TW202031800A - 纖維強化樹脂材料及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種纖維強化樹脂材料及其製造方法，該纖維強化樹脂材料係包含強化纖維束A與基質樹脂之用於纖維強化樹脂之成形的纖維強化樹脂材料，該強化纖維束A包含單紗條數為100條以上的短切纖維束，其特徵為：平均纖維束內空隙率Pfav (-)與平均纖維束厚度tfav (mm)之積為0mm以上0.01mm以下，複合空隙率Pc (-)為0.02以上0.4以下。本發明可提供纖維強化樹脂材料，其係生產性、低LCA化優異的成形材料，可將高的力學特性賦予至使用該成形材料之成形體，再者成形時的流動性亦優異。

Description

纖維強化樹脂材料及其製造方法
本發明關於力學特性與複雜形狀成形性、生產性優異之纖維強化樹脂材料與其製造方法。
於纖維強化複合材料(FRP)之中，碳纖維強化複合材料(CFRP)係比強度、比剛性優異，近年來針對汽車構件的CFRP之開發亦活躍化。
作為CFRP對於汽車的應用例，使用在航空機、運動材料有實績的熱硬化性樹脂之預浸漬物、利用樹脂轉移模塑(RTM)、長絲捲繞(FW)的構件係上市。另一方面，使用熱塑性樹脂的CFRP係可高速成形，回收性亦優異，因此作為針對量產車的材料，係受到注目。其中，加壓成形由於生產性高，亦能對應於複雜的形狀、大面積的成形，因此作為金屬成形的替代之期待係升高。
用於加壓成形的中間基材係主流為例如使用長度數十mm的不連續強化纖維束之片狀材料。代表者有片狀模塑複合材料(SMC)、玻璃氈熱塑性塑膠(GMT)(專利文獻1、專利文獻2)。任一中間基材皆用於材料在模腔內流動及填充之所謂的流動沖壓(flow stamping)成形，採取比較長的強化纖維束以筆直及/或彎曲的狀態分散在熱塑性樹脂中之形態。然而，該強化纖維束由於單紗(single yarn)數多，雖然成形時的材料(纖維、樹脂)之流動性優異，但有成形品之力學特性變差之傾向。
作為謀求CFRP中的力學特性與成形時的流動性之並存者，有由纖維長度、纖維濃度參數不同的片所成之多層構造的成形材料(專利文獻3)。又，有藉由調整纖維束的厚度、寬度等之形態而提高力學特性之成形材料(專利文獻4)。雖如此地為了平衡良好地兼顧力學特性與成形時的流動性而進行改善，但要求力學特性與流動性的進一步提升。
又，要求纖維強化樹脂的空隙等缺陷少，再者為了低LCA化(LCA：Life Cycle Assessment(生命週期評估))、低成本化，亦要求纖維強化樹脂的生產性之提升。專利文獻5中以提高生產性為目的，將在強化纖維束中含浸樹脂而成的半浸漬片材切斷成所要的寬度及長度，藉由散布、一部分接著而製作短切半浸漬片，但由於僅一部分接著，故在積層時有纖維束脫落等操作性問題。又，由於預先在纖維中含浸樹脂，故在切斷而成為短切半浸漬物時需要施力，要求設備的大型化，除了切斷用的切刀之磨耗變快，還需要樹脂含浸步驟、短切半浸漬物接著步驟，由於在成形時必須加熱，故熱能的浪費大，有低成本化、低LCA化變困難等問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2000-141502號公報 專利文獻2：日本特開2003-80519號公報 專利文獻3：日本發明專利第5985085號公報 專利文獻4：日本發明專利第5512908號公報 專利文獻5：日本特開2016-27956公報
[發明欲解決之課題]
因此，本發明之課題係鑒於如上述習知技術之問題、要求，提供纖維強化樹脂材料與其製造方法，該纖維強化樹脂材料係生產性、低LCA化優異之成形材料，可將高的力學特性賦予至使用該成形材料之成形體，再者成形時的流動性亦優異。 [用以解決課題之手段]
本發明者們專心致力地檢討，結果達成能解決上述課題之纖維強化樹脂材料及其製造方法之發明。即，本發明具有以下之構成。 [1]一種纖維強化樹脂材料，其係包含強化纖維束A與基質樹脂之用於纖維強化樹脂之成形的纖維強化樹脂材料，該強化纖維束A包含單紗條數為100條以上的短切纖維束，其特徵為： 下述式(1)所示的平均纖維束內空隙率Pfav (-)與下述式(2)所示的平均纖維束厚度tfav (mm)之積為0mm以上0.01mm以下，下述式(3)所示的複合空隙率Pc (-)為0.02以上0.4以下；
Figure 02_image001
Figure 02_image003
Figure 02_image005
此處，i=1、2、…n，j=1、2、…k，x=1、2、…l之整數，n、k、l分別為所拍攝的剖面圖內所包含的全部纖維束A之條數、空隙數、纖維束A以外的纖維之條數；各參數係： vf1 ：纖維束A以外的纖維佔有的面積(mm2 ) vf2 ：纖維束A內的纖維佔有的面積(mm2 ) vm1 ：樹脂層面積(mm2 ) vm2 ：纖維束A內的樹脂面積(mm2 ) p1 ：在樹脂層的空隙面積(mm2 ) p2 ：在纖維束A內的空隙面積(mm2 ) tf ：纖維束A的厚度(mm)， 各參數係藉由光學顯微鏡剖面觀察纖維強化樹脂材料的厚度方向之切斷面，將以有效畫素1600(H)×1200(V)、拍攝倍率300倍所拍攝的剖面圖予以二值化，藉由影像解析所算出之值。 [2]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其下述式(4)所示的纖維束A內的空隙率Pf (-)與纖維束A的厚度tf (mm)之積為0mm以上0.03mm以下；
Figure 02_image007
。 [3]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中前述強化纖維束A係每單位寬度的纖維數為500條/mm以上1600條/mm以下，且下述懸垂值為120mm以上240mm以下之強化纖維束的短切纖維束； 懸垂值：於23±5℃之環境下，將長度300mm的強化纖維束之試料固定於長方體的台之端部上，從台之邊端突出250mm的強化纖維束之前端與台之側面的最短距離。 [4]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中前述強化纖維束A的數量平均纖維數為100條以上4000條以下。 [5]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中前述強化纖維束A的數量平均纖維長度為5mm以上100mm以下。 [6]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中前述強化纖維束A相對於全部強化纖維之重量比例係超過99重量%且為100重量%以下。 [7]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中前述強化纖維束A的平均纖維束厚度tfav 為0.01mm以上0.3mm以下。 [8]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中對於纖維強化樹脂材料的厚度方向所積層之前述強化纖維束A的數量平均值之平均纖維束積層數為10束/mm以上100束/mm以下。 [9]如[1]記載之纖維強化樹脂材料，其中前述基質樹脂係熱塑性樹脂。 [10]一種纖維強化樹脂材料之製造方法，其特徵為包含下述步驟[A]～[C]； [A]製作每單位寬度的纖維數為500條/mm以上1600條/mm以下，且下述懸垂值為120mm以上240mm以下之強化纖維束的強化纖維束集合體之步驟，該強化纖維束集合體係將包含單紗條數為100條以上的短切纖維束之強化纖維束A二維隨機地配向而成者； [B]將基質樹脂散布或積層或塗布於前述強化纖維束集合體上之步驟； [C]含浸前述基質樹脂之步驟； 懸垂值：於23±5℃之環境下，將長度300mm的強化纖維束之試料固定於長方體的台之端部上，從台之邊端突出250mm的強化纖維束之前端與台之側面的最短距離。 [11]如[10]記載之纖維強化樹脂材料之製造方法，其係包含強化纖維束A與基質樹脂之用於纖維強化樹脂之成形的纖維強化樹脂材料之製造方法，其中將積層有強化纖維束A與基質樹脂之積層基材，在積層基材中心溫度(Tm+20)℃以上(Td-10)℃以下加熱60秒以上330秒以下後，將以無空隙之方式完全含浸後之纖維強化樹脂材料理論厚度當作L時，以L以上1.4L以下之間隙(clearance)使其冷卻固化，藉此以下述式(1)所示的平均纖維束內空隙率Pfav (-)與下述式(2)所示的平均纖維束厚度tfav (mm)之積為0mm以上0.01mm以下，且下述式(3)所示的複合空隙率Pc (%)成為0.02以上0.4以下之方式，使前述強化纖維束A含浸基質樹脂；
Figure 02_image009
Figure 02_image011
Figure 02_image013
此處，Tm：基質樹脂熔點溫度，Td：基質樹脂分解溫度，L：以無空隙之方式完全含浸後之纖維強化樹脂材料理論厚度； 又，i=1、2、…n，j=1、2、…k，x=1、2、…l之整數，n、k、l分別為所拍攝的剖面圖內所包含的全部纖維束A之條數、空隙數、纖維束A以外的纖維之條數；各參數係： vf1 ：纖維束A以外的纖維佔有的面積(mm2 ) vf2 ：纖維束A內的纖維佔有的面積(mm2 ) vm1 ：樹脂層面積(mm2 ) vm2 ：纖維束A內的樹脂面積(mm2 ) p1 ：在樹脂層的空隙面積(mm2 ) p2 ：在纖維束A內的空隙面積(mm2 ) tf ：纖維束A的厚度(mm)， 各參數係藉由光學顯微鏡剖面觀察纖維強化樹脂材料的厚度方向之切斷面，將以有效畫素1600(H)×1200(V)、拍攝倍率300倍所拍攝的剖面圖予以二值化，藉由影像解析所算出之值。 [12]如[10]記載之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中以成為積層基材中心溫度(Tm+40)℃以上(Td-10)℃以下之方式加熱前述積層基材50秒以上230秒以下。 [13]如[10]記載之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中前述強化纖維束集合體包含數量平均纖維長度為5mm以上100mm以下的強化纖維束A。 [14]如[10]記載之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中前述強化纖維束集合體中的前述強化纖維束A之重量比例係超過99重量%且為100重量%以下。 [15]如[10]至[14]中任一項記載之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中前述強化纖維束集合體係以對於厚度方向所積層之強化纖維束A的數量平均值之平均纖維束積層數成為10束/mm以上100束/mm以下之方式製作。 [發明之效果]
依照本發明，可提供一種纖維強化熱塑性樹脂成形材料，其係生產性優異之成形材料，可將高的力學特性賦予至使用該成形材料之成形體，再者成形時的流動性亦優異。
[用以實施發明的形態]
本發明之纖維強化樹脂材料主要包含強化纖維束A與基質樹脂，該強化纖維束A包含單紗條數為100條以上的短切纖維束，重要的是具有作為體積空隙率的複合空隙率Pc 成為0.02以上之空隙。空隙率Pc(-)較佳為0.05以上，更佳為0.07以上。空隙率Pc小於0.02時，在生產纖維強化樹脂材料之際含浸係需要長時間，無法高速生產，有無法低LCA化之虞。另一方面，重要的是空隙率Pc之上限為0.4以下，較佳為0.2以下，更佳為0.1以下。空隙率Pc超過0.4者係意指基質樹脂的含浸性差，在將纖維強化樹脂成形品成形之際空隙殘留，有力學特性降低之可能性。複合空隙率Pc 係藉由下述式(3)求出。
Figure 02_image015
此處，vf1 係纖維束A以外的纖維佔有的面積(mm2 )，vf2 係纖維束A內的纖維佔有的面積(mm2 )，vm1 係樹脂層面積(mm2 )，vm2 係纖維束A內的樹脂面積(mm2 )，p1 係在樹脂層的空隙面積(mm2 )，p2 係在纖維束A內的空隙面積(mm2 )，i、j、x分別為i=1、2、…n，j=1、2、…k，x=1、2、…l之整數，n、k、l分別為所拍攝的剖面圖內所包含的全部纖維束A之條數、空隙數、纖維束A以外的纖維條數。
前述各參數係藉由光學顯微鏡剖面觀察纖維強化樹脂材料的厚度方向之切斷面，將所拍攝的剖面圖予以二值化，藉由影像解析所算出之值。具體而言，在厚度方向中切斷纖維強化樹脂材料，進行研磨而使切斷面乾淨後，藉由光學顯微鏡剖面觀察切斷面。於研磨之際當包埋纖維強化樹脂材料時，為了使包埋樹脂不進入纖維強化樹脂材料的空隙部，在纖維強化樹脂材料之周圍必須施予捲附防含浸用的膠帶等之處理。接著，以有效畫素1600(H)×1200(V)、拍攝倍率300倍，拍攝切斷面，得到剖面圖。可設定所得之剖面圖的亮度閾值，藉由二值化求出面積，分別算出前述各參數vf1 、vf2 、vm1 、vm2 、p1 、p2 。剖面圖中的面積比例係當作與體積比例同等，而算出體積空隙率。還有，所謂的纖維束A，就是指由強化纖維100條以上所構成之纖維集合體。此處，作為1次能觀察的範圍，例如是850×1100μm(0.85×1.1mm)左右，測定切斷面尺寸：2×50mm時，接合150張左右的照片而進行測定。接合影像時，較佳為以能夠重疊的方式稍微搭接而拍攝。
由於上述亮度閾值係隨著拍攝時的影像而亮度不同，故必須按照各自的影像來適當地設定亮度閾值。
又，前述纖維強化樹脂材料係具有下述式(1)及式(2)所示的平均纖維束內空隙率Pfav (-)與平均纖維束厚度tfav (mm)之積成為0mm以上0.01mm以下之空隙。平均纖維束內空隙率Pfav 與平均纖維束厚度tfav 之積較佳為0mm以上0.005mm以下，更佳為0mm以上0.003mm以下。若平均纖維束內空隙率Pfav 與平均纖維束厚度tfav 之積大於0.01mm，則意指基質樹脂之含浸性差，成形性變差，或在將纖維強化樹脂成形品予以成形之際，空隙殘留在束內，有力學特性降低之可能性。
Figure 02_image017
Figure 02_image019
此處，tf 係前述纖維強化樹脂材料內之強化纖維束A的厚度(mm)。強化纖維束A的厚度tf 係從由前述纖維強化樹脂材料的剖面觀察所得之剖面圖，將由100條以上的纖維所成之纖維束當作1束，在纖維束的束寬度正交方向中測定最厚處之厚度，將所測定的厚度當作強化纖維束A的厚度tf 。又，由前述剖面圖藉由二值化而求出纖維束內之纖維束A內的纖維面積vf2 (mm2 )、纖維束A內的樹脂面積vm2 (mm2 )、在纖維束A內的空隙面積p2 (mm2 )，由面積比例可求出纖維束內空隙率Pf (-)。測定至少200束以上的強化纖維束A的厚度tf 及面積比例，將所測定之前述強化纖維束A的厚度tf (mm)之數量平均值當作平均纖維束厚度tfav (mm)，將纖維束內空隙率Pf (-)(式(4))之數量平均值當作平均纖維束內空隙率Pfav (-)。
再者，前述纖維強化樹脂材料係纖維束A內的空隙率Pf (-)與纖維束A的厚度tf (mm)之積較佳為0mm以上0.03mm以下之範圍，更佳為0mm以上0.02mm以下，尤佳為0mm以上0.01mm以下之範圍。若纖維束A內的空隙率Pf 與纖維束A的厚度tf 之積大於0.03mm，則意指基質樹脂對於纖維束A內的含浸性差，有纖維強化樹脂成形品的力學特性降低之可能性。
Figure 02_image021
＜纖維含有率＞ 本發明之纖維強化樹脂材料係下述式(5)所示的纖維體積含有率Vf (-)為0.07以上，較佳為0.14以上，更佳為0.23以上，上限值為0.55以下，較佳為0.5以下、0.45以下。若為此範圍，則可提高纖維強化樹脂材料的流動性與成形品的力學特性。
Figure 02_image023
＜纖維束厚度＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之平均纖維束厚度tfav (mm)較佳為0.01mm以上，更佳為0.02mm以上，尤佳為0.03mm以上。小於0.01mm時，有成形材料的流動性變差之掛慮。又，構成纖維強化樹脂成形材料的強化纖維束A之平均纖維束厚度tfav (mm)較佳為0.3mm以下，更佳為0.15mm以下，尤佳為0.1mm以下。超過0.3mm時，有成形材料的力學特性變差之掛慮。
＜纖維種類＞ 作為構成強化纖維束的強化纖維之種類，並沒有限制，但較佳為碳纖維、玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維、金屬纖維。其中，較佳為碳纖維。作為碳纖維，並沒有特別的限定，例如從力學特性的提升、纖維強化樹脂成形品的輕量化效果之觀點來看，可較宜使用聚丙烯腈(PAN)系、瀝青系、嫘縈系等之碳纖維，此等可為1種或併用2種以上。其中，從所得之纖維強化樹脂成形品的強度與彈性模數之平衡的觀點來看，更佳為PAN系碳纖維。
＜纖維直徑＞ 強化纖維的單纖維直徑較佳為0.5μm以上，更佳為2μm以上，尤佳為4μm以上。又，強化纖維的單纖維直徑較佳為20μm以下，更佳為15μm以下，尤佳為10μm以下。強化纖維的股束(strand)強度較佳為3.0GPa以上，更佳為4.0GPa以上，尤佳為4.5GPa以上。強化纖維的股束彈性模數較佳為200GPa以上，更佳為220GPa以上，尤佳為240GPa以上。若強化纖維的股束強度或彈性模數各自為此範圍，則可提高纖維強化樹脂材料的力學特性。
＜纖維條數＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之數量平均纖維數較佳為4000條以下，更佳為3000條以下，尤佳為2000條以下。若為此範圍，則可提高纖維強化樹脂材料的力學特性。又，強化纖維束A之數量平均纖維數之下限較佳為100條以上，更佳為150條以上，尤佳為200條以上。若為此範圍，則可提高纖維強化樹脂材料的流動性。
＜纖維束寬度＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之數量平均束寬度之下限較佳為0.03mm以上，更佳為0.05mm以上，尤佳為0.07mm以上。又，構成纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之數量平均束寬度之上限較佳為3mm以下，更佳為2mm以下，尤佳為1mm以下。若為此範圍，則可提高纖維強化樹脂材料的流動性與成形品的力學特性。
＜纖維束構造＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之每單位寬度的纖維數之下限較佳為500條/mm以上，更佳為600條/mm以上，尤佳為700條/mm以上。又，構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束之每單位寬度的纖維數之上限較佳為1600條/mm以下，更佳為1400條/mm以下，尤佳為1200條/mm以下。若為此範圍，則可提高纖維強化樹脂材料的流動性與成形品的力學特性。構成纖維強化樹脂材料的強化纖維束之每單位寬度纖維數之導出方法係如後述。
＜纖維長度＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A係經切斷成所欲的長度之短切強化纖維束。短切強化纖維束A的數量平均纖維長度較佳為5mm以上，更佳為7mm以上，尤佳為10mm以上。短切纖維束A的數量平均纖維長度較佳為100mm以下，更佳為50mm以下，尤佳為25mm以下。若強化纖維束A的數量平均纖維長度小於5mm，則在成為纖維強化樹脂材料時的力學特性降低。另一方面，若強化纖維束A的數量平均纖維長度超過100mm，則成形性降低。還有，數量平均纖維長度係對於100條的短切強化纖維束A各自，如圖1或圖2所示地，測定強化纖維束A之纖維方向的最大長度當作纖維長度Lf ，將其算術平均值當作數量平均纖維長度。還有，於圖1或圖2所示的強化纖維束A中，兩端部係相對於強化纖維束長度方向而言以角度θ所切斷(短切)。
＜纖維束形態＞ 又，如圖1或2所示，切斷面對於強化纖維束的纖維方向之角度(切斷角度θ)較佳為3°以上，更佳為4°以上，尤佳為5°以上。若為此範圍，則可穩定地切斷纖維束。又，較佳為30°以下，更佳為25°以下，尤佳為20°以下。若為此範圍，則可實現成形時的良好流動性與成形品的高力學特性。還有，θ係以絕對值表示。
＜束比例＞ 相對於構成本發明之纖維強化樹脂材料的全部強化纖維，單紗條數為100條以上的強化纖維束A之重量比例宜超過99重量%且為100重量%以下。強化纖維束A之重量比例為99重量%以下時，有成形材料的流動性變差之掛慮。
＜纖維束積層數＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A，係對於纖維強化樹脂材料的厚度方向所積層之強化纖維束A的數量平均值之平均纖維束積層數較佳為10束/mm以上，更佳為15束/mm，尤佳為20束/mm以上。平均纖維束積層數低於10束/mm時，有成形品的力學特性變差之掛慮。另一方面，上限值較佳為100束/mm以下，更佳為50束/mm以下，尤佳為30束以下。超過100束/mm時，有成形材料的流動性變差之掛慮。
＜上漿＞ 對於構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A，較佳為賦予上漿劑。作為上漿劑，並沒有特別的限定，但其熱分解開始溫度較佳為200℃以上，更佳為250℃以上，尤佳為300℃以上。若為此範圍，則在成形時可抑制上漿劑之分解，可提高成形品的力學特性。上漿劑的熱分解開始溫度之導出方法係如後述。
具體而言，作為上漿劑，可使用具有環氧基、胺基甲酸酯基、胺基、羧基等的官能基之化合物。較佳為使用以環氧樹脂為主成分的上漿劑或以聚醯胺樹脂為主成分的上漿劑。此等可為1種或併用2種以上。又，對於賦予有上漿劑的強化纖維束，亦可進一步以與該上漿劑不同種類的上漿劑進行處理。還有，此處所謂的主成分，就是指佔溶質成分的70質量%以上之成分。
作為環氧樹脂之種類，可併用雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛清漆型環氧樹脂、脂肪族型環氧樹脂、環氧丙基胺型環氧樹脂之1種或2種以上而使用。
又，聚醯胺樹脂可較佳使用水溶性聚醯胺樹脂，例如，水溶性聚醯胺較佳為由在主鏈中具有三級胺基及/或氧乙烯基的二胺與羧酸進行聚縮合而得之聚醯胺樹脂，作為前述二胺，可採用具有哌
Figure 108138361-A0304-12-0000-4
環的N,N’-雙(γ-胺基丙基)哌
Figure 108138361-A0304-12-0000-4
、N-(β-胺基乙基)哌
Figure 108138361-A0304-12-0000-4
等之在主鏈中含有三級胺基的單體、氧乙烯烷基胺等之在主鏈中含有氧乙烯基的烷基二胺。還有，作為二羧酸，可使用己二酸、癸二酸等。
水溶性聚醯胺亦可為共聚物。作為共聚合成分，例如可舉出α-吡咯啶酮、α-哌啶酮、ε-己內醯胺、α-甲基-ε-己內醯胺、ε-甲基-ε-己內醯胺、ε-月桂內醯胺等之內醯胺，亦可為二元共聚合或多元共聚合。共聚合比率係在不妨礙水溶性等物性之範圍內決定。較佳為使具有內醯胺環的共聚合成分比率成為30質量%以內，而使聚合物完全溶於水中。
然而，即使是前述範圍外之共聚合成分比率而難水溶性的聚合物，也當使用有機及無機酸而使溶液成為酸性時，溶解性增大，可變成水可溶性而使用。作為有機酸，有乙酸、氯乙酸、丙酸、馬來酸、草酸、氟乙酸等，作為無機酸，可舉出一般的礦酸類之鹽酸、硫酸、磷酸等。
將附著有上漿劑的強化纖維束當作100質量%時，上漿劑之附著量較佳為5質量%以下，更佳為4質量%以下，尤佳為3質量%以下。若上漿劑之附著量超過5質量%，則纖維束的柔軟性不足而變過硬，有無法順利地進行筒管的捲取、捲出之可能性。另外，在切割時引起單紗裂開，而有發生得不到理想的短切纖維束形態之可能性。上漿劑之附著量較佳為0.1質量%以上，更佳為0.3質量%以上，尤佳為0.5質量%以上。上漿劑之附著量小於0.1質量%時，若欲製作纖維強化樹脂材料、纖維強化樹脂成形品，則有基質樹脂與強化纖維的接著性降低之傾向，有成形品的力學特性變低之可能性。還有，由於含浸性降低，有平均纖維束內空隙率Pfav 與平均纖維束厚度tfav 之積及纖維束內空隙率Pf 與纖維束厚度tf 之積成為上限值以上之可能性，成為纖維強化樹脂成形品時，有物性降低之虞。
由於使上漿劑之附著量成為上述範圍，故例如在以切刀切斷纖維束時，得到從筒管的捲出性之提升，減低對於夾輥、切刀刃的捲附之效果，可謀求生產性的提升。再者，可抑制經切斷的纖維束斷裂或單紗分散，可得到均勻且最合適形態的短切纖維束。而且，藉此而纖維束進行面配向，可更謀求力學特性的提高。再者，由於可減低束狀集合體的單位面積重量偏差，故可以減低成形品的力學特性之偏差。還有，上漿劑之附著量之導出方法係如後述。
此等上漿劑較佳為均質地附著於強化纖維表面。作為使其均質地附著之方法，並沒有特別的限定，但例如有：使此等上漿劑以成為0.1質量%以上、較佳1質量%～20質量%之濃度的方式溶解於水或醇、酸性水溶液中，於其高分子溶液(上漿劑處理液)中透過輥將纖維束浸漬之方法；使纖維束接觸已附著有上漿處理液的輥之方法；使上漿處理液成為霧狀，噴吹至纖維束之方法等。此時，較佳為以上漿劑有效成分對於纖維束的附著量在適當範圍內均勻地附著之方式，控制上漿處理液濃度、溫度、紗條張力等。又，於上漿劑賦予時，更佳為以超音波使纖維束激振。
再者，為了去除強化纖維束上所附著的上漿劑中之水、醇等之溶劑，可使用熱處理、風乾、離心分離等任一方法，其中從成本之觀點來看，較佳為熱處理。作為熱處理之加熱手段，例如可使用熱風、熱板、輥、紅外線加熱器等。此加熱處理條件由於對操作性、與基質材料的熱塑性樹脂之接著性的良好與否造成影響，故亦較佳為依照上漿劑之成分與附著量，調整將上漿劑賦予至纖維束後的加熱處理溫度與時間。
於前述水溶性聚醯胺之情況，從防止熱降解之觀點來看，較佳為在室溫～180℃下乾燥，去除水分後，進行熱處理。熱處理溫度之下限較佳為130℃以上，更佳為200℃以上。熱處理溫度之上限較佳為350℃以下，更佳為280℃以下。此熱處理溫度係前述水溶性聚醯胺因空氣中的氧而自我交聯或失去水溶性之溫度。藉由此處理，水溶性聚合物變不溶，亦喪失吸濕性，故集束長絲而成的股束變不沾黏，可提供不僅後加工之作業性升高，而且對於基質材料的密著性變良好，操作容易之纖維束。又，亦可於溶劑中添加交聯促進劑，降低熱處理溫度或縮短時間。另外，亦可於23±5℃之環境下進行熟化處理，而提高纖維束之硬度。
使用水溶性聚醯胺樹脂的上漿劑係與各種基質材料的親和性優異，顯著地提高複合物性，特別地於聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚醯胺醯亞胺系樹脂及聚醚醯胺醯亞胺系樹脂中，有優異的密著性之改善效果。
還有，如以後詳述，於上漿劑塗布步驟與乾燥步驟之間，亦可進行分纖處理、纖維束的擴幅處理。
＜分纖方法＞ 關於用於構成本發明之纖維強化樹脂材料的部分分纖纖維束之製造方法，舉例而具體地說明。還有，部分分纖纖維束不是受以下揭示的具體態樣所限定地解釋者。
部分分纖纖維束係在從捲出裝置等捲出纖維束後，經過將纖維束擴幅，進行分纖處理之步驟而得。以下，詳述各步驟。
起初，說明纖維束之捲出。從配置於纖維束行進方向上游側之捲出纖維束的捲出裝置等，捲出纖維束。纖維束之捲出方向係考慮在與筒管的旋轉軸垂直地相交之方向中拉出之橫出方式，或在與筒管(紙管)的旋轉軸相同的方向中拉出之縱出方式，但若考量解撚為少者，則較佳為橫出方式。
又，關於捲出時的筒管之設置姿態，可設置於任意之方向。其中，於已將筒管穿插於紗架之狀態中，非紗架旋轉軸固定面之側的筒管之端面以朝向於水平方向以外的方向之狀態設置時，較佳為以對纖維束施加一定的張力之狀態保持。茲認為對纖維束無一定的張力時，由於纖維束係從捲裝(在筒管上捲繞有纖維束之捲體)滑落而自捲裝脫離，或自捲裝脫離的纖維束係捲附在紗架旋轉軸上，而捲出變困難。
作為捲出捲裝的旋轉軸固定方法，除了使用紗架之方法，還可採用在平行排列的2支輥上，與輥平行地載置捲裝，於並排的輥上轉動捲裝而捲出纖維束之表面捲出方式。
又，在使用紗架的捲出之情況，考慮將帶子(belt)掛在紗架上，藉由固定其一方，在另一方吊掛秤錘、以彈簧拉伸等，對紗架施加制動，而將張力賦予至捲出纖維束之方法。此時，能按照捲徑改變制動力者，係有效作為使張力穩定之手段。
接著，說明擴幅及分纖處理步驟。還有，此處理不需要隨時在一定的條件下進行，亦能夠以一定的周期或在所欲之處，使擴幅的寬度變動。又，對於經擴幅的纖維束，亦可間歇地插入分纖刀，而在強化纖維束內形成部分的分纖處。
圖3顯示分纖處理之一例。(A)為概略俯視圖，(B)為概略側視圖，纖維束係從圖之左(上游側)行進到右(下游側)。圖中的纖維束行進方向(箭頭)係纖維束100的長度方向，表示從未圖示的纖維束供給裝置來連續地供給纖維束100。分纖手段200具備具有容易頂入於纖維束100的突出形狀之突出部210，將其頂入於行進的纖維束100，生成略平行於纖維束100的長度方向之分纖處理部150。此處，分纖手段200較佳為在沿著纖維束100之側面的方向中頂入。所謂纖維束的側面，就是纖維束的剖面成為如橫長的橢圓或橫長的長方形之扁平形狀時的剖面端部之垂直方向的面。又，所具備的突出部210係對於1個分纖手段200可為1個，也可為複數個。在1個分纖手段200有複數個突出部210時，由於突出部210的磨耗頻率減少，故亦可減少交換頻率。再者，亦可按照分纖的纖維束數，同時使用複數個分纖手段200。可將複數個分纖手段200並列、交錯、錯開相位等，任意地配置複數個突出部210。
藉由分纖手段200將由複數根纖維(單紗)所成的纖維束100分成條數較少的分纖束時，複數根單紗實質上在纖維束100內不是並紗的狀態，而是多為單紗水準交纏的部分，故在分纖處理中於接觸部211附近有形成單紗交纏的纏結部160之情況。此處，所謂形成纏結部160，例如可舉出藉由分纖手段200使分纖處理區間內所預先存在的單紗彼此之交纏形成在(移動至)接觸部211的情況，或藉由分纖手段200形成(製造)新的單紗交纏成之集合體的情況等。
於任意之範圍中生成分纖處理部150後，自纖維束100拔出分纖手段200。藉由此拔出，生成施有分纖處理的分纖處理區間110，與其同時地，如上述所生成的纏結部160係蓄積在分纖處理區間110的端部部位。又，於分纖處理中自纖維束所發生的細毛係變成細毛堆140。
然後，藉由再度將分纖手段200頂入於纖維束100，生成未分纖處理區間130，形成沿著纖維束100的長度方向，交替配置分纖處理區間110與未分纖處理區間130而成之部分分纖纖維束。
纖維束100之行進速度較佳為變動少之穩定的速度，更佳為一定的速度。
分纖手段200只要是能達成本發明目的之範圍，則沒有特別的限制，較佳為金屬製的針、薄板等之具備銳利形狀之突出部210者。具體而言，較佳為如圖5所示之由複數個旋轉刀所成之突出部、如圖6～圖8所示之由複數個縱刀所成之突出部。從纖維束表面突出的突出部之高度h的下限較佳為5mm以上，更佳為7mm以上，尤佳為10mm以上。又，從纖維束表面突出的突出部之高度h的上限較佳為50mm以下，更佳為45mm以下，尤佳為40mm以下。若突出部之高度h為此範圍，則可使分纖手段成為小型，可更穩定地將纖維束分纖。分纖手段的突出部向纖維束頂入之方法，係可對於纖維束傾斜，也可從纖維束的表裏之任一不同方向來頂入。
突出部210之前端中的與纖維束100之接觸部211的形狀，只要能頂入，則沒有特別的限制，但較佳為如圖4所示之形狀。前端為尖銳的突出部(2a1～2a3)係頂入性良好，在前端具有R(圓)形狀的突出部(2a4～2a6)係由防止單紗切斷所致之細毛的發生少。(2a7、2a8)所圖示的突出部係在用於旋轉式的分纖手段時，頂入性特別提升。
分纖手段200係對於進行分纖處理的纖維束100的寬度方向，較佳設置複數個分纖手段200，分纖手段200之數量係可按照進行分纖處理的纖維束100之構成單紗條數F(條)而任意選擇。分纖手段200之數量較佳為對於纖維束100的寬度方向，設為(F/10000-1)個以上且少於(F/50-1)個。若少於(F/10000-1)個，則在後續步驟中成為強化纖維複合材料時，難以展現力學特性的提升，若超過(F/50-1)個，則有在分纖處理時斷線、起毛之虞。
於調整分纖間隔時，可藉由在纖維束的寬度方向中並排配置之複數個分纖手段之間距進行調整。藉由減小分纖手段之間距，在纖維束寬度方向中設置較多的突出部，可分纖處理成單紗條數更少之所謂的細束。用於形成細束的分纖手段與分纖手段之縫隙(以下稱為分纖寬度)的下限較佳為0.1mm以上，更佳為0.2mm以上。又，分纖寬度的上限較佳為10mm以下。於分纖寬度小於0.1mm的窄寬度時，因細毛等而分纖手段之行進方向係蛇行，擔心因接觸造成分纖手段之損傷等。另一方面，分纖寬度超過10mm時，雖然沒有分纖手段彼此接觸之掛慮，但是因細毛、單紗的交纏等而行進方向係蛇行，有難以得到一定寬度的分纖寬度之情況。又，成為成形品時，有力學特性的展現率降低之掛慮。
接著，對於本發明中的具有複數個突出部之分纖手段，使用圖5～圖8進行說明。 圖5及圖6係在纖維束之上游側與下游側，錯開分纖手段的位置而配置之態樣，圖5係具有由複數個旋轉刀所成之分纖手段者，圖6係具有由複數個縱刀所成之分纖手段者。如此地藉由交錯地配置分纖手段，可抑制細毛發生，製造分纖寬度比較均勻的纖維束。各突出部所造成的分纖處理區間長度A(mm)較佳為30mm以上1500mm以下，上游側與下游側的突出部間之距離B(mm)較佳為20mm以上1500mm以下，各突出部所造成的未分纖處理區間長度C(mm)較佳為1mm以上150mm以下。若為此範圍，則可減低分纖裝置之負荷，可製造分纖寬度比較均勻的纖維束。
還有，在纖維束之上游側與下游側，錯開分纖手段的位置而配置時，配置於纖維束之上游側的分纖手段之突出部的纖維束長度正交方向的配置間隔，與配置於纖維束之下游側的分纖手段之突出部的纖維束長度正交方向的配置間隔，較佳為相同之處係存在至少1個以上。
圖7係圖示與纖維束的寬度方向呈平行地配置複數個分纖手段，在不同的時機插拔分纖手段的突出部之態樣。鄰接之分纖手段的突出部彼此對於纖維束的頂入時機之差較佳為0.2周期以上0.8周期以下，更佳為0.3周期以上0.7周期以下，尤佳為0.4周期以上0.6周期以下。藉由在此範圍內插拔，可抑制細毛發生，製造分纖寬度比較均勻的纖維束。此處，所謂的1周期，就是從將突出部頂入於纖維束起，經過一定時間後，拔出突出部，到再度頂入為止的時間。突出部所造成的分纖處理區間長度A(mm)較佳為30mm以上1500mm以下，突出部所造成的未分纖處理區間長度C(mm)較佳為1mm以上150mm以下。若為此範圍，則可減低分纖裝置之負荷，可製造分纖寬度比較均勻的纖維束。
又，於圖5～圖7所示之情況中，較佳為藉由控制插拔分纖手段的突出部之時機，而在纖維束之全寬中不發生未分纖之區間。藉由如此地控制，可製造經分纖的纖維束各自之寬度為比較均勻的纖維束。
圖8係圖示在對於纖維束的寬度方向依序傾斜的方向中，配置複數個分纖手段，同時地插拔分纖手段的突出部之態樣。突出部所造成的分纖處理區間長度A(mm)較佳為30mm以上1500mm以下，上游側與下游側的突出部間之距離B(mm)較佳為5mm以上1500mm以下，突出部所造成的未分纖處理區間長度C(mm)較佳為1mm以上150mm以下。若為此範圍，則可減低分纖裝置之負荷，可製造分纖寬度比較均勻的纖維束。
如圖5或圖6所示，上游側的突出部之配置數與下游側的突出部之配置數之比(將突出部的配置數大者當作分子，將突出部的配置數小者當作分母)較佳為1以上2.5以下，更佳為1以上2以下，尤佳為1以上1.5以下。若上游側的突出部之配置數與下游側的突出部之配置數之比為此範圍，則藉由將分纖纖維束寬度均勻化，而在成為成形品時，可減小力學特性之偏差。還有，突出部之配置數，只要突出部的一端部之偏移係沿著纖維束長度方向，存在於5mm以內即可。
＜上漿劑塗布步驟＞ 接著，說明上漿劑賦予之時機。 圖9顯示構成本發明之纖維強化樹脂成形材料的強化纖維束之製造步驟中的上漿劑賦予步驟400之時機例，該上漿劑賦予步驟400包含上漿劑塗布步驟401、乾燥步驟402與熱處理步驟403。還有，於上漿劑賦予步驟中，不一定需要包含乾燥步驟與熱處理步驟，但圖9中顯示：包含此等上漿劑塗布步驟401、乾燥步驟402、熱處理步驟403之上漿劑賦予步驟400，係在纖維束100經過分纖處理步驟300而形成分纖纖維束180之步驟中，在分纖處理步驟300之前進行的模式A，與在分纖處理步驟300之後進行的模式B。模式A、模式B之任一時機皆可能。
圖10顯示包含纖維束擴幅步驟301的強化纖維束之製造步驟中的上漿劑賦予步驟400之時機例。圖10中顯示：於纖維束100依順序經過纖維束擴幅步驟301與分纖處理步驟300而形成分纖纖維束180之步驟中，與圖9同樣的上漿劑賦予步驟400係在纖維束擴幅步驟301之前進行的模式C，在纖維束擴幅步驟301與分纖處理步驟300之間進行的模式D，與在分纖處理步驟300之後進行的模式E。模式C、模式D、模式E之任一時機皆可能，但從能達成最合適的分纖處理之觀點來看，最佳為模式D之時機。還有，於此圖所示的模式中，亦不一定需要包含乾燥步驟與熱處理步驟。
圖11顯示於構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束之製造步驟中，上漿劑塗布步驟與乾燥步驟、熱處理步驟之另一時機例。於圖11所示之時機例中，圖9之上漿劑賦予步驟400中的上漿劑塗布步驟401與乾燥步驟402、熱處理步驟403，各自在不同的時機進行。上漿劑塗布步驟401係在分纖處理步驟300之前進行，乾燥步驟402與熱處理步驟403係在分纖處理步驟300之後進行。
圖12顯示於包含纖維束擴幅步驟的強化纖維束之製造步驟中，上漿劑塗布步驟與乾燥步驟、熱處理步驟之時機例，於纖維束100依順序經過纖維束擴幅步驟301與分纖處理步驟300而形成分纖纖維束180之步驟中，上漿劑賦予步驟之上漿劑塗布步驟401係在纖維束擴幅步驟301之前進行，關於乾燥步驟402與熱處理步驟403，顯示在纖維束擴幅步驟301與分纖處理步驟300之間進行的模式F，及在分纖處理步驟300之後進行的模式G。
圖13顯示於包含纖維束擴幅步驟的強化纖維束之製造步驟中，上漿劑塗布步驟與乾燥步驟、熱處理步驟之時機例，於纖維束100依順序經過纖維束擴幅步驟301與分纖處理步驟300而形成分纖纖維束180之步驟中，上漿劑賦予步驟之上漿劑塗布步驟401係在纖維束擴幅步驟301與分纖處理步驟300之間進行，乾燥步驟402與熱處理步驟403係在分纖處理步驟300之後進行。
如此地，於本發明所用的強化纖維束中，可在各種的時機賦予上漿劑。
＜樹脂種類＞ 構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束係如以上，但另一方面，作為含浸於如上述的強化纖維束之基質樹脂，並沒有特別的限定，例如可舉出：環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂、苯氧樹脂、醇酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等之熱硬化性樹脂，或聚醯胺樹脂、聚縮醛、聚丙烯酸酯、聚碸、ABS、聚酯、丙烯酸、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等之氟系樹脂、聚矽氧等之熱塑性樹脂。特別地，作為上述熱塑性樹脂，較佳為使用聚醯胺樹脂，再者較佳為於聚醯胺中摻合無機系的抗氧化劑。作為用於本發明的熱塑性聚醯胺樹脂，例如可適宜使用以環狀內醯胺之開環聚合或ω-胺基羧酸之聚縮合而得的尼龍6、尼龍11、尼龍12或以二胺與二羧酸之聚縮合而得的尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍6T、尼龍6I、尼龍9T、尼龍M5T、尼龍MFD6、以2種以上的二胺與二羧酸之聚縮合而得的尼龍66・6・I、尼龍66・6・12等之共聚合尼龍等。尤其從機械特性與成本之觀點來看，較佳為尼龍6、66、610。再者，較佳為於聚醯胺中摻合無機系的抗氧化劑。
＜抗氧化劑＞ 又，作為無機系的抗氧化劑，可使用鹵化銅或其衍生物，例如可舉出碘化銅、溴化銅、氯化銅、巰基苯并咪唑與碘化銅之錯鹽等。其中，可較宜使用碘化銅、巰基苯并咪唑與碘化銅之錯鹽。作為鹵化銅或其衍生物之添加量，相對於100重量份的熱塑性聚醯胺樹脂，較佳在0.001～5重量份之範圍。添加量小於0.001份時，無法抑制預熱時的樹脂分解或發煙、臭氣，5重量份以上時，看不到改善效果之升高。再者，從熱安定化效果與成本之平衡來看，較佳為0.002～1重量份。
＜製造方法＞ 如以上構成的本發明之纖維強化樹脂材料，例如可藉由下述步驟[A]～[C]製造。 [A]製作每單位寬度的單紗數為500條/mm以上1600條/mm以下，且下述懸垂值為120mm以上240mm以下之強化纖維束的強化纖維束集合體之步驟，該強化纖維束集合體係將包含單紗條數為100條以上的短切纖維束之強化纖維束A二維隨機地配向而成者； [B]將基質樹脂散布或積層或塗布於前述強化纖維束集合體上之步驟； [C]含浸前述基質樹脂之步驟。
於上述步驟[A]中，藉由將具有如上述的物性之強化纖維束，例如切斷成所欲的長度，散布成片狀，而成為包含不連續纖維的強化纖維束A之強化纖維束集合體。
於步驟[B]中，在前述步驟[A]所得之強化纖維束集合體上，可散布作為基質樹脂的熱塑性樹脂之粒子，或將薄膜、不織布或織物等片狀的熱塑性樹脂積層於強化纖維束集合體上，或塗布經熔融的樹脂。還有，於步驟[A]中，亦可在將經切斷成所欲的纖維長度之短切纖維束A散布成片狀之際，同時地散布熱塑性樹脂之粒子，而於強化纖維束集合體內部混入熱塑性樹脂。又，於熱硬化樹脂之情況，可塗布糊狀的樹脂。
而且，上述步驟[C]係可使用加壓機進行，使基質樹脂含浸至墊底基材。作為加壓機，只要能實現基質樹脂之含浸所需要的溫度、壓力者，則沒有特別的限制，可使用具有上下的平面狀壓盤之通常的加壓機，或具有1對的無端環帶行進的機構之所謂的雙帶壓機。
＜溫度條件＞ 使前述包含不連續纖維的強化纖維束A之強化纖維束集合體含浸基質樹脂時，將積層有強化纖維束A與基質樹脂的積層基材之基材中心溫度設為Tm+20℃以上，更佳為Tm+30℃以上，尤佳為Tm+40度以上。上限較佳為Td-10℃以下，更佳為Td-20℃以下，尤佳為Td-20℃以下。若基材中心溫度低於Tm+20℃，則有發生含浸不良之掛慮。又，上限若為比Td-10℃高溫，則進行樹脂降解，有成形品的物性降低之虞。此處，Tm係基質樹脂之熔點，Td係基質樹脂分解溫度。
又，含浸時較佳在前述基材中心溫度為Tm+20℃以上Td-10℃之範圍中加熱60秒以上，更佳為120秒以上，尤佳為180秒以上。上限值較佳為330秒以下，更佳為300秒以下，尤佳為270秒以下。若在基材中心溫度為Tm+20℃以上Td-10℃之範圍中加熱的時間少於60秒，則有發生含浸不良之虞，若超過330秒，則有進行樹脂的降解之可能性。
再者，含浸時較佳在前述基材中心溫度為Tm+30℃以上Td-10℃之範圍中加熱55秒以上，更佳為110秒以上，尤佳為165秒以上。上限值較佳為280秒以下，更佳為250秒以下，尤佳為220秒以下。若在基材中心溫度為Tm+40℃以上Td-10℃之範圍中加熱的時間少於50秒，則有發生含浸不良之虞，若超過230秒，則有進行樹脂的降解之可能性。
還有，含浸時較佳在前述基材中心溫度為Tm+40℃以上Td-10℃之範圍中加熱50秒以上，更佳為100秒以上，尤佳為150秒以上。上限值較佳為230秒以下，更佳為200秒以下，尤佳為170秒以下。若在基材中心溫度為Tm+40℃以上Td-10℃之範圍中加熱的時間少於50秒，則有發生含浸不良之虞，若超過230秒，則有進行樹脂的降解之可能性。
使前述包含不連續纖維的強化纖維束A之強化纖維束集合體含浸基質樹脂後，於將經加熱的積層基材冷卻固化之際，較佳將成形機的間隙設為L以上，更佳為1.05L以上，尤佳為1.1L以上。低於下限值時，有經加熱的積層基材流動之可能性。作為上限值，較佳為1.4L以下，更佳為1.3L以下，尤佳為1.2L以下。若超過上限值，則有發生含浸不良之虞。此處，L係使前述包含不連續纖維的強化纖維束之墊底基材以無空隙之方式完全含浸基質樹脂後之纖維強化樹脂材料理論厚度。
藉由如以上之一連串的步驟所得之纖維強化樹脂材料，由於使用具有特定物性的強化纖維束，且成形材料中的空隙率成為如上述之範圍，故可提高生產性，而且使用該成形材料的成形體係能展現高的力學特性，再者成形時的流動性亦優異。 [實施例]
使用以下實施例，說明本發明之詳細。各種測定方法、計算方法及評價方法係如以下。
(1)纖維強化樹脂材料之空隙率測定方法 在厚度方向中切斷纖維強化樹脂材料，採集剖面觀察用樣品。為了使包埋樹脂不含浸至樣品空隙部，以膠帶包住樣品，以EpoKwick Resin(20-8136-128)、EpoKwick Hardener(20-8138-032)施予包埋處理，藉由研磨經包埋處理的樣品而使切斷面露出。 使用光學顯微鏡(KEYENCE公司製VHX-6000)，以執行有效畫素數1600(H)×1200(V)、拍攝倍率300倍，拍攝經研磨的樣品之切斷面，得到長度50mm×纖維強化樹脂材料厚度之範圍的剖面圖。使用影像解析軟體ImageJ，將所得之剖面圖予以二值化，分別當作纖維束A以外的纖維面積vf1 (mm2 )、纖維束A內的纖維面積vf2 (mm2 )、樹脂層面積vm1 (mm2 )、纖維束A內的樹脂面積vm2 (mm2 )、在樹脂層的空隙面積P1 (mm2 )、在纖維束A內的空隙面積P2 (mm2 )。剖面圖中的面積比例係當作與體積比例同等，算出纖維強化樹脂材料的體積空隙率(-)。又，強化纖維束A係將由100條以上的纖維所成之纖維束當作1束，拾取在剖面圖內纖維束剖面完全映入者。被中斷的纖維束剖面係與映入其它剖面圖中的相同強化纖維之接續剖面連接成1束，進行解析。圖16、17中顯示所解析的一例。圖16係所解析的剖面圖(一部分)之一例。圖17係所解析的纖維束剖面之一例，(b)、(c)、(d)表示經由影像解析所抽出之分別為纖維束內強化纖維部、纖維束內空隙部、纖維束內樹脂部的面積(黑色部)。於例中，將亮度閾值二值化為空隙面積0～66、樹脂面積67～195、纖維面積196～255，分別算出面積。由於隨著拍攝時的影像而亮度不同，故必須按照各自的影像來適當地設定亮度閾值，不是全部的影像如前述。從所求出的各參數，由前述式(1)、(3)、(4)分別算出空隙率。
(2)纖維含有率測定 從纖維強化樹脂材料之空隙率測定時所得之各參數，由式(5)算出纖維含有率。
(3)束比例之算出 由與纖維強化樹脂材料之空隙率測定方法同樣地得到之剖面圖，在構成纖維強化樹脂材料的強化纖維束之中，將束內纖維數為100條以上之束佔有的面積除以纖維強化樹脂材料剖面圖內的全部纖維之面積，算出束比例(重量比例)。
(4)纖維束厚度之測定(含浸後) 由與纖維強化樹脂材料之空隙率測定方法同樣地得到之剖面圖，將在纖維強化樹脂材料之空隙率測定時所拾取的纖維束剖面，使用影像解析軟體ImageJ，在強化纖維束之束寬度正交方向中測定最厚處之厚度，當作纖維束厚度。測定各水準約500束的纖維束厚度，將其數量平均值當作平均纖維束厚度(mm)。
(5)平均纖維束積層數 由與纖維強化樹脂材料之空隙率測定方法同樣地得到之剖面圖，計數在纖維強化樹脂材料厚度方向中積層的纖維束A之數量，除以纖維強化樹脂材料厚度而求出纖維束A之積層數。將在纖維強化樹脂材料之剖面圖寬度方向(與厚度方向正交的方向)中隔著1mm以上的間隔測定30點而得的數量平均值當作平均纖維束積層數。
(6)平均纖維數之測定方法 由分纖處理前的強化纖維束之每1m的質量與長絲數導出長絲1m長的質量a(mg/m)。接著，測定將經分纖處理的強化纖維束切割成10mm左右的長度後之強化纖維束的纖維長度l(mm)與質量b(mg)，藉由下述式導出纖維數。平均纖維數係合計20個切割後之強化纖維束的纖維數之平均值。 強化纖維束的纖維數=(b×1000/(a×l))。
(7)上漿劑之附著量之測定方法 採集5g的已附著有上漿劑之強化纖維束，投入耐熱製的容器內。接著，將該容器在80℃、真空條件下乾燥24小時，一邊注意不吸濕，一邊冷卻到室溫後，將所秤量的強化纖維之質量當作m1(g)，接著連容器一起，在氮氣環境中進行500℃、15分鐘的灰化處理。一邊注意不吸濕，一邊冷卻到室溫，將所秤量的強化纖維之質量當作m2(g)。經過以上之處理，藉由下式求出上漿劑對於強化纖維之附著量。測定係對於10條的強化纖維束進行，算出其平均值。 附著量(質量%)=100×{(m1-m2)/m1}
(8)熱分解開始溫度之測定法 如下述地測定上漿劑的熱分解開始溫度。首先，採集5mg的塗布有上漿劑的強化纖維，在110℃乾燥2小時後，於乾燥器內在室溫下冷卻1小時。然後秤量，在空氣環境中進行TGA測定。將空氣流量設為50ml/分鐘，將升溫速度設為10℃/分鐘，測定從室溫到650℃為止的質量減少。於縱軸為上漿紗相對於初期重量的質量比(%)、橫軸為溫度(℃)之TGA曲線中，找出質量減少速度(%/℃)成為最大之溫度及在比其低溫側最鄰接的質量減少速度成為極小之溫度，將各切線之交點定義為熱分解開始溫度。 惟，熱分解開始溫度之定義係適用於上漿劑的化學改質後、基質樹脂含浸前之狀態。無法測定塗布有上漿劑的強化纖維束之熱分解開始溫度時，可使用上漿劑代替強化纖維束。
(9)部分分纖纖維束之束厚度測定 測定20點在部分分纖纖維束長度方向(纖維方向)中以30cm間隔所分纖的束厚度，將其平均值當作平均部分分纖纖維束厚度。
(10)部分分纖纖維束之寬度測定法 測定20點在部分分纖纖維束長度方向(纖維方向)中以30cm間隔所分纖的束寬度，將其平均值當作平均部分分纖纖維束寬度。
(11)每單位寬度的纖維數 將平均纖維數除以平均纖維束寬度，當作每單位寬度的纖維數。
(12)懸垂值之測定 將經切斷成30cm的部分分纖纖維束予以筆直地拉長，載置於平台上，確認沒有彎曲或撚轉。當發生彎曲或撚轉時，較佳為藉由在100℃以下之加熱或0.1MPa以下之加壓而去除。如圖14所示，於23±5℃之環境下，將經切斷成30cm的部分分纖纖維束固定(強化纖維束的試料601)在長方體的台602之端部上，此時，部分分纖纖維束係以從台之邊端起突出25cm的長度之方式固定。即，要使部分分纖纖維束從邊端起5cm的部分來到台602之邊端。於此狀態下靜置5分鐘後，測定未固定於台之一方的部分分纖纖維束之前端與台之側面的最短距離之值，當作懸垂值D。
(13)力學特性之評價方法 藉由後述方法將纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，得到500×500mm的平板沖壓成形品。將平板長度方向當作0°，由所得之平板中從0°與90°方向分別切出100×25×2mm的試驗片16片(合計32片)，依據JIS K7074(1988年)實施彎曲試驗。將合計32片的彎曲強度之平均值當作平均彎曲強度。將平均彎曲強度小於200MPa者判定為C，將200MPa以上且小於350MPa者判定為B，將350MPa以上者判定為A。
(14)生產速度評價 於製造10m的纖維強化樹脂材料之際，除以所需要的時間而算出生產速度。將小於0.4m/分鐘當作C，將0.4m/分鐘以上且小於0.6m/分鐘當作B，將0.6m/分鐘以上當作A。
[使用原料] ・強化纖維束：使用碳纖維束(ZOLTEK公司製「PX35-13」、纖維數50,000條)。 ・熱塑性樹脂片：使用由聚醯胺6樹脂(東麗(股)公司製，「Amilan」(註冊商標)CM1001)所成之聚醯胺母料，製作片。 ・上漿劑1：使用水溶性聚醯胺(東麗(股)公司製，「T-70」)。 ・上漿劑2：使用水溶性聚醯胺(東麗(股)公司製，「A-90」)。
[纖維強化樹脂材料之製造方法] 使用捲繞機，以一定速度10m/分鐘捲出強化纖維束，通過以10Hz朝軸向振動的振動擴幅輥，施予擴幅處理後，通過寬度管制輥而得到經擴幅到任意的寬度之擴幅纖維束。
然後，將擴幅纖維束連續地浸漬於經純水稀釋的上漿劑中。接著，對於250℃的熱輥與250℃的乾燥爐(大氣環境下)，供給塗布有上漿劑的擴幅纖維束，進行乾燥而去除水分，施予1.5分鐘熱處理。
準備對於強化纖維束的寬度方向以等間隔並行地設有具備厚度0.2mm、寬度3mm、高度20mm的突出形狀之分纖處理用鐵製板之分纖處理手段。將此分纖處理手段，對於完成熱處理的擴幅纖維束，間歇式地插拔，得到任意的分割數之強化纖維束。
此時，分纖處理手段係對於以一定速度10m/分鐘行進的擴幅纖維束，重複進行下述之動作：穿刺分纖處理手段3秒而生成分纖處理區間，及以0.2秒拔出分纖處理手段而生成未分纖處理區間。
所得之強化纖維束係以成為目標的平均纖維數之方式，在分纖處理區間中纖維束係對於寬度方向被分纖，在至少1個分纖處理區間的至少1個端部，具有單紗經交纏的纏結部蓄積成之纏結蓄積部。
又，藉由使施予擴幅處理後的寬度管制輥寬度變化，其以外係進行同等的處理，而製作使每單位寬度的纖維條數變化之部分分纖纖維束。實施所製作的部分分纖纖維束之每單位寬度的纖維數、束厚度測定、懸垂試驗。表1中顯示結果。
[表1]
參考例1 參考例2 參考例3 參考例4 參考例5 參考例6 參考例7
上漿劑種類 - 上漿劑 1 上漿劑 1 上漿劑 1 上漿劑 1 上漿劑 1 上漿劑 1 上漿劑 2
強化纖維束之每單位寬度的 單紗數 條/mm 860 1070 1290 1430 2010 3570 1420
懸垂值　D mm 200 220 225 230 240 245 235
部分分纖 纖維束厚度 mm 0.07 0.08 0.09 0.1 0.14 0.25 0.1
(參考例1) 如表1所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數860條/mm，包含上漿劑1的總上漿劑附著量3.2質量%。
(參考例2) 如表1所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數1070條/mm，包含上漿劑1的總上漿劑附著量3.0質量%。
(參考例3) 如表1所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數1290條/mm，包含上漿劑1的總上漿劑附著量3.1質量%。
(參考例4) 如表1所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數1430條/mm，包含上漿劑1的總上漿劑附著量3.0質量%。
(參考例5) 如表1所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數2010條/mm，包含上漿劑1的總上漿劑附著量3.2質量%。
(參考例6) 如表1所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數3570條/mm，包含上漿劑1的總上漿劑附著量3.2質量%。
(參考例7) 藉由將所塗布的上漿劑從上漿劑1改變成上漿劑2，施予同等的處理，而如表中所示，製作部分分纖纖維束，其係強化纖維束每單位寬度的纖維數3570條/mm，包含上漿劑2的總上漿劑附著量3.2質量%。
接著，藉由將所得之部分分纖纖維束連續地插入到旋轉切刀，將纖維束切斷成任意之纖維長度，均勻分散地散布，而得到纖維配向為等向的不連續纖維束集合體。
(實施例1) 接著，以不連續纖維束集合體的碳纖維與基質樹脂之重量比成為45：55之方式，將不連續纖維集合體(5層)與樹脂片(6層)交替地積層(以無空隙之方式完全含浸後之纖維強化樹脂材料理論厚度L=2mm)後，以具有任意的縫隙之雙帶壓機，從積層體之上下夾入，以加熱區(350℃、加熱時間257秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間42秒、間隙2.1mm)、生產速度0.7m/分鐘，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。又，預先將熱電偶插入至積層基材中心部，測定基材加熱時的基材內部溫度，得到含浸時基材溫度輪廓。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為120秒。然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料之空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料切割成490×490mm，使用IR加熱器，將纖維強化樹脂材料加熱至280℃後，設置於經加熱至150℃的平板模具，在加壓壓力10MPa下冷壓30秒而得到沖壓成形品。接著，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(實施例2) 除了在纖維束使用參考例2以外，與實施例1同樣地，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為111秒。除了含浸條件以外係與實施例1同樣。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(比較例1) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間180秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間30秒、間隙2.1mm)、生產速度1m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體，而得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為58秒。除了含浸條件以外係與實施例2同樣。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(實施例3) 以不連續纖維束集合體的碳纖維與基質樹脂之重量比成為40：60之方式，將不連續纖維束集合體(5層)與樹脂片(6層)交替地積層(以無空隙之方式完全含浸後之纖維強化樹脂材料理論厚度L=2mm)後，以具有任意的縫隙之雙帶壓機，從積層體之上下夾入，纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間257秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間42秒、間隙2.2mm)、生產速度0.7m/分鐘，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為90秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(比較例2) 在纖維束使用參考例4，於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間514秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間85秒、間隙2.1mm)、生產速度0.35m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為334秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了在纖維束使用參考例4、含浸條件以外，與實施例1同樣。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(實施例4) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間450秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間75秒、間隙2.1mm)、生產速度0.4m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為301秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例2同樣。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(實施例5) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間450秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間75秒、間隙2.8mm)、生產速度0.4m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為309秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例2同樣。 接著，將所得之纖維強化樹脂材料予以沖壓成形，進行成形品的力學特性評價。表2中顯示結果。
(比較例3) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間450秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間75秒、間隙3.0mm)、生產速度0.4m/分鐘之條件，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為285秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例2同樣。
(比較例4) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間180秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間30秒、間隙2.8mm)、生產速度1m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為50秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例2同樣。
(實施例6) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間360秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間60秒、間隙2mm)、生產速度0.5m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為255秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例2同樣。
(實施例7) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間300秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間50秒、間隙2mm)、生產速度0.6m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為186秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例2同樣。
(實施例8) 在纖維束使用參考例7，於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間300秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間50秒、間隙2mm)、生產速度0.6m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為171秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了在纖維束使用參考例7、含浸條件以外，與實施例1同樣。
(比較例5) 在纖維束使用參考例3，於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間180秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間30秒、間隙2mm)、生產速度1m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為51秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了在纖維束使用參考例3、含浸條件以外，與實施例1同樣。
(實施例9) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間200秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間33秒、間隙2mm)、生產速度0.9m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為80秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例5同樣。
(比較例6) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間180秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間30秒、間隙3mm)、生產速度1m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為54秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與比較例5同樣。
(實施例10) 在纖維束使用參考例5，於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間257秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間42秒、間隙2.1mm)、生產速度0.7m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為127秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了在纖維束使用參考例5、含浸條件以外，與實施例1同樣。
(比較例7) 於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間180秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間30秒、間隙2.1mm)、生產速度1m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為54秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了含浸條件以外係與實施例10同樣。
(實施例11) 在纖維束使用參考例6，於纖維強化樹脂材料製造時(樹脂含浸時)之條件為加熱區(350℃、加熱時間257秒、間隙2.3mm)與冷卻區(50℃、冷卻時間42秒、間隙2.1mm)、生產速度0.7m/分鐘之條件下，藉由使熱塑性樹脂含浸至不連續纖維束集合體中，得到片狀的纖維強化樹脂材料。確認含浸時基材溫度輪廓，結果Tm+20℃以上的時間為115秒。 然後，將所得之纖維強化樹脂材料切割成指定的尺寸，進行纖維強化樹脂材料的空隙率測定、纖維束厚度之測定。表2中顯示結果。除了在纖維束使用參考例5以外，與實施例1同樣。
[表2]
纖維束 Vf 束比例 tf 平均纖維束 積層數 tf ×Pf
Figure 108138361-p
Figure 02_image025
f
Figure 108138361-t
Figure 02_image027
f ×
Figure 108138361-p
f 		Pc 生產速度 強度 彈性模數
mm - - mm 束/mm - - mm - 判定 判定 判定
實施例1 參考例1 0.31 0.994 0.07 14 0.014 0.130 0.009 0.10 A A A
實施例2 參考例2 0.33 0.997 0.08 13 0.008 0.062 0.005 0.06 A A A
比較例1 參考例2 0.31 0.994 0.085 12 0.026 0.130 0.011 0.09 A B C
實施例3 參考例2 0.26 0.996 0.08 8 0.013 0.071 0.006 0.10 A B B
比較例2 參考例4 0.35 0.992 0.1 10 0.001 0.000 0.000 0.00 C A A
實施例4 參考例4 0.33 0.997 0.1 11 0.001 0.000 0.000 0.02 B A A
實施例5 參考例4 0.24 0.996 0.1 11 0.002 0.000 0.000 0.38 B A A
比較例3 參考例4 0.21 0.995 0.11 10 0.021 0.006 0.001 0.41 B C B
比較例4 參考例4 0.21 0.995 0.11 10 0.026 0.085 0.009 0.41 A C B
實施例6 參考例4 0.34 0.997 0.1 10 0.001 0.031 0.003 0.02 B A A
實施例7 參考例4 0.32 0.994 0.11 10 0.013 0.070 0.008 0.07 A A A
實施例8 參考例7 0.31 0.997 0.11 10 0.013 0.065 0.007 0.08 A A A
比較例5 參考例3 0.31 0.994 0.1 10 0.029 0.118 0.012 0.11 A C C
實施例9 參考例3 0.30 0.993 0.1 10 0.032 0.096 0.010 0.11 A B B
比較例6 參考例3 0.20 0.995 0.1 11 0.023 0.153 0.015 0.41 A C C
實施例10 參考例5 0.31 0.997 0.15 7 0.017 0.060 0.009 0.08 A B A
比較例7 參考例5 0.32 0.997 0.151 6 0.024 0.071 0.011 0.07 A C C
實施例11 參考例6 0.33 0.994 0.26 3 0.011 0.030 0.008 0.05 B B A
100:纖維束 110:分纖處理區間 130:未分纖處理區間 140:細毛堆 150:分纖處理部 160:纏結部 180:分纖纖維束 200:分纖手段 210:突出部 211:接觸部 300:分纖處理步驟 301:纖維束擴幅步驟 400:上漿劑賦予步驟 401:上漿劑塗布步驟 402:乾燥步驟 403:熱處理步驟 501:纖維束以外的纖維 502:纖維束內的纖維 503:樹脂層 504:纖維束內的樹脂 505:在樹脂層的空隙 506:在纖維束內的空隙 601:強化纖維束的試料 602:台
圖1係顯示構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之一例之圖。 圖2係顯示構成本發明之纖維強化樹脂材料的強化纖維束A之另一例之圖。 圖3係顯示對於纖維束施有分纖處理的部分分纖纖維束之一例之(A)概略俯視圖、(B)概略側視圖。 圖4係顯示分纖手段的突出部形狀之一例之說明圖。 圖5係使用旋轉式的分纖手段，將交錯配置的分纖手段之突出部頂入於纖維束之(A)概略俯視圖、(B)概略側視圖。 圖6係使用由複數個縱刀所成之分纖手段，將交錯配置的分纖手段之突出部頂入於纖維束之(A)概略俯視圖、(B)概略側視圖。 圖7係使用由複數個縱刀所成之分纖手段，在不同的時機頂入於纖維束之(A)概略俯視圖、(B)概略側視圖。 圖8係使用由複數個縱刀所成之分纖手段，將傾斜地配置之分纖手段的突出部頂入於纖維束之(A)概略俯視圖、(B)概略側視圖。 圖9係顯示上漿劑賦予至強化纖維束的時機之一例之步驟圖。 圖10係顯示上漿劑賦予至強化纖維束的時機之另一例之步驟圖。 圖11係顯示上漿劑賦予至強化纖維束的時機之再另一例之步驟圖。 圖12係顯示上漿劑賦予至強化纖維束的時機之再另一例之步驟圖。 圖13係顯示上漿劑賦予至強化纖維束的時機之再另一例之步驟圖。 圖14係顯示懸垂值之測定方法之概略圖。 圖15係顯示本發明之纖維強化樹脂材料之概略剖面圖。 圖16係顯示本發明之纖維強化樹脂材料之一例之剖面觀察圖。 圖17係顯示構成本發明之纖維強化樹脂材料的纖維束之一例之剖面觀察圖，(a)為解析前的纖維束剖面圖，(b)為二值化，僅抽出纖維部之剖面圖，(c)為二值化，僅抽出空隙部之剖面圖，(d)為二值化，僅抽出樹脂部之剖面圖。
無。

Claims (15)

  1. 一種纖維強化樹脂材料，其係包含強化纖維束A與基質樹脂之用於纖維強化樹脂之成形的纖維強化樹脂材料，該強化纖維束A包含單紗條數為100條以上的短切纖維束，其特徵為： 下述式(1)所示的平均纖維束內空隙率Pfav (-)與下述式(2)所示的平均纖維束厚度tfav (mm)之積為0mm以上0.01mm以下，下述式(3)所示的複合空隙率Pc (-)為0.02以上0.4以下；
    Figure 03_image029
    Figure 03_image031
    Figure 03_image033
    此處，i=1、2、…n，j=1、2、…k，x=1、2、…l之整數，n、k、l分別為所拍攝的剖面圖內所包含的全部纖維束A之條數、空隙數、纖維束A以外的纖維之條數；各參數係： vf1 ：纖維束A以外的纖維佔有的面積(mm2 ) vf2 ：纖維束A內的纖維佔有的面積(mm2 ) vm1 ：樹脂層面積(mm2 ) vm2 ：纖維束A內的樹脂面積(mm2 ) p1 ：在樹脂層的空隙面積(mm2 ) p2 ：在纖維束A內的空隙面積(mm2 ) tf ：纖維束A的厚度(mm)， 各參數係藉由光學顯微鏡剖面觀察纖維強化樹脂材料的厚度方向之切斷面，將以有效畫素1600(H)×1200(V)、拍攝倍率300倍所拍攝的剖面圖予以二值化，藉由影像解析所算出之值。
  2. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其下述式(4)所示的纖維束A內的空隙率Pf (-)與纖維束A的厚度tf (mm)之積為0mm以上0.03mm以下；
    Figure 03_image035
    。
  3. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其中該強化纖維束A係每單位寬度的纖維數為500條/mm以上1600條/mm以下，且下述懸垂值為120mm以上240mm以下之強化纖維束的短切纖維束； 懸垂值：於23±5℃之環境下，將長度300mm的強化纖維束之試料固定於長方體的台之端部上，從台之邊端突出250mm的強化纖維束之前端與台之側面的最短距離。
  4. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其中該強化纖維束A的數量平均纖維數為100條以上4000條以下。
  5. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其中該強化纖維束A的數量平均纖維長度為5mm以上100mm以下。
  6. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其中該強化纖維束A相對於全部強化纖維之重量比例係超過99重量%且為100重量%以下。
  7. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其中該強化纖維束A的平均纖維束厚度tfav 為0.01mm以上0.3mm以下。
  8. 如請求項1之纖維強化樹脂材料，其中對於纖維強化樹脂材料的厚度方向所積層之該強化纖維束A的數量平均值之平均纖維束積層數為10束/mm以上100束/mm以下。
  9. 如請求項1至8中任一項之纖維強化樹脂材料，其中該基質樹脂係熱塑性樹脂。
  10. 一種纖維強化樹脂材料之製造方法，其特徵為包含下述步驟[A]～[C]； [A]製作每單位寬度的纖維數為500條/mm以上1600條/mm以下，且下述懸垂值為120mm以上240mm以下之強化纖維束的強化纖維束集合體之步驟，該強化纖維束集合體係將包含單紗條數為100條以上的短切纖維束之強化纖維束A二維隨機地配向而成者； [B]將基質樹脂散布或積層或塗布於該強化纖維束集合體上之步驟； [C]含浸該基質樹脂之步驟； 懸垂值：於23±5℃之環境下，將長度300mm的強化纖維束之試料固定於長方體的台之端部上，從台之邊端突出250mm的強化纖維束之前端與台之側面的最短距離。
  11. 如請求項10之纖維強化樹脂材料之製造方法，其係包含強化纖維束A與基質樹脂之用於纖維強化樹脂之成形的纖維強化樹脂材料之製造方法，其中將積層有強化纖維束A與基質樹脂之積層基材，在積層基材中心溫度(Tm+20)℃以上(Td-10)℃以下加熱60秒以上330秒以下後，將以無空隙之方式完全含浸後之纖維強化樹脂材料理論厚度當作L時，以L以上1.4L以下之間隙(clearance)使其冷卻固化，藉此以下述式(1)所示的平均纖維束內空隙率Pfav (-)與下述式(2)所示的平均纖維束厚度tfav (mm)之積為0mm以上0.01mm以下，且下述式(3)所示的複合空隙率Pc (%)成為0.02以上0.4以下之方式，使該強化纖維束A含浸基質樹脂；
    Figure 03_image037
    Figure 03_image039
    Figure 03_image041
    此處，Tm：基質樹脂熔點溫度，Td：基質樹脂分解溫度，L：以無空隙之方式完全含浸後之纖維強化樹脂材料理論厚度； 又，i=1、2、…n，j=1、2、…k，x=1、2、…l之整數，n、k、l分別為所拍攝的剖面圖內所包含的全部纖維束A之條數、空隙數、纖維束A以外的纖維之條數；各參數係： vf1 ：纖維束A以外的纖維佔有的面積(mm2 ) vf2 ：纖維束A內的纖維佔有的面積(mm2 ) vm1 ：樹脂層面積(mm2 ) vm2 ：纖維束A內的樹脂面積(mm2 ) p1 ：在樹脂層的空隙面積(mm2 ) p2 ：在纖維束A內的空隙面積(mm2 ) tf ：纖維束A的厚度(mm)， 各參數係藉由光學顯微鏡剖面觀察纖維強化樹脂材料的厚度方向之切斷面，將以有效畫素1600(H)×1200(V)、拍攝倍率300倍所拍攝的剖面圖予以二值化，藉由影像解析所算出之值。
  12. 如請求項10之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中以成為積層基材中心溫度(Tm+40)℃以上(Td-10)℃以下之方式加熱該積層基材50秒以上230秒以下。
  13. 如請求項10之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中該強化纖維束集合體包含數量平均纖維長度為5mm以上100mm以下的強化纖維束A。
  14. 如請求項10之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中該強化纖維束集合體中的該強化纖維束A之重量比例係超過99重量%且為100重量%以下。
  15. 如請求項10至14中任一項之纖維強化樹脂材料之製造方法，其中該強化纖維束集合體係以對於厚度方向所積層之強化纖維束A的數量平均值之平均纖維束積層數成為10束/mm以上100束/mm以下之方式製作。
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