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CN116438229A - 纤维增强树脂基材、预制件、一体化成型品及纤维增强树脂基材的制造方法 - Google Patents

纤维增强树脂基材、预制件、一体化成型品及纤维增强树脂基材的制造方法 Download PDF

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CN116438229A CN202180076388.1A CN202180076388A CN116438229A CN 116438229 A CN116438229 A CN 116438229A CN 202180076388 A CN202180076388 A CN 202180076388A CN 116438229 A CN116438229 A CN 116438229A
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Abstract

本发明的目的在于提供将特性不同的多种树脂牢固地复合化的纤维增强树脂基材。本发明为热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)含浸于连续增强纤维而成的纤维增强树脂基材，其中，包含热塑性树脂(A)且露出于一个表面的热塑性树脂(A)层与包含热塑性树脂(B)且露出于另一表面的热塑性树脂(B)层形成边界区域，前述连续增强纤维的至少一部分跨越前述边界区域而存在，热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)均是熔点为200℃以上的结晶性树脂。

Description

纤维增强树脂基材、预制件、一体化成型品及纤维增强树脂基 材的制造方法
技术领域
本发明涉及热塑性树脂含浸于增强纤维而成的纤维增强树脂基材、使用其的预制件及一体化成型品、以及纤维增强树脂基材的制造方法。
背景技术
就使用热固性树脂或热塑性树脂作为基体、且与碳纤维、玻璃纤维等增强纤维组合而成的纤维增强复合材料而言，其是轻质的并且强度、刚性等力学特性优异，因此被应用于航空·航天、汽车、铁路车辆、船舶、土木建筑及体育用品等众多领域。然而，这些纤维增强复合材料并不适于通过单一的成型工序来制造具有复杂形状的部件、结构体，因此在上述用途中，需要制作由纤维增强复合材料形成的部件，再与其他部件一体化的工序。此时，有时也根据需要而组合具有不同的特性的树脂。作为将纤维增强复合材料与其他部件一体化的方法，可使用螺栓、铆钉、螺钉等机械性接合的接合方法、使用粘接剂的接合方法。在机械性接合方法中，由于需要开孔等预先对接合部分进行加工的工序，因此导致制造工序的长时间化及制造成本的增加，此外，存在因开孔而材料强度降低这样的问题。在使用粘接剂的接合方法中，由于需要包括粘接剂的准备、粘接剂的涂布操作的粘接工序及固化工序，因此导致制造工序的长时间化，且在粘接强度方面也存在可靠性无法得到充分满足这样的课题。
对于针对基体使用热塑性树脂的纤维增强复合材料而言，除了上述方法之外，还可以应用利用热熔接法将部件间接合的方法，因此有可能能缩短部件间的接合所需时间。作为热熔接法的一种，有二色成型等得到由不同种类的热塑性树脂形成的成型品的方法，但在选择相容性高的树脂进行组合的方法、相容性低的树脂的组合的情况下，嵌合等基于形状设计的一体化是主流，存在设计自由度低这样的课题。
就此，专利文献1中公开了下述技术：通过使用使多种不同的热塑性树脂含浸于由增强纤维构成的无纺布而成的纤维增强树脂片，从而将使用了不同热塑性树脂的部件彼此接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/103658号
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在这样的异种接合中，要求进一步提高接合强度。本发明的目的在于，提供一种对于将使用了不同热塑性树脂的部件、特别是将以不同热塑性树脂作为基体树脂的异种纤维增强树脂部件彼此牢固地接合而言有用的纤维增强树脂基材。
用于解决课题的手段
本发明为纤维增强树脂基材，其是热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)含浸于连续增强纤维而成的纤维增强树脂基材，其中，包含热塑性树脂(A)且露出于一个表面的热塑性树脂(A)层与包含热塑性树脂(B)且露出于另一表面的热塑性树脂(B)层形成边界区域，前述连续增强纤维的至少一部分跨越前述边界区域而存在，热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)均是熔点为200℃以上的结晶性树脂。
此外，本发明的另一方面是热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)含浸于连续增强纤维而成的纤维增强树脂基材的制造方法，其特征在于，
在使热塑性树脂(A)从连续增强纤维片的一面含浸、得到热塑性树脂(A)层露出于一面且连续增强纤维片露出于另一面的半含浸料坯后，使热塑性树脂(B)从该半含浸料坯的前述另一面含浸；或者，在使热塑性树脂(B)从连续增强纤维片的一面含浸、得到热塑性树脂(B)层露出于一面且连续增强纤维片露出于另一面的半含浸料坯后，使热塑性树脂(A)从该半含浸料坯的前述另一面含浸。
发明效果
通过使用本发明的纤维增强树脂基材，能够制作将使用了2种热塑性树脂的部件牢固地接合的一体化成型品。
附图说明
[图1]图1为有助于说明本发明涉及的纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的层间剪切强度的测定方法的图；省略了增强纤维。
[图2]图2为本发明涉及的纤维增强树脂基材的示意图，是有助于说明纤维增强树脂基材的粗糙度平均长度RSm及平均高度Rc的测定方法的图。
[图3]图3为与本发明涉及的纤维增强树脂基材平面垂直的观察截面的示意图，(a)是对增强纤维的径向进行观察的观察截面，(b)是对增强纤维的长度方向进行观察的截面，并且是有助于说明相对面及边界区域的图。
[图4]图4为与本发明涉及的纤维增强树脂基材平面垂直的观察截面的示意图，为有助于说明粗糙度平均长度RSm及粗糙度平均高度Rc的测定方法的图。
[图5]为本发明涉及的一体化成型品的接合强度试验片的制作方法的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明涉及的纤维增强树脂基材进行说明。以下在本说明书中，“～”表示包含其两端的数值的范围。
本发明涉及的纤维增强树脂基材至少包含连续增强纤维、热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)。
＜增强纤维＞
作为本发明中使用的增强纤维，有玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚芳酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、玄武岩纤维等。它们可以单独使用，也可以适当并用2种以上而使用。作为增强纤维，碳纤维由于比重小、强度高、弹性模量高而优选使用。作为碳纤维的市售品，可举出“Torayca(注册商标)”T800G－24K、“Torayca(注册商标)”T800S－24K、“Torayca(注册商标)”T700G－24K、“Torayca(注册商标)”T700S－24K、“Torayca(注册商标)”T300－3K、及“Torayca(注册商标)”T1100G－24K(以上、东丽(株)制)等。
增强纤维也可以使用实施了表面处理的纤维。作为表面处理，有金属的被粘处理、利用偶联剂的处理、利用上浆剂的处理、添加剂的附着处理等。需要说明的是，本说明书中，在附着有表面处理剂的增强纤维的情况下，包含表面处理剂在内称为增强纤维。
就上述增强纤维而言，使用通过威廉米法(Wilhelmy法)测定的表面自由能为10～50mJ/m2的增强纤维是优选的。通过控制为该范围，增强纤维与热塑性树脂(A)及(B)呈现出高亲和性，在增强纤维所跨越存在的热塑性树脂(A)层及(B)层的边界区域、特别是在界面中，呈现出高接合强度。增强纤维的表面自由能优选为15～40mJ/m2，更优选为18～35mJ/m2。在小于10mJ/m2的情况下，增强纤维与热塑性树脂(A)或(B)的亲和性变低，接合强度变得不充分。此外，在超过50mJ/m2的情况下，增强纤维彼此聚集，在纤维增强树脂基材中变得分散不良，接合强度的偏差变大。
作为控制增强纤维的表面自由能的方法，有下述方法：对表面进行氧化处理，来调整羧基、羟基这样的含氧官能团的量来进行控制的方法；使单个或多种化合物附着于表面来进行控制的方法。在使多种化合物附着于表面的情况下，也可以将表面自由能高的化合物和表面自由能低的化合物混合而附着。
表面自由能可以由分别测定增强纤维对3种溶剂(纯化水、乙二醇、磷酸三甲苯酯)的接触角、然后根据使用欧文斯近似公式(Owens approximation formula)来算出，具体而言，可以通过后述实施例中记载的方法来求出。
本发明的纤维增强树脂基材以连续形态含有增强纤维。即，增强纤维可以以长纤维的增强纤维沿单向排列而成的纤维束、纤维束的层叠物、或机织物的形态等存在，以被并丝成带状、片状的状态来使用，在本说明书中，将具有这些形态的增强纤维统称地称为连续增强纤维。在增强纤维束的情况下，可以由同一形态的多根纤维构成，或者也可以由不同形态的多根纤维构成。构成一个增强纤维束的增强纤维数通常为300～60,000，但考虑到基材的制造，优选为300～48,000，更优选为1,000～24,000。
此外，增强纤维的根据JIS R7608(2007)的树脂含浸线束试验法所测定的线束拉伸强度为5.5GPa以上时，除了纤维增强树脂基材本身的拉伸强度等力学特性的提高以外、还可得到热塑性树脂(A)层和(B)层的优异的层间剪切强度，因此优选。该线束拉伸强度为5.8GPa以上是进一步优选的。
本发明的纤维增强树脂基材的每单位面积的增强纤维量为30g/m2是优选的。若上述增强纤维量为30g/m2以上，则可以将热塑性树脂(A)层与(B)层更牢固地复合化，在之后的用于得到预制件、一体化成型品的操作中，处理也变得容易。增强纤维量的上限没有特别限定，但若为2,000g/m2以下，则可以使热塑性树脂(A)及(B)容易地含浸于增强纤维，并且能维持纤维增强树脂基材的轻质性。
本发明的热塑性树脂(A)层及热塑性树脂(B)层的增强纤维体积含有率分别优选为30体积％以上90体积％以下，更优选为35体积％以上85体积％以下，进一步优选为40体积％以上80体积％以下。增强纤维体积含有率为30体积％以上时，树脂的量与纤维相比不会变得过多，容易得到比强度和比弹性模量优异的纤维增强树脂基材的优点。增强纤维体积含有率为90体积％以下时，不易发生树脂的含浸不良，能抑制孔隙的产生，能得到热塑性树脂(A)层与(B)层牢固地接合的纤维增强树脂基材。各层的增强纤维的体积含有率可通过后述实施例中记载的方法来求出。
＜热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)＞
本发明的热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)是“不同热塑性树脂”的组合。这里所谓的“不同”，是指将作为热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)使用具有相同组成且粘度、熔点也相同的树脂的方式，即完全相同的热塑性树脂的层单纯进行层叠这样的纤维增强树脂基材排除，只要不是这样的方式，则热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)基本上没有限定。更具体而言，是指将市售的热塑性树脂的1个等级用作热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)的方式。此外，本说明书中，在仅称为“热塑性树脂”的情况下，是指包含热塑性树脂(A)及(B)这两者的概念。
例如，即使是组成、即重复单元相同的树脂，对于粘度、熔点不同的树脂而言，也可以说是不同热塑性树脂。其中，若用相同的制法来制造组成相同的树脂，则即使由于制造条件的偏差而使粘度、熔点极其细微地不同，也仍是相同的树脂。此外，即使同样是聚酰胺，尼龙6和尼龙66也是不同的树脂。
需要说明的是，在热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)为不同的树脂种类的情况下，本发明的效果变得更大。树脂种类的异同通过对热塑性树脂进行表征的结构的同一性来进行判断。例如，若为聚酰胺树脂，则为具有包含酰胺键的重复单元的树脂，若为聚酯树脂，则为具有包含酯键的重复单元的树脂，由于它们是具有不同键的重复单元的树脂，因此判断为是不同的树脂种类。
作为热塑性树脂，通常，可以优选使用主链中具有选自由碳-碳键、酰胺键、酰亚胺键、酯键、醚键、碳酸酯键、氨基甲酸酯键、硫醚键、砜键及羰键组成的组中的键的热塑性树脂。热塑性树脂部分地具有交联结构也没有问题。特别地，合适的是选自由聚酰胺、聚缩醛、聚苯硫醚、聚酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚亚芳基醚酮、聚芳酰胺、聚醚腈组成的组中的至少一种树脂。
此外，热塑性树脂也可以是上述树脂的共聚物、改性体、及/或2种以上共混而成的树脂等。在使用2种以上共混而成的树脂的情况下，使构成各热塑性树脂的树脂之中占最多质量的树脂为该热塑性树脂。若在热塑性树脂(A)和(B)各自中占树脂质量最多的树脂不同，则判断为两者的树脂种类不同。
本发明中，热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)的熔点之差为10～50℃是优选的。这里，在本说明书中，“熔点”及“玻璃化转变温度”可以基于JIS K7121(2012)、利用差示扫描量热计(DSC)进行测定。在容积50μl的密闭型样品容器中装入1～10mg的样品，以升温速度10℃/分钟进行升温，将在30～400℃的范围内检测出的DSC曲线的阶差作为玻璃化转变温度的指标、将发热峰作为熔点的指标，将各自的温度作为玻璃化转变温度、熔点。
以下，为了方便，在这样的方式中以熔点高的树脂为热塑性树脂(B)进行说明。此时，优选的是，热塑性树脂(B)的熔点比热塑性树脂(A)的熔点高出30℃以上。在熔点之差小于10℃的情况下，在为了与其他部件的接合而仅使热塑性树脂(A)层熔融的温度条件下，热塑性树脂(B)层也会熔融或热变形，发生由纤维增强树脂基材的形状变形引起的作为成型品的力学特性的降低、由纤维增强树脂基材的增强纤维的紊乱、界面状态的变化引起的接合强度的降低。从提高树脂的组合、接合时的温度条件等设计自由度的观点考虑，热塑性树脂(B)的熔点比热塑性树脂(A)高出40℃以上是优选的，高出45℃以上是进一步优选的。若前述热塑性树脂(A)与前述热塑性树脂(B)的熔点之差为50℃以下，则可以在用于使一者熔融的温度条件下抑制另一热塑性树脂的热分解。
其中，优选的是，作为热塑性树脂(A)为选自由聚亚芳基醚酮、聚苯硫醚、聚醚醚酮、及聚醚酮酮组成的组中的树脂，优选的是，热塑性树脂(B)也采用选自上述组中的树脂。通过选择上述热塑性树脂，可以制成可保持耐热性及高温高湿环境下的高力学特性的纤维增强树脂基材。此外，聚亚芳基醚酮的耐化学药品性、耐磨损性优异、聚苯硫醚的耐化学药品性优异，因此通过与其他耐化学药品性、耐磨损性差的热塑性树脂组合而能弥补特性。
通过组合具有熔点差、粘度差、树脂种类等不同的特性的树脂而非相同的树脂，从而能将纤维增强热塑性树脂应用于以往难以应用的用途、部位。在组合具有熔点差的树脂、树脂种类的情况下，通过在欲与其他部件接合的树脂层侧配置低熔点的树脂，能仅使欲接合的树脂层熔融，能维持相反侧的树脂层的外观。在组合具有粘度差的树脂、树脂种类的情况下，利用低粘度的树脂、树脂种类，能缩短对增强纤维的含浸时间，因此可以实现纤维增强树脂基材的生产工艺的时间缩短。组合了具有这些不同的特性的树脂、树脂种类的纤维增强树脂基材特别优选应用于成为环境、使用条件的边界的位置，例如可以有效地用于：管等筒状体、容器等中的内部暴露于油、化学药品、高温多湿的蒸汽等的部位；冰箱、烘箱等中的成为使用温度的边界的需要隔热性的部位；等等。
从良好的耐热性及不易引起热变形这样的观点考虑，本发明的热塑性树脂(A)及(B)的玻璃化转变温度均为100℃以上是优选的，为150℃以上是更优选的，为180℃以上是进一步优选的。作为玻璃化转变温度为100℃以上的结晶性的热塑性树脂，可举出聚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮等聚亚芳基醚酮、脂环式聚酰胺、半芳香族聚酰胺、聚苯硫醚等。
从良好的耐热性的观点考虑，热塑性树脂(A)及(B)均为熔点为200℃以上的结晶性树脂。若为结晶性树脂，则机械力学特性也高，即使在航空器用途等所需的高温环境下，也能长时间连续使用。其中，热塑性树脂(A)及(B)的熔点均为250℃以上是优选的，为300℃以上是更优选的，为350℃以上是进一步优选的。对熔点的上限没有特别限定，通常的热塑性树脂的上限为400℃。
从抑制与其他部件一体化时的加热、作为一体化成型品进行使用时的耐热性、抑制高温环境下的物性降低的观点考虑，本发明的热塑性树脂(A)及(B)的热分解起始温度为480℃以上是优选的，为500℃以上是更优选的，为550℃以上是进一步优选的。
为了提高耐冲击性，也可以在热塑性树脂中添加弹性体或橡胶成分。此外，根据用途等，在不损害本发明的目的的范围内，也可以适当含有其他填充材料、添加剂。例如，可举出无机填充材料、阻燃剂、导电性赋予剂、成核剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、振动阻尼剂、抗菌剂、防虫剂、除臭剂、防着色剂、热稳定剂、脱模剂、抗静电剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、颜料、染料、发泡剂、消泡剂、偶联剂等。
本发明的纤维增强树脂基材中的、形成各层的热塑性树脂(A)及(B)各自的单位面积重量为10g/m2以上是优选的。各树脂的单位面积重量为10g/m2以上时，能形成热塑性树脂(A)层与(B)层的边界区域、特别是热塑性树脂(A)层与(B)层相接的界面，可得到用于呈现优异的接合强度的充分厚度，是优选的。此外，可得到用于与其他部件一体化的充分的层厚度。更优选为20g/m2以上，进一步优选为50g/m2以上。上限值没有特别限定，优选为1000g/m2以下，这是因为热塑性树脂的量与增强纤维相比不会变得过多，可得到比强度和比弹性模量优异的纤维增强树脂基材。这里，所谓单位面积重量，是指每1m2的纤维增强树脂基材所含的热塑性树脂的质量(g)。
＜纤维增强树脂基材＞
在本发明的纤维增强树脂基材中，热塑性树脂(A)和与热塑性树脂(A)不同的热塑性树脂(B)含浸于连续增强纤维，并且包含热塑性树脂(A)的热塑性树脂(A)层露出于一个表面、包含热塑性树脂(B)的热塑性树脂(B)层露出于另一表面。而且，热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层形成边界区域。
此外，前述连续增强纤维的至少一部分跨越热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的边界区域而存在。这里，所谓“边界区域”，如图3所示，是指包含纤维增强基材1中的热塑性树脂(A)层3的与表面为相反侧的面、即图3的热塑性树脂(A)层的相对面12，和热塑性树脂(B)层4的与表面相反的面、即图3的热塑性树脂(B)层的相对面13及其间的空气(空隙)15的区域。该相对面是树脂层与空气(空隙)或者另一树脂的相对面相接的面。
使用图3的(a)及(b)来示出“跨越边界区域而存在”。在图3的(b)中，增强纤维2(用虚线图示)在热塑性树脂(A)层3和热塑性树脂(B)层4中的任一层均存在，即，增强纤维2跨越在树脂层之间存在的边界区域14而存在。通过使增强纤维2跨越边界区域14而存在，由此热塑性树脂(A)层3与热塑性树脂(B)层4介由增强纤维2而物理性地接合。
其中，如图4所示，热塑性树脂(A)层3与热塑性树脂(B)层4形成界面5而接合是优选的，这是由于热塑性树脂彼此进行化学性或者/以及物理性地结合。这里，所谓“形成界面而接合”，是指在边界区域14不含空气(空隙)，热塑性树脂(A)层3与热塑性树脂(B)层4相接而形成的状态，各树脂层的相对面彼此、即热塑性树脂(A)层的相对面12与热塑性树脂(B)层的相对面13密合的情况。
使用图4来示出“形成界面而接合”。在图4的观察图像8中，包含热塑性树脂(A)的热塑性树脂(A)层3与热塑性树脂(B)层4形成界面5而接合。并且，在界面5上存在多根连续增强纤维2。这样热塑性树脂(A)层3及热塑性树脂(B)层4与增强纤维的周围接触的状态可以说是增强纤维“跨越界面而存在”的状态。
通过以跨越界面的方式使连续增强纤维存在于两树脂层，热塑性树脂层彼此的接合强度提高。通过使存在于界面上的连续增强纤维与热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)化学性或者/以及物理性地结合，从而热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的密合力提高。若存在于界面上的连续增强纤维的根数在后述的500μm×500μm的观察范围内为4根以上，则从呈现出热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的牢固的接合的观点考虑是优选的，更优选为10根以上，进一步优选为30根以上。上限根数没有特别限定，从呈现出牢固的接合强度和抑制增强纤维的过度取向、得到具有良好的外观的纤维增强树脂基材的观点考虑，优选为200根以下。
在本发明的纤维增强树脂基材中，利用JIS K7092(2005)测定到的前述热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的层间剪切强度为30MPa以上是优选的。通过具有这样的层间剪切强度，可得到包含不同热塑性树脂的部件彼此牢固地接合而成的一体化成型品。层间剪切强度更优选为40MPa以上，进一步优选为50MPa以上。层间剪切强度的上限值没有特别限定，为100MPa以下是足够的。层间剪切强度可以使用如图1所示的形成有到达纤维增强树脂基材1的界面5的切口6的交错的切口试验片23，并通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
就本发明的纤维增强树脂基材而言，在从纤维增强树脂基材的俯视下相对于任意的连续增强纤维的纤维方向(顺时针、逆时针均可)沿45度的方向相对于纤维增强树脂基材平面方向垂直地切割等而得到的截面、即垂直于包含前述连续增强纤维的纤维增强树脂基材平面的截面中，通过观察界面中的树脂层的形态，可以同时评价纤维轴向及与其正交的方向的密合力。
本发明的纤维增强树脂基材中，两树脂层的界面所形成的截面曲线的由JISB0601(2001)定义的粗糙度平均长度RSm为100μm以下、粗糙度平均高度Rc为3.5μm以上是优选的。若RSm为100μm以下，则不仅是化学性或者/以及物理性的结合力，而且还加入了由各树脂层的相互侵入带来的机械性的结合力，热塑性树脂(A)层和热塑性树脂(B)层变得不易剥离。RSm的下限值没有特别限定，从避免由应力集中引起的机械性的结合力降低这样的观点考虑，优选为15μm以上。此外，通过使截面曲线的Rc为3.5μm以上，不仅呈现出基于交织的机械性的结合力，而且存在于界面上的连续增强纤维与热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)化学性或者/以及物理性地结合，由此热塑性树脂(A)层和热塑性树脂(B)层的密合力得到提高。作为Rc的优选范围，为使得连续增强纤维变得易于包含于两树脂层且密合力更加提高的10μm以上，特别优选为20μm以上。Rc的上限值没有特别限定，从避免由应力集中引起的机械性的结合力的降低这样的观点考虑，优选为100μm以下。
这里，作为截面曲线(profile curve)的粗糙度平均高度Rc及粗糙度平均长度RSm的测定方法，可以使用已知的方法。例如可举出：由使用X射线CT而取得的截面图像进行测定的方法；由利用能量分散型X射线分光器(EDS)的元素分析分布图像进行测定的方法；或者由利用光学显微镜或者扫描电子显微镜(SEM)或者透射型电子显微镜(TEM)的截面观察图像进行测定的方法。在观察中，为了调整对比度，可以将热塑性树脂(A)及/或热塑性树脂(B)染色。在利用上述任一方法得到的图像中，在500μm×500μm的范围内，对截面曲线的粗糙度平均高度Rc及粗糙度平均长度RSm进行测定。根据截面观察图像的Rc及RSm的计算可以通过后述实施例中记载的方法进行。
作为使本发明的截面曲线的粗糙度平均高度Rc及粗糙度平均长度RSm为优选范围的方法，可举出：在使热塑性树脂含浸于连续增强纤维的工序中，通过增加进行加压的夹持辊等从而延长进行加压的时间的操作、提高进行加压的压力的将夹持辊等进行加热及加压的部件的表面温度设定得较高等从而降低热塑性树脂的粘度的操作，等等。
从处理性及在多个部件的接合中使用时呈现出牢固的接合强度的观点考虑，本发明的纤维增强树脂基材的厚度为500μm以下是优选的，更优选为400μm以下，进一步优选为300μm以下。厚度的下限值没有特别限定，若为20μm以上则处理良好，是优选的。
就纤维增强树脂基材中的热塑性树脂(A)层的厚度而言，相对于纤维增强树脂基材的厚度为20～80％是优选的。从抑制翘曲的观点考虑，也能根据使用的树脂的成型收缩率的关系来调整厚度。此外，由于厚度较薄的情况下能容易地进行熔融，因此也可以减小欲在短时间内使其熔融的树脂层的厚度的比例、为了不易熔融而增大厚度的比例，等等。
＜预制件＞
本发明的纤维增强树脂基材可以与金属部件、在基体树脂中使用了热固性树脂的纤维增强热固性树脂部件、基体树脂中使用了热塑性树脂的纤维增强热塑性树脂部件等层叠而制成预制件。特别地，将在表面具有热塑性树脂(A)的部件A与在表面具有热塑性树脂(B)的部件B接合的情况下，通过制成下述预制件，可最大程度地呈现出本发明的效果，该预制件是将本发明的纤维增强树脂基材以纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与部件A的热塑性树脂(A)相接、热塑性树脂(B)层与部件B的热塑性树脂(B)相接的方式配置于这些部件之间而成的。
＜一体化成型品＞
此外，可以介由本发明的纤维增强树脂基材而接合多个部件，制成一体化成型品。典型地，这种一体化成型品可以通过使用后述成型方法对前述预制件进行加热·加压而得到。
其中，下述一体化成型品可最大程度地呈现出本发明的效果，该一体化成型品是在表面具有热塑性树脂(A)的部件A与在表面具有热塑性树脂(B)的部件B介由纤维增强树脂基材通过纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与部件A的热塑性树脂(A)熔接、热塑性树脂(B)层与部件B的热塑性树脂(B)熔接而成的。在优选方式中，部件(A)、部件(B)中的一者是纤维增强树脂或两者均是纤维增强树脂，在该情况下，作为一体化成型品整体可以得到强度优异的成型品。此时，从抑制热塑性树脂的热分解的观点考虑，可以使用：在将纤维增强树脂基材与部件A或部件B中的一者接合后、将另一部件依次一体化的方法；对在部件A与部件B之间配置有纤维增强树脂基材的前述预制件进行加热·加压并同时进行一体化的方法。此时，在纤维增强树脂基材中，还可使各树脂进一步含浸至连续增强纤维内部、形成界面。
作为本发明的一体化成型品的成型方法，例如可举出热熔接、振动熔接、超声波熔接、激光熔接、电阻熔接、感应熔接、嵌件注射成型、基体上注射成型、二色成型、压制成型法、高压釜成型法、袋模成型法、包带缠绕法、内压成型法、手糊成型法、长丝缠绕法、拉挤成型法、树脂注射成型法、树脂传递成型法，等等。
＜纤维增强树脂基材的制造方法＞
作为本发明的纤维增强树脂基材的一例，可通过下述方法进行制作：在使热塑性树脂(A)从连续增强纤维片的一面含浸、得到热塑性树脂(A)层露出于一面且连续增强纤维片露出于另一面的半含浸料坯后，使热塑性树脂(B)从该半含浸料坯的前述另一面含浸；或者，在使热塑性树脂(B)从连续增强纤维片的一面含浸、得到热塑性树脂(B)层露出于一面且连续增强纤维片露出于另一面的半含浸料坯后，使热塑性树脂(A)从该半含浸料坯的前述另一面含浸的方法。此时，如上所述，若对热塑性树脂(B)具有比热塑性树脂(A)更高的熔点的情况进行说明，则通过先含浸熔点高的热塑性树脂(B)，可以降低由针对后含浸的热塑性树脂(A)所施加的加热温度而引起热塑性树脂(B)热分解、热劣化的可能性，因此优选。
作为使热塑性树脂从一面含浸的方法没有特别限定，能通过下述方法含浸热塑性树脂：将由膜、无纺布、粒子的形态形成的热塑性树脂配置于连续增强纤维片的表面并进行加热·加压；将熔融状态或溶解于溶剂的液态的热塑性树脂赋予至连续增强纤维片表面并进行加热·加压而使其含浸。作为加热的方法，可以使用已知的方法。例如，可举出使用远红外线加热器、高温烘箱、感应加热的非接触的加热方法、通过与经加热的辊或带接触来进行加热的方法，等等。其中，从温度控制的观点考虑，从远红外线加热器或者高温烘箱的槽中通过来进行加热的方法是优选的。对于加压的方法没有特别限定，可举出通过逆转辊、正转辊、吻涂辊、涂布器或带进行加压的方法等。需要说明的是，在熔融的热塑性树脂的粘度低的情况下，不一定需要加压。此外，还可举出通过从与配置或赋予了热塑性树脂的表面呈相反侧的面进行减压而使热塑性树脂含浸的方法。
作为使热塑性树脂从另一面含浸的方法没有特别限定，可以使用与使热塑性树脂从前述一面含浸的方法同样的方法。从抑制先含浸的热塑性树脂的热分解、热劣化的观点考虑，仅使从另一面含浸的热塑性树脂熔融·溶解的温度设定、仅在另一面侧配置热源等可任意地调整。
实施例
以下，利用实施例来详细地说明本发明。但是，本发明的范围并不限定于这些实施例。需要说明的是，对于组成比的单位“份”而言，只要没有特别注释则是指质量份。此外，对于各种特性的测定而言，只要没有特别注释，则是在温度23℃、相对湿度50％的环境下进行的。
<评价·测定方法>
(1)纤维增强树脂基材的层间剪切强度
纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的层间剪切强度基于JIS K7092(2005)进行测定。在本发明的纤维增强树脂基材及其比较品中，试验片的长度方向设为与连续增强纤维的纤维方向相同的方向。将包含碳纤维和环氧树脂的预浸料坯以成为2mm的厚度的方式层叠后，利用压制成型得到固化板。对于得到的固化板，通过喷砂机将表面粗面化，进行脱脂。将丙烯酸粘接剂涂布至固化板的表面，贴合于纤维增强树脂基材的两表面，并使粘接剂固化来制作测定用的试验板。针对得到的试验板，如图1所示，从两表面平行且相交错地、并且在热塑性树脂(A)层侧和(B)层侧以切口前端到达两层的界面的方式利用切削加工机形成宽度1mm、间隔6.4mm、错位深度(difference depth)成为0～0.2mm的切口。之后，切出长度80mm、宽度12.5mm而得到试验片。
使用实施了切口加工的试验片，进行压缩试验，由得到的载荷和试验片的尺寸算出层间剪切强度。设为试验数n＝5根，将平均值作为纤维增强树脂基材的层间剪切强度。
(2)热塑性树脂的熔点及玻璃化转变温度
热塑性树脂的熔点及玻璃化转变温度基于JIS K7121(2012)、使用差示扫描量热计(DSC)进行测定。在容积50μl的密闭型样品容器中装入1～10mg的样品，以10℃/分钟的升温速度进行升温，将在30～400℃的范围内检测出的DSC曲线的阶差作为玻璃化转变温度的指标、将发热峰作为熔点的指标，将各自的温度作为玻璃化转变温度及熔点。
(3)纤维增强树脂基材的粗糙度平均长度RSm及粗糙度平均高度Rc
使用所制作的纤维增强树脂基材，如图2所示，相对于前述两树脂层中所含的增强纤维2的纤维方向7，以纤维增强树脂基材的俯视下的45度的角度相对纤维增强树脂基材平面方向垂直地进行切割，得到具有观察截面8的试验片。用环氧树脂包埋得到的试验片，研磨观察截面。在得到的观察截面中，使用光学显微镜拍摄10处1000倍的图像。
得到的图像中的任意的500μm×500μm观察范围的情形如图4的示意图所示。在该观察画面8中，热塑性树脂(A)层3与热塑性树脂(B)层4形成界面5。这里，将包含热塑性树脂(B)的热塑性树脂(B)层4侧的端部作为基准线9，从包含热塑性树脂(B)的热塑性树脂(B)层4向着包含热塑性树脂(A)的热塑性树脂(A)层3以5μm间隔绘出垂基线10。标绘出从基准线9描绘的垂基线10初次与热塑性树脂(A)层3相交的点，将连结所标绘的点而成的线作为截面曲线11。对得到的截面曲线11进行基于JIS B0601(2001)的筛选处理，算出截面曲线11的粗糙度平均高度Rc及粗糙度平均长度RSm。由得到的10处图像同样地算出粗糙度平均高度Rc及粗糙度平均长度RSm，将平均值作为各值。
(4)热塑性树脂(A)层及(B)层中的增强纤维的体积含有率
从纤维增强树脂基材切出20mm见方的小片，包埋于环氧树脂，然后以纤维增强树脂基材的增强纤维的纤维方向的垂直截面成为观察面的方式进行研磨来制作样品。将样品用激光显微镜(Keyence Corporation制，VK－9510)放大到400倍，进行截面的观察。将观察图像在通用图像解析软件上展开，利用编入到软件的程序来提取出在观察图像中可见的增强纤维的截面，算出总面积。同样地，从热塑性树脂(A)层的外周(观察截面的两端部、热塑性树脂(A)层的表面、与热塑性树脂(B)层的界面所包围的范围)测量热塑性树脂(A)层的面积。由上述测量出的面积算出热塑性树脂(A)层的每单位面积的增强纤维的总面积的比例。在5处观察面进行同样的测量，将平均值作为本发明的热塑性树脂(A)层中的增强纤维的体积含有率。此外，对于热塑性树脂(B)层也用同样的方法进行测量。
(5)热塑性树脂(A)层的厚度及相对纤维增强树脂基材的厚度而言的比率
将前述(3)中使用的截面曲线的标绘位置的平均值作为热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的厚度的边界，测定从纤维增强树脂基材的一个表面(热塑性树脂(A)露出的面)到厚度的边界的距离，作为热塑性树脂(A)层的厚度。此外，使用千分尺测定纤维增强树脂基材的厚度，由这些测定值算出厚度的比率。
(6)一体化成型品的接合强度
将得到的纤维增强树脂基材作为接合部件，如图5的(a)所示配置在模具12内。在热塑性树脂(A)层侧，将用挤出机对热塑性树脂(A)和碳纤维(20质量％)进行熔融混炼而制作的碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料17注射成型，在热塑性树脂(B)层侧，将用挤出机对热塑性树脂(B)和碳纤维(20质量％)进行熔融混炼而制作的碳纤维增强热塑性树脂(B)粒料19注射成型，制作一体化成型品的接合强度测定用的试验片21。
使用得到的试验片进行拉伸试验，由得到的断裂载荷和接合部的面积算出接合强度。得到的接合强度如下进行评价。
50MPa以上、或注射成型部件的母材断裂：A
40MPa以上且小于50MPa、或注射成型部件的母材断裂：B
30MPa以上且小于40MPa、或注射成型部件的母材断裂：C
小于30MPa：D(不合格)。
(7)增强纤维的表面自由能
使用DataPhysics公司制DCAT11，首先，从增强纤维束中取出1根单纤维，切割成长度为12±2mm的8根，然后使单纤维间为2～3mm而平行地贴附于专用固定器FH12(表面由粘合物质涂覆的平板)。之后，将单纤维的前端切齐并设于固定器的DCAT11。如下进行测定：将装有各溶剂的槽以0.2mm/s的速度接近8根单纤维的下端，浸渍至距单纤维的前端5mm。之后，以0.2mm/s的速度拉起单纤维。将该操作重复4次以上。用电子天秤测定浸渍在液中时的单纤维所受到的力F。使用该值来根据下式算出接触角θ。
COSθ＝(8根单纤维所受到的力F(mN))/((8(单纤维的数量)×单纤维的周长(m)×溶剂的表面张力(mJ/m2))
需要说明的是，对从3处增强纤维束的不同位置抽出的单纤维实施测定。即，对一个增强纤维束求出合计24根单纤维的接触角的平均值。
增强纤维的表面自由能γf作为表面自由能的极性成分γp f、及表面自由能的非极性成分γd f之和来算出。
表面自由能的极性成分γp f是通过将各液体的表面张力的成分、接触角代入下式所示的欧文斯近似公式(由各溶剂固有的表面张力的极性成分与非极性成分、还有接触角θ构成的式子)，标绘于X、Y后，通过利用最小二乘法进行直线拟合时的斜率a的平方而求出。表面自由能的非极性成分γd f通过截距b的平方而求出。增强纤维的表面自由能γf为斜率a的平方与截距b的平方之和。
Y＝a·X+b
X＝√(溶剂的表面张力的极性成分(mJ/m2))/√(溶剂的表面张力的非极性成分(mJ/m2)
Y＝(1+COSθ)·(溶剂的表面张力的极性成分(mJ/m2))/2√(溶剂的表面张力的非极性成分(mJ/m2)
增强纤维的表面自由能的极性成分γp f＝a2
增强纤维的表面自由能的非极性成分γd f＝b2
总的表面自由能γf＝a2+b2。
各溶剂的表面张力的极性成分及非极性成分如下所述。
·纯化水
表面张力72.8mJ/m2、极性成分51.0mJ/m2、非极性成分21.8mJ/m2
·乙二醇
表面张力48.0mJ/m2、极性成分19.0mJ/m2、非极性成分29.0mJ/m2
·磷酸三甲酚酯
表面张力40.9mJ/m2、极性成分1.7mJ/m2、非极性成分39.2mJ/m2。
(8)一体化成型品中的纤维增强树脂基材的层间剪切强度
在将得到的纤维增强树脂基材作为接合部件而与其他部件一体化的一体化成型品中，以纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)侧及热塑性树脂(B)侧的其他部件的厚度成为2mm的方式，通过切削加工、研磨等方法调整厚度来制作试验板。针对得到的试验板，如图1所示，从两表面平行且相交错地、并且在热塑性树脂(A)层侧和(B)层侧以切口前端到达两层的界面的方式利用切削加工机形成宽度1mm、间隔6.4mm、错位深度0～0.2mm的切口。之后，切成长度80mm、宽度12.5mm而得到试验片。
使用实施了切口加工的试验片，进行压缩试验，由得到的载荷和试验片的尺寸算出层间剪切强度。设为试验数n＝5根，将平均值作为一体化成型品中的纤维增强树脂基材的层间剪切强度。
(9)热塑性树脂的热分解起始温度
热塑性树脂的热分解起始温度基于JIS K7120(1987)、使用热重量测定装置(TG-DTA)、在温度区域50～600℃、升温速度10℃/分钟、干燥空气气氛下的条件下进行测定。此时，热塑性树脂是从各树脂层中使用的粒料、粉体、或由纤维增强树脂基材切削各热塑性树脂等而取出5～15mg，放入铂制容器来进行测定。根据得到的TG曲线，将质量变化开始的“起始温度T1”作为各热塑性树脂的热分解起始温度。
(10)一体化成型品的高温气氛下的接合强度
用恒温槽包围待进行评价的空间，使气氛温度为150℃，除此以外，通过与上述(6)一体化成型品的接合强度同样的方法来评价高温气氛下的接合强度。将试验片配置于装置后，从恒温槽的气氛温度返回到150℃起5分钟后进行拉伸试验，由得到的断裂载荷和接合部的面积算出接合强度。得到的接合强度如下进行评价。E为不合格。
与(6)的接合强度相比，表现出90％以上的接合强度：A
与(6)的接合强度相比，表现出70％以上且小于90％的接合强度：B
与(6)的接合强度相比，表现出50％以上且小于70％的接合强度：C
与(6)的接合强度相比，表现出40％以上且小于50％的接合强度：D
与(6)的接合强度相比，小于40％：E。
＜实施例及比较例中使用的材料＞
使用以下所示的增强纤维、热塑性树脂(A)、热塑性树脂(B)。各个实施例及比较例中使用的材料如表1～3所示。
(1)增强纤维
将共聚有衣康酸的丙烯腈共聚物进行纺丝、烧成，由此得到总长丝24,000根、比重1.8、线束强度和线束弹性模量不同的碳纤维。
·CF-1：线束拉伸强度：5.9GPa、线束弹性模量：290GPa。
·CF-2：线束拉伸强度：4.9GPa、线束弹性模量：230GPa。
(2)热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)
·TP-2：由PEEK(聚醚醚酮)、PEEK 450G(Victrex公司制、结晶性、熔点343℃、玻璃化转变温度143℃、热分解起始温度480℃)形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-3：由PPS(聚苯硫醚)、结晶性、熔点为284[℃]、玻璃化转变温度90℃、热分解起始温度460℃形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-5：以改性PP、未改性聚丙烯树脂(Prime Polymer Co.,Ltd.制“PrimePolypro”(注册商标)J105G)成为80质量％、酸改性聚丙烯树脂(三井化学(株)制“Admer”QB510)成为20质量％的方式进行配合、并使用双螺杆挤出机进行熔融混炼，由以此得到的树脂(结晶性、熔点165[℃]、热分解起始温度310℃)形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-6：以改性PPS、TP-3的PPS成为95质量％、脂肪族聚碳化二亚胺“CARBODILITE(注册商标)”成为5质量％的方式进行配合、并使用双螺杆挤出机进行熔融混炼，由以此得到的树脂(结晶性、熔点为273[℃]、玻璃化转变温度85℃、热分解起始温度450℃)形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-7：由PEKK1(聚醚酮酮)、结晶性、熔点300℃、玻璃化转变温度160℃、体积熔融流量34cm3/分钟＠380℃、热分解起始温度490℃形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-8：由PEKK2(聚醚酮酮)、结晶性、熔点332℃、玻璃化转变温度162℃、体积熔融流量34cm3/分钟＠380℃、热分解起始温度510℃形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-9：由PEKK3(聚醚酮酮)、结晶性、熔点332℃、玻璃化转变温度162℃、体积熔融流量68cm3/分钟＠380℃、热分解起始温度510℃形成的单位面积重量为120g/m2的膜
·TP-10：由PA6(聚酰胺6)、结晶性、熔点为215℃、玻璃化转变温度150℃、热分解起始温度330℃形成的单位面积重量为120g/m2的膜。
(3)化合物(a)
·a-1：山梨醇聚缩水甘油醚(EX614B、Nagase ChemteX Corporation制)
·a-2：二甘油聚缩水甘油基醚(EX421、Nagase ChemteX Corporation制)
·a-3：聚甘油聚缩水甘油基醚(EX521、Nagase ChemteX Corporation制)
·a-4：聚乙二醇二缩水甘油基醚(环氧乙烷的数量13、Nagase ChemteXCorporation制)
·a-5：双酚A环氧乙烷15摩尔加成物。
(4)化合物(b)
·b-1：PO改性聚乙烯亚胺(PP061、(株)日本触媒公司制)
·b-2：聚烯丙基胺(PAA-01、(株)日本触媒公司制)
·b-3：聚乙烯亚胺(SP-012、(株)日本触媒公司制)。
(5)化合物(c)
·C-1：乙二醇二缩水甘油基醚(EX-810、Nagase ChemteX Corporation制)
·C-2：双酚A型二缩水甘油基醚(jER828、Mitsubishi Chemical Corporation制)。
＜实施例1＞
将化合物a-4与丙酮混合，得到化合物均匀溶解的约1质量％的溶液。将增强纤维CF-1浸渍于该溶液后，于210℃进行90秒热处理。此时，以增强纤维CF-1为100质量份时化合物a-4的附着量成为0.5质量份的方式进行调整，制作连续增强纤维。
拉出将该连续增强纤维沿单向排列而成的增强纤维片(单位面积重量为193g/m2)，使其沿单向行进，并且将作为热塑性树脂(B)的TP-8配置于连续增强纤维片的一个表面，用IR加热器进行加热而使热塑性树脂(B)熔融，并使其附着于连续增强纤维片单面的整个面，用保持在比热塑性树脂(B)的熔点低100℃的温度(在实施例1中为比TP-8的熔点低100℃的232℃)的3对夹持辊进行加压，使含浸于增强纤维片而得的物体冷却，得到纤维增强片露出于另一面的半含浸料坯。在得到的半含浸料坯的另一面配置作为热塑性树脂(A)的TP-7，用IR加热器进行加热而使热塑性树脂(A)熔融，并使其附着于半含浸料坯的表面。然后，用保持在比热塑性树脂(A)的熔点低100℃的温度(在实施例1中为比TP-7的熔点低100℃的200℃)的3对夹持辊进行加压，使热塑性树脂(A)含浸于纤维增强树脂中间体，进行冷却而得到纤维增强树脂基材。
此外，将得到的纤维增强树脂基材作为接合部件，如图5的(a)所示配置在模具16内。在热塑性树脂(A)层侧，将用挤出机对热塑性树脂(A)和碳纤维(20质量％)进行熔融混炼而制作的碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料17注射成型，在热塑性树脂(B)层侧，将用挤出机对热塑性树脂(B)和碳纤维(20质量％)进行熔融混炼而制作的碳纤维增强热塑性树脂(B)粒料19注射成型，得到一体化成型品。
将得到的纤维增强树脂基材及一体化成型品的评价结果示于表1。
＜实施例2～10＞
如表1中记载地变更赋予至增强纤维的化合物，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到纤维增强树脂基材。将所得到的纤维增强树脂基材及一体化成型品的评价结果示于表1。
对实施例1～10进行比较，显示出增强纤维的表面自由能越高，则两树脂的层间剪切强度越提高，得到的一体化成型品的接合强度也提高的理想特性。
＜实施例11＞
如表2中记载地使用线束拉伸强度不同的增强纤维CF-2，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到纤维增强树脂基材。将所得到的纤维增强树脂基材及一体化成型品的评价结果示于表2。
对实施例1及实施例11进行比较可知，若增强纤维的线束拉伸强度高，则两树脂的层间剪切强度提高，得到的一体化成型品的接合强度也提高。
＜实施例12～17＞
如表2中记载地变更热塑性树脂(A)及/热塑性树脂(B)中使用的热塑性树脂，除此以外，与实施例1同样地操作来得到纤维增强树脂基材。夹持辊中的加热温度设定为比各实施例中所使用的热塑性树脂的熔点低100℃的温度。将得到的纤维增强树脂基材及一体化成型品的评价结果示于表2。
在对实施例1及实施例12～17改变热塑性树脂的组合的情况下，也得到了接合强度高的一体化成型品。
＜实施例18＞
使用单位面积重量250g/m2的增强纤维片，除此以外，与实施例1同样地操作来得到纤维增强树脂基材。将得到的纤维增强树脂基材及一体化成型品的评价结果示于表2。
对实施例1及实施例18进行比较，显示出了越提高增强纤维的体积含有率，两树脂的层间剪切强度越提高，得到的一体化成型品的接合强度也提高的理想特性。
＜实施例19＞
在拉出将连续增强纤维沿单向排列而成的增强纤维片、使热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)含浸于沿单向行进的增强纤维片的工序中，将增强纤维片的行进速度设为2倍，除此以外，与实施例1同样地操作来得到纤维增强树脂基材。通过将增强纤维片的行进速度设为2倍，各热塑性树脂含浸于增强纤维片的时间变短，因此得到的纤维增强树脂基材为各热塑性树脂未完全含浸至增强纤维片的中心部、在各树脂层的相对面之间形成了具有空隙的边界区域的状态。
接下来，用挤出机将热塑性树脂TP-7和碳纤维TP-1、热塑性树脂TP-8和碳纤维TP-1进行熔融混炼，制作碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料及(B)粒料(相当于图5中的碳纤维增强热塑性树脂粒料17及19)。使用这些碳纤维增强热塑性树脂粒料进行注射成型，得到碳纤维增强热塑性树脂制的平板。将由碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料得到的平板、实施例19中得到的纤维增强树脂基材、由碳纤维增强热塑性树脂(B)粒料得到的平板依次重叠，用热盘温度为360℃的压制成型机进行加热加压，在加压状态的状态下直接进行冷却，得到一体化成型品。此时，以纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与由碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料得到的平板相接的方式进行配置。
对得到的一体化成型品实施切口加工，使用试验片来实施压缩试验。将得到的结果示于表3。
＜比较例1＞
拉出将连续增强纤维沿单向排列而成的单位面积重量(97g/m2)的增强纤维片，使其沿单向行进，并且将作为热塑性树脂(A)的TP-7配置于连续增强纤维片的一个表面，用IR加热器进行加热而使热塑性树脂(A)熔融并使其附着于连续增强纤维片单面的整个面，用保持在比热塑性树脂(A)的熔点低100℃的温度的夹持辊进行加压，得到热塑性树脂完全含浸于增强纤维片的仅有热塑性树脂(A)的纤维增强树脂基材。此外，将作为热塑性树脂(A)的TP-7变更为作为热塑性树脂(B)的TP-8，除此以外，通过同样的方法得到仅有热塑性树脂(B)的纤维增强树脂基材。将得到的2种纤维增强树脂基材层叠，用IR加热器进行加热而使热塑性树脂(B)熔融，用保持在比热塑性树脂(B)的熔点低100℃的温度的夹持辊进行加压，使2种纤维增强树脂基材彼此一体化而得到纤维增强树脂基材。将得到的纤维增强树脂基材的评价结果示于表3。
＜比较例2＞
不使用连续增强纤维，用IR加热器对使作为热塑性树脂(A)的TP-7和作为热塑性树脂(B)的TP-8叠合而成的热塑性树脂膜的层叠体进行加热，使热塑性树脂(A)熔融，并附着于热塑性树脂(B)的表面。然后，用保持在比热塑性树脂(A)的熔点低100℃的温度(200℃)的3对夹持辊进行加压，得到二层结构的热塑性树脂膜。
将得到的热塑性树脂膜的评价结果示于表3。
将实施例1与比较例1及比较例2进行比较，虽然使用了相同种类的热塑性树脂，但由于不存在跨越由两热塑性树脂所形成的边界区域的增强纤维，因此不能表现出高的层间剪切强度。此外，虽然可以使用它们来得到一体化成型品，但不具有充分的接合强度。
＜比较例3＞
如表3中记载地变更热塑性树脂(A)及/热塑性树脂(B)中使用的热塑性树脂，除此以外，与实施例1同样地操作来得到纤维增强树脂基材。夹持辊中的加热温度设定为比所使用的热塑性树脂的熔点低100℃的温度。将得到的纤维增强树脂基材的特性示于表3。
对实施例1和比较例3进行比较，由于使用了熔点为200℃以下的热塑性树脂，因此无法维持高温气氛下的接合强度，不适合在高温环境下使用。
＜参考例1＞
不使用纤维增强树脂基材作为接合部件，除此以外，与实施例1同样地操作，仅用碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料进行注射成型，制作未一体化纤维增强树脂基材的成型部件(A)。接下来，如图5的(b)所示，在将成型部件(A)配置在模具16内之后，使用碳纤维增强热塑性树脂(B)粒料进行注射成型，制作一体化成型品的接合强度用试验片。
参考例1中，虽然可以得到一体化成型品，但不具有充分的接合强度，一体化成型品的接合强度的评价为D、高温气氛下的接合强度的评价为C。
[表1]
Figure BDA0004224973750000271
[表2]
Figure BDA0004224973750000281
[表3]
表3
Figure BDA0004224973750000291
附图标记说明
1：纤维增强树脂基材
2：增强纤维
3：热塑性树脂(A)层
4：热塑性树脂(B)层
5：界面
6：切口
7：增强纤维的纤维方向
8：观察截面
9：基准线
10：垂基线
11：截面曲线
12：热塑性树脂(A)层的相对面
13：热塑性树脂(B)层的相对面
14：边界区域
15：空气(空隙)
16：模具
17：碳纤维增强热塑性树脂(A)粒料
18：注射成型机
19：碳纤维增强热塑性树脂(B)粒料
20：碳纤维增强热塑性树脂(A)成型品
21：碳纤维增强热塑性树脂(B)成型品
22：一体化成型品的接合强度测定用试验片
23：切口试验片

Claims (18)

1.纤维增强树脂基材，其是热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)含浸于连续增强纤维而成的纤维增强树脂基材，其中，
包含热塑性树脂(A)且露出于一个表面的热塑性树脂(A)层与包含热塑性树脂(B)且露出于另一表面的热塑性树脂(B)层形成边界区域，
所述连续增强纤维的至少一部分跨越所述边界区域而存在，
热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)均是熔点为200℃以上的结晶性树脂。
2.如权利要求1所述的纤维增强树脂基材，其中，所述热塑性树脂(A)与所述热塑性树脂(B)的熔点之差为10～50℃。
3.如权利要求1或2所述的纤维增强树脂基材，其中，所述露出于一个表面的热塑性树脂(A)层与所述露出于另一表面的热塑性树脂(B)层形成界面而接合。
4.如权利要求1～3中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，根据JIS K7092(2005)测定的所述热塑性树脂(A)层与热塑性树脂(B)层的层间剪切强度为30MPa以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)为不同的树脂种类。
6.如权利要求1～5中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，所述热塑性树脂(A)是选自由聚亚芳基醚酮、聚苯硫醚、聚醚醚酮、及聚醚酮酮组成的组中的树脂。
7.如权利要求1～6中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，所述热塑性树脂(A)层的厚度为纤维增强树脂基材的厚度的20～80％。
8.如权利要求1～7中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，所述热塑性树脂(A)层及所述热塑性树脂(B)层的增强纤维的体积含有率为30体积％以上。
9.如权利要求1～8中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)的熔点均为250℃以上，以及/或者热塑性树脂(A)及热塑性树脂(B)的玻璃化转变温度均为100℃以上。
10.如权利要求1～9中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，所述热塑性树脂(A)及所述热塑性树脂(B)的热分解起始温度为480℃以上。
11.如权利要求1～10中任一项所述的纤维增强树脂基材，其是使用通过威廉米法测定的表面自由能为10～50mJ/m2的增强纤维作为所述增强纤维而成的。
12.如权利要求1～11中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，所述增强纤维的拉伸强度为5.5GPa以上。
13.如权利要求1～12中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，在相对所述增强纤维的纤维方向以45度的方向切断而得的厚度方向的截面中，所述界面所形成的截面曲线的由JIS B0601(2001)定义的粗糙度平均长度RSm为100μm以下、粗糙度平均高度Rc为3.5μm以上。
14.如权利要求1～13中任一项所述的纤维增强树脂基材，其中，所述纤维增强树脂基材的厚度为500μm以下。
15.预制件，其是将权利要求1～14中任一项所述的纤维增强树脂基材以纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与部件A的热塑性树脂(A)相接、热塑性树脂(B)层与部件B的热塑性树脂(B)相接的方式配置于在表面具有热塑性树脂(A)的部件A与在表面具有热塑性树脂(B)的部件B之间而成的。
16.一体化成型品，其是在表面具有热塑性树脂(A)的部件A与在表面具有热塑性树脂(B)的部件B介由权利要求1～14中任一项所述的纤维增强树脂基材通过纤维增强树脂基材的热塑性树脂(A)层与部件A的热塑性树脂(A)熔接、热塑性树脂(B)层与部件B的热塑性树脂(B)熔接而成的。
17.如权利要求16所述的一体化成型品，其中，所述部件A及/或所述部件B为纤维增强树脂。
18.纤维增强树脂基材的制造方法，其是热塑性树脂(A)和热塑性树脂(B)含浸于连续增强纤维而成的纤维增强树脂基材的制造方法，其特征在于，
在使热塑性树脂(A)从连续增强纤维片的一面含浸、得到热塑性树脂(A)层露出于一面且连续增强纤维片露出于另一面的半含浸料坯后，使热塑性树脂(B)从该半含浸料坯的所述另一面含浸；或者，在使热塑性树脂(B)从连续增强纤维片的一面含浸、得到热塑性树脂(B)层露出于一面且连续增强纤维片露出于另一面的半含浸料坯后，使热塑性树脂(A)从该半含浸料坯的所述另一面含浸。
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