JP2024075888A - 炭素繊維強化樹脂シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着色の色むらが少なく意匠性に優れた炭素繊維強化樹脂シートを提供する。【解決手段】炭素繊維強化樹脂シート１は、熱可塑性の樹脂フィルム１１と当該樹脂フィルム１１に同一方向に配向された状態で含有された炭素繊維１２とを含むプリプレグシート２と、プリプレグシート２の少なくとも一方の面を被覆する金属光沢層３とを備える。金属光沢層３は、例えば乾式メッキによりプリプレグシート２に付着された金属の皮膜である。【選択図】図１

Description

本発明は、炭素繊維強化樹脂シート及びその製造方法に関する。

強化繊維として炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦＲＰという）は、金属の代替として用いられることがある。しかしながら、ＣＦＲＰは、一般に、単調な黒系の色調であり、金属のような光沢をもたないため、意匠部品としての用途には本来不向きである。

上記のようなＣＦＲＰを意匠部品として用いるため、例えば下記特許文献１～３のように、ＣＦＲＰを着色することが提案されている。

特許文献１には、着色剤を噴霧する噴霧装置を用いてＣＦＲＰ（繊維強化プリプレグ）の表面を着色することが開示されている。

特許文献２には、着色剤を含有したマトリックス樹脂を炭素繊維に含浸させてＣＦＲＰ（着色プリプレグ）を成形することが開示されている。

特許文献３には、着色剤を含むサイジング剤を炭素繊維に付着させ、これによって得られた着色炭素繊維を用いてＣＦＲＰ（炭素繊維強化複合材料）を成形することが開示されている。

特開平６－２０００５５号公報 特開平３－１１９０３８号公報 特開２０１０－２２９５８７号公報

しかしながら、上記特許文献１～３のいずれの着色方法によっても、ＣＦＲＰの意匠性を十分に向上できない可能性がある。例えば、上記特許文献１のようにＣＰＲＰに塗装を施す方法では、塗装が剥がれ落ちるおそれがある。上記特許文献２のようにマトリックス樹脂に着色剤を含有させる方法では、着色剤の分散が不十分な場合に色むらが生じるおそれがある。上記特許文献３のように炭素繊維に着色剤を付着させる方法では、炭素繊維の黒色が発色を阻害する結果、くすんだ色味となるおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、着色の色むらが少なく意匠性に優れた炭素繊維強化樹脂シートを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本願の第１の発明に係る炭素繊維強化樹脂シートは、熱可塑性の樹脂フィルムと当該樹脂フィルムに同一方向に配向された状態で含有された炭素繊維とを含むプリプレグシートと、前記プリプレグシートの少なくとも一方の面を被覆する金属光沢層と、を備えたものである。

この第１の発明によれば、プリプレグシートが有する黒系の色調を金属光沢層によって覆い隠すことができ、炭素繊維強化樹脂シートの表面に鮮やかな金属光沢を付与することができる。これにより、色むらが少なく意匠性に優れた炭素繊維強化樹脂シートを実現することができる。

好ましくは、前記金属光沢層は、乾式メッキにより前記プリプレグシートに付着された金属の皮膜である。

乾式メッキにより形成された金属光沢層は、熱に強く、擦れによる劣化も少ないという性質がある。このような金属光沢層を含む炭素繊維強化樹脂シートは、プレス成形や射出成形に供されても十分な意匠性を維持し得る。したがって、当該炭素繊維強化樹脂シートをプレス成形や射出成形に供することで、優れた意匠性を有する複合成形品を製造し得る。

好ましくは、前記プリプレグシートと前記金属光沢層との合計厚さが６０μｍ以下である。

６０μｍ以下と非常に薄肉の炭素繊維強化樹脂シートは、柔軟性が高く形状追従性に優れる。このような炭素繊維強化樹脂シートは、例えば、被装飾体の表面に貼着される装飾シートとしての用途に好適に使用され得る。

前記構成において、より好ましくは、前記プリプレグシートは、前記樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムの両面にそれぞれ４０ｇ／ｍ^２以下の目付量で積層された前記炭素繊維とを含む。

炭素繊維の目付量が４０ｇ／ｍ^２以下であることは、炭素繊維の重なり度合が少なく、炭素繊維の積層厚さが小さく抑えられることを意味する。これにより、プリプレグシートの厚さを抑えることができ、非常に薄肉の炭素繊維強化樹脂シートを製造することができる。

本願の第２の発明に係る炭素繊維強化樹脂シートは、熱可塑性の樹脂フィルムと当該樹脂フィルムに同一方向に配向された状態で含有された炭素繊維とを有する複数のプリプレグ片を含み、当該プリプレグ片がランダムにかつシート状に集合して一体化したチョップドシート材と、前記チョップドシート材の少なくとも一方の面を被覆する金属光沢層と、を備えたものである。

この第２の発明によれば、上述した第１の発明と同様に、炭素繊維強化樹脂シートの表面に鮮やかな金属光沢を付与することができ、色むらを抑止することができる。また、炭素繊維の方向がランダムになるので、炭素繊維強化樹脂シートに疑似等方性を付与することができる。

本願の第３の発明に係る炭素繊維強化樹脂シートの製造方法は、一方向に配向された炭素繊維を熱可塑性の樹脂フィルムに重ねて加熱及び加圧を行うことにより、前記樹脂フィルムとこれに含有された前記炭素繊維とを含むプリプレグシートを得るステップと、得られた前記プリプレグシートの少なくとも一方の面に、乾式メッキにより金属を付着させて金属光沢層を形成するステップと、を含むものである。

この第３の発明によれば、表面に鮮やかな金属光沢を有する色むらの少ない炭素繊維強化樹脂シートを製造することができる。また、熱や擦れによって金属光沢が損なわれるのを抑止でき、意匠性を良好に維持することができる。

本願の第４の発明に係る炭素繊維強化樹脂シートの製造方法は、一方向に配向された炭素繊維を熱可塑性の樹脂フィルムに重ねて加熱及び加圧を行うことにより、前記樹脂フィルムとこれに含有された前記炭素繊維とを含むプリプレグシートを得るステップと、得られた前記プリプレグシートを短片状にカットして複数のプリプレグ片を得るステップと、得られた前記プリプレグ片をランダムに敷き詰めて加熱及び加圧を行うことにより、当該プリプレグ片がシート状に集合、一体化したチョップドシート材を得るステップと、得られた前記チョップドシート材の少なくとも一方の面に、乾式メッキにより金属を付着させて金属光沢層を形成するステップと、を含むものである。

この第４の発明によれば、上述した第３の発明と同様に、意匠性に優れた炭素繊維強化樹脂シートを製造することができる。また、炭素繊維強化樹脂シートに疑似等方性を付与することができる。

以上説明したように、本発明によれば、着色の色むらが少なく意匠性に優れた炭素繊維強化樹脂シートを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る炭素繊維強化樹脂シートの構造を示す概略断面図である。 上記炭素繊維強化樹脂シートを製造する方法の概略手順を示すフローチャートである。 プリプレグシートを成形する装置の概略構成を示す斜視図である。 上記プリプレグシートの表面に金属光沢層を形成する装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る炭素繊維強化樹脂シートの構造を示す概略断面図である。 上記炭素繊維強化樹脂シートを製造する方法の概略手順を示すフローチャートである。 チョップドシート材を成形する方法を説明するための概略斜視図である。

（１）第１実施形態
［炭素繊維強化樹脂シートの構造］
図１は、本発明の第１実施形態に係る炭素繊維強化樹脂シート１の構造を示す概略断面図である。本図に示すように、炭素繊維強化樹脂シート１は、プリプレグシート２と、当該プリプレグシート２の表面を被覆する金属光沢層３とを備える。プリプレグシート２は、熱可塑性の樹脂フィルム１１と、当該樹脂フィルム１１に含有された炭素繊維１２とを含む。金属光沢層３は、プリプレグシート２の表面に付着された金属の皮膜である。言い換えると、本実施形態における炭素繊維強化樹脂シート１は、表面が金属光沢層３で覆われた熱可塑性の複合材料である。以下では、当該炭素繊維強化樹脂シート１のことを、適宜ＣＦＲＴＰシート１と略称する。

ＣＦＲＴＰシート１の厚さｄ、つまりプリプレグシート２と金属光沢層３との合計の厚さは、３０μｍ以上６０μｍ以下に設定される。

樹脂フィルム１１は、一定の厚さ及び幅を有する極薄のシート状体である。樹脂フィルム１１は、例えば熱可塑性樹脂を押出成形することにより成形される。樹脂フィルム１１の厚さは、１０μｍ以上４０μｍ以下に設定される。

樹脂フィルム１１の材料である熱可塑性樹脂、つまりプリプレグシート２のマトリックス樹脂としては、例えば、ポリアミド（特にＰＡ６、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１２）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリイミド、ポリアリレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー、熱可塑性エポキシ樹脂等を用いることができる。また、これらの熱可塑性樹脂を２種類以上混合したポリマーアロイを樹脂フィルム１１の材料として用いてもよい。

炭素繊維１２は、カーボン製の連続繊維であり、樹脂フィルム１１の厚さ方向の両面にそれぞれ積層、固定されている。具体的に、炭素繊維１２は、樹脂フィルム１１の長手方向（図１の紙面直交方向）に沿う一定の方向に配向された状態で、樹脂フィルム１１の両面に積層されている。また、炭素繊維１２は、全体として極薄い帯状を呈するように、樹脂フィルム１１の幅方向に間隔を詰めて横並びに配置されている。なお、図１では便宜上、炭素繊維１２どうしが樹脂フィルム１１の厚さ方向に重ならないように１本ずつ横並びに配された状態を示しているが、炭素繊維１２は、樹脂フィルム１１の表面の略全体を覆うように幅方向に広がっていればよく、繊維どうしがいくらか重なり合う状態で配置されていてもよい。

炭素繊維１２としては、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系もしくはピッチ系の炭素繊維が好適に使用され得る。炭素繊維１２による十分な補強効果を得る観点からは、強度の高いＰＡＮ系の炭素繊維がより好適である。炭素繊維１２の繊維径は、５μｍ以上１２μｍ以下に設定される。また、炭素繊維１２の目付量、つまり単位面積あたりの炭素繊維１２の重さは、１０ｇ／ｍ^２以上４０ｇ／ｍ^２以下に設定される。言い換えると、炭素繊維１２は、樹脂フィルム１１の両面（上面及び下面）に、それぞれ目付量が１０～４０ｇ／ｍ^２になるように積層されている。

ここで、本実施形態では、プリプレグシート２として、炭素繊維１２が樹脂フィルム１１に部分的に埋め込まれた半含浸タイプのものが用いられる。すなわち、本実施形態におけるプリプレグシート２は、樹脂フィルム１１と、当該樹脂フィルム１１の両面に部分的に埋め込まれるように積層、固定された炭素繊維１２とを有する。言い換えると、炭素繊維１２は、樹脂フィルム１１の外側に一部が露出するような状態で樹脂フィルム１１の表層部に埋め込まれ、樹脂フィルム１１の内部に完全には埋め込まれない。

金属光沢層３は、プリプレグシート２の表面に施される乾式メッキによって形成される。乾式メッキは、気化させた金属を対象物に付着されるメッキ法のことで、例えば蒸着（真空蒸着）やスパッタリングがこれに該当する。周知のとおり、蒸着は、電子ビームやレーザー等を用いて真空チャンバー内で成膜材料（金属）を加熱することにより金属を気化させ、気化させた金属を対象物の表面に付着させる方法である。スパッタリングは、高電圧をかけてイオン化させた希ガス元素を真空チャンバー内で成膜材料（金属）に衝突させて金属を気化させ、気化させた金属を対象物の表面に付着させる方法である。

図１の例において、金属光沢層３は、プリプレグシート２の厚さ方向の一方の面（上面）にのみ形成されている。ただし、金属光沢層３は、プリプレグシート２の少なくとも一方の面に形成されていればよく、プリプレグシート２の両面に金属光沢層３が形成されていてもよい。

金属光沢層３の材料である金属は、乾式メッキを適用可能でかつ光沢を発するものであればその種類を問わないが、例えばアルミ、クロム、ニッケル、亜鉛、錫、金、銀、銅、白金等が好適である。

［製造方法］
次に、以上のような構造のＣＦＲＴＰシート１を製造する方法について説明する。図２は、当該製造方法の概略手順を示すフローチャートである。本図に示すように、ＣＦＲＴＰシート１の製造方法は、プリプレグシート２を成形するシート成形工程Ｓ１と、成形されたプリプレグシート２の表面に乾式メッキによって金属光沢層３を形成するメッキ工程Ｓ２とを含む。

（シート成形工程）
図３は、シート成形工程Ｓ１の詳細を説明するための図であり、プリプレグシート２を成形するシート成形装置５０の概略構成を示す斜視図である。本図に示されるシート成形装置５０は、炭素繊維の束である繊維束１２Ａ及び熱可塑性の樹脂フィルム１１から、プリプレグシート２を連続的に成形する装置である。

具体的に、シート成形装置５０は、上下に並ぶ複数対（ここでは２対）の加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１の下側において上下に並ぶ複数対（ここでは２対）の冷却ローラ５２と、加熱ローラ５１と冷却ローラ５２との間に掛け回された一対の無端ベルト５４と、無端ベルト５４の下側に配置された一対の引き出しローラ５５と、引き出しローラ５５の下側に配置された巻き取り用のボビン５６とを備える。

最上段の加熱ローラ５１の両側には、繊維束１２Ａを開繊して帯状に広げる開繊機構（図示省略）が設けられている。この開繊機構は、繊維束１２Ａを連続的に開繊することにより、薄い帯状に広がった多数の連続した炭素繊維１２を形成することが可能である。開繊機構としては、このような処理が可能な機構であればよく、繊維束を叩いて広げる機構、繊維束に風を当てて広げる機構、繊維束に超音波を当てて広げる機構など、種々の機構を用いることができる。

図３の例において、上記開繊機構は、樹脂フィルム１１の一方の面に開繊後の炭素繊維１２を供給する機構と、樹脂フィルム１１の他方の面に開繊後の炭素繊維１２を供給する機構とを有する。これらの機構によって、炭素繊維１２は、樹脂フィルム１１の一方の面とこれに接する加熱ローラ５１との間、及び、樹脂フィルム１１の他方の面とこれに接する加熱ローラ５１との間に、それぞれ導入される。

加熱ローラ５１は、電気ヒータもしくは加熱媒体等により加熱された高温のローラである。加熱ローラ５１は、樹脂フィルム１１及びその両面に重ねて配置された炭素繊維１２を、無端ベルト５４を介して両側から挟み込むことにより、加圧及び加熱を行う。これにより、炭素繊維１２が同一方向（図２の上下方向）に引き揃えられた状態で樹脂フィルム１１に連続的に含有される。

冷却ローラ５２は、冷却媒体等により冷却された低温のローラである。冷却ローラ５２は、炭素繊維１２を含有した樹脂フィルム１１を、無端ベルト５４を介して両側から挟むことにより、加圧及び冷却を行う。これにより、炭素繊維１２が樹脂フィルム１１に固定されて、樹脂フィルム１１の両面に炭素繊維１２が積層、一体化されたプリプレグシート２が成形される。

引き出しローラ５５は、成形されたプリプレグシート２に張力を付与しつつこれを下方へ引き出すローラである。

巻き取り用のボビン５６は、プリプレグシート２を巻き取るための芯材である。ボビン５６は、モータ等の駆動源により回転駆動され、引き出しローラ５５により引き出されたプリプレグシート２を順次巻き取ることにより、プリプレグシート２をロール状に纏める。

なお、上述したとおり、本実施形態では、半含浸タイプのプリプレグシート２が用いられる。このため、上記シート成形装置５０において、加熱ローラ５１による加熱温度、並びに、加熱ローラ５１及び冷却ローラ５２による加圧力は、樹脂フィルム１１の両面に炭素繊維１２が部分的に埋め込まれるような（炭素繊維１２の一部が樹脂フィルム１１の外部に露出するような）値にそれぞれ設定される。

（メッキ工程）
図４は、メッキ工程Ｓ２の詳細を説明するための図であり、プリプレグシート２の表面に金属光沢層３を形成するメッキ装置６０の概略構成を示す断面図である。本図に示すように、メッキ装置６０は、真空チャンバー６１と、真空チャンバー６１内に配置された成膜材料６２と、成膜材料６２から金属を気化させる図略の気化装置とを備える。

上述したシート成形工程Ｓ１により形成されたプリプレグシート２は、真空チャンバー６１内に収容可能な適宜の長さに切り出された上で、当該真空チャンバー６１内の成膜材料６２と対向する位置に配置される。

成膜材料６２は、金属光沢層３を構成する金属の供給源である。上記気化装置は、成膜材料６２から金属を気化させて当該気化金属をプリプレグシート２の表面に付着させる。金属を気化させる方法は、電子ビームやレーザー等の照射によって成膜材料６２を加熱する方法（蒸着）であってもよいし、高電圧下でイオン化させた希ガス元素を成膜材料６２に衝突させる方法（スパッタリング）であってもよい。成膜材料６２から気化した金属は、図４中に矢印で示すように、プリプレグシート２における成膜材料６２との対向面に向けて飛ばされ、当該面に付着される。これにより、プリプレグシート２の一面に金属光沢層３（図１）が形成される。すなわち、プリプレグシート２とその表面を被覆する金属光沢層３とを含むＣＦＲＴＰシート１が製造される。

なお、プリプレグシート２の両面に金属光沢層３を形成する場合には、プリプレグシート２の一方の面を上記のように成膜処理した後、同様の方法でプリプレグシート２の他方の面を成膜処理すればよい。

［作用効果］
以上説明したとおり、本発明の第１実施形態に係るＣＦＲＴＰシート１は、プリプレグシート２とこれを被覆する金属光沢層３とを含むので、プリプレグシート２が有する黒系の色調を金属光沢層３によって覆い隠すことができ、ＣＦＲＴＰシート１の表面に鮮やかな金属光沢を付与することができる。これにより、色むらが少なく意匠性に優れたＣＦＲＴＰシート１を実現することができる。

特に、上記第１実施形態では、金属光沢層３が乾式メッキにより形成されるので、熱や擦れによって金属光沢が損なわれるのを抑止することができる。すなわち、乾式メッキにより形成された金属光沢層３は、熱に強く、擦れによる劣化も少ないという性質がある。このような金属光沢層３を含むＣＦＲＴＰシート１は、プレス成形や射出成形に供されても十分な意匠性を維持し得る。したがって、当該ＣＦＲＴＰシート１をプレス成形や射出成形に供することで、優れた意匠性を有する複合成形品を製造し得る。

また、上記第１実施形態では、プリプレグシート２と金属光沢層３との合計厚さであるＣＦＲＴＰシート１の厚さｄが６０μｍ以下に設定されるので、ＣＦＲＴＰシート１を装飾シートとして好適に用いることができる。すなわち、厚さｄが６０μｍ以下と非常に小さいＣＦＲＴＰシート１は、柔軟性が高く形状追従性に優れるため、被装飾体の表面に貼着される装飾シートとしての用途に好適に使用することができる。

また、上記第１実施形態では、プリプレグシート２に対する炭素繊維１２の目付量が４０ｇ／ｍ^２以下に設定されるので、ＣＦＲＴＰシート１の厚さｄを抑制することができる。すなわち、炭素繊維１２の目付量が４０ｇ／ｍ^２以下であることは、炭素繊維１２の重なり度合が少なく、炭素繊維１２の積層厚さが小さく抑えられることを意味する。これにより、プリプレグシート２の厚さを抑えることができ、非常に薄肉のＣＦＲＴＰシート１を製造することができる。

［変形例］
上記第１実施形態では、樹脂フィルム１１の両面に炭素繊維１２が積層、固定されたプリプレグシート２を用いたが、炭素繊維１２は樹脂フィルム１１の片面にのみ積層されていてもよい。この場合、金属光沢層３は、炭素繊維１２が積層されている側の面を被覆するように形成されるのが好ましい。

上記第１実施形態では、樹脂フィルム１１の表面に炭素繊維１２が部分的に埋め込まれるように炭素繊維１２が積層された例について説明したが（図１参照）、炭素繊維１２は、樹脂フィルム１１の内部に完全に（ほとんど外側に露出しないように）埋め込まれていてもよい。すなわち、プリプレグシート２は、上記第１実施形態で用いた半含浸タイプのものに限られず、完全含浸タイプのものであってもよい。完全含浸タイプのプリプレグシートを成形する場合、炭素繊維は、樹脂フィルムの両面から埋め込んでもよいし、樹脂フィルムの片面からのみ埋め込んでもよい。

（２）第２実施形態
上記第１実施形態では、同一方向に配向された炭素繊維１２を含むプリプレグシート２の表面を金属光沢層３で被覆したが、同様のプリプレグシートから成形された成形体の表面を金属光沢層で被覆することも可能である。以下では、このようにして得られるＣＦＲＴＰシートの一例を第２実施形態として説明する。

図５は、第２実施形態に係るＣＦＲＴＰシート（炭素繊維強化樹脂シート）１０１の構造を示す概略断面図である。本図に示すように、ＣＦＲＴＰシート１０１は、プリプレグシート２（図３）から成形されたチョップドシート材１０２と、チョップドシート材１０２の表面を被覆する金属光沢層１０３とを備える。

チョップドシート材１０２は、多数のプリプレグ片１２０（図７）がシート状に集合して一体化することで得られたシート状の成形体である。プリプレグ片１２０は、上記第１実施形態で示したプリプレグシート２から切り出された短片状のプリプレグである。

金属光沢層１０３は、上記第１実施形態で示した金属光沢層３と同様のものであり、乾式メッキによりチョップドシート材１０２の表面に形成された金属の皮膜である。図５において、金属光沢層１０３は、チョップドシート材１０２の厚さ方向の一方の面（上面）にのみ形成されているが、チョップドシート材１０２の両面に金属光沢層１０３を形成することも可能である。

以上のようなＣＦＲＴＰシート１０１は、図６に示す製造方法により製造され得る。すなわち、第２実施形態におけるＣＦＲＴＰシート１０１の製造方法は、プリプレグシート２（図３）を成形する第１成形工程Ｓ１１と、成形したプリプレグシート２からプリプレグ片１２０（図７）を切り出すカット工程Ｓ１２と、切り出したプリプレグ片１２０からチョップドシート材１０２を成形する第２成形工程Ｓ１３と、成形したチョップドシート材１０２の表面に金属光沢層１０３（図５）を形成するメッキ工程Ｓ１４とを含む。

第１成形工程Ｓ１１では、樹脂フィルム１１に炭素繊維１２を含有させてプリプレグシート２を成形する。この第１成形工程Ｓ１１の内容は、上記第１実施形態で説明したシート成形工程Ｓ１と同様である。

続くカット工程Ｓ１２では、上記第１成形工程Ｓ１１により得られたプリプレグシート２を長手方向および幅方向に切断することにより、長方形状の多数のプリプレグ片１２０（図７）を形成する。このようなプリプレグ片１２０の切り出しは、例えば、プリプレグシート２を長手方向に送り出しながら当該プリプレグシート２に長手方向に沿った（幅方向に並ぶ）複数の切り込みを形成する縦カット機構と、当該切り込みが形成された後のプリプレグシート２を幅方向に切断する横カット機構と、を含む装置により実現することができる。このような装置を用いることで、一定の幅及び長さを有する多数の長方形状のプリプレグ片１２０がプリプレグシート２から切り出される。各プリプレグ片１２０は、長方形状の樹脂フィルムと、同一方向（樹脂フィルムの長手方向）に配向された状態で当該樹脂フィルムに含有された炭素繊維とを含む。

第２成形工程Ｓ１３では、カット工程Ｓ１２により得られた多数のプリプレグ片１２０を積層して互いに一体化することにより、図７に示されるチョップドシート材１０２を成形する。この第２成形工程Ｓ１３では、熱可塑性樹脂製のキャリアシート１２１の上面に多数のプリプレグ片１２０を二次元的にランダムに敷き詰めて固定し、チョップドシート材１０２を成形する。具体的には、次のような手順でチョップドシート材１０２を成形する。

まず、図７に示すように、キャリアシート１２１をその長手方向に送り出しながら、当該キャリアシート１２１の上面に多数のプリプレグ片１２０を分散させつつ配置する。例えば、キャリアシート１２１の上方からプリプレグ片１２０を振動させつつ落下させるとともに、このような落下操作をキャリアシート１２１の送り方向の各区間Ｉ，II，III‥‥において繰り返し行うことにより、キャリアシート１２１上のプリプレグ片１２０の密度および積層枚数を増やしていく。これにより、プリプレグ片１２０は、各プリプレグ片１２０に含有される炭素繊維１２の繊維方向（換言すればプリプレグ片１２０の長手方向）が水平面上で種々の方向にばらつき、かつ厚さ方向に互いに重なり合った状態で、キャリアシート１２１上に積層される。

次に、図外の加熱ローラを用いてキャリアシート１２１およびその上のプリプレグ片１２０を加圧および加熱し、キャリアシート１２１とプリプレグ片１２０とを互いに一体化する。すなわち、上記加熱ローラを用いた加圧および加熱により、キャリアシート１２１とプリプレグ片１２０とを結合（融着）するとともに、積層されたプリプレグ片１２０どうしを互いに結合（融着）する。これにより、キャリアシート１２１と多数のプリプレグ片１２０とが一体化されたチョップドシート材１０２が得られる。チョップドシート材１０２の厚み、つまりキャリアシート１２１とその上に積層されたプリプレグ片１２０との合計の厚みは、約１ｍｍ以下（例えば０．５ｍｍ）に設定される。言い換えると、プリプレグ片１２０の積層枚数は、チョップドシート材１０２の厚みが約１ｍｍ以下になるような枚数に設定される。

キャリアシート１２１の材質としては、基本的にプリプレグ片１２０のマトリックス樹と同一の熱可塑性樹脂を用いることができる。ただし、熱可塑性樹脂である限り種々の材質のキャリアシート１２１を使用可能であり、プリプレグ片１２０（プリプレグシート２）に含まれる樹脂フィルム１１とは異なる材質のキャリアシート１２１を用いてもよい。

上記のような第２成形工程Ｓ１３によってチョップドシート材１０２が成形されると、続くメッキ工程Ｓ１４にてチョップドシート材１０２の表面に乾式メッキを施すことにより、チョップドシート材１０２の表面を金属光沢層１０３（図５）で被覆する。このメッキ工程Ｓ４の内容は、上記第１実施形態で説明したメッキ工程Ｓ２と同様である。

以上説明したとおり、本発明の第２実施形態に係るＣＦＲＴＰシート１０１は、チョップドシート材１０２とこれを被覆する金属光沢層１０３とを含むので、チョップドシート材１０２が有する黒系の色調を金属光沢層３によって覆い隠すことができ、ＣＦＲＴＰシート１０１の表面に鮮やかな金属光沢を付与することができる。これにより、色むらが少なく意匠性に優れたＣＦＲＴＰシート１０１を実現することができる。また、炭素繊維１２の方向がランダムになるので、ＣＦＲＴＰシート１０１に疑似等方性を付与することができる。

なお、上記第２実施形態では、熱可塑性樹脂製のキャリアシート１２１の上に多数のプリプレグ片１２０を積層、固定することによりチョップドシート材１０２を成形したが、キャリアシート１２１は省略してもよい。すなわち、チョップドシート材１０２として、互いに積層、固定されたプリプレグ片１２０のみからなるシート材を成形することも可能である。

１，１０１ 炭素繊維強化樹脂シート（ＣＦＲＴＰシート）
２ プリプレグシート
３，１０３ 金属光沢層
１１ 樹脂フィルム
１２ 炭素繊維
１０２ チョップドシート材
１２０ プリプレグ片

Claims (7)

1. 熱可塑性の樹脂フィルムと当該樹脂フィルムに同一方向に配向された状態で含有された炭素繊維とを含むプリプレグシートと、
   前記プリプレグシートの少なくとも一方の面を被覆する金属光沢層と、を備えた炭素繊維強化樹脂シート。
2. 請求項１に記載の炭素繊維強化樹脂シートにおいて、
   前記金属光沢層は、乾式メッキにより前記プリプレグシートに付着された金属の皮膜である、炭素繊維強化樹脂シート。
3. 請求項１に記載の炭素繊維強化樹脂シートにおいて、
   前記プリプレグシートと前記金属光沢層との合計厚さが６０μｍ以下である、炭素繊維強化樹脂シート。
4. 請求項３に記載の炭素繊維強化樹脂シートにおいて、
   前記プリプレグシートは、前記樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムの両面にそれぞれ４０ｇ／ｍ^２以下の目付量で積層された前記炭素繊維とを含む、炭素繊維強化樹脂シート。
5. 熱可塑性の樹脂フィルムと当該樹脂フィルムに同一方向に配向された状態で含有された炭素繊維とを有する複数のプリプレグ片を含み、当該プリプレグ片がランダムにかつシート状に集合して一体化したチョップドシート材と、
   前記チョップドシート材の少なくとも一方の面を被覆する金属光沢層と、を備えた炭素繊維強化樹脂シート。
6. 一方向に配向された炭素繊維を熱可塑性の樹脂フィルムに重ねて加熱及び加圧を行うことにより、前記樹脂フィルムとこれに含有された前記炭素繊維とを含むプリプレグシートを得るステップと、
   得られた前記プリプレグシートの少なくとも一方の面に、乾式メッキにより金属を付着させて金属光沢層を形成するステップと、を含む炭素繊維強化樹脂シートの製造方法。
7. 一方向に配向された炭素繊維を熱可塑性の樹脂フィルムに重ねて加熱及び加圧を行うことにより、前記樹脂フィルムとこれに含有された前記炭素繊維とを含むプリプレグシートを得るステップと、
   得られた前記プリプレグシートを短片状にカットして複数のプリプレグ片を得るステップと、
   得られた前記プリプレグ片をランダムに敷き詰めて加熱及び加圧を行うことにより、当該プリプレグ片がシート状に集合、一体化したチョップドシート材を得るステップと、
   得られた前記チョップドシート材の少なくとも一方の面に、乾式メッキにより金属を付着させて金属光沢層を形成するステップと、を含む炭素繊維強化樹脂シートの製造方法。