WO2022202600A1 - プリプレグ積層体および複合構造体および複合構造体の製造方法 - Google Patents

プリプレグ積層体および複合構造体および複合構造体の製造方法 Download PDF

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discontinuous reinforcing
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本間雅登
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    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C08J2363/02—Polyglycidyl ethers of bis-phenols

Definitions

  • the present invention provides a prepreg laminate comprising a prepreg (A) in which discontinuous reinforcing fibers are impregnated with a thermosetting resin or thermoplastic resin, and a prepreg (B) in which discontinuous reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin. and composite structures obtained from said laminate.
  • Fiber reinforced plastics which consist of reinforced fibers and matrix resins, are lightweight and highly rigid, so they are widely used in electrical and electronic applications, civil engineering and construction applications, automobile applications, sports applications, and aircraft applications. In recent years, there has been an increasing market demand for complex-shaped fiber-reinforced plastics, particularly in automobiles, aircraft, sporting goods, and the like.
  • a so-called cut prepreg in which a prepreg in which continuous reinforcing fibers arranged in one direction are impregnated with a resin is provided with cuts for dividing the reinforcing fibers.
  • Patent Document 1 a fiber-reinforced plastic composed of discontinuous reinforcing fibers and a thermoplastic resin and containing voids has been developed.
  • Patent Document 2 attempts to achieve both lightness and rigidity by forming a sandwich structure in which a fiber-reinforced plastic having voids is used as a core material and a fiber-reinforced plastic using continuous reinforcing fibers is used as a skin material. It is
  • the discontinuous reinforcing fibers of the core layer interfere with each other during deformation during molding into a complicated shape, so that the core material tends to be inferior in shape followability to the skin material.
  • shapes that can be formed such as the difficulty of forming shapes that have thickness variations.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a prepreg laminate that is a fiber-reinforced plastic material that has high rigidity and light weight and is excellent in moldability into complicated shapes. It is in.
  • One aspect of the present invention for solving the above problems is a prepreg (A) in which discontinuous reinforcing fibers are impregnated with a thermosetting resin or thermoplastic resin, and a prepreg in which discontinuous reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin.
  • (B) are laminated adjacent to each other, and the prepreg (A) is arranged on at least one surface, wherein at least part of the adjacent prepreg (A) and prepreg (B) is a prepreg laminate that forms a region (overlapping region) that satisfies at least one of the following (1) and (2).
  • the coefficient of variation of the fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) is larger than the coefficient of variation of the fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A).
  • the prepreg (B) has a plurality of cuts that cut the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B), and the average value of the two-dimensional orientation angles of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B). is larger than the average two-dimensional orientation angle of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A).
  • a composite structure having a layer structure formed by molding the prepreg laminate of the present invention is also understood as one aspect of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of cuts in the prepreg (A) or prepreg (B) of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the orientation state of reinforcing fibers of the prepreg (B) of the present invention.
  • It is a mimetic diagram showing an example of an embodiment of the present invention. It is a mimetic diagram showing an example of an embodiment of the present invention.
  • Prepreg (B)> The prepreg (B) in the present invention is obtained by impregnating discontinuous reinforcing fibers with a thermoplastic resin.
  • Reinforcing fibers used as discontinuous reinforcing fibers (hereinafter sometimes simply referred to as "reinforcing fibers") contained in the prepreg (B) are not particularly limited, and examples include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, alumina fibers, Silicon carbide fibers, boron fibers, metal fibers, natural fibers, mineral fibers and the like can be used, and two or more of these can be used in combination.
  • carbon fibers such as PAN-based, pitch-based, and rayon-based carbon fibers are preferably used because of their high specific strength and high specific rigidity and excellent weight reduction effect.
  • glass fiber can be preferably used.
  • the reinforcing fibers contained in the prepreg (B) are discontinuous reinforcing fibers. With such a form, it is easy to manufacture a composite structure having excellent shape followability and a complicated shape.
  • discontinuous reinforcing fibers mean reinforcing fibers having an average fiber length of 100 mm or less.
  • a method for measuring the average fiber length of the reinforcing fibers for example, a method of directly extracting reinforcing fibers from discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) and measuring by microscopic observation, or a method of measuring the thermoplastic resin in the prepreg (B) There is a method (dissolution method) in which the remaining reinforcing fibers are filtered out and measured by microscopic observation.
  • the fiber length variation coefficient (standard deviation/average value ⁇ 100) of the reinforcing fibers contained in the prepreg (B) of the present invention is preferably 20% or more, more preferably 30% or more.
  • the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) are preferably in the form of a web, that is, a discontinuous reinforcing fiber web.
  • the reinforcing fibers contained in such a discontinuous reinforcing fiber web are usually oriented in three or more directions within the plane.
  • a discontinuous reinforcing fiber web it becomes easier to randomly disperse the reinforcing fibers in the prepreg (B), and as a result, a prepreg having isotropic mechanical properties and moldability can be obtained.
  • a nonwoven fabric obtained by a dry method or a wet method is preferred.
  • the reinforcing fibers may be held together with another component such as a binder resin.
  • the binder resin is preferably selected from either a thermoplastic resin or a thermosetting resin from the viewpoints of adhesiveness between the resin and the reinforcing fibers and securing the handling properties by sealing only the reinforcing fibers.
  • a resin that is the same as or compatible with the thermoplastic resin to be impregnated, which will be described later, is selected.
  • Aqueous solutions, dispersions and emulsions of plastic resins are preferably selected.
  • thermoplastic resin impregnated into the discontinuous reinforcing fibers used in the prepreg (B) is not particularly limited, but examples include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT ), polyethylene naphthalate (PEN), polyester such as liquid crystal polyester, polyolefin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene, polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), etc.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PTT polytrimethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • polyester such as liquid crystal polyester
  • polyolefin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene, polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), etc.
  • polyarylene sulfide polyketone (PK), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyethernitrile (PEN), fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, Crystalline resins such as liquid crystal polymer (LCP), styrenic resins, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyphenylene ether (PPE), polyimide (PI), polyamide Amorphous resins such as imide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polyethersulfone, polyarylate (PAR), phenolic resins, phenoxy resins, polystyrene and polyolefin , polyurethane-based, polyester-based, polyamide-based, polybutadiene-based, polyisoprene-based, fluorine-based resins, acrylonitrile-based thermo
  • polyolefin is used from the viewpoint of lightness of the molded product obtained, polyamide from the viewpoint of strength, amorphous resin such as polycarbonate and styrene resin from the viewpoint of surface quality, and heat resistance from the viewpoint of heat resistance.
  • Polyarylene sulfide is preferably used, polyetheretherketone is preferably used from the viewpoint of continuous use temperature, and fluorine resin is preferably used from the viewpoint of chemical resistance.
  • thermoplastic resin a blended resin containing a plurality of types of the above thermoplastic resins may be used, and the main component of the thermoplastic resin matrix (a component exceeding 50% by weight when the entire matrix is 100% by weight) is As long as it is a thermoplastic resin, a blended resin in which a thermosetting resin is mixed may be used. That is, the term "thermoplastic resin” as used herein means a resin composition containing more than 50% by weight of a thermoplastic resin and exhibiting the behavior of a thermoplastic resin as a whole.
  • the prepreg (B) of the present invention preferably contains a discontinuous reinforcing fiber web and has a plurality of cuts for cutting at least a portion of the discontinuous reinforcing fibers constituting the discontinuous reinforcing fiber web.
  • the incision opens without stretching.
  • the reinforcing fibers are divided by the cuts, the transmission of the interference between the reinforcing fibers is interrupted, making it easier to follow complicated shapes.
  • the prepreg (B) 3 has cuts 1 that cut at least part of the discontinuous reinforcing fibers.
  • the cut may be provided over the entire surface of the prepreg (B), or may be provided only partially. Moreover, it may be provided on both sides, or may be provided on only one side.
  • the region where the cut is provided on the surface of the prepreg (B) shall be referred to as the "cut region".
  • the boundary of the incision region 2 is demarcated by a group of line segments connecting the ends of the incisions existing on the outermost side of the region. Such line groups are drawn such that all cuts are contained within the line groups and the sum of the lengths of the line groups is minimized. That is, the prepreg (B) of the present invention may have a cut region on the entire surface or a cut region on a part of the surface.
  • the shape of the incision is not particularly limited, and may be a linear shape, a shape having a broken line portion, or a shape having a curved portion in part or all.
  • the cut is preferably linear.
  • the length of the cut is not particularly limited, it is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, in order to facilitate the opening of the cut during molding.
  • the length of the cut is preferably 50 mm or less, and preferably 10 mm or less. is more preferred. Note that the length of the incision refers to the length along the incision from one end of the target incision to the other end.
  • the cuts are preferably formed in a certain pattern in plan view. With such a form, it is possible to exhibit uniform shape followability and to suppress large-scale breakage caused by connecting cuts during molding. It should be noted that the fact that the cuts are formed in a certain pattern in a plan view will be explained with reference to FIG. It refers to the case where the incision unit 4 consisting of is laid out.
  • the sum of the cut lengths converted per 1 m 2 in the cut region is preferably 40 m or more. With such a configuration, the shape followability of the prepreg (B) is greatly improved. More preferably, the sum of the cut lengths converted per 1 m 2 is 100 m or more, and more preferably 200 m or more. Although the upper limit of the sum of the cut lengths is not particularly limited, it is preferably 1000 m or less in order to prevent the prepreg (B) from being largely broken during molding. When converting the sum of the cut lengths, the sum of the cut lengths exposed on the front and back surfaces of the prepreg (B) having an area of at least 0.01 m 2 in the cut region 2 is calculated.
  • the sum of the cut lengths differs between the front and back surfaces, the larger value is adopted as the sum of the cut lengths.
  • the sum of the cut lengths on the front surface is 0.5 m and the sum of the cut lengths on the back surface is 1 m.
  • the sum of the cut lengths converted per 1m2 is 100m.
  • the discontinuous reinforcing fibers are preferably monofilament-like. Since the reinforcing fibers are monofilament-like, the prepreg (B) has a more uniform shape-following property, and when molded, exhibits uniform mechanical properties and the end portions of the reinforcing fibers. Stress concentration is suppressed and high mechanical properties can be expressed.
  • that the reinforcing fibers are monofilament-like means that the reinforcing fiber monofilaments are not bundled in the prepreg (B) and are dispersed independently.
  • the two-dimensional orientation angle described later when the two-dimensional orientation angle described later is measured for the reinforcing fiber single yarn arbitrarily selected from the prepreg (B) and the reinforcing fiber single yarn crossing the reinforcing fiber single yarn, the two-dimensional orientation If the proportion of reinforcing fiber single yarns with an angle of 1° or more is 80% or more, it is determined that the discontinuous reinforcing fibers are in the form of single filaments.
  • 20 crossing reinforcing fiber single yarns are randomly selected and the two-dimensional orientation angle is measured. This measurement is repeated 5 times for different reinforcing fiber single yarns, and the ratio of single fibers having a two-dimensional orientation angle of 1° or more is calculated.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the dispersed state of the reinforcing fibers when only the reinforcing fibers are extracted from the prepreg (B) of the present invention and observed from the thickness direction. Focusing on the reinforcing fiber single yarn 5a, the reinforcing fiber single yarn 5a intersects with the reinforcing fiber single yarns 5b1 to 5b5.
  • the crossing means a state in which the reinforcing fiber single yarn of interest is observed to cross other reinforcing fiber single yarns in the observed two-dimensional plane, and the reinforcing fiber single yarn is observed in the actual prepreg (B).
  • the two-dimensional orientation angle is defined as a two-dimensional orientation angle 6 of 0° or more and 90° or less among the two angles formed by two intersecting reinforcing fiber single yarns.
  • a method of observing the orientation of the reinforcing fibers from the surface of the prepreg (B) can be exemplified. In this case, by polishing the surface of the prepreg (B) to expose the fibers, it becomes easier to observe the reinforcing fibers. Further, a method of observing the orientation of the reinforcing fibers by using transmitted light to the prepreg (B) can also be exemplified. In this case, thinly slicing the prepreg (B) makes it easier to observe the reinforcing fibers.
  • a method of observing the prepreg (B) through X-ray CT and photographing an orientation image of reinforcing fibers can be exemplified.
  • the reinforcing fiber can be observed more easily by mixing the reinforcing fiber with a tracer fiber or applying a tracer agent to the reinforcing fiber.
  • the discontinuous reinforcing fibers are randomly oriented in the plane.
  • Such a form exhibits isotropic conformability and mechanical properties.
  • the term "the reinforcing fibers are randomly oriented in the plane” means that the average value of the two-dimensional orientation angles of the reinforcing fibers is in the range of 30° or more and 60° or less.
  • the average value of the two-dimensional orientation angles is more preferably in the range of 40° or more and 50° or less, and the closer it is to the ideal angle of 45°, the better.
  • the average value of the two-dimensional orientation angle of the present invention is the randomly selected reinforcing fiber single yarn (reinforcing fiber single yarn 5a in FIG.
  • the number of reinforcing fiber single yarns crossing the reinforcing fiber single yarn 5a is less than 20
  • the number of reinforcing fiber single yarns whose two-dimensional orientation angle is measured may be less than 20, and the crossing can be confirmed.
  • the two-dimensional orientation angle shall be measured only for the reinforcing fiber single yarn. This measurement is repeated 5 times or more for different reinforcing fiber single yarns, and the average value of the total 100 two-dimensional orientation angles is taken as the average value of the two-dimensional orientation angles. If there is no intersecting reinforcing fiber single yarn with respect to the reinforcing fiber single yarn 5a and the two-dimensional orientation angle is set to 0°, this two-dimensional orientation angle is counted as one piece.
  • the prepreg (A) is obtained by impregnating discontinuous reinforcing fibers with a thermosetting resin or thermoplastic resin.
  • the same reinforcing fibers as the prepreg (B) described above can be used as the reinforcing fibers contained in the prepreg (A).
  • thermosetting resin When the resin used for the prepreg (A) is a thermosetting resin, the thermosetting resin with which the discontinuous reinforcing fibers are impregnated is not particularly limited, but examples include epoxy resins, unsaturated polyester resins, and vinyl ester resins. , phenol resins, epoxy acrylate resins, urethane acrylate resins, phenoxy resins, alkyd resins, urethane resins, maleimide resins, cyanate resins, etc., and epoxy resins are particularly preferred from the viewpoint of mechanical properties.
  • a blend resin containing a plurality of types of the above thermosetting resins may be used.
  • component) is a thermosetting resin, a blended resin in which a thermoplastic resin is mixed may be used. That is, the term "thermosetting resin” as used herein means a resin composition containing more than 50% by weight of a thermosetting resin and exhibiting the behavior of a thermosetting resin as a whole.
  • the resin used for the prepreg (A) is a thermoplastic resin
  • the same thermoplastic resin as the prepreg (B) described above can be used.
  • the reinforcing fibers contained in the prepreg (A) are discontinuous reinforcing fibers. Such a form facilitates production of a fiber-reinforced plastic having excellent shape followability and a complicated shape.
  • a method for measuring the average fiber length of the reinforcing fibers the same method as the method for measuring the fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) can be used.
  • the coefficient of variation in fiber length (standard deviation/average value ⁇ 100) (%) of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) of the present invention is preferably less than 20%, and more preferably less than 10%. more preferred. With such a form, the fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) can be controlled, and stable mechanical properties can be exhibited.
  • the prepreg (A) preferably contains fiber bundles made of discontinuous reinforcing fibers. Such a form is preferable because it provides an excellent balance between mechanical properties and shape followability.
  • fiber bundle refers to an aggregate of discontinuous reinforcing fibers having an average two-dimensional orientation angle of 0° or more and less than 30°.
  • the prepreg (A) more preferably contains fiber bundles made of discontinuous reinforcing fibers arranged in one direction.
  • the volume content of the reinforcing fibers can be increased, and a prepreg having high mechanical properties can be obtained.
  • the reinforcing fibers are discontinuous while being arranged in one direction, it is possible to obtain shape followability to a complicated shape.
  • Whether or not the fiber bundles are arranged in one direction can be determined as follows. First, after setting a virtual reference line on the prepreg, the fiber orientation angle defined by the angle between the average fiber orientation direction of the individual discontinuous reinforcing fibers that make up the fiber bundle and the reference line is calculated. , is determined for 100 discontinuous reinforcing fibers contained in the target fiber bundle, and the average value is taken as the orientation angle of the fiber bundle.
  • the difference between the orientation angle of one fiber bundle and the orientation angle of another fiber bundle is less than 10°, it is determined that the two fiber bundles are arranged in the same direction.
  • the portion of the prepreg (A) containing the discontinuous reinforcing fibers has a plurality of cuts, and the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) are arranged in one direction and the continuous reinforcing fibers are arranged in the cut. It is preferable to form a fiber bundle of discontinuous reinforcing fibers arranged in one direction by cutting the fiber bundle. Since the length and arrangement of the cuts in this form are the same as those of the prepreg (B) described above, the description thereof will be omitted.
  • the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) may be those in which the fiber bundles are arranged in five or more directions in the plane.
  • the fiber bundles are judged to be a set arranged in different directions, and for any fiber bundle, If there are five or more groups of fiber bundles arranged in different directions, and the difference in the arrangement direction of each group is 10° or more, it is determined that the fiber bundles are arranged in five or more directions in the plane.
  • the number of arranging directions of the prepreg (A) in this form is measured by observing the fiber bundles on the surface of the prepreg (A) with a microscope.
  • the prepreg (A) By arranging the fiber bundles of the prepreg (A) in 5 or more directions, the prepreg (A) becomes easier to flow isotropically, and the conformability to a complicated shape is improved. More preferably, when the fiber bundles of the prepreg (A) are arranged in eight or more directions, the prepreg (A) is more likely to flow isotropically. More preferably, the fiber bundles are uniformly arranged at random. Examples of such substrate forms include SMC (sheet molding compounds).
  • the prepreg laminate of the present invention is formed by laminating prepreg (B) and prepreg (A) adjacent to each other, with the prepreg (A) disposed on at least one surface.
  • the number of prepregs (B) and prepregs (A) to be laminated is not particularly limited as long as one or more sets of prepregs (B) and prepregs (A) are arranged adjacent to each other. From the viewpoint of mechanical properties, it is more preferable that the prepreg (A) is arranged on both surfaces of the prepreg laminate.
  • the prepreg (B) and the prepreg (A) have a laminated structure in which they are laminated so as to be symmetrical with respect to the center of the lamination direction of the prepreg laminate.
  • An example of such a laminated structure includes a laminated structure of [prepreg (A)/prepreg (A)/prepreg (B)/prepreg (B)/prepreg (A)/prepreg (A)].
  • the coefficient of variation of the fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) is the prepreg ( A) forms a region having a coefficient of variation greater than the fiber length variation coefficient of the reinforcing fibers included in A). Since the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) in this region have less variation in fiber length than the prepreg (B), the mechanical properties are stabilized and a high reinforcing effect can be obtained.
  • the large variation in the fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) means that discontinuous reinforcing fibers with long fiber lengths contribute to high mechanical properties and expansibility, and discontinuous reinforcing fibers with short fibers contribute to Since it flows under pressure during molding, it also contributes to high shape followability.
  • the prepreg (B) cuts discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B).
  • the average value of the two-dimensional orientation angles of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) is larger than the average value of the two-dimensional orientation angles of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A). form a large area.
  • the prepreg (B) has a plurality of cuts that cut the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B), so that the cuts are opened during molding, improving the shape followability and reducing the thickness.
  • the average value of the two-dimensional orientation angles of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B) in the region is larger than the average value of the two-dimensional orientation angles of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A), Since the prepreg (B) has isotropic flow characteristics, it has high shape followability even if the shape to be molded is complicated. It expresses mechanical properties.
  • the prepreg (A) contains the fiber bundle
  • the two-dimensional orientation angle of the prepreg (A) is measured by selecting from a group of reinforcing fiber single yarns forming the same fiber bundle.
  • the region indicated as the first aspect or the second aspect is hereinafter referred to as an "overlapping region.”
  • the portions of prepreg (A) and prepreg (B) that form overlapping regions with adjacent prepreg (B) and prepreg (A) respectively are referred to as “overlap of prepreg (A). region” and “overlapping region of prepreg (B)”.
  • the coefficient of variation of the fiber length and the two-dimensional orientation angle of the reinforcing fibers contained in the prepreg (A) and the prepreg (B) satisfy the above relationship, thereby improving the mechanical properties, shape followability, and light weight. It is possible to mold a composite structure having excellent properties.
  • the first aspect and the second aspect are not mutually exclusive, and the present invention includes an aspect that satisfies both the first aspect and the second aspect.
  • the entire surfaces of the adjacent prepreg (A) and prepreg (B) may be overlapping regions. It is a preferred embodiment of the present invention that all adjacent prepregs (A) and prepregs (B) have such overlapping regions.
  • the average fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) is longer than the average fiber length of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B). long form.
  • the relatively long fiber length of the prepreg (A) provides higher mechanical properties after molding, and the relatively shorter fiber length of the prepreg (B) provides higher conformability. can be done. Such an effect is particularly pronounced in a prepreg laminate in which the prepreg (B) is laminated so as to be sandwiched between two prepregs (A).
  • the prepreg (A) has a plurality of cuts, and the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (A) are arranged in one direction by the cuts so that the continuous reinforcing fibers are
  • the prepreg (B) has a plurality of cuts for cutting at least part of the discontinuous reinforcing fibers in the form of a web, and the prepreg There is a form in which an overlap region is formed by overlapping the cut region in which the cut is formed in (A) and the cut region in which the cut is formed in the prepreg (B).
  • the overlap region here is formed by overlapping the cut regions when the cut regions included in the prepreg (B) and the prepreg (A) that are laminated adjacent to each other are overlapped in the lamination direction. area.
  • the cuts in the prepreg (A) and the prepreg (B) are formed in the above-described predetermined pattern in plan view in the above cut region, and in the overlap region, the prepreg When the cut pattern of (A) and the cut pattern of the prepreg (B) are projected in the thickness direction, at least a part of both cuts intersect.
  • the portion of the prepreg (A) that is particularly excellent in shape followability and the region where the discontinuous reinforcing fibers having a short fiber length contained in the prepreg (B) are present are close to each other, so that the thickness change portion Short fibers can easily flow in, and thickness change followability is excellent.
  • the method for manufacturing the composite structure of the present invention using the prepreg laminate of the present invention includes heating and pressurizing a preform containing the prepreg laminate of the present invention.
  • the term "preform” refers to a molding base material containing at least a portion of the prepreg laminate of the present invention, and may contain materials other than the prepreg laminate of the present invention.
  • Materials other than the prepreg laminate of the present invention include, for example, fiber-reinforced plastic precursors such as unidirectional continuous fiber prepreg and woven prepreg from the viewpoint of improving mechanical properties, and metal foil and the like from the viewpoint of improving mechanical properties and appearance.
  • a metal layer such as a metal plate and a resin layer containing no reinforcing fiber can be used from the viewpoint of improving moldability, but the material is not limited to these, and any material can be used.
  • a more preferable embodiment of the method for manufacturing the composite structure of the present invention using the prepreg laminate of the present invention is a heating and pressurizing step of heating and pressurizing to a temperature at which the thermoplastic resin of the prepreg (B) melts or softens. , and an expansion step in which the pressure is relieved and the volume is increased by the raising force of the discontinuous reinforcing fibers contained in the prepreg (B).
  • the thermoplastic resin contained in the prepreg (B) is softened, making it possible to follow a more complicated shape.
  • the heating and pressurizing step specifically includes a method of placing the prepreg laminate in a preheated mold and then closing the mold and pressurizing, or a method of sandwiching the prepreg laminate between the molds and pressurizing it.
  • a method of heating the prepreg laminate by raising the temperature of the mold afterward, and a method of sandwiching the prepreg laminate between the molds while raising the temperature of the mold and heating and pressurizing the prepreg laminate are exemplified.
  • the expansion step specifically includes a method of increasing the volume of the prepreg (B) by reducing the pressure applied to the upper and lower molds that have undergone the heating and pressurizing step, or a method of increasing the volume of the upper and lower metal molds. A method of at least temporarily relieving the pressure by slightly opening the mold to increase the volume of the prepreg (B) may be mentioned.
  • the increase in the volume of the prepreg (B) in the expansion step may occur at least in the overlapping region described above.
  • the expansion step is preferably carried out so that Y>Z, where Y is the standard expansion volume of the prepreg (B) determined by the following, and Z is the flow expansion volume, in the overlapping region.
  • the standard expansion volume Y is obtained by heating only the overlapping region of the prepreg (B) included in the preform until the average temperature inside the prepreg (B) reaches or exceeds the heating temperature in the heating/pressurizing step, It is the volume [mm 3 ] of the fiber-reinforced resin structure obtained by keeping the temperature state for 1 hour under atmospheric pressure.
  • the flow expansion volume Z is the volume [mm 3 ] of the layer derived from the overlapping region of the prepreg (B) at the completion of the expansion process.
  • the composite structure of the present invention obtained from the prepreg laminate of the present invention has a layer structure formed by molding the prepreg laminate of the present invention. More preferably, the layer derived from the prepreg (B) contains voids. More preferably, in the layer derived from the prepreg (B), at least some of the contact points where the discontinuous reinforcing fibers cross each other are bonded with a thermoplastic resin, and both the discontinuous reinforcing fibers and the thermoplastic resin It is more preferable to include voids as portions where there are no voids.
  • ⁇ Evaluation method> Average Fiber Length and Variation Coefficient of Reinforcing Fiber Prepreg (B) or prepreg (A) having dimensions of 50 mm ⁇ 50 mm was heated in air at 500° C. for 1 hour to burn off the resin component. 100 remaining reinforcing fibers were randomly selected, and their lengths were measured by an optical microscope to the nearest 1 ⁇ m, and the average value of the fiber lengths was calculated as the average fiber length. Also, the standard deviation of the fiber length was calculated from the fiber lengths of 100 reinforcing fibers, and the coefficient of variation was calculated by dividing the standard deviation by the average value and multiplying the value by 100.
  • Two-dimensional orientation angle of prepreg (B) or prepreg (A) The prepreg (B) or prepreg (A) surface is observed with a microscope, one reinforcing fiber single yarn is selected at random, and the reinforcing fiber single The two-dimensional orientation angle with another reinforcing fiber single yarn crossing the yarn was measured by image observation.
  • As the two-dimensional orientation angle an angle of 0° or more and 90° or less (acute angle side) was adopted among the two angles formed by the two intersecting reinforcing fiber single yarns.
  • the crossing single yarns were limited within the same fiber bundle.
  • the ratio of the two-dimensional orientation angle of 1 ° or more among the two-dimensional orientation angles measured for a total of 100 fibers was 80% or more. , determined that the reinforcing fibers were monofilament-like. Furthermore, when the average value of the two-dimensional orientation angles measured for a total of 100 pieces is within the range of 30 ° or more and 60 ° or less, it is determined that the reinforcing fibers are randomly oriented, and the range of 0 ° or more and less than 30 ° It was determined that the array is arranged in one direction if the
  • the surface area and thickness of the prepreg (B)-derived portion contained in the compact were measured, and the surface area [mm 2 ] ⁇ thickness [mm] was measured to calculate the flow expansion volume Z [mm 3 ]. .
  • the numerical value represented by (surface area of prepreg (B)-derived component)/(surface area of prepreg (A)-derived component) in the molded body was calculated as the core filling rate.
  • the surface area of the prepreg (B)-derived component or the surface area of the prepreg (A)-derived component refers to the area along the in-plane direction of the prepreg (B)-derived component or the prepreg (A)-derived component contained in the molded body. If the body has a flat plate shape, the projected area in the thickness direction can be used, and if the body has a three-dimensional shape, it can be calculated using CAD software, for example. In this example, the surface area was calculated by modeling the shape of the compact using general-purpose CAD software. The closer the core filling rate is to 1, the more the prepreg (A) and the prepreg (B) are deformed to the same extent, and the shape follows the shape in a well-balanced state, meaning that the shape followability is excellent.
  • the maximum thickness t of the corner portion 9 with the thickness change shown in FIG. 4(a) was measured to evaluate the thickness change followability.
  • t was measured at a total of four locations, and the average value thereof was taken as the average thickness of the thick portion. Due to the design of the mold, the maximum thickness of the corner is 4 mm, and the closer the average value of the measured thickness is to 4 mm, it can be evaluated that the mold can be molded with the dimensions as designed, and the thickness change followability is excellent. can be evaluated.
  • top surface portion 10 of FIG. 4(b) was cut out from the molded body of FIG.
  • the displacement of the indenter (displacement during compression) is placed on a glyph-shaped jig and a load of up to 100 N is applied to the indenter having a circular surface with a diameter of 20 mm using a mechanical tester at the position indicated by the load applying unit 8. was measured and used as an index of the rigidity of the molded body. The smaller the displacement during compression, the better the mechanical properties.
  • thermoplastic resin sheet (I) 100 g basis weight consisting of 50% by weight of unmodified polypropylene resin (“Prime Polypro” (registered trademark) J105G, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and 50% by weight of acid-modified polypropylene resin (“Admer” QB510, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) /m 2 of thermoplastic resin sheet (I) was produced.
  • discontinuous reinforcing fiber web (I) A PAN-based continuous carbon fiber bundle having a tensile strength of 4900 MPa and a tensile modulus of elasticity of 230 GPa and having a total number of single yarns of 12,000 was cut to 6 mm by a cartridge cutter to obtain discontinuous reinforcing fibers. A dispersion with a concentration of 0.1% by weight is prepared from water and a surfactant (manufactured by Nacalai Techs Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)), and from this dispersion and the discontinuous reinforcing fibers, A discontinuous reinforcing fiber web (I) was produced using a discontinuous reinforcing fiber web production apparatus.
  • a surfactant manufactured by Nacalai Techs Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)
  • the manufacturing apparatus includes a cylindrical container with a diameter of 1000 mm having an opening cock at the bottom of the container serving as a dispersing tank, and a linear transport section (tilt angle of 30°) connecting the dispersing tank and the papermaking tank.
  • a stirrer is attached to the opening on the upper surface of the dispersion tank, and the discontinuous reinforcing fibers and the dispersion liquid (dispersion medium) can be introduced through the opening.
  • the papermaking tank was a tank equipped with a mesh conveyor having a papermaking surface with a width of 500 mm at the bottom, and a conveyor capable of transporting the papermaking substrate was connected to the mesh conveyor. Papermaking was carried out with the discontinuous reinforcing fiber concentration in the dispersion being 0.05% by weight.
  • the paper-made discontinuous reinforcing fibers were dried in a drying oven at 200° C. for 30 minutes.
  • the resulting discontinuous reinforcing fiber web (I) had a width of 500 mm, a length of 500 mm, and a basis weight of 100 g/m 2 .
  • thermoplastic resin sheet (I) Discontinuous reinforcing fiber web (I) and thermoplastic resin sheet (I) are used, and laminated in the order of [thermoplastic resin sheet (I)/discontinuous reinforcing fiber web (I)/thermoplastic resin sheet (I)]. Then, a pressure of 5 MPa was applied at a temperature of 230° C. for 2 minutes to prepare a resin-impregnated base material (I) in which the discontinuous reinforcing fiber web (I) was impregnated with the thermoplastic resin.
  • Prepreg (BI) A prepreg (BI) was obtained by pressing a rotating blade against the resin-impregnated base material (I) to insert a regular pattern of cuts as shown in FIG. 2(b). The cut was provided over the entire surface of the prepreg (BI), and the cut penetrated the prepreg (BI) in the thickness direction. The sum Cb of cut lengths converted per 1 m 2 was changed as shown in Table 1 in each example and comparative example.
  • the in-plane two-dimensional orientation angle of the prepreg (BI) was measured according to (2) above, the percentage of fibers with a two-dimensional orientation angle of 1° or more was 90%. Furthermore, the average value of two-dimensional orientation angles was 45°. That is, the reinforcing fibers were monofilament-like and randomly oriented.
  • a continuous fiber prepreg (I) having a volume fraction Vf of 55% and a thickness of 0.125 mm was produced.
  • the two-dimensional orientation angle of the continuous fiber prepreg (I) was measured according to the method described in (2), the average two-dimensional orientation angle was 2°.
  • Prepreg (AI) Next, by pressing a rotating blade having a plurality of blades against a predetermined position of the continuous fiber prepreg (I), a cut is inserted through the continuous fiber prepreg (I) to form a fiber bundle, thereby forming a prepreg. (AI) was obtained.
  • the rotating blades are alternately arranged with blades having an angle of +14° and -14° with the advancing direction of the rotating direction, and the blades are arranged so that all the reinforcing fibers of the continuous fiber prepreg (I) are cut. I used what is available.
  • the sum Ca of cut lengths converted per 1 m 2 was changed as shown in Table 1 in each example and comparative example.
  • the orientation direction is measured by the method described in (6), and the orientation direction of the fiber bundle is also measured for a total of 20 different fiber bundles for comparison, When the angle difference between the orientation direction of the arbitrarily selected fiber bundle and the orientation direction of the comparative fiber bundle was calculated, both were 5° or less. Decided to arrange.
  • Prepreg (AII) Chopped prepregs in the form of fiber bundles obtained by cutting the continuous fiber prepreg (I) into a width of 3 mm and a length of 30 mm are arranged so that the fiber direction of each chopped prepreg is randomly oriented, and vacuum pressure bonded at 70 ° C. for 1 minute. By doing so, a prepreg (AII) was produced.
  • the orientation direction of an arbitrary fiber bundle contained in the prepreg (AII) was measured by the method described in (6), and the orientation direction of a total of 20 separate fiber bundles for comparison was measured in the same manner. When the angle difference with the orientation direction of the fiber bundle was calculated, it was confirmed that the fiber bundle was oriented in eight directions.
  • Example 1 The Ca of the cut inserted into the prepreg (AI) was set to 400 m/m 2 , and the Cb of the cut inserted to the prepreg (BI) was set to 200 m/m 2 . Both prepreg (BI) and prepreg (AI) were cut into a size of 150 mm x 150 mm, and (prepreg (AI) / prepreg (AI) / prepreg (BI) / prepreg (AI) / prepreg (AI)) were cut in order.
  • a prepreg laminate (I) was obtained by lamination.
  • the prepregs (AI) adjacent to each other are laminated so that the fiber directions intersect at 90°, and in the overlap region of the prepregs (AI) and prepregs (BI) adjacent to each other, the cut pattern of the prepregs (AI) and the When the cut pattern of the prepreg (BI) was projected in the thickness direction, at least a part of both cuts intersected.
  • Example 2 A prepreg laminate and a composite were prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ca of the cut inserted into the prepreg (AI) was 200 m/m 2 and the Cb of the cut inserted into the prepreg (BI) was 20 m/m 2 . A molded body composed of the structure was obtained.
  • Example 3 A prepreg laminate and a composite were prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ca of the cut inserted into the prepreg (AI) was 200 m/m 2 and the Cb of the cut inserted into the prepreg (BI) was 40 m/m 2 . A molded body composed of the structure was obtained.
  • Example 4 A prepreg laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cut length Ca inserted in the prepreg (AI) was 200 m/m 2 and the cut length Cb inserted in the prepreg (BI) was 100 m/m 2 . and a compact comprising a composite structure was obtained.
  • Example 5-1 A prepreg laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cut length Ca inserted into the prepreg (AI) was 200 m/m 2 and the cut length Cb inserted into the prepreg (BI) was 200 m/m 2 . and a compact comprising a composite structure was obtained.
  • Example 5(c) a compact comprising a composite structure was molded in the same manner as in Example 5-1, except that the expansion step was performed so that the distance h between the upper and lower molds was 2.5 mm.
  • Example 5-3 a compact comprising a composite structure was molded in the same manner as in Example 5-1, except that the expansion step was performed so that the distance h between the upper and lower molds was 1.7 mm.
  • Example 6 A prepreg laminate and a A compact comprising a composite structure was obtained.
  • Example 7 A prepreg laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cut length Ca inserted in the prepreg (AI) was 200 m/m 2 and the cut length Cb inserted in the prepreg (BI) was 800 m/m 2 . and a compact comprising a composite structure was obtained.
  • Adjacent prepregs (AI) and prepregs (BI) have the same arrangement of cuts, and once they are arranged so that all of the cuts overlap each other, they are slightly shifted in the in-plane direction so that they are aligned with each other.
  • a molded body composed of a prepreg laminate and a composite structure was obtained in the same manner as in Example 5-1, except that the cuts were laminated so that all the cuts did not intersect.
  • Example 9 A molded body composed of a prepreg laminate and a composite structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that prepreg (AII) was used instead of prepreg (AI). The sum Ca of the cut lengths of the prepreg (A) was not measured because there was no cut.
  • Example 10 A prepreg laminate and a composite were prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ca of the cut inserted into the prepreg (AI) was 800 m/m 2 and the Cb of the cut inserted into the prepreg (BI) was 40 m/m 2 . A molded body composed of the structure was obtained.
  • Example 11 A prepreg laminate and a composite were prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ca of the cut inserted into the prepreg (AI) was 100 m/m 2 and the Cb of the cut inserted into the prepreg (BI) was 800 m/m 2 . A molded body composed of the structure was obtained.
  • Example 1 A molded article composed of a composite structure was molded in the same manner as in Example 5-1, except that the resin-impregnated base material (I) before the incision was inserted was used instead of the prepreg (BI). As a result, the core filling rate was remarkably low due to insufficient shape followability of the resin-impregnated base material (I). was also significantly lower. The displacement during compression was not measured because the shape was significantly different from that of Fig. 4(a).
  • Example 2 A molded body of a composite structure was formed in the same manner as in Example 5-1, except that the continuous fiber prepreg (I) before inserting the cuts was used instead of the prepreg (AI). It was a continuous fiber, and the coefficient of variation of fiber length was not measured. As a result, the surface continuous fiber prepreg (I) did not follow the shape of the mold, and large wrinkles were observed on the surface. In addition, since the continuous fiber prepreg (I) did not follow the shape of the mold during pressurization and was stretched, the shape followability of the corners was remarkably lowered. The displacement during compression was not measured because the shape was significantly different from that of Fig. 4(a).

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Abstract

本発明の目的は高い剛性と軽量性を有するとともに、複雑形状への成形性に優れた繊維強化プラスチック材料であるプリプレグ積層体を得ることである。　本発明は、不連続強化繊維に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ａ）と、 不連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ｂ）とが隣接して積層されるとともに、 少なくとも一方の表面に前記プリプレグ（Ａ）が配置されてなるプリプレグ積層体であって、 隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の少なくとも一部の組み合わせが、下記（１）および（２）の少なくとも一方を満たす重複領域を形成するプリプレグ積層体である。 （１）プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数が、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数よりも大きい。 （２）プリプレグ（Ｂ）は、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維を切断する複数の切込を有するとともに、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値がプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値よりも大きい。

Description

プリプレグ積層体および複合構造体および複合構造体の製造方法
　本発明は、不連続強化繊維に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ａ）と、不連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ｂ）とを含むプリプレグ積層体、ならびに該積層体から得られる複合構造体に関する。
　強化繊維とマトリックス樹脂とからなる繊維強化プラスチックは、軽量かつ高剛性であるため、電機・電子用途、土木・建築用途、自動車用途、スポーツ用途、航空機用途などに広く用いられている。近年、特に自動車、航空機、スポーツ製品などにおいて、複雑形状の繊維強化プラスチックに対する市場要求が高まっている。
　複雑形状への追従性を高める技術としては、例えば、一方向に並んだ連続強化繊維に対して樹脂を含浸させたプリプレグに強化繊維を分断する切込を設けた、いわゆる切込プリプレグが開発されている（特許文献１）。また、軽量性を高める技術としては、例えば、不連続の強化繊維と熱可塑性樹脂によって構成され、かつ空隙を含む繊維強化プラスチックが開発されている（特許文献２）。
　特許文献２に記載されているような空隙を含む繊維強化プラスチックは、軽量性に優れるものの、ある程度剛性が低下することが避けられない。特許文献２においては、空隙を有する繊維強化プラスチックをコア材とし、さらに連続強化繊維を用いた繊維強化プラスチックをスキン材として複合させたサンドイッチ構造体とすることで、軽量性と剛性の両立が試みられている。
　ただし、特許文献２に記載のサンドイッチ構造体は、スキン材に連続強化繊維が含まれるため、複雑形状への追従性に劣るものであった。そこで、特許文献３では、不連続強化繊維と樹脂と空隙を有する繊維強化プラスチックをコア材とするサンドイッチ構造体において、スキン材の強化繊維を不連続強化繊維とすることで、剛性の低下を最小限に抑えつつ形状賦形性を向上させる発明が記載されている。
特許第５２２３３５４号 国際公開第２０１５／０２９６３４号 国際公開第２０１８／１１７１８１号
　しかし、特許文献３に記載の発明では、複雑形状への成形時の変形においてコア層の不連続強化繊維同士が互いに干渉し合うことで、スキン材に対してコア材の形状追従性が劣る傾向にあり、特に厚さ変化を有する形状の成形が困難であるなど、成形できる形状にはなお制限があった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い剛性と軽量性を有するとともに、複雑形状への成形性に優れた繊維強化プラスチック材料であるプリプレグ積層体を得ることにある。
　上記課題を解決するための本発明の一側面は、不連続強化繊維に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ａ）と、不連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ｂ）とが隣接して積層されるとともに、少なくとも一方の表面に前記プリプレグ（Ａ）が配置されてなるプリプレグ積層体であって、隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の少なくとも一部の組み合わせが、下記（１）および（２）の少なくとも一方を満たす領域（重複領域）を形成するプリプレグ積層体である。
（１）プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数が、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数よりも大きい。
（２）プリプレグ（Ｂ）は、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維を切断する複数の切込を有するとともに、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値がプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値よりも大きい。
　さらに、本発明のプリプレグ積層体が成形されてなる層構造を有する複合構造体もまた、本発明の一側面として把握される。
　本発明によれば、複雑形状への追従性が高く、かつ高い力学特性と軽量性を両立する複合構造体を得ることができる。
本発明のプリプレグ（Ａ）またはプリプレグ（Ｂ）の一例を示す模式図である。 本発明のプリプレグ（Ａ）またはプリプレグ（Ｂ）の切込配置の一例を示す模式図である。 本発明のプリプレグ（Ｂ）の強化繊維の配向状態の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態の一例を示す模式図である。
　＜プリプレグ（Ｂ）＞
　本発明におけるプリプレグ（Ｂ）は、不連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されてなるものである。
　プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維（以下、単に「強化繊維」という場合がある）として用いられる強化繊維には特に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、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、これらのうち２種以上を併用してもよい。中でも、比強度、比剛性が高く、軽量化効果に優れる点から、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成形品の経済性を高める観点からは、ガラス繊維を好ましく用いることができる。力学特性と経済性のバランスの観点から、炭素繊維とガラス繊維を併用することも好ましい態様である。さらに、得られる成形品の衝撃吸収性や賦形性を高める観点からは、アラミド繊維を好ましく用いることができる。力学特性と衝撃吸収性のバランスの観点から、炭素繊維とアラミド繊維を併用することも好ましい態様である。あるいは、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。
　本発明において、プリプレグ（Ｂ）に含まれる強化繊維は不連続強化繊維である。かかる形態であることで、形状追従性に優れ、複雑な形状を有する複合構造体を製造することが容易となる。本明細書において、不連続強化繊維とは、平均繊維長が１００ｍｍ以下の強化繊維を意味するものとする。
　強化繊維の平均繊維長の測定方法としては、例えば、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維から直接強化繊維を摘出して顕微鏡観察により測定する方法や、プリプレグ（Ｂ）中の熱可塑性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（溶解法）がある。また、熱可塑性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熱可塑性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（焼き飛ばし法）がある。こうした方法により、強化繊維を無作為に１００本選び出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定し、平均値を平均繊維長とすることができる。なお、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維から直接強化繊維を摘出する方法と、プリプレグ（Ｂ）から焼き飛ばし法や溶解法で強化繊維を摘出する方法とを比較した場合、条件を適切に選定することで、得られる結果に顕著な差異が生じることはない。本発明のプリプレグ（Ｂ）に含まれる強化繊維の繊維長の変動係数（標準偏差／平均値×１００）は２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。かかる形態であることで、プリプレグ（B）に含まれる強化繊維は様々な繊維長を有する為、成形時の膨張性と形状追従性のバランスに優れる。
　プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維は、ウェブ形態、すなわち不連続強化繊維ウェブであることが好ましい。このような不連続強化繊維ウェブに含まれる強化繊維は、通常、面内で３方向以上に配向している。不連続強化繊維ウェブを用いることで、プリプレグ（Ｂ）中で強化繊維をランダムに分散させることが容易になり、その結果、等方的な力学特性や成形性を有するプリプレグを得ることができる。不連続強化繊維ウェブとしては、乾式法または湿式法で得られる不織布が好ましい。
　このような不連続強化繊維ウェブは、強化繊維同士がバインダー樹脂などの他の成分で目留めされていてもよい。バインダー樹脂は、樹脂と強化繊維との接着性および、強化繊維のみを目止めし、ハンドリング性を確保する観点から、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかから選択することが好ましい。樹脂と強化繊維との接着性の観点から、後述する含浸される熱可塑性樹脂と同種または相溶性を有する樹脂が選択され、強化繊維のハンドリング性を確保する観点からは、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の水溶液、ディスパージョン、エマルジョンを選択することが好ましい。
　プリプレグ（Ｂ）に使用される、不連続強化繊維に含浸される熱可塑性樹脂としては、特に制限されないが、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、強度の観点からはポリアミドが、表面品位の観点からはポリカーボネートやスチレン系樹脂のような非晶性樹脂が、耐熱性の観点からはポリアリーレンスルフィドが、連続使用温度の観点からはポリエーテルエーテルケトンが、さらに耐薬品性の観点からはフッ素系樹脂が好ましく用いられる。
　熱可塑性樹脂としては、上記熱可塑性樹脂を複数種類含むブレンド樹脂を使用してもよく、上記熱可塑性樹脂マトリックスの主成分（マトリックス全体を１００重量％としたときに５０重量％を超える成分）が熱可塑性樹脂であれば、熱硬化性樹脂を混合したブレンド樹脂を使用してもよい。すなわち、本明細書における「熱可塑性樹脂」は、熱可塑性樹脂を５０重量％超含有し、全体として熱可塑性樹脂の挙動を示す樹脂組成物を意味するものとする。
　本発明のプリプレグ（Ｂ）は、不連続強化繊維ウェブを含むとともに、不連続強化繊維ウェブを構成する不連続強化繊維のうちの少なくとも一部を切断する複数の切込を有することが好ましい。このような切込を有することにより、一部の強化繊維の繊維長がさらに短くなるとともに、切断された強化繊維の端部が直線状または曲線状に並ぶため、複雑形状の成形時に強化繊維が突っ張らずに切込が開口する。また、切込によって強化繊維が分断されることで強化繊維同士の干渉の伝達が途切れ、複雑形状への追従が容易となる。
　以下、理解を容易にするため、適宜図面を参照しつつ本発明を説明するが、本発明はこれらの図面によって何ら限定されるものではない。また、図面に示される特定の実施形態についての説明は、上位概念としてのプリプレグ（Ｂ）の説明としても理解し得るものである。また、後述するように、プリプレグ（Ｂ）の切込の形態に関する説明は、本発明におけるプリプレグ（Ａ）にも準用することができる。
　図１に示す実施形態においては、プリプレグ（Ｂ）３は、不連続強化繊維の少なくとも一部を切断する切込１を有する。切込は、プリプレグ（Ｂ）表面の全面にわたって設けられていても良いし、一部のみに設けられていてもよい。また、両面に設けられていてもよいし、どちらか一面のみに設けられていてもよい。本明細書において、プリプレグ（Ｂ）表面において切込が設けられている領域を「切込領域」と呼ぶものとする。図１に示すように、切込領域２の境界は、当該領域の最も外側に存在する切込の端部を結ぶ線分を繋げた線分群によって区画される。このような線分群は、該線分群内に全ての切込が含まれ、かつ該線分群の長さの合計が最小となるように描線される。すなわち、本発明のプリプレグ（Ｂ）は表面の全面が切込領域であっても、表面の一部に切込領域が設けられたものであってもよい。
　切込の形状は特に限定されず、直線形状であっても、折れ線部を有する形状であっても、一部または全部が曲線部を有する形状であってもよいが、安定的に切込を設けるためには、切込は直線形状であることが好ましい。
　切込の長さは特に限定されないが、成形時に切込が開口しやすくするために、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、本発明のプリプレグ（Ｂ）を成形して複合構造体とした際に十分な力学特性を有するためには、切込の長さは５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、切込の長さとは、対象の切込の一方の端部から、もう一方の端部までの、切込に沿う長さを指す。
　切込領域において、切込は平面視において一定のパターンをもって形成されてなることが好ましい。かかる形態であることで、均質的な形状追従性を発揮するとともに、成形時に切込同士が連結して生じる大規模な破れを抑制することができる。なお、切込が平面視において一定のパターンをもって形成されてなるとは、図２を用いて説明すると、プリプレグ（Ｂ）の切込領域２の面積の９０％以上が、２つ以上の切込１からなる切込単位４を敷き詰めた配置となっている場合を指す。
　切込領域における１ｍ２あたりに換算した切込長の和は、４０ｍ以上であることが好ましい。かかる形態であることで、プリプレグ（Ｂ）の形状追従性が大きく向上する。より好ましくは１ｍ２あたりに換算した切込長の和が１００ｍ以上であり、より好ましくは２００ｍ以上である。切込長の和の上限は、特に制限はないが、成形時にプリプレグ（Ｂ）が大きく破断しないようにするためには、１０００ｍ以下であることが好ましい。切込長の和を換算する場合、切込領域２の、面積が少なくとも０．０１ｍ２以上であるプリプレグ（Ｂ）の表面、裏面に露出している切込長の和をそれぞれ算出し、その値から１ｍ２あたりの切込長の和に換算する。表面と裏面で切込長の和が異なる場合は、大きい方の値を切込長の和として採用する。例えば、表裏両面の切込領域２の面積がともに０．０１ｍ２のプリプレグ（Ｂ）の、表面の切込長の和が０．５ｍで、裏面の切込長の和が１ｍであった場合、１ｍ２あたりに換算した切込長の和は１００ｍとなる。
　プリプレグ（Ｂ）においては、不連続強化繊維が単繊維状であることが好ましい。強化繊維が単繊維状であることで、プリプレグ（Ｂ）はより均質的な形状追従性を有するようになり、成形した際に、均質的な力学特性を発現するとともに、強化繊維端部への応力集中が抑制され高い力学特性を発現することができる。ここで、強化繊維が単繊維状であるとは、プリプレグ（Ｂ）中において強化繊維単糸が束にならず、独立して分散している状態を指す。本発明においては、プリプレグ（Ｂ）中から任意に選択した強化繊維単糸と、その強化繊維単糸と交差する強化繊維単糸について、後述する二次元配向角を計測したとき、その二次元配向角が１°以上である強化繊維単糸の割合が８０％以上である状態であれば、不連続強化繊維が単繊維状であると判断するものとする。ここで、選択した強化繊維単糸と交差する強化繊維単糸を全て特定することは困難であるため、交差する強化繊維単糸を無作為に２０本選んで二次元配向角を測定する。この測定を別の強化繊維単糸で計５回繰り返し、二次元配向角が１°以上である単繊維の割合を計算する。
　二次元配向角について、図３を用いて詳細に説明する。図３は本発明のプリプレグ（Ｂ）から強化繊維のみを抜き出して厚さ方向から観察した場合の強化繊維の分散状態を表した模式図である。強化繊維単糸５ａに着目すると、強化繊維単糸５ａは強化繊維単糸５ｂ１～５ｂ５と交差している。ここで交差とは、観察した二次元平面において着目した強化繊維単糸が他の強化繊維単糸と交わって観察される状態のことを意味し、実際のプリプレグ（Ｂ）中で強化繊維単糸５ａと強化繊維単糸５ｂ１～５ｂ５が必ずしも接触している必要はない。二次元配向角は交差する２つの強化繊維単糸が形成する２つの角度のうち、０°以上９０°以下の二次元配向角度６と定義する。
　具体的にプリプレグ（Ｂ）から二次元配向角の平均値を測定する方法には特に制限はないが、例えば、プリプレグ（Ｂ）の表面から強化繊維の配向を観察する方法が例示できる。この場合プリプレグ（Ｂ）表面を研磨して繊維を露出させることで、より強化繊維を観察しやすくなる。また、プリプレグ（Ｂ）に透過光を利用して強化繊維の配向を観察する方法も例示できる。この場合プリプレグ（Ｂ）を薄くスライスすることで、より強化繊維を観察しやすくなる。さらに、プリプレグ（Ｂ）をＸ線ＣＴで透過観察して強化繊維の配向画像を撮影する方法も例示できる。Ｘ線透過性の高い強化繊維の場合には、強化繊維にトレーサ用の繊維を混合しておく、あるいは強化繊維にトレーサ用の薬剤を塗布しておくと、より強化繊維を観察しやすくなる。
　さらに、プリプレグ（Ｂ）においては、不連続強化繊維が面内でランダムに配向していることが好ましい。かかる形態であることで、等方的な形状追従性、および力学特性を発現する。強化繊維が面内でランダムに配向しているとは、強化繊維の二次元配向角の平均値が３０°以上６０°以下の範囲内である状態を指す。二次元配向角の平均値は、より好ましくは４０°以上５０°以下の範囲内であり、理想的な角度である４５°に近づくほど好ましい。本発明の二次元配向角の平均値は、無作為に選択した強化繊維単糸（図３における強化繊維単糸５ａ）に対して交差している全ての強化繊維単糸（図３における強化繊維単糸５ｂ１～５ｂ５）との二次元配向角の平均値を算出することで測定する。強化繊維単糸５ａに交差する強化繊維単糸が多数の場合には、交差する強化繊維単糸を無作為に２０本選び測定してもよい。強化繊維単糸５ａに対して、交差する強化繊維単糸が存在しない場合は、二次元配向角を０°とする。また、強化繊維単糸５ａに対して交差する強化繊維単糸が２０本に満たない場合は、二次元配向角を測定する強化繊維単糸は２０本未満であってもよく、交差を確認できた強化繊維単糸のみを対象に二次元配向角を測定するものとする。この測定を別の強化繊維単糸で計５回以上繰り返し、合計１００個の二次元配向角の平均値を二次元配向角の平均値とする。なお、強化繊維単糸５ａに対して、交差する強化繊維単糸が存在せず、二次元配向角を０°とした場合は、この二次元配向角を１個としてカウントすることとする。
　＜プリプレグ（Ａ）＞
　本発明において、プリプレグ（Ａ）は、不連続強化繊維に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸されてなるものである。
　プリプレグ（Ａ）に含まれる強化繊維としては、上述したプリプレグ（Ｂ）と同様の強化繊維を用いることができる。
　プリプレグ（Ａ）に使用される樹脂が熱硬化性樹脂の場合、不連続強化繊維に含浸される熱硬化性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などが挙げられ、力学特性の観点からはエポキシ樹脂が特に好ましい。熱硬化性樹脂としては、上記熱硬化性樹脂を複数種類含むブレンド樹脂を使用してもよく、上記熱硬化性樹脂マトリックスの主成分（マトリックス全体を１００重量％としたときに５０重量％を超える成分）が熱硬化性樹脂であれば、熱可塑性樹脂を混合したブレンド樹脂を使用してもよい。すなわち、本明細書における「熱硬化性樹脂」は、熱硬化性樹脂を５０重量％超含有し、全体として熱硬化性樹脂の挙動を示す樹脂組成物を意味するものとする。
　プリプレグ（Ａ）に使用される樹脂が熱可塑性樹脂の場合、上述したプリプレグ（Ｂ）と同様の熱可塑性樹脂を用いることができる。
　プリプレグ（Ａ）に含まれる強化繊維は、不連続強化繊維である。かかる形態であることで、形状追従性に優れ、複雑な形状を有する繊維強化プラスチックを製造することが容易となる。強化繊維の平均繊維長の測定方法としては、上述したプリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の測定方法と同じ方法を用いることができる。本発明のプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数（標準偏差／平均値×１００）（％）は、２０％未満であることが好ましく、１０％未満であることがより好ましい。かかる形態であることで、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長を制御することができ、安定した力学特性を発現させることが可能となる。
　プリプレグ（Ａ）は不連続強化繊維からなる繊維束を含むことが好ましい。かかる形態であることで、力学特性と形状追従性のバランスに優れるため好ましい。ここでの繊維束とは、前記二次元配向角の平均値が０°以上３０°未満となるような不連続強化繊維の集合体を指す。
　プリプレグ（A）は、不連続強化繊維からなる繊維束を、一方向に配列された状態で含むことがより好ましい。繊維束が一方向に配列していることで強化繊維の体積含有率を高めることができ、高い力学特性を持つプリプレグとすることができる。さらに、一方向に配列しつつ強化繊維が不連続であることで、複雑形状への形状追従性を得ることができる。
　繊維束が一方向に配列しているか否かは、以下のように判断することができる。まず、プリプレグ上に仮想的に基準線を設定した上で、繊維束を構成する個々の不連続強化繊維の平均的な繊維配向方向と前記基準線とがなす角度で定義される繊維配向角を、対象とする繊維束中に含まれる不連続強化繊維１００本分について求め、その平均値を繊維束の配向角とする。ここで、ある繊維束の配向角と、別の繊維束の配向角との差が１０°未満である場合に、２つの繊維束は同じ方向に配列する組と判断する。そして、プリプレグに含まれる任意の繊維束に対して、無作為に２０個の比較用繊維束を選択し、該比較用繊維束がすべて前記任意の繊維束と同じ方向に配列していると判断される場合に、プリプレグに含まれる繊維束が一方向に配列されているものと判断する。
　特に、プリプレグ（Ａ）の不連続強化繊維が含まれる部分においては、複数の切込を有し、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維は、一方向に配列した連続強化繊維が当該切込によって切断されて、一方向に配列した不連続強化繊維の繊維束が形成されてなるものであることが好ましい。この形態における切込の長さや配置は、上述したプリプレグ（Ｂ）と同様であるため、再度の説明を省略する。
　また、別の形態としては、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維は、前記繊維束が面内で５方向以上に配列したものであってもよい。ある繊維束の配向角と、別の繊維束の配向角との差が１０°以上である場合に、互いの繊維束は異なる方向に配列する組と判断し、任意の繊維束に対して、異なる方向に配列する繊維束の組が５以上存在し、かつ各組の配列方向の差が全て１０°以上異なる場合に、繊維束が面内で５方向以上に配列するものと判断する。この形態のプリプレグ（Ａ）の配列方向の数は、プリプレグ（Ａ）の表面の繊維束を顕微鏡で観察することで計測する。プリプレグ（Ａ）の繊維束が５方向以上に配列していることで、等方的に流動しやすくなり、複雑形状に対して形状追従性が良くなる。より好ましくは、プリプレグ（Ａ）の繊維束が８方向以上に配列していると、より等方的に流動しやすくなる。さらに好ましくは、繊維束がランダムに均一配置されていることが挙げられる。このような基材の形態の例としては、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）が挙げられる。
　＜プリプレグ積層体＞
　本発明のプリプレグ積層体は、プリプレグ（Ｂ）とプリプレグ（Ａ）が隣接して積層されるとともに、少なくとも一方の表面に前記プリプレグ（Ａ）が配置されてなる。互いに隣接して配置されるプリプレグ（Ｂ）とプリプレグ（Ａ）の組を一つ以上有していれば、プリプレグ（Ｂ）とプリプレグ（Ａ）の積層数は特に限定されない。力学特性の観点からは、プリプレグ積層体の両方の表面にプリプレグ（Ａ）が配置されていることがより好ましい。また、得られる成形品の反りを抑制する観点からは、プリプレグ（Ｂ）とプリプレグ（Ａ）はプリプレグ積層体の積層方向の中心に対して対称となるように積層される積層構成であることが好ましい。このような積層構成の例としては、［プリプレグ（Ａ）／プリプレグ（Ａ）／プリプレグ（Ｂ）／プリプレグ（Ｂ）／プリプレグ（Ａ）／プリプレグ（Ａ）］の積層構成が挙げられる。
　本発明の第１の態様においては、隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の少なくとも一部の組み合わせにおいて、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数が、プリプレグ（Ａ）に含まれる強化繊維の繊維長の変動係数よりも大きい領域を形成している。当該領域におけるプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長のバラツキがプリプレグ（Ｂ）に比べて小さいことで、力学特性が安定し、高い補強効果が得られる。また、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長のバラツキが大きいことは、繊維長の長い不連続強化繊維は高い力学特性や膨張性に寄与し、繊維の短い不連続強化繊維は成形時に圧力を受けて流動するため、高い形状追従性にも寄与する。
　また、本発明の第２の態様においては、隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の少なくとも一部の組み合わせにおいて、プリプレグ（Ｂ）は、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維を切断する複数の切込を有するとともに、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値がプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値よりも大きい領域を形成している。当該領域において、プリプレグ（Ｂ）がプリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維を切断する複数の切込を有することで、成形時に該切込が開口して、形状追従性が向上し、厚さ変化や凹凸形状などの複雑な形状に追従しやすくなる。また、当該領域におけるプリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値がプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値よりも大きいことで、プリプレグ（Ｂ）は等方的な流動特性を有するため成形する形状が複雑形状であっても高い形状追従性を有するとともに、プリプレグ積層体の少なくとも一方の表面に配置されるプリプレグ（A）は高い力学特性を発現する。なお、プリプレグ（Ａ）が前記繊維束を含む場合は、プリプレグ（Ａ）の二次元配向角を測定する際に、同一の繊維束を形成する強化繊維単糸の群から選択して計測するものとする。なお、本明細書において、プリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）が接する領域のうち、上記の第１の態様または第２の態様として示す領域を指して、以下「重複領域」と呼ぶ。また、本明細書においては、プリプレグ（Ａ）、プリプレグ（Ｂ）における、それぞれ隣接するプリプレグ（Ｂ）、プリプレグ（Ａ）との重複領域を形成する部分を指して、「プリプレグ（Ａ）の重複領域」、「プリプレグ（Ｂ）の重複領域」と表現する場合がある。
　このように、重複領域において、プリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）に含まれる強化繊維の繊維長の変動係数や二次元配向角が上記関係を満たすことで、力学特性、形状追従性、および軽量性に優れた複合構造体を成形することができる。なお、本発明において上記第１の態様と第２の態様は排反するものではなく、本発明は上記第１の態様および第２の態様の両方を満たす態様も包含するものである。なお、本発明のプリプレグ積層体においては、隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の全面が重複領域であってもよい。隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の全てがこのような重複領域を有することは、本発明の好ましい態様である。
　本発明のプリプレグ積層体のより好ましい形態として、重複領域において、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の平均繊維長が、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の平均繊維長よりも長い形態が挙げられる。プリプレグ（Ａ）の繊維長が相対的に長いことにより、成形後により高い力学特性が得られるとともに、プリプレグ（Ｂ）の繊維長が相対的に短いことにより、より高い形状追従性を発現することができる。このような効果は、２枚のプリプレグ（Ａ）の間に挟まれるようにプリプレグ（Ｂ）が積層されているプリプレグ積層体において、特に顕著に発現する。さらに、重複領域において、本数換算でプリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の５０％以上が、プリプレグ（Ａ）に含まれる強化繊維の平均繊維長以下の繊維長を有する場合、力学特性と形状追従性のバランスに優れるためより好ましい。
　本発明のプリプレグ積層体のより好ましい形態として、プリプレグ（Ａ）が複数の切込を有し、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維は当該切込によって一方向に配列した連続強化繊維が切断されて一方向に配列した繊維束が形成されてなるものであり、プリプレグ（Ｂ）が、ウェブ形態の不連続強化繊維の少なくとも一部を切断する複数の切込を有し、かつ、プリプレグ（Ａ）において切込が形成されている切込領域と、プリプレグ（Ｂ）において切込が形成されている切込領域とが重複することによって重複領域が形成されてなる形態が挙げられる。ここでの重複領域は、互いに隣接して積層されるプリプレグ（Ｂ）とプリプレグ（Ａ）に含まれる切込領域を積層方向に重ね合わせたときに、互いの切込領域が重なって形成される領域である。かかる形態であることで、重複領域において隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）がともに形状追従するため、効率良く力学特性や形状追従性が発現される。
　また、重複領域における、プリプレグ（Ａ）、プリプレグ（Ｂ）が有する１ｍ２あたりに換算した切込長の和をそれぞれＣａ［ｍ／ｍ２］、Ｃｂ［ｍ／ｍ２］としたとき、０．１≦Ｃｂ／Ｃａ＜５を満たすことが好ましい。かかる形態であることで、力学特性と形状追従性のバランスに優れるため好ましい。さらに、０．２≦Ｃｂ／Ｃａ≦４であることが力学特性と形状追従性の観点から好ましく、０．５≦Ｃｂ／Ｃａ≦２であることがより好ましい。製造プロセスを考慮すれば、Ｃｂ／Ｃａ＝１とすることで、切込長の和を揃えることができ、プリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）とで同じ切込パターンを採用できるため好ましい。
　本発明のプリプレグ積層体のより好ましい形態において、上述の切込領域において、プリプレグ（Ａ）およびプリプレグ（Ｂ）の切込は、平面視において前述の一定のパターンをもって形成され、重複領域において、プリプレグ（Ａ）の切込パターンとプリプレグ（Ｂ）の切込パターンを厚み方向に投影した場合に、両者の切込の少なくとも一部が交差する。かかる形態であることで、プリプレグ（Ａ）の特に形状追従性に優れる部分と、プリプレグ（Ｂ）に含まれる繊維長の短い不連続強化繊維が存在する領域が近接するため、肉厚変化部に短繊維が流入しやすくなり、厚さ変化追従性に優れる。
　＜複合構造体の製造方法＞
　本発明のプリプレグ積層体を用いた本発明の複合構造体の製造方法は、本発明のプリプレグ積層体を含むプリフォームを加熱・加圧することを含む。ここで、プリフォームとは、本発明のプリプレグ積層体を少なくとも一部に含む成形基材を指し、本発明のプリプレグ積層体以外の材料を含んでいてもよい。本発明のプリプレグ積層体以外の材料としては、例えば、力学特性を向上させる観点では一方向連続繊維プリプレグや織物プリプレグなどの繊維強化プラスチック前駆体を、力学特性や外観を向上させる観点では金属箔や金属板などの金属層を、また成形性向上の観点では強化繊維を含まない樹脂層を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、任意の材料を用いることができる。
　本発明のプリプレグ積層体を用いた本発明の複合構造体の製造方法のより好ましい形態は、プリプレグ（Ｂ）の熱可塑性樹脂が溶融または軟化する温度まで加熱しつつ加圧する加熱・加圧工程と、圧力を緩和し、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の起毛力により体積を増加させる膨張工程と、を有する。加熱・加圧工程を有することで、プリプレグ（Ｂ）に含まれる熱可塑性樹脂が軟化し、より複雑な形状に追従することが可能となる。ここで、加熱・加圧工程とは、具体的には、予熱した金型にプリプレグ積層体を配置したのち金型を閉じて加圧する方法や、プリプレグ積層体を金型で挟んで加圧したのち金型温度を昇温させプリプレグ積層体を加熱する方法や、金型の温度を昇温させながらプリプレグ積層体を金型で挟んでプリプレグ積層体を加熱および加圧する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、プリプレグ（Ｂ）の熱可塑性樹脂が溶融または軟化する温度まで加熱された状態を状態１、プリプレグ積層体が加圧された状態を状態２としたとき、ある工程によってプリプレグ積層体が状態１かつ状態２となる状態が生じた時点で、当該工程は前記加熱・加圧工程とみなす。また膨張工程を有することで、軽量性、力学特性に優れる複合構造体を得ることができる。ここで膨張工程とは、具体的には、前記加熱・加圧工程を経た上下金型に対して付与する加圧力を低下させることで、プリプレグ（Ｂ）の体積を増加させる方法や、上下金型をわずかに開くことで、少なくとも一時的に圧力を緩和し、プリプレグ（Ｂ）の体積を増加させる方法などが挙げられる。なお、膨張工程におけるプリプレグ（Ｂ）の体積の増加は、少なくとも上述の重複領域において起こればよい。
　膨張工程は、重複領域において、下記により決定されるプリプレグ（Ｂ）の標準膨張体積をＹ、流動膨張体積をＺとしたとき、Ｙ＞Ｚとなるように行うことが好ましい。ここで、標準膨張体積Ｙは、プリフォームに含まれるプリプレグ（Ｂ）の重複領域のみを、該プリプレグ（Ｂ）内部の平均温度が加熱・加圧工程で加熱する温度以上になるまで加熱し、その温度状態を維持したまま大気圧下で１時間保持して得た繊維強化樹脂構造体の体積［ｍｍ３］である。また、流動膨張体積Ｚは膨張工程完了時におけるプリプレグ（Ｂ）の重複領域に由来する層の体積［ｍｍ３］である。Ｙ＞Ｚとなるように複合構造体を製造することで、プリプレグ（Ｂ）の膨張に伴う圧力を活かした複雑形状への追従性を得ることができる。より形状追従性を高めるためには、Ｙ／２≧Ｚあることがより好ましい。
　＜複合構造体＞
　本発明のプリプレグ積層体から得られる本発明の複合構造体は、本発明のプリプレグ積層体が成形されてなる層構造を有する。より好ましくは、プリプレグ（Ｂ）に由来する層が空隙を含むことが好ましい。より好ましくは、プリプレグ（Ｂ）に由来する層は、不連続強化繊維同士が交差した接点のうち少なくとも一部が熱可塑性樹脂で接着されているとともに、不連続強化繊維および熱可塑性樹脂のいずれもが存在しない部分としての空隙を含むことがより好ましい。
　以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
　＜評価方法＞
　（１）強化繊維の平均繊維長および変動係数
　５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法のプリプレグ（Ｂ）またはプリプレグ（Ａ）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１００本選び出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定し、繊維長の平均値を算出して、平均繊維長とした。また、１００本の強化繊維の繊維長から、繊維長の標準偏差を算出し、標準偏差を平均値で割った数値に１００をかけることで変動係数を算出した。
　（２）プリプレグ（Ｂ）またはプリプレグ（Ａ）の二次元配向角
　プリプレグ（Ｂ）またはプリプレグ（Ａ）表面を顕微鏡で観察し、無作為に強化繊維単糸を１本選定し、該強化繊維単糸に交差する別の強化繊維単糸との二次元配向角を画像観察により測定した。二次元配向角は交差する２本の強化繊維単糸がなす２つの角度のうち、０°以上９０°以下の角度（鋭角側）を採用した。測定した強化繊維単糸１本あたりの二次元配向角の測定数はｎ＝２０とした。なお、プリプレグ（Ａ）においては、交差する単糸は同一繊維束内に限定した。
　上記測定とは異なる強化繊維単糸４本でも同様の測定を行い、計１００個を計測した二次元配向角のうち、二次元配向角が１°以上である割合が８０％以上であった場合、強化繊維が単繊維状であると判断した。さらに、計１００個を計測した二次元配向角の平均値が３０°以上６０°以下の範囲内である場合に、強化繊維がランダムに配向するものと判断し、０°以上３０°未満の範囲内である場合に一方向に配列するものと判断した。
　（３）切込長の和
　実施例・比較例で使用したプリプレグ（Ａ）またはプリプレグ（Ｂ）１枚分に設けられた切込長の和を測定し、１ｍ２あたりの長さに換算した数値とした。切込長の和の測定は両表面に対して行い、切込長の和が大きかった表面の数値を採用した。
　（４）標準膨張体積Ｙ
　各実施例・比較例で使用したプリプレグ積層体に含まれるプリプレグ（Ｂ）を、雰囲気温度が加熱・加圧工程で加熱した温度＋１０℃となるように設定した恒温槽内に配置し、大気圧下で１時間保持したのち、恒温槽から出して冷却し、形状を固定してプリプレグ（Ｂ）由来の成形品を得た。該成形品の底面積［ｍｍ２］×厚さ［ｍｍ］を測定し、標準膨張体積Ｙ［ｍｍ３］を算出した。
　（５）成形性試験
　各実施例・比較例で作製したプリプレグ積層体から、上下金型を用いて、図４（ａ）に示す形状の成形体を成形した。上下金型を、金型の表面の温度が１８０℃になるように昇温した後、図５（ａ）に示すようにプリプレグ積層体を下金型表面に配置し、上金型をプリプレグ積層体の上にのせ３０秒間保持したのち、図５（ｂ）に示すようにプリプレグ積層体に対して３ＭＰａの圧力が負荷されるように上下金型を閉じ、プリプレグ積層体を流動させた(加熱・加圧工程)。上下金型を閉じて圧力を付与したまま５分間保持した後、図５（ｃ）に示すように上下金型を開き（膨張工程）、金型成形面の温度が６０℃になるまで冷却して複合構造体からなる成形体を得た。
　膨張工程完了時における、成形体に含まれるプリプレグ（Ｂ）由来部分の表面積と厚みを計測し、表面積［ｍｍ２］×厚み［ｍｍ］を測定し、流動膨張体積Ｚ［ｍｍ３］を算出した。
　また、成形体における（プリプレグ（Ｂ）由来成分の表面積）／（プリプレグ（Ａ）由来成分の表面積）で表される数値をコア充填率として算出した。プリプレグ（Ｂ）由来成分の表面積またはプリプレグ（Ａ）由来成分の表面積とは、成形体に含まれるプリプレグ（Ｂ）由来成分またはプリプレグ（Ａ）由来成分の、面内方向に沿う面積を指し、成形体が平板形状の場合は厚さ方向の投影面積を利用することができ、3次元形状の場合は例えばＣＡＤソフトを用いて算出することができる。本実施例では、前記成形体の形状を汎用ＣＡＤソフトでモデリングすることで、表面積を算出した。コア充填率が１に近いほど、プリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）が同程度変形しバランス良く形状追従している状態を指し、形状追従性に優れることを意味する。
　また、図４（ａ）の厚さ変化を伴う角部９の最大厚みｔを計測し、厚さ変化追従性を評価した。成形体において、計４カ所のｔを計測し、それらの平均値を肉厚部の平均厚さとした。金型の設計上、角部の最大厚みは４ｍｍであり、計測した厚みの平均値が４ｍｍに近いほど、設計通りの寸法で成形できていると評価でき、厚さ変化追従性に優れるものと評価することができる。
　さらに、図４（ａ）の成形体から図４（ｂ）の天面部１０を切り出して１５０ｍｍ四方の試験片を作製し、１辺の長さが１５０ｍｍ、幅が１０ｍｍ、高さ１０ｍｍのロの字形の治具の上にのせ、荷重付与部８で示す位置に、力学試験機を用いて、直径２０ｍｍの円形表面を有する圧子で１００Ｎまで荷重を付与したときの圧子の変位（圧縮時変位）を計測し、成形体が有する剛性の指標とした。圧縮時変位は小さい方が力学特性に優れるものと評価する。
　（６）プリプレグ（Ａ）に含まれる繊維束の配向角の測定
　対象とする繊維束の表面を顕微鏡で観察し、無作為に強化繊維単糸を１本設定した。さらに、該プリプレグ上に仮想的に基準線を設定し、該基準線と、無作為に設定した前記強化繊維単糸とがなす角度を測定した。同様の測定を、同一の繊維束の中から合計１００本の強化繊維に対して実施し、それらの角度の平均値を、対象の繊維束の配向角とした。
　＜プリプレグの作製＞
　［熱可塑性樹脂シート（Ｉ）］
　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”（登録商標）Ｊ１０５Ｇ）５０重量％と、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）製“アドマー”ＱＢ５１０）５０重量％とからなる目付１００ｇ／ｍ２の熱可塑性樹脂シート（Ｉ）を作製した。
　［不連続強化繊維ウェブ（Ｉ）］
　引張強度：４９００ＭＰａ、引張弾性率：２３０ＧＰａの、総単糸数１２，０００本のＰＡＮ系連続炭素繊維束をカートリッジカッターで６ｍｍにカットし、不連続強化繊維を得た。水と界面活性剤（ナカライテクス（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％の分散液を作成し、この分散液と上記不連続強化繊維とから、不連続強化繊維ウェブの製造装置を用いて、不連続強化繊維ウェブ（Ｉ）を製造した。製造装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径１０００ｍｍの円筒形状の容器、分散槽と抄紙槽とを接続する直線状の輸送部（傾斜角３０°）を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部から不連続強化繊維および分散液（分散媒体）を投入可能である。抄紙槽は、底部に幅５００ｍｍの抄紙面を有するメッシュコンベアを備える槽であり、抄紙基材を運搬可能なコンベアをメッシュコンベアに接続した。抄紙は分散液中の不連続強化繊維濃度を０．０５重量％として行った。抄紙した不連続強化繊維は２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した。得られた不連続強化繊維ウェブ（Ｉ）の幅は５００ｍｍ、長さは５００ｍｍ、目付は１００ｇ／ｍ２であった。
　［樹脂含浸基材（Ｉ）］
　不連続強化繊維ウェブ（Ｉ）、熱可塑性樹脂シート（Ｉ）を使用し、［熱可塑性樹脂シート（Ｉ）／不連続強化繊維ウェブ（Ｉ）／熱可塑性樹脂シート（Ｉ）］の順番に積層し、２３０℃の温度で５ＭＰａの圧力を２分間かけて不連続強化繊維ウェブ（Ｉ）に熱可塑性樹脂が含浸した樹脂含浸基材（Ｉ）を作製した。
　［プリプレグ（ＢＩ）］
　樹脂含浸基材（Ｉ）に対し回転刃を押し当てることで、図２（ｂ）に示すような規則的なパターンの切込を挿入してプリプレグ（ＢＩ）を得た。切込はプリプレグ（ＢＩ）の表面の全面にわたって設けられており、切込はプリプレグ（ＢＩ）の厚さ方向に貫通していた。なお、１ｍ２あたりに換算した切込長の和Ｃｂは各実施例・比較例において、表１に記載のように変更した。
　上記（２）に従ってプリプレグ（ＢＩ）の面内の二次元配向角を計測したところ、二次元配向角が１°以上である繊維の割合は９０％であった。さらに、二次元配向角の平均値は４５°であった。すなわち、強化繊維は単繊維状であり、かつランダムに配向していた。
　［連続繊維プリプレグ（Ｉ）］
　エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製“エピコート（登録商標）”８２８：３０重量部、“エピコート（登録商標）”１００１：３５重量部、“エピコート（登録商標）”１５４：３５重量部）に、熱可塑性樹脂ポリビニルホルマール（チッソ（株）製“ビニレック（登録商標）”Ｋ）５重量部をニーダーで加熱混練してポリビニルホルマールを均一に溶解させた後、硬化剤ジシアンジアミド（ジャパンエポキシレジン（株）製ＤＩＣＹ７）３．５重量部と、硬化促進剤３－（３，４－ジクロロフェニル）－１，１－ジメチルウレア（保土谷化学工業（株）製ＤＣＭＵ９９）４重量部を、ニーダーで混練して未硬化のエポキシ樹脂組成物を調整した。このエポキシ樹脂組成物を、リバースロールコーターを用いてシリコーンコーティング処理された厚さ１００μｍの離型紙上に塗布して樹脂フィルムを作製した。次に、一方向に配列させた前述のＰＡＮ系連続炭素繊維束の両面に樹脂フィルムをそれぞれ重ね、加熱・加圧することによって樹脂を含浸させ、単位面積あたりの炭素繊維重さ１２５ｇ／ｍ２、繊維体積含有率Ｖｆ５５％、厚み０．１２５ｍｍの連続繊維プリプレグ（Ｉ）を作製した。該連続繊維プリプレグ（Ｉ）の二次元配向角を、（２）に記載の方法に準じて測定したところ、二次元配向角の平均値は２°であった。
　［プリプレグ（ＡＩ）］
　次に、連続繊維プリプレグ（Ｉ）の所定の位置に複数の刃が配置された回転刃を押し当てることで連続繊維プリプレグ（Ｉ）を貫通する切込を挿入し、繊維束を形成してプリプレグ（ＡＩ）を得た。回転刃は、回転方向の進行方向となす角度が＋１４°と－１４°の刃とが交互に配置されており、刃は連続繊維プリプレグ（Ｉ）の全ての強化繊維が切断されるように配置されているものを用いた。なお、１ｍ２あたりに換算した切込長の和Ｃａは各実施例・比較例において、表１に記載のように変更した。また、プリプレグ（ＡＩ）に含まれる任意の繊維束について、（６）記載の方法で配向方向を測定するとともに、合計２０個の別の比較用繊維束についても繊維束の配向方向を測定し、前記任意に選択した繊維束の配向方向と、前記比較用繊維束の配向方向の角度差を計算したところ、いずれも５°以下であったため、プリプレグ（ＡＩ）に含まれる繊維束が一方向に配列するものと判断した。
　［プリプレグ（ＡＩＩ）］
　連続繊維プリプレグ（Ｉ）を幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍにカットして得た繊維束形態のチョップドプリプレグを、各チョップドプリプレグの繊維方向がランダムに配向するように配置し、７０℃で１分間真空圧着することでプリプレグ（ＡＩＩ）を作製した。またプリプレグ（ＡＩＩ）に含まれる任意の繊維束について、（６）記載の方法で配向方向を測定するとともに、合計２０個の別の比較用繊維束についても同様に配向方向を測定し、前記任意の繊維束の配向方向との角度差を計算したところ、繊維束は８方向に配向することを確認した。
　（実施例１）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込のＣａを４００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込のＣｂを２００ｍ／ｍ２とした。プリプレグ（ＢＩ）、およびプリプレグ（ＡＩ）を、ともに１５０ｍｍ×１５０ｍｍの寸法に裁断し、（プリプレグ（ＡＩ）／プリプレグ（ＡＩ）／プリプレグ（ＢＩ）／プリプレグ（ＡＩ）／プリプレグ（ＡＩ））の順に積層してプリプレグ積層体（Ｉ）を得た。このとき、互いに隣接するプリプレグ（ＡＩ）は繊維方向が９０°で交わるように積層し、また互いに隣接するプリプレグ（ＡＩ）とプリプレグ（ＢＩ）の重複領域において、プリプレグ（ＡＩ）の切込パターンとプリプレグ（ＢＩ）の切込パターンを厚み方向に投影した場合に、両者の切込の少なくとも一部が交差していた。
　該プリプレグ積層体（Ｉ）をプリフォームとし、（５）の成形性試験を実施した。このとき、図５（ｃ）において、上下金型間の距離ｈが２．０ｍｍとなるように膨張工程を実施した。その結果を表１に示す。
　（実施例２）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込のＣａを２００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込のＣｂを２０ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例３）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込のＣａを２００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込のＣｂを４０ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例４）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込長のＣａを２００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込長のＣｂを１００ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例５－１）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込長のＣａを２００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込長のＣｂを２００ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例５－２）
　図５（ｃ）において、上下金型間の距離ｈが２．５ｍｍとなるように膨張工程を実施したこと以外は実施例５－１と同様に複合構造体からなる成形体を成形した。
（実施例５－３）
　図５（ｃ）において、上下金型間の距離ｈが１．７ｍｍとなるように膨張工程を実施したこと以外は実施例５－１と同様に複合構造体からなる成形体を成形した。
　（実施例６）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込のＣａを２００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込長のＣｂを４００ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例７）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込長のＣａを２００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込長のＣｂを８００ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例８）
　隣接するプリプレグ（ＡＩ）と、プリプレグ（ＢＩ）に含まれる切込の配置を同じにし、一度互いの切込が全て重なるように配置した後、互いをわずかに面内方向にずらすことで互いの切込が全て交差しないように積層したこと以外は実施例５－１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例９）
　プリプレグ（ＡＩ）の代わりに、プリプレグ（ＡＩＩ）を使用したこと以外は実施例５と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。プリプレグ（Ａ）の切込長の和Ｃａは、切込がないので未測定とした。
　（実施例１０）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込のＣａを８００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込のＣｂを４０ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（実施例１１）
　プリプレグ（ＡＩ）に挿入した切込のＣａを１００ｍ／ｍ２、プリプレグ（ＢＩ）に挿入した切込のＣｂを８００ｍ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にしてプリプレグ積層体および複合構造体からなる成形体を得た。
　（比較例１）
　プリプレグ（ＢＩ）の代わりに、切込を挿入する前の樹脂含浸基材（Ｉ）を使用したこと以外は、実施例５－１と同様に複合構造体からなる成形体を成形した。結果、樹脂含浸基材（Ｉ）の形状追従性不足のため、コア充填率が著しく低く、また加圧時に樹脂含浸基材（Ｉ）が形状に追従せず突っ張ったため、角部の形状追従性も著しく低くなった。図４（a）の形状から大きく異なったため、圧縮時変位は測定しなかった。
　（比較例２）
　プリプレグ（ＡＩ）の代わりに、切込を挿入する前の連続繊維プリプレグ（Ｉ）を使用したこと以外は、実施例５－１と同様に複合構造体からなる成形体を成形した。連続繊維であり、繊維長の変動係数は測定しなかった。結果、表層の連続繊維プリプレグ（Ｉ）が金型形状に追従せず、表面に大きなシワが観察された。また、加圧時に連続繊維プリプレグ（Ｉ）が金型形状に追従せず突っ張ったため、角部の形状追従性も著しく低くなった。図４（a）の形状から大きく異なったため、圧縮時変位は測定しなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
１：切込
２：切込領域
３：プリプレグ（Ｂ）
４：切込単位
５ａ，５ｂ１～５ｂ５：強化繊維単糸
６：二次元配向角度
７：複合構造体
８：荷重付与部
９：厚さ変化を伴う角部
１０：天面部
ｔ：厚さ変化を伴う角部の最大厚み
１１：上型
１２：下型
１３：プリプレグ積層体
ｈ：上下金型間の距離

Claims (15)

  1. 不連続強化繊維に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ａ）と、
    不連続強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたプリプレグ（Ｂ）とが隣接して積層されるとともに、少なくとも一方の表面に前記プリプレグ（Ａ）が配置されてなるプリプレグ積層体であって、
    隣接するプリプレグ（Ａ）とプリプレグ（Ｂ）の少なくとも一部の組み合わせが、下記（１）および（２）の少なくとも一方を満たす領域（重複領域）を形成するプリプレグ積層体。
    （１）プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数が、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の繊維長の変動係数よりも大きい。
    （２）プリプレグ（Ｂ）は、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維を切断する複数の切込を有するとともに、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値がプリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の二次元配向角の平均値よりも大きい。
  2. 前記重複領域において、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維の平均繊維長が、プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の平均繊維長よりも長い、請求項１に記載のプリプレグ積層体。
  3. 前記重複領域において、本数換算でプリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維の５０％以上が、プリプレグ（Ａ）に含まれる強化繊維の平均繊維長以下の繊維長を有する、請求項１または２に記載のプリプレグ積層体。
  4. プリプレグ（Ａ）は、不連続強化繊維からなる繊維束を一方向に配列された状態で含む、請求項１～３のいずれかに記載のプリプレグ積層体。
  5. プリプレグ（Ｂ）に含まれる不連続強化繊維がウェブ形態である、請求項１～４のいずれかに記載のプリプレグ積層体。
  6. プリプレグ（Ａ）は複数の切込を有し、プリプレグ（Ａ）に含まれる不連続強化繊維は当該切込によって一方向に配列した連続強化繊維が切断されて一方向に配列した繊維束が形成されてなるものであり、
    プリプレグ（Ｂ）は、前記ウェブ形態の不連続強化繊維の少なくとも一部を切断する複数の切込を有し、
    前記プリプレグ（Ａ）において前記切込が形成されている切込領域と、前記プリプレグ（Ｂ）において前記切込が形成されている切込領域とが重複することによって前記重複領域が形成されてなる、請求項５に記載のプリプレグ積層体。
  7. 前記重複領域における、前記プリプレグ（Ａ）、前記プリプレグ（Ｂ）が有する１ｍ２あたりに換算した切込長の和をそれぞれＣａ［ｍ／ｍ２］、Ｃｂ［ｍ／ｍ２］としたとき、０．１≦Ｃｂ／Ｃａ＜５を満たす、請求項６に記載のプリプレグ積層体。
  8. 前記切込領域において、前記プリプレグ（Ａ）および前記プリプレグ（Ｂ）の切込は、平面視において一定のパターンをもって形成され、
    前記重複領域において、前記プリプレグ（Ａ）の切込パターンと前記プリプレグ（Ｂ）の切込パターンを厚み方向に投影した場合に、両者の切込の少なくとも一部が交差する、請求項６または７に記載のプリプレグ積層体。
  9. 前記プリプレグ（Ａ）に含まれる前記不連続強化繊維は、前記繊維束が面内で５方向以上に配向した形態を有する、請求項１～３のいずれかに記載のプリプレグ積層体。
  10. 前記プリプレグ（Ａ）および前記プリプレグ（Ｂ）がプリプレグ積層体の積層方向の中心に対して対称に積層される積層構成である、請求項１～９のいずれかに記載のプリプレグ積層体。
  11. 請求項１～１０のいずれかに記載のプリプレグ積層体を含むプリフォームを加熱・加圧することを含む複合構造体の製造方法。
  12. 前記プリプレグ（Ｂ）の熱可塑性樹脂が溶融または軟化する温度まで加熱しつつ加圧する加熱・加圧工程と、
    圧力を緩和し、前記プリプレグ（Ｂ）に含まれる前記不連続強化繊維の起毛力により前記プリプレグ（Ｂ）の体積を増加させる膨張工程と、
    を有する、請求項１１に記載の複合構造体の製造方法。
  13. 下記により決定される前記プリプレグ（Ｂ）の前記重複領域の標準膨張体積をＹ、前記プリプレグ（Ｂ）の前記重複領域の流動膨張体積をＺとしたとき、Ｙ＞Ｚとなるように膨張工程を行う、請求項１２に記載の複合構造体の製造方法。
    標準膨張体積Ｙ：前記プリプレグ（Ｂ）の前記重複領域のみを、内部の平均温度が前記加熱・加圧工程で加熱する温度以上になるまで加熱し、その状態を維持したまま大気圧下で１時間保持して得た繊維強化樹脂構造体の体積［ｍｍ３］。
    流動膨張体積Ｚ：前記膨張工程完了時の前記プリプレグ（Ｂ）の前記重複領域に由来する層の体積［ｍｍ３］。
  14. 請求項１～１０のいずれかに記載のプリプレグ積層体が成形されてなる層構造を有する複合構造体。
  15. 前記プリプレグ（Ｂ）に由来する層が空隙を含む、請求項１４に記載の複合構造体。
     
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230019429A (ko) * 2020-06-03 2023-02-08 도레이 카부시키가이샤 섬유 강화 플라스틱, 일체 성형품 및 프리프레그

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06182765A (ja) * 1992-12-22 1994-07-05 Sekisui Chem Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
JP2003527491A (ja) * 1999-07-30 2003-09-16 ピーピージー インダストリーズ オハイオ， インコーポレイテッド 含浸ガラス繊維ストランドおよび同ストランドを含む製品
JP2009292002A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチックの製造方法
JP5223354B2 (ja) 2007-02-02 2013-06-26 東レ株式会社 切込プリプレグ基材、積層基材、繊維強化プラスチック、および切込プリプレグ基材の製造方法
US20150017853A1 (en) * 2012-01-25 2015-01-15 Hexcel Holding Gmbh Laminates
WO2015029634A1 (ja) 2013-08-30 2015-03-05 東レ株式会社 サンドイッチ構造体、それを用いた一体化成形品およびそれらの製造方法
WO2016043156A1 (ja) * 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 切込プリプレグおよび切込プリプレグシート
WO2017110616A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 東レ株式会社 基材積層体および繊維強化プラスチックの製造方法
WO2018117181A1 (ja) 2016-12-22 2018-06-28 東レ株式会社 複合構造体およびその製造方法
JP2018159045A (ja) * 2017-03-24 2018-10-11 三菱ケミカル株式会社 炭素繊維樹脂複合材組成物、及びそれからなるプリプレグ、スタンパブルシート
WO2019078242A1 (ja) * 2017-10-20 2019-04-25 東レ株式会社 繊維強化プラスチック成形品
WO2021024971A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 東レ株式会社 切込プリプレグおよび繊維強化プラスチック

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010018724A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Toray Ind Inc プリプレグ積層基材および繊維強化プラスチック
WO2015037570A1 (ja) * 2013-09-10 2015-03-19 三菱レイヨン株式会社 熱可塑性プリプレグ及び積層体
CA3001447C (en) * 2015-10-27 2023-09-26 Toray Industries, Inc. Incised prepreg, cross-ply laminate, and production method for incised prepreg

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06182765A (ja) * 1992-12-22 1994-07-05 Sekisui Chem Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
JP2003527491A (ja) * 1999-07-30 2003-09-16 ピーピージー インダストリーズ オハイオ， インコーポレイテッド 含浸ガラス繊維ストランドおよび同ストランドを含む製品
JP5223354B2 (ja) 2007-02-02 2013-06-26 東レ株式会社 切込プリプレグ基材、積層基材、繊維強化プラスチック、および切込プリプレグ基材の製造方法
JP2009292002A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチックの製造方法
US20150017853A1 (en) * 2012-01-25 2015-01-15 Hexcel Holding Gmbh Laminates
WO2015029634A1 (ja) 2013-08-30 2015-03-05 東レ株式会社 サンドイッチ構造体、それを用いた一体化成形品およびそれらの製造方法
WO2016043156A1 (ja) * 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 切込プリプレグおよび切込プリプレグシート
WO2017110616A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 東レ株式会社 基材積層体および繊維強化プラスチックの製造方法
WO2018117181A1 (ja) 2016-12-22 2018-06-28 東レ株式会社 複合構造体およびその製造方法
JP2018159045A (ja) * 2017-03-24 2018-10-11 三菱ケミカル株式会社 炭素繊維樹脂複合材組成物、及びそれからなるプリプレグ、スタンパブルシート
WO2019078242A1 (ja) * 2017-10-20 2019-04-25 東レ株式会社 繊維強化プラスチック成形品
WO2021024971A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 東レ株式会社 切込プリプレグおよび繊維強化プラスチック

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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