JPWO2012165418A1 - 等方性を維持した成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維強化複合材料からなり、金型に対するプリプレグのチャージ率が低い状態でプレス成形した場合であっても、端部まで繊維の等方性が維持された成形体を得ることのできる、成形体の製造方法である。具体的には、特定のランダムマット状の強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたプリプレグを用いて、当該プリプレグを特定の条件で成形加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを出発材料とした繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法に関する。さらに詳しくは、金型に対するプリプレグのチャージ率が１００％以下の状態で金型を閉じてプレス成形した場合であっても、端部まで繊維の等方性が維持された成形体を得ることができる、成形体の製造方法に関する。

炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などを強化繊維として用いた繊維強化複合材料は、その高い比強度・比弾性率を利用して、航空機や自動車などの構造材料や、テニスラケット、ゴルフシャフト、釣り竿などの一般産業やスポーツ用途などに広く利用されてきた。

このような繊維強化複合材料からなる成形体の成形にあたっては、不連続の強化繊維と樹脂とを含む基材を積層してプリフォームを作製し、プリフォームを金型キャビティ総面積よりも広範囲に配置してプレス成形することが提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、この成形方法では、成形体外周部をトリムする必要があり、このため大幅な端材が発生し、またその処分にコストがかかっていた。また、実質的に等方性を示す一体化成形品を得るためには、常に対称積層となるよう気をつけなければならず、プリフォームの準備時間および成形加工において、配置方法の裁量度が低いものであった。

また、強化繊維と樹脂とを含む組成物を、射出成形により成形して繊維強化複合体からなる成形体を得ることも行われている（特許文献２参照）。しかしながらこの方法は、いわゆる長繊維複合ペレットを用いるものであって、強化繊維の平均長は５〜１５ｍｍ程度であり、射出成形後の成形体においては強化繊維の長さは大きく減少していた。

特開２０１０−２５３９３８号公報 特開平０４−１９３５０４号公報

本発明の目的は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットから成形体を製造する方法であって、金型に対するプリプレグのチャージ率が低い状態でプレス成形した場合であっても、端部まで繊維の等方性が維持された成形体を得ることのできる製造方法を提供することにある。

本発明者らは、特定のランダムマット状の強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたプリプレグを用いて、当該プリプレグを特定の条件で成形すれば上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明は、繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法であって、
１）平均繊維長５〜１００ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度まで加熱することにより熱可塑性樹脂を含浸させプリプレグを得るプリプレグ作製工程と、
２）熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度とした前記プリプレグを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合には融点温度未満、非晶性の場合にはガラス転移温度未満となるよう温度調節された金型に、下記式（３）で表されるチャージ率が５０％以上１００％以下となるよう配置するプリプレグ配置工程と、
３）前記金型内で、前記プリプレグを加圧するとともに、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満の温度で成形を完結させて成形体を得る成形工程とを含み、
前記ランダムマットは、２５〜１００００ｇ／ｍ^２の目付けにて前記強化繊維が実質的に２次元ランダムに配向しており、
式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）が、前記ランダムマットにおける繊維全量に対して２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満含まれており、
かつ前記強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）が、下記式（２）を満たすことを特徴とする、繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法。
臨界単糸数＝６００／Ｄ （１）
０．７×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２ （２）
（式（１）および式（２）中、Ｄは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
チャージ率（％）＝１００×［基材面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ投影面積（ｍｍ^２）］ （３）
（式（３）中、基材面積とは配置した全てのプリプレグの抜き方向への投影面積であり、金型キャビティ投影面積とは抜き方向への投影面積である）

本発明の製造方法によれば、必要最小限の材料を用いて成形体を成形することができ、金型に対するプリプレグのチャージ率が１００％以下となる状態でプレス成形した場合であっても、端部まで繊維の等方性が維持された成形体を得ることが可能となる。したがって、本発明によればトリム工程を省略することができ、廃棄材料の大幅な削減、およびそれに伴うコストの削減が可能となる。

また、本発明の製造方法によれば、薄肉、軽量、高剛性で意匠性に優れた成形体が得られるとともに、コールドプレスにより金型における占有時間を低減できるため、高い生産性で成形体を製造することが可能となる。

さらに、本発明の製造方法によれば、複雑な３次元形状の金型を用いても形状追随性良く成形体を得ることができ、短時間で成形体を製造できるとともに、製品形状へのトリミングが不要な成形体を得ることが可能となる。

実施例１および３における金型への基材配置の模式図である。 実施例２で用いた立体形状の金型の模式図である。 実施例１および３で得られた成形品の模式図（斜視図）である。 実施例２における金型への基材配置の模式図である。 実施例２で得られた成形品の模式図（斜視図）である。 実施例４における金型への基材配置の模式図である。 実施例４で得られた成形品の模式図（斜視図）である。 金型の端部構造の説明図である。 実施例１１における金型への基材配置の模式図である。

以下に、本発明の実施の形態について順次説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

本発明は、繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法であって、
１）平均繊維長５〜１００ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度まで加熱することにより熱可塑性樹脂を含浸させプリプレグを得るプリプレグ作製工程と、
２）熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度とした前記プリプレグを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合には融点温度未満、非晶性の場合にはガラス転移温度未満となるよう温度調節された金型に、下記式（３）で表されるチャージ率が５０％以上１００％以下となるよう配置するプリプレグ配置工程と、
３）前記金型内で、前記プリプレグを加圧するとともに、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満の温度で成形を完結させて成形体を得る成形工程とを含むものである。
チャージ率（％）＝１００×［基材面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ投影面積（ｍｍ^２）］ （３）
（式（３）中、基材面積とは配置した全てのプリプレグの抜き方向への投影面積であり、金型キャビティ投影面積とは抜き方向への投影面積である）

［成形体］
本発明の製造方法で得られる成形体は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維強化複合材料からなる成形体である。本発明で得られる成形体は、面内２次元ランダム配向する層を有し、実質的に等方性を示す。

ここで、本発明でいう「実質的に等方性」とは、複合材料を成形した後、成形板の任意の方向、およびこれと直交する方向を基準とする引張試験を行ってそれぞれの方向の引張弾性率を測定し、測定した引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）が１．３以下であることと定義する。

本発明の製造方法で得られる成形体は、表面が平滑で、均一な厚みを有する成形体となる。なお、成形体の厚みのバラつきとしては、平均値から±１０％以内であることが好ましい。ここで、「表面が平滑」とは、成形体の表面を目視した際に、ざらざらした形状や皺、凸凹などが確認されず、平らで滑らかな状態であることを意味する。

本発明で得られる成形体は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを出発材料とし、プリプレグの形態を経て得られるものである。最終的に得られる成形体においても、用いた強化繊維の平均繊維長、および強化繊維束と単糸の割合は、出発材料となるランダムマット中における状態を保っている。

［強化繊維］
（種類）
本発明に用いられる強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。これらは併用することもでき、軽量でありながら強度に優れた複合材料が提供できる点で、炭素繊維を用いることが好ましい。

本発明に用いられる強化繊維は、サイジング剤が付着されたものを用いることが好ましく、サイジング剤の付着量は、強化繊維１００質量部に対して０〜１０質量部であることが好ましい。

（平均繊維長）
また、本発明に用いられる強化繊維は、不連続であり、平均繊維長が５〜１００ｍｍ以下である。本発明の製造方法は、長い強化繊維を含んでいても強化機能が発現できる成形体が得られることを特長とし、強化繊維の平均繊維長としては、好ましくは１０〜１００ｍｍであり、より好ましくは１０〜５０ｍｍであり、さらに好ましくは１０〜３０ｍｍである。なお、後述する好ましい強化繊維のカット方法を採用することで、ランダムマットを構成する強化繊維の長さを固定長とすることができる。

なお、本発明において炭素繊維を用いる場合には、その平均繊維径は好ましくは３〜１２μｍであり、より好ましくは５〜７μｍである。

（強化繊維の目付量）
ランダムマットにおける強化繊維の目付量は、２５〜１００００ｇ／ｍ^２であり、好ましくは２５〜６０００ｇ／ｍ^２、より好ましくは２５〜３０００ｇ／ｍ^２である。目付量が２５ｇ／ｍ^２未満の場合には、ランダムマット中で強化繊維の分布が不均一になりやすく、十分な補強効果が発現しないおそれがある。一方で、１００００ｇ／ｍ^２を超える場合には、強化繊維が多すぎるためにプリプレグ作製時に樹脂が含浸しにくく、成形体中で欠点となるボイドが発生しやすい傾向となる。また、熱可塑性樹脂と比べて強化繊維は比重が大きいため、成形体が重くなる。

（強化繊維の体積含有率）
本発明に用いられるランダムマットおよび得られる成形品における強化繊維の含有率としては、下記式（５）で定義される強化繊維体積含有率（Ｖｆ）が５〜８０Ｖｏｌ％の範囲であることが好ましい。
強化繊維体積含有率（Ｖｆ）＝１００×［強化繊維の体積／（強化繊維の体積＋熱可塑性樹脂の体積）］ （５）

この強化繊維体積含有率（Ｖｆ）は、繊維強化複合材料（ランダムマット）および当該複合材料（ランダムマット）から得られる成形体に含まれる強化繊維と熱可塑性樹脂との組成を示すものである。強化繊維体積含有率が５％Ｖｏｌより低い場合には、補強効果が十分に発現しない虞がある。一方で、含有率が８０Ｖｏｌ％を超える場合には、プリプレグ作製時にボイドが発生しやすくなり、得られる成形体の物性が低下する可能性がある。強化繊維体積含有率は、２０〜６０Ｖｏｌ％の範囲がより好ましい。

ここで、上記の強化繊維体積含有率（Ｖｆ）を算出する具体的な方法としては、例えば、成形体等の試料から熱可塑性樹脂を除去し、残留した強化繊維と熱可塑性樹脂の質量をそれぞれ求め、これら質量の値を各成分の密度を用いて体積に換算し、得られた体積の値を上記式（５）に当てはめて求める方法を挙げることができる。

［熱可塑性樹脂］
（種類）
本発明に用いられる熱可塑性樹脂の種類としては、例えば、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド６樹脂、ポリアミド１１樹脂、ポリアミド１２樹脂、ポリアミド４６樹脂、ポリアミド６６樹脂、ポリアミド６１０樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリ乳酸樹脂などが挙げられる。なお、熱可塑性樹脂は、２種以上を併用することもできる。

（形状）
熱可塑性樹脂の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、繊維状、粒子状、溶融状態、さらにはこれらのミクスチャーとして供給することができる。

熱可塑性樹脂が繊維状の場合には、その繊度は１００〜５０００ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは１０００〜２０００ｄｔｅｘである。また、平均繊維長としては０．５〜５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１〜１０ｍｍである。

熱可塑性樹脂が粒子状の場合には、球状、細片状、あるいはペレットのような円柱状であることが好ましい。球状の場合には、真円または楕円の回転体、あるいは卵状ような形状が好ましく挙げられる。球とした場合の平均粒子径は、０．０１〜１０００μｍであることが好ましい。より好ましくは０．１〜９００μｍであり、さらに好ましくは１〜８００μｍである。粒子径分布については特に制限はないが、より薄い成形体を得る目的としては分布がシャープなものが好ましい。なお、分級等の操作により所望の粒度分布として用いることもできる。

熱可塑性樹脂が細片状の場合には、ペレットのような円柱状や、角柱状、リン片状であることが好ましい。この場合には、ある程度のアスペクト比を有してもよいが、好ましい長さは上記の繊維状の場合と同程度である。

（熱可塑性樹脂の含有量）
出発材料となるランダムマットおよび得られる成形品における熱可塑性樹脂の含有量は、強化繊維１００質量部に対し、好ましくは５０〜１０００質量部、より好ましくは５０〜５００質量部である。含有量が５０質量部未満の場合には、熱可塑性樹脂が少ないためにプリプレグ作製時にボイドが発生しやすく、得られる成形体の物性が低下するおそれがある。一方で、１０００質量部を超える場合には、強化繊維の割合が相対的に低くなることから、繊維強化複合材料による成形体に期待する物性までに到達しない可能性がある。

［その他の成分］
本発明の製造方法に用いられるランダムマットは、少なくとも上記した強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むものであればよいが、目的を損なわない範囲で、その他の第３成分を含んでいてもよい。

その他の成分としては、例えば、上記した強化繊維以外の各種繊維状または非繊維状フィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、顔料、離型剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等を挙げることができる。とくに電子・電気機器用途や自動車用途においては、高い難燃性が要求される場合があるため、熱可塑性樹脂に難燃剤を含有させることが好ましい。難燃剤の例としては、公知のものが使用でき、難燃性を付与できる物であれば特に限定はされない。具体的には、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン化合物、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩、臭素系難燃剤等を挙げることができ、これらの難燃剤は単独で使用しても、複数を併用してもよい。難燃剤の含有量は、物性、成形性、難燃性のバランスから、熱可塑性樹脂１００質量部に対して１〜４０質量部とすることが好ましく、１〜２０質量部とすることがさらに好ましい。

［ランダムマット］
本発明で用いるランダムマットは、上記した強化繊維が実質的に２次元ランダムに配向したものである。ここで「２次元ランダム」とは、面内において、強化繊維が特定の方向には配向しておらず、無作為な方向に分散して配置されていることを意味する。

（強化繊維束（Ａ）の割合：ランダムマットにおける強化繊維の開繊程度）
本発明に用いられるランダムマットは、式（１）で定義する臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）が、ランダムマットにおける繊維全量に対して２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満であることを特徴とする。
臨界単糸数＝６００／Ｄ （１）
（式（１）中、Ｄは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）

マット中における強化繊維は、強化繊維束（Ａ）となっている状態以外に、単糸の状態または臨界単糸数未満で構成される繊維束の状態で存在する。したがって、本発明に用いられるランダムマットは、強化繊維の開繊程度をコントロールし、特定本数以上の強化繊維からなる強化繊維束（Ａ）と、それ以外の強化繊維とを、特定の比率で含むことを特徴とする。

繊維全量に対する強化繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％未満になると、ランダムマットを成形する際に型内で繊維を流動させ難くなり、このため、金型キャビティ端部まで繊維を充填することができず、設計寸法通りの成形体を得ることが困難となる。一方で、強化繊維束（Ａ）の割合が９９Ｖｏｌ％以上になると、繊維の交絡部が局部的に厚くなり、薄肉のものが得られない。繊維全量に対する強化繊維束（Ａ）の割合は、好ましくは３０Ｖｏｌ％以上９０Ｖｏｌ％未満、より好ましくは３０Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％未満である。

なお、強化繊維束（Ａ）の割合は、例えば、後述する製造方法において、拡幅処理、スリット処理、カット工程、開繊工程等の条件を組み合わせることにより制御することができる。

（強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ））
さらに強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）が、下記式（２）を満たすことを特徴とする。
０．７×１０^４／Ｄ^２＜Ｎ＜１×１０^５／Ｄ^２ （２）
（式（２）中、Ｄは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）

具体的には、ランダムマットを構成する炭素繊維の平均繊維径が５〜７μｍの場合には、臨界単糸数は８６〜１２０本となり、炭素繊維の平均繊維径が５μｍの場合には、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は２８０〜４０００本の範囲となるが、炭素繊維の平均繊維径が５μｍの場合には、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は２８０〜２０００本であることが好ましく、なかでも６００〜１６００本であることが好ましい。また、炭素繊維の平均繊維径が７μｍの場合には、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１４２〜２０４０本の範囲となるが、炭素繊維の平均繊維径が７μｍの場合には、１４２〜１０２０本であることが好ましく、３００〜８００本であることがさらに好ましい。

強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が０．７×１０^４／Ｄ^２以下の場合には、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）を得ることが困難となる。一方で、強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が１×１０^５／Ｄ^２以上の場合には、局部的に厚い部分が生じ、ボイドの原因となりやすい。

１ｍｍ以下の薄肉な成形体を得たい場合には、単純に分繊しただけの繊維を用いたのでは、疎密が大きく、良好な物性が得られない。また、全ての繊維を開繊した場合には、より薄いものを得ることは容易になる一方で、繊維の交絡が多くなり、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）が得られない。式（１）で定義される臨界単糸以上で構成される強化繊維束（Ａ）と、単糸の状態または臨界単糸数未満の強化繊維（Ｂ）が同時に存在するランダムマットとすることにより、薄肉であり、かつ得られる物性の高いランダムマットを得ることが可能となる。

本発明に用いられるランダムマットは、各種の厚みとすることが可能であるが、これをプリプレグとして、厚みが０．２〜１ｍｍ程度の薄肉の成形品を好適に得ることができる。すなわち、目的とする成形体の厚さに合わせたランダムマットを作製することにより、特にサンドイッチ材の表皮等、薄物の成形品を得ることができる。

なお、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は、例えば、後述する製造方法において、拡幅処理、スリット処理、カット工程、開繊工程等の条件を組み合わせることにより制御することができる。

［ランダムマットの製造方法］
ランダムマットの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、繊維状および／または粒子状の熱可塑性樹脂を強化繊維と混合して存在させるように製造してもよく、マトリクス樹脂成分を含まないランダムマットに溶融状態の熱可塑性樹脂を供給して製造してもよい。

以下に、ランダムマットの好ましい製造方法について詳述する。ランダムマットの製造方法としては、好ましくは、以下の（Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖ’）の各工程を実施する方法が挙げられ、さらに好ましくは（Ｉ）と（ＩＩＩ）の工程の間に（ＩＩ）の工程を実施する方法が挙げられる。これらの工程を順次実施することにより、特に良好な等方性を有するランダムマット、さらにはランダムマットから成形体を製造することができる。

（Ｉ）強化繊維ストランド供給工程
強化繊維ストランド供給工程では、クリール部に配置された複数の強化繊維巻糸体から、強化繊維それぞれの糸条を引出し、単独の糸条からなるかまたは単糸を複数本引き揃えてなる強化繊維ストランドとして供給する。このとき、ストランド幅は１０〜５０ｍｍ（特に２０〜３０ｍｍ）とすることが好ましい。供給される強化繊維のストランド幅が小さい場合には、必要に応じて、当ストランド供給工程にて所定幅まで拡幅して、薄い広幅のストランドとして供給してもよい。この拡幅操作は、例えば、ストランドを拡幅用のローラーやバー等と接触させることにより行うことができる。

（ＩＩ）ストランドスリット工程
ストランドスリット工程では、供給された強化繊維ストランドを、好ましくはストランド長手方向と平行に（すなわち繊維軸方向に沿って）連続的にスリットし、ストランド幅が０．０５〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜１．０ｍｍの複数本の細幅ストランドとする。具体的には、前工程から連続的に移送されてくる広幅のストランドを、繊維軸方向と平行な刃を有する縦スリット装置（スリッター）を用いて縦方向に連続的にカットするか、広幅ストランドの走行路に１個または複数個の分割ガイドを設け、それによりストランドを複数本に分割すること等により実施することができる。この工程においては、ライン上に拡幅用のガイドやバーなどを設置して、強化繊維を拡幅処理しながらスリットを加えてもよい。

（ＩＩＩ）強化繊維カット工程
次に、強化繊維カット工程にて、スリット処理を行っていないストランド、または上記のごとくスリットした細幅の強化繊維ストランドを、平均繊維長５〜１００ｍｍにカット（切断）する。なお、ここでいう「平均繊維長」とは、無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長をノギス等を用いて１ｍｍ単位まで測定し、その平均を求める方法により求めることができる。通常であれば、平均繊維長はカッターによるストランドの切断間隔と一致する。

強化繊維を平均繊維長５〜１００ｍｍにカットする際に使用する装置としては、ロータリーカッターが好ましい。さらにロータリーカッターの中でも、特定の角度を有する螺旋状ナイフを備えたものが好ましい。強化繊維を連続的にカットするためのナイフ角度は、使用する強化繊維の幅と、カットした後の平均繊維長により幾何学的に計算することができ、それらの関係は、強化繊維の平均繊維長（刃のピッチ）＝強化繊維ストランド幅×ｔａｎ（９０−θ）の条件を満たすようにすることが好ましい。（ここで、θは周方向とナイフの配置方向のなす角である。）
例えば、繊維方向に交叉するナイフと繊維軸方向と平行なナイフとを有するカッターを用いれば、繊維束を縦方向にスリットすると同時に特定の繊維長にカットすることができ、このようなカッターを使用すれば、ストランドスリット工程（ＩＩ）と強化繊維カット（ＩＩＩ）とを同時に実施することができる。

（ＩＶ）強化繊維開繊工程
強化繊維開繊工程では、所定の繊維長にカットされた強化繊維のストランド（以下「ストランド片」ということがある）に気体を吹付け、該ストランド片を所望のサイズ（集束本数）の繊維束に分割するように開繊する。

具体的には、強化繊維開繊工程（ＩＶ）では、ストランド片を経路内に導入し、該経路を通過するストランド片に空気等の気体を吹き付けることにより、該ストランド片を所望の集束サイズに分離させるとともに気体中に分散させる。開繊の度合いについては、吹き付ける気体の圧力等により適宜コントロールすることができる。

好ましい実施形態としては、例えば、経路の途中または先端部に空気吹付けノズルを設け、その圧縮空気吹付け孔より風速５〜５００ｍ／ｓｅｃの空気を直接ストランド片に吹き付け、適度に強化繊維を開繊させる方法が挙げられる。具体的には、強化繊維片の通る経路に直径１ｍｍ程度の孔を数箇所あけ、外側より０．２〜０．８ＭＰａ程度の圧力をかけて、圧縮空気を孔からストランド片に直接吹き付けるようにした気体吹付けノズルを使用する方法が挙げられる。

この強化繊維開繊工程では、ストランド片を構成する全繊維をバラバラに分離させて完全に単糸状になるまで分離するように開繊するのではなく、一部は単糸状またはそれに近い状態まで開繊されるが、多くの部分は単糸の一定の本数以上が集束した繊維束となるように調整する必要がある。すなわち、開繊の程度を、上記式（１）で定義される臨界単糸数以上からなる強化繊維束（Ａ）の割合、さらに、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）を満たすようにする必要がある。

（Ｖ）ランダムマット形成工程
ランダムマット形成工程においては、カットし開繊させた強化繊維を空気中に拡散させると同時に、粉粒体状または短繊維状の熱可塑性樹脂（以下、これらを「熱可塑性樹脂粒子等」と総称する）を供給し、強化繊維を熱可塑性樹脂粒子等とともに開繊装置下方に設けた通気性支持体上に散布して、該支持体上で強化繊維と熱可塑性樹脂粒子等が混在する状態を形成し、所定の厚さとなるよう堆積・定着させてランダムマットを形成させる。

ランダムマット形成工程では、好ましくは、気体で開繊した強化繊維とは別経路から熱可塑性樹脂粒子等を供給し、これらを同時に通気性支持体上に向けて散布し、両者がほぼ均一に混ざり合った状態で通気性支持体上へマット状に堆積させ、その状態で定着させる。この際、通気性支持体をネットからなるコンベアで構成し、一方向に連続的に移動させつつその上に堆積させるようにすれば、連続的にランダムマットを形成することができる。また、支持体を前後左右に移動させることにより、均一な堆積を実現することができる。

ランダムマット形成工程では、強化繊維および熱可塑性樹脂粒子等は、２次元ランダム配向するように散布されることが好ましい。開繊した強化繊維を２次元配向させながら塗布するためには、下流側に拡大した円錐形等のテーパー管を用いることが好ましい。このテーパー管内では、強化繊維に吹き付けた気体が拡散して管内の流速が減速するため、強化繊維に回転力が与えられる。このベンチュリ効果を利用することで、開繊した強化繊維を熱可塑性樹脂粒子等とともに均等に斑無く散布することができる。また、後述する定着工程のためにも、下方に吸引機構を持つ可動式の通気支持体（ネットコンベア等）上に散布して、ランダムマット状に堆積させることが好ましい。

ランダムマット形成工程においては、熱可塑性樹脂の供給量は、強化繊維１００質量部に対し、５０〜１０００質量部とすることが好ましい。より好ましくは、強化繊維１００質量部に対し５０〜５００質量部であり、さらに好ましくは６０〜３００質量部である。

ランダムマット形成工程には、強化繊維および熱可塑性樹脂を定着させる工程を含む。定着させる工程とは、堆積した強化繊維および熱可塑性樹脂粒子等を定着させる工程であり、例えば、通気性支持体の下部よりエアを吸引して強化繊維を定着させる方法が挙げられる。強化繊維と同時に散布された熱可塑性樹脂は、繊維状であればエア吸引により、粒子状であっても強化繊維に伴って定着することができる。

このように堆積面の下部より吸引することにより、２次元配向の高いマットを得ることができる。かくして得られるランダムマットは、これを構成する強化繊維の間隙や近傍に熱可塑性樹脂粒子等が均一に存在することで、後述する加熱含浸加圧工程において、樹脂の移動距離が短く、比較的短時間で樹脂の含浸が可能となる。

なお、通気性支持体を構成するシートあるいはネット等の目開きが大きく、熱可塑性樹脂粒子等の一部が支持体を通過して堆積しない場合には、支持体の表面に不織布等をセットし、当該不織布上に強化繊維および熱可塑性樹脂粒子等を吹き付けて定着させることも可能である。

強化繊維ストランドを一定の長さにカットした後、そのストランド片およびカット時に単糸状態に分離した強化繊維を吸引搬送する輸送経路に供給し、該輸送経路の途中または終端部に設置した気体吹付けノズルから強化繊維に気体を吹付け、切断したストランド片を所望サイズ（太さ）の強化繊維束に分離・開繊させると同時に、該強化繊維を熱可塑性樹脂粒子等とともに、一定方向へ連続的または間欠的に移動する通気性支持体（以下「定着ネット」ということがある）の表面に向けて吹き付け、堆積して定着させることによりランダムマットを形成することも可能である。

上述のとおり、ランダムマットには強化繊維と粉粒体状および／または繊維状の熱可塑性樹脂が、斑なく混合して存在するため、型内で繊維と樹脂を大きく流動させる必要がなく、熱可塑性樹脂を容易に含浸できるという利点がある。その結果、得られる成形体においても、ランダムマット中の強化繊維の等方性を保つことが可能となる。

（Ｖ’）ランダムマット形成工程（その２）
また別のランダムマット形成工程としては、マトリクス樹脂を含まない以外は上記（Ｖ）ののランダムマット形成工程と同様に強化繊維から構成されるランダムマットを得て、これに溶融状態の熱可塑性樹脂を供給し、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを得る方法が挙げられる。このような方法としては、例えば、強化繊維開繊工程（ＶＩ）で得られる開繊された強化繊維ストランドをマット状に堆積させるとともに、上方に設けたダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を膜状溶融体として吐出し、堆積したマット上に該熱可塑性樹脂を供給して、マットのほぼ全面に含浸させることができる。

この方法において、強化繊維ストランドをマット状に堆積させる好ましい方法は、上記（Ｖ）に記載のとおりである。熱可塑性樹脂の供給量についても上記（Ｖ）と同様であるが、ダイから押し出す溶融状態の熱可塑性樹脂の量、具体的にはダイから膜状に供給する場合には膜の厚み、および押出速度等については調整することが望ましい。

［プリプレグ作成工程］
本発明のプリプレグ作成工程においては、上記のランダムマットを、ランダムマットに含まれる熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度まで加熱して、熱可塑性樹脂を含浸させてプリプレグを得る。なお、熱可塑性樹脂は部分的に溶けて溶着されていてもよい。

［プリプレグ］
（プリプレグ中の強化繊維の形態）
プリプレグにおける強化繊維の形態は、ランダムマット中における状態を保っている。すなわち、プリプレグ中の強化繊維はランダムマットにおける平均繊維長や等方性、開繊程度を維持しており、上記のランダムマットに記載したものと同様となっている。

（厚み）
プリプレグの厚みは、得ようとする成形体の厚みの１〜１０倍、好ましくは１〜５倍とすることが好ましい。厚みの限定はないが、好ましくは０．１ｍｍ以上であり、上限は金型に配置して成形可能な範囲までであり、実質的には３０ｍｍ程度である。

（ボイド率）
プリプレグ成形時の樹脂の含浸不良を極力抑えるために、プリプレグのボイド率は０〜３０％とすることが好ましい。プリプレグのボイド率は、プリプレグの断面を光学顕微鏡で観察し、ボイドの存在面積を観察基材の断面積で除して算出することができる。本発明においては、１つのプリプレグあたりｎ＝５の観察とし、その平均値をボイド率とする。

［プリプレグ配置工程］
プリプレグ配置工程においては、得られたプリプレグを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度に保つか再加熱し、当該温度としたプリプレグを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満に温度調節された金型内に配置する。

ここで、プリプレグの温度は、例えばプリプレグ表面にＫタイプの熱電対を貼付け、加熱炉外に設置した計測機により測定を行うことができる。また、金型に配置するプリプレグは、プリプレグ作成工程により熱可塑性樹脂を含浸させた後に冷却することなくそのまま用いてもよいし、熱可塑性樹脂を含浸させた後に一旦固化し、その後に再加熱するという工程を経てもよい。

（配置枚数・配置状況）
プリプレグ配置工程においては、例えば図１に示す通り、１枚または２〜１０枚を重ね合わせたプリプレグを金型キャビティへ配置する。重ね合わせる場合には、得ようとする成形体に応じて、プリプレグの一部、または全体を重ね合わせることができる。

配置にあたっては、プリプレグ端部の全ての面が、金型端部と接しないことが望ましい。また、複数枚のプリプレグを配置する場合には、プリプレグは全て同一の形状である必要はなく、それぞれのプリプレグの一部または全部が重ね合わさっていればよい。例えば、端部をオーバーラップさせて金型に配置してもよい。大型で複雑な形状の成形体を成形する場合には、オーバーラップさせる配置は有効な手段となる。また、オーバーラップさせることにより、端材の有効利用が可能ともなる。

オーバーラップさせる基材（プリプレグ）のサイズには特に制限はなく、目的の成形体の形状やサイズに合わせて、適宜必要なサイズを用いればよいが、１〜３００００ｃｍ^２のサイズが好ましく用いられる。オーバーラップの度合いも特に制限はなく、基材（プリプレグ）の大きさに合わせて適宜設定することができる。

基材をオーバーラップさせる重ね代は、１〜１００ｍｍとすることが好ましく、５〜５０ｍｍとすることがより好ましい。また、基材（プリプレグ）端部をオーバーラップさせて配置したものの上に、さらに、別の基材（プリプレグ）端部をオーバーラップさせた配置を１回以上繰り返して積層してもよい。その際の層数としては、２〜１００層が好ましい。図９に、基材（プリプレグ）端部をオーバーラップさせて配置する場合の例を示す。

（金型）
本発明の製造方法に用いる金型は、密閉することが可能なものとすることが好ましく、具体的には、コア側とキャビティ側の金型を閉じた状態でのクリアランスが極めて小さい金型とすることが好ましい。本発明は、密閉された型内でプリプレグ（基材）を流動させつつプレス成形して成形体を得る方法であり、本発明によれば、得られる成形体の端部まで繊維の等方性が維持された成形体を得ることができる。

ここで、用いる金型のクリアランスの範囲としては、端部のクリアランスを０．０１〜０．１ｍｍとすることが好ましい。より好ましくは０．０３〜０．０５ｍｍである。

本発明に用いられる金型の端部構造の説明図を、図８に示す。端部の抜き角としては特に限定はないが、０〜１０度とすることが好ましく、さらに好ましくは１〜５度である。端部の抜き角を１度以上にすることで、成形後に成形体を取り出す際の離型が容易となる。また、端部の抜き角を５度以下とすることで、好適に密閉してプレス成形することができる。さらに、抜き角を５度以下とすることは、成形体のサイズを不必要に大きくしないことにも有効である。

さらにはコア側とキャビティ側との端部が鋭利な構造となっており、成形と同時にトリム可能なものであることが好ましい。このような場合には、端材が発生した場合であっても、成形と同時にトリムすることができる。

また、金型の表面には、得ようとする成形体に求められる意匠性に応じて、研磨を行ってもよい。成形体に平滑な表面性が要求される場合には、＃４００以上で研磨されていることが好ましい。

（金型温度）
また、金型の温度としては、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点−２００℃以上融点−１０℃以下、非晶性の場合はガラス転移温度−２００℃以上ガラス転移温度−１０℃以下の範囲とすることが好ましい。

（チャージ率）
リプレグ配置工程においては、ランダムマットを、下記式（３）で表されるチャージ率が５０％以上１００％以下となるように金型に配置する必要がある。本発明においては、チャージ率を５０％以上１００％以下とすることにより、強化繊維が実質的に面内２次元配向する層を確保しつつ、材料ロスやトリミングの手間を発生させることなく、軽量な成形体を高い生産性で製造することが可能となる。
チャージ率（％）＝１００×［基材面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ投影面積（ｍｍ^２）］ （３）
（式（３）中、基材面積とは配置した全てのプリプレグの抜き方向への投影面積であり、金型キャビティ投影面積とは抜き方向への投影面積である）

チャージ率が５０％未満の場合には、割れやシワが発生せず、反りもなく、金型末端まで繊維が充填されている成形体を得ることができるものの、水平部において実質的に２次元ランダム配向した層が確保できない領域が増えるため、物性発現率や意匠性が低下する傾向にある。

一方で、チャージ率が１００％を超えて金型がオープンキャビティ構造を有する場合には、金型末端まで繊維が充填された成形体を得ることができるものの、複雑形状を有した製品を成形する際には、材料の絞りや引張により肉厚が変化してしまうため制御が難しく、特に端面は薄くなる傾向にある。偏肉形状を有する製品においては、より制御が困難となる。また、成形体の端部にバリが発生してしまい、後加工での機械加工などによるトリミングが必要となるため、プロセスが複雑になるだけでなく、材料ロスが発生してしまう。

チャージ率が１００％を超えて金型がクローズドキャビティ構造を有する場合には、割れやシワの発生はなく、表面外観も良好で、反りもなく、実質的等方性を有し、金型末端まで繊維が充填された成形体を得ることができるものの、製品端面部を金型の端部にてトリミングする必要がでる。また、製品形状が複雑な場合には、賦形時に金型の端部が最初にプリプレグへ接触して金型への追従を妨げるため、製品肉厚の制御が困難となる場合がある。

なお、上記した通り、プリプレグの厚みは得ようとする成形体の厚みに合わせて適宜選択できるが、金型への基材（プリプレグ）のチャージ率が５０％以上８０％以下の時には、流動を適切に行うために、プリプレグの厚みまたはプリプレグを積層した厚みの総和を１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。

（総面積チャージ率）
さらに、得ようとする成形体が立体形状の場合には、ランダムマットを、下記式（４）で表される総面積チャージ率が３０％〜１００％となるよう金型に配することが好ましい。
総面積チャージ率（％）＝１００×［基材総面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ総面積（ｍｍ^２）］ （４）
（式（４）中、基材総面積とは、水平展開した全てのプリプレグの投影面積から、積層およびオーバーラップ部の面積を差し引いた面積であり、金型キャビティ総面積とは、金型キャビティ表面の面積の総和である）

立体形状の金型の具体例の上面図および横面図を図２に示す。図中に斜線部（４）で示した各々の金型キャビティ表面の面積の総和が、金型キャビティ総面積である。なお、総面積チャージ率は、成形体が平板状等の平面である場合には、前記「チャージ率」と同じ数値となる。

［成形工程］
成形工程においては、金型内で、配置されたプリプレグを加圧するとともに、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満の温度で成形を完結させて成形体を得る。すなわち、いわゆるコールドプレスを実施して成形体を作製する。

具体的には、型締めを行い、目標圧力まで加圧しながら、プリプレグを金型中で冷却させてプレス成形を実施して、賦形を完了させる。すなわち、加圧して賦形しつつ金型との熱交換を実施し、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満までプリプレグを冷却した後に、型を開いて成形体を得る。金型の冷却方法にとくに限定はなく、金型内温調回路に冷却媒体を流すなどの方法により適宜冷却することができる。

（時間および圧力）
成形工程における目標圧力に達するまでの時間は、１〜１０秒であることが望ましい。また、目標圧力は、好ましくは３ＭＰａ〜１００ＭＰａ、さらに好ましくは５ＭＰａ〜４０ＭＰａである。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものでは無い。

（１）ランダムマットにおける強化繊維束（Ａ）の分析
強化繊維束（Ａ）のマットの繊維全量に対する割合の求め方は、以下の通りである。
ランダムマットを１００ｍｍ×１００ｍｍに切り出し、厚み（Ｔａ）と重量（Ｗａ）を測定した。
切り出したマットより、繊維束をピンセットで全て取り出し、繊維束を太さ毎に分類した。なお、本実施例においては、太さ０．２ｍｍ程度単位で分類を実施した。
分類毎に、全ての繊維束の長さ（Ｌｉ）と重量（Ｗｉ）、繊維束数（Ｉ）を測定し、記録した。ピンセットにて取り出すことができない程度に繊維束が小さいものについては、まとめて最後に重量を測定した（Ｗｋ）。重量の測定にあたっては、１／１０００ｇまで測定可能な天秤を用いた。なお、特に強化繊維を炭素繊維とした場合や、平均繊維長が短い場合には、繊維束の重量が小さく、測定が困難になる。こういった場合には、分類した繊維束を複数本まとめて重量を測定した。
測定後、以下の計算を行った。使用している強化繊維の繊度（Ｆ）より、個々の繊維束の繊維本数（Ｎｉ）は、次式により求めた。
繊維本数（Ｎｉ）＝Ｗｉ／（Ｌｉ×Ｆ）
強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は、以下の式により求めた。
Ｎ＝ΣＮｉ／Ｉ
また、個々の繊維束の体積（Ｖｉ）、および、強化繊維束（Ａ）の繊維全体に対する割合（ＶＲ）は、使用した強化繊維の繊維比重（ρ）を用いて次式により求めた。
Ｖｉ＝Ｗｉ／ρ
ＶＲ＝ΣＶｉ／Ｖａ×１００
ここで、Ｖａは切り出したマットの体積であり、Ｖａ＝１００×１００×Ｔａ

（２）成形体における強化繊維束（Ａ）の含有量
成形体における強化繊維束（Ａ）の含有量については、５００℃×１時間程度、炉内にて樹脂を除去した後、上記のランダムマットにおける方法と同様にして測定した。

（３）成形体における繊維の配向（繊維の等方性）
成形体を成形した後、成形体の任意の方向、およびこれと直交する方向について引張試験を行って引張弾性率を測定した。得られた引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）を求めることで繊維の配向の度合いを確認した。弾性率の比が１に近いほど、等方性に優れた材料である。

（４）成形体およびランダムマットに含まれる強化繊維の平均繊維長（Ｌａ）
ランダムマットに含まれる強化繊維の平均繊維長（Ｌａ）は、無作為に抽出した強化繊維１００本の長さを、ルーペを用いて１ｍｍ単位まで測定して記録した。得られた全ての強化繊維の長さ（Ｌｉ）から、次式により平均繊維長（Ｌａ）を求めた。
成形体に含まれる強化繊維の平均繊維長（Ｌａ）は、５００℃×１時間程度、炉内にて樹脂を除去した後、無作為に抽出した強化繊維１００本の長さを、ルーペを用いて１ｍｍ単位まで測定して記録した。得られた全ての強化繊維の長さ（Ｌｉ）から、次式により平均繊維長（Ｌａ）を求めた。
平均繊維長（Ｌａ）＝ΣＬｉ／１００

（５）成形体の外観
成形体の外観は、目視、光学顕微鏡、および手で触れて評価し、強化繊維への樹脂の含浸が不十分な（ドライな）部位、シワ、割れなどについて、以下の評価基準で評価した。
○（良好） ：外観に特に異常が見られない
△（不良） ：わずかにドライな部位やシワが見られる
×（重大不良）：ドライな部位やシワが多く見られたり、割れが確認される

（６）成形体の反り
成形体の反りについては、目視および手で触れて、以下の評価基準で評価した。
○（良好） ：反りが見られない
△（不良） ：わずかに反りが認められる
×（重大不良）：大きく反っている

（７）成形性
成形性の評価は、成形体の形状観察により以下の評価基準で評価した。
○（良好） ：端部まで繊維強化複合材料が充填され、欠陥が見られない
△（不良） ：一部に欠けや不良が見られる
×（重大不良）：欠けや不良が多い

（８）成形体の厚みバラつき
マイクロメーターを用いて、得られた成形体全体から１０ヶ所の厚みを測定し、厚みの（算術）平均値および標準偏差を求めた。さらに、１０ヶ所の厚みの測定値のうち、その最小値および最大値と、上記の厚みの平均値を用いて、それぞれ下記式（６）および（７）で定義される「厚みの最小値のバラつき」と「厚みの最大値のバラつき」を算出し、成形体の厚みのバラつきが平均値から±１０％以内を満たしているかを確認した。
厚みの最小値のバラつき（％）＝１００×［（厚みの最小値−厚みの平均値）／厚みの平均値］ （６）
厚みの最大値のバラつき（％）＝１００×［（厚みの最大値−厚みの平均値）／厚みの平均値］ （７）

（９）プリプレグのボイド率
プリプレグのボイド率は、試験片の断面を光学顕微鏡で観察し、ボイドの存在面積を観察に用いた試験片の断面積で除して算出した。観察は１つの試料あたりｎ＝５とし、その平均値をその試料のボイド率とした。

＜実施例１＞
［ランダムマットの作製］
強化繊維として、東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ、繊維幅１０ｍｍ、引張強度４０００ＭＰａ）を使用した。炭素繊維を開繊させながら２０ｍｍの長さにカットし、炭素繊維の供給量を３００ｇ／ｍｉｎでテーパー管内に導入し、テーパー管内で空気を風速４５０ｍ／ｓｅｃで炭素繊維に吹き付けて繊維束を部分的に開繊しつつ、テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布した。

またマトリックス樹脂としてポリアミド６樹脂（ユニチカ製 Ａ１０３０）を３６０ｇ／ｍｉｎでテーパー管内に供給し、炭素繊維と同時に散布することで、平均繊維長２０ｍｍの炭素繊維とＰＡ６が混合された厚み７．５ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は３５ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は２４０であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを加熱して２５０℃に達した後に、３ＭＰａの圧力で７分間加圧した後、８０℃まで冷却し、厚み１．５ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．０９％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程］
金型キャビティ投影面積に対して８０％に切り出したプリプレグを２枚、赤外線オーブンの中に入れて２５５℃に加熱した後に積層し、金型温度１３０℃に温調された端部のクリアランスが０．０２ｍｍである平板状の金型内に配置した（図１）。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。得られた成形体の模式図を図３に示す。

５で示した部分が金型内への基材（プリプレグ）のチャージ部分であり、その外側の６で示した部分が、基材（プリプレグ）が金型キャビティエッジ部まで流動した部分である。図中に７で示す箇所についてそれぞれ繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が３５．２％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．０％であり、流動部も基材（プリプレグ）チャージ部も同等の値を示した。また、流動部について図中に８で示す箇所の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．０３であり、等方性を保っていることを確認した。また、得られた成形体の厚みバラつきを評価した結果、ほぼ均一な厚みであることを確認した。厚みバラつきの評価結果を表３に示す。また、成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例２＞
［ランダムマットの作製］
炭素繊維の供給量を１５０ｇ／ｍｉｎ、ポリアミド６樹脂の供給量を１８０ｇ／ｍｉｎとし、テーパー管内の風速を２００ｍ／ｓｅｃに変更した以外は実施例１と同様の条件で、厚み４．０ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は１８５ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は３５ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は２４０であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが０．８ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．３％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程］
金型キャビティ投影面積に対して８０％に切り出したプリプレグを４枚積層し、赤外線オーブンの中に入れて２５５℃に加熱した後に、金型温度１３０℃に温調された端部のクリアランスが０．０５ｍｍである図２に示す立体形状の金型内に配置した（図４）。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。得られた成形体の模式図を図５に示す。

５で示した部分が金型内への基材（プリプレグ）のチャージ部分であり、その外側の６で示した部分が、基材（プリプレグ）が金型キャビティエッジ部まで流動した部分である。図中に７で示す箇所についてそれぞれ繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が３５．３％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．０％となり、流動部も基材（プリプレグ）チャージ部も同等の値を示した。流動部について図中に８で示す箇所の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．０８であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例３＞
［ランダムマットの作製］
強化繊維として、炭素繊維（東邦テナックス社製：テナックスＩＭＳ６０−１２Ｋ（平均繊維径５μｍ、繊維幅６ｍｍ））を使用した。炭素繊維を開繊させながら２０ｍｍの長さにカットし、炭素繊維の供給量を１００ｇ／ｍｉｎでテーパー管内に導入し、テーパー管内で空気を風速２５０ｍ／ｓｅｃで炭素繊維に吹き付けて繊維束を部分的に開繊しつつ、テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布した。

また、マトリックス樹脂としてポリカーボネート樹脂（帝人化成製 パンライト（登録商標）Ｌ−１２２５Ｌ）を３００ｇ／ｍｉｎでテーパー管内に供給し、炭素繊維と同時に散布することで、平均繊維長２０ｍｍの炭素繊維とポリカーボネートが混合された厚み５．０ｍｍ程度のランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は１２５ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は１２０であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は８０％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１０００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを加熱し２６０℃に達した後に、５ＭＰａの圧力で７分加圧した後、５０℃まで冷却し、厚み１．０ｍｍのプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．２％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程］
金型キャビティ投影面積に対して５０％に切り出した基材シート（プリプレグ）を２枚、赤外線オーブンの中に入れて２６０℃に加熱した後に積層し、金型温度６０℃に温調された端部のクリアランスが０．０２ｍｍである平板状の金型内に配置した（図１）。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み１．０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。得られた成形体の模式図を図３に示す。

５で示した部分が金型内への基材（プリプレグ）のチャージ部分であり、その外側の６で示した部分が、基材（プリプレグ）が金型キャビティエッジ部まで流動した部分である。図中に７で示す箇所についてそれぞれ繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均１９．９％、基材（プリプレグ）チャージ部２０．１％となり同等の数値を示した。引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．２１であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例４＞
［ランダムマットの作製］
炭素繊維の供給量を６００ｇ／ｍｉｎ、ポリアミド６樹脂の供給量を７２０ｇ／ｍｉｎとし、テーパー管内の風速を１０００ｍ／ｓｅｃに変更した以外は実施例１と同様の条件で、厚み１５．０ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は７４０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は３５ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は２４０であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが３．０ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．５％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程］
金型キャビティ投影面積に対して８０％に切り出したプリプレグを２枚、赤外線オーブンの中に入れて２５５℃に加熱した後に積層し、金型温度１３０℃に温調された端部のクリアランスが０．０８ｍｍであるリブ・ボス形状を有する金型内に配置した（図６）。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み４．８ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。得られた成形体の模式図を図７に示す。

５で示した部分が金型内への基材（プリプレグ）のチャージ部分であり、その外側の６で示した部分が、基材（プリプレグ）が金型キャビティエッジ部まで流動した部分である。図中に７で示す各部位についてそれぞれ繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が３４．６％、基材（プリプレグ）チャージ部が３４．８％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．０９であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例５＞
［ランダムマットの作製］
炭素繊維の供給量を３００ｇ／ｍｉｎ、ポリアミド６樹脂の供給量を３６０ｇ／ｍｉｎとし、テーパー管内の風速を４００ｍ／ｓｅｃに変更した以外は実施例１と同様の条件で、厚み７．０ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は５０ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は５００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが１．５ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．３％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程および成形工程］
実施例１と同様に、プリプレグの配置および成形体の成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が３４．９％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．２％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．０２であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例６＞
［ランダムマットの作製］
炭素繊維の供給量を１００ｇ／ｍｉｎ、ポリアミド６樹脂の供給量を３００ｇ／ｍｉｎとし、テーパー管内の風速を２５０ｍ／ｓｅｃに変更した以外は実施例１と同様の条件で、厚み４．０ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は１２５ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は８０ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１０００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが１．０ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．３％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程］
金型キャビティ投影面積に対して５０％に切り出したプリプレグを２枚、赤外線オーブンの中に入れて２５５℃に加熱した後に積層し、金型温度１３０℃に温調された端部のクリアランスが０．０２ｍｍである平板状の金型内に配置した（図１）。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み１．０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が１８．０％、基材（プリプレグ）チャージ部が１８．２％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．１０であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例７＞
［ランダムマットの作製］
強化繊維として、東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ、繊維幅１０ｍｍ）を使用した。縦スリット装置を使用して幅２ｍｍ以下にスリットした後、繊維長２０ｍｍにカットした。カット装置は連続的に強化繊維をカットできるロータリーカッターを用いた。ロータリーカッターを通過したストランドをテーパー管に導入し、風速２５０ｍ／ｓｅｃで処理して繊維束を部分的に開繊した。その後、テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引しながら散布して、厚み約４ｍｍのマットを作製した。

次いで、得られたマット上に、溶融したマトリックス樹脂を供給した。マトリックス樹脂としてはユニチカ社製のポリアミド６樹脂（Ａ１０３０）を使用し、これを押出機で溶融してＴ−ダイからマット全面に溶融樹脂を供給した。この際、マット面上の樹脂が供給される箇所を赤外線ヒータにより加熱して、樹脂の冷却固化を防ぐようにした。強化繊維の供給量１００ｇ／ｍｉｎに対し、ポリアミド６樹脂の供給量を３００ｇ／ｍｉｎとして装置を稼動し、強化繊維と熱可塑性樹脂からなるランダムマットを形成した。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は１２５ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は８０％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１０００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを２８０℃に設定した１対の加熱ローラーで加熱加圧して、樹脂が含浸したプリプレグを作製した。冷却後のプリプレグの厚みは１．０ｍｍで、ボイド率は０．６％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程］
金型キャビティ投影面積に対して５０％に切り出した基材シートを２枚、赤外線オーブンの中に入れて２５５℃に加熱した後に積層し、金型温度１３０℃に温調された端部のクリアランスが０．０２ｍｍである平板状の金型内に配置した（図１）。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み１．０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均１８．０％、基材チャージ部１８．１％であり、同等の数値を示した。引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．１３であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例８＞
［ランダムマットの作製］
強化繊維の平均繊維長を１０ｍｍとし、テーパー管内の風速を５０ｍ／ｓｅｃに変更した以外は実施例１と同様の条件で、厚み７．０ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は９５ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１２００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが１．５ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．２％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程および成形工程］
実施例１と同様に、プリプレグの配置および成形体の成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が３５．０％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．３％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．１１であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例９＞
［ランダムマットの作製］
強化繊維の平均繊維長を４０ｍｍとし、テーパー管内の風速を２５０ｍ／ｓｅｃに変更した以外は実施例１と同様の条件で、厚み７．０ｍｍのランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は８０ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１０００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが１．５ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．４％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程および成形工程］
実施例１と同様に、プリプレグの配置および成形体の成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が３４．８％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．１％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．０５であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例１０＞
［ランダムマットの作製］
強化繊維として、日本電気硝子社製のガラス繊維ＥＸ−２５００（平均繊維径１５μｍ、繊維幅９ｍｍ）を使用した。ガラス繊維を開繊させながら５０ｍｍの長さにカットし、ガラス繊維の供給量を３００ｇ／ｍｉｎでテーパー管内に導入し、テーパー管内で空気を風速３００ｍ／ｓｅｃでガラス繊維に吹き付けて繊維束を部分的に開繊しつつ、テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布した。

次いで、マトリックス樹脂としてポリアミド６樹脂（ユニチカ製 Ａ１０３０）を３６０ｇ／ｍｉｎでテーパー管内に供給し、ガラス繊維と同時に散布することで、平均繊維長５０ｍｍのガラス繊維とＰＡ６が混合された厚み６．５ｍｍ程度のランダムマットを得た。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は４０であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は８０％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１５０であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを加熱し、２５０℃に達した後に３ＭＰａの圧力で５分加圧した後、８０℃まで冷却し、厚み１．５ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は０．１％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程および成形工程］
実施例１と同様に、プリプレグの配置および成形体の成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）を調べたところ、流動部の平均が２７．０％、基材（プリプレグ）チャージ部が２７．３％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）は１．２５であり、等方性を保っていることを確認した。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜実施例１１＞
［プリプレグ配置工程］
実施例１で得られたプリプレグを用いて、金型キャビティ投影面積に対して５０％に切り出した２枚を、赤外線オーブンの中に入れて２５５℃に加熱した後に、金型温度１３０℃に温調された端部のクリアランスが０．０２ｍｍである平板状の金型内に、図９に示すように片側の端部を約３０ｍｍオーバーラップさせて配置した。オーバーラップ配置後の基材（プリプレグ）のチャージ率は、金型キャビティ投影面積に対して９５％であった。

［成形工程］
１０ＭＰａの圧力で３０秒間のプレス成形を実施し、厚み１．５ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、材料の割れやシワの発生が無く、表面外観は良好で、製品反りの見られないものであり、金型末端まで樹脂と繊維が充填されていることを確認した。

繊維含有率（Ｖｆ）は、流動部の平均が３４．５％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．１％となり同等の値を示した。流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率の比（Ｅδ）は１．１０であり、等方性を保っていることを確認した。また、基材オーバーラップ部の引張試験の結果、オーバーラップ部の引張強度は他の部位と大差なかった。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜比較例１＞
［ランダムマットの作製］
テーパー管内の風速を７００ｍ／ｓｅｃとした以外は実施例１と同様の条件で、厚み８．０ｍｍのランダムマットを作製した。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は１０ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は１００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが１．７ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は１０．５％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程および成形工程］
実施例１と同様に、プリプレグの配置および成形体の成形を実施し、厚み３．０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、端部まで材料が行き渡らず、欠落部が認められた。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

＜比較例２＞
テーパー管内の風速を１０ｍ／ｓｅｃとした以外は実施例１と同様の条件で、厚み６．５ｍｍのランダムマットを作製した。

得られたランダムマットの強化繊維の目付は３７０ｇ／ｍ^２であった。また、得られたランダムマットについて、強化繊維束（Ａ）の割合と、平均繊維数（Ｎ）を調べたところ、式（１）で定義される臨界単糸数は８６であり、強化繊維束（Ａ）のランダムマットにおける繊維全量に対する割合は１００ｖｏｌ％、強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）は３０００であった。ランダムマットの製造条件および測定・評価結果を表１に示す。

［プリプレグ作製工程］
得られたランダムマットを用いて、実施例１と同様の方法で、厚みが１．５ｍｍの板状のプリプレグを得た。プリプレグのボイド率は３．８％であった。プリプレグの製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

［プリプレグ配置工程および成形工程］
実施例１と同様に、プリプレグの配置および成形体の成形を実施し、厚み２．４ｍｍの成形体を得た。成形性、および得られた成形体の表面外観は良好で製品反りも見られなかった。

しかしながら、繊維含有率（Ｖｆ）は、流動部の平均が３３．７％、基材（プリプレグ）チャージ部が３５．５％であり、流動部の引張弾性率を測定したところ、互いに直交する二方向の引張弾性率の比（Ｅδ）は１．３８となり、異方性が認められた。成形体の製造条件および測定・評価結果を表２に示す。

本発明の製造方法で得られる強化繊維と熱可塑性樹脂を含む成形体は、軽量で形状自由度があり、金型に対するプリプレグのチャージ率が低い状態でプレス成形した場合でも、端部まで繊維の等方性が維持された成形体となる。また、成形性、薄肉、比剛性、生産性、経済性に優れることから、電気・電子機器部品、自動車用部品、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電機器、玩具用品などの電気、電子部品や筐体に、有効に利用することができる。とりわけ、環境対応車に搭載される自動車部品に好ましく用いることができる。

１ プリプレグ
２ 金型キャビティ
３ 金型キャビティエッジ部
４ 金型キャビティ総面積
５ 基材（プリプレグ）チャージ部
６ 流動部
７ Ｖｆの計測点
８ 引張弾性率計測点
９ ボス形状部
１０ リブ形状部
１１ 金型の端部の抜き角
１２ 金型のクリアランス
１３ プリプレグのオーバーラップ部

すなわち本発明は、以下の〔１〕〜〔９〕に関する。
〔１〕
繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法であって、
１）平均繊維長５〜１００ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度まで加熱することにより熱可塑性樹脂を含浸させプリプレグを得るプリプレグ作製工程と、
２）熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度とした前記プリプレグを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合には融点温度未満、非晶性の場合にはガラス転移温度未満となるよう温度調節された金型に、下記式（３）で表されるチャージ率が５０％以上１００％以下となるよう配置するプリプレグ配置工程と、
３）前記金型内で、前記プリプレグを加圧するとともに、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満の温度で成形を完結させて成形体を得る成形工程とを含み、
前記ランダムマットは、２５〜１００００ｇ／ｍ^２の目付けにて前記強化繊維が実質的に２次元ランダムに配向しており、
式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）が、前記ランダムマットにおける繊維全量に対して２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満含まれており、
かつ前記強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）が、下記式（２）を満たすことを特徴とする、繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法。
臨界単糸数＝６００／Ｄ （１）
０．７×１０ ^４ ／Ｄ ^２ ＜Ｎ＜１×１０ ^５ ／Ｄ ^２ （２）
（式（１）および式（２）中、Ｄは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
チャージ率（％）＝１００×［基材面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ投影面積（ｍｍ^２）］ （３）
（式（３）中、基材面積とは配置した全てのプリプレグの抜き方向への投影面積であり、金型キャビティ投影面積とは抜き方向への投影面積である）
〔２〕
前記ランダムマットにおける熱可塑性樹脂の含有量は、前記強化繊維１００質量部に対して５０〜１０００質量部である〔１〕に記載の成形体の製造方法。
〔３〕
前記プリプレグ配置工程において、前記金型の温度を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点−２００℃以上融点−１０℃以下、非晶性の場合はガラス転移温度−２００℃以上ガラス転移温度−１０℃以下に温度調節する〔１〕または〔２〕に記載の成形体の製造方法。
〔４〕
前記プリプレグ配置工程において、前記プリプレグを、下記式（４）で表される総面積チャージ率が３０％以上１００％以下となるよう配置する〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
総面積チャージ率（％）＝１００×［基材総面積（ｍｍ ^２ ）／金型キャビティ総面積（ｍｍ ^２ ）］ （４）
（式（４）中、基材総面積とは、水平展開した全てのプリプレグの投影面積から、積層およびオーバーラップ部の面積を差し引いた面積であり、金型キャビティ総面積とは、金型キャビティ表面の面積の総和である）
〔５〕
前記プリプレグ配置工程において、複数枚のプリプレグの端部をオーバーラップさせる〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
〔６〕
前記強化繊維の平均繊維長は、１０〜３０ｍｍである〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
〔７〕
前記金型は、端部のクリアランスが０．０１〜０．１ｍｍであり、密閉することが可能なものである〔１〕〜〔６〕のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
〔８〕
前記プリプレグのボイド率が、０〜３０％である〔１〕〜〔７〕のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
〔９〕
前記成形工程において、プリプレグを加圧する圧力を３ＭＰａ〜１００ＭＰａとする〔１〕〜〔８〕のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
なお、本発明は上記〔１〕〜〔９〕に関するものであるが、参考のためその他の事項についても記載した。

熱可塑性樹脂が粒子状の場合には、球状、細片状、あるいはペレットのような円柱状であることが好ましい。球状の場合には、真円または楕円の回転体、あるいは卵状のような形状が好ましく挙げられる。球とした場合の平均粒子径は、０．０１〜１０００μｍであることが好ましい。より好ましくは０．１〜９００μｍであり、さらに好ましくは１〜８００μｍである。粒子径分布については特に制限はないが、より薄い成形体を得る目的としては分布がシャープなものが好ましい。なお、分級等の操作により所望の粒度分布として用いることもできる。

（チャージ率）
プリプレグ配置工程においては、ランダムマットを、下記式（３）で表されるチャージ率が５０％以上１００％以下となるように金型に配置する必要がある。本発明においては、チャージ率を５０％以上１００％以下とすることにより、強化繊維が実質的に面内２次元配向する層を確保しつつ、材料ロスやトリミングの手間を発生させることなく、軽量な成形体を高い生産性で製造することが可能となる。
チャージ率（％）＝１００×［基材面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ投影面積（ｍｍ^２）］ （３）
（式（３）中、基材面積とは配置した全てのプリプレグの抜き方向への投影面積であり、金型キャビティ投影面積とは抜き方向への投影面積である）

Claims (10)

1. 繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法であって、
   １）平均繊維長５〜１００ｍｍの強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むランダムマットを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度まで加熱することにより熱可塑性樹脂を含浸させプリプレグを得るプリプレグ作製工程と、
   ２）熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上熱分解温度未満の温度、非晶性の場合はガラス転移温度以上熱分解温度未満の温度とした前記プリプレグを、熱可塑性樹脂が結晶性の場合には融点温度未満、非晶性の場合にはガラス転移温度未満となるよう温度調節された金型に、下記式（３）で表されるチャージ率が５０％以上１００％以下となるよう配置するプリプレグ配置工程と、
   ３）前記金型内で、前記プリプレグを加圧するとともに、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満の温度で成形を完結させて成形体を得る成形工程とを含み、
   前記ランダムマットは、２５〜１００００ｇ／ｍ^２の目付けにて前記強化繊維が実質的に２次元ランダムに配向しており、
   式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される強化繊維束（Ａ）が、前記ランダムマットにおける繊維全量に対して２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％未満含まれており、
   かつ前記強化繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）が、下記式（２）を満たすことを特徴とする、繊維強化複合材料からなる成形体の製造方法。
   臨界単糸数＝６００／Ｄ （１）
   ０．７×１０^４／Ｄ^２＜Ｎ＜１×１０^５／Ｄ^２ （２）
   （式（１）および式（２）中、Ｄは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である）
   チャージ率（％）＝１００×［基材面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ投影面積（ｍｍ^２）］ （３）
   （式（３）中、基材面積とは配置した全てのプリプレグの抜き方向への投影面積であり、金型キャビティ投影面積とは抜き方向への投影面積である）
2. 前記ランダムマットにおける熱可塑性樹脂の含有量は、前記強化繊維１００質量部に対して５０〜１０００質量部である請求項１に記載の成形体の製造方法。
3. 前記プリプレグ配置工程において、前記金型の温度を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点−２００℃以上融点−１０℃以下、非晶性の場合はガラス転移温度−２００℃以上ガラス転移温度−１０℃以下に温度調節する請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
4. 前記プリプレグ配置工程において、前記プリプレグを、下記式（４）で表される総面積チャージ率が３０％以上１００％以下となるよう配置する請求項１〜３のいずれかに記載の成形体の製造方法。
   総面積チャージ率（％）＝１００×［基材総面積（ｍｍ^２）／金型キャビティ総面積（ｍｍ^２）］ （４）
   （式（４）中、基材総面積とは、水平展開した全てのプリプレグの投影面積から、積層およびオーバーラップ部の面積を差し引いた面積であり、金型キャビティ総面積とは、金型キャビティ表面の面積の総和である）
5. 前記プリプレグ配置工程において、複数枚のプリプレグの端部をオーバーラップさせる請求項１〜４のいずれかに記載の成形体の製造方法。
6. 前記強化繊維の平均繊維長は、１０〜３０ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載の成形体の製造方法。
7. 前記金型は、端部のクリアランスが０．０１〜０．１ｍｍであり、密閉することが可能なものである請求項１〜６のいずれかに記載の成形体の製造方法。
8. 前記プリプレグのボイド率が、０〜３０％である請求項１〜７のいずれかに記載の成形体の製造方法。
9. 前記成形工程において、プリプレグを加圧する圧力を３ＭＰａ〜１００ＭＰａとする請求項１〜８のいずれかに記載の成形体の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法によって得られる成形体であって、
    任意の方向についての引張弾性率、およびこれと直交する方向についての引張弾性率について、大きい方の値を小さい方の値で割った比（Ｅδ）が１．０から１．３である成形体。

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