(57)【要約】  炭素繊維強化プラスチックに関し、成形性と力学特性バランス及び耐衝撃性に優れ、しかも安価な炭素繊維強化プラスチック積層体を提供する。３層以上の積層体であって、２層の繊維強化樹脂シートの間に下記（Ｂ）層を有する積層体である。（Ｂ）層：下記の高速打抜き試験によって得られるＳ−Ｓカーブ波形において、試験力（ｋＮ）のピーク値から８５％減衰した時の変位が２２ｍｍ以上である樹脂シート。（高速打抜き試験）衝撃試験機を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。厚み２ｍｍのシートから１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。
2016159365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上の積層体であって、２層の繊維強化樹脂シートの間に下記（Ｂ）層を有する積層体。
（Ｂ）層：下記の高速打抜き試験によって得られるＳ−Ｓカーブ波形において、試験力（ｋＮ）のピーク値から８５％減衰した時の変位が２２ｍｍ以上である樹脂シート。
（高速打抜き試験）
衝撃試験機を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。厚み２ｍｍのシートから１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂シートが、一方向に配向した強化繊維とマトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が疑似等方となるよう積層されているか、または、１つのプリプレグに含まれる強化繊維の方向を０度であるとしたとき、そのプリプレグと隣り合うプリプレグの強化繊維の方向が９０度であるようにプリプレグが交互に積層されている、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂シートの厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下である、請求項１または２に記載の積層体。
【請求項４】
前記（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂が、下記＜１＞から＜３＞のいずれかである、請求項１から３のいずれかに記載の積層体。
＜１＞ポリアミド系樹脂に密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ3の熱可塑性エラストマーよりなる樹脂を添加した樹脂混合物。
＜２＞ポリプロピレン系樹脂に密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ3の熱可塑性エラストマーよりなる樹脂を添加した樹脂混合物。
＜３＞３００℃、荷重１．２ｋｇで測定したメルトボリュームレイト（ＭＶＲ）が9cm3/１０min以下のポリカーボネート樹脂。
【請求項５】
前記（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂が、ポリアミド系樹脂とα−オレフィン重合体とを含み、ポリアミド系樹脂１００重量部に対し、α−オレフィン重合体は、０〜５０重量部配合されている、請求項１から３のいずれかに記載の積層体。
【請求項６】
前記層（Ｂ）の樹脂シートを構成する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂とエラストマーとを含み、ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し、エラストマーは、０〜６０重量部配合されていることを特徴とし、エラストマーは、密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ3のエチレン／α−オレフィン共重合体である、請求項１から３のいずれかに記載の積層体。
【請求項７】
前記繊維強化樹脂シートが、一方向に配向した強化繊維とマトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、炭素繊維を横切る方向に炭素繊維を切断する深さの切込を有し、前記切込が直線状であって、切込の方向と炭素繊維の方向のなす角度が３０°以上６０°以下であり、プリプレグ１ｍ2あたりの切込長の総和が２０ｍ以上、２５０ｍ以下であるプリプレグを含む、請求項１から６のいずれかに記載の積層体。
【請求項８】
前記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項７に記載の積層体。
【請求項９】
前記繊維強化樹脂シート中の強化繊維の体積含有率が２０％以上６０％以下である、請求項１から８のいずれかに記載の積層体。
【請求項１０】
繊維強化樹脂シートの樹脂マトリクスを構成する樹脂と、（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂とが同一である、請求項１から９のいずれかに記載の積層体。
【請求項１１】
前記積層体における層間のＴ字剥離強度が１２Ｎ／１５ｍｍ以上である、請求項１から１０のいずれかに記載の積層体。
【請求項１２】
前記繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維が炭素繊維である、請求項１から１１のいずれかに記載の積層体。
【請求項１３】
前記繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維の平均単繊維度が、０．５ｄｔｅｘ以上２．４ｄｔｅｘ以下の炭素繊維である、請求項１から１２のいずれかに記載の積層体。
【請求項１４】
前記繊維強化樹脂シートの強化繊維に用いられる繊維束のフィラメント数が、３，０００本以上１００，０００本以下である、請求項１から１３のいずれかに記載の積層体。
【請求項１５】
厚みが２ｍｍ以上、弾性率が２０ＧＰａ以上であって、前記積層体の下記高速打抜き試験により算出される衝撃吸収エネルギーを当該積層体の厚みで除した値が６．０Ｊ／ｍｍ以上である、請求項１から１４のいずれかに記載の積層体。
（高速打抜き試験）
衝撃試験機を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。この試験で得られたＳ−Ｓカーブの面積から試験片の衝撃吸収エネルギーを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化プラスチックに関し、耐衝撃性と成形性のバランスに優れ、しかも安価な繊維強化プラスチック積層体に関する。さらに詳しくは、スタンピング成形時の複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能であり、構造部材として力学特性及び衝撃強度を保持し、例えば航空機部材、自動車部材、スポーツ用具等に好適に用いられる繊維強化プラスチック積層体に関する。
本願は、２０１５年４月２日に、日本に出願された特願２０１５−７５５２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる炭素繊維強化熱可塑性プラスチックは、比強度、および比剛性に優れているため、電気・電子用途、土木・建築用途、自動車用途、および航空機用途等に広く用いられている。繊維強化熱可塑性プラスチックの成形方法としては、プリプレグと称される連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸せしめた中間基材を積層し、プレス等で加熱加圧することにより目的の形状に賦形するスタンピング成形が最も一般的に行われている。これにより得られた繊維強化プラスチックは、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り、力学物性のばらつきも小さい。しかしながら、炭素繊維による補強は、複合材料の強度や剛性の向上には有効なものの、耐衝撃性の向上については高価が小さく、高価な炭素繊維の配合量を増やす必要があるため、経済性についても課題がある。【０００３】
この問題を解決するために、安価な樹脂両面（コア）に繊維強化複合材（スキン）を積層したサンドイッチ積層構造体が記載されている（例えば、特許文献１）。力学特性を確保しつつ軽量性を高めることが出来るものの、耐衝撃性は低い。【０００４】
また近年では、熱可塑性樹脂と有機長繊維による複合化の検討も、数多く行われている。例えば特許文献２では、押出し機から排出した溶融状態の熱可塑性樹脂に引き揃えた長繊維状の有機繊維をローラーで押し込みながら複合化する提案がなされている。しかしながら、強度や弾性率が低く、耐衝撃性に関しても、十分ではなかった。又、ゴムや熱可塑性エラストマーを有機繊維で補強した複合材料は、マトリックスであるゴムや熱可塑性エラストマーが柔軟であるため、強度や弾性率に課題がある。【０００５】
また、熱可塑性樹脂と天然繊維による複合化による耐衝撃性の向上検討も行われている（例えば特許文献３）。耐衝撃性は向上しているが、天然繊維は、一般的に強度や弾性率が低く、生産性が低く高価であるため、経済性についても課題がある。
上述のような材料の欠点を埋めるべく、コア層は、有機繊維と熱可塑性樹脂からなる衝撃吸収材からなり、スキン層に、炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる高剛性を含むサンドイッチ構造が提案されている（特許文献４）。高価な強化繊維の配合量が低減出来るため、経済性は良好であるものの、耐衝撃性に関しては十分ではなかった。又、スキン層が、構成する炭素繊維への樹脂の含浸が不十分であるため、力学的物性のバラツキが大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０２８１０７
【特許文献２】特開２００２−１４４３９５号公報
【特許文献３】特開２００９−５３０４６９号公報
【特許文献４】特開２０１２−２４０４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、構造材に適用可能な優れた力学特性及び耐衝撃性を有しながら、各種性能のばらつきが小さく、さらに賦形性に優れるので、短時間で成形可能でしかも安価な繊維強化プラスチック積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、両表面層に剛性の高い繊維強化樹脂シートと中間層に衝撃吸収性に優れる（Ｂ）層を重ねた積層体を用いることにより、力学特性、衝撃強度及び成形性のバランスに優れてしかも安価な炭素繊維強化プラスチック積層体が得られることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の［１］〜［１５］に存する。
［１］  ３層以上の積層体であって、２層の繊維強化樹脂シートの間に下記（Ｂ）層を有する積層体。
（Ｂ）層：下記の高速打抜き試験によって得られるＳ−Ｓカーブ波形において、試験力（ｋＮ）のピーク値から８５％減衰した時の変位が２１ｍｍ以上である樹脂シート。
（高速打抜き試験）
衝撃試験機を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。厚み２ｍｍのシートから１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。
［２］  前記繊維強化樹脂シートが、一方向に配向した強化繊維とマトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が疑似等方となるよう積層されているか、または、１つのプリプレグに含まれる強化繊維の方向を０度であるとしたとき、そのプリプレグと隣り合うプリプレグに含まれる強化繊維の方向が９０度であるようにプリプレグが交互に積層されている、上記［１］に記載の積層体。
［３］  前記繊維強化樹脂シートの厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３．０以下である、上記［１］または［２］に記載の積層体。
［４］  前記（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂が、下記＜１＞から＜３＞のいずれかである、上記［１］から［３］のいずれかに記載の積層体。
＜１＞ポリアミド系樹脂に密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ3の熱可塑性エラストマーよりなる樹脂を添加した樹脂混合物。
＜２＞ポリプロピレン系樹脂に密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ3の熱可塑性エラストマーよりなる樹脂を添加した樹脂混合物。
＜３＞３００℃、荷重１．２ｋｇで測定したメルトボリュームレイト（ＭＶＲ）の値が9cm3/１０min以下のポリカーボネート樹脂
［５］  前記（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂が、ポリアミド系樹脂とα−オレフィン重合体とを含み、ポリアミド系樹脂１００重量部に対し、α−オレフィン重合体は、０〜５０重量部配合されている、上記［１］から［３］のいずれかに記載の積層体。
［６］  前記層（Ｂ）の樹脂シートを構成する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂とエラストマーとを含み、ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し、エラストマーは、０〜８０重量部配合されていることを特徴とし、エラストマーは、密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ3のエチレン／α−オレフィン共重合体である、上記［１］から［３］のいずれかに記載の積層体。
［７］  前記繊維強化樹脂シートが、一方向に配向した強化繊維とマトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、炭素繊維を横切る方向に炭素繊維を切断する深さの切込を有し、前記切込が直線状であって、切込の方向と炭素繊維の方向のなす角度が３０°以上６０°以下であり、プリプレグ１ｍ2あたりの切込長の総和が２０ｍ以上、２５０ｍ以下であるプリプレグを含む、上記［１］から［６］のいずれかに記載の積層体。
［８］  前記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、上記［７］に記載の積層体。
［９］  前記繊維強化樹脂シート中の強化繊維の体積含有率が２０％以上６０％以下である、上記［１］から［８］のいずれかに記載の積層体。
［１０］  繊維強化樹脂シートの樹脂マトリクスを構成する樹脂と、（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂とが同一である、上記［１］から［９］のいずれかに記載の積層体。
［１１］  前記積層体における層間のＴ字剥離強度が１２Ｎ／１５ｍｍ以上である、上記［１］から［１０］のいずれかに記載の積層体。
［１２］  前記繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維が炭素繊維である、上記［１］から［１１］のいずれかに記載の積層体。
［１３］  前記繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維の平均単繊維度が、０．５ｄｔｅｘ以上２．４ｄｔｅｘ以下の炭素繊維である、上記［１］から［１２］のいずれかに記載の積層体。
［１４］  前記繊維強化樹脂シートの強化繊維に用いられる繊維束のフィラメント数が、３，０００本以上１００，０００本以下である、上記［１］から［１３］のいずれかに記載の積層体。
［１５］  厚みが２ｍｍ以上、弾性率が２０ＧＰａ以上であって、前記積層体の下記高速打抜き試験により算出される衝撃吸収エネルギーを当該積層体の厚みで除した値が６．０Ｊ／ｍｍ以上である、上記［１］から［１４］１４のいずれかに記載の積層体。
（高速打抜き試験）
衝撃試験機を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。この試験で得られたＳ−Ｓカーブの面積から試験片の衝撃吸収エネルギーを算出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、構造材に適用可能な優れた力学特性及び衝撃強度を有しながら、力学特性のばらつきが小さく、さらに賦形性に優れるので、短時間で成形可能でしかも安価な炭素繊維強化プラスチック積層体を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の一実施例における高速打抜き試験によって得られる試験力と変位のカーブ波形を示すグラフ図である。
【図２】図１のカーブ波形からの試験片の衝撃吸収エネルギーの算出を示すグラフ図である。
【図３】本願発明の一実施例におけるダブルベルト式加熱加圧機を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施態様に係る積層体は、３層以上の積層体であって、２層の繊維強化樹脂シートの間に下記（Ｂ）層を有することを特徴とする。
（Ｂ）層：下記の高速打抜き試験によって得られるＳ−Ｓカーブ波形において、試験力（ｋＮ）のピーク値から８５％減衰した時の変位が２２ｍｍ以上である樹脂シート。
（高速打抜き試験）
本発明の実施態様においては、高速打ち抜き試験は、島津製作所製のハイドロショットＨＩＴＳ−Ｐ１０型を用いて、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。厚み２ｍｍのシートから１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。前記のＳ−Ｓカーブ波形は、前記高速打ち抜き試験を行った際に、島津製作所製のハイドロショットＨＩＴＳ−Ｐ１０型によりアウトプットとして得られる。
【００１２】
（繊維強化樹脂シート）
本実施形態の積層体に用いることができる繊維強化樹脂シートには、一方向に引き揃えられて平面状に配列されたプリプレグからなるシートもしくは数平均繊維長が１２ｍｍ〜１００ｍｍの範囲にあるランダムシートを用いることが必要である。
繊維強化樹脂シートとしては、耐衝撃性の観点から、一方向に配向した強化繊維とマトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを用いることが好ましく、当該プリプレグを複数枚積層したものが好ましい。プリプレグの積層パターンとしては、流動性の観点から、各プリプレグ中の強化繊維の配向方向が３０°以上の角度で交差するように積層されている。
前記プリプレグに含まれる強化繊維は、機械的強度の観点から、２０〜６０体積％が好ましく、さらに好ましくは３０〜５０体積％である。前記プリプレグの厚さは、特に制限は無いが、賦形性と強度向上効果を兼ね備える観点から、５０〜３００μｍが好ましく、さらに好ましくは１００〜２００μｍである。また力学特性および衝撃強度の観点から、繊維強化樹脂シートの厚みは０．１ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましく、２層の繊維強化樹脂シートの総和は２．５ｍｍ以下が好ましい。
又、耐衝撃性と成形性のバランス観点から、数平均繊維長が１２ｍｍ〜１００ｍｍの範囲にある強化繊維がランダムに分散したシートが好ましい。
前記シートに含まれる強化繊維は、機械的強度の観点から、２０〜６０体積％が好ましく、さらに好ましくは３０〜５０体積％である。前記シートの厚さは、特に制限は無いが、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましく、２層の繊維強化樹脂シートの総和は２．５ｍｍ以下が好ましい。
【００１３】
（（繊維強化樹脂シートを構成する樹脂マトリックス））
本実施形態の繊維強化樹脂シートに用いことができる樹脂マトリックスとしては、熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂等が挙げられ、成形性の観点から、ビニルエステル系が好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸エステル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ、ＡＳＡ、もしくはＡＥＳ等のスチレン系樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、もしくはポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンエーテル系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；ポリスルフォン系樹脂；ポリアリレート系樹脂；ポリフェニレンスルフィド系樹脂；熱可塑性ポリウレタン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−４−メチルペンテン、エチレン／プロピレン共重合体、もしくはエチレン／ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン／無水マレイン酸共重合体、もしくはエチレン／アクリル酸共重合体等のα−オレフィンと各種単量体との共重合体類；ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、もしくは脂肪族グリコール／脂肪族ジカルボン酸共重合体等の脂肪族ポリエステル系樹脂；または、生分解性セルロース、ポリペプチド、ポリビニルアルコール、澱粉、カラギーナン、もしくはキチン・キトサン質等の生分解性樹脂が挙げられる。強度と加工性の観点から、結晶性樹脂が好ましく、さらに好ましくはポリアミド系樹脂である。さらに必要に応じて、種々の樹脂添加剤を配合する事ができる、樹脂添加剤としては、例えば着色剤、酸化防止剤、金属不活性剤、カーボンブラック、造核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐衝撃性改質剤、溶融張力向上剤、または難燃剤等が挙げられる。
【００１４】
（（繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維））  本実施形態の繊維強化樹脂シートのプリプレグに用いることができる強化繊維としては、強化繊維の種類は特に限定されず、無機繊維、有機繊維、金属繊維、また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、またはガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、またはポリエステルなどが挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、もしくは鉄等の繊維を挙げられ、または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、強化繊維の平均繊維直径は、１〜５０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがさらに好ましい。
前記炭素繊維には特に制限は無く、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、またはリグニン系など、何れの炭素繊維も使用することができる。特にＰＡＮを原料としたＰＡＮ系炭素繊維が、工業規模における生産性及び機械的特性に優れており好ましい。これらは市販品として入手できる。
【００１５】
強化繊維束としては、総繊度は好ましくは２００〜７０００テックスである。フィラメント数は、１，０００本以上が好ましく、より好ましくは３０００本以上である。好ましくは１００，０００本以下、より好ましくは６０，０００本以下である。すなわち、強化繊維束のフィラメント数の範囲は１０００〜１００，０００本が好ましく、３０００〜６０，０００本がより好ましい。そして、炭素繊維束としての強度は、１〜１０ＧＰａが好ましく、５〜８ＧＰａであることがさらに好ましい。また、弾性率は１００〜１，０００ＧＰａが好ましく、２００〜６００ＧＰａであることがさらに好ましい。なお、強化繊維束の強度および弾性率とは、ＩＳＯ１０６１８の方法で測定される強度と弾性率とを言う。
【００１６】
また、本実施形態における強化繊維の単繊維繊度は特に制限はないが、強度の観点から、０．５〜２．４ｄｔｅｘであることが好ましい。
本実施形態の積層体に用いることができプリプレグに用いことができる炭素繊維は、表面処理、特に電解処理されたものが好ましい。表面処理剤としては、例えば、エポキシ系サイジング剤、ウレタン系サイジング剤、ナイロン系サイジング剤、またはオレフィン系サイジング剤等が挙げられる。表面処理することによって、引張り強度、および曲げ強度が向上するという利点が得られる。
【００１７】
（（繊維強化樹脂シートに用いることができるプリプレグの製造方法））
（１）繊維強化樹脂シートに用いるプリプレグが、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状の熱可塑性プリプレグである場合
プリプレグの製造方法としては、一方向に引き揃えられた強化繊維に、不織布状、フィルム状、またはシート状などの熱可塑性樹脂を重ね、加熱加圧する事で含浸する方法が挙げられる。ここで、強化繊維が一方向に配向している、繊維方向が一方向である、または一方向に引き揃えられたとは、強化繊維の相互の方向のなす角度が１度以内、または好ましくは０．５度以内の間であってもよい。
【００１８】
熱可塑性プリプレグは、例えばフィルム状とした熱可塑性樹脂を二枚準備し、その二枚の間に強化繊維をシート状に並べた強化繊維シートを挟み込み、加熱及び加圧を行うことにより得ることができる。より具体的には、２枚の熱可塑性樹脂からなるフィルムを送り出す、２つのロールから二枚のフィルムを送り出すとともに、強化繊維シートのロールから供給される強化繊維シートを二枚のフィルムの間に挟み込ませた後に、加熱及び加圧する。加熱及び加圧する手段としては、公知のものを用いることができ、二個以上の熱ロールを利用したり、予熱装置と熱ロールの対を複数使用したりするなどの多段階の工程を要するものであってもよい。ここで、フィルムを構成する熱可塑性樹脂は一種類ある必要はなく、別の種類の熱可塑性樹脂からなるフィルムを、上記のような装置を用いてさらに積層させてもよい。
上記加熱温度は、熱可塑性樹脂の種類にもよるが、通常、１００〜４００℃であることが好ましい。一方、加圧時の圧力は、通常０．１〜１０ＭＰａであることが好ましい。この範囲であれば、プリプレグに含まれる強化繊維の間に、熱可塑性樹脂を含浸させることができるので好ましい。また、本実施形態の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。
【００１９】
本実施形態に用いられる繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維と熱可塑性樹脂組成物を含むプリプレグは、炭素繊維（強化プラスチック積層体の成形性と力学特性のバランスを向上させる目的で、強化繊維を横切る方向に強化繊維を切断する深さの切込加工を施しても良い。炭素繊維強化プラスチック積層体の成形性、と力学特性のバランスが良いという点で、切込の方向と強化繊維の方向のなす角度θは、好ましくは６０度以下、更に好ましくは３０度以上、６０度以下であり、かつ、プリプレグ１ｍ2あたりの切込長さの総和１ａが２０ｍ以上が好ましく、２５０ｍ以下が好ましく、１５０ｍ以下がより好ましく、更に好ましくは１００ｍ以下である。
【００２０】
前記切込の形状は直線状である必要はない。曲線を用いることで、同一切込角度と同一繊維長でありながら、１ｍ2あたりの切込長の総和１ａを大きくすることが出来る。この場合、高い力学特性を維持しつつ成形性の向上が期待出来る。
【００２１】
本実施形態の積層基材に含まれるプリプレグは、切断された強化繊維の長さ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。
【００２２】
本実施形態で用いることができるプリプレグは、レーザーマーカー、またはカッティングプロッタや抜型等を利用して切込を入れることにより得ることができるが、前記切込がレーザーマーカーを用いて施されたものであると、曲線やジグザグ線など複雑な切込を高速に加工できるという効果があるので好ましく、また、前記切込がカッティングプロッタを用いて施されたものであると、２ｍ以上の大判のプリプレグ層を加工できるという効果があるので好ましい。さらに、前記切込が抜型を用いて施されたものであると、高速に加工が可能であるという効果があるので好ましい。
【００２３】
（（繊維強化樹脂シートを構成するプリプレグが一方向に配向した強化繊維とマトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグである場合の、繊維強化樹脂シート中のプリプレグの積層パターン））
本実施形態の繊維強化樹脂シートに用いられる強化繊維とマトリクス樹脂を含むプリプレグ積層体は、複数のプリプレグを強化繊維の方向が疑似等方となるように積層されていることが、積層体の異方性を小さくする点で好ましい。
【００２４】
また、本実施形態の（Ａ）層に用いられる炭素繊維と熱可塑性樹脂組成物を含むプリプレグ積層体は、１つのプリプレグに含まれる強化繊維の方向を０度であるとしたとき、そのプリプレグと隣り合うプリプレグの強化繊維の方向が９０度であるように交互に積層されていることが積層体の異方性を小さくし、衝撃吸収エネルギーが向上する点で好ましい。ここで、１つのプリプレグの強化繊維の方向を０度であるとしたとき、隣り合うプリプレグの炭素繊維の方向が９０度であるとは、実質的に９０度であることを指し、プリプレグ内に含まれる強化繊維の相互の角度が±１度、好ましくは±０．５度程度であってもよく、及び、１つのプリプレグ及び隣り合うプリプレグの強化繊維の相互の角度が９０±１度、好ましくは９０±０．５度程度であってもよい。
【００２５】
（繊維強化シートがランダム材の場合）
本実施形態の繊維強化樹脂シートに用いられる強化繊維がランダムに分散されたシートの場合、力学特性と成形性の観点から、数平均繊維長が１２〜１００ｍｍの範囲にあるのが好ましい。
【００２６】
（（Ｂ）層）
本実施形態で（Ｂ）層として用いることができる樹脂シートは、下記の高速打抜き試験によって得られる試験力（ｋＮ）と変位（ｍｍ）カーブ波形において、試験力のピーク値から８５％減衰した時の変位が２１ｍｍ以上である樹脂シートである。当該変位が小さすぎると耐衝撃性が低くなり、好ましくは２２ｍｍ以上である。また、当該変位の上限は特に無いが、剛性の観点から、通常は３０ｍｍ以下である。
【００２７】
（高速打抜き試験）
衝撃試験機として島津製作所製のハイドロショットＨＩＴＳ−Ｐ１０型を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。厚み２ｍｍのシートから１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。
上記の高速打抜き試験によって得られる試験力（kN）と変位（ｍｍ）のカーブ波形（図１）において、試験力のピーク値１から試験力が８５％減衰したピーク値の変位を算出した。
【００２８】
本実施形態に用いられる（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂としては、例えば、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸エステル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ、ＡＳＡ、もしくはＡＥＳ等のスチレン系樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、もしくはポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンエーテル系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；ポリスルフォン系樹脂；ポリアリレート系樹脂；ポリフェニレンスルフィド系樹脂；熱可塑性ポリウレタン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−４−メチルペンテン、エチレン／プロピレン共重合体、もしくはエチレン／ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン／無水マレイン酸共重合体、もしくはエチレン／アクリル酸共重合体等のα−オレフィンと各種単量体との共重合体類；ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、もしくは脂肪族グリコール／脂肪族ジカルボン酸共重合体等の脂肪族ポリエステル系樹脂；または、生分解性セルロース、ポリペプチド、ポリビニルアルコール、澱粉、カラギーナン、もしくはキチン・キトサン質等の生分解性樹脂が挙げられるが、その中でも、衝撃吸収性及び加工後の表面外観に優れている点より、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、ＡＢＳ樹脂及びこれらの重合体の構成単位の２種類以上からなる共重合体もしくはさらにエラストマー成分を配合されてなる群から選ばれる樹脂が好ましい。（Ｂ）層の樹脂シートを構成する樹脂として、これらの樹脂を２種以上混合した、樹脂混合物が含まれていることも好ましい。
【００２９】
本実施形態に用いられる（Ｂ）層を構成する熱可塑性樹脂に配合されるエラストマー成分としては、例えば、エチレン−アクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリロニトリル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体エラストマー、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体エラストマー、エチレン−ブテン共重合体エラストマー、エチレン−ヘキセン共重合体エラストマー、エチレン−オクテン共重合体エラストマー、プロピレン−エチレン共重合体エラストマーもしくはプラストマー、天然ゴム、ジエン系ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、多糖類、または天然樹脂などの各種樹脂などが挙げられるが、衝撃吸収性の観点から、密度０．８６〜０．９２ｇ／ｃｍ３の範囲にあるエラストマー成分が好ましい。特に、熱可塑性エラストマー成分を用いることが好ましい。エラストマー成分を該プロピレン系熱可塑性組成物１００重量部に対して、１〜８０重量部程度任意に配合されることが、衝撃吸収性と剛性のバランスの観点から好ましい。
【００３０】
さらに必要に応じて、種々の樹脂添加剤を配合する事ができる、樹脂添加剤としては、例えば着色剤、酸化防止剤、金属不活性剤、カーボンブラック、造核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐衝撃性改質剤、溶融張力向上剤、または難燃剤等が挙げられる。
【００３１】
本実施形態における（Ｂ）層の樹脂シートとしては、市販品を用いても良い。例えばポリアミド系樹脂としては、宇部興産製１０１８Ｉ、ユニチカ社製ＥＸ１２２２、もしくはＥＸ１０３０、または、東洋紡社製Ｔ−２２２ＳＡ、もしくはＴＹ−１０２（いずれも製品名）などが挙げられる。
【００３２】
本実施形態の（Ｂ）層としては、衝撃吸収性と剛性のバランスの観点から、（Ｂ）層が、ポリアミド系樹脂とエチレン−ブテン共重合体からなり、ポリアミド系樹脂１００重量部に対しエチレンーブテン共重合体が０〜５０重量部配合されていることが好ましく、ポリアミド系樹脂１００重量部に対しエチレンーブテン共重合体が１〜５０重量部配合されていることが好ましい。
【００３３】
（積層体）
本実施形態の積層体は、繊維強化樹脂シートの厚みの総和を（Ｂ）層の厚みの総和で除した値が０．５以上３以下であることが好ましく、更に好ましくは０．３以上２以下である。上記の値が大きすぎると耐衝撃性が低下し、小さすぎると十分な強度や剛性が得られない。
【００３４】
なお、本実施形態の積層体は、繊維強化樹脂シート／（Ｂ）層／繊維強化樹脂シートの３層構造が基本であるが、本実施形態の効果を大きく阻害しない範囲で、必要に応じて繊維強化樹脂シートと（Ｂ）層以外の層を有していてもよい。例えば、ガスバリア層等の層を有していてもよい。
【００３５】
積層体が繊維強化樹脂シートと（Ｂ）層以外の層を有する場合は、剛性の観点から、繊維強化樹脂シートは、積層体の両表面層に積層することが好ましい。但し、意匠性の観点等から、本実施形態の効果を大きく阻害しない範囲で、繊維強化樹脂シートの外側に塗装層等を有していてもよい。
【００３６】
本実施形態の積層体は、層間のＴ字剥離強度が１２Ｎ／１５ｍｍ以上あることが好ましい。層間のＴ字剥離強度が低すぎると衝撃強度が低下し、好ましくは１０Ｎ／１５ｍｍ以上上である。層間のＴ字剥離強度に特に上限はなく、通常、層間を構成する樹脂が類似の樹脂が好ましく、Ｔ字剥離強度が１５Ｎ／１５ｍｍ以上である。
【００３７】
本実施形態の積層体は、厚みが２ｍｍ以上、弾性率が２０ＧＰａ以上であって、前記積層体の下記高速打抜き試験により算出される衝撃吸収エネルギーを当該積層体の厚みで除した値が４Ｊ／ｍｍ以上であることが好ましい。この値が低すぎると耐衝撃性に乏しく、好ましくは７．５／ｍｍ以上である。この値に上限は特に無いが、通常７．５／ｍｍ以下、好ましくは１５／ｍｍ以下である。
【００３８】
（高速打抜き試験）
島津製作所製のハイドロショットＨＩＴＳ−Ｐ１０型を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。この試験で得られた試験力（kN）と変位(mm)カーブの斜線部の面積（図２）から試験片の衝撃吸収エネルギーを算出する。
【００３９】
（積層体の製造方法）  強化繊維と熱可塑性樹脂組成物を含むプリプレグもしくは数平均繊維長が１２〜１００ｍｍの範囲にある強化繊維がランダムに分散したシート（Ａ）層と、（Ｂ）層を軟化点もしくは融点以上で加熱加圧して一体化する方法が挙げられる。
【００４０】
具体的には、通常の装置、例えば加熱プレス機等を用いて行うことができ、その際に用いる金型については、所望の形状を有するものを用いることができる。金型の材質についても、ホットスタンピング成形で通常用いられるものを採用することができ、金属製のいわゆる金型を用いることができる。具体的に本工程は、例えば前記積層体を金型内に配置して、加熱及び加圧することにより行うことができる。
【００４１】
前記加熱においては、積層体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。予備加熱については、通常１５０〜４００℃、好ましくは２００〜３８０℃で加熱することが好ましい。
【００４２】
前記加圧において積層体にかける圧力としては、好ましくは０．１〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．２〜２ＭＰａである。この圧力については、プレス力を積層基材の面積で除した値とする。
【００４３】
上記加熱及び加圧する時間は、０．１〜３０分間であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１０分間である。また、加熱及び加圧の後に設ける冷却時間は、０．５〜３０分間であることが好ましい。
【００４４】
上記ホットスタンピング成形を経た本実施形態にかかる一体化した炭素繊維強化熱可塑性プラスチック積層体の厚さは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
なお、前記加熱及び加圧は、金型と上記積層体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炭素繊維の流動性が高まるため、炭素繊維の間への熱可塑性樹脂の含浸を高まるとともに、得られる積層体において炭素繊維の間及び炭素繊維と熱可塑性樹脂の間におけるボイドを低減させることができるからである。
【００４６】
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。シリコーン系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。より具体的には、メチルフェニルシリコーンオイルやジメチルシリコーンオイル等のようなシリコーンオイルを挙げることができ、市販されているものを好ましく用いることができる。フッ素系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。そのようなものの具体例としては、パーフルオロポリエーテルオイルや三フッ化塩化エチレンの低重合物（重量平均分子量５００〜１３００）等のようなフッ素オイルを用いることができる。
【００４７】
上記潤滑剤は、上記積層体の片側若しくは両側の表面上、前記金型の片側もしくは両側の表面上または上記積層体及び金型の双方の片側もしくは両側の表面上に、潤滑剤塗布装置などの適当な手段によって供給されてもよいし、予め金型の表面上に塗布しておいてもよい。中でも積層体の両側の表面に潤滑剤が供給される態様が好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例により本発明の実施態様をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるものではない。【００４９】
（下記の高速打抜き試験によって得られるＳ−Ｓカーブ波形において、試験力（ｋＮ）のピーク値から８５％減衰した時の変位）  下記の高速打抜き試験によって得られる試験力（kN）と変位（ｍｍ）のカーブ波形（図１）において、試験力のピーク値１から試験力が８５％減衰したピーク値の変位を算出した。
（高速打抜き試験）
島津製作所製のハイドロショットＨＩＴＳ−Ｐ１０型を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。厚み２ｍｍのシートから１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。【００５０】
（力学特性の評価）
作製した積層体から、長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍの大きさで、繊維配向方向に対し、０°に切出して試験片を作製した。万能試験機（インストロン社製、製品名：４４６５型）を用いて、圧子の半径５ｍｍ、支点の半径２ｍｍ、標点間距離を８０ｍｍとし、クロスヘッド速度５．０ｍｍ／分で３点曲げ試験を行い、曲げ強度及び曲げ弾性率を算出し、曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上のものを○、２０ＧＰａ未満のものを×とした。【００５１】
（耐衝撃性評価）
下記高速打抜き試験により算出される衝撃吸収エネルギーを当該積層体の厚みで除した値にて耐衝撃性を算出した。Ａ層のみの炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）３４％のシート（Ｘ）とＡ層とＢ層の積層体の炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）１７％のシート（Ｙ）の耐衝撃性を比較した場合、（Ｙ）の耐衝撃性が（Ｘ）の耐衝撃性を超過する場合○、（Ｙ）の耐衝撃性が（Ｘ）の耐衝撃性と同等の場合△、（Ｙ）の耐衝撃性が（Ｘ）の耐衝撃性未満のものを×とした。【００５２】
（高速打抜き試験）
島津製作所製のハイドロショットＨＩＴＳ−Ｐ１０型を用い、ＩＳＯ６６０３−２規格に準拠して、衝撃吸収エネルギーを算出する。１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切出して試験片を作製し、ストライカー径１２ｍｍ、押え治具の開口部径７６ｍｍ、衝撃速度は５ｍ／ｓｅｃとする。この試験で得られた試験力（kN）と変位（mm）カーブの斜線部の面積（図２）から試験片の衝撃吸収エネルギーを算出する。【００５３】
（層間のＴ字剥離強度）
層間のＴ字剥離強度を、剥離角度９０°、剥離速度３００ｍｍ／分、試験幅１５ｍｍで剥離した時の剥離強度（Ｎ／１５ｍｍ）を算出した。尚、層間の剥離の様子を観察した時、界面剥離せず、基材破壊が起こる場合、剥離強度の測定が困難で、層間の接着強度が十分であるので、基材破壊と記す。【００５４】
（実施例１）
（プリプレグの製造）
炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィルＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ2である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、ナイロン６のフィルム（ナイロン６：宇部興産社製、製品名：１０１３Ｂ、厚み：４０μ）で挟み、カレンダロールを複数回通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％、厚さが０．１２５ｍｍのプリプレグを得た。【００５５】
得られたプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、サンプルカット機（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて表１に示すように一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さＬ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝１４．１ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込加工を施し、プリプレグ（以後、ＰＰＧと略）を得た。この際１ｍ2あたりの切込長の総和ｌａ＝５６．６ｍであった。【００５６】
次に切込み加工したプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、３００ｍｍ角で深さ２．０ｍｍの印籠金型内に、表１記載のようにＰＰＧと厚み１．０ｍｍのタフナイロンシート（タフナイロン：宇部興産製、製品名：１０１８Ｉ）を重ねて、加熱し、圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて２５０℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持し、次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、金型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が１７％の炭素繊維強化プラスチック積層体を得た。
シートから切り出した試験片を用い、各種評価を実施した。【００５７】
（比較例１）
厚み１．０ｍｍのナイロン６シート（ナイロン６：宇部興産製、製品名：１０１３Ｂ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が１７％の炭素繊維強化プラスチック積層体を作製し、評価を行った。【００５８】
（Ａ層のみの炭素繊維強化シート）
３００ｍｍ角で深さ２．０ｍｍの印籠金型内に、表１記載のように切込み加工したＰＰＧを重ねた以外は、実施例１と同様の方法で炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％の炭素繊維強化プラスチック積層体を作製し、評価を行った。【００５９】
【表１】
2016159365.tif 000003
※  ＰＰＧ（θ°）のθは、強化繊維の配向方向
表１より明らかなように、実施例１は、耐衝撃性、力学特性共に良好であった。特に耐衝撃性において、実施例１は比較例１より大きく勝っており、構造材として適切なことが示された。【００６０】
（実施例２）
（マトリックス樹脂の製造）
ポリカーボネート樹脂ペレット（三菱エンジニアリングプラスチック社製、製品名：ユーピロン  Ｈ４０００）８０重量部、ポリエステル樹脂ペレット（三菱エンジニアリングプラスチック社製、製品名：ノバデュラン  ５０１０Ｒ５）２０重量部をスーパーミキサーでドライブレンドした後、スクリュー口径３０ｍｍの押出し機に前記ドライブレンドペレットを投入し、樹脂温度２７０℃にて加熱溶融可塑化してＴ型ダイスより押出ししたシートを、表面温度が２０℃に制御された鏡面仕上げの金属製キャストロールにて挟み、冷却固化させながら１ｍ／ｍｉｎの速度で連続的に引取り、幅３００ｍｍ、厚み４０μのフィルムを得た【００６１】
（プリプレグの製造）
炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィルＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ2である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、上記ポリカーボネート系のフィルム（厚み：４０μ）で挟み、カレンダロールを複数回通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％、厚さが０．１２５ｍｍのプリプレグを得た。【００６２】
得られたプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、サンプルカット機（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて表１に示すように一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さＬ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝１４．１ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込加工を施し、プリプレグ（以後、ＰＰＧと略）を得た。この際１ｍ2あたりの切込長の総和ｌａ＝５６．６ｍであった。【００６３】
次に切込み加工したプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、３００ｍｍ角で深さ２．０ｍｍの印籠金型内に、表１記載のようにＰＰＧと厚み１．０ｍｍのポリカーボネートシート（ポリカーボネートシート：三菱エンジニアリングプラスチック社製、製品名：ユーピロンＳ−２０００）を重ねて、加熱し、圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて２６０℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持し、次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、金型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が１７％の炭素繊維強化プラスチック積層体を得た。
シートから切り出した試験片を用い、各種評価を実施した。【００６４】
（比較例２）
厚み１．０ｍｍのポリカーボネートシート（ポリカーボネートシート：三菱エンジニアリングプラス社製、製品名：ノバテックス７０２０Ｊ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が１７％の炭素繊維強化プラスチック積層体を作製し、評価を行った。【００６５】
（Ａ層のみの炭素繊維強化シート）
３００ｍｍ角で深さ２．０ｍｍの印籠金型内に、表２記載のように切込み加工したＰＰＧを重ねた以外は、実施例１と同様の方法で炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％の炭素繊維強化プラスチック積層体を作製し、評価を行った。
【００６６】
【表２】
2016159365.tif 000004
※  ＰＰＧ（θ°）のθは、強化繊維の配向方向
表２より明らかなように、実施例２は、耐衝撃性、力学特性共に良好であった。特に耐衝撃性において、実施例２は比較例２より大きく勝っており、構造材として適切なことが示された。【００６７】
（実施例３）
（プリプレグの製造）
炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィルＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ2である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、酸変性ポリプロピレンのフィルム（酸変性ポリプロピレン：三菱化学社製、製品名：モディックＰ９５８Ｖ、厚み：４０μ）で挟み、カレンダロールを複数回通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％、厚さが０．１２５ｍｍのプリプレグを得た。【００６８】
得られたプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、サンプルカット機（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて表１に示すように一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さＬ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝１４．１ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込加工を施し、プリプレグ（以後、ＰＰＧと略）を得た。この際１ｍ2あたりの切込長の総和ｌａ＝５６．６ｍであった【００６９】
（炭素繊維強化ランダムシート作製）
切り込み加工したプリプレグ基材を強化繊維の繊維軸が同一方向となるように
４枚積層してプリプレグ積層体を得た。該プリプレグ積層体の厚みは０．５ｍｍであった。【００７０】
次に加圧装置として図３に例示するようなダブルベルト式の加熱加圧機１を用いて、プリプレグ積層体の加圧を行った。加熱加圧機１は、帯状のプリプレグ積層体１００を上下から挟持した状態で一方向に走行させる一対のベルト１２と、プリプレグ積層体１００を予熱する一対のＩＲヒータ１４と、予熱されたプリプレグ積層体１００を上下から挟み込んで加圧する一対のプレスロール１０を３段と、プレスロール１０で加圧されたプリプレグ積層体１００を上下から挟み込んで冷却する一対の温水ロール１６を３段と、冷却固化されて各プリプレグ基材が一体化した繊維強化プラスチック１２０をガイドロール２４を介して巻き取る巻取りロール１８と、を有している。一対のプレスロール１０は、その間を通過するプリプレグ積層体１００を下流側に送り出す向きに回動しつつ、プリプレグ積層体１００を加圧する。一対の温水ロール１６は、その間を通過するプリプレグ積層体１００を下流側に送り出す向きに回動しつつ、プリプレグ積層体１００を冷却する。プリプレグ積層体１００を冷却して得られた繊維強化プラスチック１２０はガイドロール２４を介して巻取りロール１８に巻き取られる。本実施例においては、上下のベルト１２が１．０ｍ／分で駆動する図３で例示したようなダブルベルト式の加熱加圧機１を用いた。前記プリプレグ積層体１００を、前記加熱加圧機１に、試料の走行方向に対する直交方向に対して各プリプレグ基材１００における強化繊維の繊維軸の方向がなす角度θが０°となるように投入した。ダブルベルト式の加熱加圧機１では、ロール温度２７０℃、線圧１０．７Ｎ／ｍの条件のプレスロール１０により、プリプレグ積層体１００を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させた状態で加圧した。その後、ロール温度３０℃、線圧２．５Ｎ／ｍの条件の温水ロール１６を備えた１．５ｍの冷却区間を通過させ、プリプレグ積層体１００内の熱可塑性樹脂を固化させて、炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％、厚さが０．５ｍｍの繊維強化プラスチック１２０のランダムシートを得た。【００７１】
（ポリプロピレン系樹脂シートの作製）
ポリプロピレン樹脂ペレット（日本ポリプロ社製、製品名：ＷＥＬＮＥＸ  ＲＦＧ４ＶＡ）４０重量部、プロピレン／α―オレフィン共重合体ペレット（ＶＩＳＴＡＭＡＸＸ社製、製品名：ＶＭ３０００）４０重量部、メタロセン系触媒によるエチレン／ヘキセン共重合体ペレット（日本ポリエチレン社製、製品名：ＫＳ２６０）２０重量部をスーパーミキサーでドライブレンドした後、スクリュー口径３０ｍｍの押出し機に前記ドライブレンドペレットを投入し、樹脂温度２００℃にて加熱溶融可塑化してＴ型ダイスより押出ししたシートを、表面温度が２０℃に制御された鏡面仕上げの金属製キャストロールにて挟み、冷却固化させながら１ｍ／ｍｉｎの速度で連続的に引取り、幅３００ｍｍ、厚み１．０ｍｍのシートを得た。【００７２】
次に得られた各シートを、３００ｍｍ角に切り出し、３００ｍｍ角で深さ２．０ｍｍの印籠金型内に、表３記載のように重ねて、加熱し、圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて２３０℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持し、次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、金型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が１７％の炭素繊維強化プラスチック積層体を得た。【００７３】
（比較例３）
厚み１．０ｍｍのポリプロピレンシート（ポリプロピレン：日本ポリプロ社製、製品名：ＢＣ８）を用いた以外は、実施例３と同様の方法で炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が１７％の炭素繊維強化プラスチック積層体を作製し、評価を行った。【００７４】
（Ａ層のみの炭素繊維強化シート）
３００ｍｍ角で深さ２．０ｍｍの印籠金型内に、表３記載のように炭素繊維強化ランダムシートを重ねた以外は、実施例３と同様の方法で炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）が３４％の炭素繊維強化プラスチック積層体を作製し、評価を行った。
【００７５】
【表３】
2016159365.tif 000005
【００７６】
表３より明らかなように、実施例３は、耐衝撃性、力学特性共に良好で、構造材として適切なことが示された。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の積層体によれば、構造材に適用可能な優れた力学特性及び衝撃強度を有しながら、力学特性のばらつきが小さく、さらに賦形性に優れるので、短時間で成形可能でしかも安価な炭素繊維強化プラスチック積層体を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００７８】
１  ダブルベルト式加熱加圧機
１０  プレスロール
１２  ベルト
１４  ＩＲヒータ
１６  温水ロール
１８  巻取りロール
２０  駆動ロール
２２  従動ロール
２４  ガイドロール
１００  プリプレグ積層体
１２０  繊維強化プラスチック
【図１】
2016159365.tif 000006
【図２】
2016159365.tif 000007
【図３】
2016159365.tif 000008
【国際調査報告】
2016159365.tif 000009
2016159365.tif 000010
2016159365.tif 000011
2016159365.tif 000012