(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（Ａ）層と下記（Ｂ）層が積層されており、前記（Ａ）層の厚みの総和を前記（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下であることを特徴とする繊維強化樹脂積層体。
（Ａ）層：強化繊維に樹脂ａ又は樹脂組成物ａを含浸したプリプレグからなる積層体であって、前記の強化繊維の体積含有率Ｖｆの２乗と平均繊維長Ｌａの積が２．０より大きく１５以下である。
（Ｂ）層：樹脂組成物ｂ、並びに樹脂ｃ及び充填物を含む充填物含有樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートであって、前記充填物の体積含有率Ｖｆの２乗と充填物の最大長さの平均値Ｌｂの積が２．０以下である。
【請求項２】
下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂積層体。
０．８５≦Ａ１／Ｂ１≦４．０・・・式（１）
Ａ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａの軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ａ）層の複素粘性率の絶対値
Ｂ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａの軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ｂ）層の複素粘性率の絶対値
【請求項３】
前記（Ａ）層の厚みの総和を前記（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が１．０以上２．０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項４】
強化繊維に樹脂ａ’又は樹脂ａ’を含む樹脂組成物ａ’を含浸したプリプレグからなる積層体である（Ａ）層と；樹脂ｂ’を含む樹脂組成物ｂ’、並びに樹脂ｃ’及び充填物を含む充填物樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートである（Ｂ）層と；が積層されており、下記式（１）を満たし、
前記（Ａ）層の厚みの総和を前記（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下であることを特徴とする繊維強化樹脂積層体。
０．８５≦Ａ１／Ｂ１≦４．０      ・・・式（１）
Ａ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａ’の軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ａ）層の複素粘性率の絶対値
Ｂ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａ’の軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ｂ）層の複素粘性率の絶対値
【請求項５】
前記（Ａ）層および／または前記（Ｂ）層の構成樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項６】
前記（Ａ）層を形成する前記プリプレグが、前記強化繊維の長さ方向を横切る方向に前記強化繊維を切断する深さの切込を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項７】
前記（Ａ）層を形成する前記プリプレグの前記切込が直線状であって、前記切込と前記強化繊維の長さ方向のなす角度が３０°以上６０°以下であり、前記プリプレグ１ｍ２あたりの前記切込の長さの総和が２０ｍ以上、１５０ｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項８】
前記（Ａ）層の前記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項９】
前記（Ａ）層ともう一つの（Ａ）層の間に前記（Ｂ）層が積層されている請求項１から８のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１０】
前記（Ａ）層及び前記（Ｂ）層を、前記（Ａ）層を形成する樹脂及び前記（Ｂ）層を形成する前記樹脂組成物の軟化点もしくは融点以上に加熱することにより融着して得られる請求項１から９のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１１】
前記（Ａ）層の前記強化繊維の体積含有率が２０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１２】
前記（Ａ）層の前記強化繊維が炭素繊維であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１３】
前記（Ｂ）層の前記充填物がリサイクル材であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１４】
前記（Ａ）層の前記強化繊維の平均単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以上、２．４ｄｔｅｘ以下の炭素繊維である請求項１〜１３のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１５】
前記（Ａ）層の前記強化繊維に用いられる繊維束のフィラメント数が３，０００本以上１００，０００本以下である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂に関し、成形性と力学特性のバランスに優れ、しかも安価な繊維強化樹脂積層体に関する。さらに詳しくは、スタンピング成形時の複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能であり、構造部材として機械強度を維持し、例えば航空機部材、自動車部材、スポーツ用具等に好適に用いられる繊維強化樹脂積層体に関する。
本願は、２０１３年１２月３日に、日本に出願された特願２０１３−２５０２５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂は、比強度、比剛性に優れているため、電気・電子用途、土木・建築用途、自動車用途、航空機用途等に広く用いられている。繊維強化熱可塑性樹脂の成形方法としては、プリプレグと称される連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸せしめた中間基材を積層し、プレス等で加熱加圧することにより目的の形状に賦形するスタンピング成形が最も一般的に行われている。これにより得られた繊維強化樹脂の成形体は、連続した強化繊維を用いているので優れた力学物性を有する。また連続した強化繊維は規則的に配列することで、必要とする力学物性に設計することが可能であり、力学物性のばらつきも小さい。しかしながら、連続した強化繊維であるゆえに流動性が低いため、３次元形状等の複雑な形状を形成することは難しく、主として平面形状に近い部材に限られ、更なる改良が求められている。【０００３】
また、近年では生産効率の向上を目的に強化繊維を直接成形機のスクリュー部に送り込み、繊維の切断と分散を同時に行い、その後連続して射出成形や押出成形を行うＬＦＴ−Ｄ成形も行われている。この方法によると強化繊維は適当な長さに切断されているため流動が容易であり３次元形状等の複雑な形状にも追従可能となる。しかしながら、ＬＦＴ−Ｄはその切断及び分散工程において繊維長のムラや繊維分布のムラを生じてしまうために、力学物性が低下し、あるいはその値のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。【０００４】
上述のような材料の欠点を埋めるべく、連続繊維と樹脂からなるプリプレグに切込を入れることにより、成形時には優れた賦形性を示し、繊維強化樹脂の成形体としたときに優れた力学物性を発現するとされる基材が開示されている（例えば、特許文献１，２，３）。しかしながらＬＦＴ−Ｄと比較すると力学特性は高く、かつそのばらつきが小さくなるものの、構造材として適用するには十分な強度ではない。
又、特許文献３に関しては、構造材に適する十分な強度を有するが、成形サイクルが長く、量産性に問題があった。【０００５】
また切込形状を最適化することにより上述の強度やそのばらつきを改良する方法が示されている（例えば，特許文献４，５，６）。しかしながらこの方法によると力学特性とばらつきの改良はみられるが、スタンピング成形性が不十分であるため、リブ、ボス等の３次元形状への賦形性に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２４７０１２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２６７５２３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８７２４号公報
【特許文献４】特開２００８−２０７５４４号公報
【特許文献５】特開２００８−２０７５４５号公報
【特許文献６】特開２００９−２８６８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、構造材に適用可能な優れた力学特性を有しながら、力学特性のばらつきが小さく、さらに複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能でしかも安価な繊維強化樹脂積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、優れた力学特性を持つ（Ａ）層と優れたスタンピング成形性を持つ（Ｂ）層を交互に重ねた少なくとも２層構造を有する積層体を用いることにより、成形性と力学特性のバランスに優れてしかも安価な繊維強化樹脂積層体が得られることを見出した。【０００９】
本発明の要旨は、以下の［１］〜［１４］に存する。
［１］  下記（Ａ）層と下記（Ｂ）層が積層されており、前記（Ａ）層の厚みの総和を前記（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下であることを特徴とする繊維強化樹脂積層体。
（Ａ）層：強化繊維に樹脂ａ又は樹脂組成物ａを含浸したプリプレグからなる積層体であって、前記の強化繊維の体積含有率Ｖｆの２乗と平均繊維長Ｌａの積が２．０より大きく１５以下である。
（Ｂ）層：樹脂組成物ｂ、並びに樹脂ｃ及び充填物を含む充填物含有樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートであって、前記充填物の体積含有率Ｖｆの２乗と充填物の最大長さの平均値Ｌｂの積が２．０以下である。【００１０】
［２］  下記式（１）を満たすことを特徴とする［１］に記載の繊維強化樹脂積層体。
０．８５≦Ａ１／Ｂ１≦４．０・・・式（１）
Ａ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａの軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ａ）層の複素粘性率の絶対値
Ｂ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａの軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ｂ）層の複素粘性率の絶対値【００１１】
［３］  前記（Ａ）層の厚みの総和を前記（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が１．０以上２．０以下であることを特徴とする［１］又は［２］に記載の繊維強化樹脂積層体。【００１２】
［４］  強化繊維に樹脂ａ’又は樹脂ａ’を含む樹脂組成物ａ’を含浸したプリプレグからなる積層体である（Ａ）層と；樹脂ｂ’を含む樹脂組成物ｂ’、並びに樹脂ｃ’及び充填物を含む充填物樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートである（Ｂ）層と；が積層されており、下記式（１）を満たすことを特徴とする繊維強化樹脂積層体。
０．８５≦Ａ１／Ｂ１≦４．０      ・・・式（１）
Ａ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａ’の軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ａ）層の複素粘性率の絶対値
Ｂ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａ’の軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ｂ）層の複素粘性率の絶対値【００１３】
［５］  前記（Ａ）層および／または前記（Ｂ）層の構成樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする［１］から［４］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００１４】
［６］  前記（Ａ）層を形成する前記プリプレグが、前記強化繊維の長さ方向を横切る方向に前記強化繊維を切断する深さの切込を有することを特徴とする［１］から［５］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００１５】
［７］  前記（Ａ）層を形成する前記プリプレグの前記切込が直線状であって、前記切込と前記強化繊維の長さ方向のなす角度が３０°以上６０°以下であり、前記プリプレグ１ｍ２あたりの前記切込の長さの総和が２０ｍ以上、１５０ｍ以下であることを特徴とする［６］に記載の繊維強化樹脂積層体。【００１６】
［８］  前記（Ａ）層の前記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする［１］から［７］のいずれか一項に記載に繊維強化樹脂積層体。【００１７】
［９］  前記（Ａ）層ともう一つの（Ａ）層の間に前記（Ｂ）層が積層されている［１］から［８］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００１８】
［１０］  前記（Ａ）層及び前記（Ｂ）層を、前記（Ａ）層を形成する樹脂及び前記（Ｂ）層を形成する前記樹脂組成物の軟化点もしくは融点以上に加熱することにより融着して得られる［１］から［９］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００１９】
［１１］前記（Ａ）層の前記強化繊維の体積含有率が２０％以上６０％以下であることを特徴とする［１］から［１０］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００２０】
［１２］前記（Ａ）層の前記強化繊維が炭素繊維であることを特徴とする［１］から［１１］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００２１】
［１３］  前記（Ｂ）層の前記充填物がリサイクル材であることを特徴とする［１］から［１２］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００２２】
［１４］  前記（Ａ）層の前記強化繊維の平均単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以上、２．４ｄｔｅｘ以下の炭素繊維である［１］〜［１３］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。【００２３】
［１５］  前記（Ａ）層の前記強化繊維に用いられる繊維束のフィラメント数が３，０００本以上１００，０００本以下である上記［１］〜［１４］のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂積層体。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、構造材に適用可能な優れた力学特性を有しながら、力学特性のばらつきが小さく、さらに複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能でしかも安価な繊維強化樹脂積層体を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例で用いた金型の斜視図である。
【図２】（Ａ）層の厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が３．０超である繊維強化樹脂積層体の成形品の斜視図である。
【図３】（Ａ）層の厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下である繊維強化樹脂積層体の成形品の斜視図である。
【図４】（Ａ）層の複素粘性率を（Ｂ）層の複素粘性率で除した値が、４．０超である繊維強化樹脂積層体の成形品の斜視図である。
【図５】（Ａ）層の複素粘性率を（Ｂ）層の複素粘性率で除した値が、０．８５未満である繊維強化樹脂積層体の成形品の斜視図である。
【図６】（Ａ）層の複素粘性率を（Ｂ）層の複素粘性率で除した値が、０．８５以上４．０以下である繊維強化樹脂積層体の成形品の斜視図である。
【図７】本発明で用いるプリプレグの一例を示す図である。
【図８】実施例１で実施した成形品の写真である。
【図９】実施例２で実施した成形品の写真である。
【図１０】実施例３で実施した成形品の写真である。
【図１１】実施例４で実施した成形品の写真である。
【図１２】実施例５で実施した成形品の写真である。
【図１３】実施例６で実施した成形品の写真である。
【図１４】比較例１で実施した成形品の写真である。
【図１５】比較例２で実施した成形品の写真である。
【図１６】比較例３で実施した成形品の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の繊維強化樹脂積層体及びその製造方法について詳細に説明する。
【００２７】
本発明の第一の態様は、下記（Ａ）層と下記（Ｂ）層が積層されており、前記（Ａ）層の厚みの総和を前記（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下であることを特徴とする繊維強化樹脂積層体である。
（Ａ）層：強化繊維に樹脂ａ又は樹脂組成物ａを含浸したプリプレグからなる積層体であって、前記の強化繊維の体積含有率Ｖｆの２乗と平均繊維長Ｌａの積が２．０より大きく１５以下である。
（Ｂ）層：樹脂組成物ｂ、並びに樹脂ｃ及び充填物含有樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートであって、前記充填物の体積含有率Ｖｆの２乗と充填物の最大長さの平均値Ｌｂの積が２．０以下である。
なお、ここで体積含有率Ｖｆの２乗とは、体積百分率で表される体積含有率Ｖｆについて、Ｖｆ（％）×１／１００を２乗した値を意味する。かかる体積含有率の値は、例えば水中置換法により得られたプリプレグの密度ρｃと、同様の方法で得られた繊維の密度ρｆ、またプリプレグの質量をＷ、プリプレグを燃焼し樹脂を焼失させた後の重量Ｗ１より、以下の式を用いて求めるものを用いる。
Ｗｆ＝（Ｗ−Ｗ１）×１００／Ｗ        式（１）
Ｖｆ＝Ｗｆ×ρｃ／ρｆ              式（２）
【００２８】
（（Ａ）層）
本発明の積層体に用いられる（Ａ）層は、強化繊維に樹脂ａ又は性樹脂組成物ａを含浸したプリプレグからなる積層体であって、前記強化繊維の体積含有率Ｖｆの２乗と平均繊維長Ｌａｍｍの積が２．０超であり１５以下である。より好ましくは３〜７である。
本発明の積層体に用いることができる（Ａ）層には、強化繊維に樹脂ａ又は樹脂組成物ａを含浸したプリプレグからなる積層体を用いることが必要である。前記プリプレグに含まれる強化繊維（強化繊維の体積含有率Ｖｆ）は、プリプレグの体積に対し、２０〜６０体積％が好ましく、さらに好ましくは３０〜５０体積％である。繊維体積含有率は式（１）及び（２）の手順で測定することができる。前記プリプレグの厚さは、特に制限は無いが、賦形性と強度向上効果を兼ね備える観点から、５０〜３００μｍが好ましく、さらに好ましくは１００〜２００μｍである。プリプレグの厚さはプリプレグの任意の複数の部位をマイクロメーターで測定した際の平均値を用いてで測定することができる。プリプレグからなる積層体の厚さは、１〜４ｍｍであることが好ましく、１．５〜３．０ｍｍであることがより好ましい。
（Ａ）層の曲げ弾性率は、通常５〜１００ＧＰａであり、好ましくは１０〜５０ＧＰａである。曲げ弾性率が高すぎるとスタンピング成形性が低下し、低すぎると力学特性が低下する。かかる曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７０７４に基づいて測定することができる。すなわち３点曲げ試験は、２５ｍｍ幅、１００ｍｍ長さの試験片を、標点間距離８０ｍｍ、Ｒ２ｍｍの支持の上に置き、Ｒ５ｍｍの圧子を用いて、クロスヘッド速度５ｍｍ／ｍｉｎで行うことができる。
【００２９】
（樹脂）
本発明に用いられる（Ａ）層を構成する樹脂ａとしては、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられる。成形サイクルやハンドリングの観点から、熱可塑性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、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の熱硬化性樹脂等が挙げれらる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸エステル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＡＥＳ等のスチレン系樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンエーテル系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；ポリスルフォン系樹脂；ポリアリレート系樹脂；ポリフェニレンスルフィド系樹脂；熱可塑性ポリウレタン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−４−メチルペンテン、エチレン／プロピレン共重合体、エチレン／ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン／無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸共重合体等のα−オレフィンと各種単量体との共重合体類；ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、脂肪族グリコール／脂肪族ジカルボン酸共重合体等の脂肪族ポリエステル系樹脂；生分解性セルロース、ポリペプチド、ポリビニルアルコール、澱粉、カラギーナン、キチン・キトサン質等の生分解性樹脂が挙げられる。強度と加工性の観点から、結晶化度が比較的高い結晶性樹脂が好ましく、さらに好ましくはポリアミド系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂である。ポリアミド系樹脂の具体例としては、ナイロン６、ナイロン６６等が挙げられ、なかでもナイロン６が好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、なかでもポリプロピレン（酸変性ポリプロピレン）が好ましい。
【００３０】
（樹脂添加剤）
樹脂ａに加えて、さらに必要に応じて、種々の樹脂添加剤を配合して、樹脂組成物ａとする事ができる。樹脂添加剤としては、例えば着色剤、酸化防止剤、金属不活性剤、カーボンブラック、造核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐衝撃性改質剤、溶融張力向上剤、難燃剤等が挙げられる。
【００３１】
（Ａ）層を構成するマトリクス樹脂（樹脂ａ）の粘度は、通常０．０１〜１０００Ｐａ・ｓであり、好ましくは０．１〜５００Ｐａ・ｓである。粘度が高すぎるとスタンピング成形後の成形品の炭素繊維の密度分布が不均一となり、構造体に必要な十分な力学特性が得られない。また低すぎると機械物性が低下する。かかる粘度は、回転式レオメーター（ＡＲＥＳ：ティー・エー・インスツルメント社製）を用いて、パラレルプレート法により測定した値である。より詳細には、回転プレート直径２５ｍｍ、角周波数１００ｒａｄ／ｓｅｃ、軟化点もしくは融点＋４０℃の条件にて動的粘弾性を測定する。
【００３２】
（強化繊維）
本発明の繊維強化樹脂積層体に含まれるプリプレグに用いることができる強化繊維としては、強化繊維の種類は特に限定されず、無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステルなどが挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維を挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、最終成形物の強度等の機械特性を考慮すると、炭素繊維が好ましい。また、強化繊維の単繊維の平均繊維直径は、１〜５０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがさらに好ましい。ここで直径とは、強化繊維の単繊維を長さ方向に対して垂直な方向に切断した時の、断面の直径を意味する。平均繊維直径は、以下の方法で測定することができる。
＜平均繊維直径の測定＞
サンプルについて５枚のＳＥＭ写真から任意に２０個、ただし、１枚の写真から３個以上の単繊維断面を選んで、画像解析ソフトウェア(日本ロ―パー(株)製、製品名:Ｉｍａｇｅ― Ｐｒｏ ＰＬＵＳ)を用いて繊維断面の外形をトレースし、断面の長径(最大フェレ径)ｄを計測する。選んだ単繊維断面全ての長径ｄの平均を、炭素繊維束の単繊維の直径Ｄｉとする。
強化繊維に用いられる繊維束のフィラメント数は、３，０００〜１００，０００本が好ましく、３，０００〜６０，０００本であることがより好ましい。
【００３３】
（炭素繊維）
炭素繊維には特に制限は無く、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、リグニン系など、何れの炭素繊維も使用することができる。特にＰＡＮを原料としたＰＡＮ系炭素繊維が、工業規模における生産性及び機械的特性に優れており好ましい。これらは市販品として入手できる。
炭素繊維束としては、総繊度は好ましくは２００〜７０００テックスである。フィラメント数は、１，０００〜１００，０００本が好ましく、３，０００〜６０，０００本であることがさらに好ましい。そして、炭素繊維束としての強度は、１〜１０ＧＰａが好ましく、５〜８ＧＰａであることがさらに好ましい。また、弾性率は１００〜１，０００ＧＰａが好ましく、２００〜６００ＧＰａであることがさらに好ましい。
なお、炭素繊維束の強度及び弾性率とは、ＪＩＳ−Ｒ７６０８の方法で測定される強度と、弾性率とを言う。具体的には、以下の手順で測定することができる。
樹脂処方としては、 3，4-エポキシシクロヘキシルメチル 3，4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート／３フッ化ホウ素モノエチルアミン／エタノール＝１００／３／４（質量部）を用い、硬化条件としては、常圧、１３０℃、３０分を用いる。炭素繊維束のストランド１０本を測定し、その平均値をストランド引張強度およびストランド弾性率とする。
また、本発明における（Ａ）層の強化繊維の繊維束の平均単繊維繊度は、特に制限はないが、０．５〜２．４ｄｔｅｘであることが好ましい。より好ましくは  ０．５〜１．５ｄｔｅｘである。なお、平均単繊維繊度は１０，０００ｍあたりの繊維の質量として定義される値であり、一定長さの繊維束の質量を繊維数で除し、長さ１０，０００ｍに換算することにより計測される。
【００３４】
本発明の積層体に用いることができプリプレグに用いことができる炭素繊維は、表面処理、特に電解処理されたものが好ましい。表面処理剤としては、例えば、エポキシ系サイジング剤、ウレタン系サイジング剤、ナイロン系サイジング剤、オレフィン系サイジング剤等が挙げられる。表面処理することによって、引張り強度、曲げ強度が向上するという利点が得られる。プリプレグの製造方法としては、一方向に引き揃えられた強化繊維に、不織布状、フィルム状、シート状などの熱可塑性樹脂を重ね、加熱加圧する事で含浸する方法が挙げられる。
【００３５】
本発明の（Ａ）層に用いることができるプリプレグは、例えばフィルム状とした熱可塑性樹脂を二枚準備し、その二枚の間に強化繊維をシート状に並べた強化繊維シートを挟み込み、加熱及び加圧を行うことにより得ることができる。より具体的には、２枚の熱可塑性樹脂からなるフィルムを送り出す、２つのロールから二枚のフィルムを送り出すとともに、強化繊維シートのロールから供給される強化繊維シートを二枚のフィルムの間に挟み込ませた後に、加熱及び加圧する。加熱及び加圧する手段としては、公知のものを用いることができ、二個以上の熱ロールを利用したり、予熱装置と熱ロールの対を複数使用したりするなどの多段階の工程を要するものであってもよい。ここで、フィルムを構成する熱可塑性樹脂は一種類ある必要はなく、別の種類の熱可塑性樹脂からなるフィルムを、上記のような装置を用いてさらに積層させてもよい。
【００３６】
上記加熱温度は、熱可塑性樹脂の種類にもよるが、通常、１００〜４００℃であることが好ましい。一方、加圧時の圧力は、通常０．１〜１０ＭＰａであることが好ましい。この範囲であれば、プリプレグに含まれる強化繊維の間に、熱可塑性樹脂を含浸させることができるので好ましい。また、本発明の繊維強化樹脂積層体に用いることができるプリプレグは、市販されているプリプレグを用いることもできる。
【００３７】
本発明に用いられる（Ａ）層を構成する強化繊維と樹脂ａを含むプリプレグは、強化繊維を横切る方向に強化繊維を切断する深さの切込を有し、切込と強化繊維の角度θは、好ましくは６０度以下、更に好ましくは３０度以上、６０度以下であり、かつ、プリプレグ１ｍ２あたりの切込の長さの総和１ａが１５０ｍ以下、更に好ましくは２０ｍ以上、１００ｍ以下であることが、繊維強化樹脂積層体の成形性と、力学特性のバランスが良いという点で好ましい。より具体的には、切込と強化繊維の角度θは、３０〜６０度が好ましい。なお、平面視における切込の形状が曲線である場合の角度θは、強化繊維と切込のなす角度とし、直線の切込と同様にして計測することができる。プリプレグ基材が切込を有する場合、切込はプリプレグ基材の上面から下面まで、強化繊維が切断されていることが好ましい。プリプレグ１ｍ２あたりの切込の長さの総和１ａは２０〜１５０ｍが好ましく、２０〜１００ｍがより好ましい。
前記切込の形状は直線状あっても曲線状であってもよい。図７において、直線状の切込が強化繊維の配向方向に対して斜めに設けられているが、垂直に設けられていてもよい。曲線状とすることで、同一切込角度と同一繊維長でありながら、１ｍ２あたりの切込の長さ（以下切込長ともいう）の総和１ａを大きくすることが出来る。この場合、高い力学特性を維持しつつ成形性の向上が期待出来る。直線状とすることでより高度な力学特性が得られる。
本発明の繊維強化樹脂積層体に含まれるプリプレグは、切断された強化繊維の長さ（平均繊維長）Ｌａは特に制限されるものではないが、力学特性と流動性の観点から、５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下が好ましい。特に十分な力学物性とスタンピング成形時のリブ等の薄肉部への流動を両立させるためには１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下がさらに好ましい。より具体的には、切断された強化繊維の長さ（平均繊維長）Ｌａは５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍがより好ましい。なお、平均繊維長は、以下の手順で測定することができる。
＜平均繊維長の測定＞
維強化熱可塑性樹脂成形物の樹脂部分をフェノール／テトラクロロエタン等量混合溶媒中に加熱して溶解する。ついでこれを濾別し、得られた炭素繊維について光学顕微鏡にて観察して、平均繊維長を測定する。
本発明で用いることができるプリプレグは、レーザーマーカー、カッティングプロッタや抜型等を利用して切込を入れることにより得ることができるが、前記切込がレーザーマーカーを用いて施されたものであると、曲線やジグザグ線など複雑な切込を高速に加工できるという効果があるので好ましく、また、前記切込がカッティングプロッタを用いて施されたものであると、一辺２ｍ以上の大判のプリプレグ層を加工できるという効果があるので好ましい。さらに、前記切込が抜型を用いて施されたものであると、高速に加工が可能であるという効果があるので好ましい。
【００３８】
本発明の（Ａ）層に用いられる強化繊維と樹脂ａを含むプリプレグからなる積層体は、複数のプリプレグを強化繊維の方向が疑似等方となるように積層されていることが、積層体の異方性を小さくする点で好ましい。
本発明の（Ａ）層に用いられる炭素繊維と樹脂ａを含むプリプレグからなる積層体は、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が０度であるプリプレグと９０度であるプリプレグが交互に積層されていることが積層体の異方性を小さくする点で好ましい。プリプレグに含まれる強化繊維の方向が０度であるプリプレグ、４５度であるプリプレグ、９０度であるプリプレグ、１３５度（−４５度）であるプリプレグを順に積層することがより好ましい。
【００３９】
（（Ｂ）層）
本発明に用いられる（Ｂ）層は、樹脂ｂを含む樹脂組成物ｂ、並びに樹脂ｃ及び充填物を含む充填物含有樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートであって、前記充填物の体積含有率Ｖｆの２乗と充填物の最大長さの平均値Ｌｂｍｍの積が２．０ｍｍ以下である。より好ましくは０．０２〜１ｍｍである。
【００４０】
（樹脂組成物ｂ及び充填物含有樹脂組成物）
本発明に用いられる（Ｂ）層を構成する樹脂組成物ｂ及び充填物含有性樹脂組成物は、それぞれ樹脂ｂ、樹脂ｃを含む。
【００４１】
（樹脂）
本発明に用いられる（Ｂ）層を構成する樹脂ｂ及び樹脂ｃとしては、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられる。成形サイクルやハンドリングの観点から、熱可塑性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、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の熱硬化性樹脂等が挙げれらる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸エステル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＡＥＳ等のスチレン系樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンエーテル系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；ポリスルフォン系樹脂；ポリアリレート系樹脂；ポリフェニレンスルフィド系樹脂；熱可塑性ポリウレタン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−４−メチルペンテン、エチレン／プロピレン共重合体、エチレン／ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン／無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸共重合体等のα−オレフィンと各種単量体との共重合体類；ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、脂肪族グリコール／脂肪族ジカルボン酸共重合体等の脂肪族ポリエステル系樹脂；生分解性セルロース、ポリペプチド、ポリビニルアルコール、澱粉、カラギーナン、キチン・キトサン質等の生分解性樹脂が挙げられる。好ましくはポリアミド系樹脂、及びポリオレフィン系樹脂である。ポリアミド系樹脂の具体例としては、ナイロン６、  ナイロン６６等が挙げられ、なかでもナイロン６が好ましい。ポリオレフィン系樹脂としてはなかでもポリプロピレン、酸変性ポリプロピレンが好ましい。
【００４２】
（樹脂添加剤）
さらに必要に応じて、種々の樹脂添加剤を配合する事ができる、樹脂添加剤としては、例えば着色剤、酸化防止剤、金属不活性剤、カーボンブラック、造核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐衝撃性改質剤、溶融張力向上剤、難燃剤等が挙げられる。
【００４３】
（Ｂ）層を構成するマトリクス樹脂（樹脂）の粘度は、通常０．１〜１００００Ｐａ・ｓであり、好ましくは１．０〜５０００Ｐａ・ｓである。粘度が高すぎるとスタンピング成形性が低下し、低すぎるとスタンピング成形後の成形品の炭素繊維の密度分布が不均一となり、構造体に必要な十分な力学特性が得られない。かかる粘度は、回転式レオメーター（ＡＲＥＳ：ティー・エー・インスツルメント社製）を用いて、パラレルプレート法により測定した値である。より詳細には、回転プレート直径２５ｍｍ、角周波数１００ｒａｄ／ｓｅｃ、軟化点もしくは融点＋４０℃の条件にて動的粘弾性を測定する。
【００４４】
（充填物）
本発明に用いられる（Ｂ）層を構成する充填物含有樹脂組成物は、充填物及び前記樹脂ｃを含む。
充填物としては、種々の無機充填剤を配合することができる。無機充填剤としては、特に限定はないが、例えばガラス繊維、炭素繊維などの繊維状フィラ―、タルク、マイカ、黒鉛などの板状フィラー、炭酸カルシウム、シリカなどの粒状フィラーなどが挙げられる。好ましくは繊維状フィラ―又は板状フィラーであり、さらに好ましくは繊維状フィラ―（強化繊維）である。異方性のあるフィラーの方が、特定方向の強度を上げやすい。これらのフィラーは、複数を同時に用いてもよい。
充填物としてはリサイクル材が好ましい。リサイクル材とは、炭素繊維プリプレグ製造時に発生する繊維屑、熱可塑性樹脂シートとプリプレグを積層し、加熱・加圧により作製するスタンパブルシートの製造工程で発生する屑、スタンピング成形後のトリミング工程で発生する屑、および製造したスタンパブルシートやスタンピング成形時に発生する屑の熱可塑性樹脂成形品の樹脂分を除去した炭素繊維などが挙げられる。なかでもスタンピング成形後のトリミング工程で発生する屑を粉砕して使用することが好ましい。
【００４５】
本発明に用いられる（Ｂ）層を構成する樹脂ｃに充填物として配合される強化繊維の長さの平均値（平均繊維長）Ｌｂは特に制限されるものではないが、十分な力学物性とスタンピング成形時のリブ等の薄肉部への流動を両立させるためには、１０ｍｍ以下が好ましい。より具体的には、充填物の最大長さの平均値Ｌｂは、１〜５ｍｍであることが好ましく、０．５〜２ｍｍであることがより好ましい。ここで充填物の最大長さの平均値は、以下の手順で測定することができる。
＜平均繊維長の測定＞
維強化熱可塑性樹脂成形物の樹脂部分をフェノール／テトラクロロエタン等量混合溶媒中に加熱して溶解する。ついでこれを濾別し、得られた炭素繊維について光学顕微鏡にて観察して、平均繊維長を測定する。
【００４６】
本発明に用いられる（Ｂ）層を構成する樹脂ｃに配合される繊維体積含有率（強化繊維の体積含有率Ｖｆ）は、プリプレグの体積に対し、好ましくは３０％以下である。繊維体積含有率が３０％以上では、スタンピング成形時の十分な流動特性が得られない。より具体的には、繊維体積含有率が５〜２５％であることが好ましく、１０〜２０％であることがより好ましい。かかる繊維体積含有率は、例えば水中置換法により得られたプリプレグの密度ρｃと、同様の方法で得られた繊維の密度ρｆ、またプリプレグの質量をＷ、プリプレグを燃焼し樹脂を焼失させた後の重量Ｗ１より、以下の式を用いて求めるものを用いる。
Ｗｆ＝（Ｗ−Ｗ１）×１００／Ｗ        式（１）
Ｖｆ＝Ｗｆ×ρｃ／ρｆ              式（２）
（Ｂ）層の曲げ弾性率は、通常０．１〜３０ＧＰａであり、好ましくは０．５ＧＰａ〜１０ＧＰａである。曲げ弾性率が高すぎるとスタンピング成形性が低下し、低すぎると耐熱性が低下し、高温環境下で十分な力学特性が得られない。
かかる曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７０７４に基づいて測定することができる。すなわち３点曲げ試験は、２５ｍｍ幅、１００ｍｍ長さの試験片を、標点間距離８０ｍｍ、Ｒ２ｍｍの支持の上に置き、Ｒ５ｍｍの圧子を用いて、クロスヘッド速度５ｍｍ／ｍｉｎで行う。
本発明の成形品に用いることができる樹脂としては、市販品を用いても良い。例えばポリアミド樹脂としては、宇部興産製１０１３Ｂ，三菱ガス化学社製Ｓ６００７、ガラス繊維強化樹脂としては、宇部興産製１０１５ＧＣ３，１０１５ＧＣ６，１０１５ＧＣ９，日本ポリプロ製ファンクスターＴＭＰＡ６６（いずれも製品名）などが挙げられる。
【００４７】
本発明で用いられる（Ａ）層と（Ｂ）層の厚みは、（Ａ）層の厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下である。上記の値が３．０超だと図２に示すように、スタンピング成形時のリブ等の薄肉部に必要な流動性が得られず、０．５未満だと、積層体の成形品の炭素繊維の密度が小さくなり、構造体に必要な十分な力学特性が得られない。（Ａ）層の厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下とすることにより、図３に示すように（リブ等の薄肉部にも充填可能でかつ、炭素繊維の密度が均一な成形品が得られる。（Ａ）層の厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が１．０以上２．０以下であることが好ましい。なお、（Ａ）層と（Ｂ）層の厚みは、例えば、実体顕微鏡にて観察して測定することができる。
【００４８】
複素粘性率η＊は、貯蔵弾性率Ｇ‘、損失弾性率Ｇ“から算出される複素弾性率Ｇ＊から算出されるものであるので、粘弾性流体の特性を明確に表すことが出来る。尚、複素粘性率η＊は、下記の式から算出され、例えば、回転式レオメータ（ＡＲＥＳ：ティー・エー・インスツルメント社製）を用いることにより、パラレルプレート法により測定した値である。より詳細には、回転プレート直径２５ｍｍ、角周波数１００ｒａｄ／ｓｅｃ、軟化点もしくは融点＋４０℃の条件にて複素粘性率を測定する。
測定することができる。
η＊＝Ｇ＊／ω  （ω：角速度）
Ｇ＊＝√（Ｇ‘２＋Ｇ“２）
本発明の第一の態様で用いられる（Ａ）層を形成する樹脂の軟化点もしくは融点にプラス４０℃の温度、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける（Ａ）層の複素粘性率と（Ｂ）層の複素粘性率は、（Ａ）層の複素粘性率を（Ｂ）層の複素粘性率で除した値が、０．８５以上４．０以下である。上記の値が、４．０超だと、図４に示すようにスタンピング成形時にＢ層の成形品端面の流れ出しを抑制出来ず、特に成形品の炭素繊維の密度分布が不均一となり、構造体に必要な十分な力学特性が得られない。上記の値が０．８５未満だと、図５に示すように流動性が低下し、リブ等の薄肉部において必要な流動性が得られない。０．８５以上４．０以下であることにより、図６に示すようにリブ等の薄肉部にも充填可能でかつ、炭素繊維の密度が均一な成形品を得ることができる。（Ａ）層の複素粘性率を（Ｂ）層の複素粘性率で除した値が、１．５〜３であることがより好ましい。
【００４９】
本発明の第一の態様における繊維強化樹脂積層体は、一方の（Ａ）層ともう一つの（Ａ）層との間に（Ｂ）層が積層されていることが好ましい。このとき２つの（Ａ）層は同一のプリプレグからなる積層体であってもよいし、異なるプリプレグからなる積層体であってもよい。ただし、２つの（Ａ）層はいずれも強化繊維の体積含有率Ｖｆの２乗と平均繊維長Ｌａｍｍの積が２．０ｍｍより大きく１５ｍｍ以下であることを満たす。
具体的には、（Ａ）層の強化繊維が炭素繊維であり、樹脂がナイロン６又は酸変性ポリプロピレンであり、もう一つの（Ａ）層の強化繊維が炭素繊維であり、樹脂がナイロン６又は酸変性ポリプロピレンであり、（Ｂ）層の樹脂がナイロン６、ポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンであることが好ましい。
（Ａ）層及びもう一つの（Ａ）層の強化繊維が炭素繊維であり、樹脂がナイロン６又は酸変性ポリプロピレンであり、（Ｂ）層の樹脂がナイロン６、ポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンであることが好ましい。
また、繊維強化樹脂積層体が１つの（Ａ）層と１つの（Ｂ）層とからなる場合、強化繊維が炭素繊維であり、樹脂がナイロン６又は酸変性ポリプロピレンであり、（Ｂ）層の樹脂がナイロン６、ポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンであることが好ましい。
【００５０】
本発明の第二の態様の繊維強化樹脂積層体は、強化繊維に樹脂ａ’又は樹脂ａ’を含む樹脂組成物ａ’を含浸したプリプレグである（Ａ）層と；樹脂ｂ’を含む樹脂組成物ｂ’、並びに樹脂ｃ’及び充填物を含む充填物樹脂組成物からなる群から選択される少なくとも一種の組成物からなるシートである（Ｂ）層と；が積層されており、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
０．８５≦Ａ１／Ｂ１≦４．０      ・・・式（１）
Ａ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａ’の軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ａ）層の複素粘性率の絶対値
Ｂ１：前記（Ａ）層を形成する樹脂ａ’の軟化点もしくは融点＋４０℃、１００ｒａｄ／ｓｅｃにおける前記（Ｂ）層の複素粘性率の絶対値
【００５１】
樹脂ａ’としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂が挙げられ、なかでも熱可塑性樹脂が好ましく、具体的には本発明の第一の態様で挙げた（Ａ）層を構成する熱可塑性樹脂と同様のものを用いることができる。樹脂組成物ａは、樹脂ａを含み、具体的には本発明の第一の態様で挙げた（Ａ）層を構成する熱可塑性樹脂組成物ａと同様のものを用いることができる。
強化繊維、樹脂添加剤等は、第一の態様と同様のものを用いることができる。
【００５２】
樹脂ｂ’及び樹脂ｃ’としては、熱可塑性樹脂が好ましく、具体的には本発明の第一の態様で挙げた（Ｂ）層を構成する熱可塑性樹脂と同様のものを用いることができる。
充填剤、樹脂添加剤等は、第一の態様と同様のものを用いることができる。
【００５３】
（繊維強化樹脂積層体の製造方法）
本発明の第三の態様における繊維強化樹脂積層体の製造方法は、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂組成物を含むプリプレグ積層体の（Ａ）層と、熱可塑性樹脂組成物の（Ｂ）層を軟化点もしくは融点以上で加熱及び加圧して一体化（融着）する工程を含む方法が挙げられる。
より具体的には、本発明の第三の態様における繊維強化樹脂積層体の製造方法は、（Ａ）層と（Ｂ）層を積層した後、（Ａ）層及び（Ｂ）層を構成する熱可塑性樹脂のうち、いずれか一方の熱可塑性樹脂の軟化点もしくは融点以上に加熱することにより融着する工程、を含む方法が挙げられる。
加熱する温度としては、３０〜４００℃が好ましく、５０〜３５０℃がより好ましい。
ここで「融着」とは、Ａ層とＢ層を溶着することを意味する。
（繊維強化樹脂積層体の成形品の製造方法）
繊維強化樹脂積層体の成形品の製造方法としては、本発明の第三の態様における繊維強化樹脂積層体を所定の温度に設定した金型に仕込み、次いでスタンピング成形すること、を含む。
具体的には、通常の装置、例えば加熱プレス機を用いて行うことができ、その際に用いる金型については、所望の形状を有するものを用いることができる。金型の材質についても、ホットスタンピング成形で通常用いられるものを採用することができ、金属製のいわゆる金型を用いることができる。具体的に本工程は、例えば前記積層体を金型内に配置して、加熱及び加圧することにより行うことができる。
前記加熱においては、積層体に含まれる樹脂の種類にもよるが、３０〜４００℃で加熱することが好ましく、さらに好ましくは５０〜３５０℃で加熱することが好ましい。また、前記加熱に先立って、予備加熱を行ってもよい。予備加熱については、通常３０〜４００℃、好ましくは５０〜３５０℃で加熱することが好ましい。
前記加圧において積層体にかける圧力としては、好ましくは０．１〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．２〜２ＭＰａである。この圧力については、プレス力を繊維強化樹脂積層体の面積で除した値とする。
上記加熱及び加圧する時間は、０．１〜３０分間であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１０分間である。また、加熱及び加圧の後に設ける冷却時間は、０．５〜３０分間であることが好ましい。
【００５４】
上記ホットスタンピング成形を経た本発明にかかる一体化した繊維強化熱可塑性樹脂積層体の厚さは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。繊維強化熱可塑性樹脂積層体の厚さは、実体顕微鏡にて観察して測定することができる。
なお、前記加熱及び加圧は、型と上記積層基材との間に潤滑剤が存在する条件下で行ってもよい。潤滑剤の作用により、型と上記積層基材の摩擦が小さくなり、前記加熱および加圧時に流動性が向上するために、強化繊維の間への熱可塑性樹脂の含浸を高まるとともに、得られる積層基材において強化繊維の間及び強化繊維と熱可塑性樹脂の間におけるボイドを低減させることができるからである。
前記潤滑剤としては、例えばシリコーン系潤滑剤やフッ素系潤滑剤を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。シリコーン系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。より具体的には、メチルフェニルシリコーンオイルやジメチルシリコーンオイルのようなシリコーンオイルを挙げることができ、市販されているものを好ましく用いることができる。フッ素系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。そのようなものの具体例としては、パーフルオロポリエーテルオイルや三フッ化塩化エチレンの低重合物（重量平均分子量５００〜１３００）のようなフッ素オイルを用いることができる。
上記潤滑剤は、上記積層体の片側若しくは両側の表面上、前記金型の片側もしくは両側の表面上又は上記積層体及び金型の双方の片側若しくは両側の表面上に、潤滑剤塗布装置などの適当な手段によって供給されてもよいし、予め金型の表面上に塗布しておいてもよい。中でも積層体の両側の表面に潤滑剤が供給される態様が好ましい。
【実施例】
【００５５】
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。【００５６】
（スタンピング成形性評価）
ヒーター温度を、（Ａ）層を形成する熱可塑性樹脂がナイロン系樹脂の場合３６０℃、（Ａ）層を形成する熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂の場合２７０℃に設定した遠赤外線ヒーター式加熱装置（ＮＧＫキルンテック株式会社製、製品名：Ｈ７ＧＳ−７１２８９）を用いて、幅１００ｍｍ、奥行き２００ｍｍに裁断した繊維強化樹脂積層体を、厚みの合計が約６ｍｍになるように複数枚互いが重ならないようにして、６間加熱し軟化させた。裏面に、幅７０ｍｍ〜６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、厚み３ｍｍ〜２ｍｍ、幅方向の中央部に直径６ｍｍのエジェクタピン用の円柱部が埋め込まれたリブを有する金型を備えた金型投影面積が１４０×２４０ｍｍの成形金型（図１）を使用した３００ｔプレス機（川崎油工株式会社製）を用いて、成形金型の下型に上記の予熱軟化させた繊維強化樹脂積層体を予め重ねた状態で配置し、チャージ時間２５ｓ、金型温度１４５℃もしくは９０℃、成形圧力１８ＭＰａ、成形時間１分でプレス成形を行い成形体を得た。得られた成形品については、以下の基準で判定を行った。【００５７】
・金型温度９０℃でフル充填し、かつリブ部の先端に樹脂リッチ部が認められない「◎」
・金型温度９０℃でフル充填し、リブ部の先端に樹脂リッチ部が認められる「○」
・金型温度１４５℃でフル充填するが、金型温度９０℃ではショートする場合「△」
・金型温度１４５℃でショートする場合「×」【００５８】
（力学特性の評価）
作製した繊維強化樹脂積層体から、長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍの大きさで、プリプレグ最表面の繊維配向方向に対し、０°、４５°、９０°、−４５°に切出して試験片を作製した。ＪＩＳ  Ｋ−７０７４に規定する試験方法に従い、万能試験機（インストロン社製、製品名：４４６５型）を用いて、標点間距離を８０ｍｍとし、クロスヘッド速度５．０ｍｍ／分で３点曲げ試験を行い、曲げ強度及び曲げ弾性率を算出した。各角度に切出し、測定した試験片の数はｎ＝５とし、その平均値を各角度の強度及び弾性率とした。尚、０°の曲げ弾性率の値が２０ＧＰａ以上で、（弾性率が低い角度の曲げ弾性率）／（０°の曲げ弾性率）の値が０．７以上のものを異方性が小さく剛性に優れるものとして◎、０°の曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上で上記値が０．７〜０．５のものを○、０°の曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上で上記値が０．５以下のものを△、０°の曲げ弾性率が１８ＧＰａ以下のものを×とした。【００５９】
（複素粘性率の測定）
複素粘性率η＊は、回転式レオメータ（ＡＲＥＳ：ティー・エー・インスツルメント社製）を用い、パラレルプレート法により測定した値である。より詳細には、回転プレート直径２５ｍｍ、角周波数１００ｒａｄ／ｓｅｃ、軟化点もしくは融点＋４０℃の条件にて複素粘性率を測定した。【００６０】
（実施例１）
（プリプレグの製造）
炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィルＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ２である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、ナイロン６のフィルム（ナイロン６：宇部興産社製、製品名：１０１３Ｂ、融点：２１８℃、厚み：４０μ）で挟み、カレンダロールを複数回通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％、厚さが０．１２５ｍｍのプリプレグを得た。
（繊維強化樹脂積層体の製造）
得られたプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、サンプルカット機（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて表１に示すように一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さＬ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝１４．１ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込加工を施し、プリプレグ（以後、ＰＰＧと略）を得た。この際１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａ＝５６．６ｍであった。
３００ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの印籠金型内に、表１記載のように強化繊維の向きが０°、４５°、９０°及び−４５°となるような４枚のＰＰＧからなるＰＰＧ積層体と、強化繊維の向きが０°、４５°、９０°及び−４５°となるような４枚のＰＰＧからなるＰＰＧ積層体とで、厚み０．５ｍｍのナイロン６シート（ナイロン６：宇部興産製、製品名：１０１３Ｂ）を挟んだ。その後加熱し、圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて２５０℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持した。次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、金型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで繊維強化樹脂積層体を得た。
シートから切り出した試験片を用い、各種評価を実施した【００６１】
（実施例２）
炭素繊維の長さ（平均繊維長）Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝２０ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で繊維強化樹脂積層体を作製し、評価を行った。尚、この際の表面層に使用したＰＰＧの１ｍ２あたりの切込長の総和１ａ＝８０ｍであった。【００６２】
（実施例３）
表１記載のようにＰＰＧと厚み１ｍｍのナイロン６シート（ナイロン６：宇部興産製、製品名：１０１３Ｂ）を重ねた以外は、実施例１と同様の方法で繊維強化樹脂積層体を作製し、評価を行った。尚、この際の表面層に使用したＰＰＧの１ｍ２あたりの切込長の総和１ａ＝５６．６ｍであった。【００６３】
（実施例４）
（プリプレグの製造）
炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィルＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ２である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、酸変性ポリプロピレンのフィルム（酸変性ポリプロピレン：三菱化学社製、製品名：９５８Ｖ、融点：１６８℃、厚み：４０μ）で挟み、カレンダロールを複数回通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％、厚さが０．１２５ｍｍのＰＰＧを得た。
（繊維強化樹脂積層体の製造）
得られたＰＰＧを、３００ｍｍ角に切り出し、サンプルカット機（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて表１に示すように一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さ（平均繊維長）Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝１４．１ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込加工を施したＰＰＧを得た。この際１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａ＝５６．６ｍであった。
３００ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの印籠金型内に、表１記載のように強化繊維の向きが０°、４５°、９０°及び−４５°となるような４枚のＰＰＧからなるＰＰＧ積層体と、強化繊維の向きが０°、４５°、９０°及び−４５°となるような４枚のＰＰＧからなるＰＰＧ積層体とで、厚み０．５ｍｍのポリプロピレンシート（ポリプロピレン：日本ポリプロ社製、製品名：ＥＡ６）を挟んだ。その後加熱し、圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて２００℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持した。次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、金型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで繊維強化樹脂積層体を得た。【００６４】
（実施例５）
表１記載のようにＰＰＧと厚み０．５ｍｍのガラス繊維強化ナイロン６シート（ナイロン６：宇部興産製、製品名：１０１５ＧＣ６）を重ねた以外は、実施例１と同様の方法で繊維強化樹脂積層体を作製し、評価を行った。尚、この際の表面層に使用したＰＰＧの１ｍ２あたりの切込長の総和１ａ＝５６．６ｍであった。【００６５】
（実施例６）
表１記載のようにＰＰＧと厚み０．５ｍｍの酸変性ポリプロピレンのシート（酸変性ポリプロピレン：三菱化学社製、製品名：Ｐ９５８Ｖ）を重ねた以外は、実施例４と同様の方法で繊維強化樹脂積層体を作製し、評価を行った。尚、この際の表面層に使用したＰＰＧの１ｍ２あたりの切込長の総和１ａ＝５６．６ｍであった。【００６６】
（比較例１）
表１記載のようにＰＰＧと厚み０．１６ｍｍのガラス繊維強化ナイロン６シート（ナイロン６：宇部興産製、製品名：１０１５ＧＣ６）を重ねた以外は、実施例１と同様の方法で繊維強化樹脂積層体を作製し、評価を行った。尚、この際の表面層に使用したＰＰＧの１ｍ２あたりの切込長の総和１ａ＝５６．６ｍであった。【００６７】
（比較例２）
３００ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの印籠金型内に、炭素繊維強化ナイロン６６短繊維ペレット（ナイロン６６：三菱レイヨン社製、製品名：Ｎ６６−Ｃ−２０）１２０ｇを金型内に均一にばらまき、加熱し、圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて３００℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持し、次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、金型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで繊維強化樹脂積層体を得た。【００６８】
（比較例３）
表１記載のようにＰＰＧと厚み２．５ｍｍのナイロン６シート（ナイロン６：宇部興産製、製品名：１０１３Ｂ）を重ねた以外は、実施例１と同様の方法で繊維強化樹脂積層体を作製し、評価を行った。尚、この際の表面層に使用したＰＰＧの１ｍ２あたりの切込長の総和１ａ＝５６．６ｍであった。【００６９】
【表１】
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【００７０】
【表２】
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【００７１】
表１及び２より明らかなように、実施例１〜６は、成形性、力学特性共に良好であった。これに対し、比較例１は成形性に劣り、比較例２と３は力学特性に劣るので、構造材としては不適である。又、これらの中でも実施例３は、成形性と力学特性のバランスが優れたものであった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、構造材に適用可能な優れた力学特性を有しながら、力学特性のばらつきが小さく、さらに複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能でしかも安価な繊維強化樹脂積層体を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００７３】
６：切込
７：強化繊維
８：切込と強化繊維のなす角度
９：切込長
１０：切断された強化繊維の長さ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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