(57)【要約】良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックおよびその製造方法を提供することを課題とする。  固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、  屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、  前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、  前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、  前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、  前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、  前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、
屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
【請求項２】
固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であり、
屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
【請求項３】
前記屈曲部の屈曲角度が、３０度以上である、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
【請求項４】
前記固化した樹脂が、熱硬化性樹脂である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【請求項５】
前記層中の不連続強化繊維束において、不連続強化繊維束の端部が実質的に同一長さｄＬの直線をなす、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【請求項６】
前記不連続強化繊維束の端部を、前記不連続強化繊維束の配向方向に対して直交する方向に投影した長さをＷｓ（ｍｍ）とすると、Ｗｓ／ｄＬの値が０．０３以上０．７５以下である、請求項５に記載の繊維強化プラスチック。
【請求項７】
前記層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度のうち小さいほうの角度が、同一の絶対値θ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。
【請求項８】
前記層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度のうち小さいほうの角度が、同一の絶対値θの正負の角度をなす、請求項５〜７のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【請求項９】
前記屈曲部の面外強度σ１を、連続した強化繊維を有する以外は同じ構成を有する繊維強化プラスチックの屈曲部の面外強度σ２で除した値σ１／σ２が、０．７以上となる、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【請求項１０】
以下のＲ１／Ｒ２が、１．５以下である、請求項１〜９のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
Ｒ１／Ｒ２：前記屈曲部に繰り返し荷重を負荷し、繰り返し荷重の最大値から求めた面外応力を、前記屈曲部の面外強度σ１の値を１とした時の相対値ｒで表し、縦軸をｒ、横軸を繊維強化プラスチックが破壊された時の繰り返し数の常用対数としたグラフを作成し、前記ｒが０．６以上の範囲で近似曲線の傾きＲ１を求め、続いて連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける近似曲線の傾きＲ２をＲ１と同様にして求め、Ｒ１をＲ２で除して得られる値をＲ１／Ｒ２とする。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法であって、
強化繊維束と前駆樹脂を含むプリプレグとして、一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂を含むプリプレグを前記プリプレグの少なくとも一部に用い、所定の曲率を有する型の表面に沿って曲げ賦形する工程、及び前記プリプレグを同じ型を用いて加熱・加圧する工程を含む、繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項１２】
任意の層において前記プリプレグの全面に切込を入れる工程を有する、請求項１１に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項１３】
全ての層において前記プリプレグの全面に切込を入れる工程を有する、請求項１１または１２に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項１４】
前記曲げ賦形する工程において、前記プリプレグを加熱する操作を含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項１５】
前記曲げ賦形する工程の前に、前記プリプレグを複数枚積層する工程を有する、請求項１１〜１４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維と樹脂とからなる繊維強化プラスチックは、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、航空機、宇宙機、自動車、鉄道、船舶、電化製品、スポーツ等の構造用途に展開され、その需要は年々高まりつつある。【０００３】
特に航空機・自動車等の構造部材など、屈曲部および平面部を有する部材に用いられる繊維強化プラスチックは、複雑な３次元形状を有しつつも、表面品位に優れ、かつ高い力学特性が要求されるのが一般的である。しかし繊維強化プラスチックは３次元形状を形成するにあたり、屈曲部での周長差が原因となり、強化繊維が突っ張るため、繊維強化プラスチックの表面にしわが発生し、表面品位が低下する。【０００４】
このような繊維強化プラスチックの問題点に鑑み、しわの少ない屈曲部と平面部を有する構造材料を製造する技術として、強化繊維と固化した樹脂を有する層を複数有し、かつ層ごとの強化繊維の向きを特定の方向とする方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６８２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の技術では、強化繊維プラスチック中に含まれる強化繊維の配向の方向が限定されるため、繊維強化プラスチックの利点である設計の自由度が失われ、その結果、所望の力学特性を達成するために重量が増加してしまい軽量性の利点が失われるという問題点があった。【０００７】
本発明は、かかる背景技術に鑑み、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、以下の通りである。
（１）固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、
屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
（２）固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であり、
屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の繊維強化プラスチックの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の繊維強化プラスチックの屈曲部に存在する不連続強化繊維端部の形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の繊維強化プラスチックの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の繊維強化プラスチックの、不連続強化繊維束の端部がなす直線形状を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の繊維強化プラスチックの、不連続強化繊維束の端部がなす直線形状を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の繊維強化プラスチックの、面外強度及び面外疲労特性の測定方法を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の繊維強化プラスチックを成形する際に、型を用いて曲げ賦形する工程を模式的に説明する斜視図である。
【図８】本発明の繊維強化プラスチックを成形する際に、曲げ賦形する工程に用いられる型の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者らは、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックを得るために、鋭意検討し、本発明に係る屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックを得るに到った。
【００１２】
本発明の繊維強化プラスチックの第１の態様は、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは実質的に同一長さＬであり、前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、前記別の繊維束は、その別の繊維束の端部も屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている。かかる場合において、前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である繊維強化プラスチックである。
【００１３】
本発明の繊維強化プラスチックにおいて、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有するとは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層が複数含まれていることを示すものである。すなわち、繊維強化プラスチックを構成する全ての層が、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることを示すものではない。例えば、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層以外に、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の連続強化繊維束を含む層や、固化したマトリックス樹脂中にランダムに配向した強化繊維束を含む層を有することも可能である。かかる態様を採る場合、それぞれの層を適切に配置することで、良好な表面品位を保ったまま、力学特性の設計の自由度を広く採ることができる。また、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層や固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の連続強化繊維束を含む層などの強化繊維束を含む層のほかに、これら強化繊維束を含む層の層間に、固化した樹脂の層を含んでいてもよい。この層間に含まれる固化した樹脂の層は、強化繊維束を含む層中の固化した樹脂とは異なる固化した樹脂であってもよいし、固化した樹脂の中に固化した樹脂とは異なる種類の樹脂や材質の粒子を含んでいてもよい。
【００１４】
また、本発明の繊維強化プラスチックの好ましい第２の態様は、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であり、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチックである。
【００１５】
ここで、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であるとは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層が複数含まれ、かつ、それらの層は全て、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることを示す。固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層の全てが固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることにより、本発明の屈曲部は、さらにしわの少ない繊維強化プラスチックが得られ易くなる。なお、このとき、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層の全てが固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることが重要であり、繊維強化プラスチックを構成する全ての層が、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層であることを示すものではない。例えば、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層以外に、固化したマトリックス樹脂中にランダムに配向した強化繊維束を含む層を有することも可能である。かかる態様を採る場合、それぞれの層を適切に配置することで、良好な表面品位を保ったまま、力学特性の設計の自由度を広く採ることができる。また、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層などの強化繊維束を含む層のほかに、これら強化繊維束を含む層の層間に、固化した樹脂の層を含んでいてもよい。この層間に含まれる固化した樹脂の層は、強化繊維束を含む層中の固化した樹脂とは異なる固化した樹脂であってもよいし、固化した樹脂の中に固化した樹脂とは異なる種類の樹脂や材質の粒子を含んでいてもよい。
【００１６】
また、前記第１の態様、および第２の態様における、前記各層とは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に含まれる、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層の各層について特定するものであり、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に含まれる、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層ではない層は対象としていない。
【００１７】
図１に示すように、本発明の繊維強化プラスチック１は、固化したマトリックス樹脂５中に配向方向が一方向である不連続強化繊維束４を含む層６を複数有する。
【００１８】
ここで“固化したマトリックス樹脂”とは、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、加熱・加圧などにより熱硬化性樹脂の架橋反応が進み、樹脂の流動がほとんどない状態を指し、樹脂が熱可塑性樹脂の場合、熱可塑性樹脂を加熱・加圧後に冷却した状態を指す。
【００１９】
“不連続強化繊維束”とは、層中に含まれる強化繊維束を構成する強化繊維のうち、長さが１０〜１００ｍｍの範囲内である強化繊維が、層中に含まれる強化繊維束を構成する強化繊維全体の９５％以上であることを指す。なお、不連続強化繊維束４の長さは実質的に同一長さＬである。ここで“不連続強化繊維束が実質的に同一長さＬ”とは、繊維強化プラスチックの端部と交わる不連続強化繊維束を除き、不連続強化繊維束に含まれる不連続強化繊維の平均長さより５ｍｍ以上短いまたは長い不連続強化繊維の割合が、５％以下であることを示す。
【００２０】
“配向方向が一方向である”とは、各層中において不連続強化繊維束に含まれる不連続強化繊維の配向方向の平均値から５度以上離れた不連続強化繊維の割合が、５％以下であることを示す。
【００２１】
また繊維強化プラスチックの各層の間で、不連続繊維強化束の配向方向が異なっていてもよい。ここで“不連続強化繊維束の配向方向が異なる”とは、隣接する層間においてそれぞれの層中に含まれる不連続繊維強化束同士がなす角度が、５度以上であることを指す。
【００２２】
本発明の繊維強化プラスチックが含む不連続強化繊維束中の不連続強化繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが挙げられる。その中でも特に炭素繊維は、これら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有しており、さらに耐熱性や耐薬品性にも優れていることから、軽量化が望まれる自動車パネルなどの部材に好適である。なかでも、高強度の炭素繊維が得られやすいＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
【００２３】
本発明の繊維強化プラスチックが含む固化したマトリックス樹脂として用い得る熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。また、本発明の繊維強化プラスチックが含む固化したマトリックス樹脂として用い得る熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリスルフォン、ＡＢＳ、ポリエステル、アクリル、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー、塩ビ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、シリコーンなどが挙げられる。前記熱硬化性樹脂には、成形時の粘度調整や硬化樹脂の靱性向上等を目的として、熱硬化性樹脂（熱硬化性樹脂と硬化剤の合計）１００質量部に対して、１〜６０質量部の範囲で前記の熱可塑性樹脂が配合されたものを用いてもよい。熱硬化性樹脂（熱硬化性樹脂と硬化剤の合計）１００質量部に対して配合する熱可塑性樹脂の範囲は、好ましくは２〜５０質量部、より好ましくは１０〜４５質量部である。
【００２４】
また、図１に示すように、本発明の繊維強化プラスチック１は、屈曲部２と平面部３とを有するが、さらに少なくとも一端の面に平面部３から端部方向に向けたテーパー状の部分９を有することが好ましい。屈曲部２と直線部３の数については特に制限はなく、繊維強化プラスチックの厚さ方向の切断面が、例えば図２のようなＬ型、図３（ａ）のようなＣ型、図３（ｂ）のようなＺ型の形状を有していてもよい。
【００２５】
上述の繊維強化プラスチックのテーパー状の部分は、繊維強化プラスチックの厚さが原因で生ずる周長差によって生ずる。ここで、“テーパー状の部分”とは、繊維強化プラスチックの平面部における法線と、繊維強化プラスチックの端面における平面部から端部方向への方向がなす角度が、５度以上である部分を指す。繊維強化プラスチックがテーパー状の部分を有することによって、繊維強化プラスチック同士を接合する場合において、接合強度が向上することから好ましい。
【００２６】
また、本発明の繊維強化プラスチック１は、図２に示すように、前記繊維束４が屈曲部２中に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束４’が存在し、繊維束４’の端部が前記屈曲部２中に含まれ、繊維束４’における屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、前記繊維束の屈曲部側の端部７と、これに隣接する前記別の繊維束の屈曲部側の端部７’との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である。この時前記屈曲部中には、不連続強化繊維束の端部の一部が含まれている層があればよく、全ての不連続強化繊維束の端部が前記屈曲部中に含まれている必要はない。
【００２７】
なお、ｄＸとしては、例えば図２においては、実線で描かれた前記繊維束４の端部と隣接する別の不連続強化繊維束４’の端部の間に位置する、屈曲部の点線部となる。当然、ｄＸの場所としてはこの位置に限定されるものではない。
【００２８】
本発明において、屈曲部とは、以下に定義する屈曲角度が５度以上であり、かつ繊維強化プラスチックの屈曲部における内径の曲率半径が１〜１００ｍｍである箇所を指す。そして平面部とは、繊維強化プラスチックの屈曲部以外の平面状の部分を示す。ここで、屈曲角度とは、図２に示したように、屈曲した箇所を挟む両側の平面部の稜線を延長したときに交わる点でなす角度のうち、小さいほうの角度ｄθと定義される。ここでいう小さいほうの角度ｄθとは、屈曲した箇所を挟む両側の平面部が同一平面にある状態から屈曲部を形成する状況を仮定した場合に、屈曲部を形成する初期段階において小さい方の角度をなす部分の角度である。
また、本発明の繊維強化プラスチックにおいては、平面部の長さＬｓに制限はなく、繊維強化プラスチックにしわやボイドなどが目立たない、表面品位に優れるものであればよい。ここで平面部の長さＬｓとは、平面部の一方のみに屈曲部が隣接しているときには屈曲部の端と平面部における屈曲部と向かい合う端部との距離、平面部が屈曲部に挟まれているときには、屈曲部間の距離を示す。
【００２９】
ここで、“屈曲部の端”とは、屈曲部における外径部の接線と平面部での稜線がなす角度が、１度以下になる箇所を指し、“屈曲部間の距離”とは、屈曲部の端の間の距離を指す。
そして屈曲部の厚さｔについても特に制限はないが、好ましくは１〜１００ｍｍ、より好ましくは２〜５０ｍｍ、さらに好ましくは３〜２０ｍｍである。
【００３０】
本発明の繊維強化プラスチック１は、強化繊維束が不連続であり、不連続強化繊維束間に固化した樹脂領域が存在するため（以降、これを開口と呼ぶ）、屈曲部での周長差等を原因とする強化繊維の突っ張り等によるしわの発生が抑制され、結果表面品位が向上する。また屈曲部には、少なくとも一部に不連続強化繊維束が含まれるため、強度の低下は小さく、優れた力学特性を両立することができる。
【００３１】
また、本発明の繊維強化プラスチックの層中に含まれる不連続強化繊維束の長さは、長すぎると屈曲部でのしわの発生など表面品位の低下を招き、短すぎると表面品位には優れるが力学特性が低下する。本発明の繊維強化プラスチックの層中に含まれる不連続強化繊維束の長さの範囲としては、前述の通り１０〜１００ｍｍの範囲であるが、より好ましくは１０〜５０ｍｍ、さらに好ましくは１０〜３０ｍｍである。
【００３２】
本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲部中の不連続強化繊維束の端部と、繊維方向に沿って隣接した配向方向が同じ別の不連続強化繊維束の端部との距離を、不連続強化繊維束の配向方向に沿って測定した、距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である。
【００３３】
ここで“屈曲部における厚さ”とは、屈曲部を周の一部とする二重の円を仮定し、内側の円の径を内径として、外側の円の径を外径とすると、内径のある点における接線と、それに平行な接線を有する外径の点とがなす距離であり、“屈曲部における厚さの平均値”とは、上記長さを屈曲部にわたって取得した距離の平均である。
【００３４】
前述の通り、本発明の繊維強化プラスチックは、少なくとも屈曲部において開口を有することによって、屈曲部における周長差を原因とするしわの発生が抑制されている。
【００３５】
この時開口長さは、主に屈曲部の厚さｔに起因する周長差、屈曲角度によって決定される。この時、屈曲部の厚さｔが大きく、繊維強化プラスチックの屈曲角度が大きいほど、屈曲部における開口は大きくなる方向となる。屈曲部の厚さｔに対して開口が小さすぎると、繊維強化プラスチックの屈曲部にしわが生じやすくなり、一方、開口が大きすぎると、開口そのものが目立つようになり表面品位が低下する、または繊維強化プラスチックの力学特性が低下することがある。そのため、開口距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下であることによって、屈曲部のしわの低減と、繊維強化プラスチックの力学特性を両立させ、かつ、表面品位に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。ｄＸの範囲としては、好ましくは、屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０４倍以上１．５倍以下、より好ましくは、０．０５倍以上１．２倍以下、さらに好ましくは、０．０５倍以上１倍以下である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
【００３６】
本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲角度を３０度以上であることが好ましい。一般に幾何的に考えると、屈曲角度が小さい場合、屈曲部における周長差が小さくなるため、しわの発生が抑制される。一方で、屈曲角度が大きくなると、屈曲部の周長差が大きくなり、しわが発生する可能性が高くなる。本発明は、周長差が大きく、しわが発生する可能性が高い形状を有する場合においても、不連続繊維束の端部間が屈曲部に存在することによって、繊維強化プラスチックのしわを少なくできることから、周長差が大きい、すなわち屈曲角度が大きい形状に適用するほど、その効果は大きくなるものである。
【００３７】
本発明の繊維強化プラスチックに含まれる固化した樹脂は、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもよいが、望ましくは固化した樹脂が熱硬化性樹脂であることによって、表面品位と力学特性を両立したまま、力学特性のばらつきの少ない繊維強化プラスチックとなる。一方、熱可塑性樹脂によって構成される繊維強化プラスチックでは、繊維強化プラスチックとしての表面品位が低下する、または力学特性のばらつきが大きくなる場合がある。
【００３８】
前述の通り、本発明の繊維強化プラスチックの層中に含まれる不連続強化繊維束は端部を有する。不連続強化繊維束の端部はどのような形状をなしてもよいが、端部が実質的に同一長さｄＬの直線を形成することによって、開口後の繊維強化プラスチックの良好な表面品位と、力学特性を両立することができる。
【００３９】
ここで、“実質的に同一長さｄＬの直線”とは、不連続強化繊維束の端部がそれぞれ直線をなし、かつある層におけるｄＬの平均値より５０％以上長いまたは短い不連続強化繊維束の端部の割合が、その層中に占める割合の５％以下であることを指す。
【００４０】
またｄＬの長さについては、短すぎると開口部の面積が小さくなりすぎてしまいしわの発生など表面品位の低下を招き、長すぎると開口部が目立つようになり表面品位の低下と力学特性の低下を招く場合がある。ｄＬの長さとしては、好ましくは０．２〜１０ｍｍ、より好ましくは０．３〜５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜３ｍｍの範囲である。
【００４１】
本発明におけるさらに好ましい形態として、図４に示したように、本発明の繊維強化プラスチックにおける層中の不連続強化繊維束において、不連続強化繊維束の端部が実質的に同一長さｄＬの直線をなし、さらに不連続強化繊維束の端部を、不連続強化繊維束の配向方向に対して直角な平面に投影した長さをＷｓとすると、Ｗｓ／ｄＬの値が０．０３以上０．７５以下であることが好ましい。Ｗｓ／ｄＬは、本発明の不連続強化繊維束の端部がなす直線と、不連続強化繊維束の配向方向とのなす角度によって決定される値であり、これが小さすぎると不連続強化繊維束の端部間での開口領域が小さくしわの発生など表面品位の低下を招く場合があり、または大きすぎると開口部が目立つ方向となり表面品位が低下する場合がある。好ましくは、Ｗｓ／ｄＬの値が０．０５以上０．６以下であり、さらに好ましくは、０．１以上０．５以下である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
【００４２】
本発明におけるさらに好ましい形態として、本発明の繊維強化プラスチックにおける層中の不連続強化繊維束において、不連続強化繊維束の端部が実質的に同一長さｄＬの直線をなし、さらに本発明の繊維強化プラスチックにおける層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度のうち小さいほうの角度が、同一の絶対値θであることが好ましい。ここで、“同一の絶対値θ”とは、全ての不連続強化繊維束の端部がなす角度が、全ての端部における角度θの絶対値から求めた平均値の±１°以内であることをいう。
【００４３】
このとき層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度は、絶対値が同一であればよく、例えば図５（ａ）に示したように、同一の正の角度１０のみで構成されても、図５（ｂ）に示したように絶対値が同一な正負の角度をなす直線１１，１２を略同数有していてもよい。このような直線を有することによって、力学特性を低下させることなく、かつ屈曲部における開口がより目立たなくなるため、高い表面品位と力学特性の両立が可能となる。
【００４４】
前述の通り、本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲部と平面部を有し、表面品位と力学特性が両立した繊維強化プラスチックである。本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲部の面外強度σ１を測定したときに、この値を連続した強化繊維を有する以外は同じ構成を有する繊維強化プラスチックの屈曲部の面外強度σ２で除した値σ１／σ２が、０．７以上であることが好ましい。
【００４５】
このような繊維強化プラスチックを実現するための構成としては、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である不連続強化繊維束を含む層を複数有し、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記層中の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、かつ不連続強化繊維の端部長さが、０．２〜１０ｍｍの範囲であり、繊維強化プラスチックの屈曲部中の不連続強化繊維束の端部と、繊維方向に沿って隣接した配向方向が同じ別の不連続強化繊維束の端部との距離を、不連続強化繊維束の配向方向に沿って測定した、距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下とすることが挙げられる。
【００４６】
なお、前記不連続強化繊維束の端部の長さは、上記範囲内であれば実質的に同じであっても異なっていてもよい。
【００４７】
そして前記不連続強化繊維束の端部がなす直線と、不連続強化繊維束の配向方向とのなす角度の範囲については、特に制限はなく、それぞれの不連続強化繊維束がなす角度が同一であっても異なっていてもよく、また、同一の絶対値θであってもよい。
【００４８】
本発明では、面外強度とは層間引張強度評価試験によって得られた値とし、層間引張強度評価試験の方法、ＡＳＴＭ６４１５−０６（２００６）を適用する。すなわち、屈曲部と平面部を有する繊維強化プラスチック試験片を、図６に示したような、繊維強化プラスチックの上面に２つの荷重点１３、下面に２つの支点１４にて支え、圧縮荷重１５を与える４点曲げ試験によって試験片に圧縮の荷重を与えることで、屈曲部の面外方向に引張の荷重を与え、その破壊荷重より面外強度を求める方法である。
【００４９】
この時面外強度σ１は、繊維強化プラスチックが破壊されたときの荷重Ｐｍａｘを用いて、式１にて求められる。
【００５０】
【数１】
2019031478.tif 000002
【００５１】
そしてσ１を、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックの屈曲部の面外強度σ２にて除した値σ１／σ２は０．７以上となる。ここで、“連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチック”とは、一方向に配向した連続強化繊維束と固化した樹脂のみを含む層を複数有している以外は、面外強度の測定に用いた繊維強化プラスチックと全く同じ構成のものをいう。なお、屈曲部を複数有する場合は、試料切断などにより、測定可能な屈曲部全てを対象として面外強度を測定し、その中の最も弱い点における面外強度をσ１とし、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける、同一の箇所の面外強度をσ２とする。ここで、“連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチック”とは、上記の通りである。
【００５２】
本発明の繊維強化プラスチックにおいて、σ１／σ２が０．７以上の値を有することが可能となる理由については、詳細は不明であるが、以下の理由が考えられる。
【００５３】
一般にＡＳＴＭ６４１５−０６（２００６）に代表されるような面外強度の測定方法において、強化繊維が不連続である場合、屈曲部に存在する不連続繊維は、不連続繊維の先端部が応力集中源として作用すると考えられる。しかし、一般に面外強度の測定においては、繊維端部の影響は、強化繊維の配向が一方向である場合、その影響はわずかであるものと推定される。また、本発明の繊維強化プラスチックの層間に固化した樹脂層を有する場合は、層間の影響が大きくなり、強化繊維の影響はさらに小さくなると考えられる。
【００５４】
また、本発明の繊維強化プラスチックの面外強度測定においては、必ずしも定められた試験片の寸法に従う必要はない。具体的には、屈曲部の厚さｔ・屈曲部の内径の曲率半径Ｒ、平面部の長さ、繊維強化プラスチックの層間における不連続強化繊維束がなす角度などが挙げられる。また本発明の繊維強化プラスチックにおいては、前述の値が本明細書中に記載された好ましい範囲であれば、σ１／σ２の関係を満たすことができる。また、４点曲げ試験を実施する場合、試験片への荷重点は繊維強化プラスチックの大きさに応じて決定され、屈曲部の曲率半径が８ｍｍ以下の場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは１５ｍｍである。屈曲部の曲率半径が８ｍｍより大きい場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは屈曲部の曲率半径の１．５倍である。
【００５５】
本発明の繊維強化プラスチックは、以下のＲ１／Ｒ２が１．５以下となることが好ましい。
【００５６】
Ｒ１／Ｒ２：屈曲部に繰り返し荷重を負荷し、繰り返し荷重の最大値から求めた面外応力を、屈曲部の面外強度σ１の値を１とした時の相対値ｒで表し、縦軸をｒ、横軸を繊維強化プラスチックが破壊された時の繰り返し数の常用対数としたグラフを作成し、前記ｒが０．６以上の範囲で近似曲線の傾きＲ１を求め、続いて連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける近似曲線の傾きＲ２をＲ１と同様にして求め、Ｒ１をＲ２で除して得られる値をＲ１／Ｒ２とする。
【００５７】
このような繊維強化プラスチックを実現するための構成としては、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である不連続強化繊維束を含む層を複数有し、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記層中の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、かつ不連続強化繊維束の端部長さが、０．２〜１０ｍｍの範囲であり、繊維強化プラスチックの屈曲部中の不連続強化繊維束の端部と、繊維方向に沿って隣接した配向方向が同じ別の不連続強化繊維束の端部との距離を、不連続強化繊維束の配向方向に沿って測定した、距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下とすることが挙げられる。
【００５８】
本発明においては、Ｒ１／Ｒ２を求めるための繰り返し荷重を負荷する方法として、ＡＳＴＭ６４１５−０６（２００６）に記載の荷重の負荷方法を適用する。すなわち、屈曲部と平面部を有する繊維強化プラスチック試験片を、図６に示した、繊維強化プラスチックの上面に２つの荷重点１３、下面に２つの支点１４にて支え、圧縮荷重１５を与える４点曲げ試験によって試験片に圧縮の荷重を与えることで、屈曲部の面外方向に引張の荷重を与える方法である。
【００５９】
この時屈曲部間の圧縮荷重を、繊維強化プラスチックが破壊しない程度の繰り返しの圧縮荷重とすることで、面外方向の疲労試験を実施することができる。この時、面外応力σは、繰り返しの圧縮荷重の最大値Ｐを用いて、以下の式２より算出することができる。
【００６０】
【数２】
2019031478.tif 000003
【００６１】
そしてＲ１を、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける近似曲線の傾きＲ２にて除した値Ｒ１／Ｒ２は、上記の通り１．５以下となることが好ましい。なお、屈曲部を複数有する場合は、試料切断などにより、測定可能な屈曲部全てを対象として面外強度を測定し、その中の最も弱い点における近似曲線の傾きをＲ１とし、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける、同一の箇所の近似曲線の傾きをＲ２とする。ここで、“連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチック”とは、上記の通りである。
【００６２】
Ｒ１を算出するための近似曲線を求める方法としては、グラフ中にプロットされた点を元に、その誤差が最小二乗法にて最小になるように線形近似した直線の傾きによって求めることができる。なお、この傾きが大きいほど、応力比が低下しても繰り返し数の増加が少ない、すなわち応力比の低下に対して破壊されやすい試験片であるということができる。
【００６３】
本発明の繊維強化プラスチックにおいて、Ｒ１／Ｒ２が１．５以下の値を有することが可能となる理由については、詳細は不明であるが、以下の理由が考えられる。
【００６４】
一般にＡＳＴＭ６４１５−０６（２００６）に代表されるような面外応力の測定方法において、強化繊維が不連続である場合、屈曲部に存在する不連続繊維は、不連続繊維の先端部が応力集中源として作用すると考えられる。しかし、一般に面外応力の測定においては、繊維端部の影響は、強化繊維の配向が一方向である場合、その影響はわずかであるものと推定される。また、本発明の繊維強化プラスチックの層間に固化した樹脂層を有する場合は、層間の影響が大きく、強化繊維の影響はさらに小さくなると考えられる。
【００６５】
また、本発明の繊維強化プラスチックの面外応力測定においては、必ずしも定められた試験片の寸法に従う必要はない。具体的には、屈曲部の厚さｔ・曲率半径Ｒ、平面部の長さＬｓ、平面部の長さ、繊維強化プラスチックの層間における不連続強化繊維束がなす角度などが挙げられる。また本発明の繊維強化プラスチックにおいては、前述の値が本明細書中に記載された好ましい範囲であれば、Ｒ１／Ｒ２の関係を満たすことができる。また、４点曲げ試験を実施する場合、試験片への荷重点は繊維強化プラスチックの大きさに応じて決定され、屈曲部の曲率半径が８ｍｍ以下の場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは１５ｍｍである。屈曲部の曲率半径が８ｍｍより大きい場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは屈曲部の曲率半径の１．５倍である。
【００６６】
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法としては、一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグ（以下、“一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグ”を不連続強化繊維プリプレグという場合がある）を、曲率を有する型１７の表面に沿って曲げ賦形する工程、及び前記不連続強化繊維プリプレグを同じ型を用いて加熱・加圧する工程を含む。
【００６７】
ここで、“前駆樹脂”とは、樹脂が熱硬化性樹脂の場合、加熱・加圧などによる熱硬化性樹脂の架橋反応が少なく、樹脂の硬化が進んでいない状態を指し、樹脂が熱可塑性樹脂の場合、熱可塑性樹脂を加熱・加圧して冷却する工程の前の状態を指す。
【００６８】
また不連続強化繊維プリプレグは、不連続強化繊維が一方向に配向しているので、不連続強化繊維の配向方向をそれぞれ任意の方向にして各不連続強化繊維プリプレグを重ねる（積層する）ことによって、任意の力学特性を有する成形体の設計が可能となる。
【００６９】
不連続強化繊維プリプレグを得るための工程としては、例えばまず一方向に引き揃えられた強化繊維、つまり一方向に配向した連続強化繊維と前駆樹脂とを含むプリプレグ（以下、“一方向に配向した続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグ”を連続強化繊維プリプレグと記すこともある）を作製し、その後カッターを用いての手作業や裁断機により切込を入れる方法、あるいは一方向に配向した連続強化繊維プリプレグの製造工程において所定の位置に刃を配置した回転刃ローラーを連続的に押し当てたり、連続強化繊維プリプレグを多層に重ねて所定の位置に刃を配置した型で押し切りしたり、レーザーの照射によって繊維を切断する等の方法や、予め一方向に配向した不連続強化繊維に前駆樹脂を含浸させたりする等の方法がある。簡易に連続強化繊維プリプレグに切込を入れるには手作業や裁断機を用いる方法が、生産効率を考慮し大量に作製する場合には押し切りを用いる方法が、連続強化繊維プリプレグ中の特定の場所を選定し切込を入れる場合にはレーザーを用いる方法が、予め形状を決めて作製する場合には不連続強化繊維に前駆樹脂を含浸させる方法が適している。当然、これらは前述の作製方法に限定されるものではない。なお、本明細書において、連続強化繊維束か不連続強化繊維束かを問わない強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグを、単に、プリプレグと記すものとする。すなわち、不連続強化繊維プリプレグと連続強化繊維プリプレグとを総称する場合に、プリプレグと記すものである。
【００７０】
回転刃ローラーを用いる場合には、直接ローラーを削りだして所定の刃を設けてもよいが、マグネットローラーなどに平板を削りだして所定の位置に刃を配置したシート状の型を巻きつけることにより、刃の取りかえが容易で好ましい。このような回転刃ローラーを用いることで、小さな（具体的には切込長さが１ｍｍ以下である）切込でも良好に切込を挿入することができる。また、連続強化繊維プリプレグに切込を入れ不連続強化繊維プリプレグとした後、さらに、その不連続強化繊維プリプレグをローラー等で加圧することで、切込部に前駆樹脂を充填、融着させることにより、取り扱い性を向上させてもよい。
【００７１】
図７（ａ）は、プリプレグ１８を型に押し当てて配置し、型の屈曲部の山１９に沿って曲げ賦形することで、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体へと曲げ賦形する工程の概念図を示している。ここでいうプリプレグとは、積層プリプレグであってもよいし、１層のみのプリプレグであってもよい。１層のみのプリプレグである場合には、型に押し当てて曲げ賦形をする操作を繰り返すことでプリプレグ積層体を得ることができる。なお、本明細書において、“積層プリプレグ”とは、曲げ賦形する前のプリプレグを積層したものを指し、 “プリプレグ積層体”とは、曲げ賦形された積層されたプリプレグを指す。積層プリプレグを形成する工程については後述する。
【００７２】
プリプレグ１８を型に押し当てて配置し、型の屈曲部に沿わせる向きは必ずしも屈曲部の山に沿って曲げ賦形する必要はなく、例えば図７（ｂ）に示すような型を用いて、屈曲部の谷２０に沿わせ、内側の面へ曲げ賦形してもよい。
【００７３】
また、曲げ賦形する方法は、密封空間で減圧吸引を行うことで型に押し付けてもよいし、プリプレグを型に押し付けるための押さえを用いて賦形してもよい。あるいは、手作業で賦形してもよい。
【００７４】
曲げ賦形に用いる型は、図７のように、屈曲部と平面部とを含みさえすれば、ほかの面を含んでいてもよく、特に限定されない。つまり賦形に用いる型は、図８（ａ）のように２箇所の屈曲部を有してもよく、図８（ｂ）のように２箇所の屈曲部がそれぞれ山と谷の形状をなしていてもよい。なお、これらの曲げ賦形に用いる型の形状は例を示したものであって、これらに限定されるものではない。
【００７５】
通常、プリプレグの曲げ賦形を行う際、内周側と外周側とでの周長差が生じる。１層毎のプリプレグを見た場合には、プリプレグ内の厚み方向における内側の強化繊維と外側の強化繊維との繊維間を、積層プリプレグを見た場合には、積層プリプレグ内の厚み方向における内側のプリプレグと外側のプリプレグとの層間を、滑らせながら屈曲部に合わせて厚み方向において異なる移動量の変形をする必要がある。かかる状況において、連続繊維強化プリプレグは繊維方向には伸長できないため、厚み方向において異なる移動量の変形をすることができず、形状に追従しきれない場合があるが、不連続強化繊維プリプレグは切込の両側の不連続強化繊維の端部の間の距離が開くことにより、繊維方向に伸張することにより厚み方向において異なる移動量の変形をすることが可能なため、連続強化繊維プリプレグと比べて形状追従性が向上している。したがって、プリプレグ積層体を賦形するプリプレグとして、不連続強化繊維プリプレグを用いることで、繊維方向への伸張を許容し屈曲部の厚み方向における内側と外側で異なる移動量の変形をすることが可能となることで、曲げ賦形時の屈曲部への形状追従性が向上する。プリプレグ積層体を構成する複数のプリプレグは、不連続強化繊維プリプレグを含みさえすれば特に限定されず、プリプレグ積層体を構成する複数のプリプレグのうち、全てが不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグであってもよいし、繊維方向への伸張が必要なプリプレグのみ不連続強化繊維プリプレグであってもよい。また、プリプレグ積層体の積層構成については、上記の要件を満たしさえすれば特に制限はなく、どのような構成であってもよい。
【００７６】
プリプレグ積層体を作製した後の固化させる工程では、賦形された形状を保ったまま固化させるために、曲げ賦形する工程で用いた型と同一の型を用いて固化することが好ましい。同一の型を用いることによって、積層体を型から外すことによる積層体の形状戻り（スプリングバック）などの形状変化を防ぐことができ、表面品位と力学特性の両立が可能となる。固化方法は、前駆樹脂が熱硬化樹脂の場合は、ボイド等の欠陥を抑制するために、オートクレーブを用いて硬化することが好ましいが、真空圧を併用すると共に加熱温度をコントロールしながら固化させる方法でもよい。
【００７７】
さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、任意の層において用いられる不連続強化繊維プリプレグを作製するために連続強化繊維プリプレグの全面に切込を入れる工程を有することがより好ましい。これにより、前記積層プリプレグ中に含まれる不連続強化繊維束を含む層が、切込をプリプレグの全面に有する層となるためである。すなわち、図７中のプリプレグ１８のような、不連続繊維強化束を全面に有するプリプレグを得られることからより好ましい。不連続強化繊維束をプリプレグの全面に有することによって、例えば図８に示したような、屈曲部を複数有する型においても、不連続繊維強化束を有することによってプリプレグが、型へ形状追従することが容易になるため、シワの少ない、表面品位に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。
【００７８】
さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、全ての層において用いられる不連続強化繊維プリプレグを作製するために連続強化繊維プリプレグの全面に切込を入れる工程を有することがより好ましい。これにより、前記積層プリプレグ中に含まれる全てのプリプレグの層が、切込をプリプレグの全面に有するプリプレグの層となり、本発明の繊維強化プラスチックの作製がより容易となるためである。すなわち、図７中のプリプレグ１８のような、全ての層が不連続繊維強化を全面に有するプリプレグを得られることからより好ましい。全ての層において不連続強化繊維束をプリプレグの全面に有することによって、例えば図８に示したような、屈曲部を複数有する型においても、不連続繊維強化束を有することによってプリプレグの形状追従がより容易になるため、シワの少ない、表面品位に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。また、連続強化繊維を有する層を別途用意し挿入する手間が省けるため、本発明の繊維強化プラスチックの作製に要する時間が短くなる意味でも好ましい。
【００７９】
さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、前記曲げ賦形する工程において、前記プリプレグを加熱する操作を含むことがより好ましい。前述した通り、前記プリプレグは不連続繊維強化束及び前駆樹脂を含む。前記プリプレグを曲げ賦形するときに、前記プリプレグを加熱することによって、前駆樹脂の粘度が低下するため、曲げ賦形を実施することが容易となり、その結果、曲げ賦形された後に固化した繊維強化プラスチックの表面品位が優れたものとなる。プリプレグの加熱温度については、プリプレグに含まれる前駆樹脂の粘度を下げて曲げ賦形が容易となる温度であればよく、プリプレグに含まれる前駆樹脂の種類に応じて適宜選択される。また、曲げ賦形時にプリプレグを加熱する操作の時期については、加熱によってプリプレグに含まれる前駆樹脂の粘度を下げて曲げ賦形が容易となればよいため、特に制限されるものではなく、例えば予めプリプレグを加熱してから曲げ賦形を実施する・プリプレグを加熱しながら曲げ賦形を実施する、などの方法が考えられる。プリプレグを加熱する方法としては、熱源を有するチャンバー内やヒーター近傍でプリプレグを加熱する、などの方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８０】
さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、前述の曲げ賦形する工程の前に、プリプレグを複数枚積層して積層プリプレグを形成する工程を有することがより好ましい。すなわち、図７中のプリプレグ１８は、積層されたプリプレグであることがより好ましい。ここでプリプレグを複数枚積層する工程とは、一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグを含むプリプレグを、複数枚積層して積層プリプレグを得る工程をいう。積層プリプレグを構成するプリプレグは、不連続強化繊維プリプレグを含みさえすれば特に限定されず、不連続強化繊維プリプレグのみから構成された態様であっても、一部に不連続強化繊維プリプレグを含む態様であっても特に限定されない。積層プリプレグは、成形対象とする繊維強化プラスチックの目標厚みに対応して部分的に積層枚数が異なるものであってもよい。なお、表面品位と力学特性を一定に保つ、及び生産しやすく、汎用性が高いという意味では、プリプレグ全面が不連続強化繊維プリプレグである方が好ましい。
【００８１】
プリプレグの積層の際には、プリプレグの層中に含まれる不連続強化繊維の向きと、これに積層する別のプリプレグの層中に含まれる不連続強化繊維の向きが異なっていてもよい。また、予め複数枚積層した部分積層プリプレグを複数用意し、部分積層プリプレグ同士を重ね合わせて積層プリプレグとしてもよく、また、部分積層プリプレグを曲げ賦形して部分プリプレグ積層体とした後、それらを重ね合わせてプリプレグ積層体としてもよい。
【００８２】
また、積層する工程では、プリプレグを何枚積層してもよいが、プリプレグを多層積層しすぎると、前記曲げ賦形する工程において、プリプレグの取り扱い性が低下することがある。このような場合、プリプレグの積層枚数は適宜選択される。
【００８３】
また、プリプレグの積層方法としては、自動装置を用いてプリプレグ同士を重ね合わせてもよいし、手作業で重ね合わせてもよい。また、重ね合わせたプリプレグを、密封空間で減圧吸引を行うことでプリプレグ同士の粘着力を高めてもよい。
【００８４】
本発明の繊維強化プラスチックの用途としては、強度、剛性、軽量性が要求される、自転車用品、ゴルフ等のスポーツ部材のシャフトやヘッド、ドアやシートフレームなどの自動車部材、ロボットアームなどの機械部品、航空機部材がある。中でも、強度、軽量に加え、部材形状が複雑で、本材料のように形状追従性が要求されるシートパネルやシートフレーム等の自動車部品や主翼のストリンガーなどの航空機部材に好ましく適用できる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるものではない。【００８６】
＜不連続強化繊維プリプレグの作製＞
プリプレグシートに、所定の位置に刃が配置された回転刃ローラーを押し当て、プリプレグを貫通する切込をプリプレグの全面に挿入することにより、プリプレグ中の強化繊維を切断し、不連続強化繊維束の長さＬが一定値２５ｍｍである不連続強化繊維プリプレグを得た。また、比較例５では、プリプレグを屈曲させる特定の箇所にカッターを用いて手作業で複数の切込を挿入した。【００８７】
＜積層方法＞
不連続強化繊維プリプレグを、１５０ｍｍ×２００ｍｍの寸法に切断し、これを複数枚積層して積層プリプレグを得た。【００８８】
＜曲げ賦形方法＞
積層プリプレグをコーナー部（コーナー部半径：７．５ｍｍ、屈曲角度：９０度）を有する型に、コーナー部にて屈曲させるようにアイロンにて加熱しながら型に沿わせて賦形し、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た。部分積層プリプレグの上にさらに部分積層プリプレグを賦形する場合も同様にして賦形を行い、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た。【００８９】
＜固化方法＞
得られたプリプレグ積層体を、曲げ賦形に用いた型と同一の型を用いて、型ごと真空引きを行った後オートクレーブにて硬化せしめ、所定の形状の繊維強化プラスチックを得た。【００９０】
＜不連続強化繊維プリプレグの作製評価方法＞
不連続強化繊維プリプレグの作製について、以下の２段階で評価した。
なお、表１〜３中のみに限り、“不連続強化繊維プリプレグの作製”を“プリプレグ作製”と略記している。
Ａ：不連続強化繊維プリプレグの作製に人の手がほとんどかからず、時間を要せず連続的に作製することができたもの。
Ｃ：不連続強化繊維プリプレグの作製に人の手がかかり、時間を要し連続的な作製が難しかったもの。【００９１】
＜表面品位の評価方法＞
作製した繊維強化プラスチックを観察し、以下の３段階で評価した。
Ａ：繊維強化プラスチックの内径側に発生したしわが少なく、かつ、開口が目立たないもの。
Ｂ：繊維強化プラスチックの内径側に発生したしわが少ないが、開口を認識しやすい、または不連続強化繊維を認識しやすいもの。
Ｃ：繊維強化プラスチックの内径側に、目立ったしわが観察されたもの。【００９２】
＜取り扱い性の評価方法＞
積層プリプレグを加熱し、曲げ賦形の型に賦形させる時の取り扱い性を、以下の３段階で評価した。
Ａ：積層プリプレグを曲げ賦形の型に沿わせる時に特段の問題点がなかったもの。
Ｂ：積層プリプレグを曲げ賦形の型に沿わせる時に取り扱いに若干の難があったものの、型に沿わせるのに要する時間への影響が小さかったもの。
Ｃ：積層プリプレグを曲げ賦形の型に沿わせる時に取り扱いに若干の難があり、時間を要したもの。【００９３】
＜面外強度評価方法＞
作製した繊維強化プラスチックを、屈曲部を有するように幅２５ｍｍに切断し、図６に示した屈曲部の頂点１６から荷重点１３までの距離Ｌｘを１５ｍｍ、荷重点１３から支点１４までの距離ｄｓを２０ｍｍとして４点曲げ評価用ジグに設置し、変位速度２ｍｍ／分にて４点曲げ試験を実施し、破壊荷重を測定後、式１を用いて面外強度を計算した。なお、４点曲げ評価用の試験片の幅とは、図６においては奥行き方向であり、図示されてはいない。（面外疲労特性評価方法においても、同様である）
＜面外疲労特性評価方法＞
作製した繊維強化プラスチックを、屈曲部を有するように幅２５ｍｍに切断し、図６に示した屈曲部の頂点１６から荷重点１３までの距離Ｌｘを１５ｍｍ、荷重点１３から支点１４までの距離ｄｓを２０ｍｍとして４点曲げ評価用ジグに設置し、応力比０．１、周波数３Ｈｚにて繰り返し荷重を負荷することによって４点曲げ試験を実施し、応力比ｒが０．６以上の任意の応力（応力は式２を用いて算出）にて試験片が壊れるまで試験を実施した。得られた結果を用いて、前述のＲ１／Ｒ２を求める方法にて面外疲労特性を評価した。【００９４】
（実施例１）
強化繊維が炭素繊維、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂であるプリプレグ“トレカ”（商標登録）プリプレグシートＰ２３５２Ｗ−１９（強化繊維：Ｔ８００Ｓ、マトリックス樹脂：３９００−２Ｂ、強化繊維の体積含有率：５６％、片面離型紙を積層）を用いて、ｄＬは１ｍｍ、Ｗｓ／ｄＬは０．２４、すなわち切込は１４°の、同一の正負の角度をなす切込を略半数ずつ挿入した。【００９５】
前記プリプレグを３枚と切込を挿入しなかった同一品種のプリプレグを１枚とをそれぞれ４組用意して、強化繊維束の向きが同じになるように、切込プリプレグを３枚積層した後、切込を挿入しなかったプリプレグをその上に積層して部分積層プリプレグを４組用意した。加熱した積層プリプレグを型に沿わせて曲げ賦形し、部分プリプレグ積層体とした後、この部分プリプレグ積層体の上に残りの部分積層プリプレグを順次積層して、切込を含めた積層構成が表１に示す対称積層になり、かつ、型の平面部の稜線と不連続強化繊維の向きが一致する、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た。【００９６】
得られた積層体を、オートクレーブにて１８０℃、２時間で硬化せしめ、繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【００９７】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．６倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９３であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２４であった。【００９８】
（実施例２）
強化繊維が炭素繊維、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂であるプリプレグ“トレカ”（商標登録）プリプレグシートＰ３０５２Ｓ−１５（強化繊維：Ｔ７００Ｓ、マトリックス樹脂：２５００、強化繊維の体積含有率：５６％、片面離型紙を積層）を用いて、ｄＬは１ｍｍ、Ｗｓ／ｄＬは０．２４、すなわち切込は１４°の、同一の正負の角度をなす切込を略半数ずつ挿入した。前記プリプレグを３枚と切込を挿入しなかった同一品種のプリプレグを１枚とをそれぞれ８組用意した。これらを用いて、強化繊維束の向きが同じになるように、切込プリプレグを３枚積層した後、切込を挿入しなかったプリプレグをその上に積層して部分積層プリプレグを８組用意したことと、オートクレーブでの硬化条件を１３０℃、９０分としたこと以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは４．６ｍｍであった。【００９９】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例２に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．５倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例２を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．７２であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は０．９８であった。【０１００】
（実施例３）
切込を挿入したプリプレグのみを不連続強化繊維束の向きが同じになるように４枚積層した部分積層プリプレグを４組用意し、これらを用いた４組の部分プリプレグ積層体とした以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１０１】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９８であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．１５であった。【０１０２】
（実施例４）
切込を挿入したプリプレグのみを不連続強化繊維束の向きが同じになるように４枚積層した部分積層プリプレグを８組用意し、これらを用いた８組の部分プリプレグ積層体とした以外は、実施例２と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは４．６ｍｍであった。【０１０３】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例２に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．４倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例２を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．７８であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は０．９１であった。【０１０４】
（実施例５）
不連続強化繊維束の向きが同じになるように１６枚積層した積層プリプレグを１つ用意した以外は、実施例３と同様にして所定の形状の繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１０５】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なくなっていたが、曲げ賦形の工程にて積層したプリプレグが厚いため、取り扱い性が若干低下した。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．１８倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例３１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９２であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．３であった。【０１０６】
（実施例６）
不連続強化繊維束の向きが４５°ずつ異なるように４枚積層した（積層構成は[４５°／０°／−４５°／９０°]となる）積層プリプレグを４つ用意し、積層プリプレグを曲げ賦形した後、その上から積層プリプレグを賦形することによって積層構成が[４５°／０°／−４５°／９０°]２ｓとなる屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１０７】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なくなっていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．６倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例３を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９０であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２であった。【０１０８】
（実施例７）
マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂である共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）ＣＭ４０００）を用いたこと、溶接によって積層プリプレグを得たこと、２００℃の環境下にて型に曲げ賦形した後その上に積層プリプレグを積層したプリプレグ積層体を成形した以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３．２ｍｍであった。【０１０９】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例３に対して明らかに少なかったが、積層プリプレグ同士の粘着性が悪く、取り扱い性に劣った。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例４を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．７５であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．３であった。【０１１０】
（実施例８）
ｄＬが１ｍｍとなる切込と、ｄＬが５ｍｍとなる切込を略半数ずつ、同一の角度をなす切込とした以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１１１】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかったが、繊維強化プラスチックの切込部のｄＬが５ｍｍとなる切込を中心とする開口が目立ち、表面品位は実施例３よりやや劣っていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．８倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２５であった。【０１１２】
（実施例９）
Ｗｓ／ｄＬを０．８７、すなわち不連続強化繊維束と繊維の配向方向とがなす角度を６０°とした以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１１３】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかったが、繊維強化プラスチックの切込部の開口が目立ち、表面品位は実施例３よりやや劣っていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７５倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９５であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．１５であった。【０１１４】
（実施例１０）
切込として、全て１４°の同一の正の角度をなす切込を挿入した以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１１５】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかったが、繊維強化プラスチックの切込部の開口が実施例３に比べると目立ち、表面品位はやや劣っていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２５であった。
（実施例１１）
プリプレグの屈曲部となる箇所を特定し、当該箇所のみに、長さ１ｍｍ、１４°の同一の正負の角度をなす切込を、カッターを用いて手作業にて、切込同士が重ならず、かつ接しないようにしながら任意に複数箇所設けた以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。プリプレグに切込を挿入する際、場所の特定に時間を要したため、不連続繊維強化プリプレグの作製に時間を要し連続的な作製が難しく、結果繊維強化プラスチックの作製に時間を要し作業性が悪かった。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは２．９ｍｍであった。【０１１６】
積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗は小さく、曲げ賦形に要した時間は実施例３とほぼ同等であった。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．１倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例３を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．８８であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２４であった。
（実施例１２）
切込を挿入したプリプレグを不連続強化繊維束の向きが同じになるように１枚ずつ積層した積層プリプレグを１６枚用意した以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは２．９ｍｍであった。【０１１７】
得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．０７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９２であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．１８であった。【０１１８】
（比較例１）
プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１１９】
積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が大きく、曲げ賦形に時間を要した。コーナー部の内側にシワが発生しており、繊維のよれた跡が実施例１と比較して明らかに多かった。【０１２０】
（比較例２）
プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例４と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは４．７ｍｍであった。【０１２１】
積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が大きく、曲げ賦形に時間を要した。コーナー部の内側にシワが発生しており、繊維のよれた跡が実施例４と比較して明らかに多かった。【０１２２】
（比較例３）
プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例６と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１２３】
積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が非常に大きく、曲げ賦形に時間を要した。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にシワが多く発生しており、繊維のよれた跡が実施例６と比較して明らかに多かった。また、厚さ方向の観察を実施したところ、ボイドが多く観察された。【０１２４】
（比較例４）
プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例５と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。【０１２５】
積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が非常に大きくプリプレグの十分な加熱が必要であった。また比較例１と比較しても曲げ賦形に時間を要した。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にシワが多く発生しており、繊維のよれた跡が実施例５と比較して明らかに多かった。また、厚さ方向の観察を実施したところ、ボイドが多く観察された。【０１２６】
（比較例５）
切込を設ける際に、プリプレグの屈曲部となる箇所を特定し、当該箇所に、長さ１ｍｍ、１４°の同一の正負の角度をなす切込を、カッターを用いて手作業にて、切込同士が重ならず、かつ接しないようにしながら任意に複数箇所設けた以外は、実施例６と同様にして繊維強化プラスチックを得た。プリプレグに切込を挿入する際、場所の特定に時間を要したため、プリプレグの作製に時間を要し連続的な作製が難しく、結果繊維強化プラスチックの作製に時間を要し作業性が悪かった。また、切込箇所を特定してから切込を入れたため、４５°層及び９０°層ではプリプレグ中に含まれる強化繊維の長さが同一にならず、また切込を挿入した箇所もムラが生じた。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは２．９ｍｍであった。【０１２７】
積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗は小さく、曲げ賦形に要した時間は実施例３とほぼ同等であった。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが比較例１に対して明らかに少なくなっていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．１倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、比較例３を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．８６であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２６であった。【０１２８】
【表１】
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【０１２９】
【表２】
2019031478.tif 000005
【０１３０】
【表３】
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【０１３１】
表中において、“積層構成”とは曲げ賦形後に固化する工程を経て得られた繊維強化プラスチックの積層構成を、“積層プリプレグ”とは曲げ賦形する前の積層する工程にて積層された部分積層プリプレグまたは積層プリプレグの積層構成を略記したものである。また、これらの積層構成の表記において不連続強化繊維プリプレグと連続繊維強化プリプレグを併用した実施例１および２の積層構成については、それらを区別するため、不連続強化繊維プリプレグ（切込を挿入したプリプレグ）には添え字ｃを、連続強化繊維プリプレグ（切込を挿入しなかったプリプレグ）には添え字ｌを付した。（全てが、不連続強化繊維プリプレグであるか連続強化繊維プリプレグである、他の例については、添え字は付与していない）
【符号の説明】
【０１３２】
１：繊維強化プラスチック
２：屈曲部
３：平面部
４，４’：不連続強化繊維束
５：固化したマトリックス樹脂
６：繊維強化プラスチックの層
７，７’：不連続強化繊維束の端部
８：不連続強化繊維束間の固化した樹脂領域（開口領域）
９：繊維強化プラスチックの端部（テーパー部）
１０：不連続強化繊維束の端部がなす直線
１１：不連続強化繊維束の端部がなす直線（正の角度）
１２：不連続強化繊維束の端部がなす直線（負の角度）
１３：面外特性評価試験における支点（型の上面）
１４：面外特性評価試験における支点（型の下面）
１５：面外特性評価試験における荷重の向き
１６：繊維強化プラスチックの屈曲部の頂点
１７：曲げ賦形する工程に用いられる型
１８：プリプレグ
１９：曲げ賦形する工程に用いられる型の屈曲部（山）
２０：曲げ賦形する工程に用いられる型の屈曲部（谷）
【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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【図６】
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【図７】
2019031478.tif 000013
【図８】
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【国際調査報告】
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2019031478.tif 000016
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