以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係る繊維強化シートの製造方法では、樹脂を含浸している樹脂含浸繊維束、又は、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を用いる。本発明に係る繊維強化シートの製造方法は、上記樹脂含浸繊維束、又は、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を用い、一方の表面側に複数の第1の突条部(後述する第2の突出部と区別するために第1の突出部と呼ぶことがある)を形成するように成形して、成形体を得る成形工程を備える。
本発明に係る繊維強化シートの製造方法は、上記樹脂含浸繊維束、及び、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束のうち、上記樹脂含浸繊維束を用いた場合には、上記成形体の表面上に、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を配置する配置工程を備える。上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を用いた場合には、上記配置工程は行わなくてもよい。
得られる繊維強化シートは、第1の表面と、上記第1の表面とは反対に第2の表面とを有する。得られる繊維強化シートは、例えば、シート本体部と、上記シート本体部の第1の表面から突出している複数の第1の突条部とを備える。複数の第1の突条部は、上記第1の表面側に上記シート本体部から突出している。
上記繊維強化シートは、繊維束を含む。上記繊維強化シートは、上記繊維束として、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含む。上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束は、樹脂を含浸していない表面を有する。上記樹脂未含浸繊維束は、樹脂を含浸していない。上記樹脂部分含浸繊維束は、樹脂を部分的に含浸している。上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束は、樹脂を含浸していない表面を有するので、液状物又は溶融物を含浸可能である。上記液状物又は上記溶融物としては、樹脂及び接着剤等が挙げられる。
上記繊維強化シートは、上記第1の表面と上記第2の表面との内の少なくとも一方に、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含む。
本発明に係る繊維強化シートの製造方法では、上記の構成が備えられているので、得られる繊維強化シートの強度がかなり高くなる。特に、長さ方向が1m以上、更には3m以上である大型の繊維強化シートであっても、強度が十分に高くなる。
さらに、本発明では、上記の構成が備えられているので、繊維強化シートの厚みを厚くしなくても、十分に高い強度を確保できる。上記第1の突条部は、強度の向上に大きく寄与する。
さらに、本発明では、上記の構成が備えられているので、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に樹脂又は接着剤を含浸させることで、強固な貼り合わせを行うことができる。樹脂含浸繊維束には、熱可塑性樹脂が含浸されていることが多い。熱可塑性樹脂を含浸している樹脂含浸繊維束が表面にある場合に、該表面を貼り合わせ部材に強固に貼り合わせることは困難である。本発明では、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束が表面にあるので、強固な貼り合わせを行うことができる。
さらに、本発明では、直線状以外に、曲線状に延びている部分を有する突条部を形成することができる。本発明では、湾曲した部分を有する繊維強化シートを得ることができる。
本発明に係る繊維強化シートの製造方法では、上記成形工程において、上記樹脂含浸繊維束を用いてもよく、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を用いてもよい。強度を効果的に高める観点からは、上記成形工程において、上記樹脂含浸繊維束を用いることが好ましい。
上記第1の突条部を良好な形状で形成し、強度を効果的に高める観点からは、上記成形工程において、異形ロールにより、成形を行うことが好ましい。
成形を容易に行う観点からは、上記成形工程において、他方の表面側に複数の線状凹部を形成するように成形することが好ましい。
上記繊維強化シートの製造方法は、上記成形体の上記線状凹部に、樹脂を充填する充填工程を備えることが好ましい。上記線状凹部に樹脂を充填することで、軽量化と強度の向上とを両立することができる。
本発明に係る構造体の製造方法は、上述した繊維強化シートの製造方法により得られる繊維強化シートを用いて、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に樹脂の一部を含浸させ、かつ該樹脂により構造体本体を形成し、上記繊維強化シートにより繊維樹脂部を形成し、上記構造体本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられた構造体を得る工程を備える。
本発明に係る構造体の製造方法では、樹脂を含浸している樹脂含浸繊維束、又は、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束である成形体を用いる。この成形体は、一方の表面側に複数の第1の突条部(後述する第2の突出部と区別するために第1の突出部と呼ぶことがある)を有する。
本発明に係る構造体の製造方法は、上記成形体が、上記樹脂含浸繊維束、及び、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束のうち、上記樹脂含浸繊維束である場合には、上記成形体の表面上に、樹脂を含浸していない表面を有する樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を配置する配置工程を備える。上記成形体が、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束である場合には、上記配置工程は行わなくてもよい。
本発明に係る構造体の製造方法は、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に樹脂の一部を含浸させ、かつ該樹脂により構造体本体を形成し、上記繊維強化シートにより繊維樹脂部を形成し、上記構造体本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられた構造体を得る工程を備える。
得られる構造体は、上記繊維強化シートにおける上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に樹脂が含浸された状態で、上記構造体本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられている。
本発明に係る構造体の製造方法では、上記の構成が備えられているので、得られる構造体の強度がかなり高くなる。特に、長さ方向が1m以上、更には3m以上である大型の構造体であっても、強度が十分に高くなる。
さらに、本発明では、上記の構成が備えられているので、上記繊維樹脂部の厚みを厚くしなくても、十分に高い強度を確保できる。上記第1の突条部は、強度の向上に大きく寄与する。
さらに、本発明では、湾曲した部分を有する構造体を得ることができる。
本発明に係る構造体の製造方法では、上記樹脂含浸繊維束である成形体を用いてもよく、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束である成形体を用いてもよい。強度を効果的に高める観点からは、上記成形工程において、上記樹脂含浸繊維束である成形体を用いることが好ましい。
樹脂を効率的に含浸させ、剥離をより一層抑え、強度を効果的に向上させる観点からは、脱気下で、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に樹脂を含浸させることが好ましい。
樹脂を効率的に含浸させ、剥離をより一層抑え、強度を効果的に向上させる観点からは真空バック内で、脱気下で、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に樹脂を含浸させることが好ましい。
上記繊維強化シートは、上記第2の表面側に上記シート本体部から突出している複数の第2の突条部を備えていてもよい。
強度を効果的に高める観点からは、上記繊維強化シートは、上記樹脂及び上記繊維束として、上記樹脂を含浸している樹脂含浸繊維束を含むことが好ましい。この樹脂含浸繊維は複合繊維束である。
上記繊維強化シートは、上記第1の表面のみに、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含んでいてもよく、上記第2の表面のみに、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含んでいてもよく、上記第1の表面と上記第2の表面との双方に、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含んでいてもよい。
上記繊維強化シートは、上記第1の表面のみに、上記樹脂含浸繊維束を含んでいてもよく、上記第2の表面のみに、上記樹脂含浸繊維束を含んでいてもよく、上記第1の表面と上記第2の表面との双方に、上記樹脂含浸繊維束を含んでいてもよい。
上記繊維強化シートでは、上記シート本体部のみが、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含んでいてもよく、上記突条部のみが、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含んでいてもよく、上記シート本体部及び上記突条部の双方が、上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束を含んでいてもよい。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態に係る繊維強化シートの製造方法により得られる繊維強化シートを説明する。以下に示す図面の異なる箇所は互いに置き換え可能である。
図1(a)、(b)及び(c)は、本発明の第1の実施形態に係る繊維強化シートの製造方法により得られる繊維強化シートを示す正面断面図、上面図及び下面図である。図1(a)は、図1(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1は、第1の表面1aと、第1の表面1aとは反対に第2の表面1bとを有する。第1の表面1aと第2の表面1bとは、繊維強化シート1における対向し合う両側の主面である。第1の表面1aと第2の表面1bとは露出している。
繊維強化シート1は、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1は、上記樹脂として、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂11を含む。繊維束未含有樹脂11は、上記樹脂を含む。繊維強化シート1は、上記樹脂及び上記繊維束として、樹脂含浸繊維束12を含む。樹脂含浸繊維束12は、上記樹脂及び上記繊維束を含み、上記樹脂を含浸している。繊維強化シート1は、上記繊維束として、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13を含む。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13は、上記繊維束を含み、樹脂を含浸していない表面を有する。上記樹脂部分含浸繊維束は、上記樹脂及び上記繊維束を含み、樹脂を含浸していない表面を有する。樹脂含浸繊維束12及び樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13は、シートである。
上記繊維強化シートが、上記繊維束未含有樹脂を有することによって、軽量化が可能である。
繊維強化シート1では、1つの樹脂含浸繊維束12が、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。上記線状凸部は、突条部である。樹脂含浸繊維束12の線状凹部に、樹脂が充填されており、具体的には繊維束未含有樹脂11が充填されている。繊維強化シート1では、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13が用いられている。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13の一方の表面上に、1つの樹脂含浸繊維束12が配置されている。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13の一方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂11が部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂11を覆うように、1つの樹脂含浸繊維束12が配置されている。
繊維強化シート1は、シート本体部21と、複数の第1の突条部22とを備える。図1(a)に示す破線部が、シート本体部21と、第1の突条部22との境界である。
第1の突条部22は、線状凸部である。第1の突条部22は、リブである。
シート本体部21は、繊維強化シート1の第2の表面1b側の表面部であり、露出している。複数の第1の突条部22は、第1の表面1a側にてシート本体部21から突出している。第1の突条部22は、繊維強化シート1の第1の表面1a側の表面部であり、露出している。
シート本体部21は、繊維束未含有樹脂11と、樹脂含浸繊維束12と、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13とを有する。シート本体部21は、第2の表面1b側に、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13を有する。シート本体部21は、第1の表面1a側に、繊維束未含有樹脂11と、樹脂含浸繊維束12とを有する。シート本体部21は、繊維強化シート1における繊維束未含有樹脂11の一部と、繊維強化シート1における樹脂含浸繊維束12の一部とを有する。
第1の突条部22は、繊維束未含有樹脂11と、樹脂含浸繊維束12とを有する。第1の突条部22は、繊維強化シート1は、繊維束を含まない樹脂部分(繊維束未含有樹脂11)を有する。第1の突条部22は、繊維強化シート1における繊維束未含有樹脂11の一部と、繊維強化シート1における樹脂含浸繊維束12の一部とを有する。第1の突条部22では、第1の突条部22の内部に、繊維束未含有樹脂11が位置し、第1の突条部22の表面部に樹脂含浸繊維束12が位置する。繊維束未含有樹脂11の第1の表面1a側に、樹脂含浸繊維束12が位置する。繊維束未含有樹脂11は、樹脂含浸繊維束12と、シート本体部21における樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13とで囲まれており、覆われている。
第1の突条部22の断面形状は、直方体状である。第1の突条部22は、第2の表面1b側と第1の表面1a側とで、同じ幅を有する。
繊維強化シート1では、第1の突条部22は、直線状に延びている部分を有する。
繊維強化シート1は、湾曲している部分を有する。
繊維強化シート1は、第2の表面1bに、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13を有する。繊維強化シート1は、例えば、第2の表面1b側から、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13に樹脂又は接着剤を含浸させつつ、貼り付け対象部材に貼り付けることができる。
図2(a)、(b)及び(c)は、図1(a)、(b)及び(c)に示す繊維強化シートの第1の変形例を示す正面断面図、上面図及び下面図である。図2(a)は、図2(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1Aは、第1の表面1Aaと、第1の表面1Aaとは反対に第2の表面1Abとを有する。
繊維強化シート1Aは、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1Aは、上記樹脂として、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂11Aを含む。繊維強化シート1Aは、上記樹脂及び上記繊維束として、樹脂含浸繊維束12Aを含む。繊維強化シート1Aは、上記繊維束として、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aを含む。
繊維強化シート1Aは、シート本体部21Aと、複数の第1の突条部22Aとを備える。図2(a)に示す破線部が、シート本体部21Aと、第1の突条部22Aとの境界である。
繊維強化シート1Aでは、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aの線状凹部に、繊維束未含有樹脂11Aが充填されている。繊維強化シート1Aでは、1つの樹脂含浸繊維束12Aが用いられている。樹脂含浸繊維束12Aの一方の表面上に、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aが配置されている。樹脂含浸繊維束12Aの一方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂11Aが部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂11Aを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aが配置されている。
シート本体部21Aは、繊維強化シート1Aの第2の表面1Ab側の表面部であり、露出している。複数の第1の突条部22Aは、第1の表面1Aa側にてシート本体部21Aから突出している。第1の突条部22Aは、繊維強化シート1Aの第1の表面1Aa側の表面部であり、露出している。
シート本体部21Aは、繊維束未含有樹脂11Aと、樹脂含浸繊維束12Aと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aとを有する。シート本体部21Aは、第2の表面1Ab側に、樹脂含浸繊維束12Aを有する。シート本体部21Aは、第1の表面1Aa側に、繊維束未含有樹脂11Aと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aとを有する。シート本体部21Aは、繊維強化シート1Aにおける繊維束未含有樹脂11Aの一部と、繊維強化シート1Aにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aの一部とを有する。
第1の突条部22Aは、繊維束未含有樹脂11Aと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aとを有する。第1の突条部22Aは、繊維強化シート1Aにおける繊維束未含有樹脂11Aの一部と、繊維強化シート1Aにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aの一部とを有する。第1の突条部22Aでは、第1の突条部22Aの内部に、繊維束未含有樹脂11Aが位置し、第1の突条部22Aの表面部に樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aが位置する。繊維束未含有樹脂11Aの第1の表面1Aa側に、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aが位置する。繊維束未含有樹脂11Aは、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aと、シート本体部21Aにおける樹脂含浸繊維束12Aとで囲まれており、覆われている。
第1の突条部22Aの側面は、窪み22Aaを有する。第1の突条部22Aは、第1の表面1Aa側の先端において、幅が広がっている。第1の突条部22Aは、第2の表面1Ab側から第1の表面1Aa側にむけて、幅が広がっている領域を有する。第1の突条部22Aの断面形状は、逆台形状である。
繊維強化シート1Aでは、窪み22Aaに、樹脂又は接着剤を充填させることができ、アンカー効果によって強固な接着を行うことができる。
繊維強化シート1Aでは、第2の表面1Ab側から第1の表面1Aa側にむけて、幅が広がっている領域を有するので、第1の表面1Aaの先端における貼り付け対象部材に貼り付ける面積を大きくすることができ、接着を容易に行うことができ、強固な接着を行うことができる。
強固な接着を行うために、上記第1の突条部の断面形状は、T字形状等であってもよいまた、後述する第2の突条部にも、上記第1の突条部と同様の窪みを形成することができる。
上記第1の突条部の窪みは、例えば、繊維強化シートを第1の表面側から押し潰すことにより容易に形成することができる。また、樹脂含浸繊維束、又は、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束の成形時に、上記第1の突条部の窪みが形成される成形を行ってもよい。
繊維強化シート1Aでは、第1の突条部22Aは、曲線状に延びている部分を有する。
上記第1の突条部は、直線状に延びていてもよく、曲線状に延びていてもよい。
繊維強化シート1Aは、平面状であり、湾曲していない。
上記繊維強化シートは、平面状であってもよく、湾曲している部分を有していてもよい。さらに、上記繊維強化シートは、他の形状を有していてもよい。
繊維強化シート1Aは、第1の表面1Aaに、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aを有する。繊維強化シート1Aは、例えば、第1の表面1Aa側から、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、貼り付け対象部材に貼り付けることができる。
繊維強化シート1Aを第1の表面1Aa側から、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Aに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、貼り付け対象部材に貼り付ける場合に、貼り付け後の第1の突条部22Aの間の隙間には、発泡体等の材料を充填してもよい。また、貼り付け後の第1の突条部22Aの間の隙間に充填される材料は、樹脂の過度の流れを規制してもよい。
図3(a)、(b)及び(c)は、図1(a)、(b)及び(c)に示す繊維強化シートの第2の変形例を示す正面断面図、上面図及び下面図である。図3(a)は、図3(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1Bは、第1の表面1Baと、第1の表面1Baとは反対に第2の表面1Bbとを有する。
繊維強化シート1Bは、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1Bは、上記樹脂として、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂11Bを含む。繊維強化シート1Bは、上記樹脂及び上記繊維束として、樹脂含浸繊維束12Bを含む。繊維強化シート1Bは、上記繊維束として、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bを含む。
繊維強化シート1Bは、シート本体部21Bと、複数の第1の突条部22Bと、複数の第2の突条部23Bとを備える。図3(a)に示す2つの破線部が、シート本体部21Bと第1の突条部22Bとの境界、及びシート本体部21Bと第2の突条部23Bとの境界である。
繊維強化シート1Bでは、2つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bの線状凹部に、繊維束未含有樹脂11Bが充填されている。繊維強化シート1Bでは、1つの樹脂含浸繊維束12Bが用いられている。樹脂含浸繊維束12Bの一方の表面上に、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが配置されている。樹脂含浸繊維束12Bの他方の表面上に、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが配置されている。樹脂含浸繊維束12Bの一方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂11Bが部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂11Bを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが配置されている。樹脂含浸繊維束12Bの他方の表面上に、複数の繊維束未含有樹脂11Bが部分的に配置されており、繊維束未含有樹脂11Bを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが配置されている。
シート本体部21Bは、繊維強化シート1Bの厚み方向の中央に位置している。複数の第1の突条部22Bは、第1の表面1Ba側にてシート本体部21Bから突出している。第1の突条部22Bは、繊維強化シート1Bの第1の表面1Ba側の表面部であり、露出している。複数の第2の突条部23Bは、第2の表面1Bb側にてシート本体部21Bから突出している。第2の突条部23Bは、繊維強化シート1Bの第2の表面1Bb側の表面部であり、露出している。
シート本体部21Bは、繊維束未含有樹脂11Bと、樹脂含浸繊維束12Bと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bを有する。シート本体部21Bは、第2の表面1Bb側に、繊維束未含有樹脂11Bと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bとを有する。シート本体部21Bは、第1の表面1Ba側に、繊維束未含有樹脂11Bと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bとを有する。シート本体部21Bは、厚み方向の中央において、樹脂含浸繊維束12Bを有する。シート本体部21Bは、繊維強化シート1Bにおける繊維束未含有樹脂11Bの一部と、繊維強化シート1Bにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bの一部とを有する。
第1の突条部22Bは、繊維束未含有樹脂11Bと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bとを有する。第1の突条部22Bは、繊維強化シート1Bにおける繊維束未含有樹脂11Bの一部と、繊維強化シート1Bにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bの一部とを有する。第1の突条部22Bでは、第1の突条部22Bの内部に、繊維束未含有樹脂11Bが位置し、第1の突条部22Bの表面部に樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが位置する。繊維束未含有樹脂11Bの第1の表面1Ba側に、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが位置する。繊維束未含有樹脂11Bは、第1の表面1Ba側で樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bで囲まれており、覆われている。
第2の突条部23Bは、繊維束未含有樹脂11Bと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bとを有する。第2の突条部23Bは、繊維強化シート1Bにおける繊維束未含有樹脂11Bの一部と、繊維強化シート1Bにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bの一部とを有する。第2の突条部23Bでは、第2の突条部23Bの内部に、繊維束未含有樹脂11Bが位置し、第2の突条部23Bの表面部に樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが位置する。繊維束未含有樹脂11Bの第2の表面1Bb側に、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bが位置する。繊維束未含有樹脂11Bは、第2の表面1Bb側で樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bで囲まれており、覆われている。
第1の突条部22Bの断面形状は、直方体状である。第1の突条部22Bは、第2の表面1Bb側と第1の表面1Ba側とで、同じ幅を有する。第2の突条部23Bの断面形状は、直方体状である。第2の突条部23Bは、第1の表面1Ba側と第2の表面1Bb側とで、同じ幅を有する。
繊維強化シート1Bでは、第1の突条部22Bは、直線状に延びている部分を有する。
繊維強化シート1Bは、平面状であり、湾曲していない。
繊維強化シート1Bは、第1の表面1Baに、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bを有する。繊維強化シート1Bは、例えば、第1の表面1Ba側から、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、貼り付け対象部材に貼り付けることができる。
繊維強化シート1Bは、第2の表面1Bbにも、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bを有する。繊維強化シート1Bは、例えば、第2の表面1Bb側からも、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Bに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、貼り付け対象部材に貼り付けることができる。
繊維強化シート1Bは、両面において、貼り付け対象部材に貼り付けることができる。
図4(a)、(b)及び(c)は、図1(a)、(b)及び(c)に示す繊維強化シートの第3の変形例を示す正面断面図、上面図及び下面図である。図4(a)は、図4(b)のI−I線に沿う断面図である。
繊維強化シート1Cは、第1の表面1Caと、第1の表面1Caとは反対に第2の表面1Cbとを有する。
繊維強化シート1Cは、樹脂と、繊維束とを含む。繊維強化シート1Cは、上記樹脂として、繊維束を含まない繊維束未含有樹脂11Cを含む。繊維強化シート1Cは、上記樹脂及び上記繊維束として、樹脂含浸繊維束12Cを含む。繊維強化シート1Cは、上記繊維束として、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cを含む。
繊維強化シート1Cは、シート本体部21Cと、複数の第1の突条部22Cとを備える。図4(a)に示す破線部が、シート本体部21Cと、第1の突条部22Cとの境界である。
繊維強化シート1Cでは、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cの線状凹部に、繊維束未含有樹脂11Cが充填されている。繊維強化シート1Cでは、1つの樹脂含浸繊維束12Cが、一方の表面側に複数の線状凸部を有し、他方の表面側に複数の線状凹部を有するように成形されており、成形体である。樹脂含浸繊維束12Cの線状凹部に、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cの線状凸部が挿入されている。繊維強化シート1Cでは、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cが用いられている。樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cの一方の表面上に、1つの樹脂含浸繊維束12Cが配置されている。複数の繊維束未含有樹脂11Bが間隔を隔てて配置されており、繊維束未含有樹脂11Bを覆うように、1つの樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cが配置されており、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cを覆うように、1つの樹脂含浸繊維束12Cが配置されている。
シート本体部21Cは、繊維強化シート1Cの第2の表面1Cb側の表面部であり、露出している。複数の第1の突条部22Cは、第1の表面1Ca側にてシート本体部21Cから突出している。第1の突条部22Cは、繊維強化シート1Cの第1の表面1Ca側の表面部であり、露出している。
シート本体部21Cは、繊維束未含有樹脂11Cと、樹脂含浸繊維束12Cと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cとを有する。シート本体部21Cは、第2の表面1Cb側に、繊維束未含有樹脂11Cと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cを有する。シート本体部21Cは、第1の表面1Ca側に、繊維束未含有樹脂11Cと、樹脂含浸繊維束12Cと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cとを有する。シート本体部21Cは、繊維強化シート1Cにおける繊維束未含有樹脂11Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂含浸繊維束12Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cの一部とを有する。
第1の突条部22Cは、繊維束未含有樹脂11Cと、樹脂含浸繊維束12Cと、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cとを有する。第1の突条部22Cは、繊維強化シート1Cにおける繊維束未含有樹脂11Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂含浸繊維束12Cの一部と、繊維強化シート1Cにおける樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cの一部とを有する。第1の突条部22Cでは、第1の突条部22Cの内部に、繊維束未含有樹脂11Cが位置し、第1の突条部22Cの表面部に樹脂含浸繊維束12Cが位置する。繊維束未含有樹脂11Cと樹脂含浸繊維束12Cとの間に、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cが位置する。繊維束未含有樹脂11Cの第1の表面1Ca側に、樹脂含浸繊維束12Cが位置する。
繊維強化シート1Cでは、第1の突条部22Cの延びる方向と、第2の突条部23Cの延びる方向とは平行である。強度をより一層高める観点からは、上記第1の突条部の延びる方向と上記第2の突条部の延びる方向とは、ずれていることが好ましく、5°以上ずれた方向であることが好ましく、10°以上ずれた方向であることがより好ましい。折り曲げ加工性をより一層高める観点からは、上記第1の突条部の延びる方向と上記第2の突条部の延びる方向とは、平行であるか、10°以下ずれた方向であることが好ましい。上記第1の突条部の延びる方向と上記第2の突条部の延びる方向とがずれている場合に、5°以下ずれた方向であることがより好ましい。
第1の突条部22Cの断面形状は、直方体状である。第1の突条部22Cは、第2の表面1Cb側と第1の表面1Ca側とで、同じ幅を有する。
繊維強化シート1Cでは、第1の突条部22Cは、直線状に延びている部分を有する。
図4(b)に示すように、第1の突条部22Cは、繊維強化シート1Cの一端から他端にかけて、全体に渡っては設けられていない。
繊維強化シート1Cは、平面状であり、湾曲していない。
繊維強化シート1Cは、第1の表面1Caに、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cを有する。繊維強化シート1Cは、例えば、第1の表面1Ca側から、樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13Cに樹脂又は接着剤を含浸させつつ、貼り付け対象部材に貼り付けることができる。
(繊維強化シートの他の詳細)
樹脂:
上記樹脂は、熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化物又は熱可塑性樹脂であることが好ましく、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
上記熱可塑性樹脂として、必要な加温条件下で適切な粘度となる熱可塑性樹脂が好ましい。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、及びポリエステル樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂等が挙げられる。上記ポリアミド樹脂としては、脂肪族ポリアミド樹脂が挙げられ、具体的にはポリアミド66、ポリアミド6、及びポリアミド12等が挙げられる。上記ポリスチレン樹脂は、スチレン重合体樹脂、AS樹脂及びABS樹脂等が挙げられる。上記ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂が挙げられ、具体的にはポリ乳酸樹脂等が挙げられる。
諸物性に優れる観点、並びに樹脂の含浸性などを良好にする観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
上記繊維強化シートにおいて、上記樹脂には、気泡が含有されていてもよい。気泡の含有は、軽量化に寄与し、大型の繊維強化シートにおいて特に有利である。
繊維束:
繊維束は、例えば、強化繊維束である。繊維束の弾性率、特に強化繊維束の弾性率は比較的高い。
繊維束の材料の具体例としては、ガラス繊維及び炭素繊維等が挙げられる。強度を高める観点から、繊維束の材料は、ガラス繊維又は炭素繊維であることが好ましい。
上記炭素繊維の好ましい例としては、PAN系炭素繊維、PITCH系炭素繊維等が挙げられる。上記ガラス繊維の好ましい例としては、Eガラス繊維等が挙げられる。
上記繊維束の形態は、平織であってもよく、綾織であってもよく、朱子織であってもよい。
上記繊維束における平均繊維径は、好ましくは6μm以上、好ましくは27μm以下である。上記平均繊維径は、任意の10か所以上の繊維径(最大径)を平均することにより求められる。
上記繊維束における繊維の本数は特に限定されない。上記繊維束における繊維の本数は好ましくは1000本以上、好ましくは50000本以下である。上記繊維束の材料が炭素繊維である場合に、上記繊維束における繊維の本数は好ましくは1000本以上、好ましくは50000本以下である。上記繊維束の材料がガラス繊維である場合に、上記繊維束における繊維の本数は好ましくは1000本以上、好ましくは20000本以下である。
上記繊維束は、複数の繊維の束である。上記繊維束の形態は特に限定されない。上記繊維束は、ステッチ等により形成された繊維シートであってもよい。
繊維シートの性能の指標の1つとして、単位面積(通常は1m角)あたりの重量があり、その性能は目付量として表現される。繊維シートにおける目付量は好ましくは100g/m2以上、好ましくは400g/m2以下である。目付量が上記下限以上であると、繊維束の強度がより一層高くなる。目付量が上記上限以下であると、樹脂の含浸性がより一層高くなる。
繊維束を構成する各繊維には張力が付与される。繊維に張力が付与されると、繊維間距離が狭くなる傾向がある。このため、繊維束は、繊維間距離を広げる処理がされていることが好ましい。上記繊維束は、繊維間距離を広げているスペーサ粒子を含むことが好ましい。このように繊維間距離を広げておくことで、繊維に高い張力が付与されても、繊維間の距離が予め広くされているので、樹脂の含浸が容易になる。また、繊維に張力が付与されても、繊維間距離が狭くなりにくい。
上記スペーサの材料は特に限定されない。上記スペーサ粒子の材料は、含浸時の温度や圧力でスペーサ粒子が過度に変形しない材料であることが好ましい。
上記スペーサの材料としては、ナフトキサジン樹脂が好ましい。ナフトキサジン樹脂は炭化しやすく、高い温度や圧力が付与された場合においても、過度に軟化しにくい。このため、繊維間距離が十分に確保され、樹脂の含浸性がより一層高くなる。
上記スペーサ粒子は、ナフトキサジン樹脂粒子又は無機粒子であることが好ましい。上記スペーサ粒子は、無機粒子であることが好ましく、金属粒子を除く無機粒子であることがより好ましい。上記無機粒子に関しては、コロイド状態の無機粒子分散液に、塩析などの処理を施し、粒子を凝集させ、スペーサとして適する大きさの粒子に調整してもよい。
繊維強化シート:
強度を効果的に高める観点からは、上記突条部の幅は、好ましくは1cm以上、より好ましくは5cm以上、更に好ましくは10cm以上、特に好ましくは30cm以上である。繊維強化シートの変形を容易にする観点からは、上記突条部の幅は、好ましくは5m以下、より好ましくは1m以下、更に好ましくは50cm以下、特に好ましくは10cm以下である。
強度を効果的に高める観点からは、上記突条部の長さは、好ましくは10cm以上、より好ましくは50cm以上、更に好ましくは1m以上、特に好ましくは3m以上、最も好ましくは10m以上である。繊維強化シートの変形を容易にする観点からは、上記突条部の長さは、好ましくは100m以下、より好ましくは10m以下、更に好ましくは5m以下、特に好ましくは1m以下である。
厚みを薄くしても高い強度が得られることから、上記突条部の高さは、好ましくは50cm以下、より好ましくは30cm以下、更に好ましくは5cm以下である。強度をより一層高める観点からは、上記突出部の高さは、好ましくは5mm以上、より好ましくは1cm以上、更に好ましくは5cm以上である。
強度を効果的に高める観点からは、上記繊維強化シートの長さ方向の寸法は、好ましくは10cm以上、より好ましくは50cm以上、更に好ましくは1m以上、特に好ましくは3m以上、最も好ましくは10m以上である。上記繊維強化シートの長さ方向の寸法は、繊維強化シートの変形を容易にする観点からは、好ましくは100m以下、より好ましくは10m以下、更に好ましくは5m以下、特に好ましくは1m以下である。
厚みを薄くしても高い強度が得られることから、上記繊維強化シートの平均厚みは、好ましくは1m以下、より好ましくは50cm以下、更に好ましくは10cm以下である。強度をより一層高める観点からは、上記繊維強化シートの平均厚みは、好ましくは1cm以上、より好ましくは5cm以上、更に好ましくは10cm以上である。
上記繊維強化シートにおいて強度のばらつきを抑える観点からは、隣り合う複数の上記第1の突条部の延びる方向が、平行であるか、又は、10°以下でずれた方向であることが好ましい。上記繊維強化シートにおいて強度のばらつきを抑える観点からは、隣り合う複数の上記第2の突条部の延びる方向が、平行であるか、又は、10°以下でずれた方向であることが好ましい。隣り合う複数の上記第1の突条部の延びる方向がずれている場合に、5°以下でずれていることがより好ましい。
また、上記繊維強化シートは、1つで用いることができ、2以上積層して用いることもできる。
用途:
上記繊維強化シートを用いることで、各種の構造体の表面に所定方向に突条部(リブ)構造を付与することができる。特に、その突条部の延びる方向に対して、著しく、強度を向上させることができる。突条部の延びる方向とずれた方向の強度を高めたい場合には、例えば、板材をはめ込むことができる。上記繊維強化シートにより付与される突条部(リブ)の構造を基礎にして、自由な補強が可能である。
上記繊維強化シートの用途としては、風車翼、航空機、船舶、車両、土木建築用の床板、屋根材、及びパイプ等が挙げられる。上記繊維強化シートは、風車翼に好適に用いられ、具体的には風車翼の補強部材として好適に用いられる。また、上記樹脂シートは、天然ガス用のパイプラインの補強部材として用いることもできる。
上記繊維強化シートは、構造体本体の表面に、上記繊維樹脂部が取り付けられている構造体を得るために好適に用いることができる。上記構造体としては、風車翼、航空機、船舶、車両、土木建築用の床板、屋根材、及びパイプ等が挙げられる。
(風車翼)
図5は、図1に示す繊維強化シート1を用いた風車翼51を示す断面図である。風車翼51は、本発明の一実施形態に係る構造体の製造方法により得られる構造体でもある。
風車翼51は、風車翼本体61と、繊維強化シート1により形成された繊維樹脂部1Xとを備える。風車翼本体61の表面に、繊維樹脂部1Xが取り付けられている。本実施形態では、風車翼本体61の外側の表面61aに、繊維樹脂部1Xが取り付けられている。なお、図5では、図示の便宜上、繊維樹脂部1Xは、略図で示されている。
風車翼本体61の内側の表面61bに、繊維樹脂部が取り付けられていてもよい。
風車翼51では、繊維強化シート1により形成された繊維樹脂部1Xが取り付けられているため、強度を飛躍的に高めることができる。さらに、風車翼51では、繊維強化シート1における樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束13に樹脂又は接着剤が含浸された状態で、風車翼本体61の表面に、繊維樹脂部1Xが取り付けられている。風車翼51と繊維樹脂部1Xとは、一体化させることができる。このため、繊維樹脂部1Xの剥離を抑えることができる。
風車翼51のように、上記構造体本体として、風車翼本体を用い、風車翼を得ることが好ましい。
上記樹脂未含浸繊維束又は樹脂部分含浸繊維束に含浸される上記樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び湿気硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂が好ましい。
上記樹脂又は接着剤は、熱硬化性を有していてもよい。上記樹脂又は接着剤の加熱の温度は、好ましくは熱硬化性を考慮して適宜設定される。繊維樹脂部の突条部などの形状変化を抑える観点からは、加熱の温度は、好ましくは120℃以下である。