繊維強化樹脂積層体
【課題】不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関し、特に、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の利点を保持しながら、吸収エネルギーに優れる繊維強化樹脂積層体を提供すること。
【解決手段】不連続の強化繊維（Ａ）２，３、４とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体１であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体。
【解決手段】不連続の強化繊維（Ａ）２，３、４とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体１であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関するものであり、さらに詳しくは、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の利点を保持しながら、吸収エネルギーに優れる、不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維と樹脂からなる繊維強化樹脂は、軽量、高強度、高弾性率などの利点を有すことから各種構造部材として使用されている。特に、不連続の繊維を強化繊維とした場合には、プレス成形や射出成形などの成形法により、複雑な形状を有する部材を成形することができるため、電子機器筐体や自動車用外層部材などに広く利用されている。従来、これら用途では金属材料を用いた部材が使用されていた。しかし、大幅な軽量化が可能となるため、金属材料から繊維強化樹脂への置き換えが進んでいる。ここで、金属材料を用いた部材とは異なり、繊維強化樹脂を用いた部材は分断するような脆性的な破壊を生じる。このような破壊が生じると、部材の荷重支持が急激に失われるため、特にエネルギー吸収が望まれる部材への繊維強化樹脂の適用が制限される場合があり、その改善が市場において望まれていた。
【０００３】
このような要望に対し、高強度の強化繊維に高伸度繊維を組み合わせて用いることで、繊維強化樹脂による成形品の吸収エネルギーを高める方法が知られている（特許文献１）。この場合、成形品に一次的な破壊が生じた際に、高伸度繊維が破壊の拡大を防止することで、吸収エネルギーを高めることができる。しかし、この方法で十分な効果を得るには、強化繊維と比して弾性率に劣る高伸度繊維を相当量含む必要があり、成形品の剛性が低下してしまうことが問題であった。
【０００４】
一方、不連続の強化繊維からなる繊維強化樹脂の剛性および強度を改善するため、不連続繊維からなる繊維強化樹脂に、連続繊維からなる繊維強化樹脂を複合化する方法が開示されている（特許文献２）。しかし、連続繊維からなる繊維強化樹脂は繊維が連続していることにより破断伸度が小さく、低ひずみでの全体破壊を誘引する。そのため、この方法では吸収エネルギー向上の効果は小さかった。
【０００５】
また、繊維強化樹脂の強度の向上を目的として、強化繊維の種類や繊維長を変化させた不連続繊維からなる繊維強化樹脂同士を複合化する方法が開示されている（特許文献３、４）。しかし、この方法においても強度については改善されているが、最も重要な市場の要求事項である吸収エネルギーの改善には至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９８１９８０号公報
【特許文献２】特許第２５６７８２８号公報
【特許文献３】特開平６−２１８８５９号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／１３６４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関し、かかる従来技術の問題点を解消し、特に、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の利点を保持しながら、吸収エネルギーに優れる繊維強化樹脂積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。すなわち、
（ｉ）不連続の強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体。
【０００９】
（ｉｉ）積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の変動係数が１０％未満である、（ｉ）に記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１０】
（ｉｉｉ）積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の変動係数が３０％未満である、（ｉ）または（ｉｉ）に記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１１】
（ｉｖ）積層単位（１）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ１、該積層単位（２）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ２とした場合に、Ｆ２／Ｆ１が１．１以上である、（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１２】
（ｖ）積層単位（１）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ未満である、（ｉ）〜（ｉｖ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１３】
（ｖｉ）積層単位（２）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満である、（ｉ）〜（ｖ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１４】
（ｖｉｉ）積層単位（１）からなる層の総厚さをＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さをＴ２とすると、Ｔ２／Ｔ１が１．５以上５．０未満である、（ｉ）〜（ｖｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１５】
（ｖｉｉｉ）繊維強化樹脂積層体の最表層に積層単位（１）を配してなる、（ｉ）〜（ｖｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１６】
（ｉｘ）繊維強化樹脂積層体の曲げ弾性率Ｅが、測定方向による最大曲げ弾性Ｅｍａｘと最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとの関係においてＥｍａｘ≦１．２Ｅｍｉｎである、（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１７】
（ｘ）積層単位（１）の強化繊維の体積分率Ｖ１が１０％以上５０％未満である、（ｉ）〜（ｉｘ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１８】
（ｘｉ）積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）、および積層単位（２）を構成する強化繊維（Ａ２）が、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも１種である、（ｉ）〜（ｘ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１９】
（ｘｉｉ）積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）が炭素繊維である、（ｉ）〜（ｘｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００２０】
（ｘｉｉｉ）積層単位（１）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ１）、および積層単位（２）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ２）が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂である、（ｉ）〜（ｘｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００２１】
（ｘｉｖ）ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づく曲げ試験において、曲げ荷重線図に二つ以上の荷重ピーク点を有する、（ｉ）〜（ｘｉｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の優れた特性を損なうことなく、荷重が負荷された際の吸収エネルギーを大幅に高めた繊維強化樹脂積層体を得ることができる。このことから、自動車、電気・電子機器、家電製品、または、航空機の用途に用いられる部品・部材に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】積層単位中における強化繊維単糸の様態を示した簡略図である。
【図２】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図３】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図４】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図５】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図６】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の繊維強化樹脂積層体について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００２５】
本発明の繊維強化樹脂積層体は、不連続の強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体である。
【００２６】
本発明における積層単位とは、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂であって、繊維強化樹脂積層体中において層として存在する繊維強化樹脂の構成単位を意味する。積層単位の前駆体としては、本発明の効果を損なわない限り、特に形態は制限されないが、強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを例示することができる。さらに、強化繊維基材としては、強化繊維をシート状、布帛状またはウェブ状などの形態に加工した基材を利用することができる。この場合、強化繊維が単糸状に十分に分繊されるという点から、乾式法や湿式法で得られる不織布形態が好ましい。さらには、該強化繊維の単糸同士が有機化合物で目留めされた基材であることが、取扱い性の観点から好ましい。
【００２７】
本発明の繊維強化樹脂積層体は、強化繊維単糸の屈曲度Ｈが異なる積層単位（１）および（２）有してなる繊維強化樹脂積層体である。本発明で規定される強化繊維の屈曲度Ｈとは、積層単位中において樹脂に包埋された状態にある強化繊維単糸について定義され、該強化繊維単糸の最大投影長さをＤ、該強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さをＬとしたとき、強化繊維の屈曲度ＨはＬ／Ｄで表される。ここで、屈曲度Ｈは、積層単位中における強化繊維単糸の屈曲の程度を表すパラメーターである。
【００２８】
強化繊維単糸の最大投影長さＤについて図面を用いて説明する。図１に、積層単位中において樹脂に包埋された状態にある強化繊維単糸の模式図を示す（積層単位を図１の（１）として例示）。図１に例示する強化繊維単糸１（２）、強化繊維単糸２（３）、強化繊維単糸３（４）はそれぞれ三次元的な屈曲を有している。ここで、図２に示すように強化繊維単糸１（２）に着目し、該強化繊維単糸を内包する球（５）を設ける。球の中心点（６）は最大投影長さＤの測定に影響を与えないので任意に定めてよい。次いで、球１の中心点（６）を基準とし、任意に設定されたＸ−Ｙ平面における回転角θを設ける。任意の回転角θに対して、Ｘ−Ｙ平面に垂直であり、かつ球（５）の表面と交差する平面を設定する。該平面と球（５）の表面が交差することによって描かれる球（５）の面上の線を、以降、交差線（７）と呼ぶ。ここで、θを等間隔の刻みΔθで増加させ、球（５）の表面に複数の交差線を設けると、図３のようになる。さらに、図２に示すように、Ｙ−Ｚ平面内に回転角φを設け、φを等間隔の刻みΔφで増加させ、球の表面に交差線を描くと図４に示す格子状の交差線が得られる。これら交差線の交点を、以降では単に交点（８）と呼ぶ。図４中の交点１（９）に着目し、交点１にて球（５）に接する平面に対し、強化繊維１（２）を投影すると、図５に示す強化繊維の投影図が得られる。図５における強化繊維単糸１の投影像（１０）に楕円近似を施し、該楕円（１１）の長軸を交点１における強化繊維単糸の投影長さと定義する。次いで、すべての交点に関し、強化繊維単糸１の投影図を作製し、各交点における強化繊維単糸１の投影長さを測定する。これらの中で最大であるものが強化繊維単糸１の最大投影長さＤである。ここで、強化繊維の最大投影長さＤは、強化繊維単糸が完全に伸直した場合、ＤはＬと等しくなり、屈曲度Ｈは下限の１．０となる。強化繊維単糸の屈曲が顕著となると、強化繊維単糸の最大投影長さＤは小さくなり、屈曲度Ｈは大きくなる。
【００２９】
上記の評価方法を用いれば、強化繊維単糸の蛇行が顕著である場合（図１の（３）に例示）や、強化繊維がループ状となっている場合（図１の（４）に例示）についても、容易に強化繊維単糸の最大投影長さＤを評価することができ、屈曲度Ｈを求めることができる。なお、ここで述べた強化繊維単糸の最大投影長さＤの評価方法は、コンピュータ上に再現した積層単位中の強化繊維単糸の空間分布について、画像解析を行うことによって実施できる。
【００３０】
強化繊維単糸の積層単位中における強化繊維の空間分布は、Ｘ線ＣＴ−ＳＣＡＮ等の三次元測定装置を用いて評価することができる。この方法によれば、積層単位中の複数の強化繊維について、同時かつ高速に評価することができる。この場合、評価精度を高め、積層単位中で隣接する強化繊維同士の判別を容易とする観点から、測定装置の空間解像度を強化繊維単糸の直径Ｒに対して０．５Ｒ以下とすることが好ましく、０．３Ｒ以下とすることがより好ましい。また、繊維強化樹脂積層体から積層単位を分離して評価に供すことで、Ｘ線透過率を高めることができ、評価精度を高めることができる。また、積層単位を研磨して、ある断面における強化繊維の平面内の分布を評価しておき、観察面を再度研磨し、同様に強化繊維の平面内の分布を評価するとの操作を繰り返すことで、積層単位中における強化繊維の三次元的な空間分布を評価することもできる。
【００３１】
強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬについては、上記の方法によって求めた強化繊維単糸の空間分布から評価できる。図６に示すように、積層単位中に屈曲して存在する強化繊維単糸に着目して、該強化繊維単糸の長手方向に対して微小区間Δで分割する。微小区間Δにおける強化繊維は、ほぼ直線としてみなすことができ、全てのΔの長さを合計することで、該強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬを求めることができる。ここで、評価における精度を期すためには、Δを１０μｍ以下とすることが好ましい。また、Δを強化繊維単糸の部位ごとの曲率に応じて調節することで、評価精度を向上させることもできる。
【００３２】
強化繊維単糸の屈曲度Ｈは、評価対象とする積層単位おいて、無作為に１００本の強化繊維単糸を選択し、各々の強化繊維単糸について評価した。測定した屈曲度Ｈの分布を正規分布で近似し、その平均値と標準偏差を求めた。また、屈曲度Ｈのバラツキの指標として屈曲度Ｈの変動係数を、変動係数＝（標準偏差）／（平均値）×１００（％）として求めた。
【００３３】
ここで、本発明の繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有してなり、積層単位（１）は主に荷重支持を担い、積層単位（２）は積層単位（１）から生じる一次破壊の拡大を抑制する役割を担う積層単位である。
【００３４】
すなわち、本発明の繊維強化樹脂積層体は、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満である。屈曲度Ｈ１の平均値が１．１以上であると、強化繊維の屈曲が顕著となることにより、積層単位（１）の剛性が低下し、繊維強化樹脂積層体の寸法安定性が劣化することがある。
【００３５】
さらに、本発明の繊維強化樹脂積層体は、積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下である。屈曲度Ｈ２の平均値が１．１未満であると、伸直した強化繊維により積層単位（２）の靭性が損なわれるため、積層単位（２）が目的とする破壊の拡大を抑制するとの効果が十分に得られず、繊維強化樹脂積層体が満足な吸収エネルギーを発現しないことがある。また、屈曲度Ｈ２の平均値が１．５よりも大きいと、積層単位（２）の剛性が低下し、繊維強化樹脂積層体の寸法安定性が劣化する場合がある。吸収エネルギーと寸法安定性のバランスをはかる上では、屈曲度Ｈ２の平均値は１．２以上１．４以下であることがより好ましい。
【００３６】
積層単位中における強化繊維単繊維の屈曲度Ｈを好ましい範囲内に制御するには、積層単位の前駆体である強化繊維基材の製造時に、強化繊維基材中の単糸の分散状態を制御する方法が例示できる。強化繊維基材の製造方法としては、強化繊維束の分散を空気中で行う乾式法や、強化繊維束の分散を水中で行う湿式法を例示できる。
【００３７】
ここで、強化繊維基材中の単糸の分散状態を制御する手法としては、乾式法では開繊バーを設ける方法、さらに開繊バーを振動させる方法、さらにカードの目を細かくする方法や、カードの回転速度を調整する方法などが例示できる。湿式法では、強化繊維を分散させる際の攪拌条件を調整する方法、濃度を希薄化する方法、溶液粘度を調整する方法が例示できる。
【００３８】
強化繊維の体積分率の増加に対する積層単位の剛性の上昇率は、該積層単位中の強化繊維の屈曲度Ｈと密接に関係している。屈曲度Ｈが小さい場合、伸直した強化繊維の積荷能力が高いため、体積分率の増加に対して積層単位の剛性は効果的に高められる。言い換えれば、強化繊維の屈曲度Ｈが小さい積層単位の体積分率を増加させても、剛性の向上が見込めないばかりか、強化繊維の高比重から、繊維強化樹脂積層体の重量増のみを招くことになる。
【００３９】
したがって、本発明の繊維強化樹脂積層体は、積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高いことが重要である。Ｖ１−Ｖ２が５％未満であるということは、積層単位（２）における強化繊維の屈曲度Ｈ２の低さから、繊維強化樹脂積層体中の強化繊維量から期待されるべき補強効果を有効に活用できないことを意味しており、上述した剛性低下や重量増が顕著となることがある。繊維強化樹脂積層体の剛性を効果的に高める観点からは、Ｖ１−Ｖ２が８％以上であることが好ましく、Ｖ１−Ｖ２が１０％以上であることがさらに好ましい。また、積層単位（１）および（２）の剛性差を適度として、繊維強化樹脂積層体中の変形ムラを防ぎ、吸収エネルギーを高める観点からは、Ｖ１−Ｖ２が２０％以下であることが好ましい。
【００４０】
積層単位における強化繊維の屈曲度Ｈのバラツキを小さくすることによって、積層単位の部位ごとの変形ムラを抑制し、繊維強化樹脂積層体の剛性と吸収エネルギーを高度にバランスさせることもできる。
【００４１】
すなわち、強化繊維積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の変動係数は１０％未満であることが好ましく、８％未満であることがより好ましく、５％未満であることがさらに好ましい。屈曲度Ｈ１の変動係数を好ましい範囲にすることで、積層単位（１）の剛性が高められ、繊維強化樹脂積層体の剛性を効果的に向上させることができる。
【００４２】
また、強化繊維積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の変動係数が３０％未満であることが好ましく、２５％未満であることがより好ましく、２０％未満であることがさらに好ましい。屈曲度Ｈ１の変動係数を好ましい範囲にすることで、積層単位（２）の靭性が高められ、繊維強化樹脂積層体の吸収エネルギーを効果的に向上させることができる。
【００４３】
積層単位（１）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ１、該積層単位（２）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ２とした場合、Ｆ２／Ｆ１が１．１以上であることが好ましい。Ｆ２／Ｆ１がこの範囲であると、繊維強化樹脂積層体中の積層単位（１）に一次的な破壊が生じた際、隣接する積層単位（２）によって破壊の拡大が効果的に抑制される。そのため、繊維強化樹脂積層体が逐次的な破壊を生じるようになり、吸収エネルギーが高められる。このような観点から、Ｆ２／Ｆ１が１．３以上であることがより好ましく、Ｆ２／Ｆ１が１．５以上であることがさらに好ましい。Ｆ２／Ｆ１の上限については特に制限はないが、１０以下が一般的に例示できる。
【００４４】
積層単位（１）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ未満であることが好ましく、４．５ｍｍ未満であることがさらに好ましく、４ｍｍ未満であることがさらに好ましい。繊維強化樹脂積層体の成形時には、マトリックス樹脂は加熱され、軟化あるいは溶融するため粘度が低くなり、強化繊維がマトリックス樹脂による拘束から解放される。このとき、数平均繊維長を好ましい範囲内とすることで、強化繊維同士の相互干渉が緩和され、強化繊維が自発的に伸直する効果を得ることができ、屈曲度Ｈ１を好ましい範囲内に制御すること容易となる。また、積層単位（１）の強度とのバランスをはかる上では、数平均繊維長が１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
さらに、積層単位（２）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満であることが好ましく、６ｍｍ以上２０ｍｍ未満であることがより好ましく、７ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることがさらに好ましい。数平均繊維長を好ましい範囲内とすることで、積層単位（２）中の強化繊維は互いに絡み合い、強化繊維間の相互作用が大きくなる。そのため、繊維強化樹脂積層体の成形時に、低粘度化したマトリックス樹脂中においても、強化繊維の伸直が抑制され、屈曲度Ｈ２を好ましい範囲内に制御することが容易となる。
積層単位中における強化繊維の数平均繊維長を測定する方法としては、上述した積層単位中における強化繊維単糸の空間分布から評価する方法を用いることもできるが、以下の方法を好ましく利用することもできる。例えば、繊維強化樹脂積層体から積層単位を抽出し、該積層単位について、樹脂のみを溶解する溶剤を用いて溶解させ、残った強化繊維を濾別して顕微鏡観察により測定する方法がある（溶解法）。樹脂を溶解する溶剤がない場合には、強化繊維が酸化減量しない温度範囲において樹脂のみを焼き飛ばし、強化繊維を分別して顕微鏡観察により測定する方法がある（焼き飛ばし法）。測定は、強化繊維を無作為に４００本選び出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定することで、強化繊維の数平均繊維長を算出した。なお、いずれの方法を用いた場合においても、測定条件を適切に選定することで、得られる結果に特別な差異を生じることはない。
【００４６】
さらに、積層単位（１）からなる層の総厚さをＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さをＴ２とすると、Ｔ２／Ｔ１が１．５以上５．０未満であることが好ましい。Ｔ２／Ｔ１を好ましい範囲内とすることで、積層単位(１)から生じる一次的な破壊が、成形品全体に瞬時に拡大することを防止でき、吸収エネルギーを高める観点から好ましい。破壊拡大の抑制と剛性のバランスをはかる上では、Ｔ２／Ｔ１は２．０以上４．０未満であることがより好ましく、２．５以上３．５未満であることがさらに好ましい。
【００４７】
積層単位（１）からなる層を繊維強化樹脂積層体中の特定の位置に配置することで、吸収エネルギーを効率的に高めることもできる。この場合、繊維強化樹脂積層体の最表層に積層単位（１）を配すことが好ましい。剛性に富む積層単位（１）を最表層に配置することで、特に曲げ負荷において、繊維強化樹脂積層体の強度が増加し、吸収エネルギーを向上させることができる。さらに、繊維強化樹脂積層体の両表層に積層単位（１）を配したサンドイッチ構造とすることで、上記効果が最大限に発揮され、特に好ましい態様として例示できる。
【００４８】
また、本発明の効果を損なわない限り、繊維強化樹脂積層体は積層単位（１）および積層単位（２）に加え、他の積層単位を含んでいてもよい。他の積層単位としては、強化繊維で強化された繊維強化樹脂に加え、金属板、金属箔、金属メッシュ、グラファイトシート、放熱シート、ハニカム材料、耐薬品性フィルム、ガスバリヤーフィルム、耐寒フィルム、抗菌シートやフィルム、発泡シート、ゴムシートなどが好ましく利用できる。
【００４９】
繊維強化樹脂積層体の曲げ弾性率Ｅが、測定方向による最大曲げ弾性Ｅｍａｘと最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとの関係においてＥｍａｘ≦１．２Ｅｍｉｎであることが好ましい。ＥｍａｘとＥｍｉｎの関係がこの範囲内であると、繊維強化樹脂積層体の負荷方向に依存せず、高い吸収エネルギーを得ることできる。さらに、繊維強化樹脂積層体を等方性とすることで、繊維強化樹脂積層体からなる成形品に関して、成形品ごとの吸収エネルギーのバラツキが低減され、信頼性の高い成形品を得ることができるため好ましい。
【００５０】
積層単位（１）の強化繊維の体積分率Ｖ１は１０％以上５０％未満であることが好ましく、１８％以上４７％未満であることがより好ましく、２５％以上４５％未満であることがさらに好ましい。Ｖ１を１０％以上とすることで、繊維強化樹枝積層体に十分な剛性を賦与することができる。また、Ｖ１を５０％未満とすることで、強化繊維の量に対するマトリックス樹脂の量が不足することによって生じる積層単位中のボイド（空隙）を低減でき、繊維強化樹枝積層体の剛性を効率的に高めることができる。
【００５１】
繊維強化樹脂積層体のエネルギー吸収能の指標として、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づく曲げ試験において、曲げ荷重線図に二つ以上の荷重ピーク点を有することが好ましい。これは、繊維強化樹脂積層体が逐次破壊を起こしていることを意味し、本発明の効果を十分に満足する好ましい態様である。
【００５２】
積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）、および積層単位（２）を構成する強化繊維（Ａ２）に関しては特に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維、天然繊維、鉱物繊維などが使用できる。これらは１種または２種以上を併用してもよい。中でも、吸収エネルギーと剛性および強度の両立をはかる上では、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも１種から選択される強化繊維を用いることが好ましい。とりわけ、繊維強化樹脂積層体中において主に荷重支持を担う積層単位（１）に剛性を賦与する観点から、強化繊維（Ａ１）に弾性率に富む炭素繊維を用いることが好ましい。また、得られる成形品の導電性を高める観点から、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。
【００５３】
また、積層単位（１）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ１）、および積層単位（２）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ２）としては特に制限はなく、種々の熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド、これらの共重合体、変性体、および、これらの少なくとも２種類をブレンドした樹脂が挙げられる。中でも、良好な力学特性を示すエポキシ樹脂を好ましく用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、「ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などのポリアリーレンスルフィド、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）」などの結晶性樹脂、「スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）」などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、得られる成形品の軽量性の観点からはポリオレフィンが好ましく、強度の観点からはポリアミドが好ましく、耐熱性の観点からポリアリーレンスルフィドが好ましく利用できる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００５５】
各評価方法は以下の通りである。なお、以下では、繊維強化樹脂積層体からなる平板成形品を、簡潔のため積層平板と呼称する。
【００５６】
（１）積層平板の曲げ試験
積層平板から、長さ８０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ３ｍｍの曲げ試験片を切り出し、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０（１９９６）に基づき曲げ試験を行った。試験は任意の方向を０°方向として、±３０°、±４５°方向、９０°方向について切り出した試験片についても行い、それぞれの方向について曲げ荷重−圧子押し込み量の関係（曲げ荷重線図）を取得した。測定数は各方向に対してｎ＝５として実施した。
【００５７】
（２）積層平板の曲げ弾性率Ｅｍａｘ、Ｅｍｉｎ
曲げ弾性率については、上記（１）で測定した各方向についてそれぞれ平均値を算出し、最大を示した弾性率を最大曲げ弾性率Ｅｍａｘ、最小を示した弾性率を最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとして求めた。
【００５８】
（３）積層平板のエネルギー吸収特性の評価
積層平板のエネルギー吸収特性の評価には、上記（１）で取得した曲げ荷重線図において、最大到達荷重と、最大到達荷重から９０％の荷重下落が生じたとき圧子押し込み量（失荷重押し込み量）を利用した。最大荷重と失荷重押し込み量は、上記（１）にて求めた全ての荷重−圧子押し込み量の関係について算出し、最大荷重と失荷重押し込み量の平均を求めた。エネルギー吸収特性の判定は、最大荷重と失荷重押し込み量に対して個別に行い、以下の判定基準を用いた。
【００５９】
最大到達荷重
Ａ：４００Ｎ以上
Ｂ：３５０Ｎ以上４００Ｎ未満
Ｃ：３００Ｎ以上３５０Ｎ未満
Ｄ：３００Ｎ未満
失荷重押し込み量
Ａ：２５ｍｍ以上
Ｂ：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
Ｃ：１５ｍｍ以上２０ｍｍ未満
Ｄ：１０ｍｍ以上１５ｍｍ未満。
【００６０】
最大到達荷重と失荷重押し込み量の両者がＡ又はＢに該当したものを可とし、最大到達荷重と失荷重押し込み量のいずれか一つでもＣ又はＤに該当したものを不可とした。
【００６１】
（４）積層平板中の積層単位の厚さ測定
積層平板の面内に対して垂直な断面を研磨し、研磨面を光学顕微鏡（キーエンス（株）製ＶＫ−９５１０型）を用いて、積層平板の厚さ方向における積層単位（１）および（２）の分布を観察した。積層単位（１）および（２）に対して個別に層の厚さを積算し、積層単位（１）からなる層の総厚さＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さＴ２を求めた。測定は積層平板の異なる断面に対して、測定数ｎ＝５として行い、Ｔ１およびＴ２の平均を求め、Ｔ２／Ｔ１を算出した。
積層平板中の各積層単位の諸物性の評価は、積層平板から抽出した積層単位について実施した。以降、積層平板から抽出した平板状の積層単位を、簡潔のため単一層平板と呼称する。
【００６２】
（５）積層平板からの単一層平板の分離
積層平板から繊維強化樹脂積層体から２００ｍｍ角の平板を切り出し、回転研磨器を用いて４００番手の耐水ペーパーにて、平板の一方の面を対象層が平板の全面に露見するまで研磨した。同様に、平板の他方の面についても、対象層が平板の全面に露見するまで研磨し、積層平板から単一層平板を抽出した。この後、単一層平板の表面を１２００番手の耐水ペーパーを用いて研磨し、単一層平板の任意の５点における厚さの最大値と最小値が、１ｍｍ±０．１ｍｍの範囲内となるように凹凸を調整した。
【００６３】
（６）単一層平板中における強化繊維の空間分布測定
単一層平板から長さ８０ｍｍ、幅８０ｍｍ、厚さ１ｍｍの試料を切り出し、強化繊維の空間分布測定用の試験片とした。強化繊維の空間分布の測定は、三次元計測Ｘ線ＣＴ装置（ヤマト科学（株）ＴＤＭ１３００−ＦＷ型）を用いて行った。測定は空間解像度を０．７μｍとして実施した。ここで、評価精度を高め、積層単位中で隣接する強化繊維単糸同士の区別を明瞭とするため、一回の測定における検査領域を長さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍに限定して実施した。その後、検査領域をオフセットさせて同様にして測定するとの操作を繰り返すことにより、試験片平面の中心部における長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１ｍｍの領域に対して、強化繊維の空間分布の測定結果を得た。測定数はｎ＝１として行い、測定結果を電子ファイルに出力した。
【００６４】
（７）屈曲度Ｈの評価
単一層平板中の強化繊維の空間分布から、以下の方法で強化繊維単糸の最大投影長さＤを測定した。まず、上記（６）で得られた測定結果の電子ファイルを、３次元構造解析ソフト（Ｍａｔｈ Ｗｏｒｋｓ（株）社製ＭＡＴＬＡＢ）に入力し、汎用ワークステーション（ＤＥＬＬ（株）製“Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ”Ｔ５４００型）上に強化繊維の空間分布をデジタルモデリングした。次いで、単一層平板中に多数存在する強化繊維の中から、任意の強化繊維単糸を選択し、図２に示すように該強化繊維を内包する球を設定した。ここで、該球の直径は３０ｍｍとし、該球の中心は任意の点とした。次いで、図２に示すＸ−Ｙ平面内の回転角θについて、θを等間隔の刻みΔθ＝３０°で増加させながら、θ方向をなし、かつ、Ｘ−Ｙ平面に垂直な平面と、該球表面の交差線を設けた（図３）。同様にして、Ｙ−Ｚ平面内の回転角φについて、φを等間隔の刻みΔφ＝３０°で増加させながら、φ方向をなし、かつ、Ｙ−Ｚ平面に垂直な平面と、該球表面の交差線を設けた（図４）。ここで、図４に示される交差線の全ての交点について、交点の位置座標を算出した。次いで、図４中のある任意の交点を選び、該交点にて該球に接する平面に対し、該強化繊維を投影することで、図５に模式的に示される強化繊維の投影図を作成した。該投影図中の該強化繊維の投影像を楕円で近似して、該楕円の長軸を算出し、これを該交点における強化繊維単糸の投影長さとして求めた。ここで、投影像の楕円近似は、該強化繊維の投影像が該楕円に内接し、かつ、該楕円の面積が最小となるように実施した。同様の操作を全ての交点について実施し、各交点における強化繊維単糸の投影長さを評価した。各交点における強化繊維単糸の投影長さにおいて最大であるものを、該強化繊維単糸の最大投影長さＤとして採用した。
【００６５】
強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬについても、上記と同様に３次元構造解析ソフトを用いて評価した。最大投影長さＤの測定対象とした強化繊維について、図６に示すように、強化繊維単糸の長手方向に対して微小区間Δ＝５μｍで分割した。ここで、微小区間Δの個数をＮとして、強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬを、Ｌ＝Δ×Ｎとして算出した。
【００６６】
強化繊維単糸の屈曲度Ｈは、積層単位中の強化繊維単糸を無作為に１００本抽出し、各々の強化繊維単糸について、屈曲度Ｈ＝（Ｌ／Ｄ）として評価した。測定した屈曲度Ｈの分布を正規分布で近似し、その平均値と標準偏差を求めた。屈曲度Ｈの変動係数を、変動係数＝（標準偏差）／（平均値）×１００（％）として求めた。
【００６７】
（８）単一層平板の引張破断伸度Ｆ
１ｍｍ厚の単一層平板から試験片を切り出し、ＩＳＯ５２７−３（１９９５）に基づき引張試験を行い、引張伸度Ｆを評価した。試験は任意の方向を０°方向として、±３０°、±４５°方向、９０°方向について切り出した試験片についても行い、それぞれの方向について引張破断伸度Ｆを取得した。測定数は各方向に対してｎ＝５として実施し、全ての測定結果に対する平均を求めた。
【００６８】
（９）単一層平板中における強化繊維長の評価
単一層平板を空気中５００℃で１時間加熱し、樹脂成分を焼き飛ばした。残った強化繊維を無作為に４００本抽出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定し、繊維長を測定した。測定結果を平均して、強化繊維の数平均繊維長を求めた。
【００６９】
（１０）単一層平板における繊維体積分率Ｖｆの測定
単一層平板の質量Ｗ１を測定した後、空気中５００℃で１時間加熱し、樹脂成分を焼き飛ばした。残った強化繊維の質量Ｗ２を測定して、式を用いて強化繊維の繊維体積分率Ｖを算出した。
【００７０】
Ｖ（％）＝Ｗ２×ρｍ／（Ｗ２×ρｍ＋（Ｗ１−Ｗ２）×ρｆ）
ここで、ρｆ（ｇ／ｃｍ３）は強化繊維の比重、ρｍ（ｇ／ｃｍ３）は樹脂の比重に対応する。
【００７１】
実施例および比較例に使用する原材料の調製は以下のように行った。
【００７２】
（材料１）炭素繊維
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸、焼成処理を行い、総フィラメント数１２０００本の炭素繊維連続束を得た。この炭素繊維連続束の特性は次の通りであった。
【００７３】
単位長さ当たりの質量：１．８ｇ／ｍ
比重：１．８ｇ／ｃｍ３
引張強度：４．９ＧＰａ
引張弾性率：２３０ＧＰａ。
【００７４】
（材料２）ガラス繊維
日東紡績（株）“ＲＳ２４０ＱＲ−４３８”
比重：２．４ｇ／ｃｍ３。
【００７５】
（材料３）ポリプロピレンフィルム
未変性ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製“プライムポリプロ”Ｊ１０５Ｇ）５０重量％と酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）“アドマーＱＢ５１０ ”）５０重量部とからなる目付け５０ｇ／ｍ２のポリプロピレン樹脂シートを作製した。作製した樹脂シートの比重は０．９ｇ／ｃｍ３であった。以降、ポリプロピレン樹脂を単にＰＰと呼称する。
【００７６】
（材料４）ガラス繊維強化ＰＰシート（Ｇｌａｓｓ Ｍａｔ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）
Ｑｕａｄｒａｎｔ社製 ユニシートＰ４０３８−ＢＫ３１。厚み３．８ｍｍ。
【００７７】
（参考例１）繊維強化樹脂シート（１）の作製
材料１に記載の炭素繊維をカートリッジカッターで６ｍｍの長さにカットし、チョップド炭素繊維束を得た。水２００００ｃｃと界面活性剤（ナカライテスク（株）製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（商品名））からなる濃度０．１重量％の分散媒を作製し、かかる分散媒を抄造装置に注入した。抄造装置は、回転翼付き攪拌機を備えた上部の抄造槽と、下部の貯水槽からなり、抄造槽と貯水槽の間には多孔支持体を設けてある。まず、かかる分散媒を攪拌機を使用して空気の微小気泡が発生するまで撹拌した。その後、所望の目付となるように、重量を調整したチョップド炭素繊維束を、かかる空気の微小気泡が分散した分散媒中に投入した。攪拌機の回転数を１２００ｒｐｍ、攪拌時間を２分間に設定して、炭素繊維が分散したスラリーを得た。次いで、貯水層からスラリーを吸引し、スラリーを多孔支持体を介して脱水して強化繊維抄造体とした。抄造体を熱風乾燥機にて１４０℃、１ｈの条件下で乾燥させ、炭素繊維からなる強化繊維基材とした。強化繊維基材の目付けは１００ｇ／ｍ２であった。強化繊維基材を一枚に対して、材料３で得たポリプロピレンシートを、［ＰＰシート×１枚／強化繊維基材×１枚／ＰＰシート×１枚］となるように積層し、２２０℃の温度で５ＭＰａの圧力を２分間保持して、強化繊維基材にポリプロピレン樹脂を含浸せしめた繊維強化樹脂シート（１）を作製した。
【００７８】
（参考例２）繊維強化樹脂シート（２）の作製
材料２で得られたガラス繊維から作製した１２ｍｍのチョップドガラス繊維を用いたこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（２）を作製した。
【００７９】
（参考例３）繊維強化樹脂シート（３）の作製
抄造時に１２ｍｍのチョップド炭素繊維を用いたことと、[ＰＰシート×２枚／強化繊維基材／ＰＰシート×１枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（３）を作製した。
【００８０】
（参考例４）繊維強化樹脂シート（４）の作製
繊維強化樹脂シートの作製時に、[ＰＰシート×２枚／強化繊維基材／ＰＰシート×１枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（４）を作製した。
【００８１】
（参考例５）繊維強化樹脂シート（５）の作製
抄造時に１２ｍｍのチョップド炭素繊維を用いたことと、[ＰＰシート×３枚／強化繊維基材／ＰＰシート×３枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（５）を作製した。
【００８２】
（参考例６）繊維強化樹脂シート（６）の作製
抄造時に２４ｍｍのチョップド炭素繊維を用い、分散媒の濃度を０．５重量％としたこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（６）を作製した。
【００８３】
（参考例７）繊維強化樹脂シート（７）の作製
抄造時に３６ｍｍのチョップド炭素繊維を用い、分散媒の濃度を１．０重量％としたことと、[ＰＰシート×２枚／強化繊維基材／ＰＰシート×１枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（７）を作製した。
【００８４】
（参考例８）繊維強化樹脂シート（８）の作製
材料４に記載のガラス繊維強化ＰＰシートを２２０℃にてプレスし、厚さ２．１ｍｍに調製することにより繊維強化樹脂シート（８）を作製した。
【００８５】
（実施例１）積層平板（１）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（２）とを、［（１）×３枚／（２）×１６枚／（１）×３枚］となるように積層し、２２０℃に予熱しておいた縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ３ｍｍのキャビティを有する金型内に配置して金型を閉じた。成形圧力３０ＭＰａで加圧して２分間保持した後、金型温度が７０℃となるまで冷却してから金型を開き、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ３ｍｍの積層平板（１）を取り出した。積層平板（１）の特性評価結果を表１にまとめる。
【００８６】
（実施例２）積層平板（２）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（２）とを、交互に［（（２）×２枚／（１）×１枚／（２）×２枚）×２／（１）×２枚／（（２）×２枚／（１）×１枚／（２）×２枚）×２］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（２）を得た。積層平板（２）の評価結果を表１にまとめる。積層平板（２）は、積層単位の層の厚さが小さく、積層平板から単一層平板を抽出することが困難であった。そこで、単一層平板を抽出する代わりに、単一層平板を新規に作成した。このとき、単一層平板の諸物性を、積層平板中の単一層の諸物性と同等とするため、積層平板を成形したときと同様の成形条件として、単一層平板を作製した。繊維強化樹脂シート（１）を５枚積層して成形した単一層平板と、繊維強化樹脂シート（２）を５枚積層して成形した単一層平板を各種評価に供した。特性評価結果を表１にまとめる。
【００８７】
（実施例３）積層平板（３）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（３）とを、交互に［（１）×３枚／（３）×１０枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（３）を得た。積層平板（３）の評価結果を表１にまとめる。
【００８８】
（実施例４）積層平板（４）の作製
繊維強化樹脂シート（４）と繊維強化樹脂シート（５）とを、交互に［（４）×２枚／（５）×６枚／（４）×２枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（４）を得た。積層平板（３）の評価結果を表１にまとめる。
【００８９】
（比較例１）積層平板（５）の作製
繊維強化樹脂シート（１）を１８枚積層したこと以外は、参考例１と同様にして積層平板（５）を得た。積層平板（５）の評価結果を表２にまとめる。
【００９０】
（比較例２）積層平板（６）の作製
繊維強化樹脂シート（３）と繊維強化樹脂シート（６）とを、交互に［（６）×３枚／（３）×１０枚／（３）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（６）を得た。積層平板（６）の評価結果を表２にまとめる。
（比較例３）積層平板（７）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（７）とを、交互に［（１）×３枚／（７）×１０枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（７）を得た。積層平板（７）の評価結果を表２にまとめる。
【００９１】
（比較例４）積層平板（８）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（４）とを、交互に［（１）×３枚／（４）×１０枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（８）を得た。積層平板（８）の評価結果を表２にまとめる。
【００９２】
（比較例５）積層平板（９）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（８）とを、交互に［（１）×３枚／（８）×１枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（９）を得た。積層平板（９）の評価結果を表２にまとめる。
【００９３】
【表１】
【００９４】
【表２】
【００９５】
実施例１〜４に示すように、積層単位中における強化繊維の屈曲度と、積層単位同士の体積分率の差異を本発明の範囲内とすることで、吸収エネルギーに優れ、かつ面内剛性に優れた繊維強化樹脂積層体を得ることができた。
【００９６】
一方、比較例１では、繊維強化樹脂積層体が単一の積層単位からなっているため、曲げ負荷において分断する脆性的な破壊を生じ、吸収エネルギーに劣る結果となった。また、比較例２〜５では、屈曲度が高すぎる、あるいは低すぎる積層単位を含んでいるため、吸収エネルギーに劣る結果となった。
【符号の説明】
【００９７】
１ 積層単位
２ 強化繊維単糸１
３ 強化繊維単糸２
４ 強化繊維単糸３
５ 強化繊維単糸１を内包する球
６ 強化繊維単糸１を内包する球の中心
７ 球面上の交差線
８ 球面上の交差線の交点
９ 交点１
１０ 交点１における強化繊維１の投影像
１１ 交点１における強化繊維１の投影像の近似楕円
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関するものであり、さらに詳しくは、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の利点を保持しながら、吸収エネルギーに優れる、不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維と樹脂からなる繊維強化樹脂は、軽量、高強度、高弾性率などの利点を有すことから各種構造部材として使用されている。特に、不連続の繊維を強化繊維とした場合には、プレス成形や射出成形などの成形法により、複雑な形状を有する部材を成形することができるため、電子機器筐体や自動車用外層部材などに広く利用されている。従来、これら用途では金属材料を用いた部材が使用されていた。しかし、大幅な軽量化が可能となるため、金属材料から繊維強化樹脂への置き換えが進んでいる。ここで、金属材料を用いた部材とは異なり、繊維強化樹脂を用いた部材は分断するような脆性的な破壊を生じる。このような破壊が生じると、部材の荷重支持が急激に失われるため、特にエネルギー吸収が望まれる部材への繊維強化樹脂の適用が制限される場合があり、その改善が市場において望まれていた。
【０００３】
このような要望に対し、高強度の強化繊維に高伸度繊維を組み合わせて用いることで、繊維強化樹脂による成形品の吸収エネルギーを高める方法が知られている（特許文献１）。この場合、成形品に一次的な破壊が生じた際に、高伸度繊維が破壊の拡大を防止することで、吸収エネルギーを高めることができる。しかし、この方法で十分な効果を得るには、強化繊維と比して弾性率に劣る高伸度繊維を相当量含む必要があり、成形品の剛性が低下してしまうことが問題であった。
【０００４】
一方、不連続の強化繊維からなる繊維強化樹脂の剛性および強度を改善するため、不連続繊維からなる繊維強化樹脂に、連続繊維からなる繊維強化樹脂を複合化する方法が開示されている（特許文献２）。しかし、連続繊維からなる繊維強化樹脂は繊維が連続していることにより破断伸度が小さく、低ひずみでの全体破壊を誘引する。そのため、この方法では吸収エネルギー向上の効果は小さかった。
【０００５】
また、繊維強化樹脂の強度の向上を目的として、強化繊維の種類や繊維長を変化させた不連続繊維からなる繊維強化樹脂同士を複合化する方法が開示されている（特許文献３、４）。しかし、この方法においても強度については改善されているが、最も重要な市場の要求事項である吸収エネルギーの改善には至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９８１９８０号公報
【特許文献２】特許第２５６７８２８号公報
【特許文献３】特開平６−２１８８５９号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／１３６４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、不連続の強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂積層体に関し、かかる従来技術の問題点を解消し、特に、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の利点を保持しながら、吸収エネルギーに優れる繊維強化樹脂積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。すなわち、
（ｉ）不連続の強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体。
【０００９】
（ｉｉ）積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の変動係数が１０％未満である、（ｉ）に記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１０】
（ｉｉｉ）積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の変動係数が３０％未満である、（ｉ）または（ｉｉ）に記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１１】
（ｉｖ）積層単位（１）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ１、該積層単位（２）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ２とした場合に、Ｆ２／Ｆ１が１．１以上である、（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１２】
（ｖ）積層単位（１）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ未満である、（ｉ）〜（ｉｖ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１３】
（ｖｉ）積層単位（２）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満である、（ｉ）〜（ｖ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１４】
（ｖｉｉ）積層単位（１）からなる層の総厚さをＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さをＴ２とすると、Ｔ２／Ｔ１が１．５以上５．０未満である、（ｉ）〜（ｖｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１５】
（ｖｉｉｉ）繊維強化樹脂積層体の最表層に積層単位（１）を配してなる、（ｉ）〜（ｖｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１６】
（ｉｘ）繊維強化樹脂積層体の曲げ弾性率Ｅが、測定方向による最大曲げ弾性Ｅｍａｘと最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとの関係においてＥｍａｘ≦１．２Ｅｍｉｎである、（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１７】
（ｘ）積層単位（１）の強化繊維の体積分率Ｖ１が１０％以上５０％未満である、（ｉ）〜（ｉｘ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１８】
（ｘｉ）積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）、および積層単位（２）を構成する強化繊維（Ａ２）が、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも１種である、（ｉ）〜（ｘ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００１９】
（ｘｉｉ）積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）が炭素繊維である、（ｉ）〜（ｘｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００２０】
（ｘｉｉｉ）積層単位（１）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ１）、および積層単位（２）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ２）が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂である、（ｉ）〜（ｘｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【００２１】
（ｘｉｖ）ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づく曲げ試験において、曲げ荷重線図に二つ以上の荷重ピーク点を有する、（ｉ）〜（ｘｉｉｉ）のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、軽量、高剛性といった繊維強化樹脂の優れた特性を損なうことなく、荷重が負荷された際の吸収エネルギーを大幅に高めた繊維強化樹脂積層体を得ることができる。このことから、自動車、電気・電子機器、家電製品、または、航空機の用途に用いられる部品・部材に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】積層単位中における強化繊維単糸の様態を示した簡略図である。
【図２】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図３】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図４】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図５】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【図６】強化繊維単糸の屈曲度の評価手順を示した簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の繊維強化樹脂積層体について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００２５】
本発明の繊維強化樹脂積層体は、不連続の強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体である。
【００２６】
本発明における積層単位とは、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂であって、繊維強化樹脂積層体中において層として存在する繊維強化樹脂の構成単位を意味する。積層単位の前駆体としては、本発明の効果を損なわない限り、特に形態は制限されないが、強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを例示することができる。さらに、強化繊維基材としては、強化繊維をシート状、布帛状またはウェブ状などの形態に加工した基材を利用することができる。この場合、強化繊維が単糸状に十分に分繊されるという点から、乾式法や湿式法で得られる不織布形態が好ましい。さらには、該強化繊維の単糸同士が有機化合物で目留めされた基材であることが、取扱い性の観点から好ましい。
【００２７】
本発明の繊維強化樹脂積層体は、強化繊維単糸の屈曲度Ｈが異なる積層単位（１）および（２）有してなる繊維強化樹脂積層体である。本発明で規定される強化繊維の屈曲度Ｈとは、積層単位中において樹脂に包埋された状態にある強化繊維単糸について定義され、該強化繊維単糸の最大投影長さをＤ、該強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さをＬとしたとき、強化繊維の屈曲度ＨはＬ／Ｄで表される。ここで、屈曲度Ｈは、積層単位中における強化繊維単糸の屈曲の程度を表すパラメーターである。
【００２８】
強化繊維単糸の最大投影長さＤについて図面を用いて説明する。図１に、積層単位中において樹脂に包埋された状態にある強化繊維単糸の模式図を示す（積層単位を図１の（１）として例示）。図１に例示する強化繊維単糸１（２）、強化繊維単糸２（３）、強化繊維単糸３（４）はそれぞれ三次元的な屈曲を有している。ここで、図２に示すように強化繊維単糸１（２）に着目し、該強化繊維単糸を内包する球（５）を設ける。球の中心点（６）は最大投影長さＤの測定に影響を与えないので任意に定めてよい。次いで、球１の中心点（６）を基準とし、任意に設定されたＸ−Ｙ平面における回転角θを設ける。任意の回転角θに対して、Ｘ−Ｙ平面に垂直であり、かつ球（５）の表面と交差する平面を設定する。該平面と球（５）の表面が交差することによって描かれる球（５）の面上の線を、以降、交差線（７）と呼ぶ。ここで、θを等間隔の刻みΔθで増加させ、球（５）の表面に複数の交差線を設けると、図３のようになる。さらに、図２に示すように、Ｙ−Ｚ平面内に回転角φを設け、φを等間隔の刻みΔφで増加させ、球の表面に交差線を描くと図４に示す格子状の交差線が得られる。これら交差線の交点を、以降では単に交点（８）と呼ぶ。図４中の交点１（９）に着目し、交点１にて球（５）に接する平面に対し、強化繊維１（２）を投影すると、図５に示す強化繊維の投影図が得られる。図５における強化繊維単糸１の投影像（１０）に楕円近似を施し、該楕円（１１）の長軸を交点１における強化繊維単糸の投影長さと定義する。次いで、すべての交点に関し、強化繊維単糸１の投影図を作製し、各交点における強化繊維単糸１の投影長さを測定する。これらの中で最大であるものが強化繊維単糸１の最大投影長さＤである。ここで、強化繊維の最大投影長さＤは、強化繊維単糸が完全に伸直した場合、ＤはＬと等しくなり、屈曲度Ｈは下限の１．０となる。強化繊維単糸の屈曲が顕著となると、強化繊維単糸の最大投影長さＤは小さくなり、屈曲度Ｈは大きくなる。
【００２９】
上記の評価方法を用いれば、強化繊維単糸の蛇行が顕著である場合（図１の（３）に例示）や、強化繊維がループ状となっている場合（図１の（４）に例示）についても、容易に強化繊維単糸の最大投影長さＤを評価することができ、屈曲度Ｈを求めることができる。なお、ここで述べた強化繊維単糸の最大投影長さＤの評価方法は、コンピュータ上に再現した積層単位中の強化繊維単糸の空間分布について、画像解析を行うことによって実施できる。
【００３０】
強化繊維単糸の積層単位中における強化繊維の空間分布は、Ｘ線ＣＴ−ＳＣＡＮ等の三次元測定装置を用いて評価することができる。この方法によれば、積層単位中の複数の強化繊維について、同時かつ高速に評価することができる。この場合、評価精度を高め、積層単位中で隣接する強化繊維同士の判別を容易とする観点から、測定装置の空間解像度を強化繊維単糸の直径Ｒに対して０．５Ｒ以下とすることが好ましく、０．３Ｒ以下とすることがより好ましい。また、繊維強化樹脂積層体から積層単位を分離して評価に供すことで、Ｘ線透過率を高めることができ、評価精度を高めることができる。また、積層単位を研磨して、ある断面における強化繊維の平面内の分布を評価しておき、観察面を再度研磨し、同様に強化繊維の平面内の分布を評価するとの操作を繰り返すことで、積層単位中における強化繊維の三次元的な空間分布を評価することもできる。
【００３１】
強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬについては、上記の方法によって求めた強化繊維単糸の空間分布から評価できる。図６に示すように、積層単位中に屈曲して存在する強化繊維単糸に着目して、該強化繊維単糸の長手方向に対して微小区間Δで分割する。微小区間Δにおける強化繊維は、ほぼ直線としてみなすことができ、全てのΔの長さを合計することで、該強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬを求めることができる。ここで、評価における精度を期すためには、Δを１０μｍ以下とすることが好ましい。また、Δを強化繊維単糸の部位ごとの曲率に応じて調節することで、評価精度を向上させることもできる。
【００３２】
強化繊維単糸の屈曲度Ｈは、評価対象とする積層単位おいて、無作為に１００本の強化繊維単糸を選択し、各々の強化繊維単糸について評価した。測定した屈曲度Ｈの分布を正規分布で近似し、その平均値と標準偏差を求めた。また、屈曲度Ｈのバラツキの指標として屈曲度Ｈの変動係数を、変動係数＝（標準偏差）／（平均値）×１００（％）として求めた。
【００３３】
ここで、本発明の繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有してなり、積層単位（１）は主に荷重支持を担い、積層単位（２）は積層単位（１）から生じる一次破壊の拡大を抑制する役割を担う積層単位である。
【００３４】
すなわち、本発明の繊維強化樹脂積層体は、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満である。屈曲度Ｈ１の平均値が１．１以上であると、強化繊維の屈曲が顕著となることにより、積層単位（１）の剛性が低下し、繊維強化樹脂積層体の寸法安定性が劣化することがある。
【００３５】
さらに、本発明の繊維強化樹脂積層体は、積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下である。屈曲度Ｈ２の平均値が１．１未満であると、伸直した強化繊維により積層単位（２）の靭性が損なわれるため、積層単位（２）が目的とする破壊の拡大を抑制するとの効果が十分に得られず、繊維強化樹脂積層体が満足な吸収エネルギーを発現しないことがある。また、屈曲度Ｈ２の平均値が１．５よりも大きいと、積層単位（２）の剛性が低下し、繊維強化樹脂積層体の寸法安定性が劣化する場合がある。吸収エネルギーと寸法安定性のバランスをはかる上では、屈曲度Ｈ２の平均値は１．２以上１．４以下であることがより好ましい。
【００３６】
積層単位中における強化繊維単繊維の屈曲度Ｈを好ましい範囲内に制御するには、積層単位の前駆体である強化繊維基材の製造時に、強化繊維基材中の単糸の分散状態を制御する方法が例示できる。強化繊維基材の製造方法としては、強化繊維束の分散を空気中で行う乾式法や、強化繊維束の分散を水中で行う湿式法を例示できる。
【００３７】
ここで、強化繊維基材中の単糸の分散状態を制御する手法としては、乾式法では開繊バーを設ける方法、さらに開繊バーを振動させる方法、さらにカードの目を細かくする方法や、カードの回転速度を調整する方法などが例示できる。湿式法では、強化繊維を分散させる際の攪拌条件を調整する方法、濃度を希薄化する方法、溶液粘度を調整する方法が例示できる。
【００３８】
強化繊維の体積分率の増加に対する積層単位の剛性の上昇率は、該積層単位中の強化繊維の屈曲度Ｈと密接に関係している。屈曲度Ｈが小さい場合、伸直した強化繊維の積荷能力が高いため、体積分率の増加に対して積層単位の剛性は効果的に高められる。言い換えれば、強化繊維の屈曲度Ｈが小さい積層単位の体積分率を増加させても、剛性の向上が見込めないばかりか、強化繊維の高比重から、繊維強化樹脂積層体の重量増のみを招くことになる。
【００３９】
したがって、本発明の繊維強化樹脂積層体は、積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高いことが重要である。Ｖ１−Ｖ２が５％未満であるということは、積層単位（２）における強化繊維の屈曲度Ｈ２の低さから、繊維強化樹脂積層体中の強化繊維量から期待されるべき補強効果を有効に活用できないことを意味しており、上述した剛性低下や重量増が顕著となることがある。繊維強化樹脂積層体の剛性を効果的に高める観点からは、Ｖ１−Ｖ２が８％以上であることが好ましく、Ｖ１−Ｖ２が１０％以上であることがさらに好ましい。また、積層単位（１）および（２）の剛性差を適度として、繊維強化樹脂積層体中の変形ムラを防ぎ、吸収エネルギーを高める観点からは、Ｖ１−Ｖ２が２０％以下であることが好ましい。
【００４０】
積層単位における強化繊維の屈曲度Ｈのバラツキを小さくすることによって、積層単位の部位ごとの変形ムラを抑制し、繊維強化樹脂積層体の剛性と吸収エネルギーを高度にバランスさせることもできる。
【００４１】
すなわち、強化繊維積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の変動係数は１０％未満であることが好ましく、８％未満であることがより好ましく、５％未満であることがさらに好ましい。屈曲度Ｈ１の変動係数を好ましい範囲にすることで、積層単位（１）の剛性が高められ、繊維強化樹脂積層体の剛性を効果的に向上させることができる。
【００４２】
また、強化繊維積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の変動係数が３０％未満であることが好ましく、２５％未満であることがより好ましく、２０％未満であることがさらに好ましい。屈曲度Ｈ１の変動係数を好ましい範囲にすることで、積層単位（２）の靭性が高められ、繊維強化樹脂積層体の吸収エネルギーを効果的に向上させることができる。
【００４３】
積層単位（１）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ１、該積層単位（２）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ２とした場合、Ｆ２／Ｆ１が１．１以上であることが好ましい。Ｆ２／Ｆ１がこの範囲であると、繊維強化樹脂積層体中の積層単位（１）に一次的な破壊が生じた際、隣接する積層単位（２）によって破壊の拡大が効果的に抑制される。そのため、繊維強化樹脂積層体が逐次的な破壊を生じるようになり、吸収エネルギーが高められる。このような観点から、Ｆ２／Ｆ１が１．３以上であることがより好ましく、Ｆ２／Ｆ１が１．５以上であることがさらに好ましい。Ｆ２／Ｆ１の上限については特に制限はないが、１０以下が一般的に例示できる。
【００４４】
積層単位（１）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ未満であることが好ましく、４．５ｍｍ未満であることがさらに好ましく、４ｍｍ未満であることがさらに好ましい。繊維強化樹脂積層体の成形時には、マトリックス樹脂は加熱され、軟化あるいは溶融するため粘度が低くなり、強化繊維がマトリックス樹脂による拘束から解放される。このとき、数平均繊維長を好ましい範囲内とすることで、強化繊維同士の相互干渉が緩和され、強化繊維が自発的に伸直する効果を得ることができ、屈曲度Ｈ１を好ましい範囲内に制御すること容易となる。また、積層単位（１）の強度とのバランスをはかる上では、数平均繊維長が１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
さらに、積層単位（２）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満であることが好ましく、６ｍｍ以上２０ｍｍ未満であることがより好ましく、７ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることがさらに好ましい。数平均繊維長を好ましい範囲内とすることで、積層単位（２）中の強化繊維は互いに絡み合い、強化繊維間の相互作用が大きくなる。そのため、繊維強化樹脂積層体の成形時に、低粘度化したマトリックス樹脂中においても、強化繊維の伸直が抑制され、屈曲度Ｈ２を好ましい範囲内に制御することが容易となる。
積層単位中における強化繊維の数平均繊維長を測定する方法としては、上述した積層単位中における強化繊維単糸の空間分布から評価する方法を用いることもできるが、以下の方法を好ましく利用することもできる。例えば、繊維強化樹脂積層体から積層単位を抽出し、該積層単位について、樹脂のみを溶解する溶剤を用いて溶解させ、残った強化繊維を濾別して顕微鏡観察により測定する方法がある（溶解法）。樹脂を溶解する溶剤がない場合には、強化繊維が酸化減量しない温度範囲において樹脂のみを焼き飛ばし、強化繊維を分別して顕微鏡観察により測定する方法がある（焼き飛ばし法）。測定は、強化繊維を無作為に４００本選び出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定することで、強化繊維の数平均繊維長を算出した。なお、いずれの方法を用いた場合においても、測定条件を適切に選定することで、得られる結果に特別な差異を生じることはない。
【００４６】
さらに、積層単位（１）からなる層の総厚さをＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さをＴ２とすると、Ｔ２／Ｔ１が１．５以上５．０未満であることが好ましい。Ｔ２／Ｔ１を好ましい範囲内とすることで、積層単位(１)から生じる一次的な破壊が、成形品全体に瞬時に拡大することを防止でき、吸収エネルギーを高める観点から好ましい。破壊拡大の抑制と剛性のバランスをはかる上では、Ｔ２／Ｔ１は２．０以上４．０未満であることがより好ましく、２．５以上３．５未満であることがさらに好ましい。
【００４７】
積層単位（１）からなる層を繊維強化樹脂積層体中の特定の位置に配置することで、吸収エネルギーを効率的に高めることもできる。この場合、繊維強化樹脂積層体の最表層に積層単位（１）を配すことが好ましい。剛性に富む積層単位（１）を最表層に配置することで、特に曲げ負荷において、繊維強化樹脂積層体の強度が増加し、吸収エネルギーを向上させることができる。さらに、繊維強化樹脂積層体の両表層に積層単位（１）を配したサンドイッチ構造とすることで、上記効果が最大限に発揮され、特に好ましい態様として例示できる。
【００４８】
また、本発明の効果を損なわない限り、繊維強化樹脂積層体は積層単位（１）および積層単位（２）に加え、他の積層単位を含んでいてもよい。他の積層単位としては、強化繊維で強化された繊維強化樹脂に加え、金属板、金属箔、金属メッシュ、グラファイトシート、放熱シート、ハニカム材料、耐薬品性フィルム、ガスバリヤーフィルム、耐寒フィルム、抗菌シートやフィルム、発泡シート、ゴムシートなどが好ましく利用できる。
【００４９】
繊維強化樹脂積層体の曲げ弾性率Ｅが、測定方向による最大曲げ弾性Ｅｍａｘと最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとの関係においてＥｍａｘ≦１．２Ｅｍｉｎであることが好ましい。ＥｍａｘとＥｍｉｎの関係がこの範囲内であると、繊維強化樹脂積層体の負荷方向に依存せず、高い吸収エネルギーを得ることできる。さらに、繊維強化樹脂積層体を等方性とすることで、繊維強化樹脂積層体からなる成形品に関して、成形品ごとの吸収エネルギーのバラツキが低減され、信頼性の高い成形品を得ることができるため好ましい。
【００５０】
積層単位（１）の強化繊維の体積分率Ｖ１は１０％以上５０％未満であることが好ましく、１８％以上４７％未満であることがより好ましく、２５％以上４５％未満であることがさらに好ましい。Ｖ１を１０％以上とすることで、繊維強化樹枝積層体に十分な剛性を賦与することができる。また、Ｖ１を５０％未満とすることで、強化繊維の量に対するマトリックス樹脂の量が不足することによって生じる積層単位中のボイド（空隙）を低減でき、繊維強化樹枝積層体の剛性を効率的に高めることができる。
【００５１】
繊維強化樹脂積層体のエネルギー吸収能の指標として、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づく曲げ試験において、曲げ荷重線図に二つ以上の荷重ピーク点を有することが好ましい。これは、繊維強化樹脂積層体が逐次破壊を起こしていることを意味し、本発明の効果を十分に満足する好ましい態様である。
【００５２】
積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）、および積層単位（２）を構成する強化繊維（Ａ２）に関しては特に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維、天然繊維、鉱物繊維などが使用できる。これらは１種または２種以上を併用してもよい。中でも、吸収エネルギーと剛性および強度の両立をはかる上では、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも１種から選択される強化繊維を用いることが好ましい。とりわけ、繊維強化樹脂積層体中において主に荷重支持を担う積層単位（１）に剛性を賦与する観点から、強化繊維（Ａ１）に弾性率に富む炭素繊維を用いることが好ましい。また、得られる成形品の導電性を高める観点から、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。
【００５３】
また、積層単位（１）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ１）、および積層単位（２）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ２）としては特に制限はなく、種々の熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド、これらの共重合体、変性体、および、これらの少なくとも２種類をブレンドした樹脂が挙げられる。中でも、良好な力学特性を示すエポキシ樹脂を好ましく用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、「ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などのポリアリーレンスルフィド、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）」などの結晶性樹脂、「スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）」などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、得られる成形品の軽量性の観点からはポリオレフィンが好ましく、強度の観点からはポリアミドが好ましく、耐熱性の観点からポリアリーレンスルフィドが好ましく利用できる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００５５】
各評価方法は以下の通りである。なお、以下では、繊維強化樹脂積層体からなる平板成形品を、簡潔のため積層平板と呼称する。
【００５６】
（１）積層平板の曲げ試験
積層平板から、長さ８０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ３ｍｍの曲げ試験片を切り出し、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０（１９９６）に基づき曲げ試験を行った。試験は任意の方向を０°方向として、±３０°、±４５°方向、９０°方向について切り出した試験片についても行い、それぞれの方向について曲げ荷重−圧子押し込み量の関係（曲げ荷重線図）を取得した。測定数は各方向に対してｎ＝５として実施した。
【００５７】
（２）積層平板の曲げ弾性率Ｅｍａｘ、Ｅｍｉｎ
曲げ弾性率については、上記（１）で測定した各方向についてそれぞれ平均値を算出し、最大を示した弾性率を最大曲げ弾性率Ｅｍａｘ、最小を示した弾性率を最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとして求めた。
【００５８】
（３）積層平板のエネルギー吸収特性の評価
積層平板のエネルギー吸収特性の評価には、上記（１）で取得した曲げ荷重線図において、最大到達荷重と、最大到達荷重から９０％の荷重下落が生じたとき圧子押し込み量（失荷重押し込み量）を利用した。最大荷重と失荷重押し込み量は、上記（１）にて求めた全ての荷重−圧子押し込み量の関係について算出し、最大荷重と失荷重押し込み量の平均を求めた。エネルギー吸収特性の判定は、最大荷重と失荷重押し込み量に対して個別に行い、以下の判定基準を用いた。
【００５９】
最大到達荷重
Ａ：４００Ｎ以上
Ｂ：３５０Ｎ以上４００Ｎ未満
Ｃ：３００Ｎ以上３５０Ｎ未満
Ｄ：３００Ｎ未満
失荷重押し込み量
Ａ：２５ｍｍ以上
Ｂ：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
Ｃ：１５ｍｍ以上２０ｍｍ未満
Ｄ：１０ｍｍ以上１５ｍｍ未満。
【００６０】
最大到達荷重と失荷重押し込み量の両者がＡ又はＢに該当したものを可とし、最大到達荷重と失荷重押し込み量のいずれか一つでもＣ又はＤに該当したものを不可とした。
【００６１】
（４）積層平板中の積層単位の厚さ測定
積層平板の面内に対して垂直な断面を研磨し、研磨面を光学顕微鏡（キーエンス（株）製ＶＫ−９５１０型）を用いて、積層平板の厚さ方向における積層単位（１）および（２）の分布を観察した。積層単位（１）および（２）に対して個別に層の厚さを積算し、積層単位（１）からなる層の総厚さＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さＴ２を求めた。測定は積層平板の異なる断面に対して、測定数ｎ＝５として行い、Ｔ１およびＴ２の平均を求め、Ｔ２／Ｔ１を算出した。
積層平板中の各積層単位の諸物性の評価は、積層平板から抽出した積層単位について実施した。以降、積層平板から抽出した平板状の積層単位を、簡潔のため単一層平板と呼称する。
【００６２】
（５）積層平板からの単一層平板の分離
積層平板から繊維強化樹脂積層体から２００ｍｍ角の平板を切り出し、回転研磨器を用いて４００番手の耐水ペーパーにて、平板の一方の面を対象層が平板の全面に露見するまで研磨した。同様に、平板の他方の面についても、対象層が平板の全面に露見するまで研磨し、積層平板から単一層平板を抽出した。この後、単一層平板の表面を１２００番手の耐水ペーパーを用いて研磨し、単一層平板の任意の５点における厚さの最大値と最小値が、１ｍｍ±０．１ｍｍの範囲内となるように凹凸を調整した。
【００６３】
（６）単一層平板中における強化繊維の空間分布測定
単一層平板から長さ８０ｍｍ、幅８０ｍｍ、厚さ１ｍｍの試料を切り出し、強化繊維の空間分布測定用の試験片とした。強化繊維の空間分布の測定は、三次元計測Ｘ線ＣＴ装置（ヤマト科学（株）ＴＤＭ１３００−ＦＷ型）を用いて行った。測定は空間解像度を０．７μｍとして実施した。ここで、評価精度を高め、積層単位中で隣接する強化繊維単糸同士の区別を明瞭とするため、一回の測定における検査領域を長さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍに限定して実施した。その後、検査領域をオフセットさせて同様にして測定するとの操作を繰り返すことにより、試験片平面の中心部における長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１ｍｍの領域に対して、強化繊維の空間分布の測定結果を得た。測定数はｎ＝１として行い、測定結果を電子ファイルに出力した。
【００６４】
（７）屈曲度Ｈの評価
単一層平板中の強化繊維の空間分布から、以下の方法で強化繊維単糸の最大投影長さＤを測定した。まず、上記（６）で得られた測定結果の電子ファイルを、３次元構造解析ソフト（Ｍａｔｈ Ｗｏｒｋｓ（株）社製ＭＡＴＬＡＢ）に入力し、汎用ワークステーション（ＤＥＬＬ（株）製“Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ”Ｔ５４００型）上に強化繊維の空間分布をデジタルモデリングした。次いで、単一層平板中に多数存在する強化繊維の中から、任意の強化繊維単糸を選択し、図２に示すように該強化繊維を内包する球を設定した。ここで、該球の直径は３０ｍｍとし、該球の中心は任意の点とした。次いで、図２に示すＸ−Ｙ平面内の回転角θについて、θを等間隔の刻みΔθ＝３０°で増加させながら、θ方向をなし、かつ、Ｘ−Ｙ平面に垂直な平面と、該球表面の交差線を設けた（図３）。同様にして、Ｙ−Ｚ平面内の回転角φについて、φを等間隔の刻みΔφ＝３０°で増加させながら、φ方向をなし、かつ、Ｙ−Ｚ平面に垂直な平面と、該球表面の交差線を設けた（図４）。ここで、図４に示される交差線の全ての交点について、交点の位置座標を算出した。次いで、図４中のある任意の交点を選び、該交点にて該球に接する平面に対し、該強化繊維を投影することで、図５に模式的に示される強化繊維の投影図を作成した。該投影図中の該強化繊維の投影像を楕円で近似して、該楕円の長軸を算出し、これを該交点における強化繊維単糸の投影長さとして求めた。ここで、投影像の楕円近似は、該強化繊維の投影像が該楕円に内接し、かつ、該楕円の面積が最小となるように実施した。同様の操作を全ての交点について実施し、各交点における強化繊維単糸の投影長さを評価した。各交点における強化繊維単糸の投影長さにおいて最大であるものを、該強化繊維単糸の最大投影長さＤとして採用した。
【００６５】
強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬについても、上記と同様に３次元構造解析ソフトを用いて評価した。最大投影長さＤの測定対象とした強化繊維について、図６に示すように、強化繊維単糸の長手方向に対して微小区間Δ＝５μｍで分割した。ここで、微小区間Δの個数をＮとして、強化繊維単糸を完全に伸長させたときの長さＬを、Ｌ＝Δ×Ｎとして算出した。
【００６６】
強化繊維単糸の屈曲度Ｈは、積層単位中の強化繊維単糸を無作為に１００本抽出し、各々の強化繊維単糸について、屈曲度Ｈ＝（Ｌ／Ｄ）として評価した。測定した屈曲度Ｈの分布を正規分布で近似し、その平均値と標準偏差を求めた。屈曲度Ｈの変動係数を、変動係数＝（標準偏差）／（平均値）×１００（％）として求めた。
【００６７】
（８）単一層平板の引張破断伸度Ｆ
１ｍｍ厚の単一層平板から試験片を切り出し、ＩＳＯ５２７−３（１９９５）に基づき引張試験を行い、引張伸度Ｆを評価した。試験は任意の方向を０°方向として、±３０°、±４５°方向、９０°方向について切り出した試験片についても行い、それぞれの方向について引張破断伸度Ｆを取得した。測定数は各方向に対してｎ＝５として実施し、全ての測定結果に対する平均を求めた。
【００６８】
（９）単一層平板中における強化繊維長の評価
単一層平板を空気中５００℃で１時間加熱し、樹脂成分を焼き飛ばした。残った強化繊維を無作為に４００本抽出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定し、繊維長を測定した。測定結果を平均して、強化繊維の数平均繊維長を求めた。
【００６９】
（１０）単一層平板における繊維体積分率Ｖｆの測定
単一層平板の質量Ｗ１を測定した後、空気中５００℃で１時間加熱し、樹脂成分を焼き飛ばした。残った強化繊維の質量Ｗ２を測定して、式を用いて強化繊維の繊維体積分率Ｖを算出した。
【００７０】
Ｖ（％）＝Ｗ２×ρｍ／（Ｗ２×ρｍ＋（Ｗ１−Ｗ２）×ρｆ）
ここで、ρｆ（ｇ／ｃｍ３）は強化繊維の比重、ρｍ（ｇ／ｃｍ３）は樹脂の比重に対応する。
【００７１】
実施例および比較例に使用する原材料の調製は以下のように行った。
【００７２】
（材料１）炭素繊維
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸、焼成処理を行い、総フィラメント数１２０００本の炭素繊維連続束を得た。この炭素繊維連続束の特性は次の通りであった。
【００７３】
単位長さ当たりの質量：１．８ｇ／ｍ
比重：１．８ｇ／ｃｍ３
引張強度：４．９ＧＰａ
引張弾性率：２３０ＧＰａ。
【００７４】
（材料２）ガラス繊維
日東紡績（株）“ＲＳ２４０ＱＲ−４３８”
比重：２．４ｇ／ｃｍ３。
【００７５】
（材料３）ポリプロピレンフィルム
未変性ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製“プライムポリプロ”Ｊ１０５Ｇ）５０重量％と酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）“アドマーＱＢ５１０ ”）５０重量部とからなる目付け５０ｇ／ｍ２のポリプロピレン樹脂シートを作製した。作製した樹脂シートの比重は０．９ｇ／ｃｍ３であった。以降、ポリプロピレン樹脂を単にＰＰと呼称する。
【００７６】
（材料４）ガラス繊維強化ＰＰシート（Ｇｌａｓｓ Ｍａｔ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）
Ｑｕａｄｒａｎｔ社製 ユニシートＰ４０３８−ＢＫ３１。厚み３．８ｍｍ。
【００７７】
（参考例１）繊維強化樹脂シート（１）の作製
材料１に記載の炭素繊維をカートリッジカッターで６ｍｍの長さにカットし、チョップド炭素繊維束を得た。水２００００ｃｃと界面活性剤（ナカライテスク（株）製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（商品名））からなる濃度０．１重量％の分散媒を作製し、かかる分散媒を抄造装置に注入した。抄造装置は、回転翼付き攪拌機を備えた上部の抄造槽と、下部の貯水槽からなり、抄造槽と貯水槽の間には多孔支持体を設けてある。まず、かかる分散媒を攪拌機を使用して空気の微小気泡が発生するまで撹拌した。その後、所望の目付となるように、重量を調整したチョップド炭素繊維束を、かかる空気の微小気泡が分散した分散媒中に投入した。攪拌機の回転数を１２００ｒｐｍ、攪拌時間を２分間に設定して、炭素繊維が分散したスラリーを得た。次いで、貯水層からスラリーを吸引し、スラリーを多孔支持体を介して脱水して強化繊維抄造体とした。抄造体を熱風乾燥機にて１４０℃、１ｈの条件下で乾燥させ、炭素繊維からなる強化繊維基材とした。強化繊維基材の目付けは１００ｇ／ｍ２であった。強化繊維基材を一枚に対して、材料３で得たポリプロピレンシートを、［ＰＰシート×１枚／強化繊維基材×１枚／ＰＰシート×１枚］となるように積層し、２２０℃の温度で５ＭＰａの圧力を２分間保持して、強化繊維基材にポリプロピレン樹脂を含浸せしめた繊維強化樹脂シート（１）を作製した。
【００７８】
（参考例２）繊維強化樹脂シート（２）の作製
材料２で得られたガラス繊維から作製した１２ｍｍのチョップドガラス繊維を用いたこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（２）を作製した。
【００７９】
（参考例３）繊維強化樹脂シート（３）の作製
抄造時に１２ｍｍのチョップド炭素繊維を用いたことと、[ＰＰシート×２枚／強化繊維基材／ＰＰシート×１枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（３）を作製した。
【００８０】
（参考例４）繊維強化樹脂シート（４）の作製
繊維強化樹脂シートの作製時に、[ＰＰシート×２枚／強化繊維基材／ＰＰシート×１枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（４）を作製した。
【００８１】
（参考例５）繊維強化樹脂シート（５）の作製
抄造時に１２ｍｍのチョップド炭素繊維を用いたことと、[ＰＰシート×３枚／強化繊維基材／ＰＰシート×３枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（５）を作製した。
【００８２】
（参考例６）繊維強化樹脂シート（６）の作製
抄造時に２４ｍｍのチョップド炭素繊維を用い、分散媒の濃度を０．５重量％としたこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（６）を作製した。
【００８３】
（参考例７）繊維強化樹脂シート（７）の作製
抄造時に３６ｍｍのチョップド炭素繊維を用い、分散媒の濃度を１．０重量％としたことと、[ＰＰシート×２枚／強化繊維基材／ＰＰシート×１枚]と積層したこと以外は、参考例１と同様にして繊維強化樹脂シート（７）を作製した。
【００８４】
（参考例８）繊維強化樹脂シート（８）の作製
材料４に記載のガラス繊維強化ＰＰシートを２２０℃にてプレスし、厚さ２．１ｍｍに調製することにより繊維強化樹脂シート（８）を作製した。
【００８５】
（実施例１）積層平板（１）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（２）とを、［（１）×３枚／（２）×１６枚／（１）×３枚］となるように積層し、２２０℃に予熱しておいた縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ３ｍｍのキャビティを有する金型内に配置して金型を閉じた。成形圧力３０ＭＰａで加圧して２分間保持した後、金型温度が７０℃となるまで冷却してから金型を開き、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ３ｍｍの積層平板（１）を取り出した。積層平板（１）の特性評価結果を表１にまとめる。
【００８６】
（実施例２）積層平板（２）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（２）とを、交互に［（（２）×２枚／（１）×１枚／（２）×２枚）×２／（１）×２枚／（（２）×２枚／（１）×１枚／（２）×２枚）×２］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（２）を得た。積層平板（２）の評価結果を表１にまとめる。積層平板（２）は、積層単位の層の厚さが小さく、積層平板から単一層平板を抽出することが困難であった。そこで、単一層平板を抽出する代わりに、単一層平板を新規に作成した。このとき、単一層平板の諸物性を、積層平板中の単一層の諸物性と同等とするため、積層平板を成形したときと同様の成形条件として、単一層平板を作製した。繊維強化樹脂シート（１）を５枚積層して成形した単一層平板と、繊維強化樹脂シート（２）を５枚積層して成形した単一層平板を各種評価に供した。特性評価結果を表１にまとめる。
【００８７】
（実施例３）積層平板（３）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（３）とを、交互に［（１）×３枚／（３）×１０枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（３）を得た。積層平板（３）の評価結果を表１にまとめる。
【００８８】
（実施例４）積層平板（４）の作製
繊維強化樹脂シート（４）と繊維強化樹脂シート（５）とを、交互に［（４）×２枚／（５）×６枚／（４）×２枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（４）を得た。積層平板（３）の評価結果を表１にまとめる。
【００８９】
（比較例１）積層平板（５）の作製
繊維強化樹脂シート（１）を１８枚積層したこと以外は、参考例１と同様にして積層平板（５）を得た。積層平板（５）の評価結果を表２にまとめる。
【００９０】
（比較例２）積層平板（６）の作製
繊維強化樹脂シート（３）と繊維強化樹脂シート（６）とを、交互に［（６）×３枚／（３）×１０枚／（３）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（６）を得た。積層平板（６）の評価結果を表２にまとめる。
（比較例３）積層平板（７）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（７）とを、交互に［（１）×３枚／（７）×１０枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（７）を得た。積層平板（７）の評価結果を表２にまとめる。
【００９１】
（比較例４）積層平板（８）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（４）とを、交互に［（１）×３枚／（４）×１０枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（８）を得た。積層平板（８）の評価結果を表２にまとめる。
【００９２】
（比較例５）積層平板（９）の作製
繊維強化樹脂シート（１）と繊維強化樹脂シート（８）とを、交互に［（１）×３枚／（８）×１枚／（１）×３枚］となるように積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層平板（９）を得た。積層平板（９）の評価結果を表２にまとめる。
【００９３】
【表１】
【００９４】
【表２】
【００９５】
実施例１〜４に示すように、積層単位中における強化繊維の屈曲度と、積層単位同士の体積分率の差異を本発明の範囲内とすることで、吸収エネルギーに優れ、かつ面内剛性に優れた繊維強化樹脂積層体を得ることができた。
【００９６】
一方、比較例１では、繊維強化樹脂積層体が単一の積層単位からなっているため、曲げ負荷において分断する脆性的な破壊を生じ、吸収エネルギーに劣る結果となった。また、比較例２〜５では、屈曲度が高すぎる、あるいは低すぎる積層単位を含んでいるため、吸収エネルギーに劣る結果となった。
【符号の説明】
【００９７】
１ 積層単位
２ 強化繊維単糸１
３ 強化繊維単糸２
４ 強化繊維単糸３
５ 強化繊維単糸１を内包する球
６ 強化繊維単糸１を内包する球の中心
７ 球面上の交差線
８ 球面上の交差線の交点
９ 交点１
１０ 交点１における強化繊維１の投影像
１１ 交点１における強化繊維１の投影像の近似楕円
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不連続の強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体。
【請求項２】
積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の変動係数が１０％未満である、請求項１に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項３】
積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の変動係数が３０％未満である、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項４】
積層単位（１）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ１、該積層単位（２）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ２とした場合に、Ｆ２／Ｆ１が１．１以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項５】
積層単位（１）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ未満である、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項６】
積層単位（２）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満である、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項７】
積層単位（１）からなる層の総厚さをＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さをＴ２とすると、Ｔ２／Ｔ１が１．５以上５．０未満である、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項８】
繊維強化樹脂積層体の最表層に積層単位（１）を配してなる、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項９】
繊維強化樹脂積層体の曲げ弾性率Ｅが、測定方向による最大曲げ弾性Ｅｍａｘと最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとの関係においてＥｍａｘ≦１．２Ｅｍｉｎである、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１０】
積層単位（１）の強化繊維の体積分率Ｖ１が１０％以上５０％未満である、請求項１〜９のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１１】
積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）、および積層単位（２）を構成する強化繊維（Ａ２）が、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜１０のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１２】
積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）が炭素繊維である、請求項１〜１１のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１３】
積層単位（１）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ１）、および積層単位（２）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ２）が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂である、請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１４】
ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づく曲げ試験において、曲げ荷重線図に二つ以上の荷重ピーク点を有する、請求項１〜１３のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１】
不連続の強化繊維（Ａ）とマトリックス樹脂（Ｂ）を有してなる繊維強化樹脂積層体であって、該繊維強化樹脂積層体は、少なくとも積層単位（１）および（２）有しており、該積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の平均が１．０以上１．１未満であり、該積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の平均が１．１以上１．５以下であり、かつ、該積層単位（１）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ１が該積層単位（２）に含まれる強化繊維の体積分率Ｖ２よりも５％以上高い繊維強化樹脂積層体。
【請求項２】
積層単位（１）に含まれる強化繊維（Ａ１）の屈曲度Ｈ１の変動係数が１０％未満である、請求項１に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項３】
積層単位（２）に含まれる強化繊維（Ａ２）の屈曲度Ｈ２の変動係数が３０％未満である、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項４】
積層単位（１）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ１、該積層単位（２）の単一積層からなる成形体の引張破断伸度（％）をＦ２とした場合に、Ｆ２／Ｆ１が１．１以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項５】
積層単位（１）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ未満である、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項６】
積層単位（２）中における強化繊維の数平均繊維長が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満である、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項７】
積層単位（１）からなる層の総厚さをＴ１、積層単位（２）からなる層の総厚さをＴ２とすると、Ｔ２／Ｔ１が１．５以上５．０未満である、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項８】
繊維強化樹脂積層体の最表層に積層単位（１）を配してなる、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項９】
繊維強化樹脂積層体の曲げ弾性率Ｅが、測定方向による最大曲げ弾性Ｅｍａｘと最小曲げ弾性率Ｅｍｉｎとの関係においてＥｍａｘ≦１．２Ｅｍｉｎである、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１０】
積層単位（１）の強化繊維の体積分率Ｖ１が１０％以上５０％未満である、請求項１〜９のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１１】
積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）、および積層単位（２）を構成する強化繊維（Ａ２）が、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜１０のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１２】
積層単位（１）を構成する強化繊維（Ａ１）が炭素繊維である、請求項１〜１１のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１３】
積層単位（１）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ１）、および積層単位（２）を構成するマトリックス樹脂（Ｂ２）が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂である、請求項１〜１２のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【請求項１４】
ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づく曲げ試験において、曲げ荷重線図に二つ以上の荷重ピーク点を有する、請求項１〜１３のいずれかに記載の繊維強化樹脂積層体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０７０４８（Ｐ２０１１−２０７０４８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７０７６（Ｐ２０１０−７７０７６）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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