(57)【要約】  強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグであって、前記強化繊維束の配向方向の垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の厚さ方向におけるいずれか一方の境界線と幅方向における境界線のなす角がいずれも鋭角である、テーププリプレグ。
2020067478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグであって、
前記強化繊維束の配向方向の垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の厚さ方向におけるいずれか一方の境界線と幅方向における境界線のなす角がいずれも鋭角である、テーププリプレグ。
【請求項２】
前記垂直断面の厚さ方向における境界線である上辺と下辺の少なくとも一部が互いに平行な直線部分を有し、前記鋭角が４０°〜８５°である、請求項１に記載のテーププリプレグ。
【請求項３】
前記樹脂の粘度が３００００Ｐａ・ｓ以上である、請求項１又は２に記載のテーププリプレグ。
【請求項４】
前記垂直断面が台形形状又はドーム形状である、請求項１に記載のテーププリプレグ。
【請求項５】
前記強化繊維束が炭素繊維束である、請求項１又は２に記載のテーププリプレグ。
【請求項６】
前記樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のテーププリプレグ。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載のテーププリプレグが加熱されて硬化した、繊維強化複合材料。
【請求項８】
請求項１から４のいずれか１項に記載のテーププリプレグの複数を、前記強化繊維束の配向方向を揃えて互いに隣接するように配置し、加熱及び加圧することを含む、繊維強化複合材料の製造方法であって、
前記配置の際、第一のテーププリプレグの幅方向の端部と、第二のテーププリプレグの幅方向の端部とが、厚み方向に見て互いに重なるように配置する、繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項９】
強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグであって、前記強化繊維束の配向方向の垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記テーププリプレグが離型シートを含む、テーププリプレグ。
【請求項１０】
前記垂直断面の上辺と下辺の長さが異なっており、短い方の辺側のテーププリプレグ表面に前記離型シートが配置されている、請求項９に記載のテーププリプレグ。
【請求項１１】
強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグの配置方法であって、
前記テーププリプレグの前記強化繊維束の配向方向における垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記テーププリプレグを加熱して型に配置する、テーププリプレグの配置方法。
【請求項１２】
前記テーププリプレグの複数を、前記強化繊維束の配向方向を揃えて互いに隣接するように配置し、前記配置の際、第一のテーププリプレグの少なくとも一部と、第二のテーププリプレグの少なくとも一部とが、重なるように配置する、請求項１１に記載のテーププリプレグの配置方法。
【請求項１３】
前記第一のテーププリプレグの前記連続的に厚みが増加する部位の少なくとも一部と、第二のテーププリプレグの前記連続的に厚みが増加する部位の少なくとも一部とが、重なるように配置する、請求項１２に記載のテーププリプレグの配置方法。
【請求項１４】
強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグを用いる繊維強化複合材料の製造方法であって、
前記テーププリプレグの前記強化繊維束の配向方向における垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記テーププリプレグを加熱して型に配置する、繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーププリプレグ、テーププリプレグの配置方法、繊維強化複合材料及び繊維強化複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維とマトリックス樹脂とからなる繊維強化複合材料は、軽量で優れた機械特性を有するため、航空宇宙用途、自動車用途、スポーツ用途、その他各種産業用途等に広く用いられている。繊維強化複合材料は、主に中間材料である繊維強化複合材料用プリプレグを加熱成型することによって得られる。【０００３】
プリプレグは、強化繊維に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させたものである。プリプレグ用の樹脂としては、繊維強化複合材料の耐熱性、強度の点から、主として熱硬化性樹脂が用いられ、中でも耐熱性、弾性率、低硬化収縮性、耐薬品性等に優れた繊維強化複合材料が得られる点から、エポキシ樹脂が最もよく用いられる。【０００４】
特に航空宇宙用途においては、大型で三次元形状を有する強度部材を効率よく成形するために、特許文献１に開示されたテーププリプレグと呼ばれるプリプレグが多く用いられる。これは、プリプレグの巻物を長手方向に裁断してアスペクト比を大きくしたプリプレグである。テーププリプレグは、通常１／４インチ（６．４ｍｍ）から６インチ（１５２ｍｍ）の幅に裁断されて、オートレイアップ装置と呼ばれる積層装置にセットされる。積層装置では、所望の形状を有する型表面に、複数のテーププリプレグが幅方向に隣接するように敷き詰められて、所望の繊維方向で、所望の厚みとなるように積層されて圧着された積層体を製作する。その後、積層体はオートクレーブやオーブン等を用いて加熱硬化され、目的の繊維強化複合材料が得られる。【０００５】
この一連の作業において、テーププリプレグを型表面上に並べる際、テーププリプレグの幅精度に起因するギャップ（隙間）が発生し、その箇所は加熱硬化後も繊維や樹脂が不足した状態で残ってしまう。特許文献２には、断面が実質的に長方形であり、幅のバラつきが少ないテーププリプレグが提案されている。しかし、断面が長方形であっても幅のバラつきを完全にゼロとすることは現実的に難しく、完全に隙間無く敷き詰めることは実際には困難である。そのため、強化繊維や樹脂の欠落の無い良好な外観や、計算上の強度を発現することは難しいという課題があった。また、繊維の欠落が生じやすいという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４３６５３号公報
【特許文献２】特表２０１３−５３８２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
幅精度のバラつきを有するテーププリプレグを隙間なく敷き詰めるため、敢えて端部を幅精度のバラつきを加味した分だけオーバーラップさせる方法が考えられる。
しかしながら、上述した方法ではオーバーラップさせた箇所だけ厚みが厚くなり、積層体を均一な厚みに仕上げることが困難になるという問題点がある。【０００８】
本発明は、繊維の欠落が低減され、機械特性に優れ、厚みの寸法精度にも優れる繊維強化複合材料を与えることのできるテーププリプレグ、及び前記テーププリプレグを用いた繊維強化複合材料とその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、テーププリプレグの幅方向の断面の端部を中央部分より薄くして、薄い端部同士をオーバーラップさせてプレースメントして、成形することにより、充分な外観や強度を有する繊維強化複合材料を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明の要旨は以下の通りである。【００１０】
［１］  強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグであって、
前記強化繊維束の配向方向の垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の厚さ方向におけるいずれか一方の境界線と幅方向における境界線のなす角がいずれも鋭角である、テーププリプレグ。
［２］  前記垂直断面の厚さ方向における境界線である上辺と下辺の少なくとも一部が互いに平行な直線部分を有し、前記鋭角が４０°〜８５°である、［１］に記載のテーププリプレグ。
［３］  前記樹脂の粘度が３００００Ｐａ・ｓ以上である、［１］又は［２］に記載のテーププリプレグ。
［４］  前記垂直断面が台形形状又はドーム形状である、［１］に記載のテーププリプレグ。
［５］  前記強化繊維束が炭素繊維束である、［１］又は［２］に記載のテーププリプレグ。
［６］  前記樹脂がエポキシ樹脂を含む、［１］〜［３］のいずれか１つに記載のテーププリプレグ。
［７］  ［１］〜［４］のいずれか１つに記載のテーププリプレグが加熱されて硬化した、繊維強化複合材料。
［８］  ［１］〜［４］のいずれか１つに記載のテーププリプレグの複数を、前記強化繊維束の配向方向を揃えて互いに隣接するように配置し、加熱及び加圧することを含む、繊維強化複合材料の製造方法であって、
前記配置の際、第一のテーププリプレグの幅方向の端部と、第二のテーププリプレグの幅方向の端部とが、厚み方向に見て互いに重なるように配置する、繊維強化複合材料の製造方法。
［９］  強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグであって、前記強化繊維束の配向方向の垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記テーププリプレグが離型シートを含む、テーププリプレグ。
［１０］  前記垂直断面の上辺と下辺の長さが異なっており、短い方の辺側のテーププリプレグ表面に前記離型シートが配置されている、［９］に記載のテーププリプレグ。
［１１］  強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグの配置方法であって、
前記テーププリプレグの前記強化繊維束の配向方向における垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記テーププリプレグを加熱して型に配置する、テーププリプレグの配置方法。
［１２］  前記テーププリプレグの複数を、前記強化繊維束の配向方向を揃えて互いに隣接するように配置し、前記配置の際、第一のテーププリプレグの少なくとも一部と、第二のテーププリプレグの少なくとも一部とが、重なるように配置する、［１１］に記載のテーププリプレグの配置方法。
［１３］  前記第一のテーププリプレグの前記連続的に厚みが増加する部位の少なくとも一部と、第二のテーププリプレグの前記連続的に厚みが増加する部位の少なくとも一部とが、重なるように配置する、［１２］に記載のテーププリプレグの配置方法。
［１４］  強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテーププリプレグを用いる繊維強化複合材料の製造方法であって、
前記テーププリプレグの前記強化繊維束の配向方向における垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記テーププリプレグを加熱して型に配置する、繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、繊維や樹脂の欠落が低減され、機械特性に優れ、厚みの寸法精度にも優れる繊維強化複合材料を与えることのできるテーププリプレグ、及び前記テーププリプレグを用いた繊維強化複合材料とその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、平板状の金型Ｗの上面Ｗａに、複数のテーププリプレグ１を、長手方向を揃えて、互いに隣接するように配置した斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線でテーププリプレグ１の厚み方向に切断した断面図である。
【図３】図３は、図１の金型Ｗの上面Ｗａに配置された複数のテーププリプレグ１の上面図である。
【図４】図４は、平板状の金型Ｗの上面Ｗａに、複数のテーププリプレグ２を、長手方向を揃えて、互いに隣接するように配置した斜視図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ線でテーププリプレグ２の厚み方向に切断した断面図である。
【図６】図６は、図４の金型Ｗの上面Ｗａに配置された複数のテーププリプレグ２の上面図である。
【図７】図７は、断面が台形形状の溝部４を備えた溝ロール５の断面図である。
【図８】図８は、第一実施形態のテーププリプレグ１の変形例の垂直断面図である。
【図９】図９は、第一実施形態のテーププリプレグ１の別の変形例の垂直断面図である。
【図１０】図１０は、第二実施形態のテーププリプレグ２の変形例の垂直断面図である。
【図１１】図１１は、第二実施形態のテーププリプレグ２の別の変形例の垂直断面図である。
【図１２】図１２は、本発明のテーププリプレグの上辺又は下辺と斜辺とがなす角の大きさの測定方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［用語の定義］
以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「長方形」とは、四つの内角が全て等しく直角である四角形をいう。
「マトリックス樹脂」とは、繊維強化複合材料において、強化繊維の周囲に存在し形状を保持するための樹脂成分をいう。熱硬化性、熱可塑性、又はそれらの混合物がある。
「繊維強化複合材料用プリプレグ」とは、強化繊維を複数本引き揃え、マトリックス樹脂を含浸させてシート状に整えた材料をいう。
「テーププリプレグ」とは、テープ状の繊維強化複合材料用プリプレグをいう。
「スリットテーププリプレグ」とは、繊維強化複合材料用プリプレグを繊維の長手方向に沿って裁断し、元の繊維強化複合材料用プリプレグより細い幅となるよう加工した材料をいう。
「繊維強化複合材料」とは、複数のテーププリプレグを幅方向に隣接して配置してなるシート、又は前記シートの複数枚を積層した積層シートを、加熱硬化して得た材料をいう。
【００１４】
［テーププリプレグ］
本発明のテーププリプレグは、強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸したテープである。前記強化繊維束の配向方向の垂直断面は、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の厚さ方向におけるいずれか一方の境界線と幅方向における境界線のなす角がいずれも鋭角であることが好ましい。
テーププリプレグを型に配置した際に型との間に空間が形成されず平滑な表面を有する成形体が得られることから、前記垂直断面の厚さ方向における境界線である上辺（テーププリプレグの一方の面を構成する辺）と下辺（テーププリプレグの他方の面を構成する辺）の少なくとも一部が、互いに平行な直線部分を有していることが好ましい。
前記直線部分は前記中心を含むことが好ましい。
【００１５】
テーププリプレグの端部を重ね合わせて配置する場合に、重ね合わせた部分の隆起が少なくなるため、前記上辺及び前記下辺のうちいずれか一方の辺と幅方向における境界線である斜辺とがなす角（前記鋭角）が、いずれも４０〜８５°であることが好ましく、いずれも４５〜８０°であることがより好ましい。
前記上辺及び前記下辺のうちいずれか一方の辺と境界線である斜辺とがなす角は、作製したテーププリプレグを巻出し、２ｃｍの長さにカットして凍結させてスライスしたスライス面を上面にした状態で下面部分を粘土に埋め込み、１００倍の倍率で端部を観察する。同機器の角度計測モードを利用し、断面の各辺に凹凸がある場合には、図１２に示すように、最端部と、前記最端部から１５００μｍの範囲内に存在する厚さ方向における境界線及び幅方向における境界線の凹凸のうち最もプリプレグ中心と反対方向に突出した凸部の頂点と、をそれぞれ結ぶ直線がなす角度を計測する。すなわち、最端部とプリプレグ厚さ方向における境界線の凹凸のうち最もプリプレグ中心と反対方向に突出した凸部の頂点とを結ぶ直線Ｔ２と、最端部とプリプレグ幅方向における境界線の凹凸のうち最もプリプレグ中心と反対方向に突出した凸部の頂点とを結ぶ直線Ｔ１とがなす角αの大きさを計測する。
【００１６】
また、テーププリプレグが離型シートを含んでいてもよい。前記強化繊維束の配向方向の垂直断面の上辺と下辺の長さが異なっている場合、短い方の辺側のテーププリプレグ表面に前記離型シートを配置すると、接着面積が大きい面を型に接着できることから成形体に空隙ができにくい。一方、長い方の辺側のテーププリプレグ表面に前記離型シートを配置すると、テーププリプレグ側面部を露出させることができるため、プリプレグ同士を重ねて貼り合わせる際に隙間なく並べることができる。短い方の辺側のテーププリプレグ表面に前記離型シートを配置したものと、長い方の辺側のテーププリプレグ表面に前記離型シートを配置したものの両方を交互にプレースメントするよう装置に装着することが好ましい。これにより、隣り合うテーププリプレグ同士を隙間無く並ばせることができ、隣り合うテーププリプレグ間の隙間ができてしまうことを抑制したり、またオーバーラップした場合にも空隙の発生や高さ方向の盛り上がりを抑制したりすることができる。離型シートは、配置する際の工程数を減らす観点から、片面のみに配置することが好ましい。
テーププリプレグは、形状を調整しやすいことからスリットテーププリプレグであることが好ましい。
【００１７】
以下、本発明のテーププリプレグの実施形態を、適宜、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
図１は、平板状の金型Ｗの上面Ｗａに、複数のテーププリプレグ１を、長手方向を揃えて、互いに隣接するように配置した斜視図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線でテーププリプレグ１の厚み方向に切断した断面図である。
図３は、図１の金型Ｗの上面Ｗａに配置された複数のテーププリプレグ１の上面図である。
【００１９】
図１に示すように、テーププリプレグ１の強化繊維束を構成する強化繊維の配向方向は、テーププリプレグ１の長手方向に沿うように一方向に揃えられている。
図２に示すように、この配向方向に対して直交する、テーププリプレグ１の垂直断面の形状は台形である。ここでは説明の便宜のために、前記垂直断面の厚さ方向における境界線を台形の底辺とした場合に、台形の最も長い底辺を下辺１ａ（下底）といい、下辺１ａに対向する台形の底辺を上辺１ｂ（上底）という。下辺１ａと上辺１ｂは互いに平行な直線部分を有する。下辺１ａと上辺１ｂを結ぶ幅方向における境界線である２本の斜辺（台形の脚）は、金型Ｗの上面Ｗａに対して傾斜している。
【００２０】
図２のテーププリプレグ１の幅方向に見て、下辺１ａの一方の端部から他方の端部までの中点が、幅方向の中心である。下辺１ａの前記中点から上辺１ｂへ向かう垂線と、上辺１ｂとの交点が存在する。つまり、上辺１ｂと下辺１ａは互いに平行な直線部分を有し、この直線部分のうち、下辺１ａの直線部分が前記中心を有し、上辺１ｂの直線部分が前記中心から下ろした垂線に交わる直線部分を有する。
【００２１】
図２において、第一のテーププリプレグ１の垂直断面が表す台形の下辺１ａは、金型Ｗの上面Ｗａの反対側に位置し、上方へ露出している。一方、これに隣接する第二のテーププリプレグ１の垂直断面が表す台形の下辺１ａは、金型Ｗの上面Ｗａに接している。このように、各テーププリプレグ１の表側（下辺１ａ側の面）と裏側（上辺１ｂ側の面）が互い違いで隣接することにより、第一のテーププリプレグ１の下辺１ａの端部が、第二のテーププリプレグ１の下辺１ａの端部に対して、厚み方向に見て重なる。
【００２２】
つまり、図３に示すように、上方から透視すると、各テーププリプレグ１の垂直断面が表す台形の下辺１ａの端部が、これに隣接するテーププリプレグ１の垂直断面が表す台形の下辺１ａの端部と重なる。このような重なりの配置であると、各テーププリプレグ１の幅が、長手方向に沿って少し変化したとしても、その変化が隣接するテーププリプレグ１との重なりの範囲内であれば、上方から見て、テーププリプレグ１が存在しない箇所（隣接するテーププリプレグ１同士の間隙）が発生し難い。
【００２３】
図３に示すように上方から見て、隣接するテーププリプレグ１同士の重なりの幅Ｓ１は、０．０１〜２ｍｍが好ましく、０．０５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．１〜１ｍｍがさらに好ましい。
前記幅Ｓ１がこの範囲内であると、隣接するテーププリプレグ１の端部同士が組み合わさって適度に重なり合い、各テーププリプレグ１同士を隙間なく隣接するように配置することが容易である。
【００２４】
テーププリプレグ１の垂直断面の形状が台形である場合、（台形の下辺１ａの長さ／台形の上辺１ｂの長さ）で表わされる長さ比Ｒは、１．００３〜２．６７が好ましく、１．０２〜１．８８がより好ましく、１．０３〜１．４５がさらに好ましい。
前記長さ比Ｒがこの範囲内であると、隣接するテーププリプレグ１の端部同士が組み合わさって適度に重なり合い、各テーププリプレグ１同士を隙間なく隣接するように配置することが容易である。
【００２５】
テーププリプレグ１の垂直断面の形状が台形である場合、前記台形の下辺１ａの長さは、１〜２６ｍｍが好ましく、３〜２０ｍｍがより好ましく、６〜１３ｍｍがさらに好ましい。
また、前記台形の上辺１ｂの長さは、２〜１２．９８ｍｍが好ましく、３〜１２．９ｍｍがより好ましく、４〜１２．８ｍｍがさらに好ましい。
また、前記台形の厚み（下辺１ａと上辺１ｂの距離）は、１０〜１０００μｍが好ましく、１００〜７５０μｍがより好ましく、２００〜５００μｍがさらに好ましい。
前記台形の下辺１ａの長さ、台形の上辺１ｂの長さ及び台形の厚みがいずれもこの範囲内であると、隣接するテーププリプレグ１の端部同士が組み合わさって適度に重なり合い、各テーププリプレグ１同士を隙間なく隣接するように配置することが容易である。
【００２６】
テーププリプレグ１の垂直断面の形状が台形である場合、台形の下辺１ａの中点と上辺１ｂの中点は、厚み方向に見て重なることが好ましい。また、台形の下辺１ａの中点と上辺１ｂの中点を結んだ線で折り返した際に、台形の左右が重なるように線対称の断面形状であることが好ましい。
また、金型Ｗの上面Ｗａに配置された各テーププリプレグ１の垂直断面の形状は、互いに略同一であることが好ましい。
【００２７】
以上で説明した第一実施形態のテーププリプレグ１の垂直断面の形状は、等脚台形であるが、この台形を基本として変形した形態であってもよい。例えば、テーププリプレグ１の垂直断面は、図８に示すような、台形の上辺（上底）と脚とがなす鈍角の頂点が丸められたドーム形状、又は図９に示すような、台形の下辺（下底）と脚とがなす鋭角の頂点部分が切り落とされた六角形状であってもよい。いずれの変形形態であっても、テーププリプレグ１の垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の上辺と下辺の少なくとも一部が互いに平行な直線部分を有する。
【００２８】
＜第二実施形態＞
図４は、平板状の金型Ｗの上面Ｗａに、複数のテーププリプレグ２を、長手方向を揃えて、互いに隣接するように配置した斜視図である。
図５は、図４のＶ−Ｖ線でテーププリプレグ２の厚み方向に切断した断面図である。
図６は、図４の金型Ｗの上面Ｗａに配置された複数のテーププリプレグ２の上面図である。
【００２９】
テーププリプレグ２の強化繊維束を構成する強化繊維の配向方向は、テーププリプレグ２の長手方向に沿うように一方向に揃えられている。図４に示すように、この配向方向に対して直交する、テーププリプレグ２の垂直断面の形状は平行四辺形である。平行四辺形は、その対辺の長さが等しく、対角の大きさが等しく、対角線が他の対角線の中点を通るものである。本発明において、対角が９０度である長方形及び正方形は、平行四辺形に含まない。
以下、説明の便宜のために、平行四辺形の最も長い底辺を下辺２ａといい、下辺２ａに対向する辺を上辺２ｂという。下辺２ａと上辺２ｂは互いに平行な直線部分を有する。下辺２ａと上辺２ｂを結ぶ２本の斜辺は、金型Ｗの上面Ｗａに対して傾斜している。
【００３０】
図４のテーププリプレグ２の幅方向に見て、下辺２ａの一方の端部から他方の端部までの中点が、幅方向の中心である。下辺２ａの前記中点から上辺２ｂへ向かう垂線と、上辺２ｂとの交点が存在する。つまり、上辺２ｂと下辺２ａは互いに平行な直線部分を有し、この直線部分のうち、下辺２ａの直線部分が前記中心を有し、上辺２ｂの直線部分が前記中心から下ろした垂線に交わる直線部分を有する。
【００３１】
図５の断面図において、第一のテーププリプレグ２の下辺２ａは、金型Ｗの上面Ｗａに接しており、上辺２ｂは、金型Ｗの上面Ｗａの反対側に位置し、上方へ露出している。これに隣接する第二のテーププリプレグ２の下辺２ａ及び上辺２ｂも、第一のテーププリプレグ１と同様である。第一のテーププリプレグ２の下辺２ａの端部が、第二のテーププリプレグ２の上辺２ｂの端部に対して、厚み方向に見て重なる。
【００３２】
つまり、図６に示すように、上方から透視すると、各テーププリプレグ２の下辺２ａの端部が、これに隣接するテーププリプレグ２の上辺２ｂの端部と重なる。このような重なりの配置であると、各テーププリプレグ２の幅が、長手方向に沿って少し変化したとしても、隣接するテーププリプレグ２との重なりの範囲内であれば、上方から見て、テーププリプレグ２が存在しない箇所（隣接するテーププリプレグ２同士の間隙）が発生し難い。
【００３３】
図６に示すように上方から見て、隣接するテーププリプレグ２同士の重なりの幅Ｓ２は、０．０１〜２ｍｍが好ましく、０．０５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．１〜１ｍｍがさらに好ましい。
前記幅Ｓ２がこの範囲内であると、隣接するテーププリプレグ２の端部同士が組み合わさって適度に重なり合い、各テーププリプレグ２同士を隙間なく隣接するように配置することが容易である。
【００３４】
テーププリプレグ２の垂直断面の形状が平行四辺形である場合、内角のうち鋭角の大きさは、４０〜８５°が好ましく、５０〜８０°がより好ましく、６０〜７５°がさらに好ましい。
前記鋭角の大きさがこの範囲内であると、隣接するテーププリプレグ２の端部同士が組み合わさって適度に重なり合い、各テーププリプレグ２同士を隙間なく隣接するように配置することが容易である。
【００３５】
テーププリプレグ２の垂直断面の形状が平行四辺形である場合、前記平行四辺形の下辺２ａ及び上辺２ｂの長さは、１〜２６ｍｍが好ましく、３〜２０ｍｍがより好ましく、６〜１３ｍｍがさらに好ましい。
また、前記平行四辺形の厚み（下辺１ａと上辺１ｂの距離）は、１０〜１０００μｍが好ましく、１００〜７５０μｍがより好ましく、２００〜５００μｍがさらに好ましい。
前記平行四辺形の下辺２ａ及び上辺２ｂの長さ並びに行四辺形の厚みがいずれもこの範囲内であると、隣接するテーププリプレグ２の端部同士が組み合わさって適度に重なり合い、各テーププリプレグ２同士を隙間なく隣接するように配置することが容易である。
【００３６】
また、金型Ｗの上面Ｗａに配置された各テーププリプレグ２の垂直断面の形状は、互いに略同一であることが好ましい。
【００３７】
以上で説明した第二実施形態のテーププリプレグ２の垂直断面の形状は、平行四辺形であるが、この平行四辺形を基本として変形した形態であってもよい。例えば、テーププリプレグ２の垂直断面は、図１０に示すような、平行四辺形の上辺の両端の角が丸められたドーム形状、又は図１１に示すような、平行四辺形の鋭角の頂点部分が切り落とされた六角形状であってもよい。いずれの変形形態であっても、垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の上辺と下辺の少なくとも一部が互いに平行な直線部分を有する。
【００３８】
以上で説明したテーププリプレグは、強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂（マトリックス樹脂）が含浸したものである。
次に、本発明のテーププリプレグの材料の例を説明する。
【００３９】
（強化繊維）
強化繊維としては、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、高強度ポリエステル繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維及び窒化珪素繊維等が挙げられる。これらの中でも、難燃性に優れる点から、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維が好ましく、比強度及び比弾性に優れる点から、炭素繊維が特に好ましい。繊維の径及び長さは従来と同様でよい。
【００４０】
（マトリックス樹脂）
マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等が挙げられる。材料の価格、粘度調整のしやすさ、硬化物の機械特性のバランス等に優れるエポキシ樹脂が好ましい。マトリックス樹脂に含まれる樹脂の種類は１種類単独でもよく、２種類以上でもよい。樹脂の粘度は、テープの幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有する形状保持の観点から、２００００Ｐａ・ｓ以上が好ましく、３００００Ｐａ・ｓ以上がより好ましい。取扱い性の観点から、１０００００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、５００００Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。
【００４１】
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂としては、特に、アミン類、フェノール類、炭素−炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、トリグリシジル−ｍ−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾ−ルの各種異性体が挙げられる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンは航空機構造材向けの繊維強化複合材料用樹脂として耐熱性に優れるため好ましい。
フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂が挙げられる。液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は低粘度であるために、一般的に高粘度、固形エポキシ樹脂や添加剤と組み合わせ粘度を調整される。粘度が低すぎるとプリプレグのタックが過剰になるとともに、スリットプリプレグのボビン解舒性が悪くなることや、積層時にテープ同士が粘着する等の傾向にある。逆に、固形エポキシ樹脂を使用するとプリプレグのタックを低くすることができるのでプリプレグ同士の粘着を防止する効果があるが、粘度が高すぎるとタックやドレープ性が損なわれる、バッキングフィルムとの密着性が悪くなるという傾向にある。
炭素−炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を適宜配合して用いてもよい。グリシジルアミン型エポキシ樹脂とグリシジルエーテル型エポキシ樹脂の組み合わせは、耐熱性、靱性を併せ持つため特に好ましい。
【００４２】
エポキシ樹脂の市販品としては、三菱ケミカル社製ｊＥＲ（登録商標）８２８、８２７、８０７、６０４、６３０、１００１、１００２、１００４、４００４、４００７、１０３２Ｈ６０、ＤＩＣ社製ＥＰＩＣＬＯＮ（登録商標）８３０、８５０、Ｎ６７３、Ｎ６７５、Ｎ７７０、Ｎ７７５、ＨＰ４０３２、ＨＰ４７００、ＨＰ４７７０、ＥＸＡ−１５１４、ＨＵＮＴＳＭＡＮ  ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製のＴＡＣＴＩＸ（登録商標）７４２、５５６等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４３】
（熱可塑性樹脂）
マトリックス樹脂には、必要に応じて熱可塑性樹脂を配合してもよい。マトリックス樹脂の主剤としてエポキシ樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂を混合すると、エポキシ樹脂組成物の硬化物に高い靱性を付与する他、エポキシ樹脂組成物のべたつきを抑えて、プリプレグのタックを適正レベルに調整したり、高温時、硬化直前の樹脂フローを抑制したりする効果を有する。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエーテルスルフォン、ポリビニルホルマール、フェノキシ樹脂、ポリアミド、アクリル系のブロック共重合物等が挙げられる。
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。
【００４４】
熱可塑性樹脂を層間補強粒子として使用する場合には、前記テーププリプレグの表面に熱可塑性樹脂粒子層を設けることが好ましい。離型シートを有する態様の場合には、離型シートとプリプレグとの接着性の観点から、離型シートを有さないプリプレグ表面に熱可塑性樹脂粒子層を設けることが好ましい。スリットテーププリプレグの態様の場合には、熱可塑性樹脂粒子層を設けた後スリットしてもよいし、熱可塑性樹脂粒子層をスリット後に積層してもよい。熱可塑性樹脂粒子層をスリット後に積層する、熱可塑性樹脂粒子層が露出するようにスリットする等の方法により、スリット断面（側面）にも熱可塑性樹脂粒子が存在させることでテープ同士の接着性を向上させることができる。熱可塑性樹脂粒子は、プリプレグのマトリックス樹脂に可溶であるものまたは不溶であるものを使用できる。また、熱可塑性樹脂粒子層と繊維層の間にしわ抑制のための樹脂層を設けてもよい。前記樹脂層の樹脂は、プリプレグのマトリックス樹脂と相溶性の高い樹脂であることが好ましく、樹脂層の樹脂およびマトリックス樹脂はいずれもエポキシ樹脂であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂粒子はポリアミド粒子であることが好ましい。
【００４５】
（その他の添加剤）
マトリックス樹脂には、公知の添加剤（固形ゴム、充填材、希釈剤、溶剤、顔料、可塑剤、酸化防止剤、安定化剤等）等を必要に応じて添加することができる。例えば、顔料としてカーボンブラックやグラフェン等が挙げられる。カーボンブラックやグラフェンは、エポキシ樹脂を黒色に着色し、後述する繊維強化複合材料を成形した際の樹脂の色目を隠し、特にスポーツ製品に適用した際に高品位な外観を付与する効果を有すると共に、紫外線吸収能力や、放熱機能も併せ持つ。
【００４６】
（マトリックス樹脂含有率）
本発明のテーププリプレグの総質量に対する、マトリックス樹脂の含有率は、１５〜５０質量％が好ましく、２０〜４５質量％がより好ましい。
前記範囲の下限値以上であると、強化繊維同士を充分に結合させて、強化繊維の欠落を充分に抑制することができる。
前記範囲の上限値以下であると、強化繊維が有する機械特性を充分に発揮させることができる。
【００４７】
＜離型シート（バッキングフィルム）＞
テーププリプレグ同士の粘着を防止し、ボビンからの解舒性を良好にするため、テーププリプレグにはバッキングフィルム（カバーフィルム）を貼付しておくことが好ましい。前記バッキングフィルムはスリットする前に貼付してもよいし、スリットしてから貼付してもよい。
バッキングフィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等が挙げられる。
バッキングフィルムの厚みは、１０〜８０μｍが好ましい。バッキングフィルムの幅は、テーププリプレグの幅と同じか、より幅広いと、テーププリプレグ同士の粘着を確実に防止して、ボビンからの解舒性が良好となる。
【００４８】
＜テーププリプレグの製造方法＞
本発明のテーププリプレグは、部分的には公知の製法を適用することができる。すなわち、例えば特許文献１〜２に記載されているように、公知方法により強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束を含むプリプレグを作製し、次いでプリプレグを裁断するスリッターに通すことにより、所望の幅のテーププリプレグを得る。
プリプレグを裁断する際には、上述した垂直断面の形状となるように、スリッターにおいてプリプレグの表面に対して斜めに刃を当てることにより、第二実施形態のような垂直断面が平行四辺形又は台形であるものが得られる。また、図７に示すような、断面が台形の溝部４を有する溝ロール５をプリプレグに押し当てながら強化繊維の繊維方向に沿って転がすことにより、第一実施形態のような垂直断面が台形であるものが得られる。或いは、スリッターを用いてスリッティングして得たテーププリプレグを、さらに所望の形状のダイスに通して、不要な部分を削ぎ落すことにより、垂直断面が所望の形状のテーププリプレグを得ることもできる。
【００４９】
＜テーププリプレグの配置方法＞
強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂が含浸した本発明のテーププリプレグは、前記テーププリプレグの前記強化繊維束の配向方向における垂直断面が、幅方向の一方の端部及び他方の端部から幅方向の中心にむかって連続的に厚みが増加する部位を有する。
本発明のテーププリプレグの配置方法は、本発明のテーププリプレグを加熱して型に配置することが好ましい。
また、本発明のテーププリプレグの配置方法は、本発明のテーププリプレグの複数を、前記強化繊維束の配向方向を揃えて互いに隣接するように配置し、前記配置の際、第一のテーププリプレグの少なくとも一部と、第二のテーププリプレグの少なくとも一部とが、重なるように配置することがより好ましい。
この場合において、前記第一のテーププリプレグの前記連続的に厚みが増加する部位の少なくとも一部と、第二のテーププリプレグの前記連続的に厚みが増加する部位の少なくとも一部とが、重なるように配置することがより好ましい。
【００５０】
＜自動積層装置＞
自動積層する装置（オートテーププレースメント装置）としては公知の装置を用いることができる。自動積層装置としては、例えば特開平４?６２１４２号公報や特開平５?２００８９８号公報に示されるように、供給装置から引き出されたテーププリプレグを積層ロールに巻きかけ、型に押圧しつつ型に沿って積層ロールを転動させることによって積層することができる。また、積層部を加熱可能な加熱部を有することで、テーププリプレグを加熱し粘着性を持たせて積層することができる。離型シートを使用する場合には、離型シートを配置したテーププリプレグを輩出する巻出し部、プリプレグテープより離型シートを剥離させて巻取る巻取り部、に設けたロールを型に対して相対的に移動させつつ押圧する積層ヘッドを備える積層装置を使用することで離型シートを有する態様に適用できる。
【００５１】
［繊維強化複合材料］
本発明の繊維強化複合材料は、本発明のテーププリプレグが加熱されて硬化したものである。複数のテーププリプレグが組み合わさって硬化したものでもよいし、単一のテーププリプレグを硬化したものでもよい。
【００５２】
繊維強化複合材料を構成する複数のテーププリプレグは、互いの幅方向に隣接するように配置されていることが好ましい。幅方向に配置するテーププリプレグの本数は、繊維強化複合材料の形状によって適宜決定され、例えば、１０本〜１００本程度が挙げられる。本発明のテーププリプレグを複数用いることにより、テーププリプレグ同士の間に隙間を生じることなく敷き詰めることができる。
【００５３】
繊維強化複合材料を構成する複数のテーププリプレグは、互いの幅方向に隣接するように配置されるだけでなく、さらに厚み方向に積層されていてもよい。積層数としては、例えば、２〜２０層程度が挙げられる。
【００５４】
［繊維強化複合材料の製造方法］
本発明の繊維強化複合材料の製造方法は、本発明のテーププリプレグの複数を、前記強化繊維束の配向方向を揃えて互いに隣接するように配置し、加熱及び加圧することを含む、繊維強化複合材料の製造方法である。前記配置の際、第一のテーププリプレグの幅方向の端部と、第二のテーププリプレグの幅方向の端部とが、厚み方向に見て互いに重なるように配置する。
【００５５】
上述の第一実施形態のテーププリプレグ１を用いる場合、図１〜３に例示するように配置することが好ましい。隣接するテーププリプレグ１の幅方向の端部同士の重なりの幅（図３のＳ１）は、０．０１〜２ｍｍが好ましく、０．０５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．１〜１ｍｍがさらに好ましい。
前記幅が０．０１ｍｍ以上であると、テーププリプレグ１の幅方向の寸法精度が少し低くとも、重なりの幅の範囲内に収めることがより容易になる。また、前記幅が２ｍｍ以下であると、第一のテーププリプレグ１と第二のテーププリプレグ１の幅方向の端部を互いに重ねて配置することがより容易になる。
【００５６】
上述の第二実施形態のテーププリプレグ２を用いる場合、図４〜６に例示するように配置することが好ましい。隣接するテーププリプレグ２の幅方向の端部同士の重なりの幅（図６のＳ２）は、０．０１〜２ｍｍが好ましく、０．０５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．１〜１ｍｍがさらに好ましい。
前記幅が０．０１ｍｍ以上であると、テーププリプレグ２の幅方向の寸法精度が少し低くとも、重なりの幅の範囲内に収めることがより容易になる。また、前記幅が２ｍｍ以下であると、第一のテーププリプレグ２と第二のテーププリプレグ２の幅方向の端部を互いに重ねて配置することがより容易になる。
【００５７】
前記のように、第一のテーププリプレグと第二のテーププリプレグの幅方向の端部を互いに重ねて配置するとともに、各テーププリプレグの下面が、隣接するテーププリプレグの端部の斜面に乗り上げないように配置することにより、形成する繊維強化複合材料の厚みを均一にすることができる。
【００５８】
繊維強化複合材料を形成するためにテーププリプレグの幅方向に配置する、テーププリプレグの本数は、繊維強化複合材料の形状によって適宜決定され、例えば、１０〜１００本程度が挙げられる。
繊維強化複合材料を形成するために、テーププリプレグの幅方向に配置するだけでなく、テーププリプレグの厚み方向に、テーププリプレグを積層してもよい。積層数としては、例えば、２〜２０層程度が挙げられる。
【００５９】
本発明の繊維強化複合材料の製造方法は、本発明のテーププリプレグを用いて、所定の方法で配置すること以外は、公知の方法で製造することができる。例えば、平面又は曲面等の所望の表面形状を有する成形型に自動積層装置（オートレイアップ装置）を用いてテーププリプレグを敷き詰め、これを真空パックした後、加熱することにより、所望の形状で硬化した繊維強化複合材料を得る方法が挙げられる。
【００６０】
テーププリプレグを加熱する温度及び時間としては、含浸したマトリックス樹脂が硬化反応する温度及び時間であれば特に限定されず、例えば、１００〜２００℃で１〜３時間程度の加熱条件が挙げられる。
テーププリプレグを加熱する際には、同時に加圧することが好ましい。加える圧力としては、テーププリプレグ同士が所望の形態で充分に密着する圧力であればよく、１００ｋＰａ以下に保ちながら加熱することが好ましい。加圧する方法としては、例えば、複数のテーププリプレグを敷き詰めた状態で樹脂シート又は樹脂製袋内に密封して、内部空間を真空引きする方法が挙げられる。
【００６１】
（作用効果）
本発明のテーププリプレグは、強化繊維束の配向方向の垂直断面が、幅方向の端部から幅方向の中心方向にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の上辺と下辺が平行な直線部分を有するため、自動積層装置を用いて端部をオーバーラップさせて積層した際に重なり部分が厚くならず、均一な厚みに仕上げることができる。また、本発明のテーププリプレグから得られる繊維強化複合材料は、繊維の欠落が無いため機械特性に優れ、また寸法精度に優れる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施例により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。【００６３】
＜実施例１＞
（マトリックス樹脂の調製）
テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン（三菱ケミカル株式会社製ｊＥＲ６０４）１５部、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製ｊＥＲ８２８）５０部、オキサゾリドン環変性エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＴＳＲ−４００）３５部、ポリエーテルスルフォン（住友化学株式会社製スミカエクセル５００３ＭＰ）２部を樹脂調製釜に混合し、１５０℃×２時間撹拌し、溶解混合した。この樹脂混合物を６０℃まで冷却した後、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（和歌山精化工業株式会社製セイカキュアＳ）４０部を投入し、さらに混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。これをシリコーン系離型剤でコーティングされた離型紙上に均一に塗布し、７２ｇ／ｍ２の樹脂フィルムを作製した。【００６４】
（繊維強化複合材料用プリプレグの作製）
一方向に引き揃えた高強度炭素繊維（三菱ケミカル株式会社製ＴＲ５０Ｓ−１５Ｋ）に、作製した７２ｇ／ｍ２の樹脂フィルムを上下から貼り合わせ、熱と圧力により前記繊維に前記樹脂を含浸させ、繊維目付２６８ｇ／ｍ２、樹脂含有率３５ｗｔ％、幅１０００ｍｍの繊維強化複合材料用プリプレグの巻物を得た。【００６５】
（繊維強化複合材料用テーププリプレグの作製）
得られた繊維強化複合材料用プリプレグを専用のスリットマシンにセットし、一定の張力で巻き出したまま、幅を６．４ｍｍに設定したスコアカッターに挿入し、炭素繊維の長手方向にスリットした。その後、離型紙を剥がし、後工程に据え付けた、断面が台形状の溝部を彫刻した溝ロール（図７参照）に、テーププリプレグを連続的に押し当て、断面が台形状になるように成形した。その後、厚さ２５μｍのポリエチレンフィルムを台形断面のテーププリプレグの下面（長辺の方）に貼り合わせ、ポリエチレンフィルムが巻き取り時に下面になるように、径３インチの紙管に、らせん状に全長１００ｍ分巻き取った。このテーププリプレグを２０本作製した。【００６６】
＜測定・評価＞
（幅の測定）
作製したテーププリプレグを巻出し、発光部と受光部を備えた赤外線幅測定装置の間に通し、長手方向に２０ｃｍごとに合計１００点の幅を測定し、最大幅、最小幅、平均幅を求めた。この測定結果を表１に示す。いずれのテーププリプレグも、最大幅と平均幅の差、及び最小幅と平均幅の差が０．２ｍｍ以内なので、実用上問題ない事を確認した。【００６７】
（厚みの測定）
作製したテーププリプレグを巻出し、ノギスを用いて、幅方向の中心部の厚みを１０箇所測定し、その平均を中心部の厚みとした。
また、テーププリプレグの端部から０．１ｍｍの位置の厚みをノギスを用いて１０箇所測定し、その平均を端部の厚みとした。【００６８】
（境界線がなす角の測定）
作製したテーププリプレグを巻出し、２ｃｍの長さにカットして冷凍庫内で１時間凍結させた。これを冷凍庫内でフェザー剃刀を用いて１ｃｍの部分で断面形状が崩れないよう注意しながらゆっくりスライスする。スライス面を上面にした状態で下面部分を粘土に埋め込み、キーエンス製ＶＨＸ―５０００及びＺＳ２０レンズ用い、１００倍の倍率で端部を観察した。得られた画像のうちプリプレグの最端部と、前記最端部から１５００μｍの範囲内に存在する厚さ方向における境界線及び幅方向における境界線の凹凸のうち最もプリプレグ中心と反対方向に突出した凸部の頂点と、をそれぞれ結ぶ直線がなす角度を計測した。【００６９】
（繊維強化複合材料の作製）
テーププレースメント装置（ＢＡコンポジット社製ＳＴＡＸＸ  ＣＯＭＰＡＣＴ１７００）に、作製したテーププリプレグを１６本セットし、ステンレス製平面型に６．２ｍｍ×１６本の幅でプレースメントを施した。このプレースメントを幅方向に３回、厚み方向に８層繰り返し、幅３００ｍｍ、厚み２ｍｍのプリプレグスタックを得た。プレースメントの幅を６．２ｍｍに設定したので、実施例においてはテーププリプレグの端部同士が重なった状態で隙間無くプレースメントできた。
このプリプレグスタックを厚み２０ｍｍのアルミプレートに移し、上面に厚み１ｍｍのステンレス板を載せ、ナイロン製フィルムとシーラントで密封カバーした後、５ｋＰａ以下になるまで脱気した。これをオートクレーブに移し、６００ｋＰａの圧力環境下、１８０℃×２時間（昇温レート２℃／分）の温度条件にて加熱硬化を行った。【００７０】
（繊維強化複合材料の評価）
得られた繊維強化複合材料からなる平板の厚みをマイクロメータで５か所測定し、その平均、及び最大と最小の厚み差を算出した。次に前記平板の表面状態を目視で観察し、強化繊維や樹脂の欠落の有無を判別した。さらには前記平板から、繊維方向が長手方向となるように１２７ｍｍ×幅１２．７ｍｍの寸法で試験片を６本切り出し、５ｋＮロードセルを設置した万能試験機を用い、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に従って三点曲げ試験を実施した。これらの測定結果を表１に示す。【００７１】
＜実施例２＞
スコアカッターの位置を繊維強化複合材料用プリプレグの断面の底辺（底面）に対し斜め６０°に設定してスリットした後、溝ロールを使用しなかった以外は実施例１と同様の手順にて、断面が平行四辺形に近い台形状のテーププリプレグを作製した。この幅、厚みを測定した後、テーププレースメント、オートクレーブ成形を経て、実施例１と同様に、繊維強化複合材料の評価を行った。この測定結果を表１に示す。【００７２】
＜比較例１＞
スコアカッターの代わりにシャーカッター方式のスリットマシンを用い、間隔は６．４ｍｍとなるよう調整し、断面形状が実質的に長方形のテーププリプレグを作製した。前記テーププリプレグの幅、厚みを測定した結果、最大幅と平均幅の差、及び最小幅と平均幅の差が０．２ｍｍ以内なので、実用上問題ない事を確認した。この測定結果を表１に示す。次に、以下の方法で繊維強化複合材料の作製を行った。【００７３】
（繊維強化複合材料の作製）
実施例と同様に、テーププレースメント装置（ＢＡコンポジット社製ＳＴＡＸＸ  ＣＯＭＰＡＣＴ１７００）に、作製したテーププリプレグを１６本セットし、ステンレス製平面型に６．２ｍｍ×１６本の幅でプレースメントを施した。これを幅方向に３回、厚み方向に８層繰り返し、幅３００ｍｍ、厚み２ｍｍのプリプレグスタックを得た。プレースメントの幅を６．２ｍｍに設定したので、比較例においてはテーププリプレグの端部同士が重なった状態で隙間無くプレースメントできた。しかし、端部の厚みが極端に厚くなり、表面に凹凸が生じ、平滑性が担保できなかったので、このプリプレグスタックを廃棄した。
改めて、プレースメントの幅を６．４ｍｍに設定し、再度プレースメントを実施して、プリプレグスタックを得た。隣接するテーププリプレグ同士の重なりは無いので、プリプレグスタックの表面に凹凸は生じなかった。しかし、隣接するテーププリプレグ同士の形状は完全な同一形状ではないので、長手方向に見て形状が互いに密着しない部分が存在し、この部分に隙間が生じていた。このため、プリプレグスタックの表面を上方から見ると、複数の箇所で隙間が存在することが目視で確認された。
このプリプレグスタックを厚み２０ｍｍのアルミプレートに移し、上面に厚み１ｍｍのステンレス板を載せ、ナイロン製フィルムとシーラントで密封カバーした後、５ｋＰａ以下になるまで脱気した。これをオートクレーブに移し、６００ｋＰａの圧力環境下、１８０℃×２時間（昇温レート２℃／分）の温度条件にて加熱硬化を行った。
その後、実施例１と同様に、繊維強化複合材料の評価を行った。この測定結果を表１に示す。【００７４】
【表１】
2020067478.tif 000003
【００７５】
＜参考例１＞
スコアカッターの位置を繊維強化複合材料用プリプレグの断面の底辺（底面）に対し斜め６０°に設定してスリットした後、溝ロールを使用しない以外は実施例１と同様の手順にて、断面が平行四辺形のテーププリプレグを作製する。この幅、厚みを測定した後、テーププレースメント、オートクレーブ成形を経て、実施例１と同様に、繊維強化複合材料の評価を行う。想定される結果を表２に示す。【００７６】
【表２】
2020067478.tif 000004
【００７７】
以上の結果から明らかなように、テーププリプレグの強化繊維束の配向方向の垂直断面が幅方向の端部から幅方向の中心方向にむかって連続的に厚みが増加する部位を有し、前記垂直断面の上辺と下辺が平行な直線部分を有し、前記直線部分が前記中心位置を含む実施例は、繊維強化複合材料の厚み精度、外観、機械強度に優れていた。
一方、前記垂直断面の形状が実質的に長方形である比較例１は、繊維強化複合材料の表面に繊維と樹脂の欠けた部分が見られ、その部分は窪みとなっていた。さらには機械強度も劣る結果となった。参考例１の平行四辺形の場合は、側面が型方向に露出している側（型とプリプレグとの接着面側において、プリプレグの底辺と斜辺が鈍角となる側）に第二のテープを重ねて配置し押圧が十分でない場合、内部に空隙ができる場合がある。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の繊維強化複合材料用テーププリプレグ、及び前記テーププリプレグから得られる繊維強化複合材料は、航空機部材、自動車部材、自転車部材、スポーツ用品部材、鉄道車両部材、船舶部材、建築部材、オイルライザ等に好適に用いられ、特に高い耐熱性や機械特性が要求される航空機部材、自動車部材、自転車部材に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７９】
１  テーププリプレグ
１ａ  下辺（下辺を含む面）
１ｂ  上辺（上辺を含む面）
２  テーププリプレグ
２ａ  下辺（下辺を含む面）
２ｂ  上辺（上辺を含む面）
４  溝部
５  溝ロール
Ｓ１  幅
Ｓ２  幅
Ｗ  金型
Ｗａ  上面
Ｔ１  最端部とプリプレグ幅方向における境界線の凹凸のうち最もプリプレグ中心と反対方向に突出した凸部の頂点とを結ぶ直線
Ｔ２  最端部とプリプレグ厚さ方向における境界線の凹凸のうち最もプリプレグ中心と反対方向に突出した凸部の頂点とを結ぶ直線
【図１】
2020067478.tif 000005
【図２】
2020067478.tif 000006
【図３】
2020067478.tif 000007
【図４】
2020067478.tif 000008
【図５】
2020067478.tif 000009
【図６】
2020067478.tif 000010
【図７】
2020067478.tif 000011
【図８】
2020067478.tif 000012
【図９】
2020067478.tif 000013
【図１０】
2020067478.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2020067478.tif 000016
【国際調査報告】
2020067478.tif 000017
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