本發(fā)明涉及包含不連續(xù)增強纖維和基體樹脂的增強纖維復合材料，尤其涉及通過使不連續(xù)增強纖維以現(xiàn)有技術(shù)中不存在的特定聚集體形態(tài)被包含在增強纖維復合材料中，從而二維各向同性、均勻性優(yōu)異，且使用其制作成型品時能夠同時實現(xiàn)高流動性和高機械特性的增強纖維復合材料。

背景技術(shù)：

包含增強纖維和基體樹脂的增強纖維復合材料由于可獲得高的機械特性，所以被用于各種成型品的制造，在各種領域的需求正逐年增加。

作為具有高功能特性的增強纖維復合材料的成型方法，最常實施的方法是下述高壓釜成型法：將被稱為預浸料坯的半固化狀態(tài)的中間基材(其是使基體樹脂含浸在連續(xù)的增強纖維中而得到的)層合，通過在高溫高壓釜中加熱加壓將基體樹脂固化，從而將連續(xù)纖維增強復合材料成型。此外，近年來，出于提高生產(chǎn)效率的目的，也實施將基體樹脂含浸在預先賦形為構(gòu)件形狀的連續(xù)纖維基材中并進行固化的rtm(樹脂傳遞模塑)成型等。利用這些成型法得到的增強纖維復合材料由于為連續(xù)纖維，因此具有優(yōu)異的力學物性。此外，由于連續(xù)纖維規(guī)則排列，因此，可利用基材的配置而設計為所需要的力學物性，力學物性的偏差也小。然而，另一方面，由于為連續(xù)纖維，因此難以形成三維形狀等復雜的形狀，主要限于接近平面形狀的構(gòu)件。

作為適合三維形狀等復雜形狀的成型方法，有使用了smc(片狀模塑料)、沖壓成型片材的成型等。smc成型品可通過下述方法得到：將增強纖維的線束以例如使纖維長度成為25mm左右的方式在與纖維垂直的方向上進行切割，使基體樹脂(其為熱固性樹脂)含浸在該短切線束中，制成半固化狀態(tài)的片狀基材(smc)，使用加熱型加壓機將所述片狀基材加熱加壓。沖壓成型片材成型品可通過下述方法得到：使熱塑性樹脂含浸在無紡布氈(其由例如切割為25mm左右的短切線束及/或不連續(xù)的增強纖維形成)等中，得到片狀基材(沖壓成型片材)，用紅外線加熱器等暫時將所述片狀基材加熱至熱塑性樹脂的熔點以上，在規(guī)定溫度的模具中冷卻加壓。

多數(shù)情況下，在加壓前將smc、沖壓成型片材切割成比成型體的形狀小的形狀并將其配置于成型模具上，通過加壓進行延展(使其流動)而成型為成型體的形狀。因此，通過這樣的流動也能夠追隨三維形狀等復雜的形狀。然而，對于smc、沖壓成型片材而言，在其片狀化工序中，必然會發(fā)生短切線束、無紡布氈的分布不均、取向不均，因此力學物性降低、或力學物性的數(shù)值的偏差變大。另外，由于上述分布不均、取向不均，會導致尤其是薄型構(gòu)件容易發(fā)生翹曲、縮痕(sinkmark)等。

為了消除上述材料的缺點，例如專利文獻1、2中提出了下述碳纖維氈：在將碳纖維束暫時拓寬后，沿寬度方向進行分割、切割，由此來規(guī)定不連續(xù)碳纖維氈中的特定的碳纖維束的重均纖維寬度。然而，如上述專利文獻1、2中記載的那樣，若將碳纖維束沿寬度方向分割，則導致所得碳纖維復合材料中碳纖維彼此的接觸點數(shù)量增加而流動性惡化。此外，碳纖維氈中的寬度及厚度是以相對于纖維聚集體的長度方向(纖維長度方向)而言的截面形狀由矩形形狀、橢圓狀形成的大致均勻的柱狀體為前提的，對于纖維寬度窄的碳纖維氈而言，纖維厚度越薄，使用其制造的碳纖維復合材料成型品的機械特性越優(yōu)異，但成型時的流動性低、成型性差。這是因為：由于作為增強纖維的碳纖維充分分散，所以應力不易集中，可充分呈現(xiàn)碳纖維的增強效果，但另一方面，碳纖維彼此交叉而限制了相互的移動，從而變得難以移動。

此外，對于纖維寬度寬的碳纖維氈而言，纖維彼此的接觸面積容易變大，限制相互的移動從而變得不易移動，因此，不易在成型時呈現(xiàn)流動性，成型性差。此外，纖維厚度越厚，則使用其制造的碳纖維復合材料成型品的成型時的流動性越優(yōu)異，但對成型肋部等復雜形狀、厚度薄的成型體的模具的追隨性差，機械特性低。這是因為：由于碳纖維束粗，因而碳纖維彼此沒有形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(network)，因此，雖然在流動初始階段容易移動，但在成型肋部等復雜形狀、厚度薄的成型體時，碳纖維束彼此交織，阻礙基體樹脂的流動，并且應力容易集中于碳纖維束的端部。

此外，專利文獻3中公開了在使線束開纖后進行裁切、并含浸熱固性樹脂而得到的碳纖維復合材料及其制造方法，但與上述專利文獻1、2同樣地，碳纖維寬度及厚度是以相對于纖維聚集體的長度方向(纖維長度方向)而言的截面為大致矩形形狀的大致均勻的柱狀體為前提的，對于纖維寬度寬的碳纖維片材而言，纖維厚度越厚，使用其制造的碳纖維復合材料成型品成型時的流動性越優(yōu)異，但是對成型肋部等復雜形狀、厚度薄的成型體的模具的追隨性差，機械特性低。此外，纖維厚度越薄，使用其制造的碳纖維復合材料成型品的機械特性越優(yōu)異，但流動性差。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：wo2014/201315號公報

專利文獻2：wo2014/021316號公報

專利文獻3：日本特開2008-254191號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

因此，本發(fā)明的課題在于，提供能夠以高水平同時實現(xiàn)以往的包含增強纖維和樹脂的增強纖維復合材料所不能實現(xiàn)的成型時的高流動性和高機械特性，且具備尤其在流動成型時呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性、優(yōu)異的機械特性的最佳條件的增強纖維復合材料。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的增強纖維復合材料為包含不連續(xù)增強纖維和基體樹脂的增強纖維復合材料，所述不連續(xù)增強纖維至少包含不連續(xù)增強纖維聚集體，其特征在于，所述不連續(xù)增強纖維中包含至少5重量％以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，對于所述不連續(xù)增強纖維聚集體(a)而言，將所述不連續(xù)增強纖維聚集體進行二維投影時的、與該不連續(xù)增強纖維的取向方向(將后述的圖1(b)所示的不連續(xù)增強纖維聚集體的兩端部的中點連接成線形而成的方向)交差的方向上的該不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度被拓寬得最寬的最寬拓寬部存在于除了該不連續(xù)增強纖維聚集體的兩端部以外的位置，該最寬拓寬部的寬度厚度比(如后述的圖1(c)、(d)所示，不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度m/不連續(xù)增強纖維聚集體的厚度h)為所述不連續(xù)增強纖維聚集體的至少一側(cè)端部的寬度厚度比(如后述的圖1(c)、(d)所示，不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度mn/不連續(xù)增強纖維聚集體的厚度hn，其中，n表示不連續(xù)增強纖維聚集體的任一側(cè)的端部的位置，n＝1或2)的1.3倍以上。

如上所述的本發(fā)明涉及的增強纖維復合材料中，通常，若增強纖維進入基體樹脂中，則在成型時，復合材料的流動性降低，但通過增加不連續(xù)增強纖維為聚集體形態(tài)的不連續(xù)增強纖維的配合量，可抑制所述流動性的降低，從而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的流動性。但是，當如不連續(xù)增強纖維聚集體例如為相對于長度方向而言的截面形狀由矩形、大致圓形形成的柱狀體那樣，相對于不連續(xù)增強纖維聚集體的長度方向(纖維取向方向)而言的聚集體的寬度及厚度為恒定時，在聚集體的寬度寬的情況下，流動性優(yōu)異，但存在局部難以成為二維各向同性的傾向。此外，在聚集體的寬度窄的情況下，容易成為二維各向同性，但存在流動性差的傾向。即，重視良好的流動性的不連續(xù)增強纖維聚集體的最佳形態(tài)和重視二維各向同性的不連續(xù)增強纖維聚集體的最佳形態(tài)未必是相同的形態(tài)，本發(fā)明綜合考慮了上述情況等，優(yōu)化了增強纖維復合材料中的不連續(xù)增強纖維的結(jié)構(gòu)，以使得尤其均衡性良好地同時實現(xiàn)了良好的流動性和二維各向同性。

為了呈現(xiàn)出高流動性和高二維各向同性，不連續(xù)增強纖維中包含的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的該最寬拓寬部的寬度厚度比優(yōu)選為至少一側(cè)端部的寬度厚度比的1.3倍以上且20倍以下，進一步優(yōu)選為1.5倍以上，更進一步優(yōu)選為2倍以上。通過使不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部寬度厚度比大于端部的寬度厚度比，從而基體樹脂容易含浸于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)內(nèi)，因此容易實現(xiàn)強度、彈性模量。進而，關于纖維聚集體的相對于長度方向(纖維長度方向)而言的增強纖維寬度及厚度，與相對于長度方向而言的截面形狀由矩形、大致圓形形成的柱狀體相比，纖維在更多方向上取向，因此得到的增強纖維復合材料更容易成為二維各向同性。

此外，詳細情況如后述的那樣，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)在端部通過增強纖維彼此的纏結(jié)、附著于增強纖維的上漿劑等而一體化。因此，流動成型時、尤其是流動開始時以聚集體單元的形式開始流動，即使流動中不連續(xù)纖維聚集體彼此過度地相互交織、并形成阻礙基體樹脂的流動的橋(bridge)，由于最寬拓寬部被部分地分纖及開纖，使得利用基體樹脂的剪切力，最寬拓寬部成為起點，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)在被分纖及開纖的同時容易流動，不阻礙基體樹脂的流動，呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性。

對于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)而言，若最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)端部的寬度厚度比而言低于1.3倍，則在流動成型時，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)中難以發(fā)生分纖及開纖，不連續(xù)纖維聚集體彼此過度地相互交織，阻礙基體樹脂的流動，導致流動性惡化，若大于20倍，則過度地施予拓寬，導致不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的起毛、纖維斷裂，導致強度降低。

相對于增強纖維復合材料中包含的不連續(xù)增強纖維總量，增強纖維復合材料中包含的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)優(yōu)選為至少5重量％以上且100％以下，更優(yōu)選為10重量％以上，進一步優(yōu)選為20重量％以上。若小于5重量％，則由不連續(xù)增強纖維聚集體(a)所帶來的呈現(xiàn)高流動性及高二維各向同性的效果不充分。本發(fā)明的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)不是絨毛等單絲附著于短切線束及將短切線束拓寬并分纖后的短切線束而得到的短切線束，而是有意地將不包括兩端部的位置進行分纖及拓寬而得到的不連續(xù)增強纖維聚集體。

為了呈現(xiàn)更高的流動性及更高的二維各向同性，作為上述不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，優(yōu)選包含最寬拓寬部的寬度厚度比大于30(更優(yōu)選大于30且小于500)的不連續(xù)增強纖維聚集體。若不連續(xù)增強纖維聚集體的最寬拓寬部的寬度厚度比為30以下，則在流動成型時，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)中難以發(fā)生分纖及開纖，不連續(xù)纖維聚集體彼此過度地互相交織，阻礙基體樹脂的流動，導致流動性惡化，若為500以上，則過度地施予拓寬，導致不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的起毛、纖維斷裂，導致強度降低。

此外，為了更加可靠地呈現(xiàn)高流動性，優(yōu)選包含將上述不連續(xù)增強纖維聚集體(a)進行二維投影時的至少一側(cè)端部的寬度和該不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部的寬度滿足最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3以上(更優(yōu)選為1.3以上且小于50，進一步優(yōu)選為1.5以上，更進一步優(yōu)選為1.7以上)的不連續(xù)增強纖維聚集體。若不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部的寬度與端部的聚集體寬度之比即最寬拓寬部寬度/端部寬度小于1.3，則在流動成型時，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)中難以發(fā)生分纖及開纖，不連續(xù)纖維聚集體彼此過度地互相交織，阻礙基體樹脂的流動，導致流動性惡化，若為50以上，則過度地施予拓寬，導致不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的起毛、纖維斷裂，導致強度降低。

另外，為了可靠地呈現(xiàn)高流動性，優(yōu)選包含不連續(xù)纖維聚集體(a)的至少一側(cè)端部的厚度和不連續(xù)纖維聚集體(a)的最寬拓寬部厚度滿足端部厚度/最寬拓寬部厚度為1.2以上(更優(yōu)選為1.2以上且小于100，進一步優(yōu)選為1.5以上)的不連續(xù)增強纖維聚集體。若不連續(xù)纖維聚集體(a)的至少一側(cè)端部的厚度與最寬拓寬部的厚度之比即端部厚度/最寬拓寬部厚度小于1.2，則在流動成型時，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)中難以發(fā)生分纖及開纖，不連續(xù)纖維聚集體彼此過度地互相交織，阻礙基體樹脂的流動，導致流動性惡化，若端部厚度/最寬拓寬部厚度為100以上，則過度地施予拓寬，導致不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的起毛、纖維斷裂，導致強度降低。

另外，為了均衡性良好地同時實現(xiàn)流動性和二維各向同性，優(yōu)選包含由不連續(xù)纖維聚集體(a)的至少單側(cè)端部寬度和最寬拓寬部的寬度算出的拓寬角度大于5°的不連續(xù)增強纖維聚集體，更優(yōu)選拓寬角度大于5°且小于90°。此處，

拓寬角度＝tan^-1{(最寬拓寬部的寬度-端部的寬度)/2/端部與最寬拓寬部之間的距離}。

進一步優(yōu)選大于8°且小于85°。若拓寬角度為5°以下，則不連續(xù)纖維以聚集體單元的形式沿同一方向取向，二維各向同性的呈現(xiàn)不充分，若大于90°，則過度地施予拓寬，導致不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的起毛、纖維斷裂，導致強度降低。

此外，為了均衡性良好地同時實現(xiàn)強度和流動性，不連續(xù)增強纖維的數(shù)均纖維長度優(yōu)選為5mm以上且小于100mm。若數(shù)均纖維長度小于5mm，則導致強度降低，若數(shù)均纖維長度為100mm以上，則增強纖維的纖維之間的接觸點數(shù)量增加，導致流動性惡化。

此外，為了可靠地呈現(xiàn)強度，優(yōu)選不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的兩端部以相對于不連續(xù)纖維聚集體的長度方向(將后述的圖3所示的不連續(xù)增強纖維聚集體的兩端部的中點連接成線形的方向，纖維取向方向)呈2°～30°的角度θ的方式被切割。通過以呈角度θ的方式進行切割，從而不連續(xù)增強纖維聚集體(a)端部的增強纖維表面積增加，集中于不連續(xù)增強纖維的端部的應力被緩和，呈現(xiàn)增強纖維復合材料的強度。

本發(fā)明涉及的增強纖維復合材料中，作為不連續(xù)增強纖維，可使用為了成型纖維增強復合材料所使用的任何增強纖維，本發(fā)明尤其適合不連續(xù)增強纖維由碳纖維形成的情況、含有碳纖維作為不連續(xù)增強纖維的情況。

發(fā)明的效果

如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的增強纖維復合材料，可提供能夠均衡性良好地實現(xiàn)成型時的優(yōu)異的流動性和成型品的高機械特性、二維各向同性中的全部特性的增強纖維復合材料。

附圖說明

[圖1](a)表示示出本發(fā)明中使用的不連續(xù)增強纖維聚集體的一個例子的立體圖，(b)表示(a)中示出的不連續(xù)增強纖維聚集體沿(b)方向的(沿水平面的)投影圖，其表示纖維取向方向的一個例子，(c)表示(a)中示出的不連續(xù)增強纖維聚集體沿(b)方向的(沿水平面的)二維投影圖，(d)表示(a)中示出的不連續(xù)增強纖維聚集體的(c)方向投影圖。

[圖2]是表示本發(fā)明中使用的不連續(xù)增強纖維片材制造裝置的一個例子的結(jié)構(gòu)簡圖。

[圖3]是表示本發(fā)明中的不連續(xù)增強纖維聚集體的端部以呈角度θ的方式被切割的一個例子的二維投影簡圖。

[圖4]是表示本發(fā)明中的不連續(xù)增強纖維聚集體的端部及最寬拓寬部的厚度測定位置的例子的二維投影簡圖。

具體實施方式

以下，利用實施例、比較例對本發(fā)明進行詳細說明。

首先，對本發(fā)明的方式及本發(fā)明中特別優(yōu)選的方式進行說明。

本發(fā)明涉及的增強纖維復合材料中，增強纖維復合材料由不連續(xù)增強纖維和基體樹脂形成。其特征在于，不連續(xù)增強纖維至少以規(guī)定的比例包含不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)為圖1所示那樣的規(guī)定的聚集體形狀。圖1中，圖1(a)表示這樣的規(guī)定的聚集體形狀的一個例子涉及的形狀的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)1，圖1(b)為圖1(a)中示出的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)1沿(b)方向的(沿水平面的)投影圖5，其中示出了不連續(xù)增強纖維聚集體(a)1的最寬拓寬部2、單側(cè)端部3、4、纖維取向方向6、端部3、4的中點7。同樣地，圖1(c)為圖1(a)中示出的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)1沿(b)方向的(沿水平面的)二維投影圖5，其中示出了最寬拓寬部2的寬度m、從最寬拓寬部2至各端部3、4的距離l1、l2、各端部3、4的寬度m1、m2，圖1(d)為圖1(a)中示出的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)1的(c)方向的投影圖8，其中示出了最寬拓寬部2的厚度h、各端部3、4的厚度hn(n＝1，2)。

對于本發(fā)明涉及的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)而言，重要的是，將不連續(xù)增強纖維聚集體進行二維投影時的、與該不連續(xù)增強纖維的取向方向交差的方向上的該不連續(xù)增強纖維聚集體寬度被拓寬得最寬的最寬拓寬部存在于除了該不連續(xù)增強纖維聚集體的兩端部以外的位置，該最寬拓寬部的寬度厚度比(不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度/不連續(xù)增強纖維聚集體的厚度)為所述不連續(xù)增強纖維聚集體的至少一側(cè)端部的寬度厚度比的1.3倍以上。對于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)而言，最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)的單側(cè)端部的寬度厚度比優(yōu)選為1.3倍以上且20倍以下，進一步優(yōu)選為1.5倍以上，更進一步優(yōu)選為2倍以上。

通過使最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)的單側(cè)端部的寬度厚度比為1.3倍以上，由此基體樹脂容易含浸于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)內(nèi)，因此容易呈現(xiàn)強度、彈性模量，且該不連續(xù)增強纖維聚集體(a)與截面形狀由矩形、大致圓形形成的柱狀體相比，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)中的纖維在更多方向上取向，因此，得到的增強纖維復合材料更容易成為二維各向同性。此外，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)在兩端部通過增強纖維彼此的纏結(jié)、附著于增強纖維的上漿劑等而一體化，因此，流動成型時尤其是流動開始時以聚集體單元的形式開始流動，即使流動中不連續(xù)纖維聚集體彼此過度地相互交織、阻礙基體樹脂的流動，由于最寬拓寬部被部分地分纖及開纖，使得利用基體樹脂的剪切力，最寬拓寬部成為起點，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)在被分纖及開纖的同時容易流動，不阻礙基體樹脂的流動，呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性。

此外，最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)的單側(cè)端部的寬度厚度比為20倍以下，由此不連續(xù)增強纖維聚集體難以產(chǎn)生因拓寬導致的起毛、纖維斷裂，可抑制強度降低。另外，在流動成型時，具體而言，在以不連續(xù)增強纖維聚集體單元的形式開始流動時，由于最寬拓寬部被分纖及開纖，使得最寬拓寬部成為起點，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)利用由基體樹脂產(chǎn)生的剪切力被開纖及分纖同時進行流動，由此不阻礙基體樹脂的流動，呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性。不僅如此，即使是肋部等復雜的形狀，在流動中，從不連續(xù)增強纖維聚集體(a)開纖及分纖了的不連續(xù)纖維變得容易沿著復雜形狀流入，呈現(xiàn)優(yōu)異的成型性。

相對于增強纖維復合材料中包含的不連續(xù)增強纖維總量，增強纖維復合材料中包含的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)至少為5重量％以上是重要的。相對于增強纖維復合材料中包含的不連續(xù)增強纖維總量，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)優(yōu)選為5重量％以上且100％以下。通過含有相對于不連續(xù)增強纖維總量而言至少為5重量％以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，可充分地發(fā)揮不連續(xù)增強纖維聚集體(a)所帶來的高流動性及二維各向同性的呈現(xiàn)效果。不連續(xù)增強纖維聚集體(a)更優(yōu)選為10重量％以上，進一步優(yōu)選為20重量％以上。

對于不連續(xù)增強纖維而言，除了不連續(xù)增強纖維聚集體(a)以外，還可包含以下線束：將在制作不連續(xù)增強纖維片材時形成的開纖至單絲水平的不連續(xù)增強纖維、線束直接切割而得到的短切線束；短切線束沿寬度方向被分割而得到的分纖短切線束；除兩端部以外的位置被部分地分割及拓寬，但不符合聚集體形狀的短切線束；短切線束整體被拓寬而得到的拓寬短切線束；短切線束整體被拓寬、分割而得到的拓寬分割線束等。

此外，優(yōu)選包含不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部的寬度厚度比大于30的不連續(xù)增強纖維聚集體。此外，更優(yōu)選包含寬度厚度比大于30且小于500的不連續(xù)增強纖維聚集體。通過包含最寬拓寬部的寬度厚度比大于30的不連續(xù)增強纖維聚集體，從而使得纖維在更多方向上取向，因此，得到的增強纖維復合材料更容易成為二維各向同性。此外，通過包含最寬拓寬部的寬度厚度比小于500的不連續(xù)增強纖維聚集體，從而在不連續(xù)增強纖維聚集體中不易產(chǎn)生因拓寬導致的起毛、纖維斷裂，可抑制強度降低。需要說明的是，相對于全部不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，寬度厚度比大于30的不連續(xù)增強纖維聚集體優(yōu)選占50％以上，更優(yōu)選占80％以上，進一步優(yōu)選占90％以上。通過使不連續(xù)增強纖維聚集體(a)基本上由寬度厚度比大于30的不連續(xù)增強纖維聚集體形成，可發(fā)揮上述那樣的容易使增強纖維復合材料成為二維各向同性的效果。

對于至少一側(cè)的端部寬度(圖1(c)中的m1或m2)和該不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的長度方向中的最寬拓寬部的寬度(圖1(c)中的m)，上述不連續(xù)增強纖維聚集體(a)優(yōu)選包含最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3以上的不連續(xù)增強纖維聚集體。此外，更優(yōu)選包含最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3倍以上且小于50的不連續(xù)增強纖維聚集體。通過包含最寬拓寬部寬度/端部寬度擴展為1.3倍以上的不連續(xù)增強纖維聚集體，在流動成型時，具體而言，在以不連續(xù)增強纖維聚集體單元的形式開始流動時，由于最寬拓寬部被分纖及開纖，使得最寬拓寬部成為起點，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)利用由基體樹脂所產(chǎn)生的剪切力被開纖及分纖同時進行流動，由此不阻礙基體樹脂的流動，容易呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性。此外，通過包含最寬拓寬部寬度/端部寬度小于50倍的不連續(xù)增強纖維聚集體，不連續(xù)增強纖維聚集體難以產(chǎn)生因拓寬導致的起毛、纖維斷裂，可抑制強度降低。最寬拓寬部寬度/端部寬度更優(yōu)選為1.5以上，進一步優(yōu)選為1.7以上。

需要說明的是，相對于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3倍以上的不連續(xù)增強纖維聚集體優(yōu)選占50％以上，更優(yōu)選占80％以上，進一步優(yōu)選占90％以上。通過使不連續(xù)增強纖維聚集體(a)基本上由最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3倍以上的不連續(xù)增強纖維聚集體形成，可發(fā)揮上述那樣的呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性的效果。

上述不連續(xù)增強纖維聚集體(a)優(yōu)選包含端部厚度/最寬拓寬部厚度(至少一側(cè)的端部厚度(圖1(d)中的h1或h2)相對于最寬拓寬部厚度(圖1(d)中的h))為1.2以上的不連續(xù)增強纖維聚集體。此外，更優(yōu)選包含端部厚度/最寬拓寬部厚度為1.2以上且小于100的不連續(xù)增強纖維聚集體。通過包含端部厚度/最寬拓寬部厚度為1.2以上的不連續(xù)增強纖維聚集體，在流動成型時，具體而言，在以不連續(xù)增強纖維聚集體單元的形式開始流動時，由于最寬拓寬部被分纖及開纖，使得最寬拓寬部成為起點，不連續(xù)增強纖維聚集體(a)利用由基體樹脂產(chǎn)生的剪切力被開纖及分纖同時進行流動，由此不阻礙基體樹脂的流動，容易呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性。此外，通過包含端部厚度/最寬拓寬部厚度小于100的不連續(xù)增強纖維聚集體，從而不連續(xù)增強纖維聚集體不易產(chǎn)生因拓寬導致的起毛、纖維斷裂，可抑制強度降低。理想的是，端部厚度/最寬拓寬部厚度更優(yōu)選為1.5以上。需要說明的是，相對于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，端部厚度/最寬拓寬部厚度為1.2以上的不連續(xù)增強纖維聚集體優(yōu)選占50％以上，更優(yōu)選占80％以上，進一步優(yōu)選占90％以上。通過使不連續(xù)增強纖維聚集體(a)基本上由端部厚度/最寬拓寬部厚度為1.2以上的不連續(xù)增強纖維聚集體形成，可發(fā)揮上述那樣的呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性的效果。

上述不連續(xù)纖維聚集體(a)優(yōu)選包含由至少一側(cè)的端部寬度和最寬拓寬部的寬度算出的拓寬角度大于5°的不連續(xù)增強纖維聚集體。此外，更優(yōu)選包含由至少一側(cè)端部的寬度和最寬拓寬部的寬度算出的拓寬角度大于5°且小于90°的不連續(xù)增強纖維聚集體。此處，

拓寬角度＝tan^-1{(m-mn)/2/ln}(m表示最寬拓寬部的寬度，l表示從最寬拓寬部至單側(cè)端部的距離，n表示不連續(xù)增強纖維聚集體的任一側(cè)的端部的位置，n＝1或2)。

通過包含拓寬角度大于5°的不連續(xù)增強纖維聚集體，由此不阻礙基體樹脂流動，容易呈現(xiàn)優(yōu)異的流動性，不僅如此，不連續(xù)增強纖維在更寬的范圍進行取向，因此得到的增強纖維復合材料更能夠成為二維各向同性，故而優(yōu)選。通過包含拓寬角度小于90°的不連續(xù)增強纖維聚集體，由此不連續(xù)增強纖維聚集體不易產(chǎn)生因拓寬導致的起毛、纖維斷裂，可抑制強度降低。更優(yōu)選為大于8°且小于85°。需要說明的是，相對于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)，拓寬角度大于5°的不連續(xù)增強纖維聚集體優(yōu)選占50％以上，更優(yōu)選占80％以上，進一步優(yōu)選占90％以上。通過使不連續(xù)增強纖維聚集體(a)基本上由拓寬角度大于5°的不連續(xù)增強纖維聚集體形成，可發(fā)揮上述那樣的容易使增強纖維復合材料成為二維各向同性的效果。

對上述的不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度、厚度進行測定，結(jié)果也可能會有1個不連續(xù)增強纖維聚集體例如滿足寬度厚度比大于30、同時最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3以上。

此處，本發(fā)明中為了得到增強纖維復合材料而使用的增強纖維沒有特別限定，可使用高強度、高彈性模量增強纖維，也可合用上述中的1種或2種以上。例如，增強纖維為碳纖維的情況下，可舉出聚丙烯腈(pan)系、瀝青系、人造絲系等的碳纖維。從得到的成型品的強度與彈性模量的均衡性的觀點考慮，優(yōu)選pan系碳纖維。碳纖維的密度優(yōu)選為1.65～1.95g/cm³，進一步優(yōu)選為1.7～1.85g/cm³。對于密度過大的碳纖維而言，得到的碳纖維復合材料的輕質(zhì)性能差，對于密度過小的碳纖維而言，有時得到的碳纖維復合材料的機械特性降低。

此外，從生產(chǎn)率的觀點考慮，為了得到本發(fā)明的增強纖維復合材料而使用的增強纖維優(yōu)選為使單絲集束而得到的增強纖維線束，優(yōu)選增強纖維線束中的單絲數(shù)多的線束。制成增強纖維線束時的單絲數(shù)可在1,000～100,000根的范圍內(nèi)使用，特別優(yōu)選在10,000～70,000根的范圍內(nèi)使用。對于增強纖維而言，根據(jù)需要，可將分纖增強纖維線束(其是用線束分纖用分切機等將增強纖維線束分割成期望的線束數(shù)量而得到的)切割成規(guī)定的長度來使用。通過將線束分纖成期望的線束數(shù)量，從而與未處理的線束相比，制成增強纖維復合材料時的均勻性提高，機械特性優(yōu)異，因此，可作為優(yōu)選的例子例舉。

作為增強纖維的單絲彎曲剛性，例如增強纖維為碳纖維的情況下，優(yōu)選在1×10^-11～3.5×10^-11pa·m⁴的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在2×10^-11～3×10^-11pa·m⁴的范圍內(nèi)。通過使單絲彎曲剛性在上述范圍內(nèi)，從而在后述的制造增強纖維無紡布片材的工序中，可使得到的增強纖維無紡布片材的品質(zhì)穩(wěn)定。

此外，出于提高與基體樹脂的粘接性等目的，優(yōu)選對為了得到增強纖維復合材料而使用的增強纖維線束進行表面處理。作為表面處理的方法，有電解處理、臭氧處理、紫外線處理等。此外，出于防止增強纖維線束的起毛、提高增強纖維線束的集束性、或提高與基體樹脂的粘接性等目的，也可賦予上漿劑。作為上漿劑，沒有特別限定，可以使用具有環(huán)氧基、氨基甲酸酯基、氨基、羧基等官能團的化合物，這些上漿劑可使用1種或合用2種以上。

此處，所謂上漿處理，是指如下處理方法：將通過表面處理工序和水洗工序等被水潤濕的水分率為20～80重量％左右的水潤濕增強纖維線束進行干燥，然后附著含有上漿劑的液體(上漿液)。

作為上漿劑的賦予方法，沒有特別限定，例如有如下方法：介由輥在上漿液中浸漬的方法；與附著有上漿液的輥接觸的方法；將上漿液制成霧狀并進行吹噴的方法等。此外，間歇式、連續(xù)式均可，但優(yōu)選生產(chǎn)率良好、能夠減小偏差的連續(xù)式。此時，優(yōu)選對上漿液濃度、溫度、絲條張力等進行控制，以使上漿劑有效成分相對于增強纖維線束的附著量在適當范圍內(nèi)并均勻地附著。此外，更優(yōu)選在賦予上漿劑時利用超聲波使增強纖維線束振動。

干燥溫度和干燥時間可以根據(jù)化合物的附著量進行調(diào)整，但考慮到縮短將用于賦予上漿劑的溶劑完全除去、干燥所需要的時間，另一方面，防止上漿劑的熱劣化，防止增強纖維線束變硬、束的擴散性惡化，則干燥溫度優(yōu)選為150℃以上且350℃以下，更優(yōu)選為180℃以上且250℃以下。

上漿劑附著量相對于僅增強纖維線束的質(zhì)量而言，優(yōu)選賦予0.01質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下，更優(yōu)選賦予0.05質(zhì)量％以上且5質(zhì)量％以下，進一步優(yōu)選賦予0.1質(zhì)量％以上且5質(zhì)量％以下。在0.01質(zhì)量％以下時，難以呈現(xiàn)粘接性提高的效果。在10質(zhì)量％以上時，存在使成型品的物性降低的情況。

本發(fā)明中，作為用于增強纖維復合材料的基體樹脂，可使用熱塑性樹脂或/及熱固性樹脂。作為熱塑性樹脂，沒有特別限制，可在不使作為成型品的機械特性大幅降低的范圍內(nèi)進行適當選擇。若舉例說明，則可使用聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等聚烯烴類樹脂，尼龍6樹脂、尼龍6，6樹脂等聚酰胺類樹脂，聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂等聚酯類樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚酮樹脂，聚醚砜樹脂，芳香族聚酰胺樹脂等。其中，優(yōu)選由聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯硫醚樹脂中的任一種形成。

作為熱固性樹脂，沒有特別限制，可在不使作為成型品的機械特性大幅降低的范圍內(nèi)進行適當選擇。若舉例說明，則可使用環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯樹脂、苯氧基樹脂、醇酸樹脂、氨基甲酸酯樹脂、馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等。其中，優(yōu)選包含環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂中的任何、或它們的混合物。在使用熱固性樹脂的混合物時，優(yōu)選混合的熱固性樹脂彼此具有相容性或親和性高。

本發(fā)明中使用的熱固性樹脂的粘度沒有特別限制，優(yōu)選常溫(25℃)時的樹脂粘度為100～100,000mpa·s。

對于本發(fā)明中使用的基體樹脂，只要在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)，還可根據(jù)其用途而在熱塑性樹脂或/及熱固性樹脂中添加各種添加劑。例如，可添加云母、滑石、高嶺土、水滑石、絹云母、膨潤土、硬硅鈣石、海泡石、蒙皂石、蒙脫石、硅灰石、二氧化硅、碳酸鈣、玻璃珠、玻璃薄片、玻璃微球、粘土、二硫化鉬、氧化鈦、氧化鋅、氧化銻、聚磷酸鈣、石墨、硫酸鋇、硫酸鎂、硼酸鋅、硼酸鈣、硼酸鋁晶須、鈦酸鉀晶須及高分子化合物等填充材料、金屬系、金屬氧化物系、炭黑及石墨粉末等導電性賦予材料、溴化樹脂等的鹵素系阻燃劑、三氧化銻、五氧化銻等銻系阻燃劑、多磷酸銨、芳香族磷酸酯及紅磷等的磷系阻燃劑、硼酸金屬鹽、羧酸金屬鹽及芳香族磺酰亞胺金屬鹽等有機酸金屬鹽系阻燃劑、硼酸鋅、鋅、氧化鋅及鋯化合物等無機系阻燃劑、氰尿酸、異氰尿酸、三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺及氮化胍等氮系阻燃劑、ptfe(聚四氟乙烯)等的氟系阻燃劑、聚有機硅氧烷等有機硅系阻燃劑、氫氧化鋁、氫氧化鎂等金屬氫氧化物系阻燃劑、或其他的阻燃劑、氧化鎘、氧化鋅、氧化亞銅、氧化銅、氧化亞鐵、氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉬、氧化錫及氧化鈦等阻燃助劑、顏料、染料、潤滑劑、脫模劑、增容劑、分散劑、云母、滑石及高嶺土等晶核劑、磷酸酯等增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、防著色劑、紫外線吸收劑、流動性改性劑、發(fā)泡劑、抗菌劑、減振劑、防臭劑、滑動性改性劑、及聚醚酯酰胺等抗靜電劑等。

此外，將熱固性樹脂用作基體樹脂的情況下，只要在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)，可含有上述的熱塑性樹脂、其他的低收縮劑等添加物。

作為得到不連續(xù)增強纖維片材的工序，只要為能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍則沒有特別限制。作為優(yōu)選的一個例子，例如，如圖2所示，可例舉包含：輸送增強纖維線束23的輸送輥21、21；對除了兩端部以外的位置，部分地進行拓寬及/或分纖處理的噴氣頭(airhead)24；將增強纖維線束23切割為規(guī)定的尺寸的切割器22和切割用臺26；將不連續(xù)增強纖維積聚成片狀的輸送帶(conveyer)27。

此處，輸送輥21只要在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)則沒有特別限制，可例舉在輥間夾擠而進行輸送的機構(gòu)。此時，作為優(yōu)選例，可例舉將單側(cè)輥設為金屬輥，將另一側(cè)的輥設為橡膠輥。

噴氣頭24只要在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)則沒有特別限制，優(yōu)選在將被送出的增強纖維線束23進行切割之前，對除兩端部以外的位置間歇性地吹噴氣體的機構(gòu)。對于間歇性地吹噴的氣體而言，只要不阻礙本發(fā)明的課題則沒有特別限制，可例舉0.01mpa～1mpa的范圍。若氣體的壓力過弱，則不連續(xù)增強纖維聚集體部分地無法被充分拓寬及/或分纖，若氣體的壓力過強，則增強纖維之間的交織容易解開，無法得到不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的形態(tài)。此外，作為優(yōu)選例也可例舉以下的方法：在拓寬時，利用夾持輥(niproll)25固定線束的送出側(cè)，利用輸送輥21預先將線束送出夾持輥25與輸送輥21之間的距離以上，在已使線束松弛了的狀態(tài)下利用噴氣頭24對除了兩端部以外的位置部分地進行拓寬及/或分纖。

除此之外，還可例舉在將被送出的增強纖維線束切割為規(guī)定的尺寸之前，利用分纖用分切機等將除兩端部之外的位置物理性地拓寬及/或分纖的方法等。

對于將增強纖維線束向后述的切割器22輸送的角度而言，只要不阻礙本發(fā)明的課題，則沒有特別限制，可以將增強纖維線束被輸送的方向設為0°方向，使切割用的刀刃的方向成90°以外的角度。使其成90°以外的角度的情況下，作為優(yōu)選例，可例舉2°～30°的角度。通過使其成90°以外的角度而進行切割，線束端部的端面的增強纖維表面積增加，集中于不連續(xù)增強纖維的端部的應力被緩和，呈現(xiàn)增強纖維復合材料的強度，因此，可作為更優(yōu)選的例子例舉。

作為切割器22，只要不阻礙本發(fā)明的課題，則沒有特別限制，可例舉鍘刀(guillotine)刃式、旋轉(zhuǎn)切割式。如前所述，相對于增強纖維線束被輸送的方向而言，用于進行切割的刀刃的朝向沒有特別限制，可使其具有與所述輸送增強纖維線束的機構(gòu)相同的角度，為旋轉(zhuǎn)切割式時，可螺旋狀地排列刀刃。

此外，為了均衡性良好地同時實現(xiàn)強度和流動性，不連續(xù)增強纖維的數(shù)均纖維長度優(yōu)選為5mm以上且小于100mm。若數(shù)均纖維長度小于5mm，則在對不連續(xù)增強纖維進行拓寬時，纖維之間的交織容易解開，增強纖維充分地分纖，導致纖維之間的接觸點數(shù)量增加，導致流動性惡化。若數(shù)均纖維長度大于100mm，則增強纖維的纖維之間的接觸點數(shù)量增加，導致流動性惡化。

作為將不連續(xù)增強纖維積聚成片狀的輸送帶27，只要不阻礙本發(fā)明的課題則沒有特別限制，可例舉落到在xy平面上自由行進的金屬針布(metalwire)上的方法。此處，可在金屬針布下設置吸風箱(suctionbox)來抽吸在將線束端部拓寬及分纖時使用的氣體、或在散布經(jīng)過切割的不連續(xù)增強纖維時使用的氣體，從而減小片材的體積。此外，作為一個例子，可例舉下述方案：代替在xy平面上自由行進的金屬針布，使將切割器22和噴氣頭24一體化而得到的復合機構(gòu)沿x方向往返，并使金屬針布沿y方向行進。

在得到不連續(xù)增強纖維片材時，不連續(xù)增強纖維片材可僅包含不連續(xù)增強纖維，也可為了保持形態(tài)而含有包含熱塑性樹脂或/及熱固性樹脂的結(jié)合材料。用于結(jié)合材料的熱塑性樹脂或/及熱固性樹脂優(yōu)選使用與用于增強纖維復合材料的基體樹脂相同的樹脂、或與基體樹脂具有相容性的樹脂、與基體樹脂的粘合性高的樹脂而形成。

本發(fā)明中，在將基體樹脂含浸在不連續(xù)增強纖維片材中時，可制作包含結(jié)合材料的不連續(xù)增強纖維片材、并將不連續(xù)增強纖維片材中所包含的結(jié)合材料的樹脂直接用作基體樹脂，也可制作不包含結(jié)合材料的不連續(xù)增強纖維片材、并在制造增強纖維復合材料的任選階段含浸基體樹脂。此外，即使在使用包含結(jié)合材料的不連續(xù)增強纖維片材的情況下，也可在制造增強纖維復合材料的任選階段含浸基體樹脂。

在制造增強纖維復合材料時，就上述那樣的將基體樹脂含浸于不連續(xù)增強纖維片材來制作增強纖維復合材料的含浸工序而言，只要在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)則沒有特別限定，可采用通常工序。

將熱塑性樹脂用于基體樹脂的情況下，可使用具有加熱功能的加壓機來實施。作為加壓機只要能夠?qū)崿F(xiàn)含浸基體樹脂時所必需的溫度、壓力即可，沒有特別限制，可以使用具有上下移動的平面狀壓板(platen)的通常的加壓機、或具有一對環(huán)形鋼帶(endlesssteelbelt)行進的機構(gòu)的所謂雙帶加壓機。在所述含浸工序中，還可采用下述方法：在將基體樹脂制成膜、無紡布、織物等片狀后，與不連續(xù)增強纖維片材層合，并在該狀態(tài)下使用上述加壓機等將基體樹脂作為整體熔融·含浸；預先將不連續(xù)增強纖維片材和基體樹脂一體化而制成片狀，將所述片狀物層合，熔融·含浸；預先將不連續(xù)增強纖維片材和基體樹脂一體化而制成片狀，進而層合將基體樹脂制成膜、無紡布、織物等片狀而得到的片狀物，進行熔融·含浸。

將熱固性樹脂用于基體樹脂的情況下，只要能夠?qū)崿F(xiàn)含浸基體樹脂時必需的溫度、壓力即可，沒有特別限制，可使用具有上下移動的平面狀壓板的通常的加壓機、或具有一對環(huán)形鋼帶行進的結(jié)構(gòu)的所謂雙帶加壓機、被上下輥夾持的加壓輥等。在所述含浸工序中，可例舉將基體樹脂在脫模膜上制成片狀后，用基體樹脂片材夾持不連續(xù)增強纖維片材并進行加壓、含浸的方法。此時，為了更可靠地進行含浸，作為優(yōu)選的例子之一，可例舉在減壓至真空、抽出片材內(nèi)部的空氣之后進行加壓的方法。

此外，本發(fā)明中，只要不阻礙本發(fā)明的課題，則可使不連續(xù)增強纖維片材與連續(xù)增強纖維片材、及/或不連續(xù)增強纖維片材形成夾層結(jié)構(gòu)，制成增強纖維復合材料。對于夾層結(jié)構(gòu)而言，可將不連續(xù)增強纖維片材用于表層和芯層中的任一者，通過將連續(xù)增強纖維片材用于表層、將不連續(xù)增強纖維片材用于芯層，制成增強纖維復合材料時的機械特性、表面品質(zhì)優(yōu)異，因此，可作為優(yōu)選的一個例子而例舉。此處，用于連續(xù)增強纖維片材、不連續(xù)增強纖維片材的增強纖維沒有特別限定，例如，可使用碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維、金屬纖維、天然纖維、礦物纖維等，上述纖維可使用1種或并用2種以上。只要不阻礙本發(fā)明的課題，則連續(xù)增強纖維片材的增強纖維形態(tài)可使用通常的形態(tài)。例如，可例舉增強纖維沿單向進行取向的單向增強纖維片材及將單向增強纖維片材沿多方向進行層合而得到的增強纖維層合片材、將增強纖維進行織造而得到的機織物增強纖維片材等。只要不阻礙本發(fā)明的課題，則不連續(xù)增強纖維片材的增強纖維形態(tài)可使用通常的形態(tài)。例如，可例舉將線束切割為規(guī)定的長度、進行散布而得到的短切線束片材；使用梳理裝置、氣流成網(wǎng)裝置而制造的干式不連續(xù)增強纖維片材；使用抄紙裝置而制造的濕式不連續(xù)增強纖維片材等。

本發(fā)明中，對于得到的增強纖維復合材料而言，將熱固性樹脂用于基體樹脂的情況下，可作為smc(sheetmoldingcompaund)使用，使用熱塑性樹脂的情況下，可作為沖壓成型片材使用。

smc成型品可通過下述方法得到：使作為熱固性樹脂的基體樹脂含浸在不連續(xù)增強纖維片材中，制成半固化狀態(tài)的片狀基材(smc)，使用加熱型加壓機將所述片狀基材加熱加壓。沖壓成型片材成型品可通過下述方法得到：熱塑性樹脂含浸在不連續(xù)增強纖維片材中，得到片狀基材(沖壓成型片材)，用紅外線加熱器等暫時將所述片狀基材加熱至熱塑性樹脂的熔點以上，在規(guī)定溫度的模具中冷卻加壓。

得到的成型品適合用于汽車部件、航空器部件、家庭電器制品、辦公電器制品、計算機等的殼體等。

[實施例]

接下來，對本發(fā)明的實施例、比較例進行說明。

首先，對實施例、比較例中使用的特性、測定方法進行說明。

(1)不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度的測定

從增強纖維復合材料中切出100mm×100mm的樣品，在加熱至550℃的電爐中將切出的樣品加熱1小時至2小時左右，燒盡基體樹脂等有機物。從燒盡有機物后的樣品中取出不連續(xù)增強纖維片材，使用鑷子等，從不連續(xù)增強纖維片材中以不破壞所有聚集體單元的形狀的方式慎重地取出不連續(xù)增強纖維，從不連續(xù)增強纖維片材中用鑷子將所有不連續(xù)增強纖維聚集體取出。將取出的所有的不連續(xù)增強纖維聚集體置于平坦的臺上，使用能夠測定至0.1mm的游標卡尺，測定不連續(xù)增強纖維聚集體的兩端部的寬度及將不連續(xù)增強纖維聚集體投影至二維平面上時的、與纖維取向方向垂直的該不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度被拓寬得最寬的最寬拓寬部的寬度。此時，為了更正確地測定寬度，也可將不連續(xù)增強纖維的聚集體置于平坦的臺上，使用數(shù)碼顯微鏡(keyence公司制)測定投影至二維平面上時的纖維聚集體的寬度。將得到的兩端部及最寬拓寬部的寬度記載于記錄用紙。對于兩端部的束寬度均小于0.1mm的不連續(xù)增強纖維，作為開纖至單絲水平的不連續(xù)增強纖維(b)進行匯總分取。

此時，關于寬度和厚度的判斷，以不連續(xù)增強纖維聚集體端部的纖維方向截面的長邊作為寬度、以短邊為厚度。不連續(xù)增強纖維聚集體端部以呈角度θ的方式被切割的情況下，如圖3所示，寬度為將不連續(xù)增強纖維聚集體投影至二維平面上時的相對于長度方向垂直的方向的寬度。圖示例中，標記2表示不連續(xù)增強纖維聚集體(a)31的最寬拓寬部，m1、m2表示其各端部的寬度。

無法從增強纖維復合材料中良好地取出不連續(xù)增強纖維片材時，可由沒有含浸基體樹脂的不連續(xù)增強纖維片材以同樣的方式進行測定。

(2)不連續(xù)增強纖維聚集體的厚度的測定

對于所有測定了所述兩端部及最寬拓寬部的寬度的不連續(xù)增強纖維聚集體，使用千分尺測定兩端部的不連續(xù)增強纖維聚集體的厚度。此時，慎重地操作以防止破壞不連續(xù)增強纖維的聚集體形狀，如圖4所示的那樣，用鑷子調(diào)節(jié)位置，使得端部的端點間的中點成為千分尺的壓頭的中心，測定不連續(xù)增強纖維聚集體的端部厚度(41：端部的厚度測定點)。接著，對于不連續(xù)增強纖維聚集體的最寬拓寬部2同樣地調(diào)節(jié)位置，使得最寬拓寬部兩端點的中點成為千分尺的壓頭的中心，測定最寬拓寬部的厚度(42：最寬拓寬部的厚度測定點)。對最寬拓寬部比千分尺的壓頭直徑寬2倍以上的經(jīng)過分纖及拓寬的不連續(xù)增強纖維聚集體進行測定時，測定最寬拓寬部的兩端點及中點這3點的厚度，使用其平均值(43：最寬拓寬部的寬度比千分尺的壓頭直徑大2倍以上時的最寬拓寬部厚度測定點)。將得到的兩端部及最寬拓寬部的厚度與上述寬度同樣地記載于記錄用紙。對于難以測定最寬拓寬部的厚度的不連續(xù)增強纖維聚集體，可測定端部的厚度，使用下式由端部的厚度和寬度與最寬拓寬部的寬度之比算出最寬拓寬部的厚度。

最寬拓寬部厚度＝端部厚度×端部寬度/最寬拓寬部寬度

(3)不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的判定及重量比例的測定方法

對于不連續(xù)增強纖維聚集體，最寬拓寬部的寬度厚度比及兩端部的寬度厚度比均使用下式由上述那樣得到的不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度和厚度算出。

最寬拓寬部的寬度厚度比＝最寬拓寬部的寬度/最寬拓寬部的厚度

端部的寬度厚度比＝端部的寬度/端部的厚度

根據(jù)算出的寬度厚度比，分類為：不連續(xù)增強纖維聚集體寬度被拓寬得最寬的最寬拓寬部存在于纖維取向方向上的除兩側(cè)端部以外的位置，并且最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)的端部寬度厚度比為1.3倍以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)；和除此以外的非不連續(xù)增強纖維聚集體(c)。分類后，使用能夠測定至1/10,000g的天平，測定不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的總重量及非不連續(xù)增強纖維聚集體(c)、開纖至單絲水平的不連續(xù)增強纖維(b)的總重量。測定后，使用下式算出不連續(xù)增強纖維聚集體(a)在不連續(xù)增強纖維總重量中所占的重量比例。

不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的比例＝不連續(xù)增強纖維聚集體(a)總重量/不連續(xù)增強纖維總量

此處，不連續(xù)增強纖維總量為不連續(xù)增強纖維聚集體(a)總重量+非不連續(xù)增強纖維聚集體(c)總重量+開纖至單絲水平的不連續(xù)增強纖維(b)總重量。

此時，同樣地測定下述不連續(xù)增強纖維聚集體的總重量：不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)端部的寬度厚度比而言為1.5倍以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a-2)；不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部的寬度厚度比相對于至少一側(cè)端部的寬度厚度比而言為2倍以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a-3)；不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部的寬度厚度比大于30的不連續(xù)增強纖維聚集體(a-4)；關于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的至少一側(cè)的端部寬度和最寬拓寬部的寬度，最寬拓寬部寬度/端部寬度為1.3以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a-5)；關于不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的至少一側(cè)端部的厚度和最寬拓寬部的厚度，端部厚度/最寬拓寬部厚度為1.2以上的不連續(xù)增強纖維聚集體(a-6)，并使用下述式與上述(a)同樣地算出(a-2)～(a-6)在不連續(xù)增強纖維總量中所占的重量比例。

不連續(xù)增強纖維聚集體(a-n)的比例＝不連續(xù)增強纖維聚集體(a-n)總重量/不連續(xù)增強纖維總量

此處，n＝2～6。

此外，對某一不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度、厚度進行測定，結(jié)果有時滿足(a-2)、(a-3)、(a-4)、(a-5)或(a-6)中的任一者或者同時滿足上述全部。

(4)拓寬角度的計算

使用下式，由上述不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的端部寬度和最寬拓寬部寬度算出每個不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的拓寬角度。

拓寬角度＝tan^-1((最寬拓寬部的寬度-端部的寬度)/2/端部與最寬拓寬部之間的距離}

此處，測定不連續(xù)增強纖維聚集體(a)中的拓寬角度相對于至少一側(cè)的端部而言滿足大于5°且小于90°的不連續(xù)增強纖維聚集體(a-7)的總重量，并使用上述(a-n)的比例計算式算出(a-7)在不連續(xù)增強纖維總量中所占的重量比例。

(5)vf(沖壓成型片材中的增強纖維的含有率：％)

從增強纖維復合材料中切出約2g的樣品，測定其質(zhì)量。然后，在加熱至500～600℃的電爐中將樣品加熱1小時至2小時左右，從而燒盡基體樹脂等有機物。冷卻至室溫后，測定殘留的不連續(xù)增強纖維的質(zhì)量。測定不連續(xù)增強纖維的質(zhì)量相對于燒盡基體樹脂等有機物之前的樣品的質(zhì)量的比例，將其作為增強纖維的含有率(％)。

(6)彎曲強度、彎曲彈性模量

按照jis-k7171(2008)測定彎曲強度。還針對彎曲強度還計算了彎曲強度的cv值(變異系數(shù)[％])。將彎曲強度的cv值小于10％判定為彎曲強度的偏差小，為良好(○)，將cv值為10％以上判定為彎曲強度的偏差大，為不良(×)。

對于實施彎曲試驗的樣品，對二維平面的任意的方向(0°方向)和相對于0°方向而言的90°方向進行測定，將0°方向的平均值/90°方向的平均值在1.3～0.77的范圍內(nèi)的情況判定為各向同性(○)，將除此以外的情況判定為各向異性(×)。

(7)流動性的評價

<基體樹脂為熱塑性樹脂的情況>

將1片尺寸為100mm×100mm×2mmt(厚度)的不連續(xù)增強纖維復合材料配置于已升溫至熱塑性樹脂的熔點+40℃的加壓盤上，對尺寸為100mm×100mm的樣品以10mpa加壓300秒，然后，在加壓的狀態(tài)下將加壓盤冷卻至熱塑性樹脂的固化溫度-50℃，取出樣品。測定該加壓后的面積a2和加壓前的片材的面積a1，將a2/a1/2mmt作為流動性(％/mm)。

<基體樹脂為熱固性樹脂的情況>

將1片尺寸為100mm×100mm×2mmt(厚度)的、基體樹脂未固化的不連續(xù)增強纖維復合材料前體配置于加壓盤，所述加壓盤已升溫至使從基體樹脂的流動開始直到固化為止的固化時間為300～400秒的范圍內(nèi)的溫度，對尺寸為100mm×100mm的樣品以10mpa加壓600秒。測定該加壓后的面積a2和加壓前的片材的面積a1，將a2/a1/2mmt作為流動性(％/mm)。

(8)數(shù)均纖維長度(單元：mm)的測定方法

從不連續(xù)增強纖維復合材料切出100mm×100mm的樣品，然后，在加熱至500℃的電爐中將樣品加熱1小時～2小時左右，從而燒盡基體樹脂等有機物。在冷卻至室溫后，用鑷子從殘留的不連續(xù)增強纖維片材中隨機地取出400根不連續(xù)增強纖維，利用光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡測定其長度直到0.1mm單位為止，用數(shù)均纖維長度＝∑li/400計算增強纖維無紡布片材的數(shù)均纖維長度。此處，li為測定的纖維長度。

接著，對本發(fā)明的實施例、比較例中使用的增強纖維、基體樹脂進行說明。

碳纖維線束(1)(后述的表中簡記為碳纖維(1))：

使用了纖維直徑為7μm、拉伸彈性模量為230gpa、長絲數(shù)為12,000根的連續(xù)的碳纖維線束。

碳纖維線束(2)(后述的表中簡記為碳纖維(2))：

使用了纖維直徑為7.2μm、拉伸彈性模量為242gpa、長絲數(shù)為50,000根的連續(xù)的碳纖維線束。

基體樹脂(1)：

使用了尼龍樹脂(東麗(株)制，cm1001，商品名“amilan”(注冊商標))。

基體樹脂(2)：

使用了將100質(zhì)量份的乙烯基酯樹脂(ve)樹脂(dowchemicalcompany制，“derakane”790(注冊商標))、1質(zhì)量份的過氧化苯甲酸叔丁酯(日本油脂(株)制，“perbutylz”(注冊商標))，2質(zhì)量份的硬脂酸鋅(堺化學工業(yè)(株)制，sz-2000)、4質(zhì)量份的氧化鎂(協(xié)和化學工業(yè)(株)制，mgo#40)混合而得到的樹脂。

實施例1：

使用如圖2所示那樣的裝置制作不連續(xù)碳纖維片材。向碳纖維線束(1)間歇性地吹噴壓力為0.3mpa的氣體0.2秒，使線束部分地拓寬及分纖，然后，以使得部分地拓寬及分纖后的位置包含于不連續(xù)纖維中、且纖維長度成為25mm的方式用切割器進行切割，并連續(xù)地生產(chǎn)不連續(xù)碳纖維聚集體，在輸送帶上進行積聚，得到每單位面積重量為100g/m²的不連續(xù)碳纖維片材。得到的不連續(xù)碳纖維片材為包含不連續(xù)碳纖維聚集體(a)的不連續(xù)碳纖維片材。接著，使用制膜機，制作由基體樹脂(1)形成的每單位面積重量為100g/m²的基體樹脂膜，以使得到的碳纖維復合材料平板成為厚2mm、vf＝40％的方式將得到的不連續(xù)碳纖維片材和基體樹脂膜進行層合，在升溫至260℃的加壓機的平板模具內(nèi)預熱300秒，一邊施加5mpa的壓力一邊加壓300秒，在加壓狀態(tài)下冷卻至50℃，得到厚度為2mm的碳纖維復合材料的平板。得到的碳纖維復合材料中的碳纖維含量為vf＝40％。得到的平板沒有翹曲，由碳纖維復合材料測定0°和90°方向的彎曲強度，結(jié)果，0°和90°方向的彎曲強度的平均值為430mpa，各方向的彎曲強度的cv值小于10％，并且，關于彎曲強度和彎曲彈性模量，0°方向的平均值/90°方向的平均值在1.3～0.77的范圍內(nèi)，為二維各向同性。

接著，從得到的碳纖維復合材料平板切出100mm×100mm的樣品，在已加熱至550℃的電爐中將切出的樣品加熱2小時，燒盡基體樹脂，取出不連續(xù)碳纖維片材。使用鑷子從取出的不連續(xù)碳纖維片材中取出在不連續(xù)碳纖維片材中的所有的不連續(xù)碳纖維聚集體，測定寬度、厚度，測定不連續(xù)碳纖維聚集體(a)、(a-2)～(a-7)在不連續(xù)碳纖維總量中所占的重量比例。此時，不連續(xù)碳纖維片材中的不連續(xù)碳纖維聚集體(a)的重量比例為35重量％，將(a-2)～(a-7)的測定結(jié)果示于表1。

另外，從碳纖維復合材料平板中切出100mm×100mm的樣品，對流動性進行評價，結(jié)果，流動率為170％/mm。此外，得到的流動性評價后的樣品表面品質(zhì)優(yōu)異，將樣品在已加熱至550℃的電爐中加熱2小時，燒盡基體樹脂，取出不連續(xù)碳纖維片材，結(jié)果不連續(xù)碳纖維片材表層的不連續(xù)碳纖維聚集體因基體樹脂的剪切力而導致聚集體形狀破壞、被開纖。將條件、評價結(jié)果示于表1。

實施例2：

向線束間歇性地吹噴壓力為0.2mpa的氣體0.2秒，使線束部分地拓寬及分纖后，得到包含已經(jīng)部分地拓寬及分纖的不連續(xù)碳纖維聚集體的不連續(xù)碳纖維片材，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表1。

實施例3：

向線束間歇性地吹噴壓力為0.15mpa的氣體0.2秒，使線束部分地拓寬及分纖后，得到包含已經(jīng)部分地拓寬及分纖的不連續(xù)碳纖維聚集體的不連續(xù)碳纖維片材，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表1。

實施例4：

使切割長度為50mm，除此之外，與實施例3同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表1。

實施例5：

向線束間歇性地吹噴壓力為0.2mpa的氣體0.2秒，使線束部分地拓寬及分纖后，得到包含已經(jīng)部分地拓寬及分纖的不連續(xù)碳纖維聚集體的不連續(xù)碳纖維片材。接著，在聚丙烯制的脫模膜上使用刮刀涂布基體樹脂(2)糊劑，以得到的碳纖維復合材料中的碳纖維相對于不連續(xù)碳纖維片材而言的含量為vf＝40％的方式調(diào)節(jié)膜的每單位面積重量，制作基體樹脂(2)膜。將得到的不連續(xù)碳纖維片材進行層合而形成的不連續(xù)碳纖維片材層合體用基體樹脂(2)膜夾持，使基體樹脂(2)含浸于不連續(xù)碳纖維片材層合體內(nèi)，然后在40℃的條件下靜置24小時，由此使基體樹脂(2)充分地增粘化，得到片狀的碳纖維復合材料前體。接著，將前體設置于模具升溫至135℃的加壓機的平板模具內(nèi)，使裝料比(chargeratio)(從上方觀察模具時的片狀成型材料面積相對于模具面積而言的比例)成為50％，一邊施加5mpa的壓力一邊加壓600秒，得到厚度為2mm、vf＝40％的碳纖維復合材料的平板，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表1。

實施例6：

使用碳纖維線束(2)，向線束間歇性地吹噴壓力為0.2mpa的氣體0.2秒，使線束部分地拓寬及分纖后，得到包含已經(jīng)部分地拓寬及分纖的不連續(xù)碳纖維聚集體的不連續(xù)碳纖維片材，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表1。

比較例1：

將碳纖維線束(1)直接切割為纖維長度25mm，得到不連續(xù)碳纖維聚集體的形態(tài)為相對于長度方向(纖維長度方向)而言具有大致均勻的寬度及厚度的短切線束不連續(xù)碳纖維片材。以得到的碳纖維復合材料中的碳纖維含量為vf＝40％的方式，在得到的不連續(xù)碳纖維片材上層合包含基體樹脂(1)的每單位面積重量為100g/m²的樹脂膜，在升溫至260℃的加壓機的模具內(nèi)預熱300秒，一邊施加5mpa的壓力一邊加壓300秒，在加壓狀態(tài)下冷卻至50℃，得到厚度為2mm的碳纖維復合材料的平板，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表2。得到的碳纖維復合材料的彎曲強度、彎曲彈性模量差，cv值的偏差也較大，不具備二維各向同性。此外，流動性評價后的樣品表面品質(zhì)差，將樣品在加熱至550℃的電爐中加熱2小時，燒盡基體樹脂，取出短切線束不連續(xù)碳纖維片材，結(jié)果短切線束不連續(xù)碳纖維片材表層的短切線束維持著短切線束形狀，短切線束表面有些許起毛。將條件、評價結(jié)果示于表2。

比較例2：

將碳纖維線束(1)用以10hz振動的振動棒進行振動拓寬，得到碳纖維線束寬度為15mm的拓寬碳纖維線束(1)。對于得到的拓寬碳纖維束(1)，使用圓盤狀的分割刀刃，以0.5mm的間隔分切，將分切后的碳纖維線束(1)切割為纖維長度25mm，得到不連續(xù)碳纖維片材，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表2。得到的不連續(xù)碳纖維片材由下述短切線束形成：大多數(shù)構(gòu)成線束的不連續(xù)碳纖維在長度方向(纖維長度方向)上具有大致均勻的寬度、且在寬度方向上被分割的分割短切線束；至少單側(cè)端部被分割及拓寬，但不符合聚集體形狀的短切線束，得到的碳纖維復合材料的流動性差。

比較例3：

將碳纖維線束(1)用以10hz振動的振動棒進行振動拓寬，并將碳纖維線束寬度為11mm的拓寬碳纖維線束(1)切割為纖維長度25mm，得到不連續(xù)碳纖維片材，除此之外，與實施例1同樣地操作，制造碳纖維復合材料平板，實施評價。將結(jié)果示于表2。得到的碳纖維復合材料的流動性差。

[表2]

需要說明的是，對某一不連續(xù)增強纖維聚集體的寬度、厚度進行測定，結(jié)果有時滿足(a-2)、(a-3)、(a-4)、(a-5)或(a-6)中的任一者或同時滿足上述全部，因此，表1、表2中，不連續(xù)增強纖維聚集體(a-2)～(a-7)之和與不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的重量比例不一致。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明涉及的增強纖維復合材料可適用于制造要求現(xiàn)有技術(shù)中未能達成的高流動性和二維各向同性、且機械特性的偏差小的任何纖維增強成型品。

附圖標記說明

1不連續(xù)增強纖維聚集體(a)

2不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的最寬拓寬部

3、4不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的單側(cè)端部

5不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的圖1(b)方向上的投影圖

6不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的纖維取向方向

7不連續(xù)增強纖維聚集體(a)端部的中點

8不連續(xù)增強纖維聚集體(a)的圖1(c)方向上的投影圖

21輸送輥

22切割器

23增強纖維線束

24噴氣頭

25夾持輥

26切割用臺

27輸送帶

31以具有角度的方式切割線束時的不連續(xù)增強纖維聚集體(a)

41端部的厚度測定點

42最寬拓寬部的厚度測定點

43最寬拓寬部的寬度大于千分尺的壓頭直徑的2倍時的最寬拓寬部厚度測定點