JP2019026703A - 成形用材料および成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】成形性が良好でかつ成形後の機械的強度が高い成形用材料、ならびに、寸法精度および機械的強度が高い成形体を提供すること。
【解決手段】成形用材料１０（本発明の成形用材料）は、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とを含む基部２０と、基部２０の上面および下面にそれぞれ設けられ織布３２を含むプリプレグ３０と、を有している。そして、成形用材料１０は、加熱されたときに成形性（易形状賦形性）を有する。また、成形用材料１０は、さらに、発泡剤を含むことが好ましい。また、繊維２２は、無機繊維であることが好ましく、基部２０は、抄造体であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形用材料および成形体に関するものである。

航空機や自動車等に用いられる構造材料には、さらなる軽量化が求められている。軽量化によって航空機や自動車の燃料消費量を抑えることができる。

このような構造材料としては、例えば、エポキシ樹脂を含浸させた炭素繊維強化複合材料を面材とし、ポリエーテルイミド樹脂の発泡材をコアとした複合材サンドイッチ構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このようなサンドイッチ構造では、表面が炭素繊維強化複合材料で覆われているため、均一でかつ気泡のない表面が得られる。また、コアでは、独立気泡セルが含まれているため、湿気の侵入を抑制しつつ、構造材料の軽量化が図られている。

特開２００２−２２５２１０号公報

しかしながら、用途によっては、特許文献１に記載の構造材料では機械的強度が不足する場合がある。このため、軽量化を損なうことなく機械的強度を高める技術が求められている。

また、特許文献１に記載の構造材料は、成形性が低いため、成形後の寸法精度が低いという課題がある。

本発明の目的は、成形性が良好でかつ成形後の機械的強度が高い成形用材料、ならびに、寸法精度および機械的強度が高い成形体を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１） 第１熱硬化性樹脂と繊維とを含み、互いに対向する２つの面を備える基部と、
前記２つの面のうちの一方に少なくとも設けられている織布と、
を有し、
加熱されたときに成形性を有することを特徴とする成形用材料。

（２） 前記基部は、さらに、空孔を含む上記（１）に記載の成形用材料。
（３） 前記繊維は、無機繊維である上記（１）または（２）に記載の成形用材料。

（４） 前記基部は、抄造体である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の成形用材料。

（５） さらに、前記織布に含浸されている第２熱硬化性樹脂を有する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の成形用材料。

（６） 前記第１熱硬化性樹脂はフェノール樹脂であり、前記第２熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である上記（５）に記載の成形用材料。

（７） 前記織布は、前記２つの面の双方に設けられている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の成形用材料。

（８） 上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の成形用材料の硬化物を有することを特徴とする成形体。

本発明によれば、成形性が良好でかつ成形後の機械的強度が高い成形用材料が得られる。
また、本発明によれば、寸法精度および機械的強度が高い成形体が得られる。

本発明の成形用材料の実施形態を示す断面図である。 図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。 図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。 図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。 図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。 図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。 図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。 図１に示す成形用材料を用いて成形体を製造する方法の一例を説明するための図である。 本発明の成形体の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の成形用材料および成形体について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜成形用材料＞
まず、本実施形態に係る成形用材料について説明する。

図１は、本発明の成形用材料の実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図１における下方を「下」、上方を「上」という。

図１に示す成形用材料１０は、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とを含む基部２０と、基部２０の上面および下面（互いに対向する２つの面）にそれぞれ設けられているプリプレグ３０と、を有している。このような成形用材料１０は、加熱されたときに成形性（易形状賦形性）を有する。このため、成形されることにより、目的とする形状をなす成形体を効率よく製造することができる。また、樹脂や繊維等の軽量な材料で構成されているため全体として軽量であるとともに、プリプレグ３０が織布を含んでいるため表面の機械的強度に優れたものとなる。

したがって、かかる成形用材料１０は、成形性が良好でかつ成形後の機械的強度が高いものとなる。

（基部）
基部２０は、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とを含んでいる。すなわち、基部２０では、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とが混在していることにより、その後の成形に伴い、第１熱硬化性樹脂２１の硬化物のマトリックスに繊維２２が分散し、複合化される。このようにして得られる成形体は、寸法精度および機械的強度が高いものとなる。

なお、基部２０は、図１に示すような中実の平板状であってもよく、平面視で所望のパターン（例えばハニカムパターン等）を有する平板状であってもよい。後者の場合、前者に比べて基部２０の軽量化が図られるため、より軽量化が図られた成形体を実現することができる。

−第１繊維−
繊維２２は、成形用材料１０を成形して得られる成形体の機械的特性を高めることに寄与する。また、繊維２２は、一般に第１熱硬化性樹脂２１等よりも熱伝導性や導電性が高い場合が多いため、成形体の熱伝導性や導電性を高めることにも寄与する。

このような繊維２２としては、例えば、繊維糸または長い繊維束を所定の長さに切断することによって得られたものが用いられる。

繊維２２の平均長さは、特に限定されないが、１ｍｍ以上であるのが好ましく、２ｍｍ以上であるのがより好ましく、４ｍｍ以上であるのがさらに好ましい。繊維２２の平均長さを前記範囲内に設定することにより、成形体の機械的特性を十分に高めることができる。特に第１熱硬化性樹脂２１の機械的特性が比較的低い場合であっても、繊維２２によってそれを十分に補うことができる。その結果、機械的特性が特に良好な成形体が得られる。

繊維２２の平均長さの上限値は、特に限定されないが、例えば１００ｍｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、成形体を製造するにあたって繊維２２を分散媒に分散させるとき、その分散性が良好になる。その結果、均質な構造の成形体が得られるため、最終的に機械的特性に優れた成形体が得られる。

なお、繊維２２の平均長さとは、成形体の第１熱硬化性樹脂２１を溶解する等して取り出された任意の１００本以上の繊維２２について、その長さを測定し、平均した値のことをいう。

一方、繊維２２の平均径は、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜８０μｍ程度であるのがより好ましい。繊維２２の平均径を前記範囲内に設定することにより、成形体の機械的特性を高めつつ、成形体を製造するときの成形性を高めることができる。

なお、繊維２２の平均径とは、成形体の第１熱硬化性樹脂２１を溶解する等して取り出された任意の１００本以上の繊維２２について、その径を測定し、平均した値のことをいう。

また、繊維２２の径に対する長さの比（長さ／径）は、１０以上であるのが好ましく、１００以上であるのがより好ましい。これにより、繊維２２が上記のような効果をより確実に発揮する。

このような繊維２２としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミニウム繊維、銅繊維、ステンレス鋼繊維、黄銅繊維、チタン繊維、鋼繊維、リン青銅繊維のような金属繊維、綿繊維、絹繊維、木質繊維のような天然繊維、アルミナ繊維のようなセラミック繊維、全芳香族ポリアミド（アラミド）、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ（パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール）（ＰＢＺＴ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（パラ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）のような有機繊維等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を含むもの（複数種の繊維が混在したもの）が用いられる。

このうち、繊維２２として、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維のような無機繊維を用いることが好ましい。これにより、成形体の機械的特性を特に高めることができる。また、無機繊維特有の特性、例えば熱伝導性、導電性等の特性を成形体に付加することができる。その結果、成形体の付加価値を高めることができる。

なお、繊維２２には、必要に応じて、カップリング剤処理、サイジング剤処理、界面活性剤処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理等の表面処理が施されていてもよい。

このうち、カップリング剤としては、例えば、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランのようなアミノ基含有アルコキシシラン、およびそれらの加水分解物等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を含むものが用いられる。

また、サイジング剤としては、例えば、酸、酸無水物、アルコール、ハロゲン化試薬、イソシアナート、アルコキシシラン、オキシラン（エポキシ）等の環状エーテル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、エポキシ変性ウレタン樹脂、アミン変性芳香族エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を含むものが用いられる。

一方、前述した有機繊維を用いることにより、成形体のさらなる軽量化を図ることができる。また、有機繊維の中には無機繊維よりも高い機械的特性を有するものも多い。したがって、有機繊維の最適な選択によって、軽量化と高い機械的特性とを高度に両立させた成形体を実現することが可能である。

また、無機繊維と有機繊維とを併用することにより、無機繊維によってもたらされる効果と、有機繊維によってもたらされる効果と、を両立させることができ、より付加価値の高い成形体を実現することができる。

基部２０における繊維２２の含有量は、特に限定されないが、第１熱硬化性樹脂２１の５〜３００体積％程度であるのが好ましく、１０〜１５０体積％程度であるのがより好ましく、２０〜９０体積％程度であるのがさらに好ましい。繊維２２の含有量を前記範囲内に設定することにより、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２との量的なバランスが最適化されるため、成形体の機械的特性を特に高めることができる。すなわち、繊維２２の含有量が前記下限値を下回ると、繊維２２の含有量が相対的に不足するため、第１熱硬化性樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、繊維２２による補強作用が低減し、成形体の機械的特性が低下するおそれがある。一方、繊維２２の含有量が前記上限値を上回ると、第１熱硬化性樹脂２１の含有量が相対的に不足するため、第１熱硬化性樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、繊維２２同士を結着するという第１熱硬化性樹脂２１の作用が低減し、成形体の機械的特性が低下するおそれがある。

なお、図１に示す繊維２２の形状は、一例であり、図示したような直線状には限定されず、いかなる形状であってもよい。

また、繊維２２は、成形体中においていかなる方向に配向していてもよいが、好ましくは表面と平行になるように配向しているのが好ましい。これにより、成形体の表面の引張方向において靭性を高めることができる。

−第１熱硬化性樹脂−
第１熱硬化性樹脂２１は、基部２０に成形性を付与したり、繊維２２同士を結着するバインダーとして機能したりする。したがって、第１熱硬化性樹脂２１としては、このような機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケイ素樹脂、ビニルエステル樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂等が挙げられる。なお、第１熱硬化性樹脂２１には、これらのうちの１種が含まれていてもよく、２種以上が含まれていてもよい。

第１熱硬化性樹脂２１は、特にフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂およびビスマレイミド系樹脂のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。これにより、成形体の機械的特性および耐熱性を特に高めることができる。

このうち、フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂のようなノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油のような変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。

これらの中でも、コストおよび成形性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。

フェノール樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１０００〜１５０００程度であるのが好ましい。なお、フェノール樹脂の重量平均分子量が前記下限値を下回ると、第１熱硬化性樹脂２１の粘度が低くなり過ぎて製造時の成形が難しくなるおそれがある。一方、フェノール樹脂の重量平均分子量が前記上限値を上回ると、第１熱硬化性樹脂２１の粘度が高くなり過ぎて製造時の成形性が低下するおそれがある。

フェノール樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されたポリスチレン換算の重量平均分子量として求めることができる。

エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型のようなビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のようなノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型、臭素化フェノールノボラック型のような臭素化型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂、アラルキル変性エポキシ樹脂等が挙げられる。

これらの中でも、高流動性や成形性等の観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂またはノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。

また、比較的分子量の低いビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂またはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。

さらに、耐熱性の観点から、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂がさらに好ましく用いられ、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂が特に好ましく用いられる。

ビスマレイミド系樹脂としては、例えば、分子鎖の両末端にマレイミド基を有する樹脂であれば、特に限定されないが、ベンゼン環を有するものが好ましく、下記一般式（１）で表されるものがより好ましく用いられる。

［式中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、置換基を有していてもよい炭素数１〜４の炭化水素基または水素原子を表す。また、Ｒ^５は、２価の有機基を表す。］

ただし、ビスマレイミド系樹脂は、分子鎖の両末端以外にマレイミド基を有していてもよい。

ここで、有機基とは、炭素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基であり、炭素原子以外の原子としてはＯ、Ｓ、Ｎ等が挙げられる。

Ｒ^５は、好ましくはメチレン基と芳香環とエーテル結合（−Ｏ−）とが任意の順序で結合した主鎖構造を有し、主鎖上に置換基および側鎖の少なくとも一方を有していてもよい。主鎖構造に含まれるメチレン基と芳香環とエーテル結合との合計数は１５個以下である。上記の置換基または側鎖としては、例えば、炭素数３個以下の炭化水素基、マレイミド基、フェニレン基等が挙げられる。

ビスマレイミド系樹脂としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン、ｍ−フェニレンビスマレイミド、ｐ−フェニレンビスマレイミド、４−メチル−１，３−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンジマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンジマレイミド等が挙げられる。

なお、第１熱硬化性樹脂２１は、半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂は、成形用材料１０が加熱、加圧される際、硬化に至る。これにより、熱硬化性樹脂の特性が活かされるとともに、寸法精度が高い成形体が得られることとなる。

また、第１熱硬化性樹脂２１とともに、必要に応じて硬化剤が併用される。
例えば、第１熱硬化性樹脂２１としてノボラック型フェノール樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、通常、ヘキサメチレンテトラミンが用いられる。

また、例えば、第１熱硬化性樹脂２１としてエポキシ樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアミンジアミドのようなアミン化合物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物のような酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂のようなポリフェノール化合物、イミダゾール化合物等が用いられる。

これらの中でも、取り扱い性や環境面の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。特に、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、およびトリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤としては、硬化物の耐熱性がより向上し易いという観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。

また、例えば、第１熱硬化性樹脂２１としてビスマレイミド系樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、イミダゾール化合物が用いられる。
なお、硬化剤としては、上述したもののうちの１種または２種以上が用いられる。

一方、基部２０では、第１熱硬化性樹脂２１とともに熱可塑性樹脂が併用されていてもよい。これにより、成形用材料１０の成形性を特に高めることができ、より寸法精度が高い成形体が得られる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン等）、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

このうち、基部２０は、熱可塑性樹脂の中でもスーパーエンジニアリングプラスチックを含むことが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂がもたらす効果に加え、高い機械的特性という効果が付加されることとなる。なお、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。

第１熱硬化性樹脂２１の融点は、特に限定されないが、２００〜４００℃であるのが好ましく、２１０〜３９０℃であるのがより好ましく、２６０〜３８０℃であるのがさらに好ましい。このような融点の第１熱硬化性樹脂２１を用いることにより、成形体の機械的特性および耐熱性を十分に高めることができる。

なお、第１熱硬化性樹脂２１の融点が前記下限値を下回ると、基部２０の構成やその他の部位の構成によっては、成形体の高温時の寸法精度が低下するおそれがある。一方、第１熱硬化性樹脂２１の融点は前記上限値を上回ってもよいが、それに伴って一部の物性（例えば耐衝撃性等）が低下するおそれがある。

ここで、第１熱硬化性樹脂２１の融点は、原則として結晶融点のことであり、例えば、示差走査熱量計（ＤＳＣ−２９２０、ＴＡインスツルメント社製）により測定できる。

また、第１熱硬化性樹脂２１に結晶融点が存在せずガラス転移温度が存在する場合には、本明細書では、第１熱硬化性樹脂２１の融点はガラス転移温度も含むものとする。このガラス転移温度も、上記の示差走査熱量計により測定可能である。

さらに、第１熱硬化性樹脂２１が熱硬化性樹脂の場合であって結晶融点もガラス転移温度も存在しない場合には、本明細書では、第１熱硬化性樹脂２１の融点は熱硬化性樹脂の硬化物の耐熱温度も含むものとする。この耐熱温度は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１：１９９５の熱可塑性プラスチック一般試験方法に規定されている荷重たわみ温度とする。

−パルプ−
基部２０は、必要に応じてパルプを含んでいてもよい。パルプとは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、上記繊維２２とは異なるものである。パルプは、例えば繊維材料を機械的または化学的にフィブリル化することによって得ることができる。

また、成形体を例えば抄造法によって製造するとき、原料の凝集性を高めることができるので、効率よく安定的に抄造することができる。

パルプとしては、例えば、リンターパルプ、木材パルプのようなセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹のような天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）およびその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維およびそれらの共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維のような有機繊維等をフィブリル化したものが挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

また、基部２０におけるパルプの含有量は、特に限定されないが、第１熱硬化性樹脂２１の０．５〜１０質量％程度であるのが好ましく、１〜８質量％程度であるのがより好ましく、１．５〜５質量％程度であるのがさらに好ましい。これにより、機械的特性や熱伝導性がより良好な成形体を実現することができる。

また、パルプの平均径は、繊維２２の平均径より小さいことが好ましく、具体的には０．０１〜２μｍ程度であるのが好ましい。

また、パルプの平均長さは、特に限定されないが、０．１〜１００ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。

なお、パルプのフィブリル化の指標としては、ＢＥＴ比表面積が用いられる。パルプのＢＥＴ比表面積は、特に限定されないが、３〜２５ｍ^２／ｇ程度であるのが好ましく、５〜２０ｍ^２／ｇ程度であるのがより好ましい。これにより、パルプ同士あるいはパルプと繊維２２との絡み合いを十分に確保しつつ、基部２０を抄造法によって製造するときには抄造安定性を図ることができる。

−凝集剤−
基部２０は、必要に応じて凝集剤を含んでいてもよい。

凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

より具体的には、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。

また、基部２０における凝集剤の含有量は、特に限定されないが、第１熱硬化性樹脂２１の０．０１〜１．５質量％程度であるのが好ましく、０．０５〜１質量％程度であるのがより好ましく、０．１〜０．５質量％程度であるのがさらに好ましい。これにより、基部２０を例えば抄造法により製造するとき、脱水処理等を容易かつ安定的に行うことができ、最終的に均質で機械的特性に優れた成形体が得られる。

−空孔−
また、基部２０は、内部に空孔２３を含んでいてもよい。これにより、成形体の密度（比重）を低下させ、成形体の軽量化を図ることができる。

空孔２３は、基部２０に内包されている空間のことをいう。この空孔２３は、その１つ１つまたは複数個が連結したものが系外と隔離されている（第１熱硬化性樹脂２１等によって取り囲まれている）空間（独立気泡）であってもよく、系外と連通している空間（連続気泡）であってもよい。

基部２０の空孔率は、特に限定されないが、９０％以下であるのが好ましく、５％以上８５％以下であるのがより好ましく、１０％以上７０％以下であるのがさらに好ましい。空孔率を前記範囲内に設定することにより、成形体の軽量化と機械的特性とをバランスよく両立させることができる。すなわち、空孔率が前記下限値を下回ると、第１熱硬化性樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、成形体の軽量化が不十分になるおそれがある。一方、空孔率が前記上限値を上回ると、第１熱硬化性樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、成形体の機械的特性が低下するおそれがある。

なお、基部２０の空孔率は、例えば基部２０の断面の面積において、空孔２３が占める面積の割合（空孔２３の面積率）として求められる。

また、基部２０の厚さは、用途に応じて適宜設定され、特に限定されない。一例として、０．２〜１０００ｍｍ程度であるのが好ましく、１〜５００ｍｍ程度であるのがより好ましい。

−その他の添加剤−
基部２０は、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。

かかる添加剤としては、例えば、充填材、金属粉、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、硬化触媒、硬化助剤、顔料、耐光剤、帯電防止剤、抗菌剤、導電剤、分散剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

このうち、硬化助剤としては、例えば、イミダゾール化合物、三級アミン化合物、有機リン化合物、酸化マグネシウム等が挙げられる。

また、充填材には、例えば、無機充填材、有機充填材等が用いられる。具体的な構成材料としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化カルシウムのような酸化物類、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素のような窒化物類、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸銅のような硫化物類、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような水酸化物類、カオリナイト、タルク、天然マイカ、合成マイカのような鉱物類、炭化ケイ素のような炭化物類等が挙げられる。さらに、これらの粉末にカップリング剤処理のような表面処理が施されたものであってもよい。

また、充填材として、金属粉、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト、ポリビニルブチラール、木粉等が用いられてもよい。

また、離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。

また、カップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。

また、難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような金属水酸化物、アンチモン化合物、ハロゲン化合物、リン化合物、窒素化合物、ホウ素化合物等が挙げられる。

ここで、基部２０は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、後述する抄造体であるのが好ましい。抄造体は、繊維２２として長い繊維を含むことができる。このため、例えば基部２０を薄くしても機械的強度を高めることができ、信頼性の高い成形体を実現することができる。また、後述するように、空孔を含んだ基部２０を容易に製造し得ることから、成形体の軽量化に寄与する基部２０が得られる。さらに、抄造体は、易形状賦形性が高いことから、成形用材料１０に対しても易形状賦形性が付与されることとなる。その結果、寸法精度の高い成形体を製造可能な成形用材料１０を実現することができる。

（プリプレグ）
プリプレグ３０は、基部２０の上面および下面にそれぞれ設けられている。

図１に示すプリプレグ３０は、第２熱硬化性樹脂３１と、織布３２と、を含んでいる。そして、第２熱硬化性樹脂３１は、織布３２に含浸されている。

このようなプリプレグ３０は、前述した基部２０が加圧、成形されるとき、それとともに加圧、成形される。その際、プリプレグ３０に含まれる第２熱硬化性樹脂３１は、基部２０に含まれる第１熱硬化性樹脂２１とともに硬化するため、基部２０の硬化物とプリプレグ３０の硬化物とが一体化する。その結果、剥離等が少なく、信頼性の高い成形体が得られる。

かかる観点から、第２熱硬化性樹脂３１は、半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂は、成形用材料１０が加熱、加圧される際、硬化に至る。これにより、熱硬化性樹脂の特性が活かされるとともに、寸法精度が高い成形体が得られることとなる。

なお、本実施形態では、基部２０の上面および下面にそれぞれプリプレグ３０が設けられているが、プリプレグ３０は、いずれか一方のみに設けられていてもよい。

−織布−
織布３２は、例えば繊維束を経糸および緯糸として用い、織物としたものである。基部２０の上面および下面に少なくとも織布３２が設けられることにより、成形工程においては、この織布３２が基部２０とともに成形されることとなる。この際、基部２０に含まれる第１熱硬化性樹脂２１が溶融するため、織布３２は基部２０に貼り付くようにして成形される。その結果、得られる成形体では、織布３２が基部２０の硬化物を覆うようにして補強することとなる。

また、基部２０の両面に織布３２が設けられることにより、基部２０の硬化物を挟むようにして織布３２が補強される。その結果、表面のほとんどが織布３２で覆われ、機械的強度が特に高い成形体を実現することができる。

織布３２は、繊維束が織られることによって高密度化されているので、機械的強度に優れている。このため、得られる成形体の表面を織布３２が覆うことによって、機械的強度の高い成形体が得られる。特に、表面の硬度が高くなるため、軽量であってもキズや凹み等が発生しにくい成形体を実現することができる。

織布３２としては、例えば、ガラス織布、カーボンクロスのような炭素繊維織物、人造鉱物織物、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維等を含むポリアミド系樹脂繊維織布、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等を含むポリエステル系樹脂繊維織布、ポリイミド樹脂繊維織布、フッ素樹脂繊維織布等が挙げられる。

また、これらのうちの少なくとも１種を含み、異なる種類の繊維を一緒に織り込んだ複合織布であってもよく、これらのうちの少なくとも１種を含み、異なる種類の織布を重ねた複合織布であってもよい。

また、織布３２は、同種の織布を複数枚重ねたものであってもよい。
これらの中でも、織布３２としてはガラス織布が好ましく用いられる。これにより、低吸水性、高機械的強度および低熱膨張性を有する成形体を得ることができる。

ガラス織布に含まれるガラスとしては、例えば、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｌガラス、Ｔガラス、ＵＴガラス、Ｈガラス、Ｑガラス等が挙げられる。これらの中でも、Ｅガラス、ＮＥガラス、Ｌガラス、Ｓガラス、ＵＴガラス、ＴガラスおよびＱガラスのうちの少なくとも１種が好ましく用いられる。これにより、プリプレグ３０の高弾性化および低熱膨張性が顕著になることから、高機械的強度および低熱膨張性が特に良好な成形体が得られる。

また、織布３２の坪量（１ｍ^２当たりの織布３２の質量）は、９〜３００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、１０〜２３０ｇ／ｍ^２であるのがより好ましく、１０〜２０５ｇ／ｍ^２であるのがさらに好ましい。このような織布３２を用いることにより、織布３２に対する第２熱硬化性樹脂３１や第１熱硬化性樹脂２１の含浸性が高くなるとともに、織布３２の機械的特性および平坦性を十分に高めることができる。また、成形用材料１０の成形性も十分に確保することができる。その結果、成形性が特に良好でかつ成形後の機械的強度および寸法精度が特に高い成形用材料１０が得られる。

なお、織布３２の坪量が前記下限値を下回ると、織布３２の機械的特性が低下するおそれがあるため、得られる成形体の機械的特性も低下するおそれがある。一方、織布３２の坪量が前記上限値を上回ると、成形用材料１０の成形性および平坦性が低下するおそれがあるため、得られる成形体の寸法精度が低下するおそれがある。

一方、織布３２の厚さは、特に限定されないが、８〜３００μｍであるのが好ましく、９〜２５０μｍであるのがより好ましく、１０〜２００μｍであるのがさらに好ましい。このような織布３２を用いることにより、織布３２の平坦性および成形性と機械的特性とを両立させることができ、得られる成形体の寸法精度と機械的特性とを両立させることができる。

また、織布３２に用いられる繊維の平均繊維径は、２．５〜９．０μｍであるのが好ましく、３．０〜８．０μｍであるのがより好ましい。これにより、織布３２の平坦性および成形性と機械的特性とを両立させることができ、得られる成形体の寸法精度と機械的特性とを両立させることができる。

さらに、織布３２の織り密度は、経糸および緯糸のそれぞれが１０〜２００本／２５ｍｍであるのが好ましく、１５〜８０本／２５ｍｍであるのがより好ましい。これにより、繊維径にもよるが、織布３２に対する第２熱硬化性樹脂３１や第１熱硬化性樹脂２１の含浸性が高くなるとともに、織布３２の機械的特性および平坦性を十分に高めることができる。また、成形用材料１０の成形性も十分に確保することができる。その結果、成形性が特に良好でかつ成形後の機械的強度および寸法精度が特に高い成形用材料１０が得られる。

なお、織布３２の織り構造は、平織りであるのが好ましいが、これに限定されず、例えば、ななこ織り、朱子織り、綾織り等であってもよい。

−第２熱硬化性樹脂−
プリプレグ３０は、第２熱硬化性樹脂３１を含む。第２熱硬化性樹脂３１を含むことにより、基部２０のみでなく、プリプレグ３０にも成形性が付与されることとなる。その結果、成形用材料１０の成形性が特に高められ、特に寸法精度の高い成形体が得られる。なお、第２熱硬化性樹脂３１は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。

第２熱硬化性樹脂３１としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケイ素樹脂、ビニルエステル樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂等が挙げられる。なお、第２熱硬化性樹脂３１には、これらのうちの１種が含まれていてもよく、２種以上が含まれていてもよい。

第２熱硬化性樹脂３１は、特にエポキシ樹脂およびシアネート樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。これにより、成形体の機械的特性および耐熱性を特に高めることができる。

このうち、エポキシ樹脂としては、第１熱硬化性樹脂２１に含まれるエポキシ樹脂として挙げた各種の樹脂が用いられる。

これらの中でも特に、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂またはアラルキル変性エポキシ樹脂が好ましく用いられる。これらのエポキシ樹脂は、難燃性、低吸水性、耐熱性等が良好であるため、これらの特性を備えた成形体を実現することができる。

なお、エポキシ樹脂は、プリプレグ３０の織布３２以外の固形分のうち、５質量％以上であるのが好ましく、１０〜９０質量％であるのがより好ましい。

一方、シアネート樹脂としては、例えばハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させることにより得られた樹脂が用いられる。具体的には、フェノールノボラック型シアネート樹脂、クレゾールノボラック型シアネート樹脂のようなノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＡＤ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂のようなビスフェノール型シアネート樹脂等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

これらの中でも特に、ノボラック型シアネート樹脂が好ましく用いられる。これにより、プリプレグ３０の耐熱性を特に高めつつ、第２熱硬化性樹脂３１の熱膨張率を低下させることができる。その結果、成形用材料１０が成形されたとき、内部における応力集中を抑制することができ、信頼性の高い成形体が得られる。

なお、シアネート樹脂は、プリプレグ３０の織布３２以外の固形分のうち、５質量％以上であるのが好ましく、１０〜９０質量％であるのがより好ましい。

また、第１熱硬化性樹脂２１はフェノール樹脂であり、第２熱硬化性樹脂３１はエポキシ樹脂であるのがより好ましい。このような組み合わせであれば、成形性が特に良好でかつ成形後の機械的強度および寸法精度が特に高い成形用材料１０が得られる。

また、第２熱硬化性樹脂３１とともに、必要に応じて硬化剤が併用される。
例えば、第２熱硬化性樹脂３１としてエポキシ樹脂やシアネート樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂のようなノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂のようなレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。

また、プリプレグ３０では、第２熱硬化性樹脂３１とともに熱可塑性樹脂が併用されてもよい。これにより、プリプレグ３０の成形性を特に高めることができ、より寸法精度の高い成形体が得られる。
熱可塑性樹脂としては、前述した基部２０において列挙したものから適宜選択される。

なお、プリプレグ３０における樹脂固形分の含有率は、第２熱硬化性樹脂３１の組成等に応じて適宜設定されるものの、３０〜７０質量％であるのが好ましく、４０〜６０質量％であるのがより好ましい。これにより、第２熱硬化性樹脂３１と織布３２とのバランスが図られ、寸法精度と機械的特性とがより良好な成形体を製造可能な成形用材料１０が得られる。

−その他の添加剤−
プリプレグ３０は、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。

かかる添加剤としては、例えば、溶媒、充填材、金属粉、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、硬化触媒、硬化助剤、顔料、耐光剤、帯電防止剤、抗菌剤、導電剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、イオン捕捉剤、カップリング剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

このうち、硬化助剤、充填材、離型剤、カップリング剤および難燃剤としては、前述した基部２０において列挙したものから適宜選択される。

また、溶媒としては、前述した第２熱硬化性樹脂３１や添加剤等を十分に溶解または分散させ得るものであれば特に限定されないが、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン等が挙げられる。

また、プリプレグ３０における充填材の含有率は、３０〜９０質量％であるのが好ましく、５０〜８０質量％であるのがより好ましい。これにより、前述したプリプレグ３０の特性を阻害することなく、充填材の特性を追加することができる。その結果、例えば熱膨張率の小さい成形体が得られる。

＜成形用材料の製造方法＞
次に、図１に示す成形用材料１０を製造する方法の一例について説明する。成形用材料１０のうち、基部２０の製造方法としては、抄造法、射出成形法、押出成形法等が挙げられるが、特に長い繊維を均一に分散させ得るという観点から抄造法が好ましく用いられる。

図２〜図７は、それぞれ図１に示す成形用材料を製造する方法の一例を説明するための図である。

成形用材料の製造方法は、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とを含む分散液８１を調製する工程と、分散液８１から基部２０を抄造する工程と、基部２０とプリプレグ３０とを重ねて成形用材料１０を得る工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

［１］まず、図２に示すように、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とこれらを分散させる分散媒９１とを含む分散液８１を調製する。調製した分散液８１は、十分に撹拌、混合される。なお、分散液８１には、必要に応じて、前述した凝集剤やパルプ、その他の添加剤等が添加されていてもよい。

本工程における第１熱硬化性樹脂２１の形状は、特に限定されず、例えば、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状（粉状）または繊維状とされる。これにより、後述する抄造において、繊維２２とともに第１熱硬化性樹脂２１を抄き取ることができる。その結果、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とを絡み合わせることができ、均質な成形体を製造可能な基部２０が得られる。

また、分散媒９１としては、第１熱硬化性樹脂２１や繊維２２を溶解させ難く、かつ、第１熱硬化性樹脂２１や繊維２２を分散させる過程において揮発し難いものが好ましく用いられる。また、脱溶媒させ易いものが好ましく用いられる。かかる観点から、分散媒９１の沸点は５０〜２００℃程度であるのが好ましい。

分散媒９１としては、例えば、水、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、エチレングリコールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルのようなエステル類、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールのようなエーテル類等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種が用いられる。

これらの中でも、水が好ましく用いられる。水は、入手が容易であり、環境負荷が低く安全性も高いことから、分散媒９１として有用である。

また、分散液８１における分散媒９１の含有量は、特に限定されないが、固形分総量に対して１０質量倍以上１０００質量倍以下程度であるのが好ましい。

また、分散液８１は、熱膨張性を有する発泡剤（マイクロカプセル２３０）を含んでいてもよい。このマイクロカプセル２３０は、加熱されたときに膨張し、空孔となる。

この熱膨張性を有するマイクロカプセル２３０とは、揮発性の液体発泡剤を、ガスバリア性を有する熱可塑性シェルポリマーによりマイクロカプセル化した粒子である。このようなマイクロカプセル２３０は、次のようなメカニズムにより、発泡剤として機能するものである。マイクロカプセル２３０が加熱されると、カプセルの外殻が軟化しつつ、カプセルに内包した液体発泡剤が気化し圧力が増加する。その結果、カプセルが膨張し、中空球状粒子が形成される。この中空球状粒子は、加圧成形後においても残存するため、結果的に空孔の形成に寄与する。

液体発泡剤としては、例えば、イソペンタン、イソブタン、イソプロパン等といった低沸点の炭化水素が挙げられる。

熱可塑性シェルポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニリデン−エチルメタクリレート、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート等が挙げられ、これらを単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いるようにしてもよい。

マイクロカプセル２３０としては、例えば、エクスパンセル（日本フェライト社製）、マイクロスフェアーＦ５０、マイクロスフェアーＦ６０（以上、松本油脂製薬社製）、アドバンセルＥＭ（積水化学工業社製）といった市販品を用いることができる。

マイクロカプセル２３０の添加量は、第１熱硬化性樹脂２１等の樹脂固形分の０．０５〜１０質量％程度とするのが好ましく、０．１〜５質量％程度とするのがより好ましい。

［２］続いて、図３に示すように、調製した分散液８１から基部２０を抄造する。
具体的には、まず、図３に示すように、底面にフィルター７１が設けられた容器７０を用意する。

次に、容器７０内に分散液８１を供給する。そして、分散液８１中の分散媒９１を、フィルター７１を介して容器７０の底面から外部へ排出する。これにより、分散液８１中の分散質である第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２とがフィルター７１上に残存する（抄造）。この残存物を乾燥させることにより、図４に示す素形体２００を得る。

このとき、フィルター７１の形状を適宜選択することにより、所望の形状を有する素形体２００を製造することができる。また、必要に応じて、フィルター７１のうち、一部にマスク（図示せず）を配置することにより、抄造される領域を選択するようにしてもよい。

このようにして得られた素形体２００は、分散媒９１を含んでいても、含んでいなくてもよい。

また、素形体２００をさらに目的とする形状に加工してもよい。なお、この加工を前提とする場合には、フィルターとして汎用的な形状（例えば平板状）のものを使用するようにしてもよい。

また、素形体２００の形成後、必要に応じて、プレス型同士の間に素形体２００を配置し、プレス型間に設けられたキャビティーによって素形体２００を圧縮する。これにより、素形体２００に残存していた分散媒９１を十分に排出し、素形体２００を乾燥させることができる。
なお、必要に応じて、さらに乾燥機等で乾燥させるようにしてもよい。

また、素形体２００が熱膨張性を有するマイクロカプセル２３０を含んでいる場合には、これを膨張させる工程が追加されてもよい。

具体的には、図５に示すように、素形体２００を成形型６１と成形型６２とで形成されるキャビティー６１５内に配置する。このとき、キャビティー６１５の容積は、素形体２００の体積よりも大きくなるように設定される（ショートショット）。

続いて、素形体２００を加熱する。これにより、マイクロカプセル２３０が膨張し、それに伴って素形体２００の体積も増加する。そして、マイクロカプセル２３０の膨張圧力によってキャビティー６１５が充填され、再成形される。その結果、図６に示すように、空孔２３を含む基部２０が得られる。

素形体２００を加熱する条件は、特に限定されないが、１４０〜２７０℃の加熱温度で５分〜２時間程度の時間加熱するのが好ましい。

また、マイクロカプセル２３０が膨張したときの素形体２００の膨張圧力は、特に限定されないが、１〜５ＭＰａ程度であるのが好ましい。

なお、素形体２００が加熱されたとき、第１熱硬化性樹脂２１の一部が溶融してもよい。これにより、基部２０の保形性をより高めることができるので、基部２０を把持し易くなり、可搬性が高くなるとともに、その後の工程におけるハンドリング性が良好になる。

基部２０における繊維２２の含有量は、特に限定されないが、第１熱硬化性樹脂２１等の樹脂成分の２０〜３００体積％程度であるのが好ましく、３０〜１５０体積％程度であるのがより好ましく、４０〜９０体積％程度であるのがさらに好ましい。繊維２２の含有量を前記範囲内に設定することにより、第１熱硬化性樹脂２１と繊維２２との量的なバランスが最適化されるため、基部２０の保形性を高めつつ、機械的特性が高い基部２０が得られる。

［３］次に、図７に示すように、基部２０を挟んで２枚のプリプレグ３０を積層する。これにより、基部２０と２枚のプリプレグ３０とが互いに接着され、図１に示す成形用材料１０が得られる。

このような成形用材料１０は、基部２０およびプリプレグ３０がそれぞれ加熱されたときに成形性を発現するものである。特に、基部２０は、成形用材料１０に対して易形状賦形性を付与する。また、第１熱硬化性樹脂２１および第２熱硬化性樹脂３１がそれぞれ加熱溶融可能な状態で含まれているため、成形用材料１０をその後、成形工程に供することにより、目的とする形状をなす成形体を効率よく製造することができる。

なお、成形用材料１０において、基部２０およびプリプレグ３０は、その界面において双方が少なくとも接していればよいが、第１熱硬化性樹脂２１と第２熱硬化性樹脂３１とが混在する層が界面に存在しているのが好ましい。これにより、その後の成形工程において、基部２０の硬化物とプリプレグ３０の硬化物とが、互いに強固に接合されることとなり、機械的特性が特に高い成形体を製造することができる。

また、繊維２２がプリプレグ３０側に入り込んでいてもよい。これによっても、成形用材料１０の機械的特性が高められるため、その後の成形工程において、機械的特性がさらに高い成形体を製造することができる。

なお、このようにして得られた成形用材料１０に対し、必要に応じて、第１熱硬化性樹脂２１や第２熱硬化性樹脂３１が硬化しない程度の加熱処理や加圧処理が施されてもよい。

＜成形体の製造方法＞
次に、図１に示す成形用材料１０を用いて成形体を製造する方法の一例について説明する。

図８は、図１に示す成形用材料を用いて成形体を製造する方法の一例を説明するための図である。また、図９は、本発明の成形体の実施形態を示す断面図である。

成形体の製造方法は、成形用材料１０を加熱しつつ加圧成形する工程を有する。これにより、図９に示す成形体１が得られる。以下、この工程について説明する。

まず、図８に示すように、成形用材料１０を、成形型６３と成形型６４との間に配置する。そして、成形型６３と成形型６４との間に設けられたキャビティーによって成形用材料１０を加圧成形する。これにより、成形用材料１０中の第１熱硬化性樹脂２１や第２熱硬化性樹脂３１を溶融させ、その後これらを固化（硬化）させることによって成形体１が得られる。

具体的には、成形型６３、６４同士の間に設けられたキャビティーによって成形用材料１０を加圧成形するが、このとき、成形用材料１０は同時に加熱されるため、第１熱硬化性樹脂２１や第２熱硬化性樹脂３１が溶融し、繊維２２および織布３２の間に流れ込み、これらを結着する。その後、第１熱硬化性樹脂２１や第２熱硬化性樹脂３１が固化または硬化することによって、成形体１が得られる。

このような加圧成形をすることによって、目的とする形状を有する成形体１が得られる。

加圧成形における加熱温度は、第１熱硬化性樹脂２１や第２熱硬化性樹脂３１の組成等に応じて適宜設定されるが、一例として１５０〜３５０℃程度であるのが好ましく、１６０〜３００℃程度であるのがより好ましい。

また、このときの加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるが、１〜１８０分程度であるのが好ましく、５〜６０分程度であるのがより好ましい。

また、このときの加圧力は、加熱温度や加熱時間に応じて適宜設定されるが、０．０５〜８０ＭＰａ程度であるのが好ましく、０．１〜６０ＭＰａ程度であるのがより好ましい。

なお、本工程における条件を適宜変更することにより、成形体１の空孔率を調整することが可能である。例えば、加熱温度を低くしたり、加熱時間を短くしたり、加圧力を小さくしたりしたときには、比較的空孔率の大きい成形体１を得ることができる。一方、加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしたり、加圧力を大きくしたりしたときには、比較的空孔率の小さい成形体１を得ることができる。

＜成形体＞
次に、本実施形態に係る成形体について説明する。

図９に示す成形体１は、成形用材料１０の硬化物を有している。これにより、寸法精度および機械的強度が高い成形体１が得られる。

本実施形態に係る成形体１は、基部２０の硬化物で構成されたコア部２と、プリプレグ３０の硬化物で構成された表面層３と、を有している。表面層３は、織布３２を含むため、成形体１の機械的強度（例えば曲げ強度、引張強度、弾性率、表面硬度等）を高めるように寄与する。特に、２層の表面層３によってコア部２が挟まれていることにより、成形体１の表面硬度が高められるため、軽量であってもキズや凹み等が発生しにくい成形体１を実現することができる。

また、成形体１は、成形用材料１０を加圧成形して製造されたものであるため、寸法精度の高いものとなる。特に、表面層３が織布３２を含むことで、表面層３の硬度が高くなり、成形体１の寸法精度の向上に寄与する。

また、成形体１は、緻密体であってもよいが、図９に示すように、内部に空孔２３を含んでいてもよい。これにより、成形体１の密度（比重）を低下させ、成形体１の軽量化を図ることができる。

成形体１の空孔率は、特に限定されないが、９０％以下であるのが好ましく、５％以上８５％以下であるのがより好ましい。空孔率を前記範囲内に設定することにより、成形体１の軽量化と機械的特性とをバランスよく両立させることができる。すなわち、空孔率が前記下限値を下回ると、第１熱硬化性樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、成形体１の軽量化が不十分になるおそれがある。一方、空孔率が前記上限値を上回ると、第１熱硬化性樹脂２１の組成や繊維２２の長さ、構成材料等によっては、成形体１の機械的特性が低下するおそれがある。

なお、成形体１の空孔率は、例えば成形体１の断面の面積において、空孔２３が占める面積の割合（空孔２３の面積率）として求められる。

また、成形体１の厚さは、用途に応じて適宜設定され、特に限定されない。一例として、０．２〜１０００ｍｍ程度であるのが好ましく、１〜５００ｍｍ程度であるのがより好ましい。

以上のことから、成形体１は、軽量であるにもかかわらず、寸法精度および機械的強度が高いものとなる。

また、コア部２と表面層３との間では、第１熱硬化性樹脂２１と第２熱硬化性樹脂３１とが混在する層が界面に存在していてもよい。これにより、コア部２と表面層３とがより強固に接合されるため、機械的特性が特に高い成形体１が得られる。

また、加圧成形に伴って、コア部２に含まれていた繊維２２が表面層３側に入り込んでいてもよい。これにより、アンカー効果に基づいてコア部２と表面層３とがより強固に接合されることとなる。

なお、図９に示す成形体１は、下面に凹凸形状を有している。成形体１では、表面層３によってこの凹凸形状を保持することができるので、複雑な形状であっても寸法精度の高い形状を実現することができる。

このような成形体１はあらゆる構造体に適用可能である。
一例として、輸送機器用内装材、輸送機器用外装材等を例示することができる。

このうち、輸送機器用内装材としては、例えば、キャビン天井パネル、キャビン内装パネル、キャビン床面、コックピット天井パネル、コックピット内装パネル、コックピット床面、手荷物ロッカー壁、収納ロッカー壁、ドア内張、窓カバー、機長席、副操縦士席、客室乗務員用座席、乗客座席のような各種座席、化粧室用内装材のような各種航空機用内装材、自動車用内装材、船舶用内装材、鉄道用内装材、宇宙船用内装材等が挙げられる。

一方、輸送機器用外装材としては、例えば、補助翼、フラップ、昇降舵、方向舵、スポイラー、ボディーのような航空機用外装材、バンパー、ドアパネル、ボンネットパネル、ボディーのような自動車用外装材等が挙げられる。

このような輸送機器用内装材および輸送機器用外装材は、いずれも、安全性と輸送効率の観点から、軽量であるとともに高い機械的強度が要求される。このため、成形体１が特に好適に用いられる。

また、内装材に適用した場合、成形体１の表面硬度が高いことから、乗客や乗員との接触によって内装材の外観が劣化するのを抑制することができる。

一方、外装材に適用した場合、成形体１の表面硬度が高いことから、異物等と衝突しても外装材が損傷するのを抑制することができる。

なお、成形体１は、これらの内装材や外装材の全体に適用されてもよく、一部のみに適用されてもよい。

（成形体の特性）
ここで、成形体１は、以下のような特性を有することが好ましい。

まず、成形体１の曲げ強度は、特に限定されないが、５０〜４００ＭＰａ程度であるのが好ましく、７０〜３５０ＭＰａ程度であるのがより好ましく、１００〜３００ＭＰａ程度であるのがさらに好ましい。これにより、十分に機械的特性が高い成形体１が得られる。

なお、成形体１の曲げ強度は、室温（２５℃）において、ＩＳＯ１７８：２００１に規定されている試験方法に準じて測定される。

また、成形体１の曲げ強度の比強度は、５０〜４００ＭＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのが好ましく、１００〜３９０ＭＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがより好ましく、１５０〜３８０ＭＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた構造体が得られる。なお、比強度が前記下限値を下回ると、重い割には曲げ強度が小さいといえるので、例えば輸送機器用内装材のように、軽量化と高い機械的特性の双方を求められる分野の構造材料としては不適当になるおそれがある。一方、比強度が前記上限値を上回ると、軽い割には曲げ強度が大きいといえるが、その他の物性とのバランスによっては耐衝撃性が低下したり、製造条件によるバラツキが出やすくなるため、製造歩留まりを高め難くなったりするおそれがある。

また、成形体１の曲げ強度の比強度は、曲げ強度（単位：ＭＰａ）を密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）で除することによって求められる。

また、成形体１の引張強度の比強度は、５０〜２００ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ^３）程度であるのが好ましく、６０〜１８０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ^３）程度であるのがより好ましく、７０〜１５０ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ^３）程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた構造体が得られる。

なお、引張強度は、室温（２５℃）において、引張試験機（テンシロン万能材料試験機、Ａ＆Ｄ社製）により測定できる。

また、成形体１の引張強度の比強度は、引張強度（単位：ＭＰａ）を密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）で除することによって求められる。

また、成形体１の曲げ弾性率の比弾性率は、特に限定されないが、２〜３０ＧＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのが好ましく、３〜２５ＧＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがより好ましく、４〜２０ＧＰａ・（ｇ／ｃｍ^３）^−１程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた成形体１が得られる。

なお、成形体１の曲げ弾性率の比弾性率は、曲げ弾性率（単位：ＧＰａ）を密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）で除することによって求められる。そして、曲げ弾性率は、室温（２５℃）において、ＩＳＯ１７８：２００１に規定されている試験方法に準じて測定される。

また、成形体１の密度は、特に限定されないが、０．０５〜１．６ｇ／ｃｍ^３程度であるのが好ましく、０．１〜１．５５ｇ／ｃｍ^３程度であるのがより好ましく、０．２〜１．５ｇ／ｃｍ^３程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上とを両立させた成形体１が得られる。

なお、密度は、ＪＩＳ Ｋ ７１１２：１９９９にＡ法として規定されている試験方法に準じて測定される。

また、成形体１の最大発熱速度（Peak Heat Release Rate）は、特に限定されないが、５０ｋＷ／ｍ^２以下であるのが好ましく、４５ｋＷ／ｍ^２以下であるのがより好ましく、４０ｋＷ／ｍ^２以下であるのがさらに好ましい。これにより、成形体１の軽量化を図りつつも、難燃性をより高めることができる。すなわち、軽量化と難燃性との両立を図ることができる。

なお、成形体１の最大発熱速度の下限値は、特に限定されないが、例えば１ｋＷ／ｍ^２以上とされる。これにより、軽量化と難燃性とのバランスを最適化することができる。そして、このような成形体１を例えば輸送機器用内装材に適用することにより、求められる軽量性と難燃性とを高度に両立した内装材が実現される。

この最大発熱速度は、ＦＡＲ２５．８５３（Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ，Ｐａｒｔ ＩＶ）に準拠したヒートリリース試験により測定されるものである。

また、成形体１の２分総発熱量（Total Heat Release w/in First 2 Minutes）は、特に限定されないが、５０ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以下であるのが好ましく、４５ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以下であるのがより好ましく、４０ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以下であるのがさらに好ましい。これにより、成形体１の軽量化を図りつつも、難燃性をより高めることができる。すなわち、軽量化と難燃性との両立を図ることができる。

なお、成形体１の２分総発熱量の下限値は、特に限定されないが、例えば１ｋＷ・ｍｉｎ／ｍ^２以上とされる。これにより、軽量化と難燃性とのバランスを最適化することができる。そして、このような成形体１を例えば輸送機器用内装材に適用することにより、求められる軽量性と難燃性とを高度に両立した内装材が実現される。

この２分総発熱量は、ＦＡＲ２５．８５３（Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ，Ｐａｒｔ ＩＶ）に準拠したヒートリリース試験により測定されるものである。

そして、上述した最大発熱速度と２分総発熱量は、その双方が上記範囲内にあることが好ましい。これにより、軽量化と難燃性とのバランスをより高度に最適化した成形体１が得られる。このような成形体１は、例えば輸送機器用内装材として特に有用なものとなる。

以上、本発明の成形用材料および成形体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、本発明の成形用材料および成形体は、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．成形体の製造
（実施例１）
［１］まず、表１に示す原料を水に加え、ディスパーザーで２０分間撹拌した。これにより、固形分濃度０．６質量％の分散液を得た。なお、各原料の詳細、配合比は表１に示す通りである。

［２］次に、得られた分散液に、あらかじめ水に溶解させた凝集剤（ポリエチレンオキシド、分子量１００００００）を、上述した分散液の水以外の成分に対して０．２質量％の割合で添加し、固形分を凝集させた。

［３］次に、分散液を、３０メッシュの金属網（スクリーン）でろ過し、凝集物を圧力３ＭＰａで脱水プレスした。
次に、脱水した凝集物を、７０℃で３時間乾燥させて、素形体を得た。

［４］次に、得られた素形体を成形型のキャビティー内に配置し、１８０℃で１０分間加熱した。これにより、熱膨張性マイクロカプセルを膨張させ、空孔を含む基部を得た（ショートショット）。このとき、キャビティー内の圧力は２ＭＰａであった。

［５］次に、表１に示す熱硬化性樹脂および織布を含むプリプレグを用意した。そして、２枚のプリプレグの間に基部を配置し、成形用材料を得た。

［６］次に、得られた成形用材料を成形型のキャビティー内に配置した。そして、成形型を２００℃で１０分間加熱しつつ、１０ＭＰａで加圧した。

この加圧成形により、樹脂を硬化させ、縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ２ｍｍの成形体を得た。

（実施例２〜１４）
基部の原料およびプリプレグの原料を表１〜３に示すようにした以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

（比較例１）
基部としてポリエーテルイミド発泡体を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

（比較例２）
プリプレグを省略した以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

（比較例３）
基部としてポリエーテルイミド発泡体を用いるようにした以外は、実施例８と同様にして成形体を得た。

（比較例４）
プリプレグを省略した以外は、実施例８と同様にして成形体を得た。

２．成形体の評価
２．１ 密度（比重）の評価
各実施例および各比較例の成形体について、ＪＩＳ Ｋ ７１１２：１９９９に規定されているＡ法に準拠した方法により、密度を２５℃において測定した。
測定結果を表２、３に示す。

２．２ 機械的特性の評価
各実施例および各比較例の成形体について、引張強度を２５℃において測定した。
測定結果を表２、３に示す。

また、測定した引張強度の比強度を算出した。
算出結果を表２、３に示す。

２．３ 表面硬度の評価
各実施例および各比較例の成形体について、ＪＩＳ Ｋ ７０６０：１９９５に規定されているガラス繊維強化プラスチックのバーコル硬さ試験方法により、バーコル硬さを２５℃において測定した。

そして、比較例の成形体のバーコル硬さを１として、各実施例の成形体のバーコル硬さの相対値を算出した。続いて、算出結果を以下の評価基準に照らして評価した。

＜表面硬度の評価基準＞
○：相対値が１．１以上である
△：相対値が１以上１．１未満である
×：相対値が１未満である
評価結果を表２、３に示す。

２．４ 寸法精度の評価
各実施例および各比較例の成形体について、各部の寸法を測定した。そして、設計寸法からのずれを以下の評価基準に照らして評価した。

＜寸法精度の評価基準＞
○：寸法ずれが特に小さい
△：寸法ずれがやや小さい
×：寸法ずれが大きい
評価結果を表２、３に示す。

表２、３から明らかなように、各実施例で得られた成形体は、寸法精度が高く、かつ機械的強度が高いものであることが認められた。特に、成形用材料の原料として発泡剤が添加されている場合、その傾向が顕著であった。

１ 成形体
２ コア部
３ 表面層
１０ 成形用材料
２０ 基部
２１ 第１熱硬化性樹脂
２２ 繊維
２３ 空孔
３０ プリプレグ
３１ 第２熱硬化性樹脂
３２ 織布
６１ 成形型
６２ 成形型
６３ 成形型
６４ 成形型
７０ 容器
７１ フィルター
８１ 分散液
９１ 分散媒
２００ 素形体
２３０ マイクロカプセル
６１５ キャビティー

Claims (8)

1. 第１熱硬化性樹脂と繊維とを含み、互いに対向する２つの面を備える基部と、
   前記２つの面のうちの一方に少なくとも設けられている織布と、
   を有し、
   加熱されたときに成形性を有することを特徴とする成形用材料。
2. 前記基部は、さらに、空孔を含む請求項１に記載の成形用材料。
3. 前記繊維は、無機繊維である請求項１または２に記載の成形用材料。
4. 前記基部は、抄造体である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形用材料。
5. さらに、前記織布に含浸されている第２熱硬化性樹脂を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の成形用材料。
6. 前記第１熱硬化性樹脂はフェノール樹脂であり、前記第２熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である請求項５に記載の成形用材料。
7. 前記織布は、前記２つの面の双方に設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の成形用材料。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の成形用材料の硬化物を有することを特徴とする成形体。

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