JPWO2019131045A1 - プレス成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含むＸ材料と、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料とを加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法であって、ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、ＬｗＢが０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、前記プレス成形体は、前記Ｘ領域と前記Ｙ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有する、プレス成形体の製造方法を提供する。
Description
本発明は、プレス成形体の製造方法に関する。
炭素繊維を強化材として使用した複合材料は、引張強度・引張弾性率が高く、線膨張係数が小さいので寸法安定性に優れ、さらに耐熱性、耐薬品性、耐疲労特性、耐摩耗性、電磁波シールド性、及びＸ線透過性にも優れることから、炭素繊維を強化材として使用した複合材料は、自動車、スポーツ・レジャー、航空・宇宙、一般産業用途などに幅広く適用されている。
特に、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料（熱可塑性炭素繊維複合材料）は、熱可塑性のマトリックス樹脂内に炭素繊維が存在しているため、機械物性に優れており、自動車等の構造部材への適用が注目されている。
特に、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料（熱可塑性炭素繊維複合材料）は、熱可塑性のマトリックス樹脂内に炭素繊維が存在しているため、機械物性に優れており、自動車等の構造部材への適用が注目されている。
例えば特許文献１には、第１の基材と異なる第２の基材とを突き合わせて接合した複合材料が記載されている。
特許文献２には、パネルとリブを別々に作成し、後に一体成形することで、リブ付き構造の繊維強化樹脂材を製造する方法が記載されている。
特許文献３には、不連続な強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む２種の成形材料を積層してプレス成形することで、リブ構造を有する成形品を製造する方法が記載されている。
特許文献２には、パネルとリブを別々に作成し、後に一体成形することで、リブ付き構造の繊維強化樹脂材を製造する方法が記載されている。
特許文献３には、不連続な強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む２種の成形材料を積層してプレス成形することで、リブ構造を有する成形品を製造する方法が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、第１の強化基材を予め抄紙法で準備した後、これを射出成形キャビティに配置し、第２の材料を射出成形して一体成形しているため、生産効率が低いだけでなく、接合部の強度が弱すぎる。
特許文献２に記載の発明も同様に、繊維長が短い複合材料を用いてリブ状物を予め作成し、これを別途作成したパネルの表面に接合しているため、生産効率は低く、また接合部の強度が弱すぎる。
特許文献３に記載の発明は、炭素繊維長が長い炭素繊維を含む層と短い炭素繊維を含む層を交互に積層させてリブを作成しているが、この方法では必要な領域のみの繊維長を短くすることは出来ないため、複雑な形状の成形体を製造することはできない。
特許文献２に記載の発明も同様に、繊維長が短い複合材料を用いてリブ状物を予め作成し、これを別途作成したパネルの表面に接合しているため、生産効率は低く、また接合部の強度が弱すぎる。
特許文献３に記載の発明は、炭素繊維長が長い炭素繊維を含む層と短い炭素繊維を含む層を交互に積層させてリブを作成しているが、この方法では必要な領域のみの繊維長を短くすることは出来ないため、複雑な形状の成形体を製造することはできない。
そこで本発明の目的は、少なくとも２種の材料を用いて、複雑な形状のプレス成形体を製造でき、それぞれの材料からなる領域同士の接合強度に優れ、かつ生産効率に優れる、プレス成形体の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］
重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含むＸ材料と、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料とを加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法であって、
ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
ＬｗＢが０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域と前記Ｙ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有する、プレス成形体の製造方法。
［２］
前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、前記Ｙ領域のみで形成されている、［１］に記載のプレス成形体の製造方法。
［３］
前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、［２］に記載のプレス成形体の製造方法。
［４］
前記遷移区間ＸＹが、厚み方向に、前記Ｘ領域が前記Ｙ領域で挟まれた構成を有し、前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、［２］又は［３］に記載のプレス成形体の製造方法。
［５］
前記ＬｗＡが１ｍｍ以上である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［６］
前記ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［７］
前記Ｘ材料の炭素繊維体積率Ｖｆｘと、前記Ｙ材料の炭素繊維体積率ＶｆＹとが、Ｖｆｘ≧ＶｆＹの関係を満たす、［１］〜［６］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［８］
前記Ｘ材料が板状であり、前記Ｘ材料の面内方向に前記Ｙ材料を流動して延面して、前記プレス成形体を製造する、［１］〜［７］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［９］
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＸ、前記遷移区間ＸＹの板厚方向の線膨張係数ＥＸＹ、前記Ｙ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＹが、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たす、［１］〜［８］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１０］
前記Ｘ材料の延展率ＤＸが０％超５０％以下であり、前記Ｙ材料の延展率ＤＹが１０％超６０％以下であり、かつＤＹ＞ＤＸである、［１］〜［９］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１１］
前記Ｘ材料の体積ＶＸと前記Ｙ材料の体積ＶＹの比であるＶＸ：ＶＹが、９０：１０〜５０：５０である、［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１２］
前記ＬｗＢは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、［１］〜［１１］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１３］
前記Ｘ材料の形状は、前記プレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状である、［１］〜［１２］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１４］
前記Ｘ材料が、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料から切り出されたものである、［１］〜［１３］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１５］
前記Ｙ材料が、前記複合材料から前記Ｘ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料を含む、［１４］に記載のプレス成形体の製造方法。
［１６］
前記Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部に、前記Ｙ材料を重ねて、成形型内で同時にプレスする、［１］〜［１５］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１７］
前記プレス成形体がフランジ部を有し、前記フランジ部の少なくとも１つの端部が前記Ｙ領域のみで形成されている、［１］〜［１６］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１８］
前記プレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含む、［１］〜［１７］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１９］
前記Ｙ材料を、前記ハット形状の天面を形成するための成形型面に収まるように配置してプレスする、［１８］に記載のプレス成形体の製造方法。
重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含むＸ材料と、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料とを加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法であって、
ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
ＬｗＢが０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域と前記Ｙ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有する、プレス成形体の製造方法。
［２］
前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、前記Ｙ領域のみで形成されている、［１］に記載のプレス成形体の製造方法。
［３］
前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、［２］に記載のプレス成形体の製造方法。
［４］
前記遷移区間ＸＹが、厚み方向に、前記Ｘ領域が前記Ｙ領域で挟まれた構成を有し、前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、［２］又は［３］に記載のプレス成形体の製造方法。
［５］
前記ＬｗＡが１ｍｍ以上である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［６］
前記ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［７］
前記Ｘ材料の炭素繊維体積率Ｖｆｘと、前記Ｙ材料の炭素繊維体積率ＶｆＹとが、Ｖｆｘ≧ＶｆＹの関係を満たす、［１］〜［６］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［８］
前記Ｘ材料が板状であり、前記Ｘ材料の面内方向に前記Ｙ材料を流動して延面して、前記プレス成形体を製造する、［１］〜［７］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［９］
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＸ、前記遷移区間ＸＹの板厚方向の線膨張係数ＥＸＹ、前記Ｙ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＹが、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たす、［１］〜［８］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１０］
前記Ｘ材料の延展率ＤＸが０％超５０％以下であり、前記Ｙ材料の延展率ＤＹが１０％超６０％以下であり、かつＤＹ＞ＤＸである、［１］〜［９］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１１］
前記Ｘ材料の体積ＶＸと前記Ｙ材料の体積ＶＹの比であるＶＸ：ＶＹが、９０：１０〜５０：５０である、［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１２］
前記ＬｗＢは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、［１］〜［１１］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１３］
前記Ｘ材料の形状は、前記プレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状である、［１］〜［１２］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１４］
前記Ｘ材料が、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料から切り出されたものである、［１］〜［１３］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１５］
前記Ｙ材料が、前記複合材料から前記Ｘ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料を含む、［１４］に記載のプレス成形体の製造方法。
［１６］
前記Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部に、前記Ｙ材料を重ねて、成形型内で同時にプレスする、［１］〜［１５］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１７］
前記プレス成形体がフランジ部を有し、前記フランジ部の少なくとも１つの端部が前記Ｙ領域のみで形成されている、［１］〜［１６］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１８］
前記プレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含む、［１］〜［１７］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１９］
前記Ｙ材料を、前記ハット形状の天面を形成するための成形型面に収まるように配置してプレスする、［１８］に記載のプレス成形体の製造方法。
本発明によれば、炭素繊維長の異なる２種の熱可塑性炭素繊維複合材料を同時にプレスすることで生産効率を向上でき、かつそれぞれの材料からなる領域同士の接合強度に優れる。また、必要な部分に流動性の高い材料を置くことで、従来にはない複雑な形状のプレス成形体を作成することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のプレス成形体の製造方法は、
重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含むＸ材料と、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料とを加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法であって、
ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
ＬｗＢが０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域と前記Ｙ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有する、プレス成形体の製造方法である。
重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含むＸ材料と、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料とを加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法であって、
ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
ＬｗＢが０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域と前記Ｙ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有する、プレス成形体の製造方法である。
上記のように、本発明のプレス成形体の製造方法は、少なくとも、互いに重量平均繊維長の異なる炭素繊維を含み、かつ熱可塑性樹脂を含む、Ｘ材料とＹ材料とを成形型内で同時にプレスして、プレス成形体を製造するものである。
本発明のプレス成形体の製造方法は、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含むＸ材料とＹ材料とを成形型内で同時にプレス（以下「同時プレス」ともいう）して成形体を得るため、生産効率に優れる。
また、本発明では、同時プレスするため、得られるプレス成形体において、Ｘ材料からなるＸ領域とＹ材料からなるＹ領域との接合強度にも優れる。
さらに、本発明では、Ｘ材料に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡと、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢとは、ＬｗＢ＜ＬｗＡであるため、Ｙ材料の方がＸ材料よりも流動しやすい材料である。本発明では、流動しやすいＹ材料を必要な部分にのみ配置してプレスすることもできるため、より複雑な形状の成形体を製造することが可能である。
また、本発明では、同時プレスするため、得られるプレス成形体において、Ｘ材料からなるＸ領域とＹ材料からなるＹ領域との接合強度にも優れる。
さらに、本発明では、Ｘ材料に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡと、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢとは、ＬｗＢ＜ＬｗＡであるため、Ｙ材料の方がＸ材料よりも流動しやすい材料である。本発明では、流動しやすいＹ材料を必要な部分にのみ配置してプレスすることもできるため、より複雑な形状の成形体を製造することが可能である。
まず、Ｘ材料及びＹ材料に含まれる炭素繊維について説明する。
［炭素繊維］
１．炭素繊維全般
本発明に用いられる炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。なかでも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系炭素繊維を用いることが好ましい。
１．炭素繊維全般
本発明に用いられる炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。なかでも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系炭素繊維を用いることが好ましい。
２．炭素繊維のサイジング剤
本発明に用いられる炭素繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着している炭素繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、炭素繊維の種類、及び、Ｘ材料又はＹ材料に用いる熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。
本発明に用いられる炭素繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着している炭素繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、炭素繊維の種類、及び、Ｘ材料又はＹ材料に用いる熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。
３．炭素繊維の繊維直径
本発明に用いられる炭素繊維の単糸（一般的に、単糸はフィラメントと呼ぶ場合がある）の繊維直径は、炭素繊維の種類に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。平均繊維直径は、通常、３μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ〜１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５μｍ〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維（単糸）の直径を指す。炭素繊維の平均繊維直径は、例えば、ＪＩＳ Ｒ７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
本発明に用いられる炭素繊維の単糸（一般的に、単糸はフィラメントと呼ぶ場合がある）の繊維直径は、炭素繊維の種類に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。平均繊維直径は、通常、３μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ〜１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５μｍ〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維（単糸）の直径を指す。炭素繊維の平均繊維直径は、例えば、ＪＩＳ Ｒ７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
［炭素繊維Ａ］
本発明におけるＸ材料は重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａを含む。ＬｗＡは用いるＹ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢよりも長い。
炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡは、１ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが特に好ましい。ＬｗＡが１００ｍｍ以下であれば、Ｘ材料の流動性が低下しにくく、プレス成形の際に所望の形状のプレス成形体を得られやすい。また、ＬｗＡが１ｍｍ以上の場合、得られるプレス成形体の機械強度が低下しにくく、好ましい。
本発明におけるＸ材料は重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａを含む。ＬｗＡは用いるＹ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢよりも長い。
炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡは、１ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが特に好ましい。ＬｗＡが１００ｍｍ以下であれば、Ｘ材料の流動性が低下しにくく、プレス成形の際に所望の形状のプレス成形体を得られやすい。また、ＬｗＡが１ｍｍ以上の場合、得られるプレス成形体の機械強度が低下しにくく、好ましい。
［炭素繊維Ａの重量平均繊維長］
本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維Ａを併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維Ａは、重量平均繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。なお、射出成形体や押出成形体に含まれる炭素繊維は、炭素繊維を射出（押出）成形体中で均一に炭素繊維を分散させるために十分な混練工程を経たものは一般的に炭素繊維の重量平均繊維長は１ｍｍ未満となる。
本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維Ａを併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維Ａは、重量平均繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。なお、射出成形体や押出成形体に含まれる炭素繊維は、炭素繊維を射出（押出）成形体中で均一に炭素繊維を分散させるために十分な混練工程を経たものは一般的に炭素繊維の重量平均繊維長は１ｍｍ未満となる。
炭素繊維Ａの平均繊維長は、例えば、成形体から無作為に抽出した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、下記式（１）に基づいて求めることができる。
個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、一般的に以下の式（１）、（２）により求められる。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ ・・・式（１）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）・・・式（２）
繊維長が一定長の場合は数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。プレス成形体からの炭素繊維Ａの抽出は、例えば、プレス成形体に対し、５００℃×１時間程度の加熱処理を施し、炉内にて樹脂を除去することによって行うことができる。
個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、一般的に以下の式（１）、（２）により求められる。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ ・・・式（１）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）・・・式（２）
繊維長が一定長の場合は数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。プレス成形体からの炭素繊維Ａの抽出は、例えば、プレス成形体に対し、５００℃×１時間程度の加熱処理を施し、炉内にて樹脂を除去することによって行うことができる。
［炭素繊維Ｂ］
本発明におけるＹ材料は重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂを含む。ＬｗＢは用いるＸ材料に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡよりも短い。
炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢは、０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、０．２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが特に好ましい。ＬｗＢが１５ｍｍ以下であれば、成形時のＹ材料の流動性が良好である。また、ＬｗＢが０．１ｍｍ以上であれば、Ｙ領域における機械物性が担保できる。
本発明におけるＹ材料は重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂを含む。ＬｗＢは用いるＸ材料に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡよりも短い。
炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢは、０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、０．２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが特に好ましい。ＬｗＢが１５ｍｍ以下であれば、成形時のＹ材料の流動性が良好である。また、ＬｗＢが０．１ｍｍ以上であれば、Ｙ領域における機械物性が担保できる。
［炭素繊維Ｂの重量平均繊維長］
本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維Ｂを併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維Ｂは、重量平均繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
炭素繊維Ｂの重量平均繊維長及び数平均繊維長は、上述の式（１）、（２）と同じように測定可能である。なお、炭素繊維Ｂの繊維長の測定方法については後述する。
本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維Ｂを併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維Ｂは、重量平均繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
炭素繊維Ｂの重量平均繊維長及び数平均繊維長は、上述の式（１）、（２）と同じように測定可能である。なお、炭素繊維Ｂの繊維長の測定方法については後述する。
［Ｘ材料及びＹ材料における炭素繊維の体積割合］
Ｘ材料とＹ材料のそれぞれについて、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、下記式（３）で求めることができる。
炭素繊維体積割合に特に限定は無いが、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、１０〜６０Ｖｏｌ％であることが好ましく、２０〜５０Ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５〜４５Ｖｏｌ％であればさらに好ましい。
炭素繊維体積割合（Ｖｆ）＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積） 式（３）
本発明においては、Ｘ材料の炭素繊維体積割合ＶｆｘとＹ材料の炭素繊維体積割合ＶｆＹとが、Ｖｆｘ≧ＶｆＹの関係を満たすことが、製造プロセス上好ましい。炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料（原料基材）からＸ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料をＹ材料として用いた場合、ＶｆＸ＝ＶｆＹとなり、端材を砕いた後、更に熱可塑性樹脂を添加してＹ材料を製造した場合はＶｆＸ＞ＶｆＹとなる。すなわち、ＶｆＸ≧ＶｆＹとなるような製造方法を採用すれば、Ｘ材料を切り出した後に残った端材を効率的に利用できる。
Ｘ材料とＹ材料のそれぞれについて、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、下記式（３）で求めることができる。
炭素繊維体積割合に特に限定は無いが、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、１０〜６０Ｖｏｌ％であることが好ましく、２０〜５０Ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５〜４５Ｖｏｌ％であればさらに好ましい。
炭素繊維体積割合（Ｖｆ）＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積） 式（３）
本発明においては、Ｘ材料の炭素繊維体積割合ＶｆｘとＹ材料の炭素繊維体積割合ＶｆＹとが、Ｖｆｘ≧ＶｆＹの関係を満たすことが、製造プロセス上好ましい。炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料（原料基材）からＸ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料をＹ材料として用いた場合、ＶｆＸ＝ＶｆＹとなり、端材を砕いた後、更に熱可塑性樹脂を添加してＹ材料を製造した場合はＶｆＸ＞ＶｆＹとなる。すなわち、ＶｆＸ≧ＶｆＹとなるような製造方法を採用すれば、Ｘ材料を切り出した後に残った端材を効率的に利用できる。
つぎに、Ｘ材料及びＹ材料に含まれる熱可塑性樹脂について説明する。
［熱可塑性樹脂］
本発明に用いられる熱可塑性樹脂（熱可塑性のマトリクス樹脂）は特に限定されるものではなく、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃〜３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。
本発明に用いられる熱可塑性樹脂（熱可塑性のマトリクス樹脂）は特に限定されるものではなく、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃〜３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。
本発明のＸ材料及びＹ材料に用いられる熱可塑性樹脂は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
また、Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂ＲＸと、Ｙ材料に含まれる熱可塑性樹脂ＲＹと同種の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
また、Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂ＲＸと、Ｙ材料に含まれる熱可塑性樹脂ＲＹと同種の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
［線膨張係数］
本発明のプレス成形体の製造方法では、得られるプレス成形体において、Ｘ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＸ、遷移区間ＸＹの板厚方向の線膨張係数ＥＸＹ、Ｙ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＹが、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たすことが好ましい。
プレス成形体における遷移区間ＸＹとは、Ｘ領域とＹ領域とが積層された部分である。
ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たすことで、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、Ｙ領域のみで形成されている場合（好ましい一例として、プレス成形体がフランジ部を有し、フランジ部の少なくとも１つの端部がＹ領域のみで形成されている場合）、Ｙ領域のみで形成されている端部を他の部材と例えばネジで固定する際に、その端部は板厚方向に温度変化による膨張及び収縮を起こしにくいため（寸法安定性に優れ）、より安定的に固定することができる。
本発明では、Ｘ材料に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡと、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢとは、ＬｗＢ＜ＬｗＡの関係を満たすが、特に、ＬｗＡがＸ材料の板厚より大きい場合は、炭素繊維ＡはＸ材料中で面内方向に配向しやすく、板厚方向には配向しにくい。また、ＬｗＢがＹ材料の板厚より小さい場合は、炭素繊維ＢはＹ材料中で面内方向にも板厚方向にも配向しやすい。このような場合には、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たす場合が多い。
本発明のプレス成形体の製造方法では、得られるプレス成形体において、Ｘ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＸ、遷移区間ＸＹの板厚方向の線膨張係数ＥＸＹ、Ｙ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＹが、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たすことが好ましい。
プレス成形体における遷移区間ＸＹとは、Ｘ領域とＹ領域とが積層された部分である。
ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たすことで、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、Ｙ領域のみで形成されている場合（好ましい一例として、プレス成形体がフランジ部を有し、フランジ部の少なくとも１つの端部がＹ領域のみで形成されている場合）、Ｙ領域のみで形成されている端部を他の部材と例えばネジで固定する際に、その端部は板厚方向に温度変化による膨張及び収縮を起こしにくいため（寸法安定性に優れ）、より安定的に固定することができる。
本発明では、Ｘ材料に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡと、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢとは、ＬｗＢ＜ＬｗＡの関係を満たすが、特に、ＬｗＡがＸ材料の板厚より大きい場合は、炭素繊維ＡはＸ材料中で面内方向に配向しやすく、板厚方向には配向しにくい。また、ＬｗＢがＹ材料の板厚より小さい場合は、炭素繊維ＢはＹ材料中で面内方向にも板厚方向にも配向しやすい。このような場合には、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たす場合が多い。
［プレス成形］
本発明では、Ｘ材料とＹ材料を加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、Ｘ材料からなるＸ領域と、Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造する。
本発明では、得られるプレス成形体が遷移区間ＸＹを有するものとするために、Ｘ材料とＹ材料の少なくとも一部を重ねて同時プレスすることが好ましい。特に、後述の第一の態様では、Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部とＹ材料とを重ねて同時プレスすることが好ましい。Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部とＹ材料とを重ねるとは、図４に示すように、Ｘ材料の端部にＹ材料を完全に重ねる必要は無く、Ｙ材料の長手方向を、Ｘ材料の端部に沿うように配置すれば良く、好ましくはＸ材料の端部から１０ｃｍ以内、より好ましくは５ｃｍ以内の位置にＹ材料を配置すれば良い。
本発明のプレス成形体の製造方法に用いるＸ材料の体積ＶＸと用いるＹ材料の体積ＶＹの比であるＶＸ：ＶＹは、９０：１０〜５０：５０であることが好ましく、８０：２０〜６０：４０であることがより好ましい。
ＶＸ：ＶＹが９０：１０〜５０：５０であると、例えば、Ｘ材料を用いてプレス成形体の主要な部分を形成し、必要な部分（例えば端部や細部など）のみ流動性が高いＹ材料を用いて形成することができる。
本発明における成形方法としては、プレス成形（圧縮成形と呼ぶこともある）が利用され、ホットプレス成形やコールドプレス成形などの成形方法を利用できる。
本発明においては、とりわけコールドプレスを用いたプレス成形が好ましい。コールドプレス法は、例えば、第１の所定温度に加熱した熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料及びＹ材料の総称として呼ぶ場合がある）を第２の所定温度に設定された成形型内に投入した後、加圧・冷却を行う。
具体的には、熱可塑性炭素繊維複合材料を構成する熱可塑性樹脂が結晶性である場合、第１の所定温度は融点以上であり、第２の所定温度は融点未満である。熱可塑性樹脂が非晶性である場合、第１の所定温度はガラス転移温度以上であり、第２の所定温度はガラス転移温度未満である。すなわち、コールドプレス法は、少なくとも以下の工程Ａ−１）〜Ａ−２）を含んでいる。
工程Ａ−１）熱可塑性炭素繊維複合材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加温する工程。
工程Ａ−２）上記工程Ａ−１）で加温された熱可塑性炭素繊維複合材料を、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成形型に配置し、加圧する工程。これらの工程を行うことで、熱可塑性炭素繊維複合材料の成形を完結させることができる（プレス成形体を製造することができる）。
上記の各工程は、上記の順番で行う必要があるが、各工程間に他の工程を含んでもよい。他の工程とは、例えば、工程Ａ−２）の前に、工程Ａ−２）で利用される成形型と別の賦形型を利用して、成形型のキャビティの形状に予め賦形する賦形工程等がある。また、工程Ａ−２）は、熱可塑性炭素繊維複合材料に圧力を加えて所望形状の成形体を得る工程であるが、このときの成形圧力については特に限定はしないが、成形型キャビティ投影面積に対して２０ＭＰａ未満が好ましく、１０ＭＰａ以下であるとより好ましい。また、当然のことであるが、プレス成形時に種々の工程を上記の工程間に入れてもよく、例えば真空にしながらプレス成形する真空プレス成形を用いてもよい。
本発明では、Ｘ材料とＹ材料を加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、Ｘ材料からなるＸ領域と、Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造する。
本発明では、得られるプレス成形体が遷移区間ＸＹを有するものとするために、Ｘ材料とＹ材料の少なくとも一部を重ねて同時プレスすることが好ましい。特に、後述の第一の態様では、Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部とＹ材料とを重ねて同時プレスすることが好ましい。Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部とＹ材料とを重ねるとは、図４に示すように、Ｘ材料の端部にＹ材料を完全に重ねる必要は無く、Ｙ材料の長手方向を、Ｘ材料の端部に沿うように配置すれば良く、好ましくはＸ材料の端部から１０ｃｍ以内、より好ましくは５ｃｍ以内の位置にＹ材料を配置すれば良い。
本発明のプレス成形体の製造方法に用いるＸ材料の体積ＶＸと用いるＹ材料の体積ＶＹの比であるＶＸ：ＶＹは、９０：１０〜５０：５０であることが好ましく、８０：２０〜６０：４０であることがより好ましい。
ＶＸ：ＶＹが９０：１０〜５０：５０であると、例えば、Ｘ材料を用いてプレス成形体の主要な部分を形成し、必要な部分（例えば端部や細部など）のみ流動性が高いＹ材料を用いて形成することができる。
本発明における成形方法としては、プレス成形（圧縮成形と呼ぶこともある）が利用され、ホットプレス成形やコールドプレス成形などの成形方法を利用できる。
本発明においては、とりわけコールドプレスを用いたプレス成形が好ましい。コールドプレス法は、例えば、第１の所定温度に加熱した熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料及びＹ材料の総称として呼ぶ場合がある）を第２の所定温度に設定された成形型内に投入した後、加圧・冷却を行う。
具体的には、熱可塑性炭素繊維複合材料を構成する熱可塑性樹脂が結晶性である場合、第１の所定温度は融点以上であり、第２の所定温度は融点未満である。熱可塑性樹脂が非晶性である場合、第１の所定温度はガラス転移温度以上であり、第２の所定温度はガラス転移温度未満である。すなわち、コールドプレス法は、少なくとも以下の工程Ａ−１）〜Ａ−２）を含んでいる。
工程Ａ−１）熱可塑性炭素繊維複合材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加温する工程。
工程Ａ−２）上記工程Ａ−１）で加温された熱可塑性炭素繊維複合材料を、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成形型に配置し、加圧する工程。これらの工程を行うことで、熱可塑性炭素繊維複合材料の成形を完結させることができる（プレス成形体を製造することができる）。
上記の各工程は、上記の順番で行う必要があるが、各工程間に他の工程を含んでもよい。他の工程とは、例えば、工程Ａ−２）の前に、工程Ａ−２）で利用される成形型と別の賦形型を利用して、成形型のキャビティの形状に予め賦形する賦形工程等がある。また、工程Ａ−２）は、熱可塑性炭素繊維複合材料に圧力を加えて所望形状の成形体を得る工程であるが、このときの成形圧力については特に限定はしないが、成形型キャビティ投影面積に対して２０ＭＰａ未満が好ましく、１０ＭＰａ以下であるとより好ましい。また、当然のことであるが、プレス成形時に種々の工程を上記の工程間に入れてもよく、例えば真空にしながらプレス成形する真空プレス成形を用いてもよい。
本発明では、Ｘ材料が板状であり、Ｘ材料の面内方向にＹ材料を流動して延面して、プレス成形体を製造することが好ましい。
また、本発明では、Ｘ材料の延展率ＤＸが０％超５０％以下であり、Ｙ材料の延展率ＤＹが１０％超６０％以下であり、かつＤＹ＞ＤＸであることが好ましい。延展率が高いＹ材料であれば、Ｘ材料の面内方向にＹ材料を流動しやすい。
延展率の測定方法については後述する。
また、本発明では、Ｘ材料の延展率ＤＸが０％超５０％以下であり、Ｙ材料の延展率ＤＹが１０％超６０％以下であり、かつＤＹ＞ＤＸであることが好ましい。延展率が高いＹ材料であれば、Ｘ材料の面内方向にＹ材料を流動しやすい。
延展率の測定方法については後述する。
Ｘ材料の形状は、製造するプレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状であることが好ましい。
Ｘ材料は、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料（原料基材）から切り出されたものであることが好ましい。原料基材は板状であることが好ましく、Ｘ材料も板状であることが好ましい。
Ｘ材料は、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料（原料基材）から切り出されたものであることが好ましい。原料基材は板状であることが好ましく、Ｘ材料も板状であることが好ましい。
Ｙ材料は、原料基材からＸ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料を含むことが、原料基材のロスを少なくするという観点からは好ましい。
［プレス成形体の形状］
本発明により製造されるプレス成形体の形状は特に限定されない。本発明により製造されるプレス成形体は、少なくとも１つの厚さ（板厚）を有する少なくとも１つの平面部を有することが好ましく、断面形状がＴ字型、Ｌ字型、コの字型、ハット型（ハット形状）およびこれらを含む三次元形状のものであってもよく、さらに凹凸形状（例えばリブ、ボスなど）を有していてもよい。本発明により製造されるプレス成形体の形状は、断面形状がハット形状である部分を含む形状であることが好ましい。
本発明により製造されるプレス成形体の例としては、図１に示したプレス成形体や図８に示したプレス成形体などが挙げられる。
図１は断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体の模式図であり、図１（ａ）はプレス成形体の斜視図であり、図１（ｂ）はプレス成形体の平面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の一点鎖線ｓでプレス成形体を切断した場合の断面図（ハット形状）である。図１のプレス成形体は、Ｘ領域（図１中の符号Ｘ）とＹ領域（図１中の符号Ｙ）を有し、かつ図１（ｃ）中の符号ｘｙで示したような遷移区間ＸＹを有する。
また、図８は断面形状がハット形状を有し、かつ内部に複雑な形状の構造を有するプレス成形体の模式図である。図８のプレス成形体も、Ｘ領域（図８中の符号Ｘ）とＹ領域（図８中の符号Ｙ）を有し、図８中のＹ領域はすべてＸ領域と積層されているため、遷移区間ＸＹを有する。
本発明により製造されるプレス成形体において、遷移区間ＸＹと、前記遷移区間ＸＹに隣接する遷移区間ＸＹではない部分との厚さが一様である部分を有することが好ましい。厚さが一様であるとは、厚さが略一定であること、又は厚さが変化しているがその変化率が略一定であることを指す。後で詳述する図４に示されたようにＸ材料とＹ材料を配置して同時プレスすることで、遷移区間ＸＹと、前記遷移区間ＸＹに隣接する遷移区間ＸＹではない部分との厚さが一様である部分を有するプレス成形体を得ることができる。また、例えば、平板上に形成されたリブなどの凸部を有するプレス成形体においては、凸部とその凸部の周辺の領域を含む部分は、厚さが一様な部分ではない。
本発明により製造されるプレス成形体の形状は特に限定されない。本発明により製造されるプレス成形体は、少なくとも１つの厚さ（板厚）を有する少なくとも１つの平面部を有することが好ましく、断面形状がＴ字型、Ｌ字型、コの字型、ハット型（ハット形状）およびこれらを含む三次元形状のものであってもよく、さらに凹凸形状（例えばリブ、ボスなど）を有していてもよい。本発明により製造されるプレス成形体の形状は、断面形状がハット形状である部分を含む形状であることが好ましい。
本発明により製造されるプレス成形体の例としては、図１に示したプレス成形体や図８に示したプレス成形体などが挙げられる。
図１は断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体の模式図であり、図１（ａ）はプレス成形体の斜視図であり、図１（ｂ）はプレス成形体の平面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の一点鎖線ｓでプレス成形体を切断した場合の断面図（ハット形状）である。図１のプレス成形体は、Ｘ領域（図１中の符号Ｘ）とＹ領域（図１中の符号Ｙ）を有し、かつ図１（ｃ）中の符号ｘｙで示したような遷移区間ＸＹを有する。
また、図８は断面形状がハット形状を有し、かつ内部に複雑な形状の構造を有するプレス成形体の模式図である。図８のプレス成形体も、Ｘ領域（図８中の符号Ｘ）とＹ領域（図８中の符号Ｙ）を有し、図８中のＹ領域はすべてＸ領域と積層されているため、遷移区間ＸＹを有する。
本発明により製造されるプレス成形体において、遷移区間ＸＹと、前記遷移区間ＸＹに隣接する遷移区間ＸＹではない部分との厚さが一様である部分を有することが好ましい。厚さが一様であるとは、厚さが略一定であること、又は厚さが変化しているがその変化率が略一定であることを指す。後で詳述する図４に示されたようにＸ材料とＹ材料を配置して同時プレスすることで、遷移区間ＸＹと、前記遷移区間ＸＹに隣接する遷移区間ＸＹではない部分との厚さが一様である部分を有するプレス成形体を得ることができる。また、例えば、平板上に形成されたリブなどの凸部を有するプレス成形体においては、凸部とその凸部の周辺の領域を含む部分は、厚さが一様な部分ではない。
つぎに、本発明のより好ましい態様について説明する。
以下に示す本発明の好ましい態様を、「第一の態様」と呼ぶ。
以下に示す本発明の好ましい態様を、「第一の態様」と呼ぶ。
［第一の態様］
第一の態様は、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、Ｙ領域のみで形成されているものである。Ｘ材料が板状であり、Ｘ材料の面内方向にＹ材料を流動して延面して、プレス成形体を製造することがより好ましい。
第一の態様が優れている理由を以下に詳述する。
一般的に、プレス成形は、板状の成形材料を加熱し、加熱された成形材料を成形型で挟んで加圧することにより、所望の形状の成形体を得る成形方法である。成形材料が熱可塑性樹脂のみからなる場合は、プレス成形の際に成形材料が流動しやすいため、複雑な形状の成形体も容易に製造することができる。しかしながら、成形材料が熱可塑性炭素繊維複合材料である場合は、炭素繊維の繊維長が長いほど流動しにくくなるし、例えばプレス成形体の性能の向上を目的として、熱可塑性炭素繊維複合材料中の炭素繊維の配向方向を調整している場合は、流動させ過ぎると炭素繊維の配向方向に乱れが生じ、得られるプレス成形体の性能の向上の目的が十分に達成できないといった問題も起こり得る。
そこで、あまり流動させなくても所望の形状のプレス成形体を得ることができるように、プレス成形に供する熱可塑性炭素繊維複合材料を、原料基材（炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料）から切り出す際に、パターン状にカットする（「パターンカット」ともいう）ことが好ましい。
なお、パターンカット形状（Ｘ材料の形状）は、製造するプレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状であることが好ましい。
ただし、プレス成形に供する熱可塑性炭素繊維複合材料を原料基材から切り出すと端材（原料基材のうち、プレス成形に供するために切り出された熱可塑性炭素繊維複合材料以外の部分）が発生する。この端材の発生が材料のロスになるため、プレス成形体の製造工程における生産効率の低下の原因になることに本発明者らは着目した。
そこで、本発明者らは鋭意検討し、発生する端材の量を少なくする（１枚の原料基材から切り出す熱可塑性炭素繊維複合材料の数をより多くする）ことができれば、生産効率を高くすることができると考えた。なお、上記「１枚の原料基材から切り出す熱可塑性炭素繊維複合材料の数をより多くする」ということには、１種類の形状の熱可塑性炭素繊維複合材料を切り出す際にその数をより多くすることのみならず、異なる２種以上の形状の熱可塑性炭素繊維複合材料を切り出し、それらの合計の数をより多くすることも含むものである。
そして、原料基材からの熱可塑性炭素繊維複合材料（本発明におけるＸ材料）の切り方を検討することで、生産効率を高くすることが可能となった。
第一の態様は、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、Ｙ領域のみで形成されているものである。Ｘ材料が板状であり、Ｘ材料の面内方向にＹ材料を流動して延面して、プレス成形体を製造することがより好ましい。
第一の態様が優れている理由を以下に詳述する。
一般的に、プレス成形は、板状の成形材料を加熱し、加熱された成形材料を成形型で挟んで加圧することにより、所望の形状の成形体を得る成形方法である。成形材料が熱可塑性樹脂のみからなる場合は、プレス成形の際に成形材料が流動しやすいため、複雑な形状の成形体も容易に製造することができる。しかしながら、成形材料が熱可塑性炭素繊維複合材料である場合は、炭素繊維の繊維長が長いほど流動しにくくなるし、例えばプレス成形体の性能の向上を目的として、熱可塑性炭素繊維複合材料中の炭素繊維の配向方向を調整している場合は、流動させ過ぎると炭素繊維の配向方向に乱れが生じ、得られるプレス成形体の性能の向上の目的が十分に達成できないといった問題も起こり得る。
そこで、あまり流動させなくても所望の形状のプレス成形体を得ることができるように、プレス成形に供する熱可塑性炭素繊維複合材料を、原料基材（炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料）から切り出す際に、パターン状にカットする（「パターンカット」ともいう）ことが好ましい。
なお、パターンカット形状（Ｘ材料の形状）は、製造するプレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状であることが好ましい。
ただし、プレス成形に供する熱可塑性炭素繊維複合材料を原料基材から切り出すと端材（原料基材のうち、プレス成形に供するために切り出された熱可塑性炭素繊維複合材料以外の部分）が発生する。この端材の発生が材料のロスになるため、プレス成形体の製造工程における生産効率の低下の原因になることに本発明者らは着目した。
そこで、本発明者らは鋭意検討し、発生する端材の量を少なくする（１枚の原料基材から切り出す熱可塑性炭素繊維複合材料の数をより多くする）ことができれば、生産効率を高くすることができると考えた。なお、上記「１枚の原料基材から切り出す熱可塑性炭素繊維複合材料の数をより多くする」ということには、１種類の形状の熱可塑性炭素繊維複合材料を切り出す際にその数をより多くすることのみならず、異なる２種以上の形状の熱可塑性炭素繊維複合材料を切り出し、それらの合計の数をより多くすることも含むものである。
そして、原料基材からの熱可塑性炭素繊維複合材料（本発明におけるＸ材料）の切り方を検討することで、生産効率を高くすることが可能となった。
例えば、図１に示した断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合に、図２に示したＸｍのような形状に熱可塑性炭素繊維複合材料をカットするのが望ましいとする。図２の符号２は原料基材を示している。この場合、図２に示した形状にパターンカットすると、端材（図２中の符号３）が大量に発生する。
これに対して、本発明の好ましい態様では、同じ図１に示した断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合において、図３に示したＸｍのような形状に熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）をパターンカットして用いる。図３の符号２は原料基材を示している。図３に示した形状にパターンカットすると、端材（図３中の符号３）の発生量は図２の場合に比べて少ない。このようにパターンカットする形状を工夫することで、１つの原料基材から得られる熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）の数を増やし、発生する端材の量を削減することができる。
本発明の第一の態様では、図３のような形状の熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）を用いて所望の形状のプレス成形体を製造するために、Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部と別途作成したＹ材料とを重ねて同時プレスすることが好ましい。Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部とＹ材料とを重ねてプレスする点については、前述したとおり、Ｘ材料の端部にＹ材料を完全に重ねる必要は無い。
すなわち、図１のプレス成形体を製造するために、図４のようにＸ材料（Ｘｍ）とＹ材料（Ｙｍ）を配置して、同時プレスすることによりプレス成形体を製造することが好ましい。このようにして製造されたプレス成形体は、Ｘ材料からなるＸ領域と、Ｙ材料からなるＹ領域とを有し、Ｘ領域とＹ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有し、さらに、少なくとも１つの面内方向の端部がＹ領域のみで形成されているものとなる。
また、第一の態様では、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部（面内方向の末端の角部を有するプレス成形体においては望ましくは末端の角部）をＹ領域のみで形成することで、当該端部の欠けの発生を抑制することができる（すなわち寸法安定性に優れる）。これは前述のようにＹ材料の方がＸ材料よりも流動しやすい材料であるため、プレス成形において成形型の端まで流動することで欠けの発生を抑制することができるためである。
さらに、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢが０．１ｍｍ以上であることで、端部のバリの発生も抑制できるため好ましい。
第一の態様のプレス成形体は、図１に示されるように、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されていることが好ましい。
これに対して、本発明の好ましい態様では、同じ図１に示した断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合において、図３に示したＸｍのような形状に熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）をパターンカットして用いる。図３の符号２は原料基材を示している。図３に示した形状にパターンカットすると、端材（図３中の符号３）の発生量は図２の場合に比べて少ない。このようにパターンカットする形状を工夫することで、１つの原料基材から得られる熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）の数を増やし、発生する端材の量を削減することができる。
本発明の第一の態様では、図３のような形状の熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）を用いて所望の形状のプレス成形体を製造するために、Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部と別途作成したＹ材料とを重ねて同時プレスすることが好ましい。Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部とＹ材料とを重ねてプレスする点については、前述したとおり、Ｘ材料の端部にＹ材料を完全に重ねる必要は無い。
すなわち、図１のプレス成形体を製造するために、図４のようにＸ材料（Ｘｍ）とＹ材料（Ｙｍ）を配置して、同時プレスすることによりプレス成形体を製造することが好ましい。このようにして製造されたプレス成形体は、Ｘ材料からなるＸ領域と、Ｙ材料からなるＹ領域とを有し、Ｘ領域とＹ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有し、さらに、少なくとも１つの面内方向の端部がＹ領域のみで形成されているものとなる。
また、第一の態様では、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部（面内方向の末端の角部を有するプレス成形体においては望ましくは末端の角部）をＹ領域のみで形成することで、当該端部の欠けの発生を抑制することができる（すなわち寸法安定性に優れる）。これは前述のようにＹ材料の方がＸ材料よりも流動しやすい材料であるため、プレス成形において成形型の端まで流動することで欠けの発生を抑制することができるためである。
さらに、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢが０．１ｍｍ以上であることで、端部のバリの発生も抑制できるため好ましい。
第一の態様のプレス成形体は、図１に示されるように、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されていることが好ましい。
また、第一の態様のプレス成形体は、遷移区間ＸＹが、厚み方向に、Ｘ領域がＹ領域で挟まれた構成を有し、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている態様（以下、この態様を「態様１ａ」とも呼ぶ。）であることも好ましい。
態様１ａのプレス成形体の一例の模式図を図１３に示す。図１３はプレス成形体の一例を示す断面模式図であり、図１（ｃ）と同様に、断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を図１（ｂ）における一点鎖線ｓに相当する箇所で切断した場合の断面図である。
図１３のプレス成形体１は、符号ＸＹで示される遷移区間ＸＹが、厚み方向（図１３のＺ軸方向）に、Ｘ領域（Ｘｃ）がＹ領域（ＹｓとＹｂ）で挟まれた構成を有し、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域（ＹｓとＹｂ）と連続的に形成されている。
態様１ａのプレス成形体は、例えば、図４に示されるようにＸ材料とＹ材料を配置して同時プレスすることで得ることができる。この場合、同時プレスの際に、流動しやすいＹ材料がＸ材料よりも先に流動する。したがって、プレス前にＹ材料が配置されたＸ材料の面を表面とし、表面と反対側の面を裏面とすると、同時プレスの際に、Ｙ材料が表面から端部、さらに裏面に流動し、前述の態様１ａのプレス成形体が形成される。この態様１ａのプレス成形体は、端部とそれと連続する表面のみならず、裏面もＹ材料で形成されているため、裏面の一部も表面外観に優れ、プレス成形体の適用範囲がより広くなることが期待される。
態様１ａのプレス成形体の一例の模式図を図１３に示す。図１３はプレス成形体の一例を示す断面模式図であり、図１（ｃ）と同様に、断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を図１（ｂ）における一点鎖線ｓに相当する箇所で切断した場合の断面図である。
図１３のプレス成形体１は、符号ＸＹで示される遷移区間ＸＹが、厚み方向（図１３のＺ軸方向）に、Ｘ領域（Ｘｃ）がＹ領域（ＹｓとＹｂ）で挟まれた構成を有し、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域（ＹｓとＹｂ）と連続的に形成されている。
態様１ａのプレス成形体は、例えば、図４に示されるようにＸ材料とＹ材料を配置して同時プレスすることで得ることができる。この場合、同時プレスの際に、流動しやすいＹ材料がＸ材料よりも先に流動する。したがって、プレス前にＹ材料が配置されたＸ材料の面を表面とし、表面と反対側の面を裏面とすると、同時プレスの際に、Ｙ材料が表面から端部、さらに裏面に流動し、前述の態様１ａのプレス成形体が形成される。この態様１ａのプレス成形体は、端部とそれと連続する表面のみならず、裏面もＹ材料で形成されているため、裏面の一部も表面外観に優れ、プレス成形体の適用範囲がより広くなることが期待される。
第一の態様のプレス成形体は、フランジ部を有し、当該フランジ部の少なくとも１つの面内方向の端部がＹ領域のみで形成されていることが好ましい。フランジ部とは、断面形状がハット形状である部分については、ハットのつばに相当する部分であり、図１において符号Ｆで示される部分である。図１のプレス成形体は、図１（ｃ）に示すように、フランジ部Ｆの面内方向の端部はＹ領域のみで形成されている部分を有している。
図４において、Ｘ材料は図３に示した形状で切り出されたもの（図３のＸｍ）であり、Ｙ材料は別途作成したものである。Ｙ材料の製造方法は特に限定されないが、例えば、Ｘ材料と同じ原料基材を砕いて、炭素繊維の繊維長を短くしたものを用いても良いし、これを種々の成形方法でシート状に成形したものを用いても良い。また、Ｘ材料を切り出した際に発生した端材を砕いて上記と同様に作成しても良い。
なお、原料基材は特に限定なく公知の方法で製造することができる。例えば、予め熱可塑性のマトリクス樹脂を、開繊した炭素繊維束に含浸させた後にカットして作成しても良い。
なお、原料基材は特に限定なく公知の方法で製造することができる。例えば、予め熱可塑性のマトリクス樹脂を、開繊した炭素繊維束に含浸させた後にカットして作成しても良い。
つぎに、本発明の別の好ましい態様について説明する。
以下に示す本発明の好ましい態様を、「第二の態様」と呼ぶ。
以下に示す本発明の好ましい態様を、「第二の態様」と呼ぶ。
［第二の態様］
第二の態様は、製造するプレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含み、Ｙ材料を、ハット形状の天面を形成するための成形型面に収まるように配置してプレスする、プレス成形体の製造方法であることが好ましい。第二の態様では、Ｙ材料の幅が、ハット形状の天面を形成するための成形型面の幅以下であると良い。なお、断面形状がハット形状である場合、成形体の短手方向の断面形状がハット形状部分を含むことが好ましい。
例えば図８に示す断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体１０においては、Ａ３で示される部分が天面であり、ＲＡが天面の幅である。
第二の態様が優れている理由について以下に説明する。
例えば、図５に示した断面形状を有する成形型（上型４及び下型５）を用いて断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合、図６に示したようにＸ材料（Ｘｍ）とＹ材料（Ｙ１及びＹ２）を配置して同時プレスすることも考えられるが、このような配置でプレスすると、Ｘ材料とＹ材料の両方が存在する領域と、Ｘ材料しか存在しない領域が混在するため、プレス成形体の側面となる領域（特に図５の点線Ｚで囲った部分）に均一に圧力がかからないため、所望の形状のプレス成形体を得るためには高い圧力をかける必要があることに本発明者らは着目した。
なお、図５は成形型の断面を示す模式図であり、紙面の奥の方向が上型４及び下型５の長手方向である。図６はＸ材料とＹ材料を積層して配置した状態を示す平面図であり、図６のａ方向が短手方向であり、ｂ方向が長手方向である。図５の成形型を用いて図６の配置の成形材料を成形する際には、図５の紙面の奥の方向と、図６のｂ方向をあわせて成形する。
図５において、プレス時に鉛直方向に圧力がかかるので、天面となる領域とフランジ部となる領域については、圧力がかかる方向と板厚方向が一致しており、上記問題は生じにくく、側面となる領域については、圧力がかかる方向と板厚方向が異なり、板厚方向への圧力は弱くなるため、成形に必要な圧力が高くなってしまう。
そこで、本発明者らは鋭意検討し、断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する際には、図７に示したように、用いるＹ材料（Ｙ３）の幅（ＲＡ）が、ハット形状の天面の幅以下であり、Ｙ材料を成形型内のハット形状の天面となる領域（Ａ２）の範囲内に配置してプレスすることで、プレス成形体の側面となる領域（特に図５の点線Ｚで囲った部分）に均一に圧力がかかるため、より低い圧力で所望のプレス成形体を成形することができる。なお、前述と同様に、図５の成形型を用いて図７の配置の成形材料を成形する際には図５の紙面の奥の方向と図７のｂ方向をあわせて成形する。
第二の形態によって例えば図８に示した複雑な構造を有するハット形状のプレス成形体を製造することもできる。
なお、第二の形態はプレス成形体の断面形状がハット形状である部分を含む場合についてであるが、本発明においてはプレス成形体の形状は、断面形状がハット形状である部分を含むものに限定されず、上記の同一面内において均一に圧力をかけることが可能な形状であれば適用できることは言うまでもない。
第二の態様は、製造するプレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含み、Ｙ材料を、ハット形状の天面を形成するための成形型面に収まるように配置してプレスする、プレス成形体の製造方法であることが好ましい。第二の態様では、Ｙ材料の幅が、ハット形状の天面を形成するための成形型面の幅以下であると良い。なお、断面形状がハット形状である場合、成形体の短手方向の断面形状がハット形状部分を含むことが好ましい。
例えば図８に示す断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体１０においては、Ａ３で示される部分が天面であり、ＲＡが天面の幅である。
第二の態様が優れている理由について以下に説明する。
例えば、図５に示した断面形状を有する成形型（上型４及び下型５）を用いて断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合、図６に示したようにＸ材料（Ｘｍ）とＹ材料（Ｙ１及びＹ２）を配置して同時プレスすることも考えられるが、このような配置でプレスすると、Ｘ材料とＹ材料の両方が存在する領域と、Ｘ材料しか存在しない領域が混在するため、プレス成形体の側面となる領域（特に図５の点線Ｚで囲った部分）に均一に圧力がかからないため、所望の形状のプレス成形体を得るためには高い圧力をかける必要があることに本発明者らは着目した。
なお、図５は成形型の断面を示す模式図であり、紙面の奥の方向が上型４及び下型５の長手方向である。図６はＸ材料とＹ材料を積層して配置した状態を示す平面図であり、図６のａ方向が短手方向であり、ｂ方向が長手方向である。図５の成形型を用いて図６の配置の成形材料を成形する際には、図５の紙面の奥の方向と、図６のｂ方向をあわせて成形する。
図５において、プレス時に鉛直方向に圧力がかかるので、天面となる領域とフランジ部となる領域については、圧力がかかる方向と板厚方向が一致しており、上記問題は生じにくく、側面となる領域については、圧力がかかる方向と板厚方向が異なり、板厚方向への圧力は弱くなるため、成形に必要な圧力が高くなってしまう。
そこで、本発明者らは鋭意検討し、断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する際には、図７に示したように、用いるＹ材料（Ｙ３）の幅（ＲＡ）が、ハット形状の天面の幅以下であり、Ｙ材料を成形型内のハット形状の天面となる領域（Ａ２）の範囲内に配置してプレスすることで、プレス成形体の側面となる領域（特に図５の点線Ｚで囲った部分）に均一に圧力がかかるため、より低い圧力で所望のプレス成形体を成形することができる。なお、前述と同様に、図５の成形型を用いて図７の配置の成形材料を成形する際には図５の紙面の奥の方向と図７のｂ方向をあわせて成形する。
第二の形態によって例えば図８に示した複雑な構造を有するハット形状のプレス成形体を製造することもできる。
なお、第二の形態はプレス成形体の断面形状がハット形状である部分を含む場合についてであるが、本発明においてはプレス成形体の形状は、断面形状がハット形状である部分を含むものに限定されず、上記の同一面内において均一に圧力をかけることが可能な形状であれば適用できることは言うまでもない。
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
１．以下の製造例、実施例で用いた原料は以下の通りである。なお、分解温度は、熱重量分析による測定結果である。（ＰＡＮ系炭素繊維）
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）（熱可塑性樹脂）
ポリアミド６：以下、ＰＡ６と略する場合がある。
結晶性樹脂、融点２２５℃、分解温度（空気中）３００℃、
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）（熱可塑性樹脂）
ポリアミド６：以下、ＰＡ６と略する場合がある。
結晶性樹脂、融点２２５℃、分解温度（空気中）３００℃、
２．評価方法
２．１ 炭素繊維体積割合（Ｖｆ）の分析
プレス成形体のＸ領域とＹ領域からそれぞれサンプルを切り出し、５００℃×１時間、炉内にて熱可塑性樹脂を燃焼除去し、処理前後の試料の質量を秤量することによって炭素繊維と熱可塑性樹脂の質量を算出した。次に、各成分の比重を用いて、炭素繊維と熱可塑性樹脂の体積割合を算出した。
Ｖｆ＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）
２．１ 炭素繊維体積割合（Ｖｆ）の分析
プレス成形体のＸ領域とＹ領域からそれぞれサンプルを切り出し、５００℃×１時間、炉内にて熱可塑性樹脂を燃焼除去し、処理前後の試料の質量を秤量することによって炭素繊維と熱可塑性樹脂の質量を算出した。次に、各成分の比重を用いて、炭素繊維と熱可塑性樹脂の体積割合を算出した。
Ｖｆ＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）
２．２ 重量平均繊維長の分析
Ｘ材料、Ｙ材料、プレス成形体に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長の測定は、予め５００℃×１時間程度、炉内にて熱可塑性樹脂を除去して測定する。
Ｘ材料、Ｙ材料、プレス成形体に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長の測定は、予め５００℃×１時間程度、炉内にて熱可塑性樹脂を除去して測定する。
２．２．１ Ｘ材料に含まれる炭素繊維Ａ
Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂を除去した後、無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さをノギスで１ｍｍ単位まで測定して記録し、測定した全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ、ここでｉ＝１〜１００の整数）から、次式により重量平均繊維長（ＬｗＡ）を求めた。
ＬｗＡ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ） ・・・ 式（２）
なお、プレス成形体のＸ領域に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長についても、Ｘ領域に含まれる熱可塑性樹脂を除去したあと、上記と同様の方法で測定することができる。
Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂を除去した後、無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さをノギスで１ｍｍ単位まで測定して記録し、測定した全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ、ここでｉ＝１〜１００の整数）から、次式により重量平均繊維長（ＬｗＡ）を求めた。
ＬｗＡ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ） ・・・ 式（２）
なお、プレス成形体のＸ領域に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長についても、Ｘ領域に含まれる熱可塑性樹脂を除去したあと、上記と同様の方法で測定することができる。
２．２．２ Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂ
熱可塑性樹脂を除去した後、得られた炭素繊維を界面活性剤入りの水に投入し、超音波振動により充分に撹拌させた。撹拌された分散液を計量スプーンによりランダムに採取し評価用サンプルを得て、ニレコ社製画像解析装置Ｌｕｚｅｘ ＡＰにて繊維数３０００本の長さを計測した。
炭素繊維長の測定値を用いて、前述の式（１）、（２）と同様により数平均繊維長ＬｎＢ、重量平均繊維長ＬｗＢを求めた。
なお、実施例２、４、５、７、及び比較例３の炭素繊維Ｂについてのみ２．２．２の方法で測定し、実施例１、３、６、及び比較例２の炭素繊維Ｂについては上記２．２．１の方法で測定した。
熱可塑性樹脂を除去した後、得られた炭素繊維を界面活性剤入りの水に投入し、超音波振動により充分に撹拌させた。撹拌された分散液を計量スプーンによりランダムに採取し評価用サンプルを得て、ニレコ社製画像解析装置Ｌｕｚｅｘ ＡＰにて繊維数３０００本の長さを計測した。
炭素繊維長の測定値を用いて、前述の式（１）、（２）と同様により数平均繊維長ＬｎＢ、重量平均繊維長ＬｗＢを求めた。
なお、実施例２、４、５、７、及び比較例３の炭素繊維Ｂについてのみ２．２．２の方法で測定し、実施例１、３、６、及び比較例２の炭素繊維Ｂについては上記２．２．１の方法で測定した。
２．３．Ｘ材料及びＹ材料の延展率の測定
（１）Ｘ材料（又はＹ材料）を２００ｍｍ×２００ｍｍにカットする。
（２）Ｘ材料（又はＹ材料）をマイクロメーター（株式会社ミツトヨ製、ＯＭＣ−１５０ＭＸ）にて任意に９点測定し、平均の板厚Ｔ１を算出する。
（３） 図９のように、Ｘ材料（又はＹ材料）（図９中の符号１１）の半分の領域である１００ｍｍ×２００ｍｍの範囲を金網（図９中の符号１２）にのせ、該金網を金属ブロックからなる敷置台（図９中の符号１３）にのせてＩＲオーブン（赤外線加熱機）にて加熱し、Ｘ材料（又はＹ材料）の弾性率が低下して、自重にて元のＸ材料（又はＹ材料）高さから１０ｍｍ垂れ下がった温度を測定し、このときの温度を軟化温度とする。
この温度から＋５０℃を、（４）以降の加熱温度とする。
（４） 軟化温度＋５０℃に加熱したＸ材料（又はＹ材料）をＩＲオーブンから取り出し、２０秒後に１５０℃に加熱した成形金型内にＸ材料（又はＹ材料）を設置し、平板状の成形板を油圧プレスにて作成する。
（５） このとき、成形条件は以下の通りである。
プレス下降速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
型締め速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
成形荷重 ：８０ｔｏｎ
上型が下降する前の、上型と下型の距離：６００ｍｍ
成形型：オープンキャビティ
（６） 成形完了後、成形体を取り出し、上記（２）と同じ測定方法で平板状成形体の厚みを測定し、平均の板厚Ｔ２を算出する。
（７） Ｔ１とＴ２より以下の値を算出する。
延展率（％）＝（１−Ｔ２／Ｔ１）×１００
（１）Ｘ材料（又はＹ材料）を２００ｍｍ×２００ｍｍにカットする。
（２）Ｘ材料（又はＹ材料）をマイクロメーター（株式会社ミツトヨ製、ＯＭＣ−１５０ＭＸ）にて任意に９点測定し、平均の板厚Ｔ１を算出する。
（３） 図９のように、Ｘ材料（又はＹ材料）（図９中の符号１１）の半分の領域である１００ｍｍ×２００ｍｍの範囲を金網（図９中の符号１２）にのせ、該金網を金属ブロックからなる敷置台（図９中の符号１３）にのせてＩＲオーブン（赤外線加熱機）にて加熱し、Ｘ材料（又はＹ材料）の弾性率が低下して、自重にて元のＸ材料（又はＹ材料）高さから１０ｍｍ垂れ下がった温度を測定し、このときの温度を軟化温度とする。
この温度から＋５０℃を、（４）以降の加熱温度とする。
（４） 軟化温度＋５０℃に加熱したＸ材料（又はＹ材料）をＩＲオーブンから取り出し、２０秒後に１５０℃に加熱した成形金型内にＸ材料（又はＹ材料）を設置し、平板状の成形板を油圧プレスにて作成する。
（５） このとき、成形条件は以下の通りである。
プレス下降速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
型締め速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
成形荷重 ：８０ｔｏｎ
上型が下降する前の、上型と下型の距離：６００ｍｍ
成形型：オープンキャビティ
（６） 成形完了後、成形体を取り出し、上記（２）と同じ測定方法で平板状成形体の厚みを測定し、平均の板厚Ｔ２を算出する。
（７） Ｔ１とＴ２より以下の値を算出する。
延展率（％）＝（１−Ｔ２／Ｔ１）×１００
２．４．端材量
幅３９０ｍｍ×長さ６００ｍｍの板状複合材料（原料基材）から、図１０〜１２に示すようにＸ材料を切り出した。Ｘ材料を切り出した枚数を測定した。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：Ｘ材料を３枚切り出せた（端材量がかなり少なかった）。
Ｇｏｏｄ：Ｘ材料を２枚切り出せた（端材量が少なかった）。
Ｂａｄ：Ｘ材料を１枚切り出せた（端材量が多かった）。
幅３９０ｍｍ×長さ６００ｍｍの板状複合材料（原料基材）から、図１０〜１２に示すようにＸ材料を切り出した。Ｘ材料を切り出した枚数を測定した。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：Ｘ材料を３枚切り出せた（端材量がかなり少なかった）。
Ｇｏｏｄ：Ｘ材料を２枚切り出せた（端材量が少なかった）。
Ｂａｄ：Ｘ材料を１枚切り出せた（端材量が多かった）。
２．５．プレス成形体の面内方向の末端の角部の寸法安定性
プレス成形体の面内方向の末端の角部（図１のフランジ部Ｆの末端の角部）の寸法安定性は、以下の基準で評価した。
なお、プレス成形体の面内方向の末端の角部に「欠けが存在する」とは、プレス成形体の面内方向の末端の角部が、成形材料の流動不足のために、本来意図した形状（成形型の形状）になっていない状態をいう。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：プレス成形体の面内方向の末端角部に欠けが全く存在しない。
Ｇｏｏｄ：プレス成形体の面内方向の末端の角部にわずかに欠けが存在する。
Ｂａｄ：プレス成形体の面内方向の末端の角部に大きく欠けが存在する。
プレス成形体の面内方向の末端の角部（図１のフランジ部Ｆの末端の角部）の寸法安定性は、以下の基準で評価した。
なお、プレス成形体の面内方向の末端の角部に「欠けが存在する」とは、プレス成形体の面内方向の末端の角部が、成形材料の流動不足のために、本来意図した形状（成形型の形状）になっていない状態をいう。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：プレス成形体の面内方向の末端角部に欠けが全く存在しない。
Ｇｏｏｄ：プレス成形体の面内方向の末端の角部にわずかに欠けが存在する。
Ｂａｄ：プレス成形体の面内方向の末端の角部に大きく欠けが存在する。
２．６．プレス成形体の面内方向の端部のバリ発生量
成形型の上型と下型のシャーエッジ部クリアランスを０．１ｍｍとした場合、プレス成形体の面内方向の端部（図１のフランジ部Ｆの端部）に当該面内方向に垂直な方向に発生したバリの長さ（面内方向に垂直な方向における、当該端部からのバリの高さ）を定規を用いてランダムに１０点測定した場合の最大長を指標とし下記基準で評価した。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：０ｍｍ以上０．５ｍｍ未満
Ｇｏｏｄ：０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ未満
Ｂａｄ：１．５ｍｍ以上
成形型の上型と下型のシャーエッジ部クリアランスを０．１ｍｍとした場合、プレス成形体の面内方向の端部（図１のフランジ部Ｆの端部）に当該面内方向に垂直な方向に発生したバリの長さ（面内方向に垂直な方向における、当該端部からのバリの高さ）を定規を用いてランダムに１０点測定した場合の最大長を指標とし下記基準で評価した。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：０ｍｍ以上０．５ｍｍ未満
Ｇｏｏｄ：０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ未満
Ｂａｄ：１．５ｍｍ以上
［実施例１］
（原料基材の製造）
炭素繊維として、繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂の複合材料を作成した。得られた複合材料を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み２．５ｍｍ、幅３９０ｍｍ×長さ６００ｍｍの板状の原料基材を得た。板状の原料基材に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。
（原料基材の製造）
炭素繊維として、繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂の複合材料を作成した。得られた複合材料を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み２．５ｍｍ、幅３９０ｍｍ×長さ６００ｍｍの板状の原料基材を得た。板状の原料基材に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。
（Ｘ材料の作成）
Ｘ材料を、図１０のように板状の原料基材からカットして作成した。なお、図１０は、切り出したＸ材料の平面図であり、長さ１０１は１６０ｍｍであり、長さ１０２は１３０ｍｍであり、長さ１０３は５６０ｍｍである。
Ｘ材料を、図１０のように板状の原料基材からカットして作成した。なお、図１０は、切り出したＸ材料の平面図であり、長さ１０１は１６０ｍｍであり、長さ１０２は１３０ｍｍであり、長さ１０３は５６０ｍｍである。
（Ｙ材料の製造）
原料基材を余分に作成し、大型低速プラスチック粉砕機を用いて細かく１４ｍｍ角に粉砕して粒材Ｒを得た。この粒材Ｒを集めてプレス成形し（２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱）、厚さ１．６ｍｍのＹ材料を作成した。Ｙ材料に含まれる重量平均繊維長ＬｗＢを測定したところ１０ｍｍであった。
原料基材を余分に作成し、大型低速プラスチック粉砕機を用いて細かく１４ｍｍ角に粉砕して粒材Ｒを得た。この粒材Ｒを集めてプレス成形し（２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱）、厚さ１．６ｍｍのＹ材料を作成した。Ｙ材料に含まれる重量平均繊維長ＬｗＢを測定したところ１０ｍｍであった。
（プレス成形体の作成）
Ｘ材料とＹ材料を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温し、図４のようにＸ材料とＹ材料を配置した。プレス圧力２０ＭＰａ（加圧開始から、２０ＭＰａに達するまでの時間１秒）、で１分間加圧して、Ｘ材料とＹ材料を同時にプレスし、図１の形状のプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは２５％であった。
Ｘ材料とＹ材料を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温し、図４のようにＸ材料とＹ材料を配置した。プレス圧力２０ＭＰａ（加圧開始から、２０ＭＰａに達するまでの時間１秒）、で１分間加圧して、Ｘ材料とＹ材料を同時にプレスし、図１の形状のプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは２５％であった。
［実施例２］
Ｘ材料を図１１のようにカットし、Ｙ材料を以下のように作成したこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。なお、図１１は、切り出したＸ材料の平面図であり、長さ２０１は１３０ｍｍであり、長さ２０２は１１５ｍｍであり、長さ２０３は５３０ｍｍであった。結果を表１に示す。
（Ｙ材料の作成）
原料基材を余分に作成し、これを大型低速プラスチック粉砕機を用いて細かく粉砕して粒材Ｒを得た。得られた粒材Ｒを東芝機械製ＴＥＭ２６Ｓ２軸押し出し機に投入し、シリンダ温度２８０℃、スクリュー回転数１００ｒｐｍで溶融混練して、押し出し、重量平均繊維長０．２ｍｍの炭素繊維が含まれた樹脂シート（厚さ２．０ｍｍ）を得た。これをＹ材料とした。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは４０％であった。
Ｘ材料を図１１のようにカットし、Ｙ材料を以下のように作成したこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。なお、図１１は、切り出したＸ材料の平面図であり、長さ２０１は１３０ｍｍであり、長さ２０２は１１５ｍｍであり、長さ２０３は５３０ｍｍであった。結果を表１に示す。
（Ｙ材料の作成）
原料基材を余分に作成し、これを大型低速プラスチック粉砕機を用いて細かく粉砕して粒材Ｒを得た。得られた粒材Ｒを東芝機械製ＴＥＭ２６Ｓ２軸押し出し機に投入し、シリンダ温度２８０℃、スクリュー回転数１００ｒｐｍで溶融混練して、押し出し、重量平均繊維長０．２ｍｍの炭素繊維が含まれた樹脂シート（厚さ２．０ｍｍ）を得た。これをＹ材料とした。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは４０％であった。
［実施例３］
Ｘ材料に含まれる炭素繊維を８０ｍｍ固定長（重量平均繊維長も８０ｍｍ）としたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を作成した。結果を表１に示す。
なお、Ｙ材料の延展率ＤＹは２５％であった。
Ｘ材料に含まれる炭素繊維を８０ｍｍ固定長（重量平均繊維長も８０ｍｍ）としたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を作成した。結果を表１に示す。
なお、Ｙ材料の延展率ＤＹは２５％であった。
［実施例４］
Ｘ材料に含まれる炭素繊維を８０ｍｍ固定長（重量平均繊維長も８０ｍｍ）としたこと以外は、実施例２と同様にプレス成形体を作成した。結果を表１に示す。
なお、Ｙ材料の延展率ＤＹは４０％であった。
Ｘ材料に含まれる炭素繊維を８０ｍｍ固定長（重量平均繊維長も８０ｍｍ）としたこと以外は、実施例２と同様にプレス成形体を作成した。結果を表１に示す。
なお、Ｙ材料の延展率ＤＹは４０％であった。
［実施例５］
Ｘ材料に含まれる炭素繊維を５ｍｍ固定長（重量平均繊維長も５ｍｍ）としたこと以外は、実施例２と同様にプレス成形体を作成した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは３０％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは４０％であった。
Ｘ材料に含まれる炭素繊維を５ｍｍ固定長（重量平均繊維長も５ｍｍ）としたこと以外は、実施例２と同様にプレス成形体を作成した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは３０％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは４０％であった。
［実施例６］
Ｘ材料を東邦テナックス社製Ｗ−３１０１連続繊維織物を８枚重ね併せたものとしたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは０％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは２５％であった。
Ｘ材料を東邦テナックス社製Ｗ−３１０１連続繊維織物を８枚重ね併せたものとしたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは０％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは２５％であった。
［実施例７］
実施例１におけるＹ材料の製造段階において、得られた粒材Ｒを２軸押し出し機に投入する際、炭素繊維体積割合Ｖｆが１０％となるように追加でナイロン６樹脂を投入してＹ材料を作成したこと以外は、実施例２と同様にプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であった。
実施例１におけるＹ材料の製造段階において、得られた粒材Ｒを２軸押し出し機に投入する際、炭素繊維体積割合Ｖｆが１０％となるように追加でナイロン６樹脂を投入してＹ材料を作成したこと以外は、実施例２と同様にプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であった。
［比較例１］
Ｙ材料は使用せず、Ｘ材料を、図１２のように板状の原料基材からカットしたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。端材の発生量が多く、生産効率は悪かった。なお、図１２は、切り出したＸ材料の平面図であり、長さ３０１は２００ｍｍであり、長さ３０２は１５０ｍｍであり、長さ３０３は６００ｍｍであった。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であった。
Ｙ材料は使用せず、Ｘ材料を、図１２のように板状の原料基材からカットしたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。端材の発生量が多く、生産効率は悪かった。なお、図１２は、切り出したＸ材料の平面図であり、長さ３０１は２００ｍｍであり、長さ３０２は１５０ｍｍであり、長さ３０３は６００ｍｍであった。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であった。
［比較例２］
Ｙ材料を以下のように製造したこと以外は、実施例２と同様に成形体の製造を試みたが、Ｙ材料の流動性が低く（延展率が足りず）、成形体を製造することはできなかった。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは２０％であった。
（Ｙ材料の作成）
炭素繊維として、繊維長１８ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂のＹ材料前駆体を作成した。得られたＹ材料前駆体を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み１．２ｍｍの板状複合材料を得た。板状複合材料に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は１８ｍｍであった。これをＹ材料とした。
Ｙ材料を以下のように製造したこと以外は、実施例２と同様に成形体の製造を試みたが、Ｙ材料の流動性が低く（延展率が足りず）、成形体を製造することはできなかった。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であり、Ｙ材料の延展率ＤＹは２０％であった。
（Ｙ材料の作成）
炭素繊維として、繊維長１８ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂のＹ材料前駆体を作成した。得られたＹ材料前駆体を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み１．２ｍｍの板状複合材料を得た。板状複合材料に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は１８ｍｍであった。これをＹ材料とした。
［比較例３］
実施例２におけるＹ材料の製造段階において、２軸押し出し時の混練条件を強くして、炭素繊維の重量平均繊維長を０．０５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であった。
実施例２におけるＹ材料の製造段階において、２軸押し出し時の混練条件を強くして、炭素繊維の重量平均繊維長を０．０５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にプレス成形体を製造した。結果を表１に示す。
なお、Ｘ材料の延展率ＤＸは１５％であった。
実施例１〜７は、Ｘ材料とＹ材料を同時プレスしてプレス成形体を製造するため、Ｘ領域とＹ領域の接合強度に優れ、かつ生産効率に優れ、流動性に優れるＹ材料を必要な部分にのみ配置することで、複雑な形状のプレス成形体を製造できる。また、実施例１〜７は、プレス成形体の端に発生するバリが小さく、面内方向の末端の角部の寸法安定性に優れる。さらに、発生した端材の量も少ないことから特に生産効率に優れる。
また、実施例２、４、５、７で得られたプレス成形体について、図１（ｂ）における一点鎖線ｓに相当する箇所を切断したところ、図１３のように、遷移区間ＸＹが、厚み方向に、Ｘ領域がＹ領域で挟まれた構成を有し、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている態様（態様１ａ）であった。
また、実施例２、４、５、７で得られたプレス成形体について、図１（ｂ）における一点鎖線ｓに相当する箇所を切断したところ、図１３のように、遷移区間ＸＹが、厚み方向に、Ｘ領域がＹ領域で挟まれた構成を有し、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている態様（態様１ａ）であった。
［実施例１０１］
（原料基材の作成）
炭素繊維として、繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂の複合材料を作成した。得られた複合材料を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み２．５ｍｍ、幅４００ｍｍ×長さ４００ｍｍの板状の原料基材を得た。板状の原料基材に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。
（原料基材の作成）
炭素繊維として、繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂の複合材料を作成した。得られた複合材料を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み２．５ｍｍ、幅４００ｍｍ×長さ４００ｍｍの板状の原料基材を得た。板状の原料基材に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。
（Ｘ材料の作成）
原料基材を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、横２４８ｍｍ×縦１００ｍｍ×厚み２．５ｍｍのサイズのＸ材料を原料基材からカットして作成した。
原料基材を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、横２４８ｍｍ×縦１００ｍｍ×厚み２．５ｍｍのサイズのＸ材料を原料基材からカットして作成した。
（Ｙ材料の作成）
原料基材を余分に作成し、大型低速プラスチック粉砕機を用いて細かく１２ｍｍ角に粉砕して粒材Ｒを得た。この粒材Ｒを集めてプレス成形し（２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱）、厚さ１．６ｍｍのＹ材料を作成した。Ｙ材料に含まれる重量平均繊維長を測定したところ、９ｍｍであった。このＹ材料を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、さらに、横６６ｍｍ×縦１００ｍｍ×厚み１．６ｍｍの材料（Ｙ１材料）１枚と、横１６ｍｍ×縦１００ｍｍ×厚み１．６ｍｍの材料（Ｙ２材料）２枚を切り出した。
原料基材を余分に作成し、大型低速プラスチック粉砕機を用いて細かく１２ｍｍ角に粉砕して粒材Ｒを得た。この粒材Ｒを集めてプレス成形し（２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱）、厚さ１．６ｍｍのＹ材料を作成した。Ｙ材料に含まれる重量平均繊維長を測定したところ、９ｍｍであった。このＹ材料を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、さらに、横６６ｍｍ×縦１００ｍｍ×厚み１．６ｍｍの材料（Ｙ１材料）１枚と、横１６ｍｍ×縦１００ｍｍ×厚み１．６ｍｍの材料（Ｙ２材料）２枚を切り出した。
（プレス成形体の作成）
Ｘ材料とＹ材料（Ｙ１材料及びＹ２材料）を図６に示すように配置し、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温し、プレス圧力２０ＭＰａ（加圧開始から、２０ＭＰａに達するまでの時間１秒）、で１分間加圧して、図８に示す形状のプレス成形体を得た。図６中のＸｍはＸ材料を示し、Ｙ１はＹ１材料を示し、Ｙ２はＹ２材料を示す。
Ｘ材料とＹ材料（Ｙ１材料及びＹ２材料）を図６に示すように配置し、赤外線加熱機により２７５℃まで昇温し、プレス圧力２０ＭＰａ（加圧開始から、２０ＭＰａに達するまでの時間１秒）、で１分間加圧して、図８に示す形状のプレス成形体を得た。図６中のＸｍはＸ材料を示し、Ｙ１はＹ１材料を示し、Ｙ２はＹ２材料を示す。
［実施例１０２］
Ｘ材料は実施例１０１と同様に作成した。
Ｙ材料としては、横２３５ｍｍ×縦４２ｍｍ×厚み１．６ｍｍのサイズの材料（Ｙ３材料）を１枚切り出して使用した。
Ｙ３材料の配置を図７に示すように配置してプレス成形した（図７中のＸｍはＸ材料を示し、Ｙ３はＹ３材料を示し、Ａ２はプレス成形体のハット形状の天面となる領域を示す）。Ｙ３材料をハット形状の天面を形成するための成形型面（図５のＡ１）に収まるように配置してプレスした。Ｙ３材料の幅（図７のａ方向の長さであり、ＲＡで示される。）はハット形状の天面を形成するための成形型面の幅（図５のＲＡ）と同じである。このため、実施例１０１の図６の配置に比べて圧力が均一にかかりやすく、より低圧の条件で成形しても、実施例１０１と同じように図８に示す形状のプレス成形体を成形できた。
実施例１０１及び１０２は、Ｘ材料とＹ材料を同時プレスしてプレス成形体を製造するため、Ｘ領域とＹ領域の接合強度に優れ、かつ生産効率に優れ、流動性に優れるＹ材料を必要な部分にのみ配置することで、複雑な形状のプレス成形体を製造できる。
Ｘ材料は実施例１０１と同様に作成した。
Ｙ材料としては、横２３５ｍｍ×縦４２ｍｍ×厚み１．６ｍｍのサイズの材料（Ｙ３材料）を１枚切り出して使用した。
Ｙ３材料の配置を図７に示すように配置してプレス成形した（図７中のＸｍはＸ材料を示し、Ｙ３はＹ３材料を示し、Ａ２はプレス成形体のハット形状の天面となる領域を示す）。Ｙ３材料をハット形状の天面を形成するための成形型面（図５のＡ１）に収まるように配置してプレスした。Ｙ３材料の幅（図７のａ方向の長さであり、ＲＡで示される。）はハット形状の天面を形成するための成形型面の幅（図５のＲＡ）と同じである。このため、実施例１０１の図６の配置に比べて圧力が均一にかかりやすく、より低圧の条件で成形しても、実施例１０１と同じように図８に示す形状のプレス成形体を成形できた。
実施例１０１及び１０２は、Ｘ材料とＹ材料を同時プレスしてプレス成形体を製造するため、Ｘ領域とＹ領域の接合強度に優れ、かつ生産効率に優れ、流動性に優れるＹ材料を必要な部分にのみ配置することで、複雑な形状のプレス成形体を製造できる。
本発明のプレス成形体の製造方法は、各種構成部材、例えば自動車の構造部材、また各種電気製品、機械のフレームや筐体等、衝撃吸収が望まれるあらゆる部位、特に好ましくは、自動車部品として利用できるプレス成形体の製造に用いることができる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１７年１２月２６日出願の日本特許出願（特願２０１７−２４９９５８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、２０１７年１２月２６日出願の日本特許出願（特願２０１７−２４９９５８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１、１０ プレス成形体
Ｘ、Ｘｃ Ｘ領域
Ｙ、Ｙｓ、Ｙｂ Ｙ領域
Ｆ フランジ部
ＸＹ 遷移区間ＸＹ
Ｘｍ Ｘ材料
２ 原料基材
３ 端材
Ｙｍ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３ Ｙ材料
４ 上型
５ 下型
ａ 短手方向
ｂ 長手方向
Ａ１ ハット形状の天面を形成するための下型の成形型面
Ａ２ プレス成形体の天面となる領域
Ａ３ プレス成形体の天面
ＲＡ 天面の幅
Ｚ プレス成形体の側面となる部分
１１ Ｘ材料又はＹ材料
１２ 金網
１３ 敷置台
Ｘ、Ｘｃ Ｘ領域
Ｙ、Ｙｓ、Ｙｂ Ｙ領域
Ｆ フランジ部
ＸＹ 遷移区間ＸＹ
Ｘｍ Ｘ材料
２ 原料基材
３ 端材
Ｙｍ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３ Ｙ材料
４ 上型
５ 下型
ａ 短手方向
ｂ 長手方向
Ａ１ ハット形状の天面を形成するための下型の成形型面
Ａ２ プレス成形体の天面となる領域
Ａ３ プレス成形体の天面
ＲＡ 天面の幅
Ｚ プレス成形体の側面となる部分
１１ Ｘ材料又はＹ材料
１２ 金網
１３ 敷置台
Claims (19)
- 重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含むＸ材料と、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料とを加熱し、加熱されたＸ材料とＹ材料とを、成形型内で同時にプレスして、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とを有するプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法であって、
ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
ＬｗＢが０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記プレス成形体は、前記Ｘ領域と前記Ｙ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有する、プレス成形体の製造方法。 - 前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、前記Ｙ領域のみで形成されている、請求項１に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、請求項２に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記遷移区間ＸＹが、厚み方向に、前記Ｘ領域が前記Ｙ領域で挟まれた構成を有し、前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、請求項２又は３に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記ＬｗＡが１ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料の炭素繊維体積率Ｖｆｘと、前記Ｙ材料の炭素繊維体積率ＶｆＹとが、Ｖｆｘ≧ＶｆＹの関係を満たす、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料が板状であり、前記Ｘ材料の面内方向に前記Ｙ材料を流動して延面して、前記プレス成形体を製造する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記プレス成形体は、前記Ｘ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＸ、前記遷移区間ＸＹの板厚方向の線膨張係数ＥＸＹ、前記Ｙ領域のみで形成された部分の板厚方向の線膨張係数ＥＹが、ＥＸ＞ＥＸＹ＞ＥＹの関係を満たす、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料の延展率ＤＸが０％超５０％以下であり、前記Ｙ材料の延展率ＤＹが１０％超６０％以下であり、かつＤＹ＞ＤＸである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料の体積ＶＸと前記Ｙ材料の体積ＶＹの比であるＶＸ：ＶＹが、９０：１０〜５０：５０である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記ＬｗＢは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料の形状は、前記プレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料が、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料から切り出されたものである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｙ材料が、前記複合材料から前記Ｘ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料を含む、請求項１４に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｘ材料の少なくとも１つの面内方向の端部に、前記Ｙ材料を重ねて、成形型内で同時にプレスする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記プレス成形体がフランジ部を有し、前記フランジ部の少なくとも１つの端部が前記Ｙ領域のみで形成されている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記プレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
- 前記Ｙ材料を、前記ハット形状の天面を形成するための成形型面に収まるように配置してプレスする、請求項１８に記載のプレス成形体の製造方法。
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