JP2017080930A - 繊維強化樹脂成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定形状のリブ部を有し、かつリブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品およびその製造方法を提供する。【解決手段】樹脂および強化繊維を含む第１の樹脂材料からなる成形品本体部１２と、成形品本体部１２から突出したリブ部１４とを有する繊維強化樹脂成形品１０であり；リブ部１４が、成形品本体部１２と連続した第１の樹脂材料からなるリブ根元部１８と、リブ根元部１８に接合した第２の樹脂材料からなるリブ上部２０とを有し；リブ根元部１８の平均高さＨａとリブ部の最大厚さＴｒとの比（Ｈａ／Ｔｒ）が１．０以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化樹脂成形品およびその製造方法に関する。

繊維強化樹脂成形品の製造方法としては、例えば、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグの２層以上からなる積層基材を金型を用いたプレス成形によって所定の形状に賦形する方法、いわゆるスタンピング成形法が知られている。

この方法によって得られた繊維強化樹脂成形品は、連続強化繊維を含むため、機械的強度が高い。また、連続強化繊維が規則的に配列しているため、所望の機械的強度を有する繊維強化樹脂成形品を設計でき、機械的強度のばらつきも小さい。

しかし、連続強化繊維を含む積層基材は、プレス成形の際の流動性が悪いため、複雑な形状に賦形することは難しい。そのため、スタンピング成形法によって得られる繊維強化樹脂成形品は、主として平面形状に近いものに限られる。

プレス成形の際の流動性がよい樹脂材料を用いた繊維強化樹脂成形品の製造方法としては、例えば、下記の方法が提案されている。
（１）樹脂および強化繊維を含む第１の樹脂材料をプレス成形して一次成形品を得た後、一次成形品と金型のキャビティ面との間に残った空間部に第２の樹脂材料を充填する、オーバーモールディングと呼ばれる方法（例えば、特許文献１）。
（２）複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって連続強化繊維を不連続強化繊維に切断したプリプレグを用いる方法（例えば、特許文献２、３）。

特許第５０７２１３３号公報 特開昭６３−２４７０１２号公報 特許第５６９６８１２号公報

（１）の方法では、最初のプレス成形の後、一次成形品と金型のキャビティ面との間に、リブ等の複雑な形状に対応する空間部が残る。次いで、該空間部に第２の樹脂材料を充填することによって、第２の樹脂材料をリブ等の複雑な形状に賦形できる。しかし、（１）の方法では、一次成形品と第２の樹脂材料との界面における接合強度が低く、繊維強化樹脂成形品のリブ部における機械的強度が不十分である。

（２）の方法では、プリプレグに形成する切れ込みの間隔（すなわち不連続強化繊維の長さ）を短くしすぎないことによって、連続強化繊維の切断による繊維強化樹脂成形品の機械的強度の低下が抑えられている。しかし、（２）の方法では、プレス成形の際のプリプレグの流動性が不十分であるため、リブ等の複雑な形状に対応する金型内の空間部にプリプレグを十分に充填できない。リブ等の複雑な形状に対応する金型内の空間部にプリプレグを十分に充填するためには、不連続強化繊維の長さを短くする必要があり、繊維強化樹脂成形品のリブ部における機械的強度が不十分となってしまう。

本発明は、所定形状のリブ部を有し、かつリブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品およびその製造方法を提供する。

本発明は、下記の態様を有する。
＜１＞樹脂および強化繊維を含む第１の樹脂材料からなる成形品本体部と、前記成形品本体部から突出したリブ部とを有する繊維強化樹脂成形品であり；前記リブ部が、前記成形品本体部と連続した前記第１の樹脂材料からなるリブ根元部と、前記リブ根元部に接合した第２の樹脂材料からなるリブ上部とを有し；前記リブ根元部の平均高さＨａと前記リブ部の最大厚さＴｒとの比（Ｈａ／Ｔｒ）が１．０以上である、繊維強化樹脂成形品。
＜２＞前記第１の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、＜１＞の繊維強化樹脂成形品。
＜３＞前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第２のプリプレグの１層以上とを有する積層基材、または前記第２のプリプレグの２層以上からなる積層基材であり、前記第２のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数（１００％）のうち、２０〜１００％である、＜１＞の繊維強化樹脂成形品。
＜４＞前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、前記ランダム材の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、＜１＞の繊維強化樹脂成形品。
＜５＞前記不連続強化繊維の長さが、５〜１００ｍｍである、＜２＞〜＜４＞のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
＜６＞前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、＜１＞〜＜５＞のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
＜７＞前記＜１＞の繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、前記リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて前記第１の樹脂材料をプレス成形して前記成形品本体部と前記リブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、前記空間部の残りの空間に前記第２の樹脂材料を充填する、繊維強化樹脂成形品の製造方法。
＜８＞前記第１の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、＜７＞の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
＜９＞前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第２のプリプレグの１層以上とを有する積層基材、または前記第２のプリプレグの２層以上からなる積層基材であり、前記第２のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数（１００％）のうち、２０〜１００％である、＜７＞の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
＜１０＞前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、前記ランダム材の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、＜７＞の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
＜１１＞前記不連続強化繊維の長さが、５〜１００ｍｍである、＜８＞〜＜１０＞のいずれかの繊維強化樹脂成形品の製造方法。
＜１２＞前記第１の樹脂材料に含まれる前記不連続強化繊維が、前記リブ部に対応する前記空間部側から、前記第１の樹脂材料の全厚さ（１００％）に対して２０％以上の深さにまで存在している、＜８＞〜＜１１＞のいずれかの繊維強化樹脂成形品の製造方法。
＜１３＞前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、＜７＞〜＜１２＞のいずれかの繊維強化樹脂成形品の製造方法。

本発明の繊維強化樹脂成形品は、所定形状のリブ部を有し、かつリブ部における機械的強度が高い。
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法によれば、所定形状のリブ部を有し、かつリブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品を製造できる。

本発明の繊維強化樹脂成形品の一例を示す斜視図である。 切れ込みが形成されたプリプレグの一例を示す上面図である。 本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法における一工程を示す断面図である。 実施例における繊維強化樹脂成形品の上面図である。 平均高さＨａを測定するための試験片を示す斜視図である。 引張試験に用いる試験片を示す斜視図である。 引張試験に用いる冶具に固定された試験片を示す側面図である。 実施例１の繊維強化樹脂成形品の成形品本体部とリブ部との境界付近におけるＸ線ＣＴ画像である。 比較例１の繊維強化樹脂成形品の成形品本体部とリブ部との境界付近におけるＸ線ＣＴ画像である。

以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「リブ部」は、補強等を目的として成形品本体部から突出した部分を意味し、成形品本体部の周縁から立ち上がった壁部；軸、ネジ等を通す穴が形成された円筒状のボス部を包含する。
「リブ根元部の平均高さＨａ」は、繊維強化樹脂成形品（試験片）におけるリブ根元部の高さ、すなわち成形品本体部とリブ部との境界からリブ根元部とリブ上部との境界までの高さＨを測定し、これらを平均化した値である。
「リブ部の最大厚さＴｒ」は、繊維強化樹脂成形品（試験片）のリブ部において、リブ部の長さ方向および高さ方向に直交する方向のリブ部の厚さが最大となる部分における厚さである。
「連続強化繊維」とは、繊維強化樹脂成形品や樹脂材料内において切断されずに連続的に存在している強化繊維を意味し、通常、１００ｍｍ超のものである。
「不連続強化繊維」とは、連続強化繊維に比べ長さが短く、繊維強化樹脂成形品や樹脂材料内において断続的またはランダムに存在している強化繊維を意味し、通常、１００ｍｍ以下のものである。
図１〜図７における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。また、図２〜図７においては、図１と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

＜繊維強化樹脂成形品＞
図１は、本発明の繊維強化樹脂成形品の一例を示す斜視図である。
繊維強化樹脂成形品１０は、樹脂および強化繊維を含む第１の樹脂材料からなる平板状の成形品本体部１２と；成形品本体部１２の第１の面から突出し、第１の面の中央から前後方向、左右方向および対角線方向の合計８方向に放射状にに延びる８枚の板状のリブ部１４と；成形品本体部１２の周縁から第１の面側に立ち上がり、８枚のリブ部の端部に接続する４枚の板状の壁部１６（リブ部）とを有する。
リブ部１４および壁部１６は、成形品本体部１２と連続した第１の樹脂材料からなるリブ根元部１８と、リブ根元部１８に接合した第２の樹脂材料からなるリブ上部２０とを有する。
以下、リブ部１４および壁部１６をまとめて単に「リブ部」とも記す。

（Ｈａ／Ｔｒ）
本発明において、リブ根元部１８の平均高さＨａとリブ部の最大厚さＴｒとの比（Ｈａ／Ｔｒ）は、１．０以上であり、１．１以上が好ましく、１．２以上がより好ましい。Ｈａ／Ｔｒが１．０以上であれば、後述する作用機序に記載した理由から、リブ部における機械的強度が高くなる。

なお、Ｈａ／Ｔｒが大きくなりすぎると、リブ根元部１８の平均高さＨａを高くするために、後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に流れ込む第１の樹脂材料の流動性を高くする必要がある。そのため、強化繊維の長さを必要以上に短くする必要があり、その結果、リブ部における機械的強度が低下しやすくなる。この点から、Ｈａ／Ｔｒは、１０．０以下が好ましく、５．０以下がより好ましい。

（第１の樹脂材料）
第１の樹脂材料は、樹脂および強化繊維を含む。第１の樹脂材料は、繊維強化樹脂成形品１０の要求特性に応じて、他の成分を含んでいてもよい。
樹脂としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が挙げられる。

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、アクリロニトリル−ブチレン−スチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、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。

熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。なお、熱硬化性樹脂は、第１の樹脂材料をプレス成形する際には一部または全部が未硬化の状態であり、繊維強化樹脂成形品においては硬化した状態にある。

強化繊維としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維、これらの複合繊維等が挙げられる。
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、ガラス繊維等が挙げられる。
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、ポリエステル繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、ステンレスの繊維、鉄の繊維、金属を被覆した炭素繊維等が挙げられる。
強化繊維は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
強化繊維としては、繊維強化樹脂成形品の機械的強度が高い点から、炭素繊維またはガラス繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。
強化繊維の平均繊維直径は、１〜５０μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましい。

他の成分としては、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、導電性フィラー等が挙げられる。

第１の樹脂材料としては、例えば、連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるもの、不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるもの、または連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたものが挙げられる。
連続強化繊維を含む樹脂材料および不連続強化繊維を含む樹脂材料の具体例、これらの好ましい形態、これらの組み合わせ等については、後述する繊維強化樹脂成形品１０の製造方法における工程（ａ）において詳しく説明する。

（第２の樹脂材料）
第２の樹脂材料は、樹脂を含む。第２の樹脂材料は、繊維強化樹脂成形品１０の要求特性に応じて、他の成分を含んでいてもよい。
樹脂としては、射出成形に適している点から、熱可塑性樹脂が用いられる。

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、アクリロニトリル−ブチレン−スチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、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。

他の成分としては、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、不連続強化繊維等が挙げられる。

（作用機序）
以上説明した繊維強化樹脂成形品１０にあっては、リブ上部２０が連続強化繊維を含まない第２の樹脂材料からなるため、後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に第１の樹脂材料が十分に流れ込まずに形成された残りの空間に第２の樹脂材料を確実に充填できる。その結果、所定形状のリブ部を有する繊維強化樹脂成形品１０となる。

また、以上説明した繊維強化樹脂成形品１０にあっては、Ｈａ／Ｔｒが１．０以上であるため、下記の理由から、リブ部における機械的強度が高い。
Ｈａ／Ｔｒが１．０以上の場合、後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に流れ込む第１の樹脂材料の流れ込む距離が長くなるため、第１の樹脂材料に含まれる強化繊維が流れの方向、すなわちリブ部の高さ方向に十分に配向する。その結果、リブ根元部１８に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に十分に配向する。リブ根元部１８に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に配向することによって、リブ部を倒そうとする力に対する抵抗が大きくなる。さらに、リブ根元部１８に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に配向することによって、強化繊維がリブ上部２０に入り込み、リブ根元部１８とリブ上部２０との界面における接合強度が高くなる。これらのことから、リブ部の機械的強度が高くなる。リブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品１０は、高い機械的強度の要求される各種構造材に適用可能である。

一方、Ｈａ／Ｔｒが１．０未満の場合、リブ根元部１８に含まれる強化繊維がリブ部の高さ方向に直交する方向に配向しやすくなり、リブ部の機械的強度が低くなる。
リブ根元部１８に含まれる強化繊維の配向は、Ｘ線ＣＴ等を用いて観察できるが、本発明のように後述するプレス成形の際にリブ部に対応する空間部に第１の樹脂材料が流れ込む場合には、リブ部に対応する空間部への第１の樹脂材料の流入量、すなわちＨａ／Ｔｒから判断できる。

（他の実施形態）
本発明の繊維強化樹脂成形品は、樹脂および強化繊維を含む第１の樹脂材料からなる成形品本体部と、成形品本体部から突出したリブ部とを有する繊維強化樹脂成形品であり；リブ部が、成形品本体部と連続した第１の樹脂材料からなるリブ根元部と、リブ根元部に接合した第２の樹脂材料からなるリブ上部とを有し；リブ根元部の平均高さＨａとリブ部の最大厚さＴｒとの比（Ｈａ／Ｔｒ）が１．０以上であるものであればよく、図示例の繊維強化樹脂成形品に限定されない。

例えば、成形品本体部は、図示例のような平板状のものに限定されず、後述するプレス成形が可能な範囲内において三次元形状を有するものであってもよい。
また、リブ部は、図示例のような板状のものに限定されず、柱状、筒状等の他の形状のものであってもよい。

＜繊維強化樹脂成形品の製造方法＞
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて第１の樹脂材料をプレス成形して成形品本体部とリブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、空間部の残りの空間に第２の樹脂材料を充填してリブ上部を賦形する方法である。
以下、繊維強化樹脂成形品１０の製造方法の具体例について説明する。

繊維強化樹脂成形品１０は、例えば、下記の工程（ａ）〜（ｃ）を経て製造できる。
工程（ａ）：第１の樹脂材料を準備する工程。
工程（ｂ）：工程（ａ）の後、第１の樹脂材料を成形可能な温度に加熱する工程。
工程（ｃ）：工程（ｂ）の後、加熱状態にある第１の樹脂材料を、繊維強化樹脂成形品１０およびリブ部に対応する空間部を有する金型を用いてプレス成形するとともに、リブ部に対応する空間部に第２の樹脂材料を充填する工程。

（工程（ａ））
第１の樹脂材料としては、例えば、連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるもの、不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるもの、または連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたものが挙げられる。

連続強化繊維を含む樹脂材料としては、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグが挙げられる。
第１のプリプレグは、繊維強化樹脂成形品１０の要求特性に応じてどのように用いてもよい。例えば、一方向に機械的強度が必要な場合には１層のみで用いるまたは繊維方向を揃えて２層以上積層することが好ましく、等方的な機械的強度が必要な場合には、疑似等方積層することが好ましい。

不連続強化繊維を含む樹脂材料としては、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第２のプリプレグ；複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断し、ランダムに分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材が挙げられる。

第２のプリプレグは、例えば図２に示すように、複数の連続強化繊維２２を一方向に引き揃えた強化繊維束２４に樹脂を含浸したプリプレグ２６に、連続強化繊維２２を切断するように表面から裏面に貫通した直線状の切れ込み２８を入れたものである。
第２のプリプレグは、繊維強化樹脂成形品１０の要求特性に応じてどのように用いてもよい。例えば、一方向に機械的強度が必要な場合には１層のみで用いるまたは繊維方向を揃えて２層以上積層することが好ましく、等方的な機械的強度が必要な場合には、疑似等方積層することが好ましい。

第２のプリプレグにおける切れ込みは、繊維強化樹脂成形品の機械的強度を維持しつつ、第１の樹脂材料の流動性を高くしてリブ部に対応する空間部への第１の樹脂材料の流れ込みを促進する点から、不連続強化繊維の長さが５〜１００ｍｍとなるように形成することが好ましく、１０〜５０ｍｍとなるように形成することがより好ましい。

プリプレグをチップ状に切断してランダム材とする場合、繊維強化樹脂成形品の機械的強度を維持しつつ、第１の樹脂材料の流動性を高くしてリブ部に対応する空間部への第１の樹脂材料の流れ込みを促進する点から、不連続強化繊維の長さが５〜１００ｍｍとなるように切断することが好ましく、１０〜５０ｍｍとなるように切断することがより好ましい。

不連続強化繊維を含む樹脂材料がプリプレグ以外のもの（ランダム材等）である場合、不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合は、第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％が好ましく、２０〜９０質量％がより好ましい。不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が２０質量％以上であれば、工程（ｃ）においてリブ部に対応する空間部に第１の樹脂材料が流れ込みやすく、Ｈａ／Ｔｒを１．０以上にしやすい。不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が９０質量％以下であれば、繊維強化樹脂成形品１０の機械的強度がさらに高くなる。

不連続強化繊維を含む樹脂材料が第２のプリプレグである場合、第２のプリプレグの層数は、積層基材を構成するすべての層の数（１００％）のうち、２０〜１００％が好ましく、２０〜９０％がより好ましい。第２のプリプレグの層数が２０％以上であれば、工程（ｃ）においてリブ部に対応する空間部に第１の樹脂材料が流れ込みやすく、Ｈａ／Ｔｒを１．０以上にしやすい。第２のプリプレグの層数が９０％以下であれば、繊維強化樹脂成形品１０の機械的強度がさらに高くなる。

第１の樹脂材料に含まれる不連続強化繊維は、工程（ｃ）においてリブ部に対応する空間部に第１の樹脂材料が流れ込みやすく、Ｈａ／Ｔｒを１．０以上にしやすい点から、少なくともリブ部に対応する空間部側に存在していることが好ましい。具体的には、第１の樹脂材料に含まれる不連続強化繊維は、リブ部に対応する空間部側から、第１の樹脂材料の全厚さ（１００％）に対して２０％以上の深さにまで存在していることが好ましい。

第１の樹脂材料の具体的な形態としては、下記の第１の樹脂材料（α）または第１の樹脂材料（β）が挙げられる。
第１の樹脂材料（α）は、第１のプリプレグの１層以上と第２のプリプレグの１層以上とを有する積層基材、または第２のプリプレグの２層以上からなる積層基材である。
第１の樹脂材料（β）は、第１のプリプレグの１層以上とランダム材とを組み合わせたもの、またはランダム材のみからなるものである。

第１の樹脂材料は、平板用金型を用いて予備プレス成形し、シート状の第１の樹脂材料（以下、繊維強化樹脂シートとも記す。）としてもよい。
繊維強化樹脂シートは、種類の異なる２種以上の繊維強化樹脂シート（例えば、プリプレグからなる繊維強化樹脂シートと、ランダム材からなる繊維強化樹脂シートと）を単に積み重ねたものであってもよい。

（工程（ｂ））
第１の樹脂材料（繊維強化樹脂シート等）を成形可能な温度とは、第１の樹脂材料に含まれる樹脂が溶融する温度である。
第１の樹脂材料（繊維強化樹脂シート等）を成形可能な温度に加熱する方法としては、加熱ヒータを用いる方法、金型の加熱機能を用いる方法等が挙げられる。

（工程（ｃ））
図３に示すような、凹部３０を有する上型３２と；型閉した際に凹部３０と嵌合する凸部３４を有する下型３６とからなる金型３８を用意する。
金型３８においては、型閉した際に上型３２と下型３６との間に成形品本体部１２に対応する第１の空間部４０が形成される。
下型３６の凸部３４には、型閉した際に第１の空間部４０と連続した、リブ部に対応する第２の空間部４２が形成されるように、溝部４４が形成されている。
下型３６には、射出装置（図示略）から射出された樹脂の通り道となるランナ４６、およびランナ４６を通った樹脂が第２の空間部４２に吐出されるゲート４８とが形成されている。

型開した状態で下型３６の凸部３４の上に加熱状態にある繊維強化樹脂シート５０（第１の樹脂材料）を配置し、型閉してプレス成形するとともに、射出装置（図示略）から第２の樹脂材料を射出し、リブ部に対応する第２の空間部４２に第２の樹脂材料を充填する。
プレス成形によって、成形品本体部１２とリブ根元部１８とを有する一次成形品が得られると同時に、第２の空間部４２のうちリブ根元部１８が形成されていない残りの空間に第２の樹脂材料が充填され、リブ上部２０が賦形される。

（作用機序）
以上説明した繊維強化樹脂成形品１０の製造方法にあっては、リブ部に対応する第２の空間部４２を有する金型３８を用いて第１の樹脂材料（繊維強化樹脂シート５０）をプレス成形して成形品本体部１２とリブ根元部１８とを有する一次成形品を得たと同時に、第２の空間部４２の残りの空間に第２の樹脂材料を充填してリブ上部２０を賦形する方法において、プレス成形の際に第２の空間部４２に第１の樹脂材料が十分に流れ込まずに形成された残りの空間に第２の樹脂材料を確実に充填できる。その結果、所定形状のリブ部を有する繊維強化樹脂成形品１０が得られる。

また、以上説明した繊維強化樹脂成形品１０の製造方法にあっては、プレス成形の際にＨａ／Ｔｒが１．０以上となるように第２の空間部４２に第１の樹脂材料を流れ込ましているため、上述した理由から、リブ部における機械的強度が高い繊維強化樹脂成形品１０が得られる。

このように、繊維強化樹脂成形品１０の製造方法によれば、従来のオーバーモールディングにおいて問題となっていた一次成形品と第２の樹脂材料との界面における接合強度を高くすることができ、高い機械的強度の要求される各種構造材に適用可能な、機械的強度が高いリブ部を有する繊維強化樹脂成形品１０を提供できる。

（他の実施形態）
本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法は、特定の構造を有し、かつＨａ／Ｔｒが１．０以上である本発明の繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて第１の樹脂材料をプレス成形して成形品本体部とリブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、空間部の残りの空間に第２の樹脂材料を充填する方法であればよく、上述した具体例の製造方法に限定されない。

例えば、第１の樹脂材料は、必ずしも予備プレス成形する必要はなく、予備プレス成形することなく、そのままプレス成形に供してもよい。
また、第２の樹脂材料の充填は、一次成形品を得たと同時に行ってもよく、一次成形品を得た後に行ってもよい。

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。

＜測定方法および評価方法＞
（Ｈａ／Ｔｒ）
図１に示すような繊維強化樹脂成形品１０（縦：２００ｍｍ、横：３００ｍｍ、成形品本体部１２の厚さ：１．０〜２．０ｍｍまで可変、リブ部１４および壁部１６の高さ：４０ｍｍ、リブ部１４の厚さ＝最大厚さＴｒ：３．４ｍｍ）について、図４に示すように、８本のリブ部１４をそれぞれリブ部Ａ〜Ｈと称する。
高速精密切断機（平和テクニカ社製、ファインカット ＨＳ−４５Ａ ＩＩ型）を用い、図４に示すように、リブ部Ｄ〜Ｆおよびそれらの両側の成形品本体部１２を破線で示す箇所から切り出し、図５に示すような、リブ部１４の長さ方向の長さが１５ｍｍ、リブ部１４の長さ方向に直交する方向の長さが３５ｍｍである試験片を得た。
試験片のリブ根元部１８およびその周辺をリブ部１４の長さ方向および高さ方向に直交する方向から写真撮影を行った。この際に第１の樹脂材料を黒色に着色することで、着色されていない第２の樹脂材料を含む投影図を得た。この投影図を画像処理ソフトで二値化することで第１の樹脂材料と第２の樹脂材料との境界を鮮明にした後、画像処理ソフトで境界を直線化してリブ根元部１８の平均高さＨａを求めた。リブ根元部１８の平均高さＨａをリブ部１４の最大厚さＴｒ（３．４ｍｍ）で除してＨａ／Ｔｒを算出した。

（引張試験）
図６に示すように、試験片のリブ部１４とは反対側の成形品本体部１２の第２の面に、金属タブ５２（アルミニウム製、厚さ：１ｍｍ）をエポキシ系接着剤を用いて接着した。
図７に示すような、下方に開放したスリット５４を有する角筒状の支持体５６と；支持体５６内に配置された押さえ板５８と；支持体５６の上部から挿入されたボルト６０とを有する冶具６２を用意した。

支持体５６内に試験片を、成形品本体部１２が支持体５６内に位置し、リブ部１４がスリット５４から突出するように挿入した。支持体５６の下部と押さえ板５８との間で成形品本体部１２を挟み、ボルト６０によって押さえ板５８ごと成形品本体部１２を上方から押さえつけて固定した。
冶具６２に固定された試験片について、インストロン万能試験機（インストロンジャパン社製、５５６６型）を用い、試験速度：１ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を実施し、その最大荷重を記録し、これを引張強度とした。

（実施例１）
炭素繊維（三菱レイヨン社製、パイロフィル（登録商標）ＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、繊維方向が一方向となるように平面状に引き揃えてシート状の強化繊維束（目付：７５．０ｇ／ｍ^２）とした。強化繊維束の両面から、酸変性ポリプロピレンフィルム（三菱化学社製、モディック（登録商標）Ｐ９５８、目付：３６ｇ／ｍ^２）で挟み、カレンダロールに通して、酸変性ポリプロピレンを強化繊維束に含浸し、長尺のプリプレグ（繊維体積含有率（Ｖｆ）：３４％、厚さ：０．１２ｍｍ）を得た。

長尺のプリプレグから複数枚の枚葉のプリプレグ（２９０×１９０ｍｍ角）を切り出し、これを第１のプリプレグ（１）（連続強化繊維を含む樹脂材料）とした。
長尺のプリプレグから複数枚の枚葉のプリプレグ（２９０×１９０ｍｍ角）を切り出した。枚葉のプリプレグの周縁から５ｍｍ以内の部分を除く領域に、カッティングプロッタ（レザック社製、Ｌ−２５００）を用いて図２に示すように一定間隔で切れ込み２８を入れ、第２のプリプレグ（不連続強化繊維を含む樹脂材料）とした。切れ込みの長さは２８．３ｍｍとし、繊維方向の切れ込み２８の間隔Ｐは２５．０ｍｍとし、繊維方向と切れ込み２８の長さ方向とがなす角θは４５°とした。

８枚の第１のプリプレグ（１）および８枚の第２のプリプレグの合計１６枚を繊維配向が疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ２）になるよう積層し、積層基材（第１の樹脂材料）を得た。１〜８枚目は第１のプリプレグ（１）とし、９〜１６枚目は第２のプリプレグとした。
積層基材を、プレス射出ハイブリッド成形機（佐藤鉄工所社製）に配備した平板金型によって予備プレス成形し、繊維強化樹脂シートを得た。予備プレス成形の条件は、金型温度：２００℃、圧力：３ＭＰａ、保持時間：１２０秒とした。

繊維強化樹脂シートを加熱ヒータ（ＬＥＩＢＲＯＣＫ社製、ＴＨ−５）で２００℃まで加熱し、樹脂を溶融させた後に、プレス射出ハイブリッド成形機（佐藤鉄工所社製）に配備した図３に示す金型３８に、下型３６の凸部３４側に第２のプリプレグ側が接するように配置し、型閉してプレス成形するとともに、ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、ノバテック（登録商標）ＭＡ３）を射出し、リブ部に対応する第２の空間部４２に充填させた。プレス成形および射出成形の条件は、金型温度：８０℃、型締圧力：２．５ＭＰａ、射出シリンダ温度：２２０℃、射出速度：６０ｍｍ／ｓｅｃとした。

型開して図１に示すような繊維強化樹脂成形品１０を得た。
繊維強化樹脂成形品１０の成形品本体部１２とリブ部１４との境界付近におけるＸ線ＣＴ画像を図８に示す。図８に示す立方体の下部が成形品本体部１２であり、上部がリブ部１４である。成形品本体部１２から連続した炭素繊維がリブ部１４に入り込み、リブ根元部１８において炭素繊維がリブ部１４の高さ方向に配向していることが確認された。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表１に示す。

（比較例１）
１６枚の第１のプリプレグ（１）（連続強化繊維を含む樹脂材料）のみを繊維配向が疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ２）になるように積層して積層基材（第１の樹脂材料）を得た。この積層基材を用いた以外は、実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
繊維強化樹脂成形品の成形品本体部とリブ部との境界付近におけるＸ線ＣＴ画像を図９に示す。図９に示す立方体の下部が成形品本体部であり、上部がリブ部である。成形品本体部から連続した炭素繊維がわずかにリブ部に入り込んでいたが、リブ根元部において炭素繊維はリブ部の高さ方向に配向していなかった。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表２に示す。

（実施例２）
１２枚の第１のプリプレグ（１）（連続強化繊維を含む樹脂材料）および４枚の第２のプリプレグ（不連続強化繊維を含む樹脂材料）の合計１６枚を繊維配向が疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ２）になるよう積層し、積層基材（第１の樹脂材料）を得た。１〜１２枚目は第１のプリプレグ（１）とし、１３〜１６枚目は第２のプリプレグとした。この積層基材を用いた以外は、実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形品１０を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表３に示す。

（実施例３）
１６枚の第２のプリプレグ（不連続強化繊維を含む樹脂材料）のみを繊維配向が疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ２）になるように積層して積層基材（第１の樹脂材料）を得た。この積層基材を用いた以外は、実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形品１０を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表４に示す。

（比較例２）
１５枚の第１のプリプレグ（１）（連続強化繊維を含む樹脂材料）および１枚の第２のプリプレグ（不連続強化繊維を含む樹脂材料）の合計１６枚を繊維配向が疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ２）になるよう積層し、積層基材（第１の樹脂材料）を得た。１〜１５枚目は第１のプリプレグ（１）とし、１６枚目は第２のプリプレグとした。この積層基材を用いた以外は、実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表５に示す。

（実施例４）
炭素繊維（三菱レイヨン社製、パイロフィル（登録商標）ＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、繊維方向が一方向となるように平面状に引き揃えてシート状の強化繊維束（目付：１００．０ｇ／ｍ^２）とした。強化繊維束の両面から、ポリアミド（宇部興産社製、１０１３Ｂ）からなるフィルム（目付：３４．０ｇ／ｍ^２）で挟み、カレンダロールに通して、ポリアミドを強化繊維束に含浸し、長尺のプリプレグ（繊維体積含有率（Ｖｆ）：４８％、厚さ：０．１２ｍｍ）を得た。

長尺のプリプレグから複数枚の枚葉のプリプレグ（２９０×１９０ｍｍ角）を切り出し、これを第１のプリプレグ（２）（連続強化繊維を含む樹脂材料）とした。
１２枚の第１のプリプレグ（２）のみを繊維方向が直交するように［（０／９０）３ｓ］に積層し、積層基材を得た。
積層基材を、プレス射出ハイブリッド成形機（佐藤鉄工所社製）に配備した平板金型によって予備プレス成形し、第１の繊維強化樹脂シートを得た。予備プレス成形の条件は、金型温度：２５０℃、圧力：２ＭＰａ、保持時間：１８０秒とした。

長尺のプリプレグから複数枚の枚葉のプリプレグ（２９０×１９０ｍｍ角）を切り出した。枚葉のプリプレグをシュレッダ（明光商会社製）にて１０ｍｍ×３ｍｍのチップ状に切断した。
チップ状物の適当量を、プレス射出ハイブリッド成形機（佐藤鉄工所社製）に配備した平板金型内にランダムに分散させ、予備プレス成形し、ランダム材（不連続強化繊維を含む樹脂材料）からなる第２の繊維強化樹脂シート（厚さ：０．５ｍｍ）を得た。予備プレス成形の条件は、金型温度：２５０℃、圧力：２ＭＰａ、保持時間：１８０秒とした。

第１の繊維強化シートと第２の繊維強化樹脂シートを重ねて、加熱ヒータ（ＬＥＩＢＲＯＣＫ社製、ＴＨ−５）で２５０℃まで加熱し、樹脂を溶融させた後に、プレス射出ハイブリッド成形機（佐藤鉄工所社製）に配備した図３に示す金型３８に、下型３６の凸部３４側に第２の繊維強化樹脂シート側が接するように配置し、型閉してプレス成形するとともに、ポリアミド（宇部興産社製、１０１３Ｂ）を射出し、リブ部に対応する第２の空間部４２に充填させた。プレス成形および射出成形の条件は、金型温度：１００℃、型締圧力：２０ＭＰａ、射出シリンダ温度：２６０℃、射出速度：６０ｍｍ／ｓｅｃとした。
型開して図１に示すような繊維強化樹脂成形品１０を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表６に示す。

（実施例５）
積層基材として、８枚の第１のプリプレグ（２）のみを繊維方向が直交するように［（０／９０）２Ｓ］に積層したものを用い、第２の繊維強化樹脂シートとして、ランダム材からなる厚さ１．０ｍｍの繊維強化樹脂シートを用いた以外は、実施例４と同様にして繊維強化樹脂成形品１０を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表７に示す。

（比較例３）
積層基材として、１４枚の第１のプリプレグ（２）のみを繊維方向が直交するように［（０／９０）２Ｓ］に積層したものを用い、第２の繊維強化樹脂シートとして、ランダム材からなる厚さ０．２ｍｍの繊維強化樹脂シートを用いた以外は、実施例４と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表８に示す。

（比較例４）
積層基材として、１６枚の第１のプリプレグ（２）のみを繊維方向が直交するように［（０／９０）４Ｓ］に積層したものを用い、第２の繊維強化樹脂シートを用いなかった以外は、実施例４と同様にして繊維強化樹脂成形品を得た。
Ｈａ／Ｔｒおよび引張強度（最大荷重）の結果を表９に示す。

本発明の繊維強化樹脂成形品は、高い機械的強度の要求される各種構造材に適用可能であり、例えば、航空機部材、自動車部材、スポーツ用具等として有用である。

１０ 繊維強化樹脂成形品、
１２ 成形品本体部、
１４ リブ部、
１６ 壁部、
１８ リブ根元部、
２０ リブ上部、
２２ 連続強化繊維、
２４ 強化繊維束、
２６ プリプレグ、
２８ 切れ込み、
３０ 凹部、
３２ 上型、
３４ 凸部、
３６ 下型、
３８ 金型、
４０ 第１の空間部、
４２ 第２の空間部、
４４ 溝部、
４６ ランナ、
４８ ゲート、
５０ 繊維強化樹脂シート、
５２ 金属タブ、
５４ スリット、
５６ 支持体、
５８ 押さえ板、
６０ ボルト、
６２ 冶具。

Claims (13)

1. 樹脂および強化繊維を含む第１の樹脂材料からなる成形品本体部と、
   前記成形品本体部から突出したリブ部とを有する繊維強化樹脂成形品であり、
   前記リブ部が、
   前記成形品本体部と連続した前記第１の樹脂材料からなるリブ根元部と、
   前記リブ根元部に接合した第２の樹脂材料からなるリブ上部とを有し、
   前記リブ根元部の平均高さＨａと前記リブ部の最大厚さＴｒとの比（Ｈａ／Ｔｒ）が１．０以上である、繊維強化樹脂成形品。
2. 前記第１の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、
   前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品。
3. 前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第２のプリプレグの１層以上とを有する積層基材、または前記第２のプリプレグの２層以上からなる積層基材であり、
   前記第２のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数（１００％）のうち、２０〜１００％である、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品。
4. 前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、
   前記ランダム材の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品。
5. 前記不連続強化繊維の長さが、５〜１００ｍｍである、請求項２〜４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品。
6. 前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品。
7. 請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、
   前記リブ部に対応する空間部を有する金型を用いて前記第１の樹脂材料をプレス成形して前記成形品本体部と前記リブ根元部とを有する一次成形品を得たと同時または後に、前記空間部の残りの空間に前記第２の樹脂材料を充填する、繊維強化樹脂成形品の製造方法。
8. 前記第１の樹脂材料が、連続強化繊維を含む樹脂材料と不連続強化繊維を含む樹脂材料とを組み合わせたもの、または不連続強化繊維を含む樹脂材料のみからなるものであり、
   前記不連続強化繊維を含む樹脂材料の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、請求項７に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
9. 前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグに切れ込みを形成することによって前記連続強化繊維を不連続強化繊維に切断した第２のプリプレグの１層以上とを有する積層基材、または前記第２のプリプレグの２層以上からなる積層基材であり、
   前記第２のプリプレグの層数が、前記積層基材を構成するすべての層の数（１００％）のうち、２０〜１００％である、請求項７に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
10. 前記第１の樹脂材料が、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸した第１のプリプレグの１層以上と、複数の連続強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束に樹脂を含浸したプリプレグをチップ状に切断して分散させて得られた、不連続強化繊維を含むランダム材とを組み合わせたもの、または前記ランダム材のみからなるものであり、
    前記ランダム材の割合が、前記第１の樹脂材料（１００質量％）のうち、２０〜１００質量％である、請求項７に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
11. 前記不連続強化繊維の長さが、５〜１００ｍｍである、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
12. 前記第１の樹脂材料に含まれる前記不連続強化繊維が、前記リブ部に対応する前記空間部側から、前記第１の樹脂材料の全厚さ（１００％）に対して２０％以上の深さにまで存在している、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。
13. 前記強化繊維が、炭素繊維またはガラス繊維である、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂成形品の製造方法。