WO2019031478A1 - 繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法 - Google Patents

繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019031478A1
WO2019031478A1 PCT/JP2018/029532 JP2018029532W WO2019031478A1 WO 2019031478 A1 WO2019031478 A1 WO 2019031478A1 JP 2018029532 W JP2018029532 W JP 2018029532W WO 2019031478 A1 WO2019031478 A1 WO 2019031478A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reinforced plastic
fiber
prepreg
fiber reinforced
reinforcing fiber
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/029532
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
津田皓正
唐木琢也
Original Assignee
東レ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東レ株式会社 filed Critical 東レ株式会社
Priority to JP2018541714A priority Critical patent/JPWO2019031478A1/ja
Publication of WO2019031478A1 publication Critical patent/WO2019031478A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/18—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles incorporating preformed parts or layers, e.g. compression moulding around inserts or for coating articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/34—Feeding the material to the mould or the compression means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation

Definitions

  • the present invention relates to a fiber-reinforced plastic having bends and flats that have both good surface quality and high mechanical properties, and a method for producing the same.
  • 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.
  • fiber reinforced plastics used for members having bends and flat parts are required to have excellent surface quality and high mechanical characteristics while having a complicated three-dimensional shape. Is common.
  • fiber reinforced plastic is caused by a circumferential difference at a bent portion, and since the reinforcing fiber is stretched, wrinkles are generated on the surface of the fiber reinforced plastic and the surface quality is degraded.
  • Patent Document 1 discloses a method in which the direction of the direction is a specific direction.
  • the present invention is to provide a fiber-reinforced plastic having a bending portion and a flat portion which achieves both a good surface quality and high mechanical properties, and a method for producing the same.
  • the present invention adopts the following means in order to solve the problems. That is, it is as follows. (1) having a plurality of layers including a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin, A fiber reinforced plastic having a bending portion and a flat portion, wherein In each of the layers, the lengths of the plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles are substantially the same length L, The end of the discontinuous reinforcing fiber bundle is included in the bending portion, and further, another discontinuity adjacent to the other along the direction in which the fiber bundle is bent and oriented along the bending portion There are reinforcing fiber bundles, In the case where the end of the other fiber bundle is included in the bending portion, and the portion included in the bending portion is bent along the bending portion and oriented, The distance between the end of the fiber bundle on the side of the bending portion and the end of the another fiber bundle on the side of the bending portion along the orientation direction of the two fiber bundles in the above-menti
  • the solidified matrix resin has a plurality of layers including a plurality of reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction, and all the layers have a plurality of layers whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin.
  • the fiber reinforced plastic which has a bending part and a plane part which make a favorable surface quality and high mechanical characteristics compatible can be obtained.
  • the present inventors diligently study to obtain a fiber-reinforced plastic having a bent portion and a flat portion compatible with good surface quality and high mechanical properties, and a fiber having the bent portion and the flat portion according to the present invention We reached to get reinforced plastic.
  • the first aspect of the fiber reinforced plastic of the present invention is a fiber having a plurality of layers including a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in a solidified matrix resin, and having a bent portion and a flat portion.
  • the lengths of the plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles are substantially the same length L, and the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle is included in the bent portion Further, along the direction in which the fiber bundle is bent and oriented along the bending portion, another adjacent discontinuous reinforcing fiber bundle is present, and the another fiber bundle is the other fiber bundle
  • the end portion of is also included in the bending portion, and the portion included in the bending portion is bent and oriented along the bending portion. In such a case, between the end of the fiber bundle on the bending portion side and the end of the another fiber bundle on the bending portion side is measured along the orientation direction of the two fiber bundles in the bending portion.
  • the dX is a fiber reinforced plastic having a thickness of not less than 0.03 times and not more than 2 times the average value t of the thickness at the bent portion.
  • the fiber-reinforced plastic of the present invention having a plurality of layers containing a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles having a single direction of orientation in the solidified matrix resin means, among a plurality of layers constituting the fiber-reinforced plastic, It shows that a plurality of layers including a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction is included in the solidified matrix resin. That is, it does not indicate that all layers constituting the fiber reinforced plastic are layers including a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin.
  • a layer containing a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin a layer containing a plurality of continuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin
  • a layer comprising randomly oriented reinforcing fiber bundles in the solidified matrix resin by appropriately arranging the respective layers, the degree of freedom in design of mechanical characteristics can be widely taken while maintaining good surface quality.
  • a layer containing a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is unidirectional in the solidified matrix resin a layer containing a plurality of continuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is unidirectional in the solidified matrix resin, etc.
  • a layer of solidified resin may be included between the layers containing these reinforcing fiber bundles.
  • the solidified resin layer contained between the layers may be a solidified resin different from the solidified resin in the layer containing the reinforcing fiber bundle, or may be of a type different from the solidified resin in the solidified resin. It may contain particles of resin or material.
  • the solidified matrix resin has a plurality of layers including a plurality of reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction, and the layer is all solidified matrix resin
  • a fiber reinforced plastic comprising a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles in which the direction of orientation is one direction, and having a bent portion and a flat portion, the length of the plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles in each layer The length is substantially the same length L, the bent portion includes the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle, and the fiber bundle is bent and oriented along the bent portion.
  • dX is a fiber-reinforced plastic having a thickness of not less than 0.03 times and not more than 2 times the average value t of the thickness at the bent portion.
  • the solidified matrix resin has a plurality of layers including a plurality of reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction, and all the layers have a plurality of discontinuities whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin.
  • the layer containing reinforcing fiber bundles means that a plurality of layers containing reinforcing fiber bundles having one direction of orientation in the solidified matrix resin are contained in the plurality of layers constituting the fiber reinforced plastic, And, all the layers are shown to be layers including a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is unidirectional in the solidified matrix resin.
  • all layers including a plurality of reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction is a layer including a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in a solidified matrix resin
  • the bent portion of the present invention is more likely to obtain a fiber reinforced plastic with less wrinkles.
  • a plurality of discontinuous reinforcing fiber bundles having one direction of orientation are obtained.
  • the layer is contained, and it does not indicate that all the layers constituting the fiber reinforced plastic are layers containing a plurality of reinforcing fiber bundles whose orientation direction is unidirectional in the solidified matrix resin. .
  • a layer containing a plurality of reinforcing fiber bundles whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin it is also possible to have a layer containing reinforcing fiber bundles randomly oriented in the solidified matrix resin.
  • the degree of freedom in design of mechanical characteristics can be widely taken while maintaining good surface quality.
  • a layer of resin may be included.
  • the solidified resin layer contained between the layers may be a solidified resin different from the solidified resin in the layer containing the reinforcing fiber bundle, or may be of a type different from the solidified resin in the solidified resin. It may contain particles of resin or material.
  • each of the layers is a plurality of layers in which the orientation direction is one direction in the solidified matrix resin included in the plurality of layers constituting the fiber reinforced plastic.
  • a plurality of discontinuous reinforcements in which the orientation direction is unidirectional in the solidified matrix resin included in the plurality of layers constituting the fiber reinforced plastic, which is specified for each layer of the layer containing the discontinuous reinforcing fiber bundle Layers that are not layers containing fiber bundles are not targeted.
  • the fiber reinforced plastic 1 of the present invention has a plurality of layers 6 including discontinuous reinforcing fiber bundles 4 whose orientation direction is one direction in the solidified matrix resin 5.
  • solidified matrix resin refers to a state in which the crosslinking reaction of the thermosetting resin proceeds by heating and pressure, and the resin hardly flows, and the resin is a heat.
  • plastic resin it refers to a state in which the thermoplastic resin is cooled after being heated and pressurized.
  • discontinuous reinforcing fiber bundle means a reinforcing fiber bundle in which reinforcing fibers having a length in the range of 10 to 100 mm among reinforcing fibers constituting reinforcing fiber bundles contained in the layer are contained in the layer. It means that it is 95% or more of the whole reinforcement fiber which comprises.
  • the lengths of the discontinuous reinforcing fiber bundles 4 are substantially the same length L.
  • “the discontinuous reinforcing fiber bundle has substantially the same length L” means the average of the discontinuous reinforcing fibers contained in the discontinuous reinforcing fiber bundle, except for the discontinuous reinforcing fiber bundle which intersects the end of the fiber reinforced plastic.
  • the percentage of discontinuous reinforcing fibers which are 5 mm or more shorter or longer than the length is 5% or less.
  • the orientation direction is one direction means that the ratio of discontinuous reinforcing fibers separated by 5 degrees or more from the average value of the orientation directions of the discontinuous reinforcing fibers contained in the discontinuous reinforcing fiber bundle in each layer is 5% or less
  • the orientation directions of the discontinuous fiber reinforced bundles may be different between the respective layers of the fiber reinforced plastic.
  • “the orientation directions of the discontinuous reinforcing fiber bundles are different” indicates that the angle formed by the discontinuous fiber reinforced bundles contained in each layer in the adjacent layers is 5 degrees or more.
  • the discontinuous reinforcing fibers in the discontinuous reinforcing fiber bundle contained in the fiber reinforced plastic of the present invention include, for example, organic fibers such as aramid fibers, polyethylene fibers, polyparaphenylene benzoxazole (PBO) fibers, glass fibers, carbon fibers, Reinforcing fiber using silicon carbide fiber, alumina fiber, Tyranno fiber, basalt fiber, inorganic fiber such as ceramic fiber, metal fiber such as stainless fiber or steel fiber, other, boron fiber, natural fiber, modified natural fiber etc. as fiber Etc.
  • organic fibers such as aramid fibers, polyethylene fibers, polyparaphenylene benzoxazole (PBO) fibers, glass fibers, carbon fibers, Reinforcing fiber using silicon carbide fiber, alumina fiber, Tyranno fiber, basalt fiber, inorganic fiber such as ceramic fiber, metal fiber such as stainless fiber or steel fiber, other, boron fiber, natural fiber, modified natural fiber etc. as fiber Etc.
  • carbon fiber is particularly lightweight among these rein
  • thermosetting resin which can be used as a solidified matrix resin which the fiber reinforced plastic of the present invention contains, for example, epoxy resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, phenol resin, epoxy acrylate resin, urethane acrylate resin, phenoxy resin, Alkyd resins, urethane resins, maleimide resins, cyanate resins and the like can be mentioned.
  • thermoplastic resin that can be used as a solidified matrix resin contained in the fiber-reinforced plastic of the present invention
  • the amount of the thermosetting resin is 1 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermosetting resin (the total of the thermosetting resin and the curing agent) for the purpose of viscosity adjustment at the time of molding and toughness improvement of the cured resin. What mixed the above-mentioned thermoplastic resin in the range of a part may be used.
  • the range of the thermoplastic resin to be blended with 100 parts by mass of the thermosetting resin (the total of the thermosetting resin and the curing agent) is preferably 2 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 45 parts by mass.
  • the fiber-reinforced plastic 1 of the present invention has the bent portion 2 and the flat portion 3, but it further has a tapered portion directed from the flat portion 3 toward the end on at least one end surface. It is preferable to have nine.
  • the number of the bent portions 2 and the straight portions 3 is not particularly limited, and the cut surface of the fiber reinforced plastic in the thickness direction is, for example, L-shaped as shown in FIG. 2, C-shaped as shown in FIG. It may have a Z-shaped shape such as (b).
  • the tapered portion of the fiber reinforced plastic described above is caused by the circumferential difference caused by the thickness of the fiber reinforced plastic.
  • a tapered portion refers to a portion in which the angle between the normal to the plane of the fiber reinforced plastic and the direction from the plane to the end of the fiber reinforced plastic is 5 degrees or more. Point to.
  • the fiber-reinforced plastic having the tapered portion is preferable in that the fiber-reinforced plastics are joined to each other because the joint strength is improved.
  • the fiber reinforced plastic 1 of the present invention is another discontinuous reinforcement which is adjacent along the direction in which the fiber bundle 4 is bent and oriented along the bending portion 2.
  • a fiber bundle 4 ' is present, an end of the fiber bundle 4' is included in the bent portion 2, and a portion contained in the bent portion of the fiber bundle 4 'is bent and oriented along the bent portion In this case, between the end portion 7 on the bending portion side of the fiber bundle and the end portion 7 ′ on the bending portion side of the other fiber bundle adjacent thereto, in the above-described bending portion of the two fiber bundles Of the distances measured along the alignment direction, assuming that the maximum value is dX, the dX is not less than 0.03 times and not more than 2 times the average value t of the thicknesses at the bent portions.
  • the bent portion may have a layer including a part of the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle, and the ends of all the discontinuous reinforcing fiber bundles are included in the bent portion.
  • dX for example, in FIG. 2, a dotted line portion of a bent portion located between the end of the fiber bundle 4 drawn by a solid line and the end of another discontinuous reinforcing fiber bundle 4 ′ adjacent thereto. It becomes.
  • the location of dX is not limited to this position.
  • the bent portion refers to a portion where the bending angle defined below is 5 degrees or more, and the radius of curvature of the inner diameter of the bent portion of the fiber reinforced plastic is 1 to 100 mm.
  • a flat part shows flat parts other than the bending part of fiber reinforced plastic.
  • the bending angle is defined as the smaller angle d ⁇ of the angles formed by intersecting the ridge lines of the flat portions on both sides sandwiching the bent portion.
  • the smaller angle d ⁇ referred to here is the smaller of the initial angle of forming the bending portion, assuming that the bending portion is formed from the state in which the flat portions on both sides sandwiching the bending portion are on the same plane. It is the angle of the part which makes an angle.
  • the length Ls of the flat portion there is no limitation on the length Ls of the flat portion, and it is sufficient that the fiber-reinforced plastic is excellent in surface quality without being noticeable wrinkles and voids.
  • the length Ls of the flat portion is the distance between the end of the bent portion and the end of the flat portion facing the bent portion when the bent portion is adjacent to only one of the flat portions, and the flat portion is sandwiched by the bent portion When on, it indicates the distance between the bends.
  • the end of the bending portion refers to a portion where the angle between the tangent of the outer diameter portion in the bending portion and the ridge line in the flat portion is 1 degree or less, and "the distance between the bending portions” is Points to the distance between the ends of the bends.
  • the thickness t of the bent portion is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 mm, more preferably 2 to 50 mm, and still more preferably 3 to 20 mm.
  • the reinforcing fiber bundle is discontinuous, and there is a resin region solidified between the discontinuous reinforcing fiber bundles (hereinafter referred to as an opening), the circumferential length difference at the bent portion
  • the bent portion includes the discontinuous reinforcing fiber bundle at least in part, the decrease in strength is small, and excellent mechanical characteristics can be compatible.
  • the length of the discontinuous reinforcing fiber bundle contained in the layer of the fiber-reinforced plastic of the present invention causes deterioration of the surface quality such as generation of wrinkles in the bent portion if it is too long, and is excellent in surface quality if it is too short But the mechanical properties decrease.
  • the length of the discontinuous reinforcing fiber bundle contained in the layer of the fiber reinforced plastic of the present invention is in the range of 10 to 100 mm as described above, more preferably 10 to 50 mm, still more preferably 10 to 30 mm It is.
  • the fiber-reinforced plastic of the present invention is characterized in that the distance between the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle in the bend and the end of another discontinuous reinforcing fiber bundle having the same orientation direction adjacent to the fiber direction is discontinuous
  • the maximum value dX of the distance measured along the orientation direction of the reinforcing fiber bundle is not less than 0.03 times and not more than 2 times the average value t of the thickness at the bent portion.
  • the thickness at the bent portion assumes a double circle having the bent portion as a part of the circumference, and the inner diameter of the inner circle is the inner diameter, and the outer diameter of the outer circle is the outer diameter.
  • the distance between the tangent at a certain point and the point of the outside diameter having a tangent parallel to it is the "average value of the thickness at the bend” means the average of the distances obtained over the bend is there.
  • the fiber-reinforced plastic of the present invention has the opening at least at the bending portion, thereby suppressing the occurrence of wrinkles due to the circumferential length difference at the bending portion.
  • the opening length is determined by the circumferential length difference mainly due to the thickness t of the bending portion, and the bending angle.
  • the opening in the bent portion is in the direction of becoming larger. If the opening is too small relative to the thickness t of the bending portion, the bending portion of the fiber reinforced plastic is prone to wrinkles, while if the opening is too large, the opening itself becomes noticeable and the surface quality is degraded, or The mechanical properties of reinforced plastics may be reduced.
  • the maximum value dX of the opening distance is not less than 0.03 times and not more than 2 times the average value t of the thickness at the bent portion, both of the wrinkles of the bent portion and the mechanical characteristics of the fiber reinforced plastic are compatible. It is possible to obtain a fiber-reinforced plastic with excellent surface quality.
  • the range of dX is preferably 0.04 times or more and 1.5 times or less, more preferably 0.05 times or more and 1.2 times or less, more preferably 0 times the average value t of the thickness at the bent portion. .05 or more and 1 or less.
  • the upper limit and the lower limit may be combined.
  • the fiber reinforced plastic of the present invention preferably has a bending angle of 30 degrees or more.
  • the bending angle is small from the viewpoint of geometry, the circumferential length difference at the bending portion becomes small, so that the occurrence of wrinkles is suppressed.
  • the bending angle is increased, the circumferential length difference of the bent portion is increased, and the possibility of the occurrence of wrinkles is increased.
  • the creases of the fiber reinforced plastic can be reduced by the presence of the end portions of the discontinuous fiber bundle in the bent portion. Therefore, the effect is greater as the difference in circumferential length is larger, that is, as the bending angle is larger.
  • the solidified resin contained in the fiber-reinforced plastic of the present invention may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin, but desirably the solidified resin is a thermosetting resin while maintaining both surface quality and mechanical properties. And fiber reinforced plastic with less variation in mechanical properties. On the other hand, in fiber reinforced plastics composed of a thermoplastic resin, the surface quality as a fiber reinforced plastic may decrease or the variation in mechanical properties may increase.
  • the discontinuous reinforcing fiber bundle contained in the layer of the fiber reinforced plastic of the present invention has an end.
  • the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle may have any shape, but by forming a straight line having substantially the same length dL at the end, good surface quality of the fiber reinforced plastic after opening and And mechanical characteristics can be compatible.
  • a straight line of substantially the same length dL means that the ends of the discontinuous reinforcing fiber bundle are straight and the discontinuous reinforcing fiber is 50% longer or shorter than the average value of dL in a certain layer. It means that the percentage of the end of the bundle is 5% or less of the percentage in the layer.
  • the length dL is preferably in the range of 0.2 to 10 mm, more preferably 0.3 to 5 mm, and still more preferably 0.5 to 3 mm.
  • the ends of the discontinuous reinforcing fiber bundle have substantially the same length dL.
  • the length obtained by making a straight line and projecting the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle onto a plane perpendicular to the orientation direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle is Ws
  • the value of Ws / dL is 0.03 or more 0 It is preferable that it is .75 or less.
  • Ws / dL is a value determined by the angle between the straight line formed by the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle of the present invention and the orientation direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle, and if it is too small, the discontinuous reinforcing fiber bundle
  • the opening area between the end portions of the edge may be small, which may lead to deterioration of the surface quality such as the occurrence of wrinkles, or an excessively large opening area may cause the surface quality to be deteriorated.
  • the value of Ws / dL is 0.05 or more and 0.6 or less, more preferably 0.1 or more and 0.5 or less.
  • the upper limit and the lower limit may be combined.
  • the ends of the discontinuous reinforcing fiber bundle form a straight line having substantially the same length dL
  • the smaller absolute angle of the straight line formed by the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle is the same absolute value ⁇ with the orientation direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle in the layer in the fiber reinforced plastic preferable.
  • the same absolute value ⁇ means that the angles formed by the ends of all the discontinuous reinforcing fiber bundles are within ⁇ 1 ° of the average value obtained from the absolute values of the angles ⁇ at all the ends. It means that.
  • the angle taken by the straight line formed by the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle with the direction of orientation of the discontinuous reinforcing fiber bundle in the layer may have the same absolute value, as shown in, for example, FIG.
  • it may have approximately the same number of straight lines 11 and 12 forming positive and negative angles with the same absolute value. .
  • By having such a straight line it is possible to achieve both high surface quality and mechanical characteristics, since the openings at the bent portions become less noticeable without deteriorating the mechanical characteristics.
  • the fiber-reinforced plastic of the present invention is a fiber-reinforced plastic having a bending portion and a flat portion, and having both surface quality and mechanical properties compatible.
  • this value is divided by the out-of-plane strength ⁇ 2 of the bent portion of the fiber-reinforced plastic having the same configuration except having continuous reinforcing fibers.
  • the value ⁇ 1 / ⁇ 2 is preferably 0.7 or more.
  • the maximum value dX of the distance measured along the direction of orientation of (1) may be 0.03 times or more and 2 times or less the average value t of the thickness at the bent portion.
  • the lengths of the ends of the discontinuous reinforcing fiber bundle may be substantially the same or different within the above range.
  • the out-of-plane strength is a value obtained by the interlayer tensile strength evaluation test, and the method of the interlayer tensile strength evaluation test, ASTM 6415-06 (2006), is applied. That is, as shown in FIG. 6, a fiber reinforced plastic test piece having a bent portion and a flat portion is supported by two load points 13 on the upper surface of the fiber reinforced plastic and two fulcrums 14 on the lower surface, and a compressive load 15 is obtained. By applying a compressive load to the test piece by the four-point bending test to be applied, a tensile load is applied in the out-of-plane direction of the bending portion, and the out-of-plane strength is obtained from the breaking load.
  • the out-of-plane strength ⁇ 1 can be obtained by the equation 1 using the load Pmax when the fiber reinforced plastic is broken.
  • the value ⁇ 1 / ⁇ 2 obtained by dividing ⁇ 1 by the out-of-plane strength ⁇ 2 of the bent portion of the fiber reinforced plastic having continuous reinforcing fibers is 0.7 or more.
  • “fiber-reinforced plastic having continuous reinforcing fibers” is used to measure the out-of-plane strength except that it has a plurality of layers including only a continuous reinforcing fiber bundle oriented in one direction and a solidified resin. It has exactly the same composition as the fiber reinforced plastic.
  • the out-of-plane strength is measured for all measurable bent portions by sample cutting or the like, the out-of-plane strength at the weakest point among them is ⁇ 1, and continuous reinforcing fibers are obtained.
  • the out-of-plane strength of the same portion in the fiber reinforced plastic having is taken as ⁇ 2.
  • "a fiber reinforced plastic having continuous reinforcing fibers” is as described above.
  • the discontinuous fiber present at the bending portion is a source of stress concentration at the tip of the discontinuous fiber It is believed to act as
  • the influence of the fiber end is small when the orientation of the reinforcing fiber is unidirectional.
  • the influence of the layers becomes large, and the influence of the reinforcing fibers is considered to be further reduced.
  • the thickness t of the bent portion the curvature radius R of the inner diameter of the bent portion, the length of the flat portion, the angle formed by the discontinuous reinforcing fiber bundle between the layers of the fiber reinforced plastic, and the like can be mentioned.
  • the relationship of ⁇ 1 / ⁇ 2 can be satisfied as long as the above-mentioned values are within the preferable range described in the present specification.
  • the load point on the test piece is determined according to the size of the fiber reinforced plastic, and when the radius of curvature of the bent portion is 8 mm or less, the load point 13 shown in FIG.
  • the distance ds to the fulcrum 14 in the same plane portion is 20 mm, and the distance Lx between the apex 16 of the bending portion and the load point 13 is 15 mm.
  • the radius of curvature of the bent portion is greater than 8 mm
  • the distance ds between the load point 13 shown in FIG. 6 and the fulcrum 14 in the same flat portion is 20 mm
  • the distance Lx between the vertex 16 of the bent portion and the load point 13 is the bent portion Is 1.5 times the radius of curvature of
  • the following R1 / R2 is preferably 1.5 or less.
  • R1 / R2 A load is repeatedly applied to the bent portion, and the out-of-plane stress determined from the maximum value of the repeated load is represented by a relative value r when the value of the out-of-plane strength ⁇ 1 of the bent portion is 1, and the vertical axis is Create a graph with r, the common logarithm of the number of repetitions when the fiber reinforced plastic is broken, and find the slope R1 of the approximate curve in the range where r is 0.6 or more, and then continuous reinforcing fibers
  • the slope R2 of the approximate curve in the fiber-reinforced plastic having R is determined in the same manner as R1, and the value obtained by dividing R1 by R2 is R1 / R2.
  • the maximum value dX of the distance measured along the alignment direction of the bundle may be 0.03 times or more and 2 times or less the average value t of the thickness at the bent portion.
  • the load application method described in ASTM 6415-06 (2006) is applied as a method of applying a cyclic load to obtain R1 / R2. That is, a fiber reinforced plastic test piece having a bent portion and a flat portion is supported by two load points 13 on the upper surface and two fulcrums 14 on the lower surface of the fiber reinforced plastic shown in FIG. This is a method of applying a tensile load in the out-of-plane direction of the bending portion by applying a compressive load to the test piece by a point bending test.
  • the fatigue test in the out-of-plane direction can be carried out by setting the compression load between the bent portions to be a compression load repeated to the extent that the fiber reinforced plastic does not break.
  • the out-of-plane stress ⁇ can be calculated by the following equation 2 using the maximum value P of the repeated compressive load.
  • divided R1 by inclination R2 of the approximated curve in the fiber reinforced plastic which has a continuous reinforced fiber becomes 1.5 or less as mentioned above.
  • an approximate curve for calculating R 1 it can be obtained by the slope of a line linearly approximated based on the points plotted in the graph so that the error is minimized by the least squares method.
  • the larger the inclination the smaller the increase in the number of repetitions even if the stress ratio decreases, that is, the test piece is easily broken due to the decrease in the stress ratio.
  • R1 / R2 can have a value of 1.5 or less is unknown in detail, but the following reasons can be considered.
  • the discontinuous fiber present at the bending portion is a source of stress concentration at the tip of the discontinuous fiber It is believed to act as
  • the influence of the fiber end is presumed to be small when the orientation of the reinforcing fiber is unidirectional.
  • it is considered that the influence of the layers is large and the influence of the reinforcing fibers is further reduced.
  • the thickness t of the bent portion / curvature radius R the thickness t of the bent portion / curvature radius R, the length Ls of the flat portion, the length of the flat portion, the angle formed by the discontinuous reinforcing fiber bundle between the layers of the fiber reinforced plastic, and the like can be mentioned.
  • the relationship of R1 / R2 can be satisfied as long as the above-mentioned values are within the preferable range described in the present specification.
  • the load point on the test piece is determined according to the size of the fiber reinforced plastic, and when the radius of curvature of the bent portion is 8 mm or less, the load point 13 shown in FIG.
  • the distance ds to the fulcrum 14 in the same plane portion is 20 mm, and the distance Lx between the apex 16 of the bending portion and the load point 13 is 15 mm.
  • the radius of curvature of the bent portion is greater than 8 mm
  • the distance ds between the load point 13 shown in FIG. 6 and the fulcrum 14 in the same flat portion is 20 mm
  • the distance Lx between the vertex 16 of the bent portion and the load point 13 is the bent portion Is 1.5 times the radius of curvature of
  • a prepreg containing discontinuous reinforcing fiber bundles oriented in one direction and a precursor resin hereinafter, "prepreg containing discontinuous reinforcing fiber bundles oriented in one direction and a precursor resin
  • prepreg containing discontinuous reinforcing fiber bundles oriented in one direction and a precursor resin Bending and shaping “a discontinuous reinforcing fiber prepreg” in some cases along the surface of the mold 17 having a curvature, and a step of heating and pressing the discontinuous reinforcing fiber prepreg using the same mold .
  • thermosetting resin refers to a state in which the crosslinking reaction of the thermosetting resin due to heating and pressure is small and the curing of the resin is not progressing, and the resin is thermoplastic In the case of resin, it refers to the state before the process of heating and pressurizing the thermoplastic resin and cooling.
  • discontinuous reinforcing fiber prepreg since the discontinuous reinforcing fibers are oriented in one direction, the discontinuous reinforcing fiber prepregs are superimposed (laminated) with the orientation direction of the discontinuous reinforcing fibers in any direction. , It becomes possible to design a molded body having arbitrary mechanical properties.
  • a reinforcing fiber aligned in one direction that is, a prepreg including continuous reinforcing fiber oriented in one direction and a precursor resin (hereinafter referred to as “one direction oriented
  • a method of producing a prepreg containing a continuous reinforcing fiber bundle and a precursor resin (sometimes referred to as a continuous reinforcing fiber prepreg), and then making an incision by manual work using a cutter or a cutter, or orienting in one direction
  • a rotary blade roller with a blade placed at a predetermined position is continuously pressed in a continuous process, or continuous reinforcing fiber prepregs are stacked in multiple layers and pressed and cut by a die with a blade placed at a predetermined position
  • a method using manual work or a cutting machine for easily cutting into continuous reinforcing fiber prepregs, and a method using push-off for mass production in consideration of production efficiency is a specific place in the continuous reinforcing fiber prepregs.
  • the method of using a laser is suitable for selecting and cutting, and the method of impregnating a discontinuous reinforcing fiber with a precursor resin is suitable for determining the shape in advance.
  • these are not limited to the aforementioned production method.
  • a prepreg including a reinforcing fiber bundle and a precursor resin regardless of whether it is a continuous reinforcing fiber bundle or a discontinuous reinforcing fiber bundle, is simply referred to as a prepreg. That is, when generically a discontinuous reinforcing fiber prepreg and a continuous reinforcing fiber prepreg, they are described as a prepreg.
  • the roller When a rotary blade roller is used, the roller may be cut directly and a predetermined blade may be provided, but a flat plate is cut off by a magnet roller or the like, and a sheet-like mold in which the blade is disposed at a predetermined position is wound. Therefore, replacement of the blade is easy and preferable.
  • a rotary blade roller By using such a rotary blade roller, it is possible to insert the incision well even with a small incision (specifically, the incision length is 1 mm or less).
  • the discontinuous reinforcing fiber prepregs are further pressurized with a roller or the like to fill and fuse the precursor resin in the cutting portions.
  • the handleability may be improved by the
  • a prepreg 18 is pressed against a mold and disposed, and bending and shaping along a crest 19 of a bending section of the mold is performed to form a prepreg laminate having a bending section and a flat section.
  • the prepreg herein may be a laminated prepreg or may be a prepreg of only one layer.
  • a prepreg laminate can be obtained by repeating an operation of pressing to a mold to perform bending and shaping.
  • laminated prepreg refers to a laminate of prepregs before bending and shaping
  • prepreg laminate refers to a laminated prepreg that has been bent and shaped. The process of forming the laminated prepreg will be described later.
  • the direction in which the prepreg 18 is pressed against the mold and placed along the bending portion of the mold does not necessarily have to be bent and shaped along the crest of the bending portion.
  • the direction in which the prepreg 18 is pressed against the mold and placed along the bending portion of the mold does not necessarily have to be bent and shaped along the crest of the bending portion.
  • the valley 20 of the bent portion may be bent and shaped to the inner surface.
  • pressing may be performed on the mold by performing vacuum suction in the sealed space, or shaping may be performed using a press for pressing the prepreg on the mold. Alternatively, it may be shaped manually.
  • the mold used for bending and shaping may include other surfaces as long as it includes a bending portion and a flat portion as shown in FIG. 7, and is not particularly limited. That is, the mold used for shaping may have two bent portions as shown in FIG. 8A, and as shown in FIG. 8B, the two bent portions have a peak and a valley respectively. It may be In addition, the shape of the type
  • continuous fiber reinforced prepregs can not be stretched in the fiber direction, so they can not be deformed by different amounts of movement in the thickness direction and may not follow the shape in some cases, but discontinuous reinforced fiber prepregs Compared with the continuous reinforcing fiber prepreg, it is possible to deform different moving amounts in the thickness direction by stretching in the fiber direction by increasing the distance between the ends of the discontinuous reinforcing fibers on both sides of the plug. The shape followability is improved. Therefore, by using the discontinuous reinforcing fiber prepreg as the prepreg for shaping the prepreg laminate, it is possible to allow extension in the fiber direction and to deform different amounts of movement between the inside and outside in the thickness direction of the bent portion.
  • the plurality of prepregs constituting the prepreg laminate is not particularly limited as long as the plurality of prepregs constituting the prepreg laminate includes the discontinuous reinforcement fiber prepreg, and among the plurality of prepregs constituting the prepreg laminate, all of them are the discontinuous reinforcement fiber bundle and the precursor resin. It may be a containing prepreg, or it may be a discontinuous reinforcing fiber prepreg only in the prepreg that requires stretching in the fiber direction. Moreover, about the laminated structure of a prepreg laminated body, if the said requirements are satisfied, there will be no restriction
  • the solidifying step after producing the prepreg laminate in order to solidify while maintaining the shaped shape, it is preferable to solidify using the same mold as that used in the bending and shaping step.
  • the same mold By using the same mold, it is possible to prevent shape change such as shape return (springback) of the laminate due to removing the laminate from the mold, and it is possible to achieve both surface quality and mechanical characteristics.
  • the precursor resin is a thermosetting resin
  • curing is preferably performed using an autoclave in order to suppress defects such as voids.
  • a method of using a vacuum pressure and simultaneously controlling while heating temperature is used. May be.
  • the fiber reinforced plastic of the present invention it is more preferable to have a step of cutting the entire surface of the continuous reinforcing fiber prepreg in order to produce the discontinuous reinforcing fiber prepreg used in any layer.
  • the layer containing the discontinuous reinforcing fiber bundle contained in the laminated prepreg becomes a layer having incisions on the entire surface of the prepreg. That is, it is more preferable because a prepreg having discontinuous fiber reinforced bundles, such as the prepreg 18 in FIG. 7, can be obtained on the entire surface.
  • the discontinuous reinforcing fiber bundle on the entire surface of the prepreg, for example, as shown in FIG. 8, even in a mold having a plurality of bending portions, the prepreg can follow the shape of the mold by having the discontinuous fiber reinforcing bundle. Can be obtained to obtain a fiber-reinforced plastic excellent in surface quality with few wrinkles.
  • the fiber reinforced plastic of the present invention it is more preferable to have a step of cutting the entire surface of the continuous reinforcing fiber prepreg in order to produce the discontinuous reinforcing fiber prepreg used in all layers.
  • the layers of all the prepregs contained in the laminated prepreg become layers of the prepreg having incisions on the entire surface of the prepreg, which makes it easier to produce the fiber-reinforced plastic of the present invention. That is, it is more preferable because all layers can obtain a prepreg having discontinuous fiber reinforcement on the entire surface, such as the prepreg 18 in FIG. 7.
  • discontinuous reinforcing fiber bundle on the entire surface of the prepreg in all the layers, for example, even in a mold having a plurality of bends as shown in FIG. Since it becomes easier, it is possible to obtain a fiber-reinforced plastic with few wrinkles and excellent surface quality. Moreover, since the time which prepares separately and inserts the layer which has continuous reinforcing fiber can be saved, it is preferable also in the meaning which the time which preparation of the fiber reinforced plastic of this invention requires becomes short.
  • the method for producing a fiber reinforced plastic of the present invention it is more preferable to include an operation of heating the prepreg in the step of bending and shaping.
  • the prepreg contains the discontinuous fiber reinforced bundle and the precursor resin.
  • the heating temperature of the prepreg may be a temperature at which the viscosity of the precursor resin contained in the prepreg is lowered to facilitate bending and shaping, and is appropriately selected in accordance with the type of precursor resin contained in the prepreg.
  • the timing of the operation of heating the prepreg at the time of bending and shaping is not particularly limited as long as the viscosity of the precursor resin contained in the prepreg is lowered by heating and bending and shaping becomes easy, for example, It is conceivable to perform bending and shaping after heating the prepreg and to carry out bending and shaping while heating the prepreg.
  • Examples of the method for heating the prepreg include, but are not limited to, methods for heating the prepreg in a chamber having a heat source or in the vicinity of a heater.
  • the prepreg 18 in FIG. 7 is more preferably a laminated prepreg.
  • the step of laminating a plurality of prepregs refers to a step of laminating a plurality of prepregs including a prepreg containing discontinuous reinforcing fiber bundles oriented in one direction and a precursor resin to obtain a laminated prepreg.
  • the prepreg that constitutes the laminated prepreg is not particularly limited as long as it includes the discontinuous reinforcing fiber prepreg, and an embodiment that partially includes the discontinuous reinforcing fiber prepreg, even if it is an embodiment configured only with the discontinuous reinforcing fiber prepreg. Even if it is not particularly limited.
  • the laminated prepreg may have a partially different number of laminated sheets corresponding to the target thickness of the fiber reinforced plastic to be molded.
  • it is preferable that the entire surface of the prepreg is a discontinuous reinforcing fiber prepreg in the sense that surface quality and mechanical properties are kept constant, production is easy, and versatility is high.
  • the direction of the discontinuous reinforcing fibers contained in the layer of the prepreg may be different from the direction of the discontinuous reinforcing fibers contained in the layer of another prepreg to be laminated thereto.
  • a plurality of partially laminated prepregs laminated in advance may be prepared, and the partially laminated prepregs may be overlapped to form a laminated prepreg, or the partially laminated prepregs may be bent and shaped to form a partial prepreg laminated body, It is good also as superposition and as a prepreg laminated body.
  • any number of prepregs may be laminated, but when the prepregs are laminated in multiple layers, the handleability of the prepreg may decrease in the step of bending and shaping. In such a case, the number of laminated prepregs is appropriately selected.
  • the prepregs may be overlapped with each other using an automatic device, or may be overlapped manually.
  • the adhesion between the prepregs may be increased by performing vacuum suction on the stacked prepregs in a sealed space.
  • the fiber reinforced plastic of the present invention is required to have strength, rigidity and lightness, and bicycle products, shafts and heads of sports members such as golf, automobile members such as doors and seat frames, and machine parts such as robot arms , There are aircraft components. Above all, the present invention can be preferably applied to automobile parts such as seat panels and seat frames requiring a shape following property as well as strength and lightness and complicated member shapes, and aircraft members such as stringers of main wings.
  • the discontinuous reinforcing fiber prepreg was cut into dimensions of 150 mm ⁇ 200 mm, and a plurality of these were laminated to obtain a laminated prepreg.
  • the laminated prepreg is shaped along the mold while being heated with an iron so that it is bent at the corners to a mold having corner parts (corner radius: 7.5 mm, bending angle: 90 degrees), and the bent parts A prepreg laminate having a flat portion and a flat portion was obtained.
  • shaping is performed in the same manner to obtain a prepreg laminate having a bent portion and a flat portion.
  • ⁇ Out-of-plane strength evaluation method The produced fiber reinforced plastic is cut into a width of 25 mm so as to have a bend, and the distance Lx from the apex 16 of the bend to the load point 13 shown in FIG. 6 is 15 mm, and the distance ds from the load point 13 to the fulcrum 14
  • the test piece was placed in a four-point bending evaluation jig with 20 mm, and a four-point bending test was performed at a displacement speed of 2 mm / min. After measuring the breaking load, the out-of-plane strength was calculated using Equation 1.
  • the width of the test piece for 4-point bending evaluation is in the depth direction in FIG. 6 and is not shown.
  • Example 1 Prepreg "TORAYCA” (trademark registered) in which the reinforcing fiber is a carbon fiber and the matrix resin is an epoxy resin P2352 W-19 (reinforcing fiber: T800S, matrix resin: 3900-2B, volume fraction of reinforcing fiber: 56%, single sided Using mold release paper, approximately half each of the incisions having the same positive and negative angles of dL of 1 mm and Ws / dL of 0.24, ie, the incisions of 14 °, were inserted.
  • the resulting laminate was cured in an autoclave at 180 ° C. for 2 hours to obtain a fiber reinforced plastic.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner portion clearly less than Comparative Example 1 described later. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.6 times the average thickness t of the bent portion. Moreover, when (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • Example 2 Prepreg "TORAYCA” (trademark registration) in which the reinforcing fiber is a carbon fiber and the matrix resin is an epoxy resin P3052S-15 (reinforcing fiber: T700S, matrix resin: 2500, volume fraction of reinforcing fiber: 56%, single-sided release paper Using approximately 1 mm and Ws / dL of 0.24, i.e., about 14 DEG of incisions, approximately half each of the incisions having the same positive or negative angle are inserted. Eight sets of three sheets of the prepreg and one sheet of the same kind of prepreg in which the incisions were not inserted were prepared.
  • a fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 1 except that the curing conditions in the autoclave were 130 ° C. and 90 minutes.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 4.6 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had significantly less wrinkles generated on the inner side of the corner portion than in Comparative Example 2 described later. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.5 times the average thickness t of the bent portion. Moreover, when (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • Example 3 Prepare four sets of partially laminated prepregs in which only four prepregs into which incisions have been inserted are laminated so that the direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle is the same, and use of these for four sets of partial prepreg laminates is as follows: A fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 1. The average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner portion clearly less than Comparative Example 1 described later. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.7 times the average thickness t of the bent portion. In addition, when ⁇ 1 / ⁇ 2 was determined using the present fiber-reinforced plastic and Comparative Example 1 described later, the value was 0.98. Similarly, the value of R1 / R2 was determined to be 1.15.
  • Example 4 Prepare 8 sets of partially laminated prepregs in which only 4 prepregs into which incisions have been inserted are laminated so that the direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle is the same, and use 8 sets of partial prepreg laminates except for the following:
  • a fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 2.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 4.6 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had significantly less wrinkles generated on the inner side of the corner portion than in Comparative Example 2 described later. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.4 times the average thickness t of the bent portion. Moreover, when (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • Example 5 A fiber reinforced plastic having a predetermined shape was obtained in the same manner as in Example 3, except that one laminated prepreg was prepared by laminating 16 sheets so that the direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle would be the same.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the resulting fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corners clearly reduced compared to Comparative Example 1 described below, but the prepregs laminated in the process of bending and shaping were thick, so the handling property was Decreased slightly. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.18 times the average thickness t of the bent portion. In addition, when ⁇ 1 / ⁇ 2 was determined using this fiber-reinforced plastic and Comparative Example 31 described later, the value was 0.92. Similarly, the value of R1 / R2 was determined to be 1.3.
  • Example 6 Prepare four laminated prepregs by laminating four sheets so that the direction of the discontinuous reinforcing fiber bundle is different by 45 ° (the laminated structure will be [45 ° / 0 ° / -45 ° / 90 °]), and the laminated prepreg After bending and shaping, the laminated prepreg was shaped from above to obtain a prepreg laminate having a bent portion and a flat portion with a laminated configuration of [45 ° / 0 ° / -45 ° / 90 °] 2s .
  • a fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as Example 1 except for the above.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • Example 7 Having used a copolyamide resin (“Amilan” (registered trademark) CM4000 manufactured by Toray Industries, Inc.) which is a thermoplastic resin as a matrix resin, and having obtained a laminated prepreg by welding, in a mold under an environment of 200 ° C.
  • a fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as Example 3, except that after bending and shaping, a prepreg laminate having the laminated prepreg laminated thereon was molded.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3.2 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner portion clearly less than that of Comparative Example 3 described later, but the tackiness of the laminated prepregs was bad and the handleability was inferior.
  • the value of dX was measured by image scanning, it was 0.7 times the average thickness t of the bent portion.
  • (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • the value of R1 / R2 was determined to be 1.3.
  • Example 8 A fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 3, except that incisions having a dL of 1 mm and incisions having a dL of 5 mm were formed at the same angle.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner clearly less than that of Comparative Example 1 to be described later, but the center of the cut was such that the dL of the cut portion of the fiber-reinforced plastic was 5 mm. And the surface quality was slightly inferior to that of Example 3. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.8 times the average thickness t of the bent portion. Moreover, when (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • Example 9 A fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 3, except that Ws / dL was 0.87, that is, the angle between the discontinuous reinforcing fiber bundle and the fiber orientation direction was 60 °. The average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner portion clearly less than that of Comparative Example 1 described later, but the opening of the cut portion of the fiber-reinforced plastic was noticeable and the surface quality was the example 3 It was a little inferior.
  • the value of dX was measured by image scanning, it was 0.75 times the average thickness t of the bent portion.
  • (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • the value of R1 / R2 was determined to be 1.15.
  • Example 10 A fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 3, except that cuts having the same positive angle of 14 ° were inserted as cuts.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner portion clearly less than in Comparative Example 1 described later, but the opening of the cut portion of the fiber-reinforced plastic was noticeable as compared with Example 3.
  • the surface quality was somewhat inferior.
  • the value of dX was measured by image scanning, it was 0.7 times the average thickness t of the bent portion.
  • (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • the value of R1 / R2 was determined to be 1.25.
  • Example 11 Identify the locations that will be the bent parts of the prepreg, and do not overlap the incisions that make the same positive and negative angles with a length of 1 mm and 14 ° only manually using the cutter
  • a fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 3 except that a plurality of places were optionally provided while avoiding contact. Since it took time to specify the location when inserting the incisions into the prepreg, it took time to produce the discontinuous fiber reinforced prepreg, making continuous production difficult, resulting in the production of fiber reinforced plastic taking time and workability Was bad.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 2.9 mm.
  • the resistance of the prepreg during bending and shaping of the laminated prepreg was small, and the time required for bending and shaping was almost the same as in Example 3.
  • the molded fiber-reinforced plastic had significantly less wrinkles than those of Comparative Example 1 generated at the inside of the corner portion.
  • the value of dX was measured by image scanning, it was 0.1 times the average thickness t of the bent portion.
  • (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • the value of R1 / R2 was determined to be 1.24.
  • Example 12 A fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 3, except that 16 laminated prepregs were prepared in which the prepregs into which the incisions were inserted were laminated one by one so that the direction of the discontinuous reinforcing fiber bundles would be the same.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 2.9 mm.
  • the obtained fiber-reinforced plastic had wrinkles generated on the inner side of the corner portion clearly less than Comparative Example 1 described later. Subsequently, when the value of dX was measured by image scanning, it was 0.07 times the average thickness t of the bent portion. Moreover, when (sigma) 1 / (sigma) 2 was calculated
  • Example 1 A fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 1 except that no incisions were inserted in the prepreg.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 3 mm.
  • the resistance of the prepreg was large during bending and shaping of the laminated prepreg, and it took time for bending and shaping. Wrinkles were generated on the inside of the corner portion, and there were a lot of evidence of fiber twisting as compared with Example 1.
  • the resistance of the prepreg was large during bending and shaping of the laminated prepreg, and it took time for bending and shaping. Wrinkles were generated on the inside of the corner portion, and there were clearly more fiber-corrugated marks as compared with Example 4.
  • Example 5 When making incisions, identify the locations that will be the bent parts of the prepreg, and manually cut out the incisions that make the same positive and negative angles of 1 mm and 14 ° at that location using a cutter.
  • a fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 6 except that a plurality of places were optionally provided while preventing the stacks from overlapping and contacting each other. Since it took time to specify the location when inserting the incision into the prepreg, it took time to produce the prepreg, making continuous production difficult, and as a result, it took time to produce the fiber reinforced plastic, and the workability was poor.
  • the lengths of the reinforcing fibers contained in the prepreg were not the same in the 45 ° layer and the 90 ° layer, and unevenness occurred in the places where the incisions were inserted. occured.
  • the average value t of the thickness of the bent portion of the obtained fiber reinforced plastic was 2.9 mm.
  • laminated structure refers to the laminated structure of the fiber reinforced plastic obtained through the step of solidification after bending and shaping, and the “laminated prepreg” is laminated in the step of laminating before bending and shaping. It is a schematic representation of the laminated constitution of the partially laminated prepreg or laminated prepreg.
  • the discontinuous reinforcing fiber prepreg has a subscript c
  • the continuous reinforcing fiber prepreg (a prepreg not having a cut inserted) has a subscript l. (All are discontinuous reinforcing fiber prepregs or continuous reinforcing fiber prepregs. For other examples, subscripts are not given.)
  • Fiber reinforced plastic 2 Bending part 3: Flat part 4, 4 ': Discontinuous reinforcing fiber bundle 5: Solidified matrix resin 6: Layer 7 of fiber reinforced plastic 7, 7': End part 8 of discontinuous reinforcing fiber bundle : Solidified resin area between discontinuous reinforcing fiber bundles (opening area) 9: End of fiber reinforced plastic (taper) 10: Straight line 11 formed by the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle: straight line (positive angle) formed by the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle 12: Straight line (negative angle) formed by the end of the discontinuous reinforcing fiber bundle 13: Supporting point (outside of mold) in out-of-plane characterization test 14: Supporting point (outside of mold) in out-of-plane characteristic evaluation test 15: Direction of load in the out-of-plane property evaluation test 16: Top of bent portion of fiber reinforced plastic 17: Type 18 used for bending and forming process: Prepreg 19: Type bending used for bending and forming process ( Mountain) 20: Bend

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックおよびその製造方法を提供することを課題とする。　固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、　屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、　前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、　前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、　前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、　前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、　前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。

Description

繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法
　本発明は、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックおよびその製造方法に関する。
　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。
　特に航空機・自動車等の構造部材など、屈曲部および平面部を有する部材に用いられる繊維強化プラスチックは、複雑な３次元形状を有しつつも、表面品位に優れ、かつ高い力学特性が要求されるのが一般的である。しかし繊維強化プラスチックは３次元形状を形成するにあたり、屈曲部での周長差が原因となり、強化繊維が突っ張るため、繊維強化プラスチックの表面にしわが発生し、表面品位が低下する。
　このような繊維強化プラスチックの問題点に鑑み、しわの少ない屈曲部と平面部を有する構造材料を製造する技術として、強化繊維と固化した樹脂を有する層を複数有し、かつ層ごとの強化繊維の向きを特定の方向とする方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
特開２００７－１６８２７２号公報
　しかしながら特許文献１の技術では、強化繊維プラスチック中に含まれる強化繊維の配向の方向が限定されるため、繊維強化プラスチックの利点である設計の自由度が失われ、その結果、所望の力学特性を達成するために重量が増加してしまい軽量性の利点が失われるという問題点があった。
　本発明は、かかる背景技術に鑑み、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックおよびその製造方法を提供することにある。
　本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、以下の通りである。
（１）固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、
　屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
　前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
　前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
　前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
　前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
　前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
（２）固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であり、
　屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
　前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
　前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
　前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
　前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
　前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
　本発明によれば、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックを得ることができる。
本発明の繊維強化プラスチックの一例を示す斜視図である。 本発明の繊維強化プラスチックの屈曲部に存在する不連続強化繊維端部の形態の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の繊維強化プラスチックの一例を示す断面図である。 本発明の繊維強化プラスチックの、不連続強化繊維束の端部がなす直線形状を模式的に示す平面図である。 本発明の繊維強化プラスチックの、不連続強化繊維束の端部がなす直線形状を模式的に示す斜視図である。 本発明の繊維強化プラスチックの、面外強度及び面外疲労特性の測定方法を模式的に示す断面図である。 本発明の繊維強化プラスチックを成形する際に、型を用いて曲げ賦形する工程を模式的に説明する斜視図である。 本発明の繊維強化プラスチックを成形する際に、曲げ賦形する工程に用いられる型の一例を示す斜視図である。
　本発明者らは、良好な表面品位と、高い力学特性を両立する屈曲部及び平面部を有する繊維強化プラスチックを得るために、鋭意検討し、本発明に係る屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックを得るに到った。
　本発明の繊維強化プラスチックの第１の態様は、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは実質的に同一長さＬであり、前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、前記別の繊維束は、その別の繊維束の端部も屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている。かかる場合において、前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である繊維強化プラスチックである。
　本発明の繊維強化プラスチックにおいて、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有するとは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層が複数含まれていることを示すものである。すなわち、繊維強化プラスチックを構成する全ての層が、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることを示すものではない。例えば、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層以外に、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の連続強化繊維束を含む層や、固化したマトリックス樹脂中にランダムに配向した強化繊維束を含む層を有することも可能である。かかる態様を採る場合、それぞれの層を適切に配置することで、良好な表面品位を保ったまま、力学特性の設計の自由度を広く採ることができる。また、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層や固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の連続強化繊維束を含む層などの強化繊維束を含む層のほかに、これら強化繊維束を含む層の層間に、固化した樹脂の層を含んでいてもよい。この層間に含まれる固化した樹脂の層は、強化繊維束を含む層中の固化した樹脂とは異なる固化した樹脂であってもよいし、固化した樹脂の中に固化した樹脂とは異なる種類の樹脂や材質の粒子を含んでいてもよい。
　また、本発明の繊維強化プラスチックの好ましい第２の態様は、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であり、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチックである。
　ここで、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であるとは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層が複数含まれ、かつ、それらの層は全て、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることを示す。固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層の全てが固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることにより、本発明の屈曲部は、さらにしわの少ない繊維強化プラスチックが得られ易くなる。なお、このとき、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層の全てが固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であることが重要であり、繊維強化プラスチックを構成する全ての層が、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層であることを示すものではない。例えば、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層以外に、固化したマトリックス樹脂中にランダムに配向した強化繊維束を含む層を有することも可能である。かかる態様を採る場合、それぞれの層を適切に配置することで、良好な表面品位を保ったまま、力学特性の設計の自由度を広く採ることができる。また、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層などの強化繊維束を含む層のほかに、これら強化繊維束を含む層の層間に、固化した樹脂の層を含んでいてもよい。この層間に含まれる固化した樹脂の層は、強化繊維束を含む層中の固化した樹脂とは異なる固化した樹脂であってもよいし、固化した樹脂の中に固化した樹脂とは異なる種類の樹脂や材質の粒子を含んでいてもよい。
　また、前記第１の態様、および第２の態様における、前記各層とは、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に含まれる、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層の各層について特定するものであり、繊維強化プラスチックを構成する複数の層の内に含まれる、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層ではない層は対象としていない。
　図１に示すように、本発明の繊維強化プラスチック１は、固化したマトリックス樹脂５中に配向方向が一方向である不連続強化繊維束４を含む層６を複数有する。
　ここで“固化したマトリックス樹脂”とは、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、加熱・加圧などにより熱硬化性樹脂の架橋反応が進み、樹脂の流動がほとんどない状態を指し、樹脂が熱可塑性樹脂の場合、熱可塑性樹脂を加熱・加圧後に冷却した状態を指す。
　“不連続強化繊維束”とは、層中に含まれる強化繊維束を構成する強化繊維のうち、長さが１０～１００ｍｍの範囲内である強化繊維が、層中に含まれる強化繊維束を構成する強化繊維全体の９５％以上であることを指す。なお、不連続強化繊維束４の長さは実質的に同一長さＬである。ここで“不連続強化繊維束が実質的に同一長さＬ”とは、繊維強化プラスチックの端部と交わる不連続強化繊維束を除き、不連続強化繊維束に含まれる不連続強化繊維の平均長さより５ｍｍ以上短いまたは長い不連続強化繊維の割合が、５％以下であることを示す。
　“配向方向が一方向である”とは、各層中において不連続強化繊維束に含まれる不連続強化繊維の配向方向の平均値から５度以上離れた不連続強化繊維の割合が、５％以下であることを示す。
　また繊維強化プラスチックの各層の間で、不連続繊維強化束の配向方向が異なっていてもよい。ここで“不連続強化繊維束の配向方向が異なる”とは、隣接する層間においてそれぞれの層中に含まれる不連続繊維強化束同士がなす角度が、５度以上であることを指す。
　本発明の繊維強化プラスチックが含む不連続強化繊維束中の不連続強化繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが挙げられる。その中でも特に炭素繊維は、これら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有しており、さらに耐熱性や耐薬品性にも優れていることから、軽量化が望まれる自動車パネルなどの部材に好適である。なかでも、高強度の炭素繊維が得られやすいＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
　本発明の繊維強化プラスチックが含む固化したマトリックス樹脂として用い得る熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。また、本発明の繊維強化プラスチックが含む固化したマトリックス樹脂として用い得る熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリスルフォン、ＡＢＳ、ポリエステル、アクリル、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー、塩ビ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、シリコーンなどが挙げられる。前記熱硬化性樹脂には、成形時の粘度調整や硬化樹脂の靱性向上等を目的として、熱硬化性樹脂（熱硬化性樹脂と硬化剤の合計）１００質量部に対して、１～６０質量部の範囲で前記の熱可塑性樹脂が配合されたものを用いてもよい。熱硬化性樹脂（熱硬化性樹脂と硬化剤の合計）１００質量部に対して配合する熱可塑性樹脂の範囲は、好ましくは２～５０質量部、より好ましくは１０～４５質量部である。
　また、図１に示すように、本発明の繊維強化プラスチック１は、屈曲部２と平面部３とを有するが、さらに少なくとも一端の面に平面部３から端部方向に向けたテーパー状の部分９を有することが好ましい。屈曲部２と直線部３の数については特に制限はなく、繊維強化プラスチックの厚さ方向の切断面が、例えば図２のようなＬ型、図３（ａ）のようなＣ型、図３（ｂ）のようなＺ型の形状を有していてもよい。
　上述の繊維強化プラスチックのテーパー状の部分は、繊維強化プラスチックの厚さが原因で生ずる周長差によって生ずる。ここで、“テーパー状の部分”とは、繊維強化プラスチックの平面部における法線と、繊維強化プラスチックの端面における平面部から端部方向への方向がなす角度が、５度以上である部分を指す。繊維強化プラスチックがテーパー状の部分を有することによって、繊維強化プラスチック同士を接合する場合において、接合強度が向上することから好ましい。
　また、本発明の繊維強化プラスチック１は、図２に示すように、前記繊維束４が屈曲部２中に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束４’が存在し、繊維束４’の端部が前記屈曲部２中に含まれ、繊維束４’における屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、前記繊維束の屈曲部側の端部７と、これに隣接する前記別の繊維束の屈曲部側の端部７’との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である。この時前記屈曲部中には、不連続強化繊維束の端部の一部が含まれている層があればよく、全ての不連続強化繊維束の端部が前記屈曲部中に含まれている必要はない。
　なお、ｄＸとしては、例えば図２においては、実線で描かれた前記繊維束４の端部と隣接する別の不連続強化繊維束４’の端部の間に位置する、屈曲部の点線部となる。当然、ｄＸの場所としてはこの位置に限定されるものではない。
　本発明において、屈曲部とは、以下に定義する屈曲角度が５度以上であり、かつ繊維強化プラスチックの屈曲部における内径の曲率半径が１～１００ｍｍである箇所を指す。そして平面部とは、繊維強化プラスチックの屈曲部以外の平面状の部分を示す。ここで、屈曲角度とは、図２に示したように、屈曲した箇所を挟む両側の平面部の稜線を延長したときに交わる点でなす角度のうち、小さいほうの角度ｄθと定義される。ここでいう小さいほうの角度ｄθとは、屈曲した箇所を挟む両側の平面部が同一平面にある状態から屈曲部を形成する状況を仮定した場合に、屈曲部を形成する初期段階において小さい方の角度をなす部分の角度である。
また、本発明の繊維強化プラスチックにおいては、平面部の長さＬｓに制限はなく、繊維強化プラスチックにしわやボイドなどが目立たない、表面品位に優れるものであればよい。ここで平面部の長さＬｓとは、平面部の一方のみに屈曲部が隣接しているときには屈曲部の端と平面部における屈曲部と向かい合う端部との距離、平面部が屈曲部に挟まれているときには、屈曲部間の距離を示す。
　ここで、“屈曲部の端”とは、屈曲部における外径部の接線と平面部での稜線がなす角度が、１度以下になる箇所を指し、“屈曲部間の距離”とは、屈曲部の端の間の距離を指す。
そして屈曲部の厚さｔについても特に制限はないが、好ましくは１～１００ｍｍ、より好ましくは２～５０ｍｍ、さらに好ましくは３～２０ｍｍである。
　本発明の繊維強化プラスチック１は、強化繊維束が不連続であり、不連続強化繊維束間に固化した樹脂領域が存在するため（以降、これを開口と呼ぶ）、屈曲部での周長差等を原因とする強化繊維の突っ張り等によるしわの発生が抑制され、結果表面品位が向上する。また屈曲部には、少なくとも一部に不連続強化繊維束が含まれるため、強度の低下は小さく、優れた力学特性を両立することができる。
　また、本発明の繊維強化プラスチックの層中に含まれる不連続強化繊維束の長さは、長すぎると屈曲部でのしわの発生など表面品位の低下を招き、短すぎると表面品位には優れるが力学特性が低下する。本発明の繊維強化プラスチックの層中に含まれる不連続強化繊維束の長さの範囲としては、前述の通り１０～１００ｍｍの範囲であるが、より好ましくは１０～５０ｍｍ、さらに好ましくは１０～３０ｍｍである。
　本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲部中の不連続強化繊維束の端部と、繊維方向に沿って隣接した配向方向が同じ別の不連続強化繊維束の端部との距離を、不連続強化繊維束の配向方向に沿って測定した、距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である。
　ここで“屈曲部における厚さ”とは、屈曲部を周の一部とする二重の円を仮定し、内側の円の径を内径として、外側の円の径を外径とすると、内径のある点における接線と、それに平行な接線を有する外径の点とがなす距離であり、“屈曲部における厚さの平均値”とは、上記長さを屈曲部にわたって取得した距離の平均である。
　前述の通り、本発明の繊維強化プラスチックは、少なくとも屈曲部において開口を有することによって、屈曲部における周長差を原因とするしわの発生が抑制されている。
　この時開口長さは、主に屈曲部の厚さｔに起因する周長差、屈曲角度によって決定される。この時、屈曲部の厚さｔが大きく、繊維強化プラスチックの屈曲角度が大きいほど、屈曲部における開口は大きくなる方向となる。屈曲部の厚さｔに対して開口が小さすぎると、繊維強化プラスチックの屈曲部にしわが生じやすくなり、一方、開口が大きすぎると、開口そのものが目立つようになり表面品位が低下する、または繊維強化プラスチックの力学特性が低下することがある。そのため、開口距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下であることによって、屈曲部のしわの低減と、繊維強化プラスチックの力学特性を両立させ、かつ、表面品位に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。ｄＸの範囲としては、好ましくは、屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０４倍以上１．５倍以下、より好ましくは、０．０５倍以上１．２倍以下、さらに好ましくは、０．０５倍以上１倍以下である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
　本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲角度を３０度以上であることが好ましい。一般に幾何的に考えると、屈曲角度が小さい場合、屈曲部における周長差が小さくなるため、しわの発生が抑制される。一方で、屈曲角度が大きくなると、屈曲部の周長差が大きくなり、しわが発生する可能性が高くなる。本発明は、周長差が大きく、しわが発生する可能性が高い形状を有する場合においても、不連続繊維束の端部間が屈曲部に存在することによって、繊維強化プラスチックのしわを少なくできることから、周長差が大きい、すなわち屈曲角度が大きい形状に適用するほど、その効果は大きくなるものである。
　本発明の繊維強化プラスチックに含まれる固化した樹脂は、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもよいが、望ましくは固化した樹脂が熱硬化性樹脂であることによって、表面品位と力学特性を両立したまま、力学特性のばらつきの少ない繊維強化プラスチックとなる。一方、熱可塑性樹脂によって構成される繊維強化プラスチックでは、繊維強化プラスチックとしての表面品位が低下する、または力学特性のばらつきが大きくなる場合がある。
　前述の通り、本発明の繊維強化プラスチックの層中に含まれる不連続強化繊維束は端部を有する。不連続強化繊維束の端部はどのような形状をなしてもよいが、端部が実質的に同一長さｄＬの直線を形成することによって、開口後の繊維強化プラスチックの良好な表面品位と、力学特性を両立することができる。
　ここで、“実質的に同一長さｄＬの直線”とは、不連続強化繊維束の端部がそれぞれ直線をなし、かつある層におけるｄＬの平均値より５０％以上長いまたは短い不連続強化繊維束の端部の割合が、その層中に占める割合の５％以下であることを指す。
　またｄＬの長さについては、短すぎると開口部の面積が小さくなりすぎてしまいしわの発生など表面品位の低下を招き、長すぎると開口部が目立つようになり表面品位の低下と力学特性の低下を招く場合がある。ｄＬの長さとしては、好ましくは０．２～１０ｍｍ、より好ましくは０．３～５ｍｍ、さらに好ましくは０．５～３ｍｍの範囲である。
　本発明におけるさらに好ましい形態として、図４に示したように、本発明の繊維強化プラスチックにおける層中の不連続強化繊維束において、不連続強化繊維束の端部が実質的に同一長さｄＬの直線をなし、さらに不連続強化繊維束の端部を、不連続強化繊維束の配向方向に対して直角な平面に投影した長さをＷｓとすると、Ｗｓ／ｄＬの値が０．０３以上０．７５以下であることが好ましい。Ｗｓ／ｄＬは、本発明の不連続強化繊維束の端部がなす直線と、不連続強化繊維束の配向方向とのなす角度によって決定される値であり、これが小さすぎると不連続強化繊維束の端部間での開口領域が小さくしわの発生など表面品位の低下を招く場合があり、または大きすぎると開口部が目立つ方向となり表面品位が低下する場合がある。好ましくは、Ｗｓ／ｄＬの値が０．０５以上０．６以下であり、さらに好ましくは、０．１以上０．５以下である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
　本発明におけるさらに好ましい形態として、本発明の繊維強化プラスチックにおける層中の不連続強化繊維束において、不連続強化繊維束の端部が実質的に同一長さｄＬの直線をなし、さらに本発明の繊維強化プラスチックにおける層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度のうち小さいほうの角度が、同一の絶対値θであることが好ましい。ここで、“同一の絶対値θ”とは、全ての不連続強化繊維束の端部がなす角度が、全ての端部における角度θの絶対値から求めた平均値の±１°以内であることをいう。
　このとき層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度は、絶対値が同一であればよく、例えば図５（ａ）に示したように、同一の正の角度１０のみで構成されても、図５（ｂ）に示したように絶対値が同一な正負の角度をなす直線１１，１２を略同数有していてもよい。このような直線を有することによって、力学特性を低下させることなく、かつ屈曲部における開口がより目立たなくなるため、高い表面品位と力学特性の両立が可能となる。
　前述の通り、本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲部と平面部を有し、表面品位と力学特性が両立した繊維強化プラスチックである。本発明の繊維強化プラスチックは、屈曲部の面外強度σ１を測定したときに、この値を連続した強化繊維を有する以外は同じ構成を有する繊維強化プラスチックの屈曲部の面外強度σ２で除した値σ１／σ２が、０．７以上であることが好ましい。
　このような繊維強化プラスチックを実現するための構成としては、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である不連続強化繊維束を含む層を複数有し、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記層中の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、かつ不連続強化繊維の端部長さが、０．２～１０ｍｍの範囲であり、繊維強化プラスチックの屈曲部中の不連続強化繊維束の端部と、繊維方向に沿って隣接した配向方向が同じ別の不連続強化繊維束の端部との距離を、不連続強化繊維束の配向方向に沿って測定した、距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下とすることが挙げられる。
　なお、前記不連続強化繊維束の端部の長さは、上記範囲内であれば実質的に同じであっても異なっていてもよい。
　そして前記不連続強化繊維束の端部がなす直線と、不連続強化繊維束の配向方向とのなす角度の範囲については、特に制限はなく、それぞれの不連続強化繊維束がなす角度が同一であっても異なっていてもよく、また、同一の絶対値θであってもよい。
　本発明では、面外強度とは層間引張強度評価試験によって得られた値とし、層間引張強度評価試験の方法、ＡＳＴＭ６４１５－０６（２００６）を適用する。すなわち、屈曲部と平面部を有する繊維強化プラスチック試験片を、図６に示したような、繊維強化プラスチックの上面に２つの荷重点１３、下面に２つの支点１４にて支え、圧縮荷重１５を与える４点曲げ試験によって試験片に圧縮の荷重を与えることで、屈曲部の面外方向に引張の荷重を与え、その破壊荷重より面外強度を求める方法である。
　この時面外強度σ１は、繊維強化プラスチックが破壊されたときの荷重Ｐｍａｘを用いて、式１にて求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　そしてσ１を、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックの屈曲部の面外強度σ２にて除した値σ１／σ２は０．７以上となる。ここで、“連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチック”とは、一方向に配向した連続強化繊維束と固化した樹脂のみを含む層を複数有している以外は、面外強度の測定に用いた繊維強化プラスチックと全く同じ構成のものをいう。なお、屈曲部を複数有する場合は、試料切断などにより、測定可能な屈曲部全てを対象として面外強度を測定し、その中の最も弱い点における面外強度をσ１とし、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける、同一の箇所の面外強度をσ２とする。ここで、“連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチック”とは、上記の通りである。
　本発明の繊維強化プラスチックにおいて、σ１／σ２が０．７以上の値を有することが可能となる理由については、詳細は不明であるが、以下の理由が考えられる。
　一般にＡＳＴＭ６４１５－０６（２００６）に代表されるような面外強度の測定方法において、強化繊維が不連続である場合、屈曲部に存在する不連続繊維は、不連続繊維の先端部が応力集中源として作用すると考えられる。しかし、一般に面外強度の測定においては、繊維端部の影響は、強化繊維の配向が一方向である場合、その影響はわずかであるものと推定される。また、本発明の繊維強化プラスチックの層間に固化した樹脂層を有する場合は、層間の影響が大きくなり、強化繊維の影響はさらに小さくなると考えられる。
　また、本発明の繊維強化プラスチックの面外強度測定においては、必ずしも定められた試験片の寸法に従う必要はない。具体的には、屈曲部の厚さｔ・屈曲部の内径の曲率半径Ｒ、平面部の長さ、繊維強化プラスチックの層間における不連続強化繊維束がなす角度などが挙げられる。また本発明の繊維強化プラスチックにおいては、前述の値が本明細書中に記載された好ましい範囲であれば、σ１／σ２の関係を満たすことができる。また、４点曲げ試験を実施する場合、試験片への荷重点は繊維強化プラスチックの大きさに応じて決定され、屈曲部の曲率半径が８ｍｍ以下の場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは１５ｍｍである。屈曲部の曲率半径が８ｍｍより大きい場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは屈曲部の曲率半径の１．５倍である。
　本発明の繊維強化プラスチックは、以下のＲ１／Ｒ２が１．５以下となることが好ましい。
　Ｒ１／Ｒ２：屈曲部に繰り返し荷重を負荷し、繰り返し荷重の最大値から求めた面外応力を、屈曲部の面外強度σ１の値を１とした時の相対値ｒで表し、縦軸をｒ、横軸を繊維強化プラスチックが破壊された時の繰り返し数の常用対数としたグラフを作成し、前記ｒが０．６以上の範囲で近似曲線の傾きＲ１を求め、続いて連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける近似曲線の傾きＲ２をＲ１と同様にして求め、Ｒ１をＲ２で除して得られる値をＲ１／Ｒ２とする。
　このような繊維強化プラスチックを実現するための構成としては、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である不連続強化繊維束を含む層を複数有し、屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、前記層中の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、かつ不連続強化繊維束の端部長さが、０．２～１０ｍｍの範囲であり、繊維強化プラスチックの屈曲部中の不連続強化繊維束の端部と、繊維方向に沿って隣接した配向方向が同じ別の不連続強化繊維束の端部との距離を、不連続強化繊維束の配向方向に沿って測定した、距離の最大値ｄＸが、前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下とすることが挙げられる。
　本発明においては、Ｒ１／Ｒ２を求めるための繰り返し荷重を負荷する方法として、ＡＳＴＭ６４１５－０６（２００６）に記載の荷重の負荷方法を適用する。すなわち、屈曲部と平面部を有する繊維強化プラスチック試験片を、図６に示した、繊維強化プラスチックの上面に２つの荷重点１３、下面に２つの支点１４にて支え、圧縮荷重１５を与える４点曲げ試験によって試験片に圧縮の荷重を与えることで、屈曲部の面外方向に引張の荷重を与える方法である。
　この時屈曲部間の圧縮荷重を、繊維強化プラスチックが破壊しない程度の繰り返しの圧縮荷重とすることで、面外方向の疲労試験を実施することができる。この時、面外応力σは、繰り返しの圧縮荷重の最大値Ｐを用いて、以下の式２より算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　そしてＲ１を、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける近似曲線の傾きＲ２にて除した値Ｒ１／Ｒ２は、上記の通り１．５以下となることが好ましい。なお、屈曲部を複数有する場合は、試料切断などにより、測定可能な屈曲部全てを対象として面外強度を測定し、その中の最も弱い点における近似曲線の傾きをＲ１とし、連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける、同一の箇所の近似曲線の傾きをＲ２とする。ここで、“連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチック”とは、上記の通りである。
　Ｒ１を算出するための近似曲線を求める方法としては、グラフ中にプロットされた点を元に、その誤差が最小二乗法にて最小になるように線形近似した直線の傾きによって求めることができる。なお、この傾きが大きいほど、応力比が低下しても繰り返し数の増加が少ない、すなわち応力比の低下に対して破壊されやすい試験片であるということができる。
　本発明の繊維強化プラスチックにおいて、Ｒ１／Ｒ２が１．５以下の値を有することが可能となる理由については、詳細は不明であるが、以下の理由が考えられる。
　一般にＡＳＴＭ６４１５－０６（２００６）に代表されるような面外応力の測定方法において、強化繊維が不連続である場合、屈曲部に存在する不連続繊維は、不連続繊維の先端部が応力集中源として作用すると考えられる。しかし、一般に面外応力の測定においては、繊維端部の影響は、強化繊維の配向が一方向である場合、その影響はわずかであるものと推定される。また、本発明の繊維強化プラスチックの層間に固化した樹脂層を有する場合は、層間の影響が大きく、強化繊維の影響はさらに小さくなると考えられる。
　また、本発明の繊維強化プラスチックの面外応力測定においては、必ずしも定められた試験片の寸法に従う必要はない。具体的には、屈曲部の厚さｔ・曲率半径Ｒ、平面部の長さＬｓ、平面部の長さ、繊維強化プラスチックの層間における不連続強化繊維束がなす角度などが挙げられる。また本発明の繊維強化プラスチックにおいては、前述の値が本明細書中に記載された好ましい範囲であれば、Ｒ１／Ｒ２の関係を満たすことができる。また、４点曲げ試験を実施する場合、試験片への荷重点は繊維強化プラスチックの大きさに応じて決定され、屈曲部の曲率半径が８ｍｍ以下の場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは１５ｍｍである。屈曲部の曲率半径が８ｍｍより大きい場合、図６に示した荷重点１３と、同じ平面部における支点１４との距離ｄｓは２０ｍｍ、屈曲部の頂点１６と荷重点１３との距離Ｌｘは屈曲部の曲率半径の１．５倍である。
　本発明の繊維強化プラスチックの製造方法としては、一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグ（以下、“一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグ”を不連続強化繊維プリプレグという場合がある）を、曲率を有する型１７の表面に沿って曲げ賦形する工程、及び前記不連続強化繊維プリプレグを同じ型を用いて加熱・加圧する工程を含む。
　ここで、“前駆樹脂”とは、樹脂が熱硬化性樹脂の場合、加熱・加圧などによる熱硬化性樹脂の架橋反応が少なく、樹脂の硬化が進んでいない状態を指し、樹脂が熱可塑性樹脂の場合、熱可塑性樹脂を加熱・加圧して冷却する工程の前の状態を指す。
　また不連続強化繊維プリプレグは、不連続強化繊維が一方向に配向しているので、不連続強化繊維の配向方向をそれぞれ任意の方向にして各不連続強化繊維プリプレグを重ねる（積層する）ことによって、任意の力学特性を有する成形体の設計が可能となる。
　不連続強化繊維プリプレグを得るための工程としては、例えばまず一方向に引き揃えられた強化繊維、つまり一方向に配向した連続強化繊維と前駆樹脂とを含むプリプレグ（以下、“一方向に配向した続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグ”を連続強化繊維プリプレグと記すこともある）を作製し、その後カッターを用いての手作業や裁断機により切込を入れる方法、あるいは一方向に配向した連続強化繊維プリプレグの製造工程において所定の位置に刃を配置した回転刃ローラーを連続的に押し当てたり、連続強化繊維プリプレグを多層に重ねて所定の位置に刃を配置した型で押し切りしたり、レーザーの照射によって繊維を切断する等の方法や、予め一方向に配向した不連続強化繊維に前駆樹脂を含浸させたりする等の方法がある。簡易に連続強化繊維プリプレグに切込を入れるには手作業や裁断機を用いる方法が、生産効率を考慮し大量に作製する場合には押し切りを用いる方法が、連続強化繊維プリプレグ中の特定の場所を選定し切込を入れる場合にはレーザーを用いる方法が、予め形状を決めて作製する場合には不連続強化繊維に前駆樹脂を含浸させる方法が適している。当然、これらは前述の作製方法に限定されるものではない。なお、本明細書において、連続強化繊維束か不連続強化繊維束かを問わない強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグを、単に、プリプレグと記すものとする。すなわち、不連続強化繊維プリプレグと連続強化繊維プリプレグとを総称する場合に、プリプレグと記すものである。
　回転刃ローラーを用いる場合には、直接ローラーを削りだして所定の刃を設けてもよいが、マグネットローラーなどに平板を削りだして所定の位置に刃を配置したシート状の型を巻きつけることにより、刃の取りかえが容易で好ましい。このような回転刃ローラーを用いることで、小さな（具体的には切込長さが１ｍｍ以下である）切込でも良好に切込を挿入することができる。また、連続強化繊維プリプレグに切込を入れ不連続強化繊維プリプレグとした後、さらに、その不連続強化繊維プリプレグをローラー等で加圧することで、切込部に前駆樹脂を充填、融着させることにより、取り扱い性を向上させてもよい。
　図７（ａ）は、プリプレグ１８を型に押し当てて配置し、型の屈曲部の山１９に沿って曲げ賦形することで、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体へと曲げ賦形する工程の概念図を示している。ここでいうプリプレグとは、積層プリプレグであってもよいし、１層のみのプリプレグであってもよい。１層のみのプリプレグである場合には、型に押し当てて曲げ賦形をする操作を繰り返すことでプリプレグ積層体を得ることができる。なお、本明細書において、“積層プリプレグ”とは、曲げ賦形する前のプリプレグを積層したものを指し、 “プリプレグ積層体”とは、曲げ賦形された積層されたプリプレグを指す。積層プリプレグを形成する工程については後述する。
　プリプレグ１８を型に押し当てて配置し、型の屈曲部に沿わせる向きは必ずしも屈曲部の山に沿って曲げ賦形する必要はなく、例えば図７（ｂ）に示すような型を用いて、屈曲部の谷２０に沿わせ、内側の面へ曲げ賦形してもよい。
　また、曲げ賦形する方法は、密封空間で減圧吸引を行うことで型に押し付けてもよいし、プリプレグを型に押し付けるための押さえを用いて賦形してもよい。あるいは、手作業で賦形してもよい。
　曲げ賦形に用いる型は、図７のように、屈曲部と平面部とを含みさえすれば、ほかの面を含んでいてもよく、特に限定されない。つまり賦形に用いる型は、図８（ａ）のように２箇所の屈曲部を有してもよく、図８（ｂ）のように２箇所の屈曲部がそれぞれ山と谷の形状をなしていてもよい。なお、これらの曲げ賦形に用いる型の形状は例を示したものであって、これらに限定されるものではない。
　通常、プリプレグの曲げ賦形を行う際、内周側と外周側とでの周長差が生じる。１層毎のプリプレグを見た場合には、プリプレグ内の厚み方向における内側の強化繊維と外側の強化繊維との繊維間を、積層プリプレグを見た場合には、積層プリプレグ内の厚み方向における内側のプリプレグと外側のプリプレグとの層間を、滑らせながら屈曲部に合わせて厚み方向において異なる移動量の変形をする必要がある。かかる状況において、連続繊維強化プリプレグは繊維方向には伸長できないため、厚み方向において異なる移動量の変形をすることができず、形状に追従しきれない場合があるが、不連続強化繊維プリプレグは切込の両側の不連続強化繊維の端部の間の距離が開くことにより、繊維方向に伸張することにより厚み方向において異なる移動量の変形をすることが可能なため、連続強化繊維プリプレグと比べて形状追従性が向上している。したがって、プリプレグ積層体を賦形するプリプレグとして、不連続強化繊維プリプレグを用いることで、繊維方向への伸張を許容し屈曲部の厚み方向における内側と外側で異なる移動量の変形をすることが可能となることで、曲げ賦形時の屈曲部への形状追従性が向上する。プリプレグ積層体を構成する複数のプリプレグは、不連続強化繊維プリプレグを含みさえすれば特に限定されず、プリプレグ積層体を構成する複数のプリプレグのうち、全てが不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグであってもよいし、繊維方向への伸張が必要なプリプレグのみ不連続強化繊維プリプレグであってもよい。また、プリプレグ積層体の積層構成については、上記の要件を満たしさえすれば特に制限はなく、どのような構成であってもよい。
　プリプレグ積層体を作製した後の固化させる工程では、賦形された形状を保ったまま固化させるために、曲げ賦形する工程で用いた型と同一の型を用いて固化することが好ましい。同一の型を用いることによって、積層体を型から外すことによる積層体の形状戻り（スプリングバック）などの形状変化を防ぐことができ、表面品位と力学特性の両立が可能となる。固化方法は、前駆樹脂が熱硬化樹脂の場合は、ボイド等の欠陥を抑制するために、オートクレーブを用いて硬化することが好ましいが、真空圧を併用すると共に加熱温度をコントロールしながら固化させる方法でもよい。
　さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、任意の層において用いられる不連続強化繊維プリプレグを作製するために連続強化繊維プリプレグの全面に切込を入れる工程を有することがより好ましい。これにより、前記積層プリプレグ中に含まれる不連続強化繊維束を含む層が、切込をプリプレグの全面に有する層となるためである。すなわち、図７中のプリプレグ１８のような、不連続繊維強化束を全面に有するプリプレグを得られることからより好ましい。不連続強化繊維束をプリプレグの全面に有することによって、例えば図８に示したような、屈曲部を複数有する型においても、不連続繊維強化束を有することによってプリプレグが、型へ形状追従することが容易になるため、シワの少ない、表面品位に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。
　さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、全ての層において用いられる不連続強化繊維プリプレグを作製するために連続強化繊維プリプレグの全面に切込を入れる工程を有することがより好ましい。これにより、前記積層プリプレグ中に含まれる全てのプリプレグの層が、切込をプリプレグの全面に有するプリプレグの層となり、本発明の繊維強化プラスチックの作製がより容易となるためである。すなわち、図７中のプリプレグ１８のような、全ての層が不連続繊維強化を全面に有するプリプレグを得られることからより好ましい。全ての層において不連続強化繊維束をプリプレグの全面に有することによって、例えば図８に示したような、屈曲部を複数有する型においても、不連続繊維強化束を有することによってプリプレグの形状追従がより容易になるため、シワの少ない、表面品位に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。また、連続強化繊維を有する層を別途用意し挿入する手間が省けるため、本発明の繊維強化プラスチックの作製に要する時間が短くなる意味でも好ましい。
　さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、前記曲げ賦形する工程において、前記プリプレグを加熱する操作を含むことがより好ましい。前述した通り、前記プリプレグは不連続繊維強化束及び前駆樹脂を含む。前記プリプレグを曲げ賦形するときに、前記プリプレグを加熱することによって、前駆樹脂の粘度が低下するため、曲げ賦形を実施することが容易となり、その結果、曲げ賦形された後に固化した繊維強化プラスチックの表面品位が優れたものとなる。プリプレグの加熱温度については、プリプレグに含まれる前駆樹脂の粘度を下げて曲げ賦形が容易となる温度であればよく、プリプレグに含まれる前駆樹脂の種類に応じて適宜選択される。また、曲げ賦形時にプリプレグを加熱する操作の時期については、加熱によってプリプレグに含まれる前駆樹脂の粘度を下げて曲げ賦形が容易となればよいため、特に制限されるものではなく、例えば予めプリプレグを加熱してから曲げ賦形を実施する・プリプレグを加熱しながら曲げ賦形を実施する、などの方法が考えられる。プリプレグを加熱する方法としては、熱源を有するチャンバー内やヒーター近傍でプリプレグを加熱する、などの方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　さらに本発明の繊維強化プラスチックの製造方法として、前述の曲げ賦形する工程の前に、プリプレグを複数枚積層して積層プリプレグを形成する工程を有することがより好ましい。すなわち、図７中のプリプレグ１８は、積層されたプリプレグであることがより好ましい。ここでプリプレグを複数枚積層する工程とは、一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂とを含むプリプレグを含むプリプレグを、複数枚積層して積層プリプレグを得る工程をいう。積層プリプレグを構成するプリプレグは、不連続強化繊維プリプレグを含みさえすれば特に限定されず、不連続強化繊維プリプレグのみから構成された態様であっても、一部に不連続強化繊維プリプレグを含む態様であっても特に限定されない。積層プリプレグは、成形対象とする繊維強化プラスチックの目標厚みに対応して部分的に積層枚数が異なるものであってもよい。なお、表面品位と力学特性を一定に保つ、及び生産しやすく、汎用性が高いという意味では、プリプレグ全面が不連続強化繊維プリプレグである方が好ましい。
　プリプレグの積層の際には、プリプレグの層中に含まれる不連続強化繊維の向きと、これに積層する別のプリプレグの層中に含まれる不連続強化繊維の向きが異なっていてもよい。また、予め複数枚積層した部分積層プリプレグを複数用意し、部分積層プリプレグ同士を重ね合わせて積層プリプレグとしてもよく、また、部分積層プリプレグを曲げ賦形して部分プリプレグ積層体とした後、それらを重ね合わせてプリプレグ積層体としてもよい。
　また、積層する工程では、プリプレグを何枚積層してもよいが、プリプレグを多層積層しすぎると、前記曲げ賦形する工程において、プリプレグの取り扱い性が低下することがある。このような場合、プリプレグの積層枚数は適宜選択される。
　また、プリプレグの積層方法としては、自動装置を用いてプリプレグ同士を重ね合わせてもよいし、手作業で重ね合わせてもよい。また、重ね合わせたプリプレグを、密封空間で減圧吸引を行うことでプリプレグ同士の粘着力を高めてもよい。
　本発明の繊維強化プラスチックの用途としては、強度、剛性、軽量性が要求される、自転車用品、ゴルフ等のスポーツ部材のシャフトやヘッド、ドアやシートフレームなどの自動車部材、ロボットアームなどの機械部品、航空機部材がある。中でも、強度、軽量に加え、部材形状が複雑で、本材料のように形状追従性が要求されるシートパネルやシートフレーム等の自動車部品や主翼のストリンガーなどの航空機部材に好ましく適用できる。
　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ものではない。
　＜不連続強化繊維プリプレグの作製＞
　プリプレグシートに、所定の位置に刃が配置された回転刃ローラーを押し当て、プリプレグを貫通する切込をプリプレグの全面に挿入することにより、プリプレグ中の強化繊維を切断し、不連続強化繊維束の長さＬが一定値２５ｍｍである不連続強化繊維プリプレグを得た。また、比較例５では、プリプレグを屈曲させる特定の箇所にカッターを用いて手作業で複数の切込を挿入した。
　＜積層方法＞
　不連続強化繊維プリプレグを、１５０ｍｍ×２００ｍｍの寸法に切断し、これを複数枚積層して積層プリプレグを得た。
　＜曲げ賦形方法＞
　積層プリプレグをコーナー部（コーナー部半径：７．５ｍｍ、屈曲角度：９０度）を有する型に、コーナー部にて屈曲させるようにアイロンにて加熱しながら型に沿わせて賦形し、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た。部分積層プリプレグの上にさらに部分積層プリプレグを賦形する場合も同様にして賦形を行い、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た。
　＜固化方法＞
　得られたプリプレグ積層体を、曲げ賦形に用いた型と同一の型を用いて、型ごと真空引きを行った後オートクレーブにて硬化せしめ、所定の形状の繊維強化プラスチックを得た。
　＜不連続強化繊維プリプレグの作製評価方法＞
　不連続強化繊維プリプレグの作製について、以下の２段階で評価した。
なお、表１～３中のみに限り、“不連続強化繊維プリプレグの作製”を“プリプレグ作製”と略記している。
Ａ：不連続強化繊維プリプレグの作製に人の手がほとんどかからず、時間を要せず連続的に作製することができたもの。
Ｃ：不連続強化繊維プリプレグの作製に人の手がかかり、時間を要し連続的な作製が難しかったもの。
　＜表面品位の評価方法＞
　作製した繊維強化プラスチックを観察し、以下の３段階で評価した。
Ａ：繊維強化プラスチックの内径側に発生したしわが少なく、かつ、開口が目立たないもの。
Ｂ：繊維強化プラスチックの内径側に発生したしわが少ないが、開口を認識しやすい、または不連続強化繊維を認識しやすいもの。
Ｃ：繊維強化プラスチックの内径側に、目立ったしわが観察されたもの。
　＜取り扱い性の評価方法＞
　積層プリプレグを加熱し、曲げ賦形の型に賦形させる時の取り扱い性を、以下の３段階で評価した。
Ａ：積層プリプレグを曲げ賦形の型に沿わせる時に特段の問題点がなかったもの。
Ｂ：積層プリプレグを曲げ賦形の型に沿わせる時に取り扱いに若干の難があったものの、型に沿わせるのに要する時間への影響が小さかったもの。
Ｃ：積層プリプレグを曲げ賦形の型に沿わせる時に取り扱いに若干の難があり、時間を要したもの。
　＜面外強度評価方法＞
　作製した繊維強化プラスチックを、屈曲部を有するように幅２５ｍｍに切断し、図６に示した屈曲部の頂点１６から荷重点１３までの距離Ｌｘを１５ｍｍ、荷重点１３から支点１４までの距離ｄｓを２０ｍｍとして４点曲げ評価用ジグに設置し、変位速度２ｍｍ／分にて４点曲げ試験を実施し、破壊荷重を測定後、式１を用いて面外強度を計算した。なお、４点曲げ評価用の試験片の幅とは、図６においては奥行き方向であり、図示されてはいない。（面外疲労特性評価方法においても、同様である）
　＜面外疲労特性評価方法＞
　作製した繊維強化プラスチックを、屈曲部を有するように幅２５ｍｍに切断し、図６に示した屈曲部の頂点１６から荷重点１３までの距離Ｌｘを１５ｍｍ、荷重点１３から支点１４までの距離ｄｓを２０ｍｍとして４点曲げ評価用ジグに設置し、応力比０．１、周波数３Ｈｚにて繰り返し荷重を負荷することによって４点曲げ試験を実施し、応力比ｒが０．６以上の任意の応力（応力は式２を用いて算出）にて試験片が壊れるまで試験を実施した。得られた結果を用いて、前述のＲ１／Ｒ２を求める方法にて面外疲労特性を評価した。
　（実施例１）
　強化繊維が炭素繊維、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂であるプリプレグ“トレカ”（商標登録）プリプレグシートＰ２３５２Ｗ－１９（強化繊維：Ｔ８００Ｓ、マトリックス樹脂：３９００－２Ｂ、強化繊維の体積含有率：５６％、片面離型紙を積層）を用いて、ｄＬは１ｍｍ、Ｗｓ／ｄＬは０．２４、すなわち切込は１４°の、同一の正負の角度をなす切込を略半数ずつ挿入した。
　前記プリプレグを３枚と切込を挿入しなかった同一品種のプリプレグを１枚とをそれぞれ４組用意して、強化繊維束の向きが同じになるように、切込プリプレグを３枚積層した後、切込を挿入しなかったプリプレグをその上に積層して部分積層プリプレグを４組用意した。加熱した積層プリプレグを型に沿わせて曲げ賦形し、部分プリプレグ積層体とした後、この部分プリプレグ積層体の上に残りの部分積層プリプレグを順次積層して、切込を含めた積層構成が表１に示す対称積層になり、かつ、型の平面部の稜線と不連続強化繊維の向きが一致する、屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た。
　得られた積層体を、オートクレーブにて１８０℃、２時間で硬化せしめ、繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．６倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９３であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２４であった。
　（実施例２）
　強化繊維が炭素繊維、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂であるプリプレグ“トレカ”（商標登録）プリプレグシートＰ３０５２Ｓ－１５（強化繊維：Ｔ７００Ｓ、マトリックス樹脂：２５００、強化繊維の体積含有率：５６％、片面離型紙を積層）を用いて、ｄＬは１ｍｍ、Ｗｓ／ｄＬは０．２４、すなわち切込は１４°の、同一の正負の角度をなす切込を略半数ずつ挿入した。前記プリプレグを３枚と切込を挿入しなかった同一品種のプリプレグを１枚とをそれぞれ８組用意した。これらを用いて、強化繊維束の向きが同じになるように、切込プリプレグを３枚積層した後、切込を挿入しなかったプリプレグをその上に積層して部分積層プリプレグを８組用意したことと、オートクレーブでの硬化条件を１３０℃、９０分としたこと以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは４．６ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例２に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．５倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例２を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．７２であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は０．９８であった。
　（実施例３）
　切込を挿入したプリプレグのみを不連続強化繊維束の向きが同じになるように４枚積層した部分積層プリプレグを４組用意し、これらを用いた４組の部分プリプレグ積層体とした以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９８であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．１５であった。
　（実施例４）
　切込を挿入したプリプレグのみを不連続強化繊維束の向きが同じになるように４枚積層した部分積層プリプレグを８組用意し、これらを用いた８組の部分プリプレグ積層体とした以外は、実施例２と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは４．６ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例２に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．４倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例２を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．７８であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は０．９１であった。
　（実施例５）
　不連続強化繊維束の向きが同じになるように１６枚積層した積層プリプレグを１つ用意した以外は、実施例３と同様にして所定の形状の繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なくなっていたが、曲げ賦形の工程にて積層したプリプレグが厚いため、取り扱い性が若干低下した。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．１８倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例３１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９２であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．３であった。
　（実施例６）
　不連続強化繊維束の向きが４５°ずつ異なるように４枚積層した（積層構成は[４５°／０°／－４５°／９０°]となる）積層プリプレグを４つ用意し、積層プリプレグを曲げ賦形した後、その上から積層プリプレグを賦形することによって積層構成が[４５°／０°／－４５°／９０°]２ｓとなる屈曲部と平面部を有するプリプレグ積層体を得た以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なくなっていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．６倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例３を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９０であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２であった。
　（実施例７）
　マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂である共重合ポリアミド樹脂（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）ＣＭ４０００）を用いたこと、溶接によって積層プリプレグを得たこと、２００℃の環境下にて型に曲げ賦形した後その上に積層プリプレグを積層したプリプレグ積層体を成形した以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３．２ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例３に対して明らかに少なかったが、積層プリプレグ同士の粘着性が悪く、取り扱い性に劣った。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例４を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．７５であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．３であった。
　（実施例８）
　ｄＬが１ｍｍとなる切込と、ｄＬが５ｍｍとなる切込を略半数ずつ、同一の角度をなす切込とした以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかったが、繊維強化プラスチックの切込部のｄＬが５ｍｍとなる切込を中心とする開口が目立ち、表面品位は実施例３よりやや劣っていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．８倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２５であった。
　（実施例９）
Ｗｓ／ｄＬを０．８７、すなわち不連続強化繊維束と繊維の配向方向とがなす角度を６０°とした以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかったが、繊維強化プラスチックの切込部の開口が目立ち、表面品位は実施例３よりやや劣っていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７５倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９５であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．１５であった。
　（実施例１０）
　切込として、全て１４°の同一の正の角度をなす切込を挿入した以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかったが、繊維強化プラスチックの切込部の開口が実施例３に比べると目立ち、表面品位はやや劣っていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２５であった。
（実施例１１）
　プリプレグの屈曲部となる箇所を特定し、当該箇所のみに、長さ１ｍｍ、１４°の同一の正負の角度をなす切込を、カッターを用いて手作業にて、切込同士が重ならず、かつ接しないようにしながら任意に複数箇所設けた以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。プリプレグに切込を挿入する際、場所の特定に時間を要したため、不連続繊維強化プリプレグの作製に時間を要し連続的な作製が難しく、結果繊維強化プラスチックの作製に時間を要し作業性が悪かった。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは２．９ｍｍであった。
　積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗は小さく、曲げ賦形に要した時間は実施例３とほぼ同等であった。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．１倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例３を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．８８であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２４であった。
（実施例１２）
　切込を挿入したプリプレグを不連続強化繊維束の向きが同じになるように１枚ずつ積層した積層プリプレグを１６枚用意した以外は、実施例３と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは２．９ｍｍであった。
　得られた繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが後述の比較例１に対して明らかに少なかった。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．０７倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、後述の比較例１を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．９２であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．１８であった。
　（比較例１）
　プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が大きく、曲げ賦形に時間を要した。コーナー部の内側にシワが発生しており、繊維のよれた跡が実施例１と比較して明らかに多かった。
　（比較例２）
　プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例４と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは４．７ｍｍであった。
　積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が大きく、曲げ賦形に時間を要した。コーナー部の内側にシワが発生しており、繊維のよれた跡が実施例４と比較して明らかに多かった。
　（比較例３）
　プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例６と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が非常に大きく、曲げ賦形に時間を要した。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にシワが多く発生しており、繊維のよれた跡が実施例６と比較して明らかに多かった。また、厚さ方向の観察を実施したところ、ボイドが多く観察された。
　（比較例４）
　プリプレグに切込を挿入しないこと以外は、実施例５と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは３ｍｍであった。
　積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗が非常に大きくプリプレグの十分な加熱が必要であった。また比較例１と比較しても曲げ賦形に時間を要した。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にシワが多く発生しており、繊維のよれた跡が実施例５と比較して明らかに多かった。また、厚さ方向の観察を実施したところ、ボイドが多く観察された。
　（比較例５）
　切込を設ける際に、プリプレグの屈曲部となる箇所を特定し、当該箇所に、長さ１ｍｍ、１４°の同一の正負の角度をなす切込を、カッターを用いて手作業にて、切込同士が重ならず、かつ接しないようにしながら任意に複数箇所設けた以外は、実施例６と同様にして繊維強化プラスチックを得た。プリプレグに切込を挿入する際、場所の特定に時間を要したため、プリプレグの作製に時間を要し連続的な作製が難しく、結果繊維強化プラスチックの作製に時間を要し作業性が悪かった。また、切込箇所を特定してから切込を入れたため、４５°層及び９０°層ではプリプレグ中に含まれる強化繊維の長さが同一にならず、また切込を挿入した箇所もムラが生じた。得られた繊維強化プラスチックの屈曲部の厚さの平均値ｔは２．９ｍｍであった。
　積層プリプレグの曲げ賦形時にプリプレグの抵抗は小さく、曲げ賦形に要した時間は実施例３とほぼ同等であった。成形した繊維強化プラスチックは、コーナー部の内側にて発生するシワが比較例１に対して明らかに少なくなっていた。続いてｄＸの値を画像スキャンにより測定したところ、屈曲部の平均厚さｔの０．１倍であった。また、本繊維強化プラスチックと、比較例３を用いてσ１／σ２を求めたところ、その値は０．８６であった。同様にＲ１／Ｒ２の値を求めたところその値は１．２６であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表中において、“積層構成”とは曲げ賦形後に固化する工程を経て得られた繊維強化プラスチックの積層構成を、“積層プリプレグ”とは曲げ賦形する前の積層する工程にて積層された部分積層プリプレグまたは積層プリプレグの積層構成を略記したものである。また、これらの積層構成の表記において不連続強化繊維プリプレグと連続繊維強化プリプレグを併用した実施例１および２の積層構成については、それらを区別するため、不連続強化繊維プリプレグ（切込を挿入したプリプレグ）には添え字ｃを、連続強化繊維プリプレグ（切込を挿入しなかったプリプレグ）には添え字ｌを付した。（全てが、不連続強化繊維プリプレグであるか連続強化繊維プリプレグである、他の例については、添え字は付与していない）
１：繊維強化プラスチック
２：屈曲部
３：平面部
４，４’：不連続強化繊維束
５：固化したマトリックス樹脂
６：繊維強化プラスチックの層
７，７’：不連続強化繊維束の端部
８：不連続強化繊維束間の固化した樹脂領域（開口領域）
９：繊維強化プラスチックの端部（テーパー部）
１０：不連続強化繊維束の端部がなす直線
１１：不連続強化繊維束の端部がなす直線（正の角度）
１２：不連続強化繊維束の端部がなす直線（負の角度）
１３：面外特性評価試験における支点（型の上面）
１４：面外特性評価試験における支点（型の下面）
１５：面外特性評価試験における荷重の向き
１６：繊維強化プラスチックの屈曲部の頂点
１７：曲げ賦形する工程に用いられる型
１８：プリプレグ
１９：曲げ賦形する工程に用いられる型の屈曲部（山）
２０：曲げ賦形する工程に用いられる型の屈曲部（谷）

Claims (15)

  1. 　固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層を複数有し、
    　屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
    　前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
    　前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
    　前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
    　前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
    　前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
  2. 　固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の強化繊維束を含む層を複数有し、前記層は全て、固化したマトリックス樹脂中に配向方向が一方向である複数の不連続強化繊維束を含む層であり、
    　屈曲部と平面部とを有する繊維強化プラスチックであって、
    　前記各層において、複数の不連続強化繊維束の長さは、実質的に同一長さＬであり、
    　前記屈曲部中には不連続強化繊維束の端部が含まれており、さらに、前記繊維束が屈曲部に沿って屈曲して配向された方向に沿った先に、隣接する別の不連続強化繊維束が存在し、
    　前記別の繊維束は、その端部が前記屈曲部に含まれ、その屈曲部に含まれる部分は前記屈曲部に沿って屈曲して配向されている場合において、
    　前記繊維束の屈曲部側の端部と、前記別の繊維束の屈曲部側の端部との間を、前記２つの繊維束の前記した屈曲部における配向方向に沿って測定した距離のうち、最大値をｄＸとすると、
    　前記ｄＸは前記屈曲部における厚さの平均値ｔの０．０３倍以上２倍以下である、繊維強化プラスチック。
  3. 　前記屈曲部の屈曲角度が、３０度以上である、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
  4. 　前記固化した樹脂が、熱硬化性樹脂である、請求項１～３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
  5. 　前記層中の不連続強化繊維束において、不連続強化繊維束の端部が実質的に同一長さｄＬの直線をなす、請求項１～４のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
  6. 　前記不連続強化繊維束の端部を、前記不連続強化繊維束の配向方向に対して直交する方向に投影した長さをＷｓ（ｍｍ）とすると、Ｗｓ／ｄＬの値が０．０３以上０．７５以下である、請求項５に記載の繊維強化プラスチック。
  7. 　前記層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度のうち小さいほうの角度が、同一の絶対値θである、請求項５または６に記載の繊維強化プラスチック。
  8. 　前記層中の不連続強化繊維束の配向方向に対して、不連続強化繊維束の端部がなす直線がとる角度のうち小さいほうの角度が、同一の絶対値θの正負の角度をなす、請求項５～７のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
  9. 　前記屈曲部の面外強度σ１を、連続した強化繊維を有する以外は同じ構成を有する繊維強化プラスチックの屈曲部の面外強度σ２で除した値σ１／σ２が、０．７以上となる、請求項１～８のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
  10. 　以下のＲ１／Ｒ２が、１．５以下である、請求項１～９のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
    　Ｒ１／Ｒ２：前記屈曲部に繰り返し荷重を負荷し、繰り返し荷重の最大値から求めた面外応力を、前記屈曲部の面外強度σ１の値を１とした時の相対値ｒで表し、縦軸をｒ、横軸を繊維強化プラスチックが破壊された時の繰り返し数の常用対数としたグラフを作成し、前記ｒが０．６以上の範囲で近似曲線の傾きＲ１を求め、続いて連続した強化繊維を有する繊維強化プラスチックにおける近似曲線の傾きＲ２をＲ１と同様にして求め、Ｒ１をＲ２で除して得られる値をＲ１／Ｒ２とする。
  11. 　請求項１～１０のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法であって、
    　強化繊維束と前駆樹脂を含むプリプレグとして、一方向に配向した不連続強化繊維束と前駆樹脂を含むプリプレグを前記プリプレグの少なくとも一部に用い、所定の曲率を有する型の表面に沿って曲げ賦形する工程、及び前記プリプレグを同じ型を用いて加熱・加圧する工程を含む、繊維強化プラスチックの製造方法。
  12. 　任意の層において前記プリプレグの全面に切込を入れる工程を有する、請求項１１に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
  13. 　全ての層において前記プリプレグの全面に切込を入れる工程を有する、請求項１１または１２に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
  14. 　前記曲げ賦形する工程において、前記プリプレグを加熱する操作を含む、請求項１１～１３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
  15. 　前記曲げ賦形する工程の前に、前記プリプレグを複数枚積層する工程を有する、請求項１１～１４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
PCT/JP2018/029532 2017-08-09 2018-08-07 繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法 WO2019031478A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018541714A JPWO2019031478A1 (ja) 2017-08-09 2018-08-07 繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017154002 2017-08-09
JP2017-154002 2017-08-09
JP2018-043912 2018-03-12
JP2018043912 2018-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019031478A1 true WO2019031478A1 (ja) 2019-02-14

Family

ID=65272033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/029532 WO2019031478A1 (ja) 2017-08-09 2018-08-07 繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2019031478A1 (ja)
TW (1) TW201919839A (ja)
WO (1) WO2019031478A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020195115A1 (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 三菱重工業株式会社 プリプレグ成形方法
WO2021014851A1 (ja) * 2019-07-19 2021-01-28 株式会社豊田自動織機 繊維構造体及び繊維強化複合材

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023527430A (ja) * 2020-05-28 2023-06-28 アリス・コンポジッツ・インコーポレイテッド トウプレグを曲げるシステムおよび方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008279753A (ja) * 2007-04-13 2008-11-20 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチックの製造方法
JP2013510740A (ja) * 2009-11-11 2013-03-28 アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド ダーツを設けたパイプリフォームの強化材、その強化材を含むパイプリフォーム、およびパイプリフォームの強化方法
JP2014104641A (ja) * 2012-11-27 2014-06-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 積層基材および繊維強化複合材料
WO2016043156A1 (ja) * 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 切込プリプレグおよび切込プリプレグシート
JP2017164970A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 東レ株式会社 繊維強化複合体およびその製造方法
WO2017159567A1 (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 東レ株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチック

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008279753A (ja) * 2007-04-13 2008-11-20 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチックの製造方法
JP2013510740A (ja) * 2009-11-11 2013-03-28 アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド ダーツを設けたパイプリフォームの強化材、その強化材を含むパイプリフォーム、およびパイプリフォームの強化方法
JP2014104641A (ja) * 2012-11-27 2014-06-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 積層基材および繊維強化複合材料
WO2016043156A1 (ja) * 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 切込プリプレグおよび切込プリプレグシート
JP2017164970A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 東レ株式会社 繊維強化複合体およびその製造方法
WO2017159567A1 (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 東レ株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチック

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020195115A1 (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 三菱重工業株式会社 プリプレグ成形方法
JP2020157582A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 三菱重工業株式会社 プリプレグ成形方法
JP7175820B2 (ja) 2019-03-26 2022-11-21 三菱重工業株式会社 プリプレグ成形方法
WO2021014851A1 (ja) * 2019-07-19 2021-01-28 株式会社豊田自動織機 繊維構造体及び繊維強化複合材
JP2021017670A (ja) * 2019-07-19 2021-02-15 株式会社豊田自動織機 繊維構造体及び繊維強化複合材
JP7287162B2 (ja) 2019-07-19 2023-06-06 株式会社豊田自動織機 繊維構造体及び繊維強化複合材

Also Published As

Publication number Publication date
TW201919839A (zh) 2019-06-01
JPWO2019031478A1 (ja) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6962191B2 (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチック
EP3196238B1 (en) Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
US20230271389A1 (en) Composite-material aircraft part and method of manufacturing same
JP4779754B2 (ja) プリプレグ積層体及び繊維強化プラスチック
WO2019031478A1 (ja) 繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法
JP5292972B2 (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
JP2008279753A (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
US11926111B2 (en) Manufacturing method for fiber-reinforced plastic composite
JP2007118598A (ja) プリフォームの製造方法および製造装置
EP3517564A1 (en) Notched prepreg and method for producing notched prepreg
JP4734983B2 (ja) プリフォーム用基材およびその製造方法
TW201920398A (zh) 預浸漬積層體、使用預浸漬積層體之纖維強化塑料的製造方法和纖維強化塑料
KR20190022461A (ko) 프리프레그 및 그 제조 방법
JP2009292002A (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
JP5332225B2 (ja) 繊維強化複合材料の製造方法
JP2010018723A (ja) 切込プリプレグ基材、プリプレグ積層体、および繊維強化プラスチック
JP6409569B2 (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
JP2006103305A (ja) プリフォーム用基材
WO2022024939A1 (ja) 繊維強化プラスチック及び繊維強化プラスチックの製造方法
JP2016179647A (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
US20200001550A1 (en) Method for producing fiber-reinforced plastic
US20230071796A1 (en) Composite material structure body production method, layered body production method, layered body, and layered form
JP7240559B2 (ja) 航空機部品の中間生成品の製造方法および航空機部品
WO2021192464A1 (ja) プリフォームおよびその製造方法
JP2023097543A (ja) オーバーラップ部を有するプリフォームおよび成型体

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018541714

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18843702

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18843702

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1