WO2019031111A1 - プリプレグ積層体、プリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法及び繊維強化プラスチック - Google Patents

プリプレグ積層体、プリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法及び繊維強化プラスチック Download PDF

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prepreg
fiber
reinforced plastic
discontinuous
thermosetting resin
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足立健太郎
藤田雄三
唐木琢也
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東レ株式会社
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins

Definitions

  • the present invention relates to a prepreg laminate, a method of producing a fiber reinforced plastic using the prepreg laminate, and a fiber reinforced plastic.
  • Fiber-reinforced plastics consisting of reinforcing fibers and resin are also attracting attention in industrial applications because they have high specific strength, high specific elastic modulus, excellent mechanical properties, and high functional properties such as weather resistance and chemical resistance. Expanded to structural applications such as aircraft, spacecraft, automobiles, railways, ships, electric appliances, sports etc., the demand is increasing year by year. In recent years, attempts have been made to use fiber reinforced plastic as an outer plate member for transportation equipment such as aircraft and automobiles due to the cost reduction and surface quality improvement technology.
  • Patent Document 1 When molding an outer plate member with fiber reinforced plastic, there is seen an example in which a woven fabric prepreg composed of a reinforced fiber having a woven structure and a resin is disposed on the surface of the fiber reinforced plastic (Patent Document 1).
  • the geometric shape of the woven structure is preferred as the design, and plain weave, twill weave, etc. are used depending on preference.
  • the object of the present invention is to provide a prepreg laminate having little disorder of woven structure at the time of molding even when combining a fabric prepreg and a discontinuous fiber prepreg, a fiber reinforced plastic having a good appearance quality and suitable as a skin member, and such fiber reinforcement It is in providing the manufacturing method of a plastic.
  • a prepreg layered product of the present invention has the following composition. That is, A prepreg laminate comprising a fabric prepreg disposed on at least one surface layer and a discontinuous fiber prepreg disposed,
  • the woven fabric prepreg includes a reinforcing fiber R 1 having a woven structure and a thermosetting resin A
  • the discontinuous fiber prepreg includes a discontinuous reinforcing fiber R 2 oriented in one direction and a thermosetting resin B, and the prepreg lamination in which the thermosetting resin A and the thermosetting resin B satisfy the following heat generation amount conditions It is a body.
  • thermosetting resin A and the thermosetting resin B are heated from 50 ° C. to 700 ° C./min to 130 ° C. in a nitrogen atmosphere by a differential scanning calorimeter, and a thermosetting reaction is Tb-Ta> 30 when held at 130 ° C. until complete here, Ta (s): time until the calorific value of the thermosetting resin A reaches 50% of the total calorific value of the thermosetting resin A Tb (s): the calorific value of the thermosetting resin B is a thermosetting resin B Further, the method for producing fiber reinforced plastic using the prepreg laminate of the present invention has the following constitution.
  • a method of producing a fiber reinforced plastic using the prepreg laminate A placement step of placing the prepreg laminate, A preheating step of preheating the prepreg laminate; And a method of producing a fiber reinforced plastic including a forming step of heating and pressing the prepreg laminate to make the fiber reinforced plastic.
  • the fiber reinforced plastic of the present invention has the following constitution. That is, A layer L 1 comprising reinforcing fibers and resin having a woven structure, And a plurality of layers L 2 containing reinforcing fibers and resin, The layer L 1 and the plurality of layers L 2 form a laminated structure, Said layer L 1 is present in at least one surface layer, The following fibers fluidity of the layer L 1 is a fiber-reinforced plastic is 1.0 to 5.0.
  • the discontinuous fiber prepreg comprises a plurality of incisions inserted in a prepreg having reinforcing fibers oriented in one direction and a thermosetting resin B. It is preferable that it is a cutting prepreg with R 2 .
  • substantially all the reinforcing fibers are cut by cutting, and the discontinuous reinforcement cut by the average length x of the cuts and the cutting average length y of the fiber R 2 preferably satisfy the y ⁇ 6x + 10.
  • substantially all the reinforcing fibers are cut by cutting, and the discontinuous reinforcement cut by the average length x of the cuts and the cutting average length y of the fiber R 2 preferably satisfy the y ⁇ 6x + 10.
  • the surface area of each laminated surface of the discontinuous fiber prepreg is 80% or more and less than 100% with respect to 100% of the surface area of the outer surface of the woven prepreg disposed in the at least one surface layer. Is preferred.
  • the surface area of the surface is greater than 100% and less than 200% of the surface area of the surface of the discontinuous fiber prepreg disposed on the surface which is in contact with the mold for molding.
  • Fiber reinforced plastic of the present invention it is preferred fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the layer L 2 is 1 ⁇ 100 mm.
  • Fiber reinforced plastic of the present invention is preferably the following dispersion parameters measured for each of the layers L 2 in section obtained by cutting the laminated structure in the stacking direction is 10% or less.
  • Dispersion parameter Standard deviation / average value of 100 major axes obtained by approximating the shape of the cross section of 100 randomly extracted reinforcing fibers / average value of the fiber reinforced plastic of the present invention in one layer L 2 in section obtained by cutting at any position in the case of 100 diameter (elliptical obtained by approximating a 100 reinforcing fibers cross-sectional shape that is randomly elliptically Is an average value of the major diameter D 1 , and in another layer L 2 in the cross section in the stacking direction, 100 cross sections of 100 randomly extracted reinforcing fibers are obtained by approximating to an ellipse It is preferable that D 1 be twice or more of D 2 when taking the average value D 2 of the major axis.
  • Fiber reinforced plastic of the present invention has a plurality of layers L 2, the discontinuous reinforcing fibers contained in a layer L 2 mean value of the length, the discontinuous reinforcing fibers contained in a separate layer L 2 It is preferred that the length is shorter than the average value.
  • the present invention it is possible to obtain a prepreg laminate with less disfigurement at the time of molding even when a woven fabric prepreg and a discontinuous fiber prepreg are combined. Moreover, while being able to obtain the fiber reinforced plastic suitable as an outer plate member, the method of manufacturing such fiber reinforced plastic can be provided.
  • the curing time of the thermosetting resin A contained in the woven fabric prepreg is made sufficiently faster than the thermosetting resin B contained in the discontinuous fiber prepreg,
  • the above-mentioned problems can be solved, and specifically, the relationship between the thermosetting resin A and the thermosetting resin B can be determined by using a differential scanning calorimeter on each of 50 ° C. to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the heat generation amount of the thermosetting resin A is 50% of the total heat generation amount of the thermosetting resin A when analysis is performed to raise the temperature to 130 ° C. in min and then hold the heat curing reaction at 130 ° C. until completion.
  • the time Ta (s) to reach and the time Tb (s) until the calorific value of the thermosetting resin B reaches 50% of the total calorific value of the thermosetting resin B has a relationship of Tb-Ta> 30 To meet (below, calorific value condition Say) is required.
  • Tb-Ta ⁇ 30 To meet (below, calorific value condition Say) is required.
  • Tb-Ta ⁇ 30 the difference between the curing speeds of the thermosetting resin A and the thermosetting resin B is substantially reduced, so that the effect of suppressing the mesh disturbance can not be expected.
  • thermosetting resin A cures sufficiently faster than the thermosetting resin B, so the viscosity of the thermosetting resin B is reduced by heating, and the discontinuous reinforcing fibers included in the discontinuous fiber prepreg
  • the viscosity of the thermosetting resin A is sufficiently high, the flow of the reinforcing fiber R 1 contained in the woven fabric prepreg is suppressed, and the disturbance of the weave structure is suppressed.
  • Tb-Ta the thermosetting resin A and the thermosetting resin B so as to satisfy Tb-Ta> 150 in order to more effectively suppress the mesh disturbance.
  • the practical maximum value of Tb-Ta is 1,000.
  • the textile prepreg in the present invention is a prepreg comprising a reinforcing fiber R 1 having a woven structure and a thermosetting resin A.
  • the reinforcing fiber R 1 may be, for example, glass fiber, Kevlar fiber, carbon fiber, graphite fiber, boron fiber, aramid fiber or the like. Among them, carbon fiber is particularly preferable among these reinforcing fibers because it is lightweight and has particularly excellent properties in specific strength and specific elastic modulus.
  • the woven fabric may be made of one type of fiber or may be made of a plurality of types of fibers.
  • the woven fabric can be appropriately selected from a plurality of fiber bundles. For example, a plurality of fiber bundles aligned in one direction so as to be parallel to one another, and a unidirectional fabric or a plurality of fiber bundles in which auxiliary fibers orthogonal to them cross each other to form a weave structure It is possible to use a biaxial fabric woven in a direction, or a multiaxial fabric in which fiber bundles aligned in parallel are laminated in multiple stages so that the fiber directions are different from each other, and they are joined by stitching or the like. .
  • a biaxial fabric made of fiber bundles orthogonal to each other is preferable because it is excellent in followability to a three-dimensional shape.
  • the form of the weave structure of the woven fabric prepreg is not particularly limited, but may take various weave forms such as plain weave, twill weave, satin weave, leno weave, imitation twill weave, diagonal pattern weave, and the like.
  • the width of the fiber bundles constituting the woven fabric may be uniform for all the fiber bundles, or may have different widths depending on the fiber bundles.
  • the number of fiber filaments constituting each fiber bundle is not particularly limited, but from the viewpoint of handling, 1,000 to 12,000 fibers are preferable, and 1,000 to 5,000 fibers are disordered. Is more preferable because it becomes less noticeable.
  • thermosetting resin A is not particularly limited as long as it is a thermosetting resin satisfying the above-mentioned calorific value, and unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, benzoxazine resin, phenol resin, urea resin, melamine Resin and polyimide resin etc. are mentioned. It is also possible to use one obtained by modifying these resins with a modifier, or a blend of two or more. Further, these thermosetting resins may be resins which are self-cured by heat, or may contain a curing agent, a curing accelerator and the like. Moreover, a filler etc. may be mixed in order to improve heat resistance and mechanical characteristics.
  • the discontinuous fiber prepreg in the present invention is composed of discontinuous reinforcing fibers oriented in one direction and a matrix resin.
  • a prepreg containing reinforcing fibers oriented in one direction and a thermosetting resin B it may be a cut prepreg in which a plurality of cuts are inserted in the direction of cutting the reinforcing fibers, It may be a sheet-like substrate obtained by arranging small pieces of unidirectional prepreg so as to match the fiber directions and not overlapping each other. It is also possible to impregnate a resin into a fiber base in which recycled fibers are aligned in one direction by flowing water.
  • Discontinuous reinforcing fibers R 2 material is not particularly limited, glass fibers, Kevlar fibers, carbon fibers, graphite fibers, boron fibers, may be aramid fibers or the like. Among them, carbon fiber is particularly preferable among these reinforcing fiber materials because it is lightweight and has particularly excellent properties in specific strength and specific elastic modulus.
  • thermosetting resin B is not particularly limited as long as it is a thermosetting resin satisfying the heat generation amount described above, and is not unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, benzoxazine resin, phenol resin, urea resin, melamine Resin and polyimide resin etc. are mentioned. It is also possible to use one obtained by modifying these resins with a modifier, or a blend of two or more. Further, these thermosetting resins may be resins which are self-cured by heat, or may contain a curing agent, a curing accelerator and the like. A filler may be mixed for the purpose of improving heat resistance and mechanical properties.
  • thermosetting resin A and the thermosetting resin B it is preferable to use an epoxy resin.
  • an epoxy resin By using an epoxy resin, it is possible to obtain a fiber reinforced plastic excellent in mechanical properties and heat resistance.
  • Vf volume fraction of discontinuous reinforcing fiber in the discontinuous fiber prepreg
  • discontinuous fiber prepreg is used as the incised prepreg.
  • intermittent prepreg using the Thomson blade It may be manufactured by pressing, or may be manufactured by cutting reinforcing fibers using a laser.
  • substantially all the reinforcing fibers are cut by incising in order to provide good shape conformity.
  • the fact that substantially all reinforcing fibers are cut by cutting means that 95% or more of the continuous reinforcing fibers before cutting are cut by cutting. Whether substantially all of the reinforcing fibers in the incised prepreg are cut by incising is confirmed by extracting a 1 cm wide sample as a representative, and regarding 10 cm or more of the reinforcing fibers as continuous fibers.
  • a small piece of 1 cm ⁇ 1 cm is cut out and hardened so as to have a cross section perpendicular to the fiber direction of the reinforcing fiber at an arbitrary position in the incised prepreg 1 layer, and a cross section perpendicular to the fiber direction of the reinforcing fiber Polishing to obtain an image of the cross section.
  • the reinforcing fiber portion and the resin portion are binarized by image processing, and the number (N1) of reinforcing fibers included in the cross section is counted.
  • a 20 cm ⁇ 1 cm portion is cut out at a high temperature so that the distance in the fiber direction of the reinforcing fiber is 20 cm and the cross section perpendicular to the fiber direction of the reinforcing fiber is made at any position in the incised prepreg 1 layer.
  • Burn off the resin (burn-off method).
  • the temperature for burning off the resin varies depending on the resin type, and for example, is 500 ° C. for an epoxy resin.
  • the number (N2) of reinforcing fibers having a length of 10 cm or more is counted from the remaining reinforcing fibers. If N2 is 5% or less of N1, it is considered that 95% or more of the continuous fibers before cutting are cut by cutting.
  • the fiber length of the reinforcing fiber contained in the cut prepreg becomes discontinuous and has high shape followability at the time of molding.
  • the incised prepreg flows, and the fiber-reinforced plastic having a complicated shape can be manufactured following the mold.
  • the preferred cut angle of the cut inserted into the cut prepreg is preferably such that the absolute value of the cut angle ⁇ when the fiber orientation direction is 0 ° is 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °, 2 ° It is more preferable in order to obtain a good surface quality that ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • the length X of each cut inserted into the cut prepreg is preferably 0.1 mm ⁇ X ⁇ 50 mm, and more preferably 0.5 mm ⁇ X ⁇ 10 mm.
  • the length Y of the discontinuous reinforcing fibers R 2 included in the discontinuous-fiber prepreg in the present invention is preferably from 1 mm ⁇ Y ⁇ 100 mm, which is to express good mechanical properties it is 10 mm ⁇ Y ⁇ 50 mm is More preferable. Exhibit sufficient mechanical properties in the length Y of the discontinuous reinforcing fibers R 2 has to be the fiber-reinforced plastic in the preferred range, while, does not follow the shape of the time of molding is impaired.
  • the prepreg laminate in the present invention is obtained by laminating the woven fabric prepreg and the discontinuous fiber prepreg.
  • the prepreg laminate according to the present invention has a woven fabric prepreg in at least one of the surface layers, so that good mechanical properties and surface quality of the fiber reinforced plastic are realized.
  • the lamination configuration of the prepreg laminate is not particularly limited, and may be arbitrarily laminated depending on the application.
  • a typical lamination configuration of the prepreg laminate for example, a discontinuous fiber prepreg is used, and when the fiber direction of the reinforcing fiber is 0 °, [+ 45 ° / 0 ° / -45 ° / 90 °] S , etc.
  • the fabric prepreg may be laminated on one surface of the laminate to form a prepreg laminate, or the discontinuous fiber prepreg may be laminated in a [0 ° / 90 °] 2S cross-ply lamination configuration Thereafter, a woven fabric prepreg may be laminated on at least one surface of the laminated body to form a prepreg laminated body. Moreover, as for a prepreg laminated body, the textile prepreg may be arrange
  • thermosetting resin B contained in the discontinuous fiber prepreg when the curing speed of the thermosetting resin B contained in the discontinuous fiber prepreg is higher than the curing speed of the thermosetting resin A contained in the woven fabric prepreg, the mesh disturbance of the woven fabric during molding is suppressed. Because it is preferable.
  • the heat flow observed by a differential scanning calorimeter is due to the reaction of the thermosetting resin, and in the isothermal measurement of DSC, the time until the appearance of the heat flow is the reaction rate of the thermosetting resin. It becomes a standard to judge. That is, the peak top (hereinafter, peak top) of the heat flow appearing in the isothermal measurement of DSC represents a state in which the crosslinking reaction of the thermosetting resin is most activated, and can be used as an index of the curing rate.
  • peak top largely depends on the conditions of DSC measurement, it may be difficult to obtain reproducible numerical values. For this reason, in the present invention, an evaluation based on the total calorific value from which a numerical value having stable reproducibility is obtained is adopted as an index of the curing rate.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a heat flow curve 1 due to curing heat which is obtained when DSC measurement is performed on the resin sample under the above conditions.
  • the portion surrounded by the arbitrary baseline 2 and the heat flow curve 1 represents the heat generated by the curing reaction, and the area 3 is the total heat generation amount.
  • the reaction end time Th and the reaction start time Ts in FIG. 1 are defined as follows.
  • the reaction end time Th is a time at which the calorific value takes a minimum value from the peak top to the end of measurement.
  • Baseline 2 is a straight line drawn horizontally from the heat flow at Th. Further, the time of the point at which the baseline 2 and the heat flow curve 1 first cross after the start of measurement is taken as the reaction start time Ts.
  • Calorimetric analysis is carried out for each of the thermosetting resin A and the thermosetting resin B to obtain the heat flow curve 1, the total calorific value is determined, and the total calorific value 4 from the reaction start time Ts is the total calorific value 100
  • the time which first exceeds 50% of% is taken as the semi-curing time Ta and Tb.
  • the half curing time of the thermosetting resin A is denoted as Ta
  • the half curing time of the thermosetting resin B is denoted as Tb.
  • the smaller values of Ta and Tb indicate that half of the curing reaction is completed in a shorter time, and indicates that the rate at which curing progresses is higher.
  • the prepreg laminate of the present invention may be flat, but may not necessarily be flat. If flat, it is formed into a fiber reinforced plastic having a complicated shape by heating / pressurizing means such as press molding or autoclave molding, in which a prepreg laminated body in which discontinuous fiber prepregs are laminated on a textile prepreg is formed.
  • the "heating and pressurization" according to the present invention is heating performed while applying pressure.
  • it means the case where it laminates
  • the case where the woven fabric prepreg and the discontinuous fiber prepreg are not completely in close contact with each other is also included in the embodiment of the prepreg laminate of the present invention.
  • the prepreg laminate of the present invention is cut by cutting with substantially all reinforcing fibers of the cut prepreg by cutting and by cutting with the average length x of the cut.
  • average length y of the discontinuous reinforcing fibers R 2 preferably includes a cutting prepreg becomes y ⁇ 6x + 10.
  • FIG. 2 shows an example of a cut prepreg obtained by inserting the cut 5 in a unidirectional prepreg.
  • the unidirectional prepreg contained in the prepreg laminate consists only of continuous reinforcing fibers, that is, it does not contain discontinuous reinforcing fibers, for example, there is no insertion of one incision for cutting the reinforcing fibers.
  • the prepreg laminate is heated and pressed, it is very difficult to make the shape-following ability to a complicated shape by the continuous reinforcing fiber sticking in the uneven portion of the mold.
  • discontinuous fiber prepreg in order to impart shape conformity to the prepreg laminate, discontinuous fiber prepreg is used, and it is preferable to use a cut prepreg in which a cut is inserted.
  • the shape followability can be improved by changing the shape and arrangement pattern of the incisions.
  • the cut length X hereinafter sometimes referred to as the cut length
  • the fiber length the longer the length Y of the discontinuous reinforcing fiber R 2 to be cut by the cut
  • the fiber length The shorter the length may be, the more the incised prepreg has a shape following property. Therefore, it is preferable that the prepreg laminate of the present invention includes an incised prepreg satisfying y ⁇ 6x + 10, in the case where the shape following property is more important than the mechanical characteristics.
  • the average length x of the cuts in the present invention is the average value of the lengths X of all the cuts inserted in the cut prepreg
  • the lengths of all the cuts are actually Since it is not realistic to measure the hardness, an average value determined from values measured using an image obtained by photographing the incised prepreg with an imaging device such as a digital microscope is taken as the average length of the incision.
  • the pattern of incisions can be extracted by connecting the ends of the incisions on the image obtained by photographing the incision prepreg at an arbitrary position with line segments.
  • the end of one cut Extract by connecting them with line segments.
  • the length of the line segment is taken as the length of the cut, and the total length of 10 cuts is measured, and the average value is taken as the average length of the cut.
  • the incision may be linear or curved, but if the incision is curved, the length of the line segment connecting the ends of the incision is taken as the length X of the incision.
  • the average length y of the discontinuous reinforcing fibers R 2 cut by cutting in the present invention like the average length of the cut, using an image taken with an imaging device such as a digital microscope the average value obtained from values measured Te and the average length of the discontinuous reinforcing fibers R 2 cut by cutting.
  • an imaging device such as a digital microscope the average value obtained from values measured Te and the average length of the discontinuous reinforcing fibers R 2 cut by cutting.
  • two incisions adjacent in parallel in the fiber direction of the reinforcing fiber are selected, and the incision patterns are extracted by connecting the end portions of each incision with a line segment.
  • the distance between the two adjacent incisions in the direction parallel to the fiber direction of the reinforcing fiber is taken as the length of the reinforcing fiber, and the length of the reinforcing fiber is measured for a total of 10 line minutes. Is the average length y of the reinforcing fibers cut by cutting.
  • Another embodiment of the prepreg laminate of the present invention includes an incised prepreg in which the average length x of the incisions and the average length y of the discontinuous reinforcing fibers R 2 cut by the incisions satisfy y + 6x + 10 Can be mentioned.
  • the discontinuous reinforcing fiber R 2 contained in the incised prepreg is obtained from a prepreg in which the reinforcing fibers are oriented in one direction, and the orientation angle is not random, uneven orientation and distribution unevenness of the reinforcing fibers do not occur, and high dynamic Fiber reinforced plastics with properties can be produced.
  • the mechanical properties of the incised prepreg can be improved by the shape and arrangement pattern of the incised. For example, the shorter the cut length X, and the longer the length Y of the discontinuous reinforcing fiber R 2 cut by the cut, the knockdown from the mechanical characteristics of the original prepreg before the cut is performed And have high mechanical properties. Therefore, it is preferable that the prepreg laminate of the present invention includes an incised prepreg satisfying yy6x + 10, in the case where the mechanical properties are more important than the shape followability.
  • the surface area of each of the laminate surfaces of each discontinuous fiber prepreg contained in the prepreg laminate is the surface area of the outer surface of the woven prepreg disposed in at least one surface layer.
  • the percentage may be 80% or more and less than 100%.
  • the outer surface of the woven fabric prepreg includes irregularities on the surface in the stacking direction but does not include the side surface of the woven fabric prepreg.
  • the above-mentioned woven fabric prepreg having the larger surface area is selected on both surfaces, and the relationship with the discontinuous fiber prepreg may be as described above. .
  • each of the fabric prepregs of the both surface layers may be in the above relationship with the discontinuous fiber prepreg.
  • the discontinuous reinforcing fiber R 2 contained in the discontinuous fiber prepreg has a short fiber length and has a shape following property during heating and pressing
  • the surface area of the discontinuous fiber prepreg is made 100% of the surface area of the woven prepreg.
  • the discontinuous fiber prepreg can be stretched or flowed during heating and pressing to follow a mold having a complicated shape, and the substrate does not fill in the cavity of the mold It is possible to effectively prevent the occurrence of a part.
  • discontinuous fiber prepregs can be made to conform to mold irregularities by heating and pressing, it is not necessary to carefully follow mold irregularities at the time of preforming, and prepreg laminates are better than woven prepregs. Also the surface area is reduced.
  • the fabric prepreg and the discontinuous fiber prepreg contact only near the convex portion of the mold and do not contact near the concave portion I take the.
  • the woven fabric prepreg and the discontinuous fiber prepreg constituting the prepreg laminate do not necessarily have to be in close contact with each other on the entire laminating surface, and even if the respective prepregs do not come in contact with each other according to the shape of the mold. good.
  • the surface area of the discontinuous fiber prepreg is 80% or more and 95% or less with respect to 100% of the surface area of the textile prepreg on the one side or both sides.
  • a fiber reinforced plastic including a disposing step of placing the prepreg laminate in a mold, a preheating step of preheating the prepreg laminate, and a forming step of heating and pressing the prepreg laminate to form a fiber reinforced plastic.
  • FIG. 3 is the schematic diagram which showed an example of each process of the manufacturing method of fiber reinforced plastic.
  • the placement step in the present invention is a step of placing the prepreg laminate 8 produced outside the mold in the lower mold 6 as shown in FIG. This refers to the process of laminating the continuous fiber prepreg 10 to form the prepreg laminate 8.
  • the surface on which the fabric prepreg 9 of the prepreg laminate is placed may be placed in contact with the surface of the lower mold 6, or the discontinuous fiber prepreg 10 may be placed.
  • the lower surface of the lower mold 6 may be in contact with the upper surface, but in the case of the former, it is preferable because the fabric prepreg can be preferentially heated.
  • the upper mold 7 is placed on the prepreg laminate 8 while being careful not to apply a large pressure to the prepreg laminate 8. It may be arranged.
  • the preheating step in the present invention is a step of heating the prepreg laminate placed in the mold before applying pressure (hereinafter, heating before applying pressure to the prepreg laminate is referred to as preheating).
  • preheating heating before applying pressure to the prepreg laminate
  • the curing of the thermosetting resin A contained in the woven fabric prepreg is advanced prior to the curing of the thermosetting resin B contained in the discontinuous fiber prepreg, and the molding step described later is carried out. It is possible to suppress the disorder of the woven prepreg.
  • the prepreg laminated body 8 may be arranged in a mold in the arranging step and then preheated by raising the temperature of the upper and lower molds, or the lower mold 6 whose surface is preheated is pre-preg Preheating may be performed by arranging the laminate 8.
  • the preheating step can be started immediately after the placement step, which is preferable in terms of improving the productivity.
  • the temperature of the mold for carrying out the preheating step is not particularly limited, but if it is 100 ° C. or more, the effect due to the difference between the above Ta and Tb is remarkable, and it is preferable that it is 110 ° C. or more and 180 ° C. or less.
  • Curing is preferred because molding time is shortened.
  • the time spent preheating the prepreg laminate is preferably 5 seconds or more and 300 seconds or less.
  • the preheating time is in the above-mentioned preferable range, the curing of the thermosetting resin A can be sufficiently advanced while being controlled.
  • a more preferable preheating time is 10 seconds or more and 180 seconds or less.
  • the forming step in the present invention is a step of heating and pressing the prepreg laminate preheated in the preheating step with upper and lower molds as shown in FIG. 3B to make a fiber reinforced plastic.
  • the means for heating and pressing may be implemented by press molding using, for example, a press.
  • one of the prepreg laminate surfaces is formed by the surface of the discontinuous fiber prepreg
  • one outer surface of the prepreg laminate is the surface S 1
  • the surface of the textile prepreg forms the surface S 1
  • the other outer surface of the prepreg laminate is the surface S 2
  • the surface area of the mold in contact with the surface S 2 it is also preferred that with respect to 100% the surface area of the surface S 2 is less than greater than 100% 200%.
  • the surface area of the mold referred to here means that in the mold in contact with the surface S 2 of the prepreg laminate immediately before performing heating and pressing in the molding step, the base material is completely in the mold when the mold is closed. Refers to the area of the surface that can come into contact with the flowed substrate, assuming that the By setting the surface area of the mold to be greater than 100% and less than 200% with respect to 100% of the surface area of the surface S 2 of the prepreg laminate, the discontinuous fiber prepreg flows in the molding step and the inside of the mold cavity is sufficiently It is possible to produce fiber-reinforced plastics which have a complex shape. More preferably, it is 110% or more and 150% or less.
  • the fiber reinforced plastic obtained by the manufacturing method according to the present invention has a surface appearance of a woven structure due to a woven prepreg, and includes reinforcing fibers with a short fiber length due to a discontinuous fiber prepreg. That is, include a layer L 1 and a plurality of layers L 2 in fiber-reinforced plastic, as both take a laminated structure, the layer L 1 is present on at least one surface of the fiber reinforced plastic, reinforced form woven structure When the layer L 2 contains discontinuous reinforcing fibers and resin, the fiber flow rate of the layer L 1 in the fiber reinforced plastic is 1.0 to 5.0 Fiber reinforced plastic.
  • the layer L 1 refers to a layer fabric prepreg in the prepreg laminate is cured. It is preferable that in order to improve grant and surface quality of the geometry design layer L 1 having a reinforcing fiber weave structure on the surface of the fiber-reinforced plastic is provided.
  • Form of woven structure of the reinforcing fibers in the layer L 1 is not particularly limited, for example, a fiber bundle of a plurality of which are aligned in one direction so as to be parallel to each other, interlacing auxiliary fibers perpendicular to their mutually
  • a fiber bundle of a plurality of which are aligned in one direction so as to be parallel to each other interlacing auxiliary fibers perpendicular to their mutually
  • a single-directional woven fabric or a biaxial woven fabric in which a plurality of fiber bundles are woven in two directions, and further, fiber bundles drawn in parallel in parallel are laminated in multiple stages so that the fiber directions are different from each other.
  • multi-axial textiles etc. which joined them by stitching etc. can be used.
  • a biaxial woven fabric composed of fiber bundles orthogonal to each other is preferable because it is excellent in the ability to conform to a three-dimensional shape, and various weave forms such as plain weave, twill weave, satin weave, leno weave, imitation twill weave, diagonal weave etc. It is also good. Further, the width of the fiber bundles constituting the woven fabric may be uniform for all the fiber bundles, or may have different widths depending on the fiber bundles.
  • the layer L 2 represents a layer discontinuous fiber prepreg is cured in the prepreg laminate. Preferably the length of reinforcing fibers is 1 ⁇ 100 mm for the reinforcing fibers in the layer L 2 is to follow the complicated shape, and more preferably 10 ⁇ 50 mm.
  • Reinforcing fibers in the layer L 1 and the layer L 2 is not particularly limited, glass fibers, Kevlar fibers, carbon fibers, graphite fibers, boron fibers, may be aramid fibers or the like. Among them, carbon fiber is particularly preferable among these reinforcing fibers because it is lightweight and has particularly excellent properties in specific strength and specific elastic modulus.
  • the resin in the layer L 1 is not particularly limited as long as the thermosetting resin is cured, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, benzoxazine resins, phenolic resins, urea resins, melamine Although resin, a polyimide resin, etc. are mentioned, it is not necessarily limited to these. Moreover, a filler etc. may be mixed in order to improve heat resistance and mechanical characteristics.
  • Resin contained in the layer L 2 is not particularly limited as long as the thermosetting resin is cured as the unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, benzoxazine resins, phenolic resins, urea resins, melamine resins And polyimide resins, but not limited thereto. Moreover, a filler etc. may be mixed in order to improve heat resistance and mechanical characteristics.
  • the fiber flow degree in the present invention is defined as the width of the fiber bundle of reinforcing fibers having a woven structure in layer L 1 as h, the maximum value of h contained in the fiber reinforced plastic as h max , the minimum value of h as h min And the value defined by h max / h min .
  • the width h of the fiber bundle refers to the distance between the two outermost fibers of the fibers constituting the fiber bundle.
  • Figure 4 is a an example of the appearance of the layer L 1 in the fiber-reinforced plastic schematically showing.
  • plain weave is shown as an example, it is not limited to plain weave, but may be various weave forms.
  • the warp yarn 11 and the weft yarn 12 form a woven structure.
  • the width of the fiber bundle at the narrowest portion 13 of the fiber bundle is h min
  • the width of the fiber bundle at the widest portion 14 of the fiber bundle is h max .
  • Fiber bundles impinging on the end of the reinforcing fibers to form a layer L 1 e.g., fiber bundle 15
  • the fiber bundle width is measured visually using a ruler, a caliper or the like. Acquiring an image of layer L 1 of the surface using a digital scope, a method of measuring by using the image processing software is allowed.
  • the fiber flow rate of the fiber reinforced plastic exceeds 5.0, it indicates that the disorder of the fiber bundle constituting the woven structure is large, and the surface quality is inferior.
  • the preferred upper limit of the fiber flow rate is 2.5.
  • the dispersion parameters measured for each of the layers L 2 in a cross section obtained by cutting the laminated structure in the stacking direction and that of 10% or less.
  • the dispersion parameter when the reinforcing fibers of the cross section of the layer L 2 seen in the direction of the cross-section transverse to the stacking direction of the fiber reinforced plastic was randomized 100 to extract, obtained by approximating the cross-sectional shape to an elliptical, The standard deviation / average value of the major axis of the 100 cross sections.
  • the direction crossing the stacking direction There is no particular limitation on the direction crossing the stacking direction, and any angle may be taken as long as it crosses the cross section.
  • a cross section crossing an arbitrary stacking direction is observed, and it is determined that the present requirement is satisfied if there is a cross section satisfying the above-mentioned dispersion parameter range even once.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing fibers when the reinforcing fibers are oriented in one direction is the same.
  • the cross-sectional shape of the reinforcing fiber becomes an ellipse close to a perfect circle in the cross section near to the fiber direction, and in the cross section oblique to the fiber direction, the cross-sectional shape of the reinforcing fiber is an oval Become.
  • the present invention there is a layer L 2 that is visible in the laminating direction in a cross section transverse to the stacking direction of the fiber reinforced plastic, and that the dispersion parameter within the layer is not more than 10%, the reinforcing fibers in the layer L 2 It indicates that it is oriented in one direction. If fibers contained in each layer L 2 of fiber-reinforced plastic are oriented in one direction, it is suppressed uneven distribution and orientation unevenness of fibers, preferably for fiber-reinforced plastic express good mechanical properties.
  • the dispersion parameter is obtained by acquiring an image of the cross section of the fiber reinforced plastic obtained as described above using a digital scope or the like, selecting 100 reinforcing fiber cross sections at random from the image of the cross section, and selecting the selected reinforcing fiber
  • the shape of the cross section of is considered to be an ellipse
  • the major axis is measured, and measurement is performed by determining the standard deviation / average value of the major axis.
  • the major axis means the maximum value of the length of the straight line obtained by connecting any two points on the circumference of the obtained reinforcing fiber cross-section with a straight line.
  • the fiber-reinforced plastic has a plurality of layers L 2, in one layer L 2 as seen in the cross section obtained by cutting at any position across the lamination direction, randomly cross-section of the reinforcing fibers and 100 extract, when these fibers the cross-sectional shape approximate to ellipse, the average value D 1 of the major axis 100 of the cross-section extracted in a separate layer L 2 in the same cross-section as described above in section
  • D 1 is D it is more preferred embodiments the cross-section as a two-fold or more are present.
  • D 1 is twice or more than D 2 means that in the plurality of layers L 2 constituting the fiber reinforced plastic, there exist sets in which the orientation directions of the reinforcing fibers contained in each layer L 2 are different.
  • the orientation of reinforcing fibers in a plurality of directions in the fiber reinforced plastic is preferable because the mechanical properties of the fiber reinforced plastic are isotropic.
  • the other one of the layers of It may be twice or more of the major axis average value of.
  • the fiber-reinforced plastic has a plurality of layers L 2, the reinforcing fibers contained in a layer L 2 mean value of the length of reinforcing fibers contained in a separate layer L 2 It is preferred that the length is shorter than the average value.
  • the mechanical properties of fiber reinforced plastic depend on the length of reinforcing fibers included in the fiber reinforced plastic. Basically, the longer the length of the reinforcing fiber contained in the fiber reinforced plastic, the better the mechanical properties. In addition, the shorter the length of the reinforcing fiber, the better the shape followability at the time of molding. That is, the length of the reinforcing fibers contained in the fiber reinforced plastic is selected according to the required mechanical properties and shape. By having a layer L 2 having a different fiber length from each other are fiber reinforced plastic, since the fiber-reinforced plastic having desired mechanical properties and shape is obtained, preferably.
  • Fiber-reinforced plastic has a plurality of layers L 2, the length of the average value of the reinforcing fibers contained in one layer L 2 is shorter than the average length of reinforcing fibers contained in other layers L 2
  • the method of measuring the fiber length of reinforcing fiber by burning off resin of fiber reinforced plastic is used. Specifically, the resin of the obtained fiber reinforced plastic is burned off (burnout temperature is 500 ° C.
  • the average fiber length of the reinforcing fibers contained in the fiber reinforced plastic is the average value of ten reinforcing fibers arbitrarily extracted from the surface of the fiber mat. After measuring the average value of the length of reinforcing fibers, the fibers of the fiber mat are uniformly peeled off from the surface, and when the fiber length changes significantly, 10 reinforcing fibers are extracted from the surface of the fiber mat at that point And, again, the average value of the length of the reinforcing fiber is obtained.
  • the average value of the lengths of the reinforcing fibers determined is compared with the average value of the reinforcing fibers initially determined, and if the lengths differ by 1 mm or more, the length of the reinforcing fibers included in one layer L 2 in the fiber reinforced plastic the average value of the it is determined shorter than the average length of reinforcing fibers contained in other layers L 2.
  • Epoxy resin compositions C 1 to C 5 were produced using the following raw materials.
  • the resin compositions of the epoxy resin compositions C 1 to C 5 are summarized in Table 1.
  • the components of the epoxy resin composition used in the present invention are as follows. -Epoxy resin "jER (registered trademark)" 828 (bisphenol A epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
  • JER registered trademark
  • 1007 FS bisphenol A epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
  • EPICLON registered trademark
  • N 740 phenol novolac epoxy resin, manufactured by DIC Corporation.
  • DCMU-99 (3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.).
  • Thermoplastic resin "Vinilek (registered trademark)" K polyvinyl formal, manufactured by JNC Co., Ltd.).
  • the prepreg P 1 , the prepreg P 5 , the prepreg P 6 , and the prepreg P 7 are woven prepregs in which a reinforcing fiber has a woven structure.
  • incised prepreg was used as the discontinuous fiber prepreg.
  • the prepregs P 2 , P 3 and P 4 are prepregs in which reinforcing fibers are oriented in one direction. The cuts for cutting the reinforcing fibers were inserted into the prepregs P 2 , P 3 and P 4 to form cut prepregs.
  • the heat flow curve 1 in the present invention uses a differential scanning calorimeter (DSC), and about 10 mg of epoxy resin composition C 1 to C 5 is enclosed in a sample pan made of aluminum and placed on the sample table in the cell, Place an empty aluminum sample pan as a reference on the reference base, and heat each sample to 130 ° C at 50 ° C to 700 ° C / min in a nitrogen atmosphere until the thermosetting reaction ends at 130 ° C. Acquired by conducting analysis.
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the total calorific value of the epoxy resin compositions C 1 to C 5 is calculated from the obtained heat flow curve 1 by the trapezoidal equation of division quadrature, and the calorific value of each epoxy resin composition is 50% of the total calorific value I asked for the time to reach.
  • T C1 to T C5 the time until the calorific value of the epoxy resin compositions C 1 to C 5 reaches 50% of the total calorific value.
  • T C1 215.1 seconds
  • T C2 374.4 seconds
  • T C3 361.7 seconds
  • T C4 171.0 seconds
  • T C5 168.7 seconds.
  • each prepreg was cut into an arbitrary size and laminated to form a prepreg laminate.
  • lamination was performed so that the woven fabric prepreg was disposed only on one surface of the prepreg laminate.
  • the prepreg laminate was disposed in a lower mold having a 100 mm ⁇ 100 mm square and a cavity having a depth of 10 mm such that the surface on which the fabric prepreg was disposed was in contact with the surface of the lower mold.
  • the lower mold was previously heated to a constant temperature.
  • the upper mold heated to the same temperature as the lower mold was placed on the prepreg laminate.
  • the prepreg laminate was preheated while being held for a fixed time. After a predetermined time, heat and pressure were applied by a press to produce a flat fiber reinforced plastic. At this time, the filling condition of the fiber reinforced plastic obtained into the mold was observed, and the fiber fluidity of the surface of the fiber reinforced plastic was calculated, and evaluated in the following three levels of good, good and bad. Good: The base material is packed in the mold, the fiber flow rate is 1.0 or more and less than 2.5, and the base material is packed in the mold and the fiber flow rate is 2.5 or more: the base material is in the mold It did not fill.
  • each prepreg was laminated to produce a prepreg laminate.
  • lamination was performed so that the woven fabric prepreg was disposed only on one surface of the prepreg laminate.
  • the prepreg laminate was placed in a lower mold having a 100 mm ⁇ 100 mm square and a cavity with a depth of 10 mm so that the surface on which the fabric prepreg was placed is in contact with the surface of the lower mold. .
  • the lower mold had previously been heated to a constant temperature.
  • the upper mold heated to the same temperature as the lower mold was placed on the prepreg laminate.
  • the prepreg laminate was preheated while being held for a fixed time.
  • the rib height Z and fiber flow rate of the fiber reinforced plastic obtained at this time were calculated, and the values were evaluated in the following three levels: good, good, and bad.
  • the height of the rib said here says the maximum value of the height of the rib formed in fiber reinforced plastic.
  • each prepreg was cut into an arbitrary size and laminated to produce a prepreg laminate. At this time, lamination was performed so that the woven fabric prepreg was disposed only on one surface of the prepreg laminate.
  • the prepreg laminate was placed in a 170 mm ⁇ 170 mm lower mold having a concave and convex curved surface on the surface such that the surface having the woven fabric prepreg was in contact with the surface of the lower mold. At this time, the lower mold was previously heated to a constant temperature.
  • the upper mold heated to the same temperature as the lower mold was placed on the prepreg laminate. Then, it hold
  • Fiber flow rate is not more than 2.5: can not be molded
  • ⁇ Method of measuring fiber flow rate> The surface of the obtained fiber reinforced plastic was visually observed, and h min and h max were measured using a ruler with a minimum scale of 1 mm to determine the fiber fluidity.
  • ⁇ Method of observing cross section of fiber reinforced plastic> The obtained fiber reinforced plastic was cut in the thickness direction (lamination direction) to prepare a sample in which the layer structure was exposed. The cross section of the sample was then polished by a polisher. Samples were polished cross-section was observed with a digital scope was measured dispersion parameter of the layer L 2 as seen in the fiber-reinforced plastic section.
  • Example 1 The prepreg P 6 was cut into a square of 97 mm ⁇ 97 mm, it was woven prepreg of the present invention. Then cut the prepreg P 3 in a square 85 mm ⁇ 85 mm, 1 mm average length of cut, the cut of 14 ° with respect to the angle (cutting angle) of cutting makes with the orientation direction of reinforcing fibers, The cuts were inserted so that the average length of the discontinuous reinforcing fibers cut by the cuts was 25 mm, and were used as cut prepregs in the present invention.
  • the above-mentioned woven fabric prepreg is laminated on one surface of the laminated body to obtain a prepreg laminated body.
  • the obtained prepreg laminate was placed in a lower mold for producing the fiber-reinforced plastic described in the formability evaluation E 1 which had been heated to 130 ° C. in advance.
  • the upper die heated to the same temperature as the lower die was placed, and held for 150 seconds to preheat the prepreg laminate. Then the temperature of the upper and lower dies performing press molding by a press machine at a surface pressure of 5MPa while maintaining a 130 ° C. were conducted formability evaluation E 1 by producing a fiber-reinforced plastic.
  • thermosetting resin A in the present invention corresponds to the epoxy resin composition C 4
  • thermosetting resin B corresponds to the epoxy resin composition C 1
  • Tb-Ta 44.1
  • calorific value condition was satisfied.
  • the relationship between the average length x of the cuts inserted in all the cut prepregs and the average length y of the discontinuous reinforcing fibers cut by the cuts satisfied y ⁇ 6x + 10.
  • the ratio of the surface area of the incised prepreg to the surface area of 100% of the outermost surface in the laminating direction of the woven fabric prepreg was 77%.
  • the surface area of the incised prepreg refers to the surface area of the incised prepreg in contact with the woven fabric prepreg. Furthermore, the side of the prepreg laminate on which the notched prepreg is disposed, that is, the surface area of the mold in contact with the surface S 2 as described above has a ratio of the surface S 2 to 100% surface area (area ratio AR 2 , hereinafter the same) %Met.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold and the fiber fluidity was 3.5. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Furthermore, the cross-section of the reinforcing fibers of one layer L 2 as seen in the same section in the stacking direction of the stacked body average D 1 of the major diameter, the reinforcing fibers of another layer L 2 major axis average value D 2 of the cross section the combination of the layer L 2, which is twice or more were present.
  • Example 2 The prepreg P 6 and prepreg P 1, except that the prepregs P 3 was set to prepreg P 2, similarly to produce a prepreg laminate as in Example 1 were carried out formability evaluation E 1.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 1.8. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Furthermore, the cross-section of the reinforcing fibers of one layer L 2 as seen in the same section in the stacking direction of the stacked body average D 1 of the major diameter, the reinforcing fibers of another layer L 2 major axis average value D 2 of the cross section the combination of the layer L 2, which is twice or more were present.
  • Example 3 A prepreg laminate in the same manner as in Example 2 except that the average length of the cuts inserted in the cut prepreg is 1 mm, and the fiber length of the discontinuous reinforcing fiber cut by the cut is 12.5 mm. And the formability evaluation E 1 was performed.
  • Tb-Ta 159.3
  • the calorific value condition is satisfied, and the average length x of the cuts inserted in all the cut prepregs and the average length of the discontinuous reinforcing fibers cut by the cuts
  • the area ratio AR 1 is 77%, the area ratio AR 2 was 138%.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 2.1. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 4) A prepreg laminate was produced in the same manner as in Example 2 except that the dimensions of the woven fabric prepreg were 90 mm ⁇ 90 mm, and the moldability evaluation E 1 was performed.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 1.7. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 5)
  • the dimensions of the woven prepreg were 50 mm ⁇ 50 mm square.
  • the prepreg P 2 and prepreg P 4 except that the dimensions of the cut prepreg was 45 mm ⁇ 45 mm, similarly to produce a prepreg laminate as in Example 2 was conducted formability evaluation E 1.
  • the fiber reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber fluidity of 2.0, but the substrate did not fill up to the end of the mold, and the desired shape was not obtained. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 6)
  • a prepreg laminate was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature of the mold was 140 ° C. and the preheating time was 120 seconds, and the formability evaluation E 1 was performed.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 1.9. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 7)
  • a prepreg laminate was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature of the mold was 120 ° C. and the preheating time was 180 seconds, and the formability evaluation E 1 was performed.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 1.3. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 8) Except that the have a stackup of layers L 2 of the prepreg laminate and the [0 °] 4 similarly to produce a prepreg laminate as in Example 2 was conducted formability evaluation E 1.
  • Example 9 A prepreg laminate was produced in the same manner as in Example 2 except that the laminate constitution of the prepreg laminate was pseudo isotropic lamination [45 ° / 0 ° / -45 ° / 90 °] 2S, and the formability evaluation E 1 was made Carried out.
  • Example 10 The prepreg P 1 and prepreg P 6, except that the prepregs P 2 and prepreg P 3, to produce a prepreg laminate in the same manner as in Example 9 was conducted formability evaluation E 1.
  • the area ratio AR 1 is 77%, the area ratio AR 2 was 138%.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 3.3. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 11)
  • the prepreg P 1 and prepreg P 7, except that the prepregs P 2 and prepreg P 3, similarly to produce a prepreg laminate as in Example 2 was conducted formability evaluation E 1.
  • the area ratio AR 1 is 77%, the area ratio AR 2 was 138%.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 3.6. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 12)
  • the prepreg P 1 and prepreg P 5, except that the prepregs P 2 and prepreg P 4, similarly to produce a prepreg laminate as in Example 2 was conducted formability evaluation E 1.
  • the area ratio AR 1 is 77%, the area ratio AR 2 was 138%.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had the base material filled to the end of the mold, and the fiber fluidity was 2.0. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 13) The prepreg P 1 was cut into a square of 90 mm ⁇ 90 mm, and a woven fabric prepreg.
  • the resulting prepreg laminate After placing the prepreg laminate, the upper die heated to the same temperature as the lower die was placed, and held for 150 seconds to preheat the prepreg laminate. Then the temperature of the upper and lower dies performing press molding by a press machine while the surface pressure 5MPa was maintained at 130 ° C., was performed formability evaluation E 2.
  • the area ratio AR 1 is 89%, the area ratio AR 2 was 193%.
  • the fiber reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber fluidity of 1.8. Also, a rib of 7 mm in height stood up. Further, each layer L 2 has met the said dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2.
  • Example 14 Discontinuous reinforcing fiber, when laminating incised prepreg [45 ° / 0 ° / -45 ° / 90 °] in 2S , 8 layers of incised prepreg from the surface on which the woven fabric prepreg is placed Example 9 except using the prepreg laminate obtained by laminating using the incised prepreg having a fiber length of 25 mm and laminating the remaining eight layers using the incised prepreg having a fiber length of 12.5 mm.
  • the prepreg laminate was manufactured in the same manner as in the above, and the formability evaluation E 2 was performed.
  • the fiber reinforced plastic had a rib of 13 mm. Moreover, the fiber fluidity was 1.7 and had a good surface quality. Further, each layer L 2 as seen in the fiber-reinforced plastic section has met the dispersion parameter. Further, the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2. (Example 15) The prepreg P 1 was cut into a square of 180 mm ⁇ 180 mm, and a woven fabric prepreg.
  • the area ratio AR 1 is 89%, the area ratio AR 2 was 173%.
  • a woven prepreg is formed on a mold whose surface temperature is at room temperature while being made uneven, and then a cut prepreg laminate in which a lamination configuration of [0 ° / 90 °] 4S is laminated is placed on the woven prepreg. And a prepreg laminate. At this time, the woven prepreg and the incised prepreg laminate were partially in contact with each other, and were not completely in close contact with each other.
  • the obtained prepreg laminate was placed in a lower mold heated to 130 ° C. in advance. After placing the prepreg laminate, the upper mold was attached and held for 150 seconds for preheating. Was carried pressurized, the formability evaluation E 3 by subsequent die pressing machine while a surface pressure of 5MPa was kept 130 ° C. The temperature of the.
  • the area ratio AR 1 was 72%, and the area ratio AR 2 was 173%.
  • the substrate was filled in the mold without wrinkles.
  • the fiber flow was 1.7 and had a good surface quality.
  • each layer L 2 as seen in the fiber-reinforced plastic section has met the dispersion parameter.
  • the D 1 was present combination of layer L 2 to be more than 2 times the D 2.
  • the prepreg P 2 and prepreg P 3, except that the preheating time was 30 seconds to produce a prepreg laminate in the same manner as in Example 2 was conducted formability evaluation E 1.
  • the resin contained in the prepreg P 3 were the same as those of the resin contained in the prepreg P 1. Therefore, Ta of the thermosetting resin A contained in the fabric prepreg and Tb of the thermosetting resin B contained in the incised prepreg did not satisfy the calorific value condition.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber fluidity of 1.8, but the base did not fill the mold.
  • Comparative example 3 A prepreg laminate was produced in the same manner as in Example 2 except that the preheating step was not performed, and the formability evaluation E 1 was performed. That is, immediately after the prepreg laminate was placed in the lower mold, the process proceeded to the molding step to produce a fiber reinforced plastic.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber fluidity of 4.3, and the texture of the woven fabric was remarkable and the surface quality was poor.
  • the prepreg P 2 and prepreg P 3, except that the preheating time was 30 seconds to produce a prepreg laminate in the same manner as in Example 13 was conducted formability evaluation E 2.
  • the fiber reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber flow rate of 1.3, but the height of the rib was 3 mm, and the filling of the substrate into the rib portion was extremely poor.
  • Comparative example 6 Except that no was performed preheating step to produce a prepreg laminate in the same manner as in Example 13 was conducted formability evaluation E 2. That is, immediately after the prepreg laminate was placed in the lower mold, the process proceeded to the molding step to produce a fiber reinforced plastic.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber fluidity of 4.3, and the texture of the woven fabric was remarkable and the surface quality was poor.
  • the prepreg P 2 and prepreg P 3, except that the preheating time was 30 seconds to produce a prepreg laminate in the same manner as in Example 15 were carried out formability evaluation E 3.
  • the fiber-reinforced plastic obtained as a result of the evaluation had a fiber fluidity of 4.3, and the surface texture was poor due to the presence of fabric irregularities.
  • a fiber-reinforced plastic suitable as an outer plate member can be obtained because a prepreg laminate with little distortion at the time of molding is obtained even if a woven fabric prepreg and a discontinuous fiber prepreg are combined.
  • Such shell members can be deployed in structural applications such as aircraft, spacecraft, automobiles, railways, ships, electrical appliances, sports and the like.
  • Heat flow curve 2 Baseline 3: Total calorific value 4: 50% calorific value of total calorific value 5: Incision 6: Lower mold 7: Upper mold 8: Prepreg laminate 9: Textile prepreg 10: Discontinuous Fiber prepreg 11: warp 12: weft 13: minimum width of fiber bundle 14: maximum width of fiber bundle 15: layer L 1 fiber bundle Z at one end: height of rib

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Abstract

少なくとも一方の表面層に織物プリプレグを有し、かつ不連続繊維プリプレグを有するプリプレグ積層体であって、　前記織物プリプレグは、織り構造を有する強化繊維Ｒ１と熱硬化性樹脂Ａとを含み、　前記不連続繊維プリプレグは、一方向に配向された不連続強化繊維Ｒ２と熱硬化性樹脂Ｂとを含み、　前記熱硬化性樹脂Ａと前記熱硬化性樹脂Ｂとが下記発熱量条件を満たすプリプレグ積層体。　発熱量条件：前記熱硬化性樹脂Ａおよび前記熱硬化性樹脂Ｂのそれぞれを、示差走査熱量分析計により窒素雰囲気中で５０℃から７００℃／ｍｉｎで１３０℃まで昇温し、熱硬化反応が終了するまで１３０℃に保持したとき、Ｔｂ－Ｔａ＞３０　ここで、　Ｔａ（ｓ）：熱硬化性樹脂Ａの発熱量が熱硬化性樹脂Ａの総発熱量の５０％に達するまでの時間　Ｔｂ（ｓ）：熱硬化性樹脂Ｂの発熱量が熱硬化性樹脂Ｂの総発熱量の５０％に達するまでの時間　織物プリプレグと不連続繊維プリプレグを組み合わせても成形時の織り構造の目乱れが少ないプリプレグ積層体、外観品位がよく外板部材として適した繊維強化プラスチック及びかかる繊維強化プラスチックの製造方法を提供できる。

Description

プリプレグ積層体、プリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法及び繊維強化プラスチック
　本発明は、プリプレグ積層体、プリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法及び繊維強化プラスチックに関する。
　強化繊維と樹脂とからなる繊維強化プラスチックは、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れること、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有することなどから産業用途においても注目され、航空機、宇宙機、自動車、鉄道、船舶、電化製品、スポーツ等の構造用途に展開され、その需要は年々高まりつつある。近年ではその低コスト化と表面品位向上技術により、航空機や自動車等の輸送機器用の外板部材に繊維強化プラスチックを用いる試みがなされている。
　外板部材を繊維強化プラスチックで成形する際には、繊維強化プラスチックの表面に織り構造を有する強化繊維と樹脂とからなる織物プリプレグが配置される例が見られる（特許文献１）。織り構造の幾何形状がデザインとして好まれており、好みによって平織り、綾織などが使い分けられている。
　また、織物プリプレグのみで十分な力学特性を発現しない場合には、一方向連続繊維プリプレグを積層することで足りない力学特性を補う例も見られる（特許文献２）。
　さらに、一方向に配向した強化繊維とマトリックス樹脂からなるプリプレグに切込を挿入することにより、成形時に形状追従性を有しながらも成形後に高い力学特性を有する材料が提案されている（例えば特許文献３）。これらの材料では、プリプレグに含まれる強化繊維は切込により切断されているため、成形時の形状追従性に優れており、複雑形状を有する繊維強化プラスチックを製造することが可能である。
特開２００２－２８４９０１号公報 特開２００７－２６１１４１号公報 特開２００８－２０７５４４号公報
　しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された技術においては、使用される強化繊維が連続繊維であることから、凹凸などの複雑形状を有する部材の成形には不向きであった。
　また、特許文献３に開示された、織物プリプレグを、形状追従性の高い切込プリプレグなどの不連続繊維プリプレグと組み合わせたものを用いて繊維強化プラスチックを製造する場合、切込プリプレグの流動の影響を受けて織物プリプレグの織り構造を構成する強化繊維束が繊維配向方向の垂直方向に移動したり、繊維束の幅が変化したりすることなどにより、本来の織り構造が乱れる大きな目乱れが生じる問題があった。
　したがって、本発明の課題は、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグを組み合わせても成形時の織り構造の目乱れが少ないプリプレグ積層体、外観品位がよく外板部材として適した繊維強化プラスチック及びかかる繊維強化プラスチックの製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のプリプレグ積層体は、次の構成を有する。すなわち、
　少なくとも一方の表面層に織物プリプレグを配置し、かつ不連続繊維プリプレグを配置してなるプリプレグ積層体であって、
　前記織物プリプレグは、織り構造を有する強化繊維Ｒ１と熱硬化性樹脂Ａとを含み、
　前記不連続繊維プリプレグは、一方向に配向された不連続強化繊維Ｒ２と熱硬化性樹脂Ｂとを含み、熱硬化性樹脂Ａと熱硬化性樹脂Ｂが下記発熱量条件を満たす、プリプレグ積層体、である。
　発熱量条件：前記熱硬化性樹脂Ａおよび前記熱硬化性樹脂Ｂのそれぞれを、示差走査熱量分析計により窒素雰囲気中で５０℃から７００℃／ｍｉｎで１３０℃まで昇温し、熱硬化反応が終了するまで１３０℃に保持したとき、Ｔｂ－Ｔａ＞３０
　ここで、
　Ｔａ（ｓ）：熱硬化性樹脂Ａの発熱量が熱硬化性樹脂Ａの総発熱量の５０％に達するまでの時間
　Ｔｂ（ｓ）：熱硬化性樹脂Ｂの発熱量が熱硬化性樹脂Ｂの総発熱量の５０％に達するまでの時間
　また、本発明のプリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法は次の構成を有する。すなわち、
　前記プリプレグ積層体を用いる繊維強化プラスチックの製造方法であって、
　前記プリプレグ積層体を配置する配置工程、
　前記プリプレグ積層体を予熱する予熱工程、
　及び前記プリプレグ積層体を加熱・加圧して繊維強化プラスチックとする成形工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法、である。
　本発明の繊維強化プラスチックは次の構成を有する。すなわち、
　織り構造を有する強化繊維及び樹脂を含む層Ｌ１と、
　強化繊維及び樹脂を含む複数の層Ｌ２と、を有し、
　前記層Ｌ１及び複数の層Ｌ２が積層構造を形成しており、
　前記層Ｌ１は少なくとも一方の表面層に存在し、
　前記層Ｌ１の下記繊維流動度が、１．０～５．０である繊維強化プラスチック。
　繊維流動度：織り構造を有する強化繊維の繊維束の幅をｈとして、ｈの最大値をｈmax、ｈの最小値をｈminとしたとき、ｈmax／ｈmin
　本発明のプリプレグ積層体は、前記不連続繊維プリプレグが、一方向に配向した強化繊維と熱硬化性樹脂Ｂとを有するプリプレグに複数の切込を挿入することで前記強化繊維を不連続強化繊維Ｒ２とした切込プリプレグであることが好ましい。
　本発明のプリプレグ積層体は、前記不連続繊維プリプレグにおいて、実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されており、前記切込の平均長さｘと前記切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙが、ｙ＜６ｘ＋１０を満たすことが好ましい。
　本発明のプリプレグ積層体は、前記不連続繊維プリプレグにおいて、実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されており、前記切込の平均長さｘと前記切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙが、ｙ≧６ｘ＋１０を満たすことが好ましい。
　本発明のプリプレグ積層体は、前記不連続繊維プリプレグのそれぞれの積層面の表面積が、前記少なくとも一方の表面層に配置された織物プリプレグの外表面の表面積１００％に対して８０％以上１００％未満であることが好ましい。
　本発明のプリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法は、前記プリプレグ積層体の一方の表面が前記不連続繊維プリプレグにより形成される場合において、前記成形用の型の不連続繊維プリプレグに接する面の表面積が、前記表面に配置された不連続繊維プリプレグの当該成形用の型に接する面の表面積１００％に対して、１００％より大きく２００％未満となることが好ましい。
　本発明の繊維強化プラスチックは、層Ｌ２に含まれる不連続強化繊維の繊維長さが１～１００ｍｍであることが好ましい。
　本発明の繊維強化プラスチックは、前記積層構造を積層方向に切断して得られる断面における各々の層Ｌ２について測定した下記分散パラメータが１０％以下であることが好ましい。
　分散パラメータ：無作為に抽出された１００個の強化繊維の断面の形状を楕円に近似して得られる１００個の長径の標準偏差／平均値
　本発明の繊維強化プラスチックは、前記積層構造を積層方向の任意の位置で切断して得られる断面内の１つの層Ｌ２において、無作為に抽出された１００個の強化繊維の断面形状を楕円に近似して得られる１００個の径（楕円の場合は長径）の平均値をＤ１として、前記積層方向の断面内の別の層Ｌ２において、無作為に抽出された１００個の強化繊維の断面形状を楕円に近似して得られる１００個の長径の平均値Ｄ２とすると、Ｄ１がＤ２の２倍以上であることが好ましい。
　本発明の繊維強化プラスチックは、複数の層Ｌ２を有し、一つの層Ｌ２に含まれる不連続強化繊維の長さの平均値が、別の層Ｌ２に含まれる不連続強化繊維の長さの平均値よりも短いことが好ましい。
　本発明によれば、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグを組み合わせても成形時の目乱れが少ないプリプレグ積層体を得ることができる。また、外板部材として適した繊維強化プラスチックを得ることができるとともに、かかる繊維強化プラスチックを製造する方法を提供できる。
示差走査型熱量分析の結果得られるヒートフロー曲線の例である。 プリプレグに挿入された切込の模式図である。 繊維強化プラスチックの製造方法における配置工程の一例である。 繊維強化プラスチックにおける織物プリプレグが配置された表面の模式図である。 本発明における実施形態の一例である。 本発明における実施形態の一例である。 本発明における実施形態の一例である。
　本発明では、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグの積層体において、織物プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂Ａを不連続繊維プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂Ｂよりも硬化時間が十分速くすることで、上記の課題を解決可能であり、具体的には、熱硬化性樹脂Ａと熱硬化性樹脂Ｂとの関係は、それぞれに対して示差走査熱量分析計により窒素雰囲気中で５０℃から７００℃／ｍｉｎで１３０℃まで昇温し、その後１３０℃で熱硬化反応が終了するまで保持する分析を行ったとき、熱硬化性樹脂Ａの発熱量が熱硬化性樹脂Ａの総発熱量の５０％に達するまでの時間Ｔａ（ｓ）と、熱硬化性樹脂Ｂの発熱量が熱硬化性樹脂Ｂの総発熱量の５０％に達するまでの時間Ｔｂ（ｓ）とがＴｂ－Ｔａ＞３０の関係を満たすこと（以下、発熱量条件という）が必要である。Ｔｂ－Ｔａ≦３０の場合、熱硬化性樹脂Ａと熱硬化性樹脂Ｂの硬化速度の差が、実質的に小さくなるため、目乱れ抑制の効果が期待できない。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　上記の関係を満たすとき、熱硬化性樹脂Ａが熱硬化性樹脂Ｂよりも十分速く硬化することから、加熱によって熱硬化性樹脂Ｂの粘度が低下し不連続繊維プリプレグに含まれる不連続強化繊維Ｒ２が流動する頃には熱硬化性樹脂Ａの粘度が十分高くなっており、織物プリプレグに含まれる強化繊維Ｒ１の流動が抑制され、織り構造の目乱れが抑制される。より効果的に目乱れを抑制するためにはＴｂ－Ｔａ＞１５０となるように熱硬化性樹脂Ａ及び熱硬化性樹脂Ｂを選択することが好ましい。一方、現実的なＴｂ－Ｔａの最大値は１，０００である。
　本発明における織物プリプレグは、織り構造を有する強化繊維Ｒ１と熱硬化性樹脂Ａを含むプリプレグである。
　強化繊維Ｒ１としては、例えば、ガラス繊維、ケブラー繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等であってもよい。その中でも特に炭素繊維は、これらの強化繊維の中でも軽量であり、なおかつ比強度及び比弾性率において特に優れた性質を有していることから好ましい。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　前記織物は一種類の繊維からなるものであっても良いし、複数の種類の繊維からなるものであっても良い。前記織物は、複数の繊維束から構成されるものを適宜選択することができる。例えば、互いに平行となるように一方向に引き揃えられた複数本の繊維束と、それらに直交する補助繊維が互いに交錯して織り構造をなす一方向織物、あるいは、複数本の繊維束を二方向に織成してなる二軸織物、さらにはそれぞれ平行に引き揃えられた繊維束を互いに繊維方向が異なるように多段に積層し、それらをステッチングなどで接合した多軸織物などを用いることができる。なかでも互いに直交する繊維束から成る二軸織物は立体形状への追従性に優れるため好ましい。前記織物プリプレグの織り構造の形態は特に限定されないが、平織り、綾織り、朱子織り、からみ織り、模紗織り、斜紋織り等の種々の織り形態を取ってもよい。また、織物を構成する繊維束の幅は全ての繊維束で均一でも良く、繊維束によって異なる幅を有していても良い。各々の繊維束を構成している繊維フィラメント数は特に限定されないが、取り扱い性の面からは１，０００～１２，０００本が好ましく、１，０００～５，０００本であれば織物の目乱れが目立ちにくくなるためより好ましい。
　熱硬化性樹脂Ａとしては、上記の発熱量条件を満たす熱硬化性樹脂であれば特に限定されず、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を変性剤により変性させたものや、２種以上のブレンドの樹脂を用いることもできる。また、これらの熱硬化性樹脂は熱により自己硬化する樹脂であってもよいし、硬化剤や硬化促進剤等を含むものであってもよい。また、耐熱性や力学特性を向上させる目的でフィラーなどが混合されているものであってもよい。
　本発明における不連続繊維プリプレグとは、一方向に配向した不連続強化繊維とマトリクス樹脂とからなる。具体的には、一方向に配向した強化繊維と熱硬化性樹脂Ｂとを含むプリプレグに対して、強化繊維を切断する方向に複数の切込を挿入した切込プリプレグであってもよいし、一方向プリプレグを小さく裁断したものを繊維方向が一致する様に、かつそれぞれが重ならないように並べることで得られるシート状基材であってもよい。リサイクル繊維を流水によって一方向に引き揃えた繊維基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。また、繊維基材を引っ張ることで断続的に繊維を破断させた繊維基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。強化繊維を不連続強化繊維Ｒ２とすることで、プリプレグ積層体を曲面に追従させたり、不連続繊維プリプレグを流動させてリブを設けさせたりすることができ、複雑形状を有する繊維強化プラスチックを得ることができる。　
　不連続強化繊維Ｒ２の素材は特に限定されず、ガラス繊維、ケブラー繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等であってもよい。その中でも特に炭素繊維は、これらの強化繊維素材の中でも軽量であり、なおかつ比強度及び比弾性率において特に優れた性質を有していることから好ましい。
　熱硬化性樹脂Ｂとしては、上記の発熱量条件を満たす熱硬化性樹脂であれば特に限定されず、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を変性剤により変性させたものや、２種以上のブレンドの樹脂を用いることもできる。また、これらの熱硬化性樹脂は熱により自己硬化する樹脂であってもよいし、硬化剤や硬化促進剤等を含むものであってもよい。耐熱性や力学特性を向上させる目的でフィラーなどが混合されているものであってもよい。
　前記熱硬化性樹脂Ａおよび熱硬化性樹脂Ｂとしては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂を用いることで、機械特性や耐熱性により優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。
　不連続繊維プリプレグにおける不連続強化繊維の体積含有率（Ｖｆ）に関しては特に限定はなく、適宜選択することができるが、十分な力学特性及び形状追従性を発現させるためにはＶｆ＝４０～６５％であることが好ましい。
　以下の説明では、特に不連続繊維プリプレグを切込プリプレグとした場合について記載する。不連続繊維を切込プリプレグとすることで、精度のよい一方向方向性と高い繊維含有率を有する不連続繊維プリプレグを得ることができる。
　一方向に配向した強化繊維に切込を挿入して切込プリプレグを製造する方法に関しては、刃を表面に配置した回転刃にプリプレグを押しつけて製造しても、トムソン刃を用いてプリプレグを間欠プレスすることで製造しても、レーザーを用いて強化繊維を切断することで製造しても良い。　　　
　本発明において、切込プリプレグは、良好な形状追従性を付与するために実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されていることが好ましい。実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されているとは、切断前の連続強化繊維本数のうち９５％以上の本数が切込によって切断されていることを指す。切込プリプレグ内の実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されているかどうかは、１ｃｍ幅のサンプルを代表として抽出し、１０ｃｍ以上の長さの強化繊維を連続繊維とみなして確認する。すなわち、まず、切込プリプレグ１層における任意の箇所にて、強化繊維の繊維方向と垂直の断面を有するように１ｃｍ×１ｃｍの小片を切り出して硬化させ、強化繊維の繊維方向に直角な断面を研磨し、該断面の画像を得る。そして、画像処理によって強化繊維部と樹脂部とを二値化し、断面に含まれる強化繊維数（Ｎ１）をカウントする。次に、切込プリプレグ１層における任意の箇所にて、強化繊維の繊維方向の距離が２０ｃｍとなり、強化繊維の繊維方向と垂直の断面を有するように、２０ｃｍ×１ｃｍの部分を切り出し、高温で樹脂を焼き飛ばす（焼き飛ばし法）。樹脂を焼き飛ばすための温度は、樹脂種によって異なるが、例えばエポキシ樹脂であれば５００℃である。そして、残った強化繊維から、１０ｃｍ以上の長さの強化繊維の数（Ｎ２）をカウントする。Ｎ２がＮ１の５％以下であれば、切断前の連続繊維のうち、９５％以上の本数が切込によって切断されたとみなす。
　プリプレグに切込を挿入して切込プリプレグとすることで、切込プリプレグに含まれる強化繊維の繊維長が不連続となり、成形時に高い形状追従性を有する。その結果、加熱・加圧時に切込プリプレグが流動し、型に追従して複雑形状を有する繊維強化プラスチックを製造することができる。
　切込プリプレグに挿入される切込の好ましい切込角は、繊維の配向方向を０°とした際の切込角θの絶対値が０°≦θ＜４５°であることが好ましく、２°≦θ＜２５°であることが良好な表面品位を得るためにはより好ましい。また、切込プリプレグに挿入される各切込の長さＸは０．１ｍｍ≦Ｘ＜５０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ≦Ｘ＜１０ｍｍであることがより好ましい。切込の長さＸが上記好ましい範囲であると、繊維強化プラスチックとした際に切込の開口が目立たず表面品位の低下を防止できる。
　本発明において不連続繊維プリプレグに含まれる不連続強化繊維Ｒ２の長さＹは１ｍｍ≦Ｙ＜１００ｍｍであることが好ましく、１０ｍｍ≦Ｙ＜５０ｍｍであることが良好な力学特性を発現させる上ではより好ましい。不連続強化繊維Ｒ２の長さＹが上記好ましい範囲であると繊維強化プラスチックとした際に十分な力学特性を発現、する一方、成形時の形状追従性が損なわれることはない。
　本発明におけるプリプレグ積層体は、前記織物プリプレグ及び前記不連続繊維プリプレグを積層することで得られる。本発明に係るプリプレグ積層体は、少なくとも一方の表面層に織物プリプレグを有することで、繊維強化プラスチックの良好な力学特性及び表面品位が実現される。それ以外は、プリプレグ積層体の積層構成は、特に限定されず、用途に応じて任意に積層されて良い。プリプレグ積層体の代表的な積層構成としては、例えば、不連続繊維プリプレグを、強化繊維の繊維方向を０°とした場合に[＋４５°／０°／－４５°／９０°]Ｓの擬似等方積層で積層したのち、積層体の一方の表面に織物プリプレグを積層することでプリプレグ積層体としても良いし、不連続繊維プリプレグを[０°／９０°]２Ｓのクロスプライ積層構成で積層したのち、積層体の少なくとも一方の表面に織物プリプレグを積層することでプリプレグ積層体としてもよい。また、プリプレグ積層体は両方の表面に織物プリプレグが配置されていても良い。さらに、プリプレグ積層体は必要に応じて一方向連続繊維プリプレグや樹脂シートなど、他のシート状基材を含んでも良い。
　本発明において、織物プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂Ａの硬化速度よりも不連続繊維プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂Ｂの硬化速度が速い方が、成形時の織物の目乱れが抑制されるため好ましい。
　示差走査熱量分析計（ＤＳＣ）で観測されるヒートフローは、熱硬化性樹脂の反応によるものであり、ＤＳＣの等温測定において、ヒートフローが現れるまでの時間は、熱硬化性樹脂の反応速度を判断する基準となる。すなわち、ＤＳＣの等温測定にて現れるヒートフローのピークトップ（以下、ピークトップ）は、熱硬化性樹脂の架橋反応が最も活発化する状態を表しており、硬化速度の指標として用いることができる。しかしながら、ピークトップはＤＳＣ測定の条件に大きく依存するため、再現性を有する数値を取得することが困難である場合があった。このため、本発明では、硬化速度の指標として、安定して再現性を有する数値が得られる総発熱量に基づいた評価を採用した。
　本発明における評価方法を以下に、詳細に記載する。
　図１は樹脂サンプルに対して上記の条件でＤＳＣ測定を実施した際に得られる硬化発熱によるヒートフロー曲線１の一例を模式的に示したものである。任意のベースライン２とヒートフロー曲線１で囲まれた部分が硬化反応による発熱を表し、この面積３が総発熱量となる。図１における反応終了時刻Ｔｈ及び反応開始時刻Ｔｓは、以下のとおり定義される。反応終了時刻Ｔｈはピークトップから計測終了までの間で発熱量が最小値をとった時刻とする。ベースライン２はＴｈにおけるヒートフローから水平に引いた直線とする。また、ベースライン２とヒートフロー曲線１が計測開始後最初に交わる点の時刻を反応開始時刻Ｔｓとする。熱硬化性樹脂Ａ及び熱硬化性樹脂Ｂのそれぞれについて熱量分析を実施してヒートフロー曲線１を取得し、総発熱量を求め、反応開始時刻Ｔｓからの累計の発熱量４が総発熱量１００％のうちの５０％をはじめて超えた時間を半硬化時間ＴａおよびＴｂとする。ここでは、熱硬化性樹脂Ａの半硬化時間をＴａ，熱硬化性樹脂Ｂの半硬化時間をＴｂと示す。Ｔａ及びＴｂは値が小さいほど、より短時間で硬化反応の半分が完了したことを示しており、硬化が進行する速度が高いことを示す。
　本発明のプリプレグ積層体は平板状であってもよいが、必ずしも平板状でなくともよい。平板状であれば、織物プリプレグに不連続繊維プリプレグを積層したプリプレグ積層体をプレス成形やオートクレーブ成形等の加熱・加圧手段によって複雑形状を有する繊維強化プラスチックへと成形する。ここで、本発明に係る「加熱・加圧」とは、圧力を加えながら行う加熱である。平板状でない場合は、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグを、順に型に賦形しながら積層して、プリプレグ積層体とする場合を意味する。その際、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグが完全に密着していない場合も本発明のプリプレグ積層体の態様に含まれるものとする。
　本発明のプリプレグ積層体の態様として、前記プリプレグ積層体が、前記切込プリプレグの実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されており、切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙが、ｙ＜６ｘ＋１０となる切込プリプレグを含むことが好ましい。
　図２に、一方向プリプレグに切込５を挿入して得られる切込プリプレグの一例を示す。本発明において、プリプレグ積層体に含まれる一方向プリプレグが連続した強化繊維のみからなる場合、すなわち、不連続強化繊維を含まず、例としては強化繊維を切断する切込が一つも挿入されていなかった場合、プリプレグ積層体を加熱・加圧した際に型の凹凸部で連続強化繊維が突っ張り、複雑形状に形状追従性させることは非常に難しい。このため、本発明では、プリプレグ積層体に形状追従性を付与するために、不連続繊維プリプレグを用いるのであり、切込が挿入された切込プリプレグを用いることが好ましい。切込の形状や配置パターンを変えることで形状追従性を向上させることができる。例えば、図２において切込の長さＸ（以下、切込長さという場合がある）が長いほど、また、切込によって切断される不連続強化繊維Ｒ２の長さＹ（以下、繊維長さと言う場合がある）が短いほど、切込プリプレグは高い形状追従性を有する。したがって、本発明のプリプレグ積層体は、力学特性よりも形状追従性を重視する場合、ｙ＜６ｘ＋１０を満たす切込プリプレグが含まれることが好ましい。
　なお、本発明における切込の平均長さｘとは、切込プリプレグに挿入された全ての切込の長さＸの平均値とすることが理想であるが、実際に全ての切込の長さを測定することは現実的ではないため、切込プリプレグをデジタルマイクロスコープ等の撮影装置を用いて撮影した画像を用いて測定した値から求めた平均値を切込の平均長さとする。切込のパターンは、切込プリプレグを任意の位置で撮影して得られた画像上の切込の端部同士を線分で結ぶことで抽出することができる。例えば、切込がどの様な角度で挿入されているのか、複数の切込は平行に挿入されているのか、等間隔に挿入されているのか、等のパターンを、一つの切込における端部同士を線分で結ぶことで抽出する。線分の長さを切込の長さとし、合計１０個の切込の長さを測定し、その平均値を切込の平均長さとする。切込は直線状でも曲線状でもよいが、切込が曲線状の場合には、その切込の端部同士を結んだ線分の長さを切込の長さＸとする。
　同様に、本発明における切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙは、切込の平均長さと同じように、デジタルマイクロスコープ等の撮影装置を用いて撮影した画像を用いて測定した値から求めた平均値を切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さとする。画像上において、強化繊維の繊維方向上にて平行に隣接する２つの切込を選定し、それぞれの切込における端部同士を線分で結ぶことで切込パターンを抽出する。そして、当該２つの隣接した切込の間の、強化繊維の繊維方向に平行な方向の距離を強化繊維の長さとし、合計１０個の線分間について強化繊維の長さを測定し、その平均値を切込によって切断された強化繊維の平均長さｙとする。
　本発明のプリプレグ積層体の別の態様として、切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙが、ｙ≧６ｘ＋１０となる切込プリプレグを含むものが挙げられる。
　切込プリプレグに含まれる不連続強化繊維Ｒ２は配向角がランダムでなく、強化繊維が一方向に配向したプリプレグから得られるため、強化繊維の配向ムラや分布ムラが生じることはなく、高い力学特性を有する繊維強化プラスチックを製造することができる。切込プリプレグの力学特性は切込の形状や配置パターンによって向上させることができる。例えば、切込の長さＸが短いほど、また、切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の長さＹが長いほど、切込を行う前の元のプリプレグの力学特性からのノックダウンが低く、高い力学特性を発現する。したがって、本発明のプリプレグ積層体は、形状追従性よりも力学特性を重視する場合には、ｙ≧６ｘ＋１０を満たす切込プリプレグが含まれることが好ましい。
　本発明の別のプリプレグ積層体の好ましい態様としては、プリプレグ積層体に含まれる各不連続繊維プリプレグのそれぞれの積層面の表面積が、少なくとも一方の表面層に配置された織物プリプレグ外表面の表面積１００％に対して８０％以上１００％未満であってもよい。織物プリプレグの外表面に、積層方向の面における凹凸は含むが、織物プリプレグの側面は含めない。プリプレグ積層体の両積層面に織物プリプレグが配置される場合には、両面のうちで上記の表面積の大きい方の織物プリプレグを選んで、不連続繊維プリプレグとの関係が上記の通りであればよい。もっとも、上記両表面層のそれぞれの織物プリプレグが、不連続繊維プリプレグと上記関係となっていてもよい。前記不連続繊維プリプレグに含まれる不連続強化繊維Ｒ２は繊維長が短く、加熱・加圧時の形状追従性を有しているため、不連続繊維プリプレグの表面積を織物プリプレグの表面積１００％に対して８０％以上１００％未満とすることで、加熱・加圧時に不連続繊維プリプレグを伸張または流動させて複雑形状を有する型に追従させることができ、型のキャビティ内に基材が充填しない箇所が生じることを有効に防止できる。
　具体的には、繊維強化プラスチックを得るためのプリフォームとして織物プリプレグと不連続繊維プリプレグを型に賦形しながらプリプレグ積層体を得る場合、織物プリプレグは伸張しにくいため、型の凹凸に丁寧に沿わせるが、不連続繊維プリプレグは加熱加圧することで型の凹凸に沿わせることができるので、プリフォームの時点では型の凹凸に丁寧に沿わす必要がなく、プリプレグ積層体としては織物プリプレグよりも表面積が小さくなる。織物プリプレグを型の凹凸に沿わせた上で不連続繊維プリプレグをその上に配置する場合、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグとは金型の凸部付近でのみ接触し、凹部付近では接触しない形態を取る。このように、プリプレグ積層体を構成する織物プリプレグ及び不連続繊維プリプレグは必ずしも積層面全体で密着している必要はなく、金型の形状に応じてそれぞれのプリプレグが接触しない箇所を含んでいても良い。より好ましくは、不連続繊維プリプレグの表面積が上記の一面または両面における織物プリプレグの表面積１００％に対して８０％以上９５％以下となることである。
　また本発明では、前記プリプレグ積層体を成形用の型に配置する配置工程、プリプレグ積層体を予熱する予熱工程、プリプレグ積層体を加熱・加圧して繊維強化プラスチックとする成形工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法を提供する。
　上記型の形態は特に限定されないが、一般的には下型６と上型７からなるものが用いられる。図３は、繊維強化プラスチックの製造方法の各工程の一例を示した模式図である。本発明における配置工程とは、型外で製造された前記プリプレグ積層体８を図３（ａ）に示す様に下型６に配置する工程、あるいは、下型６の上で織物プリプレグ９及び不連続繊維プリプレグ１０を積層して前記プリプレグ積層体８とする工程をいう。配置工程では、図３（ａ）のようにプリプレグ積層体の織物プリプレグ９が配置された表面と下型６表面とが接する様に配置しても良いし、あるいは不連続繊維プリプレグ１０が配置された表面と下型６表面が接する様に配置しても良いが、前者の場合は織物プリプレグを優先的に熱することができるため好ましい。プリプレグ積層体全体を均質に加熱したい場合、下型６にプリプレグ積層体８を配置後、プリプレグ積層体８に大きな圧力が負荷されない様に注意しつつ、プリプレグ積層体８の上に上型７を配置しても良い。
　本発明における予熱工程とは、型に配置されたプリプレグ積層体を、圧力を与える前に加熱する工程である（以下、プリプレグ積層体に圧力を与える前に加熱することを予熱という）。本発明においては、予熱工程により、織物プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂Ａの硬化を不連続繊維プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂Ｂの硬化よりも先に進行させ、後述する成形工程実施時の織物プリプレグの目乱れを抑制することができる。プリプレグ積層体を予熱する方法としては、配置工程でプリプレグ積層体８を型に配置した後に上下型の温度を上昇させることで予熱しても良いし、あらかじめ表面が予熱された下型６にプリプレグ積層体８を配置することで予熱しても良い。特に後者の場合は、配置工程の後直ちに予熱工程を開始することができるため、生産性を向上させる点で好ましい。予熱工程を実施する型の温度は特に限定されないが、１００℃以上であれば上記ＴａとＴｂとの差による効果が顕著に表れることから好ましく、１１０℃以上１８０℃以下であればより速く樹脂の硬化が進み成形時間が短縮されるため好ましい。プリプレグ積層体の予熱に費やす時間については５秒以上３００秒以下であることが好ましい。予熱時間が上記好ましい範囲である場合、熱硬化性樹脂Ａの硬化を制御しつつ十分に進行させることができる。より好ましい予熱時間は１０秒以上１８０秒以下である。
　本発明における成形工程とは、図３（ｂ）に示すように予熱工程にて予熱されたプリプレグ積層体を上下型で加熱・加圧し、繊維強化プラスチックとする工程である。予熱工程の後にプリプレグ積層体を加熱・加圧することで織物プリプレグの変形を抑制しつつ、形状追従性の高い不連続繊維プリプレグが流動し、型のキャビティ内に充填する。このとき、不連続繊維プリプレグが流動することによって織物プリプレグの側面及び周囲を充填することがあっても、本発明においては織物プリプレグを構成する繊維束の動きが抑制され、目乱れが防止される。加熱・加圧する手段は、例えばプレス機を用いたプレス成形により実施されるものであっても良い。
　本発明の繊維強化プラスチックの製造方法の別の様態として、プリプレグ積層体表面の一方が不連続繊維プリプレグの表面により形成される場合、例えば、プリプレグ積層体の一方の外表面を表面Ｓ１とすると、織物プリプレグの表面が表面Ｓ１を形成しており、前記プリプレグ積層体のもう一方の外表面を表面Ｓ２とすると、不連続繊維プリプレグの表面で表面Ｓ２が形成されている場合において、前記表面Ｓ２に接する型の表面積が、表面Ｓ２の表面積１００％に対して１００％より大きく２００％未満となることも好ましい。ここでいう型の表面積とは、前記成形工程にて加熱・加圧を実施する直前にプリプレグ積層体の表面Ｓ２と接している型において、型を閉じた際に型内に基材が完全に充填したと仮定した場合に、流動した基材と接触しうる表面の面積を指す。プリプレグ積層体の表面Ｓ２の表面積１００％に対して前記型の表面積を１００％より大きく２００％未満とすることで、前記成形工程で不連続繊維プリプレグが流動して型のキャビティ内を十分に充填し、複雑形状を有する繊維強化プラスチックを製造することができる。より好ましくは、１１０％以上１５０％以下である。
　本発明に係る製造方法によって得られる繊維強化プラスチックは、織物プリプレグに起因する織り構造の表面外観を有し、不連続繊維プリプレグに起因した繊維長の短い強化繊維を含む。すなわち、繊維強化プラスチックに層Ｌ１と複数の層Ｌ２とが含まれ、両者が積層構造をとるとして、前記層Ｌ１は繊維強化プラスチックの少なくとも一方の表面に存在し、強化形態が織り構造を有する強化繊維及び樹脂を含み、前記層Ｌ２は、不連続強化繊維及び樹脂を含むものとしたとき、繊維強化プラスチック内の前記層Ｌ１の繊維流動度が、１．０～５．０である繊維強化プラスチックである。
　上記において、層Ｌ１は前記プリプレグ積層体における織物プリプレグが硬化した層を指す。幾何形状デザインの付与や表面品位の向上のためには繊維強化プラスチックの表面に強化繊維が織り構造を有する層Ｌ１が設けられていることが好ましい。層Ｌ１に含まれる強化繊維の織り構造の形態は特に限定されず、例えば、互いに平行となるように一方向に引き揃えられた複数本の繊維束と、それらに直交する補助繊維が互いに交錯して織り構造をなす一方向織物、あるいは、複数本の繊維束を二方向に織成してなる二軸織物、さらにはそれぞれ平行に引き揃えられた繊維束を互いに繊維方向が異なるように多段に積層し、それらをステッチングなどで接合した多軸織物などを用いることができる。なかでも互いに直交する繊維束から成る二軸織物は立体形状への追従性に優れるため好ましく、平織り、綾織り、朱子織、からみ織り、模紗織り、斜紋織り等の種々の織り形態を取ってもよい。また、織物を構成する繊維束の幅は全ての繊維束で均一でも良く、繊維束によって異なる幅を有していても良い。また、層Ｌ２は前記プリプレグ積層体における不連続繊維プリプレグが硬化した層を示す。層Ｌ２に含まれる強化繊維は複雑形状に追従するために強化繊維の長さが１～１００ｍｍであることが好ましく、１０～５０ｍｍがより好ましい。
　層Ｌ１及び層Ｌ２に含まれる強化繊維は特に限定されず、ガラス繊維、ケブラー繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等であってもよい。その中でも特に炭素繊維は、これらの強化繊維の中でも軽量であり、なおかつ比強度及び比弾性率において特に優れた性質を有していることから好ましい。また、層Ｌ１に含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂が硬化したものであれば特に限定されず、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、耐熱性や力学特性を向上させる目的でフィラーなどが混合されているものであってもよい。
　層Ｌ２に含まれる樹脂はとしては熱硬化性樹脂が硬化したものであれば特に限定されず、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、耐熱性や力学特性を向上させる目的でフィラーなどが混合されているものであってもよい。
　本発明における繊維流動度とは、層Ｌ１中の織り構造を有する強化繊維の繊維束の幅をｈとして、繊維強化プラスチックに含まれるｈの最大値をｈmax、ｈの最小値をｈminとしたとき、ｈmax／ｈminで定義される値のことをいう。なお、ここでいう繊維束の幅ｈとは、該繊維束を構成する繊維のうち、最も外側に位置する二本の繊維間の距離を指す。
　図４は、繊維強化プラスチックにおける層Ｌ１の外観の例を模式的に示したものである。平織を例として示したが、平織に限定されず、種々の織り形態であってもよい。縦糸１１及び横糸１２によって織り構造が形成されている。繊維束の幅が最も狭い箇所１３での繊維束の幅がｈmin、繊維束の幅が最も広い箇所１４における繊維束の幅がｈmaxとなる。層Ｌ１を形成する強化繊維の端部に当たる繊維束（例えば繊維束１５）は、繊維束の一部が欠けている可能性があるため、繊維流動度の評価の対象からは除外する。
　繊維束幅は、目視で定規やノギスなどを用いて計測する。デジタルスコープを用いて層Ｌ１の表面の画像を取得し、画像処理ソフトを利用して計測する方法も許容される。
　繊維強化プラスチックの繊維流動度が５．０を超える場合は、織り構造を構成する繊維束の目乱れが大きいことを示しており、表面品位に劣る。繊維流動度の好ましい上限は、２．５である。
　本発明の繊維強化プラスチックの好ましい態様として、前記積層構造を積層方向に切断した断面における各々の層Ｌ２について測定した分散パラメータが、１０％以下となることが挙げられる。
　ここで、分散パラメータとは、繊維強化プラスチックの積層方向を横切る方向の断面にみられる層Ｌ２中の強化繊維の断面を無作為に１００個抽出し、断面形状を楕円に近似した際に、当該１００個の断面の長径の標準偏差／平均値のことを言う。上記積層方向を横切る方向については特に限定はなく、断面を横切る方向であれば任意の角度をとってよい。また、任意の上記積層方向を横切る断面を観察し、一度でも上記の分散パラメータ範囲を満たす断面が存在すれば、本要件を満たすものと判断する。繊維強化プラスチックの層Ｌ２において、強化繊維が一方向に配向している場合は強化繊維の断面形状は同一になる。例えば、繊維方向に対して直角に近い断面では強化繊維の断面形状は真円に近い楕円となり、繊維方向に対して斜めな断面では強化繊維の断面形状は長径と短径の差が大きい楕円となる。本発明では、繊維強化プラスチックの積層方向を横切る断面において積層方向に視認できる層Ｌ２が存在し、かつ該層内において分散パラメータが１０％以下であることは、層Ｌ２内において強化繊維が一方向に配向していることを示す。繊維強化プラスチックの各層Ｌ２に含まれる繊維が一方向に配向している場合、繊維の分布ムラや配向ムラが抑制され、繊維強化プラスチックが良好な力学特性を発現するため好ましい。
　分散パラメータは、上記の通り得られた繊維強化プラスチックの断面の画像を、デジタルスコープなどを用いて取得し、該断面の画像から無作為に１００個の強化繊維断面を選択し、選択した強化繊維の断面の形状を楕円と見なしてその長径を計測し、長径の標準偏差／平均値を求めることにより計測する。なお、強化繊維の断面の形状を楕円と見なした時の長径とは、取得された強化繊維断面の円周上の任意の２点を直線で結んだときの直線の長さの最大値とする。
　本発明では、繊維強化プラスチックが複数の層Ｌ２を有し、積層方向を横切る任意の位置で切断して得られる断面内に見られる１つの層Ｌ２において、強化繊維の断面を無作為に１００個抽出し、これらの繊維断面形状を楕円に近似した際に、抽出された１００個の断面の長径の平均値Ｄ１を求め、前述の断面と同一の断面内の別の層Ｌ２において、強化繊維の断面を無作為に１００個抽出し、これらの繊維断面形状を楕円に近似した際に、抽出された１００個の断面の長径の平均値Ｄ２を求めた場合、Ｄ１がＤ２の２倍以上となる断面が存在することがより好ましい態様である。上記積層方向を横切る方向については特に限定はなく、断面を横切る方向であれば任意の角度をとってよい。
　Ｄ１がＤ２の２倍以上となるとは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層Ｌ２において、各層Ｌ２に含まれる強化繊維の配向方向が異なる組が存在することを示す。繊維強化プラスチックにおいて複数の方向に強化繊維が配向していることで、繊維強化プラスチックが有する力学的特性が等方的なものとなるため好ましい。なお、３以上の層Ｌ２が存在するとき、そのうち１つの層の繊維断面の長径平均値が別のいくつかの層の長径平均値の２倍以上でなくとも、それ以外のいずれかの層の長径平均値の２倍以上であればよい。
　本発明のより好ましい態様として、繊維強化プラスチックが複数の層Ｌ２を有し、一つの層Ｌ２に含まれる強化繊維の長さの平均値が、別の層Ｌ２に含まれる強化繊維の長さの平均値よりも短いことが好ましい。
　繊維強化プラスチックが有する機械的特性は、繊維強化プラスチックに含まれる強化繊維の長さに依存する。基本的に、繊維強化プラスチックに含まれる強化繊維の長さが長いほど力学的特性に優れる。また、強化繊維の長さが短いほど成形時の形状追従性に優れている。すなわち、繊維強化プラスチックに含まれる強化繊維の長さは要求される力学特性や形状によって選択される。繊維強化プラスチックが互いに異なる繊維長を有する層Ｌ２を有することで、所望の力学特性や形状を有する繊維強化プラスチックが得られるため、好ましい。なお、３以上の層Ｌ２が存在するとき、そのうち１つの層の強化繊維の長さの平均値が別のいくつかの層の強化繊維の長さの平均値と同じ長さであっても、それ以外のいずれかの層の強化繊維の長さの平均値と異なるものであればよい。繊維強化プラスチックが複数の層Ｌ２を有し、一つの層Ｌ２に含まれる強化繊維の長さの平均値が、他の層Ｌ２に含まれる強化繊維の長さの平均値よりも短いことを確かめるには、繊維強化プラスチックの樹脂を焼き飛ばすことで強化繊維の繊維長を計測する方法を用いる。具体的には、得られた繊維強化プラスチックの樹脂を焼き飛ばし（焼き飛ばし温度はエポキシ樹脂の場合は５００℃）、強化繊維からなる繊維マットを得る。繊維強化プラスチックに含まれる強化繊維の繊維長の平均は、該繊維マット表面から任意に抽出した１０本の強化繊維の平均値とする。強化繊維の長さの平均値の計測後、前記繊維マットの繊維を表面から均等に剥がしていき、繊維長が大きく変化した時点で、その時点での繊維マットの表面から強化繊維を１０本抽出し、再度強化繊維の長さの平均値を求める。求めた強化繊維の長さの平均値を最初に求めた強化繊維の平均値と比較し、長さが１ｍｍ以上異なった場合、繊維強化プラスチックにおいて、一つの層Ｌ２に含まれる強化繊維の長さの平均値が、他の層Ｌ２に含まれる強化繊維の長さの平均値よりも短いと判断する。
　以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例に記載の発明に限定される訳ではない。
　実施例で使用したプリプレグの作製方法を以下に示す。
＜エポキシ樹脂組成物＞
　以下に示す原料を用いてエポキシ樹脂組成物Ｃ１～Ｃ５を作製した。エポキシ樹脂組成物Ｃ１～Ｃ５の樹脂組成について表１にまとめた。
　本発明で用いるエポキシ樹脂組成物の構成要素は以下の通りである。
・エポキシ樹脂
　“ｊＥＲ（登録商標）”８２８（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、三菱ケミカル（株）製）。
　“ｊＥＲ（登録商標）”１００７ＦＳ（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、三菱ケミカル（株）製）。
　 “ＥＰＩＣＬＯＮ（登録商標）”Ｎ７４０（フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ＤＩＣ（株）製）。
　“スミエポキシ（登録商標）”ＥＬＭ４３４（ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、住友化学工業（株）製）。
　“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ０６００（アミノフェノール型エポキシ樹脂、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製）。
・硬化剤
　ＤＩＣＹ７（ジシアンジアミド、三菱ケミカル（株）製）。
・硬化促進剤
　“Ｏｍｉｃｕｒｅ（登録商標）”２４（４，４’－メチレンビス（フェニルジメチルウレア、ピィ・ティ・アイ・ジャパン（株）製）。
　ＤＣＭＵ-９９（３－（３，４－ジクロロフェニル）－１，１－ジメチルウレア、保土ヶ谷化学工業（株）製）。
・熱可塑性樹脂
　“ビニレック（登録商標）”Ｋ（ポリビニルホルマール、ＪＮＣ（株）製）。
　“スミカエクセル（登録商標）”ＰＥＳ５００３Ｐ（ポリエーテルスルホン、住友化学（株）製）。
＜エポキシ樹脂組成物の調製方法＞
　エポキシ樹脂組成物の主剤として、ビーカー内に上記エポキシ樹脂及び上記熱可塑性樹脂を投入し、１５０℃の温度まで昇温させ３０分加熱混練を行い、６０℃の温度まで降温させた後、硬化剤および硬化促進剤を投入し、１０分間混練して、エポキシ樹脂組成物を得た。
＜炭素繊維＞
　“トレカ（登録商標）”Ｔ３００（東レ（株）製）、“トレカ（登録商標）”Ｔ７００Ｓ（東レ（株）製）、“トレカ（登録商標）”Ｔ１１００Ｇ（東レ(株)製）
＜プリプレグの作製方法＞
　前記エポキシ樹脂組成物の調製方法に準じて得られたエポキシ樹脂組成物を、リバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを２枚作製した。次に、シート状に整列させた前記炭素繊維に記載の“トレカ（登録商標）”に得られた樹脂フィルム２枚を炭素繊維の両面から重ね、温度１１０℃、圧力２ＭＰａの条件で加圧加熱してエポキシ樹脂組成物を含浸させ、プリプレグＰ１～Ｐ７を得た。なお、前記プリプレグの作製方法に従って作製したプリプレグに使用した、エポキシ樹脂組成物と炭素繊維の組合せを表２にまとめた。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　プリプレグＰ１、プリプレグＰ５、プリプレグＰ６、プリプレグＰ７は強化繊維が織り構造を有する織物プリプレグである。本実施例では、不連続繊維プリプレグとして切込プリプレグを使用した。プリプレグＰ２、Ｐ３およびＰ４は強化繊維が一方向に配向したプリプレグである。プリプレグＰ２、Ｐ３およびＰ４へは強化繊維を切断する切込を挿入し、切込プリプレグとした。上記プリプレグを用いて、以下に記載の成形性評価Ｅ１、成形性評価Ｅ２、成形性評価Ｅ３をそれぞれ実施した。得られた結果は表３、表４、表５にまとめた。
＜Ｔａ及びＴｂの測定＞
　本発明におけるヒートフロー曲線１は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、アルミニウム製のサンプルパンにエポキシ樹脂組成物Ｃ１～Ｃ５を約１０ｍｇ分封入してセル内のサンプル台に配置し、リファレンスとしての空のアルミニウム製サンプルパンをリファレンス台に配置し、それぞれのサンプルを窒素雰囲気中で５０℃から７００℃／ｍｉｎで１３０℃まで昇温し、その後１３０℃で熱硬化反応が終了するまで保持する分析を行うことで取得した。得られたヒートフロー曲線１から、区分求積の台形公式によりエポキシ樹脂組成物Ｃ１～Ｃ５の総発熱量をそれぞれ計算し、それぞれのエポキシ樹脂組成物で発熱量が総発熱量の５０％に達するまでの時間を求めた。以下では、エポキシ樹脂組成物Ｃ１～Ｃ５の発熱量が総発熱量の５０％に達するまでの時間をそれぞれＴC1～ＴC5と表す。分析の結果、ＴC1＝２１５．１秒、ＴC2＝３７４．４秒、ＴC3＝３６１．７秒、ＴC4＝１７１．０秒、ＴC5＝１６８．７秒であった。
＜成形性評価Ｅ１＞
　成形性評価Ｅ１では、図５に示す平板繊維強化プラスチックを製造した。まず、各プリプレグを任意の寸法に裁断し、積層してプリプレグ積層体とした。このとき、プリプレグ積層体の一方の表面のみに織物プリプレグが配置されるように積層した。その後、盤面の形状が１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形で、深さ１０ｍｍのキャビティを有する下金型に、プリプレグ積層体を織物プリプレグが配置された表面が下金型の表面と接する様に配置した。このとき、下金型はあらかじめ一定の温度まで昇温していた。その後、プリプレグ積層体の上に下金型と同じ温度にまで昇温した上金型を配置した。その後、一定時間保持しプリプレグ積層体を予熱した。一定時間経過後、プレス機で加熱・加圧し、平板繊維強化プラスチックを製造した。この時得られた繊維強化プラスチックの金型への充填状況を観察するとともに繊維強化プラスチック表面の繊維流動度を計算し、以下に示す良、可、不可の３段階で評価した。
良：基材が型内に充填し、繊維流動度が１．０以上２．５未満
可：基材が型内に充填し、繊維流動度が２．５以上
不可：基材が型内に充填しなかった。
＜成形性評価Ｅ2＞
　成形性評価Ｅ2では、図６に示すリブを有する繊維強化プラスチックを製造した。まず、各プリプレグを積層してプリプレグ積層体を製造した。このとき、プリプレグ積層体の一方の表面のみに織物プリプレグが配置されるように積層した。配置工程では、盤面の形状が１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形で、深さ１０ｍｍのキャビティを有する下金型に、プリプレグ積層体を織物プリプレグが配置された表面が下金型の表面に接する様に配置した。下金型はあらかじめ一定の温度まで昇温していた。その後、プリプレグ積層体の上に下金型と同じ温度まで昇温した上金型を配置した。その後、一定時間保持しプリプレグ積層体を予熱した。一定時間経過後、プレス機でプレス成形を実施し、リブを有する繊維強化プラスチックを得た。このとき得られた繊維強化プラスチックのリブの高さＺと繊維流動度を計算し、その値を以下に示す良、可、不可の３段階で評価した。なお、ここで言うリブの高さとは繊維強化プラスチックに形成されたリブの高さの最大値のことをいう。
良：立ったリブの高さが５ｍｍ以上であり、繊維流動度が１．０以上２．５未満
可：立ったリブの高さが５ｍｍ以上であり、繊維流動度が２．５以上
不可：立ったリブの高さが５ｍｍ未満
＜成形性評価Ｅ3＞
　成形性評価Ｅ3では、図７に示すとおりの表面に凹凸の曲面を有する繊維強化プラスチックを製造した。まず、各プリプレグを任意のサイズに裁断し、積層してプリプレグ積層体を製造した。このとき、プリプレグ積層体の一方の表面のみに織物プリプレグが配置されるように積層した。配置工程では盤面に凹凸の曲面を有する１７０ｍｍ×１７０ｍｍの下金型に、プリプレグ積層体を、織物プリプレグを有する表面が下金型の表面に接する様に配置した。このとき、下金型をあらかじめ一定の温度まで昇温していた。その後、プリプレグ積層体の上に下金型と同じ温度まで昇温した上金型を配置した。その後、一定時間保持し、プリプレグ積層体を予熱した。一定時間経過後、プレス機でプレス成形を実施し、表面に凹凸を有する繊維強化プラスチックを得た。このとき得られた繊維強化プラスチックの繊維流動度を計算し、その値を以下に示す良、可、不可の３段階で評価した。
良：繊維流動度が１．０以上２．５未満
可：繊維流動度が２．５以上
不可：成形できなかった
＜繊維流動度の測定方法＞
　得られた繊維強化プラスチックの表面を目視により観察し、最小スケールが１ｍｍの定規を用いてｈmin及びｈmaxを計測し、繊維流動度を求めた。
＜繊維強化プラスチックの断面の観察方法＞
　得られた繊維強化プラスチックを厚さ方向（積層方向）に切断し、層構造を露出させたサンプルを作成した。その後サンプルの断面を研磨機によって研磨した。断面を研磨したサンプルをデジタルスコープにて観察し、繊維強化プラスチック断面に見られる層Ｌ２の分散パラメータを計測した。
（実施例１）
　プリプレグＰ６を９７ｍｍ×９７ｍｍの正方形に裁断し、本発明における織物プリプレグとした。次にプリプレグＰ３を８５ｍｍ×８５ｍｍの正方形に裁断し、切込の平均長さが１ｍｍ、切込が強化繊維の配向方向となす角度（切込角度）に対して１４°の切込によって、切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さが２５ｍｍとなるように切込を挿入し、本発明における切込プリプレグとした。切込プリプレグを積層構成が[０°／９０°]４Ｓとなるように積層したのち、積層体の一方の表面に前記織物プリプレグを積層してプリプレグ積層体とした。次に、得られたプリプレグ積層体をあらかじめ１３０℃に熱せられた成形性評価Ｅ１に記載の繊維強化プラスチックを製造するための下金型に配置した。プリプレグ積層体を配置後、下金型と同じ温度まで昇温した上金型を配置し、１５０秒間保持してプリプレグ積層体を予熱した。その後上下金型の温度を１３０℃に保ったまま面圧５ＭＰａでプレス機によってプレス成形を実施し、繊維強化プラスチックを製造して成形性評価Ｅ１を実施した。
　この場合、本発明における前記熱硬化性樹脂Ａは前記エポキシ樹脂組成物Ｃ４に該当し、前記熱硬化性樹脂Ｂは前記エポキシ樹脂組成物Ｃ１に該当するため、Ｔｂ－Ｔａ＝４４．１で、発熱量条件を満たしていた。また、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、切込プリプレグの表面積の織物プリプレグの積層方向の最表面の表面積１００％に対する比（面積比ＡＲ１、以下同様）は７７％であった。なお、ここでの切込プリプレグの表面積とは、織物プリプレグと接する切込プリプレグの表面積を指す。さらに、プリプレグ積層体の切込プリプレグが配置された側、すなわち上記したところの表面Ｓ２に接する型の表面積は、表面Ｓ２の表面積１００％に対する比（面積比ＡＲ2、以下同様）が１３８％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は３．５であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、積層体の積層方向における同一断面に見られる一つの層Ｌ２の強化繊維の断面の長径の平均値Ｄ１が、別の層Ｌ２の強化繊維の断面の長径の平均値Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例２）
　プリプレグＰ６をプリプレグＰ１とし、プリプレグＰ３をプリプレグＰ２としたこと以外は、実施例１と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１５９．３で、発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は７７％であり面積比ＡＲ2は１３８％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は１．８であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、積層体の積層方向における同一断面に見られる一つの層Ｌ２の強化繊維の断面の長径の平均値Ｄ１が、別の層Ｌ２の強化繊維の断面の長径の平均値Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例３）
　切込プリプレグに挿入された切込の平均長さが１ｍｍで、切込によって切断された不連続強化繊維の繊維長さを１２．５ｍｍとしたこと以外は、実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１５９．３で、発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ＜６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は７７％であり、面積比ＡＲ2は１３８％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は２．１であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例４）
　織物プリプレグの寸法を９０ｍｍ×９０ｍｍの正方形としたこと以外は、実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１５９．３で、発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は８９％であり、面積比ＡＲ2は１３８％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は１．７であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例５）
　織物プリプレグの寸法を５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形とした。またプリプレグＰ２をプリプレグＰ４とし、切込プリプレグの寸法を４５ｍｍ×４５ｍｍとしたこと以外は、実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１４６．６で、発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は８１％であり、面積比ＡＲ2は４９３％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度は２．０であったが、基材が金型の端まで充填せず、所望の形状が得られなかった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例６）
　予熱工程において、金型の温度を１４０℃とし、予熱の時間を１２０秒としたこと以外は実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は１．９であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例７）
　予熱工程において、金型の温度を１２０℃とし、予熱時間を１８０秒としたこと以外は実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は１．３であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例８）
　プリプレグ積層体の層Ｌ２の積層構成を[０°]４としたしたこと以外は、実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型に充填しており、繊維流動度は１．５であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。
（実施例９）
　プリプレグ積層体の積層構成を擬似等方積層[４５°／０°／－４５°／９０°]２Ｓとしたこと以外は実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型に充填しており、繊維流動度は１．３であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例１０）
　プリプレグＰ１をプリプレグＰ６とし、プリプレグＰ２をプリプレグＰ３としたこと以外は、実施例９と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝４４．１で発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ＜６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は７７％であり、面積比ＡＲ2は１３８％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は３．３であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例１１）
　プリプレグＰ１をプリプレグＰ７とし、プリプレグＰ２をプリプレグＰ３としたこと以外は、実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝４６．４で発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は７７％であり、面積比ＡＲ2は１３８％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は３．６であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例１２）
　プリプレグＰ１をプリプレグＰ５とし、プリプレグＰ２をプリプレグＰ４としたこと以外は、実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１４６．６で発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は７７％であり、面積比ＡＲ2は１３８％であった。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材が金型の端まで充填しており、繊維流動度は２．０であった。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例１３）
　プリプレグＰ１を９０ｍｍ×９０ｍｍの正方形に裁断し、織物プリプレグとした。次にプリプレグＰ２を８５ｍｍ×８５ｍｍの正方形に裁断し、切込の平均長さが１ｍｍ、切込角度が強化繊維の配向方向に対して１４°の切込によって、切断された不連続強化繊維の平均長さが２５ｍｍとなるように切込を挿入し、切込プリプレグとした。切込プリプレグを積層構成が[０°／９０°]４Ｓとなるように積層したのち、積層体の一方の表面に織物プリプレグを積層してプリプレグ積層体とした。次に、得られたプリプレグ積層体をあらかじめ１３０℃に熱せられた成形性評価Ｅ2に記載の繊維強化プラスチックを製造するための下金型に配置した。プリプレグ積層体を配置後、下金型と同じ温度まで昇温した上金型を配置し、１５０秒間保持してプリプレグ積層体を予熱した。その後上下金型の温度を１３０℃に保ったまま面圧５ＭＰａでプレス機によってプレス成形を実施し、成形性評価Ｅ2を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１５９．３で発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は８９％であり、面積比ＡＲ2は１９３％であった。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度が１．８であった。また、高さ７ｍｍのリブが立った。また、各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例１４）
　切込プリプレグを[４５°／０°／－４５°／９０°]２Ｓの積層構成で積層する際に、織物プリプレグが配置される方の表面から８層の切込プリプレグを、不連続強化繊維の繊維長が２５ｍｍの切込プリプレグを用いて積層し、残りの８層を繊維長が１２．５ｍｍの切込プリプレグを用いて積層して得られるプリプレグ積層体を用いたこと以外は実施例９と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ2を実施した。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　評価の結果、繊維強化プラスチックは１３ｍｍのリブを有していた。また、繊維流動度は１．７であり、良好な表面品位を有していた。また、繊維強化プラスチック断面に見られる各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（実施例１５）
　プリプレグＰ１を１８０ｍｍ×１８０ｍｍの正方形に裁断し、織物プリプレグとした。次にプリプレグＰ２を１７０ｍｍ×１７０ｍｍの正方形に裁断し、切込長さが１ｍｍ、切込角度が強化繊維の配向方向に対して１４°の切込によって繊維長さが２５ｍｍとなるように切込を挿入し、前記切込プリプレグとした。切込プリプレグを積層構成が[０°／９０°]４Ｓとなるように積層したのち、積層体の一方の表面に織物プリプレグを積層してプリプレグ積層体とした。得られたプリプレグ積層体をあらかじめ１３０℃に熱せられた下金型に配置した。プリプレグ積層体を配置後、上金型を取り付け、１５０秒間保持し予熱した。その後金型の温度を１３０℃に保ったまま面圧５ＭＰａでプレス機によって加圧し、成形性評価Ｅ3を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１５９．３で発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は８９％であり、面積比ＡＲ2は１７３％であった。
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材は金型内にシワなく充填していた。繊維流動度は１．５で、良好な表面品位を有していた。また、繊維強化プラスチック断面に見られる各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。　
（実施例１６）
　プリプレグＰ１を２００ｍｍ×２００ｍｍの正方形に裁断し、織物プリプレグとした。次にプリプレグＰ２を１７０ｍｍ×１７０ｍｍの正方形に裁断し、切込長さが１ｍｍ、切込角度が強化繊維の配向方向に対して１４°の切込によって繊維長さが２５ｍｍとなるように切込を挿入し、切込プリプレグとした。まず、表面の温度が室温である金型上に織物プリプレグを凹凸に沿わせながら賦形し、その後[０°／９０°]４Ｓの積層構成で積層した切込プリプレグ積層体を織物プリプレグの上に配置し、プリプレグ積層体とした。このとき、織物プリプレグと切込プリプレグ積層体は一部接触しており、完全には密着していなかった。得られたプリプレグ積層体をあらかじめ１３０℃に熱せられた下金型に配置した。プリプレグ積層体を配置後、上金型を取り付け、１５０秒間保持し予熱した。その後金型の温度を１３０℃に保ったまま面圧５ＭＰａでプレス機によって加圧し、成形性評価Ｅ3を実施した。
　このとき、Ｔｂ－Ｔａ＝１５９．３で発熱量条件を満たしており、全ての切込プリプレグに挿入された切込の平均長さｘと切込によって切断された不連続強化繊維の平均長さｙの関係はｙ≧６ｘ＋１０を満たしていた。また、面積比ＡＲ１は７２％であり、面積比ＡＲ2は１７３％であった。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、基材は金型内にシワなく充填していた。繊維流動度は１．７で、良好な表面品位を有していた。また、繊維強化プラスチック断面に見られる各層Ｌ２は、前記分散パラメータを満たしていた。さらに、上記Ｄ１が上記Ｄ２の２倍以上となる層Ｌ２の組合せが存在していた。
（比較例１）
　プリプレグＰ２をプリプレグＰ３とし、予熱の時間を３０秒としたこと以外は実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。なお、プリプレグＰ３に含まれている樹脂はプリプレグＰ１に含まれている樹脂と同じものであった。したがって、織物プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂ＡのＴａと、切込プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂ＢのＴｂは、発熱量条件を満たさなかった。
　評価の結果、得られた繊維強化プラスチックの繊維流動度は３．８であり、織物プリプレグの目乱れが目立って表面品位が悪かった。
（比較例２）
　プリプレグＰ２に切込を挿入せず、切込プリプレグとしなかったこと以外は実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度は１．８であったが、基材が金型に充填しきらなかった。
（比較例３）
　予熱工程を実施しなかったこと以外は実施例２と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ１を実施した。つまり、下金型にプリプレグ積層体を配置後直ちに成形工程に移行して繊維強化プラスチックを製造した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度が４．３であり、織物の目乱れが目立って表面品位が悪かった。
（比較例４）
　プリプレグＰ２をプリプレグＰ３とし、予熱の時間を３０秒としたこと以外は実施例１３と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ2を実施した。
　評価の結果、得られた繊維強化プラスチックの繊維流動度は２．７であり、織物プリプレグの目乱れが目立って表面品位は悪かった。また、高さ７ｍｍのリブが立った。
（比較例５）
　プリプレグＰ２に切込を挿入せず、切込プリプレグとしなかったこと以外は実施例１３と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ2を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度は１．３であったが、リブの高さは３ｍｍであり、リブ部への基材の充填が極端に悪かった。
（比較例６）
　予熱工程を実施しなかったこと以外は実施例１３と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ2を実施した。つまり、下金型にプリプレグ積層体を配置後直ちに成形工程に移行して繊維強化プラスチックを製造した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度が４．３であり、織物の目乱れが目立って表面品位が悪かった。
（比較例７）
　プリプレグＰ２をプリプレグＰ３とし、予熱の時間を３０秒としたこと以外は実施例１５と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ3を実施した。
　評価の結果、得られた繊維強化プラスチックの繊維流動度は２．７であり、織物プリプレグの目乱れが目立って表面品位は悪かった。
（比較例８）
　プリプレグＰ２に切込を挿入せず、切込プリプレグとしなかったこと以外は実施例１５と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ3を実施した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、成形工程時に基材のシワを噛み込んでしまい、成形することができなかった。
（比較例９）
　予熱工程を実施しなかったこと以外は実施例１５と同様にプリプレグ積層体を製造し、成形性評価Ｅ3を実施した。つまり、下金型にプリプレグ積層体を配置後直ちに成形工程に移行して繊維強化プラスチックを製造した。
　評価の結果得られた繊維強化プラスチックは、繊維流動度は４．３であり、織物の目乱れが目立って表面品位が悪かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
Figure WO-DOC-TABLE-3
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
Figure WO-DOC-TABLE-4
[規則91に基づく訂正 05.12.2018]　
Figure WO-DOC-TABLE-5
　本発明によれば、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグを組み合わせても成形時の目乱れが少ないプリプレグ積層体を得るので、外板部材として適した繊維強化プラスチックを得ることができる。かかる外板部材は航空機、宇宙機、自動車、鉄道、船舶、電化製品、スポーツ等の構造用途に展開することができる。
１：ヒートフロー曲線
２：ベースライン
３：総発熱量
４：総発熱量の５０％の発熱量
５：切込
６：下型
７：上型
８：プリプレグ積層体
９：織物プリプレグ
１０：不連続繊維プリプレグ
１１：縦糸
１２：横糸
１３：繊維束の最小幅
１４：繊維束の最大幅
１５：層Ｌ１端部の繊維束
Ｚ：リブの高さ

Claims (12)

  1. 　少なくとも一方の表面層に織物プリプレグを配置し、かつ不連続繊維プリプレグを配置してなるプリプレグ積層体であって、
    　前記織物プリプレグは、織り構造を有する強化繊維Ｒ１と熱硬化性樹脂Ａとを含み、
    　前記不連続繊維プリプレグは、一方向に配向された不連続強化繊維Ｒ２と熱硬化性樹脂Ｂとを含み、
    　前記熱硬化性樹脂Ａと前記熱硬化性樹脂Ｂとが下記発熱量条件を満たすプリプレグ積層体。
    　発熱量条件：前記熱硬化性樹脂Ａおよび前記熱硬化性樹脂Ｂのそれぞれを、示差走査熱量分析計により窒素雰囲気中で５０℃から７００℃／ｍｉｎで１３０℃まで昇温し、熱硬化反応が終了するまで１３０℃に保持したとき、Ｔｂ－Ｔａ＞３０
    　ここで、
    　Ｔａ（ｓ）：熱硬化性樹脂Ａの発熱量が熱硬化性樹脂Ａの総発熱量の５０％に達するまでの時間
    　Ｔｂ（ｓ）：熱硬化性樹脂Ｂの発熱量が熱硬化性樹脂Ｂの総発熱量の５０％に達するまでの時間
  2. 　前記不連続繊維プリプレグが、一方向に配向した強化繊維と熱硬化性樹脂Ｂとを有するプリプレグに複数の切込を挿入することで前記強化繊維を不連続強化繊維Ｒ２とした切込プリプレグである請求項１に記載のプリプレグ積層体。
  3. 　前記不連続繊維プリプレグにおいて、実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されており、
    前記切込の平均長さｘと前記切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙが、ｙ＜６ｘ＋１０を満たす請求項２に記載のプリプレグ積層体。
  4. 　前記不連続繊維プリプレグにおいて、実質的に全ての強化繊維が切込によって切断されており、
    前記切込の平均長さｘと前記切込によって切断された不連続強化繊維Ｒ２の平均長さｙが、ｙ≧６ｘ＋１０を満たす請求項２に記載のプリプレグ積層体。
  5. 　前記不連続繊維プリプレグのそれぞれの積層面の表面積が、前記少なくとも一方の表面層に配置された織物プリプレグ外表面の表面積１００％に対して８０％以上１００％未満である請求項１～４のいずれかに記載のプリプレグ積層体。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載のプリプレグ積層体を用いる繊維強化プラスチックの製造方法であって、
    　前記プリプレグ積層体を成形用の型に配置する配置工程、
    　前記プリプレグ積層体を予熱する予熱工程、
    　及び前記プリプレグ積層体を加圧・加熱して繊維強化プラスチックとする成形工程を含む繊維強化プラスチックの製造方法。
  7. 　前記プリプレグ積層体の一方の表面が前記不連続繊維プリプレグにより形成される場合において、
    　前記成形用の型の不連続繊維プリプレグに接する面の表面積が、前記表面に配置された不連続繊維プリプレグの当該成形用の型に接する面の表面積１００％に対して、１００％より大きく２００％未満となる請求項６に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
  8. 　織り構造を有する強化繊維及び樹脂を含む層Ｌ１と、
    　強化繊維及び樹脂を含む複数の層Ｌ２と、を有し、
    　前記層Ｌ１及び複数の層Ｌ２が積層構造を形成しており、
    　前記層Ｌ１は少なくとも一方の表面層に存在し、
    　前記層Ｌ１の下記繊維流動度が、１．０～５．０である繊維強化プラスチック。
    　繊維流動度：織り構造を有する強化繊維の繊維束の幅をｈとして、ｈの最大値をｈmax、ｈの最小値をｈminとしたとき、ｈmax／ｈmin
  9. 　層Ｌ２に含まれる不連続強化繊維の繊維長さが１～１００ｍｍである請求項８に記載の繊維強化プラスチック。
  10. 　前記積層構造を積層方向に切断して得られる断面における各々の層Ｌ２について測定した下記分散パラメータが１０％以下である請求項８または９に記載の繊維強化プラスチック。
    　分散パラメータ：無作為に抽出された１００個の強化繊維の断面の形状を楕円に近似して得られる１００個の長径の標準偏差／平均値
  11. 　前記積層構造を積層方向の任意の位置で切断して得られる断面内の１つの層Ｌ２において、無作為に抽出された１００個の強化繊維の断面形状を楕円に近似して得られる１００個の径（楕円の場合は長径）の平均値をＤ１として、
    　前記積層方向の断面内の別の層Ｌ２において、無作為に抽出された１００個の強化繊維の断面形状を楕円に近似して得られる１００個の長径の平均値Ｄ２とすると、
    　Ｄ１がＤ２の２倍以上である請求項８～１０のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
  12. 　複数の層Ｌ２を有し、
    　一つの層Ｌ２に含まれる不連続強化繊維の長さの平均値が、別の層Ｌ２に含まれる不連続強化繊維の長さの平均値よりも短い請求項８～１１のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
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