JP2016117857A - プリプレグの製造方法、プリプレグ、電熱ネットの製造方法、及び電熱ネット - Google Patents

Abstract

【課題】炭素繊維と絶縁繊維とが格子状に配置された状態を確実に維持できるプリプレグを製造する方法を提供する。【解決手段】本発明のプリプレグ１の製造方法は、縦方向に延びる二本の電気絶縁性繊維２からなる絶縁繊維群３を所定の間隔で配列させ、横方向に延びる炭素繊維４を所定の間隔で配列させて、各絶縁繊維群３に含まれる二本の電気絶縁性繊維２を、各炭素繊維４に上下に交差させて絡ませることで、絶縁繊維群３と炭素繊維４とが格子状に配置される繊維基材を形成する工程と、エポキシ樹脂が表面にコーティングされた紙材を準備する工程と、繊維基材と紙材とを熱ラミネートして、紙材にコーティングされたエポキシ樹脂を、繊維基材の炭素繊維や電気絶縁性繊維に含ませることで、繊維基材をプリプレグ１とする工程と、プリプレグ１から紙材を剥離する工程とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プリプレグの製造方法、当該方法で製造されたプリプレグ、当該プリプレグを用いる電熱ネットの製造方法、及び当該方法で製造された電熱ネットに関する。

従来、通電で発熱する炭素繊維を備えた電熱ネットが、融雪用や暖房用のヒーターとして使用されている（例えば特許文献１）。このような電熱ネットとして、炭素繊維と電気絶縁性繊維とが格子状に配置されたものがある。この格子状の電熱ネットでは、一般に、炭素繊維や電気絶縁性繊維の強度を高めることや、炭素繊維間を電気的に絶縁することを目的として、炭素繊維や電気絶縁性繊維にエポキシ樹脂を含有させて、エポキシ樹脂を硬化させることが行われている。

図７は、上述した格子状の電熱ネットを形成するために使用される従来のプリプレグ１００を示している。図７（ａ）はプリプレグ１００の平面図であり、図７（ｂ）はプリプレグ１００の側面図である。図７に示す従来のプリプレグ１００は、横糸の炭素繊維１０１と縦糸の電気絶縁性繊維１０２（以下、絶縁繊維１０２と略す）とが平織りされることで、炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２とが略直角に交差する格子状を呈している。上述の平織りとは、各横糸が交互に縦糸の上下を通過し、各縦糸が交互に横糸の上下を通過するように、横糸や縦糸を織り上げる方法である。炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２は、サイジング剤によって複数の単糸が束ねられたものであり、これら炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２には、半硬化状態のエポキシ樹脂が含まれている。

上述のプリプレグ１００を得るために、一般に下記の（i）〜（v）の工程が順次行われる。

（i）工程：炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２とを平織りして、炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２とが格子状に配置される繊維基材を形成する工程。
（ii）工程：溶剤で希釈したエポキシ樹脂の溶液（ワニス）の中に、繊維基材を浸漬させることで、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２にエポキシ樹脂の溶液を含ませる工程。
（iii）工程：エポキシ樹脂の溶液から、繊維基材を引き上げる工程。
（iv）程：繊維基材を乾燥して、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２に含まれる溶剤を蒸発させる工程。
（v）工程：繊維基材の温度が室温と同程度になるまで、繊維基材を冷却する工程。

プリプレグ１００は、上記（v）程が行なわれた後の繊維基材に相当する。上記（i）〜（v）の工程を行なって、プリプレグ１００を形成した後では、電熱ネットを形成するために、プリプレグ１００を加圧及び加熱して、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２に含まれるエポキシ樹脂を硬化させることが行われる。

特開昭６３−１６５９４号公報

しかしながら、図７に示す従来のプリプレグ１００では、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２の動きを規制する力が弱いため、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２がずれ動いて、炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２とが格子状に配置された状態を維持できない。また、この問題を回避すべく、炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２との各交差位置に接着剤を塗布して、炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２を接合する対応も考えられるが、交差位置の数が多い場合には、接着剤の塗布に多大な手間を要する。また、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２の動きを規制するためには、所定量の接着剤を各交差位置に塗布する必要があり、この対応が適切に行なわれない場合には、炭素繊維１０１と絶縁繊維１０２との接合が外れて、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２がずれ動く事態が生じ得る。

また、上述したプリプレグ１００の製造方法では、溶剤で粘度を下げたエポキシ樹脂の溶液（ワニス）の中に繊維基材を浸漬させる際に（（ii）工程）、サイジング材が樹脂の溶液（ワニス）に溶けて、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２の単糸が分離する問題が生じ得る。さらに、エポキシ樹脂の溶液から繊維基材を引き上げる際に（（iii）工程）、一部の炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２が凝集して、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２の厚みや幅が均一にならない問題や、プリプレグ１００の織り目が崩れたり、プリプレグ１００の形状が安定しない問題が生じ得る。

さらに、エポキシ樹脂の溶液（ワニス）の中に基材を浸漬させる方法では（（ii）工程）、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２に含有させるエポキシ樹脂の量を調整することが困難である。このため、プリプレグ１００を加圧及び加熱した後に、炭素繊維１０１や絶縁繊維１０２が所望の強度にならない問題や、炭素繊維間が電気的に絶縁されない問題が生じ得る。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであって、その目的は、炭素繊維と絶縁繊維とが格子状に配置された状態を確実に維持できるプリプレグを製造する方法、及び当該プリプレグを用いて電熱ネットを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明に第１観点に係るプリプレグの製造方法は、縦方向に延びる複数本の電気絶縁性繊維からなる絶縁繊維群を所定の間隔で配列させ、横方向に延びる炭素繊維を所定の間隔で配列させて、各前記絶縁繊維群に含まれる複数本の電気絶縁性繊維を、各前記炭素繊維に上下に交差させて絡ませることで、前記絶縁繊維群と前記炭素繊維とが格子状に配置された繊維基材を形成する繊維基材形成工程と、エポキシ樹脂が表面にコーティングされた紙材を準備する紙材準備工程と、前記繊維基材と前記紙材とを熱ラミネートして、前記紙材にコーティングされたエポキシ樹脂を、前記繊維基材に含有させることで、前記繊維基材をプリプレグとする熱ラミネート工程と、前記プリプレグから前記紙材を剥離する剥離工程とを備える。

好ましくは、各前記絶縁繊維群は、縦方向に延びる２本の前記電気絶縁性繊維からなる。

好ましくは、前記熱ラミネート工程では、前記繊維基材の上側及び下側に前記紙材が重ね合わされた積層体を、所定温度に加熱された一対のローラの間に通して、当該一対のローラで加圧することで、前記繊維基材と前記紙材とが熱ラミネートされる。

好ましくは、前記一対のローラは、６０℃以上１２０℃以下に加熱され、前記一対のローラが前記積層体に加える圧力は、９８ｋＰａ以上９８０ｋＰａ以下である。

好ましくは、前記熱ラミネート工程では、前記繊維基材の総重量を基準として１０重量パーセント以上１００重量パーセント以下のエポキシ樹脂が、前記繊維基材に含有される。

好ましくは、前記熱ラミネート工程では、前記繊維基材の総重量を基準として２０重量パーセント以上７０重量パーセント以下のエポキシ樹脂が、前記繊維基材に含有される。

好ましくは、前記電気絶縁性繊維は、ガラス繊維、バサルト繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、或いはアラミド繊維である。

好ましくは、前記電気絶縁性繊維は、６００本以上２４００本以下の単糸の束である。

好ましくは、前記炭素繊維は、３０００本以上６０００本以下の単糸の束である。

好ましくは、前記紙材準備工程には、コーターによって、前記紙材の表面にエポキシ樹脂を塗布する工程と、乾燥機によって、前記紙材に塗布されたエポキシ樹脂を乾燥する工程とが含まれる。

本発明に第２観点に係るプリプレグは、前記方法で製造されたプリプレグである。

本発明に第３観点に係る電熱ネットの製造方法は、前記プリプレグを用いて、電熱ネットを製造する方法であって、前記プリプレグを加圧及び加熱することで、当該プリプレグを構成する前記炭素繊維や前記絶縁繊維に含まれる前記エポキシ樹脂を硬化させる工程を備える。

本発明に第４観点に係る電熱ネットは、前記方法で製造された電熱ネットである。

本発明によれば、複数本の絶縁繊維からなる絶縁繊維群と炭素繊維とが格子状に配置されたプリプレグが得られる。このプリプレグでは、格子の各交点（絶縁繊維群と炭素繊維との各交差位置）で、複数本の絶縁繊維が炭素繊維に上下に交差して絡まることで、炭素繊維が縦方向（絶縁繊維の延伸方向）に動くことが規制され、また、絶縁繊維と炭素繊維との間に大きな摩擦力が生じる。したがって、炭素繊維や絶縁繊維がずれ動くことが防止されるので、絶縁繊維と炭素繊維とが格子状に配置された状態を確実に維持できる。

本発明の実施の形態に係るプリプレグを示す概略図である。 本実施形態のプリプレグの製造方法を示すフロチャートである。 紙材を形成する方法の一例を示す概略側面図である。 繊維基材と紙材とを熱ラミネートする方法の一例を示す概略側面図である。 紙材がプリプレグから剥離される様子を示す概略側面図である。 プリプレグから剥離された紙材を示す概略平面図である。 従来のプリプレグを示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリプレグ１を示す概略図である。図１（ａ）はプリプレグ１の平面図であり、図１（ｂ）はプリプレグ１の側面図である。

本実施形態のプリプレグ１は、電熱ネット（図示せず）を形成するために使用される。当該電熱ネットは、道路標識・ガードレール・歩道・屋根等に堆積する雪を融かすためや、室内を暖房するためや、霧の粒を小さくして霧中の視認性を向上させるために使用されるものである。

プリプレグ１は、縦方向に延びる二本の電気絶縁性繊維２，２からなる絶縁繊維群３と、横方向に延びる炭素繊維４とが絡め織りされることで、絶縁繊維群３と炭素繊維４とが格子状に配置されたものである。上述の絡め織りは、縦方向に延びる絶縁繊維群３を所定の間隔で配列させるとともに、横方向に延びる炭素繊維４を所定の間隔で配列させて、各絶縁繊維群３に含まれる二本の電気絶縁性繊維２，２を、各炭素繊維４に上下に交差させて絡ませることに相当する。

本実施形態のプリプレグ１では、電気絶縁性繊維２（以下、絶縁繊維２と略す）や炭素繊維４の強度を高めることや、炭素繊維間を電気的に絶縁することを目的として、絶縁繊維２や炭素繊維４にエポキシ樹脂が含有されている。具体的には、絶縁繊維２や炭素繊維４には、常温で固体となる分子量の比較的大きいエポキシ樹脂や、常温で固体となるエポキシ樹脂と常温で液体となるエポキシ樹脂とをブレンドした配合物が含有されている。上記常温で固体となるエポキシ樹脂は、例えば、ｊＥＲ（登録商標）１００１（三菱化学株式会社）や、ｊＥＲ（登録商標）１００４（三菱化学株式会社）や、エピクロン（登録商標）Ｎ−６９０（ＤＩＣ株式会社）や、エピクロン（登録商標）Ｎ−７４０（ＤＩＣ株式会社）である。上記常温で液体となるエポキシ樹脂は、例えば、ｊＥＲ（登録商標）８２８（三菱化学株式会社）や、ｊＥＲ（登録商標）８０６（三菱化学株式会社）や、エピクロン（登録商標）８５０(ＤＩＣ株式会社)や、エピクロン（登録商標）８３０(ＤＩＣ株式会社)である。

絶縁繊維２や炭素繊維４に含有されるエポキシ樹脂（上記常温で固体となるエポキシ樹脂や、上記の常温で固体となるエポキシ樹脂と常温で液体となるエポキシ樹脂とをブレンドした配合物に相当）は、後述する紙材５（図３，図４参照）から転移されたものである。この紙材５は、当初、溶剤で希釈されたエポキシ樹脂が表面に塗布されていたものであり、この紙材５に対する乾燥処理で半硬化状態となったエポキシ樹脂が、紙材５から繊維２，４に転移されて、繊維２，４に含有されている。上記の半硬化状態のエポキシ樹脂は、溶剤が蒸発して揮発分がなくなった状態から一部硬化反応が進んだものであり、常温において、表面にタック性がある半固体状から、固体状を呈する。

各絶縁繊維２は、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維、或いは、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維などの有機繊維である。好ましくは、各絶縁繊維２は、サイジング剤によって６００本以上２４００本以下の単糸が束ねられたものである。単糸の本数が６００本よりも少ない場合には、絶縁繊維２の強度が不足する。単糸の本数が２４００本よりも多い場合には、絶縁繊維２にエポキシ樹脂を含有させることが困難となる。なお、絶縁繊維２は、撚りをかけられたものでも、撚りをかけられていないものであってもよい。

各炭素繊維４は、サイジング剤によって３０００本以上６０００本以下の単糸が束ねられたものである。単糸の本数が３０００本よりも少ない場合には、炭素繊維４の強度が不足する。単糸の本数が６０００本よりも多い場合には、炭素繊維４にエポキシ樹脂を含有させることが困難となる。各炭素繊維４は、電流を流す観点から、撚りをかけていないものが好ましい。

図２は、本実施形態のプリプレグ１の製造方法を示すフロチャートである。以下、図２を参照して、本実施形態のプリプレグ１の製造方法を説明する。

まず、縦方向に延びる絶縁繊維群３と横方向に延びる絶縁繊維２とを絡め織りすることで、絶縁繊維群３と炭素繊維４とが格子状に配置された繊維基材６（図４参照）を形成する（ステップＳ１）。絡め織りとは、上述したように、縦方向に延びる二本の絶縁繊維２，２からなる絶縁繊維群３を所定の間隔で配列させるとともに、横方向に延びる炭素繊維４を所定の間隔で配列させて、各絶縁繊維群３に含まれる二本の絶縁繊維２，２を、各炭素繊維４に上下に交差させて絡ませることに相当する。この絡め織りは、専用の織機を用いることや、人力等によって実現できる。

また、エポキシ樹脂８が表面にコーティングされた紙材５を準備する（ステップＳ２）。図３は、ステップＳ２で紙材５の表面にエポキシ樹脂８をコーティングする方法の一例を示す概略側面図である。図３の例では、表面が離型処理された紙材５が、ローラ（図示せず）の回転等により搬送される。そして、当該紙材５が搬送される過程で、コーター７によって、溶剤で希釈されたエポキシ樹脂８が、一定の厚さで紙材５の表面に塗布される（図３に示す矢印Ａは、紙材５の搬送方向を示す）。次いで、紙材５が乾燥機９に送り込まれて、乾燥機９内で紙材５に熱風が吹き付けられることで、紙材５に塗布されたエポキシ樹脂８が乾燥される。これにより、エポキシ樹脂８に含まれる溶剤が蒸発して、エポキシ樹脂８から溶剤が除去される。以上で、紙材５へのエポキシ樹脂８のコーティングが完了する。エポキシ樹脂８がコーティングされた紙材５は、例えば、巻取ローラ（図示せず）に巻き取られる。そして、当該巻取ローラから引き出された紙材５が、後述のステップＳ３で使用される。なお、後述のステップＳ３を実行するために、紙材５を巻き付けた巻取ローラは、２つ準備される。

なお図３に示す方法によれば、常温で固体となる分子量の比較的大きいエポキシ樹脂や、或いは、常温で固体となるエポキシ樹脂と常温で固体となるエポキシ樹脂とをブレンドした配合物が、コーター７から吐出されて、紙材５の表面に塗布されることで、任意の厚みを有するエポキシ樹脂の塗膜を、紙材５の表面に形成できる。また、図３に示す方法では、コーター７と紙材５との間の離隔距離や、コーター７から単位時間当たりに吐出されるエポキシ樹脂８の量や、紙材５の搬送スピードが調整されることで、紙材５の単位面積当たりにコーティングされるエポキシ樹脂８の量を調整できる。例えば、コーター７と紙材５との間の離隔距離を２０μｍ以上２００μｍ以下とし、コーター７から単位時間当たりに吐出されるエポキシ樹脂８の量を２０ｇ／分以上１０００ｇ／分以下とし、紙材５の搬送スピードを１ｍ／分以上１０ｍ／分以下とすることで、紙材５の単位面積当たりにコーティングされるエポキシ樹脂８の量を、２０ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下に調整できる。

次いで、ステップＳ１で形成された繊維基材６と、ステップＳ２で形成された紙材５とを熱ラミネートする（ステップＳ３）。図４は、ステップＳ３で繊維基材６と紙材５とを熱ラミネートする方法の一例を示す概略側面図である。図４の例では、繊維基材６の上側及び下側に紙材５，５を重ね合わせた積層体が、所定温度に加熱された一対のローラ１０Ａ，１０Ｂの間に送り込まれる。上側や下側の紙材５，５は、例えば上述の巻取ローラから引き出されたものであり、エポキシ樹脂８が繊維基材６に接するように、繊維基材６に重ね合わされる。そして、上記のように繊維基材６に紙材５，５を重ね合わせた積層体（以下、積層体と適宜記す）が、ローラ１０Ａ，１０Ｂによって加圧される。この結果、紙材５，５にコーティングされたエポキシ樹脂８が、繊維基材６を構成する炭素繊維４や絶縁繊維２に含有されて、繊維基材６がプリプレグ１となる。

なお、上記ステップＳ３の熱ラミネート工程では、好ましくは、ローラ１０Ａ，１０Ｂは、６０℃以上１２０℃以下に加熱される。ローラ１０Ａ，１０Ｂの温度が６０℃よりも低い場合には、紙材５にコーティングされたエポキシ樹脂８の溶融粘度が高く、充分な量のエポキシ樹脂８を繊維基材６に含有させることができなくなる。ローラ１０Ａ，１０Ｂの温度が１２０℃よりも高い場合には、エポキシ樹脂８の硬化反応が進み過ぎて、後述の工程でプリプレグ１を加圧及び加熱する際に、エポキシ樹脂８が充分溶融せず、ボイド等の欠陥を生じる虞がある。

また好ましくは、ローラ１０Ａ，１０Ｂから積層体に加えられる圧力は、９８ｋＰａ以上９８０ｋＰａ以下とされる。ローラ１０Ａ，１０Ｂから積層体に加えられる圧力が９８ｋＰａよりも低いと、紙材５にコーティングされたエポキシ樹脂８を繊維基材６に充分含有させることができない。このため、後述するプリプレグ１の加圧及び加熱を行っても、炭素繊維４や絶縁繊維２の強度や、炭素繊維４と絶縁繊維２との接着力を、充分高めることができない虞がある。また、ローラ１０Ａ，１０Ｂから積層体に加えられる圧力が９８０ｋＰａよりも高い場合には、繊維基材６を構成する繊維２，４が潰れる虞や、紙材５からはみ出たエポキシ樹脂によって、ローラ１０Ａ，１０Ｂが汚染される虞がある。

さらに上記ステップＳ３の熱ラミネート工程では、好ましくは、繊維基材６の総重量を基準として１０重量パーセント以上１００重量パーセント以下のエポキシ樹脂８が繊維基材６に含有される。より好ましくは、繊維基材６の総重量を基準として２０重量パーセント以上７０重量パーセント以下のエポキシ樹脂８が、繊維基材６に含有される。繊維基材６に対するエポキシ樹脂８の重量パーセントが、１０重量パーセントよりも少ないと、繊維基材６に含有されるエポキシ樹脂８が少ないことで、後述のプリプレグ１の加圧及び加熱によって、炭素繊維４や絶縁繊維２の強度や、炭素繊維４と絶縁繊維２との接着力を充分高めることができない虞がある。また、繊維基材６に対するエポキシ樹脂８の重量パーセントが、１００重量％を超えると、繊維内に含まれないエポキシ樹脂８が、繊維基材６の表面に付着する事態が生じて、後述のプリプレグ１を加圧及び加熱する際に、繊維からはみ出たエポキシ樹脂８によって、格子の間隙に樹脂単独からなる膜が生じる虞がある。そして、このように格子の間隙に樹脂８の膜が形成されると、当該膜の強度が小さいことから、当該膜が割れたり欠ける問題を生じる虞がある。

また、充分な強度を有する電熱ネットを得るために、炭素繊維４の重量を基準として５重量パーセント以上３３重量パーセント以下のエポキシ樹脂８が炭素繊維４に含有され、絶縁繊維２の重量を基準として１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下のエポキシ樹脂８が絶縁繊維２に含有されることが好ましい。例えば、紙材５，５の単位面積当たりにコーティングされるエポキシ樹脂８の量が４０ｇ／ｍ^２とされる場合には、ローラ１０Ａ，１０Ｂを９０℃に加熱し、ローラ１０Ａ，１０Ｂから積層体に加えられる圧力を４９０ｋＰａとすることで、炭素繊維４の重量を基準として約２０重量パーセントのエポキシ樹脂８を炭素繊維４に含有させ、絶縁繊維２の重量を基準として約２５重量パーセントのエポキシ樹脂８を絶縁繊維２に含有させることができる。

そして、ステップＳ３の後では、紙材５，５がプリプレグ１から剥離される（ステップＳ４）。これにより、絶縁繊維２や炭素繊維４にエポキシ樹脂８が含有された格子状のプリプレグ１が得られる。

図５は、紙材５，５をプリプレグ１から剥離する状況を示す概略側面図である。図６は、プリプレグ１から剥離された紙材５を示す概略平面図である。上記のステップＳ３で、常温で固形となるエポキシ樹脂や、常温で固体となるエポキシ樹脂と常温で液体となるエポキシ樹脂とをブレンドした配合物が、紙材５の表面に塗布されて、所定厚のエポキシ樹脂８の塗膜が紙材５の表面に形成されていた場合には、ステップＳ４の剥離工程によって、図５に示すように、紙材５にコーティングされたエポキシ樹脂８のうち、絶縁繊維２や炭素繊維４に接したエポキシ樹脂８Ａのみが、絶縁繊維２や炭素繊維４に転移され、絶縁繊維２や炭素繊維４に接していないエポキシ樹脂８Ｂ、つまり、プリプレグ１の格子の間隙に位置するエポキシ樹脂８Ｂは、絶縁繊維２や炭素繊維４に転移されずに、紙材５に残る。この結果、図６に示すように、プリプレグ１から剥離された紙材５では、格子の間隙に位置していたエポキシ樹脂８Ｂが残存して、エポキシ樹脂８Ａの転移痕Ｔが格子状に生じる。

そして、図２のステップＳ１〜Ｓ４が行なわれて、プリプレグ１が製造された後では、電熱ネット（図示せず）を製造するために、例えば熱プレス成形機或いはオートクレープを用いて、プリプレグ１を加圧及び加熱することで、当該プリプレグ１を構成する炭素繊維４や絶縁繊維２に含まれるエポキシ樹脂８を硬化させることが行われる。この加圧及び加熱処理において、炭素繊維４や絶縁繊維２に含まれるエポキシ樹脂８は、一旦、溶融してから、高分子化及び架橋反応が進むことで、ゲル化して、硬化する。また、プリプレグ１に対する加圧は、加圧手段の平坦面をプリプレグ１に押し当てることによって行われ、この加圧により、上記エポキシ樹脂８の溶融時に、プリプレグ１を構成する繊維２，４の束の凹凸が平滑になる。

また、電熱ネット（図示せず）を製造するために、隣り合う２本の炭素繊維４の一方端同士・他方端同士を交互に配線接続することで、炭素繊維４が蛇行状に連なる回路を形成するとともに、当該回路の両端を電源に接続することが行われる。以上の工程を経て得られる電熱ネットでは、電源から回路の両端に電圧が印加されることで、各炭素繊維４に電流が流れて、各炭素繊維４が発熱する。また、絶縁繊維２自体や、繊維２，４に含有されたエポキシ樹脂８によって、炭素繊維間が電気的に絶縁される。

なお、配線接続で一連とする炭素繊維４の組を、隣り合う所定数の炭素繊維４の組（隣り合う２本〜ｎ本の炭素繊維４の組）とすることで、蛇行状の回路が複数形成されてもよい。この場合には、各回路の両端を電源に接続して、各回路に電圧を印加することで、各回路を構成する炭素繊維４を発熱させることができる。

また、霧の粒を小さくするための電熱ネットを製造する場合には、当該電熱ネットを構成する炭素繊維４や絶縁繊維２に、赤外線放射材がコーティングされる。当該赤外線放射材は、炭素繊維４が発する熱によって赤外線を放射するものであり、この赤外線が、電熱ネットの格子の間隙を通過する霧の粒に放射されることで、霧の粒を小さくできる。

上述したように本実施形態では、二本の絶縁繊維２からなる絶縁繊維群３と炭素繊維４とが絡め織りされることで、絶縁繊維群３と炭素繊維４とが格子状に配置されたプリプレグ１が得られる。このプリプレグ１では、格子の各交点（絶縁繊維群３と炭素繊維４との各交差位置）で、二本の絶縁繊維２が炭素繊維４に上下に交差して絡まることで、炭素繊維４が縦方向（絶縁繊維２の延伸方向）に動くことが規制され、また、絶縁繊維２と炭素繊維４との間に大きな摩擦力が生じる。したがって、炭素繊維４や絶縁繊維２がずれ動くことが防止される。このため、絶縁繊維２と炭素繊維４とが格子状に配置された状態を確実に維持できる（具体的には、絶縁繊維群３と炭素繊維４とが格子状に配置された状態を確実に維持できる）。

また、図２のステップＳ３で、紙材５に塗布されたエポキシ樹脂８を乾燥機９で乾燥することで、紙材５にコーティングされるエポキシ樹脂８は、溶剤が除去されたものとなる。このため、図２のステップＳ４で、繊維基材６と紙材５との熱ラミネートにより炭素繊維４や絶縁繊維２にエポキシ樹脂８を含有させる際に、炭素繊維４や絶縁繊維２の単糸を束ねるサイジング剤が溶ける事態や、一部の炭素繊維４や絶縁繊維２が凝集する事態が生じない。このため、炭素繊維４や絶縁繊維２を構成する単糸が分離する事態が生じず、また、炭素繊維４や絶縁繊維２の厚みや幅を均一にすることができる。

また、紙材５にコーティングされるエポキシ樹脂８の量や、ローラ１０Ａ，１０Ｂの温度や、ローラ１０Ａ，１０Ｂから繊維基材６及び紙材５の積層体に加えられる圧力が調整されることで、炭素繊維４や絶縁繊維２に含ませるエポキシ樹脂８の量を調整できる。このため、炭素繊維４や絶縁繊維２に所望量のエポキシ樹脂８が含有されたプリプレグ１を得ることができる。そしてこのことから、プリプレグ１を加圧及び加熱して炭素繊維４や絶縁繊維２に含有されるエポキシ樹脂８を硬化させることで、炭素繊維４や絶縁繊維２が所望の強度を有し、且つ、炭素繊維間が電気的に絶縁された電熱ネットを得ることができる。特に上述したように、５重量パーセント以上３３重量パーセント以下のエポキシ樹脂８が炭素繊維４に含有され、１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下のエポキシ樹脂８が絶縁繊維２に含有されることで、充分な強度を有する電熱ネットを得ることができる。

また、紙材５をプリプレグ１から剥離する際には（図２のステップＳ４、図５）、上述したように、炭素繊維４や絶縁繊維２に接したエポキシ樹脂８のみが、炭素繊維４や絶縁繊維２に転移され、繊維基材６の格子の間隙に位置していたエポキシ樹脂８は、炭素繊維４や絶縁繊維２に転移されない。これにより、格子の間隙がエポキシ樹脂８で塞がれない電熱ネットを得ることができる。この電熱ネットは、格子の間隙に多くの霧の粒を通過させることができるので、上述した赤外線の放射で多くの霧の粒を小さくすることができる。したがって、この電熱ネットによれば、霧中の視認性を確実に向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲において種々変更することができる。

例えば、上記実施形態では、縦方向に延びる２本の絶縁繊維２からなる絶縁繊維群３を各炭素繊維４に絡ませる例を示したが、２本よりも多い複数本の絶縁繊維２からなる絶縁繊維群を所定の間隔で配列して、各絶縁繊維群に含まれる複数本の絶縁繊維２を、各炭素繊維４に上下に交差させて絡ませてもよい。このようにすることで、炭素繊維４や絶縁繊維２がずれ動くことがより確実に防止できるので、絶縁繊維２と炭素繊維４とが格子状に配置された状態をより確実に維持できる。なお上記実施形態に示すように、絶縁繊維群３を２本の絶縁繊維２から構成し、当該２本の絶縁繊維２を各炭素繊維４に絡ませるようにすることで、厚さの薄い電熱ネットを製造できる。

また上記実施形態では、熱ラミネート工程（図２のステップＳ３、図４）において、エポキシ樹脂付きの紙材５を、繊維基材６の上側及び下側に配置した積層体を、ローラ１０Ａ，１０Ｂで加圧する例を示したが、繊維基材６と紙材５とを熱ラミネートする方法は、これに限られない。例えば、繊維基材６の上側及び下側のうち、いずれか一方側にエポキシ樹脂８がコーティングされた紙材５を配置し、他方側にエポキシ樹脂がコーティングされていない紙材を配置した積層体を、ローラ１０Ａ，１０Ｂの間に通して、ローラ１０Ａ，１０Ｂで加圧することで、繊維基材６と紙材５とが熱ラミネートされてもよい。なお上記実施形態に示すように、エポキシ樹脂付きの紙材５を繊維基材６の上側及び下側に配置する場合には、絶縁繊維３や炭素繊維４の上側及び下側からエポキシ樹脂の転移が行なわれる。このため、絶縁繊維３や炭素繊維４の厚さ全体にエポキシ樹脂８を含有させる上で有利である。

＜実施例＞
本発明者らは、本発明のプリプレグ１から電熱ネットを作製し、当該電熱ネットの通電時における表面温度を確認する試験を行なっている。以下、この試験について説明する。

まず、本発明のプリプレグ１を作製するために、格子状の繊維基材６を準備した。この繊維基材６は、縦方向に延びる二本のポリエステル繊維（絶縁繊維２）からなる絶縁繊維群３と、横方向に延びる炭素繊維４とが絡め織りされることで、絶縁繊維群３と炭素繊維４とが格子状に配置されたものである。ポリエステル繊維（絶縁繊維２）は、東レ株式会社製のテトロン（登録商標）１５００Ｄであり、約２ｍｍの幅を有する。炭素繊維４は、東レ株式会社製のトレカ（登録商標）Ｔ３００−６Ｋであり、約２ｍｍの幅を有する。絶縁繊維群３や炭素繊維４の配列ピッチは、７ｍｍである。繊維基材６の格子の間隙は、約５ｍｍ四方の略矩形状を呈する。繊維基材６の厚みは、０．３５ｍｍである。繊維基材６の単位面積当たりの重量（目付け）は、１０８ｇ／ｍ^２である。

また、繊維基材６を構成する絶縁繊維２や炭素繊維４にエポキシ樹脂８を含有させるために、エポキシ樹脂８がコーティングされた紙材５を準備した。この際には、離型処理された紙材５の表面に、コーター７でエポキシ樹脂８を塗布した。紙材５はリンテック株式会社製の工程紙である。エポキシ樹脂８は、サンユレック株式会社製のエポキシ樹脂配合物ＤＲ−０４７である。そして、乾燥機９内で１００℃の熱風を紙材５に５分間吹き付けることで、紙材５に塗布されたエポキシ樹脂８を乾燥して、エポキシ樹脂８に含まれる溶剤を蒸発させた。この結果、単位面積あたりの重量が４０ｇ／ｍ^２であるエポキシ樹脂８の塗膜が、紙材５の表面にコーティングされた。

ついで、上記のようにエポキシ樹脂８がコーティングされた紙材５を繊維基材６の上下に配置した積層体を、一対のロール１０Ａ，１０Ｂの間に通して加圧することで、繊維基材６と紙材５とを熱ラミネートした。ロール１０Ａ，１０Ｂは、８０℃に加熱されたものであり、ロール１０Ａ，１０Ｂ間のギャップは、０．３５ｍｍに調整されていた。上記の熱ラミネートによって、繊維基材６の総重量を基準として２６．６重量パーセントのエポキシ樹脂８が繊維基材６に含有されて、繊維基材６がプリプレグ１となった。

そして、上側及び下側の紙材５をプリプレグ１から剥離した。この結果、ポリエステル繊維（絶縁繊維２）や炭素繊維４にエポキシ樹脂８が含有された格子状のプリプレグ１が得られた。このプリプレグ１の単位面積当たりの重量は、１４７．２ｇ／ｍ^２である。

そして、プリプレグ１を加圧及び加熱し、また、プリプレグ１に含まれる炭素繊維同士を電気的に接続すること等により、電熱ネットを作製した。上記の加圧及び加熱工程では、１９６０ｋＰａの圧力をプリプレグ１に加えた状態で、１５０℃の熱で１時間プリプレグ１を加熱した。また、炭素繊維同士を電気的に接続することで、蛇行状の回路を形成した。

そして、上記の回路に１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖの電圧を印加して炭素繊維４を発熱させ、各々の電圧を印加したときの電熱ネットの周縁部や中央部における表面温度を測定した。以下の表１に測定結果を記す。

表１から明らかなように、回路に印加する電圧が大きくなるにつれて、電熱ネットの周縁部や中央部の表面温度が高くなった。このことから、本発明によれば、印加電圧を制御することで、発熱量を調整可能な電熱ネットが得られることが確認された、また表１から明らかなように、周縁部と中央部との温度差は、常に６℃以下に抑えられていた。このことから、本発明によれば、温度分布が均一となる電熱ネットが得られることが確認された。

１ プリプレグ
２ 電気絶縁性繊維
３ 絶縁繊維群
４ 炭素繊維
５ 紙材
６ 繊維基材
７ コーター
８ エポキシ樹脂
９ 乾燥機
１０Ａ，１０Ｂ ローラ

Claims (13)

1. 縦方向に延びる複数本の電気絶縁性繊維からなる絶縁繊維群を所定の間隔で配列させ、横方向に延びる炭素繊維を所定の間隔で配列させて、各前記絶縁繊維群に含まれる複数本の電気絶縁性繊維を、各前記炭素繊維に上下に交差させて絡ませることで、前記絶縁繊維群と前記炭素繊維とが格子状に配置された繊維基材を形成する繊維基材形成工程と、
   エポキシ樹脂が表面にコーティングされた紙材を準備する紙材準備工程と、
   前記繊維基材と前記紙材とを熱ラミネートして、前記紙材にコーティングされたエポキシ樹脂を、前記繊維基材に含有させることで、前記繊維基材をプリプレグとする熱ラミネート工程と、
   前記プリプレグから前記紙材を剥離する剥離工程とを備えるプリプレグの製造方法。
2. 各前記絶縁繊維群は、縦方向に延びる２本の前記電気絶縁性繊維からなる請求項１に記載のプリプレグの製造方法。
3. 前記熱ラミネート工程では、前記繊維基材の上側及び下側に前記紙材が重ね合わされた積層体を、所定温度に加熱された一対のローラの間に通して、当該一対のローラで加圧することで、前記繊維基材と前記紙材とが熱ラミネートされる請求項１又は２に記載のプリプレグの製造方法。
4. 前記一対のローラは、６０℃以上１２０℃以下に加熱され、
   前記一対のローラが前記積層体に加える圧力は、９８ｋＰａ以上９８０ｋＰａ以下である請求項３に記載のプリプレグの製造方法。
5. 前記熱ラミネート工程では、前記繊維基材の総重量を基準として１０重量パーセント以上１００重量パーセント以下のエポキシ樹脂が、前記繊維基材に含有される請求項１乃至４に記載のプリプレグの製造方法。
6. 前記熱ラミネート工程では、前記繊維基材の総重量を基準として２０重量パーセント以上７０重量パーセント以下のエポキシ樹脂が、前記繊維基材に含有される請求項５に記載のプリプレグの製造方法。
7. 前記電気絶縁性繊維は、ガラス繊維、バサルト繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、或いはアラミド繊維である請求項１乃至６のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
8. 前記電気絶縁性繊維は、６００本以上２４００本以下の単糸の束である請求項１乃至７のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
9. 前記炭素繊維は、３０００本以上６０００本以下の単糸の束である請求項１乃至８のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
10. 前記紙材準備工程には、
    コーターによって、前記紙材の表面にエポキシ樹脂を塗布する工程と、
    乾燥機によって、前記紙材に塗布されたエポキシ樹脂を乾燥する工程とが含まれる請求項１乃至９のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法で製造されたプリプレグ。
12. 請求項１１に記載のプリプレグを用いて、電熱ネットを製造する方法であって、
    前記プリプレグを加圧及び加熱することで、当該プリプレグを構成する前記炭素繊維や前記絶縁繊維に含まれる前記エポキシ樹脂を硬化させる工程を備える電熱ネットの製造方法。
13. 請求項１２に記載の方法で製造された電熱ネット。