(57)【要約】【課題】スタンピング成形時の成形性や取扱性に優れる一体化積層物を、製造コストを低減しつつ、少ない工程数で製造できる一体化積層物の製造方法、及び成形体の製造方法の提供。【解決手段】強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むプリプレグを複数積層した積層基材を加工して一体化積層物を製造する方法であって、下記工程（１）及び工程（２）を含む一体化積層物の製造方法、及び該製造方法により一体化積層物を製造する工程と、得られた一体化積層物を用いてスタンピング成形する工程とを有する、成形体の製造方法。工程（１）：プリプレグを複数積層して積層基材を得る積層工程。工程（２）：積層基材を切断しながら、切断で生じる熱で切断面を融着する切断融着工程。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むプリプレグを複数積層した積層基材を加工して一体化積層物を製造する方法であって、
下記工程（１）及び工程（２）を含む、一体化積層物の製造方法。
工程（１）：プリプレグを複数積層して積層基材を得る積層工程。
工程（２）：積層基材を切断しながら、切断で生じる熱で切断面を融着する切断融着工程。
【請求項２】
前記切断及び融着を回転刃を用いて行う、請求項１に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項３】
前記切断及び融着を超音波切断により行う、請求項１に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項４】
前記切断及び融着をレーザー切断により行う、請求項１に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項５】
前記切断及び融着を加熱温調した刃物を用いて行う、請求項１に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項６】
前記工程（２）の前及び後の少なくとも一方で、下記工程（３）を行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法。
工程（３）：積層基材の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜１００箇所、点融着する点融着工程。
【請求項７】
前記プリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項８】
前記プリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したものであり、強化繊維を切断するようにプリプレグの表面から裏面にかけて貫通する切込を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項９】
前記プリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したプリプレグを裁断した小片のプリプレグの複数を、各小片のプリプレグの強化繊維の繊維方向がランダムになるようにシート状に一体化したものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（１）において、前記プリプレグの複数と、熱可塑性樹脂または充填物含有熱可塑性樹脂からなるシートまたはフィルム（ただし、前記プリプレグを除く）とを積層する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項１１】
前記充填物が炭素繊維である、請求項１０に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項１２】
前記充填物がガラス組成物である、請求項１０に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項１３】
前記充填物がリサイクル材である、請求項１０に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項１４】
前記強化繊維が炭素繊維である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の一体化積層物の製造方法により一体化積層物を製造する工程と、得られた一体化積層物を用いてスタンピング成形する工程とを含む、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、スタンピング成形に好適に用いられる一体化積層物の製造方法、及び成形体の製造方法に関する。
【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複数積層して得られる積層基材を、所望の形状に切断した後プレス機等で予熱・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熱可塑性プラスチックは、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。
【０００３】
しかし、前記積層基材を構成するプリプレグは、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸せしめた熱硬化性プリプレグに比べて常温環境下では粘着性に乏しく、スタンピング成形の際にハンドリングの面で非常に煩雑となり、成形性や取扱性が低下しやすかった。
そのため、プリプレグを強化繊維が規則的に配列するように複数積層して積層基材とした後、積層基材の切断に至る前に、積層基材の全面もしくは一部分を融着一体化させる必要があった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維や織布に熱可塑性樹脂を含浸して得られる繊維補強樹脂シートの複数を積層して得られる積層基材を、所望の温度で加熱加圧し一体化させる方法が開示されている。特許文献１によれば、積層基材を加熱加圧し一体化させることで、ハンドリング性が向上するとしている。
また、特許文献２には、熱可塑性樹脂と強化繊維とからなるプリプレグの複数を積層して得られるシート状の積層基材を、加熱したニードルを用いて積層基材を貫通させて点融着して一体化させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２１４７１４号公報
【特許文献２】特開２００７−２６２３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法の場合、ベルトプレスや加熱ロール等の大型装置を用いた連続式の融着方法、加熱プレス機や赤外線ヒーターと冷却プレスとを組み合わせる、あるいは多段の加熱冷却プレスを用いるといった回分式の融着方法など、生産性の低い方法で積層基材を融着一体化させる必要があり、製造コストが増加しやすかった。また、積層基材を切断する前に融着一体化させる工程を行うため、工程数が増えることとなる。
特許文献２に記載の方法のような、様々な厚みの積層基材について厚み方向に貫通させて点融着することは非常に煩雑であり、かつ、点融着だけでは積層基材を十分に一体化させることが困難であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スタンピング成形時の成形性や取扱性に優れる一体化積層物を、製造コストを低減しつつ、少ない工程数で製造できる一体化積層物の製造方法、及び成形体の製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討した結果、積層基材を切断するときに生じる熱で切断面を融着させることで、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は以下の態様を有する。
［１］  強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むプリプレグを複数積層した積層基材を加工して一体化積層物を製造する方法であって、下記工程（１）及び工程（２）を含む、一体化積層物の製造方法。
工程（１）：プリプレグを複数積層して積層基材を得る積層工程。
工程（２）：積層基材を切断しながら、切断で生じる熱で切断面を融着する切断融着工程。
［２］  前記切断及び融着を回転刃を用いて行う、［１］に記載の一体化積層物の製造方法。
［３］  前記切断及び融着を超音波切断により行う、［１］に記載の一体化積層物の製造方法。
［４］  前記切断及び融着をレーザー切断により行う、［１］に記載の一体化積層物の製造方法。
［５］  前記切断及び融着を加熱温調した刃物を用いて行う、［１］に記載の一体化積層物の製造方法。
［６］  前記工程（２）の前及び後の少なくとも一方で、下記工程（３）を行う、［１］〜［５］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法。
工程（３）：積層基材の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜１００箇所、点融着する点融着工程。
［７］  前記プリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したものである、［１］〜［６］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法。
［８］  前記プリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したものであり、強化繊維を切断するようにプリプレグの表面から裏面にかけて貫通する切込を有する、［１］〜［６］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法。
［９］  前記プリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したプリプレグを裁断した小片のプリプレグの複数を、各小片のプリプレグの強化繊維の繊維方向がランダムになるようにシート状に一体化したものである、［１］〜［６］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法
［１０］  前記工程（１）において、前記プリプレグの複数と、熱可塑性樹脂または充填物含有熱可塑性樹脂からなるシートまたはフィルム（ただし、前記プリプレグを除く）とを積層する、［１］〜［９］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法。
［１１］  前記充填物が炭素繊維である、［１０］に記載の一体化積層物の製造方法。
［１２］  前記充填物がガラス組成物である、［１０］に記載の一体化積層物の製造方法。
［１３］  前記充填物がリサイクル材である、［１０］に記載の一体化積層物の製造方法。
［１４］  前記強化繊維が炭素繊維である、［１］〜［１３］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法。
［１５］  ［１］〜［１４］のいずれか１つに記載の一体化積層物の製造方法により一体化積層物を製造する工程と、得られた一体化積層物を用いてスタンピング成形する工程とを含む、成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スタンピング成形時の成形性や取扱性に優れる一体化積層物を、製造コストを低減しつつ、少ない工程数で製造できる一体化積層物の製造方法、及び成形体の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】切込を有するプリプレグの一例を示す平面図である。
【図２】切込を有するプリプレグの他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
「一体化積層物の製造方法」
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むプリプレグを複数積層した積層基材を加工して一体化積層物を製造する方法であり、下記工程（１）及び工程（２）を含む。また、工程（２）の前及び後の少なくとも一方で、下記工程（３）を行うことが好ましい。
工程（１）：プリプレグを複数積層して積層基材を得る積層工程。
工程（２）：積層基材を切断しながら、切断で生じる熱で切断面を融着する切断融着工程。
工程（３）：積層基材の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜１００箇所、点融着する点融着工程。
【００１３】
＜プリプレグ＞
本発明に用いられるプリプレグは、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む。
プリプレグに用いられる強化繊維としては特に限定されず、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などを使用できる。
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、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。
金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維を挙げられる。また、金属を被覆した炭素繊維を用いることもできる。
これらの強化繊維は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
強化繊維の平均繊維直径は、１〜５０μｍが好ましく、４〜２０μｍがより好ましい。
【００１４】
上述した強化繊維の中でも、本発明により製造された一体化積層物をスタンピング成形してなる成形体（以下、単に「成形体」という。）の強度等の力学物性や、成形体の質量を考慮すると、炭素繊維が好ましい。
炭素繊維としては特に限定されず、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、リグニン系など、何れの原料由来の炭素繊維であっても使用することができる。これらの中でも、工業規模における生産性及び機械的特性に優れている点で、ＰＡＮを原料としたＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましい。
また、石油・石炭ピッチ系炭素繊維は高弾性であることが知られているため、ＰＡＮ系炭素繊維を併用してもよい。
これら炭素繊維は、市販品として入手できる。
【００１５】
炭素繊維束としての繊度は２００〜７０００ｔｅｘであることが好ましい。フィラメント数は１，０００〜１００，０００本が好ましく、３，０００〜６０，０００本がより好ましい。また、炭素繊維束としての強度は１〜１０ＧＰａが好ましく、５〜８ＧＰａがより好ましい。また、弾性率は１００〜１，０００ＧＰａが好ましく、２００〜６００ＧＰａがより好ましい。
なお、炭素繊維束の強度及び弾性率は、それぞれＪＩＳ  Ｒ  ７６０８に準拠して測定される。
【００１６】
炭素繊維の単繊維繊度は、０．５〜２．４ｄｔｅｘが好ましい。単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ未満であると、プリプレグ製造時に炭素繊維同士が細密充填した際に繊維間に空間が少なくなり樹脂の含浸が困難または不十分になる場合がある。一方、単繊維繊度が２．４ｄｔｅｘを超えると、そのような炭素繊維を製造する際に、繊維中央への熱の伝達に時間がかかり炭素繊維の高コスト化、それに伴うプリプレグの高コスト化を引き起こす場合がある。
【００１７】
プリプレグに用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ポリアミド６、ポリアミド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、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体などが挙げられる。また、ポリアミド６とポリアミド６６との共重合ナイロンのように共重合したものを用いてもよい。
これらの熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
プリプレグには、成形体に要求される特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、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、導電性フィラー等の添加剤を含んでいてもよい。
【００１９】
プリプレグは、強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて得られる。プリプレグの形態としては、シート状、テープ状、またはフィルム状が好ましく、特に、強化繊維を一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたプリプレグ（以下、「一方向材」ともいう。）が、力学物性の制御や発現する力学物性の高さから好適に用いられる。
プリプレグが添加剤を含む場合、予め熱可塑性樹脂に添加剤を配合しておくことが好ましい。
【００２０】
プリプレグは、例えば熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを２枚準備し、これら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られる。より具体的には、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを送り出す機構を２系統有する第一の供給ロールと、強化繊維シートを送り出す第二の供給ロールとを備えた装置を用い、各第一の供給ロールから個々に樹脂フィルムを送り出すとともに、第二の供給ロールから送り出された強化繊維シートを２枚の樹脂フィルムで挟んだ後、加熱及び加圧して、プリプレグを得る。
樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂は一種類であってもよいし、２種以上であってもよい。また、異なる種類の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを複数枚重ねて供給してもよい。また、別系統の供給ロールから２枚の樹脂フィルムを送り出して、強化繊維シートを挟んでもよい。
【００２１】
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、例えば２つ以上の熱ロールを利用したり、予熱装置と熱ロールの上下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。
加熱及び加圧時の条件は熱可塑性樹脂の種類にもよるが、通常、加熱温度は１００〜４００℃が好ましく、加圧時の圧力は０．１〜１０ＭＰａが好ましい。加熱温度や加熱時の圧力が上記範囲内であれば、プリプレグに含まれる強化繊維の間に、熱可塑性樹脂を十分に含浸させることができる。
なお、プリプレグとしては、市販品を用いることもできる。
【００２２】
本発明に用いられるプリプレグは、例えば図１に示すように、強化繊維１１を切断するようにプリプレグ１０の表面から裏面にかけて貫通する切込１２を有することが好ましい。プリプレグ１０が切込１２を有していれば、すなわち強化繊維１１がある長さに切断されていると、スタンピング成形時の流動性が向上し、リブやボスといった複雑な３次元形状の成形金型を用いて成形する場合でも、成形金型の形状に追従できる積層基材が得られる。
ここで、プリプレグの表面から裏面とは、プリプレグの最も面積が広い一対の面のことである。切込はプリプレグの表面から裏面にかけて貫通しているので、プリプレグの内部に位置する強化繊維も切断されていることになり、スタンピング成形時の流動性がより向上する。
【００２３】
切込により切断された強化繊維１１の繊維長Ｌは、力学特性と流動性の観点から、５〜１００ｍｍ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、繊維長Ｌは１０〜１００ｍｍがより好ましい。
なお、プリプレグ１０内の強化繊維１１の繊維長Ｌは必ずしも全て同一である必要はなく、プリプレグ１０内に繊維長Ｌの異なる強化繊維１１が遍在していてもよい。これらは、成形体に必要な力学物性や流動性・流動挙動に応じて適宜設計するべき事項である。
【００２４】
スタンピング成形の観点から、強化繊維１１と切込１２とがなす角度（すなわち、切込１２の開始点と終点を結ぶ線分（直線）と、強化繊維１１の繊維方向との交差する角度）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なる傾向にある。また、プリプレグ１０の１ｍ２あたりの切込１２の長さ（切込長）ｌの総和（以下、「ｌａ」という。）が大きいほどプリプレグ１０中の切断部分が多くなるため流動性に優れる傾向にある。
平板のスタンピング成形の場合、角度θは２５°以上が好ましく、ｌａは１０ｍ以上が好ましい。さらにリブなど複雑な形状のスタンピング成形の場合、角度θは３０°以上が好ましく、ｌａは２０ｍ以上が好ましい。
【００２５】
一方、曲げ物性等の力学物性は、角度θとｌａに依存する。角度θが小さいほど力学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１０中の切断部分が少ないために高い力学物性が得られる傾向にある。例えば成形体を自動車の準構造部材に利用するためには、角度θが７０°以下が好ましく、ｌａは２００ｍ以下が好ましい。また、成形体を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、角度θは６０°以下が好ましく、ｌａは１５０ｍ以下が好ましい。
【００２６】
図１に示す切込１２の形状は直線状であるが、切込１２の形状としては特に制限されず、例えば図２に示すような曲線状であってもよい。切込１２の形状が曲線状であれば、角度θや繊維長Ｌが同じ直線状の切込よりもｌａが大きくなり、高い力学物性を維持しつつスタンピング成形性がより向上する傾向にある。これらも、成形体に必要な力学物性や流動性・流動挙動に応じて適宜設計するべき事項である。
なお、図２において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
プリプレグに切込を形成する方法としては特に限定されず、レーザーマーカー、カッティングプロッタ、抜型等を利用して加工することができる。レーザーマーカーを用いれば、曲線やジグザグ線など複雑な形状の切込を短時間で形成できる。カッティングプロッタを用いれば、大判のプリプレグ（例えば、長手方向の長さが２ｍ以上）に切込を形成できる。抜型を用いれば、短時間で切込を形成できる。
なお、切込加工の際、加工方法によってはプリプレグの端部の強化繊維が切断されていない耳部分が生じる場合がある。この耳部分はプリプレグに切込加工を行った後除去してもよいし、後述する工程（１）の前または後で除去してもよい。また、耳部分の一部を除去してもよいし、全てを除去してもよいし、全てを残したままでもよい。
【００２８】
本発明に用いられるプリプレグは、一方向に配向した強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸したプリプレグを裁断した小片のプリプレグの複数を、各小片のプリプレグの強化繊維の繊維方向がランダムになるようにシート状に一体化したものであってもよい。このようなプリプレグを用いれば、例えば一方向材は繊維方向に対して優れた特性を発現するのに対して、本プリプレグは繊維方向がランダムであるため等方材料として用いることができる。また、積層基材の製造寸法が一方向材の幅よりも大きい場合は、継ぎ接ぎを行う必要があり、さらには積層基材の積層構成によっては、特定の切り出し角度のプリプレグを得る際に材料ロスが生じる場合もある。それに対して、小片のプリプレグは、狭い幅の一方向材を製造した後それを裁断することでも得ることができ、製造設備を小型化することが可能となり、切り出し角度に依存したロスも少なくなる傾向にある。また、一方向材から特定の切り出し角度のプリプレグを得る際にでるロス部分からも、適切に裁断することで小片のプリプレグを得ることができ、材料損失を最小限としたトータルでのコストダウンを実現することが可能である。
小片のプリプレグ同士は、少なくとも一部が重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。
【００２９】
小片のプリプレグに含まれる強化繊維の長さは、力学特性と流動性の観点から、５〜１００ｍｍ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、小片のプリプレグに含まれる強化繊維の長さは１０〜１００ｍｍがより好ましい。なお、小片のプリプレグに含まれる強化繊維の長さは、必ずしも全て同一である必要はなく、異なる長さの強化繊維が遍在してもよい。これらは、力学特性や流動性、さらにそれらのバラツキを鑑みて設計する事項である。
【００３０】
本発明に用いられるプリプレグは、プリプレグ体積中に占める強化繊維の体積割合である繊維体積含有率（Ｖｆ）が６０％以下であることが好ましい。繊維体積含有率（Ｖｆ）が６０％以下であれば、力学物性と流動性、さらには加工性のバランスが良好となる。繊維体積含有率（Ｖｆ）が６０％を超えると、そのようなプリプレグを高品質で製造するには製造コストが増大する懸念がある。また、加工時に樹脂による結着が弱くなる傾向にあるため、加工時に端部精度が低下する懸念がある。
繊維体積含有率（Ｖｆ）が低すぎると、構造材として十分な力学物性が得られにくくなる場合がある。よって、繊維体積含有率（Ｖｆ）は２０〜６０％がより好ましく、２０〜５５％がさらに好ましい。
繊維体積含有率（Ｖｆ）は、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７５に準拠して測定される。
【００３１】
プリプレグの厚さが厚すぎると、プリプレグ製造時に熱可塑性樹脂が強化繊維に十分に含浸しにくくなったり、含浸させるのに時間がかかったりする傾向にある。また、プリプレグが切込を有する場合、切込により切断された強化繊維を有するプリプレグの厚さが厚いほど、同一方向の切断された強化繊維の層が厚くなるため、力学物性が低下する傾向にある。プリプレグ製造時の樹脂の含浸性や、成形体を構造材に適用することを考慮すると、プリプレグの厚さは２００μｍ以下が好ましい。
一方、プリプレグの厚さが薄すぎると、プリプレグの取扱性が悪くなったり、積層基材とするために積層するプリプレグの枚数が多くなり生産性が低下したりする傾向にある。プリプレグの取扱性や生産性を考慮すると、プリプレグの厚さは５０μｍ以上が好ましい。
【００３２】
＜工程（１）＞
工程（１）は、プリプレグを複数積層して積層基材を得る積層工程である。
プリプレグの積層枚数や積層の仕方は、得られる一体化積層物や成形体に必要な力学物性、流動性、流動挙動等を考慮し、目的に応じて決定すればよい。
例えば、一体化積層物や成形体をある特定の一方向に対して強化を施したい場合は、複数のプリプレグを強化繊維の繊維方向が同一方向を向くように積層することが好ましい。
また、一体化積層物や成形体を等方的に強化したい場合は、複数のプリプレグを強化繊維の繊維方向が擬似等方となるように積層することが好ましい。このように積層することで、プレス時の流動の異方性を小さくできる。また、力学物性の異方性も低減できる。
また、一方向と擬似等方の中間にあたる、強化繊維の繊維方向が０°であるプリプレグと９０°であるプリプレグを積層方向に交互に積層してもよいし、強化繊維の繊維方向が６０°毎にずれるように、プリプレグを積層方向に積層してもよい。
また、積層に共通している点としては、一体化積層物及び成形体のねじれや反りを低減させる点で、積層基材の表面と裏面とが対象構造になっていることが好ましい。
積層基材の厚さは特に限定されないが、５０〜１００００μｍが好ましい。
【００３３】
工程（１）では、プリプレグの複数と、熱可塑性樹脂または充填物含有熱可塑性樹脂からなるシートまたはフィルム（ただし、前記プリプレグを除く。以下、これらを総称して「樹脂層」ともいう。）とを積層することが好ましい。すなわち、積層基材は樹脂層を備えることが好ましい。積層基材が樹脂層を備えていれば、高コストである強化繊維の含有量を減らすことができるため、大きなコストダウンを実現することができる。また、樹脂層の位置や厚み等を適切に設計することで流動性や流動時の均一性を高めることが可能である。
違う視点で、成形品の主たる面には長繊維強化材料を用い、その周辺の淵部やリブ・ボスといった部位には射出成型で短繊維強化材料を用いたハイブリッド成形が提唱されている。そのようなハイブリッド成形に対して、樹脂層を設けた材料を用いる場合、成形品の主たる面にはプリプレグ層が位置するように設計し、樹脂層が長繊維強化材料と比べて流動性が高い点を利用して、周辺の淵部分やリブ・ボスといった部位を形成することも可能であり、加工形状の幅の拡幅や通常のハイブリッド成形に比べて工程を削減することも可能である。
【００３４】
積層基材が樹脂層を備える場合、その積層構成については特に限定されないが、積層基材の中立軸に対して対称であることが好ましい。中立軸に対して対称であれば、成形後に反りが生じにくい。
積層構成としては、例えば、積層基材の表面及び裏面側の少なくとも一方にプリプレグを偏在させ、積層基材の中心部に樹脂層を偏在させた構成、プリプレグと樹脂層とを積層方向に交互に配置した構成などが挙げられる。これらの中でも、比強度等の力学物性が高くなり、積層も簡便である点で、表面及び裏面側にプリプレグを偏在させ、積層基材の中心部に樹脂層を偏在させた構成（サンドイッチ構成）が好ましい。
【００３５】
積層基材が樹脂層を備える場合、積層基材を構成するプリプレグの総厚と樹脂層の総厚との比率（樹脂層の総厚／プリプレグの総厚）は０．２〜３であることが好ましい。比率が０．２未満であると、比強度・比剛性の向上に対して積層時の煩雑さが増大し、生産性が低下する場合がある。一方、比率が３を超えると、得られる一体化積層物及び成形体の比強度・比剛性は向上する傾向にあるが、強度と弾性率の絶対値が低くなることがあり、成形体が用いられる各種部材によっては力学物性が不足する懸念がある。
【００３６】
樹脂層を構成する熱可塑性樹脂としては、プリプレグの説明において先に例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
プリプレグに用いる熱可塑性樹脂と樹脂層に用いる熱可塑性樹脂とは、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。
【００３７】
充填物含有熱可塑性樹脂組成物に含まれる充填物としては、強化繊維、カーボンブラックが挙げられる。
充填物としては、静防性や着色の観点ではカーボンブラックが好ましく、力学物性や流動性の観点では強化繊維が好ましい。
【００３８】
強化繊維としては、プリプレグの説明において先に例示した強化繊維が挙げられる。中でも、炭素繊維やガラス繊維が好ましい。充填物として強化繊維を用いる場合は、繊維長を適宜調整して使用することができる。
強化繊維は、新品を用いてもよいし、リサイクル材を用いてもよい。リサイクル材としては、強化繊維に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が含浸した、使用済みのプリプレグから樹脂成分を除去し、残った強化繊維を回収したリサイクル強化繊維；強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸した、使用済みのプリプレグを押出機等に投入して溶融混練して得られる溶融混練物などが挙げられる。また、強化繊維に熱硬化樹脂が含浸した材料を粉砕した材料と熱可塑性樹脂とを押出し機等に投入して溶融混練して得られる溶融混練物も挙げられる。
また、充填剤としてガラス組成物を用いてもよい。ガラス組成物の形状としては、繊維状の他、バルーン状、鱗片状、粒子状などが挙げられる。
充填物は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
充填物として強化繊維を用いる場合、以下の条件（Ａ）もしくは（Ｂ）を満たすものが好ましい。
条件（Ａ）：強化繊維の繊維長は、０．００１ｍｍ以上、５ｍｍ未満であり、かつ樹脂層中に充填物が強化繊維として占める体積割合である繊維体積含有率（Ｖｆ）が、０．１〜５５％であるもの。
このような材料は、本発明に用いられるプリプレグを直接混練して得られるリサイクル材料や、一般公知の強化繊維ペレットから得られる樹脂層が挙げられ、樹脂層中に含まれる強化繊維の繊維長が短いため、高い流動性を提供することが可能である。
【００４０】
条件（Ｂ）：強化繊維の繊維長は、５ｍｍ以上であり、かつ樹脂層中に充填物が強化繊維として占める体積割合である繊維体積含有率（Ｖｆ）が、０．５％以上、２０％未満であるもの。
このような材料は、従来公知の連続繊維に樹脂を含浸させた材料から得られる樹脂層が挙げられ、繊維体積含有率が低いため高い流動性を提供することが可能である。なお、連続繊維に樹脂を含浸させた材料の例としては、ＱＵＡＤＲＡＮＴ ＰＬＡＳＴＩＣ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ ＪＡＰＡＮ ＬＴＤ．社製のユニシートや、ダイレクトＬＦＴで得られた材料が挙げられる。
【００４１】
＜工程（２）＞
工程（２）は、積層基材を切断しながら、切断で生じる熱で切断面を融着する切断融着工程である。
積層基材は、スタンピング成形に用いる成形金型に応じたサイズに切断される。
【００４２】
積層基材の切断方法としては、帯鋸（バンドソー）を用いる方法、せん断加工（シャーリングマシーン）、回転刃（チップソー、ダイヤモンドソー、ＳＬカッター）を用いる方法、超音波切断（超音波カッター）、レーザー切断（ファイバーレーザー、二酸化炭素レーザー、ＹＡＧレーザー等）、加熱温調した刃物（抜き型）を用いる方法など、従来公知の切断方法を採用できる。ただし、帯鋸やせん断加工機では、切断中に生じる熱量が弱い傾向にある、プリプレグが破損して切断面の面精度が低下する、切断の際に積層基材を構成するプリプレグ同士にズレが生じる、などの問題が生じる可能性がある。よって、切断時に強い発熱を伴い、加工速度が速く、プリプレグを破損しにくく、積層基材を構成するプリプレグ同士のズレが生じにくい観点から、切断方法としては、回転刃を用いる方法、超音波切断、レーザー切断、加熱温調した刃物を用いる方法が好ましい。特に、加工速度や設備の汎用性、大型化の簡便さに加えて、加工自由度にも優れる観点から、回転刃を用いる方法がより好ましい。また、加工寸法や加工自由度が低くとも加工形状が決まっていれば、超音波切断や加熱温調した刃物を用いる方法なども有用な手段である。レーザー切断は、設備の大型に制限がかかるが、直線に加えて曲線状等の加工に対応でき、物理的に加工する手法とは異なり設備の経年劣化や使用に伴う劣化が抑えられる点で優れている。
【００４３】
（回転刃）
回転刃は、従来公知の設備に取り付けて使用することができる。用いられる回転刃としては、ホイールの先端にチップを有するチップソー、ダイヤモンド粒子を有するダイヤモンドソー、砥石、チップ及びダイヤモンド粒子を有するものなどが挙げられる。これらの中でも、ホイールの先端に少なくともチップを有するチップソータイプが好適に用いられる。チップを有する回転刃であれば、一般流通している量が多く加工機コストを下げることができる。また、メンテナンスも非常に簡便であるため、メンテナンスに由来する時間損失を低くすることができる。
チップを有さない回転刃としては、ダイヤモンド粒子を有するダイヤモンドソーや砥石等が挙げられるが、これらは切断時に切断面を削りながら切断する機構であるため、発生する熱量が場合によって極めて大きくなる可能性がある。そのため、プリプレグに用いる熱可塑性樹脂の種類によっては、加工条件範囲が狭くなったり、回転刃上のダイヤモンド粒子を熱可塑性樹脂が覆ったりすることがあり、メンテナンスに由来する生産性の低下を招く傾向にある。
【００４４】
回転刃の運転条件としては、刃の周速度や送り速度が挙げられる。
周速度は、切断する積層基材の材質に大きく依存するが、１０００〜６０００ｍ／ｍｉｎが好ましい。周速度が１０００ｍ／ｍｉｎ未満であると、切断の送り速度を大きくできない傾向にあり、生産速度が低下する傾向がある。一方、周速度が６０００ｍ／ｍｉｎを超えると、そのような高速回転では回転刃の材質を鑑みて切断時に回転刃が変形する場合があり、回転刃や設備の寿命の低下を招くことがある。
送り速度は、１〜２０ｍ／ｍｉｎが好ましい。周速度にも依存するが、送り速度が１ｍ／ｍｉｎ以下であると、加工速度が遅く生産性の低下を招く傾向にある。一方、送り速度が２０ｍ／ｍｉｎを超えると、そのように高速で切断するには、積層基材に大きな負荷を与えるため積層基材の物性低下や、切断面が歪んでしまう場合がある。
【００４５】
回転刃としてチップソーを用いる場合、チップの数は、直径３０５ｍｍの回転刃に対して５０個以上５００個未満が好ましく、８０〜４５０個がより好ましい。チップの数が５０個未満であると、積層基材のほぼ同一に食い込む刃の数が少なくなるため切断面が粗くなったり、加工速度を増速することができなくなったりする傾向にある。一方、チップの数が５００個を超えるようなチップソーは技術的には製造することが困難である。チップの数が上記範囲内であれば、従来公知の回転刃を用いることができ、積層基材を切断・融着した際の切断面の欠損を低減できる。
また、回転刃に設けられたチップのスクイ角は、−３０〜３０°が好ましく、−２０〜１５°がより好ましい。チップのスクイ角が−３０°未満であると、チップ１個当たりの切断量が小さくなりすぎる傾向にあり、加工時間が過度に長くなる傾向にある。一方、チップのスクイ角が３０°を超えると、切断中にチップがチッピングしやすくなるため、回転刃の送り速度を大きくできなくなる傾向にあり、加工速度の低下を引き起こし生産的コストの増大を招く場合がある。また、チップのスクイ角が上記範囲内であれば、切断時の端面の融着精度が低下するのを抑制でき、切断で生じる熱によって切断面をより十分に融着できる。
【００４６】
回転刃のチップは、左右対称である必要はなく、非対称でもよい。非対称のチップを用いる場合は、チップが片面に偏在しないように、例えば形状のことなるチップが交互に並ぶ、数個単位で交互に並ぶといったように、回転時に偏軸が生じないようにすることが好ましい。
【００４７】
回転刃の厚さは、０．８〜１０ｍｍが好ましい。回転刃の厚さが０．８ｍｍ未満であると切断に伴い積層基材の損失が最小になるが、切断中にびびりが発生して切断が不安定になったり、回転刃の寿命が短くなり生産コストが増大したりする傾向にある。一方、回転刃の厚さが１０ｍｍを超えると、切断が非常に安定し、回転刃の寿命も長くなるが、切断時に伴う積層基材の損失が大きくなり、生産損失が増大する傾向にある。
【００４８】
回転刃で積層基材を切断する場合、切断は、積層基材の最外層の強化繊維の方向と切断方向との関係や、回転刃のチップ数、チップのスクイ角や回転方向、切断機の送り速度等の様々な因子に依存しやすい。そのため、積層基材の少なくとも片方の面にシート状またはフィルム状の保護板を設け、保護板ごと切断することが好ましい。これは、回転刃や切断機の依存を最小化できるため有益な手法である。
また、切断器の回転刃が稼働する部位は、稼働時間に応じ経年劣化に伴い徐々に広がっていくことが知られている。そのような劣化に伴い可動部が広がった切断器で積層基材を切断すると、積層基材の押えが不十分になる傾向がある。よって、劣化に伴い回転刃の可動部が広がってしまった切断器を用いる際にも、保護板ごと切断する方法は有益な手法といえる。
【００４９】
保護板としては、シート状またはフィルム状であれば従来公知の材質の保護板を用いることができるが、保護板の材質によっては、加工時の発熱により保護板が溶解してしまい積層基材に付着してしまう懸念もあるため、適切に選択して用いることが好ましい。また、保護板としては、難燃性や自己消化性等を有することが好ましい。
また、保護板は、切断する積層基材の厚さ、用いる回転刃や運転条件に応じて適宜設定できるが、厚くなるほど保護板のコストが増加する傾向にあり、薄くなるほど保護板としての機能が低下する傾向にある。なお、薄くても保護板として機能する場合、片面に粘着剤が付与された保護板を用い、粘着剤で作業台に保護板を固定し、この保護板の上に積層基材を配置して切断する方法も有用な手段である。
【００５０】
（超音波）
超音波切断に用いる超音波切断器としては、振動子と、振動子の超音波振動を発振する発振器とを備えた従来公知の超音波切断器を用いることができる。
超音波の振幅は、１０〜１００μｍが好ましい。振幅が１０μｍ未満であると、そのような振幅で必要なエネルギーを発生するために、非常に高速の振動数を生じさせる必要があり、設備にコストがかかる傾向にある。一方、振幅が１００μｍを超えると、振幅が大きすぎることに由来する切断面の粗さが目立つ傾向にある。
超音波の振動数は、１０〜５０ｋＨｚが好ましい。振動数が１０ｋＨｚ未満であると、振幅を大きくする必要があり、切断面が粗くなる傾向にある。一方、振動数が５０ｋＨｚを超えると、振幅を小さくすることが可能であるが、そのような高速の動きは設備の寿命を縮める可能性がある。
【００５１】
（レーザー）
レーザー切断に用いるレーザーとしては、例えば炭酸ガスレーザーやエキシマレーザーなどの気体レーザー、ＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーなどの固体レーザー、ファイバーレーザーなどが挙げられる。これらの中でも、短時間の照射で積層基材を良好に切断及び融着できる点で、ＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザーなどの固体レーザー、ファイバーレーザーが好ましい。
レーザー出力、発振モード、走査する速度、パルス幅、パルス周波数、エアーブローの流量、ガス種、さらには加工順序などは、プリプレグに用いる熱可塑性樹脂や、積層基材を構成するプリプレグの繊維体積含有率（Ｖｆ）、求める切断時の端面に求められる精度に応じて設定すればよい。
【００５２】
（加熱温調した刃物）
加熱温調した刃物としては、従来公知の、例えば抜き刃（抜き型）やトムソン刃等を加熱温調した加工具などが挙げられる。
加熱温度は、プリプレグに用いる熱可塑性樹脂に依存しやすく、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定することが好ましい。通常は、８０〜４００℃程度である。加熱温度が８０℃未満であると、そのような温度で切断は可能であっても、切断面を融着させることができる熱可塑性樹脂の種類が限られてしまい汎用性に欠ける可能性がある。一方、加熱温度が４００℃を超えると、切断及び融着は可能であっても、そのような温度を維持するためには非常に多くの電力を消費するため、生産コストの増大を招く可能性がある。
なお、切断条件、積層基材の厚さや積層基材を構成する素材によっては、切断中に加工具に熱可塑性樹脂が付着する場合がある。そのような場合には、設備が大きくなる懸念はあるものの、加熱温調した刃物と超音波による微振動とを併用してもよい。
【００５３】
＜工程（３）＞
工程（３）は、積層基材の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜１００箇所、点融着する点融着工程である。
積層基材の端部以外の表面を点融着することで、積層基材が切断面以外の箇所においても融着一体化するため、成形性がより向上する。
工程（３）は、上述した工程（２）の前に行ってもよいし、工程（２）の後に行ってもよいし、工程（２）の前及び後に行ってもよい。
なお、工程（３）を工程（２）の前に行う場合、点融着の対象となるのは切断・融着前の積層基材であり、工程（３）を工程（２）の後に行う場合、点融着の対象となるのは切断・融着後の積層基材である。
【００５４】
点融着の方法としては、従来公知の手法を用いることができ、例えば、加熱したプローブや超音波を生じさせるプローブを用いる方法が挙げられる。これらの中でも、超音波でスポット的に融着させることが、設備汎用性、加工自由度の高さから好ましい。
また、プローブとしては、融着点の断面が円形または針状となるプローブが好ましい。これらの中でも、融着後の剥離が発生しにくい点で、融着点の断面が円形となるプローブを用いることが好ましい。
また、点融着は積層基材の表面からのアプローチに限らず、裏面からのアプローチでもよく、両面からアプローチしてもよい。積層基材の厚みが大きすぎない場合は、片側からのアプローチだけでも十分に点融着できる場合もあるが、積層基材の厚みが大きい場合、片側からのアプローチだけでは、厚み方向全てを点融着することが難しい場合もある。そのような場合は、両面から点融着することは有用な手段である。ただし、そのような場合は、積層基材の厚みの半分以上の厚みを個々の点で融着している必要がある。
【００５５】
融着点の数は、１００ｃｍ２当たり１〜１００箇が好ましい。融着点の数が１００箇を超えると、針状の融着具を多数敷き詰めて用いたとしても、設備的に限界に近く、設備の製造コストが飛躍的に増大する傾向にある。
【００５６】
＜作用効果＞
上述したように、従来、繊維強化熱可塑性プラスチックなどの成形体を製造する場合、プリプレグを積層して得られる積層基材をスタンピング成形の成形金型に応じたサイズに切断する前に、積層基材の全面もしくは一部分を融着一体化させる必要があった。
しかし、本発明の一体化積層物の製造方法では、積層基材の切断時に生じる熱を利用して切断面を融着させので、スタンピング成形の前工程に当たる積層基材の融着一体化工程と、切断工程とを１つの工程で実施できる。よって、本発明の一体化積層物の製造方法によれば、スタンピング成形時の成形性や取扱性に優れる一体化積層物を、製造コストを低減しつつ、少ない工程数で製造できる。
【００５７】
「成形体の製造方法」
本発明の成形体の製造方法は、上述した本発明の一体化積層物の製造方法により一体化積層物を製造する工程（積層基材の加工工程）と、得られた一体化積層物を用いてスタンピング成形する工程（スタンピング工程）とを含む。
また、加工工程とスタンピング工程との間で、以下に説明する予熱工程を行うことが好ましい。
以下、本発明の一体化積層物の製造方法により製造された一体化積層物を「成形用材料」ともいう。
【００５８】
＜予熱工程＞
予熱工程では、従来公知の設備を用いて一体化積層物を予熱する工程である。予熱の方法としては、例えば、熱風式乾燥方式、蒸気乾燥方式、誘導加熱方式、赤外線ヒーター方式、熱板加熱方式等などが挙げられる。これらの中でも、均一照射と昇温効果の高い赤外線ヒーター方式が好ましい。また、一体化積層物の厚さ等に応じて、上述した予熱の方法を組み合わせて用いてもよい。
【００５９】
予熱工程での予熱温度は、プリプレグに用いる熱可塑性樹脂にもよるが、下限温度は１５０℃以上が好ましく、１８０℃以上がより好ましく、上限温度は４００℃以下が好ましく、３５０℃以下より好ましい。予熱温度を上昇させることで、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、プリプレグに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。そのため、熱可塑性樹脂の種類に応じて適切な温度範囲で予熱することが好ましい。また、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向上以上に、ハンドリング性や熱可塑性樹脂の諸物性の低下、着色が生じる場合がある。
【００６０】
熱可塑性樹脂の中には、空気中では熱分解が促進されやすいが、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。そのような熱可塑性樹脂をプリプレグに用いる場合は、適宜耐熱のフィルムやシートで一体化積層物を覆って予熱工程を行ってもよい。また、予熱工程を不活性ガス等の無酸素・低酸素濃度環境下で実施してもよい。
【００６１】
なお、一体化積層物を複数重ねて用いる場合、総厚はハンドリング性や電熱挙動の観点から、０．５〜１０ｍｍが好ましい。複数の一体化積層物の総厚が０．５ｍｍ未満であると、そのような薄い材料はその材料の持つ熱容量が低すぎるため、スタンピング成形において金型へのチャージに至る前に放熱してしまう傾向にある。一方、総厚が１０ｍｍを超えると、予熱の際に目的の温度に達するための時間がかかりすぎる傾向にある。
【００６２】
予熱工程からスタンピング工程への移行の際、予熱工程の段階から金属メッシュ上に一体化積層物を配置して予熱し、成形金型上まで搬送して金属メッシュから剥離してチャージするといった手段は、小型成形の際に簡便で有利である。その他、搬送用のロボットアームの先端に針状、吸盤状、アーム状のユニットを設けて搬送する方法もある。そのような手段であれば、迅速でロス無く搬送が可能である。その他、金属枠を設けその枠から一体化積層物を例えばバネ等の弾性体で繋ぐことで一体化積層物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。この手法では、予熱前後で常に一体化積層物が弾性体で宙吊りになっているため、成形金型にチャージした際も、下型に接触して冷却されることなく、上下の成形型が同時に接触するように調整することができることから、成形性や成形外観の向上の観点から好ましい。
【００６３】
＜スタンピング工程＞
スタンピング成形時の金型温度は、プリプレグに用いる熱可塑性樹脂にもよるが、下限温度は３０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましく、上限温度は３００℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましい。金型温度が低すぎると、金型上に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が低下する可能性がある。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は優れるが、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形体の外観の悪化や未硬化を招くことがある。また、非対称な形状の成形体を製造する場合、得られる成形体が反ることもある。
【００６４】
スタンピング成形時のチャージ率は、２０〜１５０％が好ましい。チャージ率とは、金型の開口面積を分母に、チャージする一体化積層物の面積を分子とした際の計算値である。
チャージ率の最適な範囲は、金型の形状が食切りか否か、金型の形状が平面形状か否かにもよるが、一つの指標としてチャージ率が２０％未満であると、そのようなチャージ率を達成するためには一体化積層物を複数用いて嵩高く積み上げる必要がある。そのため、予め重ねた状態で予熱する場合は昇温速度が遅くなり、個々に予熱してチャージする場合は重ねる際に放熱しないようにそのような操作を行うのは非常に煩雑である。ただし、非食切り金型の場合は、材料のロスとの兼ね合いになるが、チャージ率を１００％超とすることで、成形体の外観の統一性等を向上させることができる。
チャージ率の上限値も同様に金型の形状に大きく依存するが、一つの指標として、食切り金型であり、かつ平坦形状の金型の場合は、チャージ率を９５％以下とすることが好ましい。チャージ率が９５％を超えると、予熱した一体化積層物を金型にチャージするのが困難となり、チャージミスを引き起こす恐れがある。食切り金型であっても、平面形状から乖離している場合は、成形体下部の表面積を考慮してチャージ率は１５０％以下であることが好ましい。チャージ率が１５０％以下であれば、成形体の外観の統一性等を向上させることができる。また、金型内における個々の部位での一体化積層物の取り合いが起きにくくなる傾向にもある。
【００６５】
＜作用効果＞
以上説明した本発明の成形体の製造方法は、上述した本発明の一体化積層物の製造方法により製造された一体化積層物を用いるので、スタンピング成形時の成形性や取扱性に優れる。
【００６６】
上述したように、従来、成形体を製造する場合、プリプレグを積層して得られる積層基材をスタンピング成形の成形金型に応じたサイズに切断する前に、積層基材の全面もしくは一部分を融着一体化させる必要があった。
しかし、本発明の成形体の製造方法であれば、スタンピング成形の前工程に当たる積層基材の融着一体化工程と、切断工程とを１つの工程で実施できる。よって、従来の成形体の製造方法に比べて製造コストを低減しつつ、少ない工程数で成形体を製造できる。
【実施例】
【００６７】
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。
【００６８】
＜評価方法＞
（成形性の評価）
ヒーター温度を３６０℃に設定した、サンプルステージがメッシュ形状の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２００ｍｍ、奥行き１００ｍｍに裁断した一体化積層物を６分間加熱し予熱した。裏面に、幅７０ｍｍ〜６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、厚み３ｍｍ〜２ｍｍ、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３００ｔ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した一体化積層物を全て重ねた状態で配置し、チャージ時間２５秒、金型温度１４５℃、成形圧力１８ＭＰａ、成形時間１分でプレス成形を行い、成形体を得た。
得られた成形体について、以下の評価基準で成形性の評価を行った。
◎：リブ充填率１００％である。
○：リブ充填率が８０％以上１００％未満である。
△：リブ充填率が５０％以上８０％未満である。
×：リブ充填率が５０％未満である。
なお、リブ充填率は、下記式より求めた。
リブ充填（％）＝（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
【００６９】
（取扱性の評価）
成形性の評価と同様にして成形体を作製し、以下の評価基準にて取扱性の評価を行った。
○：従来公知の積層基材と遜色なく、成形時の取扱性は良好であった。
△：従来公知の積層基材に劣るが、成形時の取扱性は良好であった。
×：従来公知の積層基材に劣るが、成形時の取扱性は不良であった。
なお、「従来公知の積層基材」とは、切断前に加熱プレス等を用いて全面を融着一体化させた融着済みの積層基材を指す。
【００７０】
［プリプレグの製造］
＜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となるように配列させ、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（ポリアミド６（ＰＡ６）、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と通して、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の厚さは１２０μｍ、目付けは１４５．０ｇ／ｍ２、繊維体積含有率（Ｖｆ）は３３％であった。
【００７１】
＜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３６．４ｇ／ｍ２の樹脂フィルム（酸変性ポリプロピレン（酸変性ＰＰ）、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と通して、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の厚さは１２０μｍ、目付けは１４５．０ｇ／ｍ２、繊維体積含有率（Ｖｆ）は３３％であった。
【００７２】
＜製造例３＞
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（株式会社レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて、図１に示すように一定間隔で直線状の切込を入れ、切込を有するプリプレグ３を得た。その際、シートの端部から１０ｍｍまでの部分を除き、強化繊維の繊維長Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°、切込長ｌ＝４２．４ｍｍとなるように、切込加工を施した。１ｍ２あたりの切込長ｌの総和ｌａ＝５６．６ｍであった。
【００７３】
＜製造例４＞
製造例２で得られたプリプレグ２を用いた以外は、製造例３と同様にして切込加工を施し、切込を有するプリプレグ４を得た。
【００７４】
［積層基材の製造］
＜製造例５＞
製造例３で製造した切込を有するプリプレグ３を１６層、繊維軸方向が［０／４５／９０／−４５］ｓ２となるように、かつ切込みの方向が［−４５／０／４５／９０］ｓ２となるように積層して、厚さ１．９２ｍｍの積層基材１を得た。
【００７５】
＜製造例６＞
製造例４で製造した切込を有するプリプレグ４を用いた以外は、製造例５と同様にして、厚さ１．９２ｍｍの積層基材２を得た。
【００７６】
［実施例１］
チップソー（天龍製鋸株式会社製、製品名：ＬＡＱＩＶシリーズ（ＡＢＡ１０）、直径３０５ｍｍ）を備えたパネルソー（シンクス株式会社製、製品名：ＨＰ１−２１００ＧＩ）を用いて、周速度３５００ｒｐｍ、送り速度１０ｍ／ｍｉｎの条件にて、積層基材１を長辺と最表層の強化繊維の繊維方向が平行になるように１００ｍｍ×２００ｍｍに切断・融着を行い、一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００７７】
［実施例２］
積層基材２を用いた以外は、実施例１と同様にして切断・融着を行い、一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００７８】
［実施例３］
積層基材１を切断・融着する前に、超音波溶着機（日本エマソン株式会社製、製品名：２０００ＬＰｔ）を用いて、積層基材１の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜２箇所、点融着した以外は、実施例１と同様にして一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００７９】
［実施例４］
積層基材２を用い、かつ積層基材２を切断・融着する前に、超音波溶着機（日本エマソン株式会社製、製品名：２０００ＬＰｔ）を用いて、積層基材２の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜２箇所、点融着した以外は、実施例１と同様にして一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００８０】
［実施例５］
積層基材１を切断・融着する前に、超音波溶着機（日本エマソン株式会社製、製品名：２０００ＬＰｔ）を用いて、積層基材１の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜２箇所、点融着し、かつ樹脂シート（アクリサンデー株式会社、サンデーシート）を用いて点融着した積層基材１を挟んで切断・溶着した以外は、実施例１と同様にして一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００８１】
［実施例６］
積層基材２を用い、積層基材２を切断・融着する前に、超音波溶着機（日本エマソン株式会社製、製品名：２０００ＬＰｔ）を用いて、積層基材２の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜２箇所、点融着し、かつ樹脂シート（アクリサンデー株式会社、サンデーシート）を用いて点融着した積層基材２を挟んで切断・溶着した以外は、実施例１と同様にして一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００８２】
［比較例１］
超音波溶着機（日本エマソン株式会社製、製品名：２０００ＬＰｔ）を用いて、積層基材１の端部以外の表面を表面積１００ｃｍ２当たり１〜２箇所、点融着してプリプレグのズレが生じないようにした後、印籠金型内に配置して加熱盤を２５０℃に予熱した多段プレス機に投入し、圧力０．３ＭＰａで１０分間加熱・加圧を行い、続いて圧力１．０ＭＰａで２分間冷却・加圧プレスを行い、融着済みの積層基材を得た。
得られた融着済みの積層基材を用いた以外は、実施例１と同様にして切断・融着を行い、一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００８３】
［比較例２］
積層基材２を用い、加熱盤の温度を２００℃に変更した以外は、比較例１と同様にして融着済みの積層基材を得た。
得られた融着済みの積層基材を用いた以外は、実施例１と同様にして切断・融着を行い、一体化積層物を得た。
得られた一体化積層物の成形性と取扱性を評価した。結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2016199008.tif 000002
【００８５】
実施例１、２の場合、成形体のリブ先端が僅かに欠けたが、成形性に十分優れていた。また、取扱性は従来公知の積層基材に劣らず、成形作業の作業性は良好であった。
実施例３〜６の場合、成形性に優れ、取扱性も従来公知の積層基材に劣らず、成形作業の作業性は良好であった。
比較例１、２の場合、成形性に優れ、取扱性も良好で成形作業の作業性は良好であった。しかしながら、プリプレグの積層後から成形に至るまでの工程数が増加し、量産性に劣っていた。
【符号の説明】
【００８６】
１０  プリプレグ
１１  強化繊維
１２  切込
【図１】
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【図２】
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