JP2016108348A - 積層基材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ強度や引張弾性率など優れた力学物性を有しながら、それらの力学特性のばらつきが小さく、更に複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能である繊維強化プラスチックの基材である積層基材、およびその製造方法の提供。【解決手段】一方向に配向した強化繊維２と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込１を有し、切込１は実質的に直線状であって、切込１と強化繊維２の繊維方向との交差する角度３が３０〜７５°であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込１方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維２の繊維方向の角度の差が０°より大きくなるよう積層された積層基材及びその製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、スタンピング成形時の複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能であり、かつ成形後の部品が構造材に適用可能な優れた力学物性、低ばらつき性を有することを特徴とする積層基材、およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、リブ，ボス等の３次元形状の成形に容易に追随し、構造部材として機械強度を維持し、例えば航空機部材、自動車部材、スポーツ用具等に好適に用いられる繊維強化プラスチックの中間基材である積層基材、およびその製造方法に関する。

繊維強化熱可塑性プラスチックの成形方法としては、連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸せしめた基材（プリプレグ）を積層し、プレス等で加熱加圧することにより目的の形状に賦形するスタンピング成形が最も一般的に行われている。これにより得られた繊維強化プラスチックは、連続した強化繊維を用いているので優れた力学物性を有する。また連続した強化繊維は規則的に配列することで、必要とする力学物性に設計することが可能であり、力学物性のばらつきも小さい。しかしながら、連続した強化繊維であるゆえに３次元形状等の複雑な形状とすることは難しく、このように製造された繊維強化プラスチックは、主として平面形状に近い部材に限られて用いられる。

この問題を解決するために狭い幅のテープ状のプリプレグを一定の長さに切断したチップ状のプリプレグを平面上に分散させることにより、スタンピング成形性にすぐれた流動性のよいシートを得る方法が開示されている（特許文献１）。しかしながら一定幅と長さをもったチップ状のプリプレグを完全にランダムな方向に平板上へ配置することは極めて難しく、そのためこのように製造されたシートは、同一シート内においても場所や向きによって力学物性が異なるという問題がある。

また、近年では生産効率の向上を目的に強化繊維を直接成形機のスクリュー部に送り込み、繊維の切断と分散を同時に行い、その後連続して射出成形や押出成形を行うＤ−ＬＦＴ成形も行われている（非特許文献１）。この方法によると強化繊維は適当な長さに切断されているため流動が容易であり３次元形状等の複雑な形状にも追従可能となる。しかしながら、Ｄ−ＬＦＴはその切断および分散工程において繊維長のムラや繊維分布のムラを生じてしまうために、力学物性が低下し、あるいはその値のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。

上述のような材料の欠点を埋めるべく、連続繊維と熱可塑性樹脂からなるプリプレグに切込を入れることにより、短時間成形が可能であり、成形時には優れた賦形性を示し、繊維強化プラスチックとしたときに優れた力学物性を発現するとされる積層基材が開示されている（特許文献２，３）。しかしながらこの積層基材は、Ｄ−ＬＦＴと比較すると力学特性は高く、かつそのばらつきが小さくなるものの、構造材として適用するには十分な強度とは言えない。

また切込形状を最適化することにより上述の強度やそのばらつきを改良する方法が示されている（特許文献４〜６）。しかしながらこの方法によると力学特性とばらつきの改良はみられるが、薄いリブやボス等の複雑な３次元形状への均一な流動性は不十分である。またこの方法によると、繊維方向に対して急峻な切込を多数配置する必要があり、カッティングプロッタで切断する場合には切込に有する時間が長大になる。またこの方法によると、打ち抜きで切込を配置する場合には、打ち抜き刃の製造コストが膨大になるだけでなく、打ち抜く際に繊維方向に裂け目が生じやすく、隣接する切込間でプリプレグの欠落が生じるという問題がある。

特開平０７−１６４４３９号公報 特開昭６３−２４７０１２号公報 特開昭６３−２６７５２３号公報 特開２００８−２０７５４４号公報 特開２００８−２０７５４５号公報 特開２００９−２８６８１７号公報

Ｉｎ−ｌｉｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｏｌｄｉｎｇ ｏｆ ｌｏｎｇ−ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｄ−ＬＦＴ）：Ｉｎｓｉｇｈｔ ｉｎｔｏ ａ ｒａｐｉｄ ｇｒｏｗｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＡＮＴＥＣ２００４ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｐ．３５００

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、構造材に適用可能な曲げ強度や引張弾性率など優れた力学物性を有しながら、それらの力学特性のばらつきが小さく、さらに複雑な形状への賦形性に優れ、短時間で成形可能である積層基材、およびその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むプリプレグに強化繊維を切断する深さの切込を設け、その切込を有するプリプレグを特定の方法で積層することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記（１）~（１２）のような実施の態様を有する。

（１） 一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、７５°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が０°より大きくなるよう積層された積層基材。

（２） 前記切込によって切断された強化繊維の長さが、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるプリプレグを含む上記（１）に記載の積層基材。

（３） 前記強化繊維の平均単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以上、２．４ｄｔｅｘ以下である炭素繊維である上記（１）または（２）に記載の積層基材。

（４） 前記積層基材が、熱可塑性樹脂からなる層をさらに含む上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の積層基材。

（５） 前記積層基材を構成する複数のプリプレグが、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が疑似等方となるように積層された上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の積層基材。

（６） 前記積層基材を構成する複数のプリプレグが、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が直交となるように積層された上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の積層基材。

（７） 前記積層基材を構成するプリプレグに含まれる強化繊維の体積含有率がプリプレグの全体体積に対して２０体積％以上、５５体積％以下である、上記（１）から（６）のいずれか一項に記載の積層基材。

（８） 前記積層基材を構成するプリプレグの厚さが５０μｍ以上、３００μｍ以下である、上記（１）から（７）のいずれか一項に記載の積層基材。

（９） 前記積層基材を構成するプリプレグ同士が接着されている上記（１）から（８）のいずれか一項に記載の積層基材。

（１０） 一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、７５°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°以上であるよう積層された積層基材。

（１１） 一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、６０°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°以上であるよう積層された積層基材。

（１２） 前記積層基材を構成するプリプレグに含まれる強化繊維の体積含有率がプリプレグの全体体積に対して２０体積％以上、５０体積％以下である、上記（１）から（６）、（８）または（９）のいずれか一項に記載の積層基材。

また、下記の（１３）から（１５）も本発明の実施形態の１つである。

（１３） 前記切込がレーザーマーカーを用いて施されたものである上記（１）から（１１）のいずれか一項に記載の積層基材。

（１４） 前記切込がカッティングプロッタを用いて施されたものである上記（１）から（１１）のいずれか一項に記載の積層基材。

（１５） 前記切込が打抜型を用いて施されたものである上記（１）から（１１）のいずれか一項に記載の積層基材。

本発明によれば、複雑な形状への賦形性に優れて短時間成形可能であり、かつ構造材に適用可能な曲げ強度や引張弾性率など優れた力学物性、その低ばらつき性を持つ積層基材、およびその製造方法を得ることができる。

本発明の一実施例に係る実質的に直線状の切込を入れたプリプレグを示す図である。 本発明の一実施例に係る切込が実質的に直線状であることの定義を示す図である。 本発明の一実施例に係る積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°より大きくなるよう積層された積層基材を示す図である。 本発明の一実施例に係る積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°より大きくなるよう積層された積層基材を示す図である。 本発明の一比較例に係る積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が０°になるよう積層された積層基材を示す図である。 本発明の一比較例に係る積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が０°になるよう積層された積層基材を示す図である。

本発明の一実施形態に係る積層基材は、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、７５°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°より大きくなるよう積層された積層基材である。

（プリプレグ）
本実施形態で用いるプリプレグは、一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリックス樹脂とを含み、強化繊維と交差する方向に、表面から裏面に貫通する切込を有するシート状のプリプレグである。一方向の配向した強化繊維、及び熱可塑性マトリックス樹脂については後述する。「強化繊維と交差する方向に切込を有する」とは、後述する線状の切込の方向が強化繊維と並行でないことであり、切込と交差する部位においてプリプレグに含まれる強化繊維が切断されていることである。
一般に積層基材に含まれる強化繊維の長さは、長いほど力学特性に優れるものの、スタンピング成形時の流動性が低下する傾向にある。一方、スタンピング成形時の流動性向上のためには、強化繊維が短いこと、すなわち強化繊維をある長さに切断することが効果的で、リブやボスといった複雑な３次元形状にも流動する積層基材を得ることができる。しかしながら、それぞれ任意の方向に配向するように積層された平板状の積層基材は力学特性にばらつきを生じるため、部品設計が困難であった。この解決策として切込を有したプリプレグ複数枚を積層することで、力学特性が良好で、その上、ばらつきが小さく、スタンピング成形時の流動性に優れる積層基材を得ることができる。

切込は、プリプレグの表面から裏面まで貫通している。ここでプリプレグの表面から裏面とは、積層基材を構成する複数枚のプリプレグそれぞれについて、最も面積が広い一対の面を表面及び裏面としたものを指す。切込がプリプレグ内で多くの強化繊維を切断しているので、積層基材の成形時の流動性を優れたものとすることができる。

スタンピング成形時の流動性は、切込の開始点と終点を結ぶ線分（直線）と強化繊維の繊維方向との交差する角度（単に強化繊維とのともいう、以下、「θ」という。）に依存する。θの値が９０°に近いほど強化繊維間のせん断力が小さくなるために流動性が高くなる。平板のスタンピング成形に用いる積層基材の場合、θは２５°以上であることが好ましい。さらにリブなど複雑形状のスタンピング成形の場合、θは３０°以上であることが好ましい。

積層基材の引張強度、引張弾性率に代表される力学物性は、前記繊維と交差する（切断する）切込の開始点と終点を結ぶ線分と強化繊維の交差する角度θに依存する。切込と強化繊維のなす角度θが小さいほど機械物性が高いことが知られている（特許文献５）。例えば本実施形態の積層基材を自動車の準構造部材に利用するためには、プリプレグの前記θが９０°以下であることが好ましい。また、引張強度と曲げ強度のバランスにより優れた構造部材に用いるためには、θは７５°以下であることが好ましい。

切込を施したプリプレグの製造する時間やコストは、前記強化繊維と前記切込が交差する角度θに大きく依存する。θが小さい場合には、切込の全長が大きくなるために、カッティングプロッタで切断する場合には切込加工に有する時間が長大になる。また打抜で加工する場合には、打抜刃が長くなるために製造コストが膨大になるだけではなく、打抜く際に強化繊維の繊維方向に裂け目が生じやすく、隣接する切込間でプリプレグの欠落が生じる。これを解決するためにはθは１５°以上が好ましい。さらに切込加工後の積層工程を考慮すると、θは３０°以上が好ましい。

これまでに述べたように、θは、積層基材の用途、必要とされる力学特性、加工性などを考慮すると、θが３０°以上、７５°以下が好ましい。

積層基材の引張強度、引張弾性率に代表さあれる力学物性は、前記の切込を施したプリプレグの積層パターンに大きく依存する。引張試験をする場合には切込部位が欠陥となり、切込部位が広がることで強度低下を生じる。特にあるプリプレグの切込方向と、それとは異なるプリプレグの強化繊維の繊維方向が一致するように積層した引張試験を行った場合、強化繊維が切込部位の広がりを抑制することができないため、強度低下が著しい。

これを防ぐためには積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が０°より大きくなるよう積層することが好ましい。また引張強度と曲げ強度のバランスに優れた構造部材に用いるためには力学物性を向上させるためには５°以上であることが好ましい。

本発明の積層基材に用いることができるプリプレグは、切込により強化繊維が切断されていることが必要である。切断された強化繊維の長さ（以下「Ｌ」という。）は特に制限されるものではないが、力学特性と流動性の観点から、５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下が好ましい。特に十分な力学物性とスタンピング成形時のリブ等の薄肉部への流動を両立させるためには１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下がさらに好ましい。

なお、前記切込の形状は実質的に直線状であることが製造する時間やコストを下げることができるので好ましい。ここで実質的に直線状であるとは、カッターを直線状に動かす、直線状の刃をもった打抜型で打抜く、もしくはレーザーマーカーでレーザーを直線状に操作した際に生じる切込の形状を指す。厳密には、以下の方法によって得られるＲａが０．１ｍｍ以下であるものと定義する。

まず光学顕微鏡を用いてプリプレグの切込部分を透過観察し、観察倍率は５０倍とし、１２８０×９６０ピクセルの画像データを取得する。次いで得られた画像データを画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ，Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ製）で二値化を行い白黒のビットマップ画像に変換する。図２に示すように、切込形状のビットマップ画像のｘ軸を切込方向と平行に、ｙ軸を切込線の切込方向と直角方向にとし、以下の式により、Ｒａを算出した。

Ｒａ＝（１／ｌ）∫_０ ^ｌ｜Ｙ（ｘ）‐Ｙ（ａｖｅ．）｜ｄｘ ・・・式（１）
ただし、Ｙ（ａｖｅ．）＝Ｎ／ｌ ・・・式（２）
上記式中、Ｙ（ｘ）はある点ｘにおける切込形状、Ｙ（ａｖｅ．）はＲａの基準となる中心線の値を示し、Ｎは切込画像内のプリプレグ部分を表すドットの総数、ｌは切込の全長を示す。

本発明の積層基材に用いることができるプリプレグは、θの値と積層パターンが所定の範囲内であれば、切込の長さと切込の数の異なるプリプレグを積層しても良い。スタンピング成形時、ボスやリブなどの薄肉で三次元形状を有する部分にはθを大きくすることが好ましい。逆に流動が二次元的で流動長が小さく、高い力学物性を必要とする部分には、θを小さくすることが好ましい。

本実施形態の積層基材に用いることのできるプリプレグは、繊維体積含有率Ｖｆが５５％以下であれば、十分な流動性が得られるので好ましい。Ｖｆの値が低いほど流動性は向上するが、Ｖｆの値が２０％未満では、構造材に必要な力学物性は得られない。流動性と力学特性の関係を鑑みると、２０％以上５５％以下が好ましい。かかるＶｆの値は、例えば水中置換法により得られたプリプレグの密度ρｃと、同様の方法で得られた繊維の密度ρｆ、またプリプレグの質量をＷ、プリプレグを燃焼し樹脂を焼失させた後の重量Ｗ１より、以下の式を用いて求めるものを用いる。

Ｗｆ＝（Ｗ−Ｗ１）×１００／Ｗ ・・・式（３）
Ｖｆ＝Ｗｆ×ρｃ／ρｆ ・・・式（４）
プリプレグの厚みに関しては、本実施形態の積層基材に用いることができるプリプレグは、切込を有するため、分断されるプリプレグの厚みが大きいほど強度が低下する傾向であり、構造材に適用することを前提とするならば、プリプレグの厚さは３００μｍ以下とするのが良い。一方厚みが５０μｍ未満であればプリプレグの取り扱いが難しく、積層基材とするための積層するプリプレグ数が非常に多くなるので、生産性が著しく低下する。よって生産性の観点から５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。プリプレグの厚み以外の寸法、例えばプリプレグの平面形状が長方形であるときは、前記長方形の長さや幅は積層基材の製造方法に適するよう任意に決められるが、本実施形態では、積層基材に積層する際は、プリプレグの長さと幅が、それぞれ１００ｍｍから２０００ｍｍ程度になるよう裁断してもよい。

本発明の積層基材に用いることができる強化繊維としては、強化繊維の種類は特に限定されず、無機繊維、有機繊維、金属繊維、またはこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステルなどが挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維を挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、最終成形物の強度等の機械特性を考慮すると、炭素繊維が好ましい。また、強化繊維の平均繊維直径は、１〜５０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがさらに好ましい。

本実施形態のプリプレグは、上述の強化繊維が一方向に配向されてなる。一方向に配向（または一方向に配列）されてなるとは、繊維の長尺の方向がほぼ平行であることである。ほぼ平行であるとは、具体的には、プリプレグが含有する繊維のうち９０〜１００％の長尺の方向が−５％〜＋５％の範囲に収まっていることであり、好ましくは繊維の９５〜１００％の長尺の方向が−２％〜＋２％の範囲に収まっていることである。本実施形態では特に、プリプレグの製造において、繊維を寄せ合わせた繊維束に張力をかけることにより方向をほぼ揃えることで、繊維が一方向に配向されてなる（この状態を、繊維が一方向に引き揃えられている、ともいう）ことが好ましい。

前記繊維の平均単繊維繊度は、通常０．１ｄｔｅｘ以上、５．０ｄｔｅｘ以下である。平均単繊維繊度が低すぎると強化繊維の開繊が難しくプリプレグの製造が不可能となり、高すぎると力学物性の低下が生じる。ここで平均単繊維繊度とは１０，０００ｍあたりの繊維の質量として定義される値であり、一定長さの繊維束の質量を繊維数で除し、長さ１０，０００ｍに換算することにより計測される。本実施形態で用いる強化繊維としては、平均単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以上、２．４ｄｔｅｘ以下である炭素繊維が特に好ましい。

本実施形態の積層基材には熱可塑性樹脂を用いる。すなわち、不連続な強化繊維を用いた繊維強化プラスチックの場合、強化繊維端部同士を連結するように破壊するため、一般的に熱硬化性樹脂よりも靱性値が高い熱可塑性樹脂を用いることで、強度、特に衝撃性が向上する。さらに熱可塑性樹脂は化学反応を伴うことなく冷却固化して形状を決定するので、短時間成形が可能であり、生産性に優れる。このような熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。さらに、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。本実施形態で用いる熱可塑性樹脂としては、強化繊維と馴染みが良く高い力学物性と高い流動性の観点から、特にポリアミド、ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、アクリルまたはポリカーボネートが好ましい。また、得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくこともできる。本実施形態では、この熱可塑性樹脂を構成素材とする熱可塑性マトリクス樹脂を用いる。

本実施形態における積層基材は、上述のプリプレグを複数枚積層した積層基材である。具体的にはプリプレグを２枚以上積層した積層基材であって、高い流動性の観点からプリプレグを３枚以上積層した積層基材がこのましく、特に好ましくはプリプレグを４枚以上積層した積層基材である。なお、製造コストの観点から、通常はプリプレグを１９２枚以下積層した積層基材であり、好ましくはプリプレグを９６枚以下積層した積層基材である。

本実施形態の積層基材は、複数枚のプリプレグを強化繊維の方向が疑似等方となるよう積層されていることが、積層基材の力学特性の異方性を小さくする点で好ましい。ここで疑似等方とは、各層の繊維方向が３６０°／ｎ（ｎは目安として３以上の整数）で示される等角に積層することをいう。プリプレグが疑似等方となるよう積層されることで、より多くの方向において、強度や弾性率等の力学的物性が優れたものが得られる。本実施形態においては、例えばｎ＝８、すなわち各繊維方向が４５°の等角に積層されたもの、またｎ＝６、すなわち各繊維方向が６０°の等角に積層されたものを用いている。

本実施形態の積層基材は、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が直交となるよう積層されていることが、２方向の力学特性を高めることができるので好ましい。ここで直交とは、繊維方向が０°であるプリプレグと９０°であるプリプレグの両方を積層することをいう。ここで強化繊維の方向については、前記プリプレグのうち任意の一つに含まれる強化繊維の方向を０°としたとき、前記０°に対する繊維方向を指す。

本実施形態の積層基材は、積層基材を構成する複数のプリプレグの間に、さらに熱可塑性樹脂からなる層を積層することが、プレス時の流動性をさらに向上する点で好ましい。このような、熱可塑性樹脂からなる層としては、プリプレグに含まれる樹脂組成物と同一の樹脂組成物であるかもしくは、ポリアミド（ナイロン６もしくはナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレンもしくはポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、またはアクリロニトリルとスチレンの共重合体等などが好ましく用いることができる。プリプレグとの馴染みが良く、高い力学物性と高い流動性から、特に好ましくはポリアミド、ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、アクリル、またはポリカーボネートである。

本実施形態の積層基材は、繊維体積含有率Ｖｆが５５％以下であれば、十分な流動性を得ることができるので好ましい。Ｖｆの値が低いほど流動性は向上するが、Ｖｆの値が２０％未満では構造材に必要な力学特性は得られない。前記Ｖｆはこれらの流動性と力学特性の関係を鑑みると、２０％以上５５％以下が好ましい。かかるＶｆ値は、上述の方法に基づき測定できる。

本実施形態の積層基材を構成するプリプレグの厚みは、積層基材に求められるスペックにもよるが、切込加工性の観点から、通常１０〜５００μｍであり、好ましくは５０〜３００μｍである。ここでプリプレグの厚みは、プリプレグの任意の複数の部位をマイクロメーターで測定した際の平均値を用いる。

本実施形態における積層基材は、積層基材の取り扱いの観点から、積層基材を構成するプリプレグ同士が接着されていることが好ましい。積層基材を構成する複数のプリプレグの間に、さらの熱可塑性樹脂からなる層を積層する場合は、前記層とプリプレグとが接着されていることが好ましい。プリプレグ同士の接着は任意の方法により行われても良いが、接着剤を介して、または後述するように熱溶着もしくは振動溶着されたものであってもよい。

（積層基材に製造方法）
以下に本発明の積層基材に用いることができるプリプレグの製造方法の一実施形態を説明するが、本発明はこれによって特に制限されるものではない。

本実施形態の積層基材に用いることができるプリプレグは、例えばフィルム状とした熱可塑性樹脂を二枚準備し、その２枚の間に強化繊維をシート状に並べた強化繊維シートを挟み込み、加熱及び加圧を行うことにより得ることができる。前記強化繊維シートは、例えば、繊維束を繊維方向に一定の張力をかけながら、複数の開繊バーを通過させて、一方向に引き揃えられながら目的の幅に広げられたものである。

この強化繊維シートを熱可塑性樹脂のフィルムに挟み込んでプリプレグとする際には、より具体的には、２枚の熱可塑性樹脂からなるフィルムを送り出し、同時に送り出される強化繊維シートを、前記２枚のフィルムの間に挟み込ませた後に、加熱及び加圧する。加熱及び加圧する手段としては、公知のものを用いることができ、２個以上の熱ロールを利用したり、予熱装置と熱ロールの対を複数使用したりするなどの多段階の工程を要するものであってもよい。ここで、フィルムを構成する熱可塑性樹脂は１種類である必要はなく、別の種類の熱可塑性樹脂からなるフィルムを、上記のような装置を用いてさらに積層させてもよい。

上記加熱温度は、熱可塑性樹脂の種類にもよるが、通常、１００〜４００℃であることが好ましい。一方、加圧時の圧力は、通常０．１〜１０ＭＰａであることが好ましい。この範囲であれば、プリプレグに含まれる強化繊維の間に、熱可塑性樹脂を含浸させることができるので好ましい。また、本実施形態の積層基材に用いることができるプリプレグは、市販されているプリプレグを用いることもできる。

本実施形態の積層基材に用いることができるプリプレグの切込は、レーザーマーカー、カッティングプロッタまたは打抜型等を利用して切込を入れることにより得ることができる。すなわち、レーザーマーカーによりプリプレグに対して熱により切込形状を焼失することにより切込を得る、カッティングプロッタによってプリプレグを切断することにより切込を得る、または打抜型によってプリプレグから一定形状を打ち抜くことにより切込を得る、等である。前記切込がレーザーマーカーを用いて施されたものであると、曲線やジグザグ線など複雑な切込を高速に加工できるという効果があるので好ましく、また、前記切込がカッティングプロッタを用いて施されたものであると、２ｍ以上の大判のプリプレグ層を加工できるという効果があるので好ましい。さらに、前記切込が打抜型を用いて施されたものであると、高速に加工が可能であるという効果があるので好ましい。

次工程では、上記のようにして得られたプリプレグを強化繊維の方向が疑似等方もしくは直交になるよう積層して積層基材を作成する。この際取扱いの容易さから超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して積層基材とすることもできる。また、本実施形態の積層基材では、プリプレグを４〜９６層となるように積層することが好ましい。

次工程では、上記のようにして得られた積層基材を加熱及び加圧（ホットスタンピング）して一体化した積層基材を成形する。この工程は、加熱および加圧に用いられる種々の装置、例えば加熱プレス機を用いて行うことができ、その際に用いる型については、所望の形状を有するものを用いることができる。型の材質についても、ホットスタンピング成形で通常用いられるものを採用することができ、金属製のいわゆる金型を用いることができる。具体的に本工程は、例えば前記積層基材を型内に配置して、加熱及び加圧することにより行うことができる。

前記加熱においては、積層基材に含まれる熱可塑性樹脂の種類にもよるが、１００〜４００℃で加熱することが好ましく、さらに好ましくは１５０〜３５０℃で加熱することが好ましい。また、前記加熱に先立って、予備加熱を行ってもよい。予備加熱については、通常１５０〜４００℃、好ましくは２００〜３８０℃で加熱することが好ましい。

前記加圧において積層基材にかける圧力としては、好ましくは０．１〜１０ＭＰａであり、より好ましくは０．２〜２ＭＰａである。この圧力については、プレス力を積層基材の面積で除した値とする。

上記加熱及び加圧する時間は、０．１〜３０分間であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１０分間である。また、加熱及び加圧の後に設ける冷却時間は、０．５〜３０分間であることが好ましい。上記ホットスタンピング成形を経た本発明にかかる一体化した積層基材の厚さは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。

なお、前記加熱及び加圧は、型と上記積層基材との間に潤滑剤が存在する条件下で行ってもよい。潤滑剤の作用により、型と上記積層基材の摩擦が小さくなり、前記加熱および加圧時に流動性が向上するために、強化繊維の間への熱可塑性樹脂の含浸を高まるとともに、得られる積層基材において強化繊維の間及び強化繊維と熱可塑性樹脂の間におけるボイドを低減させることができるからである。

前記潤滑剤としては、例えばシリコーン系潤滑剤やフッ素系潤滑剤を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。シリコーン系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。より具体的には、メチルフェニルシリコーンオイルやジメチルシリコーンオイルのようなシリコーンオイルを挙げることができ、市販されているものを好ましく用いることができる。フッ素系潤滑剤としては、高温環境で用いることができる耐熱性のものが好ましく用いられる。そのようなものの具体例としては、パーフルオロポリエーテルオイルや三フッ化塩化エチレンの低重合物（質量平均分子量５００〜１３００）のようなフッ素オイルを用いることができる。

上記潤滑剤は、上記積層基材の片側若しくは両側の表面上、前記型の片側もしくは両側の表面上または上記積層基材及び型の双方の片側もしくは両側の表面上に、潤滑剤塗布装置などの適当な手段によって供給されてもよいし、予め型の表面上に塗布しておいてもよい。中でも積層基材の両側の表面に潤滑剤が供給される態様が好ましい。

本実施形態の積層基材の製造方法においては、得られる積層基材が構造材に適用可能な引張強度や引張弾性率など優れた力学物性を有しながら、力学特性のばらつきが小さく、さらに複雑な形状への賦形性に優れるという観点から、積層基材の製造方法においては、プリプレグは上述の、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、７５°以下であることが好ましい。さらに、前記積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が０°より大きくなるよう積層されていることが好ましい。

本実施形態の積層基材に用いられるプリプレグに、上記切込を施す方法としては、例えばレーザーマーカーを用いて施す方法、カッティングプロッタを用いて施す方法、打抜型を用いて施す方法等が挙げられる。この操作は、プリプレグを積層する前に、プリプレグに対して行ってもよい。

本実施形態である積層基材を構成するプリプレグ同士を接着させる方法としては、例えば積層したプリプレグ同士を熱溶着機を用いて、すなわちプリプレグに熱を加えてプリプレグに含まれる樹脂等の一部を溶解させることにより接着する方法、積層したプリプレグ同士を振動溶着機を用いて、すなわちプリプレグに振動を加えてプリプレグに含まれる樹脂等の一部を溶解させて接着する方法、積層したプリプレグ同士を熱プレスを用いて、すなわちプリプレグに熱および圧力を加えてプリプレグに含まれる樹脂等の一部を溶解させることにより接着する方法、積層したプリプレグ同士を熱ロールプレスを用いて、すなわちプリプレグに熱および圧力を加えてプリプレグに含まれる樹脂等の一部を溶解させることにより接着する方法等が挙げられる。

（プレスによる流動性の評価）
本実施形態の積層基材は、成形時の流動性が良好であるため、種々の複雑な形状に成形することができる。かかる流動性は、例えば、積層基材を加熱及び加圧した場合に、加熱及び加圧後の厚みが加熱及び加圧前の厚みに比して小さくなっている程度が大きいことにより評価することができる。

具体的には、加熱および加圧して一体化した厚さ２ｍｍの積層基材を７８ｍｍ角に切り出した後に２枚重ね、あらかじめ２３０℃に加温したヒーター内で１０分間保持し、その後すぐに１４５℃に加熱した小型プレス（東洋精機社製、製品名：ミニテストプレスＭＰ−２ＦＨ）に移して挟み、１０ＭＰａ、６０秒条件でプレスした場合に、プレス前の厚みをプレス後の厚みで除した値を評価した。

この値が大きいほど流動性に優れ、本実施形態の積層基材の流動性は、通常２．０以上、好ましくは２．５以上である。

（３点曲げ試験）
また、本実施形態の加熱および加圧して一体化した積層基材は、曲げ強度に優れる。かかる曲げ強度は、ＪＩＳ Ｋ７０７４に基づいて測定することができる。すなわち３点曲げ試験は、２５ｍｍ幅、１００ｍｍ長さの試験片を、標点間距離８０ｍｍ、Ｒ２ｍｍの支持の上に置き、Ｒ５ｍｍの圧子を用いて、クロスヘッド速度５ｍｍ／ｍｉｎで行った。この際に表面の強化繊維の繊維方向を試験片長手方向とした。

本実施形態の積層基材の曲げ強度は、通常２５０ＭＰａ以上、好ましくは３００ＭＰａ以上である。

（引張試験）
また、本実施形態の加熱および加圧して一体化した積層基材は、引張強度に優れる。かかる引張強度は、ＪＩＳ Ｋ７１６４に基づいて測定することができる。すなわち引張試験は、２５ｍｍ幅、２５０ｍｍ長さの試験片を、両端より２５ｍｍをチャックで固定し、クロスヘッド速度２ｍｍ／ｍｉｎで行った。この際に表面の強化繊維の繊維方向を試験片長手方向とした。

本実施形態の積層基材の引張強度は、通常１５０ＭＰａ以上、好ましくは２００ＭＰａ以上である。

以下、実施例により本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の実施形態に限定されるものではない。

（実施例１）
炭素繊維（三菱レイヨン製、製品名：パイロフィル（登録商標）ＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ^２である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、酸変性ポリプロピレン樹脂製のフィルム（三菱化学社製、製品名：モディック（登録商標）Ｐ９５８Ｖ、目付：３６．４ｇ／ｍ^２）で挟み、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、繊維体積含有率（Ｖｆ）が３３％、厚さが、０．１２ｍｍのプリプレグを得た。

得られたプリプレグを、３００ｍｍ角に切り出し、カッティングプロッタ（レザック社製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて図１に示すように一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の実質的に直線状である切込加工を施した。この切込部位を上述のＲａで評価したところ、Ｒａ＝０．０１ｍｍであり、実質的に直線状であることを確認した。

このようにして得られた切込プリプレグ１６層を疑似等方（［（０／４５／９０／−４５）ｓ］_２）に重ね、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して積層基材を作成した。

このようにして得た積層基材を３００ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの印籠型内に配置して加熱し圧縮成形機（神藤金属工業所製、製品名：ＳＦＡ−５０ＨＨ０）を用いて、高温側プレスにて２２０℃、油圧指示０ＭＰａの条件で７分間保持し、次いで同一温度にて油圧指示２ＭＰａ（プレス圧０．５５ＭＰａ）の条件で７分間保持後、型を冷却プレスに移動させ、３０℃，油圧指示５ＭＰａ（プレス圧１．３８ＭＰａ）にて３分間保持することで成形品を得た。

得られた積層基材は、強化繊維のうねりがなく、その端部まで強化繊維が均等に流動しており、ソリもなく、良好な外観と平滑性を保っていた。

得られた積層基材から、長さ２５０ｍｍ、幅２５ｍｍの引張試験片を切り出した。ＪＩＳ Ｋ−７１６４に規定する試験方法の従い、万能試験機（インストロン社製、製品名：４４６５型）を用いて、クロスヘッド速度２．０ｍｍ／分で引張試験を行った。測定した試験片の数はｎ＝６とし、その全平均値を引張強度とした。

次いで得られた積層基材から、長さ１００ｍｍ，幅２５ｍｍの曲げ強度試験片を切り出した。ＪＩＳ Ｋ−７０７４に規定する試験方法に従い、万能試験機（インストロン社製、製品名：４４６５型）を用いて、標点間距離を８０ｍｍとし、クロスヘッド速度５．０ｍｍ／分で３点曲げ試験を行った。測定した試験片の数はｎ＝６とし、その全平均値を曲げ強度とした。

得られた積層基材から、たて７８ｍｍ、よこ７８ｍｍの板状物を２枚切り出した。その板状物を２枚重ねて、ミニテストプレス（東洋精機社製、製品名：ＭＰ−２ＦＨ）を用いて２３０℃で１０分間加熱後、１４５℃、１０ＭＰａ条件で６０秒間プレスした。プレス成形前後での厚みを測定し、初期厚みを最終厚みで除すことにより流動性の評価とした。

実施例１の評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（実施例２）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２３．１ｍｍになるよう、θ＝６０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（実施例３）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２０．７ｍｍになるよう、θ＝７５°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例１）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２８．３ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、曲げ強度、流動性は良好であったが、引張強度が不十分であった。

（比較例２）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２０．０ｍｍになるよう、θ＝９０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、曲げ強度、流動性は良好であったが、引張強度が不十分であった。

（実施例４）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２８．３ｍｍになるよう、θ＝４５°の切込加工を施し、前記切込プリプレグ１８層を疑似等方（［（０／６０／−６０）３］ｓ）に重ねた以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例３）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２３．１ｍｍになるよう、θ＝６０°の切込加工を施した以外は、実施例４と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、曲げ強度、流動性は良好であったが、引張強度が不十分であった。

（実施例５）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２８．３ｍｍになるよう、θ＝４５°の切込加工を施し、前記切込プリプレグ１６層を直交（［（０／９０）４］ｓ）に重ねた以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例４）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２０．０ｍｍになるよう、θ＝９０°の切込加工を施した以外は、実施例５と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、曲げ強度、流動性は良好であったが、引張強度が不十分であった。

（実施例６）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝３１．１ｍｍになるよう、θ＝４０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（実施例７）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝３４．９ｍｍになるよう、θ＝３５°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例５）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝７７．３ｍｍになるよう、θ＝１５°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度は良好であったが、流動性が不十分であった。

（実施例８）
一方向に炭素繊維（三菱レイヨン社製、製品名：パイロフィル（登録商標）ＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ^２となる強化繊維シートとし、強化繊維シートの両面を、ポリアミド樹脂（宇部興産社製、製品名：１０１３Ｂ）からなる目付が４５．６ｇ／ｍ^２のフィルムで挟み、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を繊維シートに含浸し、繊維体積含有率（Ｖｆ）が３３％、厚さが、０．１２ｍｍのプリプレグを得た。このプリプレグをＬ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した。高温側プレス温度を２６０℃に設定した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、下記に記す流動性評価以外は実施例１と同様の方法で評価をおこなった。また流動性評価は、実施例１の記載の板状物を、ミニテストプレス（東洋精機製、製品名：ＭＰ−２ＦＨ）を用いて２７０℃で１０分間加熱後、１８０℃、１０ＭＰａ条件で６０秒間間プレスした。プレス成形前後での厚みを測定し、初期厚みを最終厚みで除すことにより流動性の評価とした。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例６）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２８．３ｍｍになるよう、θ＝４５°の切込加工を施した以外は、実施例８と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、流動性は良好であったが、引張強度、曲げ強度いずれも不十分であった。

（実施例９）
切込加工をレーザーマーカー（パナソニック電工ＳＵＮＸ社製、製品名：ＬＰ−Ｓ５００）で行い、Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した。この切込部位を上述のＲａで評価したところ、Ｒａ＝０．０２ｍｍであり、実質的に直線状であることを確認した。この切込加工以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例７）
Ｌ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝２８．３ｍｍになるよう、θ＝４５°の切込加工を施した以外は、実施例９と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、流動性は良好であったが、引張強度、曲げ強度いずれも不十分であった。

（実施例１０）
ポリアクリロニトリルを主成分し、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルを２モル％含有する共重合体をジメチルアセトアミド中に溶解して紡糸原液とし、湿式紡糸法を用いて、紡糸原液から平均単繊維繊度２．５ｄｔｅｘ、総単糸数２４，０００本の炭素繊維前駆体を得た。さらに得られた炭素繊維前駆体を２５０〜２９０℃の熱風循環式耐炎化炉にて６０分間空気酸化することで耐炎化処理を行い、引き続き窒素雰囲気下において６６０℃で９０秒間および１３５０℃で９０秒間高温熱処理炉にて炭素化処理を行い、炭素繊維を得た。得られた炭素繊維を電解液中で表面酸化処理を行った後、エポキシ樹脂をサイジング剤として付着量が０．４質量％となる様にサイジング処理して、ＰＡＮ系炭素繊維（平均単繊維繊度：１．４ｄｔｅｘ、真円度：０．８２、フィラメント数：２４０００本、ストランド強度：４２７５ＭＰａ、ストランド弾性率：２３０ＧＰａ、サイズ剤種：エポキシ樹脂、サイズ剤付着量：０．４質量％）を得た。

前記ＰＡＮ系炭素繊維を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ^２である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、酸変性ポリプロピレン樹脂製のフィルム（酸変性ポリプロピレン樹脂：三菱化学社製、製品名：モディック（登録商標）Ｐ９５８Ｖ、目付：３６．４ｇ／ｍ^２）で挟み、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、繊維体積含有率（Ｖｆ）が３３％、厚さが、０．１２ｍｍのプリプレグを得た。このプリプレグをＬ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例８）
一方向に炭素繊維（三菱レイヨン社製、製品名：パイロフィル（登録商標）ＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を平面状に引き揃えて目付が９３．０ｇ／ｍ^２となる強化繊維シートとし、強化繊維シートの片面を、酸変性ポリプロピレン樹脂（三菱化学社製、製品名：モディック（登録商標）Ｐ９５８Ｖ）からなる目付が３６．４ｇ／ｍ^２のフィルムとをあわせ、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を繊維シートに含浸し、繊維体積含有率（Ｖｆ）が５６％、厚さが、０．０９ｍｍのプリプレグを得た。このプリプレグをＬ＝２５．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施し、２４層を疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ３）に積層した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度は良好であったが、流動性が不十分であった。

（実施例１１）
Ｌ＝１２．５ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（実施例１２）
Ｌ＝５０．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、流動性、いずれも良好であった。

（比較例９）
Ｌ＝３．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、流動性は良好であったが、引張強度、曲げ強度、いずれも不十分であった。

（比較例１０）
Ｌ＝１００．０ｍｍ一定、切込の長さｌ＝４０．０ｍｍになるよう、θ＝３０°の切込加工を施した以外は、実施例１と同様の方法で積層基材とその成形品を作成し、評価をおこなった。評価結果は、引張強度、曲げ強度、いずれも良好であったが、流動性が不十分であった。

１・・・・切込
２・・・・強化繊維
３・・・・切込と強化繊維のなす角度
４・・・・切込長
５・・・・切断された強化繊維の長さ
６・・・・中心線

Claims (12)

1. 一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、７５°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が０°より大きくなるよう積層された積層基材。
2. 前記切込によって切断された強化繊維の長さが、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるプリプレグを含む請求項１に記載の積層基材。
3. 前記強化繊維の平均単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以上、２．４ｄｔｅｘ以下である炭素繊維である請求項１または２に記載の積層基材。
4. 前記積層基材が、熱可塑性樹脂からなる層をさらに含む請求項１から３のいずれかの一項に記載の積層基材。
5. 前記積層基材を構成する複数のプリプレグが、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が疑似等方となるように積層された請求項１から４のいずれか一項に記載の積層基材。
6. 前記積層基材を構成する複数のプリプレグが、プリプレグに含まれる強化繊維の方向が直交となるように積層されている請求項１から５のいずれか一項に記載の積層基材。
7. 前記積層基材を構成するプリプレグに含まれる強化繊維の体積含有率が２０体積％以上、５５体積％以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の積層基材。
8. 前記積層基材を構成するプリプレグの厚さが５０μｍ以上、３００μｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の積層基材。
9. 前記積層基材を構成するプリプレグ同士が接着されている請求項１から８のいずれか一項に記載の積層基材。
10. 一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、７５°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°以上となるよう積層された積層基材。
11. 一方向に配向した強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂とを含むシート状のプリプレグを複数枚積層した積層基材であって、前記プリプレグは、表面から裏面に貫通した切込を有し、前記切込は実質的に直線状であって、前記切込と前記強化繊維の繊維方向との交差する角度が３０°以上、６０°以下であり、積層基材を構成する任意のプリプレグの切込方向とそれとは異なる任意のプリプレグの強化繊維の繊維方向の角度の差が５°以上であるよう積層された積層基材。
12. 前記積層基材を構成するプリプレグに含まれる強化繊維の体積含有率がプリプレグの全体体積に対して２０体積％以上、５０体積％以下である、上記請求項１から６、８または９のいずれか一項に記載の積層基材。