WO2023095787A1 - 多孔質体 - Google Patents

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WO2023095787A1
WO2023095787A1 PCT/JP2022/043167 JP2022043167W WO2023095787A1 WO 2023095787 A1 WO2023095787 A1 WO 2023095787A1 JP 2022043167 W JP2022043167 W JP 2022043167W WO 2023095787 A1 WO2023095787 A1 WO 2023095787A1
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WO
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fibers
porous body
fiber
resin
body according
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Application number
PCT/JP2022/043167
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English (en)
French (fr)
Inventor
河原康太
松谷浩明
本間雅登
Original Assignee
東レ株式会社
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Publication date
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Priority to EP22898570.1A priority patent/EP4442440A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core

Definitions

  • the present invention relates to a fiber-reinforced resin porous body used in industrial products such as sporting goods, electronic equipment housings, and building members.
  • a structure containing voids such as that of Patent Document 1
  • Patent Document 2 has a problem of insufficient impact strength.
  • a structure containing a resin exhibiting rubber elasticity as in Patent Document 2 exhibits excellent impact strength due to the rubber elasticity of the resin, but on the other hand, the effect of fixing the reinforcing fibers is reduced, and the reinforcing effect is sufficiently reduced. There was a problem that the rigidity and strength were insufficient.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a fiber-reinforced resin porous body having excellent lightness, impact strength and rigidity.
  • the present invention for solving the above problems has the following configuration.
  • a porous body having a porosity of 10 to 95% in which the reinforcing fibers are fixed by the resin (C).
  • the organic fibers (B) have a diameter of 15 to 50 ⁇ m.
  • the organic fiber (B) has a tensile strength of 1 to 6 GPa.
  • the resin (C) is a thermoplastic resin selected from polyolefin resins, polyamide resins and polyarylene sulfide resins, and/or a thermosetting resin selected from epoxy resins, phenol resins and acrylic resins.
  • a composite structure in which a fiber-reinforced resin containing continuous reinforcing fibers is arranged on the surface of the porous body according to any one of [1] to [16].
  • the porous body according to any one of [1] to [17] which is used for applications selected from sporting goods, housings for electronic devices and building members.
  • a porous body having excellent lightness, impact strength and rigidity can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a porous body of the present invention
  • the porous body of the present invention is a so-called fiber-reinforced resin containing reinforcing fibers and resin, and as reinforcing fibers, carbon fibers (A) of more than 50% by weight and 99% by weight or less and a tensile elongation at break of 2.5 to 100% 1% by weight or more and less than 50% by weight of the organic fibers (B), and the reinforcing fibers are fixed by the resin (C).
  • the carbon fiber (A) has excellent rigidity and strength, and the reinforcing effect derived from the carbon fiber (A) is sufficient by containing more than 50% by weight and not more than 99% by weight of the carbon fiber (A) as a reinforcing fiber. It is possible to impart excellent rigidity and strength.
  • the organic fibers (B) are relatively superior to the carbon fibers (A) in ductility and tensile elongation at break, and are less likely to break due to impact. Therefore, in order for the porous body containing the organic fibers (B) to be broken by impact, it is necessary that the organic fibers (B) break the resin (C) or be pulled out from the resin (C). , can impart excellent impact strength to the porous body. By including 1% by weight or more of the organic fiber (B) as the reinforcing fiber, the reinforcing effect derived from the organic fiber (B) can be made sufficient, and excellent impact strength can be imparted.
  • the content of the carbon fiber (A) relative to the organic fiber (B) is relatively large, and the excellent rigidity and strength imparted by the carbon fiber (A).
  • the excellent impact strength imparted by the organic fibers (B) can be achieved at the same time.
  • the content of carbon fibers (A) is more preferably 60 to 80% by weight, and the content of organic fibers (B) is more preferably 20 to 40% by weight.
  • the tensile elongation at break of the organic fiber (B) is 2.5% or more, fiber breakage upon impact can be sufficiently suppressed, and excellent impact strength can be imparted to the porous body.
  • the tensile elongation at break is 100% or less, the elongation of the organic fibers (B) at the time of impact is suppressed, so that a sufficient load can be borne, and excellent impact strength can be imparted.
  • the tensile elongation at break of the organic fiber (B) is preferably 2.5-30%, more preferably 2.5-15%.
  • the porous body of the present invention has a porosity of 10 to 95% by volume.
  • the porosity is 10% by volume or more, the specific gravity becomes small and sufficient lightness can be obtained.
  • the porosity is 95% by volume or less, the reinforcing effect of the reinforcing fibers and the resin can be made sufficient, and excellent mechanical properties can be imparted to the porous body.
  • the porosity is more preferably 20% by volume or more and 90% by volume or less.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of the porous body of the present invention.
  • the porous body 1 of the present invention includes carbon fibers 2 , organic fibers 3 , resin 4 and voids 5 , and the carbon fibers 2 and organic fibers 3 are fixed by the resin 4 .
  • the organic fibers (B) are uniformly dispersed with the carbon fibers (A).
  • Uniformly dispersed in the present invention means that the coefficient of variation of the number of carbon fibers (A) intersecting with the arbitrarily selected organic fibers (B) is 50% or less.
  • the term “intersection” refers to a state in which the reference organic fiber (B) intersects with the carbon fiber (A) in a two-dimensional plane to be observed, and the two must be in contact with each other. no. Locations where the carbon fiber (A) content is relatively low are weak in terms of strength and rigidity, and locations where the organic fiber (B) content is relatively low are prone to fiber breakage and are weak in impact strength.
  • the porous body can have both excellent rigidity and impact strength without any local weakened portions.
  • the coefficient of variation of the number of carbon fibers (A) intersecting with the organic fibers (B) is obtained by arbitrarily selecting five organic fibers (B), and carbon fibers (A ) is calculated by the following formula from the number ni .
  • the organic fibers (B ) may be substituted by the number of carbon fibers (A) crossing.
  • the intersections of the reinforcing fibers are bonded with the resin (C), and voids of the porous body are formed as portions where neither the reinforcing fibers nor the resin (C) are present.
  • voids of the porous body are formed as portions where neither the reinforcing fibers nor the resin (C) are present.
  • voids are scattered in the porous body.
  • the specific gravity can be reduced, and excellent mechanical properties can be exhibited while being lightweight.
  • the load applied to the porous body is dispersed through the resin and the contact points, and the reinforcing fibers bear the load, thereby exhibiting excellent mechanical properties.
  • the reinforcing fibers in order for the porous body to break due to the impact when the reinforcing fibers do not break due to the impact, it is necessary for the reinforcing fibers to break the resin at the contact point or to pull out the reinforcing fibers from the resin. It is possible to express the impact strength. Further, since the reinforcing fibers are bonded with the resin, the reinforcing effect of the reinforcing fibers can be made sufficient.
  • the many intersections of the reinforcing fibers are formed by the single fibers of the carbon fibers (A) intersecting with other fibers.
  • another fiber means a carbon fiber (A) or an organic fiber (B) different from the carbon fiber (A), and the other fiber may be in the state of a single fiber or in the state of a fiber bundle. may be Thereby, the load applied to the porous body is dispersed in the carbon fibers (A) having excellent strength and rigidity, and excellent strength and rigidity can be imparted to the porous body.
  • at least some of the many intersections of the reinforcing fibers are formed by the single fibers of the organic fibers (B) intersecting with other fibers.
  • another fiber means an organic fiber (B) or a carbon fiber (A) different from the organic fiber (B), and the other fiber may be in the state of a single fiber or in the state of a fiber bundle.
  • the load applied to the porous body is dispersed in the organic fibers (B) that are difficult to break, and the resin (C) is broken or the organic fibers (B) are pulled out from the resin (C) upon impact. can impart excellent impact strength to the porous body.
  • the average two-dimensional orientation angle formed by the reinforcing fibers forming the intersections is 10 to 80 degrees.
  • the two-dimensional orientation angle in the present invention is defined as an acute angle within the range of 0° or more and 90° or less among the angles formed by intersecting single fibers.
  • isotropy can be imparted to the mechanical properties.
  • the reinforcing fibers are isotropically present, the resin (C) is broken or the reinforcing fibers are pulled out from the resin (C) regardless of the crack propagation direction at the time of impact, so it is excellent for porous bodies. impact strength.
  • the average two-dimensional orientation angle is more preferably 30 to 60 degrees, still more preferably 40 to 50 degrees.
  • the observation method for measuring the two-dimensional orientation angle is not particularly limited, but for example, a method of observing the orientation of the reinforcing fibers from the surface of the component can be exemplified. In this case, by polishing the surface of the porous body to expose the reinforcing fibers, it becomes easier to observe the reinforcing fibers. Moreover, the method of imaging
  • the average two-dimensional orientation angle is measured by the following procedure. That is, the average value of two-dimensional orientation angles with all the single fibers intersecting with randomly selected single fibers is measured. For example, when there are many other single fibers that intersect with a certain single fiber, the arithmetic mean value obtained by randomly selecting 20 different intersecting single fibers and measuring them may be used instead. This measurement is repeated a total of 5 times using another single fiber as a reference, and the arithmetic mean value is calculated as the average two-dimensional orientation angle.
  • the porous body of the present invention preferably contains 10 to 95 parts by weight of resin (C) with respect to a total of 5 to 90 parts by weight of carbon fibers (A) and organic fibers (B).
  • the total amount of the carbon fiber (A) and the organic fiber (B) is 5 parts by weight or more and the resin (C) is 95 parts by weight or less, so that the reinforcing effect derived from the carbon fiber (A) and the organic fiber (B) is sufficiently obtained. and can exhibit excellent mechanical properties.
  • the total amount of the carbon fiber (A) and the organic fiber (B) is 90 parts by weight or less, and the resin (C) is 10 parts by weight or more, so that the resin (C) sufficiently bonds the reinforcing fibers to each other. The reinforcing effect of can be made sufficient.
  • the density of the porous body of the present invention is preferably 0.02-0.9 g/cm 3 .
  • a density of 0.02 g/cm 3 or more can impart sufficient mechanical properties to the porous body.
  • the density is 0.9 g/cm 3 or less, it is possible to have sufficient lightness, and it is possible to exhibit excellent mechanical properties while being lightweight.
  • the carbon fiber (A) preferably has an average fiber length of 1 to 15 mm.
  • the average fiber length of the carbon fibers (A) is 1 mm or more, the reinforcing effect of the carbon fibers (A) can be made sufficient, and excellent rigidity can be imparted.
  • the average fiber length of the carbon fiber (A) is 15 mm or less, the carbon fiber (A) is less likely to bend in the porous body, and the high rigidity of the carbon fiber (A) is fully utilized to create a porous structure. Excellent rigidity can be imparted to the body.
  • the average fiber length of the carbon fibers (A) is more preferably 2-13 mm.
  • the average fiber length of the organic fibers (B) is preferably 4 to 20 mm. Since the average fiber length of the organic fibers (B) is 4 mm or more, the organic fibers (B) have many contact points with other fibers and resins, and when impacted, the resin breaks or the organic fibers (B) from the resin Therefore, it is possible to impart excellent impact strength to the porous body. On the other hand, since the average fiber length of the organic fibers (B) is 20 mm or less, the number of fibers per unit volume of the organic fibers (B) can be sufficiently increased, and the resin is broken or the organic fibers are separated from the resin at the time of impact. (B) is accompanied by a large number of withdrawals. The average fiber length of the organic fibers (B) is more preferably 6-15 mm.
  • the average fiber length of the reinforcing fibers is obtained by removing the matrix resin component by a method such as burning off or eluting, randomly selecting 400 fibers from the remaining reinforcing fibers, measuring their lengths to the nearest 100 ⁇ m, and measuring their average length. can be calculated as
  • Examples of carbon fibers (A) include PAN-based, rayon-based, lignin-based, and pitch-based carbon fibers.
  • Organic fibers (B) include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyamide resins such as nylon 6, nylon 66 and aromatic polyamides, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and liquid crystal polyester, and polyether ketone.
  • Examples include fibers obtained by spinning resins such as polyaryletherketone-based resins such as polyethersulfone, polyarylene sulfide, and fluororesins. Two or more of these fibers may be used in combination.
  • the organic fiber (B) of the present invention is preferably selected from polyester-based resins, polyaryletherketone-based resins and polyarylene sulfide-based resins, from the viewpoint of suppressing fiber breakage upon impact.
  • these fibers may be surface-treated.
  • the surface treatment includes, in addition to metal adhesion treatment as a conductor, treatment with a coupling agent, treatment with a sizing agent, treatment with a binding agent, adhesion treatment with additives, and the like.
  • the diameter of the organic fiber (B) is preferably 15-50 ⁇ m.
  • the diameter of the organic fiber (B) is 15 ⁇ m or more, the load resistance of the organic fiber (B) is sufficiently increased as the cross-sectional area increases, and the breakage of the organic fiber (B) due to the load at the time of impact is sufficiently suppressed. and can impart excellent impact strength to the porous body.
  • the diameter of the organic fibers (B) is 50 ⁇ m or less, the number of fibers per unit volume of the organic fibers (B) can be sufficiently increased, and the resin is broken or the organic fibers (B) are separated from the resin at the time of impact. Many pull-outs are involved, and excellent impact strength can be imparted to the porous body.
  • the tensile strength of the organic fiber (B) is preferably 1-6 GPa. Within this range, breakage of the organic fibers (B) upon impact can be sufficiently suppressed, and excellent impact strength can be imparted to the porous body.
  • the resin (C) may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and a resin obtained by blending the two may also be used.
  • Thermoplastic resins include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), polyester such as liquid crystal polyester, polyethylene (PE), polypropylene (PP) , polyolefin such as polybutylene, polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polyarylene sulfide such as polyphenylene sulfide (PPS), polyketone (PK), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), poly Ether ketone ketone (PEKK), polyether nitrile (PEN), fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, crystalline resins such as liquid crystal polymer (LCP), styrene resins, polycarbonate (PC), polymethyl Methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyphenylene ether (PPE), polyimide (PI), polyamideimi
  • the resin (C) is more preferably a thermoplastic resin selected from polyolefin resins, polyamide resins and polyarylene sulfide resins.
  • polyolefin-based resins are preferred from the viewpoint of lightness
  • polyamide-based resins are preferred from the viewpoint of strength
  • polyarylene sulfide-based resins are preferably used from the viewpoint of heat resistance.
  • Thermosetting resins include unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, phenolic resins, acrylic resins, urea resins, melamine resins, thermosetting polyimide resins, their copolymers, modified products, and blends thereof. can be exemplified.
  • the resin (C) is more preferably a thermosetting resin selected from epoxy resins, phenol resins and acrylic resins.
  • epoxy resin is preferred from the viewpoint of strength
  • phenol resin is preferred from the viewpoint of heat resistance
  • acrylic resin is preferred from the viewpoint of impact strength.
  • the matrix resin may contain an impact resistance improver such as an elastomer or rubber component, other fillers, and additives within a range that does not impair the purpose of the present invention.
  • fillers and additives include inorganic fillers, flame retardants, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, and anti-coloring agents. , heat stabilizers, release agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, dyes, blowing agents, foam control agents, or coupling agents.
  • the Charpy impact strength of the porous body of the present invention is preferably 10-100 kJ/m 2 .
  • the Charpy impact strength of the porous body of the present invention is preferably 10-100 kJ/m 2 .
  • the Charpy impact strength of the porous body is more preferably 15-90 kJ/m 2 , still more preferably 20-80 kJ/m 2 .
  • the Charpy impact strength conforms to JIS K 7111 (2006), edgewise using a notched test piece with a length of 80 ⁇ 2 mm, a width of 10.0 ⁇ 0.2 mm, and a thickness of 4.0 ⁇ 0.2 mm. It can be determined by an impact test.
  • Another aspect of the present invention is a composite structure in which a fiber-reinforced resin containing continuous reinforcing fibers is arranged on the surface of the porous body of the present invention. Due to the fiber-reinforced resin on the surface of the composite structure of the present invention, it is possible to exhibit rigidity, impact strength, etc. that cannot be exhibited by the porous body of the present invention alone. In addition, when at least a part of the composite structure is composed of the porous body of the present invention, it is possible to impart excellent lightness to the composite structure.
  • Examples of applications of the porous body of the present invention include sporting goods, housings for electronic equipment, building members, and the like. Since the porous body of the present invention has excellent lightness, rigidity and impact strength, it can be expected to have an excellent balance between lightness and repulsive force as a sporting goods and improve the performance of the sporting goods. In addition, it has an excellent balance of lightness and rigidity necessary for maintaining its shape as a housing for electronic equipment and building materials, and is expected to improve the portability of housings for electronic equipment and increase the height of buildings. Furthermore, it can be used for sporting goods, housings for electronic equipment, and building materials, and has an excellent balance of light weight and impact resistance.
  • the porous body was molded from a void-free sheet-like substrate prepared by laminating a resin sheet and a fiber mat. .
  • the basis weight Wr (g/m 2 ) of the resin sheet and the number of layers Nr, the basis weight Wf (g/m 2 ) of the carbon fiber in the fiber mat and the basis weight Wo (g/m 2 ) of the organic fiber, and the number of layers Nm of the fiber mat , the weight content of the resin (C) was calculated by the following formula.
  • the volume Tb of the sheet-like substrate and the volume Ts of the porous body were measured, and the volume content of voids was calculated by the following equation.
  • the arithmetic mean value obtained by randomly selecting 20 different intersecting single fibers and measuring them may be used instead. This measurement is repeated a total of 5 times using another single fiber as a reference, and the arithmetic mean value is calculated as the average two-dimensional orientation angle.
  • Specimen material [carbon fiber (CF)] A continuous carbon fiber having a total of 12,000 single filaments was obtained from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component by performing spinning, baking treatment, and surface oxidation treatment. The properties of this continuous carbon fiber were as follows.
  • Polyester fiber (“Tetoron” (registered trademark) 1670T-288F-702C manufactured by Toray Industries, Inc., fiber diameter 23 ⁇ m, tensile strength 1.1 GPa, tensile elongation at break 14.0%) was used.
  • Polyester fiber 2 Polyester fiber (“Tetoron” (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc., fiber diameter 7 ⁇ m, tensile strength 0.5 GPa, tensile elongation at break: 46%) was used.
  • Polyester fiber 3 Polyester fiber (“Tetoron” (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc., melting point 260° C., fiber diameter 10 ⁇ m, tensile strength 0.5 GPa, tensile elongation at break: 42%) was used.
  • Polyester fiber 4 Polyester fiber (“Tetron” (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc., melting point 260° C., fiber diameter 18 ⁇ m, tensile strength 0.5 GPa, tensile elongation at break: 36.5%) was used.
  • Liveras (registered trademark) 1700T-288F manufactured by Toray Industries, Inc., fiber diameter 23 ⁇ m, tensile strength 3.3 GPa, tensile elongation at break 2.8%) was used.
  • Para-aramid fibers (“Kevlar” (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc., fiber diameter 12 ⁇ m, tensile strength 2.9 GPa, tensile elongation at break: 3.6%) were used.
  • resin sheet 3 A resin sheet 3 having a basis weight of 150 g/m 2 made of polyether ketone ketone (“Cepstan” (registered trademark) 6003 manufactured by Arkema) was produced.
  • An epoxy resin composition was prepared by blending 3 parts by mass of "Matsumoto Microsphere” (registered trademark) M (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) as particles and kneading for 30 minutes at 60°C. .
  • a resin sheet 4 having a basis weight of 150 g/m 2 was produced from the epoxy resin composition.
  • a dispersion having a concentration of 0.1% by mass was prepared from water and a surfactant (manufactured by Nacalai Techs Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)), and the dispersion, chopped carbon fiber and chopped PET fiber 1 was used to produce a fiber mat.
  • a fiber mat manufacturing apparatus is equipped with a cylindrical container with a diameter of 1000 mm having an opening cock at the bottom of the container as a dispersing tank.
  • a stirrer is attached to the opening on the upper surface of the dispersion tank, and the chopped carbon fibers, the chopped PET fibers 1 and the dispersion liquid can be introduced through the opening.
  • the papermaking substrate was dried in a drying oven at 200° C. for 30 minutes to obtain a web.
  • a fiber mat 1 was obtained by stacking the webs.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and the PET fibers 1 in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the PET fibers 1 was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 2 was obtained in the same manner as the fiber mat 1, except that LCP fibers were used instead of the PET fibers 1 in the fiber mat 1.
  • the average fiber lengths of the reinforcing fibers 1 and 3 in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the reinforcing fibers 1 was 72 g/m 2 , and the basis weight of the reinforcing fibers 3 was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 3 was obtained in the same manner as the fiber mat 1 except that the PET fiber 1 in the fiber mat 1 was changed to the PET fiber 2 .
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and the PET fibers 2 in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the PET fibers 2 was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 4 was obtained in the same manner as the fiber mat 1 except that the PET fiber 1 in the fiber mat 1 was changed to the PET fiber 3 .
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and the PET fibers 3 in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the PET fibers 3 was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 5 was obtained in the same manner as the fiber mat 1 except that the PET fibers 1 in the fiber mat 1 were changed to PET fibers 4 .
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and the PET fibers 4 in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the PET fibers 4 was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 6 was obtained in the same manner as the fiber mat 2 except that the carbon fibers in the fiber mat 2 were cut to a length of 0.5 mm.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and the LCP fibers in the fiber mat were 0.5 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the LCP fibers was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 7 was obtained in the same manner as the fiber mat 2 except that the carbon fibers in the fiber mat 2 were cut to a length of 20 mm.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and LCP fibers in the fiber mat were 20 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the LCP fibers was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 8 was obtained in the same manner as the fiber mat 2 except that the LCP fibers in the fiber mat 2 were cut to a length of 2 mm.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and LCP fibers in the fiber mat were 6 mm and 2 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the LCP fibers was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 9 was obtained in the same manner as the fiber mat 2 except that the LCP fibers in the fiber mat 2 were cut to a length of 30 mm.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and LCP fibers in the fiber mat were 6 mm and 30 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 and the basis weight of the LCP fibers was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 10 was obtained in the same manner as the fiber mat 1 except that the PET fibers 1 in the fiber mat 1 were replaced by aramid fibers.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and the aramid fibers in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 , and the basis weight of the aramid fibers was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 11 was obtained in the same manner as the fiber mat 2, except that in the fiber mat 2, the chopped LCP fibers were partially left in the fiber bundle having the original thickness.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and LCP fibers in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 72 g/m 2 and the basis weight of the LCP fibers was 28 g/m 2 .
  • a fiber mat 12 was obtained in the same manner as the fiber mat 2, except that the ratio of the chopped carbon fibers and the chopped LCP fibers to be put into the dispersion tank was changed.
  • the average fiber lengths of the carbon fibers and LCP fibers in the fiber mat were 6 mm and 13 mm, respectively, the basis weight of the carbon fibers was 39 g/m 2 , and the basis weight of the LCP fibers was 61 g/m 2 .
  • Fiber mat 13 The carbon fibers were cut to a length of 6 mm to obtain chopped carbon fibers.
  • a dispersion having a concentration of 0.1% by mass was prepared from water and a surfactant (manufactured by Nacalai Techs Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)), and a fiber mat was prepared using the dispersion and chopped carbon fibers. manufactured.
  • a fiber mat manufacturing apparatus is equipped with a cylindrical container with a diameter of 1000 mm having an opening cock at the bottom of the container as a dispersing tank.
  • a stirrer is attached to the opening on the upper surface of the dispersion tank, and the chopped carbon fibers and the dispersion liquid can be introduced through the opening.
  • the papermaking substrate was dried in a drying oven at 200° C. for 30 minutes to obtain a web.
  • a fiber mat 13 was obtained by stacking the webs.
  • the carbon fibers in the fiber mat had an average fiber length of 6 mm and a basis weight of 90 g/m 2 .
  • Fiber mat 14 A fiber mat 14 having a basis weight of 110 g/m 2 was obtained in the same manner as the fiber mat 13 .
  • Fiber mat 1 and resin sheet 1 are divided into [resin sheet 1/fiber mat 1/resin sheet 1/fiber mat 1/resin sheet 1/fiber mat 1/resin sheet 1/fiber mat 1/resin sheet 1/fiber mat 1/resin sheet 1/fiber mat 1/fiber mat 1/fiber mat 1/fiber mat 1/fiber mat 1/fiber mat 1/fiber mat 1/fiber mat 1/A laminate was prepared by arranging the resin sheets 1] in this order. Then, a sheet-like substrate was obtained through the following steps (A) to (C). (A) The laminate is placed in a press molding mold cavity preheated to 180° C. and the mold is closed. (B) After applying a pressure of 3 MPa and maintaining it for 5 minutes, the cavity temperature is cooled to 50° C. while maintaining the pressure. (C) The mold is opened and the sheet-like substrate is taken out.
  • Example 2 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was changed to the fiber mat 2.
  • Table 1 shows the properties of the obtained porous body.
  • the organic fiber (B) having a higher tensile strength was used, and the impact strength was particularly high.
  • Example 3 The fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 2, the resin sheet 1 was replaced with the resin sheet 3, the preheating temperature in the step (A) was 350°C, the pressure in the step (B) was 10 MPa, and the holding time was 10 minutes.
  • a porous body was obtained by going through the same steps as in 1. Table 1 shows the properties of the obtained porous body. Even when a resin having a higher melting point than in Example 2 was used, the impact strength was particularly high as in Example 2.
  • Example 4 Resin sheet 1 in Example 1 was used as resin sheet 4, and a sheet-like base material was obtained through the following steps (A) to (C).
  • A) Place the laminate in a press mold cavity preheated to 60° C. and close the mold.
  • B) A pressure of 5 MPa is applied and held for 90 minutes.
  • C) The mold is opened and the sheet-like substrate is taken out.
  • a porous body was obtained through the following steps (D) to (F).
  • Table 1 shows the properties of the obtained porous body. Even when a thermosetting resin was used instead of the resin in Example 2, the impact strength was particularly high as in Example 2.
  • (D) Place the sheet-like substrate in a press molding mold cavity preheated to 60 ° C., apply a pressure of 5 MPa and hold for 5 minutes, then open the mold and insert a metal spacer at the end. Then, the thickness of the porous body is adjusted to 4.0 mm.
  • E The mold cavity is closed again, and the temperature of the mold is raised to 150° C. while the pressure is maintained to cure for 90 minutes.
  • Example 5 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 11 . Table 1 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 1. Comparing Example 2 and Example 5, Example 2 had a smaller coefficient of variation in the number of carbon fibers (A) intersecting with the organic fibers (B), and had a particularly high impact strength.
  • the fiber mat 1 is referred to as the fiber mat 2, and the fiber mat 2 and the resin sheet 1 are divided into [resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1. /fiber mat 2/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1/resin sheet 1].
  • a porous body was obtained by going through the steps of . Table 1 shows the structure of the obtained porous body. However, in Example 6, the content of the resin (C) was large, and the porous body did not swell to a thickness of 4 mm with good quality, so the properties of the porous body were not evaluated.
  • Example 7 The same process as in Example 1 except that the fiber mat 1 is replaced with the fiber mat 2, and the fiber mat 2 and the resin sheet 1 are arranged in the order of [resin sheet 1/fiber mat 2 (65 sheets)/resin sheet 1]. A porous body was obtained by passing through. Table 1 shows the properties of the obtained porous body. Comparing Example 2 and Example 7, Example 2 had a higher resin (C) content than Example 2, and had particularly high impact strength and bending elastic modulus.
  • Example 8 A porous body was obtained by performing the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced by the fiber mat 6 . Table 1 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 1. Comparing Example 2 and Example 8, Example 2 had a longer average fiber length of the carbon fibers (A), and particularly high impact strength and bending elastic modulus.
  • Example 9 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was changed to the fiber mat 7 .
  • Table 1 shows the properties of the obtained porous body.
  • the impact strength was higher than that of Comparative Example 1. Comparing Example 2 and Example 9, Example 2 had a smaller average fiber length of the carbon fibers (A), and had particularly high impact strength and bending elastic modulus.
  • Example 10 A porous body was obtained by performing the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced by the fiber mat 8 . Table 2 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 1. Comparing Example 2 and Example 10, Example 2 had a longer average fiber length of the organic fibers (B) and a particularly high impact strength.
  • Example 11 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 9. Table 2 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 1. Comparing Example 2 and Example 11, Example 2 had a smaller average fiber length of the organic fibers (B) and had a particularly high impact strength.
  • Example 12 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was changed to the fiber mat 10 .
  • Table 2 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 1. Comparing Example 2 and Example 12, Example 2 has particularly high impact strength by using the organic fiber (B) having a larger diameter.
  • Example 13 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 3. Table 2 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 2. Comparing Example 1 and Example 13, Example 1 has a particularly high impact strength by using the organic fiber (B) having a larger diameter and tensile strength.
  • Example 14 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 4. Table 2 shows the properties of the obtained porous body. The impact strength was higher than that of Comparative Example 2. Comparing Example 1 and Example 14, Example 1 has a particularly high impact strength by using the organic fiber (B) having a larger diameter and tensile strength.
  • Example 15 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 5 .
  • Table 2 shows the properties of the obtained porous body. Comparing Example 14 and Example 15, Example 15 has particularly high impact strength by using the organic fiber (B) having a larger diameter.
  • a porous structural member was obtained through the following steps (D) to (F).
  • Table 2 shows the properties of the obtained porous body.
  • D) Place the sheet-like substrate in the same press molding mold cavity as in (A) preheated to 180 ° C., fasten the mold and hold it for 5 minutes, then open the mold and A metal spacer is inserted to adjust the thickness of the compact to 4.0 mm.
  • E) Fasten the mold cavity again and cool the cavity temperature to 50° C. while maintaining the pressure.
  • Example 2 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 14 .
  • Table 2 shows the properties of the obtained porous body.
  • Comparative Example 3 A porous body was obtained through the same steps as in Example 1, except that the fiber mat 1 was replaced with the fiber mat 12 .
  • Table 2 shows the structure of the obtained porous body.
  • Comparative Example 3 the characteristics of the porous body were not evaluated because the porous body did not swell to a thickness of 4 mm with good quality.

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Abstract

強化繊維として、炭素繊維（Ａ）５０重量％超９９重量％以下と、引張破断伸度２．５～１００％の有機繊維（Ｂ）１重量％以上５０重量％未満とを含み、該強化繊維が樹脂（Ｃ）により固定されてなる、空隙率が１０～９５体積％の多孔質体。　優れた軽量性と衝撃強度および剛性を有する繊維強化樹脂の多孔質体を提供する。

Description

多孔質体
　本発明は、スポーツ用品、電子機器筐体、建築部材等の産業製品に用いられる繊維強化樹脂の多孔質体に関する。
　近年、各種電子機器筐体やスポーツ用品等の産業用製品において、剛性や軽量性はますます重要になっており、比強度や比剛性に優れる構造部材の需要が拡大している。特に、内部に空隙を有する構造部材は製品の軽量化に極めて有効であり、軽量性と力学特性に優れる構造部材として、強化繊維とマトリクス樹脂と空隙とを含む繊維強化樹脂の構造体が存在する（特許文献１）。また、軽量性に加えて柔軟性を有する構造部材として、ゴム弾性を示す樹脂を含む構造体が存在する（特許文献２）。
国際公開第２０１７／１１０５２８号 国際公開第２０１８／１１７１８８号
　しかし、特許文献１のような空隙を含む構造体は衝撃強度が不十分である問題があった。また、特許文献２のようなゴム弾性を示す樹脂を含む構造体は、樹脂のゴム弾性によって優れた衝撃強度を発現するが、一方で強化繊維を固定する効果が減少し、その補強効果を十分なものとすることができず、剛性や強度が不十分である課題があった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、優れた軽量性と衝撃強度および剛性を有する繊維強化樹脂の多孔質体を提供することにある。
　上記課題を解決するための本発明は、次の構成を有する。
［１］強化繊維として、炭素繊維（Ａ）５０重量％超９９重量％以下と、引張破断伸度２．５～１００％の有機繊維（Ｂ）１重量％以上５０重量％未満とを含み、該強化繊維が樹脂（Ｃ）により固定されてなる、空隙率が１０～９５％の多孔質体。
［２］前記有機繊維（Ｂ）が前記炭素繊維（Ａ）と均一に分散している、［１］に記載の多孔質体。
［３］前記強化繊維の交点が前記樹脂（Ｃ）で結合されるとともに、前記強化繊維も前記樹脂（Ｃ）も存在しない部分として多孔質体の空隙が形成されている、［１］または［２］に記載の多孔質体。
［４］前記交点が、前記炭素繊維（Ａ）の単繊維が別の繊維と交差することで形成されてなる、［３］に記載の多孔質体。
［５］前記交点が、前記有機繊維（Ｂ）の単繊維が別の繊維と交差することで形成されてなる、［３］に記載の多孔質体。
［６］前記交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角が１０～８０度である、［３］に記載の多孔質体。
［７］前記炭素繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）の合計５～９０重量部に対し、前記樹脂（Ｃ）を１０～９５重量部含む、［１］～［６］のいずれかに記載の多孔質体。
［８］密度が０．０２～０．９ｇ／ｃｍ３である、［１］～［７］のいずれかに記載の多孔質体。
［９］前記炭素繊維（Ａ）の平均繊維長が１～１５ｍｍである、［１］～［８］のいずれかに記載の多孔質体。
［１０］前記有機繊維（Ｂ）の平均繊維長が４～２０ｍｍである、［１］～［９］のいずれかに記載の多孔質体。
［１１］前記有機繊維（Ｂ）が、ポリエステル系樹脂、ポリアリールエーテルケトン系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される、［１］～［１０］のいずれかに記載の多孔質体。
［１２］前記有機繊維（Ｂ）の直径が１５～５０μｍである、［１］～［１１］のいずれかに記載に記載の多孔質体。
［１３］前記有機繊維（Ｂ）の引張強度が１～６ＧＰａである、［１］～［１２］のいずれかに記載の多孔質体。
［１４］前記有機繊維（Ｂ）の引張破断伸度が２．５～３０％である、［１］～［１３］のいずれかに記載の多孔質体。
［１５］前記樹脂（Ｃ）が、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される熱可塑性樹脂、および／または、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアクリル樹脂より選択される熱硬化性樹脂である、［１］～［１４］のいずれかに記載の多孔質体。
［１６］前記多孔質体のシャルピー衝撃強度が１０～１００ｋＪ／ｍ２である、［１］～［１５］のいずれかに記載の多孔質体。
［１７］［１］～［１６］のいずれかに記載の多孔質体の表面に、連続した強化繊維を含む繊維強化樹脂が配置されてなる複合構造体。
［１８］スポーツ用品、電子機器筐体および建築部材より選択される用途に用いられる、［１］～［１７］のいずれかに記載の多孔質体。
　本発明によれば、優れた軽量性と衝撃強度および剛性を有する多孔質体を得ることができる。
本発明の多孔質体の断面構造を示す模式図である。
　以下、理解を容易にするため、適宜図面を参照しつつ本発明を説明するが、本発明はこれらの図面によって限定されるものではない。
　本発明の多孔質体は、強化繊維と樹脂を含むいわゆる繊維強化樹脂であり、強化繊維として、炭素繊維（Ａ）５０重量％超９９重量％以下と、引張破断伸度２．５～１００％の有機繊維（Ｂ）１重量％以上５０重量％未満とを含み、該強化繊維が樹脂（Ｃ）により固定されてなる。炭素繊維（Ａ）は剛性や強度に優れ、強化繊維として炭素繊維（Ａ）を５０重量％超９９重量％以下含むことにより、炭素繊維（Ａ）に由来する補強効果を十分なものとすることができ、優れた剛性や強度を付与することができる。有機繊維（Ｂ）は、炭素繊維（Ａ）に比べて比較的延性や引張破断伸度に優れ、衝撃によって破断しにくい。したがって、有機繊維（Ｂ）を含む多孔質体が衝撃によって破壊するためには、有機繊維（Ｂ）による樹脂（Ｃ）の破壊もしくは樹脂（Ｃ）からの引き抜けを伴うことが必要になるため、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。強化繊維として有機繊維（Ｂ）を１重量％以上含むことにより、有機繊維（Ｂ）に由来する補強効果を十分なものとすることができ、優れた衝撃強度を付与することができる。有機繊維（Ｂ）を５０重量％未満含むことにより、有機繊維（Ｂ）に対する炭素繊維（Ａ）の含有率が相対的に大きくなり、炭素繊維（Ａ）により付与される優れた剛性や強度と有機繊維（Ｂ）により付与される優れた衝撃強度を両立することができる。炭素繊維（Ａ）の含有率は、より好ましくは６０～８０重量％であり、有機繊維（Ｂ）の含有率は、より好ましくは２０～４０重量％である。
　また、有機繊維（Ｂ）の引張破断伸度が２．５％以上であることにより、衝撃時の繊維破断を十分抑制することができ、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。一方、引張破断伸度が１００％以下であることにより、衝撃時の有機繊維（Ｂ）の伸びが抑制されて十分な荷重を負担することができ、優れた衝撃強度を付与することができる。有機繊維（Ｂ）の引張破断伸度は、好ましくは２．５～３０％、より好ましくは２．５～１５％である。
　有機繊維（Ｂ）の引張破断伸度（％）は、次の方法により求めることができる。標準状態（２０℃、６５％ＲＨ）の室内で、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分の条件で繊維１本の引張試験を行い、繊維切断時の長さを測定し（ただし、チャック近傍で切断した場合はチャック切れとしてデータから除く）、次式により小数点２桁まで算出し、小数点２桁目を四捨五入する。データ数ｎ＝３の平均値を求め、本発明における引張破断伸度とする。
　引張破断伸度（％）＝［（切断時の長さ（ｍｍ）－２５０）／２５０］×１００
　本発明の多孔質体は空隙率が１０～９５体積％である。空隙率が１０体積％以上であることにより、比重が小さくなり十分な軽量性が得られる。一方、空隙率が９５体積％以下であることにより、強化繊維および樹脂による補強効果を十分なものとすることができ、多孔質体に優れた力学特性を付与することができる。空隙率は、より好ましくは２０体積％以上、９０体積％以下である。
　図１は、本発明の多孔質体の断面構造を示す模式図である。図１に示すように、本発明の多孔質体１は、炭素繊維２と有機繊維３と樹脂４と空隙５とを含み、炭素繊維２と有機繊維３は樹脂４で固定されている。
　本発明の多孔質体において、有機繊維（Ｂ）が炭素繊維（Ａ）と均一に分散していることが好ましい。本発明において均一に分散しているとは、任意に選択した有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数の変動係数が５０％以下であることを意味する。なお、本発明における交差とは、観察する二次元平面において、基準とする有機繊維（Ｂ）が炭素繊維（Ａ）と交わって観察される状態のことを意味し、両者が接触している必要はない。炭素繊維（Ａ）が相対的に少ない箇所は、強度や剛性における脆弱部となり、有機繊維（Ｂ）が相対的に少ない箇所は、繊維破断が生じやすく衝撃強度における脆弱部となる。そのため、有機繊維（Ｂ）が炭素繊維（Ａ）と均一に分散していることにより、局所的な脆弱部がなく多孔質体が優れた剛性と衝撃強度を両立できる。有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数の変動係数は、有機繊維（Ｂ）を５本任意に選択し、該選択範囲にて有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数ｎｉから下記式で計算される。なお、有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）が多数の場合には、有機繊維（Ｂ）の連続した１ｍｍの範囲を５箇所任意に選択し、該選択範囲にて有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数で代用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　本発明の多孔質体は、強化繊維の交点が樹脂（Ｃ）で結合されるとともに、強化繊維も樹脂（Ｃ）も存在しない部分として多孔質体の空隙が形成されていることが好ましい。典型的には、空隙は多孔質体中に多数散在している。このような空隙を含むことで比重を小さくすることができ、軽量でありながら優れた力学特性を発現することができる。これにより、多孔質体に加えられた荷重は樹脂および接点を通じて分散され、強化繊維が荷重を受け持つことで優れた力学特性を発揮する。また、強化繊維が衝撃によって破断しない場合に多孔質体が衝撃によって破壊するためには、強化繊維が接点で樹脂の破壊もしくは樹脂からの強化繊維の引き抜けを伴うことが必要になるため、優れた衝撃強度を発現することができる。そして、強化繊維が樹脂によって結合されていることにより、強化繊維による補強効果を十分なものとすることができる。
　さらに、多数存在する強化繊維の交点のうちの少なくとも一部が、炭素繊維（Ａ）の単繊維が別の繊維と交差することで形成されてなることが好ましい。ここで、別の繊維とは、該炭素繊維（Ａ）とは別の炭素繊維（Ａ）もしくは有機繊維（Ｂ）を意味し、別の繊維は単繊維の状態であっても繊維束の状態であってもよい。これにより、多孔質体に加えられた荷重が強度や剛性に優れる炭素繊維（Ａ）に分散され、多孔質体に優れた強度や剛性を付与することができる。また、多数存在する強化繊維の交点のうちの少なくとも一部が、有機繊維（Ｂ）の単繊維が別の繊維と交差することで形成されてなることが好ましい。ここで、別の繊維とは、該有機繊維（Ｂ）とは別の有機繊維（Ｂ）もしくは炭素繊維（Ａ）を意味し、別の繊維は単繊維の状態であっても繊維束の状態であってもよい。これにより、多孔質体に加えられた荷重が破断しにくい有機繊維（Ｂ）に分散され、衝撃時に樹脂（Ｃ）の破壊もしくは樹脂（Ｃ）からの有機繊維（Ｂ）の引き抜けを伴うことで、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。
　また、交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角が１０～８０度であることが好ましい。本発明における二次元配向角とは、交差する単繊維同士が形成する角度のうち、０°以上、９０°以下の範囲内にある鋭角側の角度と定義する。平均二次元配向角が１０～８０度であることにより、力学特性に等方性を付与することができる。また、強化繊維が等方的に存在することにより、衝撃時の亀裂進展方向によらず樹脂（Ｃ）の破壊もしくは樹脂（Ｃ）からの強化繊維の引き抜けを伴うため、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。平均二次元配向角は、より好ましくは３０～６０度、さらに好ましくは４０～５０度である。
　二次元配向角を測定するための観察方法としては、特に制限はないが、例えば、構成要素の表面から強化繊維の配向を観察する方法を例示できる。この場合、多孔質体の表面を研磨して強化繊維を露出させることで、強化繊維をより観察しやすくなる。また、Ｘ線ＣＴ透過観察を行って強化繊維の配向画像を撮影する方法も例示できる。Ｘ線透過性の高い強化繊維の場合には、強化繊維にトレーサ用の繊維を混合しておく、又は、強化繊維にトレーサ用の薬剤を塗布しておくと、強化繊維を観察しやすくなるため好ましい。また、上記方法で観察が困難な場合には、加熱炉等により多孔質体を高温下において樹脂成分を焼失させた後、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を用いて取り出した強化繊維から強化繊維の配向を観察する方法を例示できる。平均二次元配向角は、次の手順で測定する。すなわち、無作為に選択した単繊維に対して交差している全ての単繊維との二次元配向角の平均値を測定する。例えば、ある単繊維に交差する別の単繊維が多数の場合には、交差する別の単繊維を無作為に２０本選び測定した算術平均値を代用してもよい。この測定を別の単繊維を基準として合計５回繰り返し、その算術平均値を平均二次元配向角として算出する。
　本発明の多孔質体は、炭素繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）の合計５～９０重量部に対し、樹脂（Ｃ）を１０～９５重量部含むことが好ましい。炭素繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）が合計５重量部以上、樹脂（Ｃ）が９５重量部以下であることにより、炭素繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）に由来する補強効果を十分なものとすることができ、優れた力学特性を発現することができる。一方、炭素繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）が合計９０重量部以下、樹脂（Ｃ）が１０重量部以上であることにより、樹脂（Ｃ）によって強化繊維同士を十分に接着し、強化繊維の補強効果を十分なものとすることができる。
　本発明の多孔質体の密度は、０．０２～０．９ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。密度が０．０２ｇ／ｃｍ３以上であることにより、多孔質体に十分な力学特性を付与することができる。密度が０．９ｇ／ｃｍ３以下であることにより、十分な軽量性を有することができ、軽量でありながら優れた力学特性を発現することができる。
　本発明において、炭素繊維（Ａ）の平均繊維長は１～１５ｍｍであることが好ましい。炭素繊維（Ａ）の平均繊維長が１ｍｍ以上であることにより、炭素繊維（Ａ）による補強効果を十分なものとすることができ、優れた剛性を付与することができる。一方、炭素繊維（Ａ）の平均繊維長が１５ｍｍ以下であることにより、多孔質体中で炭素繊維（Ａ）が屈曲しにくくなり、炭素繊維（Ａ）の高い剛性を十分に活用して多孔質体に優れた剛性を付与することができる。炭素繊維（Ａ）の平均繊維長は、より好ましくは２～１３ｍｍである。
　また、有機繊維（Ｂ）の平均繊維長は４～２０ｍｍであることが好ましい。有機繊維（Ｂ）の平均繊維長が４ｍｍ以上であることにより、有機繊維（Ｂ）が他の繊維や樹脂と多数の接点を有し、衝撃時に樹脂の破壊もしくは樹脂からの有機繊維（Ｂ）の引き抜けを多数伴うことになり、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。一方、有機繊維（Ｂ）の平均繊維長が２０ｍｍ以下であることにより、有機繊維（Ｂ）の単位体積あたりの繊維本数を十分多くすることができ、衝撃時に樹脂の破壊もしくは樹脂からの有機繊維（Ｂ）の引き抜けを多数伴うことになる。有機繊維（Ｂ）の平均繊維長は、より好ましくは６～１５ｍｍである。
　強化繊維の平均繊維長は、マトリクス樹脂成分を焼失や溶出等の方法により取り除き、残った強化繊維から無作為に４００本を選択し、その長さを１００μｍ単位まで測定し、それらの平均長さとして算出できる。
　炭素繊維（Ａ）としては、ＰＡＮ系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維を例示できる。
　有機繊維（Ｂ）としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン等のポリアリールエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリアリーレンスルフィド、フッ素樹脂等の樹脂を紡糸して得られる繊維を例示できる。これらの繊維を２種以上併用してもよい。中でも、衝撃時の繊維破断抑制の観点から、本発明の有機繊維（Ｂ）はポリエステル系樹脂、ポリアリールエーテルケトン系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択されることが好ましい。
　また、これらの繊維に表面処理が施されているものであってもよい。表面処理としては、導電体として金属の被着処理の他に、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、結束剤による処理、添加剤の付着処理等がある。
　本発明において、有機繊維（Ｂ）の直径は１５～５０μｍであることが好ましい。有機繊維（Ｂ）の直径が１５μｍ以上であることにより、断面積の増加に伴って有機繊維（Ｂ）の耐荷重が十分大きくなり、衝撃時の荷重による有機繊維（Ｂ）の破断を十分抑制することができ、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。有機繊維（Ｂ）の直径が５０μｍ以下であることにより、有機繊維（Ｂ）の単位体積あたりの繊維本数を十分多くすることができ、衝撃時に樹脂の破壊もしくは樹脂からの有機繊維（Ｂ）の引き抜けを多数伴うことになり、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。
　本発明において、有機繊維（Ｂ）の引張強度は１～６ＧＰａであることが好ましい。この範囲とすることにより、衝撃時の有機繊維（Ｂ）の破断を十分抑制することができ、多孔質体に優れた衝撃強度を付与することができる。
　本発明において樹脂（Ｃ）は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよく、両者をブレンドした樹脂を用いることもできる。
　熱可塑性樹脂としては、「ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィン、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等のポリアリーレンスルフィド、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）」等の結晶性樹脂、「スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）」等の非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、さらにポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系、及びアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体及び変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂を例示できる。中でも、表面外観の観点からはポリカーボネートやスチレン系樹脂のような非晶性樹脂が好ましく、連続使用温度の観点からポリエーテルエーテルケトンが好ましく、さらに耐薬品性の観点からフッ素系樹脂が好ましく用いられる。本発明の多孔質体において、樹脂（Ｃ）はポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される熱可塑性樹脂であることがより好ましい。具体的には、軽量性の観点からはポリオレフィン系樹脂が好ましく、強度の観点からはポリアミド系樹脂が好ましく、耐熱性の観点からポリアリーレンスルフィド系樹脂が好ましく用いられる。
　熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、これらの共重合体、変性体、及びこれらをブレンドした樹脂を例示できる。本発明の多孔質体において、樹脂（Ｃ）はエポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアクリル樹脂より選択される熱硬化性樹脂であることがより好ましい。具体的には、強度の観点からはエポキシ樹脂が好ましく、耐熱性の観点からはフェノール樹脂が好ましく、衝撃強度の観点からはアクリル樹脂が好ましく用いられる。
　また、本発明の目的を損なわない範囲で、マトリクス樹脂は、エラストマー又はゴム成分等の耐衝撃性向上剤、他の充填材や添加剤を含有してもよい。充填材や添加剤の例としては、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、又は、カップリング剤を例示できる。
　本発明の多孔質体のシャルピー衝撃強度は１０～１００ｋＪ／ｍ２であることが好ましい。シャルピー衝撃強度が１０ｋＪ／ｍ２以上であることにより、多孔質体を実用に供する範囲の制限が軽減される。シャルピー衝撃強度が１００ｋＪ／ｍ２以下であることにより、多孔質体の軽量性を損なうことなく十分な衝撃強度を発現することができる。多孔質体のシャルピー衝撃強度は、より好ましくは１５～９０ｋＪ／ｍ２、さらに好ましくは２０～８０ｋＪ／ｍ２である。なお、シャルピー衝撃強度はＪＩＳ　Ｋ　７１１１（２００６）に準拠し、長さ８０±２ｍｍ、幅１０．０±０．２ｍｍ、厚さ４．０±０．２ｍｍのノッチなし試験片を用いたエッジワイズ衝撃試験により求めることができる。
　本発明の他の態様は、本発明の多孔質体の表面に、連続した強化繊維を含む繊維強化樹脂が配置されてなる複合構造体である。本発明の複合構造体は、表面の繊維強化樹脂により、本発明の多孔質体のみでは発現することのできない剛性や衝撃強度などを発現することができる。また、少なくとも一部が本発明の多孔質体で構成されることにより、複合構造体に優れた軽量性を付与することができる。
　本発明の多孔質体の用途の一例として、スポーツ用品、電子機器筐体、建築部材等が挙げられる。本発明の多孔質体は優れた軽量性、剛性と衝撃強度を有するため、スポーツ用品として軽量性と反発力のバランスに優れ、スポーツ用品の性能向上を期待できる。また、電子機器筐体や建築部材として軽量性と形状維持に必要な剛性のバランスに優れ、電子機器筐体の携行性の向上、建築物の高層化を期待できる。さらに、スポーツ用品、電子機器筐体、建築部材として軽量性と耐衝撃性のバランスに優れ、軽量でありながら落下や衝突などによる破損を抑制することが期待できる。
　以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
　（１）多孔質体における樹脂（Ｃ）の重量含有率、空隙の体積含有率の測定
　多孔質体は、樹脂シートと繊維マットを積層して作製した空隙を含まないシート状基材から成形した。樹脂シートの目付Ｗｒ（ｇ／ｍ２）と積層枚数Ｎｒ、繊維マット中の炭素繊維の目付Ｗｆ（ｇ／ｍ２）と有機繊維の目付Ｗｏ（ｇ／ｍ２）および繊維マットの積層枚数Ｎｍから、樹脂（Ｃ）の重量含有量を次式により算出した。また、シート状基材の体積Ｔｂと多孔質体の体積Ｔｓを測定し、空隙の体積含有率を次式により算出した。
樹脂（Ｃ）の重量含有量（重量部）＝（Ｗｒ×Ｎｒ）／｛（Ｗｆ×Ｎｍ）＋（Ｗｏ×Ｎｍ）＋（Ｗｒ×Ｎｒ）｝×１００
空隙の体積含有率（体積％）＝（Ｔｓ－Ｔｂ）／Ｔｓ×１００
　（２）多孔質体中、交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角
　交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角は、次の手順で測定する。すなわち、無作為に選択した単繊維に対して交差している全ての単繊維との二次元配向角の平均値を測定する。例えば、ある単繊維に交差する別の単繊維が多数の場合には、交差する別の単繊維を無作為に２０本選び測定した算術平均値を代用してもよい。この測定を別の単繊維を基準として合計５回繰り返し、その算術平均値を平均二次元配向角として算出する。
　（３）多孔質体の密度ρの測定
　多孔質体から試験片を切り出し、ＪＩＳ　Ｋ　７２２２（２００５）を参考にして多孔質体の見かけ密度を測定した。試験片の寸法は縦１００ｍｍ、横１００ｍｍとした。試験片の縦、横、厚みをマイクロメーターで測定し、得られた値より試験片の体積Ｖ（ｍｍ３）を算出した。また、切り出した試験片の質量Ｍ（ｇ）を電子天秤で測定した。得られた質量Ｍおよび体積Ｖを次式に代入することにより多孔質体の密度ρを算出した。
ρ（ｇ／ｃｍ３）＝１０３×Ｍ／Ｖ
　（４）多孔質体のシャルピー衝撃試験
　多孔質体から試験片を切り出し、ＪＩＳ　Ｋ　７１１１（２００６）を参考にして多孔質体のシャルピー衝撃強度を測定した。試験片は、長さ８０±２ｍｍ、幅１０．０±０．２ｍｍ、厚さ４．０±０．２ｍｍに切り出した。なお、ノッチなし試験片を用いたエッジワイズ衝撃試験とした。測定ｎ＝３とし、算術平均値を衝撃強度Ａｃ（ｋＪ／ｍ２）とした。
　（５）多孔質体の曲げ試験
　多孔質体から試験片を切り出し、ＩＳＯ１７８法（１９９３）を参考にして曲げ弾性率を測定した。試験片は、任意の方向を０°方向とした場合に＋４５°、－４５°、９０°方向の４方向について切り出した試験片を作製し、それぞれの方向について測定数ｎ＝３とし、算術平均値を曲げ弾性率Ｅｃ（ＧＰａ）とした。
　（６）有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数の変動係数
　有機繊維（Ｂ）の連続した１ｍｍの範囲を５箇所任意に選択し、該選択範囲にて有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数ｎｉから下記式で計算した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　（７）試験体の材料
　［炭素繊維（ＣＦ）］
　ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、及び表面酸化処理を行い、総単糸数１２，０００本の連続炭素繊維を得た。この連続炭素繊維の特性は次に示す通りであった。
単繊維径：７μｍ
密度：１．８ｇ／ｃｍ３
引張強度：４，６００ＭＰａ
引張弾性率：２２０ＧＰａ
引張破断伸度：２．１％
　［ＰＥＴ繊維１］
　ポリエステル繊維（東レ（株）製“テトロン”（登録商標）１６７０Ｔ－２８８Ｆ－７０２Ｃ、繊維径２３μｍ、引張強度１．１ＧＰａ、引張破断伸度１４．０％）を用いた。
　［ＰＥＴ繊維２］
　ポリエステル繊維（東レ（株）製“テトロン”（登録商標）、繊維径７μｍ、引張強度０．５ＧＰａ、引張破断伸度：４６％）を用いた。
　［ＰＥＴ繊維３］
　ポリエステル繊維（東レ（株）製“テトロン”（登録商標）、融点２６０℃、繊維径１０μｍ、引張強度０．５ＧＰａ、引張破断伸度：４２％）を用いた。
　［ＰＥＴ繊維４］
　ポリエステル繊維（東レ（株）製“テトロン”（登録商標）、融点２６０℃、繊維径１８μｍ、引張強度０．５ＧＰａ、引張破断伸度：３６．５％）を用いた。
　［ＬＣＰ繊維］
　液晶ポリエステル繊維（東レ（株）製“シベラス”（登録商標）１７００Ｔ－２８８Ｆ、繊維径２３μｍ、引張強度３．３ＧＰａ、引張破断伸度２．８％）を用いた。
　［アラミド繊維］
　パラ系アラミド繊維（東レ（株）製“ケブラー”（登録商標）、繊維径１２μｍ、引張強度２．９ＧＰａ、引張破断伸度：３．６％）を用いた。
　［樹脂シート１］
　未変性ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製“プライムポリプロ”（登録商標）Ｊ１０５Ｇ）８０質量％と、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）製“アドマー”（登録商標）ＱＢ５１０）２０質量％とからなる目付１５０ｇ／ｍ２の樹脂シート１を作製した。
　［樹脂シート２］
　未変性ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製“プライムポリプロ”（登録商標）Ｊ１０５Ｇ）８０質量％と、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）製“アドマー”（登録商標）ＱＢ５１０）２０質量％とからなる目付２００ｇ／ｍ２の樹脂シート２を作製した。
　［樹脂シート３］
　ポリエーテルケトンケトン（アルケマ社製“ケプスタン”（登録商標）６００３）からなる目付１５０ｇ／ｍ２の樹脂シート３を作製した。
　［樹脂シート４］
　　“ｊＥＲ”（登録商標）８２８（三菱化学（株）製）を３０質量部、“ｊＥＲ”（登録商標）１００１を３５質量部、“ｊＥＲ”（登録商標）１５４を３５質量部、ニーダー中に投入し、混練しながら１５０℃まで昇温し、１５０℃において１時間混練することで透明な粘調液を得た。粘調液を６０℃まで混練しながら降温させた後、硬化剤としてＤＹＣＹ７（三菱化学（株）製）を３．７質量部、硬化促進剤としてＤＣＭＵ９９（保土谷化学工業（株）製）を３質量部、粒子として“マツモトマイクロスフェアー”（登録商標）Ｍ（松本油脂製薬（株）製）を３質量部配合し、６０℃において３０分間混練することにより、エポキシ樹脂組成物を調製した。該エポキシ樹脂組成物からなる目付１５０ｇ／ｍ２の樹脂シート４を作製した。
　［繊維マット１］
　炭素繊維とＰＥＴ繊維１をそれぞれ長さ６ｍｍと１３ｍｍにカットし、チョップド炭素繊維とチョップドＰＥＴ繊維１を得た。水と 界面活性剤（ナカライテクス（株）製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（商品名））とからなる濃度０．１質量％の分散液を作製し、分散液とチョップド炭素繊維およびチョップドＰＥＴ繊維１とを用いて繊維マットを製造した。繊維マットの製造装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径１０００ｍｍの円筒形状の容器を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維とチョップドＰＥＴ繊維１および分散液を投入可能である。抄紙基材を２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥し、ウェブを得た。このウェブを重ねて繊維マット１を得た。また、繊維マット中の炭素繊維とＰＥＴ繊維１の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＰＥＴ繊維１の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット２］
　繊維マット１におけるＰＥＴ繊維１をＬＣＰ繊維とした以外は、繊維マット１と同様にして繊維マット２を得た。繊維マット中の強化繊維１と強化繊維３の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、強化繊維１の目付は７２ｇ／ｍ２、強化繊維３の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット３］
　繊維マット１におけるＰＥＴ繊維１をＰＥＴ繊維２とした以外は、繊維マット１と同様にして繊維マット３を得た。繊維マット中の炭素繊維とＰＥＴ繊維２の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＰＥＴ繊維２の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット４］
　繊維マット１におけるＰＥＴ繊維１をＰＥＴ繊維３とした以外は、繊維マット１と同様にして繊維マット４を得た。繊維マット中の炭素繊維とＰＥＴ繊維３の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＰＥＴ繊維３の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット５］
　繊維マット１におけるＰＥＴ繊維１をＰＥＴ繊維４とした以外は、繊維マット１と同様にして繊維マット５を得た。繊維マット中の炭素繊維とＰＥＴ繊維４の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＰＥＴ繊維４の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット６］
　繊維マット２における炭素繊維を長さ０．５ｍｍにカットした以外は、繊維マット２と同様にして繊維マット６を得た。繊維マット中の炭素繊維とＬＣＰ繊維の平均繊維長はそれぞれ０．５ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＬＣＰ繊維の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット７］
　繊維マット２における炭素繊維を長さ２０ｍｍにカットした以外は、繊維マット２と同様にして繊維マット７を得た。繊維マット中の炭素繊維とＬＣＰ繊維の平均繊維長はそれぞれ２０ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＬＣＰ繊維の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット８］
　繊維マット２におけるＬＣＰ繊維を長さ２ｍｍにカットした以外は、繊維マット２と同様にして繊維マット８を得た。繊維マット中の炭素繊維とＬＣＰ繊維の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと２ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＬＣＰ繊維の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット９］
　繊維マット２におけるＬＣＰ繊維を長さ３０ｍｍにカットした以外は、繊維マット２と同様にして繊維マット９を得た。繊維マット中の炭素繊維とＬＣＰ繊維の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと３０ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＬＣＰ繊維の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット１０］
　繊維マット１におけるＰＥＴ繊維１をアラミド繊維とした以外は、繊維マット１と同様にして繊維マット１０を得た。繊維マット中の炭素繊維とアラミド繊維の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、アラミド繊維の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット１１］
　繊維マット２において、チョップドＬＣＰ繊維を当初の太さの繊維束が一部残る状態とした以外は、繊維マット２と同様にして繊維マット１１を得た。繊維マット中の炭素繊維とＬＣＰ繊維の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は７２ｇ／ｍ２、ＬＣＰ繊維の目付は２８ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット１２］
　繊維マット２において、分散槽に投入するチョップド炭素繊維とチョップドＬＣＰ繊維の割合を変更した以外は、繊維マット２と同様にして繊維マット１２を得た。繊維マット中の炭素繊維とＬＣＰ繊維の平均繊維長はそれぞれ６ｍｍと１３ｍｍ、炭素繊維の目付は３９ｇ／ｍ２、ＬＣＰ繊維の目付は６１ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット１３］
　炭素繊維を長さ６ｍｍにカットし、チョップド炭素繊維を得た。水と界面活性剤（ナカライテクス（株）製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（商品名））とからなる濃度０．１質量％の分散液を作製し、分散液とチョップド炭素繊維を用いて繊維マットを製造した。繊維マットの製造装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径１０００ｍｍの円筒形状の容器を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維および分散液を投入可能である。抄紙基材を２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥し、ウェブを得た。このウェブを重ねて繊維マット１３を得た。また、繊維マット中の炭素繊維の平均繊維長は６ｍｍ、目付は９０ｇ／ｍ２であった。
　［繊維マット１４］
　繊維マット１３と同様にして目付１１０ｇ／ｍ２の繊維マット１４を得た。
　（実施例１）
　繊維マット１と樹脂シート１を、［樹脂シート１／繊維マット１／樹脂シート１／繊維マット１／樹脂シート１／繊維マット１／樹脂シート１／繊維マット１／樹脂シート１／繊維マット１／樹脂シート１］の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下の工程（Ａ）～（Ｃ）を経ることによりシート状基材を得た。
（Ａ）積層体を１８０℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
（Ｂ）３ＭＰａの圧力を付与して５分間保持した後、圧力を保持した状態でキャビティ温度を５０℃まで冷却する。
（Ｃ）金型を開いてシート状基材を取り出す。
　その後、以下の工程（Ｄ）～（Ｆ）を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。
（Ｄ）シート状基材を１８０℃に予熱した（Ａ）と同じプレス成形用金型キャビティ内に配置し、金型を締結して５分保持した後、金型を開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、成形体の厚みが４．０ｍｍとなるように調整する。
（Ｅ）再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を５０℃まで冷却する。
（Ｆ）金型を開いて成形体を取り出す。
　（実施例２）
　繊維マット１を繊維マット２とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。実施例１に比べて、引張強度がより大きい有機繊維（Ｂ）を用い、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例３）
　繊維マット１を繊維マット２とし、樹脂シート１を樹脂シート３とし、工程（Ａ）における予熱温度を３５０℃、工程（Ｂ）における圧力を１０ＭＰａ、保持時間を１０分間とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。実施例２に比べてより高融点の樹脂を用いた場合にも、実施例２と同様に特に衝撃強度の高いものとなった。
　（実施例４）
　実施例１における樹脂シート１を樹脂シート４とし、以下の工程（Ａ）～（Ｃ）を経ることによりシート状基材を得た。
（Ａ）積層体を６０℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
（Ｂ）５ＭＰａの圧力を付与して９０分間保持する。
（Ｃ）金型を開いてシート状基材を取り出す。
　その後、以下の工程（Ｄ）～（Ｆ）を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。実施例２から樹脂を変更して熱硬化性の樹脂を用いた場合にも、実施例２と同様に特に衝撃強度の高いものとなった。
（Ｄ）シート状基材を６０℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置し、５ＭＰａの圧力を付与して５分保持した後、金型を開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、多孔質体の厚みが４．０ｍｍとなるように調整する。
（Ｅ）再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態で金型を１５０℃まで昇温して、９０分間硬化する。
（Ｆ）金型を開いて多孔質体を取り出す。
　（実施例５）
　繊維マット１を繊維マット１１とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例２と実施例５を比較すると、実施例２は有機繊維（Ｂ）と交差する炭素繊維（Ａ）の数の変動係数がより小さく、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例６）
　繊維マット１を繊維マット２とし、繊維マット２と樹脂シート１を、［樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／繊維マット２／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１／樹脂シート１］の順番に配置した以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の構成を表１に示す。ただし、実施例６では樹脂（Ｃ）の含有率が大きく、多孔質体が４ｍｍ厚さまで品位よく膨張しなかったため、多孔質体の各特性を評価しなかった。
　（実施例７）
　繊維マット１を繊維マット２とし、繊維マット２と樹脂シート１を、［樹脂シート１／繊維マット２（６５枚）／樹脂シート１］の順番に配置した以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。実施例２と実施例７を比較すると、実施例２はに比べて樹脂（Ｃ）の含有率がより大きく、衝撃強度および曲げ弾性率が特に高いものとなった。
　（実施例８）
　繊維マット１を繊維マット６とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例２と実施例８を比較すると、実施例２は炭素繊維（Ａ）の平均繊維長がより大きく、衝撃強度と曲げ弾性率が特に高いものとなった。
　（実施例９）
　繊維マット１を繊維マット７とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表１に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例２と実施例９を比較すると、実施例２は炭素繊維（Ａ）の平均繊維長がより小さく、衝撃強度と曲げ弾性率が特に高いものとなった。
　（実施例１０）
　繊維マット１を繊維マット８とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例２と実施例１０を比較すると、実施例２は有機繊維（Ｂ）の平均繊維長がより大きく、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例１１）
　繊維マット１を繊維マット９とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例２と実施例１１を比較すると、実施例２は有機繊維（Ｂ）の平均繊維長がより小さく、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例１２）
　繊維マット１を繊維マット１０とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。比較例１に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例２と実施例１２を比較すると、実施例２は直径がより大きい有機繊維（Ｂ）を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例１３）
　繊維マット１を繊維マット３とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。比較例２に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例１と実施例１３を比較すると、実施例１は直径と引張強度がより大きい有機繊維（Ｂ）を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例１４）
　繊維マット１を繊維マット４とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。比較例２に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例１と実施例１４を比較すると、実施例１は直径と引張強度がより大きい有機繊維（Ｂ）を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（実施例１５）
　繊維マット１を繊維マット５とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。実施例１４と実施例１５を比較すると、実施例１５は直径がより大きい有機繊維（Ｂ）を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
　（比較例１）
　繊維マット１３と樹脂シート２を、［樹脂シート２／繊維マット３／樹脂シート２／繊維マット３／樹脂シート２／繊維マット３／樹脂シート２／繊維マット３／樹脂シート２］の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下の工程（Ａ）～（Ｃ）を経ることによりシート状基材を得た。
（Ａ）積層体を１８０℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
（Ｂ）３ＭＰａの圧力を付与して５分間保持した後、圧力を保持した状態でキャビティ温度を５０℃まで冷却する。
（Ｃ）金型を開いてシート状基材を取り出す。
　その後、以下の工程（Ｄ）～（Ｆ）を経ることにより多孔質構造部材を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。
（Ｄ）シート状基材を１８０℃に予熱した（Ａ）と同じプレス成形用金型キャビティ内に配置し、金型を締結して５分保持した後、金型を開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、成形体の厚みが４．０ｍｍとなるように調整する。
（Ｅ）再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を５０℃まで冷却する。
（Ｆ）金型を開いて成形体を取り出す。
　（比較例２）
　繊維マット１を繊維マット１４とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表２に示す。
　（比較例３）
　繊維マット１を繊維マット１２とした以外は、実施例１と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の構成を表２に示す。ただし、比較例３では多孔質体が４ｍｍ厚さまで品位よく膨張しなかったため、多孔質体の各特性を評価しなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
１　多孔質体
２　炭素繊維（Ａ）
３　有機繊維（Ｂ）
４　樹脂（Ｃ）
５　空隙

Claims (18)

  1. 　強化繊維として、炭素繊維（Ａ）５０重量％超９９重量％以下と、引張破断伸度２．５～１００％の有機繊維（Ｂ）１重量％以上５０重量％未満とを含み、該強化繊維が樹脂（Ｃ）により固定されてなる、空隙率が１０～９５体積％の多孔質体。
  2. 　前記有機繊維（Ｂ）が前記炭素繊維（Ａ）と均一に分散している、請求項１に記載の多孔質体。
  3. 　前記強化繊維の交点が前記樹脂（Ｃ）で結合されるとともに、前記強化繊維も前記樹脂（Ｃ）も存在しない部分として多孔質体の空隙が形成されている、請求項１に記載の多孔質体。
  4. 　前記交点が、前記炭素繊維（Ａ）の単繊維が別の繊維と交差することで形成されてなる、請求項３に記載の多孔質体。
  5. 　前記交点が、前記有機繊維（Ｂ）の単繊維が別の繊維と交差することで形成されてなる、請求項３に記載の多孔質体。
  6. 　前記交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角が１０～８０度である、請求項３に記載の多孔質体。
  7. 　前記炭素繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）の合計５～９０重量部に対し、前記樹脂（Ｃ）を１０～９５重量部含む、請求項１に記載の多孔質体。
  8. 　密度が０．０２～０．９ｇ／ｃｍ３である、請求項１に記載の多孔質体。
  9. 　前記炭素繊維（Ａ）の平均繊維長が１～１５ｍｍである、請求項１に記載の多孔質体。
  10. 　前記有機繊維（Ｂ）の平均繊維長が４～２０ｍｍである、請求項１に記載の多孔質体。
  11. 　前記有機繊維（Ｂ）が、ポリエステル系樹脂、ポリアリールエーテルケトン系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される、請求項１に記載の多孔質体。
  12. 　前記有機繊維（Ｂ）の直径が１５～５０μｍである、請求項１に記載の多孔質体。
  13. 　前記有機繊維（Ｂ）の引張強度が１～６ＧＰａである、請求項１に記載の多孔質体。
  14. 　前記有機繊維（Ｂ）の引張破断伸度が２．５～３０％である、請求項１に記載の多孔質体。
  15. 　前記樹脂（Ｃ）が、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される熱可塑性樹脂、および／または、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアクリル樹脂より選択される熱硬化性樹脂である、請求項１に記載の多孔質体。
  16. 　前記多孔質体のシャルピー衝撃強度が１０～１００ｋＪ／ｍ２である、請求項１に記載の多孔質体。
  17. 　請求項１に記載の多孔質体の表面に、連続した強化繊維を含む繊維強化樹脂が配置されてなる複合構造体。
  18. 　スポーツ用品、電子機器筐体および建築部材より選択される用途に用いられる、請求項１に記載の多孔質体。
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