(57)【要約】【課題】ＣＦＲＴＰを有する成形体を効率よく製造できる成形体の製造方法およびその製造方法に用いる恒温プレス用積層基材を提供する。【解決手段】繊維状物質と熱可塑性の第１樹脂とを含む第１樹脂層と、炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂とを含む第２樹脂層とが、積層され、第２樹脂層は、第１樹脂層の少なくとも片面に設けられ、繊維状物質が、ガラス繊維またはアラミド繊維であり、下記定義によるΔＴが５０℃以下である、恒温プレス用積層基材。    ΔＴ（℃）＝初期温度Ｔ０（℃）−終了温度Ｔ（℃）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状物質と熱可塑性の第１樹脂とを含む第１樹脂層と、
炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂とを含む第２樹脂層とが、積層され、
前記第２樹脂層は、前記第１樹脂層の少なくとも片面に設けられ、
前記繊維状物質が、ガラス繊維またはアラミド繊維であり、
下記定義によるΔＴが５０℃以下である、恒温プレス用積層基材。
ΔＴ（℃）＝初期温度Ｔ０（℃）−終了温度Ｔ（℃）
（初期温度Ｔ０＝前記第２樹脂の融点Ｔｐ２＋５５
終了温度Ｔ：初期温度Ｔ０の前記恒温プレス用積層基材を２５℃の雰囲気中に２０秒間放置した後の、前記恒温プレス用積層基材の表面温度）
【請求項２】
前記繊維状物質は、ガラス繊維である請求項１に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項３】
前記第１樹脂層の総質量に対する前記繊維状物質の質量含有率が１０％以上７０％以下である、請求項１または２に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項４】
前記第１樹脂層の厚さｘと第２樹脂層の厚さｙとの比ｘ：ｙが、１：０．０５以上１：１．５以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項５】
前記第２樹脂層の総質量に対する前記炭素繊維の質量含有率が１５％以上６０％以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項６】
前記第１樹脂層中の前記繊維状物質の数平均繊維長が１ｍｍ以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項７】
前記第１樹脂層中の前記繊維状物質の数平均繊維直径が１μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項８】
前記第１樹脂が、ポリプロピレンまたはポリアミドである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項９】
前記第２樹脂が、ポリプロピレンまたはポリアミドである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材を加熱する加熱工程と、
加熱した前記恒温プレス用積層基材を加圧成形する成形工程と、を有し、
前記加熱工程での加熱温度は、前記第１樹脂の融点Ｔｐ１と前記第２樹脂の融点Ｔｐ２の高い方の温度以上であり、
前記成形工程で用いる金型の温度は、２０℃以上１２０℃以下の温度である、成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記恒温プレス用積層基材は、前記第１樹脂層の片面に前記第２樹脂層が積層されており、
前記成形工程では、一対の前記恒温プレス用積層基材が前記第１樹脂層を対向させて積層された積層体を加圧成形する請求項１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱工程では、さらに前記繊維状物質と前記第１樹脂とを含む１または２以上の第３樹脂基材を加熱し、
前記積層体は、前記恒温プレス用積層基材と、前記恒温プレス用積層基材の前記第１樹脂層側の面に前記第３樹脂基材とが積層され、
前記成形工程では、前記積層体を加圧成形する、請求項１１に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温プレス用積層基材および成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＴＰ）は、軽量性と力学特性とのバランスに優れることから、航空機や自動車、船舶などの構造用部材、電子機器筐体や、スポーツ用途、建材などの成形体の原料として幅広く用いられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
通常、ＣＦＲＴＰを有する成形体の製造方法では、金型温度を熱可塑性樹脂の融点付近または融点以上の温度に設定し、成型用基材を加熱することにより、炭素繊維へ樹脂を含浸し、成形体を得る。しかしながら、上述した成形体の製造方法では、得られた成形体を取り出す際に金型を冷却し、成形体を取り出し後には金型を再度加熱する必要がある。そのため、ＣＦＲＴＰを有する成形体の製造方法には、生産効率の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０１３４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生産効率を向上させる手段の一つとして、予め成型用基材を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱しておき、一定温度に保持された金型を用いて加圧成形する方法、いわゆる「恒温プレス」が挙げられる。この方法によれば、加圧成形の前後で金型を加熱または冷却しなくてもよいため、生産効率の向上が期待できる。しかしながら、成型用基材は、炭素繊維の熱伝導率が高く、かつ炭素繊維の空気との接触面積が大きいために冷却されやすい。そのため、予め加熱した成型用基材を金型内に配置する前に、成型用基材が熱可塑性樹脂の融点未満まで冷却されてしまい、成形体が得られないことがある。
【０００６】
本発明者らは上記実情に鑑み、ＣＦＲＴＰを有する成形体を効率よく製造できる成形体の製造方法およびその製造方法に用いる成型用基材である恒温プレス用積層基材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は以下の態様を有する。
［１］繊維状物質と熱可塑性の第１樹脂とを含む第１樹脂層と、炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂とを含む第２樹脂層と、が積層され、前記第２樹脂層は、前記第１樹脂層の少なくとも片面に設けられ、前記繊維状物質が、ガラス繊維またはアラミド繊維であり、下記定義によるΔＴが５０℃以下である、恒温プレス用積層基材。
ΔＴ（℃）＝初期温度Ｔ０（℃）−終了温度Ｔ（℃）
（初期温度Ｔ０＝第２樹脂の融点Ｔｐ２＋５５
終了温度Ｔ：初期温度Ｔ０の恒温プレス用積層基材を２５℃の雰囲気中に２０秒間放置した後の、恒温プレス用積層基材の表面温度）
［２］前記繊維状物質は、ガラス繊維である［１］に記載の恒温プレス用積層基材。
［３］前記第１樹脂層の総質量に対する前記繊維状物質の質量含有率が１０％以上７０％以下である、［１］または［２］に記載の恒温プレス用積層基材。
［４］前記第１樹脂層の厚さｘと第２樹脂層の厚さｙとの比ｘ：ｙが、１：０．０５以上１：１．５以下である、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
［５］前記第２樹脂層の総質量に対する前記炭素繊維の質量含有率が１５％以上６５％以下である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
［６］前記第１樹脂層中の前記繊維状物質の数平均繊維長が１ｍｍ以上である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
［７］前記第１樹脂層中の前記繊維状物質の数平均繊維直径が１μｍ以上５０μｍ以下である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
［８］前記第１樹脂が、ポリプロピレンまたはポリアミドである、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
［９］前記第２樹脂が、ポリプロピレンまたはポリアミドである、［１］〜［８］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材。
［１０］［１］〜［９］のいずれか１項に記載の恒温プレス用積層基材を加熱する加熱工程と、加熱した前記恒温プレス用積層基材を加圧成形する成形工程と、を有し、前記加熱工程での加熱温度は、前記第１樹脂の融点Ｔｐ１と前記第２樹脂の融点Ｔｐ２の高い方の温度以上であり、前記成形工程で用いる金型の温度は、２０℃以上１２０℃以下の温度である、成形体の製造方法。
［１１］前記恒温プレス用積層基材は、前記第１樹脂層の片面に前記第２樹脂層が積層されており、前記成形工程では、一対の前記恒温プレス用積層基材が前記第１樹脂層を対向させて積層された積層体を加圧成形する［１０］に記載の成形体の製造方法。
［１２］前記加熱工程では、さらに前記繊維状物質と前記第１樹脂とを含む１または２以上の第３樹脂基材を加熱し、前記積層体は、前記恒温プレス用積層基材と、前記恒温プレス用積層基材の前記第１樹脂層側の面に前記第３樹脂基材とが積層され、前記成形工程では、前記積層体を加圧成形する、［１１］に記載の成形体の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ＣＦＲＴＰを有する成形体を効率よく製造できる成形体の製造方法およびその製造方法に用いる恒温プレス用積層基材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態の成形体の製造方法に用いられる金型を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１の金型を用いて得られる成形体を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の恒温プレス用積層基材１０の層構成を示す断面図である。
【図４】図４は、積層体の層構成を示す断面図である。
【図５】図５は、積層体の層構成を示す断面図である。
【図６】図６は、積層体の層構成を示す断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態の恒温プレス用積層基材２０の層構成を示す断面図である。
【図８】図８は、加熱工程前の第１樹脂基材２１及び第２樹脂基材２５を示す断面図である。
【図９】図９は、加熱工程前の第１樹脂基材２１、第２樹脂基材２５及び第３樹脂基材３５を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態の恒温プレス用積層基材および成形体の製造方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１１】
＜第１実施形態＞
＜恒温プレス用積層基材＞
第１実施形態の恒温プレス用積層基材（以下、積層基材ともいう。）は、成形体の製造方法に用いられる。図１は、第１実施形態の成形体の製造方法に用いられる金型を模式的に示す断面図である。図２は、図１の金型を用いて得られる成形体を示す断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態の成形体の製造方法に用いられる金型５００は、上型（雌型）５０１と、下型（雄型）５０２とを有する。本実施形態の成形体の製造方法においては、上型５０１と、下型５０２との間に予め加熱した積層基材１０を配置し、上型５０１と下型５０２とで積層基材１０を挟んで加圧成形し、成形体２００を得る。
【００１２】
本実施形態の成形体の製造方法においては、金型５００は、２０℃以上１２０℃以下の温度に保持されている。
【００１３】
図３は、第１実施形態の積層基材１０の層構成を示す断面図である。図３に示すように、第１実施形態の積層基材１０は、第１樹脂層１と、第２樹脂層５のみからなる。本実施形態の積層基材１０は、第１樹脂層１と、第１樹脂層１の片面のみに第２樹脂層５とが積層されている。
【００１４】
なお、本明細書においては、第１樹脂層と、第２樹脂層とが積層された積層体を「積層基材」とする。また、得られた積層体を加熱および加圧したものも、同様に「積層基材」とする。
【００１５】
以下、本発明の第１実施形態における積層基材を構成する第１樹脂層１および第２樹脂層５の構成材料の好適例を説明するが、本発明の一態様は以下の構成に限定されるものではない。
【００１６】
［第１樹脂層］
本発明の第１実施形態における第１樹脂層１は、繊維状物質と、熱可塑性の第１樹脂とを含む。本実施形態の第１樹脂層１は、繊維状物質に熱可塑性の第１樹脂を含浸させた基材が好適である。
【００１７】
（繊維状物質）
本実施形態の第１樹脂層１に含まれる繊維状物質としては、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である繊維を使用できる。繊維状物質は、第２樹脂層に含まれる炭素繊維よりも熱伝導率が低いことが好ましい。このような繊維状物質としては、例えばガラス繊維またはアラミド繊維などが挙げられる。これらの中でも第１樹脂層１に含まれる繊維状物質としては、ガラス繊維が好ましい。アルカリガラス、無アルカリガラスなどのガラス繊維の熱伝導率は０．９〜１．１Ｗ／ｍ・Ｋ、メタアラミドやパラアラミドなどのアラミド繊維の熱伝導率は０．１〜０．８Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００１８】
本明細書において、熱伝導率は、レーザーフラッシュ法または熱線法で測定した値を採用する。
【００１９】
本実施形態の第１樹脂層１の総質量に対する繊維状物質の質量含有率は、１０％以上７０％以下であることが好ましく、１５％以上６５％以下であることがより好ましい。第１樹脂層１の総質量に対する繊維状物質の質量含有率が低すぎると、第１樹脂層１の蓄熱量が不十分となる傾向がある。また、繊維状物質の質量含有率が低すぎると、第１樹脂層１の耐衝撃性が劣る傾向がある。一方、第１樹脂層１の総質量に対する繊維状物質の質量含有率が高すぎると、相対的に第１樹脂層１に占める第１樹脂の含有量が少なすぎて、成形しにくい傾向がある。
【００２０】
本実施形態の積層基材１０では、第１樹脂層１の総質量に対する繊維状物質の質量含有率が１０％以上であると、第１樹脂層１の蓄熱量が十分高くなりやすい。また、繊維状物質の質量含有率が１５％以上であると、耐衝撃性に優れた成形体が得られやすい。一方、第１樹脂層１の総質量に対する繊維状物質の質量含有率が７０％以下であると、相対的に第１樹脂層１に占める第１樹脂の含有量が十分多くなり、繊維状物質への第１樹脂の含浸が十分となりやすい。また、後述する積層基材１０の成形時における加熱工程において、第１樹脂と繊維状物質とが一体となって流動しやすい。その結果、積層基材１０を成形しやすい。
【００２１】
本実施形態の第１樹脂層１の総体積に対する繊維状物質の体積含有率は、３％以上４６％以下であることが好ましく、６％以上４１％以下であることがより好ましい。
【００２２】
（熱可塑性の第１樹脂）
本実施形態の第１樹脂層１において、熱可塑性の第１樹脂は、特に限定されず、例えばポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ガラス転移温度：１４５℃）、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリエステル樹脂などが挙げられる。
【００２３】
ポリアミド樹脂としては、例えばナイロン６（融点：２２０℃）、ナイロン６６（融点：２６０℃）、ナイロン１２（融点：１７５℃）、ナイロンＭＸＤ６（融点：２３７℃）などが挙げられる。
【００２４】
ポリオレフィン樹脂としては、例えば低密度ポリエチレン（融点：９５〜１３０℃）、高密度ポリエチレン（融点：１２０〜１４０℃）、ポリプロピレン（融点：１６５℃）などが挙げられる。
【００２５】
変性ポリオレフィン樹脂は、例えば、マレイン酸などの酸によりポリオレフィン樹脂を変性した樹脂である。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えば変性ポリプロピレン樹脂（融点：１６０〜１６５℃）などが挙げられる。
【００２６】
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、ポリブチレンテレフタレートなどが挙げられる。
【００２７】
上述した熱可塑性を有する樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。２種以上の熱可塑性を有する樹脂を使用する場合、ポリマーアロイとして使用してもよい。ポリマーアロイとしては、例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエンおよびスチレンの共重合体）、アクリロニトリルとスチレンとの共重合体、ナイロン６とナイロン６６との共重合体などが挙げられる。
【００２８】
熱可塑性の第１樹脂としては、繊維状物質との接着性、繊維状物質への含浸のしやすさおよび熱可塑性の第１樹脂の原料コストの各々のバランスの点から、ポリオレフィン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂およびポリカーボネート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。本実施形態の第１樹脂層１において、熱可塑性の第１樹脂は、繊維状の形態で用いられる。本実施形態の第１樹脂層１において、熱可塑性の第１樹脂としては、第１樹脂を紡糸して繊維状の形態としやすいことからポリプロピレンまたはポリアミドであることがより好ましい。
【００２９】
［第２樹脂層］
本発明の第１実施形態における第２樹脂層５は、炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂とを含む。
【００３０】
（炭素繊維）
本実施形態の第２樹脂層５に含まれる炭素繊維としては、特に限定されず、例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、ＰＩＴＣＨ系炭素繊維などが挙げられる。
上記炭素繊維は、ストランド引張強度が１．０ＧＰａ以上９．０ＧＰａ以下で、かつストランド引張弾性率が１５０ＧＰａ以上１０００ＧＰａ以下であることが好ましい。上記炭素繊維は、ストランド引張強度が１．５ＧＰａ以上９．０ＧＰａ以下で、かつストランド引張弾性率が２００ＧＰａ以上１０００ＧＰａ以下であることがより好ましい。
本明細書において、炭素繊維のストランド引張強度およびストランド引張弾性率は、ＪＩＳ  Ｒ７６０１（１９８６）に準じて測定される値を採用する。
【００３１】
本実施形態の第２樹脂層５の総質量に対する炭素繊維の質量含有率が１５％以上８０％以下であることが好ましい。
【００３２】
第２樹脂層５の総質量に対する炭素繊維の質量含有率が低すぎると、成形体の強度が不十分となる傾向がある。一方、第２樹脂層５の総質量に対する炭素繊維の質量含有率が高すぎると、相対的に第２樹脂層５に占める第２樹脂の含有量が少なすぎて、炭素繊維への第２樹脂の含浸が不十分となる傾向がある。その結果、成形体が得られにくい傾向がある。
【００３３】
本実施形態の積層基材１０では、第２樹脂層５の総質量に対する炭素繊維の質量含有率が１５％以上であると、強度に優れた成形体が得られやすい。一方、第２樹脂層５の総質量（総体積）に対する炭素繊維の質量含有率が８０％以下であると、相対的に第２樹脂層５に占める第２樹脂の含有量が十分多くなり、炭素繊維への第２樹脂の含浸が十分となりやすい。その結果、成形体が得られやすい。
【００３４】
本実施形態の第２樹脂層５の総体積に対する炭素繊維の体積含有率が８％以上４９％以下であることが好ましい。
【００３５】
（熱可塑性の第２樹脂）
本実施形態の第２樹脂層に含まれる熱可塑性の第２樹脂として、上述の第１樹脂層１を構成する熱可塑性の第１樹脂として例示する樹脂を使用することができる。
【００３６】
なお、本実施形態の第２樹脂層５を構成する熱可塑性の第２樹脂は、第１樹脂層１を構成する熱可塑性の第１樹脂と、同一でも異なっていてもよい。本実施形態の第２樹脂層５は、第１樹脂層１との密着性の観点から、第１樹脂と同一の樹脂を第２樹脂として含むことが好ましい。熱可塑性の第１樹脂および第２樹脂は、いずれもポリプロピレンまたはポリアミドであることが好ましい。
【００３７】
［積層基材］
本実施形態の第１樹脂層１の厚さｘは、例えば０．５ｍｍ以上７．０ｍｍ以下であり、１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることがより好ましい。本実施形態の第１樹脂層１の厚さが低すぎると蓄熱量が不十分となる傾向がある。一方、本実施形態の第１樹脂層１の厚さが高すぎると後述する積層基材１０の成形時における加熱工程において、積層基材１０の厚さ方向の中央付近まで加熱されにくく、積層基材１０を成形しにくい傾向がある。
【００３８】
本実施形態の第２樹脂層５の厚さｙは、例えば０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。本実施形態の第２樹脂層５の厚さが低すぎると成形体の強度が不十分となる傾向がある。一方、本実施形態の第２樹脂層５の厚さが高すぎると、後述する積層基材１０の成形時における加熱工程において、第２樹脂層５の放熱が大きくなりやすい。その結果、成形前に第２樹脂層５の温度が融点未満となりやすく、成形体が得られにくい傾向がある。
【００３９】
本実施形態の積層基材１０において、第１樹脂層１の厚さｘと第２樹脂層５の厚さｙとの比ｘ：ｙが、１：０．０５〜１：１．５であることが好ましい。なお、厚さの比ｘ：ｙは、境界値も含むものとする。
【００４０】
このような構成を有する本実施形態の積層基材１０は、下記定義によるΔＴが５０℃以下である。
ΔＴ（℃）＝初期温度Ｔ０（℃）−終了温度Ｔ（℃）
（初期温度Ｔ０＝第２樹脂の融点Ｔｐ２＋５５
終了温度Ｔ：初期温度Ｔ０の積層基材１０を２５℃の雰囲気中に２０秒間放置した後の、積層基材１０の表面温度）
【００４１】
本実施形態の積層基材１０において、上記ΔＴは４５℃以下であることが好ましい。
【００４２】
上記ΔＴが５０℃以下であることにより、本実施形態の積層基材１０は、後述する成形体の製造方法において、加圧成形時に熱可塑性の第１樹脂または第２樹脂の融点以上の温度を維持することができる。その結果、加圧成形時に炭素繊維への熱可塑性の第１樹脂または第２樹脂の含浸が十分に行われ、成形体を得ることができる。また、前記融点Ｔｐ２および後述する融点Ｔｐ１は以下の測定方法で特定できる。
（融点測定方法）
前記融点Ｔｐ１および融点Ｔｐ２は、ＤＳＣ法により示差走査熱量計（パーキンエルマージャパン製  Ｄｉａｍｏｎｄ  ＤＳＣ３号機）を用い、−４０℃の温度で装置が安定するまで保持した後、加熱速度毎分１０℃で３００℃まで加熱する。この温度に１０分間保った後、冷却速度毎分１０℃で−４０℃まで降温し、再び加熱速度毎分１０℃で３００℃まで昇温測定した際の吸熱ピークのトップを融点とした。また、１回目の昇温時において３００℃以内において明瞭な吸熱ピークが現れない場合は、吸熱ピーク以上まで昇温を行い、再昇温で吸熱ピーク＋３０℃の設定まで昇温して測定した吸熱ピークのトップを融点とする。また、吸熱ピークが２つ以上現れる場合は、最も大きな吸熱ピークのピークトップを融点とする。
【００４３】
第１実施形態の積層基材１０によれば、炭素繊維に熱可塑性樹脂が十分含浸された成形体を得る製造方法に好適に用いることができる。本実施形態の積層基材１０は、繊維状物質と熱可塑性の第１樹脂とを含む第１樹脂層１の片面に炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂とを含む第２樹脂層５を有する。そのため、上記繊維状物質がガラス繊維の場合、従来のガラス繊維と熱可塑性樹脂とからなる樹脂層に比べて、第１実施形態の積層基材１０は剛性が高い。
【００４４】
＜積層基材の製造方法＞
以下、上述した積層基材１０の製造方法の一例について説明する。上述した積層基材１０は、後述する方法により第１樹脂基材２１および第２樹脂基材２５をそれぞれ作製し、第１樹脂基材２１と第２樹脂基材２５とを積層させることにより得ることができる。
【００４５】
［第１樹脂基材の作製］
まず、ガラス繊維層（Ａ）をニードルパンチ処理し、ガラス繊維マット（Ｄ）を得る。上記ガラス繊維層（Ａ）は、連続スワール状ガラス繊維ストランドとチョップドガラス繊維ストランドとの少なくとも一方で構成されている。ガラス繊維のガラス組成については特に限定されないが、無アルカリガラス、低アルカリガラス、含アルカリガラスのいずれでもよく、従来からのガラス繊維として使用されている各種の組成のものを使用することができる。
【００４６】
一方、熱可塑性の第１樹脂を押出機にてシート状に形成し、第１樹脂からなる樹脂シート（Ｃ）を得る。
【００４７】
続いて、最外層が樹脂シート（Ｃ）となるように、２枚の樹脂シート（Ｃ）を上下に配置し、それぞれの樹脂シート（Ｃ）の内側にガラス繊維マット（Ｄ）を配置し、２枚のガラス繊維マット（Ｄ）間に第１樹脂を溶融押出しながら加熱加圧装置で加熱および加圧し、冷却固化させることでプレート状の第１樹脂基材２１を作製する。
【００４８】
上述の加熱加圧装置は、連続式であってもよく、バッチ式であってもよい。バッチ式の場合、中央の第１樹脂層は樹脂シート（Ｃ）を使用し、バッチ式の加熱加圧装置で加熱および加圧し、冷却固化させることで第１樹脂基材２１を作製してもよい。
【００４９】
上述の方法で作製した第１樹脂基材２１よりも薄い第１樹脂基材２１を得るために、２枚の樹脂シート（Ｃ）の間に１枚の上記ガラス繊維マット（Ｄ）を配置し、加熱加圧装置で加熱および加熱した後、冷却固化してもよい。
【００５０】
薄膜化された第１樹脂基材２１を得る場合も、加熱加圧装置は、連続式であってもよく、バッチ式であってもよい。
【００５１】
繊維状物質の数平均繊維長は、１ｍｍ以上が好ましく、３ｍｍ以上がより好ましく、５ｍｍ以上がさらに好ましく、１０ｍｍ以上が特に好ましい。
【００５２】
一般に、成形体に含まれる繊維状物質が長いほど強度に優れた成形体が得られる。繊維状物質の数平均繊維長が１ｍｍ以上であると、強度が高い成形体が得られる。
【００５３】
繊維状物質の数平均繊維直径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。成形体に含まれる繊維状物質の数平均繊維直径が小さすぎると、成形体の耐衝撃性や高強度が得られにくい傾向がある。また、成形体に含まれる繊維状物質の数平均繊維直径が大きすぎても、繊維状物質の柔軟性が低くなることにより成形時に繊維状物質が折れてしまい、成形体の耐衝撃性や高強度が得られにくい傾向がある。繊維状物質の数平均繊維直径が１μｍ以上５０μｍ以下であると、耐衝撃性に優れた成形体が得られやすい。
【００５４】
図８は、加熱工程前の第１樹脂基材２１及び第２樹脂基材２５を示す断面図である。積層基材１０に含まれる第１樹脂層１の厚さは、積層前の第１樹脂基材２１の厚さと比べて小さくなることがある。この原因としては、第２樹脂基材２５における炭素繊維の体積含有率が、第１樹脂基材２１における繊維状物質の体積含有率に対して大きい場合、第２樹脂基材２５に第１樹脂基材２１の第１樹脂が入り込む傾向があることが考えられる。また、第１樹脂基材２１に含まれる第１樹脂および繊維状物質は、第２樹脂基材２５に含まれる第２樹脂および炭素繊維に比べて流動性が高い。そのため、成形時に第１樹脂基材２１が加圧されることにより、積層基材１０の外周縁部へ流動することが原因であると考えられる。積層基材１０のみを成形材料とする成形体の場合、製品となる成形体の厚さや、熱可塑性の第１樹脂の流動性を考慮して第１樹脂基材２１の坪量を設定することが好ましい。なお、坪量とは、材料比重に厚さを掛けて求められる値である。
【００５５】
本実施形態の第１樹脂基材２１の坪量は、９００ｇ／ｍ２以上９０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１４００ｇ／ｍ２以上６０００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００５６】
［第２樹脂基材の作製］
本発明の第１実施形態において、第２樹脂基材２５は、例えば炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂からなる繊維とで構成される混抄マットである。第２樹脂基材２５は、後述の「積層基材の製造方法」に用いられる。
【００５７】
炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂からなる繊維とで構成される混抄マットの製造方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。まず、綿状または捲縮をかけた状態の熱可塑性の第２樹脂からなる繊維と、炭素繊維とを目的に応じた長さにそれぞれ切断し、第２樹脂からなる繊維に炭素繊維を混ぜた状態で、カード機に投入して解繊混合し、ウェブを得る。次に、クロスレイヤーでウェブを５〜２０層重ね、ニードルパンチ処理で第２樹脂からなる繊維と炭素繊維とを交絡させることで混抄マットを得る。
【００５８】
なお、カード機に第２樹脂からなる繊維と炭素繊維とを投入する前に解繊機で第２樹脂からなる繊維と炭素繊維とを解繊する解繊処理を施してもよい。
【００５９】
熱可塑性の第２樹脂からなる繊維の数平均繊維長は、３０ｍｍ以上が好ましい。熱可塑性の第２樹脂からなる繊維の数平均繊維長が３０ｍｍ以上であると、上述した解繊処理やニードルパンチ処理において均一な混抄マットが得られやすい。
熱可塑性の第２樹脂の数平均繊維直径は、２０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上７０μｍ以下がより好ましい。
【００６０】
炭素繊維の数平均繊維長は、短すぎると均質な混抄マットを得ることが困難となり、長すぎると賦形性に影響する。そのため、炭素繊維の数平均繊維長は、１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下がより好ましい。一般に、樹脂基材に含まれる炭素繊維が長いほど機械物性に優れた樹脂基材が得られる。しかしながら、炭素繊維が長すぎると、炭素繊維と第２樹脂とが流動しにくくなり、金型のキャビティーの形状に追従しにくくなる。その結果、複雑な３次元形状の成形体が得られにくい傾向がある。一方、炭素繊維の数平均繊維長が１５０ｍｍ以下であれば、炭素繊維と第２樹脂とが流動しやすくなり、リブやボスなどを有する成形体のような複雑な３次元形状の成形体を得ることが容易となる。また、炭素繊維の数平均繊維長が１０ｍｍ以上であれば、機械物性に優れた成形体を製造できる。
【００６１】
本実施形態の炭素繊維の数平均繊維直径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。本実施形態の炭素繊維の数平均繊維直径は、小さすぎると成形体の耐衝撃性や高強度が得られにくい傾向がある。また、成形体に含まれる炭素繊維の数平均繊維直径が大きすぎても、炭素繊維の柔軟性が低くなることにより成形時に繊維が折れてしまい、成形体の耐衝撃性や高強度が得られにくい傾向がある。炭素繊維の数平均繊維直径が１μｍ以上５０μｍ以下であると、耐衝撃性に優れた成形体が得られやすい。
【００６２】
積層基材１０に含まれる第２樹脂層５の厚さは、積層前の第２樹脂基材２５の厚さと比べて大きくなることがある。これは、第２樹脂基材２５に第１樹脂基材２１の第１樹脂が入り込むことなどが原因であると考えられる。この傾向は、第２樹脂基材２５における炭素繊維の体積含有率が、第１樹脂基材２１における繊維状物質の体積含有率に対して大きい場合に強くなる。
【００６３】
本実施形態の第２樹脂基材２５の坪量は、１５０ｇ／ｍ２以上６００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００６４】
［積層基材の製造方法］
本発明の第１実施形態の積層基材１０の製造方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。まず、第１樹脂基材２１の片面に第２樹脂基材２５を配置して加圧加熱可能なプレス機で加熱および加圧する。これにより、第２樹脂基材２５の第２樹脂を溶融させ、炭素繊維へ第２樹脂を含浸することができる。その後、積層体を冷却固化させ積層基材１０を得る。
【００６５】
＜成形体の製造方法＞
第１実施形態の成形体となる積層体としては、下記＜１＞〜＜４＞が挙げられる。図４は、下記＜２＞に示す積層体の層構成を示す断面図である。図５は、下記＜３＞に示す積層体の層構成を示す断面図である。図６は、下記＜４＞に示す積層体の層構成を示す断面図である。
【００６６】
＜１＞：積層基材１０のみからなる片面積層体１０１（図３参照）。
＜２＞：積層基材１０と、積層基材１０の第１樹脂層１側の面に上記繊維状物質と上記熱可塑性の第１樹脂とを含む第３樹脂層１５とが積層された片面積層体１０２。
＜３＞：一対の積層基材１０が第１樹脂層１同士を対向させて積層された両面積層体１０３。
＜４＞：第１樹脂層１同士を対向させた一対の積層基材１０と、一対の積層基材１０の間に配置された第３樹脂層１５とが積層された両面積層体１０４。
【００６７】
上記＜１＞および＜３＞の場合、片面積層体１０１および両面積層体１０３の厚さが積層基材１０の厚さに依存する。一方、上記＜２＞の場合、第３樹脂層１５は１または２以上積層されていてもよい。そのため、第３樹脂層１５の厚さまたは数を変更することにより、任意の厚さの片面積層体１０２が得られる。上記＜４＞の場合も＜２＞と同様に、第３樹脂層１５は１または２以上積層されていてもよい。そのため、第３樹脂層１５の厚さまたは数を変更することにより、任意の厚さの両面積層体１０４が得られる。
【００６８】
以下、第１実施形態の成形体の製造方法について説明する。第１実施形態の成形体の製造方法は、加熱工程と、成形工程と、を有する。
【００６９】
［加熱工程］
第１実施形態の加熱工程は以下のように行われる。
【００７０】
上記＜１＞の場合、積層基材１０を加熱する。
【００７１】
上記＜２＞の場合、積層基材１０および第３樹脂基材３５をそれぞれ加熱する。なお、積層基材１０と第３樹脂基材３５とを積層して片面積層体１０２を作製してから、片面積層体１０２を加熱してもよい。
【００７２】
図９は、加熱工程前の第１樹脂基材２１、第２樹脂基材２５及び第３樹脂基材３５を示す断面図である。上記＜１＞の場合と同様に、片面積層体１０２に含まれる第１樹脂層１の厚さは、積層前の第１樹脂基材２１の厚さと比べて小さくなることがある。この原因としては、第２樹脂基材２５における炭素繊維の体積含有率が、第１樹脂基材２１における繊維状物質の体積含有率に対して大きい場合、第２樹脂基材２５に第１樹脂基材２１の第１樹脂が入り込む傾向があることが考えられる。また、第１樹脂基材２１に含まれる第１樹脂および繊維状物質は、第２樹脂基材２５に含まれる第２樹脂および炭素繊維に比べて流動性が高い。そのため、成形時に第１樹脂基材２１が加圧されることにより、積層基材１０の外周縁部へ流動することが原因であると考えられる。
【００７３】
もう一つの原因として、第３樹脂基材３５が繊維状物質を含有する場合、第３樹脂基材３５における繊維状物質の体積含有率が、第１樹脂基材２１における繊維状物質の体積含有率に対して大きい場合、第３樹脂基材３５に第１樹脂基材２１の第１樹脂が入り込む傾向があることが考えられる。
【００７４】
片面積層体１０２に含まれる第２樹脂層５の厚さは、積層前の第２樹脂基材２５の厚さと比べて大きくなることがある。これは、第２樹脂基材２５に第１樹脂基材２１の第１樹脂や第３樹脂基材３５の第１樹脂が入り込むことなどが原因であると考えられる。この傾向は、第２樹脂基材２５における炭素繊維の体積含有率が、第１樹脂基材２１における繊維状物質の体積含有率及び第３樹脂基材３５が繊維状物質を含有する場合は第３樹脂基材３５における繊維状物質の体積含有率に対して大きい場合に強くなる。
【００７５】
上記＜３＞の場合、一対の積層基材１０をそれぞれ加熱する。なお、一対の積層基材１０を積層して両面積層体１０３を作製してから、両面積層体１０３を加熱してもよい。
【００７６】
上記＜４＞の場合、一対の積層基材１０および第３樹脂基材３５をそれぞれ加熱する。なお、一対の積層基材１０と第３樹脂基材３５とを積層して両面積層体１０４を作製してから、両面積層体１０４を加熱してもよい。
【００７７】
第１実施形態の加熱工程での加熱温度は、積層基材１０の第１樹脂層１（または第３樹脂基材３５）を構成する第１樹脂の融点Ｔｐ１と、第２樹脂層５を構成する第２樹脂の融点Ｔｐ２の高い方の温度以上とする。これにより、積層基材１０または第３樹脂基材３５がスプリングバックによって厚さ方向に膨らむことで、次の成形工程において各基材の厚さ方向に加圧成形が可能になる。
【００７８】
［成形工程］
第１実施形態の成形工程は、図１に示す金型５００を用いて以下のように行われる。
【００７９】
上記＜１＞の場合、図１に示す上型５０１と下型５０２との間に加熱した片面積層体１０１（積層基材１０）を配置し、上型５０１と下型５０２とで片面積層体１０１を挟んで加圧成形し、成形体を得る。上記＜１＞の場合、得られた成形体では、上記繊維状物質を含む層の片面に上記炭素繊維を含む層が配置されている。
【００８０】
上記＜２＞の場合、上型５０１と下型５０２との間に片面積層体１０２を配置し、上型５０１と下型５０２とで片面積層体１０２を挟んで加圧成形し、成形体を得る。上記＜２＞の場合、得られた成形体では、上記繊維状物質を含む層の片面に上記炭素繊維を含む層が配置されている。
【００８１】
上記＜３＞の場合、上型５０１と下型５０２との間に両面積層体１０３を配置し、上型５０１と下型５０２とで両面積層体１０３を挟んで加圧成形し、成形体を得る。上記＜３＞の場合、得られた成形体では、上記繊維状物質を含む層の両面に上記炭素繊維を含む層が配置されている。
【００８２】
上記＜４＞の場合、上型５０１と下型５０２との間に両面積層体１０４を配置し、上型５０１と下型５０２とで両面積層体１０４を挟んで加圧成形し、成形体を得る。上記＜４＞の場合、得られた成形体では、上記繊維状物質を含む層の両面に上記炭素繊維を含む層が配置されている。
【００８３】
上述したように、本実施形態の成形体の製造方法に用いられる金型５００は、２０℃以上１２０℃以下の温度に保持されている。本実施形態の成形工程において、本実施形態の積層基材１０は、金型５００の温度が２０℃以上１２０℃以下としても熱可塑性の第１樹脂または第２樹脂の融点以上の温度を維持することができる。その結果、加圧成形時に炭素繊維への熱可塑性の第１樹脂または第２樹脂の含浸が十分に行われ、成形体を得ることができる。
【００８４】
第１実施形態の成形体の製造方法では、得られた成形体を取り出す際に金型を冷却したり、成形体を取り出し後に金型を再度加熱したりする必要がない。つまり、本実施形態の積層基材は、恒温プレスを用いた成形体の製造に好適に用いることができる。そのため、第１実施形態の成形体の製造方法は、生産効率が高い。
【００８５】
また、上記＜１＞の片面積層体１０１または上記＜３＞の両面積層体１０３を用いる場合、成形体の厚さが積層基材１０の厚さに依存する。したがって、上記＜１＞または＜３＞の場合、本実施形態の成形体の製造方法は、品種の少ない成形体の大量生産に好適に適用できる。
【００８６】
一方、上記＜２＞または＜４＞の場合、第３樹脂基材３５の種類または数を変更することにより、任意の厚さの片面積層体１０２または両面積層体１０３を得ることができる。「第３樹脂基材３５の種類を変更する」とは、第３樹脂基材３５の幅、奥行きおよび厚さからなる群から選ばれる少なくとも一つを変更することをいう。これにより、任意の厚さの成形体を得ることができる。一方、上記＜２＞または＜４＞の場合、上記＜１＞または＜３＞と比べて、用いる成形材料の数が多くなって加熱工程の工数が多くなる。したがって、本実施形態の成形体の製造方法は、品種の多い成形体の少量生産に好適に適用できる。
【００８７】
第１実施形態の成形体の製造方法によれば、炭素繊維に熱可塑性樹脂が十分含浸された成形体を効率よく製造できる。
【００８８】
＜第２実施形態＞
＜積層基材＞
図７は、第２実施形態の積層基材の層構成を示す断面図である。図７に示すように、第２実施形態の積層基材２０は、第１樹脂層１と、第２樹脂層５のみからなる点で第１実施形態の積層基材１０と同様である。第１実施形態の積層基材１０と異なるのは、第２実施形態の積層基材２０が、第１樹脂層１と、第１樹脂層１の両面に第２樹脂層５とが積層されていることが挙げられる。
【００８９】
第２実施形態の積層基材２０によれば、炭素繊維に熱可塑性樹脂が十分含浸された成形体を得る製造方法に好適に用いることができる。本実施形態の積層基材２０は、繊維状物質と熱可塑性の第１樹脂とを含む第１樹脂層１の両面に炭素繊維と熱可塑性の第２樹脂とを含む第２樹脂層５を有する。そのため、第１実施形態の積層基材１０に比べて、第２実施形態の積層基材２０は剛性が高い。
【００９０】
＜成形体の製造方法＞
上述した積層基材２０を用いる成形体の製造方法について説明する。第２実施形態の成形体の製造方法は、加熱工程と、成形工程と、を有する点で第１実施形態の成形体の製造方法と共通している。
【００９１】
第２実施形態の加熱工程では、積層基材２０を加熱する。
【００９２】
第２実施形態の成形工程は、図１に示す金型５００を用いて以下のように行われる。
【００９３】
図１に示す上型５０１と下型５０２との間に加熱した積層基材２０を配置し、上型５０１と下型５０２とで片面積層体１０１を挟んで加圧成形し、成形体を得る。得られた成形体では、上記繊維状物質を含む層の片面に上記炭素繊維を含む層が配置されている。
【００９４】
第２実施形態の成形体の製造方法では、第１実施形態の成形体の製造方法と同様に、得られた成形体を取り出す際に金型を冷却したり、成形体を取り出し後に金型を再度加熱したりする必要がない。つまり、本実施形態の積層基材は、恒温プレスを用いた成形体の製造に好適に用いることができる。そのため、第２実施形態の成形体の製造方法は、生産効率が高い。
【００９５】
また、第２実施形態の成形体の製造方法では、成形体の厚さが積層基材２０の厚さに依存する。第２実施形態の成形体の製造方法によれば、第１実施形態の上記＜２＞〜＜４＞に示す積層体から成形体を製造する方法と比べて、用いる成形材料の数が少ないので、加熱工程の工数が少なくなる。また、成形工程で金型５００内に積層基材２０を配置する手間がかからない。したがって、第２実施形態の成形体の製造方法は、品種の少ない成形体の大量生産に好適に適用できる。
【実施例】
【００９６】
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９７】
＜成形体の弾性率＞
ＪＩＳ  Ｋ  ７０１７：１９９９「繊維強化プラスチック−曲げ特性の求め方」の記載の３点曲げ法（Ａ法）に準拠して、成形体の弾性率を測定した。成形体の弾性率の結果を表１に示す。
【００９８】
＜成形体の試験方法＞
（１）：積層基材または成形前の積層体を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切り出し、試験片とした。
（２）：得られた試験片を、試験片の第２樹脂層側の表面の初期温度Ｔ０が第２樹脂の融点Ｔｐ２℃を基点として［Ｔｐ２＋５５］℃に加熱した。
（３）：加熱後の試験片を２５℃の雰囲気中に放置し、放置直後から２０秒後の試験片の第２樹脂層５側の表面の終了温度Ｔを測定した。
（４）：初期温度Ｔ０から終了温度Ｔを引いた値を、低下温度ΔＴとした。
【００９９】
＜積層基材の製造＞
［製造例１］
（第１樹脂基材）
第１樹脂基材として、ガラス繊維からなるマットにポリプロピレン（融点Ｔｐ１：１６２℃）を含浸したＧＦマット／ＰＰ板（厚さ：３．８ｍｍ、Ｗｆ：４０％、Ｖｆ：１９．４％、連続繊維、数平均繊維直径：１５μｍ、使用したガラス繊維からなるマットの坪量：９００ｇ／ｍ２×２枚）を用いた。なお、第１樹脂基材の場合、Ｗｆは、第１樹脂基材の総質量に対するガラス繊維の質量含有率を表す。
【０１００】
（第２樹脂基材）
第２樹脂基材として、ＰＡＮ系炭素繊維（ＴＲＷ４０、三菱ケミカル社製）と、ポリプロピレン繊維（融点Ｔｐ２：１６５℃）とが混抄したＣＦ／ＰＰマット（Ｗｆ：７０％、炭素繊維の数平均繊維長：６０ｍｍ、炭素繊維の数平均繊維直径：７μｍ、ポリプロピレン繊維の数平均繊維長：６０ｍｍ、ポリプロピレン繊維の数平均繊維直径：５０μｍ、坪量：２５０ｇ／ｍ２）を用いた。なお、第２樹脂基材の場合、Ｗｆは、第２樹脂基材の総質量に対する炭素繊維の質量含有率を表す。
【０１０１】
（片面積層板）
第１樹脂基材の片面に第２樹脂基材を重ねて配置し、得られた積層体を温度２００℃の熱盤内で５ＭＰａにて５分間加圧し、片面積層板（１）（積層基材）を得た。
【０１０２】
［製造例２］
第１樹脂基材の両面に第２樹脂基材を重ねて配置したこと以外は、製造例１と同様にして行い、両面積層板（積層基材）を得た。
【０１０３】
［製造例３］
（第１樹脂基材）
第１樹脂基材として、ガラス繊維からなるマットにナイロン６（融点Ｔｐ１：２１５℃）を含浸したＧＦマット／ＰＡ６板（厚さ：３．８ｍｍ、Ｗｆ：３５％、Ｖｆ：１９．６％、連続繊維、数平均繊維直径：１５μｍ、使用したガラス繊維からなるマットの坪量：９００ｇ／ｍ２×２枚）を用いた。なお、第１樹脂基材の場合、Ｗｆは、第１樹脂基材の総質量に対するガラス繊維の質量含有率を表す。
【０１０４】
（第２樹脂基材）
第２樹脂基材として、ＰＡＮ系炭素繊維（ＴＲＷ４０、三菱ケミカル社製）と、ナイロン６繊維（融点Ｔｐ２：２１５℃）とが混抄したＣＦ／ＰＡ６マット（Ｗｆ：６５％、炭素繊維の数平均繊維長：６０ｍｍ、炭素繊維の数平均繊維直径：７μｍ、ナイロン６繊維の数平均繊維長：６０ｍｍ、ナイロン６繊維の数平均繊維直径：５０μｍ、坪量：２５０ｇ／ｍ２）を用いた。なお、第２樹脂基材の場合、Ｗｆは、第２樹脂基材の総質量に対する炭素繊維の質量含有率を表す。
【０１０５】
（片面積層板）
第１樹脂基材の片面に第２樹脂基材を重ねて配置し、得られた積層体を温度２６０℃の熱盤内で５ＭＰａにて５分間加圧し、片面積層板（２）（積層基材）を得た。
【０１０６】
＜成形体の製造＞
［実施例１］
製造例１の片面積層板（１）を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断した。これとは別に、第１樹脂基材と同様の材料を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断し、第３樹脂基材とした。切断した片面積層板（１）と、第３樹脂基材とを、２２０℃（すなわち、［Ｔｐ２＋５５］℃）に加熱された熱風オーブン内に１５分間放置し加熱した。
【０１０７】
次に、図１に示すような８０℃に加熱された金型内に、切断した２枚の片面積層板（１）を第１樹脂基材同士が対向するように配置し、２枚の片面積層板（１）の間に第３樹脂基材を配置し、得られた積層体を５ＭＰａで３分間加圧して、成形体を得た。
【０１０８】
［実施例２］
製造例１の片面積層板（１）と、第３樹脂基材の代わりに、製造例２の両面積層板を用いたこと以外は実施例１と同様にして成形体を得た。
【０１０９】
［実施例３］
製造例３の片面積層板（２）を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断した。これとは別に、第１樹脂基材と同様の材料を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断し、第３樹脂基材とした。切断した片面積層板（２）と、第３樹脂基材とを、２７０℃（すなわち、［Ｔｐ２＋５５］℃）に加熱された熱風オーブン内に１５分間放置し加熱した。
【０１１０】
次に、図１に示すような１００℃に加熱された金型内に、切断した２枚の片面積層板（２）を第１樹脂基材同士が対向するように配置し、２枚の片面積層板（２）の間に第３樹脂基材を配置し、得られた積層体を５ＭＰａで３．５分間加圧して、成形体を得た。
【０１１１】
［比較例１］
製造例１で作製した第１樹脂基材１枚を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断した。切断した第１樹脂基材１枚を２２０℃に加熱された熱風オーブン内に１５分間放置し加熱した。これとは別に、製造例１で作製した第２樹脂基材２枚を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断した。切断した第２樹脂基材２枚を２２０℃に加熱された熱風オーブン内に３分間放置し加熱した。
【０１１２】
次に、図１に示すような８０℃に加熱された金型内に、２枚の第２樹脂基材の間に第１樹脂基材を配置し、得られた積層体を５ＭＰａで３分間加圧して、成形体を得た。
【０１１３】
［比較例２］
製造例１の第１樹脂基材のみを加熱し、製造例１の第２樹脂基材を加熱しなかった。また、１６０℃に加熱された金型を用いて得られた積層体を１５分間加圧した。上記以外は比較例１と同様にして成形体を得た。
【０１１４】
［比較例３］
製造例１の第１樹脂基材のみを加熱し、製造例１の第２樹脂基材を加熱しなかったこと以外は実施例１と同様にして成形体を得た。
【０１１５】
［比較例４］
製造例１で作製した第１樹脂基材１枚を２２０℃に加熱された熱風オーブン内に１５分間放置し加熱した。これとは別に、製造例１で作製した第２樹脂基材２枚を２２０℃に加熱された熱風オーブン内に３分間放置し加熱した。次に、熱風オーブン内で２枚の第２樹脂基材の間に第１樹脂基材を配置し、これらを８０℃に加熱された金型内に配置した。上記以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。
【０１１６】
実施例１〜３および比較例１〜４の成形体の生産効率、外観、弾性率を総合的に評価した結果を表２に示す。
【０１１７】
成形体の生産効率の評価は以下の基準で行った。成形体の製造に用いる金型温度が８０℃または１００℃の場合、得られた成形体を取り出す際に金型を冷却したり、成形体を取り出し後に金型を再度加熱したりする必要がない。そのため、金型温度が８０℃または１００℃の場合、生産効率の評価を「○」とした。一方、成形体の製造に用いる金型温度が１６０℃の場合、得られた成形体を取り出す際に金型を冷却したり、成形体を取り出し後に金型を再度加熱したりする必要がある。そのため、金型温度が１６０℃の場合、生産効率の評価を「×」とした。
【０１１８】
成形体の外観評価は以下の基準で行った。成形体表面に毛羽立ちやべとつきなどの外観不良が確認される場合、成形体の外観評価を「×」とした。一方、これらの外観不良が確認されない場合、成形体の外観評価を「○」とした。
【０１１９】
成形体の評価は以下の基準で行った。
○…外観が「○」、かつ成形体の弾性率が１０ＧＰａ以上
×…上記以外
【０１２０】
総合評価は以下の基準で行った。
○…生産効率および成形体の評価が「○」
×…生産効率と成形体の評価との少なくとも一方が「×」
【０１２１】
【表１】
2019151109.tif 000003
【０１２２】
【表２】
2019151109.tif 000004
【０１２３】
表２に示すように、本発明を適用した実施例１〜３では、成形体表面に毛羽立ちやべとつきなどの外観不良が確認されなかった。このことから、実施例１〜３の成形体では、炭素繊維に熱可塑性樹脂が十分含浸されたと考えられる。また、実施例１〜３では、成形体の生産効率が高いと考えられる。したがって、実施例１〜３によれば、炭素繊維に熱可塑性樹脂が十分含浸された成形体を効率よく製造できることが示された。
【０１２４】
一方、本発明を適用しなかった比較例１、比較例３および比較例４では、第２樹脂基材の加熱の有無によらず、成形体表面に毛羽立ちやべとつきなどの外観不良が確認された。このことから、比較例１、比較例３および比較例４の成形体では、炭素繊維への熱可塑性樹脂の含浸が不十分であると考えられる。一方、比較例２では、成形体の生産効率が低いと考えられる。
【０１２５】
以上のことから、本発明が有用であることが示された。
【符号の説明】
【０１２６】
１…第１樹脂層、５…第２樹脂層、１０，２０…積層基材（恒温プレス用積層基材）、１５…第３樹脂層、２１…第１樹脂基材、２５…第２樹脂基材、３５…第３樹脂基材、１００…積層体、２００…成形体、５００…金型
【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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