JP2021024172A - 複合成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】抄造体中の繊維フィラーをランダム化できる複合成形体の製造方法が提供できる。【解決手段】複合成形体３０は、第１の成形体２５と、第２の成形体１５と、が同心円方向に積層され、第１の成形体２５は、樹脂材料からなり、第２の成形体１５は、抄造体の硬化物からなる、複合成形体３０であって、第２の成形体１５が、合成樹脂および繊維フィラーを含み、当該繊維フィラーの配向がランダムである。【選択図】図１

Description

本発明は、複合成形体に関する。

従来、抄造体は、繊維フィラーを含み、これにより軽量で高い強度が得られる材料として知られている。さらに、抄造体と樹脂形成体と複合することによって、軽量化および高強度化が図られた複合成形材料の開発が進んでいる。

特許文献１には、ブッシュと呼ばれる樹脂製部材と、抄造素形体からなるはす歯形状積層体とを複合した樹脂製歯車が開示されている。特許文献１によれば、まず、抄造法で抄造ボードを作製し、得られた抄造ボードからはす歯形状素形体を切り出し、複数のはす歯形状素形体を厚み方向に積層させ、はす歯形状積層体を得たことが開示されている。その後、ブッシュとともにはす歯形状積層体を金型内に配置し、上下方向から押圧することにより、加熱加圧成形したことが開示されている。

なお、抄造体は、繊維材料を漉く手法を使用して得られた物の状態を示す技術用語として一般的に使用されている。この状態は、例えば、特許文献２および３に記載されている。同文献によれば、当該抄造体は、繊維や樹脂等の原料を分散媒に分散させた原料スラリーから、液体分が脱水され、フィルター上に残った湿潤状態の固形分を指す、と記載されている。ここでいう上記湿潤状態とは、乾燥および加熱処理を施す前の硬化状態、すなわち、ポストキュア前の硬化状態を意味する。
また、同文献によれば、当該抄造体は、成形型内で加熱して乾燥成形することにより得られる成形体に利用される。すなわち、抄造体は成形材料として用いられると記載されている。

特開２０１９−２５６８５号公報 特許第４６７５２７６号 特許第５４２６３９９号

しかしながら、特許文献１等の従来技術においては、抄造体ボードは、その後、上下方向（厚み方向）から加熱加圧により硬化され、製品化されるものであり、繊維フィラーが層状に積層するものであった。そのため、繊維フィラーは、抄造体ボードの面内方向には二次元ランダムに配置しているものの、面外方向に対しては平行に配置したとなっている。
そのため、抄造体ボードをそのまま用いた場合、抄造体ボードの繊維フィラーの層間における（面内方向に対する）機械的強度が十分ではなかった。

そこで、本発明者は、抄造体と樹脂製部材とからなる複合成形体において、抄造体中の繊維フィラーの配向をランダム化することにより、繊維フィラーが配向することによって生じる強度の低下を抑制し、複合形成体の機械的強度を高めることができることを見出し、本発明を完成した。

本発明によれば、
第１の成形体と、第２の成形体と、が同心円方向に積層され、
前記第１の成形体は、樹脂材料からなり、
前記第２の成形体は、抄造体の硬化物からなる、複合成形体であって、
前記第２の成形体が、熱硬化性樹脂および繊維フィラーを含み、当該繊維フィラーの配向がランダムである複合成形体が提供される。

本発明によれば、繊維フィラーの配向による強度の低下を抑制し、機械的強度が良好な複合成形体が提供できる。

本実施形態に係る複合成形体の一例を示す模式斜視図と、その一部断面図である。 本実施形態に係る抄造体の製造方法の一例を示す断面模式図である。 本実施形態に係る抄造体の製造方法の一例を示す断面模式図である。 本実施形態に係る複合成形体の製造方法の一例を示す模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜複合成形体＞
図１に示すように、本実施形態の複合成形体３０は、第１の成形体２５と、第２の成形体１５と、が同心円方向に積層され、第１の成形体２５は、樹脂材料からなり、第２の成形体１５は、抄造体１０の硬化物からなる。第２の成形体１５は、合成樹脂および繊維フィラーを含み、当該繊維フィラーの配向がランダムになっている。これにより、従来、抄造法で得られた抄造体においては、繊維フィラーが層方向に配向するため、層方向からの応力に対して十分な強度が得られない傾向があったが、本実施形態の複合成形体３０は、抄造体１０内の繊維フィラーの配向がランダム化されているため、繊維フィラーが配向することによる強度の低下を抑制し、機械的強度が良好な複合成形体３０とすることができる。

本実施形態において、繊維フィラーがランダムとは、従来の抄造法で得られた抄造シートにおいて繊維フィラーが層方向（厚み）に配向しているのに対し、層方向の配向を低減させることを意図する。いいかえると、本実施形態の複合成形体３０において、繊維フィラーが複合成形体３０の径方向に垂直な面において面内ランダムであることを意図する。またさらに、複合成形体３０は、上下方向からの押圧により、径方向に対する繊維フィラーの配向が低減されていてもよい。

より詳細は、図１（ｂ）は、複合成形体３０の一部断面を示すものであり、複合成形体３０の一部を切り出した片が模式的に示されている。図１（ｂ）に示すように、第２の成形体１５中には、繊維フィラーＢが分散しており、ＸＹ方向において平面ランダムとなっている。さらに、Ｚ方向における繊維フィラーＢの配向も低減している。
また本実施形態において、少なくとも複合成形体３０の径方向に垂直な面において繊維フィラーが面内ランダムであることが好ましい。これにより、複合成形体３０の径方向に対する曲げ強度および曲げ弾性率を高くすることができる。

図１に示すように、本実施形態においては、複合成形体３０は、二重構造の円管状であり、第１の成形体２５が内側、第２の成形体１５が外側となっている。第１の成形体２５の内側は、空洞となっている。
なお、複合成形体３０の外周面に凹凸を有するものであってもよく、また、一方の開口部をふさぐ蓋部を有するものであってもよい。

本実施形態の複合成形体３０の径方向に対する曲げ強度は、好ましくは１００ＭＰａ以上であり、より好ましくは１２０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは２００ＭＰａ以上である。すなわち、本実施形態の複合成形体３０によれば、繊維フィラーの配向方向に対する強度の低下が抑制されているため、良好な機械的強度が得られる。一方、当該曲げ強度の上限値は特に限定されないが、例えば、１０００ＭＰａ以下である。なお、径方向とは、第１の成形体２５と第２の成形体１５とが積層する方向を意図する。

本実施形態の複合成形体３０の径方向に対する曲げ弾性率は、好ましくは５ＧＰａ以上であり、より好ましくは７ＧＰａ以上であり、さらに好ましくは１５ＭＰａ以上である。すなわち、本実施形態の複合成形体３０によれば、繊維フィラーの配向方向に対する強度の低下が抑制されているため、良好な機械的強度が得られる。一方、当該曲げ弾性率の上限値は特に限定されないが、例えば、１００ＧＰａ以下である。なお、径方向とは、第１の成形体２５と第２の成形体１５とが積層する方向を意図する。

なお、上記の曲げ強度および曲げ弾性率は、以下のようにして測定される。
図１（ｂ）に示されるように、本実施形態の複合成形体３０の一部を切り出し、試験片を作製する。このとき、試験片が第１の成形体１５と第２の成形体２５が厚み方向に積層した積層体となるようにして、切り出す。次に、試験片の厚み方向に対して応力をかけ、ＩＳＯ１７８に準拠する方法で測定する。

上記のような本実施形態の複合成形体３０を得るためには、製法上の工夫が重要となる。例えば、樹脂材料と抄造体とを一体化する際に抄造体にかかる応力を制御したり、抄造体を製造する際に所望の形状となるようにフィルターの形状や吸引方向を制御すること等が挙げられる。詳細は後述する。

〔第１の成形体〕
本実施形態の第１の成形体２５を構成する上記の樹脂材料としては、特に限定されず用いることができるが、例えば、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。

熱硬化性樹脂としては、たとえば、非加熱状態にある常温（２５℃）において固形状の形態にあるものを使用することが、複合成形体３０を安定的に作製する観点から好ましい。
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。中でも、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を含むことが、複合成形体の機械特性を向上させる観点からより好ましい。

熱可塑性樹脂としては、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエステルおよびポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂の中から選ばれる１種または２種以上を含むことが好ましい。なかでも、複合成形体３０への新たな部品の接着を強固かつ容易なものとし、幅広い用途に応用できるようになる観点から、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエステルおよびポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂であることが好ましい。

樹脂材料は、その他、必要に応じて、繊維フィラー等の充填材、および可塑剤等、通常の樹脂添加剤を含んでもよい。繊維フィラーとしては、後述する抄造体に含まれる繊維フィラーと同様のものを挙げることができる。また、樹脂材料に繊維フィラーが含まれる場合、抄造体に含まれる繊維フィラーと同じであってもよく、異なるものであってもよい。

〔第２の成形体〕
本実施形態の第２の成形体１５は、抄造体１０の硬化物からなる。なお、本実施形態において、抄造体１０は、合成樹脂と、当該合成樹脂中に分散した繊維フィラーとを含み、Ｂステージ状態のものである。

［合成樹脂］
上記の合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられるが、機械的強度を得る観点から、熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。
上記の熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、及びポリウレタンの中から選択される一種又は二種以上が挙げられる。なかでも、フェノール樹脂、エポキシ樹脂を含むことが好ましく、フェノール樹脂を含むことがより好ましい。

合成樹脂の含有量は、抄造体１０全体に対して、好ましくは５重量％以上であり、より好ましくは１５重量％以上であり、さらに好ましくは２０重量％以上である。これにより、容器１００の加工性や軽量性をより効果的に向上させることができる。
一方で、合成樹脂の含有量は、抄造体１０全体に対して、好ましくは８０重量％以下であり、より好ましくは６０重量％以下であり、さらに好ましくは、４５重量％以下である。これにより、抄造体１０の強度をより効果的に向上させることが可能となる。

［繊維フィラー］
本実施形態で用いられる繊維フィラーとしては、金属繊維、木材繊維、木綿、麻、羊毛などの天然繊維；レーヨン繊維などの再生繊維；セルロース繊維などの半合成繊維；ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維；炭素繊維；ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維などが挙げられるがこれらに限定されない。繊維フィラーは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
なかでも、高い機械的強度を得る観点から、炭素繊維、及び無機繊維が好ましい。

繊維フィラーの繊維長さは、要求される特性に応じて使い分けることが望ましく、例えば、５００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。繊維長さを上記下限値以上とすることで、機械的強度、剛性などの特性を発現させることができる。一方、繊維長さを上記上限値以下とすることで、良好な成形加工性を確保することができる。

繊維フィラーの径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましい。
繊維フィラーの径を上記下限値以上とすることで、複合成形体３０の機械的強度を確保することができ、上記上限値以下とすることで、成形加工性を確保することができる。

繊維フィラーの繊維長さ及び径は、例えば、得られた抄造体１０を電子顕微鏡で観察することにより、確認することができる。さらに、平均繊維長さ、平均径は、得られた抄造体１０の表面から観察される繊維フィラーを合計で１００本選び、その平均値を算出することで、求めることができる。

繊維フィラーの含有量は、複合成形体３０の用途に応じて適宜選択できる。

［その他の材料］
本実施形態において抄造体１０は、上記繊維フィラーに加え、パルプ繊維を用いてもよい。パルプ繊維とは、有機繊維をフィブリル化したものをいう。有機繊維とは、天然繊維、合成繊維のうち、有機物質を主成分とする繊維の総称である。パルプ繊維としては、具体的には、リンターパルプや木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹などの天然繊維；パラ型全芳香族ポリアミド繊維やその共重合体、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やその共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維などの合成繊維をフィブリル化したパルプ状繊維が挙げられる。パルプ繊維は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

パルプの含有量は、抄造体１０全体に対して０．５重量％以上であることが好ましく、１．５重量％以上であることがより好ましく、２重量％以上であることがさらに好ましい。これにより、製造工程中における合成樹脂の凝集をより効果的に発生させて、さらに安定的な成形体の製造を実現することができる。
一方、パルプの含有量は、抄造体１０全体に対して、１５重量％以下であることが好ましく、１０重量％以下であることがより好ましく、８重量％以下であることがさらに好ましい。これにより、抄造体１０の機械的特性や熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。

本実施形態において抄造体１０は、例えば、凝集剤を含むことができる。凝集剤は、後述する抄造法を用いた抄造体１０の製造方法において、熱硬化性樹脂、繊維材料をフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な樹脂シートの製造を実現することができる。

凝集剤は、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、及び両性高分子凝集剤から選択される一種又は二種以上を含むことができる。このような凝集剤の例示としては、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などを挙げることができる。また、凝集剤において、そのポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く調整することが可能である。

本実施形態において抄造体１０は、例えば、特性向上を目的とした酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤などの紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、消泡剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤などのサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミなどの凝結剤などの添加剤から選択される一種又は二種以上を、生産条件調整や、要求される物性を発現させることを目的として含むことができる。

＜抄造体の製造方法＞
図２は、本実施形態の抄造体１０の製造方法を説明する模式断面図である。本実施形態の抄造体１０の製造方法は、例えば、以下の工程を有する。
１ｂ．熱硬化性樹脂Ａと、繊維フィラーＢを分散媒中で混合して、スラリーを調製する工程。
２ｂ．底面にメッシュを備える容器に、得られたスラリーを入れ、分散媒を分離する工程。
３ｂ．メッシュ上に残った凝集物を脱水プレスする工程。
４ｂ．乾燥させる工程。
５ｂ．筒状部を備える形状に加工する工程。
以下、各工程について詳述する。

［工程１ｂ］
スラリーの調製は、図２（ａ）に示すように、熱硬化性樹脂Ａと、繊維フィラーＢとを分散媒中で混合、撹拌することにより行われる。
上記材料を分散媒中で混合する工程は、例えば、攪拌機を備える容器中で撹拌する方法を用いることができる。

分散媒としては限定されず、具体的には、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などのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類；テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などが挙げられる。分散媒としては、上記具体例のうち、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、入手が容易であり、環境負荷が低く、安全性が高いことから、水を用いることが好ましい。

ここで、スラリーは、上記材料に加えて、ポリ（メタ）アクリル酸エステルエマルジョン、パルプ繊維を含むものであってもよい。

上記のポリ（メタ）アクリル酸エステルエマルジョンは、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、必要に応じてパルプ繊維、及び必要に応じて他の成分を分散媒中で混合し、撹拌した後に添加してもよいし、上記成分と同時に混合してもよい。各成分をより高度に分散させるために、ポリ（メタ）アクリル酸エステルエマルジョンは、上記各成分を分散媒中で混合し撹拌した後に加えるのが好ましい。
また、パルプ繊維が配合されることにより、繊維フィラーＢを高度に分散させることができる。

又は、熱硬化性樹脂Ａ、繊維フィラーＢ、及びポリエーテルオキサイドを分散媒中で混合して、第一のスラリーを得た後に、当該第一の混合水性スラリーに、ポリ（メタ）アクリル酸エステルエマルジョンを混合して、第二のスラリーを調製してもよい。

［工程２ｂ］
本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、底面にメッシュ６０を備える容器に、得られたスラリーを入れ、分散媒を分離する。これにより、図２（ｃ）に示すようにメッシュ６０上に、シート状の凝集物が残存する。なお、凝集物は、例えば、スラリーの原料成分を含む。

ここで、メッシュ６０の形状を適宜選択することによって、のちに得られる抄造シート１１の形状を調整することが可能である。例えば、平坦なシート形状のメッシュ６０を用いた場合、シート様の形状を有する抄造体が得られる。また、例えば、波型、凹凸等の立体形状を有するメッシュ６０を用いた場合、立体形状を有する抄造シートが得られる。
また、抄造シート１１の厚みは、材料スラリー中の上記各材料の量を調整したり、再度スラリーを作製して分離工程を行ったりすることによって調整することができる。

［工程３ｂ］
次いで、メッシュ６０上に残った凝集物を脱水プレスすることで、抄造シート１１を得る（図２（ｃ））。脱水プレスの条件は、例えば、温度２０℃以上３０℃以下で、圧力１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下とすることができる。
ここで、脱水プレスは、例えば、抄造シート１１の脱水率が２０％以下となるように行われることが好ましい。なお、本実施形態にかかる脱水率とは、脱水処理する前に凝集物に含まれる分散媒の質量を１００％としたとき、脱水処理した後の凝集物に含まれる分散媒の質量を示す。

［工程４ｂ］
乾燥工程では、図２（ｄ）に示すように、オーブン７０内で凝集物を熱処理する。これにより、抄造シート１１から分散媒をさらに取り除く。なお、乾燥する方法としては、限定されず、オーブン７０以外の方法を用いてもよい。

乾燥する温度は、熱硬化性樹脂の融点以上反応温度以下とすることができる。なお、反応温度とは、示差走査熱量（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）測定における昇温過程において、算出される反応率が０％を最初に越える温度である。ここで、反応率とは、次のように求められる。まず、硬化反応を行っていない抄造体について、ＤＳＣ測定により温度プロファイルを測定する。これにより得られる硬化反応の温度プロファイルから算出される、硬化反応の発熱ピークの単位質量あたりに換算した発熱量をＡ［ｍＪ／ｍｇ］とする。次いで、反応率を算出する抄造体についても、同様に、硬化反応の発熱ピークの単位質量あたりに換算した発熱量Ｂ［ｍＪ／ｍｇ］を算出する。上記Ａ及びＢを用いて、以下の式より、反応率が求められる。
（式） （反応率）＝Ｂ／Ａ×１００［％］

以上の工程により、Ｂステージの状態の抄造シート１１が得られる。

［工程５ｂ］
得られた抄造シート１１を円板状に切り出し、複数の円板状シートを積層し、円筒状の金型内で加熱圧着し、内側に空洞を有する筒状部を備える抄造体１０を形成する。加熱温度は、抄造シート１１が完全硬化しない温度であればよく、例えば、フェノール樹脂が用いられている場合、１５０℃未満とすることが好ましく、６０〜１００℃がより好ましい。また、加圧条件として、圧力は、１０〜８０ＭＰａとすることが好ましく、３０〜６０ＭＰａとすることがより好ましい。また、加圧時間は、１０秒〜１分間程度が好ましい。

なお、本発明の抄造体の製造方法は、上記の方法に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、上記工程２ｂでは、底面にメッシュ６０を備える容器に、得られたスラリーを入れ、分散媒を分離している例について説明したが、底面にメッシ６０ュを備える容器ではなく、図３に示すように、筒状のフィルターを介して、当該フィルターの周壁方向に対して垂直な方向に抄いて、分散媒を分離してもよい。この場合、分散媒を所望の方向に吸引することとなる。
これにより、筒状の凝集物が得られ、これを上述と同様にして脱水・乾燥することにより、筒状の抄造体が得られる。かかる筒状の抄造体においては、筒状の径方向に垂直な面において繊維フィラーが面内ランダムに配置される。

また、例えば、上記工程では、抄造シート１１を複数用意し、これらを厚み方向に積層し、加熱圧着したあと、所望の形状に切り出す例について説明したが、抄造シート１１を丸めて筒状にするものであってもよい。この場合、筒状の抄造シート１１を短手方向に切断することで、内側に空洞を有する筒状部を備える抄造体が得られる。これにより、筒状の抄造体の径方向に垂直な面において繊維フィラーが面内ランダムに配置される。

また、抄造体１０の外周面に凹凸を付与してもよい。

上記の抄造体１０は、筒状部１０１の開口部の一方を閉じる底部１０２を有するものである。この場合、抄造シート１１を筒状に丸めた後に、下面に板状の部材を付加してもよく、抄造シート１１を筒状に丸めた後に、下側を絞ったり、折り曲げる等して底部を設けてもよい。

＜複合成形体の製造方法＞
図４は、本実施形態の複合成形体の製造方法を説明する模式断面図である。本実施形態の複合成形体の製造方法は、例えば、以下の工程を有する。
１ａ．内側に空洞を有する筒状部１０１を備える抄造体１０を、金型５５の成形空間内に配置する工程。
２ａ．抄造体１０の空洞に樹脂材料２０を流入させる工程。
３ａ．抄造体１０と樹脂材料２０とを硬化し、一体化させる工程。
以下、各工程について詳述する。

［工程１ａ］
内側に空洞を有する筒状部１０１を備える抄造体１０を、金型５５の下金型５１の成形空間内に配置する。抄造体１０の形状は、当該空洞に樹脂材料２０を流入できるものであれば、特に限定されない。また、抄造体１０は、筒状部１０１の開口部の一方を閉じる底部１０２を有するものであってもよい。
なお、抄造体１０は、Ｂステージ状態にあるため、後述する一体化工程で、樹脂材料２０と強固に一体化することができる。また、かかる一体化工程で、抄造体１０は、完全硬化される。

［工程２ａ］
下金型５１内に配置された抄造体１０の内側の空洞に樹脂材料２０を流入させる。この時、樹脂材料２０の一部が、抄造体１０が有する空洞の中心から筒状部１０１の周壁方向に向かう方向へ流入させることが重要である。こうすることにより、樹脂材料２０により抄造体１０の内壁が押圧されることで、抄造体１０中の繊維フィラーを移動させ、繊維フィラーの配向を押圧方向と垂直な面において二次元ランダム化させることができる。その結果、繊維フィラーの二次元ランダム配向が得られ、複合成形体３０の機械的強度を高めることができる。さらに、樹脂材料２０の流入とともに、上金型５０により、上方向からも押圧することで、抄造体１０内の繊維フィラーが上下方向に配向することを低減できる。本実施形態の金型５５は、上金型５０による圧力印加面積が、第１の下金型５１内の投影面積に対して小さくなっている。また、第２の下金型５２の上部開口部から樹脂材料２０が注入され、上金型５０により成形空間内に押し広げられる構造となっている。
また、樹脂材料２０は予め一部が流入されたのちに、抄造体１０が有する空洞の中心上方から荷重がかけられ、中心から筒状部１０１の周壁方向に押し広げられるようにしてさらに流入されてもよい。
樹脂材料２０の流入方向は、金型の形状を適切に選択し、圧力がかかる方向と、樹脂が広がる方向を制御することで、調整することができる。
なお、成形方法としては、圧縮成形、トランスファー成形など公知の方法を用いることができる。

また、樹脂材料２０の一部が抄造体１０に含浸しているため、両者が強固に接合し、一体化されている。そのため、密着性が高くできるとともに、曲げ強度等の機械特性がより高められる。

［工程３ａ］
抄造体１０と樹脂材料２０とを硬化し、一体化させる。すなわち、上金型５０と第１の金型５１により押圧し、加熱加圧して、抄造体１０と樹脂材料２０を完全硬化させる。
加熱温度は、使用原料等によって適宜決定されるが、熱可塑性樹脂の融点以下であって、熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱することが好ましい。例えば、フェノール樹脂が用いられている場合、１５０〜２００℃とすることが好ましく、１６０〜１８０℃とすることがより好ましい。また、加圧条件として、圧力は、１０〜８０ＭＰａとすることが好ましく、３０〜６０ＭＰａとすることがより好ましい。また、加圧時間は、１〜１０分間程度が好ましい。

また、本実施形態の複合成形体の製造方法は、さらに、抄造体１０の外周面に凹凸を付与する工程を有してもよい。凹凸を付与する方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができる。

以上説明した本実施形態の複合成形体３０は、建築材料、自動車および航空機等の各種輸送機械、スポーツ用品等の種々の用途に広く利用できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
（抄造体の作製）
分散媒としての水に、熱硬化性樹脂（レゾール型フェノール樹脂、住友ベークライト株式会社製「スミライトレジンＰＲ−５１７２３」）５０重量部、繊維フィラー（リサイクルカーボン、平均繊維長６ｍｍ）４０重量部、およびパルプ繊維（アラミド微小繊維、ダイセルファインケム株式会社製「ティアラ ＫＹ−４００Ｓ」平均繊維長５００〜６００μｍ）１０重量部を加え、２０分間撹拌して、固形分濃度０．１５重量％のスラリーを得た。
得られたスラリーに、あらかじめ調製したポリ（メタ）アクリル酸エステルエマルジョン（ハイモ株式会社製の「ハイモロック ＤＲ−９３００」）を、スラリー中の固形分に対して３００ｐｐｍとなるように添加し、スラリー中の固形分を凝集させた。
次いで、凝集物を含むスラリーを、３０メッシュの金属網（スクリーン）で濾過し、スクリーン上に残ったシート状の凝集物を、圧力３ＭＰａでプレスして脱水した。脱水した凝集物を、７０℃で３時間乾燥させて、シート状の抄造体を得た。

（抄造プレ成形体の作製）
厚み４ｍｍのシート状の抄造体を丸め、サイズΦ７８ｍｍ（内径７０ｍｍ、外径７８ｍｍ）の筒状に形成し、抄造プレ成形体を得た。

（複合成形体の製造）
得られた抄造プレ成形体を図４に示すような金型に配置し、以下の条件で複合成形体を製造した。詳細には、当該金型内に、以下の樹脂材料を流入させる際、樹脂材料の一部が、抄造プレ成形体内側の空洞の中心から抄造プレ成形体の周壁方向に向かう方向へ流入するようにして、加熱加圧し、複合成形体（サイズΦ８０ｍｍ（内径２０ｍｍ、外径８０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）の筒状）を得た。
・条件
温度：１８０℃、型締圧：３０ＭＰａ、時間：１０分
・樹脂材料：ＰＭ−９６４０（ＳＵＭＩＫＯＮ ＰＭ）、住友ベークライト株式会社製

＜比較例１＞
実施例１で得られたシート状の抄造体を用いて、以下の手順で複合成形体を得た。

（抄造プレ成形体の作製）
厚み４ｍｍのシート状の抄造体を、サイズΦ７８ｍｍ（内径７０ｍｍ、外径７８ｍｍ、）のドーナツ状に切り出し、８０℃で、１０秒間、１０ＭＰａで加圧加熱処理をし、抄造プレ成形体を得た。

（複合成形体の製造）
得られた抄造プレ成形体を金型に配置し、抄造プレ成形体の内側に実施例１と同じ樹脂材料を配置した後、以下の条件で圧縮成型を行い、複合成形体（高さ１５ｍｍ）を得た。
・条件
温度：１８０℃、型締圧：３０ＭＰａ、時間：１０分

得られた複合成形体について、以下の測定、観察を行った。結果を表１に示す。
［測定］
・曲げ強度、曲げ弾性率：図１（ｂ）に示すようにして、複合成形体の一部を切り出し、試験片を作製した。このとき、試験片が第１の成形体（樹脂成形体）と第２の成形体（抄造体）が厚み方向に積層した積層体となるようにして、切り出した。
試験片：１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍｔ（厚さ）
内訳 第１の成形体：１５ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍｔ（厚さ）
第２の成形体：１５ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍｔ（厚さ）
次に、試験片の厚み方向に対し、第２の成形体（抄造体）側が伸び方向となるようにして曲げ応力をかけ、ダインスタット試験機による測定の結果から換算した。
具体的には、幅ｂ［ｍｍ］、厚さｈ［ｍｍ］の試験片を用いてダインスタット試験機により測定した曲げモーメントがＭ［ｋｇ・ｃｍ］であったとき、曲げ強度をσｆ［ＭＰａ］は、σｆ＝９．８×６×１０×Ｍ／（ｂｈ２）の関係から算出した。
曲げ弾性は、曲げ強度試験結果から、フックの法則（式５．２）に従い算出した。

［観察］
実施例１及び比較例１で得られた各複合成形体を用いて作製した各試験片のＸＹＺ方向それぞれの断面について、光学顕微鏡観察を行って繊維フィラーの配向を観察した。
その結果、実施例１の試験片においては、繊維フィラーがＸＹ方向において平面ランダムになっており、Ｚ方向の配向値が減少していたことを確認した（図１（ｂ）参照）。
一方、比較例１の試験片においては、繊維フィラーがＸＺ方向において平面ランダムであるものの、Ｙ方向に配向していることが確認された。これは、シート状抄造体中の繊維フィラーがもともとＸＺ方向に平面ランダムになっており、かつＹ方向に配向（層状に積層）しているのに対し、複合成形体の製造時において、Ｙ方向からさらに圧縮成形していることによると考えられる。

実施例１の複合成形体は、複合成形体の径方向に垂直な面において繊維フィラーが平面ランダムとなっているため、複合成形体の径方向に対する曲げ強度、曲げ弾性率が高いものであった。一方、比較例１の複合成形体は、複合成形体の軸方向に平行な面に層状に繊維フィラーが積層した抄造体を用い、これをさらに軸方向に圧縮したものであるため、複合成形体の径方向に対する曲げ強度、曲げ弾性率が低いものであった。

１０ 抄造体
１１ 抄造シート
１５ 第１の成形体
２０ 樹脂材料
２５ 第２の成形体
３０ 複合成形体
５０ 上金型
５１ 第１の下金型
５２ 第２の下金型
５５ 金型
６０ メッシュ
７０ オーブン
１０１ 筒状部
１０２ 底部
Ａ 熱硬化性樹脂
Ｂ 繊維フィラー

Claims (9)

1. 第１の成形体と、第２の成形体と、が同心円方向に積層され、
   前記第１の成形体は、樹脂材料からなり、
   前記第２の成形体は、抄造体の硬化物からなる、複合成形体であって、
   前記第２の成形体が、合成樹脂および繊維フィラーを含み、当該繊維フィラーの配向がランダムである、複合成形体。
2. 前記第１の成形体が内側、前記第２の成形体が外側となっている、請求項１に記載の複合成形体。
3. 前記複合成形体の径方向に対する曲げ強度が、１００ＭＰａ以上である、請求項１または２に記載の複合成形体。
4. 前記複合成形体の径方向に対する曲げ弾性率が、５ＧＰａ以上である、請求項１または２に記載の複合成形体。
5. 前記複合成形体の外周面に凹凸を有する、請求項１乃至４いずれか一項に記載の複合成形体。
6. 前記複合成形体は、内側に空洞を有する筒状である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複合成形体。
7. 前記合成樹脂が熱硬化性樹脂であり、当該熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される１種又は２種以上を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合成形体。
8. 前記繊維フィラーが、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる１種または２種以上を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の複合成形体。
9. 前記樹脂材料が、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のうち少なくとも１つを含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の複合成形体。

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