WO2017159264A1 - 繊維強化樹脂成形品およびその圧縮成形方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］とマトリックス樹脂［Ｍ］を含む繊維強化樹脂成形品であって、繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈが１００μｍ以であり、かつ、平均層厚みｈのＣＶ値が４０％以下であることを特徴とする繊維強化樹脂成形品、およびその圧縮成形方法。成形品における応力集中の発生を確実にかつ大きく軽減可能で、それによってより高い力学特性の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減とが可能になる。

Description

繊維強化樹脂成形品およびその圧縮成形方法

  本発明は、繊維強化樹脂成形品およびその圧縮成形方法に関し、とくに、より高い力学特性の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減とが可能な繊維強化樹脂成形品と、その圧縮成形方法に関する。

  従来から、不連続強化繊維の束状集合体（繊維束）とマトリックス樹脂とを含む繊維強化樹脂成形材料と、その繊維強化樹脂成形材料を多数用いて加熱・加圧により圧縮成形した繊維強化樹脂成形品が知られている。従来の一般的な繊維強化樹脂成形材料においては、不連続強化繊維の繊維束が比較的多数本の強化繊維の束からなり、その層厚みが比較的大きいため、しかも、繊維束長手方向に直交する方向に切断されて不連続強化繊維の繊維束が形成されているため、成形品において、各繊維束の端部において隣接する繊維束への荷重伝達の状態が急激に変化し、その部位に応力集中が発生しやすくなり、それによって成形品の力学特性の向上に限界を生じさせるとともに、その力学特性のばらつきの低減にも限界を生じさせる傾向を有していた。

  これに対し、各繊維束横断面において、繊維本数が変化する遷移区間と、繊維本数が不変である不変区間を有し、さらに、横断面における総断面積の変化量を規定することにより、各繊維束の幅を繊維束端部においてなだらかに小さくなるように変化させることによって上記のような応力集中の発生を軽減し、それによって成形品の力学特性の向上をはかった成形材料、その成形材料を用いた繊維強化プラスチックが提案されている（特許文献１）。

特許第５５７２９４７号公報

  上記特許文献１による提案により、成形品における応力集中の発生を軽減し、成形品の力学特性の向上をはかることが可能になった。しかしながら、このような成形品における応力集中は、本質的には、成形品に内在される不連続強化繊維の繊維束の端部における隣接する繊維束に対する急激な形状変化に起因して発生し、このような急激な形状変化は、繊維束の端部における繊維束の幅の急激な変化（繊維束長手方向に直交する方向に切断することによる繊維束幅の急激な変化）も一つの原因ではあるが、より本質的には、繊維束の端部における繊維束の厚みの急激な変化（すなわち、繊維束の端部において繊維束の厚みが急激に零になることによる急激な変化）に起因すると考えられる。このようなより本質的な原因については、特許文献１には言及されていない。

  そこで本発明の課題は、成形品における応力集中発生のより本質的な原因に着目し、成形品における応力集中の発生を確実にかつ大きく軽減可能で、それによってより高い力学特性の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減とが可能な繊維強化樹脂成形品と、その圧縮成形方法を提供することにある。

  上記課題を解決するために、本発明に係る繊維強化樹脂成形品は、少なくとも不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］とマトリックス樹脂［Ｍ］を含む繊維強化樹脂成形品であって、前記繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈが１００μｍ以下であり、かつ、前記平均層厚みｈのＣＶ（Coefficient of Variation）値が４０％以下であることを特徴とするものからなる。ここで、繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈは、繊維強化樹脂成形品（以下、ＦＲＰと言うこともある。）のマトリックス樹脂［Ｍ］を焼き飛ばし、ＦＲＰ焼き飛ばし面内から２０ポイントを選出して各ポイントの厚み方向において残っている不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］の層数ｎ１を計測し、元々のＦＲＰ厚みをｎ１で割って求めた値の平均値として求める。

  このような本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、ＦＲＰの内部において厚み方向に積み重ねられている内部ＦＲＰ層における不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］（以下、「繊維束［Ａ］と言うこともある。）の厚みの平均値が上記平均層厚みｈとして求められるが、この平均層厚みｈが１００μｍ以下と小さい厚みに抑えられることにより、繊維束［Ａ］の繊維束長手方向（不連続強化繊維の延在方向）端部における繊維束厚みの急激な変化が小さく抑えられ、それによって、繊維束厚みの急激な変化に起因する成形品における応力集中の発生が抑制され、成形品におけるより高い力学特性の発現が可能になる。そして、この平均層厚みｈのＣＶ値（Coefficient of Variation）が４０％以下に抑えられることにより、発現される高い力学特性のばらつきを低減することが可能になる。

  上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、以下のような好ましい形態を採ることができる。すなわち、上記繊維強化樹脂成形品を灰化処理し、上記束状集合体［Ａ］を２０個選出し、選出された上記束状集合体［Ａ］の平均繊維束長さｌと平均繊維長Ｌの比ｌ／Ｌが１．１以上であり、かつ、上記束状集合体［Ａ］の平均投影面積Ｓを上記平均繊維長Ｌで割った繊維束幅ｗと上記平均層厚みｈの比ｗ／ｈから算出される扁平率が５以上であることが好ましい。束状集合体［Ａ］の平均繊維束長さｌと平均繊維長Ｌの比ｌ／Ｌが１．１以上であることは、後述の如く、束状集合体［Ａ］内において、集合体を構成する単糸が繊維束長手方向に対して拡がりを有する形態であることを示している。より具体的な形態として好ましいものを例示すると、例えば、繊維束を繊維束長手方向に対し斜めの方向に切断して形成されたものが挙げられる。繊維束幅ｗと上記平均層厚みｈの比ｗ／ｈから算出される扁平率が５以上であることは、束状集合体［Ａ］が幅ｗに対して厚みｈが大幅に小さい極めて扁平な形態の繊維束であることを示しており、これによって、本発明で規定した小さな平均層厚みｈをより達成しやすくなる。このように束状集合体［Ａ］が繊維束端部が上記のような斜め切断により形成され、束状集合体［Ａ］が全体として極めて扁平なものであることにより、繊維束［Ａ］の長手方向端部における応力集中の発生がさらに抑制され、成形品におけるより高い力学特性の発現とそのばらつきのさらなる低減が可能となる。

  また、上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、上記繊維強化樹脂成形品の均質な領域において断面観察を行い、観察される上記束状集合体［Ａ］のうち繊維方向と断面観察面のなす角度αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］の端部の８０％以上がテーパー角δ１０°以下であることが好ましい。ここで、本発明における“均質な領域”とは、束状集合体［Ａ］の形態が流動によって乱れ易い、成形品端部を避け、実質的に均一な構造を有している領域を示す。より具体的に好ましい領域を例示すると、例えば、成形品寸法にも依存するものの、平板状の成形品の端部から少なくとも２ｃｍ以上内側の領域が好ましい。束状集合体［Ａ］の端部が上記の通り、テーパー角δが１０°以下の先細り形態とされることにより、積み重ねられている内部ＦＲＰ層における不連続強化繊維束状集合体［Ａ］の端部における形状変化が極めて小さく抑えられ、繊維束［Ａ］の長手方向端部における応力集中の発生がさらに小さく抑制され、成形品におけるさらに高い力学特性の発現とそのばらつきのさらなる低減が可能となる。

  また、上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、上記繊維強化樹脂成形品から
、任意の方向を０°に設定した場合の０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片
を切り出し、各試験片の曲げ弾性率を測定して平均曲げ弾性率Ｅｂを取得し、前記平均曲
げ弾性率Ｅｂが下記式（１）を満たすことが好ましい。
      Ｅｂ＞Ｖｆ×（３／８）×Ｅｆ×０．６５              ・・・（１）
        Ｖｆ：繊維強化樹脂成形品中に含まれる強化繊維の体積含有率
        Ｅｆ：繊維強化樹脂成形品中に含まれる強化繊維の弾性率
すなわち、上記のように成形品における高い力学特性の発現とそのばらつきの低減が可能となる本発明に係る繊維強化樹脂成形品における曲げ弾性率の好ましい値の範囲を示したものである。

  また、上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、上記繊維強化樹脂成形品から、任意の方向を０°に設定した場合の０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片を切り出し、各試験片の曲げ弾性率を測定した場合の曲げ弾性率のＣＶ値が２０％以下であることが好ましい。すなわち、上記のように成形品における高い力学特性の発現とそのばらつきの低減が可能となる本発明に係る繊維強化樹脂成形品における曲げ弾性率のＣＶ値の好ましい範囲を示したものである。

  また、上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、上記繊維強化樹脂成形品から、任意の方向を０°に設定した場合の０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片を切り出し、各試験片の曲げ強度を測定した場合の曲げ強度のＣＶ値が２０％以下であることが好ましい。すなわち、上記のように成形品における高い力学特性の発現とそのばらつきの低減が可能となる本発明に係る繊維強化樹脂成形品における曲げ強度のＣＶ値の好ましい範囲を示したものである。

  また、上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、上記繊維強化樹脂成形品を灰化処理し、上記束状集合体［Ａ］を２０個選出し、選出された上記束状集合体［Ａ］の平均繊維本数が６０００本以下であることが好ましい。すなわち、通常、比較的単糸数の多い繊維束を用いた繊維強化樹脂成形材料では、生産効率もよく、成形の際に優れた流動性が得られる傾向にあるが、成形品の力学特性は劣る傾向があり、比較的単糸数の少ない繊維束を用いた繊維強化樹脂成形材料では、逆に、成形品の力学特性には優れるものの、成形の際の流動性は高くし難いという傾向がある。このような傾向に鑑み、上記のように成形品における高い力学特性の発現とそのばらつきの低減が可能となる本発明に係る繊維強化樹脂成形品において、繊維強化樹脂成形材料の構成材として用いられる束状集合体［Ａ］の平均繊維本数について、主として高い力学特性の発現を確保可能な観点から、好ましい範囲を示したものである。

  上記本発明に係る繊維強化樹脂成形品は、以下のような不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］を含む繊維強化樹脂成形材料を用いて成形されたものとすることができ、上記不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］は、とくに、次のような形態を採ることが好ましい、すなわち、上記束状集合体［Ａ］は、複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束を、前記繊維束の長手方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）で切断したものからなることが好ましい。このように、不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］が、分繊処理区間と未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束が、繊維束の長手方向に対して斜めに、つまり、繊維束の長手方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）で切断されることによって形成されたものからなることにより、繊維束の長手方向と直交する方向に切断されて形成されたものに比べ、切断面が分繊処理区間と未分繊処理区間とにわたって延びることが可能になり、それによって特に、形成された束状集合体［Ａ］の端部が成形品において応力の集中しにくい形状（各種例を後述）に形成されやすくなり、さらに、束状集合体［Ａ］を、より小幅化することも可能となる。その結果、成形品において、より高い力学特性(強度、弾性率)の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減が可能になる。

  また、上記のような部分分繊繊維束において、少なくとも１つの上記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に上記単糸が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合蓄積部が形成されている形態を採ることができる。

  また、本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、上記のような繊維強化樹脂成形材における束状集合体［Ａ］が、
  分繊処理によって任意の束本数へと分割された分繊束集合体［ａ］と、
  上記未分繊処理区間、および／または上記絡合部、および／または上記絡合集積部によって、繊維束の単糸同士が結合された結合束集合体［ｂ］と、
  上記未分繊処理区間、および／または上記絡合部、および／または上記絡合集積部と、上記部分分繊繊維束の切断時の切断面とが交差し、該交差部において、上記繊維束の単糸同士の結合が切断されている結合切断集合体［ｃ］のうちの、少なくとも一種の集合体を含む形態を採ることができる。この形態においては、上記束状集合体［Ａ］において、上記結合束集合体［ｂ］の含有率が０～１５％の範囲にあることが好ましい。すなわち、結合束集合体［ｂ］は、含まれていなくてもよいが、含まれている場合には、含有率を高くても１５％に抑えておくことが好ましい。

  本発明は、上記のような繊維強化樹脂成形品の圧縮成形方法についても提供する。すなわち、本発明に係る繊維強化樹脂成形品の圧縮成形方法は、上記のような繊維強化樹脂成形品を成形するための圧縮成形方法であって、成形前の繊維強化樹脂成形材料と、成形後の繊維強化樹脂成形品とにおいて、下記要件Ｉを満たすことを特徴とする方法からなる。  Ｉ．前記繊維強化樹脂成形材料にて、材料面内から規定した２０点においてそれぞれの厚み方向の層数を計測してその平均層数ｎａを算出し、成形後の前記繊維強化樹脂成形品を灰化処理したものの面内から規定した２０点においてそれぞれの厚み方向の層数を計測してその平均層数ｎｂを算出したとき、ｎｂとｎａの比ｎｂ／ｎａが１．２以上となる。
  すなわち、元々の繊維束厚み（つまり、成形前の繊維強化樹脂成形材料における層厚み）よりも、成形後のＦＲＰとなった時のＦＲＰ内部層の厚み（つまり、繊維強化樹脂成形品における成形後の繊維束厚み）の方が、平均厚みとして薄くなる（擬似開繊効果が発現される）が、ｎｂ／ｎａを１．２以上とすることによって、繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈを容易に小さくでき、それによって成形品における力学特性の向上とそのばらつきの低減効果をより確実に奏することが可能になる。

  本発明に係る繊維強化樹脂成形品およびその圧縮成形方法によれば、成形品における応力集中の発生を確実にかつ大きく軽減可能で、それによってより高い力学特性の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減とが可能になる。

本発明における束状集合体［Ａ］の繊維束長さと平均繊維長との関係および  平率を説明するための説明図である。 本発明における束状集合体［Ａ］の繊維方向と断面観察面のなす角度αとテ  ーパー角δを説明するための説明図である。 本発明における試験片の切り出し方を説明するための説明図である。 本発明において繊維束切断方向により生じる成形前と成形後の繊維束の形状    変化の差を説明するための説明図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いそれを切断する場合の一例を示す概略 斜視図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の部分分繊繊維束の一形態例を    示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の部分分繊繊維束の他の形態  を示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の部分分繊繊維束のさらに他の 形態例を示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の部分分繊繊維束の作製方法の    一例を示す概略平面図（Ａ）と概略側面図（Ｂ）である。 本発明において繊維束を斜め切断する場合の基本的な技術思想を示す部分    分繊繊維束の概略平面図である。 繊維束を直交切断する場合の一例を示す部分分繊繊維束の概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の分繊束集合体［ａ］の作製方法の一例を示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の結合束集合体［ｂ］の作製    　　　　　方法の一例を示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の結合束集合体［ｂ］の作製・方法の別の例を示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の結合束集合体［ｂ］の作製    方法のさらに別の例を示す概略平面図である。 本発明において部分分繊繊維束を用いる場合の結合切断集合体［ｃ］の作    製方法の一例を示す概略平面図である。 本発明におけるインサイドプル方式の一形態例を示す概略斜視図である。

  以下に、本発明について、実施の形態とともに、図面を参照しながら詳細に説明する。
  本発明に係る繊維強化樹脂成形品は、前述したように、基本的に、少なくとも不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］とマトリックス樹脂［Ｍ］を含む繊維強化樹脂成形品（ＦＲＰ）であって、繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈが１００μｍ以下の薄いものであり、かつ、その平均層厚みｈのＣＶ値が４０％以下であることを特徴とするものである。ここで、ＦＲＰ中の平均層厚みｈは、ＦＲＰのマトリックス樹脂［Ｍ］を焼き飛ばし、ＦＲＰ焼き飛ばし面内から２０ポイントを選出して各ポイントの厚み方向において残っている不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］の層数ｎ１を計測し、元々のＦＲＰ厚みをｎ１で割って求めた値の平均値として求めたものである。このように小さな平均層厚みｈと低いＣＶ値とすることにより、繊維束厚みの急激な変化に起因する成形品における応力集中の発生が抑制され、成形品におけるより高い力学特性の発現が可能になるとともに、その力学特性のばらつきを低減することが可能になる。

  このような本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、繊維強化樹脂成形品を灰化処理し、束状集合体［Ａ］を２０個選出し、選出された束状集合体［Ａ］の平均繊維束長さｌと平均繊維長Ｌの比ｌ／Ｌが１．１以上であり、かつ、束状集合体［Ａ］の平均投影面積Ｓを上記平均繊維長Ｌで割った繊維束幅ｗと上記平均層厚みｈの比ｗ／ｈから算出される扁平率が５以上であることが好ましい。ここで、各値は、例えば図１に示すように表される。束状集合体［Ａ］１の繊維束長さｌと束状集合体［Ａ］１の平均繊維長Ｌは図１に示すように表され、繊維束長さｌと平均繊維長Ｌの比ｌ／Ｌが１．１以上であることは、前述の通り、束状集合体［Ａ］内において、集合体を構成する単糸が繊維束方向に対して拡がりを有する形態であることを示している。その具体的な好ましい例が、図１に示されるような、束状集合体［Ａ］１が、繊維束を繊維束長手方向Ｘ－Ｘに対し切断角θで斜めの方向に切断して形成されたものであり、切断面２により、束状集合体［Ａ］１の端部が形成される。束状集合体［Ａ］１の平均投影面積Ｓと繊維束幅ｗは図１に示すように表され、平均投影面積Ｓを上記平均繊維長Ｌで割ることによって繊維束幅ｗが求められ、繊維束幅ｗと平均層厚みｈの比ｗ／ｈから扁平率が算出される。この扁平率が５以上であることは、束状集合体［Ａ］１が幅ｗに対して厚みｈが大幅に小さい極めて扁平な形態の繊維束であることを示しており、これによって、本発明で規定した小さな平均層厚みｈをより達成しやすくなる。前述したように、束状集合体［Ａ］１が繊維束端部が斜め切断により形成され、束状集合体［Ａ］１が全体として極めて扁平なものであることにより、繊維束［Ａ］１の長手方向端部における応力集中の発生がさらに抑制され、成形品におけるより高い力学特性の発現とそのばらつきのさらなる低減が可能となる。

  また、本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、前述したように、繊維強化樹脂成形品の均質な領域、より具体的には端部から２ｃｍ以上内側の断面観察を行い、観察される上記束状集合体［Ａ］のうち繊維方向と断面観察面のなす角度αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］の端部の８０％以上がテーパー角δ１０°以下であることが好ましい。このような本発明における束状集合体［Ａ］の繊維方向と断面観察面のなす角度αとテーパー角δは、例えば図２に示すように表される。図２に示すように、繊維強化樹脂成形品１０をｘ、ｙ、ｚ方向に関して断面観察面を形成すると、（ｘｙ面）についての断面観察面と（ｘｚ面）についての断面観察面において、繊維方向と断面観察面が角度αをなす束状集合体［Ａ］がそれぞれ図示のように現れる。このうち、繊維方向と断面観察面のなす角度αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］のみについて、図示例では断面観察面（ｘｚ面）におけるαが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］１１のみについて、集合体［Ａ］１１の端部におけるテーパー角δが測定され、角度αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］１１の端部の８０％以上がテーパー角δ１０°以下であることが好ましい（例えば、Ｎ＝１０で抽出し、そのうち８個以上が該当）。なお、束状集合体［Ａ］における繊維方向（繊維配向方向）は、例えば、観察される繊維断面の長径比（短径に対する長径の比）から決定することが可能であり、角度αが大きいほど繊維断面が真円形状に近づき、逆にαが小さくなる、すなわち繊維束の単糸が断面観察面に平行に近づくほど、長径のより大きな楕円形状になる。その長径比から角度αを決定することが可能である。束状集合体［Ａ］の端部の多くがこのようにテーパー角δが１０°以下の先細り形態とされることにより、積み重ねられている内部ＦＲＰ層における不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］の端部における形状変化が極めて小さく抑えられ、繊維束［Ａ］の長手方向端部における応力集中の発生がさらに小さく抑制され、成形品におけるさらに高い力学特性の発現とそのばらつきのさらなる低減が可能となる。

  図３は、本発明においてとくに繊維強化樹脂成形品の力学特性を評価する場合の試験片の切り出し方を示している。図示のように、繊維強化樹脂成形品２０に対して任意の方向を０°に設定し、繊維強化樹脂成形品２０から、０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片２１を切り出し、各試験片２１の力学特性とＣＶ値を測定、算出する。各方向の測定は、例えばＮ＝３で行い、平均値を求める。力学特性として例えば曲げ弾性率を測定する場合には、平均曲げ弾性率Ｅｂを取得し、平均曲げ弾性率Ｅｂが下記式（１）を満たすことが好ましい。
      Ｅｂ＞Ｖｆ×（３／８）×Ｅｆ×０．６５              ・・・（１）
        Ｖｆ：繊維強化樹脂成形品中に含まれる強化繊維の体積含有率
        Ｅｆ：繊維強化樹脂成形品中に含まれる強化繊維の弾性率
この（１）式を満たすことにより、前述の如く成形品における高い力学特性の発現とそのばらつきの低減が可能となる本発明に係る繊維強化樹脂成形品において、望ましい曲げ弾性率が達成される。同様に、各試験片２１の曲げ弾性率を測定した場合の曲げ弾性率のＣＶ値が２０％以下であることが好ましい。すなわち、高い曲げ弾性率を発現できるとともに、そのばらつきが抑えられていることが好ましい。より好ましい曲げ弾性率のＣＶ値としては１５％以下であり、さらに好ましくは１０％以下である。

  また、同様に切り出された試験片２１から本発明に係る繊維強化樹脂成形品における曲げ強度とそのＣＶ値を測定でき、曲げ強度のＣＶ値も２０％以下であることが好ましい。すなわち、高い曲げ強度を発現できるとともに、そのばらつきが抑えられていることが好ましい。より好ましい曲げ強度のＣＶ値としては１５％以下であり、さらに好ましくは１０％以下である。

  本発明に係る繊維強化樹脂成形品において、束状集合体［Ａ］の平均繊維本数については、前述したように、繊維強化樹脂成形品を灰化処理し、束状集合体［Ａ］を２０個選出した場合、選出された束状集合体［Ａ］の平均繊維本数が６０００本以下であることが好ましい。すなわち、成形時の良好な流動性を確保しつつ、成形品における高い力学特性の発現とそのばらつきの低減を可能とするために、成形に使用される繊維強化樹脂成形材料の構成材としての束状集合体［Ａ］の平均繊維本数が６０００本以下であることが好ましい。

  また、本発明に係る繊維強化樹脂成形品においては、特定形態の繊維強化樹脂成形材料が用いられていることが好ましい。とくに、繊維強化樹脂成形材料が不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］を含み、その不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］が繊維束の長手方向に対し斜め方向に切断されて形成されたものであることが好ましく、中でも、束状集合体［Ａ］が、複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束を、繊維束の長手方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）で切断したものからなることが好ましい。

  繊維強化樹脂成形材料を構成する不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］に関して、例えば図４（Ａ）に示すように、束状集合体［Ａ］３１が繊維束の長手方向((図示の「集合体［Ａ］の繊維方向」)に対し斜め方向に切断（繊維束の長手方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）で切断）されて形成されたものであることにより、直交する方向（θ＝９０°の方向）に切断された図４（Ｂ）に示す束状集合体［Ａ］３２の場合に比べ、成形後に多少幅が広がり厚みが小さくなる束状集合体［Ａ］３３、３４の縦断面形状３５、３６の比較から分かるように、斜め方向に切断されていた束状集合体［Ａ］３３の長手方向端部の急激な厚み変化が抑えられ、成形品における応力集中が軽減可能で、それによって成形品のより高い力学特性の発現とその力学特性のばらつきのさらなる低減とが可能になる。

  そして、とくに、束状集合体［Ａ］が、複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束から形成されたものであることが好ましく、この部分分繊繊維束の長手方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）で切断したものからなることが好ましい。

  上記のような部分分繊繊維束から形成された束状集合体［Ａ］について、先ず、図５に、複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束と、その切断について説明する。図５に示すように、分繊処理区間４２と未分繊処理区間４３とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる部分分繊繊維束４１が方向Ａに走行され、切断刃４４により繊維束４１が繊維束４１を横断する方向に切断されて不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］４５が形成される。このとき、繊維束の長手方向に対し角度θで切断されるが、この切断角度θが好ましい形態では０°＜θ＜９０°の斜め方向切断とされる。ここで切断角度θの好ましい範囲としては、０°＜θ＜４５°であり、より好ましくは５°＜θ＜３０°である。かかる範囲において、高い力学特性と低ばらつきの発現と、切断ミスを抑制し、所望の角度で切断可能な高プロセス性の両立を図ることができる。

  切断前の上記部分分繊繊維束４１は、基本的には図５に示したような分繊処理区間４２と未分繊処理区間４３とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる形態を有するが、図６や図７に示すように、少なくとも１つの分繊処理区間４２の少なくとも一方の端部に単糸が交絡した絡合部５１、および／または、該絡合部が集積されてなる絡合蓄積部５２が形成されている形態も採り得る。

  また、図８に示すように、分繊処理区間５３と未分繊処理区間５４とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる形態と、分繊処理区間５５と未分繊処理区間５６とが繊維束の長手方向に沿って交互に形成されてなる形態との組み合わせ形態からなり、一方の分繊処理区間５５が他方の未分繊処理区間５４にわたって延びるように形成された形態の部分分繊繊維束５７も、本発明における部分分繊繊維束に含まれる。

  上記のような本発明における部分分繊繊維束は、特に限定されるものではないが、例えば図９に示すように形成される。図９は、走行する繊維束６０に分繊手段６１を突き入れた一例を示す（Ａ）概略平面図、（Ｂ）概略側面図である。図中の繊維束走行方向Ａ（矢印）が繊維束６０の長手方向であり、図示されない繊維束供給装置から連続的に繊維束６０が供給されていることを表す。分繊手段６１は、繊維束６０に突き入れ易い突出形状を有する突出部６２を具備しており、走行する繊維束６０に突き入れ、繊維束６０の長手方向に略平行な分繊処理区間６３を生成する。分繊する繊維束数に応じて、複数の分繊手段６１を同時に用いることも可能である。複数の分繊手段６１を、並列、互い違い、位相をずらす等して、複数の突出部６２を任意に配置することができる。

  複数の単糸からなる繊維束６０を、分繊手段６１により本数のより少ない分繊束に分けていく場合、複数の単糸は、実質的に繊維束６０内で、引き揃った状態ではなく、単糸レベルでは交絡している部分が多いため、分繊処理中に接触部６４付近に単糸が交絡した絡合部６５を形成する場合がある。ここで、絡合部６５を形成するとは、例えば、分繊処理区間内に予め存在していた単糸同士の交絡を分繊手段６１により接触部６４に形成（移動）させる場合や、分繊手段６１によって新たに単糸が交絡した集合体を形成（製造）させる場合等が挙げられる。

  任意の範囲に分繊処理区間６３を生成した後、分繊手段６１を繊維束６０から抜き取る。この抜き取りによって分繊処理が施された分繊処理区間６３が生成し、それと同時に絡合部６５が集積した絡合集積部６６が生成する。また、分繊処理中に繊維束から発生した毛羽は毛羽溜まり６７として分繊処理時に絡合集積部６６付近に生成することがある。

  その後再度分繊手段６１を繊維束６０に突き入れることで、未分繊処理区間６８が生成する。

  本発明において使用する強化繊維の繊維束は、複数の単糸からなる繊維束であれば繊維種類は特に限定されるものではない。中でも、炭素繊維、アラミド繊維およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これらは単独で使用してもよく２種類以上を併用することもできる。中でも炭素繊維は、軽量でかつ強度に優れた複合材料を提供することが可能となるので、特に好適である。炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系のいずれでもよく、その平均繊維径は３～１２μｍが好ましく、６～９μｍがより好ましい。

  炭素繊維の場合は、通常、連続繊維からなる単糸が３０００～６００００本程度集束した繊維束を、ボビンに巻き取った巻糸体（パッケージ）として供給される。繊維束は無撚りが好ましいものの、撚りが入っているストランドでも使用可能であり、搬送中に撚りが入っても、本発明には適用可能である。単糸数にも制約はなく、単糸数が多い、いわゆるラージトウを用いる場合は、繊維束の単位重量あたりの価格は安価であるため、単糸数が多いほど、最終製品のコストを減らすことができて好ましい。また、ラージトウとして、繊維束同士を１つの束にまとめて巻き取った、いわゆる合糸した形態を使用してもよい。  

  上記のような強化繊維を用いる際は、マトリックス樹脂［Ｍ］との接着性を向上する等の目的で表面処理されていることが好ましい。表面処理の方法としては，電解処理、オゾン処理、紫外線処理等がある。また、強化繊維の毛羽立ちを防止したり、繊維束の収束性を向上させたり、マトリックス樹脂［Ｍ］との接着性を向上する等の目的でサイジング剤が付与されていても構わない。サイジング剤としては、特に限定されないが、エポキシ基、ウレタン基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有する化合物が使用でき、これらは１種または２種以上を併用してもよい。

  本発明において使用する繊維束は、予め集束された状態であることが好ましい。ここで予め集束された状態とは、例えば、繊維束を構成する単糸同士の交絡による集束した状態や、繊維束に付与されたサイジング剤による集束した状態、繊維束の製造工程で含有されてなる撚りによる集束した状態を指す。

  次に、図１０に、部分分繊繊維束の斜め切断を採用する場合の基本的な技術思想を、図１１の部分分繊繊維束の直交切断を採用した場合と比較しながら説明する。図１０、図１１において、７１は、複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間７２と、前述の絡合部等を含む未分繊処理区間７３とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束を示している。図１１においては、部分分繊繊維束７１に対する切断面７５が繊維束の長手方向Ｘ－Ｘに対して直交する方向（９０°方向）とされているのに対し、図１０においては、繊維束の長手方向Ｘ－Ｘに対する切断面７４の角度θが斜め方向の角度θ（０°＜θ＜９０°）とされている。

  そして、上記のような切断により得られた不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］と、マトリックス樹脂［Ｍ］とを含む繊維強化樹脂成形材料をランダムに分散し加熱・加圧して成形された繊維強化樹脂成形品からマトリックス樹脂［Ｍ］を焼き飛ばして不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］のみを残して平面図として観察すると、例えば図１０、図１１の右側に例示されるような不連続強化繊維束状集合体分布図となる。図１１における分布図では、主として絡合部等を含む未分繊処理区間７３の両側で切断面７５で切断されることによって形成された、繊維束長手方向端部が比較的幅広で繊維束長手方向に対し直交する方向に延びる端部として形成された束状集合体７６が実質的に元の形態と同様の形態でそのまま残っている。このような束状集合体７６の端部では、応力集中が起こりやすく、成形品の力学特性の低下やそのばらつきの原因となる。これに対し、図１０における分布図では、このような応力集中の起こりやすい形態の束状集合体７６は無く、例えば絡合部等を含む未分繊処理区間７３を含んで斜めに切断されることによって形成された束状集合体７７においても、比較的狭幅でかつ端部にいくほどより狭幅になり、しかも束状集合体７６におけるような応力集中の起こりやすい端部を有さない束状集合体の形態となる。したがって、成形品の力学特性の向上や、力学特性のばらつきの低減が可能となる。

  上記のように形成される不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］は、例えば、
  分繊処理によって任意の束本数へと分割された分繊束集合体［ａ］と、
  未分繊処理区間、および／または絡合部、および／または絡合集積部によって、繊維束
の単糸同士が結合された結合束集合体［ｂ］と、
  未分繊処理区間、および／または絡合部、および／または絡合集積部と、部分分繊繊維
束の切断時の切断面とが交差し、該交差部において、繊維束の単糸同士の結合が切断され
ている結合切断集合体［ｃ］のうちの、少なくとも一種の集合体を含む形態とすることが
できる。

  上記分繊束集合体［ａ］は、例えば図１２に示すように、部分分繊繊維束８１の分繊処理区間８２内において切断角度θ（０°＜θ＜９０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面８３にて切断されることにより、小幅で所定長の、任意の複数の分繊束集合体［ａ］として形成される。

  上記結合束集合体［ｂ］について例示するに、結合束集合体［ｂ］は、例えば図１３に示すように、部分分繊繊維束９１の主として未分繊処理区間９２において切断角度θ（０°＜θ＜９０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面９３にて切断されることにより、繊維束長手方向端部に切り込みが入ったような結合束集合体［ｂ］として形成される。あるいは、結合束集合体［ｂ］は、例えば図１４に示すように、部分分繊繊維束１０１の未分繊処理区間１０２と端部に絡合部１０３を有する分繊処理区間１０４とにわたって、切断角度θ（０°＜θ＜９０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面１０５にて切断されることにより、繊維束長手方向端部に深い切り込みが入ったような、絡合部１０３を有する結合束集合体［ｂ］として形成される。あるいは、結合束集合体［ｂ］は、例えば図１５に示すように、部分分繊繊維束１１１の未分繊処理区間１１２と端部に絡合集積部１１３を有する分繊処理区間７４とにわたって、切断角度θ（０°＜θ＜９０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面１１５にて切断されることにより、繊維束長手方向端部に深い切り込みが入ったような、絡合集積部１１３を有する結合束集合体［ｂ］として形成される。

  また、上記結合切断集合体［ｃ］は、例えば図１６に示すように、部分分繊繊維束１２１の主として未分繊処理区間１２２を含むようにあるいは未分繊処理区間１２を全長にわたって斜めに横切るように、切断角度θ（０°＜θ＜９０°）で繊維束の長手方向に対して斜めの切断面１２３にて切断されることにより、平均繊維束長が比較的長い小幅の、長手方向端部がさらに小幅になった結合切断集合体［ｃ］として形成される。図示例では、未分繊処理区間１２２と、部分分繊繊維束１２１の切断時の切断面１２３とが交差し、該交差部において、繊維束１２１の単糸同士の結合が切断されている。

  なお、上記結合切断集合体［ｃ］は平均繊維束長が比較的長くなることから、繊維束切断時や、集合体の散布時などにおいて、未分繊処理区間においても自然と繊維束に割れが生じ、より単糸数の少ない集合体が形成される場合がある。このような小束化した集合体も本発明においては上記結合切断集合体［ｃ］に含む。

  不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］は、上記のような分繊束集合体［ａ］と、結合束集合体［ｂ］と、結合切断集合体［ｃ］のうちの、少なくとも一種の集合体を含む形態を採ることができる。上記束状集合体［Ａ］において、より優れた力学特性と低ばらつきを発現する観点から、上記結合束集合体［ｂ］の含有率が０～１５％の範囲にあることが好ましい。ここで含有率とは、束状集合体［Ａ］中に占める結合束集合体［ｂ］の頻度割合を指す。すなわち、束状集合体［Ａ］の総本数をＮ（Ａ）とし、その中に含まれる結合束集合体［ｂ］の本数をＮ（ｂ）とすると、下記式（２）によって表される。
      ｛Ｎ（ｂ）／Ｎ（Ａ）｝×１００  ・・・（２）

　また、本発明において束状集合体［Ａ］を得るために繊維束を切断する際に、インサイドプル方式で巻き出した繊維束を切断工程に供するのが好ましい。本発明においてインサイドプル方式とは、繊維束が巻き芯（一般的に紙製の管が用いられる）に巻き取られたボビンをクリールに設置し、ボビンの外側の繊維束末端から繊維束を巻きだす手法とは異なり、ボビンの巻き芯を除去し、図１４に示すように、ボビンの巻き方向２００に対して垂直に設置した状態で、ボビン内側に存在する繊維束末端をボビンの巻き方向に対して垂直に引き出す方式を指す。

　上記インサイドプル方式によれば、繊維束を切断工程に供する際に、ボビンの外側の繊維束末端と、同様に巻き芯を除去した他のボビンのボビン内側の繊維束末端とを糸つなぎしておくことで、切断加工を長時間連続的に実施することができるため好ましい。特に上記インサイドプル方式では、切断加工と平行して糸つなぎの作業を実施することができ、生産性を向上できるため好ましい。また、繊維束巻き出し時に、巻き出された繊維束がボビン上でトラバースした際に生じるボビンとの擦過が無くなるため、擦過毛羽の発生を抑制できる観点からも好ましい。

　一方、上記インサイドプル方式では、繊維束を巻き方向に対して垂直に巻き出すため（繊維束の引き出し方向２０１）、繊維束に解じょ撚り２０２が生じる場合がある。このような解じょ撚りを含む繊維束２０３を切断すると、撚りの入り方によっては得られる前記束状集合体［Ａ］の繊維長が不均一になったり、繊維束の切断面が直線にならない場合があるが、いずれも本発明の効果を損なうレベルではなく、実質的には撚りの無い繊維束を切断したものと同等に扱うことができる。

  このように、分繊処理区間と未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束を、繊維束の長手方向に対して斜めに切断することによって形成された特定の不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］を有していることにより、成形品にした際の極めて高い力学特性(強度、弾性率)を実現できるとともにその力学特性のばらつきを小さく抑えることが可能になる。

  本発明に係る繊維強化樹脂成形品は、少なくとも不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］と、望ましくは上記のような好ましい形態を有する束状集合体［Ａ］と、マトリックス樹脂［Ｍ］を含む繊維強化樹脂成形品であり、この繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈが１００μｍ以下であり、かつ、平均層厚みｈのＣＶ値が４０％以下であるものからなるが、このような本発明に係る繊維強化樹脂成形品は、例えば、前述したように、次のような圧縮成形方法によって製造される。

  すなわち、上記のような繊維強化樹脂成形品を成形するための圧縮成形方法であって、成形前の繊維強化樹脂成形材料と、成形後の繊維強化樹脂成形品とにおいて、下記要件Ｉを満たすことを特徴とする方法である。
  Ｉ．前記繊維強化樹脂成形材料にて、材料面内から規定した２０点においてそれぞれの厚み方向の層数を計測してその平均層数ｎａを算出し、成形後の前記繊維強化樹脂成形品を灰化処理したものの面内から規定した２０点においてそれぞれの厚み方向の層数を計測してその平均層数ｎｂを算出したとき、ｎｂとｎａの比ｎｂ／ｎａが１．２以上となる。  

  このような圧縮成形方法を採用することにより、前述したように、元々の繊維束厚み（つまり、成形前の繊維強化樹脂成形材料における層厚み）よりも、成形後のＦＲＰとなった時のＦＲＰ内部層の厚み（つまり、繊維強化樹脂成形品における成形後の繊維束厚み）の方が、平均厚みとして薄くなる（擬似開繊効果が発現される）が、ｎｂ／ｎａを１．２以上とすることによって、繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈを容易に小さくでき、それによって成形品における力学特性の向上とそのばらつきの低減効果をより確実に奏することが可能になる。

  次に、本発明の実施例、比較例について説明する。なお、本発明は本実施例や比較例によって何ら制限されるものではない。

［使用原料］
  繊維束［Ａ－１］：
  繊維径７．２μｍ、引張弾性率２４０ＧＰａ、単糸数５０，０００本の連続した炭素繊維束（ＺＯＬＴＥＫ社製、“Ｐａｎｅｘ３５（登録商標）”）を用いた。
  マトリックス樹脂［Ｍ－１］：
  ビニルエステル樹脂（ダウ・ケミカル（株）製、“デラケン（登録商標）７９０”）を１００重量部、硬化剤としてｔｅｒｔ－ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、“パーブチル（登録商標）Ｚ”）を１重両部、増粘剤として酸化マグネシウム（協和化学工業（株）製、ＭｇＯ＃４０）を４重量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（堺化学工業（株）製、ＳＺ－２０００）を２重量部を、十分に混合・攪拌して得られた樹脂コンパウンドを用いた。
  マトリックス樹脂［Ｍ－２］：
  ポリアミド樹脂（東レ（株）製、“ＣＭ１００１”）を用いた。

（参考例１：繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈ、およびそのＣＶ値の算出方法）
  繊維強化樹脂成形品から１２０×１００×１．６ｍｍの試料を切り出し、２０ｍｍ間隔で長手方向に５ポイント、短手方向に４ポイントの合計２０ポイントを選出し、成形品厚みを測定した後、前記試料を６００℃×１時間、炉内にて加熱して灰化処理を施し、樹脂を除去した。続いて、樹脂を除去した試料の面内から前述の規定した２０ポイントにおいて、厚み方向に残存している束状集合体［Ａ］の層数ｎ１を計測し、灰化処理前の成形品厚みで除した値から、平均層厚みｈ、およびＣＶ値を算出した。

（参考例２：束状集合体［Ａ］の平均繊維束長さｌと平均繊維長Ｌの比ｌ／Ｌの算出方法）
  繊維強化樹脂成形品から１００×１００×１．６ｍｍの試料を切り出し、前記試料を６００℃×１時間、炉内にて加熱して灰化処理を施し、樹脂を除去した。続いて、樹脂を除去した試料から、束状集合体［Ａ］を２０個選出し、選出された上記束状集合体［Ａ］の平均繊維束長さｌと平均繊維長Ｌをノギスで測定して、ｌ／Ｌの値を算出した。

（参考例３：束状集合体［Ａ］の繊維束幅ｗと平均層厚みｈの比ｗ／ｈの算出方法）
  参考例２で選出した２０個の束状集合体［Ａ］について、マイクロスコープによる観察を行い、上記束状集合体［Ａ］それぞれの投影面積Ｓを計測した。得られた投影面積Ｓを上記平均繊維長Ｌで除して求めた繊維束幅ｗと、参考例１によって算出した上記平均層厚みｈから、扁平率ｗ／ｈを算出した。

（参考例４：束状集合体［Ａ］端部のテーパー角δの算出方法）
  繊維強化樹脂成形品から１００×２５×１．６ｍｍの試料を切り出し、端面を研磨することによって、断面観察用の試料を得、マイクロスコープによって断面観察を行った。断面観察によって観察される束状集合体［Ａ］のうち、繊維方向と断面観察面のなす角度αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］端部を１０ポイント抽出し、それぞれのテーパー角δを計測した。本発明においては１０ポイント中、８ポイントが１０°以下である場合をＡ判定、１０°以下であるものが８ポイントに満たない場合をＸ判定とした。

（参考例５：束状集合体［Ａ］の分類、及び、結合束集合体［ｂ］含有率の算出方法）
  繊維強化樹脂成形品から１００×１００×１．６ｍｍの試料を切り出し、前記試料を６００℃×１時間、炉内にて加熱して灰化処理を施し、樹脂を除去した。続いて、樹脂を除去した試料から、束状集合体［Ａ］を４００本ピンセットを用いて取り出し、以下の基準によって、分繊束集合体［ａ］、結合束集合体［ｂ］、結合切断集合体［ｃ］へと分類した。

  分繊束集合体［ａ］：部分分繊繊維束において、施された分繊処理に起因して分割された細束を分繊束集合体［ａ］とした。

  結合束集合体［ｂ］：部分分繊繊維束において、未分繊処理区間や絡合部、絡合集積部などの束間結合因子によって、「束同士が結合された形状である」と判断できるものを結合束集合体［ｂ］とした。なお、本発明において、前記「束同士が結合された形状」とは、ピンセットを用いて束状集合体［Ａ］を持ち上げた際に、少なくとも２束以上の束状集合体［Ａ］が同時に持ち上がり、軽く振動させても個別の束へと分離されない状態を指す。

  結合切断集合体［ｃ］：部分分繊繊維束において、未分繊処理区間や絡合部、絡合集積部などの束間結合因子を切断して分割された形跡のあるもの、もしくは切断された後にプロセス上の自然な糸割れによって小片化したものと判断できるものを結合切断集合体［ｃ］とした。

  さらに、上記で分類された結合束集合体［ｂ］の総本数から、繊維強化樹脂成形材料中の結合束集合体［ｂ］の含有率を算出した。

（参考例６：繊維強化樹脂成形品の圧縮成形方法）
  前述の繊維強化樹脂成形材料にて、材料面内から規定した２０点において、６００℃×１時間、炉内にて加熱し樹脂を除去した後にそれぞれの厚み方向の層数を計測して平均層数ｎａを算出した。次いで同繊維強化樹脂成形材料を、平板を制作することが可能である金型Ｎｏ．１を用い、金型の中央部に配置（チャージ率にして５０％）した後、加圧型プレス機により１０ＭＰaの加圧のもと、約１４０℃×５分間の条件により硬化させ、３００×４００×１．６ｍｍの平板を得た。得られた成形品を前述と同様に６００℃×１時間、炉内にて加熱し、灰化処理を施した後、面内から規定した２０点についてそれぞれの厚み方向の層数を計測して平均層数ｎｂを算出した。これらｎａ、ｎｂの値から比ｎｂ／ｎａを求めた。

（参考例７：繊維強化樹脂成形品の曲げ試験方法）
  参考例６と同様にして得られた３００×４００×１．６ｍｍの平板から、平板長手方向を０°とし、得られた平板より０°、４５°、９０°、－４５°の４方向から、それぞれ１００×２５×１．６ｍｍの試験片を３片（合計１２片）を切り出し、ＪＩＳ  Ｋ７０７４（１９８８年）に準拠し測定を実施した。

（参考例８：繊維強化樹脂成形品中の強化繊維の体積含有率Ｖｆ）
  繊維強化樹脂成形品から５０ｍｍ×５０ｍｍの試料を切り出し、試料重量を測定した（Ｗａ）。その後、前記試料を６００℃×１時間、炉内にて加熱し樹脂を除去し、成形品中に含まれる強化繊維のみの重量を測定した（Ｗｂ）。これらＷａ、Ｗｂの値から、繊維強化樹脂成形品中の繊維重量含有率Ｗｆを下記（３）式より算出し、強化繊維、マトリックス樹脂それぞれの比重からＶｆを算出した。
    Ｗｆ＝Ｗｂ／Ｗａ×１００      ・・・（３）

（実施例１）
  繊維束［Ａ－１］を、ワインダーを用いて一定速度１０ｍ／ｍｉｎで巻出し、１０Ｈｚで軸方向へ振動する振動拡幅ロールに通し、拡幅処理を施した後に、６０ｍｍ幅の幅規制ロールを通すことで６０ｍｍに拡幅した拡幅繊維束を得た。得られた拡幅繊維束に対して、厚み０．２ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ２０ｍｍの突出形状を具備する分繊処理用鉄製プレートを、強化繊維束の幅方向に対して３．５ｍｍ等間隔に並行にセットした分繊処理手段を準備した。この分繊処理手段を拡幅繊維束に対して、間欠式に抜き挿しし、部分分繊繊維束を得た。この時、分繊処理手段は一定速度１０ｍ／ｍｉｎで走行する拡幅繊維束に対して、３ｓｅｃ間分繊処理手段を突き刺し分繊処理区間を生成し、０．２ｓｅｃ間で分繊処
理手段を抜き、再度突き刺す動作を繰り返し行なった。また、得られた部分分繊繊維束は分繊処理区間で繊維束が幅方向に対して１７分割に分繊されており、少なくとも１つの分繊処理区間の少なくとも１つの端部に、単糸が交絡した絡合部が蓄積されてなる絡合蓄積部を有していた。部分分繊繊維束を１５００ｍ作成したところ、一度も糸切れ、巻きつきを起こすこと無く、繊維束内に存在した繊維の撚りは分繊処理手段を抜き挿しする際に走行方向へ通過し、安定した幅で分繊処理を行うことが出来た。

  得られた部分分繊繊維束をクリールに設置し、ボビン外側の繊維束端部から巻き出し、繊維束の長手方向に対して角度１５°に切断刃が傾いたロータリーカッターへ連続的に挿入して繊維束を切断し、不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］を得た。この時、繊維長１２．５ｍｍに切断できるように事前に切断間隔を３．２ｍｍに調整した。上記切断工程から続いて、束状集合体［Ａ］を均一分散するように散布することにより、繊維配向が等方的である不連続繊維不織布を得た。得られた不連続繊維不織布の目付は１ｋｇ／ｍ^２であった。

  マトリックス樹脂［Ｍ－１］をドクターブレードを用いて均一にポリプロピレン製の離型フィルム２枚それぞれに塗布し、２枚の樹脂シートを作製した。これら２枚の樹脂シートで上記の得られた不連続繊維不織布を上下から挟み込み、ローラーで樹脂を不織布中に含浸させることにより、シート状の繊維強化樹脂成形材料を得た。この時、繊維強化樹脂成形材料の強化繊維重量含有率が４７％になるように、樹脂シート作製の段階で樹脂の塗
布量を調整した。

  得られた繊維強化樹脂成形材料について、参考例６の方法にて平板の圧縮成形を行ったところ、ｎｂ／ｎａの値が１．２の繊維強化成形品を得た。また、得られた繊維強化成形品について、参考例１～５、７、８に記載の方法にて、各種評価を行った。得られた繊維強化成形品のＶｆは３７％であり、Ｖｆ×（３／８）×Ｅｆ×０．６５の値を上回る弾性率を確認できた。その他評価結果は表１に示す。

（実施例２）
  繊維束の切断角度が３０°、繊維長が１２．５ｍｍになるように、ロータリーカッターの切断刃の傾きと切断間隔を６．２ｍｍに調整した以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果は表１に示す。

（実施例３）
  繊維束の切断角度が４５°、繊維長が１２．５ｍｍになるように、ロータリーカッターの切断刃の傾きと切断間隔を８．８ｍｍに調整した以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果は表１に示す。

（実施例４）
  マトリックス樹脂に前記［Ｍ－２］を用い、さらに部分分繊繊維束を作製する際の繊維束の分割数が５０分割とし、角度１５°、繊維長１２．５ｍｍに切断して得た不連続繊維不織布とフィルム状のマトリックス樹脂［Ｍ－２］を交互に積層して得た積層体を用いて圧縮成形を行ったこと以外は実施例１と同様にして評価を行った。得られた一連の評価結果は表１に示す。

（実施例５）
　繊維束をロータリーカッターへ挿入するために巻き出す際に、繊維束が巻き取られた紙管を除去し、ボビン内側の繊維束端部から巻き出すインサイドプル方式にて繊維束を巻き出した以外は実施例１と同様にして評価を行った。この時、部分分繊繊維束を切断して得られた束状集合体［Ａ］を散布時に少量採取し、繊維長の確認を行ったところ、繊維長が１２．５ｍｍから外れたものも見られたが、その割合は小さく、実質的には狙いの繊維長に切断されていると判断した。得られた一連の評価結果は表１に示す。

  実施例１～５について、優れた力学特性（曲げ強度、弾性率）、低ばらつき（例えば、曲げ弾性率の低ＣＶ値）を両立して発現することが確認できた。

  本発明は、とくに高い力学特性とその力学特性のばらつきの低減が求められるあらゆる繊維強化樹脂成形品の製造に適用できる。

１、５、３１、３２  束状集合体［Ａ］
２  切断面
１０、２０  繊維強化樹脂成形品
１１  αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］
２１  試験片
３３、３４  束状集合体［Ａ］
３５、３６  縦断面形状
４１、５７、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１  部分分繊繊維束
４２，５３、５５、６３、７２、８２、１０４、１１４  分繊処理区間
４３、５４、５６、６８、７３、９２、１０２、１１２、１２２  未分繊処理区間
４４  切断刃
５１、６５、１０３  絡合部
５２、６６、１１３  絡合集積部
６０  繊維束
６１  分繊手段
６２  突出部
６４  接触部
６７  毛羽溜まり
７４、７５、８３、９３、１０５、１１５、１２３  切断面
７６、７７  束状集合体
２００　ボビンの巻き方向
２０１　繊維束の引き出し方向
２０２　繊維束の解じょ撚り
２０３　解じょ撚りを含む繊維束

Claims (12)

1.   少なくとも不連続強化繊維の束状集合体［Ａ］とマトリックス樹脂［Ｍ］を含む繊維強化樹脂成形品であって、前記繊維強化樹脂成形品中の平均層厚みｈが１００μｍ以下であり、かつ、前記平均層厚みｈのＣＶ値が４０％以下であることを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
2.   前記繊維強化樹脂成形品を灰化処理し、前記束状集合体［Ａ］を２０個選出し、選出された前記束状集合体［Ａ］の平均繊維束長さｌと平均繊維長Ｌの比ｌ／Ｌが１．１以上であり、かつ、前記束状集合体［Ａ］の平均投影面積Ｓを前記平均繊維長Ｌで割った繊維束幅ｗと前記平均層厚みｈの比ｗ／ｈから算出される扁平率が５以上である、請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品。
3.   前記繊維強化樹脂成形品の均質な領域において断面観察を行い、観察される前記束状集合体［Ａ］のうち繊維方向と断面観察面のなす角度αが±１０°以内に配向した束状集合体［Ａ］の端部の８０％以上がテーパー角δ１０°以下である、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂成形品。
4.   前記繊維強化樹脂成形品から、任意の方向を０°に設定した場合の０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片を切り出し、各試験片の曲げ弾性率を測定して平均曲げ弾性率Ｅｂを取得し、前記平均曲げ弾性率Ｅｂが下記式（１）を満たす、請求項１～３のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品。
         Ｅｂ＞Ｖｆ×（３／８）×Ｅｆ×０．６５              ・・・（１）
           Ｖｆ：繊維強化樹脂成形品中に含まれる強化繊維の体積含有率
           Ｅｆ：繊維強化樹脂成形品中に含まれる強化繊維の弾性率
5.   前記繊維強化樹脂成形品から、任意の方向を０°に設定した場合の０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片を切り出し、各試験片の曲げ弾性率を測定した場合の曲げ弾性率のＣＶ値が２０％以下である、請求項１～４のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品。
6.   前記繊維強化樹脂成形品から、任意の方向を０°に設定した場合の０°、４５°、９０°、－４５°の４方向に試験片を切り出し、各試験片の曲げ強度を測定した場合の曲げ強度のＣＶ値が２０％以下である、請求項１～５のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品。
7.   前記繊維強化樹脂成形品を灰化処理し、前記束状集合体［Ａ］を２０個選出し、選出された前記束状集合体［Ａ］の平均繊維本数が６０００本以下である、請求項１～６のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品。
8.   前記束状集合体［Ａ］は、複数の単糸からなる繊維束の長手方向に沿って、複数の束に分繊された分繊処理区間と、未分繊処理区間とが交互に形成されてなる部分分繊繊維束を、前記繊維束の長手方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）で切断したものからなる、請求項１～７のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品。
9.   前記部分分繊繊維束において、少なくとも１つの前記分繊処理区間の少なくとも一方の端部に前記単糸が交絡した絡合部、および／または該絡合部が集積されてなる絡合蓄積部が形成されている、請求項８に記載の繊維強化樹脂成形品。
10.   前記束状集合体［Ａ］が、
      分繊処理によって任意の束本数へと分割された分繊束集合体［ａ］と、
      前記未分繊処理区間、および／または前記絡合部、および／または前記絡合集積部によって、繊維束の単糸同士が結合された結合束集合体［ｂ］と、
      前記未分繊処理区間、および／または前記絡合部、および／または前記絡合集積部と、前記部分分繊繊維束の切断時の切断面とが交差し、該交差部において、前記繊維束の単糸同士の結合が切断されている結合切断集合体［ｃ］のうちの、少なくとも一種の集合体を含む、請求項９に記載の繊維強化樹脂成形品。
11.   前記束状集合体［Ａ］において、前記結合束集合体［ｂ］の含有率が０～１５％の範囲にある、請求項１０に記載の繊維強化樹脂成形品。
12.   請求項１～１１のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形品を成形するための圧縮成形方法であって、成形前の繊維強化樹脂成形材料と、成形後の繊維強化樹脂成形品とにおいて、下記要件Ｉを満たすことを特徴とする、繊維強化樹脂成形品の圧縮成形方法。
      Ｉ．前記繊維強化樹脂成形材料にて、材料面内から規定した２０点においてそれぞれの厚み方向の層数を計測してその平均層数ｎａを算出し、成形後の前記繊維強化樹脂成形品を灰化処理したものの面内から規定した２０点においてそれぞれの厚み方向の層数を計測してその平均層数ｎｂを算出したとき、ｎｂとｎａの比ｎｂ／ｎａが１．２以上となる。

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