JPWO2020040121A1 - 繊維強化熱可塑性樹脂基材およびそれを用いた積層品 - Google Patents

Abstract

連続した強化繊維からなる連続繊維基材と、その表面に塗布された熱可塑性樹脂とからなる繊維強化熱可塑性樹脂基材であって、前記熱可塑性樹脂が連続繊維基材の表面全体を固化した状態で被覆され、かつ連続繊維基材中に空隙を残した状態で含浸されてなり、前記空隙が繊維配向方向に断続的に形成される繊維強化熱可塑性樹脂基材およびそれを用いた積層品。熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊維強化熱可塑性樹脂基材に関して、強化繊維の基材の表面を熱可塑性樹脂が高い均一性をもって被覆し、マトリックス樹脂が強化繊維基材に空隙を残した状態で均一に含浸されることで、高い賦形性と取り扱い性を有する繊維強化熱可塑性樹脂基材を提供する。

Description

本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂基材およびそれを用いた積層品に関する。

連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させてなる繊維強化熱可塑性樹脂基材は、比強度、比剛性に優れ、軽量化効果が高い上に、耐熱性、耐薬品性が高いため、航空機、自動車等の輸送機器や、スポーツ、電気・電子部品などの各種用途へ好ましく用いられている。近年、軽量化に対する需要の高まりにより、航空機、自動車用途を中心に、金属部品から樹脂部品への代替や、部品の小型化、モジュール化が進みつつあることから、より成形性に優れる材料開発が求められている。

例えば、成形性に優れた構造材用複合材料として、特許文献１には開繊された強化繊維で形成される強化繊維基材の外面部に樹脂を付着させその樹脂の融点以上に加熱して前記樹脂を前記強化繊維基材に含浸させた繊維強化樹脂中間体が提案されている。このような繊維強化樹脂中間材は外面に開口した空隙を有し、前記樹脂が半含浸状態にあるものであるため、賦形性と含浸性に富み、繊維強化樹脂中間材を積層し、加熱・加圧することにより、複雑な形状であっても所望の繊維体積含有率を有し、含浸が充分に行われボイドなどの欠陥の少ない繊維強化樹脂成形品を成形することができるとされている。

また、特許文献２には複数本の強化繊維束を一方向に引き揃えた強化繊維シートに熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、熱可塑性樹脂不織布を溶融させ強化繊維束中に熱可塑性樹脂を空隙部分が存在する状態で含浸させて、熱可塑性樹脂によるセミプレグ状態としてなる繊維強化熱可塑性樹脂シートが提案されている。この繊維強化熱可塑性樹脂シートは、半含浸であるために繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造にかかる時間を短縮でき、また柔軟である上に、繊維強化熱可塑性樹脂シートとしては半含浸ではあるが、強化繊維シートを薄くできることから、未含浸部分を少なくすることができ、最終成形品に加工する際の加熱しつつ加圧する時に十分含浸を完了させることができるとされる。

特開２０１６−０７８３６０号公報 特開２００３−１６５８６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載される技術では、外部に開口した空隙を有することから賦形性は向上するものの、外部に開口を有することから樹脂が不均一に配置されるため成型時に樹脂リッチ部が生じやすい。また、強化繊維束の割れや積層時のずれなど取り扱い性の悪化が懸念される。

また、特許文献２に記載の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、繊維強化シートに重ねた熱可塑性樹脂繊維からなる布帛を加熱しつつ加圧して成形される。このため、この繊維強化熱可塑性樹脂シートにおいては、溶融した熱可塑性樹脂層が加圧されて圧密化されるため、部分的には空隙が形成されるものの含浸も進みやすく含浸部と空隙部が混在した状態になるので、強化繊維シート内の空気が抜け難くなり、成型品にボイドを形成しやすいという問題がある。

そこで本発明の課題は、熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊維強化熱可塑性樹脂基材に関して、強化繊維の基材の表面を熱可塑性樹脂が高い均一性をもって被覆し、マトリックス樹脂が強化繊維基材に空隙を残した状態で均一に含浸されることで、高い賦形性と取り扱い性を有する繊維強化熱可塑性樹脂基材を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、主として、以下の構成を有する。
［１］連続した強化繊維からなる連続繊維基材と、その表面に塗布された熱可塑性樹脂とからなる繊維強化熱可塑性樹脂基材であって、前記熱可塑性樹脂が連続繊維基材の表面全体を固化した状態で被覆され、かつ連続繊維基材中に空隙を残した状態で含浸されてなり、前記空隙が繊維配向方向に断続的に形成されている繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［２］含浸距離が２０μｍ〜６０μｍであり、かつ繊維強化熱可塑性樹脂基材厚みの２０％〜８０％である［１］に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材
［３］前記熱可塑性樹脂の含浸距離が表層を形成する熱可塑性樹の厚みより大きい［１］または［２］に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材
［４］前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン樹脂（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選ばれる１種の熱可塑性樹脂または２種以上の樹脂を組合せたポリマーアロイである［１］〜［３］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［５］前記熱可塑性樹脂がポリマーアロイからなる［４］に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［６］前記ポリマーアロイの構造周期が０．００１〜１０μｍの両相連続構造、または前記ポリマーアロイが粒子径０．００１〜１０μｍの島相と海相からなる海島構造を形成するポリマーアロイを含有する［４］または［５］に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［７］前記連続繊維基材が２層以上積層された連続繊維基材積層体の表面及び層間に前記熱可塑性樹脂が塗布された［１］〜［６］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［８］前記繊維強化熱可塑性樹脂基材の空隙率が１０％〜６０％の範囲内である［１］〜［７］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［９］前記強化繊維が炭素繊維である［１］〜［８］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
［１０］［１］〜［９］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材を積層し、部分的に溶着してなる積層品。
［１１］前記溶着が超音波溶着である［１０］に記載の積層品。
［１２］［１］〜［１１］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材からなる成形品。
［１３］［１］〜［１２］のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材または［１２］に記載の成形品と、金属材料またはその成形品、もしくは樹脂材料またはその成形品とを一体化してなる複合成形品。

本発明によれば、連続繊維基材の表面を熱可塑性樹脂が高い均一性をもって被覆し、繊維方向に連続した空隙を残してマトリックス樹脂を含浸させることにより、高い取り扱い性と賦形性を有する繊維強化熱可塑性樹脂基材が得られる。

本発明の一実施態様に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材の概略断面図である。

以下に、本発明について、実施形態とともに詳細に説明する。
本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材は、連続した強化繊維からなる連続繊維基材と、その表面に塗布された熱可塑性樹脂とからなる繊維強化熱可塑性樹脂基材であって、前記熱可塑性樹脂が連続繊維基材の表面全体を固化した状態で被覆され、かつ連続繊維基材中に空隙を残した状態で含浸されてなり、前記空隙が繊維配向方向に断続的に形成されたものである。

本発明において、連続した強化繊維からなる連続繊維基材とは、繊維強化熱可塑性樹脂基材中で当該強化繊維が途切れのないものをいう。本発明における連続繊維基材の形態および配列としては、例えば、連続した強化繊維を一方向に引き揃えられたもの、織物（クロス）、編み物、組み紐、トウ等が挙げられる。中でも、特定方向の機械特性を効率よく高められることから、強化繊維を一方向に引き揃えられたものが好ましい。

強化繊維の種類としては特に限定されず、炭素繊維、金属繊維、有機繊維、無機繊維が例示される。これらを２種以上用いてもよい。強化繊維に炭素繊維を用いることで、軽量でありながら高い機械特性を有する繊維強化熱可塑性樹脂基材が得られる。

炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維を原料とするＰＡＮ系炭素繊維、石油タールや石油ピッチを原料とするピッチ系炭素繊維、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セルロース系炭素繊維、炭化水素などを原料とする気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが挙げられる。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、例えば、アラミド、ポリベンゾオキサゾール（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、例えば、強度や弾性率に優れる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が挙げられる。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、例えば、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、例えば、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）などが挙げられる。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。玄武岩は、一般的に、鉄の化合物であるＦｅＯまたはＦｅＯ_２を９〜２５重量％、チタンの化合物であるＴｉＯまたはＴｉＯ_２を１〜６重量％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。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材は、補強材としての役目を期待されることが多いため、高い機械特性を発現することが望ましく、高い機械特性を発現するためには、強化繊維として炭素繊維を含むことが好ましい。

繊維強化熱可塑性樹脂基材において、連続繊維基材は、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、強化繊維束１本あたりの総フィラメント数（単繊維の本数）は、１，０００〜２，０００，０００本が好ましい。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。強化繊維束１本あたり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に決められればよい。

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本束ねて構成される。

本発明に使用される熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、液晶ポリエステル樹脂等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＵ）樹脂、変性ＰＳＵ樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン（ＰＫ）樹脂、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂（ＰＡＥＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）樹脂、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリイソプレン系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑エラストマー等やこれらの共重合体、変性体、および２種以上ブレンドした樹脂などでであってもよい。とりわけ、機械特性および耐熱性の観点から、ポリマーアロイがポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選ばれる樹脂が好ましく、前記樹脂を２種以上組合せたポリマーアロイがさらに好ましい。

前記ポリアリーレンエーテルケトン樹脂（ＰＡＥＫ）としては、例えば、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエーテエーテルルケトンエーテルケトン（ＰＥＥＫＥＫ）、ポリエーテルエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＥＫ）、及びポリエーテルジフェニルエーテルケトン（ＰＥＤＥＫ）等やこれらの共重合体、変性体、および２種以上ブレンドした樹脂などであってもよい。

前記ポリマーアロイが、構造周期０．００１〜１０μｍの両相連続構造、または前記ポリマーアロイが粒子径０．００１〜１０μｍの島相と海相からなる海島構造を形成することが好ましい。０．００１μｍ〜１０μｍの範囲の両相連続構造、または粒子径０．００１〜１μｍの範囲の島相と海相からなる海島構造に制御することにより、高い機械特性および耐熱性を発現できる。０．０１μｍ〜５μｍの範囲の両相連続構造、または粒子径０．０１〜５μｍの範囲の島相と海相からなる海島構造を形成することがより好ましく、０．１μｍ〜１μｍの範囲の両相連続構造、または粒子径０．０５〜１μｍの範囲がさらに好ましい。

３種以上の熱可塑性樹脂を組み合わせたポリマーアロイの場合には、例えば、（ｉ）両相連続構造と海島構造の組合せ、（ｉｉ）異なる種類の両相連続構造が組み合わさったもの、（ｉｉｉ）３種以上の樹脂から構成される複数相の連続構造等、各種構造を適宜組み合わせることができる。

またこれらの両相連続構造、もしくは分散構造を確認するためには、規則的な周期構造が確認されることが重要である。これは例えば、光学顕微鏡観察や透過型電子顕微鏡観察により、両相連続構造が形成されることの確認に加えて、小角Ｘ線散乱装置または光散乱装置を用いて行う散乱測定において、散乱極大が現れることの確認が必要である。この散乱測定における散乱極大の存在は、ある周期を持った規則正しい相分離構造を持つ証明であり、その周期Λｍ（ｎｍ）は、両相連続構造の場合、構造周期に対応し、分散構造の場合粒子間距離に対応する。またその値は、散乱光の散乱体内での波長λ（ｎｍ）、散乱極大を与える散乱角θｍ（°）を用いて（式１）により計算することができる。
（式１） Λｍ＝（λ／２）／ｓｉｎ（θｍ／２）

また、両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離のサイズが上記の範囲にあっても、一部構造的に粗大な部分などがあると、例えば衝撃を受けた際そこを起点として破壊が進行するなど、本来のポリマーアロイの特性が得られないことがある。したがって、ポリマーアロイの両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離の均一性が重要となる。この均一性は、上述のポリマーアロイの小角Ｘ線散乱測定または、光散乱測定により評価することが可能である。小角Ｘ線散乱測定と光散乱測定では、分析可能な相分離構造サイズが異なるので、分析するポリマーアロイの相分離構造サイズに応じて適宜使い分ける必要がある。小角Ｘ線散乱測定および光散乱測定は両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離のサイズに加え、その分布に関する情報が得られる。具体的には、それら測定で得られるスペクトルにおける散乱極大のピーク位置、すなわち散乱角θｍ（°）が両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離のサイズに対応し、そのピークの拡がり方が、構造の均一性に対応する。優れた機械特性等の物理特性を得るためには、構造均一性が高い方が好ましく、本発明におけるポリマーアロイは小角Ｘ線散乱測定または光散乱測定により得られた散乱スペクトルが極大値を有することを特徴とする。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材は、連続繊維基材に、前述の熱可塑性樹脂が空隙を残した状態で含浸させたものであり、必要に応じて、さらに、充填材、他種ポリマー、各種添加剤などを含有してもよい。

充填材としては、一般に樹脂用フィラーとして用いられる任意のものを用いることができ、繊維強化熱可塑性樹脂基材やそれを用いた成形品の強度、剛性、耐熱性、寸法安定性をより向上させることができる。充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硼酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状無機充填材、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、タルク、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、アルミノシリケート、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、シリカなどの非繊維状無機充填材などが挙げられる。これらを２種以上含有してもよい。これら充填材は中空であってもよい。また、イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤で処理されていてもよい。また、モンモリロナイトとして、有機アンモニウム塩で層間イオンをカチオン交換した有機化モンモリロナイトを用いてもよい。なお、繊維状充填材は、不連続繊維からなるものであれば、連続繊維からなる強化繊維の補強効果を損なうことなく機能を付与できる。

他種ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマーや、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＮ樹脂、ポリスチレンなどを挙げることができる。これらを２種以上含有してもよい。ポリアミド樹脂組成物から得られる繊維強化末端変性ポリアミド樹脂基材の耐衝撃性を向上させるためには、オレフィン系化合物および／または共役ジエン系化合物の（共）重合体などの変性ポリオレフィン、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどの耐衝撃性改良剤が好ましく用いられる。

オレフィン系化合物および／または共役ジエン系化合物の（共）重合体としては、エチレン系共重合体、共役ジエン系重合体、共役ジエン−芳香族ビニル炭化水素系共重合体などが挙げられる。

エチレン系共重合体としては、例えば、エチレンと、炭素数３以上のα−オレフィン、非共役ジエン、酢酸ビニル、ビニルアルコール、α，β−不飽和カルボン酸およびその誘導体などとの共重合体が挙げられる。炭素数３以上のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、ブテン−１などが挙げられる。非共役系ジエンとしては、例えば、５−メチリデン−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエンなどが挙げられる。α，β−不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ブテンジカルボン酸などが挙げられる。α，β−不飽和カルボン酸の誘導体としては、例えば、前記α，β−不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アリールエステル、グリシジルエステル、酸無水物、イミドなどが挙げられる。

共役ジエン系重合体とは、少なくとも１種の共役ジエンの重合体を指す。共役ジエンとしては、例えば、１，３−ブタジエン、イソプレン（２−メチル−１，３−ブタジエン）、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエンなどが挙げられる。また、これらの重合体の不飽和結合の一部または全部が水添により還元されていてもよい。

共役ジエン−芳香族ビニル炭化水素系共重合体とは、共役ジエンと芳香族ビニル炭化水素との共重合体を指し、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよい。共役ジエンとしては、例えば、１，３−ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。芳香族ビニル炭化水素としては、例えば、スチレンなどが挙げられる。また、共役ジエン−芳香族ビニル炭化水素系共重合体の芳香環以外の二重結合以外の不飽和結合の一部または全部が水添により還元されていてもよい。

耐衝撃性改良剤の具体例としては、エチレン／メタクリル酸共重合体およびこれら共重合体中のカルボン酸部分の一部または全てをナトリウム、リチウム、カリウム、亜鉛、カルシウムとの塩としたもの、エチレン／プロピレン−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／ブテン−１−ｇ−無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。

各種添加剤としては、例えば、酸化防止剤や耐熱安定剤（ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置換体、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等）、耐候剤（レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等）、離型剤および滑剤（脂肪族アルコール、脂肪族アミド、脂肪族ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス等）、顔料（硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等）、染料（ニグロシン、アニリンブラック等）、可塑剤（ｐ−オキシ安息香酸オクチル、Ｎ−ブチルベンゼンスルホンアミド等）、帯電防止剤（アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、４級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートなどの非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等）、難燃剤（メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンオキシド、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ等）などが挙げられる。これらを２種以上配合してもよい。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材は、連続繊維基材に熱可塑性樹脂を空隙が残存した状態で含浸させることにより得ることができる。

含浸方法としては、例えば、フィルム状の熱可塑性樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるフィルム法、繊維状の熱可塑性樹脂と強化繊維束とを混紡した後、繊維状の熱可塑性樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるコミングル法、粉末状の熱可塑性樹脂を強化繊維束における繊維の隙間に分散させた後、粉末状の熱可塑性樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させる粉末法、溶融した熱可塑性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熱可塑性樹脂を含浸させる引き抜き法が挙げられる。様々な厚み、繊維体積含有率など多品種の繊維強化熱可塑性樹脂基材を作製できることから、引き抜き法が好ましい。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材は、連続繊維基材を２層以上積層し、その表面と層間に熱可塑性樹脂が含浸されていてもよい。連続繊維基材を２層以上積層することに寸法の調整が容易となる。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材では、繊維強化熱可塑性樹脂基材全体１００体積％中、強化繊維を３０体積％以上７０体積％以下含有することが好ましい。強化繊維を３０体積％以上含有することにより、繊維強化熱可塑性樹脂基材を用いて得られる成形品の強度をより向上させることができる。４０体積％以上がより好ましく、５０体積％以上がさらに好ましい。一方、強化繊維を７０体積％以下含有することにより、強化繊維に熱可塑性樹脂をより含浸させやすい。６５体積％以下がより好ましく、６０体積％以下がさらに好ましい。

なお、繊維強化熱可塑性樹脂基材の強化繊維体積含有率Ｖｆ（体積％）は、繊維強化熱可塑性樹脂基材の質量Ｗ０（ｇ）を測定したのち、該繊維強化熱可塑性樹脂基材を空気中５００℃で３０分間加熱して熱可塑性樹脂成分を焼き飛ばし、残った強化繊維の質量Ｗ１（ｇ）を測定し、（式２）により算出した。
（式２） Ｖｆ（体積％）＝（Ｗ１／ρｆ）／｛Ｗ１／ρｆ＋（Ｗ０−Ｗ１）／ρ１｝×１００
ρｆ：強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ^３）
ρｒ：熱可塑性樹脂の密度（ｇ／ｃｍ^３）

本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材は、空隙が繊維配向方向に断続的に形成される。空隙が繊維配向方向に断続的に形成されることにより、繊維強化熱可塑性樹脂のドレープ性が向上する。ここで「断続的に」とは、空隙が繊維配向方向に連続して形成されるだけでなく、空隙の一部が熱可塑性樹脂により局所的に充填されているものの、繊維強化熱可塑性樹脂基材全体としては、実質的に空隙が繋がった状態も含まれるものとする。

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材は繊維強化熱可塑性樹脂基材に含まれるボイドの含有率（ボイド率）が１０％〜６０％であることが好ましい。ボイド率が１０％以上であることにより、繊維強化熱可塑性樹脂のドレープ性が向上する。ボイド率が６０％以下であることにより、層内割れが小さくなり、繊維強化熱可塑性樹脂基材の取り扱い性が向上する。

本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材のボイド率は、繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み方向断面を以下のように観察して求めた。繊維強化熱可塑性樹脂基材をエポキシ樹脂で包埋したサンプルを用意し、繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み方向断面が良好に観察できるようになるまで、前記サンプルを研磨した。研磨したサンプルを、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＨＸ−９５００（コントローラー部）／ＶＨＺ−１００Ｒ（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して、拡大倍率４００倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み×幅５００μｍの範囲とした。撮影画像において、基材の断面積および空隙（ボイド）となっている部位の面積を求め、（式３）によりボイド率を算出した。
（式３） ボイド率（％）＝（ボイドが占める部位の総面積）／（繊維強化熱可塑性樹脂基材の総面積）×１００

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材では、熱可塑性樹脂は連続繊維基材中に２０μｍ以上６０μｍ以下含浸していることが好ましい。繊維強化熱可塑性樹脂基材の片面あたり１０μｍ以上含浸することにより、繊維の層内割れが小さくなり、繊維強化熱可塑性樹脂の取扱性を向上することができる。一方、繊維強化熱可塑性樹脂基材の片面あたりの含浸距離が３０μｍ以下であることにより、繊維強化熱可塑性樹脂基材のドレープ性を向上することができる。また、含浸距離は繊維強化熱可塑性樹脂基材厚みの２０％以上８０％以下であることが好ましい。含浸距離が繊維強化熱可塑性樹脂基材厚みの２０％以上であることにより、繊維の層内割れが小さくなり、繊維強化熱可塑性樹脂の取扱性を向上することができる。一方、含浸距離が繊維強化熱可塑性樹脂基材厚みの８０％以下であることにより、繊維強化熱可塑性樹脂基材のドレープ性を向上することができる。

なお、本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材の含浸距離は、繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み方向断面を以下のように観察して求めた。試料である繊維強化熱可塑性樹脂基材を、エポキシ樹脂「エポクイック」（登録商標：ビューラー社製）に埋め込み、室温で２４時間硬化させた後、繊維強化ポリマーアロイ基材における強化繊維の配向方向にほぼ垂直な横断面を研磨し、次いで研磨面を超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＨＸ−９５００（コントローラー部）／ＶＨＺ−１００Ｒ（（株）キーエンス製）で、位置を変えながら撮影する。

（測定部）
図１を用いて、含浸距離の測定方法を説明する。連続繊維基材の強化繊維単糸３の中心から基材表面６に向けて引いた垂線７の上に他の単糸が存在しない強化繊維単糸３を無作為に１００本選択し、強化繊維単糸３の外周と垂線７の交点から含浸が完了した単糸の遠い側の外周までの距離を、画像処理を用いて測定する。

繊維間距離の測定は繊維強化熱可塑性樹脂の基材両面に対して行われる。含浸は基材両面で行われるため、１００本の強化繊維単糸３について測定された繊維間距離の平均値の２倍を代表値（含浸距離）とする。

本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み測定に際し、繊維強化熱可塑性樹脂基材に融点以上の温度、圧力を付与し樹脂を完全に含浸させた。厚みを５点以上測定し、その平均値を代表値とした。

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材は連続繊維基材の表面全体を熱可塑性樹脂が被覆されていることが重要である。熱可塑性樹脂が連続繊維基材全体を覆うことにより、基材表面に均一に熱可塑性樹脂が存在し、取り扱い性、賦形性が向上できる。また、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材は強化繊維のアライメント（真直性）が均一であることが好ましい。アライメント（真直性）が均一であることにより、機械特性およびドレープ性を安定して発現できる。アライメント（真直性）は断面観察法や超音波探傷法など任意の方法で評価できる。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材では、熱可塑性樹脂の含浸距離が表層を形成する熱可塑性樹脂樹の厚みより大きいことが好ましい。含浸距離が表層を形成する熱可塑性樹脂の厚みより大きいことにより、取り扱い性と賦形性が向上できる。

なお、本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材の表層を形成する熱可塑性樹脂の厚みは、繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み方向断面を以下のように観察して求めた。試料である繊維強化熱可塑性樹脂基材を、エポキシ樹脂「エポクイック」（登録商標：ビューラー社製）に埋め込み、室温で２４時間硬化させた後、繊維強化ポリマーアロイ基材における強化繊維の配向方向にほぼ垂直な横断面を研磨し、次いで研磨面を超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＨＸ−９５００（コントローラー部）／ＶＨＺ−１００Ｒ（（株）キーエンス製）で、位置を変えながら撮影する。

図１を用いて、表層を形成する熱可塑性樹脂樹の厚みの測定方法を説明する。撮影された繊維強化熱可塑性樹脂基材の横断面写真について、連続繊維基材の強化繊維単糸３の中心から基材表面６に向けて引いた垂線７の上に他の単糸が存在しない強化繊維単糸３を無作為に１００本選択し、強化繊維単糸３の外周と垂線の交点から繊維強化連続繊維基材の表面までの距離を、画像処理を用いて測定する。

距離の測定は繊維強化熱可塑性樹脂の基材両面に対して行われる。含浸は基材両面で行われるため、１００本の強化繊維単糸３について測定された距離の平均値の２倍を代表値（表層を形成する熱可塑性樹脂樹の厚み）とする。

ここで、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材の製造方法について詳細に説明する。製造装置としては、例えば、マトリックス樹脂を含浸させる前の強化繊維束が巻き取られたボビンを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、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化して繊維強化熱可塑性樹脂基材を形成するための冷却ロールから構成される。

含浸工程では、連続的に送り出される強化繊維束に、熱可塑性樹脂の融点もしくはガラス転移温度以上に加熱し、溶融させたマトリックス樹脂を塗布し、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。製造装置において、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を巻き付けたボビンを複数準備し、これら複数のボビンから強化繊維束を引き出し、横に並べて全体として薄い層状（テープ状）の形態とし、複数の糸道ガイドを介して、強化繊維束を、溶融したマトリックス樹脂が貯留された含浸ダイ内に進入させる。また、層状の強化繊維束は２層以上に積層した状態で含浸ダイに進入させてもよい。層状の強化繊維束を２層以上に積層することにより、寸法の調整が容易となる。

製造装置に備えられた含浸ダイは、強化繊維束の移送方向を向く構成となっており、この含浸ダイの内部には、フィーダーから供給されたマトリックス樹脂が溶融した状態で貯留されている。強化繊維束の移送方向において上流側に位置する含浸ダイの入口には、前記強化繊維束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、強化繊維束は含浸ダイの内部に入ってゆく。含浸ダイ内部は繊維の進行方向に向けて断続的に断面積が減少する構成を有しており、含浸ダイの出口に位置し、樹脂貯留部の上面（強化繊維束の導入側）の断面積よりも小さい断面積を有するスリット状のノズルが形成されている。強化繊維束は、マトリックス樹脂の随伴流を伴ってノズル方向に引き取られることから、ノズル方向に近づくにつれて樹脂の圧力が増大し、マトリックス樹脂が含浸される。任意の厚みに賦形するために複数枚の強化繊維束を単層の状態で含浸ダイに導入し、各層にマトリックス樹脂を付着・含浸させた状態で積層することも可能である。

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、一定形状の繊維強化熱可塑性樹脂を形成する。含浸ダイの出口にはノズルが設けられており、引取ロール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を、所定の断面形状に賦形させる。

賦形された強化繊維束は、内部に冷却水が通水されている冷却ロールもしくは冷却金型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、一定形状の繊維強化熱可塑性樹脂基材が形成される。

ここで、マトリックス樹脂を含浸した強化繊維束の引き取り張力は、単繊維１２，０００本当たり、好ましくは５〜２００Ｎ、より好ましくは５〜１５０Ｎとする。引取張力が５Ｎ未満では、強化繊維束が動きやすくなることにより隣接する強化繊維束との重なりや隣接する繊維束との間でギャップを生じやすくなることにより、強化繊維束に均一に樹脂が含浸しない。また、２００Ｎを超えると、強化繊維束が収束することにより、マトリックス樹脂の含浸性が低下する。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。

本発明においては、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材を、任意の構成で１枚以上積層し、一部を溶着することで一体化された繊維強化熱可塑性樹脂積層品が得られる。

本発明においては、積層する構成としてＵＤ積層、０°／９０°積層、疑似等方積層などいずれの方向で積層されても良い。

溶着する方法としては、溶着部に加熱した熱板を押し付け樹脂を溶融・固化させる熱板溶着法、溶着部を振動させる樹脂を溶融・固化させる振動溶着法、溶着部に超音波振動を与えマトリックス樹脂を溶融させる超音波振動法などがあげられる。様々なサイズに対応でき、効率よく加熱できることから超音波溶着法が好ましい。

本発明においては、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材を、任意の構成で１枚以上積層後、必要に応じて熱および／または圧力を付与しながら成形することにより成形品が得られる。

熱および／または圧力を付与する方法としては、例えば、任意の構成で積層した繊維強化熱可塑性樹脂基材を型内もしくはプレス板上に設置した後、型もしくはプレス板を閉じて加圧するプレス成形法、型内部もしくはプレス機全体を減圧にした状態でプレス成形を行う真空プレス法、任意の構成で積層した繊維強化熱可塑性樹脂基材を型内もしくはプレス板上に任意の構成で積層した成形材料をオートクレーブ内に投入して加圧・加熱するオートクレーブ成形法、任意の構成で積層した成形材料をフィルムなどで包み込み、内部を減圧にして大気圧で加圧しながらオーブン中で加熱するバッギング成形法、任意の構成で積層した繊維強化ポリマーアロイ基材に張力をかけながらテープを巻き付け、オーブン内で加熱するラッピングテープ法、任意の構成で積層した繊維強化ポリマーアロイ基材を型内に設置し、同じく型内に設置した中子内に気体や液体などを注入して加圧する内圧成形法等が挙げられる。とりわけ、成型品内のボイドを少なくできることからオートクレーブ法もしくは真空プレスが好ましく用いられる。

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材またはその成形品は、インサート成形、アウトサート成形などの一体化成形や、加熱による矯正処置、熱溶着、振動溶着、超音波溶着などの生産性に優れた接着工法や接着剤を用いた一体化を行うことができ、複合体を得ることができる。

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材またはその成形品と一体化される成形用基材またはその成形品には特に制限はなく、例えば、樹脂材料またはその成形品、金属材料またはその成形品、無機材料またはその成形品などが挙げられる。なかでも、樹脂材料またはその成形品もしくは金属材料またはその成形品が本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材の補強効果を効果的に発現することができる。樹脂材料またはその成形品は繊維強化熱可塑性樹脂基材との接着強度の点で好ましく、繊維長が５〜１００ｍｍの強化繊維マットにマトリックス樹脂を含浸してなる繊維強化樹脂が成形性と機械特性の点からより好ましい。金属材料またはその成形品としては、高張力鋼やアルミニウム合金、チタン合金およびマグネシウム合金等が使用可能であり、金属層や金属部材、金属部品に要求される特性に応じて選択すればよい。

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材と一体化される成形材料またはその成形品のマトリックス樹脂は、繊維強化熱可塑性樹脂基材またはその成形品と同種の樹脂であってもよいし、異種の樹脂であってもよい。接着強度をより高めるためには、同種の樹脂であることが好ましい。異種の樹脂である場合は、界面に樹脂層を設けるとより好適である。

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材またはその成形品は、その優れた特性を活かし、航空機部品、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。本発明における繊維強化ポリマーアロイ基材またはその成形品は、とりわけ、安定した機械特性が要求される航空機エンジン周辺部品、航空機用部品の外装部品、自動車ボディー部品としての車両骨格、自動車エンジン周辺部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、自動車外装部品、吸排気系部品、エンジン冷却水系部品や、自動車電装部品、電気・電子部品用途に特に好ましく用いられる。

具体的には、本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材またはその成形品は、ファンブレードなどの航空機エンジン周辺部品、ランディングギアポッド、ウィングレット、スポイラー、エッジ、ラダー、エレベーター、フェイリング、リブなどの航空機関連部品、各種シート、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種メンバ、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、各種レール、各種ヒンジなどの自動車ボディー部品、エンジンカバー、エアインテークパイプ、タイミングベルトカバー、インテークマニホールド、フィラーキャップ、スロットルボディ、クーリングファンなどの自動車エンジン周辺部品、クーリングファン、ラジエータータンクのトップおよびベース、シリンダーヘッドカバー、オイルパン、ブレーキ配管、燃料配管用チューブ、排ガス系統部品などの自動車アンダーフード部品、ギア、アクチュエーター、ベアリングリテーナー、ベアリングケージ、チェーンガイド、チェーンテンショナなどの自動車ギア部品、シフトレバーブラケット、ステアリングロックブラケット、キーシリンダー、ドアインナーハンドル、ドアハンドルカウル、室内ミラーブラケット、エアコンスイッチ、インストルメンタルパネル、コンソールボックス、グローブボックス、ステアリングホイール、トリムなどの自動車内装部品、フロントフェンダー、リアフェンダー、フューエルリッド、ドアパネル、シリンダーヘッドカバー、ドアミラーステイ、テールゲートパネル、ライセンスガーニッシュ、ルーフレール、エンジンマウントブラケット、リアガーニッシュ、リアスポイラー、トランクリッド、ロッカーモール、モール、ランプハウジング、フロントグリル、マッドガード、サイドバンパーなどの自動車外装部品、エアインテークマニホールド、インタークーラーインレット、ターボチャージャ、エキゾーストパイプカバー、インナーブッシュ、エンジンマウント、エンジンヘッドカバー、リゾネーター、及びスロットルボディなどの吸排気系部品、チェーンカバー、サーモスタットハウジング、アウトレットパイプ、ラジエータータンク、オルタネーター、及びデリバリーパイプなどのエンジン冷却水系部品、コネクタやワイヤーハーネスコネクタ、モーター部品、ランプソケット、センサー車載スイッチ、コンビネーションスイッチなどの自動車電装部品、電気・電子部品としては、例えば、発電機、電動機、変圧器、変流器、電圧調整器、整流器、抵抗器、インバーター、継電器、電力用接点、開閉器、遮断機、スイッチ、ナイフスイッチ、多極ロッド、モーターケース、テレビハウジング、ノートパソコンハウジングおよび内部部品、ＣＲＴディスプレーハウジングおよび内部部品、プリンターハウジングおよび内部部品、携帯電話、モバイルパソコン、ハンドヘルド型モバイルなどの携帯端末ハウジングおよび内部部品、ＩＣやＬＥＤ対応ハウジング、コンデンサー座板、ヒューズホルダー、各種ギア、各種ケース、キャビネットなどの電気部品、コネクタ、ＳＭＴ対応のコネクタ、カードコネクタ、ジャック、コイル、コイルボビン、センサー、ＬＥＤランプ、ソケット、抵抗器、リレー、リレーケース、リフレクタ、小型スイッチ、電源部品、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップシャーシ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、ＳｉパワーモジュールやＳｉＣパワーモジュール、半導体、液晶、ＦＤＤキャリッジ、ＦＤＤシャーシ、モーターブラッシュホルダー、トランス部材、パラボラアンテナ、コンピューター関連部品などの電子部品などに好ましく用いられる。

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。各実施例および比較例における物性評価は下記の方法に準拠して実施した。

［体積含有率（Ｖｆ）］
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材の質量Ｗ０を測定したのち、該繊維強化熱可塑性樹脂基材を空気中５５０℃で２４０分加熱して、樹脂成分を焼き飛ばし、残った強化繊維の質量Ｗ１を測定し、（式４）により繊維強化熱可塑性樹脂基材の体積含有率（Ｖｆ）を算出した。
（式４） Ｖｆ（体積％）＝（Ｗ１／ρｆ）／｛Ｗ１／ρｆ＋（Ｗ０−Ｗ１）／ρ１｝×１００
ρｆ：強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ^３）
ρｒ：樹脂組成物の密度（ｇ／ｃｍ^３）

［空隙率および空隙の状態］
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み方向断面を以下のように観察した。繊維強化熱可塑性樹脂基材の強化繊維配向方向と垂直な横断面エポキシ樹脂で包埋したサンプルを用意し、繊維強化樹脂基材の厚み方向断面が良好に観察できるようになるまで、前記サンプルを研磨した。研磨したサンプルを、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＨＸ−９５００（コントローラー部）／ＶＨＺ−１００Ｒ（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して、拡大倍率４００倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み×幅５００μｍの範囲とした。撮影画像において、繊維強化熱可塑性樹脂基材が占める部位の面積および空隙（ボイド）となっている部位の面積を求め、（式５）により空隙率を算出した。
（式５） ボイド率（％）＝（ボイドが占める部位の総面積）／（繊維強化熱可塑性樹脂基材の総面積）×１００

空隙の連結状態の観察は、各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚み方向断面を以下のように観察した。繊維強化熱可塑性樹脂基材の強化繊維配向方向と平行な横断面を超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＨＸ−９５００（コントローラー部）／ＶＨＺ−１００Ｒ（測定部）（（株）キーエンス製）を使用して、撮影倍率２００倍で観察した。繊維強化熱可塑性樹脂基材は幅方向に５等分し、強化繊維配向方向と平行な横断面を１００ｍｍ長さにわたって観察した。繊維強化熱可塑性樹脂基材の空隙の連結状態を以下の２段階で評価し、良を合格とした。
良 ：空隙が連結している基材が４個以上存在する。
不良：同じ個所に空隙が連結している基材が４個未満存在する。

［表面品位］
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材の表面品位を目視により観察した。表面品位は、以下の２段階で評価し、良を合格とした。
良 ：表面に割れ、強化繊維の露出なし
不良：表面に割れ、強化繊維の露出有り

［原料］
実施例および比較例において、原料は以下に示すものを用いた。
炭素繊維束 ：東レ（株）製 Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ
熱可塑性樹脂：
ポリアミド６およびポリアミド６／６６、東レ（株）製“アミラン”（登録商標）
ポリフェニレンスルフィド 東レ（株）製“トレリナ”（登録商標）
ポリエーテルエーテルケトン ビクトレックス・ジャパン（株）製“VICTREX”（登録商標）
ポリエーテルイミド サビック（株）製“ＵＬＴＥＭ”（登録商標）

（実施例１）
表１に示す配合組成で、原料を混合し、二軸押出機のフィード口に投入した。二軸押出機としては、スクリュー径が２５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４１の同方向回転二軸押出機（（株）パーカーコーポレーション社製、ＨＫ−２５Ｄ（４１Ｄ））を使用した。所定の混練温度、スクリュー回転数で溶融混錬を行い吐出口よりストランド状の溶融樹脂を吐出した。吐出されたストランド状の溶融樹脂を、冷却バスを通過させて冷却し、ペレタイザーにより引取ながら裁断することにより、熱可塑性樹脂のペレット状のサンプルを得た。得られた熱可塑性樹脂を前記評価に供した。評価結果を表１に示す。

強化繊維として炭素繊維を使用し、炭素繊維束が巻かれたボビンを６本準備し、それぞれボビンから連続的に糸道ガイドを通じて炭素繊維束を送り出した。連続的に送り出された炭素繊維束を、充填したフィーダーから定量供給されたマトリックス樹脂（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）：ポリアミド６）が貯留された含浸ダイを通過させマトリックス樹脂を含浸させた。含浸ダイ内で樹脂圧によりマトリックス樹脂としてのポリアミド６樹脂を含浸した炭素繊維を、引取ロールを用いて含浸ダイのスリットから１ｍ／ｍｉｎの引き抜き速度で連続的に引き抜いた。引き抜かれた炭素繊維束は、冷却ロールを通過してポリアミド６樹脂が冷却固化され、連続した繊維強化熱可塑性樹脂基材として巻取機に巻き取られた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材の幅は５０ｍｍであり、強化繊維方向は一方向に配列していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材を前記評価に供した。評価結果を表１に示す。

（実施例２〜５）
マトリックス樹脂を表１に示す条件に変更した以外は実施例１と同様にして繊維強化熱可塑性樹脂基材を得た。得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材を前記評価に供した。評価結果を表１に示す。

（比較例１）
強化繊維として炭素繊維を使用し、炭素繊維束が巻かれたボビンを６本準備し、それぞれボビンから連続的に糸道ガイドを通じて炭素繊維束を送り出した。連続的に送り出された炭素繊維束に帯電させたマトリックス樹脂粉末（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）：ポリアミド６）を静電付着させた。静電付着した粉末を融点以上に加熱して炭素繊維束にマトリックス樹脂を含浸させた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材の幅は５０ｍｍであり、強化繊維方向は一方向に配列していた。得られた繊維強化熱可塑性樹脂基材を前記評価に供した。評価結果を表１に示す。 実施例１〜５と比較例１との比較により、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材は取り扱い性と賦形性に優れる。

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材は、オートクレーブ成形、プレス成形、フィルム成形などの任意の成形方法により、所望の形状に成形することが可能である。本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材を用いた成形により得られる成形品は、例えば、航空機エンジン周辺部品、航空機内装部品、航空機外装部品、車両骨格、自動車エンジン周辺部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、自動車外装部品、吸排気系部品、エンジン冷却水系部品、自動車電装部品などの自動車用途、ＬＥＤリフレクタやＳＭＴコネクタなどの電気・電子部品用途などに有効である。

１ 繊維強化熱可塑性樹脂基材
２ 熱可塑性樹脂
３ 強化繊維単糸
４ 含浸距離
５ 表層樹脂
６ 基材表面
７ 垂線

Claims (13)

1. 連続した強化繊維からなる連続繊維基材と、その表面に塗布された熱可塑性樹脂とからなる繊維強化熱可塑性樹脂基材であって、前記熱可塑性樹脂が連続繊維基材の表面全体を固化した状態で被覆され、かつ連続繊維基材中に空隙を残した状態で含浸されてなり、前記空隙が繊維配向方向に断続的に形成されている繊維強化熱可塑性樹脂基材。
2. 含浸距離が２０μｍ〜６０μｍであり、かつ繊維強化熱可塑性樹脂基材厚みの２０％〜８０％である請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
3. 前記熱可塑性樹脂の含浸距離が表層を形成する熱可塑性樹脂の厚みより大きい請求項１または２に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
4. 前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）ポリアリーレンエーテルケトン樹脂（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選ばれる１種の熱可塑性樹脂または２種以上の樹脂を組合せたポリマーアロイである請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
5. 前記熱可塑性樹脂がポリマーアロイからなる請求項４に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
6. 前記ポリマーアロイの構造周期が０．００１〜１０μｍの両相連続構造、または前記ポリマーアロイが粒子径０．００１〜１０μｍの島相と海相からなる海島構造を形成するポリマーアロイを含有する請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
7. 前記連続繊維基材が２層以上積層された連続繊維基材積層体の表面及び層間に前記熱可塑性樹脂が塗布された請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
8. 前記繊維強化熱可塑性樹脂基材の空隙率が１０％〜６０％の範囲内である請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
9. 前記強化繊維が炭素繊維である請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材を積層し、部分的に溶着してなる積層品。
11. 前記溶着が超音波溶着である請求項１０に記載の積層品。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材からなる成形品。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材または請求項１０に記載の成形品と、金属材料またはその成形品、もしくは樹脂材料またはその成形品とを一体化してなる複合成形品。

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