JP2018144273A - 積層シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きなサイズの積層シートの積層時に、位置決め用の突起物を用いることにより、短時間で精度よく積層可能な積層シートの製造方法が求められていた。【解決手段】 同一形状の炭素繊維強化樹脂シートを２枚以上積層して積層シートを製造する方法であって、炭素繊維強化樹脂シートを位置決め用の突起状物に沿って配置して積層する、積層シートの製造方法。より好ましくは、前記突起状物が、炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿った枠状物である、前記の積層シートの製造方法。【選択図】 図２

Description

本発明は、積層シートの製造方法に関し、より詳細には、炭素繊維強化シートの積層シートの製造方法に関する。

航空機部材、自動車部材、風力発電用風車部材、スポーツ用具等の様々な分野において、繊維強化プラスチック成形板を３次元形状等の複雑な形状にスタンピング成形した構造材が広く用いられている。該繊維強化プラスチック成形板は、いわゆる中間材であり、例えば、強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグ基材が複数枚積層されて一体化されることで形成される。
プリプレグ基材としては、例えば、連続した繊維長の長い強化繊維を一方向に引き揃えたものに、熱可塑性樹脂を含浸してシート状にしたプリプレグ基材が挙げられる。該プリプレグ基材で形成した繊維強化プラスチック成形板を用いることで、優れた機械物性を有する構造材を製造できる。また、プリプレグ基材を積層する際に、各々のプリプレグ基材における強化繊維を規則的に配置することで、機械物性を適宜設計することができる。例えば、各々のプリプレグ基材の強化繊維の繊維軸の方向が平面視で上から０°、４５°、９０°、−４５°等となるように疑似等方に積層することで、機械物性の等方性が良好な繊維強化プラスチック成形板とすることができる。また、積層するプリプレグ基材の強化繊維の繊維軸の方向が平面視で特定の方向に偏るようにすることで、当該方向の機械物性が高い繊維強化プラスチック成形板とすることができる。
また、近年大型部材への成形が必要になってきていることから、大型の成形板を作製することが求められている。そのためには大きなサイズの積層シートを精度よく作成することが求められる。このような成形を実施するために、テーププレースメント等の装置が用いられることがある。これはテープ状のシートを自動で様々な方向に並べながら積層していく機械である。しかしながら、用いることができるテープの幅が短いことから、特に大きなサイズの積層には時間がかかることが問題である。
このような問題を解決するために特許文献１では複数のテープを同時に並べる方法が開示されている。しかしこのような方法においても、テープを複数必要になることから積層時の位置ずれの懸念がある。また熱可塑性のシートの場合には溶着する点数が増えることなどから、効率的とは言えない。
また溶着して固定する方法としては、特許文献２では炭素繊維シートを積層したのち、半田ごてにて四隅を溶着することで、中間基材として一部のみ一体化した積層体を作製し、スタンピング成形を行うことが開示されている。また、特許文献３は積層シートを所定の面積あたりに複数点、点溶着することが記載されている。しかしながら、これらの方法では、溶着点数が多い場合は時間を要し、かつ溶着点数が少ない場合は取り扱製が難しくなるという問題点があった。また点での溶着の為、溶着部分の炭素繊維が乱れ物性を低下させる可能性もある。更に、大きな積層体に関しては言及されていない。

特開２０１５−６３０４９号公報 特開２００９−２８６８１７号公報 特開２００７−２６２３６０号公報

本発明では、大きなサイズの積層シートの積層時に、位置決め用の突起物を用いることにより、短時間で精度よく積層可能な積層シートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下の（１）〜（１１）に存する。
（１） 同一形状の炭素繊維強化樹脂シートを２枚以上積層して積層シートを製造する
方法であって、炭素繊維強化樹脂シートを位置決め用の突起状物に沿って配置
して積層する、積層シートの製造方法。
（２） 前記突起状物が、炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿った枠状物である、
上記（１）の積層シートの製造方法。
（３） 前記突起状物が、炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿って複数配置されて
いる、上記（２）の積層シートの製造方法。
（４） 前記炭素繊維強化樹脂シートが前記突起状物に対応する切欠きを有し、対応
する突起状物に切欠きを沿わせて積層する、上記（１）の積層シートの製造
方法。
（５） 前記炭素繊維強化樹脂シートが前記突起状物に対応する貫通孔を有し、対応
する突起状物に貫通孔を通して積層する、上記（１）の積層シートの製造
方法。
（６） 前記炭素繊維強化樹脂シートの１枚以上が、２〜６に分割された炭素繊維強化
樹脂シートである、上記（１）〜（５）のいずれかの積層シートの製造方法。
（７） 炭素繊維強化樹脂シートの積層後に、前記突起状物を積層シートの下面以下に
降下させ、積層シートをスライド移動させる上記（１）〜（６）のいずれかの
積層シートの製造方法。
（８） 炭素繊維強化樹脂シートの面積が０．２５ｍ２以上である、上記（１）〜
（７）のいずれかの積層シートの製造方法。
（９） 炭素繊維強化樹脂シートの厚さが０．０５〜１ｍｍである、上記（１）〜
（８）のいずれかの積層シートの製造方法。
（１０）炭素繊維強化樹脂シートのマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である、上記
（１）〜（９）のいずれかの積層シートの製造方法。
（１１）積層後に積層シートを４点以上熱融着して仮止めする、上記（１０）の積層
シートの製造方法。

本発明によれば、炭素繊維強化樹脂シートの積層時、位置決め用の突起状物を用いることにより大きな積層シートであっても短時間で精度よく積層可能となる。また突起状物が昇降することにより、積層後のシートをスムーズに次の工程へ移動可能となる。

分割されたシートの例を示す図である。 炭素繊維強化樹脂シートの外周部全面にわたって位置決め用突起状物を配置 した例の図である。 突起状物が、長方形の炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿って複数配置 されている例の図である。 炭素繊維強化樹脂シートが突起状物に対応する切欠きを有し、対応する突起 状物に切欠きを沿わせて積層する例の図である。 炭素繊維強化樹脂シートが突起状物に対応する貫通孔を有し、対応する突起 状物に貫通孔を通して積層する例の図である。 炭素繊維強化樹脂シートの積層後に、突起状物を積層シートの下面以下に 降下させ、積層シートをスライド移動させる場合の図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、これらの内容に特定されない。
本発明の積層シートの製造方法は、同一形状の炭素繊維強化樹脂シートを２枚以上積層して積層シートを製造する方法であって、炭素繊維強化樹脂シートを位置決め用の突起状物に沿って配置して積層する方法である。

（炭素繊維）
本発明には炭素繊維が最も好ましいが、その他の繊維として、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維などの高強度、高弾性率繊維の１種または２種以上を使用できる。炭素繊維の種類としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レイヨン系炭素繊維などがあげられるが、得られる成形品の力学特性の向上および成形品の軽量化効果の観点から好ましい。得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維がさらに好ましい。

本発明に用いる炭素繊維の直径は特に限定されないが３μｍ〜２０μｍが好ましく、さらに好ましくは５μｍから１５μｍである。
用いる強化繊維の形状は真円である必要はなく、楕円上やその他の形状であってもよい。
本発明に用いる強化繊維束とは上記強化繊維が複数本束ねられた形態を示す。束に含まれる強化繊維の本数は５００〜１０００００本であることが好ましく、更に好ましくは３０００〜６００００本であり、更に好ましくは１５０００本〜５００００本である。

（炭素繊維強化シートに用いる樹脂）
本発明の炭素繊維強化樹脂シートに用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。マトリックス樹脂は、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。熱可塑性樹脂は一般的に熱硬化性樹脂よりも靱性値が高いため、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることで、強度、特に耐衝撃性に優れた構造材が得られやすくなる。また、熱可塑性樹脂は化学反応を伴うことなく冷却固化により形状が定まる。そのため、熱可塑性樹脂を用いる場合は短時間成形が可能となり、繊維強化プラスチックや構造材の生産性に優れる。

（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、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。
熱硬化性樹脂は、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。
熱硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂を硬化させた後の繊維強化プラスチックの機械物性の発現性の観点から、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、繊維強化プラスチック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。

（熱可塑性樹脂）
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリアミド、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、ポリメチルメタクリレート、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があげれれる。
その中でも、電気・電子機器や自動車の部品としての用途から、軽量、かつ、力学特性や成形性のバランスに優れるポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂がより好ましく、さらに好ましくはポリアミド樹脂である。

好適な熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂について説明する。ここで言うポリプロピレン樹脂とは、無変性のものも、変性されたものも含まれる。無変性のポリプロピレン樹脂は、具体的には、プロピレンの単独重合体またはプロピレンと少なくとも１種のα−オレフィン、共役ジエン、非共役ジエンなどとの共重合体である。α−オレフィンとしては、例えば、エチレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４ジメチル−１−ヘキセン、１−ノネン、１−オクテン、１−ヘプテン、１−ヘキセン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン等のプロピレンを除く炭素数２〜１２のα−オレフィンなどが挙げられる。共役ジエン、非共役ジエンとしては、例えば、ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，５−ヘキサジエン等が挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。無変性ポリプロピレン樹脂の骨格構造としては、プロピレンの単独重合体、プロピレンと前記その他の単量体のランダムあるいはブロック共重合体、またはプロピレンと他の熱可塑性単量体とのランダムあるいはブロック共重合体等を挙げることができる。例えば、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン・１−ブテン共重合体、エチレン・プロピレン・１−ブテン共重合体などが好適なものとして挙げられる。プロピレンの単独重合体は成形品の剛性をより向上させる観点から好ましく、プロピレンと前記その他の単量体のランダムあるいはブロック共重合体は成形品の衝撃強度をより向上させる観点から好ましい。
また、変性ポリプロピレン樹脂としては、酸変性ポリプロピレン樹脂が好ましく、重合体鎖に結合したカルボン酸および／またはその塩の基を有するポリプロピレン樹脂がより好ましい。上記酸変性ポリプロピレン樹脂は種々の方法で得ることができ、例えば、ポリプロピレン樹脂に、中和されているか、中和されていないカルボン酸基を有する単量体、および／または、ケン化されているか、ケン化されていないカルボン酸エステルを有する単量体を、グラフト重合することにより得ることができる。

ポリアミド樹脂としては、ポリカプロラクタム（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリウンデカンアミド（ナイロン１１）、ポリドデカンアミド（ナイロン１２）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンアゼラミド（ナイロン６９）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロン６Ｔ）、ナイロン９Ｔ、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６／６６コポリマー、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンセバカミドコポリマー（ナイロン６／６１０コポリマー）、ナイロン６／６Ｔコポリマー、ナイロン６／６６／６１０コポリマー、ナイロン６／１２コポリマー、ナイロン６Ｔ／１２コポリマー、ナイロン６Ｔ／６６コポリマー、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６／６Ｉコポリマー）、ナイロン６６／６Ｉ／６コポリマー、ナイロン６Ｔ／６Ｉコポリマー、ナイロン６Ｔ／６Ｉ／６６コポリマー、ナイロン６／６６／６１０／１２コポリマー、ナイロン６Ｔ／Ｍ−５Ｔコポリマーなどが挙げられる。含浸性の観点から融点が２５０℃以下であるナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロンＭＸＤ６が好ましく、更に好ましくは低コストであるナイロン６である。

本発明においては、すでに硬化したシート積層することが望まれることから、熱可塑性樹脂を用いた炭素繊維強化樹脂シートが好ましい。

（炭素繊維強化樹脂シート）
本発明に用いる炭素繊維強化樹脂シートの形態は特に限定されないが、一例として炭素繊維を一方向に並べて樹脂を含浸させ一体化させたシート（プリプレグ）が挙げられる。
炭素繊維プリプレグの製造方法としては、熱可塑性樹脂のフィルムを作成し、炭素繊維束を一方向に連続的に送り出し、公知の方法にて開繊した炭素繊維シートに両側から挟み込み、加熱及び加圧を行う工程を経てプリプレグとする製造方法が挙げられる。より具体的には、対を形成する熱可塑性樹脂フィルムを送り出す２つのロールから二層分のフィルムを送り出すとともに、炭素繊維シートのロールから供給される炭素繊維シートをその層間に挟み込ませ、熱可塑性樹脂フィルム−繊維シート−熱可塑性樹脂フィルムの三層構造、いわゆるサンドイッチ構造が構成された後に、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、１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。またダブルベルトプレス機のような２枚のベルトに挟みこみ連続的に成形する方法も挙げられる。
またフィルムを片側のみ使用し、片側から含浸させる方法でも良い。

他の炭素繊維プリプレグの製造方法としては、炭素繊維束を一方向に連続的に送り出した炭素繊維シートに、押出機から押し出された溶融樹脂をとこうし、ロールなどにより加圧して含浸させる方法が挙げられる。
さらに開繊した炭素繊維シートを溶融押出機のダイヘッドに供給し、ダイヘッド中で樹脂を含浸させる方法でプリプレグを作製することも可能である。

更に本発明においては、一方向性の連続炭素繊維を用いたプリプレグのほかに、カットした炭素繊維をランダムに配置した炭素繊維強化樹脂シートなども含まれる。
具体的には、テープ状のプリプレグを所定の長さにカットし、ランダムにばらまいた物を、加圧してプレスすることで得られる炭素繊維強化樹脂シートや、炭素繊維束をカットしてランダムにばらまいた後、フィルムや粉末状等の熱可塑性樹脂と共に、加熱してプレスするなどにより得られる炭素繊維強化樹脂シート、炭素繊維束を抄紙法などによりランダム化して熱可塑樹脂と一体化した炭素繊維強化樹脂シートなどである。このようなランダム方向の素繊維強化樹脂シートの場合の繊維長としては１ｍｍ以上１００以下であることが好ましい。更に好ましくは５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。このように本発明におけるプリプレグは連続繊維に限らず、一定の厚さを有し、積層して一体化する工程を得るならば、特に限定されない。

本発明での好ましい炭素繊維強化樹脂シートの厚さは積層できる厚さであれば特に限定されないが、好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍ、更に好ましくは０．０８ｍｍ〜０．５ｍｍ、最も好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。
また本発明においては、一方向性プリプレグのシート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も良い。切込の際に生じる強化繊維の平均繊維長は、短いほどスタンピング成形性に優れ、長いほど機械物性に優れるが、一般には両者のバランスを鑑み１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましい。

（炭素繊維強化シートの積層方法）
本発明では、炭素繊維強化シートを2枚以上積層した積層シートを作製するにあたり、シート間のズレがなく、短時間で精度良い積層が可能な形態を提供する。
本発明では同一形状の炭素繊維強化樹脂シートを２枚以上積層して積層シートを製造する。この時、１層分のシートは１枚のシートもしくは分割したシートを並べて１層分のシートとしても良い。 ここで同一形状の炭素繊維強化樹脂シートとは、同一層として積層したシートを投影した形状が同じであることを示す。例えば、1層分の炭素繊維強化樹脂シートが分割されている場合は、それらを重ならないように並べたトータルの形状を１枚の炭素繊維シートの形状とし、他の積層する炭素繊維強化樹脂シートと同一形状であればよい。

図１には分割されたシートの例を提示した。左は長方形状のシートを３枚並べたパターン。右図は３つのシートを並べて４５°方向に繊維が並んだ長方形状のシートを作製したパターンである。パターンは特に限定されないが、一方向プリプレグを用いた場合には、繊維と並行方向にカットしたシートを積層することが好ましい。
分割されたシートの枚数は特に限定されないが、２〜１０枚が好ましく、より好ましくは２〜６枚、更に好ましくは２〜４枚である。１０枚上となると分割数が多すぎて、精度良い積層が困難となる。

炭素繊維樹脂シートの１層積層時の形状は円形、楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形の他、部材成形に合わせて切り取った任意の形も含まれる。

本発明においては突起状物を用いることで、積層シートのズレを防止し、精度よく生産性のよい積層シートを提供することを目的としている。積層シート中の炭素繊維樹脂シートのズレは、炭素繊維樹脂シートの面積が大き場合により顕著に起こる。そのような観点から、本発明において効果がより発揮できる炭素繊維樹脂シートの面積は０．２５ｍ^２以上である。なお、この面積は一層が分割されている場合には一層分を並べて配置した際の投影面積を示す。この面積以下であると、突起状物を用いる効果が小さくなる。

本発明においては、炭素繊維強化樹脂シートを位置決め用の突起状物に沿って配置して積層する。図２〜図６に位置決め用突起物が外周部に沿った枠状物である形体を示した。
図２は炭素繊維強化樹脂シートの外周部全面にわたって位置決め用突起状物を配置した例である。
図３は突起状物が、長方形の炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿って複数配置されている例である。
突起状物の数は特に限定されないが、一層積層時の積層シートの形状に一個以上の角が存在する場合は一辺あたり、一個以上の突起状物があればよい。角部に突起状物を設置することもでき、角部だけに設置することも可能である。
また円形状物の場合は三個以上の突起物があることが好ましい。

図４は炭素繊維強化樹脂シートが突起状物に対応する切欠きを有し、対応する突起状物に切欠きを沿わせて積層する例を示した。図４の（４−１）は炭素繊維強化シートにある切欠きを示した図であり、例として円形状物を示している。図４の（４−２）は積層時に突起状物を切欠きに入れ込むように積層した状態の図である。このように切欠きに突起状物を入れ込むように積層することで積層体のズレを防止する。
切欠きの形状は、四角、三角、円形など特に限定されないが好ましくは円形状である。このとき円形状とは円弧の一部が残っている状態を示す。また対応する突起状物の形状は好ましくは切欠きの形状と同様の形状が好ましく切欠きが四角の場合は、四角柱、三角の場合は三角柱、円形の場合は円柱となるが、切欠きに沿わせることが可能であれば切欠きの形状と突起状物の形状が異なっていても問題ない。
切欠きの数はズレを防止できれば特に限定されないが、一層積層時の積層シートの形状に一個以上の角が存在する場合は、１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下の間隔１で一個切欠きを設けることが好ましい。１００ｃｍより大きくなるとズレが生じやすくなり、１０ｃｍ未満の間隔ではズレは防止できるものの作業性が悪くなる。更に好ましくは２５ｃｍ以上５０ｃｍ以下である。
また、円形状物の場合は三個以上の切欠きがあることが好ましい。
また、２は切込みの深さを示す。切込みの深さもズレが生じない程度であれば特に限定されないが、５ｍｍ以上でかつ、深さと同一方向の一辺の長さ３に対して、１／５０以下であることが好ましい。５ｍｍ以下であると切込みに突起状物がうまく入れ込むことができず、また深さと同一方向の一辺の長さ３に対して、１／５０よりおおきくなると切込みが大きすぎて、作製した積層シートの使用できる部分がちいさくなってしまう。

図５は炭素繊維強化樹脂シートが突起状物に対応する貫通孔を有し、対応する突起状物に貫通孔を通して積層する例を示した。図５の（５−１）は炭素繊維強化シートにある貫通口示した図であり、例として円形状物を示している。図５の（５−２）は積層時に突起状物を貫通口に通してに積層した状態の図である。積層時には突起状物を貫通口に通しながら積層することで積層体のズレを防止する。
貫通工の形状は、四角、三角、円形など特に限定されないが好ましくは円形状である。また対応する突起状物の形状は好ましくは切欠きの形状と同様の形状が好ましく切欠きが四角の場合は、四角柱、三角の場合は三角柱、円形の場合は円柱となるが、貫通口に通すことが可能であれば貫通口の形状と突起状物の形状が異なっていても問題ない。
貫通口の数はズレを防止できれば特に限定されないが、一層積層時の積層シートの形状に一個以上の角が存在する場合は、１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下の間隔（４）で一個切欠きを設けることが好ましい。１００ｃｍより大きくなるとズレが生じやすくなり、１０ｃｍ未満の間隔ではズレは防止できるものの作業性が悪くなる。更に好ましくは２５ｃｍ以上５０ｃｍ以下である。
また、円形状物の場合は三個以上の貫通口があることが好ましい。
さらに貫通口の中心位置（重心）の外周部からの距離５は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。３ｍｍより小さいと積層時にシートの破損が起こる可能性があり、５０ｍｍより大きいと作製した積層シートの使用できる部分がちいさくなってしまう。本発明におけるより好ましい範囲は５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

本発明において、位置決め用突起物の材質は特に限定されず、金属や樹脂製のものが使用できる。大きさに関しても特に限定されないが、幅は２ｍｍ〜３００ｍｍ程度であることが好ましく、１０ｍｍ〜１００ｍｍであることが更に好ましい。３００ｍｍを超えると治具が重たくなり効率的でなく、２ｍｍ未満であると薄すぎて精度や安全性に問題が生じる。また高さは炭素繊維強化樹脂シートを完全に配置したときの高さより高ければ特に限定されないが、好ましくは最上面の高さより３ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、より好ましくは５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

本発明において、炭素繊維強化樹脂シートの積層数は、４〜９６が好ましく、８〜４８がより好ましい。炭素繊維強化樹脂シートの積層数が下限値以上であれば、充分な機械物性を有する繊維強化プラスチックが得られやすい。炭素繊維強化樹脂シートの積層数が上限値以下であれば、積層作業が容易になり、生産性に優れる。

本発明において、上記の方法にて積層した積層シートは各層がずれないように溶着することにより固定することができる。本発明においては、突起状物を用いて積層を実施した後、その状態にて溶着してもよく、後述する突起状物を降下させ、移動する前に溶着することも可能である。
溶着の方法としては、超音波溶着、熱板溶着、振動溶着、誘導溶着、半導体レーザー溶着、スピン溶着などが挙げられるが、簡易的な溶着方法として超音波溶着もしくは熱板溶着が好ましい。
溶着の数としては４点以上実施することが好ましい。特に４点角が存在する場合には、少なくとも角の数以上の溶着点が必要となる。積層シートのサイズが大きい場合には更に数を増やしても良い。

作製した積層シートは次の工程へと移動する必要がある。移動方法としてはロボットによる自動移動の他に人手で移動することが挙げられる。この際、積層シートをスライドできれば効率よく移動することが可能となる。本発明においては炭素繊維強化樹脂シートの積層後に、突起状物を積層シートの下面以下に降下させ、積層シートをスライド移動させることが可能である。（図６）
降下した突起状物の位置は作業台の位置と同面か、それより低いことが好ましい。
また、降下方法は油圧、空気圧、電気等特に限定されない。

このようにして作製した積層シートは、プレス成型等により板状の中間材へ成形または直接部材に成形することが可能である。この部材は、自動車、航空機、風車、電子材料やスポーツ用途に使用できる。

以下実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（炭素繊維）
炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製、製品名：ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、密度１．８２ｇ／ｃｍ^２）
（原料樹脂）
ナイロン６（宇部興産株式会社製 １０１３Ｂ）
（炭素繊維強化樹脂シートの製作）
炭素繊維を一方向に配向した目付１００．０ｇ／ｍ^２の炭素繊維のみからなるシートの両面に３０μｍ厚のナイロン６フィルムを積層させた後、２５０℃に加熱して、１ＭＰａにて加圧させることで、熱可塑性樹脂フィルムを炭素繊維のシート状物に溶融含浸させ、その後、８０℃まで冷却することにより熱可塑性炭素繊維強化樹脂シートを得た。得られた熱可塑性炭素繊維強化樹脂シートの厚みは１１４μｍ、炭素繊維体積含有率は４８．０％、幅は１０５０ｍｍであった。
（積層）
得られた熱可塑性炭素繊維強化樹脂シートを１５００ｍｍ×１０００ｍｍの大きさになるようにカットした後、（０／４５／９０／−４５／−４５／９０／４５／０）になるように積層した。この時、４５°、―４５°、９０°方向のシートは２つに分割してカットし、並べることで積層を行った。

（実施例１）
内部寸法が１５０５ｍｍ×１００５ｍｍである枠状の位置決め用の突起物を設けた積層台にて上記熱可塑性炭素繊維強化樹脂シートの積層を実施した。積層後の積層シートは、ズレはなく、良好な寸法であった。また積層時間は２分で短時間での積層が可能であった。
積層後、外周部に合計１０点、直径１ｃｍの超音波溶着を実施し仮止めを行った。

（実施例２）
実施例１と同様の方法で仮止めを実施した後、枠状の位置決め用の突起物を自動で下降させ、積層面に対してフラットな状態とした後、積層シートを次の工程へ手作業にてスライドさせることで移動した。移動はスムーズに実施可能で、積層シートへのダメージもなかった。

（実施例３）
内部寸法が１５０５ｍｍ×１００５ｍｍになるように、図３に示すように複数の位置決め用の角状突起物（幅３０ｃｍ、奥行５ｃｍ、高さ５ｃｍ）を設けた積層台にて上記熱可塑性炭素繊維強化樹脂シートの積層を実施した。積層後の積層シートは、ズレはなく、良好な寸法であった。また積層時間は２分で短時間での積層が可能であった。

（実施例４）
内部寸法が１５０５ｍｍ×１００５ｍｍになるように、炭素繊維強化樹脂シートの４つの角に位置決め用の角状突起物を設けた積層台にて上記熱可塑性炭素繊維強化樹脂シートの積層を実施した。積層後の積層シートは、ズレはなく、良好な寸法であった。また積層時間は２分で短時間での積層が可能であった。

（実施例５）
炭素繊維強化樹脂シートの外周部に、直径１．５ｃｍの半円状の切欠きを設けた。切欠きは１５００ｃｍの長辺方向に４個、１０００ｃｍの短辺方向に３個設けた。この切欠きは積層時に位置が同じ場所に来るように各炭素繊維強化樹脂シートに設けた。
一方、積層台には直径１．３ｃｍ、高さ３ｃｍの位置決め用の円筒状の突起物を、上記切欠きを設けた炭素繊維強化樹脂シートの切欠き部に沿うように配置し、炭素繊維強化樹脂シートの切欠き部を積層台の円筒状突起物に沿わせるように積層を実施した。
積層後の積層シートは、ズレはなく、良好な寸法であった。また積層時間は２分で短時間での積層が可能であった。

（実施例６）
炭素繊維強化樹脂シートの外周から２ｃｍ内側を中心として、直径１ｃｍの貫通孔を炭素繊維強化樹脂シートに設けた。貫通孔は１５００ｃｍの長辺方向に４個、１０００ｃｍの短辺方向に３個設けた。この貫通孔は積層時に位置が同じ場所に来るように各炭素繊維強化樹脂シートに設けた。
一方、積層台には直径０．８ｃｍ、高さ３ｃｍの位置決め用の円筒状の突起物を、炭素繊維強化樹脂シートの貫通孔の位置と同じ位置に配置し、炭素繊維強化樹脂シートの貫通孔を積層台の円筒状突起物に入れる形で積層を実施した。
積層後の積層シートは、ズレはなく、良好な寸法であった。また積層時間は２分で短時間での積層が可能であった。

（比較例１）
位置決め用の突起状物がない積層台にて炭素繊維強化樹脂シートの積層を行った。積層は各炭素繊維強化樹脂シートが１５１０ｍｍ×１０１０ｍｍ以内に収まるように注意しながら実施した。その結果、積層時間は５分であった。

（比較例２）
比較例１と同様に位置決め用の突起状物がない積層台にて炭素繊維強化樹脂シートの積層を行った。積層時間を２分±１５秒にて行ったことろ、積層シートの寸法は一番長い部分で１６５０ｍｍ×１２００ｍｍとなり、精度良い積層は不可能であった。

Claims (11)

1. 同一形状の炭素繊維強化樹脂シートを２枚以上積層して積層シートを製造する方法であって、炭素繊維強化樹脂シートを位置決め用の突起状物に沿って配置して積層する、積層シートの製造方法。
2. 前記突起状物が、炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿った枠状物である、請求項１記載の積層シートの製造方法。
3. 前記突起状物が、炭素繊維強化樹脂シートの外周部に沿って複数配置されている、請求項１記載の積層シートの製造方法。
4. 前記炭素繊維強化樹脂シートが前記突起状物に対応する切欠きを有し、対応する突起状物に切欠きを沿わせて積層する、請求項１記載の積層シートの製造方法。
5. 前記炭素繊維強化樹脂シートが前記突起状物に対応する貫通孔を有し、対応する突起状物に貫通孔を通して積層する、請求項１記載の積層シートの製造方法。
6. 前記炭素繊維強化樹脂シートの１枚以上が、２〜６に分割された炭素繊維強化樹脂シートである、請求項１〜５のいずれかに記載の積層シートの製造方法。
7. 炭素繊維強化樹脂シートの積層後に、前記突起状物を積層シートの下面以下に降下させ、積層シートをスライド移動させる請求項１〜６のいずれかに記載の積層シートの製造方法。
8. 炭素繊維強化樹脂シートの面積が０．２５ｍ^２以上である、請求項１〜７のいずれかに記載の積層シートの製造方法。
9. 炭素繊維強化樹脂シートの厚さが０．０５〜１ｍｍである、請求項１〜８のいずれかに記載の積層シートの製造方法。
10. 炭素繊維強化樹脂シートのマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項１〜９のいずれかに記載の積層シートの製造方法。
11. 積層後に積層シートを４点以上熱融着して仮止めする、請求項１０記載の積層シートの製造方法。