TW201726371A - 構造體 - Google Patents

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Abstract

本發明之構造體係包含樹脂、強化纖維與空隙之構造體，樹脂之體積含有率在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內，強化纖維之體積含有率在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內，空隙係以10體積%以上99體積%以下之範圍內的比例含於構造體中，將強化纖維之長度當作Lf，將構造體的剖面方向中之強化纖維的配向角度當作θf時，構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，將構造體之彎曲彈性模數當作Ec，將構造體之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的構造體之比彎曲彈性模數在3以上20以下之範圍內，且構造體之彎曲彈性模數Ec為3GPa以上。

Description

構造體
本發明關於一種包含樹脂、強化纖維與空隙之構造體。
近年來，關於汽車、飛機、運動製品等之產業用製品，對於剛性或輕量性的提高之市場要求係逐年升高。為了應付如此的要求，剛性或輕量性優異的纖維強化樹脂係廣泛利用於各種產業用途中。具體而言，為了滿足輕量性，廣泛檢討利用具有輕量性的芯材(參照專利文獻1、2)。然而，芯材作為單一材料時的剛性很差。因此，利用芯材時，必須進行在芯材之外周配置剛性高的表皮層等之製品設計。然而，於如此設計的製品中，質量必然會增加，或不得不增大厚度。即，結果是即使能實現製品的輕量化，其貢獻也非常有限。另一方面，具有空隙的構造體亦由於除了輕量性，還具有隔熱性、隔音性、能量吸收性等之特性，而廣泛利用於各種產業用途(專利文獻3、4)。然而，與芯材同樣地，由於具有空隙的構造體亦在剛性方面比其它的構造體差，故在作為構造體單獨使用時有其限制。根據以上所述，提供剛性及輕量性優異之構造體者為當務之急。
又，近年來，關於汽車、飛機、運動製品等之產業用製品，對於輕量性的提高之市場要求係逐年升高。為了應付如此的要求，輕量且力學特性優異的纖維強化樹脂係廣泛利用於各種產業用途中。具體而言，為了滿足輕量性，廣泛檢討利用具有空隙的芯材者(參照專利文獻1)。然而，具有空隙的芯材係在所要求的力學特性上大為不佳。因此，利用具有空隙的芯材時，為了彌補所不足的特性，必須進行在芯材之外周配置剛性高的表皮層等之製品設計。然而，於如此設計的製品中，重量必然會增加。即，結果是即使能實現製品的輕量化，其貢獻也非常有限。另一方面，具有空隙或密度差的構造體亦由於除了輕量性，還具有隔熱性、隔音性、能量吸收性等之特性，而廣泛利用於各種產業用途(專利文獻5、6)。然而，與芯材同樣地，由於具有空隙或密度差的構造體亦在力學特性方面比其它的構造體差，故在作為構造體單獨使用時有其限制。根據以上所述，提供輕量性及力學特性優異的構造體者為當務之急。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2014/162873號
專利文獻2：國際公開第2015/029634號
專利文獻3：日本特開2015-39842號公報
專利文獻4：日本特開2015-30755號公報
專利文獻5：日本特表2014-508055號公報
專利文獻6：日本特開平06-320655號公報
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供剛性及輕量性優異之構造體。
又，本發明之另一目的在於提供輕量性及力學特性優異之構造體。
本發明之第1態樣的構造體係包含樹脂、強化纖維與空隙之構造體，其特徵為：前述樹脂之體積含有率在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內，前述強化纖維之體積含有率在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內，前述空隙係以10體積%以上99體積%以下之範圍內的比例含於前述構造體中，將前述強化纖維之長度當作Lf，將前述構造體的剖面方向中之前述強化纖維的配向角度當作θf時，前述構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，將前述構造體之彎曲彈性模數當作Ec，將前述構造體之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的前述構造體之比彎曲彈性模數在3以上20以下之範圍內，且前述構造體之彎曲彈性模數Ec為3GPa以上。
本發明之第2態樣的構造體係包含樹脂、強化纖維與空隙之構造體，其特徵為：前述樹脂之體積含有率在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內，前述強化纖維之體積含有率在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內，前述空隙係以10體積%以上99體積%以下之範圍內的比 例含於前述構造體中，將前述強化纖維之長度當作Lf，將前述構造體的剖面方向中之前述強化纖維的配向角度當作θf時，前述構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，將前述構造體之彎曲彈性模數當作Ec，將前述構造體之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的前述構造體之第1部分中的比彎曲彈性模數在1以上且小於3之範圍內，前述構造體之與前述第1部分不同之第2部分中的比彎曲彈性模數在3以上20以下之範圍內。
本發明之第1態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述構造體的彎曲彈性模數Ec為6GPa以上。
本發明之第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述構造體之前述第2部分的彎曲彈性模數Ec為6GPa以上。
本發明之第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述構造體之前述第1部分及前述第2部分係存在於前述構造體之厚度方向的不同位置。
本發明之第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述構造體之前述第1部分及前述第2部分係存在於前述構造體之面方向的不同位置。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述構造體之比重ρ為0.9g/cm3以下。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，從前述構造體的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分中之空隙率係在0體積%以上且小於10體積%之範圍內，剩餘部分之空隙率係在10 體積%以上99體積%以下之範圍內。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述強化纖維係被前述樹脂所被覆，前述樹脂之厚度係在1μm以上15μm以下之範圍內。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述強化纖維係不連續、略單絲狀且無規地分散。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述構造體中之強化纖維的配向角度θf為3°以上。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述強化纖維之質量平均纖維長度係在1mm以上15mm以下之範圍內。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述強化纖維係碳纖維。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述樹脂包含至少1種以上的熱塑性樹脂。
本發明之第1或第2態樣的構造體係其特徵為於上述發明中，前述樹脂包含至少1種以上的熱硬化性樹脂。
藉由本發明之構造體，可提供剛性及輕量性優異之構造體。又，藉由本發明之構造體，可提供輕量性及力學特性優異之構造體。
1‧‧‧構造體
2‧‧‧樹脂
3‧‧‧強化纖維
4‧‧‧空隙
第1圖係顯示本發明之第1及第2態樣的構造體之剖面構造的示意圖。
第2圖(a)、(b)係顯示本發明所用的強化纖維墊中之強化纖維的分散狀態之一例的示意圖。
第3圖(a)、(b)係顯示本發明之第1及第2態樣的構造體之面方向及厚度方向的剖面構造之一例的示意圖。
第4圖係顯示從構造體的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分與剩餘部分之圖。
第5圖係顯示從構造體的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分與剩餘部分之圖。
第6圖係顯示強化纖維墊的製造裝置之一例的示意圖。
[實施發明之形態]
以下，說明本發明之第1及第2態樣的構造體。
[第1態樣]
首先，說明本發明之第1態樣的構造體。
第1圖係顯示本發明之第1及第2態樣的構造體之剖面構造的示意圖。如第1圖中所示，本發明之第1態樣的構造體1係由樹脂2、強化纖維3與空隙4所構成。
此處，作為樹脂2，可例示熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂。又，於本發明中，亦可摻合熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂，此時，於構成樹脂的成分之中，將佔超過50質量%之量的成分當作樹脂的名稱。
於本發明之1個形態中，樹脂2宜包含至少1種以上的熱塑性樹脂。作為熱塑性樹脂，可例示由「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等之聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等之聚烯烴、聚甲醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚苯硫(PPS)等之聚芳硫、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等之氟系樹脂、液晶聚合物(LCP)」等之結晶性樹脂、「苯乙烯系樹脂以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、聚醚碸、聚芳酯(PAR)」等之非晶性樹脂、還有酚系樹脂、苯氧樹脂、更且聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系樹脂及丙烯腈系等之熱塑性彈性體等、或此等之共聚物及改性體等所選出之熱塑性樹脂。其中，從所得之構造體的輕量性之觀點來看，宜為聚烯烴，從強度之觀點來看，宜為聚醯胺，從表面外觀之觀點來看，宜為如聚碳酸酯或苯乙烯系樹脂之非晶性樹脂，從耐熱性之觀點來看，宜為聚芳硫，從連續使用溫度之觀點來看，宜為聚醚醚酮，再者從耐藥品性之觀點來看，宜使用氟系樹脂。
於本發明之1個形態中，樹脂2宜包含至少1種以上的熱硬化性樹脂。作為熱硬化性樹脂，可例示不飽和聚酯、乙烯酯、環氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、三 聚氰胺樹脂、熱硬化性聚醯亞胺、此等之共聚物、改性體及摻合有此等的至少2種之樹脂。又，於不損害本發明目的之範圍內，本發明之構造體亦可含有彈性體或橡膠成分等之耐衝撃性提高劑、其它的填充材或添加劑。作為填充材或添加劑之例，可例示無機填充材、難燃劑、導電性賦予劑、結晶成核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、減振劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、防著色劑、熱安定劑、脫模劑、抗靜電劑、可塑劑、滑劑、著色劑、顏料、染料、發泡劑、抑泡劑或偶合劑。
樹脂2之體積含有率係在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內。樹脂2之體積含有率小於2.5體積%時，無法黏結構造體1中的強化纖維3彼此而使強化纖維3的補強效果充分，由於無法滿足構造體1之力學特性(尤其是彎曲特性)而不宜。另一方面，樹脂2之體積含有率大於85體積%時，由於樹脂量過多，難以取得空隙構造而不宜。
作為強化纖維3，可例示鋁、黃銅、不銹鋼等之金屬纖維、PAN系、縲縈系、木質素系、瀝青系之碳纖維、石墨纖維、玻璃等之絕緣性纖維、芳香族聚醯胺、PBO、聚苯硫、聚酯、丙烯酸、尼龍、聚乙烯等之有機纖維、碳化矽、氮化矽等之無機纖維。又，亦可對於此等纖維施予表面處理。作為表面處理，除了作為導電體的金屬之黏附處理之外，還有藉由偶合劑的處理、藉由上漿劑的處理、藉由捆紮劑的處理、添加劑之附著處理等。還有，此等之纖維係可單獨使用1種，也可合併使 用2種以上。其中，從輕量化效果之觀點來看，宜使用比強度、比剛性優異之PAN系、瀝青系、縲縈系等的碳纖維。另外，從提高所得之構造體的經濟性之觀點來看，宜使用玻璃纖維，尤其是從力學特性與經濟性之平衡來看，宜合併使用碳纖維與玻璃纖維。再者，從提高所得之構造體的衝撃吸收性或賦形性之觀點來看，宜使用芳香族聚醯胺纖維，尤其是從力學特性與衝撃吸收性之平衡來看，宜合併使用碳纖維與芳香族聚醯胺纖維。還有，從提高所得之構造體的導電性之觀點來看，亦可使用被覆有鎳或銅或鐿等的金屬之強化纖維。於此等之中，更佳的是使用強度與彈性模數等之力學特性優異的PAN系碳纖維。
強化纖維3宜為不連續、略單絲狀且無規地分散者。由於使強化纖維3成為如此的態樣，當將外力施加於片狀構造體的前驅物或構造體而進行成形時，對於複雜形狀的賦型變得容易。又，由於使強化纖維3成為如此的態樣，經由強化纖維3所形成的空隙4係緻密化，由於構造體1中的強化纖維3之纖維束端的弱部可極小化，故除了優異的補強效率及可靠性，還賦予各向同性。此處所謂的略單絲，就是指強化纖維單絲以少於500條之細纖度股束(strand)存在者。更佳為單絲狀分散。
此處，所謂的略單絲狀或單絲狀分散，就是指對於在構造體1中任意選擇的強化纖維3，其二次元接觸角為1°以上的單纖維之比例(以下，亦稱為纖維分散率)係80%以上者，換言之，指構造體1中的單纖維之2條以 上接觸且平行的束小於20%者。因此，此處特佳為至少強化纖維3中的纖絲數100條以下之纖維束的質量分率相當於100%。
所謂的二次元接觸角，當為不連續的強化纖維時，就是由單纖維及與此單纖維接觸的單纖維所形成之角度，於接觸的單纖維彼此所形成的角度中，定義為在0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度。對於此二次元接觸角，使用圖式進一步說明。第2圖係顯示自面方向(第2圖(a))及厚度方向(第2圖(b))來觀察時的強化纖維墊(mat)中之強化纖維的分散狀態之一例的示意圖。若以單纖維11a作為基準，則看到單纖維11a係在第2圖(a)中與單纖維11b~11f相交，但於第2圖(b)中單纖維11a係不與單纖維11e、11f接觸。此時，對於成為基準的單纖維11a，成為二次元接觸角的評價對象者係單纖維11b~11d，於接觸的2個單纖維所形成的2個角度之中，0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度A。
作為測定二次元接觸角之方法，並沒有特別的限制，例如可例示從構造體1的表面來觀察強化纖維3的配向之方法。此時，藉由研磨構造體1的表面而使強化纖維3露出，可更容易觀察強化纖維3。又，亦可例示進行X射線CT穿透觀察，拍攝強化纖維3的配向影像之方法。當為X射線穿透性高的強化纖維3時，若預先在強化纖維3中混合示蹤用的纖維，或預先在強化纖維3上塗布示蹤用的藥劑，則可容易觀察強化纖維3而較宜。另外，以上述方法難以測定時，可例示藉由加熱爐等將構造體1 在高溫下燒掉樹脂成分後，使用光學顯微鏡或電子顯微鏡，自所取出的強化纖維3來觀察強化纖維3之配向的方法。
根據上述之觀察方法，用以下之程序測定纖維分散率。即，測定對於經隨意選擇的單纖維(第2圖中的單纖維11a)已接觸的全部單纖維(第2圖中的單纖維11b~11d)之二次元接觸角。對於100條的單纖維進行此測定，自已測定二次元接觸角的全部單纖維之總條數與二次元接觸角為1°以上的單纖維之條數的比率來算出比例。
再者，強化纖維3特佳為無規地分散。此處，所謂強化纖維3無規地分散者，就是指構造體1中經任意選擇的強化纖維3之二次元配向角的算術平均值在30°以上60°以下之範圍內者。所謂該二次元配向角，就是由強化纖維3的單纖維與和此單纖維交叉的單纖維所形成之角度，於交叉的單纖維彼此所形成的角度之中，定義為在0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度。
對於此二次元配向角，使用圖式進一步說明。於第2圖(a)、(b)中，若以單纖維11a作為基準，則單纖維11a係與其它的單纖維11b~11f交叉。此處所謂的交叉，就是意指於所觀察的二次元平面中，看到成為基準的單纖維與其它的單纖維相交之狀態，單纖維11a與單纖維11b~11f不一定需要接觸，在投影觀看時看到相交的狀態亦不是例外。即，對於成為基準的單纖維11a觀看時，單纖維11b~11f全部為二次元配向角之評價對象，於第2 圖(a)中二次元配向角係在交叉的2個單纖維所形成的2個角度之中，0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度A。
作為測定二次元配向角之方法，並沒有特別的限制，例如可例示自構成要素的表面來觀察強化纖維3的配向之方法，可採取與上述之二次元接觸角的測定方法同樣之手段。二次元配向角的平均值係用以下的程序測定。即，測定對於經隨意選擇的單纖維(第2圖中的單纖維11a)已交叉的全部單纖維(第2圖中的單纖維11b~11f)之二次元配向角的平均值。例如，當交叉於某單纖維的其它單纖維為多數時，亦可代替地使用隨意地選出20條交叉的其它單纖維而測定的算術平均值。以其它的單纖維作為基準，重複此測定合計5次，算出其算術平均值當作二次元配向角的算術平均值。
由於強化纖維3為略單絲狀且無規地分散，可將經由上述略單絲狀分散的強化纖維3所給予的性能提高到最大限度。又，於構造體1中，可將各向同性賦予至力學特性。從如此的觀點來看，強化纖維3的纖維分散率宜為90%以上，愈接近100%愈更佳。另外，強化纖維3的二次元配向角之算術平值宜在40°以上50°以下之範圍內，愈接近理想角度的45°愈佳。
另一方面，作為強化纖維3不採取不織布形態之例，有強化纖維3經單向排列而成的片狀基材、織物基材及無捲縮基材等。此等之形態由於強化纖維3規則緻密地配置，構造體1中的空隙4會變少，樹脂2之含浸變得極 困難，或形成未含浸部，或有含浸手段或樹脂種類的選項大幅受限之情況。
作為強化纖維3之形態，可為與構造體1相同程度的長度之連續性強化纖維或經切斷成指定長度的有限長度之不連續性強化纖維的任一者，但從容易含浸樹脂2或可容易調整其量之觀點來看，宜為不連續性強化纖維。
強化纖維3之體積含有率係在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內。強化纖維3之體積含有率小於0.5體積%時，由於無法使來自強化纖維3的補強效果成為充分而不宜。另一方面，強化纖維3之體積含有率大於55體積%時，由於相對於強化纖維3而言樹脂2之體積含有率係相對地變少，無法黏結構造體1中的強化纖維3彼此而使強化纖維3的補強效果成為充分者，由於無法滿足構造體1的力學特性(尤其是彎曲特性)而不宜。
強化纖維3係被樹脂2所被覆，樹脂2之厚度宜在1μm以上15μm以下之範圍內。經樹脂2所被覆的強化纖維3之被覆狀態，若至少構成構造體1的強化纖維3之單纖維彼此交叉之點經被覆的話，則從構造體1的形狀安定性或厚度控制的容易度及自由度之觀點來看為充分，但作為更佳的態樣，則宜為樹脂2以上述之厚度被覆於強化纖維3的周圍之狀態。此狀態係強化纖維3的表面因樹脂2而不露出，換言之，意指強化纖維3係藉由樹脂2形成電線狀的皮膜。藉此，構造體1進一步具有形狀安定性，同時充分展現力學特性。又，經樹脂2所被覆的強化纖維3 之被覆狀態係不需要在其強化纖維3的全部上被覆，只要是在不損害本發明之構造體1的形狀安定性或彎曲彈性模數、彎曲強度之範圍內即可。
強化纖維3之質量平均纖維長度宜在1mm以上15mm以下之範圍內。藉此，可提高強化纖維3的補強效率，給予構造體1優異的力學特性。強化纖維3之質量平均纖維長度小於1mm時，由於無法有效形成構造體1中的空隙4，而有比重變高之情況，換言之，由於難以得到相同質量但所欲的厚度之構造體1而不宜。另一方面，強化纖維3之質量平均纖維長度比15mm長時，構造體1中的強化纖維3係容易因本身重量而彎曲，成為阻礙力學特性的展現之要因而不宜。質量平均纖維長度係可藉由將構造體1的樹脂成分燒掉或溶出等之方法而去除，自殘留的強化纖維3中隨意地選出400條，測定其長度直到10μm單位為止，作為彼等之平均長度算出。
本發明中所謂的空隙4，就是指經由樹脂2所被覆的強化纖維3成為柱狀的支撐體，藉由其進行疊合或交叉而形成的空間者。例如，將強化纖維3經樹脂2所預先含浸的構造體前驅物予以加熱而得到構造體時，藉由加熱所伴隨的樹脂2之熔融或軟化，強化纖維3係起毛而形成空隙4。此係基於在構造體前驅物中，因加壓而成為壓縮狀態之內部的強化纖維3係藉由來自其彈性模數的起毛力而起毛之性質。又，構造體1中的空隙4之含有率係在10體積%以上99體積%以下之範圍內。空隙4之含有率小於10體積%時，由於構造體1的比重變高，無法滿足 輕量性而不宜。另一方面，空隙4之含有率大於99體積%時，換言之，被覆於強化纖維3之周圍上的樹脂2之厚度變薄，故構造體1中的強化纖維3彼此之補強係不充分地進行，力學特性變低而不宜。空隙4之含有率的上限值宜為97體積%。本發明中，體積含有率係將構成構造體1的樹脂2與強化纖維3與空隙4各自之體積含有率的合計當作100體積%。
將強化纖維3之長度當作Lf，將構造體1的剖面方向中之強化纖維3的配向角度當作θf時，構造體1之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))。構造體1之厚度St不滿足上述條件式時，顯示出構造體1中的強化纖維3彎曲，或所得之厚度的構造體1與纖維長度之平衡差。因此，由於構造體1無法充分發揮所投入的強化纖維3之特徵，顯示出厚度設計的自由度差，再者，於構造體1的力學特性之中，利用強化纖維3的拉伸強度或拉伸彈性模數的特性者，由於喪失強化纖維3的直進性，無法得到有效率的補強效果而不宜。於上述條件式中，從得到強化纖維3之長度與其配向角度所形成的構造體1之特性的彎曲彈性模數與比彎曲彈性模數之平衡，或藉由構造體1中的纖維長度與其配向角度，成形步驟中之固化或硬化以前之狀態下的變形容易，所欲的構造體1之成形容易進行來看，較佳為構造體1之厚度St的2%以上20%以下之值的範圍內，特佳為5%以上18%以下之值的範圍內。再者，條件式中使用的單位為St[mm]、Lf[mm]、θf[°]。
此處，強化纖維3之長度Lf係藉由將構造體1 的樹脂成分燒掉或溶出等之方法而去除，自殘留的強化纖維3中隨意地選出400條，測定其長度直到10μm單位為止，作為自彼等之長度所算出的質量平均纖維長度而算出。又，所謂構造體1的剖面方向中之強化纖維3的配向角度θf，就是對於構造體1的剖面方向之傾斜程度，換言之，強化纖維3對於厚度方向之傾斜程度。值愈大表示愈偏向厚度方向站立，在0°以上90°以下之範圍中給予。即，藉由使強化纖維3的配向角度θf成為如此的範圍內，可更有效果地展現在構造體1中的補強機能。強化纖維3的配向角度θf之上限值係沒有特別的限制，但鑒於成為構造體1時的彎曲彈性模數之展現，宜為60°以下，更宜為45°以下。另外，強化纖維3的配向角度θf小於3°時，由於構造體1中的強化纖維3成為平面狀，換言之，成為二次元配向的狀態，故構造體1之厚度的自由度減少，無法滿足輕量性而不宜。因此，強化纖維3的配向角度θf較佳為3°以上。
強化纖維3的配向角度θf係可以對於構造體1的面方向呈垂直剖面的觀察為基礎而測定。第3圖係顯示本發明之第1及第2態樣的構造體之面方向(第3圖(a))及厚度方向(第3圖(b))的剖面構造之一例的示意圖。第3圖(a)中，強化纖維3a、3b之剖面係為了使測定簡便化而近似橢圓形狀。此處，強化纖維3a之剖面係橢圓縱橫比(=橢圓長軸/橢圓短軸)看起來小，相對地強化纖維3b之剖面係橢圓縱橫比看起來大。另一方面，依照第3圖(b)，強化纖維3a係相對於厚度方向Y具有幾乎平行的斜度，強 化纖維3b係相對於厚度方向Y具有一定量的斜度。此時，關於強化纖維3b，構造體1之面方向X與纖維主軸(橢圓中的長軸方向)α所成之角度θx係與強化纖維3b的面外角度θf大致相等。另一方面，關於強化纖維3a，在角度θx與配向角度θf所顯示的角度係背離較大，角度θx不能說是反映配向角度θf者。因此，自對於構造體1的面方向呈垂直剖面來讀取配向角度θf時，藉由抽出纖維剖面的橢圓縱橫比為一定值以上者，可提高配向角度θf的檢測精度。
作為成為抽出對象的橢圓縱橫比之指標，當單纖維的剖面形狀接近正圓，即當對於強化纖維3之長邊方向呈垂直的剖面中之纖維縱橫比為1.1以下時，可利用對於橢圓縱橫比為20以上的強化纖維3，測定面方向X與纖維主軸α所成的角度θx，採用此作為配向角度θf之方法。另一方面，當單纖維的剖面形狀為橢圓形或繭形等，纖維縱橫比大於1.1時，較佳的是著眼於具有更大橢圓縱橫比之強化纖維3，測定配向角度θf，當纖維縱橫比為1.1以上且小於1.8時，可選擇橢圓縱橫比為30以上，當纖維縱橫比為1.8以上且小於2.5時，可選擇橢圓縱橫比為40以上，當纖維縱橫比為2.5以上時，可選擇橢圓縱橫比為50以上之強化纖維3，測定配向角度θf。
將構造體1之彎曲彈性模數當作Ec，將構造體1之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的構造體1之比彎曲彈性模數係在3以上20以下之範圍內。構造體1之比彎曲彈性模數小於3時，即使是彎曲彈性模數高，比重亦高之狀態，由於得不到所欲的輕量化效果而不宜。另一方面 ，構造體1之比彎曲彈性模數大於20時，顯示出雖然輕量化效果充分，但是彎曲彈性模數低，作為構造體1要保持所欲的形狀係屬困難，或構造體1本身之彎曲彈性模數差而不宜。一般而言，鋼材或鋁之比彎曲彈性模數為1.5以下，成為比此等之金屬材料更是極為優異的比彎曲彈性模數之範圍。再者，超過著眼於輕量化效果的碳纖維強化樹脂複合材料之一般的比彎曲彈性模數2.3之3以上，更宜為5以上。
構造體1之彎曲彈性模數Ec可為3GPa以上，宜為6GPa以上。構造體1之彎曲彈性模數Ec小於3GPa時，由於在作為構造體1使用的範圍係發生限制而不宜。又，為了使構造體1之設計成為容易，彎曲彈性模數宜具有各向同性。彎曲彈性模數之上限係不設限制，但一般於由強化纖維與樹脂所成的構造體中，自作為其構成成分的強化纖維及樹脂各自之彈性模數所算出之值係可成為上限。於本發明之構造體中，單獨使用構造體時或與其它構件組合使用時，為了使用構造體本身之彎曲彈性模數，進行構件的設計而供於實用，則有5GPa的話即屬充分。
構造體1之比重ρ宜為0.9g/cm3以下。構造體1之比重ρ大於0.9g/cm3時，意指成為構造體1時的質量增加，結果導致成為製品時的質量增加而不宜。比重之下限係不設限制，但一般於由強化纖維與樹脂所成之構造體中，自作為其構成成分的強化纖維、樹脂及空隙各自之體積比例所算出之值係可成為下限。於本發明之構造 體中，單獨使用構造體時或與其它構件組合使用時，構造體本身之比重係隨著所使用的強化纖維或樹脂而不同，但從保持構造體的力學特性之觀點來看，宜為0.03g/cm3以上。
從構造體1的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分中之空隙率宜在0體積%以上且小於10體積%之範圍內，剩餘部分之空隙率宜在10體積%以上99體積%以下之範圍內。該空隙率愈小，則力學特性愈優異，又，愈大，則輕量性愈優異。換言之，當構造體1由相同構成之材料所成時，由於從構造體1的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分中之空隙率為0體積%以上且小於10體積%，可擔保構造體1的力學特性，由於剩餘部分之空隙率在10體積%以上99體積%以下之範圍內，可滿足輕量特性而較宜。
本發明中構造體1之厚度係可自連接欲求得厚度的表面上之1點與其背側的表面之最短距離而求得。所謂厚度方向的中點，就是意指構造體1之厚度的中間點。所謂從構造體的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分，就是意指在將構造體1的表面與到其厚度方向的中點為止之距離當作100%時，包含從構造體1的表面起到30%之距離為止之部分者。此處所謂的剩餘部分，就是意指去除從構造體1的一表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分及從構造體1的另一表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分後之剩餘部分。如第4圖中所示，從構造體1的表面起到厚度 方向的中點位置為止之30%以內的部分R1及剩餘部分R2係可存在於構造體1之厚度方向的不同位置，如第5圖中所示，也可存在於面方向的不同位置。
本發明中的強化纖維3採取不織布狀的形態，從樹脂2對於強化纖維3的含浸容易度之觀點來看，較佳。再者，由於強化纖維3具有不織布狀的形態，除了不織布本身的處理性之容易度，還有即使於一般被視為高黏度的熱塑性樹脂之情況中，也可容易含浸而較宜。此處，所謂的不織布狀的形態，就是指強化纖維3的股束及/或單絲不規則性地分散成面狀之形態，可例示短切股束墊、連續股束墊、抄紙墊、梳理墊、氣流成網墊等(以下，將此等彙總稱為強化纖維墊)。
作為構成構造體1的強化纖維墊之製造方法，例如有將強化纖維3預先分散成股束及/或略單絲狀，製造強化纖維墊之方法。作為強化纖維墊之製造方法，可舉出將強化纖維3以空氣流分散片化之氣流成網法，或一邊將強化纖維3予以機械性梳分一邊調整形狀而片化之梳理法等之乾式程序，在水中攪拌強化纖維3及抄紙之藉由萊特萊德法(radright method)的濕式程序，作為眾所周知技術。作為使強化纖維3更接近單絲狀之手段，於乾式程序中，可例示設置開纖棒之方法或進一步使開纖棒振動之方法，更且，使梳理機之網眼變細之方法，或調整梳理機的旋轉速度之方法等。於濕式程序中，可例示調整強化纖維3的攪拌條件之方法、將分散液的強化纖維濃度予以稀薄化之方法、調整分散液的黏度之方法、於 移送分散液之際抑制渦流之方法等。特別是強化纖維墊宜以濕式程序製造，藉由增加投入纖維的濃度，或調整分散液的流速(流量)與網狀輸送帶的速度，可容易地調整強化纖維墊的強化纖維3之比例。例如，藉由相對於分散液的流速，減慢網狀輸送帶的速度，所得之強化纖維墊中的纖維之配向係變得難以朝向牽引方向，可製造膨鬆的強化纖維墊。強化纖維墊係可由強化纖維3單質所構成，也可將強化纖維3與粉末形狀或纖維形狀的基質樹脂成分混合，或將強化纖維3與有機化合物或無機化合物混合，或強化纖維3彼此被樹脂成分所填縫。
再者，亦可於強化纖維墊中預先含浸樹脂2，作成為構造體前驅物。作為製造本發明之構造體前驅物的方法，使用對於強化纖維墊，在將樹脂2加熱到熔融或軟化溫度以上之狀態下，給予壓力而使含浸至強化纖維墊之方法，其從製造的容易度之觀點來看較宜。具體而言，較佳可例示自強化纖維墊之厚度方向的兩側，使配置有樹脂2的積層物進行熔融含浸之方法。
作為實現上述各方法用的設備，可適宜使用壓縮成形機或雙帶壓機。分批式之情況為前者，藉由並列有加熱用與冷卻用的2機以上之間歇式加壓系統，可謀求生產性的提高。連續式之情況為後者，由於可容易地進行連續的加工，故連續生產性優異。
於製造本發明的構造體1之際，採用藉由至少以下之步驟[1]及[2]而製造的方法者，從製造的容易度之觀點來看較佳。
步驟[1]：於樹脂2經加熱到熔融乃至於軟化溫度以上之狀態下，給予壓力，使樹脂2含浸至強化纖維墊而製作構造體前驅物之步驟。
步驟[2]：藉由將構造體前驅物在加熱之狀態下進行厚度調整而使膨脹之步驟。
步驟[2]係藉由將步驟[1]所得之構造體前驅物在加熱之狀態下進行厚度調整而使膨脹之步驟。當構成構造體1的樹脂2為熱塑性樹脂時，此時加熱的溫度給予充分熱量而使熔融乃至於軟化者，從所製造的構造體1之厚度控制及製造速度之觀點來看較佳，具體而言，較佳為給予對於熔融溫度高10℃以上且熱塑性樹脂會熱分解之溫度以下之溫度。又，使用熱硬化性樹脂作為樹脂2時，給予充分的熱量而形成交聯構造，使硬化前之熱硬化性樹脂原料進行熔融乃至於軟化者，從所製造的構造體1之厚度控制及製造速度之觀點來看較佳。
作為進行厚度控制之方法，只要是能將所加熱的構造體前驅物控制在目標厚度，則不論方法為何，從製造的簡便性之觀點來看，可例示使用金屬板等來限制厚度之方法、藉由賦予至構造體前驅物的壓力而控制厚度之方法等來當作較佳的方法。作為實現上述方法用的設備，可適宜使用壓縮成形機或雙帶壓機。分批式之情況為前者，藉由並列有加熱用與冷卻用的2機以上之間歇式加壓系統，可謀求生產性的提高。連續式之情況為後者，由於可容易地進行連續的加工，故連續生產性優異。
作為強化纖維墊不採取不織布狀形態之例，有強化纖維3經單向排列而成的片狀基材、織物基材及無捲縮基材等。此等之形態由於強化纖維3規則緻密地配置，故強化纖維墊中的空隙部少，熱塑性樹脂不形成充分的錨固構造，故其若成為芯形成層，則接合能力降低。又，當樹脂2為熱塑性樹脂時，含浸變得極為困難，或形成未含浸部，或有大幅限制含浸手段或樹脂種類的選項之情況。
於本發明中，在不損害本發明之特徵的範圍內，亦可將構造體1或構造體前驅物使用於芯層，且將在連續的強化纖維3中含浸有樹脂之片狀中間基材使用於皮層而成為夾層構造體。此處，所謂連續的強化纖維3，就是在至少一方向中以100mm以上的長度連續者，該多數條在單向中排列的集合體，所謂的強化纖維束，係在夾層構造體的全長中連續。作為由連續的強化纖維3所成之片狀中間基材的形態，包括由多數條連續的強化纖維3所成之強化纖維束所構成的布、由多數條連續的強化纖維3在單向中排列的強化纖維束(單向性纖維束)、由此單向性纖維束所構成之單向性布等。強化纖維3係可由相同形態的複數條纖維束所構成，或也可由不同形態的複數條纖維束所構成。構成一個強化纖維束的強化纖維數通常為300~48,000條，但若考慮預浸漬體(Prepreg)的製造或布的製造，則宜為300~24,000條，更佳為1,000~12,000條。
為了控制彎曲彈性模數，宜使用改變強化纖 維3的方向而積層之形態。特別是在有效率地提高夾層構造體的彈性模數或強度上，宜使用纖維束經單向並絲之連續的強化纖維(稱為UD)。
構造體1例如可舉出「個人電腦、顯示器、OA機器、行動電話、攜帶資訊終端、PDA(電子筆記本等之攜帶資訊終端)、數位相機、光學機器、音響裝置、空調機、照明機器、娛樂用品、玩具用品、其它家電製品等之框體、托盤、底盤、內裝構件或其殼體」等之電氣、電子機器零件、「各種構件、各種框架、各種鉸鏈、各種臂、各種車軸、各種車輪用軸承、各種樑」、「罩蓋、車頂、車門、擋泥板、行李箱蓋、側面板、後端板、車身前部、車身底部、各種柱、各種構件、各種框架、各種樑、各種支架、各種導軌、各種鉸鏈等之外板或本體零件」、「保險桿、保險桿橫樑、造型、底罩、引擎蓋、整流板、擾流板、百葉罩、空氣動力零件等之外裝零件」、「儀表板、片框架、門飾、柱飾、方向盤、各種模組等之內裝零件」、或「馬達零件、CNG桶槽、油箱」等之汽車、二輪車用構造零件、「電池托盤、頭燈支架、踏板外殼、保護器、車燈反射鏡、燈罩、噪音遮罩、備胎罩」等之汽車、二輪車用零件、「隔音壁、防音壁等之壁內構件」等之建材、「起落架艙、小翼、擾流板、邊緣、舵、升降臺、整流片、肋、片」等之飛機用零件。從力學特性之觀點來看，宜用於汽車內外裝、電氣‧電子機器框體、自行車、運動用品用構造材、飛機內裝材、輸送用箱體、建材。其中，尤其適合由複 數的零件所構成之模組構件。
[實施例]
以下，藉由實施例更詳細地說明本發明。
(1)構造體中的強化纖維之體積含有率Vf
測定構造體之質量Ws後，將構造體在空氣中以500℃加熱30分鐘而燒掉樹脂成分，測定殘留的強化纖維之質量Wf，藉由下式算出。
Vf(體積%)=(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×100
ρf：強化纖維的密度(g/cm3)
ρr：樹脂的密度(g/cm3)
(2)構造體之彎曲試驗
自構造體切出試驗片，依照ISO178法(1993)測定彎曲彈性模數。試驗片係將任意的方向當作0°方向時，對於+45°、-45°、90°方向之4個方向切出而製作試驗片，對於各自之方向，測定數n=5，將算術平均值當作彎曲彈性模數Ec。作為測定裝置，使用「Instron(註冊商標)」5565型萬能材料試驗機(INSTRON日本(股)製)。自所得之結果，藉由下式算出構造體之比彎曲彈性模數。
比彎曲彈性模數=Ec1/3/ρ
(3)構造體中的強化纖維之配向角度θf
自構造體切出寬度25mm的小片，包埋於環氧樹脂中後，以片厚度方向的垂直剖面成為觀察面之方式，研磨而製作試料。用雷射顯微鏡(KEYENCE(股)製，VK-9510)將試料放大到400倍，進行纖維剖面形狀之觀察。將觀察影像在通用影像解析軟體上展開，利用已編入軟體內的 程式，抽出在觀察影像中能看到的各個纖維剖面，設置內接於纖維剖面的橢圓，使近似纖維剖面的形狀(以下，稱為纖維橢圓)。再者，對於以纖維橢圓的長軸長度α/短軸長度β表示的縱橫比為20以上的纖維橢圓，求得面方向X與纖維橢圓的長軸方向所成之角。對於自構造體的不同部位所抽出的觀察試料，藉由重複上述操作，對於總計600條的強化纖維，測定配向角度，求得其算術平均值作為強化纖維的配向角度θf。
(4)構造體之比重ρ
自構造體切出試驗片，參考JIS K7222(2005)，測定構造體的表觀比重。試驗片之尺寸係縱100mm、橫100mm。用測微計測定試驗片之縱、橫、厚度，自所得之值算出試驗片的體積V。又，用電子天平測定所切出的試驗片之質量M。藉由將所得之質量M及體積V代入下式，算出構造體之比重ρ。
ρ[g/cm3]=103×M[g]/V[mm3]
(5)構造體的空隙之體積含有率
自構造體以縱10mm、橫10mm切出試驗片，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)(日立高科技(股)製S-4800型)觀察剖面，自構造體之表面，以1000倍的倍率拍攝等間隔的10處。對於各自之影像，求得影像內的空隙之面積Aa。再者，藉由將空隙的面積Aa除以影像全體的面積而算出空隙率。構造體的空隙之體積含有率係在5片的試驗片中各自拍攝10處，自合計50處的空隙率，藉由算術平均求得。再者，於構造體中，為了判斷從表面起到厚度方向 的中點位置為止之空隙率與剩餘部分之空隙率為不同之情況，對前述等間隔地拍攝之10處，算出各自的空隙之體積含有率，分別求得空隙之體積含有率在0體積%以上10體積%之範圍內者與空隙之體積含有率在10體積%以上99體積%以下者。
(6)被覆強化纖維的樹脂之厚度
自構造體以縱10mm、橫10mm切出試驗片，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)(日立高科技(股)製S-4800型)觀察剖面，以3000倍之倍率拍攝任意的10處。自所得之影像的強化纖維之已切割剖面的任意50處，測定被覆於強化纖維上的樹脂之被覆厚度。被覆強化纖維的樹脂之厚度係使用該50處的測定結果之算術平均值。
[碳纖維1]
從以聚丙烯腈為主成分的共聚物，進行紡絲、燒成處理及表面氧化處理，得到總單絲數12,000條之連續碳纖維。此連續碳纖維之特性係如以下所示。
單纖維徑：7μm
比重：1.8
拉伸強度：4600MPa
拉伸彈性模數：220GPa
[碳纖維2]
從以聚丙烯腈為主成分的共聚物，進行紡絲、燒成處理及表面氧化處理，得到總單絲數12,000條之連續碳纖維。此連續碳纖維之特性係如以下所示。
單纖維徑：7μm
比重：1.8
拉伸強度：4100MPa
拉伸彈性模數：420GPa
[PP樹脂]
製作由80質量%的未改性聚丙烯樹脂(Prime Polymer(股)製「Prime Polypro」(註冊商標)J105G)與20質量%的酸改性聚丙烯樹脂(三井化學(股)製「Admer」QB510)所成的單位面積重量100g/m2之樹脂片。表1中顯示所得之樹脂片的特性。
[PA樹脂]
製作由尼龍6樹脂(東麗(股)製「Amilan」(註冊商標)CM1021T)所成的單位面積重量124g/m2之樹脂薄膜。表1中顯示所得之樹脂薄膜的特性。
[PC樹脂]
製作由聚碳酸酯樹脂(三菱工程塑膠(股)製「Iupilon」(註冊商標)H-4000)所成的單位面積重量132g/m2之樹脂薄膜。表1中顯示所得之樹脂薄膜的特性。
[PPS樹脂]
製作由聚苯硫樹脂(東麗(股)製「Torelina」(註冊商標)M2888)所成的單位面積重量147g/m2之樹脂不織布。表1中顯示所得之樹脂不織布的特性。
[環氧樹脂]
摻合作為環氧樹脂之40質量份的Epototo YD128(東都化成(股)製)、20質量份的Epototo YD128G(東都化成(股)製)、20質量份的Epikote 1001(日本環氧樹脂(股)製) 、20質量份的Epikote 1009(日本環氧樹脂(股)製)、作為硬化劑之4質量份的DICY7(日本環氧樹脂(股)製，二氰二胺)、3質量份的DCMU99(保土谷化學(股)製，3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)、作為其它添加劑之5質量份的Vinylec K(CHISSO(股)製，聚乙烯縮甲醛)。自此使用刀塗機製作單位面積重量132g/m2之樹脂薄膜。表1中顯示所得之樹脂薄膜的特性。
[強化纖維墊1]
將碳纖維1切割成長度5mm，得到短切碳纖維。將短切碳纖維投入開棉機內，得到最初之粗細的強化纖維束幾乎不存在之棉狀強化纖維集合體。將此強化纖維集合體投入具有直徑600mm的圓筒輥之梳理裝置中，形成由強化纖維所成之片狀網(web)。此時的圓筒輥之旋轉數為320rpm，道夫(doffer)之速度為13m/分鐘。重疊此網而得到強化纖維墊1。表2中顯示所得之強化纖維墊1的特性。
[強化纖維墊2]
用匣刀將碳纖維1切割成3mm，得到短切碳纖維。製作由水與界面活性劑(NACALAI TESQUE(股)製，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))所成的濃度0.1質量%之分散液，使用此分散液與短切碳纖維，使用第6圖中所示的強化纖維墊之製造裝置，製造強化纖維墊。第6圖中所示的製造裝置具備在作為分散槽之容器下部具有開口旋塞的直徑1000mm之圓筒形狀的容器、連接分散槽與抄紙槽之直線狀的輸送部(傾斜角30°)。於分散槽之上面的開口部附屬有攪拌機，可從開口部投入短切碳纖維及分散液(分散介 質)。抄紙槽係在底部具備具有寬度500mm的抄紙面之網狀輸送帶的槽，及將可搬運碳纖維基材(抄紙基材)的輸送機連接至網狀輸送帶。抄紙係將分散液中的碳纖維濃度設為0.05質量%而進行。經抄紙的碳纖維基材係在200℃的乾燥爐中乾燥30分鐘，而得到強化纖維墊2。所得之單位面積重量為50g/m2。表2中顯示所得之強化纖維墊2的特性。
[強化纖維墊3]
除了用匣刀將碳纖維1切割成6mm，得到短切碳纖維以外，與強化纖維墊2同樣地得到強化纖維墊3。表2中顯示所得之強化纖維墊3的特性。
[強化纖維墊4]
除了用匣刀將碳纖維1切割成12mm，得到短切碳纖維以外，與強化纖維墊2同樣地得到強化纖維墊4。表2中顯示所得之強化纖維墊4的特性。
[強化纖維墊5]
用匣刀將碳纖維1切割成25mm，得到短切碳纖維。使所得之短切碳纖維自80cm高度起自由落下，得到短切碳纖維無規地分布之強化纖維墊5。表2中顯示所得之強化纖維墊5的特性。
[強化纖維墊6]
除了用匣刀將碳纖維2切割成6mm，得到短切碳纖維以外，與強化纖維墊2同樣地得到強化纖維墊6。表2中顯示所得之強化纖維墊6的特性。
(實施例1)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(V)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表3中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入金屬間隔物，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(IV)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(V)打開模具，取出構造體。
(實施例2)
除了製作依[樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強 化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例3)
除了製作依[樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物，將步驟(III)中的金屬間隔物之厚度從3.4mm換成5.6mm以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例4)
將樹脂片從PP樹脂換成PA樹脂，將步驟(I)中的預熱溫度從230℃換成260℃。另外，除了將步驟(IV)中的空腔溫度從50℃換成60℃，將步驟(III)中的金屬間隔物之厚度從3.4mm換成3.3mm以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例5)
將樹脂片從PP樹脂換成PPS樹脂，將步驟(I)中的預熱溫度從230℃換成300℃。除了將步驟(IV)中的空腔溫度從50℃換成150℃，將步驟(III)中的金屬間隔物之厚度從3.4mm換成2.9mm以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例6)
除了將樹脂片從PP樹脂換成PC樹脂，將步驟(I)中的預熱溫度從230℃換成300℃，將步驟(IV)中的空腔溫度 從50℃換成80℃以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例7)
除了將強化纖維墊從強化纖維墊3換成強化纖維墊6以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例8)
除了將樹脂片從PP樹脂換成環氧樹脂，與實施例1同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(V)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表3中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至150℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，給予3MPa的壓力，再保持20秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入金屬間隔物，以得到構造體時的厚度成為3.3mm之方式調整。
(IV)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到30℃為止。
(V)打開模具，取出構造體。
(實施例9)
除了將強化纖維墊從強化纖維墊3換成強化纖維墊2以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例10)
除了將強化纖維墊從強化纖維墊3換成強化纖維墊4以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例11)
除了將強化纖維墊從強化纖維墊3換成強化纖維墊1以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例12)
除了將步驟(III)中的金屬間隔物之厚度從3.4mm換成20.2mm以外，與實施例1同樣地得到構造體。表3中顯示所得之構造體的特性。
(實施例13)
使用與實施例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例1同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表3中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為1.2mm的間隔物，保持5秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式 調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(實施例14)
使用與實施例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例1同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表3中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為2.0mm的金屬間隔，保持20秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(實施例15)
使用與實施例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例1同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察 看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表3中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，從其末端到中心為止等間隔地插入厚度為2.3mm的金屬間隔物，保持20秒。
(IV)然後，開放模具空腔，於步驟(III)中，以金屬間隔物不接觸的部分之厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(比較例1)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，除了於實施例1之步驟(III)中不使用金屬間隔物以外，與 實施例1同樣地得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(比較例2)
積層堆疊70片的強化纖維墊3，以PP樹脂夾入其中而製作積層物。接著，除了於實施例1之步驟(III)中，將金屬間隔物從厚度3.4mm換成厚度3.2mm以外，與實施例1同樣地得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(比較例3)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，除了於實施例1之步驟(III)中，將金屬間隔物從厚度3.4mm換成厚度1.4mm以外，與實施例1同樣地得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(比較例4)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，除了藉由經過實施例1中的步驟(I)~(V)而得到構造體以外，與實施例1同樣地得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(比較例5)
除了使用強化纖維墊5作為強化纖維墊以外，與實施例1同樣地得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(比較例6)
除了換成將實施例1中僅經過步驟(I)、(III)的成形體自模具取出及空氣冷卻者以外，與實施例1同樣地得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(比較例7)
使用與實施例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例1同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。表4中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為1.8mm的間隔物，保持20秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
[檢討]
明確的是本實施例係藉由構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，而比彎曲彈性模數與彎曲彈性模數的絕對值之平衡優異。再者，對於已變更樹脂種類的實施例4、5、6、8，亦可說是同樣。另一方面，於比較例1中，雖然強化纖維墊與樹脂係與實施例1同樣，但由於無空隙，而無法滿足比彎曲彈性模數。於比較例2中，雖然已調整樹脂及空隙之體積比例，但與強化纖維墊的體積比例之平衡差，彎曲彈性模數低。推測係因為在強化纖維的周圍未形成樹脂之被覆所致。於比較例3中，彎曲彈性模數低。此係因為使用不是略單絲狀的強化纖維所致，於比較例4中，雖然變更構造體之厚度，但無改善。於比較例5中，由於縮短強化纖維的纖維長度，而無法滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))。因此，無法滿足彎曲彈性模數的絕對值。於比較例6中，樹脂不被覆強化纖維之周圍，由於在強化纖維的交叉點樹脂局部存在化，雖然強化纖維、樹脂及空隙之含量已滿足，但彎曲彈性模數之絕對值低，結果無法滿足比彎曲彈性模數之值。於比較例7中，在表面設置高比重，在中心部分設置低比重之區域，其厚度比例係兩表面與中心成為1：1之關係。評價比較例7的彎曲特性，但由於構造體之表面具有空隙的區域與中心具有空隙區域之厚度比例的平衡差，會受到中心部分具有高空隙率的層之特性的影響，無法得到所欲的特性。
[第2態樣]
接著，說明本發明之第2態樣的構造體。
第1圖係顯示本發明之第1及第2態樣的構造體之剖面構造的示意圖。如第1圖中所示，本發明之第2態樣的構造體1係由樹脂2、強化纖維3與空隙4所構成。
此處，作為樹脂2，可例示熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂。又，於本發明中，亦可摻合熱硬化性樹脂與熱塑性樹脂，此時，於構成樹脂的成分之中，將佔超過50質量%之量的成分當作樹脂的名稱。
於本發明之1個形態中，樹脂2宜包含至少1種以上的熱塑性樹脂。作為熱塑性樹脂，可例示由「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等之聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等之聚烯烴、聚甲醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚苯硫(PPS)等之聚芳硫、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等之氟系樹脂、液晶聚合物(LCP)」等之結晶性樹脂、「苯乙烯系樹脂以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、聚醚碸、聚芳酯(PAR)」等之非晶性樹脂、還有酚系樹脂、苯氧樹脂、更有聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系樹脂及丙烯腈系等之熱塑性彈性體等、或此等之共聚物及改性體等所選出之熱塑性樹脂。其中，從所得之構造體 的輕量性之觀點來看，宜為聚烯烴，從強度之觀點來看，宜為聚醯胺，從表面外觀之觀點來看，宜為如聚碳酸酯或苯乙烯系樹脂之非晶性樹脂，從耐熱性之觀點來看，宜為聚芳硫，從連續使用溫度之觀點來看，宜為聚醚醚酮，再者從耐藥品性之觀點來看，宜使用氟系樹脂。
於本發明之1個形態中，樹脂2宜包含至少1種以上的熱硬化性樹脂。作為熱硬化性樹脂，可例示不飽和聚酯、乙烯酯、環氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、熱硬化性聚醯亞胺、此等之共聚物、改性體及摻合有此等的至少2種之樹脂。又，於不損害本發明目的之範圍內，本發明之構造體亦可含有彈性體或橡膠成分等之耐衝撃性提高劑、其它的填充材或添加劑。作為填充材或添加劑之例，可例示無機填充材、難燃劑、導電性賦予劑、結晶成核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、減振劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、防著色劑、熱安定劑、脫模劑、抗靜電劑、可塑劑、滑劑、著色劑、顏料、染料、發泡劑、抑泡劑或偶合劑。
樹脂2之體積含有率係在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內。樹脂2之體積含有率小於2.5體積%時，無法黏結構造體1中的強化纖維3彼此而使強化纖維3的補強效果成為充分，由於無法滿足構造體之力學特性(尤其是彎曲特性)而不宜。另一方面，樹脂2之體積含有率大於85體積%時，由於樹脂量過多，難以取得空隙構造而不宜。
作為強化纖維3，可例示鋁、黃銅、不銹鋼等 之金屬纖維、PAN系、縲縈系、木質素系、瀝青系之碳纖維、石墨纖維、玻璃等之絕緣性纖維、芳香族聚醯胺、PBO、聚苯硫、聚酯、丙烯酸、尼龍、聚乙烯等之有機纖維、碳化矽、氮化矽等之無機纖維。又，亦可對於此等纖維施予表面處理。作為表面處理，除了作為導電體的金屬之黏附處理，還有藉由偶合劑的處理、藉由上漿劑的處理、藉由捆紮劑的處理、添加劑之附著處理等。又，此等之纖維係可單獨使用1種，也可合併使用2種以上。其中，從輕量化效果之觀點來看，宜使用比強度、比剛性優異之PAN系、瀝青系、縲縈系等的碳纖維。另外，從提高所得之構造體的經濟性之觀點來看，宜使用玻璃纖維，尤其是從力學特性與經濟性之平衡來看，宜合併使用碳纖維與玻璃纖維。再者，從提高所得之構造體的衝撃吸收性或賦形性之觀點來看，宜使用芳香族聚醯胺纖維，尤其是從力學特性與衝撃吸收性之平衡來看，宜合併使用碳纖維與芳香族聚醯胺纖維。還有，從提高所得之構造體的導電性之觀點來看，亦可使用被覆有鎳或銅或鐿等的金屬之強化纖維。於此等之中，以使用強度與彈性模數等之力學特性優異的PAN系碳纖維為更佳。
強化纖維3宜為不連續、略單絲狀且無規地分散者。由於使強化纖維3成為如此的態樣，當將外力施加於片狀構造體的前驅物乃至於構造體而進行成形時，可容易賦型到複雜形狀。又，由於使強化纖維3成為如此的態樣，經由強化纖維3所形成的空隙係緻密化，由於構造 體1中的強化纖維3之纖維束端的弱部可極小化，故除了優異的補強效率及可靠性，還可賦予各向同性。此處所謂的略單絲，就是指強化纖維單絲以少於500條之細纖度股束存在者。更佳為單絲狀分散。
此處所謂的略單絲狀或單絲狀分散，就是指對於在構造體1中任意選擇的強化纖維3，其二次元接觸角為1°以上的單纖維之比例(以下，亦稱為纖維分散率)係80%以上者，換言之，指的是構造體1中的單纖維之2條以上接觸且平行的束小於20%者。因此，此處特佳為至少強化纖維3中的纖絲數100條以下之纖維束的質量分率相當於100%。
所謂的二次元接觸角，當為不連續的強化纖維時，就是由單纖維與此單纖維接觸的單纖維所形成之角度，於接觸的單纖維彼此所形成的角度中，定義為在0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度。對於此二次元接觸角，使用圖式進一步說明。第2圖係顯示自面方向(第2圖(a))及厚度方向(第2圖(b))來觀察時的強化纖維墊中之強化纖維的分散狀態之一例的示意圖。若以單纖維11a作為基準，則看到單纖維11a係在第2圖(a)中與單纖維11b~11f相交，但於第2圖(b)中單纖維11a係不與單纖維11e、11f接觸。此時，對於成為基準的單纖維11a，成為二次元接觸角的評價對象者係單纖維11b~11d，於接觸的2個單纖維所形成的2個角度之中，在0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度為A。
作為測定二次元接觸角之方法，並沒有特別 的限制，例如，可例示從構造體1的表面來觀察強化纖維3的配向之方法。此時，藉由研磨構造體1的表面而使強化纖維3露出，可更容易觀察強化纖維3。又，亦可例示進行X射線CT穿透觀察，拍攝強化纖維3的配向影像之方法。當為X射線穿透性高的強化纖維3時，若預先在強化纖維3中混合示蹤用的纖維，或預先在強化纖維3上塗布示蹤用的藥劑，則可容易觀察強化纖維3而較佳。另外，以上述方法難以測定時，可例示藉由加熱爐等將構造體1在高溫下燒掉樹脂成分後，使用光學顯微鏡或電子顯微鏡，自所取出的強化纖維3來觀察強化纖維3之配向的方法。
根據上述之觀察方法，用以下之程序測定纖維分散率。即，測定對於經隨意選擇的單纖維(第2圖中的單纖維11a)已接觸的全部單纖維(第2圖中的單纖維11b~11d)之二次元接觸角。對於100條的單纖維進行此測定，自已測定二次元接觸角的全部單纖維之總條數與二次元接觸角為1°以上的單纖維之條數的比率來算出比例。
再者，強化纖維3特佳為無規地分散。此處，所謂強化纖維3無規地分散，就是指構造體1中經任意選擇的強化纖維3之二次元配向角的算術平均值在30°以上60°以下之範圍內。所謂該二次元配向角，就是由強化纖維3的單纖維與和此單纖維交叉的單纖維所形成之角度，於交叉的單纖維彼此所形成的角度之中，定義為在0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度。
對於此二次元配向角，使用圖式進一步說明。於第2圖(a)、(b)中，若以單纖維11a作為基準，則單纖維11a係與其它的單纖維11b~11f交叉。此處所謂的交叉，就是意指於所觀察的二次元平面中，看到成為基準的單纖維與其它的單纖維相交之狀態，單纖維11a與單纖維11b~11f不一定需要接觸，在投影觀看時看到相交的狀態亦不是例外。即，對於成為基準的單纖維11a觀看時，單纖維11b~11f全部為二次元配向角之評價對象，於第2圖(a)中二次元配向角係在交叉的2個單纖維所形成的2個角度之中，0°以上90°以下之範圍內的屬於銳角之角度A。
作為測定二次元配向角之方法，並沒有特別的限制，例如，可例示自構成要素的表面來觀察強化纖維3的配向之方法，可採取與上述之二次元接觸角的測定方法同樣之手段。二次元配向角的平均值係用以下的程序測定。即，測定對於經隨意選擇的單纖維(第2圖中的單纖維11a)已交叉的全部單纖維(第2圖中的單纖維11b~11f)之二次元配向角的平均值。例如，當交叉於某單纖維的其它單纖維為多數時，亦可代替地使用隨意地選出20條交叉的其它單纖維而測定的算術平均值。以其它的單纖維作為基準，重複合計5次的此測定，算出其算術平均值來當作為二次元配向角的算術平均值。
由於強化纖維3為略單絲狀且無規地分散，可將經由上述略單絲狀分散的強化纖維3所給予的性能提高到最大限度。又，於構造體1中，可將各向同性賦予至 力學特性。從如此的觀點來看，強化纖維3的纖維分散率宜為90%以上，愈接近100%愈更佳。另外，強化纖維3的二次元配向角之算術平值宜在40°以上50°以下之範圍內，愈接近理想角度的45°愈佳。
另一方面，作為強化纖維3不採取不織布狀的形態之例，有強化纖維3經單向排列而成的片狀基材、織物基材及無捲縮基材等。此等之形態由於強化纖維3規則緻密地配置，構造體1中的空隙4會變少，樹脂2之含浸變得極為困難，或形成未含浸部，或有大幅度限制含浸手段或樹脂種類的選項之情況。
作為強化纖維3之形態，可為與構造體1相同程度的長度之連續性強化纖維或經切斷成指定長度的有限長度之不連續性強化纖維的任一者，但從容易含浸樹脂2或可容易調整其量之觀點來看，宜為連續性強化纖維。
強化纖維3之體積含有率係在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內。強化纖維3之體積含有率小於0.5體積%時，由於無法使來自強化纖維3的補強效果成為充分而不佳。另一方面，強化纖維3之體積含有率大於55體積%時，由於相對於強化纖維3而言樹脂2之體積含有率相對變少，而無法黏結構造體1中的強化纖維3彼此而使強化纖維3的補強效果成為充分者，由於無法滿足構造體1的力學特性(尤其是彎曲特性)而不宜。
強化纖維3係被樹脂2所被覆，樹脂2之厚度宜在1μm以上15μm以下之範圍內。經樹脂2所被覆的強化纖維3之被覆狀態，若至少構成構造體1的強化纖維3之單纖 維彼此交叉之點經被覆的話，則從構造體1的形狀安定性或厚度控制的容易度及自由度之觀點來看，已屬充分，但作為更佳的態樣，則宜為樹脂2以上述之厚度被覆於強化纖維3的周圍之狀態。此狀態係強化纖維3的表面因樹脂2而不露出，換言之，意指強化纖維3係藉由樹脂2形成電線狀的皮膜。藉此，構造體1更具有形狀的安定性，同時充分展現力學特性。又，經樹脂2所被覆的強化纖維3之被覆狀態係不需要在其強化纖維3的全部上被覆，只要是在不損害本發明之構造體1的形狀安定性或彎曲彈性模數、彎曲強度之範圍內即可。
強化纖維3之質量平均纖維長度宜在1mm以上15mm以下之範圍內。藉此，可提高強化纖維3的補強效率，給予構造體1優異的力學特性。強化纖維3之質量平均纖維長度小於1mm時，由於無法有效率地形成構造體1中的空隙4，有比重變高之情況，換言之，由於難以得到相同質量但為所欲的厚度之構造體1而不宜。另一方面，強化纖維3之質量平均纖維長度比15mm長時，構造體1中的強化纖維3係容易因本身重量而彎曲，成為阻礙力學特性的展現之要因而不宜。質量平均纖維長度係可藉由將構造體1的樹脂成分燒掉或溶出等之方法而去除，自殘留的強化纖維3中隨意地選出400條，測定其長度直到10μm單位為止，作為彼等之平均長度算出。
本發明中所謂的空隙4，就是指經由樹脂2所被覆的強化纖維3成為柱狀的支撐體，藉由其進行疊合或交叉而形成的空間。例如將強化纖維3經樹脂2所預先含 浸的構造體前驅物予以加熱而得到構造體時，藉由加熱所伴隨的樹脂2之熔融或軟化，強化纖維3係起毛而形成空隙4。此係基於在構造體前驅物中，因加壓而成為壓縮狀態之內部的強化纖維3係藉由來自其彈性模數的起毛力而起毛之性質。又，構造體1中的空隙4之含有率係在10體積%以上99體積%以下之範圍內。空隙4之含有率小於10體積%時，由於構造體1的比重變高，無法滿足輕量性而不宜。另一方面，空隙4之含有率大於99體積%時，換言之，被覆於強化纖維3之周圍上的樹脂2之厚度變薄，故構造體1中的強化纖維3彼此之補強未充分進行，故力學特性變低而不宜。空隙4之含有率的上限值宜為97體積%。本發明中，體積含有率係將構成構造體1的樹脂2與強化纖維3與空隙4各自之體積含有率的合計當作100體積%。
將強化纖維3之長度當作Lf，將構造體1的剖面方向中之強化纖維3的配向角度當作θf時，構造體1之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))。構造體1之厚度St不滿足上述條件式時，顯示構造體1中的強化纖維3係彎曲，或所欲得之厚度的構造體1與纖維長度之平衡差。因此，由於構造體1無法充分發揮所投入的強化纖維3之特徵，顯示出厚度設計的自由度差，再者，於構造體1的力學特性之中，利用強化纖維3的拉伸強度或拉伸彈性模數的特性，由於喪失強化纖維3的直進性，無法得到有效率的補強效果而不宜。於上述條件式中，從得到強化纖維3之長度與其配向角度所形成的構造體1之特性的彎 曲彈性模數與比彎曲彈性模數之平衡，或藉由構造體1中的纖維長度與其配向角度，成形步驟中之固化或硬化以前之狀態下的變形容易，所欲的構造體1之成形容易進行來看，較佳為構造體1之厚度St的2%以上20%以下之值的範圍內，特佳為5%以上18%以下之值的範圍內。再者，條件式中使用的單位為St[mm]、Lf[mm]、θf[°]。
此處，強化纖維3之長度Lf係藉由將構造體1的樹脂成分燒掉或溶出等之方法而去除，自殘留的強化纖維3中隨意地選出400條，測定其長度直到10μm單位為止，作為自彼等之長度所算出的質量平均纖維長度而算出。又，所謂構造體1的剖面方向中之強化纖維3的配向角度θf，就是對於構造體1的剖面方向之傾斜程度，換言之，強化纖維3對於厚度方向之傾斜程度。值愈大表示愈偏向厚度方向站立，在0°以上90°以下之範圍中給予。即，藉由使強化纖維3的配向角度θf成為如此的範圍內，可更有效果地展現在構造體1中的補強機能。強化纖維3的配向角度θf之上限值係沒有特別的限制，但鑒於成為構造體1時的彎曲彈性模數之展現，宜為60°以下，更宜為45°以下。另外，強化纖維3的配向角度θf小於3°時，由於構造體1中的強化纖維3成為平面狀，換言之，成為二次元配向的狀態，故構造體1之厚度的自由度減少，無法滿足輕量性而不宜。因此，強化纖維3的配向角度θf較佳為3°以上。
強化纖維3的配向角度θf係可以對於構造體1的面方向呈垂直剖面的觀察為基礎而測定。第3圖係顯示 本發明之第1及第2態樣的構造體之面方向(第3圖(a))及厚度方向(第3圖(b))的剖面構造之一例的示意圖。第3圖(a)中，強化纖維3a、3b之剖面係為了使測定成為簡便而近似橢圓形狀。此處，強化纖維3a之剖面係橢圓縱橫比(=橢圓長軸/橢圓短軸)看起來小，相對地強化纖維3b之剖面係橢圓縱橫比看起來大。另一方面，依照第3圖(b)，強化纖維3a係相對於厚度方向Y具有幾乎平行的斜度，強化纖維3b係相對於厚度方向Y具有一定量的斜度。此時，關於強化纖維3b，構造體1之面方向X與纖維主軸(橢圓中的長軸方向)α所成之角度θx係與強化纖維3b的面外角度θf大致相等。另一方面，關於強化纖維3a，在角度θx與配向角度θf所顯示的角度係背離較大，角度θx不能說是反映配向角度θf。因此，自對於構造體1的面方向呈垂直剖面來讀取配向角度θf時，藉由抽出纖維剖面的橢圓縱橫比為一定值以上者，可提高配向角度θf的檢測精度。
作為成為抽出對象的橢圓縱橫比之指標，當單纖維的剖面形狀接近正圓，即當對於強化纖維之長邊方向呈垂直的剖面中之纖維縱橫比為1.1以下時，可利用對於橢圓縱橫比為20以上的強化纖維3，測定面方向X與纖維主軸α所成的角度θx，採用此作為配向角度θf之方法。另一方面，當單纖維的剖面形狀為橢圓形或繭形等，纖維縱橫比大於1.1時，可針對具有更大的橢圓縱橫比之強化纖維3，測定配向角度θf，當纖維縱橫比為1.1以上且小於1.8時，可選擇橢圓縱橫比為30以上，當纖維縱橫比為1.8以上且小於2.5時，可選擇橢圓縱橫比為40以上， 當纖維縱橫比為2.5以上時，可選擇橢圓縱橫比為50以上之強化纖維3，測定配向角度θf。
將構造體1之彎曲彈性模數當作Ec，將構造體1之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的構造體1的第1部分中之比彎曲彈性模數係在1以上且小於3之範圍內。當構造體1的第1部分中之比彎曲彈性模數小於1時，由於喪失構造體1的輕量化效果而不佳。另一方面，當構造體1的第1部分中之比彎曲彈性模數大於3時，構造體1由單一組成所構成時，由於意指彎曲彈性模數低而不佳。更佳為超過著眼於輕量化效果的碳纖維強化樹脂複合材料之一般的比彎曲彈性模數2.3且小於3。
構造體1之與第1部分不同的第2部分之比彎曲彈性模數係在3以上20以下之範圍內。構造體1的第2部分之比彎曲彈性模數小於3時，為即使彎曲彈性模數高，比重亦高之狀態，由於得不到所欲的輕量化效果而不佳。另一方面，構造體1的第2部分之比彎曲彈性模數大於20時，雖然輕量化效果充分，但是彎曲彈性模數低，難以保持作為構造體1所欲的形狀，或構造體1本身之彎曲彈性模數差而不佳。一般而言，鋼材或鋁之比彎曲彈性模數為1.5以下，成為比此等之金屬材料更屬極優異的比彎曲彈性模數之範圍。再者，超過著眼於輕量化效果的碳纖維強化樹脂複合材料之一般的比彎曲彈性模數2.3之3以上，更佳為5以上。
構造體1的第2部分之彎曲彈性模數Ec宜為6GPa以上。彎曲彈性模數之上限係不設限制，但一般若 為6GPa以上，則由於將構造體1設計為構件時彎曲彈性模數無問題而較佳，再者，從實際構件中設計的自由度之觀點來看，彎曲彈性模數宜具有各向同性。另一方面，只要不損害本發明之效果，則彎曲彈性模數係不設上限，但於本發明之構造體中，從強化纖維及樹脂以及空隙的體積含量與彎曲彈性模數之關係來看，30GPa左右可成為上限。具有30GPa以上之彎曲彈性模數時，一般為強化纖維之含量多且空隙的體積含量少之情況，結果有比重高、造成製品的重量增加之情況。
如第4圖中所示，構造體1的第1部分R1及第2部分R2係可存在於構造體1之厚度方向的不同位置，如第5圖中所示，構造體1的第1部分R1及第2部分R2係可存在於構造體之面方向的不同位置。如第4圖中所示，當第1部分R1之比重高的狀態，換言之，空隙少之情況，係當作為所謂以夾層構造等為代表的皮層而發揮機能。即，作為表皮的皮層係能幫助彎曲彈性模數的提高。再者，第2部分R2之比重低的狀態，換言之，空隙多之情況，係當作為所謂以夾層構造等為代表的芯層而發揮機能。即，由於作為芯材的芯層不會大幅幫助彎曲彈性模數的提高，故不僅只有活用其比重，而且對於構造體1之彎曲剛性，厚度會大為影響，故可成為輕量且高剛性之構造體。於第5圖中，藉由將承擔各種荷重的部分當作高比重即第1部分R1，將幾乎不承擔荷重的部分當作第2部分R2，而可在構造體的輕量性上有效率地設計。再者，由於第2部分R2之厚度比第1部分R1厚，可進行構造體全體的彎 曲剛性之設計，故可抑制在成為製品時的成形品之翹曲或扭曲等變形。再者，於本發明之構造體中，由於可自單一組成、構造體之前驅物得到第5圖及第6圖中記載之形狀，故不需要將在異種材料之複合化中成為問題的因線膨脹係數造成的變形或接合不良當作問題，可說是較佳的態樣。
再者，較佳的是構造體1的第1部分之空隙率在0體積%以上且小於10體積%之範圍內，剩餘部分之空隙率在10體積%以上99體積%以下之範圍內。藉此，即使於單一組成中，由於如上述地作成為第1部分與第2部分，可使用有助於剛性的部分作為第1部分，而可在構造體的輕量性上有效率地設計。再者，由於第2部分之厚度比第1部分厚，可進行構造體全體的彎曲剛性之設計，故可部分地進行輕量化。
構造體1中之第1部分的強化纖維3之配向角度θf宜在5°以上15°以下之範圍內，其以外之位置的強化纖維3之配向角度θf宜在5°以上45°以下之範圍內。不限於由單一組成得到構造體之情況，第1部分之配向角度θf在5°以上15°以下之範圍內者，係意指強化纖維3在面內方向中配向，結果由於強化纖維3承擔荷重，故可提高面內強度。再者，第2部分之配向角度θf在5°以上45°以下之範圍內者，係在構造體中可有效率地形成空隙，結果可輕量化。較佳為從作為構造體時的壓縮特性與輕量性之平衡來看，第1部分之配向角度在5°以上10°以下之範圍內，第2部分之配向角度在5°以上30°以下之範圍內。
構造體1之比重ρ宜為0.9g/cm3以下。構造體1之比重ρ大於0.9g/cm3時，意指成為構造體1時的質量增加，結果導致作成為製品時的質量增加而不佳。比重之下限係不設限制，但一般於由強化纖維與樹脂所成之構造體中，自作為其構成成分的強化纖維、樹脂及空隙各自之體積比例所算出之值係可成為下限。於本發明之構造體中，單獨使用構造體時或與其它構件組合使用時，構造體本身之比重係隨著所使用的強化纖維或樹脂而不同，但從保持構造體的力學特性之觀點來看，宜為0.03g/cm3以上。
本發明中的強化纖維3採取不織布狀的形態，從樹脂2對於強化纖維3的含浸容易度之觀點來看，較佳。再者，由於強化纖維3具有不織布狀的形態，故除了不織布本身的處理性之容易度，還有即使於一般被視為高黏度的熱塑性樹脂中，也可容易含浸而較佳。此處，所謂的不織布狀的形態，就是指強化纖維3的股束及/或單絲不規則性地分散成面狀之形態，可例示短切股束墊、連續股束墊、抄紙墊、梳理墊、氣流成網墊等(以下，將此等彙總稱為強化纖維墊)。
作為構成構造體1的強化纖維墊之製造方法，例如，有將強化纖維3預先分散成股束及/或略單絲狀，製造強化纖維墊之方法。作為強化纖維墊之製造方法，可舉出將強化纖維3以空氣流分散片化之氣流成網法，或一邊將強化纖維3予以機械地梳分一邊調整形狀而片化之梳理法等之乾式程序，在水中攪拌強化纖維3及抄紙 之藉由萊特萊德法的濕式程序，作為眾所周知技術。作為使強化纖維3更接近單絲狀之手段，於乾式程序中，可例示設置開纖棒之方法或進一步使開纖棒振動之方法，更有使梳理機之網眼變細之方法，或調整梳理機的旋轉速度之方法等。於濕式程序中，可例示調整強化纖維3的攪拌條件之方法，將分散液的強化纖維濃度予以稀薄化之方法，調整分散液的黏度之方法，於移送分散液之際抑制渦流之方法等。特別是強化纖維墊宜以濕式程序製造，藉由增加投入纖維的濃度，或調整分散液的流速(流量)與網狀輸送帶的速度，可容易地調整強化纖維墊的強化纖維3之比例。例如，藉由相對於分散液的流速，減慢網狀輸送帶的速度，所得之強化纖維墊中的纖維之配向係變得難以朝向牽引方向，可製造膨鬆的強化纖維墊。強化纖維墊係可由強化纖維3單質所構成，也可將強化纖維3與粉末形狀或纖維形狀的基質樹脂成分混合，或將強化纖維3與有機化合物或無機化合物混合，或強化纖維3彼此被樹脂成分所填縫。
再者，亦可於強化纖維墊中預先含浸樹脂2，作成為構造體前驅物。作為製造本發明之構造體前驅物的方法，使用對於強化纖維墊，將樹脂2加熱到熔融乃至於軟化溫度以上之狀態，給予壓力而使含浸至強化纖維墊之方法者，從製造的容易度之觀點來看，較佳。具體而言，較佳可例示自強化纖維墊之厚度方向的兩側，使配置有樹脂2的積層物熔融含浸之方法。
作為實現上述各方法用的設備，可適宜使用 壓縮成形機或雙帶壓機。分批式之情況為前者，藉由並列有加熱用與冷卻用的2機以上之間歇式加壓系統，可謀求生產性的提高。連續式之情況為後者，由於可容易地進行連續的加工，故連續生產性優異。
於製造本發明的構造體1之際，採用藉由至少以下之步驟[1]及[2]而製造的方法者，從製造的容易度之觀點來看，較佳。
步驟[1]：於樹脂2經加熱到熔融乃至於軟化溫度以上之狀態下，給予壓力，使樹脂2含浸至強化纖維墊而製作構造體前驅物之步驟。
步驟[2]：藉由將構造體前驅物在加熱之狀態下進行厚度調整而使膨脹之步驟。
步驟[2]係藉由將步驟[1]所得之構造體前驅物在加熱之狀態下進行厚度調整而使膨脹之步驟。當構成構造體1的樹脂2為熱塑性樹脂時，此時加熱的溫度給予充分熱量而使熔融乃至於軟化者，其從所製造的構造體1之厚度控制及製造速度之觀點來看，較佳，具體而言，較佳為給予對於熔融溫度高10℃以上且熱塑性樹脂熱分解溫度以下之溫度。又，使用熱硬化性樹脂作為樹脂2時，給予充分的熱量而形成交聯構造，使硬化前之熱硬化性樹脂原料進行熔融乃至於軟化者，其從所製造的構造體1之厚度控制及製造速度之觀點來看，較佳。
作為進行厚度控制之方法，只要是能將所加熱的構造體前驅物控制在目標厚度，則不論方法為何，從製造的簡便性之觀點來看，可例示使用金屬板等來限 制厚度之方法，藉由賦予至構造體前驅物的壓力而控制厚度之方法等來當作較佳的方法。作為實現上述方法用的設備，可適宜使用壓縮成形機或雙帶壓機。分批式之情況為前者，藉由並列有加熱用與冷卻用的2機以上之間歇式加壓系統，可謀求生產性的提高。連續式之情況為後者，由於可容易地進行連續的加工，故連續生產性優異。
作為強化纖維墊不採取不織布狀形態之例，有強化纖維3經單向排列而成的片狀基材、織物基材及無捲縮基材等。此等之形態，由於強化纖維3規則緻密地配置，強化纖維墊中的空隙部少，熱塑性樹脂不形成充分的錨固構造，故其若成為芯形成層則接合能力降低。又，當樹脂2為熱塑性樹脂時，含浸變得極為困難，或形成未含浸部，或有含浸手段或樹脂種類的選項大幅受限之情況。
於本發明中，在不損害本發明之特徵的範圍內，亦可將構造體1或構造體前驅物使用於芯層，且將在連續的強化纖維3中含浸有樹脂之片狀中間基材使用於皮層而成為夾層構造體。此處，所謂連續的強化纖維3，就是在至少一方向中以100mm以上的長度連續者，該多數條在單向中排列的集合體，所謂的強化纖維束，係在夾層構造體的全長中連續。作為由連續的強化纖維3所成之片狀中間基材的形態，包括由多數條連續的強化纖維3所成之強化纖維束所構成的布、由多數條連續的強化纖維3在單向中排列的強化纖維束(單向性纖維束)、由 此單向性纖維束所構成之單向性布等。強化纖維3係可由相同形態的複數條纖維束所構成，或也可由不同形態的複數條纖維束所構成。構成一個強化纖維束的強化纖維數，通常為300~48,000條，但若考慮預浸漬體的製造或布的製造，則宜為300~24,000條，更佳為1,000~12,000條。
為了控制彎曲彈性模數，宜使用改變強化纖維3的方向而積層之形態。特別是在有效率地提高夾層構造體的彈性模數或強度上，宜使用纖維束經單向並絲之連續的強化纖維(稱為UD)。
構造體1例如可舉出「個人電腦、顯示器、OA機器、行動電話、攜帶資訊終端、PDA(電子筆記本等之攜帶資訊終端)、數位相機、光學機器、音響裝置、空調機、照明機器、娛樂用品、玩具用品、其它家電製品等之框體、托盤、底盤、內裝構件或其殼體」等之電氣、電子機器零件、「各種構件、各種框架、各種鉸鏈、各種臂、各種車軸、各種車輪用軸承、各種樑」、「罩蓋、車頂、車門、擋泥板、行李箱蓋、側面板、後端板、車身前部、車身底部、各種柱、各種構件、各種框架、各種樑、各種支架、各種導軌、各種鉸鏈等之外板或本體零件」、「保險桿、保險桿橫樑、造型、底罩、引擎蓋、整流板、擾流板、百葉罩、空氣動力零件等之外裝零件」、「儀表板、片框架、門飾、柱飾、方向盤、各種模組等之內裝零件」、或「馬達零件、CNG桶槽、油箱」等之汽車、二輪車用構造零件、「電池托盤、頭 燈支架、踏板外殼、保護器、車燈反射鏡、燈罩、噪音遮罩、備胎罩」等之汽車、二輪車用零件、「隔音壁、防音壁等之壁內構件」等之建材、「起落架艙、小翼、擾流板、邊緣、舵、升降臺、整流片、肋、片」等之飛機用零件。從力學特性之觀點來看，宜用於汽車內外裝、電氣‧電子機器框體、自行車、運動用品用構造材、飛機內裝材、輸送用箱體、建材。其中，尤其適合由複數的零件所構成之模組構件。
[實施例]
以下，藉由實施例更詳細地說明本發明。
(1)構造體中的強化纖維之體積含有率Vf
測定構造體之質量Ws後，將構造體在空氣中以500℃加熱30分鐘而燒掉樹脂成分，測定殘留的強化纖維之質量Wf，藉由下式算出。
Vf(體積%)=(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×100
ρf：強化纖維的密度(g/cm3)
ρr：樹脂的密度(g/cm3)
(2)構造體之彎曲試驗
自構造體切出試驗片，依照ISO178法(1993)測定構造體全體之彎曲彈性模數。再者，對於第1部分與第2部分，使用刀具切開，對於各自亦同樣地測定彎曲彈性模數。此等之試驗片係將任意的方向當作0°方向時，對於+45°、-45°、90°方向之4個方向切出而製作試驗片，對於各自之方向，測定數n=5，將算術平均值當作彎曲彈性模數Ec。作為測定裝置，使用「Instron(註冊商標)」5565 型萬能材料試驗機(INSTRON日本(股)製)。自所得之結果，藉由下式算出構造體之比彎曲彈性模數。
比彎曲彈性模數=Ec1/3/ρ
(3)構造體中的強化纖維之配向角度θf
自構造體切出寬度25mm的小片，包埋於環氧樹脂中後，以片厚度方向的垂直剖面成為觀察面之方式，研磨而製作試料。用雷射顯微鏡(KEYENCE(股)製，VK-9510)將試料放大到400倍，進行纖維剖面形狀之觀察。將觀察影像在通用影像解析軟體上展開，利用已編入軟體內的程式，抽出在觀察影像中能看到的各個纖維剖面，設置內接於纖維剖面的橢圓，使近似纖維剖面的形狀(以下，稱為纖維橢圓)。再者，對於以纖維橢圓的長軸長度α/短軸長度β表示的縱橫比為20以上的纖維橢圓，求得面方向X與纖維橢圓的長軸方向所成之角。對於自構造體的不同部位所抽出的觀察試料，藉由重複上述操作，對於總計600條的強化纖維，測定配向角度，求得其算術平均值來當作為強化纖維的配向角度θf。
(4)構造體之比重ρ
自構造體切出試驗片，參考JIS K7222(2005)，測定構造體的表觀比重。試驗片之尺寸係縱100mm、橫100mm。用測微計測定試驗片之縱、橫、厚度，自所得之值算出試驗片的體積V。又，用電子天平測定所切出的試驗片之質量M。藉由將所得之質量M及體積V代入下式，算出構造體之比重ρ。
ρ[g/cm3]=103×M[g]/V[mm3]
(5)構造體的空隙之體積含有率
自構造體以縱10mm、橫10mm切出試驗片，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)(日立高科技(股)製S-4800型)觀察剖面，自構造體之表面，以1000倍的倍率拍攝等間隔的10處。對於各自之影像，求得影像內的空隙之面積Aa。 再者，藉由將空隙的面積Aa除以影像全體的面積而算出空隙率。構造體的空隙之體積含有率係在5片的試驗片中各自拍攝10處，自合計50處的空隙率，藉由算術平均求得。
(6)被覆強化纖維的樹脂之厚度
自構造體以縱10mm、橫10mm切出試驗片，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)(日立高科技(股)製S-4800型)觀察剖面，以3000倍之倍率拍攝任意10處。自所得之影像的強化纖維之已切割剖面的任意50處，測定被覆於強化纖維上的樹脂之被覆厚度。被覆強化纖維的樹脂之厚度係使用該50處的測定結果之算術平均值。
[碳纖維1]
從以聚丙烯腈為主成分的共聚物，進行紡絲、燒成處理及表面氧化處理，得到總單絲數12,000條之連續碳纖維。此連續碳纖維之特性係如以下所示。
單纖維徑：7μm
比重：1.8
拉伸強度：4600MPa
拉伸彈性模數：220GPa
[PP樹脂]
製作由80質量%的未改性聚丙烯樹脂(Prime Polymer(股)製「Prime Polypro」(註冊商標)J105G)與20質量%的酸改性聚丙烯樹脂(三井化學(股)製「Admer」QB510)所成的單位面積重量100g/m2之樹脂片。表1中顯示所得之樹脂片的特性。
[PA樹脂]
製作由尼龍6樹脂(東麗(股)製「Amilan」(註冊商標)CM1021T)所成的單位面積重量124g/m2之樹脂薄膜。表1中顯示所得之樹脂薄膜的特性。
[PC樹脂]
製作由聚碳酸酯樹脂(三菱工程塑膠(股)製「Iupilon」(註冊商標)H-4000)所成的單位面積重量132g/m2之樹脂薄膜。表1中顯示所得之樹脂薄膜的特性。
[PPS樹脂]
製作由聚苯硫樹脂(東麗(股)製「Torelina」(註冊商標)M2888)所成的單位面積重量147g/m2之樹脂不織布。表1中顯示所得之樹脂不織布的特性。
[環氧樹脂]
摻合作為環氧樹脂之40質量份的Epototo YD128(東都化成(股)製)、20質量份的Epototo YD128G(東都化成(股)製)、20質量份的Epikote 1001(日本環氧樹脂(股)製)、20質量份的Epikote 1009(日本環氧樹脂(股)製)、作為硬化劑之4質量份的DICY7(日本環氧樹脂(股)製，二氰二胺)、3質量份的DCMU99(保土谷化學(股)製，3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)、作為其它添加劑之5質量份的 Vinylec K(CHISSO(股)製，聚乙烯縮甲醛)。自此使用刀塗機製作單位面積重量132g/m2之樹脂薄膜。表1中顯示所得之樹脂薄膜的特性。
[強化纖維墊3]
用匣刀將碳纖維1切割成6mm，得到短切碳纖維。製作由水與界面活性劑(NACALAI TESQUE(股)製，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))所成的濃度0.1質量%之分散液，使用此分散液與短切碳纖維，使用第6圖中所示的強化纖維墊之製造裝置，製造強化纖維墊。第6圖中所示的製造裝置具備在作為分散槽之容器下部具有開口旋塞的直徑1000mm之圓筒形狀的容器、連接分散槽與抄紙槽之直線狀的輸送部(傾斜角30°)。於分散槽之上面的開口部附屬有攪拌機，可從開口部投入短切碳纖維及分散液(分散介質)。抄紙槽係在底部具備具有寬度500mm的抄紙面之網狀輸送帶的槽，及將可搬運碳纖維基材(抄紙基材)的輸送機連接至網狀輸送帶。抄紙係將分散液中的碳纖維濃度設為0.05質量%而進行。經抄紙的碳纖維基材係在200℃的乾燥爐中乾燥30分鐘，而得到強化纖維墊3。所得之單位面積重量為50g/m2。表2中顯示所得之強化纖維墊3的特性。
[強化纖維墊5]
用匣刀將碳纖維1切割成25mm，得到短切碳纖維。使所得之短切碳纖維自80cm高度起自由落下，得到短切碳纖維無規地分布之強化纖維墊5。表2中顯示所得之強化纖維墊5的特性。
(參考例1)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(V)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表5中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入金屬間隔物，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(IV)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(V)打開模具，取出構造體。
(實施例21)
使用與參考例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與參考例1同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表5中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為1.2mm的間隔物，保持5秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(實施例22)
使用與參考例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例21同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表5中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為2.0mm的金屬間隔物，保持20秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(實施例23)
使用與參考例1同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例21同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表5中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，從其末端到中心為止等間隔地插入厚度為2.3mm的金屬間隔物，保持20秒。
(IV)然後，開放模具空腔，於步驟(III)中，以金屬間隔物不接觸的部分之厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(實施例24)
將樹脂片從PP樹脂換成PA樹脂，將步驟(I)中的預熱溫度從230℃換成260℃。另外，除了將步驟(IV)中的空腔溫度從50℃換成60℃，變更步驟(III)中的金屬間隔物 之厚度以外，與實施例21同樣地得到構造體。表5中顯示所得之構造體的特性。
(實施例25)
將樹脂片從PP樹脂換成PPS樹脂，將步驟(I)中的預熱溫度從230℃換成300℃。除了將步驟(IV)中的空腔溫度從50℃換成150℃，變更步驟(III)中的金屬間隔物之厚度以外，與實施例21同樣地得到構造體。表5中顯示所得之構造體的特性。
(實施例26)
除了將樹脂片從PP樹脂換成PC樹脂，將步驟(I)中的預熱溫度從230℃換成300℃，將步驟(IV)中的空腔溫度從50℃換成80℃以外，與實施例21同樣地得到構造體。表5中顯示所得之構造體的特性。
(實施例27)
將樹脂片從PP樹脂換成環氧樹脂，與實施例21同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。於所得之構造體中，從剖面觀察看到以強化纖維作為柱狀支撐體之空隙。表5中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至150℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，給予3MPa的壓力，進一步保持20秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為1.2mm的間隔物，保持5秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式 調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
(比較例11)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，除了於實施例21之步驟(III)中不使用金屬間隔物以外，與實施例21同樣地得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(比較例12)
積層堆疊70片的碳纖維墊3，以PP樹脂夾入其中而製作積層物。接著，除了於實施例21之步驟(III)中，將金屬間隔物從厚度3.4mm換成厚度3.2mm以外，與實施例21同樣地得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(比較例13)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹 脂片之積層物。接著，除了於實施例21之步驟(III)中，將金屬間隔物從厚度3.4mm換成厚度1.4mm以外，與實施例21同樣地得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(比較例14)
製作依[樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片/樹脂片/強化纖維墊/強化纖維墊/樹脂片]之順序配置有強化纖維墊3作為強化纖維墊、PP樹脂作為樹脂片之積層物。接著，除了藉由經過實施例21中的步驟(I)~(VI)而得到構造體以外，與實施例21同樣地得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(比較例15)
除了使用強化纖維墊5作為強化纖維墊以外，與實施例21同樣地得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(比較例16)
除了換成將實施例21中僅經過步驟(I)、(III)的成形體自模具取出及空氣冷卻者以外，與實施例21同樣地得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(比較例17)
使用與實施例21同樣之強化纖維墊及樹脂片，與實施例21同樣地得到積層物。接著，藉由經過以下之步驟(I)~(VI)而得到構造體。表6中顯示所得之構造體的特性。
(I)將積層物配置於經預熱至230℃的加壓成形用模具空腔內，關閉模具。
(II)接著，保持120秒後，給予3MPa的壓力，進一步 保持60秒。
(III)於步驟(II)之後，開放模具空腔，在其末端插入厚度為1.8mm的間隔物，保持20秒。
(IV)然後，以得到構造體時的厚度成為3.4mm之方式調整。
(V)然後，再度鎖緊模具空腔，於保持壓力之狀態下將空腔溫度冷卻到50℃為止。
(VI)打開模具，取出構造體。
[檢討]
明確的是本實施例係藉由構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，而比彎曲彈性模數與彎曲彈性模數的絕對值之平衡優異。再者，對於已變更樹脂種類的實施例24、25、26，亦可說是同樣。另一方面，於比較例11中，雖然強化纖維墊與樹脂係與實施例21同樣，但由於無空隙，而無法滿足比彎曲彈性模數。於比較例12中，雖然已調整樹脂及空隙之體積比例，但與強化纖維墊的體積比例之平衡差，彎曲彈性模數低。推測係因為在強化纖維的周圍未形成樹脂之被覆所致。於比較例13中，彎曲彈性模數低。此係因為使用不是略單絲狀的強化纖維所致，於比較例14中，雖然變更構造體之厚度，但無改善。於比較例15中，由於縮短強化纖維的纖維長度，故而無法滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))。因此，無法滿足彎曲彈性模數的絕對值。於比較例16中，樹脂不被覆強化纖維之周圍，由於在強化纖維的交叉點處樹脂局部存在化，故雖然強化纖維、樹脂及空隙之含量已滿足，但彎曲彈性模數的絕對值低，結果無法滿足比彎曲彈性模數之值。於比較例17中，在表面設置高比重的區域，在中心部分設置低比重的區域。其厚度比例係兩表面與中心成為1：1之關係。評價比較例17的彎曲特性，但由於構造體之表面具有空隙的區域與中心具有空隙區域之厚度比例的平衡差，故會受到中心部分具有高空隙率的層之特性的影響，無法得到所欲的特性。
[產業上之可利用性]
依照本發明，可提供剛性及輕量性優異之構造體。又，依照本發明，可提供輕量性及力學特性優異之構造體。
1‧‧‧構造體
2‧‧‧樹脂
3‧‧‧強化纖維
4‧‧‧空隙

Claims (15)

  1. 一種構造體，其係包含樹脂、強化纖維與空隙之構造體，其特徵為：該樹脂之體積含有率在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內，該強化纖維之體積含有率在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內，該空隙係以10體積%以上99體積%以下之範圍內的比例含於該構造體中，將該強化纖維之長度當作Lf，將該構造體的剖面方向中之該強化纖維的配向角度當作θf時，該構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，將該構造體之彎曲彈性模數當作Ec，將該構造體之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的該構造體之比彎曲彈性模數在3以上20以下之範圍內，且該構造體之彎曲彈性模數Ec為3GPa以上。
  2. 一種構造體，其係包含樹脂、強化纖維與空隙之構造體，該樹脂之體積含有率在2.5體積%以上85體積%以下之範圍內，該強化纖維之體積含有率在0.5體積%以上55體積%以下之範圍內，該空隙係以10體積%以上99體積%以下之範圍內的比例含於該構造體中，將該強化纖維之長度當作Lf，將該構造體的剖面 方向中之該強化纖維的配向角度當作θf時，該構造體之厚度St滿足條件式：St≧Lf2‧(1-cos(θf))，將該構造體之彎曲彈性模數當作Ec，將該構造體之比重當作ρ時，以Ec1/3‧ρ-1表示的該構造體之第1部分中的比彎曲彈性模數在1以上且小於3之範圍內，該構造體之與該第1部分不同之第2部分中的比彎曲彈性模數在3以上20以下之範圍內。
  3. 如請求項1之構造體，其中該構造體的彎曲彈性模數Ec為6GPa以上。
  4. 如請求項2之構造體，其中該構造體之該第2部分的彎曲彈性模數Ec為6GPa以上。
  5. 如請求項2或4之構造體，其中該構造體之該第1部分及該第2部分係存在於該構造體之厚度方向的不同位置。
  6. 如請求項2或4之構造體，其中該構造體之該第1部分及該第2部分係存在於該構造體之面方向的不同位置。
  7. 如請求項1至6中任一項之構造體，其中該構造體之比重ρ為0.9g/cm3以下。
  8. 如請求項1至7中任一項之構造體，其中從該構造體的表面起到厚度方向的中點位置為止之30%以內的部分中之空隙率係在0體積%以上且小於10體積%之範圍內，剩餘部分之空隙率係在10體積%以上99體積%以下之範圍內。
  9. 如請求項1至8中任一項之構造體，其中強化纖維係被該樹脂所被覆，該樹脂之厚度係在1μm以上15μm以下之範圍內。
  10. 如請求項1至9中任一項之構造體，其中該強化纖維係不連續、略單絲狀且無規地分散。
  11. 如請求項1至10中任一項之構造體，其中該構造體中之該強化纖維的配向角度θf為3°以上。
  12. 如請求項1至11中任一項之構造體，其中該強化纖維之質量平均纖維長度係在1mm以上15mm以下之範圍內。
  13. 如請求項1至12中任一項之構造體，其中該強化纖維係碳纖維。
  14. 如請求項1至13中任一項之構造體，其中該樹脂包含至少1種以上的熱塑性樹脂。
  15. 如請求項1至13中任一項之構造體，其中該樹脂包含至少1種以上的熱硬化性樹脂。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017110532A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 東レ株式会社 構造体
JP7054499B2 (ja) * 2017-06-06 2022-04-14 サンコロナ小田株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
JP7112415B2 (ja) * 2017-09-29 2022-08-03 株式会社クラレ 通液部材
CA3094515A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 Toray Industries, Inc. Imaging table and manufacturing method therefor, mammography apparatus imaging table and manufacturing method therefor, and mammography apparatus
WO2019198499A1 (ja) * 2018-04-09 2019-10-17 旭化成株式会社 多孔体、鉛蓄電池用セパレータ、及び鉛蓄電池
KR20210023799A (ko) * 2018-06-26 2021-03-04 도레이 카부시키가이샤 적층체
JPWO2022050213A1 (zh) 2020-09-04 2022-03-10
WO2023162991A1 (ja) * 2022-02-28 2023-08-31 東レ株式会社 成形基材、多孔質体、スキン－コア構造体および構造部材
WO2023204131A1 (ja) * 2022-04-20 2023-10-26 東レ株式会社 繊維強化樹脂成形体およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06320655A (ja) 1993-05-11 1994-11-22 Nippon Steel Corp 繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品およびその成形方法
JP2709371B2 (ja) * 1993-11-10 1998-02-04 ニチアス株式会社 繊維強化プラスチック断熱材の製造方法
JP2006002294A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Toray Ind Inc 耐炎化繊維不織布、炭素繊維不織布およびそれらの製造方法
TWI353303B (en) * 2004-09-07 2011-12-01 Toray Industries Sandwich structure and integrated molding using th
JP5533320B2 (ja) * 2010-06-17 2014-06-25 三菱樹脂株式会社 サンドイッチ構造体
JP2012152982A (ja) 2011-01-25 2012-08-16 Quadrant Plastic Composites Japan Ltd 積層板及び成形体
CN103384588B (zh) * 2011-02-28 2015-12-02 东丽株式会社 注射成型体及其制造方法
KR101529418B1 (ko) * 2011-04-15 2015-06-16 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 활성 에너지선 경화성 수지 조성물, 성형품, 미세 요철 구조체, 발수성 물품, 몰드, 및 미세 요철 구조체의 제조 방법
US9879123B2 (en) 2012-01-20 2018-01-30 Toray Industries, Inc. Fiber-reinforced polypropylene resin composition, molding material and prepreg
CA2908023A1 (en) 2013-04-02 2014-10-09 Toray Industries, Inc. Sandwich laminate, sandwich structure and unified molded product using same and processes for producing both
JP6050730B2 (ja) 2013-07-31 2016-12-21 積水化成品工業株式会社 型内発泡成形体、繊維強化複合体及び型内発泡成形体の製造方法
JP6248466B2 (ja) 2013-08-22 2017-12-20 東レ株式会社 繊維強化樹脂シート、一体成形品およびそれらの製造方法
US9962904B2 (en) * 2013-08-30 2018-05-08 Toray Industries, Inc. Sandwich structure and integrally formed article using the same, and methods for production thereof
JP2015085613A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 東レ株式会社 一体化成形体及びその製造方法
WO2017110532A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 東レ株式会社 構造体

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