WO2014010106A1 - 炭素繊維強化複合材及びその製造方法 - Google Patents

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淳 大藪
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Definitions

  • the present invention relates to a carbon fiber reinforced composite material having excellent reworkability and recyclability and good surface smoothness, and a method for producing the same.
  • Patent Document 1 discloses a lightweight, thin, and highly rigid carbon formed from a sandwich structure in which two carbon fiber prepregs are laminated and a thermosetting open-cell foam is laminated between them. Fiber reinforced composite materials have been proposed.
  • an object of the present invention is to provide a carbon fiber reinforced composite material which is excellent in reworkability and recyclability and has good surface smoothness while ensuring light weight, thin wall and high rigidity.
  • thermoplastic resin used instead of the thermosetting resin
  • the cause of the deterioration of the surface smoothness when a thermoplastic resin is used instead of the thermosetting resin is a void remaining inside the carbon fiber reinforced composite material in the melting process of the resin.
  • the title and the present invention have been completed.
  • the present invention A carbon fiber reinforced composite material comprising at least two carbon fiber fabrics and a thermoplastic resin, Each of the at least two carbon fiber fabrics is composed of a spread yarn in which a carbon fiber bundle is broken, and
  • the carbon fiber reinforced composite material is characterized in that the carbon fiber reinforced composite material is integrated as a whole by impregnating the thermoplastic resin in the solidified state in the at least two carbon fiber fabrics. It is.
  • a thermoplastic resin layer may be present on at least one surface of the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention.
  • the same kind may be sufficient as all the thermoplastic resins contained in the carbon fiber reinforced composite material which concerns on this invention.
  • the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention may have a maximum height (Rmax) of 12.0 ⁇ m or less and a ten-point average roughness (Rz) of 6.0 ⁇ m or less.
  • the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention may have a flexural modulus of 25 GPa or more and a flexural strength of 170 MPa or more.
  • the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention may have a thickness of 0.5 mm or less.
  • the solidified thermoplastic resin may be in a non-foamed state.
  • the present invention provides A laminate comprising at least two carbon fiber woven fabrics made of spread yarns from which carbon fiber bundles have been broken, and a foamed thermoplastic resin sandwiched between the at least two carbon fiber woven fabrics. Hot-pressing under the condition that the thermoplastic resin in the form of a melt and the molten thermoplastic resin is impregnated between the at least two carbon fiber fabrics; And a step of solidifying the molten thermoplastic resin impregnated between the two carbon fiber fabrics.
  • a method for producing a carbon fiber reinforced composite material comprising:
  • the foamed thermoplastic resin may be a closed cell foam.
  • thermoplastic resin film may be disposed on at least one surface of the carbon fiber fabric.
  • “arranged” means not only a mode in which a thermoplastic resin film is bonded (including temporary fixing and spot welding) on a carbon fiber fabric, but also a mode in which the thermoplastic resin film is not bonded (in Example 4 described later). Thus, it is a concept that also includes a mode in which the contact state is simply established.
  • the laminate is composed of a thermoplastic resin film, a carbon fiber fabric, a foam-like thermoplastic resin, a carbon fiber fabric, and a thermoplastic resin film sequentially from one side.
  • the laminate is formed of a thermoplastic resin film, a carbon fiber woven fabric, a thermoplastic resin film, a foam-like thermoplastic resin, and a thermoplastic resin film in order from one side. Further, it may be composed of only seven layers of carbon fiber fabric and thermoplastic resin film.
  • the foamed thermoplastic resin and the thermoplastic resin film may be the same kind of thermoplastic resin.
  • the step of performing the heat press and the step of solidifying the molten thermoplastic resin may be separate steps or continuous steps, and further solidify the resin while applying pressure. For example, some or all of them may be performed simultaneously.
  • the same species includes not only an embodiment in which the monomers constituting the polymer are completely the same, but also an embodiment in which the monomer skeleton constituting the polymer is similar ⁇ for example, the side chain of the monomer or the element constituting the monomer (specifically, Are different in the number of carbon).
  • the substantially non-foamed state refers to a state in which foaming is not recognized by visual observation.
  • the present invention it is possible to provide a carbon fiber reinforced composite material that is excellent in reworkability and recyclability and has good surface smoothness while ensuring light weight, thin wall, and high rigidity.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a formed carbon fiber reinforced composite material according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a laminate (before hot pressing) in which a thermoplastic resin foam is sandwiched between carbon fiber sheets according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of the carbon fiber sheet before hot pressing according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a hot press process in manufacturing a carbon fiber reinforced composite material according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the carbon fiber reinforced composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a carbon fiber reinforced composite material according to Comparative Example 3.
  • a planar carbon fiber reinforced composite material 100 includes two carbon fiber fabrics (open fiber yarn fabrics) 111 and 112 impregnated with a thermoplastic resin, and the two sheets.
  • 145 and second thermoplastic resin layers (surface thermoplastic resin layers) 151 and 152 provided on the opposite surface (corresponding to the outer surface of the carbon fiber reinforced composite material 100) in contact with 145.
  • the carbon fiber reinforced composite material 100 has a structure in which the first thermoplastic resin layer, the second thermoplastic resin layer, and the carbon fiber fabric are integrated by the thermoplastic resin.
  • the structure and physical properties of the carbon fiber reinforced composite material 100 will be described later.
  • a method for producing the carbon fiber reinforced composite material 100 according to the present embodiment a carbon fiber reinforced composite material (structure and properties) obtained by the production method, a method for using the carbon fiber reinforced composite material according to the present embodiment (use), Will be described in order.
  • the method for producing the carbon fiber reinforced composite material 100 according to the present embodiment is a film on the top and bottom surfaces of a spread yarn fabric 110 (111 and 112) made of spread yarn (a carbon fiber bundle that is loosened and opened).
  • the thermoplastic resin (thermoplastic resin foam) 140 in the form of a foam is interposed between the carbon fiber sheets 130 (131 and 132) in which the thermoplastic resin (thermoplastic resin film) 120 (121 and 122) is arranged.
  • the foamed thermoplastic resin 140 and the film-like thermoplastic resin 120 are melted by hot pressing the sandwiched laminate 101, and the melted thermoplastic resin is added to the spread yarn fabric 110.
  • a process of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin impregnated and then impregnated between the spread yarn fabrics will be described in detail.
  • the spread yarn fabric according to the present embodiment is formed by plain weaving the spread yarn.
  • the spread yarn As the woven fabric fiber, the fiber thickness is reduced and the basis weight is reduced.
  • voids are easily removed from the open weave in the hot press process. As a result, the amount of void remaining in the carbon fiber reinforced composite material 100 is reduced. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of surface smoothness (deficiency, cell roughness) due to the voids in the carbon fiber reinforced composite material 100 reaching the surface layer during heating during rework.
  • the spread yarn fabric of the present invention those disclosed in JP 2000-096387, JP 2000-110048, JP 2001-164441, and the like can be used.
  • the thickness of the spread yarn fabric is preferably 0.05 to 0.20 mm, and more preferably 0.08 to 0.10 mm.
  • the basis weight of the spread yarn fabric is preferably 70 to 400 g / m 2 , more preferably 30 to 160 g / m 2 , and particularly preferably 40 to 90 g / m 2 .
  • the spread yarn fabric according to the present embodiment is formed by plain weaving the spread yarn.
  • the spread yarn which is the material of the spread yarn fabric according to this embodiment will be described in detail.
  • the spread yarn refers to one or several yarns (multifilament yarns) arranged so that the monofilaments are substantially linear and in a parallel state. As a result, it is a fiber yarn in which the monofilament is slightly adhered and the weave of the carbon fiber bundle is easy to open.
  • the thickness of the spread yarn is preferably 1 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the width of the spread yarn is preferably 1 mm to 60 mm. By setting such a spread yarn width, the aspect ratio of the spread yarn is a preferred form.
  • the aspect ratio which is the ratio of the spread yarn width to the spread yarn thickness (yarn width / yarn thickness), is preferably 30 or more. . By using such an aspect ratio, the crimp angle becomes small and excellent surface smoothness can be obtained.
  • the material of the spread yarn is not particularly limited and may be any of a PAN system and a pitch system, but a widely used PAN system is preferable.
  • thermoplastic resin film ⁇ Construction ⁇ It is preferable to arrange a thermoplastic resin film in advance on the top and bottom surfaces of the spread yarn fabric 110 before the hot pressing process.
  • a thermoplastic resin film By disposing a thermoplastic resin film on the bottom surface of the spread yarn fabric, the shortage of resin of the carbon fiber reinforced composite material can be compensated, and workability and mass productivity can be improved.
  • a thermoplastic resin film By disposing a thermoplastic resin film on the upper surface of the spread yarn fabric, not only the thermoplastic resin film is impregnated, but also a thermoplastic resin layer is laminated on the surface of the carbon fiber reinforced composite material, especially on the design surface, forming a film Therefore, the surface smoothness of the composite material can be improved.
  • thermoplastic resin film it is preferable to temporarily fix the thermoplastic resin film on the upper surface and the bottom surface of the spread yarn fabric in advance.
  • a material in which a thermoplastic resin film is disposed on the upper surface of the spread yarn fabric is used.
  • a thermoplastic resin layer is formed on the surface of the carbon fiber reinforced composite material without using the thermoplastic resin film. It is possible.
  • a thermoplastic resin layer is formed on the surface of a carbon fiber reinforced composite material by melting a thermoplastic resin foam in a hot press process and sufficiently impregnating and solidifying the melted thermoplastic resin in a spread yarn fabric. I can do it.
  • the thickness of the thermoplastic resin film is not particularly limited, it is necessary to reduce defects such as burrs and uneven thickness during molding in order to obtain a desired composite material thick portion. Therefore, the thickness of the thermoplastic resin film is preferably 10 to 500 ⁇ m, more preferably 15 to 400 ⁇ m, and particularly preferably 20 to 300 ⁇ m.
  • the thermoplastic resin film is thin, the spread yarn fabric is not sufficiently impregnated.
  • the thermoplastic resin film is thick, it is necessary to increase the basis weight of the spread yarn fabric to obtain a thick composite material, and the spread yarn fabric becomes bulky, so the amount of resin in the film needs to be increased. It is. Since the plane area of the composite material is predetermined, the only way to increase the amount of resin is to increase the thickness.
  • thermoplastic resin film is preferably one that does not undergo heat shrinkage during hot press molding, and it is preferred that the open yarn fabric is displaced due to heat shrinkage and does not wrinkle.
  • the thermoplastic resin film is melted and impregnated to form a matrix without being heated and compressed and misaligned during hot press molding.
  • thermoplastic resin film is not particularly limited as long as it is thermoplastic.
  • polyolefin-based for example, polyethylene, polypropylene; polyamide-based, for example, nylon; polyester-based, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate; Polystyrene, polycarbonate, and polyphenylene sulfide can be used.
  • thermoplastic resin foam by using the same kind of thermoplastic resin as the thermoplastic resin foam, the adhesion of the resin over the front and back intermediate layers in the hot press process is improved, and high rigidity is obtained.
  • polyethylene, polycarbonate, and polyamide are particularly suitable as the material for the thermoplastic resin film in selecting the same material as the thermoplastic resin foam.
  • thermoplastic resin foam ⁇ Construction ⁇ (Bubbles)
  • the spring effect of the foam is exerted, and in the hot press process, the molten resin is impregnated so as to spread the spread yarn fabric, and the homogeneous composite material without voids Become.
  • the thermoplastic resin foam melts to become a buffer layer, while ensuring that the carbon fiber is impregnated with the thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin foam is preferably a foam having closed cells. By setting it as such a structure, it becomes easy to deaerate a void. An open cell structure can also be used.
  • the foam may be produced by either chemical foaming or physical foaming, but it may also be an open-celled foam that is communicated by physically crushing the bubbles after forming closed cells.
  • the thermoplastic resin foam sandwiched as an intermediate layer before molding forms an intermediate layer after molding.
  • the thermoplastic resin foam forming the intermediate layer is compressed to such an extent that the upper and lower carbon fiber sheets are in contact with each other. As a result, a carbon fiber reinforced layer in which the carbon fiber sheet is impregnated with the thermoplastic resin is formed.
  • the thickness of the thermoplastic resin foam is preferably 1.5 mm to 2.3 mm.
  • thermoplastic resin foam When the thickness of the thermoplastic resin foam is large, even if hot pressing is performed, the distance between the two spread yarn fabrics increases far, so that the elastic modulus generally tends to increase. On the other hand, when a thermoplastic resin foam having a relatively small thickness is employed, the distance between the two spread yarn fabrics becomes narrow, and the elastic modulus is lowered.
  • the density of the thermoplastic resin foam is 15 to 80 kg / m 3 .
  • thermoplastic resin foam exhibits a spring effect. That is, the spread yarn fabric is pressed against the press surface by the spring effect of the thermoplastic resin foam. At that time, since the thermoplastic resin films provided on the top and bottom surfaces of the spread yarn fabric are pressed against the spread yarn fabric, the melted thermoplastic resin film is easily impregnated into the spread yarn. As a result, a carbon fiber reinforced composite material that is thin and highly rigid and has good surface smoothness can be obtained.
  • the thermoplastic resin foam suitable for exhibiting such a spring effect is preferably a closed cell structure. Due to the closed cell structure, gas is released depending on the press pressure when melted by hot pressing, and the air confined in the closed cell expands and bubbles are expected to burst, and the spring (spring) effect Is considered to be obtained.
  • thermoplastic For example, polyolefin-based, for example, polyethylene, polypropylene; polyamide-based, for example, nylon; polyester-based, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate; Can be used.
  • thermoplastic resin for example, polyethylene, polypropylene
  • polyamide-based for example, nylon
  • polyester-based for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate
  • the adhesion between the resins in the hot press process is improved, and high rigidity is obtained.
  • polyethylene, polycarbonate, and polyamide are particularly suitable as the material for the thermoplastic resin foam.
  • thermoplastic resin film 120 (121 and 122) is laminated on the top and bottom surfaces of the spread yarn fabric 110, and the thermoplastic resin film is temporarily fixed by spot welding or the like to form a carbon fiber sheet 130 (FIG. 1). ).
  • thermoplastic resin closed foam exhibits a spring effect by being compressed by hot pressing (FIG. 3).
  • the pressure is usually 0.25 to 0.75 MPa
  • the ambient temperature is the ambient temperature of 15 to 35 ° C.
  • the time is 3 to 20 minutes. . Heating is raised to 200-300 ° C.
  • a relatively thin flat plate of 0.2 to 0.5 mm is formed, and a predetermined space is not ensured by using a spacer during pressing.
  • the carbon fiber reinforced composite material 100 is integrated with a thermoplastic resin, and surface thermoplastic resin layers 151 and 152 are formed on the surface layer of the carbon fiber reinforced composite material.
  • the spread yarn fabrics 111 and 112 in the carbon fiber reinforced composite material 100 are arranged outside the wall thickness by the spring effect of the thermoplastic resin foam (FIG. 4).
  • the surface thermoplastic resin layer does not necessarily exist on both sides of the surface of the carbon fiber reinforced composite material 100, for example, the surface thermoplastic resin layer exists only on one surface (for example, a surface to be a design surface).
  • the thickness of the carbon fiber reinforced composite material is preferably 0.2 to 0.5 mm, more preferably 0.25 to 0.40 mm, and particularly preferably 0.27 to 0.38 mm.
  • the maximum height (Rmax) is 5.0 to 12.0 ⁇ m
  • the ten-point average roughness (Rz) is 2.5 to 6
  • the bending elastic modulus is about 25 to 65 GPa, and the bending strength is about 170 to 660 MPa.
  • the present invention is a carbon fiber reinforced composite material that is excellent in reworkability and recyclability, has few voids inside the composite material, and has good surface smoothness while ensuring lightweight, thin wall and high rigidity, and mobile It is useful as a housing material for all devices including electronic devices.
  • Example 1 A PAN-based carbon fiber yarn (tensile strength: 5800 MPa, tensile elastic modulus: 290 GPa) of 24K (number of filaments 24,000) is subjected to fiber opening treatment to obtain a fiber opening yarn.
  • the spread yarn is woven using a loom dedicated to the spread fabric (for example, disclosed in JP-A-2003-253547).
  • the obtained spread woven fabric is a plain weave, a spread yarn fabric having a basis weight of 78 g / m 2 and a thickness of 0.1 mm.
  • As the thermoplastic resin foam a polyamide (6 nylon) closed cell foam having a thickness of 2.0 mm and a density of 52 kg / m 3 was used.
  • thermoplastic resin film a 25 ⁇ m polyamide EMBREM sheet manufactured by Unitika Ltd. was used. A thermoplastic resin film was provided on both sides of the spread yarn fabric, and a carbon fiber sheet was formed as an intermediate material. Thereafter, the laminated body in which the carbon fiber sheet as the intermediate material was laminated on the upper surface and the bottom surface of the thermoplastic resin foam was subjected to hot press. Therefore, the thermoplastic resin is positioned on the front and back of the thermoplastic resin foam in the center, and further, there are two carbon fiber fabrics, and the outermost package has the thermoplastic resin film on the front and back. The resulting laminate was hot pressed.
  • the laminated body was subjected to a hot press process with a pressure of 0.49 MPa, a pressurization time of 10 minutes, an atmosphere of 23 ° C., and a heating condition of a temperature of 280 ° C. and a time of 10 minutes.
  • the mold was opened, and after demolding, the mold was left in a room temperature environment and cooled and cured to form a carbon fiber reinforced composite material having a thickness of 0.27 mm.
  • the maximum height (Rmax) was 6.9 ⁇ m
  • the ten-point average height (Rz) was 3.1 ⁇ m.
  • Example 2 As thermoplastic resin foam, ZOTEK, NB-50 ⁇ Inoac ⁇ , which is a polyethylene closed cell foam having a thickness of 1.8 mm and a density of 55 kg / m 3 , is used. As a thermoplastic resin film, Unitika has a thickness of 25 ⁇ m. A carbon fiber reinforced composite material having a thickness of 0.36 mm was formed in accordance with the production method of Example 1 using a polyamide EMBREM sheet manufactured by the company.
  • thermoplastic resin foam As the thermoplastic resin foam, ZOTEK, NB-50 ⁇ Inoac Co., Ltd.), which is a polyamide (6 nylon) closed cell foam having a thickness of 2.0 mm and a density of 52 kg / m 3 , is used as the thermoplastic resin film.
  • a carbon fiber reinforced composite material having a thickness of 0.28 mm was formed according to the production method of Example 1 using a 30 ⁇ m polycarbonate sheet manufactured by International Chemical Co., Ltd.
  • thermoplastic resin foam As a thermoplastic resin foam, ZOTEK, NB-50 ⁇ Inoac ⁇ , which is a polyethylene closed cell foam having a thickness of 1.8 mm and a density of 55 kg / m 3 , is used. Used to form a carbon fiber reinforced composite material having a thickness of 0.38 mm. However, at the time of hot press molding, without forming a carbon fiber sheet as an intermediate material, a thermoplastic resin film, a carbon fiber fabric, a thermoplastic resin foam, a carbon fiber fabric, and a thermoplastic resin film are sequentially placed on the press die. The layers were laminated and subjected to hot press molding as 5 layers at once. When the surface roughness of the obtained composite material was measured, it was 10.4 ⁇ m in Rmax and 4.9 ⁇ m in Rz.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the carbon fiber reinforced composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a carbon fiber reinforced composite material according to Comparative Example 3.
  • a carbon fiber woven fabric that was not normally opened was used in place of the spread yarn fabric of Example 1, and the other configuration was the same as that of Example 1.
  • a substantially white portion is a cross section of the carbon fiber reinforced composite material, and a substantially black dot existing in the cross section of the carbon fiber reinforced composite material indicates a void.
  • defects due to voids were observed, and in the example carbon fiber reinforced composite material according to Example 1, no defects due to voids were observed.
  • thermoplastic foam layer Using thin fiber woven fabrics to form thin composites and reducing the thickness of each layer of the laminate can expedite outgassing in the thermoplastic foam layer, and design for housings, etc. This is very effective in forming a molded product having a surface. Similarly, no void was generated in any of the composite materials of Examples 2 to 4. The number of defects due to voids has been remarkably reduced, and the defective rate of the molded product itself has been halved. Further, since the thermoplastic resin layer was positioned on the surface of the composite material, it was visually confirmed that the smooth surface of the press mold was transferred and there was no unevenness due to the spread yarn fabric.
  • thermoplastic resin film 130-132 carbon fiber sheet 140: thermoplastic resin foam 145: intermediate thermoplastic resin layer 151- 152: Surface thermoplastic resin layer

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Abstract

少なくとも２枚の炭素繊維織物と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化複合材であって、前記少なくとも２枚の炭素繊維織物の各々が、炭素繊維束が解された開繊糸からなり、且つ、前記熱可塑性樹脂が前記少なくとも２枚の炭素繊維織物内に固化した状態にて含浸していることにより、前記炭素繊維強化複合材が全体として一体化している炭素繊維強化複合材とその製造方法。

Description

炭素繊維強化複合材及びその製造方法
　本発明は、再加工性やリサイクル性に優れ且つ表面平滑性が良好な炭素繊維強化複合材及びその製造方法に関する。
　近年発達したモバイル電子機器は、野外での使用も想定される。そのため、筐体材料は、軽量、薄肉且つ高剛性である必要がある。例えば、特許文献１には、炭素繊維プリプレグを２枚積層し、その間に芯材として熱硬化性連続気泡発泡体を積層させたサンドイッチ構造体から形成される、軽量、薄肉、高剛性である炭素繊維強化複合材が提案されている。
特開２０１１－０９３１７５号公報
　しかしながら、特許文献１で提案された炭素繊維強化複合材は、芯材として熱硬化性樹脂を用いていたため、加熱して変形させることができず、再加工性やリサイクル性、後加工を行い所定形状に成形すること等が困難であった。そこで、本発明者らは、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用いることを検討した。しかしながら、特許文献１に係る技術において、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用いた場合には、樹脂の溶融・硬化過程を伴う、一次製造工程及び再加工工程において、表面平滑性が悪くなることが確認された。よって、本発明の目的は、軽量、薄肉且つ高剛性を担保しつつ、再加工性やリサイクル性に優れ且つ表面平滑性が良好な炭素繊維強化複合材を提供することである。
　本発明者らは、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を用いた場合における表面平滑性悪化の原因が、樹脂の溶融過程での、炭素繊維強化複合材内部に残存するボイドであることを見出し、本発明を完成させたものである。
　本発明は、
　少なくとも２枚の炭素繊維織物と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化複合材であって、
　前記少なくとも２枚の炭素繊維織物の各々が、炭素繊維束が解された開繊糸からなり、且つ、
　前記熱可塑性樹脂が前記少なくとも２枚の炭素繊維織物内に固化した状態にて含浸していることにより、前記炭素繊維強化複合材が全体として一体化している
ことを特徴とする炭素繊維強化複合材である。
　ここで、本発明に係る炭素繊維強化複合材の少なくとも一方の面上には、熱可塑性樹脂層が存在していてもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材に含まれるすべての熱可塑性樹脂が同一種であってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材は、最大高さ（Ｒｍａｘ）が１２．０μｍ以下であり、十点平均粗さ（Ｒｚ）が６．０μｍ以下であってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材は、曲げ弾性率が２５ＧＰａ以上であり、曲げ強さが１７０ＭＰａ以上であってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材は、厚さが０．５ｍｍ以下であってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材は、固化した状態の熱可塑性樹脂が無発泡状態であってもよい。
　更に、本発明は、
　炭素繊維束が解された開繊糸からなる炭素繊維織物を少なくとも２枚含み、前記少なくとも２枚の炭素繊維織物間に発泡体状の熱可塑性樹脂が挟まれている積層体を、前記発泡体状の前記熱可塑性樹脂が溶融し且つ溶融した前記熱可塑性樹脂が前記少なくとも２枚の炭素繊維織物間に含浸する条件にて熱プレスする工程と、
　前記２枚の炭素繊維織物間に含浸した、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂を固化させる工程と
を含むことを特徴とする炭素繊維強化複合材の製造方法である。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材の製造方法は、発泡体状の熱可塑性樹脂が独立気泡発泡体であってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材の製造方法は、炭素繊維織物の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムが配されていてもよい。
　ここで、「配した」とは、炭素繊維織物上に熱可塑性樹脂フィルムが接合（仮留めや点溶着を含む）している態様のみならず、接合していない態様（後述する実施例４のように、単に接触状態にある態様）をも包含する概念である。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材の製造方法は、積層体が、片面から順次、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、発泡体状の熱可塑性樹脂、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも５層からなるものであってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材の製造方法は、積層体が、片面から順次、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルム、発泡体状の熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルムの７層のみからなるものであってもよい。
　また、本発明に係る炭素繊維強化複合材の製造方法は、発泡体状の熱可塑性樹脂及び熱可塑性樹脂フィルムが同一種の熱可塑性樹脂であってもよい。
　ここで、熱プレスを行う工程と、溶融した熱可塑性樹脂を固化させる工程とは、別々の工程であっても、連続的な工程であってもよく、更には、圧力をかけながら樹脂を固化させる等、一部又は全てが同時に行われるものであってもよい。
　また、同一種とは、ポリマーを構成するモノマーが完全に同一である態様のみならず、ポリマーを構成するモノマー骨格が類似する態様｛例えば、モノマーの側鎖やモノマーを構成する元素（具体的には炭素）の個数等が相違する態様｝をも含む。
　また、実質的に無発泡状態とは、目視観察で発泡が認められない状態をいう。
　本発明によれば、軽量、薄肉且つ高剛性を担保しつつ、再加工性やリサイクル性に優れ且つ表面平滑性が良好な炭素繊維強化複合材を提供することが可能になるという効果を奏する。
図１は、本形態に係る、形成された炭素繊維強化複合材の概念図である。 図２は、本形態に係る、炭素繊維シート間に熱可塑性樹脂発泡体が挟まれた積層体（熱プレス前）の概念図である。 図３は、本形態に係る、熱プレス前の炭素繊維シートの概念図である。 図４は、本形態に係る、炭素繊維強化複合材製造における、熱プレスプロセスの概念図である。 図５は、実施例１に係る、炭素繊維強化複合材の断面図である。 図６は、比較例３に係る、炭素繊維強化複合材の断面図である。
　以下、本発明に係る炭素繊維強化複合材の一形態について、図１～４を用いて詳述する。尚、本発明の技術的範囲は、当該形態に何ら限定されない。
≪本形態に係る炭素繊維強化複合材≫
　図１から４に示すように、本形態に係る面状の炭素繊維強化複合材１００は、熱可塑性樹脂を含浸した２枚の炭素繊維織物（開繊糸織物）１１１及び１１２と、当該２枚の開繊糸織物１１１及び１１２に挟まれた第一の熱可塑性樹脂層（中間熱可塑性樹脂層）１４５と、当該２枚の開繊糸織物１１１及び１１２それぞれの、第一の熱可塑性樹脂層１４５と接した面の反対面（炭素繊維強化複合材１００の外表面に相当）に設けられた第二の熱可塑性樹脂層（表層熱可塑性樹脂層）１５１及び１５２と、から構成される。そして、炭素繊維強化複合材１００は、第一の熱可塑性樹脂層、第二の熱可塑性樹脂層及び炭素繊維織物が熱可塑性樹脂によって一体化した構造を有している。尚、当該炭素繊維強化複合材１００の構造及び物性等については後述する。以下、本形態に係る炭素繊維強化複合材１００の製造方法、当該製造方法により得られた炭素繊維強化複合材（構造、性質）、本形態に係る炭素繊維強化複合材の使用方法（用途）、を順に説明する。
≪本形態に係る炭素繊維強化複合材の製造方法≫
　本形態に係る炭素繊維強化複合材１００の製造方法は、開繊糸（織り目をほぐし目開きさせた炭素繊維束）からなる開繊糸織物１１０（１１１及び１１２）の、上面及び底面にフィルム状の熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂フィルム）１２０（１２１及び１２２）が配された、炭素繊維シート１３０（１３１及び１３２）間に、発泡体状の前記熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂発泡体）１４０が挟まれた積層体１０１を熱プレスすることで、前記発泡体状の前記熱可塑性樹脂１４０及び前記フィルム状の熱可塑性樹脂１２０を溶融させ且つ溶融したこれら熱可塑性樹脂を前記開繊糸織物１１０に含侵させ、その後開繊糸織物間に含浸した、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂を冷却・固化するプロセスを含む。以下、当該製造方法の製造原料及び製造プロセスを詳述する。
＜製造原料＞
［開繊糸織物］
｛構造｝
（開織）
　本形態に係る開繊糸織物は、開繊糸を平織りすることで形成される。織布繊維として開繊糸を使用することで、繊維厚みが薄くなり、目付け量も減少する。開繊糸織物を用いることにより、熱プレスプロセスにおいて、開いた織り目からボイドが脱泡され易くなる。その結果、炭素繊維強化複合材１００内部に残存するボイド量が少なくなる。そのため、再加工時加熱の際に、炭素繊維強化複合材１００内のボイドが表層に到達することに起因した、表面平滑性の悪化（欠肉、セルあれ）を防止できる。尚、本発明の開繊糸織物は、特開２０００－０９６３８７号、特開２０００－１１００４８号、特開２００１－１６４４４１号等に開示のものを利用できる。
（厚さ）
　開繊糸織物が厚すぎると、開繊糸織物中からのボイドの脱泡が進まず、炭素繊維強化複合材１００内部に残存するボイド量が多くなる。しかし、開繊糸織物が薄すぎると、炭素繊維強化複合材に必要な高剛性が発揮されなくなってしまう。そのため、開繊糸織物の厚さとしては、好適には、０．０５～０．２０ｍｍであり、より好適には、０．０８～０．１０ｍｍである。
｛物性・性質｝
（目付け）
　開繊糸織物を用いることにより、炭素繊維強化複合材１００内部で形成されたボイドが脱泡されやすくなるが、開繊糸織物における目付けが小さすぎると高剛性が発揮され難くなる。開繊糸織物における目付けが大きすぎると、織り目が開いているものの嵩高になることから、ボイドの脱泡が進み難くなる。そのため、開繊糸織物の目付けは、好適には、７０～４００ｇ／ｍ２であり、より好適には３０～１６０ｇ／ｍ２であり、特に好適には４０～９０ｇ／ｍ２である。
｛原材料｝
　本形態に係る開繊糸織物は、開繊糸を平織りすることで形成される。ここで、本形態に係る開繊糸織物の材質である開繊糸について詳述する。
〔開繊糸〕
“構造”
　開繊糸は、１本または数本のヤーン（マルチフィラメント糸条）をモノフィラメントがほぼ直線状に且つ平行状態を保つように平坦に配置したものをいう。結果、モノフィラメントが微粘着され、炭素繊維束の織り目が開きやすくなった繊維糸である。
・厚さ
　開繊糸が厚いと開繊糸織物自体も厚くなり、形成された炭素繊維強化複合材において薄肉性が達成されない。そのため、開繊糸の厚みは、好適には１μｍ～６０μｍである。
・幅
　開繊糸の幅は、好適には１ｍｍ～６０ｍｍである。このような開繊糸幅とすることで、開繊糸のアスペクト比が好ましい形態となる。
・アスペクト比
　本形態に係る炭素繊維強化複合材に用いる開繊糸において、開繊糸幅と開繊糸厚みの比（糸幅／糸厚み）であるアスペクト比は、好適には３０以上である。このようなアスペクト比にすることで、クリンプ角度が小さくなり優れた表面平滑性が得られる。
“材質”
　開繊糸の材質としては特に限定されず、ＰＡＮ系、ピッチ系、何れでもよいが、広く使用されているＰＡＮ系が好ましい。
［熱可塑性樹脂フィルム］
｛構造｝
　開繊糸織物１１０の上面及び底面には、熱プレスプロセス前に予め熱可塑性樹脂フィルムを配しておくことが好ましい。開繊糸織物の底面に熱可塑性樹脂フィルムを配することにより、炭素繊維強化複合材の樹脂の不足を補い、作業性や量産性を向上させることが出来る。開繊糸織物の上面に熱可塑性樹脂フィルムを配することにより、熱可塑性樹脂フィルムが含浸するだけでなく、炭素繊維強化複合材の表面、特に意匠面に熱可塑性樹脂層が積層、皮膜を形成することから、複合材の表面平滑性を向上させることが出来る。また、当該熱可塑性樹脂フィルムを開繊糸織物の上面及び底面に予め仮留めしておくことが好ましい。尚、本実施例では熱可塑性樹脂フィルムを開繊糸織物の上面に配した材料を用いたが、当該熱可塑性樹脂フィルムを用いずとも炭素繊維強化複合材の表面に熱可塑性樹脂層を形成させることが可能である。例えば、熱プレスプロセスにおいて熱可塑性樹脂発泡体を溶融させ、溶融した熱可塑性樹脂を開繊糸織物に十分に含浸させ固化させることで、炭素繊維強化複合材の表面に熱可塑性樹脂層を形成することが出来る。
（厚さ）
　熱可塑性樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、所望の複合材肉厚部を得る上で、成形時のバリ、偏肉等の不良を少なくする必要がある。そのため、熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、好適には１０～５００μｍであり、より好適には１５～４００μｍであり、特に好適には２０～３００μｍである。
　熱可塑性樹脂フィルムが薄いと、開繊糸織物への含浸が充分に行われない。また、熱可塑性樹脂フィルムが厚い場合、厚い複合材を得るのに開繊糸織物の目付けを大きくする必要があり、開繊糸織物が嵩高になるので、フィルムの樹脂量を増やす必要があるためである。複合材の平面積はあらかじめ決められているので、樹脂量を増すには厚みを厚くするしかない。
｛物性・性質｝
（感熱収縮率）
　熱可塑性樹脂フィルムは、熱プレス成形時に熱収縮しないものが好ましく、熱収縮により開繊糸織物が位置ズレして皺等がよらないのが好ましい。熱可塑性樹脂フィルムは、熱プレス成形時に加熱圧縮して位置ズレすることなく、熔融含浸してマトリクスを形成する。
｛材質｝
　熱可塑性樹脂フィルムは、熱可塑性である限り特に限定されず、例えば、ポリオレフィン系、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン；ポリアミド系、例えば、ナイロン；ポリエステル系、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート；その他にも、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイドを用いることが出来る。ここで、熱可塑性樹脂発泡体と同一種の熱可塑性樹脂を用いることで、熱プレスプロセスにおける表裏中間層にわたる樹脂の密着性が向上し、高剛性が得られる。求められる物性と合わせ、熱可塑性樹脂発泡体と同じ材質を選定する上で、熱可塑性樹脂フィルムの材質としては、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアミドが特に好適である。
［熱可塑性樹脂発泡体］
｛構造｝
（気泡）
　熱可塑性樹脂発泡体を用いることにより、発泡体のバネ（スプリング）効果が発揮され、熱プレスプロセスにおいて、溶融樹脂が開繊糸織物を押し広げるように含浸し、ボイドのない均質な複合材となる。熱プレスプロセス時に、熱可塑性樹脂発泡体は熔融しながら緩衝層となる一方、炭素繊維への熱可塑性樹脂の含浸を確実なものとする。
　また、熱可塑性樹脂発泡体は、独立気泡を有する発泡体であることが好ましい。このような構成とすることでボイドが脱泡され易くなる。また、連続気泡構造物も使用できる。発泡体は、化学発泡、物理発泡のいずれの製法のものでもよいが、独立気泡を形成後、物理的に気泡を粉砕して連通した連続気泡発泡体でもよい。
　複合材の積層構造において、成形前に中間層として挟まれていた熱可塑性樹脂発泡体は、成形後、中間層を形成する。中間層を形成する熱可塑性樹脂発泡体は、上下の炭素繊維シートが接触、絡み合う程度まで圧縮される。その結果、炭素繊維シート中に熱可塑性樹脂が含浸した炭素繊維強化層が形成される。
（厚さ）
　熱可塑性樹脂発泡体が厚すぎると、熱プレスプロセスにおける発泡体の圧縮が困難になり、薄すぎると発泡体のバネ（スプリング）効果が発揮され難い。そのため、熱可塑性樹脂発泡体の厚さは、好適には１．５ｍｍ～２．３ｍｍである。
｛物性・性質｝
　熱可塑性樹脂発泡体の厚みが、厚い場合、熱プレスしたとしても２枚の開繊糸織物の間隔が遠く広がるため、一般に弾性率が高くなる傾向にある。一方、比較的厚みが薄い熱可塑性樹脂発泡体を採用すると、２枚の開繊糸織物の間隔が狭くなり弾性率が低くなる。熱可塑性樹脂発泡体の密度は、１５～８０ｋｇ／ｍ３である。この密度範囲の発泡体を使用すると、所望厚みの複合材を成形するのに適度なバネ（スプリング）効果が得られるとともに、適度な含浸量とすることができ、所望の剛性を有する炭素繊維強化複合材が得られる。
（気泡構造）
　熱プレスプロセスにおいて、熱可塑性樹脂発泡体はバネ（スプリング）効果を発揮する。即ち、熱可塑性樹脂発泡体のバネ（スプリング）効果により、開繊糸織物がプレス面に押し付けられる。その際に、開繊糸織物の上面及び底面に設けられた熱可塑性樹脂フィルムが、開繊糸織物に押し付けられるため、溶融した熱可塑性樹脂フィルムが開繊糸に含浸され易くなる。その結果、薄肉且つ高剛性であると共に、表面平滑性が良好な炭素繊維強化複合材が得られる。この様なバネ効果を発揮するのに適した熱可塑性樹脂発泡体は、独立気泡構造体が好ましい。独立気泡構造であることで、熱プレスによって熔融する時にプレス圧に応じてガス抜けが生じるとともに、独立気泡内に閉じ込められたエアが膨張しつつ、気泡が破裂すると思われ、バネ（スプリング）効果が得られるものと考える。
｛材質｝
　熱可塑性である限り特に限定されず、例えば、ポリオレフィン系、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン；ポリアミド系、例えば、ナイロン；ポリエステル系、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート；その他にも、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイドを用いることが出来る。ここで、熱可塑性樹脂フィルムと同一種の熱可塑性樹脂を用いることで、熱プレスプロセスにおける樹脂同士の密着性が向上し、高剛性が得られる。求められる物性と合わせ、熱可塑性樹脂フィルムと同じ材質を選定する上で、熱可塑性樹脂発泡体の材質はポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアミドが特に好適である。
＜製造プロセス＞
［炭素繊維シート形成プロセス］
　開繊糸織物１１０の上面及び底面に、熱可塑性樹脂フィルム１２０（１２１及び１２２）を積層させ、更に点溶着等により熱可塑性樹脂フィルムの仮留めを行い、炭素繊維シート１３０を形成する（図１）。
［積層体形成プロセス］
　次に、炭素繊維シート１３０（１３１及び１３２）を、熱可塑性樹脂独立発泡体１４０の上面及び底面に積層させ、積層体１０１を形成する（図２）。
［熱プレスプロセス］
　積層体１０１を積層面方向から熱プレスすることで、炭素繊維シートに積層された各熱可塑性樹脂フィルム及び／又は熱可塑性樹脂独立発泡体の全て又は一部が溶融し、炭素繊維強化複合材の肉厚部を形成する樹脂となる。この際、熱可塑性樹脂独立発泡体は熱プレスにより圧縮されることでバネ効果を発揮する（図３）。
　成形品の大きさ、成形品の厚さ等にもよるが、通常、加圧は０．２５～０．７５ＭＰａ、雰囲気温度は環境温度であり１５～３５℃、時間は３～２０分間行なわれる。加熱は２００～３００℃まで昇温される。本発明においては、０．２～０．５ｍｍの比較的薄い平板を成形しており、プレス時にスペーサーを用いて所定の空間を確保することはない。
［冷却プロセス］
　熱プレスプロセスによって溶融した樹脂を、常温環境下に放置し、冷却・硬化させ、炭素繊維強化複合材１００を形成させる。
≪本形態に係る炭素繊維強化複合材の構造≫
　炭素繊維強化複合材１００は、熱可塑性樹脂によって一体化されており、炭素繊維強化複合材の表層には表層熱可塑性樹脂層１５１及び１５２が形成される。また、炭素繊維強化複合材１００における開繊糸織物１１１及び１１２は、熱可塑性樹脂発泡体のバネ効果により肉厚内の外側に配される（図４）。　熱炭素繊維強化複合材１００の中心部には、熱プレス過程において溶融されなかった熱可塑性樹脂発泡体の残渣やその他の熱可塑性樹脂によって構成される中間熱可塑性樹脂層１４５が存在する場合がある。尚、表層熱可塑性樹脂層は片面（例えば意匠面となる面）にのみ存在するなど、必ずしも炭素繊維強化複合材１００の表層両側に存在しなくともよい。
＜厚さ＞
　炭素繊維強化複合材の肉厚が薄くなることで、電子機器等の筐体に使用した場合、軽量化とともに内容積が大きくなり、収納効率、内部設計の自由度が高まる。そのため、炭素繊維強化複合材の厚さは、好適には０．２～０．５ｍｍ、より好適には０．２５～０．４０ｍｍ、特に好適には０．２７～０．３８ｍｍである。
≪本形態に係る炭素繊維強化複合材の物性・性質≫
　開繊糸及び熱可塑性樹脂発泡体を合わせて用いることによって、相乗的な効果が生じ、表面平滑性が良好な炭素繊維強化複合材が得られる。即ち、熱可塑性樹脂発泡体のバネ効果と合わせて、炭素繊維束の目が開いていることで、開繊糸織物への溶融樹脂の含浸が速やかに進み、内部に存在するボイドが開繊糸の目を通して速やかに脱泡される。このため、肉厚内にボイドが少なくなり、一次生産工程や再加工工程中における、ボイドによる表面の凹凸が減少し、軽量、薄肉且つ高剛性を担保しつつも表面平滑性が良好な炭素繊維強化複合材が形成される。当該形態によって得られた炭素繊維強化複合材の、表面粗さに関しては、最大高さ（Ｒｍａｘ）は、５．０～１２．０μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は、２．５～６．０μｍ程度であり、曲げ弾性率が２５～６５ＧＰａ程度であり、曲げ強さが１７０～６６０ＭＰａ程度である。
≪本形態に係る炭素繊維強化複合材の用途≫
　本発明は、再加工性やリサイクル性に優れると同時に、複合材内部にボイドが少なく、軽量、薄肉且つ高剛性を担保しつつも表面平滑性の良さを持つ炭素繊維強化複合材であり、モバイル電子機器を始めとする、あらゆる機器の筐体材料として有用である。
　以下、本発明の具体例として実施例を説明する。尚、本発明の技術的範囲は本実施例により何ら限定されない。
≪実施例１≫
　２４Ｋ（フィラメント数２４０００）のＰＡＮ系炭素繊維原糸（引張り強度：５８００ＭＰａ、引張り弾性率：２９０ＧＰａ）を開繊処理して開繊糸とする。この開繊糸を、開繊織布専用の織機（例えば、特開２００３－２５３５４７号開示）を用いて製織する。得られた開繊織布は、平織、目付け７８ｇ／ｍ２、厚さ０．１ｍｍの開繊糸織物である。
　又、熱可塑性樹脂発泡体は、厚み２．０ｍｍ、密度５２ｋｇ／ｍ３のポリアミド（６ナイロン）独立気泡発泡体を用いた。熱可塑性樹脂フィルムとしては、２５μｍの、ユニチカ社製のポリアミドＥＭＢＬＥＭシートを用いた。
　開繊糸織物の両面に熱可塑性樹脂フィルムを設け、炭素繊維シートを中間材料として形成した。その後、熱可塑性樹脂発泡体の上面及び底面に、上記中間材料である炭素繊維シートを積層させた積層体に対して熱プレスを行った。したがって、中心にある熱可塑性樹脂発泡体の表裏に熱可塑性樹脂が位置し、さらに、２枚の炭素繊維織物があって、最外装には、表裏に熱可塑性樹脂フィルムがある、合計７層からなる積層体を熱プレスした。
　当該積層体に対して、加圧条件として、圧力０．４９ＭＰａ、加圧時間１０分、雰囲気２３℃、加熱条件として、温度２８０℃、時間１０分の熱プレスプロセスを行った。次に、型開きを行い、脱型ののち、常温環境下に放置して、冷却硬化させ、厚さ０．２７ｍｍの炭素繊維強化複合材を形成した。この炭素繊維強化複合材の表面粗さを測定したところ、最大高さ（Ｒｍａｘ）で６．９μｍ、十点平均高さ（Ｒｚ）で３．１μｍであった。
≪実施例２≫
　熱可塑性樹脂発泡体として、厚み１．８ｍｍ、密度５５ｋｇ／ｍ３のポリエチレン独立気泡発泡体であるＺＯＴＥＫ、ＮＢ－５０｛（株）イノアック｝を用い、熱可塑性樹脂フィルムとして、厚み２５μｍの、ユニチカ社製のポリアミドＥＭＢＬＥＭシートを用いて、実施例１の製造方法に準じ、厚さ０．３６ｍｍの炭素繊維強化複合材を形成した。
≪実施例３≫
　熱可塑性樹脂発泡体として、厚み２．０ｍｍ、密度５２ｋｇ／ｍ３のポリアミド（６ナイロン）独立気泡発泡体であるＺＯＴＥＫ、ＮＢ－５０｛（株）イノアック｝を用い、熱可塑性樹脂フィルムとして、厚み３０μｍの、インターナショナルケミカル社製ポリカーボネートシートを用いて、実施例１の製造方法に準じ、厚さ０．２８ｍｍの炭素繊維強化複合材を形成した。
≪実施例４≫
　熱可塑性樹脂発泡体として、厚み１．８ｍｍ、密度５５ｋｇ／ｍ３のポリエチレン独立気泡発泡体であるＺＯＴＥＫ、ＮＢ－５０｛（株）イノアック｝を用い、厚み３０μｍの、インターナショナルケミカル社製ポリカーボネートシートを用いて、厚さ０．３８ｍｍの炭素繊維強化複合材を形成した。ただし、熱プレス成形時には、中間材料としての炭素繊維シートを成形することなく、プレス型に、順次、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂発泡体、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルムを積層し、５層として、一気に熱プレス成形を行なった。得られた複合材の表面粗さを測定したところ、Ｒｍａｘで１０．４μｍ、Ｒｚで４．９μｍであった。
≪評価試験≫
　実施例１～４で得た炭素繊維強化複合材において、曲げ弾性率、曲げ強さを比較した。また、熱可塑性樹脂発泡体を用いず、又開繊されていない炭素繊維織物を１枚のみ積層させ、マトリックス樹脂によって成形した炭素繊維強化複合材を、比較例とした。マトリックス樹脂がポリアミドであり、複合材の厚さが０．３２ｍｍである炭素繊維強化複合材を比較例１、マトリックス樹脂がポリカーボネートであり、複合材の厚さが０．３５ｍｍである炭素繊維強化複合材を比較例２として用意した。なお、比較例１において得られた複合材の表面粗さを測定したところ、開繊されていない炭素繊維織物の織り目が反映されており、Ｒｍａｘで４１．６μｍ、Ｒｚで３１．３μｍであった。
　表１は、実施例１～４及び比較例１～２での結果である。尚、曲げ強さ、曲げ弾性率の測定方法は、ＪＩＳ規格のＫ７０１７（繊維強化プラスチック－曲げ特性の求め方）に準拠している。表面粗さは、ＪＩＳ０６０１－１９７６に準拠し、触針式表面粗さ測定器で計測した。
　図５は、実施例１に係る炭素繊維強化複合材の断面図である。図６は、比較例３に係る炭素繊維強化複合材の断面図である。比較例３は、実施例１の開繊糸織物に換えて、通常の開繊していない炭素繊維織物を使用し、その他は実施例１と同じ構成とした。
　ここで、同図において、略白色部が炭素繊維強化複合材の断面であり、当該炭素繊維強化複合材の断面に存在する略黒色点がボイドを示す。比較例３に係る炭素繊維強化複合材ではボイドによる欠点が観測され、実施例１に係る例炭素繊維強化複合材ではボイドによる欠点が観測されなかった。薄物複合材を成形するうえで厚みの小さい開繊糸織物を使用し、積層体の各層の厚みを小さくすることは、熱可塑性樹脂発泡体層におけるガス抜けを速やかなものとし、筐体等意匠面を有する成形物の成形加工において非常に効果がある。同様に、実施例２～４、いずれの複合材においても、ボイドの発生はなかった。ボイドによる欠点数は格段に減少し、成形品そのものの不良率が半減した。
　また、複合材の表面に熱可塑性樹脂層を位置させたことから、プレス型の平滑面が転写されており、開繊糸織物による凹凸がないことを目視で確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
１００：炭素繊維強化複合材
１０１：積層体
１１０～１１２：開繊糸織物
１２１～１２２：熱可塑性樹脂フィルム
１３０～１３２：炭素繊維シート
１４０：熱可塑性樹脂発泡体
１４５：中間熱可塑性樹脂層
１５１～１５２：表層熱可塑性樹脂層

Claims (20)

  1. 　少なくとも２枚の炭素繊維織物と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化複合材であって、
    　前記少なくとも２枚の炭素繊維織物の各々が、炭素繊維束が解された開繊糸からなり、且つ、
    　前記熱可塑性樹脂が前記少なくとも２枚の炭素繊維織物内に固化した状態にて含浸していることにより、前記炭素繊維強化複合材が全体として一体化している
    ことを特徴とする、炭素繊維強化複合材。
  2. 　前記炭素繊維強化複合材の少なくとも一方の面上には、熱可塑性樹脂層が存在する、請求項１記載の炭素繊維強化複合材。
  3. 　前記炭素繊維強化複合材に含まれるすべての熱可塑性樹脂が同一種である、請求項１又は２記載の炭素繊維強化複合材。
  4. 　最大高さ（Ｒｍａｘ）が１２．０μｍ以下であり、十点平均粗さ（Ｒｚ）が６．０μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項記載の炭素繊維強化複合材。
  5. 　曲げ弾性率が２５ＧＰａ以上であり、曲げ強さが１７０ＭＰａ以上である、請求項１～４のいずれか１項記載の炭素繊維強化複合材。
  6. 　厚さが０．５ｍｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項記載の炭素繊維強化複合材。
  7. 　固化した状態の前記熱可塑性樹脂が実質的に無発泡状態である、請求項１～５のいずれか１項記載の炭素繊維強化複合材。
  8. 　炭素繊維束が解された開繊糸からなる炭素繊維織物を少なくとも２枚含み、前記少なくとも２枚の炭素繊維織物間に発泡体状の熱可塑性樹脂が挟まれている積層体を、前記発泡体状の前記熱可塑性樹脂が溶融し且つ溶融した前記熱可塑性樹脂が前記少なくとも２枚の炭素繊維織物間に含浸する条件にて熱プレスする工程と、
    　前記２枚の炭素繊維織物間に含浸した、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂を固化させる工程と、
    を含むことを特徴とする炭素繊維強化複合材の製造方法。
  9. 　前記発泡体状の熱可塑性樹脂が独立気泡発泡体である、請求項８記載の方法。
  10. 　前記炭素繊維織物の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムが配されている、請求項８又は９記載の方法。
  11. 　前記積層体は、片面から順次、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、発泡体状の熱可塑性樹脂、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも５層からなる、請求項８～１０のいずれか１項記載の方法。
  12. 　前記積層体は、片面から順次、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルム、発泡体状の熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂フィルム、炭素繊維織物、熱可塑性樹脂フィルムの７層のみからなる、請求項８～１１のいずれか１項記載の方法。
  13. 　発泡体状の熱可塑性樹脂及び熱可塑性樹脂フィルムが同一種の熱可塑性樹脂である、請求項８～１２のいずれか１項記載の方法。
  14. 　前記炭素繊維強化複合材が、
    　少なくとも２枚の炭素繊維織物と熱可塑性樹脂とを含む炭素繊維強化複合材であって、
    　前記少なくとも２枚の炭素繊維織物の各々が、炭素繊維束が解された開繊糸からなり、且つ、
    　前記熱可塑性樹脂が前記少なくとも２枚の炭素繊維織物内に固化した状態にて含浸していることにより、前記炭素繊維強化複合材が全体として一体化している
    ものである、請求項８～１３のいずれか一項記載の方法。
  15. 　前記炭素繊維強化複合材の少なくとも一方の面上には、熱可塑性樹脂層が存在する、請求項１４記載の方法。
  16. 　前記炭素繊維強化複合材に含まれるすべての熱可塑性樹脂が同一種である、請求項１４又は１５記載の方法。
  17. 　最大高さ（Ｒｍａｘ）が１２．０μｍ以下であり、十点平均粗さ（Ｒｚ）が６．０μｍ以下である、請求項１４～１６のいずれか一項記載の方法。
  18. 　曲げ弾性率が２５ＧＰａ以上であり、曲げ強さが１７０ＭＰａ以上である、請求項１４～１７のいずれか一項記載の方法。
  19. 　厚さが０．５ｍｍ以下である、請求項１４～１８のいずれか一項記載の方法。
  20. 　固化した状態の前記熱可塑性樹脂が実質的に無発泡状態である、請求項１４～１９のいずれか１項記載の方法。
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