WO2024024564A1

WO2024024564A1 - 繊維強化プラスチックおよびその製造方法

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Publication number: WO2024024564A1
Application number: PCT/JP2023/026211
Authority: WO
Inventors: 隼水沼; 麻由佳塩崎; 隆行金子
Original assignee: 東レ株式会社
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2023-07-18
Publication date: 2024-02-01

Abstract

本発明は、軽量で力学特性および外観品質に優れた、突起部を有する繊維強化プラスチックを提供することを目的とし、多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で一方向に配列された層（一方向層）を少なくとも１層有する板状部と該板状部の少なくとも片側の面から隆起した突起部を少なくとも１箇所有する形状からなる繊維強化プラスチックにおいて、前記突起部が少なくとも異なる２方向に延在し、かつ前記突起部が延在する方向のうち少なくとも２方向が互いに非平行および非垂直であり、かつ前記突起部が延在するすべての方向は、それぞれ、前記板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向と非平行および非垂直である繊維強化プラスチックとする。

Description

繊維強化プラスチックおよびその製造方法

　本発明は、板状部と該板状部の少なくとも片面から隆起した突起部を有する形状からなる繊維強化プラスチックに関し、前記板状部および突起部が、多数本の強化繊維とマトリックス樹脂とで形成された繊維強化プラスチックに関する。

　強化繊維とマトリックス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、スポーツ、医療、情報通信等の幅広い分野において活用が期待され、注目されている。

　また、繊維強化プラスチックの力学特性向上や、力学特性を維持しながら、薄肉化と軽量化を促進することを目的に、成形品の断面形状を工夫し、肉厚変化やリブ形状を有する繊維強化プラスチックの設計が行われている。特に、リブ形状は、成形品の広い平面部のソリなどを防ぐためにも有効であるが、形状が複雑となるため、成形性や量産性の点で課題がある。

　高機能特性を有する繊維強化プラスチックの製法方法としては、オートクレーブ成形やプレス成形がある。オートクレーブ成形においては、プリプレグと称される、連続した強化繊維のシートや織物にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を含浸せしめた半硬化状態のものを積層し、高温高圧釜（オートクレーブ）で加熱加圧することにより熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂を硬化させ、繊維強化プラスチックを成形する。プレス成形においては、上記のプリプレグを積層したものを、金型に投入し、プレス機で加熱加圧し、熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂を硬化させて成形する、あるいは熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として含浸せしめたプリプレグを用い、当該熱可塑性樹脂を軟化、または溶融させ、成形した後、冷却脱型して成形する。特に熱硬化性樹脂を用いるプレス成形では、硬化速度が速い熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として強化繊維に含浸させたプリプレグを使用することで、短時間で大量に成形品を生産できることから、生産性の高い成形方法として、近年注目されている。

　上記のプリプレグを用いた成形方法において、肉厚が変化する形状やリブを有する形状など、複雑な形状の成形品を作る場合、所望の繊維強化プラスチックの断面を板状部やリブ形状部などに細分化し、各部位を別々に成形した後、接着剤や熱融着により接合する方法が可能である。しかしながら、接着工程は手間とコストがかかる上に、接合部の強度や剛性がそれ以外の部分よりも低くなるため、先に接合部で壊れてしまい、繊維強化プラスチックの優れた力学特性や耐久性を十分に発揮することが難しかった。

　一方、成形前に金型上で賦形し、プリフォームを作製してから成形する方法もある。この方法では、上記の接合部による破壊の問題は解決できるものの、賦形する工程に時間がかかるため、生産効率やコストが課題となっていた。

　また、強化繊維の長さが数～数十ｍｍ程度である短繊維を用いた繊維強化プラスチックの場合、突起部を形成することは、比較的容易である。例えば、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であれば、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）やＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）によるプレス成形などがあり、熱可塑性樹脂であれば、射出成形などが用いられる。しかしながら、ＳＭＣやＢＭＣでは、その製造工程において、強化繊維の分布ムラ、配向ムラが必然的に生じるため、成形品の力学物性が低下する、あるいは、その物性値のバラツキが大きくなるという問題があった。また、射出成形では、強化繊維の量が少なく、さらに短い強化繊維を用いないと成形出来ないため、成形品の力学物性は非常に低くなる。従って、これらの方法では、特に高力学特性で耐久性が求められる部材に適した、突起部を有する繊維強化プラスチックを製造することは難しかった。

　このような従来技術の問題点を改善する試みが、提案されている（特許文献１、２）。

　特許文献１には、切込を挿入して、繊維長が１０～１００ｍｍになるように調整したプリプレグ基材を、少なくとも２枚以上積層し、プレス成形することで、リブ形状を成形する繊維強化プラスチックの製造方法が提案されている。しかし、切込を挿入したプリプレグ基材でも、繊維方向と繊維と垂直の方向とでは基材の伸長性や繊維の流動性が異なる。そのため、繊維強化プラスチックやリブの形状によっては、金型のリブ部分に、繊維や樹脂が充填されない“未充填”やプリプレグから樹脂だけが絞り出される“樹脂リッチ”が発生することがある。

　また、特許文献２では、織物プリプレグと不連続繊維プリプレグの積層体からなる繊維強化プラスチックにおいて、各プリプレグの樹脂の発熱量がそれぞれ所定の条件を満たす場合に、織物の目乱れが少ない繊維強化プラスチックが得られることが示されている。しかし、意匠面に配置される織物プリプレグを先に硬化させることで、樹脂流動不足によりカスレやピンホールが生じ、表面の平滑性や外観品位が損なわれることがあった。

国際公開第２００８／０３８４２９号国際公開第２０１９／０３１１１１号

　本発明は、従来技術の問題点を改善し、軽量で力学特性および外観品質に優れた、突起部を有する繊維強化プラスチックを提供することを目的とする。

　かかる目的を達成する本発明は、次のいずれかの通りである。
（１）多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で一方向に配列された層（一方向層）を少なくとも１層有する板状部と該板状部の少なくとも片側の面から隆起した突起部を少なくとも１箇所有する形状からなる繊維強化プラスチックにおいて、前記突起部が少なくとも異なる２方向に延在し、かつ前記突起部が延在する方向のうち少なくとも２方向が互いに非平行および非垂直であり、かつ前記突起部が延在するすべての方向は、それぞれ、前記板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向と非平行および非垂直である繊維強化プラスチック。
（２）前記突起部が延在する方向のすべてに対して繊維配向方向が非平行および非垂直である一方向層を少なくとも１層有する、前記（１）に記載の繊維強化プラスチック。
（３）前記板状部が前記一方向層を少なくとも２層有し、当該２層の一方向層の繊維配向方向が互いに非平行である、前記（１）または（２）に記載の繊維強化プラスチック。
（４）前記板状部が前記一方向層を少なくとも２層有し、当該２層の一方向層の繊維配向方向が互いに垂直である、前記（１）～（３）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（５）前記突起部が延在するすべての方向は、前記板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向とのなす角が１５°～８０°または１００°～１６５°である、前記（１）～（４）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（６）前記板状部の内部にある前記一方向層のうち、少なくとも１層は、繊維目付が７０ｇ／ｍ^２以上、２００ｇ／ｍ^２以下である、前記（１）～（５）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（７）前記板状部の内部にある前記一方向層のうち、少なくとも１層は、繊維長が１０～３００ｍｍの強化繊維を含む、前記（１）～（６）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（８）前記板状部の内部に繊維目付の異なる２種類以上の前記一方向層を有している、前記（１）～（７）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（９）前記板状部における前記突起部側の最表層が一方向層であり、かつ当該最表層である一方向層の繊維目付が、前記板状部中の他の少なくとも１層の一方向層の繊維目付より小さい、前記（８）に記載の繊維強化プラスチック。
（１０）前記板状部が強化繊維とマトリックス樹脂からなる層を複数層有し、前記板状部の片側の面のみに前記突起部を有し、該突起部を有する面の最表層以外の層の少なくとも１層が、多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で少なくとも二方向に配向している層（非一方向層）である、前記（１）～（９）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（１１）前記板状部が強化繊維とマトリックス樹脂からなる層を複数層有し、前記板状部の片側の面のみに前記突起部を有し、その反対側の面の最表層を形成する前記強化繊維が織物である、前記（１）～（１０）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
（１２）一方向に配列した多数本の強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを少なくとも１層金型内に配置し、前記金型を閉じて加熱加圧することにより、前記（１）～（１１）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックを得る、繊維強化プラスチックの製造方法。

　本発明によれば、軽量で力学特性および外観品質に優れた、突起部を有する繊維強化プラスチックを提供することができる。

繊維強化プラスチックにおける突起部と板状部の一例を示す概念図である。突起部が異なる二方向に延在する例を示す概念図である。切込挿入プリプレグにおける繊維長さと、切込の長さ、角度、投影長さそれぞれについての定義を示す説明図である。切込挿入プリプレグのカットパターンの一例（平行で、連続した切込を有する例）である。切込挿入プリプレグのカットパターンの他の例（平行で、断続した切込を有する例）である。切込挿入プリプレグのカットパターンの他の例（強化繊維との角度が一定で正と負の切込が略半数ずつである例）である。切込挿入プリプレグのカットパターンの他の例（近接する切込同士の最短距離が切込の長さより長い例）である。繊維強化プラスチックの表面（突起部を有する面とは反対側の面）における目ヨレの有無・高さを示す概略図である。繊維強化プラスチックを構成する突起部と板状部における強化繊維の配向方向を示す概念図である。板状部から隆起した突起部の形状の例を示す概略図である。Ｙ字リブ溝を有する金型で製造されるＹ字リブを有する成形体を示す図である。Ｘ字リブ溝を有する金型で製造されるＸ字リブを有する成形体を示す図である。実施例で成形した、Ｈ字形状の突起部を有する繊維強化プラスチックの概略図である。実施例で成形した、Ｖ字形状の突起部を有する繊維強化プラスチックの概略図である。実施例で成形した、ハ文字形状の突起部を有する繊維強化プラスチックの概略図である。

　本発明の繊維強化プラスチックは、多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で一方向に配列された層（以下、一方向層と称することもある）を少なくとも１層有するものであり、例えば図２に示すように、板状部１００と、該板状部１００の少なくとも片側の面から隆起した突起部を少なくとも１箇所（図２ではａおよびｂの２箇所）有する形状からなる繊維強化プラスチックである。本発明においては、上記突起部は少なくとも異なる２方向以上に延在している。以下、突起部が延在する方向について説明する。

　突起部を板状部の面上方から見たときの突起部の形状を突起部の平面形状とし、該突起部の平面形状が延在する方向を突起部の延在する方向（以下、長さ方向と称することもある）とし、該平面形状上で長さ方向に垂直な方向を突起部の幅方向とする。ここで平面形状が延在する方向とは平面形状が楕円形状である場合は長軸方向、長方形形状である場合は長辺の方向を指し、平面形状が上記以外の形状である場合は、その形状に外接する面積が最小の長方形の長辺の方向とする。また、突起部の長さ方向が最大になるような、突起部の長さ方向に平行で、かつ板状部の平面方向に垂直な断面を、突起部の横断面といい、突起部の幅方向が最大になるような、突起部の幅方向に平行で、かつ板状部の平面方向に垂直な断面を突起部の縦断面という。一例として、突起部の平面形状が図１のような楕円形である場合は、楕円の長軸方向が突起部の長さ方向２０、短軸方向が突起部の幅方向２１となり、該長軸に沿って板状部の平面方向に垂直な断面が突起部の横断面２２、短軸に沿って板状部の平面方向に垂直な断面が突起部の縦断面２３となる。

　本発明においては、突起部は少なくとも異なる２方向以上に延在する。すなわち、例として図２に示すように異なる方向に延在する突起部を２箇所以上有するか、あるいは異なる方向に延在する平面形状を２つ以上組み合わせてできる平面形状（Ｘ字形状、Ｖ字形状、Ｈ字形状（延在するすべての方向が垂直または平行の関係にあるものを除く）またはＹ字形状等）を有する突起部を有することを意味する。すなわち、例えば突起部の平面形状がＸ字形状あるいはＶ字形状のときは２つの長さ方向、Ｈ字形状あるいはＹ字形状のときは３つの長さ方向を有すると解釈し、それに準じて上記平面形状を複数の形状に分解し、それぞれの方向に対応する複数の横断面、縦断面を有すると解釈する。

　本発明において、上記突起部が延在する少なくとも異なる二つの方向は、互いに平行または垂直でない。ここで「平行または垂直でない」とは、互いに非平行および非垂直である状態をいい、いずれかの方向を０°としたとき、他方の方向が０°あるいは９０°でないことを意味する。

　また、本発明の繊維強化プラスチックは、板状部が、多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で一方向に配列された層（一方向層）を少なくとも１層有することを特徴とする。上記一方向層は、板状部に相当する部分を構成していればよく、表層を構成する部分であっても、それ以外の内層部分であってもよい。なお、本発明においては、繊維強化プラスチックを成形する前の、一方向層に相当する材料を一方向プリプレグと称する。

　本発明において、突起部が延在するすべての方向は、それぞれ、前記板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向と平行または垂直でない（すなわち非平行および非垂直である）。上記の要件は言い換えると、突起部が延在する方向一つ一つに対して、繊維配向方向が平行または垂直でない一方向層を有することを意味する。図２を例として挙げるならば、突起部ａの延在する方向と平行または垂直でない繊維配向方向を有する一方向層、突起部ｂの延在する方向と平行または垂直でない繊維配向方向を有する一方向層のそれぞれを板状部中に有すれば上記要件を満たす。ここで、突起部ａおよびｂの延在する２方向のいずれにも平行または垂直でない繊維配向方向を有する一方向層を１層（もしくは複数層）有していても上記要件を満たすものであり、好ましい態様の一つである。

　また、「突起部の延在する方向と、一方向層の繊維配向方向が平行または垂直でない」とは、突起部の長さ方向に対して繊維配向方向が斜めであればよいことを意味する。すなわち、例えば図９の（Ａ）～（Ｃ）には、突起部の長さ方向（リブ方向、紙面奥行き方向）またはそれに直交する方向に、一方向プリプレグを構成する強化繊維が延在している態様を示しているが、このような態様とするのではなく、図９（Ｄ）のように、突起部の最も長い方向およびそれに直交する方向に亘って強化繊維が延在しないようにすることを意味する。

　なお、図９（Ａ）は、強化繊維３００が、突起部２００の長さ方向（リブ方向）と平行である態様を、図９（Ｂ）は、強化繊維３００が、突起部２００の長さ方向（リブ方向）と垂直である態様を、さらに図９（Ｃ）は、強化繊維３００が、突起部２００の長さ方向（リブ方向）と平行および垂直である態様を示している。一方、図９（Ｄ）は、強化繊維３００が、突起部２００の長さ方向（リブ方向）と平行でも垂直でもないため、その強化繊維３００の断面が扁平となっている状態を表している。

　一方向層の繊維配向方向が突起部の長さ方向と平行である場合、突起部がせん断方向の荷重に耐えられにくくなる。そのため、突起部の強度が不足し、強化繊維の引き揃え方向に沿って突起部内部にクラックが入り易く、突起部が折れて、板状部から剥離する可能性が高くなる。また、一方向層の繊維配向方向が突起部の長さ方向に対して垂直の場合は、成形時に強化繊維が突起部内部（金型の凹部分）に流動しにくくなるため、成形後の突起部内に強化繊維の未充填領域が発生する可能性が高くなる。また、強化繊維が流動しにくくなると、一方向プリプレグからマトリックス樹脂が搾り出され、部分的に樹脂のみの領域（樹脂リッチ部）が発生する可能性も高くなる。

　これに対して、最終的に得られる繊維強化プラスチックにおいて、突起部が延在するすべての方向が、板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向と平行または垂直でないこと（すなわち突起部の延在方向に対して繊維の配向方向が非平行および非垂直である一方向層を、各延在方向に対して少なくとも1層設けること）は、突起部の各延在方向に亘って延在する強化繊維が低減されるということである。それゆえ、本発明によれば、図９（Ａ）に示すような繊維強化プラスチックの突起部において繊維の引き揃え方向に沿って発生する凹み５００や、図９（Ｂ）、（Ｃ）に示すような繊維や樹脂の“未充填”領域６００の発生、“樹脂リッチ”の発生を抑制でき、強度などの力学特性と同時に外観品位の向上も図ることが可能となる。

　なお、本発明においては、突起部の延在する方向のそれぞれが、強化繊維の配向方向がこのような関係である一方向層を有していればよいが、突起部の延在する方向全てと強化繊維の配向方向がこのような関係となる一方向層を少なくとも１層有していることが好ましい。このような層を有していることで、突起部への繊維充填性が向上し、板状部と連続した炭素繊維がそれぞれのリブ内部に充填され、力学特性に優れた成形品を得ることができる。

　加えて本発明においては、突起部自体を異なる２方向以上に延在させ、かつ、それら突起部を互いに非平行および非垂直に配置することで、板状部において繊維配向方向（°）が〔０／９０〕になるように一方向層を単純積層する場合においても、突起部の延在方向に対しては、板状部内の繊維配向方向を非平行および非垂直にすることができるので、積層構成の幅が広がり、力学特性に優れ、かつ外観品質に優れた突起部を有する成形品を得ることができる。

　本発明においては、板状部が一方向層を少なくとも２層有し、当該２層の一方向層の繊維配向方向が互いに垂直であることは好ましい態様の一つである。たとえば繊維配向方向（°）が［＋４５／－４５］、［＋３０／－６０］、［＋５０／－４０］等となる積層構造が該当するが、特にこれらに限定されるものではない。また板状部全体として、積層構造が対称積層構造を有していることは、板状体（繊維強化プラスチック）自体のソリを低減でき、好ましい。

　なお、繊維配向方向と突起部の長さ方向（延在方向）との角度（強化繊維の配向方向と突起部の長さ方向の形成する角度）は、平行または垂直でなければ特に限定されないが、１５°～８０°または１００°～１６５°が好ましい。すなわち、０～９０°のうち、１５～８０°が好ましい。また、突起部への充填性や突起部と板状部の接合強度の観点からは、０～９０°のうち、２０～７０°がより好ましく、さらに好ましくは３０～６０°である。

　板状部や突起部は、詳細は後述するが、一方向プリプレグを例えば複数枚用意し、それらの繊維方向を所望の方向に合わせて順次積層し、この積層体（プリフォーム）をプレスする方法により得ることができる。また、積層体（プリフォーム）を作製する際には、必要に応じてあらかじめ定めた形状となるように賦形してもよい。この後、該積層体を予め加熱しておいた金型（例えば凹型金型）に投入し、プレス機で加熱加圧して成形することで繊維強化プラスチックを得ることができる。

　板状部の形状は、特に限定されない。厚みは繊維とマトリックス樹脂の使用量を調整することで任意に設計できる。繊維とマトリックス樹脂の使用量を調整する方法としては、一方向プリプレグの積層枚数を調整する以外にも、一方向プリプレグに含浸させる樹脂の量を変化させたり、繊維の種類を変えたりする等、任意に調整が可能である。

　本発明の繊維強化プラスチックが、自動車やバイクなどの輸送機器、自転車やゴルフクラブなどのスポーツ器具、医療機器などに用いられる構造部材やカバー等の外板、その他の部品に使用される場合、要求される力学特性と軽量化の両立と実用性の観点から、板状部の厚みは０．１～１０ｍｍが好ましい。０．３～１．８ｍｍがより好ましく、０．５～１．２ｍｍがさらに好ましく、特に軽量化が必要な用途に用いられる場合には、０．５～１．２ｍｍが好ましい。

　板状部から隆起した突起部の形状は、上記したように、少なくとも異なる２方向に延在し、かつその延在方向のうち少なくとも２方向が互いに非平行および非垂直である限り、特に限定されず、目的に応じて種々の形態を採ることができる。例えば板状部の上面からみた形状が、図１０（Ａ）に示すＹ形、図１０（Ｂ）に示すＸ字形、図１０（Ｃ）に示すＨ字形および図１０（Ｄ）に示すＶ字形の突起部のほか、多角形形状などの突起部を挙げることができる。また、これらを組み合わせてもよい。

　なお、上述したとおり、突起部が、異なる方向に延在する２つ以上の平面形状を組み合わせてできるような平面形状を有する場合は、当該突起部は異なる２つ以上の延在する方向を有すると解する。例えば図１０（Ａ）のＹ字形状の平面形状を有する突起部の場合は、当該突起部は延在方向２０３、延在方向２０４、延在方向２０５の３つの方向に延在していると解釈する。そして、本発明において図１０（Ａ）の突起部を採用する場合、板状部中に、延在方向２０３と繊維配向方向が平行または垂直でない一方向層、延在方向２０４と繊維配向方向が平行または垂直でない一方向層、延在方向２０５と繊維配向方向が平行または垂直でない一方向層があればよく、この時、上記３つの一方向層はいずれか２つが同じ一方向層であってもよく、全てが同じ一方向層であってもよい。

　突起部の横断面形状、縦断面形状としては、例えば、多角形（例えば長方形）、三角形、あるいは、半円形がある。

　突起部の断面形状や高さの寸法については、複数存在する突起部の全てを同じ形状・寸法とすることも可能であるが、繊維強化プラスチックの凸凹形状や曲率形状に合わせて、変化させることも可能であり、部分的に前記の形状や寸法比率にない箇所を作ることも可能である。

　本発明の繊維強化プラスチックにおいて、突起部の高さ（図１における符号３）は、特に限定はされず、任意に設計できるが、０．１～５０ｍｍが好ましい。突起部の高さが５０ｍｍを上回ると、一方向プリプレグが突起部の先端まで充填しない未充填箇所が発生する可能性がある。また、突起部の高さが０．１ｍｍを下回ると成型品に求める剛性が低くなり、要求する力学特性を得られない可能性がある。突起部の高さは、０．１～２０ｍｍがより好ましく、１～１０ｍｍがさらに好ましく、０．１～５ｍｍが最も好ましい。

　一方、突起部の幅（図１における符号１）も特に限定されるものでなく、必要な強度やデザインにより、任意に設計できる。なお、軽量化の観点からは狭い方が好ましいが、板状部を補強する目的から、例えば板状部の厚み０．１～１．８ｍｍに対し、突起部の幅が０．５～８ｍｍであることが好ましい。更に好ましくは０．５～３ｍｍ、最も好ましくは０．５～１．５ｍｍである。

　本発明の繊維強化プラスチックは、板状部の任意の場所に突起部を配置することができる。また、突起部の配置位置は、突起部の外観が全て確認できる繊維強化プラスチックの上面視において確認することができる。突起部の配置位置は、２箇所以上の場所に配置することが可能である。すなわち、同じ形状または異なる形状の突起部を２箇所以上の場所に設置することが可能である。

　なお、突起部の箇所数は、上面視において、板状部が見える部分は突起部に該当しないと判断し、該板状部で囲まれる最小の突起部を独立した１つの突起部と認定して、数を数える。

　突起部としてリブを設ける場合、本発明に係る繊維強化プラスチックの軽量化と剛性向上の両立を達成させるためには、リブを１箇所だけでなく、２箇所以上に配置することが好ましい。こうすることで、板状部の補強範囲を広げることができる。そして、２か所以上にリブを配置する場合、各リブが不連続、間欠的に設けられていてもよい。

　本発明の繊維強化プラスチックは、上記したように、少なくとも板状部の内部に、多数本の強化繊維が一方向に順次配列された一方向プリプレグが少なくとも１層配されて形成され、いずれかの一方向プリプレグの繊維配向方向が、突起部の延在する各方向と平行または垂直でないことを特徴とする。ここで、「板状部の内部」とは、板状部に相当する部分であればよく、表層を構成する部分であっても、それ以外の内層部分であってもよい。

　一方向プリプレグが２層以上積層される場合には、層間での繊維配向方向は互いに垂直であることが好ましい。すなわち、板状部が前記一方向層を少なくとも２層有し、当該２層の一方向層の繊維配向方向が互いに垂直である態様は好ましい。層間での繊維配向を垂直とすることで、得られる成型品の反りや捻じれの低減効果が得られる。また反りと捻じれを低減できることにより、成形品の反りや捻じれ矯正といった工程削減効果も得られる。なお、所望するコンポジットの特性に応じて層間の関係は自由にでき、互いに垂直でない態様を排除するものではない。

　一方向プリプレグの積層順は任意に設定しても問題ないが、成形性の観点から、突起部の長さ方向と平行でも垂直でもない層が突起部に近い位置になるように積層することが好ましい。好ましくは、板状部において、突起部がある面から４層目以内に一方向プリプレグを配置することが好ましく、最も好ましくは突起部がある側の面の最表層に一方向プリプレグを配置するのが好ましい。また、突起部がある側の面の最表層から２層目まで、さらには該最表層から４層目まで全てを、突起部の長さ方向と平行または垂直でない層とすることも好ましい。

　さらに、一方向プリプレグの積層数を増やすこともできる。一方向プリプレグの積層数が多いほど突起部に流動する繊維が多くなるのでより好ましい。好ましくは４層以上であり、より好ましくは６層以上である。このように積層することにより、突起部に強化繊維が流動しやすく突起部末端にまで強化繊維を容易に充填できるようになるため、成形性や突起部の力学特性の観点から好ましい。

　一方向プリプレグは、少なくとも、繊維の配向方向が前記の態様を満たすように配置すればよいが、本発明においては、板状部の少なくとも一部に、一方向プリプレグが２層以上積層された構造を有し、任意に選択した２層の一方向プリプレグの強化繊維層の繊維方向（一方向層の繊維配向方向）が互いに平行でない（非平行である）ことも好ましい態様の一つである。すなわち、強化繊維が一方向に配列された層が少なくとも２層積層された構造を有し、それらの層から任意に選択される２層において強化繊維の配向方向が互いに平行でないことが好ましい。強化繊維の配向方向が一方向のみの場合、突起部は、熱収縮率や線膨張係数の異方性によってソリなどを生じ易く、寸法精度が悪くなる。更に、突起部がリブの場合は、リブに対して二方向への力や、ねじれの力が作用した場合、外力に対するリブの耐久性を高くすることができなくなる。

　なお、強化繊維の配向方向が異なる複数の一方向層（強化繊維層）を積層する場合、一般的には、繊維配向方向の角度（°）が［０／９０］ｎ_Ｓとなるような対称積層や、［０／±６０］ｎ_Ｓ、［＋４５／０／－４５／９０］ｎ_Ｓとなるような等方積層で、かつ、積層方向（厚み方向）に対しても対称積層構造とすることが、繊維強化プラスチックの板状部のソリ低減などに有効とされている。一方、本発明の繊維強化プラスチックでは、突起部をリブ形状にすることにより、反りを低減できるため、繊維の配向方向を繊維強化プラスチックに要求される剛性方向に偏重させることが可能である。

　また、本発明においては、板状部の内部にある一方向層のうち、少なくとも一層の一方向層（特に突起部側の最外層に位置する一方向層）において、強化繊維の繊維長を１０～３００ｍｍにすることが好ましい。繊維長をこの範囲にすることで、強化繊維が成形品の突起の部の形状に沿いやすくなり、三次元形状への賦形性が向上する。また、賦形や成形時の繊維配列の乱れが低減することから、力学特性のバラつきが小さく、表面平滑性が高い繊維強化プラスチックを得ることができる。

　具体的には、繊維長を３００ｍｍ以下とすることにより、強化繊維の柔軟性や流動性が向上し、優れた賦形性や成形性を得ることができる。一方、繊維長を１０ｍｍ以上にすると、切込同士の距離が離れるため、繊維強化プラスチックに高い荷重が負荷された際に発生したクラックが連結し難いため、力学特性や耐久性が高い繊維強化プラスチックとなる。

　なお、強化繊維を刃物で切断して繊維長を調整する場合、刃物が強化繊維に当たった際に強化繊維が動き、刃から逃げる繊維や刃に巻き込まれる繊維が発生する可能性があるため、前記の範囲にない繊維も存在することが考えられるが、大多数の強化繊維の繊維長を前記の範囲に調整することで、十分な改善効果が期待される。また、成形時に金型のエッジなどが当たって切断される繊維も存在するため、成形品内部には上記範囲よりも短い繊維が存在する場合もある。

　強化繊維の繊維長は、繊維強化プラスチック内の全ての強化繊維の繊維長を前述した範囲に調整してもよいが、突起部など繊維強化プラスチックの形状が変化する部分とその周辺の強化繊維の繊維長だけを調整しても十分な効果を得ることができる。

　本発明において用いられる、繊維長１０～３００ｍｍの強化繊維が一方向に配列された一方向プリプレグの態様としては、例えば、（１）牽切紡などの紡績手段によって得られる不連続状の強化繊維をシート化した強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸した態様であってもよいし、（２）不連続状の強化繊維（例えば、チョップドファイバー）を一方向に配列させてシート化した強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸した態様であってもよいし、あるいは、（３）連続状の強化繊維で構成される一方向プリプレグの全面に、例えば図３～図７に示すように、強化繊維を横切る方向に連続的もしくは断続的な有限長の切込を入れた態様（切込挿入プリプレグ）であってもよい。

　（１）の牽切紡とは、ストランド状態の連続繊維に張力をかけることにより、繊維を短繊維の単位で切断する紡績方法の１つであり、短繊維の切断点が一箇所に集まらないで、ストランドの全長にわたって均等に分散するという特徴を有する。強化繊維の切断端を単繊維の単位で揃わないようにランダムに配置して集合体を形成するものであり、強化繊維が、単繊維の単位で流動するため、成形性に僅かに劣るが、応力伝達が非常に効率良くなされるため、極めて高い力学特性の発現を可能とする。また、強化繊維の切断箇所が分散しているため、優れた品質安定性の実現を可能とする。

　（２）の不連続状の強化繊維（例えば、チョップドファイバー）を一方向に配列させてシート化する方法は、強化繊維の切断端を複数の繊維の単位で揃えて、ある程度は規則正しく配置して集合体を形成するものである。必然的に強化繊維の配置、分布ムラなどを生じるため、品質安定性は僅かに劣るが、複数の繊維の単位で流動するため、極めて優れた成形性の実現を可能とする。

　（３）の切込挿入プリプレグを用いる方法は、強化繊維が規則正しく配置しているため、品質安定性および力学特性に優れ、複数の繊維の単位で流動するため、成形性にも優れる。

　上記の（１）、（２）、（３）の３つの態様は、用途に応じて適宜選択することが出来、いずれも力学特性と成形性とのバランスに優れ、簡易に製造することが出来るものであるが、中でも（３）の、連続状の強化繊維で構成される一方向プリプレグの全面に、強化繊維を横切る方向に連続的または断続的な有限長の切込を入れる態様が、最も好ましい。

　なお、プリプレグに切込を入れる方法は特に限定されない。例えば、カッターを用いての手作業により切込を入れる方法も可能であるが、品質が安定し、大量生産も可能な自動裁断機等を用いて機械的に切込を入れる方法が好ましい。機械的に切込を入れる方法としては、特に限定されない。例えば、テーブル上に広げたプリプレグ基材の上を刃が移動する裁断機で、所定の位置に切込を挿入する方法や、ミシン目の回転丸刃を一直線上に転がしたり、レーザー加工用のパルスレーザーを一直線上に高速で走査したりすることでパルス周期に対応する切込を挿入する方法などを例示することができる。いずれも生産性の高い切込挿入法であり、所有する生産設備などより、選択が可能である。

　このような工程を経たプリプレグは、少なくとも一部の強化繊維を横切る方向へ断続的な切込が複数設けられ、その結果、少なくとも一部における強化繊維の繊維長が１０～３００ｍｍとなる。そして、断続的な切込同士によって、実質的に強化繊維のすべてが分断されていることとなり、賦形性や成形時の繊維の流動性を確保できる。

　切込の長さは、プリプレグ基材の面内における強化繊維に対して垂直方向の投影面に投影した投影長さＷｓで定義した場合、３０μｍ～１．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。ただし、この切込は、賦形や成形時に基材が変形するため、基材が延びる場所では長くなり、基材が圧縮で潰される場所では短くなる可能性がある。そのため、成形後の繊維強化プラスチックで観察すると、切込の長さが前記範囲に無い箇所も存在するが、最終的に繊維長が１０～３００ｍｍの強化繊維が規則正しく配置された構造が繊維強化プラスチックに存在することで、力学特性や表面外観に優れた成形品を得ることができる。

　Ｗｓを小さくすることにより、一つ一つの切込により分断される強化繊維の量が減り、強度向上が見込まれる。特に、Ｗｓを１．５ｍｍ以下とすることで、大きな強度向上が見込まれる。一方で、Ｗｓが３０μｍより小さい場合、切込位置の制御が難しく、強化繊維の繊維長のバラつきが大きくなり、所定範囲外の長さの強化繊維が増加し、賦形性や流動性が低下する場合がある。

　ここで、「強化繊維に対して垂直方向の投影面に投影した投影長さＷｓ」とは、図３、５、６、７に示すように、切込挿入プリプレグの面内において、強化繊維の配向方向に対して垂直な方向（繊維垂直方向６）に投影面が存在すると仮定して、切込を該投影面に垂直（繊維配向方向５）に投影した際の長さを指す。

　プリプレグ基材の切込と強化繊維とのなす角度をθとしたとき、θの絶対値が２～２５°の範囲内であることが好ましい。θの絶対値が２５°以下であることで、力学特性、中でも引張強度を向上することができる。かかる観点からは、θの絶対値が１５°以下であることがより好ましい。一方、θの絶対値は２°より小さいと、切込を安定して入れることが難しくなる場合がある。すなわち、強化繊維に対して切込が寝てくると、切込を入れる際、強化繊維が刃から逃げやすく、切込の位置精度が低下する。かかる観点からは、θの絶対値が５°以上であることがより好ましい。

　切込を挿入する方法としては、図４に示すように例えば前記角度で連続的に挿入する方法と、図５～図７に示すように、断続的に切込を複数箇所に挿入する方法のいずれも採用できる。連続切込の場合は、繊維長さを一定にコントロールすることができ、力学特性、三次元形状追従性のバラツキを低減することができる。一方、断続的に切込を挿入する場合には、切込角度が強化繊維に対して斜めであることにより、実際の切込長さＹの大きさに対して、プリプレグ基材の面内における強化繊維に対して垂直方向の投影面に投影した投影長さＷｓを小さくすることができる。そのため、例えばＷｓ＝１．５ｍｍ以下という極小の切込を工業的に安定して設けることができる。また積層時に連続切込よりもプリプレグがばらばらになり難く、プリプレグとしての取り扱い性にも優れる。

　切込挿入プリプレグの好ましいカットパターンとしては、図５のように、プリプレグ基材の少なくとも一部に強化繊維を横切る方向へ断続的な斜め切込９が複数設けられた態様を挙げることができる。複数の断続的な斜め切込９が直線状に挿入されて列１１を形成し、さらにその列１１が複数かつ互いに平行に配置されていることが好ましい。このようにすることで、強化繊維が一定長のもと隣接する切込同士の距離を最大化することができ、その結果、繊維強化プラスチックを均質化しつつ強度を高めることができる。列間の距離Ｘは例えば１～５ｍｍの範囲内であることが好ましい。

　切込挿入プリプレグを積層する際、斜め切込が一方向のみに存在する場合には、同一繊維方向のプリプレグであっても、プリプレグを表から見るか裏から見るかで異なる切込の方向となる。したがって、繊維強化プラスチック製造時に、毎回切込の方向が同じになるように制御する手間、もしくは同じ繊維方向で切込の方向が異なるものを同じ枚数積層するための積層手順を制御する手間が増える可能性がある。しかし、繊維方向からの切込の傾きの絶対値が同一であり、正の角度となる切込と負の角度となる切込とが略半数ずつとなるカットパターンであれば、通常の連続繊維プリプレグと同様の扱いで積層することが可能となる。

　切込挿入プリプレグの別の好ましいカットパターンとしては、図６に示すような態様が挙げられる。この態様においては、プリプレグ基材の少なくとも一部に、強化繊維を横切る方向へ、複数の断続的な斜め切込９が設けられているとともに、該斜め切込９とはθの絶対値が実質的に同一（均一）であるものの、正負反対の角度となる斜め切込１０が設けられている。これら斜め切込９、１０は、略半数ずつ設けられている。ここでθの絶対値が「実質的に同一」の定義を、角度が、±１°以内のずれであることとする。また、略半数とは、斜め切込９、１０の総数をベースとした百分率で示した時に、それぞれが４５～５５％であることをいう（以下同じ）。

　切込挿入プリプレグの好ましい実施態様としては、図６に示すように、任意の１つの切込Ａに着目したとき、該切込Ａと近接する切込のうち、θの正負が同一である最も近い切込Ｂよりも切込Ａとの最短距離が近い、θの正負が異なる切込Ｃが、４つ以上存在するものが挙げられる。三次元形状追従時にプリプレグの切込挿入部は、切込角度と繊維方向との関係で繊維端部の動きが決まる。そのため、近接する切込同士は同形状、逆方向の角度であることで、マクロに見た場合、成形後の面内の等方性が担保される。

　さらに、切込挿入プリプレグの好ましい実施態様として、図７に示すような態様も好ましい。この態様においては、切込挿入プリプレグの少なくとも一部に、強化繊維を横切る方向へ断続的な斜め切込１０が複数設けられている。そして、その断続的な斜め切込１０は、直線状かつ実質的に同一の長さＹで挿入され、近接する切込同士の最短距離が該切込の長さＹよりも長い。ここで実質的に同一の長さとは、±５％の差以内であることをいう（以下同じ）。力学特性の観点から、繊維の不連続点である切込同士がクラックにより連結された際、繊維強化プラスチックは破壊する。面内の切込同士の距離を離したカットパターンとすることで、少なくとも同一面内でのクラック連結を抑制する効果があり、強度が向上する。

　さらに、切込挿入プリプレグの好ましい実施態様としては、切込挿入プリプレグの少なくとも一部に強化繊維を横切る方向へ断続的な切込が複数設けられており、断続的な切込が直線かつ実質的に同一の長さＹで挿入され、かつ、同一直線上の近接する切込間の距離が、切込の長さＹの３倍より大きいものが挙げられる。同一直線上に切込が存在する場合は、切込起因の損傷が切込の延長線上に発生する可能性があり、特に近接する距離が近いほどクラックが連結しやすい。従って同一直線状の切込同士の距離をできるだけ離すことでクラック連結が抑制され、強度が向上する。また、同一直線状に断続的な切込が挿入され、該切込同士の距離が近い場合は、成形後に切込が断続的な直線の模様として認識されやすくなる一方、切込同士の距離が離れていることで模様として認識されることがなくなり、表面品位に優れるものとなる。なお、同一直線上に切込が存在するとは、ある一つの切込を延長した直線と、前記切込と対象となる切込の互いに最も近接する点同士を結んだ直線との角度が、２°以内であることを指す。

　また、一方向プリプレグの全てを繊維長が前述した範囲に調整されたものとしてもよいが、かかる繊維長の強化繊維を全ての層に配置する必要はない。繊維強化プラスチックの突起部の幅や高さ、形状の曲率や角度により、繊維長を調整した一方向プリプレグを配置する層を適宜選択することができる。即ち、例えば繊維強化プラスチックの突起部における強化繊維と、板状部のうち突起部の直下の層における強化繊維の繊維長だけを調整しても十分な効果を得ることができる。

　本発明の繊維強化プラスチックの少なくとも板状部の繊維目付（ＦＡＷ）は、例として５０～１，０００ｇ／ｍ^２が挙げられるが、変形抵抗や流動性の観点から、好ましくは５０～２００ｇ／ｍ^２であり、更に好ましくは７０～２００ｇ／ｍ^２、最も好ましくは７０～１２０ｇ／ｍ^２である。板状部が２層以上で構成されるある場合は、その少なくとも１層が前記範囲であることが好ましい。また、繊維目付が高い積層構成の場合、積層枚数を低減させることができるが、積層枚数が少ないことで意匠面繊維も突起部へ流動してしまい、繊維乱れが発生し、外観不良となってしまう。一方で、繊維目付の低い積層構成の場合、同じ成形品厚みでも、積層枚数を増やすことで意匠面繊維の流動を抑制でき、高意匠外観成形品を得ることができる。

　繊維目付（ＦＡＷ）が高いほど繊維層の剛性が高くなり、１，０００ｇ／ｍ^２を超えると変形抵抗が大きくなり、繊維が突起部内部（金型凹部）に流動し難いため、“未充填”や“樹脂リッチ”が発生し易くなる。また、高目付のプリプレグ基材の繊維に刃物で切込を入れる際に、刃から逃げる繊維が増加し、目標範囲外の繊維長の繊維が増加し、流動性の低いプリプレグ基材になってしまう可能性が高い。そのため、低目付のプリプレグ基材を多く積層した方が、成形性の観点からは好ましい。一方、繊維目付（ＦＡＷ）が、５０ｇ／ｍ^２未満の場合、プリプレグ基材の生産や積層工数の増加により、コストが高くなってしまう。また、積層工数削減の観点から、７０ｇ／ｍ^２以上が更に好ましい。

　一方向プリプレグを２層以上積層する場合には、２種類以上の繊維目付のプリプレグを使用してもよく、任意の順序で積層できる。言い換えると、板状部の内部に繊維目付の異なる２種類以上の一方向層を有してもよい。例えば、突起部が一方の表面にのみに設けられる場合、突起部側の最表層の繊維目付を、他の少なくとも１層の一方向層よりも小さくすることが好ましい。このように、流動しやすい低繊維目付の一方向プリプレグを突起部側に配置して成形することで、さらには、流動し難い高繊維目付の一方向プリプレグを意匠面側に配置して成型することで、繊維目ヨレが小さく突起部充填性の高い成型品が得られる。また、突起部が板状部の両面にある場合には、突起部に近い層を低繊維目付とし、それらの中間層を高繊維目付とすることで、突起部の充填性と積層工数を両立することも可能である。

　本発明の成形品（繊維強化プラスチック）の樹脂質量分率（Ｒｃ）は１０～７０％であることが好ましい。更に好ましくは、２０～６０％である。樹脂質量分率（Ｒｃ）が１０％未満の場合、成形品表面の樹脂量が少ないため、繊維の凹凸により成形品表面が凸凹になる上に、繊維の流動性が低くなり、成形で“未充填”が発生し易くなる。一方、樹脂質量分率（Ｒｃ）が７０％を超えると樹脂が多くなり、成形品の凹部などに樹脂が過剰な部分（“樹脂リッチ”）が生じ、樹脂の硬化収縮で成形品表面の平滑性が低下する。

　本発明において、強化繊維は、特に限定されるものではないが、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、炭化ケイ素繊維および炭素繊維が好ましく用いられる。特に軽量かつ高性能であり、優れた力学特性の繊維強化複合材料が得られる点で、ガラス繊維や炭素繊維が好ましく用いられる。また、ガラス繊維を単一で用いてもよいし、炭素繊維を単一で用いてもよく、性能とコストのバランスから、ガラス繊維と炭素繊維の両方を、同時に用いてもよい。

　ここで、ガラス繊維は、特に限定されるものではないが、Ｅガラス繊維、Ｓガラス繊維、Ｃガラス繊維、Ｄガラス繊維が好ましく用いられる。コストと強度のバランスの観点からは、Ｅガラス繊維が好ましく用いられ、高強度を求められる場合にはＳガラス繊維が好ましく用いられ、耐酸性を求められる場合にはＣガラス繊維が好ましく用いられ、低誘電率を求められる場合にはＤガラス繊維が好ましく用いられる。

　ガラス繊維の平均繊維径に特に制限はないが、ガラス繊維の平均繊維径は４～２０μｍであることが好ましく、より好ましくは平均繊維径が、５～１６μｍである。通常４μｍ以上であれば十分効果を得ることができ、一方平均繊維径が２０μｍを超えると強度が低下する傾向にある。

　また、ガラス繊維をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用することは、より優れた機械的強度を得る意味において好ましい。

　炭素繊維は、特に限定されるものではないが、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、およびピッチ系炭素繊維等が好ましく用いられる。中でも、引張強度の高いポリアクリロニトリル系炭素繊維が、特に好ましく用いられる。炭素繊維の形態としては、有撚糸、解撚糸および無撚糸等を使用することができる。

　かかる炭素繊維は、引張弾性率が１８０～６００ＧＰａの範囲であることが好ましい。引張弾性率がこの範囲であれば、得られる繊維強化プラスチックに剛性を持たせることができるため、得られる成形品を軽量化することができる。また一般に、炭素繊維は弾性率が高くなるほど強度が低下する傾向があるが、この範囲であれば炭素繊維自体の強度を保つことができる。より好ましい弾性率は、２００～４４０ＧＰａの範囲であり、さらに好ましくは２２０～３００ＧＰａの範囲である。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。ここで、炭素繊維の引張弾性率は、ＪＩＳ　Ｒ７６０８－２００７に従い測定された値である。

　なお、炭素繊維の市販品としては、以下のものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。“トレカ（登録商標）”Ｔ３００、“トレカ（登録商標）”Ｔ３００Ｂ、“トレカ（登録商標）”Ｔ４００ＨＢ、“トレカ（登録商標）”Ｔ７００ＳＣ、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００ＨＢ、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００ＳＣ、“トレカ（登録商標）”Ｔ８３０ＨＢ、“トレカ（登録商標）”Ｔ１０００ＧＢ、“トレカ（登録商標）”Ｔ１１００ＧＣ、“トレカ（登録商標）”Ｍ３５ＪＢ、“トレカ（登録商標）”Ｍ４０ＪＢ、“トレカ（登録商標）”Ｍ４６ＪＢ、“トレカ（登録商標）”Ｍ５５Ｊ、“トレカ（登録商標）”Ｍ６０ＪＢ、“トレカ（登録商標）”Ｍ３０ＳＣ（以上、東レ（株）製）、ＰＸ３５（ＺＯＬＴＥＫ社製）などを挙げることができる。

　そして、本発明の繊維強化プラスチックに後述するように織物を用いる場合、該織物を構成する強化繊維、炭素繊維のフィラメント数としては、特に限定されるものではないが、製織生産性、要求される繊維強化プラスチックとしての引張・曲げ弾性率、強度、意匠性の観点から、１，０００～７０，０００フィラメントの範囲であることが好ましく、１，０００～６０，０００フィラメントであることがより好ましい。フィラメントを多数本引き揃えたマルチフィラメントであることで、柔軟性が得られ、成形で任意の形状に変形させ易い。また、マルチフィラメントは、一本の繊維の欠点を他の繊維が補うことができるため、成形品の力学特性のバラつきが抑えられ、安定した性能を得ることができる。

　次に、本発明の繊維強化プラスチックを構成する、前記強化繊維と組み合わせる、マトリックス樹脂について説明する。マトリックス樹脂には、主成分として熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。

　ここで、マトリックス樹脂の主成分としての熱硬化性樹脂は、熱により自己硬化する樹脂であってもよいし、硬化剤や硬化促進剤等を含むものであってもよく、熱により架橋反応を起こし少なくとも部分的な三次元架橋構造を形成するものが好ましいが、特に限定されるものではない。ここで熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂組成物、ビニルエステル樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂組成物、ポリウレタン樹脂組成物、ベンゾオキサジン樹脂組成物、フェノール樹脂、尿素樹脂組成物、メラミン樹脂組成物、およびポリイミド樹脂組成物等が、取り扱い性の観点から好ましい。中でもエポキシ樹脂組成物、ビニルエステル樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂組成物は、繊維強化プラスチックの性能や耐環境性の観点から、より好ましい。また、これらを含む熱硬化性樹脂組成物は、単一の種類である必要は無く、樹脂組成物同士を混合するなど、相互に混合してもよい。

　さらに、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を粒子や繊維として分散、あるいは熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させる等ブレンドして、マトリックス樹脂組成物としてもよい。このようにして用いられる熱可塑性樹脂は、通常は、炭素－炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、チオエーテル結合、スルホン結合およびカルボニル結合より選択される結合を有する熱可塑性樹脂であることが好ましいが、部分的に架橋構造を有していても構わない。

　一方、マトリックス樹脂の主成分としての熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、易加工性、力学特性、意匠性の観点から、ポリメチレンメタクリレート（ＰＢＳＭＭＡ）樹脂、ポリウレタン（ＴＰＵ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂（特にＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）とアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂をブレンドした、ＰＣ／ＡＢＳ樹脂が好ましく用いられる。

　ここで、繊維強化プラスチックの意匠性の一つとして、着色が求められる場合、特に色を限定されるものではないが、前記に挙げた熱可塑性樹脂に、黒、赤、黄、緑、青、紫、茶などの着色をすることで、意匠性を高めることができる。

　本発明においては、突起部を有する面の最表層以外の層の少なくとも１層を非一方向層とするために、上述の一方向プリプレグと併せて、強化繊維が少なくとも二方向に配向している非一方向強化繊維シートを用いることができる。

　非一方向強化繊維シートを構成する強化繊維としては、上述のものを用いることができるが、少なくとも一部に、熱可塑性樹脂繊維以外の繊維を含むことが好ましい。本発明の繊維強化プラスチックを製造する際、加熱してプレス成形を行うが、熱可塑性樹脂繊維は熱で柔らかくなるため、非一方向強化繊維シートを構成する強化繊維の少なくとも一部を熱可塑性樹脂繊維以外の繊維にすることで、成形品の厚みや形状のバラつきを抑制することができる。

　非一方向強化繊維シートの形態としては、例えば織物が好ましく使用される。具体的には、本発明の繊維強化プラスチックが板状部の片側の面のみに突起部を有する場合、その反対側の最表層を形成する強化繊維として織物を配置することが好ましい。経糸と緯糸で織り込まれた織物は、力学特性や形態の耐久性に優れるだけでなく、織物の織目を見せることで意匠性を高めるために使用される。なお、この織物を構成する繊維には、その他の層と同じ強化繊維を使用することができるが、異なる繊維を使用することも可能である。

　織物の織組織や密度は、特に限定されず、繊維強化プラスチック意匠性の観点から任意に選択することができる。織組織の例としては、平織り、斜文織り、朱子織り、うね織り、ななこ織り、はし巣織り、ハック織り、模しゃ織り、なし地織りが好ましく用いられる。斜文織りでは、３枚斜文、４枚斜文、５枚斜文、６枚斜文、伸び斜文、曲がり斜文、破れ斜文、飛び斜文、山形斜文、あじろ斜文、重ね斜文、よれ斜文、昼夜斜文、飾り斜文、ぼかし斜文を例示することができる。朱子織りでは、５枚朱子、７枚朱子、８枚朱子、１０枚朱子、変則朱子、ひろげ朱子、重ね朱子、みかげ織り、昼夜朱子、ぼかし朱子を例示することができる。うね織りでは、たてうね織り、よこうね織り、変化うね織りを例示することができる。ななこ織りでは、正則ななこ織り、変化ななこ織り、不規則ななこ織り、向いななこ織り、３方向に繊維を織り込んだ３軸織物などを例示することができる。

　織物を構成する強化繊維としては、上記に例示した、ガラス繊維単一でもよいし、炭素繊維単一でもよく、異なる複数のガラス繊維や炭素繊維を組み合わせて適用してもよく、さらにその他の異なる強化繊維を単一または複数組み合わせることも可能である。また、性能・コスト・意匠性に優れることから、少なくとも１種類のガラス繊維と少なくとも１種類の炭素繊維を合わせて交織してもよい。

　また、突起部を設けた面とは反対側の最表層を形成する織物には、予めマトリックス樹脂が含浸されていることが好ましい。なお、織物に含浸するマトリックス樹脂は、その他の層と同じマトリックス樹脂を使用することが好ましいが、異なる樹脂も使用できる。ただし、その他の層の樹脂と異なる樹脂を使用する場合は、相溶性や密着性を確認し、必要に応じて接着フィルムなどを挿入することが好ましい。

　織物の繊維目付としては、好ましくは１０～３００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは３０～１５０ｇ／ｍ^２である。該織物の繊維目付が１０ｇ／ｍ^２以上の場合、プレス成形時に生じる加圧力によって付与される繊維の塑性流動を抑制することができ、表層に使用する織物繊維の繊維蛇行や意匠面の樹脂リッチといった外観不良を抑制することができる。また、該織物の繊維目付が３００ｇ／ｍ^２以下の場合、柔軟で賦形性に優れ成形時のエポキシ樹脂組成物などの含浸時に樹脂が厚み方向の中央部まで到達しやすく、未含浸部（ボイド）が残存しにくくなる。その結果、優れた圧縮強度等の機械物性を示す繊維強化プラスチックとなる。

　織物にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグとしての目付は、強化繊維としてガラス繊維や炭素繊維を用いる場合、好ましくは２０～４００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは４０～３００ｇ／ｍ^２である。該目付が２０ｇ／ｍ^２以上の場合、製織性が良好となり、また、該目付が４００ｇ／ｍ^２以下の場合、織物が柔軟で賦形しやすく、プリプレグ製造時や成形時のマトリックス樹脂（例えばエポキシ樹脂組成物など）の含浸時に、樹脂が厚み方向の中央部まで到達しやすく、未含浸部（ボイド）が残存しにくくなる。その結果、優れた圧縮強度等の機械物性を示す繊維強化プラスチックとなる。

　また、非一方向強化繊維シートの形態としては、上記した強化繊維（ガラスや炭素繊維など）の不織布も好ましく使用することができる。不織布はたとえば意匠性が必要とされない板状部の内部に用いることが好ましい。

　不織布の構造や製造方法は特に限定されないが、数ｃｍの短繊維を開繊し、カード機で薄いウェブを形成するカード法や、開繊した短繊維をエアランダム機で分散させ、ベルトコンベア上にウェブを形成するエアレイド法などの乾式法で製造された不織布を好ましく使用することができる。また、乾式法で製造された不織布の場合、ニードルパンチ法で繊維を絡め、物理的な方法でウェブの形態安定性を向上させたものや、不飽和ポリエステルやポリビニールアルコール（ＰＶＡ）やその共重合体などのバインダー樹脂をスプレー法やディッピング法で付与して繊維同士を固着し、化学的にウェブの形態安定性を向上させたものが好ましく使用できる。繊維の固着方法としては、ウェブの製造時に熱可塑性樹脂の繊維を混繊する方法、熱可塑性樹脂微粒子をウェブに付着させた後、熱ローラーやオーブンにウェブを投入して、熱可塑性樹脂を溶融させ、繊維同士を固着させる方法を挙げることができる。

　不織布の他の例としては、短繊維を水中に分散し、抄紙ネット上にすくい上げる湿式法で製造された不織布も好ましく使用できる。なお、湿式法で製造された不織布を、乾式法で製造された不織布と同様に寸法安定性や取り扱い性を向上させるために、不飽和ポリエステルやポリビニールアルコール（ＰＶＡ）やその共重合体などのバインダー樹脂をスプレー法やディッピング法で付与して繊維同士を化学的に固着させたり、ウェブ製造時に熱可塑性樹脂の繊維を混繊したり、熱可塑性樹脂微粒子をウェブに付着させた後、熱ローラーやオーブンにウェブを投入して、熱可塑性樹脂を溶融させて、繊維同士を固着させることも好ましい。

　上記以外の不織布としては、熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得た糸をベルトコンベア上に積層するスパンボンド法で製造した不織布や、溶融紡糸した糸に空気を吹き付けて微細な繊維とし、その繊維をネット上に集積して、ウェブ化するメルトブローン法で製造した不織布も、力学特性に優れ、安価であることから、好ましく使用することができる。

　不織布の目付は、１０～３００ｇ／ｍ^２が好ましい。成形時のプリプレグの変形を吸収し、成形品表面への影響を緩和するためには、厚みと強度が必要であるが、厚くなりすぎると、成形品の物性に影響する可能性があることから、更に好ましくは、３０～１５０ｇ／ｍ^２であり、もっとも好ましくは４０～１００ｇ／ｍ^２である。ただし、低目付の不織布を重ねることにより、前記目付の範囲に調整することも可能である。

　非一方向強化繊維シートは、板状部の表層に設ける場合、その厚みが０．０１～１．０ｍｍであることが好ましく、０．０５ｍｍ～０．５ｍｍであることがより好ましい。非一方向強化繊維シートの厚みが０．０１ｍｍ以上の場合、プレス成形時に生じる加圧力によって付与される繊維の塑性流動を抑制することができ、板状部の表層に使用する織物繊維の蛇行や意匠面における樹脂リッチといった外観不良を抑制することができる。一方、非一方向強化繊維シートの厚みが１．０ｍｍ以下の場合、柔軟で賦形性に優れるとともに、成形時のエポキシ樹脂組成物などの含浸時に樹脂が厚み方向の中央部まで到達しやすく、未含浸部（ボイド）が残存しにくくなり、その結果、優れた圧縮強度等の機械物性を示す繊維強化プラスチックとなる。

　但し、非一方向強化繊維シートとして不織布を用いる場合は、プレス成形時の圧力で該不織布の厚みを調整することが可能であるため、０．０１～３．０ｍｍ厚みの不織布を好ましく使用できる。

　次に、本発明に係る繊維強化プラスチックの製造方法について詳細を説明するが、これによって本発明は限定されるものではない。

　本発明の繊維強化プラスチックは、例えば、多数本の強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた一方向プリプレグを、必要に応じて同種または異なる種類の一方向プリプレグや繊維基材などと積層し、その積層体を、プレス成形、オートクレーブ成形、オーブン成形、または真空引きオーブン成形により加熱および必要に応じて加圧することで一体化して、得ることができる。

　成形方法としては、上記したように種々の成形方法を挙げることができ、特に限定されないが、マトリックス樹脂を含浸させた一方向プリプレグを準備し、必要に応じて積層や賦形を行い、金型に投入し、プレス機で加熱加圧して成形するプレス成形法が好ましく使用できる。プレス成形では、高圧力で成形することで、強化繊維とマトリックス樹脂が一体化し、繊維の弛みや角度のバラつきの影響を小さくすることができる。

　プレス成形で使用する金型のキャビティー（間隙）は最終的に所望する繊維強化プラスチックの形状をしており、繊維強化プラスチックの突起部に当たる金型の形状は凹部になっている。プレス成形では、加熱成形する際に、強化繊維とマトリックス樹脂をその凹部に流動させ繊維強化プラチックの形状を成形することが可能であることから、必ずしも事前に繊維強化プラスチックと同一の形状に一方向プリプレグを賦形する必要がない。そのため、プリフォーム製作の工数を低減することができ、好ましい。

　プレス成形方法は、他の成形方法に比べ、成形前の下準備、更には、成形後の後処理も簡便なため、圧倒的に生産性に優れる。更に、マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、金型を冷却してから繊維強化プラスチックを取り出す必要があるが、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、金型が高温のままでも、金型温度を実質的に一定に保ったまま成形した繊維強化プラスチックを脱型することが可能である。従って、マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂の場合に必要となる金型の冷却工程が不要であることから、速硬化性の熱硬化性樹脂（速硬化樹脂）と組み合わせれば、成形サイクルを短くし、高い生産性を得ることができる。

　なお、プレス成形の金型温度Ｔ（℃）は、熱硬化性樹脂の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）に拠る発熱ピーク温度Ｔｐ（℃）と、次の関係式（Ｉ）を満たすことが好ましい。更に好ましくは、次の関係式（ＩＩ）を見たすことが、好ましい。

　　Ｔｐ－６０≦Ｔ≦Ｔｐ＋２０　　　　　　　　　　　・・・（Ｉ）
　　Ｔｐ－３０≦Ｔ≦Ｔｐ　　　　　　　　　　　　　　・・・（ＩＩ）
　金型温度Ｔ（℃）が、Ｔｐ－６０（℃）より低い場合、樹脂の硬化に要する時間が非常に長くなり、また、硬化が不十分である場合もある。一方、Ｔｐ＋２０（℃）より高い場合、樹脂の急激な反応により、樹脂内部でのボイドの生成、硬化不良を引き起こす場合がある。なお、ＤＳＣに拠る発熱ピーク温度Ｔｐ（℃）は、昇温速度１０℃／分の条件にて測定した値である。

　本発明の繊維強化プラスチックは、マトリックス樹脂として用いる熱硬化性樹脂の動的粘弾性測定（ＤＭＡ）に拠る最低粘度が０．１～１００Ｐａ・ｓの条件で製造されることが好ましい。更に好ましくは、０．５～１０Ｐａ・ｓである。最低粘度が０．１Ｐａ・ｓより小さい場合、加圧時に樹脂のみが流動し、突起部の先端まで十分に強化繊維が充填されない場合がある。一方、１００Ｐａ・ｓより大きい場合、樹脂の流動性が乏しいため、突起部の先端まで十分に強化繊維および樹脂が充填されない場合がある。なお、ＤＭＡに拠る最低粘度は、昇温速度１．５℃／分の条件にて測定した値である。

　また、本発明においては、まず、多数本の強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた一方向プリプレグを、必要に応じて、同種もしくは異なる種類の一方向プリプレグや、非一方向強化繊維シート、または他の繊維基材などと共に積層してプリフォームとし、そのプリフォームを、予め加熱した金型内（例えば凹型金型）に配置し、該金型を閉じて加圧することにより、板状部と該板状部の少なくとも片側の面から隆起した突起部を少なくとも１箇所有する形状からなる繊維強化プラスチックを得ることが好ましいが、このとき、突起部が延在するすべての方向は、プリフォーム中のいずれかの一方向プリプレグの繊維配向方向と平行または垂直でないように（非平行および非垂直となるように）することが好ましい。

　上記したように、一方向プリプレグを他の一方向プリプレグ、非一方向強化繊維シート、または繊維基材などと組み合わせる場合、プリフォームの表層から２層目以降の層（すなわち、突起部が設けられる側の最表層以外の層）の少なくとも１層に、非一方向強化繊維シートを配置することも好ましい。

　特に、板状部の片側の面のみに突起部を設け、該突起部を設けた面とは反対側の最表層に織物形態の非一方向強化繊維シートを配置する場合には、プレス成形時の加圧力によって生じる繊維の塑性流動を抑制することができ、表層に使用する織物繊維の繊維蛇行や意匠面の樹脂リッチといった外観不良を抑制することができる。

　非一方向強化繊維シートは、マトリックス樹脂を含まないドライシートであっても、少なくとも一部の領域にあらかじめマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグ状のシートであってもよい。

　非一方向繊維強化シートがプリプレグ状のシートの場合、該非一方向強化繊維シートに予め含浸するマトリックス樹脂は、他のプリプレグと同じ樹脂が好ましいが、接着性や成形性の観点から好ましいものを任意に選択することができる。

　また、非一方向繊維強化シートがプリプレグ状のシートの場合、非一方向強化繊維シートの繊維体積含有率Ｖｆ〔ａ〕と前述の一方向プリプレグの繊維体積含有率Ｖｆ〔ｂ〕は、Ｖｆ〔ａ〕＞Ｖｆ〔ｂ〕の関係であることが好ましい。この場合、プレス成形時に一方向プリプレグに含まれるマトリックス樹脂を非一方向強化繊維シートに含浸させる余地が生じる。すなわち、プレス成形時の圧力によって、非一方向強化繊維シートの樹脂未含浸部分に一方向プリプレグに含有されていた樹脂が含浸されることになり、樹脂が十分に充填された成形品を得ることができる、例えばボイド率が２％以下の力学特性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、Ｖｆ〔ａ〕は好ましくは５５～９９．９％、より好ましくは８０～９９％である。Ｖｆ〔ａ〕が５５％以上の場合、プレス成形時の加圧力によって生じる樹脂流動の影響を受けにくく、繊維流動を抑制できるため、繊維乱れが少なく、表面凹凸の少ない外観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。

　次に、実施例および比較例を用いて、本発明を更に説明するが、本発明は、特にこれに限定されるものではない。

　＜突起部への繊維および樹脂の充填性の評価＞
　［１］突起部の外観観察
　目視により、繊維および樹脂が共に充填されていない“未充填”と、樹脂のみが充填されている“樹脂リッチ”の有無を確認した。

　［２］突起部の断面観察
　板状部を含むように全ての突起部をディスクグラインダーで切り出し、切断面を研磨後、マイクロスコープ（キーエンス（株）製、ＶＨＸ－６０００）を用いて突起部内部の観察を行い、内部に充填された炭素繊維の状態を確認した。

　上記［１］において“未充填”および“樹脂リッチ”が無くリブの先端まで炭素繊維が充填されており、かつ、上記［２］において突起部に充填された炭素繊維が板状部の連続繊維と連続しているもの（すなわち、“樹脂リッチ”の発生なし）を、「Ａ」、上記［１］において“未充填”および“樹脂リッチ”が無くリブの先端まで炭素繊維が充填されており、かつ、上記［２］において、突起部に充填された炭素繊維が板状部の連続繊維と連続しているが、その内部の一部に僅かに樹脂溜まり（リブの横断面面積の１０％以下）が発生しているものを、表中「Ｂ」、それ以外を「Ｆ」評価とした。

　＜成形品の反りの評価＞
　突起部を上にするように板状部を平坦な検査台（机）の上に置き、板状部端部の、検査台との隙間（浮き）を確認した。板状部が検査台とほぼ全面で接触し、四隅の角部の浮きが０．７ｍｍ未満のものを「A^＋」、０．７ｍｍ以上１ｍｍ未満のものを「Ａ」、１ｍｍ以上のものを「Ｆ」評価とした。

　＜成形品の意匠面の外観検査＞
　突起部を下にするように板上部を手に持ち、蛍光灯下、照度１２００ｌｘ（ルクス）の環境下にて、板状部の、突起部を有する面とは反対側の面（意匠面）を目視で観察した。

　この際、成形品を水平方向に３６０°回転させ、さらに鉛直方向に０°～６０°の角度に傾けながら観察し、リブに沿って蛍光灯の反射光に歪みがないかを確認した。どの角度でも歪みがないものを「Ａ」、ある一定の角度でのみ歪みがあるものを「Ｂ」、どの角度でも歪みがあるものを「Ｆ」評価とした。

　さらに、突起部を有する面とは反対側の表層において、強化繊維の織物を使用しているものについては、繊維幅を確認した。突起部直下の繊維幅が、使用する繊維幅の９０％以上となっているものを「A^＋＋」、８０％以上９０％未満のものを「A^＋」、７５％以上８０％未満となっているものを「Ａ」、７５％未満であるものを「Ｆ」評価とした。

　一方、突起部を有する面とは反対側の表層においても一方向プリプレグを使用しているものについては、目ヨレを確認した。突起部直下にある繊維の目ヨレに関し、繊維強化プラスチックの平面を目視確認し、図８（Ｂ）に示す目ヨレ４０２の高さが、０．３ｍｍ以下のものを「A^＋＋」、０．３ｍｍ超０．６ｍｍ以下であるものを「A⁺」、０．６ｍｍ超１．０ｍｍ以下のものを「Ａ」、１．０ｍｍを超えるものを「Ｆ」評価とした。なお、図８においては、（Ａ）が強化繊維の目ヨレがない通常の表面状態、（Ｂ）が目ヨレが生じている表面状態を示す。

　〔実施例１〕
　東レ（株）製一方向プリプレグ＃Ｐ３８４－Ｓ－７（炭素繊維（４，９００ＭＰａ、引張弾性率２３５ＧＰａ）、ＦＡＷ＝７０ｇ／ｍ^２、熱硬化性エポキシ樹脂、Ｒｃ＝４０％）から、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材１２枚を切り出した。これを［３０／６０］_６になるよう積層し、プリプレグ基材積層体を準備した。

　次に、１００ｍｍ×１００ｍｍの凹型金型を下金型として、また、１００ｍｍ×１００ｍｍの凸部の中央部に突起部（リブ）形成用の溝（リブ溝、幅１．０ｍｍ、リブの交点から３つの先端までの長さがそれぞれ４０ｍｍ、深さ３ｍｍのＹ文字形状（図１１のリブ形成を想定））を有する凸型金型を上金型として準備し、１５０℃に加熱した。

　事前に準備したプリプレグ基材積層体を、図１１の０°方向を上記プリプレグ基材積層体の０°方向と合わせるように下金型に収容し、下金型に上金型を取付けた後、加熱型プレス成形機により加圧力１２ＭＰａ、加熱温度１５０℃、加圧時間３分の条件で、成形とマトリックス樹脂の加熱硬化を行い、リブを有する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は、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．７ｍｍの板状部の中央部にＹ文字形状のリブがあり、上記＜突起部への繊維および樹脂の充填性の評価＞に記載の方法で評価したところ、［１］突起部の外観観察ではそれぞれのリブの先端まで炭素繊維が充填されていることを確認した。［２］突起部の断面観察では、僅かに内部樹脂溜まり（“樹脂リッチ”）が認められるが、板状部と連続した炭素繊維がそれぞれのリブ内部に充填されていることも確認できＢ評価であった。

　また、上記＜成形品の反りの評価＞に記載の方法で評価したところ、Ａ^＋評価（検査台とほぼ全面で接触し、四隅の浮き０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ未満）であった。

　上記＜成形品の意匠面の外観検査＞に記載の方法で検査したところ、歪みについてはある一定の角度でのみ蛍光灯の反射光に歪みがありＢ評価、目ヨレについては０．６ｍｍ超１．０ｍｍ以下でありＡ評価であった。

　〔実施例２〕
　東レ（株）製一方向プリプレグ＃Ｐ３８４－Ｓ－７に、図７の切込パターンで、繊維長さ１３ｍｍ、切込幅Ｗｓ＝０．２５ｍｍ、切込角度θ＝±１４°になるように、シリンダーに刃を配置したローラーカッターを押し当て、このプリプレグの強化繊維に切込を挿入し、切込挿入プリプレグを得た。

　この切込挿入プリプレグから、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材８枚を切り出した。これを［＋４０／－５０／＋４０／－５０］ｓになるよう積層し、プリプレグ基材積層体を準備した。

　次に、１００ｍｍ×１００ｍｍの凹型金型を下金型として、また、１００ｍｍ×１００ｍｍの凸部の中央部に突起部（リブ）形成用の溝（リブ溝、幅１．０ｍｍ、リブの交点から４つの先端までの長さがそれぞれ４０ｍｍ、深さ３ｍｍのＸ文字形状（図１２のリブ形成を想定））を有する凸型金型を上金型として準備し、１５０℃に加熱した。

　事前に準備したプリプレグ基材積層体を、図１２における突起部ａを０°として上記基材積層体を下金型に収容し、下金型に上金型を取付けた後、加熱型プレス成形機により加圧力１２ＭＰａ、加熱温度１５０℃、加圧時間３分の条件で、成形とマトリックス樹脂の加熱硬化を行い、リブを有する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は、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．７ｍｍの板状部の中央部にＸ文字形状のリブがあった。実施例１と同様に各種評価を行ったところ、［１］突起部の外観観察では、それぞれのリブの先端まで炭素繊維が充填されていることを確認した。また、［２］突起部の断面観察の結果、板状部と連続した炭素繊維がそれぞれのリブ内部に充填されていることも確認でき、リブ充填性はＡ評価であった。

　板状部の反りはＡ^＋評価（検査台とほぼ全面で接触し、四隅の浮き０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ未満）であった。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、ある一定の角度でのみ蛍光灯の反射光に歪みがありＢ評価、さらに目ヨレについては０．３ｍｍ超０．６ｍｍ以下でＡ⁺評価であった。

　〔実施例３〕
　実施例２と同様にしてプリプレグ基材積層体を準備した。

　次に実施例２と同様の金型を準備し、１５０℃に加熱した。そして、凹型金型面を意匠面とし、意匠面基材として東レ（株）製織物プリプレグ（＃ＣＯ６３４３Ｂ　炭素繊維引張強度３５３０Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、目付１９８ｇ／ｍ^２）を配置し、その上に樹脂未含浸のガラスマット（目付９０ｇ／ｍ^２）を配置し、さらにその上層に、予め準備した上記プリプレグ基材積層体を配置した。

　成形条件は実施例２と同じとし、成形することでＸ字リブを有する繊維強化プラスチックを得た。

　実施例１と同様に各種評価を行ったところ、［１］突起部の外観観察ではそれぞれのリブの先端まで炭素繊維が充填されていることを確認した。また、［２］突起部の断面観察の結果、板状部と連続した炭素繊維がそれぞれのリブ内部に充填されていることも確認でき、リブ充填性はＡ評価であった。

　板状部の反りはＡ^＋評価（検査台とほぼ全面で接触し、４隅の浮き０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ未満）であった。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したどの角度でも歪みがない成形品であったことを確認できＡ評価、織物の繊維幅についても９０％以上となっておりＡ^＋＋評価であった。樹脂未含浸のガラスマットを両表層間に挿入したことにより、プレス成形時に付与される加圧力によって生じる塑性流動をガラスマットで緩和でき、リブに流動する切込挿入プリプレグの層の影響を受けることなく、意匠面を構成する織物プリプレグの形状を保持できたため、実施例２よりも良外観の繊維強化プラスチックを得ることができたものと考えられる。

　〔実施例４〕
　意匠面の織物プリプレグの上層に、ガラスマットの代わりに樹脂未含浸のＣＦ抄紙（目付４８ｇ／ｍ^２）を挿入した以外は実施例３と同じとし、成形することで繊維強化プラスチックを得た。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したどの角度でも歪みがない成形品であったことを確認できＡ評価、織物の繊維幅についても９０％以上となっておりＡ^＋＋評価であった。実施例３と同じく、樹脂未含浸のＣＦ抄紙を両表層間に挿入したことにより、プレス成形時に付与される加圧力によって生じる塑性流動をＣＦ抄紙で緩和でき、リブに流動する切込挿入プリプレグの層の影響を受けることなく、意匠面を構成する織物プリプレグの形状を保持できたため、実施例２よりも良外観の繊維強化プラスチックを得ることができたものと考えられる。

　〔実施例５〕
　意匠面の織物プリプレグの上層に、ガラスマットの代わりに樹脂含浸シートとして意匠面の織物プリプレグと同じ織物プリプレグを挿入した以外は実施例３と同じとし（すなわち意匠面側に織物プリプレグを２層挿入し）、成形することで繊維強化プラスチックを得た。

　板状部の反りはＡ^＋評価（検査台のほぼ全面で接触し、４隅の浮き０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ未満）であった。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したある一定の角度でのみ歪みを目視できＢ評価、織物の繊維幅については９０％以上となっておりＡ^＋＋評価であった。織物プリプレグを２枚重ねにしたことにより、プレス成形時に付与される加圧力によって生じる塑性流動を内側の織物プリプレグで緩和でき、リブに流動する切込挿入プリプレグの層の影響を受けることなく、意匠面を構成する織物プリプレグの形状を保持でき、実施例２よりも良外観の繊維強化プラスチックを得ることができた。

　〔実施例６〕
　実施例２で使用した切込挿入プリプレグのＦＡＷを１００ｇ／ｍ^２とし、かかる切込挿入プリプレグから１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材６枚を切り出した。これを［＋４０／－５０］_３になるよう積層した。これらの点以外は実施例２と同じとし、リブを有し実施例２と同じ成形品板厚となる繊維強化プラスチックを得た。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したある一定の角度でのみ歪みを目視できＢ評価、さらに目ヨレについては０．６ｍｍ超１．０ｍｍ以下でＡ評価であった。実施例２に対して目ヨレの評価が下がったが、これは積層数を低減させたことにより、意匠面側の基材も突起部への繊維流動影響を若干受けたためと考えられる。

　〔実施例７〕
　実施例２で使用した切込挿入プリプレグのＦＡＷを１２０ｇ／ｍ^２とし、かかる切込挿入プリプレグから１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材５枚を切り出した。これを［４５／－５０／４５／－５０／４５］になるよう積層した。これらの点以外は実施例２と同じとし、リブを有し実施例２と同じ成形品板厚となる繊維強化プラスチックを得た。

　〔実施例８〕
　実施例２で使用した切込挿入プリプレグをＦＡＷ＝１００ｇ／ｍ^２とし、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材４枚を切り出した。これを［０／９０］_ｓになるよう積層し、プリプレグ基材積層体を準備した。

　次に、１００ｍｍ×１００ｍｍの凹型金型を下金型として、また、１００ｍｍ×１００ｍｍの凸部の中央部に突起部（リブ）形成用の溝（リブ溝、幅１．５ｍｍ、リブの長さがそれぞれ４０ｍｍ、深さ５ｍｍのハ文字形状（図１５のリブ形成を想定））を有する凸型金型を上金型として準備し、１５０℃に加熱した。そして、凹型金型面を意匠面とし、意匠面基材として実施例３と同じ織物プリプレグを配置し、その上層に、事前に準備したプリプレグ基材積層体を、図１５で示す線を０°として下金型に収容し、下金型に上金型を取付けた後、加熱型プレス成形機により加圧力１２ＭＰａ、加熱温度１５０℃、加圧時間３分の条件で、成形とマトリックス樹脂の加熱硬化を行い、リブを有する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は、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．７ｍｍの板状部の中央部にハ文字形状のリブがあった。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したある一定の角度でのみ歪みを目視できＢ評価、織物の繊維幅については７５％以上８０％未満でありＡ評価であった。

　〔実施例９〕
　実施例２で使用した切込挿入プリプレグをＦＡＷ＝１００ｇ／ｍ^２とし、かかる切込挿入プリプレグから１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材４枚を切り出した。これを［＋４０／－５０］_ｓになるよう積層し、プリプレグ基材積層体を準備した。

　次に、１００ｍｍ×１００ｍｍの凹型金型を下型として、また、１００ｍｍ×１００ｍｍの凸部の中央部に突起部（リブ）形成用の溝（リブ溝、幅１．５ｍｍ、図１３における突起部ａと突起部ｂ、ｃとの交点から突起部ｂ、ｃそれぞれにおける2つの先端までの長さがそれぞれ４０ｍｍ、深さ５ｍｍのＨ文字形状（図１３のリブ形成を想定））を有する凸型金型を上金型として準備し、１５０℃に加熱した。そして、凹型金型面を意匠面とし、意匠面基材として実施例３と同じ織物プリプレグを配置し、その上層に、事前に準備したプリプレグ積層体を、図１３における突起部ａを０°として下金型に収容し、下金型に上金型を取り付けた後、加熱型プレス成形機により加圧力１２Ｍｐａ、加熱温度１５０℃、加圧時間３分の条件で成形とマトリックス樹脂の加熱硬化を行い、リブを有する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は、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．７ｍｍの板状部の中央部にＨ文字形状のリブがあった。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したある一定の角度でのみ歪みを目視できＢ評価、織物の繊維幅については、７５％以上８０％未満でありＡ評価であった。

　〔実施例１０〕
　実施例５で使用した切込挿入プリプレグから、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材６枚を切り出した。これを［＋４０／－５０］₃になるよう積層し、プリプレグ基材積層体を準備し、かつ、樹脂含浸シートとしての織物プリプレグを無にした以外は実施例５と同じとし、繊維強化プラスチックを得た。

　〔実施例１１〕
　実施例２で使用した切込挿入プリプレグから、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのプリプレグ基材６枚を切り出した。これを［＋４０／－５０］_３になるよう積層し、プリプレグ基材積層体を準備し、かつ、樹脂含浸シートとしての織物プリプレグを無にした以外は実施例５と同じとし、繊維強化プラスチックを得た。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、規定したある一定の角度でのみ歪みを目視できＢ評価、織物の繊維幅については、７５%以上８０％未満でありＡ評価であった。

　〔実施例１２〕
　意匠面となる織物プリプレグの下に切込挿入プリプレグＦＡＷ＝１２０ｇ／ｍ^２を１層積層し、さらにその下層にＦＡＷ＝７０ｇ／ｍ^２のプリプレグ４枚を積層とした（すなわち実施例１０におけるプリプレグ基材積層体をＦＡＷ＝１２０ｇ／ｍ^２のプリプレグ基材とＦＡＷ＝７０ｇ／ｍ^２のプリプレグに置換した）以外は実施例１０と同じとし、繊維強化プラスチックを得た。

　実施例１と同様に各種評価を行ったところ、［１］突起部の外観観察ではそれぞれのリブの先端まで炭素繊維が充填されていることを確認した。［２］突起部の断面観察では、板状部と連続した炭素繊維がそれぞれのリブ内部に充填されていることも確認でき、リブ充填性はA評価であった。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、どの角度でも歪みがない成形品であったことを確認できA評価、織物の繊維幅については、８０％以上９０％未満でありＡ^＋評価であった。

　〔実施例１３〕
　実施例７で使用した切込挿入プリプレグを〔４５／－５０／４５／－５０／４５／－５０／４５〕で７層積層し、板状部の厚みが１．２ｍｍとなるように積層構成を調整した以外は実施例７と同じとし、繊維強化プラスチックを得た。

　成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察では、どの角度でも歪みがない成形品であったことを確認できA評価、織物の繊維幅については、９０％以上でありＡ^＋＋評価であった。

　〔実施例１４〕
　積層構成を〔４０／－２０〕_Sで４層積層した以外は、実施例８と同じとし、繊維強化プラスチックを得た。

　板状部の反りはＡ評価（検査台のほぼ全面で接触し、４隅の浮き０．７ｍｍ以上１．０ｍｍ未満）であった。

　〔比較例１〕
　一方向プリプレグを積層方向が［０］_１２（全て同一方向）となるように積層し、繊維配向方向が図１１の０°方向と平行になるようにプリプレグ基材積層体を金型に収容した以外は、実施例１と同じ方法、同じ条件で繊維強化プラスチックを成形し、繊維強化プラスチックを得た。

　実施例１と同様に各種評価を行ったところ、［１］突起部の外観観察では突起部の先端まで炭素繊維が充填されていた。しかし、［２］突起部の断面観察の結果、リブの０°方向に延在している箇所の内部には、該延在方向と平行の繊維のみが充填されており、板状部と連続している炭素繊維は認められず、Ｆ評価であった。そのため、リブの中に炭素繊維が充填されているものの、せん断応力に弱いものと考えられる。なお、リブの０°方向以外に延在している箇所の内部には、板状部と連続した炭素繊維がリブ内部に充填されていることが確認できた。

　板状部の反りはＡ評価（検査台ほぼ全面で接触し、４隅の浮き０．７ｍｍ以上１ｍｍ未満）であった。

　また、成形品の意匠面の外観検査については、蛍光灯下での観察を実施した結果、どの角度でも蛍光灯の反射光に歪みを確認しＦ評価、さらに目ヨレについても１．０ｍｍを超えておりＦ評価であった。

　〔比較例２〕
　一方向プリプレグを積層方向が［９０］_１２（全て同一方向）となるように積層し、繊維配向方向が図１１の０°方向と平行になるようにプリプレグ基材積層体を金型に収容した以外は、実施例１と同じ方法、同じ条件で繊維強化プラスチックを成形し、繊維強化プラスチックを得た。

　上記＜突起部への繊維および樹脂の充填性の評価＞に記載の方法で評価したところ、［１］突起部の外観観察では、リブの０°方向に延在している箇所の先端までは炭素繊維が充填されておらず、“未充填”と上部に“樹脂リッチ”が発生し、目的の形状を得ることができなかった。リブの０°方向以外に延在している箇所については、先端まで炭素繊維が充填されていた。そして、［２］突起部の断面観察の結果、リブの０°方向に延在している箇所の内部に充填された炭素繊維は、板状部の炭素繊維と連続しているものの、上部は樹脂のみとなっており、マトリックス樹脂のみが流動したと考えられる。また、リブの０°方向以外に延在している箇所の内部には板状部と連続した炭素繊維がリブ内部に充填されていることが確認できた。目的の形状が得られなかったため、上記＜成形品の反りの評価＞および＜成形品の意匠面の外観検査＞は実施しなかった。

　〔比較例３〕
　一方向プリプレグを積層方向が［０／９０］_６となるように積層した以外は、実施例１と同じ方法、同じ条件で繊維強化プラスチックを成形し、繊維強化プラスチックを得た。

　上記＜突起部への繊維および樹脂の充填性の評価＞に記載の方法で評価したところ、リブの０°方向に延在している箇所については、［１］突起部の外観観察によると先端まで炭素繊維が充填されていたが、［２］突起部の断面観察の結果、リブの先端に炭素繊維が見られるものの、該炭素繊維は板状部の内部に存在する炭素繊維とは連続しておらず、“樹脂リッチ”が発生していた。表層の０°方向の炭素繊維のみが流動し、２層目以下の炭素繊維はリブ上部まで流動できなかったことによると考えられる。一方、リブの０°方向以外に延在している箇所の内部には、板状部と連続した炭素繊維がリブ内部に充填されていることが確認できた。目的の形状が得られなかったため、上記＜成形品の反りの評価＞および＜成形品の意匠面の外観検査＞は実施しなかった。

　本発明の繊維強化プラスチックは、強度、剛性、軽量性が要求される部材や、部材形状が複雑で、他の部材との間で形状追従性が要求される部材に、好ましく利用できる。特に、前述した要求が強い、自転車のクランクやフレームなどの部材、ゴルフクラブのシャフトやヘッドなどのスポーツ部材、自動車の、ドア、シート、メンバー、モジュールあるいはフレームなどの構造部材や外板および内装材、ロボットアームなどの機械部品に用いることができる。その他、医療機器や情報通信機器の構造部材や外板などにも好ましく利用することができる。

１：突起部の縦断面の幅（突起部の幅）
２：突起部の横断面の幅（突起部の長さ）
３：突起部の高さ
４：切込挿入プリプレグ
５：繊維配向方向
６：繊維垂直方向
７：断続的な切込
８：連続的な切込
９：断続的な斜め切込（繊維方向に対して正の角度）
１０：断続的な斜め切込（繊維方向に対して負の角度）
１１：断続的な切込の列
２０：突起部の長さ方向
２１：突起部の幅方向
２２：突起部の横断面
２３：突起部の縦断面
１００：板状部
２００：突起部
２０３：突起部の延在する方向
２０４：突起部の延在する方向
２０５：突起部の延在する方向
３００：強化繊維
４００：突起部を有する面とは反対側の表層
４０１：強化繊維
４０２：目ヨレ
５００：凹み
６００：“未充填”領域

Claims

多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で一方向に配列された層（一方向層）を少なくとも１層有する板状部と該板状部の少なくとも片側の面から隆起した突起部を少なくとも１箇所有する形状からなる繊維強化プラスチックにおいて、前記突起部が少なくとも異なる２方向に延在し、かつ前記突起部が延在する方向のうち少なくとも２方向が互いに非平行および非垂直であり、かつ前記突起部が延在するすべての方向は、それぞれ、前記板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向と非平行および非垂直である繊維強化プラスチック。
前記突起部が延在する方向のすべてに対して繊維配向方向が非平行および非垂直である一方向層を少なくとも１層有する、請求項１に記載の繊維強化プラスチック。
前記板状部が前記一方向層を少なくとも２層有し、当該２層の一方向層の繊維配向方向が互いに非平行である、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
前記板状部が前記一方向層を少なくとも２層有し、当該２層の一方向層の繊維配向方向が互いに垂直である、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
前記突起部が延在するすべての方向は、前記板状部中のいずれかの一方向層における繊維配向方向とのなす角が１５°～８０°または１００°～１６５°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。
前記板状部の内部にある前記一方向層のうち、少なくとも１層は、繊維目付が７０ｇ／ｍ^２以上、２００ｇ／ｍ^２以下である、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
前記板状部の内部にある前記一方向層のうち、少なくとも１層は、繊維長が１０～３００ｍｍの強化繊維を含む、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
前記板状部の内部に繊維目付の異なる２種類以上の前記一方向層を有している、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
前記板状部における前記突起部側の最表層が一方向層であり、かつ当該最表層である一方向層の繊維目付が、前記板状部中の他の少なくとも１層の一方向層の繊維目付より小さい、請求項８に記載の繊維強化プラスチック。
前記板状部が強化繊維とマトリックス樹脂からなる層を複数層有し、前記板状部の片側の面のみに前記突起部を有し、該突起部を有する面の最表層以外の層の少なくとも１層が、多数本の強化繊維がマトリックス樹脂中で少なくとも二方向に配向している層（非一方向層）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。
前記板状部が強化繊維とマトリックス樹脂からなる層を複数層有し、前記板状部の片側の面のみに前記突起部を有し、その反対側の面の最表層を形成する前記強化繊維が織物である、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
一方向に配列した多数本の強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを少なくとも１層金型内に配置し、前記金型を閉じて加熱加圧することにより、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチックを得る、繊維強化プラスチックの製造方法。