(57)【要約】外観、耐溶剤性、耐水性、耐熱性に優れた繊維強化プラスチック成形体、ならびに、上記繊維強化プラスチック成形体を容易な成形加工で与えることができる繊維強化プラスチック成形体用基材および繊維強化プラスチック成形体の製造方法を提供する。強化繊維とマトリックス熱可塑性樹脂を含む繊維強化層、熱可塑性樹脂を含む表面層、および、上記繊維強化層と上記表面層との間に上記表面層に含まれる熱可塑性樹脂よりも溶融温度が高い耐熱性熱可塑性樹脂繊維を含む不織布である隔離層を含み、上記表面層の体積目付けＷ１と上記隔離層の体積目付けＷ２の比Ｗ１／Ｗ２が１．３／１〜３．５／１である、繊維強化プラスチック成形体用基材、上記各層を積層して加熱加圧成形することを含む繊維強化プラスチック成形体の製造方法、ならびに、上記基材を用いて製造される、または上記製造方法により得られる繊維強化プラスチック成形体。
2019073707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化層と表面層とを含む繊維強化プラスチック成形体用基材であって、
前記繊維強化層と前記表面層との間に隔離層を含み、
前記繊維強化層は強化繊維とマトリックス熱可塑性樹脂とを含み、
前記表面層は熱可塑性樹脂を含み、
前記隔離層は、前記表面層に含まれる熱可塑性樹脂よりも溶融温度が高い耐熱性熱可塑性樹脂繊維を含む不織布であり、
前記表面層の体積目付けＷ１と前記隔離層の体積目付けＷ２の比Ｗ１／Ｗ２が１．３／１〜３．５／１である、繊維強化プラスチック成形体用基材。
【請求項２】
前記表面層に含まれる熱可塑性樹脂と前記繊維強化層に含まれるマトリックス熱可塑性樹脂とが同一である請求項１に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
【請求項３】
前記表面層がポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、およびポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種を含み、
前記耐熱性熱可塑性樹脂繊維がポリエーテルイミド繊維、ポリアラミド繊維、またはポリアミドイミド繊維である請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
【請求項４】
前記表面層が難燃剤を含み、前記耐熱性熱可塑性樹脂繊維が難燃性繊維であり、前記繊維強化層が難燃剤を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
【請求項５】
熱可塑性樹脂を含むフィルムまたは不織布である表面シートと、前記熱可塑性樹脂よりも溶融温度が高い耐熱性熱可塑性樹脂繊維を含む不織布である隔離シートと、強化繊維およびマトリックス熱可塑性樹脂を含むフィルムまたは不織布である繊維強化シートとを、この順で積層して加熱加圧成形することを含み、
前記熱可塑性樹脂フィルムまたは不織布の体積目付けＷ１と前記不織布の体積目付けＷ２の比Ｗ１／Ｗ２が１．３／１〜３．５／１である、繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項６】
前記加熱の温度が、前記表面シートに含まれる前記熱可塑性樹脂の溶融温度以上であり、かつ、前記耐熱性熱可塑性樹脂繊維の溶融温度より低い請求項５に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項７】
前記表面シートに含まれる前記熱可塑性樹脂と前記繊維強化シートに含まれる前記マトリックス熱可塑性樹脂とが同一である請求項５または６に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項８】
前記表面シートに含まれる前記熱可塑性樹脂がポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、およびポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種であり、
前記耐熱性熱可塑性樹脂繊維がポリエーテルイミド繊維、ポリアラミド繊維、またはポリアミドイミド繊維である請求項５〜７のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項９】
前記表面シートが難燃剤を含み、前記耐熱性熱可塑性樹脂繊維が難燃性繊維であり、前記繊維強化シートが難燃剤を含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材を加熱加圧成形して得られる、繊維強化プラスチック成形体であって、
前記表面層に含まれる前記熱可塑性樹脂が溶融して前記耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵している層を含む繊維強化プラスチック成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック成形体用基材および繊維強化プラスチック成形体の製造方法に関する。本発明はまた繊維強化プラスチック成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチックは、軽量で丈夫であり、例えば、強化繊維を含む不織布を加熱加圧処理し、成形した繊維強化プラスチック成形体はスポーツ、レジャー用品、航空機用材料など様々な分野で用いられている。近年は、繊維強化プラスチック成形体の外観や耐衝撃性の向上などのために様々な改良が重ねられている。【０００３】
特許文献１では、炭素繊維および熱可塑性樹脂を含む繊維強化樹脂成形体の表面に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂からなる皮膜を有する加飾成形品の製造方法が開示されている。
特許文献２には、炭素繊維および熱可塑性繊維からなる不織布層と、耐熱性繊維および熱可塑性繊維からなる不織布層とをそれぞれ１層以上積層してなる繊維強化プラスチック成形体用基材が開示されている。
特許文献３においては、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む強化繊維複合積層体であって、破断伸び率が異なる３種類の層からなる積層体が低線膨張性と耐衝撃性とプレス成形性のバランスに優れることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５７６７４１５号
【特許文献２】特開２０１４−５４７６４号公報
【特許文献３】特開２０１７−１２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維強化プラスチック成形体は、塗装されて使用に供されることも多く、その場合、耐溶剤性が必要となる。また、繊維強化プラスチック成形体には用途に応じた耐熱性や耐水性が必要とされる。さらに、熱可塑性樹脂と強化繊維の結着性が不十分であると、熱可塑性樹脂と強化繊維の界面が、塗装時あるいは使用時の溶媒や油脂、水分の浸透を原因として剥離して膨潤するスプリングバックという現象を起こしやすい。【０００６】
外観、耐溶剤性、耐水性、耐熱性の改良のために、成形体の表面にフィルム等を成形後に貼り付けることも行われているが、コストや、接着層の耐久性の問題があった。また、成形体の成形時に、フィルムを積層し加熱加圧成形により一体化させる方法も考えられるが、加熱加圧成形の際に溶融軟化したフィルム層に剛性が高い強化繊維が突入もしくは侵入してしまい、耐熱性や耐水性の向上が見られなくなり、また外観も悪くなるという問題があった。また、溶融軟化した表面フィルム層の樹脂が、強化繊維を含む繊維強化層に浸透侵入し、混合されることで繊維強化層の強化繊維の割合が低下し成形体の強度弾性率が低下するという問題もあった。【０００７】
特許文献１に記載の製造方法においては、金型を利用して、表面の平滑性と外観に優れた加飾製品を得ているが、加熱加圧成形時に温度や圧力の細かい制御が必要である。特許文献２では耐熱性繊維を含む層で耐衝撃性を向上させているが、外観や耐水性の検討は十分ではない。特許文献３では複合積層体構造においても耐水性、耐熱性を向上させる構造についての記載はない。【０００８】
本発明の課題は、外観、耐溶剤性、耐水性、耐熱性に優れた繊維強化プラスチック成形体を提供することである。本発明はまた、上記繊維強化プラスチック成形体を容易な成形加工で与えることができる繊維強化プラスチック成形体用基材および繊維強化プラスチック成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題の下、本発明者らは鋭意検討し、繊維強化層の表面にフィルムを設けて加熱加圧成形する際に繊維強化層とフィルムとの間に耐熱性繊維から構成される不織布を配することにより、得られる繊維強化プラスチック成形体において、繊維強化層が塗料や環境に曝露されることが防止され、耐溶剤性および耐環境性（耐水性、耐熱性、耐油性）が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的に、本発明は、以下[１]〜[１０]を提供するものである。【００１０】
[１]繊維強化層と表面層とを含む繊維強化プラスチック成形体用基材であって、
上記繊維強化層と上記表面層との間に隔離層を含み、
上記繊維強化層は強化繊維とマトリックス熱可塑性樹脂とを含み、
上記表面層は熱可塑性樹脂を含み、
上記隔離層は、上記表面層に含まれる熱可塑性樹脂よりも溶融温度が高い耐熱性熱可塑性樹脂繊維を含む不織布であり、
上記表面層の体積目付けＷ１と上記隔離層の体積目付けＷ２の比Ｗ１／Ｗ２が１．３／１〜３．５／１である、繊維強化プラスチック成形体用基材。
[２]上記表面層に含まれる熱可塑性樹脂と上記繊維強化層に含まれるマトリックス熱可塑性樹脂とが同一である[１]に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[３]上記表面層がポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、およびポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種を含み、
上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維がポリエーテルイミド繊維、ポリアラミド繊維、またはポリアミドイミド繊維である[１]または[２]に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[４]上記表面層が難燃剤を含み、上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維が難燃性繊維であり、上記繊維強化層が難燃剤を含む、[１]〜[３]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[５]熱可塑性樹脂を含むフィルムまたは不織布である表面シートと、上記熱可塑性樹脂よりも溶融温度が高い耐熱性熱可塑性樹脂繊維を含む不織布である隔離シートと、強化繊維およびマトリックス熱可塑性樹脂を含むフィルムまたは不織布である繊維強化シートとを、この順で積層して加熱加圧成形することを含み、
上記熱可塑性樹脂フィルムまたは不織布の体積目付けＷ１と上記不織布の体積目付けＷ２の比Ｗ１／Ｗ２が１．３／１〜３．５／１である、繊維強化プラスチック成形体の製造方法。【００１１】
[６]上記加熱の温度が、上記表面シートに含まれる上記熱可塑性樹脂の溶融温度以上であり、かつ、上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維の溶融温度より低い[５]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[７]上記表面シートに含まれる上記熱可塑性樹脂と上記繊維強化シートに含まれる上記マトリックス熱可塑性樹脂とが同一である[５]または[６]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[８]上記表面シートに含まれる上記熱可塑性樹脂がポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、およびポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種であり、
上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維がポリエーテルイミド繊維、ポリアラミド繊維、またはポリアミドイミド繊維である[５]〜[７]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[９]上記表面シートが難燃剤を含み、上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維が難燃性繊維であり、上記繊維強化シートが難燃剤を含む、[５]〜[８]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[１０] [１]〜[４]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材を加熱加圧成形して得られる、繊維強化プラスチック成形体であって、
上記表面層に含まれる上記熱可塑性樹脂が溶融して上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵している層を含む繊維強化プラスチック成形体。【００１２】
好ましくは、本発明により、
上記表面層がポリカーボネートを含み、
上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維がポリエーテルイミド繊維である[３]に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材；および 
上記表面シートに含まれる熱可塑性樹脂がポリカーボネートであり、
上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維がポリエーテルイミド繊維である[８]に記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法が提供される。【００１３】
また、別の観点からは、本発明により、
上記表面層に含まれる熱可塑性樹脂からなる層を含む[１０]に記載の繊維強化プラスチック成形体が提供される。
さらに別の観点からは、本発明により、
[５]〜[９]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体の製造方法により得られる、繊維強化プラスチック成形体であって、上記表面シートに含まれる上記熱可塑性樹脂が溶融して、上記耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵している層を含む繊維強化プラスチック成形体；および
上記表面シートに含まれる熱可塑性樹脂からなる層を含む上記繊維強化プラスチック成形体が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、外観、耐溶剤性、耐水性、耐油性、耐熱性に優れた繊維強化プラスチック成形体が提供される。本発明によってはまた上記繊維強化プラスチック成形体を容易な成形加工で与えることができる繊維強化プラスチック成形体用基材、および上記繊維強化プラスチック成形体の製造方法が提供される。本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、立体形状形成性に優れ、また、繊維強化プラスチック成形体は、耐指紋性、耐油性、耐熱湿性、耐薬品性等耐環境性が良好で、モバイル機器、軽量飛行機器等の筐体などへの使用に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１で作製した繊維強化プラスチック成形体の破断面の電子顕微鏡写真を示す。
【図２】実施例１で作製した繊維強化プラスチック成形体の表面の光学顕微鏡写真を示す。
【図３】比較例２で作製した繊維強化プラスチック成形体の表面の光学顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１７】
＜繊維強化プラスチック成形体（繊維強化プラスチック成形体用基材）＞
繊維強化プラスチックは炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含むプラスチックである。本明細書において繊維強化プラスチック成形体は、樹脂とともに炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含む加熱加圧処理成形体を意味する。
繊維強化プラスチック成形体は、例えば、難燃・耐熱電磁波シールドボックス、照明用具筐体、パソコン・テレビ用等の家電筐体及び筐体の補強材、ＬＥＤ基板、キャリアプレート、燃料電池部材、バッテリーケース、難燃・吸音性床材、航空機家具、航空機内装材、機内エンタテイメント機械部品、鉄道家具、車内掲示板システム部材、電装品ケース、配線部材等、種々の用途に使用される。
【００１８】
本発明の繊維強化プラスチック成形体の用途として、その他具体的には、「ＯＡ機器、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、タブレットＰＣ、デジタルビデオカメラ」などの携帯電子機器、エアコンその他家電製品などの筐体、及び筐体に貼り付けるリブ等の補強材、「支柱、パネル、補強材」などの土木、建材用部品、「各種フレーム、各種車輪用軸受、各種ビーム、ドア、トランクリッド、サイドパネル、アッパーバックパネル、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、などの外板またはボディー部品及びその補強材」、「インストルメントパネル、シートフレームなどの内装部品」、または「ガソリンタンク、各種配管、各種バルブなどの燃料系、排気系、または吸気系部品」、「エンジン冷却水ジョイント、エアコン用サーモスタットベース、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング」、などの自動車、二輪車用部品、「ウィングレット、スポイラー」などの航空機用部品、「鉄道車両用の座席用部材、外板パネル、外板パネルに貼り付ける補強材、天井パネル、エアコン等の噴出し口」などの鉄道車両用部品、「樹脂（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂）からなる成形体の補強材、樹脂と強化繊維からなる成形体の補強材、植物由来のシート（クラフト紙、段ボール、耐油紙、絶縁紙、導電紙、剥離紙、含浸紙、グラシン紙、セルロースナノファイバーシートなど）の補強材」などの部材等に好適に使用される。さらに、本発明の繊維強化プラスチック成形体は、電気絶縁性の高いガラス繊維を強化繊維として用いることで、電気絶縁用基板としても好適に用いることができる。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、表面性状が良好であり、強度が高いので、電気、電子機器用の筐体、自動車用の構造部品、航空機用の部品、土木、建材用のパネル、その他多種多様な用途に好ましく用いられる。
【００１９】
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、熱可塑性樹脂を含むフィルムまたは不織布である表面シートと、耐熱性熱可塑性樹脂繊維を含む不織布である隔離シートと、強化繊維およびマトリックス熱可塑性樹脂を含むフィルムまたは不織布である繊維強化シートとを、この順で積層して加熱加圧成形することにより製造することができる。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、上記表面シートと、上記隔離シートと、上記繊維強化シートとが、この順で積層され一体化された繊維強化プラスチック成形体用基材を加熱加圧成形することにより製造することもできる。
【００２０】
繊維強化プラスチック成形体用基材は、繊維強化プラスチック成形体を製造するための材料となり得るものである。本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、複数の層の積層体であり、上記表面シートに対応する表面層、上記隔離シートに対応する隔離層および上記繊維強化シートに対応する繊維強化層をこの順で有する。
【００２１】
本明細書においては、繊維強化プラスチック成形体用基材における構成に基づき、上記の表面シートを「表面層」、上記隔離シートを「隔離層」、上記繊維強化シートを「繊維強化層」として以下説明する。
【００２２】
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、表面層と繊維強化層との間に上記の隔離層を配した構成を加熱加圧成形して得られるものであるため、繊維強化層よりも表面側に強化繊維の存在しない連続樹脂層領域が形成されている。具体的には、本発明の繊維強化プラスチック成形体には、表面層に含まれていた熱可塑性樹脂が溶融して耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵して形成された層が含まれる。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、表面に強化繊維の存在しない連続樹脂層領域を有することで、繊維強化層が塗料や環境に曝露されることが防止されており、塗装適性と耐環境性に優れている。この層の表面側には、さらに表面層に含まれていた熱可塑性樹脂を主成分として含む層が含まれていてもよく、このような層は熱可塑性樹脂からなる層であってもよい。
【００２３】
すなわち、本発明の繊維強化プラスチック成形体は、繊維強化層と表面層に含まれていた熱可塑性樹脂が溶融して耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵して形成された層を少なくとも含む。なお、繊維強化プラスチック成形体における繊維強化層は、基材における繊維強化層または繊維強化シートにおいて、加熱加圧成形により組成または構造に変化が生じたものであってもよい。また、繊維強化層と表面層に含まれていた熱可塑性樹脂が溶融して耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵して形成された層は、繊維強化層に含まれていたマトリックス熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、さらに表面層に含まれていた熱可塑性樹脂を主成分として含む層を含んでいてもよい。このとき、層の順番は、以下のとおりである：繊維強化層／表面層に含まれていた熱可塑性樹脂が溶融して耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵して形成された層／表面層に含まれていた熱可塑性樹脂を主成分として含む層。
【００２４】
本発明の繊維強化プラスチック成形体の製造に用いられる表面層の体積目付けＷ１と隔離層の体積目付けＷ２の比Ｗ１／Ｗ２は１．３／１〜３．５／１である。上記のＷ１／Ｗ２は１．４／１〜２／１であることが好ましく、１．５／１〜１．７／１であることがより好ましい。
【００２５】
上記のＷ１／Ｗ２を３．５／１以下とすることにより、繊維強化層へ過度に表面層成分が浸透吸収されることによる強度弾性率の低下を防止することができる。また、過剰量の表面層樹脂が、熱成形時に流出することを避けることができる。一方、上記のＷ１／Ｗ２を１．３／１以上とすることにより、隔離層の繊維間空隙を充分に充填することができるため、空隙が残らず、溶剤や水分などの浸透を防止でき、耐熱水性、耐油性、および耐溶剤性等を良好にすることができる。
【００２６】
繊維強化プラスチック成形体は、目的とする形状や成形法に合わせて任意の形状に成形されていればよい。繊維強化プラスチック成形体はシート状または板状の形状を有することが好ましい。繊維強化プラスチック成形体は平面であってもよく、曲面を有していてもよい。また、繊維強化プラスチック成形体は、平面であるシート状もしくは板状の形状または曲面を有するシート状もしく板状の形状において、一部、ボス、リブ、コルゲート、ビード等の凹部または凸部を有する形状であってもよい。
繊維強化プラスチック成形体の厚みは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。また、繊維強化プラスチック成形体の密度は、１．０ｇ／ｃｍ３で以上２．０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２７】
本発明の繊維強化プラスチック成形体の曲げ強度や曲げ弾性率は、強化繊維の種類や配合量や各層の組成によって変動するものであるため、特に制限されるものではない。例えば、強化繊維として炭素繊維を用いる場合、曲げ強度は、１５０ＭＰａ以上であることが好ましく、２００ＭＰａ以上であることがより好ましく、２５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、曲げ弾性率は、１５ＧＰａ以上であることが好ましく、１８ＧＰａ以上であることがより好ましく、２０ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、曲げ強度は、８０ＭＰａ以上であることが好ましく、１００ＭＰａ以上であることがより好ましく、１５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、曲げ弾性率は、８ＧＰａ以上であることが好ましく、１０ＧＰａ以上であることがより好ましく、１２ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。
【００２８】
本発明の繊維強化プラスチック成形体は塗装層を有していてもよい。塗装層は繊維強化層に対し表面層側であった面に設けられることが好ましい。塗装層は繊維強化プラスチック成形体の一方の面側にあってもよく、両方の面側にあってもよい。塗装層は加熱加圧成形後に表面に塗装を施すことにより形成されたものであればよい。一般的に繊維強化プラスチック成形体の塗装には溶剤系塗料が使用されることが多い。溶剤系塗料に含有される溶剤としては、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、酢酸エチル、トルエン等が挙げられる。従来の表面層を有さない繊維強化プラスチック成形体においては、強化繊維とマトリックス樹脂との界面が溶剤系塗料の溶剤に侵されることがあり、このような場合、塗装塗膜の膨れやピンホールを招来し、外観不良が生じることがあった。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、加熱加圧後の成形体として、連続樹脂層領域を有するため、このような外観不良を抑制することができる。
【００２９】
また、塗装層は紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂を含んでいてもよい。このような塗装層形成のための塗料としては、溶剤系塗料の代わり、あるいは、溶剤系塗料と併用して、紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂のほか、硬化性樹脂形成用モノマーが含まれていてもよい。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、繊維強化層よりも表面側に強化繊維の存在しない連続樹脂層領域を有するため、硬化性樹脂形成用モノマーによる成形体の膨潤等の外観不良も抑制することができる。
【００３０】
［繊維強化層］
繊維強化層は、強化繊維とマトリックス熱可塑性樹脂とを含む。繊維強化層は不織布またはフィルムであればよく、不織布であることが好ましい。
繊維強化層が不織布である場合の坪量（目付）（ｇ/ｍ２）は、特に限定されないが、２０ｇ/ｍ２以上８００ｇ/ｍ２以下であればよく、５０ｇ/ｍ２以上５００ｇ/ｍ２以下であることが好ましい。また繊維強化層の体積目付（ｃｍ３/ｍ２）は、特に限定されないが、１０ｃｍ３/ｍ２以上５３０ｃｍ３/ｍ２以下であればよく、２５ｃｍ３/ｍ２以上３３０ｃｍ３/ｍ２以下であることが好ましい。坪量および／または体積目付を上記の範囲とすることで、強化繊維の分散性の良い繊維強化層の作製を、工程中の破断なく行うことができ、また、生産性を高めることができる。
【００３１】
なお、体積目付とは、層を構成する各構成材料の重量をその材料の密度で除して、体積に換算し、各構成材料の体積を合計したのち、面積あたりに換算した値である。すなわち、層内の空隙は体積に含まれない。よって、体積目付は、層のみかけの厚みから、層のみかけの体積を求めたものではない。
【００３２】
繊維強化層がフィルム（状）である場合の厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以上２０００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以上１０００μｍ以下であることがさらに好ましい。また、繊維強化層の密度は、０．８ｇ／ｃｍ３以上２．５ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００３３】
成形後の繊維強化層の曲げ強度や曲げ弾性率は、強化繊維の種類や配合量によって変動するものであるため、特に制限されるものではない。例えば、強化繊維として炭素繊維を用いる場合、曲げ強度は、１５０ＭＰａ以上であることが好ましく、２００ＭＰａ以上であることがより好ましく、２５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、曲げ弾性率は、１５ＧＰａ以上であることが好ましく、１８ＧＰａ以上であることがより好ましく、２０ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、曲げ強度は、８０ＭＰａ以上であることが好ましく、１００ＭＰａ以上であることがより好ましく、１５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、曲げ弾性率は、８ＧＰａ以上であることが好ましく、１０ＧＰａ以上であることがより好ましく、１２ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。
【００３４】
成形体において所望の厚みを成す様に、あるいは所望の曲げ強度および曲げ弾性率を得るために、繊維強化プラスチック成形体の製造のときに、繊維強化層を２層以上積層して用いてもよい。この場合、隣接する繊維強化層は互いに直接接するように積層されることが好ましい。２層以上の繊維強化層は同一の組成であっても異なっていてもよいが、成形形状が平板の場合は、反りを防止するために同一の組成であることが好ましい。繊維強化プラスチック成形体の製造のときに積層される繊維強化層の数は、所望の成形体厚みを成す様に、あるいは所望の曲げ強度および曲げ弾性率を得るために適宜選択される。そのため、積層される繊維強化層の数は特に限定されないが、例えば、２〜２０としてもよく、または４〜１０としてもよい。
【００３５】
繊維強化層が不織布の場合、繊維強化層は、強化繊維および熱可塑性樹脂繊維等を湿式抄紙法又は乾式抄紙法で抄紙する後述の不織布の製造方法で得ることができる。繊維強化層がフィルム（状）の場合は、押し出し法、ラミネーション法、インプリグネーション法等、既知の方法で製造されたフィルムを使用することができ、市販品を用いてもよい。フィルム状の繊維強化層材料は、プリプレグ、熱可塑プリプレグ、スタンパブルシート、プリフォームなどと呼ばれることがある。
【００３６】
（強化繊維）
繊維強化層は、強化繊維を含有する。強化繊維としては、成形時の加熱温度に耐える必要から、一般的にはガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、バサルト繊維、炭化珪素繊維等の無機繊維が使用される。特に、品質の安定性、入手の容易さから、強化繊維はガラス繊維又は炭素繊維であることが好ましく、炭素繊維であることがより好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維と炭素繊維とを併用してもよい。
【００３７】
強化繊維の質量平均繊維長は、３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、６ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、強化繊維の質量平均繊維長は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、７５ｍｍ以下であることがより好ましく、５５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。強化繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用基材から強化繊維が脱落することを抑制することができ、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。また、強化繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、強化繊維の分散性を良好にすることができ、これによっても、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。なお、本明細書において、質量平均繊維長は、無作為に得られた１００本の繊維について計測した質量平均繊維長である。
【００３８】
強化繊維は、上記繊維長となるように、一定の長さにカットされたカットファイバー、チョップドストランドであることが好ましい。
【００３９】
強化繊維は、表面処理が施されたものであってもよい。強化繊維に表面処理を行うことにより、強化繊維と熱可塑性樹脂との接着性を高めることができる。本発明においては、強化繊維を酸化処理、オゾン処理、プラズマ処理、電解処理、火炎処理、薬液処理、シランシランカップリング剤処理、サイズ剤処理等の処理をすることにより、熱可塑性樹脂との接着性を高めることができ、繊維強化プラスチック成形体の曲げ強度を高めることができる。
表面処理は、強化繊維または繊維強化層の製造工程のいずれかの段階で行ってもよい。例えば、強化繊維の製造工程、強化繊維から強化繊維層を作る際に強化繊維を解繊、分散する工程、強化繊維を強化繊維層にする工程、あるいは、強化繊維層を形成した後に行うこともできる。
【００４０】
強化繊維の質量平均繊維径は、特に限定されないが、一般的には質量平均繊維径が５μｍ以上であることが好ましい。また、強化繊維の質量平均繊維径は２０μｍ以下であることが好ましい。また、強化繊維の断面が扁平形状である場合は、長径と短径の平均値が上記範囲内であることが好ましい。なお、本明細書において、質量平均繊維径は、無作為に得られた１００本の繊維について計測した質量平均繊維径である。
【００４１】
強化繊維の含有量は、繊維強化層の全質量に対して、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、３０質量％以上であることがさらに好ましく、４０質量％以上であることが特に好ましい。また、強化繊維の含有量は９５質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましく、７５質量％以下であることがさらに好ましい。強化繊維の含有量を上記範囲内とすることにより、より優れた機械的強度を有する繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。
【００４２】
（炭素繊維）
炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等の炭素繊維を用いることができる。これらの炭素繊維は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせ用いてもよい。また、これら炭素繊維の中でも、工業規模における生産性及び機械特性の観点から、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維を用いることが好ましい。
【００４３】
炭素繊維の単繊維強度は、４５００ＭＰａ以上であることが好ましく、４７００ＭＰａ以上であることがより好ましい。単繊維強度とは、モノフィラメントの引っ張り強度をいう。このような炭素繊維を使用した場合、曲げ強度及び曲げ弾性率をより効果的に向上させることができる。なお、単繊維強度は、ＪＩＳ  Ｒ  ７６０１「炭素繊維試験方法」に準じて測定することができる。
【００４４】
（ガラス繊維）
ガラス繊維としては、Ｅガラス（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｇｌａｓｓ）、Ｃガラス（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｇｌａｓｓ）、Ａガラス（Ａｌｋａｌｉ  ｇｌａｓｓ）、Ｓガラス（Ｈｉｇｈ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｇｌａｓｓ）及び耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸してフィラメント状の繊維にしたものを挙げることができる。
【００４５】
ガラス繊維は、丸ガラスであってもよく、扁平ガラスであってもよい。丸ガラスを用いることにより、コスト競争力に優れた繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることができる。また、扁平ガラスを用いることで、成形後の繊維強化プラスチック成形体の強度をより効果的に高めることができる。なお、ガラス繊維としては、丸ガラスと扁平ガラスを併用してもよい。
ここで、丸ガラスとは、繊維の断面形状が略円形のものである。なお、繊維の断面形状とは、ガラス繊維の長さ方向に対し、垂直方向のカット面の形状のことをいう。扁平ガラスとは、繊維の断面形状が扁平（異形）であるものであり、略円形ではないものをいう。具体的には、扁平形状とは、繊維の断面形状が、中心点を通過する最大長で定義される長径と、中心点を通過する最小長で定義される短径を有する形状をいう。扁平形状としては、例えば、ひょうたん型、まゆ型、長円型、楕円型等を例示することができる。
【００４６】
（マトリックス熱可塑性樹脂）
本明細書において、繊維強化層に含まれる熱可塑性樹脂をマトリックス熱可塑性樹脂という。マトリックス熱可塑性樹脂は、加熱加圧処理時に、マトリックスとして機能する。マトリックス熱可塑性樹脂は、加熱加圧処理後に強化繊維間の空隙に完全に充填されるものであってもよく、完全充填ではなく、一部に空隙が残っている状態に充填されるものであってもよい。マトリックス熱可塑性樹脂が完全充填される場合には、強度、弾性率が最も高くなる。マトリックス熱可塑性樹脂が完全充填されない場合は、強度、弾性率は完全充填の場合に比べて劣るが、重量は軽くすることができる。このようなマトリックス熱可塑性樹脂を用いた不織布状の繊維強化層用不織布は、熱硬化性樹脂を使用したシートに比べて、オートクレーブ処理が不要で、加工する際の加熱加圧成形時間が短時間ですみ、生産性を高めることができる。
【００４７】
マトリックス熱可塑性樹脂としては繊維、粉末、ペレット又はフレーク状のものを、単独で又は組み合わせて用いることができる。中でも、マトリックス熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂繊維又は熱可塑性樹脂粉末であることが好ましく、熱可塑性樹脂繊維であることが好ましい。
【００４８】
「熱可塑性樹脂繊維」とは、熱可塑性樹脂のうち繊維状のものを言う。熱可塑性樹脂繊維は、熱可塑性樹脂を溶融紡糸することによって得られる。なお、熱可塑性樹脂繊維は、カットファイバー、チョップドストランドであることも好ましい。
熱可塑性樹脂繊維は限界酸素指数が２４以上であることが好ましく、２７以上であることがより好ましい。熱可塑性樹脂の限界酸素指数を上記範囲とすることにより、難燃性に優れた繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。なお、本発明において、「限界酸素指数」とは、燃焼を続けるのに必要な酸素濃度を表し、ＪＩＳ  Ｋ７２０１に記載された方法で測定した数値をいう。すなわち、限界酸素指数が２０以下は、通常の空気中で燃焼することを示す数値である。
【００４９】
熱可塑性樹脂繊維の質量平均繊維長は、３〜１００ｍｍであることが好ましく、３〜５０ｍｍであることがより好ましく、３〜２５ｍｍであることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用基材から熱可塑性樹脂繊維が脱落することを抑制することができ、ハンドリング性に優れた繊維強化層及び繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることができる。また、熱可塑性樹脂繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、熱可塑性樹脂繊維の分散性を良好にすることができるため、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。さらに、熱可塑性樹脂繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、熱可塑性樹脂繊維と強化繊維が均一に混ざり合い、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を成形することが可能となる。これにより、加熱加圧成形後の繊維強化プラスチック成形体は良好な強度と外観を有する。
【００５０】
「熱可塑性樹脂粉末」とは、熱可塑性樹脂のうち粉末状のものを言う。熱可塑性樹脂粉末は、例えば、熱可塑性樹脂のペレットを凍結粉砕し、メッシュによる分級を行うことで得られる。熱可塑性樹脂粉末の平均１次粒子径は、３〜７０００μｍであることが好ましく、３０〜３０００μｍであることがより好ましく、１００〜１０００μｍであることがさらに好ましい。なお、熱可塑性樹脂粉末が球形ではない場合は、熱可塑性樹脂粉末の平均１次粒子径は、透過型電子顕微鏡写真により粒子の投影面積を求め、同じ面積を有する円の直径を平均１次粒子径とする。熱可塑性樹脂粉末の平均１次粒子径を上記範囲内とすることにより、抄紙ワイヤー（網）で繊維を抄き上げてウェブとする際に、同時に抄き上げられ、繊維ウェブ内に保持することが可能となり湿式不織布法で繊維強化層用不織布を得ることができる。また、熱可塑性樹脂粉末の分散性を良好にすることができるため、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。これにより、加熱加圧成形後の繊維強化プラスチック成形体は良好な強度と外観を有する。
【００５１】
マトリックス熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等が挙げられる。繊維強化層は１種のみの熱可塑性樹脂を含んでいてもよく、２種以上の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
【００５２】
マトリックス熱可塑性樹脂としては、中でも、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が好ましく、ポリカーボネートがより好ましい。ポリカーボネートは曲げ強度・弾性率・耐衝撃強度等に優れ、軽量であっても強度の高い繊維強化プラスチック成形体を成形できる。また、ポリカーボネート等の非晶質熱可塑性樹脂は、成形条件による物性の変動が少ない。さらに、ポリカーボネートなど極性の低い樹脂を用いた場合、特に上述のスプリングバック現象を起こし易いため、隔離層を用いた本発明の構成の効果を特に顕著に得ることができる。
【００５３】
さらに、熱可塑性樹脂としては、難燃剤を含有するポリカーボネート樹脂を用いることも好ましい。なお、難燃剤を含有するポリカーボネート樹脂は、限界酸素指数が３０以上のものであることが好ましい。
繊維強化層が上記いずれかのポリカーボネートおよびポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含むことも好ましい。このとき、ポリカーボネートおよびポリエーテルイミド（ＰＥＩ）は質量比５：９５〜９５：５であることが好ましく、１０：９０〜９０：１０であることがより好ましい。ポリカーボネートとポリエーテルイミドは相互の親和性が高いため、両者の混和性、結着性が良好である。また、ポリエーテルイミドは耐熱性、耐溶剤性が良好であるため、両者を併用すると、ポリカーボネートのみを用いた場合と比較して、成形品の耐熱性、耐溶剤性がより良好になる。
【００５４】
熱可塑性樹脂は、熱によって可塑化する樹脂であるから、温度上昇に伴い軟化する。軟化は、その樹脂のガラス転移温度を超えると急激に進み、融点のある樹脂では融点で液化する。溶融温度では圧力や流路形状等の条件が適切に調整されれば任意の形状に成形が可能である。ただし、熱可塑性樹脂ではこれらガラス転移温度、融点、溶融温度以下でも弾性率の低下は徐々に始まるものが多く、あまり低温で弾性率が低下してしまうと、実用上問題がある。樹脂がどの程度まで実用的な耐荷重変形性を持つかを評価する指標として荷重たわみ温度がある。熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度（ＪＩＳ−Ｋ７１９１法  １．８ＭＰａ荷重）は、成形体の使用時耐熱性の観点から、１２０℃以上であるものが好ましい。熱可塑性樹脂は、繊維強化プラスチック成形体を形成する際の温度条件下で十分に流動的であることが好ましくガラス転移温度または溶融温度（融点）は、２４０℃以下であるものが好ましい。
【００５５】
［表面層］
表面層は熱可塑性樹脂を含む。表面層はフィルムまたは不織布であればよい。表面層は熱可塑性樹脂フィルムであることが好ましい。フィルム化が困難な樹脂で、繊維化は可能な樹脂の場合、樹脂を繊維化してから不織布として使用することができる。
【００５６】
表面層がフィルムである場合、フィルムの厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがさらに好ましい。また、表面層の密度は、１．０ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００５７】
表面層が不織布である場合の坪量（目付）（ｇ/ｍ２）は、特に限定されないが、８以上１０００以下であることが好ましく、１０以上２００以下であることがより好ましい。また繊維強化層の体積目付（ｇ/ｍ２）は、特に限定されないが、１０以上８００以下であることが好ましく、１０以上２００以下であることがより好ましい。
【００５８】
表面層を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂等が挙げられる。表面層は１種のみの熱可塑性樹脂を含んでいてもよく、２種以上の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
【００５９】
中でも、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６）及びポリエーテルイミドから選択される少なくとも１種が好ましく、ポリカーボネートがより好ましい。このような熱可塑性樹脂を用いることで、成形性や、成形時の金型からの離型性を高めることができ、成形後の光沢を高めることができる。また、塗料接着性を向上させることもできる。
さらに、熱可塑性樹脂としては、難燃剤を含有するポリカーボネート樹脂を用いることも好ましい。なお、難燃剤を含有するポリカーボネート樹脂は、限界酸素指数が３０以上のものであることが好ましい。
【００６０】
表面層を構成する熱可塑性樹脂の熱変形温度すなわち荷重たわみ温度（ＪＩＳ−Ｋ７１９１法  １．８ＭＰａ荷重）は、成形体の使用時耐熱性の観点から１２０℃以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂は、繊維強化プラスチック成形体を形成する際の温度条件下で十分に流動的であることが好ましいため、ガラス転移温度または溶融温度のいずれか１つ以上が繊維強化プラスチック成形体を形成する際の温度以下であることが好ましく、具体的にはガラス転移温度または溶融温度のいずれか１つ以上が２４０℃以下であることが好ましい。
【００６１】
表面層は、繊維強化層に含まれるマトリックス熱可塑性樹脂と同じ種類の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。例えば、繊維強化層に含まれるマトリックス熱可塑性樹脂がポリカーボネートを含むとき、表面層もポリカーボネートを含むことが好ましい。繊維強化層が２種以上の熱可塑性樹脂を含むとき、表面層もそれぞれ同種の２種以上の熱可塑性樹脂を含んでいてもよいが、繊維強化層に含まれる１種のマトリックス熱可塑性樹脂が表面層に含まれる熱可塑性樹脂と同一であればよい。
【００６２】
表面層に含まれる熱可塑性樹脂が、繊維強化層に含まれるマトリックス熱可塑性樹脂と同一であることにより、繊維強化プラスチック成形体において、表面層に含まれていた熱可塑性樹脂が溶融して耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵して形成された層と繊維強化層との親和性が高くなり、層間の接着を強固とすることができる。
【００６３】
表面層は強化繊維を実質的に含まないことが好ましい。具体的には、強化繊維の含有量は、表面層の全質量に対して１質量％以下であることが好ましい。また、表面層に含まれていた熱可塑性樹脂が溶融して耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に含侵して形成された層を貫通する強化繊維量は、該層の全質量に対して１質量％以下であることが好ましく、該層に貫通することなく含まれている強化繊維量は、該層の全質量に対して２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。
【００６４】
表面層が不織布の場合、表面層は熱可塑性樹脂繊維を湿式抄紙法又は乾式抄紙法で抄紙する後述の不織布の製造方法で得ることができる。表面層がフィルムの場合は、キャスト法、押し出し法、延伸法等既知の方法で製造されたフィルムを使用することができ、市販品を用いてもよい。特に市販のポリカーボネートフィルム、ナイロンフィルム等のフィルムを用いることができる。表面層は、酸化チタン、シリカ等の顔料、カーボンブラック等の着色料、紫外線吸収剤、酸化防止剤を含んでいてもよい。表面層がフィルムの場合、フィルムは光沢フィルムであってもよく、取り扱い時の貼り付きを防止するために、片面あるいは両面が粗化されたマットフィルムであってもよい。
【００６５】
［隔離層］
隔離層は、表面層に含まれる熱可塑性樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を有する耐熱性熱可塑性樹脂繊維からなる不織布である。耐熱性熱可塑性樹脂繊維の溶融温度は、表面層に含まれる熱可塑性樹脂のいずれかの溶融温度よりも高ければよい。
隔離層は、表面層を構成する熱可塑性樹脂の成形可能温度よりも溶融温度が高い耐熱性熱可塑性樹脂繊維からなる不織布であればよい。また、耐熱性熱可塑性樹脂繊維の溶融温度は、強化繊維層中のマトリックス熱可塑性樹脂のいずれかの溶融温度よりも高いことが好ましい。溶融温度は、熱プレス成形により、完全に融着した圧密成形物を得ることが可能となる温度であり、耐熱性熱可塑性樹脂繊維は高温（例えば５００℃）まで融解せず、明確な溶融温度を示さないものであってもよい。本明細書において、５００℃まで融解せず、明確な溶融温度を示さない樹脂は、５００℃以上の溶融温度を有する樹脂であるとする。
【００６６】
耐熱性熱可塑性樹脂繊維を形成するための熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ、ガラス転移温度２１７℃程度、溶融温度約２４０℃、限界酸素指数４７）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ、融点および溶融温度は３００℃前後、限界酸素指数４３）、ポリアラミド（明確な融点、溶融温度を示さない）等を挙げることができる。なお、ポリアラミドは芳香族骨格のみで構成されるポリアミドを意味する。耐熱性熱可塑性樹脂繊維としては、いわゆるスーパーエンプラ樹脂と呼ばれる樹脂を用いてもよい。スーパーエンプラ繊維を用いることにより、難燃剤を添加しなくても難燃性繊維とすることができる。
中でも、耐熱性熱可塑性樹脂繊維は、ポリエーテルイミド樹脂繊維であることが好ましい。特に表面層を構成する熱可塑性樹脂がポリカーボネート（ガラス転移温度１５０℃、溶融温度２００℃）であるとき、耐熱性熱可塑性樹脂繊維はポリカーボネートと親和性の高いポリエーテルイミドであることが好ましい。
【００６７】
隔離層の目付（ｇ/ｍ２）は、特に限定されないが、２０ｇ/ｍ２以上１００ｇ/ｍ２以下であることが好ましく、３０ｇ/ｍ２以上５０ｇ/ｍ２以下であることがより好ましい。また隔離層の体積目付（ｃｍ３/ｍ２）は、特に限定されないが、１０ｃｍ３/ｍ２以上８０ｃｍ３/ｍ２以下であることが好ましく、２０ｃｍ３/ｍ２以上４０ｃｍ３/ｍ２以下であることがより好ましい。
【００６８】
隔離層は耐熱性熱可塑性樹脂繊維を湿式抄紙法又は乾式抄紙法で抄紙する後述の不織布の製造方法で得ることができる。
隔離層が耐熱性熱可塑性樹脂繊維からなる不織布であることにより、繊維強化プラスチック成形体の製造時に耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に溶融した熱可塑性樹脂を含侵させることが可能になる。このことにより、表面に強化繊維の存在しない連続樹脂層領域を確実に形成することが可能になる。また、繊維強化プラスチック成形体において、各層の接着性を向上させることができる。
【００６９】
［難燃剤］
繊維強化層、表面層、隔離層は難燃剤を含んでいてもよい。このとき、各層が含む熱可塑性樹脂が難燃剤を含むことが好ましい。難燃剤は、その作用機構によっても異なるが、通常、樹脂に対して２〜２０質量％程度添加される。難燃剤は所望の難燃性を達成するのに必要な最小量添加されことが望ましい。上記の範囲であれば、難燃剤添加による、強度や、光沢の低下、経時による難燃剤のブリードアウト等の問題を抑制することができる。繊維強化層の場合、層の全質量に対して樹脂の割合が少なく、上記の対樹脂添加量では、層に対する難燃剤の量が不足して難燃効果を発揮できないことがあり、その場合は上記量を超えて添加される場合もある。
【００７０】
本明細書中の「難燃剤を含む熱可塑性樹脂」とは、難燃性を付与するために、難燃剤を配合した熱可塑性樹脂を言う。難燃剤は、熱可塑性樹脂中に均一に分散していることが好ましいが、表面に難燃剤を付着させたものを用いることもできる。
例えば、各層を形成する熱可塑性樹脂繊維が難燃剤を含んでいればよい。難燃剤を含む熱可塑性樹脂繊維は、難燃剤を含む熱可塑性樹脂を溶融紡糸することによって得られる。また、難燃剤を含む熱可塑性樹脂繊維は、難燃剤と溶融した熱可塑性樹脂を混合し、紡糸することによって得ることもできる。また、限界酸素指数が３０以上の熱可塑性樹脂繊維は、限界酸素指数が３０以上の熱可塑性樹脂を溶融紡糸することによって得られる。コア層が難燃剤を含む場合、もしくは、熱可塑性樹脂が難燃剤を含む場合においても、熱可塑性樹脂の限界酸素指数は一定以上であることが好ましい。
【００７１】
難燃剤としては、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤を配合することができる。
ハロゲン系難燃剤の好ましい具体例としては、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールＡ、グリシジル臭素化ビスフェノールＡ、ペンタブロモベンジルポリアクリレート、ブロム化イミド等が挙げられ、中でも、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリスチレン樹脂、グリシジル臭素化ビスフェノールＡ、ペンタブロモベンジルポリアクリレートが、耐衝撃性の低下を抑制しやすい傾向にあり、より好ましい。
【００７２】
リン系難燃剤としては、例えば、エチルホスフィン酸金属塩、ジエチルホスフィン酸金属塩、ポリリン酸メラミン、リン酸エステル、ホスファゼン等が挙げられ、中でも、ジエチルホスフィン酸金属塩、ポリリン酸メラミン、ホスファゼンが熱安定性に優れる点から好ましい。また、成形時のガスやモールドデポジットの発生、難燃剤のブリードアウトを抑制するために、リン系難燃剤と相溶性に優れる熱可塑性樹脂を配合してもよい。このような熱可塑性樹脂としては、好ましくは、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂である。
【００７３】
難燃剤を含む層は、さらに、難燃助剤を含んでいてもよい。難燃助剤としては、例えば、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム、アンチモン化合物、硼酸亜鉛等が挙げられ、２種以上併用してもよい。これらの中でも、難燃性がより優れる点からアンチモン化合物、硼酸亜鉛が好ましい。
アンチモン化合物としては、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、五酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５）、アンチモン酸ナトリウム等が挙げられる。特に、ハロゲン系難燃剤を用いる場合、この難燃剤との相乗効果から、三酸化アンチモンを併用することが好ましい。難燃助剤を用いる場合は、難燃助剤も難燃剤と共に熱可塑性樹脂に含有させることが好ましい。
【００７４】
各層を形成する不織布が難燃剤を含んでいてもよい。不織布に難燃剤を含有させる方法は、限定されるものではないが、下記の方法を挙げることができる。（１）難燃剤を含んだ熱可塑性樹脂（繊維）を用いて不織布を形成する方法、（２）不織布形成用のスラリーに難燃剤を混合し、難燃剤を含んだ不織布を湿式抄紙する方法、（３）難燃剤を含まない不織布を形成し、その不織布に難燃剤のスラリーや水溶液、エマルジョン等をディッピング等の方法で含浸し、乾燥させる方法。なお、これらの方法を併用することもできる。
【００７５】
[バインダー成分]
繊維強化層、表面層、および隔離層はそれぞれ、さらにバインダー成分を含んでいてもよい。
本明細書において熱可塑性樹脂とは、熱変形温度すなわち荷重たわみ温度（ＪＩＳ−Ｋ７１９１法  １．８ＭＰａ荷重）が、１２０℃以上のものをいう。一方、バインダー成分とは、層が不織布である場合、その不織布を形成する工程で、繊維間を結合してウェブを形成するのに必要な結着成分として添加される樹脂成分である。従って、層が不織布ではなく、フィルムである場合は、バインダー成分は添加されず存在しない。バインダー成分は、不織布を作る工程の加熱工程で、不織布の繊維を結合し、ウェブ形状に繊維を保持する作用が生じる必要があるため、熱融着温度が１００〜１４０℃であることが好ましい。熱融着温度が１４０℃以下であることにより、不織布を形成するのに必要な温度を高温とする必要がない。一方、１００℃以上であることにより、不織布を形成する工程の加熱で不織布が破断したり、成形後の成形体の耐熱性を損なうことを防止することができる。バインダー成分は不織布を成形する目的で補助的に使用される成分であるから、バインダー成分が結着効果を発揮する温度では、不織布を構成する熱可塑性樹脂繊維は溶融せず繊維形態を保つ。本明細書において、熱可塑性樹脂とバインダー成分は、その添加目的と、その特性、添加する工程で明確に区別される。
【００７６】
バインダー成分は、その成分が含まれる繊維強化層不織布、表面層不織布、および隔離層の各不織布全質量に対して０．１〜２０質量％となるように含有されることが好ましく、０．３〜１５質量％であることがより好ましく、０．４〜９質量％であることがさらに好ましく、０．５〜８質量％であることが特に好ましい。層が不織布でなく、フィルムである場合、バインダー成分は添加されない。また、不織布の形成を、ニードルパンチ、ウォータージェット等の繊維の物理的な交絡を生じさせる方法で行う場合であって、不織布を構成する繊維の少なくとも一部が微細あるいはフィブリル状となり、充分な不織布強度を持つことが出来る場合には、バインダー成分は添加されないことがある。バインダー成分の含有率を上記範囲内とすることにより、製造工程中の強度を高めることができ、ハンドリング性を向上させることができる。なお、バインダー成分の量は多くなると不織布の表面強度・層間強度共に強くなるが、逆に加熱成形後の成形体の耐熱性を低下させる問題や、加熱成形時の臭気の問題が発生しやすくなる。しかし、上記の範囲においては臭気の問題はほとんど発生せず、また繰り返しの断裁工程を経ても繊維脱落等を発生しない不織布層を得ることができる。
【００７７】
バインダー成分としては、一般的な不織布製造に使用されるものを挙げることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂及びこれらを組み合わせた芯鞘構造のバインダー繊維、アクリル樹脂、アクリルパルプ、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、ＰＶＡ樹脂、各種澱粉、セルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、アクリルアミドーアクリル酸エステルーメタクリル酸エステル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、ポリ酢酸ビニル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体等が使用できる。また、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂も好適に使用することができ、これらを変性させて適宜融点を調整した樹脂を使用した合成繊維は少量でも十分な強度が得られるため好ましい。
【００７８】
バインダー成分は、アクリル系ポリマーであってもよい。アクリル系ポリマーは、アクリル繊維であってもよく、アクリル系ポリマーを含むエマルジョンや、アクリル系ポリマーを水中に分散させた溶液であってもよい。中でも、難燃性の観点からは、アクリル系ポリマーは、アクリル繊維であることが好ましい。アクリル繊維は、アクリロニトリル単位を含むことが好ましい。特に、アクリル繊維は、アクリロニトリル単位と（メタ）アクリレート単位とを含むアクリルパルプであることが好ましい。ここで、「単位」とは、アクリル繊維（アクリル系ポリマー）を構成する繰り返し単位（モノマー単位）である。また、アクリルパルプとは、主繊維から枝状の枝繊維が延びている、いわゆるフィブリル状物をいう。
【００７９】
アクリル繊維は、アクリロニトリルと（メタ）アクリレートを混合し、ブレンド紡糸法によって繊維状にしたものであることが好ましい。このようなアクリル繊維においては、アクリロニトリルポリマーと（メタ）アクリレートポリマーが海島構造を構成している。ここで、海島構造とは、アクリロニトリルポリマー中に、（メタ）アクリレートポリマーが微細な層分離構造を構成していることをいう。なお、本明細書中において、「（メタ）アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」のいずれか一方または両方を意味する。
【００８０】
アクリル繊維が含有する（メタ）アクリレート単位としては、アルキル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレートなどに由来するモノマー単位が挙げられる。中でも、（メタ）アクリレート単位としては、アルキル（メタ）アクリレート由来の単位を用いることが好ましく、メチル（メタ）アクリレート又はエチル（メタ）アクリレート由来の単位を用いることがより好ましい。
【００８１】
アクリル系ポリマーとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート及びメチルアクリレートなどの共重合物のエマルジョンや、アクリル系ポリマーを水中に分散させたものも使用することができる。エマルジョンや分散溶液に用いるアクリル系ポリマーは、必要に応じてスチレン共重合物としてもよく、アクリロニトリル共重合物とすることもできる。
【００８２】
各層を形成する不織布がバインダー成分を含んでいてもよい。不織布にバインダー成分を含有させる方法は、限定されるものではないが、下記の方法を挙げることができる。（１）繊維状のバインダー成分を繊維に添加して乾式あるいは湿式で不織布を形成する方法、（２）粒子状のバインダー成分を不織布形成用の繊維スラリーに混合し、不織布を湿式抄紙する方法、（３）不織布を形成し、その不織布にバインダー成分のスラリーや水溶液、エマルジョン等を、スプレーやディッピング等の方法で添加し、乾燥させる方法。なお、これらの方法を併用することもできる。
【００８３】
［不織布の製造方法］
隔離層、ならびに不織布である繊維強化層および表面層は、一般的な不織布製造方法によって製造されるが、均一性、繊維の分散性の観点から湿式抄紙法又は乾式抄紙法の不織布製造方法によって製造されることが好ましい。湿式抄紙法は、強化繊維、熱可塑性樹脂繊維等を溶媒中に分散させて、その後溶媒を除去してウエブを形成する方法である。また、乾式抄紙法は、強化繊維、熱可塑性樹脂繊維等を気体中で混合し、次いでネット上に捕捉してマットを得る方法である。このような方法は、エアレイド法と呼ばれることもある。本発明で用いられる不織布は、湿式抄紙法で製造されることが好ましい。特に、隔離層は薄く、穴があると隔離層としての機能を果たさなくなることから、均一で欠陥の少ない不織布を製造することの出来る湿式抄紙法で製造されることが好ましい。
【００８４】
湿式抄紙法において繊維を分散させる際は、繊維の少なくとも一部が単繊維状態となるまで水中で解繊してスラリーを形成することが好ましい。
２種以上の異なる繊維を含む不織布の製造を行う場合は、２種以上の異なる繊維を各々のスラリー中で解繊してもよく、２種以上の異なる繊維の両方を含むスラリー中で解繊してもよい。例えば、２種以上の異なる繊維を各々のスラリー中で少なくとも一部が単繊維状態まで解繊した後に、２つのスラリーを混合して、２種以上の異なる繊維を含むスラリーを得てもよく、２種以上の異なる繊維を解繊する工程で、２種以上の異なる繊維を含むスラリーを得てもよい。
【００８５】
２種以上の異なる繊維の各々の少なくとも一部が単繊維状態となるまで解繊する工程を経ることで、２種以上の異なる繊維が均一に混合された集束繊維束を得ることができる。また、単繊維の存在比率を高めることにより２種以上の異なる繊維を所望の混合比率で含有する集束繊維束を得ることができる。
【００８６】
スラリーには分散剤を添加してもよい。例えば繊維の分散が不良なスラリーには分散剤を添加することが好ましい。分散剤としては、ポリオキシエチレンジステアレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリエーテル系ウレタン樹脂、アセチレン系ジアルコール組成物、アセチレン系ジアルコール組成物／２―エチルヘキサノール、ポリオキシエチレンアセチレニック・グリコールエーテル、アセチレン系ジオールの酸化エチレン付加物、非イオン性界面活性剤などの混合物、アセチレングリコール界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の混合物、ポリエーテル変性シリコーン、ポリビニルピロリドン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリオキシエチレンモノオレート、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ナフタレンスルホン酸ソーダのホルマリン縮合物、ポリオキシアルキレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリアクリル酸ナトリウム等を挙げることができる。これらは、繊維の表面電荷等に応じて適宜選択することができる。
【００８７】
分散剤を添加する場合の添加量は、スラリー中に含まれる繊維原料の合計質量に対して、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましい。また、分散剤の添加量は、５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましい。分散剤の添加量を上記範囲内とすることにより、充分な分散効果を得つつ、発泡等の発生を抑制することができる。
【００８８】
解繊する工程は、分散剤を添加したスラリーを攪拌する工程を含むことが好ましい。例えば、繊維強化層製造のための強化繊維を含むスラリーでは、単繊維状態に解繊されることが理想的であるが、繊維の結束が存在したとしても、結束の本数が５本以下となるまで解繊されていれば十分な効果を得ることができる。具体的には、解繊する工程では、単繊維の本数、及び繊維数が２本以上５本以下の結束繊維束の本数の合計数が、スラリー中に含まれる全繊維本数の６０％以上となるように解繊することが好ましく、８０％以上となるように解繊することが好ましい。
【００８９】
ここで、単繊維と、結束繊維束の本数は、分散後のスラリーを採取し、濾紙若しくはワイヤーメッシュ等を用いて水をろ過し、繊維のマットを作製し、このマットを１１０℃以上１３０℃以下で加熱乾燥し、光学顕微鏡で観察することで数えることができる。尚、スラリー中にバインダー成分を含有しない場合は、マットに、繊維の固形分重量の１質量％以上５質量％以下の水溶性バインダーをスプレーしてから加熱乾燥することにより、乾燥後もマットの形状を保つことができ、繊維の結束状況を損なわずに観察できるため好ましい。この場合のバインダーとしては、水溶性のＰＶＡ、アクリル樹脂のエマルジョン等が好適に使用できる。
【００９０】
解繊する工程では、単繊維化を促進する観点からは強撹拌することが好ましいが、撹拌が強すぎると、繊維が破断し、例えば強化繊維が破断すると強度が低下するおそれがあるため、一般的には、弱撹拌でも十分に分散するようなチョップドストランドを使用することが好ましい。例えば、水に分散しやすい集束剤を使用したチョップドストランド、いわゆる易分散タイプのチョップドストランドを用いることが好ましい。このようなチョップドストランドを使用した場合、通常のアジテーターによる撹拌で十分に単繊維化が進行する。
なお、上述したような撹拌では十分に単繊維化が進行しない場合、抄紙用のパルパー等で撹拌してもよい。この場合、繊維の破断を抑制する観点から撹拌時間は短時間とすることが好ましい。この場合の適切な撹拌時間は、処理量や分散のしやすさによって変化するが、概ね２０分以下が好ましい。
【００９１】
解繊する工程では、良好な分散状態まで分散したところで、スラリーに増粘剤を添加し、通常のアジテーターによる撹拌をすることで、良好な分散状態を維持することができる。増粘剤としては、アニオン性ポリアクリルアミド、ノニオン性ポリエチレンオキシド等を挙げることができる。中でも増粘剤としては、アニオン性ポリアクリルアミドを用いることが好ましい。
【００９２】
増粘剤の添加量は繊維の質量に対して、１０ｐｐｍ以上であることが好ましく、３０ｐｐｍ以上であることがより好ましい。また、増粘剤の添加量は５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。本発明では、２種以上の異なる繊維の各々の少なくとも一部を単繊維状態まで解繊する工程において増粘剤を添加することにより、解繊された繊維状態を維持しやすくなる。
【００９３】
スラリーを抄紙する工程で使用する抄紙機は特に限定されないが、円網抄紙機、長網抄紙機又は傾斜型抄紙機を用いることができる。
【００９４】
不織布の製造においては、乾燥工程が設けられることが好ましい。乾燥工程は、熱可塑性樹脂繊維が溶融したり熱変形したりしない範囲であり、かつバインダー成分が溶融し不織布を構成する繊維間を結着する温度で行うことが好ましい。
【００９５】
＜繊維強化プラスチック成形体用基材の製造方法＞
「表面層」、「隔離層」、「繊維強化層」をこの順で積層することにより繊維強化プラスチック成形体用基材を製造することができる。繊維強化層は１層であっても２層以上積層してもよい。互いに隣接する表面層および隔離層はそれぞれ１枚単独であることが好ましい。繊維強化層の少なくとも一方の表面に繊維強化層側から隔離層、繊維強化層をこの順で積層すればよい。製造される繊維強化プラスチック成形体の用途に応じて、例えば、表面層／隔離層／繊維強化層（２層以上積層されていてもよい）、または、表面層／隔離層／繊維強化層（２層以上積層されていてもよい）隔離層／表面層の積層構造であればよい。
繊維強化層の両面に繊維強化層側から隔離層、繊維強化層をこの順で積層すれば、両面に対して本発明の効果が得られる。
【００９６】
積層後、取り扱いを容易にするために、加熱加圧して各層を一体化してもよい。この工程はプリプレスと呼ばれる。プリプレス後の積層体はプリプレス品、またはプリプレス体と呼ばれる。プリプレスの際の温度、圧力、処理時間は、所望とするプリプレス品の性状が得られるように適宜選択される。基本的には、本成形、すなわち完全成形体を得る条件未満で行われる。温度としては、積層体の構成成分のうち、少なくとも１種が熱融着作用を生じる温度以上で行われる。温度が高くても、加熱時間を短くすることにより、完全な溶融を避けてプリプレス体を得ることも可能である。プリプレス時の圧力としては、熱可塑性樹脂が溶融していない状態で高い圧力を加えると、強化繊維が破断することがあるので、０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下であることが好ましい。同時に加熱を行う場合の加熱温度としては１００℃以上２４０℃以下が好ましい。
【００９７】
プリプレスは、熱プレス機で短時間加熱加圧する方法、熱プレス後冷プレスで急冷する方法、循環するベルト間に挟んでプレスするベルトプレス法等を用いることができる。プリプレスは全層に対して実施してもよく、部分的にプリプレスを行ってもよい。プリプレスは全面に対して実施してもよく、一部領域に対して実施してもよい。プリプレスは平面で行ってもよく、最終成形形態に近い形、後の成形工程で扱いやすい形状になるように立体形状を成すようにプリプレスしてもよい。プリプレス後、あるいはプリプレスの状態で、シートを打ち抜いたり、切断してもよい。
【００９８】
繊維強化プラスチック成形体用基材においては、プリプレスの段階で表面層および繊維強化層に含まれる熱可塑性樹脂の一部が加熱により溶解して隔離層に浸透することにより、各層の組成に変化が生じていてもよい。
【００９９】
また、不織布同士を積層する場合であって、いずれも湿式抄紙法で製造する場合は、多層抄きが可能な抄紙機を使用して、ウエットウエブの状態で重ね合わせ、これらを一体として乾燥させて繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることもできる。このような手順により、繊維強化プラスチック成形体用基材の水分や揮発ガス分を減少させ、成形加工時における水蒸気や揮発ガスの発生に起因する塗装面の荒れを防ぐことができる。
多層抄きが可能な抄紙機としては、傾斜ワイヤーを複数備えた抄紙機、原料インレットを多段で備えた傾斜ワイヤー抄紙機、円網ワイヤーを複数備えた抄紙機、或いは傾斜ワイヤーと円網ワイヤーの双方を複数備えた、いわゆるコンビネーション型抄紙機が例示される。
【０１００】
＜繊維強化プラスチック成形体の製造方法＞
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、表面層、隔離層、繊維強化層をこの順で積層して加熱加圧成形することにより製造することができる。互いに隣接する表面層および隔離層はそれぞれ１枚単独となるように目付け量を調整すると作業上簡便であるが、所望の目付けとなるように、２層以上積層してもよい。繊維強化層は、１枚単独であってもよく、所望の厚さとなるように２層以上積層してもよい。用途に応じて、例えば、表面層／隔離層／繊維強化層（２層以上積層されていてもよい）、または、表面層／隔離層／繊維強化層（２層以上積層されていてもよい）隔離層／表面層の順で積層すればよい。
このように積層したものとして上述した繊維強化プラスチック成形体用基材を用いてもよい。
【０１０１】
加熱加圧成形は、熱プレス、または、あらかじめ赤外線ヒーター等で予熱した金型を用いた加工で実施することができる。また、他種の繊維強化プラスチック成形体用基材またはフィルムもしくは不織布を積層して熱プレスで加熱加圧成形することもできる。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、一般的な繊維強化プラスチック成形体用基材の加熱加圧成形方法を用いて行うことができる。
【０１０２】
なお、上記の加熱加圧成形を行う前に、熱可塑性樹脂繊維が溶融したり熱変形したりしない範囲の高温の熱風や熱ロール等によって、表面層、隔離層、繊維強化層、および繊維強化プラスチック成形体用基材等を加熱処理してもよい。これにより、各層または繊維強化プラスチック成形体用基材の水分や揮発ガス分を減少させ、成形加工時における水蒸気や揮発ガスの発生に起因する塗装面の荒れを防ぐことができる。このような加熱処理を行った場合、いったん冷却してから加熱加圧成形を行ってもよいし、冷却せずに加熱加圧処理成形してもよい。
【０１０３】
加熱加圧処理成形の方法としては、金型プレス法が好ましく挙げられる。
【０１０４】
金型プレス法としては、ヒートアンドクール法やスタンピング成形法を採用することができる。ヒートアンドクール法は、繊維強化プラスチック成形体用基材を型内に予め配置しておき、型締とともに加圧、加熱を行い、次いで型締を行ったまま、金型の冷却によりシートの冷却をおこない成形体を得る方法である。スタンピング成形法は、予め基材を遠赤外線ヒーター、加熱板、高温オーブン、誘電加熱などの加熱装置で加熱し、熱可塑性樹脂を溶融、軟化させた状態で、成形体金型の内部に配置し、次いで型を閉じて型締を行い、その後加圧冷却する方法である。また、低密度の成形体を得る場合などは、冷却工程を行わないで材料取り出しを行うホットプレス法を採用することもできる。
【０１０５】
成形用の金型は大きく２種類に分類され、１つは鋳造や射出成形などに使用される密閉金型であり、もう１つはプレス成形や鍛造などに使用される開放金型である。本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材を用いた場合、用途に応じていずれの金型も使用することが可能である。成形時の分解ガスや不織布の繊維間空隙の空気を型外に排除する観点からは開放金型が好ましいが、過度の樹脂の流出や酸化を抑制するため、密閉金型に意図的にリーク部分を設けた金型、または、型締め工程で開放から密閉に遷移するような金型を用いることも好適である。
【０１０６】
さらに、金型には打ち抜き機構、タッピング機構から選択される少なくとも一種を有する金型を使用することができる。２段プレス機構を用いるなどの工夫で、熱プレス後に連続して、成形体を打ち抜き加工することも可能である。また、成形体には、その使用目的などによって、リブやボス等の強度補強・加工用の突起やネジ穴の形成、意匠性の付与を目的とした模様の付与を行うことができる。
【０１０７】
繊維強化プラスチック成形体が多層構造である場合、他種の繊維強化プラスチック成形体用基材を積層して熱プレスで加熱加圧成形することもできる。また、繊維強化プラスチック成形体用基材を成形すると同時、或いは成形後にアウトサート成形やインサート成形によって、より複雑な形状部材を接着することも可能である。
【０１０８】
繊維強化プラスチック成形体用基材から繊維強化プラスチック成形体を成形する際には、具体的には、繊維強化プラスチック成形体用基材を、表面層に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する温度以上で加熱すればよい。また、繊維強化プラスチック成形体用基材を、表面層に含まれる熱可塑性樹脂および繊維強化層に含まれるマトリックス熱可塑性樹脂の双方が溶融する温度以上で加熱することが好ましい。また、各層を構成する材料の劣化が起こるのを防止するため、所望の密度の成形体が得られる範囲において必要最低の温度にすることが望ましい。なお、加熱温度は、繊維強化プラスチック成形体用基材内の強化繊維は溶融しない温度帯であることが好ましい。強化繊維が炭素繊維や、ガラス繊維の場合は耐熱性が高いので基本的に問題ない。
【０１０９】
加熱温度は、隔離層の耐熱性熱可塑性樹脂繊維が溶融しない温度帯であることが好ましい。すなわち、加熱温度は、隔離層の耐熱性熱可塑性樹脂繊維の溶融温度より低いことが好ましい。溶融していない耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に溶融した熱可塑性樹脂を含侵させるためである。但し、隔離層設置の効果、すなわち、強化繊維の表層への侵入と、表面層樹脂の必要以上の繊維強化層へ侵入が防止されるように、温度、加熱時間を選択すれば、耐熱性熱可塑繊維の溶融温度以上の加熱も可能である。また、繊維強化層の熱可塑性樹脂の一部を、隔離層の耐熱性熱可塑繊維の溶融温度より低い溶融温度の樹脂とすることにより、隔離層の耐熱性熱可塑繊維の溶融を他の層の溶融より遅らせて、耐熱性熱可塑性樹脂繊維の間に先に溶融した熱可塑性樹脂を含侵させることが可能になる。
加熱温度は、例えば、１５０℃以上３００℃以下であることが好ましく、２００℃以上２４０℃未満であることがより好ましい。
【０１１０】
繊維強化プラスチック成形体を成形する際の圧力としては、５ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下が好ましい。繊維強化プラスチック成形体を成形する際の圧力は所望の成形体密度が得られるように適宜調節される。
【実施例】
【０１１１】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。【０１１２】
［実施例１］
（難燃性ポリカーボネート繊維の作製）
ポリカーボネート樹脂（Ａ成分）（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製、商品名：ユーピロンＳ−３０００（粘度平均分子量：２１,０００））と、アクリロニトリル・スチレン系共重合体（Ｂ成分）（テクノポリマー（株）製、商品名：２９０ＦＦ（２２０°Ｃ、４９Ｎ荷重におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）：５０ｇ／１０分））と、ポリカーボネートオリゴマー（Ｃ成分）（三菱ガス化学（株）製、商品名：ＡＬ０７１（平均重合度：７））と、燐系難燃剤（Ｄ成分）（燐酸エステル、大八化学（株）製、商品名：ＰＸ−２００化学式：［ＯＣ６Ｈ３（ＣＨ３）２］２Ｐ（Ｏ）ＯＣ６Ｈ４ＯＰ（Ｏ）［ＯＣ６Ｈ３（ＣＨ３）２］２）を質量比率 １００／５．５／１２／１６となるように混合した。混合物は、３０ｍｍφの２軸押し出し機にて溶融混合し、ペレット化した樹脂組成物を得た。
得られたペレットを紡糸温度３００℃にて、紡糸ノズル（孔径０．６ｍｍ）を用いて溶融押出し、紡糸ノズル付近の温度を２５０℃に冷却し、繊度１００ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。得られたフィラメントを、ギロチンカッターで１５ｍｍ長に切断し、難燃剤含有ポリカーボネート繊維を得た。【０１１３】
（繊維強化層用不織布の作製）
繊維長１２ｍｍの炭素繊維（東レ製、T700）をスラリー濃度０．５％となるように水中に投入し、分散剤としてエマノーン（登録商標）３１９９Ｖ（花王株式会社製）を、炭素繊維１００質量部に対して１質量部となるよう添加した。その後、３０秒間攪拌して初期分散を行った後、スラリー濃度０．１５％となるように水で希釈した（炭素繊維スラリー）。【０１１４】
別容器にて、粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤（ＭＴアクアポリマー株式会社製、スミフロック）を溶解した水溶液を作製した。粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤は、水溶液の全質量に対して、０．１質量％となるように添加した。この水溶液を、上記の炭素繊維スラリーに、添加した。水溶液の添加量は、水溶液の全質量に対して増粘剤の固形分が６０ｐｐｍとなるように調整した。その後、攪拌し、炭素繊維がモノフィラメント化するまで分散させた。【０１１５】
次いで、上記難燃性ポリカーボネート繊維と、太さ２．２ｄｔｅｘ、繊維長１５ｍｍのポリエーテルイミド繊維（株式会社クラレ製）と、バインダーとして、芯鞘ＰＥＴ繊維（クラレ社製、Ｎ-７２０）を、上記炭素繊維スラリーに表１の配合比となるように計量混合し、繊維強化繊維層用原料スラリーを得た。【０１１６】
上記の繊維強化繊維層用原料スラリーを連続して傾斜ワイヤー型抄紙機に供給し、２０ｍ／ｍｉｎの速度で抄紙し、表１に記載した目付け（単位面積あたりの重量）の幅２ｍの繊維強化層用不織布を得た。これをスリッター機で幅方向に２分割して幅１ｍの繊維強化層不織布を得た。【０１１７】
（隔離層用不織布の作製）
太さ２．２ｄｔｅｘ、繊維長１５ｍｍのポリエーテルイミド繊維（株式会社クラレ製）と、バインダー成分として、熱融着性芯鞘ＰＥＴ繊維（クラレ社製、Ｎ-７２０）とを、表１の配合比となるように計量し、スラリー濃度０．５％となるように水中に投入し、古紙離解用パルパーを用いて３０秒間攪拌して初期分散を行った後、スラリー濃度０．１５％となるように水で希釈した（ポリエーテルイミド繊維スラリー）。【０１１８】
別容器にて、粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤（ＭＴアクアポリマー株式会社製、スミフロック）を溶解した水溶液を作製した。粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤は、水溶液の全質量に対して、０．１質量％となるように添加した。この水溶液を、上記のポリエーテルイミド繊維スラリーに、添加した。水溶液の添加量は、水溶液の全質量に対して増粘剤の固形分が６０ｐｐｍとなるように調整した。その後、攪拌し、０．１５％濃度の隔離層用の原料スラリーを得た。そして、このスラリーを連続して傾斜ワイヤー型抄紙機に供給し、２０ｍ／ｍｉｎの速度で抄紙し、表１の目付および体積目付の幅２ｍの隔離層用不織布を得た。これをスリッター機で幅方向に２分割して幅１ｍの隔離層不織布を得た。【０１１９】
（表面層）
厚さ５０μｍの難燃性ポリカフィルム（サビック社製、難燃性グレードUL94-HB規格相当）を用いた。【０１２０】
（繊維強化プラスチック成形体の作製）
得られた強化繊維層用不織布を９枚積層し、その上に隔離層用不織布を１枚積層し、さらにその上に表面層用フィルムを１枚積層し、プレス圧１５ＭＰａ、加熱温度２３０℃で５分間プレスし、５０℃に冷却して繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２１】
［実施例２］
表面層に難燃性ポリカフィルムの代わりに厚さ５０μｍ透明ポリカフィルム（サビック社製）を用い、繊維強化層用不織布の作製に用いた難燃性ポリカーボネート繊維およびポリエーテルイミド繊維の代わりに実施例１の難燃性ポリカーボネート繊維製造工程で難燃剤（Ｄ成分）を添加せずに作製したポリカーボネート繊維を用いた以外は実施例１と同様の手順で実施例２の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２２】
［実施例３］
実施例１の方法で製造した難燃性ポリカ繊維と、バインダー成分として、熱融着性芯鞘ＰＥＴ繊維（クラレ社製、Ｎ-７２０）とを、表１の配合比となるように計量し、スラリー濃度０．５％となるように水中に投入し、古紙離解用パルパーを用いて３０秒間攪拌して初期分散を行った後、スラリー濃度０．１５％となるように水で希釈した（ポリカーボネート繊維スラリー）。【０１２３】
別容器にて、粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤（ＭＴアクアポリマー株式会社製、スミフロック）を溶解した水溶液を作製した。粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤は、水溶液の全質量に対して、０．１質量％となるように添加した。この水溶液を、上記のポリエーテルイミド繊維スラリーに、添加した。水溶液の添加量は、水溶液の全質量に対して増粘剤の固形分が６０ｐｐｍとなるように調整した。その後、攪拌し、０．１５％濃度の隔離層用の原料スラリーを得た。そして、このスラリーを連続して傾斜ワイヤー型抄紙機に供給し、２０ｍ／ｍｉｎの速度で抄紙し、目付６０ｇ/ｍ２（体積目付５０ｃｍ３/ｍ２）の幅２ｍの隔離層用不織布を得た。これをスリッター機で幅方向に２分割して幅１ｍの難燃性ポリカ繊維不織布を得た。
表面層に難燃性ポリカフィルムの代わりに上記難燃性ポリカ不織布を用いた以外は実施例１と同様の手順で実施例３の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２４】
［実施例４］
繊維強化層用不織布の作製に用いた難燃性ポリカーボネート繊維およびポリエーテルイミド繊維の代わりに実施例１で使用したポリエーテルイミド繊維のみを用いた以外は実施例１と同様の手順で実施例４の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２５】
［実施例５］
表面層に５０μｍ厚難燃性ポリカフィルムの代わりに１００μｍ厚難燃性ポリカフィルム（サンデルタ株式会社製）を用いた以外は実施例１と同様の手順で実施例５の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２６】
［実施例６］
隔離層用不織布の作製に用いたポリエーテルイミド繊維の代わりに芳香族ポリアミド繊維（東レデュポン社製  ケブラー２９繊維、密度１．４４ｇ／ｃｍ３、融点なし、繊維長１５ｍｍ、繊維径１５μｍ）を用いた以外は実施例１と同様の手順で実施例６の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２７】
［実施例７］
隔離層用不織布の作製に用いたポリエーテルイミド繊維の代わりに脂肪族ポリアミド繊維（東レ社製ナイロン６繊維  アミラン、融点２２５℃、密度１．１３、繊維長１５ｍｍ、繊維径１５μｍ）を用いた以外は実施例１と同様の手順で実施例７の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２８】
［比較例１］
表面層を設けなかった以外は実施例１と同様の手順で比較例１の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１２９】
［比較例２］
隔離層を設けなかった以外は実施例１と同様の手順で比較例２の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１３０】
［比較例３］
表面層および隔離層を設けなかった以外は実施例１と同様の手順で比較例３の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１３１】
［比較例４］
隔離層の代わりに厚さ５０μｍポリエーテルイミドフィルム（三菱樹脂社製）を用いた以外は実施例１と同様の手順で比較例４の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１３２】
［比較例５］
隔離層を形成する繊維としてポリエーテルイミド繊維の代わりに実施例２で用いたポリカーボネート繊維（難燃性ではない）を用いた以外は実施例１と同様の手順で比較例４の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１３３】
［比較例６］
隔離層の目付および体積目付を変更した以外は実施例１と同様の手順で比較例６の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１３４】
［比較例７］
表面層の５０μｍ厚みの難燃性ポリカフィルムに代えて、同難燃性ポリカフィルム３枚使用して表面層を計１５０μｍに変更した以外は実施例１と同様の手順で比較例７の繊維強化プラスチック成形体を得た。
［比較例８］
隔離層の目付を５０ｇ／ｍ２に変更した以外は実施例１と同様の手順で比較例７の繊維強化プラスチック成形体を得た。【０１３５】
［電子顕微鏡写真］
実施例１で作製した繊維強化プラスチック成形体の破断面の電子顕微鏡写真を図１に示す。表面（右側）に、ＰＥＩ繊維とその間を充填しているポリカーボネート樹脂の層であって炭素繊維が侵入していない層が存在していることがわかる。
図２および図３にそれぞれ実施例１および比較例２で作製した繊維強化プラスチック成形体の表面の光学顕微鏡写真を示す。実施例１の繊維強化プラスチック成形体の表面は、ＰＥＩ繊維とその間を充填しているポリカーボネート樹脂によって覆われており、炭素繊維は露出していないことがわかる。一方、比較例２での繊維強化プラスチック成形体では、表面のポリカーボネート樹脂に炭素繊維が侵入、露出しており、また炭素繊維と樹脂の間に空隙が見られる。【０１３６】
［評価］
上記実施例１〜７及び比較例１〜８で得られた繊維強化プラスチック成形体について、以下の項目で評価を行った。結果を表１に示す。
（表面性）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体の表面を目視観察し、以下の評価基準にて評価した。
○：表面が光沢で粗化や樹脂の流れ出しが発生していない。
△：光沢の低下やわずかに粗化が発生したが、塗装で隠蔽が可能。
×：樹脂の著しい流れだしや、塗装で隠蔽できない粗化が発生した。【０１３７】
（耐溶剤性）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体の表面にトルエンとMEKを質量で１：１混合した溶液を、綿棒で塗布し１分間放置したのち、清浄な布でふき取って外観の変化を目視にて観察し、以下の評価基準にて評価した。
○：表面の膨れや粗化が発生していない。
△：わずかに粗化が発生したが、実用上問題はない。
×：表面の膨れや著しい粗化、または樹脂流れが発生した。【０１３８】
（耐指紋性）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体の表面層にＪＩＳ  Ｋ２２４６規定の人工指紋液をスポイトで一滴滴下し、８０℃で２４時間放置し外観を評価した。繊維強化プラスチック成形体の外観について、表面の状態を目視にて観察し、以下の評価基準にて評価した。なお、耐指紋性は耐溶剤性と合わせて、耐油性を評価する指標になる。
○：表面の膨れや白化が発生していない。
△：わずかに表面の膨れや白化が発生したが、実用上問題はない。
×：表面の膨れや白化が発生した。【０１３９】
（表層密着性）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体の表面に対して付着性−碁盤目試験（JIS  K5400  ２ｍｍ間隔２５マス法）を行い、１箇所以上のマス目の脱離を生じたものを×、マス目の脱離は生じなかったが、切れ目の周囲に剥離、浮きを生じたものを△、剥離を生じなかったものを○とした。【０１４０】
（耐熱湿性）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体を、温度８０℃相対湿度９０％の環境試験機内に７２時間設置し、外観を評価した。繊維強化プラスチック成形体の外観について、表面の状態を目視にて観察し、以下の評価基準にて評価した。
○：表面の膨れや白化が発生していない。
△：わずかに表面の膨れや白化が発生したが、実用上問題はない。
×：表面の膨れや白化が発生した。【０１４１】
（難燃性）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体の燃焼試験を「機器及び部品に使用されるプラスチック材料の燃焼性試験の安全性に関するＵＬ規格、ＵＬ９４  第６版  ２０１３年３月２８日付」に記載された、水平燃焼試験（UL-94HB）に準拠して行い、これに適合するものを合格レベルとした。実施例２以外は合格レベルであった。【０１４２】
（曲げ強度・曲げ弾性率の測定）
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体を、ＪＩＳ Ｋ ７０７４ 炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法に従って、繊維の配向方向（マシンディレクション、以下ＭＤとする）及び繊維の配向と直角方向（クロスディレクション、以下ＣＤとする）について測定し、曲げ強度Ｆ及び曲げ弾性率ＭのＭＤ方向とＣＤ方向の強度を求め、それぞれについて曲げ強度相乗平均値、曲げ弾性率相乗平均値を表１に記載した。
曲げ強度相乗平均値＝√（ＦＭＤ×ＦＣＤ）
曲げ弾性率相乗平均値＝√（ＭＭＤ×ＭＣＤ）
ここで、ＦＭＤ、ＭＭＤはＭＤ方向の曲げ強度、曲げ弾性率を表し、ＦＣＤ、ＭＣＤはＣＤ方向の曲げ強度、曲げ弾性率を表す。【０１４３】
【表１】
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【０１４４】
【表２】
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【０１４５】
【表３】
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【０１４６】
【表４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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