特開 2024-176387 繊維強化樹脂シート及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176387

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂シート及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C08J 5/04 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

C08J5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094883

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000010065

【氏名又は名称】フクビ化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 敬洋

(72)【発明者】

【氏名】畠山 広大

【テーマコード（参考）】

4F072

【Ｆターム（参考）】

4F072AA08

4F072AB10

4F072AB22

4F072AD44

4F072AG03

4F072AH04

4F072AH21

(57)【要約】

【課題】薄肉でありながら強化繊維の剥離が起き難い繊維強化樹脂シートを提供する。
【解決手段】繊維強化樹脂シート１は、厚み方向に積層されて互いに溶着された熱可塑性の第１樹脂層１１、第２樹脂層１２、及び第３樹脂層１３と、当該第１～第３樹脂層１１～１３のそれぞれに分散して含有されかつ同一方向に配向された強化繊維１０とを備える。繊維強化樹脂シートの厚みｄは、２０μｍ以上２００μｍ以下であり、強化繊維１０の体積含有率は、３０％以上７０％以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２０μｍ以上２００μｍ以下の厚みを有する繊維強化樹脂シートであって、
厚み方向に積層されて互いに溶着された熱可塑性の第１樹脂層、第２樹脂層、及び第３樹脂層と、
前記第１～第３樹脂層のそれぞれに分散して含有されかつ同一方向に配向された強化繊維とを備え、
前記強化繊維の体積含有率が３０％以上７０％以下である、繊維強化樹脂シート。

【請求項2】

請求項１に記載の繊維強化樹脂シートにおいて、
当該繊維強化樹脂シートの断面積に占める空隙の割合であるボイド率が１０％以下である、繊維強化樹脂シート。

【請求項3】

熱可塑性の第１樹脂フィルムと熱可塑性の第２樹脂フィルムとの間に、繊維束から開繊された連続した第１強化繊維を配置する第１配置工程と、
前記第１樹脂フィルムの反対側から前記第２樹脂フィルムと対向するように熱可塑性の第３樹脂フィルムを配置するとともに、当該第３樹脂フィルムと前記２樹脂フィルムとの間に、繊維束から開繊された連続した第２強化繊維を配置する第２配置工程と、
前記第１～第３樹脂フィルムが前記第１強化繊維及び前記第２強化繊維に含浸するように、当該第１～第３樹脂フィルムを加熱により軟化させる含浸工程とを含む、繊維強化樹脂シートの製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法において、
前記含浸工程は、前記第１及び第２配置工程を経て形成された前記各樹脂フィルムと前記各炭素繊維との積層体をまとめて加熱する工程である、繊維強化樹脂シートの製造方法。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法において、
前記第１～第３樹脂フィルムとして、厚みが３μｍ以上３５μｍ以下のものを用いる、繊維強化樹脂シートの製造方法。

【請求項6】

請求項３又は４に記載の繊維強化樹脂シートの製造方法において、
前記第１強化繊維及び前記第２強化繊維として、前記繊維束の１．５倍以上６倍以下の幅を有するように開繊したものを用いる、ことを特徴とする繊維強化樹脂シートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂層内に強化繊維が含有された繊維強化樹脂シートに関する。

【背景技術】

【0002】

繊維強化樹脂シートの一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１の繊維強化樹脂シートは、３０～６５μｍの厚みを有する比較的薄肉の繊維強化樹脂シートであって、熱可塑性の樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムの両面に積層された強化繊維とを備える。強化繊維は、当該繊維強化樹脂シートに対する体積含有率（Ｖｆ）が６０～７５％以上になるように、樹脂フィルムの両面に積層される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１０３８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のように、６０～７５％の体積含有率に相当する比較的多量の強化繊維を樹脂フィルムの両面に積層した場合には、樹脂フィルムが強化繊維に十分に含浸しない可能性がある。強化繊維への樹脂フィルムの含浸が不十分であると、樹脂フィルムから強化繊維が剥離する等の不具合が生じるおそれがある。

【0005】

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、薄肉でありながら強化繊維の剥離が起き難い繊維強化樹脂シートを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するためのものとして、本発明の一局面に係る繊維強化樹脂シートは、２０μｍ以上２００μｍ以下の厚みを有する繊維強化樹脂シートであって、厚み方向に積層されて互いに溶着された熱可塑性の第１樹脂層、第２樹脂層、及び第３樹脂層と、前記第１～第３樹脂層のそれぞれに分散して含有されかつ同一方向に配向された強化繊維とを備え、前記強化繊維の体積含有率が３０％以上７０％以下である、ことを特徴とするものである。

【0007】

本発明によれば、互いに溶着された３つの樹脂層にそれぞれ強化繊維が含有されるので、各樹脂層と強化繊維との一体性を高めることができ、強化繊維が樹脂層から剥離する等の不具合を防止することができる。これにより、２０～２００μｍという比較的薄い厚みでありながら、３０～７０％の体積含有率に相当する比較的多量の強化繊維を内部にしっかり保持した、高強度かつ高品質の繊維強化樹脂シートを得ることができる。

【0008】

好ましくは、前記繊維強化樹脂シートの断面積に占める空隙の割合であるボイド率が１０％以下である。

【0009】

このように、ボイド率を１０％以下まで小さくした場合には、繊維強化樹脂シートの強度及び品質をより高めることができる。

【0010】

本発明の他の局面に係る繊維強化樹脂シートの製造方法は、熱可塑性の第１樹脂フィルムと熱可塑性の第２樹脂フィルムとの間に、繊維束から開繊された連続した第１強化繊維を配置する第１配置工程と、前記第１樹脂フィルムの反対側から前記第２樹脂フィルムと対向するように第３樹脂フィルムを配置するとともに、当該第３樹脂フィルムと前記２樹脂フィルムとの間に、繊維束から開繊された連続した第２強化繊維を配置する第２配置工程と、前記第１～第３樹脂フィルムが前記第１強化繊維及び前記第２強化繊維に含浸するように、当該第１～第３樹脂フィルムを加熱により軟化させる含浸工程とを含む、ことを特徴とするものである。

【0011】

この製造方法によれば、上述した繊維強化樹脂シートの発明と同様のシートを適切に製造することができる。すなわち、第１強化繊維を挟んで対向配置された第１樹脂フィルム及び第２樹脂フィルムを加熱して軟化させることにより、第１樹脂フィルム及び第２樹脂フィルムを第１強化繊維に含浸させることができる。同様に、第２強化繊維を挟んで対向配置された第２樹脂フィルム及び第３樹脂フィルムを加熱して軟化させることにより、第２樹脂フィルム及び第３樹脂フィルムを第２強化繊維に含浸させることができる。その結果、第１～第３樹脂フィルムに対応した３つの樹脂層と、当該３つの樹脂層に含有された強化繊維と、を備えた高強度かつ高品質の繊維強化樹脂シートを製造することができる。

【0012】

好ましくは、前記含浸工程は、前記第１及び第２配置工程を経て形成された前記各樹脂フィルムと前記各炭素繊維との積層体をまとめて加熱する工程である。

【0013】

この態様では、第１樹脂フィルム、第１強化繊維、第２樹脂フィルム、第２強化繊維、及び第３樹脂フィルムがこの順に積層された後、形成された積層体にまとめて加熱が行われるので、各樹脂フィルムを軟化させて各強化繊維に含浸させる処理を同時に行うことができ、繊維強化樹脂シートの製造効率を向上させることができる。

【0014】

好ましくは、前記第１～第３樹脂フィルムとして、厚みが３μｍ以上３５μｍ以下のものを用いる。

【0015】

このように、各樹脂フィルムの厚みをいずれも３～３５μｍに設定した場合には、当該樹脂フィルムを含む繊維強化樹脂シートを薄めに成形することができ、その厚みを所望の値（２０～２００μｍ）に収めることができる。

【0016】

好ましくは、前記第１強化繊維及び前記第２強化繊維として、前記繊維束の１．５倍以上６倍以下の幅を有するように開繊したものを用いる。

【0017】

この態様では、十分に開繊された帯状の第１強化繊維及び第２強化繊維を各樹脂フィルムに含有させることができ、繊維強化樹脂シートの薄肉化を促進することができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明によれば、薄肉でありながら強化繊維の剥離が起き難い繊維強化樹脂シートを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの構造を示す概略断面図である。

【図2】上記繊維強化樹脂シートを製造する製造装置を概略的に示す側面図である。

【図3】繊維束を開繊する様子を模式的に示す断面図である。

【図4】本発明の実施例及び比較例の特性を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

［繊維強化樹脂シートの構造］
図１は、本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂シート１の構造を示す概略断面図である。本図に示すように、繊維強化樹脂シート１は、厚み方向に積層された第１樹脂層１１、第２樹脂層１２、及び第３樹脂層１３と、これら第１～第３樹脂層１１～１３に含有された強化繊維１０とを備える。第１～第３樹脂層１１～１３は、いずれも熱可塑性樹脂からなる。言い換えると、繊維強化樹脂シート１は、熱可塑性樹脂と強化繊維とを組み合わせた熱可塑性の複合材料である。このため、以下では適宜、繊維強化樹脂シート１のことをＦＲＴＰシート１と略称する。

【0021】

第１樹脂層１１、第２樹脂層１２、及び第３樹脂層１３は、ＦＲＴＰシート１の厚み方向にこの順に積層されている。以下では、図１を基準に、ＦＲＴＰシート１の厚み方向の一方側であって第２樹脂層１２から第１樹脂層１１に向かう側が「上」、同厚み方向の他方側であって第２樹脂層１２から第３樹脂層１３に向かう側が「下」であるものとする。ただしこれは、ＦＲＴＰシート１の使用時の姿勢を限定する趣旨ではない。

【0022】

第１～第３樹脂層１１～１３は互いに溶着されている。すなわち、第１樹脂層１１の下面１１ｂが第２樹脂層１２の上面１２ａに溶着されるとともに、第２樹脂層１２の下面１２ｂが第３樹脂層１３の上面１３ａに溶着されることにより、第１～第３樹脂層１１～１３が互いに結合されて一体化されている。

【0023】

第１～第３樹脂層１１～１３の材質である熱可塑性樹脂、つまりＦＲＴＰシート１のマトリックス樹脂としては、例えば、ポリアミド（特にＰＡ６、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１２）、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン、ポリイミド、ポリアリレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー、熱可塑性エポキシ樹脂等を用いることができる。あるいは、これらの熱可塑性樹脂を２種類以上混合したポリマーアロイを第１～第３樹脂層１１～１３の材質として用いてもよい。また、第１～第３樹脂層１１～１３の材質は、それぞれが上記の材質例を含む熱可塑性樹脂であればよく、互いに同一の材質であっても異なる材質であってもよい。

【0024】

ＦＲＴＰシート１の厚みｄ、つまり第１樹脂層１１の上面１１ａから第３樹脂層１３の下面１３ｂまでの距離は、２０μｍ以上２００μｍ以下に設定される。好ましい態様において、厚みｄは、３０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。

【0025】

強化繊維１０は、第１～第３樹脂層１１のそれぞれに分散して含有されている。すなわち、強化繊維１０は、第１樹脂層１１に含有された繊維群と、第２樹脂層１２に含有された繊維群と、第３樹脂層１３に含有された繊維群とを有する。さらに、強化繊維１０は、第１樹脂層１１と第２樹脂層１２との境界に配置されかつ両樹脂層１１，１２の双方に含有された繊維群と、第２樹脂層１２と第３樹脂層１３との境界に配置されかつ両樹脂層１２，１３の双方に含有された繊維群とを有していてもよい。

【0026】

強化繊維１０は、いずれも図１の紙面に直交する方向に延びるように配置されている。すなわち、強化繊維１０は、各樹脂層１１～１３の内部において同一方向に配向された連続繊維である。この強化繊維１０の配向方向（紙面直交方向）は、ＦＲＴＰシート１の長手方向に一致する。言い換えると、強化繊維１０は、ＦＲＴＰシート１の長手方向に引き揃えられた状態で各樹脂層１１～１３に含有されている。

【0027】

強化繊維１０としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維）等を用いることができる。中でも炭素繊維は、成形品の強度および耐食性等を向上させる上で有利である。炭素繊維としては、強度が特に高いＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系の炭素繊維を用いることが好ましい。強化繊維１０として炭素繊維を用いる場合、その繊維径は、５μｍ以上１２μｍ以下に設定することが好ましい。

【0028】

強化繊維１０の体積含有率、つまり強化繊維１０が占める体積をＦＲＴＰシート１の全体の体積で割った値（Ｖｆ）は、３０％以上７０％以下に設定される。好ましい態様において、強化繊維１０の体積含有率は、３５％以上６５％以下であることが好ましく、５０％以上６０％以下であることがより好ましい。

【0029】

ＦＲＴＰシート１は、その断面に占める空隙の面積の比率であるボイド率が比較的小さい。具体的に、ＦＲＴＰシート１のボイド率は、１０％以下に設定される。好ましい態様において、ボイド率は、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましい。

【0030】

［製造方法］
以上のような構造のＦＲＴＰシート１は、次のような製造方法によって製造することができる。図２は、ＦＲＴＰシート１を製造する製造装置２０を概略的に示す側面図である。本図に示される製造装置２０は、フィルムローラ２１と、繊維ローラ２２と、一対の加熱ローラ２５と、一対の冷却ローラ２６とを備える。

【0031】

フィルムローラ２１は、第１樹脂フィルム３１を送り出す第１フィルム送出ローラ２１Ａと、第２樹脂フィルム３２を送り出す第２フィルム送出ローラ２１Ｂと、第３樹脂フィルム３３を送り出す第３フィルム送出ローラ２１Ｃとを含む。第１樹脂フィルム３１は、上述した第１樹脂層１１（図１）の原形となるテープ状の樹脂フィルムである。第２樹脂フィルム３２は、上述した第２樹脂層１２の原形となるテープ状の樹脂フィルムである。第３樹脂フィルム３３は、上述した第３樹脂層１３の原形となるテープ状の樹脂フィルムである。第１～第３樹脂フィルム３１～３３は、第１～第３樹脂層１１～１３の材質に対応する適宜の熱可塑性樹脂から構成されている。第１～第３樹脂フィルム３１～３３の材質は、同一の熱可塑性樹脂であってもよいし、互いに異なる熱可塑性樹脂であってもよい。

【0032】

第１～第３樹脂フィルム３１～３３の厚みは、３μｍ以上３５μｍ以下に設定される。好ましい態様において、各樹脂フィルム３１～３３の厚みは、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。各樹脂フィルム３１～３３の厚みは、互いに同一でも異なっていてもよい。

【0033】

繊維ローラ２２は、第１強化繊維４１を送り出す第１繊維送出ローラ２２Ａと、第２強化繊維４２を送り出す第２繊維送出ローラ２２Ｂとを含む。第１強化繊維４１及び第２強化繊維４２は、その送出方向（換言すれば各樹脂フィルム３１～３３の長手方向）に沿って延びる連続した繊維であり、製造過程で上記各樹脂フィルム３１～３３に含有されて上述した強化繊維１０（図１）を構成する。

【0034】

第１繊維送出ローラ２２Ａ及び第２繊維送出ローラ２２Ｂの各下流側には、それぞれ開繊機２３，２４が配置されている。開繊機２３（２４）は、対応する繊維送出ローラ２２Ａ（２２Ｂ）から受け入れた開繊前の繊維束ＦＢを開繊することにより、薄い帯状に広がった第１強化繊維４１（第２強化繊維４２）を形成する。開繊機２３（２４）としては、このような開繊処理が可能な機構であればよく、繊維束を叩いて広げる機構、繊維束に風を当てて広げる機構、繊維束に超音波を当てて広げる機構など、種々の機構を用いることができる。言い換えると、第１繊維送出ローラ２２Ａ（第２繊維送出ローラ２２Ｂ）は、繊維束ＦＢを開繊機２３（２４）に通すことにより、開繊された帯状の第１強化繊維４１（第２強化繊維４２）を下流側に送出する。

【0035】

図３に示すように、開繊前の繊維束ＦＢの幅をＷ１とし、帯状に広がった開繊後の第１強化繊維４１（第２強化繊維４２）の幅をＷ２とする。繊維束ＦＢが図３のような断面円形の束である場合、繊維束ＦＢの幅Ｗ１は直径と同義である。本実施形態において、開繊機２３（２４）は、第１強化繊維４１（第２強化繊維４２）の幅Ｗ２が繊維束ＦＢの幅Ｗ１の１．５倍以上６倍以下になるように開繊を行う。すなわち、幅Ｗ２を幅Ｗ１で除した値を開繊倍率とした場合、本実施形態では、当該開繊倍率が１．５倍以上６倍以下に設定される。好ましい態様において、開繊倍率は、１．７倍以上５．５倍以下が好ましく、２倍以上５倍以上であることがより好ましい。

【0036】

上述したフィルムローラ２１（２１Ａ～２１Ｃ）及び繊維ローラ２２（２２Ａ，２２Ｂ）から送出された各要素３１，４１，３２，４２，３３は、下流側ほど互いの距離が近づくように集約されながら加熱ローラ２５に向かっていく。各要素をどの方向に並べるかは特に限定されないが、図２では、各要素を上下方向に並べたパターンであって、第１樹脂フィルム３１を最も上側に配置（第３樹脂フィルム３３を最も下側に配置）したパターンを例示している。すなわち、第１樹脂フィルム３１、第１強化繊維４１、第２樹脂フィルム３２、第２強化繊維４２、及び第３樹脂フィルム３３は、上からこの順に並んだ状態で加熱ローラ２５に向かって送出されるとともに、加熱ローラ２５に近づくほど互いの上下間隔が短くなるようにガイドされる。これにより、加熱ローラ２５の直上流において、各要素３１，４１，３２，４２，３３が上下に積層された積層体１００が形成される。なお、このような手順で積層体１００を形成する処理は、本発明における「第１配置工程」及び「第２配置工程」に相当する。

【0037】

このように、本実施形態では、上述した各ローラ２１，２２の送出動作によって、第１樹脂フィルム３１と第２樹脂フィルム３２とが上下方向に対向配置されるとともに、これら第１、第２樹脂フィルム３１，３２の間に第１強化繊維４１が挟み込まれる。また、第１樹脂フィルム３１の反対側（下方）から第２樹脂フィルム３２と対向するように第３樹脂フィルム３３が配置されるとともに、これら第２、第３樹脂フィルム３２，３３の間に第２強化繊維４２が挟み込まれる。これにより、第１樹脂フィルム３１、第１強化繊維４１、第２樹脂フィルム３２、第２強化繊維４２、及び第３樹脂フィルム３３が上からこの順に積層された積層体１００が形成される。積層体１００は、加熱ローラ２５の通過前である本時点では、各層が重なり合っただけの積層体であり、層どうしの結合はまだ行われていない。

【0038】

積層体１００は、下流側に送出されて一対の加熱ローラ２５の間に導入される。加熱ローラ２５は、図外のヒータにより加熱された高温のローラである。積層体１００は、このような高温の加熱ローラ２５の間に挟み込まれることにより、加熱及び加圧される。加熱ローラ２５による積層体１００の加熱は、第１～第３樹脂フィルム３１～３３を軟化させる。すなわち、加熱ローラ５は、積層体１００を厚み方向に加圧しつつ、各樹脂フィルム３１～３３が軟化する温度まで積層体１００を加熱する。

【0039】

上記のような加熱及び加圧は、第１～第３樹脂フィルム３１～３３を軟化させながら第１、第２強化繊維４１，４２に押し付ける。これにより、第１～第３樹脂フィルム３１～３３が第１、第２強化繊維４１，４２に含浸する。すなわち、軟化した第１樹脂フィルム３１及び第２樹脂フィルム３２が第１強化繊維４１に上下から含浸するとともに、軟化した第２樹脂フィルム３２及び第３樹脂フィルム３３が第２強化繊維４２に上下から含浸する。なお、このような手順で各樹脂フィルム３１～３３を強化繊維４１，４２に含浸させる処理は、本発明における「含浸工程」に相当する。

【0040】

加熱ローラ２５から導出された積層体１００は、次に一対の冷却ローラ２６の間に導入される。冷却ローラ２６は、図外のクーラにより冷却された低温のローラである。積層体１００は、このような低温の冷却ローラ２６の間に挟み込まれることにより、冷却及び加圧される。これにより、軟化していた第１～第３樹脂フィルム３１～３３が再び硬化し、樹脂フィルム３１～３３どうしが結合（溶着）される。

【0041】

なお、上述した加熱ローラ２５又は冷却ローラ２６に積層体１００が貼り付くのを防止するために、積層体１００の表面（樹脂フィルム）と各ローラ２５，２６との間に離型フィルム又は離型シートを配置してもよい。

【0042】

以上のような処理を経て、ＦＲＴＰシート１が製造される。すなわち、互いに溶着された第１～第３樹脂層１１～１３と、各樹脂層１１～１３に分散して含有された強化繊維１０と、を備えたＦＲＴＰシート１（図１）が製造される。第１～第３樹脂層１１～１３は、第１～第３樹脂フィルム３１～３３に由来する層であり、強化繊維１０は、第１、第２強化繊維４１，４２の集まりである。言い換えると、軟化後に硬化した第１樹脂フィルム３１により第１樹脂層１１が形成され、軟化後に硬化した第２樹脂フィルム３２により第２樹脂層１２が形成され、軟化後に硬化した第３樹脂フィルム３３により第３樹脂層１３が形成される。また、第１、第２樹脂フィルム３１，３２に挟まれて樹脂内に含有された第１強化繊維４１により強化繊維１０の上半部が形成され、第２、第３樹脂フィルム３２，３３に挟まれて樹脂内に含有された第２強化繊維４２により強化繊維１０の下半部が形成される。

【0043】

冷却ローラ２６の下流側には、ＦＲＴＰシート１を巻き取る巻取ローラ２８が配置されている。すなわち、ＦＲＴＰシート１は、冷却ローラ２６から導出された後、巻取ローラ２８により巻き取られてロール状に纏められる。

【0044】

［作用効果］
以上説明したとおり、本実施形態では、第１樹脂フィルム３１、第１強化繊維４１、第２樹脂フィルム３２、第２強化繊維４２、及び第３樹脂フィルム３３がこの順に積層されるとともに、形成された積層体１００に対し加熱ローラ２５による加熱等の処理が施されることにより、ＦＲＴＰシート１が製造される。このような方法で製造されたＦＲＴＰシート１は、薄肉でありながら強化繊維の剥離が起き難いという特性を有する。

【0045】

すなわち、第１強化繊維４１を挟んで対向配置された第１樹脂フィルム３１及び第２樹脂フィルム３２が加熱、軟化されることにより、第１樹脂フィルム３１及び第２樹脂フィルム３２が第１強化繊維４１に含浸する。同様に、第２強化繊維４２を挟んで対向配置された第２樹脂フィルム３２及び第３樹脂フィルム３３が加熱、軟化されることにより、第２樹脂フィルム３２及び第３樹脂フィルム３３が第２強化繊維４２に含浸する。これにより、第１～第３樹脂フィルム３１～３３に対応した第１～第３樹脂層１１～１３と、当該各樹脂層１１～１３に含有された強化繊維１０と、を備えた高強度かつ高品質のＦＲＴＰシート１を製造することができる。

【0046】

具体的には、互いに溶着された第１～第３樹脂層１１～１３にそれぞれ強化繊維１０が含有されるので、各樹脂層１１～１３と強化繊維１０との一体性を高めることができ、強化繊維１０が樹脂層１１～１３から剥離する等の不具合を防止することができる。したがって、本実施形態のように２０～２００μｍの厚みｄを有する比較的薄いＦＲＴＰシート１を製造する場合であっても、その内部に３０～７０％の体積含有率（Ｖｆ）に相当する比較的多量の強化繊維１０をしっかり保持させることができる。また、強化繊維１０に樹脂が十分に含浸するので、ＦＲＴＰシート１の内部に空隙が生じるのを抑止でき、ＦＲＴＰシート１のボイド率を１０％以下にまで低下させることができる。そして、このように多くの強化繊維１０を含有した薄肉かつ低ボイド率のＦＲＴＰシート１を用いて複合成形品を成形した場合には、当該複合成形品の強度を高めることができるとともに、比較的複雑な形状の複合成形品であってもこれを良好に成形することができる。すなわち、本実施形態によれば、複合成形品の強度及び成形性の向上に資する高品質なＦＲＴＰシート１を製造することができる。

【0047】

また、本実施形態では、第１樹脂フィルム３１、第１強化繊維４１、第２樹脂フィルム３２、第２強化繊維４２、及び第３樹脂フィルム３３がこの順に積層された後、形成された積層体１００に対しまとめて加熱ローラ２５による加熱が行われるので、各樹脂フィルム３１～３３を軟化させて各強化繊維４１，４２に含浸させる処理を同時に行うことができ、ＦＲＴＰシート１の製造効率を向上させることができる。

【0048】

また、本実施形態では、第１～第３樹脂フィルム３１～３３として、厚みが３～３５μｍのものが用いられるので、当該樹脂フィルム３１～３３を含むＦＲＴＰシート１を薄めに成形することができ、その厚みｄを所望の値（２０～２００μｍ）に収めることができる。

【0049】

また、本実施形態では、第１強化繊維４１及び第２強化繊維４２として、繊維束ＦＢを１．５～６倍の開繊倍率で開繊したものが用いられるので、十分に開繊された帯状の第１強化繊維４１及び第２強化繊維４２を各樹脂フィルム３１～３３に含有させることができ、ＦＲＴＰシート１の薄肉化を促進することができる。

【0050】

［実施例］
以上説明した実施形態の方法により実際にＦＲＴＰシート１を製造して得られた結果物を、図４に実施例１，２として示す。すなわち、第１～第３樹脂フィルム３１～３３の厚み並びに第１、第２強化繊維４１，４２の開繊倍率を異ならせた２種の条件でＦＲＴＰシート１を製造し、得られた結果物をそれぞれ実施例１，２とした。実施例１では、第１～第３樹脂フィルム３１～３３の厚みをいずれも７μｍとし、第１、第２強化繊維４１，４２の開繊倍率をいずれも２．８とした。実施例２では、第１～第３樹脂フィルム３１～３３の厚みをいずれも１５μｍとし、第１、第２強化繊維４１，４２の開繊倍率をいずれも２とした。実施例１，２ともに、第１～第３樹脂フィルム３１～３３の材質としてポリアミド６（ＰＡ６）を用い、かつ第１、第２強化繊維４１，４２の材質としてＰＡＮ系炭素繊維を用いた。用いたＰＡＮ系炭素繊維の繊維径は７μｍ、繊維本数は１２０００、繊度は８００Ｔｅｘであった。

【0051】

図４には、比較例１，２が併せて示される。比較例１，２は、第１～第３樹脂フィルム３１～３３及び第１、第２強化繊維４１，４２の各材質は実施例１，２と同じであるが、フィルム厚及び開繊倍率が実施例１，２とは異なる。具体的に、比較例１では、第１～第３樹脂フィルム３１～３３の厚みをいずれも１０μｍとし、第１、第２強化繊維４１，４２の開繊倍率をいずれも１（無開繊）とした。比較例２では、第１～第３樹脂フィルム３１～３３の厚みをいずれも５０μｍとし、第１、第２強化繊維４１，４２の開繊倍率をいずれも１．５とした。

【0052】

図４に示すように、実施例１，２では、フィルム厚及び開繊倍率がいずれも上記実施形態の規定範囲（フィルム厚３～３５μｍ、開繊倍率１．５～６倍）に収まっている。その結果、得られたＦＲＴＰシート１の厚み（シート厚）、強化繊維１０の体積含有率（Ｖｆ）、及びボイド率も、いずれも上記実施形態の規定範囲（シート厚２０～２００μｍ、Ｖｆ３０～７０％、ボイド率１０％以下）に収まっている。具体的に、シート厚は、実施例１では６０μｍ、実施例２では８９μｍであった。Ｖｆは、実施例１では６０％、実施例２では５０％であった。ボイド率は、実施例１，２ともに０％であった。また、実施例１，２ともに、強化繊維１０が剥離する現象（毛羽立ち）は特に観察されなかった。

【0053】

これに対し、比較例１，２では、シート厚、Ｖｆ、ボイド率のいずれかが上記規定範囲から外れる結果となった。具体的に、比較例１では、ボイド率が上記規定範囲（１０％以下）よりも大きい１２％になっている。これは、開繊倍率が１の無開繊の強化繊維を用いたことが原因と考えられる。また、比較例２では、シート厚が上記規定範囲（２０～２００％）よりも大きい２１０μｍになり、かつＶｆが上記規定範囲（３０～７０％）よりも小さい２８％になっている。これは、５０μｍという肉厚の樹脂フィルムを用いたことが原因と考えられる。

【0054】

以上の結果から、上記実施形態の方法でＦＲＴＰシート１を製造することの優位性が確認された。

【0055】

［変形例］
上記実施形態では、第１樹脂フィルム３１、第１強化繊維４１、第２樹脂フィルム３２、第２強化繊維４２、及び第３樹脂フィルム３３の５要素をこの順に積層した後、形成された積層体１００に対しまとめて加熱ローラ２５による加熱を行ったが、加熱の方法はこれに限られない。例えば、上記５要素の一部のみを積層した積層体をまず加熱し、その後に残りの要素を積層して再度加熱を行ってもよい。

【0056】

上記実施形態と同様の製造方法は、層数の異なるＦＲＴＰシートを製造する場合にも同様に適用可能である。例えば、上記実施形態よりも層数の少ないＦＲＴＰシート、つまり２つの樹脂層の内部に強化繊維が含有されたＦＲＴＰシートを、上記実施形態と同様の方法で製造することが可能である。この場合、２層の樹脂フィルムの間に１層の強化繊維を挟み込むとともに、それによって得られた積層体を加熱することにより、ＦＲＴＰシートを製造する。これにより、第１樹脂層及び第２樹脂層と、両樹脂層に分散して含有された強化繊維と、を備えたＦＲＴＰシートを得ることができる。

【符号の説明】

【0057】

１ 繊維強化樹脂シート（ＦＲＴＰシート）
１０ 強化繊維
１１ 第１樹脂層
１２ 第２樹脂層
１３ 第３樹脂層
３１ 第１樹脂フィルム
３２ 第２樹脂フィルム
３３ 第３樹脂フィルム
４１ 第１強化繊維
４２ 第２強化繊維
ＦＢ 繊維束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】