(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維と熱可塑樹脂とから構成され、少なくとも一部の強化繊維を１０〜１００ｍｍの長さに分断した、断続的な切れ込みを複数設けたシート状プリプレグ基材の積層体を加熱した後、三次元曲面を持つ成形型に沿わせて加圧し、冷却する繊維強化複合体の製造方法であって、前記積層体周囲を非加熱領域とする未溶融部とそれ以外の溶融部とを設け、加熱した前記積層体を、該積層体の固化温度より低温に調温した前記成形型に載置し、前記溶融部を前記成形型に沿わせる繊維強化複合体の製造方法。
【請求項２】
一方向に引き揃えられた強化繊維を前記シート状プリプレグ基材として用いる請求項１に記載の繊維強化複合体の製造方法。
【請求項３】
前記切込みと前記強化繊維の配向方向とのなす角θ（°）の絶対値が２°〜４５°の範囲である請求項１に記載の繊維強化複合体の製造方法。
【請求項４】
前記積層体を加圧する方向に切断した前記繊維強化複合体の断面長さのうち、最短断面長さＬ１と、Ｌ１より長い最長断面長さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２が、０．３＜Ｌ１／Ｌ２＜０．９６の範囲にある請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化複合体の製造方法。
【請求項５】
前記積層体の強化繊維配向方向に沿って、該積層体を加圧する方向に切断した前記繊維強化複合体の断面に形成された屈曲部を複数有し、前記屈曲部の曲率半径Ｒが前記繊維強化複合体の厚みｄの２倍以上から５倍以下の範囲にあり、前記屈曲部による凸形状部を２ヶ所以上備える請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一方向に引き揃えられた強化繊維と熱可塑樹脂から構成されるシート状プリプレグ基材を用いて複雑形状深絞り形状を成形する場合に繊維蛇行や凹凸がなく外観、力学物性に優れた複雑形状深絞り成型体の製造方法およびその成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合体の成形方法としては、繊維強化複合体の中間基材である繊維強化熱可塑性樹脂成型板をプレス成形する方法が例示される。繊維強化熱可塑性樹脂成型板として、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基材を積層したものが例示される。これにより得られた成形品は、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。
【０００３】
しかしながら、連続した強化繊維であるゆえに複雑な三次元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。若しくは三次元形状を賦形する際には、プリプレグを数ｍｍの幅にまでカットしてテープとし、三次元形状に並べて積層することで、幅の狭いテープ自体は実質二次元形状に沿うだけでよく、複雑形状であっても形状追従可能とするオートテープレイアップと呼ばれる技術がある。
【０００４】
しかしながら、大面積、肉厚部材の三次元積層に用いるには生産性が低いという問題が残る。一方生産性に優れるプロセスとしてスタンピング成形が知られている（たとえば特許文献１）。スタンピング成形は型内に加熱、溶融した基材を設置し、型締した後、加圧し冷却固化して成形することにより、工程数も少なく、短時間に多数の成形品を得ることができる。しかしながら、賦形時にプリプレグの変形能不足に起因するシワやブリッジング（繊維の突っ張り）が発生し、繊維強化複合体の歩止まりが落ちるという問題があった。
【０００５】
プリプレグ積層体が固化され繊維強化複合体となる過程で厚み減少が生じるため、形状変化のある部位、例えばコーナーＲ部に賦形されたプリプレグ積層体は伸長性の低い強化繊維が連続しているため、周長差を解消するため座屈してシワとなるか、ブリッジングを起こして型形状に追従しない、という成形不具合が生じる。また、ブリッジング直下は成形圧が加わり難いことからボイドが発生しやすい。このボイド発生は真空ポンプを加圧手段としたオーブン成形など低圧成形においてより顕著な問題であった。
【０００６】
複雑形状の成形に適した繊維強化熱可塑性樹脂成型板として、プリプレグの強化繊維を横切る方向にプリプレグの表面から裏面に貫通する切込を有するプリプレグを積層したものが例示される。この基材は優れた力学的物性と高賦形性を両立する特徴がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されるような切込を有するプリプレグを積層した基材を用いて複雑形状を成形する場合、圧縮の方向に力が加わると繊維がよれてしまい、力の伝達ができないため力学物性を発揮するこができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１５６０１２号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７３０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、二次元シート状の中間基材を凹凸形状を有する三次元形状に賦形、成形するにあたり、凹凸部の肉厚変化や表面、内部にシワ、ボイド、繊維蛇行といった部材強度低下を引き起こす成形欠陥が少なく、優れた力学特性、表面品位を容易にかつ確実に成形することが可能な繊維強化複合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用するものである。すなわち、
（１）強化繊維と熱可塑樹脂とから構成され、少なくとも一部の強化繊維を１０〜１００ｍｍの長さに分断した、断続的な切れ込みを複数設けたシート状プリプレグ基材の積層体を加熱した後、三次元曲面を持つ成形型に沿わせて加圧し、冷却する繊維強化複合体の製造方法であって、前記積層体周囲を非加熱領域とする未溶融部とそれ以外の溶融部とを設け、加熱した前記積層体を、該積層体の固化温度より低温に調温した前記成形型に載置し、前記溶融部を前記成形型に沿わせる繊維強化複合体の製造方法。
（２）一方向に引き揃えられた強化繊維を前記シート状プリプレグ基材として用いる（１）に記載の繊維強化複合体の製造方法。
（３）前記切込みと前記強化繊維の配向方向とのなす角θ（°）の絶対値が２°〜４５°の範囲である（１）に記載の繊維強化複合体の製造方法。
（４）前記積層体を加圧する方向に切断した前記繊維強化複合体の断面長さのうち、最短断面長さＬ１と、Ｌ１より長い最長断面長さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２が、０．３＜Ｌ１／Ｌ２＜０．９６の範囲にある（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化複合体の製造方法。
（５）前記積層体の強化繊維配向方向に沿って、該積層体を加圧する方向に切断した前記繊維強化複合体の断面に形成された屈曲部を複数有し、前記屈曲部の曲率半径Ｒが前記繊維強化複合体の厚みｄの２倍以上から５倍以下の範囲にあり、前記屈曲部による凸形状部を２ヶ所以上備える（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維強化複合体の製造方法。
である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、三次元形状への賦形性に優れ、容易にかつ確実に、凹凸部の肉厚変化やシワ、ボイド、繊維蛇行といった部材強度低下を引き起こす成形欠陥が少なく、優れた力学特性、表面品位を有する繊維強化複合体を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の製造方法により得られる繊維強化複合体の一例を示す概略図である。
【図３】繊維強化複合体に設けられた屈曲部の位置を示す概略図である。
【図４】屈曲部の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、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、かつ構造材に適用可能な優れた力学物性、表面品位を有することを特徴とする繊維強化複合体の製造方法に関する。さらに詳しくは、Ｒ部や凹凸形状等の三次元形状の成形に容易に追随し、構造部材として機械強度を維持し、例えば航空機部材、自動車部材、スポーツ用具等に好適に用いられる繊維強化複合体の製造方法に関する。
【００１４】
より具体的には、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むプリプレグを複数枚積層した積層体を予め熱可塑性樹脂の融点以上まで予備加熱し、熱可塑性樹脂を溶融させ、キャビティに凹凸形状がある上型と下型からなる成形型を用い、前記積層体の固化温度よりも低温にした該成形型内に加熱、溶融した積層体を設置し、型締めした後、加圧し冷却固化して繊維強化複合体を得るスタンピング成形を行うに際し、予備加熱し積層体を溶融する際に、加熱時に前記積層体の少なくとも一部に非加熱領域を設けて未溶融部とし、前記積層体の固化温度よりも低温に調温した前記成形型に前記積層体を押し付け、前記未溶融部以外の溶融部を前記成形型に沿わせる繊維強化複合体の製造方法である。
【００１５】
最初に、繊維強化複合体を製造する成形装置について説明する。
【００１６】
本発明の繊維強化複合体を成形する成形型は、凹部とこの凹部に対応する凸部を有し、凹部と凸部との間にキャビティが構成される成形型を用いることができる。キャビティの厚みは０．５〜１０ｍｍが好ましい。また、キャビティを、積層体を加圧する方向に切断した断面長さのうち、繊維強化複合体の形状に沿って計測した長さのうち最短となる最短断面長さＬ１と、最長となる最長断面長さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２が、０．３＜Ｌ１／Ｌ２＜０．９６の範囲にある成形型を用いることが好ましい。
【００１７】
さらに、繊維強化複合体を成形するに際し、非加熱領域を作る際に用いることのできる治具としては、金属フレームや、金属フィルム、金属テープを用いることができる。また、冷媒により冷却する場合には、冷却媒体として樹脂溶融温度よりも低温の空気、水を用いることができる。
【００１８】
次に、本発明で用いる繊維強化複合体を構成する強化繊維について説明する。
【００１９】
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。強化繊維としては、例えば、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属繊維や、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や、黒鉛繊維や、ガラスなどの絶縁性繊維や、アラミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂などの有機繊維や、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機繊維が挙げられる。また、これらの繊維に表面処理が施されているものであっても良い。表面処理としては、導電体として金属の被着処理のほかに、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付着処理などがある。また、これらの強化繊維は１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。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。
【００２０】
一般に積層体に含まれる強化繊維の長さは、長いほど力学特性に優れるものの、スタンピング成形時の流動性が低下する。スタンピング成形時の流動性向上のためには、強化繊維をある長さに切断することが効果的であり、このことによりリブやボスといった複雑な三次元形状にも流動する基材を得ることができ、シワやブリッジングを減少させることができる。しかしながら一般にランダム材とよばれる切断された強化繊維と樹脂組成物からなるスタンピング成形用の基材は力学特性にばらつきを生じるため、部品設計が困難であった。この解決策として切込を有したプリプレグを複数枚、積層することで、力学特性が良好でそのばらつきも小さくすることができ、スタンピング成形時の流動性に優れる積層体を得ることができる。
【００２１】
本発明の繊維強化複合体の製造方法で用いることができるプリプレグは、繊維体積含有率Ｖｆが３０％以上７０％以下であれば、成形性、力学特性の観点から好ましい。Ｖｆの値が低いほど流動性は向上するが、Ｖｆの値が３０％未満では構造材に必要な力学特性は得られない。流動性と力学特性の関係を鑑みると、３０％以上６０％以下が好ましい。かかるＶｆ値は、ＪＩＳ  Ｋ７０７５（１９９１）に基づき測定できる。
【００２２】
本発明の繊維強化複合体を構成する樹脂成分としては、熱可塑性樹脂を用いることが必要である。熱可塑性樹脂は化学反応を伴うことなく冷却固化して所定の形状を得ることができるので、短時間成形が可能であり、生産性に優れる。さらに、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。このような特性を備える本発明に好適な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、液晶ポリエステル樹脂等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂の他、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＵ）樹脂、変性ＰＳＵ樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン（ＰＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）樹脂、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリイソプレン系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂などであってもよい。とりわけ、耐熱性、耐薬品性の観点からはＰＰＳ樹脂が、成形品外観、寸法安定性の観点からはポリカーボネート樹脂やスチレン系樹脂が、成形品の強度、耐衝撃性の観点からはポリアミド樹脂がより好ましく用いられる。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。
【００２３】
本発明の繊維強化複合体の製造方法に用いることができるプリプレグは、切込を有する場合には、分断されるプリプレグの厚みが大きいほど強度が低下する傾向がある。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５００μｍ以下とすることが好ましい。一方、厚みが５０μｍ未満ではプリプレグの取り扱いが難しく、積層体とするために積層するプリプレグの枚数が非常に多くなるので、生産性が著しく悪化する。よって生産性の観点から５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
スタンピング成形時の高い流動性を必要とする場合には、強化繊維を横切る方向にプリプレグの表面から裏面に貫通する切込を有するプリプレグを用いることが好ましい。
【００２５】
本発明においては、同一積層体においてプリプレグの表面から裏面に貫通する切込の無いプリプレグやプリプレグの表面から裏面に貫通する切込の有るプリプレグの両方を用いても良い。特に、スタンピング成形時の高い流動性を必要とする場合には、プリプレグの表面から裏面に貫通する切込により強化繊維が切断されていることが好ましい。切断された強化繊維の長さ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、１０ｍｍ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賦形性を両立させるためには１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００２６】
本発明の繊維強化複合体の製造方法に用いることができるプリプレグとして切込みを有するプリプレグを用いる場合は、レーザーマーカー、サンプルカット機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、前記切込がサンプルカット機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。
【００２７】
高い力学的特性を必要とする場合には、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むプリプレグ（プリプレグの表面から裏面に貫通する切込を有さないプリプレグ）をそのまま用いることが好ましい。このプリプレグを複数枚積層して積層体とすることができる。
切込みと前記強化繊維の配向方向とのなす角θ（°）の絶対値は２°〜４５°の範囲が好ましく、θの絶対値が４５°より大きいと高流動性は得ることができるが、力学特性の向上が小さい。特にθの絶対値が４５°以下であることで力学特性の向上が著しい。一方、θの絶対値は２°より小さいと流動性も力学特性も十分得ることが出来るが、切込を安定して入れることが難しくなる。すなわち、繊維に対して切込が寝てくると、切込を入れる際、繊維が刃から逃げやすく、また、繊維長さＬを１００ｍｍ以下とするためには、θの絶対値が２°より小さいと少なくとも切込同士の最短距離が０．９ｍｍより小さくなるなど、切込の挿入が難しくなる。
【００２８】
次工程では、上記のようにして得られた切込の無いプリプレグや切込の有るプリプレグを強化繊維の方向が、一方向、疑似等方、または０°／９０°交互積層、ランダム積層など任意の積層構成になるように積層して積層体を作成する。この積層体を構成するプリプレグとして切込の無いプリプレグのみを使用しても良いし、切込の有るプリプレグのみを使用しても良いし、切込の無いプリプレグと切込の有るプリプレグの両方を使用しても良い。この際取扱いの容易さから超音波溶着機で隣接する層をなすプリプレグをスポット溶接しながら積層して積層体とすることもできる。
【００２９】
本発明の繊維強化複合体の製造方法に用いることができる積層体は、複数のプリプレグを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。積層構成は、０°／４５°／９０°／−４５°の４層のｎ回繰り返しを対称積層したもの（〔０°／４５°／９０°／−４５°〕ｎｓ）や０°／６０°／−６０°の３層のｎ回繰り返しを対称積層したもの（［０°／６０°／−６０°］ｎｓ）で表記される擬似等方であることが好ましい（ｎは１以上の整数を表し、ｓは対称積層構成であることを表す）。擬似等方とすることで、積層体のソリを抑制することができる。また、成形して構造材として用いる繊維強化複合体とする場合、多方向からの荷重に耐える必要がある。力学物性の観点からも、繊維強化複合体は汎用的な使用に耐えるよう、擬似等方に積層されていることが好ましい。
【００３０】
本発明の繊維強化複合体の製造方法に用いることができる積層体は、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が０度であるプリプレグと９０度であるプリプレグが交互に積層されていることが、積層体の強度の異方性を小さくする点で好ましい。
【００３１】
本発明にかかる一体化した積層体の厚さは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満であるとプリプレグの積層数が少なく、切り込み部の重なり部分の影響が大きくなり破壊の起点となりやすくなるためあまり好ましくない。０．５ｍｍ以上であると、積層数が増え、切れ込みが重なった場合でも他の層で補うことができる。１０ｍｍを超えるとコーナーＲ部で内層と外層で周長差が大きくなり、内層側にブリッジングが生じたり、外層側の切れ込み部が広がり、開口部となったり、強度低下につながる可能性がある。
【００３２】
次に、詳細は後述する製造方法によって得られた繊維強化複合体について説明する。
【００３３】
得られた繊維強化複合体について、図２に示すように、積層体を加圧する方向に切断した繊維強化複合体２０１の形状に沿って計測した断面長さのうち、最短断面長さＬ１（２０２）と、Ｌ１より長い最長断面長さＬ２（２０３）との比Ｌ１／Ｌ２が、０．３＜Ｌ１／Ｌ２＜０．９６の範囲であることが好ましい。０．３以下の場合はＬ１とＬ２の差が大きくなることにより、Ｌ２に張力が大きくかかるため切れ込み部が広がり、開口部となり、強度低下につながる可能性がある。０．９６以上の場合は切れ込みを入れることによる成形性向上効果が十分に生かされず、切れ込み挿入の工程を鑑みると効率が良くない。
【００３４】
また、繊維強化複合体３０１は、図３に示すように、複数の屈曲部３０２が設けられていることが好ましい。屈曲部３０２、４０２とは、図４に示すように、ある曲率（半径：Ｒ）を有している箇所のこと指す。屈曲部４０２の外縁側の半径Ｒは、繊維強化複合体４０１の厚みｄ（４０３）の２倍以上から５倍以下の範囲にあることが好ましい。２倍未満では周長差が大きくなるため切れ込み部が広がり開口部となる可能性がある。５倍を超えると切れ込みを入れることによる成形性向上効果が十分に生かされず、切れ込み挿入の工程を鑑みると効率が良くない。
【００３５】
繊維強化複合体３０１に形成された複数の屈曲部３０２のうち、隣接する屈曲部３０２から得られる凸形状部３０３を２つ以上含むと、凸形状と凸形状の間部分は繊維が拘束されるため、ブリッジングが発生するが、切込の有るプリプレグの積層体を用いた場合は基材が伸びるためブリッジングが発生せず、きれいに成形することができるという点で好ましい。
【００３６】
さらに、繊維強化複合体２０１（３０１、４０１）を垂直方向に投影した投影面積Ｓｍｍ２と、最大深さＬｍｍとの比Ｓ／Ｌが５０ｍｍ以上１２４０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。５０ｍｍ未満では切れ込み部が広がり開口部となる可能性がある。１２４０ｍｍを超えると切れ込みを入れることによる成形性向上効果が十分に生かされず、切れ込み挿入の工程を鑑みると効率が良くない。  次に、繊維強化複合体の製造方法について詳細に説明する。
【００３７】
本発明の繊維強化複合体を成形する方法としては、強化繊維と熱可塑樹脂とから構成されるプリプレグの表面から裏面に貫通する切込の無いシート状プリプレグやプリプレグの表面から裏面に貫通する切込の有るシート状プリプレグを用いて複数枚積層し、その積層体を熱可塑樹脂の融点以上まで加熱し積層体を溶融させ、加熱時に前記積層体の少なくとも一部に非加熱領域を設けて未溶融部とし、前記積層体の固化温度よりも低温に調温した三次元曲面を持つ成形型に沿わせて加圧し、冷却することで、繊維強化複合体を得る製造方法である。
【００３８】
ここで固化温度とは、結晶性ポリマーの場合は結晶化温度、非晶性ポリマーの場合はガラス転移温度である。
【００３９】
積層体は遠赤外線ヒーターや加熱板、高温オーブン、誘電加熱、高周波加熱などに例示される加熱装置で加熱される。材料の加熱に要する加熱時間、加熱温度は使用されるマトリックス熱可塑性樹脂によって異なり指定されるものではないが、マトリックス樹脂の融点から分解温度の範囲で加熱されることが好ましい。
【００４０】
非加熱領域を作る手法としては、加熱時に未溶融にしたい箇所に熱が伝わらないようにすることが有効である。例えば、遠赤外線ヒーターを用いて加熱する場合、未溶融にしたい箇所に金属フレームや金属フィルムを乗せておく、もしくアルミテープを貼り付けるだけで、遠赤外線が通過しないため未溶融とすることができる。または、未溶融にしたい箇所のみ遠赤外線を照射しないようにしてもよい。または、加熱時に未溶融にしたい箇所のみを冷却させてもよい。例えば、未溶融にしたい箇所のみに樹脂溶融温度よりも低温の空気などの冷却媒体を当ててもよい。
【００４１】
加熱溶融された積層体は人手または搬送装置を用いて金型内に搬送される。搬送は可能な限りすばやく行なわれることが好ましく、３０秒以下の搬送時間であればプレス時のマトリックス温度が冷却されておらず好ましい。
【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０．２〜３ＭＰａである。この圧力については、プレス力を積層体の面積で除した値とする。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。
【００４３】
積層体の固化温度よりも低温になるまで加圧、冷却した後、前記成形型上型を上昇し脱型することで繊維強化複合体を得る。脱型する際に、押し出しピン等を用いて繊維強化複合体を得てもよい。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の実施例、比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。表２において、行は実施例又は比較例を示す。列は左から加熱積層体の未溶融部分の有無、次の列は加熱積層体の切込の有無、その次の列は賦形性すなわち成形した繊維強化複合体の表面品位を評価した結果を示す。平面部にシワ、かつ屈曲部にブリッジングが見られ、実用上問題があるレベルを×、平面部にシワ、かつ屈曲部にブリッジングが一部見られるが実用上問題ないレベルを○、平面部にシワ、かつＲ部にブリッジングが見られず、実用上問題ないレベルを◎とした。
【００４５】
（実施例１）
本発明で用いたプリプレグは、炭素繊維とナイロン６から構成されるはTenCate Cetex（登録商標） TC910の繊維方向に直交する幅方向の端部を熱溶着させ７００ｍｍ角の大きさのシート状にした、一方向プリプレグ基材を用いた。
【００４６】
上記シート状の一方向プリプレグ基材をシリンダーに刃を配置したローラーカッターに繊維方向に挿入し、断続的な直線状の切れ込みを挿入した。繊維長さが１２ｍｍ、前記切込みと前記強化繊維のなす角をθとしたとき、θは２２°とした。
【００４７】
シート状プリプレグの繊維方向を０°とし、シート状プリプレグを８枚、（０°／４５°／９０°／−４５°）ｓとなるように積層し、プリプレグの積層体を得た。
【００４８】
上記積層体を予備加熱し、溶融させる手法には遠赤外線ヒーターを用いた。積層体を遠赤外線ヒーターにより積層体中心温度が２６０℃になるまで加熱し加熱積層体を得た。積層体加熱時に未溶融にしたい箇所、積層体周囲、幅５０ｍｍにアルミフレームを乗せ非加熱領域を設けることで、加熱積層体に未溶融部を作製した。
【００４９】
上記加熱積層体を１５０℃に加熱されたキャビティに凹凸形状がある上型と下型からなる成形型を用いて、３ＭＰａの圧力でコールドプレスすることで繊維強化複合体を得た。
【００５０】
得られた繊維強化複合体はシワ、ブリッジングも見られず表面品位は良好であり、実用上問題のないレベルであり、評価を◎とした。
【００５１】
（実施例２）
実施例１のプリプレグを用い、切込を挿入することなく、実施例１と同様に繊維強化複合体を成形し、得られた繊維強化複合体の表面品位を評価した。繊維強化複合体の表面に一部ブリッジングが見られたが、実用上問題のないレベルであり、評価を○とした。
【００５２】
（比較例１）
実施例１のプリプレグを用い、実施例１と同様に切込を挿入した。積層体加熱時に未溶融部を設けない以外は実施例１と同様に繊維強化複合体を成形し、得られた繊維強化複合体の表面品位を評価した。繊維強化複合体の表面にシワが見られ、実用上問題のあるレベルと判断し、評価を×とした。
【００５３】
（比較例２）
実施例１のプリプレグを用い、切込を挿入することなく、積層体加熱時に未溶融部を設けない以外は実施例１と同様に繊維強化複合体を成形し、得られた繊維強化複合体の表面品位を評価した。繊維強化複合体の表面にシワが見られ、また、コーナーＲ部にブリッジングが見られ実用上問題のあるレベルと判断し、評価を×とした。
【００５４】
【表１】
0006786826.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、Ｒ部や凹凸形状等の三次元形状の成形に容易に追随し、構造部材として機械強度を維持することができるので、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ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１：プリプレグ
１０２：積層体
１０３：金属フレーム
１０４：ヒーター
１０５：加熱積層体
１０６：加熱積層体溶融部
１０７：加熱積層体未溶融部
１０８：下金型
１０９：上金型
１１０、２０１、３０１、４０１：繊維強化複合体
２０２：最短周長Ｌ１を持つ前記繊維強化複合体加圧する方向に切断した前記繊維強化複合体の断面長
２０３：最長周長Ｌ２を持つ前記繊維強化複合体加圧する方向に切断した前記繊維強化複合体の断面長
３０２、４０２：屈曲部
３０３：凸形状部
４０３：厚み測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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