JP2023050344A - Reinforcing fiber base material for resin injection molding - Google Patents

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彰彦 白波瀬
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Abstract

To provide a reinforcing fiber base material which has good impregnation property of a matrix resin, can obtain a fiber-reinforced resin excellent in dynamic characteristics such as impact resistance, and dynamic characteristics at high temperature with good productivity, and is excellent in handleability (especially, morphological stability when a reinforcing fiber base material for resin injection molding is produced and in an FRP molding process), and a reinforcing fiber base material excellent in a reinforcing fiber volume percentage content (Vf) of an FRP molded product, a reinforcing fiber laminated body, and a method for producing a reinforcing fiber base material for resin injection molding.SOLUTION: There is provided a reinforcing fiber base material for resin injection molding in which a resin material is arranged on at least one side surface of a reinforcing fiber assembly selected from any one of [1]: reinforcing fiber yarns, [2]: a reinforcing fiber yarn group obtained by paralleling reinforcing fiber yarns, and [3]: a reinforcing fiber fabric composed of reinforcing fiber yarns, wherein the resin material is a porous resin material having a dry heat dimension change rate at 130°C of 5% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、樹脂注入成形用強化繊維基材に関する。 The present invention relates to a reinforcing fiber base material for resin injection molding.

強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂(FRP)は、優れた力学特性、軽量化等の要求特性を満たすことから主に航空、宇宙、スポーツ用途に用いられてきた。これらの代表的な製造方法として、オートクレーブ成形法が知られている。かかる成形法では、強化繊維束群にマトリックス樹脂を予め含浸させたプリプレグを、成形型に積層してオートクレーブにて加熱・加圧し、FRPを成形する。プリプレグを用いると極めて信頼性の高いFRPが得られる利点があるが、製造に高いコストがかかる問題があった。 Fiber reinforced resin (FRP), in which reinforcing fibers are impregnated with matrix resin, has been mainly used for aviation, space, and sports applications because it satisfies required properties such as excellent mechanical properties and weight reduction. An autoclave molding method is known as a typical manufacturing method for these. In such a molding method, a prepreg obtained by pre-impregnating a group of reinforcing fiber bundles with a matrix resin is laminated on a molding die and heated and pressurized in an autoclave to mold an FRP. The use of prepreg has the advantage of obtaining FRP with extremely high reliability, but has the problem of high production costs.

一方、FRPの生産性に優れる成形法としては、例えばレジン・トランスファー・モールディング成形法(RTM)等の樹脂注入成形が挙げられる。RTM成形法は、マトリックス樹脂を予備含浸していないドライな強化繊維束群で構成される強化繊維基材を、成形型に積層して、液状で低粘度のマトリックス樹脂を注入することにより、後からマトリックス樹脂を含浸・固化させてFRPを成形する成形法である。 On the other hand, as a molding method excellent in FRP productivity, for example, resin injection molding such as resin transfer molding (RTM) can be mentioned. In the RTM molding method, a reinforcing fiber base material composed of a group of dry reinforcing fiber bundles that are not pre-impregnated with a matrix resin is laminated in a mold, and a liquid low-viscosity matrix resin is injected. This is a molding method in which a matrix resin is impregnated and solidified to form an FRP.

樹脂注入成形法は、FRPの生産性には優れるが、マトリックス樹脂が低粘度である必要があるため、プリプレグに用いられる高粘度のマトリックス樹脂から成形されたFRPに比べて、力学特性を十分に発揮できない場合があった。 Although the resin injection molding method is excellent in FRP productivity, it requires the matrix resin to have a low viscosity. There were times when I couldn't perform.

上記に対する解決手段として、例えば特許文献1や特許文献2に開示されるように、規定の目付を有する炭素繊維の一方向層と規定の厚みを有する熱可塑性繊維ウェブ(不織布)が合わされている中間材料が提案されている。しかしながら、これらの熱可塑性繊維ウェブを用いた場合、一定の力学特性を発揮することができると開示されているが、一部の熱可塑性繊維ウェブは耐熱性が低いため、樹脂注入成形用強化繊維基材を製造する際や、FRP成形時における熱処理工程において寸法変化を引き起こすことがあった。 As a solution to the above, for example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, an intermediate layer in which a carbon fiber unidirectional layer having a specified basis weight and a thermoplastic fiber web (nonwoven fabric) having a specified thickness are combined materials are suggested. However, when these thermoplastic fiber webs are used, it is disclosed that certain mechanical properties can be exhibited. Dimensional changes may occur during the production of the base material or during the heat treatment process during FRP molding.

特表2012-506499号公報Japanese Patent Publication No. 2012-506499 特表2008-517812号公報Japanese Patent Publication No. 2008-517812

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するものであり、具体的には、マトリックス樹脂の含浸性が良好で、耐衝撃性などの力学特性および高温時力学特性に優れる繊維強化樹脂を生産性良く得られるだけでなく、取扱性(特に、樹脂注入成形用強化繊維基材を製造する際や、FRP成形工程における形態安定性)や、FRP成形品の強化繊維体積含有率(Vf)に優れた強化繊維基材を提供せんとするものである。 The present invention solves the problems of the prior art. Specifically, the present invention provides a fiber-reinforced resin that has good impregnability with a matrix resin, excellent mechanical properties such as impact resistance, and high-temperature mechanical properties. Not only can it be obtained well, it is also excellent in handleability (especially when manufacturing a reinforcing fiber base material for resin injection molding and morphological stability in the FRP molding process) and in the reinforcing fiber volume content (Vf) of FRP molded products. The purpose of the present invention is to provide a reinforcing fiber base material.

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、
(1)[1]:強化繊維糸条、[2]:強化繊維糸条を並行に引き揃えてなる強化繊維糸条群、[3]:強化繊維糸条からなる強化繊維布帛、のうちいずれかより選ばれる強化繊維集合体の少なくとも片側表面に樹脂材料が配置された樹脂注入成形用強化繊維基材であって、前記樹脂材料は、130℃における乾熱寸法変化率が5%以下であるポーラス状樹脂材料であることを特徴とする樹脂注入成形用強化繊維基材。
(2)前記樹脂材料がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂およびフェノキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種またはそれらの混合物からなることを特徴とする、(1)に記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。
(3)前記ポーラス状樹脂材料が、前記樹脂材料のビカット軟化温度以上に加熱処理されたものであることを特徴とする、(1)または(2)に記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。
(4)前記樹脂材料のビカット軟化温度が70℃以上200℃以下であることを特徴とする、(3)に記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。
(5)前記ポーラス状樹脂材料が長繊維不織布であることを特徴とする、(1)~(4)のいずれかに記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。
である。
The present invention employs the following means in order to solve such problems. i.e.
(1) [1]: Reinforcing fiber yarn, [2]: Reinforcing fiber yarn group formed by arranging reinforcing fiber yarns in parallel, [3]: Reinforcing fiber fabric made of reinforcing fiber yarns A reinforcing fiber base material for resin injection molding in which a resin material is arranged on at least one surface of a reinforcing fiber aggregate selected from A reinforcing fiber base material for resin injection molding, characterized by being a porous resin material.
(2) The resin material is polyamide resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyetherimide resin, polyether sulfone resin, polyvinyl formal resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyphenylene ether resin, polyimide resin. , polyamideimide resin and phenoxy resin, or a mixture thereof.
(3) The reinforcing fiber base material for resin injection molding according to (1) or (2), wherein the porous resin material is heat-treated at a Vicat softening temperature or higher of the resin material. .
(4) The reinforcing fiber base material for resin injection molding according to (3), wherein the Vicat softening temperature of the resin material is 70°C or higher and 200°C or lower.
(5) The reinforcing fiber base material for resin injection molding according to any one of (1) to (4), wherein the porous resin material is a long-fiber nonwoven fabric.
is.

本発明によれば、以下に詳述するとおり、形態安定性に優れるだけでなく、RTM成形時の樹脂含浸性に優れた強化繊維基材および強化繊維積層体が得られ、また成形後は耐衝撃性および高温時の力学特性に優れたFRPを得ることができる。 According to the present invention, as described in detail below, it is possible to obtain a reinforcing fiber base material and a reinforcing fiber laminate that not only have excellent shape stability but also excellent resin impregnation properties during RTM molding. FRP with excellent impact resistance and high temperature mechanical properties can be obtained.

本発明における強化繊維基材の一態様を説明する概略断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic sectional drawing explaining one aspect|mode of the reinforcing fiber base material in this invention. 本発明における強化繊維基材の製造装置の一態様を示す概略側面図である。1 is a schematic side view showing one mode of a manufacturing apparatus for a reinforcing fiber base material according to the present invention; FIG. 本発明における強化繊維糸条群の一態様を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing one aspect of a group of reinforcing fiber yarns in the present invention. FIG. 本発明における強化繊維集合体としての一方向性織物の一態様を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing one aspect of a unidirectional woven fabric as a reinforcing fiber aggregate in the present invention. FIG. 本発明における強化繊維集合体としての二方向性織物の一態様を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing one aspect of a bidirectional woven fabric as a reinforcing fiber aggregate in the present invention. FIG. 本発明における強化繊維集合体としてのステッチ布帛の一態様を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing one aspect of a stitched fabric as a reinforcing fiber aggregate in the present invention. FIG.

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明における強化繊維基材11の一態様を説明する概略断面図である。この図に示す強化繊維基材11は、強化繊維集合体12の片面にポーラス状樹脂材料13が配置された後、接着一体化されているものである。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view explaining one aspect of the reinforcing fiber base material 11 in the present invention. The reinforcing fiber base material 11 shown in this figure is formed by bonding and integrating the porous resin material 13 on one side of the reinforcing fiber assembly 12 .

強化繊維基材11は、強化繊維糸条、強化繊維糸条群、または強化繊維糸条もしくは強化繊維糸条群で構成される強化繊維布帛、のうちいずれかより選ばれる強化繊維集合体12の、少なくとも片側表面にポーラス状樹脂材料13を有することが重要である。かかるポーラス状樹脂材料13を少なくとも片側表面に存在させることにより、強化繊維基材11の幅や繊維配向などの形態安定性、強化繊維糸条群からなるシート状の強化繊維基材11の搬送時などの取扱性を向上できる。また、後述する強化繊維基材11または強化繊維集合体12を積層した積層体(プリフォーム)においては、強化繊維集合体12同士の密着性の向上、プリフォームへの適度な剛性の付与、プリフォームの中の強化繊維の目ズレ防止等による形態安定性の向上などによる、プリフォームの取扱性の向上ができる。 The reinforcing fiber base material 11 is a reinforcing fiber assembly 12 selected from any one of reinforcing fiber yarns, reinforcing fiber yarn groups, and reinforcing fiber fabrics composed of reinforcing fiber yarns or reinforcing fiber yarn groups. , it is important to have a porous resin material 13 on at least one side surface. By having such a porous resin material 13 present on at least one side surface, morphological stability such as the width and fiber orientation of the reinforcing fiber base material 11 is improved, and when the sheet-like reinforcing fiber base material 11 made of reinforcing fiber yarn groups is conveyed, etc. can be improved. In addition, in a laminate (preform) obtained by laminating the reinforcing fiber base material 11 or the reinforcing fiber aggregate 12 described later, the adhesion between the reinforcing fiber aggregates 12 is improved, the preform is given appropriate rigidity, and the preform is improved. It is possible to improve the handleability of the preform by improving the shape stability due to the prevention of misalignment of the reinforcing fibers during remodeling.

また、強化繊維集合体12の層間に配置されたポーラス状樹脂材料13は、後述するマトリックス樹脂を流動、拡散させるスペースを確保して含浸時間を短縮したり、強化繊維基材11を用いて製造されるFRP成形体層間に発生するクラックを抑止し優れた耐衝撃性(特に衝撃後圧縮強度:CAI)を付与したりできる。 In addition, the porous resin material 13 arranged between the layers of the reinforcing fiber assembly 12 secures a space for flowing and diffusing the matrix resin described later to shorten the impregnation time, or is manufactured using the reinforcing fiber base material 11. It is possible to prevent cracks from occurring between the layers of the FRP molded body to be molded, and to impart excellent impact resistance (particularly, compressive strength after impact: CAI).

かかるポーラス状樹脂材料13は、強化繊維集合体12と接着し、少なくとも強化繊維集合体12の片側表面に存在していればよく、強化繊維集合体12の内部に存在(強化繊維糸条に浸透)していてもよい。好ましくは、前述の理由で強化繊維集合体12の表面にその50重量%以上、より好ましくは70重量%以上が偏在しているのが好ましい。またポーラス状樹脂材料13と強化繊維束集合体12とを接着する目的でバインダー成分を含んでいてもよく、例えばポーラス状樹脂材料13より軟化点(融点やガラス転移温度Tg)の低い熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いることも可能である。 Such a porous resin material 13 adheres to the reinforcing fiber assembly 12 and exists at least on one side surface of the reinforcing fiber assembly 12, and exists inside the reinforcing fiber assembly 12 (permeates the reinforcing fiber threads ). Preferably, 50% by weight or more, and more preferably 70% by weight or more, is unevenly distributed on the surface of the reinforcing fiber assembly 12 for the reason described above. Further, a binder component may be included for the purpose of bonding the porous resin material 13 and the reinforcing fiber bundle assembly 12, for example, a thermoplastic resin having a softening point (melting point or glass transition temperature Tg) lower than that of the porous resin material 13. Alternatively, a thermosetting resin can be used.

ここでポーラス状とは少なくとも平面上の厚み方向に孔が空いている形状のことをいい、かかる形態のものであれば、強化繊維基材11にマトリックス樹脂や空気の流路が確保できる。また、粒子を分散する場合と異なり平面方向の繋がりがあるため、強化繊維糸条を用いた場合の幅安定性の向上や、強化繊維糸条群からなるシート状の強化繊維基材11の搬送時などの取扱性や、また強化繊維糸条群や布帛を用いた場合の基材の形態安定性を向上させることができる。かかるポーラス状樹脂材料13としては、例えば不織布状、マット状、ネット状、メッシュ状、織物状、編物状、穿孔フィルム状、多孔フィルム状などが挙げられる。中でも不織布、マット、ネット、メッシュ、織物または編物は安価に入手でき、且つ平面方向にもマトリックス樹脂や空気の流路が形成されているため、上記の効果が高く発現するため好ましい。ポーラス状樹脂材料13が不織布である場合、構成する繊維の形態としては長繊維や短繊維が挙げられ、メルトブロー、スパンボンド、エアレイド、カーディング、抄紙などの方法によって製造されるが、特に限定はされない。副成分として繊維同士を結着させるためのバインダー成分を含んでいてもよいが、バインダー成分を多用するとFRPの耐熱性などの特性に悪影響を及ぼすことがある。また短繊維不織布は紡糸工程において油剤を付与することがあることから、マトリックス樹脂との接着性に悪影響を及ぼすことがある。したがって、バインダー成分や油剤を含まない、メルトブローやスパンボンドなどの長繊維不織布であることが好ましい。 The term "porous" as used herein refers to a shape in which holes are formed at least in the thickness direction on a plane. In addition, unlike the case of dispersing particles, there is connection in the plane direction, so the width stability is improved when reinforcing fiber threads are used, and the sheet-like reinforcing fiber base material 11 made of reinforcing fiber threads is conveyed. It is possible to improve the handleability in time and the morphological stability of the base material when using a group of reinforcing fiber threads or a fabric. Examples of the porous resin material 13 include nonwoven fabric, mat, net, mesh, woven fabric, knitted fabric, perforated film, and porous film. Among them, non-woven fabrics, mats, nets, meshes, woven fabrics, or knitted fabrics are preferable because they are available at low cost and have flow paths for the matrix resin and air in the planar direction, so that the above effects are highly exhibited. When the porous resin material 13 is a non-woven fabric, the form of the constituent fibers includes long fibers and short fibers, and is manufactured by a method such as meltblowing, spunbonding, airlaid, carding, papermaking, etc., but is not particularly limited. not. Although a binder component for binding fibers together may be included as a secondary component, excessive use of the binder component may adversely affect properties such as heat resistance of the FRP. In addition, the staple fiber nonwoven fabric may be applied with an oil during the spinning process, which may adversely affect the adhesion to the matrix resin. Therefore, it is preferable to use a long-fiber nonwoven fabric such as meltblown or spunbond that does not contain a binder component or oil.

不織布を構成する繊維の繊維径は1μm以上100μm未満であることが好ましく、5μm以上80μm未満がより好ましく、10μm以上60μm未満がさらに好ましい。繊維径が1μm未満であると樹脂材料の表面積が大きくなるため、後述する樹脂含浸工程において樹脂の流動が妨げられることがある。また繊維径が100μm以上であるとFRPとしたときの強化繊維基材層間の厚みが大きくなり、繊維体積含有率(Vf)が低下することがある。 The fiber diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is preferably 1 µm or more and less than 100 µm, more preferably 5 µm or more and less than 80 µm, and even more preferably 10 µm or more and less than 60 µm. If the fiber diameter is less than 1 μm, the resin material has a large surface area, which may hinder the flow of the resin in the resin impregnation step described later. Further, when the fiber diameter is 100 μm or more, the thickness between the reinforcing fiber base layers becomes large when the FRP is formed, and the fiber volume fraction (Vf) may decrease.

本発明で使用するポーラス状樹脂材料13は、強化繊維基材11の1~20重量%であることが好ましい。好ましくは2~18重量%、より好ましくは3~16重量%である。ポーラス状樹脂材料13が、前記範囲で配置されていることにより、強化繊維基材11の形態安定性がもたらされ、取扱性に優れた強化繊維基材11を得ることが可能となる。1重量%未満であると強化繊維基材11の取扱性が低下するだけでなく、力学特性(特にCAI)の向上効果が小さくなることがある。また20重量%を超えると、FRPにしたときの強化繊維体積含有率が低くなりすぎたり、FRPの耐熱性、耐薬品性や圧縮強度が低下する場合がある。 The porous resin material 13 used in the present invention preferably accounts for 1 to 20% by weight of the reinforcing fiber base material 11 . It is preferably 2 to 18% by weight, more preferably 3 to 16% by weight. By arranging the porous resin material 13 within the above range, the reinforcing fiber base material 11 is provided with dimensional stability, making it possible to obtain the reinforcing fiber base material 11 with excellent handleability. If it is less than 1% by weight, not only is the handleability of the reinforcing fiber base material 11 lowered, but also the effect of improving the mechanical properties (especially CAI) may be reduced. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the volume fraction of reinforcing fibers in FRP may become too low, and the heat resistance, chemical resistance and compressive strength of FRP may deteriorate.

本発明におけるポーラス状樹脂材料13は、130℃における乾熱寸法変化率が5%以下であることが重要である。ポーラス状樹脂材料13の130℃における乾熱寸法変化率が5%を超えると、例えば樹脂注入成形用強化繊維基材を製造する際、強化繊維集合体12とポーラス状樹脂材料13の接着工程において加熱手段を選択した場合に、ポーラス状樹脂材料13が熱収縮することにより、ポーラス状樹脂材料自身の目付変動や寸法が変化するだけでなく、強化繊維集合体12の幅や厚み、繊維アライメントなどを乱すことがあり、結果的に樹脂注入成形用強化繊維基材の寸法不良を誘発することがある。またFRP成形時にオートメーテッドファイバープレイスメント(AFP)やオートメーテッドテープレイアップ(ATL)装置を使用する際、同様に寸法不良を誘発することがある。したがって、ポーラス状樹脂材料13の130℃における乾熱寸法変化率は3%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。なお、本発明における乾熱寸法変化率はJIS L1913(2010年)6.10.3に準拠して測定したものをいう。 It is important that the porous resin material 13 in the present invention has a dry heat dimensional change rate of 5% or less at 130°C. If the dry heat dimensional change rate of the porous resin material 13 at 130° C. exceeds 5%, for example, when manufacturing a reinforcing fiber base material for resin injection molding, in the bonding step between the reinforcing fiber assembly 12 and the porous resin material 13 When the heating means is selected, the heat shrinkage of the porous resin material 13 not only changes the basis weight and dimensions of the porous resin material itself, but also changes the width and thickness of the reinforcing fiber assembly 12, fiber alignment, and the like. , resulting in dimensional defects in the reinforcing fiber base material for resin injection molding. Also, when using an automated fiber placement (AFP) or automated tape layup (ATL) device during FRP molding, dimensional defects may be similarly induced. Therefore, the dry heat dimensional change rate of the porous resin material 13 at 130° C. is preferably 3% or less, more preferably 1% or less. In addition, the dry heat dimensional change rate in the present invention is measured according to JIS L1913 (2010) 6.10.3.

本発明におけるポーラス状樹脂材料13は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂およびフェノキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種またはそれらの混合物からなる熱可塑性樹脂材料から構成される。また、本発明におけるポーラス状樹脂材料13は、上記した熱可塑性樹脂材料と、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシおよびフェノールから選ばれる熱硬化性樹脂材料の混合物から構成されてもよい。ポーラス状樹脂材料13を強化繊維集合体12の層間に配置させることで、強化繊維基材11を用いて製造されるFRP成形体の優れた力学特性を達成することができる。このようなFRP成形体は、特に、衝撃付与後の圧縮強度であるCAIに優れる。 The porous resin material 13 in the present invention includes polyamide resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyetherimide resin, polyether sulfone resin, polyvinyl formal resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, and polyphenylene ether resin. , a polyimide resin, a polyamideimide resin and a phenoxy resin, or a thermoplastic resin material consisting of a mixture thereof. Moreover, the porous resin material 13 in the present invention may be composed of a mixture of the thermoplastic resin material described above and a thermosetting resin material selected from unsaturated polyesters, vinyl esters, epoxies and phenols. By arranging the porous resin material 13 between the layers of the reinforcing fiber assembly 12, excellent mechanical properties of the FRP molded article manufactured using the reinforcing fiber base material 11 can be achieved. Such an FRP molded article is particularly excellent in CAI, which is compressive strength after impact is applied.

本発明におけるポーラス状樹脂材料13は、樹脂材料のビカット軟化温度(以下VSTと記すことがある)以上に加熱処理されたものであることが好ましい。ポーラス状樹脂材料13がVST以上に加熱処理されていないと、ポーラス状樹脂材料13の130℃における乾熱寸法変化率が5%を超えることが多くなり、先述のとおり、樹脂注入成形用強化繊維基材の寸法不良や、AFPやATL装置使用時の寸法不良を誘発することがある。 The porous resin material 13 in the present invention is preferably heat-treated at a Vicat softening temperature (hereinafter sometimes referred to as VST) or higher of the resin material. If the porous resin material 13 is not heat-treated at VST or higher, the dry heat dimensional change rate of the porous resin material 13 at 130° C. often exceeds 5%. It may induce dimensional defects in the base material and dimensional defects when using an AFP or ATL device.

加熱処理とはいわゆるヒートセット加工とも呼ばれ、具体的な加工方法は、例えばエンボス加工、カレンダ加工などの他、ヒートセットテンターや熱プレスの使用なども挙げられるが、特に限定はされない。また加熱方式についても乾熱や湿熱などが挙げられるが、ポーラス状樹脂材料13の特性に合わせて任意に選択すればよい。 Heat treatment is also called so-called heat setting processing, and specific processing methods include, for example, embossing, calendering, and the like, but are not limited to the use of a heat set tenter or hot press. As for the heating method, there are dry heat, wet heat, and the like, but any method may be selected according to the characteristics of the porous resin material 13 .

かかる加熱処理を施すことで、上記のようなポーラス状樹脂材料13や強化繊維集合体12の寸法安定性が得られるだけでなく、ポーラス状樹脂材料13の厚みを均一化したり、嵩高さを抑える効果も得られる。ポーラス状樹脂材料13の嵩高さを抑えると、FRP成形工程においてプリフォームの嵩高さを抑えることができ、金型へのプリフォームの装填が容易になったり、成形品の強化繊維体積含有率(Vf)を向上する効果を奏する。 By performing such heat treatment, not only can the dimensional stability of the porous resin material 13 and the reinforcing fiber assembly 12 as described above be obtained, but also the thickness of the porous resin material 13 can be made uniform and the bulk can be suppressed. effect is also obtained. Reducing the bulk of the porous resin material 13 makes it possible to reduce the bulk of the preform in the FRP molding process, making it easier to load the preform into the mold and reducing the volume content of reinforcing fibers ( Vf) is improved.

ポーラス状樹脂材料13となる樹脂材料のビカット軟化温度(VST)は70℃以上200℃以下の範囲であることが好ましい。VSTが70℃未満であると、FRPの高温時機械物性が低下するため好ましくない。またVSTが200℃を超えると熱可塑性樹脂材料と熱硬化性樹脂材料の接着性が低下し、FRPの力学特性(特にCAIやILSS)が低下する場合がある。したがって、熱可塑性樹脂材料はビカット軟化温度が100℃以上180℃以下の範囲であることがさらに好ましい。ここで本発明においてビカット軟化温度(VST)は、JIS K7206(2016)にしたがいA-50法で測定した値を指す。 The Vicat softening temperature (VST) of the resin material that becomes the porous resin material 13 is preferably in the range of 70° C. or more and 200° C. or less. If the VST is less than 70° C., the high-temperature mechanical properties of the FRP deteriorate, which is not preferable. Also, if the VST exceeds 200° C., the adhesiveness between the thermoplastic resin material and the thermosetting resin material is lowered, and the mechanical properties (especially CAI and ILSS) of the FRP may be lowered. Therefore, it is more preferable that the thermoplastic resin material has a Vicat softening temperature in the range of 100° C. or higher and 180° C. or lower. Here, the Vicat softening temperature (VST) in the present invention refers to the value measured by the A-50 method according to JIS K7206 (2016).

またポーラス状樹脂材料13は、FRPのマトリックス樹脂との親和性が低いと、ポーラス状樹脂材料13とマトリックス樹脂との界面において剥離が発生し、力学特性の向上効果が満足に得ることができないことがある。したがってポーラス状樹脂材料13とマトリックス樹脂との溶解度パラメータ差の絶対値は5以下、好ましくは3以下であることが好ましい。なおポーラス状樹脂材料13の溶解度パラメータは下記(1)式によって求められる。当該方法は“福本修編(1988)『ポリアミド樹脂ハンドブック』日刊工業新聞社”に記載されている。 In addition, if the porous resin material 13 has a low affinity with the FRP matrix resin, separation occurs at the interface between the porous resin material 13 and the matrix resin, and the effect of improving mechanical properties cannot be obtained satisfactorily. There is Therefore, the absolute value of the solubility parameter difference between the porous resin material 13 and the matrix resin is preferably 5 or less, preferably 3 or less. The solubility parameter of the porous resin material 13 is obtained by the following formula (1). The method is described in "Osamu Fukumoto (1988) "Polyamide Resin Handbook" Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd.".

Figure 2023050344000002
Figure 2023050344000002

ここで、
M:分子量
ρ:密度
ΔH:アミド基間相互作用
T:温度。
here,
M: molecular weight ρ: density ΔH: interaction between amide groups T: temperature.

またマトリックス樹脂の溶解度パラメータはフェダーズ(Fedors)の方法により決定される25℃の温度におけるポリマーの繰り返し単位の値により求められる。当該方法は、F.Fedors,Polym.Eng.Sci.,14(2),147(1974)に記載されている。 Also, the solubility parameter of the matrix resin is obtained from the value of the repeating unit of the polymer at a temperature of 25° C. determined by the method of Fedors. The method is described in F. Fedors, Polym. Eng. Sci. , 14(2), 147 (1974).

本発明における強化繊維糸条は、マルチフィラメント糸であってガラス繊維糸、有機(アラミド、PBO、PVA、PE等)繊維糸、炭素繊維(PAN系、ピッチ系等)糸等である。炭素繊維は比強度および比弾性率に優れ、殆ど吸水しないので、航空機構造材や自動車の強化繊維として好ましく用いられる。 The reinforcing fiber yarns in the present invention are multifilament yarns such as glass fiber yarns, organic (aramid, PBO, PVA, PE, etc.) fiber yarns, carbon fiber (PAN-based, pitch-based, etc.) yarns. Carbon fibers are excellent in specific strength and specific modulus and hardly absorb water, so they are preferably used as reinforcing fibers for aircraft structural materials and automobiles.

本発明に使用する強化繊維糸条は3,000~50,000フィラメントであることが好ましく、取扱性の観点から12,000~24,000フィラメントであるのが特に好ましい。強化繊維糸条の形態は特に限定されないが、糸条の幅や厚みの安定性に優れる無撚糸であることが好ましく、さらに繊維配向に優れる開繊糸であることが好ましい。 The reinforcing fiber yarn used in the present invention preferably has 3,000 to 50,000 filaments, and particularly preferably 12,000 to 24,000 filaments from the viewpoint of handleability. Although the form of the reinforcing fiber yarn is not particularly limited, it is preferably a non-twisted yarn that is excellent in the stability of the width and thickness of the yarn, and more preferably a spread yarn that is excellent in fiber orientation.

ここで、本発明における強化繊維基材は[1]:強化繊維糸条、[2]:強化繊維糸条を並行に引き揃えてなる強化繊維糸条群、または[3]強化繊維糸条もしくは強化繊維糸条群で構成される強化繊維布帛、のうちいずれかより選ばれる強化繊維集合体からなることが重要である。 Here, the reinforcing fiber base material in the present invention is [1]: reinforcing fiber yarn, [2]: reinforcing fiber yarn group formed by arranging reinforcing fiber yarns in parallel, or [3] reinforcing fiber yarn or It is important to consist of a reinforcing fiber assembly selected from any one of reinforcing fiber fabrics composed of reinforcing fiber thread groups.

まず、[1]:強化繊維糸条からなる強化繊維基材21は、例えば図2に例示する装置を使用して作成される。詳しくは、ボビン20から引き出された強化繊維糸条22は、開繊ユニット201により開繊、幅規制ローラ202にて所望の幅に調整した後、あらかじめ所望の幅にスリットした樹脂材料23(好ましくは、ポーラス状樹脂材料)と重ね合わせ、ヒーター203により加熱、プレスロール204により圧着することにより作成される。開繊ユニット201は振動ローラなどにより構成され、強化繊維糸条22の進行方向に対して直行する鉛直方向や水平方向に振動を加える機構を備える。また開繊ユニット201は、強化繊維糸条22表面に付着したサイジング剤を軟化させるためのヒーター(図示せず)を備えていても良い。このとき、ボビン20から引き出された強化繊維糸条22の糸幅をw0とすると、開繊後の強化繊維糸条22の幅はw1(w0<w1)に拡幅され、その後幅規制ローラ202によって幅w2(w1>w2)に調整される。w2は強化繊維基材21に求められる目付に応じて調整することが好ましい。また強化繊維基材21の幅精度を向上させるため、プレスロール204は溝付き構造とすることが好ましい。 First, [1]: The reinforcing fiber base material 21 made of reinforcing fiber threads is produced using the apparatus illustrated in FIG. 2, for example. Specifically, the reinforcing fiber thread 22 pulled out from the bobbin 20 is spread by the spreading unit 201, adjusted to a desired width by the width regulating roller 202, and then slit to a desired width in advance. is laminated with a porous resin material), heated by a heater 203, and pressed by a press roll 204. FIG. The fiber spreading unit 201 is composed of a vibrating roller or the like, and has a mechanism for applying vibration in the vertical and horizontal directions perpendicular to the advancing direction of the reinforcing fiber thread 22 . Further, the fiber spreading unit 201 may be provided with a heater (not shown) for softening the sizing agent adhering to the surface of the reinforcing fiber threads 22 . At this time, if the thread width of the reinforcing fiber thread 22 pulled out from the bobbin 20 is w0, the width of the reinforcing fiber thread 22 after opening is expanded to w1 (w0<w1), and then the width regulating roller 202 The width is adjusted to w2 (w1>w2). It is preferable to adjust w2 according to the basis weight required for the reinforcing fiber base material 21 . In order to improve the width accuracy of the reinforcing fiber base material 21, the press roll 204 preferably has a grooved structure.

かかる装置により作成された強化繊維基材21は、幅や目付の安定性が良く、また繊維配向にも優れるため、FRPの力学特性(特に圧縮強度)向上に寄与することができる。また樹脂材料23は強化繊維糸条群の両面に配置すると、強化繊維基材21の形態安定性がさらに向上するため好ましい。 The reinforcing fiber base material 21 produced by such an apparatus has good stability in width and basis weight, and is excellent in fiber orientation, so that it can contribute to the improvement of the mechanical properties (especially compressive strength) of FRP. Moreover, it is preferable to arrange the resin material 23 on both sides of the reinforcing fiber yarn group, because the shape stability of the reinforcing fiber substrate 21 is further improved.

次に、[2]:強化繊維糸条群からなる強化繊維基材21は、強化繊維糸条22からなる強化繊維基材の作成方法と同様に、例えば図2に例示する装置に複数のボビン20を掛け、複数の強化繊維糸条22を並行に引き揃えながら引き出すことにより作成される。ここで、並行に引き揃えるとは、隣接する強化繊維糸条22同士が、実質的に交差または交錯しない様に引き揃えることをいい、好ましくは、隣接する2本の強化繊維糸条を100mmの長さの範囲で直線に近似したとき、近似した直線が形成する角度が5°以下、さらに好ましくは2°以下となるよう引き揃えることである。ここで、強化繊維糸条22を直線に近似するとは、100mmの起点と終点とを結んで直線を形成することをいう。また隣接する強化繊維糸条22同士は、求められる強化繊維基材21の目付に応じて一定の間隔を隔てていてもよく、重なり合っていてもよい。一定の間隔を隔てる場合、間隔は強化繊維糸条22幅の200%以下であることが好ましく、重なり合っている場合は強化繊維糸条22幅の100%重なっていてもよい。このように並行に引き揃えながら引き出された強化繊維糸条群は、開繊ユニットを通過することにより、幅方向の目付を均一に分布させることが好ましい。また、かかる強化繊維糸条群から作られた強化繊維基材21は、必要であればスリットを行い、任意の幅に制御することも可能である。 Next, [2]: The reinforcing fiber base material 21 made of the group of reinforcing fiber yarns is prepared by inserting a plurality of bobbins into the apparatus illustrated in FIG. 20 and pulling out a plurality of reinforcing fiber yarns 22 while arranging them in parallel. Here, to align in parallel means to align adjacent reinforcing fiber threads 22 so as not to substantially cross or intersect each other. Preferably, two adjacent reinforcing fiber threads are separated by 100 mm. When a straight line is approximated within the range of length, the angle formed by the approximated straight line is 5° or less, preferably 2° or less. Here, approximating the reinforcing fiber thread 22 to a straight line means forming a straight line by connecting the starting point and the ending point of 100 mm. Adjacent reinforcing fiber yarns 22 may be spaced apart by a certain distance according to the basis weight of the reinforcing fiber base material 21 required, or may overlap each other. When they are spaced at a constant interval, the interval is preferably 200% or less of the width of the reinforcing fiber threads 22, and when they overlap, they may overlap 100% of the width of the reinforcing fiber threads 22. It is preferable that the group of reinforcing fiber threads pulled out while being aligned in parallel pass through a fiber opening unit so that the basis weight in the width direction is uniformly distributed. Further, the reinforcing fiber base material 21 made from such a reinforcing fiber yarn group can be slit if necessary to control the width to an arbitrary value.

[3]強化繊維糸条もしくは強化繊維糸条群で構成される強化繊維布帛については後述する。 [3] The reinforcing fiber fabric composed of reinforcing fiber threads or groups of reinforcing fiber threads will be described later.

また、強化繊維糸条22および強化繊維糸条群を使用した強化繊維基材21は、オートメーテッドファイバープレイスメント(AFP)やオートメーテッドテープレイアップ(ATL)装置が好適に用いられる。かかる装置は強化繊維基材21の廃棄率削減や積層工程自動化を目的として使用されるが、配置後の幅や繊維配向などが厳しく求められるため、強化繊維基材21の形態安定性が重要になる。ここで本発明に用いるポーラス状樹脂材料23はポーラス状の形態をしているため、平面方向の繋がりにより幅安定性や形態安定性に優れるため、AFPやATLに好適に用いることができる。 For the reinforcing fiber base material 21 using the reinforcing fiber yarn 22 and the group of reinforcing fiber yarns, an automated fiber placement (AFP) or an automated tape layup (ATL) device is preferably used. Such a device is used for the purpose of reducing the waste rate of the reinforcing fiber base material 21 and automating the lamination process, but since the width and fiber orientation after placement are strictly required, the morphological stability of the reinforcing fiber base material 21 is important. Become. Here, since the porous resin material 23 used in the present invention has a porous shape, it is excellent in width stability and shape stability due to connection in the plane direction, so it can be suitably used for AFP and ATL.

さらに本発明における強化繊維糸条群の別の態様としては、AFPやATLにより並行に引き揃え配置されたシート状のものも挙げられる。図3は本発明に用いられる強化繊維糸条群の一態様を示すものであり、強化繊維糸条32はAFPヘッド300によって供給され、並行に引き揃え配置される。かかる強化繊維糸条群31に、ポーラス状樹脂材料(図示せず)を重ね合わせるように配置し、遠赤外ヒーターなどにより加熱接着することで、強化繊維基材を得ることができる。AFPやATLによって引き揃え配置されたシート状の強化繊維糸条群31は、繊維方向と交差する方向に拘束が無いため、搬送の際に強化繊維糸条群31の形態が崩れる問題がある。かかる問題に対し、ポーラス状樹脂材料を配置し接着することで、繊維方向と交差する方向の拘束力が生まれ、搬送の問題を解決することができる。また、AFPやATLによって強化繊維糸条32を引き揃え配置する際の強化繊維糸条32同士の間隔は0.5~2mmであることが好ましい。間隔が0.5mm未満の場合、RTM成形時の樹脂含浸性が十分でなくなることがある。また間隔が2mmを超えると、複数枚の強化繊維基材を積層した際に、上層の強化繊維が下層の強化繊維糸条32間に落ち込み、厚さ方向のうねりが発生し力学特性(特に圧縮強度)が低下することがある。 Further, another aspect of the reinforcing fiber yarn group in the present invention includes a sheet-like one arranged in parallel by AFP or ATL. FIG. 3 shows one aspect of the group of reinforcing fiber yarns used in the present invention. The reinforcing fiber yarns 32 are supplied by the AFP head 300 and aligned in parallel. A reinforcing fiber base material can be obtained by placing a porous resin material (not shown) on the reinforcing fiber thread group 31 so as to be superimposed and heat-bonding them with a far-infrared heater or the like. Since the sheet-like reinforcing fiber thread group 31 aligned by AFP or ATL is not constrained in the direction crossing the fiber direction, there is a problem that the reinforcing fiber thread group 31 loses its shape during transportation. By arranging and adhering the porous resin material to such a problem, a restraining force is generated in the direction intersecting the fiber direction, and the transport problem can be solved. Further, the interval between the reinforcing fiber threads 32 when the reinforcing fiber threads 32 are aligned by AFP or ATL is preferably 0.5 to 2 mm. If the gap is less than 0.5 mm, the resin impregnation may not be sufficient during RTM molding. Further, if the interval exceeds 2 mm, when a plurality of reinforcing fiber substrates are laminated, the reinforcing fibers of the upper layer fall between the reinforcing fiber threads 32 of the lower layer, undulation in the thickness direction occurs, and mechanical properties (especially compression strength) may decrease.

次に[3]強化繊維糸条もしくは強化繊維糸条群で構成される強化繊維布帛としては、織物(一方向性、二方向性、多軸)、編物、組物、一方向に引き揃えられたシート(一方向シート)、一方向シートを2層以上重ね合わせた多軸シート等が挙げられる。このような強化繊維集合体はステッチ糸、結節糸、粗布、バインダー等の樹脂等による各種接合手段により複数のものを一体化したものであってもよい。特に輸送機器(特に航空機)の構造(特に一次構造)部材として用いる場合には、一方向シート、一方向性織物、または多軸シート(特にステッチ接合したもの)であるのが好ましい。 Next, [3] reinforcing fiber fabrics composed of reinforcing fiber yarns or reinforcing fiber yarn groups include woven fabrics (unidirectional, bidirectional, multiaxial), knitted fabrics, braided fabrics, and unidirectionally aligned A sheet (unidirectional sheet), a multiaxial sheet obtained by stacking two or more unidirectional sheets, and the like. Such a reinforcing fiber aggregate may be formed by integrating a plurality of fibers by means of various joining means such as stitch yarn, knotted yarn, coarse cloth, resin such as binder, or the like. Unidirectional sheets, unidirectional woven fabrics, or multiaxial sheets (especially stitch-bonded sheets) are preferred, particularly when used as structural (particularly primary structural) members of transportation equipment (especially aircraft).

本発明に用いる強化繊維布帛としての一方向性織物41の一態様を示す概略斜視図を図4に示す。強化繊維糸条42および経補助糸43が一方向性織物41の長さ方向、つまりたて方向に配列し、よこ方向には強化繊維糸条42より細い緯補助糸44が配列し、経補助糸43と緯補助糸44が交錯し、図4に示す織組織を有する一方向性織物である。かかる補助糸43としては低収縮性のものであることが好ましく、例えば、ガラス繊維糸、アラミド繊維糸、炭素繊維糸等が挙げられ、補助糸の繊度(単位長さあたりの重量)は強化繊維糸条の1/5以下であるのが好ましい。1/5を超えると、補助糸が太くなるので、補助糸によって強化繊維糸条がクリンプし、FRPにした際に若干強化繊維の強度低下をもたらす。一方、強化繊維集合体の形態安定性、製造安定性の面から、補助糸の繊度は強化繊維糸条の0.05%以上であるのが好ましい。上記範囲の繊度であると、強度低下を最小限にし、かつ成形の際に経補助糸によって形成される強化繊維糸条42の間隙が樹脂流路となり、マトリックス樹脂の含浸が促進できるので好ましい。 FIG. 4 shows a schematic perspective view showing one aspect of the unidirectional fabric 41 as the reinforcing fiber fabric used in the present invention. The reinforcing fiber yarns 42 and the warp auxiliary yarns 43 are arranged in the length direction of the unidirectional fabric 41, that is, in the warp direction, and the weft auxiliary yarns 44 thinner than the reinforcing fiber yarns 42 are arranged in the weft direction, and the warp auxiliary yarns are arranged. The yarn 43 and the auxiliary weft yarn 44 are crossed to form a unidirectional fabric having the weave structure shown in FIG. The auxiliary yarn 43 preferably has low shrinkage, and examples thereof include glass fiber yarn, aramid fiber yarn, carbon fiber yarn, etc. The fineness (weight per unit length) of the auxiliary yarn is the same as that of the reinforcing fiber. It is preferably 1/5 or less of the thread. If it exceeds 1/5, the auxiliary yarns become thick, and the reinforcing fiber yarns are crimped by the auxiliary yarns, resulting in a slight decrease in the strength of the reinforcing fibers when made into FRP. On the other hand, from the viewpoint of the shape stability and production stability of the reinforcing fiber assembly, the fineness of the auxiliary yarn is preferably 0.05% or more of the reinforcing fiber yarn. When the fineness is within the above range, the reduction in strength is minimized, and the gaps between the reinforcing fiber yarns 42 formed by the warp auxiliary yarns during molding serve as resin flow paths, which facilitates the impregnation of the matrix resin, which is preferable.

また、本発明に用いる強化繊維布帛としての二方向性織物51の一態様を示す概略斜視図を図5に示す。強化繊維糸条52が二方向性織物51の長さ方向、つまりたて方向に配列し、よこ方向に強化繊維糸条53が配列し、たて糸52とよこ糸53が交錯し、図5に示す織組織を有する二方向性織物である。 FIG. 5 shows a schematic perspective view showing one aspect of the bidirectional fabric 51 as the reinforcing fiber fabric used in the present invention. The reinforcing fiber yarns 52 are arranged in the length direction of the bidirectional fabric 51, that is, in the warp direction, the reinforcing fiber yarns 53 are arranged in the weft direction, and the warp yarns 52 and the weft yarns 53 intersect to form the weave shown in FIG. It is a bidirectional fabric with a texture.

さらに、本発明に用いる強化繊維布帛としてのステッチ布帛61の一態様を示す概略斜視図を図6に示す。ステッチ布帛61の下面から、まず長さ方向イに対して斜め方向に多数本の強化繊維糸条が並行に配列して+α°層62を構成し、次いで強化布帛の幅方向に多数本の強化繊維糸条が並行に配列して90°層63を構成し、次いで斜め方向に多数本の強化繊維糸条が並行に配列して-α°層64を構成し、次いで強化布帛の長さ方向に多数本の強化繊維糸条が並行に配列して0°層65を構成し、互いに配列方向が異なる4つの層が積層された状態で、ステッチ糸66でこれら4層が縫合一体化されている。縫合一体化にあたってのステッチ糸66が形成する縫い組織としては、例えば単環縫い、1/1のトリコット編みが挙げられる。ステッチ糸の材料としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ビニルアルコール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアラミド樹脂、それらの組成物等から選ぶことができる。中でも、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂であると好ましい。布帛の賦型性の観点からは、スパンデックス(ポリウレタン弾性繊維)、ポリアミド樹脂またはポリエステル樹脂の加工糸であることが好ましい。ステッチ糸の繊度は強化繊維糸条のクリンプを抑制するために強化繊維糸条の1/5以下であることが好ましい。また強化繊維集合体の形態安定性、製造安定性の面から10dtex以上、より好ましくは30dtex以上であることが好ましい。さらに、後述するプリフォーミング工程での賦形性の観点から、ステッチ糸は伸縮性を有することが好ましい。なお、図6で、断面形状が楕円状に示されている強化繊維の集合体が1糸条で、この強化繊維糸条間にステッチ糸66が配列しているかに見えるが、ステッチ糸66は強化繊維糸条に対してはランダムに挿入され、楕円状に示されている強化繊維の集合体はステッチ糸66の拘束によって形成されているのである。 Furthermore, FIG. 6 shows a schematic perspective view showing one aspect of a stitched fabric 61 as a reinforcing fiber fabric used in the present invention. From the lower surface of the stitch fabric 61, first, a large number of reinforcing fiber threads are arranged in parallel in a direction diagonal to the length direction a to form the +α° layer 62, and then a large number of reinforcing fibers are arranged in the width direction of the reinforcing fabric. The fiber yarns are arranged in parallel to form a 90° layer 63, then a large number of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel in an oblique direction to form a −α° layer 64, and then in the longitudinal direction of the reinforcing fabric. A large number of reinforcing fiber threads are arranged in parallel to form a 0° layer 65, and in a state in which four layers with different arrangement directions are laminated, these four layers are sewn and integrated with a stitch thread 66. there is The stitching structure formed by the stitch thread 66 for stitching and integration includes, for example, a single chain stitch and a 1/1 tricot stitch. Materials for stitch threads can be selected from polyester resins, polyamide resins, polyethylene resins, vinyl alcohol resins, polyphenylene sulfide resins, polyaramid resins, compositions thereof, and the like. Among them, polyester resins and polyamide resins are preferable. From the viewpoint of shaping of the fabric, it is preferably spandex (polyurethane elastic fiber), polyamide resin or polyester resin textured yarn. The fineness of the stitch yarn is preferably ⅕ or less that of the reinforcing fiber yarn in order to suppress crimping of the reinforcing fiber yarn. From the viewpoint of the shape stability and manufacturing stability of the reinforcing fiber assembly, it is preferably 10 dtex or more, more preferably 30 dtex or more. Furthermore, from the viewpoint of shapeability in the preforming step, which will be described later, the stitch yarn preferably has stretchability. In FIG. 6, it seems that the assembly of the reinforcing fibers whose cross-sectional shape is elliptical is one thread, and the stitch threads 66 are arranged between the reinforcing fiber threads. The reinforcing fiber yarns are randomly inserted into the reinforcing fiber yarns, and the elliptical reinforcing fiber assembly is formed by the binding of the stitch yarns 66 .

ここで、図6に示した多軸ステッチ布帛61の強化繊維の構成は+α°層/90°層/-α°層/0°層の4層構成について説明したが、これに限定するものではない。たとえば0°層/90°層、+α°層/-α°層、0°層/+α°層などからなる2層、+α°層/0°層/-α°層、+α°層/-α°層/0°層などからなる3層、また、0°層/+α°層/0°層/-α°層/90°層/-α°層/0°層/+α°層/0°層のように、0°層が多く含まれるような、0°、+α°、-α°、90゜の4方向を含むものであってもよい。また、0°、+α°、-α°、90゜のいずれかを含むものであってもよい。なお、バイアス角α゜は、ステッチ布帛をFRPの長さ方向に積層し、強化繊維による剪断補強を効果的に行う観点から45゜が好ましい。 Here, the configuration of the reinforcing fibers of the multiaxial stitched fabric 61 shown in FIG. 6 was described as a four-layer configuration of +α° layer/90° layer/−α° layer/0° layer, but it is not limited to this. do not have. For example, two layers such as 0° layer/90° layer, +α° layer/−α° layer, 0° layer/+α° layer, +α° layer/0° layer/−α° layer, +α° layer/−α Three layers consisting of ° layer / 0 ° layer, etc., and 0 ° layer / + α ° layer / 0 ° layer / - α ° layer / 90 ° layer / - α ° layer / 0 ° layer / + α ° layer / 0 ° Like a layer, it may include four directions of 0°, +α°, -α°, and 90° such that many 0° layers are included. It may also include any one of 0°, +α°, -α°, and 90°. The bias angle α° is preferably 45° from the viewpoint of laminating the stitched fabric in the longitudinal direction of the FRP and effectively performing shear reinforcement by the reinforcing fibers.

本発明における強化繊維基材の好ましい1層当たりの目付は50~800g/mの範囲内である。より好ましくは100~500g/m、更に好ましくは120~300g/mの範囲内である。50g/m未満であると所定のFRPの厚みを得るための積層枚数が増え、成形の作業性が悪くなることがある。また、一層当たりの目付が小さいと、層内の強化繊維糸条と強化繊維糸条の間に隙間ができ、強化繊維体積含有率Vfが部分的に不均一となり、成形すると強化繊維体積含有率Vfが大きなところはFRPが厚くなり、また強化繊維体積含有率Vfが小さなところはFRPが薄くなり、表面が凸凹したFRPとなる。このような場合には、製織寸前やステッチ糸による一体化加工前に、または/および強化布帛加工後に強化繊維糸条を振動ローラやエアー・ジェット噴射で薄く拡げると、強化布帛の全面にわたり強化繊維の体積比が均一となり、表面が平滑なFRPが得られるので好ましい。また、800g/mを超えるとマトリックス樹脂の含浸性が悪くなることがある。 The preferred weight per layer of the reinforcing fiber base material in the present invention is in the range of 50 to 800 g/m 2 . More preferably from 100 to 500 g/m 2 , still more preferably from 120 to 300 g/m 2 . If it is less than 50 g/m 2 , the number of layers to be laminated to obtain the desired thickness of FRP increases, and molding workability may deteriorate. In addition, if the basis weight per layer is small, gaps are formed between the reinforcing fiber yarns in the layer, and the reinforcing fiber volume content Vf becomes partially uneven. Where Vf is large, the FRP becomes thick, and where the reinforcing fiber volume fraction Vf is small, the FRP becomes thin, resulting in an FRP with an uneven surface. In such a case, if the reinforcing fiber yarn is thinly spread with a vibrating roller or an air jet jet just before weaving, before integration processing with stitch yarn, and/or after processing the reinforcing fabric, the reinforcing fiber can be spread over the entire surface of the reinforcing fabric. is uniform, and FRP with a smooth surface can be obtained. On the other hand, if it exceeds 800 g/m 2 , the impregnating property of the matrix resin may deteriorate.

次に、本発明における強化繊維積層体について説明する。本発明における強化繊維基材はFRP成形に先立って、所望とする厚みに達するまで複数枚積層を行い、強化繊維積層体を形成する。本発明において、強化繊維積層体の取扱性や形態安定性を付与するために熱融着やステッチにより一体化されていることが好ましい。 Next, the reinforcing fiber laminate in the present invention will be explained. Prior to FRP molding, the reinforcing fiber base material in the present invention is laminated with a plurality of layers until a desired thickness is achieved to form a reinforcing fiber laminate. In the present invention, it is preferable that the reinforcing fiber laminate is integrated by heat-sealing or stitching in order to impart handleability and shape stability to the reinforcing fiber laminate.

また本発明における強化繊維積層体は、目的とする炭素繊維強化樹脂成形体の形態に合わせて、前記炭素繊維積層基材に対して賦形型や治具等を用いて立体形状を付与し、形状固着したプリフォームとすることもできる。特に、成形型が立体形状である場合において、このようにすることによって、型締め時、あるいは、樹脂注入・含浸時の繊維乱れやしわの発生を容易に抑制することができる。 In addition, the reinforcing fiber laminate in the present invention is obtained by imparting a three-dimensional shape to the carbon fiber laminated base material using a shaping mold, a jig, etc., according to the desired shape of the carbon fiber reinforced resin molded product. It can also be a form-locked preform. In particular, when the molding die has a three-dimensional shape, by doing so, it is possible to easily suppress the occurrence of fiber disturbance and wrinkles during mold clamping or resin injection/impregnation.

次に、本発明のFRPについて説明する。本発明のFRPは、上述の強化繊維積層体にマトリックス樹脂が含浸したものである。かかるマトリックス樹脂は必要に応じて固化(硬化または重合)される。かかるマトリックス樹脂の好ましい例としては、例えば、熱硬化性樹脂、RIM(Reaction Injection Molding)用熱可塑性樹脂等が挙げられるが、中でも樹脂注入成形に好適であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂およびベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。 Next, the FRP of the present invention will be explained. The FRP of the present invention is obtained by impregnating the above reinforcing fiber laminate with a matrix resin. Such matrix resins are solidified (cured or polymerized) as necessary. Preferable examples of such matrix resins include thermosetting resins and thermoplastic resins for RIM (Reaction Injection Molding). It is preferably at least one selected from unsaturated polyester resins, cyanate ester resins, bismaleimide resins and benzoxazine resins.

また、本発明のFRPは優れた力学特性を有し、かつ軽量であるため、その用途が航空機、自動車、船舶の輸送機器のいずれかにおける一次構造部材、二次構造部材、外装部材または内装部材であることが好ましい。 In addition, since the FRP of the present invention has excellent mechanical properties and is lightweight, it is used as a primary structural member, secondary structural member, exterior member or interior member in any of transportation equipment such as aircraft, automobiles and ships. is preferably

次に、本発明における強化繊維基材を用いたFRPの成形方法について説明する。 Next, the FRP molding method using the reinforcing fiber base material in the present invention will be described.

本発明における強化繊維基材のうち、強化繊維糸条や強化繊維糸条群からなる強化繊維基材は、AFPやATL装置によって所望の形状に引き揃え配置される。 Of the reinforcing fiber substrates in the present invention, reinforcing fiber substrates composed of reinforcing fiber yarns and reinforcing fiber yarn groups are arranged in a desired shape by an AFP or ATL device.

かかる配置工程は、2次元平面形状で行われてもよいし、3次元形状で行われてもよい。2次元平面形状の場合は、1層毎に強化繊維基材を配置した後、ポーラス状の樹脂材料を配置・接着することで、1層毎の搬送が容易なシート状の強化繊維基材を作成することができ、別で用意している賦形用金型に、引き揃え配置された状態の形状を崩さず搬送することが可能となる。このとき配置するポーラス状の樹脂材料に少なくとも部分的に切れ込みが入っていると、後述するプリフォーミング工程での賦形性がより良好になるため好ましい。また搬送手段としては、静電気や吸引、針刺しなどの方法による搬送手段を用いることができる。 Such an arrangement step may be performed in a two-dimensional planar shape, or may be performed in a three-dimensional shape. In the case of a two-dimensional planar shape, after arranging the reinforcing fiber base material for each layer, by arranging and bonding the porous resin material, a sheet-like reinforcing fiber base material that can be easily transported for each layer is formed. It can be created and can be transported to a separately prepared shaping mold without breaking the shape in a state where it is aligned and arranged. At this time, it is preferable that the porous resin material arranged at this time has at least partial cuts, because the formability in the preforming step described later will be better. Moreover, as a conveying means, a conveying means using a method such as static electricity, suction, needle sticking, or the like can be used.

また1層毎に作成したシート状の強化繊維基材は、更に取扱性を良くするため、複数の層を重ね合わせて熱融着もしくはステッチにより一体化した強化繊維積層体としてもよい。このとき、2層目以降のn層目の強化繊維基材の配置方向を、n-1層目の配置方向とは異なる方向とすることにより、布帛と同様に扱うことができる複数層の強化繊維積層体とすることができる。かかる強化繊維基材の一体化工程は、強化繊維基材が重なり合っている全面に行われても良いし、部分的に行われていても良い。全面で一体化されていると強化繊維基材の形態安定性に優れる。一方、部分的に一体化されていると、後述するプリフォーミング工程において成形品形状への賦形の際に変形がしやすい(すなわち賦形性が良い)。よって成形品形状の複雑さによって、これらを任意に使い分けることが好ましい。 Further, the sheet-like reinforcing fiber base material prepared for each layer may be made into a reinforcing fiber laminate by stacking a plurality of layers and integrating them by heat-sealing or stitching in order to further improve handleability. At this time, by making the arrangement direction of the n-th layer of the reinforcing fiber base material after the second layer different from the arrangement direction of the (n-1)-th layer, it can be treated in the same way as a fabric. It can be a fiber laminate. Such a step of integrating the reinforcing fiber base materials may be performed on the entire surface where the reinforcing fiber base materials are overlapped, or may be performed partially. When the entire surface is integrated, the reinforcing fiber base material has excellent shape stability. On the other hand, if it is partially integrated, it is easily deformed when it is formed into a molded product shape in the preforming step described later (that is, the shapeability is good). Therefore, it is preferable to arbitrarily use these according to the complexity of the shape of the molded product.

ここで、本発明における強化繊維基材は、(樹脂材料の付着していない)強化繊維糸条をAFPやATL装置によって所望の形状に引き揃え配置した強化繊維糸条群に、ポーラス状の樹脂材料を配置・接着したものも含むことができる。このことにより、耐衝撃性などの特性を有していない炭素繊維糸条に対しても耐衝撃性などの特性を付与することができる。 Here, the reinforcing fiber base material in the present invention is a group of reinforcing fiber yarns (to which no resin material is attached) arranged in a desired shape by an AFP or ATL device, and a porous resin is added to the group of reinforcing fiber yarns. It can also include those in which materials are arranged and adhered. As a result, properties such as impact resistance can be imparted to carbon fiber yarns that do not have properties such as impact resistance.

更に、1層目の強化繊維基材を配置した後、同じ平面上で2層目以降の配置を繰り返しても良い。かかる配置工程ではAFPやATL装置のヘッド部分にヒーターを設け、強化繊維基材表面の樹脂材料を溶融しながら2層目以降の強化繊維基材を配置することにより、強化繊維基材の配置工程と一体化工程の一括化ができる。このとき、2層目以降のn層目の強化繊維基材の配置方向を、n-1層目の配置方向とは異なる方向とすることにより、布帛と同様に扱うことができる複数層の強化繊維積層体とすることができる。 Furthermore, after placing the first layer of the reinforcing fiber base material, the placement of the second and subsequent layers may be repeated on the same plane. In this placement step, a heater is provided in the head portion of the AFP or ATL device, and the reinforcing fiber base material is placed in the second and subsequent layers while melting the resin material on the surface of the reinforcing fiber base material, thereby performing the placement step of the reinforcing fiber base material. It is possible to unify the integration process. At this time, by making the arrangement direction of the n-th layer of the reinforcing fiber base material after the second layer different from the arrangement direction of the (n-1)-th layer, it can be treated in the same way as a fabric. It can be a fiber laminate.

また本発明における強化繊維基材のうち、強化繊維集合体からなる強化繊維基材、および強化繊維糸条群の層間に樹脂材料を含む強化繊維積層体は、成形品形状に合わせて所望の形状にカットして用いられる。 Further, among the reinforcing fiber base materials in the present invention, the reinforcing fiber base material composed of the reinforcing fiber aggregate and the reinforcing fiber laminate containing the resin material between the layers of the reinforcing fiber yarn group are formed into a desired shape according to the shape of the molded product. It is cut into pieces and used.

このように作成した強化繊維基材もしくは強化繊維積層体は、1層ずつ、もしくは複数層を所望の角度構成で積層したのち、プリフォーミング工程を実施しプリフォームを作成することができる。 The reinforcing fiber base material or the reinforcing fiber laminate prepared in this way can be laminated one by one or a plurality of layers in a desired angular configuration, and then subjected to a preforming step to prepare a preform.

本発明のFRPの成形は、所謂樹脂注入成形によって行われ、RTM(Resin Transfer Molding)成形やVaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)成形が好ましく適用される。本発明における強化繊維基材の少なくとも片面に配置されたポーラス状の樹脂材料は、強化繊維基材内部の空気を排出する際の流路(エアパス)としての機能や、樹脂拡散媒体としての機能を発揮する。したがって成形品内部品質の向上や、樹脂注入工程の高速化が実現できる。また本発明における強化繊維基材の少なくとも片面に配置されたポーラス状の樹脂材料は平面方向の繋がりがあるため、高圧で樹脂を注入した際の強化繊維基材の変形を防ぐことができる。 Molding of the FRP of the present invention is performed by so-called resin injection molding, and RTM (Resin Transfer Molding) molding and VaRTM (Vacuum assisted Resin Transfer Molding) molding are preferably applied. The porous resin material arranged on at least one side of the reinforcing fiber base material in the present invention functions as a flow path (air path) for discharging the air inside the reinforcing fiber base material and as a resin diffusion medium. Demonstrate. Therefore, it is possible to improve the internal quality of the molded product and speed up the resin injection process. In addition, since the porous resin material arranged on at least one side of the reinforcing fiber base material of the present invention has connections in the planar direction, deformation of the reinforcing fiber base material when the resin is injected at high pressure can be prevented.

本発明のFRPは、強化繊維体積含有率(Vf)が53~65%の範囲であり、SACMA-SRM-2R-94に記載されている衝撃付与後の常温圧縮強度が240MPa以上であることが好ましい。なお、Vf(単位はvol%)とは、繊維強化樹脂において強化繊維が占める体積比率のことを指し、具体的には次式によって定義され、ここで用いた記号は下記に示すとおりである。
Vf=(W×100)/(ρ×T)
W:強化繊維基材1cm当たりの強化繊維の重量(g/cm
ρ:強化繊維の密度(g/cm
T:繊維強化樹脂の厚さ(cm)
The FRP of the present invention has a reinforcing fiber volume content (Vf) in the range of 53 to 65%, and the room temperature compressive strength after impact described in SACMA-SRM-2R-94 is 240 MPa or more. preferable. Note that Vf (in units of vol%) refers to the volume ratio of reinforcing fibers in a fiber-reinforced resin, and is specifically defined by the following formula, and the symbols used here are as shown below.
Vf=(W×100)/(ρ×T)
W: Weight of reinforcing fiber per 1 cm 2 of reinforcing fiber substrate (g/cm 2 )
ρ: Density of reinforcing fiber (g/cm 3 )
T: Thickness of fiber reinforced resin (cm)

繊維強化樹脂のVfが53~65%の範囲であると、繊維強化樹脂の優れた力学特性を最大限に発現することができる。Vfが53%未満であると、軽量化効果に劣り、65%を超えると、上述の樹脂注入成形での成形が困難となるほか、力学特性(特に耐衝撃性)が低下する場合がある。すなわち、かかるVf範囲において、繊維強化樹脂のSACMA-SRM-2R-94に記載されている衝撃付与後の常温圧縮強度が240MPa以上であると、軽量化効果と力学特性とを共に満足する材料とすることができる。かかる要件を満たす繊維強化樹脂においては、その優れた力学特性と軽量化効果から、多岐の用途にわたって利用される。特に限定されないが、航空機、自動車、または、船舶等の輸送機器における一次構造部材、二次構造部材、外装部材、内装部材もしくはそれらの部品等に用いられ、その効果を最大限に発現する。 When the Vf of the fiber reinforced resin is in the range of 53 to 65%, the excellent mechanical properties of the fiber reinforced resin can be maximized. If the Vf is less than 53%, the weight reduction effect is poor, and if it exceeds 65%, molding by resin injection molding described above becomes difficult, and mechanical properties (especially impact resistance) may deteriorate. That is, in such a Vf range, if the room temperature compressive strength after impact application described in SACMA-SRM-2R-94 of the fiber reinforced resin is 240 MPa or more, it is a material that satisfies both the weight reduction effect and the mechanical properties. can do. Fiber-reinforced resins that meet these requirements are used in a wide variety of applications due to their excellent mechanical properties and weight reduction effects. Although it is not particularly limited, it is used for primary structural members, secondary structural members, exterior members, interior members, or parts thereof in transportation equipment such as aircraft, automobiles, and ships to maximize its effects.

なお、SACMAとは、Suppliers of Advanced Composite Materials Associationの略であり、SACMA-SRM-2R-94とは、ここが定める試験法の規格である。衝撃付与後の常温圧縮強度とは、SACMA-SRM-2R-94に従って、Dry条件にて270インチポンドの衝撃エネルギーにおいて測定されたものである。 Incidentally, SACMA is an abbreviation of Suppliers of Advanced Composite Materials Association, and SACMA-SRM-2R-94 is a test method standard defined by this. Cold compressive strength after impact is measured in accordance with SACMA-SRM-2R-94 under dry conditions at an impact energy of 270 inch pounds.

以下、実施例を用いて本発明を更に説明する。実施例および比較例に用いた原材料および成形方法は、次の通りである。なお、本発明はこれら実施例および比較例に限定されるものではない。 The present invention will be further described below using examples. Raw materials and molding methods used in Examples and Comparative Examples are as follows. It should be noted that the present invention is not limited to these Examples and Comparative Examples.

〔実施例1〕
<強化繊維糸条>
炭素繊維糸条として、PAN系炭素繊維、24,000フィラメント、引張強度:6.0GPa、引張弾性率:294GPaのものを用いた。
[Example 1]
<Reinforcing fiber thread>
As the carbon fiber thread, PAN-based carbon fiber, 24,000 filaments, tensile strength: 6.0 GPa, tensile modulus: 294 GPa was used.

<ポーラス状樹脂材料>
ポリアミド12樹脂(“グリルアミド”(登録商標)L16、エムスケミー・ジャパン(株)製)を使用し、メルトブローにより不織布形態のポーラス状樹脂材料を得た。ビカット軟化温度は160℃であった。得られたポーラス状樹脂材料は温度160℃、圧力0.1MPaで10秒間熱プレスを実施した。熱プレス後のポーラス状樹脂材料の130℃における乾熱寸法変化率は0.5%であった。
<Porous resin material>
Polyamide 12 resin (“Grilamid” (registered trademark) L16, manufactured by Em Chemie Japan Co., Ltd.) was melt-blown to obtain a porous resin material in the form of a non-woven fabric. The Vicat softening temperature was 160°C. The resulting porous resin material was hot-pressed at a temperature of 160° C. and a pressure of 0.1 MPa for 10 seconds. The dry heat dimensional change rate at 130° C. of the porous resin material after hot pressing was 0.5%.

<マトリックス樹脂>
次の主液100重量部に、次の硬化液を39重量部加え、80℃にて均一に様に撹拌したエポキシ樹脂組成物とした。
主液:エポキシとして、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン型エポキシ(“アラルダイト”(登録商標)MY-721、ハンツマン・ジャパン(株)製)40重量部、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(“EPON”(登録商標)825、三菱化学(株)製)35重量部、ジグリシジルアニリン(GAN、日本化薬(株)製)15重量部、および、トリグリシジルアミノフェノール型エポキシ樹脂(“jER”(登録商標)630、三菱化学(株)製)10重量部をそれぞれ計り取り、70℃で1時間攪拌して均一溶解させた。
<Matrix resin>
To 100 parts by weight of the main liquid, 39 parts by weight of the curing liquid was added, and the mixture was uniformly stirred at 80° C. to prepare an epoxy resin composition.
Main liquid: Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane type epoxy ("Araldite" (registered trademark) MY-721, Huntsman Japan Co., Ltd.) 40 parts by weight, liquid bisphenol A type epoxy resin ("EPON" (registered trademark) 825, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 35 parts by weight, diglycidylaniline (GAN, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 15 parts by weight, and triglycidyl aminophenol type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 630, Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) was weighed out and stirred for 1 hour at 70° C. for uniform dissolution.

硬化液:変性芳香族ポリアミン(“jERキュア”(登録商標)W、三菱化学(株)製)70重量部、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン(三井化学ファイン(株)製)20重量部、および、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(“セイカキュア”S、セイカ(株)製)10重量部、それぞれ計り取り、100℃で1時間攪拌して均一にした後に70℃に降温して、硬化促進剤として、t-ブチルカテコール(DIC-TBC、DIC(株)製)2重量部計り取り、更に70℃で30分間攪拌して均一溶解させた。 Curing liquid: modified aromatic polyamine (“jER Cure” (registered trademark) W, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 70 parts by weight, 3,3′-diaminodiphenylsulfone (manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.) 20 parts by weight, and 10 parts by weight of 4,4′-diaminodiphenylsulfone (“Seika Cure” S, manufactured by Seika Co., Ltd.), each weighed, stirred at 100° C. for 1 hour to homogenize, cooled to 70° C., and cured. As an accelerator, 2 parts by weight of t-butyl catechol (DIC-TBC, manufactured by DIC Corporation) was weighed and further stirred at 70°C for 30 minutes to dissolve uniformly.

<強化繊維基材>
図2に示す装置を使用して、幅1/4インチのテープ状強化繊維基材を作成した。強化繊維基材の目付は162g/mであった。
<Reinforcing fiber base material>
Using the apparatus shown in FIG. 2, a tape-shaped reinforcing fiber substrate having a width of 1/4 inch was produced. The basis weight of the reinforcing fiber base material was 162 g/m 2 .

<強化繊維積層体>
かかる強化繊維基材は、AFP装置で擬似等方積層[45/0/-45/90]3S(24層:ここで「3S」とは、[ ]内に示す配向角度順に積層したものと対称〔Symmetry〕配置となるように積層したものとを合わせて1組(4層×2=8層)とし、これを3組積層(8層×3=24層)した態様を示す。以下同じ。)の構成で平面状のプリフォーム型上に積層した後、バッグフィルムとシーラントにて密閉して真空に減圧した状態で、120℃のオーブンで1時間加熱した。その後、オーブンから取り出し、プリフォーム型を室温まで冷却した後に放圧して強化繊維積層体を得た。
<Reinforcing fiber laminate>
Such a reinforcing fiber base material is pseudo-isotropically laminated [45/0/-45/90] 3S (24 layers: here, "3S" is symmetrically laminated in the order of the orientation angles shown in [ ] with an AFP device. [Symmetry] A mode in which three sets (8 layers x 3 = 24 layers) of three sets (8 layers x 3 = 24 layers) of which one set (4 layers x 2 = 8 layers) is combined with the layers stacked in the same arrangement is shown below. ) was laminated on a planar preform mold in the configuration of ), and then heated in an oven at 120° C. for 1 hour while being sealed with a bag film and a sealant and reduced in vacuum. Thereafter, the preform was taken out of the oven, cooled to room temperature, and then depressurized to obtain a reinforcing fiber laminate.

<繊維強化樹脂>
得られた強化繊維積層体上に樹脂拡散媒体(アルミ金網)を積層し、平面状の成形金型とバッグ材とでシーラントを用いて密閉することによりキャビティを形成し、100℃のオーブン中に入れた。強化繊維積層体の温度が100℃に達した後に密閉したキャビティを真空に減圧して、マトリックス樹脂を100℃に保ちながら大気圧との差圧のみで注入した。マトリックス樹脂が含浸した後、減圧を続けながら180℃に昇温し、2時間放置して硬化させて脱型し、FRP平板1を得た。Vfは58%、CAIは260MPaであった。
<Fiber reinforced resin>
A resin diffusion medium (aluminum wire mesh) is laminated on the obtained reinforcing fiber laminate, and a cavity is formed by sealing with a flat molding die and bag material using a sealant, and placed in an oven at 100 ° C. I put it in. After the temperature of the reinforcing fiber laminate reached 100°C, the closed cavity was evacuated to a vacuum, and the matrix resin was injected only under the pressure difference from the atmospheric pressure while maintaining the temperature at 100°C. After being impregnated with the matrix resin, the temperature was raised to 180° C. while the pressure was reduced, and the FRP flat plate 1 was obtained by leaving it to stand for 2 hours for curing and demolding. Vf was 58% and CAI was 260 MPa.

〔実施例2〕
ポーラス状樹脂材料として、ポリアミド6樹脂(“アミラン”(登録商標)CM1007、東レ(株)製)を使用し、熱プレス温度を210℃とした以外は実施例1と同様にしてFRP平板2を作成した。ポーラス状樹脂材料のビカット軟化温度は205℃、熱プレス後のポーラス状樹脂材料の130℃における乾熱寸法変化率は0.3%であった。FRP平板2のVfは54%、CAIは230MPaであった。
[Example 2]
Polyamide 6 resin (“Amilan” (registered trademark) CM1007, manufactured by Toray Industries, Inc.) was used as the porous resin material, and the FRP flat plate 2 was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the hot press temperature was set to 210°C. Created. The Vicat softening temperature of the porous resin material was 205° C., and the dry heat dimensional change at 130° C. of the porous resin material after hot pressing was 0.3%. The FRP flat plate 2 had a Vf of 54% and a CAI of 230 MPa.

〔比較例1〕
ポーラス状樹脂材料を作成する際の熱プレス温度を130℃とした以外は実施例1と同様にして、強化繊維基材を作成したが、ヒーターとプレスロールの間でポーラス状樹脂材料が熱収縮し、強化繊維糸条の幅に対しポーラス状樹脂材料の幅が短くなり、満足する品位のテープ状強化繊維基材を得ることが出来なかった。このときポーラス状樹脂材料の乾熱寸法変化率は5.8%であった。
[Comparative Example 1]
A reinforcing fiber base material was produced in the same manner as in Example 1, except that the hot press temperature when producing the porous resin material was 130 ° C., but the porous resin material was thermally shrunk between the heater and the press roll. However, the width of the porous resin material became shorter than the width of the reinforcing fiber threads, and it was not possible to obtain a tape-shaped reinforcing fiber base material of satisfactory quality. At this time, the dry heat dimensional change rate of the porous resin material was 5.8%.

本発明のFRPは優れた力学特性を有し、かつ軽量であるため、その用途が航空機、自動車、船舶の輸送機器のいずれかにおける一次構造部材、二次構造部材、外装部材または内装部材に限らず、風車ブレード、ロボットアームやX線天板といった医療機器等の一般産業用途の部材にも好適である。 Since the FRP of the present invention has excellent mechanical properties and is lightweight, its use is limited to primary structural members, secondary structural members, exterior members or interior members in transportation equipment such as aircraft, automobiles, and ships. It is also suitable for members for general industrial applications such as medical equipment such as windmill blades, robot arms and X-ray tabletops.

11:強化繊維基材
12:強化繊維集合体
13:ポーラス状樹脂材料
20:ボビン
21:強化繊維基材
22:強化繊維糸条
23:樹脂材料
201:開繊ユニット
202:幅規制ローラ
203:ヒーター
204:プレスロール
31:強化繊維糸条群
32:強化繊維糸条
300:AFPヘッド
41:一方向性織物
42:強化繊維糸条(経糸)
43:補助糸(経糸)
44:補助糸(緯糸)
51:二方向性織物
52:強化繊維糸条(経糸)
53:強化繊維糸条(緯糸)
61:ステッチ布帛
62:強化布帛を形成する+α°の強化繊維層
63:強化布帛を形成する90°の強化繊維層
64:強化布帛を形成する-α°の強化繊維層
65:強化布帛を形成する0°の強化繊維層
66:ステッチ糸
11: Reinforcing fiber substrate 12: Reinforcing fiber assembly 13: Porous resin material 20: Bobbin 21: Reinforcing fiber substrate 22: Reinforcing fiber thread 23: Resin material 201: Spreading unit 202: Width regulation roller 203: Heater 204: Press roll 31: Reinforcing fiber thread group 32: Reinforcing fiber thread 300: AFP head 41: Unidirectional fabric 42: Reinforcing fiber thread (warp)
43: Auxiliary thread (warp)
44: Auxiliary thread (weft)
51: Bidirectional fabric 52: Reinforcing fiber thread (warp)
53: Reinforcing fiber thread (weft)
61: Stitched fabric 62: +α° reinforcing fiber layer forming reinforcing fabric 63: 90° reinforcing fiber layer forming reinforcing fabric 64: −α° reinforcing fiber layer forming reinforcing fabric 65: forming reinforcing fabric 0° reinforcing fiber layer 66: stitch yarn

Claims (5)

[1]:強化繊維糸条、[2]:強化繊維糸条を並行に引き揃えてなる強化繊維糸条群、[3]:強化繊維糸条からなる強化繊維布帛、のうちいずれかより選ばれる強化繊維集合体の少なくとも片側表面に樹脂材料が配置された樹脂注入成形用強化繊維基材であって、前記樹脂材料は、130℃における乾熱寸法変化率が5%以下であるポーラス状樹脂材料であることを特徴とする樹脂注入成形用強化繊維基材。 [1]: Reinforcing fiber yarn, [2]: Reinforcing fiber yarn group formed by arranging reinforcing fiber yarns in parallel, [3]: Reinforcing fiber fabric made of reinforcing fiber yarns. A reinforcing fiber base material for resin injection molding in which a resin material is disposed on at least one surface of a reinforcing fiber assembly in which the resin material is a porous resin having a dry heat dimensional change rate of 5% or less at 130 ° C. A reinforcing fiber base material for resin injection molding, characterized by being a material. 前記樹脂材料がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂およびフェノキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種またはそれらの混合物からなることを特徴とする、請求項1に記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。 The resin material is polyamide resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyetherimide resin, polyethersulfone resin, polyvinyl formal resin, polyetheretherketone resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyphenylene ether resin, polyimide resin, polyamideimide. 2. The reinforcing fiber base material for resin injection molding according to claim 1, comprising at least one selected from a resin and a phenoxy resin, or a mixture thereof. 前記ポーラス状樹脂材料が、前記樹脂材料のビカット軟化温度以上に加熱処理されたものであることを特徴とする、請求項1または2に記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。 3. The reinforcing fiber base material for resin injection molding according to claim 1, wherein said porous resin material is heat-treated at a Vicat softening temperature or higher of said resin material. 前記樹脂材料のビカット軟化温度が70℃以上200℃以下であることを特徴とする、請求項3に記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。 The reinforcing fiber base material for resin injection molding according to claim 3, wherein the Vicat softening temperature of the resin material is 70°C or higher and 200°C or lower. 前記ポーラス状樹脂材料が長繊維不織布であることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の樹脂注入成形用強化繊維基材。
The reinforcing fiber substrate for resin injection molding according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous resin material is a long-fiber nonwoven fabric.
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