JP2014091824A - 繊維強化プラスチックの積層基材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、繊維強化プラスチックの中間基材である積層基材、およびその製造方法に関するものである。
【解決手段】 複数の一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグ層が、複数積層された積層基材であって、前記プリプレグ層は強化繊維を横切る方向に強化繊維を切断する深さの切込を有し、前記切込により分断された強化繊維の繊維長Ｌが、片側の最外層で最大となり、もう一方の最外層で最小となり、
前記強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、
前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が２ｍｍ以上、１０ｍｍ未満である積層基材により達成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、成形後の部品が、構造材に適用可能な優れた力学物性、低バラツキ性を有し、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ることを特徴とする中間基材、およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、リブ，ボス等の３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プラスチックの中間基材である積層基材、およびその製造方法に関する。

繊維強化熱可塑性プラスチックの成形方法としては、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中間基材を積層し、プレス等で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プラスチックは、連続繊維であるゆえに優れた力学物性を有する。また連続繊維は規則的な配列であるため、基材の配置により必要とする力学物性に設計することが可能であり、力学物性のバラツキも小さい。しかしながら、連続繊維であるゆえに３次元形状等の複雑な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。

また、近年では生産効率の向上を目的に強化繊維を直接成形機のスクリュー部に送り込み、繊維の切断と分散を同時に行い、その後連続して射出成形や押出成形を行うＬＦＴ−Ｄ成形も行われている。この方法によると強化繊維は適当な長さに切断されているため流動が容易であり３次元形状等の複雑な形状にも追従可能となる。しかしながら、ＬＦＴ−Ｄはその切断および分散工程において繊維長のムラや繊維分布のムラを生じてしまうために、力学物性が低下し、あるいはその値のバラツキが大きくなってしまうという問題があった。

上述のような材料の欠点を埋めるべく、連続繊維と熱可塑性樹脂からなるプリプレグに切込を入れることにより、短時間成形が可能であり、成形時には優れた賦形性を示し、繊維強化プラスチックとしたときに優れた力学物性を発現するとされる基材が開示されている（例えば、文献１，２）。しかしながらＬＦＴ−Ｄと比較すると力学特性は高く、かつそのバラツキが小さくなるものの、構造材として適用するには十分な強度とは言えなかった。

また切込形状を最適化することにより上述の強度やそのバラツキを改良する方法が示されている（例えば，文献３，４，５）。しかしながらこの方法によると力学特性とバラツキ性の改良はみられるが、薄いリブやボス等の複雑な３次元形状への均一な流動性は不十分であった。

特開昭６３−２４７０１２号公報 特開昭６３−２６７５２３号公報 特開２００８−２０７５４４号公報 特開２００８−２０７５４５号公報 特開２００９−２８６８１７号公報

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、構造材に適用可能な曲げ強度や引張弾性率など優れた力学物性、その低バラツキ性を持ち、複雑な形状への賦形性に優れて短時間成形可能である中間基材、およびその製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、複数の一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグ層が、複数積層された積層基材であって、前記プリプレグ層は繊維を横切る方向に繊維を切断する深さの切込を有し、前記切込により分断された強化繊維の繊維長Ｌが、片側の最外層で最大となり、もう一方の最外層で最小となり、
前記強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、
前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が２ｍｍ以上、１０ｍｍ未満である積層基材により解決する。

本発明によれば、構造材に適用可能な曲げ強度や引張弾性率など優れた力学物性、その低バラツキ性を持ち、複雑な形状への賦形性に優れて短時間成形可能である中間基材、およびその製造方法を得ることができる。

本発明で用いる流動性の評価で使用するハットチャンネル型のリブ金型の一例を示す図である。 本発明の実施例１で用いた切込を入れたプリプレグ基材を示す図。 本発明の実施例４で用いた切込を入れたプリプレグ基材を示す図。

本発明は、複数の一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグ層が、複数積層された積層基材であって、前記プリプレグ層は繊維を横切る方向に繊維を切断する深さの切込を有し、前記切込により分断された強化繊維の繊維長Ｌが、片側の最外層で最大となり、もう一方の最外層で最小となり、
前記強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、
前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が２ｍｍ以上、１０ｍｍ未満である積層基材およびその製造方法である。

一般に積層基材に含まれる強化繊維の長さが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は低下するものと考えられる。そのため積層基材に含まれる強化繊維の長さは、強度発現部と流動部に応じて所定の長さにする必要がある。ここでいう強度発現部とは平板形状に近い部分でかつ最外層に近い部分のことをいう。また流動部とはリブやボスなど複雑な３次元形状部のことでこちらも最外層に近い部分である．

上述のように一体となった積層基材に強度発現部と流動性発現部を別個に賦与するには、厚み方向に繊維長のことなるプリプレグを用いた積層基材が良い。つまり機械物性が必要な最外層には繊維長が大きく、流動性が必要な最外層には繊維長を小さくすることが望ましい。

本願発明の積層基材に用いる強化繊維の繊維長は力学特性から考えると２５ｍｍ以上であることが好ましく、特に５０ｍｍ以上がであることがさらに好ましい。またリブなど複雑な３次元形状への流動性から考えると２５ｍｍ以下であることが好ましく、特に１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。以上のことから本願発明の積層基材に用いる強化繊維の繊維長は５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下が好ましく、積層基材内の高強度部，流動部がこの範囲で繊維長分布を持つことが好ましい。

一般的なスタンピング成形で製造される構造部材は片側面が平滑で、残りの片側面がリブ構造など複雑な３次元形状をとる場合が多い。このような部品に対応するためには片側面では積層基材に用いる強化繊維の繊維長を長く、片側面では積層基材に用いる強化繊維の繊維長を短くすることが有効であり、厚み方向にこのような繊維長分布を持つことが有効な手段である。

また本発明の積層基材に用いるプリプレグ層は、あらかじめ強化繊維を横切る方向に強化繊維を切断する深さの切込を有していることが必要である。

前記切込の長さに制限はないが、製造時間の短縮や製造コストの削減を考えると、切込の長さは５０ｍｍ以上であることが好ましく、さらには１００ｍｍ以上であることがが好ましい。また強化繊維と切込とがなす角度（以下、切込角度という）にも特に制限があるわけではないが、製造時間の短縮は製造コストの削減から、切込角度は大きいほど良い。切込角度は３０°以上が好ましく，さらには４５°以上が好ましい。

本発明の積層基材に用いるプリプレグ層に用いられる強化繊維としては、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繊維である。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、その他一般のナイロン繊維、ポリエステルなどが挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維を挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。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であることが好ましい。

本発明の積層基材に用いるプリプレグ層には熱可塑性樹脂を用いることが必要である。すなわち、不連続な強化繊維を用いた繊維強化プラスチックの場合、強化繊維端部どおしを連結するように破壊するため、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、特に衝撃性が向上する。さらに熱可塑性樹脂は化学反応を伴うことなく冷却固化して形状を決定するので、短時間成形が可能であり、生産性に優れる。このような熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン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等を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。さらに、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。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。

本発明の積層基材は、切込により分断された強化繊維の繊維長Ｌが、片側の最外層で最大となり、もう一方の最外層で最小となり、強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が２ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であることが必要である。強化繊維の繊維長Ｌが、片側の最外層で最大となり、もう一方の最外層で最小となると、最大の繊維長で強度を向上し最小の繊維長でプレス時の流動性を向上するという効果がある。また、そのとき、強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が２ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であると、プレス成形時にリブなど薄肉部への流動が向上するという効果がある。さらに強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であることが、強度と流動性を両立する点からさらに好ましい。

本発明の積層基材は、積層基材を構成するプリプレグ層のうち、隣接する二つのプリプレグ層を構成する強化繊維の繊維長が同一であるか、二つのプリプレグ層のうち繊維長が最小となる最外層にちかいプリプレグ層を構成する強化繊維の繊維長が小さくなるように積層されてなることが、プレス時に繊維長が小さい側での薄肉部への流動が向上する点で好ましい。

本発明の積層基材は、積層基材を構成するプリプレグ層の間に熱可塑性樹脂層を積層することが、プレス成形時の流動性をさらに向上する点で好ましい。このような、熱可塑性樹脂層としては、プリプレグ層と同一樹脂であるかもしくは、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン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等などが好ましく用いることができる。

本発明の積層基材は、プリプレグ層を擬似等方に積層されていることが、プレス成形時の流動の異方性を小さくする点で好ましい。

本発明の積層基材は、プリプレグ層を交互積層されていることが、強度の異方性を小さくする点で好ましい。

本発明の積層基材に用いるプリプレグ層は、繊維体積含有率Ｖｆが４０％以下であれば、十分な流動性を得ることができるので好ましい。Ｖｆの値が低いほど流動性は向上するが、Ｖｆの値が２０％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、２０％以上４０％以下が好ましい。かかるＶｆ値は、ＪＩＳ Ｋ７０７５に基づき測定できる。

本発明の積層基材に用いるプリプレグ層は、切込を有するため、分断される層厚みが大きければ大きいほど強度が低下する傾向があり、構造材に適用することを前提とするならば、２００μｍ以下とするのが良い。一方厚みが５０μｍ未満ではプリプレグ層の取り扱いが難しく積層基材とするために積層するプリプレグ層の数が非常に多くなり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２００μｍ以下であるのが好ましい。

本発明の積層基材に用いるプリプレグ層は、プリプレグ層どうしが接着されて一体化されていることが、取扱いを容易にする点で好ましい。

以下に本発明の積層基材に用いることができるプリプレグ層の製造方法の一態様を説明するが、本発明はこれによって特に制限されるものではない。

本発明の積層基材に用いることができるプリプレグ層は、例えばフィルム状とした熱可塑性樹脂を二枚準備し、その二枚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ることができる。より具体的には、2枚の熱可塑性樹脂からなるフィルムを送り出す、２つのロールから二枚のフィルムを送り出すとともに、強化繊維シートのロールから供給される強化繊維シートを二枚のフィルムの間に挟み込ませた後に、加熱及び加圧する。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、二個以上の熱ロールを利用したり、予熱装置と熱ロールの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。ここで、フィルムを構成する熱可塑性樹脂は一種類ある必要はなく、別の種類の熱可塑性樹脂からなるフィルムを、上記のような装置を用いてさらに積層させてもよい。

上記加熱温度は、熱可塑性樹脂の種類にもよるが、通常、１００〜４００℃である。一方、加圧時の圧力は、通常０．１〜１０ＭＰａであることが好ましい。この範囲であれば、プリプレグ層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。また、本発明の積層基材に用いることができるプリプレグ層は、市販されているプリプレグを用いることもできる。

本発明の積層基材に用いることができるプリプレグ層は、レーザーマーカー、プロッティングカッター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、切込部のエッジが少し焼け気味となるので、やや増粘されるので、強化繊維の抜け落ちを防止できるという効果があるので好ましく、また、前記切込がプロッティングカッターを用いて施されたものであると、強化繊維は正確に切断され、さらに切込を覆うように樹脂層を形成できるので、取り扱い性に優れ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、切込を効率的に施すことができるという効果があるので好ましい。

次工程では、上記のようにして得られたプリプレグ層を強化繊維の方向が疑似等方、または交互積層になるよう積層して積層基材を作成する。この際取扱いの容易さから超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して積層基材とすることもできる。また、本発明の積層基材は、プリプレグ層を８〜９６層となるように積層することが好ましい。

次工程では、上記のようにして得られた積層基材を加熱及び加圧（ホットスタンピング）して一体化した積層基材を成形する。この工程は、通常の装置、例えば加熱プレス機を用いて行うことができ、その際に用いる金型については、所望の形状を有するものを用いることができる。金型の材質についても、ホットスタンピング成形で通常用いられるものを採用することができ、金属製のいわゆる金型を用いることができる。具体的に本工程は、例えば前記積層基材を金型内に配置して、加熱及び加圧することにより行うことができる。

前記加熱においては、積層基材に含まれる熱可塑性樹脂の種類にもよるが、通常１００〜４００℃、好ましくは１５０〜３５０℃で加熱することが好ましい。また、前記加熱に先立って、予備加熱を行ってもよい。予備加熱については、通常１５０〜４００℃、好ましくは２００〜３８０℃で加熱することが好ましい。

前記加圧において積層基材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０．２〜２ＭＰａである。この圧力については、プレス力を積層基材の初期面積で除した値とする。

上記加熱及び加圧する時間は、通常０．１〜３０分間、好ましくは０．５〜１０分間である。また、加熱及び加圧の後に設ける冷却時間は、通常０．５〜３０分間である。
上記ホットスタンピング成形を経た本発明にかかる一体化した積層基材の厚さは、通常０．５〜１０ｍｍとなる。

なお、前記加熱及び加圧は、金型と上記積層基材との間に潤滑剤が存在する条件下で行ってもよい。潤滑剤の作用により、前記加熱及び加圧時に上記積層基材を構成するプリプレグ層に含まれる強化繊維の流動性が高まるため、強化繊維の間への熱可塑性樹脂の含浸を高まるとともに、得られる積層基材において強化繊維の間及び強化繊維と熱可塑性樹脂の間におけるボイドを低減させることができるからである。

前記潤滑剤としては、例えばシリコーン系潤滑剤やフッ素系潤滑剤を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。シリコーン系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。より具体的には、メチルフェニルシリコーンオイルやジメチルシリコーンオイルのようなシリコーンオイルを挙げることができ、市販されているものを好ましく用いることができる。フッ素系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。そのようなものの具体例としては、パーフルオロポリエーテルオイルや三フッ化塩化エチレンの低重合物（重量平均分子量５００〜１３００）のようなフッ素オイルを用いることができる。

上記潤滑剤は、上記積層基材の片側若しくは両側の表面上、前記金型の片側もしくは両側の表面上または上記積層基材及び金型の双方の片側若しくは両側の表面上に、潤滑剤塗布装置などの適当な手段によって供給されてもよいし、予め金型の表面上に塗布しておいてもよい。中でも積層基材の両側の表面に潤滑剤が供給される態様が好ましい。

（プレスによる流動性の評価）
本発明の積層基材は、成形時の流動性が良好であるため、種々の複雑な形状に成形することができる。かかる流動性は、例えば、積層基材を加熱及び加圧した場合に、加熱及び加圧後の厚みが過熱及び加圧前の厚みに比して小さくなっている程度が大きいことにより評価することができる。具体的には、例えば、５２ｍｍ角に切り出した厚み２ｍｍのランダムシートを２枚重ね、あらかじめ２３０℃に加温したヒーター内で５分間保持し、その後すぐに１４５℃に加熱した小型プレス（東洋精機社製、製品名：ミニテストプレスＭＰ−２ＦＨ）に移して挟み、２ＭＰａ、３０秒条件でプレスした場合に、プレス前の厚みをプレス後の厚みで除した値が２以上であるときに流動性に優れるとする。

また、本発明の積層基材は、破壊強度（曲げ強度）に優れる。かかる曲げ強度は、ＪＩＳ Ｋ７０７４に基づいて測定することができる。本発明の積層基材の曲げ強度は、通常２００ＭＰａ以上、好ましくは３００ＭＰａ以上である。
さらに、本発明の積層基材は、前記曲げ強度のばらつきが小さく、すなわち等方性を有する。ここで、ＣＶ値とは相対的な散らばりを表す指標（変動係数）であり、この値が小さいほど測定点間の物性のばらつきが小さい、すなわち等方性を有することを示す。かかるＣＶ値は、例えばサンプルについて５点の曲げ強度を測定し、ＣＶ値（％）＝（標準偏差／測定値の平均値）×１００により算出することができる。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ランダムシートのＣＶ値は、通常２０％以下、好ましくは１０％以下である。

（リブへの充填率の評価）
また本発明の積層基材は、成形時の流動性が良好であるため、種々の複雑な形状に成形することができる。かかる流動性は、例えば、リブへの充填率で評価することができる。
具体的には、例えば、３００ｍｍ×５０ｍｍに切り出した厚み２ｍｍの積層基材４枚を、２８０℃に設定した赤外線ヒーター式加熱装置（日本ガイシ製、製品名：ＱＵ−９５４６９Ｖ−Ｓ０１）内で３分間保持し、４枚の積層基材を重ねて、１３０℃に設定した格子状のリブ金型（図１）に配置し、１００トン・プレス（山本鉄工所製プレス成形機ＰＰＭ１−１００），９０トンで３分間プレスを行った。リブへの充填率は９０％以上が好ましく、さらには１００％が好ましい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるものではない。

（実施例１）
一方向に炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィルＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を平面状に引き揃えて目付が７２ｇ／ｍ^２となる強化繊維シートとし、強化繊維シートの両面を、酸変性ポリプロピレン樹脂（三菱化学製、製品名：モディックＰ９５８）からなる目付が２７ｇ／ｍ^２のフィルムで挟み、カレンダロールを複数回通して、熱可塑性樹脂を繊維シートに含浸し、繊維体積含有率（Ｖｆ）が４０％、厚さが、０．１０ｍｍのプリプレグを得た。

得られたプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、プロッティングカッター（レザック製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて図２に示すように強化繊維と直角方向に一定間隔で切込を入れ、２４層を疑似等方（０／４５／９０／−４５の４層の３回繰り返しを対称積層したもの（〔０／４５／９０／−４５〕３ｓ））に重ね、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して積層基材を作成した。その際プリプレグ層に含まれる強化繊維の長さを、強化繊維の長さが最大となる側より第１層〜第４層までの繊維長を３０ｍｍ、第５層〜第８層を２５ｍｍ、第９層〜第１２層を２０ｍｍ、第１３層〜第１６層を１５ｍｍ、第１７層〜第２０層を１０ｍｍ，第２１層〜２４層を５ｍｍとした。

このようにして得た積層基材を３００ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの印籠金型内に配置して加熱し圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、２００℃，５ＭＰａの条件で７分間保持後、同一の圧力で室温まで冷却することで成形品を得た。

得られた積層基材は、強化繊維のうねりがなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、ソリもなく、良好な外観と平滑性を保っていた。

得られた積層基材から、長さ１００ｍｍ，幅２５ｍｍの曲げ強度試験片を切り出した。ＪＩＳ Ｋ−７０７４に規定する試験方法に従い、万能試験機（インストロン社製、製品名：４４６５型）を用いて、標点間距離を８０ｍｍとし、クロスヘッド速度５．０ｍｍ／分で３点曲げ試験を行った。測定した試験片の数はｎ＝６とし、そのうち最小繊維長側を上にしたものが３、下としたものが３、その全平均値を曲げ強度とした。さらに、測定値より標準偏差を算出し、その標準偏差を平均値で除することにより、バラツキの指標である変動係数（ＣＶ値％）を算出し、曲げ強度については、３段階（○：３００ＭＰａ以上、△：２００ＭＰａ以上３００ＭＰａ未満、×：２００ＭＰａ未満）で評価した。また、ＣＶ値について、３段階（○：１０％以下、△：１０％以上２０％未満、×：２０％超）で評価した。

得られた積層基材より、たて５２ｍｍ、よこ５２ｍｍの板状物を２枚切り出した。その板状物を２枚重ねて、ミニテストプレス（東洋精機製、製品名：ＭＰ−２ＦＨ）を用いて２３０℃まで加熱後、１４５℃、２ＭＰａ条件で１分間プレスした。プレス成形前後での厚みを測定し、初期厚みを最終厚みで除すことにより流動性の評価とし、３段階（○：３以上、△：２以上３未満、×：２未満）で評価した。

積層基材より、たて３００ｍｍ、よこ５０ｍｍの板状物を４枚切り出した。それを赤外ヒーター式加熱装置（日本ガイシ製、製品名：ＱＵ−９５４６９−Ｓ０１）を用いて、２８０℃、３分間加熱し、１３０℃に設定したハトチャンネル型のリブ金型（図１）に配置し、プレス成形機（山本鉄工所製、製品名：ＰＰＭ１−１００、プレス圧力：上限１００トン）を用いて、９０トンの圧力で３分間プレスを行い、成形品を得た。その際に最小繊維長面がリブ側になるように積層基材を配置した。リブへの流動を目視し、リブ充填について３段階（○：１００％、△：９０％以上１００％未満、×：９０％未満）で評価した。

（実施例２）
切込をレーザーマーカー（パナソニック電工ＳＵＮＸ社製、製品名：ＬＰ−Ｓ５００）で行った以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成した。

（比較例１）
各プリプレグ層に含まれる強化繊維の長さを一定長さ（２５ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成した。

（実施例３）
プリプレグ層に含まれる強化繊維の長さを、強化繊維の長さが最大となる側より第１層〜第４層までの強化繊維の長さを５０ｍｍ、第５層〜第８層を４０ｍｍ、第９層〜第１２層を３０ｍｍ、第１３層〜第１６層を２０ｍｍ、第１７層〜第２０層を１０ｍｍ，第２１層〜２４層を２ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成した。

（比較例２）
プリプレグ層に含まれる強化繊維の長さを、強化繊維の長さが最大となる側より第１層〜第４層までの強化繊維の長さを２５ｍｍ、第５層〜第８層を２０ｍｍ、第９層〜第１２層を１５ｍｍ、第１３層〜第１６層を１０ｍｍ、第１７層〜第２０層を５ｍｍ，第２１層〜２４層を１ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成した。

（比較例３）
プリプレグ層に含まれる強化繊維の長さを、強化繊維の長さが最大となる側より第１層〜第４層までの繊維長を５０ｍｍ、第５層〜第８層を５０ｍｍ、第９層〜第１２層を２５ｍｍ、第１３層〜第１６層を２５ｍｍ、第１７層〜第２０層を１ｍｍ，第２１層〜２４層を１ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成した。一体化された積層基材は、強化繊維のうねりはみられなかったがソリが大きかった。

（実施例４）
図３に示すように繊維と４５°の切込を入れた以外は、実施例１と同様の方法で積層基材およびその成形品を作成した。

（比較例４）
各プリプレグ層に含まれる強化繊維の長さを一定長さ（２５ｍｍ）とした以外は、実施例３と同様の方法で積層基材とその成形品を作成した。

１・・・・リブ部
２・・・・ハット部
３・・・・プリプレグ
４・・・・切込
５・・・・強化繊維

Claims (12)

1. 複数の一方向に配向した強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグ層が、複数積層された積層基材であって、前記プリプレグ層は繊維を横切る方向に繊維を切断する深さの切込を有し、前記切込により分断された強化繊維の繊維長Ｌが、片側の最外層で最大となり、もう一方の最外層で最小となり、
   前記強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、
   前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が２ｍｍ以上、１０ｍｍ未満である積層基材。
2. 前記強化繊維の繊維長Ｌの最大値が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、前記強化繊維の繊維長Ｌの最小値が５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満である請求項１に記載のある積層基材。
3. 前記積層基材を構成するプリプレグ層のうち、隣接する二つのプリプレグ層を構成する強化繊維の繊維長が同一であるか、二つのプリプレグ層のうち繊維長が最小となる最外層にちかいプリプレグ層を構成する強化繊維の繊維長が小さくなるように積層されてなる請求項１または２に記載の積層基材。
4. 前記プリプレグ層の間に熱可塑性樹脂層を積層してなる請求項１から３のいずれかに一項に記載の積層基材。
5. 前記プリプレグ層が疑似等方に積層されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の積層基材。
6. 前記プリプレグ層が交互積層に積層されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の積層基材。
7. 強化繊維の体積含有率が２０〜４０体積％である、請求項１から６のいずれか一項に記載の積層基材。
8. 前記プリプレグ層の厚さが５０~２００μｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載の積層基材。
9. 前記プリプレグ層どうしが接着されて一体化されている請求項１から８のいずれか一項に記載の積層基材。
10. 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請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層基材。
11. 前記切込がプロッティングカッターを用いて施されたものである請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層基材。
12. 前記切込が抜型を用いて施されたものである請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層基材。