JP2021041557A - Carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material and manufacturing method therefor - Google Patents

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侃 戸野
Tsuyoshi Tono
侃 戸野
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Abstract

To provide a fiber reinforced resin composite material to which excellent mechanical properties are imparted by having a rib part sufficiently filled with carbon fibers.SOLUTION: A manufacturing method of carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material is a method for manufacturing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material having a base part 12 and a rib part 14 provided on the base part, and the rib part contains carbon fibers 34. The manufacturing method includes the steps of: cutting a prepreg 20 in which carbon fibers are oriented in a uniaxial direction such that an average fiber length of carbon fibers is 1 cm or more and 20 cm or less; stacking a plurality of prepreg; and heat-press molding a laminate 25 containing the plurality of cut prepreg.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material and a method for producing the same.

繊維強化樹脂成形品である炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材(以下において、繊維強化樹脂複合材とも呼ぶ)の製造方法として、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一軸方向性プリプレグの2層以上からなる積層体を、金型を用いた加熱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。 As a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material (hereinafter, also referred to as a fiber reinforced resin composite material) which is a fiber reinforced resin molded product, for example, a reinforced fiber bundle in which a plurality of continuous reinforced fibers are aligned in one direction is used. A method of shaping a laminate composed of two or more layers of uniaxial prepreg impregnated with a thermoplastic resin into a predetermined shape by heat press molding using a mold, a so-called stamping molding method, is known.

この方法によって得られた繊維強化樹脂複合材は、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複合材を設計することができ、機械的強度のばらつきも小さい。 Since the fiber-reinforced resin composite material obtained by this method contains continuously reinforcing fibers, it has high mechanical strength. Further, since the continuous reinforcing fibers are regularly arranged, it is possible to design a fiber reinforced resin composite material having a desired mechanical strength, and the variation in mechanical strength is small.

しかし、連続強化繊維を含む積層体は、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複合材は、主として平面形状に近いものに限られる。 However, it is difficult to shape the laminate containing the continuous reinforcing fibers into a complicated shape because the fluidity at the time of press molding is poor. Therefore, the fiber-reinforced resin composite material obtained by the stamping molding method is mainly limited to those having a nearly planar shape.

高さのあるリブ部を備える繊維強化樹脂複合材を製造するその他の方法として、例えば下記の方法(1)〜(4)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一軸方向性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)プレス射出ハイブリッド成形で製造されたリブ構造を有する繊維強化樹脂複合材であり、炭素繊維を含むリブ根元部と、熱可塑性樹脂からなるリブ部を有し、リブ根元部の平均高さHaと前記リブ部の最大厚さTrとの比を特定範囲とする方法(例えば、特許文献3)。
(4)長繊維のランダムマットを加熱プレス成形することで、リブ部を有する衝突エネルギー吸収部材を製造する方法(例えば、特許文献4)。
As another method for producing a fiber-reinforced resin composite material having a high rib portion, for example, the following methods (1) to (4) have been proposed.
(1) After the first resin material containing the resin and the reinforcing fibers is press-molded to obtain a primary molded product, the second resin material is formed in the space remaining between the primary molded product and the cavity surface of the mold. A method called overmolding (for example, Patent Document 1).
(2) A prepreg obtained by cutting a continuous reinforcing fiber into a discontinuous reinforcing fiber by forming a notch in a uniaxial prepreg impregnated with a thermoplastic resin in a reinforcing fiber bundle in which a plurality of continuous reinforcing fibers are aligned in one direction is used. Method (eg, Patent Document 2).
(3) A fiber-reinforced resin composite material having a rib structure manufactured by press injection hybrid molding, which has a rib root portion containing carbon fibers and a rib portion made of a thermoplastic resin, and has an average height of the rib root portion. A method of setting the ratio of Ha to the maximum thickness Tr of the rib portion within a specific range (for example, Patent Document 3).
(4) A method for manufacturing a collision energy absorbing member having a rib portion by heat-press molding a long fiber random mat (for example, Patent Document 4).

特許第5072133号公報Japanese Patent No. 5072133 特開昭63−247012号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-247012 特開2017−080930号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-08930 国際公開2013−080974号公報International Publication No. 2013-08974

(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。 In the method (1), after the first press molding, a space corresponding to a complicated shape such as a rib remains between the primary molded product and the cavity surface of the mold. Next, by filling the space with the second resin material, the second resin material can be shaped into a complicated shape such as a rib. However, in the method (1), the bonding strength at the interface between the primary molded product and the second resin material is low, and the mechanical strength at the rib portion of the fiber reinforced resin molded product is insufficient.

(2)の方法には、切れ込みをいれたプリプレグからなる積層体が開示されているのみで、リブ部を含む繊維強化樹脂成形品についての記載はない。 The method (2) only discloses a laminate made of a prepreg with a notch, and does not describe a fiber-reinforced resin molded product including a rib portion.

(3)の方法では、ベース部とリブ根元部には炭素繊維が含まれており、優れた強度を有するが、射出によって成形されるリブ先端部には炭素繊維が含まれておらず、リブ自体に十分な強度が得られない。特に、横方向からの応力に関してはリブ根元部の強度が重要だが、縦(リブの高さ)方向からの応力に対してはリブ全体の機械強度が重要となる。 In the method (3), the base portion and the rib root portion contain carbon fibers and have excellent strength, but the rib tip portion formed by injection does not contain carbon fibers and the ribs. Sufficient strength cannot be obtained by itself. In particular, the strength of the rib root is important for stress from the lateral direction, but the mechanical strength of the entire rib is important for stress from the vertical (rib height) direction.

(4)の方法では、ベース部及びリブ部にランダム配置された炭素繊維が含まれているが、ランダムマット材からなるリブ構造は炭素繊維含有量あたりの特定方向の機械強度を十分に改善することは難しい。 In the method (4), carbon fibers randomly arranged in the base portion and the rib portion are included, but the rib structure made of a random mat material sufficiently improves the mechanical strength in a specific direction per carbon fiber content. It's difficult.

一方、本発明者等は、鋭意検討を行った結果として、一軸方向性プリプレグの炭素繊維を特定の平均繊維長に切断するとともに、切断後のプリプレグをランダム化せず多層積層した積層体を加熱プレス成形することで、十分に炭素繊維が充填されたリブ部を有する繊維強化樹脂複合材が得られることを見いだした。すなわち、本発明は、十分に炭素繊維が充填されたリブ部を有することで優れた機械的特性を付与された繊維強化樹脂複合材の提供を目的とする。 On the other hand, as a result of diligent studies, the present inventors cut the carbon fibers of the uniaxial prepreg to a specific average fiber length, and heat the laminated body in which the prepregs are laminated in multiple layers without randomizing the cut prepregs. It has been found that a fiber-reinforced resin composite material having rib portions sufficiently filled with carbon fibers can be obtained by press molding. That is, an object of the present invention is to provide a fiber reinforced resin composite material having excellent mechanical properties by having a rib portion sufficiently filled with carbon fibers.

[1] 本発明による炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法は、
炭素繊維が一軸方向に配向されたプリプレグを前記炭素繊維の平均繊維長が1cm以上20cm以下となるように切断する工程と、
複数のプリプレグを積層して積層体を形成する工程と、
複数の切断済みのプリプレグを含んだ積層体を加熱プレス成形して、ベース部と、前記ベース部と一体的に成形されて前記ベース部から突出し、前記炭素繊維を含んでいる炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製する工程と、を含む。
[1] The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to the present invention is as follows.
A step of cutting a prepreg in which carbon fibers are oriented in the uniaxial direction so that the average fiber length of the carbon fibers is 1 cm or more and 20 cm or less.
The process of laminating multiple prepregs to form a laminate,
A laminate containing a plurality of cut prepregs is heat-press molded, and the base portion and the carbon fiber reinforced thermoplastic that is integrally molded with the base portion and protrudes from the base portion and contains the carbon fibers. Includes a step of making a resin composite.

[2] 前記積層する工程において、複数の切断済みのプリプレグを積層する、[1]に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [2] The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to [1], wherein a plurality of cut prepregs are laminated in the laminating step.

[3] 前記切断する工程において、積層された複数のプリプレグを含む積層体を切断する、[1]に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [3] The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to [1], wherein in the cutting step, a laminated body containing a plurality of laminated prepregs is cut.

[4] 前記積層体の積層方向に隣接する二つの切断済みのプリプレグの一方に含まれる任意の切断線が、前記積層方向への投影において、前記二つの切断済みのプリプレグの他方に含まれるすべての切断線から少なくとも部分的にずれている、[1]〜[3]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [4] All the cutting lines contained in one of the two cut prepregs adjacent to the laminated body in the stacking direction are included in the other of the two cut prepregs in the projection in the stacking direction. The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [3], which is at least partially deviated from the cutting line of.

[5] 前記積層体に含まれる前記複数のプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、1以上4以下の方向を向いている、[1]〜[4]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [5] The carbon fiber reinforcing heat according to any one of [1] to [4], wherein the orientation direction of the carbon fibers of the plurality of prepregs contained in the laminate is 1 or more and 4 or less. A method for manufacturing a plastic resin composite material.

[6] 前記リブ部の前記ベース部からの突出高さH〔mm〕の前記リブ部の厚みT〔mm〕に対する比(H/T)は、10以上500以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [6] The ratio (H / T) of the protrusion height H [mm] of the rib portion from the base portion to the thickness T [mm] of the rib portion is 10 or more and 500 or less, [1] to [ 6] The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of.

[7] 前記リブ部は、前記ベース部に沿った長手方向を有し、
前記積層体に含まれる少なくとも一つのプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、前記リブ部の前記長手方向と平行または直交する、[1]〜[6]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
[7] The rib portion has a longitudinal direction along the base portion and has a longitudinal direction.
The carbon fiber reinforced thermoplastic according to any one of [1] to [6], wherein the orientation direction of the carbon fibers of at least one prepreg contained in the laminate is parallel or orthogonal to the longitudinal direction of the rib portion. A method for manufacturing a resin composite material.

[8] 前記ベース部及び前記リブ部は一体成形される、[1]〜[7]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [8] The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [7], wherein the base portion and the rib portion are integrally molded.

[9] 前記切断する工程において、前記一軸方向と非平行な方向に沿った切断線に沿って前記プリプレグを切断し、前記切断線の少なくとも一方の端部は前記プリプレグの周縁部の内側に位置する、[1]〜[8]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [9] In the cutting step, the prepreg is cut along a cutting line along a direction non-parallel to the uniaxial direction, and at least one end of the cutting line is located inside the peripheral edge of the prepreg. The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [8].

[10] 前記切断する工程において、複数のプリプレグ片に分断するように前記プリプレグを切断する、[1]〜[8]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 [10] The method for producing a carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [8], wherein the prepreg is cut so as to be divided into a plurality of prepreg pieces in the cutting step.

[11] 前記切断する工程において、一つのプリプレグ及び他の一つのプリプレグを、前記一軸方向に沿って同一の一定ピッチで切断し、
前記積層する工程において、前記一つのプリプレグ及び前記他の一つのプリプレグを、それぞれの前記炭素繊維の配向方向を揃え且つ切断位置が前記配向方向にずれるようにして、好ましくは前記一定ピッチの半分の長さだけ切断位置が前記配向方向にずれるようにして、積層する、[1]〜[10]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
[11] In the cutting step, one prepreg and another prepreg are cut at the same constant pitch along the uniaxial direction.
In the laminating step, the one prepreg and the other prepreg are aligned with each other in the orientation direction of the carbon fibers and the cutting position is deviated in the orientation direction, preferably half of the constant pitch. The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [10], wherein the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material is laminated so that the cutting position is deviated in the orientation direction by the length.

[12] 前記リブ部は、前記ベース部に沿った長手方向を有し、
前記積層体に含まれる少なくとも一つのプリプレグの切断線は、前記リブ部の前記長手方向に対して傾斜する、[1]〜[11]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
[12] The rib portion has a longitudinal direction along the base portion and has a longitudinal direction.
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [11], wherein the cutting line of at least one prepreg contained in the laminate is inclined with respect to the longitudinal direction of the rib portion. Production method.

[13] 前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、複数の板状のリブ部を有し、
前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材に含まれる一つリブ部は、前記ベース部に沿った長手方向を有し、
前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材に含まれる他の一つリブ部は、前記一つリブ部の前記長手方向と非平行であって前記ベース部に沿った長手方向を有し、
前記積層体に含まれる一つのプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、前記一つリブ部の前記長手方向と平行であり、
前記積層体に含まれる他の一つのプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、前記他の一つリブ部の前記長手方向と平行である、[1]〜[12]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
[13] The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material has a plurality of plate-shaped rib portions.
One rib portion contained in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material has a longitudinal direction along the base portion and has a longitudinal direction.
The other rib portion contained in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material has a longitudinal direction along the base portion that is non-parallel to the longitudinal direction of the one rib portion.
The orientation direction of the carbon fibers of one prepreg contained in the laminate is parallel to the longitudinal direction of the one rib portion.
The carbon according to any one of [1] to [12], wherein the orientation direction of the carbon fibers of the other prepreg contained in the laminate is parallel to the longitudinal direction of the other rib portion. A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composite material.

[14] 前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、配列方向に離間して配置されて前記配列方向と非平行な長手方向に各々が延びる複数の板状のリブ部を有し、
前記切断済みプリプレグを作製する工程において、炭素繊維の平均繊維長が前記配列方向に沿って隣り合う二つのリブ部の離間間隔以下となるように、前記プリプレグを切断する、[1]〜[13]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
[14] The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material has a plurality of plate-shaped rib portions that are arranged apart from each other in the arrangement direction and each extends in a longitudinal direction non-parallel to the arrangement direction.
In the step of producing the cut prepreg, the prepreg is cut so that the average fiber length of the carbon fibers is equal to or less than the distance between the two adjacent rib portions along the arrangement direction, [1] to [13]. ] The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of.

[15] 前記炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、第1配列方向に離間して配置されて前記第1配列方向と非平行な第1長手方向に各々が延びる複数の板状の第1リブ部と、前記第1配列方向と非平行な第2配列方向に離間して配置されて前記第2配列方向と非平行な第2長手方向に各々が延びる複数の板状の第2リブ部と、を有し、
前記積層体に含まれる一つのプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、前記第1長手方向と平行であり、前記一つのプリプレグの前記炭素繊維の平均繊維長が前記第2配列方向に沿って隣り合う二つの第2リブ部の離間間隔以下であり、
前記積層体に含まれる他の一つのプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、前記第2長手方向と平行であり、前記他の一つのプリプレグの前記炭素繊維の平均繊維長が前記第1配列方向に沿って隣り合う二つの第1リブ部の離間間隔以下である、[1]〜[14]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
[15] The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material is arranged apart from each other in the first arrangement direction, and a plurality of plate-shaped first ribs each extending in a first longitudinal direction non-parallel to the first arrangement direction. A plurality of plate-shaped second rib portions that are arranged apart from each other in the second arrangement direction that is non-parallel to the first arrangement direction and extend in the second longitudinal direction that is non-parallel to the second arrangement direction. Have,
The orientation direction of the carbon fibers of one prepreg contained in the laminate is parallel to the first longitudinal direction, and the average fiber lengths of the carbon fibers of the one prepreg are adjacent to each other along the second arrangement direction. It is less than or equal to the distance between the two matching second ribs.
The orientation direction of the carbon fibers of the other prepreg contained in the laminate is parallel to the second longitudinal direction, and the average fiber length of the carbon fibers of the other prepreg is the first arrangement direction. The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of [1] to [14], which is equal to or less than the distance between two first rib portions adjacent to each other along the above.

[16] [1]〜[15]のいずれかに記載された製造方法によって製造された炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材。 [16] A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material produced by the production method according to any one of [1] to [15].

[17] 複数の炭素繊維および熱可塑性樹脂を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材であって、
ベース部と、
前記ベース部から突出したリブ部と、を備え、
少なくとも一部の炭素繊維が、前記ベース部と前記リブ部との間を跨がって延びている、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材。
[17] A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material having a plurality of carbon fibers and a thermoplastic resin.
With the base part
A rib portion protruding from the base portion is provided.
A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material in which at least a part of carbon fibers extends across the base portion and the rib portion.

[18] 複数の炭素繊維および熱可塑性樹脂を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材であって、
ベース部と、
前記ベース部から突出したリブ部と、を備え、
前記リブ部は、前記ベース部に沿った長手方向を有し、
少なくとも一部の炭素繊維が、その全長に亘って、前記リブ部内に位置し前記長手方向に延びている、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材。
[18] A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material having a plurality of carbon fibers and a thermoplastic resin.
With the base part
A rib portion protruding from the base portion is provided.
The rib portion has a longitudinal direction along the base portion and has a longitudinal direction.
A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material in which at least a part of carbon fibers is located in the rib portion and extends in the longitudinal direction over the entire length thereof.

[19] 前記一軸方向に離間して配置された複数のリブ部が配置され、
前記少なくとも一部の炭素繊維の長さは、前記一軸方向に沿った前記複数のリブ部の離間間隔よりも短い、[17]又は[18]に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材。
[19] A plurality of rib portions arranged apart from each other in the uniaxial direction are arranged.
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to [17] or [18], wherein the length of at least a part of the carbon fibers is shorter than the distance between the plurality of rib portions along the uniaxial direction.

[20] 前記少なくとも一部の炭素繊維の一方の端部が前記ベース部内に位置し、他方の端部が前記リブ部内に位置する、[17]〜[19]のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材。 [20] The carbon fiber according to any one of [17] to [19], wherein one end of at least a part of the carbon fibers is located in the base portion and the other end is located in the rib portion. Reinforced thermoplastic resin composite material.

本発明によれば、繊維強化樹脂複合材のリブ部に炭素繊維を十分に充填することができ、これにより、繊維強化樹脂複合材に優れた機械的特性を付与することができる。 According to the present invention, the rib portion of the fiber-reinforced resin composite material can be sufficiently filled with carbon fibers, whereby excellent mechanical properties can be imparted to the fiber-reinforced resin composite material.

図1は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a perspective view showing an example of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図2は、図1の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of FIG. 図3は、図1の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を示す縦断面図であって、図2のIII−III線に沿った断面を示す。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of FIG. 1, and shows a cross section taken along the line III-III of FIG. 図4は、図1に対応する図であって、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の他の例を示す斜視図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 and is a perspective view showing another example of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図5は、図1に対応する図であって、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の更に他の例を示す斜視図である。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 and is a perspective view showing still another example of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図6は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図7は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図8は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図9は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における切断方法の一例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a cutting method in a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図10は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における切断方法の他の例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining another example of a cutting method in a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図11は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における切断方法の更に他の例を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining still another example of the cutting method in the method for producing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図12は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における切断方法の更に他の例を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining still another example of the cutting method in the method for producing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図13は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における積層方法の一例を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a laminating method in a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図14は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における積層方法の他の例を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining another example of the laminating method in the method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図15は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法における積層方法の更に他の例を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining still another example of the laminating method in the method for producing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図16は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の他の例を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining another example of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図17は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の加熱プレス成形方法の一例を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining an example of a heat press molding method of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 図18は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の加熱プレス成形方法の一例を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining an example of a heat press molding method of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, the scale, aspect ratio, etc. are appropriately changed from those of the actual product and exaggerated for the convenience of illustration and comprehension.

図1〜図18は、本発明の一実施の形態を説明するための図である。このうち、図1〜図3は、それぞれ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の一具体例を示す斜視図、上面図および断面図である。図4及び図5は、それぞれ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の別の例を示す斜視図である。図6〜図8は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の一例を説明するための図である。図9〜図18は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法の詳細や変形例を説明するための図である。 1 to 18 are diagrams for explaining one embodiment of the present invention. Of these, FIGS. 1 to 3 are a perspective view, a top view, and a cross-sectional view showing a specific example of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, respectively. 4 and 5 are perspective views showing another example of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, respectively. 6 to 8 are views for explaining an example of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. 9 to 18 are views for explaining details of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material and examples of modifications.

以下に説明する一実施の形態では、繊維強化樹脂複合材のリブ部に炭素繊維を十分に充填するための工夫がなされている。結果として、得られた炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、炭素繊維に起因した十分な機械的特性、典型的には優れた引張強度や優れた曲げ剛性を有している。 In one embodiment described below, a device is made to sufficiently fill the rib portion of the fiber reinforced resin composite material with carbon fibers. As a result, the resulting carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite has sufficient mechanical properties due to the carbon fibers, typically excellent tensile strength and excellent flexural rigidity.

以下、図面に示された具体例を参照しながら一実施の形態について説明する。なお、図面間での方向関係を明確化するため、いくつかの図面には、配向方向OD、配列方向AD、長手方向LD等を図面間で共通する方向として示している。 Hereinafter, one embodiment will be described with reference to the specific examples shown in the drawings. In order to clarify the directional relationship between the drawings, some drawings show the orientation direction OD, the arrangement direction AD, the longitudinal direction LD, and the like as common directions between the drawings.

まず、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10について説明する。なお、以下の説明では、「炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材」を略して「繊維強化樹脂複合材」とも呼ぶ。 First, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10 will be described. In the following description, "carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material" is abbreviated as "fiber reinforced resin composite material".

図1〜図5に示すように、繊維強化樹脂複合材10は、ベース部12と、ベース部12から突出したリブ部14と、を有している。ベース部12及びリブ部14は、母材としての熱可塑性樹脂32と、熱可塑性樹脂32に保持された炭素繊維34と、を含んでいる。後述する製造方法により、リブ部14は、ベース部12と一体的に成形されている。熱可塑性樹脂32及び炭素繊維34に用いられる材料等の詳細については、繊維強化樹脂複合材10の製造方法において後述する。 As shown in FIGS. 1 to 5, the fiber reinforced resin composite material 10 has a base portion 12 and a rib portion 14 protruding from the base portion 12. The base portion 12 and the rib portion 14 include a thermoplastic resin 32 as a base material and carbon fibers 34 held by the thermoplastic resin 32. The rib portion 14 is integrally molded with the base portion 12 by a manufacturing method described later. Details of the materials and the like used for the thermoplastic resin 32 and the carbon fiber 34 will be described later in the method for producing the fiber reinforced resin composite material 10.

ベース部12は、典型的には平板状の外形状を有している。ただし、この例に限られず、ベース部12は、直方体状、回転体状、錐台状等の種々の外形状を有することができる。 The base portion 12 typically has a flat outer shape. However, the present invention is not limited to this example, and the base portion 12 can have various outer shapes such as a rectangular parallelepiped shape, a rotating body shape, and a frustum shape.

図示された平板状のベース部12を有する繊維強化樹脂複合材10は、全体として偏平形状を有している。繊維強化樹脂複合材10を全体的かつ大局的に見た場合において繊維強化樹脂複合材10の平面方向と一致する面に直交する方向を、繊維強化樹脂複合材10の法線方向NDと呼ぶ。繊維強化樹脂複合材10の法線方向NDは、図示された例において、平板状のベース部12の法線方向と一致する。 The fiber-reinforced resin composite material 10 having the illustrated flat plate-shaped base portion 12 has a flat shape as a whole. When the fiber-reinforced resin composite material 10 is viewed as a whole and from a broad perspective, the direction orthogonal to the plane direction of the fiber-reinforced resin composite material 10 is referred to as the normal direction ND of the fiber-reinforced resin composite material 10. The normal direction ND of the fiber reinforced resin composite material 10 coincides with the normal direction of the flat plate-shaped base portion 12 in the illustrated example.

リブ部14は、ベース部12の表面から延び出している。リブ部14は、ベース部12を補強する。リブ部14は、典型的には、ベース部12の表面から法線方向NDに延び出している。リブ部14の形状や数量等は、特に限定されない。リブ部14は、図示された例のようにベース部12の一つの面上のみに設けられていてもよい。他の例として、リブ部14は、ベース部12の複数の面上に設けられていてもよいし、平板状からなるベース部12の一対の主面上に設けられていてもよい。また、リブ部14は、ベース部12上に種々のパターンで設けられ得る。 The rib portion 14 extends from the surface of the base portion 12. The rib portion 14 reinforces the base portion 12. The rib portion 14 typically extends from the surface of the base portion 12 in the normal direction ND. The shape and quantity of the rib portion 14 are not particularly limited. The rib portion 14 may be provided only on one surface of the base portion 12 as in the illustrated example. As another example, the rib portion 14 may be provided on a plurality of surfaces of the base portion 12, or may be provided on a pair of main surfaces of the base portion 12 having a flat plate shape. Further, the rib portion 14 may be provided on the base portion 12 in various patterns.

リブ部14は、棒状または平板状に形成されて、ベース部12上を延びるようにしてもよい。棒状または平板状に形成されたリブ部14によれば、繊維強化樹脂複合材10の重量化を効果的に抑制しながら、繊維強化樹脂複合材10の機械的特性を効果的に改善することができる。また、長手方向LDを有する複数のリブ部14がベース部12上において交差するようにしてもよい。複数のリブ部14がベース部12上で交差することにより、種々の方向への機械的特性を効果的に改善することができる。通常、長手方向LDを有するリブ部14が設けられた繊維強化樹脂複合材10では、長手方向LDへの剛性および長手方向LDに直交する軸線まわりの曲げ剛性を大幅に改善することができる。逆に言えば、引っ張り力を受ける繊維強化樹脂複合材10では、通常、当該引っ張り力が加えられる方向に沿った長手方向LDを有するリブ部14が設けられる。また、曲げ力を受ける繊維強化樹脂複合材10では、通常、当該曲げ力の曲げ軸線に直交する方向に沿った長手方向LDを有するリブ部14が設けられる。 The rib portion 14 may be formed in a rod shape or a flat plate shape so as to extend on the base portion 12. According to the rib portion 14 formed in a rod shape or a flat plate shape, it is possible to effectively improve the mechanical properties of the fiber reinforced resin composite material 10 while effectively suppressing the weight increase of the fiber reinforced resin composite material 10. it can. Further, a plurality of rib portions 14 having the longitudinal LD may intersect on the base portion 12. By intersecting the plurality of rib portions 14 on the base portion 12, mechanical properties in various directions can be effectively improved. Usually, in the fiber reinforced resin composite material 10 provided with the rib portion 14 having the longitudinal LD, the rigidity in the longitudinal LD and the bending rigidity around the axis orthogonal to the longitudinal LD can be significantly improved. Conversely, in the fiber reinforced resin composite material 10 that receives a tensile force, a rib portion 14 having a longitudinal LD along the direction in which the tensile force is applied is usually provided. Further, in the fiber reinforced resin composite material 10 that receives a bending force, a rib portion 14 having a longitudinal LD along a direction orthogonal to the bending axis of the bending force is usually provided.

図1〜図3に示された例において、リブ部14は、ベース部12上に格子状に設けられている。この繊維強化樹脂複合材10において、リブ部14は、複数の板状の第1リブ部14A及び複数の板状の第2リブ部14Bを有している。各第1リブ部14Aは、複数の第2リブ部14Bと交差している。各第2リブ部14Bは、複数の第1リブ部14Aと交差している。複数のリブ部14は、互いに一体的に成形されている。 In the examples shown in FIGS. 1 to 3, the rib portions 14 are provided on the base portion 12 in a grid pattern. In the fiber-reinforced resin composite material 10, the rib portion 14 has a plurality of plate-shaped first rib portions 14A and a plurality of plate-shaped second rib portions 14B. Each first rib portion 14A intersects a plurality of second rib portions 14B. Each second rib portion 14B intersects a plurality of first rib portions 14A. The plurality of rib portions 14 are integrally molded with each other.

図1〜図3に示された例において、複数の第1リブ部14Aは、ベース部12に沿った第1配列方向AD1に配列されている。とりわけ図示された例において、複数の第1リブ部14Aは、第1配列方向AD1に一定の離間間隔DA1(図2参照)をあけて配列されている。各第1リブ部14Aは、ベース部12に沿った第1長手方向LD1に線状に延びている。とりわけ図示された例において、各第1リブ部14Aは、第1配列方向AD1に直交する第1長手方向LD1に沿って直線状に延びている。 In the example shown in FIGS. 1 to 3, the plurality of first rib portions 14A are arranged in the first arrangement direction AD1 along the base portion 12. In particular, in the illustrated example, the plurality of first rib portions 14A are arranged with a constant separation interval DA1 (see FIG. 2) in the first arrangement direction AD1. Each first rib portion 14A extends linearly in the first longitudinal direction LD1 along the base portion 12. In particular, in the illustrated example, each first rib portion 14A extends linearly along the first longitudinal direction LD1 orthogonal to the first arrangement direction AD1.

図1〜図3に示された例において、複数の第2リブ部14Bは、ベース部12に沿った第2配列方向AD2に配列されている。とりわけ図示された例において、複数の第2リブ部14Bは、第2配列方向AD2に一定の離間間隔DA2(図2参照)をあけて配列されている。また、第2配列方向AD2は、第1配列方向AD1に直交している。各第2リブ部14Bは、ベース部12に沿った第2長手方向LD2に線状に延びている。とりわけ図示された例において、各第2リブ部14Bは、第2配列方向AD2に直交する第2長手方向LD2に沿って直線状に延びている。また、第2長手方向LD2は、第1長手方向LD1に直交している。 In the example shown in FIGS. 1 to 3, the plurality of second rib portions 14B are arranged in the second arrangement direction AD2 along the base portion 12. In particular, in the illustrated example, the plurality of second rib portions 14B are arranged with a constant separation interval DA2 (see FIG. 2) in the second arrangement direction AD2. Further, the second arrangement direction AD2 is orthogonal to the first arrangement direction AD1. Each second rib portion 14B extends linearly in the second longitudinal direction LD2 along the base portion 12. In particular, in the illustrated example, each second rib portion 14B extends linearly along the second longitudinal direction LD2 orthogonal to the second arrangement direction AD2. Further, the second longitudinal direction LD2 is orthogonal to the first longitudinal direction LD1.

次に、図4に示された例において、リブ部14は、ベース部12上で格子状を形成する板状のリブ部と、格子によって形成された矩形形状の対角線に沿って延びる板状のリブ部と、を含んでいる。図5に示された例において、リブ部14は、ベース部12にハニカム配列にて配列されたリブ部を含んでいる。各リブ部は、板状に形成され、正六角形の一辺に沿って延びている。 Next, in the example shown in FIG. 4, the rib portion 14 has a plate-shaped rib portion forming a grid shape on the base portion 12 and a plate-shaped rib portion extending along a rectangular diagonal line formed by the grid. Includes ribs. In the example shown in FIG. 5, the rib portion 14 includes rib portions arranged in a honeycomb arrangement on the base portion 12. Each rib portion is formed in a plate shape and extends along one side of a regular hexagon.

なお、図3に示すように、リブ部14は、その長手方向LDに直交する断面において、ベース部12から法線方向NDに延び出している。リブ部14の厚さTは、法線方向NDに沿った各位置において一定であってもよい。ただし、成形による製造方法を考慮すると、離型性を考慮して、ベース部12の断面形状はベース部12から離間するにつれて先細りすることが好ましい。具体的には、法線方向NDに対して両側面が1°以上2°以下傾斜するように、ベース部12が先細りするようにしてもよい。また、リブ部14の断面形状は、図示された例のように長方形状や錐台形状に限られず、種々の形状とすることができる。 As shown in FIG. 3, the rib portion 14 extends from the base portion 12 in the normal direction ND in a cross section orthogonal to the longitudinal LD. The thickness T of the rib portion 14 may be constant at each position along the ND in the normal direction. However, considering the manufacturing method by molding, it is preferable that the cross-sectional shape of the base portion 12 is tapered as it is separated from the base portion 12 in consideration of releasability. Specifically, the base portion 12 may be tapered so that both side surfaces are inclined by 1 ° or more and 2 ° or less with respect to the normal direction ND. Further, the cross-sectional shape of the rib portion 14 is not limited to a rectangular shape or a frustum shape as in the illustrated example, and may be various shapes.

繊維強化樹脂複合材10において、リブ部14の高さHは、10mm以上100mm以下であることが好ましい。リブ部14の高さHを上記範囲にすることにより、繊維強化樹脂複合材10を高い生産性で得ることができる。リブ部14の高さHは、より好ましくは2mm以上80mm以下、更に好ましくは5mm以上50mm以下であり、特に好ましくは8mm以上30mm以下である。 In the fiber reinforced resin composite material 10, the height H of the rib portion 14 is preferably 10 mm or more and 100 mm or less. By setting the height H of the rib portion 14 in the above range, the fiber reinforced resin composite material 10 can be obtained with high productivity. The height H of the rib portion 14 is more preferably 2 mm or more and 80 mm or less, further preferably 5 mm or more and 50 mm or less, and particularly preferably 8 mm or more and 30 mm or less.

また、加熱プレス成形における成形性を確保する観点から、リブ部14のベース部12からの突出高さH〔mm〕のリブ部14の高さに直交する厚みT〔mmの〕に対する比(H/T)は、10以上500以下であることが好ましい。この比(H/T)は、11以上100以下であることがより好ましく、12以上50以下であることが更に好ましい。 Further, from the viewpoint of ensuring moldability in heat press molding, the ratio (H) of the protrusion height H [mm] of the rib portion 14 from the base portion 12 to the thickness T [mm] orthogonal to the height of the rib portion 14. / T) is preferably 10 or more and 500 or less. This ratio (H / T) is more preferably 11 or more and 100 or less, and further preferably 12 or more and 50 or less.

繊維強化樹脂複合材10において、ベース部12の厚さKは、0.01mm以上40mm以下であることが好ましい。リブ部14の高さHと同様に、ベース部12の厚さKを上記範囲にすることにより、繊維強化樹脂複合材10を高い生産性で得ることができる。ベース部12の厚さKは、より好ましくは0.1mm以上10mm以下であり、更に好ましくは0.2mm以上5mm以下であり、特に好ましくは0.3mm以上2mm以下である。 In the fiber reinforced resin composite material 10, the thickness K of the base portion 12 is preferably 0.01 mm or more and 40 mm or less. By setting the thickness K of the base portion 12 in the above range as in the height H of the rib portion 14, the fiber-reinforced resin composite material 10 can be obtained with high productivity. The thickness K of the base portion 12 is more preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less, further preferably 0.2 mm or more and 5 mm or less, and particularly preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less.

ところで、繊維強化樹脂複合材10のベース部12及びリブ部14は、母材としての熱可塑性樹脂32と、熱可塑性樹脂32に保持された炭素繊維34と、を有している。リブ部14は、ベース部12と一体的に成形されている。とりわけ本実施の形態では、熱可塑性樹脂32のみがベース部12及びリブ部14に跨がって連続的に設けられているだけでなく、炭素繊維34もベース部12及びリブ部14に跨がって設けられている。このような繊維強化樹脂複合材10によれば、ベース部12とリブ部14との接合強度を効果的に向上させることができ、繊維強化樹脂複合材10に優れた機械的特性を付与することができる。 By the way, the base portion 12 and the rib portion 14 of the fiber-reinforced resin composite material 10 have a thermoplastic resin 32 as a base material and carbon fibers 34 held by the thermoplastic resin 32. The rib portion 14 is integrally molded with the base portion 12. In particular, in the present embodiment, not only the thermoplastic resin 32 is continuously provided across the base portion 12 and the rib portion 14, but also the carbon fiber 34 is straddled over the base portion 12 and the rib portion 14. It is provided. According to such a fiber-reinforced resin composite material 10, the joint strength between the base portion 12 and the rib portion 14 can be effectively improved, and the fiber-reinforced resin composite material 10 is imparted with excellent mechanical properties. Can be done.

また、後述するように炭素繊維の平均繊維長が調整されることで、図3に示すように、少なくとも一部の炭素繊維34の一方の端部はベース部12内に位置し、当該炭素繊維34の他方の端部がリブ部14内に位置するようになる。このような繊維強化樹脂複合材10によれば、ベース部12とリブ部14との接合強度を効果的に向上させることができ、繊維強化樹脂複合材10に優れた機械的特性を付与することができる。 Further, by adjusting the average fiber length of the carbon fibers as described later, as shown in FIG. 3, at least one end of the carbon fibers 34 is located in the base portion 12, and the carbon fibers The other end of 34 will be located within the rib portion 14. According to such a fiber-reinforced resin composite material 10, the joint strength between the base portion 12 and the rib portion 14 can be effectively improved, and the fiber-reinforced resin composite material 10 is imparted with excellent mechanical properties. Can be done.

同様に、後述するように炭素繊維の平均繊維長が調整されることで、図3に示すように、少なくとも一部の炭素繊維34が、リブ部14の長手方向LDに延びるようにして、その全長に亘って当該リブ部14内に位置するようになる。上述したように、リブ部14は補強を目的として通常設けられ、その長手方向に引っ張り応力を受けるようになる。したがって、リブ部14の長手方向LDに沿って延びる炭素繊維34が存在することで、繊維強化樹脂複合材10に所望の機械的特性を効果的に付与することができる。 Similarly, by adjusting the average fiber length of the carbon fibers as described later, at least a part of the carbon fibers 34 is extended in the longitudinal direction LD of the rib portion 14, as shown in FIG. It will be located in the rib portion 14 over the entire length. As described above, the rib portion 14 is usually provided for the purpose of reinforcement, and receives tensile stress in the longitudinal direction thereof. Therefore, the presence of the carbon fibers 34 extending along the longitudinal LD of the rib portion 14 can effectively impart desired mechanical properties to the fiber reinforced resin composite material 10.

なお、図3に二点鎖線で示すように、繊維強化樹脂複合材10に、金属や樹脂からなる追加の層が積層されてもよい。図3に二点鎖線で示された例において、繊維強化樹脂複合材10のベース部12に、樹脂層16及び金属層17がこの順で積層されている。ただし、図3に示された例とは異なり、繊維強化樹脂複合材10のベース部12に金属層17及び樹脂層16がこの順番で積層されるようにしてもよいし、樹脂層16及び金属層17のいずれかのみがベース部12に積層されるようにしてもよいし、或いは、更なる樹脂層16や金属層17が二層以上積層されるようにしてもよい。 As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3, an additional layer made of metal or resin may be laminated on the fiber reinforced resin composite material 10. In the example shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3, the resin layer 16 and the metal layer 17 are laminated in this order on the base portion 12 of the fiber reinforced resin composite material 10. However, unlike the example shown in FIG. 3, the metal layer 17 and the resin layer 16 may be laminated in this order on the base portion 12 of the fiber reinforced resin composite material 10, or the resin layer 16 and the metal may be laminated in this order. Only one of the layers 17 may be laminated on the base portion 12, or two or more layers of the resin layer 16 and the metal layer 17 may be laminated.

次に、繊維強化樹脂複合材の製造方法について説明する。 Next, a method for producing the fiber-reinforced resin composite material will be described.

以下に説明する繊維強化樹脂複合材の製造方法は、炭素繊維34が一軸方向UDに配向された一軸方向性炭素繊維プリプレグ20を炭素繊維34の平均繊維長が1cm以上20cm以下となるように切断する工程(図6参照)と、複数のプリプレグ20を積層する工程(図7参照)と、複数の切断済みのプリプレグ22を含んだ積層体25を加熱プレス成形する工程(図8参照)と、を含んでいる。このような製造方法によれば、熱可塑性樹脂32及び炭素繊維34がベース部12に十分に充填された繊維強化樹脂複合材10を製造することができる。以下、各工程について説明する。 In the method for producing a fiber-reinforced resin composite material described below, the uniaxial carbon fiber prepreg 20 in which the carbon fibers 34 are oriented in the uniaxial direction UD is cut so that the average fiber length of the carbon fibers 34 is 1 cm or more and 20 cm or less. (See FIG. 6), a step of laminating a plurality of prepregs 20 (see FIG. 7), and a step of heat-press molding a laminate 25 containing a plurality of cut prepregs 22 (see FIG. 8). Includes. According to such a manufacturing method, the fiber-reinforced resin composite material 10 in which the thermoplastic resin 32 and the carbon fiber 34 are sufficiently filled in the base portion 12 can be manufactured. Hereinafter, each step will be described.

まず、プリプレグ20を切断する切断工程について説明する。 First, a cutting step for cutting the prepreg 20 will be described.

切断対象となるプリプレグ20は、熱可塑性樹脂32と炭素繊維34とを含んでいる。このプリプレグ20は一軸方向性炭素繊維プリプレグであって、このプリプレグ20において、炭素繊維34は一軸方向UDに配向されている。すなわち、炭素繊維34は概ね一軸方向UDに沿って延びている。プリプレグ20において、多数の炭素繊維34が一軸方向UDに直交する方向に並べられている。結果として、プリプレグ20に含まれる多数の炭素繊維34は、シート状に配列されている。熱可塑性樹脂32は、このように配列された炭素繊維34の束にマトリックス樹脂として含浸している。プリプレグ20は、シート状の外形状を有している。 The prepreg 20 to be cut contains the thermoplastic resin 32 and the carbon fibers 34. The prepreg 20 is a uniaxial carbon fiber prepreg, in which the carbon fibers 34 are oriented in the uniaxial UD. That is, the carbon fiber 34 extends substantially along the uniaxial UD. In the prepreg 20, a large number of carbon fibers 34 are arranged in a direction orthogonal to the uniaxial UD. As a result, a large number of carbon fibers 34 contained in the prepreg 20 are arranged in a sheet shape. The thermoplastic resin 32 impregnates the bundle of carbon fibers 34 thus arranged as a matrix resin. The prepreg 20 has a sheet-like outer shape.

一軸方向性プリプレグ20は、次のようにして作製され得る。まず、一軸方向UDに延びる複数の炭素繊維(単繊維)を含む炭素繊維束を一軸方向UDに直交する方向に配列して、炭素繊維シート状物を作製する。一つの炭素繊維束を構成している炭素繊維の本数は、1000本以上100000本以下とすることができる。炭素繊維シート状物における炭素繊維の目付は、700g/m2以上7000g/m2以下とすることができる。炭素繊維の目付が700g/m2以上であると、炭素繊維束を用いて得られたプリプレグ20の機械的強度を向上させることができる。炭素繊維の目付が7000g/m2以下であると、炭素繊維間に熱可塑性樹脂を均一に含浸させることができ、炭素繊維束を用いて得られたプリプレグの機械的強度を向上させることができる。 The uniaxial prepreg 20 can be made as follows. First, a carbon fiber sheet-like material is produced by arranging carbon fiber bundles containing a plurality of carbon fibers (single fibers) extending in the uniaxial direction UD in a direction orthogonal to the uniaxial direction UD. The number of carbon fibers constituting one carbon fiber bundle can be 1000 or more and 100,000 or less. Basis weight of the carbon fibers in the carbon fiber sheet-like material may be a 700 g / m 2 or more 7000 g / m 2 or less. When the basis weight of the carbon fibers is 700 g / m 2 or more, the mechanical strength of the prepreg 20 obtained by using the carbon fiber bundle can be improved. When the grain size of the carbon fibers is 7,000 g / m 2 or less, the thermoplastic resin can be uniformly impregnated between the carbon fibers, and the mechanical strength of the prepreg obtained by using the carbon fiber bundle can be improved. ..

次に、炭素繊維シート状物と熱可塑性樹脂フィルムとを積層する。その後、炭素繊維シート状物及び熱可塑性樹脂フィルムの積層物を加熱加圧することによって、炭素繊維シート状物中に熱可塑性樹脂を含浸させることで、プリプレグ20が得られる。 Next, the carbon fiber sheet-like material and the thermoplastic resin film are laminated. Then, the prepreg 20 is obtained by impregnating the carbon fiber sheet-like material with the thermoplastic resin by heating and pressurizing the laminate of the carbon fiber sheet-like material and the thermoplastic resin film.

プリプレグ20に含まれる炭素繊維34として、ポリプロピレン及びポリプロピレン酸変性物、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン塩ビ共重合体、酢酸ビニル塩ビ共重合体、αオレフィン塩ビ共重合体、マレイン酸塩ビ共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族又は脂肪族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリフェニレンサルファイド樹脂なる群から選択される樹脂が挙げられ、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 As the carbon fibers 34 contained in the prepreg 20, polypropylene and polypropylene acid modified products, polyvinyl chloride, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene vinyl chloride copolymer, vinyl acetate vinyl chloride copolymer, α-olefin vinyl chloride copolymer, maleate bi Copolymer, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Aromatic or aliphatic polyamide, Aromatic polyester, Aromatic polycarbonate, Polyetherimide, Polyarylene oxide, Thermoplastic polyimide, Polyamideimide, Poly Examples thereof include resins selected from the group of butylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene, acrylonitrile butadiene styrene, and polyphenylene sulfide resin, which may be used alone or in combination of two or more.

一方、プリプレグ20に含まれる炭素繊維34として、例えば、PAN系炭素繊維、PITCH系炭素繊維等を用いることができる。炭素繊維34の繊維径は、6μm以上が好ましく、7μm以上がより好ましい。炭素繊維34の繊維径は、30μm以下が好ましく、27μm以下がより好ましい。なお、本発明において、繊維径とは、繊維の長さ方向に直交する方向に沿った断面において、この断面を包囲し得る最小径の真円の直径をいう。 On the other hand, as the carbon fiber 34 contained in the prepreg 20, for example, a PAN-based carbon fiber, a PITCH-based carbon fiber, or the like can be used. The fiber diameter of the carbon fiber 34 is preferably 6 μm or more, more preferably 7 μm or more. The fiber diameter of the carbon fiber 34 is preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less. In the present invention, the fiber diameter means the diameter of a perfect circle having the smallest diameter that can surround this cross section in a cross section along a direction orthogonal to the length direction of the fiber.

プリプレグ20の炭素繊維体積含有率(Vf)が10%以上70%以下であってもよい。炭素繊維体積含有率(Vf)を10%以上70%以下にすることにより、樹脂の含浸を十分にすることができ、繊維強化樹脂複合材10を高い生産性で得ることができる。炭素繊維体積含有率(Vf)の上限値は、好ましくは60%以下であり、より好ましくは55%以下である。一方、炭素繊維体積含有率(Vf)の下限値は、好ましくは20%以上であり、より好ましくは30%以上である。 The carbon fiber volume content (Vf) of the prepreg 20 may be 10% or more and 70% or less. By setting the carbon fiber volume content (Vf) to 10% or more and 70% or less, the resin can be sufficiently impregnated, and the fiber reinforced resin composite material 10 can be obtained with high productivity. The upper limit of the carbon fiber volume content (Vf) is preferably 60% or less, more preferably 55% or less. On the other hand, the lower limit of the carbon fiber volume content (Vf) is preferably 20% or more, more preferably 30% or more.

一枚のプリプレグ20の厚みは、製造すべき繊維強化樹脂複合材10に応じて種々選択することができ、リブ部14の高さH及びベース部12の厚さKにも依存するが、0.03mm以上0.60mm以下とすることができる。プリプレグ20の厚さの上限値は、好ましくは0.50mm以下であり、より好ましくは0.40mm以下である。一方、プリプレグ20の厚さの下限値は、好ましくは0.04mm以上であり、より好ましくは0.05mm以上である。 The thickness of one prepreg 20 can be variously selected according to the fiber-reinforced resin composite material 10 to be manufactured, and depends on the height H of the rib portion 14 and the thickness K of the base portion 12, but is 0. It can be 0.03 mm or more and 0.60 mm or less. The upper limit of the thickness of the prepreg 20 is preferably 0.50 mm or less, more preferably 0.40 mm or less. On the other hand, the lower limit of the thickness of the prepreg 20 is preferably 0.04 mm or more, more preferably 0.05 mm or more.

プリプレグ20を切断する工程においては、以上に説明したプリプレグ20を切断する。この工程では、プリプレグ20内における炭素繊維34の一軸方向UDへの配向を維持しながら、炭素繊維34の長さを短くする。具体的には、炭素繊維34の平均繊維長が1cm以上20cm以下となるように、より好ましくは1.2cm以上10cm以下となるように、さらに好ましくは2cm以上5cm以下となるように、プリプレグ20を切断する。炭素繊維34を短くすることで、加熱プレス工程における炭素繊維34の流動性が向上し、これにより、リブ部14に炭素繊維34を十分に充填することが可能となる。
平均繊維長は、例えば、以下の方法で測定することができる。
(i)成形品から、幅5mm,厚さ3mm、長さ15mmの試験片を切り出す。
(ii)試験片を溶剤(例:硝酸、トリフルオロ酢酸等)に浸漬し、炭素繊維34以外の成分を溶解し、試験片から炭素繊維34のみを取り出す。
(iii)取り出した繊維状強化材を、必要に応じて水等に分散させ、光学顕微鏡(倍率50倍程度)等で観察して、視野内の繊維状強化材500本の繊維長を測定する。
In the step of cutting the prepreg 20, the prepreg 20 described above is cut. In this step, the length of the carbon fibers 34 is shortened while maintaining the orientation of the carbon fibers 34 in the prepreg 20 in the uniaxial direction UD. Specifically, the prepreg 20 has an average fiber length of 1 cm or more and 20 cm or less, more preferably 1.2 cm or more and 10 cm or less, and even more preferably 2 cm or more and 5 cm or less. To disconnect. By shortening the carbon fiber 34, the fluidity of the carbon fiber 34 in the heat pressing process is improved, which makes it possible to sufficiently fill the rib portion 14 with the carbon fiber 34.
The average fiber length can be measured, for example, by the following method.
(I) A test piece having a width of 5 mm, a thickness of 3 mm, and a length of 15 mm is cut out from the molded product.
(Ii) The test piece is immersed in a solvent (eg, nitric acid, trifluoroacetic acid, etc.) to dissolve components other than the carbon fiber 34, and only the carbon fiber 34 is taken out from the test piece.
(Iii) The taken-out fibrous reinforcing material is dispersed in water or the like as necessary, observed with an optical microscope (magnification of about 50 times) or the like, and the fiber length of 500 fibrous reinforcing materials in the field of view is measured. ..

炭素繊維34の長さを短くするため、プリプレグ20は、配向方向ODに対して非平行な切断線CTに沿って切断される。配向方向ODは、炭素繊維34が延びる方向であって、当該プリプレグ20における炭素繊維34が延びる一軸方向UDと一致する。典型的には、図6に示すように、プリプレグ20は、当該プリプレグ20における炭素繊維34の配向方向ODに直交する切断線CTに沿って切断される。ただし、切断線CTは、少なくとも一部分において配向方向ODに対して直交していればよく、さらには図9に示すように、少なくとも一部分において配向方向ODに対して傾斜していればよい。 In order to shorten the length of the carbon fiber 34, the prepreg 20 is cut along a cutting line CT that is non-parallel to the orientation direction OD. The orientation direction OD is the direction in which the carbon fibers 34 extend and coincides with the uniaxial direction UD in which the carbon fibers 34 extend in the prepreg 20. Typically, as shown in FIG. 6, the prepreg 20 is cut along a cutting line CT orthogonal to the orientation direction OD of the carbon fibers 34 in the prepreg 20. However, the cutting line CT may be orthogonal to the orientation direction OD at least in a part, and may be inclined with respect to the orientation direction OD in at least a part as shown in FIG.

図6に示された例において、プリプレグ20は、配向方向ODに直交する三つの切断線CTに沿って切断されている。プリプレグ20を切断してなる切断済みプリプレグ22は、分断された四つのプリプレグ片23を含んでいる。切断対象となる一つのプリプレグ20において、複数の切断線CTは、等間隔をあけていてもよいし、一定でない間隔を開けるようにしてもよい。すなわち、得られた複数のプリプレグ片23が、配向方向ODに沿って同一寸法を有するようにしてもよいし、配向方向ODに沿って異なる寸法を有するようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 6, the prepreg 20 is cut along three cutting lines CT orthogonal to the orientation direction OD. The cut prepreg 22 formed by cutting the prepreg 20 includes four divided prepreg pieces 23. In one prepreg 20 to be cut, the plurality of cutting lines CT may be spaced at equal intervals or may be spaced at non-constant intervals. That is, the obtained plurality of prepreg pieces 23 may have the same dimensions along the orientation direction OD, or may have different dimensions along the orientation direction OD.

図9に示された例において、プリプレグ20は、配向方向ODに対して傾斜する三つの切断線CTに沿って切断されている。プリプレグ20を切断してなる切断済みプリプレグ22は、分断された四つのプリプレグ片23を含んでいる。切断対象となる一つのプリプレグ20において、複数の切断線CTが配向方向ODに対してなす角度は、同一であってもよいし、互いに異なるようにしてもよい。得られた複数のプリプレグ片23が配向方向ODに沿って同一寸法を有するようにしてもよいし、配向方向ODに沿って異なる寸法を有するようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 9, the prepreg 20 is cut along three cutting lines CT that are inclined with respect to the orientation direction OD. The cut prepreg 22 formed by cutting the prepreg 20 includes four divided prepreg pieces 23. In one prepreg 20 to be cut, the angles formed by the plurality of cutting lines CT with respect to the orientation direction OD may be the same or different from each other. The obtained plurality of prepreg pieces 23 may have the same dimensions along the orientation direction OD, or may have different dimensions along the orientation direction OD.

ただし、全ての切断線CTが、プリプレグ20における炭素繊維34の配向方向ODと非平行である必要はない。少なくとも一部の切断線CTが、プリプレグ20における炭素繊維34の配向方向ODと非平行になっていればよい。このような場合にも、炭素繊維34の平均繊維長を調整することができる。例えば、図10に示すように、一部の切断線CTが、切断対象となるプリプレグ20における炭素繊維34の配向方向ODと平行になっていてもよい。プリプレグ20をより小片に切断すること自体によっても、加熱プレス成形工程における炭素繊維34の流動を促進することができる。図10に示された例において、プリプレグ20は、配向方向ODと平行な切断線CTに沿って切断され、且つ、配向方向ODと直交する切断線CTに沿っても切断されている。結果として、図10に示されたプリプレグ20を切断してなる切断済みプリプレグ22は、四つのプリプレグ片23を含んでいる。 However, not all cutting lines CT need to be non-parallel to the orientation direction OD of the carbon fibers 34 in the prepreg 20. It is sufficient that at least a part of the cutting line CT is non-parallel to the orientation direction OD of the carbon fiber 34 in the prepreg 20. Even in such a case, the average fiber length of the carbon fibers 34 can be adjusted. For example, as shown in FIG. 10, a part of the cutting line CT may be parallel to the orientation direction OD of the carbon fibers 34 in the prepreg 20 to be cut. The flow of the carbon fibers 34 in the heat press molding step can also be promoted by cutting the prepreg 20 into smaller pieces. In the example shown in FIG. 10, the prepreg 20 is cut along the cutting line CT parallel to the orientation direction OD, and is also cut along the cutting line CT orthogonal to the orientation direction OD. As a result, the cut prepreg 22 formed by cutting the prepreg 20 shown in FIG. 10 contains four prepreg pieces 23.

また、図6、図9及び図10に示された例において、切断線CTはプリプレグ20の全幅に亘っており、切断済みプリプレグ22が複数のプリプレグ片23を含んでいる。分断された切断済みプリプレグ22は、後述の積層工程や加熱プレス工程において、炭素繊維34の配向方向ODを維持しながら、すなわち、各プリプレグ片23の炭素繊維34が共通する一軸方向UDに延びるようして、取り扱われる。さらに言い換えると、複数のプリプレグ片23を含む切断済みプリプレグ22は、複数のプリプレグ片23の向きを一定の関係に保ちながら、つまり複数のプリプレグ片23の配向方向ODを互いに平行としながら、取り扱われる。 Further, in the examples shown in FIGS. 6, 9 and 10, the cutting line CT extends over the entire width of the prepreg 20, and the cut prepreg 22 includes a plurality of prepreg pieces 23. The divided cut prepreg 22 maintains the orientation direction OD of the carbon fibers 34 in the laminating step and the heat pressing step described later, that is, the carbon fibers 34 of each prepreg piece 23 extend in a common uniaxial direction UD. And be treated. In other words, the cut prepreg 22 including the plurality of prepreg pieces 23 is handled while keeping the orientations of the plurality of prepreg pieces 23 in a constant relationship, that is, keeping the orientation directions OD of the plurality of prepreg pieces 23 parallel to each other. ..

その一方で、図11及び図12に示す例のように、切断線CTがプリプレグ20の全幅に亘らないようにしてもよい。例えば、切断線CTの少なくとも一方の端部はプリプレグ20の周縁部の内側に位置していてもよい。図11及び図12に示された例において、切断済みプリプレグ22は、複数のプリプレグ片23に分断されておらず、取り扱い性に優れる。図11に示された例において、切断線CTは、対向する一対の縁部の一方から延び出しており、他方の縁部まで到達していない。図12に示された例において、切断線CTは、対向する一対の縁部の一方および他方から交互に延び出している。 On the other hand, as in the examples shown in FIGS. 11 and 12, the cutting line CT may not extend over the entire width of the prepreg 20. For example, at least one end of the cutting line CT may be located inside the peripheral edge of the prepreg 20. In the examples shown in FIGS. 11 and 12, the cut prepreg 22 is not divided into a plurality of prepreg pieces 23, and is excellent in handleability. In the example shown in FIG. 11, the cutting line CT extends from one of the pair of opposing edges and does not reach the other edge. In the example shown in FIG. 12, the cutting line CT extends alternately from one and the other of the pair of opposing edges.

また、炭素繊維34の長さを調節することができれば、プリプレグ20の切断は、プリプレグ20の全厚み分を切り込む必要はない。例えば、プリプレグ20の切断は、厚み方向において、炭素繊維34を分断する深さまで切り込むが、熱可塑性樹脂32の部分を分断しないようにしてもよい。 Further, if the length of the carbon fiber 34 can be adjusted, it is not necessary to cut the prepreg 20 by the total thickness of the prepreg 20. For example, the prepreg 20 may be cut to a depth that divides the carbon fiber 34 in the thickness direction, but the portion of the thermoplastic resin 32 may not be divided.

以上に説明した、プリプレグ20の切断は、特に限定されず、はさみ、カッター、打ち抜き機等の種々の切断装置を用いて実施される。 The cutting of the prepreg 20 described above is not particularly limited, and is carried out using various cutting devices such as scissors, a cutter, and a punching machine.

次に、積層する工程について説明する。加熱プレス加工の原材料となる積層体25は、複数のプリプレグ20を積層することで作製される。積層体25に含まれるプリプレグ20の枚数は、作製されるべき繊維強化樹脂複合材10に応じて種々選択される。積層体25に含まれるプリプレグ20の枚数は、例えば、2枚以上48枚以下の積層されたプリプレグ20を含むようにしてもよいし、さらには6枚以上20枚以下の積層されたプリプレグ20を含むようにしてもよい Next, the step of laminating will be described. The laminate 25, which is a raw material for heat press processing, is produced by laminating a plurality of prepregs 20. The number of prepregs 20 contained in the laminate 25 is variously selected according to the fiber reinforced resin composite material 10 to be produced. The number of prepregs 20 included in the laminated body 25 may include, for example, 2 or more and 48 or less laminated prepregs 20, and further, 6 or more and 20 or less laminated prepregs 20. May be good

図7に示された例において、積層工程は、切断工程の後に実施されている。図7に示すように、複数の切断済みプリプレグ22を積層することで、積層体25を作製している。この積層工程において取り扱う各プリプレグ20は、切断済みプリプレグ22であって、切断線CTにより複数のプリプレグ片23に分断されている。各切断済みプリプレグ22は、当該切断済みプリプレグ22に含まれる複数のプリプレグ片23内の炭素繊維34が一定の配列方向ADに配向されるようにして、他のプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)と積層される。 In the example shown in FIG. 7, the laminating step is performed after the cutting step. As shown in FIG. 7, the laminated body 25 is manufactured by laminating a plurality of cut prepregs 22. Each prepreg 20 handled in this laminating step is a cut prepreg 22, and is divided into a plurality of prepreg pieces 23 by a cutting line CT. Each of the cut prepregs 22 has a carbon fiber 34 in a plurality of prepreg pieces 23 included in the cut prepreg 22 oriented in a certain arrangement direction AD so as to be aligned with another prepreg 20 (cut prepreg 22). Stacked.

図7に示すように、積層体25内に含まれる複数の切断済みプリプレグ22の間で、切積層方向DDへの投影における断線CTが互い一致していなくてもよい。積層体25内に含まれる切断済みプリプレグ22の間で切断線CTの位置をずらすことにより、最終的に得られる繊維強化樹脂複合材10において、炭素繊維34の分布バラツキを抑制することができる。 As shown in FIG. 7, the disconnection CTs in the projection in the cutting / stacking direction DD may not coincide with each other among the plurality of cut prepregs 22 included in the laminated body 25. By shifting the position of the cutting line CT between the cut prepregs 22 contained in the laminate 25, it is possible to suppress the distribution variation of the carbon fibers 34 in the finally obtained fiber reinforced resin composite material 10.

なお、図7に示された例において、積層体25は、図示された第1〜第4のプリプレグを含む四以上のプリプレグ20を有している。図7においては、順に積層される第1〜第4のプリプレグ20に設けられた切断線CTを、それぞれ、第1切断線CT1〜第4切断線CT4として示している。同様に後に参照する図13〜図15においては、順に積層されて一つの積層体25を形成するようになる第1〜第4のプリプレグ20を示している。図13〜図15において、第1〜第4のプリプレグ20に設けられた切断線CTを、それぞれ、第1切断線CT1〜第4切断線CT4として示している。また、図13〜図15において、第1〜第4のプリプレグ20での炭素繊維34の配列方向ADを、それぞれ、第1配列方向AD1〜第4配列方向AD4として示している。 In the example shown in FIG. 7, the laminated body 25 has four or more prepregs 20 including the illustrated first to fourth prepregs. In FIG. 7, the cutting lines CT provided on the first to fourth prepregs 20 stacked in this order are shown as the first cutting line CT1 to the fourth cutting line CT4, respectively. Similarly, in FIGS. 13 to 15 which will be referred to later, the first to fourth prepregs 20 which are laminated in order to form one laminated body 25 are shown. In FIGS. 13 to 15, the cutting lines CT provided on the first to fourth prepregs 20 are shown as the first cutting line CT1 to the fourth cutting line CT4, respectively. Further, in FIGS. 13 to 15, the arrangement direction ADs of the carbon fibers 34 in the first to fourth prepregs 20 are shown as the first arrangement direction AD1 to the fourth arrangement direction AD4, respectively.

図7及び図13に示す例において、積層体25の積層方向DDに隣接する二つのプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)の間で、積層方向DDへの投影における断線CTが重ならないようになっている。とりわけ、積層体25の積層方向DDに隣接する二つのプリプレグ20の一方に含まれる任意の切断線CTが、前記二つのプリプレグ20の他方に含まれる任意の切断線CTと全長に亘って積層方向DDに重なっていない。言い換えると、積層体25の積層方向DDに隣接する二つのプリプレグ20の一方に含まれる任意の切断線CTが、積層方向DDへの投影において、前記二つのプリプレグ20の他方に含まれるすべての切断線CTから少なくとも部分的にずれている。このような例によれば、最終的に得られる繊維強化樹脂複合材10において、炭素繊維34の分布バラツキをより効果的に抑制することができる。とりわけ、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34が充填されていない領域の発生や、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34の密度が低くなる領域の発生を効果的に抑制することができる。 In the examples shown in FIGS. 7 and 13, the disconnection CT in the projection in the stacking direction DD does not overlap between the two prepregs 20 (cut prepregs 22) adjacent to the stacking direction DD of the laminated body 25. There is. In particular, any cutting line CT included in one of the two prepregs 20 adjacent to the stacking direction DD of the laminated body 25 is laminated with any cutting line CT included in the other of the two prepregs 20 over the entire length. It does not overlap with DD. In other words, any cut line CT contained in one of the two prepregs 20 adjacent to the stacking direction DD of the laminate 25 is all cuts contained in the other of the two prepregs 20 in projection into the stacking direction DD. It is at least partially deviated from the line CT. According to such an example, in the finally obtained fiber-reinforced resin composite material 10, the distribution variation of the carbon fibers 34 can be suppressed more effectively. In particular, it is possible to effectively suppress the generation of regions in the fiber-reinforced resin composite material 10 in which the carbon fibers 34 are not filled and the generation of regions in the fiber-reinforced resin composite material 10 in which the density of the carbon fibers 34 is low. it can.

さらに図13に示された例では、積層体25に含まれる一つのプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)及び他の一つのプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)が、配向方向ODに沿って一定ピッチで切断されている。より具体的には、プリプレグ20が切断されている複数の切断線CTは、配向方向ODに一定のピッチPPで配置されている。そして、一つのプリプレグ20及び他の一つのプリプレグ20は、それぞれの炭素繊維34の配向方向ODを揃え且つ切断線CTが配向方向ODにずれるようにして、積層されている。とりわけ、一つのプリプレグ20及び他の一つのプリプレグ20は、積層方向DDに隣接して配置されている。このような例によれば、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34が充填されていない領域の発生や、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34の密度が低くなる領域の発生を効果的に抑制することができる。同時に、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34の分布を効果的に均一化することができる。 Further, in the example shown in FIG. 13, one prepreg 20 (cut prepreg 22) and another prepreg 20 (cut prepreg 22) contained in the laminated body 25 are arranged at a constant pitch along the orientation direction OD. It has been disconnected. More specifically, the plurality of cutting lines CT in which the prepreg 20 is cut are arranged at a constant pitch PP in the orientation direction OD. Then, one prepreg 20 and the other prepreg 20 are laminated so that the orientation directions OD of the respective carbon fibers 34 are aligned and the cutting line CT is deviated from the orientation direction OD. In particular, one prepreg 20 and another prepreg 20 are arranged adjacent to the stacking direction DD. According to such an example, it is effective to generate a region in the fiber reinforced resin composite material 10 in which the carbon fiber 34 is not filled and a region in the fiber reinforced resin composite material 10 in which the density of the carbon fiber 34 is low. Can be suppressed. At the same time, the distribution of the carbon fibers 34 in the fiber reinforced resin composite material 10 can be effectively made uniform.

とりわけ図13に示された例において、一つのプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)及び他の一つのプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)が、配向方向ODに沿って同一の一定ピッチで切断されている。一つのプリプレグ20及び他の一つのプリプレグ20は、それぞれの炭素繊維34の配向方向ODを揃え且つ切断線CTが前記一定ピッチの半分の長さだけ配向方向ODにずれるようにして、積層されている。このような例によれば、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34の分布をより効果的に均一化することができる。 In particular, in the example shown in FIG. 13, one prepreg 20 (cut prepreg 22) and another prepreg 20 (cut prepreg 22) are cut at the same constant pitch along the orientation direction OD. .. One prepreg 20 and the other prepreg 20 are laminated so that the orientation directions OD of the respective carbon fibers 34 are aligned and the cutting line CT is deviated to the orientation direction OD by half the length of the constant pitch. There is. According to such an example, the distribution of the carbon fibers 34 in the fiber reinforced resin composite material 10 can be more effectively made uniform.

さらに、図14に示された例においては、積層体25に含まれる任意のプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)の間で、積層方向DDへの投影における断線CTが重ならないようになっている。とりわけ、積層体25に含まれる任意のプリプレグ20に含まれる任意の切断線CTが、他のプリプレグ20に含まれる任意の切断線CTと全長に亘って積層方向DDに重なっていない。言い換えると、積層体25に含まれる任意のプリプレグ20に含まれる任意の切断線CTが、積層方向DDへの投影において、他のプリプレグ20に含まれる任意の切断線CTから少なくとも部分的にずれている。このような例によれば、最終的に得られる繊維強化樹脂複合材10において、炭素繊維34の分布バラツキをより効果的に抑制することができる。とりわけ、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34が充填されていない領域の発生や、繊維強化樹脂複合材10内における炭素繊維34の密度が低くなる領域の発生を効果的に抑制することができる。 Further, in the example shown in FIG. 14, the disconnection CT in the projection in the stacking direction DD does not overlap between the arbitrary prepregs 20 (cut prepregs 22) included in the laminated body 25. In particular, any cutting line CT included in any prepreg 20 included in the laminated body 25 does not overlap with any cutting line CT included in the other prepreg 20 in the stacking direction DD over the entire length. In other words, any cut line CT contained in any prepreg 20 included in the laminate 25 is at least partially deviated from any cut line CT contained in the other prepreg 20 in projection to the stacking direction DD. There is. According to such an example, in the finally obtained fiber-reinforced resin composite material 10, the distribution variation of the carbon fibers 34 can be suppressed more effectively. In particular, it is possible to effectively suppress the generation of regions in the fiber-reinforced resin composite material 10 in which the carbon fibers 34 are not filled and the generation of regions in the fiber-reinforced resin composite material 10 in which the density of the carbon fibers 34 is low. it can.

図13や図14に示された例とは異なり、積層体25に含まれる複数のプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)の間で、配向方向ODが異なるようにしてもよい。例えば、積層体25に含まれる複数のプリプレグの炭素繊維34の配向方向ODは、1以上4以下の方向を向いているようにしてもよい。一例として、図15に示された例では、第1〜第4のプリプレグ20の配向方向ODは、互いに異なる四つの第1配向方向OD1〜第4配向方向OD4を向いている。積層体25に含まれる複数のプリプレグ20(切断済みプリプレグ22)の間で炭素繊維34の配向方向ODをずらすことにより、最終的に作製される繊維強化樹脂複合材10の複数の方向における機械的特性を向上させることができる。 Unlike the examples shown in FIGS. 13 and 14, the orientation direction OD may be different among the plurality of prepregs 20 (cut prepregs 22) included in the laminated body 25. For example, the orientation direction OD of the carbon fibers 34 of the plurality of prepregs contained in the laminate 25 may be oriented in a direction of 1 or more and 4 or less. As an example, in the example shown in FIG. 15, the orientation directions OD of the first to fourth prepregs 20 face four different first orientation directions OD1 to fourth orientation directions OD4. By shifting the orientation direction OD of the carbon fibers 34 among the plurality of prepregs 20 (cut prepregs 22) contained in the laminate 25, the fiber-reinforced resin composite 10 finally produced is mechanically produced in the plurality of directions. The characteristics can be improved.

ところで、積層工程は、図7に示すように切断工程の後に実施されてもよいし、図16に示すように切断工程の前に実施されてもよい。切断工程の後に積層工程を実施する場合、積層される複数のプリプレグ20の間で、切断線CTの配置を調整することができる。 By the way, the laminating step may be carried out after the cutting step as shown in FIG. 7, or may be carried out before the cutting step as shown in FIG. When the laminating step is carried out after the cutting step, the arrangement of the cutting line CT can be adjusted among the plurality of prepregs 20 to be laminated.

また、積層体25の取り扱い性を向上させるため、積層体25を予備加熱することで、積層体25に含まれる複数のプリプレグ20や複数のプリプレグ片23を互いに固定するようにしてもよい。予備加熱温度は、積層体25に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する温度であれば特に限定はされないが、180℃以上400℃以下であることが好ましく、より好ましくは185℃以上315℃以下であり、更に好ましくは190℃以上300℃以下であり、下記で説明する加熱プレス成形における加熱温度と同じ温度であることが特に好ましい。また、予備加熱の際に、積層物を加圧してもよい。加圧することにより、効率的に積層物を加熱することができる。加圧する場合、圧力は0.1MPa以上20MPa以下であることが好ましく、より好ましくは0.5MPa以上10MPa以下であり、更に好ましくは1MPa以上5MPa以下である。予備加熱の時間は、積層体25を一体化させることができる時間であれば特に限定されないが、1分以上であることが好ましく、より好ましくは3分以上であり、更に好ましくは5分以上である。 Further, in order to improve the handleability of the laminated body 25, the plurality of prepregs 20 and the plurality of prepreg pieces 23 contained in the laminated body 25 may be fixed to each other by preheating the laminated body 25. The preheating temperature is not particularly limited as long as it is the temperature at which the thermoplastic resin contained in the laminate 25 melts, but is preferably 180 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and more preferably 185 ° C. or higher and 315 ° C. or lower. More preferably, it is 190 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and it is particularly preferable that the temperature is the same as the heating temperature in the heat press molding described below. Further, the laminate may be pressurized at the time of preheating. By pressurizing, the laminate can be heated efficiently. When pressurizing, the pressure is preferably 0.1 MPa or more and 20 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or more and 10 MPa or less, and further preferably 1 MPa or more and 5 MPa or less. The preheating time is not particularly limited as long as the laminated body 25 can be integrated, but is preferably 1 minute or more, more preferably 3 minutes or more, and further preferably 5 minutes or more. is there.

次に、加熱プレス成形工程について説明する。加熱プレス成形は、積層体25を加熱し且つプレスすることによって賦型し、繊維強化樹脂複合材10を作製する工程である。 Next, the heat press molding process will be described. The heat press molding is a step of forming a fiber-reinforced resin composite material 10 by heating and pressing the laminate 25 to form a shape.

図示された例のように、作製対象となる繊維強化樹脂複合材10がベース部12を基部とする偏平形状である場合、図8に示すように、作製されるべき繊維強化樹脂複合材10の全体形状に沿うようにして、積層体25を金型40のキャビティ41内に配置する。図8に示された例では、ベース部12を賦型する金型40の第1金型片40A上に積層体25を配置する。そして、第1金型片40A及び第2金型片40Bを互いに向けて接近および押圧することで、金型40のキャビティ41内で積層体25をプレスする。このとき、積層体25は、加熱源を内蔵した金型40によって加熱される。これにより、積層体25を圧縮してベース部12を形成することができる。また、ベース部12から突出するように積層体25を塑性変形させることで、リブ部14を形成することができる。図8に示された例では、積層体25の一部を第2金型片40Bの凹部41A内に流動させることで、リブ部14を形成することができる。このとき、第2金型片40Bの凹部41A内に熱可塑性樹脂32及び炭素繊維34が流動することで、リブ部14が熱可塑性樹脂32及び炭素繊維34を含むようになる。このようにして、ベース部12及びリブ部14を有した繊維強化樹脂複合材10が得られる。 When the fiber-reinforced resin composite material 10 to be manufactured has a flat shape with the base portion 12 as the base as in the illustrated example, as shown in FIG. 8, the fiber-reinforced resin composite material 10 to be manufactured The laminated body 25 is arranged in the cavity 41 of the mold 40 so as to follow the overall shape. In the example shown in FIG. 8, the laminated body 25 is arranged on the first mold piece 40A of the mold 40 that molds the base portion 12. Then, the laminated body 25 is pressed in the cavity 41 of the mold 40 by approaching and pressing the first mold piece 40A and the second mold piece 40B toward each other. At this time, the laminated body 25 is heated by the mold 40 having a built-in heating source. As a result, the laminated body 25 can be compressed to form the base portion 12. Further, the rib portion 14 can be formed by plastically deforming the laminated body 25 so as to protrude from the base portion 12. In the example shown in FIG. 8, the rib portion 14 can be formed by flowing a part of the laminated body 25 into the recess 41A of the second mold piece 40B. At this time, the thermoplastic resin 32 and the carbon fiber 34 flow in the recess 41A of the second mold piece 40B, so that the rib portion 14 includes the thermoplastic resin 32 and the carbon fiber 34. In this way, the fiber reinforced resin composite material 10 having the base portion 12 and the rib portion 14 is obtained.

以上のような加熱プレス成形によれば、積層体25内に含まれるプリプレグ20が事前に切断されることで、プリプレグ20内の炭素繊維34の長さが短くなっている。したがって、加熱プレス成形時における炭素繊維34の流動性を確保することができる。これにより、炭素繊維34によって熱可塑性樹脂32の流動が阻害されることもなく、熱可塑性樹脂32の流動性も確保される。これにより、ベース部12及びベース部12から突出したリブ部14を含む繊維強化樹脂複合材10を、高精度に加熱プレス成形することができる。また、加熱プレス成形によって得られた繊維強化樹脂複合材10は、積層体25に含まれる各プリプレグ20の配向方向ODに起因した方向に炭素繊維34の配向を有するようになる。したがって、繊維強化樹脂複合材10は、積層体25内における炭素繊維34の配向に対応する方向に優れた機械的特性を有するようになる。 According to the heat press molding as described above, the length of the carbon fibers 34 in the prepreg 20 is shortened by cutting the prepreg 20 contained in the laminate 25 in advance. Therefore, the fluidity of the carbon fibers 34 at the time of heat press molding can be ensured. As a result, the flowability of the thermoplastic resin 32 is not hindered by the carbon fibers 34, and the fluidity of the thermoplastic resin 32 is also ensured. As a result, the fiber-reinforced resin composite material 10 including the base portion 12 and the rib portion 14 protruding from the base portion 12 can be heat-press molded with high accuracy. Further, the fiber-reinforced resin composite material 10 obtained by heat press molding has the orientation of the carbon fibers 34 in the direction caused by the orientation direction OD of each prepreg 20 contained in the laminate 25. Therefore, the fiber-reinforced resin composite material 10 has excellent mechanical properties in the direction corresponding to the orientation of the carbon fibers 34 in the laminate 25.

加熱プレス成形における加熱温度は、積層体25に含まれる熱可塑性樹脂32が溶融する温度であれば特に限定はされないが、180℃以上400℃以下であることが好ましく、より好ましくは185℃以上350℃以下であり、更に好ましくは190℃以上300℃以下である。ここで「加熱温度」とは、金型の温度を意味する。 The heating temperature in the heat press molding is not particularly limited as long as it is the temperature at which the thermoplastic resin 32 contained in the laminate 25 melts, but is preferably 180 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and more preferably 185 ° C. or higher and 350 ° C. or higher. It is ℃ or less, more preferably 190 ℃ or more and 300 ℃ or less. Here, the "heating temperature" means the temperature of the mold.

加熱プレス成形の圧力は、0.5MPa以上20MPa以下であることが好ましく、より好ましくは1MPa以上15MPa以下であり、更に好ましくは2MPa以上10Ma以下である。また、加熱プレス成形時の圧力は、上記圧力範囲内で段階的に変えてもよい。更に、加熱プレス成形は、予備加熱よりも高い圧力で行われることが好ましい。 The pressure of heat press molding is preferably 0.5 MPa or more and 20 MPa or less, more preferably 1 MPa or more and 15 MPa or less, and further preferably 2 MPa or more and 10 Ma or less. Further, the pressure at the time of heat press molding may be changed stepwise within the above pressure range. Further, the heat press molding is preferably performed at a pressure higher than that of preheating.

加熱プレス成形の保持時間は、積層体25に含まれる熱可塑性樹脂32が溶融し、リブ部を形成することができる時間であれば特に限定はされないが、好ましい保持時間は、1分以上であり、より好ましくは3分以上であり、更に好ましくは5分以上である。 The holding time of the heat press molding is not particularly limited as long as the thermoplastic resin 32 contained in the laminated body 25 can be melted and the rib portion can be formed, but the holding time is preferably 1 minute or more. , More preferably 3 minutes or more, still more preferably 5 minutes or more.

加熱プレス成形においては、金型40のキャビティ41内に、事前に成形した金属層17を配置し、ベース部12及びリブ部14の成形と同時に、リブ部14と金属層17との接合を行う、所謂、インサート成形より、金属層17を備える繊維強化樹脂複合材10を得ることができる。 In the heat press molding, the preformed metal layer 17 is arranged in the cavity 41 of the mold 40, and the rib portion 14 and the metal layer 17 are joined at the same time as the base portion 12 and the rib portion 14 are molded. The fiber-reinforced resin composite material 10 provided with the metal layer 17 can be obtained by so-called insert molding.

ところで、加熱プレス成形の対象となる積層体25は複数のプリプレグ20を含んでおり、各プリプレグ20は炭素繊維34が配向された配向方向ODを有している。一方、繊維強化樹脂複合材10は、その使用状況等に鑑みて機械的特性を向上させたい方向を有しており、通常、リブ部14は当該方向に沿った長手方向LDを有するようになる。そこで、加熱プレス成形工程では、形成されるべきリブ部14の長手方向LDに対して、積層体25に含まれるプリプレグ20の配列方向ADを位置決めすることが有効である。実際の加熱プレス成形では、リブ部14に対応する凹部41A有した金型40に対して、積層体25に含まれるプリプレグ20の配列方向ADを位置決めすることになる。より具体的には、対象となるリブ部14を形成するための金型40(第2金型片40B)の凹部41Aの長手方向に対して、積層体25に含まれるプリプレグ20の配列方向ADを位置決めすることになる。 By the way, the laminate 25 to be heat-press molded includes a plurality of prepregs 20, and each prepreg 20 has an orientation direction OD in which the carbon fibers 34 are oriented. On the other hand, the fiber-reinforced resin composite material 10 has a direction in which it is desired to improve mechanical properties in view of its usage situation and the like, and the rib portion 14 usually has a longitudinal LD along the direction. .. Therefore, in the heat press molding step, it is effective to position the arrangement direction AD of the prepreg 20 included in the laminated body 25 with respect to the longitudinal direction LD of the rib portion 14 to be formed. In the actual heat press molding, the arrangement direction AD of the prepreg 20 included in the laminated body 25 is positioned with respect to the mold 40 having the recess 41A corresponding to the rib portion 14. More specifically, the arrangement direction AD of the prepreg 20 included in the laminated body 25 is relative to the longitudinal direction of the recess 41A of the mold 40 (second mold piece 40B) for forming the target rib portion 14. Will be positioned.

まず、積層体25に含まれる少なくとも一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向ODがリブ部14の長手方向LDと平行になるようにしてもよい。つまり加熱プレス成形時において、積層体25に含まれる少なくとも一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向ODが金型40の凹部41Aの長手方向と平行になるようにしてもよい。このような例によれば、金型40の凹部41A内に流動した炭素繊維34が、繊維強化樹脂複合材10のリブ部14の配向方向ODに沿って延びるようにすることができる。配向方向ODに沿って延びる炭素繊維34は、リブ部14の配向方向ODに沿った機械的特性を効果的に強化することができる。 First, the orientation direction OD of the carbon fibers 34 of at least one prepreg 20 contained in the laminate 25 may be parallel to the longitudinal direction LD of the rib portion 14. That is, at the time of heat press molding, the orientation direction OD of the carbon fibers 34 of at least one prepreg 20 contained in the laminate 25 may be parallel to the longitudinal direction of the recess 41A of the mold 40. According to such an example, the carbon fiber 34 flowing in the recess 41A of the mold 40 can be extended along the orientation direction OD of the rib portion 14 of the fiber reinforced resin composite material 10. The carbon fiber 34 extending along the orientation direction OD can effectively enhance the mechanical properties of the rib portion 14 along the orientation direction OD.

また、積層体25に含まれる少なくとも一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向ODがリブ部14の長手方向LDと直交するようにしてもよい。つまり加熱プレス成形時において、積層体25に含まれる少なくとも一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向ODが金型40の凹部41Aの長手方向と直交するようにしてもよい。このような例によれば、金型40の凹部41A内に流動する炭素繊維34が、繊維強化樹脂複合材10のベース部12及びリブ部14に跨がるようにすることができる。ベース部12及びリブ部14に跨がる炭素繊維34によれば、リブ部14のベース部12への接合強度を効果的に強化することができる。これにより、繊維強化樹脂複合材10の使用中に外力等に起因してリブ部14がベース部12から脱落等することを効果的に防止することができる。 Further, the orientation direction OD of the carbon fibers 34 of at least one prepreg 20 contained in the laminate 25 may be orthogonal to the longitudinal direction LD of the rib portion 14. That is, at the time of heat press molding, the orientation direction OD of the carbon fibers 34 of at least one prepreg 20 contained in the laminate 25 may be orthogonal to the longitudinal direction of the recess 41A of the mold 40. According to such an example, the carbon fiber 34 flowing in the recess 41A of the mold 40 can be made to straddle the base portion 12 and the rib portion 14 of the fiber reinforced resin composite material 10. According to the carbon fiber 34 straddling the base portion 12 and the rib portion 14, the bonding strength of the rib portion 14 to the base portion 12 can be effectively strengthened. As a result, it is possible to effectively prevent the rib portion 14 from falling off from the base portion 12 due to an external force or the like during the use of the fiber reinforced resin composite material 10.

とりわけ、図3に示すように、一方の端部がベース部12内に位置し他方の端部がリブ部14内に位置する炭素繊維34は、リブ部14の先端近傍まで流入し易くなる傾向がある。したがって、このような炭素繊維34を有する繊維強化樹脂複合材10によれば、ベース部12に対するリブ部14の接合強度をより効果的に強化することができる。 In particular, as shown in FIG. 3, the carbon fiber 34 having one end located in the base portion 12 and the other end located in the rib portion 14 tends to easily flow into the vicinity of the tip of the rib portion 14. There is. Therefore, according to the fiber-reinforced resin composite material 10 having such carbon fibers 34, the bonding strength of the rib portion 14 with respect to the base portion 12 can be strengthened more effectively.

なお、プリプレグ20の切断線CTは、リブ部14の長手方向LDに対して直交ではなく、傾斜していることが好ましい。特に、積層体25に含まれる少なくとも一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向ODをリブ部14の長手方向LDと直交させる場合、図9に示すように、プリプレグ20の切断線CTは、リブ部14の長手方向LDに対して傾斜していることが好ましい。つまり、加熱プレス成形時において、プリプレグ20の切断線CTが、金型40の凹部41Aの長手方向に対して直交ではなく、傾斜していることが好ましい。この場合、切断線CTがリブ部14(厳密には、リブ部14を形成するための金型40の凹部41A)に沿って延びることを抑制することができる。切断線CTがリブ部14に沿って延びていると、炭素繊維34が当該リブ部14の全長に亘って当該リブ部14内に流入しにくくなる可能性がある。リブ部14に対して切断線CTを傾斜させることで、このような不具合を解消することができる。 It is preferable that the cutting line CT of the prepreg 20 is not orthogonal to the longitudinal LD of the rib portion 14 but is inclined. In particular, when the orientation direction OD of the carbon fibers 34 of at least one prepreg 20 contained in the laminate 25 is orthogonal to the longitudinal direction LD of the rib portion 14, as shown in FIG. 9, the cutting line CT of the prepreg 20 is a rib. It is preferable that the portion 14 is inclined with respect to the longitudinal LD. That is, it is preferable that the cutting line CT of the prepreg 20 is not orthogonal to the longitudinal direction of the recess 41A of the mold 40 but is inclined at the time of heat press molding. In this case, it is possible to prevent the cutting line CT from extending along the rib portion 14 (strictly speaking, the recess 41A of the mold 40 for forming the rib portion 14). If the cutting line CT extends along the rib portion 14, the carbon fiber 34 may be difficult to flow into the rib portion 14 over the entire length of the rib portion 14. By inclining the cutting line CT with respect to the rib portion 14, such a problem can be solved.

ここで、図17は、図15に示された複数のプリプレグ20を含む積層体25を用いて図1〜図3に示された繊維強化樹脂複合材10を作製する場合における、第1のプリプレグ20の作製されるべき繊維強化樹脂複合材10に対する向きを示す平面図である。同様に、図18は、図15に示された複数のプリプレグ20を含む積層体25を用いて図1〜図3に示された繊維強化樹脂複合材10を作製する場合における、第2のプリプレグ20の作製されるべき繊維強化樹脂複合材10に対する向きを示す平面図である。 Here, FIG. 17 shows the first prepreg in the case where the fiber-reinforced resin composite material 10 shown in FIGS. 1 to 3 is produced by using the laminate 25 including the plurality of prepregs 20 shown in FIG. It is a top view which shows the direction with respect to the fiber reinforced resin composite material 10 to be produced of 20. Similarly, FIG. 18 shows a second prepreg in the case of producing the fiber reinforced resin composite material 10 shown in FIGS. 1 to 3 using the laminate 25 including the plurality of prepregs 20 shown in FIG. It is a top view which shows the direction with respect to the fiber reinforced resin composite material 10 to be produced of 20.

図1〜図3に示された繊維強化樹脂複合材10のリブ部14は、第1長手方向LD1に直線状に延びる第1リブ部14Aと、第2長手方向LD2に直線状に延びる第2リブ部14Bと、を含んでいる。図17に示されたプリプレグ20の第1配向方向OD1は、第2リブ部14Bの第2長手方向LD2と平行になっている。つまり、図17に示されたプリプレグ20の第2配向方向OD2は、第2リブ部14Bを形成するための金型40の凹部の長手方向と平行になっている。したがって、図17に示されたプリプレグ20内の炭素繊維34の一部は、図3に示すように第2リブ部14B内に流入して第2長手方向LD2に延びるようになる。図17に示されたプリプレグ20内の炭素繊維34の他の一部は、図3に示すように、一端がベース部12内に位置し他端が第1リブ部14A内に位置するようになる。すなわち、図17に示されたプリプレグ20は、第2リブ部14Bの第2長手方向LD2に沿った機械的特性を効果的に強化し、且つ、第1リブ部14Aのベース部12への接合強度を効果的に強化することができる。 The rib portion 14 of the fiber reinforced resin composite material 10 shown in FIGS. 1 to 3 has a first rib portion 14A extending linearly in the first longitudinal direction LD1 and a second rib portion 14 extending linearly in the second longitudinal direction LD2. The rib portion 14B and the like are included. The first orientation direction OD1 of the prepreg 20 shown in FIG. 17 is parallel to the second longitudinal direction LD2 of the second rib portion 14B. That is, the second orientation direction OD2 of the prepreg 20 shown in FIG. 17 is parallel to the longitudinal direction of the recess of the mold 40 for forming the second rib portion 14B. Therefore, a part of the carbon fibers 34 in the prepreg 20 shown in FIG. 17 flows into the second rib portion 14B and extends in the second longitudinal direction LD2 as shown in FIG. The other part of the carbon fiber 34 in the prepreg 20 shown in FIG. 17 is such that one end is located in the base portion 12 and the other end is located in the first rib portion 14A, as shown in FIG. Become. That is, the prepreg 20 shown in FIG. 17 effectively enhances the mechanical properties of the second rib portion 14B along the second longitudinal direction LD2, and joins the first rib portion 14A to the base portion 12. The strength can be effectively enhanced.

同様に、図18に示されたプリプレグ20の第2配向方向OD2は、第1リブ部14Aの第1長手方向LD1と平行になっている。つまり、図18に示されたプリプレグ20の第2配向方向OD2は、第1リブ部14Aを形成するための金型40の凹部の長手方向と平行になっている。したがって、図18に示されたプリプレグ20内の炭素繊維34の一部は、第1リブ部14A内に流入して第1長手方向LD1に延びるようになる。図18に示されたプリプレグ20内の炭素繊維34の他の一部は、一端がベース部12内に位置し他端が第2リブ部14B内に位置するようになる。すなわち、図18に示されたプリプレグ20は、第1リブ部14Aの第1長手方向LD1に沿った機械的特性を効果的に強化し、且つ、第2リブ部14Bのベース部12への接合強度を効果的に強化することができる。 Similarly, the second orientation direction OD2 of the prepreg 20 shown in FIG. 18 is parallel to the first longitudinal direction LD1 of the first rib portion 14A. That is, the second orientation direction OD2 of the prepreg 20 shown in FIG. 18 is parallel to the longitudinal direction of the recess of the mold 40 for forming the first rib portion 14A. Therefore, a part of the carbon fibers 34 in the prepreg 20 shown in FIG. 18 flows into the first rib portion 14A and extends in the first longitudinal direction LD1. The other part of the carbon fiber 34 in the prepreg 20 shown in FIG. 18 has one end located in the base portion 12 and the other end located in the second rib portion 14B. That is, the prepreg 20 shown in FIG. 18 effectively enhances the mechanical properties of the first rib portion 14A along the first longitudinal direction LD1 and joins the second rib portion 14B to the base portion 12. The strength can be effectively enhanced.

すなわち、図17及び図18を参照して説明した例によれば、積層体25に含まれる一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向OD(第1配向方向OD1)は、一つのリブ部14(第2リブ部14B)の長手方向LD(第2長手方向LD2)と平行になっている。加えて、積層体25に含まれる他の一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向OD(第2配向方向OD2)は、他の一つのリブ部14(第1リブ部14A)の長手方向LD(第1長手方向LD1)と平行になっている。このような例によれば、一つのプリプレグ20の炭素繊維34によって、一つのリブ部14(第2リブ部14B)の長手方向LD(第2長手方向LD2)に沿った機械的特性を効果的に強化することができ、且つ、他の一つのリブ部14(第1リブ部14A)のベース部12への接合強度を効果的に強化することができる。加えて、他の一つのプリプレグ20の炭素繊維34によって、他の一つのリブ部14(第1リブ部14A)の長手方向LD(第1長手方向LD1)に沿った機械的特性を効果的に強化することができ、且つ、一つのリブ部14(第2リブ部14B)のベース部12への接合強度を効果的に強化することができる。 That is, according to the example described with reference to FIGS. 17 and 18, the orientation direction OD (first orientation direction OD1) of the carbon fibers 34 of one prepreg 20 contained in the laminate 25 is one rib portion 14. It is parallel to the longitudinal LD (second longitudinal LD2) of (second rib portion 14B). In addition, the orientation direction OD (second orientation direction OD2) of the carbon fiber 34 of the other prepreg 20 included in the laminate 25 is the longitudinal LD of the other rib portion 14 (first rib portion 14A). It is parallel to (first longitudinal direction LD1). According to such an example, the carbon fibers 34 of one prepreg 20 effectively provide mechanical properties along the longitudinal LD (second longitudinal LD2) of one rib portion 14 (second rib portion 14B). And, the bonding strength of the other rib portion 14 (first rib portion 14A) to the base portion 12 can be effectively strengthened. In addition, the carbon fiber 34 of the other prepreg 20 effectively provides mechanical properties along the longitudinal LD (first longitudinal LD1) of the other rib portion 14 (first rib portion 14A). It can be strengthened, and the bonding strength of one rib portion 14 (second rib portion 14B) to the base portion 12 can be effectively strengthened.

また、図1〜図3に示された繊維強化樹脂複合材10において、複数の第1リブ部14Aは第1配列方向AD1に間隔をあけて配列され、各第1リブ部14Aは第1長手方向LD1に延びている。そして、図17に示された積層体25の一つのプリプレグ20に含まれた炭素繊維34は、第1長手方向LD1と非平行な(とりわけ直交した)第1配向方向OD1に延び、当該炭素繊維34の平均繊維長は第1配列方向AD1に隣り合う二つの第1リブ部14Aの離間間隔DA1(図2参照)以下となっている。第1配向方向OD1に配向された炭素繊維34の平均繊維長を第1リブ部14Aの離間間隔DA1以下とすることで、第1リブ部14A内に炭素繊維34の端部が流入しやすくすることができる。これにより、繊維強化樹脂複合材10における第1リブ部14Aのベース部12への接合強度を効果的に強化することが可能となる。 Further, in the fiber reinforced resin composite material 10 shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of first rib portions 14A are arranged at intervals in the first arrangement direction AD1, and each first rib portion 14A has a first longitudinal direction. It extends in the direction LD1. Then, the carbon fibers 34 contained in one prepreg 20 of the laminate 25 shown in FIG. 17 extend in the first orientation direction OD1 which is non-parallel (particularly orthogonal) to the first longitudinal direction LD1 and the carbon fibers. The average fiber length of 34 is equal to or less than the separation interval DA1 (see FIG. 2) between the two first rib portions 14A adjacent to each other in the first arrangement direction AD1. By setting the average fiber length of the carbon fibers 34 oriented in the first orientation direction OD1 to be equal to or less than the separation interval DA1 of the first rib portion 14A, the end portion of the carbon fiber 34 can easily flow into the first rib portion 14A. be able to. This makes it possible to effectively strengthen the bonding strength of the first rib portion 14A to the base portion 12 of the fiber reinforced resin composite material 10.

さらに、図1〜図3に示された繊維強化樹脂複合材10において、複数の第1リブ部14Aは第1配列方向AD1に間隔をあけて配列され、各第1リブ部14Aは第1長手方向LD1に延びている。また、複数の第2リブ部14Bは第2配列方向AD2に間隔をあけて配列され、各第2リブ部14Bは第2長手方向LD2に延びている。そして、積層体25に含まれる図18に示された一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向OD(第2配向方向OD2)は第1リブ部14Aの第1長手方向LD1と平行であり、当該プリプレグ20の炭素繊維34の平均繊維長は第2配列方向AD2に沿って隣り合う二つの第2リブ部14Bの離間間隔DA2以下となっている。また、積層体25に含まれる図17に示された他の一つのプリプレグ20の炭素繊維34の配向方向OD(第1配向方向OD1)は第2リブ部14Bの第2長手方向LD2と平行であり、当該プリプレグ20の炭素繊維34の平均繊維長は第1配列方向AD1に沿って隣り合う二つの第1リブ部14Aの離間間隔DA1以下となっている。 Further, in the fiber reinforced resin composite material 10 shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of first rib portions 14A are arranged at intervals in the first arrangement direction AD1, and each first rib portion 14A has a first longitudinal direction. It extends in the direction LD1. Further, the plurality of second rib portions 14B are arranged at intervals in the second arrangement direction AD2, and each of the second rib portions 14B extends in the second longitudinal direction LD2. The orientation direction OD (second orientation direction OD2) of the carbon fibers 34 of one prepreg 20 included in the laminate 25 and shown in FIG. 18 is parallel to the first longitudinal direction LD1 of the first rib portion 14A. The average fiber length of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 is equal to or less than the separation interval DA2 between the two adjacent second rib portions 14B along the second arrangement direction AD2. Further, the orientation direction OD (first orientation direction OD1) of the carbon fiber 34 of the other prepreg 20 included in the laminate 25 shown in FIG. 17 is parallel to the second longitudinal direction LD2 of the second rib portion 14B. The average fiber length of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 is equal to or less than the separation interval DA1 between the two adjacent first rib portions 14A along the first arrangement direction AD1.

このような例によれば、図18に示されたプリプレグ20の少なくとも一部の炭素繊維34の端部が第2リブ部14B内に流入し易くすることができ、図17に示されたプリプレグ20の少なくとも一部の炭素繊維34の端部が第1リブ部14A内に流入し易くすることができる。加えて、図18に示されたプリプレグ20の少なくとも一部の炭素繊維34が、第1リブ部14A内に流入して第1長手方向LD1に延び易くすることができ、図17に示されたプリプレグ20の少なくとも一部の炭素繊維34が、第2リブ部14B内に流入して第2長手方向LD2に延び易くすることができる。とりわけ、図示された例では、第1配列方向AD1及び第1長手方向LD1が直交し、第2配列方向AD2及び第2長手方向LD2が直交し、且つ、第1長手方向LD1及び第2長手方向LD2が直交している。したがって、図18に示されたプリプレグ20の少なくとも一部の炭素繊維34は第1リブ部14A内に流入して第1長手方向LD1に延びることをより効果的に促進され、図17に示されたプリプレグ20の少なくとも一部の炭素繊維34は第2リブ部14B内に流入して第2長手方向LD2延びることをより効果的に促進される。これにより、繊維強化樹脂複合材10におけるリブ部14の機械的特性を効果的に強化することが可能となる。 According to such an example, the end portion of at least a part of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 shown in FIG. 18 can be easily flowed into the second rib portion 14B, and the prepreg shown in FIG. 17 can be easily introduced. At least a part of the ends of the carbon fibers 34 of 20 can easily flow into the first rib portion 14A. In addition, at least a portion of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 shown in FIG. 18 can flow into the first rib portion 14A and easily extend into the first longitudinal LD1 as shown in FIG. At least a part of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 can flow into the second rib portion 14B and easily extend in the second longitudinal direction LD2. In particular, in the illustrated example, the first arrangement direction AD1 and the first longitudinal direction LD1 are orthogonal, the second arrangement direction AD2 and the second longitudinal direction LD2 are orthogonal, and the first longitudinal direction LD1 and the second longitudinal direction are orthogonal. LD2 is orthogonal. Therefore, at least a part of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 shown in FIG. 18 is more effectively promoted to flow into the first rib portion 14A and extend in the first longitudinal direction LD1, and is shown in FIG. At least a part of the carbon fibers 34 of the prepreg 20 flow into the second rib portion 14B and are more effectively promoted to extend the LD2 in the second longitudinal direction. This makes it possible to effectively enhance the mechanical properties of the rib portion 14 in the fiber reinforced resin composite material 10.

以上に説明してきた一実施の形態において、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10は、複数の炭素繊維34および熱可塑性樹脂32を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材であって、ベース部12と、ベース部12から突出したリブ部14と、を有している。この炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10において、少なくとも一部の炭素繊維34が、ベース部12とリブ部14との間を跨がって延びている。このような炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10によれば、ベース部12とリブ部14との接合強度を効果的に向上させることができ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10に優れた機械的特性を付与することができる。 In one embodiment described above, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10 is a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material having a plurality of carbon fibers 34 and a thermoplastic resin 32, and is a base portion 12 and a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. , And a rib portion 14 protruding from the base portion 12. In the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10, at least a part of carbon fibers 34 extend across between the base portion 12 and the rib portion 14. According to such a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10, the joint strength between the base portion 12 and the rib portion 14 can be effectively improved, and the machine excellent in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10 Characteristic can be imparted.

また、以上に説明してきた一実施の形態において、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10は、複数の炭素繊維34および熱可塑性樹脂32を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材であって、ベース部12と、ベース部12から突出したリブ部14と、を有している。リブ部14はベース部12に沿った長手方向LDを有しており、少なくとも一部の炭素繊維34が、その全長に亘って、リブ部14内に位置し長手方向LDに延びている。通常、リブ部14は補強を目的として設けられ、その長手方向に引っ張り応力を受けるようになる。したがって、リブ部14の長手方向LDに沿って延びる炭素繊維34が存在することで、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10に所望の機械的特性を効果的に付与することができる。 Further, in one embodiment described above, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10 is a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material having a plurality of carbon fibers 34 and a thermoplastic resin 32, and has a base portion. It has a rib portion 12 and a rib portion 14 protruding from the base portion 12. The rib portion 14 has a longitudinal LD along the base portion 12, and at least a part of the carbon fibers 34 are located in the rib portion 14 and extend in the longitudinal LD over the entire length thereof. Usually, the rib portion 14 is provided for the purpose of reinforcement and receives tensile stress in the longitudinal direction thereof. Therefore, the presence of the carbon fibers 34 extending along the longitudinal LD of the rib portion 14 can effectively impart desired mechanical properties to the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10.

さらに、以上に説明してきた一実施の形態において、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法は、ベース部12とベース部12上に設けられたリブ部14とを有し、リブ部14が炭素繊維34を含んでいる、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材10を製造する方法である。この製造方法は、炭素繊維34が一軸方向UDに配向されたプリプレグ20を一以上の切断線CTに沿って炭素繊維34の平均繊維長が1cm以上20cm以下となるように切断する工程と、複数のプリプレグ20を積層する工程と、複数の切断済みのプリプレグ20を含んだ積層体25を加熱プレス成形する工程と、を含んでいる。以上のような加熱プレス成形によれば、積層体25内に含まれるプリプレグ20が事前に切断されることで、プリプレグ20内の炭素繊維34の長さが短くなっている。したがって、熱プレス成形時における炭素繊維34の流動性を確保することができる。これにともない、炭素繊維34によって熱可塑性樹脂32の流動が阻害されることもなく、熱可塑性樹脂32の流動性も確保される。これにより、ベース部12及びベース部12から突出したリブ部14を含む繊維強化樹脂複合材10を、高精度に加熱プレス成形することができる。また、加熱プレス成形によって得られた繊維強化樹脂複合材10は、積層体25に含まれる各プリプレグ20の配向方向ODに起因した方向に炭素繊維34の配向を有するようになる。したがって、繊維強化樹脂複合材10は、積層体25内における炭素繊維34の配向に対応する方向に優れた機械的特性を有するようになる。 Further, in one embodiment described above, the method for producing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material has a base portion 12 and a rib portion 14 provided on the base portion 12, and the rib portion 14 has a rib portion 14. This is a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10 containing carbon fibers 34. This production method includes a step of cutting the prepreg 20 in which the carbon fibers 34 are oriented in the uniaxial direction UD so that the average fiber length of the carbon fibers 34 is 1 cm or more and 20 cm or less along one or more cutting lines CT. Includes a step of laminating the prepregs 20 and a step of heat-press molding the laminate 25 containing the plurality of cut prepregs 20. According to the heat press molding as described above, the length of the carbon fibers 34 in the prepreg 20 is shortened by cutting the prepreg 20 contained in the laminate 25 in advance. Therefore, the fluidity of the carbon fibers 34 at the time of hot press molding can be ensured. Along with this, the flowability of the thermoplastic resin 32 is not hindered by the carbon fibers 34, and the fluidity of the thermoplastic resin 32 is also ensured. As a result, the fiber-reinforced resin composite material 10 including the base portion 12 and the rib portion 14 protruding from the base portion 12 can be heat-press molded with high accuracy. Further, the fiber-reinforced resin composite material 10 obtained by heat press molding has the orientation of the carbon fibers 34 in the direction caused by the orientation direction OD of each prepreg 20 contained in the laminate 25. Therefore, the fiber-reinforced resin composite material 10 has excellent mechanical properties in the direction corresponding to the orientation of the carbon fibers 34 in the laminate 25.

一実施の形態を複数の具体例により説明してきたが、これらの具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等を行うことができる。 Although one embodiment has been described by a plurality of specific examples, these specific examples are not intended to limit one embodiment. The above-described embodiment can be implemented in various other specific examples, and various omissions, replacements, changes, additions, and the like can be made without departing from the gist thereof.

例えば、加熱プレス成形された繊維強化樹脂複合材10に対して、更に冷却プレス成形を行うようにしてもよい。冷却プレス成形を行うことにより、加熱プレス成形によって形成されたリブ部14の形状を安定化させることができる。冷却プレス成形の圧力は、0.5MPa以上20MPa以下であることが好ましく、より好ましくは1MPa以上15MPa以下であり、更に好ましくは2MPa以上10MPa以下である。冷却プレス成形における冷却方法は特に限定されないが、例えばプレス板内に流水を流し、そのプレス板で加熱プレス成形によって得られた繊維強化樹脂複合材10を加圧する水冷方法が挙げられる。この場合、冷却温度の上限値はリブ部14の形状を安定化させることができるという観点から、120℃以下が好ましく、より好ましくは100℃以下である。冷却温度の下限値は成形後の繊維強化樹脂複合材10を離型しやすくする観点から、50℃以上が好ましく、より好ましくは60℃以上である。なお、冷却プレスの保持時間は、上記温度範囲に冷却するまでの時間とすることができる。 For example, the fiber-reinforced resin composite material 10 which has been heat-press-molded may be further cooled-press-molded. By performing the cooling press molding, the shape of the rib portion 14 formed by the heat press molding can be stabilized. The pressure of the cooling press molding is preferably 0.5 MPa or more and 20 MPa or less, more preferably 1 MPa or more and 15 MPa or less, and further preferably 2 MPa or more and 10 MPa or less. The cooling method in the cooling press molding is not particularly limited, and examples thereof include a water cooling method in which running water is allowed to flow in the press plate and the fiber reinforced resin composite material 10 obtained by the heat press molding is pressed by the press plate. In this case, the upper limit of the cooling temperature is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, from the viewpoint of stabilizing the shape of the rib portion 14. The lower limit of the cooling temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, from the viewpoint of facilitating the mold release of the fiber-reinforced resin composite material 10 after molding. The holding time of the cooling press can be the time required for cooling to the above temperature range.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
次のようにして実施例1に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。
[Example 1]
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to Example 1 was produced as follows.

フィラメント数24000本の炭素繊維束(台湾プラスチックス社製、製品名:TC−35)に、塩化ビニル樹脂(ロンシール社製、製品名:ロンエースNP)を含浸した一軸方向性炭素繊維プリプレグを、平面視形状を210mm×210mmとして、合計で12枚用意した。用意した12枚のプリプレグを順に積層していくことで、積層体を作製した。12枚のプリプレグは、積層方向に沿って隣り合うプリプレグにおける炭素繊維の配列方向が直交するようにして、積層した。次に、積層体の各辺を七等分するようにしてプレス裁断機で切断して、積層体を49個の積層体小片に分断した。各積層体小片は、30mm×30mmの平面形状を有するようにした。ただし、49個の積層体小片の位置や向きは変更せずに維持した。すなわち、各積層体小片のその他の積層体小片に対する位置や向きは、積層体の切断前後で変化しないようにした。その後、195℃に設定した金型を用いて7分間の加熱プレス成形を行い、図1〜図3と同様の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。 A uniaxial carbon fiber prepreg impregnated with a vinyl chloride resin (manufactured by Ronseal, product name: Ronace NP) in a carbon fiber bundle (manufactured by Formosa Plastics Group, product name: TC-35) having 24,000 filaments is flat. A total of 12 sheets were prepared with a visual shape of 210 mm × 210 mm. A laminated body was produced by laminating the prepared 12 prepregs in order. The 12 prepregs were laminated so that the arrangement directions of the carbon fibers in the adjacent prepregs along the stacking direction were orthogonal to each other. Next, each side of the laminated body was cut into seven equal parts by a press cutting machine, and the laminated body was divided into 49 small pieces of the laminated body. Each laminated piece was made to have a planar shape of 30 mm × 30 mm. However, the positions and orientations of the 49 laminated small pieces were maintained unchanged. That is, the position and orientation of each laminate piece with respect to the other laminate pieces were kept unchanged before and after cutting the laminate. Then, heat press molding was carried out for 7 minutes using a mold set at 195 ° C. to prepare a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material similar to those in FIGS. 1 to 3.

製造対象とした炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の形状は以下の通りとした。ベース部の平面形状は214mm×214mmの正方形状とし、厚みは0.8mmとした。リブ部は、ベース部の一辺と平行な第1配列方向に50mmの離間間隔で配列された三つの第1リブ部と、第1配列方向に直交してベース部の他の一辺と平行な第2配列方向に50mmの離間間隔で配列された三つの第2リブ部とを有するようにした。各第1リブ部は第1配列方向に直交する第1長手方向に直線状に延び、各第2リブ部14Bは第2配列方向に直交する第2長手方向に直線状に延びるようにした。リブ部は、その長手方向に直交する断面において、両側面が法線方向に対して1°傾斜するようにして、先細りする形状とした。リブ部のベース部から最も離間する先端(末端)での幅を1mmとした。 The shape of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material to be manufactured is as follows. The plane shape of the base portion was a square shape of 214 mm × 214 mm, and the thickness was 0.8 mm. The rib portions are three first rib portions arranged at a distance of 50 mm in the first arrangement direction parallel to one side of the base portion, and a first rib portion orthogonal to the first arrangement direction and parallel to the other side of the base portion. It was made to have three second rib portions arranged at a distance of 50 mm in the two arrangement directions. Each first rib portion extends linearly in the first longitudinal direction orthogonal to the first arrangement direction, and each second rib portion 14B extends linearly in the second longitudinal direction orthogonal to the second arrangement direction. The rib portion has a tapered shape so that both side surfaces are inclined by 1 ° with respect to the normal direction in a cross section orthogonal to the longitudinal direction thereof. The width at the tip (end) farthest from the base of the rib portion was set to 1 mm.

[実施例2]
次のようにして実施例2に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。
[Example 2]
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to Example 2 was produced as follows.

実施例1と同様のプリプレグを12枚用意した。次に、プリプレグの各辺を七等分するようにしてプレス裁断機で切断して、49個のプリプレグ片に分断した。各プリプレグ片は、30mm×30mmの平面形状を有するようにした。ただし、49個のプリプレグ片の位置や向きは変更せずに維持した。すなわち、各プリプレグ片のその他のプリプレグ片に対する位置や向きは、プリプレグの切断前後で変化しないようにした。 Twelve prepregs similar to those in Example 1 were prepared. Next, each side of the prepreg was cut into seven equal parts with a press cutting machine, and the prepreg was divided into 49 pieces. Each prepreg piece was made to have a planar shape of 30 mm × 30 mm. However, the positions and orientations of the 49 prepreg pieces were maintained unchanged. That is, the position and orientation of each prepreg piece with respect to the other prepreg pieces did not change before and after cutting the prepreg.

その後、12枚の切断済みプリプレグを順に積層していくことで、積層体を作製した。なお、積層体に含まれた各切断済みプリプレグにおいて、任意のプリプレグ片のその他のプリプレグ片に対する位置や向きは、当該プリプレグの切断前と同様とした。12枚のプリプレグは、積層方向に沿って隣り合うプリプレグにおける炭素繊維の配列方向が直交するようにした。ただし、各切断済みプリプレグを積層する際、直前に載置(積層)した切断済みプリプレグに対して、積層方向への投影における外形状の位置を直交する二方向のそれぞれに15mmずつずらすようにした。具体的には、一枚目の切断済みプリプレグの各辺が縦および横に延びるようにして配置し、次に一枚目の切断済みプリプレグの外形状に対して右および上の両方に15mmずつ外形状をずらすようにして、二枚目の切断済みプリプレグを一枚目の切断済みプリプレグに積層した。その後、三枚目から十二枚目の切断済みプリプレグを積層するにあたり、奇数枚目の切断済みプリプレグについては一枚目の切断済みプリプレグと積層方向への投影において外形状の位置が一致するように積層した。一方、四枚目、六枚目、八枚目、十枚目、十二枚目の切断済みプリプレグは、奇数枚目の切断済みプリプレグに対して、積層方向への投影において、それぞれ、右および下、左および下、左および上、右および上、右および下の両方に15mmずつ外形状をずらすようにして、積層していった。 Then, 12 cut prepregs were laminated in order to prepare a laminated body. In each of the cut prepregs contained in the laminated body, the positions and orientations of the arbitrary prepreg pieces with respect to the other prepreg pieces were the same as those before cutting the prepreg. The twelve prepregs were arranged so that the arrangement directions of the carbon fibers in the adjacent prepregs along the stacking direction were orthogonal to each other. However, when stacking each cut prepreg, the position of the outer shape in the projection in the stacking direction is shifted by 15 mm in each of the two orthogonal directions with respect to the cut prepreg placed (stacked) immediately before. .. Specifically, the first cut prepreg is arranged so that each side extends vertically and horizontally, and then 15 mm on both the right and upper sides of the outer shape of the first cut prepreg. The second cut prepreg was laminated on the first cut prepreg so as to shift the outer shape. After that, when stacking the third to twelfth cut prepregs, the positions of the outer shapes of the odd-numbered cut prepregs should be the same as those of the first cut prepreg in the projection in the stacking direction. Laminated in. On the other hand, the fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth cut prepregs are projected to the right and bottom of the odd-numbered cut prepregs in the stacking direction, respectively. The outer shapes were shifted by 15 mm on both the left and the bottom, the left and the top, the right and the top, and the right and the bottom, and the layers were laminated.

以上のようにして得られた積層体を、実施例1と同様に加熱プレス成形して、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。 The laminate obtained as described above was heat-press molded in the same manner as in Example 1 to prepare a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material.

[比較例1]
切断しなかったことを除き実施例1と同様にして作製した積層体を、実施例1と同様に加熱プレス成形して、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。
[Comparative Example 1]
The laminate prepared in the same manner as in Example 1 except that it was not cut was heat-press molded in the same manner as in Example 1 to prepare a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material.

[比較例2]
次のようにして比較例2に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。
[Comparative Example 2]
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to Comparative Example 2 was produced as follows.

実施例1と同様のプリプレグを12枚用意した。用意した12枚のプリプレグを順に積層していくことで、積層体を作製した。この積層体において、12枚のプリプレグにおける炭素繊維の配列方向が平行となるようにした。次に、積層体の各辺を七等分するようにして切断して、49個の積層体小片にプレス裁断機で分断した。588(=49×12)個に分断されたプリプレグ片を含む積層体を、高さ30cmの位置から落としてプリプレグ片をランダムに配置した後、手動で厚みが均一となるようにプリプレグ片の配置を均し、ランダム配列された多数のプリプレグ片を含む被加工体を作製した。以上のようにして得られた被加工体を、実施例1と同様に加熱プレス成形して、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製した。 Twelve prepregs similar to those in Example 1 were prepared. A laminated body was produced by laminating the prepared 12 prepregs in order. In this laminate, the arrangement directions of the carbon fibers in the 12 prepregs were made parallel. Next, each side of the laminate was cut into seven equal parts, and the laminate was divided into 49 small pieces by a press cutting machine. After dropping the laminate containing the prepreg pieces divided into 588 (= 49 × 12) pieces from a position of 30 cm in height and randomly arranging the prepreg pieces, the prepreg pieces are manually arranged so that the thickness becomes uniform. Was leveled to prepare a workpiece containing a large number of randomly arranged prepreg pieces. The work piece obtained as described above was heat-press molded in the same manner as in Example 1 to prepare a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material.

[評価1:4点曲げ試験]
JIS K 7171及びJIS K 7017に準拠し、精密万能試験機(株式会社島津製作所製 AG-IS 100kN)を用い、4点曲げ試験を行った。5kNのロードセルを使用した。試験片寸法については、大たわみ時の試験片の曲げ治具からのずり落ちを考慮し全長を100mmとし、また、CFRTPチョップのカット長30mmを考慮し、試験片の幅を20mmとした。支点間距離は規格通り板厚の16倍とした。このような方法により、実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のそれぞれについて5試験体の評価を行い、試験結果として得られた曲げ強度(MPa)の平均値を表1の「曲げ強度(MPa)」の欄に示す。
[Evaluation 1: 4-point bending test]
A 4-point bending test was performed using a precision universal testing machine (AG-IS 100kN manufactured by Shimadzu Corporation) in accordance with JIS K 7171 and JIS K 7017. A 5 kN load cell was used. Regarding the dimensions of the test piece, the total length was set to 100 mm in consideration of the test piece slipping off from the bending jig at the time of large deflection, and the width of the test piece was set to 20 mm in consideration of the cut length of the CFRTP chop of 30 mm. The distance between the fulcrums was 16 times the plate thickness as specified. By such a method, 5 test pieces were evaluated for each of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the average value of the bending strength (MPa) obtained as the test result was shown in Table 1. It is shown in the column of "bending strength (MPa)".

[評価2:目視による外観評価]
得られた炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材に対し、リブ部の末端(先端)まで樹脂によって十分に成形されているか、及び、炭素繊維が充填されずに樹脂特有の色が残る部位が存在しているかの二点で目視確認を行った。塩ビ樹脂特有の乳白色のみの箇所が確認された場合、炭素繊維の含浸不十分と判断した。実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のそれぞれの外観評価が、次の「○」、「△」および「×」のいずれに該当するかを確認した結果を、表1の「外観評価」の欄に示す。
○:リブ部の末端まで炭素繊維を含む樹脂が含浸されている。リブ部にワレ、カケ等が無く、樹脂のみの色も確認されない。
△:リブ部の末端まで樹脂が含浸されているが、一部炭素繊維の含浸が不十分な箇所が確認される。
×:リブ部にワレ、カケが確認される。
[Evaluation 2: Visual evaluation of appearance]
In the obtained carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, there is a part where the end (tip) of the rib portion is sufficiently molded by the resin and the carbon fiber is not filled and the color peculiar to the resin remains. Visual confirmation was performed at two points. When only the milky white part peculiar to the vinyl chloride resin was confirmed, it was judged that the impregnation of carbon fiber was insufficient. Table 1 shows the results of confirming which of the following "○", "△" and "×" the appearance evaluations of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 correspond to. Shown in the "Appearance evaluation" column.
◯: A resin containing carbon fiber is impregnated up to the end of the rib portion. There are no cracks or chips on the ribs, and the color of the resin alone is not confirmed.
Δ: Resin is impregnated up to the end of the rib portion, but it is confirmed that some carbon fibers are not sufficiently impregnated.
X: Cracks and chips are confirmed on the rib part.

Figure 2021041557
Figure 2021041557

UD 一軸方向
ND 法線方向
DD 積層方向
OD 配向方向
OD1 第1配向方向
OD2 第2配向方向
OD3 第3配向方向
OD4 第4配向方向
CT 切断線
CT1 第1切断線
CT2 第2切断線
CT3 第3切断線
CT4 第4切断線
AD 配列方向
AD1 第1配列方向
AD2 第2配列方向
LD 長手方向
LD1 第1長手方向
LD2 第2長手方向
DA1 離間間隔
DA2 離間間隔
10 炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材(繊維強化樹脂複合材)
12 ベース部
14 リブ部
14A 第1リブ部
14B 第2リブ部
16 樹脂層
17 金属層
20 プリプレグ
22 切断済みプリプレグ
23 プリプレグ片
25 積層体
32 熱可塑性樹脂
34 炭素繊維
40 金型
40A 第1金型片
40B 第2金型片
41 キャビティ
UD Uniaxial direction ND Normal direction DD Stacking direction OD Orientation direction OD1 First orientation direction OD2 Second orientation direction OD3 Third orientation direction OD4 Fourth orientation direction CT Cutting line CT1 First cutting line CT2 Second cutting line CT3 Third cutting Line CT4 4th cutting line AD Arrangement direction AD1 1st arrangement direction AD2 2nd arrangement direction LD Longitudinal LD1 1st longitudinal LD2 2nd longitudinal DA1 Separation interval DA2 Separation interval 10 Carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material (fiber reinforced) Resin composite material)
12 Base part 14 Rib part 14A 1st rib part 14B 2nd rib part 16 Resin layer 17 Metal layer 20 prepreg 22 Cut prepreg 23 prepreg piece 25 Laminated body 32 Thermoplastic resin 34 Carbon fiber 40 Mold 40A First mold piece 40B 2nd mold piece 41 cavity

Claims (7)

炭素繊維が一軸方向に配向されたプリプレグを前記炭素繊維の平均繊維長が1cm以上20cm以下となるように切断する工程と、
複数のプリプレグを積層して積層体を形成する工程と、
複数の切断済みのプリプレグを含んだ積層体を加熱プレス成形して、ベース部と、前記ベース部と一体的に成形されて前記ベース部から突出し、前記炭素繊維を含んでいる炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を作製する工程と、を含む、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
A step of cutting a prepreg in which carbon fibers are oriented in the uniaxial direction so that the average fiber length of the carbon fibers is 1 cm or more and 20 cm or less.
The process of laminating multiple prepregs to form a laminate,
A laminate containing a plurality of cut prepregs is heat-press molded, and the base portion and the carbon fiber reinforced thermoplastic that is integrally molded with the base portion and protrudes from the base portion and contains the carbon fibers. A method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, which comprises a step of producing a resin composite material.
前記積層体の積層方向に隣接する二つの切断済みのプリプレグの一方に含まれる任意の切断線が、前記積層方向への投影において、前記二つの切断済みのプリプレグの他方に含まれるすべての切断線から少なくとも部分的にずれている、請求項1に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 Any cutting line contained in one of the two cut prepregs adjacent to the laminated body in the stacking direction is all the cutting lines contained in the other of the two cut prepregs in the projection in the stacking direction. The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to claim 1, which is at least partially deviated from. 前記積層体に含まれる前記複数のプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、1以上4以下の方向を向いている、請求項1又は2に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 The method for producing a carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composite material according to claim 1 or 2, wherein the orientation directions of the carbon fibers of the plurality of prepregs contained in the laminate are 1 or more and 4 or less. 前記リブ部の前記ベース部からの突出高さH〔mm〕の前記リブ部の厚みT〔mm〕に対する比(H/T)は、10以上500以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 Any of claims 1 to 3, wherein the ratio (H / T) of the protrusion height H [mm] of the rib portion from the base portion to the thickness T [mm] of the rib portion is 10 or more and 500 or less. The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to item 1. 前記リブ部は、前記ベース部に沿った長手方向を有し、
前記積層体に含まれる少なくとも一つのプリプレグの前記炭素繊維の配向方向は、前記リブ部の前記長手方向と平行または直交する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
The rib portion has a longitudinal direction along the base portion and has a longitudinal direction.
The carbon fiber reinforced thermoplastic according to any one of claims 1 to 4, wherein the orientation direction of the carbon fibers of at least one prepreg contained in the laminate is parallel or orthogonal to the longitudinal direction of the rib portion. A method for manufacturing a resin composite material.
前記ベース部及び前記リブ部は一体成形される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造方法。 The method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the base portion and the rib portion are integrally molded. 複数の炭素繊維および熱可塑性樹脂を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材であって、
ベース部と、
前記ベース部から突出したリブ部と、を備え、
少なくとも一部の炭素繊維が、前記ベース部と前記リブ部との間を跨がって延びている、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材。
A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material having a plurality of carbon fibers and a thermoplastic resin.
With the base part
A rib portion protruding from the base portion is provided.
A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material in which at least a part of carbon fibers extends across the base portion and the rib portion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7145472B1 (en) 2022-03-08 2022-10-03 株式会社河村機械工業所 Method for manufacturing molded article using fiber-reinforced thermoplastic resin composite

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012148443A (en) * 2011-01-18 2012-08-09 Toyota Motor Corp Fiber-reinforced resin material of structure with rib, and method for manufacturing the same
WO2018014296A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 深圳市好家庭体育用品连锁经营有限公司 Fitness machine, and oxygen generating and vaporizing system thereof
DE102017201211A1 (en) * 2017-01-26 2018-07-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for manufacturing a component of a rib
WO2019078242A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 東レ株式会社 Fiber-reinforced-plastic molded article

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012148443A (en) * 2011-01-18 2012-08-09 Toyota Motor Corp Fiber-reinforced resin material of structure with rib, and method for manufacturing the same
WO2018014296A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 深圳市好家庭体育用品连锁经营有限公司 Fitness machine, and oxygen generating and vaporizing system thereof
DE102017201211A1 (en) * 2017-01-26 2018-07-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for manufacturing a component of a rib
WO2019078242A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 東レ株式会社 Fiber-reinforced-plastic molded article

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7145472B1 (en) 2022-03-08 2022-10-03 株式会社河村機械工業所 Method for manufacturing molded article using fiber-reinforced thermoplastic resin composite
JP2023130580A (en) * 2022-03-08 2023-09-21 株式会社河村機械工業所 Method for manufacturing molded products using fiber-reinforced thermoplastic resin composite material

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