CN107405808A - 成型体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成型体及该成型体的制造方法，所述成型体可抑制成型体的质量过度增加，并且可抑制从模具脱模时等的制造时产生翘曲。成型体(11)具备由含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部(110)、以及直接形成在所述复合材料部(110)的第一表面(111)且含有热塑性树脂(B)的凸条的肋部(112a)和肋部(112b)，肋部(112a)和肋部(112b)在第一表面(111)上相互交叉，且平均宽度t、平均高度H及第一表面(111)中所占的比例在特定的范围内。另外，成型体(11)的制造方法具有形成复合材料部(110)的复合材料部形成工序，以及形成满足上述的条件的肋部(112a)和肋部(112b)的肋部形成工序。

Description

成型体及其制造方法
技术领域
本发明涉及成型体及其制造方法。
本申请基于2015年3月30日在日本申请的特愿2015-067850号主张优先权，并将其内容引用至本发明中。
背景技术
在飞机部件、汽车部件、风力发电用风车部件、体育器材等各种领域中，广泛使用将含有增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料通过冲压成型赋形为三维复杂形状的成型体。在通过冲压成型制造具有弯曲部、弯折部的复杂形状的情况下，大多使用含有纤维长度为数毫米～数十毫米的增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料。
例如，专利文献1中记载了将在增强纤维中含浸热塑性树脂而成的片材裁剪成长度为数十毫米左右并使其自然落下，对其堆积物加热加压得到片状的纤维增强复合材料后，将该纤维增强复合材料用于冲压成型。专利文献2中记载了在将纤维长度为数毫米～数十毫米左右的碳纤维进行抄纸得到的碳纤维基材中含浸热塑性树脂而得到预浸料，将多张该预浸料进行层叠形成纤维增强复合材料，将该纤维增强复合材料冲压成型得到箱型等复杂形状的成型体。
然而，通过冲压成型对纤维增强复合材料赋形而制造成型体的情况下，在从冲压成型用的模具脱模时因施加在成型体上的力，有时成型体产生翘曲。尤其在使用含有纤维长度为数毫米～数十毫米的增强纤维的纤维增强复合材料通过冲压成型制造三维复杂形状的成型体的情况下，容易产生翘曲。
另外，在专利文献3中记载了在纤维增强复合材料板的一个面上，将热塑性树脂注射成型而格子状地形成了的肋部的成型体。在该成型体的制造中，将多张在一个方向上并齐的碳纤维含浸基体树脂而成的预浸料进行层叠而形成纤维增强复合材料。并且，对该纤维增强复合材料加热加压而形成纤维增强复合材料板。然后，在注射成型用的模具内配置该纤维增强复合材料，在其一面上将热塑性树脂注射成型而形成格子状的肋部。就专利文献3的成型体而言，通过在纤维增强复合材料板的一个面上形成格子状的肋部，从而可以抑制因纤维增强复合材料板与热塑性树脂之间的热膨胀率的差异导致的翘曲的产生。
但是，专利文献3未考虑冲压成型，即使将专利文献3的上述技术直接应用于冲压成型，也无法消除从冲压成型用的模具脱模时在成型体产生翘曲的问题。进而，若肋部的形成量多，则在成本方面也是不利的。
另外，通常在将纤维增强复合材料形成高温(例如200℃左右)的状态下进行成型后，将成型体的温度冷却至室温左右。因此，因该温度差容易产生翘曲，充分抑制翘曲的产生是很重要的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-155862号公报
专利文献2：国际公开第2010/013645号
专利文献3：日本特开2010-253802号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种可抑制成型体的质量过度增加，并可抑制从模具脱模时等的制造时产生翘曲的成型体，以及该成型体的制造方法。
用于解决问题的方法
本发明具有下述构成。
[1]一种成型体的制造方法，其是在模具内，在配置含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料的状态下，供给熔融状态的热塑性树脂(B)进行成型，从而获得如下成型体的成型体的制造方法，该成型体具备由所述纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部、以及直接形成在所述复合材料部的表面且含有所述热塑性树脂(B)的2根以上的凸条的肋部；该制造方法具有下述工序：通过所述模具将所述纤维增强复合材料赋形从而形成复合材料部的复合材料部形成工序、以及在熔融状态下向所述模具内供给所述热塑性树脂(B)，以满足下述条件(1)～(5)的方式形成2根以上肋部的肋部形成工序。
(1)使任意的所述肋部或其长轴的延长线与另一所述肋部或其长轴的延长线在所述复合材料部的表面上交叉。
(2)将所述肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t设为1以上50以下。
(3)使所述复合材料部的形成所述肋部的一侧的表面中的所述肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S设为5×10-3以上且小于8×10-2。
(4)使肋部的平均高度H相对于所述复合材料部的平均厚度T1之比H/T1设为2.5以上13以下。
(5)使至少一根所述肋部的长度相对于所述复合材料部的外缘的周长的比例Q设为8％以上。
[2]根据[1]所述的成型体的制造方法，在进行了所述复合材料部形成工序后进行所述肋部形成工序。
[3]根据[1]所述的成型体的制造方法，同时进行所述复合材料部形成工序和所述肋部形成工序。
[4]一种成型体，其具备：由含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部、以及直接形成在所述复合材料部的表面且含有热塑性树脂(B)的2根以上的凸条的肋部，所述成型体满足下述(1’)～(5’)；
(1’)任意的所述肋部或其长轴的延长线与另一所述肋部或其长轴的延长线在所述复合材料部的表面上交叉。
(2’)所述肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t为1以上50以下。
(3’)所述复合材料部的形成所述肋部的一侧的表面中所述肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S为5×10-3以上且小于8×10-2。
(4’)所述肋部的平均高度H相对于所述复合材料部的平均厚度T1之比H/T1为2.5以上13以下。
(5’)至少一根所述肋部的长度相对于所述复合材料部的外缘的周长的比例Q为8％以上。
[5]根据[4]所述的成型体，所述增强纤维(f1)的数均纤维长度为1～100mm。
[6]根据[4]或[5]所述成型体，所述复合材料部弯折或弯曲。
[7]根据[4]～[6]中任意一项所述的成型体，仅由所述热塑性树脂(B)形成所述肋部。
[8]根据[4]～[6]中任意一项所述的成型体，由所述热塑性树脂(B)和数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)形成所述肋部。
[9]根据[8]所述的成型体，所述肋部中的所述增强纤维(f2)的纤维质量含有率为40质量％以下。
[10]根据[4]～[6]中任意一项所述的成型体，所述肋部中的根侧部分含有数均纤维长度1～100mm的增强纤维(f1)，且该肋部的前端部仅由所述热塑性树脂(B)形成。
[11]根据[4]～[6]中任意一项所述的成型体，所述肋部中的根侧部分含有数均纤维长度1～100mm的增强纤维(f1)，且该肋部的前端部由所述热塑性树脂(B)和数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)形成。
[12]根据[11]所述的成型体，所述肋部的前端部中的所述增强纤维(f2)的纤维质量含有率为30质量％以下。
发明效果
本发明的成型体，可抑制该成型体的质量过度增加，并可抑制从模具脱模时等的制造时产生翘曲。
根据本发明的成型体的制造方法，可抑制成型体的质量过度增加，并可抑制从模具脱模时等的制造时在成型体中产生翘曲。
附图说明
图1A是表示本发明的成型体的一个例子的立体图。
图1B是表示本发明的成型体的一个例子的平面图。
图2是表示本发明的成型体的其他例子的平面图。
图3是表示本发明的成型体的其他例子的平面图。
图4是表示本发明的成型体的其他例子的平面图。
图5是表示本发明的成型体的其他例子的平面图。
图6是表示本发明的成型体的其他例子的平面图。
图7是表示本发明的成型体的其他例子的立体图。
图8是表示本发明的成型体的其他例子的立体图。
图9是表示本发明的成型体的其他例子的立体图。
图10是表示本发明的成型体的其他例子的立体图。
图11是表示本发明的成型体的其他例子的立体图。
图12是表示本发明的成型体的其他例子的立体图。
图13是表示本发明的成型体的制造方法的一个工序的截面图。
图14是表示本发明的成型体的制造方法的一个工序的截面图。
图15是表示本发明的成型体的制造方法的一个工序的截面图。
图16是表示比较例A1中模拟得到的成型体的平面图。
图17是表示比较例A10中模拟得到的成型体的平面图。
图18是表示比较例A11中模拟得到的成型体的平面图。
具体实施方式
在本发明中，“将纤维增强复合材料赋形”是指使纤维增强复合材料变形从而成型为目标形状，除了将片状的纤维增强复合材料成型为三维形状等复杂形状的方式之外，还包括将纤维增强复合材料的块等成型为板状的方式。
[成型体]
本发明的成型体具备：由含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部、以及直接形成在所述复合材料部的表面且含有热塑性树脂(B)的2根以上的凸条的肋部。本发明的成型体例如可以通过在模具内配置有纤维增强复合材料的状态下供给熔融状态的热塑性树脂(B)，在将所述纤维增强复合材料赋形的同时将热塑性树脂(B)成型而得到。即，本发明的成型体例如可以通过将复合材料部和肋部在同一模具内成型为一体而得到。
本发明的成型体中，可以以满足下述条件(1’)～(5’)的方式形成肋部。通过以满足这些条件的方式在复合材料部的表面形成肋部，可以抑制从模具脱模时因施加在成型体上的力、温度差而在复合材料部产生翘曲。
(1’)任意的所述肋部或其长轴的延长线与另一肋部或其长轴的延长线在复合材料部的表面上交叉。
(2’)肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t为1以上50以下。
(3’)复合材料部的形成所述肋部的一侧的表面中所述肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S满足5×10-3以上且小于8×10-2。
(4’)肋部的平均高度H相对于复合材料部的平均厚度T1之比H/T1为2.5以上13以下。
(5’)至少1根肋部的长度相对于复合材料部的外缘的周长的比例Q为8％以上。
以下，以图1A、图1B和图2～6所示的成型体11～16为例对条件(1’)～(5’)进行说明。图1A、图1B和图2～6中相同的部分标记相同的符号省略说明。
如图1A和图1B所示，成型体11具备：平面图形状为矩形的板状的复合材料部110、以及直接形成在复合材料部110的厚度方向的第一表面111上的2根凸条的第一肋部112a和第二肋部112b。第一肋部112a和第二肋部112b由截面形状为矩形状的板片构成。第一肋部112a和第二肋部112b分别形成在复合材料部110的对角线上。
如图12所示，成型体12具备：复合材料部110、以及直接形成在复合材料部110的第一表面111上的4根凸条的第一肋部112a～第四肋部112d。第一肋部112a～第四肋部112d由截面形状为矩形状的板片构成。第一肋部112a和第二肋部112b在将复合材料部110的第二长边110b的中点a6分别与第一长边110a的两端a1、a2连接而成的线上形成V字状。第三肋部112c和第四肋部112d在将第一长边110a的中点a5分别与第二长边110b的两端a3、a4连接的线上形成倒V字状。
如图3所示，成型体13具备：复合材料部110、以及直接形成在复合材料部110的第一表面111上的4根凸条的第一肋部112a～第四肋部112d。第一肋部112a～第四肋部112d由截面形状为矩形状的板片构成。第一肋部112a、第二肋部112b在将复合材料部110的第二长边110b的左端a3与中点a6二等分的点a7分别与第一长边110a的左端a1和中点a5连接而成的线上形成V字状。第三肋部112c和第四肋部112d在将第二长边110b的中点a6与右端a4二等分的点a8分别与第一长边110a的中点a5及右端a2连接而成的线上形成V字状。
如图4所示，成型体14具备：复合材料部110、直接形成在复合材料部110的第一表面111上的4根凸条的第一肋部112a～第四肋部112d。第一肋部112a～第四肋部112d由截面形状为矩形状的板片构成。成型体14除了部分地去除成型体13中第一肋部112a中的点a7侧的部分、第二肋部112b的两端部分、第三肋部112c的两端部分、以及第四肋部112d的点a8侧的部分之外，与成型体13相同。
如图5所示，成型体15具备：复合材料部110、直接形成在复合材料部110的第一表面111上的2根凸条的第一肋部112a、112a及2根凸条的第二肋部112b、112b。第一肋部112a、112a及第二肋部112b、112b由截面形状为矩形状的板片构成。成型体15除了将成型体11中第一肋部112a与第二肋部112b相互交叉的部分去除并分别进行分割之外，与成型体11相同。
如图6所示，成型体16具备：复合材料部110、直接形成在复合材料部110的第一表面111上的2根凸条的第一肋部112a、112a及2根凸条的第二肋部112b、112b。成型体16除了将成型体11的第一肋部112a与第二肋部112b中的交点的周围部分和分别自两端起14.6mm的部分进行部分地去除并分别进行分割之外，与成型体11相同。
另外，在本发明中，与肋部的长度方向垂直的截面形状，并不限定于矩形状，例如也可以是梯形状。
(条件(1’))
在本发明的成型体中，使任意的肋部或其长轴的延长线与另一肋部或其长轴的延长线在复合材料部的表面上交叉。另外，本发明中，“在复合材料部的表面上交叉”，也包括在复合材料部的表面的外缘上交叉的方式。“肋部的长轴”表示平面图中通过肋部的宽度方向的中央的轴。
在成型体11中，形成在复合材料部110的对角线上的各第一肋部112a与第二肋部112b在复合材料部110的第一表面111上交叉。
在成型体12中，第一肋部112a与第二肋部112b在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第二长边110b上的点a6)交叉。第三肋部112c与第四肋部112d在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第一长边110a上的点a5)交叉。进而，第一肋部112a与第三肋部112c、以及第二肋部112b与第四肋部112d在复合材料部110的第一表面111上交叉。
在成型体13中，第一肋部112a与第二肋部112b、以及第三肋部112c与第四肋部112d在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第二边长110b上的点a7)交叉。第二肋部112b与第三肋部112c在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第二边长110b上的点a8)交叉。
在成型体14中，第一肋部112a的长轴的延长线m1与第二肋部112b的长轴的延长线m2在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第二长边110b上的点a7)交叉。另外，第二肋部112b的长轴的延长线m2与第三肋部112c的长轴的延长线m3在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第一长边上的点a5)交叉。进而，第三肋部112c的长轴的延长线m3与第四肋部112d的长轴的延长线m4在复合材料部110的第一表面111的外缘上(第二长边110b上的点a8)交叉。
在成型体15及成型体16中，第一肋部112a的长轴的延长线m1与第二肋部112b的长轴的延长线m2在复合材料部110的第一表面111上交叉。
在成型体11～15中，肋部与肋部、或肋部的长轴的延长线与肋部的长轴的延长线在复合材料部的表面上交叉，但在本发明中，也可以是肋部的长轴的延长线与肋部在复合材料部的表面上交叉。
复合材料部的表面上的、任意的肋部或其长轴的延长线与另一肋部或其长轴的延长线之间的交叉角度优选30～90°，更优选45～90°。另外，所述交叉角度是指任意的肋部或其长轴的延长线与另一肋部或其长轴的延长线交叉时所形成的角度中角度小的角度。
(条件(2’))
在本发明的成型体中，使所述肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t为1以上50以下。如果H/t之比为1以上，则能够获得充分的翘曲抑制效果。如果H/t之比为50以下，肋部的强度充分提高，从而可充分发挥翘曲抑制效果。优选H/t之比为5以上20以下。
另外，“肋部的宽度”是指肋部的基端的宽度。另外，“肋部的平均宽度t”是指在肋部中在任意10处测定的宽度的平均值。“肋部的平均高度H”是指在肋部中在任意10处测定的高度的平均值。
(条件(3’))
在本发明的成型体中，所述复合材料部中形成有所述肋部的一侧的表面中的肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S为5×10-3以上且小于8×10-2。例如，在成型体11中，复合材料部110的第一表面111中第一肋部112a及第二肋部112b所占的面积SR相对于第一表面111的面积S之比SR/S为5×10-3以上且小于8×10-2。如果SR/S之比为5×10-3以上，则能够获得充分的翘曲抑制效果。如果SR/之比S小于8×10-2，则能够抑制成型体过度的质量增加，容易确保轻量化，还能够抑制成本的飞升。SR/S之比优选5×10-3以上且小于5×10-2，更优选1.0×10-2以上且小于3.0×10-2。
(条件(4’))
在本发明的成型体中，肋部的平均高度H相对于复合材料部的平均厚度T1之比H/T1为2.5以上13以下。如果H/T1之比为2.5以上，则能够获得充分的翘曲抑制效果。如果H/T1之比为13以下，则能够抑制成型体过度的质量增加，容易确保轻量化，还能够抑制成本的飞升。H/T1之比优选3以上13以下，更优选3以上6以下。另外，“复合材料部的平均厚度T1”是指在复合材料部中在任意10处测定的厚度的平均值。
(条件(5’))
在本发明的成型体中，至少一根肋部的长度相对于复合材料部的外缘的周长的比例Q为8％以上。如果比例Q为8％以上，则能够获得充分的翘曲抑制效果。比例Q优选8～50％以上，更优选20～40％。如果比例Q为上述上限值以下，则容易抑制成型体过度的质量增加，容易确保轻量化，也容易抑制成本的飞升。
本发明的成型体中，可以是2根以上肋部中仅一部分肋部满足条件(5’)，也可以是全部肋部满足条件(5’)。在本发明的成型体中，从容易获得充分的翘曲抑制效果方面考虑，优选全部的肋部满足条件(5’)。
在复合材料部上所形成的肋部的数量没有特别限定，只要在满足条件(1’)～(5’)的范围内适宜决定即可。
本发明的成型体中，需要形成同时满足条件(1’)～(5’)的肋部。另外，只要在不损害本发明效果的范围内，本发明的成型体还可以具备未与另一肋部或其长轴的延长线在复合材料部的表面上交叉的肋部。另外，只要在不损害本发明效果的范围内，本发明的成型体还可以具备H/t之比小于5或超过20的肋部。另外，只要在不损害本发明效果的范围内，本发明的成型体还可以具备H/T1小于3或超过13的肋部。
(纤维增强复合材料)
形成复合材料部的纤维增强复合材料含有增强纤维(f1)及基体树脂(A)。
作为纤维增强复合材料，可举出在增强纤维(f1)中含浸基体树脂(A)的预浸料、层叠多张该预浸料而成预浸料层叠体、或者在由非连续的增强纤维(f1)构成的无纺布中含浸基体树脂(A)的毡、在挤出机内将增强纤维混炼于树脂中并将其片状化而成的挤出片材等。作为纤维增强复合材料，可以使用对在一个方向上并齐的增强纤维(f1)中含浸基体树脂(A)而得的预浸料加入切口，或将其切断，将预浸料中的增强纤维(f1)割短后的纤维增强复合材料。
作为增强纤维(f1)，没有特别限定，例如可以使用无机纤维、有机纤维、金属纤维、或者将它们组合而成的混合型构成的增强纤维。
作为无机纤维，可以例举碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化钨纤维、硼纤维、玻璃纤维等。作为有机纤维，可以例举芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维、以及常规的尼龙纤维、聚酯纤维等。作为金属纤维，可以例举不锈钢、铁等的纤维，另外也可以是被覆了金属的碳纤维。其中，若考虑成型体的强度等机械物性，则优选碳纤维。
增强纤维(f1)可以是连续纤维，也可以是非连续纤维。连续纤维的机械特性优异，另一方面，非连续纤维的赋形性优异，因此可以根据需要区分使用，但从机械特性和赋形性的平衡考虑优选非连续纤维。作为形成预浸料的增强纤维的形态，可以举出将多根连续纤维在一个方向聚齐而形成UD片(单向片)的形态、将连续纤维进行织造而形成布料(织物)的形态、在这些增强纤维上加入切口形成非连续纤维的形态、形成由非连续纤维构成的无纺布的形态、将非连续纤维通过双轴挤出机在树脂中混炼分散而成的形态等。作为布料的编织方法可以例举如平织、斜织、缎织、三轴织等。
增强纤维(f1)的数均纤维长度优选1～100mm、更优选3～70mm、进一步优选5～50mm、特别优选10～500mm、最为优选10～35mm。如果增强纤维(f1)的数均纤维长度为上述下限值以上，则容易获得具有充分的机械特性的成型体。如果增强纤维(f1)的数均纤维长度为上述上限值以下，则容易将纤维增强复合材料赋形为三维形状等复杂的形状。
作为基体树脂(A)，可以是热塑性树脂，也可以是热固性树脂。其中，作为基体树脂(A)，优选热塑性树脂。
作为热塑性树脂，没有特别限定，可举出例如聚酰胺树脂(尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙MXD6等)、聚烯烃树脂(低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯等)、改性聚烯烃树脂(改性聚丙烯树脂等)、聚酯树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚碳酸酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯乙烯树脂、ABS树脂、聚苯硫醚树脂、液晶聚酯树脂、丙烯腈与苯乙烯的共聚物、尼龙6与尼龙66的共聚物等。
作为改性聚烯烃树脂，可举出例如利用马来酸等酸对聚烯烃树脂改性而得的树脂。
作为热塑性树脂，从与增强纤维的粘接性、对增强纤维的含浸性及热塑性树脂的原料成本的各自的平衡方面考虑，优选聚烯烃树脂、改性聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂。作为热塑性树脂，可以单独使用一种，也可以两种以上并用。
作为热固性树脂，可举出例如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、苯酚树脂、聚氨酯树脂等。作为热固性树脂，可以单独使用一种，也可以两种以上并用。另外，热固性树脂，在成型时可以是一部分或全部未固化的状态，也可以是全部固化的状态，在成型体中，处于固化的状态。
复合材料部中的纤维体积含有率(Vf)优选为10～65体积％、更优选15～55体积％、进一步优选20～45体积％。如果Vf为下限值以上，则容易获得具有充分的机械物性的成型体。如果Vf为上限值以下，则容易对纤维增强复合材料赋形。
另外，复合材料部中的Vf是指根据JIS K7075测定的值。
在复合材料部中，可以根据目标的要求特性配合阻燃剂、耐候性改善剂、抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、增溶剂、导电性填料等添加剂。
(热塑性树脂(B))
作为形成肋部的热塑性树脂(B)，没有特别限定，例如可以举出与在基体树脂(A)中所举出的热塑性树脂相同的树脂。作为热塑性树脂(B)，可以单独使用一种，也可以两种以上并用。使用热塑性树脂作为基体树脂(A)的情况下，从进一步提高所得到的成型体中的复合材料部与肋部之间的粘接强度方面和成型性方面考虑，热塑性树脂(B)优选与基体树脂(A)相同种类的树脂。
热塑性树脂(B)，可以根据目标成型体的要求特性添加增强纤维、阻燃剂、耐候性改善剂、抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、增溶剂、导电性填料等添加剂。
在本发明的成型体中，肋部可以仅由热塑性树脂(B)形成，也可以由热塑性树脂(B)与数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)形成。作为增强纤维(f2)的种类，可以举出在增强纤维(f1)中举出的种类，优选碳纤维。
肋部中的增强纤维(f2)的纤维质量含有率优选为40质量％以下，更加优选30质量％以下，进一步优选25质量％以下。如果增强纤维(f2)的纤维质量含有率为上述上限值以下，则材料容易填充在肋部，成型性优异。在容易充分获得肋部强度方面，肋部中的增强纤维(f2)的纤维质量含有率优选为10质量％以上，更优选15质量％以上。
另外，“肋部中的增强纤维(f2)的纤维质量含有率”是指增强纤维(f2)的合计质量相对于肋部的总质量的比例。
作为本发明的成型体中的肋部，优选在根部侧部分含有数均纤维长度1～100mm的增强纤维(f1)，且前端部仅由热塑性树脂(B)形成的肋部。该肋部强度更高，容易发挥翘曲抑制效果。
作为本发明的成型体中的肋部，也优选在根部侧部分含有数均纤维长度1～100mm的增强纤维(f1)，且前端部由热塑性树脂(B)和数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)形成的肋部。该肋部强度更高，容易发挥翘曲抑制效果。
肋部的前端部中的增强纤维(f2)的纤维质量含有率优选为30质量％以下，更优选25质量％以下，进一步优选20质量％以下。由此，材料容易填充在肋部，成型性优异。在容易充分获得肋部的前端部的强度方面，肋部的前端部中的增强纤维(f2)的纤维质量含有率优选为10质量％以上，更优选15质量％以上。
另外，“肋部的前端部”是指在肋部的高度方向上，相对于该肋部的高度从前端起20％的部分。“肋部的根部侧部分”是指肋部中比前端部更靠近根部侧部分。
在根部侧部分含有增强纤维(f1)的肋部，例如可以通过在成型时纤维增强复合材料中的增强纤维(f1)的一部分流动而混入肋部的根部侧部分来形成。
本发明的成型体的方式，只要是在对纤维增强复合材料赋形而成的复合材料部的表面上形成含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)的2根以上的肋部即可；并不限定于成型体11～16。例如，成型体11～16的复合材料部110为平板状，但本发明的成型体中的复合材料部也可以是弯曲的，也可以是弯折的。
例如，作为本发明的成型体的方式，可以举出下述方式，复合材料部具备第一板状部和从第一板状部立起的第二板状部，所述肋部形成在所述第一板状部中设置有所述第二板状部的表面上(以下也称作“方式(i)”)。
作为方式(i)的具体例，例如可举出例如图7所示的成型体21。
成型体21具备：对纤维增强复合材料赋形而形成的复合材料部210、以及形成在复合材料部210的第一表面211上的凸条的第一肋部212a及第二肋部212b，所述第一肋部212a及第二肋部212b含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)。
复合材料部210具备：平面图形状为矩形的第一板状部214、以及从第一板状部214的边缘沿着整个外周垂直立起的第二板状部216。这样，复合材料部210呈具备形成底面的第一板状部214和形成四个侧面的第二板状部216的箱状。如此，复合材料部210在第一板状部214与第二板状部216之间的连接部分具有弯折部217。
第一肋部212a及第二肋部212b由长方形的板片构成。第一肋部212a及第二肋部212b形成在第一板状部214的设置有第二板状部216的第一表面211上。
从形成第二板状部216中一个侧面的部分216a开始直至形成与部分216a相向的侧面的部分216c为止直线地形成第一肋部212a。在从肋部侧观察成型体21的主视图中，第一肋部212a与第二板状部216的部分216a之间所成的角度为垂直。同样，从肋部侧观察成型体21的主视图中，第一肋部212a与第二板状部216的部分216c之间所成的角度为垂直。
从形成第二板状部216的部分216a与部分216c之间的一个侧面的部分216b开始直至形成与部分216b相向的侧面的部分216c直线地形成第二肋部212b。在从肋部侧观察成型体21的主视图中，第二肋部212b与第二板状部216的部分216b之间所成的角度为垂直。同样，从肋部侧观察成型体21的主视图中，第二肋部212b与第二板状部216的部分216d之间所成的角度为垂直。
另外，在方式(i)中，从肋部侧观察成型体的主视图中，肋部与第二板状部的连接部分的角度也可以不垂直。
如此，在从肋部侧观察成型体21的主视图中，第一肋部212a与第二肋部212b十字交叉，第一板状部214中的第二板状部216的内侧的面被分割为4个。在该例中，第一板状部214中的第二板状部216的内侧的第一表面211的被分割为4个的区域均等。如此，通过肋部将第一板状部的第二板状部的内侧的领域均等地分割，从而抑制因从模具脱模时所施加的力、温度差而在复合材料上产生翘曲的效果更加提高。
在本发明中，优选如成型体21中的第一肋部212a和第二肋部212b这样，多个肋部相互交叉地形成。由此，翘曲抑制效果更加提高。
在方式(i)的成型体的情况下，设置在第一板状部的肋部的长度方向的一个端部或两个端部优选与第二板状部连接。例如，在成型体21中，第一肋部212a的两个端部分别与第二板状部216中的部分216a和部分216c连接。第二肋部212b的两个端部分别与第二板状部216中的部分216b和部分216d连接。
这样，通过设置在第一板状部的肋部的长度方向的一个端部或两个端部与第二板状部连接，容易获得翘曲抑制效果。
方式(i)的成型体并不限定于上述的成型体21。
例如，作为本发明的方式(i)的成型体，除了成型体21之外，可以举出例如图8所例示的成型体22。图8中与图7相同的部分标记相同符号并省略说明。
成型体22具备：对纤维增强复合材料赋形而形成的复合材料部210、以及形成在复合材料部210的第一表面211上的凸条的第一肋部212c及第二肋部212d，所述第一肋部212c及第二肋部212d含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)。成型体22除了具备第一肋部212c及第二肋部212d来代替第一肋部212a及第二肋部212b之外，与成型体21相同。
第一肋部212c及第二肋部212d由长方形的板片构成。第一肋部212c及第二肋部212d形成在第一板状部214的设置有第二板状部216的第一表面211上。
从由第二板状部216中的部分216a与部分216b所形成的角部开始直至由部分216c与部分216d所形成的角部为止直线地形成第一肋部212c。从由第二板状部216中的部分216b与部分216c所形成的角部开始直至由部分216d与部分216a所形成的角部为止直线地形成第二肋部212d。
如此，在从肋部侧观察成型体22的主视图中，第一肋部212c与第二肋部212d形成在对角线上并相互交叉。
成型体22通过形成满足条件(1’)～(5’)的第一肋部212c和第二肋部212d，从而难以产生因从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。并且，在成型体22中，第一肋部212c和第二肋部212d相互交叉地形成，且第一肋部212c及第二肋部212d的长度方向的两个端部与第二板状部216连接。因此，与成型体21同样地，成型体22的翘曲抑制效果更高。
本发明的方式(i)的成型体，也可以是如图9所例示的成型体23。图9中与图7相同的部分标记相同的符号并省略说明。
成型体23具备：对纤维增强复合材料赋形而形成的复合材料部210、以及形成在复合材料部210的第一表面211上的凸条的多个肋部212e，所述多个肋部212e含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)。成型体23除了具备多个肋部212e来代替第一肋部212a及第二肋部212b之外，与成型体21相同。
肋部212e由长方形的板片构成。肋部212e形成在第一板状部214的设置有第二板状部216的第一表面211上。
在成型体23中，在从肋部212e侧观察的主视图中，以从第二板状部216中的部分216a向内侧突出的方式，在部分216a的长度方向上并列形成两个肋部212e。同样地，在从肋部212e侧观察的主视图中，以分别从第二板状部216中的部分216b、部分216c及部分216d向内侧突出的方式，在部分216b、部分216c及部分216d的长度方向上各并列形成两个肋部212e。
这样，在成型体23中，在第一板状部214中的第二板状部216侧的面上形成有8个肋部212e。8个肋部212e相互未直接交叉。但是，从第二板状部216的部分216a及部分216c突出的肋部212e的长轴的延长线，与从第二板状部216的部分216b及部分216d突出的肋部212e的长轴的延长线在复合材料部210的第一板状部214的第一表面211上交叉。
成型体23通过形成满足条件(1’)～(5’)的肋部212e，从而难以产生因制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。并且，成型体23由于肋部212e的长度方向的一个端部与第二板状部216连接，因此翘曲抑制效果更高。
本发明的方式(i)的成型体，复合材料部也可以不像成型体21～23那样形成箱状。例如，本发明的方式(i)的成型体也可以是如图10所例示的成型体24。图10中与图7相同的部分标记相同的符号并省略说明。
成型体24具备：对纤维增强复合材料赋形而形成的复合材料部210A、以及形成在复合材料部210A的第一表面211上的2个肋部212f、212f及1个肋部212g，该2个肋部212f、212f及1个肋部212g含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)。
复合材料部210A具备：平面形状为矩形状的第一板状部214、从第一板状部214的一个边缘部垂直立起的平面形状为矩形状的第二板状部216A。这样，复合材料部210A，在第一板状部214与第二板状部216A之间的连接部分具有弯折部217A。
肋部212f及肋部212g由长方形的板片构成。
在成型体24中，在第一板状部214中的第二板状部216A侧的第一表面211中，并列形成2个从第二板状部216A延伸至与第二板状部216A相向的边缘部的肋部212f。另外，在第一板状部214中的第二板状部216A侧的第一表面211中，与2个肋部212f正交地形成肋部212g。
成型体24通过形成满足条件(1’)～(5’)的肋部212f及肋部212g，从而难以产生因制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。并且，在成型体24中，由于肋部212f与肋部212g相互交叉地形成，并且肋部212f的长度方向的一个端部与第二板状部216A连接，因此翘曲抑制效果更高。
在方式(i)的成型体中，也可以形成从第一板状部中的第二板状部侧的表面延伸至第二板状部中的第一板状部侧的表面的肋部。例如，也可以是如图11所例示的成型体25。图11中与图7相同的部分标记相同符号并省略说明。
成型体25具备：对纤维增强复合材料赋形而形成的复合材料部210A、以及形成在复合材料部210A的第一表面211上的2个肋部212h及1个肋部212g，该2个肋部212h及1个肋部212g含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)。成型体25除了具备肋部212h来代替肋部212f之外，与成型体24相同。
肋部212h是平面形状为L字状的板片，其由从第一板状部214中的第二板状部216A侧的端部开始至与该端部相向的端部为止形成的长方形的板状部、以及以从该板状部的第二板状部216A侧的端部沿着第二板状部216A立起的方式形成的长方形的板状部分构成。
在成型体25中，以从第一板状部214中的第二板状部216A侧的表面延伸至第二板状部216A中的第一板状部214侧的表面的方式形成平面形状为L字状的两个肋部212h。另外，在第一板状部214的第二板状部216A侧的表面，以与2根肋部212h正交的方式形成肋部212g。即，2根肋部212h与肋部212g在复合材料部210的第一表面211上交叉。
如成型体25那样，在第一板状部与第二板状部的双方设置肋部的情况下，优选在从肋部侧观察第一板状部的主视图中的SR/S之比、和从肋部观察第二板状部的主视图中的SR/S之比的双方都满足条件(3’)的范围。
成型体25通过形成满足条件(1’)～(5’)的肋部212h及肋部212g，从而难以产生因制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。并且，成型体25由于肋部212h与肋部212g相互交叉地形成，并且2个肋部212h从第一板状部214形成至第二板状部216A，因而翘曲抑制效果更高。
本发明的成型体，也可以是具备复合材料部弯曲的板状部，且在所述板状部中的凹状的表面上形成肋部的方式(以下，也称为“方式(ii)”)。具体地，也可以是例如图12所例示的成型体26。
成型体26具备：对纤维增强复合材料赋形而形成的复合材料部210B、以及形成在复合材料部210B的凹条的表面218a上的2个肋部212i及1个肋部212j，该2个肋部212i及1个肋部212j含有热塑性树脂(B)且满足条件(1’)～(5’)。
复合材料部210B由长度方向的一侧弯曲立起的板状部218构成。如此，复合材料部210B具有弯曲部220。
肋部212i由长条的板片构成，在板状部218中的凹状的表面218a上，以从板状部218的长度方向的第一端部218b延伸至第二端部218c的方式并列形成2个肋部212i。肋部212i的平面形状呈沿着板状部218的凹条的表面218a弯曲的形状。
肋部212j由长方形的板片构成。肋部212j在与板状部218中的凹状的表面218a的弯曲部220更靠近第一端部218b侧，以与两个肋部212i正交的方式形成。
关于方式(ii)中的SR/S之比，是采用将板状部的凹状的表面视为平面时的该表面的总面积作为S，采用将板状部的凹状的表面视为平面时的该表面中肋部所占的面积作为SR。
成型体26通过形成满足条件(1’)～(5’)的肋部212i及肋部212j，从而难以产生因制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。
因制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的复合材料部的翘曲，在制造具备如方式(i)及方式(ii)那样具有弯折部、弯曲部的复合材料部的成型体时特别容易发生。因此，本发明在如方式(i)及方式(ii)那样具有弯折部、弯曲部的情况下尤其有效。
另外，即使在具备通过冲压成型将纤维增强复合材料的块等赋形为板状的复合材料的成型体中，在不形成肋部的情况下，有时会产生因制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。因此，在这种情况下也可以通过形成肋部获得翘曲抑制效果。
本发明的成型体中，从肋部侧观察复合材料部的主视图中，肋部也可以形成为曲线状。
本发明的成型体中，优选仅在板状的复合材料部的厚度方向的一个表面形成肋部，但也可以在复合材料部的厚度方向的两个表面形成肋部。
以上所说明的本发明的成型体中，由于形成满足条件(1’)～(5’)的肋部，因此可以抑制产生因在制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。
[成型体的制造方法]
以下，对本发明的成型体的制造方法进行说明。本发明的成型体的制造方法是制造下述成型体的方法，所述成型体具备：由含有增强纤维(f1)及基体树脂(A)的纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部、以及直接形成在所述复合材料部的表面且含有热塑性树脂(B)的2根以上凸条的肋部。在本发明的成型体的制造方法中，在模具内配置有含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料的状态下，供给熔融状态的热塑性树脂(B)进行成型。即，本发明的成型体的制造方法，是在通过冲压成型对含有增强纤维及基体树脂的纤维增强复合材料赋形而形成复合材料部时，在同一模具内一体地注射成型热塑性树脂构成的肋部的方法。
本发明的成型体的制造方法，具有下述的复合材料部形成工序和肋部形成工序。
复合材料部形成工序：通过模具对纤维增强复合材料赋形而形成复合材料部的工序。
肋部形成工序：在上述模具内在熔融状态下供给热塑性树脂(B),形成满足下述条件(1)～(5)的肋部的工序。
(1)使任意的肋部或其长轴的延长线与另一肋部或其长轴的延长线在上述复合材料部的表面上交叉。
(2)使肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t为1以上50以下。
(3)使复合材料部的形成肋部的一侧的表面的、肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S满足5×10-3以上且小于8×10-2。
(4)使肋部的平均高度H相对于复合材料部的平均厚度T1之比H/T1为2.5以上13以下。
(5)使至少一根肋部的长度相对于复合材料部的外缘的周长的比例Q为8％以上。
以下，以制造成型体21的情况为例进行说明。
(模具)
作为制造成型体21的模具，可举出例如图13所示的模具2100。
模具2100具备：形成有向上方凸出的凸部2110的下模2112、以及在下面侧设置有凹部2114的上模2116。在下模2112中的凸部2110的上面，形成有：与成型体21的第一肋部212a和第二肋部212b的形状互补的形状的槽部2118、以及用于向槽部2118供给热塑性树脂(B)的树脂流路2120。闭合模具2100时，可形成与成型体21的形状互补的形状的空间(空腔)。
(复合材料部形成工序)
如图13所示，在模具2100中的下模2112的凸部2110上，配置含有增强纤维和基体树脂(A)的片状的纤维增强复合材料230。接着，如图14所示，在配置有纤维增强复合材料230的状态下闭合模具2100，对纤维增强复合材料230赋形而形成复合材料部210。
使用热塑性树脂作为基体树脂(A)的情况下，加热纤维增强复合材料至该热塑性树脂的软化温度以上。另外，热塑性树脂的软化温度，是指：热塑性树脂为结晶性树脂的情况下为热塑性树脂的熔融温度(熔点)，热塑性树脂为非结晶性树脂的情况下为热塑性树脂的玻璃化转变温度，这些都是指依据JIS K7121通过差示扫描热量测定(DSC)法测定的值。
使用热固性树脂作为基体树脂(A)的情况下，加热纤维增强复合材料至该热固性树脂的固化温度以上。另外，热固性树脂的固化温度是指与从常温以升温速度10℃/分钟时可观察到的发热峰的温度相比低10℃的温度，是指通过DSC法测定的值。
作为纤维增强复合材料，可以使用片状的预浸料、将多张该预浸料层叠而成的预浸料层叠体。
本发明中，也可以将纤维增强复合材料加热至软化温度以上或固化温度以上后配置在模具内，也可以在配置在模具内后将纤维增强复合材料加热至软化温度以上或固化温度以上。
加热纤维增强复合材料的方法没有特别限定，例如可举出红外加热器等。
使用热塑性树脂作为基体树脂(A)的情况下，优选赋形时的纤维增强复合材料的温度T(℃)与该热塑性树脂的软化温度TA(℃)之间的关系为TA≤T，TA+10(℃)≤T≤TA+150(℃)，更优选TA+30(℃)≤T≤TA+100(℃)。如果温度T为下限值以上，则能够获得复合材料部与肋部的边界面的粘接强度高的成型体，并且成型时间缩短。如果温度T过高，则合模后直至纤维增强复合材料中的热塑性树脂固化为止的时间增长，生产性下降，有可能会发生容易引起纤维增强复合材料中的热塑性树脂热分解这样的问题。但是如果温度T为上限值以下，则合模后直至纤维增强复合材料中的热塑性树脂固化为止的时间不成问题，并且也容易抑制纤维增强复合材料中的热塑性树脂的热分解。
使用热塑性树脂作为基体树脂(A)的情况下，合模时的模具温度，优选比基体树脂(A)和热塑性树脂(B)的软化温度中较低的一个低5℃以上，更优选低15℃以上。由此，成型体中的基体树脂(A)及热塑性树脂(B)能够被冷却固化，因此容易从模具中脱模。
(肋部形成工序)
如图15所示，在模具2100内，在熔融状态下从树脂流路2120向槽部2118供给热塑性树脂(B)232，在复合材料部210的第一板状部214的第一表面211上，以满足条件(1)～(5)的方式形成第一肋部212a及第二肋部212b。通过将槽部2118的形状形成为与满足条件(1’)～(5’)的第一肋部212a及第二肋部212b的形状互补的形状，可以以满足条件(1)～(5)的方式形成第一肋部212a及第二肋部212b。
在本发明中，优选在将模具合模而对纤维增强复合材料赋形后，暂时打开模具，在该状态下供给热塑性树脂(B)，再次关闭模具，在对热塑性树脂(B)加压的同时与纤维增强复合材料一体成型。例如，使用模具2100制造成型体21的情况下，优选在纤维增强复合材料赋形后，使上模2116从下模2112稍微向上方脱离，在熔融状态下向槽部2118供给热塑性树脂(B)232后再次关闭模具2100进行成型。由此，供给至模具内的热塑性树脂(B)容易被加压，容易在用于形成肋部的槽部内充分填充热塑性树脂(B)。
另外，在这种情况下，从能够降低用于暂时打开模具的能量消耗方面、能够缩短成型时间方面、或者能够简化模具的机械设计方面考虑，优选在将模具合模而对纤维增强复合材料赋形后，模具通过注射热塑性树脂(B)时的注射压而被暂时打开。
本发明的成型体的制造方法中，在肋部形成工序中，也可以供给含有热塑性树脂(B)和数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)的组合物形成肋部。
如上述说明，本发明的成型体的制造方法中，在通过注射成型对纤维增强复合材料赋形而形成复合材料部时，在同一模具内以满足条件(1)～(5)的方式将肋部一体地注射成型。因此，在得到的成型体中，可以抑制产生因在制造时从模具脱模时所施加的力、温度差引起的翘曲。
另外，本发明的成型体的制造方法，在通过注射成型对纤维增强复合材料赋形而形成复合材料部时，只要是在同一模具内将基于热塑性树脂的肋部一体地注射成型的方法即可，并不限定于成型体1的制造方法。例如，也可以是制造成型体11～16、22～26等的除成型体21以外的本发明的成型体的方法。
上述的制造方法是在进行复合材料部形成工序后进行肋部形成工序的方法，但本发明的成型体的制造方法中，也可以同时进行复合材料部形成工序和肋部形成工序。即，本发明的成型体的制造方法中，也可以一边对纤维增强复合材料赋形一边向模具内供给热塑性树脂(B)形成肋部。
以下，通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于下述记载。
[翘曲的评价(模拟)]
(使用软件)
通过使用CAE软件的模拟进行翘曲的评价。基于CAE软件进行计算的求解器为NXNastran(Siemens制)、静态分析模块(SOL101)。模拟模式由以4节点或3节点构成的壳体元素的集合体构成。
(评价方法)
各例的模拟中，为了计算假定成型时部件的温度上升至200℃后冷却至室温(20℃)时的翘曲量，作为负载给予从200℃降低180℃的温度条件。另外，作为限制条件，为完全限制位于复合材料部的中心部的1个节点的条件。该模拟中，将沿着复合材料部的最上方的部分与沿着最下方的部分在厚度方向上的距离(高度)设为翘曲量。在复合材料部为完全的平板状的情况下，翘曲量为0mm。
(评价基准)
翘曲的评价按照下述基准进行。
○：相对于参考例翘曲量的降低率为30％以上。
×：相对于参考例翘曲量的降低率小于30％。
[成型体质量的评价]
对各例的成型体算出由形成肋部带来的质量增加率，按照下述基准进行评价。
○：相对于参考例质量的增加率为20％以下。
×：相对于参考例质量的增加率超过20％。
[强度和成型性的评价]
对各例的成型体中肋部的强度及成型性按照下述基准进行评价。
○：肋部未观察到破裂或缺损，兼顾充分的强度和流动性。
×：肋部观察到破裂或缺损中的至少一种，强度和流动性的至少一方不充分。
[综合评价]
○：翘曲的评价、成型体质量的评价、以及强度和成型性的评价均为“○”。
×：翘曲的评价、成型体质量的评价、以及强度和成型性的评价中至少一个为“×”。
[参考例A1]
将使用下述的预浸料片制造的成型体的翘曲量设为参考，设定模拟中的输入物性值。具体地，将重叠了多张预浸料片而成的层叠体配置在模具内，加热至200℃成型后，1分钟后打开模具，取出仅由纵120mm×横200mm×厚1mm、质量28.8g的平板状的复合材料部构成的成型体。测定该复合材料部中翘曲至最上方的部分与翘曲至最下方的部分在厚度方向上的距离(高度)作为翘曲量，结果为1.32mm。
预浸料片：切断作为增强纤维(f1)的碳纤维(三菱丽阳株式会社制、产品名：PYROFIL(注册商标)TR-50S15L)使其数均纤维长度为25mm，在以使纤维取向随机的方式分散而得到的无规材料中，含浸作为基体树脂(A)的酸改性聚丙烯树脂制的膜(三菱化学社制，产品名：MODIC(注册商标))，形成纤维体积含率(Vf)为35％的预浸料片。
作为模拟中的复合材料部的输入物性值，以可重现纵120mm×横200mm×厚(T1)1mm、质量28.8g的平板状的复合材料部中的上述翘曲量(1.32mm)的方式进行设定。作为具体的输入物性值，将弹性模量设定为28.8GPa、剪切弹性模量设定为1.5GPa、泊松比设定为0.33。另外，关于复合材料部的线性膨胀系数，为了重现上述翘曲量而设定局部偏差，作为复合材料部整体的平均值设为0.44(10-5/℃)。
[实施例A1]
如图1A及图1B所示，对于在平板状的复合材料部110的表面，在对角线上形成有2根第一肋部112a及第二肋部112b的成型体11进行模拟。复合材料部110的尺寸以及输入物性值与参考例A1相同。将第一肋部112a及第二肋部112b的截面形状设为长方形，平均宽度t为1mm、平均高度H为5mm、H/t之比为5.0。另外，SR/S之比为1.94×10-2、H/T1之比为5.0。复合材料部110的质量为28.8g、第一肋部112a及第二肋部112b的合计质量为2.2g，成型体11的合计质量为31.0g。
对于形成肋部的例子中的肋部的输入物性值，采用含有热塑性树脂(B)和增强纤维(f2)的颗粒材料(三菱丽阳社制，产品名：PP-C-20A)的目录值。具体地，作为肋部的长度方向的弹性模量，采用目录的MD方向(流动方向)的值12.3GPa；作为肋部的与长度方向正交的方向的弹性模量，采用目录的TD方向(正交方向)的值3GPa。另外，将剪切模量设为1.5GPa、泊松比设为0.3、MD方向的线性膨胀系数设为0.5(10-5/℃)、TD方向的线性膨胀系数设为12.6(10-5/℃)。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。评价结果示于表1中。
[实施例A2]
如图2所示，与实施例A1同样地，对于在平板状的复合材料部110的表面上形成有4根第一肋部112a～第四肋部112d的成型体12进行模拟。第一肋部112a及第二肋部112b在第二长边110b的中点a6分别与第一长边110a的两端a1、a2连接而成的线上形成V字状。第三肋部112c及第四肋部112d在第一长边110a的中点a5分别与第二长边110b的两端a3、a4连接而成的线上形成倒V字状。复合材料部与肋部的尺寸及质量如表1所示。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表1中。
[实施例A3]
如图3所示，与实施例A1同样地，对于在平板状的复合材料部110的表面上形成有4根第一肋部112a～第四肋部112d的成型体13进行模拟。第一肋部112a及第二肋部112b在将第二长边110b的左端a3与中点a6二等分的点a7分别与第一长边110a的左端a1及中点a5连接的线上形成V字状。第三肋部112c及第四肋部112d在将第二长边110b的中点a6与右端a4二等分的点a8分别与第一长边110a的中点a5及右端a2连接的线上形成V字状。复合材料部与肋部的尺寸及质量如表1所示。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表1中。
[实施例A4]
如图4所示，与实施例A1同样地，对于在平板状的复合材料部110的表面上形成有4根第一肋部112a～第四肋部112d的成型体14进行模拟。对于成型体14，除了将第一肋部112a中自点a7起10mm部分、第二肋部112b中自点a7起10mm部分以及自中点a5起10mm部分、第三肋部112c中自中点a5起10mm部分以及自点a8起10mm部分、第四肋部112d中自点a8起10mm部分削除之外，与成型体13相同。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表1中。
[实施例A5～A7]
除了按表1所示变更复合材料部的平均厚度T1、肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量以外，与实施例A1同样地进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表1中。
[比较例A1]
如图16所示，与实施例A1同样地，对于在平板状的复合材料部110的表面上形成有4根第一肋部112a～第四肋部112d的成型体1111进行模拟。第一肋部112a形成在分别将自第一长边110a的左端a1起12.5mm的位置与自第二长边110b的左端a3起37.5mm的位置连接而成的线上。第二肋部112b形成在分别将自第一长边110a的左端a1起87.5mm的位置与自第二长边110b的左端a3起62.5mm的位置连接而成的线上。第三肋部112c形成在分别将自第一长边110a的右端a2起87.5mm的位置与自第二长边110b的右端a4起62.5mm的位置连接而成的线上。第四肋部112d形成在分别将自第一长边110a的右端a2起12.5mm的位置与自第二长边110b的右端a4起37.5mm的位置连接而成的线上。复合材料部与肋部的尺寸及质量如表1所示。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表1中。
[比较例A2、A3]
除了按表1所示变更肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量以外，与实施例A1同样地进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表1中。
[表1]
如表1所示，在满足条件(1)～(5)(条件(1’)～(5’))的实施例A1～A7中，将因形成肋部而带来的质量增加率抑制为20％以下，并且翘曲量的降低率为30％以上，获得了优异的翘曲抑制效果。
另一方面，不满足条件(1)(条件(1’))的比较例A1、H/t之比过低且不满足条件(2)～(4)(条件(2’)～(4’))的比较例A3中，未能充分获得翘曲抑制效果。H/t之比过高且不满足条件(2)～(4)(条件(2’)～(4’))的比较例A2中，因肋部薄且高，肋部的强度不够充分，不是作为成型品的理想结构。
[参考例A2]
除了将复合材料部的厚度(T1)设为2mm、将质量设为57.6g以外，与参考例A1同样地操作，以重现所制造的成型体的翘曲量(0.66mm)的方式设定模拟的输入物性值。
[实施例A8～A13]
复合材料部的尺寸及输入物性值设为与参考例A2相同，按照表2所示变更肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量，除此以外，与实施例A1同样地操作进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A2为基准而进行。将评价结果示于表2中。
[比较例A4、A5]
复合材料部的尺寸及输入物性值设为与参考例A2相同，按照表2所示变更肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量，除此以外，与实施例A1同样地操作进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A2为基准而进行。将评价结果示于表2中。
[表2]
如表2所示，在满足条件(1)～(5)(条件(1’)～(5’))的实施例A8～A13中，将因形成肋部带来的质量增加率抑制为20％以下，并且翘曲量的降低率为30％以上，获得了优异的翘曲抑制效果。
在H/t之比过低且不满足条件(2)～(4)(条件(2’)～(4’))的比较例A4、A5中，未能充分获得翘曲抑制效果。
[实施例A14～A20]
按照表3所示变更肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量，除此以外，与实施例A1同样地操作进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于如表3中。
[比较例A6～A9]
按照表3所示变更肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量，除此以外，与实施例A1同样地操作进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表3中。
[表3]
如表3所示，在满足条件(1)～(5)(条件(1’)～(5’))的实施例A14～A20中，将因形成肋部带来的质量增加率抑制为20％以下，并且翘曲量的降低率为30％以上，获得了优异的翘曲抑制效果。
在SR/S之比过小且不满足条件(3)(条件(3’))的比较例A6、以及H/T1之比过小且不满足条件(4)(条件(4’))的比较例A8中，未能充分获得翘曲抑制效果。在SR/S之比过大且不满足条件(3)(条件(3’))的比较例A7、以及H/T1之比过大且不满足条件(4)(条件(4’))的比较例A9中，虽然获得了充分的翘曲抑制效果，但成型体的质量增加率大，因此原材料费用较高，不实用。
[实施例A21]
如图5所示，关于切除了成型体11的第一肋部112a与第二肋部112b中相互交叉的部分的成型体15，与实施例A1同样地操作进行模拟。使切断后的4根肋部的长度分别设为87mm，将成型体15的肋部的合计长度相对于成型体11中的肋部的合计长度的比例设为75％。切断后的4根肋部的各自的长度相对于复合材料部110的外缘的周长(640mm)的比例Q为13.7％。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表4中。
[实施例A22]
如图6所示，关于将成型体11的第一肋部112a与第二肋部112b的交点周围的部分、以及分别自两端起14.6mm的部分进行了部分切除的成型体16，与实施例A1同样地操作进行模拟。在成型体16中，在复合材料部110的中央部分，长度29.2mm的肋部在相互的中点交叉。另外，将从中央部分交叉的肋部朝向复合材料部的四个角的放射状的4个肋部的长度分别设为72.9mm。成型体16的肋部的合计长度相对于成型体11中肋部的合计长度的比例为75％。最长的肋部的长度相对于复合材料部110的外缘的周长(640mm)的比例Q为11.4％。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表4中。
[实施例A10]
如图17所示，关于以使成型体11的第一肋部112a和第二肋部112b成为虚线状的方式进行了部分切除的成型体1112，与实施例A1同样地操作进行模拟。在成型体1112中，在复合材料部110的中央部分，长度29.2mm的肋部在相互的中点交叉。另外，从中央部分交叉的肋部朝向复合材料部的四个角的放射状的断续的肋部以4.9mm间隔，且长度为分别4.6mm。复合材料部110的角与最靠近该角的肋部之间的距离也为4.9mm。成型体1112的肋部的合计长度相对于成型体11中肋部的合计长度的比例为75％。最长的肋部的长度相对于复合材料部110的外缘的周长(640mm)的比例Q为4.6％。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表4中。
[实施例A11]
如图18所示，关于以使成型体11的第一肋部112a和第二肋部112b成为虚线状的方式进行了部分切除的成型体1113，与实施例A1同样地操作进行模拟。在成型体1113中，在复合材料部110的中央部分，长度38.9mm的肋部在相互的中点交叉。另外，从中央部分交叉的肋部朝向复合材料部的四个角的放射状的每2个断续的肋部以9.7mm间隔，且各自的长度为24.3mm。并且，隔开9.7mm的间隔，在复合材料部110的角侧残留有从该角起长度19.4mm的肋部。成型体1113的肋部的合计长度相对于成型体11中肋部的合计长度的比例为75％。最长的肋部的长度相对于复合材料部110的外缘的周长(640mm)的比例Q为6.1％。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A1为基准而进行。将评价结果示于表4中。
[表4]
如表4所示，在满足条件(1)～(5)(条件(1’)～(5’))的实施例A21～A22中，将因形成肋部带来的质量增加率抑制为20％以下，并且翘曲量的降低率为30％以上，获得了优异的翘曲抑制效果。
在肋部短且不满足条件(5)(条件(5’))的比较例A10、A11中，翘曲抑制效果不充分。
[参考例A3]
形成在纵280mm×横400mm×厚1.5mm的第一板状部的外缘部设有高度15mm的第二板状部的箱型，除此以外，与参考例1同样地操作而制造成型体，以再现所制造的成型体(238.3g)的翘曲量(1.10mm)的方式设定模拟的输入物性值。
[实施例A23]
如图8所示，关于在箱型的复合材料部210的对角线上形成有2根第一肋部212c及第二肋部212d的成型体22，进行模拟。复合材料部210的尺寸及输入物性值与参考例A3相同。将第一肋部212c及第二肋部212d的截面形状设为长方形状，平均宽度t设为1mm、平均高度H设为15mm、H/t之比设为15.0。另外，SR/S之比设为0.87×10-2，比率H/T1设为10.0。复合材料部210的质量为238.3g、第一肋部212c及第二肋部212d的合计质量为13.9g，成型体11的合计质量为252.2g。
[实施例A24～A32]
按照表5所示变更肋部的平均宽度t、平均高度H、H/t之比、SR/S之比及质量，除此之外，与实施例A23同样地操作进行模拟。
翘曲的评价及成型体质量的评价以参考例A3为基准而进行。将评价结果示于表5中。
[表5]
如表5所示，关于箱型的成型体，在满足条件(1)～(5)(条件(1’)～(5’))的实施例A23～A32中，将因形成肋部带来的质量增加率抑制为20％以下，并且翘曲量的降低率为30％以上，获得了优异的翘曲抑制效果。
[制造例B1：纤维增强复合材料的制造]
将碳纤维(商品名“PYROFIL碳纤维束TR 50S”，三菱丽阳公司制)向一个方向且以平面状并齐，形成目付为78g/m2的纤维片。通过使用酸改性聚丙烯树脂(商品名“ModicP958V”，三菱化学公司制，软化稳定：165℃)作为基体树脂(A)的目付为36g/m2的膜，从两面夹持该纤维片。将它们数次通过压延辊并进行加热和加压，使树脂含浸在纤维片中，制作纤维体积含有率(Vf)为35体积％、厚度120μm的预浸料。接着，使用刻字机(laserck制，L-2500刻字机)，以使与碳纤维的纤维轴所成的角度的绝对值为45°、碳纤维的纤维长度为25mm的方式在所述预浸料上施加切断碳纤维的深度的切口，得到施加切口的预浸料。
接着，将8张获得的施加切口的预浸料以碳纤维的纤维轴方向在平面视图上成0°/45°/90°/135°/135°/90°/45°/0°的方式进行层叠，加热至200℃，通过多级冲压机(神藤金属工业所制压缩成型机，产品名：SFA-50HHO)在200℃的盘面以0.2MPa的压力加热加压2分钟后，在同一压力下冷却至室温，得到厚度为1mm的纤维增强复合材料板。
接着，由所得到的1mm的纤维增强复合材料板，得到由平面图形状为200mm×120mm的矩形的预浸料层叠体构成的纤维增强复合材料。
[实施例B1]
使用图13所例示的模具2100制造图7所例示的成型体21。
如图13所示，在下模2112的凸部2110上配置制造例B1中得到的纤维增强复合材料(纤维增强复合材料230)。接着，如图14所示，通过红外线加热器将纤维增强复合材料加热至210℃后，降下上模2116闭合模具2100，对纤维增强复合材料赋形而形成箱状的复合材料部210。接着，如图15所示，在熔融状态下从树脂流路2120向槽部2118注射填充作为热塑性树脂(B)232的聚丙烯树脂的商品名“Novatec SA06GA”(日本Polypropylene制)，形成第一肋部212a及第二肋部212b，得到成型体21。合模时的模具2100的温度设为80℃。从热塑性树脂(B)的注射填充起1分钟后打开模具2100，取出成型体21。
[比较例B1]
除了未设置槽部2118及树脂流路2120之外，使用与模具2100相同的模具，除了不形成肋部之外，与实施例B1同样地操作制造成型体。
[翘曲的评价]
以目视观察各例中从模具脱模后的成型体，按照以下基准进行评价。
○(良好)：成型体上的翘曲被充分抑制。
×(不良)：成型体上可观察到明显的翘曲。
将实施例B1及比较例B1的评价结果示于表6。
[表6]
实施例B1 比较例B1
翘曲评价 ○ ×
附图标记说明
11～16、21～26 成型体
110、210 复合材料部
111、211 第一表面
112a、212a、212c 第一肋部
112b、212b、212d 第二肋部
112c 第三肋部
112d第四肋部
212e～212j 肋部
214 第一板状部
216、216A 第二板状部
217、217A 弯折部
218 板状部
220 弯曲部
230 纤维增强复合材料
232 热塑性树脂(B)。

Claims (12)

1.一种成型体的制造方法，其是在模具内配置有含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料的状态下，供给熔融状态的热塑性树脂(B)并进行成型，从而获得下述成型体的成型体的制造方法，所述成型体具备：由所述纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部、以及直接形成在所述复合材料部的表面且含有所述热塑性树脂(B)的2根以上的凸条的肋部；
该成型体的制造方法具有：
通过所述模具对所述纤维增强复合材料赋形从而形成所述复合材料部的复合材料部形成工序、以及
在熔融状态下向所述模具内供给所述热塑性树脂(B)，以满足下述条件(1)～(5)的方式形成2根以上所述肋部的肋部形成工序，
(1)使任意所述肋部或其长轴的延长线与另一所述肋部或其长轴的延长线在所述复合材料部的表面上交叉；
(2)使所述肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t为1以上50以下；
(3)使所述复合材料部中形成有所述肋部的一侧的表面中的所述肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S满足5×10-3以上且小于8×10-2；
(4)使所述肋部的平均高度H相对于所述复合材料部的平均厚度T1之比H/T1为2.5以上13以下；
(5)使至少一根所述肋部的长度相对于所述复合材料部的外缘的周长的比例Q为8％以上。
2.根据权利要求1所述的成型体的制造方法，在进行了所述复合材料部形成工序后进行所述肋部形成工序。
3.根据权利要求1所述的成型体的制造方法，同时进行所述复合材料部形成工序和所述肋部形成工序。
4.一种成型体，其具备：由含有增强纤维(f1)和基体树脂(A)的纤维增强复合材料形成的板状的复合材料部、以及直接形成在所述复合材料部的表面且含有热塑性树脂(B)的2根以上的凸条的肋部，
所述成型体满足下述条件(1’)～(5’)；
(1’)任意所述肋部或其长轴的延长线与另一所述肋部或其长轴的延长线在所述复合材料部的表面上交叉；
(2’)所述肋部的平均高度H相对于平均宽度t之比H/t为1以上50以下；
(3’)所述复合材料部中形成有所述肋部的一侧的表面中的所述肋部所占的面积SR相对于该表面的面积S之比SR/S为5×10-3以上且小于8×10-2；
(4’)所述肋部的平均高度H相对于所述复合材料部的平均厚度T1之比H/T1为2.5以上13以下；
(5’)至少一根所述肋部的长度相对于所述复合材料部的外缘的周长的比例Q为8％以上。
5.根据权利要求4所述的成型体，所述增强纤维(f1)的数均纤维长度为1～100mm。
6.根据权利要求4或5所述的成型体，所述复合材料部弯折或弯曲。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的成型体，所述肋部仅由所述热塑性树脂(B)形成。
8.根据权利要求4-6中任意一项所述的成型体，所述肋部由所述热塑性树脂(B)和数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)形成。
9.根据权利要求8所述的成型体，所述肋部中的所述增强纤维(f2)的纤维质量含有率为40质量％以下。
10.根据权利要求4-6中任意一项所述的成型体，所述肋部的根侧部分含有数均纤维长度为1～100mm的增强纤维(f1)，且该肋部的前端部仅由热塑性树脂(B)形成。
11.根据权利要求4-6中任意一项所述的成型体，所述肋部的根侧部分含有数均纤维长度为1～100mm的增强纤维(f1)，且该肋部的前端部由所述热塑性树脂(B)和数均纤维长度小于1mm的增强纤维(f2)形成。
12.根据权利要求11所述的成型体，所述肋部的前端部中的所述增强纤维(f2)的纤维质量含有率为30质量％以下。
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