(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品であって、前記炭素繊維は、前記炭素繊維強化樹脂加工品中で一方向に配向しているか、又は二次元方向にランダムに配向しており、前記端面に不規則形状部分が無いものであり、前記端面の面粗度（Ｒｚ）が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲である、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項２】
前記端面は切削加工面である、請求項１に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項３】
前記切削加工面は切断面である、請求項２に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項４】
前記端面の面粗度（Ｒｚ）が１５μｍ以上５０μｍ以下の範囲である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項５】
前記炭素繊維は、不連続繊維であって、平均繊維長が１ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項６】
前記炭素繊維は、不連続繊維であって、平均繊維長が１〜１００ｍｍの範囲である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項７】
前記炭素繊維は、前記炭素繊維強化樹脂加工品中で二次元方向にランダムに配向している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項８】
前記端面の高さが３０ｍｍ以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【請求項９】
前記炭素繊維強化樹脂加工品に含まれる炭素繊維の体積割合（Ｖｆ）が５５体積％以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化樹脂加工品に関する。詳しくは、炭素繊維と樹脂とを含有し、良好な端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品、特に炭素繊維と樹脂とを含有する炭素繊維強化樹脂成形体のエンドミルを用いた炭素繊維強化樹脂加工品、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス樹脂中に炭素繊維を含有した炭素繊維樹脂複合材料（以下、複合材料ということがある）を用いた炭素繊維強化樹脂成形体は、その高い比強度、比剛性を利用して、軽量化が求められている自動車用途への適用が期待されている。特にマトリックスが熱可塑性樹脂の場合は生産性とリサイクル性の観点から有望である。【０００３】
複合材料を成形して得られる製品を考えたとき、自動車用途に限らず電子機器筐体などの用途においても、所望の大きさや形状の製品を得るには、射出成形や押出成形などで得られた炭素繊維強化樹脂成形体の端部（バリ）を除去し切除するなどの加工を要する。しかしながら、この炭素繊維強化樹脂成形体は炭素繊維を含んでいるため、強度や剛性が高い反面、機械による切削、切断などの加工が困難であり、切削工具の摩耗が早く寿命が短い。また切断面において炭素繊維が毛羽状に残り、加工時の振動によって切断エッジ部の表裏面に亀裂や剥離（デラミネーション）が発生することが多い（例えば特許文献１参照）。【０００４】
特許文献２には、特定の刃数や刃高を有するジグソーを用いて厚みが６ｍｍの炭素繊維強化プラスチック材を、ダイヤモンド砥粒を電着させた刃を用いて研磨切断をしたことが記載されている。【０００５】
上記機械加工による炭素繊維樹脂複合材料の切削方法として、レーザーやウォータージェット（ＷＪ）を用いるものも知られている。両者による切削加工は被加工物に対して非接触で行うことができるという利点を有する。しかしながら、レーザーを用いた場合、熱により複合材料切断部とその周辺が溶融するため、加工精度に劣ったり、複合材料層間が剥離したりすることがある。その場合、品質を高めるために、熱影響部を除去するなどの追加工程を要する（例えば特許文献３参照）。また、後者による切削加工は、加工精度や生産性の点で問題があると言われている（例えば特許文献４参照）。【０００６】
また、近年では、繊維強化樹脂成形体の利用分野の広がりに伴い、各種加工技術の進歩や加工能率向上の必要性も高まっており、特に繊維強化樹脂成形体の単純な丸穴あけ加工に際して避けることのできない穿孔部端面のバリや繊維の毛羽立ちの発生を低減させるための、エンドミルを用いて丸穴あけ加工を行い、バリや繊維の毛羽立ち発生を抑えた事例が報告されている（例えば、特許文献５）。また、エンドミルを用いて切削する際のバリやむしれの発生を有効に防止し得る範囲として、ねじれ角を調整する切削加工方法も提案されている（例えば、特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開２００８−１２９２０号公報
【特許文献２】日本国特開平３−７９２１９号公報
【特許文献３】日本国特開２０１２−１１４０９号公報
【特許文献４】日本国特開２０１２−２５０３４１号公報
【特許文献５】日本国特開２００９−１９６０１５号公報
【特許文献６】日本国特開平２−１８０５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献５や６に記載のエンドミルを用いて、炭素繊維強化樹脂成形体を切削した場合、バリが発生し、良好な切削加工品を得る事が困難であった。特に、炭素繊維が一方向に配向、又は面内方向にランダムに配向した炭素繊維強化樹脂成形体は、面方向の引張強度は高く、面方向に対して垂直方向は引張強度が低い。このため、面方向に対して垂直な方向に切削加工力が働く場合、バリや剥離の発生が起こりやすい。【０００９】
本発明は、切削などの加工面における上記のような問題がほとんどなく、バリの発生を抑制させ、面性状が良好で、表面性、特に平滑性に優れた端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品を提供することを目的とするものである。
本発明において、切削（Ｃｕｔｔｉｎｇ）とは、ある物体を刃物などで２つ以上のより小さい物体に分離することを言い、物体の表面を刃物等で薄く削ぐこと、および物体の表面に刃物等で凹凸を設けることも含む。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明は、以下のとおりのものである。
［１］
炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含有し、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品であって、前記炭素繊維は、前記炭素繊維強化樹脂加工品中で一方向に配向しているか、又は二次元方向にランダムに配向しており、前記端面に不規則形状部分が無いものであり、前記端面の面粗度（Ｒｚ）が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲である、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［２］
前記端面は切削加工面である、［１］に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［３］
前記切削加工面は切断面である、［２］に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［４］
前記端面の面粗度（Ｒｚ）が１５μｍ以上５０μｍ以下の範囲である、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［５］
前記炭素繊維は、不連続繊維であって、平均繊維長が１ｍｍ以上である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［６］
前記炭素繊維は、不連続繊維であって、平均繊維長が１〜１００ｍｍの範囲である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［７］
前記炭素繊維は、前記炭素繊維強化樹脂加工品中で二次元方向にランダムに配向している、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［８］
前記端面の高さが３０ｍｍ以下である［１］〜［７］のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
［９］
前記炭素繊維強化樹脂加工品に含まれる炭素繊維の体積割合（Ｖｆ）が５５体積％以下である［１］〜［８］のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
本発明は、上記［１］〜［９］に関するものであるが、その他の事項（たとえば下記＜１＞〜＜１４＞に記載した事項など）についても参考のために記載した。
【００１１】
＜１＞
炭素繊維と樹脂とを含有し、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品であって、前記端面の面粗度（Ｒｚ）が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲である、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜２＞
前記端面は切削加工面である、＜１＞に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜３＞
前記切削加工面は切断面である、＜２＞に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜４＞
前記樹脂が熱可塑性樹脂である、＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜５＞
前記炭素繊維は、平均繊維長が１ｍｍ以上の繊維を含んでいる、＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜６＞
前記炭素繊維は、平均繊維長が１〜１００ｍｍの範囲の不連続繊維を含んでいる、＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜７＞
前記炭素繊維は、前記炭素繊維強化樹脂加工品中で一方向に配向しているか、又は二次元方向にランダムに配向している、＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜８＞
前記炭素繊維は、前記炭素繊維強化樹脂加工品中で二次元方向にランダムに配向している、＜１＞〜＜７＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜９＞
前記端面の高さが３０ｍｍ以下である＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜１０＞
前記炭素繊維強化樹脂加工品に含まれる炭素繊維の体積割合（Ｖｆ）が５５体積％以下である＜１＞〜＜９＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜１１＞
前記端面に不規則形状部分が無いものである＜１＞〜＜１０＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品。
＜１２＞
エンドミルを用いて、炭素繊維と樹脂を含有する炭素繊維強化樹脂成形体を切削し端面を設ける工程を含む、炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法であって、
前記エンドミルは、円柱状棒部材の側面に長手方向軸線に沿って一端部から螺旋状切削刃が形成されたものであり、
前記螺旋状切削刃のねじれ角が０°超２５°以下である、＜２＞〜＜１１＞のいずれか１項に記載の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法。
＜１３＞
エンドミルのすくい角が８°超１５°未満である＜１２＞に記載の炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法。
＜１４＞
エンドミルのねじれ角が０°超１８°未満である＜１２＞又は＜１３＞に記載の炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品（以下、ＣＦＲＰ加工品と略する場合がある）は、端面表面の表面性（特に平滑性）が良好であり、また当該炭素繊維強化樹脂加工品の端面とその周辺の亀裂や剥離の発生が抑えられる。さらに、端面における樹脂の溶けバリが生じにくく、また炭素繊維や樹脂の切削屑などによる付着物が極めて少ないので、取り扱い性にも優れる。このように、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、端面の面性状が非常に良好である。また、本発明によれば、バリ取り工程や再度研磨を施す手間が省けるだけでなく、追加工の工数を削減することができ、生産性に優れた端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品を得ることができる。なお、端面とその周辺とは、炭素繊維強化樹脂加工品の端面に対して垂直方向にあたる炭素繊維強化樹脂加工品の両表面（平面）部分における端面にほど近い平面部分（切断エッジ部の表裏面（平面）部分）をいう。
上述したように、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、端面の面性状が非常に良好であるので、追加工が不要である。したがって、そのまま最終製品とすることもできる。
また、本発明の炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法によれば、切削面にてバリや剥離の発生が抑制された炭素繊維強化樹脂加工品を得ることが出来る。また、炭素繊維強化樹脂成形体の切削加工後の切削面後処理工程を削減でき、コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態におけるエンドミル（刃数は４枚）の側面を模式的に表した模式図である。（ｂ）は本発明の一実施形態における図１（ａ）のエンドミルのα−α断面の紙面左側から見た拡大図であり、刃数は４枚、右刃右ねじれである。
【図２】（ａ）は本発明の他の実施形態におけるエンドミル（刃数は８枚）の側面を模式的に表した模式図である。（ｂ）本発明の他の実施形態における図２（ａ）のエンドミルβ−β断面の紙面左側から見た拡大図であり、刃数は８枚、右刃右ねじれである。
【図３】エンドミルの刃先角度の一例を示す模式図。
【図４】（ａ）炭素繊維が面内方向にランダム配向した、炭素繊維強化樹脂成形体を切削する一例を示した模式図。（ｂ）炭素繊維が面内方向にランダム配向した、炭素繊維強化樹脂成形体を切断する場所の一例を示した模式図。（ｃ）炭素繊維が面内方向にランダム配向した、炭素繊維強化樹脂成形体の端部を削る場所の一例を示した模式図。
【図５】端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の一例を示す模式図。
【図６】切削面にバリが発生した切削加工品の模式図。
【図７】（ａ）成形体の板厚方向に働く切削力を示した模式図（ねじれ角が小さい刃を使用した場合）。（ｂ）成形体の板厚方向に働く切削力を示した模式図（ねじれ角が大きい刃を使用した場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の炭素繊維強化樹脂加工品は、炭素繊維と樹脂とを含有し、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品であって、前記端面の面粗度（Ｒｚ）が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲である。
本発明の炭素繊維強化樹脂加工品のことを、「特定の面粗度の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品」、「端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品」、「炭素繊維強化樹脂加工品」、「ＣＦＲＰ加工品」、「切削加工品」、又は「加工品」という場合もある。
本発明の炭素繊維強化樹脂加工品は、炭素繊維と樹脂とを含有する炭素繊維強化樹脂成形体（以下、ＣＦＲＰ成形体と略する場合がある）が加工されたものであるが、ここで、「加工」とは、成形された炭素繊維強化樹脂成形体の切削、切断などの材料の除去を伴う処理に加え、成形時に上記面粗度（Ｒｚ）となるように調整された場合も含む。
つまり、本発明の炭素繊維強化樹脂加工品は、端面に相当する箇所の表面の粗さを調整した金型を使用した成形や、炭素繊維強化樹脂の加熱ローラーでの処理や３Ｄプリンタでの造形などによっても得ることができる。
また、本発明においては、便宜的に、加工前のものを「炭素繊維強化樹脂成形体」（以後、ＣＦＲＰ成形体と略称する場合がある。）と呼び、加工後のものを「炭素繊維強化樹脂加工品」と呼ぶが、加工後のものであっても、成形されたものであることには変わりないため、上記「炭素繊維強化樹脂加工品」は、一般的な意味で、「炭素繊維強化樹脂成形体」とも言える。
また、たとえば、炭素繊維強化樹脂成形体が板状の場合は、「炭素繊維強化樹脂成形板」とも呼ぶことがある。
【００１５】
［特定の面粗度の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品］
本発明の特定の面粗度の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、炭素繊維と樹脂とを含有する複合材料である。本発明における炭素繊維強化樹脂加工品は、樹脂からなるマトリックス中に炭素繊維を有することにより、樹脂単体からなる材料よりも優れた機械強度を発揮できるものである。また強化繊維としてガラス繊維を含有する複合材料よりも軽量化も図れる。
本発明における端面とは、機械加工分野で慣用されているとおり、物体を切断した際の切断面、板状物の側面、棒状物や管状物の末端の面などが例示されるが、これらだけに限定されず、物体（ＣＦＲＰ加工品）における、主たる面とは別のより小さい面を指す。端面は
物体の端の部分とは限らず、例えば、板状物の中心部に空けた穴部の面も含む。
【００１６】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、平滑性に優れた端面を持つ加工品である。この炭素繊維強化樹脂加工品の端面は１つでもよく、２以上あってもよい。
この端面は表面性、特に平滑性に優れており、表面の平滑性を表す指標の一つである面粗度（Ｒｚ）が５０μｍ以下である。Ｒｚが５０以下μｍであることにより、端面において剥離やバリがほとんどなく、炭素繊維の毛羽や樹脂に起因する切削物の付着などによる凹凸が少なく平滑性に富んでいる。面粗度（Ｒｚ）は好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２５μｍ以下であり、さらにより好ましくは１２．５μｍ以下である。６．３μｍ以下であれば見栄えも非常によく、意匠性、取扱い性が良好である。Ｒｚの下限値は０μｍに近いほど平滑性が高いが、本発明では５μｍである。５μｍより小さいと、例えば、この端面を他の部材と接着剤を用いて接合する場合、接着剤が端面内に浸透しにくいため、接着面（端面）のアンカー効果が十分に発現できないことが多い。接着剤を用いて他の部材と接合するには、端面が多少荒れている方がよいので、Ｒｚは５μｍより大きい（例えば１５〜３５μｍ）方が有利である。
本発明のＣＦＲＰ加工品は、その端面のＲｚが上記のほど良い範囲にあることにより、素手で触れても安全で取扱い性に優れ、更に当該端面を介した接着などに好適である。
なお、端面のＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法によって測定した「最大高さ」（粗さ）である。最大高さ（粗さ）Ｒｚとは、粗さ曲線(輪郭曲線)の基準長さにおける、山の高さの最大値と谷の深さの最大値の和である。
最大高さ（粗さ）Ｒｚは、算術平均値などの表面粗さに対して、特異的に高い点の存在を反映し易いという特徴がある。
【００１７】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の形状としては、例えば、厚さ１．０〜３０ｍｍの板状体、長手方向がゆるやかな曲面であるような三次元構造体、リブ部を有する三次元構造体、などが挙げられるが、特に制限はない。
ここで、端面の形状としては、例えば、多角形や曲面形状やこれらの組み合わせが挙げられるが、特に限定されない。多角形としては、例えば、高さが一定である長方形状、台形状、異なる２以上の高さを有する階段形状、凸部形状、高さが連続して変化する斜め断面形状などをあげることができる。
【００１８】
端面の大きさ（高さ）としては、特に制限はないが、多角形または曲面の底辺から垂直方向の高さが、１ｍｍ以上であると、機械的強度の点で好ましい。異なる高さを有する端面形状、例えば、板状体に突起部がある成形体の凸形状端面において、凸形状の底面部分の面積より突起部の面積の方が大きい場合には、底辺からの高さとして凸部の最も高い部分（突起部分）ではなく、突起部分以外の低い部分における高さ、つまり凸形状の底面部分の厚さを端面の高さと見做しても良い。凸形状の最も高い部分（突起部分）の高さは、好ましくは３０ｍｍ以下である。上記炭素繊維強化樹脂加工品が、一定の高さの平板上にリブ部を有するような三次元構造体であって、そのリブ部に対し直交方向が端面である場合には、このリブ部の一部または全部が上記突起部分に相当する。
なお、本発明でいう端面の高さとは、通常は、炭素繊維強化樹脂加工品における厚みを指す。切削によって得られた端面に関して、その高さとしては、切削部の周辺を微視的に見た場合の略板状部分の厚みの値を用いても良い。
端面が均一な四角形状（長方形）の場合、高さとしては１〜３０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００１９】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、後述するように、面内方向において、炭素繊維が特定の方向に配向していない、実質的に面内等方性の加工品であるのが好ましい。すなわち、炭素繊維が二次元方向にランダムに配向していることが好ましい。したがって、本発明において、端面は加工品の少なくとも一つの平面部（面内方向）に対し、実質的に垂直方向の面（直交した面）となることが好ましい。ここで「実質的に」とは、成形体を構成する当該平面部に対し、±１０°以内の範囲をいう。好ましくは±５°以内の範囲である。
本発明のＣＦＲＰ加工品は、その端面に不規則形状部分が無いものであると好ましい。ここでいう不規則形状部分とは、用途などのために意図的に設けた複雑形状部分などではなく、例えば、切削時などに生じたバリ、樹脂や強化繊維などＣＦＲＰ成分が剥離した部分、亀裂などをいう。
【００２０】
（炭素繊維）
本発明に用いられる炭素繊維としては、特に限定されないが、高強度、高弾性率炭素繊維が使用でき、これらは１種または２種以上を併用してもよい。一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。中でも、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が好ましく挙げられる。
【００２１】
なかでも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は１００ＧＰａ〜６００ＧＰａの範囲内であることが好ましく、２００ＧＰａ〜５００ＧＰａの範囲内であることがより好ましく、２３０〜４５０ＧＰａの範囲内であることがさらに好ましい。また、引張強度は２０００ＭＰａ〜１００００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、３０００ＭＰａ〜８０００ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。
【００２２】
本発明に用いられる炭素繊維の形態は、特に限定されない。
炭素繊維の形態は、連続繊維でも、不連続繊維でもよい。
連続繊維としては、例えば、織物、編物、不織布、マット、ニット、組紐、炭素繊維を一方向に配置したもの一方向材が挙げられる。連続繊維を一方向に配列させてシート状にした、いわゆるＵＤシートであっても良い。すなわち、本発明における炭素繊維強化樹脂成形体は、１以上のＵＤシートからなるものであってもよい。これらは２種類以上組み合わせて用いることが出来る。繊維を一方向に配置する場合は、層の方向を変えて多層に積層する、例えば交互に積層することができる。また積層面を厚み方向に対称に配置することが好ましい。一方向材の製造方法は一般的方法を利用することができ、例えば特開２０１３−１０４０５６に記載の方法で、一方向性プラスチックテープを作成した後に、これを積層して成形体としても良い。この際、ＵＤシートの場合は、各層の繊維配列方向が互いに交差するよう多層に積層（例えば直交方向に交互に積層）したものを使用することもできる。
【００２３】
不連続繊維を用いる場合としては、樹脂中に、例えば、炭素繊維が特定の方向に配向するように配置された材料、面内方向にランダムに分散して配置された材料、などを挙げることが出来る。本発明における炭素繊維は、不連続繊維であって、面内方向（図４のＸＹ方向）にランダムに配向していてもよい。ここで、面内方向にランダムに配向しているとは、炭素繊維が、本発明における繊維強化樹脂加工品の面内方向において一方向のような特定方向ではなく無秩序に配向しており、全体的には特定の方向性を示すことなくシート面内に配置されている状態を言う。炭素繊維が面内方向にランダムに配向されていた場合、繊維強化樹脂加工品の面内方向に異方性を有しない、実質的に等方性の材料であることが好ましい。この場合、繊維強化樹脂加工品を作成するにあたり、成形材料を湿式抄造してシート状にしたものでもよく、不連続の炭素繊維が分散して重なるように配置させてシート状あるいはマット状（以下、あわせてマットということがある）にしたものであってもよい。
本発明においては、不連続な炭素繊維を用いると、機械的特性、端面の表面性、成形金型内での賦形性、および端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の生産性のバランスに優れるので好ましく適用できる。したがって、本発明では、主として、不連続の炭素繊維を用いる場合について述べる。
【００２４】
本発明における炭素繊維は、一方に配向しているものと、面内方向にランダムに配向しているものとが両方含まれていてもよい。すなわち、連続繊維を一方向に配向させてシート状にしたものと、不連続繊維であって、面内方向にランダム配向したものとを組み合わせて（例えば積層させて）、炭素繊維強化樹脂成形体に両者を含ませても良い。
【００２５】
本発明に用いられる不連続の炭素繊維の繊維長は、平均繊維長が、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは１〜１００ｍｍの範囲内のものを用いる。さらに好ましくは３ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であり、さらに好ましくは１０〜１００ｍｍの範囲内であり、さらにより好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内であり、最も好ましくは１２〜５０ｍｍの範囲内である。このような特定の長さの不連続繊維を用いると、驚くべきことに、溶けバリの発生が少なく、平滑性に優れ、面性状が良好な端面が得られる。このような不連続繊維は、連続繊維のみからなる炭素繊維に比べ、強度や剛性が小さいことが影響していると考えられる。また、後述するように、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品中の不連続の炭素繊維は、当該炭素繊維強化樹脂成形体の面内方向に対して無秩序でランダムに配向しているのが好ましい。このような配向状態が、面性状が良好な切断面を与えるのに寄与している。つまり、特定の平均繊維長の不連続性と、この不連続繊維が上記炭素繊維強化樹脂成形体の面内方向にランダムに配向していることとが相乗的に作用して、切断面の面性状が優れるという格別顕著な効果を奏する。
【００２６】
本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維を併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維は、繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
炭素繊維の平均繊維長（Ｌａ）は、例えば、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品から無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長を、ノギス等を用いて１ｍｍ単位まで測定し、測定した全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ）から、下記式に基づいて求めることができる。
Ｌａ＝ΣＬｉ／１００
本発明における平均繊維長の測定は、数平均繊維長であっても、重量平均繊維長であっても良いが、繊維長の長いものを重視するように計算した重量平均繊維長で測定することが好ましい。個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、以下の式（１−１），（１−２）により求められる。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ  ・・・（１−１）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）  ・・・（１−２）
なお、後述するロータリーカッターで切断した場合など、繊維長が一定長の場合は数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。
【００２７】
端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品からの炭素繊維の抽出は、例えば、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品に対し、５００℃×１時間程度の加熱処理を施し、炉内にて樹脂を除去することによって行うことができる。
【００２８】
炭素繊維の平均繊維径は、通常、３μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ〜２０μｍの範囲内であることがより好ましく、４μｍ〜１２μｍの範囲内であることがさらに好ましく、５μｍ〜１２μｍの範囲内であることがさらにより好ましく、５μｍ〜８μｍの範囲内であることが特に好ましく、５μｍ〜７μｍの範囲内であることが最も好ましい。炭素繊維の平均繊維径の好ましい範囲は、上記の各範囲の下限値と、別の範囲の上限値の組み合わせてであっても良く、一例としては５μｍ〜２０μｍが挙げられる。
ここで、上記平均繊維径は、炭素繊維の単糸の直径を指すものとする。したがって、炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維（単糸）の直径を指す。
炭素繊維の平均繊維径は、例えば、ＪＩＳ  Ｒ−７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
【００２９】
本発明に用いられる炭素繊維は、単糸状のもののみであってもよく、繊維束状のもののみであってもよく、両者が混在していてもよい。繊維束状のものを用いる場合、各繊維束を構成する単糸の数は、各繊維束においてほぼ均一であってもよく、あるいは異なっていてもよい。
【００３０】
本発明に用いられる炭素繊維が繊維束状である場合、各繊維束を構成する単糸の数は特に限定されるものではないが、通常、１０００本〜１０万本の範囲内とされる。
一般的に、炭素繊維は、数千〜数万本のフィラメントが集合した繊維束状となっている。炭素繊維として炭素繊維束を用いる場合に、炭素繊維束をこのまま使用すると、繊維束の交絡部が局部的に厚くなり薄肉の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品を得ることが困難になる場合がある。このため、炭素繊維として炭素繊維束を用いる場合は、炭素繊維束を拡幅したり、又は開繊したりして使用するのが通常である。
【００３１】
炭素繊維束を開繊して用いる場合、開繊後の繊維束の開繊程度は特に限定されるものではないが、炭素繊維束の開繊程度を制御し、特定本数以上の炭素繊維からなる炭素繊維束と、それ未満の炭素繊維（単糸）又は炭素繊維束を含むことが好ましい。この場合、具体的には、下記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）と、それ以外の開繊された炭素繊維、すなわち単糸の状態または臨界単糸数未満で構成される繊維束とからなることが好ましい。
臨界単糸数＝６００／Ｄ  （１）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
具体的には、炭素繊維強化樹脂加工品を構成する炭素繊維の平均繊維径が５〜７μｍの場合、上記式（１）定義される臨界単糸数は８６〜１２０本となる。そして、炭素繊維の平均繊維径が５μｍの場合、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数は２４０〜４０００本未満の範囲となるが、なかでも３００〜２５００本であることが好ましい。より好ましくは４００〜１６００本である。また、炭素繊維の平均繊維径が７μｍの場合、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数は１２２〜２０４０本の範囲となるが、中でも１５０〜１５００本であることが好ましく、より好ましくは２００〜８００本である。
【００３２】
さらに、本発明においては、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品中の炭素繊維全量に対する炭素繊維束（Ａ）の割合が０Ｖｏｌ％超９９Ｖｏｌ％未満であることが好ましく、２０Ｖｏｌ％以上９９Ｖｏｌ未満であることがより好ましく、３０Ｖｏｌ％以上９５Ｖｏｌ％未満であることがさらに好ましく、３０Ｖｏｌ％９０Ｖｏｌ％以下であることが特に好ましく、５０Ｖｏｌ％以上９０Ｖｏｌ％未満であることが最も好ましい。このように特定本数以上の炭素繊維からなる炭素繊維束と、それ以外の開繊された炭素繊維又は炭素繊維束を特定の比率で共存させることで、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品中の炭素繊維の存在量、すなわち繊維体積含有率（Ｖｆ）を高めることが可能となるからである。
【００３３】
炭素繊維の開繊程度は、繊維束の開繊条件を調整することにより目的の範囲内とすることができる。例えば、繊維束に空気などの気体を吹き付けて繊維束を開繊する場合は、繊維束に吹き付ける空気の圧力等をコントロールすることにより開繊程度を調整することができる。この場合、空気の圧力を強くすることにより、開繊程度が高く（各繊維束を構成する単糸数が少なく）なり、空気の圧力を弱くすることより開繊程度が低く（各繊維束を構成する単糸数が多く）なる傾向がある。
【００３４】
本発明において、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は本発明の目的を損なわない範囲で適宜決定することができるものであり、特に限定されるものではない。Ｎは通常、１＜Ｎ＜１２０００の範囲内とされるが、下記式（２）を満たすことがより好ましい。
０．６×１０４  ／Ｄ２  ＜Ｎ＜６×１０５  ／Ｄ２  （２）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である）
【００３５】
炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が上記範囲を満たすことにより、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）が得られやすく、また製造方法にもよるが、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の平坦性が良好である。Ｎが０．６×１０４／Ｄ２より大きい場合、高い繊維体積含有率（Ｖｆ）を得やすく、好ましい。また強化繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が６×１０５／Ｄ２ 未満、特に１×１０５未満の場合、未含浸前駆体や最終製品である端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品において局部的に厚い部分が生じにくく、ボイド生成が抑制されて好ましい。
【００３６】
（樹脂）
本発明に用いられる樹脂（以下、マトリックス樹脂と称することがある）は、所望の強度を有する端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。
【００３７】
一般的に、繊維強化複合材料に用いられる代表的なマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が知られているが、本発明においては、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであっても好適に用いることができる。また、本発明においてはマトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを併用してもよいが、特に再利用できる点で、本発明では熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
上記熱可塑性樹脂は特に限定されるものではなく、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の用途等に応じて所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。
【００３８】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂などの硬化物を挙げることができるが、特に接着性や機械特性に優れるエポキシ樹脂の使用が好ましい。本発明に用いるエポキシ樹脂としては、分子中にエポキシ基を有するものであれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂及びそれらの変性物などが挙げられ、これらを単独または複数組み合わせて用いることができる。熱硬化性樹脂は高い剛性と強度の観点で好ましい。
【００３９】
本発明における熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃〜３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂 フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。
【００４０】
上記ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を挙げることができる。
上記ポリスチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等を挙げることができる。
【００４１】
上記ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド６樹脂（ナイロン６）、ポリアミド１１樹脂（ナイロン１１）、ポリアミド１２樹脂（ナイロン１２）、ポリアミド４６樹脂（ナイロン４６）、ポリアミド６６樹脂（ナイロン６６）、ポリアミド６１０樹脂（ナイロン６１０）等を挙げることができる。
ポリアミド系樹脂の一つであるナイロン（以下「ＰＡ」と略記することがある）としては、ＰＡ６（ポリカプロアミド、ポリカプロラクタム、ポリε−カプロラクタムとも称される）、ＰＡ２６（ポリエチレンアジパミド）、ＰＡ４６（ポリテトラメチレンアジパミド）、ＰＡ６６（ポリヘキサメチレンアジパミド）、ＰＡ６９（ポリヘキサメチレンアゼパミド）、ＰＡ６１０（ポリヘキサメチレンセバカミド）、ＰＡ６１１（ポリヘキサメチレンウンデカミド）、ＰＡ６１２（ポリヘキサメチレンドデカミド）、ＰＡ１１（ポリウンデカンアミド）、ＰＡ１２（ポリドデカンアミド）、ＰＡ１２１２（ポリドデカメチレンドデカミド）、ＰＡ６Ｔ（ポリヘキサメチレンテレフタルアミド）、ＰＡ６Ｉ（ポリヘキサメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ９１２（ポリノナメチレンドデカミド）、ＰＡ１０１２（ポリデカメチレンドデカミド）、ＰＡ９Ｔ（ポリノナメチレンテレフタラミド）、ＰＡ９Ｉ（ポリノナメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ１０Ｔ（ポリデカメチレンテレフタラミド）、ＰＡ１０Ｉ（ポリデカメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ１１Ｔ（ポリウンデカメチレンテレフタルアミド）、ＰＡ１１Ｉ（ポリウンデカメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ１２Ｔ（ポリドデカメチレンテレフタラミド）、ＰＡ１２Ｉ（ポリドデカメチレンイソフタルアミド）、ポリアミドＭＸＤ６（ポリメタキシリレンアジパミド）からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
上記ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等を挙げることができる。
上記（メタ）アクリル樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートを挙げることができる。
【００４２】
上記変性ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル等を挙げることができる。
上記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等を挙げることができる。
上記ポリスルホン樹脂としては、例えば、変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。
上記ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂を挙げることができる。
上記フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
【００４３】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
【００４４】
（組成比）
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品中における熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の存在量は、これらの樹脂の種類や炭素繊維の種類等に応じて適宜決定することができるものであり特に限定されるものではないが、 通常、炭素繊維１００質量部に対して３質量部〜１０００質量部の範囲内とされる。好ましくは、炭素繊維１００質量部に対し上記樹脂が５０〜１０００質量部の範囲内であり、より好ましくは、炭素繊維１００質量部に対し、樹脂５０〜４００質量部、更に好ましくは、炭素繊維１００質量部に対し、樹脂５０〜１００質量部である。
【００４５】
下記式（３）で定義される炭素繊維強化樹脂加工品に含まれる炭素繊維の体積割合（繊維体積含有率（Ｖｆ））としては、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品において、当該加工品の体積（炭素繊維全量＋熱可塑性樹脂）を基準として、５５体積％以下が好ましい。より好ましくは１５〜４５％の範囲であり、さらにより好ましくは２５〜４０％の範囲である。炭素繊維の繊維体積含有率が１５％以上であれば、含有することによる補強効果が十分に発現するため好ましい。また、５５％以下であると成形方法にもよるが、当該加工品中にボイドが発生しにくく、加工品の物性が向上し好ましい。なお後述の切断方法に関連するが、レーザーを用いる切削加工の場合、Ｖｆが低い方がレーザーの出力を落とせるので有利である。一方、丸鋸を用いる場合には、Ｖｆが低いと切削加工中に割れたりすることがあるので、Ｖｆは比較的高めの方が有利である。ただ、Ｖｆが高めの場合、刃の摩耗が進みやすくなるので、上記範囲内で適度なＶｆ量が良い。
Ｖｆ＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）  （３）
また、本発明においては、炭素繊維が面内方向にランダム配向させた形態であった場合、炭素繊維強化樹脂加工品における炭素繊維の体積含有率（Ｖｆ）は、１０〜７０Ｖｏｌ％であることも好ましい。炭素繊維強化樹脂加工品における炭素繊維の体積含有率が１０Ｖｏｌ％以上であれば、所望の機械物性が得られやすく好ましい。一方、７０Ｖｏｌ％以下であれば、加工品を作成する際、成形材料の流動性が低下せず、成形時に所望の形状を得られやすく好ましい。炭素繊維強化樹脂加工品における強化繊維の体積含有率のより好ましい範囲は２０〜６０Ｖｏｌ％であり、さらに好ましい範囲は３０〜５０Ｖｏｌ％である。
【００４６】
（炭素繊維の配向）
本発明では、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品における不連続の炭素繊維は、繊維の長軸方向が端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の面内方向において二次元方向にランダムに配向した二次元ランダム配向をしているのがよい。炭素繊維が二次元ランダム配向している上記端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、面内方向において等方性に優れ、また凹凸など複雑形状部を有する加工品を得るのに好適である。
【００４７】
上記端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品内における炭素繊維の配向態様は、例えば、上記端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の任意の方向、及びこれと直交する方向を基準とする引張試験を行い、引張弾性率を測定した後、測定した引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）を測定することで確認できる。炭素繊維強化樹脂加工品の引張弾性率の比が１に近いほど、炭素繊維が、面内方向にランダム配向、別の言い方をすると、二次元ランダム配向しており、当該炭素繊維強化樹脂加工品は面内等方性であると評価できる。具体的な基準を例示すると、Ｅδが２未満ならば面内等方性であり、Ｅδが１．５以下ならば面内等方性に優れており、Ｅδが１．３以下ならば面内等方性に極めて優れていると言える。
【００４８】
なお、本発明で用いる炭素繊維の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品中での配向状態は、上記二次元ランダム配向していることが好ましいが、本発明の目的を逸脱したり、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の機械物性や成形性に影響を及ぼしたりしない範囲であれば、一方向配向した部分があってもよい。また、上記一方向配向と二次元ランダム配向の中間の無規則配向（強化繊維の長軸方向が完全に一方向に配向しておらず、かつ完全にランダムでない配向状態）であってもよい。さらに、炭素繊維の繊維長によっては、炭素繊維の長軸方向が上記炭素繊維強化樹脂加工品の面内方向に対して角度を有するように配向していてもよく、炭素繊維が綿状に絡み合うように配向していてもよく、さらには炭素繊維が平織や綾織などの二方向織物、多軸織物、不織布、マット、ニット、組紐、炭素繊維を抄紙した紙等のように配向していてもよい。
【００４９】
上記端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品においては、面内方向において前記二次元ランダム配向した状態の炭素繊維の他に、本発明の目的を損なわない範囲であれば、異なる配向状態の炭素繊維が含まれていてもよい。
【００５０】
上記異なる配向状態の炭素繊維が含まれる態様としては、例えば、（ｉ）端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の面内方向に配向状態が異なる炭素繊維が配置されている態様、（ｉｉ）端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の厚み方向に配向状態が異なる炭素繊維が配置されている態様を挙げることができる。また、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品が複数の層からなる積層構造を有する場合には、（ｉｉｉ）各層に含まれる炭素繊維の配向状態が異なる態様を挙げることができる。さらに、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の各態様を複合した態様も挙げることができる。
上記態様（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうち、具体的なものとして、態様（ｉｉ）において繊維の長軸方向が一方向に配向したもの（一方向材）を挙げることができる。
【００５１】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、単一の層からなる単層構造を有するものであってもよく、又は複数層が積層された積層構造を有するものであってもよい。
上記端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品が上記積層構造を有する態様としては、同一の組成を有する複数の層が積層された態様であってもよく、又は互いに異なる組成を有する複数の層が積層された態様であってもよい。
【００５２】
また、上記端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品が上記積層構造を有する態様としては、相互に炭素繊維の配向状態が異なる層が積層された態様であってもよい。このような態様としては、例えば、炭素繊維が一方向配向している層と、二次元ランダム配向している層を積層する態様を挙げることができる。
３層以上が積層される場合には、任意のコア層と、当該コア層の表裏面上に積層されたスキン層とからなるサンドイッチ構造としてもよい。
【００５３】
なお、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品が、複数の層が積層された構成を有する場合、厚みは各層の厚みを指すのではなく、各層の厚みを合計した端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品全体の厚みを指すものとする。
【００５４】
（添加剤）
上述したように、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は少なくとも炭素繊維と熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂とを含むものであるが、本発明の目的を損なわない範囲内であれば、必要に応じて各種添加剤を含んでもよい。
上記各種添加剤は、用途等に応じて、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品に所望の機能又は性質等を付与できるものであれば特に限定されるものではない。
【００５５】
本発明に用いられる各種添加剤としては、例えば、溶融粘度低下剤、帯電防止剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤、導電性粒子、フィラー、カーボンブラック、カップリング剤、発泡剤、滑剤、腐食防止剤、結晶核剤、結晶化促進剤、離型剤、安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、着色防止剤、酸化防止剤、難燃剤、難燃助剤、滴下防止剤、滑剤、蛍光増白剤、蓄光顔料、蛍光染料、流動改質剤、無機および有機の抗菌剤、防虫剤、光触媒系防汚剤、赤外線吸収剤、フォトクロミック剤等を挙げることができる。
【００５６】
（炭素繊維強化樹脂成形体）
本発明の炭素繊維強化樹脂加工品は、炭素繊維と樹脂とを含有する炭素繊維強化樹脂成形体が加工されたものである。
炭素繊維強化樹脂成形体について説明する。炭素繊維強化樹脂成形体のことを、「ＣＦＲＰ成形体」又は「成形体」という場合もある。
本発明における炭素繊維強化樹脂成形体の形状に特に限定はなく、上述した成形材料（炭素繊維及び樹脂、必要に応じて添加剤を含む組成物。好ましくは後述の工程３．で得られるプリプレグ）を所望の形状の当該成形体を得るために金型内に配置しプレス成形により賦形した成形体を好適に用いることができる。また、上述した成形材料を賦形することなく切削加工する場合は、成形材料そのものを成形体として、これを切削加工することができる。
なお、炭素繊維強化樹脂成形体としては、上記成形材料を成形したものであり、成形方法に特に限定はなく、金型による成形、加熱ローラー処理による成形、３Ｄプリンタでの成形などが挙げられる。
【００５７】
（成形体の板厚）
後述するように、本発明においては炭素繊維強化樹脂成形体をエンドミルで切削加工して特定の面粗度の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品を得ることが好ましい。本発明に好ましく用いるエンドミルの螺旋状切削刃のねじれ角は、０°以上２５°以下とねじれ角が比較的低いため、切削対象である炭素繊維強化樹脂成形体の厚み（図５  Ｚ軸方向の厚み）は、エンドミル刃の長さよりも短くすることが好ましい。具体的には、エンドミルが直径６ｍｍの時、最大刃長が８〜１５ｍｍであるため、炭素繊維強化樹脂成形体の厚みは１５ｍｍ以下が好ましく、直径１０ｍｍの時は最大刃長２８〜３５ｍｍとなるため、該成形体の厚みは３５ｍｍ以下が好ましい。さらに、直径１２ｍｍの時は最大刃長４０〜４８ｍｍとなるため、成形体厚みは４８ｍｍ以下が好ましい。
一方、成形性、特に金型との賦形性の観点からは、例えば０．５〜５ｍｍの範囲のものが好適である。また、かかる成形体は、単層又は２枚以上積層して使用することができる。
【００５８】
（炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法）
本発明における炭素繊維強化樹脂成形体は、射出成形、押出成形、圧縮成形など、公知の方法を用いて製造することができる。ここでは一例として、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用い、炭素繊維として、特定の平均繊維長の不連続繊維が二次元ランダムに配向した材料を用いて圧縮成形する場合について説明する。
【００５９】
例えば、１．炭素繊維をカットする工程、２．カットされた炭素繊維を開繊させる工程、３．開繊させた炭素繊維と繊維状又は粒子状の熱可塑性樹脂を混合した後、加熱圧縮してプリプレグを得る工程、４．プリプレグを成形する工程により製造することができるが、この限りではない。
【００６０】
上記１．においては、複数の炭素繊維からなるストランド（炭素繊維束）を、必要に応じ繊維長方向に沿って連続的にスリットして幅０．０５〜５ｍｍの複数の細幅ストランドにした後、所定の繊維長になるように連続的にカットする。
上記２．においては、カットした炭素繊維束に例えば空気を吹付けて開繊させながら、通気性コンベヤーネット等の上に層状に堆積させる。これにより、炭素繊維および炭素繊維束が面内方向において無秩序でランダムに分散した強化繊維マットを得ることができる。
上記３．においては、上記２．とほぼ同時に、粒体状もしくは短繊維状の熱可塑性樹脂を、気体を吹き付けられている上記炭素繊維束に加えて混合し、通気性コンベヤーネット上に堆積させる。
【００６１】
上記２．の方法において、気体を吹き付ける際の圧力などの開繊条件を適宜調整することにより、上記式（１）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）と、それ以外の開繊された炭素繊維、すなわち単糸の状態または臨界単糸数未満で構成される繊維束とが混在するように開繊することができる。そして、所定量の炭素繊維束および熱可塑性樹脂を用いることによって、所望の炭素繊維の存在量、すなわち繊維体積含有率（Ｖｆ）とすることができる。
【００６２】
上記２．、上記３．の方法によって得られた基材は、炭素繊維および炭素繊維束が面内方向において無秩序でランダムに分散している。つまり熱可塑性樹脂を含んだ状態で、面内方向に二次元ランダム配向した等方性基材である。
等方性基材における炭素繊維の目付量は、特に限定されるものではないが、通常、下限値は２５ｇ／ｍ２〜１００００ｇ／ｍ２以下とされ、２５〜４５００ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。
本発明に用いられる等方性基材の厚みは特に限定されるものではないが、通常、０．０１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内が好ましく、０．０１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内が好ましく、０．１〜１．５ｍｍの範囲内がより好ましい。
【００６３】
なお、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）を上記範囲とするには、上述した好適な等方性基材の製造方法において、カット工程に供する繊維束の大きさ、例えば束の幅や幅当りの繊維数を調整することでコントロールすることができる。具体的には開繊するなどして繊維束の幅を広げてカット工程に供すること、カット工程の前にスリット工程を設ける方法が挙げられる。また繊維束をカットと同時に、スリットしてもよい。
ついで、炭素繊維および熱可塑性樹脂を含む上記等方性基材を、熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱し、圧縮（プレス）することによって、プリプレグを得る。
【００６４】
上記４．においては、上記プリプレグを、所望の形状の端面を有する炭素繊維強化樹脂成形体を得るための金型内に配置する。配置されたプリプレグは圧縮できる程度に加熱により暖められた状態で圧縮などにより成形する。圧縮後取り出せる状態に冷却した後、端面を有する炭素繊維強化樹脂成形体を得る。
上記方法は製造方法の一例であり、例えば、上記３．の方法において、前記強化繊維マット上に、溶融した熱可塑性樹脂を膜状に供給し浸透させた後、加熱圧縮してプリプレグを得ることもできる。
【００６５】
上述の成形材料は、所望の形状の炭素繊維強化樹脂成形体を得るために、通常、金型にてプレス成形を行う。プレス成形の方法は特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。得られた炭素繊維強化樹脂成形体の形状は特に制限はないが、平面部および厚み（板厚）を有する板状形状が好ましい。この板状形状には、リブなどの凹凸があってもよく、また、ハット形など、複雑形状であってもよい。炭素繊維強化樹脂成形体は、その面内方向（図４のＸＹ方向）において、炭素繊維が特定の方向に配向しておらず、無作為な方向に分散して配置されている。すなわち、この様な成形材料及び成形体は面内方向（図４のＸＹ方向）において、等方性の材料である。
【００６６】
また、基本的に、上記炭素繊維強化樹脂成形体、及び炭素繊維強化樹脂加工品は、成形材料が有する、炭素繊維の等方性が維持され、互いに直交する２方向の引張弾性率の比を求めることで、炭素繊維強化樹脂成形体の等方性を定量的に評価できる。直交する２方向の引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った比が２を超えないときに等方性であるとされ、この比が１．３を超えないときは等方性に優れていると評価される。
炭素繊維強化樹脂成形体に含まれる炭素繊維の長さは、炭素繊維の平均繊維長で表現される。平均繊維長の測定方法としては、例えば、無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長をノギス等により１ｍｍ単位まで測定し、その平均を求める方法が採用される。
【００６７】
（端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法）
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品は、所望の大きさや形状のものであって、表面平滑性が良好な端面を得られればどのような方法で形成してもよいが、本発明においては、例えば、前記した方法によって製造された炭素繊維強化樹脂成形体を切削加工するのがよい。例えば研磨による加工では、上述したように、手間がかかり、工業面からみて生産性に優れているとは言えない。また、最初に荒削りをしてから、引き続き２回目の加工を行い良好な平滑性を実現する方法もあるが、この場合も上記したように加工を２度しなければならないので、やはり生産性の点で不利である。炭素繊維強化樹脂成形体を切削加工することにより、具体的には、切削加工面を端面とする、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品を得ることができる。
【００６８】
ここで、本発明でいう切削加工は、一回の切削加工において、良好な面性状を有する表面性、平滑性を与えるものであって、その後のバリ取り工程や再度研磨を施す工程を要する必要が実質的になく、追加工の工数を削減することができるものであることが好ましい。ただし、さらに極めて高度な平滑性が求められる用途においては、再度研磨を施してもよい。従来かかった追加工の時間が短縮される利点もある。
【００６９】
別の言い方をすると、切削加工とは、ある程度以上の硬さを有する材質より構成される工具を通して材料に機械的力を作用させ，当該材料の一部を分離して除去しながら目的とする寸法，形状，表面の状態などを有する製品を作り出すことである。つまり、切削加工には、狭義の切断（図４の（ｂ））だけでなく、例えば図４の（ｃ）のように材料の端部を削ることも含まれる。
また、切削加工品の形態の具体的としては、図５に示すように様々な形の切削加工品が挙げられる。
【００７０】
次に、切削加工面を形成する切削加工方法について述べる。
切削加工面を得る切削加工手段としては、例えば、ワイヤー放電加工、放電加工、レーザー加工、バンドソー加工、ジグソー加工、ダイヤモンド砥粒を用いた切断加工として、ダイヤモンドソー加工、ブレードソー加工、ワイヤーソー加工、研削機を用いたダイヤモンド切断加工、およびウォータージェット加工を挙げることができる。バンドソー加工としては、具体的に、丸刃や帯刃などの鋸歯方式、シェアーエッジやギロチンによる押切裁断方式が挙げられる。
従来、鋸歯方式や押切裁断方式では、寸法精度が不足したり毛羽が発生しやすかったりすることがあったが、丸鋸、レーザー、ウォータージェットによる切削加工方法は、平滑な切削加工面（切断面）が得られるので好ましい方法である。以下、これら３種の用いる切断加工方法を述べる。
【００７１】
１）丸鋸
本発明における炭素繊維強化樹脂成形体の切削加工において、切断に用いる丸鋸としては、回転しつつ各刃が連続的に炭素繊維強化樹脂成形体に接触する刃物であればよく、一般的な丸鋸の他に、糸鋸刃を繋げて輪状にした刃物等も使用できる。
本発明者らによれば、本発明における炭素繊維強化樹脂成形体を、丸鋸を用いて切断するには、形成される切断面の表面状態が、丸鋸刃の形状、複数の刃を支える円盤の外径、刃の回転数、刃数、刃と刃との距離、切削速度、送り速度等々、種々の因子が複雑に関係し、また、工業的に生産性の点も考慮しつつ、目的、用途によって、所望の平滑性と面性状が得られるように適宜選定することによって得ることができる。以下、特に重要と考える切断加工の条件について述べる。
【００７２】
丸鋸刃は、円盤の外周部分に複数の刃が形成されている。これらの刃は、断面形状（平面視形状）がすべて同一の三角形またはそれに類似した三角形状である。各刃は、すくい角が負となるすくい面を有していると刃先の強度の点からよい。切削屑をより連続して排出できるからである。すくい角としては、＋５°〜−４５°の範囲が好ましく、−５°〜−２０°がより好ましい。
【００７３】
丸鋸刃における刃数については、例えば、刃数が多すぎると、炭素繊維強化樹脂成形体に対して刃の当たる回数が多くなる。そうすると、刃及び円盤の外周部分と炭素繊維強化樹脂成形体との接触時間が長くなり、炭素繊維強化樹脂成形体が摩擦熱により加熱されやすくなる。さらには、刃と刃の間隔が狭くなり、切削屑の排出性が悪くなる。その結果、毛バリ（熱による溶けバリ）が発生しやすくなったり、刃に対して樹脂が溶着しやすくなる。反対に、刃数が少ないと、単位長さを切削する時の一刃あたりの切削長さが長くなる、つまり刃にかかる負担が増えるため刃の摩耗が進みやすくなる。その結果、刃の寿命に影響を与えることが多い。さらに、１回の回転による切削量が少なくなるため、生産性の点で好ましくない。
【００７４】
上記刃数については、切削屑を連続してスムーズに排出できるという観点から、隣接する刃のピッチ、具体的には単位長さあたりの刃の占有率として表すのが好ましい。単位長さあたりの刃の占有率としては、０．１７５〜０．２６０の範囲が好ましく、０．１９０〜０．２２０の範囲がより好ましい。０．１７５〜０．２６０の範囲内であると、刃の耐久性の観点および溶けバリの発生を抑制の観点との両立が図れる。単位長さあたりの刃の占有率の下限が０．１７５より小さいと刃の耐久性の点で好ましくない。それの上限が０．２６０を超えると、溶けバリが発生しやすくなる傾向がある。
【００７５】
切削（切断）条件の一つである切削速度（切断速度）は、回転刃の切削（切断）能力を表す指標であり、より大きいほど切削能力が高い。切削速度は回転数と丸鋸刃のような刃物外径と円周率の積であらわされるため、丸鋸刃のような比較的大きな径を持つ刃物は切削能力が比較的高い切削方法の１つといえる。切削速度としては、１０００〜４５００ｍ／ｍｉｎの範囲が好ましく、より好ましくは１５００〜３０００ｍ／ｍｉｎの範囲である。特に、炭素繊維の平均繊維長が１〜１００ｍｍの範囲である炭素繊維強化樹脂成形体を切断するには、１刃あたりの切削量が適当な量となり、毛バリ（熱による溶けバリ）が発生しにくい。切削量が少なすぎると、熱による溶けバリが発生しやすくなる。
なお、上述の特許文献２の第２頁右下欄に記載された切断方法においては、単位長さあたりの刃の占有率が０．５５１（１山あたりの刃数１４を、１山２５．４（ｍｍ）で割った値）となる。
【００７６】
刃先の角度については、上述したように、すくい角が負であると好ましいので、刃先の角度も大きい（例えば９０°以上）のがよい。切削速度が大きいため、切削時にかかる刃先への負荷も大きくなってくることから、刃先の耐久性の観点からも好都合である。
また、前記切断加工において、炭素繊維強化樹脂成形体に対する丸鋸刃の送り速度は、切削屑をより連続して排出でき、切断面の平滑性がより向上するという観点から、通常２０ｍｍ／ｓ〜６００ｍｍ／ｓである。
【００７７】
本発明では、上記のような丸鋸刃を用いると、場合によっては切断時に生じる摩擦熱により樹脂が溶解したり、炭素繊維を切断するため刃の寿命に影響を与えたりするという問題はあるものの、用いる炭素繊維強化樹脂成形体を構成する炭素繊維の含有量、長さ、体積含有率等、および用いる樹脂の種類などや上記加工条件を適宜選択することによって、炭素繊維や樹脂の切りくずはスムーズに排出され、それらの切断面への付着が少なく、面粗度（Ｒｚ）が５０μｍ以下、おおむね５〜２５μｍの範囲である切断面を得ることができる。
【００７８】
２）レーザー
レーザーを用いた切削加工は、被切断物と直接接触し摩耗する刃等が存在しないので、上記の丸鋸刃の課題である刃の耐久性の問題がない。また、近年、技術の進歩に伴い、発振器の高出力化が可能になったため、発振器の出力を上げることにより切断の高速化が可能で生産性の点で有利である。
一方で、レーザー光照射時の熱により照射部の周辺の樹脂は溶融し、照射部とその周辺の温度も上昇するため熱による影響を受けることになる。このことは、特に、熱可塑性樹脂を含んだ炭素繊維強化樹脂をレーザーで切削加工する場合の課題であった。そのため、一般的には、加工精度が高いとは言えず、また剥離、炭素繊維の毛羽の発生などの問題も起こりやすいという指摘もある。ところが、驚くべきことに、切断に供される本発明における炭素繊維強化樹脂成形体は、後述の実施例Ａ２−１及び実施例Ａ２−２により例示されるように、特定の条件で加工すると、剥離が起きないことがわかった。更に、炭素繊維強化樹脂成形体における炭素繊維が、特定の平均繊維長の不連続炭素繊維が二次元方向にランダムに配向しているものであると、切削時の剥離がより起きにくいと考えられる。
【００７９】
本発明によれば、炭素繊維強化樹脂成形体とレーザー切断加工において、炭素繊維強化樹脂成形体の切断部におけるレーザー光の単位時間当たりのエネルギー密度が重要であることを見出した。
レーザー光の単位時間当たりのエネルギー密度は、レーザー光の種類、加工速度、出力、（レンズによる）集光径、レーザー光の照射角度（切断面への入射角度）、などによって変化する。したがって、これらを適宜設定することによって、炭素繊維の毛羽の発生を抑え、剥離等が生じにくく、かつ平滑な面を得ることができる。レーザー照射による炭素繊維強化樹脂成形体の切断部へのエネルギー量が制御され、切断部とその周辺への熱による影響が少なくできる。
【００８０】
本発明に用いるレーザーの重要と考えている条件について説明する。
レーザーの種類としては、例えばＣＯ２レーザー、各種エキシマーレーザー、ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザー等を挙げることができる。
レーザーの発振出力としては、レーザーの種類によっても異なるが、通常、０．５ＫＷ〜４ＫＷの範囲内のものを用いる。
照射方法は、パルス発信方式と連続発振方式があるが、生産性の点で通常、後者が好ましい。
レーザーと切断しようとする部位との距離としては、０．１〜１０ｍｍの範囲で行うと、加工精度が良好である。
レーザー光による切断加工において、切断部の雰囲気ガスとしては、空気、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、などが挙げられる。また、プロセスガスの流量としては、ノズルの形状やガス印加圧力などにもよるが、例えば、３０〜３００リットル／分の範囲で設定すればよい。
集光径は、用いるレーザーの種類、光学系レンズなどによって大きく変わるので一概には言えないが、一例として、発振出力１．７５ｋＷのＣＯ２レーザーの場合、１５０〜５００μｍの範囲内がよい。
【００８１】
３）ウォータージェット
本発明では、前記炭素繊維強化樹脂成形体を、ウォータージェットと呼ばれる、ノズルより噴出する高圧水を用いて切断することができる。ウォータージェットはレーザー加工の問題点とされる切断部周辺の加工熱による熱影響が懸念されている。
ウォータージェットで効率的に切断するには、被加工品である炭素繊維強化樹脂成形体を切断する方向に間欠的に供給するのがよい。この時の複合材料の供給速度としては、例えば１０〜２５００ｍｍ／ｍｉｎの範囲内で設定することができる。あるいは、ノズルを、炭素繊維強化樹脂成形体を切断する方向に間欠的に走査させながら高圧水を噴射してもよい。
高圧水としては、被加工品である炭素繊維強化樹脂成形体に例えば溶解などにより表面にダメージを与えるものでなければ特に制限はなく、公知のものを使用することができる。
【００８２】
本発明においては、高圧水中に研磨粒子が含まれていてもよい。用いられる研磨粒子として、例えば、ガーネット、シリカ、アルミナ、ダイヤモンド等が挙げられる。研磨粒子を用いると、切断速度が上がったり、複合材料の厚みが厚かったりする場合などに効果的である。
高圧水噴射ノズルとしては、口径が０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度の公知の高圧水噴射ノズルを用いることができる。ノズルの口径は高圧水噴射圧力と密接な関係があるので、本発明においては０．１ｍｍ以上の口径を有するノズルを用いることが好ましい。
【００８３】
さらに、本発明において、高圧水の圧力（吐出圧力）は２００ＭＰａ以上あれば良いが、その切断効果から、３００ＭＰａ以上９００ＭＰａの範囲が望ましい。高圧水噴射ノズルの口径と高圧水圧力は、切断しようとする炭素繊維強化樹脂成形体を構成する炭素繊維の数、炭素繊維束の厚み、炭素繊維の含有量、炭素繊維強化樹脂成形体の厚み等により、確実に切断がなされる様にあらかじめ選定すれば良い。
切断するには、被切断物（炭素繊維強化樹脂成形体）を一定の速度で一方向に進めながら高圧水をあて切断するのがよい。その際の移動速度（送り速度）としては、例えば１０〜２５００ｍｍ／分の範囲で行えばよい。
【００８４】
炭素繊維強化樹脂成形体をその長手方向に間欠的に供給する方法としては特に制限はなく、ベルトコンベヤ、ローラーコンベヤ、ニップロール等で間欠的に被切断物を送る搬送手段であれば何れの手段でも構わない。被切断物の浮き上がりを防止するために、切断方向に高圧水が通過できるスリットが刻んである押さえ板が被切断物と連動して、上下する機構を具備することが好ましい。
【００８５】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の好ましい製造方法としては、
エンドミルを用いて、炭素繊維と樹脂を含有する炭素繊維強化樹脂成形体を切削し端面を設ける工程を含む、炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法であって、
前記エンドミルは、円柱状棒部材の側面に長手方向軸線に沿って一端部から螺旋状切削刃が形成されたものであり、
前記螺旋状切削刃のねじれ角が０°超２５°以下である、端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の製造方法である。
ここで、炭素繊維強化樹脂成形体としては、面粗度（Ｒｚ）が５μｍ未満又は５０μｍより大きい端面を有する炭素繊維強化樹脂成形体や、種々の用途で使用された炭素繊維強化樹脂成形体を用いてもよい。
【００８６】
［エンドミルの形状］
図１及び図２は、本発明の一実施形態であり、円柱状棒部材の側面に長手方向軸線に沿って一端部から螺旋状切削刃が形成されたものであり、前記螺旋状切削刃のねじれ角が５°であって、刃数が４枚と８枚のものをそれぞれ模式的に表した図である。
一般的にエンドミルは、切削加工に用いる工具であるフライスの一種である。ドリルに類似した外観を持つが、ドリルは先端に設けられた刃で軸線方向に推進して円形の穴を開ける用途であるのに対し、エンドミルは側面および／または先端に設けられた刃で切削し、軸線方向に直交する方向に穴を削り広げる用途などに用いられる。また、前記エンドミルの切削刃の数は、２枚〜４枚が一般的に多く存在するが、５枚刃以上のものも存在する。
形状が異なる複数の刃を組み合わせるなど、複雑な形状や構成の刃を持つエンドミルにてＣＦＲＰ成形体を切削すると、切断面において強化繊維の絡まりなどが起きやすく、更にマトリクス成分が熱可塑性樹脂のＣＦＲＰ成形体を切削すると、熱可塑性樹脂が摩擦熱で溶けてこびり付き、切削屑、つまり熱可塑性樹脂屑を切削箇所から排出することができなくなる場合がある。本発明では、簡素な構成の刃を有するエンドミルにて切削を行うことにより、熱可塑性樹脂屑が切削箇所に蓄積することを防止でき、極めて円滑に切削を行うことができる。
【００８７】
本発明におけるエンドミルの螺旋状方向には特に限定は無く、右回りであっても左回りであっても良い。例えば図１（ｂ）に示すように、４枚の切削刃が略円筒状部材の長手方向軸線に沿って右刃右ねじれに形成され、側面の螺旋状切削刃として構成される。また、図２（ｂ）には８枚の切削刃が構成された右刃右ねじれの模式図を示す。
また、本発明におけるエンドミルには、切り屑排出の面より、ニック付きであっても良い。
【００８８】
［エンドミルのねじれ角］
本発明におけるエンドミルの螺旋状切削刃のねじれ角は０°以上２５°以下であることが好ましい。ねじれ角が大きくなると、エンドミルの軸線方向（図４のＺ方向）への切削力が大きくなる（図７（ｂ））。このため、炭素繊維強化樹脂成形体の板厚方向（図４のＺ方向）の切削力が大きくなると、成形体をすくい上げて切削することになる。特に、切削刃のねじれ角が２５°以上あると、エンドミルの軸方向（図４のＺ軸方向）からの切削力がより大きく働き、従来の切削方法ではより多くのバリが発生する。なかでも、炭素繊維が炭素繊維強化樹脂成形体中で一方向に配向しているか、又は面内方向にランダムに配向しているか、又はそれらの組み合わせで含有されている場合、バリやデラミがより発生しやすい。
【００８９】
ねじれ角が２５°以上のエンドミルを用いて切削して得た切削加工品にバリが発生した模式図を図６に示す。図６に示すように、Ｚ軸方向下側（図６の紙面下側）から炭素繊維がすくい上げられてバリとなるため、エンドミルの刃がすくい上げてくる反対方向の切削面端部（切削面の紙面上側）に集中することが多い。
ねじれ角の範囲は０°超２５°以下が好ましく、０°超１８°未満であるとより好ましく、０°超１５°以下がより一層好ましく、１°超１５°未満であると更に好ましく、１°超１０°以下が特に好ましい。
ねじれ角の下限は０°であっても良いが、下限は５°以上であれば、成形体に対する切削抵抗が低いために切削刃の寿命が長くなり、切れ味も良好となるため好ましい。
【００９０】
［すくい角と切れ味（刃先強度）］
すくい角とは、図３の刃角の模式図に示すように、図３の３の角度をいう。
本発明におけるエンドミルのすくい角に特に限定はないが、好ましくは８°〜１６°であり、より好ましくは８°超１５°未満であり、より一層好ましくは１０°〜１５°であり、更に好ましくは１０°〜１３°である。すくい角が１６°より小さいと刃先強度が増加して刃が破損しにくくなる、８°以上になると刃先が鋭角になっているため、切れ味が向上する。
本発明において、エンドミルのねじれ角が前記の範囲にあり、すくい角が上記の好ましい範囲にあると、従来は困難とされていた、切削時のバリと剥離の発生防止と、刃の長寿命化の両立を達成できるので、極めて好ましい。
【００９１】
［逃げ角］
逃げ角とは、工具による切削の際、刃先の背がワークに当たることが無いように設けられる隙間の角度をいい、図３の刃角の模式図の符号４で例示される角度をいう。
本発明におけるエンドミルおよびこれを用いるＣＦＲＰ加工品の製造方法において、逃げ角は３°以上３０°未満であると、刃の欠けが起き難く、かつ、切削面(端面)がより美しくなり好ましい。逃げ角は５°以上２５°以下であるとより好ましく、８°以上１８°以下であると更に好ましく、１０°以上１５°未満であると極めて好ましい。
本発明において、エンドミルのねじれ角が前記の範囲にあり、逃げ角が上記の好ましい範囲にあると、より好ましい。
本発明において、エンドミルのねじれ角が前記の範囲にあり、すくい角が上記の好ましい範囲にあり、更に、逃げ角が上記の好ましい範囲にあると、極めて好ましい。
【００９２】
［エンドミルの切削回転数］
一般に、刃物直径３ｍｍ、被削材が炭素鋼Ｓ４５Ｃのとき、前記エンドミルの回転数は２０００〜４０００ｒｐｍが好ましい条件とされている。この回転数をそのまま炭素繊維強化樹脂成形体に適用すると、回転数が少ないため、成形体を構成する樹脂が焼きついて炭化したり、炭素繊維の端部が毛羽だったり、また繊維抜けが発生する等、切削が容易ではなくなる。本発明におけるエンドミルを用いて炭素繊維強化樹脂成形体を切削加工するときの刃物の回転数は、刃物の径などにも依存するため、特に限定は無いが、５０００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍであることが好ましく、６０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍがより好ましく、７５００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍが更に好ましい。
【００９３】
回転数が５０００ｒｐｍ以上であると、切削動力が大きくなるため切れやすくなり、バリや繊維の毛羽立ちを十分に断ち切りやすくなるため、良好な切削面を得ることが容易となる。反対に回転数が１５０００ｒｐｍ以下の場合は刃物の振れの影響が小さくなり、加工精度が上昇するので切削面を良好な状態に仕上げることができる。
【００９４】
［エンドミルの送り速度］
エンドミルの送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）は、下記式（４）で表される。
送り速度＝単位刃当たりの切取り長さ（ｍｍ／ｔ）×刃数（ｔ）×回転数（１／ｍｉｎ）  （４）
（ｔは刃数である）
【００９５】
ここで、本発明における切削対象である成形体に含まれる樹脂が熱可塑性樹脂である場合、熱硬化性樹脂に比べてバリの発生は多くなる。これは、刃物が切削対象の同じ場所で擦れて摩擦熱が発生した場合、熱可塑性樹脂では樹脂が溶けて「溶けバリ」を発生させてしまうからである。したがって、樹脂として後述する熱可塑性樹脂を使用した場合、単位刃当たりの切り取り量、送り速度などの切削条件の調整は、熱硬化性の樹脂を使用した場合に比べて難しくなる。
【００９６】
例えば、上式（４）中の回転数と刃数が一定の場合、単位刃当たりの切取り長さが小さい場合（すなわち送り速度を遅くした場合）、刃物が同じ場所で擦れやすくなる。
好ましい単位刃当たりの切取り長さは０．１〜０．４（ｍｍ／ｔ）であり、より好ましくは０．１５〜０．３５（ｍｍ／ｔ）。
従って、刃数（ｔ＝２〜８）、回転数（１／ｍｉｍ＝７０００〜１００００）の場合、好ましい送り速度の下限は１，４００（ｍｍ／ｍｉｎ）であり、上限は３２，０００（ｍｍ／ｍｉｎ）となる。より好ましい下限は２，１００（ｍｍ／ｍｉｎ）、上限は２８，０００（ｍｍ／ｍｉｎ）である。
【００９７】
送り速度が１，４００ｍｍ／ｍｉｎを上回る場合、被削物に対する送り速度が十分なため、切削するのに多大な時間を要さず、タクトタイムの増加につながらないため好ましい。また、刃物の送り速度が３２，０００ｍｍ／ｍｉｎを下回る場合、前記エンドミルに対する切削抵抗が刃物の剛性を下回り、刃物が破損する恐れを減少させる。
【００９８】
［エンドミルの径］
一般的にエンドミルが同一直径の場合、切削刃の作製時にエンドミルを研磨する際、刃数が多くなるほど、研磨機をエンドミルの芯の奥まで侵入させることが難しくなる。したがって、エンドミルの製造上の観点より、好ましいエンドミルの径としては、直径２ｍｍ〜直径１８ｍｍであり、より好ましくは直径４ｍｍ〜直径１６ｍｍである。
【００９９】
［エンドミルの材質］
前記エンドミルを構成する材質としては、超硬合金、ハイス鋼、炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼、サーメットなどが挙げられるが、中でも耐磨耗性および靭性に優れた超硬合金がより好ましいが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
また、金属切削の場合は冷却効果のある切削油、切削水、ボルテックスチューブを使用することで刃物と材料の界面の状態を制御することができる。例えば、ハイス鋼を使用する場合では、ハイスは温度が上がると材料硬度が軟化して切れにくくなるが、切削油を用いることで冷却しながら切削を続けることが可能となる。
【０１００】
［ＣＦＲＰ加工品の使用方法、ＣＦＲＰ加工品を含む製品の製造方法］
本発明のＣＦＲＰ加工品は、前記のとおり、その端面の面粗度Ｒｚが、ほど良い範囲にあるので、接着性や取扱い性などに優れている。ＣＦＲＰ成形体を切削してＣＦＲＰ加工品とし、これを部品として用いて製品を生産する際、本発明のＣＦＲＰ加工品とすると、その切削面、（端面）に研磨などの平滑化処理をしなくても、作業者の手や工程での接触箇所を傷つけることなく、次工程の処理を行うことができ、生産性の面で極めて有利である。つまり、本発明には、ＣＦＲＰ成形体を切削して端面を生じさせて、当該端面の面粗度Ｒｚが５〜５０μｍのＣＦＲＰ加工品とし、これを該端面の平滑化処理にかけることなく、取り付け、接合、組み立て、塗装、刻印、搬送、梱包などからなる群より選ばれる少なくとも１種の処理にかけることを含むＣＦＲＰ加工品の使用方法の発明も包含される。
別の表現をすると、本発明は、端面の面粗度Ｒｚが５〜５０μｍのＣＦＲＰ加工品を含む製品の製造方法であって、少なくとも１種類のＣＦＲＰ成形体を切削して、端面の面粗度Ｒｚが５〜５０μｍのＣＦＲＰ加工品にする工程を含む製造方法の発明も包含する。
当該製造方法の発明としては、端面の面粗度Ｒｚが５〜５０μｍのＣＦＲＰ加工品を含む製品の製造方法であって、少なくとも１種類のＣＦＲＰ成形体を切削して、端面の面粗度Ｒｚが５〜５０μｍのＣＦＲＰ加工品にする工程、該ＣＦＲＰ加工品を該端面の平滑化処理にかけることなく、取り付け、接合、組み立て、塗装、刻印、搬送、梱包などからなる群より選ばれる少なくとも１種の処理にかける工程を含む製造方法であると好ましい。
当該製造方法の発明において、ＣＦＲＰ成形体を切削してＣＦＲＰ加工品とする際、ＣＦＲＰ成形体１つあたり、複数のＣＦＲＰ加工品を得てもよく、この複数のＣＦＲＰ加工品は同じ形状のものでも、異なる形状のものであってもよい。
本発明において、ＣＦＲＰ加工品自体が製品であっても良く、ＣＦＲＰ加工品が部品などとして製品に含まれていても良い。
【０１０１】
［ＣＦＲＰ加工品や、それを含む製品の用途］
本発明のＣＦＲＰ加工品や製品の用途は特に限定されないが、電気・電子部品や筐体、飛行機の構造部材、自動車等の車両の構造部材、それら構造部材に使用できる接合部材などが特に好適なものとして例示される。本発明におけるＣＦＲＰ加工品や製品である自動車等の車両の構造部材としては、エンジンフード、ルーフ、ピラー、ドアパネル、サイドシル、フロアメンバー、クラッシュボックス、バンパー、ルーフレール、ダッシュパネル、シートバックフレーム、燃料電池スタックフレーム、モノコックボディからなる群より選ばれる１種類以上が好ましいものとして例示される。
本発明のＣＦＲＰ加工品の製造方法は、形状の類似点が多い複数種のＣＦＲＰ加工品を生産する場合、例えば自動車分野などにおいて極めて有利である。自動車産業では、複数の車種の部品や基本骨格を共通化することにより生産コストや設計コストの削減が図られている。様々なＣＦＲＰ製部品の種類毎に金型を用意し成形を行うのではなく、共通の中間体や最も大型の部品を成形で得て、ＣＦＲＰ成形体を切削して各種の部品（ＣＦＲＰ加工品）を作り分ける方式にすることにより、コストを大幅に低減できる場合がある。特にエンドミルによる切削は、低コストで、かつ複雑な形状の加工品を得るのに適しており好ましい。
【実施例】
【０１０２】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
１）等方性基材における強化繊維束の分析
等方性基材を１００ｍｍ×１００ｍｍ程度に切り出す。
切り出した等方性基材より、繊維束をピンセットで全て取り出し、炭素繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）および繊維束の長さ（Ｌｉ）と重量（Ｗｉ）を測定し、記録する。ピンセットにて取り出す事ができない程度に繊維束が小さいものについては、まとめて最後に重量を測定する（Ｗｋ）。重量の測定には、１／１００ｍｇまで測定可能な天秤を用いる。
等方性基材に使用している炭素繊維の繊維径（Ｄ）より、臨界単糸数を計算し、臨界単糸数以上の炭素繊維束（Ａ）と、それ以外に分ける。なお、２種類以上の炭素繊維が使用されている場合には、繊維の種類毎に分け、各々について測定及び評価を行う。
炭素繊維束（Ａ）の平均繊維数（Ｎ）の求め方は以下の通りである。
各炭素強化繊維束中の繊維本数（Ｎｉ）は使用している強化繊維の繊度（Ｆ）より、次式により求められる。
Ｎｉ＝Ｗｉ／（Ｌｉ×Ｆ）
炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）は、炭素繊維束（Ａ）の束の数（Ｉ）より、次式により求められる。
Ｎ＝ΣＮｉ／Ｉ
炭素繊維束（Ａ）の等方性基材の繊維全量に対する割合（ＶＲ）は、炭素繊維の密度（ρ）を用いて次式により求められる。
ＶＲ＝Σ（Ｗｉ／ρ）×１００／（（Ｗｋ＋ΣＷｉ）／ρ）【０１０３】
２）平均繊維長の測定方法
プリプレグまたは成形体より無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さをノギスおよびルーペで１ｍｍ単位まで測定して記録し、測定した全ての強化繊維の長さ（Ｌｉ）から、次式により平均繊維長（Ｌａ）を求めた。プリプレグまたは成形体から炭素繊維のみを取り出すために、５００℃×１時間程度、炉内にて樹脂を除去した後、炭素繊維を抽出した。
Ｌａ＝ΣＬｉ／１００【０１０４】
３）プリプレグにおける炭素繊維配向の分析
プリプレグを作製した後、炭素繊維の等方性を測定する方法としては、成形板の任意の方向、及びこれと直交する方向を基準とする引張り試験を行い、引張弾性率を測定し、測定した引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）を測定した。引張弾性率の比が１に近いほど、等方性に優れ、具体的にはＥδが２未満ならば面内等方性、つまり二次元ランダム配向とした。実施例中の繊維配向の分析用成形板は実施例にあるプリプレグの作製条件と同一条件にて成形した。【０１０５】
４）Ｒｚの測定方法
端面のＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法によって測定した。【０１０６】
５）端面およびその周辺部の表面状態の評価方法（面性状評価）
切断面とその周辺部の表面状態（「バリの有無」、「剥離の有無」など）は、目視および電子顕微鏡により観察した。電子顕微鏡（レーザー顕微鏡）は、キーエンス社製のＶＫ−Ｘ１００を用いた。【０１０７】
［製造例Ａ１］（炭素繊維強化樹脂成形体の製造）
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ）を使用し、マトリクスとして、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレットに記載された方法に基づき、炭素繊維目付け１８００ｇ／ｍ２、ナイロン６樹脂目付け１５００ｇ／ｍ２である面内等方的に炭素繊維が配向した、ナイロン６樹脂を含有する強化繊維マットを作成した。【０１０８】
具体的には、炭素繊維の分繊装置には、超硬合金を用いて円盤状の刃を作成し、０．５ｍｍ間隔に配置したスリッターを用いた。カット装置には、超硬合金を用いて螺旋状ナイフを表面に配置したロータリーカッターを用いた。このとき、刃のピッチを２０ｍｍとし、炭素繊維を繊維長２０ｍｍにカットするようにした。
カッターを通過したストランドをロータリーカッターの直下に配置したフレキシブルな輸送配管に導入し、引き続き、これを開繊装置に導入した。開繊装置としては、径の異なるＳＵＳ３０４製のニップルを溶接し、二重管を製作して使用した。二重管の内側の管に小孔を設け、外側の管との間にコンプレッサーを用いて圧縮空気を送気した。この時、小孔からの風速は、１００ｍ／ｓｅｃであった。この管の下部には下方に向けて径が拡大するテーパ管を溶接した。【０１０９】
上記テーパ管の側面より、ナイロン６樹脂を供給した。そして、テ―パ管出口の下部に、一定方向に移動する通気性の支持体（以後、定着ネットと呼ぶ）を設置し、その下方よりブロワにて吸引を行い、その定着ネット上に、該フレキシブルな輸送配管とテーパ管を幅方向に往復運動させながら、カットした炭素繊維とナイロン６樹脂の混合体を帯状に堆積させた。そして、炭素繊維の供給量を５００ｇ／ｍｉｎ、ナイロン６樹脂の供給量を５３０ｇ／ｍｉｎ、にセットして装置を稼動し、定着ネット上に炭素繊維と熱可塑性樹脂が混合されたマット状の等方性基材を得た。
この等方性基材を、金型にセットし、温度１４０℃、圧力５ＭＰａで１分間保持しながらプレスし、一旦冷却してプリプレグを金型から取り出した。プリプレグ中の炭素繊維は、二次元ランダム配向の形態にて分散していた。【０１１０】
こうして得られたプリプレグを２９０℃に加熱し、１５０℃に加熱された４００ｍｍ×４００ｍｍ平板成形用の金型を備えたプレス装置にて、２０ＭＰａにて１分間加熱圧縮し、例えば、所望の厚さ２．３ｍｍ、２．６ｍｍの平板の成形板（Ｉ−０）を得た。
ついで、この平板の成形板（２．３ｍｍ）を２枚重ね、シングルスポット（Φ１０）、周波数２０ｋＨｚの超音波発振機を用いて超音波溶着を行い接合させ、厚み４．５ｍｍの板状の成形体（Ｉ−１）を得た。
この成形板（Ｉ−１）中の炭素繊維は、単糸状のものと一部が開繊された繊維束状のものとが混在していた。炭素繊維は、成形板（Ｉ−１）中の平面方向に等方的に分散、つまり、二次元ランダム配向していた。臨界単糸数８６であり、平均繊維数は４２０であった。平均繊維長は２０ｍｍであった。前記成形体（Ｉ−１）に含まれる炭素繊維の体積割合（Ｖｆ）は３５体積％であった。【０１１１】
［実施例Ａ１］（丸鋸による切断）
丸鋸刃は、超硬で水素フリーＤＬＣの表面処理が施されたものを用いた。
炭素繊維強化樹脂成形体（上記成形体（Ｉ−１））を、送り速度１２ｍ／ｍｉｎで丸鋸の刃に向かうように移動させながら、製造例Ａ１の成形体（厚さ４．５ｍｍ）の端から２０ｍｍの部分を、下記の条件で切断し、端面を有するＣＦＲＰ加工品を得た。
鋸刃仕様・・・外径φ１９２×刃幅１．６×ＣＨ２０．０×刃数１２０
刃先角度・・・すくい角−１５°、にげ角１３°
回転数・・・４７００ｍｉｎ−１
送り速度・・・１２ｍ／ｍｉｎ
単位長さあたりの刃の占有率・・・０．１９９（刃数／外径）
切削速度・・・２８４０ｍ／ｍｉｎ
切断機・・・株式会社マキタ製  ５８３４ＢＡ  １０５０Ｗ
刃物冷却器・・・日本精機  ＢＮ−ＶＴ６００Ｋ
冷却器印加圧力・・・Ａｉｒ  ０．７ＭＰａ
切断面（端面）の表面は、切りくずなどの付着物がほとんどなく、非常になめらかであった。また切断面とその周辺の熱による影響もほとんど見られなかった。剥離および溶けバリは観察されなかった。亀裂や炭素繊維の毛羽もなかった。切断面のＲｚは８．７μｍであった。【０１１２】
［実施例Ａ２−１］（ＣＯ２レーザーによる切断）
製造例Ａ１で得られた成形板（Ｉ−０）（厚さ２．６ｍｍ）を用いて、ＣＯ２レーザーによる切断加工を行った。具体的には、イエナオプティック社製のＣＯ２レーザーを用い、プロセスガスを流しながら切断した。切断時の条件を以下に示す。
送り速度・・・８０ｍｍ／ｓ
発振機出力・・・１．７５ｋＷ
集光径・・・２５０μｍ
プロセスガス・・・Ｏ２ （１００Ｌ／ｍｉｎ）
切断面には、剥離およびバリは見られなかった。亀裂や炭素繊維の毛羽もなかった。切断面のＲｚは２４μｍであった。ただ、切断面のエッジ部から炭素繊維強化樹脂成形体の平面部分約２ｍｍまで、炭素繊維強化樹脂成形体が焼けたような跡が観察され、その平面部分を含めて、切断面の表面の樹脂がなくなっている箇所があり、若干紛体が付着していた。切断面を観察すると、表層には熱によって樹脂が分解したと考えられる空隙が見られた。【０１１３】
［実施例Ａ２−２］（ファイバーレーザーによる切断）
製造例Ａ１で得られた成形板（Ｉ−０）（厚さ２．６ｍｍ）を、ファイバーレーザーを用いて切断加工した。具体的には、ＩＰＧ社製のファイバーレーザーを用い、プロセスガスを流しながら、この成形板の端部から１００ｍｍの部分を長さ４００ｍｍにわたって照射し切断した。切断時の条件を以下に示す。
送り速度・・・２００ｍｍ／ｓ
発振機出力・・・４ｋＷ
集光径・・・１００μｍ
プロセスガス・・・Ｎ２ （１７５Ｌ／ｍｉｎ）
切断面（端面）には、剥離およびバリは見られなかった。切断面の面粗度（Ｒｚ）は２３．１μｍであった。ただ、切断面のエッジ部から炭素繊維強化樹脂成形体の平面部分約１ｍｍまで、炭素繊維強化樹脂成形体が焼けたような跡が観察された。その平面部分を含めて切断面には樹脂がなくなっている箇所があり、かすかに紛体が付着していたが、上記実施例Ａ２−１の場合よりは表面状態は良好であった。【０１１４】
［実施例Ａ３］（ウォータージェットによる切断）
製造例Ａ１で得られた成形板（Ｉ−０）（厚さ２．６ｍｍ）の端部から１００ｍｍの部分を長さ４００ｍｍにわたって噴射ノズルから高圧水をあて切断した。切断時の条件を以下に示す。
吐出圧力・・・３００ＭＰａ
ガーネット（＃８０）・・・０．２７ｋｇ／ｍｉｎ
機械のヘッド送り速度・・・２０００ｍｍ／ｍｉｎ
オフセット値・・・０．４１９１
オリフィス・・・０．２５４ｍｍ
ウォータージェット装置・・・フロー社製Ｆｌｏｗ Ｍａｃｈ３ ＡＷＪ
切断面（端面）には剥離やバリの形成もなかった。切断面の面粗度（Ｒｚ）は１８．８μｍであった。亀裂や炭素繊維の毛羽もなかったが、切断面にはガーネットによるものと思われる、こすったような跡が観察された。【０１１５】
［比較例Ａ１］（コンターマシンによる切断）
製造例Ａ１で得られた成形板（Ｉ−０）（厚さ２．６ｍｍ）を用いて、丸鋸の代わりにコンターマシンを用いた以外は実施例Ａ１と同様にして切断した。コンターマシンの切断条件を下記に示す。
鋸刃仕様・・・コバルト高速度鋼
刃先角度・・・約７０°
鋸刃速度・・・７０ｍ／ｍｉｎ
切断機・・・ワイエス工機株式会社 ＣＺ−６００ＩＩ
切断面の表面は、溶けバリなどの発生があり、剥離も見られ、切削面性状がよくなかった。切断面のＲｚは５８．７μｍであった。このままでは最終製品として使用するには不適であり二次加工が必要なレベルであった。
上記実施例および比較例で得られた切断加工面の結果を下記表１にまとめた。【０１１６】
［比較例Ａ２］（ファイバーレーザーによる切断）
製造例Ａ１で得られた成形板（Ｉ−０）（厚さ２．６ｍｍ）を、送り速度を１５０ｍｍ／ｓ、プロセスガスを空気（流量：１００Ｌ／ｍｉｎ）とする以外は実施例Ａ２−２と同様に操作を行い、ファイバーレーザーにて切削加工した。
得られたＣＦＲＰ加工品の切断面（端面）には、剥離およびバリは見られなかった。しかし、端面の面粗度（Ｒｚ）は２０６．１μｍであった。端面には、樹脂の焼失が原因と思われる多くの陥没や、炭素繊維の露出が見受けられた。【０１１７】
【表１】
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【０１１８】
以下にエンドミルを用いた切削加工による端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
なお、本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。【０１１９】
（１）炭素繊維の平均繊維長の測定は、成形板から無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長をノギスにより１ｍｍ単位まで測定し、その平均を求めた。【０１２０】
（２）成形板の繊維束分析は、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレットに記載の方法に準じて実施した。【０１２１】
（３）炭素繊維強化樹脂成形体における炭素繊維の配向の分析
成形材料を成形した後、炭素繊維強化樹脂成形体の等方性を測定する方法としては、炭素繊維強化樹脂成形体の任意の方向、及びこれと直交する方向を基準とする引張試験を行い、引張弾性率を測定し、測定した引張弾性率の値のうち大きいものを小さいもので割った比（Ｅδ）を測定した。Ｅδが１に近いほど、そのＣＦＲＰ成形体は、含有する炭素繊維がより二次元ランダム配向しており、面内等方性が高いと言える。面内等方性とＥδの数値との関係は、前述のとおりである。【０１２２】
（４）エンドミルは、刃数が４枚であるのものを用いた。【０１２３】
（５）評価方法
（５−１） バリと剥離
バリと剥離の評価は、以下５段階で評価した。
評価５：切削面の全面の全てでバリ又は剥離が見られなかった。
評価４：切削面の全面に対して０％超１０％以下の領域でバリ又は剥離が見られた。
評価３：切削面の全面に対して１０％以上５０％以下の領域でバリ又は剥離が見られた。
評価２：切削面の全面に対して５０％以上８０以下の領域でバリ又は剥離が見られた。
評価１：切削面の全面に対して８０％以上の領域でバリ又は剥離が見られた。【０１２４】
（５−２） 刃の寿命
刃の寿命は以下の５段階で評価した。
実施例で用いた直径６ｍｍのエンドミルで、各種得られた成形体を被加工材として切削を行った。切削条件は回転数を８０００（１／ｍｉｎ）、送り速度を８００ｍｍ／ｍｉｎ（１刃送り量０．０２５ｍｍ）とし、各材料の寿命テストを行った。
評価として
評価５：１２００ｍまで切削を行い欠損及びチッピングの無いものであった。
評価４：１０００ｍで切れ味が落ちてバリ又は剥離が発生した。
評価３：８００ｍで切れ味が落ちてバリ又は剥離が発生した。
評価２：６００ｍで切れ味が落ちてバリ又は剥離が発生した。
評価１：４００ｍで切れ味が落ちてバリ又は剥離が発生した。【０１２５】
［製造例Ｂ１］ 炭素繊維強化樹脂成形体の製造
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレットに記載された方法に基づき、炭素繊維目付け１８００ｇ／ｍ２、ナイロン樹脂目付け１５００ｇ／ｍ２であるランダムに炭素繊維が配向したマットを作成した。
具体的には、炭素繊維の分繊装置には、超硬合金を用いて円盤状の刃を作成し、０．５ｍｍ間隔に配置したスリッターを用いた。カット装置には、超硬合金を用いて螺旋状ナイフを表面に配置したロータリーカッターを用いた。このとき、刃のピッチを２０ｍｍとし、炭素繊維を繊維長２０ｍｍにカットするようにした。【０１２６】
カッターを通過したストランドをロータリーカッターの直下に配置したフレキシブルな輸送配管に導入し、引き続き、これを開繊装置に導入した。開繊装置としては、径の異なるＳＵＳ３０４製のニップルを溶接し、二重管を製作して使用した。二重管の内側の管に小孔を設け、外側の管との間にコンプレッサーを用いて圧縮空気を送気した。この時、小孔からの風速は、１００ｍ／ｓｅｃであった。この管の下部には下方に向けて径が拡大するテーパ管を溶接した。
上記テーパ管の側面より、樹脂を供給した。そして、テ―パ管出口の下部に、一定方向に移動する通気性の支持体（以後、定着ネットと呼ぶ）を設置し、その下方よりブロワにて吸引を行い、その定着ネット上に、該フレキシブルな輸送配管とテーパ管を幅方向に往復運動させながら、カットした炭素繊維とナイロン樹脂の混合体を帯状に堆積させた。そして、炭素繊維の供給量を４６０ｇ／ｍｉｎ、樹脂の供給量を５４０ｇ／ｍｉｎ、にセットして装置を稼動し、支持体上に炭素繊維と熱可塑性樹脂が混合されたランダムマットを得た。２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、厚さ１．３ｍｍの成形材料（ｉ）を得た。【０１２７】
得られた成形材料（ｉ）について、それに含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、前記式（ａ）で定義される臨界単糸数は８６本、臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）中の平均単糸数（Ｎ）は４２０本であり、臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）の割合は全炭素繊維量の８５Ｖｏｌ％であった。また、炭素繊維体積含有率は３５％（質量基準の炭素繊維含有率４６％）であった。
上記成形材料（ｉ）を４００ｍｍ×４００ｍｍの大きさに切り出し、１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により３００℃まで昇温した。４００ｍｍ×４００ｍｍ平板用金型を１４０℃に設定し、上記成形材料を加熱させた後、２枚を重ねて同金型内に導入した。ついで、プレス圧力２ＭＰａで１分間加圧し、炭素繊維強化樹脂成形体（Ｉ）を得た。これを、各評価に応じたサイズにカットした。【０１２８】
［製造例Ｂ２］
炭素繊維（東邦テナックス（株）製、テナックス（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（繊維径７μｍ、引張強度４０００ＭＰａ）の連続繊維からなる一方向材とし、炭素繊維１００体積部に対して樹脂１００体積部となるように、ＭＸＤナイロン 三菱ガス化学（株）製レニー６００７（登録商標）のフィルムを乗せ、２６０℃の加熱ローラーにて貼り合わせ、ｔ＝０．０２ｍｍ、Ｖｆ５０％の一方向成形材料（ｉｉ）を得た。
上記一方向成形材料（ｉｉ）を４００ｍｍ×４００ｍｍの大きさに切り出し、１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により３００℃まで昇温した。４００ｍｍ×４００ｍｍ平板用金型を１４０℃に設定し、上記一方向成形材料（ｉｉ）を加熱させた後、５枚を重ねて同金型内に導入した。ついで、プレス圧力２ＭＰａで１分間加圧し、一方向性の炭素繊維強化樹脂成形体（ＩＩ）を得た。
また、繊維軸方向の引張弾性率を、これに直交する２方向の引張弾性率で除算すると１３．５であった。【０１２９】
［製造例Ｂ３］
スキン材として製造例Ｂ１で得た成形材料（ｉ）を、コア材として製造例Ｂ２で得られた一方向成形材料（ｉｉ）を用いた。まず、一方向成形材料（ｉｉ）を幅３０ｃｍ×長さ５０ｃｍのサイズに切り出し５枚重ねた後に、その両面に成形材料（ｉ）を貼り合わせた。貼り合わせる際は、３００℃に加熱したハンダゴテを用い、樹脂を溶着して固定した。それぞれの材料の厚みは、成形材料（ｉ）／一方向成形材料（ｉｉ）／成形材料（ｉ）でそれぞれ、１．３ｍｍ／０．１ｍｍ／１．３ｍｍとなる。３００℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、ｔ＝約２．７ｍｍの成形体（ＩＩＩ）を得た。【０１３０】
［参考製造例Ｂ１］
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ）を使用し、含浸助剤として、芳香族縮合リン酸エステルであるビスフェノールＡ ビス（ジフェニルホスフェート）（大八化学株式会社製；ＣＲ―７４１）を用い、これを不揮発分１２質量％にエマルジョン化した溶液内に通過させた後、ニップロールにて過剰に付着した溶液を取り除き、更にその後、１８０℃に加熱された熱風乾燥炉内を２分間かけて通過させ、乾燥させた。上記処理により得られた易含浸炭素繊維束を２００℃に加熱した直径６０ｍｍの２本の金属製ロールに沿わせ、再度の加熱処理を行い、炭素繊維束に、より含浸助剤が均一に付着した含浸性炭素繊維束とした。【０１３１】
次に、上記で得られた易含浸性炭素繊維束を、出口径３ｍｍの電線被覆用クロスヘッドダイを用いて、ポリカーボネート（帝人株式会社製：Ｌ−１２２５Ｙ）で被覆し、これを長さ６ｍｍに切断し、炭素繊維含有率が２０質量％（炭素繊維１００質量部あたり、ポリカーボネートが３９４．７質量部）、直径３．２ｍｍ、長さ６ｍｍの、射出成形に適した芯鞘型ペレットである成形用材料を得た。この成形用材料を、日本製鋼所製１１０ｔｏｎ電動射出成形機（Ｊ１１０ＡＤ）を用い、シリンダー温度Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３／Ｃ４／Ｎ＝２８０℃／２９０℃／３００℃／３００℃／３００℃（Ｃ１〜Ｃ４はキャビティ、Ｎはノズル）にて成形サイクル３５秒で射出成形し、肉厚２．６ｍｍの引張試験用ダンベル及び切削試験用成形体（ＩＶ）を得た。得られた成形体（ＩＶ）は、分散不良による繊維状物質の塊や気泡は見られず外観が良好なものであり、成形体（ＩＶ）中に含まれる、炭素繊維の平均繊維長は０．５ｍｍであった。【０１３２】
［参考製造例Ｂ２］ 炭素繊維を含有しないナイロン成形体の製造
ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用い、２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、ナイロン６からなる、厚さ１．３ｍｍ成形材料を得た。 得られた成形材料を４００ｍｍ×４００ｍｍの大きさに切り出し、１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により３００℃まで昇温した。４００ｍｍ×４００ｍｍ平板用金型を１４０℃に設定し、上記成形材料を加熱させた後、２枚を重ねて同金型内に導入した。ついで、プレス圧力２ＭＰａで１分間加圧し、炭素繊維強化樹脂成形体（Ｖ）を得た。これを、各評価に応じたサイズにカットした。【０１３３】
［実施例Ｂ１］
炭素繊維強化樹脂成形体（Ｉ）を、螺旋状切削刃のねじれ角が０°、すくい角が１０°、刃数（ｔ）が４枚、直径６ｍｍのエンドミルを用いて、図４の（ｂ）に示すように切断した。切断した場所は、炭素繊維強化樹脂成形体の端部から約１０ｃｍ内側であった。さらに、単位刃当たりの切取り長さを０．０２５（ｍｍ／ｔ）、回転数が８０００（１／ｍｉｎ）であったので、送り速度は８００ｍｍ／ｍｉｎであった。
得られた切削加工品の切削面（端面）にバリと剥離は発生せず、良好な切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得られた。結果を表２に示す。【０１３４】
［実施例Ｂ２］
エンドミルのねじれ角を５°にしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様の方法で切断加工品を得た。結果を表２に示す。【０１３５】
［実施例Ｂ３］
エンドミルのすくい角を１４°にしたこと以外は、実施例Ｂ２と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。得られた切削加工品の切削面（端面）のＲｚが実施例Ｂ１やＢ２と同様に５μｍ〜５０μｍの範囲にあることは目視で明らかであった。【０１３６】
［実施例Ｂ４］
エンドミルのねじれ角を１５°にしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様の方法で切断加工品を得た。結果を表２に示す。【０１３７】
［実施例Ｂ５］
切断対象の炭素繊維強化樹脂成形体を炭素繊維強化樹脂成形体（ＩＩ）とし、炭素繊維の配向方向に対して垂直方向に切断した以外は実施例Ｂ２と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。得られた切削加工品の切削面（端面）のＲｚが実施例Ｂ１、Ｂ２、およびＢ４と同様に５μｍ〜５０μｍの範囲にあることは目視で明らかであった。【０１３８】
［実施例Ｂ６］
切断方向を炭素繊維の配向方向と同一方向に切断した以外は実施例Ｂ５と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。得られた切削加工品の切削面（端面）のＲｚが実施例Ｂ１、Ｂ２、およびＢ４と同様に５μｍ〜５０μｍの範囲にあることは目視で明らかであった。【０１３９】
［実施例Ｂ７］
切断対象の炭素繊維強化樹脂成形体を炭素繊維強化樹脂成形体（ＩＩＩ）とし、炭素繊維の配向方向に対して平行方向に切断したこと以外は、実施例Ｂ２と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。得られた切削加工品の切削面（端面）のＲｚが実施例Ｂ１、Ｂ２、およびＢ４と同様に５μｍ〜５０μｍの範囲にあることは目視で明らかであった。【０１４０】
［参考例Ｂ１］
切断対象の炭素繊維強化樹脂成形体を樹脂成形体（ＩＶ）としたこと以外は、実施例Ｂ２と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。【０１４１】
［参考例Ｂ２］
切断対象の成形体を樹脂成形体（Ｖ）としたこと以外は、実施例Ｂ２と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。【０１４２】
［参考例Ｂ３］
エンドミルのねじれ角を３０°にしたこと以外は、参考例Ｂ１と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。【０１４３】
［参考例Ｂ４］
エンドミルのねじれ角を４５°にしたこと以外は、参考例Ｂ１と同様の方法で切断加工品（ＣＦＲＰ加工品）を得た。結果を表２に示す。【０１４４】
［参考例Ｂ５］
エンドミルのねじれ角を３０°にしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様の方法で切断加工品を得た。結果を表２に示す。【０１４５】
［参考例Ｂ６］
エンドミルのねじれ角を４５°にしたこと以外は、実施例Ｂ１と同様の方法で切断加工品を得た。結果を表２に示す。【０１４６】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂成形体は、表面の面性状に優れるとともに、平滑性および取扱い性が良好である。したがって、上記端面はさらなるバリ取り工程や研磨を施す工程を要する必要がなく、追加工の工数を削減することができるので、工業的意義が大きい。また、本発明の端面を有する炭素繊維強化樹脂成形体は、強化繊維として炭素繊維を含んでいるので機械的強度や軽量性に優れている。したがって、例えば、飛行機の構造部材、自動車等の車両の構造部材、それらに使用できる接合部材などの用途として有用である。【０１４８】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の技術的思想の範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１４年４月２４日出願の日本特許出願（特願２０１４−０９０２８８）、及び２０１４年４月２４日出願の日本特許出願（特願２０１４−０９０２８７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１４９】
１：ねじれ角
２：切削方向
３：すくい角
４：逃げ角
５：炭素繊維強化樹脂成形体
６：エンドミル
７：切削箇所
８：切削加工面（端面）
９：切削面に発生したバリ
１０：刃
１１：図７のＺ軸方向に働く切削力
１２：刃が成形体に与える全ての切削力
１３：面内方向（図４ＸＹ方向）にランダムに配向した炭素繊維
【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】
0005908188.tif 000009
【図７】
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