JP4710264B2 - 繊維強化樹脂構造体の製造方法、繊維強化樹脂構造体、及び複合基材 - Google Patents

Description

本発明は繊維強化樹脂構造体の製造方法、繊維強化樹脂構造体、及びこれらに用いる複合基材に関する。

ガラスクロス等の繊維基材により強化された繊維強化樹脂構造体は、浴槽や船舶の筐体等幅広い分野にて利用されている。このような繊維強化樹脂構造体は、繊維基材が配置された所定形状の空間内に未硬化の樹脂を充填し、この樹脂を硬化させることにより製造される。

具体的には、例えば、一対の成形型により画成される空間に繊維基材を配置しこの空間に未硬化の樹脂を供給するＲＴＭ(Resin Transfer Molding)法、この空間内を減圧しながら未硬化の樹脂を供給するＶａＲＴＭ(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)法、成形型と可撓性のフィルムとの間に画成される空間に繊維基材を配置し、この空間を減圧しつつ未硬化の樹脂を供給するヴァキューム・インフュージョン法等が知られている。

近年では、繊維強化樹脂構造体の性能をより向上すべく、繊維強化樹脂構造体におけるボイドを少なくすることが求められており、未硬化の樹脂を繊維基材内に迅速にかつ十分に含浸させる必要がある。

そして、繊維基材内に未硬化の樹脂を十分含浸させる方法として、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等の熱可塑性樹脂、又は、金属からなるメッシュ状のシートである流動用ネットを、成形型や可撓性のフィルムと繊維基材との間に介在させて未硬化の樹脂を供給する方法（例えば、特許文献１，２参照）や、空間内に配置される発泡性物質等のコア材の表面に溝を形成する方法（例えば、特許文献３参照）や、成形型の内面に凹凸を形成する方法（例えば、特許文献１，３参照）や、樹脂を分散して空間内に供給する導管を成形型や可撓性のフィルムに形成する方法（例えば、特許文献４）等が知られている。また、繊維基材として、コンティニュアスストランドマットを用いることも（例えば、特許文献５）知られている。
特開２００１−６２９３２号公報 米国特許第４，９０２，２１５号明細書 特表２０００−５０１６５９号公報 特表平１０−５０４５０１号公報 特開２００２−１２０３１５号公報

しかしながら、上述のような流動用ネットや、溝、凹凸、導管等が形成された成形型及び可撓性のフィルムや、溝が形成されたコア材を使用しても、繊維基材内に未硬化の樹脂が十分に含浸しない場合があり、繊維強化樹脂構造体の強度が低下する場合がある。また、上述の流動用ネットは最終的に除去する必要があるためコストアップとなる他、廃棄物の増加による環境悪化を招く。さらに、溝、凹凸、導管等が形成された成形型等や、溝が形成されたコア材等の作製は容易でなく、コストアップにつながる場合が多い。

また、コンティニュアスストランドマットを繊維基材として用いる場合、このコンティニュアスストランドマットは、連続ガラス繊維を渦巻状に積み重ねてバインダーでマット状に成形したものであり、反発力が強いため賦形性が良好でなく、ガラス成分の量を高くしにくく、バインダー成分によって樹脂の含浸が阻害されやすい。したがって、この場合も繊維強化樹脂構造体の強度が弱くなりやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、強度が高くかつ低コストな繊維強化樹脂構造体の製造方法、繊維強化樹脂構造体、及びこれらに用いる複合基材を提供することを目的とする。

本発明に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法は、複合基材を成形型内に配置する工程と、
成形型内に未硬化の樹脂を供給する工程と、未硬化の樹脂を硬化させる工程と、を含む。この複合基材は、繊維基材、この繊維基材上に互いに平行に配置された複数の繊維束Ａ、及び縫い糸を備え、この縫い糸は繊維基材と複数の繊維束Ａとを縫い合わせている。

本発明によれば、成形型内において未硬化の樹脂が繊維束Ａ間の隙間に沿って好適に流れることができる。また、複合基材において、繊維束Ａが繊維基材に対し縫い糸によって縫い合わされているので、バインダー等によって繊維束Ａと繊維基材とを結合させた場合に比べて、繊維基材内及び繊維束Ａ内に未硬化の樹脂を好適に含浸させることができ、また、未硬化の樹脂がこの複合基材を容易に突き抜けて流れることができる。したがって、成形型内に未硬化の樹脂を満遍なく行き渡らせることが容易となり、繊維強化樹脂構造体における樹脂の未含浸部を少なくできる。

また、複合基材において、繊維束Ａが繊維基材に対し縫い糸によって縫い合わされているので、バインダー等によって繊維束Ａと繊維基材とを結合させた場合に比べて、樹脂の含浸性に優れ、さらに、繊維強化樹脂構造体におけるガラス含有量を高くすることができる。

これらにより、強度の十分に高い繊維強化樹脂構造体が得られる。

さらに、この複合基材は繊維強化材として機能するので繊維強化樹脂構造体の形成後にこの複合基材を除去する必要がなく、また、複合基材自体も容易に製造できるので、低コストに繊維強化樹脂構造体を製造することが可能となる。

ここで、繊維束Ａの繊度は５００〜５０００ｔｅｘであり、繊維基材上における繊維束Ａの配置密度は４〜１０本／２５ｍｍであることが好ましい。

これによれば、繊維束Ａ間に適切な幅、適切な高さ、適切な繰返し間隔で隙間が形成されるので、未硬化の樹脂がこの隙間を通って良好に流動できる。ここで、繊度が５００ｔｅｘ未満では、繊維束Ａの繊維基材上での十分な高さを確保しにくく、流動性が低下しやすい傾向がある。一方、繊度が５０００ｔｅｘを超えると、繊維基材上に確保できる隙間の数が少なくなりすぎる傾向がある。さらに、繊維基材上における繊維束Ａの密度が４〜１０本／２５ｍｍの範囲を超えると、隙間の間隔が広すぎたり狭すぎたりする傾向がある。
特に、樹脂の流動性を十分に確保すべく、上記の複合基材における繊維束Ａの繊維束幅と、繊維束Ａ間の隙間との比は、３：１〜１：２であることが好ましく、２：１〜１：１．５であることがより好ましい。

また、繊維束Ａの繊度が比較的大きい場合には、繊維束Ａはそれぞれ複数の繊維束ＡＡを束ねたものであることが好ましい。

これによれば、繊維束ＡＡを複数束ねた繊維束Ａが繊維基材に対して縫い合わされているので、繊維束Ａが成形型内で圧力を受けてもつぶれにくくなり、繊維束Ａ間の隙間の幅や高さが十分に維持されやすい。各繊維束ＡＡの好適な繊度は、５００〜２０００ｔｅｘである。

また、繊維束Ａ間には、繊維束Ａと平行に配置されると共に繊維束Ａの繊度よりも小さい繊度を有する繊維束Ｂがさらに配置され、繊維束Ｂと繊維基材とが縫い糸により縫い合わせされていてもよい。

これによれば、繊維強化樹脂構造体のガラス含有量を、樹脂の流動性をそれほど低下させずに容易に向上させることができる。

また、複合基材において、繊維束Ａと繊維基材とが縫い糸によるトリコット編みにより縫い合わされていることが好ましい。

このようにトリコット編みによって繊維束Ａが繊維基材に対して縫い合わせられていると、繊維束Ａがよりつぶれにくくなって、繊維束Ａ間に隙間が十分に確保される。

また、繊維基材は、繊維束Ａと交差する方向に配置されると共に互いに平行に配置された複数の繊維束Ｃから形成されることが好ましい。

これによれば、さらに繊維束Ｃの隙間に沿って未硬化の樹脂が流れることができるので、繊維束Ａと直交する方向にも樹脂が流れやすくなり、樹脂の未含浸部のより少ない繊維強化樹脂構造体を形成できる。また、この複合基材を含む繊維強化樹脂構造体の強度が繊維束Ａに交差する方向にも十分に強化される。さらに、未硬化の樹脂が複合基材を横切って流れることがより容易となる。

また、複合基材を成形型内に配置する工程において、前記複合基材を複数積層して配置することが好ましい。

これによれば、複合基材を複数積層するので、厚みの大きな繊維強化樹脂構造体を、樹脂の未含浸部を少なくしつつ好適に製造できる。複合基材の配置間隔としては、硬化後の状態で、１〜１０ｍｍ間隔とすることが好適である。

また、成形型は、一方が金型で、他方が金型又はフィルムであることが好ましい。

これによれば、ＲＴＭ法、ＶａＲＴＭ法、インフュージョン法等において、繊維強化樹脂構造体を好適に製造できる。

本発明に係る複合基材は、繊維基材、繊維基材上に互いに平行に配置された複数の繊維束Ａ、及び縫い糸を備え、縫い糸は繊維基材と前記複数の繊維束Ａとを縫い合わせている。また、この複合基材において、繊維束Ａの繊度は５００〜５０００ｔｅｘであり、繊維基材上における繊維束Ａの配置密度は４〜１０本／２５ｍｍである。さらに、この複合基材において、繊維基材は、繊維束Ａと交差する方向に配置されると共に互いに平行に配置された複数の繊維束Ｃから形成されている。

このような複合基材は、上述の繊維強化樹脂構造体の繊維強化材として好適である。

ここで、繊維束Ａと繊維基材とが縫い糸によるトリコット編みにより縫い合わされていることが好ましい。

本発明に係る繊維強化樹脂構造体は、上述の複合基材と、この複合基材に含浸した樹脂とを含む。

本発明によれば、強度が高くかつ低コストな繊維強化樹脂構造体の製造方法、及び繊維強化樹脂構造体、及びこれらに用いる複合基材が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明の繊維強化樹脂構造体の製造方法、繊維強化樹脂構造体及び複合基材についての好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（第一実施形態）
まず、本発明の第一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法及びこれに用いる複合基材について説明する。

（複合基材）
繊維強化樹脂構造体を製造するに当たり、最初に、図１〜図２に示すような複合基材１００を用意する。

複合基材１００は、複数の繊維束１０（繊維束Ｃ）を有する繊維基材２０と、繊維基材２０上に所定間隔で互いに平行に複数配置された繊維束５０（繊維束Ａ）と、各繊維束５０と繊維基材２０とを縫い合わせて固定する縫い糸７０とを有し、シート状を呈している。

繊維基材２０は、多数の繊維を束ねて形成した繊維束１０（繊維束Ｃ）を、所定間隔で略平行に単に並べたものである。このような繊維基材２０は、複合基材１００を含む繊維強化樹脂構造体（後述）の強度を繊維束１０に平行な方向、すなわち、繊維束５０に直交する方向にも十分に強化するので好ましい。また、繊維束１０間に隙間５３が形成され、この隙間５３に沿う方向、すなわち、繊維束５０と直交する方向に樹脂が流れやすくなり、加えて、この隙間５３によって繊維基材２０を突き抜ける方向への未硬化の樹脂の流れも良好にすることができ、樹脂の未含浸部のより少ない繊維強化樹脂構造体を形成できる。

繊維束１０の繊度やピッチは特に限定されないが、繊維束１０に平行な方向への未硬化の樹脂の流動や、繊維基材２０を突き抜ける方向の未硬化の樹脂の流れを良好にする観点から、後述する繊維束５０の特性に基づいて定められること、具体的には、目付け比Ｒ＝（繊維束５０の目付/繊維束１０の目付）が０．４〜２．５となるような数値とすることが好ましい。

繊維束５０は、それぞれ多数のガラス繊維を有する繊維束であり、繊維基材２０の繊維束１０の軸方向と交差する方向、好ましくは、繊維束１０の軸方向と直交する方向を向いて、繊維基材２０上に重ねて配置されている。

各繊維束５０の繊度、及び繊維基材２０上における繊維束５０の配置密度は特に限定されないが、繊維束５０の繊度が５００〜５０００ｔｅｘかつ繊維束５０の配置密度が２５ｍｍあたり４〜１０本であることが好ましい。これにより、繊維束５０間に、十分な高さ、十分な幅、かつ、好適な間隔で配置された隙間５２を確保でき、この隙間５２に沿った未硬化の樹脂の良好な流動が実現される。ここで、繊維束５０の繊度が５００ｔｅｘ未満では、繊維束５０の繊維基材２０上での十分な高さを確保しにくく、未硬化の樹脂の流動性が低下しやすい傾向がある。一方、繊度が５０００ｔｅｘを超えると、繊維基材２０上に確保できる隙間５２の数が少なくなりすぎる傾向がある。さらに、繊維基材２０上における繊維束５０の密度が４〜１０本／２５ｍｍの範囲を超えると、隙間５２の間隔が広すぎたり狭すぎたりする傾向がある。特に、樹脂の流動性を十分に確保すべく、上記の複合基材１００における繊維束５０（繊維束Ａ）の繊維束幅Ｗ５０（図１参照）と、繊維束５０間の隙間Ｇ５０との比は、３：１〜１：２であることが好ましく、２：１〜１：１．５であることがより好ましい。

また、この繊維束５０は、繊度が２０００ｔｅｘを超える場合等、繊度が比較的大きい場合には、図２に示すように、多数の繊維を含む繊維束５５（繊維束ＡＡ）を複数束ねてなるものであることが好ましい。このように、各繊維束５０がそれぞれ複数の繊維束５５を含むと、圧力を受けても繊維束５０が潰れにくくなり、繊維束５０間に十分な高さや幅の隙間５２を保持しやすい。各繊維束５５の繊度は、好ましくは５００〜２０００ｔｅｘ、より好ましくは５００〜１５００ｔｅｘであり、各繊維束５０はこのような繊維束５５を２〜３本程度含むことが好ましい。

ここで、繊維基材２０及び繊維束５０の繊維の材質は特に限定されないが、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維等を好適に使用でき、特に、ガラス繊維を好適に使用できる。

縫い糸７０は、繊維束５０と繊維基材２０とを縫い合わせて固定するものである。縫い糸７０の繊度は、５０〜２００デニールが好ましい。また、縫い糸７０の縫い目のピッチは、４〜２０本／２５ｍｍであることが好ましい。

縫い糸７０の材料は特に限定されないが、例えば、ガラス、ポリエステル等の樹脂等の繊維から作られた糸を好適に利用できる。

縫い糸７０による縫い合わせ方は特に限定されないが、縫い糸７０は、各繊維束５０と繊維基材２０の各繊維束１０とをトリコット編みによって縫い合わせることが好ましい。これにより、繊維束５０が、成形時の圧力でも一層潰れにくくなり、繊維束５０間に隙間を維持しやすい。

（繊維強化樹脂構造体の製造方法）
続いて、このような複合基材を繊維強化材料として用いた、繊維強化樹脂構造体の製造方法について説明する。

まず、図３及び図４に示すように、所定の表面形状を呈する金属製等の下側成形型（金型）１５０と可撓性のヴァキュームバッグ（フィルム）１６０との間に強化基材層３００を配置する。

具体的には、例えば、下側成形型１５０上に、複合基材１００と、繊維基材２００とを所定の様式で積層して強化基材層３００として載置する。

積層方法としては、例えば、図３に示すように、一枚又は複数枚の繊維基材２００と、一枚の複合基材１００とを、交互に積層して強化基材層３００とすることができる。

ここで、強化基材層３００において、複合基材１００に挟まれる一枚又は複数枚の繊維基材２００の厚みをなるべく薄くして、未硬化の樹脂の流動性を向上させるべく、複合基材１００の配置間隔、すなわち、複合基材１００に挟まれる１枚又は複数枚の繊維基材２００の厚みは、硬化後の状態で、１〜１０ｍｍ間隔とすることが好適である。

また、複合基材１００とヴァキュームバッグ１６０との間、複合基材１００と下側成形型１５０との間に配置される一枚又は複数枚の繊維基材２００の厚みも、複合基材１００間に挟まれる場合と同様の厚みとすることが好ましい。なお、複合基材１００は、下側成形型１５０及びヴァキュームバッグ１６０に接触させるように配置しても良い。

繊維基材２００は、樹脂を強化できる基材であれば特に限定されないが、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等から形成されたクロス、チョップドストランドマット、コンティニュアスストランドマット、多軸組布等を用いることができ、これらを単一枚又は複数枚含むことができる。

その後、強化基材層３００の上面における互いに対向する２辺の縁領域３００ａ，３００ｂと、下側成形型１５０の表面との間に、板状の治具１５４ａ，１５４ｂをそれぞれ掛け渡たす。この治具１５４ａ，１５４ｂは、強化基材層３００の両端面の外側においてヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０との間に所定の隙間１５３ａ，１５３ｂを各々画成させるものである。ここで、図４に示すように、複合基材１００の繊維束５０の軸の向きは、一対の治具１５４ａ、１５４ｂを結ぶ方向、すなわち、後述するように樹脂を流す方向と平行になるようにされている。

ここで、図３及び図４に示すように、下側成形型１５０における治具１５４ａ（図示左側）と対向する面には、未硬化の液状の樹脂を供給するためのライン１５６の開口１５６ａが形成されており、また、下側成形型１５０における治具１５４ｂ（図示右側）と対向する面には、下側成形型１５０上から減圧によりガスを排気するライン１５８の開口１５８ａが形成されている。ライン１５６は、未硬化の樹脂を供給する図示しないポンプに接続される一方、ライン１５８は、図示しない真空ポンプに接続されている。

続いて、下側成形型１５０上に、強化基材層３００及び治具１５４ａ，１５４ｂを取り囲むように、シール材１６２を配置した後、可撓性のフィルムによって形成されるヴァキュームバッグ１６０を、強化基材層３００及び治具１５４ａ，１５４ｂの上から下側成形型１５０にかぶせる。

ここで、このヴァキュームバッグ１６０のフィルムは、気密性があってかつ可撓性がある材料であれば特に限定されないが、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ＰＶＣポリプロピレン、ポリイミド等のフィルムが利用できる。

（樹脂供給及び硬化）
続いて、ライン１５８から空気を排気することによりヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０との間に形成される空間内を減圧する。これによって、ヴァキュームバッグ１６０が大気圧によって下方に向かって押しつけられる。そして、この排気を続けつつ、ライン１５６から未硬化の液状の樹脂９０を、ヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０との間に形成される空間内に供給する。ここで、ヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０とが成形型１７０を構成している。

ここで、供給する未硬化の液状の樹脂９０としては、硬化可能な樹脂であれば特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、変性エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

そして、未硬化の樹脂の供給後、所定の加熱、あるいは、放置による室温への冷却等により、未硬化の樹脂を硬化させる。その後、ヴァキュームバッグ１６０をはずして、図５に示すように、硬化した樹脂９５及び強化基材層３００が一体化した繊維強化樹脂構造体４００を取り出す。以上で繊維強化樹脂構造体の製造方法が終了する。製造後の繊維強化樹脂構造体４００は、繊維基材２００、複合基材１００、及び、これらに含浸した硬化した樹脂９５を含むものとなる。

このような繊維強化樹脂構造体の製造方法によれば、真空ポンプによる減圧により、繊維基材２００は複合基材１００に押しつけられる。しかしながら、複合基材１００と繊維基材２００との間には、複合基材１００の繊維束５０間に形成される隙間５２（図１及び２参照）が形成される。このため、この隙間５２を流路として、ライン１５６から供給される未硬化の樹脂９０が図１及び図３の図示左右方向に容易に流れる。このようにして複合基材１００の隙間５２に沿って好適に移動した未硬化の樹脂９０は、その後、複合基材１００の繊維束５０に面する側の繊維基材２００に好適に含浸することができる。

また、複合基材１００自体は、バインダー等を使用せずに縫い糸７０によって繊維基材２０と繊維束５０とを縫い合わせたものなので、未硬化の樹脂は、複合基材１００の繊維基材２０を容易に突き抜けて流れることができる。したがって、未硬化の樹脂は、複合基材１００の繊維基材２０に面する繊維基材２００に対しても十分に含浸することができる。さらに、このような複合基材１００の繊維基材２０や繊維束５０自体も、バインダーを含まないので未硬化の樹脂が好適に含浸する。

これにより、ヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０との間の各繊維基材２００や複合基材１００の隅々に渡って未硬化の樹脂を含浸させることができ、繊維強化樹脂構造体における樹脂の未含浸部を少なくできる。

また、この複合基材１００は、バインダー等を含んでいないので、各繊維束１０，５０に対しても樹脂が含浸しやすく、さらに、繊維強化樹脂構造体のガラス含有量を容易に向上させることができる。

これらにより、本製造方法によれば強度の十分に高い繊維強化樹脂構造体が得られる。

さらに、この複合基材１００は繊維強化材として機能するので、繊維強化樹脂構造体の形成後にこの複合基材を繊維強化樹脂構造体から除去する必要がなく、また、複合基材１００自体も容易に製造できるので、低コストに繊維強化樹脂構造体を製造することができる。

また、複合基材１００を、ヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０との間に複数積層して配置しているので、厚みの大きな繊維強化樹脂構造体を、樹脂の未含浸部を少なくしつつ好適に製造できる。なお、本実施形態では、複合基材１００間に繊維基材２００を挟んでいるが、繊維基材２００を挟まなくても実施は可能である。

また、未硬化の樹脂９０を、この複合基材１００の繊維束５０の軸の方向に沿って供給している。したがって、隙間１５３ａから隙間１５３ｂに向かって未硬化の樹脂の流れがよりスムーズにされている。

さらに、ヴァキュームバッグ１６０と下側成形型１５０との間に形成される空間内を減圧するので、未硬化の樹脂をさらに容易に強化基材層３００内に十分に含浸させることができると共に、ライン１５６からの未硬化の樹脂の供給圧力を低くできる。

さらに、繊維基材２０は、繊維束５０と交差する方向に配置された複数の繊維束１０から形成されているので、さらに繊維束１０の隙間５３（図１参照）に沿って未硬化の樹脂９０が流れることができるので、繊維束５０と直交する方向にも未硬化の樹脂９０が流れやすくなり、樹脂の未含浸部のより少ない繊維強化樹脂構造体４００を形成できる。また、この複合基材１００を含む繊維強化樹脂構造体４００の強度が繊維束５０に交差する方向にも十分に強化される。

（第二実施形態）
続いて、図６〜図７を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態が第一実施形態と異なる点は、複合基材のみであるので、これについてのみ説明する。本実施形態における複合基材１１０が複合基材１００と異なる点は、繊維基材２０上において、繊維束５０間に繊維束６０（繊維束Ｂ）がそれぞれ配置されている点である。繊維束６０は、それぞれ繊維束５０と平行、すなわち、繊維基材２０の繊維束１０と交差するように配置されている。これに対応して、縫い糸７０は、繊維束５０及び繊維束６０を、トリコット編みによって繊維基材２０に対して縫い合わせて固定している。

この繊維束６０は、繊維束５０と同様の多数のガラス繊維を束ねて形成したものであり、その繊度は、繊維束５０よりも小さく、繊維束５０の４０％以下であることが好ましく、繊維束５０の３０％以下であることがより好ましい。

このような、複合基材１１０によれば、複合基材１００に比べて、未硬化の樹脂の流動性をそれほど損なうことなく、繊維強化樹脂構造体のガラス含有量を上げることができる。

（第三実施形態）
続いて、図８を参照して、本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態が第一及び第二実施形態と異なる点は、ヴァキューム・インフュージョン法でなく、ＶａＲＴＭ(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)法を採用している点である。具体的には、ヴァキュームバッグ１６０に代えて、所定の表面形状とされた金属製等の上側成形型（金型）１５５を用いている。本実施形態においても、第一及び第二実施形態と同様の作用効果を奏する。ここで、上側成形型１５５及び下側成形型１５０とが成形型１７５を構成している。

なお、本発明は上記実施形態には限定されず、様々な変形態様をとることが可能である。

例えば、上記実施形態では、強化基材層３００を複合基材１００及び繊維基材２００とから形成しているが、複合基材１００のみから形成しても良い。

また、上記実施形態では、複合基材１００の繊維束５０の軸の方向を、未硬化の樹脂が流れる方向と同一としているが、交差する方向としても実施は可能である。

また、上記実施形態では、繊維束１０を並べた繊維基材２０を採用しているが、繊維基材２０として、チョップドストランドマットや、コンティニュアスストランドマット等の繊維束が平行に並んでいないものや、ロービングクロス等のように繊維束を編んだものを用いても実施は可能である。

また、上記実施形態では、下側成形型１５０の表面は平面状であるが、製造したい繊維強化樹脂構造体の形状に合わせて、下側成形型１５０や上側成形型１５５の表面形状を変更して良いのは言うまでもない。下側成形型や上側成形型等の金型の材料は、特に限定されず、成形時の温度、圧力による変形等によって不具合を生じない材料であればよい。例えば、金型の材料として、鉄、ステンレス等の金属や、繊維強化熱硬化性樹脂（ＦＲＰ）、木等が挙げられる。

さらに、上記実施形態では、未硬化の樹脂が供給されるべき空間内を減圧しているが、常圧のまま未硬化の樹脂を圧入しても実施は可能である。

続いて、本実施形態に係る実施例を示す。

まず、本実施例で使用した複合基材Ｃ_１〜Ｃ_６、ロービングクロスＲ_１、ロービングクロスＲ_２及びチョップドストランドマットＭについて説明する。

複合基材Ｃ_１は、複数の繊維束Ｃを互いに平行にピッチ１２．２／２５ｍｍで多数並べてなる繊維基材上に、複数の繊維束Ａをピッチ７本／２５ｍｍで多数互いに平行に並べ、繊維束Ｃと繊維束Ａとが垂直に配置されるように繊維束Ｃと繊維束Ａとを縫い糸を用いてトリコット編みにより縫い合わせたものである。繊維束Ａは繊度１１００ｔｅｘの一本のガラス繊維束ＡＡからなり、繊維束Ｃは繊度２８０ｔｅｘの一本のガラス繊維束からなり、縫い糸は繊度７０デニールのポリエステル糸であり、トリコット編みのピッチは１２本／２５ｍｍである。複合基材Ｃ_１における繊維束Ａの繊維束幅は１．５ｍｍ、繊維束Ａ間の隙間は２ｍｍである。

複合基材Ｃ_２が複合基材Ｃ_１と異なる点は、繊維束Ａとして、繊度１１００ｔｅｘのガラス繊維束ＡＡを２本束ねたものを用い、繊維束Ａの繊維束幅が２ｍｍであり、繊維束Ａ間の隙間が１．５ｍｍである点である。

複合基材Ｃ_３が複合基材Ｃ_２と異なる点は、繊維束Ａと繊維束Ａとの間に、繊維束Ａと平行に繊維束Ｂをそれぞれ配置し、繊維束Ａ及び繊維束Ｂを繊維束Ｃに対してそれぞれ縫い糸で縫い合わせた点である。繊維束Ｂは、繊度２８０ｔｅｘのガラス繊維束１本からなる。

複合基材Ｃ_４が複合基材Ｃ_３と異なる点は、繊維束Ｂが繊度６００ｔｅｘのガラス繊維束１本からなる点と、繊維束Ｃのピッチを１２．４本／２５ｍｍとした点である。

複合基材Ｃ_５が複合基材Ｃ_２と異なる点は、繊維束Ｃが繊度６００ｔｅｘのガラス繊維束１本からなる点と、繊維束Ｃのピッチを１２．４本／２５ｍｍとした点である。

複合基材Ｃ_６が複合基材Ｃ_１と異なる点は、繊維束Ａが繊度２３００ｔｅｘのガラス繊維束ＡＡ１本からなり繊維束Ａがピッチ４．５本／２５ｍｍで配置されている点と、繊維束Ｃが繊度２３００ｔｅｘのガラス繊維束１本からなり繊維束Ｃがピッチ８．５本／２５ｍｍで配置されている点と、繊維束Ａの繊維幅が４ｍｍとされている点と、である。

これらの複合基材Ｃ_１〜Ｃ_６の構成及び単重、（繊維束Ａ+繊維束Ｂ）の目付Ｋ１、繊維束Ｃの目付Ｋ２、目付比Ｒ＝Ｋ１／Ｋ２について図９に示す。

ロービングクロスＲ_１は、日東紡績社製のガラス繊維製のロービングクロス（ＷＲ５７０）であり、ピッチは縦６．５本／２５ｍｍ、横５．８本／２５ｍｍであり、質量（単重）は５８０ｇ／ｍ^２である。

ロービングクロスＲ_２は、日東紡績社製のガラス繊維製のロービングクロス（ＷＲ８００）であり、ピッチは縦４．６本／２５ｍｍ、横３．８本／２５ｍｍ、質量(単重)は８００ｇ／ｍ^２である。

チョップドストランドマットＭは、日東紡績社製のガラス繊維を用いて作られたチョップドストランドマット（ＭＣ９００）であり、質量(単重)は９００ｇ／ｍ^２である。

（実施例１〜６、比較例１）
まず、実施例１〜６では、各複合基材Ｃ_１〜Ｃ_６を用いて、インフュージョン成型時における未硬化の樹脂の流れやすさの評価を行った。まず、このような各複合基材Ｃ_１〜Ｃ_６を３００ｍｍ角に切り出した。そして、各複合基材Ｃ_１〜Ｃ_６を繊維束Ａの方向が同じとなるように３枚重ねて強化基材層とし、下側成形型とヴァキュームバッグとの間に配置した。

そして、強化基材層における繊維束Ａの軸に平行な方向の一端側から不飽和ポリエステル樹脂（大日本インキ化学工業社製、ポリライトＰＣ１８４、樹脂温度１５〜１７℃）を供給すると共に、他端側から真空ポンプによりガスを排出して減圧し（減圧値−０．０５ＭＰａ）、繊維束Ａの軸に平行な方向の樹脂のフローフロント位置の時間変化を測定した。ここで、具体的には、樹脂の供給及びガスの排気は、強化基材層の繊維束Ａの軸方向の両端に設けられたスパイラルホースを介して行った。樹脂の供給ライン及びガスの排気ラインは、これらスパイラルホースの各々中央部に接続した。また、同様にして、それぞれの強化基材層に対して繊維束Ａの軸に直交する方向（繊維束Ａの幅方向）の一端側から他端側に向けて同じ樹脂を供給して、繊維束Ａの軸に直交する方向のフローフロント位置の変化も測定した。

また、比較例１では、複合基材Ｃ_１に代えて、複合基材Ｃ_１と同じ大きさに切り出したロービングクロスＲ_１を３枚用いる以外は実施例１と同様にしてフローフロントの位置の時間変化を測定した。なお、実施例１〜６及び比較例１では、流動用樹脂ネットは用いていない。

実施例１〜６及び比較例１において、フローフロント位置が２００ｍｍ進むのに費やした時間を図１０に、繊維束Ａの軸と平行な方向におけるフローフロント位置の変化をグラフとして図１１に、繊維束Ａの軸と直交する方向におけるフローフロント位置の変化をグラフとして図１２に示す。

比較例１に比べて、実施例１〜６では未硬化の樹脂が良好に流動することが確認される。特に、実施例１，２，３，４，５では繊維束Ａに平行な方向の流動が特に良好であり、中でも、実施例５は繊維束Ａに直交する方向の流動も特に良好で一層好ましい。

（実施例７，比較例２）
実施例７では、強化基材の構成を、（ＭＲ_２ＭＣ_５）＊９＋ＭＲ_２Ｍとし、上述と同様にして繊維束Ａの軸に平行な方向のフローフロント位置の時間変化を、ヴァキュームバッグ側と金型側とで個別に測定した。実施例７では、実施例１〜６と同様に流動用樹脂ネットは用いていない。なお、上記構成において、ＭはチョップドストランドマットＭを、Ｒ_２はロービングクロスＲ_２を、Ｃ_２は複合基材Ｃ_２を示す（以下同様）。また、「（ＭＲ_２ＭＣ_５）＊９」は（ＭＲ_２ＭＣ_５）を９回繰り返した構成であることを意味する（以下同様）。

比較例２では、強化基材の構成を、（ＭＲ_２）＊１９＋Ｍとし、このような強化基材と金型との間に従来の流動用樹脂ネットを介在させた上で、上述と同様にして繊維束Ａの軸に平行な方向のフローフロント位置の時間変化を、フィルム側と金型側とで個別に測定した。結果を図１３に示す。本発明に係る複合基材を用いた実施例７では、従来の比較例２に比して、流動用樹脂ネットを用いなくてもヴァキュームバッグ側及び金型側の両方において偏りなく良好に未硬化の樹脂が流動した。なお、硬化後の繊維強化樹脂構造体の厚みはいずれも約２７ｍｍ程度となった。

（実施例８〜１０，比較例３）
実施例８では、強化基材の構成を、ヴァキュームバッグ側から金型側に向かってＭＲ_２ＭＣ_５とし、上述と同様にして繊維束Ａの軸に平行な方向のフローフロント位置の時間変化を、ヴァキュームバッグ側と金型側とで個別に測定した。実施例９では、強化基材の構成をＭＲ_２ＭＲ_２ＭＲ_２ＭＣ_５とし、実施例１０では強化基材の構成をＭＲ_２ＭＲ_２ＭＲ_２ＭＲ_２ＭＣ_５とし、比較例３では、強化基材の構成をＭＲ_２ＭＲ_２ＭＲ_２ＭＲ_２ＭＲ_５Ｍとし、実施例８と同様にして繊維束Ａの軸に平行な方向のフローフロント位置の時間変化を測定した。これらの実施例８〜１０及び比較例３において、流動用樹脂ネットは用いていない。結果及び複合基材間の間隔を図１４に示す。

複合基材間の距離が長くなるにつれて流動性はやや低下するが、実施例８〜１０は、比較例に比べて十分な流動性を示した。

(実施例１１，比較例４)
実施例１１では、強化基材の構成をヴァキュームバッグ側から金型側に向かってＭＣ_５ＭＣ_５Ｍとする一方、比較例４では強化基材の構成をＭＲ_２ＭＲ_２Ｍとして繊維強化樹脂構造体のサンプルを得、それぞれのガラス含有量、３点曲げ強度、曲げ弾性率を調べた。特に、実施例１１では、サンプルにおける複合基材の繊維束Ａの軸に平行な方向と直交する方向との２方向について３点曲げ強度及び曲げ弾性率を測定した。樹脂としては、エポキシアクリレート樹脂（日本ユピカ（株）製ネオポール８２５０Ｌ）を１００重量部、硬化剤としてクメンハイドロパーオキイド（日本油脂(株)製パークミルＨ−８０）を１．５重量部、及び促進材として６％ナフテン酸コバルトを０．３重量部混合したものを用いた。減圧値は-０．０５ＭＰａとし、アフターキュアを６０℃２時間行った。また、実施例１１では流動用樹脂ネットを用いなかったが、比較例４では流動用樹脂ネットを用いた。３点曲げ強度試験は、ＪＩＳＫ７０５５に基づいて行った。具体的には、実施例１１では繊維強化樹脂構造体のサンプルの厚みが３．８ｍｍとなったので、支点間距離６０ｍｍ、試験スピード１．８８ｍｍ/分で試験を行ったが、比較例４ではサンプルの厚みが４．４ｍｍとなったので、支点間距離７０ｍｍ、試験スピード２．１８ｍｍ/分で試験を行った。また、それぞれサンプルを５個づつ作成して試験を行った。結果を図１５に示す。

実施例１１の繊維強化樹脂構造体は、比較例４の繊維強化樹脂構造体よりも３点曲げ強度、曲げ弾性率とも高かった。

図１は、第一実施形態に係る複合基材の平面図である。 図２は、図１の複合基材のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３は第一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法を説明する概略構成図である。 図４は、図３の一部破断上面図である。 図５は図３の製造方法により得られる繊維強化樹脂構造体を示す概略断面である。 図６は、第二実施形態に係る複合基材の平面図である。 図７は、図６の複合基材のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 図８は、第三実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法を説明する概略構成図である。 図９は、実施例で用いた複合基材等の構成等を示す表である。 図１０は、実施例１〜６及び比較例１の結果を示す表である。 図１１は、実施例１〜６及び比較例１における繊維束５０（繊維束Ａ）と平行な方向のフローフロント位置の変化を示すグラフである。 図１２は、実施例１〜６及び比較例１における繊維束５０（繊維束Ａ）と直交する方向（繊維束Ａの幅方向）のフローフロント位置の変化を示すグラフである。 図１３は、実施例７及び比較例２の結果を示す表である。 図１４は、実施例８〜１０及び比較例３の結果を示す表である。 図１５は、実施例１１及び比較例４の結果を示す表である。

符号の説明

１０…繊維束（繊維束Ｃ）、５０…繊維束（繊維束Ａ）、５５…繊維束（繊維束ＡＡ）、６０…繊維束（繊維束Ｂ）、７０…縫い糸、９０…未硬化の樹脂、９５…硬化した樹脂、１００…複合基材、１５０…下側成形型（金型）、１５５…上側成形型（金型）、１６０…ヴァキュームバッグ（フィルム）、１７０，１７５…成形型、２００…繊維強化樹脂構造体。

Claims (9)

1. 複合基材を成形型内に配置する工程と、
   前記成形型内に未硬化の樹脂を減圧下供給する工程と、
   前記未硬化の樹脂を硬化させる工程と、を含み、
   前記複合基材は、繊維基材、前記繊維基材上に互いに平行に配置された複数の繊維束Ａ、及び縫い糸を備え、前記縫い糸は前記繊維基材と前記複数の繊維束Ａとを縫い合わせており、
   前記繊維束Ａの繊度は５００〜５０００ｔｅｘであり、前記繊維基材上における前記繊維束Ａの配置密度は４〜１０本／２５ｍｍであり、
   前記繊維束Ａの繊維束幅と、繊維束Ａ間の隙間との比は、３：１〜１：２であり、
   前記複合基材において、前記繊維束Ａと前記繊維基材とが前記縫い糸によるトリコット編みにより縫い合わされている、
   繊維強化樹脂構造体の製造方法。
2. 前記樹脂は熱硬化性樹脂である請求項１に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
3. 前記繊維束Ａはそれぞれ複数の繊維束ＡＡを束ねたものである請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
4. 前記繊維束Ａ間には、前記繊維束Ａと平行に配置されると共に前記繊維束Ａの繊度よりも小さい繊度を有する繊維束Ｂがさらに配置され、前記繊維束Ｂと前記繊維基材とが縫い糸により縫い合わせされた請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
5. 前記繊維基材は、前記繊維束Ａと交差する方向に配置されると共に互いに平行に配置された複数の繊維束Ｃから形成された請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
6. 複合基材を成形型内に配置する工程において、前記複合基材を複数積層して配置する請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
7. 前記成形型は、一方が金型で、他方が金型又はフィルムである請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
8. 繊維基材、前記繊維基材上に互いに平行に配置された複数の繊維束Ａ、及び縫い糸を備え、前記縫い糸は前記繊維基材と前記複数の繊維束Ａとを縫い合わせており、
   前記繊維束Ａの繊度は５００〜５０００ｔｅｘであり、前記繊維基材上における前記繊維束Ａの配置密度は４〜１０本／２５ｍｍであり、前記繊維束Ａの繊維束幅と、繊維束Ａ間の隙間との比は、３：１〜１：２であり、前記繊維束Ａと前記繊維基材とが前記縫い糸によるトリコット編みにより縫い合わされており、
   前記繊維基材は、前記繊維束Ａと交差する方向に配置されると共に互いに平行に配置された複数の繊維束Ｃから形成された複合基材。
9. 請求項８の複合基材と、前記複合基材に含浸した熱硬化性樹脂とを含む繊維強化樹脂構造体。
   

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