CN110461918A - 预浸料片、其制造方法、带表皮材的单元层、纤维增强复合材料成型品的制造方法、以及纤维增强复合材料成型品 - Google Patents

预浸料片、其制造方法、带表皮材的单元层、纤维增强复合材料成型品的制造方法、以及纤维增强复合材料成型品 Download PDF

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Abstract

预浸料片(1)由多个单元层(10a、10b)层叠而成，在单元层(10a、10b)中，多个预浸料带(100)并排配置，所述预浸料带(100)通过在增强纤维束中含浸热固性基体树脂组合物而成。一个以上的单元层(10a、10b)在相邻的预浸料带(100)之间具有间隙(G)，其宽度为相邻的预浸料带(100)中更窄一方的宽度的10％以下的长度。

Description

预浸料片、其制造方法、带表皮材的单元层、纤维增强复合材 料成型品的制造方法、以及纤维增强复合材料成型品
技术领域
本发明涉及预浸料片、其制造方法、带表皮材的单元层、纤维增强复合材料成型品的制造方法、以及纤维增强复合材料成型品。
背景技术
在纤维增强复合材料成型品的制造中，多使用片状预浸料，其为在将增强纤维沿一个方向拉齐而得的片状物、织物、无纺布等中含浸热固性基体树脂而成的中间基材。
专利文献1中公开了一种制造预浸料的方法，即：对于将多个增强纤维拉齐而得的片状纤维束，使横向邻接的侧端部彼此重合而进行排列，制成增强纤维片，并在该增强纤维片中含浸树脂组合物，从而制造预浸料。
另一方面，在纤维增强复合材料成型品的制造中，除了片状预浸料以外，还利用了使热固性基体树脂含浸于几千～几万根长丝沿一个方向排列的增强纤维束中而成的被称为丝束预浸料、纱线预浸料、或者短切丝束预浸料的宽度窄的中间基材(以下，有时称为丝束预浸料)。
专利文献2中提出了一种纤维增强复合材料成型品的制造方法，通过平坦地敷设增强材料而当作片状预浸料，并将其用于注射成型、冲压成型。
专利文献3中公开了一种使用在连续增强纤维中含浸热塑性树脂而成的纤维增强热塑性预浸料带来成型纤维增强热塑性复合材料的方法。在该方法中，在各个层中使上述预浸料带沿一定方向并排，使各个层的增强纤维方向不同而进行层叠。然后，对得到的多轴层叠片实施缝合而一体化，将经一体化的多轴层叠片裁断或层叠并设置于模具中，成型为预定形状。
专利文献4中公开了一种通过将带状预浸料配置在形成于金属制成型模具的格子状槽中并在加压下加热而进行成型的先进栅格结构体的制造方法。格子状的槽由沿着三个方向延伸的槽构成。沿着三个方向延伸的槽在交叉部形成得较大，在除其以外的部分形成得较小。带状预浸料在交叉部以在宽度方向上不弯折的形式配置在槽内，在除其以外的部分在宽度方向上弯折地配置。另外，带状预浸料在交叉部按照交叉的两根带状预浸料的三组以一点连接的方式配置。
专利文献5中记载了使具有2.0～3000mm的宽度、且沿着长度的最大宽度与最小宽度之间的差被控制于小于0.20mm的带状预浸料以彼此平行的方式且具有小于预定宽度的间隔地进行铺设来使用。铺设好的带状预浸料间的间隙小于1.00mm。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“日本特开2012-201716号公报(2012年10月22日公开)”
专利文献2：日本公表专利公报“日本特表2004-504962号公报(2004年2月19日公表)”
专利文献3：日本公开专利公报“日本特开2007-001089号公报(2007年1月11日公开)”
专利文献4：日本公开专利公报“日本特开2013-107385号公报(2013年6月6日公开)”
专利文献5：国际公开第2012/020109号(2012年2月16日国际公开)
发明内容
发明要解决的课题
然而，将多个带状预浸料排列并通过压制成型来制造立体形状的成型品的情况下，在根据成型品的立体形状移动胶带时，邻接的胶带、重叠的胶带会阻碍移动，因此得到的成型品容易产生皱折、纤维的曲折。其结果，有时会损害成型品的强度、或难以得到期望的立体形状的成型品。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种能够抑制在成型时产生皱折和增强纤维的曲折、且成型性优异的预浸料片。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明的一个形态为一种预浸料片，其为由多个单元层层叠而成的预浸料片，所述单元层由多个在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成的预浸料带并排配置而成，至少任一个上述单元层在相邻的上述预浸料带之间具有间隙，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。
另外，为了解决上述课题，本发明的一个形态为一种带表皮材的单元层，其包含表皮材和配置于其上的单元层，上述单元层由多个预浸料带具有间隙地并排配置而成，上述预浸料带包含增强纤维束和基体树脂组合物，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。
发明效果
根据本发明的一个形态涉及的发明，能够提供一种能够抑制在成型时产生皱折和增强纤维的曲折、且成型性优异的预浸料片。另外，通过将本发明的一个形态涉及的预浸料片成型，从而发挥能够提供一种外观优异的纤维增强复合材料成型品的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的预浸料片的概略构成的俯视图。
图2是说明预浸料带变形时的间隙效果的图。
图3是表示本发明的实施方式2涉及的预浸料片的概略构成的俯视图。
图4是说明本发明的实施方式3涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法中的压实工序的图。
图5是说明本发明的实施方式3涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法中的赋形工序的图。
图6是说明本发明的实施方式3涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法中的裁断工序的图。
具体实施方式
〔1.预浸料片〕
本发明的一个形态涉及的发明涉及一种由多个单元层层叠而成的预浸料片，所述单元层由多个在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成的预浸料带并排配置而成。多个层叠的单元层中的至少任一个单元层在相邻的上述预浸料带之间具有间隙，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。多个上述单元层可以包含沿着与正上方或正下方的单元层的上述预浸料带的取向方向交叉的方向取向的上述预浸料带。由此，可得到能够抑制在成型时产生皱折和增强纤维的曲折、且成型性优异的预浸料片。另外，通过使用这样的预浸料片，能够制造外观优异的纤维增强复合材料成型品。
(预浸料片的构成)
以下一边参照附图一边对本发明的第一实施方式涉及的预浸料片1的构成进行具体说明。图1是表示预浸料片1的概略构成的俯视图。预浸料片1为由单元层10a和单元层10b层叠而成的构成，单元层10a和单元层10b由多个预浸料带100并排配置而成。“预浸料带”的详细内容后述。
单元层10a和单元层10b在相邻的预浸料带100之间具有预定宽度的间隙，该间隙的宽度为相邻的预浸料带100中较窄一方的宽度的10％以下的长度。具体地说，单元层10a中相邻的预浸料带100a与100b之间的间隙g1的宽度为预浸料带100a与100b中较窄一方的宽度的10％以下的长度。关于单元层10a和单元层10b中的其他间隙(g2～g6)的宽度，也同上，即为相邻的预浸料带100中较窄一方的宽度的10％以下的长度。
预浸料片1在相邻的预浸料带100之间具有间隙g1～g6。通过存在间隙g1～g6，使得同一单元层内的预浸料带100彼此不被束缚，因此预浸料片不变得刚直，悬垂性变得良好。另外，预浸料带100的移动变得容易，在赋形中、或者成型中，各预浸料带100能够追随赋形模具、或者成型模具的形状而移动。因此，预浸料片1对型材形状的追随性(赋形性/成型性)良好。另外，间隙g1～g6由于能够担任在预浸料片1的成型中局部产生的树脂流动的流路，因此树脂也能够通过流路而不是通过模具与片材表面的界面。由此，能够抑制伴随树脂在模具与片材表面的界面流动而引起增强纤维流动并产生曲折。因此，预浸料片1不易在成型时产生皱折和增强纤维的曲折。
另外，预浸料片1中间隙g1～g6的宽度为相邻的预浸料带100中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。通过设为这样的构成，根据后述的理由，预浸料片1的片材形态保持性和悬垂性两者均良好。其结果，预浸料片1的操作性优异。进一步，如果间隙g1～g6的宽度为上述范围内，则在将预浸料片1成型所得到的成型品中，纤维流动而间隙消失。其结果，成型品的机械物性变得良好。
在将图中的箭头所示的方向设为0°的情况下，单元层10a的预浸料带100a～100c按照沿着0°的方向(图中的箭头所示的方向)取向的方式配置。单元层10b的预浸料带100d～100h按照沿着90°的方向取向的方式配置。单元层10b的预浸料带100d～100h按照分别沿着相对于单元层10a的预浸料带100a～100c的取向方向以90°的角度交叉的方向取向的方式配置。通过设为这样的构成，能够使预浸料片1自立。其结果，预浸料片1的操作性优异。需要说明的是，本说明书中，上述“取向方向”是指预浸料带的长度方向。
由于单元层10a、10b各自具有间隙，因此各单元层的预浸料带100具有与其他单元层的预浸料带100重叠的区域和与其他单元层的预浸料带100不重叠的区域。具体地说，在单元层10a的预浸料带100中，与单元层10b的间隙重叠的区域成为与单元层10b的预浸料带100不重叠的区域。在该区域中，单元层10a的预浸料带100不会被单元层10b的预浸料带100束缚。另一方面，在单元层10a的预浸料带100中与单元层10b的预浸料带100重叠的区域中，单元层10a的预浸料带100被单元层10b的预浸料带100束缚。在本说明书中，将各单元层的预浸料带100中与其他单元层的预浸料带100不重叠的区域称为“非束缚区域”，将各单元层的预浸料带100中与其他单元层的预浸料带100重叠的区域称为“束缚区域”。
如此，间隙g1～g6使正上方或正下方的其他单元层的预浸料带100中产生非束缚区域。因此，间隙g1～g6将同一单元层内的预浸料带100彼此的移动切断，从而不仅抑制由阻力引起的皱折产生，还有助于预浸料带100的变形。
图2是说明预浸料带100变形时的间隙效果的图。如图2所示，例如在单元层10a的预浸料带100b、100c沿着箭头a方向和与箭头a方向正交的方向拉伸时，预浸料带100d～100h的非束缚区域变形，预浸料片1变形。在这种情况下，在预浸料片1变形的同时预浸料带100也变形。具体地说，有助于预浸料片1变形的非束缚区域因张力而沿着箭头c、c’方向进行宽度收缩。另一方面，在预浸料带100b、100c的束缚区域中，受到箭头b、b’方向(宽度方向)的张力而扩大宽度。这样的预浸料带100变形的结果是：在单元层10b中，与有助于预浸料片1变形的非束缚区域相邻的间隙宽度扩张，在单元层10a中，与预浸料带100b和100c相邻的间隙宽度缩小。
在预浸料片1中，单元层10a、10b中的预浸料带100的取向方向彼此不同，因此在预浸料带100的侧端部具有非束缚区域。由此，预浸料带100的变形自由度进一步提高。
束缚区域承担预浸料片的形状保持和上述作用，但在预浸料片的加热加压时，将预浸料带彼此束缚的基体树脂组合物的粘度降低，从而不会完全束缚预浸料带。因此，在加热加压时，预浸料带也能够移动，在所得到的成型品中，可消除如图2中所见的纤维曲折。
构成预浸料片的多个层叠的单元层中的一部分也可以在可得到本实施方式的效果的范围内不具有上述间隙。
例如，在包含具有上述间隙的单元层和不具有间隙的单元层的预浸料片中，具有间隙的单元层的比例可以在可得到本实施方式的效果的范围内适当决定。从这样的观点出发，上述比例优选为0.1％以上，更优选为0.2％以上，进一步优选为0.5％以上。例如，如果是重叠5个单元层而成的预浸料片，则该预浸料片中具有上述间隙的单元层的数量可以为2～5个。
需要说明的是，具有上述间隙的单元层在上述预浸料片中的层叠方向上的位置可以在可得到本实施方式的效果的范围内适当决定，具有间隙的单元层与不具有间隙的单元层可以在层叠方向上交替配置，也可以集中配置。
(单元层的层叠数和预浸料片的厚度)
本发明的一个形态涉及的预浸料片只要将多个单元层层叠即可，单元层的层叠数没有限制。预浸料片所具有的单元层的层叠数可以根据预浸料片或所得到的成型品所要求的厚度适当设定。
本发明的一个形态涉及的预浸料片的片材厚度没有特别限制，但优选为0.03mm～6mm的范围。如果片材的厚度为0.03mm以上，则预制品的形状保持性变得良好。片材厚度的下限值更优选为0.2mm以上，进一步优选为0.4mm以上。另外，如果片材的厚度为6mm以下，则预制品的赋形性变得良好，能够减少所得到的成型品中的皱折产生。片材厚度的上限值更优选为5mm以下，进一步优选为4mm以下。
(预浸料带的取向方向)
本发明的一个形态涉及的预浸料片只要按照在同一单元层中的多个预浸料带之间形成预定宽度的间隙的方式进行配置即可。因此，同一单元层中的多个预浸料带的取向方向可以相同，也可以不同。同一单元层中的预浸料带的取向方向优选实质上相同且大致平行。通过设为这样的构成，能够兼顾预浸料片的生产率和物性。预浸料带的取向方向优选与增强纤维的取向方向实质上相同。
(预浸料带的宽度)
在本发明的一个形态涉及的预浸料片中，预浸料带的宽度没有特别限制，但优选为3mm～55mm的范围。如果预浸料带的宽度为3mm以上，则能够高效地形成单元层。预浸料带宽度的下限值更优选为5mm以上，进一步优选为6mm以上。另外，如果预浸料带的宽度为55mm以下，则不管敷设预浸料带的平面形状如何，预浸料带的成品率都良好。预浸料带宽度的上限值更优选为40mm以下，进一步优选为30mm以下。
另外，本发明的一个形态涉及的预浸料片中，同一单元层中的预浸料带的宽度可以不同，也可以相同。另外，在不同的单元层间预浸料带的宽度可以不同，也可以相同。
需要说明的是，预浸料带的宽度只要是代表各预浸料带的宽度方向的尺寸的值即可。例如，预浸料带的宽度可以是包含预浸料带的长度方向的两端在内的任意3点在宽度方向的尺寸的平均值，或者也可以是各预浸料带的该宽度方向的尺寸的最大值与最小值的平均值。
预浸料带的宽度也可以在能够确保上述间隙的范围内包含一些偏差。例如，后述的丝束预浸料有时包含起因于其制法的宽度偏差。如果该偏差过大，则有时不能确保上述间隙，虽然从精度的观点出发越小越优选，但有时预浸料带的制造成本会变高。
预浸料的宽度偏差取决于预浸料带宽度的大小，例如如果为12.7mm宽度，则优选为±0.7mm以下，进一步优选为±0.4mm以下。但是，由于预浸料带的宽度偏差也取决于预浸料带的宽度大小，因此不限于上述例子。另外，有时罕见地在碳纤维束中包含绞合，有时在绞合部分预浸料带宽度会局部变小，但该宽度变动排除在上述偏差以外。
(间隙的宽度)
在本发明的一个形态涉及的预浸料片中，只要间隙的宽度为相邻的预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度就没有特别限制，同一单元层中的间隙宽度可以不同，也可以相同。
间隙宽度的下限值优选为相邻的预浸料带100中任一宽度较窄一方的宽度的0.1％以上，更优选为0.5％以上，进一步优选为1％以上。如果间隙宽度的下限值为上述范围，则预浸料片的悬垂性变得更良好。
(预浸料带的数量)
在本发明的一个形态涉及的预浸料片中，构成一个单元层的预浸料带的数量没有特别限制。可以根据目标预浸料片的大小和敷设的预浸料带的宽度来适当选择。
(预浸料片的层叠构成)
本发明的一个形态涉及的预浸料片的多个单元层可以包含沿着与正上方或正下方的单元层的预浸料带的取向方向交叉的方向取向的预浸料带。本发明的一个形态涉及的预浸料片优选多个单元层包含沿着与正上方或正下方的单元层的多个预浸料带的取向方向交叉的方向取向的预浸料带。由此，在与正上方或正下方的单元层的预浸料带之间形成多处束缚区域。在本发明的一个形态涉及的预浸料片中，多个单元层内也可以存在包含沿着与并非正上方或正下方的单元层的其他单元层的预浸料带的取向方向相同的方向取向的预浸料带的单元层。另外，所有单元层的预浸料带也可以沿着与其他单元层的预浸料带的取向方向交叉的方向取向。通过设为这样的层叠构成，能够使预浸料片自立。另外，容易对预浸料片进行赋形，所得到的预制品不易产生穿孔。进一步，在将得到的预制品成型时，不易产生成型品的孔隙，外观和物性变得良好。
在本发明的一个形态涉及的预浸料片中，与预浸料带的取向方向交叉的角度(交叉角)没有特别限制。这里，本说明书中，“交叉”是指一个预浸料带的取向方向相对于另一个预浸料带的取向方向不是平行而是形成任意角度地相交的状态。需要说明的是，这里所说的“交叉角”是指两根预浸料带的取向方向交叉所成的角度的绝对值较小一方的角度。
图3是表示本发明的实施方式2涉及的预浸料片1a的概略构成的俯视图。预浸料片1a具备3层单元层10a、10b和10c。在将图中的箭头所示的方向设为0°的情况下，单元层10a的预浸料带100按照沿着0°方向取向的方式配置。单元层10b的预浸料带100按照交叉角成为-60°的方式配置。单元层10c的预浸料带100按照交叉角成为60°的方式配置。单元层10b的预浸料带100按照分别相对于单元层10a的预浸料带100的取向方向成-60°的交叉角的方式取向。另外，单元层10c的预浸料带100按照分别相对于单元层10b的预浸料带100的取向方向的交叉角成60°的方式取向。有时将这样的层叠构成称为准各向同性层叠。准各向同性层叠是指将具有各向异性的材料每次偏移(360/n)°来层叠n层(n≧3)。需要说明的是，如上述实施方式1的预浸料片1那样，使预浸料带按照交叉角成为直角(-90°或90°)的方式取向的层叠构成特别称为正交层叠。
(其他构成)
本发明的一个形态涉及的预浸料片也可以为经压实的预浸料片。关于将预浸料片压实的方法，在后面描述。
另外，本发明的一个形态涉及的预浸料片还可以在两面或任一面进一步具备表皮材。由此，能够对成型品高效地赋予设计性。作为表皮材，没有特别限制，可以根据目标纤维增强复合材料成型品来适当选择。
(带表皮材的单元层)
本发明的一个形态涉及的预浸料片也可以通过从具有单层单元层的带表皮材的单元层剥离表皮材，将得到的单元层堆叠来制造。该带表皮材的单元层包含表皮材和配置于其上的单元层。如上所述，单元层可以为将多个预浸料带具有间隙地并排配置而成的构成。预浸料带包含增强纤维束和基体树脂组合物。关于预浸料带，在后面描述。带表皮材的单元层的上述间隙的宽度只要是相邻的上述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度即可，与上述单元层的间隙相同。
上述表皮材为以能够剥离的方式担载预浸料带的构件，优选具有可挠性，其例子包含可挠性膜。可挠性膜可以在具有可挠性而且对预浸料带具有粘接性和剥离性两者的范围内从公知的树脂膜中适当选择。作为上述可挠性膜，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚酰亚胺膜、芳族聚酰胺膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、芳族聚酰胺膜等。从柔软性和脱模性的方面出发，上述可挠性膜优选为聚乙烯膜。另外，从膜的皱折对片材的影响小、形态保持性的方面出发，上述可挠性膜的厚度以具有韧性的膜计优选为10μm至100μm。需要说明的是，除上述可挠性膜以外的表皮材的例子包含对预浸料片具有粘接性和脱模性的脱模纸(也被称为“背衬纸”)、和铝箔等金属箔。
以下对构成本发明的一个形态涉及的预浸料片的预浸料带进行详细说明。
(预浸料带)
作为本说明书中记载的预浸料带，可以是在连续的增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成的带状中间材料即丝束预浸料，也可以是将在将增强纤维束沿一个方向拉齐的状态下含浸基体树脂组合物而成的片状预浸料细长地分切所得的裂膜带(slit tape)。
(丝束预浸料)
所谓丝束预浸料，例如是如下得到的宽度窄的中间基材，即：在使几千～几万根增强纤维的长丝沿一个方向排列而成的增强纤维束中含浸基体树脂组合物后，将其缠绕于纸管等筒管上而得到。裂膜带由于在制造预浸料后经过使用分切机(slitter)进行分切的工序(分切工序)来制造，因此会花费分切机导入的成本、和分切工序的成本。另一方面，丝束预浸料由于不需要分切工序，因此能够便宜地制造。因此，丝束预浸料作为用于制造要求以高生产率制造的纤维增强复合材料成型品(例如，汽车用制品)的中间基材是有用的。
另外，丝束预浸料的截面形状没有特别限制，例如为大致椭圆形。裂膜带由于通常将平面状的预浸料切断来制造，因此截面形状为大致矩形。另一方面，在丝束预浸料中，由于在对碳纤维的丝束不施加压力的情况下含浸低粘度的树脂，因此基本维持了卷出碳纤维丝束时的形状，从而会发生这种截面形状的差异。通过使截面形状为大致椭圆形，在将本发明的具有间隙的预浸料片成型时，与截面为矩形相比，能够确保更大的流路。因此，不易产生纤维的曲折。另外，即使单元层的上下层彼此重叠而产生束缚点，束缚面积也变得更小。因此，丝束的移动和变形容易，预浸料片的赋形性和成型性容易提高。因此，作为预浸料带，更优选使用丝束预浸料。
(增强纤维)
作为增强纤维，例如可以使用玻璃纤维、碳纤维(需要说明的是，在本发明中，石墨纤维也视为包含在碳纤维中)、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、高强度聚酯纤维、硼纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、尼龙纤维等在通常的纤维增强复合材料中使用的增强纤维。其中，从轻量且具有高强度、高弹性模量，耐热性、耐化学试剂性也优异的方面出发，优选为碳纤维。作为碳纤维，可列举沥青系、聚丙烯腈(PAN系)、人造丝系等种类，也可以使用任一碳纤维。从碳纤维的生产率方面出发，更优选PAN系碳纤维。另外，为了改善碳纤维丝束的集束性、制成纤维增强复合材料成型品时碳纤维与基体树脂的粘接性，也可以是使具有选自环氧基、羟基、氨基、羧基、羧酸酐基、丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基中的一种以上官能团的物质以0.01质量％～5质量％程度对表面进行附着处理而得到的纤维。
作为碳纤维，短切丝束拉伸强度为4GPa以上、优选为4.6GPa以上、拉伸伸长率1.5％以上的高强度碳纤维对于表现纤维增强复合材料的强度是适合的。这里，所谓短切丝束拉伸强度，是指通过基于JIS R 7601(1986)进行的短切丝束拉伸试验所测定的强度。
关于增强纤维的粗细度，优选长丝直径为1μm～20μm的范围，更优选为3μm～10μm的范围。通过将增强纤维的粗细度设为20μm以下，能够提高拉伸强度、拉伸弹性模量。另外，通过将增强纤维的粗细度设为1μm以上，能够提高增强纤维束的生产率，能够使制造成本便宜。
(增强纤维束)
本发明的一个形态中使用的增强纤维束的长丝数为1000根～100000根，优选为1000根～60000根，更优选为3000根～50000根。通过将长丝数设为1000根以上，能够提高以预浸料带的形式自动层叠时的生产率。通过设为60000根以下，能够容易地将基体树脂组合物含浸在增强纤维束中。
另外，从具有减少预浸料片表面的凹凸的倾向，提高间隙的均匀性，进一步成型后的间隙容易填满出发，本发明中使用的增强纤维丝条优选无绞合。在存在绞合的情况下以绞合数计优选为5次/m以下，进一步优选为2次/m以下。
(基体树脂组合物)
基体树脂组合物包含基体树脂。作为基体树脂，可以使用热塑性树脂和/或热固性树脂。
热塑性树脂通过加热而成为粘度高的液体状态，利用外力能够自由地变形，在冷却并除去外力时，其形状保持固体状态。另外，可反复进行该过程。作为热塑性树脂，没有特别限制，可以在不会显著降低作为成型品的机械特性的范围内适当选择。作为热塑性树脂，例如可以使用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等聚烯烃系树脂；尼龙6树脂、尼龙6,6树脂等聚酰胺系树脂；聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等聚酯系树脂；聚苯硫醚树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂、芳香族聚酰胺树脂等。其中，从物性、价格的观点出发，优选为聚酰胺树脂、聚丙烯树脂、聚苯硫醚树脂中的任一种。
热固性树脂为受到热或催化剂的作用而进行基于分子间交联的固化反应，得到不溶不熔的三维网眼结构的反应性聚合物。作为热固性基体树脂，也没有特别限制，可以在不会显著降低作为成型品的机械特性的范围内适当选择。作为热固性基体树脂，例如可列举环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯酯树脂、酚醛树脂、苯氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、苯并嗪树脂、环氧丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂等。作为热固性基体树脂，可以从这些树脂中适当选择一种以上来使用，其中从具有能够提高固化后的强度的倾向出发，优选环氧树脂。
基体树脂组合物的热特性和种类可以根据纤维增强复合材料成型品的用途适当选择。例如，在汽车用制品的纤维增强复合材料成型品中，要求高生产率，因此，要求快速固化性和耐热性。
在制造汽车用制品时，为了确保充分的生产率，要求用于缩短热固性基体树脂组合物的固化时间的快速固化性、和用于提高为了将成型物从模具中不变形地取出的作业性的耐热性。关于固化后的热固性基体树脂组合物的玻璃化转变温度(Tg)，只要为在成型温度下具有必要充分的刚性的程度即可，优选为100℃以上，更优选为120℃以上。从上述观点考虑，上述Tg越高越优选，其上限值从上述观点考虑没有特定，但优选为热固性基体树脂的热分解温度以下。在使用环氧树脂的情况下，由于热分解温度为300℃程度，因此上述Tg优选为300℃以下。虽然存在上述Tg越高、成型温度越高、成型时间越长的倾向，但通过使上述Tg为300℃以下，能够实现短时间固化(高周成型)。
另外，汽车用制品的用途中的热固性基体树脂的种类例如可列举：环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、异氰酸酯树脂、不饱和酰亚胺树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、烯丙基树脂、二环戊二烯树脂、有机硅树脂、三聚氰胺树脂等。从表现上述的充分快速固化性和充分的机械强度的观点考虑，它们中，优选为环氧树脂。
从表现快速固化性的观点考虑，在例如热固性基体树脂为环氧树脂的情况下，热固性基体树脂的固化剂优选为胺化合物、脲化合物或咪唑化合物，更优选将它们组合并以任意的量配合。从反应性和储存稳定性方面出发，上述固化剂的添加量相对于含有环氧树脂和上述固化剂的组合物中的环氧树脂100质量份优选为1～15质量份，更优选为2～10质量份。
热固性基体树脂组合物在30℃时的粘度可以为10000Pa·s～100000Pa·s，该粘度优选为10000Pa·s～50000Pa·s，进一步优选为14000Pa·s～35000Pa·s。从得到适度硬度的丝束预浸料的观点考虑，优选将上述粘度设为上述下限以上。从将丝束预浸料顺利地缠绕于筒管的观点考虑，优选将上述粘度设为上述上限以下。需要说明的是，上述“粘度”是指通过升温粘度测定测得的值。关于升温粘度测定，利用AR-G2(TA仪器公司制)，使用直径25mm的平行板，在板间隙0.5mm、测定频率10rad/sec、升温速度2.0℃/min、应力：300Pa的条件下进行。
热固性基体树脂组合物的粘度可以根据预浸料带的种类适当决定。例如，在丝束预浸料中，从在制造丝束预浸料时使热固性基体树脂组合物迅速且充分地渗透于增强纤维中的观点考虑，热固性基体树脂组合物的粘度优选在70℃时为100Pa·s以下，更优选为10Pa·s以下。另一方面，从具有上述的良好渗透性、且片化加工时的操作性的观点和表现热固化后的充分机械强度的观点考虑，在丝束预浸料中使用的热固性基体树脂组合物的粘度优选在70℃时为0.1Pa·s以上，更优选在70℃时为1Pa·s以上。
另外，在将本发明的一个形态中使用的热固性基体树脂组合物以2.0℃/分钟升温的升温粘度测定中，最低粘度优选为0.3～20Pa·s，更优选为0.5～20Pa·s。从抑制压制成型时的树脂流量、防止在所得到的纤维增强复合材料的表面产生凹凸等外观不良的观点考虑，优选将上述最低粘度设为上述下限以上。从在压制成型时产生树脂流动，排除片材层内和层间所含的气泡，减少固化物的缺陷方面出发，优选将上述最低粘度设为上述上限以下。
显示上述最低粘度的温度范围优选为100～120℃。从防止压制成型时的流量过低而使树脂不会遍布在成型体中的观点考虑，优选显示上述最低粘度的温度范围为100℃以上。另外，从抑制压制成型时的流量的观点考虑，优选显示上述最低粘度的温度范围为120℃以下。
(预浸料带的树脂含有率)
预浸料带的树脂含有率优选为20～45质量％，进一步优选为25～40质量％。从减少所得到的纤维增强复合材料中的空隙的观点考虑，优选上述树脂含有率为20质量％以上。另外，从提高所得到的纤维增强复合材料的机械物性，而且防止预浸料带的粘性过强的观点考虑，优选上述树脂含有率为45质量％以下。
另外，在热固性基体树脂中还可以包含固化剂、脱模剂、消泡剂、紫外线吸收剂、填充剂等各种添加剂等。
(丝束预浸料的制造方法)
丝束预浸料可以通过在增强纤维束中含浸基体树脂组合物来制作。作为向增强纤维束供给热固性基体树脂组合物的方法，可列举：使增强纤维束(丝束)通过树脂浴内而含浸热固性基体树脂组合物后，利用流孔、辊等将剩余的热固性基体树脂组合物挤出来调节树脂含量的“树脂浴法”；在旋转辊上形成热固性基体树脂组合物层，并将其转印在丝束上那样的转印辊式的含浸法(例如利用具有刮片的旋转滚筒的含浸法)的“旋转辊法”；在纸上形成热固性基体树脂组合物层，并转印在丝束上的“纸上转印法”；日本特开平09-176346号公报、日本特开2005-335296号公报、日本特开2006-063173号公报等中记载的“喷嘴滴加法”等。这些方法中，从热固性基体树脂组合物的供给量控制、实施的容易性方面出发，优选旋转辊法。优选热固性基体树脂组合物均匀地含浸在增强纤维束中。
(裂膜带)
裂膜带为通过使用分切机将通常的单向预浸料分切成长条状后，将其缠绕在纸管等筒管上而得到的宽度窄的中间基材。
需要说明的是，上述丝束预浸料与裂膜带的不同点在于，前者是通过以增强纤维束为单位来含浸基体树脂组合物并将宽度设为一定进行缠绕而制造，而后者是在使增强纤维束沿一个方向拉齐的状态下含浸基体树脂组合物而制作片状的单向预浸料，并将其分切成预定宽度而制造。因此，以下仅说明与这种不同点有关的事项。关于除以下说明的内容以外的内容，由于针对上述丝束预浸料的说明也可以适用于裂膜带，因此不重复说明。
(裂膜带的制造方法)
裂膜带可以通过使用专用分切机将片状单向预浸料分切成长条状来制作，上述片状单向预浸料通过在使增强纤维束沿一个方向拉齐的状态下含浸基体树脂组合物而成。作为上述单向预浸料的制造方法，可列举：将基体树脂组合物膜化后粘贴在沿一个方向拉齐的碳纤维束然后加热使其含浸的热熔方式等。
(预浸料片的用途)
如上所述，本发明的一个形态涉及的预浸料片对型材形状的追随性优异。因此，适合作为用于制造具有复杂形状的成型品(例如，汽车部件等)的纤维增强复合材料。
〔2.预浸料片的制造方法〕
本发明的一个形态涉及的预浸料片的制造方法为通过重复进行单元层形成工序来制造预浸料片的方法，所述单元层形成工序为：将多个在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成的预浸料带并排配置而形成单元层，所述预浸料片由多个预浸料带的单元层层叠而成。
(单元层形成工序)
在单元层形成工序中，按照在相邻的预浸料带之间具有间隙的方式配置预浸料带。关于上述间隙的宽度，如上述“1.预浸料片”一项中所说明。
可以通过按照在相邻的预浸料带之间具有预定宽度的间隙的方式将预浸料带以平面状敷设而形成一层单元层，进一步在该单元层上重复进行多次单元层形成工序，从而制造由多个预浸料带的单元层层叠而成的预浸料片。
在本发明的一个形态涉及的预浸料片的制造方法中，在多次单元层形成工序内，至少一次按照使预浸料带沿着与其他单元层的预浸料带的取向方向交叉的方向取向的方式配置。由此，能够制造包含至少一层如下单元层的预浸料片，所述单元层包含沿着与其他单元层的预浸料带的取向方向交叉的方向进行了取向的预浸料带。
单元层形成工序优选一边对预浸料带进行加热一边进行。通过加热，能够一边使预浸料带具有粘着性一边层叠。由此，能够防止预浸料片中的预浸料带发生剥离。
单元层形成工序可以通过手工作业进行，也可以使用自动层叠装置(自动铺丝装置(Automated Fiber Placement(AFP)))进行。由此，能够使预浸料带自动层叠，因此能够高效地制造预浸料片。
作为用于自动层叠预浸料带的自动层叠装置，可以使用公知的装置。另外，也可以使用公知的圆筒卷绕装置通过手动进行层叠。自动层叠装置和圆筒卷绕装置优选具有能够在层叠部进行加热的功能，以避免发生层叠后的剥离。
单元层形成工序也可以在带表皮材的单元层一项中在上述表皮材上进行。由此，能够制造在两面或任一面进一步具有表皮材的预浸料片。
(压实工序)
本发明的一个形态涉及的预浸料片的制造方法也可以包含将通过单元层形成工序制造的预浸料片压实的工序。通过将预浸料片压实，能够将预浸料片中的预浸料带的配置保持在适当的位置。
作为预浸料片的压实方法，优选不加热材料、且使预浸料片的增强纤维不产生曲折的方法。例如可以列举：在平坦的工具上配置预浸料片，从其上部配置橡胶膜等后，将内部抽真空并压接橡胶膜从而进行压实的方法等。
通过本发明的一个形态涉及的预浸料片的制造方法制造的预浸料片也包含在本发明的范围内。
〔3.纤维增强复合材料成型品的制造方法〕
本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法为将多个上述本发明的一个形态涉及的预浸料片重叠(以下，也称为“预浸料层叠片”)后成型，从而制造纤维增强复合材料的成型品的纤维增强复合材料成型品的制造方法，其为包含如下工序的构成：赋形工序，通过将一张预浸料片或预浸料层叠片赋形成与该预浸料片的形状相比更接近上述成型品的形状的形状，从而制作预制品；以及成型工序，将上述预制品在已调温至上述热固性基体树脂组合物的固化温度以上的成型模具内加热加压而进行固化。
本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法通过包含赋形工序和成型工序而能够得到期望的立体形状的成型品。另外，由于对本发明的一个形态涉及的预浸料片进行赋形、成型，因此能够抑制成型时的皱折和增强纤维的曲折的产生。因此，本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法能够制造具有期望的立体形状且外观优异的纤维增强复合材料成型品。
(赋形工序)
在赋形工序中，通过将一张预浸料片或预浸料层叠片赋形成与该预浸料片的形状相比更接近成型品的形状的形状，从而制作预制品。由此，能够将一张预浸料片或预浸料层叠片赋形成与该预浸料片的立体形状相比更接近成型品的立体形状的形状。在赋形工序中，优选制作具有期望的成型品形状的大致净形(net shape)形状(立体形状)的预制品，更优选制作具有期望的成型品形状的净形形状(立体形状)的预制品。在得到目标纤维增强复合材料成型品的成型工序之前，通过对预浸料片进行赋形，能够制作期望形状的成型品。
在赋形工序中，在由一张本发明的一个形态涉及的预浸料片来制作预制品的情况下，与由预浸料层叠片制作预制品的情况相比，容易制成预制品。
在赋形工序中，在由预浸料层叠片制作预制品的情况下，能够一次性将两张以上的预浸料片制成预制品，因此作业效率高。
作为赋形工序中的预浸料片的赋形方法，例如可以列举：(i)通过手工将上述预浸料片粘贴于型材，对该预浸料片进行赋形而制作预制品的方法；(ii)将预浸料片配置在型材上，从其上部配置橡胶膜等后，将内部抽真空并压接橡胶膜从而将预浸料片压实的方法；(iii)在简单的成型机上配置公母模，将预浸料片配置在打开的公母模之间，通过夹压公母模而进行赋形从而制作预制品的方法等。也可以通过适当组合上述(i)～(iii)的方法来进行赋形。从即使为大的形状也能够在短时间内赋形出发，优选上述(iii)的方法。这里的公母模是指一方模具的凸部或凹部与另一方的凹部或凸部对应的一对模具。
供于赋形工序的预浸料片的张数可以根据成型品所要求的厚度适当选择。例如在成型品所要求的厚度为重叠5张以上预浸料片的厚度的情况下，优选将对一张预浸料片或重叠2张～4张预浸料片后进行赋形的工序进行多次。通过将在一次赋形工序中进行赋形的预浸料片的数量设为一张或2张～4张，能够更适宜地进行预浸料片的赋形。在得到多个预制品的情况下，也可以将得到的预制品重叠后进行成型。
另外，在赋形工序中，在重叠两张以上的预浸料片的情况下，可以按照使第1预浸料片的上述预浸料带的任一取向方向与其正下方的第2预浸料片的上述预浸料带的任一取向方向不重叠的方式将上述第1预浸料片和上述第2预浸料片重叠并赋形。具体地说，例如在将预浸料带彼此的交叉角(交叉的各预浸料带的取向方向相对于预定方向的角度)为0°/90°的两张实施方式1的预浸料片1重叠的情况下，按照第1预浸料片的预浸料带的任一取向方向与其正下方的第2预浸料片的预浸料带的任一取向方向不重叠的方式，将预浸料带彼此的交叉角为0°/90°的实施方式1的预浸料片1彼此以使预浸料片的预浸料带的取向方向旋转45°的方式重叠，从而能够制成0°/90°/45°/-45°那样的准各向同性层叠。由此，能够使成型品实现具有高各向同性、在任意方向具有高强度那样的设计。
(成型工序)
在成型工序中，将预制品在已调温至热固性基体树脂组合物的固化温度以上或者热塑性基体树脂组合物的软化温度以上的成型模具内进行加热加压(压制成型)。热固性基体树脂组合物由此固化。热塑性基体树脂组合物在压制成型后通过冷却来保持形态。由此，能够得到具有期望的立体形状的纤维增强复合材料的成型品。
在成型工序中，优选将多个预制品重叠并在成型模具内加热加压而进行固化。例如，在成型品所要求的厚度为重叠5张以上预浸料片的厚度的情况下，优选将对一张预浸料片进行赋形而得到的预制品或对重叠2张～4张预浸料片并进行赋形而得到的预制品重叠多个来使用。由此，能够得到具有期望厚度且具有立体形状的纤维增强复合材料成型品。
在将多个预制品重叠来使用的情况下，优选按照第1预制品的预浸料带的任一取向方向与其正下方的第2预制品的预浸料带的任一取向方向不重叠的方式将第1预制品和第2预制品重叠来使用。由此，能够使成型物实现具有高各向同性、且在任意方向具有高强度那样的设计。
在成型工序中，优选预先对成型模具进行调温。由此，能够一边避免成型模具的升降温，一边缩短成型周期。其结果，能够高效地得到成型品。
在成型工序中使用的成型模具没有特别限制，只要能够使预制品在高温高压下固化即可。成型模具优选根据预制品的厚度来设定间隔(间隙)。另外，成型模具可以根据需要采用抽真空机构、喷射机构等。由此，在合上成型模具时能够将该成型模具的内部保持密封。这里，密封是指：将足以填满成型模具的量的成型材料放入成型模具内，加压时，成型材料所含的热固性基体树脂实质上不会从成型模具中漏出。
作为将内部保持密封的成型模具，可列举：在紧固成型模具时与上模/下模(公模/母模)接触的部分采用了剪切边缘结构、橡胶密封结构的成型模具。另外，只要是将成型模具的内部保持密封的成型模具就可以是采用了公知的任何结构的成型模具。
本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法可以根据需要进一步包含下述工序。
(压实工序)
在纤维增强复合材料成型品的制造中使用未被压实的预浸料片的情况下，在赋形工序之前，优选进行将预浸料片压实的压实工序。关于压实工序，如上述“2.预浸料片的制造方法”一项中所说明。
(预加热工序)
预加热工序为在赋形工序之前对预浸料片进行预加热的工序。由此，通过适度地降低基体树脂的粘度，从而在后面的赋形工序中赋形作业变得容易。其结果，在后面的赋形工序中，能够良好地制作预制品。
预加热工序在用于预浸料片的热固性基体树脂不固化的温度下进行。例如，优选进行预加热使得预浸料片的温度成为40℃～80℃。通过将预加热温度设为40℃以上，例如在使用环氧树脂作为热固性基体树脂的情况下，存在能够对基体树脂赋予充分的成型性的倾向。另外，通过将预加热温度设为80℃以下，能够适度地维持基体树脂的粘性，在后面的赋形工序中不发生预制品的纤维紊乱，存在最终能够得到机械特性优异的纤维增强复合材料成型品的倾向。
作为预加热的方法，例如可以列举：对预浸料片吹热风的方法；对预浸料片照射红外线的方法；将预浸料片配置在加热后的板上的方法等。从能够以短时间对预浸料片进行预加热、预加热后的预浸料片的操作容易的方面出发，优选通过照射红外线来进行预加热。
(裁断工序)
在赋形工序之前或成型工序之前，也可以进行将预浸料片或预制品裁断成期望形状的裁断工序。通过进行裁断工序，能够将预制品的形状(特别是预制品的尺寸)设为期望的成型品形状的净形形状(尺寸)。
作为用于制作具有成型品的净形形状(尺寸)的预制品的裁断工序，例如可以通过将预浸料片裁断成期望的成型品形状的平面展开形状，并对该预浸料片进行赋形，从而制作具有成型品的净形形状(尺寸)的预制品。或者，也可以通过对预浸料片进行赋形而制作成型品的大致净形形状(尺寸)的预制品后，将该预制品的剩余部分裁断，从而制作具有成型品的净形形状(尺寸)的预制品。从提高所得到的预制品的尺寸精度的方面出发，优选在赋形工序之后且成型工序之前进行裁断工序，并且通过将具有成型品形状的大致净形形状(尺寸)的预制品裁断来制作具有成型品的净形形状(尺寸)的预制品。
以下对本发明的一个实施方式涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法进行说明。在本实施方式中，将实施方式1的预浸料片1重叠两张来使用。预浸料片1具有双层单元层，按照各单元层的预浸料带的取向方向为0°/90°即彼此正交的方式层叠。
(压实工序)
首先，将预浸料片1压实。如图4所示，将预浸料片1搬运到平坦的作业台上，用Debargue(デバルグ)装置3(例如，Torr公司制；T-7密封***)将预浸料片1覆盖，使用真空泵使内部处于减压状态，从而将预浸料片1压实。减压状态为将真空压为700mmHg的状态维持5分钟。然后，使内部恢复为大气压，得到被压实的预浸料片1。
(赋形工序)
接着，将经压实的预浸料片1以使预浸料片1的预浸料带的取向方向旋转45°的方式重叠两张，从而以0°/90°/45°/-45°进行准各向同性层叠，将得到的层叠体2放置在图5所示的上面开口的具有空腔的母模5的开口部上，通过可移动式红外线加热器6将层叠体2加热至270℃后，使安装于简单成型机7的公模8下降，使其夹入母模5和公模8之间，从而对层叠体2进行赋形，制作具有成型品的大致净形形状(立体形状)的预制品9。然后，向母模5和公模8吹送空气进行冷却后，使公模8上升，将接近成型品形状的形状的预制品9从母模5的空腔中取出。
(裁断工序)
接着，将预制品9放置在图6所示的修整夹具13上，将预制品9的外周固定，沿着修整夹具13的槽，使用超声波分切机11将预制品9裁断，从而制作具有成型品的净形形状(尺寸)的预制品12。
(成型工序)
接着，将预制品12配置在预先已调温至140℃的成型模具的下模内，将其夹入已调温至140℃的成型模具的上模，对该夹入以充分的压力进行加压，并且利用上述那样已调温的成型模具进行加热，使预制品12固化。由此，得到期望形状的成型品。成型时间优选为1～15分钟，更优选为2～5分钟。成型时的模具的面压优选为1～15MPa，更优选为4～10MPa。成型时间可以基于成型品所要求的生产率和用于实现其的材料的选择来适当决定。例如，通过适当选择上述汽车用制品用的热固性基体树脂，能够通过150～600秒钟的上述加热加压来得到成型品。
(使用带表皮材的单元层的纤维增强复合材料成型品的制造方法)
通过使用上述带表皮材的单元层的单元层作为上述赋形工序中的一张预浸料片，也能够制造本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品。在使用带表皮材的单元层制造纤维增强复合材料成型品的方法中，进一步包含从上述带表皮材的单元层剥离上述表皮材并取出上述单元层的工序，除此以外，可以与上述纤维增强复合材料成型品的制造方法同样地进行。
通过本发明的实施方式涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法制造的纤维增强复合材料成型品也包含在本发明的范围内。
〔4.纤维增强复合材料成型品〕
本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品通过使上述本发明的一个形态涉及的预浸料片固化来制造。例如，本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料可以通过上述本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品的制造方法来制造。
本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品由于通过使本发明的一个形态涉及的预浸料片固化来制造，因此抑制了成型时的皱折和增强纤维的曲折的产生。因此，本发明的一个形态涉及的纤维增强复合材料成型品的外观优异。
〔汇总〕
[1]一种预浸料片，其为由多个单元层层叠而成的预浸料片，所述单元层由多个预浸料带并排配置而成，所述预浸料带通过在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成，至少任一个上述单元层分别在相邻的上述预浸料带之间具有间隙，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。
[2]根据[1]所述的预浸料片，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的0.1％以上的长度。
[3]根据[1]或[2]所述的预浸料片，至少一个上述单元层包含沿着与正上方或正下方的单元层所含的上述预浸料带的至少一根的取向方向交叉的方向进行了取向的上述预浸料带。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的预浸料片，各个上述单元层的上述预浸料带在侧端部具有与正上方或正下方的单元层的上述预浸料带不重叠的区域。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的预浸料片，上述单元层中的上述预浸料带平行地并排。
[6]一种带表皮材的单元层，其包含表皮材和配置于其上的单元层，上述单元层由多个预浸料带具有间隙地并排配置而成，上述预浸料带包含增强纤维束和基体树脂组合物，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。
[7]一种预浸料片的制造方法，其为通过重复进行单元层形成工序来制造预浸料片的方法，所述单元层形成工序为：将多个在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成的预浸料带并排配置来形成单元层，所述预浸料片由多个上述预浸料带的单元层层叠而成，在上述单元层形成工序中，按照相邻的上述预浸料带之间具有间隙的方式配置上述预浸料带，上述间隙的宽度为相邻的上述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度，在多次上述单元层形成工序内，至少一次使上述预浸料带沿着与其他单元层的上述预浸料带的取向方向交叉的方向取向。
[8]一种纤维增强复合材料成型品的制造方法，其为将[1]至[5]中任一项所述的预浸料片重叠多张并成型，从而制造纤维增强复合材料的成型品的纤维增强复合材料成型品的制造方法，包含：赋形工序，将一张上述预浸料片或重叠了两张以上的上述预浸料片赋形成与该预浸料片的形状相比更接近上述成型品的形状的形状，从而制作预制品；以及成型工序，将上述预制品在已调温至上述基体树脂组合物的固化温度以上的成型模具内加热加压而进行固化。
[9]根据[8]所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在上述赋形工序中，将2张～4张上述预浸料片重叠并赋形。
[10]根据[8]或[9]所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在上述成型工序中，将多个上述预制品重叠并在成型模具内加热加压而进行固化。
[11]根据[8]至[10]中任一项所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在上述赋形工序中，在重叠两张以上的上述预浸料片的情况下，按照第1预浸料片的上述预浸料带的任一取向方向与其正下方的第2预浸料片的上述预浸料带的任一取向方向不重叠的方式，将上述第1预浸料片和上述第2预浸料片重叠并赋形。
[12]根据[8]至[11]中任一项所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在上述赋形工序之前包含上述预浸料片的压实工序。
[13]一种纤维增强复合材料成型品，将[1]至[5]中任一项所述的预浸料片固化而成。
[14]一种纤维增强复合材料成型品的制造方法，其为制造纤维增强复合材料的成型品的纤维增强复合材料成型品的制造方法，包含：从[6]所述的带表皮材的单元层剥离上述表皮材而取出上述单元层的工序；赋形工序，将一张上述单元层或重叠了两张以上的上述单元层赋形成与上述预浸料片的形状相比更接近上述成型品的形状的形状，从而制作预制品；以及成型工序，将上述预制品在已调温至上述基体树脂的固化温度以上的成型模具内加热加压而进行固化。
[15]一种纤维增强复合材料成型品，通过[8]或[14]所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法得到。
本发明不限于上述各实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更，对于将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合所得到的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。
实施例
以下，通过实施例具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限制。只要没有特别说明，材料(原料)的配合比率全部以质量份表示。在本实施例和比较例中，由预浸料片成型出汽车的地板。
＜热固性树脂组合物特性的评价＞
(粘度测定)
对于各实施例和比较例中调制的热固性树脂组合物，如下进行升温粘度测定。在得到的测定结果中读取30℃时的粘度。
装置：AR-G2(TA仪器公司制)
使用板：直径25mm的平行板
板间隙：0.5mm
测定频率：10rad/sec
升温速度：2.0℃/min
应力：300Pa
(基体树脂组合物)
以下示出实施例中使用的基体树脂组合物。
·树脂组合物1：将作为主要成分的环氧树脂预聚物和jER828以86.9:13.1(单位：质量份)混合，在100℃加热，按照在室温附近(30℃)使用B型粘度计测定的粘度为35000Pa·s的方式调制的组合物
·树脂组合物2：将作为主要成分的jER828、TSR-400和N-740以32.5:42.5:25(单位：质量份)混合，在120℃加热，按照在30℃时测定的粘度为15000Pa·s的方式调制的组合物
需要说明的是，在树脂组合物1和树脂组合物2的调制中使用的环氧树脂如下所述。
jER828：双酚A型环氧树脂(三菱化学(株)制，商品名“jER828”)
TSR-400：具有唑烷酮环骨架的环氧树脂(DIC(株)制，商品名“EPICLON TSR-400”)
N-740：苯酚酚醛清漆型环氧树脂(DIC(株)制，商品名“EPICLON N-740”)
(增强纤维束)
以下示出实施例中使用的增强纤维束。
·碳纤维束1：长丝数24,000根的Mitsubishi Chemical Carbon Fiber andComposites公司制的34-700 24K(拉伸强度4830MPa，拉伸弹性模量234GPa)
·碳纤维束2：长丝数50,000根的三菱化学(株)公司制的PYROFILTM TRW40 50L(拉伸强度4120MPa，拉伸弹性模量240GPa)
·碳纤维束3：长丝数15,000根的三菱化学(株)制的TR50S(拉伸强度4900MPa，拉伸弹性模量240GPa)
＜1.预浸料片的制造＞
〔实施例1〕
将树脂组合物1加热含浸在碳纤维束1中，得到树脂含量为34质量％的预浸料带1(带宽度(也称为“丝束宽度”)6.4mm)。预浸料带1属于上述的丝束预浸料。
将宽度600mm的脱模纸卷绕于设置有圆周3.14m的圆筒的圆筒卷绕机上，对圆筒加热使得脱模纸表面成为50℃。将多根预浸料带1按照相邻的预浸料带之间的间隙宽度成为0.1mm的方式间隔开并平行地敷设在其上，制作单元层，从圆筒卷绕机中回收，得到单元层的片材。重复上述作业，制作多个单元层。将上述3.14m的单元层切成600mm长度，以丝束预浸料正交的方式重叠，得到双层层叠片。然后，在气缸压力0.1MPa、进料速度0.9m/min、辊温度50℃的条件下将它们在粘合机(ASAHI纤维机械工业株式会社，“JR-600S”)中通过一次，制作实施例1的预浸料片。实施例1的预浸料片中的间隙宽度为丝束宽度的1.6％。另外，各单元层中的预浸料带的取向方向为0°/90°即彼此正交。
〔实施例2〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的9.4％，除此以外，通过与实施例1相同的方法来制造实施例2的预浸料片。
〔实施例3〕
将树脂组合物2加热含浸在碳纤维束2中，与实施例1同样地得到预浸料带2(丝束宽度11.2mm)。将该预浸料带按照相邻的预浸料带之间的间隙宽度为0.2mm的方式间隔开并敷设，除此以外，通过与实施例1相同的方法来制造实施例3的预浸料片。实施例3的预浸料片中的间隙宽度为丝束宽度的1.8％。
〔实施例4〕
将树脂组合物1加热含浸在碳纤维束2中，得到树脂含量为34质量％的预浸料带3。将该预浸料带按照相邻的预浸料带之间的间隙宽度为1mm的方式间隔开并敷设，除此以外，通过与实施例1相同的方法来制造实施例4的预浸料片。实施例4的预浸料片中的间隙宽度为丝束宽度的8.9％。
〔实施例5〕
按照使预浸料片的各单元层中的预浸料带的取向方向为60°/-60°/0°即彼此交叉的方式制作三层的层叠体，除此以外，通过与实施例2相同的方法来制造实施例5的预浸料片。
〔比较例1〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的0.0％，除此以外，通过与实施例1相同的方法来制造比较例1的预浸料片。
〔比较例2〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的15.6％，除此以外，通过与实施例1相同的方法来制造比较例2的预浸料片。
〔比较例3〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的100.0％，除此以外，通过与实施例1相同的方法来制造比较例3的预浸料片。
〔比较例4〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的0.0％，除此以外，通过与实施例3相同的方法来制造比较例4的预浸料片。
〔比较例5〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的13.4％，除此以外，通过与实施例3相同的方法来制造比较例5的预浸料片。
〔比较例6〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的0.0％，除此以外，通过与实施例5相同的方法来制造比较例6的预浸料片。
〔比较例7〕
将预浸料片中的间隙宽度设为丝束宽度的100.0％，除此以外，通过与实施例5相同的方法来制造比较例7的预浸料片。
〔比较例8〕
代替预浸料片而使用作为单向预浸料的TR368E250S(三菱化学株式会社制)。
＜2.成型品的制造＞
如下所述对实施例1～5、比较例1～8的预浸料片进行压实、赋形、修整和加热加压，制造成型品。
(压实)
将上述预浸料片搬运到平坦的作业台上，用Debargue装置(Torr公司制；T-7密封***)将上述预浸料片覆盖，使用真空泵使内部处于减压状态，将上述预浸料片压实。减压状态为将真空压为700mmHg的状态维持5分钟。然后，使内部恢复为大气压，得到经压实的预浸料片。
(赋形)
将上述经压实的预浸料片放置在上面开口的具有空腔的母模的开口部上，利用可移动式红外线加热器将上述经压实的预浸料片加热至70℃后，使安装于简单成型机的公模下降，使其夹入母模与公模之间，从而对上述经压实的预浸料片进行赋形，制作具有接近成型品的立体形状的形状的预制品。然后，向母模和公模吹送空气进行冷却后，使公模上升，将预制品从母模的空腔中取出。
(修整)
将上述预制品放置在修整夹具上，将该预制品的外周固定，沿着修整夹具的槽，利用分切机将上述预制品裁断，从而制作与成型品的尺寸相同尺寸的预制品。
(成型)
将得到的预制品配置在预先涂布了脱模剂并已调温至140℃的成型模具的下模内，将其夹入已调温至140℃的成型模具的上模中，加热加压使预制品固化，得到成型品。脱模剂使用“Frelease 65”(株式会社Neos制)。
＜3.预浸料片的性能评价方法＞
多名(4名)熟练技术人员通过以下方法评价了实施例和比较例中制作的预浸料片的性能。
(1.片材形态保持性)
评价在从600mm×600mm大小的预浸料片除去了脱模纸(保护膜)的支撑体的状态下的操作性。
评价结果如下所示。
A：仅在预浸料带彼此重叠的区域(束缚区域)能够充分保持片材形状。
B：仅在束缚区域中未能保持片材形状。
(2.立体结构赋形性)
对预浸料片进行预制品赋形，根据预浸料带的变形、束缚区域的滑动，评价是否能够追随型材形状。
评价结果如下所示。
A：预浸料带变形和/或移动，追随了型材形状。
B：虽然产生了皱折，但通过压制成型可缓和皱折，为容许的程度。
C：预浸料带的变形和/或移动不充分，产生了皱折，为即使在压制成型后也残留较大的皱折的程度。
(3.成型品的间隙消失)
在将对预浸料片进行预制品赋形后按照成为预定厚度的方式重叠并一体化得到的预制品预浸料片进行压制成型而成的成型品中，评价了设置于预浸料片的预浸料带间的间隙是否通过纤维流动而消失。
评价结果如下所示。
A：通过压制成型，增强纤维充分流动，设置于预浸料片的间隙被填满(间隙消失)。
B：虽然由于赋形形状会留下间隙扩大的部分的间隙，但大部分间隙被填满(大部分间隙消失)。
C：通过压制成型，增强纤维不会充分流动，设置于预浸料片的间隙未被填满(间隙未消失)。
(4.成型品中的纤维曲折)
进行与赋形时不同的纤维曲折的评价。根据成型品的形状，评价增强纤维是否会因压制成型中局部产生的树脂流动而产生曲折。
评价结果如下所示。
A：抑制了增强纤维的曲折。
B：产生了增强纤维的小曲折。
C：包含与周围相比产生了显著的增强纤维曲折的部分。
(5.成型作业性和成型物的综合评价)
由赋形时的皱折和成型时的曲折判定。
评价结果如下所示。
A：外观良好、或者虽然观察到一部分皱折或曲折但为可容许的水平。
B：在各评价项目中包含至少一个最低的评价(在片材形态保持性中为“B”、其他评价项目中为“C”)、或者包含两个以上第二低的评价(在除片材形态保持性以外的评价项目中为“B”)的情况。
＜结果＞
将结果示于表1和表2中。表中，“CF”是指碳纤维束，“Wt”是指预浸料带的宽度，“Gt”是指单元层中的预浸料带间的间隙，“Gt/Wt”表示上述间隙相对于预浸料带的宽度的比率。
[表1]
[表2]
在比较例3和比较例7中，在成型品的纤维曲折的评价中，观察到纤维的显著流动(纤维过度流动)。另外，在比较例8中，所制作的预制品有深的皱折，难以成型，因此无法进行成型品的纤维曲折的评价。
〔实施例6〕
将树脂组合物1加热含浸在碳纤维束3中，得到丝束宽度为12.7mm且树脂含量为36质量％的预浸料带6。代替预浸料带1而使用预浸料带6，将相邻的预浸料带之间的间隙宽度变更为0.127mm，除此以外，与实施例1同样地操作，得到双层层叠片。实施例6的预浸料片中的间隙宽度为丝束宽度的1.0％。
进一步，代替实施例1的预浸料片而使用实施例6的预浸料片，除此以外，与实施例1同样地操作，制作预制品。将所得到的预制品重叠，按照成为[0°/90°]5的层叠构成且单元层为合计10层的方式层叠后，进行压制成型，得到成型品。
〔实施例7〕
将丝束宽度设为30.0mm，除此以外，与预浸料带6同样地操作，得到预浸料带7。代替预浸料带1而使用预浸料带7，将相邻的预浸料带之间的间隙宽度变更为0.30mm，除此以外，与实施例1同样地操作，得到双层层叠片。实施例7的预浸料片中的间隙宽度为丝束宽度的1.0％。
进一步，代替实施例1的预浸料片而使用实施例7的预浸料片，除此以外，与实施例6同样地操作，制作预制品，得到成型品。
〔实施例8〕
将相邻的预浸料带之间的间隙宽度变更为0.15mm，除此以外，与实施例7同样地操作，制作双层层叠片和实施例8的预浸料片。实施例8的预浸料片中的间隙宽度为丝束宽度的0.5％。
进一步，代替实施例1的预浸料片而使用实施例8的预浸料片，除此以外，与实施例6同样地操作，制作预制品，得到成型品。
与实施例1～5和比较例1～8同样地对实施例6～8的预浸料片分别评价片材的形状保持性和立体结构赋形性。进一步，对实施例6～8的预浸料片分别按照下述的基准来评价中央部的皱折和纤维的曲折。
〔中央部的皱折的评价基准〕
A：由于预浸料带的充分变形和移动，在预浸料片的中央部未观察到皱折。
B：在预浸料片的中央部确认到一些皱折，但为通过压制成型可缓和皱折的程度。
C：在预浸料片的中央部产生了很深的皱折，难以实施压制成型。
〔纤维的曲折〕
A：在预浸料片的赋形时未观察到纤维的曲折或纤维的绞合。
B：在预浸料片的赋形时观察到一些纤维的曲折或纤维的绞合，但为可容许的范围。
C：在预浸料片的赋形时观测到严重的纤维曲折或纤维绞合。
进一步，与实施例1～5和比较例1～8同样地对实施例6～8的成型品分别评价成型品的间隙消失、成型品中的纤维曲折、以及成型作业性和成型物的综合评价，对于成型品的间隙消失和成型品中的纤维曲折，按照上述基准进行评价。对于成型作业性和成型物的综合评价，按照下述基准进行评价。
〔成型作业性和成型物的综合评价的评价基准〕
A：外观良好、或者虽然观察到一部分皱折或曲折但为可容许的水平。
B：处于能够实用的范围内，但是，虽然外观良好但皱折、曲折明显，或者虽然抑制了皱折、曲折但外观有问题。
C：在各评价项目中包含至少一个最低的评价(片材形态保持性中为“B”、其他评价项目中为“C”)，或者包含两个以上第二低的评价(在除片材形态保持性以外的评价项目中为“B”)的情况。
＜结果＞
将实施例6～8的评价结果示于表3中。
[表3]
〔实施例9〕
将基体树脂组合物2加热含浸在碳纤维束2中，得到树脂含量为34质量％的预浸料带2(丝束宽度11.2mm)。另一方面，将厚度20μm的聚乙烯制的可挠性膜减压固定在具备真空吸盘机构的作业台上。
将得到的预浸料带2一边使用便携式红外线加热器加热至30～80℃，一边使用便携式辊与已减压固定的上述可挠性膜进行压接。这时，一边对预浸料带2施与约10N的张力一边从该辊中拉出。另外，将预浸料带2按照相邻的预浸料带之间的间隙宽度为0.1mm的方式间隔开并敷设在上述可挠性膜上。
通过上述方法将多根预浸料带2平行地敷设而制作单元层，解除减压固定，得到实施例9的带表皮材的单元层。该单元层中的预浸料带间的间隙宽度为丝束宽度的1.8％。
〔实施例10〕
将预浸料片中的间隙宽度设为1mm，设为丝束宽度的8.9％，除此以外，通过与实施例9相同的方法来制造实施例10的带表皮材的单元层。
〔实施例11〕
作为可挠性膜，使用厚度约200μm的特氟龙(注册商标)制膜，除此以外，通过与实施例9相同的方法来制造实施例11的带表皮材的单元层。
＜结果＞
在实施例9和10中，利用可挠性膜保持了形态，得到了皱折少的良好的预浸料带的单元层。另一方面，在实施例11中，在将可挠性膜从真空吸盘拆下的瞬间，随着膜的收缩而在上述单元层中产生了较大的皱折。这可认为是因为：由于在敷设预浸料带时产生的膜内部应力而产生了膜的收缩。由该实施例11可知：如果可挠性片的厚度过大，则有时会产生对单元层造成大变形的内部应力。
产业上的可利用性
根据本发明的一个形态涉及的发明，能够提供一种能够抑制在成型时产生皱折和增强纤维的曲折、且成型性优异的预浸料片。本发明的一个形态涉及的预浸料片可以特别适合地用于汽车部件等具有复杂结构的成型品的制造。
符号说明
1、1a 预浸料片
2 层叠体
9、12 预制品
10a、10b、10c 单元层
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h 预浸料带。

Claims (15)

1.一种预浸料片，其为由多个单元层层叠而成的预浸料片，所述单元层由多个预浸料带并排配置而成，所述预浸料带通过在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成，
至少任一个所述单元层在相邻的所述预浸料带之间具有间隙，
所述间隙的宽度为相邻的所述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。
2.根据权利要求1所述的预浸料片，所述间隙的宽度为相邻的所述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的0.1％以上的长度。
3.根据权利要求1或2所述的预浸料片，至少一个所述单元层包含沿着与正上方或正下方的单元层所含的所述预浸料带的至少一根的取向方向交叉的方向进行了取向的所述预浸料带。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的预浸料片，各个所述单元层的所述预浸料带在侧端部具有与正上方或正下方的单元层的所述预浸料带不重叠的区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的预浸料片，所述单元层中的所述预浸料带平行地并排。
6.一种带表皮材的单元层，其包含表皮材和配置于其上的单元层，
所述单元层由多个预浸料带具有间隙地并排配置而成，
所述预浸料带包含增强纤维束和基体树脂组合物，
所述间隙的宽度为相邻的所述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度。
7.一种预浸料片的制造方法，其为通过重复进行单元层形成工序来制造预浸料片的方法，所述单元层形成工序为：将多个在增强纤维束中含浸基体树脂组合物而成的预浸料带并排配置而形成单元层，所述预浸料片由多个所述预浸料带的单元层层叠而成，
在所述单元层形成工序中，按照在相邻的所述预浸料带之间具有间隙的方式配置所述预浸料带，
所述间隙的宽度为相邻的所述预浸料带中任一宽度较窄一方的宽度的10％以下的长度，
在多次所述单元层形成工序内，至少一次使所述预浸料带沿着与其他单元层的所述预浸料带的取向方向交叉的方向取向。
8.一种纤维增强复合材料成型品的制造方法，其为将权利要求1至5中任一项所述的多张预浸料片重叠并成型，从而制造纤维增强复合材料的成型品的纤维增强复合材料成型品的制造方法，包含：
赋形工序，通过将一张所述预浸料片或重叠了两张以上的所述预浸料片赋形成与该预浸料片的形状相比更接近所述成型品的形状的形状，从而制作预制品；以及
成型工序，将所述预制品在已调温至所述基体树脂组合物的固化温度以上的成型模具内加热加压而进行固化。
9.根据权利要求8所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在所述赋形工序中，将2张～4张所述预浸料片重叠并赋形。
10.根据权利要求8或9所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在所述成型工序中，将多个所述预制品重叠并在成型模具内加热加压而进行固化。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在所述赋形工序中，在重叠两张以上的所述预浸料片的情况下，按照第1预浸料片的所述预浸料带的任一取向方向与其正下方的第2预浸料片的所述预浸料带的任一取向方向不重叠的方式，将所述第1预浸料片和所述第2预浸料片重叠并赋形。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法，在所述赋形工序之前包含所述预浸料片的压实工序。
13.一种纤维增强复合材料成型品，使权利要求1至5中任一项所述的预浸料片固化而成。
14.一种纤维增强复合材料成型品的制造方法，其为制造纤维增强复合材料的成型品的纤维增强复合材料成型品的制造方法，包含：
从权利要求6所述的带表皮材的单元层中剥离所述表皮材并取出所述单元层的工序；
赋形工序，通过将一个所述单元层或重叠了两个以上的所述单元层赋形成与所述预浸料片的形状相比更接近所述成型品的形状的形状，从而制作预制品；以及
成型工序，将所述预制品在已调温至所述基体树脂的固化温度以上的成型模具内加热加压而进行固化。
15.一种纤维增强复合材料成型品，通过权利要求8或权利要求14所述的纤维增强复合材料成型品的制造方法得到。
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