JP4947163B2 - プリフォームおよび炭素繊維強化プラスチックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維複合材料として優れた特性を発揮するプリフォームおよびそのプリフォームを用いた炭素繊維強化プラスチックの製造方法に関する。

炭素繊維をはじめとする高強度、高弾性率の強化繊維からなる繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰと呼称）は機械的特性に優れることから、航空機の構造材料として多用されている。

ＦＲＰは繊維配列方向の機械的特性に極めて優れるが、繊維軸からはずれると機械的特性が急激に低下する、すなわち大きな異方性がある。そのため、ＦＲＰを航空機の構造材料などに用いる場合は、薄いプリプレグを多数枚積層し、隣接する層の繊維軸が３０°〜６０°程度ずれるように、いわゆる交差積層し、ＦＲＰの面方向には機械的特性が疑似等方性になるように積層されて使用されることが多い。

しかし、このようなＦＲＰ板に厚さ方向に衝撃が加わると、各層の機械的特性は大きな異方性があるから、衝撃によってＦＲＰの層間にクラックが発生し、層間が剥離して、衝撃を受けたＦＲＰ板の圧縮強度が大幅に低下することが知られている。

この対策として、たとえばプリプレグの表面に熱可塑性粒子を付着させ、成形した積層体の層間に粒子を配し、衝撃力によるクラックの伝播エネルギーを粒子を破壊させることによって吸収し、層間剥離の面積を小さくすることが行われている。この対策により衝撃を受けたＦＲＰ板の残存圧縮強度が大幅に改善され、大型民間航空機の１次構造材料として実用化されるようになった。

しかしながら、この方法では下記のような理由によりＦＲＰ構造材料の製造コストが高くなるという問題があった。
Ａ．粒子径が小さく、粒子径が均一な熱可塑性粒子を製造するコストが高い。
Ｂ．これら粒子をプリプレグの樹脂表面に均一に付着させるため、プリプレグの加工速度が遅くなったり、またＢステージ状態のマトリックス樹脂に粒子が分散した樹脂フイルムを作製するなどの別の新たな工程が必要となる。
Ｃ．プリプレグの製造および成形条件によっては粒子はプリプレグやプリプレグの樹脂を硬化した後のＦＲＰの層内に入り、正確に所定の粒子を層間に配置させることは困難である。
Ｄ．プリプレグを使用してのオートクレーブ成形は、タックのあるプリプレグを使うから、プリプレグとプリプレグの間の空気を脱泡しながらの積層が必要であり、また所定の構造材の厚みにするには薄いプリプレグを何層も積層することが必要となり手間がかかる。

原油の価格低迷もあり軽量化によってはさほどの経済効果が得られず、航空機メーカはＦＲＰ構造材料の製造コストダウンを強く要望している。

一方、最近、成形型のキャビティに強化繊維基材の積層体を充填し、樹脂を注入するレジン・トランスファー・モールディング（ＲＴＭ）成形法が、低コスト成形法として注目されている。しかし、この方法では積層体の層間に熱可塑性粒子を正確に配置することはできないし、また樹脂のみの改善では、耐衝撃特性に優れる高靭性なＦＲＰとすることは困難である。また、単に強化繊維基材を積み重ねたのでは、各層で基材がずれ、取り扱いが困難であるばかりか繊維配向が乱れ、所定の機械的特性を有するＦＲＰを得ることは困難である。

本発明の目的は、賦形性に優れて、成形後の耐衝撃性に優れるプリフォーム、および繊維配向が乱れず、ハンドリング性および成形されたときに耐衝撃性に優れるプリフォームを提供することにある。さらに、耐衝撃性に優れ、信頼性の高い炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が安価に製造可能な炭素繊維強化プラスチックの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、下記の構成を有する。 すなわち、炭素繊維基材と有機繊維からなる不織布とが交互になるように多数枚積層され、該炭素繊維基材からなる層の間に、該有機繊維からなるインターリーフ層が形成されるように構成された炭素繊維強化プラスチック用のプリフォームにおいて、前記炭素繊維基材は、炭素繊維からなる目付が１００〜２０００ｇ／ｍ²のシート状であって、該基材の長さ方向に炭素繊維糸条が配列し、幅方向に該炭素繊維糸条より細い補助糸が配列し、織組織している、炭素繊維糸条と炭素繊維糸条の間に０．１〜５ｍｍの隙間を設けて、該炭素繊維糸条が長さ方向に配列した一方向織物である炭素繊維基材であり、その少なくとも片面に積層された前記不織布は、目付が５〜３０ｇ／ｍ²の有機繊維の短繊維もしくは目付が５〜８ｇ／ｍ²の有機繊維の連続繊維からなるものであるとともに、前記炭素繊維基材と、その少なくとも片面に積層された前記不織布とが、少なくとも下記の（ａ）ないし（ｃ）のいずれかの手段により一体化されていることを特徴とするプリフォームである。
（ａ）不織布を形成する短繊維が炭素繊維基材に貫通することにより炭素繊維基材と不織布が一体化されている
（ｂ）不織布が炭素繊維基材と粘着剤によって一体化されている
（ｃ）不織布を構成する繊維のうち５〜５０重量％が低融点繊維であり、炭素繊維基材と不織布が熱融着により一体化されている

また、前記プリフォームをバッグフイルムで覆い、内部を真空状態にして樹脂を注入し、プリフォームに樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造方法を特徴とする。

また、雄型と雌型によって形成されるキャビティのなかに前記プリフォームを設置し、キャビティ内を真空状態にして樹脂を注入し、プリフォームに樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造方法を特徴とする。

本発明は、成形型に対するフィット性に優れ、皺を発生させずプリフォームに関し、本発明のプリフォームはハンドリング性に優れ、また基材の層間に繊維からなる不織布層が存在するから、耐衝撃性に優れるＣＦＲＰが得られる。また、本発明のＣＦＲＰの製造方法によれば、プリプレグ加工を行わずにＣＦＲＰが成形されるから、安価な成形品が得られ、かつＣＦＲＰの層間に正確にインターリーフ層を設けることができ、信頼性に優れるＣＦＲＰ成形品が得られる。

本発明に用いられる複合炭素繊維基材（炭素繊維基材と、その少なくとも片面に 積層された不織布からなる複合体を意味する。以下同様。）の概念を示す部分破断斜視図である。 本発明の比較例に用いられる複合炭素繊維基材を構成する基材が一方向シートの場合の斜視図である。 本発明に用いられる複合炭素繊維基材で、構成基材が一方向織物の場合の斜視図である。 本発明に用いられる複合炭素繊維基材で、構成基材が一方向ノンクリンプ織物の場合の斜視図である。 本発明の参考例に用いられる複合炭素繊維基材で、構成基材が二方向織物の場合の斜視図である。 本発明の参考例に用いられる複合炭素繊維基材で、構成基材がステッチ布帛の場合の斜視図である。 不織布と基材が繊維の貫通により一体化している状態を示すモデル図である。 本発明のＣＦＲＰの成形法を示す１実施例を示す図である。 本発明の成形法に使用する樹脂拡散媒体の１実施例を示す図である。 芯鞘型繊維の斜視図である。

本発明に用いられる複合炭素繊維基材１の概念を示す部分破断斜視面を図１に示した。炭素繊維糸条がシート状に配列した炭素繊維基材２（以下基材と呼称する）と短繊維からなるポーラスな不織布３が繊維交絡や粘着などの一体化手段（図１には図示せず）によって互いに一体化したものである。

図２〜図６に本発明に用いられる複合炭素繊維基材１の様々な実施態様の部分破断斜視面を示した。

図２は炭素繊維糸条４が複合炭素繊維基材１の長さ方向に並行に配列した一方向シート状物の片面に不織布３を一体化したものであり、本発明の比較例に相当するものである。

また、図３は炭素繊維糸条４が基材２の長さ方向、つまりたて方向に配列し、よこ方向に炭素繊維糸条より細い補助糸５が配列し、経糸４と緯糸５が交錯し、織組織した一方向織物の片面に不織布３を一体化したものであり、本発明においてはこの態様を採用する。

図４は基材２の長さ方向、つまり織物のたて方向に炭素繊維糸条４と補助糸６が配列し、よこ方向に補助糸５が配列し、よこ方向の補助糸５がたて方向の補助糸６と交錯し、炭素繊維糸条４が緯糸５と交錯すること無く、真直ぐに配列した、いわゆる一方向ノンクリンプ織物の片面に不織布３を一体化したものであり、本発明においてはこの態様を採用する。

一方向ノンクリンプ織物などのように炭素繊維が一方向に配置されている場合、炭素繊維糸条間に０．１〜５ｍｍ程度の隙間を設け平行に配列することにより、ＲＴＭ成形や真空バッグ成形での樹脂の流れがよくなり、かつ樹脂含浸速度が速くなるので良い。

図５は基材２の長さ方向、つまりたて方向に炭素繊維糸条４が配列し、よこ方向に炭素繊維糸条７が配列し、経糸４と緯糸７が交錯し、織組織した二方向織物の片面に不織布３を一体化したものである。

このとき、たて方向およびよこ方向の少なくとも一方の炭素繊維糸条が扁平な断面形状を持つものであることにより、たて方向の糸条とよこ方向の糸条が互いに交差したときの屈曲（クリンプ）を小さくすることができ、コンポジットにした場合の強度を向上させることができる。扁平な炭素繊維糸条は、幅が４〜３０ｍｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍの範囲のものが、屈曲を小さく、かつ製織性のよい二方向織物ができ好ましい。

また、図６は並行に配列した炭素繊維糸条４が基材２の長さ方向（０°）に配列した層８と幅方向（９０°）に配列した層９および斜め方向（±α°）に配列した層１０、１１が交差し、これらの層が細いガラス繊維糸またはポリアラミド繊維糸やポリエステル繊維糸などの有機繊維からなるステッチ糸１２で縫合されたステッチ布帛の片面に不織布３を一体化したものである。なお、ステッチ布帛における炭素繊維糸条の配列は、前記に限定するものではなく±α°の２方向や０°、±α°の３方向やこれらとマット状物との組み合わせであってもよい。

図２〜図６において、基材の片面に不織布を一体化したものを示したが、必ずしも片面に限定するものでは無く、基材の両面に不織布を一体化してもよい。

本発明に用いる炭素繊維としては、高強度かつ高弾性率のものであり、なかでも、引張弾性率が２００ＧＰａ以上、引張強度が４．５Ｇａ以上の炭素繊維は、高強度かつ高弾性率であるのみならず、耐衝撃性にも優れるので好ましく用いられる。また、炭素繊維糸条の太さとしては、特に限定はしないが、５５０デシテックスから２７，０００デシテックスの範囲が好ましく、５５０デシテックスから２３，０００デシテックス（５００デニールから２０，０００デニール）の範囲がさらに好ましい。

なお、炭素繊維糸条１本あたりのフィラメント数は５５０デシテックスの場合、１０００本程度であり、２７０，０００デシテックスでは４００，０００本程度である。

また、上記炭素繊維基材の目付は、１００〜２０００ｇ／ｍ² であり、一方向織物の場合１５０〜１５００ｇ／ｍ²、二方向織物の場合１００〜１０００ｇ／ｍ²、ステッチ布帛の場合２００〜２０００ｇ／ｍ²のものがより好ましく使用される。

また、上記炭素繊維基材を構成する織物のカバーファクターは少なくとも９５％以上が好ましい。ここでいうカバーファクターとは、織物の投影面積に対する炭素繊維の占める割合をいい、この数値が大きい程、経糸と緯糸との交錯箇所の隙間の小さい目の詰まった織物であることを示すものである。従って、この数値が大きいほどＣＦＲＰに成形した場合に均一な成形体が得られ、特に、カバーファクターが９５％以上あると、ほぼ均一なＣＦＲＰ成形体が得られて好ましい。

また、本発明に用いる補助糸としては、低熱収縮性のものであることが望ましい。加熱して成形する際、加熱によって補助糸が熱収縮すると、基材の幅が狭くなって補助糸に直交している炭素繊維糸条の密度が増加し、炭素繊維の分散状態に変化をもたらし、所定の繊維含有率を有するＣＦＲＰが得られ難くなる。また、炭素繊維糸条に並行する補助糸が熱収縮すると炭素繊維糸条が局部的に曲がり、ＣＦＲＰにしたとき屈曲部で応力が集中し、引張強度や引張弾性率が低下する。したがって補助糸は、１００℃における乾熱収縮率が１．０％以下のものが好ましく、０．１％以下のものがより好ましい。このような補助糸としてはガラス繊維糸やポリアラミド繊維糸などを用いることができる。補助糸の繊度は１１０デシテックス以上８９０デシテックス以下（１００デニール以上８００デニール以下）の細い糸が好ましい。

つぎに、本発明に用いられる複合炭素繊維基材を構成する不織布を説明する。本発明の不織布は短繊維からなり、ニードルパンチや空気や水などの流体によるパンチなどの機械的接結法や少量のバインダーで接結させることによって繊維を絡めて接結した不織布が好ましい。不織布を構成する繊維はランダムに配列しているもの、不織布の長さ方向に平行に配列しているもの、長さ方向に平行に配列したウェブを交差積層されたもののいずれであってもよい。

さらに、抄紙法または、スパンボンド法やメルトブロー法などによって得られた連続繊維からなる不織布であっても、目付が５〜８ｇ／ｍ ² と小さく伸縮可能な形態の不織布であれば好ましく使用することができる。

このような不織布は布帛形成のための接着剤が付着していない、あるいは少量であるのでＣＦＲＰの特性に悪影響がない。また、繊維の絡み合いによって接結しているので、複合炭素繊維基材を成形型にフィットさせて賦形させる際、不織布の繊維の絡み合いが解けたり、繊維が滑ったりしてあらゆる面方向にも簡単に伸びて、成形型に対するフィット性に優れるのである。したがってプリフォームを形成した場合にも、フィット性を阻害することはない。一方、熱可塑性ポリマーなどで強固に接着された不織布は、繊維の位置が固定され、変形に対する自由度が無くなってしまうため好ましくない。

また、本発明における不織布の繊維目付は５〜３０ｇ／ｍ² である。不織布の目付がこの範囲の下限値よりも低いと、ＣＦＲＰ基材層間のインターリーフとしての不織布の繊維量が少なくなり、十分な靱性向上効果が得られにくい。また、不織布の目付がこの範囲の上限値を超えるとＣＦＲＰにおける炭素繊維以外の繊維の割合が多くなり、強度や弾性率といった機械的特性が低下するので好ましくない。

複雑な形状の成形型にシート状の基材を皺を発生させずに添わせる、すなわちフィットさせる場合、型の曲面部で繊維の位置が部分的にずれたり、繊維の交錯角度が変化する。したがって、複合炭素繊維基材には変形に対する自由度が必要である。たとえば不織布の代わりに紙やフイルムなどを用いた場合、変形に対する自由度が無く、曲面部に添わせると必ず複合炭素繊維基材に皺が発生する。基材に皺が入ると皺部で炭素繊維が折れ曲がるので、ＣＦＲＰにした時に皺部が弱くなり、破壊の起点となるので好ましくない。

上記のフィット性は、炭素繊維の配向していない方向に樹脂を含浸しない複合炭素繊維基材を引張った時の荷重と変形量の関係で示すことができる。この特性を調べるための引張り方向は炭素繊維の配向している方向の中間の方向、たとえば、０°方向と９０°方向に炭素繊維が配向している場合には４５°方向、また０°方向、４５°方向、９０°方向、１３５°（−４５°）方向の４方向に炭素繊維が配向している場合には２２．５°、６７．５°、１１２．５°、１５７．５°方向の特性を調べればよい。つまり複合炭素繊維基材の剪断変形に対する自由度、すなわち剪断変形能がフィット性を表すことになる。

不織布を構成する繊維としては、ポリアラミド、ナイロン６、ナイロン６６、ビニロン、ビリデン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、アクリル、ポリアラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリグリルアミド、ビニロン、ＰＢＴ、ＰＶＡ、ＰＢＩ、ＰＰＳなどからなる有機繊維を用いるものである。なかでも結晶性の高いナイロン６、ナイロン６６の有機繊維が、衝撃によりＣＦＲＰの層間にクラックが発生しても、有機繊維の損傷によって衝撃エネルギーが吸収されてクラックの進展を抑え、僅かな繊維量で大きな靭性向上効果が得られ、また汎用的なポリマーなので不織布が安価となるため好ましい。

つぎに、本発明の複合炭素繊維基材における不織布と基材との一体化状態について説明する。

不織布を形成する繊維が基材を形成する炭素繊維層を貫通することによって基材と一体化していることが好ましい。このような接合状態であると、接合のための接着剤が不要となりＣＦＲＰの特性に悪影響を及ぼすようなことはない、また不織布を形成する繊維が炭素繊維層を貫通することによって接合されているから、フィット性に優れる不織布が基材のドレープ性を阻害するようなことはないのである。かかる効果を発現させるためには、前記貫通は１〜１０００パンチ／ｃｍ²であることが好ましく、２〜５００パンチ／ｃｍ²であることがより好ましく、１０〜１００パンチ／ｃｍ²であることがさらに好ましい。

不織布を形成する繊維を炭素繊維層を貫通させるには、たとえば不織布を基材の上に置き、ニードルパンチやウォータジェットやエアージェットなどの流体によるパンチングなどの機械的接結法によって行うことができる。なかでもエアージェットによるパンチングは、パンチングによって炭素繊維を傷つけることはなく、またパンチング処理後の乾燥などの後処理も簡単なので好ましく用いられる。また、基材の上に、不織布のかわりに、繊維が絡まっていないウェブを置き、機械的接結法によって基材との一体化と不織布の形成を同時に行ってもよい。

図７に不織布３の短繊維が基材の炭素繊維層４に貫通し、一体化している状態を示すモデル図を示した。不織布３を構成する短繊維１３が不織布の面内で絡み合い、また、基材の炭素繊維層を完全に貫通した繊維１３１や基材の炭素繊維層の途中まで貫通した繊維１３２からなっている。また、炭素繊維層を完全に貫通した繊維の方向が反転した繊維が再びに貫通している状態であってもよい。

なお、基材と不織布の一体化においては、成形準備のため複合炭素繊維基材を裁断したり、ハンドリングする際、基材と不織布が剥がれなければよく、繊維の絡み度合いを強くする必要はない。

不織布と基材との一体化を、不織布を形成する繊維が基材を形成する炭素繊維層を貫通することによって行う場合には、不織布は繊維長２０〜１２０ｍｍの短繊維からなることが好ましい。わずかな繊維量でより炭素繊維と交絡数を多くするために繊維の端部数が多くなるようにするため２０〜７０ｍｍがより好ましい。同様にわずかな繊維量でより炭素繊維層を貫通する繊維本数を多くするために、繊維の端部数が多くなるようにするため、不織布を形成する短繊維の繊維径は０．００５〜０．０３ｍｍが好ましい。

本発明においては、基材と不織布を、粘着剤により一体化することも好ましい。なお、粘着剤による一体化はあまり強固に行うと不織布のドレープ性が阻害され、また、不織布との接着により基材のドレープ性も阻害されて複合炭素繊維基材としてのドレープ性も損なわれるので、粘着剤の使用量は１〜１０ｇ／ｍ²程度が好ましく、２〜５ｇ／ｍ²がより好ましい。

なお、粘着剤としては反応型のビスマレイミド、エポキシ系およびＰＭＭＡ系のものがＣＦＲＰの特性を低下させず好ましい。たとえば、これらを有機溶媒や水に希釈して基材または不織布にスプレーして粘着剤を付着させ、基材と不織布を一体化することができる。

本発明においては、不織布を形成する繊維に低融点繊維を少量添加し、基材と不織布を熱融着により一体化することも好ましい。また、不織布を形成する繊維に低融点繊維が僅かに含まれていると、型に沿わせながら複合炭素繊維基材を賦形し、その上に他の複合炭素繊維基材を賦形しながら積層し、これらを低融点繊維の融点以上に加熱、加圧させて接着させてプリフォームを形成することが簡単にできるため好ましい。低融点繊維としては、低融点の熱可塑性ポリマーからなる低融点繊維または低融点ポリマーが鞘部に配置された芯鞘型繊維を用いることができる。

不織布中の低融点繊維の割合があまり多いと複合炭素繊維基材の変形に対する自由度を喪失させ、また少ないとプリフォームを形成させるときの接着が不十分となるので、低融点繊維の割合は不織布中の５〜５０重量％であることが好ましい。より好ましくは、１０〜４０重量％、さらに好ましくは２０〜３０重量％である。

低融点の熱可塑性ポリマーとしては、共重合ナイロン、変性ポリエステルやビニロンなど、融点が不織布を形成する他の繊維より低く、６０〜１６０℃程度のものが好ましい。さらに芯鞘型繊維では、芯部のポリマーの融点は２００〜３００℃が好ましい。

図１０は本発明の不織布に使用する熱可塑性ポリマーからなる芯鞘型繊維２５の斜視図であり芯部２６のポリマーと芯部２６のポリマーよりも融点が低いポリマーの鞘部２７からなる。芯鞘型繊維の鞘部２７を構成する低融点ポリマーは、融点が芯部を構成するポリマーより低ければよいが、共重合ナイロン、変性ポリエステルやビニロンなど、融点が６０〜１６０℃程度のものが好ましい。なかでも、鞘部が共重合ナイロンで芯部がナイロン６またはナイロン６６の組み合わせは、同種のポリマーであるから芯部と鞘部がよく接着し、衝撃などによってＣＦＲＰに働く応力で芯部と鞘部が剥離するようなことがないため好ましい。

芯部のポリマーと鞘部のポリマーの融点差は、５０℃以上が好ましい。この範囲の下限値を下回ると芯部のポリマーと鞘部のポリマーとの融点差が小さくなり、鞘部のポリマーを溶融する際、芯部のポリマーまで溶融されることがあり、また、芯部の分子配向が乱れて芯部のポリマーによる耐衝撃性改善効果が小さくなるからである。

前記芯鞘型繊維において芯部の占める割合が、繊維断面積の３０〜７０％の範囲が好ましい。芯部の割合が３０％未満であると、衝撃エネルギーを吸収するポリマー成分が少なくなりＣＦＲＰの衝撃靭性を向上させる効果が小さくなる。また、所定の衝撃エネルギーを吸収させるには不織布の繊維量を大きくすることが必要となり、ＣＦＲＰに占める炭素繊維の割合が少なくなり、ＣＦＲＰの機械的特性が低下する。一方、７０％を越えると鞘部の低融点ポリマーの量が少なくなり、基材との接着が不十分となる。

もちろん、繊維の貫通、低融点繊維の添加、粘着剤あるいはその他の一体化方法から２つ以上選んで併用しても良い。その場合、それぞれの好ましい範囲の上限値を上回らなくとも複数併用することにより、一体化の効果が過剰となり、好ましくない効果が派生したり、あるいはそれぞれの好ましい範囲の下限値に満たなくとも複数併用することにより各効果が相加されて、十分な一体化の効果が達成されることがあり得る。その場合には以下の判別方式を参照することが有用である。特にそれぞれの好ましい範囲の下限値に満たなくとも複数併用することにより各効果が相加されて、十分な一体化の効果が達成されることがあり得る場合において有用である。

１≦Σ_i（Ｍ_i／Ｍ_i1） かつ Σ_i（Ｍ_i／Ｍ_i2）≦１ 好ましい範囲
Σ_i（Ｍ_i／Ｍ_i1）＜１ または １＜Σ_i（Ｍ_i／Ｍ_i2） 好ましくない範囲
Σ_i：添え字ｉのついた要素について合計を計算する。

Ｍ_i：ｉ番目の一体化手段の実施されている値
Ｍ_i1：ｉ番目の一体化手段の好ましい範囲の下限値
Ｍ_i2：ｉ番目の一体化手段の好ましい範囲の上限値。

また、本発明における不織布は、成形の際、複合炭素繊維基材の積層体の層方向への樹脂の含浸性を確保する観点からポーラスな状態であることが好ましい。不織布を形成する繊維によって覆われない、すなわち繊維が存在しない空隙部の占める割合は不織布全体の面積の３０％〜９５％の範囲が好ましい。３０％未満であると樹脂含浸速度が遅くなり、常温硬化型の樹脂を使用した場合、樹脂が全体に行き渡らない状態で樹脂の硬化が始まるので好ましくない。また、９５％を超えると不織布の繊維量が少なくなり、本発明の目的とするＣＦＲＰの層間靭性向上効果が小さくなってしまう。より好ましくは、４０％〜８０％の範囲である。

本発明のプリフォームは、本発明の複合炭素繊維基材を、基材と不織布とが交互になるように多数枚積層したものである。

複合炭素繊維基材同士を一体化し、一体化されたプリフォームを製造する方法は特に限定されないが、不織布を形成する繊維に僅かに混合した低融点の熱可塑性ポリマーを加熱・加圧し、基材と不織布および多数枚積層した複合炭素繊維基材同士を型に賦形された形で接着することが好ましい。

また、複合炭素繊維基材同士を僅かな粘着剤により一体化することも好ましい。使用する粘着剤は複合炭素繊維基材を形成させる際に使用する反応型のビスマレイミド、エポキシ系およびＰＭＭＡ系のものが好ましい。付着量が１〜１０ｇ／ｍ²複合炭素繊維基材およびプリフォームを含めて２〜２０ｇ／ｍ²程度が好ましい。

なお、プリフォームにおける基材の繊維配向は基材同士が同じ方向となるように各層を積層してよいし、またＣＦＲＰにしたときの機械的性質が疑似等方性になるように繊維配向が０°、９０°および±４５°となるようにしてもよく、とくに限定されるものではない。

本発明のプリフォームは型に対するフィット性に優れる複合炭素繊維基材からなるから、プリフォームは型との間に隙間を形成すること無く密着した形に充填されるので、ＣＦＲＰにしたとき表面層に樹脂過多層を作ることが無く、また型に賦形する際、皺が入らないから、均一に繊維が分散した表面が平滑なＣＦＲＰ成形品を得ることができる。

また、基材の層間に繊維からなるインターリーフ層が形成され、ＣＦＲＰの層間靭性が向上する。

本発明に用いられる複合炭素繊維基材から、従来から知られている方法でＣＦＲＰを成形することができるが、なかでもレジン・トランスファー成形法や真空バッグ成形法は大型の成形品を安価に製造することができるので、好ましく用いられる。

以下、本発明のプリフォームを用いて真空バッグ成形により成形する本発明の炭素繊維強化プラスチックの製造方法の１実施例について説明する。

図８は本発明のＣＦＲＰの成形法を説明する１実施例の断面図である。図８において、型１４の上に、複合炭素繊維基材１を所定の方向に所定の枚数積層し、その上に樹脂が硬化した後に引き剥がして除去するシート、いわゆるピールプライ１６を積層し、その上に樹脂を複合炭素繊維基材の全面に拡散させるための媒体１７を置く。プリフォームの周囲には、織物など多孔性の材料を多数枚積層して真空ポンプの空気の吸引口１８を取り付けたエッジ・ブリーザ１９を張り巡らし、全体をバッグフイルム２０で覆い、空気が漏れないようにバッグフイルムの周囲をシール材２１で型に接着する。バッグフイルムの上部に樹脂タンクから注入される樹脂の吐出口２２を取り付け、該取り付け部から空気が漏れないようにシール材２１で接着する。樹脂タンクには、硬化剤を所定量入れた常温でシロップ状の常温硬化型の熱硬化性樹脂を入れておく。ついで、真空ポンプでバッグフイルムで覆われたプリフォームを、真空圧力が９３３１０〜１０１３２５Ｐａ程度の真空状態にしたのち、バルブ１５を解放して樹脂を注入する。バッグフイルムで覆われた中が真空状態であり、プリフォームの厚さ方向より媒体の面方向が樹脂の流通抵抗が小さいから、まず樹脂は媒体の全面に拡がったのち、ついでプリフォームの厚さ方向の含浸が進行する。この方法であると樹脂の流れなければならない距離は、プリフォームの厚さでよいから、樹脂含浸が非常に早く完了する。なお、真空ポンプは少なくとも樹脂の含浸が完了するまで運転し、バッグフイルムの中を真空状態に保つことが好ましい。樹脂含浸完了後、バルブを閉口し室温に放置して樹脂を硬化させる。樹脂の硬化後、ピールプライを剥いで、媒体やバッグフイルムを除去し、型から脱型することによってＣＦＲＰ成形品が得られる。

本発明に使用する媒体１７の１例を図９に示した。媒体はバッグ内の真空圧力をプリフォームに伝え、かつ注入される樹脂を媒体の隙間を通すことにより、媒体側のプリフォーム上面の全体に樹脂を行き渡らせるものである。すなわち、バッグフイルムとピールプライ間に位置する媒体に樹脂が注入されると、図９において、注入された樹脂はバッグフイルムに接するＡ群のバー２３の間隙をバー２３の方向に流れると同時に、Ｂ群の矩形断面のバー２４の間隙をバー２４の方向に流れるから、全方向に樹脂が拡散することとなる。
また、バー２３にかかる力をバー２４に伝えることができるから真空圧力をプリフォームに伝えることができるのである。媒体の具体的なものとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニルや金属などからなるメッシュ状のシートが用いられる。たとえば、メッシュ状樹脂フイルム、織物、網状物や編物などであり、必要に応じてこれらを数枚重ねて使用することができる。

なお、上記は媒体をプリフォームの上面の一面に設置する場合について説明したが、プリフォームが厚い場合は、プリフォームの下面と上面に設置して、プリフォームの両面から樹脂含浸をおこなうこともできる。

上記に記載した成形法は、大きくは真空バッグ成形法の範疇に入るが、樹脂注入と同時に樹脂をプリフォームの全面に拡散させる点で、従来の真空バッグ成形法とは異なり、とくに大型のＣＦＲＰ成形品の成形に用いると好適である。

本発明の成形に用いるピールプライは、樹脂が硬化した後にＣＦＲＰから引き剥がして除去するシートであるが、樹脂を通過させることができることが必要であり、ナイロン繊維織物、ポリエステル繊維織物、ガラス繊維織物などが用いられる。なお、ナイロン繊維織物やポリエステル繊維織物は安価であるため好ましく用いられるが、これら織物を製造する際に用いられている油剤やサイジング剤がＣＦＲＰの樹脂に混入するのを防ぐため、精練を行い、また常温硬化型樹脂の硬化発熱による収縮を防ぐため、熱セットされた織物を使用することが好ましい。

本発明の成形に用いるエッジ・ブリーザは、空気および樹脂を通過させることができることが必要であり、ナイロン繊維織物、ポリエステル繊維織物、ガラス繊維織物およびナイロン繊維またはポリエステル繊維からなるマットを使用することができる。また、本発明の成形に用いるバッグフイルムは、気密性であることが必要でありナイロンフイルム、ポリエステルフイルムやＰＶＣフイルムなどを用いることができる。

また、本発明のプリフォームを用いた繊維プラスチックの別の成形方法として、雄型と雌型の成形型によって形成されるキャビティの中に本発明のプリフォームを設置し、キャビティの中を真空状態として樹脂を注入し、繊維基材に樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることができる。

この成形方法によれば、前述の真空バッグ成形法に比べて雄型と雌型の２つの型が必要となる短所はあるが、ＣＦＲＰの厚さは雄型と雌型の間隙によって決まるから、寸法精度の良い成形品が得られるので、高い信頼性が要求される航空機構造材の成形法として好ましい。

本発明の成形に用いる樹脂は、常温で液状の常温硬化型の、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂である。なお、使用する樹脂の粘度は、樹脂の含浸性や含浸速度の点から低粘度が好ましく、０．５〜１０ポイズ程度、より好ましくは０．５〜５ポイズの範囲が好ましい。なかでもビニルエステル樹脂は、樹脂を低粘度とすることができることや、樹脂伸度を３．５〜１２％大きくすることができるので、成形性に優れるのみならず、強度が高く、耐衝撃性にも優れるので、好ましく用いられる。

実施例１
炭素繊維基材として、繊度８０００デシテックス、引張強度４８００ＭＰａ、弾性率２３０ＧＰａ、破断伸度２．１％、フィラメント数１２，０００本の扁平状の炭素繊維糸を経糸、および緯糸に用い、経糸および緯糸の密度が１．２５本／ｃｍ、織物目付２００ｇ／ｍ²の二方向織物を用いた。

同織物のカバーファクターは９９．７％と非常に高かった。ここで、カバーファクターは、次のようにして求めた。

すなわち、まず、実体顕微鏡、例えば株式会社ニコン社製実体顕微鏡ＳＭＺ−１０−１を使用して、炭素繊維織物の裏面側から光を当てながら、織物の表面を撮影する。これにより、織糸部分は黒く、織目部分は白い、織物の透過光パターンが撮影される。光量は、ハレーションを起こさない範囲に調節した。また、株式会社ニコン社製ダブルアームファイバーの光をアクリル板で反射させて投影画像の濃淡が均一になるよう調節した。撮影倍率は、後の画像解析において、解析範囲に経糸および緯糸がそれぞれ２〜２０本入るよう、１０倍以内に設定した。次に、得られた写真をＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮影し、撮影画像を白黒の明暗を表すデジタルデータに変換してメモリに記憶し、それを画像処理装置で解析して、全体の面積Ｓ１と、白い部分の面積の総和Ｓ２とから、カバーファクターＣｆを次式、
Ｃｆ＝〔（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１〕×１００
から算出した。同様のことを、同じ織物について１０カ所行い、その単純平均値をもってここでいうカバーファクターとした。また、ＣＣＤカメラおよび画像処理装置として、株式会社ピアス社製パーソナル画像解析システムＬＡ−５２５を使用した。画像解析の範囲は、横方向は、最も左に写っている経糸の左端から最も右に写っている経糸の左端までとし、縦方向は、最も上に写っている緯糸の上端から最も下に写っている緯糸の上端までとし、この範囲に経糸および緯糸がそれぞれ２〜２０本入るようにした。なお、デジタルデータには、織糸部分（黒い部分）と織目部分（白い部分）との境界に黒と白との中間部分が含まれる。この中間部分を織糸部分と織目部分とに区別するため、モデル的に、透明な紙に幅６ｍｍの黒いテープを６ｍｍ間隔で縦横に格子状に貼り付け、カバーファクターが７５％になるように規格化した。すなわち、ＣＣＤカメラの絞りを２．８に設定し、画像解析システムＬＡ−５２５のメモリ値が１２８以下の部分を織糸部分として規格化した（このシステムでは、白黒の明暗が０〜２５５段階のメモリ値として記憶される）。

また、織糸は太い炭素繊維糸が粗密度で交錯されているので形態安定性は低いが、逆に剪断変形し易くて非常にフィット性が優れた織物であった。

また、不織布としては、融点が２６０℃の高融点ナイロン短繊維と融点が１４０℃の低融点ナイロン短繊維を６０：４０の比率で混合し、カード装置にてウエブを形成、積層した後、１０倍延伸した、８ｇ／ｍ²目付の不織布を用いた。

不織布の空隙率は９０％で高い伸縮性を有していた。なお、空隙率は下式によって算出した。

空隙率（％）＝〔１−（不織布の真の体積／見掛け体積）〕×１００
ここで、不織布の真の体積とは、不織布の単位面積当たりの重量／繊維比重、見掛け体積とは、不織布の厚み×単位面積である。不織布の単位面積当たりの重量は、不織布を１ｍ×１ｍにカットし、研精工業株式会社製の化学天秤にて測定し、繊維比重はナイロンの比重を用いて算出した。また、不織布の厚みは、株式会社東洋精機製作所製のデジタル定圧厚さ測定器を用い、ＪＩＳ Ｌ １０９８に準じ、２３．５ｋＰａの圧力下で測定した。

そして、前記炭素繊維基材と不織布を一緒に合わせてニードルパンチング装置に供給し、パンチング密度６パンチ／ｃｍ²でニードルパンチを行い、不織布を構成する短繊維を炭素繊維基材に貫通させ、一体化させた。

一体化された基材は、不織布の短繊維が炭素繊維基材に貫通されて一体化されているので、基材をカットしても織糸が解れたりすることなく取扱い性が良好であった。また、不織布自身も伸縮性を有しているので織物自身のフィット性を阻害されるようなことがなく、曲面を有する成形型に容易に沿わせることが可能であった。

次いで、一体化基材のコンポジット特性を評価するために真空バック成形で硬化板を作成した。

用いた樹脂は３Ｍ社製エポキシ樹脂ＰＲ５００で、１１０℃に樹脂を加熱して注入し、１７７℃×４時間で硬化させた。

積層方法は、炭素繊維基材と不織布が交互となる様に積層し、１枚積層する毎にアイロンで不織布に含まれる低融点ナイロンを溶融させて互いに接着させた。

一体化基材がずれたり、皺が発生することなく成形型板上にセットすることができた。

繊維体積割合（Ｖｆ）評価用の硬化板を、一体化基材を３５０ｍｍ×３５０ｍｍサイズでカットし、同方向に６枚積層して成形した。ここでＶｆとは不織布を除く炭素繊維の体積割合であり、下式より算出した。

Ｖｆ（％）＝〔（炭素繊維の目付×積層枚数）／炭素繊維の密度〕／成形品厚みここで、炭素繊維の目付は、成形前に使用する炭素繊維基材の重量を研精工業株式会社製の化学天秤にて測定し算出した。また、成形品厚みは、成形後の硬化板の端部と中央部の合計９カ所を厚みゲージで測定し、その単純平均で求めた。

引張試験は、一体化基材を幅２５．０ｍｍ（一方向基材の場合は１２．５ｍｍ）×長さ２５０ｍｍに切断し、両端にガラスタブを接着して引張試験片とし、ＪＩＳ Ｋ７０７３に基づき引張試験を行い、破断荷重を測定し、引張強度を求めた。

また、衝撃特性であるＣＡＩ（落錘衝撃後の圧縮強度）評価用としては、一体化基材を３５０ｍｍ×３５０ｍｍサイズに切断し、織物の経糸方向を０°、緯糸方向を９０°として、積層構成は（±４５°）／（０°，９０°）を６回繰り返して１２枚積層した上に、（０°，９０°）／（±４５°）の構成で１２枚を対称積層し、それぞれ成形型板上にセットして〔（±４５°）／（０°，９０°）〕６Ｓの疑似等方板を得た。

かくして得られた平板から１０１．６ｍｍ×１５２．４ｍｍの試験片を切出し、ボーイング社試験法ＢＭＳ７２６０記載の衝撃後圧縮強度（ＣＡＩ）の測定を行った。なお、この時の落錘衝撃のエネルギーは６７Ｊ／ｃｍで行った。

それぞれの試験結果を表１にまとめた。本一体化基材を用いた複合材料は、高い引張強度と高いＣＡＩを発揮し、本発明の複合炭素繊維基材は複合材料用基材として優れている
ことが分かった。

比較例１
不織布を一体化せず、炭素繊維のみを用いた以外は実施例１と同じ方法で基材を作成し、試験した結果を表１にまとめた。

不織布がない基材では、不織布を一体化した複合基材に比べてＣＡＩが低く、また、成形の際に織糸が解れたりする問題があった。

比較例２
不織布として、融点が２６０℃の高融点ナイロン１００％からなる、目付が８ｇ／ｍ²のスパンボンドタイプ不織布を用い、ニードルパンチを掛けなかった以外は実施例１と同じ方法で複合基材を作成し評価した結果を表１に示した。

不織布と炭素繊維基材が一体化されていないので、積層時に織糸が解れたり、また積層がずれたりして非常に取り扱い難かった。

コンポジット特性については、ＣＡＩ特性については実施例１とほぼ同じレベルで効果が見られるが、積層時の基材の乱れにより引っ張り強度がやや低かった。

比較例３
不織布として、融点が２６０℃の高融点ナイロン１００％からなる、目付が４８ｇ／ｍ²の高目付のスパンボンドタイプ不織布を用い、実施例１と同じ炭素繊維基材とニードルパンチを掛けて一体化した基材を用い、以下実施例１と同じ方法で硬化板を作成、評価した結果を表１にまとめた。

一体化基材は、不織布自身の伸度が小さいため、一体化の状態では曲面に沿わせることができず、無理矢理沿わせようとすると、不織布が剥がれ、不織布に皺が発生する問題があった。

硬化板の特性は、高いＣＡＩを発揮したが、不織布が厚いためにＶｆが低かったことから、低い引っ張り強度であった。また、吸水率も高く、信頼性が要求される航空機部材などには不適と考えられる。

実施例２
実施例１に用いた炭素繊維基材ならびに不織布を用い、ニードルパンチで一体化した後、ホットローラで不織布に含まれる低融点ナイロンの融点以上の温度に加熱・圧着させた一体化基材とし、以下実施例１と同じ方法で評価し、結果を表１にまとめた。炭素繊維基材と不織布がニードルパンチならびに熱接着で一体化されているので取扱い性が優れていた。

フィット性については、実施例１より低いが、不織布に含まれる低融点繊維の量が僅かであるために、十分なフィット性を有していた。コンポジット特性についても、実施例１とほぼ同程度で、複合材料として優れたものであった。

実施例３
実施例１に用いた炭素繊維基材と、不織布として融点が２６０℃の高融点ナイロン１００％からなる、目付が８ｇ／ｍ²のスパンボンドタイプ不織布を用い、硬化剤を含まない、粘度が１．２ｐｏｉｓｃのエポキシ樹脂からなる粘着剤を２ｇ／ｍ² 炭素繊維基材の片面に塗布し、不織布と接着させて一体化させた。以下実施例１と同じ方法で評価し、結果を表１にまとめた。

僅かな粘着剤で炭素繊維基材と不織布を軽く接着させて一体化させているので、形態が安定しており、また炭素繊維基材と不織布がずれやすく、しかも不織布自身も伸縮性を有しているので、成形型に容易に沿わせることができる基材であった。

コンポジットの引張強度においても、粘着剤が僅かであるので影響がなく、高い強度を発揮し、また、ＣＡＩも不織布が炭素繊維基材層間に存在するので高い値を示し、複合材料用基材として優れたものであった。

比較例４
不織布として融点が約１４０℃のナイロンからなる目付が１０ｇ／ｍ²のメルトブロー長繊維不織布を用い、実施例１で用いたのと同じ炭素繊維基材とホットローラによる加熱・圧着で接着させ、一体化基材とした。実施例１と同じ方法でコンポジット特性の評価を行い、結果を表１にまとめた。

この一体化基材は、低融点ナイロン１００％の不織布が強固に炭素繊維基材と接着されているので、形態安定性は非常に優れているが、余りに強固に接着されているためにフィット性が劣っていた。

コンポジット特性は、引張強度は実施例１と大差ない結果であるが、層間強化を目的とした不織布は低融点繊維であるために成形中に樹脂中に溶解してしまい、層間の補強効果が出ずＣＡＩは低い値で、ほとんど効果がなかった。 以上、本発明の参考実施例（実施例１〜３）、参考比較例（比較例１〜４）を示した。

実施例４
炭素繊維基材として、経糸に繊度８０００デシテックス、引張強度４８００ＭＰａ、弾性率２３０ＧＰａ、破断伸度２．１％、フィラメント数１２，０００本、糸幅６．５ｍｍの扁平状の炭素繊維糸を、緯糸に繊度が２２５デシテックスのガラス繊維糸を使用し、経糸の密度が３．７５本／ｃｍ、緯糸の密度が３．０本／ｃｍ、炭素繊維糸の目付が３００ｇ／ｍ²、カバーファクターが９９．７％の一方向織物を用いた。

同織物は、太い経糸が細い緯糸で一体化されており、経糸の炭素繊維糸はほとんどクリンプすることない織物構造であるために、織糸がずれ易く不安定な織物であった。

不織布としては、実施例１で用いた不織布と同じものを用い、また実施例１同じ方法でニードルパンチで一体化させた。

炭素繊維基材単独では形態不安定であったが、ニードルパンチで不織布と一体化させることにより、形態が安定して取扱い性が大幅に改善されていた。本一体化基材のコンポジット特性を評価するために積層構成以外は実施例１と同じ方法で成形を行った。

繊維体積割合（Ｖｆ）評価用の硬化板は、実施例１と同様に、一体化基材を３５０ｍｍ×３５０ｍｍサイズでカットし、同方向に４枚積層して成形した。

また、衝撃特性であるＣＡＩ評価用としては、一体化基材を３５０ｍｍ×３５０ｍｍサイズに切断し、繊維の長手方向を０°として、積層構成は−４５°／０°／＋４５°／９０°の順に２回繰り返して８枚積層した上に、９０°／＋４５°／０°／−４５°を２回繰返して８枚積層し、対称積層して成形型板上にセットして（−４５°／０°／＋４５°／９０°）_２Ｓの疑似等方板を得た。

それぞれの試験結果は、実施例１と同様に試験を行い、表２にまとめた。本一体化基材を用いたコンポジットの引張強度、ＣＡＩは高い値を発揮し、優れた基材であった。

比較例５
実施例４と比較する目的で、不織布を一体化せず、炭素繊維のみを用いた以外は実施例４と同じ方法で一体化基材を作成し、評価を行い、結果を表２にまとめた。

炭素繊維基材が不安定であるため、基材を炭素繊維方向にカットすると炭素繊維糸が解れる問題や、取扱い性が悪いために積層時の繊維配向が乱れる問題があり、積層に時間を要した。

コンポジットの引張強度は炭素繊維の繊維配向乱れによりやや低く、また、ＣＡＩについては不織布が存在していないため低かった。

比較例６
不織布として、実施例３に用いた融点が２６０℃の高融点ナイロン繊維１００％からなる、目付が８ｇ／ｍ²のスパンボンドタイプ不織布を用い、炭素繊維基材に一体化せず、単に合わせた状態でコンポジットの作成、評価を行い、その結果を表２に示した。

炭素繊維基材と不織布が一体化されてないので、カット時に炭素繊維がほつれ易く、また繊維配向が乱れるなど非常に取扱い性が悪く、積層作業に時間を要した。

コンポジットのＣＡＩは不織布が炭素繊維基材層間に存在するために高い値であったが、引張強度は炭素繊維の繊維配向乱れにより低かった。

実施例５
実施例４と同様にニードルパンチで一体化した後にホットローラで加熱・圧着させた以外は実施例４と同じ方法で評価した結果を表２にまとめた。

不安定な織物を不織布の低融点繊維により接着を付与させたので、実施例４のニードルパンチだけの一体化よりも形態安定性が優れ、非常に取扱い性の優れた基材であった。またコンポジットの引っ張り強度、ＣＡＩも実施例４とほぼ同等の結果で優れた基材であった。

実施例６
実施例４で用いた炭素繊維基材に、実施例３で用いた粘着剤を３ｇ／ｍ²塗布し、融点が２６０℃の高融点ナイロン繊維１００％からなる、目付が８ｇ／ｍ²のスパンボンドタイプの不織布を接着させて一体化し、実施例４と同様の方法で硬化板の作成、評価を行った。結果を表２にまとめた。

炭素繊維基材に粘着剤で不織布を接着させているので、形態安定性に優れ、取扱い易い基材であった。

またコンポジットの引張強度、ＣＡＩも高い値を発揮し、優れた基材であった。

比較例７
不織布として比較例３で用いた、融点が約１４０℃のナイロンからなる目付が１０ｇ／ｍ²のメルトブロー長繊維不織布を用い、実施例４に用いた炭素繊維基材と合わせてホットローラによる加熱・圧着で接着させて一体化基材とし、実施例４と同じ方法でコンポジット特性の評価を行い、結果を表２にまとめた。

この一体化基材は、炭素繊維基材は不織布の低融点繊維により強固に熱接着されているので、基材として非常に形態安定性に優れ、取扱い易い基材であった。しかし、余りに強固に接着されているためにフィット性が劣っていた。

コンポジットの引張強度は、所定の繊維配向させることができたので、高い値を発揮したが、不織布を構成する繊維が低融点であるために成形中に樹脂中に溶解してしまい、ＣＡＩは低く、不織布存在の効果が得られなかった。

１：複合炭素繊維基材
２：炭素繊維基材
３：不織布
４：炭素繊維糸条
５：よこ方向補助糸
６：たて方向補助糸
７：緯糸 ８：０°方向に配向した炭素繊維糸条
９：９０°方向に配向した炭素繊維糸条
１０：−４５°方向に配向した炭素繊維糸条
１１：＋４５°方向に配向した炭素繊維糸条
１２：ステッチ糸
１３：不織布の繊維
１４：型
１５：バルブ
１６：ピールプライ
１７：媒体
１８：吸引口
１９：エッジ・ブリーザ
２０：バッグフイルム
２１：シール材
２２：吐出口
２３：バー（Ａ群）
２４：バー（Ｂ群）
２５：芯鞘型繊維
２６：芯鞘型繊維の鞘部
２７：芯鞘型繊維の芯部

Claims (13)

1. 炭素繊維基材と有機繊維からなる不織布とが交互になるように多数枚積層され、該炭素繊維基材からなる層の間に、該有機繊維からなるインターリーフ層が形成されるように構成された炭素繊維強化プラスチック用のプリフォームにおいて、前記炭素繊維基材は、炭素繊維からなる目付が１００〜２０００ｇ／ｍ²のシート状であって、該基材の長さ方向に炭素繊維糸条が配列し、幅方向に該炭素繊維糸条より細い補助糸が配列し、織組織している、炭素繊維糸条と炭素繊維糸条の間に０．１〜５ｍｍの隙間を設けて、該炭素繊維糸条が長さ方向に配列した一方向織物である炭素繊維基材であり、その少なくとも片面に積層された前記不織布は、目付が５〜３０ｇ／ｍ²の有機繊維の短繊維もしくは目付が５〜８ｇ／ｍ²の有機繊維の連続繊維からなるものであるとともに、前記炭素繊維基材と、その少なくとも片面に積層された前記不織布とが、少なくとも下記の（ａ）ないし（ｃ）のいずれかの手段により一体化されていることを特徴とするプリフォーム。
   （ａ）不織布を形成する短繊維が炭素繊維基材に貫通することにより炭素繊維基材と不織布が一体化されている
   （ｂ）不織布が炭素繊維基材と粘着剤によって一体化されている
   （ｃ）不織布を構成する繊維のうち５〜５０重量％が低融点繊維であり、炭素繊維基材と不織布が熱融着により一体化されている
   
2. 前記炭素繊維基材における炭素繊維糸条の繊度が５５０〜２７００００デシテックスであって、かつ該炭素繊維糸条１本あたりのフィラメント数が１０００〜４０００００本である、請求項１に記載のプリフォーム。
3. 前記炭素繊維基材における炭素繊維糸条の繊度が５５０〜２３０００デシテックスである、請求項１に記載のプリフォーム。
4. 前記一方向織物のカバーファクターが９５％以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のプリフォーム。
5. 前記不織布に低融点の熱可塑性ポリマーからなる低融点繊維が含まれている、請求項１〜４のいずれかに記載のプリフォーム。
6. 前記不織布に芯鞘型繊維が含まれており、該芯鞘型繊維において芯部の占める割合が、芯鞘型繊維断面積の３０から７０％である、請求項１〜５のいずれかに記載のプリフォーム。
7. 前記芯鞘型繊維は芯部がナイロン６またはナイロン６６であり、鞘部が共重合ナイロンである、請求項６に記載のプリフォーム。
8. 前記不織布において、空隙部の占める割合が不織布全体の面積の３０％〜９５％である、請求項１〜７のいずれかに記載のプリフォーム。
9. 粘着剤の使用量が１〜１０ｇ／ｍ²である、請求項１〜８のいずれかに記載のプリフォーム。
10. プリフォームが、前記不織布に含まれる低融点繊維の融着により一体化されている、請求項１〜９のいずれかに記載のプリフォーム。
11. プリフォームが、前記粘着剤により一体化されている、請求項１〜９のいずれかに記載のプリフォーム。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のプリフォームをバッグフイルムで覆い、内部を真空状態にして樹脂を注入し、プリフォームに樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造方法。
13. 雄型と雌型によって形成されるキャビティのなかに、請求項１〜１１のいずれかに記載のプリフォームを設置し、キャビティ内を真空状態にして樹脂を注入し、プリフォームに樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

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