碳纤维片材、预浸料、成型体、碳纤维片材的制造方法、预浸料的制造方法以及成型体的制造方法

摘要

本发明的碳纤维片材为包括多根碳纤维与结合所述碳纤维的粘合剂的碳纤维片材，其特征在于，作为所述碳纤维，包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维与作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维。当所述第一碳纤维的平均长度为LVCF[mm]，所述第二碳纤维的平均长度为LRCF[mm]时，优选满足1.1≤LVCF/LRCF≤30的关系。

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维片材、预浸料、成型体、碳纤维片材的制造方法、预浸料的制造方法以及成型体的制造方法。

背景技术

纤维增强片材和使用该纤维增强片材的纤维增强树脂成型体在车辆和航空器等各种领域中使用。特别地，就纤维增强塑料(FRP)而言，由于通过所埋设的增强纤维增强塑料，因此，能够实现单独的塑料无论如何也无法实现的优异的强度。

其中，使用具有特别优异的物理特性的碳纤维的碳纤维增强塑料(Carbon FiberReinforced Plastics：CFRP)备受关注(参照专利文献1)。

在现有的CFRP中，为了有效利用碳纤维的优异的物理特性，使用长碳纤维并且将碳纤维用作织物的情况居多。

但是，在这样的CFRP中，存在由预浸料等片材制造具有规定的三维构造的成型体时成型性差的问题。另外，在所制造的成型体中存在以下问题：纤维与树脂材料的分布上容易产生不期望的偏差，例如，有时会在成型体的表面附近同时存在碳纤维露出较多的区域与碳纤维露出量少且树脂材料露出较多的区域，局部强度下降等。

另外，从资源的有效利用等观点出发，要求对碳纤维进行回收再利用。

然而，先前以来，在使用回收再利用的碳纤维的情况下，存在无法得到令人满意的强度与可靠性的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-077209号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

本发明的目的在于提供一种强度、可靠性优异的成型体；提供一种能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体的预浸料；提供一种其自身的强度、可靠性优异的同时能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体的碳纤维片材；并且提供一种能够稳定地制造这些的制造方法。

(用于解决技术问题的技术手段)

通过下述(1)至(27)所述的本发明来达到这样的目的。

(1)一种碳纤维片材，其为包括多根碳纤维与结合所述碳纤维的粘合剂的碳纤维片材，其特征在于，作为所述碳纤维，包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维与作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维。

(2)上述(1)所述的碳纤维片材，其中，所述第二碳纤维的平均长度比所述第一碳纤维的平均长度短。

(3)上述(2)所述的碳纤维片材，其中，当所述第一碳纤维的平均长度为L

(4)上述(1)至(3)中任一项所述的碳纤维片材，其中，所述第二碳纤维的平均长度为1.0mm以上10mm以下。

(5)上述(1)至(4)中任一项所述的碳纤维片材，其中，当所述第一碳纤维的含有率为X

(6)上述(1)至(5)中任一项所述的碳纤维片材，其中，所述第二碳纤维在其表面附着有源自该第二碳纤维的回收再利用的原料的有机成分和/或该有机成分的碳化物作为附着物。

(7)上述(6)所述的碳纤维片材，其中，所述附着物向所述第二碳纤维的表面的被覆率为2％以上40％以下。

(8)上述(6)或(7)所述的碳纤维片材，其包括束状体，所述束状体由多根所述第二碳纤维通过所述附着物结合并形成束状而得到。

(9)上述(8)所述的碳纤维片材，其中，作为所述束状体的长度相对于宽度的比率的纵横比为2以上500以下。

(10)一种预浸料，其特征在于，其通过使树脂材料含浸在上述(1)至(9)中任一项所述的碳纤维片材中而制成。

(11)一种预浸料，其为包括多根碳纤维、多根树脂纤维与结合所述碳纤维、所述树脂纤维的粘合剂的预浸料，其特征在于，作为所述碳纤维，包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维与作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维。

(12)上述(11)所述的预浸料，其中，所述树脂纤维的平均长度为2.0mm以上20mm以下。

(13)上述(11)或(12)所述的预浸料，其中，当所述碳纤维的含有率为X

(14)上述(11)至(13)中任一项所述的预浸料，其中，当所述碳纤维的平均长度为L

(15)上述(11)至(14)中任一项所述的预浸料，其中，所述第二碳纤维的平均长度比所述第一碳纤维的平均长度短。

(16)上述(15)所述的预浸料，其中，当所述第一碳纤维的平均长度为L

(17)上述(11)至(16)中任一项所述的预浸料，其中，所述第二碳纤维的平均长度为1.0mm以上10mm以下。

(18)上述(11)至(17)中任一项所述的预浸料，其中，当所述第一碳纤维的含有率为X

(19)上述(11)至(18)中任一项所述的预浸料，其中，就所述第二碳纤维而言，在其表面附着有源自该第二碳纤维的回收再利用的原料的有机成分和/或该有机成分的碳化物作为附着物。

(20)上述(19)所述的预浸料，其中，所述附着物向所述第二碳纤维的表面的被覆率为2％以上40％以下。

(21)上述(19)或(20)所述的预浸料，其包括束状体，所述束状体由多根所述第二碳纤维通过所述附着物结合并形成束状而得到。

(22)上述(21)所述的预浸料，其中，作为所述束状体的长度相对于宽度的比率的纵横比为2以上500以下。

(23)一种成型体，其特征在于，其通过对上述(10)至(22)中任一项所述的预浸料进行加热加压成型而制成。

(24)一种碳纤维片材的制造方法，其特征在于，其具有对作为原始的碳纤维的第一碳纤维、作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维、与结合所述第一碳纤维以及所述第二碳纤维的粘合剂进行混合的工序。

(25)一种预浸料的制造方法，其特征在于，其具有使树脂材料含浸在使用上述(24)所述的方法制造的碳纤维片材中的工序。

(26)一种预浸料的制造方法，其特征在于，其具有对作为原始的碳纤维的第一碳纤维、作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维、树脂纤维、与结合所述第一碳纤维、所述第二碳纤维以及所述树脂纤维的粘合剂进行混合的工序。

(27)一种成型体的制造方法，其特征在于，其具有对使用上述(25)或(26)所述的方法制造的预浸料进行加热加压成型的工序。

(发明的效果)

根据本发明，能够提供一种强度、可靠性优异的成型体；能够提供一种能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体的预浸料；能够提供一种其自身的强度、可靠性优异的同时能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体的碳纤维片材；此外，能够提供一种能够稳定地制造这些的制造方法。

附图说明

图1为示意性示出本发明的碳纤维片材的优选的实施方案的俯视图。

图2为示意性示出本发明的碳纤维片材的优选的实施方案的纵向截面图。

图3为示意性示出本发明的预浸料的第一实施方案的俯视图。

图4为示意性示出本发明的预浸料的第二实施方案的俯视图。

附图标记说明

100…碳纤维片材

200…预浸料

1…碳纤维

11…第一碳纤维

12…第二碳纤维

2…附着物

10…束状体

20…粘合剂

30…树脂材料(含浸树脂)

40…树脂纤维。

具体实施方式

以下，对本发明的优选的实施方案进行详细说明。

在以下的说明中，同一名称、符号表示同一或者同质的部件，适当省略详细说明。另外，在本说明书中，所谓的“片材”在如下含义下使用：除了包括单体的片材之外，也包括将这些单体的片材层叠多层得到的层叠体、垫状、块状的形态。

[碳纤维片材]

首先，对本发明的碳纤维片材进行说明。

图1为示意性示出本发明的碳纤维片材的优选的实施方案的俯视图，图2为示意性示出本发明的碳纤维片材的优选的实施方案的纵向截面图。此外，在图2中，省略了附着物2、粘合剂20的图示。

碳纤维片材100包括多根碳纤维1和结合碳纤维1的粘合剂20。并且，作为碳纤维1，包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维11与作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维12。

通过这样的构成，能够提供强度、可靠性优异的碳纤维片材100。另外，这样的碳纤维片材100能够适合用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体。

更详细说明如下所述。也就是说，通过包括作为难以发生品质退化等且具有更高品质的原始的碳纤维的第一碳纤维11，能够使碳纤维片材100整体的强度、可靠性变得优异，并且，使用碳纤维片材100制造的成型体的强度也能够变得优异。另外，通常情况下，回收再利用的碳纤维与粘合剂等树脂材料的亲和性优异，与使用原始的碳纤维的情况相比，能够使碳纤维片材的加工性、成型性变得优异，并且，能够适当地防止使用碳纤维片材制造的成型体中发生不良现象，能够使成型体的可靠性变得优异。另外，由于难以发生成型不良，因此，也能够适合应用于具有微细构造的成型体或者具有曲率半径较小的部位的成型体的制造。另外，就回收再利用的碳纤维而言，通常情况下，回收再利用时形成的断裂部容易成为比较粗糙的状态，容易引起纤维彼此之间的缠绕、钩挂等的同时，与粘合剂20等树脂材料的密接性也容易变得优异。另外，就回收再利用的碳纤维而言，根据其回收再利用条件，能够适当地控制如后述的附着物2的附着量(被覆率)和构成材料、规定形状的束状体10的形成等，能够使碳纤维片材100和成型体等的品质变得稳定并且易于使碳纤维片材100和成型体等的品质变得优异。

另外，由于制造成型体时获得了优异的成型性，因此，能够缓和成型体的制造条件(例如温度、压力等)。因此，可以使用简单结构的装置作为制造装置，能够抑制对制造装置的负荷并谋求制造装置的长寿命化。另外，从抑制成型体的生产成本的观点出发也是有利的。

另外，即使提高了碳纤维的含有率，也能够维持优异的成型性，因此，能够降低树脂材料的含有率，并且，在成型体中，能够更加有效地发挥碳纤维所具有的优异的性质(例如强度、热传导性、导电性等)。

另外，通过使用回收再利用的第二碳纤维12，从节省资源、降低环境负荷等观点出发也是优选的。

与之对比，如果不满足如上所述的条件便无法获得如上所述的优异的效果。

例如，在仅使用原始的碳纤维而不使用回收再利用的碳纤维作为碳纤维的情况下，难以使碳纤维与粘合剂等树脂材料之间的密接性足够优异，并且，使碳纤维片材和使用该碳纤维片材制造的预浸料的成型性、碳纤维片材和使用该碳纤维片材制造的成型体等的可靠性变得足够优异也是困难的。

另外，在仅使用回收再利用的碳纤维而不使用原始的碳纤维作为碳纤维的情况下，难以使碳纤维片材和使用该碳纤维片材制造的成型体等的强度足够优异。

(第一碳纤维)

如前述，碳纤维片材100包括原始的碳纤维(第一碳纤维11)作为碳纤维1。

通过包括作为难以发生品质退化等且具有更高品质的原始的碳纤维的第一碳纤维11，能够使碳纤维片材100整体的强度、可靠性变得优异，并且能够使使用碳纤维片材100制造的成型体的强度也变得优异。

另外，通过包括后面详述的第二碳纤维12(回收再利用的碳纤维)的同时包括第一碳纤维11(原始的碳纤维)，例如，与不使用原始的碳纤维的情况相比，能够适当地调整将多根碳纤维结合成束状而获得的束状体与未成束状的碳纤维的比率、碳纤维的长度的分布。其结果是，能够适当地控制碳纤维片材100和成型体的特性。

第一碳纤维11的平均长度(后述的预浸料200、成型体中包括的第一碳纤维11的平均长度也一样)优选为1.5mm以上30mm以下，更优选为2.0mm以上20mm以下，进一步优选为4.0mm以上16mm以下。

由此，能够使碳纤维片材100、成型体等的强度更加优异，同时，能够有效地防止成型时的不良现象等，并且能够使碳纤维片材100、成型体等的可靠性更加优异。

另外，在本发明中，作为纤维的平均长度，例如，可以随机抽取100根随机选择的显微镜观察的视野中包括的纤维，并采用这些纤维的长度的平均值。此外，在一个视野中不包括100根纤维的情况下，可以在不同的多个视野中随机抽取合计100根的纤维，采用这些纤维的长度的平均值作为平均长度。

第一碳纤维11的平均宽度(后述的预浸料200、成型体中包括的第一碳纤维11的平均宽度也一样)优选为1.0μm以上20μm以下，更优选为2.0μm以上18μm以下，进一步优选为3.0μm以上15μm以下。

由此，能够使碳纤维片材100和成型体等的强度变得足够优异，同时，能够使碳纤维片材100等的加工性、成型性变得特别优异。另外，能够更加有效地防止在碳纤维片材100和成型体等的表面上产生不期望的凹凸。

此外，在本说明书中，作为纤维的平均宽度，例如，可以随机抽取100根随机选择的显微镜观察的视野中包括的纤维，并采用这些纤维的宽度的平均值。此外，在一个视野中不包括100根纤维的情况下，可以在不同的多个视野中，随机抽取合计100根的纤维，采用这些纤维的宽度的平均值作为平均宽度。

碳纤维片材100中的第一碳纤维11的含有率优选为0.5质量％以上40质量％以下，更优选为1.0质量％以上30质量％以下，进一步优选为1.5质量％以上20质量％以下。

通过满足这样的条件，能够更加显著地发挥第一碳纤维11与第二碳纤维12并存带来的效果(协同效果)。

此外，作为第一碳纤维11，可以使用在不同条件下制造的多种碳纤维。

(第二碳纤维)

如前述，碳纤维片材100包括回收再利用的碳纤维(第二碳纤维12)作为碳纤维1。

第二碳纤维12的平均长度并无特别限定，优选为比第一碳纤维11的平均长度短。

由此，能够使碳纤维片材100和预浸料等的成型性更加优异。另外，能够更加有效地防止成型时不良的发生(例如，由于纤维与树脂材料的分布的不期望的偏差导致的局部强度下降、外观不良等)。另外，由于难以发生成型不良，因此，能够更加适当地应用于具有微小的构造的成型体和具有曲率半径较小的部位的成型体的制造。

当第一碳纤维11的平均长度为L

由此，能够更加显著地发挥前述的效果，同时，能够使碳纤维片材100和成型体等的强度更加优异。

第二碳纤维12的平均长度(后述的预浸料200、成型体中包括的第二碳纤维12的平均长度也一样)的具体的值并无特别限定，优选为1.0mm以上10mm以下，更优选为1.5mm以上9.0mm以下，进一步优选为2.0mm以上8.0mm以下。

由此，能够更加显著地发挥前述的效果的同时，能够使碳纤维片材100和成型体等的强度更加优异。另外，即使在经受热历史的情况下，内部应力也难以累积，能够使尺寸精度变得优异，并且成型体使用时难以发生不期望的变形等。

第二碳纤维12的平均宽度(后述的预浸料200、成型体中包括的第二碳纤维12的平均宽度也一样)优选为1.0μm以上20μm以下，更优选为2.0μm以上18μm以下，进一步优选为3.0μm以上15μm以下。

由此，能够使碳纤维片材100和成型体等的强度变得足够优异，同时，能够使碳纤维片材100等的加工性、成型性变得特别优异。另外，能够更加有效地防止在碳纤维片材100和成型体等的表面上产生不期望的凹凸。

第二碳纤维12只要为回收再利用的即可，优选为由碳纤维增强塑料(CarbonFiber Reinforced Plastics：CFRP)回收再利用的碳纤维。

CFRP通常使用优质的碳纤维，通过使用由CFRP回收再利用的第二碳纤维12，能够使碳纤维片材100、成型体等的品质更加优异。另外，通过使用CFRP作为回收再利用的原料，能够更加适当地控制后述的束状体10的形成、附着物2的组成和附着量等的调整。

第二碳纤维12可以通过任意方法进行回收再利用，例如，能够通过对已破碎/粉碎的回收再利用的原料实施热处理来适当得到。

对回收再利用的原料实施的热处理条件并无特别限定，例如，可以通过进行空气气氛下的300℃以上400℃以下温度的第一加热处理(以树脂材料的热分解为主要目的的热处理)与空气气氛下的400℃以上600℃以下的温度的第二加热处理(以除去已碳化的残留物为主要目的的热处理)，能够适当地获得满足如上所述条件的第二碳纤维12。

此外，作为第二碳纤维12，可以使用在不同条件下回收再利用的多种碳纤维。

在本实施方案中，第二碳纤维12在其表面附着有源自第二碳纤维12的回收再利用的原料(例如CFRP等)的有机成分和/或该有机成分的碳化物作为附着物2。

通常情况下，与作为后处理而附着在原始的碳纤维上的附着物相比，这样的附着物2对于碳纤维的密接性优异。另外，这样的附着物2与粘合剂20和树脂材料(含浸树脂)30等的亲和性优异。因此，在谋求碳纤维片材100、成型体等的强度、可靠性的进一步提高方面是有利的。另外，由于在第二碳纤维12的表面附着有附着物2，能够更加适当地形成后述的束状体10，并且能够使束状体10的强度、稳定性更加优异。

作为所述有机成分，例如可以举出施胶剂、基质树脂等。

附着物2向第二碳纤维12的表面的被覆率(对于附着物2向后述的预浸料200、成型体中包括的第二碳纤维12的表面的被覆率也一样)并无特别限定，优选为2％以上40％以下，更优选为4％以上30％以下，进一步优选为6％以上20％以下。

由此，能够使碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性进一步提高。

另外，在本实施方案中，包括将多根第二碳纤维12结合成束状而获得的束状体10。

由此，能够使碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性进一步提高。

特别地，在本实施方案中，包括由多根第二碳纤维12通过附着物2结合成束状而获得的束状体10。

由此，能够提高束状体10自身的强度、稳定性，并能够进一步提高碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性。

作为束状体10的长度L相对于宽度W的比率(L/W)的纵横比(对于后述的预浸料200、成型体中包括的束状体10也一样)优选为2以上500以下，更优选为10以上450以下，进一步优选为20以上400以下。

通过满足这样的条件，能够使成型体制造时的成型性(弯曲等加工性)等更加优异，同时，能够进一步提高碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性。

此外，在碳纤维片材100(对于后述的预浸料200、成型体也一样)包括多个束状体10的情况下，优选这些多个束状体10的纵横比的平均值满足如前所述的条件。

此外，就纵横比的平均值而言，例如，可以采用如下平均值：随机抽取100个随机选择的显微镜观察的视野中包括的束状体10，求得这些束状体10的纵横比，并计算出该情况下的这些纵横比的平均值。此外，在一个视野中不包括100个束状体的情况下，可以在不同的多个视野中，随机抽取合计100个束状体10，采用这些束状体10的纵横比的平均值。

另外，在图示的构成中，碳纤维片材100(对于后述的预浸料200、成型体也一样)中除了包括构成束状体10的第二碳纤维12之外还包括不构成束状体10的第二碳纤维12。

由此，能够以更高的水平兼顾优异的强度与处理的容易性(包括成型性)。

当碳纤维片材100中的第一碳纤维11的含有率为X

通过满足这样的条件，能够更加显著地发挥第一碳纤维11与第二碳纤维12并存带来的效果(协同效果)。

碳纤维片材100中的第二碳纤维12的含有率优选为40质量％以上99质量％以下，更优选为50质量％以上98质量％以下，进一步优选为60质量％以上97质量％以下。

通过满足这样的条件，能够更加显著地发挥第一碳纤维11与第二碳纤维12并存带来的效果(协同效果)。

碳纤维片材100中的碳纤维1的含有率(第一碳纤维11的含有率与第二碳纤维12的含有率之和)优选为50质量％以上99.5质量％以下，更优选为54质量％以上99质量％以下，进一步优选为63质量％以上98.5质量％以下。

通过满足这样的条件，能够更加有效地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性等更加优异。

(粘合剂)

粘合剂20具有结合碳纤维1(第一碳纤维11以及第二碳纤维12)的功能。另外，在使用碳纤维片材100制造的成型体中残存粘合剂20的情况下，粘合剂20可以构成成型体中基质树脂的一部分。

此外，粘合剂20既可以直接结合碳纤维1，也可以经由其他成分(例如附着物2和后述的其他成分等)使碳纤维1彼此结合。

作为粘合剂20，例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸等聚酯；聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；尼龙6、尼龙6,6等聚酰胺；聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯、聚苯硫醚、聚醚酮、聚碳酸酯、苯氧基树脂等热塑性树脂、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂、或者这些的共聚物、或者改性树脂、聚合物合金等，可以从这些中选择一种或者组合两种以上使用。

其中，粘合剂20优选为聚乙烯醇。

由此，粘合剂20能够更加适当地使碳纤维1彼此结合并能够进行固定化，并且，能够赋予碳纤维片材100适当的悬垂性(ドレープ性)。

碳纤维片材100中的粘合剂20的含有率优选为0.5质量％以上50质量％以下，更优选为1.0质量％以上45质量％以下，进一步优选为1.5质量％以上35质量％以下。

通过满足这样的条件，能够更加有效地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性等更加优异。

(其他的成分)

碳纤维片材100可以包括前述以外的成分(其他的成分)。

作为这样的成分，例如可以举出增塑剂、着色剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、软化剂、改性剂、防锈剂、填充剂、表面润滑剂、防腐蚀剂、耐热稳定剂、润滑剂、底漆、抗静电剂、聚合抑制剂、交联剂、催化剂、流平剂、增粘剂、分散剂、抗老化剂、阻燃剂、防水解剂、防腐蚀剂、碳纳米管、碳纳米纤维、纤维素纳米纤维、富勒烯、石墨等。

碳纤维片材100的厚度并无特别限定，优选为0.15mm以上2.5mm以下，更优选为0.20mm以上2.0mm以下，进一步优选为0.25mm以上1.5mm以下。

由此，能够使碳纤维片材100的处理的容易性、预浸料200等的制造容易性、制成成型体时的成型性等更加优异。

碳纤维片材100的用途并不特别限定，例如，能够用于后述的预浸料和成型体的制造，或者用作散热片/翅片、导电性片材、电磁波屏蔽材料、电极材料等。

[预浸料]

接下来，对本发明的预浸料进行说明。

本发明的预浸料为能够用于通过加热加压成型制造规定的形状的成型体的片状部件，其包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维和作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维，同时，还包括树脂材料。树脂材料可以是热塑性树脂、热固性树脂中的任意一种。此外，在本发明中，预浸料的概念也包括不完全含浸树脂材料的半预浸料。

<第一实施方案>

图3为示意性示出本发明的预浸料的第一实施方案的俯视图。

本实施方案的预浸料200通过使树脂材料(含浸树脂)30含浸在碳纤维片材100中而制成。

由此，能够提供一种预浸料200，该预浸料200能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体。

另外，由于成型体制造时能够得到优异的成型性，因此，能够缓和成型体的制造条件(例如温度、压力等)。因此，可以使用简单结构的装置作为制造装置，能够抑制对制造装置的负荷并谋求制造装置的长寿命化。另外，从抑制成型体的生产成本的观点出发也是有利的。

另外，即使提高了碳纤维的含有率，也能够维持优异的成型性，因此，能够降低树脂材料的含有率，并且，在成型体中，能够更加有效地发挥碳纤维所具有的优异的性质(例如强度、热传导性、导电性等)。

另外，通过使用回收再利用的第二碳纤维12，从节省资源、降低环境负荷等观点出发也是优选的。

此外，树脂材料(含浸树脂)30在成型体中构成基质树脂。

作为树脂材料(含浸树脂)30，例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸等聚酯；聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；尼龙6、尼龙6,6等聚酰胺；聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯、聚苯硫醚、聚醚酮、聚碳酸酯、苯氧基树脂等热塑性树脂、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂、或者这些的共聚物、或者改性树脂、聚合物合金等，可以从这些中选择一种或者组合两种以上使用。

其中，树脂材料(含浸树脂)30优选为热固性树脂。

由此，能够使成型体的强度、耐久性等变得特别优异。

预浸料200中的树脂材料(含浸树脂)30的含有率优选为3.0质量％以上70质量％以下，更优选为4.0质量％以上68质量％以下，进一步优选为5.0质量％以上65质量％以下。

通过满足这样的条件，能够使使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性足够优异，同时能够使制造成型体时的成型性更加优异。

预浸料200中的碳纤维1的含有率(第一碳纤维11的含有率与第二碳纤维12的含有率之和)优选为16质量％以上96质量％以下，更优选为17.5质量％以上95质量％以下，进一步优选为23质量％以上93质量％以下。

通过满足这样的条件，能够更加有效地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性变得足够优异，同时能够使制造成型体时的成型性变得优异。

另外，当预浸料200中的碳纤维1的含有率(第一碳纤维11的含有率与第二碳纤维12的含有率之和)为X

通过满足这样的条件，能够更加有效地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性足够优异，同时使制造成型体时的成型性更加优异。

预浸料200可以包括前述以外的成分(其他的成分)。

作为这样的成分，例如可以举出增塑剂、着色剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、软化剂、改性剂、防锈剂、填充剂、表面润滑剂、防腐蚀剂、耐热稳定剂、润滑剂、底漆、抗静电剂、聚合抑制剂、交联剂、催化剂、流平剂、增粘剂、分散剂、抗老化剂、阻燃剂、防水解剂、防腐蚀剂、碳纳米管、碳纳米纤维、纤维素纳米纤维、富勒烯、石墨等。

预浸料200的厚度并无特别限定，优选为0.15mm以上2.5mm以下，更优选为0.20mm以上2.0mm以下，进一步优选为0.25mm以上1.5mm以下。

由此，能够使预浸料200的处理的容易性、制造的容易性、制成成型体时的成型性等更加优异。

<第二实施方案>

图4为示意性示出本发明的预浸料的第二实施方案的俯视图。在以下的说明中，重点说明与前述的实施方案的不同之处，省略对相同事项的说明。

本实施方案的预浸料200包括多根碳纤维1、多根树脂纤维40、和结合碳纤维1、树脂纤维40的粘合剂20。并且，碳纤维1包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维11和作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维12。

由此，能够提供一种预浸料200，所述预浸料200能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体。

另外，由于制造成型体时获得了优异的成型性，因此，能够缓和成型体的制造条件(例如温度、压力等)。因此，可以使用简单结构的装置作为制造装置，能够抑制对制造装置的负荷并谋求制造装置的长寿命化。另外，从抑制成型体的生产成本的观点出发也是有利的。

另外，即使提高了碳纤维的含有率，也能够维持优异的成型性，因此，能够降低树脂材料的含有率，并且，在成型体中，能够更加有效地发挥碳纤维所具有的优异的性质(例如强度、热传导性、导电性等)。

另外，通过使用回收再利用的第二碳纤维12，从节省资源、降低环境负荷等观点出发也是优选的。

此外，树脂纤维40在成型体中构成基质树脂。

另外，在本实施方案的预浸料200中，关于碳纤维1(第一碳纤维11、第二碳纤维12)、附着物2、粘合剂20，对于以下所述的条件以外的条件，优选满足与碳纤维片材100中所述的条件一样的条件。

作为树脂纤维40的构成材料，例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸等聚酯；聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；尼龙6、尼龙6,6等聚酰胺；聚醚醚酮等聚醚酮；聚乙酸乙烯酯、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯类树脂(ABS树脂)、聚氯乙烯类树脂、苯氧基树脂等热塑性树脂、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂、或者这些的共聚物、或者改性树脂、聚合物合金等，可以从这些中选择一种或者组合两种以上使用。

其中，作为树脂纤维40的构成材料，优选聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚。

由此，预浸料200的处理变得更加容易，同时，能够以高水平兼顾成型体制造时的成型性与成型体的特性(强度、可靠性等)。

树脂纤维40的平均长度并无特别限定，优选为2.0mm以上20mm以下，更优选为3.0mm以上18mm以下，进一步优选为4.0mm以上16mm以下。

由此，能够使预浸料200的处理的容易性、使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性、成型体制造时的成型性等更加优异。

当碳纤维1的平均长度为L

由此，能够使预浸料200的处理的容易性、使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性、成型体制造时的成型性等更加优异。

预浸料200中的碳纤维1的含有率(第一碳纤维11的含有率与第二碳纤维12的含有率之和)优选为16质量％以上96质量％以下，更优选为17.5质量％以上95质量％以下，进一步优选为23质量％以上93质量％以下。

通过满足这样的条件，能够更加有效地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性足够优异，同时使制造成型体时的成型性更加优异。

当预浸料200中的第一碳纤维11的含有率为X

通过满足这样的条件，能够更加显著地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性足够优异，同时，能够使制造成型体时的成型性更加优异。

预浸料200中的粘合剂20的含有率优选为0.2质量％以上20质量％以下，更优选为0.3质量％以上15质量％以下，进一步优选为0.6质量％以上10质量％以下。

由此，能够使预浸料200的处理的容易性、使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性、成型体制造时的成型性等更加优异。

预浸料200中的树脂纤维40的含有率优选为3.0质量％以上75质量％以下，更优选为4.0质量％以上72质量％以下，进一步优选为5.0质量％以上70质量％以下。

由此，能够使预浸料200的处理的容易性、使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性、成型体制造时的成型性等更加优异。

当预浸料200中的碳纤维1的含有率(第一碳纤维11的含有率与第二碳纤维12的含有率之和)为X

通过满足这样的条件，能够更加显著地发挥碳纤维1本来就有的特征，能够使使用预浸料200制造的成型体的强度、可靠性足够优异，同时，能够使制造成型体时的成型性更加优异。

预浸料200可以包括前述以外的成分(其他的成分)。

作为这样的成分，例如可以举出增塑剂、着色剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、软化剂、改性剂、防锈剂、填充剂、表面润滑剂、防腐蚀剂、耐热稳定剂、润滑剂、底漆、抗静电剂、聚合抑制剂、交联剂、催化剂、流平剂、增粘剂、分散剂、抗老化剂、阻燃剂、防水解剂、防腐蚀剂、碳纳米管、碳纳米纤维、纤维素纳米纤维、富勒烯、石墨等。

另外，可以在纤维彼此之间的空隙中含浸所述第一实施方案中说明的树脂材料(含浸树脂)。

[成型体]

接下来，对本发明的成型体进行说明。

本发明的成型体通过对本发明的预浸料进行加热加压成型而制成。

由此，能够提供一种强度、可靠性优异的成型体。

本发明的成型体可以具有对本发明的预浸料进行加热加压成型而制成的部位，例如还可以具有涂膜等构成。

本发明的成型体可以用于任意用途，作为本发明的成型体的用途，例如可以举出交通工具(例如汽车、自行车、火车、航空器、火箭、电梯等)的构成部件、电子、电气零件的构成部件(例如个人计算机、移动电话(包括智能手机、PHS等)、平板电脑等便携式终端用的框体部等)、建筑、土木构造体用部件、家具等。

[碳纤维片材的制造方法]

接下来，对本发明的碳纤维片材的制造方法进行说明。

前述的碳纤维片材100例如可以使用如下方法制造，所述方法具有将作为原始的碳纤维的第一碳纤维11、作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维12、结合第一碳纤维11以及第二碳纤维12的粘合剂20进行混合的工序(制纸工序)。

由此，能够提供一种制造方法，所述制造方法能够稳定地制造碳纤维片材100，该碳纤维片材100的强度、可靠性优异，同时能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体。

在进行制纸工序时，例如，可以通过施胶剂等处理至少一部分碳纤维1(第一碳纤维11、第二碳纤维12)的表面。

由此，能够提高粘合剂20等与树脂材料的密接性，并且能够使碳纤维片材100和成型体的强度、可靠性更加优异。

作为施胶剂，例如可以举出环氧树脂、酚树脂、聚乙二醇、聚氨酯、聚酯、乳化剂、表面活性剂等。

制纸用组合物中的碳纤维1的含有率(第一碳纤维11的含有率与第二碳纤维12的含有率之和)并无特别限定，通过设为0.01质量％以上0.3质量％以下，能够有效地形成如前述的束状体10。

[预浸料的制造方法]

接下来，对本发明的预浸料的制造方法进行说明。

<第一实施方案>

前述的第一实施方案所涉及的预浸料200例如可以使用如下方法稳定地制造，所述方法具有使树脂材料(含浸树脂)30含浸在经由前述的制纸工序得到的碳纤维片材100中的工序(含浸工序)。

就含浸工序而言，例如可以举出如下方法等，即将由包括作为树脂材料(含浸树脂)30的未固化状态(B阶段)的热固性树脂或者热塑性树脂的材料构成的片材热转印到碳纤维片材100上的方法、使液状的树脂材料(含浸树脂)30含浸在碳纤维片材100中的方法。

<第二实施方案>

前述的第二实施方案所涉及的预浸料200例如可以使用如下方法稳定地制造，所述方法具有将作为原始的碳纤维的第一碳纤维11、作为回收再利用的的碳纤维的第二碳纤维12、树脂纤维40、结合第一碳纤维11、第二碳纤维12以及树脂纤维40的粘合剂20进行混合的工序(制纸工序)。

另外，在前述的第一实施方案的制造方法中，对经由制纸工序得到的碳纤维片材100进行含浸工序，与之相对，在本实施方案的制造方法中，在制纸工序中使用碳纤维1(第一碳纤维11以及第二碳纤维12)与树脂纤维40以及粘合剂20，并且无需进行之后的含浸工序。因此，能够提高预浸料200的生产率。

[成型体的制造方法]

接下来，对本发明的成型体的制造方法进行说明。

前述的成型体例如可以使用具有对如上所述制造的预浸料200进行加热加压成型的工序(成型工序)的方法稳定地制造。

当制造成型体时，可以层叠多张预浸料200。

层叠张数并无特别限定，优选为两张以上五十张以下，更优选为三张以上三十张以下。

此外，在使用多张预浸料200的情况下，这些预浸料200既可以为彼此不同的条件也可以为相同的条件。

另外，可以在相邻的预浸料200之间设置中间层。

另外，也可以在接合工序之前实施对多张预浸料200进行接合的处理。作为接合多张预浸料200的方法，例如可以举出熔接(包括溶剂熔接、聚合熔接等)、熔融、粘接等。

成形工序中的加热温度因树脂材料(含浸树脂)30或树脂纤维40的种类、含有率等而不同，并无特别限定，优选为100℃以上380℃以下，更优选为110℃以上350℃以下，进一步优选为120℃以上300℃以下。

另外，成形工序中的成型压力因树脂材料(含浸树脂)30或树脂纤维40的种类、含有率等而不同，并无特别限定，优选为0.1MPa以上15MPa以下，更优选为0.2Mpa以上12MPa以下，进一步优选为0.3MPa以上10MPa以下。

在预浸料200包括热固性树脂的情况下，通过利用成型工序进行的加热进行该热固性树脂的固化反应，所得到的成型体在耐热性等方面也是优异的。

以上，对本发明的优选的实施方案进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方案。

例如，在碳纤维片材的制造方法、预浸料的制造方法、成型体的制造方法中，除了前述的工序之外，还可以具有其他的工序(预处理工序、中间处理工序、后处理工序等)。

另外，本发明的碳纤维片材、预浸料、成型体并不限定于通过前述的方法制造，可以通过任意方法制造。

另外，在前述的实施方案中，对碳纤维片材、预浸料、成型体中除了包括构成束状体的碳纤维之外还包括不构成束状体的碳纤维的构成代表性地进行了说明，但也可以为仅包括这些中的一者的构成。

实施例

以下，基于实施例以及比较例对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于此。此外，对于并未特别示出温度条件的处理、测定，在20℃下进行。

《1》碳纤维片材的制造

如下所述制造各实施例以及各比较例的碳纤维片材。

(实施例A1)

首先，将由20质量份的原始的碳纤维(第一碳纤维、纤维平均直径(平均宽度)为7.0μm，平均长度为6.0mm)、75质量份的回收再利用的碳纤维(第二碳纤维、纤维平均直径(平均宽度)为7.0μm，平均长度为5.0mm)、与5.0质量份的作为粘合剂的聚乙烯醇纤维(纤度为1.1分特、平均长度为3.0mm、加权平均密度为1.20g/cm

接下来，相对于100质量份的制纸用浆料，添加0.001质量份的作为分散剂的阴离子型聚丙烯酰胺得到分散液，将该分散液引导至网眼间隙为0.2mm的网式输送机的制纸面并堆积成片(制纸工序)。

然后，于120℃下对制纸工序中制造而成的加湿状态的片进行加热干燥，并对聚乙烯醇纤维进行熔融，然后在交点处结合碳纤维从而得到碳纤维片材。

此外，作为回收再利用的碳纤维，使用在空气气氛下对破碎/粉碎的CFRP实施350℃的第一加热处理后进一步在空气气氛下实施550℃的第二加热处理而得到的物质。

(实施例A2、A3)

如表1所示变更第一碳纤维、第二碳纤维、粘合剂的条件，除此之外，与所述实施例A1同样地制造碳纤维片材。

(比较例A1)

仅使用第一碳纤维作为碳纤维，各成分的配比如表1所示，除此之外，与所述实施例A1同样地制造碳纤维片材。

(比较例A2)

仅使用第二碳纤维作为碳纤维，各成分的配比如表1所示，除此之外，与所述实施例A1同样地制造碳纤维片材。

表1中汇总示出所述各实施例以及各比较例的碳纤维片材的构成。此外，所述各实施例以及比较例A2中使用的第二碳纤维在其表面的一部分附着有源自回收再利用的原料的附着物。另外，在所述各实施例以及比较例A2的碳纤维片材中包括包含多根碳纤维的束状体的同时也包括不构成束状体的碳纤维。另外，所述各实施例以及各比较例的碳纤维片材的厚度均为0.5mm以上0.8mm以下。

[表1]

表从

《2》预浸料的制造

如下所述制造各实施例以及各比较例的预浸料。

(实施例B1)

首先，准备作为未固化的热固性树脂的酚树脂的甲醇溶液(40质量％)。

接下来，将该甲醇溶液涂布在所述实施例A1的碳纤维片材上并使其含浸在该碳纤维片材中。然后，加热至80℃除去甲醇，进一步，在150℃下实施十五分钟的加热处理，由此使酚树脂固化而得到预浸料。

(实施例B2、B3)

作为碳纤维片材，使用在所述实施例A2、A3中制造的碳纤维片材代替所述实施例A1中制造的碳纤维片材，除此之外，与所述实施例B1同样地制造预浸料。

(实施例B4)

首先，将由5.0质量份的原始的碳纤维(第一碳纤维、纤维平均直径(平均宽度)为7.0μm，平均长度为6.0mm)、35.2质量份的回收再利用的碳纤维(第二碳纤维、纤维平均直径(平均宽度)为7.0μm，平均长度为5.0mm)、2.9质量份的作为粘合剂的聚乙烯醇纤维(纤度为1.1分特、平均长度为3.0mm、加权平均密度为1.20g/cm

接下来，相对于100质量份的制纸用浆料，添加0.001质量份的作为分散剂的阴离子型聚丙烯酰胺得到分散液，将该分散液引导至网眼间隙为0.3mm的网式输送机的制纸面并堆积成片(制纸工序)。

然后，于120℃下对制纸工序中制造而成的加湿状态的片进行加热干燥，并对聚乙烯醇纤维进行熔融，然后在交点处结合碳纤维从而得到预浸料。在所得到的预浸料中，尼龙6未熔融，一直保持纤维的状态。

此外，作为回收再利用的碳纤维，使用在空气气氛下对破碎/粉碎的CFRP实施350℃的第一加热处理后进一步在空气气氛下实施550℃的第二加热处理而得到的物质。

(实施例B5、B6)

如表2所示变更第一碳纤维、第二碳纤维、粘合剂、树脂纤维的条件，除此之外，与所述实施例B4同样地制造预浸料。

(比较例B1、B2)

作为碳纤维片材，使用在所述比较例A1、A2中制造的碳纤维片材代替所述实施例A1中制造的碳纤维片材，除此之外，与所述实施例B1同样地制造预浸料。

(比较例B3)

仅使用第一碳纤维作为碳纤维，各成分的配比如表2所示，除此之外，与所述实施例B4同样地制造预浸料。

(比较例B4)

仅使用第二碳纤维作为碳纤维，各成分的配比如表2所示，除此之外，与所述实施例B4同样地制造预浸料。

表2中汇总示出所述各实施例以及各比较例的预浸料的构成。此外，所述各实施例以及比较例B2、B4中使用的第二碳纤维在其表面的一部分附着有源自回收再利用的原料的附着物。另外，在所述各实施例以及比较例B2、B4的预浸料中包括包含多根碳纤维的束状体的同时也包括不构成束状体的碳纤维。另外，所述各实施例以及各比较例的预浸料的厚度均为0.8mm以上1.4mm以下。

[表2]

《3》成型体的制造

如下所述制造各实施例以及各比较例的成型体。

(实施例C1)

首先，层叠十五张在所述实施例B1中制造的预浸料。

接下来，在50kg/cm

另外，成型为外周面的曲率半径为L字状的弯曲板，除此之外，与所述成型体A同样地制造成型体B。

(实施例C2、C3)

作为预浸料，使用在所述实施例B2、B3中制造的预浸料代替所述实施例B1中制造的预浸料，除此之外，与所述实施例C1同样地制造成型体(成型体A以及B)。

(实施例C4)

首先，层叠十五张在所述实施例B4中制造的预浸料。

接下来，在50kg/cm

另外，成型为外周面的曲率半径为L字状的弯曲板，除此之外，与所述成型体A同样地制造成型体B。

(实施例C5、C6)

作为预浸料，使用在所述实施例B5、B6中制造的预浸料代替所述实施例B4中制造的预浸料，除此之外，与所述实施例C4同样地制造成型体(成型体A以及B)。

(比较例C1、C2)

作为预浸料，使用在所述比较例B1、B2中制造的预浸料代替所述实施例B1中制造的预浸料，除此之外，与所述实施例C1同样地制造成型体(成型体A以及B)。

(比较例C3、C4)

作为预浸料，使用在所述比较例B3、B4中制造的预浸料代替所述实施例B5中制造的预浸料，除此之外，与所述实施例C4同样地制造成型体(成型体A以及B)。

此外，所述各实施例以及比较例C2、C4的成型体中包括包含多根碳纤维的束状体的同时也包括不构成束状体的碳纤维。

《4》评价

《4-1》弯曲强度评价

对于所述实施例C1至C6以及比较例C1至C4的成型体A，测定通过以JIS K7074为标准的弯曲试验所求得的弯曲强度，并根据以下的标准进行了评价。

A：弯曲强度为250MPa以上。

B：弯曲强度为200MPa以上且不足250MPa。

C：弯曲强度为150MPa以上且不足200MPa。

D：弯曲强度为100MPa以上且不足150MPa。

E：弯曲强度不足100MPa。

《4-2》外观评价

(通过目测进行的评价)

对所述实施例C1至C6以及比较例C1至C4的成型体B进行目测观察，并根据以下的标准进行了评价。

A：完全没有确认外观不良。

B：几乎没有确认外观不良。

C：稍微确认外观不良。

D：明确确认外观不良。

E：明显确认外观不良。

(利用显微镜进行的评价)

对所述实施例C1至C6以及比较例C1至C4的成型体B的弯曲部附近进行显微镜观察，并根据以下的标准进行了评价。

A：没有确认碳纤维的露出量存在偏差。

B：碳纤维露出较多的区域与碳纤维的露出量较少且树脂材料露出较多的区域并存，稍微确认碳纤维的露出量的偏差。

C：碳纤维露出较多的区域与碳纤维的露出量较少且树脂材料露出较多的区域并存，明确确认碳纤维的露出量的偏差。

D：碳纤维露出较多的区域与碳纤维的露出量较少且树脂材料露出较多的区域并存，明显确认碳纤维的露出量的偏差。

在表3中汇总示出这些结果。

[表3]

表3

如表3所明示，在本发明中能够得到优异的结果，与之对比，在比较例中无法得到令人满意的结果。

(产业上的可利用性)

本发明的碳纤维片材包括多根碳纤维与结合所述碳纤维的粘合剂，并且包括作为原始的碳纤维的第一碳纤维和作为回收再利用的碳纤维的第二碳纤维作为所述碳纤维。因此，能够提供一种碳纤维片材，其自身的强度、可靠性优异，同时，能够用于以优异的成型性制造强度、可靠性优异的成型体。因此，本发明的碳纤维片材具有产业上的可利用性。