WO2021095626A1 - 真空成形用樹脂一体化繊維シート、これを用いた成形体と成形体の製造方法 - Google Patents

真空成形用樹脂一体化繊維シート、これを用いた成形体と成形体の製造方法 Download PDF

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WO2021095626A1
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resin
fiber
fiber sheet
integrated
vacuum
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田中忠玄
中村崇
平石陽一
中明裕太
駒井優貴
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倉敷紡績株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a resin-integrated fiber sheet for vacuum forming using a semi-preg, a molded body using the same, and a method for manufacturing the molded body.
  • Carbon fiber which is a reinforcing fiber material, is composited with various matrix resins, and the obtained fiber reinforced plastic has come to be widely used in various fields and applications.
  • unidirectional continuous fibers using a thermoplastic resin as a matrix resin are used.
  • a prepreg in which a carbon fiber base material is completely impregnated with a resin has been used, and it has been suggested that the impact resistance when used as a composite material is excellent, the molding time is short, and the molding cost can be reduced.
  • Semipreg is an unimpregnated base sheet in which the matrix resin is adhered / fused onto the fiber base material or in a semi-impregnated state, and is soft and has excellent shapeability. In addition, since molding can be performed directly, molding efficiency is also excellent.
  • Patent Document 1 discloses a base material in which a non-woven fabric is produced and a film is laminated on the outermost layer. Although such a base material is excellent for transportation and the like, it is difficult to use it for continuous fibers because a step of processing the reinforcing fibers into a non-woven fabric is required. Further, there is a problem that the manufacturing conditions of the base material are determined in order to bond the films, and the mass of the base material cannot be set arbitrarily. Further, when the film is in the outermost layer, the base material becomes hard and a problem arises in formability.
  • Patent Document 2 discloses an apparatus for manufacturing a molded product of a prepreg using a prepreg or a semi-preg, but there is a problem with a molding method.
  • the present invention provides a resin-integrated fiber sheet for vacuum forming, which has excellent shapeability and does not cause voids, and a molded body and a method for manufacturing the molded body using the same.
  • the resin-integrated fiber sheet for vacuum forming of the present invention is a resin-integrated fiber sheet for vacuum forming for obtaining a fiber-reinforced resin molded body by vacuum forming, and the resin-integrated fiber sheet is A One-way continuous fibers in which continuous fiber groups are opened and arranged in parallel in one direction, B Cross-linked fibers in the direction of intersecting with the unidirectional continuous fibers, C. It is characterized by containing a thermoplastic resin that exists on at least the surface of the unidirectional continuous fiber and integrates the unidirectional continuous fiber and the crosslinked fiber.
  • the fiber-reinforced resin molded product of the present invention is a molded product obtained by laminating two or more of the resin-integrated fiber sheets and vacuum forming.
  • the method for producing a fiber-reinforced resin molded body of the present invention is a method for vacuum-forming the resin-integrated fiber sheet to produce a fiber-reinforced resin molded body, and the resin-integrated fiber sheet is manufactured from a lower mold having a vacuum line. Is vacuum-formed and air-pressed from the upper die.
  • the resin-integrated fiber sheet of the present invention comprises (A) unidirectional continuous fibers in which continuous fiber groups are opened and arranged in parallel in one direction, and (B) crosslinked fibers in a direction in which the continuous fibers intersect with the unidirectional continuous fibers. And (C) the thermoplastic resin present on at least the surface of the unidirectional continuous fiber and integrating the unidirectional continuous fiber and the crosslinked fiber, thereby producing the thermoplastic resin by vacuum forming.
  • the method for producing a fiber-reinforced resin molded product of the present invention has a fast molding cycle and can obtain a high-quality molded product in a short time.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a resin-integrated carbon fiber sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the resin-integrated carbon fiber sheet in the width direction.
  • FIG. 3 is a schematic process diagram showing a method for manufacturing the resin-integrated carbon fiber sheet.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the vacuum compressed air forming apparatus.
  • 5A-D are schematic process diagrams showing the molding method, FIG. 5A is a preparation step, FIG. 5B is a heating and heating step, FIG. 5C is a heated vacuum compressed air molding step, and FIG. 5D is a cooling and demolding step. Shown.
  • FIG. 6 is a graph showing the process operation.
  • FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a sample cutting direction according to an embodiment of the present invention.
  • the main component of the fiber of the resin-integrated fiber sheet for vacuum forming of the present invention is a unidirectional continuous fiber that has been opened and arranged in parallel in one direction.
  • the subcomponent of the fiber is a crosslinked fiber arranged in the direction of intersecting with the unidirectional continuous fiber.
  • the main component is preferably 75 to 99% by mass, and the sub-component is preferably 1 to 25% by mass, assuming that the fiber is 100% by mass.
  • the thermoplastic resin is powdered and adhered from above the unidirectional continuous fiber and the crosslinked fiber, and is heat-sealed at least on the surface of the unidirectional continuous fiber, and the unidirectional continuous fiber and the crosslinked fiber are integrated. In this sheet, since the unidirectional continuous fiber and the crosslinked fiber are integrated by the heat-sealed thermoplastic resin, the handleability is good, and the operability at the time of laminating and vacuum forming is good.
  • the resin-integrated fiber sheet is preferably a semipreg in which a thermoplastic powder resin serving as a matrix is attached to the surfaces of unidirectional continuous fibers and crosslinked fibers and heat-sealed.
  • the thermoplastic resin on the surface penetrates and diffuses uniformly in the resin-integrated fiber sheet and between the resin-integrated fiber sheets by vacuum forming. As a result, a molded product having excellent shapeability (moldability) and not causing voids can be obtained.
  • the unidirectional continuous fiber is preferably 75 to 99% by mass, more preferably 80 to 97% by mass, and further preferably 85 to 95% by mass. ..
  • the crosslinked fiber is preferably 1 to 25% by mass, more preferably 3 to 20% by mass, and further preferably 5 to 15% by mass.
  • the resin-integrated fiber sheet has high integrity of unidirectional continuous fibers and high tensile strength in the width direction.
  • the fiber volume (Vf) of the resin-integrated fiber sheet is preferably 20 to 65% by volume and 35 to 80% by volume of the thermoplastic resin, more preferably 25 to 60% by volume of the fiber and 40 to 75% by volume of the resin.
  • the resin component of the resin-integrated fiber sheet can be directly used as the matrix resin component of the molded product. That is, it is not necessary to add a new resin when manufacturing the molded product.
  • the mass per unit area of the resin-integrated fiber sheet is preferably 10 to 3000 g / m 2 , more preferably 20 to 2000 g / m 2 , and even more preferably 30 to 1000 g / m 2 .
  • the unidirectional continuous fiber is preferably at least one selected from carbon fiber, glass fiber and high elastic modulus fiber having an elastic modulus of 380 cN / dtex or more.
  • the high elasticity fiber include aramid fiber, particularly para-aramid fiber (elasticity: 380 to 980 cN / dtex), polyallylate fiber (elasticity: 600 to 741 cN / dtex), and heterocyclic polymer (PBO, elasticity). : 1060 to 2200 cN / dtex) Fiber, high molecular weight polyethylene fiber (elasticity: 883 to 1413 cN / dtex), polyvinyl alcohol fiber (PVA, strength: 14 to 18 cN / dtex), etc. (Encyclopedia of Fibers, p. 522, March 25, 2002, Maruzen). These fibers are useful as resin reinforcing fibers. Carbon fiber is particularly useful.
  • the thickness of one of the resin-integrated fiber sheets is preferably 0.01 to 5.0 mm. Fiber sheets with a thickness in this range are easy to vacuum form. At the time of vacuum forming, two or more resin-integrated fiber sheets are laminated. The preferred number of layers is 2 to 70, more preferably 5 to 50.
  • thermoplastic resin examples include polyamide resins, polycarbonate resins, polypropylene resins, polyester resins, polyethylene resins, acrylic resins, phenoxy resins, polystyrene resins, polyimide resins, and polyether ether ketone resins. It can be used, but is not limited to these.
  • the resin adhered state of the resin-integrated fiber sheet of the present invention is that the resin is melt-solidified and adhered near the surface of the opened fiber sheet, and the resin is not impregnated inside the fiber sheet. It is preferably partially impregnated. In the above state, it is preferable to stack a plurality of resin-integrated fiber sheets and vacuum form them.
  • the width of the spread fiber sheet (hereinafter, also referred to as “spread fiber sheet”) is preferably 0.1 to 5.0 mm per 1000 constituent fibers. Specifically, the width of the spread fiber sheet is about 0.1 to 1.5 mm per 1000 constituent fibers in the case of a large tow such as 50K or 60K, and the constituent fibers in the case of a regular tow such as 12K or 15K. It is about 0.5 to 5.0 mm per 1000 pieces. Here, K means 1000 pieces. As the number of constituent fibers of the tow per fiber increases, the twist of the fibers increases and it becomes difficult to open the fibers, so that the width of the opening sheet also becomes narrower.
  • the unopened fiber tow sold by the carbon fiber manufacturer can be expanded to form an easy-to-use spread fiber sheet, which can be supplied to various molded products.
  • the carbon fiber bundle (toe) of the feed yarn is preferably 5,000 to 50,000 / bundle, and 10 to 280 carbon fiber bundles (tow) are preferably supplied.
  • a plurality of carbon fiber bundles (tow) are supplied and opened to form a single sheet in this way, the space between the carbon fiber bundle (toe) and the carbon fiber bundle (toe) is easily cleaved, but in various directions.
  • the crosslinked fibers having the property are adhered and fixed to the sheet by the resin, the cleavage between the toes can be prevented.
  • the average length of the crosslinked fibers is preferably 1 mm or more, more preferably 5 mm or more.
  • the carbon fiber sheet has high strength in the width direction and is excellent in handleability.
  • the method for producing a resin-integrated fiber sheet of the present invention includes the following steps.
  • a carbon fiber sheet will be described as a fiber sheet.
  • crosslinked fibers When the carbon fiber filament group is opened by passing through a roll or an opening bar, by applying tension to the carbon fiber filament group, crosslinked fibers can be generated from the carbon fiber filament group at the time of opening.
  • the tension of the carbon fiber filament group can be, for example, in the range of 2.5 to 30 N per 15,000 fibers.
  • air defibration it is preferable to generate crosslinked fibers by a roll or a defibration bar after this.
  • the crosslinked fibers are generated from the carbon fiber filament group, the crosslinked fibers are in a state of being interlaced with the carbon fibers constituting the carbon fiber sheet.
  • crossing includes entanglement.
  • some or all of the crosslinked fibers are present in the carbon fiber sheet and are sterically interlaced with the carbon fibers arranged in one direction.
  • a powder resin is applied to the opened carbon fiber sheet.
  • the powder resin is heated and melted in a pressure-free (no pressure) state, cooled, and the resin is partially present on at least a part of the surface of the carbon fiber sheet.
  • the crosslinked fibers are adhered and fixed to the carbon fiber sheet with the resin on the surface.
  • the fiber-reinforced resin molded product of the present invention is obtained by laminating two or more of the above-mentioned resin-integrated fiber sheets and vacuum forming.
  • the direction of the unidirectional continuous fiber may be changed. For example, it can be changed to 0 ° / 45 ° / 90 ° / 135 ° / 180 ° / ..., 0 ° / 90 ° / 180 ° / ..., and so on.
  • a molded product having the mechanical properties required for the molded product can be obtained.
  • a large sheet-like material such as an automobile bonnet, a door, a bumper, and a table top plate is suitable.
  • the resin-integrated fiber sheet is vacuum-formed from a lower mold having a vacuum line. Then, press the air pressure from the upper mold.
  • the vacuum forming is preferably vacuum pressure air forming.
  • the following method is preferable. That is, using a vacuum forming apparatus including a lower mold having a vacuum line and an upper mold having a bagging film on the lower surface, a. The process of placing two or more laminated resin-integrated fiber sheets on the lower mold and covering them with a bagging film.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the resin-integrated carbon fiber sheet 1 according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the resin-integrated carbon fiber sheet 1 in the width direction.
  • Crosslinked fibers 3 are arranged in various directions on the surface of the opened unidirectional carbon fibers 2.
  • the resin 4 is melt-solidified and adhered to the vicinity of the surface of the unidirectional carbon fiber 2, and the resin 4 is not impregnated or partially impregnated inside the unidirectional carbon fiber 2.
  • the resin 4 adheres and fixes the crosslinked fiber 3 to the surface of the unidirectional carbon fiber 2. As shown in FIG.
  • crosslinked fibers 3a and 3b are present on the surface of the unidirectional carbon fiber 2.
  • the crosslinked fibers 3a are all on the surface of the unidirectional carbon fibers 2.
  • a part of the crosslinked fiber 3b is on the surface of the unidirectional carbon fiber 2, and a part of the crosslinked fiber 3b is in a state of entering the inside and interlacing with the carbon fiber.
  • the resin 4 adheres and fixes the crosslinked fiber 3 to the surface of the unidirectional carbon fiber 2. Further, there is a portion to which the resin 4 is attached and a portion 5 to which the resin is not attached.
  • the resin 4 becomes a matrix resin of the fiber-reinforced resin molded product.
  • FIG. 3 is a schematic process diagram showing a method for producing a resin-integrated carbon fiber sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the carbon fiber filament group (toe) 8 is pulled out from a large number of supply bobbins 7 and passed between the opening rolls 21a-21j to open the fibers (roll opening step 23).
  • Air defibration may be used instead of roll defibration.
  • the spread fiber roll may be fixed or rotated, or may vibrate in the width direction.
  • the opened tow is nipated between the nip rolls 9a and 9b, passed between a plurality of bridge rolls 12a-12b installed between the nip rolls 9a and 9b, and the tension of the toe is applied per 15,000, for example (1).
  • the bridge roll may rotate or oscillate in the width direction.
  • the bridge roll is a plurality of rolls having a satin finish, uneven surface, or a mirror surface, for example, and the carbon fiber filament group is bent, fixed, rotated, vibrated, or a combination thereof to generate crosslinked fibers.
  • 13a-13g is a guide roll.
  • the dry powder resin 15 is sprinkled on the surface of the spread sheet from the powder supply hopper 14, supplied into the heating device 16 in a pressure-free state and heated to melt the dry powder resin 15, and between the guide rolls 13e and 13 g. Cooling.
  • the dry powder resin 18 is sprinkled on the back surface of the spread fiber sheet from the powder supply hopper 17, and the dry powder resin 18 is supplied into the heating device 19 in a pressure-free state and heated to melt the dry powder resin 18, cool it, and wind up the roll 20. (Powder resin applying step 25).
  • the dry powder resins 15 and 18 are, for example, phenoxy resins (melting point 180 ° C.), the temperatures in the heating devices 16 and 19 are, for example, the melting point of the resin + 20 to 60 ° C., and the residence time is, for example, 4 seconds each.
  • the carbon fiber spread sheet has high strength in the width direction, and the constituent carbon fibers do not fall apart and can be handled as a sheet.
  • the powder resin can be applied by a powder coating method, an electrostatic coating method, a spraying method, a flow dipping method, or the like.
  • a powder coating method in which the powder resin is dropped on the surface of the carbon fiber sheet is preferable.
  • a dry powder-like powder resin is sprinkled on the opened carbon fiber sheet.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the vacuum compressed air forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the vacuum compressed air forming apparatus 30 has a lower mold 33 and an upper mold 39, and the lower mold 33 is fixed on the base 31 and the mold base 32, and the vacuum line 34 leads to the molding surface 35.
  • the upper mold 39 has a compressed air pipe 40, and can supply compressed air downward from the air holes 41 of the air groove 37 and the face plate 38.
  • the lower mold 33 can control heating and cooling to a predetermined temperature by a heater 42 for electromagnetic induction heating, resistance wire heating, infrared heating, etc., and a water cooling tube 43.
  • FIG. 5A-D are schematic process diagrams showing the molding method
  • FIG. 5A is a preparation step
  • FIG. 5B is a heating and heating step
  • FIG. 5C is a heated vacuum compressed air molding step
  • FIG. 5D is a cooling and demolding step. Shown.
  • FIG. 5A two or more resin-integrated fiber sheets 44 laminated on the lower mold 33 are placed, covered with a bagging film 45, and the pressure is reduced from the vacuum line 34 of the lower mold 33.
  • FIG. 5B the resin-integrated fiber sheet 44 is heated to a temperature equal to or higher than the softening point of the thermoplastic resin.
  • FIG. 5A is a preparation step
  • FIG. 5B is a heating and heating step
  • FIG. 5C is a heated vacuum compressed air molding step
  • FIG. 5D is a cooling and demolding step. Shown.
  • FIG. 5A two or more resin-integrated fiber sheets 44 laminated on the lower mold 33 are placed, covered with a bagging film 45, and
  • the resin integrated fiber sheet 44 is pressed by compressed air from the upper part of the bagging film 45 to perform vacuum pressure air forming. Finally, as shown in FIG. 5D, the molded body 46 is cooled and taken out.
  • a fluororesin film such as polytetrafluoroethylene or a heat-resistant film such as a polyimide resin film or a silicone resin film can be used.
  • FIG. 6 is a graph showing the same process operation.
  • step 1 two or more laminated resin-integrated fiber sheets 44 are placed on the lower mold and covered with the bagging film 45.
  • the pressure is reduced from the vacuum line 34 of the lower mold 33, and the temperature is raised at the same time as the pressure reduction.
  • step 3 after the temperature reaches, for example, 225 ° C., the temperature is maintained for 120 seconds, and at the same time, the resin integrated fiber sheet 44 is pressed by compressed air from the upper part of the bagging film 45 to perform vacuum pressure air molding.
  • step 4 cooling is performed while maintaining the pressure conditions, and after cooling, the molded body 46 is demolded.
  • the degree of decompression from the vacuum line 34 of the lower mold 33 is preferably 0 to 0.1 MPa, and the air pressure from the air pressure pipe 40 of the upper mold 39 is preferably 0.1 to 2.0 MPa.
  • the advantages of the present invention can be summarized as follows. (1) Unlike prepreg, since it is a semi-preg, direct molding is possible. (2) Unlike the prepreg, since it is a semi-preg, it can be molded in a high cycle, and has excellent shapeability and moldability. (3) Since the thermoplastic resin is in the form of powder and is heat-sealed, the impregnation property between fibers is good. That is, unlike a film, air bleeding is excellent at the time of molding, and voids are less likely to occur. (4) The fibers of the fiber-integrated resin sheet are continuous fibers (not short fibers) such as carbon fibers. Therefore, a thin and high-strength molded product can be obtained.
  • vacuum forming depressurization is performed by suction from the lower part, but it is preferable to pressurize by air from the upper part (vacuum pressure air forming).
  • vacuum forming is a molding method in which pressure is uniformly applied by a bagging film, a large molded body is possible.
  • vacuum forming is performed by a bagging film, it can be formed not only in a flat plate shape but also in a deep drawn three-dimensional shape.
  • the heat history for the resin can be reduced.
  • -Prepreg Long time when making a sheet + Stampable sheet making + Preheating
  • Molding-Semi-preg Short time when making a sheet + Heating only during molding As mentioned above, the semi-preg can speed up the molding time.
  • Example 1 Carbon fiber unopened fiber tow
  • the carbon fiber unopened fiber tow was manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product number: PYROFILE TR 50S15L, shape: regular tow filament 15K (15,000), and a single fiber diameter of 7 ⁇ m was used.
  • An epoxy compound is attached to the carbon fibers of the unopened carbon fiber tow as a sizing agent.
  • Means for opening the unopened fiber tow The fibers were opened using the means for opening the fibers shown in FIG. In the fiber opening step, the tension of the carbon fiber filament group (toe) was set to 15 N per 15,000 fibers. In this way, an open fiber sheet having a carbon fiber filament composition of 15 K, a width of 500 mm, and a thickness of 0.08 mm was obtained.
  • the crosslinked fiber was 3.3% by mass.
  • Polypropylene and melting point: 150 to 165 ° C. (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) were used as the semi-preg dry powder resin.
  • the average particle size of the dry powder resin was 80 ⁇ m.
  • An average of 27.8 g of this resin was applied to 1 m 2 of carbon fibers on one side and 55.6 g on both sides.
  • the temperatures in the heating devices 16 and 19 were 170 ° C., and the residence time was 4 seconds each.
  • the mass of the obtained resin-integrated fiber sheet was 75 g / m 2 , the fiber volume (Vf) was 45% by volume, and the thermoplastic resin was 55% by volume.
  • Step 2 The pressure was reduced at 0.1 MPa from the vacuum line of the lower mold, and the temperature was raised at the same time as the pressure was reduced.
  • Step 3 After the temperature reached 225 ° C., the temperature was maintained for 120 seconds, and at the same time, the resin-integrated fiber sheet was pressurized at 0.8 MPa from the upper part of the bagging film by compressed air to perform vacuum pressure air molding.
  • Step 4 Cooled to 60 ° C. while maintaining the pressure conditions, and after cooling, the depressurization line and the pressurization line were cut, and the molded product was demolded. One cycle of steps 1 to 4 was 400 seconds.
  • Example 2 A molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the molding conditions shown in Table 1 were changed. The molding conditions are shown in Table 1.
  • a measurement sample was cut out from the molded product obtained in each example as shown in FIG. That is, six samples 52 each long along the vertical direction (arrow 51, surface fiber direction 0 °) of the molded product 50 and six samples 53 having a surface fiber direction 90 ° were cut out. Then, it was allowed to stand at 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 48 hours or more. Then, the length, width, and thickness of each sample are measured, and the average value is shown in Table 2.
  • ⁇ Measuring instrument Surftest201 (Mitutoyo)
  • Needle material Diamond ⁇ Needle tip radius: 5 ⁇ m
  • Measuring force 4mN
  • Drive system 1 reciprocating movement (automatic retreat)
  • Drive speed 0.5 mm / sec when measuring, 1 mm / sec when reversing
  • Cutoff length 0.8mm ⁇ Standard length: 0.8 mm ⁇ Evaluation length: 4 mm ⁇ Sampling interval: 0.8 ⁇ m
  • the fiber-reinforced resin molded product of the present invention is widely applied to building materials, laptop housings, IC trays, sporting goods such as shoes and sticks, and general industrial applications such as wind turbines, automobiles, railways, ships, aerospace, and the like. it can.

Landscapes

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Abstract

真空成形により繊維強化樹脂成形体を得るための真空成形用樹脂一体化繊維シート１であって、連続繊維群が開繊され一方向に並列状に配列された一方向連続繊維２と、一方向連続繊維２と交錯する方向の架橋繊維３と、一方向連続繊維２の少なくとも表面に存在し、かつ一方向連続繊維２と架橋繊維３とを一体化している熱可塑性樹脂４を含む。本発明の繊維強化樹脂成形体は、樹脂一体化繊維シート１を２枚以上積層し、真空成形したものである。本発明の成形体の製造方法は、真空ラインを有する下金型から樹脂一体化繊維シート１を真空成形し、上金型から圧空プレスする。これにより、賦形性に優れ、ボイドを起こさない真空成形用樹脂一体化繊維シート、これを用いた成形体と成形体の製造方法を提供する。

Description

真空成形用樹脂一体化繊維シート、これを用いた成形体と成形体の製造方法
　本発明は、セミプレグを用いた真空成形用樹脂一体化繊維シート、これを用いた成形体と成形体の製造方法に関する。
　強化繊維材料である炭素繊維は、各種のマトリックス樹脂と複合化され、得られる繊維強化プラスチックは種々の分野・用途に広く利用されるようになってきた。そして、高度の機械的特性や耐熱性等を要求される航空・宇宙分野や、一般産業分野では、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする、一方向性の連続繊維が用いられている。従来から、炭素繊維基材に樹脂を完全含浸したプリプレグが用いられており、複合材料としたときの耐衝撃性が優れ、成形時間が短く、かつ成形コスト低減の可能性が示唆されている。しかし、完全含浸しているプリプレグを用いる場合、プリプレグのシートを積層したものを一定時間予備加熱する必要があり、そのままの状態では硬度が高く、成形の時間が要する。そのため、完全含浸していない未含浸のセミプレグが注目されている。セミプレグは、マトリックス樹脂が繊維基材上に付着・融着している状態または半含浸状態の未含浸の基材シートで、柔らかく賦形性が優れている。また、ダイレクトに成形を行うことができるため、成形効率も優れている。
　しかし、強化繊維樹脂を成形する時に熱可塑性樹脂を繊維基材に含浸させることが必要となるが、短繊維の場合は不織布に加工する必要があり、効率が極めて悪くなる。また、連続繊維の場合は配向がずれて乱れたり、ボイドやシワなどの欠陥が生じることがある。そのため、ダイレクトな成形に使用できるより適した基材が求められている。
　特許文献１では、不織布を作製した上で最外層にフィルムを積層している基材が開示されている。このような基材を用いると運搬等には優れているが、強化繊維を不織布に加工する工程が必要となり、連続繊維に用いることは困難である。さらにフィルムを貼り合せるために基材の製造条件が決まってしまい、任意に基材の質量を設定することができない問題がある。また、フィルムが最外層にあると、基材が硬くなり賦形性にも問題が生ずる。特許文献２では、プリプレグやセミプレグを用いてプリプレグの成形品を製造するための装置が開示されているが、成形方法については問題がある。
特開２０１４－５０９８１号公報 特開２０１７－１０９４０８号公報
　以上説明のとおり、従来技術は賦形性に問題があり、ボイドの発生を防ぐことが困難である問題があった。
　本発明は、前記従来の問題を解決するため、賦形性に優れ、ボイドを起こさない真空成形用樹脂一体化繊維シート、これを用いた成形体と成形体の製造方法を提供する。
　本発明の真空成形用樹脂一体化繊維シートは、真空成形により繊維強化樹脂成形体を得るための真空成形用樹脂一体化繊維シートであって、前記樹脂一体化繊維シートは、
Ａ　連続繊維群が開繊され一方向に並列状に配列された一方向連続繊維と、
Ｂ　前記一方向連続繊維と交錯する方向の架橋繊維と、
Ｃ　前記一方向連続繊維の少なくとも表面に存在し、かつ前記一方向連続繊維と前記架橋繊維とを一体化している熱可塑性樹脂を、含むことを特徴とする。
　本発明の繊維強化樹脂成形体は、前記樹脂一体化繊維シートを２枚以上積層し、真空成形した成形体である。
　本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、前記樹脂一体化繊維シートを真空成形し繊維強化樹脂成形体を製造する方法であって、真空ラインを有する下金型から前記樹脂一体化繊維シートを真空成形し、上金型から圧空プレスすることを特徴とする。
　本発明の樹脂一体化繊維シートは、（Ａ）連続繊維群が開繊され一方向に並列状に配列された一方向連続繊維と、（Ｂ）前記一方向連続繊維と交錯する方向の架橋繊維と、（Ｃ）前記一方向連続繊維の少なくとも表面に存在し、かつ前記一方向連続繊維と前記架橋繊維とを一体化している前記熱可塑性樹脂を含むことにより、真空成形により、熱可塑性樹脂が樹脂一体化繊維シート内及び樹脂一体化繊維シート間に一様に浸透かつ拡散し、賦形性（成形性）に優れ、ボイドを起こさない成形体が得られる。また、本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、成形サイクルが速く、短時間で高品質の成形体を得ることができる。
図１は本発明の一実施形態の樹脂一体化炭素繊維シートの模式的斜視図である。 図２は同、樹脂一体化炭素繊維シートの幅方向の模式的断面図である。 図３は同、樹脂一体化炭素繊維シートの製造方法を示す模式的工程図である。 図４は同、真空圧空成形装置の模式的断面図である。 図５Ａ-Ｄは同、成形方法を示す模式的工程図であり、図５Ａは準備工程、図５Ｂは加熱昇温工程、図５Ｃは加熱真空圧空成形工程、図５Ｄは冷却、脱型工程を示す。 図６は同、工程操作を示すグラフである。 図７は本発明の一実施例におけるサンプルの切り出し方向を示す模式的説明図である。
　本発明の真空成形用樹脂一体化繊維シートの繊維の主成分は、開繊され一方向に並列状に配列された一方向連続繊維である。繊維の副成分は、一方向連続繊維と交錯する方向に配列された架橋繊維である。ここで主成分とは、繊維を１００質量％としたとき、７５～９９質量％が好ましく、副成分とは１～２５質量％が好ましい。熱可塑性樹脂は、粉体で一方向連続繊維及び架橋繊維の上から付着させ、一方向連続繊維の少なくとも表面で熱融着させ、かつ一方向連続繊維と架橋繊維とを一体化している。このシートは、一方向連続繊維と架橋繊維が、熱融着した熱可塑性樹脂により一体化しているため、取り扱い性が良好で、積層する際、及び真空成形する際の操作性が良い。
　前記樹脂一体化繊維シートは、一方向連続繊維及び架橋繊維の表面にマトリックスとなる熱可塑性粉体樹脂を付着させ熱融着させたセミプレグであることが好ましい。このセミプレグは、真空成形により、表面の熱可塑性樹脂が樹脂一体化繊維シート内及び樹脂一体化繊維シート間に一様に浸透かつ拡散する。これにより、賦形性（成形性）に優れ、ボイドを起こさない成形体が得られる。
　前記一方向連続繊維と架橋繊維の合計を１００質量％としたとき、一方向連続繊維は７５～９９質量％が好ましく、より好ましくは８０～９７質量％、さらに好ましくは８５～９５質量％である。また、架橋繊維は１～２５質量％が好ましく、より好ましくは３～２０質量％、さらに好ましくは５～１５質量％である。前記の範囲であれば、一方向連続繊維の一体性が高く、幅方向の引張強度の高い樹脂一体化繊維シートとなる。
　前記樹脂一体化繊維シートの繊維体積（Ｖｆ）は、２０～６５体積％、熱可塑性樹脂３５～８０体積％が好ましく、より好ましくは繊維２５～６０体積％、樹脂４０～７５体積％である。これにより、樹脂一体化繊維シートの樹脂成分を、そのまま成形体のマトリックス樹脂成分にすることができる。すなわち、成形体を製造する際に、新たな樹脂の追加は不要である。樹脂一体化繊維シートの単位面積当たりの質量は１０～３０００ｇ／ｍ2が好ましく、より好ましくは２０～２０００ｇ／ｍ2であり、さらに好ましくは３０～１０００ｇ／ｍ2である。
　前記一方向連続繊維は、炭素繊維、ガラス繊維及び弾性率が３８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高弾性率繊維から選ばれる少なくとも一つが好ましい。前記高弾性率繊維としては、例えばアラミド繊維、とくにパラ系アラミド繊維（弾性率：３８０～９８０ｃＮ／ｄｔｅｘ）、ポリアリレート繊維（弾性率：６００～７４１ｃＮ／ｄｔｅｘ）、ヘテロ環ポリマー（ＰＢＯ，弾性率：１０６０～２２００ｃＮ／ｄｔｅｘ）繊維、高分子量ポリエチレン繊維（弾性率：８８３～１４１３ｃＮ／ｄｔｅｘ）、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ，強度：１４～１８ｃＮ／ｄｔｅｘ）などがある（繊維の百科事典,522頁,2002年3月25日,丸善）。これらの繊維は樹脂強化繊維として有用である。とくに炭素繊維は有用である。
　前記樹脂一体化繊維シートの１枚の厚みは０．０１～５．０ｍｍが好ましい。この範囲の厚さの繊維シートは真空成形しやすい。真空成形の際には、この樹脂一体化繊維シートを２枚以上積層する。好ましい積層数は２～７０枚、さらに好ましくは５～５０枚である。
　前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、及びポリエーテルエーテルケトン系樹脂などが使用可能であるが、これらに限定されない。
　本発明の樹脂一体化繊維シートの樹脂の付着状態は、開繊された繊維シートの表面付近に樹脂が溶融固化して付着しており、樹脂は繊維シート内部には含浸していないか又は一部含浸しているのが好ましい。前記状態であると、樹脂一体化繊維シートを複数枚積層し、真空成形するのに好ましい。
　開繊された繊維シート（以下、「開繊シート」ともいう）の幅は、炭素繊維の場合、構成繊維本数１０００本当たり０．１～５．０ｍｍが好ましい。具体的には、開繊シートの幅は、５０Ｋまたは６０Ｋなどのラージトウの場合は構成繊維本数１０００本当たり０．１～１．５ｍｍ程度であり、１２Ｋまたは１５Ｋなどのレギュラートウの場合は構成繊維本数１０００本当たり０．５～５．０ｍｍ程度である。ここでＫは１０００本のことである。１本当たりのトウの構成繊維本数が増加するほど、繊維の捩れが大きくなり開繊しにくくなるので、開繊シートの幅も狭くなる。これにより、炭素繊維メーカーの販売する未開繊トウを拡開し、使用し易い開繊シートとし、様々な成形物に供給できる。供給糸の炭素繊維束（トウ）は５，０００～５０，０００本／束が好ましく、この炭素繊維束（トウ）を１０～２８０本供給するのが好ましい。このように炭素繊維束（トウ）を複数本供給して開繊し、１枚のシートにすると、炭素繊維束（トウ）と炭素繊維束（トウ）の間が開裂しやすいが、様々な方向性を有する架橋繊維が樹脂によりシートに接着固定されていると、トウ間の開裂も防止できる。
　架橋繊維の平均長さは、１ｍｍ以上が好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ以上である。架橋繊維の平均長さが前記の範囲であれば、幅方向の強度が高く、取り扱い性に優れた炭素繊維シートとなる。
　本発明の樹脂一体化繊維シートの製造方法は、次の工程を含む。繊維シートとして炭素繊維シートを挙げて説明する。
（１）炭素繊維フィラメント群を複数のロールを通過、開繊バーを通過、及びエアー開繊から選ばれる少なくとも一つの手段により開繊させ、一方向に並列状に配列させるに際し、開繊時もしくは開繊後に架橋繊維を炭素繊維フィラメント群から発生させるか、又は開繊時もしくは開繊後に架橋繊維を炭素繊維シートに落下させ、前記架橋繊維は炭素繊維シートの面積１０ｍｍ2あたり平均１本以上とする。ロール又は開繊バーを通過させて炭素繊維フィラメント群を開繊する場合、炭素繊維フィラメント群に張力をかけることで、開繊時に炭素繊維フィラメント群から架橋繊維を発生させることができる。炭素繊維フィラメント群の張力は、例えば、１５，０００本あたり２．５～３０Ｎの範囲とすることができる。エアー開繊を採用する場合は、この後にロール又は開繊バーにより架橋繊維を発生させるのが好ましい。架橋繊維を炭素繊維フィラメント群から発生させた場合は、架橋繊維は、炭素繊維シートを構成する炭素繊維と交錯した状態となる。ここで交錯とは、絡み合いを含む。例えば、架橋繊維の一部または全部は炭素繊維シート内に存在し、一方向に配列されている炭素繊維と立体的に交錯している。
（２）開繊された炭素繊維シートに粉体樹脂を付与する。
（３）加圧フリー（加圧なし）状態で粉体樹脂を加熱溶融し、冷却し、炭素繊維シートの少なくとも表面の一部に部分的に樹脂を存在させる。この際に、架橋繊維を表面の樹脂により炭素繊維シートに接着固定させる。
　本発明の繊維強化樹脂成形体は、前記の樹脂一体化繊維シートを２枚以上積層し、真空成形したものである。樹脂一体化繊維シートを２枚以上積層する際には、一方向連続繊維の方向を変えて積層してもよい。例えば、0°/45°/90°/135°/180°/・・・，0°/90°/180°/・・・等のように変えることができる。これにより、成形体に要求される力学特性を有する成形体が得られる。成形体としては、自動車のボンネット、ドア、バンパー、テーブルの天板などの大型シート状物が好適である。
　本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、樹脂一体化繊維シートを真空成形し繊維強化樹脂成形体を製造する際に、真空ラインを有する下金型から前記樹脂一体化繊維シートを真空成形し、上金型から圧空プレスする。前記真空成形は、真空圧空成形であることが好ましい。具体的には下記の方法が好ましい。すなわち、真空ラインを有する下金型と、下面にバッギングフィルムを有する上金型を含む真空成形装置を用いて、
ａ　下金型の上に２枚以上積層した樹脂一体化繊維シートを載せ、バッギングフィルムを被せる工程と、
ｂ　下金型の真空ラインから減圧し、減圧と同時に昇温する工程と、
ｃ　前記樹脂一体化繊維シートを、熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態でバッギングフィルムの上部から圧空により樹脂一体化繊維シートを加圧し真空圧空成形する工程と、
ｄ　圧力条件は維持したまま冷却し、冷却後に成形体を脱型する工程、
により成形する。
　以上の成形方法により、１０分／１サイクルが可能であり、好ましくは７分／１サイクルが可能である。前記バッギングフィルムは、バギングフィルム又は真空バッグフィルムともいう。
　以下図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一物を示す。図１は本発明の一実施形態の樹脂一体化炭素繊維シート１の模式的斜視図、図２は同、樹脂一体化炭素繊維シート１の幅方向の模式的断面図である。開繊された一方向炭素繊維２の表面には架橋繊維３が様々な方向に配置している。また一方向炭素繊維２の表面付近に樹脂４が溶融固化して付着しており、樹脂４は一方向炭素繊維２の内部には含浸していないか又は一部含浸している程度である。樹脂４は架橋繊維３を一方向炭素繊維２の表面に接着固定している。図２に示すように、一方向炭素繊維２の表面には架橋繊維３ａ，３ｂが存在する。架橋繊維３ａは全部が一方向炭素繊維２の表面にある。架橋繊維３ｂは一部が一方向炭素繊維２の表面にあり、一部は内部に入って炭素繊維と交錯した状態である。樹脂４は架橋繊維３を一方向炭素繊維２の表面に接着固定している。また、樹脂４が付着している部分と、樹脂が付着していない部分５がある。樹脂が付着していない部分５は、樹脂一体化炭素繊維シート１を複数枚積層状態で加熱し、真空して繊維強化樹脂成形品に成形する際に、繊維シート内部の空気がこの部分から抜ける通路となり、加圧により表面の樹脂が繊維シート内全体に含浸しやすくなる。これにより樹脂４は繊維強化樹脂成形体のマトリックス樹脂となる。
　図３は本発明の一実施形態の樹脂一体化炭素繊維シートの製造方法を示す模式的工程図である。多数個の供給ボビン７から炭素繊維フィラメント群（トウ）８を引き出し、開繊ロール２１ａ－２１ｊの間を通過させることで、開繊させる（ロール開繊工程２３）。ロール開繊に代えて、エアー開繊としてもよい。開繊ロールは固定又は回転してもよく、幅方向に振動してもよい。
　開繊工程の後、開繊されたトウをニップロール９ａ，９ｂ間でニップし、この間に設置した複数のブリッジロール１２ａ－１２ｂの間を通過させ、トウの張力を例えば１５，０００本あたり（１個の供給ボビンから供給される炭素繊維フィラメント群に相当）２．５～３０Ｎの範囲でかけることで、架橋繊維を発生させる（架橋繊維発生工程２４）。ブリッジロールは回転してもよく、幅方向に振動してもよい。ブリッジロールは、例えば表面が梨地、凹凸又は鏡面の複数ロールで炭素繊維フィラメント群を屈曲、固定、回転、振動又はこれらの組み合わせにより架橋繊維を発生させる。１３ａ－１３ｇはガイドロールである。
　その後、粉体供給ホッパー１４からドライパウダー樹脂１５を開繊シートの表面に振りかけ、圧力フリー状態で加熱装置１６内に供給し加熱し、ドライパウダー樹脂１５を溶融し、ガイドロール１３ｅ－１３ｇ間で冷却する。その後、開繊シートの裏面にも粉体供給ホッパー１７からドライパウダー樹脂１８を振りかけ、圧力フリー状態で加熱装置１９内に供給し加熱し、ドライパウダー樹脂１８を溶融し、冷却し、巻き上げロール２０に巻き上げられる（粉体樹脂付与工程２５）。ドライパウダー樹脂１５、１８は、例えばフェノキシ樹脂（融点１８０℃）とし、加熱装置１６，１９内の各温度は例えば樹脂の融点＋２０～６０℃、滞留時間は例えば各４秒とする。これにより、炭素繊維開繊シートは幅方向の強度が高くなり、構成炭素繊維がバラバラになることはなく、シートとして扱えるようになる。
　粉体樹脂の付与は、粉体塗布法、静電塗装法、吹付法又は流動浸漬法などが採用できる。炭素繊維シート表面に粉体樹脂を落下させる粉体塗布法が好ましい。例えばドライパウダー状の粉体樹脂を開繊された炭素繊維シートに振りかける。
　図４は本発明の一実施形態における真空圧空成形装置の模式的断面図である。この真空圧空成形装置３０は、下金型３３と上金型３９があり、下金型３３は基台３１、型台３２の上に固定されており、真空ライン３４が成形面３５まで通じている。上金型３９には圧空管４０があり、空気溝３７、面板３８の空気孔４１から下に向かって圧空を供給できる。下金型３３は、電磁誘導加熱、抵抗線加熱、赤外線加熱などのヒーター４２と、水冷管４３により、加熱及び冷却を所定の温度に制御できる。
　図５Ａ-Ｄは同、成形方法を示す模式的工程図であり、図５Ａは準備工程、図５Ｂは加熱昇温工程、図５Ｃは加熱真空圧空成形工程、図５Ｄは冷却、脱型工程を示す。まず図５Ａに示すように、下金型３３の上に２枚以上積層した樹脂一体化繊維シート４４を載せ、バッギングフィルム４５を被せ、下金型３３の真空ライン３４から減圧する。次に図５Ｂに示すように、樹脂一体化繊維シート４４を、熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に加熱昇温する。次に図５Ｃに示すように、バッギングフィルム４５の上部から圧空により樹脂一体化繊維シート４４を加圧し真空圧空成形する。最後に図５Ｄに示すように、成形体４６を冷却し取り出す。バッギングフィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂フィルム、あるいはポリイミド樹脂フィルム、シリコーン樹脂フィルム等の耐熱性フィルムを使用できる。
　図６は同、工程操作を示すグラフである。工程１では、下金型の上に２枚以上積層した樹脂一体化繊維シート４４を載せ、バッギングフィルム４５を被せる。工程２では、下金型３３の真空ライン３４から減圧し、減圧と同時に昇温する。工程３では、温度が例えば２２５℃まで達した後に、１２０秒間維持し、同時にバッギングフィルム４５の上部から圧空により樹脂一体化繊維シート４４を加圧し真空圧空成形する。工程４では、圧力条件は維持したまま冷却し、冷却後に成形体４６を脱型する。下金型３３の真空ライン３４からの減圧度は、０～０．１ＭＰａが好ましく、上金型３９の圧空管４０からの空気圧は０．１～２．０ＭＰａが好ましい。
　本発明の利点をまとめると次のようになる。
（１）プリプレグと異なり、セミプレグであるためダイレクト成形が可能である。
（２）プリプレグと異なり、セミプレグであるため高サイクル成形ができ、賦形性、成形性が優れている。
（３）熱可塑性樹脂がパウダー状で熱融着しているため繊維間への含浸性が良い。すなわち、フィルムと異なり、成形時に空気抜けが優れていて、ボイドが発生しにくい。
（４）繊維一体化樹脂シートの繊維が、例えば炭素繊維のように連続繊維である（短繊維ではない）。このため、薄くて強度の高い成形体が得られる。
（５）真空成形は、下部から吸引により減圧を行うが、上部から空気により加圧することが好ましい（真空圧空成形）。
（６）真空成形はバッギングフィルムにより均一に圧力がかかる成形方法であるため、大きい成形体が可能である。
（７）真空成形はバッギングフィルムによる成形のため、平板状だけでなく、深絞り状の３次元な形状でも成形可能である。
（８）樹脂に対する熱履歴を減らすことができる。
・プリプレグ：シート作成時長時間＋スタンパブルシート作成時＋予備加熱時＋成形時
・セミプレグ：シート作成時短時間＋成形時のみ加熱
　以上のとおり、セミプレグは成形時間を高速にできる。
（９）成形プリプレグ（中間積層体）を成形することも完成品の成形体を成形することも可能である。
（１０）プリプレグでは軟化後、成形金型へ移動させるときに冷えるため、成形品表面の平滑性（金型の転写性）が悪い。本発明はダイレクト成形であるため成形品表面の平滑性が良い。
（１１）プリプレグでは軟化後、成形金型へ移動させるときに冷えるため、成形品にある程度の厚みが必要（薄い成形品はできない）。本発明はダイレクト成形であるため、基材の成形金型への移し替えが不要である。
　以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
　（実施例１）
（１）炭素繊維未開繊トウ
　炭素繊維未開繊トウは三菱ケミカル社製、品番：ＰＹＲＯＦＩＬＥ　ＴＲ ５０Ｓ１５Ｌ、形状：レギュラートウ　フィラメント１５Ｋ（15,000本）、単繊維直径７μｍを使用した。この炭素繊維未開繊トウの炭素繊維にはエポキシ系化合物がサイジング剤として付着されている。
（２）未開繊トウの開繊手段
　図３の開繊手段を使用して開繊した。開繊工程において、炭素繊維フィラメント群（トウ）の張力は１５，０００本あたり１５Ｎとした。このようにして炭素繊維フィラメント構成本数１５Ｋ、幅５００ｍｍ、厚み０．０８ｍｍの開繊シートとした。架橋繊維は３．３質量％であった。
（３）セミプレグ
　ドライパウダー樹脂としてポリプロピレン、融点：１５０～１６５℃（プライムポリマー社製）を使用した。ドライパウダー樹脂の平均粒子径は８０μｍであった。この樹脂は、炭素繊維１ｍ2に対して平均片面２７．８ｇ、両面で５５．６ｇ付与した。加熱装置１６，１９内の温度は各１７０℃、滞留時間は各４秒とした。得られた樹脂一体化繊維シートの質量は７５ｇ／ｍ2、繊維体積（Ｖｆ）は、４５体積％、熱可塑性樹脂５５体積％であった。
（４）積層条件
・樹脂一体化繊維シートの積層枚数：１０枚
・樹脂一体化繊維シートの繊維方向：二方向（直行方向に積層）
０°／９０°／０°／９０°／０°／０°／９０°／０°／９０°／０°とした。
（５）真空圧空成形
　図４～図６に示す装置及び条件で真空圧空成形を実施した。
・工程１：下金型の上に２枚以上積層した樹脂一体化繊維シートを載せ、バッギングフィルムを被せた。バッギングフィルムは厚さ２ｍｍのフッ素樹脂フィルムを用いた。
・工程２：下金型の真空ラインから０．１ＭＰａで減圧し、減圧と同時に昇温を開始した。
・工程３：温度が２２５℃まで達した後に、１２０秒間維持し、同時にバッギングフィルムの上部から圧空により樹脂一体化繊維シートを０．８ＭＰａで加圧し、真空圧空成形した。
・工程４：圧力条件は維持したまま６０℃まで冷却し、冷却後に減圧ラインと加圧ラインを切り、成形体を脱型した。
　工程１～工程４の１サイクルは４００秒であった。
　（実施例２）
　表１に示す成形条件を変えた以外は実施例１と同様にして成形体を得た。
　成形条件を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　各実施例で得られた成形品から、図７に示すように測定サンプルを切り出した。すなわち、成形品５０のタテ方向（矢印５１、表面の繊維方向０°）に沿って長いサンプル５２と、表面の繊維方向９０°のサンプル５３とをそれぞれ６個ずつ切り出した。そして、２３℃、相対湿度５０％で４８時間以上静置した。その後、各サンプルの長さ、幅、厚さを測定し、平均値を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
＜３点曲げ試験＞
　作製したサンプルの３点曲げ試験をＪＩＳ　Ｋ７０７４に準拠して行った。測定条件は下記のとおりである。各サンプルの測定値の平均値を表３に示す。
・治具：圧子＝Ｒ５，支点＝Ｒ２（Ｒは角の半径,単位ｍｍ）
・下部支持間隔：６０ｍｍ
・試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ
＜表面粗さ試験＞
　作製したサンプルの表面粗さ試験をＪＩＳ　Ｂ０６０１に準拠して行った。測定条件は下記のとおりである。各サンプルの測定値の平均値を表４に示す。
・測定器：Ｓｕｒｆｔｅｓｔ２０１　（ミツトヨ）
・触針材質：ダイヤモンド
・触針先端半径：５μｍ
・測定力：４ｍＮ
・駆動方式：１回の往復移動（自動後退）
・駆動速度：測定時　０．５ｍｍ／ｓｅｃ、後退時　１ｍｍ／ｓｅｃ
・カットオフ長さ：０．８ｍｍ
・基準長さ：０．８ｍｍ
・評価長さ：４ｍｍ
・サンプリング間隔：０．８μｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表３から明らかなとおり、実施例１及び２の成形品の３点曲げ試験の結果は、実用に十分な性能を有していることがわかった。また、表４から明らかなとおり、実施例１～２の成形品の表面粗さは滑らかな表面であり、完成品の成形体として利用できることがわかった。
　本発明の繊維強化樹脂成形体は、建築部材、ノートパソコンの筐体、ＩＣトレイ、靴やスティックなどのスポーツ用品、風車、自動車、鉄道、船舶、航空、宇宙などの一般産業用途等において広く応用できる。
１　樹脂一体化炭素繊維シート
２　一方向炭素繊維
３，３ａ，３ｂ　架橋繊維
４　樹脂
５　樹脂が付着していない部分
６　開繊装置
７　供給ボビン
８　炭素繊維フィラメント群（炭素繊維未開繊トウ）
９ａ，９ｂ　ニップロール
１２ａ－１２ｂ　ブリッジロール
１３ａ－１３ｇ　ガイドロール
１４，１７　粉体供給ホッパー
１５，１８　ドライパウダー樹脂
１６，１９　加熱装置
２０　巻き上げロール
２１ａ－２１ｊ　開繊ロール
２３　ロール開繊工程
２４　架橋繊維発生工程
２５　粉体樹脂付与工程
３０　真空圧空成形装置
３１　基台
３２　型台
３３　下金型
３４　真空ライン
３５　成形面
３６　上金型本体
３７　空気溝
３８　面板
３９　上金型
４０　圧空管
４１　空気孔
４２　ヒーター
４３　水冷管
４４　樹脂一体化繊維シート
４５　バッギングフィルム
４６　成形体
５０　成形品
５１　成形品のタテ方向
５２　表面の繊維方向０°のサンプル
５３　表面の繊維方向９０°のサンプル

Claims (12)

  1. 　真空成形により繊維強化樹脂成形体を得るための真空成形用樹脂一体化繊維シートであって、
    　前記樹脂一体化繊維シートは、
    Ａ　連続繊維群が開繊され一方向に並列状に配列された一方向連続繊維と、
    Ｂ　前記一方向連続繊維と交錯する方向の架橋繊維と、
    Ｃ　前記一方向連続繊維の少なくとも表面に存在し、かつ前記一方向連続繊維と前記架橋繊維とを一体化している熱可塑性樹脂を、含む
    ことを特徴とする真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  2. 　前記樹脂一体化繊維シートは、前記一方向連続繊維及び前記架橋繊維の表面にマトリックスとなる熱可塑性粉体樹脂を付着させ熱融着させたセミプレグである請求項１に記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  3. 　前記一方向連続繊維と架橋繊維の合計を１００質量％としたとき、前記一方向連続繊維は７５～９９質量％であり、前記架橋繊維は１～２５質量％である請求項１又は２に記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  4. 　前記樹脂一体化繊維シートの繊維体積（Ｖｆ）は、２０～６５体積％、熱可塑性樹脂３５～８０体積％である請求項１～３のいずれかに記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  5. 　前記一方向連続繊維は、炭素繊維、ガラス繊維及び弾性率が３８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高弾性率繊維から選ばれる少なくとも一つである請求項１～４のいずれかに記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  6. 　前記樹脂一体化繊維シートの厚みは０．０１～５．０ｍｍである請求項１～５のいずれかに記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  7. 　前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、及びポリエーテルエーテルケトン系樹脂から選ばれる少なくとも一つである請求項１～６のいずれかに記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  8. 　前記樹脂一体化繊維シートの単位面積当たりの質量は、１０～３０００ｇ／ｍ2である請求項１～７のいずれかに記載の真空成形用樹脂一体化繊維シート。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の樹脂一体化繊維シートを２枚以上積層し、真空成形した繊維強化樹脂成形体。
  10. 　請求項１～８のいずれかに記載の樹脂一体化繊維シートを２枚以上積層し、真空成形し繊維強化樹脂成形体を製造する方法であって、
    　真空ラインを有する下金型から前記樹脂一体化繊維シートを真空成形し、上金型から圧空プレスすることを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。
  11. 　前記真空成形は、真空圧空成形である請求項１０に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
  12. 　前記真空成形は、真空ラインを有する下金型と、加圧可能な上金型を含む真空成形装置を用いて、
    ａ　下金型の上に２枚以上積層した樹脂一体化繊維シートを載せ、バッギングフィルムを被せる工程と、
    ｂ　下金型の真空ラインから減圧し、減圧と同時に昇温する工程と、
    ｃ　前記樹脂一体化繊維シートを、熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態でバッギングフィルムの上部から圧空により樹脂一体化繊維シートを加圧し真空圧空成形する工程と、
    ｄ　圧力条件は維持したまま冷却し、冷却後に成形体を脱型する工程、を含む
    請求項１０又は１１に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
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