JP2018141039A - シートモールディングコンパウンド及びその製造方法、並びに複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料が得られるシートモールディングコンパウンド及びその製造方法、並びに該シートモールディングコンパウンドを用いた複合材料の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ピッチ系炭素繊維束と、樹脂組成物とを含むシートモールディングコンパウンドであって、前記ピッチ系炭素繊維束の繊維表面における炭素原子の原子数に対する酸素原子の原子数の比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％である、シートモールディングコンパウンド。また、繊維表面を１０〜６０ｃ／ｇの条件で電解酸化処理したピッチ系炭素繊維束を用いて形成した繊維基材に樹脂組成物を含浸する、前記シートモールディングコンパウンドの製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、シートモールディングコンパウンド及びその製造方法、並びに複合材料の製造方法に関する。

シートモールディングコンパウンド（Sheet Molding Compound）（以下、「ＳＭＣ」ともいう。）は、例えばガラス繊維や炭素繊維等の長尺の強化繊維を所定の長さに裁断した複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群に、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂材料である。ＳＭＣに強化繊維を配合する際には、このように賦形性を損なわせないためにチョップド繊維の形態で用いられるのが一般的である。ＳＭＣは複合材料（成形品）を得るための中間材料として用いられ、金型による成形時に流動しやすい性質を有する。そのため、ＳＭＣは、成形品において部分的に肉厚の異なる部分や、リブやボス等を形成する際に好適に利用されている。強化繊維としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊維が広く用いられていた。

しかし、ＳＭＣは、２５ｍｍ程度の繊維長の短いチョップド繊維を用いることから、長尺の強化繊維を用いるプリプレグに比べて複合材料の機械物性が低くなる傾向がある。機械物性を向上させるために強化繊維の含有率を高めると、複合材料の軽量化が困難となり、またコストが高騰する。そこで、軽量化と低コスト化を達成しつつ、複合材料の機械物性を高める目的で、弾性率が高いピッチ系炭素繊維をＳＭＣに配合することが提案されている（特許文献１）。しかし、ピッチ系炭素繊維を配合したＳＭＣであっても、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料を得ることは難しい。

ところで、複合材料におけるピッチ系炭素繊維と樹脂の接着性を高める目的で、ピッチ系炭素繊維の繊維表面１ｍ^２あたり１５〜１００クーロンの電気量で電解酸化表面処理を行い、炭素繊維表面におけるＯ／（Ｃ＋Ｏ）の値を６〜１１％とする表面処理方法が知られている（特許文献２）。

特開２０１６−１２４１０２号公報 特許第３１３０６４３号公報

しかし、本発明者等が検討したところ、特許文献２の表面処理方法で処理したピッチ系炭素繊維をＳＭＣに適用しても、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料を得ることは難しい。

本発明は、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料が得られるＳＭＣ及びその製造方法、並びに前記ＳＭＣを用いた複合材料を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］ピッチ系炭素繊維束と、樹脂組成物とを含むＳＭＣであって、
前記ピッチ系炭素繊維束の繊維表面における炭素原子の原子数に対する酸素原子の原子数の比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％である、ＳＭＣ。
［２］前記ピッチ系炭素繊維束の繊維長が、０．４〜６０ｍｍである、［１］に記載のＳＭＣ。
［３］さらにポリアクリロニトリル系炭素繊維束を含む、［１］又は［２］に記載のＳＭＣ。
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載のＳＭＣを製造する方法であって、
繊維表面を１０〜６０ｃ／ｇの条件で電解酸化処理したピッチ系炭素繊維束を用いて形成した繊維基材に樹脂組成物を含浸する、ＳＭＣの製造方法。
［５］［１］〜［３］のいずれかに記載のＳＭＣを加熱加圧して複合材料を得る、複合材料の製造方法。

本発明のＳＭＣを用いれば、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料が得られる。
本発明のＳＭＣの製造方法によれば、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料を与えるＳＭＣを製造できる。
本発明の複合材料は、優れた剛性を有している。

［ＳＭＣ］
本発明のＳＭＣは、ピッチ系炭素繊維束と、樹脂組成物とを含む。
なお、繊維束は、複数本の繊維（フィラメント）を束ねた繊維の集合体（マルチフィラメント）である。
ピッチ系炭素繊維とは、「メソフェーズピッチすなわち石油タール、石炭タール等を処理して生じた部分的に液晶構造を示す樹脂、又は、人工的に合成されたメソフェーズピッチを紡糸して、不融化して、さらに炭化させて生成した、黒鉛結晶構造が繊維軸方向に高度に発達した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維（ｐ）」であることを意味する。ピッチ系炭素繊維は、弾性率が高く熱膨張が少ないといった利点がある。

ピッチ系炭素繊維束の繊維表面における炭素原子の原子数に対する酸素原子の原子数の比率（Ｏ／Ｃ）は、３〜６％であり、４〜６％が好ましく、５〜６％がより好ましい。比率（Ｏ／Ｃ）が前記範囲内であれば、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れた複合材料が得られる。

本発明のＳＭＣにおいて、比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％の範囲に制御されることで、複合材料の機械物性が高まる要因は、以下のように考えられる。
比率（Ｏ／Ｃ）が３％以上であることで、ピッチ系炭素繊維束の繊維表面に充分な量の含酸素官能基が導入される。そのため、ＳＭＣ中においてピッチ系炭素繊維束の含酸素官能基と樹脂が有する官能基とが相互作用し、ピッチ系炭素繊維束と樹脂の密着性が高くなる。また、比率（Ｏ／Ｃ）が６％以下であることで、ピッチ系炭素繊維束の表層においてグラファイトドメインの層間強度が低下することが抑制され、ピッチ系炭素繊維束の機械特性が発現しやすくなる。これらのことから、複合材料の曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れたものになると考えられる。

ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は、０．４〜６０ｍｍが好ましく、１０〜６０ｍｍがより好ましく、２０〜５５ｍｍがさらに好ましい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が前記範囲の下限値以上であれば、優れた剛性が得られやすい。ピッチ系炭素繊維の平均繊維長が前記範囲の上限値以下であれば、賦形時に優れた流動性が得られやすい。
なお、炭素繊維の平均繊維長は、以下の測定方法で得られる値である。複合材料中の樹脂を焼き飛ばして、炭素繊維のみを取り出し、該炭素繊維の繊維長をノギス等で測定する。測定は無作為に選択した１００本の炭素繊維について行い、繊維長はそれらの質量平均として算出する。

ピッチ系炭素繊維の引張弾性率は、４２０〜９００ＧＰａが好ましく、６４０〜７６０ＧＰａがより好ましい。ピッチ系炭素繊維の引張弾性率が前記範囲の下限値以上であれば、剛性に優れた複合材料が得られる。ピッチ系炭素繊維の引張弾性率が前記範囲の上限値以下であれば、強度と弾性率の発現性でバランスのとれたＳＭＣを得ることができる。
なお、炭素繊維の引張弾性率は、ＪＩＳ Ｒ７６０８：２００７（ＩＳＯ１６０１８：２００４）のＢ法により測定される炭素繊維の引張弾性率である。

ピッチ系炭素繊維の比重は１．９〜２．２６が好ましく、２．０５〜２．２０がより好ましい。ピッチ系炭素繊維の比重が前記範囲の下限値以上であれば、グラファイト構造の存在比率が充分に高く、優れた強度及び弾性率が得られやすい。上限値以下であると優れた強度が得られやすい。

本発明のＳＭＣにおいては、強化繊維束として、ピッチ系炭素繊維束が必須として含まれる。本発明のＳＭＣには、強化繊維束として、ピッチ系炭素繊維束以外の強化繊維束がさらに含まれていてもよい。ピッチ系炭素繊維束以外の強化繊維束としては、ポリアクリロニトリル系（以下、ＰＡＮ系ともいう。）炭素繊維束が好ましい。
ポリアクリロニトリル系炭素繊維とは、「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリロニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維（ａｎ）」を主たる成分として構成される繊維の集合体であることを意味する。ポリアクリロニトリル系炭素繊維は、低密度及び高比強度といった利点がある。

ＰＡＮ系炭素繊維の引張弾性率は、２３４〜４５５ＧＰａが好ましく、２４０〜３２０ＧＰａがより好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の引張弾性率が前記範囲の下限値以上であれば、剛性に優れた複合材料が得られる。ＰＡＮ系炭素繊維の引張弾性率が前記範囲の上限値以下であれば、強度と弾性率の発現性でバランスのとれたＳＭＣを得ることができる。

ＰＡＮ系炭素繊維の比重は、１．７〜１．９が好ましく、１．７５〜１．８５がより好ましい。該比重が上記範囲の下限値以上であるとグラファイト構造の存在比率が充分に高く、優れた強度・弾性率が得られやすく、上限値以下であると焼成温度が高すぎずコスト面で好ましい。

ＰＡＮ系炭素繊維の平均繊維長は、０．４〜６０ｍｍが好ましく、１０〜６０ｍｍがより好ましく、２０〜５５ｍｍがさらに好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の平均繊維長が前記範囲の下限値以上であれば、優れた剛性が得られやすい。ＰＡＮ系炭素繊維の平均繊維長が前記範囲の上限値以下であれば、賦形時に優れた流動性が得られやすい。

樹脂組成物としては、熱可塑性樹脂組成物であってもよく、熱硬化性樹脂組成物であってもよい。樹脂組成物としては、剛性に優れた複合材料が得られやすい点から、熱硬化性樹脂組成物が好ましい。

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、尿素性樹脂、メラミン樹脂、イミド系樹脂等が挙げられる。なかでも、剛性に優れた複合材料が得られやすい点から、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、イミド系樹脂が好ましく、ＳＭＣの製造の容易さの観点から、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。熱硬化性樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

樹脂組成物は、増粘剤、無機充填剤、硬化剤、重合開始剤、重合禁止剤、顔料、内部離型剤等の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

増粘剤としては、熱硬化性樹脂に適した公知のものを使用でき、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の金属酸化物；ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ＭＤＩの変性物等のイソシアネート類；有機過酸過物等が挙げられる。

無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、シリカ、溶融シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、リン酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、ガラスパウダー等が挙げられる。無機充填剤の含有量は軽量化の点から必要最小限の添加にすることが好ましく、０％でも構わない。

硬化剤としては、使用する樹脂組成物に適した公知のものを使用できる。例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を用いる場合には一般的な有機過酸化物が好ましい。エポキシ樹脂の場合はアミン系や酸無水物系の硬化剤が好ましい。
内部離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム等の界面活性剤等が挙げられる。

ＳＭＣ中のピッチ系炭素繊維束の含有率は、４０〜８０質量％が好ましく、４５〜７５質量％がより好ましく、５５〜７０質量％がさらに好ましく、６０〜７０質量％が特に好ましい。ピッチ系炭素繊維束の含有率が前記範囲の下限値以上であれば、剛性に優れた複合材料が得られやすい。ピッチ系炭素繊維束の含有率が前記範囲の上限値以下であれば、成形時に優れた流動性が得られやすい。

ＳＭＣがＰＡＮ系炭素繊維束を含む場合、ＳＭＣ中のＰＡＮ系炭素繊維束の含有率は、４０〜８０質量％が好ましく、４５〜７５質量％がより好ましく、５０〜７０質量％がさらに好ましく、５５〜６５質量％が特に好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維束の含有率が前記範囲の下限値以上であれば、強度と弾性率の発現性でバランスのとれたＳＭＣを得ることができる。ＰＡＮ系炭素繊維束の含有率が前記範囲の上限値以下であれば、成形時に優れた流動性が得られやすい。

ＳＭＣがピッチ系炭素繊維束とＰＡＮ系炭素繊維束の両方を含む場合、ＳＭＣ中のピッチ系炭素繊維束とＰＡＮ系炭素繊維束の合計量に対するピッチ系炭素繊維束の割合は、５〜９５質量％が好ましく、２０〜８０質量％がより好ましく、２０〜５０質量％がさらに好ましく、２０〜４０質量％が特に好ましい。前記のピッチ系炭素繊維束の割合が前記範囲の下限値以上であれば、剛性に優れた複合材料が得られやすい。前記のピッチ系炭素繊維束の割合が前記範囲の上限値以下であれば、強度と弾性率の発現性でバランスのとれたＳＭＣを得ることができる。

ＳＭＣの樹脂含有量は、２０〜６０質量％が好ましく、２５〜５５質量％がより好ましく、３０〜４５質量％がさらに好ましく、３０〜４０質量％が特に好ましい。樹脂含有量が前記範囲の下限値以上であれば、成形時に優れた流動性が得られやすい。樹脂含有量が前記範囲の上限値以下であれば、剛性に優れた複合材料が得られやすい。

以上説明したように、本発明では、ＳＭＣに含まれるピッチ系炭素繊維束の繊維表面における炭素原子の原子数に対する酸素原子の原子数の比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％の範囲に制御されている。これにより、本発明のＳＭＣを用いた複合材料は、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れたものとなる。

［ＳＭＣの製造方法］
本発明のＳＭＣの製造方法は、前記した本発明のＳＭＣを製造する方法である。本発明のＳＭＣの製造方法においては、繊維表面を１０〜６０ｃ／ｇの条件で電解酸化処理したピッチ系炭素繊維束を用いて形成した繊維基材に樹脂組成物を含浸してＳＭＣを得る。電解酸化処理により、ピッチ系炭素繊維束の繊維表面に酸素が生じて含酸素官能基（水酸基、カルボキシル基等）が導入され、表面が改質される。

電解酸化処理の方法は、特に限定されず、公知の方法を採用でき、電解質溶液中で電解酸化する方法が挙げられる。電解質としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の酸や、それらの塩類等を用いることができる。

電解酸化処理の条件としては、ピッチ系炭素繊維束１ｇあたりの電気量として、１０〜６０ｃ／ｇが好ましく、３０〜６０ｃ／ｇがより好ましい。ピッチ系炭素繊維束１ｇあたりの電気量が前記範囲内であれば、繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％のピッチ系炭素繊維束が得られやすく、機械特性に優れた複合材料を得やすい。

本発明では、不融化処理後のピッチ系炭素繊維束に対して、水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気中で炭化処理する水蒸気開繊処理を行うことが好ましい。次いで、電解液に浸漬させて電解酸化処理を行う。これにより、ピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）が６％を超えることを抑制しやすくなる。

水蒸気開繊処理によってピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）が過度に高くなることを抑制できる要因としては、以下のように考えられる。
電解酸化処理による繊維表面への含酸素官能基の導入は、グラファイトと電解液間の電荷高官によって行われ、グラファイトのエッジや欠陥部が多いほど含酸素官能基の導入効率が高くなる。水蒸気開繊処理を行うことで、それによる表面エッチングによって繊維表面においてグラファイトのエッジや欠陥部の量が減少する。そのため、電解酸化処理による含酸素官能基の導入効率が低下し、ピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）が６％を超えることが抑制されると考えられる。

ＳＭＣの製造方法の具体例としては、例えば、以下の方法が挙げられる。ボビンに巻き回された長尺のピッチ系炭素繊維束を巻き出し、不融化処理後のピッチ系炭素繊維束に対して、水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気中で炭化処理する水蒸気開繊処理を行い、電解液に浸漬させて電解酸化処理を行う。次いで、電解酸化処理後の長尺のピッチ系炭素繊維束を所定の長さに断続的に切断してチョップド繊維束とし、該チョップド繊維束を散布してシート状の繊維基材とする。次いで、該繊維基材に樹脂組成物を含浸することでＳＭＣを得る。
なお、ＳＭＣの製造方法は、前記した方法には限定されない。例えば、電解酸化処理は、ピッチ系炭素繊維束の裁断や樹脂組成物の含浸とは別ラインで実施してもよい。

以上説明した本発明のＳＭＣの製造方法によれば、繊維表面における比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％の範囲に制御されたピッチ系炭素繊維束を含むＳＭＣが得られるため、該ＳＭＣを用いた複合材料における曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性が優れたものとなる。

［複合材料］
本発明の複合材料の製造方法は、本発明のＳＭＣを加熱加圧して複合材料（成形品）を得る方法である。本発明の複合材料の製造方法は、本発明のＳＭＣを用いる以外は公知の方法を採用することができる。

本発明の複合材料の製造方法は、本発明のＳＭＣと、公知のプリプレグ、不織布等のＳＭＣ以外の材料とを組み合わせて用いて複合材料を製造する方法であってもよい。本発明ＳＭＣの製造方法では、例えば、公知のシート状のプリプレグを複数積層したプリプレグ積層体を用いて形成した平板部上に、本発明のＳＭＣを用いてリブやボス等の凸部を形成して複合材料を得てもよい。

以上説明した本発明の複合材料は、本発明のＳＭＣを用いているため、曲げ弾性率、引張弾性率等の機械物性に優れている。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［比率（Ｏ／Ｃ）の測定］
ピッチ系炭素繊維束の比率（Ｏ／Ｃ）、ＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）を用いて測定した。測定装置としては、ＰＨＩ ＱｕａｎｔｅｒａII（ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ，ＩＮＣ．製）を用いた。
具体的には、ピッチ系炭素繊維束を繊維長が２〜３ｃｍとなるようにカットして試料とし、該試料をステンレス製の試料支持台上に固定した。このとき、光電子脱出角度が４５°、検出器の向きに対して繊維軸が垂直になるように試料を試料台に置いた。そして、試料を試料台ごと真空チャンバー内に置き、ＥＳＣＡによる表面組成分析を実施した。Ｘ線源としてＡｌ−Ｋα線を用い、Ｘ線源のセッティングはビーム直径２００μｍとし、出力は１５ｋＶ、５０Ｗとした。測定時の真空度は６．７×１０^−７以上とし、Ｃ１ｓについては２７７〜２９７ｅＶ、Ｏ１ｓについては５２２〜５４２ｅＶの範囲を走査幅０．１ｅＶで測定した。
得られた光電子スペクトルからＣ１ｓ、Ｏ１ｓの各ピーク面積をそれぞれ算出した。Ｃ１ｓのピークトップが２８４．６ｅＶになるようにＢｉｎｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙを補正し、各ピーク面積は、それぞれＳｈｅｒｌｙ法でベースラインを引くことで求めた。Ｃ１ｓピーク面積は、２７９ｅＶ〜２９７ｅＶの範囲でベースラインを引くことにより求めた。Ｏ１ｓピーク面積は、５２７ｅＶ〜５４０ｅＶの範囲でベースラインを引くことにより求めた。Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓの各ピーク面積から、下式（１）に従って比率（Ｏ／Ｃ）を算出した。
各ピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）は、１つの試料について３つのスポットで測定を行い、それら３点における算術平均として求めた。

ただし、式（１）におけるＡｒｅａ_Ｏ１ｓはＯ１ｓのピーク面積であり、Ａｒｅａ_Ｃ１ｓはＣ１ｓのピーク面積であり、ＲＳＦ_Ｏ１ｓはＯ１ｓの相対感度係数であり、ＲＳＦ_Ｃ１ｓはＣ１ｓの相対感度係数である。ＲＳＦ_Ｏ１ｓ及びＲＳＦ_Ｃ１ｓは、測定装置毎に決まる固有の値である。

［０°引張強度］
０°引張強度は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３９に準拠し、負荷速度２ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で試験した。

［９０°曲げ強度］
９０°曲げ強度は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠し、ノーズ半径Ｒ５、サポート半径Ｒ３．２、スパン長さはサンプル厚みを１６倍した値とした、３点曲げの条件で測定した。

［層間せん断強度（ＩＬＳＳ）］
層間せん断強度は、ＡＳＴＭ Ｄ２３４４に準拠し、ノーズ半径Ｒ３．２、サポート半径Ｒ１．６、スパン長さはサンプル厚みを４倍した値とした、３点曲げの条件で測定した。

［引張弾性率］
引張弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３９に準拠し、荷重−歪線図の初期直線部の傾きを弾性率とした。

［実施例１］
エポキシ樹脂（品番「＃３５０」、三菱レイヨン社製）を離型紙の上に薄く塗工したホットメルトフィルムを得た。
ピッチ系炭素繊維束（商品名「ダイアリード^ＴＭ Ｋ６３７１２」、三菱レイヨン株式会社製、フィラメント数：１２０００本、引張弾性率：６４０ＧＰａ）に対して、不融化処理後に、水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気中で炭化処理により水蒸気開繊処理を行った。次いで、電解液に該ピッチ系炭素繊維束を浸漬し、ピッチ系炭素繊維束１ｇあたりの電気量が１０ｃ／ｇとなる条件で電解酸化処理を行った。電解酸化処理後のピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）は４％であった。
電解酸化処理後のピッチ系炭素繊維束をホットメルトフィルム上に一方向に引き揃えてシート状の繊維基材（目付：１５０ｇ／ｍ^２）とし、該繊維基材に前記樹脂組成物を含浸して縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ０．１２ｍｍのシート材料を得た。引張弾性率を測定する試験片向けには、繊維長が２５ｍｍとなるように該シート材料にスリットを入れた。０°引張強度、９０°曲げ強度、層間せん断強度を測定する試験片向けには、該シート材料にスリットは入れていない。引張弾性率を測定する試験片向けには、スリットを入れた該シート材料の繊維軸方向が同じになるように、かつスリットが重ならないように５枚のシート材料を積層した。０°引張強度を測定する試験片向けには、スリット入れていない該シート材料の繊維軸方向が同じになるように７枚のシート材料を積層した。９０°曲げ強度、層間せん断強度を測定する試験片向けには、スリット入れていない該シート材料の繊維軸方向が同じになるように１４枚のシート材料を積層した。
得られた積層品を加熱加圧して縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの板状の複合材料を得た。

［実施例２］
電解酸化処理において、ピッチ系炭素繊維束１ｇあたりの電気量を６０ｃ／ｇとした以外は、実施例１と同様にしてピッチ系炭素繊維束を得た。電解酸化処理後のピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）は５．４％であり、該ピッチ系炭素繊維束を用いた以外は、実施例１と同様にして積層品を得て、複合材料を作製した。

［比較例１］
水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気中で炭化処理する水蒸気開繊処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にしてピッチ系炭素繊維束を得た。電解酸化処理後のピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）は９．９％であった。該ピッチ系炭素繊維束を用いた以外は、実施例１と同様にしてＳＭＣを得て、複合材料を作製した。

各例の製造条件、ピッチ系炭素繊維束の繊維表面の比率（Ｏ／Ｃ）、０°引張強度、９０°曲げ強度、層間せん断強度、引張弾性率を表１に示す。

表１に示すように、繊維表面における比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％の範囲内であるピッチ系炭素繊維束を用いた実施例１、２では、０°引張強度、９０°曲げ強度、層間せん断強度及び引張弾性率が高く、機械特性が優れていた。
一方、繊維表面における比率（Ｏ／Ｃ）が６％超のピッチ系炭素繊維束を用いた比較例１では、実施例１、２に比べて０°引張強度、引張弾性率が低く、機械特性が劣っていた。

Claims (5)

1. ピッチ系炭素繊維束と、樹脂組成物とを含むシートモールディングコンパウンドであって、
   前記ピッチ系炭素繊維束の繊維表面における炭素原子の原子数に対する酸素原子の原子数の比率（Ｏ／Ｃ）が３〜６％である、シートモールディングコンパウンド。
2. 前記ピッチ系炭素繊維束の繊維長が、０．４〜６０ｍｍである、請求項１に記載のシートモールディングコンパウンド。
3. さらにポリアクリロニトリル系炭素繊維束を含む、請求項１又は２に記載のシートモールディングコンパウンド。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のシートモールディングコンパウンドを製造する方法であって、
   繊維表面を１０〜６０ｃ／ｇの条件で電解酸化処理したピッチ系炭素繊維束を用いて形成した繊維基材に樹脂組成物を含浸する、シートモールディングコンパウンドの製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載されたシートモールディングコンパウンドを加熱加圧して複合材料を得る、複合材料の製造方法。