JP2018111766A - 熱可塑性炭素繊維樹脂基材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 温かい印象を与える意匠性のよい成形品となる熱可塑性炭素繊維樹脂基材を提供する。【解決手段】 少なくとも片面に凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材であって、凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ２の正方形に分け、さらに、面積が１００ｃｍ２の正方形を、各辺が１ｃｍである面積が１ｃｍ２の正方形に分けた時、面積が１ｃｍ２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、面積が１ｃｍ２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１の２〜１００倍である熱可塑性炭素繊維樹脂基材。【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性樹脂および炭素繊維を含む熱可塑性炭素繊維樹脂基材に関する。本発明は、特に、意匠性のよい成形品となる熱可塑性炭素繊維樹脂基材に関する。

従来の炭素繊維樹脂基材は、炭素繊維と熱硬化樹脂の複合材であり、表面にはきれいな織物上の炭素繊維基布と、透明な熱硬化樹脂からなるものであった。従来の炭素繊維樹脂基材は、成形品としたとき、強度が鉄よりもはるかに高く、軽量であった。

しかしながら、熱硬化樹脂を使用する従来の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、コストが高く、さらに一旦硬化したのちは熱による成形ができないので、後加工が困難であった。そこで、価格が安く、熱加工などの後加工性に優れた熱可塑樹脂を用いた熱可塑性炭素繊維樹脂基材が、開発されている。

熱可塑性炭素繊維樹脂基材を成形品としたとき、成形にともなう外観不良が発生する場合がある。成形にともなう外観不良を塗装しないで改良する方法として、熱可塑炭素繊維樹脂基材に人工的に凸凹面を付与する方法がとられていた（引用文献１、２参照）。しかし、引用文献１、２に記載の方法は、均一的な細かな凸凹面の付与であり、成形にともなう外観不良の防止には効果があったが、意匠性のよい成形品となる熱可塑性炭素繊維樹脂基材では、なかった。

価格が安く、熱加工などの後加工性に優れた熱可塑樹脂を用いた熱可塑性炭素繊維樹脂基材であって、例えば、自動車の内装材などに使用した時、温かい印象を与える熱可塑性炭素繊維樹脂基材の開発が求められていた。

特開２００３−７１８８４号公報 特開２００４−１９５８９０号公報

本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温かい印象を与える意匠性のよい成形品となる熱可塑性炭素繊維樹脂基材および当該成形品の製造方法を提供することにある。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、少なくとも片面に凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材であって、凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分け、さらに、面積が１００ｃｍ^２の正方形を、各辺が１ｃｍである面積が１ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１の２〜１００倍である。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、粗度の細かい凸凹と粗度の大きな凸凹が顕著にあることによって、規則正しいシートの意匠性が異なり、手で触ったときの感触や、未塗装や、塗装やメッキ時を加えることで光の乱反射を起こす。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、たとえば、自動車の内装材などに用いた場合、凹凸を付けることで温かい印象になる。さらに塗装した際、光の陰影ができることで、つるつるした面とは異なった外観となり、たとえば、外装品のレンガ・ブロックを作った場合は、凹凸があることにより、より実際のブロックに近い外観となる。本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、特に表面の凸凹が不規則でアンダーカットのある意匠性の高いシートを得ることできる。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、つるつるした面とは表面の面積が大きく異なるので、塗料などとの密着性がよい。本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、軽量かつ高剛性で、熱曲げ加工が可能である。

本発明に係る熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、高い強度と優れた加工性が要求されるあらゆる用途に好適であり、緩衝材、断熱材、補強材、シートベルト、パイプなどの量産品としての用途のみならず、金型製造前のサンプルや半導体産業向けの製品など、高精度が要求される多品種少量生産品としての用途にも好適である。本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、フィルター、梱包体、断熱材、防振材、防音材などに好適である。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材の断面図の例示である。Ｓ１は、面積が１００ｃｍ^２の正方形を、各辺が１ｃｍである面積が１ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値であり、Ｓ２は、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値を示す。 本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材の上面図の例示である。１００ｃｍ^２を１ｃｍ間隔で分割し、表面平均粗さＲａを測定する単位を示した図である。 表面平均粗さＲａを求める式を示した。 最大高さＲｙについて、図示した。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明における熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、少なくとも片面に凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材であって、凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分け、さらに、面積が１００ｃｍ^２の正方形を、各辺が１ｃｍである面積が１ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１の２〜１００倍である熱可塑性炭素繊維樹脂基材である。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、面積が１００ｃｍ^２の正方形を、各辺が１ｃｍである面積が１ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１の２〜１００倍であることによって、例えば、自動車の内装材などに使用した時、温かい印象を与える意匠となる。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１の１０〜６０倍が好ましく、さらに、２０〜４０倍がより好ましい。

本発明で用いた熱可塑性炭素繊維樹脂基材の表面粗さの指標は、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）、ＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）からなる以下のものを指す。

表面平均粗さＲａは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線を ｙ＝ｆ（ｘ） で表したときに、図３に記載の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。

最大高さＲｙは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう（備考Ｒｙを求める場合には、きずとみなされるような並みはずれて高い山及び低い谷がない部分から、基準長さだけ抜き取る。）。最大高さＲｙについて、図４に記載した。
Ｒａに代えて、Ｒｙを用いるときは凸凹の差が大きく意匠性に顕著に表す際に用いることができる。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１が、１０μｍ〜１００μｍである。表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、より好ましくは、２０μｍ〜８０μｍである。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、２００μｍ〜１５００μｍである。表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、より好ましくは、５００μｍ〜１３００μｍである。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、さらにより好ましくは、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１が、１０μｍ〜１００μｍであり、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、２００μｍ〜１５００μｍである。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、さらにより好ましくは、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１が、２０μｍ〜８０μｍであり、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、５００μｍ〜１３００μｍである。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹を有する。

凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹を有することにより、例えば、自動車の内装材などに使用した時、より一層、温かい印象を与える意匠となる。ピッチは、凸凹の凸の頂上または中心と隣の凸の頂上または中心の間の距離を測定する。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、より好ましくは、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹が不規則に存在している。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、より好ましくは、凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹の左右に１μｍ〜１００μｍのアンダーカットを有する。アンダーカットは、凸凹の側面からえぐれた深さを測定する。

凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹の左右に１μｍ〜１００μｍのアンダーカットを有することにより、例えば、自動車の内装材などに使用した時、さらにより一層、温かい印象を与える意匠となる。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、さらにより好ましくは、凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが５μｍ〜５０μｍのアンダーカットを有し、さらに、７μｍ〜３０μｍのアンダーカットを有することがより好ましい。アンダーカットは、凸凹の側面からえぐれた深さを測定する。

このようなアンダーカットは、意匠の複雑性を表すことができる。アンダーカットによって、シートの意匠性がことなり、手で触ったときの感触が異なる。アンダーカットを有する未塗装の熱可塑性炭素繊維樹脂基材に、塗装やメッキ時を加えることで光の乱反射を起こす。また、アンダーカットを有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、表面の面積が大きく異なるので、接着後の風合いも異なる。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、さらにより好ましくは、不規則な凸凹を有しており、その不規則な凸凹表面は、凸凹の平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍでかつ、表面平均粗さＲａが１０μｍ〜１５００μｍの範囲で、かつ標準偏差が１０μｍ〜４００μｍあることが好ましい。さらに好ましくは、凸凹の平均ピッチが５０μｍ〜１０００μｍでかつ、表面平均粗さ Ｒａが１０μｍ〜１０００μｍの範囲で、かつ標準偏差が２０μｍ〜２００μｍあることが好ましい。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、熱可塑性樹脂と炭素繊維を含有する。

熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリスチレン）、またはポリアミド（例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、芳香族ナイロン）、またはポリイミド、ポリアミドイミド、またはポリカーボネート、またはポリエステル（例えば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、ポリプロピレンテレフタレート）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルフォキサイド、ポリテトラフルオロエチレン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリオキシメチレンが好ましい。また、上記熱可塑性樹脂の誘導体や、上記熱可塑性樹脂の共重合体、さらにそれらの混合物でもよい。

熱可塑性樹脂は、より好ましくは、ポリアミド、ポリオレフィン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイドである。

ポリアミドは、ナイロン６、ナイロン６６、それらの誘導体もしくは共重合体、または、ナイロン６、ナイロン６６、それらの誘導体もしくは共重合体のいずれかを含む混合物がより好ましく、ナイロン６、ナイロン６６がさらに好ましい。

また、ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがさらに好ましい。

さらに、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体は、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体の誘導体もしくは共重合体、または、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体の誘導体もしくは共重合体のいずれかを含む混合物も好ましい。

さらに、ポリフェニレンサルファイドは、ポリフェニレンサルファイドの誘導体もしくは共重合体、または、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドの誘導体もしくは共重合体のいずれかを含む混合物も好ましい。

本発明における熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、少なくとも粘度の異なる第１と第２からなり、熱可塑性樹脂の融点から２０〜５０℃の高い所定温度において、第２の熱可塑性樹脂の粘度が第１の熱可塑性樹脂の粘度の３〜７０倍であり、さらに好ましくは５〜５０倍、さらにより好ましくは１０〜３０倍である。

粘度の異なる樹脂の比率は、高粘度樹脂に対し、低粘度樹脂は、重量比で、０．３〜５倍が好ましい。より好ましくは０．５〜２倍が好ましい。

本発明では、炭素繊維の含有率は、好ましくは、５％〜５０％含有し、より好ましくは５％〜４０％含有し、好ましくは１０％〜３０％含有する。炭素繊維の含有率は、炭素繊維の重量を樹脂基材全体の重量で割ったものに１００をかけたものである。

本発明では、炭素繊維の繊維長は、好ましくは、１．０〜０．０５ｍｍであり、より好ましくは、０．５〜０．１ｍｍである。

本発明では、炭素繊維の平均直径は、１０〜５μｍであり、さらに好ましくは、８〜６μｍである。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材では、好ましくは、繊維長が０．０１〜０．５ｍｍである炭素繊維を、炭素繊維全体の６０％以上含有する。本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材では、より好ましくは、繊維長が０．０１〜０．５ｍｍである炭素繊維を、炭素繊維全体の６５〜８０％含有する。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材の厚さは、好ましくは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．２〜５ｍｍである。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材には、結晶化遅延剤や結晶性熱可塑性樹脂、炭素繊維以外のものが含まれていてもよい。また、シランカップリング剤や、チタネート系カップリング剤、またはこれらの混合物が含まれていてもよい。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材には、必要に応じて、例えば、ヒンダードフェノール類、リン化合物、ヒンダードアミン類、イオウ化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物またはこれらの混合物が、熱安定剤、酸化防止剤、強化材、顔料、着色防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、離型剤などの添加剤として添加されていてもよい。

本発明の熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、融点まで基材を加熱することで、樹脂中のフィラーである炭素繊維が、強固な剛性を持つために、流動性の高まった樹脂ごとを押しのけて動き出す。その結果、その状態で冷却することで、不規則に樹脂が盛り上ったり凹んだりし、その状態で冷却されるので、複材な凸凹面を有し、さらにアンダーカットを有する不規則な凸凹面を有する熱可塑炭素繊維樹脂基材となる。

本発明における熱可塑性炭素繊維樹脂基材の製造は、好ましくは、熱可塑性炭素繊維複合基材を真空成形機において、一旦融点近くまで加熱して、炭素繊維と樹脂のマトリックスを動きやすい状態にして、金型面に吸引することで、金型面以外が冷却される。本発明における熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、金型面以外が徐冷することにより製造されることが、より好ましい。金型面以外が徐冷されることで炭素繊維がその剛性により自由に動き出すスプリングバックを起こしながら、冷却される。この結果、熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、不規則で凸凹の深さが大きなアンダーカットをも有する凸凹面を有することができる。

また、本発明の熱可塑性炭素繊維複合基材の製造方法では、好ましくは、溶融押出シートにおいて、ダイスから押出された樹脂がロールに接触することで真空成形と同じ効果で金型面以外が徐冷になることで炭素繊維がその剛性により自由に動き出すスプリングバックを起こしながら、冷却される。この結果、不規則で凸凹の深さが大きなアンダーカットをも有する凸凹面を有することができる。

本発明の熱可塑性炭素繊維複合基材の製造方法では、ブロー成形や溶融異形押出も溶融された樹脂が、一面を金型面で冷却されることで、残る面の炭素繊維がスプリングバックした状態で固化されて、複材な凸凹面を有しさらにアンダーカットを有する不規則な凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材が得られる製造法が好ましい。

本発明における熱可塑性炭素繊維樹脂基材は、好ましくは、加熱・冷却において、特に片側に金型面があり急冷することで、残る面において、スプリングバックした状態で固化されて、複材な凸凹面を有しさらにアンダーカットを有する不規則な凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材が得られる製造法が好ましい。

次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、各実施例および比較例において、使用した材料、および、表面平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、破壊強度の測定方法は以下の通りである
（１）使用した材料
（Ａ）炭素繊維
繊維径が７μｍの炭素繊維を使用した。０．０１〜０．５ｍｍの長さにカットされた炭素繊維を、６５％以上（重量比）含有する炭素繊維を使用した。

（Ｂ）熱可塑性樹脂
Ｂ１：ナイロン６(融点２２５℃、２７５℃における粘度：８０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ１：ナイロン６（融点：２２５℃、２７５℃における粘度：１，１００ｐｏｉｓｅ）
Ｂ２：ナイロン６６（融点：２５５℃、３０５℃における粘度：２５０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ２：ナイロン６６（融点：２５５℃、３０５℃における粘度：５，５００ｐｏｉｓｅ）
Ｂ３：ＰＰ（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：７０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ４：ＡＢＳ（ガラス転移点（軟化点）：１９０℃、２４０℃における粘度：１２０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ５：ＰＰＳ（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：２６０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ３：ＰＰ（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：１，７７０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ４：ＡＢＳ（軟化点：１９０℃、２４０℃における粘度：２，５２０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ５：ＰＰＳ（融点：２５５℃、３３５℃における粘度：８，０６０ｐｏｉｓｅ）
（２）表面平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、アンダーカット、ピッチの測定方法
表面平均粗さＲａ、最大高さＲｙの測定、アンダーカット、ピッチの測定は、下記の３つ設備のセットにて同時に測定した。キーエンス製 １６ｂｉｔ形状解析レーザ顕微鏡、コントローラ部 ＶＫ−Ｘ２５０、測定部 ＶＫ−Ｘ２６０を用いた。

（３）Ｓ３とσ(標準偏差)の計算方法
１００ｍ^２中のシートの粗さ（１ｍ^２×１００個）の平均をＳ３の粗さとした。
またそのバラつきは標準偏差σで求められる。σ(標準偏差)が下記の式で求めた。

［実施例１］
シート重量当たりＡの炭素繊維を２５％含有し、Ｂ１のナイロン６とＣ１のナイロン６をそれぞれ５０％と２５％含有しているシートＤ１を用いて、真空成形機にて、２５０℃まで加熱し、６０℃の金型に接触吸引させ、凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂素材を得た。炭素繊維の繊維長は０．２５ｍｍであり、シートの厚さは０．８ｍｍであった。

凸凹を有する同一の面を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けて、表面平均粗さＲａを測定した。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、２８μｍであった。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、６５０μｍであった。１ｃｍ^２のＲａが２８μｍの粗さの凸凹面のＳ１面を１としたときに、凸凹面のＳ２面の１ｃｍ^２のＲａが６５０μｍと２３倍の粗さを有していた。面積が１ｃｍ^２の正方形１００個の表面平均粗さＲａの平均は３４０μｍであり、標準偏差は５９μｍであった。凸凹のピッチは８０μｍであった。さらにアンダーカットは、７０μｍであった。またその時の最大高さＲｙはＳ１面で２０μｍであり、Ｓ２面で９６０μｍであった。

［実施例２］
シート重量当たりＡの炭素繊維を３５％含有し、Ｂ１のナイロン６とＣ１のナイロン６をそれぞれ２５％と４０％含有しているシートＤ２を用いて、真空成形機にて、２８０℃まで加熱し、６０℃の金型に接触吸引させて、凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂素材を得た。炭素繊維の繊維長は０．０８ｍｍであり、シートの厚さは１．０ｍｍであった。

凸凹を有する同一の面を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けて、表面平均粗さＲａを測定した。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、２５μｍであった。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、２８０μｍであった。１ｃｍ^２のＲａが２５μｍの粗さの凸凹面のＳ１面を１としたときに、凸凹面のＳ２面の１ｃｍ^２のＲａが２８０μｍと１１．２倍の粗さを有していた。また、面積が１ｃｍ^２の正方形１００個の平均Ｒａは２０６μｍであり、標準偏差は５２μｍであった。凸凹のピッチは２１μｍであった。さらに、アンダーカットは、２５μｍであった。またその時の最大高さＲｙはＳ１面で３０μｍであり、Ｓ２面で１８３０μｍであった。

[実施例３］
シート重量当たりＡの炭素繊維を２０％含有し、Ｂ２のナイロン６６とＣ２のナイロン６６をそれぞれ６５％と１５％含有しているシートＤ３を用いて、真空成形機にて、２５０℃まで加熱し、７０℃の金型に接触吸引させて、凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂素材を得た。炭素繊維の繊維長は０．４５ｍｍであり、シートの厚さは３．５ｍｍであった。

凸凹を有する同一の面を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けて、表面平均粗さＲａを測定した。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、１２μｍであった。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、１１５０μｍであった。１ｃｍ^２のＲａが１２μｍの粗さの凸凹面のＳ１面を１としたときに、凸凹面のＳ２面の１ｃｍ^２のＲａが１１５０μｍと９５．８倍の粗さを有していた。

また、面積が１ｃｍ^２の正方形１００個の平均Ｒａは３７５μｍであり、標準偏差は１２７μｍであった。凸凹のピッチは１３００μｍであった。さらに、アンダーカットは、８μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で２９μｍであり、Ｓ２面で１８３０μｍであった。

[実施例４］
シート重量当たりＡの炭素繊維を１５％含有し、Ｂ３のＰＰとＣ３のＰＰをそれぞれ２０％と６５％含有しているシートＤ４を用いて、真空成形機にて、２００℃まで加熱し、７０℃の金型に接触吸引させて、凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂素材を得た。炭素繊維の繊維長は０．５ｍｍであり、シートの厚さは５．５ｍｍであった。

凸凹を有する同一の面を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けて、表面平均粗さＲａを測定した。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、９５μｍであった。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、１３５０μｍであった。１ｃｍ^２のＲａが９５μｍの粗さの凸凹面のＳ１面を１としたときに、凸凹面のＳ２面の１ｃｍ^２のＲａが１３５０μｍと１４．２倍の粗さを有していた。

また、面積が１ｃｍ^２の正方形１００個の平均Ｒａは４８５μｍであり、標準偏差は１８６μｍであった。凸凹のピッチは２１０μｍであった。さらに、アンダーカットは、３５μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で２９μｍであり、Ｓ２面で１８３０μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で１５０μｍであり、Ｓ２面で１５３０μｍであった。

[実施例５］
シート重量当たりＡの炭素繊維を４０％含有し、Ｂ４のＡＢＳとＣ４のＡＢＳをそれぞれ２０％と４０％含有しているシートＤ５を用いて、真空成形機にて、２００℃まで加熱し、５０℃の金型に接触吸引させて、凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂素材を得た。炭素繊維の繊維長は０．２ｍｍであり、シートの厚さは１．５ｍｍであった。

凸凹を有する同一の面を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けて、表面平均粗さＲａを測定した。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、９８μｍであった。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、２５２μｍであった。１ｃｍ^２のＲａが９８μｍの粗さの凸凹面のＳ１面を１としたときに、凸凹面のＳ２面の１ｃｍ^２のＲａが２５２μｍと２．６倍の粗さを有していた。

また、面積が１ｃｍ^２の正方形１００個の平均Ｒａは１５４μｍであり、標準偏差は３３μｍであった。凸凹のピッチは８０μｍであった。さらに、アンダーカットは、５８μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で２９μｍであり、Ｓ２面で１８３０μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で３０μｍであり、Ｓ２面で７０μｍであった。

[実施例６］
シート重量当たりＡの炭素繊維を３０％含有し、Ｂ５のＰＰＳとＣ５のＰＰＳをそれぞれ３０％と４０％含有しているシートＤ６を用いて、真空成形機にて、３００℃まで加熱し、８０℃の金型に接触吸引させて、凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂素材を得た。炭素繊維の繊維長は０．４ｍｍであり、シートの厚さは０．５ｍｍであった。

凸凹を有する同一の面を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分けて、表面平均粗さＲａを測定した。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１は、３１μｍであった。面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２は、２６０μｍであった。１ｃｍ^２のＲａが３１μｍの粗さの凸凹面のＳ１面を１としたときに、凸凹面のＳ２面の１ｃｍ^２のＲａが２６０μｍと８．３倍の粗さを有していた。

また、面積が１ｃｍ^２の正方形１００個の平均Ｒａは１２３μｍであり、標準偏差は２９μｍであった。凸凹のピッチは４６μｍであった。さらに、アンダーカットは、９８μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で２９μｍであり、Ｓ２面で１８３０μｍであった。その時の最大高さＲｙはＳ１面で３９μｍであり、Ｓ２面で２９０μｍであった。

［比較例１］
シート重量当たりＡの炭素繊維を２５％含有し、Ｂ１のナイロン６を７５％含有しているシートＥ１を用いて、真空成形機にて、２５０℃まで加熱したところ、シートが破れた。

［比較例２］
シート重量当たりＡの炭素繊維を２５％含有し、Ｃ１のナイロン６を７５％含有しているシートＥ１を得ようとしたが、シートにボイドがあり、２５０℃まで加熱したところ、シートが破れた。

１ 不規則な凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材
２ シート母材
３ 凸凹面
４ アンダーカット
Ｓ１ 細かい表面平均粗さＲａの凸凹面を有する面
Ｓ２ 粗い表面平均粗さＲaの凸凹面を有する面

Claims (10)

1. 少なくとも片面に凸凹面を有する熱可塑性炭素繊維樹脂基材であって、
   凸凹を有する同一の面の少なくとも１部分を、各辺が１０ｃｍである面積が１００ｃｍ^２の正方形に分け、さらに、面積が１００ｃｍ^２の正方形を、各辺が１ｃｍである面積が１ｃｍ^２の正方形に分けた時、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１の２〜１００倍である熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
2. 面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最小値Ｓ１が、１０μｍ〜１００μｍである請求項１に記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
3. 面積が１ｃｍ^２の正方形の表面平均粗さＲａの最大値Ｓ２が、２００μｍ〜１５００μｍである請求項１または２に記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
4. 面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹を有する請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
5. 面積が１００ｃｍ^２の正方形の表面に、平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹の左右に１μｍ〜１００μｍのアンダーカットを有する請求項４に記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
6. 平均ピッチが２０μｍ〜２０００μｍである凸凹が不規則に存在している請求項４または５に記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
7. 炭素繊維の含有率が５〜５０％であり、繊維長が０．０１〜０．５ｍｍである炭素繊維を、炭素繊維全体の６０％以上含有する請求項１〜６のいずれかに記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
8. 熱可塑性炭素繊維樹脂基材の厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
9. 熱可塑性樹脂が、少なくとも粘度の異なる第１と第２からなり、熱可塑性樹脂の融点から２０〜５０℃の高い温度において、第２の熱可塑性樹脂の粘度が、第１の熱可塑性樹脂の粘度の５〜５０倍である請求項１〜８のいずれかに記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材。
10. 熱可塑性炭素繊維複合基材を真空成形機において、一旦融点近くまで加熱して、炭素繊維と樹脂のマトリックスを動きやすい状態にして、金型面に吸引し、金型面以外を冷却して、請求項１〜９のいずれかに記載の熱可塑性炭素繊維樹脂基材を製造する熱可塑性炭素繊維複合基材の製造方法。