JP2004114586A - 強化繊維基材、プリフォームおよびそれよりなる繊維強化樹脂成形体ならびに繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高繊維含有率にも拘わらず樹脂含浸性に優れるとともに、優れたコンポジット特性を有するＦＲＰが得られる強化繊維基材およびプリフォームならびにこれらからなるＦＲＰおよびその製造方法の提供。
【解決手段】次の要件（１）および（２）のいずれをも満足することを特徴とする強化繊維基材１。接着条件：温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ以下でかつ接着時間が３時間以内であること。要件（１）：強化繊維基材１を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上であること。要件（２）：強化繊維基材を強化繊維２の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２になるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が０°／αの２層または交差角が０°／α／２αの３層（α＝３０°〜１２０°）に積層した場合における強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの範囲内であること。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂成形体（以下、ＦＲＰと記す。）ならびにそれを構成するのに適した強化繊維基材およびプリフォームおよびその製造方法の改良に関し、詳しくは、後述するＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法により高品質のＦＲＰを製造するにあたり、高繊維含有率（Ｖｆ）にも拘わらず、マトリックス樹脂の含浸が良好で、例えば航空機の翼や胴体などの構造体に適する優れたコンポジット特性を発現せしめる強化繊維基材およびプリフォームならびにそれからなるＦＲＰおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、航空機構造部材などの高品質が要求されるＦＲＰの製造方法として、強化繊維基材にあらかじめマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを用い、これを型に積層した上でバッグフィルムで覆い、オートクレーブ（加熱加圧炉）内で加熱、加圧し、樹脂を硬化させるオートクレーブ成形法が多用されている。この成形法は、ＦＲＰにおいてもボイドの発生が少なく、均質であるとともに高品質であることから好ましく使用されている。
【０００３】
しかし、近年成形および材料コストの低減を図るべくオートクレーブを使用せずに、上型と下型の間に形成されたキャビティにドライ状態の強化繊維基材をセットし、クリアランス内を真空減圧し液状のマトリックス樹脂の注入を行うＲｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ（以下、ＲＴＭ法と記す。）や、成形型上にドライ状態の強化繊維基材を積層し、バッグフィルムで覆いバッグ内を真空にした後、マトリックス樹脂を注入するいわゆる減圧注入成形法（Ｖａｃｕｕｍ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｒｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ、以下、ＶａＲＴＭ法と記す。）などの注入成形法が航空機構造部材に適用されてきつつある。
【０００４】
ここで、ＲＴＭ法などにおいては、ドライ状態の強化繊維基材に液状のマトリックス樹脂を含浸させることから強化繊維基材への樹脂含浸のし易さが成形性に大きく影響を及ぼすため、樹脂含浸しやすい基材が求められる。樹脂含浸を容易にするという観点からは、例えば特許文献１に１層の基材通気量が２０〜３００ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの織物が、特許文献２に１層の基材通気量が２〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの強化繊維シートが提案されている。これらの強化繊維基材は、ハンドレイアップ成形法により強化繊維基材１枚積層させる毎にマトリックス樹脂を含浸させるコンクリート構造物の補修・補強補強用強化繊維基材としては取り扱いやすく樹脂含浸しやすい基材と言える。
【０００５】
しかしながら、これらの基材はＲＴＭ法などの注入成形に必要な多層のプリフォームを形成できないといった問題点を有していた。また、ハンドレイアップ成形により得られるＦＲＰの繊維体積率（以下、Ｖｆと記す。）は通常２０〜４０％程度である。しかし、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法などによって得られるＦＲＰのＶｆは４０〜６０％と高く、通気量に関してハンドレイアップ成形法のように強化繊維基材１枚毎にマトリックス樹脂の含浸と脱泡を交互に繰り返し、かつ、低ＶｆのＦＲＰを作製する場合においては１層の通気量が樹脂の含浸の指標となるが、ＲＴＭ法などのように強化繊維基材を複数層積層したプリフォームにマトリックス樹脂を含浸させ、かつ、高ＶｆのＦＲＰが得たい場合においてはその通気量が必ずしもマトリックス樹脂の含浸性と一致しないという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献３には、強化繊維基材同士の接着性を有するプリフォームが記載されている。このプリフォームは強化繊維基材同士が接着性を有していることからプリフォームを製造する段階で強化繊維の配向がずれることがないのでＲＴＭ法用の基材として好ましい材料である。しかし、マトリックス樹脂の含浸性については記載されていない。
【０００７】
本発明者らは、係るプリフォームを製造し、試してみたところ、用いる樹脂や接着条件によって含浸性が大幅に異なることが分かった。すなわち、強化繊維基材１枚における通気量の大きい強化繊維基材がＦＲＰ用の基材として好適であるとは言えず、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法により高品質のＦＲＰを製造するにあたり、高Ｖｆにも拘わらず、マトリックス樹脂の含浸が良好な強化繊維基材はいまだ見いだされていないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１０２７９２号公報（第３頁、段落００１１）
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−１０６１７６号公報（第３頁、段落００１３）
【００１０】
【特許文献３】
特表平８−５０９９２２号公報（第５頁）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決すること、すなわち、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法などの注入成形法により、ドライ状態の強化繊維基材に液状のマトリックス樹脂を含浸させて、航空機の構造部材などの高品質ＦＲＰを作製する際に、高Ｖｆにも拘わらず樹脂含浸性に優れるとともに、優れたコンポジット特性を有するＦＲＰが得られる強化繊維基材およびプリフォームならびにこれらからなるＦＲＰおよびその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記した問題点を解決するために鋭意検討を行い、ＲＴＭ法などによりドライ状態の基材を積層したプリフォームに液状のマトリックス樹脂を含浸させる際の樹脂含浸性と積層体における通気性に密接な関係があることを見い出すとともに、以下の構成を有することにより、樹脂含浸性に優れ、高Ｖｆでかつ強化繊維の持つ高強度・高弾性率の特性を十分に発揮できるＦＲＰが得られることを見い出すに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の第１の強化繊維基材は、強化繊維糸条が並行に配列された強化繊維シートの少なくとも片面に、ガラス転位点Ｔｇが０〜９５℃である接着樹脂が付着されてなる強化繊維基材であって、次の接着条件で複数枚の強化繊維基材同士を接着させた状態において、次の要件（１）および（２）のいずれをも満足することを特徴とするものである。
【００１４】
接着条件：温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ以下でかつ接着時間が３時間以内であること。
【００１５】
要件（１）：強化繊維基材を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上であること。
【００１６】
要件（２）：強化繊維基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２になるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が０°／αの２層または交差角が０°／α／２αの３層（α＝３０°〜１２０°）に積層した場合における強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの範囲内であること。
【００１７】
また、本発明の第２の強化繊維基材は、強化繊維糸条が互いに並行に配列した状態のシートを形成し、このシートの複数枚がそれぞれのシートの強化繊維の交差角が異なる角度で積層された状態で、ステッチ糸により一体にされた強化繊維ステッチ基材であって、この強化繊維ステッチ基材における強化繊維の総重量が３００〜９００ｇ／ｍ^２で、かつその通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の強化繊維基材積層体は、前記強化繊維基材の少なくとも２枚以上が接着樹脂により接着され、一体化されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のプリフォームは、前記強化繊維基材、この基材を複数積層してなる強化繊維基材積層体、またはそれらの組み合わせからなり、かつ接着樹脂により接着されて一体となっていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の繊維強化樹脂成形体は、前記強化繊維基材、積層強化繊維基材、プリフォームにマトリックス樹脂を含浸し、硬化させてなることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明のプリフォームの製造方法は、強化繊維糸条が並行に配列された強化繊維シートの少なくとも片面に、ガラス転位点Ｔｇが０〜９５℃の接着樹脂が付着した強化繊維基材を所定枚数積層し、隣接する繊維基材同士を接着させるとともに次の要件のいずれをも満足することを特徴とするものである。
【００２２】
要件（１）：強化繊維基材を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上であること。
【００２３】
要件（２）：強化繊維基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２になるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が強化繊維を０°／αの２層または交差角が０°／α／２α、の３層（α＝３０°〜１２０°）に積層した場合における強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであること。
【００２４】
また、本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、前記プリフォームを用い、このプリフォームに樹脂拡散媒体を介してマトリックス樹脂の含浸を行った後、マトリックス樹脂を硬化させることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、まず本発明の強化繊維基材の望ましい実施の形態を図を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の強化繊維基材の一実施例の斜視図である。
【００２７】
図において、本発明の強化繊維基材１は、長手方向に並行に配向されたたて糸である強化繊維糸条２の直交方向に、よこ糸３が強化繊維糸条２の１本毎に交互に上下に配列された一方向性織物であって、かつ、その一方の表面の全面に樹脂４が点状に分散された状態で付着したものである。
【００２８】
そして、本発明の強化繊維基材１の通気量は、強化繊維糸条が並行に配列した強化繊維シートの少なくとも片面にガラス転位点Ｔｇが０〜９５℃である接着樹脂が付着した複数枚の強化繊維基材１を、次の接着条件で接着した後、強化繊維基材同士を接着させた状態において、次の要件（１）および（２）のいずれをも満足することを特徴とするものである。
【００２９】
接着条件：温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ以下でかつ接着時間が３時間以内であること。
【００３０】
要件（１）：強化繊維基材１を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上であること。
【００３１】
要件（２）：強化繊維基材１を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２に
なるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が０°／αの２層または交差角が０°／α／２αの３層（α＝３０°〜１２０°）に積層した場合における強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの範囲内であること。
【００３２】
すなわち、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法においては、バッグ面あるいは金型に設けた注入口から樹脂を注入し、強化繊維基材積層体の厚み方向および積層体の層間の面内方向に樹脂が流れつつ強化繊維基材に樹脂含浸されるが、積層体の通気量が小さいと厚み方向への含浸速度が遅く積層体の層間の面内方向に樹脂が先に流れることになり、強化繊維ストランドにおいては周囲から中央部に向かって樹脂含浸が進行し、強化繊維ストランド中央部が樹脂未含浸になりやすい。
【００３３】
一方、積層体の通気量が大きければ樹脂含浸しやすく成形性は良いものの、強化繊維ストランド間の隙間などの通気パス部分が樹脂リッチとなり、この樹脂リッチ部分が成形時の硬化温度と常温の温度差によりサーマルクラックと呼ばれるクラックが発生しやすくなる。このサーマルクラックは、樹脂が温度差により収縮するのに対し、強化繊維は寸法変化がほとんどないことから発生するものであるが、特に航空機構造部材においては耐熱性が要求されることからＦＲＰ成形時の樹脂の硬化温度も高くなり、よりサーマルクラックが発生しやすくなる。なお、このサーマルクラックについては、発生しなくても繊維と樹脂の界面で残留応力が発生することになるので小さな負荷でＦＲＰにクラックが発生することにもなる。このようなことから、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法で使用する強化繊維基材は、物性の低下を起こさない範囲で可能な限り樹脂が流れやすいものであることが要求される。
【００３４】
そして、ＦＲＰ構造体においては、通常強化繊維基材を同一方向に積層するのではなく、疑似等方性を得るために積層体を構成する各基材の強化繊維同士の配向交角が、０°／９０°／・・・・のように互いに接する基材の強化繊維同士の交差角が９０°になる交差積層や、＋４５°／０°／−４５°／９０°／・・・・のように互いに接する基材の強化繊維同士の交差角が４５°になる交差積層が用いられることから、これらの積層構成での樹脂含浸性が重要となる。なお、ここでいう０°とは連続した強化繊維基材の長手方向のことであり、強化繊維が一方向に配列したトウシートや一方向性織物においては、強化繊維の配列方向のことであり、二方向性織物においては、たて糸の配列方向のことである。そのような中、強化繊維の重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２の範囲で、基材のそれぞれの強化繊維同士の交差角が０°／αまたは０°／α／２α、（α＝３０°〜１２０°）０°／９０°積層のように１つ以上の接着させた層間を有する積層体において、通気量から積層体の厚み方向における樹脂の含浸性に相関関係があることがわかり、また、この通気量を最適化することにより、高Ｖｆでありながら樹脂含浸が良好で成形性に優れ、かつ、優れたコンポジット特性を有することがわかった。
【００３５】
すなわち、本来成形しようとするＦＲＰと同じ構成になるように複数枚の繊維基材を積層した状態での強化繊維基材積層体の通気量を測定することができれば、その積層体における樹脂の含浸性の目安を知ることができるが、この積層体における通気量は極めて小さく通気度試験機では測定できない。一方、１枚の強化繊維基材における通気量からはハンドレイアップ成形法のように強化繊維基材１枚毎に積層、樹脂含浸させる際の樹脂含浸性の目安を知りうることができるが、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法においては、プリフォームにおけるその厚み方向や層内の面方向への樹脂の含浸性が重要となり、プリフォームにおける強化繊維基材の重なりの状態やその接着状態により左右され、１枚の強化繊維基材の通気量よりも積層し接着された強化繊維基材積層体の状態での通気量が目安となる得ることがわかった。
【００３６】
そして、強化繊維基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２の範囲になるように強化繊維基材のそれぞれの強化繊維同士の交差角を０°／αまたは０°／α／２α、（α＝３０°〜１２０°）に積層し、強化繊維同士を接着させた時の強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであると、前述したストランド中央部の樹脂未含浸部が発生しにくく、かつ、サーマルクラックなども発生しにくく強化繊維の持つ優れた特性を発揮できることを見い出したものである。
【００３７】
なお、本発明における強化繊維基材の通気量の測定は、ＪＩＳ　Ｌ１０９６：１９９９の８．２７．１のＡ法（フラジュール形法）に従って測定したものである。すなわち、直径が７ｃｍの円筒の一端に、２０ｃｍ×２０ｃｍ基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２の範囲になるように、０°／αまたは０°／α／２α、（α＝３０°〜１２０°）積層のように２または３枚積層した試験片を取り付け、加減抵抗器によって傾斜形気圧計が水柱１．２７ｃｍの圧力を示すように吸込ファンを調整し、そのときの垂直形気圧計の示す圧力と、使用した空気孔の種類とから、試験機に付属の表によって試験片を通過する空気量（ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃ）を求め、測定は５回とし、その平均値を通気量とし、本発明においては、（株）大栄科学精器製作所製コンパクト型通気度試験機ＡＰ−３６０Ｓを使用した。
【００３８】
本発明に用いる強化繊維基材を構成する強化繊維糸条としては、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維やＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維などの高強度、高弾性率繊維である。なかでも、炭素繊維は、これらの繊維の中でもより高強度、高弾性率であることから、優れた機械的特性のＦＲＰが得られることからより好ましい。さらに好ましくは、引張強さが４５００ＭＰａ以上で、かつ、引張弾性率が２５０ＧＰａ以上の炭素繊維であるとより優れたコンポジット特性が得られる。
【００３９】
また、強化繊維シートの形態としては、強化繊維糸条を一方向に配列させたいわゆるトウシートや強化繊維糸条を一方向または二方向に配列させた一方向性織物や二方向性織物などである。ここで、トウシートにおいては基材の通気性を確保するためにストランド間に適度の隙間を確保するように強化繊維を配列するとよい。なかでも、たて糸に強化繊維糸条を用いよこ糸に細い補助糸を用いた一方向性織物は、強化繊維糸条の伸直性が大きいことから優れたコンポジット特性が得られるとともにたて糸とよこ糸の交錯により並行する強化繊維間に空隙部が形成され、適度な通気性を有することから好ましい。なお、この一方向性織物における補助糸としては、繊度が５０〜５００デシテックスの細い繊維が好ましい。繊度が小さいとよこ糸が存在することによるたて糸のクリンプを極力小さくすることができ好ましい。また、糸の種類としては、並行する補強繊維糸を一体に保持するためのものであることから特に限定されず、炭素繊維やガラス繊維などの無機繊維、ポリアラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維が使用できる。
【００４０】
ここで、強化繊維基材表面に付着している樹脂は、プリフォームを作製する段階で強化繊維基材同士を接着固定するためのものであり、接着樹脂のガラス転位点Ｔｇは、０〜９５℃である。すなわち、Ｔｇが０℃未満であると常温においてべたつくため取り扱いにくい強化繊維基材になってしまう。一方、９５℃を越えると常温でべたつきはないものの強化繊維基材同士を接着させるための加熱温度を高くする必要があり接着させにくいものとなる。なお、ここでいうＴｇとは示差走査熱量分析計ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）により測定した値をいう。
【００４１】
また、強化繊維基材表面に付着している樹脂の付着量としては。特に限定されないが、樹脂の含浸性を阻害しないようにできるだけ少ない方が好ましい。そして、この接着樹脂が付着した強化繊維基材を同一方向に積層し、温度がＴｇ〜
（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内でかつ、圧力が０．１ＭＰａ以下でかつ時間が３時間以内にて処理し、強化繊維基材同士を接着させた状態において、層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上である。すなわち、剥離強さが１０Ｎ／ｍ未満であれば、積層した強化繊維基材が剥離しやすく、プリフォームを作製する際に固定が不十分となり、基材に皺が入ったり強化繊維の配向のずれが生じやすく、強化繊維基材の通気量が場所により変化し、樹脂の流れやすい箇所や流れにくい箇所が存在することになり樹脂の未含浸部分が発生しやすくなることやＦＲＰにした際に所定のコンポジット特性が得られなくなってしまう。
【００４２】
なお、ここでいう剥離強さとは、ＪＩＳ　Ｋ６８５４−３（接着剤−剥離接着強さ試験方法−第３部：Ｔ形剥離）に準じて測定した値をいう。具体的には強化繊維の配向方向に２５０ｍｍ、その直角方向に１５０ｍｍの長さになるように強化繊維基材を裁断したものを２層積層し、強化繊維の配列方向に長さ６０ｍｍの非接着部を設けた。そして、この基材同士を熱接着により一体化させ、２５ｍｍ幅に５本試験片をサンプリングした。そして、非接着部の端部を把持し、引張試験機により試験速度１０ｍｍ／分で剥離長さが１５０ｍｍになるように剥離試験を行った。なお、試験結果は、１５０ｍｍの剥離長さにおける最初と最後の２５ｍｍの長さを除いた１００ｍｍの剥離長さを剥離するの要した平均剥離荷重（Ｎ）を剥離長さ１００ｍｍで除した値を剥離強さ（Ｎ／ｍ）とする。
【００４３】
航空機の１次構造材用の材料においては飛翔物の衝突や修理中における工具の落下による損傷の影響を受けにくいように衝撃後の残存圧縮強さ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ａｆｔｅｒ　Ｉｍｐａｃｔ、以下ＣＡＩと記す。）が高いことが要求され、ＦＲＰの層間に高靭性の材料を配置することにより、ＣＦＲＰに作用した衝撃力をこの材料の変形や破壊によりエネルギーを吸収することができるため高ＣＡＩ特性が得られることから、基材表面に付着させる樹脂を最適化することによって接着性のみならず耐衝撃吸収性も向上させることができる。
【００４４】
この強化繊維基材表面に付着している樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂またはそれらの混合物である。プリフォームとしての接着性のみが要求される場合においては、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂をそれぞれ単独で用いてもよいが、ＣＡＩなどの耐衝撃性が要求される場合においては、靭性の優れた熱可塑性樹脂と低粘度化しやすく強化繊維基材への接着が容易な熱硬化性樹脂との混合物を用いると適度の靭性を有しながら強化繊維シートへの適度な接着性を有することから好ましい。熱硬化性樹脂としては、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、フェノール樹脂などである。熱可塑性樹脂としては、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボナート、ポリアセターアル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフイド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエチレン、ポリプロピレン、酢酸セルロース、酪酸セルロースなどである。
【００４５】
付着形態は、点状、線状または不連続線状である。点状に付着させるためには、粉体を強化繊維基材表面に散布し、熱融着させるとよい。また、線状または、不連続線状に付着させるためには、不織布や織物などの連続繊維からなる布帛をいったん作製した後、強化繊維基材表面に貼り合わせ熱融着させることよい。このようにすることにより、プリフォーム作製において適度な接着性を有するとともにＦＲＰの成形時には強化繊維基材の厚み方向への樹脂の含浸を阻害することがない。
【００４６】
また、強化繊維基材積層体やプリフォームにおける空隙率は、３０〜７０％であることが好ましい。ここでいう空隙率は、強化繊維基材積層体またはプリフォームにおいて強化繊維の存在しない部分の割合のことであり、次式によって表される。
【００４７】
空隙率（％）＝［１−（強化繊維体積）／（強化繊維基材積層体またはプリフォームの体積）］×１００
そして、強化繊維基材積層体またはプリフォームにおける空隙率が３０％未満であれば、積層体中に占める強化繊維の割合が大きくなることから成形において樹脂が含浸しにくくなる。一方、空隙率が７０％を越えると積層体またはプリフォームが嵩高となるので高Ｖｆにするためには基材の嵩を小さくする必要が生じ、この際に曲面などの形状を有する場合においては、部分的に糸がつっぱったりゆるんだりする箇所が生じ、コンポジット物性の低下が生じる。このため、強化繊維基材積層体またはプリフォームにおける空隙率が３０〜７０％であることが好ましい。
【００４８】
なお、ここでいう強化繊維基材積層体またはプリフォームの厚みとは、ＪＩＳＲ７６０２（炭素繊維織物の試験方法）に従って測定される厚みのことであり、５０ｋＰａに圧力を２０秒間かけたときの厚みを５箇所測定し、その平均値で表されるものである。
【００４９】
また、本発明においては、前述した強化繊維基材をあらかじめ少なくとも２枚以上積層し、かつ、強化繊維基材同士が少なくとも樹脂により接着され一体化した積層強化繊維基材を作製した後、これを単独または適宜強化繊維基材と組み合わせてプリフォームを作製して使用してもよい。
【００５０】
さらに、強化繊維基材として、強化繊維糸条が互いに並行に配列し、シートを形成し、このシートの複数枚がそれぞれのシートの強化繊維の配列方向が異なる角度で積層された状態で、ステッチ糸により一体にされた強化繊維基材であって、この基材における強化繊維の総重量３００〜９００ｇ／ｍ^２で、通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであってもよい。この強化繊維基材においては、強化繊維の積層体がステッチ糸により一体化されていることから前述した接着樹脂により強化繊維基材同士が接着された積層強化繊維基材と同様の効果が得られる。また、ステッチ糸に沿って積層体の厚み方向に通気パスが形成され、ＦＲＰ成形時の樹脂流路となりうることから強化繊維基材における強化繊維の総重量が大きくても構わない。そして、強化繊維基材においても強化繊維の総重量３００〜９００ｇ／ｍ^２で、通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであれば、強化繊維同士を接着させた強化繊維基材積層体の場合と同様に前述したストランド中央部の樹脂未含浸部が発生しにくく、かつ、サーマルクラックなども発生しにくく強化繊維の持つ優れた特性を発揮できる。
【００５１】
なお、ステッチ糸としては、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などである。
【００５２】
本発明のプリフォームの製造方法としては、前記強化繊維基材を２枚以上積層する過程において、アイロンやヒートガンなどの熱風発生装置などを使用し、基材表面に付着している接着樹脂を接着樹脂のガラス転位点Ｔｇ以上に加熱し、軟化させた後、冷却固化させることにより強化繊維基材同士が接着したプリフォームを得ることができるが、好ましくは、前記強化繊維基材を２枚以上積層し、次の要件を満足することが好ましい。
【００５３】
要件（１）：強化繊維基材を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上である。
【００５４】
要件（２）：強化繊維基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２になるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が０°／αの２層または交差角が０°／α／２α、の３層（α＝３０°〜１２０°）に積層した場合における強化繊維基材積層体の通
気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃである。
【００５５】
なお、この条件を満たすことができる接着条件としては、次の条件が挙げられる。
【００５６】
接着条件：温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ
以下で、かつ時間が３時間以内であること。
【００５７】
そして、このような条件で接着させることにより強化繊維基材全体において接着樹脂が適度に溶融することから強化繊維基材同士の接着強さも場所によるばらつきも小さく、その通気量も安定することから樹脂含浸しやすいプリフォームを得ることができる。また、前記強化繊維基材、積層強化繊維基材、またはそれらの組み合わせまたは前記プリフォームのいずれかにマトリックス樹脂を含浸し硬化させることにより高Ｖｆにも関わらず樹脂含浸性およびコンポジット特性に優れたＦＲＰを得ることができる。なかでも、Ｖｆが５０〜６５％の高Ｖｆ成形品であれば、軽量でありながら強化繊維の持つ優れた特性を有効に発揮できる。また、ＦＲＰの厚みが１０ｍｍ以上の肉厚品であれば高剛性にすることができ航空機の構造材などを作製する場合において好適である。
【００５８】
次に、本発明のプリフォームを用いてＶａＲＴＭによりＦＲＰを成形する本発明のＦＲＰの第１の製造方法の望ましい一実施例を図を用いて工程順に説明する。
【００５９】
図２は、本発明の製造方法の実施に用いる製造装置の一態様例を示した概略断面図である。
【００６０】
図において、強化繊維基材１を所定枚数積層し接着させた強化繊維積層体からなるプリフォーム５を成形型６の表面に配置し、このプリフォームにマトリックス樹脂を含浸させＦＲＰを成形するものであり、樹脂の含浸手段として強化繊維基材積層体の他にピールプライ７、樹脂含浸媒体８、バッグフィルム９、エッジ・ブリーザー１０、シール材１１から構成される。また、１２、１３、１４は、いずれもプリフォーム５への樹脂供給手段であり、それぞれ真空吸引口、樹脂吐出口、バルブである。
【００６１】
本発明の製造方法は、例えば、かかる製造装置を用いて以下に述べる手順にて行われる。
【００６２】
まず、成形型６の表面に、強化繊維基材１を所定枚数積層した強化繊維基材積層体からなるプリフォーム５を配置する。ここで、成形型６は、金属、ＦＲＰなどからなり、後述するバッグ内の真空吸引などにおいて変形しにくい高剛性の材料から構成されたものを用いるのが好ましい。
【００６３】
次に、このプリフォーム５の表面に樹脂が硬化した後に引き剥がして、不要樹脂および樹脂拡散媒体を除去するためのシート、いわゆるピールプライ７を積層し、さらにその上に樹脂を強化繊維基材上面全体に拡散させるための樹脂拡散媒体８を置く。
【００６４】
次に、プリフォーム５が成形型６と接した周囲には、真空バッグ内の空気を連続してバッグ外部に逃がす通気材料となるエッジ・ブリーザー１０として織物や不織布などの多孔性の材料を複数枚積層して張り巡らす。ここで、樹脂拡散媒体８は真空吸引口やエッジ・ブリーザーに接しているかもしくは近すぎると、樹脂拡散媒体８に流れ込んだ樹脂がプリフォーム５に含浸するよりも先に真空吸引口およびエッジ・ブリーザーの方に流れてしまうことから、真空吸引口１２やエッジ・ブリーザー１０から最も近い樹脂拡散媒体８までの距離が１０ｍｍ以上離れるように樹脂拡散媒体８の平面視の最大外形が樹脂拡散媒体面のプリフォーム５の平面視の最大外形よりも１０〜５０ｍｍ程度小さくなるように配置するとよい。
【００６５】
次いで、全体をバッグフィルム９で覆い、空気が漏れないようにバッグフィルムと成形型６の周囲を、ブチルゴム系やシリコーンゴム系のシール材１１で型に接着させ、次いでバッグフィルムの上部に図示しない樹脂タンクから注入される樹脂の吐出口１３とバルブ１４を図示の如く樹脂拡散媒体８に接するように取り付ける。一方、図示しない真空ポンプの空気吸引口を真空吸引口１２に接続する。なお、真空吸引口１２は樹脂の吐出口１３から遠いエッジ・ブリーザー上に取り付け、吐出口および吸引口の取り付け部から空気が漏れないようにシール材で接着させる。そして、真空吸引口１２から吸引しバッグフィルム内が０．０８〜０．１ＭＰａの圧力になるように真空吸引する。さらに、あらかじめ樹脂タンクには、硬化剤を所定量入れたシロップ状の常温もしくは加熱硬化型のマトリックス樹脂を入れておき、先の強化繊維基材同士の接着が完了した時点からすぐにバルブ１４を解放して樹脂拡散媒体８から樹脂を注入する。注入された樹脂は、バッグフィルムで覆われた中が真空状態であることから、樹脂拡散媒体８の内部を面内方向に拡散しつつピールプライ７を通過した後、ピールプライ７と接するプリフォーム５の厚み方向に含浸が進行するので短時間に樹脂含浸が完了する。真空ポンプは少なくとも強化繊維基材への樹脂含浸が完了するまで運転し、バッグフィルムの中を真空状態に保つことが好ましい。そして、常温放置または加熱により樹脂を硬化させる。樹脂の硬化後は、バッグフィルムを除去し、さらに、成形型６より脱型した後、ピールプライ７および樹脂含浸媒体８を除去すれば、ＦＲＰ成形品を得ることができる。
【００６６】
なお、上記のＦＲＰの製造方法においては、プリフォームを別工程にて作製した場合について記載したが、本発明においては特にこの方法に限定されるものではなく、積層した強化繊維基材を未接着状態で成形型上に配置し、バッグフィルムで覆った後、真空吸引する過程において、温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ以下で、かつ時間が３時間以内処理することで強化繊維基材同士が接着したプリフォームを作製してもよい。
【００６７】
本発明に用いられるマトリックス樹脂としては、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、変性エポキシ樹脂などの常温もしくは加熱により硬化する熱硬化性樹脂である。中でも加熱硬化型の樹脂は、短時間に樹脂を硬化させることができ、成形サイクルを短くできるので好ましい。
【００６８】
本発明の成形に用いられるピールプライ７は、マトリックス樹脂を通過させることができることが必要であり、例えばナイロン繊維織物、ポリエステル繊維織物やガラス繊維織物などである。なお、「ピールプライ」とは、樹脂が硬化した後成形品表面に固着し、成形品表面から引き剥がすことにより、実質的に余剰樹脂や樹脂拡散媒体を一緒に除去できる材料のことを言う。
【００６９】
なお、ナイロン繊維織物やポリエステル繊維織物は安価であるため、ピールプライとして好ましく用いられるが、これら織物を製造する際に用いられている油剤やサイジング剤がＦＲＰの樹脂に混入するのを防ぐため、精錬を行い、また、成形で用いる樹脂の硬化発熱などの熱による収縮を防ぐため、熱セットされた織物を使用することが好ましい。
【００７０】
本発明の方法に用いることのできる樹脂拡散媒体８の一実施態様例を図３に示した。樹脂拡散媒体は、バッグ内の真空圧力を繊維基材に伝え、かつ注入される樹脂を樹脂拡散媒体の隙間を通して、媒体側の繊維基材上面に樹脂を行きわたらせるものである。
【００７１】
すなわち、バッグフィルムとピールプライ間に配置する樹脂拡散媒体に樹脂が注入されると、図３において、注入された樹脂はバッグフィルムに接するＡ群のバー１６の隙間を流れて、バー１６の方向とＢ群のバー１７の隙間を流れるから全面に樹脂が均一に拡散することになる。また、バー１６にかかる力をバー１７に伝えることができる。バーの太さは特に限定されるものではないが、０．２〜２ｍｍが好ましい。また、隙間の幅は０．２〜２ｍｍが好ましい。樹脂拡散媒体の具体的なものとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルや金属などからなるメッシュ状のシートで、たとえば、メッシュ状樹脂フィルム、織物、網状物や編物などであり、必要に応じてこれらを数枚重ねて使用することができる。バッグフィルム９は、気密性であることが必要であり、例えばナイロンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ＰＶＣ（塩化ビニル）フィルム、ポリプロピレンフィルムやポリイミドフィルムなどが用いられ得るものである。また、エッジ・ブリーザー１０は、空気および樹脂を通過させることができることが必要であり、例えばナイロン繊維織物、ポリエステル繊維織物、ガラス繊維織物やナイロン繊維、ポリエステル繊維からなる不織布を使用することができる。また、バッグフィルムと樹脂拡散媒体間には押さえ板となるカウルプレートを介在させてもよい。そうすることにより、強化繊維基材のラップ部分など厚みが大きい箇所があるとこの部分の厚みが大きくなってしまうが、カウルプレートを挿入することで厚みの大きい部分のみを強制的に加圧することができ、厚みが均一なＦＲＰを得ることができる。なお、このカウルプレートは、加圧の際に変形すると所定の寸法に成形できなくなることから高剛性であることが必要であり、鉄板やアルミニウム板などの金属板やＦＲＰ板などからなる。
【００７２】
なお、本発明の製造方法においては、強化繊維基材の積層体への樹脂の含浸性が良好であることから積層体の厚みが１０ｍｍ以上の肉厚成形品の製造に適し、また、積層体における空隙率が３０〜７０％であれば樹脂含浸性が良好であるとともに高Ｖｆにすることが可能である。なかでも、接着樹脂がマトリックス樹脂に溶解する組成であれば樹脂注入時においては強化繊維基材における空隙率が大きく樹脂が流れ易い状態を確保しつつ樹脂の含浸後に強化繊維基材の空隙率が小さくなりＦＲＰを高Ｖｆ化しやすいのでより好ましい。
【００７３】
なお、前記ＦＲＰの製造方法において、液状樹脂の注入温度において、樹脂含浸開始時から１時間経過するまでの樹脂粘度が樹脂粘度が１０〜１５００ｍＰａ・ｓであれば、短時間に樹脂含浸が可能であることから好ましい。すなわち、１０ｍＰａ・ｓより小さければ樹脂粘度が低すぎるために先に積層体の層間の面内方向に樹脂が先に流れることになり、強化繊維ストランドにおいては周囲から中央部に向かって樹脂含浸が進行し、強化繊維ストランド中央部が樹脂未含浸になりやすい。一方、１５００ｍＰａ・ｓを越えると積層体そのものは適度な通気性を有していても樹脂粘度が高いことから樹脂が含浸しにくく樹脂含浸不良部が生じる。このため、液状樹脂の注入温度において、樹脂含浸開始時から１時間経過するまでの樹脂粘度が樹脂粘度が１０〜１５００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００７４】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
【００７５】
実施例１
強化繊維基材１としては、引張強さが５８００ＭＰａ、引張弾性率が２９０ＧＰａのフィラメント数が２４，０００本の炭素繊維をたて糸２に、また、よこ糸３としてガラス繊維ＥＣＥ２２５　１／０を用い、たて糸密度が２．１本／ｃｍ、よこ糸密度が３．０本／ｃｍである炭素繊維の重量が１９０ｇ／ｍ^２の織物を製織した。そして、この織物を製織する過程において、ポリエーテルスルホンとエポキシ樹脂の配合割合が６０：４０の混合樹脂を粉砕した接着樹脂（Ｔｇ：６２℃）の粉体を織物表面に散布した後、熱融着させることにより炭素繊維基材を得た。なお、炭素繊維維基材における接着樹脂の付着量は、１８ｇ／ｍ^２（８重量％）であった。
【００７６】
そして、この炭素繊維基材の通気性を調査するために強化繊維基材を０°／９０°／１８０°（０°と同じ）の交差積層した後バッグフィルムで覆い、バッグ内を真空吸引しながら７０℃の雰囲気下で１時間放置し、３枚の炭素繊維基材を接着させ、通気量測定用の試験体を作製した。そして、炭素繊維積層体の通気量を測定したところ、０．８８ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであった。
【００７７】
また、剥離強さを調査するために強化繊維基材を同一方向に２枚重ねた後バッグフィルムで包み、バッグ内を真空吸引しながら７０℃の雰囲気下で１時間放置し、２枚の炭素繊維基材を接着させ、剥離強さ測定用の試験体を作製した。そして、炭素繊維積層体の層間の剥離強さを測定したところ、３２Ｎ／ｍであった。
【００７８】
また、樹脂含浸性を調査するために、炭素繊維基材を７０ｃｍ×７０ｃｍの大きさになるように裁断し、（−４５°／０°／＋４５°／９０°）_３Ｓ構成で２４枚の積層体からなるプリフォームを作製した。成形型の上にこのプリフォームを配置した後、ピールプライ、プラスチックネット（樹脂含浸媒体）の順で積層し、これらをバッグフィルムで覆い、成形型とバックフィルム間をシールテープでシールした。そして、このバッグフィルム内を真空吸引し、７０℃で１時間加熱し強化繊維基材を接着させた後、プリフォームへの樹脂注入を行った。ここで、マトリックス樹脂としては、７０℃（注入温度）における樹脂粘度が１３０ｍＰａ・ｓ、７０℃で１時間経過後の樹脂粘度が３２０ｍＰａ・ｓの液状エポキシ樹脂を用い、樹脂注入において、４０分で樹脂が真空吸引チューブまで流出することが観察された。さらに、樹脂注入開始後１．５時間経過した後、１３０℃まで、１．５℃／分で昇温した後、１３０℃で２時間保持し、２．５℃／分で常温まで降温しプレキュアを行った。そして、常温でバッグフィルムや樹脂拡散媒体、ピールプライなどの成形副資材を除去した後、さらに、アフターキュアとして１．５℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で２時間保持した後、２．５℃／分で常温まで降温した。
【００７９】
得られたＣＦＲＰの中央部をダイヤモンドカッターでカットし、顕微鏡により樹脂の含浸状態を観察したところ、ボイドもなく樹脂含浸が良好であるとともにサーマルクラックも観察されなかった。また、得られた成形板は厚みが５．２１ｍｍでＶｆは５６．３％であった。
【００８０】
実施例２
実施例２として、実施例１と同じ炭素繊維とガラス繊維をそれぞれたて糸およびよこ糸に使用して、たて糸の密度が３．２本／ｃｍ、よこ糸の密度が３．０本／ｃｍで炭素繊維の重量が３３０ｇ／ｍ^２の織物を製織した。そして、この織物を製織する過程において、実施例１と同じ接着樹脂の粉体を織物表面に散布した後、熱融着させることにより炭素繊維基材を得た。なお、炭素繊維維基材における接着樹脂の付着量は、２７ｇ／ｍ^２（８重量％）であった。
【００８１】
そして、この炭素繊維基材の通気性を調査するために強化繊維基材を０°／９０°の交差積層し、実施例１と同じ条件で接着させた後、通気量測定用の試験体を作製した。そして、炭素繊維積層体の通気量を測定したところ、１８．６ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであった。
【００８２】
また、剥離強さを調査するために実施例１と同じようにして、２枚の炭素繊維基材を接着させ、剥離強さ測定用の試験体を作製した。そして、炭素繊維積層体の層間の剥離強さを測定したところ、１５Ｎ／ｍであった。
【００８３】
また、樹脂含浸性を調査するために炭素繊維基材を７０ｃｍ×７０ｃｍの大きさになるように裁断し、（−４５°／０°／＋４５°／９０°）_２Ｓ構成で１６枚の積層体からなるプリフォームを作製した。そして実施例１と同じようにして樹脂含浸性を調査したところ樹脂注入後２０分で樹脂が真空吸引チューブまで流出することが観察された。
【００８４】
さらに、樹脂注入開始後実施例１と同じように樹脂を硬化させ、得られたＣＦＲＰの中央部をダイヤモンドカッターでカットし、顕微鏡により樹脂の含浸状態を観察したところ、ボイドもなく樹脂含浸が良好であるとともにサーマルクラックも観察されなかった。また、得られた成形板は厚みが５．３２ｍｍでＶｆは５５．１％であった。
【００８５】
比較例１
比較例１として、強化繊維シートにおける炭素繊維重量が３３０ｇ／ｍ^２になるように炭素繊維を一方向に配列し、実施例２と同じ接着樹脂の粉体をシート表面に散布した後、熱融着させることにより炭素繊維基材を得た。なお、この炭素繊維基材は並行する炭素繊維が粉体のみで接着されていることから非常に取り扱いにくく、実際の評価に当たって離型紙と一緒に巻き取り裁断する際には裁断部に粘着テープを貼りばらけないように慎重に取り扱った。そして、この基材を用いた他は実施例２と同じようにして通気量、剥離強さおよび樹脂含浸性を調査した。
【００８６】
ここで、剥離強さは、５０Ｎ／ｍであったものの通気量は、測定不能（０．２８ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃ以下）であった。
【００８７】
また、断面観察による樹脂含浸観察結果においては、基材周囲から２ｃｍ程度は厚み方向にすべて含浸しているものの中央部は樹脂含浸媒体面から厚み方向に２ｍｍ程度しか含浸していなかった。
【００８８】
比較例２
比較例２として、織物の経糸に撚りをかけ集束させて、並行する炭素繊維ストランド間に空隙ができるようにして織物を作製した他は実施例１と同じようにして通気量、剥離強さおよび樹脂含浸性を調査した。
【００８９】
ここで、炭素繊維基材積層体における通気量は、３８ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃ、剥離強さは、２６Ｎ／ｍであった。また、成形性については１０分で樹脂が真空吸引チューブまで流出することが観察された。さらに、断面観察による樹脂含浸観察結果においては、強化繊維基材全体に樹脂が含浸しているものの並行する炭素繊維ストランド間の空隙が大きくこの部分が樹脂リッチとなっており、樹脂の硬化収縮によるサーマルクラックが多数観察された。
【００９０】
比較例３
比較例３として、織物における接着樹脂量が６ｇ／ｍ^２（２重量％）である他は実施例１と同じようにして通気量、剥離強さおよび樹脂含浸性を調査した。
【００９１】
ここで、炭素繊維基材積層体における通気量は、２３．６ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃ、剥離強さは、４Ｎ／ｍであった。なお、剥離強さが小さいため積層過程において強化繊維基材のずれをが発生し、部分的に皺が生じた。また、成形性については３８分で樹脂が真空吸引チューブまで流出することが観察された。さらに、断面観察による樹脂含浸観察結果においては、強化繊維基材全体に樹脂が含浸しており、サーマルクラックも観察されなかった。
【００９２】
これらの評価結果をまとめると表１のようになる。
【００９３】
【表１】

【００９４】
表１に示すように、実施例１および２のものは、樹脂拡散媒体を用いたＶａＲＴＭ法において高Ｖｆでありながら短時間に樹脂含浸が可能であり、また、樹脂含浸不良部やサーマルクラックも観察されなかった。一方、実施例１においては、通気量が小さいために部分的にしか樹脂が含浸しなかった。さらに、実施例２においては、通気量が大きいことから炭素繊維積層体には短時間に樹脂を含浸させることができたが炭素繊維ストランド間の空隙部が大きいことから成形板においてサーマルクラックが観察された。さらに、実施例３においては、短時間に樹脂含浸は可能であり、樹脂含浸性も良好でサーマルクラックも観察されなかったが、基材同士の接着が不十分であったことからプリフォーム作製段階で基材が剥離しやすく皺を生じ、取り扱いにくい材料であった。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の強化繊維基材およびそれからなるプリフォームは、上述したように特定範囲の通気量を有することから、樹脂含浸性に優れるとともに高品質のＦＲＰを得ることができる。また、プリフォーム作製時においても、強化繊維基材の層間が一定値以上の剥離強さを有することから、成形型の曲面に追従させても成形過程において途中で剥離するようなことがなく作業性に優れたＦＲＰの成形用材料である。
【００９６】
また、前述したプリフォームを用いた本発明の繊維強化樹脂成形体およびその製造方法は、特に樹脂拡散媒体を用いたＶａＲＴＭ法などのように真空減圧下で先に積層した強化繊維基材の面内方向に拡散させてから各基材の厚み方向に含浸を行う方法であるので、短時間で強化繊維基材積層体の全体に渡って樹脂含浸が可能となり、その結果ボイドの発生がほとんどない高品質のＦＲＰを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における強化繊維基材の一実施例の斜視図である。
【図２】本発明の製造方法の実施に用いる製造装置の一態様例を示した概略断面図である。
【図３】本発明の製造方法で使用する樹脂拡散媒体の斜視図である。
【符号の説明】
１：強化繊維基材
２：強化繊維（たて糸）
３：よこ糸
４：樹脂
５：プリフォーム
６：成形型
７：ピールプライ
８：樹脂拡散媒体
９：バッグフィルム
１０：エッジ・ブリーザー
１１：シール材
１２：真空吸引口
１３：樹脂吐出口
１４：バルブ
１５：Ａ群のバー
１６：Ｂ群のバー

Claims (19)

1. 強化繊維糸条が並行に配列された強化繊維シートの少なくとも片面に、ガラス転位点Ｔｇが０〜９５℃である接着樹脂が付着されてなる強化繊維基材であって、次の接着条件で複数枚の強化繊維基材同士を接着させた状態において、次の要件（１）および（２）のいずれをも満足することを特徴とする強化繊維基材。
   接着条件：温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ以下でかつ接着時間が３時間以内であること。
   要件（１）：強化繊維基材を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上であること。
   要件（２）：強化繊維基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２になるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が０°／αの２層または交差角が０°／α／２αの３層（α＝３０°〜１２０°）に積層した場合における強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの範囲内であること。
2. 強化繊維糸条が互いに並行に配列された状態のシートを形成し、このシートの複数枚がそれぞれのシートの強化繊維の交差角が異なる角度で積層された状態で、ステッチ糸により一体にされた強化繊維ステッチ基材であって、この強化繊維ステッチ基材における強化繊維の総重量が３００〜９００ｇ／ｍ^２で、かつその通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃであることを特徴とする強化繊維基材。
3. 強化繊維基材積層体における空隙率が３０〜７０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の強化繊維基材。
4. 強化繊維糸条が炭素繊維であることを特徴とする請求項３の強化繊維基材。
5. 強化繊維糸条は、その引張強さが４５００ＭＰａ以上、引張弾性率が２５０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項４記載の強化繊維基材。
6. 強化繊維シートが一方向性織物であることを特徴とする請求項１、３〜５のいずれかに記載の強化繊維基材。
7. 強化繊維基材における接着樹脂の付着形態が点状、線状または不連続線状であることを特徴とする請求項１、３〜６のいずれかに記載の強化繊維基材。
8. 請求項１、３〜７のいずれかに記載の強化繊維基材の少なくとも２枚以上が接着樹脂により接着され、一体化されていることを特徴とする強化繊維基材積層体。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の強化繊維基材、この基材を複数積層してなる強化繊維基材積層体、またはそれらの組み合わせからなり、かつ接着樹脂により接着されて一体となっていることを特徴とするプリフォーム。
10. 空隙率が３０〜７０％であることを特徴とする請求項９に記載のプリフォーム。
11. 請求項１〜８のいずれかに記載の強化繊維基材、強化繊維基材積層体、それらの組み合わせ、または請求項９〜１０のいずれかに記載のプリフォームに、マトリックス樹脂を含浸し、硬化させてなることを特徴とする繊維強化樹脂成形体。
12. 繊維強化樹脂成形体中における強化繊維の体積割合（Ｖｆ）が５０〜６５％であることを特徴とする請求項１１に記載の繊維強化樹脂成形体。
13. 厚みが１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の繊維強化樹脂成形体。
14. 強化繊維糸条が並行に配列された強化繊維シートの少なくとも片面に、ガラス転位点Ｔｇが０〜９５℃の接着樹脂が付着した強化繊維基材を所定枚数積層し、隣接する繊維基材同士を接着させるとともに、次の要件のいずれをも満足することを特徴とするプリフォームの製造方法。
    要件（１）：強化繊維基材を同一方向に積層した場合における層間の剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上であること。
    要件（２）：強化繊維基材を強化繊維の総重量が３００〜７００ｇ／ｍ^２になるように、それぞれの強化繊維基材の強化繊維糸条の交差角が０°／αの２層または交差角が０°／α／２α（α＝３０°〜１２０°）の３層に積層した場合における強化繊維基材積層体の通気量が０．５〜２０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓｅｃの範囲内であること。
15. 接着条件は、その接着温度がＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）の範囲内で、圧力が０．１ＭＰａ以下で、かつ接着時間が３時間以内であることを特徴とする請求項１４に記載のプリフォームの製造方法。
16. 請求項１４または１５に記載されたプリフォームを用い、このプリフォームに樹脂拡散媒体を介してマトリックス樹脂の含浸を行った後、マトリックス樹脂を硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。
17. プリフォームの厚みが１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
18. プリフォームにおける空隙率が３０〜７０％であることを特徴とする請求項１６または１７に記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。
19. マトリックス樹脂の注入温度での樹脂粘度が、樹脂含浸開始時から１時間経過するまでの間、１０〜１５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載の繊維強化樹脂成形体の製造方法。

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