JP7344472B2 - 強化繊維テープ材料およびその製造方法、強化繊維テープ材料を用いた強化繊維積層体および繊維強化樹脂成形体 - Google Patents
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Description
(1)樹脂注入成形用の、強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する強化繊維テープ材料であって、該テープ材料は前記ストランド集合体表面の少なくとも片面に配置した第1または第4の樹脂材料および、一方の面に配置した第1または第4の樹脂材料とは軟化点が異なる第2または第3の樹脂材料によって、前記強化繊維ストランドを構成する強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士が互いに拘束・一体化されてなるものであり、第1または第4の樹脂材料および第2または第3の樹脂材料はマトリックス樹脂透過性を有することを特徴とする強化繊維テープ材料。
(2)前記ストランド集合体表面の片面のみに前記第1の樹脂材料を配置し、もう一方の面に前記第2の樹脂材料を配置してなることを特徴とする、(1)に記載の強化繊維テープ材料。
(3)前記第2の樹脂材料の軟化点が40℃以上150℃以下であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の強化繊維テープ材料。
(4)前記第1の樹脂材料の軟化点M1(℃)と第2の樹脂材料の軟化点M2(℃)との関係が、以下の式で表されることを特徴とする、(1)~(3)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
M1≧M2+10(℃)
(5)前記第1および第2の樹脂材料が、繊維状の第1または第2の樹脂材料からなる不織布の形態で、強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士と互いに拘束・一体化されていることを特徴とする、(1)~(4)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
(6)強化繊維を1方向に並行に引き揃えた強化繊維ストランドからなる前記ストランド集合体の両面に、軟化点が40℃以上200℃以下の加熱溶融性の第4の樹脂材料を軟化後に固化した状態で有し、前記第4の樹脂材料より軟化点の高い第3の樹脂材料が前記第4の樹脂材料を介して前記強化繊維ストランドからなる前記ストランド集合体の片面に接着されていることを特徴とする、(1)に記載の強化繊維テープ材料。
(7)前記第3の樹脂材料の軟化点M3[℃]と第4の樹脂材料の軟化点M4[℃]が次式を満たすことを特徴とする、(6)に記載の強化繊維テープ材料。
M3>M4+10(℃)
(8)前記第3の樹脂材料が不織布形態であり、その繊維形態を維持していることを特徴とする、(6)または(7)に記載の強化繊維テープ材料。
(9)前記第4の樹脂材料が粒子形態であることを特徴とする、(6)~(8)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
(10)前記強化繊維ストランドの断面の幅方向における両端部の厚みT1(μm)およびT3(μm)が、いずれも前記強化繊維ストランドの中央部における厚みT2(μm)に対して50~200%の範囲内であることを特徴とする、(6)~(9)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
(11)強化繊維ストランドのフィラメント数N〔単位:K〕および幅W〔mm〕が、4.8<N/W<12を満たすことを特徴とする、(6)~(10)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
(12)前記強化繊維ストランドが複数本、1方向に並行に引き揃えられていることを特徴とする、(6)~(11)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
(13)隣接する強化繊維ストランド間に隙間を設け、該強化繊維ストランドの長手方向と平行に形成されていることを特徴とする、(6)~(12)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
(14)(1)~(13)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料を配列・積層し、その層間を固着させた強化繊維積層体。
(15)(14)に記載の強化繊維積層体に、マトリックス樹脂を含浸・硬化させた繊維強化樹脂成形体。
(16)強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する(1)~(5)のいずれかに記載の強化繊維テープ材料の製造方法であって、以下の工程を有する強化繊維テープ材料の製造方法。
a)強化繊維ストランドを引出し、所定の幅に調整したものを1本または複数本並べてストランド集合体を形成する工程
b)前記工程a)における前記ストランド集合体の少なくとも片面に第1の樹脂材料を、一方の面に第2の樹脂材料を供給し配置する工程
c)強化繊維ストランドおよび配置した第1の樹脂材料、第2の樹脂材料を加熱し、前記強化繊維ストランドに対して加圧することによって、前記強化繊維ストランドに対して、第1の樹脂材料については形態を残したまま固着し、第2の樹脂材料については溶融させ、少なくとも一部を前記強化繊維ストランド内に含浸させる工程
d)強化繊維テープ材料を冷却し、巻き取る工程
(17)前記工程b)において、前記ストランド集合体の片面のみに第1の樹脂材料を、もう一方の面に第2の樹脂材料を供給し配置する、(16)に記載の強化繊維テープ材料の製造方法。
(18)前記工程b)において、前記第1または/および第2の樹脂材料が、事前に形成された繊維状の第1または/および第2の樹脂材料からなる不織布の形態で供給されることを特徴とする、(16)または(17)に記載の強化繊維テープ材料の製造方法。
本発明に係る強化繊維テープ材料は、樹脂注入成形用の、強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する強化繊維テープ材料であって、該テープ材料は前記ストランド集合体表面の少なくとも片面に配置した第1または第4の樹脂材料および、一方の面に配置した第1または第4の樹脂材料とは軟化点が異なる第2または第3の樹脂材料によって、前記強化繊維ストランドを構成する強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士が互いに拘束・一体化されてなるものであり、第1または第4の樹脂材料および第2または第3の樹脂材料はマトリックス樹脂透過性を有することを特徴とする強化繊維テープ材料である。この本発明に係る強化繊維テープ材料においては、代表的に、次の第1の形態、第2の形態を採ることができる。
樹脂注入成形用の、強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する強化繊維テープ材料であって、該テープ材料は前記ストランド集合体表面の片面のみに配置した第1の樹脂材料およびもう一方の面に配置した第1の樹脂材料とは軟化点が異なる第2の樹脂材料によって、前記強化繊維ストランドを構成する強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士が互いに拘束・一体化されてなるものであり、第1の樹脂材料および第2の樹脂材料はマトリックス樹脂透過性を有することを特徴とする強化繊維テープ材料。
樹脂注入成形用の、強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する強化繊維テープ材料であって、強化繊維を1方向に並行に引き揃えた強化繊維ストランドからなる前記ストランド集合体の両面に、軟化点が40℃以上200℃以下の加熱溶融性の第4の樹脂材料を軟化後に固化した状態で有し、前記第4の樹脂材料より軟化点の高い第3の樹脂材料が前記第4の樹脂材料を介して前記強化繊維ストランドからなる前記ストランド集合体の片面に接着されており、前記第3および第4の樹脂材料によって、前記強化繊維ストランドを構成する強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士が互いに拘束・一体化されてなるものであり、第3の樹脂材料および第4の樹脂材料はマトリックス樹脂透過性を有することを特徴とする強化繊維テープ材料。
本発明に用いられる強化繊維としては、特に制限はなく、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維、天然繊維、鉱物繊維等が使用でき、これらは1種または2種以上を併用してもよい。中でも、成形体の比強度、比剛性が高く軽量化の観点から、ポリアクリロニトリル(PAN)系、ピッチ系、レーヨン系等の炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成形品の経済性を高める観点から、ガラス繊維を好ましく用いることができる。さらに、得られる成形品の衝撃吸収性や賦形性を高める観点から、アラミド繊維を好ましく用いることができる。また、得られる成形体の導電性を高める観点から、ニッケルや銅、イッテルビウム等の金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。
第1の形態に係る強化繊維テープ材料の一実施態様の断面図を図1に、斜視図を図2に示す。また、強化繊維ストランドを複数本有する場合における第1の形態に係る強化繊維テープ材料の一実施態様の斜視図を図3に示す。図1および図2に示す実施態様においては、1本の強化繊維ストランド3で構成されるストランド集合体の表面の片面のみにマトリックス樹脂透過性を有する第1の樹脂材料1が配置され、ストランド集合体のもう一方の面にはマトリックス樹脂透過性を有し、第1の樹脂材料1とは軟化点が異なる第2の樹脂材料2が配置され、第1の樹脂材料1と第2の樹脂材料2によって、強化繊維ストランド3を構成する強化繊維同士が互いに拘束・一体化された強化繊維テープ材料101が構成されている。第1の樹脂材料1は例えば粒子の形態で付与され、第2の樹脂材料2は例えば不織布の形態で付与される。図3に示す実施態様においては、隙間をもって互いに並行に配置された複数本の強化繊維ストランド3で構成されるストランド集合体の表面の片面のみに第1の樹脂材料1が配置され、もう一方の面には第2の樹脂材料2が配置され、第1の樹脂材料1と第2の樹脂材料2によって強化繊維ストランド3同士が互いに拘束・一体化された強化繊維テープ材料が構成されている。
M1≧M2+10(℃)
Tg1 ≧ Tg2 + 10(℃) または Tm1 ≧ Tm2 + 10(℃)
より好ましくは、
Tg1 ≧ Tg2 + 80(℃) または Tm1 ≧ Tm2 + 80(℃)
さらには、以下の範囲であることがさらに好ましい。
Tg1 ≧ Tg2 + 100(℃) または Tm1 ≧ Tm2 + 100(℃)
第2の形態に係る強化繊維テープ材料は、強化繊維ストランドからなるストランド集合体の両面に、軟化点が40℃以上200℃以下の加熱溶融性の第4の樹脂材料を軟化後に固化した形態で有し、前記第4の樹脂材料より軟化点の高い第3の樹脂材料が前記第4の樹脂材料を介して前記強化繊維ストランドの片面に接着されている強化繊維テープ材料である。
強化繊維テープ材料102は強化繊維ストランド3の両面に第4の樹脂材料5が軟化後に固化した形態で存在し、第4の樹脂材料5を介して強化繊維ストランド3の片面に第3の樹脂材料4が軟化していない状態で存在することにより形成される。複数本の強化繊維ストランド3が、隙間をもって互いに並行に配置される構成については、図3に示した第1の形態に係る強化繊維テープ材料と同様の構成を採ることができる。
M3>M4+10
M3はM4+10よりも大きいことが好ましく、M4+50よりも大きいことがさらに好ましく、M4+90よりも大きいことが一層好ましい。M3がM4+10以下の場合、第4の樹脂材料を介して第3の樹脂材料を接着する際に、加熱時の温度ムラ等により第3の樹脂材料が一部軟化してしまい、その結果、後工程の樹脂注入工程で強化繊維テープ材料の面内含浸性が低下するおそれがある。
強化繊維テープ材料400は一方向に沿って並べられた複数の強化繊維ストランド401の両面に第1の樹脂402が軟化後に固化した形態で存在し、第1の樹脂402を介して強化繊維ストランド401の片面に第2の樹脂403が軟化していない状態で存在することにより形成される。
a)強化繊維ストランドを引出し、所定の幅に調整したものを1本または複数本並べてストランド集合体を形成する工程
b)前記工程a)における前記ストランド集合体の少なくとも片面に第1の樹脂材料を、一方の面に第2の樹脂材料を供給し配置する工程
c)強化繊維ストランドおよび配置した第1の樹脂材料、第2の樹脂材料を加熱し、前記強化繊維ストランドに対して加圧することによって、前記強化繊維ストランドに対して、第1の樹脂材料については形態を残したまま固着し、第2の樹脂材料については溶融させ、少なくとも一部を前記強化繊維ストランド内に含浸させる工程
d)強化繊維テープ材料を冷却し、巻き取る工程
<強化繊維ストランド>
東レ(株)製炭素繊維束「T800SC-24K」を用いた。
(実施例1)
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから4.0mm幅に幅を調整しながら引出した炭素繊維ストランド1本に対して、図10に示すように片面から第1の樹脂材料1としての不織布(ポリアミド樹脂製、融点190℃)、もう一方の面から第2の樹脂材料2としての不織布(ポリアミド樹脂製、融点95℃)を投入し、炭素繊維束を挟み込むように配置しながら、180℃に加熱した加熱部12と加圧部13(ニップロール、加圧力:0.1MPa)を通過させ、その後40℃以下に冷却し巻き取ることで、不織布と炭素繊維ストランドを一体化した強化繊維テープ材料を得た。
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから4.0mm幅に幅を調整しながら引出した炭素繊維ストランド6本を、平行に、0.3mmの間隙を開けて引き揃えながら引出した以外は、実施例1と同様の作業を行い、不織布と複数の炭素繊維ストランドを一体化した強化繊維テープ材料を得た。巻き取った後の、表面観察、幅測定、室温および80℃においてローラーで平板に対して押付ける試験をしたところ、実施例1と同様の結果を得た。
ボビンから手作業で引出した炭素繊維ストランドを長さ500mmほどに切り出し、平板上に静置して幅を測定したところ、幅はおよそ8mmであった。室温にて、該ストランドを平板に対して、ローラーで押付けたところ、目に見えて幅が広がりおよそ10mmとなった。また、80℃に加熱しながら平板に対して同様にローラーで押付けたが、平板には貼り付かなかった。
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから4.0mm幅に幅を調整しながら引出した炭素繊維ストランド6束を、平行に、0.3mmの間隙を開けて引き揃えながら引出した炭素繊維ストランド群に対して、片面から第1の樹脂材料1としての不織布を投入し、210℃に加熱した加圧部(ニップロール、加圧力:0.1MPa)を通過させ、その後冷却し巻き取ることで、不織布と複数の炭素繊維ストランドを一体化した強化繊維テープ材料を得た。
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから4.0mm幅に幅を調整しながら引出した炭素繊維ストランド6束を、平行に、0.3mmの間隙を開けて引き揃えながら引出した炭素繊維ストランド群に対して、片面から第1の樹脂材料1としての不織布を投入し、180℃に加熱した加圧部(ニップロール、加圧力:0.1MPa)を通過させ、その後冷却し巻き取ることで、不織布と複数の炭素繊維ストランドを一体化した強化繊維テープ材料を得た。
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから4.0mm幅に幅を調整しながら引出した炭素繊維ストランド6束を、平行に、0.3mmの間隙を開けて引き揃えながら引出した炭素繊維ストランド群に対して、両面から第1の樹脂材料1としての不織布を投入し、210℃に加熱した加圧部(ニップロール、加圧力:0.1MPa)を通過させ、その後冷却し巻き取ることで、不織布と複数の炭素繊維ストランドを一体化した強化繊維テープ材料を得た。巻き取った後の幅測定結果は、比較例2と同様であった。
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから4.0mm幅に幅を調整しながら引出した炭素繊維ストランド6束を、平行に、0.3mmの間隙を開けて引き揃えながら引出した炭素繊維ストランド群に対して、片面から第1の樹脂材料1としての不織布を投入し、もう一方の面からはバインダー粒子(エポキシ樹脂、平均粒径200μm、融点80℃、図示なし)を吹き付けたのち、180℃に加熱した加圧部(ニップロール、加圧力:0.1MPa)を通過させ、その後冷却し巻き取ることで、片面の不織布ともう一方の面のバインダー粒子を複数の炭素繊維ストランドと一体化した強化繊維テープ材料を得た。
(実施例1)
巻き取ったボビンから再度手作業で強化繊維テープ材料を長さ200mmほど切り出し、これを繰り返して0.3mmを狙った間隔を開けて平板(ツール)上に仮止めした、約300mm角に切り出し、中央に100mm角の穴を開けたフィルムの上に平行に並べてテープで固定し、約200mm×200mmの強化繊維テープ材料を用いたシートを1層形成した。その後1層目の繊維方向と直交する向きに、1層目のテープ材料の上から2層目を形成し、さらに直交する向きに(1層目と同じ向きに)3層目を形成し、と繰り返し、全部で35層からなる積層体を製作した。得られた積層体を成形用ツール上に配置し、バッグフィルムで覆い、バッグ面側(バッグフィルムの内面側)から真空吸引しながら全体を70℃に加熱した。その後、ツール面側より70℃に加熱した樹脂を注入した。(所謂VaRTM法にて成形を行った。)結果、厚み方向に樹脂は完全に含浸した。
巻き取ったボビンから再度手作業で強化繊維テープ材料を長さ200mmほど切り出し、これを繰り返して実施例1と同様に積層体を形成し、実施例1と同様にVaRTM法にて成形を行ったところ、実施例1と同様に厚み方向に樹脂は完全に含浸した。
ボビンから引出した炭素繊維ストランドを実施例1と同様に整列・積層し、VaRTM法にて成形を行った。注入側の面からおよそ30層目までは樹脂が到達したが、反対側の面まで樹脂が到達せず、未含浸となった。また、炭素繊維ストランドを整列させる作業中には、狙った繊維束間の間隙が維持できず、多数の箇所で隙間が埋まったり、繊維束同士が重なったりする箇所が見られた。
巻き取ったボビンから再度手作業で強化繊維テープ材料を長さ200mmほど切り出し、これを繰り返して実施例1と同様に積層体を形成し、VaRTM法にて成形を行ったところ、比較例2および比較例4では、およそ20層目までは樹脂が到達したが、反対側の面まで樹脂が到達せず、未含浸となった。比較例3では、強化繊維テープ材料を切り出す際、不織布と強化繊維の一体性が保てず、積層を断念した。比較例5では、実施例1と同様に厚み方向に樹脂は完全に含浸したものの、含浸時間が1.5倍の長さとなった。
<強化繊維ストランド>
強化繊維ストランドとして、予めサイジング処理を施した、東レ株式会社製強化繊維「トレカ」(登録商標)T800SC、強化繊維フィラメント数が24,000本(N=24K)を用いた。
強化繊維テープ材料製造装置を用いて、ボビンから幅W’=8mm、フィラメント数N〔K〕=24(N/W=3)の強化繊維ストランドを引出して、厚みを調整しながらスリットせずに幅を狭めることで、W=4.0mm幅の炭素繊維ストランド1束(フィラメント数N=24〔K〕、N/W=6、端部の厚みT1=332μm、中央の厚みT2=293μm、もう一方の端部の厚みT3=320μm、端部と中央部の厚みの比率T1/T2=113%、およびT3/T2=109%)を得た。その後、軟化点温度80℃の加熱溶融樹脂粒子(平均粒径:0.2mm)を強化繊維ストランドの両面に散布し、溶融、冷却することで、その形態が固定された強化繊維ストランドを得た。
図示しないファイバープレイスメント装置を用いて、架台上に強化繊維テープ材料を、それぞれのテープ間にそれぞれ0.2mmの隙間を設けるように一方向に引き揃えて配置し、1000mm×1000mmの正方形形状となるように強化繊維テープ材料を切断しながら配置を繰り返して基材を製作し、それぞれの基材を構成する強化繊維ストランドの配向方向が直交するように積層し、各層間を接着することで積層シート基材を製作した。
複数の前記積層シート基材を強化繊維積層体目付けが2.4kg/m2となるように積層し、C型の型上に配置した後、バッグフィルムとシーラントにて密閉して真空に減圧した状態で、80℃のオーブンで1時間加熱した。その後、オーブンから取り出し、強化繊維積層体型を室温まで冷却した後に放圧して強化繊維積層体を得た。得られた強化繊維積層体は皺が生じることなく、賦形性良好であった。
得られた強化繊維積層体上に樹脂拡散媒体(アルミ金網)を積層し、平面状の成形金型とバッグ材とでシーラントを用いて密閉することによりキャビティを形成し、100℃のオーブン中に入れた。強化繊維積層体の温度が100℃に達した後に密閉したキャビティを真空に減圧して、マトリックス樹脂を100℃に保ちながら大気圧との差圧のみで注入した。樹脂が含浸した後、減圧を続けながら180℃に昇温し、2時間放置して硬化させて脱型し、FRP平板を得た。得られたFRP平板は未含浸が生じることなく、含浸性が良好であった。
<強化繊維ストランド>
実施例3と同様の強化繊維ストランドを用いた。
実施例3と同等の方法で、軟化点温度110℃の加熱溶融樹脂粒子(平均粒径:0.2mm)を強化繊維ストランドの両面に散布し、溶融、冷却することで、その形態が固定された強化繊維ストランドを得た。強化繊維ストランド間にそれぞれ0.2mmの隙間を設けるように幅方向に平行になるよう、図示しない不織布貼り付け装置を用いて3本の強化繊維ストランドを並行に引き出し、軟化点温度180℃の不織布(材質:ポリアミド)をその片面に当接した状態で、不織布貼り付け装置のラミネーターにて110℃で加熱して拘束・一体化させることにより、強化繊維テープ材料を得た。
実施例3と同等の方法で作製した複数の積層シート基材を強化繊維積層体目付けが2.4kg/m2となるように積層し、C型の型上に配置した後、バッグフィルムとシーラントにて密閉して真空に減圧した状態で、110℃のオーブンで1時間加熱した。その後、オーブンから取り出し、強化繊維積層体型を室温まで冷却した後に放圧して強化繊維積層体を得た。得られた強化繊維積層体は皺が生じることなく、賦形性良好であった。
得られた強化繊維積層体上に樹脂拡散媒体(アルミ金網)を積層し、平面状の成形金型とバッグ材とでシーラントを用いて密閉することによりキャビティを形成し、100℃のオーブン中に入れた。強化繊維積層体の温度が100℃に達した後に密閉したキャビティを真空に減圧して、マトリックス樹脂を100℃に保ちながら大気圧との差圧のみで注入した。樹脂が含浸した後、減圧を続けながら180℃に昇温し、2時間放置して硬化させて脱型し、FRP平板を得た。得られたFRP平板は未含浸が生じることなく、含浸性が良好であった。
<強化繊維ストランド>
強化繊維ストランドとして、予めサイジング処理を施した、東レ株式会社製強化繊維「トレカ」(登録商標)T800SC、強化繊維フィラメント数が24,000本(N=24K)を用いた。
図示しない不織布貼り付け装置を用いて、幅W=8mm、フィラメント数N〔K〕=24(N/W=3)の強化繊維ストランドを、間にそれぞれ0.2mmの隙間を設けるように3本平行に引き出して、軟化点温度180℃の不織布(材質:ポリアミド)をその両面に当接した状態で、不織布貼り付け装置のラミネーターにて180℃で加熱して拘束・一体化させることにより、強化繊維テープ材料を得た。
実施例3と同等の方法で作製した複数の積層シート基材を強化繊維積層体目付けが2.4kg/m2となるように積層し、C型の型上に配置した後、得られた強化繊維積層体上に樹脂拡散媒体(アルミ金網)を積層し、平面状の成形金型とバッグ材とでシーラントを用いて密閉することによりキャビティを形成し、密閉したキャビティを真空に減圧した。この際、強化繊維積層体の一部にしわが発生した。その後、強化繊維積層体を100℃のオーブン中に入れ、強化繊維積層体の温度が100℃に達した後マトリックス樹脂を100℃に保ちながら大気圧との差圧のみで注入した。樹脂が含浸した後、減圧を続けながら180℃に昇温し、2時間放置して硬化させて脱型し、FRP平板を得た。得られたFRP平板は一部未含浸が生じた。
2:第2の樹脂材料
3:強化繊維ストランド
4:第3の樹脂材料
5:第4の樹脂材料
11:幅調整機構
12:加熱部(ヒーター)
13:加圧部(ニップロール)
14:冷却部
15:巻き取り装置
16:ベルト
17:強化繊維テープ材料
101、102:強化繊維テープ材料
300、400:強化繊維テープ材料
301、401:強化繊維ストランド
302、402 第4の樹脂材料
303、403:第3の樹脂材料
501、502、503:強化繊維積層体
Claims (11)
- 強化繊維ストランドを製品形状に合わせた所望の形状となるよう、必要な箇所のみに配置するファイバープレイスメント法による樹脂注入成形用の、強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する強化繊維テープ材料であって、該テープ材料は前記ストランド集合体表面の片面のみに配置した第1の樹脂材料および、もう一方の面に配置した第1の樹脂材料とは軟化点が異なる第2の樹脂材料によって、前記強化繊維ストランドを構成する強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士が互いに拘束・一体化されてなるものであり、第1の樹脂材料および第2の樹脂材料はマトリックス樹脂透過性を有し、前記第2の樹脂材料の軟化点が40℃以上150℃以下であり、前記第1の樹脂材料の軟化点M1(℃)と第2の樹脂材料の軟化点M2(℃)との関係が、以下の式で表されることを特徴とする強化繊維テープ材料。
M1≧M2+10(℃) - 前記第1および第2の樹脂材料が、繊維状の第1または第2の樹脂材料からなる不織布の形態で、強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士と互いに拘束・一体化されていることを特徴とする、請求項1に記載の強化繊維テープ材料。
- 樹脂注入成形用の、強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する強化繊維テープ材料であって、該テープ材料は前記ストランド集合体表面の少なくとも片面に配置した第4の樹脂材料および、一方の面に配置した第4の樹脂材料とは軟化点が異なる第3の樹脂材料によって、前記強化繊維ストランドを構成する強化繊維同士または/および複数の強化繊維ストランド同士が互いに拘束・一体化されてなるものであり、第4の樹脂材料および第3の樹脂材料はマトリックス樹脂透過性を有し、強化繊維を1方向に並行に引き揃えた強化繊維ストランドからなる前記ストランド集合体の両面に、軟化点が40℃以上200℃以下の加熱溶融性の第4の樹脂材料を軟化後に固化した状態で有し、前記第4の樹脂材料より軟化点の高い第3の樹脂材料が前記第4の樹脂材料を介して前記強化繊維ストランドからなる前記ストランド集合体の片面に接着されており、前記第3の樹脂材料の軟化点M3[℃]と第4の樹脂材料の軟化点M4[℃]が次式を満たすことを特徴とする強化繊維テープ材料。
M3>M4+10(℃) - 前記第3の樹脂材料が不織布形態であり、その繊維形態を維持していることを特徴とする、請求項3に記載の強化繊維テープ材料。
- 前記第4の樹脂材料が粒子形態であることを特徴とする、請求項3または4に記載の強化繊維テープ材料。
- 前記強化繊維ストランドの断面の幅方向における両端部の厚みT1(μm)およびT3(μm)が、いずれも前記強化繊維ストランドの中央部における厚みT2(μm)に対して50~200%の範囲内であることを特徴とする、請求項3~5のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
- 強化繊維ストランドのフィラメント数N〔単位:K〕および幅W〔mm〕が、4.8<N/W<12を満たすことを特徴とする、請求項3~6のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
- 前記強化繊維ストランドが複数本、1方向に並行に引き揃えられていることを特徴とする、請求項3~7のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
- 隣接する強化繊維ストランド間に隙間を設け、該強化繊維ストランドの長手方向と平行に形成されていることを特徴とする、請求項3~8のいずれかに記載の強化繊維テープ材料。
- 強化繊維ストランドを1本または複数本備えたストランド集合体を有する請求項1または2に記載の強化繊維テープ材料の製造方法であって、以下の工程を有する強化繊維テープ材料の製造方法。
a)強化繊維ストランドを引出し、所定の幅に調整したものを1本または複数本並べてストランド集合体を形成する工程
b)前記工程a)における前記ストランド集合体表面の片面のみに第1の樹脂材料を、もう一方の面に第2の樹脂材料を供給し配置する工程
c)強化繊維ストランドおよび配置した第1の樹脂材料、第2の樹脂材料を加熱し、前記強化繊維ストランドに対して加圧することによって、前記強化繊維ストランドに対して、第1の樹脂材料については形態を残したまま固着し、第2の樹脂材料については溶融させ、少なくとも一部を前記強化繊維ストランド内に含浸させる工程
d)強化繊維テープ材料を冷却し、巻き取る工程 - 前記工程b)において、前記第1または/および第2の樹脂材料が、事前に形成された繊維状の第1または/および第2の樹脂材料からなる不織布の形態で供給されることを特徴とする、請求項10に記載の強化繊維テープ材料の製造方法。
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