(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配向した強化繊維と樹脂とからなるプリプレグであって、
前記プリプレグはシート状であり、
前記プリプレグは、前記強化繊維を切断する深さの切込みを有し、
前記切込みにより１０〜５０ｍｍの長さに切断された強化繊維Ａを含む帯部分と、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂを含む帯部分のみからなり、
前記強化繊維Ａを含む帯部分と、前記強化繊維Ｂを含む帯部分とが、交互に配列されており、
前記強化繊維Ｂを含む帯部分の平面視の面積が、前記プリプレグの平面視の全面積に対して、１．４％〜３５．０％であり、
前記強化繊維Ｂの少なくとも一端が、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部に位置することを特徴とするプリプレグ。
【請求項２】
前記切込みにより切断された強化繊維Ａを含む帯部分と、前記強化繊維Ｂを含む帯部分が、前記プリプレグの全面において交互に配列されている請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項３】
前記切込みにより切断された強化繊維Ａを含む、帯部分と帯部分の間に、前記強化繊維Ｂを含む帯部分を有する請求項１又は２に記載のプリプレグ。
【請求項４】
前記強化繊維Ｂを含む帯部分の幅Ｗｎが０．５ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下であり、前記強化繊維Ｂを含む帯部分と帯部分の間隔Ｗｐが５ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項５】
前記強化繊維Ｂを含む帯部分の幅Ｗｎが、全て同一長である請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項６】
前記強化繊維Ｂが、前記プリプレグの一辺から他辺までの間において切断されていない強化繊維である請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項７】
前記プリプレグの１辺と、前記強化繊維の配向方向が平行である請求項１〜６のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項８】
前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりにおいて、前記切込みにより形成される切込長の総和が２０ｍ以上、１５０ｍ以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項９】
前記切込みと前記強化繊維のなす角度が３０°以上、６０°以下である請求項１〜８のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項１０】
厚さが５０μｍ以上、２００μｍ以下である請求項１〜９のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項１１】
前記強化繊維が炭素繊維である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項１２】
前記プリプレグを形成する樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項１３】
前記プリプレグの少なくとも１辺が、５００ｍｍ〜２０００ｍｍである請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプリプレグ。
【請求項１４】
プリプレグを複数枚積層した積層基材であって、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプリプレグを少なくとも１枚含む積層基材。
【請求項１５】
さらに、熱可塑性樹脂からなり、前記強化繊維を含まない層を少なくとも１層含む請求項１４に記載の積層基材。
【請求項１６】
積層基材に含まれる前記強化繊維の体積含有率が、前記積層基材の総体積に対して、１５体積％以上、５５体積％以下である請求項１４又は１５に記載の積層基材。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の積層基材を加熱加圧して成形した成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタンピング成形における予熱時の寸法安定性に優れ、且つ複雑な形状への賦形性に優れた熱可塑性プリプレグ、その積層体及び成形品に関する。さらに詳しくは、予熱時のドローダウンを抑制し、リブ、ボス等の３次元形状の成形に容易に追随可能な熱可塑性プリプレグ、その積層体及び成形品に関する。
本願は、２０１３年９月１０日に、日本に出願された特願２０１３−１８７０６２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】
繊維強化熱可塑性プラスチックの成形方法としては、連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸せしめたプリプレグを積層して得られる積層基材を、プレス機等で予熱・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プラスチックは、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る。しかしながら、連続した強化繊維であるゆえに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る。【０００３】
この問題を解決するために狭い幅のテープ状のプリプレグを一定の長さに切断したチョップドプリプレグを平面上に分散させることにより得られる、スタンピング成形性にすぐれた積層基材や、連続繊維と熱可塑性樹脂からなるプリプレグに切込を入れることにより、成形時の優れた賦形性と、賦形後に優れた力学物性を発現するとされる積層基材が開示されている。（例えば特許文献１、２）【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の積層基材は、スタンピング成形時の予熱工程後の搬送の際に、強化繊維が不連続であることに起因する積層基材の加熱垂れ（即ち、ドローダウン）が生じ、形状変化や冷却速度の加速を引き起こすという問題があった。【０００５】
上述のように予熱・加熱時に、積層基材がドローダウンする点については、積層基材のスキン層に軟化温度の高い表皮材を設け、コア層には従来公知の繊維強化層を設けた積層基材が提案されている（例えば特許文献３）。しかし、表皮材に軟化温度の高い樹脂層を設けることで、予熱時のドローダウンの抑制は可能であるが、スタンピング成形時に表皮材が強化繊維と樹脂の流動を阻害してしまい、リブ、ボス等の３次元形状の成形を大きく低下させてしまうという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１６４４３９号公報
【特許文献２】特開２００９−２８６８１７号公報
【特許文献３】特開平０７−１５６１４５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課題点を解決しようとするものであって、スタンピング成形の予熱時のドローダウンを抑制し優れたハンドリング性を有しながら、複雑形状への成形性に優れたプリプレグ及びその積層基材を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明等は上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、シート状のプリプレグにおいて、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維を存在させることにより、課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明の要旨は、以下の（１）〜（１７）に存する。
（１）一方向に配向した強化繊維と樹脂とからなるプリプレグであって、
前記プリプレグはシート状であり、
前記プリプレグは、前記強化繊維を切断する深さの切込みを有し、
前記切込みにより１０〜５０ｍｍの長さに切断された強化繊維Ａを含む帯部分と、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂを含む帯部分のみからなり、
前記強化繊維Ａを含む帯部分と、前記強化繊維Ｂを含む帯部分とが、交互に配列されており、
前記強化繊維Ｂを含む帯部分の平面視の面積が、前記プレプリグの平面視の全面積に対して、１．４％〜３５．０％であり、
前記強化繊維Ｂの少なくとも一端が、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部に位置することを特徴とするプリプレグ。
（２）前記切込みにより切断された強化繊維Ａを含む帯部分と、前記強化繊維Ｂを含む帯部分が、前記プリプレグの全面において交互に配列されている上記（１）に記載のプリプレグ。
（３）前記切込みにより切断された強化繊維Ａを含む、帯部分と帯部分の間に、前記強化繊維Ｂを含む帯部分を有する上記（１）又は（２）に記載のプリプレグ。
（４）  前記強化繊維Ｂを含む帯部分の幅Ｗｎが０．５ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下であり、強化繊維Ｂを含む、帯部分と帯部分の間隔Ｗｐが５ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下である上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のプリプレグ。
（５）前記強化繊維Ｂを含む帯部分の幅Ｗｎが、全て同一長である上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載のプリプレグ。
（６）強化繊維Ｂが、前記プリプレグの一辺から他辺までの間において切断されていない強化繊維である上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のプリプレグ。
（７）前記プリプレグの１辺と、前記強化繊維の配向方向が平行である上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載のプリプレグ。
（８）前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりにおいて、前記切込みにより形成される切込長の総和が２０ｍ以上、１５０ｍ以下である上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のプリプレグ。
（９）前記切込みと前記強化繊維のなす角度が３０°以上、６０°以下である上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載のプリプレグ。
（１０）厚さが５０μｍ以上、２００μｍ以下である上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載のプリプレグ。
（１１）前記強化繊維が炭素繊維である上記（１）〜（１０）のいずれか１つに記載のプリプレグ。
（１２）前記プリプレグを形成する樹脂が、熱可塑性樹脂である上記（１）〜（１１）のいずれか１つに記載のプリプレグ。
（１３）前記プリプレグの少なくとも１辺が、５００ｍｍ〜２０００ｍｍである上記（１）〜（１２）のいずれか一つに記載のプリプレグ。
（１４）プリプレグを複数枚積層した積層基材であって、上記（１）〜（１３）のいずれか一つに記載のプリプレグを少なくとも１枚含む積層基材。
（１５）さらに、熱可塑性樹脂からなり前記強化繊維を含まない層を少なくとも１層含む（１４）に記載の積層基材。
（１６）積層基材に含まれる前記強化繊維の体積含有率が、前記積層基材の総体積に対して、１５体積％以上、５５体積％以下である上記（１４）又は（１５）に記載の積層基材。
（１７）上記（１４）〜（１６）のいずれか一つに記載の積層基材を加熱加圧して成形した成形品。
【発明の効果】
【０００９】
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、スタンピング成形の予熱時のドローダウンを抑制し、優れたハンドリング性を有しながら、複雑形状への成形性に優れたプリプレグ及びその積層基材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のプリプレグを示す図である（比較例２及び３のプリプレグに相当）。
【図２】本発明の一実施形態であるプリプレグを示す図である。
【図３】強化繊維Ｂの少なくとも一端がプリプレグのシートの長さ方向の端部（即ち、強化繊維の配向方向におけるプリプレグの端部）に位置する状態の一例を示す図である。（図中、斜め線は強化繊維Ｂを切断する切込みを示す。また、切込により切断された強化繊維Ａからなる帯部分の切込は省略している）
【図４】強化繊維Ｂの少なくとも一端がプリプレグのシートの長さ方向の端部（即ち、強化繊維の配向方向におけるプリプレグの端部）に位置する状態の一例を示す図である。（図中、斜め線は強化繊維Ｂを切断する切込みを示す。また、切込により切断された強化繊維Ａからなる帯部分の切込は省略している）
【図５】強化繊維Ｂの両端が共にプリプレグのシートの長さ方向の端部（即ち、強化繊維の配向方向におけるプリプレグの端部）に位置しない帯部を含む状態を示す図である。（図中、斜め線は強化繊維Ｂを切断する切込みを示す。また、切込により切断された強化繊維Ａからなる帯部分の切込は省略している）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を用いて本発明を説明する（以下の番号や記号の符号は図中に記載の符号である）。
【００１２】
本発明は、一方向に配向した強化繊維と樹脂とからなるプリプレグであって、前記プリプレグはシート状であり、前記プリプレグは、前記強化繊維を切断する深さの切込み１を有し、前記切込みにより１０〜５０ｍｍの長さに切断された強化繊維Ａと、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂと、を含み、前記強化繊維Ｂを含む帯部分２の平面視の面積が、前記プレプリグの平面視の全面積に対して、１．４％〜３５．０％であり、前記強化繊維Ｂの少なくとも一端が、前記プリプレグのシートの長さ方向の端部（即ち、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部）に位置するプリプレグ及び、前記プリプレグを含む積層基材に関する。
【００１３】
「強化繊維Ａからなる帯部分」とは、シート状のプリプレグにおいて、強化繊維の配向方向におけるプリプレグの端部から端部までの、強化繊維Ａのみからなる領域を意味する。但し、必要に応じて、「強化繊維Aからなる帯部分」の端部には、端部から内側に形成される耳部分を有してもよい。
「強化繊維Ｂを含む帯部分」とは、シート状のプリプレグにおいて、強化繊維の配向方向におけるプリプレグの端部から端部までの、強化繊維Ｂを含む領域を意味する。
「強化繊維を切断する深さ」とは、シートの上面から下面にわたり切断する深さを意味する。
「平面視」とは、シート状のプリプレグの平面を法線方向からみることを意味する。
「一方向に配向した強化繊維」とは、プリプレグ中に含まれる強化繊維が強化繊維の長尺方向に対してほぼ平行に配列していることを指す。「プリプレグ中に含まれる強化繊維がほぼ平行である」とは、プリプレグに含まれる強化繊維の９０％以上が長尺方向に対して−５°〜＋５°の範囲内に収まっていることであり、好ましくは強化繊維の９５％以上が長尺方向に対して−２°〜＋２°の範囲に収まっていることであり、さらに好ましくは９５％以上が−１°〜＋１°の範囲に収まっていることである。
【００１４】
本実施形態の１つの側面としては、特に、プリプレグの製造方法において、繊維を寄せあわせた繊維束に張力をかけることにより方向をほぼ揃えてある（この状態を、繊維が一方向に引き揃えられている、ともいう）ことが好ましい。このようにして得られたシート状のプリプレグの一辺と、前記プリプレグに含まれる強化繊維とは、ほぼ平行となる。
シート状のプリプレグの一辺と前記プリプレグに含まれる強化繊維がほぼ平行であれば、プリプレグ内に含まれる強化繊維の性能を有効に活用できる。一方、シート状のプリプレグの一辺と前記プリプレグに含まれる強化繊維がほぼ平行な状態から逸脱する場合、即ちプリプレグの一辺に対して大きく強化繊維が蛇行する場合、そのようなプリプレグは含まれる強化繊維の性能を十分に活かすことができず、プリプレグから得られる積層基材、さらには積層基材から得られる成形品の物性を著しく低下させる可能性があるため、好ましくない。
なお、「シート状のプリプレグの一辺と、プリプレグに含まれる強化繊維とがほぼ平行である」とは、プリプレグに含まれる強化繊維の９０％以上がプリプレグの長尺方向の一辺に対して−５°〜＋５°の範囲内に収まっていることであり、好ましくは強化繊維の９５％以上が、プリプレグの長尺方向の一辺に対して−２°〜＋２°の範囲に収まっていることであり、さらに好ましくは９５％以上が−１°〜＋１°の範囲に収まっていることである。
なお、プリプレグの製造方法によっては、プリプレグ端部に樹脂リッチ（バリ等）が生じる場合がある。そのような場合は、樹脂リッチ部は除外して強化繊維と樹脂が目的通り一体化した部位を端部として考える。
【００１５】
本発明によれば、スタンピング成形の予熱の際に、ドローダウンを抑制し、スタンピング成形時に優れた賦形性を発現することができる。本発明において、このような効果がより発現するのは、大判のプリプレグのスタンピング成形時である。具体的には、シート状のプリプレグの平面視の形状が四角形状である場合、少なくとも１辺が５００ｍｍ〜２０００ｍｍであるプリプレグのスタンピング成形の予熱時が好ましい。プレプリグが小さければ、ドローダウンの問題は発生しにくい。大きさに特に上限はないが、一般には作業性の観点の制約を受ける。特に効果的なのは、少なくとも一辺が６００ｍｍ〜２０００ｍｍ以下であるプリプレグのスタンピング成形の予熱の時である。
なお、ここでいう「四角形状」とは、平面視で４本の直線に囲まれた４つの頂点と４本の辺をもつ多角形状を意味し、前記４点を四角形状の頂点とし、頂点部は丸みを有していてもよい。
また、別の側面としては、平面視の面積が９００ｃｍ２以上、より好ましくは１６００ｃｍ２以上であり、且つアスペクト比が１．２以上、より好ましくは２以上である大判のプリプレグのスタンピング成形の予熱時が、このような効果をより発現することができ、好ましい。
なお、「アスペクト比」とは縦横比であり、大判のプリプレグの強化繊維の配向方向の最大長と、強化繊維の配向方向と略直交する方向の最大長で算出される。大判の形状は四角形以外に円形・楕円形であっても前記の定義のもと、アスペクト比を算出して適用する。
【００１６】
スタンピング成形の予熱の際に、ドローダウンを抑制し、スタンピング成形時に優れた賦形性を発現するためには、プリプレグ中に切込み１により切断された強化繊維Ａからなる帯部分４と、「強化繊維の配向方向における、プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂ」を含む帯部分３とを交互に設けることが好ましい。また、プリプレグの全面において、強化繊維Ａからなる帯部分４と、強化繊維Ｂを含む帯部分とが、平面視で、交互に配列されていることがより好ましい。なお、平面視で、前記切断された強化繊維Ａからなる、帯部分と帯部分との間に、前記強化繊維Ｂを含む帯部分を有することが好ましい。
別の側面としては、平面視で、前記切断された強化繊維Ａからなる第１の帯部分と、前記切断された強化繊維Ａからなる第２の帯部分との間に、前記強化繊維Ｂを含む帯部分を有することが好ましい。なお、ここでいう「前記第１の帯部分」と「前記第２の帯部分」とは、平面視で、任意に、隣り合って配列する２つの前記切断された強化繊維Ａからなる帯部分を選択し、そのうちの一方を第１の帯部分とし、もう一方を第２の帯部分とする。
【００１７】
前記切断された強化繊維Ａからなる帯部分４及び、「強化繊維の配向方向における、プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂ」を含む帯部分３は、スタンピング成形に用いる成形材料の形状により、適宜最適な配置を選択することができる。
【００１８】
本発明において、強化繊維Ｂは、強化繊維の配向方向におけるプリプレグのシート長の５０％以上の長さが必要であり、この長さが短すぎるとドローダウンの抑制効果が充分得られない。強化繊維Ｂの長さは、好ましくは強化繊維の配向方向におけるプリプレグのシート長の７０％以上、特に好ましくは強化繊維の配向方向におけるプリプレグのシート長と同一（強化繊維Ｂは前記シート状のプリプレグの一辺から他辺までの間において切断されていない）である。
即ち、強化繊維Ｂは、強化繊維の配向方向におけるプリプレグのシート長の５０％以上、１００％以下の長さであり、７０％以上、１００％以下がより好ましく、１００％であることが特に好ましい。
なおここでいう「シート長」とは、前記強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部から端部までの長さを意味し、長尺スケールやメジャー等により測定した値を意味する。
【００１９】
なお、図３、図４においては、強化繊維Ｂは切込みにより強化繊維が切断されて形成されているが、これは一例であり、切込みで切断されていなくてもよい。また、図３、図４において、強化繊維を切断して強化繊維Ｂを形成している切込みは、前記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良い。
【００２０】
強化繊維Ｂはその少なくとも一端がプリプレグのシート長方向の端部（即ち、強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部）に位置することを必須とする。プリプレグ中の全ての強化繊維Ｂの両端が共にプリプレグのシート長方向の端部に位置しない場合は、ドローダウンの抑制効果が充分得られない。
「強化繊維Ｂの少なくとも一端がプリプレグのシート長方向の端部（即ち、強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部）に位置する」とは、具体的には図３又は図４のような状態を示し、強化繊維Ｂの少なくとも一端が、強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部上にあることを意味する。
「強化繊維Ｂの両端が共にシート状のプリプレグの長さ方向の端部に位置しない」とは、具体的には図５の切込みを有する帯に含まれる強化繊維Ｂのような状態を示し、前記強化繊維Ｂの両端が共に、強化繊維の配向方向における前記プリプレグの端部上にないことを意味する。
【００２１】
本発明の一実施形態であるプリプレグ及び積層基材に含まれる「強化繊維の配向方向における前記プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂ」を含む帯部分３の、前記強化繊維の配向方向と直行する方向における幅Ｗｎ（即ち、平面視において、強化繊維Ｂを含む帯部分の前記強化繊維の配向方向と直行する方向における距離）は、０．５ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下であることが好ましい。幅Ｗｎが小さすぎると、上記のような加工を行うことが難しく加工コストが増加する可能性があり、また、スタンピング成形性には優れるがドローダウンの抑制の効果が薄くなる可能性もある。幅Ｗｎが大きすぎる場合は、幅Ｗｎが大きいためスタンピング成形時にが流動を阻害してしまう可能性がある。なお、シート状のプリプレグ中に、強化化繊維Ｂを含む帯部分３が複数存在する場合、均一性の観点から、強化繊維Ｂを含む帯部分３の幅Ｗｎは、全てが同一の幅であることが好ましい。
【００２２】
本発明のプリプレグ及び積層基材に含まれる「強化繊維の配向方向における前記プリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂ」を含む帯部分のピッチ幅（強化繊維Ｂを含む、帯部分と帯部分の間隔）Ｗｐ（即ち、平面視で、隣り合って配列する、強化繊維Ｂを含む帯部分と帯部分の間の最短距離）は、５ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であることがより好ましい。ピッチ幅Ｗｐが狭すぎると、リブ・ボスといった複雑形状が密集しているような成形を行った場合、強化繊維Ｂが前記リブ・ボス部と重複する確立が高くなり、その結果スタンピング成形性を低下させる傾向にある。一方、ピッチ幅が大きすぎると、ドローダウンへ抑制への寄与が低下する傾向がある。また、全面に切込みを有し、切断されていない強化繊維を含まないプリプレグの場合、プリプレグの搬送等のハンドリングの際に外力によってプリプレグの一部が欠落する可能性がある。それに対して、切断されていない強化繊維Ｂを含む帯部分３を設けることで、上記のような欠落を抑制する傾向にあり、ピッチ幅Ｗｐが小さい程その抑制傾向が強くなり、プリプレグのハンドリング性を向上させる傾向にある。Ｗｐはより好ましくは５ｍｍ以上、更に好ましくは１０ｍｍ以上であり、より好ましくは１２０ｍｍ以下、更に好ましくは９０ｍｍ以下である。即ち、Ｗｐは、５ｍｍ以上、１２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下がより好ましい。
【００２３】
幅Ｗｎとピッチ幅Ｗｐの関係としては、幅Ｗｎを小さく設ける場合は、ピッチ幅も小さくするように、スタンピング成形に用いる成形材料の外形寸法に応じて適切に変更することが好ましい。ひとつの指標として、「強化繊維の配向方向におけるプリプレグのシート長の５０％以上の長さの強化繊維Ｂを有する帯部分」の平面視の面積が、前記プリプレグの平面視の全面積に対して、１．４％〜３５．０％であることが好ましい。より具体的には、平面視における、Ｗｎ／（Ｗｎ＋Ｗｐ）から算出される単位面積当たりの強化繊維Ｂを有する帯状部分の面積の割合が、１．４％以上、３５．０％以下であることが好ましい。前記強化繊維の割合が低すぎると、ドローダウンの抑制への寄与が低くなる傾向にあり、高すぎるとスタンピング成形性を著しく低下させる傾向にあるので好ましくない。
【００２４】
また、ピッチ幅Ｗｐと幅Ｗｎとの和を一定の値をとし、幅Ｗｎを可変させることで、スタンピング成形に用いる成形材料の外形寸法に最適なパターンを選定する手法は、簡便で有用である。平面視における、強化繊維Ｂを有する帯部分の面積は、プリプレグの全面積に対して、より好ましくは１．４５％以上、更に好ましくは１．５％以上であり、より好ましくは２７．５％以下、更に好ましくは２０．０％以下である。
即ち、平面視における、強化繊維Ｂを有する帯部分の面積は、プリプレグの全面積に対して、１．４５％以上、２７．５％以下がより好ましく、１．５％以上、２０．０％以下が更に好ましい。
【００２５】
スタンピング成形時の流動性は、平面視における繊維を切断する切込み１と強化繊維のなす角度θのみならず、プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長ｌの総和ｌａに依存する。θが大きいほど繊維間のせん断力が小さくなるために流動性が高く、ｌａが大きいほどプリプレグ中の切断部分が多いため流動性が高くなる。平板のスタンピング成形の場合、θは２５°以上、７０°以下が好ましく、ｌａは１０ｍ以上、２００ｍ以下が好ましい。さらにリブ等複雑形状のスタンピング成形の場合、θは３０°以上、７０°以下が好ましく、ｌａは２０ｍ以上、２００ｍ以下が好ましい。
【００２６】
曲げ強度、曲げ弾性率に代表される力学物性は、平面視における繊維を切断する切込み１と強化繊維のなす角度θのみならず、プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長ｌの総和ｌａに依存する。平面視における、切込みと強化繊維のなす角度θが小さいほど機械物性が高いことが知られており、またｌａが小さいほどプリプレグ中の切断部分が少ないために高い力学物性が得られる。例えば自動車の準構造部材に利用するためには、θが、２５°以上、７０°以下が好ましく、ｌａは、１０ｍ以上、２００ｍ以下が好ましい。またさらに高い力学強度が求められる構造部材に用いるためには、θは、２５°°以上、６０°以下が好ましく、ｌａは１０ｍ以上、１５０ｍ以下が好ましい。
【００２７】
切込みを施したプリプレグを製造する時間や製造コストは、平面視における、強化繊維を切断する切込み１と強化繊維のなす角度θのみならず、プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長ｌの総和ｌａに大きく依存する。θが小さく、かつｌａが大きい場合であって、カッティングプロッタで切断する場合には切込み加工に有する時間が長大になる。また打ち抜きで切込みを加工する場合には、打ち抜き刃の製造コストが膨大になるだけでなく、打ち抜く際に強化繊維方向に裂け目が生じやすく、隣接する切込み間でシートの欠落が生じる。このためθは１５°以上、７０°以下が好ましく、ｌａは１０ｍ以上、２００ｍ以下が好ましい。さらに切込加工後の積層工程を考慮すると、θは３０°以上、６０°以下が好ましく、ｌａは２０ｍ以上、１５０ｍ以下がさらに好ましい。
【００２８】
前記平面視における切込みの形状は直線状である必要はない。曲線を用いることで、直線状の場合と同一の切込み角度と直線状の場合と同一の繊維長でありながら、プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長ｌの総和ｌａを大きくすることができる。この場合高い力学物性を維持しつつスタンピング成形性の向上が期待できる。
なお、平面視における切込みの形状が曲線である場合の切込み角度は、強化繊維と切込の成す角度とし、直線の切込みと同様にして計測することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態であるプリプレグ及び積層基材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、ガラス繊維等が挙げられる。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、ポリエステル等が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、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、強化繊維の長尺方向に対して直交する任意の面で切断したときの前記強化繊維の断面における平均繊維直径（即ち、断面における最大幅の平均である。）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。
【００３０】
本発明の一実施形態におけるプリプレグ及び積層基材を形成する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられ、特に熱硬化性樹脂においては、熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂、光及び熱硬化の併用により製造される樹脂等が挙げられる。不連続な強化繊維を用いた繊維強化プラスチックの場合、強化繊維の端部どうしが連結するように破壊するため、一般的に熱硬化性樹脂よりも靱性値が高い熱可塑性樹脂を用いることで、強度、特に衝撃性を向上させることができる。さらに熱可塑性樹脂は化学反応を伴うことなく冷却固化して形状を決定するので、短時間成形が可能であり、生産性に優れる。
【００３１】
このような熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（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）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、及びアクリロニトリルとスチレンとの共重合体等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。さらに、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合した熱可塑性樹脂であってもよい。
また、得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくこともできる。
【００３２】
本発明の一実施形態であるプリプレグ及び積層基材は、切込み１により、シートの上面から下面まで、強化繊維が切断されていることが必要である。切断された強化繊維Ａの長尺方向における長さＬ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。
【００３３】
本発明の一実施形態である積層基材においては、前記積層基材を構成するプリプレグが、平面視における強化繊維を切断する切込み１と前記強化繊維とのなす角度θと、前記プリプレグの平面視における１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａの範囲を満たすプリプレグであれば、切込みの長さと切込みの数の異なるプリプレグを積層しても良い。スタンピング成形時、ボスやリブ等の薄肉で三次元形状を有する部分にはθを大きく、かつｌａを大きくすることが好ましい。例えば、θを３０°以上、６０°以下、ｌａを２０ｍ以上、１５０ｍ以下とすることが好ましい。逆に流動が二次元的で流動長が小さく、高い力学物性を必要とする部分には、θを小さく、かつｌａを小さくすることが好ましい。例えば、θを１５°以上、７０°以下、ｌａを１０ｍ以上、２００ｍ以下とすることが好ましい。
【００３４】
本発明の一実施形態である積層基材は、前述の本発明の一実施形態であるプリプレグを少なくとも１枚含み、且つ面方向（即ち、積層基材における厚さ方向）に複数枚のプリプレグを、前記プリプレグに含まれる強化繊維の向きを適切に制御しながら積層することで得られる。
本発明の一実施形態である積層基材では、複数枚のシート状のプリプレグの強化繊維の方向が擬似等方となるように積層されていることが、プレス時の流動の異方性を小さくする点で好ましい。また、本発明の一実施形態である積層基材は、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が、０°であるプリプレグと９０°であるプリプレグが交互に積層されていること（即ち、積層基材を構成する複数枚のシート状のプリプレグが、前記プリプレグ中の強化繊維の方向が、前記プリプレグの面方向において隣接するプリプレグ中の強化繊維の方向と直行するように交互に積層されていること）が、積層基材の強度の異方性を小さくする点で好ましい。
「擬似等方」とは、プリプレグに含まれる強化繊維の配向方向を（３６０／ｎ）°づつ、ずらしてｎ層積層（ｎ≧３）することを意味する。
【００３５】
本発明の一実施形態である積層基材に含まれる本発明のプリプレグの枚数は、成形材料の外形寸法、スタンピング成形時の予熱条件、ドローダウンを抑制させたい方向、及び搬送方法に応じて適宜選択することができる。
【００３６】
スタンピング成形を行う際、本発明のプリプレグに含まれる強化繊維の方向を、ドローダウンを抑制したい方向に合わせることが効果的である。また、ドローダウンを抑制したい方向が複数方向ある場合は、その向きを向いた強化繊維を有するプリプレグを複数枚積層することが効果的である。その他の例として、成形材料に表裏の区別があり、ドローダウンを抑制させたい方向があり、予熱条件が穏やかな場合は、積層基材の裏面に本発明のプリプレグを１枚導入することで、ドローダウンの抑制が可能となる可能性がある。一方、積層基材の表裏の区別が無く、予熱条件が厳しい場合は積層基材中の全層に本発明のプリプレグを導入する必要が生じる可能性もある。また、平面視において、積層基材の面に対して、０°方向と９０°方向を向いた強化繊維を有する本発明のプリプレグを設けることで、多岐にわたる用途に対して汎用的にドローダウン抑制の効果を得ることができる。もちろん、平面視において、積層基材の面に対して、４５°及び１３５°方向に対してもドローダウン抑制を求める場合は、上記方向に向いた強化繊維を有するプリプレグを積層基材に設けることが好ましい。
【００３７】
本発明の一実施形態である積層基材に含まれる本発明の一実施形態であるプリプレグの位置は、ドローダウンを重視する場合又は流動性を重視する場合は、積層基材の表裏又は内部に本発明の一実施形態であるプリプレグを順に偏在させてもよい。またドローダウン及び流動性を共に両立したい場合は、本発明の一実施形態であるプリプレグを積層基材中に遍在させてもよい。その際、全層に本発明の一実施形態であるプリプレグを用いてもよく、本発明の範囲外のプリプレグと本発明のプリプレグを交互に用いても良い。ドローダウンの抑制と流動性の維持の観点から、本発明の範囲外のプリプレグと本発明の一実施形態であるプリプレグを交互に積層することが好ましい。
【００３８】
本発明の一実施形態であるプリプレグを複数枚導入した積層基材を得る場合は、同一の幅Ｗｎ及びピッチ幅Ｗｐを有するプリプレグ及び従来公知のプリプレグの組み合わせに限らず、各層ごとにＷｎ及びピッチ幅Ｗｐを変更してもよい。
また本発明の積層基材は、厚さ方向に同様のプリプレグを積層してもよい。しかし、反りに代表される不具合が生じる場合は、厚さ方向に対して対称構成にする等、適宜設計を変更することが好ましい。
【００３９】
本発明の一実施形態である積層基材は、積層基材を構成する複数枚のプリプレグの間に、熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層を少なくとも１層積層することが、プレス時の流動性をさらに向上する点で好ましい。
熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層の厚さとしては、１０μｍ以上、２０００μｍ以下が好ましい。プリプレグと熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層との積層としては、両者を交互に積層したり、積層基材の中央や表層に集中配置したり、積層基材中に偏在させたり、適宜積層基材に求める流動性や機械物性に応じて設計することができる。また、積層基材中に熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層は、空隙を有する樹脂を用いることもできる。空隙を持つ場合は、例えば空隙率９０％以上、であることが、軽量化の観点や材料入手難易度の観点から好ましい。
プリプレグと熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層の界面の形態は、求める特性に応じて適宜設計できる。例えば、プリプレグと熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層との境界線が均一である必要がある場合は、両者の界面に空隙率９０％以上、目付け（もしくは坪量）５ｇ／ｍ２以上、５０ｇ／ｍ２以下である不織布を配置することができる。本不織布を用いることで、プリプレグに含まれる強化繊維が過度に流動することを防ぐことができる。一方、界面の密着性向上等の界面にプリプレグに含まれる強化繊維と熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層が互いに入り混じる必要がある場合は、前記不織布を設けずに製造することもできる。なお、流動性や機械物性の低下や製造コスト増大の観点から、不織布を用いず成形することが好ましい。
なお、「熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層の厚さ」とは、積層基材を水平面に静置し、鉛直方向の任意の面で切断したときの、切断面における熱可塑性樹脂からなり強化繊維を含まない層の鉛直方向における最大距離を意味する。
このような、熱可塑性樹脂からなる層としては、プリプレグに含まれる樹脂組成物と同一の樹脂組成物であるか、もしくは、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（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）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、及びアクリロニトリルとスチレンとの共重合体等等を好ましく用いることができる。
上記の中でも密着性やコスト・耐熱性の面からポリオレフィンや変性ポリオレフィンやポリアミドの単独やブレンド品がより好ましい。
【００４０】
本発明の一実施形態であるプリプレグは、繊維体積含有率Ｖｆが、プリプレグの総体積に対して、５５％以下であれば、十分な流動性を得ることができるので好ましい。Ｖｆの値が低いほど流動性は向上するが、Ｖｆの値が低すぎると構造材に必要な力学特性が得られにくい。流動性と力学特性の関係を鑑みると、プリプレグにおけるＶｆの値は２０％以上、５５％以下が好ましい。かかるＶｆ値は、ＪＩＳ  Ｋ７０７５に基づき測定できる。
【００４１】
本発明の一実施形態である積層基材は、プリプレグ及び熱可塑性樹脂からなる層の割合や有無に応じて、積層体の総体積に対して、繊維体積含有率Ｖｆが５５％以下であれば、十分な流動性を得ることができるので好ましい。Ｖｆの値が低すぎると構造材に必要な力学特性が得られにくい。流動性と力学特性の関係を鑑みると、積層基材におけるＶｆの値は１５％以上５５％以下が好ましい。かかるＶｆ値は、ＪＩＳ  Ｋ７０７５に基づき測定できる。
【００４２】
また、熱可塑性樹脂からなる層は、積層基材中に遍在させてもよく、偏在させてもよい。その場合は、本発明の一実施形態であるプリプレグを積層基材の表裏に設けるとドローダウンの抑制への寄与が大きい可能性がある。
【００４３】
本発明の一実施形態であるプリプレグは、切込みを有するため、分断されるプリプレグの厚さが大きいほど強度が低下する傾向にある。構造材に適用することを前提とするならば、プリプレグの厚さは５０μｍ以上、２００μｍ以下とするのが良い。一方、プリプレグの厚さが薄すぎるとプリプレグの取り扱いが難しく、積層基材とするために積層するプリプレグの数が非常に多くなるので、生産性が悪化する場合がある。よって生産性の観点から、プリプレグの厚さは５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
なお、ここでいう「プリプレグの厚さ」とは、シート状のプリプレグを水平面に静置し、前記プリプレグを鉛直方向の任意の面で切断したときの、切断面における鉛直方向の最大距離を意味する。
本発明の積層基材は、プリプレグどうしが接着されていることが、取扱いを容易にする点で好ましい。
プリプレグどうしの接着は、全面、ストライプ、端部のみ、スポット等適宜用いることができ、超音波溶着、熱プレス、ヒートシール等の従来公知の方法から適宜選択することができ、組み合わせて行うことができる。中でも、超音波ウェルダーを用いたスポット溶接が、量産性等の観点から好ましい。
【００４４】
以下に本発明の一実施形態であるプリプレグに係る製造方法の一態様を説明するが、本発明はこれによって特に制限されるものではない。
【００４５】
本発明の一実施形態である積層基材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つのロールから二枚の熱可塑性樹脂からなる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前記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、公知の加熱手段及び公知の加圧手段を用いることができ、例えば、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等の多段階の工程を要する方法であってもよい。ここで、フィルムを構成する熱可塑性樹脂は一種類である必要はなく、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。
【００４６】
設備の形態や熱可塑性樹脂の種類、加熱温度・加熱時間、加圧圧力・加圧時間等に大きく依存するが、上記加熱温度は、通常、１００〜４００℃であることが好ましい。加熱時間は、０．１〜３０分間が好ましい。一方、加圧時の圧力は、通常０．１〜１０ＭＰａであることが好ましい。加圧時間は、０．１秒間〜３０分間が好ましい。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、本発明の一実施形態である積層基材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。
なお、ここでいう「フィルム状」とは、シート状と同様の形態を意味する。
【００４７】
本発明の一実施形態であるプリプレグは、前記加熱・加圧の後に、レーザーマーカー、カッティングプロッタ、抜型等を利用して切込みを入れることにより得ることができる。
前記切込みがレーザーマーカーを用いて施された切込みであると、曲線やジグザグ線等複雑な切込みを高速に加工できるという効果があるので好ましい。また、前記切込みがカッティングプロッタを用いて施された切込みであると、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、前記切込みが抜型を用いて施された切込みであると、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。
【００４８】
次工程では、上記のようにして得られたプリプレグを強化繊維の方向が疑似等方、又は直交積層になるよう積層して積層基材を作成する。この際取扱いの容易さから超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して積層基材とすることもできる。また、本発明の一実施形態である積層基材は、プリプレグを８〜９６層となるように積層することが好ましい。
「直交積層」とはプリプレグ層に含まれる強化繊維と、前記プリプレグと隣接するプリプレグに含まれる強化繊維とが互いに直交するように積層することを意味する。
【００４９】
次工程では、上記のようにして得られた積層基材を加熱加圧及び冷却加圧プレス工程により一体化する。この工程は、通常の装置、例えば、加熱プレス機及び冷却プレス機、加熱冷却多段プレス機等を用いて行うことができる。具体的に各工程は、例えば、前記積層基材を金型内に配置して、加熱加圧・冷却加圧することにより行うことができる。
【００５０】
前記加熱加圧工程における加熱については、積層基材に含まれる熱可塑性樹脂の種類にもよるが、１００〜４００℃で加熱することが好ましく、さらに好ましくは１５０〜３５０℃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。前記加熱加圧工程における加熱時間は、設備の形態や温度、被加熱物の大きさ等様々に因子に依存するが、０．１〜３０分間が好ましい。
前記加熱加圧工程における加圧については、積層基材にかける加熱圧力や加熱加圧時の圧力としては、好ましくは０．１〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．２〜２ＭＰａである。この圧力は、プレス力を積層基材の面積で除した値とする。前記加熱加圧工程における加圧時間については、０．１〜３０分間であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１５分間である。
【００５１】
前記冷却加圧工程は、前記冷却加圧工程における冷却については、積層基材に含まれる熱可塑性樹脂の種類にもよるが、３０〜２００℃で冷却することが好ましく、さらに好ましくは５０〜１５０℃で冷却することが好ましい。前記冷却加圧工程における冷却時間は、設備の形態や温度、被加熱物の大きさ等様々に因子に依存するが、０．１〜３０分間が好ましい。
前記冷却加圧工程における加圧については、好ましくは０．５〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．８〜２ＭＰａである。この圧力については、プレス力を積層基材の面積で除した値とする。前記冷却加圧工程における加圧時間については、０．１〜３０分間であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１５分間である。
【００５２】
これらの工程を経て一体化した積層基材の厚さは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。
なおここでいう「積層基材の厚さ」とは、積層基材を水平面に静置し、前記積層基材を鉛直方向の任意の面で切断したときの切断面における鉛直方向の最大距離を意味する。
【００５３】
なお、前記加熱加圧工程及び冷却加圧工程は、金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、前記加熱及び加圧時に上記積層基材を構成するプリプレグに含まれる強化繊維の流動性が高まるため、強化繊維の間への熱可塑性樹脂の含浸が高まるとともに、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との間におけるボイドを低減させることができる。
【００５４】
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シリコーン系潤滑剤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、市販されているシリコーンオイルも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フッ素系潤滑剤が好ましく用いられる。そのようなフッ素系潤滑剤の具体例としては、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が挙げられる。
【００５５】
上記潤滑剤は、上記積層基材の片側若しくは両側の表面上（即ち、上記積層基材の裏面と表面の両面上）、前記金型の片側もしくは両側の表面上、又は上記積層基材及び金型の双方の片側若しくは両側の表面上に、潤滑剤塗布装置等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。中でも積層基材の両側の表面に潤滑剤が供給される態様が好ましい。
【００５６】
即ち、本発明の一実施形態であるプリプレグに係る製造方法の１つの側面は、
フィルム状とした熱可塑性樹脂を二枚準備すること、
前記二枚のフィルム状の熱可塑組成樹脂の間に、強化繊維をシート状に並べた強化繊維シートを挟み込むこと、
前記強化繊維シートを挟み込んだ熱可塑組成樹脂を加熱及び加圧すること、及び
前記加熱及び加圧した後に、前記強化繊維に切込みを入れること、
を含む製造方法である。
前記加熱温度は１００〜４００℃であればよく、前記加熱時間は０．１〜３０分間であればよく、前記加圧時の圧力は、０．１〜１０ＭＰａであればよく、前記加圧時間は０．１〜３０分間であればよい。
【００５７】
本発明の一実施形態である積層基材に係る製造方法の１つの側面は、
前記プリプレグの製造方法により製造されたプリプレグを強化繊維の方向が疑似等方、又は直行積層になるよう積層すること、及び
前記積層した積層基材を加熱加圧工程及び冷却加圧工程により一体化すること、を含む製造方法である。
前記加熱加圧工程は、加熱温度が１００〜４００℃、加熱時間が０．１分〜３０分間であればよく、加圧圧力が０．１〜１０ＭＰａ、加圧時間が０．１〜３０分間であればよい。
また、前記冷却加圧工程は、冷却温度が３０〜２００℃、冷却時間が０．１〜３０分間であればよく、加圧圧力が０．５〜１０ＭＰａ、加圧時間が０．１〜３０分間であればよい。
また、前記加熱加圧工程及び前記冷却加圧工程は、金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。
【００５８】
本発明の一実施形態である積層基材を用いた成形体は、予熱工程とスタンピング成形の２工程を経由して成形体となる。
【００５９】
前記予熱工程における予熱方法は、従来公知の方法により行うことができる。例えば、熱風式乾燥方式、蒸気乾燥方式、誘導加熱方式、赤外線ヒータ方式等、適宜選択して使用することができる。中でも、均一照射と昇温効果の高い赤外線ヒータ方式が好ましい。また、積層基材の厚さ等により、適宜予熱設備を同種・異種１つ以上組み合わせてもよい。
【００６０】
前記予熱工程における予熱時の予熱温度は、用いる熱可塑性樹脂にもよるが、下限温度は１５０℃以上に加熱することが好ましく、より好ましくは１８０℃以上である。上限温度は、４００℃以下で加熱することが好ましく、より好ましくは３５０℃以下である。即ち、予熱時の予熱温度は、１５０℃以上、４００℃以下が好ましく、１８０℃以上、３５０℃以下がより好ましい。予熱温度をあげることで、スタンピング成形時により複雑形状への追従性が向上するが、用いる熱可塑性樹脂の種類によっては分解が生じる可能性があるので適切な温度範囲で成形することが好ましい。さらに、予熱温度を高く設定しすぎると、過剰な過熱となり成形性の増加以上にハンドリング性の低下が生じる可能性がある。
予熱時間は、装置の種類・形態や樹脂の種類等に大きく依存するが、０．２５〜３０分間が好ましい。０．２５分未満の短時間で加熱する場合は、被加熱物の表層と内部との温度差が大きくなる可能性があり、３０分超の長時間に渡り加熱する場合は、樹脂の種類や装置の雰囲気条件にも依存するが樹脂が脆化する可能性がある。
また、空気中では熱分解が促進され、空気遮断することで熱分解が低減される熱可塑性樹脂もある。その場合は、適宜耐熱のフィルムやシートで積層基材を覆ってもよい。
【００６１】
予熱工程及びスタンピング工程への移行時、ハンドリング性を向上させるために、金属枠を設け、その枠から材料を弾性体、例えば金属バネで繋ぐことで積層基材にテンションを掛け、宙吊りにした後、その金属枠ごと予熱し、スタンピング成形を行う手法がある。このような手法では、予熱工程からスタンピング工程の移行の際、金属枠ごとスタンピング工程に移行できるため、予熱により軟化した材料を直接搬送するよりもハンドリング性が向上する。また、スタンピング工程の際に金型上に材料が長時間接触して過度に冷却されることを防ぎ、金属枠により宙吊りとなった積層基材に金型の上型と金型の下型とが近いタイミングで接触することで成形性及び成形外観も向上させることができる。その他、産業用ロボットを用いて、予熱工程からスタンピング工程へ搬送する際も、針状・ナイフ状・吸盤状・ワイヤー状といった先端ユニットを適宜用いることで搬送することができる。
【００６２】
スタンピング成型時の金型温度は、用いる熱可塑性樹脂にもよるが、下限温度は４０℃であることが好ましく、より好ましくは５０℃である。上限温度は、３００℃であることが好ましく、より好ましくは２００℃である。即ち、スタンピング成型時の金型温度は、４０℃以上、３００℃以下が好ましく、５０℃以上、２００℃以下がより好ましい。金型温度の下限温度が低すぎると、積層基材をチャージした際に急激に冷却されてしまい、リブ・ボスへの複雑形状への追従性を著しく欠く可能性がある。一方、金型温度が高すぎると、リブ・ボスへの複雑形状への追従性に富むが、使用する熱可塑性樹脂にもよるが結晶化時間が長くなりすぎて成型外観の悪化や場合によっては未硬化になる可能性がある。
スタンピング成形時の成形圧力は、成形物の大きさや形状に依存するが１ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以下であることが好ましい。１ＭＰａ未満であると、成形体からエアーを抜ききることができず物性低下を招いたり、成形体表面の平滑性を得られない可能性がある。２００ＭＰａ超であると、低圧成形時に生じる反り等の変形を小さくする傾向にあるが、そのような成形を行う際に必要な成形機が限られたり高価になる傾向にある。
加圧時間は、０．５分間以上１０分間以下であることが好ましい。０．５分間未満となると、樹脂の固化や結晶化、硬化が不十分になったりする可能性がある。１０分間超となると、成形サイクルが低下し量産性を低下させる可能性がある。
【００６３】
即ち、本発明の一実施形態である積層基材を用いた成形体の製造方法の１つの側面は、
前記製造方法で製造した積層基材を予熱する予熱工程と、
前記予熱した積層基材をスタンピング工程に搬送する搬送工程と、
前記搬送した積層基材をスタンピング成形する前記スタンピング工程と、を含む製造方法である。
前記予熱工程における予熱温度は、１５０℃以上、４００℃以下であればよく、予熱時間は０．２５秒〜３０分間であればよい。
前記スタンピング工程は、前記スタンピング成型時の金型温度が、４０℃以上、３００℃以下であればよい。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。【００６５】
＜評価方法＞
（繊維体積含有率の測定）
プリプレグの密度はＪＩＳ  Ｋ７０７５に準じた方法にて測定を行った。その後、炭素繊維及び樹脂フィルムの密度から、プリプレグの総体積に対する繊維体積含有率（Ｖｆ）を算出した。【００６６】
（平面流動性の評価）
本発明の厚み２ｍｍに調製した積層基材を７８ｍｍ角に切り出した後に２枚重ね、予め２３０℃に加温したヒーター内で１０分間保持し、その後すぐに１４５℃に加熱した小型プレス（東洋精機社製、製品名：ミニテストプレスＭＰ−２ＦＨ）に移して挟み、１０ＭＰａ、６０秒条件でプレスした場合の、プレス前の厚さをプレス後の厚さで除した値を流動性とした。
流動性の判定基準として、以下の通り判定した。
「Ｄ」  「流動性」≦１．５
「Ｃ」  １．５＜「流動性」≦２．０
「Ｂ」  ２．０＜「流動性」≦２．５
「Ａ」  ２．５＜「流動性」【００６７】
なお、平面流動後のサンプルの面方向への流動挙動も目視で確認し、著しく不均一に流動している場合は、流動性の数値問わずいずれも「Ｄ」とした。【００６８】
（ドローダウン）
本発明の積層基材から１５０ｍｍ×３００ｍｍの大きさの試験片を切り出し、内寸２６０ｍｍ×２６０ｍｍの枠を用いて長軸方向の両末端を固定した。その後、三鈴エリー社製垂れ試験機を用いて、ヒーターが上下に配列してある試験機内の加熱炉に導いて、加熱開始から前記霧題した積層基材中央部の変位をレーザー光線により逐次測定した。初期変位（０ｍｍ）に対して、加熱とともにシートは垂れ下がるため、変位はマイナス方向へ進む。評価結果は、加熱開始から８０〜９０秒後に前記積層基材の表面温度が２３０℃〜２５０℃に達した際の変位の絶対値を元に以下の基準で判定を行った。
「Ａ」  ０≦｜変位値｜≦５
「Ｂ」  ５＜｜変位値｜≦１０
「Ｃ」  １０＜｜変位値｜≦１５
「Ｄ」  １５＜｜変位値｜【００６９】
（リブ流動性）
ヒーター温度を２５０℃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に裁断した積層基材３枚を、互いが重ならないようにして、５分３０秒間加熱して軟化させた。裏面に、幅７０ｍｍ〜６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍ〜２ｍｍで、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の成形金型を使用した１００ｔプレス機（川崎油工株式会社製）を用いて、成形金型の下型に予熱軟化させた積層基材を３枚重ねた状態で配置し、チャージ時間２５秒、金型温度１３０℃、加圧力６０ｔ及び１００ｔ、成形時間１分でプレス成形を行い、成形体を得た。得られた成形品のうち、加圧力６０ｔの条件で得られた成形品及び加圧力１００ｔの条件で得られた成形品について、各々以下の基準で判定を行った。
「Ａ」  「リブ充填率」＝１００％
「Ｂ」  ８０％＜「リブ充填率」＜１００％
「Ｃ」  ５０％＜「リブ充填率」≦８０％
「Ｄ」  「リブ充填率」≦５０％
なお、リブ充填率は、（得られた成形体のリブ部の体積の総和）／（金型形状から算出されるリブ部の体積の総和）×１００[％]【００７０】
（枠成形）
本発明の積層基材を幅５２０ｍｍ、奥行き２６０ｍｍに裁断した後、４隅及び各辺の中央部に直径６ｍｍの穴を開けた。その穴と、外寸幅７００ｍｍ、奥行き６００ｍｍ、高さ５０ｍｍの金属枠の４隅及び各辺の中央部に設けられたバネ取付け部とを、自由長５０ｍｍ及び７５ｍｍの金属バネを用いて結び、テンションを付加させながら８方向から引張り、積層基材が１０ｍｍ〜５０ｍｍの高さで宙吊りになるように配置した。【００７１】
続いて、金属枠ごと成形金型を具備した３００ｔプレス機（川崎油工株式会社製）に設置し、チャージ時間２０秒、金型温度１４５℃、成形圧力２０ＭＰａ、成形時間１分間でプレス成形を行った。【００７２】
なお、３００ｔプレス機に設置した成形金型は、成形機中央に、幅４００ｍｍ、奥行９５ｍｍ、深さ２５ｍｍで４隅が曲面形状である非食い切り金型であり、金属枠が成形金型に干渉しないように、金属枠の固定場所を設計された金型である。そのため、成形機の金属枠固定場所に金属枠を設置した場合、金属バネを用いて吊られた積層基材は成形金型の中央部に位置し、且つ成形金型の上型及び下型と接触しない設計である。本成形の一連の流れから、以下の基準でドローダウン及び成形性の判定を行った。
「Ａ」  金型に完全に追従し、予熱後の積層基材と下金型とが非接触
「Ｂ」  金型に完全に追従し、予熱後の積層基材と下金型とが接触
「Ｃ」  金型への追従が不完全、予熱後の積層基材と下金型とが非接触
「Ｄ」  金型への追従が不完全、予熱後の積層基材と下金型とが接触【００７３】
［製造例１］
炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製、製品名：ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、１２０００本、密度１．８２ｇ／cｍ2）を一方向平面状に目付けが７２．０ｇ／ｍ２になるように配列させた炭素繊維シートとした。この炭素繊維シートの両面に、目付け３６．４ｇ／ｍ２の樹脂フィルム（酸変性ポリプロピレン、三菱化学株式会社製、製品名：モディックＰ９５８）を積層させて積層体を得た。この積層体を２００〜２２０℃に加熱したカレンダーロールに複数回通して、樹脂フィルムを炭素繊維シートに溶融含浸させ、プリプレグ１を得た。
得られたプリプレグ１の厚みは１２０μｍ、目付けは１４５．０ｇ／ｍ2、繊維堆積含有率（Ｖｆ）は３３．０％であった。【００７４】
［製造例２］
炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製、製品名：ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、１２０００本、密度１．８２ｇ／cｍ2）を一方向平面状に目付けが７２．０ｇ／ｍ２になるように配列させた炭素繊維シートとした。この炭素繊維シートの両面に、目付け４５．６ｇ／ｍ２の樹脂フィルム（ナイロン６、宇部興産株式会社製、製品名：ＵＢＥ１０１３Ｂ）を積層させて積層体を得た。この積層体を２００〜２８０℃に加熱したカレンダーロールに複数回通して、樹脂フィルムを炭素繊維シートに溶融含浸させ、プリプレグ２を得た。得られたプリプレグ２の厚みは、１２０μｍ、目付けは１４５．０ｇ／ｍ2、繊維堆積含有率（Ｖｆ）は３３．０％であった。【００７５】
［比較例１］
製造例１で得られたプリプレグ１をカッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出した。得られたプリプレグを１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ]２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材１を得た。
なお、［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２の意味としては、「Ｓ」はシンメトリー、即ち対称を意味し、「２」は繰り返し回数を指す。即ち、［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２の別の表記としては、［（０／４５／９０／−４５／−４５／９０／４５／０）］２または、［（０／４５／９０／−４５）Ｓ（０／４５／９０／−４５）Ｓ］、さらに別の表記としては、（０／４５／９０／−４５／−４５／９０／４５／０／０／４５／９０／−４５／−４５／９０／４５／０）となる。【００７６】
得られた準積層基材１を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い、積層基材１を得た。得られた積層基材１は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、リブ流動性、平面流動性評価を行い、結果を表１に示す。【００７７】
［比較例２］  
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図１に示すように一定間隔で切込みを入れ、切込みプリプレグ１を得た。その際、シートの端部より１０ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さＬ＝２５．０ｍｍ一定、平面視における繊維を切断する切込みと強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込み加工を施し、この際、プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａ＝５６．６ｍであった。【００７８】
得られた切込みプリプレグ１を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ]２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材２を得た。
得られた準積層基材２を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い、積層基材２を得た。【００７９】
得られた積層基材２は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、リブ流動性、平面流動性評価を行い、結果を表１に示す。【００８０】
［比較例３］
製造例２で得られたプリプレグ２を用い、成形時の成形温度を２５０℃に変更した以外、比較例２と同様の加工・成形を行うことで、順に、切込プリプレグ２、準積層基材３、積層基材３を得た。
得られた積層基材３は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材３を用いて枠成形を行い、結果を表１に示す。【００８１】
［実施例１］
製造例２で得られたプリプレグ２を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を施した切込みプリプレグ３を得た。なお、切込みプリプレグ３の加工に必要なパラメーター、及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、表２に示す。得られた切込みプリプレグ３は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【００８２】
続いて、比較例３で得た準積層基材３のスポット未溶接物のうち、０°及び９０°層を、切込みプリプレグ３に置換した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材４を得た。得られた準積層基材は、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２であった。【００８３】
得られた準積層基材４を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い、積層基材４を得た。【００８４】
得られた積層基材４は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材４を用いて枠成形を行い、結果を表２に示す。【００８５】
［実施例２〜５］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を施した切込みプリプレグ４〜７を各々得た。なお、切込みプリプレグ４〜７の加工に必要なパラメーター、及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表２に示す。得られた切込みプリプレグ４〜７は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【００８６】
続いて、比較例２で得た準積層基材２のスポット未溶接物の内、０°及び９０°層を、各々切込みプリプレグ４〜７に置換した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材５〜８を得た。得られた準積層基材５〜８は、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２であった。【００８７】
得られた準積層基材５〜８を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材５〜８を得た。【００８８】
得られた積層基材は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、リブ流動性、平面流動性評価を行い、結果を表２に示す。【００８９】
［実施例６〜９］  
比較例２で得た準積層基材２のスポット未溶接物の表層から裏面までの１６層を順に1層目、２層目、・・・１６層目とし、１層目と６層目と１１層目と1６層目を切込みプリプレグ４に置換したもの；、６層目と８層目と９層目と１１層目を切込みプリプレグ４に置換したもの；１層目と３層目と１４層目と１６層目を切込みプリプレグ４に置換したもの；８層目と９層目の間に切込みプリプレグ４を導入したもの、を各々積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材９〜１２を得た。得られた準積層基材９〜１１は、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２であった。同様に、得られた順積層基材１２は、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ／０／（０／４５／９０／−４５）Ｓ］であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ／−４５／（−４５／０／４５／９０）Ｓ］であった。【００９０】
得られた準積層基材９〜１２を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材９〜１２を得た。【００９１】
得られた積層基材９〜１２は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材のドローダウン評価を行い、結果を表３に示す。【００９２】
［比較例４、実施例１０〜１３］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を施した切込みプリプレグ８〜１２を各々得た。なお、切込みプリプレグ８〜１２の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表２に示す。得られた切込みプリプレグ８〜１２は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【００９３】
得られた切込みプリプレグ８〜１２を各々１６層に繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材１３〜１７を得た。【００９４】
得られた準積層基材１３〜１７を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材１３〜１７を得た。【００９５】
得られた積層基材１３〜１７は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、リブ流動性、平面流動性評価を行い、結果を表４に示す。【００９６】
［実施例１４〜１７］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を施した切込みプリプレグ１３〜１６を各々得た。なお、切込みプリプレグ１３〜１６の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表５に示す。得られた切込みプリプレグ１３〜１６は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【００９７】
得られた切込みプリプレグ１３〜１６を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材１８〜２１を得た。【００９８】
得られた準積層基材１８〜２１を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧プレスを行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材１８〜２１を得た。【００９９】
得られた積層基材１８〜２１は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、リブ流動性評価を行い、結果を表５に示す。【０１００】
［比較例５］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を試み、切込みプリプレグ１７の製造を試みたが、製造時間が長い上歩留りが著しく低いことを確認したため、以降の準積層基材２２及び積層基材２２の積層・成形せず、後の評価も実施しなかった。なお、切込みプリプレグ１７の加工に必要なパラメーターは、各々表６に示す。【０１０１】
［実施例１８〜１９、比較例６］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を施した切込みプリプレグ１８〜２０を各々得た。なお、切込みプリプレグ１８〜２０の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表１に示す。得られた切込みプリプレグ１８〜２０は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【０１０２】
得られた切込みプリプレグ１８〜２０を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材２３〜２５を得た。【０１０３】
得られた準積層基材２３〜２５を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材２３〜２５を得た。【０１０４】
得られた積層基材２３〜２５は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、平面流動性評価を行い、結果を表６に示す。【０１０５】
［比較例７］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を試み、切込みプリプレグ２１の製造を試みたが、製造時間が長い上歩留りが著しく低いことを確認したため、以降の準積層基材２６及び積層基材２６の積層・成形せず、後の評価も実施しなかった。なお、切込みプリプレグの加工に必要なパラメーターは、各々表７に示す。【０１０６】
［実施例２０〜２２、比較例８］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図２に示すような加工を施した切込みプリプレグ２２〜２５を各々得た。なお、切込みプリプレグ２２〜２５の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表７に示す。得られた切込みプリプレグ２２〜２５は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【０１０７】
得られた切込みプリプレグ２２〜２５を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材２７〜３０を得た。【０１０８】
得られた準積層基材２７〜３０を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧プレスを行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材２７〜３０を得た。【０１０９】
得られた積層基材２７〜３０は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材を順にドローダウン、平面流動性評価を行い、結果を表７に示す。【０１１０】
［比較例９〜１０］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図５に示すような加工を施した切込みプリプレグ２６、３０を各々得た。なお、切込みプリプレグ２６、３０の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表８に示す。得られた切込みプリプレグ２６、３０は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【０１１１】
得られた切込みプリプレグ２６、３０を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材３１、３５を得た。
得られた準積層基材３１、３５を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧プレスを行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材３１、３５を得た。【０１１２】
得られた積層基材３１、３５は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材のドローダウン評価を行い、結果を表８に示す。【０１１３】
［実施例２３、２５］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図４に示すような加工を施した切込みプリプレグ２７、２９を各々得た。なお、切込みプリプレグ２７、２９の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表８に示す。得られた切込みプリプレグ２７，２９は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【０１１４】
得られた切込みプリプレグ２７、２９を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材２７、２９を得た。
得られた準積層基材３２、３４を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧プレスを行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材３２、３４を得た。【０１１５】
得られた積層基材３２、３４は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材のドローダウン評価を行い、結果を表８に示す。【０１１６】
［実施例２４］
製造例１で得られたプリプレグ１を、１２４０ｍｍ×９４０ｍｍに切り出し、カッティングプロッタ（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図３に示すような加工を施した切込みプリプレグ２８を各々得た。なお、切込みプリプレグ２８の加工に必要なパラメーター及び前記プリプレグの平面視の面積１ｍ２あたりの切込長の総和ｌａは、各々表８に示す。得られた切込みプリプレグ２８は、加工時、搬送時、積層時等いずれの工程においても、プリプレグ片の滑落は生じなかった。【０１１７】
得られた切込みプリプレグ２８を１６層、繊維軸方向が［（０／４５／９０／−４５）Ｓ］２であり、切込みの方向が［（−４５／０／４５／９０）Ｓ］２となる様に積層した後、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して準積層基材３３を得た。
得られた準積層基材３３を深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して、加熱盤を２００℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３０ＭＰａで１０分間加熱・加圧プレスを行い、続いて圧力１．０ＭＰａで３分間冷却・加圧プレスを行い積層基材３３を得た。【０１１８】
得られた積層基材３３は、繊維蛇行がなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、反りなく、良好な外観と平滑性を保っていた。得られた積層基材のドローダウン評価を行い、結果を表８に示す。【０１１９】
【表１】
0005858171.tif 000002
【０１２０】
【表２】
0005858171.tif 000003
【０１２１】
【表３】
0005858171.tif 000004
【０１２２】
【表４】
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【０１２３】
【表５】
0005858171.tif 000006
【０１２４】
【表６】
0005858171.tif 000007
【０１２５】
【表７】
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【０１２６】
【表８】
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【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、スタンピング成形の予熱時のドローダウンを抑制し、優れたハンドリング性を有しながら、複雑形状への成形性に優れたプリプレグ及びその積層基材を提供することができるので、産業上極めて有用である。
【符号の説明】
【０１２８】
１：切込み
２：シート状のプリプレグの一辺から他辺までの間において切断されていない強化繊維
３：強化繊維Ｂを含む帯部分
４：切込みにより切断された強化繊維Ａからなる帯部分
Ｌ：切込みによって切断された強化繊維の長さ
ｌ：切込み長
θ：平面視における切込みと強化繊維のなす角度
Ｗｐ：平面視における、シート状のプリプレグの一辺から他辺までの間において切断されていない強化繊維を含む帯部分のピッチ幅
Ｗｎ：平面視における、シート状のプリプレグの一辺から他辺までの間において切断されていない強化繊維を含む帯部分の繊維方向と直行する方向の幅
Ｗｓ：平面視における強化繊維の垂直方向に投影した、切込みの投影長さ
【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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