WO2024062773A1

WO2024062773A1 - 成形体の製造方法

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Publication number: WO2024062773A1
Application number: PCT/JP2023/027974
Authority: WO
Inventors: 雅弘北川; 穂高横溝; 恵造横山
Original assignee: 帝人株式会社
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2023-07-31
Publication date: 2024-03-28
Also published as: JPWO2024062773A1; WO2024062772A1

Abstract

本発明は、面内方向に分散している強化繊維を含む複合材料と、前記複合材料よりも流動性が高い成形材料とによって一体的に成形される成形体の製造方法であって、以下の工程（１）～（３）を含む、成形体の製造方法に関する：（１）平面視において前記複合材料よりも大きい面積のキャビティを有する第１の成形型に設けられた複数の固定部材により、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する工程；（２）前記第１の成形型に固定された前記複合材料に向かって第２の成形型を移動させ、前記複合材料に前記第２の成形型を接触させる工程；（３）前記第１の成形型と前記第２の成形型とによって前記複合材料と前記成形材料とをプレスして一体成形する工程。

Description

成形体の製造方法

　本発明は、複合材料及び複合材料よりも流動性が高い射出成形材料によって一体的に成形される、成形体の製造方法に関する。

　炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を強化材として使用した複合材料は、引張強度・引張弾性率が高く、線膨張係数が小さいので寸法安定性に優れ、さらに耐熱性、耐薬品性、耐疲労特性、耐摩耗性、電磁波シールド性、及びＸ線透過性にも優れる。このため、複合材料は、自動車、スポーツ・レジャー、航空・宇宙、一般産業用途などに幅広く適用されている。

　ところで、異なる複数の材料から一体的に成形体を製造する方法が検討されている。
　例えば、特許文献１には、表皮材の周縁部をピン受け穴に押し込み挟持しながらピンをピン受け穴に嵌合するとともに、表皮材押圧枠の押圧面と下金型の表皮材載置面とで押圧保持する、金型装置が開示されている。下金型に保持された表皮材と上金型の成形面との間に溶融状熱可塑性樹脂を供給後、型締を開始すると、溶融状熱可塑性樹脂が流動するとともに、型締によって表皮材が押圧され、金型形状に沿うように伸ばされつつ金型内部へ絞り込まれ、これと同時に、表皮材の周縁部は、ピンとピン受け穴との間および押圧面と表皮材載置面との間を滑りつつ、金型の内部方向へ引き込まれる。

　特許文献２には、連続繊維強化熱可塑性樹脂層の少なくとも片面の一部に、不連続繊維強化熱可塑性樹脂層が積層したシート材料をプレス成形し、繊維強化熱可塑性樹脂成形品を製造するための金型として、キャビティの外周縁に、上金型と下金型とを閉めた時に不連続繊維強化熱可塑性樹脂層のキャビティ外への流出を防止する枠状の堰部が、連続繊維強化熱可塑性樹脂層をキャビティ外へと延出させる隙間を形成しつつ設けられている金型を用いることが開示されている。

　特許文献３には、スタンピング成形型の下型の外周壁に密着して上下摺動可能な補助型を配置し、該スタンピング成形型の上型と下型との間の熱可塑性樹脂溶融物をプレス成形して基材とすると共に表皮材を該基材に圧着せしめる際、該溶融物が上型と下型との間から漏洩するのを該補助型によって阻止することが開示されている。

　特許文献４には、複数枚のシートを内包する射出成形品を、より安価に製造可能な製造方法を提供する方法が記載されている。特許文献４では、孔を有する複数枚の補強部材樹脂含浸シートを配置し、可動型を移動して型締めし、樹脂を射出して、補強部材樹脂含浸シートの間に樹脂を充填させている。

日本国特許第３４１３３５６号公報日本国特許第５８５５４０１号公報日本国特開平９－１１７９２２号公報日本国特開２０２０－１７９５４９号公報

　しかしながら、流動性が異なる複数の材料を成形型内で一体成形する場合、流動性が高い材料が成形型内で流動することによって、成形型内における流動性が低い材料の位置がずれるという問題がある。

　特許文献１の方法では、金型の外周部で表皮材を保持することで、表皮材を固定している。しかしながら、インサート成形など、流動性が低い材料が完全に金型のキャビティ内に配置される場合の成形には、特許文献１の方法を適用することができない。

　特許文献２の方法では、キャビティの外周縁で不連続繊維強化熱可塑性樹脂層の流出を防止する堰部が設けられているものの、シート材料を固定する方法は記載されていない。

　特許文献３の方法では、治具によって表皮材を成形型の外部で保持している。しかしながら、インサート成形など、流動性が低い材料が完全に金型のキャビティ内に配置される場合の成形には、特許文献３の方法を適用することができない。

　特許文献４の方法では、補強部材樹脂含浸シートとして、線径約１７μｍのガラス繊維による平織りクロスに、ポリプロピレン樹脂を含浸させたものを用いている。平織クロスのように、強化繊維が連続的で特定方向に配向しているものを使用した場合、射出材料を投入してプレス成形したときの配置に少しでもズレが発生すると（数ｍｍのズレが発生したとしても）目的とする物性を得るのが困難となる。そのため、補強部材樹脂含浸シートがズレないよう成形型に工夫するなどの対策が必要になってしまう。特に、複数枚の補強部材の間に樹脂を含浸させようとする場合には、工程が複雑になり過ぎる。

　本発明の課題は、複合材料および複合材料よりも流動性が高い成形材料を一体成形するときに、複合材料を成形型のキャビティの外周部で固定することなく、成形型内における複合材料の位置がずれることを防止することができる、成形体の製造方法を提供することである。

　上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
＜１＞
　面内方向に分散している強化繊維を含む複合材料と、前記複合材料よりも流動性が高い成形材料とによって一体的に成形される成形体の製造方法であって、
　以下の工程（１）～（３）を含む、成形体の製造方法：
（１）平面視において前記複合材料よりも大きい面積のキャビティを有する第１の成形型に設けられた複数の固定部材により、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する工程；
（２）前記第１の成形型に固定された前記複合材料に向かって第２の成形型を移動させ、前記複合材料に前記第２の成形型を接触させる工程；
（３）前記第１の成形型と前記第２の成形型とによって前記複合材料と前記成形材料とをプレスして一体成形する工程。
＜２＞
　前記固定部材による前記複合材料の固定を解除する工程をさらに含む、＜１＞に記載の成形体の製造方法。
＜３＞
　前記工程（１）の前に、前記成形材料を前記複合材料に積層する工程を含む、＜１＞または＜２＞に記載の成形体の製造方法。
＜４＞
　前記工程（１）において、前記成形材料が前記第１の成形型に接触するように、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する、＜３＞に記載の成形体の製造方法。
＜５＞
　前記工程（１）において、前記成形材料が前記第１の成形型とは反対側に配置されるように、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する、＜１＞または＜２＞に記載の成形体の製造方法。
＜６＞
　前記工程（１）の後、前記工程（２）の前に、前記成形材料を前記複合材料に積層する工程を含む、＜１＞または＜２＞に記載の成形体の製造方法。
＜７＞
　前記成形材料は射出成形材料であり、前記工程（２）の後、前記工程（３）の前に、前記成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含む、＜１＞または＜２＞に記載の成形体の製造方法。
＜８＞
　前記成形材料は射出成形材料であり、前記工程（２）の後、前記固定部材による前記複合材料の固定を解除する工程の前に、前記成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含む、＜２＞に記載の成形体の製造方法。
＜９＞
　前記成形材料を前記第１の成形型と前記複合材料との間に射出する、＜７＞または＜８＞に記載の成形体の製造方法。
＜１０＞
　前記成形材料を前記第２の成形型と前記複合材料との間に射出する、＜７＞または＜８＞に記載の成形体の製造方法。
＜１１＞
　前記第１の成形型と前記第２の成形型は、雌雄一対の成形型である、＜１＞～＜１０＞のいずれかに記載の成形体の製造方法。
＜１２＞
　前記第１の成形型は固定型であり、前記第２の成形型は可動型である、＜１１＞に記載の成形体の製造方法。
＜１３＞
　前記第１の成形型は下型であり、前記第２の成形型は上型である、＜１１＞または＜１２＞に記載の成形体の製造方法。
＜１４＞
　前記固定部材は、成形体に孔を形成する孔形成部材である、＜１＞～＜１３＞のいずれかに記載の成形体の製造方法。
＜１５＞
　強化繊維は複合材料の面内方向に２次元方向にランダムに分散している、＜１＞～＜１４＞のいずれかに記載の成形体の製造方法。
＜１６＞
　＜１２＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記成形材料は射出成形材料であり、前記工程（２）の後、前記工程（３）の前に、前記射出成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含み、
　射出は前記第１の成形型から行う、
成形体の製造方法。
＜１７＞
　＜１６＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第２の成形型によって意匠面が形成され、前記第２の成形型と前記複合材料との間に前記射出成形材料を充填させる、成形体の製造方法。
＜１８＞
　＜１７＞に記載の成形体の製造方法であって、
　複合材料に射出成形材料が通るための流通孔を１か所以上設け、
　前記第１の成形型から射出された射出成形材料が、前記流通孔を流れることで、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出される、
　成形体の製造方法。
＜１９＞
　＜１８＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第１の成形型は、平面視において前記複合材料が配置される領域に、射出成形材料を成形型内に射出するためのゲートである第１ゲートを有する、
　成形体の製造方法。
＜２０＞
　＜１６＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第２の成形型によって意匠面が形成され、前記第２の成形型と前記複合材料との間に樹脂シートを配置する、
　成形体の製造方法。
＜２１＞
　＜１７＞又は＜２０＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記意匠面は前記第２の成形型によって形成されたシボ形状を備える、
　成形体の製造方法。
＜２２＞
　前記第１の成形型は固定型であり、前記第２の成形型は可動型であり、
　前記第２の成形型を水平方向に移動させることで開閉して成形体を製造する方法であって、
　高さ方向の位置が異なる固定部材が少なくとも２本以上ある、＜１＞～＜１２＞のいずれかに記載の成形体の製造方法。
＜２３＞
　前記第１の成形型は固定型であり、前記第２の成形型は可動型であり、
　前記第２の成形型を水平方向に移動させることで開閉して成形体を製造する方法であって、
　水平方向の位置が異なる固定部材が少なくとも２本以上ある、＜１＞～＜１２＞のいずれかに記載の成形体の製造方法。
＜２４＞
　複合材料はパターンカットされて切り出された形状を有する、
＜１＞～＜２３＞のいずれかに記載の成形体の製造方法。
＜２５＞
　＜１９＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第１の成形型の平面視において前記複合材料が配置される領域以外の領域に、前記射出成形材料を射出するための第２ゲートを有し、
　前記第１ゲートの数ｎ１および前記第２ゲートの数ｎ２は、０＜ｎ１＜ｎ２を満たす、
　成形体の製造方法。
＜２６＞
　＜１９＞又は＜２５＞に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第１の成形型は、平面視において前記複合材料が配置される領域以外の領域に、前記射出成形材料を射出するための第２ゲートを有し、
　前記第１ゲートからの前記射出成形材料の吐出量Ｖ１および前記第２ゲートからの前記射出成形材料の吐出量Ｖ２は、０＜Ｖ１＜Ｖ２を満たす、
　成形体の製造方法。

　本発明の成形体の製造方法によれば、複合材料および複合材料よりも流動性が高い成形材料を一体成形するときに、複合材料を成形型のキャビティの外周部で固定することなく、成形型内における複合材料の位置がずれることを防止することができる。面内方向に分散している強化繊維を含む複合材料を用いることで、成形時に複合材料が少し流動したとしても、基本的な機械物性は大きく変わらない。また、平織クロスなどの連続繊維を用いたものに比べ、形状追従性も向上する。

本発明の第１実施形態にかかる成形体１の断面図である。第１実施形態の成形体１の製造方法を示す模式図である。第１実施形態の成形体１の製造方法を示す模式図である。第１実施形態の成形体１の製造方法を示す模式図である。第１実施形態の成形体１の製造方法を示す模式図である。第１実施形態の成形体１の製造方法を示す模式図である。本発明の第２実施形態にかかる成形体１０１の断面図である。第２実施形態の成形体１０１の製造方法を示す模式図である。第２実施形態の成形体１０１の製造方法を示す模式図である。第２実施形態の成形体１０１の製造方法を示す模式図である。第２実施形態の成形体１０１の製造方法を示す模式図である。第２実施形態の成形体１０１の製造方法を示す模式図である。第２実施形態の成形体１０１の製造方法を示す模式図である。第３実施形態の成形体２０１の製造方法を示す模式図である。第３実施形態の成形体２０１の製造方法を示す模式図である。第３実施形態の成形体２０１の製造方法を示す模式図である。第３実施形態の成形体２０１の製造方法を示す模式図である。第３実施形態の成形体２０１の製造方法を示す模式図である。第３実施形態の成形体２０１の製造方法を示す模式図である。第４実施形態の成形体３０１の製造方法を示す模式図である。第４実施形態の成形体３０１の製造方法を示す模式図である。第４実施形態の成形体３０１の製造方法を示す模式図である。第４実施形態の成形体３０１の製造方法を示す模式図である。第４実施形態の成形体３０１の製造方法を示す模式図である。第４実施形態の成形体３０１の製造方法を示す模式図である。水平方向に開閉可能に設けられた第１の成形型４１０と第２の成形型４２０を示す水平断面図である。箱形状の成形体１００を示す斜視図である。パターンカットされた形状の複合材料の模式図である。パターンカットされた複合材料が固定部材によって固定された状態の第１の成形型を示す正面図である。固定部材５１２によって複合材料が固定された第１の成形型５１０および第２の成形型５２０を示す水平断面図である。第１の成形型６１０の平面図である。

　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
　図１は本発明の第１実施形態にかかる成形体１の模式的な断面図であり、図２～図６は成形体１の製造方法を示す模式図である。成形体１は、複合材料２Ａから形成される補強部２と、複合材料２Ａよりも流動性が高い成形材料３Ｂから形成される本体部３とが、一体的に成形されている。

［複合材料］
　複合材料２Ａは、強化繊維と、マトリクス樹脂とを含む。複合材料２Ａ内では、強化繊維がマトリクス樹脂内で面内方向に分散している。

［強化繊維］
　強化繊維は、炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、炭素繊維またはガラス繊維であることがより好ましい。

［炭素繊維］
１．　炭素繊維全般
　炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維などが知られている。本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。なかでも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることが好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維としては、例えば帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０－２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ）を利用できる。

２．　炭素繊維のサイジング剤
　炭素繊維には、表面にサイジング剤が付着していてもよい。サイジング剤が付着している炭素繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、炭素繊維の種類、及び、複合材料又は射出成形材料に用いる樹脂の種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。

［ガラス繊維］
１．　ガラス繊維全般
　ガラス繊維は一般的にガラス繊維と称されるものであればいかなるガラス繊維でもよい。ＪＩＳ　Ｒ３１４０：２００６に規定するＡガラス、Ｃガラス、Ｅガラス等のガラス組成を特に限定するものではなく、場合によりＴｉＯ_２、ＳＯ_３、Ｐ_２Ｏ_５等の成分を含有するものであっても良い。ガラス繊維としては、例えば日東紡績社製のガラス繊維Ｅ－ｇｌａｓｓ　ＲＳ２４０ＱＲ－４８３（番手：２４００ｇ／１０００ｍ）を利用できる。

２．　ガラス繊維のサイジング剤
　ガラス繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着しているガラス繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、ガラス繊維の種類、樹脂の種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。ガラス繊維は、有機シラン系化合物、有機チタン系化合物、有機ボラン系化合物及びエポキシ系化合物等の、従来公知のカップリング剤で予め処理をしてあるものが好ましく使用することが出来る。

［面内方向に分散］
　複合材料に含まれる強化繊維は面内方向に分散していることが好ましい。
　強化繊維が面内方向に分散するとは、強化繊維の繊維軸が面内方向に向くように分散することを意味する。強化繊維の繊維軸が面内方向となす角度が４５°以下であることが好ましい。

１．　面内方向
　複合材料２Ａは板状の材料であることが好ましい。面内方向とは、複合材料２Ａの板厚方向に直交する面と平行な任意の方向である。

２．　２次元方向にランダム分散
　強化繊維は複合材料２Ａの面内方向に２次元方向にランダムに分散していることが好ましい。複合材料２Ａを流動させずにプレス成形した場合、成形前後で強化繊維の形態はほぼ維持されるため、複合材料２Ａを成形した補強部２に含まれる強化繊維も同様に、面内方向に２次元ランダムに分散していることが好ましい。
　ここで、２次元ランダムに分散しているとは、強化繊維が、複合材料２Ａまたは補強部２の面内方向において一方向のような特定方向ではなく無秩序に配向しており、全体的には特定の方向性を示すことなくシート面内に配置されている状態を言う。この２次元ランダムに分散している不連続繊維を用いて得られる複合材料２Ａ（又は補強部２）は、面内に異方性を有しない、実質的に等方性である。

　なお、強化繊維が複合材料２Ａ又は補強部２の面内方向の２次元にランダムに分散している程度を表す配向度は、複合材料２Ａの互いに直交する二方向の引張弾性率の比を求めることで評価する。複合材料２Ａ（又は補強部２）の任意の方向、及びこれと直交する方向について、それぞれ測定した引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った（Ｅδ）比が５以下、より好ましくは２以下、更に好ましくは１．５以下であれば、強化繊維が２次元ランダムに分散していると評価できる。補強部２が曲面である場合、補強部２の面内方向への強化繊維の２次元にランダムに分散している程度（配向度）の評価方法としては、成形体１を軟化温度以上に加熱して平板形状に戻し、補強部２のみを取り出した後に固化すると良い。その後、平板形状に戻した補強部２から試験片を切り出し、試験片の互いに直交する二方向の引張弾性率を求めることで、補強部２における２次元ランダム分散の評価をすることができる。

［複合材料に含まれる強化繊維の繊維長］
　複合材料２Ａに含まれる強化繊維の重量平均繊維長ＬｗＡは、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。
　ＬｗＡが１００ｍｍ以下であれば、複合材料２Ａをプレス成形して製造するときに、材料の流動性が低下しにくく、補強部２を所望の形状に作成しやすい。また、ＬｗＡが１ｍｍ以上の場合、得られる補強部２の機械強度が低下しにくく、好ましい。

　複合材料２Ａに含まれる強化繊維の重量平均繊維長ＬｗＡは成形前後で変化しないため、補強部２に含まれる強化繊維の重量平均繊維長を調べれば、複合材料２Ａに含まれていた強化繊維の重量平均繊維長ＬｗＡが分かる。
　複合材料２Ａに含まれる強化繊維の重量平均繊維長ＬｗＡは３ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが更に好ましい。
　強化繊維の重量平均繊維長は、後述の式（１）で求められる。

［成形材料］
　本体部３を形成する成形材料３Ｂはマトリクス樹脂を含む。さらに、成形材料３Ｂは、強化繊維を含むことが好ましい。成形材料３Ｂに含まれる強化繊維は、上述した炭素繊維またはガラス繊維であることが好ましい。
　成形材料３Ｂは、複合材料２Ａよりも流動性が高い。複合材料２Ａよりも流動性が高い成形材料３Ｂは、複合材料２Ａの繊維体積割合（Ｖｆ）よりも成形材料３Ｂの繊維体積割合（Ｖｆ）を低くすることで作成できる。また、複合材料２Ａに含まれる強化繊維の重量平均繊維長よりも成形材料３Ｂに含まれる強化繊維の重量平均繊維長を短くすることによって、複合材料２Ａの流動性に比べて成形材料３Ｂの流動性を高くすることができる。

［成形材料に含まれる強化繊維の繊維長］
　成形材料３Ｂは、重量平均繊維長ＬｗＢの強化繊維を含み、ＬｗＢ＜ＬｗＡであることが好ましい。ＬｗＢ＜ＬｗＡの場合、複合材料２Ａによって形成された補強部２の機械的強度が、成形材料３Ｂによって形成された本体部３の機械的強度よりも高くなるため、補強部２によって成形体１を補強することができる。

　なお、成形材料３Ｂは、射出成形材料であってもよい。成形材料３Ｂを成形型内に射出して本体部３を成形する場合、射出直前の成形材料３Ｂを射出成形材料という。射出前に成形材料３Ｂの混練工程がある場合、混練後の成形材料３Ｂを射出成形材料と呼ぶ。

　成形材料３Ｂに含まれる強化繊維の重量平均繊維長ＬｗＢは３ｍｍ未満であることが好ましい。重量平均繊維長ＬｗＢは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ未満であることがより好ましい。重量平均繊維長ＬｗＢの下限は０．０１ｍｍ以上が好ましく、０．０５ｍｍ以上がより好ましく、０．１ｍｍ以上が更に好ましい。重量平均繊維長ＬｗＢが０．０１ｍｍ以上であると、本体部３の機械強度が担保される。一方、重量平均繊維長ＬｗＢの上限は３ｍｍ未満が好ましく、２ｍｍ未満がより好ましく、１ｍｍ未満が更に好ましい。

　重量平均繊維長ＬｗＢを１．０ｍｍ以下とする場合、成形材料３Ｂを混練した射出成形材料により本体部３を製造することができる。一般に、成形材料３Ｂを十分に混練した射出成形材料に含まれる強化繊維の重量平均繊維長ＬｗＢは１ｍｍ未満となる。
　強化繊維の重量平均繊維長は、後述の式（１）で求められる。

［重量平均繊維長Ｌｗ］
　一般に、個々の強化繊維の繊維長をＬ_ｉとすると、重量平均繊維長Ｌｗは、以下の式（１）により求められる。なお、重量平均繊維長Ｌｗの単位は、ｍｍである。

　ここで、「Ｉ」は、測定した強化繊維の数を示す。
　補強部２および本体部３からの強化繊維の抽出は、例えば、５００℃×１時間程度の加熱処理を施し、炉内にてマトリクス樹脂を除去することによって行うことができる。
　重量平均繊維長Ｌｗは、例えば、上記加熱処理を施した後の補強部２および本体部３から、それぞれ無作為に抽出した１００本（Ｉ＝１００）の繊維の繊維長Ｌ_１～Ｌ_１００を、ノギス等を用いて１ｍｍ単位まで測定し、式（１）に基づいて求めることができる。

　ノギスで測定できない、短い強化繊維が含まれている場合、マトリクス樹脂を除去した後、得られた強化繊維を界面活性剤入りの水に投入し、超音波振動により充分に撹拌し、撹拌された強化繊維の分散液を計量スプーンによりランダムに採取し評価用サンプルを得て、ニレコ社製画像解析装置Ｌｕｚｅｘ　ＡＰにて繊維数３０００本（Ｉ＝３０００）の強化繊維の長さを計測するとよい。繊維長の測定値Ｌ_１～Ｌ_３０００を用いて、前述の式（１）と同様にして重量平均繊維長Ｌｗを求めることができる。

［複合材料、成形材料における強化繊維の体積割合］
　複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂのそれぞれについて、下記式（２）により、強化繊維の体積割合（Ｖｆ）を求めることができる。
　強化繊維の体積割合に特に限定は無いが、強化繊維の体積割合（Ｖｆ）は、１０～６０Ｖｏｌ％であることが好ましく、２０～５０Ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５～４５Ｖｏｌ％であればさらに好ましい。
　強化繊維の体積割合（Ｖｆ）＝１００×強化繊維の体積／（強化繊維の体積＋樹脂の体積）　　式（２）
　本発明においては、成形材料３Ｂの強化繊維の体積割合Ｖｆｂと、複合材料２Ａの炭素繊維の体積割合Ｖｆａとが、Ｖｆａ≧Ｖｆｂの関係を満たすことが、製造プロセス上好ましい。例えば、製造プロセスや製品から回収された複合材料２Ａの端材を砕いた材料を成形材料３Ｂとして用いる場合や、端材を砕いた後、更に熱可塑性樹脂を添加した材料を成形材料３Ｂとして用いて本体部３を製造した場合、Ｖｆａ＞Ｖｆｂとなる場合が多い。すなわち、Ｖｆａ≧Ｖｆｂとなるような製造方法を採用すれば、複合材料２Ａを切り出した後に残った端材を効率的に利用できたり、材料をリサイクルしやすかったりする。
　Ｖｆａは、好ましくは２０～４５Ｖｏｌ％であり、より好ましくは２５～４０Ｖｏｌ％である。
　Ｖｆｂは、好ましくは１～４０Ｖｏｌ％であり、より好ましくは５～３０Ｖｏｌ％であり、更に好ましくは１０～２５Ｖｏｌ％である。

［強化繊維体積割合（Ｖｆ）の分析］
　強化繊維体積割合の分析に限定は無いが、下記のように測定すると良い。
　補強部２、または本体部３からサンプルを切り出し、５００℃×１時間、炉内にて樹脂を燃焼除去し、処理前後の試料の質量を秤量することによって強化繊維と樹脂の質量を算出する。次に、各成分の比重を用いて、強化繊維と樹脂の体積割合を算出する。
　Ｖｆ＝１００×強化繊維体積／（強化繊維体積＋樹脂体積）

［樹脂］
　複合材料２Ａに含まれるマトリクス樹脂、および成形材料３Ｂに含まれるマトリクス樹脂は、熱硬化性であっても、熱可塑性であっても良い。

１．熱可塑性樹脂
１．１　概要
　用いられる樹脂が熱可塑性樹脂の場合、その種類は特に限定されるものではなく、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。上記熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃～３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。

　熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。

　複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂに用いられる熱可塑性樹脂は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
　熱可塑性樹脂を使用する場合、ポリオレフィン樹脂を用いることがより好ましく、ポリプロピレン樹脂を用いることが更に好ましい。

１．２　複合材料および成形材料の樹脂
　複合材料２Ａに含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であることが好ましい。複合材料２Ａに含まれる樹脂が熱可塑性樹脂の場合、複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂに含まれる樹脂は同種の熱可塑性樹脂であることが、より好ましい。

２．熱硬化性樹脂
　複合材料２Ａに含まれる樹脂が熱硬化性樹脂であっても良い。この場合、複合材料２Ａは強化繊維を用いたシートモールディングコンパウンドを用いても良い。シートモールディングコンパウンドはその成形性の高さから、複雑な形状であっても、容易に成形することができる。シートモールディングコンパウンドは、流動性や賦形性が連続繊維に比べて高く、容易にリブやボスの作成ができる。

［その他の剤］
　複合材料２Ａや成形材料３Ｂに用いられる樹脂は、本発明の目的を損なわない範囲で、有機繊維または無機繊維の各種繊維状または非繊維状のフィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。

［好ましい樹脂と繊維の組み合わせ］
［繊維］
　複合材料２Ａに含まれる強化繊維はガラス繊維及び／又は炭素繊維であり、かつ、成形材料３Ｂに含まれる強化繊維はガラス繊維であることが好ましい。
　複合材料２Ａに含まれる強化繊維として、部分的に炭素繊維を使用し、炭素繊維を使用した部分以外の部分にガラス繊維を使用してもよい。複合材料２Ａの一部に炭素繊維を使用する場所は、補強部２の後述する孔２Ｈの周辺部となる部分であることが好ましい。

［樹脂］
　複合材料２Ａに含まれる樹脂が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂であり、かつ、成形材料３Ｂに含まれる樹脂が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂であっても良い。成形材料３Ｂが熱可塑性樹脂を含む一方で、複合材料２Ａに熱硬化性のシートモールディングコンパウンドを用いてもよい。

　補強部２に使用する複合材料２Ａの体積Ｖａと、本体部３に使用する成形材料３Ｂの体積Ｖｂとが、Ｖｂ≧Ｖａの関係を満たすことが好ましい。Ｖａ：Ｖｂは、１０：９０～５０：５０であることが好ましく、２０：８０～４０：６０であることがより好ましい。

［製造方法］
　次に、成形体１の製造方法について説明する。本実施形態では、面内方向に分散している強化繊維を含む複合材料２Ａと、複合材料２Ａよりも流動性が高い成形材料３Ｂとによって成形体１を一体的に成形する。

　成形体１を製造する製造方法は、以下の工程（１）～（３）を含む：
（１）平面視において複合材料２Ａよりも大きい面積のキャビティ１１を有する第１の成形型１０に設けられた複数の固定部材１２により、複合材料２Ａを第１の成形型１０に固定する工程；（２）第１の成形型１０に固定された複合材料２Ａに向かって第２の成形型２０を移動させ、複合材料２Ａに第２の成形型２０を接触させる工程；（３）第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスして一体成形する工程。

　なお、成形材料３Ｂは、工程（３）よりも前の任意のタイミングで成形型内に投入すればよい。例えば、工程（１）の前に、成形材料３Ｂを複合材料２Ａに積層する工程を含んでもよい。すなわち、工程（１）においては、複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂが積層された状態で、複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂの積層体を、第１の成形型１０のキャビティ１１内に、複数の固定部材１２により固定することが好ましい。
　この場合、工程（１）において、成形材料３Ｂが第１の成形型１０に接触するように、複合材料２Ａを第１の成形型１０に固定することが好ましい。

　複合材料２Ａ、成形材料３Ｂに含まれる樹脂が熱可塑性樹脂である場合、コールドプレス成形を用いることが好ましい。

　コールドプレス成形により成形体１を製造する製造方法は、以下の工程（０）～（３）を有する：（０）複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂを第１の所定温度に加熱する工程；（１）平面視において複合材料２Ａよりも大きい面積のキャビティ１１を有する第１の成形型１０に設けられた複数の固定部材１２により、複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂを第１の成形型１０に固定する工程；（２）第１の成形型１０に固定された複合材料２Ａに向かって第２の成形型２０を移動させ、複合材料２Ａに第２の成形型２０を接触させる工程；（３）第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスして一体成形する工程。

（０）複合材料２Ａを第１の所定温度に加熱する工程
　複合材料２Ａは、予め第１の所定温度に加熱することが好ましい。複合材料２Ａに含まれる熱可塑性樹脂が結晶性の場合、第１の所定温度は熱可塑性樹脂の融点以上分解温度以下の温度である。複合材料２Ａに含まれる熱可塑性樹脂が非晶性の場合、第１の所定温度は熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上分解温度以下の温度である。

　コールドプレス成形の場合、第１の成形型１０および第２の成形型２０の温度は、第２の所定温度に温度調節されている。複合材料２Ａに含まれる熱可塑性樹脂が結晶性の場合、第２の所定温度は熱可塑性樹脂の融点未満の温度である。複合材料２Ａに含まれる熱可塑性樹脂が非晶性の場合、第２の所定温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度である。
　このように、複合材料２Ａ及び第１の成形型１０の温度を調節することで、好適にコールドプレスを行うことができる。

　まず、図２に示すように、第１の成形型１０のキャビティ１１内に、複数の固定部材１２により複合材料２Ａを固定する。
　固定部材１２は、例えば成形体１に孔１Ｈを形成するスライドコアであってもよい。例えば、複合材料２Ａに予め２Ｈを設けておき、孔２Ｈに固定部材１２を挿入することで、複合材料２Ａを固定してもよい。あるいは、ピン状の固定部材１２を複合材料２Ａに突き刺すことで、複合材料２Ａを固定してもよい。この場合、複合材料２Ａには孔２Ｈを設けなくてもよい。

　なお、複合材料２Ａは第１の成形型１０のキャビティ１１に沿うように、予備賦形して第１の成形型１０のキャビティ１１に配置してもよい。

　次に、図３に示すように、第１の成形型１０に固定された複合材料２Ａに向かって第２の成形型２０を移動させ、複合材料２Ａに第２の成形型２０を接触させる。

　次に、図４に示すように、第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスして一体成形する。成形圧力については特に限定されないが、２０ＭＰａ未満であることが好ましく、１０ＭＰａ以下であることがより好ましい。
　このように、複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスすると、複合材料２Ａよりも流動性が高い成形材料３Ｂが成形型内で流動する。この場合でも、固定部材１２により複合材料２Ａが固定されているため、複合材料２Ａの位置がずれることを防止することができる。

　複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスする際、固定部材１２と対応する複合材料２Ａの位置に孔２Ｈが形成され、固定部材１２と対応する成形材料３Ｂの位置に孔３Ｈが形成される。すなわち、固定部材１２は成形体１に孔１Ｈを形成する孔形成部材である。
　なお、固定部材１２と対向する第２の成形型２０の位置に、固定部材１２が挿入される孔２２を設けてもよい。

　その後、第１の成形型１０から離れる方向に第２の成形型２０を移動させ、成形体１を第１の成形型１０から取り出す。以上により、成形体１が完成する。

　なお、図５に示すように、固定部材１２を移動させ、一体成形された複合材料２Ａおよび成形材料３Ｂから固定部材１２を引き抜いてもよい。これにより、固定部材１２による複合材料２Ａの固定が解除される。すなわち、固定部材１２による複合材料２Ａの固定を解除する工程をさらに含んでもよい。なお、固定部材１２による複合材料２Ａの固定を解除するのは、工程（２）の後、工程（３）の前でもよいし、工程（３）の後でもよい。

　なお、成形体１に孔１Ｈを形成しない場合には、複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスして一体成形する前に、図６に示すように、固定部材１２を移動させればよい。すなわち、工程（２）の後、工程（３）の前に、固定部材１２による複合材料２Ａの固定を解除すればよい。この場合、固定部材１２と対応する複合材料２Ａの位置に孔２Ｈが形成されていたとしても、第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料２Ａと成形材料３Ｂとをプレスして一体成形する際に、孔２Ｈの内部に、成形材料３Ｂが流動することで、孔２Ｈが埋められる。

　このように、補強部２と本体部３とを一体に成形することで、補強部２と本体部３の接合強度に優れる成形体１が得られる。
　また、板状の複合材料２Ａを成形型内に配置した状態で、複合材料２Ａおよび複合材料２Ａよりも流動性が高い成形材料３Ｂをプレスすることで、リブやボスを有する複雑な形状の成形体１を製造することができる。

［第２実施形態］
　次に、第２実施形態の成形体の製造方法について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については下２桁に同符号を付し、説明を割愛する。
　なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、コールドプレスにより、複合材料１０２Ａおよび成形材料１０３Ｂを一体成形してもよい。

　図７は本発明の第２実施形態にかかる成形体１０１の模式的な断面図であり、図８～図１３は成形体１０１の製造方法を示す模式図である。
　第１実施形態においては、成形材料３Ｂが第１の成形型１０と接触するように配置されたが、第２実施形態においては、成形材料１０３Ｂが第２の成形型２０と接触するように配置される。すなわち、成形材料１０３Ｂが第１の成形型１０とは反対側に配置されるように、複合材料１０２Ａを第１の成形型１０に固定する。

　第２実施形態の成形体１０１を製造する製造方法は、以下の工程（１）～（３）を含む：（１）平面視において複合材料１０２Ａよりも大きい面積のキャビティ１１を有する第１の成形型１０に設けられた複数の固定部材１２により、複合材料１０２Ａを第１の成形型１０に固定する工程；（２）第１の成形型１０に固定された複合材料１０２Ａに向かって第２の成形型２０を移動させ、複合材料１０２Ａに第２の成形型２０を接触させる工程；（３）第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料１０２Ａと成形材料１０３Ｂとをプレスして一体成形する工程。

　具体的には、まず、図８に示すように、第１の成形型１０のキャビティ１１内に、複数の固定部材１２により複合材料１０２Ａを固定する。
　次に、図９に示すように、工程（２）の前に、第１の成形型１０に固定された複合材料１０２Ａに成形材料１０３Ｂを積層する。
　なお、工程（１）の前に、成形材料１０３Ｂを複合材料１０２Ａに積層する工程を含んでもよい。その場合、工程（１）において、成形材料３Ｂが第１の成形型１０と反対側に配置されるように、複合材料１０２Ａおよび成形材料１０３Ｂの積層体を第１の成形型１０に固定することが好ましい。すなわち、工程（１）においては、図９に示すように、成形材料１０３Ｂが第１の成形型１０とは反対側に配置されるように、複合材料１０２Ａおよび成形材料１０３Ｂの積層体を、第１の成形型１０のキャビティ１１内に、複数の固定部材１２により固定してもよい。

　次に、図１０に示すように、第１の成形型１０に固定された複合材料１０２Ａに向かって第２の成形型２０を移動させ、複合材料１０２Ａに第２の成形型２０を接触させる。この際、複合材料１０２Ａに積層された成形材料１０３Ｂに第２の成形型２０が接触してもよい。

　次に、図１１に示すように、第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料１０２Ａと成形材料１０３Ｂとをプレスして一体成形する。この際、固定部材１２と対応する複合材料１０２Ａの位置に孔１０２Ｈが形成され、固定部材１２と対応する成形材料１０３Ｂの位置に孔１０３Ｈが形成される。

　その後、第１の成形型１０から離れる方向に第２の成形型２０を移動させ、成形体１０１を第１の成形型１０から取り出す。以上により、成形体１０１が完成する。

　なお、図１２に示すように、固定部材１２を移動させ、一体成形された複合材料１０２Ａおよび成形材料１０３Ｂから固定部材１２を引き抜いてもよい。これにより、固定部材１２による複合材料１０２Ａの固定が解除される。すなわち、固定部材１２による複合材料１０２Ａの固定を解除する工程をさらに含んでもよい。なお、固定部材１２による複合材料１０２Ａの固定を解除するのは、工程（２）の後、工程（３）の前でもよいし、工程（３）の後でもよい。

　なお、成形体１０１に孔１０１Ｈを形成しない場合には、複合材料１０２Ａと成形材料１０３Ｂとをプレスして一体成形する前に、図１３に示すように、固定部材１２を移動させればよい。すなわち、工程（２）の後、工程（３）の前に、固定部材１２による複合材料１０２Ａの固定を解除すればよい。この場合、固定部材１２と対応する複合材料１０２Ａの位置に孔１０２Ｈが形成されていたとしても、第１の成形型１０と第２の成形型２０とによって複合材料１０２Ａと成形材料１０３Ｂとをプレスして一体成形する際に、孔１０２Ｈの内部に、成形材料１０３Ｂが流動することで、孔１０２Ｈが埋められる。

［第３実施形態］
　図１４～図１９は本発明の第３実施形態に係る成形体２０１の製造方法を示す模式図である。なお、第１実施形態と同様の構成については下２桁に同符号を付し、説明を割愛する。
　第３実施形態においては、複合材料よりも流動性が高い成形材料として、射出成形材料２０３Ｂを用いる。第３実施形態においては、第１実施形態の工程（２）の後、工程（３）の前に、成形材料（射出成形材料２０３Ｂ）を第１の成形型２１０と第２の成形型２２０との間に射出する工程を含む。

　具体的には、第３実施形態の成形体２０１を製造する製造方法は、以下の工程（１）～（３）を含む：（１）平面視において複合材料２０２Ａよりも大きい面積のキャビティ２１１を有する第１の成形型２１０に設けられた複数の固定部材２１２により、複合材料２０２Ａを第１の成形型２１０に固定する工程；（２）第１の成形型２１０に固定された複合材料２０２Ａに向かって第２の成形型２２０を移動させ、複合材料２０２Ａに第２の成形型２２０を接触させる工程；（３）射出成形材料２０３Ｂを第１の成形型２１０と第２の成形型２２０との間に射出する工程；（４）第１の成形型２１０と第２の成形型２２０とによって複合材料２０２Ａと射出成形材料２０３Ｂとをプレスして一体成形する工程。

　なお、工程（１）の前に、以下の工程を含んでもよい：
（０）複合材料２０２Ａを第１の所定温度に加熱する工程。
　この場合、第１の成形型２１０および第２の成形型２２０は、第２の所定温度に設定する。

　具体的には、まず、図１４に示すように、第１の成形型２１０のキャビティ２１１内に、複数の固定部材２１２により複合材料２０２Ａを固定する。

　次に、図１５に示すように、第１の成形型２１０に固定された複合材料２０２Ａに向かって第２の成形型２２０を移動させ、複合材料２０２Ａに第２の成形型２２０を接触させる。

　次に、図１６に示すように、第１の成形型２１０に設けられたゲート２１３より、射出成形材料２０３Ｂを第１の成形型２１０と複合材料２０２Ａとの間に射出する。なお、射出成形材料２０３Ｂを射出するタイミングは、第２の成形型２２０から複合材料２０２Ａの一部に圧力が加わり始める直前であっても、直後であっても良い。複合材料２０２Ａの成形型内での位置ずれを抑制するためには、複合材料２０２Ａの少なくとも一部に第２の成形型２２０が接触し、複合材料２０２Ａに圧力が加わり始めた直後に射出成形材料２０３Ｂを射出することが好ましい。なお、射出成形材料２０３Ｂを成形型内に射出する方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いて行うことができる。
　このとき、複合材料２０２Ａは、射出成形材料２０３Ｂの圧力によって第２の成形型２２０に押さえつけられる。

　射出成形材料２０３Ｂは混練されたものであり、第１の成形型２１０と複合材料２０２Ａとの間に充填させることが好ましい。射出成形材料２０３Ｂを成形型内に充填した後にプレスすることで、複合材料２０２Ａの位置ずれを抑制することができる。

　成形型内に投入される際の射出成形材料２０３Ｂは、射出成形材料２０３Ｂに含まれる熱可塑性樹脂が結晶性の場合は熱可塑性樹脂の融点以上分解温度以下、熱可塑性樹脂が非晶性の場合は熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上分解温度以下に加温されていることが好ましい。

　第１の成形型２１０と複合材料２０２Ａとの間に射出成形材料２０３Ｂを充填するには、成形型を完全に閉じる前に、第２の成形型２２０の下降を一度止めれば良い。第２の成形型２２０の下降を止める位置は、第２の成形型２２０が複合材料２０２Ａに接触した後が好ましい。複合材料２０２Ａが第２の成形型２２０に接触して複合材料２０２Ａの動きを抑制することで、プレス時における、複合材料２０２Ａの位置ずれを抑制することができる。

　次に、図１７に示すように、複合材料２０２Ａおよび射出成形材料２０３Ｂを成形型内でプレスして、一体成形する。
　この際、固定部材２１２と対応する複合材料２０２Ａの位置に孔２０２Ｈが形成され、固定部材２１２と対応する射出成形材料２０３Ｂの位置に孔２０３Ｈが形成される。すなわち、固定部材２１２は成形体２０１に孔２０１Ｈを形成する孔形成部材である。
　なお、固定部材２１２と対向する第２の成形型２２０の位置に、固定部材２１２が挿入される孔２２２を設けてもよい。
　その後、第１の成形型２１０から離れる方向に第２の成形型２２０を移動させ、成形体２０１を第１の成形型２１０から取り出す。以上により、成形体２０１が完成する。

　このように、固定部材２１２により複合材料２０２Ａを固定した状態で射出成形材料２０３Ｂを成形型内に射出するため、射出成形材料２０３Ｂが成形型内で流動しても、複合材料２０２Ａの位置がずれることを防止することができる。

　なお、図１８に示すように、固定部材２１２を移動させ、一体成形された複合材料２０２Ａおよび射出成形材料２０３Ｂから固定部材２１２を引き抜いてもよい。これにより、固定部材２１２による複合材料２０２Ａの固定が解除される。すなわち、固定部材２１２による複合材料２０２Ａの固定を解除する工程をさらに含んでもよい。なお、固定部材２１２による複合材料２０２Ａの固定を解除するのは、工程（３）の後、工程（４）の前でもよいし、工程（４）の後でもよい。複合材料２０２Ａに第２の成形型２２０を接触させる工程（２）の後、複合材料２０２Ａの固定を解除する工程の前に、射出成形材料２０３Ｂを第１の成形型２１０と複合材料２０２Ａとの間に射出する工程を含んでもよい。

　また、成形体２０１に孔２０１Ｈを形成しない場合には、複合材料２０２Ａと射出成形材料２０３Ｂとをプレスして一体成形する前に、図１９に示すように、固定部材２１２を移動させればよい。すなわち、工程（３）の後、工程（４）の前に、固定部材２１２による複合材料２０２Ａの固定を解除すればよい。この場合、固定部材２１２と対応する複合材料２０２Ａの位置に孔２０２Ｈが形成されていたとしても、第１の成形型２１０と第２の成形型２２０とによって複合材料２０２Ａと射出成形材料２０３Ｂとをプレスして一体成形する際に、孔２０２Ｈの内部に、射出成形材料２０３Ｂが流動することで、孔２０２Ｈが埋められる。

［第４実施形態］
　図２０～図２５は本発明の第４実施形態に係る成形体３０１の製造方法を示す模式図である。なお、第３実施形態と同様の構成については下２桁に同符号を付し、説明を割愛する。
　第４実施形態においては、射出成形材料３０３Ｂを第２の成形型３２０と複合材料３０２Ａとの間に射出する点が第３実施形態と異なる。

　具体的には、まず、図２０に示すように、第１の成形型３１０のキャビティ３１１内に、複数の固定部材３１２により複合材料３０２Ａを固定する。

　次に、図２１に示すように、第１の成形型３１０に固定された複合材料３０２Ａに向かって第２の成形型３２０を移動させ、複合材料３０２Ａに第２の成形型３２０を接触させる。

　次に、図２２に示すように、第２の成形型３２０に設けられたゲート３２３より、射出成形材料３０３Ｂを第２の成形型３２０と複合材料３０２Ａとの間に射出する。

　次に、図２３に示すように、複合材料３０２Ａおよび射出成形材料３０３Ｂを成形型内でプレスして、一体成形する。
　この際、固定部材３１２と対応する複合材料３０２Ａの位置に孔３０２Ｈが形成され、固定部材３１２と対応する射出成形材料３０３Ｂの位置に孔３０３Ｈが形成される。
　なお、固定部材３１２と対向する第２の成形型３２０の位置に、固定部材３１２が挿入される孔３２２を設けてもよい。
　その後、第１の成形型３１０から離れる方向に第２の成形型３２０を移動させ、成形体３０１を第１の成形型３１０から取り出す。以上により、成形体３０１が完成する。

　なお、図２４に示すように、固定部材３１２を移動させ、一体成形された複合材料３０２Ａおよび射出成形材料３０３Ｂから固定部材３１２を引き抜いてもよい。これにより、固定部材３１２による複合材料３０２Ａの固定が解除される。すなわち、固定部材３１２による複合材料３０２Ａの固定を解除する工程をさらに含んでもよい。なお、固定部材３１２による複合材料３０２Ａの固定を解除するのは、工程（３）の後、工程（４）の前でもよいし、工程（４）の後でもよい。複合材料３０２Ａに第２の成形型３２０を接触させる工程（２）の後、複合材料３０２Ａの固定を解除する工程の前に、射出成形材料３０３Ｂを第２の成形型３２０と複合材料３０２Ａとの間に射出する工程を含んでもよい。

　また、成形体３０１に孔３０１Ｈを形成しない場合には、複合材料３０２Ａと射出成形材料３０３Ｂとをプレスして一体成形する前に、図２５に示すように、固定部材３１２を移動させればよい。すなわち、工程（３）の後、工程（４）の前に、固定部材３１２による複合材料３０２Ａの固定を解除すればよい。この場合、固定部材３１２と対応する複合材料３０２Ａの位置に孔３０２Ｈが形成されていたとしても、第１の成形型３１０と第２の成形型３２０とによって複合材料３０２Ａと射出成形材料３０３Ｂとをプレスして一体成形する際に、孔３０２Ｈの内部に、射出成形材料３０３Ｂが流動することで、孔３０２Ｈが埋められる。

　以上の第１～第４の実施形態においては、雌雄一対の成形型である、第１の成形型と、第２の成形型とを用い、第１の成形型が固定型であり、第２の成形型が可動型である場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、第１の成形型が可動型であり、第２の成形型が固定型であってもよい。

　また、以上の説明では、第１の成形型が下型であり、第２の成形型が上型であり、第２の成形型が第１の成形型に向かって上下することで開閉する場合について説明したが、例えば、第１の成形型が第２の成形型に向かって上下することで開閉してもよい。あるいは、第１の成形型および第２の成形型の少なくとも一方を水平方向に移動させることで開閉してもよい。

［成形型の開閉方向］
　第１の成形型は固定型であり、第２の成形型は可動型であり、第２の成形型を第１の成形型に向かって水平方向に移動させることで開閉して成形体を製造する場合、高さ方向の位置が異なる固定部材が少なくとも２本以上あることが好ましい。図２６は、水平方向に開閉可能に設けられた第１の成形型４１０および第２の成形型４２０を示す水平断面図である。図２６において、第１の成形型４１０が固定型であり、第２の成形型４２０が可動型である。第１の成形型４１０は固定部材４１２とゲート４１３を有する。第１の成形型４１０には、複合材料４０２Ａを第１の成形型４１０に固定する固定部材４１２が複数設けられている。複数の固定部材４１２は、水平方向の位置が異なることが好ましい。複数の固定部材４１２を第１の成形型４１０の水平方向の異なる位置に設けることで、複合材料４１２Ａの第１の成形型４１０に対する位置ずれを防止することができる。固定部材４１２を高さ方向の異なる位置に設けてもよい。固定部材４１２を高さ方向および水平方向の異なる位置に３つ以上設けてもよい。
　なお、第２の成形型４２０の固定部材４１２と対向する位置に、固定部材４１２が挿入される孔４２２を設けてもよい。

［固定型と可動型］
　成形型によっては、固定型が動く場合もある。仮に固定型が動く場合、動く距離が相対的に少ない成形型を固定型、動く距離が相対的に大きい成形型を可動型とする。

［パターンカット］
　複合材料はパターンカットされて切り出された形状であることが好ましい。パターンカットとは、成形体の形状にあわせて、複合材料が予め目的形状にカットされているものを呼ぶ。正方形や長方形などの単純形状ではない。例えば、図２７に示すように、箱形状の成形体５０１を製造する場合、図２８に示すように、複合材料５０２Ａを、箱の展開図を構成する部分に余白（ｍａｒｇｉｎ）を加えた形状としてもよい。図２８においては、矩形の箱の底面となる部分５０２Ａ１の周囲に、側面となる部分５０２Ａ２が４つ設けられ、隣接する側面となる部分５０２Ａ２の成形時に接合される部分に余白５０２Ａ３が設けられている。なお、図２８においては、隣接する２つの側面となる部分５０２Ａ２の一方にのみ余白５０２Ａ３が設けられているが、両方に余白５０２Ａ３を設けてもよい。

　複合材料に含まれる樹脂が熱可塑性樹脂であって、成形方法がコールドプレスを用いる場合、特にパターンカットされて切り出された形状の複合材料であると好ましい。コールドプレスの場合、複合材料に成形型が接触した瞬間から樹脂の固化が開始されるため、熱硬化性樹脂に比べて成形時の流動性が低い。そのため、予め複合材料が目的形状にカットされていると、目的形状の成形体を作成しやすい。パターンカット形状は、製造するプレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状であることが好ましい。

［パターンカットと固定部材］
　複合材料がパターンカットされて切り出された形状であって、第１の成形型は固定型であり、第２の成形型は可動型であり、第２の成形型を水平方向に移動させることで開閉して成形体を製造する場合、固定部材はより優れた効果を発揮する。
　図２９はパターンカットされた複合材料５０２Ａが固定部材５１２によって固定された状態の第１の成形型５１０を示す正面図である。図２９に示すように、例えば矩形の箱の底面となる部分５０２Ａ１において、水平方向に離れた複数個所において、固定部材５１２により複合材料を第１の成形型５１０に固定することが好ましい。

　図３０は固定部材によって複合材料が固定された第１の成形型５１０および第２の成形型５２０を示す水平断面図である。成形型が水平方向（図３０の左右方向）に開閉する場合、複合材料は板面が上下方向（図３０の紙面と垂直な方向）となるように配置する必要がある。このとき、パターンカットされた複合材料５０２Ａを用いる場合、正方形や長方形などの単純形状の複合材料に比べて、意図しない方向へ複合材料５０２Ａが垂れ下がる可能性がある。したがって、固定部材５１２を用いて適切に複合材料５０２Ａを第１の成形型５１０に固定することで、意図しない方向への複合材料５０２Ａの垂れ下がりを好適に防止できる。
　図２９において、固定部材５１２によって第１の成形型５１０に固定される底面となる部分５０２Ａ１よりも上方となる、側面となる部分５０２Ａ２および余白５０２Ａ３が、第２の成形型５２０（図３０参照）側に倒れず、予め第１の成形型５１０側に倒れるように、複合材料をプレ賦形しておいてもよい。

［固定型からの射出と意匠性］
　以下、固定型からの射出と意匠性について説明する。
　本発明の成形体の製造方法において、第１の成形型は固定型であり、第２の成形型は可動型であって、成形材料は射出成形材料であり、工程（２）の後、工程（３）の前に、射出成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含み、射出は固定型である第１の成形型から行うことが好ましい。可動型から射出することに比べ、固定型からの射出は設備が複雑になり過ぎず好ましい。

１．意匠面の形成
　射出を固定型である第１の成形型から行う場合、可動型である第２の成形型によって意匠面が形成されることが好ましい。固定型である第１の成形型によって形成される面には、射出ゲートの跡が残る一方、可動型である第２の成形型によって形成される面には射出ゲートの跡が残らないためである。このとき、複合材料と第２の成形型との間に例えば以下のような工夫することによって成形体の意匠性を向上させることができる。本発明において、複合材料と第２の成形型との間に形成された層をスキン層と呼ぶ場合がある。

２．複合材料と意匠面
　射出を固定型である第１の成形型から行う場合、第２の成形型と複合材料との間に射出成形材料を充填させることが好ましい。可動型である第２の成形型と複合材料の間に射出成形材料を充填させることで、複合材料に含まれる繊維を隠すことができる。第２の成形型と複合材料との間に射出成形材料を充填させることで、スキン層を形成する。後述するように、スキン層は例えば射出成型材料を複合材料の外側から回り込ませる方法、複合材料に形成した流通孔を通じて射出成型材料を流す方法、複合材料と第２の成形型の間にあらかじめ樹脂シートを配置しておく方法等によって形成できる。スキン層の厚みは５０μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、７０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。

２．１　ゲートの位置と数
　射出成形材料によって、スキン層を形成するためには、射出成形材料が複合材料と成形型のキャビティ壁面との間に入り込むように充填すればよい。この場合、射出成形材料を射出するためのゲート数は０＜ｎ１＜ｎ２を満たすことが好ましい。ここで：
　ｎ１は、成形型のキャビティの平面視において、複合材料が配置される領域（ＸＡ）に設けられた第１ゲートの数であり；
　ｎ２は、成形型のキャビティの平面視において、複合材料が配置される領域（ＸＡ）以外の領域に設けられた第２ゲートの数である。

　例えば、図３１に示した例では、第１の成形型６１０において、領域Ｙ１に２個のゲート６１３ａが設けられており、領域ＸＡに２個のゲート６１３ｂが設けられており、領域Ｙ２に２個のゲート６１３ｃが設けられている。領域ＸＡは複合材料が配置される領域であり、領域Ｙ１、Ｙ２は複合材料が配置される領域（ＸＡ）以外の領域である。ゲート６１３ｂが領域ＸＡに設けられた第１ゲートであり、ゲート６１３ａ、６１３ｃが領域ＸＡ以外の領域に設けられる第２ゲートである。この場合、ｎ１＝２、ｎ２＝４であり、０＜ｎ１＜ｎ２を満たしている。０＜ｎ１＜ｎ２を満たす場合、ゲート６１３ａ、６１３ｃから射出される射出成形材料が複合材料の配置される領域まで広がるため、射出成形材料が複合材料と第２の成形型（好ましくは可動型である）のキャビティ壁面との間に入り込むことを促進できる。

２．２　ゲートの位置と吐出量
　射出成形材料によって、スキン層を形成するためには、射出成形材料が複合材料と成形型のキャビティ壁面との間に入り込むように充填すればよい。この場合、射出成形材料を射出するためのゲートからの吐出量は、０＜Ｖ１＜Ｖ２を満たすことが好ましい。ここで：
　Ｖ１は、成形型のキャビティの平面視において、複合材料が配置される領域（ＸＡ）内に設けられた第１ゲートからの射出成形材料の吐出量であり；
　Ｖ２は、成形型のキャビティの平面視において、複合材料が配置される領域（ＸＡ）以外の領域に設けられた第２ゲートからの射出成形材料の吐出量である。
　例えば、図３１に示した例では、領域Ｙ１に３個のゲート６１３ａが設けられており、領域ＸＡに６個のゲート６１３ｂが設けられており、領域Ｙ２に２個のゲート６１３ｃが設けられている。このとき、ゲート６１３ｂから吐出される射出成形材料の吐出量の合計量をＶ１、ゲート６１３ａ、６１３ｃから吐出される射出成形材料の吐出量の合計量をＶ２とすると、０＜Ｖ１＜Ｖ２を満たすことが好ましい。
　０＜Ｖ１＜Ｖ２を満たす場合、ゲート６１３ａ、６１３ｃから射出される射出成形材料が複合材料の配置される領域ＸＡまで広がるため、射出成形材料が複合材料と第２の成形型（好ましくは可動型である）のキャビティ壁面との間に入り込むことを促進できる。

２．３　流通孔
　第１の成形型によって意匠面が形成され、第１の成形型と複合材料との間に射出成形材料を充填させる場合、例えば図２６に示すように、複合材料に射出成形材料が通るための流通孔Ｘ１を１か所以上設け、第１の成形型４１０のゲート４１３から射出された射出成形材料が、前記流通孔Ｘ１を流れることで、複合材料と第２の成形型４２０との間に射出されることが好ましい。第１の成形型４１０から射出された射出成形材料が流通孔Ｘ１を通過することによって、射出成形材料が複合材料と第２の成形型４２０との間に入り込むことができる。このとき、第１の成形型４１０の複合材料が配置される領域に、ゲート４１３を設けることが好ましい。

２．４　樹脂シートの配置
　第２の成形型によって意匠面が形成される場合、第１の成形型に配置された複合材料と第２の成形型との間に樹脂シートを配置することが好ましい。樹脂シートを配置することで成形体に意匠面を形成しやすくできる。樹脂シートが繊維を含まないものであると、第２の成形型の成形型鏡面の転写性が良好であるため好ましい。樹脂シートを複合材料と積層してから第１の成形型に配置しても良いし、第１の成形型に複合材料を配置した後に樹脂シートを複合材料に積層しても良い。

２．５　シボ
　第２の成形型によって意匠面が形成される場合、意匠面は第２の成形型によって形成されたシボ形状を備えていても良い。第２の成形型の型面を転写して成形体にシボ形状を作成することによって、複合材料に含まれる強化繊維を目立ちにくくすることが出来、意匠性が向上する。第２の成形型の型面によってシボ形状が複合材料に転写されやすいように、複合材料の表面に樹脂リッチ層を設けても良いし、第１の成形型に複合材料を配置する際、第２の成形型と複合材料との間に樹脂シートを配置しても良い。

　本出願は、２０２２年９月２０日出願の日本特許出願２０２２－１４９３２２および２０２２年１２月９日出願の日本特許出願２０２２－１９６９２５に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１、１０１、２０１、３０１、５０１　成形体
１Ｈ、２Ｈ、３Ｈ、２２、１０１Ｈ、１０２Ｈ、１０３Ｈ、２０１Ｈ、２０２Ｈ、２０３Ｈ、２２２、３０１Ｈ、３０２Ｈ、３０３Ｈ、３２２、４２２　孔
２　補強部
２Ａ、１０２Ａ、２０２Ａ、３０２Ａ、４０２Ａ、５０２Ａ、６０２Ａ　複合材料
３　本体部
３Ｂ、１０３Ｂ　成形材料
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０　第１の成形型
１１、２１１、３１１　キャビティ
１２、２１２、３１２、４１２、５１２　固定部材
２０、１２０、２２０、３２０、４２０　第２の成形型
２０３Ｂ、３０３Ｂ　射出成形材料
２１３、３２３、４１３、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ　ゲート

Claims

　面内方向に分散している強化繊維を含む複合材料と、前記複合材料よりも流動性が高い成形材料とによって一体的に成形される成形体の製造方法であって、
　以下の工程（１）～（３）を含む、成形体の製造方法：
（１）平面視において前記複合材料よりも大きい面積のキャビティを有する第１の成形型に設けられた複数の固定部材により、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する工程；（２）前記第１の成形型に固定された前記複合材料に向かって第２の成形型を移動させ、前記複合材料に前記第２の成形型を接触させる工程；（３）前記第１の成形型と前記第２の成形型とによって前記複合材料と前記成形材料とをプレスして一体成形する工程。
　前記固定部材による前記複合材料の固定を解除する工程をさらに含む、請求項１に記載の成形体の製造方法。
　前記工程（１）の前に、前記成形材料を前記複合材料に積層する工程を含む、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
　前記工程（１）において、前記成形材料が前記第１の成形型に接触するように、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する、請求項３に記載の成形体の製造方法。
　前記工程（１）において、前記成形材料が前記第１の成形型とは反対側に配置されるように、前記複合材料を前記第１の成形型に固定する、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
　前記工程（１）の後、前記工程（２）の前に、前記成形材料を前記複合材料に積層する工程を含む、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
　前記成形材料は射出成形材料であり、前記工程（２）の後、前記工程（３）の前に、前記成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含む、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
　前記成形材料は射出成形材料であり、前記工程（２）の後、前記固定部材による前記複合材料の固定を解除する工程の前に、前記成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含む、請求項２に記載の成形体の製造方法。
　前記成形材料を前記第１の成形型と前記複合材料との間に射出する、請求項７または８に記載の成形体の製造方法。
　前記成形材料を前記第２の成形型と前記複合材料との間に射出する、請求項７または８に記載の成形体の製造方法。
　前記第１の成形型と前記第２の成形型は、雌雄一対の成形型である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
　前記第１の成形型は固定型であり、前記第２の成形型は可動型である、請求項１１に記載の成形体の製造方法。
　前記第１の成形型は下型であり、前記第２の成形型は上型である、請求項１１または１２に記載の成形体の製造方法。
　前記固定部材は、成形体に孔を形成する孔形成部材である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
　強化繊維は複合材料の面内方向に２次元方向にランダムに分散している、請求項１～１４のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
　請求項１２に記載の成形体の製造方法であって、
　前記成形材料は射出成形材料であり、前記工程（２）の後、前記工程（３）の前に、前記射出成形材料を前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出する工程を含み、
　射出は前記第１の成形型から行う、
成形体の製造方法。
　請求項１６に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第２の成形型によって意匠面が形成され、前記第２の成形型と前記複合材料との間に前記射出成形材料を充填させる、成形体の製造方法。
　請求項１７に記載の成形体の製造方法であって、
　複合材料に射出成形材料が通るための流通孔を１か所以上設け、
　前記第１の成形型から射出された射出成形材料が、前記流通孔を流れることで、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に射出される、
　成形体の製造方法。
　請求項１８に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第１の成形型は、平面視において前記複合材料が配置される領域に、射出成形材料を成形型内に射出するためのゲートである第１ゲートを有する、
　成形体の製造方法。
　請求項１６に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第２の成形型によって意匠面が形成され、前記第２の成形型と前記複合材料との間に樹脂シートを配置する、
　成形体の製造方法。
　請求項１７又は２０に記載の成形体の製造方法であって、
　前記意匠面は前記第２の成形型によって形成されたシボ形状を備える、
　成形体の製造方法。
　前記第１の成形型は固定型であり、前記第２の成形型は可動型であり、
　前記第２の成形型を水平方向に移動させることで開閉して成形体を製造する方法であって、
　高さ方向の位置が異なる固定部材が少なくとも２本以上ある、請求項１～１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
　前記第１の成形型は固定型であり、前記第２の成形型は可動型であり、
　前記第２の成形型を水平方向に移動させることで開閉して成形体を製造する方法であって、
　水平方向の位置が異なる固定部材が少なくとも２本以上ある、請求項１～１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
　複合材料はパターンカットされて切り出された形状を有する、
請求項１～２３のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
　請求項１９に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第１の成形型の平面視において前記複合材料が配置される領域以外の領域に、前記射出成形材料を射出するための第２ゲートを有し、
　前記第１ゲートの数ｎ１および前記第２ゲートの数ｎ２は、０＜ｎ１＜ｎ２を満たす、
　成形体の製造方法。
　請求項１９又は２５に記載の成形体の製造方法であって、
　前記第１の成形型は、平面視において前記複合材料が配置される領域以外の領域に、前記射出成形材料を射出するための第２ゲートを有し、
　前記第１ゲートからの前記射出成形材料の吐出量Ｖ１および前記第２ゲートからの前記射出成形材料の吐出量Ｖ２は、０＜Ｖ１＜Ｖ２を満たす、
　成形体の製造方法。