JP2019157079A

JP2019157079A - 繊維強化複合材料成形品の製造方法

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Publication number: JP2019157079A
Application number: JP2018049955A
Authority: JP
Inventors: 和久池田; Kazuhisa Ikeda; 正洋市野; Masahiro Ichino; 佑真古橋; Yuma Furuhashi
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Group Corp
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP7073811B2

Abstract

【課題】プリプレグとＳＭＣを用いた成形により、反りの発生が抑制された寸法精度の高い繊維強化複合材料成形品を製造できる繊維強化複合材料成形品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】強化繊維と樹脂組成物を含むＳＭＣ層１２の厚さ方向の第１の面１２ａ側と第２の面１２ｂ側の両方に、強化繊維と樹脂組成物とを含む第１のプリプレグ層１４と第２のプリプレグ層１６をそれぞれ積層した複合積層体１０を成形する、繊維強化複合材料成形品の製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維強化複合材料成形品の製造方法に関する。

スポーツ、自動車、航空機、産業用途等の部材として、繊維強化複合材料成形品が広く用いられている。特に炭素繊維強化複合材料成形品（ＣＦＲＰ）は、軽量性と高い力学特性が求められる分野において積極的に採用されている。

繊維強化複合材料成形品の製造方法としては、繊維強化複合材料を圧縮成形する方法が広く用いられている。繊維強化複合材料としては、連続繊維を含む強化繊維基材に熱硬化性樹脂組成物が含浸されたプリプレグや、短繊維を含む強化繊維基材に熱硬化性樹脂組成物が含浸されたシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）等が用いられる。

ＳＭＣは強化繊維の繊維長が短いため、一般にプリプレグに比べて成形品の強度が低くなるものの、凸条等の複雑な形状を成形するのに好適である。例えば、成形型における凸条等の複雑な形状を形成する部分にＳＭＣを配置し、そのＳＭＣの上に基板を形成するプリプレグをさらに配置し、加熱、加圧して圧縮成形して繊維強化複合材料成形品を得る（特許文献１）。

特開２０１３−７２０５５号公報

一般に、プリプレグの樹脂組成物には力学特性を確保するために流動性が低いものが用いられ、ＳＭＣの樹脂組成物には形状追従性を確保するために流動性が高いものが用いられる。そのため、特許文献１のような方法では、プリプレグとＳＭＣとの樹脂組成物の違い、繊維の長さや配向のばらつきが影響し、得られる成形品に反りが生じることがあり、寸法精度が悪くなる傾向がある。

プリプレグとＳＭＣに同一の樹脂組成物を用いれば反りの問題はある程度改善されるが、力学特性と形状追従性という、相反する性質を両立できる樹脂組成物は限定されるため、成形の自由度が低下する。プリプレグの繊維配向に応じてＳＭＣの繊維配向を制御して反りを抑制することも困難である。

本発明は、プリプレグとＳＭＣを用いた成形により、反りの発生が抑制された寸法精度の高い繊維強化複合材料成形品を製造できる繊維強化複合材料成形品の製造方法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］強化繊維と樹脂組成物を含むシートモールディングコンパウンド層の厚さ方向の第１の面側と第２の面側の両方に、強化繊維と樹脂組成物とを含むプリプレグ層を積層した複合積層体を成形する、繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［２］前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側と第２の面側の両方に、前記シートモールディングコンパウンド層の外周端部に沿うように前記プリプレグ層を枠状に配置して前記複合積層体を形成する、［１］に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［３］前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面の面積に対する、前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側に積層される前記プリプレグ層が占める面積の割合Ｑ_１と、前記シートモールディングコンパウンド層の第２の面の面積に対する、前記シートモールディングコンパウンド層の第２の面側に積層される前記プリプレグ層が占める面積の割合Ｑ_２とが同じで、かつ１０％以上である、［１］又は［２］に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［４］前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側と第２の面側のそれぞれに配置された枠状の前記プリプレグ層の枠部分の幅が同じで、かつ１０ｍｍ以上である、［２］又は［３］に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［５］前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側と第２の面側に配置される前記プリプレグ層に含まれる強化繊維が連続繊維である、［１］〜［４］のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
［６］前記複合積層体を成形型で圧縮成形する、［１］〜［５］のいずれかに記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。

本発明によれば、プリプレグとＳＭＣを用いた成形により、反りの発生が抑制された寸法精度の高い繊維強化複合材料成形品が得られる。

本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法における複合積層体の一例を示した平面図である。図１の複合積層体のＩ−Ｉ断面図である。本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法における複合積層体の一例を示した断面図である。実施例１で作製した矩形の枠状のプリプレグを示した平面図である。比較例１で作製した複合積層体を示した断面図である。実施例及び比較例の反り評価の測定点を説明した平面図である。

本発明の繊維強化複合材料成形品（以下、単に「成形品」とも記す。）は、強化繊維と樹脂組成物を含むシートモールディングコンパウンド（以下、「ＳＭＣ」とも記す。）層の厚さ方向の第１の面側と第２の面側の両方に、強化繊維と樹脂組成物とを含むプリプレグ層を積層した複合積層体を成形する方法である。

プリプレグ層は、強化繊維と樹脂組成物を含むシート状のプリプレグによって形成される層である。プリプレグ層は、１枚のプリプレグからなる単層であってもよく、２枚以上のプリプレグからなる複層であってもよい。

プリプレグに含まれる強化繊維としては、連続繊維が好ましい。連続繊維とは、繊維長が７６．２ｍｍ以上の強化繊維である。
プリプレグの形態は、連続繊維が一方向に引き揃えられたＵＤプリプレグであってもよく、連続繊維が直交するように製織されたクロスプリプレグであってもよい。その他、バイアスクロス、３軸クロス、Ｍｕｌｔｉ−ａｘｉａｌＷａｒｐＫｎｉｔ等の強化繊維布帛を基材としたプリプレグを用いてもよい。

ＵＤプリプレグを２枚以上積層してプリプレグ層とする場合、力学特性に優れる点から、隣接する２枚のＵＤプリプレグの強化繊維の繊維方向が直交するように積層することが好ましい。
プリプレグの積層作業が簡便で、成形品をより軽量化できる点では、ＵＤプリプレグよりもクロスプリプレグを用いることが好ましい。

プリプレグに含まれる強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、高強度ポリエステル繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維、ナイロン繊維等が挙げられる。これらの中でも、比強度及び比弾性に優れる点から、炭素繊維が好ましい。

プリプレグに含まれる樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等を含む樹脂組成物が挙げられる。これらの中でも、硬化後の強度を高くできる点から、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物が好ましい。

ＳＭＣ層は、強化繊維と樹脂組成物を含むＳＭＣで形成される層である。ＳＭＣ層は、１枚のＳＭＣからなる単層であってもよく、２枚以上のＳＭＣからなる複層であってもよい。

ＳＭＣに含まれる強化繊維は、連続繊維を所定の繊維長に切断した短繊維である。複数の短繊維が分散されて形成されたシート状の繊維基材に樹脂組成物が含侵されることでシート状のＳＭＣとされる。

ＳＭＣに含まれる強化繊維としては、プリプレグに含まれる強化繊維として挙げたものと同じものが挙げられ、炭素繊維が好ましい。
ＳＭＣに含まれる短繊維の繊維長は、１．０〜７６．１ｍｍが好ましく、１２．７〜２５．４ｍｍがより好ましい。

ＳＭＣに含まれる樹脂組成物としては、プリプレグに含まれる強化繊維として挙げたものと同じものが挙げられ、成形における形状追従性に優れる点から、ビニルエステル樹脂を含む樹脂組成物が好ましい。

本発明では、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側にプリプレグ層を積層した複合積層体を成形に用いる。前記複合積層体を用いることで、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側における、ＳＭＣ層とプリプレグ層との間の樹脂組成物の違い、繊維の長さや配向のばらつきといった影響が厚さ方向において相殺されるため、得られる成形品の反りが抑制される。

本発明では、成形品の反りを抑制しやすい点から、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側の両方に、ＳＭＣ層の外周端部に沿うようにプリプレグ層を枠状に配置して複合積層体を形成することが好ましい。
なお、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側には、ＳＭＣ層の全面を覆うようにＳＭＣ層と同形状のプリプレグ層を積層してもよい。

図１及び図２に複合積層体の一例を示す。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

複合積層体１０は、図１及び図２に示すように、平面視で矩形状のＳＭＣ層１２の第１の面１２ａ側と第２の面１２ｂ側に、それぞれＳＭＣ層１２の外周端部に沿うように矩形の枠状の第１のプリプレグ層１４と第２のプリプレグ層１６が積層されている。
ＳＭＣ層１２は、１枚のＳＭＣ１３からなる単層である。第１のプリプレグ層１４は、１枚の枠状のプリプレグ１５からなる単層である。第２のプリプレグ層１６は、１枚の枠状のプリプレグ１７からなる単層である。

複合積層体は、図３に例示した複合積層体１０Ａであってもよい。図３における図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
複合積層体１０Ａは、平面視で矩形状のＳＭＣ層１２の第１の面１２ａ側と第２の面１２ｂ側に、それぞれＳＭＣ層１２の外周端部に沿うように矩形の枠状の第１のプリプレグ層１４Ａと第２のプリプレグ層１６Ａが積層されている。
第１のプリプレグ層１４Ａは、２枚の枠状のプリプレグ１５，１５からなる複層である。第２のプリプレグ層１６Ａは、２枚の枠状のプリプレグ１７，１７からなる複層である。

ＳＭＣ層の外周端部に沿うようにプリプレグ層を枠状に配置する方法としては、プリプレグの中央部分をくり抜くように裁断して枠状のプリプレグを作製して積層する方法が好ましい。
クロスプリプレグであれば中央部分をくり抜くように裁断しても枠状のプリプレグ層の全体にわたって強化繊維が絡み合っているため、高強度が得られやすい。ＵＤプリプレグの中央部分をくり抜くように裁断して枠状にする場合は、２枚以上のＵＤプリプレグを繊維方向が直交するように積層したものを、中央部分をくり抜くように裁断することが好ましい。

なお、例えば平面視で矩形状のＳＭＣ層の外周端部に沿うようにプリプレグ層を枠状に配置する場合は、４つの帯状のプリプレグをＳＭＣ層の各辺の外周端部にそれぞれ沿うように配置して枠状のプリプレグ層としてもよい。

本発明では、反りの抑制効果が高い点から、複合積層体の厚さ方向において、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側のプリプレグ層が対称な構成になっていることが好ましい。
厚さ方向に対称な積層構成としては、例えば、以下の構成が挙げられる。
ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側の両方に、プリプレグ層を枠状に配置する。ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側の両方に、クロスプリプレグを積層してプリプレグ層を形成する。ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側の両方に、ＵＤプリプレグを積層してプリプレグ層を形成する。ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側に、同じ枚数のプリプレグを積層してプリプレグ層を形成する。

また、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側のそれぞれに、複数のＵＤプリプレグを繊維方向が直交するように積層する場合、複合積層体の厚さ方向において、各ＵＤプリプレグの繊維方向が対称になるように積層する構成が挙げられる。例えば、ＵＤプリプレグ（０°）、ＵＤプリプレグ（９０°）、ＳＭＣ、ＵＤプリプレグ（９０°）、ＵＤプリプレグ（０°）をこの順に積層する（ただし、括弧内は平面視での強化繊維の繊維方向の角度を意味する。）。

ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側のそれぞれにプリプレグ層を枠状に配置する場合、枠状のプリプレグ層の枠部分の幅が同一で、かつ１０ｍｍ以上であることが好ましい。例えば、複合積層体１０では、第１のプリプレグ層１４の枠部分の幅Ｄ１と第２のプリプレグ層１６の枠部分の幅Ｄ２が同じで、かつ１０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、反りの抑制効果がより高くなる。

枠状のプリプレグ層の枠部分の幅は、ＳＭＣ層の大きさにもよるが、１０ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下がより好ましく、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下がさらに好ましい。枠部分の幅が前記範囲の下限値以上であれば、反りの抑制効果がより高くなる。枠部分の幅が前記範囲の上限値以下であれば、形状の自由度が高められる。

ＳＭＣ層の第１の面の面積に対する、ＳＭＣ層の第１の面側に積層されるプリプレグ層が占める面積の割合を割合Ｑ_１（％）とする。ＳＭＣ層の第２の面の面積に対する、ＳＭＣ層の第２の面側に積層されるプリプレグ層が占める面積の割合を割合Ｑ_２（％）とする。
本発明では、反りの抑制効果がより高くなる点から、割合Ｑ_１と割合Ｑ_２が同じで、かつ１０％以上であることが好ましい。

割合Ｑ_１は、１０％以上が好ましく、１２％以上１００％以下がより好ましく、２５％以上５０％以下がさらに好ましい。割合Ｑ_１の上限値は１００％である。割合Ｑ_１が１００％であるとは、ＳＭＣ層の第１の面側にＳＭＣ層の第１の面全体を覆うようにプリプレグ層を積層した状態を意味する。
割合Ｑ_１が前記範囲の下限値以上であれば、反りの抑制効果がより高くなる。割合Ｑ_１が前記範囲の上限値以下であれば、形状の自由度が高められる。
割合Ｑ_２の好ましい範囲は、割合Ｑ_１の好ましい範囲と同じである。

複合積層体を成形する方法としては、成形型で圧縮成形する方法が好ましい。
例えば、目的の成形品の形状に相補的な形状のキャビティを形成する一対の金型を備える成形型内に複合積層体を投入し、プレス機を用いて所定の温度及び圧力で加熱加圧し、樹脂組成物を硬化させて成形品を得る方法が挙げられる。

圧縮成形においては、成形型を所定の温度に調温しておき、成形後にその温度のまま成形品を取り出すことが好ましい。これにより、成形型の昇降温をする必要がなくなり、成形サイクルを高めることができるため、生産性を高くできる。
成形温度は、ＳＭＣ及びプリプレグに用いる樹脂組成物によって適宜設定でき、例えば、１３０〜１５０℃である。
成形時の設定圧力は、適宜設定でき、例えば、３〜１２ＭＰａである。

本発明では、成形型による圧縮成形（本成形）の前に、複合積層体を目的の成形品の形状に近い形状に予備成形してプリフォームを形成してもよい。
予備成形の方法は、特に限定されない。

本発明によって製造されるプリフォーム及び繊維強化成形品の形状は、特に限定されない。成形時に各層にせん断変形を伴うような、平面展開できない曲面（複数の平面の組み合わせを含む）の形状、即ち三次元曲面形状であってもよく、せん断変形を伴わない成形で得られる平面展開可能な曲面の形状であってもよい。

前述したように、圧縮成形で成形品を得た場合、成形品には反りが発生することがある。これは、ＳＭＣプリプレグとの間で強化繊維の繊維長や繊維配向にばらつきがあることで、成形時の加熱硬化とその後の冷却の際に、見かけ上の熱収縮の違いから不均一な収縮が起きやすいため、成形品内部に熱歪みが生じ、成形品が部分的に変形するためである。

これに対して、本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法においては、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側の両方にプリプレグ層を形成する。これにより、成形品の厚さ方向において、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側で熱歪みが相殺されるため、反りの発生が抑制される。
本発明では、ＳＭＣの樹脂組成物とプリプレグの樹脂組成物の種類が異なる場合でも、成形品の反りが充分に抑制される。本発明は、特に凸条形状等を含む３次元形状の成形品を高い寸法精度で製造できる点で有効である。

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。
（材料）
本実施例で使用したプリプレグ及びＳＭＣを以下に示す。
プリプレグ（Ａ−１）：炭素繊維が直交するように製織されたクロス材にエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のクロスプリプレグ（三菱ケミカル株式会社製、製品名：ＴＲ３１１０３６０ＧＭＰ）。
プリプレグ（Ａ−２）：炭素繊維が直交するように製織されたクロス材にエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のクロスプリプレグ（三菱ケミカル株式会社製、製品名：ＴＲ３１１０３６８ＧＭＰ）。
プリプレグ（Ａ−３）：炭素繊維が一方向に引き揃えられてエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のＵＤプリプレグ（三菱ケミカル株式会社製、製品名：ＴＲ３６１Ｅ２５０Ｓ）。
プリプレグ（Ａ−４）：炭素繊維が一方向に引き揃えられてエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のＵＤプリプレグ（三菱ケミカル株式会社製、製品名：ＴＲ３６８Ｅ２５０Ｓ）。

ＳＭＣ（Ｂ−１）：炭素繊維の短繊維がランダムに分散された強化繊維基材にビニルエステル樹脂組成物が含浸されたシート状のＳＭＣ（三菱ケミカル株式会社製、製品名：ＳＴＲ１２０Ｎ１３１−ＫＡ６Ｎ）。
ＳＭＣ（Ｂ−２）：炭素繊維の短繊維がランダムに分散された強化繊維基材にビニルエステル樹脂組成物が含浸されたシート状のＳＭＣ（三菱ケミカル株式会社製、製品名：ＳＴＲ１０１Ｊ１２９−ＫＡ６Ｘ）。

（実施例１）
以下の手順１〜３により複合積層体を得た。
手順１：プリプレグ（Ａ−１）を３００ｍｍ×３００ｍｍ角の正方形状に裁断し、さらにその中央部分を２８０ｍｍ×２８０ｍｍ角にくり抜くように裁断して、図４に示すように、枠部分の幅が１０ｍｍの矩形の枠状のプリプレグ（Ｃ−１）（プリプレグ２０）とした。同様の手順で、枠状のプリプレグ（Ｃ−１）を合計２枚作製した。
手順２：ＳＭＣ（Ｂ−１）を３００ｍｍ×３００ｍｍ角に裁断し、正方形状のＳＭＣ（Ｄ−１）とした。
手順３：ＳＭＣ（Ｄ−１）の厚さ方向の第１の面側と第２の面側のそれぞれに、ＳＭＣ（Ｄ−１）の外周端部に沿うように、枠状のプリプレグ（Ｃ−１）を１枚ずつ積層して３層構成の複合積層体とした。各々の枠状のプリプレグ（Ｃ−１）の外縁の４辺は、ＳＭＣ（Ｄ−１）の外縁の４辺と一致させた。

長さ３００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚み２ｍｍの平板状の成形品に相補的な形状のキャビティを形成する一対の型を備える圧縮成形用金型を用意した。圧縮成形用金型を１４０℃に加熱し、型内に複合積層体を投入して型締めし、設定圧力４ＭＰａで押切り加圧して５分間保持して、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例２）
手順１において、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の正方形状のプリプレグの中央部分を２６０ｍｍ×２６０ｍｍ角にくり抜くように裁断する以外は、実施例１の手順１と同様にして、枠部分の幅が２０ｍｍの矩形の枠状のプリプレグ（Ｃ−２）を２枚作製した。
枠状のプリプレグ（Ｃ−１）の代わりに枠状のプリプレグ（Ｃ−２）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例３）
手順１において、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の正方形状のプリプレグの中央部分を１５０ｍｍ×１５０ｍｍ角にくり抜くように裁断する以外は、実施例１の手順１と同様にして、枠部分の幅が７５ｍｍの矩形の枠状のプリプレグ（Ｃ−３）を２枚作製した。
枠状のプリプレグ（Ｃ−１）の代わりに枠状のプリプレグ（Ｃ−３）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例４）
手順１において、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の正方形状のプリプレグの中央部分を７５ｍｍ×７５ｍｍ角にくり抜くように裁断する以外は、実施例１の手順１と同様にして、枠部分の幅が１１２．５ｍｍの矩形の枠状のプリプレグ（Ｃ−４）を２枚作製した。
枠状のプリプレグ（Ｃ−１）の代わりに枠状のプリプレグ（Ｃ−４）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例５）
手順１において、プリプレグ（Ａ−１）を３００ｍｍ×３００ｍｍ角の正方形状に裁断した後に中央部分を裁断せず、正方形状のプリプレグ（Ｃ−５）を得た。
枠状のプリプレグ（Ｃ−１）の代わりに枠状のプリプレグ（Ｃ−５）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例６）
手順１において枠状のプリプレグ（Ｃ−１）を４枚作製し、手順３においてＳＭＣ（Ｄ−１）の第１の面側と第２の面側にそれぞれ２枚ずつプリプレグ（Ｃ−１）を積層する以外は、実施例１と同様にして５層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例７）
手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例８）
手順１においてプリプレグ（Ａ−１）の代わりにプリプレグ（Ａ−２）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例９）
手順１においてプリプレグ（Ａ−１）の代わりにプリプレグ（Ａ−２）を用い、手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例１０）
手順１においてプリプレグ（Ａ−１）の代わりにプリプレグ（Ａ−３）を用い、手順３において、ＳＭＣ（Ｄ−１）の第１の面側と第２の面側のそれぞれに、繊維方向が直交するように枠状のプリプレグを２枚ずつ積層する以外は、実施例１と同様にして５層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例１１）
手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、実施例１０と同様にして５層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例１２）
手順１においてプリプレグ（Ａ−３）の代わりにプリプレグ（Ａ−４）を用いる以外は、実施例１０と同様にして５層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（実施例１３）
手順１においてプリプレグ（Ａ−３）の代わりにプリプレグ（Ａ−４）を用い、手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、実施例１０と同様にして５層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例１）
図５に示すように、ＳＭＣ層１２の第１の面１２ａ側だけにプリプレグ１５が積層されて第１のプリプレグ層１４が形成された複合積層体２００と同様の構成の複合積層体を作製し、成形に用いた。
具体的には、手順３においてＳＭＣ（Ｄ−１）の第１の面側だけに枠状のプリプレグ（Ｃ−１）を積層して２層構成の複合積層体とする以外は、実施例１と同様にして平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例２）
手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、比較例１と同様にして２層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例３）
手順１においてプリプレグ（Ａ−１）の代わりにプリプレグ（Ａ−２）を用いる以外は、比較例１と同様にして２層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例４）
手順１においてプリプレグ（Ａ−１）の代わりにプリプレグ（Ａ−２）を用い、手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、比較例１と同様にして２層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例５）
手順１においてプリプレグ（Ａ−１）の代わりにプリプレグ（Ａ−３）を用い、手順３において、ＳＭＣ（Ｄ−１）の第１の面側だけに、繊維方向が直交するように２枚の枠状のプリプレグを積層する以外は、実施例１と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例６）
手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、比較例５と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例７）
手順１においてプリプレグ（Ａ−３）の代わりにプリプレグ（Ａ−４）を用いる以外は、比較例５と同様にして３層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（比較例８）
手順１においてプリプレグ（Ａ−３）の代わりにプリプレグ（Ａ−４）を用い、手順２においてＳＭＣ（Ｂ−１）の代わりにＳＭＣ（Ｂ−２）を用いる以外は、比較例５と同様にして５層構成の複合積層体を作製し、平板状の繊維強化複合材料成形品を得た。

（反り評価）
各例で得た平板形状の繊維強化複合材料成形品を定盤の上に置いた状態で、定盤の表面から繊維強化複合材料成形品の上面の測定点までの距離ｄを測定した。図６に示すように、測定点ａの数及び位置は、成形品１００の平面視で、縦方向において外縁から１０ｍｍの位置から７０ｍｍ間隔で５点、横方向において外縁から１０ｍｍの位置から７０ｍｍ間隔で５点の合計２５点とした。
２５点の測定点のうち中央の測定点で測定した距離ｄを基準距離ｄ_Ｓとし、それ以外の２４点の測定点で測定した距離ｄについて、基準距離ｄ_Ｓとの差の絶対値（｜ｄ−ｄ_Ｓ｜）を算出し、その最大値と最小値を足し合わせた値を反り（ｍｍ）とし、以下の基準で評価した。
＜評価基準＞
○（良好）：反りが２．５ｍｍ未満である。
×（不良）：反りが２．５ｍｍ以上である。

各例の複合積層体の構成、及び繊維強化複合材料成形品の反りの評価結果を表１に示す。
なお、表１における積層構成の欄の「ＰＰ／ＳＭＣ／ＰＰ」は、プリプレグ、ＳＭＣ、プリプレグがこの順に積層された３層構成であることを意味し、他の表記についても同様である。また、積層構成の欄の括弧内の数値は、ＵＤプリプレグの炭素繊維の繊維方向の角度を意味する。

表１に示すように、ＳＭＣ層の第１の面側と第２の面側にプリプレグ層を積層した複合積層体を成形した実施例１〜１３では、ＳＭＣ層の第１の面側だけにプリプレグ層を積層した比較例１〜８に比べて反りが抑制されており、寸法精度が高かった。

１０，１０Ａ…複合積層体、１２…ＳＭＣ層、１２ａ…第１の面、１２ｂ…第２の面、１４…第１のプリプレグ層、１５…枠状のプリプレグ、１６…第２のプリプレグ層、１７…枠状のプリプレグ。

Claims

強化繊維と樹脂組成物を含むシートモールディングコンパウンド層の厚さ方向の第１の面側と第２の面側の両方に、強化繊維と樹脂組成物とを含むプリプレグ層を積層した複合積層体を成形する、繊維強化複合材料成形品の製造方法。
前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側と第２の面側の両方に、前記シートモールディングコンパウンド層の外周端部に沿うように前記プリプレグ層を枠状に配置して前記複合積層体を形成する、請求項１に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面の面積に対する、前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側に積層される前記プリプレグ層が占める面積の割合Ｑ_１と、前記シートモールディングコンパウンド層の第２の面の面積に対する、前記シートモールディングコンパウンド層の第２の面側に積層される前記プリプレグ層が占める面積の割合Ｑ_２とが同じで、かつ１０％以上である、請求項１又は２に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側と第２の面側のそれぞれに配置された枠状の前記プリプレグ層の枠部分の幅が同じで、かつ１０ｍｍ以上である、請求項２又は３に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
前記シートモールディングコンパウンド層の第１の面側と第２の面側に配置される前記プリプレグ層に含まれる強化繊維が連続繊維である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
前記複合積層体を成形型で圧縮成形する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。