JPWO2015046290A1 - 一方向性繊維強化テープおよびその製造方法、ならびにそれを用いた成形体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成されるマトリックス樹脂とを有する一方向性繊維強化テープであって、初期結晶化度Ｃ１が３０％以上、５０％以下であり、かつ、相対粘度が１．９以上、４以下である、一方向性繊維強化テープ。およびそれを用いた成形体ならびにそれらの製造方法。

Description

本発明は、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする一方向性繊維強化テープに関するもので、基材の物性および生産性の両立を図ることができる一方向性繊維強化テープおよびそれを用いた成形体ならびにそれらの製造方法に関する。

炭素繊維などの強化繊維の需要は年々増えており、航空機・スポーツなどのプレミアム用途から、建築、土木、エネルギー関係の一般産業用途へ、需要がシフトしてきており、強化繊維に対する要求も厳しく、性能だけでなく価格の低減が大きな課題となっている。

繊維強化熱可塑性樹脂は、軽量で高強度であるため、車両や船舶の外装などによく用いられている。特に、繊維強化熱可塑性樹脂の中でも繊維長の長い強化繊維が含有されている長繊維強化熱可塑性樹脂は、耐衝撃性や剛性に優れているので、近年は自動車のバンパーやボディに多用されるようになってきている。

このような長繊維強化熱可塑性樹脂の製造によく用いられる方法としては、引き抜き（プルトルージョン）法や、フィラメントワインド法、ファイバープレスメント法、ホットメルト法などがある。これら方法の中で、引き抜き（プルトルージョン）法では、溶融された熱可塑性樹脂浴中に炭素繊維などの強化繊維束を通過させ、強化繊維束を熱可塑性樹脂浴中から引き抜いて、強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させ固化させることにより、樹脂が含浸したストランドを得る。

上述したようなストランドを得る方法として、例えば特許文献１においては、溶融状態の熱可塑性樹脂が充填され、かつ円弧形状を有するブロックが配置された含浸浴中に、炭素繊維束を導入し、ブロックの円弧部分に炭素繊維束を接触通過させ開繊させつつ、炭素繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させ熱可塑性樹脂含浸ストランドを製造する技術が開示されている。この技術で得られる熱可塑性樹脂含浸ストランドは、引張強度、引張伸び、曲げ強度、曲げ弾性率といった機械物性に優れた成形体が提供できる他、樹脂浴の温度を、熱可塑性樹脂の融点プラス１０℃以上で熱可塑性樹脂の融点プラス３０℃以下とすることで、樹脂浴中の熱可塑性樹脂の粘度を１００〜３０００Ｐａ・ｓ（Ｎｓ／ｍ^２）とすることができ、十分な熱可塑性樹脂の含浸性が得られるとされている。

しかし、低粘度とできる熱可塑性樹脂には一般的に分子量の低い成分が多く含まれるため、特許文献１に開示される技術では、熱可塑性樹脂含浸ストランドの強度、耐熱性および耐環境性が十分ではなく、強度的に補強部材として使用するのに不向きな場合がある。

また、特許文献２には、溶融したポリアミドを強化繊維ロ−ビングに含浸させて得られるストランドをペレタイズして第１の樹脂ペレットを得る第１の工程と、前記第１の樹脂ペレットを前記ポリアミドの融点以下の温度で加熱し固相重合により高分子量化して第２の樹脂ペレットを得る第２の工程と、を有し、前記ポリアミドの硫酸相対粘度（ηｒ）が１．８０〜２．４０であり、前記第２の樹脂ペレットの硫酸相対粘度（ηｒ）が２．６０〜５．００である、長繊維強化ポリアミド組成物の製造方法により、樹脂ペレットの色調、含浸性、長期特性および成形体外観の全てに優れた長繊維強化樹脂組成物を得る技術が開示されている。

そして、特許文献２で開示される具体的な製造工程は次の通りである。最初に、二軸押出機を用い、ポリアミドを溶融して樹脂含浸用ロールを備えた含浸ダイに供給する。次に、ガラス繊維ロ−ビングの束を、溶融ポリアミドが充填された含浸ダイに導入する。含浸ダイ内でポリアミドを含浸したガラス繊維ロ−ビングの束を、含浸ダイのノズルから連続的に引き抜いて１本のストランドを得、続いて、そのストランドを冷却固化した後、切断して第１の樹脂ペレットを得る。この第１の樹脂ペレットを１８０℃で８時間固相重合を行うことで第２の樹脂ペレットが得られる。

しかし、特許文献２に開示された技術では、長繊維強化樹脂組成物を樹脂ペレットとして用いるものであり、その樹脂ペレットを原料として用いて成形体を得るためには、第２のペレットを加熱溶融した後、射出成形などの手段により、成形体を形成する必要がある。すなわち、成形体を製造するためには樹脂ペレットを再度加熱溶融する必要があり、また成形後に急冷されることが多いため、得られた成形体は一般的に結晶化度が低く、強度、耐熱性および耐環境性が十分ではなく、強度的に補強部材として使用するのに不向きな場合がある。

また、特許文献３には、分子量の指標である２５℃の硫酸相対粘度ηｒが、２．３以上であるポリアミドを用いて長繊維強化樹脂組成物とすることにより、強度、耐久性など、熱時強度、低吸水性、および耐熱安定性に優れるようにする技術が開示されている。特許文献３で開示される具体的な製造工程は、二軸押出機を用い、バレル温度をポリアミドの融点より２５℃高い条件で溶融混練し、その溶融したポリアミドを、樹脂含浸用ロールを備えた含浸ダイに供給し、含浸ダイ内で溶融ポリアミドを含浸したガラス繊維束をノズルより連続的に引き抜き、１本の樹脂ストランド状にし、カットすることにより、長繊維強化樹脂組成物のペレットを得るものである。

しかし、特許文献３に開示された技術では、特許文献２と同様、樹脂ペレットに関するものであるため、特許文献２に開示された技術と同様の、前記した問題がある。

また、特許文献４には、２５℃における硫酸溶液粘度（ηｒ）が２．０〜２．９であるポリアミドを用いて長繊維強化樹脂組成物とする技術が開示され、ηｒが２．０未満の場合には成形体の機械的性質、特に耐衝撃特性が低下し、ηｒが２．９を越える場合には組成物の流動性が低下し、成形体表面の外観が不良となることが示されている。

しかし、特許文献４には、溶融混錬されたストランドを冷却してペレタイズした樹脂組成物が開示されているものの、結晶化度に関する記載や、補強部材として使用する薄層の基材に関しては記載されていない。

上述した特許文献１〜４では、熱可塑性樹脂ストランドや、これをペレタイズして、射出成形に好適に用いられるペレットとする技術が開示されているが、このような材料を組み合わせて用いて複合成形体を製造する方法も知られている。例えば、特許文献５には、マトリックス樹脂が結晶性の熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂Ａを予備成形体とし、液状化した樹脂Ｂを供給して繊維強化樹脂Ａをインサート成形するための前記予備成形体の製造方法において、繊維強化樹脂Ａと樹脂Ｂの接合される面の少なくとも一部を、例えば急冷により、結晶化度５〜１５％の範囲内とすることにより、マトリックス樹脂のインサート成形用に供給される樹脂との接合部分についてのみ、供給される樹脂との間で容易に十分に高い接着強度が得られるように制御する技術が開示されている。

特許文献５に開示された技術では、予備成形体を急冷などにより樹脂の結晶化度をあらかじめ一定範囲に制御しており、接合対象（樹脂Ｂ）との高い接着強度は得られるものの、結晶化度を制御しない部位における結晶化度や相対粘度に関する記載や示唆はなく、予備成形体が補強部材として十分な強度、耐熱性および耐環境性を発揮し得ない場合もあり、他の樹脂部材と接合性に関しては改善の余地がある。

特開２０１１−２４６６２１号公報 特開２０１１−２４１２９６号公報 特開２０１２−１７２０８６号公報 特開平１０−１３０４９１号公報 特開２０１３−１８８５８号公報

そこで、本発明の目的は、強度、耐熱性および耐環境性を発揮させ、他の樹脂部材と接合しやすい一方向性繊維強化テープを提供することにあり、また、このような一方向性繊維強化テープと他の樹脂部材との接合性に優れた成形体を提供することにある。

さらには、本発明の他の目的は、繊維間への樹脂の含浸性に優れ、樹脂含浸時の糸切れ発生を抑制して、一方向性繊維強化テープを製造する方法を提供することにある。

上記課題を解決するために種々検討を行った結果、本発明者らは、以下に示す一方向性繊維強化テープ（ＵＤテープ：「Ｕｎｉ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ」と称することがある）を見いだすに至った。

前記課題を解決するため、本発明の一方向性繊維強化テープは次の構成を有する。すなわち、一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成されるマトリックス樹脂とを有する一方向性繊維強化テープであって、一方向性繊維強化テープ中のマトリックス樹脂は、次式（１）で求められる初期結晶化度Ｃ１が３０％以上、５０％以下であり、かつ、相対粘度が１．９以上、４以下である、一方向性繊維強化テープである。
Ｃ１（％）＝（ΔＨＡ１／ΔＨ０）×１００ ・・・（１）
（ここで、ΔＨＡ１（Ｊ／ｇ）は、一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨ０（Ｊ／ｇ）は、マトリックス樹脂を構成するポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値である。）

また、前記課題を解決するため、本発明の一方向性繊維強化テープの製造方法は次の構成を有する。すなわち、一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成されるマトリックス樹脂とを有する一方向性繊維強化テープを製造する方法であって、マトリックス樹脂を溶融し、強化繊維束に含浸させる含浸工程、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化し、一定形状の一方向性繊維強化テープ前駆体を形成する冷却固化工程、および、一方向性繊維強化テープ前駆体を固相重合する固相重合工程を有する、一方向性繊維強化テープの製造方法である。

また、前記課題を解決するため、本発明の成形体は次の構成を有する。すなわち、前記した一方向性繊維強化テープ、または前記した方法で製造された一方向性繊維強化テープと、一方向性繊維強化テープ以外の他の樹脂部材とを接合して得られる、成形体である。

さらに、前記課題を解決するため、本発明の成形体の製造方法は次の構成を有する。すなわち、前記した一方向性繊維強化テープ、または前記した方法で製造された一方向性繊維強化テープを、補強部材として成形型内に配置する補強部材配置工程、および一方向性繊維強化テープが配置された成形型内に溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給工程を有し、溶融樹脂供給工程において、溶融樹脂の熱作用により一方向性繊維強化テープの表層の結晶化度を低下させた状態として、一方向性繊維強化テープに溶融樹脂を接合して成形体を得る、成形体の製造方法である。

本発明に係る一方向性繊維強化テープによれば、強化繊維間への樹脂の十分な含浸性を発現できるため、薄い層状の形態で低いボイド率とでき、高結晶化度かつ高相対粘度を有することで、強度、接着性、耐熱性、耐環境性に優れるとともに、他の樹脂部材との接合性に優れる一方向性繊維強化テープとすることができる。

また、本発明に係る一方向性繊維強化テープの製造方法によれば、斯かる一方向性繊維強化テープを、樹脂含浸時の糸切れを生じることなく生産性を高めて製造することができる。

さらに本発明に係る成形体およびその製造方法によれば、一方向性繊維強化テープと他の樹脂部材とが強固に接合した成形体を得ることができる。

本発明に係る一方向性繊維強化テープの概略斜視図である。 本発明に係る一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、（ａ）１回目昇温時、（ｂ）１回目降温時、（ｃ）２回目昇温時、それぞれにおける温度と発熱量（マトリックス樹脂の単位質量当たり）との関係を模式的に示した図である。 本発明で用いられる一方向性繊維強化テープの製造装置の概略図である。 本発明において、一方向性繊維強化テープと溶融した他の樹脂部材とが接合した状態における、一方向性繊維強化テープ内の結晶化度の分布を示す成形体の断面概略図である。 本発明において、一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形の工程を示した概略図であり、（ａ）一方向性繊維強化テープをキャビティに配置する工程、（ｂ）金型を閉じて射出成形する工程、（ｃ）射出後に成形体を取り出す工程、をそれぞれ図示したものである。

本発明に係る一方向性繊維強化テープは、一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成される樹脂とを有する。

本発明において、一方向性の強化繊維とは、繊維方向が一方向に配列した状態の強化繊維をいい、一方向性繊維強化テープとは、マトリックス樹脂中に、強化繊維を、その繊維方向が一方向に配列した状態で含む基材をいう。図１は一方向性繊維強化テープ１００の概略斜視図であり、強化繊維の配向方向に沿って略直角方向の断面が正面に図示されている。図１において、両方向矢印は繊維の配向方向を示している。強化繊維１０１は、一方向性繊維強化テープ１００内に、特定の位置に固まることなく概ね均一に分散されており、強化繊維１０１の間はマトリックス樹脂１０２で充填されている。すなわち、強化繊維はマトリックス樹脂で含浸されている。具体的な製造方法は後述するが、引抜き成形法などの連続成形により、薄肉状の一方向性繊維強化テープ１００が製造される。

一方向性繊維強化テープ１００に使用する強化繊維１０１としては、炭素繊維、金属繊維、有機繊維、および無機繊維が例示される。

炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが例示される。このうちＰＡＮ系炭素繊維は、ポリアクリロニトリル繊維を原料とする炭素繊維である。ピッチ系炭素繊維は石油タールや石油ピッチを原料とする炭素繊維である。セルロース系炭素繊維はビスコースレーヨンや酢酸セルロースなどを原料とする炭素繊維である。気相成長系炭素繊維は炭化水素などを原料とする炭素繊維である。これら炭素繊維のうち、強度と弾性率のバランスに優れる点で、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましく用いられる。

金属繊維としては、例えば、鉄、金、銀、銅、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属からなる繊維が挙げられる。

有機繊維としては、アラミド、ＰＢＯ、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンなどの有機材料からなる繊維が挙げられる。アラミド繊維としては強度や弾性率に優れたパラ系アラミド繊維と難燃性、長期耐熱性に優れるメタ系アラミド繊維とが例示される。パラ系アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維などが挙げられ、メタ系アラミド繊維としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維などが挙げられる。アラミド繊維としては、メタ系アラミド繊維に比べて弾性率の高いパラ系アラミド繊維が好ましく用いられる。

無機繊維としては、ガラス、バサルト、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機材料からなる繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス繊維（電気用）、Ｃガラス繊維（耐食用）、Ｓガラス繊維、Ｔガラス繊維（高強度、高弾性率）などが例示されるがこのいずれを用いても良い。バサルト繊維は、鉱物である玄武岩を繊維化した物で、耐熱性の非常に高い繊維である。玄武岩には、一般に鉄の化合物であるＦｅＯまたはＦｅＯ_２を９〜２５％、チタンの化合物であるＴｉＯまたはＴｉＯ_２を１〜６％含有するが、溶融状態でこれらの成分を増量して繊維化することも可能である。

本発明においては、強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維またはアラミド繊維より選ばれる少なくとも１種の強化繊維を用いることがより好ましく、これらの中では、軽量化や強度などの力学特性を効率よく発揮する炭素繊維を用いることが特に好ましい。

強化繊維表面には、カップリング剤などの表面改質剤や集束剤が塗布されていてもよく、マトリックス樹脂の種類によってこれらの成分を変える事が好ましい。

強化繊維は、その複数種を組み合わせて使用してもよく、これらの繊維を組み合わせることで複合的な効果が期待でき、例えば炭素繊維とガラス繊維を組み合わせる事で、炭素繊維による高い補強効果および安価なガラス繊維によるコストの低減が両立できる。

一方向性繊維強化テープにおいて、強化繊維は通常、多数本の単繊維を束ねた強化繊維束を１本または複数本を並べて構成される。１本または複数本の強化繊維束を並べたときの強化繊維の総フィラメント数（単繊維の本数）は１，０００〜２，０００，０００本の範囲にあることが好ましい。生産性の観点からは、強化繊維の総フィラメント数は、１，０００〜１，０００，０００本がより好ましく、１，０００〜６００，０００本がさらに好ましく、１，０００〜３００，０００本が特に好ましい。強化繊維の総フィラメント数の上限は、分散性や取り扱い性とのバランスも考慮して、生産性と分散性、取り扱い性を良好に保てるようであればよい。

１本の強化繊維束は、好ましくは平均直径５〜１０μｍである強化繊維の単繊維を１，０００〜５０，０００本を束ねて構成される。単繊維の平均直径は６〜８μｍがさらに好ましい。強化繊維の引張強度は３，０００〜６，０００ＭＰａのものを用いることが好ましい。なお強化繊維の強度（ＭＰａ）＝（単繊維強度（Ｎ））／単繊維断面積（ｍｍ^２）という関係となる。

本発明において、上記一方向性繊維強化テープ１００に使用するマトリックス樹脂１０２はポリアミドで構成される。ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド４６、ポリアミド５６、ポリアミド４１０、ポリアミド５１０、ポリアミド４Ｔ、ポリアミド５Ｔ、ポリアミド５Ｉ、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｉ、ポリアミド４，６共重合体、ポリアミド６．１２、ポリアミド９Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６、イソフタル酸とビス（３−メチル−４アミノシクロヘキシル）メタンとを重合してなるポリアミド（ポリアミドＰＡＣＭＩ）などのホモポリマ−、または、これらの共重合体または混合物が挙げられる。それらポリアミドの中でも、ポリアミド６、ポリアミド６６、またはポリアミド６１０を用いることが好ましく、ポリアミド６、またはポリアミド６６を用いることがより好ましい。

さらに得ようとする一方向性繊維強化テープの要求特性に応じて、マトリックス樹脂には、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラーなどを添加しておくことができる。

本発明に係る一方向性繊維強化テープにおいて、一方向性繊維強化テープ中のマトリックス樹脂は、次式（１）で求められる初期結晶化度Ｃ１が３０％以上、５０％以下であり、かつ、相対粘度が１．９以上、４以下である。
Ｃ１（％）＝（ΔＨＡ１／ΔＨ０）×１００ ・・・（１）

ここで、ΔＨＡ１（Ｊ／ｇ）は、一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨ０（Ｊ／ｇ）は、マトリックス樹脂を構成するポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値である。

ΔＨＡ１（Ｊ／ｇ）は、より詳細には、以下の式で算出することができる。
ΔＨＡ１＝１回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いた一方向性繊維強化テープの質量×（Ｗ_ｒ／１００））

ここで、Ｗ_ｒは、一方向性繊維強化テープにおけるマトリックス樹脂質量含有率（％）である。

また、ΔＨ０の値は、文献（「ポリアミド樹脂ハンドブック」、福本修著、日刊工業新聞社、１９８８年出版）から引用でき、ポリアミド６６およびポリアミド６の場合には、４５ｃａｌ／ｇ（１８９Ｊ／ｇ）であり、ポリアミド６１０の場合には、４３ｃａｌ／ｇ（１８０．６Ｊ／ｇ）である。また、その他のポリアミドのΔＨ０の値は、当該文献に説明された手順により得ることができる。なお、ΔＨ０の値は、ポリアミドの分子量によっては実質的に変化しない。

初期結晶化度の詳細な測定方法は後述するが、概要について図２を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれに、一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、横軸を温度（Ｔ）とし、縦軸を熱量（Ｈ）（マトリックス樹脂の単位質量当たり）とした吸熱特性曲線を模式的に示した図である。図２（ａ）は１回目昇温時を示し、図２（ｂ）は１回目降温時を示し、図２（ｃ）は２回目昇温時を示している。縦軸の矢印方向（上向き）が発熱状態を示す。また、図２（ａ）および図２（ｃ）における破線矢印は昇温を示しており、図２（ｂ）における破線矢印は降温を示している。すなわち、（１）一方向性繊維強化テープを、図２（ａ）に示すように、所定の昇温速度で所定温度まで昇温した後、一定時間保持し、（２）図２（ｂ）に示すように、さらに所定の降温速度で冷却した後、一定時間保持する方法で、（３）吸熱特性（吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値ΔＨＡ１）を測定する。このサイクル（１）〜（３）の測定方法で得られるΔＨＡ１より前記式（１）を用いて計算された初期結晶化度Ｃ１（％）は、熱作用を受けていない一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の結晶化度ということができる。

一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の初期結晶化度Ｃ１が３０％よりも小さいと、強度、耐熱性および耐環境性が低下する傾向にある。一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の初期結晶化度Ｃ１が５０％よりも大きいと、成形体としての加工性に問題が生じやすく、また例えば補強部材として成形するにあたりコスト的に不利となる傾向にある。一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の初期結晶化度Ｃ１は、好ましくは、３１％以上、４９％以下、より好ましくは、３３％以上、４８％以下、さらに好ましくは、３５％以上、４７％以下である。

また、具体的な測定方法は後述するが、マトリックス樹脂の相対粘度は、ＪＩＳ Ｋ６９２０−２（２００９）に基づき測定することができ、その際、一方向性繊維強化テープ中から強化繊維を除いたもの（マトリックス樹脂）の相対粘度を測定する。

一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の相対粘度が１．９よりも小さいと、一方向性繊維強化テープの靭性が低下する傾向にある。一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の相対粘度が４よりも大きいと、成形体としての加工性に問題が生じやすく、また例えば補強部材として成形体を成形するにあたりコスト的に不利となる傾向にある。一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂の相対粘度は、好ましくは、２以上、３．９以下、より好ましくは、２．１以上、３．９以下、さらに好ましくは、２．３以上、３．８以下である。

本発明では、初期結晶化度Ｃ１および相対粘度を前記した範囲とするために、後述するように、一方向性の強化繊維にマトリックス樹脂が含浸し、固化した状態の一方向性繊維強化テープ前駆体を加熱して固相重合反応によりマトリックス樹脂をより高分子量化し相対粘度を高めることが有効である。また、その固相重合反応時に、マトリックス樹脂中の分子が規則性よく配向することで、高い初期結晶化度を有する一方向性繊維強化テープとすることができる。このようなマトリックス樹脂のさらなる高分子量化、高結晶化により、強度、耐熱性および耐環境性を向上させることができる。固相重合する場合は、強化繊維へ含浸する前の状態では、低粘度の樹脂が使用でき、斯かる低粘度の樹脂は繊維間に含浸しやすくなることから、一方向性繊維強化テープの生産速度を高めることができるとともに、固相重合することで結晶化度および相対粘度が高まり、得られる一方向性繊維強化テープ自身の強度などを向上させることができる。

さらに、成形時には固相重合させた樹脂を再度溶融することで結晶化した部分が全て解消してしまうペレットとは異なり、成形材料である一方向性繊維強化テープを、例えば補強部材に用いて他の樹脂部材と接合させて成形体を得る場合には、固相重合させた樹脂の全てを再度溶融させる必要がないので、高い結晶化度を維持したまま補強部材として使用することができるとともに高い相対粘度を持つことにより、一方向性繊維強化テープの持つ強度、耐熱性および耐環境性を成形体に発現させることができる。

すなわち、溶融したマトリックス樹脂を固化しただけの一方向性繊維強化テープ前駆体は、マトリックス樹脂中で規則正しく配列した高分子が少ない状態にある。この一方向性繊維強化テープ前駆体を固相重合することで、マトリックス樹脂中で高分子を規則正しく配列した、高結晶化状態にある一方向性繊維強化テープが得られる。

また、固相重合を行うと、マトリックス樹脂の相対粘度が高くなるだけではなく、分子量分布におけるピーク値が低い値から高い値にシフトするとともに、分子量分布が広がった特性を有するようになる。つまり、マトリックス樹脂中におけるＭｚ（Ｚ平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）がより大きな値を示すようになる。このようなブロードな分子量分布を有することによって、超高分子量成分は、一方向性繊維強化テープの靭性や強度を高める効果を発揮させることに寄与するとともに、低分子量成分は、融点が低いため、一方向性繊維強化テープの接着性を向上する効果を発揮させることに寄与する。

また、本発明において、一方向性繊維強化テープ中のマトリックス樹脂は、前記した初期結晶化度Ｃ１と、次式（２）で求められる加熱後結晶化度Ｃ２とは、次式（３）で求められる結晶化度の差Ｃｄが、好ましくは５％以上、２０％以下、より好ましくは７〜１９、さらに好ましくは９〜１８、最も好ましくは１１〜１８となる関係を有する。
Ｃ２（％）＝（ΔＨＡ２／ΔＨ０）×１００ ・・・（２）
Ｃｄ＝Ｃ１（％）−Ｃ２（％） ・・・（３）

ここで、ΔＨＡ２（Ｊ／ｇ）は、一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、２回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨ０（Ｊ／ｇ）は、ポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値である。

ΔＨＡ２（Ｊ／ｇ）は、より詳細には、以下の式で算出することができる。
ΔＨＡ２＝２回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いた一方向性繊維強化テープの質量×（Ｗ_ｒ／１００））

ここで、Ｗ_ｒは、一方向性繊維強化テープ中におけるマトリックス樹脂質量含有率（％）である。

加熱後結晶化度Ｃ２（％）は、前述した初期結晶化度を測定するサイクル（１）〜（３）を行った後、一定時間静止させ、図２（ｃ）に示すように、１回目のサイクル（１）〜（３）と同様の条件にて２回目の吸熱特性を測定することによって得られる。すなわち、サイクル（１）〜（３）を行った一方向性繊維強化テープを、図２（ｃ）に示すように、所定の昇温速度で所定温度まで昇温した後、吸熱特性（吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値ΔＨＡ２）を測定する。ΔＨＡ２より前記式（２）を用いて計算された加熱後結晶化度Ｃ２（％）は、一方向性繊維強化テープにおいて、成形体を成形時に溶融した樹脂が接触して熱作用を受けた接合部分表層の結晶化度ということができる。

また、これらの測定結果で得られる結晶化度の差Ｃｄは、前記式（３）により得ることができる。この結晶化度の差Ｃｄにより、溶融した樹脂が接触する表層の結晶化度と、溶融した樹脂が接触しない、表層以外の部位の結晶化度との結晶化状態の違いの指標とすることができる。初期結晶化度Ｃ１と加熱後結晶化度Ｃ２とに差異が生じ、結晶化度の差Ｃｄがゼロでない有限の値となる理由としては、１回目の昇温による熱作用により樹脂の高分子の配向が乱れ、非結晶状態に移行し、降温時の熱作用により結晶化状態が変化しているため、２回目の吸熱特性の測定にて熱量に変化が現れると推測される。この測定時の状態は、一方向性繊維強化テープに、他の樹脂部材を構成する樹脂を溶融させて接合する際に、溶融した樹脂が一方向性繊維強化テープに接触した状態を模擬的に再現していると考えられる。

本発明においては、後述するような、他の樹脂部材との接合による成形体に、一方向性繊維強化テープを適用するにあたり、他の樹脂部材と接触しない一方向性繊維強化テープの部位が高い結晶化度を保持することで、一方向性繊維強化テープが強度、耐熱性および耐環境性を維持することができる。この場合、高い結晶化度を維持させるには一般的に初期結晶化度Ｃ１を高める必要があるものの、初期結晶化度Ｃ１を大きくしすぎると、マトリックス樹脂自身を溶融させるために必要なエネルギーが大きくなることから、他の樹脂部材を接合する際にマトリックス樹脂が溶融しにくくなり、他の樹脂部材との接着性が低下する。すなわち、結晶化度の差Ｃｄを適切な範囲とすることにより、上述した接着性の程度と一方向性繊維強化テープ自身の強度とのバランスをとることが可能となる。結晶化度の差Ｃｄが５よりも小さいと、一方向性繊維強化テープ自身の強度が低下する傾向にある。結晶化度の差Ｃｄが２０よりも大きいと、接着強度が低下する傾向にある。

一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において１回目の昇温時に測定される、マトリックス樹脂の融点Ｔｍ１と吸熱開始温度Ｔｓ１とは、次式（４）で求められる差Ｔｄが２０〜５０℃となる関係を有することが好ましく、２３〜４８℃がより好ましく、２７〜４６℃であることがさらに好ましい。
Ｔｄ＝Ｔｍ１（℃）−Ｔｓ１（℃） ・・・（４）

これにより、他の樹脂部材と接合する場合において、一方向性繊維強化テープの接合面におけるマトリックス樹脂が融解しやすい構成となり、一方向性繊維強化テープと他の樹脂部材の接着強度が高められ、接着性を向上させることができる。また、成形体を得る際にインサート成形などを用いた場合、成形時の金型温度を低く設定することもできる。

Ｔｄが５０℃よりも大きいと、一方向性繊維強化テープの耐熱性が低下する傾向にある。Ｔｄが２０℃よりも小さいと、一方向性繊維強化テープの接合面におけるマトリックス樹脂が融解しにくく、一方向性繊維強化テープと他の樹脂部材の接着強度が低下する傾向にあるとともに、インサート成形などの場合、成形時の金型温度を高く設定しなければならない傾向にある。

また、本発明における一方向性繊維強化テープは、そのボイド率が、好ましくは６％以下、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下、最も好ましくは２％以下であり、その厚さが、好ましくは０．１〜１．５ｍｍ、より好ましくは０．１〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．７ｍｍ、最も好ましくは０．２〜０．６ｍｍである。

ボイド率とは、ここでは一方向性繊維強化テープに含まれるボイド（気泡）の体積割合を示すものであり、具体的な算出方法は後述するが、一方向性繊維強化テープを構成する強化繊維やマトリックス樹脂の質量と密度の比率から算出することができる。ボイド率が６％よりも大きいと、一方向性繊維強化テープの強度の低下を招く場合がある。ボイド率は小さければ小さいほど好ましい。

また、一方向性繊維強化テープの厚さが０．１ｍｍよりも小さいと、強化繊維だけでは要求される強度を発現できなくなり、一方向性繊維強化テープを用いた成形体が強度不足となる場合がある。一方向性繊維強化テープの厚さが１．５ｍｍよりも大きいと、強化繊維の間にまで樹脂が含浸しにくくなり、一方向性繊維強化テープの内部にボイドが生成しやすくなったり、加熱・冷却による固化に際して、一方向性繊維強化テープにおける芯部と表層部とでは熱の掛かり方に差が生じたりする。さらに、他の樹脂部材と接合する場合において、十分な接合面積が確保できず、接着強度が不足する場合がある。

また、本発明における一方向性繊維強化テープは、繊維体積含有率の下限が好ましくは２０％、より好ましくは３０％、さらに好ましくは３５％であり、繊維体積含有率の上限が好ましくは６５％、より好ましくは６０％である。繊維体積含有率が２０％よりも小さいとテープの強度が不足することがあり、６５％よりも大きいとテープの生産速度が低下しコストが上昇するうえ、他の樹脂部材と接着する際、テープの樹脂量が少ないことから接着強度が期待するほど向上しないことがある。

一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成されるマトリックス樹脂とを有する、本発明に係る一方向性繊維強化テープは、次に示す方法により好適に製造することができる。

すなわち、マトリックス樹脂を溶融し、強化繊維束に含浸させる含浸工程、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化し、一定形状の一方向性繊維強化テープ前駆体を形成する冷却固化工程、および、一方向性繊維強化テープ前駆体を固相重合する固相重合工程を有するようにするのである。

含浸工程の例として、フィルム状のマトリックス樹脂と強化繊維束とを積層した後、フィルム状のマトリックス樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させるフィルム法、繊維状のマトリックス樹脂と強化繊維束とを混紡した後、繊維状のマトリックス樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させるコミングル法、粉末状のマトリックス樹脂を強化繊維束における繊維の隙間に分散させた後、粉末状のマトリックス樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させる粉末法、溶融したマトリックス樹脂中に強化繊維束を浸し、加圧することで強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させる引き抜き法が挙げられる。強化繊維束は通常、連続しており、ボビンなどに巻かれている。

冷却固化工程では、溶融したマトリックス樹脂が含浸された強化繊維束について、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化し、一定形状の一方向性繊維強化テープ前駆体を形成する。なお、溶融したマトリックス樹脂が含浸された強化繊維束は通常、マトリックス樹脂を固化する前に、所定の断面形状に賦形しておく。

固相重合工程では、冷却固化工程を経て得られた一方向性繊維強化テープ前駆体を所定の温度で固相重合する。

含浸工程としては、様々な厚み、繊維体積含有率など、多品種のテープを作製できることから、引き抜き法を採用することが好ましい。以下、引き抜き法を例にとって本発明に係る一方向性繊維強化テープの製造方法について具体的に説明する。

本発明に係る一方向性繊維強化テープの製造に好適に用いられる製造装置の模式図を図３に示す。

この製造装置２００は、マトリックス樹脂を含浸させる前の強化繊維束２０１が巻き取られたボビン２０２を１つまたは複数保持できるクリール部、このクリール部から強化繊維束２０１を連続的に送り出すフィード部、連続的に送り出された強化繊維束２０１に、溶融したマトリックス樹脂を付着させ、圧力を加えて含浸するとともに、所定の形状へ賦形する含浸ダイ２０４、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化して一方向性繊維強化テープ前駆体を形成するための冷却ロール２０７ａ、および一方向性繊維強化テープ前駆体を加熱して固相重合反応させる加熱炉２１０から主に構成される。

含浸工程では、連続的に送り出される強化繊維束に、溶融したマトリックス樹脂を含浸させる。連続的に送り出される強化繊維束は通常、薄い層状の形態を有している。図３に示す製造装置２００において、強化繊維の連続した単繊維を１，０００〜５０，０００本集めて束状とした強化繊維束２０１を巻き付けたボビン２０２を複数準備し、これら複数のボビン２０２から強化繊維束２０１を引き出し、横に並べて全体として薄い層状（テープ状）の形態とし、複数の糸道ガイド２０３を介して、強化繊維束２０１を、溶融したマトリックス樹脂２０６が貯留された含浸ダイ２０４内に進入させる。

製造装置２００に備えられた含浸ダイ２０４は、強化繊維束２０１の移送方向を向く直方体となっており、この含浸ダイ２０４の内部には、フィーダー２０５から供給されたマトリックス樹脂２０６が溶融した状態で貯留されている。強化繊維束２０１の移送方向において上流側に位置する含浸ダイ２０４の入口には、強化繊維束２０１が通過可能な入口孔が形成されており、この入口孔を介して、強化繊維束２０１は含浸ダイ２０４の内部に入ってゆく。開繊された強化繊維束２０１は、含浸ダイ２０４内部に設けられたバーやロールで張力を与えられながら強化繊維束２０１を構成する単繊維が引き揃えられたり、進行方向に屈曲させながら、しごかれたりしながら、含浸ダイ２０４内を通過することで、溶融したマトリックス樹脂２０６が、強化繊維束２０１を構成する単繊維間にまで含浸される。

溶融したマトリックス樹脂が含浸された強化繊維束を含浸ダイから連続して引き抜くことで、強化繊維束に含浸したマトリックス樹脂が固化する前に、所定の形状に賦形し、その後、冷却固化工程で、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化し、一定形状の一方向性繊維強化テープ前駆体を形成する。図３に示す製造装置２００において、含浸ダイ２０４の出口にはダイノズル（図示せず）が設けられており、引取ロール２０７ｂによって引き出され、マトリックス樹脂が含浸した強化繊維束２０１を、所定の断面形状に賦形させる。その際、賦形された強化繊維束２０１は、内部に冷却水が通水されている冷却ロール２０７ａを通過させることで、溶融したマトリックス樹脂が冷却固化され、一定形状の一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａが形成され、それが巻取機２０９でロールに巻き取られる。

ここで、マトリックス樹脂を含浸した強化繊維束２０１の引き取り張力は、単繊維１２０００本当たり、好ましくは５〜６５Ｎ、より好ましくは５〜６０Ｎとする。引き取り張力は予備張力の設定条件や、搬送速度により適宜調整可能である。搬送速度を高めることで引き取り張力を高くすることができる。また引き取り張力はロールの形状やロールの配置によって適宜調整可能である。

固相重合工程では、一方向性繊維強化テープ前駆体を所定の温度で固相重合する。巻き取られた一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａを、加熱炉２１０内に投入しマトリックス樹脂を固相重合することにより、目的物である一方向性繊維強化テープ２０８ｂが得られる。固相重合を行う雰囲気は、大気中であっても、真空中または不活性ガス中であってもよいが、真空中または不活性ガス中であれば、ポリアミドの酸化を抑制できるとともに、固相重合を円滑に進行させることができる。なお、図３では、一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａを一定長さに切断した態様を示しているが、ロールに巻き取られたままで加熱してもよい。

また、固相重合の温度は、マトリックス樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）よりも、好ましくは２０℃以上、より好ましくは３０℃以上、さらに好ましくは４０℃以上高く、かつ、マトリックス樹脂の融点（Ｔｍ）よりも、好ましくは１０℃以上、より好ましくは１５℃以上、さらに好ましくは２０℃以上低い温度範囲とする。

この温度範囲で固相重合を行うことで、マトリックス樹脂中の分子がさらに重合して高分子化しやすくなるとともに、規則的に配列しやすくなり、その結果、相対粘度や結晶化度を高くすることができる。マトリックス樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より２０℃以上高くすることで、固相重合反応を円滑に進めることができ、また、マトリックス樹脂の融点（Ｔｍ）より１０℃以上低くすることで、マトリックス樹脂自身が溶融してテープ形状が保持できなくなることを防止することができる。

また、固相重合の時間は、好ましくは、２時間以上、２０時間以下、より好ましくは２時間以上、１８時間以下、さらに好ましくは３時間以上、１６時間以下とするのがよい。この時間の範囲で固相重合を行うことで、テープの相対粘度や結晶化度がムラなく均質に制御できるとともに、生産性良くテープを生産することができる。

結晶化度、相対粘度は固相重合の温度と時間に加えて、添加剤でも制御することが可能である。固相重合の時間を長くしたり、固相重合の温度を高くしたりすると結晶化度や相対粘度を高くできるが、固相重合の温度は高くなりすぎると一方向性繊維強化テープ自身が溶融してしまうので、適切な温度に設定することが重要である。

また、強化繊維束２０１に含浸させる際のマトリックス樹脂２０６の相対粘度は、１．５以上、３以下であることが好ましく、１．６以上、２．９以下であることがより好ましい。

ここで、強化繊維束２０１に含浸させる際のマトリックス樹脂２０６として、相対粘度が高すぎるポリアミドを使用すると、樹脂が強化繊維束２０１を構成するフィラメント間にまで含浸しにくく、バーやロールなどで張力を与えられながら引き揃え、強化繊維束２０１の内部へ樹脂が圧入される際に、より高い張力や圧入力を必要とするうえ、ダイノズルで整形される際の抵抗が大きくなる。そのため、バーやロール、ダイノズルなどとの強い擦過により、引き抜く際に強化繊維束２０１を構成するフィラメントの糸切れを起こしやすく、生産の処理速度を低下させなければならないばかりでなく、一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａ表面に擦過傷が残るなどのダメージが大きくなり、テープの外観が悪化するとともにテープの強度が低下してしまう。

また、強化繊維束に含浸させる際のマトリックス樹脂として、たとえば樹脂含浸時における含浸ダイ内のマトリックス樹脂として、相対粘度（ηｒ）が３以下の樹脂を用いることにより、マトリックス樹脂２０６が単繊維同士の間まで含浸しやすくなり、バーやロールなどでの高い張力や圧入力を必要としなくなる。さらに、ダイノズルでの引き抜き抵抗が小さくなるため、樹脂を含浸した強化繊維束２０１を引き抜く際に糸切れを起しにくく、生産の処理速度を低下させることなく生産することができる。またさらに、相対粘度の低い樹脂を一定の時間をかけて固相重合すると、高い相対粘度で、かつ、高分子が規則正しく配列して高い結晶化度を有する樹脂となるため、強度、耐熱性および耐環境性といった一方向性繊維強化テープの機械的特性などを向上させることができるとともに、低分子量成分を一定量含ませることができるため、接着性の向上も図ることができる。また、一般的に相対粘度（ηｒ）が１．５以上の樹脂を用いることにより、樹脂に含まれる低分子量成分が過剰とならず、一方向性繊維強化テープの強度、耐熱性および耐環境性が低下しにくい。

次に、本発明に係る成形体について説明する。本発明に係る成形体は、前記した一方向性繊維強化テープと、一方向性繊維強化テープ以外の他の樹脂部材とを接合して得られる。

前記した一方向性繊維強化テープを一定の形状にした後、そのまま、インサート成形などにおける補強部材などとして用いる。

また、本発明の成形体では、一方向性繊維強化テープ中に結晶化度が異なる領域が存在し、前記表層以外の部位の結晶化度よりも低い構成となる。前述したように、一般的にマトリックス樹脂の結晶化度が高くなると、強度などが向上する反面、マトリックス樹脂自身を溶融させるために必要なエネルギーが大きくなり、他の樹脂部材との接合においては、接着性が低下する。しかし、前述したように他の樹脂部材を接合する際の溶融熱により、接合後の一方向性繊維強化テープにおける接合部分表層のマトリックス樹脂は、低分子量成分を一定量含んでおり、この成分が溶融しやすいことで良好な接着性を確保するとともに、一方向性繊維強化テープ全体としての強度などは、高い結晶化度を維持している、表層以外の部位によって発現できる。

他の樹脂部材を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、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、ポリスチレン、液晶ポリエステルやアクリロニトリルの共重合体を用いることができる。また、これらの混合物であってもよいし、ポリアミド６とポリアミド６６との共重合体のように共重合したものであってもよい。なかでも、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィンが好ましく、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレンがより好ましく、ポリアミド、ポリプロピレンが特に好ましく使用できる。

他の樹脂部材を構成する熱可塑性樹脂は、一方向性繊維強化テープに用いるポリアミドと相溶しやすい熱可塑性樹脂を選択することが好ましく、一方向性繊維強化テープに用いるマトリックス樹脂との相溶性の観点で、一方向性繊維強化テープに用いるマトリックス樹脂と同様にポリアミドであることがより好ましく、一方向性繊維強化テープに用いるポリアミドと同種のポリアミドであることがさらに好ましい。また、他の樹脂部材を構成する熱可塑性樹脂と、一方向性繊維強化テープに用いるポリアミドとの相溶性を高めるために、片方あるいは両方の樹脂系に相溶化剤として別の成分を加えることも可能である。さらに、他の樹脂部材を構成する熱可塑性樹脂と、一方向性繊維強化テープに用いるポリアミドとの間に、両者と親和性の良い中間層を挿入するようなことも可能である。なお、他の樹脂部材を構成する樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いても良い。

さらに得ようとする成形体の要求特性に応じて、他の樹脂部材を構成する樹脂にも、難燃剤、耐候性改良材、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラーなどを添加しておくことができる。

また、他の樹脂部材中には、成形体の強度や耐熱性などをより向上させるため、炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維を配合させてもよい。配合する強化繊維は１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。この場合、チョップド繊維などの不連続な強化繊維が好ましく使用される。

図４に、本発明に係る成形体３００の一例について模式断面図を示す。一方向性繊維強化テープ３０１と溶融した他の樹脂部材３０５とが接合した状態で、一方向性繊維強化テープ３０１の接合部分表層の結晶化度が低下している状態を示している。一方向性繊維強化テープ３０１は成形体３００の補強部材として機能し、他の樹脂部材３０５とは、接合面３０４を介して接合されている。他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープ３０１は、後述するように、溶融した他の樹脂部材３０５から供給される熱の影響により、接合面３０４の近傍にある一方向性繊維強化テープの表層の結晶化度が、その表層以外の部位の結晶化度よりも低くなっており、この低結晶化度部位３０２と他の樹脂部材３０５とが強固に接着されている。一方、他の樹脂部材３０５から供給された熱の影響が少なかった、表層以外の部位は、高結晶化度を維持した高結晶化度部位３０３として、成形体全体の力学特性向上に寄与するものである。

このような結晶化度の関係としては、他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおいて、次式（５）で求められる表層以外の部位におけるマトリックス樹脂の結晶化度Ｃ１’と、次式（６）で求められる他の樹脂部材との接合部分表層におけるマトリックス樹脂の結晶化度Ｃ２’とは、次式（７）で求められる結晶化度の差Ｃｄ’が５％以上、２０％以下であることが好ましい。なお、他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおいて、他の樹脂部材との接合部分表層とは、他の樹脂部材と接合したテープ表面から通常、１５μｍ程度の深さの領域を指す。
Ｃ１’（％）＝（ΔＨＡ１’／ΔＨ０）×１００ ・・・（５）
Ｃ２’（％）＝（ΔＨＡ２’／ΔＨ０）×１００ ・・・（６）
Ｃｄ’＝Ｃ１’（％）−Ｃ２’（％） ・・・（７）

ここで、ΔＨＡ１’（Ｊ／ｇ）は、他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおける接合部分表層以外の部位について示差走査熱量測定した際の、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨＡ２’（Ｊ／ｇ）は、他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおける接合部分表層について示差走査熱量測定した際の、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨ０（Ｊ／ｇ）は、一方向性繊維強化テープにおけるマトリックス樹脂を構成するポリアミドの完全結晶物の融解熱量の値である。

ΔＨＡ１’およびΔＨＡ２’は、より詳細には、以下の式で算出することができる。
ΔＨＡ１’＝ＨＡ１’用サンプルを用いて測定した１回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いたＨＡ１’用サンプルの質量×（Ｗ_ｒ／１００））
ΔＨＡ２’＝ＨＡ２’用サンプルを用いて測定した１回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いたＨＡ２’用サンプルの質量×（Ｗ_ｒ／１００））

ここで、Ｗ_ｒは、一方向性繊維強化テープにおけるマトリックス樹脂質量含有率である。

斯かる成形体は、前記した一方向性繊維強化テープ、または前記した方法で製造される一方向性繊維強化テープを、補強部材として成形型内に配置する補強部材配置工程、および一方向性繊維強化テープが配置された成形型内に溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給工程を有する方法で製造するに際して、溶融樹脂供給工程において、溶融樹脂の熱作用により一方向性繊維強化テープの表層の結晶化度を低下させた状態として、一方向性繊維強化テープに溶融樹脂を接合することによって、好適に製造できる。

溶融樹脂は、熱可塑性樹脂が溶融したものであっても、熱硬化性樹脂が硬化する前の液体状態のものであってもよいが、その温度は、一方向性繊維強化テープを構成するマトリックス樹脂の融点よりも高い。それにより、溶融樹脂の熱作用により一方向性繊維強化テープの接合部分表層の結晶化度を低下させた状態とできる。

ここで、溶融樹脂を成形型内に供給する方法としては、射出成形法、プレス成形法、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法などが用いられる。このうち、生産性の観点からは、射出成形が好ましく、以下に詳しく説明する。

図５は、この成形体の製造方法に用いられる射出成型機４００の断面模式図である。

第１の工程は、図５（ａ）に示すように、一方向性繊維強化テープ４１０を補強部材として成形型４０２内に配置する補強部材配置工程である。成形体の仕様などに応じ、成形型４０２のキャビティ内の適切な位置に一方向性繊維強化テープ４１０を配置することができる。

第２の工程は、図５（ｂ）に示すように、一方向性繊維強化テープ４１０を配置した後で成形型４０２を閉じ、一方向性繊維強化テープが配置されたキャビティ内に溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給工程である。この溶融樹脂供給工程において、溶融樹脂の熱作用により、溶融樹脂と接触する一方向性繊維強化テープの表層について結晶化度を低下させた状態として、一方向性繊維強化テープに溶融樹脂を接合して成形体を得る。具体的には、射出ノズル４０１を介して成形型４０２内に供給された溶融樹脂の熱作用により、溶融樹脂と接する一方向性繊維強化テープ４１０の表面近傍領域のマトリックス樹脂を溶融させて接着させるのである。溶融したマトリックス樹脂は低分子量成分を一定量有しており、これらが溶融しやすいことで良好な接着性を確保するとともに、一方向性繊維強化テープ４１０と他の樹脂部材４２０との接着性に優れた成形体を得ることができる。さらに溶融した他の樹脂部材４２０を供給した後、成形体を冷却固化してから、図５（ｃ）に示すように、成形型４０２を開き、成形体を取り出す。

次に、本発明を実施例によって、より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

以下に、本実施例において用いる、各種特性の測定方法、および原材料（樹脂、強化繊維）を示す。

Ａ．一方向性繊維強化テープにおける、繊維質量含有率（Ｗ_ｆ）（％）、マトリックス樹脂質量含有率（Ｗ_ｒ）（％）、繊維体積含有率（Ｖ_ｆ）（％）、マトリックス樹脂体積含有率（Ｖ_ｒ）（％）、およびボイド率（Ｖ_ｖ）（％）の測定方法
ａ）空焼きのルツボを秤量（質量Ａ）し、秤量したルツボに一方向性繊維強化テープを約０．５ｇ入れて秤量（質量Ｂ）した。次に一方向性繊維強化テープが入った状態でルツボを５００℃電気炉で３０分間、窒素雰囲気で焼却した後、再秤量した（質量Ｃ）。
ｂ）一方向性繊維強化テープの密度（ρ_ＵＤＴ）（ｇ／ｃｍ^３）、強化繊維の密度（ρ_ｆ）（ｇ／ｃｍ^３）、マトリックス樹脂の密度（ρ_ｒ）（ｇ／ｃｍ^３）は、それぞれサンプルを質量０．７〜１ｇとなるように準備し、アルファーミラージュ製ＳＤ−２００Ｌを用いて測定した。
ｃ）各測定値から次式により各値を算出した。
Ｗ_ｆ（％）＝（（Ｃ−Ａ）／（Ｂ−Ａ））×１００
Ｗ_ｒ（％）＝１００−Ｗ_ｆ
Ｖ_ｆ（％）＝Ｗ_ｆ×（ρ_ＵＤＴ／ρ_ｆ）
Ｖ_ｒ（％）＝Ｗ_ｒ×（ρ_ＵＤＴ／ρ_ｒ）
Ｖ_ｖ（％）＝１００−Ｖ_ｆ−Ｖ_ｒ

Ｂ．一方向性繊維強化テープの結晶化度の測定方法
一方向性繊維強化テープを約０．５ｇ切り出して測定サンプルとした。示差走査熱量測定装置として、パーキンエルマー社製、Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣを用いた。

測定方法は、昇温速度２０℃／ｍｉｎで、４０℃からポリアミド６については２６０℃、ポリアミド６６については３００℃に昇温し、昇温完了後、５ｍｉｎ等温を維持した後、降温速度２０℃／ｍｉｎで昇温完了温度から４０℃に冷却し、４０℃で５ｍｉｎ等温を維持し１回目の吸熱特性を測定した。さらに、４０℃で５ｍｉｎ等温で静止した後、再度上記の条件にて昇温、降温を行い、２回目の吸熱特性を測定した。この測定結果から、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積（吸熱量）を用いて、次式により、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量ΔＨＡ１（Ｊ／ｇ）を算出し、２回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積（吸熱量）を用いて、次式により、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量ΔＨＡ２（Ｊ／ｇ）を算出した。
ΔＨＡ１＝１回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いた一方向性繊維強化テープの質量×（Ｗ_ｒ／１００））
ΔＨＡ２＝２回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いた一方向性繊維強化テープの質量×（Ｗ_ｒ／１００））

ここで、Ｗ_ｒは前記の測定方法で算出されたマトリックス樹脂質量含有率（％）である。

次いで、文献から得たポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値ΔＨ０（Ｊ／ｇ）から、前記した式（１）〜（３）を用いて、初期結晶化度Ｃ１、加熱後結晶化度Ｃ２および結晶化度の差Ｃｄをそれぞれ算出した。

Ｃ．一方向性繊維強化テープの相対粘度の測定方法
相対粘度として、硫酸相対粘度を測定した。硫酸相対粘度はＪＩＳ Ｋ６９２０−２（２００９）に基づき、９８％硫酸、オストワルド粘度計を用い、試料溶液を２５℃で測定し、次式から求めた。
硫酸相対粘度＝（試料溶液の流下秒数）／（空試験での溶媒硫酸（９８％硫酸）の流下秒数）

ここで、一方向繊維強化テープの硫酸相対粘度は、一方向繊維強化テープから強化繊維を除いたもの（マトリックス樹脂）の試料溶液濃度が０．０１ｇ／ｍｌ濃度となるように一方向強化テープを溶解させて得られる硫酸相対粘度である。

なお、マトリックス樹脂の試料溶液濃度が０．０１ｇ／ｍｌ濃度となる試料溶液を作製する際には、硫酸に溶解させる一方向性強化テープの質量（ｇ）は、一方向繊維強化テープ中に含まれる強化繊維の質量を加味して、以下の式で算出した。

硫酸に溶解させる一方向性強化テープの質量（ｇ）＝０．２５０×（１００／Ｗ_ｒ）
測り取った一方向繊維強化テープを９８％硫酸に溶解した溶液については、これを、厚み３ｍｍ、ポアサイズ４０〜１００μｍのガラスフィルターを用いて吸引ろ過し、溶け残った強化繊維を取り除くことで、マトリックス樹脂の試料溶液濃度が０．０１ｇ／ｍｌ濃度となる試料溶液を作製した。

Ｄ．示差走査熱量測定における融点、吸熱開始温度の測定方法
上述した結晶化度の測定方法において、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピークにおける吸熱量が最大値となる温度をＴｍ１とし、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線の立上り始める温度を吸熱開始温度Ｔｓ１とした。得られたＴｍ１とＴｓ１から、前記した式（４）を用いて、融点Ｔｍ１と吸熱開始温度Ｔｓ１の差Ｔｄを算出した。

Ｅ．一方向性繊維強化テープの強度、耐熱性および接着性の評価法
得られた成形体について、幅方向の中心部１０ｍｍと両端の１５ｍｍずつ、さらにテープの接着箇所を除いた部分から幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ厚さ３ｍｍの試験片を切り出した。

切り出した試験片について、ＪＩＳ Ｋ７１７１（２００８）に基づき、３点支持法による曲げ試験により曲げ強度を測定し、得られた曲げ強度を、一方向性繊維強化テープの強度の指標とした。

強度評価試験より得られた曲げ強度について、実使用上問題ないレベルである５７０ＭＰａ以上を“ｇｏｏｄ”、実使用上少し問題のあるレベルである５５０ＭＰａ以上、５７０ＭＰａ未満を“ｆａｉｒ”、実使用上問題あるレベルである５５０ＭＰａ未満を“ｐｏｏｒ”とした。

また、雰囲気温度８０℃とした以外は、上記した強度評価試験と同様に曲げ試験して、得られた曲げ強度を、一方向性繊維強化テープの耐熱性の指標とした。

耐熱性評価試験より得られた曲げ強度について、実使用上問題ないレベルである３２０ＭＰａ以上を“ｇｏｏｄ”、実使用上少し問題のあるレベルである３１０ＭＰａ以上３２０ＭＰａ未満を“ｆａｉｒ”、実使用上問題あるレベルである３１０ＭＰａ未満を“ｐｏｏｒ”とした。

強度評価試験後の試験片を用いて、一方向性繊維強化テープとマトリックス樹脂の界面剥離状態をキーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−９００により１００倍に拡大して目視観察し、一方向性繊維強化テープの接着性の指標とした。“ｇｏｏｄ”は、実使用上問題ないレベル、“ｆａｉｒ”は、実使用上少し問題のあるレベル、“ｐｏｏｒ”は、実使用上問題あるレベルを示す。

Ｆ．成形体中の一方向性繊維強化テープの結晶化度の測定方法
成形体において他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープについて、接合部分表層（接合部分の表面から１５μｍ深さの領域）から樹脂を任意に集めてΔＨＡ２’用サンプルとし、また、上記接合部分表層以外の部位から樹脂を任意に集めてΔＨＡ１’用サンプルとした。示差走査熱量測定装置として、パーキンエルマー社製、Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣを用いた。

ＨＡ１’用サンプルおよびΔＨＡ２’用サンプルのそれぞれについて、昇温速度２０℃／ｍｉｎで、４０℃からポリアミド６については２６０℃、ポリアミド６６については３００℃に昇温し、昇温完了後、５ｍｉｎ等温を維持した後、降温速度２０℃／ｍｉｎで昇温完了温度から４０℃に冷却し、４０℃で５ｍｉｎ等温を維持し１回目の吸熱特性を測定した。ＨＡ１’用サンプルを用いて得た測定結果から、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積（吸熱量）を用いて、次式により、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量ΔＨＡ１’（Ｊ／ｇ）を算出し、ΔＨＡ２’用サンプルを用いて得た測定結果から、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積（吸熱量）を用いて、次式により、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量ΔＨＡ１’（Ｊ／ｇ）を算出した。
ΔＨＡ１’＝ＨＡ１’用サンプルを用いて測定した１回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いたＨＡ１’用サンプルの質量×（Ｗ_ｒ／１００））
ΔＨＡ２’＝ＨＡ２’用サンプルを用いて測定した１回目の吸熱特性曲線のピークでの吸熱量／（測定に用いたＨＡ２’用サンプルの質量×（Ｗ_ｒ／１００））

ここで、Ｗ_ｒは前記の測定方法で算出されたマトリックス樹脂質量含有率（％）である。

次いで、文献から得たポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値ΔＨ０（Ｊ／ｇ）から、前記した式（５）〜（７）を用いて、表層以外の部位の結晶化度Ｃ１’、表層の結晶化度Ｃ２’、結晶化度の差異Ｃｄ’をそれぞれ算出した。

Ｇ．一方向性繊維強化テープの生産性の評価方法
一方向性繊維強化テープを製造する際に、引き抜き速度を変化させて、糸切れや外観の悪化などを起さず製造できる最大の速度を測定した。引き抜き速度について、実使用上問題ないレベルである０．５ｍ／ｍｉｎ以上を“ｇｏｏｄ”、実使用上少し問題のあるレベルである０．１ｍ／ｍｉｎ以上０．５未満を“ｆａｉｒ”、実使用上問題あるレベルである０．１ｍ／ｍｉｎ未満を“ｐｏｏｒ”とした。

Ｈ．原材料
（ａ）マトリックス樹脂（Ａ）：ポリアミド６（ガラス転移点：５０℃、融点：２１５℃、相対粘度：１．６０）
ε-カプロラクタム（東レ（株）製）１７５０ｇに酢酸(和光純薬（株）製)７ｇおよびイオン交換水２５０ｇを加え、螺旋帯撹拌翼をもった撹拌機と熱媒ジャケットを装備した内容積５Ｌのバッチ式重合缶に仕込んだ。

次に重合缶内を密閉化し、充分に窒素置換した後に、熱媒温度を２７０℃まで上昇させ、缶内圧力（ゲージ圧）１．０ＭＰａに到達するまで昇圧した。この後缶内圧力（ゲージ圧）を１．０ＭＰａで制圧し、缶内温度が２５０℃となるまで維持した。

次に熱媒加熱温度を２５０℃に変更し、４０分間かけて大気圧まで放圧した後、大気圧、窒素雰囲気下で１００分加熱し、ポリマーの重合を進めた。その後、重合缶内を窒素で微加圧としてポリマーを吐出せしめ、水冷して、カッターで長さ約２ｍｍにカッティングしてペレットを得た。

また、カッティングして得られたポリアミドペレットは16時間熱水で処理する事により低重合物を除去した。その後、水分率が０．０５％となるよう、真空乾燥機を用いて、８０℃で真空乾燥を行った後、１２０℃の熱風乾燥炉で５時間加熱し、目的のペレットを得た。

（ｂ）マトリックス樹脂（Ｂ）：ポリアミド６（ガラス転移点：５２℃、融点：２２０℃、相対粘度：２．１５）
マトリックス樹脂（Ａ）の製造方法において、１２０℃の熱風乾燥炉で５時間加熱する工程を除いた以外はマトリックス樹脂（Ａ）と同様にして目的のペレットを得た。

（ｃ）マトリックス樹脂（Ｃ）：ポリアミド６６（ガラス転移点：５０℃、融点：２６０℃、相対粘度：２．８４）
０．２ｍ³のオートクレーブに、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との塩であるヘキサメチレンジアンモニウムアジペート（ＡＨ塩）の９０質量％水溶液１２０ｋｇを仕込み、オートクレーブ内の酸素を追い出すために空間部を窒素置換した。その後、密閉系でオートクレーブを３００℃に加熱し、内圧が１．７ＭＰａまで上昇した時点（内温２１０℃）で、圧力を維持するようにオートクレーブ上部のバルブを開け圧力を制御した。内温が２５０℃に到達した時点から内圧を１時間で０．１ＭＰａまで徐々に放圧した。さらに真空ポンプを用いて系内の圧力を０．０５ＭＰａまで減じ、３０分間維持し重合を終えた。このときの内温は２８５℃であった。重合時間は４時間であった。次に、重合により得られたポリアミドを直径約３ｍｍのストランド状に押し出し、長さ約４ｍｍにカッティングし、ペレットを得た。この時点でのポリアミドの硫酸相対粘度は２．８４であった。ペレットを、水分率が０．０５％となるよう、真空乾燥機を用いて、８０℃で真空乾燥を行って、目的のペレットを得た。

（ｄ）マトリックス樹脂（Ｄ）：ポリアミド６（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）ＣＭ１０１０）、ガラス転移点：５３℃、融点：２２０℃、相対粘度：２．７５）

（ｅ）マトリックス樹脂（Ｅ）：ポリアミド６６（ガラス転移点：５１℃、融点：２６１℃、相対粘度：４．２０）
マトリックス樹脂（Ｃ）の製造方法で最終的に得られたペレットを、１８０℃の真空乾燥炉で１０時間加熱して、目的のペレットを得た。

（ｆ）強化繊維束（Ｆ）：ＰＡＮ系炭素繊維束（東レ（株）製Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ）

（ｇ）他の樹脂部材（Ｇ）：ガラス繊維を４５質量％含むポリアミド６（東レ（株）製ＣＭ１０１１Ｇ４５）

（ｈ）他の樹脂部材（Ｈ）:ガラス繊維を４０質量％含むポリプロピレン（（株）プライムポリマー製Ｌ−４０７０Ｐ）に、酸変性ポリプロピレン（三洋化成工業（株）製ユーメックス（登録商標）１００１）を６質量％添加した樹脂。

（実施例１）
図３に示す一方向性繊維強化テープの製造装置を用いて、一方向性繊維強化テープを製造した。図３において、強化繊維束が巻かれたボビン２０２を１６本準備し、それぞれボビン２０２から連続的に糸道ガイド２０３を通じて強化繊維束を送り出した。連続的に送り出された強化繊維束２０１は、含浸ダイ２０４内にて、マトリックス樹脂を充填したフィーダー２０５から定量供給されたマトリックス樹脂２０６を含浸させた。強化繊維束には、強化繊維束（Ｆ）を用い、マトリックス樹脂には、マトリックス樹脂（Ａ）を用いた。含浸ダイ２０４内でマトリックス樹脂２０６を含浸した強化繊維束２０１を、含浸ダイ２０４のノズルから１ｍ／ｍｉｎの引き抜き速度で連続的に引き抜いた。引取ロール２０７ｂにて引き抜かれた強化繊維束２０１は、冷却ロール２０７ａを通過してマトリックス樹脂が冷却固化され、一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａとして巻取機２０９にて巻き取られた。得られた一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａの厚さは０．３ｍｍ、幅は５０ｍｍであった。巻き取られた一方向性繊維強化テープ前駆体２０８ａを一定の大きさに切り取った後、加熱炉２１０内において、真空下、１７０℃で１２時間の固相重合条件で固相重合を行い、一方向性繊維強化テープ２０８ｂを得た。

さらに、得られた一方向性繊維強化テープ２０８ｂを補強部材としてインサート成形を行った。図５に示すように、（ａ）金型４０２のキャビティ内に、一定の形状にされた一方向性繊維強化テープ４１０を設置し、（ｂ）射出ノズル４０１から、所定の溶融温度で溶融した他の樹脂部材４２０を、金型４０２内に注入した後、（ｃ）金型を広げ、注入された溶融樹脂を冷却固化し、一方向性繊維強化テープ４１０と接合した成形体を取り出した。他の樹脂部材としては、他の樹脂部材（Ｇ）を用い、溶融温度は２８０℃、金型温度は１２０℃であった。金型のキャビティは、幅方向に９０ｍｍのフィルムゲートを有し、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ３ｍｍであった。また、キャビティに一方向性繊維強化テープを設置するに際しては、キャビティの幅×長さと同サイズとなるよう幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの一方向性繊維強化テープを幅方向に３枚並べて接着し、繊維が長さ方向と並行するようキャビティの厚さ方向両面に設置した。また、射出成形するに際し、一方向性繊維強化テープの位置や繊維が乱れないようにした。

得られた一方向性繊維強化テープは、高い相対粘度、結晶化度を有しており、また、ボイド率が低く、生産性も実使用上問題ないレベルであった。また、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体での強度、耐熱性および接着性とも実使用上問題ないレベルであった。

（実施例２）
マトリックス樹脂を、マトリックス樹脂（Ｂ）に変更し、固相重合条件を１７０℃で７時間に変更した以外は、実施例１と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。得られた一方向性繊維強化テープは、高い相対粘度、結晶化度を有しており、また、ボイド率が低く、生産性も実使用上問題ないレベルであった。また、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体での強度、耐熱性および接着性とも実使用上問題ないレベルであった。

（実施例３）
マトリックス樹脂を、マトリックス樹脂（Ｃ）に変更し、引き抜き速度を０．５ｍ／ｍｉｎに変更し、固相重合条件を１７０℃で１０時間に変更した以外は、実施例１と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは高い相対粘度、結晶化度を有しており、また、ボイド率が低く、生産性も実使用上問題ないレベルであった。また、得られた一方向性繊維強化テープ補強部材としたインサート成形体での強度、耐熱性および接着性とも実使用上問題ないレベルであった。

（実施例４）
マトリックス樹脂を、マトリックス樹脂（Ｄ）に変更し、得られた一方向性繊維強化テープ前駆体２０８の厚さが０．４ｍｍとなるようダイノズルを変更し、引き抜き速度を０．５ｍ／ｍｉｎに変更し、固相重合条件を１７０℃で１０時間に変更した以外は、実施例１と同様にして一方向性繊維強化テープを得た。また、このようにして得た一方向性繊維強化テープを用い、他の樹脂部材を、他の樹脂部材（Ｈ）に変更し、溶融温度を２４０℃、金型温度は７０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは高い相対粘度、結晶化度を有しており、また、ボイド率が低く、生産性も実使用上問題ないレベルであった。また得られた一方向性繊維強化テープ補強部材としたインサート成形体での強度、耐熱性および接着性とも実使用上問題ないレベルであった。

（実施例５）
固相重合条件を、１７０℃で７時間に変更した以外は、実施例１と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは、高い相対粘度、結晶化度を有しており、また、ボイド率が低く、生産性も実使用上問題ないレベルであった。また、得られた一方向性繊維強化テープ補強部材としたインサート成形体での強度、耐熱性および接着性とも実使用上問題ないレベルであった。

（比較例１）
固相重合を行なわなかった以外は、実施例１と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。得られた一方向性繊維強化テープは、相対粘度、結晶化度が低く、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体において、接着性は良好であるが、強度、耐熱性に関して実使用上に適さないレベルであった。

（比較例２）
固相重合を行なわなかった以外は、実施例２と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは、結晶化度が低く、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体において、接着性は実使用上少し問題のあるレベルであり、強度、耐熱性に関して実使用上に適さないレベルであった。

（比較例３）
固相重合を行なわなかった以外は、実施例３と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは、結晶化度が低く、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体において、強度は実使用上少し問題のあるレベルであり、耐熱性、接着性に関して実使用上に適さないレベルであった。

（比較例４）
固相重合を行なわなかった以外は、実施例４と同様にして一方向性繊維強化テープおよび成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは、結晶化度が低く、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体において、強度は実使用上少し問題のあるレベルであり、耐熱性、接着性に関して実使用上に適さないレベルであった。

（比較例５）
マトリックス樹脂を、マトリックス樹脂（Ｅ）に変更し、引き抜き速度を０．０５ｍ／ｍｉｎに変更し、固相重合を行なわなかった以外は、実施例１と同様にして一方向性繊維強化テープを得た。また、このようにして得た一方向性繊維強化テープを用い、他の樹脂部材を、他の樹脂部材（Ｈ）に変更した以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

得られた一方向性繊維強化テープは、結晶化度が低く、得られた一方向性繊維強化テープを補強部材としたインサート成形体において、強度は実使用上少し問題のあるレベルであり、耐熱性、接着性に関して実使用上に適さないレベルであった。また生産性に関しても実使用上に適さないレベルであった。

なお、上記した実施例および比較例において、成形体中の一方向性繊維強化テープの結晶化度の測定方法で得られた、表層以外の部位の結晶化度Ｃ１’、表層の結晶化度Ｃ２’、および結晶化度の差異Ｃｄ’は、一方向性繊維強化テープの結晶化度の測定方法で得られた、初期結晶化度Ｃ１、加熱後結晶化度Ｃ２および結晶化度の差Ｃｄとそれぞれ同程度の値を有する。

上記した実施例および比較例での、一方向性繊維強化テープの製造条件、得られた一方向性繊維強化テープの特性値および成形体の特性値などを表１にまとめて示す。なお、表中、ＰＡはポリアミドを意味し、ＰＰはポリプロピレンを意味する。

本発明に係る一方向性繊維強化テープおよびその製造方法、ならびにそれを用いた成形体およびその製造方法は、一方向性繊維強化テープを補強部材として用いるあらゆるインサート成形に適用可能である。具体的には、自動車、航空機、船舶などの輸送機器、レジャー・スポーツ部材、圧力容器、油田掘削、土木建築の構造部材・準構造部材などの製造に好適に使用することができる。

１００ 一方向性繊維強化テープ
１０１ 強化繊維
１０２ 熱可塑性マトリックス樹脂
２００ 一方向性繊維強化テープ製造装置
２０１ 強化繊維束
２０２ ボビン
２０３ 糸道ガイド
２０４ 含浸ダイ
２０５ フィーダー
２０６ 熱可塑性マトリックス樹脂
２０７ａ 冷却ロール
２０７ｂ 引取ロール
２０８ａ 一方向性繊維強化テープ前駆体
２０８ｂ 一方向性繊維強化テープ
２０９ 巻取機
２１０ 加熱炉
３００ 成形体
３０１ 一方向性繊維強化テープ
３０２ 低結晶化度部位
３０３ 高結晶化度部位
３０４ 接合面
３０５ 他の樹脂部材
４００ 射出成型機
４０１ 射出ノズル
４０２ 成形型
４１０ 一方向性繊維強化テープ
４２０ 他の樹脂部材

Claims (13)

1. 一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成されるマトリックス樹脂とを有する一方向性繊維強化テープであって、一方向性繊維強化テープ中のマトリックス樹脂は、次式（１）で求められる初期結晶化度Ｃ１が３０％以上、５０％以下であり、かつ、相対粘度が１．９以上、４以下である、一方向性繊維強化テープ。
   Ｃ１（％）＝（ΔＨＡ１／ΔＨ０）×１００ ・・・（１）
   （ここで、ΔＨＡ１（Ｊ／ｇ）は、一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨ０（Ｊ／ｇ）は、マトリックス樹脂を構成するポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値である。）
2. 一方向性繊維強化テープ中のマトリックス樹脂は、初期結晶化度Ｃ１と、次式（２）で求められる加熱後結晶化度Ｃ２とが、次式（３）で求められる結晶化度の差Ｃｄが５％以上、２０％以下となる関係を有する、請求項１に記載の一方向性繊維強化テープ。
   Ｃ２（％）＝（ΔＨＡ２／ΔＨ０）×１００ ・・・（２）
   Ｃｄ＝Ｃ１（％）−Ｃ２（％） ・・・（３）
   （ここで、ΔＨＡ２（Ｊ／ｇ）は、一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において、２回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値である。）
3. 一方向性繊維強化テープの示差走査熱量測定において１回目の昇温時に測定される、マトリックス樹脂の融点Ｔｍ１と吸熱開始温度Ｔｓ１とは、次式（４）で求められる差Ｔｄが２０℃以上、５０℃以下となる関係を有する、請求項１または２に記載の一方向性繊維強化テープ。
   Ｔｄ＝Ｔｍ１（℃）−Ｔｓ１（℃） ・・・（４）
4. ボイド率が６％以下であり、厚さが０．１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の一方向性繊維強化テープ。
5. 繊維体積含有率が２０％以上、６５％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の一方向性繊維強化テープ。
6. 一方向性の強化繊維と、ポリアミドで構成されるマトリックス樹脂とを有する一方向性繊維強化テープを製造する方法であって、マトリックス樹脂を溶融し、強化繊維束に含浸させる含浸工程、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化し、一定形状の一方向性繊維強化テープ前駆体を形成する冷却固化工程、および、一方向性繊維強化テープ前駆体を固相重合する固相重合工程を有する、一方向性繊維強化テープの製造方法。
7. 含浸工程において、溶融したマトリックス樹脂を含浸させる強化繊維束が、連続的に送り出されてきた強化繊維束であり、含浸工程の後であって冷却固化工程の前に、溶融したマトリックス樹脂が含浸された強化繊維束を含浸ダイから連続して引き抜く引き抜き工程を有する、請求項６に記載の一方向性繊維強化テープの製造方法。
8. 固相重合を行う温度が、マトリックス樹脂のガラス転移温度よりも２０℃以上高く、かつ、マトリックス樹脂の融点よりも１０℃以上低い、請求項６または７に記載の一方向性繊維強化テープの製造方法。
9. 強化繊維束に含浸させる際のマトリックス樹脂は、その相対粘度が１．５以上、３以下である、請求項６〜８のいずれかに記載の一方向性繊維強化テープの製造方法。
10. 請求項１〜５のいずれかに記載の一方向性繊維強化テープ、または請求項６〜９のいずれかに記載の方法で製造された一方向性繊維強化テープと、一方向性繊維強化テープ以外の他の樹脂部材とを接合して得られる、成形体。
11. 他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープは、他の樹脂部材との接合部分表層の結晶化度が、前記表層以外の部位の結晶化度よりも低い、請求項１０に記載の成形体。
12. 他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおいて、次式（５）で求められる他の樹脂部材との接合部分表層以外の部位におけるマトリックス樹脂の結晶化度Ｃ１’と、次式（６）で求められる他の樹脂部材との接合部分表層におけるマトリックス樹脂の結晶化度Ｃ２’とは、次式（７）で求められる結晶化度の差異Ｃｄ’が５％以上、２０％以下となる関係を有する、請求項１０または１１に記載の成形体。
    Ｃ１’（％）＝（ΔＨＡ１’／ΔＨ０）×１００ ・・・（５）
    Ｃ２’（％）＝（ΔＨＡ２’／ΔＨ０）×１００ ・・・（６）
    Ｃｄ’＝Ｃ１’（％）−Ｃ２’（％） ・・・（７）
    （ここで、ΔＨＡ１’（Ｊ／ｇ）は、他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおける接合部分表層以外の部位について示差走査熱量測定した際の、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨＡ２’（Ｊ／ｇ）は、他の樹脂部材との接合後の一方向性繊維強化テープにおける接合部分表層について示差走査熱量測定した際の、１回目の昇温時に現れる吸熱特性曲線のピーク面積から求められる、マトリックス樹脂の単位質量当たりの融解熱量の値であり、ΔＨ０（Ｊ／ｇ）は、マトリックス樹脂を構成するポリアミドの完全結晶物の単位質量当たりの融解熱量の値である。）
13. 請求項１〜５のいずれかに記載の一方向性繊維強化テープ、または請求項６〜９のいずれかに記載の方法で製造された一方向性繊維強化テープを、補強部材として成形型内に配置する補強部材配置工程、および一方向性繊維強化テープが配置された成形型内に溶融樹脂を供給する溶融樹脂供給工程を有し、溶融樹脂供給工程において、溶融樹脂の熱作用により一方向性繊維強化テープの表層の結晶化度を低下させた状態として、一方向性繊維強化テープに溶融樹脂を接合して成形体を得る、成形体の製造方法。