WO2013031789A1 - アンダーカット部を有する複合成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明のアンダーカット部を有する複合成形体の製造方法は、（ｉ）平均繊維長が１～１００ｍｍの範囲にある炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有する未含浸前駆体を、加熱及び加圧して含浸前駆体を製造し、（ｉｉ）含浸前駆体を熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱し、（ｉｉｉ）前記加熱された含浸前駆体を、アンダーカット機構を有する金型内に配置し、（ｉｖ）前記アンダーカット機構を動作後または動作と同時に型締し、当該含浸前駆体を加圧し、（ｖ）型開きし、ついで前記アンダーカット機構を再動作させ、型開きされた前記金型から複合成形体を取り出す、各工程を含むことにより、アンダーカット部を有する複雑な形状の複合成形体を容易に製造することができる。

Description

アンダーカット部を有する複合成形体の製造方法

　本発明は、複合成形体の製造方法に関する。特に、熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含み、量産性に適したプレス成形によって得ることができる、アンダーカット部を有する複合成形体の製造方法に関するに関する。

　炭素繊維を用いた複合材料は、その高い比強度、比剛性を利用して、軽量化が求められている自動車用途への適用が期待されている。特にマトリックスとして熱可塑性樹脂を用いる場合は生産性とリサイクル性の観点から有望である。
　繊維強化複合材料から作られる製品に関しては、自動車用途に限らず電子機器筐体などの製品においてもアンダーカット部を有した製品は多い。本発明で言うアンダーカット部とは、金型の開き方向に取り出すことが極めて困難な、もしくは出来ない形状を有する部分を言う（例えば、成形体の側面に形成された凹部）。通常、強化繊維の含まれていない樹脂製品では射出成形によりアンダーカット部を成形している（特許文献１、２）。
　しかしながら、射出成形により強化繊維が含まれた複合材料を成形するとスクリューのせん断力により強化繊維の繊維長が短くなることがほとんどである。繊維長が短くなってしまうと製品が所望の力学的強度が達成されない。かつ、成形時の流動により該繊維が配向しやすくなり物性に大きく影響するという問題があった。
　特許文献３には、キャビティー部に強化繊維基材を配置し、型締めした後、樹脂を外部から注入してＦＲＰ成形品を成形するＲＴＭ成形方法が記載されている。この方法は金属の金型では無く加圧媒体にて加圧を行い成形しているため、工程が煩雑になり、熱可塑性樹脂のように高圧が必要な成形に応用することが困難であった。
特開平６−１２６７８３号公報 特開２０１０−２６４６８２号公報 特開２００９−２８９３９号公報

　本発明の主たる目的は、アンダーカット部を有する複合成形体の新規な製造方法を提供することにある。
　本発明の他の目的は、アンダーカット部を有し、かつ炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有する複合成形体の製造方法を提供することにある。
　本発明の他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
　本発明によれば、本発明の目的および利点は、
［１］（ｉ）平均繊維長が１~１００ｍｍの範囲にある炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有する未含浸前駆体を、加熱及び加圧して含浸前駆体を製造し、
　（ｉｉ）含浸前駆体を熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱し、
　（ｉｉｉ）前記加熱された含浸前駆体を、アンダーカット機構を有する金型内に配置し、
　（ｉｖ）前記アンダーカット機構を動作後または動作と同時に型締し、当該含浸前駆体を加圧機により加圧し、
　（ｖ）型開きし、ついで前記アンダーカット機構を再動作させ、型開きされた前記金型から複合成形体を取り出す、
各工程を含む、アンダーカット部を有する複合成形体の製造方法、
によって達成される。
　また、本発明は以下の発明も含む。
［２］未含浸前駆体において、炭素繊維の一部は炭素繊維束となっている、上記［１］の複合成形体の製造方法。
［３］前記未含浸前駆体は、下記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）を有するシートを含有し、かつ炭素繊維の全量に対する炭素繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下である、上記［１］、［２］の複合成形体の製造方法。
　臨界単糸数＝６００／Ｄ　　　（１）
　（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
［４］炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）
　０．７×１０^４／Ｄ^２＜Ｎ＜１×１０^５／Ｄ^２　　　（２）
　を満たす、上記［３］の複合成形体の製造方法。
［５］未含浸前駆体は、炭素繊維が面内方向において実質的にランダムに配置されているシートを含む、上記［１］~［４］の複合成形体の製造方法。
［６］前記未含浸前駆体における炭素繊維と熱可塑性樹脂の存在比が、炭素繊維１００容量部に対して熱可塑性樹脂５０~１０００容量部である、上記［１］~［５］の複合成形体の製造方法。
［７］含浸前駆体において、炭素繊維の一部は炭素繊維束となっている、上記［１］~［６］の複合成形体の製造方法。
［８］含浸前駆体は、下記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）を有するシートを含有し、かつ炭素繊維の全量に対する炭素繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下である、上記［１］~［７］の複合成形体の製造方法。
　臨界単糸数＝６００／Ｄ　　　（１）
　（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
［９］含浸前駆体は、炭素繊維が面内方向において実質的にランダムに配置されているシートを含む、上記［１］~［８］の複合成形体の製造方法。
［１０］前記アンダーカット機構が、加圧機の動作とは独立して動作させることが出来る、上記［１］~［９］の複合成形体の製造方法。
［１１］前記アンダーカット機構が、スライドコア、傾斜コア、カムおよび置き中子からなる群から選ばれる少なくとも一種である、上記［１］~［１０］の複合成形体の製造方法。
［１２］上記［１］~［１１］の製造方法によって製造された、アンダーカット部を有する複合成形体。
［１３］面内において任意の方向、及びこれと直交する方向についての引張弾性率の大きい方の値を小さい方の値で割った比（Ｅδ）が１．０以上１．４を超えない範囲である、上記［１２］のアンダーカット部を有する複合成形体。
［１４］アンダーカット部を有する複合成形体中の炭素繊維の繊維長比が含浸前駆体の状態を１．０とした時に０．７~１．０である上記［１２］、［１３］のアンダーカット部を有する複合成形体。
［１５］アンダーカット機構を有する金型を用いて、加圧によりアンダーカット部を有する複合成形体を製造するための、平均繊維長が１~１００ｍｍの範囲にある炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含んでなる未含浸前駆体を加熱及び加圧して得られる含浸前駆体の使用。
　本発明者らは、強化繊維として、軽量性と機械物性に優れた炭素繊維を用い、そして、マトリクス樹脂として、生産性及びリサイクルに優れた熱可塑性樹脂を用いた複合成形体を検討した。特に、製品形状の複雑化や薄肉化に対応できる複合材料を提供できる炭素繊維に注目し鋭意検討した。その結果、特定の範囲の繊維長及び炭素繊維束が極めて重要であることを見出し本発明を完成したものである。
　そして本発明によれば、平均繊維長１ｍｍ~１００ｍｍの炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む含浸前駆体を、当該熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱し、独立に動作可能な、例えばスライドコアを有した金型を用いてコールドプレスすることでアンダーカット部を有した複合成形体を製造することが出来るものである。

　図１は、スライドコアを使用した代表的な金型構造図である。
　図２は、傾斜コアを使用した代表的な金型構造の一部である。
　図３は、カム（ドッグレッグカム）を使用した代表的な金型構造の一部である。

１．可動金型
２．固定金型
３．スライドコア
４．エジェクタプレート
５．エジェクタシリンダー
６．アンギュラピン
７．ストッパープレート
８．傾斜コア
９．スライドプレート
１０．ドッグレッグカム
１１．アンダーカット形成部

　以下に、本発明の実施の形態について説明する。
工程（ｉ）
［未含浸前駆体］
　本発明における工程（ｉ）では、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含んでなる未含浸前駆体を用いる。未含浸前駆体は、熱可塑性樹脂からなるマトリクス樹脂中に、特定の炭素繊維が全体的に見て均一に分散されている。
　炭素繊維は、比強度、比剛性が高く、機械強度の高い複合成形体を与えることができる。なかでもＰＡＮ系またはピッチ系の炭素繊維が好ましい。炭素繊維の平均繊維径としては好ましくは３~１２μｍであり、より好ましくは５~９μｍである。さらに好ましくは５~７μｍである。
　本発明に用いる炭素繊維は、繊維束が１０００本~５万本の範囲の炭素繊維ストランドを、平均繊維長が１ｍｍ~１００ｍｍの範囲になるようにカットして使用することができる。コストの面からカットするために用いる炭素繊維は繊維束が２万本以上のストランドを使用することが好ましい。カットされた炭素繊維の長さとしては、成形時の取り扱いや意匠性の面から平均繊維長で１ｍｍ超１００ｍｍ未満の範囲の繊維を使用することが好ましく、３ｍｍ~８０ｍｍがより好ましく、３ｍｍ~３０ｍｍの範囲にカットして使用することが更に好ましい。
　ここで、未含浸前駆体中の炭素繊維の平均繊維長とは、例えば、無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さを、ルーペを用いて１ｍｍ単位まで測定して記録する。得られた全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ）から、下記式により平均繊維長を求めることができる。
　平均繊維長＝ΣＬｉ／１００
　上記のようにカットされた炭素繊維は、その全部またはほとんどが炭素繊維束を構成するが、その一部は炭素繊維単糸として存在してもよい。
　本発明における炭素繊維は、その平均繊維長が上記の範囲であれば、繊維長がただ一つのものであってもよいし、繊維長が複数の繊維が含まれていてもよい。もちろん、繊維長に分布があってもよい。分布のピークは２以上あってもよい。
　上記炭素繊維には、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付着処理などの表面処理が施されていてもよい。また、かかる炭素繊維は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
　上記炭素繊維には、例えばガラス繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維を、例えば、炭素繊維全体の５０重量％以下の割合で含有してもよい。
　本発明における未含浸前駆体は、好ましくは多数の炭素繊維束を含む上記炭素繊維から形成されている。そしてマットあるいはシートといった面状の構造体である（以下、単にシートということがある）。かかるシートは、当該炭素繊維が全体として見た場合に一方向、例えば特定の面内方向あるいは厚み方向に配向していないことがよい。特に炭素繊維（好ましくは炭素繊維束）は面内方向において無秩序でランダムに配置されている。特定の一方向に配向していないので、面内方向における等方性が良好で、かつ均一で剛性に優れた複合成形体が得られる。
　本発明に用いる未含浸前駆体は、熱可塑性樹脂が上記炭素繊維からなるシート中に実質的に含浸していない、未含浸状態のシートである。ここで言う未含浸状態とは、未含浸前駆体を金型に配することができる取扱い性のよい固体の状態であり、ある程度のしなやかさを有している。未含浸前駆体は、通常、その内部に空隙や空間を有している。該熱可塑性樹脂は、通常溶融していない固体の状態で該炭素繊維とともに未含浸前駆体を構成する。
　未含浸前駆体中において、上記熱可塑性樹脂は種々の形状で存在することができる。例えばパウダーまたは繊維状の場合は、該樹脂が炭素繊維を完全に覆っている状態ではなく、炭素繊維の周りに均一または不均一に分散していたり、からまっているような状態である。該パウダーまたは繊維状の樹脂の一部が該炭素繊維に接触し、融着したり該炭素繊維の一部を覆っていてもよい。熱可塑性樹脂がフィルムや不織布形状の場合には、炭素繊維を樹脂が部分的にまたは完全に覆っている状態でもよく、例えば、炭素繊維からなるマットの片側または両側の最外層に配置されていてもよい。
　本発明において好適な未含浸前駆体は、面内方向において物性、例えば、強度・弾性率等の異方性を有しておらず、実質的に面内等方性のシートである。すなわち、上記したように、全体として見た場合に炭素繊維が特に面内方向においてランダムで無秩序に配置されていることが好ましい。したがって、炭素繊維は面内方向において実質的に配向していない。
　本発明では、未含浸前駆体を構成する炭素繊維の等方性は、後述の含浸前駆体及び最終的に得られる複合成形体においても維持される。なお、本発明では、含浸前駆体及び複合成形体の面内の任意の方向、及びこれと直交する方向についてそれぞれ引張り試験を行って引張弾性率を測定し、その値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）を算出しＥδが２を超えないものを等方性であるとする。Ｅδが１．４を超えないものを、等方性がより良好であるとする。
　本発明における熱可塑性樹脂としては、特に限定は無いが、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン等のポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンスルフィド、ポリ（スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン）系共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ（アクリロニトリル−スチレン）系共重合体（ＡＳ樹脂）あるいはハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂等、または、これらのアロイを挙げることができる。これらは２種類以上組み合わせて用いてもよい。
　ここで、未含浸前駆体における炭素繊維と熱可塑性樹脂の含有割合は、炭素繊維１００容量部に対して熱可塑性樹脂５０~１０００容量部であることが好ましい。成形性と成形品外観が良好である割合として熱可塑性樹脂１００~５００容量部の範囲であることが好ましい。
　本発明における未含浸前駆体は、上記炭素繊維と上記熱可塑性樹脂とから実質的になるが、本発明の目的を損なわない範囲内で（例えば、炭素繊維の量と上記熱可塑性樹脂の量の合計量の２０Ｖｏｌ％以下、好ましくは１０Ｖｏｌ％以下、より好ましくは５Ｖｏｌ％以下、さらにより好ましくは１Ｖｏｌ％以下の割合で）、例えば耐候安定剤、離型剤、樹脂着色剤、あるいはこれらの混合物を含んでいてもよい。
　本発明における未含浸前駆体は、このように上記炭素繊維と熱可塑性樹脂とから主として構成される。好ましくは、上記炭素繊維の一部が炭素繊維束の状態になっている。したがって、未含浸前駆体は炭素繊維から構成される複数の炭素繊維束を含有する。
　すなわち、本発明によれば、より機械強度に優れた複合成形体を得ようとする場合、炭素繊維の開繊程度をコントロールし、特定本数以上からなる炭素繊維束（Ａ）と、それ以外の、より開繊された炭素繊維（Ｂ）とを特定の割合で含むことが望ましい。すなわち、未含浸前駆体においては、下記式（１）
　臨界単糸数＝６００／Ｄ　　　（１）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
で定義する臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）について、炭素繊維全量に対する割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下で存在することが、優れた機械物性の複合成形体を得る目的において好ましい。この場合、未含浸前駆体には、炭素繊維束（Ａ）以外の、より開繊された炭素繊維として、単糸の状態または臨界単糸数未満で構成される炭素繊維束（併せて炭素繊維（Ｂ）という）またはこれらの両方が、炭素繊維全量に対する割合として１Ｖｏｌ％を超え８０Ｖｏｌ％未満で存在する。より開繊された炭素繊維（Ｂ）は、上記臨界単糸数未満である。機械物性に優れた複合成形体を得ようとする場合の、炭素繊維束（Ａ）の割合はより好ましくは３０Ｖｏｌ％以上９０Ｖｏｌ％未満であり、さらに好ましくは３０Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％未満である。
　さらに臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）
　０．７×１０^４／Ｄ^２＜Ｎ＜１×１０^５／Ｄ^２　　　（２）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
を満たすことが好ましい。上記式（２）は、下記式（２’）
　０．７×１０^４／Ｄ^２＜Ｎ＜６．０×１０^４／Ｄ^２　　　（２’）
（ここでＤの定義は上記と同じ）
を満たすことがより好ましい。
　炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が０．７×１０^４／Ｄ^２以下の場合、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）を得ることが困難となる。また炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が６．０×１０^４／Ｄ^２以上、特に１×１０^５以上の場合、未含浸前駆体や最終製品である複合成形体において局部的に厚い部分が生じ、ボイド生成の原因となりやすい。
［未含浸前駆体の製造工程］
　本発明に用いる前記未含浸前駆体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、以下の工程（ａ）~（ｄ）を含む工程を挙げることができる。
（ａ）カッターにて炭素繊維をカットする工程、
（ｂ）カットされた炭素繊維を連続的に管内に導入し、当該繊維を開繊させ炭素繊維束を含む炭素繊維を得る工程、
（ｃ）開繊させた炭素繊維を拡散させると同時に、繊維状又はパウダー状の熱可塑性樹脂とともに吸引し、開繊装置下部に設けた通気性シート上に、開繊させた前記炭素繊維と熱可塑性樹脂を散布する工程（ランダムマット形成工程ともいう）、
（ｄ）散布された当該炭素繊維および該熱可塑性樹脂を通気性シート下部よりエアを吸引して前記炭素繊維を定着させる工程。
　これらの工程により炭素繊維の開繊程度、好適には、前記式（２）における炭素繊維束（Ａ）の含有割合、ならびに炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維の本数（Ｎ）をコントロールすることができる。
　上記（ａ）~（ｄ）工程について若干詳しく述べる。
　（ａ）工程は、炭素繊維カット工程であり、スリット処理を行っていない炭素繊維ストランド、またはスリットした細幅の炭素繊維ストランドを、平均繊維長１~１００ｍｍにカット（切断）する。炭素繊維を平均繊維長１~１００ｍｍにカットする際に使用する装置としては、ロータリーカッターが好ましい。さらにロータリーカッターの中でも、特定の角度を有する螺旋状ナイフを備えたものが好ましい。
　なお、この（ａ）工程を経る前に、以下の炭素繊維ストランド供給工程を行ってもよい。
　例えば、クリール部に配置された複数の炭素繊維巻糸体から、炭素繊維それぞれの糸条を引出し、単独の糸条からなるかまたは単糸を複数本引き揃えてなる炭素繊維ストランドとして供給する。このとき、ストランド幅は１０~５０ｍｍ（特に２０~３０ｍｍ）の範囲とすることが好ましい。供給される炭素繊維のストランド幅が小さい場合には、必要に応じて、当ストランド供給工程にて所定幅まで拡幅して、薄い広幅のストランドとして供給してもよい。この拡幅操作は、例えば、ストランドを拡幅用のローラーやバー等と接触させることにより行うことができる。さらにこの工程に引き続いて、ストランド長手方向と平行に（すなわち繊維軸方向に沿って）連続的にスリットし、ストランド幅が０．０５~５ｍｍ、好ましくは０．１~１．０ｍｍの複数本の細幅ストランドとする、いわゆるストランドスリット工程を経てもよい。
　（ｂ）工程は、炭素繊維開繊工程である。ストランド片を所望のサイズ（集束本数）の繊維束に分割するように開繊する。例えば気体による開繊方法やスリットによる開繊方法を挙げることができる。具体的には、気体による開繊方法では、ストランド片を経路内に導入し、該経路を通過するストランド片に空気等の気体を吹き付けることにより、該ストランド片を所望の集束サイズに分離させるとともに気体中に分散させる。開繊の度合いについては、吹き付ける気体の圧力を高く設定する等により適宜コントロールすることができる。スリットによる開繊方法では、ストランド幅を調整することで開繊の度合いを適宜コントロールすることができる。
　この炭素繊維開繊工程では、ストランド片を構成する全繊維をバラバラに分離させて完全に単糸状になるまで分離するように開繊するのではなく、一部は単糸状またはそれに近い状態まで開繊されるが、多くの部分は単糸の一定の本数以上が集束した繊維束となるように調整するのがよい。すなわち、開繊の程度を、好ましくは、上記式（１）で定義される臨界単糸数以上からなる炭素繊維束（Ａ）と臨界単糸数未満からなる炭素繊維（Ｂ）の割合、より好ましくは炭素繊維束（Ａ）における平均繊維数（Ｎ）を満たすようにするのがよい。
　（ｃ）工程はランダムマット形成工程である。この工程においては、まず、カットし開繊させた炭素繊維を空気中に拡散させる。それと同時に、粉粒体状または短繊維状の熱可塑性樹脂（以下、これらを「熱可塑性樹脂粒子等」と総称する）を供給し、炭素繊維を熱可塑性樹脂粒子等とともに開繊装置下方に設けた通気性支持体上に散布する。これにより、該支持体上で炭素繊維と熱可塑性樹脂粒子等が混在する状態を形成し、所定の厚さとなるよう堆積・定着させてランダムマットを形成させる。
　好ましくは、気体で開繊した炭素繊維とは別経路から熱可塑性樹脂粒子等を供給し、これらを同時に通気性支持体上に向けて散布する。両者はほぼ均一に混ざり合った状態で通気性支持体上へマット状に堆積され、その状態で定着させる。
　この工程では、炭素繊維および熱可塑性樹脂粒子等は、面内方向にランダムに配向するように散布されることが好ましい。開繊した炭素繊維を２次元的に配向させながら散布するためには、下流側に拡大した円錐形等のテーパー管を用いることが好ましい。
　（ｄ）工程は、炭素繊維および熱可塑性樹脂を定着させる工程を含む。定着させる工程とは、堆積した炭素繊維および熱可塑性樹脂粒子等を定着させる工程である。例えば、通気性支持体の下部よりエアを吸引して炭素繊維を定着させる方法が挙げられる。炭素繊維と同時に散布された熱可塑性樹脂は、繊維状であればエア吸引により、粒子状であっても炭素繊維に伴って定着することができる。
　このように堆積面の下部より吸引することにより、２次元的にランダムに配向したマットを得ることができる。かくして得られるランダムマットは、これを構成する炭素繊維の間隙や近傍に熱可塑性樹脂粒子等が均一に存在することで、後述する含浸前駆体の製造方法の工程において、樹脂の移動距離が短く、比較的短時間で樹脂の含浸が可能となる。
　より具体的に言えば、後述する製造例１に記載されているように、まず、先に準備した炭素繊維に、熱可塑性樹脂からなる短繊維あるいはパウダーなどの固形物を加えて均一的に混合する。ついで、ＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロアにて吸引を行いながら散布する。この方法によりマット状の未含浸前駆体を得ることができる。また、別法として、実質的に炭素繊維のみからなるシートを先に作成しておき、かかるシートの少なくとも片側に、熱可塑性樹脂からなるフィルム、不織布等の構造体を配置してもよい。この際、必要に応じて加圧、圧縮し、最終的にシート状の未含浸前駆体を得ることもできる。
　こうして得られた未含浸前駆体は、上述したように、炭素繊維からなるシート中に熱可塑性樹脂かほぼ均一に分散している。そして、シート面内において、該炭素繊維は特定の方向に配向しておらず、無秩序な方向に分散して配置されている。好ましくは、炭素繊維からなる多数の炭素繊維束が、シート中にバラバラな方向に分散している。そのため、シートの面内方向においては全体的に見て等方性である。より好ましくは、上記式（１）で示される臨界単糸数以上の炭素繊維束（Ａ）が、炭素繊維全量に対する割合として２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下で存在し、単糸の状態または臨界単糸数未満で構成される炭素繊維（Ｂ）が、炭素繊維全量に対する割合として１Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下で存在する。
［含浸前駆体、および含浸前駆体の製造方法］
　本発明における含浸前駆体は、前記した未含浸前駆体を、加熱及び加圧して製造することができる。
　含浸前駆体の製造方法としては特に限定させるものではない。例えば、まず、前記未含浸前駆体を熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上の温度まで、非晶性の場合はガラス転移温度以上の温度に加熱し加圧する。加熱方法としては、例えばオイル、電気ヒーター、誘導加熱、蒸気等を用いることができ、それらを組み合わせて用いることもできる。加圧方法は加圧機、例えばプレス機による加圧、スチールベルトによる加圧、ローラーによる加圧等を用いることができるが、安定的な含浸前駆体を得るためにはプレス機を用いることが好ましい。加熱と加圧は連続的に行ってもよいし同時に行ってもよい。
　加熱・加圧完了後、当該前駆体の温度を熱可塑性樹脂の固化温度以下まで冷却する。この時圧力はかけていてもかけていなくても構わないが、均一な含浸前駆体を得るためには冷却している間も圧力をかけることが好ましい。
　このようにして得られる含浸前駆体は、室温において取扱い性に優れ、シート形状を維持することができる。
　本発明における含浸前駆体は、前記未含浸前駆体を構成する炭素繊維の等方性が維持される。つまり、含浸前駆体は、全体として見た場合に面内方向において物性、例えば、強度・弾性率等の異方性を有しておらず、実質的に面内等方性のシートである。すなわち、炭素繊維（好ましくは炭素繊維束）を含み、この炭素繊維（好ましくは炭素繊維束）は特に面内方向においてランダムで無秩序に配置されている。
　さらに本発明における含浸前駆体は、等方性だけでなく、実質的に、前記未含浸前駆体の状態を維持している。すなわち、炭素繊維の平均繊維長、平均繊維径、炭素繊維と熱可塑性樹脂の存在割合、臨界単糸数、臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）の存在割合、平均繊維数（Ｎ）は、未含浸前駆体と同様である。
工程（ｉｉ）~（ｖ）
　本発明における複合成形体は、具体的には以下のコールドプレス工程（ｉｉ）~（ｖ）を含む方法を順に行うことで、好ましく得ることができる。［未含浸前駆体の製造工程］、［含浸前駆体の製造工程］、下記工程（ｉｉ）~（ｖ）は連続して行うことも可能であり、それぞれの工程を分けて行うことも可能である。
　工程（ｉｉ）
　上記工程、（ｉ）を経て得られた含浸前駆体を熱可塑性樹脂の溶融温度以上まで加熱する。溶融温度以上とは熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上、非晶性樹脂の場合はガラス転移温度以上である。加熱方法としては、例えば赤外線ヒーター、熱風循環式ヒーター、誘導加熱を用いることができる。均一な加熱と加熱速度を迅速にすることができる赤外線ヒーターを使用することが好ましい。
　工程（ｉｉｉ）
　上記工程（ｉｉ）により加熱された含浸前駆体は、アンダーカット部を形成することができる金型内へ配置、設置される。このときの金型の温度としては熱可塑性樹脂の固化温度以下であれば特に制限は無いが、成形工程を安定化させるためと含浸前駆体の温度低下を防止するために温度調節をすることが好ましい。一定温度で保持しても温度を上げ下げして制御しても良い。金型の温度としては、通常は、５０~１６０℃、好ましくは８０~１３０℃の温度範囲で行うのが良い。
　本発明で用いることのできる金型は、複合成形体のアンダーカット部を成形するために働く（作用する）機構（アンダーカット機構ともいう）を有する構造のものである。本発明では、このアンダーカット機構が、加圧機とは独立に、または任意に制御して動作をさせることが必要である。独立に動作する方が動作のタイミングを微調整することが出来、バリの発生を抑制できるので望ましい。動作のための媒体や動力源に特に限定は無いが、油圧シリンダー、エアーシリンダー、スプリング、型開閉の力、ギア等を使用することが出来る。含浸前駆体の流動圧力に耐えることが必要なため、油圧シリンダー、型開閉の力、ギアを使用することが好ましい。
　なお、本発明におけるアンダーカット機構としては、例えば、スライドコア、傾斜コア、カム、置き中子等の方式を採用することが出来るが、これ以外の方式を用いることも出来る。また、同一の金型において、これらを単独で用いても良いし、複数の方式を組み合わせることも出来る。例えば、「よくわかるプラスチック射出成形金型設計」（福島有一　著、２００２年１１月１８日発行、日刊工業新聞社）第４章　４．８に説明されるような構造の金型を使用することが出来る。
　本発明における金型の代表的な構造を図１~図３に示す。図１はスライドコアを使用した金型でかつ、実施例で使用したものである。図２は傾斜コアを使用した金型の一部（一例）であり、図３はカム（ドッグレッグカム）を使用した金型の一部（一例）である。このような機構を有する金型を用い、後述するように、当該機構を動作及び再動作させることによって、アンダーカットを有する複合成形体を容易に取り出すことができる。
　工程（ｉｖ）
　例えば図１に示すように、金型の下に設置されたシリンダーを押し上げてスライドコアを動作させ、ついでまたは同時に、金型の型締めを行う。型締め完了後、金型内に配された含浸前駆体の熱交換を行い十分に固化をさせるため、通常、加圧機により所定の圧力を加え一定時間、例えば通常数秒~数分間保持する。金型の温度としては、前記工程（ｉｉｉ）で述べたように、熱可塑性樹脂の固化温度以下、通常は、５０~１６０℃の温度範囲で行うのが良い。圧力としては例えば０．５~３０ＭＰａの範囲、好ましくは５~２０ＭＰａの範囲である。時間としては例えば１秒から１００秒間である。上記含浸前駆体は金型内で流動し金型の形状に賦形される。また、このように型締めする前にスライドコアを動作させることにより炭素繊維や熱可塑性樹脂が金型外に漏れるのを抑えることができる。
　工程（ｖ）
　ついで、必要に応じて金型を冷却後、型開きをして、スライドコアを再び動作させる。この動作によりスライドコアが移動し、金型内から、成形された複合成形体を取り出すことができる。
　本発明によれば、比較的形状が複雑な成形体を容易に製造することができる。また厚みが薄いものも有利に製造できるため、好ましくは厚みが１．０~３．０ｍｍの範囲の複合成形体を得ることができる。
［複合成形体］
　本発明における複合成形体は前記のごとくプレス成形によって得られるものであり、アンダーカット部を有していることを特徴としている。ここで言うアンダーカットとは金型の開き方向に取り出すことが極めて困難な、もしくは出来ない形状を有するものである。本発明で用いる金型はアンダーカット機構を有する。そのため、得られる複合成形体からなる部品の取り付け面を目に触れない箇所に隠したり、バリや角張った端部を隠すことが出来、２次加工の処理をする必要が無い。また、複合成形体中の炭素繊維の繊維長が含浸前駆体の繊維長（基準として１とする）と比較して０．７~１．０であるので、複合成形体と含浸前駆体の繊維長が同等であることを意味し、含浸前駆体と比べても力学的強度の低下がほとんど無い。さらに、樹脂を金型の外部から注入して成形するＲＴＭ成形または射出成形とは異なり、プレス成形によって得ることができる。そのため、樹脂の流動による異方性を有さず、実質的に力学的に等方性に優れている。
発明の効果
　本発明によれば、特定長さの炭素繊維束を含む材料をプレス成形することによって、アンダーカット部を有する複雑な形状の複合成形体を、容易に製造することができる。ＲＴＭ成形または射出成形とは異なり金型の外部からの注入装置が不要であり設備が簡素である。さらに、せん断による繊維の破損が少ないため、仕込み時の炭素繊維長さがほとんど維持でき、所望の力学的強度の成形体が得られる。さらには、強化繊維として炭素繊維を用いているので、軽量性と機械物性に優れた複合成形体を得ることができる。さらにまた、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を用いるので、熱硬化性樹脂を用いた場合に比べて生産性およびリサイクル適性に優れる。

　以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
１．炭素繊維
　実施例で用いたＰＡＮ系の炭素繊維は、東邦テナックス社製：テナックスＳＴＳ４０−２４ＫＳ（繊維径７μｍ、繊維幅１０ｍｍ）である。
２．マトリックス樹脂
　マトリックス樹脂として、以下の熱可塑性樹脂を用いた。
１）ポリアミド６６（ＰＡ６６）繊維（旭化成せんい製のポリアミド６６からなる繊維：Ｔ５ナイロン（繊度１４００ｄｔｅｘ）融点２６０℃、熱分解温度約３３０℃）
２）ポリカーボネート樹脂（帝人化成製のポリカーボネート：パンライトＬ−１２２５Ｌ　ガラス転移温度１４５℃~１５０℃、熱分解温度約３５０℃）
３）ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー製のポリプロピレン：プライムポリプロＪ１０８Ｍ、融点１７０℃、熱分解温度約２８０℃）
４）ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂（ポリプラスチックス製：デュラネックス５００ＦＰ　融点２２０℃、熱分解温度約３３０℃）
５）ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂（ユニチカ製　Ａ１０３０　融点２２０℃、熱分解温度約３００℃）
３．各種分析方法
１）未含浸前駆体における炭素繊維束の分析
　前駆体を１００ｍｍ×１００ｍｍ程度に切り出す。
　切り出したマットより、繊維束をピンセットで全て取り出し、炭素繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）および繊維束の長さ（Ｌｉ）と重量（Ｗｉ）を測定し、記録した。ピンセットにて取り出すことができない程度に繊維束が小さいものについては、まとめて最後に重量を測定する（Ｗｋ）。重量の測定には、１／１００ｍｇまで測定可能な天秤を用いた。
　前駆体に使用している炭素繊維の繊維径（Ｄ）より、臨界単糸数を計算し、臨界単糸数以上の炭素繊維束（Ａ）と、それ以外に分けた。なお、２種類以上の炭素繊維が使用されている場合には、繊維の種類毎に分け、各々について測定及び評価を行った。
　炭素繊維束（Ａ）の平均繊維数（Ｎ）の求め方は以下の通りである。
　各炭素繊維束中の繊維本数（Ｎｉ）は使用している炭素繊維の繊度（Ｆ）より、次式により求められる。ここで言う繊度（Ｆ）とは炭素繊維束を構成するフィラメントの長さ辺りの重量である。
　Ｎｉ＝Ｗｉ／（Ｌｉ×Ｆ）
　平均繊維数（Ｎ）は、炭素繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）より、次式により求められる。
　Ｎ＝ΣＮｉ／Ｉ
　炭素繊維束（Ａ）のマットの繊維全量に対する割合（ＶＲ）は、炭素繊維の密度（ρ）を用いて次式により求められる。
　ＶＲ＝Σ（Ｗｉ／ρ）×１００／（（Ｗｋ＋ΣＷｉ）／ρ）
２）繊維長の測定方法
　前駆体または成形体より無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さをノギスおよびルーペで１ｍｍ単位まで測定して記録し、測定した全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ）から、次式により平均繊維長（Ｌａ）を求めた。前駆体または成形体から繊維のみを取り出すために、５００℃×１時間程度、炉内にて樹脂を除去した後、炭素繊維を抽出した。
　Ｌａ＝ΣＬｉ／１００
３）前駆体における繊維配向の分析
　繊維の等方性を測定する方法としては、含浸前駆体の任意の方向、及びこれと直交する方向を基準とする引張試験を行い、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比（Ｅδ）を測定した。弾性率の比が１に近いほど、等方性に優れる。
４）複合成形体の引張試験
　引張試験は、インストロン社製の万能試験装置を用い、ＪＩＳ　Ｋ−７１６４に準じた条件で測定した。
製造例１
　炭素繊維をロータリーカッターにて１５ｍｍの長さにカットした。ついでこれらをテーパー管内に導入し、管内で圧縮空気を吹き付けて繊維束を部分的に開繊した。この開繊を行いつつ、同時に、テーパー管内にて２ｍｍにドライカットしたＰＡ６６繊維を炭素繊維の供給量を最終的な含浸前駆体において１００容量部に対して、ＰＡ６６を３００容量部の割合になるように混合した。続いて、テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布した。これにより、炭素繊維とポリアミドが混合され、炭素繊維が面内方向にランダムに配置された、厚みが１．２ｍｍのマット形状の未含浸前駆体を得た。炭素繊維束（Ａ）および炭素繊維（Ｂ）の含有割合、臨界単糸数（Ｄ）、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）、弾性率比の結果を表１に示す。
　得られた未含浸前駆体を８層積層し、これを平板状の２９０℃に加熱された金型にセットし、型締めを行った。次に、１０秒かけて２．０ＭＰａまで圧力を上げ４０秒保持後、冷却水で金型を８０℃まで冷却して金型を開き炭素繊維にＰＡ６６が含浸された厚さ３ｍｍの含浸前駆体を得た。なお、かかる含浸前駆体は超音波探傷した結果、含浸は良好であった。引張試験を行った結果、Ｅδは１．０２であった。
製造例２
　炭素繊維を２０ｍｍの長さにカットし、テーパー管内に導入した。ついで、管内で圧縮空気を吹き付けて繊維束を部分的に開繊した。この開繊を行いつつ、同時に、冷凍粉砕し、更に、２０メッシュ、及び１００メッシュにて分級されたポリカーボネート樹脂を炭素繊維の供給量を、最終的な含浸前駆体において１００容量部に対して、マトリックス樹脂を３００容量部の割合になるように混合した。テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布した。これにより、炭素繊維とポリカーボネート樹脂が混合され、炭素繊維が面内方向にランダムに配置された未含浸前駆体を得た。結果を表１に示す。
　得られた未含浸前駆体を８層積層し、平板状の３００℃に加熱された金型にセットし、型締めを行った。次に、１０秒かけて２．５ＭＰａまで圧力を上げ４０秒保持させた後、冷却水で金型を８０℃まで冷却した。冷却後、金型を開き炭素繊維にポリカーボネート樹脂が含浸された厚さ３ｍｍの含浸前駆体を得た。なお、かかる含浸前駆体は超音波探傷した結果、含浸は良好であった。引張試験を行った結果、Ｅδは１．０３であった。
製造例３
　炭素繊維をロータリーカッターにて１５ｍｍの長さにカットし、テーパー管内に導入した。ついで、管内で圧縮空気を吹き付けて繊維束を部分的に開繊した。この開繊を行いつつ、同時に、冷凍粉砕したポリプロピレン樹脂を炭素繊維の供給量を最終的な含浸前駆体において１００容量部に対して、ポリプロピレン樹脂を３００容量部の割合になるように混合した。テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布し、炭素繊維とポリプロピレン樹脂が混合され、炭素繊維が面内方向にランダムに配置された未含浸前駆体を得た。結果を表１に示す。
　得られた未含浸前駆体を５層積層し、平板状の２３０℃に加熱された金型にセットし、型締めを行った。１０秒かけて２．０ＭＰａまで圧力を上げ４０秒保持後、冷却水で金型を８０℃まで冷却して金型を開き炭素繊維にポリプロピレン樹脂が含浸された厚さ２ｍｍの含浸前駆体を得た。なお、かかる含浸前駆体は超音波探傷した結果、含浸は良好であった。引張試験を行った結果、Ｅδは１．０２であった。
製造例４
　炭素繊維を２０ｍｍの長さにカットし、テーパー管内に導入した。ついで、管内で圧縮空気を吹き付けて繊維束を部分的に開繊した。この開繊を行いつつ、同時に、平均粒子径１．０ｍｍのＰＢＴ樹脂を炭素繊維の供給量を最終的な含浸前駆体において１００容量部に対して、ＰＢＴ樹脂を３００容量部の割合になるように混合した。テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布した。これにより、炭素繊維とＰＢＴ樹脂が混合され、炭素繊維が面内方向に配置された未含浸前駆体を得た。結果を表１に示す。
　得られた未含浸前駆体を６層積層し、平板状の２６０℃に加熱された金型にセットし、型締めを行った。次に、１０秒かけて２．５ＭＰａまで圧力を上げ４０秒保持させた後、冷却水で金型を８０℃まで冷却した。冷却後、金型を開き炭素繊維にＰＢＴ樹脂が含浸された厚さ２．４ｍｍの含浸前駆体を得た。なお、かかる含浸前駆体は超音波探傷した結果、含浸は良好であった。引張試験を行った結果、Ｅδは１．０５であった。
製造例５
　炭素繊維をロータリーカッターにて２ｍｍの長さにカットし、テーパー管内に導入した。ついで、管内で圧縮空気を吹き付けて繊維束を部分的に開繊した。この開繊を行いつつ、同時に、テーパー管内にて２ｍｍにドライカットしたＰＡ６６繊維を炭素繊維の供給量を最終的な含浸前駆体において１００容量部に対して、ＰＡ６６繊維を３００容量部の割合になるように混合した。テーパー管出口の下部に設置したＸＹ方向に移動可能なテーブル上に、テーブル下部よりブロワにて吸引を行いながら散布し、炭素繊維とＰＡ６６繊維が混合され、炭素繊維が面内方向に配置された未含浸前駆体を得た。結果を表１に示す。
　得られた未含浸前駆体を８層積層し、平板状の２９０℃に加熱された金型にセットし、型締めを行った。ついで、１０秒かけて２．０ＭＰａまで圧力を上げ４０秒保持後、冷却水で金型を８０℃まで冷却して金型を開き炭素繊維に熱可塑性樹脂が含浸された厚さ３ｍｍの含浸前駆体を得た。なお、かかる含浸前駆体は超音波探傷した結果、含浸は良好であった。引張試験を行った結果、Ｅδは１．０２であった。
製造例６
　炭素繊維を２０ｍｍ幅に拡幅しながら、繊維長２０ｍｍにカットした。カットした炭素繊維をテーパー管に供給した。ついで、テーパー管内で空気を炭素繊維に吹き付けて繊維束を部分的に開繊した。この開繊を行いつつ、テーパー管出口の下部に設置したテーブル上に散布して、厚み４ｍｍのマットを作製した。次いで得られたマット上に、溶融したＰＡ６樹脂を押出機で溶融してＴ−ダイからマット全面に溶融樹脂を供給した。この際、マット面上の樹脂が供給される箇所を赤外線ヒーターにより加熱して、樹脂の冷却固化を防ぐようにした。炭素繊維の供給量１００容量部に対し、ＰＡ６樹脂の供給量を３００容量部の割合となるように装置を稼働し、炭素繊維とＰＡ６からなる厚さ３ｍｍの含浸前駆体を製造した。結果を表１に示す。また、引張試験を行った結果、Ｅδは１．０４であった。

炭素繊維束（Ａ）の割合^１）：臨界単糸数以上が集束している炭素繊維束のマットの繊維全量に対する体積割合
炭素繊維（Ｂ）の割合^２）：臨界単糸数未満の炭素繊維束（Ｂ_１）と炭素繊維単糸（Ｂ_２）を合わせた炭素繊維のマットの繊維全量に対する体積割合（表１中の「炭素繊維（Ｂ）の割合^２）」もご修正下さい。
実施例１
　製造例１で得られた含浸前駆体を赤外線加熱炉にて２９０℃まで加熱した。次に図１に示す金型内へ搬送し、油圧シリンダーにてスライドコアを移動させた。移動完了後、１０ＭＰａの圧力で３０秒間プレスを行った。金型は温調機により１２０℃に保温していた。型開後、スライドコアを移動させ成形品を脱型することでアンダーカット部を有した複合成形体を得た。得られた複合成形体からアンダーカット部を切り出し繊維長と引張強度を測定した。平均繊維長１４．７ｍｍ（含浸前駆体との繊維長比０．９８）であることとアンダーカット部の引張強度の低下が無いことを確認した。
実施例２
　製造例２で得られた含浸前駆体を赤外線加熱炉にて３００℃まで加熱し、次に図１に示す金型内へ搬送し油圧シリンダーにてスライドコアを移動させた。移動完了後、１０ＭＰａの圧力で３０秒間プレスを行った。金型は温調機により１００℃に保温していた。型開後、スライドコアを移動させ成形品を脱型することでアンダーカット部を有した複合成形体を得た。得られた成形体からアンダーカット部を切り出して繊維長と引張強度を測定し、平均繊維長２０ｍｍ（含浸前駆体との繊維長比１．０）であることとアンダーカット部の引張強度の低下が無いことを確認した。
実施例３
　製造例３で得られた含浸前駆体２枚を赤外線加熱炉にて２３０℃まで加熱し積層して図１に示す金型内へ搬送し、油圧シリンダーにてスライドコアを移動させた。移動完了後、１０ＭＰａの圧力で４０秒間プレスを行った。金型は温調機により１００℃に保温していた。型開後、スライドコアを移動させ成形品を脱型することでアンダーカット部を有した成形体を得た。得られた成形体からアンダーカット部を切り出し繊維長と引張強度を測定した。平均繊維長で１５ｍｍ（含浸前駆体との繊維長比１．０）であることとアンダーカット部の引張強度の低下が無いことを確認した。
実施例４
　製造例４で得られた含浸前駆体を赤外線加熱炉にて２７０℃まで加熱し、次に図１に示す金型内へ搬送し油圧シリンダーにてスライドコアを移動させた。移動完了後、１０ＭＰａの圧力で３０秒間プレスを行った。金型は温調機により１００℃に保温していた。型開後、スライドコアを移動させ成形品を脱型することでアンダーカット部を有した複合成形体を得た。得られた成形体からアンダーカット部を切り出して繊維長と引張強度を測定し、平均繊維長１９．１ｍｍ（含浸前駆体との繊維長比０．９５）であることとアンダーカット部の引張強度の低下が無いことを確認した。
実施例５
　製造例５で得られた含浸前駆体を赤外線加熱炉にて２９０℃まで加熱し図１に示す金型内へ搬送し、油圧シリンダーにてスライドコアを移動させた。移動完了後、１０ＭＰａの圧力で３０秒間プレスを行った。金型は温調機により１２０℃に保温していた。型開後、スライドコアを移動させ成形品を脱型することでアンダーカット部を有した成形体を得た。得られた成形体からアンダーカット部を切り出し繊維長と引張強度を測定した。平均繊維長２．０ｍｍ（含浸前駆体との繊維長比１．０）であることとアンダーカット部の引張強度の低下が無いことを確認した。
実施例６
　製造例６で得られた含浸前駆体を赤外線加熱炉にて２８０℃まで加熱し、次に図１に示す金型内へ搬送し油圧シリンダーにてスライドコアを移動させた。移動完了後、１０ＭＰａの圧力で３０秒間プレスを行った。金型は温調機により１３０℃に保温していた。型開後、スライドコアを移動させ成形品を脱型することでアンダーカット部を有した成形体を得た。得られた成形体からアンダーカット部を切り出して繊維長と引張強度を測定し、平均繊維長１９．５ｍｍ（含浸前駆体との繊維長比０．９８）であることとアンダーカット部の引張強度の低下が無いことを確認した。

繊維長比^３）：含浸前駆体の繊維長／成形後のアンダーカット部の繊維長

　本発明の製造方法は、製品形状の複雑化や薄肉化に対応できる複合成形体を提供することができる。したがって、本発明で得られる複合成形体は、例えば自動車用構造部品、電子機器筐体に好適に用いることができる。

Claims (15)

1. （１）平均繊維長が１~１００ｍｍの範囲にある炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有する未含浸前駆体を、加熱及び加圧して含浸前駆体を製造し、
   　（ｉｉ）含浸前駆体を熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱し、
   　（ｉｉｉ）前記加熱された含浸前駆体を、アンダーカット機構を有する金型内に配置し、
   　（ｉｖ）前記アンダーカット機構を動作後または動作と同時に型締し、当該含浸前駆体を加圧し、
   　（ｖ）型開きし、ついで前記アンダーカット機構を再動作させ、型開きされた前記金型から複合成形体を取り出す、
   各工程を含む、アンダーカット部を有する複合成形体の製造方法。
2. 未含浸前駆体において、炭素繊維の一部は炭素繊維束となっている、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
3. 前記未含浸前駆体は、下記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）を有するシートを含有し、かつ炭素繊維の全量に対する炭素繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下である、請求項２に記載の複合成形体の製造方法。
   　臨界単糸数＝６００／Ｄ　　　（１）
   　（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
4. 炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が下記式（２）
   　０．７×１０^４／Ｄ^２＜Ｎ＜１×１０^５／Ｄ^２　　　（２）
   　を満たす、請求項３に記載の複合成形体の製造方法。
5. 未含浸前駆体は、炭素繊維が面内方向において実質的にランダムに配置されているシートを含む、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
6. 前記未含浸前駆体における炭素繊維と熱可塑性樹脂の存在比が、炭素繊維１００容量部に対して熱可塑性樹脂５０~１０００容量部である、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
7. 含浸前駆体において、炭素繊維の一部は炭素繊維束となっている、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
8. 含浸前駆体は、下記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）を有するシートを含有し、かつ炭素繊維の全量に対する炭素繊維束（Ａ）の割合が２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ％以下である、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
   　臨界単糸数＝６００／Ｄ　　　（１）
   　（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
9. 含浸前駆体は、炭素繊維が面内方向において実質的にランダムに配置されているシートを含む、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
10. 前記アンダーカット機構が、加圧機の動作とは独立して動作させることが出来る、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
11. 前記アンダーカット機構が、スライドコア、傾斜コア、カムおよび置き中子からなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項１に記載の複合成形体の製造方法。
12. 請求項１に記載の製造方法によって製造された、アンダーカット部を有する複合成形体。
13. 面内において任意の方向、及びこれと直交する方向についての引張弾性率の大きい方の値を小さい方の値で割った比（Ｅδ）が１．０以上１．４を超えない範囲である、請求項１２に記載のアンダーカット部を有する複合成形体。
14. 複合成形体中の炭素繊維の繊維長比が含浸前駆体の状態を１．０とした時に０．７~１．０である請求項１２に記載のアンダーカット部を有する複合成形体。
15. アンダーカット機構を有する金型を用いて、加圧によりアンダーカット部を有する複合成形体を製造するための、平均繊維長が１~１００ｍｍの範囲にある炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含んでなる未含浸前駆体を加熱及び加圧して得られる含浸前駆体の使用。

Images