(57)【要約】  一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材、および、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層からなる複合プリプレグ基材が、（ｉ）前記原料プリプレグ基材を用意する工程と（ｉｉ）用意された原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程とから製造される。前記複合プリプレグ基材の複数枚が、少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在するように積層されなる積層基材。該積層基材を加熱・加圧して成形した繊維強化プラスチック。
2008038591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材が、
（１−ａ）一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに少なくとも部分的に含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を用意する工程、
（１−ｂ）前記工程（１−ａ）において用意されたプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、および
（１−ｃ）前記工程（１−ｂ）において得られた追加樹脂層が形成されたプリプレグ基材に、切り込みを入れて、前記連続している強化繊維を繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な状態とする工程、
により製造される複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項２】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材が、
（２−ａ）一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに少なくとも部分的に含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を用意する工程、
（２−ｂ）前記工程（２−ａ）において用意されたプリプレグ基材に、切り込みを入れて、前記連続している強化繊維を繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な状態とする工程、および、
（２−ｃ）前記（２−ｂ）の工程において得られた繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなるプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、
により製造される複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項３】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材が、
（３−ａ）一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍであり当該長さを有する繊維の端部の位置が長手方向において不揃いな不連続の強化繊維からなる繊維シートを用意する工程、
（３−ｂ）前記工程（３−ａ）において用意された繊維シートに少なくとも部分的にマトリックス樹脂を含浸させ、プリプレグ基材を形成する工程、
（３−ｃ）前記工程（３−ｂ）において得られたプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、
により製造される複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項４】
前記プリプレグ基材に形成される切り込みが、前記強化繊維の配列方向を横切る方向に２乃至５０ｍｍの長さの切り込みが間隔をおいて配列されてなる切り込み列と該切り込み列が前記強化繊維の配列方向に間隔をおいて配列されることにより形成され、前記切り込み列の一つを前記強化繊維の配向方向に移動した際に、最初に切り込み同士が重なる他の切り込み列との間隔が、１０乃至１００ｍｍであり、前記強化繊維の配列方向において隣り合う切り込み列における切り込み位置が、互いに前記強化繊維の配列方向に直交する方向にずれており、かつ、前記強化繊維の配列方向において隣り合う切り込み列における切り込みの端部の位置が、前記強化繊維の配列方向に投影した場合、０．１ｍｍ乃至前記強化繊維の配列方向に直交する方向において隣り合う切り込みのうち短い方の長さの０．１倍の範囲で互いに重なり合っている請求項１または２に記載の複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項５】
前記プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成される前記追加樹脂層が、当該プリプレグ基材の表面の全体、あるいは、その表面の一部に形成され、かつ、形成された追加樹脂層の厚みが、前記強化繊維シートを形成している強化繊維の単繊維の直径乃至前記原料プリプレグ基材の厚みの０．５倍の範囲である請求項１乃至３のいずれかに記載の複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項６】
前記追加樹脂層に、粒子状または繊維状の充填材が配合されている請求項１乃至３のいずれかに記載の複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項７】
前記追加樹脂層を形成する樹脂と前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂とが異なり、かつ、前記追加樹脂層を形成する樹脂の室温乃至樹脂分解温度の範囲における最低粘度が、前記マトリックス樹脂のそれより低い請求項１乃至３のいずれかに記載の複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項８】
前記追加樹脂層を形成する樹脂と前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂とが異なり、かつ、前記追加樹脂層を形成する樹脂の破壊靭性が、前記マトリックス樹脂のそれより高い請求項１乃至３のいずれかに記載の複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項９】
前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂が、熱硬化性樹脂であり、前記追加樹脂層を形成する樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項１乃至３のいずれかに記載の複合プリプレグ基材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法により製造された複合プリプレグ基材の複数枚が、少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在するように積層され、前記各複合プリプレグ基材間において、隣り合う複合プリプレグ基材の少なくとも一部が互いに接着されてなる積層基材。
【請求項１１】
積層された複数枚の複合プリプレグ基材の少なくとも２枚の複合プリプレグ基材における追加樹脂層の厚みが、互いに異なる請求項１０に記載の積層基材。
【請求項１２】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材の複数枚が、少なくとも一方の最表層と積層層間の内少なくとも一つの層間に、追加樹脂層が配置されて積層され、各積層層間において、前記原料プリプレグ基材同士および／または前記原料プリプレグ基材と前記追加樹脂層との境界の少なくとも一部が、接着されて一体化されている積層基材。
【請求項１３】
前記追加樹脂層の内の少なくとも２つ追加樹脂層の厚みが、互いに異なる請求項１２に記載の積層基材。
【請求項１４】
前記積層基材表面の追加樹脂層の厚みが、前記積層基材内部の追加樹脂層のそれよりも厚い請求項１１に記載の積層基材。
【請求項１５】
前記積層基材表面の追加樹脂層の厚みが、前記積層基材内部の追加樹脂層のそれよりも厚い請求項１３に記載の積層基材。
【請求項１６】
前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂が、熱硬化性樹脂であり、前記追加樹脂層を形成する樹脂が、熱可塑性樹脂であって、前記熱可塑性樹脂が積層基材の表面に露出している請求項１０に記載の積層基材。
【請求項１７】
前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂が、熱硬化性樹脂であり、前記追加樹脂層を形成する樹脂が、熱可塑性樹脂であって、前記熱可塑性樹脂が積層基材の表面に露出している請求項１２に記載の積層基材。
【請求項１８】
請求項１０に記載の積層基材を加熱・加圧して得られる繊維強化プラスチックであって、前記積層基材と少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在している繊維強化プラスチック。
【請求項１９】
請求項１２に記載の積層基材を加熱・加圧して得られる繊維強化プラスチックであって、前記積層基材と少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在している繊維強化プラスチック。
【請求項２０】
前記強化繊維の隣り合う不連続状態の繊維の端群の間に、前記追加樹脂層を形成する樹脂が介在している請求項１８に記載の繊維強化プラスチック。
【請求項２１】
前記強化繊維の隣り合う不連続状態の繊維の端群の間に、前記追加樹脂層を形成する樹脂が介在している請求項１９に記載の繊維強化プラスチック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合プリプレグ基材の製造方法、複数枚の複合プリプレグ基材の積層からなる積層基材、および、積層基材から成形された繊維強化プラスチックに関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチック（以降、ＦＲＰと略すこともある）は、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れること、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有することなどから、産業用途においても注目され、その需要は年々高まりつつある。【０００３】
高機能特性を有するＦＲＰの成形方法としては、連続した強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸せしめて製造されるマトリックス樹脂が半硬化状態のプリプレグ基材の複数枚を積層して得られる積層体を、オートクレーブで加熱・加圧することにより、マトリックス樹脂を硬化させ、ＦＲＰを成形するオートクレーブ成形法が、最も一般的に用いられている。【０００４】
このオートクレーブ成形法により得られたＦＲＰは、強化繊維が連続繊維であるため、優れた力学物性を有する。また、連続繊維が、一方向配列など規則的に配列されている場合、プリプレグ基材の配置や配列により、所望とする力学物性を有するＦＲＰの設計が容易であり、製造されるＦＲＰの力学物性のバラツキも小さい。【０００５】
しかしながら、一方で、強化繊維が連続繊維であるため、３次元形状等の複雑な形状を有するＦＲＰを成形することは難しく、従来は、主として、平面形状あるいはそれに近い形状のＦＲＰの製造に限られていた。【０００６】
３次元形状等の複雑な形状を有するＦＲＰの成形に適した成形方法として、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）を用いたプレス成形等がある。この成形法では、通常２５ｍｍ程度に切断されたチョップドストランドにマトリックス樹脂を含浸せしめ、樹脂が半硬化状態のＳＭＣシートを、プレス機を用いて加熱・加圧することによりＦＲＰの成形を行う。多くの場合、加圧前に、ＳＭＣを成形するＦＲＰの形状より小さく切断して成形型上に配置し、加圧により所望とする形状にＳＭＣを引き伸ばして、すなわち、流動させて成形を行う。そのため、その流動により、３次元形状等の複雑な形状にも追従可能となる。【０００７】
しかしながら、ＳＭＣはそのシート化工程において、チョップドストランドの分布ムラ、配向ムラが必然的に生じてしまうため、得られるＦＲＰの力学物性が低下し、そのバラツキが大きくなる問題があった。更には、特に薄物の部材では、成形された部材のソリ、成形された部材の表面に浅い窪み等が発生しやすく、構造材用の部材として用いるには不適な場合が多かった。【０００８】
上述のようなＦＲＰあるいはその製造における欠点を解消することを目的として、連続繊維と熱可塑性樹脂からなるプリプレグ基材に、連続繊維を横切る方向において連続繊維を切断する深さの切れ目を入れることにより、成形時の繊維の流動性を高め、成形品の力学物性のバラツキを小さくするＦＲＰの製造方法が提案されている（特許文献１）。【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のプリプレグ基材は、マトリックス樹脂が溶融粘度の高い熱可塑性樹脂であるにも関わらず、プリプレグ基材に切り込みを入れただけであるため、それを用いて成形しようとする成形品が凹凸部を有する場合、その凹凸部形状に追従した成形ができないだけでなく、プリプレグ基材自体およびプリプレグ基材中の切り目により切断されることにより連続ではなくある長さとされている繊維の流動性が劣る問題を有していた。
【特許文献１】特開昭６３−２４７０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、成形品の成形時におけるプリプレグ基材自体、および／または、プリプレグ基材中の繊維の切り目により連続ではなくある長さとされている繊維が、良好な流動性を有し、成形する成形品の形状への追従性が良好で、成形品を成形する際の成形条件の選択幅が広いプリプレグ基材の製造方法を提供することを目的とする。【００１１】
本発明は、ＦＲＰに成形した場合に優れた力学物性、品質安定性、外観品位を発現する積層基材、および、前記プリプレグ基材あるいは前記積層基材から得られるＦＲＰを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の複合プリプレグ基材の製造方法の一つは、次の通りである。【００１３】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材が、
（１−ａ）一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに少なくとも部分的に含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を用意する工程、
（１−ｂ）前記工程（１−ａ）において用意されたプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、および
（１−ｃ）前記工程（１−ｂ）において得られた追加樹脂層が形成されたプリプレグ基材に、切り込みを入れて、前記連続している強化繊維を繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な状態とする工程、
により製造される複合プリプレグ基材の製造方法。【００１４】
上記課題を解決するための本発明の複合プリプレグ基材の製造方法の他の一つは、次の通りである。【００１５】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材が、
（２−ａ）一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに少なくとも部分的に含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を用意する工程、
（２−ｂ）前記工程（２−ａ）において用意されたプリプレグ基材に、切り込みを入れて、前記連続している強化繊維を繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な状態とする工程、および、
（２−ｃ）前記（２−ｂ）の工程において得られた繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなるプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、
により製造される複合プリプレグ基材の製造方法。【００１６】
上記課題を解決するための本発明の複合プリプレグ基材の製造方法の更に他の一つは、次の通りである。【００１７】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材が、
（３−ａ）一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍであり当該長さを有する繊維の端部の位置が長手方向において不揃いな不連続の強化繊維からなる繊維シートを用意する工程、
（３−ｂ）前記工程（３−ａ）において用意された繊維シートに少なくとも部分的にマトリックス樹脂を含浸させ、プリプレグ基材を形成する工程、
（３−ｃ）前記工程（３−ｂ）において得られたプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、
により製造される複合プリプレグ基材の製造方法。【００１８】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において、前記プリプレグ基材に形成される多数の切り込みが、前記強化繊維の配列方向を横切る方向に２乃至５０ｍｍの長さの切り込みが間隔をおいて配列されてなる切り込み列と該切り込み列が前記強化繊維の配列方向に間隔をおいて配列されることにより形成され、前記切り込み列の一つを前記強化繊維の配列方向に移動した際に、最初に切り込み同士が重なる他の切り込み列との間隔が、１０乃至１００ｍｍであり、前記強化繊維の配列方向において隣り合う切り込み列における切り込み位置が、互いに前記強化繊維の配列方向に直交する方向にずれており、かつ、前記強化繊維の配列方向において隣り合う切り込み列における切り込みの端部の位置が、前記強化繊維の配列方向に投影した場合、０．１ｍｍ乃至前記強化繊維の配列方向に直交する方向において隣り合う切り込みのうち短い方の長さの０．１倍の範囲で互いに重なり合っていることが好ましい。【００１９】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において、前記プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成される前記追加樹脂層が、当該プリプレグ基材の表面の全体、あるいは、その表面の一部に形成され、かつ、形成された追加樹脂層の厚みが、前記強化繊維シートを形成している強化繊維の単繊維の直径乃至前記原料プリプレグ基材の厚みの０．５倍の範囲であることが好ましい。【００２０】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において、前記追加樹脂層に、粒子状または繊維状の充填材が配合されていることが好ましい。【００２１】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において、前記追加樹脂層を形成する樹脂と前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂とが異なり、かつ、前記追加樹脂層を形成する樹脂の室温乃至樹脂分解温度の範囲における最低粘度が、前記マトリックス樹脂のそれより低いことが好ましい。【００２２】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において、前記追加樹脂層を形成する樹脂と前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂とが異なり、かつ、前記追加樹脂層を形成する樹脂の破壊靭性が、前記マトリックス樹脂のそれより高いことが好ましい。【００２３】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において、前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂が、熱硬化性樹脂であり、前記追加樹脂層を形成する樹脂が、熱可塑性樹脂であることが好ましい。【００２４】
上記課題を解決するための本発明の積層基材の一つは、次の通りである。【００２５】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法により製造された複合プリプレグ基材の複数枚が、少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在するように積層され、前記各複合プリプレグ基材間において、隣り合う複合プリプレグ基材の少なくとも一部が互いに接着されてなる積層基材。【００２６】
上記課題を解決するための本発明の積層基材の他の一つは、次の通りである。【００２７】
一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材の複数枚が、少なくとも一方の最表層と積層層間の内少なくとも一つの層間に、追加樹脂層が配置されて積層され、各積層層間において、前記原料プリプレグ基材同士および／または前記原料プリプレグ基材と前記追加樹脂層との境界の少なくとも一部が、接着されて一体化されている積層基材。【００２８】
本発明の積層基材において、積層された複数枚の複合プリプレグ基材の少なくとも２枚の複合プリプレグ基材における追加樹脂層の厚みが、互いに異なることが好ましい。【００２９】
本発明の積層基材において、前記積層基材表面の追加樹脂層の厚みが、前記積層基材内部の追加樹脂層のそれよりも厚いことが好ましい。【００３０】
本発明の積層基材において、前記原料プリプレグ基材を形成する前記マトリックス樹脂が、熱硬化性樹脂であり、前記追加樹脂層を形成する樹脂が、熱可塑性樹脂であって、前記熱可塑性樹脂が積層基材の表面に露出していることが好ましい。【００３１】
上記課題を解決するための本発明の繊維強化プラスチックは、次の通りである。【００３２】
本発明の積層基材を加熱・加圧して得られる繊維強化プラスチックであって、前記積層基材と少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在している繊維強化プラスチック。【００３３】
本発明の繊維強化プラスチックにおいて、前記強化繊維の隣り合う不連続状態の繊維の端群の間に、前記追加樹脂層を形成する樹脂が介在していることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法によれば、一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層が形成される。この追加樹脂層は、製造された複合プリプレグ基材、あるいは、それらが積層されて製造された積層基材を用いて、加熱・加圧下に成形品を製造する工程において、複合プリプレグ基材および／または積層基材の位置変化あるいは形状変化を容易にする。【００３５】
追加樹脂層は、原料プリプレグ基材とは別に用意されるため、追加樹脂層を形成する樹脂の選択は、原料プリプレグ基材におけるマトリックス樹脂との関係において、大幅な制約を受けることなく、比較的自由に、成形品の製造条件、製造の際の繊維の流動状態を考慮して、選定することができる。それがため、成形品の製造工程における複合プリプレグ基材および／または積層基材の良好な流動性、所望とする成形品の形状への追従性、および、成形品の製造条件の選択幅の広域化が、もたらされる。また、従って、優れた力学物性、品質安定性、外観品位を有する繊維強化プラスチックの製造を可能とする。【００３６】
製造される繊維強化プラスチックは、リブや２次曲面などの複雑な形状を有する部材を含む輸送機器（自動車、航空機、艦艇など）の構造部材、産業機械の構造部材、精密機器の構造部材、スポーツ用具（自転車、ゴルフなど）の構造部材などに特に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の複合プリプレグ基材の製造方法により製造された複合プリプレグ基材の複数枚（図では、４枚）を積層した積層基材の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す積層基材を用いて製造された本発明のＦＲＰの概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の複合プリプレグ基材の製造方法において用いられる原料プリプレグ基材の一例の概略平面図である。
【図４】図４は、従来のプリプレグ基材の複数枚（図では、４枚）を積層した積層基材の概略断面図である。
【図５】図５は、図４に示す積層基材を用いて製造された従来のＦＲＰの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：繊維配列方向
２：繊維配列方向を横切る方向
３：強化繊維
４：強化繊維の不連続端群
５：繊維配列方向に投影したときの隣り合う切り込み列における切り込みの端部位置の重なり幅
６：不連続な繊維の繊維長
７：切り込み列
７ａ、７ｂ：切り込み
８：切り込み列
８ａ、８ｂ、８ｃ：切り込み
９：切り込み列
９ａ、９ｂ：切り込み
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ：追加樹脂層
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：層間
１２：金型の下型
１３：強化繊維の隣り合う不連続端群の間の間隔
１３ａ：強化繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙
１４：ボイド
１５：強化繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙に流れ込んだ樹脂
３０：繊維シート
４０：多数の切り込み、または、それらの個別の切り込み
５０：多数の切り込み列、または、それらの個別の切り込み列
ａ：複合プリプレグ基材
ａ’：原料プリプレグ基材
ｂ：積層基材
ｃ：ＦＲＰ
ｄ：従来の積層基材
ｅ：従来のＦＲＰ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本明細書における用語「原料プリプレグ基材」は、一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を意味する。本発明の複合プリプレグ基材の製造方法により製造される複合プリプレグ基材は、原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に追加樹脂層が形成されている点において、原料プリプレグと区別される。用語「繊維シート」は、従来からプリプレグあるいはその製造において広く使用されている樹脂を含浸させる前の多数本の繊維がシート状あるいはテープ状に配列されたシートを意味する。この繊維シートを形成している多数本の繊維は、通常、マトリックス樹脂が塗布されたシート状あるいはテープ状の離型紙の上に、マトリックス樹脂が含浸された状態で、配列されている。【００４０】
マトリックス樹脂は、繊維シートにおいて、多数本の配列繊維の全体に亘り実質的に完全に含浸されていてもよいが、多数本の配列繊維に部分的に含浸されていてもよい。マトリックス樹脂が完全に含浸されていると、複合プリプレグ基材を用いて成形されるＦＲＰにおけるボイド率を確実に小さくすることができるため、マトリックス樹脂が繊維シートに実質的に完全に含浸している原料プリプレグは、本発明の実施において、好ましく用いられる。【００４１】
ここでいう実質的に完全に含浸とは、通常、ボイド率が２％以下の状態を指す。また、部分的に含浸とは、通常、ボイド率が２％を超える状態、または、ボイドを形成している訳ではないが部分的に配列繊維がドライである部分（樹脂が付着していない部分）を有する状態（セミプレグの態様）を指す。なお、本発明に関して用いられる繊維あるいは繊維を含む用語（例えば、「繊維方向」等）における繊維は、特に断らない限り、強化繊維を意味する。【００４２】
図１は、本発明の複合プリプレグ基材の製造方法により製造された複合プリプレグ基材ａの４枚を積層した積層基材ｂの概略断面図である。図１において、４枚の複合プリプレグ基材ａは、積層方向（繊維の配列方向）が９０°ずつずれて、４層積層されて、積層基材ｂを形成している。積層基材ｂは、金型の下型１２の上面に載置されている。図１において、上から２層目、４層目の原料プリプレグ基材ａ’は、中央部において、切り込みにより形成された強化繊維３の不連続端群４を有する。各層間１１ａ、１１ｂおよび１１ｃ、ならびに、上から４層目と下型１２との間には、追加樹脂層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが存在している。以下において、これらの層間、ならびに、これらの追加樹脂層の一つを積層基材ｂにおけるそれらの位置を考慮することなく呼称する場合、それぞれ、層間１１、ならびに、追加樹脂層１０が用いられる。【００４３】
図２は、図１の積層基材ｂを用いて製造された本発明のＦＲＰｃの概略断面図である。ＦＲＰｃは、図１の積層基材ｂに上からプレス圧を加えることにより成形されたものである。図２において、上から２層目、４層目は、中央部で左右に分離し、図１の積層基材ｂの際には隣接していた強化繊維の隣り合う不連続端群４同士の間隔１３が拡がり、間隙１３ａが形成されている。また、図１の積層基材ｂの層間１１ａ、１１ｂ、１１ｃや４層目と下型１２との間にあった追加樹脂層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、図２のＦＲＰｃにおいては、層間や表面に薄く伸ばされるとともに、強化繊維の隣り合う不連続端群４同士の拡がった間隔１３により形成された間隙１３ａに、樹脂１５として流れ込み、隙間１３ａを埋めている。【００４４】
図４は、従来のプリプレグ基材ａ’の４枚を積層した積層基材ｄの概略断面図である。この従来のプリプレグ基材ａ’は、図１に示す原料プリプレグ基材ａ’と同じものであるため、同じ符号ａ’が用いられている。図４において、４枚のプリプレグ基材ａ’は、積層方向（繊維の配列方向）が９０°ずつずれて、４層積層されて、積層基材ｄを形成している。図４において、上から２層目、４層目のプリプレグ基材ａ’は、中央部において、切り込みにより形成された強化繊維３の不連続端群４を有する。【００４５】
図５は、図４の積層基材ｄを用いて製造された従来のＦＲＰｅの概略断面図である。ＦＲＰｅは、図４の積層基材ｄに上からプレス圧を加えることにより成形されたものである。図５において、上から２層目、４層目は、中央部で左右に分離し、図４の積層基材ｄの際には隣接していた強化繊維の隣り合う不連続端群４同士の間隔１３が拡がり、間隙１３ａが形成されている。強化繊維の隣り合う不連続端群４同士の拡がった間隔１３により形成された間隙１３ａに、各層から絞り出たマトリックス樹脂や、隣接層が侵入する。しかし、間隙１３ａに侵入できる樹脂の量は乏しく、間隙１３ａには、ボイド１４が発生している。【００４６】
本発明の複合プリプレグ基材の製造方法により製造される複合プリプレグ基材ａは、不連続の強化繊維３が一方向に配列しており、かつ、原料プリプレグ基材ａ’の表面の少なくとも一方に層状の樹脂層、すなわち、追加樹脂層１０を有する。かかる構成を有することで、以下の効果を奏する。【００４７】
第１に、強化繊維３が一方向に引き揃えられていることにより、強化繊維３の配列方向の制御を、複合プリプレグ基材ａの積層時の配向方向により、行うことができる。このように強化繊維が一方向に配向された複合プリプレグ基材ａであると、所望の力学物性を有するＦＲＰの設計が可能となり、製造されるＦＲＰの品質安定性にも優れる（第１の効果）。【００４８】
第２に、強化繊維３が不連続であることにより、ＦＲＰの成形時に複合プリプレグ基材ａが強化繊維３の配向方向にも流動可能となる。図１において、強化繊維３の幅方向（上から１層目、３層目においては左右方向）に、原料プリプレグ基材ａ’からなる層が伸張する。とともに、強化繊維３の繊維方向（上から２層目、４層目においては左右方向）にも、隣り合う不連続端群４の間の間隔１３が拡がることにより、複合プリプレグ基材ａの全体面積が伸張されるため、優れた成形性（良好な流動性、形状追従性および広い成形条件の選択幅など）を実現することができる（第２の効果）。【００４９】
一方、強化繊維３が連続繊維のみの場合、複合プリプレグ基材ａが繊維配向方向には流動できないため、複雑な形状を有するＦＲＰを形成することはできない。【００５０】
強化繊維３が不連続とは、複合プリプレグ基材ａにおいて、その繊維長が有限長である、すなわち、複合プリプレグ基材ａの繊維配列方向における複合プリプレグ基材ａの全長よりも強化繊維３の長さが短いことを指す。具体的には、強化繊維３の繊維長は、１乃至３００ｍｍの範囲である。好ましい繊維長は、１０乃至１００ｍｍ、より好ましい繊維長は、５乃至３０ｍｍである。繊維長が、１ｍｍ未満の場合は、強化繊維が成形時の流動により、その配向に乱れを生じやすく、力学物性が大きく低下する場合がある。【００５１】
一方、繊維長が、３００ｍｍを越える場合は、繊維長が長すぎて、強化繊維の流動性が悪くなり、力学物性のバラツキが大きくなる場合がある。なお、繊維長が上記の範囲内であれば、ＦＲＰにおいて強化繊維は不連続ではあるが、強化繊維による所望とするＦＲＰの補強効果を発現することができる。不連続で一方向に配列した強化繊維の具体的な態様は、後述される。【００５２】
第３に、原料プリプレグ基材ａ’の表面の少なくとも一方に層状の追加樹脂層１０を有した複合プリプレグ基材ａとすることにより、格段に優れた成形性を実現することができる（第３の効果）。【００５３】
この効果が、前記第２の効果との相乗効果により、格段に大きくなることを見出した点が、本発明の特徴の一つである。強化繊維３が不連続であることだけでは、ＦＲＰの成形時における原料プリプレグ基材ａ’の全体面積の伸張は十分ではない。複数枚の原料プリプレグ基材ａ’を積層して形成する積層基材ｂまたは積層基材ｄの成形性は、原料プリプレグ基材ａ’単独での全体面積の伸張だけではなく、積層された隣接するプリプレグ基材同士の相互作用（層間１１ａ、１１ｂ、１１ｃの摩擦抵抗）にも大きく影響を受けることを見出し、複合プリプレグ基材ａを複数層積層した積層基材ｂの発明がなされた。【００５４】
図１において、積層基材ｂの上側から下方向にプレス圧を加えることで、各層の厚みが薄くなり、強化繊維３の幅方向（上から１層目、３層目においては左右方向）に原料プリプレグ基材ａ’が伸張する。さらに、層間１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して、各層の伸張の差がせん断力となって伝達され、強化繊維３の繊維方向（上から２層目、４層目においては左右方向）に荷重が加わる。【００５５】
図２に示すように、この荷重により、上から２層目、４層目は中央部で左右に分離し、図１の積層基材ｂの際には隣接していた強化繊維の隣り合う不連続端群４同士の間隔１３が形成される。特に、下型１２と上型からなる金型を用いてプレス成形にてＦＲＰを成形する場合、前記要因に加え、原料プリプレグ基材ａ’と下型１２との摩擦抵抗にも大きく影響を受ける。追加樹脂層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが、層間１１、および、原料プリプレグ基材ａ’と下型１２の間に存在することで、原料プリプレグ基材ａ’が、ＦＲＰの成形中に滑りやすくなり、その流動性が向上する。【００５６】
本発明によれば、原料プリプレグ基材ａ’単独の全体面積の伸張と、隣接する複合プリプレグ基材ａ同士と、複合プリプレグ基材ａおよび金型の相互作用との相乗効果により、格段に優れた良好な流動性、形状追従性および広い成形条件の選択幅を実現することができる。【００５７】
このような作用をもたらす追加樹脂層１０は、原料プリプレグ基材ａ’表面の片面に配置されていてもよいし、両面に配置されていてもよい。より低コストに追加樹脂層を導入する場合は前者が好ましく、複合プリプレグ基材の表裏の使い分けをしたくない場合は後者が好ましい。両面に配置しておくと、より高い効果が発現されるため、本発明において好ましい態様と云える。【００５８】
更に上記効果以外にも、かかる追加樹脂層１０を有することにより、ＦＲＰにおいて優れた外観品位およびボイド低減効果を得ることができる（第４の効果）。【００５９】
ＦＲＰの成形時に、図５に示すように、原料プリプレグ基材ａ’が、その隣り合う不連続端群４の間隔１３が拡がることにより、全体面積の伸張をした際に、通常であれば、強化繊維１３の隣り合う不連続端群４の間隔１３が拡がって形成された間隙１３ａに、マトリックス樹脂は存在しない。そのため、他の部分からマトリックス樹脂が絞られて間隙１３ａへと侵入しようとしたり、隣接層が侵入しようとしたりして、間隙１３ａを埋めようとする。【００６０】
しかし、間隙１３ａへと、マトリックス樹脂が絞り出され侵入しようとすることや隣接層が侵入しようとすることは容易ではなく、従来のプリプレグ基材（例えば、特許文献１に記載の原料プリプレグ基材）では、間隙１３ａは樹脂で十分に充填されることなく、間隙１３ａにはボイド１４が形成され易い。このようなボイド１４が、成形されたＦＲＰの表面に存在すると、ＦＲＰの外観品位を著しく損なうだけでなく、ＦＲＰに荷重が作用した際に、ボイド１４が存在する部位において応力集中が生じ、ＦＲＰの力学特性も損なうという致命的な欠点となる。一方、隣接層が間隙１３ａに侵入した場合は、積層されている層がうねり、ＦＲＰの物性低下を招く。【００６１】
これに対し、図２に示すように、原料プリプレグ基材ａ’が少なくとも一方の表面に追加樹脂層１０を有している場合、強化繊維３の隣り合う不連続端群４の間隔１３が拡がって形成された間隙１３ａに、追加樹脂層１０を形成している樹脂が供給される（流れ込む）ため、図５に示されるボイド１４の形成は、確実に抑制される。すなわち、追加樹脂層１０を形成している樹脂が、流入できなかったマトリックス樹脂の穴埋めを行い、ボイド１４の発生を防ぐ樹脂の供給源となる。これは、マトリックス樹脂を絞り出すよりは、追加樹脂層を形成している樹脂が流動する方が遙かに容易であることに起因する。かかる追加樹脂層が、ＦＲＰの外観品位およびＦＲＰのボイド低減に、格段に大きな効果を発現することを見出した点も本発明の特徴の一つである。【００６２】
それ以外の特記すべき効果として、かかる追加樹脂層を有することにより、特に、ＦＲＰの引張強度の向上効果を得ることができる（第５の効果）。複合プリプレグ基材ａは、不連続の強化繊維３から形成されているため、通常であれば、強化繊維３が切れている不連続端群４を起点として破壊する。そのため、連続状の強化繊維を用いたものに比べて、引張強度が低下し易いのが実状であった。【００６３】
一方、特に破壊靭性（追加樹脂層を構成する樹脂自体のモードＩ破壊靭性ＧＩＣ、追加樹脂層を有する複合プリプレグ基材を用いたＦＲＰにおけるモードＩＩ破壊靭性ＧＩＩＣ）に優れる追加樹脂層を有している場合、強化繊維が切断されている箇所に発生する初期クラック発生・進展を最小限に抑制する、および／または、例え初期クラックが発生したとしても、強化繊維の不連続端群とその他（例えば、隣接層）の強化繊維の不連続端群とを連結する層間剥離の進展を抑制することができる。そのため、追加樹脂層を形成する樹脂に適切な破壊靱性を有する樹脂を用いることにより、強化繊維の不連続端群を起点とした破壊を最小限に抑制することができる。その結果、ＦＲＰの引張強度をより高く発現することが可能となる。かかる追加樹脂層が特に引張強度の向上に大きな効果を発現することを見出した点も本発明の特徴の一つである。【００６４】
追加樹脂層を形成している樹脂とマトリックス樹脂とを同一とすることは可能である。この場合、追加樹脂層とマトリックス樹脂とのコンパチビリティの観点、複合プリプレグ基材としての樹脂組成の選択の単純化ができ、製造工程の簡易化ができる。【００６５】
一方、追加樹脂層を形成している樹脂の室温乃至樹脂分解温度の範囲内における最低粘度（以下、最低粘度と略す）が、マトリックス樹脂のそれよりも低い樹脂により追加樹脂層を形成すると、前記第３、４の効果の効果を最大限に発現することができる。なお、原料プリプレグ基材のマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、その室温乃至樹脂分解温度の範囲は、通常、８０乃至１５０℃程度である。かかるマトリックス樹脂の粘度よりも低い粘度の樹脂により追加樹脂層形成することは、本発明の最も好ましい態様の一つと云える。【００６６】
具体的には、追加樹脂層を形成している樹脂の最低粘度が、マトリックス樹脂のそれの４／５以下であることが好ましい。より好ましくは２／３以下、更に好ましくは１／２以下である。最低粘度が低すぎると、追加樹脂層が流れ出てしまって、前記第３、４効果を発現できない場合がある。【００６７】
かかる観点からは、最低粘度は、マトリックス樹脂の１／５００以上であるのが好ましい。より好ましくは１／１００以上である。もちろん、追加樹脂層を形成する樹脂は、マトリックス樹脂との接着性や相溶性などを勘案して選定する必要があり、例えば、同種類の樹脂系における高粘度品と低粘度品との組み合わせなどが挙げられる。なお、マトリックス樹脂の粘度が充分に低い場合は、追加樹脂層の粘度は、マトリックス樹脂のそれよりも低くする必要はなく、マトリックス樹脂の粘度よりも高いものであっても、本発明の効果を発現させることは充分に可能である。【００６８】
樹脂の最低粘度は、昇温速度２℃／分、振動周波数０．５Ｈｚ、パラレルプレート（直径４０ｍｍ）の条件下、室温乃至樹脂分解温度の範囲内における温度と粘度との関係曲線から求めた値である。測定装置としては、Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製粘弾性測定システム拡張型ＡＲＥＳを用いた。樹脂分解温度とは、ＴＧ（熱重量分析）法で窒素雰囲気中で昇温速度１０℃／分で測定した熱減量が３０％を越える温度を指す。【００６９】
別の観点からは、追加樹脂層を形成している樹脂を、マトリックス樹脂の破壊靭性（追加樹脂層を構成する樹脂自体のモードＩ破壊靭性ＧＩＣ、および、追加樹脂層を有する複合プリプレグ基材を用いたＦＲＰにおけるモードＩＩ破壊靭性ＧＩＩＣ）よりも高い破壊靭性を有する樹脂とすることにより、前記第５の効果を最大限に発現することができる。かかるマトリックス樹脂の破壊靭性よりも高い破壊靭性を有する樹脂からなる追加樹脂層を設けることは、本発明の最も好ましい態様の一つと云える。例えば、同種類の樹脂系における高靭性品と低靭性品との組み合わせや、後述の充填材を有する追加樹脂層と充填材を有さないマトリックス樹脂との組み合わせなどにより、この関係を達成することができる。【００７０】
マトリックス樹脂の破壊靭性が充分に高い場合、追加樹脂層を形成する樹脂の破壊靭性は、不必要に高くすることはなく、マトリックス樹脂の破壊靭性よりも低いものであっても、本発明の効果を発現させることは充分に可能である。かかる観点から、追加樹脂層を形成する樹脂自体のモードＩ破壊靭性ＧＩＣは、好ましくは１５０Ｊ／ｍ２以上、より好ましくは２５０Ｊ／ｍ２以上、更に好ましくは４５０Ｊ／ｍ２以上である。なお、破壊靭性ＧＩＣは、単独で考えた場合には、特に上限はない、すなわち、高ければそれに越したことはない。しかし、一般に、破壊靭性ＧＩＣは耐熱性とトレードオフの関係にあり、かかる観点から、１００℃以上の耐熱性を確保するためには、破壊靭性ＧＩＣが、１ｋＪ／ｍ２以下であることが好ましい。【００７１】
追加樹脂層を有する複合プリプレグ基材を用いたＦＲＰにおけるモードＩＩ破壊靭性ＧＩＩＣは、好ましくは１ｋＪ／ｍ２以上、より好ましくは１．５ｋＪ／ｍ２以上、更に好ましくは２ｋＪ／ｍ２以上である。破壊靭性ＧＩＩＣは、単独で考えた場合には、特に上限はない、すなわち、高ければそれに越したことはない。しかし、一般に、破壊靭性ＧＩＩＣは耐熱性とトレードオフの関係にあり、かかる観点から、１００℃以上の耐熱性を確保するためには、破壊靭性ＧＩＩＣが、５ｋＪ／ｍ２以下であることが好ましい。【００７２】
樹脂の破壊靭性ＧＩＣ、は、次の手順で算出した。板状の樹脂硬化物（２±０．１ｍｍ厚、１０±０．５ｍｍ幅、１２０±１０ｍｍ長）を試験片として用いた。試験片から、ＪＩＳ  Ｋ７１６１−１９９４「プラスチック−引張特性の試験方法」に記載の方法に従い、引張弾性率Ｅおよびポアソン比νを測定した。同様に加熱硬化して得られた板状の硬化物（６±０．３ｍｍ厚、１２．７±０．３ｍｍ幅、８０±１０ｍｍ長）から、ＡＳＴＭ  Ｄ５０４５−９９に従って、ＫＩＣを測定した。破壊靭性ＧＩＣは、それぞれ測定された前記引張弾性率Ｅ、前記ポアソン比ν、および、前記ＫＩＣを用いて、（（１−ν）２×ＫＩＣ２）／Ｅの計算式により算出した。測定回数ｎは、１０とした。また、ＦＲＰの破壊靭性ＧＩＩＣは、ＪＩＳ  Ｋ７０８６−１９９３「炭素繊維強化プラスチックの層間破壊靱性試験方法」附属書２に記載の方法に従い、ＥＮＦ試験（端面切り欠き試験片の曲げ試験）により測定した。測定回数ｎは、１０とした。【００７３】
追加樹脂層は、原料プリプレグ基材の表面の全面を覆った状態で存在していてもよく、あるいは、原料プリプレグ基材の表面を部分的に覆った状態で存在していてもよい。全面を覆った状態の追加樹脂層は、例えば、樹脂フィルムにより形成される。部分的に覆った状態の追加樹脂層は、例えば、樹脂からなる繊維状物（不織布、マット、ネット、メッシュ、織物、編物、短繊維群、連続繊維群など）や樹脂からなる粒子状物の散在状態にある粒子状物の集合体により形成される。【００７４】
追加樹脂層は、前記第３または第４の効果をできるだけ高く発現するものが好ましい。中でも樹脂フィルムは、これらの効果を安価にかつ最も高く発現することができるので、好ましい。ＦＲＰにおける強化繊維の配合率を特に高くするといった視点からは、追加樹脂層を形成している樹脂は、粒子状物の集合体であってもよい。粒子状物の集合体であると、フィルム化が困難な樹脂を使用することができるだけでなく、ごく少ない樹脂量で所望の追加樹脂層を形成することができる。【００７５】
粒子状物を用いる場合、粒子状物の平均直径（楕円形の場合は平均短径）は、小さければ小さいほど均一に原料プリプレグ基材の表面に分散させることが可能となるため、粒子状物の平均直径は、１ｍｍ以下が好ましく、２５０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下が更に好ましい。なお、小さくし過ぎてもその効果は飽和するため、かかる観点からは、粒子状物の平均直径は、１μｍ以上であればよい。【００７６】
追加樹脂層の厚さは、強化繊維の単繊維直径乃至原料プリプレグ基材の厚さの０．５倍の範囲であることが好ましい。追加樹脂層の厚さが強化繊維の単繊維直径未満であると、層間の摩擦抵抗が十分でなく、成形性の向上効果が小さくなる場合がある。追加樹脂層の厚さが原料プリプレグ基材の厚さの０．５倍を超えると、ＦＲＰでの繊維配合率が低くなり過ぎて、その軽量化効果を損なう場合がある。より具体的には、強化繊維が炭素繊維であり、原料プリプレグ基材の厚さが一般的な０．１乃至０．６ｍｍの場合、追加樹脂層の厚さは、５乃至３００μｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは、１０乃至８０μｍ、更に好ましくは１５乃至６０μｍの範囲である。【００７７】
追加樹脂層の厚さは、複合プリプレグ基材の断面を光学顕微鏡で観察してランダムに選択した２０箇所の高さ（厚さ）の平均値である。追加樹脂層を形成する樹脂が繊維状または粒子状の集合体である場合は、樹脂がドメインとして存在する箇所の最も高い箇所をランダムに２０点選ぶものとする。【００７８】
追加樹脂層が特にフィルム状に層を形成している場合には、追加樹脂層に充填材が配合されているのが好ましい。かかる充填材の形態としては、例えば、粒子状（楕円状、球状、真球状など）、フレーク状、鱗片状、不連続の短繊維状（チョップド繊維状、ミルド繊維状）などが挙げられる。特に追加樹脂層の形態がフィルム状に層を形成している場合、充填材は、繊維シート状（不織布、マット、ネット、メッシュ、織物、編物、連続繊維群など）の形態とすることもできる。【００７９】
かかる充填材が配合されていると、重量物を運搬する際の丸太やコロが如き挙動を示すことにより（ベアリング効果）、隣接する複合プリプレグ基材同士の層間や複合プリプレグ基材と金型との間の摩擦抵抗を大幅に低減することができ、前記第３または第４の効果を更に高く発現することができる。かかる観点から、充填材は、球状または真球状であるのが更に好ましく、軽量化の面からは、中空球状であるのがとりわけ好ましい。具体的には、無機系粒子（ガラス、カーボン、マイカ等の粒子）、樹脂製粒子（フェノール、ポリアミド、エポキシ樹脂等の粒子）などが例として挙げられる。【００８０】
追加樹脂層自体の破壊靭性を向上させる充填材が、追加樹脂層に配合されていると、ＦＲＰに衝撃や荷重が負荷された際に、エネルギー伝達・吸収やクラック発生・伝播を抑制できる。その結果、複合プリプレグ基材同士の層間での破壊を抑制することができ、前記第５の効果を更に高く発現することができる。【００８１】
かかる観点から、充填材は、追加樹脂層を形成する樹脂やマトリックス樹脂よりも高い破壊靭性を有するものであることが好ましい。具体的には、樹脂製粒子（ポリアミド（特にポリアミド１２）、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリケトン樹脂等の粒子）などが例として挙げられる。【００８２】
かかる樹脂製粒子を用いることにより、追加樹脂層を構成する樹脂自体のモードＩ破壊靭性ＧＩＣを、容易に上述の範囲内とすることができ、あるいは、好ましい値である１５０Ｊ／ｍ２以上、更には、より好ましい値である２５０Ｊ／ｍ２以上に高めることができる。流動性よりも複合プリプレグ基材同士の層間破壊を抑制することに重点を置く場合は、追加樹脂層が繊維シート状（特に不織布）であると、より高い効果を発現することができるため、特に好ましい。【００８３】
不連続で一方向に配列された強化繊維からなる繊維シートの典型的な態様としては、次の３つの態様がある。【００８４】
態様Ａ：  例えば、牽切紡などの紡績手段によって得られる不連続の強化繊維をシート化またはテープ化した態様。【００８５】
態様Ｂ：  不連続の強化繊維（例えば、チョップドファイバー）を一方向に配列させてシート化またはテープ化した態様。【００８６】
態様Ｃ：  連続した強化繊維からなる繊維シートの全面に強化繊維を横切る方向に断続的に有限長の切り込みを入れた態様。【００８７】
態様Ａは、強化繊維の不連続端群を単繊維の単位で揃わないようにランダムに配置して繊維シートを形成することができるため、成形性に僅かに劣るが、極めて高い力学特性、品質安定性を実現することができる。【００８８】
態様Ｂは、強化繊維の不連続端群を複数の単繊維の単位で揃えてある程度は規則正しく配置して繊維シートを形成することができるため、品質安定性に僅かに劣るが、極めて優れた成形性を実現することができる。【００８９】
態様Ｃは、強化繊維の不連続端群を複数の単繊維の単位で揃えて規則正しく配置して繊維シートを形成することができるため、力学特性、品質安定性、成形性のいずれも高いレベルでバランスよく実現することができる。【００９０】
上記各態様は、用途に応じて適宜選択することができるが、中でも力学特性と成形性とのバランスに優れ、簡易に製造することができる態様Ｃが本発明では最も好ましい態様と云える。ここで、態様Ｃについて図面を参照しながらさらに詳細に説明する。【００９１】
図３は、態様Ｃを用いて製造された本発明の複合プリプレグ基材ａの一例の概略平面図である。図３に、多数本の連続した強化繊維３が、図において上下方向（縦方向）の繊維配列方向１をもって配列された繊維シート３０において、繊維配列方向１を横切る方向２、ならびに、繊維配列方向１において、間隔をおいて多数の切り込み４０が強化繊維３に設けられてなる切り込み配列パターンの一例が示されている。多数の切り込み４０は、間隔をおいて強化繊維３の繊維配列方向１を横切る方向２に配列された複数の切り込みからなる切り込み列５０と強化繊維３の繊維配列方向１に間隔をおいて配列された複数の前記切り込み列５０により形成されている。【００９２】
図３を用いてより具体的に説明すると、多数の切り込み４０は、間隔をおいて左右方向２に配列されている複数の切り込み７ａ、７ｂからなる切り込み列７、間隔をおいて左右方向２に配列されている複数の切り込み８ａ、８ｂ、８ｃからなる切り込み列８、および、間隔をおいて左右方向２に配列されている複数の切り込み９ａ、９ｂからなる切り込み列９により形成されている。複数の切り込み列７、８、９により、多数の切り込み列５０が形成されている。一つの切り込み列５０における切り込み４０は、繊維シート３０の幅方向に必要とされる数、あるいは、繊維シート３０の全幅に亘り設けられる。また、切り込み列５０も、繊維シート３０の長手方向に必要とされる数、あるいは、繊維シート３０の全長に亘り設けられる。【００９３】
図３に平面図として描かれている複合プリプレグ基材ａは、図示されている強化繊維３の繊維配列方向を考慮すると、図１において最上部に位置している複合プリプレグ基材ａ、あるいは、上から３層目に位置している複合プリプレグ基材ａの平面図として見ると、図１と図３との関係を理解し易い。また、図３においては、追加樹脂層１０は、繊維シート３０の下側に位置しているため、図示されていない。また、更に、繊維シート３０に含浸されているマトリックス樹脂の図示は、省略されている。図３に示す多数の切り込み４０の切り込み自体およびその配列パターンとしては、次の態様が好ましい。【００９４】
各切り込み列５０において、間隔おいて設けられている各切り込み４０の長さは、２乃至５０ｍｍであることが好ましい。ある切り込み列（例えば、切り込み列７）を強化繊維３の繊維配列方向１に平行移動した際に、最初に切り込み同士が重なる切り込み列（例えば、切り込み列９）との間隔、すなわち、上下端が切り込み（例えば、切り込み７ａ、９ａ）により切断されている強化繊維３の繊維長６が、１乃至３００ｍｍであることが好ましい。【００９５】
隣り合う切り込み列（例えば、切り込み列７と切り込み列８）における各切り込み（例えば、切り込み７ａと切り込み８ａ）の位置が、強化繊維３の繊維配列方向１に直交する方向２において、互いにずれており、かつ、隣り合う切り込み列（例えば、切り込み列７と切り込み列８）における切り込みの端部（例えば、切り込み７ａと切り込み８ａの端部）の位置が、強化繊維３の繊維配列方向１の方向に投影した場合、重なり幅５を有する互いに重なる部分を有していることが好ましい。この重なり幅５が存在することにより、強化繊維３の全てを、その長手方向（繊維配列方向１）において、連続ではない一定の繊維長、例えば、前記１乃至３００ｍｍの繊維長を有する多数本の繊維からなる不連続な繊維とすることができる。【００９６】
図３の複合プリプレグ基材ａでは、２種類の切り込み列、例えば、切り込み列７、８からなり、切り込み４０の形状、寸法および方向が同一で、切り込み４０の方向が強化繊維３の配列方向１の直交方向２である切り込みパターンが、用いられているが、強化繊維３が切り込み４０によって不連続になっていれば、切り込みパターンはこれに限定されない。隣り合う切り込み列における切り込み同士が強化繊維の配列方向１の直交方向２にずれていない場合は、切り込みにより切断されない強化繊維が存在する場合があり、流動性が著しく低下する場合がある。【００９７】
図３に示す複合プリプレグ基材ａでは、隣り合う切り込み列の切り込み同士の前記重なり幅５が、０．１ｍｍ以上、かつ、同じ切り込み列における隣り合う切り込みのうちの切り込み長さが短い方の切り込み長さの０．１倍以下であることが好ましい。重なり幅５が、０．１ｍｍ未満場合、切り込みにより切断されず所望の繊維長より長い強化繊維が存在する場合があり、その繊維が流動性を著しく阻害するため好ましくない。重なり幅５が、隣り合う切り込みのうちの切り込み長さが短い方の切り込み長さの０．１倍を越える場合、任意の１つの切り込みにより切断される繊維本数に対する互いに切り込んでいる繊維本数の割合、すなわち、所望の繊維長さより短い繊維の割合が多くなり、成形されるＦＲＰにおいて、その力学物性の低下が顕著に表れるため好ましくない。なお、隣り合う切り込みのうちの切り込み長さが短い方の切り込みには、複合プリプレグ基材の端部で切り込みが途切れているような場合は、それに含めないものとし、このような場合には、端部にかからない一つ内側の切り込みを採用する。【００９８】
前記態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材ａでは、各切り込み４０の形状、寸法および方向が同一であることが好ましい。切り込みの形状、寸法および方向が２種以上であっても、本発明の効果は得られるが、全て同一であることにより、繊維の流動が均等となるため、繊維の流動性の制御が容易になる。その結果、ＦＲＰにおけるソリの発生も抑制され、かつ、繊維方向の配向制御により、すなわち、複数の複合プリプレグ基材の積層において各層の繊維方向を適切に選定することにより、任意の力学物性を有するＦＲＰの設計が容易になる。【００９９】
前記態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材ａにおいては、切り込み４０が、繊維を横切る方向に沿って等間隔で連続して分布していることが好ましい。等間隔の場合、上記の切り込みの形状、寸法および方向と同様に、繊維の流動が均等となるため、繊維の流動性の制御が容易になる。その結果、ＦＲＰにおけるソリの発生も抑制され、かつ、繊維方向の配向制御により、任意の力学物性を有するＦＲＰの設計が容易になる。【０１００】
前記態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材ａでは、強化繊維が切り込みによって不連続になっていれば、切り込みの形状は、直線状でも、曲線状でも、直線を組み合わせた形状でも、直線と曲線とを組み合わせた形状でもよい。一直線状の切り込みである場合、その切り込みの方向が、繊維方向に斜めであっても、全て繊維方向に直交していてもよい。【０１０１】
特に、前記態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材ａでは、特に、追加樹脂層がフィルム状物である場合は、当該追加樹脂層にも、強化繊維に設けられた切り込みと同一の位置に、切り込みが設けられているのが好ましい。同一の位置に切り込みが設けられていると、追加樹脂層と強化繊維との流動に整合性が得られ易い。切り込みの形成により原料プリプレグ基材中に空気が含まれる場合があるが、追加樹脂層にも同一の位置に切り込みがあると、原料プリプレグ基材中の空気が系外に排出され易くなり、ＦＲＰに成形された際に、ＦＲＰにボイドが形成され難いという利点もある。【０１０２】
追加樹脂層が、フィルム状物でなく、繊維状物や粒子状物などの集合体で形成されている場合は、当該追加樹脂層は空気の透過性を有するため、切り込みの形成により原料プリプレグ基材中に空気が含まれる場合でも、原料プリプレグ基材に形成された切り込みと同じ位置に当該追加樹脂層に切り込みが設けられていなくても、空気の排出には支障がない。むしろ、当該追加樹脂層には、切り込みが設けられていない方が好ましい。当該追加樹脂層に切り込みがなく、当該追加樹脂層が連続していることにより、原料プリプレグ基材における切り込みによる強化繊維の切断箇所における初期クラックの発生の防止、あるいは、初期クラックが発生した場合のその進展を最小限に抑制することができる。また、例え初期クラックが発生したとしても、初期クラックが発生した部位における強化繊維の不連続端群と他の強化繊維の不連続端群、例えば、隣接層における強化繊維の不連続端群とに亘る層間における層間剥離の進展を抑制することができる。その結果、前記第５の効果を最大限に発現させることができる。勿論、切り込みの形成により、原料プリプレグ基材中に空気が含まれることがない場合は、追加樹脂層に切り込みがなくても問題はない。【０１０３】
他方、特に、態様Ａあるいは態様Ｂを用いて製造される複合プリプレグ基材では、原料プリプレグ基材の段階で、不連続の強化繊維に予めマトリックス樹脂を含浸させておくことができる。そのため、追加樹脂層を通じて空気を系外に排出する必要がなく、不連続の強化繊維の端部と同一の位置における追加樹脂層の切り込みは必要なく、追加樹脂層には切り込みがない方が好ましい。追加樹脂層に切り込みが設けられずに連続的に設けられていることにより、積層された隣接する複合プリプレグ基材同士の相互作用（層間の摩擦抵抗）を最小限にすることができ、前記第３の効果、第４の効果を最大限に発現させることができる。【０１０４】
複合プリプレグ基材、特に、態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材では、多数本の配列された強化繊維は、テープ状またはシート状の支持体の表面に密着されているのが好ましい。かかる支持体として、離型性を有するものを選定することにより、マトリックス樹脂がタック性を有する熱硬化性樹脂である場合でも、複合プリプレグ基材を巻物にした場合、巻き上げ層間で複合プリプレグ基材が接着して巻き出しができなくなる現象を防ぐことができる。【０１０５】
特に、態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材のように、強化繊維が切り込みにより切断されていても、支持体により、複合プリプレグ基材としての形態を保持することが可能となり、ＦＲＰに成形する際の賦形時に強化繊維が脱落してバラバラになってしまうことを防ぐことができる。かかる支持体の密着は、マトリックス樹脂がタック性を有する熱硬化性樹脂である場合、マトリックス樹脂の自己接着により可能となる。但し、マトリックス樹脂がタック性を有さない熱可塑性樹脂である場合、追加樹脂層の自己接着により、それが可能となる。【０１０６】
かかるテープ状またはシート状の支持体としては、例えば、クラフト紙や離型紙などの紙類、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂などの樹脂フィルム類、アルミ箔などの金属箔類などが挙げられ、さらに樹脂との離型性を得るために、シリコーン系やフッ素系の離型剤や金属蒸着等が、支持体の表面に付与されていても構わない。【０１０７】
複合プリプレグ基材の厚みは、０．０３乃至１ｍｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは０．０４乃至０．１５ｍｍ、更に好ましくは０．０５乃至０．１２ｍｍ、とりわけ好ましくは０．０６乃至０．１０ｍｍの範囲である。厚みが０．０４ｍｍ未満の場合、必然的に任意の１つの切り込みにより切断される繊維本数が少なくなり、成形時の流動により繊維がうねりを生じやすくなる。また、例えば、厚み２ｍｍのＦＲＰ部材を得るためには、１００層以上の複合プリプレグ基材の積層が必要となり、生産効率の面からも好ましくない。一方、厚みが１ｍｍを越える場合、積層した時に１つの層が受け持つ厚み割合が大きくなり、異方性が顕著に表れ、成形部材にソリ等が生じてしまう可能性がある。【０１０８】
特に、態様Ｃを用いて製造される複合プリプレグ基材のように、連続状の強化繊維で構成されるプリプレグ基材の全面に強化繊維を横切る方向に断続的に有限長の切り込みを入れ、原料プリプレグ基材を作製した場合、切り込みが、原料プリプレグ基材においてその厚みを貫通する態様となるため、力学特性（特に引張強度）の面からは、厚みが薄い方が有利といえる。かかる観点からは、複合プリプレグ基材の強化繊維の目付は、３０乃至３００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、更に好ましくは４０乃至１５０ｇ／ｍ２、とりわけ好ましくは６０乃至１００ｇ／ｍ２である。【０１０９】
本発明で用いられる強化繊維としては、特にその種類に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維（例えば、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維等）、金属繊維またはセラミック繊維、これらの組み合わせ等を用いることができる。中でも、炭素繊維、特にポリアクリロニトリル系（ＰＡＮ系）の炭素繊維は、比強度および比弾性率に優れ、耐吸水性や耐環境性にも優れるので、強度要求の高い航空機や自動車構造部材の強化繊維として好ましく用いられる。【０１１０】
本発明で用いられるマトリックス樹脂としては、原料プリプレグ基材として取り扱うことができ、ＦＲＰとして成形できるものであれば特に限定されない。【０１１１】
本発明で用いられる追加樹脂層を形成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または両者を組み合わせた樹脂を適宜選択して使用することができる。具体的には、以下のものが挙げられる。【０１１２】
追加樹脂層を形成する樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン系樹脂、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリジシクロペンタジエン、ポリカーボネート、ポリメチレンメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルフォルマール、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリアリレート、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリアミドイミド、フェノール、フェノキシ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、更にエラストマー（好ましくはブタジエン・アクリロニトリル、そのカルボン酸またはアミン変性体、フルオロエラストマー、ポリシロキサンエラストマー、）、ゴム（ブタジエン、スチレン・ブタジエン、スチレン・ブタジエン・スチレン、スチレン・イソプレン・スチレン、天然ゴム等）、ＲＩＭ用樹脂（例えばポリアミド６、ポリアミド１２、ポリウレタン、ポリウレア、ポリジシクロペンタジエンを形成する触媒等を含むもの）、環状オリゴマー（ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等を形成する触媒等を含むもの）等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂等を使用することができる。その中でもポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリビニルフォルマール、ポリフェニレンスルフォンが樹脂特性とコストとのバランス、樹脂粘度の設計自由度の点でとりわけ好ましい。【０１１３】
追加樹脂層を形成する樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、例えば、エポキシ、フェノール、ポリベンゾイミダゾール、ベンゾオキサジン、シアネートエステル、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、ユリア、メラミン、ビスマレイミド、アクリル、ポリイミド、ポリアミドイミド等や、これらの共重合体、変性体および２種類以上ブレンドした樹脂、更にエラストマーやゴム成分、硬化剤、硬化促進剤、触媒等を添加した樹脂等を使用することができる。これらの樹脂の常温（２５℃）における樹脂粘度としては、１×１０６Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、この範囲内であれば、所望のタック性およびドレープ性を有する複合プリプレグ基材を得ることができる。【０１１４】
追加樹脂層を形成する樹脂が熱硬化性樹脂であると、複合プリプレグ基材は室温においてタック性を有しているため、該基材を積層した際に上下の該基材と粘着により一体化され、意図したとおりの積層構成を保ったままで成形することができるため、本発明において好ましい態様と云える。また、樹脂粘度における設計自由度が大きいため、上述の最低粘度に関する粘度設計が容易となるため、本発明の効果を最大限に発現させることができる。【０１１５】
以上の観点から、特にフィルム状に層を形成している追加樹脂層を構成する樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を主成分とした樹脂組成物を用いるのが好ましい。もちろん、追加樹脂層が繊維状物や粒子状物などが集合体として層を形成している態様であってもかかる効果は発現するが、フィルム状に層を形成している場合において最大限に発現する。【０１１６】
一方、追加樹脂層を形成する樹脂が熱可塑性樹脂であると、その追加樹脂層がフィルム状に層を形成しているものであると、室温においてタック性を発現しないため、上述の熱硬化性樹脂が如き効果は発現しない。追加樹脂層が繊維状物や粒子状物などが集合体として層を形成しているものであると、高い靭性・接着性（熱可塑性）・ＦＲＰにおける強度向上など、熱可塑性樹脂の特性を活かした追加樹脂層とすることができる。【０１１７】
本発明で用いられるマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物（以下、これらを単に熱硬化性樹脂と略す場合がある）を用いるのが好ましい。マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂またはそれを主成分とする樹脂組成物であると、室温において優れたドレープ性を有するため、例えば、リブを有する凹凸部や二次曲面を有する複雑な形状の成形型で成形する場合、予めその複雑な形状に沿わせた予備賦形を容易に行うことができる。この予備賦形により成形性は向上し、流動の制御も容易になる。【０１１８】
マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であると、室温での予備賦形は困難となる。また、熱硬化性樹脂はタック性を有するため、全ての強化繊維が切り込みにより切断されていてもその形態を保持することが可能であり、賦形時に強化繊維が脱落してバラバラになってしまうという問題を容易に回避できる。なお、上記主成分とは、組成物における当該成分の成分比が５０％を超えるることを云う。【０１１９】
かかる熱硬化性樹脂の中でも、とりわけエポキシが好ましい。マトリックス樹脂がエポキシであると、接着性が高いため、基材同士の接着性やタック性に優れるだけでなく、特にマトリックス樹脂としてエポキシを用いた場合に、高い力学特性を発現することができる。【０１２０】
一方、マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であると、室温においてタック性のない熱可塑性樹脂プリプレグ基材では、複合プリプレグ基材を積層した際に該基材同士が滑るため、成形時に積層構成がずれてしまい、結果として繊維の配向ムラの大きいＦＲＰとなり易い。特に、凹凸部を有する複雑な形状のＦＲＰを成形する際は、その差異が顕著に現れる場合がある。【０１２１】
本発明においては、原料プリプレグ基材のマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であり、追加樹脂層が熱可塑性樹脂であることが好ましい。強化繊維との接着性に優れ、寸法安定性・耐熱性・耐クリープ性に優れた熱硬化性樹脂を樹脂の大部分を占める原料プリプレグ基材のマトリックス樹脂として用いるとともに、靭性に優れた熱可塑性樹脂を層間に配することで、ＦＲＰにおける強度を大きく向上することができる。また、基材同士のタック性も、追加樹脂層として繊維状物（特に不織布が好ましい）や粒子状物の熱可塑性樹脂を用いることで、マトリックス樹脂から染み出た熱硬化性樹脂により、発現できる。【０１２２】
上記具体例を含む複合プリプレグ基材、すなわち、一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材と、該原料プリプレグ基材の少なくとも一方の表面に形成された追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材は、次の製造方法１、製造方法２、あるいは、製造方法３により製造される。【０１２３】
製造方法１：
（１−ａ）一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに少なくとも部分的に含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を用意する工程、
（１−ｂ）前記工程（１−ａ）において用意されたプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、および
（１−ｃ）前記工程（１−ｂ）において得られた追加樹脂層が形成されたプリプレグ基材に、切り込みを入れて、前記連続している強化繊維を繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な状態とする工程、
からなる複合プリプレグ基材の製造方法。【０１２４】
製造方法２：
（２−ａ）一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに少なくとも部分的に含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材を用意する工程、
（２−ｂ）前記工程（２−ａ）において用意されたプリプレグ基材に、切り込みを入れて、前記連続している強化繊維を繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な状態とする工程、および、
（２−ｃ）前記（２−ｂ）の工程において得られた繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなるプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、
からなる複合プリプレグ基材の製造方法。【０１２５】
製造方法３：
（３−ａ）一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍであり当該長さを有する繊維の端部の位置が長手方向において不揃いな不連続の強化繊維からなる繊維シートを用意する工程、
（３−ｂ）前記工程（３−ａ）において用意された繊維シートに少なくとも部分的にマトリックス樹脂を含浸させ、プリプレグ基材を形成する工程、
（３−ｃ）前記工程（３−ｂ）において得られたプリプレグ基材の少なくとも一方の表面に、追加樹脂層を形成する工程、
からなる複合プリプレグ基材の製造方法。【０１２６】
いずれの製造方法においても、原料プリプレグ基材とは別に追加樹脂層が用意されることで、安定した厚みの追加樹脂層を得、確実に原料プリプレグの表面に配置することができる。安定した追加樹脂層の厚みにより、成形時の流動性や強度が安定して発現でき、品質安定性に優れる複合プリプレグ基材を得ることができる。【０１２７】
原料プリプレグ基材のマトリックス樹脂と追加樹脂層の樹脂が同じである場合、原料プリプレグ基材を作る際、マトリックス樹脂を多めに供給することで、プリプレグ基材表面に樹脂を偏在化させることも場合によっては可能である。しかし、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である場合、原料プリプレグ基材中の樹脂含有率が全体的に高くなるだけで、安定して表面に偏在化できないという問題がある。表面に樹脂層が偏在しない場合、本発明の効果は得られない。【０１２８】
マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である場合、樹脂粘度が高いため強化繊維中に樹脂が含浸し難く、樹脂が表面に偏在化しやすいが、この場合は、樹脂が表面に偏在化することにより、プリプレグ中に樹脂の未含浸部が残されている可能性が極めて高い。プリプレグ基材の段階で樹脂の未含浸部分が存在し、しかも粘度の高い熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用いた場合には、ＦＲＰの成形段階において、樹脂の未含浸部分を解消することは難しい。一方、マトリックス樹脂を多めに供給することで、プリプレグ基材表面に樹脂を偏在化させる工程は、工程の安定性が低く、しばしば表面の樹脂層の厚みが変動し、繊維蛇行の原因となる、という問題がある。【０１２９】
上記製造工程（１−ｃ）あるいは（２−ｂ）における切り込みを入れる方法としては、カッターを用いての手作業による方法、裁断機や打抜機により機械的に切り込みを入れる方法、連続繊維の原料プリプレグ基材の製造工程において所定の位置に刃を配置した回転ローラー刃等を介して連続的に切り込みを入れる方法がある。簡易にプリプレグ基材に切り込みを入れる場合には、カッターを用いた手作業が、生産効率を考慮し大量に作製する場合には、裁断機や打抜機または回転ローラー刃等を用いる方法が適している。【０１３０】
本発明の積層基材は、前記複合プリプレグ基材が複数枚積層され、複合プリプレグ基材同士の少なくとも一部が接着されて一体化されており、かつ、積層基材表面の少なくとも一方の表面に追加樹脂層が存在する積層基材である。【０１３１】
本発明の積層基材においては、原料プリプレグ基材のマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であり、追加樹脂層が熱可塑性樹脂であって、熱可塑性樹脂が積層基材の表面に露出していることが好ましい。マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いることで、強化繊維との接着性に優れ、寸法安定性・耐熱性・耐クリープ性に優れるとともに、破壊の起点となりやすい表面の強化繊維の不連続端群に靭性に優れた熱可塑性樹脂が配されていることで、特にＦＲＰにおける強度向上が著しい。【０１３２】
追加樹脂層として繊維状物（特に不織布が好ましい）や粒子状物の熱可塑性樹脂を用いることで、マトリックス樹脂から染み出た熱硬化性樹脂により積層基材表面にタック性を付与できる。また、繊維状物（特に不織布が好ましい）や粒子状物の熱可塑性樹脂からなる追加樹脂層を、特に積層基材の層間に配した場合にも、複合プリプレグ基材がタック性を有するため、積層基材を容易に形成することができる。更には、後述する本発明のＦＲＰに他のＦＲＰを接合する場合、特に他のＦＲＰが熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂としたＦＲＰの場合、本発明のＦＲＰの追加樹脂層と他のＦＲＰとが一体にして強固に接着される。この態様は、本発明の予想外の利点と云える。【０１３３】
本発明の別の態様の積層基材は、強化繊維とマトリックス樹脂とから構成され、強化繊維が不連続で一方向に配列した原料プリプレグ基材の複数層が、その積層層間の内少なくとも一つの層間に追加樹脂層を介して積層され、前記原料プリプレグ基材同士および／または前記原料プリプレグ基材と追加樹脂層の境界の少なくとも一部が接着されて一体化して積層基材を構成し、かつ、少なくとも一方の表面に追加樹脂層を有する。【０１３４】
前記の通り、複合プリプレグ基材を一体化させることにより、ＦＲＰの成形時の取扱性が向上し、設計どおりの積層構成を保ったままで、所望のＦＲＰを成形することができる。この場合、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であると、タック性を有しているため、複数の複合プリプレグ基材を容易に一体化させることが可能となる。【０１３５】
かかる積層基材における複合プリプレグ基材の積層構成としては、所望とするＦＲＰに要求される条件に応じて、適した積層構成とすれば特に制限はない。中でも、［−４５／０／＋４５／９０］Ｓ、［＋６０／０／−６０］Ｓなどのように、疑似等方積層の構成とすると、均等な力学物性が得られ、ＦＲＰでのソリを抑制することができる。【０１３６】
積層基材における追加樹脂層は、積層基材の表面の片面に配置されていてもよいし、両面に配置されていてもよい。ＦＲＰ成形時の複合プリプレグ基材と金型との摩擦抵抗を勘案すると、両面に配置されている態様が好ましい。追加樹脂層は、積層基材における隣接する原料プリプレグ基材同士の層間全てに配置されている必要はなく、必要な層間にのみ配置されていればよい。本発明の効果を最大限に発現するためには、全ての層間に追加樹脂層が配置されていることが好ましい。積層基材の両面、および、全ての層間に追加樹脂層が配置されている態様は、成形性を格段に高く発現することができるため、本発明の最も好ましい態様と云うことができる。【０１３７】
隣接する原料プリプレグ基材同士の層間の複数に追加樹脂層を有し、それら追加樹脂層が異なる厚みを有することが好ましい。更に好ましくは、厚い追加樹脂層と薄い追加樹脂層とが層間に混在する積層基材であることが好ましい。具体的には、原料プリプレグ基材が最も滑らないといけない層間、または、原料プリプレグ基材の全体長さが強化繊維の配列方向に最も伸張しないといけない部位において、より厚い追加樹脂層を配置すると、成形性を向上させたり、強化繊維の不連続端群に形成されるボイドを抑制したりすることができる。かかる態様は、本発明において最も好ましい態様の一つと云うことができる。【０１３８】
隣接する原料プリプレグ基材同士の層間および積層基材表面の少なくとも一方のいずれにも追加樹脂層が配置されている場合、層間よりも積層基材表面における追加樹脂層の方が厚い方が好ましい。これは、原料プリプレグ基材同士の層間においては、上下のいずれの面にも原料プリプレグ基材が存在して樹脂が供給され易いが、積層基材の最表面の場合、上下の一方の面しか原料プリプレグ基材が存在しないため、樹脂が供給され難いためである。また、ＦＲＰの表面品位を高くする観点からも好ましく、かかる態様も本発明において最も好ましい態様の一つと云うことができる。【０１３９】
本発明のＦＲＰは、前記積層基材を加熱・加圧して得られるＦＲＰであって、積層基材と少なくとも一方の表面に存在する追加樹脂層とから構成されている。前記複合プリプレグ基材および積層基材は、加熱・加圧して成形されることにより、本発明の効果を最大限に発現することができる。また、積層基材の表面に追加樹脂層を配することで、表面層の流動性を向上することができ、かつ、品位の良いＦＲＰが得られる。また、後述の通り、他のＦＲＰとの接着性を向上させる機能も付与することができる。【０１４０】
本発明のＦＲＰは、その表面において、追加樹脂層と、他のＦＲＰまたは他の熱可塑性樹脂成形体とが一体となって接着されている成形体の形成に好ましく用いられる。本発明のＦＲＰは、その表面に追加樹脂層を有しているため、その追加樹脂層を介して、他のＦＲＰまたは他の熱可塑性樹脂と強固かつ簡易に接着することができる。本発明のＦＲＰの表面に他のＦＲＰを一体に接着することにより、本発明のＦＲＰ単独では実現が困難な機能、例えば、複雑な形状の形成や、自動車におけるクラスＡ表面など極めて高い表面品位の表面の形成などの機能を付与することができる。【０１４１】
具体的に好ましい態様としては、本発明のＦＲＰの追加樹脂層および他のＦＲＰのマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である態様が挙げられる。両者が熱可塑性樹脂であると、熱可塑性に由来した極めて高い接着力が発現され、本発明のＦＲＰと他のＦＲＰとを強固かつ簡易に接着することができる。【０１４２】
更に好ましくは、本発明のＦＲＰのマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であり、追加樹脂層が熱可塑性樹脂であって、熱可塑性樹脂が積層基材の表面に露出しており、かつ、他のＦＲＰのマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である態様である。他のＦＲＰは、その所望される機能が特に複雑な形状である場合には、例えば、射出成形などで成形された、不連続の強化繊維がランダムに分散したＦＲＰであることが好ましい。【０１４３】
本発明のＦＲＰは、強化繊維の隣接する不連続端群の間の間隙が、追加樹脂層を形成している樹脂により埋められている態様が好ましい。かかる態様であると、ボイド率が低く、また、層のうねりが少なく、強度だけでなく弾性率も向上させることができる。また、ＦＲＰの表面においては、強化繊維の不連続端群付近における浅い窪みの発生を防ぎ、ＦＲＰの表面品位を向上することができる。【０１４４】
本発明のＦＲＰは、前記積層基材を賦型・固化せしめ、後述するように、リブを有する形状または二次曲面を有する形状に成形されていることが好ましい。リブを有したり、二次曲面を有したりする複雑な形状のＦＲＰを成形する場合においてこそ、前記の複合プリプレグ基材および積層基材を用いる意義があり、かかる点が本発明の解決すべき課題の一つである。【０１４５】
前記の複合プリプレグ基材または積層基材を成形するＦＲＰの製造方法としては、プレス成形、オートクレーブ成形、シートワインディング成形などが挙げられる。中でも生産効率が高いプレス成形が好ましい。すなわち、積層基材がプレス成形により薄肉になることで、各層厚みも薄くなる。各層が薄肉になると、強化繊維の不連続端群の厚みも薄くなり、クラックや層間剥離が更に発生し難くなり、結果的にＦＲＰにおける強度を向上することができる。また、ボイドの形成を最小限に抑制することもできる。【０１４６】
かかるプレス成形において、リブを有したり二次曲面を有したりする複雑な形状のＦＲＰをボイドなく外観品位よく成形するためには、前記積層基材をリブおよび／または二次曲面を有する型でプレスするのが好ましい。本発明の積層基材は、前記第１乃至４の効果を発現するものであるため、前記型で単にプレスするだけで、リブを有したり二次曲面を有したりする複雑な形状のＦＲＰをボイドなく成形することができる。かかる点が本発明の特徴の一つである。【０１４７】
本発明の複合プリプレグ基材、積層基材およびこれを用いたＦＲＰの用途としては、強度、剛性、軽量性が要求される、リブや二次曲面などの複雑な形状を有する部材を用いる輸送機器（自動車、航空機、艦艇など）構造部材、産業機械構造部材、精密機器構造部材、スポーツ用具（自転車など）などが好適な用途である。特に好適な用途としては、スポーツ用具としての自転車のクランクやフレームなど、ゴルフのヘッドなど、自動車構造部材としてのドアやシートフレームなど、産業機械構造部材としてのロボットアームなどが挙げられる。【０１４８】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【０１４９】
実施例において、一方向に配列された連続している強化繊維からなる繊維シートとこの繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなるプリプレグ基材に、追加樹脂層を貼着した後、連続している強化繊維に切り込みを入れて複合プリプレグ基材ａを作製する場合において、強化繊維が連続した状態にある前記プリプレグ基材に追加樹脂層を貼着した段階のものを、予備プリプレグ基材と云う。【０１５０】
また、一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートにマトリックス樹脂が含浸されてなるプリプレグ基材で、後から追加樹脂層を貼着して複合プリプレグ基材ａを作製する場合において、強化繊維が不連続な状態にある前記プリプレグ基材を、原料プリプレグ基材と云う。【０１５１】
＜流動性の評価方法＞
複合プリプレグ基材を、直径１００ｍｍの大きさに切り出す。切り出した複合プリプレグ基材を８層で疑似等方に積層し、積層体を用意する。積層体の積層構造は、［−４５／０／＋４５／９０］１Ｓである。３００×３００ｍｍの大きさの平板金型上に、積層体を配置した後、加熱型プレス成形機により、６ＭＰａの加圧のもと、１５０℃×３０分間の条件により、樹脂を硬化せしめる。得られたＦＲＰの直径Ｌ（単位はｍｍ）と、元の直径１００ｍｍとの比率を算出する。比率の算出式は、Ｌ／１００ｍｍである。ＦＲＰの直径Ｌは、最表面の複合プリプレグ基材を基準として測定し、表裏のうちで大きな方を採用する。最表面の複合プリプレグ基材が楕円形になって流動している場合は、その最も大きい長径を採用する。得られる比率により、流動性が評価される。【０１５２】
＜リブ形成性の評価方法＞
複合プリプレグ基材を、強化繊維（炭素繊維）の配向方向（０°方向）と、強化繊維（炭素繊維）の配向方向から右に４５度ずらした方向（４５°方向）に、それぞれ８０ｍｍ×８０ｍｍの大きさに切り出す。切り出した複合プリプレグ基材を８層で疑似等方に積層し、積層体を用意する。積層体の積層構造は、［−４５／０／＋４５／９０］１Ｓである。面積１００×１００ｍｍで、下面に、直線状のリブを形成するための幅１．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、深さ１５ｍｍのキャビティが設けられている上型と上面が平面である下型とからなる金型を用意する。下型の上面に積層体を載置した後、上型を閉じ、加熱型プレス成形機により、６ＭＰａの加圧のもと、１５０℃×３０分間の条件により、樹脂を硬化せしめる。得られたＦＲＰに形成されたリブの高さを測定する。得られる高さの測定値により、リブ形成性が評価される。【０１５３】
＜力学特性の評価方法＞
平板状のＦＲＰより、長さ２５０±１ｍｍ、幅２５±０．２ｍｍの引張強度試験片を切り出す。ＪＩＳ  Ｋ７０７３−１９８８「炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法」に規定する試験方法に従い、標点間距離を１５０ｍｍとし、クロスヘッド速度２．０ｍｍ／分で引張強度を測定する。実施例においては、試験機として、インストロン（登録商標）万能試験機４２０８型を用いた。測定する試験片の数ｎは１０とし、平均値を引張強度とする。さらに、測定値より標準偏差を算出し、その標準偏差を平均値で除することにより、バラツキの指標である変動係数ＣＶ（％）を算出する。【０１５４】
＜樹脂の最低粘度の評価方法＞
昇温速度２℃／分、振動周波数０．５Ｈｚ、パラレルプレート（φ４０ｍｍ）の条件下、温度と粘度との関係曲線から最低粘度を求める。実施例においては、測定装置として、Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製粘弾性測定システム拡張型ＡＲＥＳを用いた。【０１５５】
＜追加樹脂層の厚みの評価方法＞
光学顕微鏡（４００倍）にて断面を直接観察して、厚みを測定する。【０１５６】
＜マトリックス樹脂のＧＩＣ、の評価方法＞
板状の樹脂硬化物（２±０．１ｍｍ厚、１０±０．５ｍｍ幅、１２０±１０ｍｍ長）を試験片として用いる。試験片から、ＪＩＳ  Ｋ７１６１−１９９４「プラスチック−引張特性の試験方法」に記載の方法に従い、引張弾性率Ｅおよびポアソン比νを測定する。同様に加熱硬化して得られた板状の硬化物（６±０．３ｍｍ厚、１２．７±０．３ｍｍ幅、８０±１０ｍｍ長）から、ＡＳＴＭ  Ｄ５０４５−９９に従ってＫＩＣを測定する。ＧＩＣは、それぞれ測定された前記引張弾性率Ｅ、前記ポアソン比ν、および、前記ＫＩＣを用いて（（１−ν）２×ＫＩＣ２）／Ｅの計算式により算出する。測定回数ｎは、１０とする。【０１５７】
＜ＦＲＰのＧＩＩＣの評価方法＞
ＪＩＳ  Ｋ７０８６−１９９３「炭素繊維強化プラスチックの層間破壊靱性試験方法」附属書２に記載の方法に従い、ＥＮＦ試験（端面切り欠き試験片の曲げ試験）により測定する。測定回数ｎは、１０とする。
【実施例１】
【０１５８】
エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製“エピコート（登録商標）”８２８：３０重量部、“エピコート（登録商標）”１００１：３５重量部、“エピコート（登録商標）”１５４：３５重量部）と、熱可塑性樹脂ポリビニルホルマール（チッソ（株）製“ビニレック（登録商標）”Ｋ）５重量部と、硬化剤ジシアンジアミド（ジャパンエポキシレジン（株）製ＤＩＣＹ７）３．５重量部と、硬化促進剤３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレア（保土谷化学工業（株）製ＤＣＭＵ９９）４重量部とを、ニーダーで加熱混練してポリビニルホルマールが均一に溶解した未硬化のエポキシ樹脂組成物１を調整した。このエポキシ樹脂組成物１を、リバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布して１９ｇ／ｍ２の樹脂フィルム１を作製した。【０１５９】
次に、一方向に配列させた炭素繊維（引張強度４，９００ＭＰａ、引張弾性率２３５ＧＰａ）３の両面に樹脂フィルム１を重ね、加熱・加圧（１３０℃、０．４ＭＰａ）することによって樹脂を含浸させ、炭素繊維目付が１２０ｇ／ｍ２、マトリックス樹脂含有率が２４ｗｔ％、プリプレグ基材厚０．１２ｍｍのプリプレグ基材１を作製した。【０１６０】
未硬化のエポキシ樹脂組成物１と同一の樹脂をリバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布して作製した樹脂フィルム（樹脂目付１９ｇ／ｍ２、フィルム厚０．０２ｍｍ）を追加樹脂層１０として、プリプレグ基材１の片表面に貼り合わせて予備プリプレグ基材１（樹脂含有率３２ｗｔ％、プリプレグ基材厚０．１４ｍｍ）を得た。【０１６１】
次いで、得られた予備プリプレグ基材１を、自動裁断機を用いて図３に示すように連続的に切り込みを入れることにより、等間隔で規則的な切り込み４０を有する複合プリプレグ基材１を製造した。【０１６２】
切り込み４０の方向は、繊維３の配列方向１に直交する方向２で、切り込み４０の長さは１０．５ｍｍであり、切り込みが入れられた繊維３の繊維長６は３０ｍｍである。隣り合う切り込み列５０は、繊維３の配列方向１に直交する方向２に１０ｍｍずれている。すなわち、多数の切り込み列５０における切り込みのパターンは、２パターンである。さらに、隣り合う切り込み列５０の切り込み４０が、互いに０．５ｍｍ切り込んでいる。また、任意の１つの切り込みにより切断された繊維３の本数は１８，９００本である。【０１６３】
エポキシ樹脂組成物１の最低粘度は５．５Ｐａ・ｓであり、複合プリプレグ基材１はタック性を有していた。エポキシ樹脂組成物１自体の硬化物（１３０℃×９０分）のモードＩ破壊靭性ＧＩＣは１７４Ｊ／ｍ２であった。【０１６４】
製造された複合プリプレグ基材１から、炭素繊維３の配列方向（０°方向）と、炭素繊維３の配列方向から右に４５度ずらした方向（４５°方向）において、それぞれ２５０×２５０ｍｍの大きさのサイズの複合プリプレグ基材１を切り出した。切り出した複合プリプレグ基材１を、追加樹脂層１０を設けた片表面同士が重なり合わないように、１６層で疑似等方に積層して積層基材１を得た。積層構造は、［−４５／０／＋４５／９０］２Ｓである。積層基材１の厚みは、２．２ｍｍであった。積層基材１を、面積３００×３００ｍｍの平板金型上に配置した後、加熱型プレス成形機により、６ＭＰａの加圧のもと、１５０℃×３０分間の条件により、樹脂を硬化せしめ、面積３００×３００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの平板状のＦＲＰを得た。【０１６５】
得られた平板状ＦＲＰは、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。ソリもなく良好な平面平滑性を有していた。流動性は１．３であり、リブ形成高さは１０ｍｍであった。ＦＲＰの引張強度は３９０ＭＰａ、変動係数ＣＶは６％とバラツキが小さかった。【０１６６】
更に、前記成形条件と同じ条件で、幅８０ｍｍ×長１６０ｍｍ×立壁高２０ｍｍ、二次曲面部の曲率半径（Ｒ）が３ｍｍのトレーを１０回連続して成形した。得られたトレーは、二次曲面部においても、最表面における炭素繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙にも、樹脂がきちんと充填し、樹脂欠損部分がなく、立壁部にシワも発生していない外観品位に優れたＦＲＰが得られた。１０回の成形いずれにおいても同様に品位の高いＦＲＰが得られ、品質安定性が高いことが確認された。
【実施例２】
【０１６７】
エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製“エピコート（登録商標）”８２８：９重量部、“エピコート（登録商標）”１００１：３５重量部、“エピコート（登録商標）”１００４：２０重量部、“エピコート（登録商標）”８０７：３６重量部、）と、熱可塑性樹脂ポリビニルホルマール（チッソ（株）製“ビニレック（登録商標）”Ｋ）５重量部と、硬化剤ジシアンジアミド（ジャパンエポキシレジン（株）製ＤＩＣＹ７）４．５重量部と、硬化促進剤３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレア（保土谷化学工業（株）製ＤＣＭＵ９９）３重量部とを、ニーダーで加熱混練してポリビニルホルマールが均一に溶解した未硬化のエポキシ樹脂組成物２（樹脂最低粘度３．４Ｐａ・ｓ）を調整した。【０１６８】
このエポキシ樹脂組成物２を用いて、実施例１と同様の方法で、プリプレグ基材２（炭素繊維の引張強度４，９００ＭＰａ、引張弾性率２３５ＧＰａ、炭素繊維目付１５０ｇ／ｍ２、マトリックス樹脂含有率２４ｗｔ％、プリプレグ基材厚０．１４ｍｍ）を作製した。【０１６９】
一方において、エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製“エピコート（登録商標）”８２８：３５重量部、“エピコート（登録商標）”１００１：３０重量部、“エピコート（登録商標）”１５４：３５重量部）と、熱可塑性樹脂ポリビニルホルマール（チッソ（株）製“ビニレック（登録商標）”Ｋ）３重量部と、硬化剤ジシアンジアミド（ジャパンエポキシレジン（株）製ＤＩＣＹ７）３．５重量部と、硬化促進剤３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレア（保土谷化学工業（株）製ＤＣＭＵ９９）３重量部とを、ニーダーで加熱混練してポリビニルホルマールが均一に溶解した最低粘度１．５Ｐａ・ｓの未硬化のエポキシ樹脂組成物３を調整した。【０１７０】
プリプレグ基材２の両表面に、マトリックス樹脂よりは低粘度の未硬化のエポキシ樹脂組成物３をリバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布して作製した樹脂フィルム（樹脂目付１９ｇ／ｍ２、フィルム厚０．０２ｍｍ）を、追加樹脂層として、それぞれ貼り合わせて、予備プリプレグ基材２（樹脂含有率３１ｗｔ％、プリプレグ基材厚０．１８ｍｍ）を得た。【０１７１】
予備プリプレグ基材２を用いた以外は、実施例１と同様にして、複合プリプレグ基材２およびそれを用いた積層基材２を得て、積層基材２を用いて平板状ＦＲＰを成形した。本実施例での複合プリプレグ基材２は、両面に追加樹脂層が配置されているため、表裏の使い分けなく積層することができ、効率よく積層できた。【０１７２】
得られた平板状ＦＲＰは、実施例１と同様に、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。また、ＦＲＰは、ソリもなく、良好な平面平滑性を有していた。成形性に関しては、流動性は１．５、リブ形成高さは１５ｍｍであり、成形時にキャビティの頂部上限まで複合プリプレグ基材２が充填したことが確認された。ＦＲＰの引張強度は４１０ＭＰａと、実施例１に比べて、炭素繊維配合率が高いために、高くなり、変動係数ＣＶは９％であった。
【実施例３】
【０１７３】
エポキシ樹脂（住友化学工業（株）製ＥＬＭ４３４：９０重量部、大日本インキ化学工業（株）製エピクロン８３０：１０重量部）と、熱可塑性樹脂ポリエーテルスルフォン（住友化学工業（株）製スミカエクセルＰＥＳ５００３Ｐ）１５重量部と、硬化剤４，４‘ジアミノジフェニルスルフォン（住友化学工業（株）製スミキュアＳ）３５重量部とを、ニーダーで加熱混練してポリエーテルスルフォンが均一に溶解した未硬化のエポキシ樹脂組成物４（樹脂最低粘度０．４Ｐａ・ｓ）を調整した。【０１７４】
このエポキシ樹脂組成物４を用いて、実施例１と同様の方法で、プリプレグ基材３（炭素繊維の引張強度５，４００ＭＰａ、引張弾性率２９４ＧＰａ、炭素繊維目付１５０ｇ／ｍ２、マトリックス樹脂含有率２５ｗｔ％、プリプレグ基材厚０．１４ｍｍ）を作製した。【０１７５】
このプリプレグ基材に切り込みを入れ、切り込みを入れた原料プリプレグ基材の片表面のみに、未硬化のエポキシ樹脂組成物４と同一の樹脂組成物と充填材としてのポリアミド１２球状粒子（レーザー回折・散乱式によるメジアン径（Ｄ５０）７μｍ）とを、予め加熱混練して得た樹脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布して作製した樹脂フィルム（樹脂目付４０ｇ／ｍ２、フィルム厚０．０４ｍｍ、樹脂フィルム中にポリアミド１２球状粒子を１３ｇ／ｍ２含む）を追加樹脂層として、貼り合わせて、複合プリプレグ基材３（樹脂含有率３５ｗｔ％、プリプレグ基材厚０．１８ｍｍ）を得た。【０１７６】
複合プリプレグ基材３を用い、樹脂の硬化条件を１８５℃×１２０分間に替えた点以外は、実施例１と同様に、複合プリプレグ基材３および積層基材３を得て、平板状ＦＲＰに成形した。エポキシ樹脂組成物４自体および追加樹脂層を形成する樹脂自体の硬化物（１８０℃×１２０分）のモードＩ破壊靭性ＧＩＣは、それぞれ１２４Ｊ／ｍ２、５９０Ｊ／ｍ２であった。【０１７７】
得られた平板状ＦＲＰは、実施例１と同様に、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。また、ＦＲＰは、ソリもなく、良好な平面平滑性を有していた。但し、ＦＲＰの外観品位は、実施例１におけるＦＲＰに比べ若干劣った。成形性に関しては、流動性は１．４、リブ形成高さは１５ｍｍであり、成形時にキャビティの頂部上限まで複合プリプレグ基材２が充填したことが確認された。ＦＲＰの引張強度は４９０ＭＰａと非常に高くなり、変動係数ＣＶは８％であった。ＦＲＰのモードＩＩ破壊靭性ＧＩＩＣは２．４ｋＪ／ｍ２であった。【０１７８】
実施例１と同様にして、１０回連続して成形したトレーは、二次曲面部においても、最表面における炭素繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙にも、樹脂がきちんと充填し、樹脂欠損部分がなく、立壁部にシワも発生していない外観品位に優れたＦＲＰが得られた。実施例１と同様に、１０回連続して同程度の品位の高いＦＲＰが得られ、品質安定性が高いことが確認された。
【実施例４】
【０１７９】
炭素繊維目付を８０ｇ／ｍ２にした点、積層基材の構成を［−４５／０／＋４５／９０］３Ｓにした点以外は、実施例１と同様にして、平板状のＦＲＰを得た。【０１８０】
得られた平板状ＦＲＰは、実施例１と同様に、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。また、ＦＲＰは、ソリもなく、良好な平面平滑性を有していた。流動性は１．４であり、リブ形成高さは１５ｍｍであった。ＦＲＰの引張強度は４２０ＭＰａ、変動係数ＣＶは５％とバラツキが小さかった。
【実施例５】
【０１８１】
未硬化のエポキシ樹脂組成物１を用いたプリプレグ基材に樹脂フィルムを貼り合わせずに、プリプレグ基材に切り込みを入れ、切り込みを入れた原料プリプレグ基材を１６層で疑似等方に積層して積層体を得た。積層体の積層構成は、［−４５／０／＋４５／９０］２Ｓである。この積層体を得る際に、積層体の両表面、４層目、８層目および１２層目に、未硬化のエポキシ樹脂組成物１と同一の樹脂と、充填材としてエポキシシランカップリング処理を施したガラス球状粒子（平均直径１５μｍ）とを、予め加熱混練して得た樹脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布して作製した樹脂フィルム（樹脂目付２５ｇ／ｍ２、フィルム厚０．０２５ｍｍ、樹脂フィルム中にエポキシシランカップリング処理を施したガラス球状粒子を１０ｇ／ｍ２含む）を合計５枚貼り合わせて積層基材を得た点以外は、実施例１と同様に、積層基材を得て、平板状ＦＲＰに成形した。【０１８２】
得られた平板状ＦＲＰは、実施例１と同様に、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。ＦＲＰは、ソリもなく、良好な平面平滑性を有していた。成形性に関しては、流動性は１．３、リブ形成高さは１０ｍであった。但し、ＦＲＰの外観品位は、実施例１のＦＲＰに比べ若干劣った。ＦＲＰの引張強度は４００ＭＰａ、変動係数ＣＶは６％とバラツキが小さかった。
【実施例６】
【０１８３】
未硬化のエポキシ樹脂組成物１と、強化繊維として連続状の炭素繊維に替えて牽切紡によるスライバーヤーン（繊維長１０ｍｍ乃至１５０ｍｍ）を用いた点、追加樹脂層として、樹脂フィルムに替えて未硬化のエポキシ樹脂組成物１をスプレーコーティングにて粒子状に配置した点（樹脂目付１０ｇ／ｍ２、フィルム厚０．０３ｍｍ）、切り込みを入れない点以外は、実施例１と同様にして、複合プリプレグ基材および積層基材を得て、平板状ＦＲＰに成形した。【０１８４】
実施例１と同様に、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。ＦＲＰは、ソリもなく、良好な平面平滑性を有していた。成形性に関しては、流動性は１．３、リブ形成高さは６ｍｍであった。ＦＲＰの引張強度は６３０ＭＰａと非常に高くなり、変動係数ＣＶは５％であった。
【実施例７】
【０１８５】
実施例１の原料プリプレグ基材１に追加樹脂層を付与する前に、実施例１と同様に、自動裁断機を用いて図３に示すように、連続的に切り込みを入れ、等間隔で規則的な切り込みを有する原料プリプレグ基材１を得た。次に、追加樹脂層として、共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）ＣＭ４０００、ポリアミド共重合体、融点１５５℃）を、メルトブローにより、単位面積あたりの樹脂重量２０ｇ／ｍ２となる不織布を作製した。この不織布を、切り込みを有する原料プリプレグ基材１の片面に、常温にて、ニップローラーを通過させて、押し付けることで一体化し、複合プリプレグ基材を得た。【０１８６】
得られた複合プリプレグ基材を、実施例１と同様にして、積層して積層基材を得た。マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂からなるプリプレグ基材面と、追加樹脂層である不織布面がそれぞれ接着され層間を形成した。追加樹脂層が不織布なので、マトリックス樹脂が染み出すことで複合プリプレグ基材はタック性を有し、実施例１と同様に、良好な積層作業状態が得られた。実施例１と同様にして、ＦＲＰの成形を行った。追加樹脂層として熱可塑性樹脂を用いているため、型温を１００℃程度まで冷却して脱型した。【０１８７】
得られた平板ＦＲＰは、実施例１と同様に、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ十分に流動していた。ＦＲＰは、ソリもなく、良好な平面平滑性を有していた。流動性は１．３、リブ形成高さは１２ｍｍまで充填した。ＦＲＰの引張強度は４６０ＭＰａと非常に高くなり、変動係数ＣＶは５％であった。
【実施例８】
【０１８８】
実施例７で得られた平板ＦＲＰを射出成形用の金型に挿入し、他のＦＲＰとして炭素繊維を混練したポリアミド６のペレット（東レ（株）製“トレカ”（登録商標）ペレット、炭素繊維重量配合率２０ｗｔ％、不連続の炭素繊維がランダムに分散、繊維長０．２ｍｍ）を、平板ＦＲＰの追加樹脂層が配置された表面に射出成形し、平板ＦＲＰ上に他のＦＲＰで複雑形状のＴ字型リブを形成した。平板ＦＲＰ中の追加樹脂層と、他のＦＲＰである炭素繊維配合ポリアミド６とは一体となって接着されており、両者の垂直接着強度（フラットワイズ剥離強度）は１０ＭＰａ以上と、極めて高い接着性を示した。
【実施例９】
【０１８９】
実施例７で得られた積層基材の追加樹脂層が配置された面上に、他の熱可塑性樹脂としてポリカーボネートのシート（ＧＥプラスチックス社製“Ｌｅｘａｎ”（登録商標）ＳＬＸ）を積層して、１ＭＰａの加圧のもと、１１０℃×９０分間の条件により硬化せしめ、表面にシートが接着された極めて表面品位に優れた平板状のＦＲＰを得た。積層基材は、平板ＦＲＰとして成形されると同時に、追加樹脂層は強化繊維中に入り込み、かつ、他の熱可塑性樹脂成形体であるポリカーボネートのシートと一体になって接着されていた。両者のＩＳＯ４５８７に基づく接着強度（せん断剥離強度）は５ＭＰａ以上と、高い接着性を示した。
【比較例１】
【０１９０】
予備プリプレグ基材３に追加樹脂層として樹脂フィルムを配置しない点以外は、実施例３と同様にして、平板状のＦＲＰを得た。
【０１９１】
得られた平板状ＦＲＰは、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。流動性は１．２、リブ形成高さは５ｍｍであり、実施例１および３のＦＲＰに比べて劣った。ＦＲＰの引張強度は３９０ＭＰａ、変動係数ＣＶは６％と、実施例１とほぼ同等の力学特性であった。モードＩＩ破壊靭性ＧＩＩＣは０．９ｋＪ／ｍ２であった。
【０１９２】
実施例１と同様にして得られたトレーは、立壁部の接する二次曲面部にはシワが発生していなかったが、最表面における炭素繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙にマトリックス樹脂の欠損部分が１０回中１０回とも部分的に発生し、実施例１および３よりも外観品位に若干劣った。
【比較例２】
【０１９３】
実施例１と同様のエポキシ樹脂を使用し、同様の工程を用いて、炭素繊維目付が１２０ｇ／ｍ２、マトリックス樹脂含有率３２ｗｔ％のプリプレグ基材４を作製した。マトリックス樹脂は満遍なく強化繊維中に含浸されており、表面に樹脂層が局在化した様子は見られなかった。
【０１９４】
このプリプレグ基材４は追加樹脂層を付与せずに、実施例１と同様に、自動裁断機を用いて、図３に示すように、連続的に切り込みを入れ、等間隔で規則的な切り込みを有するプリプレグ基材４を得た。追加樹脂層を付与しない以外は、実施例１と同様にして、平板状のＦＲＰを得た。
【０１９５】
得られた平板状ＦＲＰは、炭素繊維のうねりを伴うことなく、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。流動性は１．２、リブ形成高さは８ｍｍであり、実施例１および３に比べて劣った。ＦＲＰの引張強度は３７０ＭＰａ、変動係数ＣＶは５％と、実施例１とほぼ同等かそれ以下の力学特性であった。
【０１９６】
実施例１と同様にして得られたトレーは、立壁部の接する二次曲面部にはシワが発生していなかったが、最表面における炭素繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙にマトリックス樹脂の欠損部分が１０回中５回部分的に発生し、実施例１および３のＦＲＰよりも外観品位に若干劣った。
【比較例３】
【０１９７】
実施例７で用いた熱可塑性樹脂からなる不織布をマトリックス樹脂として用いた。実施例１と同様の炭素繊維に対して、炭素繊維目付が１２０ｇ／ｍ２となるようシート状に一方向に引き揃え、２０ｇ／ｍ２となる不織布を片面に２枚ずつ計４枚積層し、１６０℃に温調したニップローラーでマトリックス樹脂を低粘度化させ、含浸させた。このようにしてマトリックス樹脂含有率４０ｗｔ％のプリプレグ基材５を作製した。マトリックス樹脂はプリプレグ基材５の表面に局在化しているが、厚みは一定でなく、繊維もうねっていた。プリプレグ基材５を切断して断面を見ると、厚み中央部に、樹脂の未含浸部が観察された。
【０１９８】
プリプレグ基材５は、追加樹脂層を付与せずに、実施例１と同様に、自動裁断機を用いて、図３に示すように、連続的に切り込みを入れ、等間隔で規則的な切り込みを有するプリプレグ基材５を得た。タック性がないので、実施例１と同様の積層構成にただ重ね、赤外線ヒーター（ＩＲヒーター）により１８０℃に予熱した後、７０℃に温調したプレスでコールドプレスし、平板状ＦＲＰを得た。
【０１９９】
得られた平板状ＦＲＰは、若干炭素繊維がうねっていたものの、ＦＲＰ端部まで炭素繊維が均等かつ充分に流動していた。ＦＲＰの引張強度は２５０ＭＰａ、変動係数ＣＶは８％と、実施例１および３のＦＲＰに比べ非常に低い力学特性であった。樹脂の未含浸部分の存在が原因と考えられる。
【０２００】
実施例１のトレーを平板状ＦＲＰと同様の条件で成形した。立壁部の接する二次曲面部にはシワが発生していなかったが、最表面における炭素繊維の隣り合う不連続端群の間の間隙にマトリックス樹脂の欠損部分が１０回中８回部分的に発生し、実施例１および３のＦＲＰよりも外観品位に若干劣った。
【比較例４】
【０２０１】
比較例１で得られた積層基材を用いる以外は、実施例９と同様に、平板状のＦＲＰを得た。得られたＦＲＰは、他の熱可塑性樹脂成形体であるポリカーボネートのシートと一体になっていたが、手で剥せる程度の低い接着強度（せん断剥離強度）で、接着性に劣った。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明によれば、一方向に配列された繊維長が１乃至３００ｍｍの不連続な強化繊維からなる繊維シートと該繊維シートに含浸されたマトリックス樹脂とからなる原料プリプレグ基材の複数枚が、少なくとも一方の最表層と積層層間の内少なくとも一つの層間に、追加樹脂層が配置されて積層され、各積層層間において、前記原料プリプレグ基材同士および／または前記原料プリプレグ基材と前記追加樹脂層との境界の少なくとも一部が、接着されて一体化されている積層基材、ならびに、該積層基材から成形されるＦＲＰが、提供される。【０２０３】
また、本発明によれば、前記積層基材を構成する前記原料プリプレグ基材とその少なくとも一方の表面に設けられた前記追加樹脂層とからなる複合プリプレグ基材の製造方法が提供される。【０２０４】
本発明の積層基材は、積層された前記原料プリプレグ基材の層間と積層基材の少なくとも一方の表面とに、前記追加樹脂層を有し、かつ、前記原料プリプレグ基材における強化繊維が不連続な繊維であるため、この積層基材を用いてＦＲＰ成形品を製造する成形工程において、所望とする成形品の形状に追従して、不連続な繊維、追加樹脂層を形成している樹脂、更には、原料プリプレグ基材のマトリックス樹脂が、流動可能である。その結果、所望とする成形品、特に、複雑な形状を有する成形品の製造が容易となる。【０２０５】
製造される成形品は、リブや２次曲面などの複雑な形状を有する部材を含む輸送機器（自動車、航空機、艦艇など）の構造部材、産業機械の構造部材、精密機器の構造部材、スポーツ用具（自転車、ゴルフなど）の構造部材などに特に好適に用いられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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