JP6440854B2

JP6440854B2 - 弾性部材用線材の製造方法、弾性部材用線材および弾性部材

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Publication number: JP6440854B2
Application number: JP2017538556A
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Inventors: 和彦許斐; 孝充佐野; 聡史岡部; 勝今村
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Description

本発明は、弾性部材用線材の製造方法、弾性部材用線材および弾性部材に関する。

従来、自動車の燃費向上を実現するための一つの方策として、各種部品の軽量化が追求されている。例えば、エンジンブロックの材料として、鋳鉄の代わりにアルミニウム合金が使われ、エンジンカバーやオイルパンの材料として、鋼の代わりにマグネシウム合金が使われるとともに、フレームやボディの材料として、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の採用が始まりつつある。

近年、自動車の軽量化という観点から、例えばサスペンション用の懸架ばねなどのコイルばねを軽量化することが検討されている。コイルばねなどの弾性部材を軽量化することが可能な弾性部材用線材として、中空の線材や、比重の軽いチタン線材、前述の線材と比して軽量効果が高い炭素繊維などの強化繊維を用いて形成されているＣＦＲＰの弾性部材用線材が挙げられる（例えば、特許文献１，２を参照）。

特許文献１には、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸せしめてなる連続繊維（補強繊維）からなる芯体と、芯体の熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高い熱変形温度を有する熱可塑性樹脂からなる被覆外層と、芯体の熱硬化性樹脂の硬化温度より低い軟化温度または融点を有し、芯体および被覆外層との間に介在して両者と接触して接着する熱可塑性樹脂からなる中間層とを備えた線材が開示されている。特許文献１には、被覆外層の熱可塑性樹脂の変形温度以下で加熱した際、芯体が硬化するとともに、加熱により流動状となった中間層が、芯体と被覆外層とに接触して接着層を形成することで、芯体と被覆外層との間をアンカー効果により結合させ一体化することが記載されている。

また、特許文献２には、熱可塑性樹脂からなる芯材と、熱可塑性樹脂と繊維とを含む繊維強化複合材からなる芯材を覆う被覆層と、熱可塑性樹脂からなる中空の最外被覆層とを備え、芯材と中空の最外被覆層との間に、熱可塑性樹脂材料が介在する構造部材が記載されている。特許文献２には、芯材、被覆層および最外被覆層では、被覆層の融点が最も低いことが記載されている。

特公平１−３８６６８号公報特開平６−１８２８８２号公報

しかしながら、特許文献１は、芯体と中間層との界面の接着力はその界面に存在する中間層によってのみ結合されており、熱可塑性樹脂が一度流動状体となった後に冷えて固まった後の素材の強度に留まるものであると推測される。熱硬化性樹脂を含浸した芯体の周りを熱可塑性樹脂が覆った構造においては、加熱後の冷却時に硬化した芯体は補強繊維を含む繊維強化プラスチックとして収縮率が小さいのに対し、周りの熱可塑性樹脂の収縮率が大きいため、芯材と中間層とが密着したものであるといえる。このような密着による接着強度では、芯材中の補強繊維と中間層とを強固に固定できず、線材としての強度は低かった。

また、特許文献２は、最も融点の低い被覆層を溶融可能な温度で加熱し、中空の被覆層は溶融させること無く変形可能とすることが可能であるものの、各構成要素を構成する材料は全て熱可塑性樹脂であり、融点の違いを利用し固着させているだけであるため、その接着力はその界面または一度溶融した後に冷えて固まった後の素材の強度に留まっていた。このため、芯材と被覆層中の強化繊維とを強固に固定できず、線材としての強度は低かった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量化しつつ、強度を向上することができる弾性部材用線材の製造方法、弾性部材用線材および弾性部材を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る弾性部材用線材の製造方法は、液状の熱硬化性樹脂を含浸した第１の強化繊維を、熱可塑性樹脂からなる芯材が外部に露出するように前記芯材に巻き付けて第１の中間線材を作製する第１のステップと、前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高い融点を有する高融点樹脂繊維と、前記高融点樹脂繊維の融点よりも低い融点を有する低融点熱可塑性樹脂とを、前記第１の強化繊維が外部に露出するように前記第１の中間線材に巻き付けて第２の中間線材を作製する第２のステップと、液状の熱硬化性樹脂を含浸した第２の強化繊維を前記第２の中間線材に巻き付けて第３の中間線材を作製する第３のステップと、前記第３の中間線材を、前記硬化温度、または前記低融点熱可塑性樹脂の融点の温度のうち高い方の温度以上であって前記高融点樹脂繊維の融点の温度未満に加熱する加熱ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材の製造方法は、上記の発明において、前記第２のステップは、前記低融点熱可塑性樹脂が、前記高融点樹脂繊維の外周を覆う芯鞘型の複合繊維を前記第１の中間線材に巻き付けて第２の中間線材を作製することを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材の製造方法は、上記の発明において、前記第２のステップは、互いに独立した繊維状をなす前記低融点熱可塑性樹脂および前記高融点樹脂繊維を前記第１の中間線材に巻き付けて第２の中間線材を作製することを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材の製造方法は、上記の発明において、前記低融点熱可塑性樹脂の融点の温度が、前記硬化温度よりも低く、前記加熱ステップは、前記硬化温度以上であって前記高融点樹脂繊維の融点の温度未満に加熱することを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材は、熱可塑性樹脂からなる芯材と、前記芯材に巻き付けられてなる複数の強化繊維を含み、前記芯材を覆う繊維層と、を備え、前記繊維層は、前記複数の強化繊維と、該強化繊維同士を固着する熱硬化性樹脂と、前記複数の強化繊維のうち前記芯材側に位置する強化繊維と交差して前記芯材に巻回されてなり、前記芯材側に位置する強化繊維を前記芯材に固定する高融点樹脂繊維と、当該繊維層および前記芯材を固着する低融点熱可塑性樹脂と、を含んでいることを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材は、上記の発明において、前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維およびバサルト繊維から選択される少なくとも一つの繊維であることを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材は、上記の発明において、前記芯材が、ポリプロピレンからなることを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材は、上記の発明において、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材用線材は、上記の発明において、前記芯材、前記低融点熱可塑性樹脂および前記高融点樹脂繊維は、同一の樹脂系を用いて形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材は、上記の発明に係る弾性部材用線材を用いて形成されることを特徴とする。

また、本発明に係る弾性部材は、上記の発明において、前記弾性部材用線材を螺旋状に巻回してなることを特徴とする。

本発明によれば、軽量化しつつ、強度を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の構成を示す模式図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図である。図３は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図である。図４は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図である。図５は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図である。図６は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合があり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合がある。

図１は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の構成を示す模式図である。図１に示す弾性部材用線材１は、芯材に繊維を巻き付けてなる線材を螺旋状に巻くことによってコイルばねとすることで、例えば、自動車のサスペンション用の懸架ばねとして用いられる。

弾性部材用線材１は、熱可塑性樹脂からなる芯材１０と、芯材１０に巻き付けられる複数の繊維を含み、該芯材１０を覆う繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）層１１とを有し、螺旋状をなす。

芯材１０は、鋳鉄などの鉄系の材料と比して軽い熱可塑性樹脂、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂などを用いて形成される。より具体的に、例えば、ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレンや高密度ポリエチレン（High Density Polyethylene：ＨＤＰＥ）が挙げられ、ポリエステル系樹脂としてポリエチレンテレフタラート（Polyethylene Terephthalate：ＰＥＴ）が挙げられ、ポリアミド系樹脂としてナイロン６が挙げられる。本実施の形態では、芯材１０の断面が円をなすものとして説明するが、楕円状をなすものや、多角形状をなすものであってもよい。

ＦＲＰ層１１は、複数の強化繊維を芯材１０に巻き付けることによって形成された層をなす。強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維であるアラミド繊維、および玄武岩繊維であるバサルト繊維から選択される少なくとも一つの繊維が用いられる。

隣り合う強化繊維同士は、熱硬化性樹脂により互いに固着されている。熱硬化性樹脂としては、芯材１０の融点より低い温度の熱により硬化する樹脂、例えばエポキシ樹脂が挙げられる。

ＦＲＰ層１１において、高融点樹脂繊維は低融点樹脂繊維によって芯材１０に固着されており、芯材１０側に位置する強化繊維は高融点樹脂繊維によって締め付けられて芯材１０に固定されている。高融点樹脂繊維は、上述した熱硬化性樹脂の硬化温度より高い融点の熱可塑性樹脂のことであり、具体的には、熱硬化性樹脂との組み合わせによりポリプロピレンや、高融点ポリエステル系樹脂、ナイロン６６などから選択される。

芯材１０とＦＲＰ層１１とは、低融点熱可塑性樹脂により互いに固着されている。ここでいう低融点熱可塑性樹脂とは、上述した熱硬化性樹脂の硬化温度以下の融点の熱可塑性樹脂のことであり、具体的には、熱硬化性樹脂との組み合わせにより高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（Low Density Polyethylene：ＬＤＰＥ）や、低融点共重合オレフィン樹脂、ナイロン１２、低融点ポリエステル系樹脂などから選択される。

すなわち、ＦＲＰ層１１は、上述した複数の強化繊維と、該強化繊維同士を固着する熱硬化性樹脂と、芯材１０側の強化繊維を固定する高融点樹脂繊維と、当該ＦＲＰ層１１および芯材１０を固着する低融点熱可塑性樹脂と、を含んでいる。高融点樹脂繊維と低融点熱可塑性樹脂とは、高融点樹脂繊維の外周を低融点熱可塑性樹脂が覆うことによって、一本の芯鞘型の樹脂繊維としてもよいし、各々を別の繊維としてもよい。

ＦＲＰ層１１における強化繊維は、繊維を一本ずつ芯材１０に巻き付けるものであってもよいし、複数の繊維を束にして、一束ずつ、または複数の束を同時に芯材１０に巻き付けるものであってもよい。いずれの巻き付けにおいても、各繊維の巻き付け方向は揃っている。また、シート状をなす繊維束を、繊維の長手方向を揃えて芯材１０の外表面に設けるようにしてもよい。また、線材の径方向には、一本または複数本（一束を含む）の強化繊維が巻き付けられている。

なお、弾性部材用線材１における芯材１０、低融点熱可塑性樹脂および高融点樹脂繊維は、同一の樹脂系が用いられることが好ましい。同一の樹脂系とは、系統が同じ樹脂のことをいう。例えば、芯材１０としてポリオレフィン系樹脂が用いられる場合、低融点熱可塑性樹脂には低融点ポリオレフィン系樹脂、高融点樹脂繊維には、高融点ポリオレフィン系樹脂が用いられる。

続いて、本実施の形態に係る弾性部材用線材１の製造方法について、図２〜図６を参照して説明する。図２〜図６は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図である。

まず、予め液状の熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維１１１を芯材１０に巻き付ける（図２参照、第１のステップ）。この強化繊維１１１は所定のピッチで芯材１０に巻き付けられており、強化繊維１１１を巻き付けた後の線材（第１の中間線材）において、芯材１０の一部は、外部に露出した状態となっている。

芯材１０に強化繊維１１１を巻き付けた後、この線材に、高融点樹脂繊維と低融点熱可塑性樹脂とを含む樹脂繊維１１２を巻き付ける（図３参照、第２のステップ）。図４は、本発明の一実施の形態に係る弾性部材用線材の製造方法を説明する図であって、高融点樹脂繊維と低融点熱可塑性樹脂とについて説明する図である。本実施の形態では、図４に示すような、高融点樹脂繊維（高融点樹脂層１１２ａ）の外周が低融点熱可塑性樹脂（低融点樹脂層１１２ｂ）に覆われた芯鞘型の樹脂繊維１１２を巻き付けるものとして説明するが、高融点樹脂繊維と低融点熱可塑性樹脂とが互いに独立した別の繊維である場合は、各々を線材に巻き付ける。樹脂繊維１１２は、強化繊維１１１の巻回方向と逆向きの方向に巻回する。このため、強化繊維１１１と樹脂繊維１１２とは、交差するように、芯材１０に巻回される。樹脂繊維１１２は、強化繊維１１１と同様に所定のピッチで巻回される。したがって、巻回後の線材（第２の中間線材）は、芯材１０の一部と、強化繊維１１１の一部とが外部に露出した状態となっている。なお、第２の中間線材では、芯材１０に対するＦＲＰ層１１の固着の観点から、少なくとも強化繊維１１１の一部が外部に露出していればよい。

その後、予め液状の熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維１１３を芯材１０に巻き付ける（図５参照、第３のステップ）。強化繊維１１３は、間隔を空けずに（隣り合う強化繊維同士を密着させて）巻回する。強化繊維１１３は、芯材１０の径方向の厚さが、所定の厚さとなるまで重ねて巻回される。強化繊維１１３の繊維は、強化繊維１１１の繊維と同じ繊維であることが好ましい。

強化繊維１１３を巻回後、この線材（第３の中間線材）を、強化繊維１１１および強化繊維１１３の熱硬化性樹脂が硬化する温度以上であって、高融点樹脂繊維の融点の温度未満の温度で加熱する（加熱ステップ）。加熱時には、まず低融点熱可塑性樹脂が溶融し、芯材１０に接触する。その後、熱硬化性樹脂が硬化することによって、隣り合う強化繊維１１１同士や、強化繊維１１３同士、強化繊維１１１および強化繊維１１３が固着される。加熱後に線材の温度が室温に戻れば、低融点熱可塑性樹脂が融点以下に冷却されるため、低融点熱可塑性樹脂が固化し、低融点熱可塑性樹脂が芯材１０に融着する。

冷却後に得られる線材におけるＦＲＰ層１１は、図６に示すように、芯材１０側に形成され、高融点樹脂繊維、低融点熱可塑性樹脂ならびに強化繊維１１１に応じた熱硬化性樹脂および強化繊維を含む内部層Ｒ₁₁と、内部層Ｒ₁₁の外部側に形成され、強化繊維１１３に応じた熱硬化性樹脂および強化繊維を含む外部層Ｒ₁₂と、有する。なお、厳密には、内部層Ｒ₁₁と外部層Ｒ₁₂との境界には各層の構成要素が混在し、例えば、内部層Ｒ₁₁に強化繊維１１３が含まれていたり、強化繊維１１１と強化繊維１１３の各繊維が熱硬化性樹脂によって固着されていたりする。

上述した処理によって、上述した複数の強化繊維と、該強化繊維同士を固着する熱硬化性樹脂と、芯材１０側の強化繊維を固定する高融点樹脂繊維と、当該ＦＲＰ層１１および芯材１０を固着する低融点熱可塑性樹脂と、を含むＦＲＰ層１１が形成され、図１に示す弾性部材用線材１を得ることができる。

なお、強化繊維などを芯材１０に巻き付ける方法として、例えば、フィラメントワインディング法（Filament Winding）が挙げられる。なお、複数の繊維がシート状をなしている繊維束を用いる場合は、シートワインディング法（Sheet Winding）により形成する。

この弾性部材用線材１を巻回すれば、コイルばねを作製することができる。このコイルばねは、例えば、自動車のサスペンション用の懸架ばねとして用いられる。このほか、弾性部材用線材１の一部を屈曲させて、トーションバーや、スタビライザーなどの弾性部材として使用することも可能である。

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、芯材１０とＦＲＰ層１１を備えた弾性部材用線材１において、ＦＲＰ層１１が、複数の強化繊維と、該強化繊維同士を固着する熱硬化性樹脂と、芯材１０側の強化繊維を固定する高融点樹脂繊維と、当該ＦＲＰ層１１および芯材１０を固着する低融点熱可塑性樹脂と、を含むようにしたので、軽量化しつつ、強度を向上することができる。

また、本発明の一実施の形態によれば、高融点樹脂繊維の外周が低融点熱可塑性樹脂に覆われた芯鞘型の樹脂繊維１１２を、芯材１０に巻き付けた強化繊維１１１の巻回方向と逆向きの方向に巻回し、加熱によって低融点熱可塑性樹脂のみが溶融して芯材１０に融着し、高融点樹脂繊維は強化繊維１１１を締め付けた状態で残るようにしたので、強化繊維１１１を芯材１０に対して強固に固着させることができる。

また、本発明の一実施の形態によれば、高融点樹脂繊維の外周が低融点熱可塑性樹脂に覆われた芯鞘型の樹脂繊維１１２を、所定のピッチで巻回し、強化繊維１１３を巻回した際に、強化繊維１１１と強化繊維１１３とが接触するようにしたので、芯材１０に固着された強化繊維１１１と強化繊維１１３とが熱硬化性樹脂によって固着されるため、芯材１０に対する強化繊維１１３の固着強度を大きくすることができる。

また、本発明の一実施の形態によれば、芯材１０、低融点熱可塑性樹脂および高融点樹脂繊維を同一の樹脂系とすることによって、互いの親和性が高くなり、低融点熱可塑性樹脂が溶融した場合であっても高融点樹脂繊維により低融点熱可塑性樹脂が保持される。これにより、高融点樹脂繊維により芯材１０側の強化繊維を固定する強度と、低融点熱可塑性樹脂によりＦＲＰ層１１および芯材１０を固着する強度とを確保することができ、強化繊維１１１を芯材１０に押さえつけた状態を維持することができる。

以下、本発明に係る弾性部材用線材の実施例について説明する。まず、本実施例に係る弾性部材用線材の製造方法および構成について説明する。

（実施例１）
マンドレルとして、φ７ｍｍ、長手方向の長さが３０００ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）製の芯材（融点：１６８℃）を用いた。熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤との混合液を含浸させた炭素繊維の繊維束２本をφ１０ｍｍのガイドを通して、それぞれの幅を約５ｍｍとし、２本の繊維束の間の間隔が約５ｍｍになるように調整して、繊維束の延伸方向が芯材の長手方向に対して＋４５°をなす状態を維持しながら、芯材の一方の端部から他方の端部まで巻き付けた。その後、その上から低融点の熱可塑性繊維としてのＬＤＰＥ製の糸（融点：９５〜１３５℃）と、高融点の熱可塑性繊維としてのＰＰ繊維（融点：１６８℃）との繊維混合束を、繊維混合束の延伸方向が芯材の長手方向に対して−４５°をなす（炭素繊維と逆向き）状態を維持しながら、芯材の他方の端部から一方の端部まで約１０ｍｍの間隔になるように巻き付けた。さらに、その上から熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤との混合液を含浸させた炭素繊維の繊維束を積層していき、線材の外径が均一な約φ１８ｍｍの未硬化の炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）線材を成形した。その後、オーブンの天井部に線材の一端を固定し、かつオーブンの底面に固定したワイヤーで線材の他端に引張り荷重を加えた状態で、１００℃で１時間加熱した後１５０℃で４時間加熱硬化させた。これにより本実施例１の弾性部材用線材を得た。なお、繊維束や繊維混合束の巻き付けには、フィラメントワインダーを用いた。表１に、実施例１に係る弾性部材用線材の構成を示す。

（実施例２）
実施例１で使用した「低融点の熱可塑性繊維としてのＬＤＰＥ製の糸と、高融点の熱可塑性繊維としてのＰＰ繊維との繊維混合束」に代えて、低融点共重合オレフィン系樹脂（融点：１４５℃）とＰＰ繊維（融点：１６８℃）とからなる芯鞘型構造の繊維を用いた。その他の条件は、実施例１と同様にして、実施例２の弾性部材用線材を得た。表１に、実施例２に係る弾性部材用線材の構成を示す。

（実施例３）
実施例１で使用した「低融点の熱可塑性繊維としてのＬＤＰＥ製の糸」に代えてＨＤＰＥ製の糸（融点：１３５℃）とし、ＰＰ製の芯材に代えてＨＤＰＥ製の芯材（融点：１３５℃）を用いた。その他の条件は、実施例１と同様にして、実施例３の弾性部材用線材を得た。表１に、実施例３に係る弾性部材用線材の構成を示す。

（実施例４）
実施例１で使用した「低融点の熱可塑性繊維としてのＬＤＰＥ製の糸」に代えてナイロン１２の糸（融点：１７６℃）を用い、「高融点の熱可塑性繊維としてのＰＰ繊維」に代えてナイロン６６繊維（融点：２６５℃）を用い、ＰＰ製の芯材に代えてナイロン６（融点：２２５℃）製の芯材を用いた。実施例４では、加熱硬化条件を１００℃で１時間加熱した後１８０℃で４時間加熱硬化させるものとした。その他の条件は、実施例１と同様にして、実施例４の弾性部材用線材を得た。表１に、実施例４に係る弾性部材用線材の構成を示す。

（実施例５）
実施例４で使用した「ナイロン１２の糸」に代えて低融点ポリエステル系樹脂の糸（融点：１６０℃）を用い、「ナイロン６６繊維」に代えて高融点ポリエステル系樹脂（融点：２５０℃）を用い、ナイロン６製の芯材に代えてＰＥＴ製の芯材（融点：２５５℃）を用いた。その他の条件は、実施例４と同様にして、実施例５の弾性部材用線材を得た。表１に、実施例５に係る弾性部材用線材の構成を示す。

（比較例１）
実施例１と同様に、マンドレルとして、φ７ｍｍ、長手方向の長さが３０００ｍｍのＰＰ製の芯材を用いた。熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤との混合液を含浸させた炭素繊維の繊維束２本をφ１０ｍｍのガイドを通して、それぞれの幅を約５ｍｍとし、２本の繊維束の間の間隔が約５ｍｍになるように調整して、繊維束の延伸方向が芯材の長手方向に対して＋４５°をなす状態を維持しながら、線材の外径が均一なφ約１８ｍｍとなるまで繊維束を積層し、未硬化ＣＦＲＰ線材を成形した。その他の条件は、実施例１と同様にして、比較例１の弾性部材用線材を得た。表１に、比較例１に係る弾性部材用線材の構成を示す。

（比較例２）
比較例１で使用したφ７ｍｍ、長手方向の長さが３０００ｍｍのＰＰ製の芯材の周りにＬＤＰＥフィルム（厚さ１０μｍ）を２重に巻き付け、この層を芯材とＦＲＰ層との間の中間層とした。その他の条件は、比較例１と同様にして、比較例２の弾性部材用線材を得た。表１に、比較例２に係る弾性部材用線材の構成を示す。

続いて、本実施例に係る試験内容について説明する。

（引き抜き抵抗力試験）
上述したようにして得られた弾性部材用線材を４００ｍｍの長さに切り出して、この切り出した試験片について、芯材の引き抜き試験を行った。引き抜き試験には、フォースゲージを使用して引き抜き抵抗力の測定を行った。表１に、弾性部材用線材の引き抜き抵抗力試験結果を示す。

次に、本実施例に係る弾性部材用線材の引き抜き抵抗力試験結果について説明する。実施例１〜５に係る弾性部材用線材は、引き抜き抵抗力が７〜２０Ｎであるのに対し、比較例１，２に係る弾性部材用線材は、引き抜き抵抗力が２Ｎ以下であった。これにより、本実施例１〜５では、弾性部材用線材における芯材とＦＲＰ層との間が強固に固着されていることがわかる。この結果から、上述した実施の形態のように、ＦＲＰ層が、複数の強化繊維と、該強化繊維同士を固着する熱硬化性樹脂と、芯材側の強化繊維を固定する高融点樹脂繊維と、当該ＦＲＰ層および芯材を固着する低融点熱可塑性樹脂とを含む構成とすることによって、芯材とＦＲＰ層との間の引き抜き抵抗力が向上するといえる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。

以上のように、本発明に係る弾性部材用線材の製造方法、弾性部材用線材および弾性部材は、軽量化しつつ、強度を向上するのに好適である。

１弾性部材用線材
１０芯材
１１繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）層
１１１，１１３強化繊維
１１２樹脂繊維
１１２ａ高融点樹脂層
１１２ｂ低融点樹脂層

Claims

液状の熱硬化性樹脂を含浸した第１の強化繊維を、熱可塑性樹脂からなる芯材が外部に露出するように前記芯材に巻き付けて第１の中間線材を作製する第１のステップと、
前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高い融点を有する高融点樹脂繊維と、前記高融点樹脂繊維の融点よりも低い融点を有する低融点熱可塑性樹脂とを、前記第１の強化繊維が外部に露出するように前記第１の中間線材に巻き付けて第２の中間線材を作製する第２のステップと、
液状の熱硬化性樹脂を含浸した第２の強化繊維を前記第２の中間線材に巻き付けて第３の中間線材を作製する第３のステップと、
前記第３の中間線材を、前記硬化温度、または前記低融点熱可塑性樹脂の融点の温度のうち高い方の温度以上であって前記高融点樹脂繊維の融点の温度未満に加熱する加熱ステップと、
を含むことを特徴とする弾性部材用線材の製造方法。
前記第２のステップは、前記低融点熱可塑性樹脂が、前記高融点樹脂繊維の外周を覆う芯鞘型の複合繊維を前記第１の中間線材に巻き付けて第２の中間線材を作製する
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性部材用線材の製造方法。
前記第２のステップは、互いに独立した繊維状をなす前記低融点熱可塑性樹脂および前記高融点樹脂繊維を前記第１の中間線材に巻き付けて第２の中間線材を作製する
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性部材用線材の製造方法。
前記低融点熱可塑性樹脂の融点の温度が、前記硬化温度よりも低く、
前記加熱ステップは、前記硬化温度以上であって前記高融点樹脂繊維の融点の温度未満に加熱する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の弾性部材用線材の製造方法。
熱可塑性樹脂からなる芯材と、
前記芯材に巻き付けられてなる複数の強化繊維を含み、前記芯材を覆う繊維層と、
を備え、
前記繊維層は、
前記複数の強化繊維と、
該強化繊維同士を固着する熱硬化性樹脂と、
前記複数の強化繊維のうち前記芯材側に位置する強化繊維と交差して前記芯材に巻回されてなり、前記芯材側に位置する強化繊維を前記芯材に固定する高融点樹脂繊維と、
当該繊維層および前記芯材を固着する低融点熱可塑性樹脂と、
を含んでいることを特徴とする弾性部材用線材。
前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維およびバサルト繊維から選択される少なくとも一つの繊維である
ことを特徴とする請求項５に記載の弾性部材用線材。
前記芯材が、ポリプロピレンからなる
ことを特徴とする請求項５または６に記載の弾性部材用線材。
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂である
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の弾性部材用線材。
前記芯材、前記低融点熱可塑性樹脂および前記高融点樹脂繊維は、同一の樹脂系を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の弾性部材用線材。
請求項５〜９のいずれか一つに記載の弾性部材用線材を用いて形成されることを特徴とする弾性部材。
前記弾性部材用線材を螺旋状に巻回してなることを特徴とする請求項１０に記載の弾性部材。