JP6973378B2 - 強化繊維積層シートおよび繊維強化樹脂成形体ならびに強化繊維積層シートの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)一方向に引き揃えられている複数の強化繊維束からなり、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1、第2の強化繊維束層が、互いに繊維配向が異なるように配置されてなり、かつ、前記第1、第2の強化繊維束層の層間が固着素子によって互いに固着されていることで、前記第1、第2の強化繊維束層が一体化されてなる強化繊維積層シートであって、以下の条件(i)かつ(ii)を満たす強化繊維積層シート。
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である
(2)一方向に引き揃えられている複数の強化繊維束からなり、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1、第2の強化繊維束層が、互いに繊維配向が異なるように配置されてなり、かつ、前記第1、第2の強化繊維束層の層間が固着素子によって互いに固着されていることで、前記第1、第2の強化繊維束層が一体化されてなる強化繊維積層シートであって、以下の条件(i)かつ(iii)を満たす強化繊維積層シート。
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の固着材が溶融したものである
(3)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、前記固着部分を少なくとも1箇所含む固着領域を有し、前記強化繊維積層シートに対する前記固着領域の面積割合が30%以上100%以下である上記(1)または(2)に記載の強化繊維積層シート。
(4)固着領域に対する固着部分の面積割合が1%以上50%以下である固着領域を少なくとも一つ有する、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の強化繊維積層シート。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の強化繊維積層シートであって、さらに以下の条件(iv)を満たす、強化繊維積層シート。
(iv)前記固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される前記固着領域を有すること
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の強化繊維積層シートであって、さらに以下の条件(v)を満たす、強化繊維積層シート。
(v)前記固着部分の中心が1辺の長さL1(mm)の正多角形状の格子状に配置され、前記長さL1(mm)が以下の式(1)を満たすこと
1≦L1≦50 (1)
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の強化繊維積層シートとマトリックス樹脂とからなる繊維強化樹脂成形体。
(8)以下の工程(a)〜(c)を有する、強化繊維積層シートの製造方法。
(a)複数の強化繊維束をテーブル上に一方向に引き揃えて配置し、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1の強化繊維束層を得る、第1の強化繊維束層配置工程
(b)前記第1の強化繊維束層の上に、さらに複数の強化繊維束を前記第1の強化繊維束層の繊維方向とは異なる方向に、一方向に引き揃えて配置し、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第2の強化繊維束層を得て強化繊維積層体とする、第2の強化繊維束層配置工程
(c)前記強化繊維積層体と接触する面に有する突起を介し、部分的に前記強化繊維積層体を加熱および/または加圧し、前記第1の強化繊維束層と前記第2の強化繊維束層の層間の固着材を溶融させるシート化機構を用いて、以下の条件(i)かつ(ii)を満たす強化繊維積層シートを得る、シート化工程
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である
(9)以下の工程(a)〜(c)を有する、強化繊維積層シートの製造方法。
(a)複数の強化繊維束をテーブル上に一方向に引き揃えて配置し、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1の強化繊維束層を得る、第1の強化繊維束層配置工程
(b)前記第1の強化繊維束層の上に、さらに複数の強化繊維束を前記第1の強化繊維束層の繊維方向とは異なる方向に、一方向に引き揃えて配置し、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第2の強化繊維束層を得て強化繊維積層体とする、第2の強化繊維束層配置工程
(c)前記強化繊維積層体と接触する面に有する突起を介し、部分的に前記強化繊維積層体を加熱および/または加圧し、前記第1の強化繊維束層と前記第2の強化繊維束層の層間の固着材を溶融させるシート化機構を用いて、以下の条件(i)かつ(iii)を満たす強化繊維積層シートを得る、シート化工程
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である。
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の固着材が溶融したものである。
(10)前記工程(a)と(b)の間に、以下の工程(a1)を有する、上記(8)または(9)に記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(a1)前記第1の強化繊維束層上に固着材を配置する、固着材配置工程
(11)前記工程(a)および/または前記工程(b)における強化繊維束が、固着材が付着した強化繊維束である、上記(8)〜(10)のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(12)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、前記固着部分を少なくとも1つ含む固着領域を有し、前記強化繊維積層シートに対する前記固着領域の面積割合が30%以上100%以下である、上記(8)〜(11)のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(13)前記固着領域に対する固着部分の面積割合が1%以上50%以下である固着領域を少なくとも一つ有する、上記(12)に記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(14)上記(8)〜(12)のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法であって、さらに以下の条件(iv)を満たす、強化繊維積層シートの製造方法。
(iv)前記固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される前記固着領域を有すること
(15)上記(8)〜(14)のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法であって、さらに以下の条件(v)を満たす、強化繊維積層シートの製造方法。
(v)前記固着部分の中心が1辺の長さL1(mm)の正多角形状の格子状に配置され、前記長さL1(mm)が以下の式(1)を満たすこと
1≦L1≦50 (1)
(16)前記工程(c)と同時か、工程(c)の後に、以下の工程(d)を有する、上記(8)〜(15)のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(d)前記強化繊維積層シートの端部の少なくとも一部において固着枠を形成する、固着枠形成工程
(17)前記テーブルが前記強化繊維束を吸着し、保持する手段を有し、前記手段が静電気的引力を用いた機構、および/または、空気の流動によって発生する引力を用いた機構を有する、上記(8)〜(16)のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の固着材が溶融したものである。
1)ある固着素子と他の固着素子との距離が1mm以下の場合、それらの固着素子は互いに連続しているとする。
2)互いに直接的または間接的に連続する固着素子の集合を固着素子グループとする。ただし、他のどの固着素子とも連続しない固着素子については、その固着素子一つで一つの固着素子グループとする。
3)一つの固着素子グループに属する固着素子をすべて含む最小の円で囲われた部分を固着部分とする。また、固着部分と定義した円の面積を各々算出し、強化繊維シートに含まれる全ての固着部分の平均面積をS1とする。
1)ある固着部分と他の固着部分との距離が100mm以下の場合、それらの固着部分は互いに連続しているとする。
2)互いに直接的または間接的に連続する固着部分の集合を固着部分グループとする。二つ以下の固着部分からなる固着部分の集合、または、二つ以上の固着部分からなるが、すべての固着部分が一直線上に並ぶような固着部分の集合は、固着部分グループではないものとする。
3)一つの固着部分グループに属する固着部分の中心を直線で結んで得られる多角形であって、前記固着部分グループに属するすべての固着部分をその内側または周上に含む多角形のうち、最大の面積を有するものを固着領域とする。また、強化繊維積層シートに含まれる全ての固着領域の平均面積をS2とする。
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である
前記の(i)について、平均面積S1が100mm2以下、好ましくは80mm2以下、更に好ましくは60mm2以下であることにより、強化繊維束が拘束されている部分が少なくなり、シートが変形しやすくなり、賦形性が向上する。平均面積S1の下限に特に制限はないが、固着部分が極端に小さく、固着部分内部に含まれる固着素子が少ない場合、固着素子による固着面における強化繊維の拘束力が弱まることがあるため、固着部分は検出しうる最小の固着素子サイズである0.01mm2以上であることが好ましく、1mm2以上であることがより好ましい。
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の樹脂が溶融したものである。
(iv)前記固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される前記固着領域を有すること
固着部分の中心が多角形状の格子状に配置されることにより、強化繊維積層シートの賦形時、互いに隣りあった強化繊維の配向が均一な位置関係を保った状態で変形しやすくなるため、シワやヨレが起きにくくなり、賦形性が向上する。固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される固着領域が、賦形時の前記強化繊維積層シートにおいてしわが生じやすい位置などに、部分的に存在することでも、賦形性が向上する。
(v)前記固着部分の中心が1辺の長さL1(mm)の正多角形状の格子状に配置され、前記長さL1(mm)が以下の式(1)を満たすこと
1≦L1≦50 (1)
1≦L1を満たすことにより、隣接して配置された固着部分どうしが距離を取って配置されるため、賦形時に、隣接する強化繊維が均一に位置や配向を変えやすくなり、シワやヨレが生じにくくなり、賦形性が向上しやすくなる。また、L1≦50を満たすことにより、固着部分どうしが離れすぎず、拘束されていない強化繊維を支えやすくなるため、強化繊維積層シートの形態安定性が向上しやすくなる。
0.5≦r≦L1/3 (3)
0.5≦rを満たすことにより、固着面において固着部分による強化繊維の拘束力が発揮されやすくなり、強化繊維積層シートの形態安定性が向上しやすくなる。また、r≦L1/3を満たすことにより、大きすぎない固着部分が離散的に強化繊維を拘束し、賦形時に、隣接する強化繊維が均一に位置や配向を変えやすくなり、賦形時のシワやヨレが生じにくくなり、賦形性が向上しやすくなる。
このような構成をとることでAFP法によって基材を得ることができ、賦形性と形態安定性を両立しハンドリング可能な基材となる。
0.01≦t1/tf≦0.8 (2)
上記の式(2)を満たすことによっても、強化繊維束を全て拘束することを避けることができることから、強化繊維積層シートの変形時に強化繊維束に生じる歪を、強化繊維束の断面形状を自在に変形させて解消することができ、強化繊維積層シートの賦形性をさらに向上させることができる。なお、ここで、強化繊維束、固着素子の「厚み」とは、強化繊維積層シートの表面に対して垂直な方向における強化繊維束、固着素子の長さを指す。
(a)複数の強化繊維束をテーブル上に一方向に引き揃えて配置し、強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1の強化繊維束層を得る、第1の強化繊維束層配置工程
(b)前記第1の強化繊維束層の上に、さらに複数の強化繊維束を前記第1の強化繊維束層の繊維方向とは異なる方向に、一方向に引き揃えて配置し、強化繊維束間に直接的な拘束力のない第2の強化繊維束層を得て強化繊維積層体とする、第2の強化繊維束層配置工程
(c)前記強化繊維積層体と接触する面に有する突起を介し、部分的に前記強化繊維積層体を加熱および/または加圧し、前記第1の強化繊維束層と前記第2の強化繊維束層の層間の固着材を溶融させるシート化機構を用いて、以下の条件(i)かつ(ii)、もしくは(i)かつ(iii)を満たす強化繊維積層シートを得る、シート化工程
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、固着素子を少なくとも1つ含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の固着材が溶融したものである。
(iv)前記固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される前記固着領域を有させること。
(v)前記固着部分の中心を1辺のL1(mm)の正多角形状の格子状に配置させ、前記長さL1(mm)が以下の式(1)を満たさせること
1≦L1≦50 (1)
前記の通り、前記長さL1(mm)が1mm以上であると強化繊維束層同士の拘束力が弱くすることができ、強化繊維積層シートの賦形性が向上しやすくなる。一方で、50mm以下であると、強化繊維束同士、あるいは、強化繊維束層同士の拘束力が強くすることができ、強化繊維積層シートの形態安定性が向上しやすくなる。
0.5≦r≦L1/3 (3)
前記半径rが0.5以上とすることにより、固着面において固着部分による強化繊維の拘束力が発揮されやすくなり、強化繊維積層シートの形態安定性が向上しやすくなる。また、前記半径rがL1/3以下とすることにより、大きすぎない固着部分が離散的に強化繊維を拘束し、賦形時に、隣接する強化繊維が均一に位置や配向を変えやすくなり、賦形時のシワやヨレが生じにくくなり、賦形性が向上しやすくなる。
(a1)前記第1の強化繊維束層上に固着材を配置する、固着材配置工程。
(d)前記強化繊維積層シートの端部の少なくとも一部において固着枠を形成する、固着枠形成工程
前記工程(c)より先に前記工程(d)を有すると、工程(d)により形成された固着枠が、工程(c)の際にずれてしまう場合があることから、前記工程(c)と同時か、工程(c)の後に、前記工程(d)を有することが好ましい。また、前記工程(d)を有することにより、本発明に係る強化繊維積層シートの端部に線状または帯状に固定されてなる固着枠が形成され、AFP法によって得られる基材の課題である、強化繊維積層シート端部における強化繊維束のほつれや乱れをさらに抑制することができる。
AA: しわなし
A: 面外方向のしわが4箇所以内である
B: 面外方向のしわが5箇所以上10箇所以内である
C: 面外方向のしわが10箇所以上である
また、以下に強化繊維積層シートの形態安定性評価基準を示す。
AA: 剥がれなし
A: 剥がれた部分の強化繊維束間の隙間が最大3mm未満である
B: 剥がれた部分の強化繊維束間の隙間が最大3mm以上5mm未満である
C: 剥がれた部分の強化繊維束間の隙間が最大5mm以上である
一方、繊維強化樹脂成形体の評価については、モデル形状型1、モデル形状型2で得られたプリフォームを用い、RTM法にて成形して得た繊維強化樹脂成形体を、成形体中の強化繊維束層のしわ等の不良の発生の度合いを目視で確認することにより評価した。以下に、繊維強化樹脂成形体の評価基準を示す。
AA: しわ等の不良なし
A: しわ等の不良が4箇所以内である
B: しわ等の不良が5箇所以上10箇所以内である
C: しわ等の不良が10箇所以上である
[参考例1]強化繊維束1
東レ株式会社製炭素繊維“トレカ”T700SC(単糸数:24000本)を、開繊ローラーを有する開繊機にて幅25mmとなるように開繊した。続いて、平均粒子径150μmのビスフェノールA型エポキシ樹脂(ハンツマン社製 XB3366、Tg:80℃)からなる固着材が、炭素繊維重量に対して4wt%の重量で付着させた。さらに、固着材を付着させた炭素繊維を加熱装置内において200℃で加熱することで固着材の一部を溶融させ、後工程で固着材が取れないようにし、強化繊維束1を得た。
[参考例2]マトリックス樹脂
マトリックス樹脂として、2液性エポキシ樹脂(主剤:三菱化学株式会社製 jER828、硬化剤:東レ株式会社製 酸無水物系硬化剤)を用いた。
[参考例3]圧子板1
1辺の長さ(L1)が20mm(L1/3=6.7mm)の正方形格子の各頂点位置に、半径(r)が2.5mmの円形状で高さ1mmの突起部が配置された、銅製の圧子板である。
[参考例4]圧子板2
1辺の長さ(L1)が20mm(L1/3=6.7mm)の正方形格子の各頂点位置に、1辺の長さが7.07mmの正方形形状で高さ1mmの突起部が配置された、銅製の圧子板である。この圧子板において、半径(r)は5.0mmとなる。
[参考例5]圧子板3
1辺の長さ(L1)が5mm(L1/3=1.7mm)の正方形格子の各頂点位置に、半径(r)が1.25mm、高さ1mmの円形状の突起部が配置された、銅製の圧子板である。
[参考例6]圧子板4
1辺の長さ(L1)が20mm(L1/3=6.7mm)の正三角形格子の各頂点位置に、半径(r)が2.5mm、高さ1mmの円形状の突起部が配置された、銅製の圧子板である。
[参考例7]圧子板5
1辺の長さ(L1)が20mm(L1/3=6.7mm)の正六角形格子の各頂点位置に、半径(r)が2.5mm、高さ1mmの円形状の突起部が配置された、銅製の圧子板である。
[参考例8]圧子板6
ランダムな位置に、半径(r)が2.5mm、高さ1mmの円形状の突起部が配置された、銅製の圧子板である。
[参考例9]圧子板7
1辺の長さ(L1)が5mm(L1/3=1.7mm)の正方形格子の各頂点位置に、半径(r)が2.5mm、高さ1mmの円形状の突起部が配置された、銅製の圧子板である。
[参考例10]平板1
圧子板1〜7のように突起を有さない、銅製の平板である。
[実施例1]
参考例1で得られた強化繊維束1を、AFP装置によって静電気的引力を用いた機構によって強化繊維束を吸着、保持することができるテーブル上に一方向に引き揃えて配置させ、強化繊維束層(強化繊維束層1〜8)を作製した。それぞれの形状について、製作した強化繊維束層を表1に示す。単純要素型での強化繊維積層シートの賦形性の評価に用いたものは、300mm×300mmの強化繊維束層1および2、モデル形状型1での強化繊維積層シートの賦形性の評価に用いたものは、500mm×200mmの強化繊維束層3および4、モデル形状型2での強化繊維積層シートの賦形性の評価に用いたものは、モデル形状型2に対応した1.8m×1.3mの強化繊維束層5〜8である。
前記の強化繊維束層1を1層テーブル上に配置した後、1層目の強化繊維束の繊維配向角と90°をなすように配置させた2層目の強化繊維束層2を配置した。
(モデル形状型1での強化繊維積層シートの賦形性の評価)
前記の強化繊維束層3を1層テーブル上に配置した後、1層目の強化繊維束の繊維配向角と90°をなすように配置させた2層目の強化繊維束層4を配置した。
(モデル形状型1での繊維強化樹脂成形体の成形性の評価)
モデル形状型1上に強化繊維積層シート(1B)を4枚積層し、賦形してプリフォームを得た。そして、得られたプリフォームを130℃に加熱した型に配置し、型締めした後に、4MPaで型を加圧し、キャビティ内を略真空とした後に、参考例3のマトリックス樹脂を0.1MPaの注入圧力で注入した。注入後は、型の温度と圧力を保持し、マトリックス樹脂を十分に硬化させて、型を開き、成形体を脱型して繊維強化樹脂成形体(1C)を得た。
(モデル形状型2での強化繊維積層シートの賦形性の評価)
前記の強化繊維束層5を1層テーブル上に配置した後、1層目の強化繊維束の繊維配向角と90°をなすように配置させた2層目の強化繊維束層6を配置した。
(モデル形状型2での繊維強化樹脂成形体の成形性の評価)
強化繊維積層シート(1D)と同様に、前記の強化繊維束層7を1層テーブル上に配置した後、1層目の強化繊維束の繊維配向角と90°をなすように配置させた2層目の強化繊維束8を配置した点のみが異なる強化繊維積層シート(1D−2)を製作し、実形状モデル型2上に強化繊維積層シート(1D、1D−2)を対称積層となるように4枚積層し、賦形してプリフォームを得た。そして、得られたプリフォームを130℃に加熱した型に配置し、型締めした後に、4MPaで型を加圧し、キャビティ内を略真空とした後に、参考例3のマトリックス樹脂を0.1MPaの注入圧力で注入した。注入後は、型の温度と圧力を保持し、マトリックス樹脂を十分に硬化させて、型を開き、成形体を脱型して繊維強化樹脂成形体(1E)を得た。
[実施例2]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を圧子板2(固着部分の固着領域に対する面積割合:10.7%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(2A)、(2B)、(2D)、および、繊維強化樹脂成形体(2C)、(2E)を得た。
[実施例3]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を圧子板3(固着部分の固着領域に対する面積割合:20%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(3A)、(3B)、(3D)、および、繊維強化樹脂成形体(3C)、(3E)を得た。
[実施例4]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を圧子板4(固着部分の固着領域に対する面積割合:6%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(4A)、(4B)、(4D)、および、繊維強化樹脂成形体(4C)、(4E)を得た。
[実施例5]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を圧子板5(固着部分の固着領域に対する面積割合:4%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(5A)、(5B)、(5D)、および、繊維強化樹脂成形体(5C)、(5E)を得た。
[実施例6]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を圧子板6(固着部分の固着領域に対する面積割合:5%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(6A)、(6B)、(6D)、および、繊維強化樹脂成形体(6C)、(6E)を得た。
[実施例7]
固着領域を以下の(R1)、(R2)の2箇所となるようにした以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(7A)を得た。
(R1)強化繊維積層シートの外周から20mm以内の範囲
(R2)強化繊維積層シートの中心と、100mm×100mmの正方形の重心が一致する場所に配置されており、かつ、各辺が強化繊維積層シートの外周と平行になるような、正方形の範囲
なお、この場合の固着領域に対する面積割合は、36%である。
[比較例1]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を平板1(固着部分:シート全体(面積はシート面積と同じ(いずれも100mm2以上))固着部分の固着領域に対する面積割合:100%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(8A)、(8B)、(8D)を得た。
[比較例2]
強化繊維束層の固着に用いる圧子板を圧子板7(固着部分の固着領域に対する面積割合:79%)に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(9A)、(9B)、(9D)を得た。
[比較例3]
固着領域を以下の(R1)の1箇所となるようにした以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(10A)を得た。
(R1)強化繊維積層シートの外周から20mm以内の範囲
なお、この場合の固着領域に対する面積割合は、25%である。
[比較例4]
実施例1における固着材の付与工程において、付与量を2倍に変え、固着素子の固着部分に対する面積割合を85%に変えた以外は、実施例1と同様にして強化繊維積層シート(11A)、(11B)、(11D)を得た。
102、103、302、303 強化繊維束層
104、204、304、502 固着部分
105、305、501 固着素子
106、306、503 固着領域
107、504 固着材
307 枠状の固着領域
208 格子
401、601 第1の強化繊維束層配置工程
402、603 第2の強化繊維束層配置工程
403、604 シート化工程
505 第1の強化繊維束層
602 固着材配置工程
Claims (17)
- 一方向に引き揃えられている複数の強化繊維束からなり、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1、第2の強化繊維束層が、互いに繊維配向が異なるように配置されてなり、かつ、前記第1、第2の強化繊維束層の層間が固着素子によって互いに固着されていることで、前記第1、第2の強化繊維束層が一体化されてなる強化繊維積層シートであって、以下の条件(i)かつ(ii)を満たし、前記固着素子の平均直径φ(μm)が10μm以上500μm以下である強化繊維積層シート。
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、複数の固着素子を含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である - さらに以下の条件(iii)を満たす、請求項1に記載の強化繊維積層シート。
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の固着材が溶融したものである - 前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、前記固着部分を少なくとも1箇所含む固着領域を有し、前記強化繊維積層シートに対する前記固着領域の面積割合が30%以上100%以下である請求項1または2に記載の強化繊維積層シート。
- 固着領域に対する固着部分の面積割合が1%以上50%以下である固着領域を少なくとも一つ有する、請求項1〜3のいずれかに記載の強化繊維積層シート。
- 請求項3または4に記載の強化繊維積層シートであって、さらに以下の条件(iv)を満たす、強化繊維積層シート。
(iv)前記固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される前記固着領域を有すること - 請求項1〜5のいずれかに記載の強化繊維積層シートであって、さらに以下の条件(v)を満たす、強化繊維積層シート。
(v)前記固着部分の中心が1辺の長さL1(mm)の正多角形状の格子状に配置され、前記長さL1(mm)が以下の式(1)を満たすこと
1≦L1≦50 (1) - 請求項1〜6のいずれかに記載の強化繊維積層シートとマトリックス樹脂とからなる繊維強化樹脂成形体。
- 以下の工程(a)〜(c)を有する、強化繊維積層シートの製造方法。
(a)複数の強化繊維束をテーブル上に一方向に引き揃えて配置し、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第1の強化繊維束層を得る、第1の強化繊維束層配置工程
(b)前記第1の強化繊維束層の上に、さらに複数の強化繊維束を前記第1の強化繊維束層の繊維方向とは異なる方向に、一方向に引き揃えて配置し、同一層内の強化繊維束間に直接的な拘束力のない第2の強化繊維束層を得て強化繊維積層体とする、第2の強化繊維束層配置工程
(c)前記強化繊維積層体と接触する面に有する突起を介し、部分的に前記強化繊維積層体を加熱および/または加圧し、前記第1の強化繊維束層と前記第2の強化繊維束層の層間の固着材を溶融させるシート化機構を用いて、以下の条件(i)かつ(ii)を満たし、前記第1、第2の強化繊維束層の層間に存在する固着材のうち、固着に関与するものである固着素子の平均直径φ(μm)が10μm以上500μm以下である強化繊維積層シートを得る、シート化工程
(i)前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、複数の固着素子を含む固着部分を有し、前記固着部分の平均面積S1が100mm2以下である
(ii)前記固着部分内において、前記固着素子の前記固着部分に対する面積割合が、0.1%以上80%以下である - 前記(c)における強化繊維積層シートが、さらに以下の条件(iii)を満たす、請求項8に記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(iii)前記固着素子が、粒子状もしくは繊維集合体状の固着材が溶融したものである。 - 前記工程(a)と(b)の間に、以下の工程(a1)を有する、請求項8または9に記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(a1)前記第1の強化繊維束層上に固着材を配置する、固着材配置工程 - 前記工程(a)および/または前記工程(b)における強化繊維束が、固着材が付着した強化繊維束である、請求項8〜10のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
- 前記第1、第2の強化繊維束層の固着面において、前記固着部分を少なくとも1つ含む固着領域を有し、前記強化繊維積層シートに対する前記固着領域の面積割合が30%以上100%以下である、請求項8〜11のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
- 前記固着領域に対する固着部分の面積割合が1%以上50%以下である固着領域を少なくとも一つ有する、請求項12に記載の強化繊維積層シートの製造方法。
- 請求項12または13に記載の強化繊維積層シートの製造方法であって、さらに以下の条件(iv)を満たす、強化繊維積層シートの製造方法。
(iv)前記固着部分の中心が多角形状の格子状に配置される前記固着領域を有すること - 請求項8〜14のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法であって、さらに以下の条件(v)を満たす、強化繊維積層シートの製造方法。
(v)前記固着部分の中心が1辺の長さL1(mm)の正多角形状の格子状に配置され、前記長さL1(mm)が以下の式(1)を満たすこと
1≦L1≦50 (1) - 前記工程(c)と同時か、工程(c)の後に、以下の工程(d)を有する、請求項8〜15のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
(d)前記強化繊維積層シートの端部の少なくとも一部において固着枠を形成する、固着枠形成工程 - 前記テーブルが前記強化繊維束を吸着し、保持する手段を有し、前記手段が静電気的引力を用いた機構、および/または、空気の流動によって発生する引力を用いた機構を有する、請求項8〜16のいずれかに記載の強化繊維積層シートの製造方法。
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