JP6749012B2 - 繊維強化樹脂部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化樹脂部材及びその製造方法に関する。

熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を、ガラス繊維や炭素繊維で補強した繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は、電気産業、建築産業、スポーツ産業、航空産業、自動車産業などの分野で、ＦＲＰの高強度、高剛性、高軽量性などの特性を生かして使われている。特に、炭素繊維を用いた繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）は、その効果が高く、近年、盛んに研究開発が行われている。

従来、ＦＲＰからなる部材と他の構造部材との一体化が容易に実現でき、かつ、優れた接合強度にて一体化できる一体化成形品が提案されている。

この一体化成形品は、マトリックス樹脂に多数本の連続したフィラメントからなる強化繊維群が層状に配置された第一の部材と、熱可塑性樹脂組成物（Ａ）からなる第二の部材とが結合されてなる。そして、この一体化成形品において、第一の部材と第二の部材とが、熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）を介して接着されており、かつ熱可塑性樹脂組成物（Ａ）及び（Ｂ）を構成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータδ（ＳＰ値）の差の絶対値が１．２以下である。

また、第一の部材は、熱硬化性樹脂層、熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）からなる熱可塑性樹脂層、及び、多数本の連続したフィラメントからなる強化繊維群とからなる。さらに、第一の部材は、熱硬化性樹脂層と熱可塑性樹脂層とが、これらの層の界面において、熱硬化性樹脂層の樹脂と熱可塑性樹脂層の樹脂とが凹凸形状をなして一体化されている。また、第一の部材は、強化繊維群の内の一群のフィラメントが、少なくとも熱硬化性樹脂層の樹脂に接し、強化繊維群の内の残りの群のフィラメントが、少なくとも熱可塑性樹脂層の樹脂に接してなる成形体である。さらに、第一の部材は、熱可塑性樹脂層の界面とは反対側の面が成形体の表面に位置している積層体である（特許文献１参照。）。

特開２００６−４４２５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された一体化成形品にあっては、界面における樹脂の相溶性や凹凸形状の形成によって一体化をしているにすぎない。現在、より高い剛性を有する繊維強化樹脂部材が望まれており、繊維強化樹脂部材の剛性が十分なものとなっていないという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、優れた剛性を有する繊維強化樹脂部材及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、第１樹脂と第２樹脂とが第１樹脂と第２樹脂との界面において凹凸形状をなして一体化されており、複数の連続した繊維からなる織物の一部が第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通しており、複数の不連続な繊維の一部が、第１樹脂と第２樹脂との界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入している構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、優れた剛性を有する繊維強化樹脂部材及びその製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る繊維強化樹脂部材の一例の概略を示す斜視図である。 図２は、図１に示した繊維強化樹脂部材のＩＩ−ＩＩ線に沿った模式的な断面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る繊維強化樹脂部材の製造方法の一例を示すフロー図である。 図４は、図３に示した射出成形の一例の概要を示す模式的な断面図である。 図５は、図３に示した射出成形の一例の概要を示す模式的な断面図である。 図６は、図３に示した射出成形の一例により得られた繊維強化樹脂部材の部品の概略を示す斜視図である。 図７は、図３に示した射出成形の他の一例の概要を示す模式的な断面図である。 図８は、図３に示した射出成形の他の一例の概要を示す模式的な断面図である。 図９は、図３に示した射出成形の他の一例により得られた繊維強化樹脂部材の部品の概略を示す斜視図である。 図１０は、図３に示した接合の概要の一例を示す模式的な斜視図である。 図１１は、図３に示した第１繊維強化材追加の概要の一例を示す模式的な斜視図である。 図１２は、図３に示した樹脂トランスファー成形の概要の一例を示す模式的な斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂部材及びその製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る繊維強化樹脂部材について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る繊維強化樹脂部材の一例の概略を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した繊維強化樹脂部材のＩＩ−ＩＩ線に沿った模式的な断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の繊維強化樹脂部材１は、第１繊維強化材１０と、樹脂母材３０と、第２繊維強化材２０とを含む。そして、樹脂母材３０は、第１樹脂部３１と第２樹脂部３２を有し、第１繊維強化材１０を被覆している。また、第２繊維強化材２０は、樹脂母材３０に含有されている。なお、図示例においては、第２繊維強化材２０は、第１樹脂部３１の全体に分散した状態で含有されている。

ここで、第１繊維強化材１０は、複数の連続した繊維からなる織物１１１を含有している。なお、図中の織物１１１は、織物１１１を構成する一の方向に連続した繊維を示すものでもあり、他の方向に連続した繊維については記載を省略している。また、第１樹脂部３１は、第１樹脂３１１を含有している。さらに、第２樹脂部３２は、第２樹脂３２１を含有している。また、第２繊維強化材２０は、不連続な繊維２０１からなる。さらに、図示例においては、織物１１１がシート形状を有し、これらが積層体を形成している。また、積層体を形成している織物１１１間には母材樹脂３０を構成する第１樹脂３１１や第２樹脂３２１が介在している。

そして、第１樹脂３１１と第２樹脂３２１との界面３０Ａにおいて、第１樹脂３１１と第２樹脂３２１とが、凹凸形状をなして一体化されている。

なお、第１樹脂と第２樹脂との界面は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）などにより確認することができる。

また、第１繊維強化材１０における織物１１１の一部が、第１樹脂３１１と第２樹脂３２１とを交互に貫通している。さらに、第２繊維強化材２０における複数の不連続な繊維２０１の一部が、界面３０Ａを介して、第１樹脂３１１及び第２樹脂３２１の双方に侵入している。

なお、上述のような構造に関しても、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）などにより確認することができる。

このように、以下の（１−１）〜（１−３）の構成を有することにより、高い剛性、つまり、優れた剛性を有する繊維強化樹脂部材を実現することができる。また、その結果、繊維強化樹脂部材の軽量化や低コスト化を実現することができるという副次的な効果も得られる。

（１−１）第１樹脂と第２樹脂との界面において、第１樹脂と第２樹脂とが、凹凸形状をなして一体化されている。
（１−２）複数の連続した繊維からなる織物の一部が、第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通している。
（１−３）複数の不連続な繊維の一部が、第１樹脂と第２樹脂との界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入している。

現時点においては、以下のようなメカニズムにより、高い剛性を有する繊維強化樹脂部材になっていると考えている。

例えば、凹凸形状をなさずに一体化されている場合には、界面において対向する樹脂側に侵入する樹脂が殆どないので、界面に応力が加わると界面からの破壊が生じる。一方、凹凸形状をなして一体化されている場合には、界面において対向する樹脂側に侵入する樹脂が一体化を維持しようとするアンカー機能を発揮する。そのため、界面に応力が加わっても破壊が生じにくい。

また、例えば、第１繊維強化材に含有される所定の織物の一部が、第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通していない場合としては、例えば、第１繊維強化材の全部が、第１樹脂又は第２樹脂のいずれかに内包されている場合が挙げられる。このような場合には、界面に応力が加わると界面からの破壊が生じる。一方、第１繊維強化材に含有される所定の織物の一部が、第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通している場合には、貫通する繊維が第１樹脂と第２樹脂との一体化を維持しようとするアンカー機能を発揮する。そのため、界面に応力が加わっても破壊が生じにくい。

さらに、例えば、第２繊維強化材である所定の繊維の一部が、界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入していない場合としては、例えば、第２繊維強化材が、樹脂母材３０に含有されていない場合が挙げられる。このような場合には、界面に応力が加わると界面からの破壊が生じる。一方、第２繊維強化材である所定の繊維の一部が、界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入している場合には、繊維が第１樹脂と第２樹脂との一体化を維持しようとするアンカー機能を発揮する。そのため、界面に応力が加わっても破壊が生じにくい。

但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

なお、第２繊維強化材は、樹脂母材に含有され、第１樹脂と第２樹脂との界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入していれば、特に限定されるものではない。図示しないが、例えば、第２繊維強化材が、第２樹脂部の全体に分散した状態で含有されていてもよく、第２繊維強化材が、第１樹脂部及び第２樹脂部の双方の全体に分散した状態で含有されていてもよい。

また、本実施形態の繊維強化樹脂部材においては、第１樹脂部及び第２樹脂部の少なくとも一方が、第２繊維強化材を１０〜５０質量％含有していることが好ましく、１５〜４０質量％含有していることがより好ましい。第１樹脂部及び第２樹脂部の少なくとも一方における第２繊維強化材の含有量を１０質量％以上とすると、剛性がより向上する。また、第１樹脂部及び第２樹脂部の少なくとも一方における第２繊維強化材の含有量を１５〜４０質量％とすると、剛性がさらに向上する。なお、第１樹脂部及び第２樹脂部の少なくとも一方における第２繊維強化材の含有量を５０質量％超とすると、第１樹脂部や第２樹脂部を形成する第１樹脂や第２樹脂の粘度が高くなる。そのため、第１樹脂や第２樹脂が第１繊維強化材に十分に含浸されない可能性がある。

ここで、各構成についてさらに詳細に説明する。

上述の織物１１１としては、例えば、炭素繊維の織物を用いることが好適である。このような織物としては、例えば、平織のものや綾織のものを用いることができ、強度の観点から、平織のものを用いることが好適である。

しかしながら、これらに限定されるものではなく、織物としては、例えば、ガラス繊維、その他の従来公知の繊維強化材として用いられる織物を用いることもできる。また、炭素繊維の織物と他の従来公知の繊維強化材として用いられる織物とを組み合わせて用いることもできる。さらに、炭素繊維と他の従来公知の繊維強化材とを組み合わせた織物を用いることもできる。

また、上述の不連続な繊維２０１としては、例えば、炭素繊維を用いることが好適である。また、炭素繊維としては、例えば、繊維長が０．１〜１２ｍｍの炭素繊維を用いることが好適である。

しかしながら、これらに限定されるものではなく、不連続な繊維としては、例えば、ガラス繊維、その他の従来公知の繊維強化材として用いられる繊維を用いることもできる。また、炭素繊維と他の従来公知の繊維強化材とを組み合わせて用いることもできる。

さらに、上述の第１樹脂３１１としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などを用いることができる。なお、ポリアミドの具体例としては、ナイロン６やナイロン６６などを挙げることができる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上述したように、第１樹脂には、不連続な繊維が含まれていてもよい。

しかしながら、これらに限定されるものではなく、第１樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂を用いることもできる。なお、熱硬化性樹脂を用いる場合には、製造する際に、樹脂モノマーなど織物に含浸し易いものを用いることが好ましい。

また、上述の第２樹脂３２１としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などを用いることができる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、第１樹脂と第２樹脂とは、同一であっても、異なっていてもよい。また、第２樹脂には、上述したように、不連続な繊維が含まれていてもよい。

さらに、詳しくは後述するが、製造する際に、上述の第１樹脂が先に織物に含浸されている場合、第２樹脂をさらに織物に含浸させることは必ずしも容易でない。例えば、第２樹脂を織物に含浸させる際に、第１樹脂の成形温度より第２樹脂の成形温度を高くして、第２樹脂の粘度をより低くして、織物に含浸させることが好ましい。また、例えば、第２樹脂としては、粘度の低い樹脂モノマーを用い、織物に含浸させ、ポリマー化反応させるものを用いることも好ましい。さらに、例えば、第２樹脂としては、第２樹脂の成形温度が第１樹脂の成形温度より低く、その成形温度における第２樹脂の粘度が第１樹脂の粘度より低いものを用いることも好ましい。

しかしながら、これらに限定されるものではなく、第２樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂を用いることもできる。なお、熱硬化性樹脂を用いる場合には、製造する際に、樹脂モノマーなど織物に含浸し易いものを用いることが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る繊維強化樹脂部材の製造方法について説明する。なお、本発明の繊維強化樹脂部材は、本発明の繊維強化樹脂部材の製造方法により得られたものに限定されるものでないことは言うまでもない。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る繊維強化樹脂部材の製造方法の一例を示すフロー図である。図３に示すように、本実施形態の繊維強化樹脂部材の製造方法は、次の工程（Ａ）〜（Ｄ）を含む。なお、図中において、工程（Ａ）をＳ−Ａと略記する（以下同様である。）。

工程（Ａ）は、複数の連続した繊維からなる織物を含有する第１繊維強化材に、第１樹脂部及び第２樹脂部のいずれか一方を形成する複数の不連続な繊維からなる第２繊維強化材を含有する溶融樹脂を、射出成形により第１繊維強化材の一方の側から含浸させる工程である。これにより、繊維強化樹脂部材の部品を作製する。なお、この工程は、後述する工程（１）に一例に相当する。

そして、工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で作製した複数の繊維強化樹脂部材の部品を組み合わせて、例えば、接着剤を用いることなどにより接合する工程である。これにより、繊維強化樹脂部材の部品を作製する。なお、この工程は、必要に応じて追加される工程である。

また、工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品に第１繊維強化材を追加する工程である。これにより、繊維強化樹脂部材の部品を作製する。なお、この工程は、必要に応じて追加される工程である。

さらに、工程（Ｄ）は、工程（Ｃ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品に、第１樹脂部及び第２樹脂部のいずれか他方を形成する樹脂モノマーを、樹脂トランスファー成形により工程（Ｃ）で作製した繊維強化樹脂部材の第１繊維強化材の他方の側から含浸させ、ポリマー化反応させる工程である。これにより、繊維強化樹脂部材を作製する。なお、この工程は、後述する工程（２）の一例に相当する。

なお、工程（Ｃ）がない場合には、工程（Ｄ）において、工程（Ｃ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品の代わりに工程（Ｂ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品を適用すればよい。また、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）がない場合には、工程（Ｄ）において、工程（Ｃ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品の代わりに工程（Ａ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品を適用すればよい。また、工程（Ｂ）がない場合には、工程（Ｃ）において、工程（Ｂ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品の代わりに工程（Ａ）で作製した繊維強化樹脂部材の部品を適用すればよい。

このように、以下の（２−１）及び（２−２）の構成を有することにより、高い剛性、つまり、優れた剛性を有する繊維強化樹脂部材を効率良く製造することができる繊維強化樹脂部材の製造方法を実現することができる。

（２−１）複数の連続した繊維からなる織物を含有する第１繊維強化材に、第１樹脂部及び第２樹脂部のいずれか一方を形成する複数の不連続な繊維からなる第２繊維強化材を含有する溶融樹脂を、射出成形により第１繊維強化材の一方の側から含浸させる工程（１）を含む。
（２−２）工程（１）の後に実行され、複数の連続した繊維からなる織物を含有する第１繊維強化材に、第１樹脂部及び第２樹脂部のいずれか他方を形成する樹脂モノマーを、樹脂トランスファー成形により第１繊維強化材の他方の側から含浸させ、反応させる工程（２）を含む。

現時点においては、以下のようなメカニズムにより、高い剛性を有する繊維強化樹脂部材を効率良く製造することができると考えている。

例えば、樹脂モノマーを樹脂トランスファー成形により第１繊維強化材に含浸させる場合より、溶融樹脂を射出成形により第１繊維強化材に含浸させる場合の方が、第１繊維強化材における含浸状態にムラができやすい。つまり、工程（１）において、溶融樹脂を射出成形により第１繊維強化材に含浸させる場合の方が、第１樹脂と第２樹脂との界面に凹凸形状を形成しやすく、第１樹脂と第２樹脂とを凹凸形状をなして一体化させ易いため好ましい。

また、例えば、溶融樹脂を射出成形により第１繊維強化材に含浸させる場合より、樹脂モノマーを樹脂トランスファー成形により第１繊維強化材に含浸させる場合の方が、第１繊維強化材に樹脂を含浸させやすい。つまり、工程（２）において、樹脂モノマーを樹脂トランスファー成形により第１繊維強化材に含浸させる場合の方が、第１樹脂と第２樹脂とを一体化させ易く、第１樹脂と第２樹脂とを凹凸形状をなして一体化させ易いため好ましい。また、工程（２）において、樹脂モノマーを樹脂トランスファー成形により第１繊維強化材に含浸させる場合の方が、第１繊維強化材に含有される所定の織物の一部が、第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通した状態とし易いため好ましい。

さらに、例えば、工程（１）における溶融樹脂に第２繊維強化材である所定の繊維を含有させることにより、第２繊維強化材である所定の繊維の一部が、界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入している構造をより確実に形成することができる。

但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

ここで、各工程について図面を参照しながらさらに詳細に説明する。

図４は、図３に示した射出成形の一例の概要を示す模式的な断面図である。また、図５は、図３に示した射出成形の一例の概要を示す模式的な断面図である。さらに、図６は、図３に示した射出成形の一例により得られた繊維強化樹脂部材の部品の概略を示す斜視図である。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図４に示すように、金型５１，５２を開き、金型５１，５２内に炭素繊維織物（例えば、７枚）の積層体１１２を準備する。

次に、図５に示すように、炭素繊維織物の積層体１１２を金型５１，５２内に入れ、金型５１，５２を閉じ、溶融樹脂６０を射出成形により炭素繊維織物の積層体１１２の一方の側から含浸させる。このとき、溶融樹脂６０は、図示しない凹凸形状の界面が形成され、かつ、部材の形状が形成されていれば、含浸される量については特に限定されるものではない。例えば、図示例のように、半分程度まで含浸されればよい。なお、図示しないが、この溶融樹脂は、不連続な炭素繊維を含有している。

このようにして、図６に示すような、繊維強化樹脂部材の部品３が得られる。部品３は、第１繊維強化材の積層体１１２の一部が第１樹脂３１１により被覆されている。

図７は、図３に示した射出成形の他の一例の概要を示す模式的な断面図である。また、図８は、図３に示した射出成形の他の一例の概要を示す模式的な断面図である。さらに、図９は、図３に示した射出成形の他の一例により得られた繊維強化樹脂部材の部品の概略を示す斜視図である。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図７に示すように、金型５３，５４を開き、金型５３，５４内に炭素繊維織物（例えば、７枚）の積層体１１３を準備する。

次に、図８に示すように、炭素繊維織物の積層体１１３を金型５３，５４内に入れ、金型５３，５４を閉じ、溶融樹脂６０を射出成形により炭素繊維織物の積層体１１３の一方の側から含浸させる。このとき、溶融樹脂６０は、図示しない凹凸形状の界面が形成され、かつ、部材の形状が形成されていれば、含浸される量については特に限定されるものではない。例えば、図示例のように、半分程度まで含浸されればよい。なお、図示しないが、この溶融樹脂は、不連続な炭素繊維を含有している。

このようにして、図９に示すような、繊維強化樹脂部材の部品４が得られる。部品４は、第１繊維強化材の積層体１１３の一部が第１樹脂３１１により被覆されている。

図１０は、図３に示した接合の概要の一例を示す模式的な斜視図である。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、部品３と部品４とが接触する部位に接着剤を塗布し、部品３，４を組み合わせて、図中矢印Ｚで示す方向に押しつけて接合する。

図１１は、図３に示した第１繊維強化材追加の概要の一例を示す模式的な斜視図である。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

炭素繊維織物（例えば、７枚）の積層体を追加し、さらに、部品３，４の接合部分の側面に炭素繊維織物を追加するなどして、図１１に示すような、繊維強化樹脂部材の部品２が得られる。部品２は、第１繊維強化材の積層体１１４の一部（内側）が第１樹脂３１１により被覆されている。

図１２は、図３に示した樹脂トランスファー成形の概要の一例を示す模式的な斜視図である。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１２に示すように、金型５５，５６を開き、部品２を金型５５，５６内に入れる。
なお、図示しないが、金型を閉じた後、第１樹脂が未含浸の第１繊維強化材の外側に、第２樹脂部を形成する樹脂モノマーを、樹脂トランスファー成形により第１繊維強化材の外側から含浸させ、ポリマー化反応させる。これにより、部品の外側が第２樹脂により被覆される。その結果、図１に示すような母材樹脂３０で被覆された繊維強化樹脂部材１が得られる。

なお、樹脂モノマーを含浸させる際には、金型内を真空引きしてもよい。また、用いる樹脂モノマーには、ポリマー化反応を促進させる触媒を適宜添加してもよい。さらに、ポリマー化反応させる際には、適宜加熱してもよい。

また、図示しないが、第１樹脂を含浸させる際には、射出成形による必要はない。例えば、金型内に樹脂のフィルムシートを置いて、それを加熱プレスにより第１繊維強化材に含浸させてもよい。また、第２樹脂を含浸させる際には、樹脂モノマーを用いた樹脂トランスファー成形による必要はない。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
以下の材料を用いた。
＜材料＞
第１繊維強化材原料：炭素繊維織物（東レ株式会社製、トレカクロス（ＣＯ６３４３Ｂ））
第１樹脂及び第２繊維強化材：炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が４０質量％含まれたものである。）
第２樹脂：ナイロン６活性剤含有ナイロン６モノマー（ナガセケムテックス株式会社製、ＤＥＮＡＴＩＴＥ）

＜準備＞
炭素繊維織物を、縦３１０ｍｍ、横１３０ｍｍに切り取り、これを１４枚準備した。切り取った炭素繊維織物を汎用の純アセトンで満たしたアルミトレーの中に入れ、一晩放置した。放置後、純アセトンで洗浄し、炭素繊維織物を網の上に載せて風乾させた。乾燥後、縦３００ｍｍ、横１２０ｍｍにトリミングした。

＜射出成形（第１樹脂の導入）＞
型締め１８０トンの汎用射出成形機（東洋機械金属株式会社製、Ｓｉ−１８０ＩＩＩ）に、縦３１０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚み２ｍｍの平板部品のキャビティーを有する金型を取り付けておき、金型温度を９０℃に設定した。金型を開き、金型内に、炭素繊維織物を７枚入れ、金型温度で乾燥させた後、炭素繊維含有ナイロンペレットプラストロンを樹脂温度２８０℃で射出成形した。

＜樹脂トランスファー成形（第２樹脂の導入）＞
射出成形の終了後、配管を取り換え、金型温度を１５０℃に設定し、スペーサーを変更することによってキャビティーの厚みを３ｍｍとして、樹脂トランスファー成形の準備をした。金型を開き、炭素繊維織物を７枚追加し、金型を閉じた。金型内を真空引きして乾燥させた後、ナイロン６活性剤含有ナイロン６モノマーを金型内に１．０ＭＰａで液送した。液送終了２分後に金型から取り出して、図２に示すような本例の繊維強化樹脂部材を得た。

（実施例２）
第１樹脂及び第２繊維強化材として、炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が４０質量％含まれたものである。）に代えて、炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が３０質量％含まれたものである。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図２に示すような本例の繊維強化樹脂部材を得た。

（実施例３）
第１樹脂及び第２繊維強化材として、炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が４０質量％含まれたものである。）に代えて、炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が２０質量％含まれたものである。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図２に示すような本例の繊維強化樹脂部材を得た。

（実施例４）
第１樹脂及び第２繊維強化材として、炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が４０質量％含まれたものである。）に代えて、炭素繊維含有ナイロンペレット（ダイセルポリマー株式会社製、プラストロン（ペレット長１２ｍｍのナイロン６のペレットに、繊維長１２ｍｍの炭素繊維が１０質量％含まれたものである。）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、図２に示すような本例の繊維強化樹脂部材を得た。

（比較例１）
以下の材料を用いた。
＜材料＞
第１繊維強化材原料：炭素繊維織物（東レ株式会社製、トレカクロス（ＣＯ６３４３Ｂ））
第１樹脂：ナイロン（プラストロン希釈用ナイロン、ダイセルポリマー株式会社製）
第２樹脂：ナイロン６活性剤含有ナイロン６モノマー（ナガセケムテックス株式会社製、ＤＥＮＡＴＩＴＥ）

＜準備＞
炭素繊維織物を、縦３１０ｍｍ、横１３０ｍｍに切り取り、これを１４枚準備した。切り取った炭素繊維織物を汎用の純アセトンで満たしたアルミトレーの中に入れ、一晩放置した。放置後、純アセトンで洗浄し、炭素繊維織物を網の上に載せて風乾させた。乾燥後、縦３００ｍｍ、横１２０ｍｍにトリミングした。

＜射出成形（第１樹脂の導入）＞
型締め１８０トンの汎用射出成形機（東洋機械金属株式会社製、Ｓｉ−１８０ＩＩＩ）に、縦３１０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚み２ｍｍの平板部品のキャビティーを有する金型を取り付けておき、金型温度を９０℃に設定した。金型を開き、金型内に、炭素繊維織物を７枚入れ、金型温度で乾燥させた後、第１樹脂のナイロンを樹脂温度２７０℃で射出成形した。

＜樹脂トランスファー成形（第２樹脂の導入）＞
射出成形の終了後、配管を取り換え、金型温度を１５０℃に設定し、スペーサーを変更することによってキャビティーの厚みを３ｍｍとして、樹脂トランスファー成形の準備をした。金型を開き、炭素繊維織物を７枚追加し、金型を閉じた。金型内を真空引きして乾燥させた後、ナイロン６活性剤含有ナイロン６モノマーを金型内に１．０ＭＰａで液送した。液送終了２分後に金型から取り出して、本例の繊維強化樹脂部材を得た。

［性能評価］
（剛性評価）
取り出した各例の繊維強化樹脂部材を十分に冷却した後、長さ１００ｍｍ、幅１５ｍｍに切り出して、これらを試験片とした。これらの試験片に対し、温度２５℃、支点間距離８０ｍｍ、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎにて３点曲げ試験を行った。得られた結果を表１に示す。なお、表１中の「凹凸形状有無」における「○」は、第１樹脂と第２樹脂との界面において、第１樹脂と第２樹脂とが、凹凸形状をなして一体化されている構造を有するものを示す。表１中の「凹凸形状有無」における「×」は、第１樹脂と第２樹脂との界面において、第１樹脂と第２樹脂とが、凹凸形状をなして一体化されている構造を有しないものを示す。また、表１中の「貫通構造有無」における「○」は、織物の一部が、第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通している構造を有するものを示す。表１中の「貫通構造有無」における「×」は、織物の一部が、第１樹脂と第２樹脂とを交互に貫通している構造を有しないものを示す。さらに、表１中の「侵入構造有無」における「○」は、複数の不連続な繊維の一部が、第１樹脂と第２樹脂との界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入している構造を有するものを示す。表１中の「侵入構造有無」における「×」は、複数の不連続な繊維の一部が、第１樹脂と第２樹脂との界面を介して、第１樹脂及び第２樹脂の双方に侵入している構造を有しないものを示す。

表１より、本発明の範囲に属する実施例１〜実施例４は、本発明外の比較例１と比較して、高い曲げ弾性率を有することが分かる。つまり、実施例１〜実施例４は、高い剛性、すなわち優れた剛性を有することが分かる。これは、上述した（１−１）〜（１−３）の構成を有するためと考えられる。

また、実施例１〜実施例４が優れた剛性を有するのは、第１樹脂部が、第２繊維強化材を１０〜５０質量％含有しているためとも考えられる。

さらに、実施例１〜実施例４のうち、実施例１〜実施例３が、特に高い剛性、すなわち優れた剛性を有することが分かる。これは、第１樹脂部が、第２繊維強化材を１５〜４０質量％含有しているためと考えられる。

表１の結果から、現時点においては、実施例１が最も優れてると考えられる。

また、本発明の範囲に属する実施例１〜実施例４は、上述した（２−１）及び（２−２）の構成を有することにより、高い剛性、つまり、優れた剛性を有する繊維強化樹脂部材を効率良く製造することができることが分かる。

以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１ 繊維強化樹脂部材
２，３，４ 部品
１０ 第１繊維強化材
１１１ 織物
１１２，１１３，１１４ 積層体
２０ 第２繊維強化材
２０１ 不連続な繊維
３０ 母材樹脂
３０Ａ 界面
３１ 第１樹脂部
３１１ 第１樹脂
３２ 第２樹脂部
３２１ 第２樹脂
５１，５２，５３，５４，５５，５６ 金型
６０ 溶融樹脂

Claims (7)

1. 複数の連続した繊維からなる織物を含有する第１繊維強化材と、
   第１樹脂を含有する第１樹脂部と第２樹脂を含有する第２樹脂部を有し、前記第１繊維強化材を被覆する樹脂母材と、
   前記樹脂母材に含有され、複数の不連続な繊維からなる第２繊維強化材と、を含み、
   前記第１樹脂と前記第２樹脂との界面において、前記第１樹脂と前記第２樹脂とが、凹凸形状をなして一体化されており、
   前記織物の一部が、前記第１樹脂と前記第２樹脂とを交互に貫通しており、
   前記複数の不連続な繊維の一部が、前記界面を介して、前記第１樹脂及び前記第２樹脂の双方に侵入している
   ことを特徴とする繊維強化樹脂部材。
2. 前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部の少なくとも一方が、前記第２繊維強化材を１０〜５０質量％含有していることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂部材。
3. 前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部の少なくとも一方が、前記第２繊維強化材を１５〜４０質量％含有していることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂部材。
4. 前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部の双方が、当該繊維強化樹脂部材の厚み方向において、前記織物を貫通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の繊維強化樹脂部材。
5. 前記第１繊維強化材が、前記織物を複数含有し、
   前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部の双方が、当該繊維強化樹脂部材の厚み方向において、前記複数の織物を貫通していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の繊維強化樹脂部材。
6. 前記第１樹脂と前記第２樹脂とが同一の樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の繊維強化樹脂部材。
7. 請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の繊維強化樹脂部材の製造方法であって、次の工程（１）及び（２）
   工程（１）：複数の連続した繊維からなる織物を含有する第１繊維強化材に、第１樹脂部及び第２樹脂部のいずれか一方を形成する複数の不連続な繊維からなる第２繊維強化材を含有する溶融樹脂を、射出成形により前記第１繊維強化材の一方の側から含浸させる工程、
   工程（２）：前記工程（１）の後に実行され、前記複数の連続した繊維からなる織物を含有する第１繊維強化材に、前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部のいずれか他方を形成する樹脂モノマーを、樹脂トランスファー成形により前記第１繊維強化材の他方の側から含浸させ、反応させる工程、を含む
   ことを特徴とする繊維強化樹脂部材の製造方法。

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