CN109996658A - 纤维增强树脂成型品及纤维增强树脂成型品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纤维增强树脂成型品，其具有状模塑料的层、连续纤维加强材料的层、以及阻挡层，所述阻挡层夹在所述片状模塑料的层与所述连续纤维加强材料的层之间。

Description

纤维增强树脂成型品及纤维增强树脂成型品的制造方法

技术领域

本发明涉及纤维增强树脂成型品及纤维增强树脂成型品的制造方法。

本申请基于2016年11月29日在日本提出申请的日本特愿2016-230990号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

纤维增强树脂成型品轻质且高强度、高刚性，因此，被广泛用于从运动、娱乐用途至汽车、航空器等工业用途。

例如，在汽车工业的领域中，为了在保证车辆的强度的同时实现轻质化，不仅在支柱等车辆的骨架结构构件中，而且在车门外面板等要求设计性的非结构构件中也使用了纤维增强树脂成型品。

特别是在要求强度的部位/构件中使用纤维增强树脂成型品时，连续纤维加强材料配置于纤维增强树脂成型品的表面。作为该连续纤维加强材料，通常使用在连续纤维中含浸热固性树脂组合物而成的预浸料。

预浸料通过将树脂组合物溶解于溶剂而使其低粘度化、并含浸于增强纤维中的湿法；通过加热使其低粘度化、并含浸于增强纤维中的热熔法(干法)等方法来制造。

作为上述用途中使用的预浸料，有在沿一个方向拉齐的连续纤维中含浸热固性树脂组合物而成的预浸料、在增强纤维的织物中含浸热固性树脂组合物而成的预浸料。

在表面配置有连续纤维加强材料的纤维增强树脂成型品可以通过将连续纤维加强材料暂时安装于可使上下模合模的模腔内、例如向模腔内喷射熔融树脂而制造。

此外，如图3所示，作为在表面配置有连续纤维加强材料13的纤维增强树脂成型品的制造方法，有使用片状模塑料11(以下也记载为“SMC11”)的方法。在可使上模21与下模22合模的模腔内设置连续纤维加强材料13和SMC11，利用加热后的上下模21、22进行加压，由此，使SMC11中含有的树脂熔融，将连续纤维加强材料13熔粘，制造希望的纤维增强树脂成型品。

需要说明的是，SMC11是在不连续的增强纤维(短纤维)中含浸包含热固性树脂的组合物而成的材料。

然而，由于片状模塑料包含不连续的增强纤维，因此，如果使片状模塑料熔融并加压，则不连续的增强纤维与熔融树脂的混合物在连续纤维加强材料的表面流动。由于该流动，连续纤维加强材料中的连续纤维的取向混乱，在成型后，连续纤维加强材料的位置偏离，存在无法在原本应加强的部位准确地配置连续纤维加强材料的问题。

另外，根据一些见解可知，如果连续纤维的取向从其原本的朝向设置角度，使其偏离3度，则拉伸强度降低10％左右，如果偏离12度，则降低50％左右。因此，由于连续纤维的取向混乱，还存在无法充分发挥纤维增强树脂成型品的强度的问题。

此外，由于连续纤维的取向混乱的连续纤维加强材料被配置于表层，还存在构件外观的设计性降低的问题。

因此，专利文献1公开了一种方法：在可合模的模腔内容纳连续纤维加强材料，并在模腔内加入熔融树脂，制造了中间成型品，然后，在中间成型品的上方加入下一个熔融树脂，使其固化，由此，抑制设置于成型品表面的连续纤维加强材料中的连续纤维的取向混乱、位置偏离。

另外，专利文献2公开了一种方法：通过在表面设置连续纤维加强材料的位置与除此以外的位置的边界设置凹部，从而抑制连续纤维的取向偏离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-240276号公报

专利文献2：日本特开平5-85179号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，专利文献1中记载的方法需要在制造工序中制造中间成型品，因此，在生产性方面存在问题。可以认为，例如，在使用一种成型模具制造成型品时，在制造了中间成型品后，需要为了最终成型品而变更模腔温度等成型条件，产生可使制造周期长期化等的限制。

另外，在专利文献2中记载的方法中，设置连续纤维加强材料的位置与除此以外的位置的边界成为仅模腔的凹部部分的厚度。在外力作用时，该边界部成为应力集中部位，因此存在容易成为破坏起点的问题。

本发明提供与现有的纤维增强树脂成型品相比抑制了设计性降低、且具有优异的强度的纤维增强树脂成型品，并提供制造上述纤维增强树脂成型品的方法，该方法与现有方法相比，生产性优异。

解决问题的方法

本发明人等鉴于上述的情况进行了深入研究，结果发现，如果将阻挡层设置在片状模塑料与连续纤维加强材料之间，则可以阻断在成型时因片状模塑料中的热固性树脂熔融而发生的流动。即，发现通过设置阻挡层，可以消除连续纤维加强材料的取向混乱，能够充分发挥由连续纤维加强材料带来的强度增强效果，从而完成了本发明。

即，本发明具有以下的方式。

[1]一种纤维增强树脂成型品，其具有片状模塑料的层、连续纤维加强材料的层、以及阻挡层，

所述阻挡层夹在所述片状模塑料的层与所述连续纤维加强材料的层之间。

[2]根据[1]所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述连续纤维加强材料包含连续的增强纤维，所述连续纤维加强材料层的表面中所述连续的增强纤维的蛇形曲折角度θ为15度以下。

[3]根据[1]或[2]所述的纤维增强树脂成型品，其中，

在所述阻挡层与所述连续纤维加强材料的层接触的面不存在来自于所述片状模塑料的树脂。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

在与所述连续纤维加强材料的层接触的所述阻挡层的表层部及其厚度方向的附近，存在来自于所述连续纤维加强材料的树脂。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层的空隙率为30％以下。

[6]根据[1]～[5]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层具有多条纤维相互交叉的结构。

[7]根据[6]所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层中使用的纤维的纤维间交叉数为5处/cm²以上。

[8]根据[1]～[7]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层包含选自交叉预浸料、非卷曲织物、帘子布及无纺布中的至少一种。

[9]根据[8]所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层包含所述无纺布。

[10]根据[1]～[9]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述连续纤维加强材料的层包含增强纤维，所述增强纤维沿一个方向排列。

[11]根据[1]～[10]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述片状模塑料的层包含热塑性树脂。

[12]根据[1]～[11]中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其是将片状模塑料、构成阻挡层的物品、以及连续纤维加强材料依次层叠而成的层叠体的一体成型物。

[13]一种纤维增强树脂成型品的制造方法，其是具有片状模塑料的层、阻挡层、以及连续纤维加强材料的层的纤维增强树脂成型品的制造方法，该方法包括下述工序：

将片状模塑料、构成所述阻挡层的物品、以及连续纤维加强材料以依次层叠的方式重叠的工序；以及

使所述片状模塑料的树脂熔融而进行成型的工序。

[14]根据[13]所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述阻挡层具有多条纤维相互交叉的结构。

[15]根据[13]所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述阻挡层由选自交叉预浸料、非卷曲织物、帘子布及无纺布中的至少一种构成。

[16]根据[15]所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，所述阻挡层为无纺布。

[17]根据[13]～[16]中任一项所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述连续纤维加强材料包含增强纤维，所述增强纤维沿一个方向排列。

[18]根据[13]～[17]中任一项所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述片状模塑料包含热塑性树脂。

[19]根据[13]～[18]中任一项所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述使树脂熔融而进行成型的工序通过使用了模具的加热加压成型来进行。

发明的效果

本发明的纤维增强树脂成型品抑制了配置于表面的连续纤维加强材料的连续纤维的取向混乱，强度及设计性优异。另外，根据本发明的纤维增强树脂成型品的制造方法，可以高效地制造强度及设计性优异的纤维增强树脂成型品。

附图说明

图1是示出本发明的纤维增强树脂成型品的一例的侧剖面图。

图2是示出本发明的实施方式的代表性成型模具的概要的侧剖面图。

图3是相对于本发明而示出比较方式的代表性成型模具的概要的侧剖面图。

图4是对测定增强纤维的蛇形曲折角度的方法进行说明的示意图。

符号说明

1 片状模塑料的层

2 连续纤维加强材料的层

3 阻挡层

10 纤维增强树脂成型品

11 片状模塑料

12 构成阻挡层的物品

13 连续纤维加强材料

21 上模

22 下模

具体实施方式

[纤维增强树脂成型品]

如图1所示，本发明的纤维增强树脂成型品10(以下也记载为“本成型品”)是片状模塑料的层1、连续纤维加强材料的层3、以及阻挡层2的层叠体。

本成型品是在片状模塑料的层的至少一面侧层叠有连续纤维加强材料的层的成型体。作为它们的两种层叠方式，可以仅在片状模塑料的层的任意一面侧层叠连续纤维加强材料的层，也可以在片状模塑料的层的两面侧层叠连续纤维加强材料的层。

然而，在连续纤维加强材料的层仅层叠于片状模塑料的层的一面侧的情况、或者层叠于片状模塑料的层的两面侧的情况中的任意情况下，阻挡层夹在在片状模塑料的层与连续纤维加强材料的层之间而进行层叠。

阻挡层夹在本成型品的片状模塑料的层与连续纤维加强材料的层之间。从实现本成型品能够发挥的最大限度的强度的观点出发，优选本成型品不具有片状模塑料的层与连续纤维加强材料的层不夹隔阻挡层而接触的部分。

但是，并非一定限定于此，只要在不损害本发明效果的范围内，也可以具有片状模塑料的层与连续纤维加强材料的层不夹隔阻挡层而接触部分，其作为允许的层叠方式包含在本发明中。

(片状模塑料的层)

片状模塑料的层是由在不连续的增强纤维中含浸包含热固性树脂的组合物(以下也记载为“树脂组合物(A)”)而成的片状模塑料的固化物所构成的片状基材。这里，“不连续的增强纤维”是指，平均每1根的纤维长度小于100mm的增强纤维。

树脂组合物(A)也可以含有热塑性树脂等低收缩剂、填充剂、阻燃剂等添加剂作为除热固性树脂以外的构成成分。将树脂组合物(A)的总质量的总计设为100质量％时，优选将这些添加剂的含量设为1～50质量％左右。

在要求阻燃性能的构件中使用本成型品时，优选树脂组合物(A)含有阻燃剂。作为阻燃剂，可以是公知的阻燃剂，可列举例如：含有磷及氮的化合物、溴系化合物、磷系化合物、金属氢氧化物、有机硅系化合物、受阻胺化合物等。

作为树脂组合物(A)中含有的热固性树脂，可列举例如：环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂、酚醛树脂等，但并不限定于此。在使用碳纤维作为增强纤维的情况下，从与碳纤维的粘接性的观点考虑，优选使用环氧树脂、乙烯基酯树脂。

从对本成型品赋予更优异的强度等物性的观点出发，片状模塑料的层可以包含热塑性树脂。

优选使用热塑性树脂作为树脂组合物(A)的构成成分，将树脂组合物(A)的总质量设为100％时，热塑性树脂优选设为1～30质量％左右，更优选设为1～15质量％左右。

作为此处可优选使用的热塑性树脂，可列举例如：聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类树脂、尼龙6、尼龙66等聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯类树脂、聚醚酮、聚醚砜、芳香族聚酰胺等树脂，但并不限定于此。

作为可用作片状模塑料的层的不连续增强纤维的增强纤维的种类，可列举例如：碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维、碳化硅纤维、高强度聚乙烯、聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维、尼龙纤维、不锈钢纤维等，但并不限定于此。其中，由于轻质且刚性高而优选使用碳纤维。

片状模塑料的层只要夹隔阻挡层与连续纤维加强材料的层进行层叠即可，可以是仅由一层构成的单层结构，也可以是由多层构成的多层结构。在多层结构的情况下，优选由多个片状模塑料的层构成，且不包含连续纤维加强材料的层、阻挡层，但并不一定限定于此。

(连续纤维加强材料的层)

连续纤维加强材料的层可以是由连续的增强纤维构成的片状基材，也可以由在连续的增强纤维中含浸包含热固性树脂的组合物(以下也记载为“树脂组合物(B)”。)而成的预浸料的固化物构成。这里，“连续的增强纤维”是指，每1根纤维长度为100mm以上的增强纤维。

树脂组合物(B)也可以含有热塑性树脂等低收缩剂、填充剂、阻燃剂等添加剂作为其它构成成分。在将树脂组合物(B)的总质量的总计设为100质量％时，优选将这些添加剂的含量设为1～50质量％左右。

在要求阻燃性能的构件中使用本成型品时，优选树脂组合物(B)包含阻燃剂。作为阻燃剂，可使用公知的阻燃剂，可列举例如：含有磷及氮的化合物、溴系化合物、磷系化合物、金属氢氧化物、有机硅系化合物、受阻胺化合物等。

树脂组合物(B)中含有的热固性树脂的例子与上述的树脂组合物(A)中含有的热固性树脂相同，但并不限定于此。在使用碳纤维作为增强纤维的情况下，在优选使用环氧树脂、乙烯基酯树脂的方面也是同样的。

可作为树脂组合物(B)的构成成分含有的热塑性树脂的例子与可作为上述的树脂组合物(A)的构成成分含有的热塑性树脂相同，但并不限定于此。

在将本成型品用于特别要求强度的构件的情况下，从获得本成型品的优选强度的观点出发，优选连续纤维加强材料的层包含朝向一个方向的增强纤维。

作为朝向一个方向的增强纤维的具体形态，例如，优选为将连续的增强纤维沿一个方向拉齐而排列的片状基材(UD片)、在UD片中含浸有树脂组合物(B)的UD预浸料等基材，但并不限定于此。

连续纤维加强材料的层可以是由连续的增强纤维构成的织物，也可以是在增强纤维的织物中含浸有树脂组合物(B)的交叉预浸料。

可作为连续纤维加强材料的层的连续增强纤维使用的增强纤维的种类与可作为上述的片状模塑料的层的不连续增强纤维使用的增强纤维的种类相同。在由于轻质且刚性高而优选使用碳纤维的方面也是同样的。

连续纤维加强材料的层夹隔阻挡层与片状模塑料的层进行层叠时，可以是仅由一层构成的单层结构，也可以是由多层构成的多层结构。在多层结构的情况下，优选由多个连续纤维加强材料的层构成，且不包含片状模塑料的层、阻挡层，但并不一定限定于此。另外，可以配合成型品的用途、希望的性能而相应地调整连续纤维加强材料的层数。

(阻挡层)

通过使本发明的纤维增强树脂成型品具有阻挡层，抑制了连续纤维加强材料的层的表面的连续纤维的取向混乱，可以将该表面中连续纤维的蛇形曲折角度θ设为15度以下。

该蛇形曲折角度θ是对纤维增强树脂成型品的连续纤维加强材料的层的表面进行观察、通过以下的方法计算出的连续纤维的蛇形曲折角度的最大值。

(蛇形曲折角度的计算方法)

如图4所示，将蛇形曲折的连续纤维90的山部分的顶点设为P，将上述顶点的两侧相邻的谷设为Q、R，将从顶点P至直线QR的垂线与直线QR的交点设为S，将直线PQ与直线QR所成的角度设为θ。用刻度尺、直尺测定直线QS的长度x和直线PS的长度y，根据tanθ＝y/x计算出θ值，将θ作为蛇形曲折角度。

通过使该蛇形曲折角度θ为15度以下，本发明的纤维增强树脂成型品的强度的展现率相对于设计值为足够高的值，存在外观的设计性变得良好的倾向。该角度更优选为10度以下，进一步优选为8度以下，特别优选为5度以下。更具体而言，蛇形曲折角度优选为大于0度且15度以下，更优选为大于0度且10度以下，进一步优选为大于0度且8度以下，特别优选为大于0度且5度以下。

另外，在本发明的纤维增强树脂成型品中，在阻挡层与连续纤维加强材料的层接触的面实际上不存在来自于片状模塑料的树脂，由于存在连续纤维加强材料的层的表面的连续纤维的取向混乱受到抑制的倾向，因此优选。

即，优选阻挡层具有防止来自片状模塑料的树脂与连续纤维加强材料的层接触的功能。

另一方面，在本发明的纤维增强树脂成型品中，在与连续纤维加强材料的层接触的阻挡层的表层部及其厚度方向的附近，存在来自渗透的连续纤维加强材料的树脂，由于通过提高连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性，存在该成型品的机械物性提高、且物性的偏差减小的倾向，因此优选。

这里，“厚度方向的附近”是指，从表层部至阻挡层厚度的一半的范围。

本发明的纤维增强树脂成型品中的阻挡层可以通过将上述的片状模塑料、构成阻挡层的物品、以及上述的连续纤维加强材料依次层叠并一体成型而形成。

通过将构成阻挡层的物品的单位面积重量设为10～400g/m²的范围，可以兼顾上述的连续纤维的取向混乱的抑制、以及连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性的提高，并且成型品中的空隙减少，存在机械物性优异的倾向，因而优选。该单位面积重量更优选为15～350g/m²的范围，进一步优选为25～300g/m²的范围，特别优选为50～250g/m²的范围。

通过将构成阻挡层的物品的单位面积重量设为10g/m²以上，更优选设为15g/m²以上，进一步优选设为25g/m²以上，特别优选设为50g/m²以上，存在可抑制上述的连续纤维取向混乱的倾向。另外，通过将构成阻挡层的物品的单位面积重量设为400g/m²以下，更优选设为350g/m²以下，进一步优选设为300g/m²以下，特别优选设为250g/m²以下，连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性提高，并且成型品中的空隙减少，存在成型品的机械物性优异的倾向。单位面积重量可以通过切取1m²的样品并称量重量来测定。

另外，通过将构成阻挡层的物品的空隙率设为30％以下，存在可兼顾上述的连续纤维取向混乱的抑制、以及连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性的提高的倾向，因而优选。

该空隙率更优选为3～25％的范围，进一步优选为5～20％的范围。

通过将该空隙率设为30％以下，更优选设为25％以下，进一步优选设为20％以下，存在可以防止来自片状模塑料的树脂透过阻挡层而与连续纤维加强材料的层接触的倾向。

另外，通过将该空隙率优选设为3％以上，更优选设为5％以上，存在可以提高连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性、可以同样地提高片状模塑料的层与阻挡层的密合性的倾向。

需要说明的是，该空隙率是指，空间的体积在构成阻挡层的物品的总体积中所占的比例。空隙率可以通过下式(1)计算。

ε＝(1-G/ρ/V)×100 (1)

这里，ε为空隙率(％)，G为试样的质量(g)，ρ为试样的密度(g/cm³)，V为试样的体积(cm³)。

阻挡层只要抑制连续纤维加强材料的层的表面的连续纤维的取向混乱即可，没有特别限定，可以适当选择使用，所述阻挡层是具有多条纤维相互交叉的结构的片状基材时，存在对片状模塑料的层及连续纤维加强材料的层的形状跟随性优异、本发明的纤维增强树脂成型品的外观及机械物性优异的倾向，因而优选。

多条纤维相互交叉的结构是指由多条纤维形成的集合体，是纤维彼此沿除纤维长度方向以外的方向相互交叉而形成的纤维彼此的接触点为多个的结构。

在该多条纤维相互交叉的结构中，通过使纤维的纤维间交叉数为5处/cm²以上，存在可以兼顾上述的连续纤维取向混乱的抑制、以及连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性的提高的倾向，因而优选。

该纤维间交叉数更优选为10～500处/cm²的范围，进一步优选为20～300处/cm²的范围。

通过将该纤维的纤维间交叉数设为5处/cm²以上，更优选设为10处/cm²以上，进一步优选设为20处/cm²以上，存在可以防止来自片状模塑料的树脂透过阻挡层而与连续纤维加强材料的层接触的倾向。

另外，通过将该纤维的纤维间交叉数优选设为500处/cm²以下，更优选设为300处/cm²以下，连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性提高，并且阻挡层对片状模塑料的层及连续纤维加强材料的层的形状跟随性优异，存在本发明的纤维增强树脂成型品的外观及机械物性优异的倾向。

需要说明的是，纤维间交叉数可以通过使用显微镜对交叉数进行计数来测定。

作为可以用作阻挡层的具有多条纤维相互交叉的结构的片状基材的具体例子，可以列举：交叉预浸料、非卷曲织物、帘子布等织物、无纺布等。作为阻挡层，并不一定限定于这些形态，但由于存在上述的密合性、形状跟随性更优异的倾向，因此优选为无纺布。

另外，不连续的增强纤维的无规材料片也可以合适地用作阻挡层。在该情况下，优选纤维长度为片状模塑料的层的增强纤维的纤维长度的2倍以上。

在阻挡层为上述的具有多条纤维相互交叉的结构的片状基材的情况下，由于存在可良好地抑制本发明的纤维增强树脂成型品的连续纤维的取向混乱、并且获得更优异的机械物性的倾向，因此，优选在构成阻挡层的物品中含浸有含有树脂的组合物(以下也记载为“树脂组合物(C)”)，

相对于构成阻挡层的物品的总质量，构成阻挡层的物品中的树脂组合物(C)的含有率优选为20～80wt％的范围。在为上述范围内时，可以兼顾上述的连续纤维取向混乱的抑制、以及连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性的提高，并且成型品中的空隙减少，存在机械物性优异的倾向，因而优选。其更优选为30～70wt％的范围，进一步优选为40～60wt％的范围。

相对于构成阻挡层的物品的总质量，通过将构成阻挡层的物品中的树脂组合物(C)的含有率设为20wt％以上，更优选设为30wt％以上，进一步优选设为40wt％以上，可以抑制上述的连续纤维的取向混乱，并且成型品中的空隙减少，存在机械物性优异的倾向。

另外，相对于构成阻挡层的物品的总质量，通过将构成阻挡层的物品中的树脂组合物(C)的含有率设为80wt％以下，更优选设为70wt％以下，进一步优选设为60wt％以下，连续纤维加强材料的层与阻挡层的密合性提高，存在成型品的机械物性优异的倾向。

树脂组合物(C)可以为热固性树脂组合物，可以为热塑性树脂组合物，也可以为包含它们的混合物的树脂组合物。

树脂组合物(C)中含有的热固性树脂的例子与上述的树脂组合物(A)中含有的热固性树脂、及树脂组合物(B)中含有的热固性树脂相同，但并不限定于此。在使用碳纤维作为增强纤维的情况下，在优选使用环氧树脂、乙烯基酯树脂的方面也是同样的。

树脂组合物(C)中含有的热塑性树脂与上述的树脂组合物(A)中任选含有的热塑性树脂、及树脂组合物(B)中任选含有的热塑性树脂相同，但并不限定于此。

树脂组合物(C)可以含有填充剂、阻燃剂等添加剂作为其它构成成分。将树脂组合物(C)的总质量的总计设为100质量％时，优选将这些添加剂的含量设为1～50质量％左右。作为阻燃剂，可以为公知的阻燃剂，可列举例如：含有磷及氮的化合物、溴系化合物、磷系化合物、金属氢氧化物、有机硅系化合物、受阻胺化合物等。

阻挡层中使用的纤维优选为增强纤维。增强纤维的种类没有特别限定，优选为碳纤维、玻璃纤维、聚酰胺等。

从本成型品的制造成本的观点出发，优选在片状模塑料的层与连续纤维加强材料的层之间仅存在一层阻挡层，但并不限定于此，也可以是由多个层形成的多层结构。在多层结构的情况下，优选由多个阻挡层构成，且不包含片状模塑料的层、连续纤维加强材料的层，但并不一定限定于此。

(树脂组合物(A)、树脂组合物(B)及树脂组合物(C)的关系)

在本成型品中，树脂组合物(A)、树脂组合物(B)及树脂组合物(C)中使用的树脂可以全部为相同的树脂，可以仅任一种为不同的树脂，也可以全部为相互不同的树脂。

在片状模塑料的层、连续纤维加强材料的层及阻挡层的各层中的至少一层为多层结构的情况下，构成多层结构的各单层中使用的树脂可以全部为相同的树脂，可以至少一种为不同的树脂，也可以全部为相互不同的树脂。

(用途)

本发明的纤维增强树脂成型品可以用于钓竿、高尔夫球杆、自行车架等运动用品、汽车、航空器的框架或主体材料、航天器构件等。特别是对于汽车构件、航空器构件、航天器构件而言，除了轻质性、阻燃性以外，还要求高度的断裂韧性和机械强度，因此可以优选使用本成型品。

(作用效果)

如以上所说明，本成型品在片状模塑料的层与连续纤维加强材料的层之间夹隔阻挡层而进行层叠。因此，可以消除连续纤维加强材料的层的连续纤维的取向混乱。由此，本成型品能够充分发挥由连续纤维加强材料的层的贡献带来的强度加强效果。

另外，也可以消除因连续纤维的取向混乱导致的加强材料的位置偏离，还可以消除设计性的降低。

[纤维增强树脂成型品的制造方法]

本发明的纤维增强树脂成型品的制造方法(以下也记载为“本方法”)是具有片状模塑料的层、阻挡层、以及连续纤维加强材料的层的纤维增强树脂成型品的制造方法。

本方法包括：以将片状模塑料、构成阻挡层的物品、以及连续纤维加强材料依次层叠的方式进行重叠的工序(以下也记载为“工序(1)”)；以及使片状模塑料的树脂熔融而进行成型的工序(以下也记载为“工序(2)”)。

本方法中的片状模塑料是在不连续的增强纤维中含浸有树脂组合物(A)的基材，含浸于片状模塑料的热固性树脂优选为未固化状态、或半固化状态。关于树脂组合物(A)、不连续的增强纤维，可以设为与上述“纤维增强树脂成型品”的“片状模塑料的层”项中的记载相同的内容。

从获得通过本方法制造的成型品的优选强度的观点出发，优选片状模塑料包含热塑性树脂作为构成树脂组合物(A)的成分之一。

片状模塑料不限定于层状，只要是能够通过公知的成型方法进行成型的范围的厚度即可，可以为块状。

与通过本方法制造的成型品的用途、希望的性能相应地可以在工序(1)中使用多个片状模塑料。

本方法中的连续纤维加强材料是由连续的增强纤维构成的基材。可以是在连续的增强纤维中含浸有树脂组合物(B)的预浸料。

在将上述预浸料作为连续纤维加强材料使用的情况下，含浸于预浸料中的热固性树脂优选为未固化状态、或半固化状态。

在将未固化状态的预浸料作为连续纤维加强材料使用时，成型工序为1次即可，生产性提高，并且成型品的粘接强度、稳定性优异。

对于树脂组合物(B)、连续的增强纤维，可以为与上述“纤维增强树脂成型品”的“连续纤维加强材料的层”项中的记载相同的内容。

在将通过本方法制造的成型品用于特别要求强度的构件的情况下，从获得其优选的强度的观点出发，优选连续纤维加强材料包含朝向一个方向的增强纤维。

作为朝向一个方向的增强纤维的具体形态，例如优选为将连续的增强纤维沿一个方向拉齐并排列的片状基材(UD片)、在UD片中含浸有树脂组合物(B)而成的UD预浸料等基材，但并不限定于此。

连续纤维加强材料可以是由连续的增强纤维构成的织物，也可以是在增强纤维的织物中含浸有树脂组合物(B)的交叉预浸料。

对于连续纤维加强材料而言，可以配合通过本方法制造的成型品的用途、希望的性能而相应地在工序(1)中层叠多个连续纤维加强材料。

本方法中的阻挡层可以为与上述“纤维增强树脂成型品”的“阻挡层”项中的记载相同的内容。

即，阻挡层是具有多条纤维相互交叉的结构的片状基材，更优选在多条纤维相互交叉的结构中含浸有树脂组合物(C)。

阻挡层中使用的物品可以由选自交叉预浸料、非卷曲织物、帘子布及无纺布中的至少一种构成，与上述“纤维增强树脂成型品”的“阻挡层”项中的记载同样地优选为无纺布。

在用于阻挡层的物品中使用纤维时，如上所述，该纤维优选为碳纤维、玻璃纤维、聚酰胺等增强纤维。

另外，在将制造纤维增强树脂成型品时的成型温度设为Tp(℃)的情况下，该纤维的熔点Tf(℃)满足Tp－10≤Tf的关系时，存在成型时阻挡层不易破损、不易变形的倾向，因而优选。更优选满足Tp－30≤Tf的关系，进一步优选满足Tp－50≤Tf的关系。

在用于阻挡层的物品中使用交叉预浸料的情况下，优选在增强纤维的织物中含浸有树脂组合物(C)的交叉预浸料。另外，在使用非卷曲织物、帘子布、无纺布等增强纤维的情况下，优选含浸有树脂组合物(C)，但并不限定于此。

对于树脂组合物(C)，可以为与上述“纤维增强树脂成型品”的“阻挡层”项中的记载相同的内容。在阻挡层中使用预浸料时，优选为未固化状态、或半固化状态。

从本方法的生产性的观点出发，优选在工序(1)中仅设置一层阻挡层，但并不限定于此，也可以由多层构成。

需要说明的是，在本方法中，树脂组合物(A)、树脂组合物(B)及树脂组合物(C)中含有的树脂可以全部为相同的树脂，可以仅任一种为不同的树脂，也可以全部为相互不同的树脂。

以下，利用附图对本方法的实施方式的一例详细地进行说明。然而，本方法并不限定于以下记载的内容。

(工序(1))

工序(1)是以将片状模塑料11、构成阻挡层的物品12、以及连续纤维加强材料13依次层叠的方式进行重叠的工序。图2是示出本方法的一例的侧剖面图，为了简便，示出了以将片状模塑料11、构成阻挡层的物品12、连续纤维加强材料13一层一层地层叠的方式进行重叠的情况，但加强部位、形状形态除了图示的以外，也可以存在多种，并不限定于图2。

例如，虽未图示，也可以在图2的状态下，在片状模塑料11的上侧新设置构成阻挡层的物品12，夹隔该物品12新设置连续纤维加强材料13，并将它们以层叠的方式进行重叠。

在工序(1)中，优选以不存在片状模塑料11与连续纤维加强材料13不夹隔构成阻挡层的物品12而接触的部分的方式，夹隔构成阻挡层的物品12而进行重叠。即，优选不存在片状模塑料11与连续纤维加强材料13直接接触的部分。

然而，并不一定限定于此，只要在不损害本发明效果的范围内，可以存在片状模塑料11与连续纤维加强材料13不夹隔构成阻挡层的物品12而接触的部分，其作为允许的重叠方法的方式包含于本发明中。

(工序(2))

工序(2)是使片状模塑料11的树脂熔融而进行成型的工序。

通过使片状模塑料11中含有的树脂熔融，夹隔构成阻挡层的物品12，熔接连续纤维加强材料13。

作为使片状模塑料11中含有的树脂熔融而进行成型的方法，可以选择高压釜成型、真空袋成型、压制成型等通常的方法。其中，从生产性的观点出发，优选为压制成型，更优选为使用了模具的加热加压成型。

在使用了模具的加热加压成型中，加热条件优选为100～200℃。加压条件优选为1～10MPa。加热加压时间优选为1～20分钟。

(作用效果)

通过本发明，可以提供消除连续纤维加强材料的位置偏离、构成连续纤维加强材料的连续纤维的取向混乱、并且具有生产性良好的连续纤维加强材料的纤维增强树脂成型品的制造方法。

即，通过配置构成阻挡层的物品12，可以防止连续纤维加强材料13的位置偏离和连续纤维的取向混乱，而且可以通过一个模具一次性设置成型材料，缩短制造周期，因此，与现有的方法相比，生产性提高。

在本成型品的成型时，即使片状模塑料11的树脂熔融，不连续的增强纤维与熔融树脂一起在构成阻挡层的物品12的表面流动，也夹隔着构成阻挡层的物品12所具有的纤维结构，连续纤维加强材料13中的连续纤维不跟随不连续的增强纤维和熔融树脂的流动。对于构成阻挡层的物品12的纤维而言，由于在纤维之间纤维彼此在除纤维长度方向以外的方向受到限制，因此，其表面的熔融树脂的流动不会传播至连续纤维加强材料13。

实施例

以下，通过实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明并不限定于此。

在本实施例中，作为连续纤维加强材料13，使用了作为UD预浸料的碳纤维预浸料(三菱化学株式会社制造、产品名“TR360E250S”)。另外，作为片状模塑料11，使用了碳纤维片状模塑料(三菱化学株式会社制造、产品名“STR120N131”)。

(实施例1)

准备4个裁切成180mm×180mm的UD预浸料，将碳纤维的朝向沿相同方向对其并进行层叠。另外，预先切下300g碳纤维片状模塑料。作为构成阻挡层的物品12，将作为玻璃无纺布的王子艾富特株式会社制造的Guraspa10gsm品(空隙率25％、纤维的纤维间交叉数为169处/cm²、单位面积重量10g/m²)裁切成170mm×170mm使用。

在图2所示的模具中，将从下起按照UD预浸料、玻璃无纺布、碳纤维片状模塑料的顺序层叠而成的层叠体装填于下模22。然后，在面压4MPa、模具温度140℃、固化时间5分钟的条件下实施加热加压成型，由此，使碳纤维片状模塑料的树脂熔融，成型为纤维增强树脂成型品。

(实施例2)

作为构成阻挡层的物品12，使用了作为玻璃纤维稀松平纹织物(glass scrimcloth)的UNITIKA公司制造的处理布H25X104HT(空隙率25％、纤维的纤维间交叉数为625处/cm²、单位面积重量25g/m²)，除此以外，与实施例1同样地成型为纤维增强树脂成型品。

(实施例3)

作为构成阻挡层的物品12，使用了2英寸的无规材料片，除此以外，与实施例1同样地成型为纤维增强树脂成型品。这里使用的无规材料片是在将实施例1中使用的UD预浸料剪切成长2英寸、宽1厘米后，使剪切成的各预浸料的连续纤维的方向随机取向，制成180mm见方的片而形成的(空隙率29％、纤维的纤维间交叉数为5处/cm²、单位面积重量292g/m²、树脂含有率30wt％)。

(实施例4)

作为构成阻挡层的物品12，使用了作为聚酰胺无纺布的KUREHA公司制造的LNS0015(空隙率16％、纤维的纤维间交叉数为151处/cm²、单位面积重量15g/m²)，除此以外，与实施例1同样地成型为纤维增强树脂成型品。

(实施例5)

作为构成阻挡层的物品12，使用了作为聚酯无纺布的KUREHA公司制造的G5025(空隙率28％、纤维的纤维间交叉数为294处/cm²、单位面积重量25g/m²)，除此以外，与实施例1同样地成型为纤维增强树脂成型品。

(实施例6)

作为构成阻挡层的物品12，使用了作为交叉预浸料的三菱化学株式会社制造的TR3110 360GMP(空隙率0％、纤维的纤维间交叉数为25处/cm²、单位面积重量250g/m²、树脂含有率40wt％)，除此以外，与实施例1同样地成型为纤维增强树脂成型品。

(比较例1)

在层叠体中未层叠构成阻挡层的物品12，除此以外，与实施例1同样地制造了纤维增强树脂成型品。

将实施例、比较例的条件和确认了成型后的表层的单向连续纤维而得到的蛇形曲折角度θ汇总示于表1。

确认了在实施例1～6中制造的纤维增强树脂成型品的表层的单向连续纤维，结果是，与比较例相比，任意连续纤维的取向混乱均受到了抑制。

另外，观察了实施例1～6中制造的纤维增强树脂成型品的截面，结果是，在任一实施例中，均未在阻挡层与连续纤维加强材料的层接触的面确认到来自于片状模塑料的树脂。

另一方面，观察了实施例1、2、4、5中制造的纤维增强树脂成型品的截面，结果是，在与连续纤维加强材料的层接触的上述阻挡层的表层部及其厚度方向的附近，存在来自于渗透的连续纤维加强材料的树脂，在与片状模塑料的层接触的阻挡层的表层部及其厚度方向的附近，存在来自于渗透的片状模塑料的树脂。

另一方面，确认了比较例1中制造的纤维增强树脂成型品的表层的单向连续纤维，结果是，确认到因熔融的片状模塑料的流动导致的连续纤维的取向混乱。

由此，将阻挡层夹在片状模塑料与连续纤维加强材料之间、并将它们层叠而进行了成型的纤维增强树脂成型品消除了配置于其表面的连续纤维加强材料的连续纤维的取向混乱。由此可以认为，本成型品不存在因取向混乱导致的强度降低，充分地发挥了由连续纤维加强材料带来的强度加强效果。

另外，消除了因连续纤维的取向混乱导致的连续纤维加强材料的位置偏离，也消除了设计性的降低。

工业实用性

本发明的纤维增强树脂成型品抑制了配置于表面的连续纤维加强材料的连续纤维的取向混乱，强度及设计性优异。另外，根据本发明的纤维增强树脂成型品的制造方法，可以高效地制造强度及设计性优异的纤维增强树脂成型品。

Claims (19)

1.一种纤维增强树脂成型品，其具有片状模塑料的层、连续纤维加强材料的层、以及阻挡层，

所述阻挡层夹在所述片状模塑料的层与所述连续纤维加强材料的层之间。

2.根据权利要求1所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述连续纤维加强材料包含连续的增强纤维，所述连续纤维加强材料层的表面中所述连续的增强纤维的蛇行曲折角度θ为15度以下。

3.根据权利要求1或2所述的纤维增强树脂成型品，其中，

在所述阻挡层与所述连续纤维加强材料的层接触的面不存在来自所述片状模塑料的树脂。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

在与所述连续纤维加强材料的层接触的所述阻挡层的表层部及其厚度方向的附近，存在来自所述连续纤维加强材料的树脂。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层的空隙率为30％以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层具有多条纤维相互交叉的结构。

7.根据权利要求6所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层中使用的纤维的纤维间交叉数为5处/cm²以上。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层包含选自交叉预浸料、非卷曲织物、帘子布及无纺布中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述阻挡层包含所述无纺布。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述连续纤维加强材料的层包含增强纤维，所述增强纤维沿一个方向排列。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其中，

所述片状模塑料的层包含热塑性树脂。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的纤维增强树脂成型品，其是将片状模塑料、构成阻挡层的物品、以及连续纤维加强材料依次层叠而成的层叠体的一体成型物。

13.一种纤维增强树脂成型品的制造方法，其是具有片状模塑料的层、阻挡层、以及连续纤维加强材料的层的纤维增强树脂成型品的制造方法，该方法包括下述工序：

将片状模塑料、构成所述阻挡层的物品、以及连续纤维加强材料以依次层叠的方式重叠的工序；以及

使所述片状模塑料的树脂熔融而进行成型的工序。

14.根据权利要求13所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述阻挡层具有多条纤维相互交叉的结构。

15.根据权利要求13所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述阻挡层由选自交叉预浸料、非卷曲织物、帘子布及无纺布中的至少一种构成。

16.根据权利要求15所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述阻挡层为无纺布。

17.根据权利要求13～16中任一项所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述连续纤维加强材料包含增强纤维，所述增强纤维沿一个方向排列。

18.根据权利要求13～17中任一项所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述片状模塑料包含热塑性树脂。

19.根据权利要求13～18中任一项所述的纤维增强树脂成型品的制造方法，其中，

所述使树脂熔融而进行成型的工序通过使用了模具的加热加压成型来进行。