纤维增强树脂成型品及其压缩成型方法与流程

本发明涉及纤维增强树脂成型品及其压缩成型方法，尤其涉及能够呈现更高的力学特性、并能够进一步降低该力学特性的偏差的纤维增强树脂成型品和其压缩成型方法。

背景技术

一直以来，含有不连续增强纤维的束状聚集体(纤维束)和基体树脂的纤维增强树脂成型材料、和使用多种该纤维增强树脂成型材料通过加热·加压进行压缩成型而成的纤维增强树脂成型品是已知的。以往通常的纤维增强树脂成型材料中，不连续增强纤维的纤维束由较多根的增强纤维的束形成，其层厚度较大，而且沿与纤维束长度方向垂直的方向切断而形成不连续增强纤维的纤维束，因此，成型品中，在各纤维束的端部中向邻接的纤维束传递负荷的状态急剧地变化，在该部位容易发生应力集中，由此具有下述趋势：在使成型品的力学特性的提高方面存在极限，并且在该力学特性的偏差的降低方面也存在极限。

对此，提出了下述成型材料、使用了该成型材料的纤维增强塑料，所述成型材料在各纤维束横截面中具有纤维根数变化的迁移区间、和纤维根数不变的不变区间，并且，规定横截面的总截面积的变化量，由此使各纤维束的宽度以在纤维束端部中缓和地减小的方式变化来减少上述这样的应力集中的发生，从而实现成型品的力学特性的提高(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第5572947号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

通过上述专利文献1中提出的方案，可减少成型品中的应力集中的发生，实现成型品的力学特性的提高。然而，本质上，这样的成型品中的应力集中是由于存在于成型品内部的不连续增强纤维的纤维束端部处的针对邻接纤维束的急剧形状变化而发生的，关于这样的急剧的形状变化，认为：虽然纤维束端部处的纤维束宽度的急剧变化(沿与纤维束长度方向垂直的方向切断而造成的纤维束宽度的急剧变化)也是原因之一，但更本质上是由于纤维束的端部处的纤维束厚度的急剧变化(即，纤维束的厚度在纤维束端部处急剧地变为零而造成的急剧变化)而引起的。专利文献1中并未提及这样的更加本质性的原因。

因此，本发明的课题在于，着眼于成型品中的应力集中发生的更加本质性的原因，提供能够切实且大幅度地减少成型品中的应力集中的发生、由此能够呈现更高的力学特性、并能够进一步降低该力学特性的偏差的纤维增强树脂成型品、及其压缩成型方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明涉及的纤维增强树脂成型品构成为：至少含有不连续增强纤维的束状聚集体[a]和基体树脂[m]，其特征在于，所述纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h为100μm以下，并且，所述平均层厚度h的cv(变异系数，coefficientofvariation)值为40％以下。此处，纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h如下求出：将纤维增强树脂成型品(以下有时也称为frp)的基体树脂[m]烧尽，从frp烧尽面内选出20点，对在各点的厚度方向上残留的不连续增强纤维的束状聚集体[a]的层数n1进行计数，以将原本的frp厚度除以n1而求得的值的平均值的形式求出。

这样的本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，求出在frp的内部沿厚度方向积累的内部frp层中的不连续增强纤维的束状聚集体[a](以下有时也称为“纤维束[a]”)的厚度的平均值作为上述平均层厚度h，而通过将该平均层厚度h抑制为100μm以下这样小的厚度，从而纤维束[a]的纤维束长度方向(不连续增强纤维的延伸方向)端部处的纤维束厚度的急剧变化被抑制为较小，由此，因纤维束厚度的急剧变化所导致的成型品中的应力集中的发生得到抑制，能够呈现成型品的更高的力学特性。并且，通过将该平均层厚度h的cv值(变异系数，coefficientofvariation)抑制为40％以下，从而能够降低所呈现的高力学特性的偏差。

上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，可采用以下这样的优选方式。即，优选的是，对所述纤维增强树脂成型品进行灰化处理，选出20个所述束状聚集体[a]，选出的所述束状聚集体[a]的平均纤维束长度l与平均纤维长度l之比l/l为1.1以上，并且，由纤维束宽度w与所述平均层厚度h之比w/h算出的扁平率为5以上，所述纤维束宽度w是将所述束状聚集体[a]的平均投影面积s除以所述平均纤维长度l而得到的。如后文所述，束状聚集体[a]的平均纤维束长度l与平均纤维长度l之比l/l为1.1以上，表示在束状聚集体[a]内，构成聚集体的单纱为沿着纤维束长度方向具有扩展的形态。示例作为更具体的形态而言优选的形态时，可举出例如将纤维束沿相对于纤维束长度方向倾斜的方向切断而形成的形态。由纤维束宽度w与上述平均层厚度h之比w/h算出的扁平率为5以上，表示束状聚集体[a]是厚度h相对于宽度w而言大幅度减小的极扁平的形态的纤维束，由此，更容易达成本发明中规定的较小的平均层厚度h。这样，对于束状聚集体[a]而言，通过利用上述那样的倾斜切断而形成纤维束端部，使束状聚集体[a]成为整体上极扁平的束状聚集体，从而可进一步抑制纤维束[a]的长度方向端部处的应力集中的发生，能够呈现成型品的更高的力学特性，并能够进一步降低其偏差。

另外，上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，优选的是，在所述纤维增强树脂成型品的均质的区域中进行截面观察，所观察的所述束状聚集体[a]之中以纤维方向与截面观察面所成的角度α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]的80％以上的端部的锥角δ为10°以下。此处，本发明中的所谓“均质的区域”，表示避开束状聚集体[a]的形态容易由于流动而紊乱的成型品端部、具有实质上均质的结构的区域。更具体而言，示例优选区域时，例如，尽管还取决于成型品尺寸，但平板状的成型品的距离端部至少2cm以上的内侧区域是优选的。通过使束状聚集体[a]的端部成为如上述那样锥角δ为10°以下的尖细形态，从而积累的内部frp层中的不连续增强纤维束状聚集体[a]的端部处的形状变化被抑制为极小，纤维束[a]的长度方向端部处的应力集中的发生被抑制为更小，从而能够呈现成型品的更高的力学特性，并能够进一步降低其偏差。

另外，上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，优选的是，从所述纤维增强树脂成型品中沿将任意的方向设定为0°时的0°、45°、90°、-45°四个方向切出试验片，测定各试验片的弯曲弹性模量而取得平均弯曲弹性模量eb，所述平均弯曲弹性模量eb满足下式(1)：

eb＞vf×(3/8)×ef×0.65...(1)

vf：纤维增强树脂成型品中含有的增强纤维的体积含有率

ef：纤维增强树脂成型品中含有的增强纤维的弹性模量。

即，示出了如上述那样能够呈现成型品的高力学特性、并能够降低其偏差的本发明涉及的纤维增强树脂成型品的弯曲弹性模量值的优选范围。

另外，上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，优选的是，从所述纤维增强树脂成型品中沿将任意的方向设定为0°时的0°、45°、90°、-45°四个方向切出试验片，测定各试验片的弯曲弹性模量时的弯曲弹性模量的cv值为20％以下。即，示出了如上述那样能够呈现成型品的高力学特性、并能够降低其偏差的本发明涉及的纤维增强树脂成型品的弯曲弹性模量的cv值的优选范围。

另外，上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，优选的是，从所述纤维增强树脂成型品中沿将任意的方向设定为0°时的0°、45°、90°、-45°四个方向切出试验片，测定各试验片的弯曲强度时的弯曲强度的cv值为20％以下。即，示出了如上述那样能够呈现成型品的高力学特性、并能够降低其偏差的本发明涉及的纤维增强树脂成型品的弯曲强度的cv值的优选范围。

另外，上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，优选的是，对所述纤维增强树脂成型品进行灰化处理，选出20个所述束状聚集体[a]，选出的所述束状聚集体[a]的平均纤维根数为6000根以下。即，通常，使用了单纱数较多的纤维束的纤维增强树脂成型材料中，存在生产效率也良好、在成型时得到优异的流动性的趋势，但存在成型品的力学特性差的趋势，而使用了单纱数较少的纤维束的纤维增强树脂成型材料中，相反地，虽然成型品的力学特性优异，但存在难以使成型时的流动性升高的趋势。鉴于这样的趋势，如上述那样能够呈现成型品的高力学特性、并能够降低其偏差的本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，从能够主要确保呈现高力学特性的观点考虑，针对作为纤维增强树脂成型材料的构成材料使用的束状聚集体[a]的平均纤维根数示出了优选范围。

上述本发明涉及的纤维增强树脂成型品可使用含有以下这样的不连续增强纤维的束状聚集体[a]的纤维增强树脂成型材料成型而成，所述不连续增强纤维的束状聚集体[a]特别优选采用以下这样的形态，即，优选的是，所述束状聚集体[a]包含对沿着由多根单纱形成的纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间和未分纤处理区间而成的部分分纤纤维束，以相对于所述纤维束的长度方向而言为角度θ(0°＜θ＜90°)的方式进行切断而成的产物，所述分纤处理区间被分纤成多个束。如此，通过使不连续增强纤维的束状聚集体[a]包含交替形成分纤处理区间和未分纤处理区间而成的部分分纤纤维束以相对于纤维束的长度方向倾斜的方式、即相对于纤维束的长度方向而言为角度θ(0°＜θ＜90°)的方式切断而成的产物，较之沿与纤维束的长度方向垂直的方向切断而形成的产物而言，切面能够在分纤处理区间和未分纤处理区间的范围内延伸，由此，形成的束状聚集体[a]的端部尤其容易形成为在成型品中应力不易集中的形状(各种例子见后述)，并且，也能够使束状聚集体[a]的宽度更小。结果，成型品中，能够呈现更高的力学特性(强度、弹性模量)、并能够进一步降低该力学特性的偏差。

另外，可采用下述形态：上述这样的部分分纤纤维束中，在至少一个所述分纤处理区间的至少一方的端部形成有所述单纱交织而成的缠结部、及/或所述缠结部积聚而成的缠结积聚部。

另外，本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，上述这样的纤维增强树脂成型材料中的束状聚集体[a]可采用含有下述中的至少一种聚集体的形态：

分纤束聚集体[a]，其是利用分纤处理分割成任意的束根数而成的；

结合束聚集体[b]，其是利用所述未分纤处理区间、及/或所述缠结部、及/或所述缠结积聚部，将纤维束的单纱彼此结合而成的；和

结合切断聚集体[c]，其中，所述未分纤处理区间、及/或所述缠结部、及/或所述缠结积聚部与所述部分分纤纤维束的切断时的切面交叉，在该交叉部中，所述纤维束的单纱彼此的结合被切断。

该形态中，所述束状聚集体[a]中，所述结合束聚集体[b]的含有率优选在0～15％的范围内。即，也可不含有结合束聚集体[b]，但在含有结合束聚集体[b]的情况下，优选预先将含有率抑制为最高15％。

本发明也提供上述这样的纤维增强树脂成型品的压缩成型方法。即，本发明涉及的纤维增强树脂成型品的压缩成型方法是用于成型为上述这样的纤维增强树脂成型品的压缩成型方法，其特征在于，在成型前的纤维增强树脂成型材料、和成型后的纤维增强树脂成型品中，满足下述条件i。i.所述纤维增强树脂成型材料中，在由材料面内规定的20点处，对各自的厚度方向的层数进行计数并算出其平均层数na，在由对成型后的所述纤维增强树脂成型品进行灰化处理而得到的产物的面内规定的20点处，对各自的厚度方向的层数进行计数并算出其平均层数nb，此时，nb与na之比nb/na成为1.2以上。

即，较之原本的纤维束厚度(即，成型前的纤维增强树脂成型材料中的层厚度)而言，形成成型后的frp时的frp内部层的厚度(即，纤维增强树脂成型品的成型后的纤维束厚度)就平均厚度而言更薄(呈现仿开纤效果)，但通过使nb/na为1.2以上，能够容易地减小纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h，由此能够更切实地实现提高成型品的力学特性、和降低其偏差的效果。

发明效果

根据本发明涉及的纤维增强树脂成型品及其压缩成型方法，能够切实且大幅度地减少成型品中的应力集中的发生，由此能够呈现更高的力学特性、并能够进一步降低该力学特性的偏差。

附图说明

[图1]为用于说明本发明中的束状聚集体[a]的纤维束长度与平均纤维长度的关系、及扁平率的说明图。

[图2]为用于说明本发明中的束状聚集体[a]的纤维方向与截面观察面形成的角度α和锥角δ的说明图。

[图3]为用于说明本发明中的试验片的切割方法的说明图。

[图4]为用于说明本发明中纤维束切断方向所导致的成型前和成型后的纤维束的形状变化的差异的说明图。

[图5]为表示本发明中使用部分分纤纤维束并将其切断的情况下的一例的立体简图。

[图6]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的部分分纤纤维束的一个形态例的俯视简图。

[图7]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的部分分纤纤维束的其他形态的俯视简图。

[图8]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的部分分纤纤维束的另一其他形态例的俯视简图。

[图9]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的部分分纤纤维束的制作方法的一例的俯视简图(a)和侧视简图(b)。

[图10]为示出了本发明中将纤维束倾斜地切断的情况下的基本技术思想的部分分纤纤维束的俯视简图。

[图11]为表示将纤维束垂直切断的情况下的一例的部分分纤纤维束的俯视简图。

[图12]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的分纤束聚集体[a]的制作方法的一例的俯视简图。

[图13]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的结合束聚集体[b]的制作方法的一例的俯视简图。

[图14]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的结合束聚集体[b]的制作·方法的其他例子的俯视简图。

[图15]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的结合束聚集体[b]的制作方法的另一其他例子的俯视简图。

[图16]为表示本发明中使用部分分纤纤维束的情况下的结合切断聚集体[c]的制作方法的一例的俯视简图。

[图17]为表示本发明中的内部抽拉(inside-pull)方式的一个方式例的立体简图。

具体实施方式

以下，针对本发明，参考附图与实施方式一同进行详细说明。

如前述那样，本发明涉及的纤维增强树脂成型品基本上是至少含有不连续增强纤维的束状聚集体[a]和基体树脂[m]的纤维增强树脂成型品(frp)，其特征在于，纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h为100μm以下，较薄，并且，其平均层厚度h的cv值为40％以下。此处，frp中的平均层厚度h如下求出：将frp的基体树脂[m]烧尽，从frp烧尽面内选出20点，在各点的厚度方向上计数残留的不连续增强纤维的束状聚集体[a]的层数n1，求出将原本的frp厚度除以n1求得的值的平均值。通过如此设定为小的平均层厚度h和低cv值，从而因纤维束厚度的急剧变化所导致的成型品中的应力集中的发生得到抑制，在能够呈现成型品的更高的力学特性的同时，能够降低该力学特性的偏差。

这样的本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，对纤维增强树脂成型品进行灰化处理，选出20个束状聚集体[a]，选出的束状聚集体[a]的平均纤维束长度l与平均纤维长度l之比l/l为1.1以上，并且，由纤维束宽度w与上述平均层厚度h之比w/h算出的扁平率为5以上，所述纤维束宽度w是将所述束状聚集体[a]的平均投影面积s除以所述平均纤维长度l而得到的。此处，各值表示为例如如图1所示的那样。束状聚集体[a]1的纤维束长度l和束状聚集体[a]1的平均纤维长度l表示为如图1所示的那样，如前所述，纤维束长度l与平均纤维长度l之比为l/l1.1以上，表示在束状聚集体[a]内，构成聚集体的单纱为沿着纤维束方向具有扩展的形态。其具体优选例如图1中所示，束状聚集体[a]1是将纤维束沿相对于纤维束长度方向x-x以切断角θ倾斜的方向切断而形成的，由切面2形成束状聚集体[a]1的端部。束状聚集体[a]1的平均投影面积s和纤维束宽度w表示为如图1所示的那样，通过将平均投影面积s除以所述平均纤维长度l求出纤维束宽度w，由纤维束宽度w与平均层厚度h之比w/h算出扁平率。该扁平率为5以上，表示束状聚集体[a]1是厚度h相对于宽度w而言大幅度减小的极扁平的形态的纤维束，由此，更容易达成本发明中规定的较小的平均层厚度h。如上所述，对于束状聚集体[a]1而言，通过利用倾斜切断而形成纤维束端部，使束状聚集体[a]1成为整体上极扁平的束状聚集体，从而可进一步抑制纤维束[a]1的长度方向端部处的应力集中的发生，能够呈现成型品的更高的力学特性，并能够进一步降低其偏差。

另外，本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，如前述那样，对纤维增强树脂成型品的均质的区域、更具体而言为距离端部2cm以上的内侧进行截面观察，所观察的所述束状聚集体[a]之中以纤维方向与截面观察面所成的角度α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]的80％以上的端部的锥角δ优选为10°以下。这样的本发明中的束状聚集体[a]的纤维方向与截面观察面形成的角度α和锥角δ表示为例如如图2所示的那样。如图2所示的那样，使纤维增强树脂成型品10针对x、y、z方向形成截面观察面时，在关于(xy面)的截面观察面和关于(xz面)的截面观察面中，纤维方向与截面观察面形成角度α的束状聚集体[a]分别呈现为图示的那样。其中，仅针对以纤维方向与截面观察面所成的角度α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]，仅对图示例中截面观察面(xz面)的以α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]11测定聚集体[a]11的端部的锥角δ，以角度α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]11的80％以上的端部的锥角δ优选为10°以下(例如，以n＝10抽取，其中8个以上符合)。需要说明的是，束状聚集体[a]中的纤维方向(纤维取向方向)可由例如所观察的纤维截面的长径比(长径相对于短径之比)确定，角度α越大则纤维截面越接近正圆形状，反之，α越小、即纤维束的单纱与截面观察面越接近平行，则会成为长径更大的椭圆形状。由该长径比可确定角度α。通过使束状聚集体[a]的大多数端部成为如此锥角δ为10°以下的尖细形态，从而积累的内部frp层中的不连续增强纤维的束状聚集体[a]的端部处的形状变化被抑制为极小，纤维束[a]的长度方向端部处的应力集中的发生被抑制为更小，从而能够呈现成型品的更高的力学特性，并能够进一步降低其偏差。

图3示出了本发明中特别对纤维增强树脂成型品的力学特性进行评价的情况下的试验片的切割方法。如图所示，对纤维增强树脂成型品20将任意的方向设定为0°，从纤维增强树脂成型品20沿0°、45°、90°、-45°四个方向切出试验片21，测定、算出各试验片21的力学特性和cv值。各方向的测定以例如n＝3实施，求出平均值。作为力学特性，测定例如弯曲弹性模量时，取得平均弯曲弹性模量eb，平均弯曲弹性模量eb优选满足下式(1)。

eb＞vf×(3/8)×ef×0.65...(1)

vf：纤维增强树脂成型品中含有的增强纤维的体积含有率

ef：纤维增强树脂成型品中含有的增强纤维的弹性模量

通过满足该(1)式，从而在如前所述的能够呈现成型品的高力学特性、并能够降低其偏差的本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，可达成所期望的弯曲弹性模量。同样地，测定各试验片21的弯曲弹性模量时的弯曲弹性模量的cv值优选为20％以下。即，优选在能够呈现高弯曲弹性模量的同时抑制其偏差。作为更优选的弯曲弹性模量的cv值，为15％以下，进一步优选为10％以下。

另外，可利用同样地切出的试验片21测定本发明涉及的纤维增强树脂成型品的弯曲强度和其cv值，弯曲强度的cv值也优选为20％以下。即，优选在能够呈现高弯曲强度的同时抑制其偏差。作为弯曲强度的cv值，更优选为15％以下，进一步优选为10％以下。

本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，对于束状聚集体[a]的平均纤维根数而言，如前述那样，优选的是，对纤维增强树脂成型品进行灰化处理，选出20个束状聚集体[a]的情况下，选出的束状聚集体[a]的平均纤维根数为6000根以下。即，在确保成型时的良好的流动性的同时，为了能够呈现成型品的高力学特性、并能够降低其偏差，作为成型中使用的纤维增强树脂成型材料的构成材料的束状聚集体[a]的平均纤维根数优选为6000根以下。

另外，本发明涉及的纤维增强树脂成型品中，优选使用特定形态的纤维增强树脂成型材料。特别优选的是，纤维增强树脂成型材料含有不连续增强纤维的束状聚集体[a]，是将该不连续增强纤维的束状聚集体[a]沿相对于纤维束的长度方向倾斜的方向切断而形成的，其中，优选的是，束状聚集体[a]包含对沿着由多根单纱形成的纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间和未分纤处理区间而成的部分分纤纤维束，以相对于所述纤维束的长度方向而言为角度θ(0°＜θ＜90°)的方式进行切断而成的产物，所述分纤处理区间被分纤成多个束。

关于构成纤维增强树脂成型材料的不连续增强纤维的束状聚集体[a]，例如如图4(a)所示的那样，通过使束状聚集体[a]31为沿相对于纤维束的长度方向(图示的“聚集体[a]的纤维方向”)倾斜的方向切断(以相对于纤维束的长度方向而言为角度θ(0°＜θ＜90°)的方式切断)而形成的产物，较之沿垂直的方向(θ＝90°的方向)切断而成的、图4(b)所示的束状聚集体[a]32的情况而言，由在成型后宽度略变宽、厚度略减小的束状聚集体[a]33、34的纵截面形状35、36的比较可知，沿倾斜方向切断而成的束状聚集体[a]33的长度方向端部的急剧的厚度变化得到抑制，成型品中的应力集中得以减少，由此能够呈现成型品的更高的力学特性，并能够进一步降低该力学特性的偏差。

并且，特别地，束状聚集体[a]优选由沿着由多根单纱形成的纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间(所述分纤处理区间被分纤成多个束)和未分纤处理区间而成的部分分纤纤维束形成，并优选包含以相对于该部分分纤纤维束的长度方向而言为角度θ(0°＜θ＜90°)的方式进行切断而成的产物。

对于上述这样的由部分分纤纤维束形成的束状聚集体[a]而言，首先，图5中，对沿着由多根单纱形成的纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间(所述分纤处理区间被分纤成多个束)和未分纤处理区间而成的部分分纤纤维束及其切断进行说明。如图5所示的那样，将沿着纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间42和未分纤处理区间43而成的部分分纤纤维束41沿方向a行进，利用切断刀44将纤维束41沿横切纤维束41的方向进行切断，形成不连续增强纤维的束状聚集体[a]45。此时，以相对于纤维束的长度方向而言为角度θ的方式进行切断，而在优选方式中，沿该切断角度θ为0°＜θ＜90°的倾斜方向进行切断。此处，作为切断角度θ的优选范围，为0°＜θ＜45°，更优选为5°＜θ＜30°。该范围中，能够同时实现：呈现高的力学特性和低偏差；以及，高加工性(抑制切断错误、能够以所期望的角度进行切断)。

切断前的上述部分分纤纤维束41基本上具有如图5所示的、沿着纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间42和未分纤处理区间43而成的形态，也可如图6、图7所示的那样，采用在至少一个分纤处理区间42的至少一方的端部形成有单纱交织而成的缠结部51、及/或该缠结部积聚而成的缠结积聚部52的形态。

另外，以下形态的部分分纤纤维束57也包含在本发明的部分分纤纤维束中：如图8所示的那样，包含将沿着纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间53和未分纤处理区间54而成的形态、和沿着纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间55和未分纤处理区间56而成的形态的组合形态，一方的分纤处理区间55以在另一方的未分纤处理区间54范围内延伸的方式形成。

上述这样的本发明中的部分分纤纤维束没有特别限定，可以如例如图9所示的那样形成。图9为表示将分纤机构61插入行进的纤维束60的一例的(a)俯视简图、(b)侧视简图。图中的纤维束行进方向a(箭头)为纤维束60的长度方向，表示从未图示的纤维束供给装置连续地供给纤维束60。分纤机构61具备具有容易插入纤维束60的突出形状的突出部62，插入行进的纤维束60中，生成与纤维束60的长度方向大致平行的分纤处理区间63。根据分纤的纤维束数量，也可同时使用多个分纤机构61。可将多个分纤机构61进行并列、交替、错位等，任意地配置多个突出部62。

利用分纤机构61将由多根单纱形成的纤维束60分成根数更少的分纤束的情况下，多根单纱实质上在纤维束60内不以合丝状态、而是以单纱水平交织的部分较多，因此，在分纤处理中有时会在接触部64附近形成单纱交织而成的缠结部65。此处，所谓形成缠结部65，可举出例如分纤机构61使得预先存在于分纤处理区间内的单纱彼此的交织形成(移动)于接触部64的情况、利用分纤机构61形成(制造)单纱新交织而成的聚集体的情况等。

在任意的范围内生成分纤处理区间63后，将分纤机构61从纤维束60中拔出。通过该拔出而生成施以分纤处理而成的分纤处理区间63，同时生成缠结部65积聚而成的缠结积聚部66。另外，有时在分纤处理中由纤维束产生的绒毛以毛团(日文：毛羽溜まり)67的方式在分纤处理时在缠结积聚部66附近生成。

然后，再次将分纤机构61插入纤维束60，由此生成未分纤处理区间68。

对于本发明中使用的增强纤维的纤维束而言，只要是由多根单纱形成的纤维束，则纤维种类没有特别限定。其中，优选选自由碳纤维、芳族聚酰胺纤维及玻璃纤维组成的组中的至少1种。这些纤维可单独使用，也可并用2种以上。其中，碳纤维可提供轻质且强度优异的复合材料，因此特别优选。作为碳纤维，可以是pan系、沥青系中的任一种，其平均纤维直径优选为3～12μm，更优选为6～9μm。

碳纤维的情况下，通常，将3000～60000根左右由连续纤维形成的单纱集束而成的纤维束以卷绕于卷轴而成的卷纱体(卷装(package))的形式进行供给。纤维束优选为无捻，但也可使用加捻的线束，即使在输送中加捻，仍然可适用于本发明。单纱数没有限制，使用单纱数多的所谓大丝束(largetow)的情况下，纤维束的每单位重量的价格低廉，因此，单纱数越多，则越能够减少最终制品的成本，故而优选。另外，作为大丝束，也可使用将纤维束彼此统和为1个束进行卷绕的所谓并纱的形态。

使用上述这样的增强纤维时，优选出于提高与基体树脂[m]的粘合性等的目的进行表面处理。作为表面处理的方法，有电解处理、臭氧处理、紫外线处理等。另外，出于防止增强纤维的起毛、提高纤维束的集束性、或提高与基体树脂[m]的粘合性等目的，也可赋予上浆剂。作为上浆剂，没有特别限定，可以使用具有环氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能团的化合物，这些上浆剂可使用1种或并用2种以上。

本发明中使用的纤维束优选为预先经过集束的状态。此处所谓预先经过集束的状态，是指例如利用构成纤维束的单纱彼此的交织进行集束的状态、利用赋予至纤维束的上浆剂进行集束的状态、利用在纤维束的制造工序中所含有的捻进行集束的状态。

接下来，在与图11的采用部分分纤纤维束的垂直切断的情况进行比较的同时，对图10中采用部分分纤纤维束的倾斜切断的情况下的基本技术思想进行说明。图10、图11中，71表示沿着由多根单纱形成的纤维束的长度方向交替形成分纤处理区间72(其被分纤成多个束)和未分纤处理区间73(其包含前述的缠结部等)而成的部分分纤纤维束。图11中，将部分分纤纤维束71的切面75设置为相对于纤维束的长度方向x-x而言垂直的方向(90°方向)，而图10中，将切面74的角度θ设置为相对于纤维束的长度方向x-x而言为倾斜方向的角度θ(0°＜θ＜90°)。

并且，将含有通过上述这样的切断而得到的不连续增强纤维的束状聚集体[a]、和基体树脂[m]的纤维增强树脂成型材料随机地分散，并进行加热·加压而成型得到纤维增强树脂成型品，将基体树脂[m]从所述纤维增强树脂成型品中烧尽，仅残留不连续增强纤维的束状聚集体[a]，制成俯视图进行观察时，形成例如图10、图11的右侧示例的那样的不连续增强纤维束状聚集体分布图。图11的分布图中，通过在主要包含缠结部等的未分纤处理区间73的两侧于切面75进行切断而形成的、纤维束长度方向端部以宽度较宽、且沿着相对于纤维束长度方向而言垂直的方向延伸的端部的形式被形成的束状聚集体76以实质上保持与原本的形态相同的形态的方式残留。这样的束状聚集体76的端部中，容易发生应力集中，成为成型品的力学特性的降低、力学特性偏差的原因。相对于此，图10的分布图中，不存在这样的容易发生应力集中的形态的束状聚集体76，就通过包含未分纤处理区间73(其包含例如缠结部等)并将其倾斜地切断而形成的束状聚集体77而言，其成为宽度较窄、且越接近端部则宽度越窄、并且不具有束状聚集体76中那样的容易发生应力集中的端部的束状聚集体的形态。因此，能够提高成型品的力学特性、降低力学特性的偏差。

如上述那样形成的不连续增强纤维的束状聚集体[a]可以是例如含有下述中的至少一种聚集体的形态：

分纤束聚集体[a]，其是利用分纤处理分割成任意的束根数而成的；

结合束聚集体[b]，其是利用未分纤处理区间、及/或缠结部、及/或缠结积聚部，将纤维束的单纱彼此结合而成的；和

结合切断聚集体[c]，其中，未分纤处理区间、及/或缠结部、及/或缠结积聚部与部分分纤纤维束的切断时的切面交叉，在该交叉部中，纤维束的单纱彼此的结合被切断。

上述分纤束聚集体[a]是如例如图12所示的那样，通过在部分分纤纤维束81的分纤处理区间82内、在以切断角度θ(0°＜θ＜90°)相对于纤维束的长度方向倾斜的切面83处切断而形成的、宽度小且为规定长度的、任意的多个分纤束聚集体[a]。

对上述结合束聚集体[b]进行举例，结合束聚集体[b]形成为如例如图13所示的那样的结合束聚集体[b]，其中，主要在部分分纤纤维束91的未分纤处理区间92中以切断角度θ(0°＜θ＜90°)在相对于纤维束的长度方向倾斜的切面93处进行切断，由此在纤维束长度方向端部形成切口。或者，结合束聚集体[b]形成为如例如图14所示的那样的具有缠结部103的结合束聚集体[b]，其中，在部分分纤纤维束101的未分纤处理区间102、和在端部具有缠结部103的分纤处理区间104的范围内，以切断角度θ(0°＜θ＜90°)在相对于纤维束的长度方向倾斜的切面105处进行切断，由此在纤维束长度方向端部形成深的切口。或者，结合束聚集体[b]形成为如例如图15所示的那样的具有缠结积聚部113的结合束聚集体[b]，其中，在部分分纤纤维束111的未分纤处理区间112和在端部具有缠结积聚部113的分纤处理区间74的范围内，以切断角度θ(0°＜θ＜90°)在相对于纤维束的长度方向倾斜的切面115处进行切断，由此在纤维束长度方向端部形成深的切口。

另外，上述结合切断聚集体[c]形成为例如如图16所示的那样的结合切断聚集体[c]，其中，以包含部分分纤纤维束121的主要未分纤处理区间122的方式、或在未分纤处理区间12的全长范围内倾斜地横切的方式，以切断角度θ(0°＜θ＜90°)在相对于纤维束的长度方向倾斜的切面123处进行切断，由此使得平均纤维束长度较长、宽度小、长度方向端部的宽度更小。图示例中，未分纤处理区间122与部分分纤纤维束121的切断时的切面123交叉，在该交叉部中，纤维束121的单纱彼此的结合被切断。

需要说明的是，由于上述结合切断聚集体[c]的平均纤维束长度变得较长，因此在切断纤维束时、聚集体的散布时等情况下，有时在未分纤处理区间中纤维束也会自然地断裂，形成单纱数更少的聚集体。本发明中，这样的小束化的聚集体也包括在上述结合切断聚集体[c]中。

不连续增强纤维的束状聚集体[a]可采用含有上述这样的分纤束聚集体[a]、结合束聚集体[b]、和结合切断聚集体[c]之中的至少一种聚集体的形态。上述束状聚集体[a]中，从呈现更优异的力学特性和低偏差的观点考虑，上述结合束聚集体[b]的含有率优选在0～15％的范围内。此处所谓含有率，是指结合束聚集体[b]在束状聚集体[a]中所占的频率比例。即，将束状聚集体[a]的总根数设为n(a)、将其中含有的结合束聚集体[b]的根数设为n(b)时，由下式(2)表示。

{n(b)/n(a))×100...(2)

另外，本发明中，在为了得到束状聚集体[a]而切断纤维束时，优选将以内部抽拉方式开卷的纤维束供于切断工序。本发明中所谓内部抽拉方式，与将在卷芯(通常使用纸制的管)上卷绕纤维束而成的卷轴设置于经轴架(creel)上、从卷轴外侧的纤维束末端将纤维束开卷的手法不同，是指除去卷轴的卷芯，如图14所示的那样，在相对于卷轴的卷绕方向200垂直地设置的状态下，将存在于卷轴内侧的纤维束末端相对于卷轴的卷绕方向垂直地拉出的方式。

根据上述内部抽拉方式，在将纤维束供于切断工序时，通过预先将卷轴的外侧的纤维束末端和其他卷轴(同样已除去卷芯)的卷轴内侧的纤维束末端连接，能够长时间连续地实施切断加工，故而优选。特别地，上述内部抽拉方式中，可与切断加工平行地实施连接的操作，从而能够提高生产率，故而优选。另外，在将纤维束开卷时，不再存在开卷后的纤维束在卷轴上横动(travers)时发生的与卷轴的摩擦，因此，从能够抑制产生摩擦绒毛的观点考虑也是优选的。

另一方面，上述内部抽拉方式中，由于将纤维束相对于卷绕方向垂直地开卷(纤维束的拉出方向201)，因此存在在纤维束上产生退绕捻(日文：解じよ撚り)202的情况。将含有这样的退绕捻的纤维束203切断时，根据加捻的方式，存在得到的前述束状聚集体[a]的纤维长度变得不均匀、或纤维束的切面不会成为直线的情况，但任一者均非损害本发明的效果的水平，可实质上与将无捻的纤维束切断而成的产物同等地处理。

如此，通过具有特定的不连续增强纤维的束状聚集体[a](其是通过将交替形成分纤处理区间和未分纤处理区间而成的部分分纤纤维束相对于纤维束的长度方向倾斜地切断来形成的)，能够在制成成型品时实现极高的力学特性(强度、弹性模量)，并且将该力学特性的偏差抑制为较小。

本发明涉及的纤维增强树脂成型品是至少含有不连续增强纤维的束状聚集体[a](期望具有上述这样的优选形态的束状聚集体[a])、和基体树脂[m]的纤维增强树脂成型品，该纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h为100μm以下，并且，平均层厚度h的cv值为40％以下，这样的本发明涉及的纤维增强树脂成型品可例如如前述那样，通过以下这样的压缩成型方法制造。

即，所述方法是用于成型为上述这样的纤维增强树脂成型品的压缩成型方法，其特征在于，在成型前的纤维增强树脂成型材料、和成型后的纤维增强树脂成型品中，满足下述条件i。

i.所述纤维增强树脂成型材料中，在由材料面内规定的20点处，对各自的厚度方向的层数进行计数并算出其平均层数na，在由对成型后的所述纤维增强树脂成型品进行灰化处理而得到的产物的面内规定的20点处，对各自的厚度方向的层数进行计数并算出其平均层数nb，此时，nb与na之比nb/na成为1.2以上。

通过采用这样的压缩成型方法，如前述那样，较之原本的纤维束厚度(即，成型前的纤维增强树脂成型材料中的层厚度)而言，形成成型后的frp时的frp内部层的厚度(即，纤维增强树脂成型品的成型后的纤维束厚度)就平均厚度而言更薄(呈现仿开纤效果)，通过使nb/na为1.2以上，能够容易地减小纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h，由此能够更切实地实现提高成型品的力学特性、和降低其偏差的效果。

实施例

接下来，对本发明的实施例、比较例进行说明。需要说明的是，本发明不受本实施例、比较例的任何限定。

[使用原料]

纤维束[a-1]：

使用了纤维直径为7.2μm、拉伸弹性模量为240gpa、单纱数为50,000根的连续的碳纤维束(zoltek公司制，“panex35(注册商标)”)。

基体树脂[m-1]：

使用了将以下成分充分地混合并搅拌而得到的树脂复合物：乙烯基酯树脂(dowchemical(株)制，“derakane(注册商标)790”)100重量份、作为固化剂的过氧化苯甲酸叔丁酯(日本油脂(株)制，“perbutyl(注册商标)z”)1重量份、作为增稠剂的氧化镁(协和化学工业(株)制，mgo#40)4重量份、作为内部脱模剂的硬脂酸锌(堺化学工业(株)制，sz-2000)2重量份。

基体树脂[m-2]：

使用了聚酰胺树脂(东丽(株)制，“cm1001”)。

(参考例1：纤维增强树脂成型品中的平均层厚度h、及其cv值的计算方法)

从纤维增强树脂成型品切出120×100×1.6mm的试样，以20mm间隔选出合计20点(长边方向上5点、短边方向上4点)，测定成型品厚度后，在炉内对所述试样以600℃×1小时的条件加热，实施灰化处理，除去树脂。接着，在由已除去树脂的试样的面内得到的前述的规定的20点处，对在厚度方向上残留的束状聚集体[a]的层数n1进行计数，由除以灰化处理前的成型品厚度得到的值算出平均层厚度h、及cv值。

(参考例2：束状聚集体[a]的平均纤维束长度1与平均纤维长度l之比1/l的计算方法)

从纤维增强树脂成型品切出120×100×1.6mm的试样，在炉内对所述试样以600℃×1小时的条件加热，实施灰化处理，除去树脂。接着，从已除去树脂的试样中选出20个束状聚集体[a]，用游标卡尺测定选出的上述束状聚集体[a]的平均纤维束长度l和平均纤维长度l，算出l/l的值。

(参考例3：束状聚集体[a]的纤维束宽度w与平均层厚度h之比w/h的计算方法)

针对参考例2中选出的20个束状聚集体[a]，利用显微镜进行观察，计量上述束状聚集体[a]各自的投影面积s。由将得到的投影面积s除以上述平均纤维长度l而求出的纤维束宽度w、和由参考例1算出的上述平均层厚度h来算出扁平率w/h。

(参考例4：束状聚集体[a]端部的锥角δ的计算方法)

从纤维增强树脂成型品切出100×25×1.6mm的试样，对端面进行研磨，由此得到截面观察用的试样，利用显微镜进行截面观察。通过截面观察所观察到的束状聚集体[a]之中，抽取10点以纤维方向与截面观察面所成的角度α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]的端部，计量各自的锥角δ。本发明中，将10点中8点为10°以下的情况判定为a，将为10°以下的锥角少于8点的情况判定为x。

(参考例5：束状聚集体[a]的分类、及结合束聚集体[b]含有率的计算方法)

从纤维增强树脂成型品切出100×100×1.6mm的试样，在炉内对所述试样以600℃×1小时的条件加热，实施灰化处理，除去树脂。接着，使用镊子从已除去树脂的试样中取出400根束状聚集体[a]，按照以下的基准，分类为分纤束聚集体[a]、结合束聚集体[b]、结合切断聚集体[c]。

分纤束聚集体[a]：部分分纤纤维束中，将由于施加的分纤处理而被分割的细束作为分纤束聚集体[a]。

结合束聚集体[b]：部分分纤纤维束中，将可利用未分纤处理区间、缠结部、缠结积聚部等束间结合因子判断为“束彼此结合而成的形状”的束状聚集体作为结合束聚集体[b]。需要说明的是，本发明中，所谓前述“束彼此结合而成的形状”，是指在使用镊子提起束状聚集体[a]时，至少2束以上束状聚集体[a]同时上升，即使轻轻振动也未分离成单个束的状态。

结合切断聚集体[c]：部分分纤纤维束中，将可判断为存在将未分纤处理区间、缠结部、缠结积聚部等束间结合因子进行切断并分割而成的痕迹、或在被切断后由于加工上的自然断纱而小片化的束状聚集体作为结合切断聚集体[c]。

进而，由上述中经过分类的结合束聚集体[b]的总根数算出纤维增强树脂成型材料中的结合束聚集体[b]的含有率。

(参考例6：纤维增强树脂成型品的压缩成型方法)

前述的纤维增强树脂成型材料中，在由材料面内规定的20点处，在炉内以600℃×1小时的条件加热除去树脂后，对各自的厚度方向的层数进行计数并算出其平均层数na。接着，使用可制作平板的模no.1，将该纤维增强树脂成型材料配置在模的中央部(以投料率计为50％)，然后利用加压型加压机进行10mpa的加压，基于约140℃×5分钟的条件进行固化，得到300×400×1.6mm的平板。将得到的成型品与前述同样地在炉内以600℃×1小时的条件加热，实施灰化处理，然后针对由面内规定的20点对各自的厚度方向的层数进行计数，算出平均层数nb。由上述na、nb的值求出比nb/na。

(参考例7：纤维增强树脂成型品的弯曲试验方法)

从与参考例6同样地操作而得到的300×400×1.6mm的平板中沿将平板长度方向设定为0°时的0°、45°、90°、-45°四个方向分别切出3片100×25×1.6mm的试验片(合计12片)，按照jisk7074(1988年)实施测定。

(参考例8：纤维增强树脂成型品中的增强纤维的体积含有率vf)

从纤维增强树脂成型品切出50mm×50mm的试样，测定试样重量(wa)。然后，在炉内对所述试样以600℃×1小时的条件加热，除去树脂，测定成型品中含有的仅增强纤维的重量(wb)。由上述wa、wb的值利用下述(3)式算出纤维增强树脂成型品中的纤维重量含有率wf，由增强纤维、基体树脂各自的比重算出vf。

wf＝wb/wa×100...(3)

(实施例1)

使用络纱机，以10米/分钟的恒定速度将纤维束[a-1]开卷，通过以10hz沿轴向振动的振动拓宽辊，实施拓宽处理后，通过宽度为60mm的宽度限制辊，由此得到拓宽为60mm的拓宽纤维束。针对得到的拓宽纤维束，准备将具备厚度为0.2mm、宽度为3mm、高度为20mm的突出形状的分纤处理用铁制板沿着增强纤维束的宽度方向以3.5mm等间隔并行地设置而成的分纤处理机构。对拓宽纤维束间歇式地插拔该分纤处理机构，得到部分分纤纤维束。此时，分纤处理机构重复下述动作：针对以10米/分钟的恒定速度行进的拓宽纤维束，穿刺分纤处理机构3秒，生成分纤处理区间，以0.2秒拔出分纤处理机构，然后再次穿刺。另外，对于得到的部分分纤纤维束而言，在分纤处理区间处纤维束在宽度方向上被分纤成17分割，在至少一个分纤处理区间的至少一个端部具有单纱交织而成的缠结部积聚而成的缠结积聚部。制作1500m部分分纤纤维束，结果断纱、卷缠一次也没有发生，存在于纤维束内的纤维的捻在插拔分纤处理机构时沿行进方向通过，能够以稳定的宽度进行分纤处理。

将得到的部分分纤纤维束设置在经轴架上，从卷轴外侧的纤维束端部开卷，连续地插入旋转切割器(切断刀相对于纤维束的长度方向以15°的角度倾斜)将纤维束切断，得到不连续增强纤维的束状聚集体[a]。此时，预先将切断间隔调节为3.2mm，从而可将纤维长度切断为12.5mm。在上述切断工序之后，接着通过将束状聚集体[a]以均匀分散的方式进行散布，得到纤维取向为各向同性的不连续纤维无纺布。得到的不连续纤维无纺布的单位面积重量为1kg/m²。

使用刮刀(doctorblade)将基体树脂[m-1]分别均匀地涂布于2片聚丙烯制的脱模膜上，制作2片树脂片。用这2片树脂片从上下夹持上述得到的不连续纤维无纺布，在辊上将树脂含浸于无纺布中，由此得到片状的纤维增强树脂成型材料。此时，在制作树脂片的阶段调节树脂的涂布量，使得纤维增强树脂成型材料的增强纤维重量含有率成为47％。

针对得到的纤维增强树脂成型材料，通过参考例6的方法实施平板的压缩成型，结果，得到nb/na的值为1.2的纤维增强成型品。另外，针对得到的纤维增强成型品，使用参考例1～5、7、8中记载的方法实施各种评价。得到的纤维增强成型品的vf为37％，确认到大于vf×(3/8)×ef×0.65的值的弹性模量。其他评价结果示于表1。

(实施例2)

调节旋转切割器的切断刀的斜度，将切断间隔调节为6.2mm，使得纤维束的切断角度为30°、纤维长度为12.5mm，除此以外，与实施例1同样地进行评价。得到的一系列评价结果示于表1。

(实施例3)

调节旋转切割器的切断刀的斜度，将切断间隔调节为8.8mm，使得纤维束的切断角度为45°、纤维长度为12.5mm，除此以外，与实施例1同样地进行评价。得到的一系列评价结果示于表1。

(实施例4)

基体树脂使用前述[m-2]，并且将制作部分分纤纤维束时的纤维束的分割数设为50分割，以角度为15°、纤维长度为12.5mm的方式进行切断，得到不连续纤维无纺布，将所述不连续纤维无纺布和膜状的基体树脂[m-2]交替地层合得到层合体，使用所述层合体进行压缩成型，除此以外，与实施例1同样地进行评价。得到的一系列评价结果示于表1。

(实施例5)

在为了将纤维束插入旋转切割器而进行开卷时，通过内部抽拉方式(除去纤维束所卷绕的纸管，从卷轴内侧的纤维束端部开卷)将纤维束开卷，除此以外，与实施例1同样地进行评价。此时，在散布时采集少量将部分分纤纤维束切断得到束状聚集体[a]，确认纤维长度，结果，观察到纤维长度不符合12.5mm的束状聚集体，但其比例较小，判断为实质上切断为目标的纤维长度。得到的一系列评价结果示于表1。

对于实施例1～5而言，确认到同时呈现了优异的力学特性(弯曲强度、弹性模量)、低偏差(例如，弯曲弹性模量的低cv值)。

[表1]

产业上的可利用性

本发明可适用于特别是要求高力学特性和该力学特性的偏差的降低的任何纤维增强树脂成型品的制造。

附图标记说明

1、5、31、32束状聚集体[a]

2切面

10、20纤维增强树脂成型品

11以α为±10°以内的方式取向的束状聚集体[a]

21试验片

33、34束状聚集体[a]

35、36纵截面形状

41、57、71、81、91、101、111、121部分分纤纤维束

42，53、55、63、72、82、104、114分纤处理区间

43、54、56、68、73、92、102、112、122未分纤处理区间

44切断刀

51、65、103缠结部

52、66、113缠结积聚部

60纤维束

61分纤机构

62突出部

64接触部

67毛团

74、75、83、93、105、115、123切面

76、77束状聚集体

200卷轴的卷绕方向

201纤维束的拉出方向

202纤维束的退绕捻

203含有退绕捻的纤维束