的储能弹性模量高，因此赋形工序中的膨胀不充分，不密合。物性、条件等示于表3中。

[表1]

[表2]

[表3]

在上述的实施例1～5中，可以容易地形成各种形状，可获得轻量性和力学特性优异的复合结构体。此外，由于不使用辅助材料、加压成型机，因此可以不需要高成本地获得复合结构体。此外，在实施例1、2、5中，由于使用筒状的管，因此冷却工序的冷却也不需要占有装置(模具)，因此可以缩短成型周期。此外在实施例6中，对所得的复合结构体的截面进行确认，结果可以以第2构件与所成型的第1构件密合的状态获得进一步复杂的形状。在实施例7中，与实施例6同样地可以获得第2构件与第1构件密合了的复合结构体。进一步在实施例8中，将进行变形的位置部分地加热，能够与实施例7同样地变形。这显示出即使在组装这样的复合结构体的位置也可以简单地进行尺寸、形状修正，进行组装。在实施例9中，所得的一体化复合结构体能够成为例如具有握柄(把手部)的管，因此可以作为轮椅、移动用车体的框架而使用。

另一方面，在比较例1中，在转移到冷却工序时第2构件变形，不能获得作为目标的结构体。在这样的情况下，冷却工序中第2构件完全固化为止需要时间，因此成型周期变长。此外需要加压机、模具等装置，需要成本。在比较例2中，由于第1构件的加热工序中的弯曲弹性模量过低，因此在转移到冷却工序时变形，不能获得作为目标的复合结构体。在这样的情况下，也与比较例1同样地成型周期长时间化。在比较例3中，第2构件的膨胀不充分，获得了与第1构件的密合不充分的复合结构体。

产业可利用性

根据本发明，可以不需要高成本地提供形成复杂形状，轻量性和力学特性优异的复合结构体。

符号的说明

1a～1f 单纤维

2 复合结构体

3 管(第1构件)

4 树脂

5 增强纤维

6 空隙

7 结构体前体

8 芯(第2构件)。

Claims (12)

1.一种复合结构体的制造方法，是第1构件、与第2构件的结构体被一体化而成的复合结构体的制造方法，其具有下述工序：

配置工序，对由所述第1构件构成的模配置由增强纤维形成的毡中预先含浸有树脂的结构体前体，在所述结构体前体中，增强纤维通过加压而形成压缩状态；

加热工序，将所述结构体前体加热到所述结构体前体的储能弹性模量G’变为小于1.2×10⁸Pa的温度以上；

赋形工序，通过加热使所述结构体前体膨胀，使其作为第2构件的结构体而与第1构件密合，从而获得复合结构体；以及

冷却工序，将所述复合结构体冷却，

其中，所述第1构件在所述加热工序的温度下的弯曲弹性模量为5GPa以上，

所述第2构件的结构体包含树脂、增强纤维和空隙。

2.根据权利要求1所述的复合结构体的制造方法，在所述赋形工序之后，具有下述成型工序：通过加压使所述复合结构体成型。

3.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，在所述赋形工序之后，具备下述变形工序：局部进行加压，使所述复合结构体变形。

4.根据权利要求3所述的复合结构体的制造方法，在所述变形工序中，将进行变形的位置的至少一部分加热。

5.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述第1构件的线膨胀系数为50×10^-6/℃以下。

6.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述第1构件为选自纤维增强热固性树脂构件、纤维增强热塑性树脂构件、金属构件、和陶瓷构件中的构件。

7.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述第1构件的厚度为0.1mm以上。

8.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述第2构件的结构体满足以下的(1)～(3)，

(1)所述树脂的体积含有率为2.5～85体积％，

(2)所述增强纤维的体积含有率为0.5～55体积％，

(3)所述空隙的体积含有率为10～97体积％。

9.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述结构体前体满足以下的(4)～(6)，

(4)所述树脂的体积含有率为2.5～95体积％，

(5)所述增强纤维的体积含有率为0.5～85体积％，

(6)所述空隙的体积含有率为0～30体积％。

10.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述第2构件的结构体的密度ρ为0.9g/cm³以下。

11.根据权利要求1或2所述的复合结构体的制造方法，所述第2构件的结构体中的增强纤维不连续，大致单丝状并且无规则地分散着。

12.一种一体化复合结构体的制造方法，将通过权利要求1～11中任一项所述的制造方法获得的复合结构体的表面的至少一部分进一步与其它构件一体化。

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