(57)【要約】【課題】一方向熱可塑プリプレグの表面処理を必要とせず、他の樹脂材料との接着を容易にすることで、界面の剥離を生じさせず、複合成形品全体の高い曲げ強度を発現できる、一方向熱可塑プリプレグを用いた複合成形品およびその製造方法を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂（Ａ）、樹状ポリエステル（Ｂ）、強化繊維（Ｃ）、からなる一方向熱可塑プリプレグの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂（Ｄ）を溶着させてなる複合成形品であって、前記一方向熱可塑プリプレグは、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して樹状ポリエステル（Ｂ）０．１〜９重量部の溶融物からなるマトリックス樹脂として、強化繊維（Ｃ）５０〜２５０重量部に含浸させてなるとともに、熱可塑性樹脂（Ａ）がポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、またはポリオレフィン樹脂の少なくとも１種類の樹脂から構成され、樹状ポリエステル（Ｂ）が溶融液晶性を示すポリエステルからなることを特徴とする複合成形品である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂（Ａ）、樹状ポリエステル（Ｂ）、強化繊維（Ｃ）、からなる一方向熱可塑プリプレグの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂（Ｄ）を溶着させてなる複合成形品であって、前記一方向熱可塑プリプレグは、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して樹状ポリエステル（Ｂ）０．１〜９重量部の溶融物からなるマトリックス樹脂として、強化繊維（Ｃ）５０〜２５０重量部に含浸させてなるとともに、熱可塑性樹脂（Ａ）がポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、またはポリオレフィン樹脂の少なくとも１種類の樹脂から構成され、樹状ポリエステル（Ｂ）が溶融液晶性を示すポリエステルからなることを特徴とする複合成形品。
【請求項２】
強化繊維（Ｃ）が炭素繊維である請求項１のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項３】
熱可塑性樹脂（Ｄ）が、熱可塑性樹脂（Ａ）と同種、または熱可塑性樹脂（Ａ）より高い融点を有する請求項１または２に記載の複合成形品。
【請求項４】
熱可塑性樹脂（Ｄ）に強化繊維（Ｅ）が含まれる請求項１〜３のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項５】
強化繊維（Ｅ）が炭素繊維またはガラス繊維の少なくとも一方からなる請求項１〜４のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項６】
自動車用構造部材に用いられる請求項１〜５のいずれかに記載の複合成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合成形品およびその製造方法に関し、特に、一方向熱可塑プリプレグを熱可塑性樹脂と溶着させ、一体化する複合成形品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維にマトリックス樹脂を溶融含浸させた繊維強化樹脂は、その優れた力学特性を活かして各種分野で部材の補強や表面形成等に幅広く利用されている。また、優れた補強効果等を得るためには、強化繊維として連続繊維を使用する場合が多く、とくに、連続強化繊維を帯状（テープ状）に一方向に引き揃え、それに樹脂を含浸させた一方向プリプレグの態様で好ましく用いられている。
【０００３】
しかしながら、一般的に一方向プリプレグは連続繊維であるため、プレス成形などで複雑な形状に賦型することが困難である上、連続繊維の直交方向に繊維が流れやすく、成形品の強度低下を招く懸念がある。そこで、一方向プリプレグに熱可塑性樹脂を射出成形することで、一方向プリプレグの特徴である高剛性を有しながらも、複雑な形状を賦型することが可能な製造技術が開示されている（特許文献１）。しかしながら、その複合成形品において、一方向プリプレグと熱可塑性樹脂の接着強度を向上させるため、一方向プリプレグの表面に凹凸形状を付与するため、エンボス加工された離型フィルムを用いる必要があり、コスト増大や生産性に課題を有する。
【０００４】
特許文献２では、一方向プリプレグのマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用い、その熱可塑性樹脂に液晶性ポリマーを添加し、熱可塑性樹脂の粘度を低下させることで、良含浸で、かつ力学特性に優れた一方向熱可塑プリプレグに関する技術が開示されている。しかしながら、一方向熱可塑プリプレグを用いた一体成形については何ら記載や示唆もなく、一方向熱可塑プリプレグと他の基材との接着に関する効果が明らかにされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７４５０８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、一方向熱可塑プリプレグの表面処理を必要とせず、他の樹脂材料との接着を容易にすることで、界面の剥離を生じさせず、複合成形品全体の高い曲げ強度を発現できる、一方向熱可塑プリプレグを用いた複合成形品およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するために検討した結果、次のような手段を採用するものである。
（１）熱可塑性樹脂（Ａ）、樹状ポリエステル（Ｂ）、強化繊維（Ｃ）、からなる一方向熱可塑プリプレグの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂（Ｄ）を溶着させてなる複合成形品であって、前記一方向熱可塑プリプレグは、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して樹状ポリエステル（Ｂ）０．１〜９重量部の溶融物からなるマトリックス樹脂として、強化繊維（Ｃ）５０〜２５０重量部に含浸させてなるとともに、熱可塑性樹脂（Ａ）がポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、またはポリオレフィン樹脂の少なくとも１種類の樹脂から構成され、樹状ポリエステル（Ｂ）が溶融液晶性を示すポリエステルからなることを特徴とする複合成形品。
（２）強化繊維（Ｃ）が炭素繊維であることを特徴とする（１）記載の複合成形品。
（３）熱可塑性樹脂（Ｄ）が、熱可塑性樹脂（Ａ）と同種、または熱可塑性樹脂（Ａ）より高い融点を有することを特徴とする（１）または（２）のいずれかに記載の複合成形品。
（４）熱可塑性樹脂（Ｄ）に強化繊維（Ｅ）が含まれることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の複合成形品。
（５）強化繊維（Ｅ）が、炭素繊維またはガラス繊維の少なくとも一方からなることを特徴とする（１）〜（４）いずれかに記載の複合成形品。
（６）自動車用構造部材に用いられることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の複合成形品。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一方向熱可塑プリプレグの複合成形品、およびその製造方法によれば、一方向熱可塑プリプレグにおける熱可塑性樹脂（Ａ）に樹状ポリエステル（Ｂ）が添加されることにより、熱可塑性樹脂（Ｄ）との接着性が改善し、力学特性に優れた複合成形品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る一方向熱可塑プリプレグの概略斜視図である。
【図２】本発明に係る一方向熱可塑プリプレグを用いた複合成形品の概略斜視図である。
【図３】本発明において、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品に関する製造工程の一例であるインサート成形の工程を示した概略図であり、（ａ）一方向熱可塑プリプレグをキャビティー内に配置する工程、（ｂ）金型を閉じて射出成形する工程、（ｃ）射出後に複合成形品を取り出す工程、をそれぞれ図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明で用いられる一方向熱可塑プリプレグ１の断面斜視図であり、図２は、一方向熱可塑プリプレグ１に他の熱可塑性樹脂（Ｄ）５を接合させた複合成形品４の概略断面図を示したものである。
【００１２】
図１に示すように、一方向熱可塑プリプレグ１は、一方向に引き揃えられた強化繊維（Ｃ）に、熱可塑性樹脂（Ａ）と樹状ポリエステル（Ｂ）とを溶融混練させたマトリックス樹脂を含浸させたものであり、その配合比は、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対して樹状ポリエステル（Ｂ）０．１〜９重量部の溶融物からなるマトリックス樹脂として、強化繊維（Ｃ）５０〜２５０重量部に含浸させたものであることが重要である。
【００１３】
熱可塑性樹脂（Ａ）は、耐熱性、成形性および機械特性に優れた、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、またはポリオレフィン樹脂の少なくとも１種類の樹脂から構成されることが重要である。これらの樹脂主成分として用いるのであれば、２種以上併用してポリマーアロイとして用いてもよいし、前記熱可塑性樹脂を不飽和カルボン酸、その酸無水物またはその誘導体から選ばれる少なくとも１種類の化合物で変性して用いることもできる。また、この３種類以外の熱可塑性樹脂（Ａ）とのポリマーアロイとすることもできる。溶融成形可能な樹脂であればいずれでもよく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂を他の樹脂とブレンドまたはグラフト重合させて変性させた変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ１−ブテン樹脂、ポリ１−ペンテン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、エチレン／α−オレフィン共重合体、（エチレンおよび／またはプロピレン）と（不飽和カルボン酸および／または不飽和カルボン酸エステル）との共重合体、（エチレンおよび／またはプロピレン）と（不飽和カルボン酸および／または不飽和カルボン酸エステルとの共重合体のカルボキシル基の少なくとも一部を金属塩化して得られるポリオレフィン、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素のブロック共重合体、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素のブロック共重合体の水素化物、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂などのアクリル樹脂、アクリロニトリルを主成分とするアクリロニトリル系共重合体、アクリロニトリル・ブタンジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、酢酸セルロースなどのセルロース系樹脂、塩化ビニル／エチレン共重合体、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、およびエチレン／酢酸ビニル共重合体のケン化物などが挙げられる。
【００１４】
本発明において好ましいポリアミド樹脂とは、例えば、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド４６、ポリアミド５６、ポリアミド４１０、ポリアミド５１０、ポリアミド４Ｔ、ポリアミド５Ｔ、ポリアミド５Ｉ、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｉ、ポリアミド４，６共重合体、ポリアミド６．１２、ポリアミド９Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６、イソフタル酸とビス（３−メチル−４アミノシクロヘキシル）メタンとを重合してなるポリアミド（ポリアミドＰＡＣＭＩ）などのホモポリマ−、または、これらの共重合体または混合物が挙げられる。
【００１５】
これらポリアミド樹脂の重合度には特に制限がないが、サンプル濃度０．０１ｇ／ｍｌの９８％濃硫酸溶液中、２５℃で測定した相対粘度として、１．５〜７．０が好ましく、より好ましくは２〜３．９のポリアミド樹脂が好ましい。相対粘度が１．９よりも小さいと、一方向性繊維強化テープの靭性が低下する傾向にある。一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の相対粘度が４よりも大きいと、成形体としての加工性に問題が生じやすく、また例えば補強部材として成形体を成形するにあたりコスト的に不利となる傾向にある。
【００１６】
本発明において好ましいポリフェニレンスルフィド樹脂とは、ポリフェニレンスルフィド樹脂の溶融粘度は、耐薬品性の改良および加工時の流動性などの特性を付与する点から、１〜２０００Ｐａ・ｓ（３００℃、剪断速度１０００ｓｅｃ−１）の範囲が好ましく選択され、１〜２００Ｐａ・ｓの範囲がより好ましく、１〜５０Ｐａ・ｓの範囲であることがさらに好ましい。ここで溶融粘度は、剪断速度１０００ｓｅｃ−１の条件下でノズル径０．５ｍｍφ、ノズル長１０ｍｍのノズルを用い、高化式フローテスターによって測定した値である。
【００１７】
本発明において好ましいポリオレフィン樹脂とは、エチレン、プロピレン、ブテン、イソプレン、ペンテンなどのオレフィン類を重合または共重合して得られる熱可塑性樹脂である。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ１−ブテン、ポリ１−ペンテン、ポリメチルペンテンなどの単独重合体および共重合体、エチレン／α−オレフィン共重合体、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素とのブロック共重合体、及び、そのブロック共重合体の水素化物などが用いられる。ここでいうエチレン／α−オレフィン共重合体は、エチレンと炭素原子数３〜２０のα−オレフィンの少なくとも１種以上との共重合体であり、上記の炭素数３〜２０のα−オレフィンとしては、具体的にはプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オクタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−エチル−１−ヘキセン、３−エチル−１−ヘキセン、９−メチル−１−デセン、１１−メチル−１−ドデセン、１２−エチル−１−テトラデセンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００１８】
さらに得ようとする一方向熱可塑プリプレグ１の要求特性に応じて、マトリックス樹脂には、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、導電性フィラーなどを添加しておくことができる。
【００１９】
本発明の樹状ポリエステル（Ｂ）は、溶融液晶性を示すことが重要である。ここで溶融液晶性を示すとは、室温から昇温していった際に、ある温度域で液晶状態を示すことである。液晶状態とは、せん断下において光学的異方性を示す状態である。
【００２０】
本発明で用いられる樹状ポリエステル樹脂（Ｂ）は、数平均分子量は１０，０００〜４０，０００であることが好ましい。数平均分子量が１０，０００以上の樹状ポリエステル樹脂（Ｂ）を用いることで、本発明の効果である流動性向上効果が高度に発現する。さらに流動性向上により溶融加工に伴う発熱を抑制することができるため、機械物性の向上をはかることもできる。数平均分子量が４０，０００を越えると流動性向上効果が低下する傾向が見られることから、樹状ポリエステル樹脂（Ｂ）の数平均分子量は好ましくは１０，０００〜２０，０００の範囲であり、特に好ましくは１０，０００〜２０，０００の範囲である。
【００２１】
なお、この数平均分子量は、樹状ポリエステル樹脂（Ｂ）が可溶な溶媒を使用してＧＰＣ−ＬＳ（ゲル浸透クロマトグラフ−光散乱）法により測定した値である。
【００２２】
また、本発明における樹状ポリエステル樹脂（Ｂ）の溶融粘度は０．０１〜３０Ｐａ・ｓが好ましく、０．５〜２０Ｐａ・ｓがより好ましく、さらには１〜１０Ｐａ・ｓが特に好ましい。
【００２３】
なお、この溶融粘度は樹状ポリエステル樹脂（Ｂ）の液晶開始温度＋１０℃の条件で、ずり速度１００／ｓの条件下で高化式フローテスターによって測定した値である。
【００２４】
本発明の樹状ポリエステル（Ｂ）の配合割合は、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対し、０．１〜９重量部であることが重要である。樹状ポリエステル（Ｂ）が一方向熱可塑プリプレグ１の少なくとも一表面に存在することで、他の樹脂材料との接着が改善し、力学特性が向上する。これは、一方向熱可塑プリプレグ１の熱可塑性樹脂（Ｃ）が溶融した際、樹状ポリエステル（Ｂ）により、熱可塑性樹脂（Ｃ）の流動しやすいため、一方向熱可塑プリプレグ１と他の樹脂材料との隙間に樹脂が流入し、優れた接着性を示す。
【００２５】
樹状ポリエステル（Ｂ）の配合割合が０．１重量部よりも低いと、樹状ポリエステル（Ｂ）による樹脂流動性の効果が見られず、熱可塑性樹脂（Ａ）が強化繊維（Ｃ）に含浸しにくくなり、一方向熱可塑プリプレグ１内に未含浸部分が生じる。また、一方向熱可塑プリプレグの表面上に樹状ポリエステル（Ｂ）がほとんど存在しないため、一方向熱可塑プリプレグ１と他の樹脂材料との接着力を向上させにくくなる。更には、一方向熱可塑プリプレグ１に含まれる未含浸部分を溶融させた際、未含浸部分が膨張し、表面外観が悪化するおそれがある。
【００２６】
一方、樹状ポリエステル（Ｂ）の配合割合が９重量部よりも高いと、一方向熱可塑プリプレグ１中の樹状ポリマー（Ｂ）が過剰となるため、一方向熱可塑プリプレグ１の力学特性が低下する懸念がある。更には、一方向熱可塑プリプレグ１に他の樹脂材料を接着させようとする際、熱可塑性樹脂（Ａ）が流動しやすくなり、熱可塑性樹脂（Ａ）によるバリの生成や、一方向に配列した強化繊維の流れ（乱れ）が生じ、表面外観が悪化することがある。
【００２７】
本発明の強化繊維（Ｃ）としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などのヤーン、ロービング、カットファイバー、織物、編物または組物等の各種繊維形態が挙げられる。また繊維基材は必要に応じて２種以上を併用することもできる。好ましくは炭素繊維からなる繊維基材が使用され、炭素繊維はピッチ系、ポリアクリロニトリル系などいずれであってもよい。
【００２８】
１本の強化繊維束は、好ましくは平均直径５〜１０μｍである強化繊維の単繊維を１，０００〜５０，０００本を束ねて構成されたものである。単繊維の平均直径は６〜８μｍがさらに好ましい。強化繊維の引張強度は３，０００〜６，０００ＭＰａのものを用いることが好ましい。なお強化繊維の強度（ＭＰａ）＝（単繊維強度（Ｎ））／単繊維断面積（ｍｍ２）の関係である。
【００２９】
本発明の強化繊維（Ｃ）の配合割合は、熱可塑性樹脂（Ａ）１００重量部に対し、５０〜２５０重量部であることが重要である。強化繊維（Ｃ）の配合割合が５０重量部よりも低いと、一方向熱可塑プリプレグを用いた複合成形品の補強効果が十分に見られず、２５０重量部よりも高いと、一方向熱可塑プリプレグ表面の樹脂量が不足し、熱可塑性樹脂との接着性が不十分となり、複合成形品の強度が低下する。
【００３０】
本発明の一方向熱可塑プリプレグ１の製造方法としては、特に限定されるものではないが、なかでも、連続的に供給される強化繊維（Ｃ）に、熱可塑性樹脂（Ａ）と樹状ポリエステル（Ｂ）との溶融物をマトリックス樹脂として供給し、含浸させる方法が好ましい。このとき熱可塑性樹脂（Ａ）と樹状ポリエステル（Ｂ）とからなるマトリックス樹脂は、予め溶融混練しておいたものを使用してもよい。あるいは、熱可塑性樹脂（Ａ）に対して樹状ポリエステル（Ｂ）を高濃度で含有するマスターバッチを含浸時に希釈する方法を用いてもよい。
【００３１】
一方向熱可塑プリプレグ１を製造する際、熱可塑性樹脂（Ａ）を強化繊維（Ｃ）に含浸させるためには、溶融粘度が低い方が好ましい。具体的には、熱可塑性樹脂（Ａ）と樹状ポリエステル（Ｂ）との溶融物の溶融粘度が６０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは４０Ｐａ・ｓ以下である。熱可塑性樹脂（Ａ）の重量平均分子量として、２，０００〜２００，０００が好ましく、１０，０００〜１００，０００がより好ましい。熱可塑性樹脂（Ａ）が低分子量である場合、熱可塑性樹脂（Ａ）の含浸が容易となるが、繊維強化複合材料の機械物性が低下する傾向がしばしば見られる。また高分子量である場合、熱可塑性樹脂（Ａ）の含浸が不十分となりやすく、一方向熱可塑プリプレグ１の強度が十分に発現されづらくなる。
【００３２】
本発明の熱可塑性樹脂（Ｄ）は、熱可塑性樹脂（Ａ）と同種、または高融点を有する熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂（Ｄ）の融点が熱可塑性樹脂（Ａ）の融点が低い場合、例えば、熱可塑性樹脂（Ｄ）の射出成形のシリンダー温度を十分に上げられず、熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融できないため、接着不足が生じ得る。また一方で、熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融するために、シリンダー温度を必要以上に増大させた場合、熱可塑性樹脂（Ｄ）が熱分解し、複合成形品の外観不良や強度特性の低下が見られる。
【００３３】
熱可塑性樹脂（Ｄ）には、前述の樹状ポリエステル（Ｂ）や、強化繊維（Ｅ）を含んでも良く、また併用することもできる。
【００３４】
本発明の強化繊維（Ｅ）は、強化繊維（Ｃ）と同種、または異種、もしくは２種以上を併用しても良い。強化繊維（Ｅ）の形態として、一方向熱可塑プリプレグ１を用いた複合成形品が高剛性であり、かつ複雑形状への賦型を可能にするため、繊維長が１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
本発明の一方向熱可塑プリプレグ１の複合成形品体に関する製造方法は、図３に示すように、射出成形機６のキャビティー８に一方向熱可塑プリプレグ１を配置した後、熱可塑性樹脂９を射出成形することで、一方向熱可塑プリプレグ１を用いた複合成形品４を得ることができる。前述の一方向熱可塑プリプレグの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂（Ｄ）を一体化させることであれば、特に限定はされず従来公知の方法で製造することができ、例えば、熱板溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、自動テープ積層、（ＡＴＬ）、射出成形（射出圧縮成形、ガスアシスト射出成形、インサート射出成形、多層射出成形や、それらの組み合わせなどを含む）、ブロー成形、押出成形、プレス成形、トランスファー成形、フィラメントワインディング成形、ラミネート成形などの公知の成形方法によって成形される。なかでも、あらかじめ一方向熱可塑プリプレグ１を射出成形機６に配置し、射出成形を行うことで、複雑形状を付与できるインサート成形が好ましい。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明を実施例によって、より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
以下に、本実施例において用いる、各種特性の測定方法、および原材料（樹脂、強化繊維）を示す。
【００３８】
Ａ．一方向熱可塑プリプレグにおける、繊維質量含有率（Ｗｆ）（％）、マトリックス樹脂質量含有率（Ｗｒ）（％）、繊維体積含有率（Ｖｆ）（％）、マトリックス樹脂体積含有率（Ｖｒ）（％）、およびボイド率（Ｖｖ）（％）の測定方法
ａ）空焼きのルツボを秤量（質量Ａ）し、秤量したルツボに一方向熱可塑プリプレグを約０．５ｇ入れて秤量（質量Ｂ）した。次に一方向熱可塑プリプレグが入った状態でルツボを５００℃電気炉で３０分間、窒素雰囲気で焼却した後、再秤量した（質量Ｃ）。
ｂ）一方向熱可塑プリプレグの密度（ρＵＤＴ）（ｇ／ｃｍ３）、強化繊維の密度（ρｆ）（ｇ／ｃｍ３）、マトリックス樹脂の密度（ρｒ）（ｇ／ｃｍ３）は、それぞれサンプルを質量０．７〜１ｇとなるように準備し、アルファーミラージュ製ＳＤ−２００Ｌを用いて測定した。
ｃ）各測定値から次式により各値を算出した。
Ｗｆ（％）＝（（Ｃ−Ａ）／（Ｂ−Ａ））×１００
Ｗｒ（％）＝１００−Ｗｆ
Ｖｆ（％）＝Ｗｆ×（ρＵＤＴ／ρｆ）
Ｖｒ（％）＝Ｗｒ×（ρＵＤＴ／ρｒ）
Ｖｖ（％）＝１００−Ｖｆ−Ｖｒ
【００３９】
Ｂ．複合成形品の強度評価法
上記一方向熱可塑プリプレグ１をキャビティー８の両面に配置した後、熱可塑性樹脂（Ｄ）の射出成形を実施し、幅方向１００ｍｍと長さ方向１５０ｍｍの複合成形品を得た。本複合成形品を幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの試験片を切り出した。
【００４０】
前述の複合成形品を切り出した試験片について、ＪＩＳ  Ｋ７１７１（２００８）に基づき、３点支持法による曲げ試験により曲げ強度、および曲げひずみを測定し、得られた曲げ強度を複合成形品の強度の指標とした。
【００４１】
強度評価試験後の試験片を用いて、一方向熱可塑プリプレグと熱可塑性樹脂（Ｄ）との界面接着の状態をキーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−９００により１００倍に拡大して目視観察し、一方向熱可塑プリプレグとの接着性の指標とした。一方向熱可塑プリプレグを用いた複合成形品の外観において、“良好”は、実使用上問題ないレベル、“不良”は、一方向熱可塑プリプレグの繊維の浮きやうねりなど、一方向プリプレグ表面に異常が見られるレベルを示す。また一方向熱可塑プリプレグと他基材との界面接着では、“良好”は実使用上問題ないレベル、“不良”は、基材間の接着が不十分であるレベルを示す。
【００４２】
Ｃ．原材料
各実施例および各比較例で用いた材料と成分は、下記のとおりである。
Ａ−１  ポリアミド６：“アミラン”（登録商標）“ＣＭ１００１”（東レ（株）製）
Ａ−２  ポリフェニレンサルファイド：“トレリナ”（登録商標）“Ａ９００”（東レ（株）製）
Ａ−３  ポリオレフィン：“プライムポリプロ”（登録商標）Ｊ８３０ＨＶ（株プライムポリマー）
Ｂ      樹状ポリエステル
Ｃ      炭素繊維：“トレカ”（登録商標）“Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ”（東レ（株）製）
【００４３】
（実施例１）
３０ｍｍΦの単軸押出機のホッパーに熱可塑性樹脂（Ａ）と樹状ポリエステル（Ｂ）のブレンド物を投入し、ポリアミド６を融点以上の温度で溶融混錬して含浸ダイ内に供給するとともに、連続炭素繊維束“トレカ”（登録商標）“Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ”（繊維径７ミクロン、比重１．７６ｇ／ｃｍ３）を含浸ダイ内に供給し、含浸ダイ内で溶融したポリアミド６を連続炭素繊維束内に含浸させながら引き抜きローラーで引き抜き、冷却固化させ幅５０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、炭素繊維束の体積ボリュームが５０〜６０％の一方向熱可塑プリプレグを得た。
【００４４】
前述の一方向熱可塑プリプレグ１を用いてインサート成形を行った。図３に示すように、（ａ）一方向熱可塑プリプレグ１を金型のキャビティー８内に配置し、（ｂ）ガラス繊維強化熱可塑性樹脂（東レ（株）製ＣＭ１０１１Ｇ３０）を射出ノズル４０１から、所定の溶融温度で溶融し、キャビティー８内に注入した後、（ｃ）金型を広げ、注入された溶融樹脂を冷却固化し、一方向熱可塑プリプレグ１を用いた複合成形品を取り出した。なお、射出成形の条件として、日本製鋼所社製射出成形機（Ｊ１１ＡＤ−１１０Ｈ、型締力１１０ｔ）、シリンダー温度２８０℃、金型温度１２０℃とした。
【００４５】
このようにして得られた一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４は、曲げ強度５８３ＭＰａであり、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂の曲げ強度１５０ＭＰａに比べ、一方向熱可塑プリプレグ１による補強効果が得られ、実使用上問題ないレベルであった。
【００４６】
（実施例２）
一方向熱可塑プリプレグ１における樹状ポリエステル（Ｂ）の配合を５重量部とした以外は、実施例１と同様の評価を行った。その結果、実施例１の曲げ強度とほぼ同等となり、一方向熱可塑プリプレグ１とガラス繊維強化熱可塑性樹脂の層間接着も良好であった。
【００４７】
（実施例３）
一方向熱可塑プリプレグ１における熱可塑性樹脂（Ａ）の相対粘度が２．７５であるポリアミド６とした以外は、実施例１と同様の評価を行った。その結果、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４の曲げ特性も実使用上問題ないレベルであった。
【００４８】
（実施例４）
一方向熱可塑プリプレグ１の熱可塑性樹脂（Ａ）をポリフェニレンサルファイドに変更した以外は、実施例１と同様に、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４を評価し、曲げ特性も実使用上問題ないレベルであった。
【００４９】
（実施例５）
一方向熱可塑プリプレグ１の熱可塑性樹脂（Ａ）をポリプロピレンに変更した以外は、実施例１と同様に、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４を評価し、曲げ特性も実使用上問題ないレベルであった。
【００５０】
（比較例１）
本発明における一方向熱可塑プリプレグ１に対し、樹状ポリエステル（Ｂ）を添加しないこと以外は、実施例１と同様の条件で評価した。その結果、実施例１よりも、一方向熱可塑プリプレグ１による補強効果が確認できるものの、曲げ強度５６５ＭＰａと強度が低下し、樹状ポリエスエル（Ｂ）の添加による力学特性の向上が明らかになった。
【００５１】
（比較例２）
一方向熱可塑プリプレグ１における樹状ポリエステル（Ｂ）を１０重量部とした以外は、実施例１と同様にして、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４を評価した。一方向熱可塑プリプレグ１は、実施例１よりも、曲げ特性が低下し、熱可塑性樹脂のバリが少量ながら発生する結果となった。
【００５２】
（比較例３）
一方向熱可塑プリプレグ１の熱可塑性樹脂（Ａ）をポリフェニレンサルファイドに変更した以外は、比較例１と同様に、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４を評価した。その結果、比較例１と同様に、樹状ポリエステル（Ｂ）を添加しないことで、曲げ特性の低下が生じる結果となった。
【００５３】
（比較例４）
一方向熱可塑プリプレグ１の熱可塑性樹脂（Ａ）をポリプロピレンに変更した以外は、比較例１と同様に、一方向熱可塑プリプレグの複合成形品４を評価した。その結果、比較例１と同様に、樹状ポリエステル（Ｂ）を添加しないことで、層間剥離が生じやすくなり、曲げ特性の低下が生じる結果となった。
【００５４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る複合成形体の製造方法は、連続強化繊維と熱可塑性樹脂を使用したあらゆる複合成形体の製造に適用できる。かかる製造方法から得られる複合成形体は、自動車、航空機、船舶等の輸送機器、レジャー・スポーツ部材、圧力容器、油田掘削、土木建築の構造部材・準構造部材などに好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  一方向熱可塑プリプレグ
２  樹状ポリエステル
３  強化繊維
４  一方向熱可塑プリプレグを用いた複合成形品
５  他の樹脂部材
６  射出成形機
７  射出ノズル
８  キャビティー
９  熱可塑性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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