KR20210108383A - 섬유 강화 열가소성 수지 성형체 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

중량 평균 섬유 길이 1mm 이상 100mm 이하의 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체로서, 상기 성형체는, 제1 주형상면부와, 상기 제1 주형상면부와 교차하는 상태로 접속되는 제2 주형상면부와, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부 양쪽에 접속되는 접속면부를 구비하며, 상기 접속면부는, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 형성하는 골(谷)측에 있어서, 상기 제1 주형상면부 및 상기 제2 주형상면부로부터 돌출되어 있으며, 상기 제1 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역, 및 상기 제2 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체, 및 성형체의 제조 방법이 여기서 제공된다.

Description

섬유 강화 열가소성 수지 성형체 및 그 제조 방법

본 발명은, 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체, 즉, 섬유 강화 열가소성 수지 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

탄소 섬유 등의 강화 섬유와 매트릭스로서의 열가소성 수지를 포함하는 섬유 강화 수지의 성형 재료를 성형하여 성형체를 제조하는 방법으로서, 예를 들면 가열 연화(軟化)시킨 성형 재료를, 하부 성형 몰드(下成形型)와 상부 성형 몰드(上成形型)에 당접(當接, 접촉)시켜 프레스 성형하는, 이른바 스탬핑 성형이 알려져 있다. 이 성형체의 제조 방법에서는, 상부 성형 몰드 및 하부 성형 몰드에 의해 형성되는 캐비티 내에 성형 재료를 충전시켜 성형함으로써, 원하는 형상의 성형체를 얻을 수 있다.

스탬핑 성형하여 성형체를 제조하는 방법에 관하여, 예를 들면 특허문헌 1, 2에서는, 가열 연화시킨 성형 재료를 하부 성형 몰드에 접촉할 때에 성형 몰드에 열을 빼앗겨 냉각 고화(冷却固化)가 촉진되는 것을 방지하기 위해, 하부 성형면에서부터 승강 가능한 복수의 재치(載置)핀 상단면에 성형 재료를 재치함으로써, 성형 몰드의 몰드 체결에 앞서, 성형 재료가 캐비티 형성면에 접촉하여 냉각되는 것을 억제하고 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 3차원 형상이어도 주름 등이 없이 외관이 우수하며, 또 모서리부(角部) 등에 웰드 라인(weld line)을 가지지 않는 성형체를 제조하기 위해, 성형 재료를 구부려서(예비 성형하여) 성형 몰드에 재치하여 프레스 성형할 때, 특정 영역을 겹쳐서 프레스 성형하는 것이 제안되어 있다.

한편, 특허문헌 4에서는 열가소성 수지 시트를 성형할 때, 성형품의 두께 편차를 적게 하고, 성형품의 네 모퉁이부의 두께를 될 수 있는 한 두껍게 하기 위해, 가열 연화시킨 열가소성 수지 시트를 클램프로 파지(把持)하면서 성형 몰드 내에서 성형하는 방법이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특개2016-43639호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개2016-36963호 공보 특허문헌 3: 국제공개 제2017/110811호 특허문헌 4: 일본국 특개평10-76570호 공보

그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 제조 방법에서는, 하부 몰드의 성형 캐비티면(프레스 성형에 의해, 성형체를 형성하는 하부 몰드의 면. 이하, 간단히 성형 하면이라고 부른다)으로부터 돌출한 재치핀을 이용하고 있기 때문에, 재치핀과 접촉하는 성형 재료의 면은 역시 냉각 고화되어버리고, 성형 재료로의 장력이 충분히 가해지지 않고, 성형 과정에서 발생하는 주름의 제거는 충분하지 않다. 또한, 재치핀은 연직(鉛直) 방향(성형 몰드가 닫히는 방향)으로 가동(可動)할 수 있지만, 수평 방향으로는 가동할 수 없기 때문에, 성형할 수 있는 디자인에 한계가 있다.

또한, 특허문헌 3에 기재된 제조 방법에서는, 성형 재료를 미리 패턴 컷(pattern cut) 해 둘 필요가 있어, 아무리 해도 단재(端材)가 발생해 버린다. 또한, 성형 재료를 정확하게 목적 위치에 재치할 필요가 있어, 성형할 때에 성형 재료에 장력을 가지게 하는 기구가 너무 복잡해지기 때문에, 성형 재료의 장력을 제어하는 것을 포기하는 경향이 있다.

특허문헌 4에 기재된 제조 방법에서는, 성형 재료인 열가소성 수지 시트를 선(성형 재료의 한 변)으로 파지하고 있기 때문에, 성형 재료가 파괴되기 쉽다. 또한, 성형 캐비티의 고저차(高低差)가 1방향뿐이며, 성형 캐비티의 고저차를 따른 클램프 기구에 의해 파지하는 경우에는 성형할 수 있지만, 성형 몰드 내에서 2방향 이상에 고저차가 발생하는 캐비티를 이용한 경우, 성형하는 것은 곤란해진다. 바꿔 말하면, 성형 캐비티가 2방향 이상에 고저차를 가지는 복잡 형상인 경우, 성형시에 발생하는 면내(面內) 방향의 주름을 제거할 수 없다. 또한, 열가소성 수지의 연신성(延伸性)에 의존한 성형 방법이기 때문에, 두께의 불균일성을 수반하는 성형 수법(手法)이며, 탄소 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형 재료의 경우는 연신 한계가 낮아, 특허문헌 4에 기재된 성형 방법에서는 성형 재료가 파괴되어 버린다.

그래서 본 발명의 목적은, 가열된 성형 재료의 냉각을 억제하고 성형체를 제조함으로써, 디자인성(意匠性)이 우수한 성형체를 제공하는 것이며, 또한 그 제조 공정에 있어서, 패턴 컷 단재량(端材量)을 감소시킬 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

＜１＞

중량 평균 섬유 길이 1mm 이상 100mm 이하의 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체로서,

상기 성형체는, 제1 주형상면부(主形狀面部)와, 상기 제1 주형상면부와 교차하는 상태로 접속되는 제2 주형상면부와, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 양쪽 모두에 접속되는 접속면부(接續面部)를 구비하고,

상기 접속면부는, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 형성하는 골(谷, vally)측에서, 상기 제1 주형상면부 및 상기 제2 주형상면부로부터 돌출하고 있으며,

상기 제1 주형상면부와 상기 접속면부와의 경계 영역, 및 상기 제2 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내(面內) 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.

＜２＞

강화 섬유는 탄소 삼유인, ＜１＞에 기재된 성형체.

＜３＞

＜１＞ 또는 ＜２＞에 기재된 성형체로서,

상기 접속면부는, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 접속되는 2개의 영역 사이에 배치되는 성형체.

＜４＞

＜１＞~＜３＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부와의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.

＜5＞

＜１＞~＜4＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 접속면부에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.

＜6＞

＜１＞~＜5＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도는, 45도 이상 135도 이하인 성형체.

＜7＞

＜１＞~＜6＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 접속면부는, 굴곡 접속한 복수의 면상부(面狀部)를 포함하는 성형체.

＜8＞

＜１＞~＜7＞중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 접속면부는, 곡면부를 포함하는 성형체.

＜9＞

＜１＞~＜8＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

두께의 변동 계수가, 5.5% 이하인 성형체.

＜10＞

＜１＞~＜9＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 적어도 한쪽 단부(端部)에,

상기 골측으로 향한 가장자리형상면부(緣形狀面部)를 구비하고,

상기 가장자리형상면부와 상기 제1 주형상면부 또는 상기 제2 주형상면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.

＜11＞

＜１＞~＜10＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

시트상(狀)의 성형 재료를 사용하여 성형되는 성형체.

＜12＞

＜１＞~＜11＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 접속면부와, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 적어도 한쪽이 형성하는 골의 각도가 90도 초과 180도 미만인 성형체.

＜13＞

＜１＞~＜12＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체로서,

상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부와의 가상적인 교차선으로부터의 상기 접속면부의 돌출량의 최대값은, 성형체의 두께의 10배 이상인 성형체.

＜14＞

강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체의 제조 방법으로서,

가열 연화시킨 성형 재료를, 성형 하부 몰드(下型)의 캐비티 형성면 이외의 부분으로부터 돌출한 성형 재료 재치부(載置部)에 재치하고,

성형 재료 재치부에 재치한 성형 재료의 외주(外周) 영역의 적어도 일부를, 성형 재료 재치부에 고정한 상태로 성형 상부 몰드와 성형 하부 몰드를 닫고, 성형 재료를 프레스 성형하는 성형체의 제조 방법.

＜15＞

강화 섬유가, 중량 평균 섬유 길이 1mm 이상 100mm 이하의 탄소 섬유인, ＜14＞에 기재된 성형체의 제조 방법.

＜16＞

＜15＞에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,

상기 성형체는, ＜１＞~＜13＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체이며,

성형 재료 재치부에 고정하는 성형 재료의 외주 영역의 일부는, 상기 제1 주형상면부의, 상기 제2 주형상면부와 접속되는 부분과 대향(對向)하는 단부에 대응하는 성형 재료의 외주 영역 R1인 성형체의 제조 방법.

＜17＞

＜16＞에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,

성형 재료 재치부에 고정하는 성형 재료의 외주 영역의 일부는, 상기 제2 주형상면부의 단부 중, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 접속되는 부분과 대략 직교(直交)하는 단부에 대응하는 성형 재료의 외주 영역 R2인 성형체의 제조 방법.

＜18＞

＜16＞ 또는 ＜17＞에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,

상기 접속면부의 평균 판 두께 Tp와, 성형 재료의 평균 판 두께 Tm의 관계가, Tp/Tm<3인 성형체의 제조 방법.

＜19＞

＜14＞~＜16＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,

성형 재료는, 성형 재료 재치부로의 재치시에, 성형 하부 몰드를 평면으로 본 경우, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 전체를 덮고 있는 성형체의 제조 방법.

＜20＞

＜14＞~＜17＞ 중 어느 한 항에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,

성형 재료 재치부는, 복수의 면으로 이루어지며, 적어도 1개의 성형 재료 재치부는 성형 하부 몰드에 대해 수평 방향 또는 상하 방향의 적어도 한 방향으로 이동 가능한 성형체의 제조 방법.

＜21＞

＜20＞에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,

이동 후의 성형 재료 재치부의 높이가, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하여 변화되어 있는 성형체의 제조 방법.

본 발명에서의 성형체 및 그 제조 방법에 따르면, 성형체에서 웰드(weld)가 거의 없고, 상기 제1 주형상면부와 상기 접속면부와의 경계 영역, 및 상기 제2의 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역에서, 탄소 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있기 때문에, 종래의 성형체보다 동일한 기계 물성으로 성형체 중량을 경량화할 수 있고, 성형 공정에서의 패턴 컷(pattern cut) 단재를 저감할 수 있다.

또한, 복잡 형상으로 패턴 컷하여 성형 재료를 준비할 필요가 없기 때문에, 반송(搬送) 장치를 단순화할 수 있어, 반송 장치의 제어가 번잡해지지 않고, 반송 시스템을 안정화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태로서의 바람직한 제조 방법에서는, 성형 재료가 가압(加壓)되기 직전까지 성형 몰드와의 접촉을 방지함으로써, 성형 가능한 온도 보지(保持, 유지) 시간을 길게 할 수 있고, 성형 가능한 디자인 자유도가 높아진다. 바꿔 말하면, 성형 공정에서의 온도 환경의 변화에 의해 성형 프로세스에 영향을 주는 것을 저지할 수 있다.

[도 1] 프레스 성형 전에, 성형 하부 몰드를 따라 성형 재료가 예비 성형되어 있는 모습을 나타내는 모식도.
[도 2] 도 2a는 성형 재료 재치부에 성형 재료를 재치하고 프레스 성형하는 모식도(성형 재료 재치부의 동작 초기)이다. 도 2b는 성형 재료 재치부에 성형 재료를 재치하고 프레스 성형하는 모식도(성형 재료 재치부의 동작 후기)이다.
[도 3] 도 3a는 성형체의 일례의 모식도이다. 도 3b는 성형체의 일례의 모식도이다. 도 3c는 성형체의 일례의 모식도이다. 도 3d는 성형체의 일례의 모식도이다. 도 3e는 성형체의 일례의 모식도이다.
[도 4] 핀 모양의 성형 재료 재치부를 성형 하부 몰드에 설치한 모식도.
[도 5] 틀 모양의 재치부 설치대를 설치한 성형 하부 몰드의 모식도.
[도 6] 틀 모양의 재치부 설치대에, 성형 재료 재치부(핀 모양)를 설치한 모식도.
[도 7] 틀 모양의 재치부 설치대 중, 고저차가 큰 장소를 나타낸 모식도.
[도 8] 틀 모양의 재치부 설치대의 높이가, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하여 변화되어 있는 모식도.
[도 9] 도 9a는 성형 하부 몰드를 위에서 봤을 때, 재치부 설치대에 설치된 성형 재료 재치부(핀 모양)의 배치의 일례를 그린 모식도이다. 도 9b는 성형 하부 몰드를 위에서 봤을 때, 재치부 설치대에 설치된 성형 재료 재치부(핀 모양)의 배치의 일례를 그린 모식도이다. 도 9c는 성형 하부 몰드를 위에서 봤을 때, 재치부 설치대에 설치된 성형 재료 재치부(핀 모양)의 배치의 일례를 그린 모식도이다. 도 9d는 성형 하부 몰드를 위에서 봤을 때, 재치부 설치대에 설치된 성형 재료 재치부(핀 모양)의 배치의 일례를 그린 모식도이다. 도 9e는 성형 하부 몰드를 위에서 봤을 때, 재치부 설치대에 설치된 성형 재료 재치부(핀 모양)의 배치의 일례를 그린 모식도이다.
[도 10] 성형 재료 재치부를 이용하지 않고 성형하려고 했을 경우의 모식도. 성형 상부 몰드의 하강을 도중에 멈추고, 고화된 성형 재료를 꺼내서 관찰한 것.
[도 11] 성형 재료 재치부를 이용하여 성형하려고 했을 경우의 모식도. 성형 상부 몰드의 하강을 도중에 멈추고, 고화된 성형 재료를 꺼내서 관찰한 것.
[도 12] 도 3b의 성형체를 예로, 성형체의 판 두께의 측정 장소 A~H를 나타낸 모식도.
[도 13] 프레스 성형할 때의 성형 하부 몰드의 기울기를 나타낸 모식도.
[도 14] 도 14a는 사각형의 재료로부터 패턴 컷된 성형 재료를 잘라낸 모식도이다. 도 14b는 패턴 컷된 성형 재료를 꺼낸 후에 남아있는 단재를 나타낸 모식도이다. 도 14c는 복잡하게 패턴 컷되어 있지 않은 성형 재료의 모식도이다.
[도 15] 면내 방향으로 탄소 섬유가 분산되어 있는 모습을 나타낸 모식도. 성형체(또는 성형 재료)의 면내 방향이란 ×-Y평면 방향이다. Z축 방향은 ×-Y평면에 대해 수직인 방향이다.
[도 16] 도 16a는 도 3b의 성형체를 예로, 성형체의 각 영역을 설명하기 위한 모식도이다. 도 16b는 도 3b의 성형체를 예로, 성형체의 각 영역을 설명하기 위한 모식도이다. 도 16c는 도 3b의 성형체를 예로, 성형체의 각 영역을 설명하기 위한 모식도이다. 도 16d는 도 3b의 성형체를 예로, 성형체의 각 영역을 설명하기 위한 모식도이다. 도 16e는 도 3b의 성형체를 예로, 성형체의 각 영역을 설명하기 위한 모식도이다.
[도 17] 도 17a는, 성형체와 A-B 방향의 설명도이다. 도 17b는, 도 17a에 묘사된 성형체를 제조할 때, 단면(斷面) 방향에서 관찰했을 때의 성형 재료의 배치에 관하여, 성형 재료가 접혀 탄소 섬유의 면내 방향이 무너져, 제1 주형상면부와 접속면부의 경계 영역(제2 주형상면부와 접속면부의 경계 영역)에서, 탄소 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되지 않게 되는 모습을 나타낸 모식도이다.
[도 18] 도 18a는 성형 재료를 성형 재료 재치부에 재치했을 때를 나타내는 모식도이다. 도 18b는 프레스 되어 있는 성형 재료를 나타내는 모식도이다.
[도 19] 도 19a는, 성형 재료 재치부 사이의 거리를 넓혀, 성형 하부 몰드의 캐비티로부터 떨어진 장소에 성형 재료 재치부가 있는 것을 그린 모식도이다. 도 19b는, 성형 상부 몰드가 하강함과 함께, 성형 재료 재치부가 수평 방향으로 움직여 프레스 성형하고 있는 모습을 나타낸 모식도이다. 도 19c는, 성형 상부 몰드가 하강함과 함께, 성형 재료 재치부가 수평 방향으로 움직여 프레스 성형하고 있는 모습으로서, 도 19b에 나타난 상태로부터 성형 상부 몰드와 성형 재료 재치부의 동작이 더 진행된 상태를 나타낸 모식도이다.

[강화 섬유]

본 발명의 실시형태에 따른 강화 섬유는, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 및 유리 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들은 병용(倂用)할 수 있고, 특히 탄소 섬유, 유리 섬유 또는 유리 섬유와 탄소 섬유 양쪽 모두를 강화 섬유로서 포함되는 성형체는, 특히 경량이면서 강도가 뛰어난 것이 되어 바람직하다. 유리 섬유로서는, E유리, C유리, S유리, D유리, T유리, 석영 유리, 붕규산 유리 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 유리로 이루어지는 것이 바람직한 것으로서 들 수 있다.

[탄소 섬유]

상기와 같이, 본 발명에 이용되는 강화 섬유로서는 재료의 종류는 상관없지만, 탄소 섬유가 바람직하고, 이용되는 탄소 섬유에도 특별히 한정은 없지만, 인장 강도가 뛰어나다는 점에서 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소 섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 이용되는 탄소 섬유는, 표면에 사이징제(sizing agent)가 부착되어 있는 것이어도 된다.

[탄소 섬유의 섬유 길이]

본 발명에 이용되는 탄소 섬유는, 중량 평균 섬유 길이 Lw가 1~100mm인 불연속 탄소 섬유이다. 불연속 탄소 섬유의 중량 평균 섬유 길이는, 3~80mm인 것이 더 바람직하고, 5~60mm인 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 섬유 길이가 100mm 이하이면, 성형 재료의 유동성이 저하되지 않고, 프레스 성형할 때에 원하는 성형체 형상을 얻을 수 있다. 한편, 중량 평균 섬유 길이가 1mm 이상인 경우, 성형체의 기계 강도가 저하되지 않아 바람직하다.

[탄소 섬유의 섬유 지름]

본 발명에 이용되는 탄소 섬유의 단섬유(單纖維) 지름은, 탄소 섬유의 종류에 따라 적절히 결정하면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 평균 단섬유 지름은, 통상, 3㎛~50㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 4㎛~12㎛의 범위 내인 것인 더 바람직하고, 5㎛~8㎛의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

[강화 섬유 체적 비율]

본 발명에서, 하기 식(1)에서 정의되는, 성형 재료(또는 성형체)에 포함되는 강화 섬유 체적 비율(이하, 간단히「Vf」라고 하는 경우가 있다)에 특별히 한정은 없지만, 강화 섬유 체적 비율(Vf)은, 10~60Vol%인 것이 바람직하고, 20~50Vol%인 것이 더 바람직하고, 25~45Vol%이면 더욱 바람직하다.

강화 섬유 체적 비율(Vf) = 100×강화 섬유 체적/(강화 섬유 체적+열가소성 수지 체적)···식(1)

성형 재료(또는 성형체)에서의 강화 섬유 체적 비율(Vf)이 10Vol% 이상인 경우, 원하는 기계 특성이 얻아지기 쉽다. 한편으로, 성형 재료(또는 성형체)에서의 강화 섬유 체적 비율(Vf)이 60Vol%를 초과하지 않는 경우, 프레스 성형 등에 사용할 때 유동성이 양호하고, 원하는 기계 특성을 얻기 쉽다. 본 발명의 실시형태에 따른 성형 재료나 성형체가 포함하는 강화 섬유가 주로 탄소 섬유인 경우, 상기 Vf를 탄소 섬유 체적 비율이라고 칭하는 경우가 있다.

[섬유 형태]

본 발명에 이용되는 강화 섬유, 특히 탄소 섬유는, 단사상(單絲狀)인 것 뿐이어도 되고, 섬유 다발 모양인 것 뿐이어도 되고, 양자가 혼재하고 있어도 된다. 본 발명에 이용되는 탄소 섬유가 섬유 다발 모양인 경우, 각 섬유 다발을 구성하는 단섬유(단사 등이라고도 칭해진다)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상, 1000개~10만개의 범위 내로 된다. 일반적으로, 탄소 섬유는, 수천~수만 개의 단섬유가 집합한 섬유 다발 모양으로 되어 있다. 탄소 섬유로서 탄소 섬유를 이용하는 경우에, 탄소 섬유를 그대로 사용하면, 섬유 다발의 교락부(交絡部)가 국부적으로 두꺼워져 박육(薄肉)의 충격 흡수 부재를 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 이 때문에, 탄소 섬유로서 탄소 섬유를 이용하는 경우는, 섬유 다발을 확폭(擴幅)하거나, 또는 개섬(開纖)하거나 하여 사용하는 것이 통상이다.

[강화 섬유의 배향(配向)]

본 발명에서의 성형체는, 성형체의 적어도 일부에서 강화 섬유(예: 탄소 섬유)가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있다.

면내 방향이란, 성형체의 판 두께 방향에 직교하는 방향이다(도 15의 ×-Y방향). 성형체의 면내 방향을 ×-Y축, 판 두께 방향을 Z축으로 했을 때, 불연속한 강화 섬유가 ×-Y방향(면내 방향)으로 분산되어 있는 예를, 도 15에 모식적으로 나타낸다

또한, 본 발명에서, 성형체의 재료, 즉 성형 재료에 포함되는 강화 섬유도, 성형 재료의 면내 방향으로 분산되어 있다. 강화 섬유가 면내 방향으로 분산되어 있으면, 면 내에서의 배향에 특별히 한정은 없고, 특정 방향으로 배향하면서 분산되어도 된다.

기계 강도의 균일성 관점에서는, 강화 섬유가 한 방향과 같은 특정 방향으로 배향되지 않고, 무질서하게 배향해, 전체적으로는 특정 방향성을 나타내는 일없이 성형 재료의 면 내에 배치되어 있는 상태가 바람직하다. 강화 섬유가 무질서하게 분산한 경우, 성형 재료는, 면 내에 이방성(異方性)을 가지지 않는, 실질적으로 등방성(等方性) 성형 재료가 된다.

강화 섬유의 배향도는, 서로 직교하는 두 방향의 인장 탄성률의 비를 구함으로써 평가한다. 성형 재료의 임의의 방향, 및 이것과 직교하는 방향에 관하여, 각각 측정한 인장 탄성률 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈(Eδ) 비가 10 이하인 것이 바람직하다. 5 이하이면 더 바람직하고, 2 이하이면 더욱 바람직하며, 1.3 이하이면 한층 더 바람직하다.

[열가소성 수지]

본 발명에 이용되는 열가소성 수지는 특별히 한정되는 것은 아니고, 원하는 연화 온도를 가지는 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 여기서 말하는 열가소성 수지란, 특단의 언급이 없을 경우, 복합 재료에서의 매트릭스로서의 열가소성 수지의 것이며, 「강화 섬유와 열가소성 수지를 포함한다」라고 말하는 경우는, 성형 재료나 성형체가 섬유 강화 열가소성 수지로 되어 있는 것을 의미한다.

상기 열가소성 수지로서는, 통상, 연화 온도가 180℃~350℃의 범위 내의 것이 이용되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

[성형체]

본 발명의 성형체는, 중량 평균 섬유 길이 1mm 이상 100mm 이하의 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체로서, 제1 주형상면부와, 제2 주형상면부와, 접속면부를 구비한다. 제1 주형상면부와 제2 주형상면부는, 교차하는 상태로 접속되며, 접속면부는, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 양쪽에 접속된다. 접속면부는, 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 형성하는 골측에서, 상기 제1 주형상면부 및 상기 제2 주형상면부로부터 돌출되어 있다. 그리고, 제1 주형상면부와 접속면부의 경계 영역, 및 제2 주형상면부와 접속면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있다.

제1 주형상면부와 접속면부의 경계 영역, 및 제2 주형상면부와 접속면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산됨으로써, 해당 부분의 기계 물성이 균일해져 바람직하다.

또한, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있으면, 해당 부분의 기계 물성이 균일해져 바람직하다.

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 및 도 3e에, 성형체의 예를 모식적으로 나타낸다. 이들 성형체는, 평면상(平面狀)의 제1 주형상면부(301)와, 제1 주형상면부(301)와 교차하는 상태로 접속된 평면상의 제2 주형상면부(302)와, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)의 양쪽에 접속된 접속면부(303)를 구비한다. 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)는, 굴곡 모양으로 접속되어 있으며, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 형성하는 골의 각도는, 약 90도이다.

접속면부(303)는, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 접속되는 2개의 영역 사이에 배치된다. 즉, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 접속되는 영역의 중간 부분에 배치된다. 접속면부(303)는, 복수의 평면상 부재가 굴곡 모양으로 접속된 형상이다.

도 3a, 도 3c, 및 도 3d에 나타내는 성형체는, 직방체(直方體)를 구성하는 4개의 면과 동일한 형상의 접속면부(303)가 제1 주형상면부(301) 또는 제2 주형상면부(302)에 접속되며, 도 3b에 나타내는 성형체는, 사다리꼴 받침을 구성하는 4개의 면과 동일한 형상의 접속면부(303)가 제1 주형상면부(301) 또는 제2 주형상면부(302)에 접속된 형상을 가진다.

또한, 각 부재가 굴곡 모양으로 접속되어 있다는 것은, 엄밀히 굴곡일 필요는 없고, 적당한 크기의 R부를 가지고 있어도 된다.

본 발명의 실시형태에 따른 성형체는, 접속면부와, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 적어도 한쪽이 형성하는 골의 각도가 90도 초과 180도 미만이면 바람직하고, 90도 초과 135도 미만이면 더 바람직하고, 90도 초과 120도 미만이면 더욱 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 성형체에서는, 접속면부와 제1 주형상면부가 형성하는 골의 각도 및 접속면부와 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도 양쪽 모두가 상기 범위 내에 있어도 된다.

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 및 도 3e의 성형체는, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 형성하는 골의 각도가 약 90도이지만, 90도에 한하지 않고, 임의의 각도여도 되고, 바람직하게는, 45도 이상 135도 이하이다. 또한, 접속면부(303)와 제1 주형상면부(301) 또는 제2 주형상면부(302)와 형성하는 골의 각도도 임의의 각도여도 되고, 바람직하게는 90도 초과 180도 미만이다.

제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도가 45도 미만인 경우, 성형 압력을 성형 재료에 균일한 압력을 가하기 위해, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 형성하는 골측을 연직(鉛直) 하향(下向)으로 하여 성형체를 제조할 필요가 있다. 더 구체적으로는, 골의 각도가 45도 미만인 경우, 도 13에 나타나 있는 성형을 지면(紙面) 방향의 상하를 거꾸로 할 필요가 있으며, 「골」의 면측은 성형 하부 몰드에 최초로 접촉하여 고화되기 쉽기 때문에, 디자인면으로 하기 어렵다. 바꿔 말하면, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도가 45도 이상인 경우에는, 골측을 디자인면으로 하는 것이 용이해진다. 또한, 히트&쿨 장치 등을 사용함으로써, 골의 각도가 45도 미만이어도, 성형체의 양면을 디자인면으로 하는 것은 가능해지지만, 장치나 조건 등이 번잡해진다.

제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도가 135도 이하인 경우, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부와 경계 영역에서, 주름 발생이 억제될 수 있기 때문에 바람직하다.

접속면부(303)는, 제1 주형상면부(301) 및 제2 주형상면부(302)로부터 성형체로서 의의가 있는 형상이 되는 거리만큼 돌출되어 있다. 구체적으로는, 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 가상적인 교차선으로부터의 접속면부의 돌출량의 최대값은, 성형체의 두께의 10배 이상이면 바람직하고, 20배 이상이면 더 바람직하고, 50배 이상이면 더욱 바람직하고, 70배 이상이면 특히 바람직하다. 여기서 가상적인 교차선이란, 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 및 도 3e의 성형체에서는, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)의 굴곡 모양 접속부를 이은 선(굴곡부가 R부를 가지는 경우는, R부의 중심을 이은 선)이다. 접속면부(303)의 돌출량은, 가상적인 교차선으로부터의 어느 하나의 수선(垂線)과 접속면부(303)가 교차하는 점과의 거리이다. 성형체로서 의의가 있는 형상은, 통상(通常), 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 형성하는 골의 각도의 중심 방향의 수선과 접속면부(303)가 교차하는 점과의 거리가, 성형체의 두께의 10배 이상이므로, 판단 기준은, 중심 방향의 수선이다.

제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 형성하는 골의 각도의 중심 방향의 수선이란, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)의 2등분선이라고도 할 수 있다.

다만, 다른 방향의 수선에 근거하는 판단이어도 되고, 복수 방향의 수선을 이용한 판단이어도 된다.

또한, 가상적인 교차선과 접속면부(303)의 거리는, 재료의 두께 방향 중심으로부터의 거리이다.

도 3c 및 도 3d의 성형체는, 또한, 제1 주형상면부(301) 또는 제2 주형상면부(302) 단부(端部)에, 제1 주형상면부(301)와 제2 주형상면부(302)가 형성하는 골측을 향한 평면상의 가장자리형상면부를 구비한다. 도 3c의 성형체는, 제1 주형상면부(301)의 단부와 제2 주형상면부(302) 단부와의 양쪽에 접속된 가장자리형상면부(304)를 구비한다. 또한, 도 3d의 성형체는, 제1 주형상면부(301)의 단부와 제2 주형상면부(302) 단부와의 양쪽에 접속된 가장자리형상면부(304)와, 제1 주형상면부(301)의 단부에만 접속된 가장자리형상면부(305)를 구비하고, 가장자리형상면부(304)와 가장자리형상면부(305)와는 접속되어 있다.

가장자리형상면부(304, 305)와 제1 주형상면부(301) 또는 제2 주형상면부(302)의 경계 영역에서는, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있어도 된다. 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산됨으로써, 해당 부분의 기계 물성이 균일해져 바람직하다.

각 부재가 굴곡 모양으로 접속되어 있는 경우의 경계 영역은, 굴곡부이며, R부를 가지고 접속되어 있는 경우는, R부를 포함하는 영역이 경계 영역이다.

또한, 경계 영역뿐만 아니라, 경계 영역에 접속되는 제1 주형상면부(301), 제2 주형상면부(302), 접속면부(303), 및 가장자리형상면부(304, 305)에서도, 경계 영역을 사이에 두고 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하는 것이 바람직하다. 이 경우, 경계 영역으로부터, 적어도 강화 섬유 길이의 30배 정도 거리의 영역까지, 경계 영역을 사이에 두고 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하는 것이 바람직하다.

강화 섬유가 경계 영역에서 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있다는 것은, 예를 들면 도 16a의 1601이나 1602, 도 16b의 1603으로 예시되는 바와 같이, 적어도 경계 영역의 일부에서 연속 분산되어 있으면 되고, 경계 영역 전체에서 연속하여 분산되어 있을 필요는 없다.

또한, 도 16c에 나타내는 바와 같이, 접속면부에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있으면, 접속면부의 기계 물성이 균일해져 바람직하다.

이상, 평면상의 제1 주형상면부와 평면상의 제 2주형상면부가 굴곡 모양으로 접속되며, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 접속되는 2개의 영역 사이에, 접속면부가 배치된 성형체에 대해 설명했지만, 성형체는, 이와 같은 형상에 한하지 않는다.

접속면부가 배치되는 위치는, 제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 접속되는 2개의 영역 사이가 아니라, 적어도 한쪽측에 접속면부가 있으면 된다. 또한, 접속면부는, 1개에 한하지 않고 복수 배치해도 된다.

제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 적어도 한쪽이 곡면상(曲面狀)의 부재여도 된다. 또한, 접속면부도, 복수의 평판상(平板狀) 부재뿐만 아니라 곡면상 부재를 포함하고 있어도 되고, 곡면상 부재만으로 형성되어, 전체적으로 곡면상이어도 된다. 또한, 임의로 설치되는 가장자리형상면부에 관해서도, 곡면상의 부재여도 된다.

곡면상 부재가 접속된 경우에 형성된 각도는, 경계 영역 근방에서의 각 부재의 접선이 형성하는 각도이다.

또한, 제1 주형상면부, 제2 주형상면부, 접속면부, 및 가장자리형상면부는, 판상(板狀)의 것에 한하지 않고, 적어도 일부의 부재가, 강도 강화 등을 위한 요철부, 리브(rib) 등을 가지고 있어도 된다.

또한, 제1 주형상면부, 제2 주형상면부, 접속면부, 및 가장자리형상면부의 접속은, R부를 가지는 또는 R부를 가지지 않는 굴곡 접속에 한하지 않고, 임의의 곡면형상의 접속 부재를 통한 접속이어도 된다. 이 경우의 경계 영역은, 곡면형상의 접속 부재를 포함하는 부분이다.

또한, 본 발명에서의 성형체는, 도 3e와 같은 형상이어도 된다.

[면내 방향으로의 연속 분산 영역]

제1 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역, 및 상기 제2 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역에서, 탄소 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있다란, 예를 들면 도 16a의 1601이나 1602로 예시되는 바와 같이, 적어도 일부에서 연속 분산되어 있으면 되고, 전면(全面)에서 연속하여 분산되어 있을 필요는 없다.

제1 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역, 및 상기 제2 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역에서, 탄소 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산됨으로써, 해당 부분의 기계 물성이 균일해져 바람직하다.

또한, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 경계 영역에서, 탄소 섬유가 연속하여 분산되어 있는 성형체가 바람직하다. 구체적으로는, 도 16b의 1603으로 예시되는 영역에서 탄소 섬유가 연속하여 분산되어 있으면 된다.

또한, 상기 접속면부에서, 탄소 섬유가 면내 방향으로 분산되어 있는 성형체여도 바람직하다. 구체적으로는, 도 16c의 1604로 예시되는 영역에서 탄소 섬유가 연속 분산되어 있으면 바람직하다.

어떤 영역에서, 탄소 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 경우, 해당 영역에서 성형 재료가 접혀져서(예를 들면 도 17b의 1701) 프레스 성형되어 있지 않은 것을 의미하고 있다. 접혀서 겹쳐지지 않고 프레스 성형할 수 있으면, 성형체의 중량을 경감할 수 있어, 특히 자동차 부품 등에 이용한 경우는 경량화에 공헌할 수 있다.

[성형체의 두께의 변동 계수]

성형체는, 그 두께의 변동 계수가 작은 것이면 더 아름다운 외관이 되어 바람직하다. 성형체의 두께의 변동 계수는 5.5% 이하이면 바람직하고, 5.0% 이하이면 더 바람직하고, 4.5% 이하이면 더욱 바람직하다.

또한, 두께의 변동 계수의 측정 방법에 관해서는 후술한다.

[성형체의 실평균(實平均) 판 두께와 설계 판 두께의 관계]

본 발명에서의 성형체는, 성형체의 실평균 판 두께÷설계 판 두께의 값이, 바람직하게는 0.9 이상 1.15 미만, 더 바람직하게는 0.95 이상 1.10 미만이다.

[성형 재료의 제조 방법]

본 명세서에서 나타내는 「성형 재료」란, 성형체를 성형하기 위한 재료를 가리킨다. 본 발명에 이용되는 성형 재료는, 일반적으로 공지의 방법을 이용하여 제조할 수 있고, 예를 들면, 성형 재료 전구체(前驅體)인 2차원 랜덤 배열 매트 및 그 제조법에 대해서는, 미국 특허 제8946342호, 일본국 특허공개공보 특개2013-49208호 공보의 명세서에 자세하게 기재되어 있다.

[성형체의 제조 방법]

본 발명에서의 성형체는, 가열 연화시킨 성형 재료를, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 이외의 부분으로부터 돌출한 성형 재료 재치부에 재치하고, 성형 재료 재치부에 재치한 성형 재료의 외주 영역의 적어도 일부를, 성형 재료 재치부에 고정한 상태로 성형 상부 몰드와 하부 몰드를 닫고, 성형 재료를 프레스 성형하는 것이 바람직하다.

또한, 고정한 상태로 성형 상부 몰드와 하부 몰드를 닫는 것이 바람직하지만, 성형이 완료될 때까지 고정을 유지해 둘 필요는 없다.

[성형 재료의 가열]

성형체의 제조에서의 성형 재료의 가열 온도는, 압축 성형할 수 있을 정도로 열가소성 수지가 연화하는 온도이며, 또한, 성형체에 품질 이상을 초래할 것 같은 현저한 가열 분해가 일어날 정도로 매우 고온이 아닌 온도라면 바람직하다.

성형 재료의 가열 온도로서는, 열가소성 수지의 연화 온도 이상, 또한, 400℃ 이하의 온도라면 바람직하다. 가열 온도가 400℃ 이하, 바람직하게는 350℃ 이하라면, 열가소성 수지의 가열 분해가, 성형체에 품질 이상을 초래하지 않는 정도에서 끝나는 경우가 많다. 여기서, 열가소성 수지의 연화 온도는, 열가소성 수지가 결정성(結晶性)인 경우는 결정 용해 온도, 이른바 융점이면 되고, 열가소성 수지가 비정성(非晶性)인 경우는 유리 전이점이면 된다.

[프레스 성형]

성형 재료를 이용하여 성형체를 제조함에 있어서의 바람직한 성형 방법으로서는, 프레스 성형(압축 성형이라고 부르는 경우도 있다)이 이용되며, 핫 프레스 성형이나 콜드 프레스 성형 등의 성형 방법을 이용할 수 있다.

본 발명에서는, 특히 콜드 프레스를 이용한 프레스 성형이 바람직하다. 콜드 프레스법은, 예를 들면, 제1 소정 온도로 가열한 성형 재료를 제2 소정 온도로 설정된 성형 몰드 내에 투입한 후, 가압·냉각을 행한다.

구체적으로는, 성형 재료를 구성하는 열가소성 수지가 결정성인 경우, 제1 소정 온도는 융점 이상(결정 용해 온도 이상)이며, 제2 소정 온도는 융점 미만(결정 용해 온도 미만)이다. 열가소성 수지가 비정성인 경우, 제1 소정 온도는 유리 전이 온도 이상이며, 제2 소정 온도는 유리 전이 온도 미만이다. 즉, 콜드 프레스법은, 적어도 이하의 공정(A-1)~(A-2)을 포함하고 있다.

공정(A-1) 성형 재료를, 열가소성 수지가 결정성인 경우는 융점 이상 분해 온도 이하, 비정성인 경우는 유리 전이 온도 이상 분해 온도 이하로 가열하는 공정.

공정(A-2) 상기 공정(A-1)에서 가온(加溫)된 성형 재료를, 열가소성 수지가 결정성인 경우는 융점 미만(결정 용해 온도 미만), 비정성인 경우는 유리 전이 온도 미만으로 온도 조절된 성형 몰드에 배치하고, 가압하는 공정.

이들 공정을 행함으로써, 성형 재료의 성형을 완결시킬 수 있다.

상기 각 공정은, 상기 순번으로 실시할 필요가 있지만, 각 공정 사이에 다른 공정을 포함해도 된다. 다른 공정이란, 예를 들면, 공정(A-2) 전에, 공정(A-2)에서 이용되는 성형 몰드와 별개의 성형 몰드를 이용하여, 성형 몰드의 캐비티 형상으로 미리 성형하는 성형 공정 등이 있다. 또한, 공정(A-2)은, 성형 재료에 압력을 가해 원하는 형상의 성형체를 얻는 공정이지만, 이때의 성형 압력에 대해서는 특별히 한정은 하지 않는데, 성형 몰드 캐비티 투영 면적에 대해 20MPa 미만이 바람직하고, 10Mpa 이하이면 더 바람직하다.

또한, 당연한 것이지만, 프레스 성형시에 여러 공정을 상기 공정 사이에 넣어도 되고, 예를 들면 진공으로 하면서 프레스 성형하는 진공 프레스 성형을 이용해도 된다.

[콜드 프레스법의 특유의 과제]

콜드 프레스법을 이용한 경우, 상기 공정(A-2)에서, 성형 재료는 성형 몰드에서 냉각되게 된다. 냉각 속도가 빠를 경우, 가압 전에 성형 재료가 고화되어버려, 성형 재료의 성형성이나 유동성이 저하되는 경향이 있다.

성형 재료의 성형성이나 유동성의 관점에서는, 성형 재료가 가압되기 직전까지 냉각되지 않고, 공정(A-1)에서 가열된 온도를 유지하고 있는 것이 바람직하다.

[성형 하부 몰드의 캐비티 형성면]

일반적으로, 캐비티란, 성형 상부 몰드와 성형 하부 몰드가 닫혔을 때에 형성되는 공간 중, 목적으로 하는 성형체의 형상을 형성하기 위한 공간 부분을 말한다. 성형 캐비티의 용적은, 목적으로 하는 성형체의 체적과 거의 같다. 따라서, 해당 공간 부분을 형성하기 위해 이용되는 성형 하부 몰드의 면을, 본 발명에서는 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면이라고 부른다. 반대로, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 이외의 부분이란, 캐비티의 형성에 기여하지 않은 면을 가리키고, 비(非)캐비티 형성면이라고도 부른다.

더 구체적으로는, 도 4의 401이 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면이며, 도 4의 402가 성형 하부 몰드의 비캐비티 형성면이다.

[성형 재료 재치부의 형상]

성형 재료 재치부는, 도 4의 402로 나타나는 바와 같이 부분적으로 복수의 핀 모양의 성형 재료 재치부를 돌출시켜 배치되어 있어도 되고, 도 5의 501로 나타나는 바와 같이 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면을 둘러싸도록 배치하고, 재치부 설치대로부터, 성형 재료를 걸기 위한 성형 재료 재치부가 돌출되어 있어도 된다(도 6의 601).

재치부 설치대란, 예를 들면 핀 모양의 성형 재료 재치부(도 6의 601)를 설치하기 위한 대(台, base)이다.

콜드 프레스 성형법을 이용하는 경우, 이와 같이 캐비티 형성면의 외측으로부터 상방(上方, 위쪽)으로 돌출한 성형 재료 재치부에 성형 재료를 재치함으로써, 하부 성형 몰드 및 상부 성형 몰드의 몰드 체결에 앞서, 성형 재료가 하부 성형 몰드 캐비티 형성면에 접촉하고, 냉각 고화되는 것을 억제할 수 있다. 동시에, 성형 재료에 압력이 가해지기 전에 유동성이 저하되는 부위가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 성형 재료 전체의 유동성을 양호하게 유자한 채 몰드 체결할 수 있다. 즉, 성형 재료 전체에 대해 충분한 크기의 가압력을 균등하게 부여하고 가압할 수 있다.

특히, 성형 재료 재치부가 성형 하부 몰드 캐비티로부터 돌출하여 배치되어 있는 것은 아니고, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 주위에 성형 재료 재치부를 배치하기 때문에, 성형 하부 몰드에 접촉하여 얻어지는 성형체의 전면(全面)에 대해, 디자인성을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 성형 재료 재치부에 성형 재료를 재치할 때, 성형 재료의 모든 부위에서, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면과의 접촉이 회피되어 있을 필요는 없다. 즉, 유동성이 크게 악화하지 않을 정도로, 성형 재료의 일부가 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면에 접촉해 있어도 된다.

[성형 재료 재치부의 효과]

본 발명에서, 가열 연화시킨 성형 재료는, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 이외의 부분으로부터 돌출된 성형 재료 재치부에 재치하고, 성형 재료 재치부에 재치한 성형 재료의 외주 영역의 적어도 일부를, 성형 재료 재치부에 고정한 상태로 성형 상부 몰드와 하부 몰드를 닫고, 성형 재료를 프레스 성형하는 것이 바람직하다.

이 조작에 의해, 성형 재료가 캐비티 내에서 프레스 성형될 때, 성형 재료가 접히는 것을 저감할 수 있다. 성형 재료의 외주 영역을, 성형 재료 재치부에 고정시키지 않고 프레스 성형했을 경우, 성형 몰드가 닫힘에 따라, 성형 재료가 흘러내려 접속면부에서 접혀 겹치는 경향이 있다(에를 들면, 도 10의 1001 영역이나 도 17b).

성형 재료가 접힌 채 프레스 성형했을 경우, 얻어진 성형체의 제1 주형상면부와 접속면부의 경계 영역, 및 제2 주형상면부와 접속면부의 접속 영역에서, 탄소 섬유가 3차원으로 배향하는 장소가 발생해 버린다. 즉, 도 17b와 같이 성형 재료가 접혀 있었을 경우, 탄소 섬유는 접힌 부분에서 B축 방향으로 배향한다. 이 경우, 성형체의 두께가 국소적으로 늘어나 버리고, 성형체 중량이 증가함과 함께, 기계 물성의 불균일이나 저하가 발생한다. 이 결과 경량화가 요구되는 자동차 등의 부품 요구를 충족시키기 어렵다.

본 발명에서의 바람직한 성형 방법을 이용하면, 도 11의 1101 영역으로 나타나는 바와 같이, 성형 재료가 절첩(折疊)되는 것을 방지할 수 있다.

[성형 재료를 성형 재료 재치부에 고정하는 위치]

성형 재료 재치부에 고정하는 성형 재료의 외주 영역의 일부는, 상기 제1 주형상면부의, 상기 제2 주형상면부와 접속되는 부분과 대향하는 단부에 대응하는 성형 재료의 외주 영역 R1인 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 9a, 도 9b, 및 도 9c의 901로 묘사된 장소에, 성형 재료 재치부를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d 및 도 9e는, 도 5에 나타난 성형 하부 몰드의 다양한 실시형태를 연직 상방향(上方向)에서 본 모식도이다.

또한, 성형 재료 재치부에 고정하는 성형 재료의 외주 영역의 일부는, 상기 제2 주형상면부의 단부 중, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 접속되는 부분과 대략 직교하는 단부에 대응하는 성형 재료의 외주 영역 R2인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 9d의 902나 도 9e의 903으로 나타난 장소에, 성형 재료 재치부를 설치하는 것이 바람직하다.

[성형 재료 재치부의 동작]

성형 재료 재치부는, 복수의 면으로 이루어지며, 적어도 1개의 성형 재료 재치부는 성형 하부 몰드에 대해 수평 방향 또는 상하 방향의 적어도 한 방향으로 이동 가능한 것이 바람직하다.

(1) 수직 방향

수직 방향으로 이동할 수 있으면, 큰 성형 재료를 이용하여 접속면부의 돌출량이 작은 성형체를 제조하는 경우라도, 성형 재료가 성형 하부 몰드에 접촉하는 일없이 성형 재료를 성형 재료 재치부에 재치할 수 있다.

구체적인 수직 방향의 동작을, 도 2a 및 도 2b를 이용하여 설명한다. 도 2a의 201과 202는, 203의 화살표 방향(상하 방향)으로 이동 가능하다. 201의 선단을 재치대로서 성형 재료를 재치한 후, 성형 상부 몰드가 하강하여 202에 접촉하여, 201과 연동(連動)시킴으로써, 도 2b에 예시되어 있는 바와 같이 재치대(201의 선단(先端))를 하강시키면 된다.

특히, 성형 하부 몰드의 투영 최대 거리 L과, 해당 2점 사이의 성형 하부 몰드의 연면(沿面) 거리 L2의 관계가 L1×1.1<L2의 경우, 성형 재료의 파괴가 발생할 염려가 있지만, 상기 구성에 의해 해당 과제를 현저하게 해결할 수 있다. L1×1.3<L2인 경우에는, 더 현저하게 과제를 해결할 수 있다.

(2) 수평 방향

수평 방향으로 이동할 수 있으면, 성형 재료 재치부의 간격을 도 19a에 나타나 있는 바와 같이 넓힐 수 있어, 성형 재료 재치부에 성형 재료를 재치했을 때, 성형 하부 몰드 성형면에 성형 재료가 접촉하기 어려워진다. 성형 재료를 재치한 후, 성형 하부 몰드와 상부 몰드가 닫힘에 따라, 성형 재료 재치부가 하부 몰드 성형 캐비티에 가까워지도록 움직임으로써, 성형 재료가 성형 상부 몰드에 의해 필요 이상으로 늘어나는 일이 없어진다.

구체적인 수평 방향의 동작을, 도 18a 및 도 18b, 및 도 19a, 도 19b, 및 도 19c를 이용하여 설명한다. 도 18a 및 도 18b와 같이 최초부터 성형 재료 재치부를 성형 하부 몰드 캐비티에 가깝게 성형한 경우, 성형 재료가 부분적으로 늘어나 성형된다. 한편, 도 19a, 도 19b, 및 도 19c와 같이, 성형 하부 몰드 캐비티로부터 상하 방향 및 수평 방향으로 먼 위치에 있는 성형 재료 재치부가, 성형 상부 몰드가 닫힘에 따라, 성형 하부 몰드 캐비티에 가까워지는 조작이라면, 성형 재료가 부분적으로 당겨져 늘어나는 일없이 성형 가능해진다. 이 결과, 부분적인 성형 재료의 파괴를 방지할 수 있다. 도 19a의 1901은, 성형 재료 재치부가 성형 하부 몰드 캐비티에 가까워지는 것을 나타낸 화살표이다.

[성형 재료 재치부의 높이]

성형 재료 재치부가 성형 하부 몰드에 대해 수평 방향 또는 상하 방향의 적어도 한 방향으로 이동 가능한 경우, 이동 후의 성형 재료 재치부의 높이가, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하여 변화되어 있는 것이 바람직하다. 도 8에, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하여 변화시킨 재치부 설치대를 예시한다.

재치부 설치대를, 도 7의 701부터 도 8의 801과 같이 변화시킴으로써, 성형 몰드에 가까운 형상까지 성형 재료를 재치할 수 있기 때문에, 성형시에 성형 재료가 너무 늘어나 파괴되어 버릴 우려를 저감할 수 있다. 바꿔 말하면, 박육(薄肉)의 성형 재료라도 충분히 성형 가능하기 때문에, 성형체의 여육(余肉) 부분을 감소시킬 수 있다.

[접속면부의 평균 판 두께 Tp와, 성형 재료의 평균 판 두께 Tm의 관계]

접속면부의 평균 판 두께 Tp와, 성형 재료의 평균 판 두께 Tm의 관계는, Tp/Tm<3인 것이 바람직하다. 본 발명에서의 바람직한 성형 방법을 이용한 경우, 특정의 성형 재료의 단부가 성형 재료 재치부에 고정되어 있기 때문에, 도 18에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 캐비티 내에서 성형 재료가 절곡(折曲)되지 않고 프레스 가능하다. 이 경우, 접속면부의 평균 판 두께 Tp와, 성형 재료의 두께 Tm의 관계를, Tp/Tm<3으로 할 수 있다. 바람직하게는, Tp/Tm<2이다. 여기서, 물론, Tp와 Tm은 동일한 단위로 나타낸 수치이며, mm단위로 나타낸 수치인 경우가 많다.

또한, 접속면부의 평균 판 두께의 측정 방법은 후술한다.

[성형 재료의 재치 방법]

성형 재료 재치부로의 재치시에, 성형 하부 몰드를 평면에서 봤을 경우, 성형 재료가 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 전체를 덮고 있는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 14a에 기재된 성형 재료(101)를 이용한 경우, 성형 하부 몰드를 평면에서 봤을 경우, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 전체를 덮는 것은 아니다. 본 명세서에서, 성형 몰드를 따라 예비 성형하기 위해 미리 성형 재료를 컷 한 것을, 패턴 컷 재료라고 부른다.

도 14a에 나타난 성형 재료(101)(도 14a의 검은 칠 부분)를 사용한 경우, 성형 재료를 성형 몰드를 따라 예비 성형하면, 상기 Tp/Tm<3을 충족시키는 것은 가능하다. 다만 이 경우에는, 이하 (i)~(iv)의 과제가 발생한다.

(i) 엄밀한 예비 성형 프레스가 필요해지며, 프로세스가 복잡해진다.

(ii) 예비 성형시에 성형 재료는 성형 몰드에 접하고 있기 때문에, 콜드 프레스법을 이용한 경우, 성형 재료의 성형성이나 유동성이 저하하기 쉽다.

(iii) 복잡하게 패턴 컷(특히 성형 재료 내부에까지 절결(切欠)이 들어가도록 패턴 컷)된 성형 재료를 이용한 경우, 성형체에는 기계 물성이 약한 웰드부가 발생한다.

(iv) 도 14a의 성형 재료(101)는 사각형의 재료로부터 잘라내기 때문에, 도 14b의 1401(사선 영역)로 나타난 단재가 발생한다.

한편, 도 14c에 나타나 있는 바와 같은 성형 재료를, 가열 연화하고, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 이외의 부분으로부터 돌출한 성형 재료 재치부에 재치하고, 성형 재료 재치부에 재치한 성형 재료의 외주 영역의 적어도 일부를, 성형 재료 재치부에 고정한 상태로 성형 상부 몰드와 하부 몰드를 닫고, 성형 재료를 프레스 성형하면, 상기 (i) 내지 (iv)의 과제는 해소된다. 도 14c에 나타나 있는 바와 같은 성형 재료에서는, 성형 재료 재치부로의 재치시에, 성형 하부 몰드를 평면에서 봤을 경우, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 전체를 덮고 있는 것이 된다.

[프레스 방향]

본 발명에서의 프레스 성형은, 성형 상하부 몰드로부터의 압력을 성형 재료 전체에 가하기 쉽도록, 도 13에 나타나 있는 바와 같이, 수평 방향으로부터 각도 (θ)로 기울여서 프레스 성형하면 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명에 대해 실시예를 이용하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

1. 이하의 제조예, 실시예에서 이용한 원료는 이하와 같다. 또한, 분해 온도는, 열중량(熱重量) 분석에 따른 측정 결과이다.

·강화 섬유(PAN계 탄소 섬유)

데이진 주식회사의 PAN계 탄소 섬유 "테낙스" (등록상표) STS40-24K(평균 단섬유 지름 7㎛)

·폴리아미드6(이하, PA6으로 축약하는 경우가 있다.)

결정성 수지, 융점 225℃, 분해 온도(공기 중) 300℃.

2. 본 실시예에서의 각 값은, 이하의 방법에 따라 구했다.

(1) 탄소 섬유 체적 비율(Vf)의 분석

성형체를 500℃×1시간, 로(爐, furnace) 내에서 열가소성 수지를 연소 제거하고, 처리 전후의 시료(試料)의 질량을 칭량(稱量)하는 것에 의해 탄소 섬유분과 열가소성 수지의 질량을 산출했다. 다음으로, 각 부분의 비중을 이용하여, 탄소 섬유와 열가소성 수지의 체적 비율을 산출했다. 성형 재료에 관해서도, 함유하는 탄소 섬유 체적 비율을 Vf(하기 식)로 나타낸다.

Vf=100×탄소 섬유 체적/(탄소 섬유 체적+열가소성 수지 체적)

(2) 성형체에 포함되는 탄소 섬유의 중량 평균 섬유 길이의 분석

성형체에 포함되는 탄소 섬유의 중량 평균 섬유 길이는, 500℃×1시간 정도, 로 내에서 열가소성 수지를 제거한 후, 무작위로 추출한 탄소 섬유 100개의 길이를 캘리퍼(caliper) 및 루페(loupe)로 1mm 단위까지 측정하여 기록하고, 측정한 모든 탄소 섬유의 길이(Li, 여기서 i=1~100의 정수)로부터, 다음 식에 의해 중량 평균 섬유 길이(Lw)를 구했다.

Lw = (ΣLi²)/(ΣLi)

또한, 성형 재료에 포함되는 탄소 섬유의 중량 평균 섬유 길이에 관해서도 상기와 동일한 방법으로 측정할 수 있다.

(3) 탄소 섬유의 면내 분산

얻어진 성형체로부터, 하기의 부위를 잘라내어 가열하고, 도 17b와 같이 성형 재료가 접혀 있지 않은지 조사했다. 성형 재료가 접혀 있었던 경우에는, 탄소 섬유의 면내 분산은 「불연속」이라고 하고, 접혀 있지 않은 경우에는 「연속 분산」이라고 했다.

·제1 주형상면부와 접속면부의 경계 영역(도 16a의 1601)

·제2 주형상면부와 접속면부의 경계 영역(도 16a의 1602)

·제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 경계 영역(도 16b의 1603)

·접속면부(도 16c의 1604)

(4) 웰드

성형체를 외관 관찰하고, 웰드의 유무를 평가했다.

(5) 성형체의 판 두께

작성한 성형체 형상은 도 12에 나타난 것이다. 도 12의 A~H의 개소의 판 두께를 각각 측정했다. 측정 결과로부터, 성형체의 평균 판 두께(mm), 성형체의 두께의 변동 계수를 구했다. 또한, 설계 판 두께에 대한 성형체 실측(實測) 평균 판 두께를 구했다.

[성형 재료의 제조예 1]

강화 섬유로서, 평균 섬유 길이 20mm로 컷한 데이진 주식회사제의 PAN계 탄소 섬유 "테낙스"(등록상표) STS40-24K (평균 섬유 지름 7㎛, 단섬유 수 24,000개)를 사용하고, 수지로서, 유니티카사제의 나일론6 수지 A1030을 사용하며, 미국 특허 제8946342호에 기재된 방법에 근거하여, 2차원 랜덤(random)으로 탄소 섬유가 배향한 탄소 섬유 및 나일론6 수지의 성형 재료 전구체를 작성했다. 얻어진 성형 재료 전구체를 260℃로 가열한 프레스 장치에서, 2.0Mpa로 5분간 가열하고, 평균 두께 2.2mm의 성형 재료(i)를 얻었다. 탄소 섬유 체적 비율(Vf)은 35%, 탄소 섬유의 섬유 길이는 일정 길이이며, 중량 평균 섬유 길이는 20mm였다.

[성형 재료의 제조예 2]

성형 재료의 평균 두께를 2.7mm로 한 것 이외는, 제조예 1과 동일하게 하여 성형 재료(ii)를 얻었다. 또한 일반적으로, 프레스 후의 성형체의 판 두께는, 성형 재료에 비해 약간 얇아진다.

[실시예 1]

도 12에 나타난 개념의 일 실시형태로서의 성형체를 제조하기 위한 성형 상하 몰드를 준비하고, 성형 상하 몰드는 모두 150℃로 미리 설정했다. 성형체의 구체적인 형상에 관해 이하에 나타낸다.

·접속면부와, 제1 주형상면부가 형성하는 골의 각도는 93도이다.

·접속면부와, 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도는 96도이다.

·제1 주형상면부와 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도는 90도이다.

·제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 가상적인 교차선으로부터의 접속면부의 돌출량은 234mm이며, 성형체의 두께 2.5mm의 93.6배이다.

성형 재료(i)를 사각형 모양으로 잘라내고, 300℃까지 IR 오븐을 이용하여 가열하고, 도 9c의 901로 나타나 있는 재치대(4개) 위에 찔러 고정하고, 성형 하부 몰드에 성형 재료를 재치했다. 성형 재료 재치부로의 재치시에 성형 하부 몰드를 평면으로 봤을 때, 성형 재료는 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 전체를 덮고 있었다. 성형 상부 몰드를 내리는 것과 함께, 재치대를 움직이지 않고 성형 재료를 콜드 프레스 성형하고, 성형체를 작성했다. 얻어진 성형체의 평가를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2]

성형 재료(ii)를 사각형 모양으로 잘라내고, 도 9d에 나타나 있는 성형 재료 재치대(6개) 위에 찌른 후, 도 19a, 도 19b, 및 도 19c에 나타나 있는 바와 같이, 즉, 성형 상부 몰드를 하강시킴과 함께, 성형 재료 재치대를 성형 몰드 캐비티로 가까워지도록 움직인 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 도 12에 나타난 형상의 성형체를 제조했다. 얻어진 성형체의 평가를 표 1에 나타낸다. 또한, 도 9d에 나타나 있는 성형 재료 재치대의 위치는, 이동 후의 위치이다.

[실시예 3]

도 9e에 나타나 있는 재치대(8개) 위에 성형 재료를 찔러넣은 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 도 12에 나타난 성형체를 제조했다. 얻어진 성형체의 평가를 표 1에 나타낸다. 실시예 2와 동일하게, 도 9e의 903으로 묘사되어 있는 성형 재료 재치대는, 성형 상부 몰드를 하강시킴과 함께, 성형 몰드 캐비티로 가까워진 후의 위치이다.

[비교예 1]

성형 하부 몰드에 성형재 재치대를 설치하지 않고, 직접 성형 하부 몰드에 성형 재료를 재치한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 콜드 프레스하여 도 12에 나타난 성형체를 제조했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 2]

성형 하부 몰드에 성형재 재치대를 설치하지 않고, 성형 재료(ii)를 도 14a과 같이 패턴 컷하고, 국제공개 제2017/104857호에 기재된 로봇 암을 이용하여, 성형 하부 몰드로 성형 재료를 정확히 예비 성형한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 콜드 프레스 성형하여 도 12에 나타난 성형체를 제조했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 패턴 컷 했기 때문에, 도 14b의 1401로 나타내는 부분이 폐기물로서 발생했다.

101 성형 재료
102 성형 상부 몰드
103 성형 하부 몰드
104 성형 캐비티
201 성형 재료 재치부(핀 모양)
202 성형 상부 몰드가 접촉한 후, 하강하는 보조핀(성형 재료 재치부와 연동하여 상하 방향으로 움직인다)
203 201의 성형 재료 재치부, 202의 보조핀의 동작 방향을 나타내는 화살표
301 제1 주형상면부
302 제2 주형상면부
303 접속면부
304 가장자리형상면부
305 가장자리형상면부
401 성형 하부 몰드 캐비티 형성면
402 성형 하부 몰드의 비캐비티 형성면
501 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면을 둘러싸도록 배치된, 성형 재료 재치부를 설치하기 위한 대(재치부 설치대)
601 재치부 재치대의 위에 설치된, 핀 모양의 성형 재료 재치대
701 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하지 않으며, 높이가 변화하지 않은 재치부 재치대
801 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하여 변화하고 있는, 재치부 재치대
901, 902, 903 성형 재료 재치부
1001 성형 재료가 절첩(折疊)되어 있는 영역
1101 성형 재료가 절첩되어 있지 않은 영역
1401 패턴 컷하여 잘라낸 성형 재료(도 14a의 101)의 잔여 부분(단재, 폐기물)
1501 강화 섬유
1502 강화 섬유가 면내 방향으로 분산하고 있는 성형체 또는 성형 재료
1601 제1 주형상면부와 접속면부의 경계 영역
1602 제2 주형상면부와 접속면부의 경계 영역
1603 제1 주형상면부와 제2 주형상면부의 경계 영역
1604 접속면부
1701 성형 재료가 접혀서 겹쳐져 있는 모습
1901 성형 재료를 재치한 후, 상부 몰드가 닫힘에 따라, 재치부가 움직이는 방향 A, B, C, D, E, F, G, H 성형체의 판 두께의 측정 장소
2001 성형체

Claims (21)

1. 중량 평균 섬유 길이 1mm 이상 100mm 이하의 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체로서,
   상기 성형체는, 제1 주형상면부(主形狀面部)와, 상기 제1 주형상면부와 교차하는 상태로 접속되는 제2 주형상면부와, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 양쪽에 접속되는 접속면부(接續面部)를 구비하고,
   상기 접속면부는, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 형성하는 골(谷, valley)측에서, 상기 제1 주형상면부 및 상기 제2 주형상면부로부터 돌출되어 있으며,
   상기 제1 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역, 및 상기 제2 주형상면부와 상기 접속면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내(面內) 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.
2. 청구항 1에 있어서,
   강화 섬유는 탄소 섬유인 성형체.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 접속면부는, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 접속되는 2개의 영역 사이에 배치되는 성형체.
4. 청구항 1~3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.
5. 청구항 1~4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접속면부에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.
6. 청구항 1~5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 형성하는 골의 각도는, 45도 이상 135도 이하인 성형체.
7. 청구항 1~6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접속면부는, 굴곡 접속한 복수의 면상부(面狀部)를 포함하는 성형체.
8. 청구항 1~7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접속면부는, 곡면부를 포함하는 성형체.
9. 청구항 1~8 중 어느 한 항에 있어서,
   두께의 변동 계수가, 5.5% 이하인 성형체.
10. 청구항 1~9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 적어도 한쪽 단부(端部)에, 상기 골측을 향한 가장자리형상면부(緣形狀面部)를 구비하며,
    상기 가장자리형상면부와 상기 제1 주형상면부 또는 상기 제2 주형상면부의 경계 영역에서, 강화 섬유가 면내 방향으로 연속하여 분산되어 있는 성형체.
11. 청구항 1~10 중 어느 한 항에 있어서,
    시트상의 성형 재료를 사용하여 성형되는 성형체.
12. 청구항 1~11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속면부와, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 적어도 한쪽이 형성하는 골의 각도가 90도 초과 180도 미만인 성형체.
13. 청구항 1~12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부의 가상적인 교차선으로부터의 상기 접속면부의 돌출량의 최대값은, 성형체의 두께의 10배 이상인 성형체.
14. 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 성형체의 제조 방법으로서,
    가열 연화(軟化)시킨 성형 재료를, 성형 하부 몰드(下型)의 캐비티 형성면 이외의 부분으로부터 돌출한 성형 재료 재치부(載置部)에 재치하고,
    성형 재료 재치부에 재치한 성형 재료의 외주(外周) 영역의 적어도 일부를, 성형 재료 재치부에 고정한 상태로 성형 상부 몰드(上型)와 성형 하부 몰드를 닫고, 성형 재료를 프레스 성형하는 성형체의 제조 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    강화 섬유가, 중량 평균 섬유 길이 1mm 이상 100mm 이하의 탄소 섬유인 성형체의 제조 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 성형체는, 청구항 1~13 중 어느 한 항에 기재된 성형체이며,
    성형 재료 재치부에 고정하는 성형 재료의 외주 영역의 일부는, 상기 제1 주형상면부의, 상기 제2 주형상면부와 접속되는 부분과 대향(對向)하는 단부에 대응하는 성형 재료의 외주 영역 R1인 성형체의 제조 방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    성형 재료 재치부에 고정하는 성형 재료의 외주 영역의 일부는, 상기 제2 주형상면부의 단부 중, 상기 제1 주형상면부와 상기 제2 주형상면부가 접속되는 부분과 대략 직교(直交)하는 단부에 대응하는 성형 재료의 외주 영역 R2인 성형체의 제조 방법.
18. 청구항 16 또는 17에 있어서,
    상기 접속면부의 평균 판 두께 Tp와, 성형 재료의 평균 판 두께 Tm의 관계가, Tp/Tm<3인 성형체의 제조 방법.
19. 청구항 14~16 중 어느 한 항에 있어서,
    성형 재료는, 성형 재료 재치부로의 재치시에, 성형 하부 몰드를 평면에서 봤을 경우, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면 전체를 덮고 있는 성형체의 제조 방법.
20. 청구항 14~17 중 어느 한 항에 있어서,
    성형 재료 재치부는, 복수의 면으로 이루어지며, 적어도 1개의 성형 재료 재치부는 성형 하부 몰드에 대해 수평 방향 또는 상하 방향의 적어도 하나의 방향으로 이동 가능한 성형체의 제조 방법.
21. 청구항 20에 있어서,
    이동 후의 성형 재료 재치부의 높이가, 성형 하부 몰드의 캐비티 형성면의 높이에 대응하여 변화하고 있는 성형체의 제조 방법.

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