JPH07242756A

JPH07242756A - 孔を有するｆｒｐおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH07242756A
Application number: JP6059827A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Horibe; 郁夫堀部; Kiyoshi Honma; 清本間
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】強化繊維が切断されることなく、使用する強
化繊維の特性をあますことなく利用でき、外力が作用し
た場合の孔周りの応力分散がよく、かつ、孔周り部の厚
みの増加が小さく、反りの発生の心配のない、孔を有す
るＦＲＰおよびその製造方法を提供する。【構成】補強織物と樹脂とを含む孔を有するＦＲＰで
あって、補強織物は、扁平で実質的に撚りがない強化繊
維マルチフィラメント糸２、３を織糸としており、強化
繊維マルチフィラメント糸２、３が孔４の周囲に目ずれ
していることを特徴とする、孔を有するＦＲＰおよびそ
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機や車両の外板な
どの構造体においてボルトやリベットなどにより接続す
る必要のある部材などに使用する、孔を有するＦＲＰお
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＦＲＰ、とくにＣＦＲＰ（炭素繊
維強化プラスチック）は比強度、比弾性率が大きいこと
から航空機や車両の外板などの構造体に使用されてきて
いる。これらの構造体は、通常、一体物ではなく、ＦＲ
Ｐ部材に多数の孔を開け、ボルトやリベットで接続して
いる。この接続用の孔部には引張又は圧縮などの荷重及
びボルトの締め付けによる面圧荷重が加えられ、これら
の応力集中により複雑な力を受けるため、孔をどのよう
な構造にするかが重要になってくる。

【０００３】従来、このような、孔開きの部材を作製す
る場合には、ＦＲＰに成形後、ドリルなどの工具を用い
て孔を開けているため、孔開き部で強化繊維が切断され
てしまい、強化繊維による補強効果が低減されること
や、加工時のドリルの接触により織物と織物の層間に剥
離が発生し、外力が作用した場合の応力集中により孔近
辺で破壊が起こりやすいという問題がある。

【０００４】そこで、この問題を改善すべく、ＣＯＭＰ
ＯＳＩＴＥ，ＶＯＬＵＭＥ１８，ＮＯ３，ＪＵＬＹ，１
９８７，２３３−２４１頁 ( Notched strength of wo
venfabric composites with moulded-in holes ) に
は、織物プリプレグを積層した後、ポンチを用いて徐々
に円形の孔を開けた後、ピンを孔に挿入し、樹脂を硬化
させる方法が記載されている。この方法においては、プ
リプレグの状態で、織物の織糸を目ずれさせているので
幾分か繊維の切断があってもすべての繊維が切断される
ことがないため、ドリルを用いて孔を開ける場合に比
べ、補強効果が大きい。

【０００５】しかしながら、この方法に用いられている
織物は綾組織や８枚朱子組織のため織糸の交錯点数が少
なく、外力が作用した場合の孔周りの応力分散がよくな
いことや織物そのものが表裏対称でないためＦＲＰにし
た場合に反りが発生する問題がある。さらに、製造方法
においても、プリプレグの状態で上記のような織組織の
織糸を目ずれさせるには抵抗が大きく、無理に目ずれさ
せようとすると繊維が切断するおそれがあることや織物
を目ずれさせた時に孔周り部のみの厚みが集中して大き
くなるなどの問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のＦＲＰの上述した問題点を解決し、繊維が切断される
ことなく、使用する強化繊維の特性をあますことなく利
用でき、外力が作用した場合の孔周りの応力分散がよ
く、かつ、孔周り部の厚みの増加が小さく、しかも反り
の発生の心配のない、孔を有するＦＲＰおよびその製造
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の孔を有するＦＲＰは、補強織物と樹脂とを
含む孔を有するＦＲＰであって、前記補強織物は、扁平
で実質的に撚りがない強化繊維マルチフィラメント糸を
織糸としており、前記強化繊維マルチフィラメント糸が
孔の周囲に目ずれしていることを特徴とするものからな
る。

【０００８】本発明においては、扁平で実質的に撚りが
ない強化繊維マルチフィラメント糸を織糸とする補強織
物が使用される。扁平な強化繊維マルチフィラメント糸
であるため円錐状の治具で孔が開けられる際、強化繊維
マルチフィラメント糸は容易に局部的に孔周囲を囲むよ
うに目ずれし、強化繊維が切断されにくい。また、強化
繊維マルチフィラメント糸は扁平で元々厚みが薄いた
め、上記のように孔周囲に目ずれ変形しても、その部分
の厚みの増加は極めて小さく抑えられる。したがって、
孔周りにおいても切断されていない強化繊維がそのまま
存在するため強化繊維含有に基づく目標強度が確保さ
れ、かつ孔周囲部においても切断されていない強化繊維
を密に分布させることができるから応力の分散度も良好
で局部的な応力集中も小さく抑えられる。しかも、孔周
囲部の厚みの増加が小さく抑えられるから、反りの問題
や成形品の寸法変化も問題のない程度に小さく抑えられ
る。

【０００９】また、上記強化繊維マルチフィラメント糸
からなる織糸は実質的に撚りがないものである。ここで
「実質的に撚りがない」とは、糸長１ｍ当たりに１ター
ン以上の撚りがない状態をいう。つまり、現実的に無撚
の状態をいう。撚りがあると、その部分で繊維束が収束
しているため孔を形成するために織物の織糸を目ずれさ
せようと外力を加えた時に繊維が切断するおそれがある
ため、撚りのないことが必要である。

【００１０】また、孔以外の部位についても、織糸に撚
りがあると、その撚りがある部分で糸幅が狭く収束して
分厚くなり、製織された織物の表面に凹凸が発生する。
このため、製織された織物は、外力が作用した際にその
撚り部分に応力が集中し、ＦＲＰ等に成形した場合に強
度特性が不均一となってしまう。

【００１１】上記補強織物の強化繊維マルチフィラメン
ト糸の糸厚み、糸幅、糸幅／糸厚み比については、（イ）織物の織糸を目ずれさせやすいようにする、（孔
を形成するためには織糸幅を部分的に狭くしなければな
らない、この点、糸の繊度や糸幅が大きく扁平状態のも
のほど変形させやすい。）（ロ）目ずれの後の孔周りの厚みの増加をできるだけ小
さくする、（糸幅が大きく、扁平であれば、目ずれによ
る織物の厚みの増加分を広範囲に分散できるため局部的
に厚みが大きくならない。）（ハ）織物におけるたて糸とよこ糸の交錯部での織糸の
クリンプを小さくする、ことから、織糸を構成する強化
繊維マルチフィラメント糸は可能な限り繊度が大きく、
かつ、織糸は厚みの薄い扁平状態の糸が好ましく、糸幅
が４〜１６ｍｍ、糸厚みが０．０７〜０．４ｍｍ、糸幅
／糸厚み比が２０以上、さらには２０〜１５０の範囲が
よい。

【００１２】すなわち、糸幅については、４ｍｍより小
さいと、織糸のクリンプを小さくするためには、単糸
数、繊度が小さい糸を使用せざるを得ず、この結果とし
て、織物厚みが薄くなりすぎ、所望の厚みにするために
は補強材の積層枚数を増やす必要がある。また、糸幅が
１６ｍｍより大きくなると、織物における織糸の交錯間
隔が大きくなり、孔開き部を形成させやすくはなるが、
取り扱い時において織物の織糸が不必要に目ずれしやす
く、扱いにくくなる。このため、糸幅は４〜１６ｍｍが
好ましい。

【００１３】また、糸厚みについては、糸厚みが０．０
７ｍｍより小さいと織物の織糸を目ずれさせやすいもの
の、薄すぎるために、目ずれさせたときに簡単に切断し
てしまうことや織物にした場合に織物厚みが薄く、所望
の厚みのＦＲＰにするためには補強材の積層枚数を増や
す必要がある。また、０．４ｍｍを越えるとＦＲＰに成
形する際のマトリクス樹脂の含浸性が悪く、樹脂中に多
数のボイドが発生してしまう。このため、糸厚みが０．
０７〜０．４ｍｍが好ましい。

【００１４】さらに、糸幅／糸厚み比については、２０
未満であると単糸数、繊度が小さい糸を使用せざるを得
ず、この結果として、織物にした場合に織物厚みが薄
く、織物の織糸を目ずれさせやすいものの、薄すぎるた
めに、目ずれさせたときに簡単に切断してしまうことや
織物を目ずれ変形させた時に孔周りのみが集中的に厚み
が大きくなってしまうことや、所望の厚みのＦＲＰにす
るためには補強材の積層枚数を増やす必要がある。ま
た、糸幅／糸厚み比が１５０を越えると、織物における
織糸の交錯間隔が大きくなり、成形時などに織物そのも
のが取扱いにくくなる。このため、糸幅／糸厚み比は２
０〜１５０が好ましい。

【００１５】また、強化繊維マルチフィラメント糸の単
糸径につていは、４〜４０μｍの範囲にあるのが好まし
い。４μｍ未満では、織物の織糸を目ずれさせやすいも
のの細いために、目ずれさせたときに簡単に切断してし
まう。また、４０μｍを越えると、剛直になって織物そ
のものを製織しにくくなるばかりか、目ずれさせにくく
なる。

【００１６】強化繊維マルチフィラメント糸の単糸数に
ついては、織物は、通常、ほぼ円形断面に収束させた炭
素繊維を用いて織物にしているので、織物の状態におい
ては、たて糸とよこ糸が交錯する交錯部における炭素繊
維糸の断面が楕円形で織糸が大きくクリンプしている。
このため、単糸数が２４，０００本を越えると織物にお
ける織糸のクリンプが大きくなり、織物の織糸を目ずれ
させにくくなることやＦＲＰやＣＦＲＰにした場合に高
強度特性が十分発揮できないことになる。また、単糸数
が３，０００本未満であると糸が細いため織物の織糸の
目ずれ時に繊維が切断しやすいことや織物にした場合に
厚みが薄くなり、所望の厚みにするためには補強材の積
層枚数が増え、積層作業が煩雑になる上にＦＲＰやＣＦ
ＲＰの弱点である層間を多く作ることになる。このた
め、単糸数は３，０００〜２４，０００本が好ましい。

【００１７】また強化繊維マルチフィラメント糸の繊度
については、単糸数の場合と同様に、糸繊度が３０，０
００デニールを越えると織物における織糸のクリンプが
大きくなり、織物の織糸を目ずれさせにくくなること、
ＦＲＰやＣＦＲＰにした場合に高強度特性が十分発揮で
きないことになる。また、糸繊度が１，５００デニール
未満であれば、糸が細いため織物の織糸の目ずれ時に繊
維が切断しやすいことや織物にした場合に厚みが薄くな
り、所望の厚みにするためには補強材の積層枚数が増え
る。このため、繊度は１，５００〜３０，０００デニー
ルが好ましい。なお、上述の単糸数および繊度について
は、より具体的な織物態様についてより好ましい範囲を
後述する。

【００１８】補強織物の織組織については、平組織であ
るとたて糸とよこ糸が交互に交錯しているので交錯点の
数が多く、かつ、拘束力も大きいため孔周りの応力集中
が分散されやすい。また、織物１枚で表裏対称であるた
めＦＲＰにした場合に反りの心配がない。このため織物
組織については平組織がよい。

【００１９】織糸ピッチ／糸幅比については、織糸ピッ
チ／糸幅比が、１．０倍未満であれば糸幅より織糸ピッ
チが大きくなり、結果として織糸のクリンプが大きくな
り、ＦＲＰにした場合に高強度特性が十分発揮できない
ことになる。また、１．２倍を越えると織糸と織糸との
隙間が大きくなって（メッシュ状の織物となり）、繊維
密度の高い織物が得られなくなる。このため、たて糸と
よこ糸が交錯する交錯部においては、空隙が殆どなく繊
維密度の高くなるように、１．０〜１．２倍、つまり、
たて糸やよこ糸の織糸ピッチは、糸幅の１．０〜１．２
倍が好ましい。

【００２０】ここで、繊維密度とは次式で定義される値
をいう。繊維密度（ｇ／ｃｍ³）＝［織物目付（ｇ／ｍ²）］／
［織物厚さ（ｍｍ）］また、織物目付（ｇ／ｍ²）および織物厚さ（ｍｍ）
は、ＪＩＳ−Ｒ７６０２炭素繊維織物試験法に準拠して
測定した値である。

【００２１】繊維密度については炭素繊維の場合、０．
８〜１．２ｇ／ｃｍ³が好ましい。０．８ｇ／ｃｍ³未
満であれば、マトリクス樹脂が含浸させた場合に樹脂の
持込み量が多くなり、ＣＦＲＰの重量が重くなってしま
う。また、繊維密度が１．２ｇ／ｃｍ³を越えると、織
糸の単糸間の距離が小さくなり、マトリクス樹脂を含浸
させる際に含浸不良になる可能性がある。

【００２２】また、補強織物の織物厚みについては、
０．１〜０．６ｍｍの範囲が好ましい。但しより具体的
な織物態様についてのより具体的な範囲については後述
する。織物厚みが０．１ｍｍより薄いと、所望の厚みの
ＦＲＰにするためには積層枚数が増えるうえにＦＲＰの
弱点である層間を多くつくることになる。また、織物厚
みが０．６ｍｍを越えるとＦＲＰに成形する際のマトリ
クス樹脂の含浸性が悪く、樹脂中に多数のボイドが発生
してしまう。このため、織物厚みは、０．１ｍｍ〜０．
６ｍｍが好ましい。

【００２３】補強織物の目付は、ＦＲＰへの成形時にお
ける樹脂の含浸性を向上させるため、９０〜５００ｇ／
ｍ²の範囲にあるのが好ましい。すなわち、目付が９０
ｇ／ｍ²よりも小さいと補強材の積層枚数が増える上に
ＦＲＰの弱点である層間を多く作ることになり、また、
目付が５００ｇ／ｍ²を越えるとＦＲＰに成形する際の
マトリクス樹脂の含浸性が悪く、樹脂中に多数のボイド
が発生してしまう。

【００２４】以下により具体的な補強織物の態様につい
て例示すると、前記扁平な強化繊維マルチフィラメント
糸をたて糸およびよこ糸とする織物とする場合には、織
物厚みが０．１〜０．４ｍｍ、織物目付が１００〜３０
０ｇ／ｍ²であることが好ましい（織物−１）。

【００２５】この織物において、強化繊維マルチフィラ
メント糸を炭素繊維糸とする場合には、該炭素繊維糸の
フィラメント数が５，０００〜２４，０００本、繊度が
３，０００〜２０，０００デニールであることが好まし
い。

【００２６】また、扁平な強化繊維マルチフィラメント
糸をたて糸とよこ糸の少なくとも一方とする織物であっ
て、該たて糸とよこ糸の少なくとも一方が前記強化繊維
マルチフィラメント糸が複数積層されてなる織物とする
場合には、織物厚みが０．２〜０．６ｍｍ、織物目付が
２００〜５００ｇ／ｍ²であることが好ましい（織物−
２）。扁平な織糸であるため、このように複数積層した
状態で織成しても、クリンプは小さく抑えられる。積層
により、織物の繊維密度を高めることができる。

【００２７】この織物において、強化繊維マルチフィラ
メント糸を炭素繊維糸とする場合には、該炭素繊維糸の
フィラメント数が３，０００〜１２，０００本、繊度が
１，５００〜１０，０００デニールであることが好まし
い。

【００２８】なお、強化繊維糸が炭素繊維糸の場合、使
用する炭素繊維扁平糸の特性として、引張破断伸度が大
きく、引張破断強度が高いことが好ましく、引張破断伸
度は１．５％以上、引張破断強度は２００ｋｇ・ｆ／ｍ
ｍ²以上、引張弾性率は２０，０００ｋｇ・ｆ／ｍｍ²
以上であることが望ましい。

【００２９】上記のような各種形態の補強織物は、扁平
な織糸を用い、クリンプが極めて小さいことから、大き
なカバーファクターの達成が可能である。たとえば、前
述の織物−１の形態とする場合で、かつ、扁平な強化繊
維マルチフィラメント糸が炭素繊維糸からなる場合、炭
素繊維糸でみた織物目付と炭素繊維糸の繊度とが次式の
関係を満たし、かつ、カバーファクターが９５％以上で
あることが好ましい。Ｗ＝ｋ・Ｄ^1/2 但し、Ｗ：織物目付（ｇ／ｍ²）ｋ：比例定数（１．４〜３．６）Ｄ：炭素繊維糸の繊度（デニール）

【００３０】また、前述の織物−２の形態とする場合で
あって、かつ、扁平な強化繊維マルチフィラメント糸が
炭素繊維糸からなる場合、炭素繊維糸でみた織物目付と
炭素繊維糸の繊度とが次式の関係を満たし、かつ、カバ
ーファクターが９５％以上であることが好ましい。Ｗ＝ｋ・Ｄ^1/2 但し、Ｗ：織物目付（ｇ／ｍ²）ｋ：比例定数（２．０〜６．０）Ｄ：炭素繊維糸の繊度（デニール）

【００３１】上記各種形態の補強織物において、カバー
ファクターが９５％より小さくなると、炭素繊維糸相互
間に繊維が存在しない空隙部が大きくなり、プリプレグ
やＣＦＲＰを製造したとき、この空隙部が樹脂リッチ部
となるのみならず、この空隙部に樹脂が偏在して充填さ
れてボイドが集中する。このため、このようなプリプレ
グやＣＦＲＰは、応力が作用したとき、樹脂リッチ部や
ボイドが集中した部分から破壊が進み好ましくない。

【００３２】ここで、カバーファクターＣｆとは、織糸
間に形成される空隙部の大きさに関係する要素で、織物
上に面積Ｓ₁の領域を設定したとき、面積Ｓ₁内におい
て織糸に形成される空隙部の面積をＳ₂とすると、次式
で定義される値をいう。カバーファクターＣｆ＝［（Ｓ₁−Ｓ₂）／Ｓ₁］×１
００

【００３３】なお、上述の如き扁平糸自身の作成方法と
しては、たとえば、強化繊維糸の製造工程において、複
数の強化繊維からなる繊維束をロール等で所定の幅に拡
げ、扁平な形状にしてそのまま保持するか、あるいは元
に戻らないようにサイジング剤等で形態を保持させれば
よい。とくに、扁平形状を良好に保持するためには、扁
平糸に０．５〜２．０重量％程度の小量のサイジング剤
を付着させておくことが好ましい。

【００３４】上記のような補強織物あるいは後述するプ
リプレグからなる、ＦＲＰにおける補強材の積層枚数
は、作用する外力の大きさやＦＲＰの孔径と孔の数から
材料が破壊しない厚さ以上であればかまわない。この条
件を満足する任意の枚数に設定できる。

【００３５】層構成については、強化繊維マルチフィラ
メント糸の配列方向が同じ方向になるように同一方向に
積層しても構わないが、好ましくは、孔周りの応力集中
をできるだけ多方向に分散するように、繊維糸の配列方
向を少しずつずらした疑似等方積層にすることが好まし
い。

【００３６】本発明の孔を有するＦＲＰは、上述のよう
な補強織物の段階で開孔してもよいし、プリプレグにし
た状態で開孔してもよい。補強織物の段階で開孔された
ものを示すと、例えば図１に示すように、強化繊維マル
チフィラメント糸からなるたて糸２およびよこ糸３を平
組織した補強織物を３枚積層した補強基材１に孔４が設
けられる。前述の如く、補強織物の織糸を構成する強化
繊維マルチフィラメント糸は扁平で実質的に撚りがない
強化繊維マルチフィラメント糸からなっているので、容
易に強化繊維マルチフィラメント糸が孔４の周囲に局部
的に目ずれし、強化繊維が切断されることなく、かつ補
強基材１の孔４周囲の厚みの増加も小さく抑えられる。

【００３７】使用するマトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂
または熱可塑性樹脂のいずれでもよい。つまり、ＦＲＰ
のマトリクスを構成する樹脂としては、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、フェノ
ール樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリ
ブチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹
脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂などの熱可塑性樹脂のいずれの樹脂も使用でき
る。

【００３８】ＦＲＰにおけるマトリクス樹脂の割合は３
０〜７０重量％が好ましい。これは、樹脂の割合が３０
重量％未満であれば、樹脂量が少なくなり成形が不十分
となることや、７０重量％を越えると樹脂量が多くなり
すぎ強化繊維を使用することによる補強効果が不十分に
なるためである。より好ましくは４０〜６０重量％であ
る。

【００３９】また、上記マトリクス樹脂の引張破断伸度
が補強織物の強化繊維マルチフィラメント糸の引張破断
伸度よりも大きいことが好ましい。たとえば、マトリク
ス樹脂が、引張破断伸度が３．５〜１０％の熱硬化性樹
脂または引張破断伸度が８〜２００％の熱可塑性樹脂で
あることが好ましい。

【００４０】さらに、ＦＲＰの厚みは、作用する外力の
大きさやＦＲＰの孔径と孔の数などを考慮し、材料が破
壊しない厚さ以上であればかまわない。

【００４１】本発明に係る孔を有するプリプレグは、補
強織物に３０〜７０重量％のマトリクス樹脂が含浸され
てなる孔を有するプリプレグであって、前記補強織物
は、扁平で実質的に撚りがない強化繊維マルチフィラメ
ント糸を織糸としており、前記強化繊維マルチフィラメ
ント糸が孔の周囲に目ずれしていることを特徴とするも
のからなる。このプリプレグを用いて、上述の如き孔を
有するＦＲＰが成形される。

【００４２】前述のような孔を有するＦＲＰは次のよう
に成形される。すなわち、本発明の孔を有するＦＲＰの
製造方法は、扁平で実質的に撚りがない強化繊維マルチ
フィラメント糸を織糸とする補強織物に、円錐状の治具
を差し込むことにより織糸を局部的に目ずれさせて開孔
し、その補強織物に樹脂を含浸した後硬化させることを
特徴とする方法からなる。

【００４３】たとえばＣＦＲＰの成形については、炭素
繊維織物に先端が鋭利な円錐状の凸部を有する型（治
具）を押し当てて織物の織糸を目ずれさせ、あらかじめ
孔を形成させた後、金型の中に、この状態にセットし、
レジントランスファーモールディング成形法やリアクシ
ョンインジェクションモールディング成形法などにより
樹脂を含浸させることにより孔を有するＣＦＲＰを得る
ことができる。

【００４４】また、プリプレグの段階で開孔してＦＲＰ
を成形することもできる。すなわち、本発明に係る孔を
有するプリプレグの製造方法は、扁平で実質的に撚りが
ない強化繊維マルチフィラメント糸を織糸とする補強織
物に樹脂を含浸してプリプレグとなし、該プリプレグに
円錐状の治具を差し込むことにより、プリプレグに含ま
れる補強織物の織糸を局部的に目ずれさせてプリプレグ
を開孔することを特徴とする方法からなる。このプリプ
レグを用いてＦＲＰを成形すれば、目標とする孔を有す
るＦＲＰが得られる。

【００４５】

【実施例】

実施例１東レ（株）社製 “トレカ”Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ（単糸
径：７μｍ、単糸数：１２，０００本、横断面積：０．
４４４ｍｍ²、引張弾性率：２３．５×１０³ｋｇｆ／
ｍｍ²）を使用し、たて糸およびよこ糸密度がそれぞれ
１．２５本／ｃｍで、目付が２００ｇ／ｍ²の平織物を
得た。この織糸は、織物の状態で糸幅／糸厚み比が６７
の扁平なものであった。この織物を４枚積層し、ポンチ
を用いて直径１０ｍｍの孔を開けた。そして、この織物
に、レジントランスファーモールディング成形によりエ
ポキシ樹脂を含浸させて、硬化板を得た。この時の、繊
維重量割合は６３％であった。

【００４６】比較例１一方、比較例１として、東レ（株）社製 “トレカ”Ｔ
７００Ｓ−６Ｋ（単糸径：７μｍ、単糸数：６，０００
本、横断面積：０．２２２ｍｍ²、引張弾性率：２３．
５×１０³ｋｇｆ／ｍｍ²）を使用し、たて糸およびよ
こ糸密度がそれぞれ２．５本／ｃｍで、目付が２００ｇ
／ｍ²の平織物を得た。この織物を４枚積層し、レジン
トランスファーモールディング成形によりエポキシ樹脂
を含浸させて、硬化板を得た。この時の、繊維重量割合
は６２％であった。そして、この硬化板にドリルを用い
て直径１０ｍｍの孔を開けた。

【００４７】比較例２さらに、比較例２として、比較例１と同じ強化繊維マル
チフィラメント糸を使用し、たて糸およびよこ糸密度が
それぞれ２．５本／ｃｍで、目付が２００ｇ／ｍ²の平
織物を得た。この織物にエポキシ樹脂を含浸させ、プリ
プレグとした。そして、このプリプレグを４枚積層し、
ポンチを用いて直径１０ｍｍの孔を開けた。さらに、こ
の状態で加熱・加圧硬化し、硬化板を得た。この時の、
繊維重量割合は６３％であった。

【００４８】次に、ダイヤモンドカッターを用いて実施
例１、比較例１、２で得た硬化板を幅２５ｍｍ×長さ２
３０ｍｍに切断した後、引張試験を行った。この時の試
験速度は１．０ｍｍ／分であった。試験の結果、実施例
１の硬化板は、引張強さが４１３ＭＰａ、比較例１の硬
化板は３３５ＭＰａ、比較例２の硬化板は３６８ＭＰａ
であり、本発明に係る実施例１の硬化板は孔を有してい
るにもかかわらず引張強さが極めて大きいことがわかっ
た。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の孔を有す
るＦＲＰは、織物を構成する織糸の糸幅が大きく、か
つ、扁平状態であるため、孔を形成するときに織糸が切
断されることがなく、織糸が目ずれしやすく、また、孔
周りの厚みの増加が小さい。さらに、平組織の織物とす
れば、孔周りの応力集中の分散性がよく、反りの発生の
心配がない。このため、使用する炭素繊維の特性を余す
ことなく利用でき、かつ、信頼性の高い孔を有するＦＲ
Ｐを得ることができる。

【００５０】また、本発明においては、孔を有するＦＲ
Ｐは樹脂を含浸させない織物の状態で開孔することがで
き、またプリプレグの段階でも開孔でき、いずれの場合
にも、容易に織物の織糸を目ずれさせやすく、かつ、繊
維の切断も起きにくく、しかも孔周りの厚みの増加が小
さい。したがって、依頼性の高い均一かつ高強度のＦＲ
Ｐを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＦＲＰ成形に用いる孔を有する補
強基材の斜視図である。

【符号の説明】

１補強基材２補強織物のたて糸３よこ糸４孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強織物と樹脂とを含む孔を有するＦＲ
Ｐであって、前記補強織物は、扁平で実質的に撚りがな
い強化繊維マルチフィラメント糸を織糸としており、前
記強化繊維マルチフィラメント糸が孔の周囲に目ずれし
ていることを特徴とする、孔を有するＦＲＰ。
【請求項２】前記強化繊維マルチフィラメント糸の糸
厚みが０．０７〜０．４ｍｍ、糸幅／糸厚み比が２０以
上である、請求項１の孔を有するＦＲＰ。
【請求項３】前記補強織物が前記強化繊維マルチフィ
ラメント糸をたて糸およびよこ糸とする織物であって、
織物厚みが０．１〜０．４ｍｍ、織物目付が１００〜３
００ｇ／ｍ²である、請求項１または２の孔を有するＦ
ＲＰ。
【請求項４】前記強化繊維マルチフィラメント糸が炭
素繊維糸であり、該炭素繊維糸のフィラメント数が５，
０００〜２４，０００本、繊度が３，０００〜２０，０
００デニールである、請求項１ないし３のいずれかに記
載の孔を有するＦＲＰ。
【請求項５】前記補強織物が前記強化繊維マルチフィ
ラメント糸をたて糸およびよこ糸とする織物であって、
該たて糸とよこ糸の少なくとも一方は前記強化繊維マル
チフィラメント糸が複数積層されてなり、織物厚みが
０．２〜０．６ｍｍ、織物目付が２００〜５００ｇ／ｍ
²である、請求項１または２の孔を有するＦＲＰ。
【請求項６】前記強化繊維マルチフィラメント糸が炭
素繊維糸であり、該炭素繊維糸のフィラメント数が３，
０００〜１２，０００本、繊度が１，５００〜１０，０
００デニールである、請求項１、２または５の孔を有す
るＦＲＰ。
【請求項７】前記補強織物が平組織されてなる、請求
項１ないし６のいずれかに記載の孔を有するＦＲＰ。
【請求項８】前記強化繊維マルチフィラメント糸が炭
素繊維糸からなり、前記炭素繊維糸でみた織物目付と前
記炭素繊維糸の繊度とが次式の関係を満たし、かつ、カ
バーファクターが９５％以上である、請求項３の孔を有
するＦＲＰ。Ｗ＝ｋ・Ｄ^1/2 但し、Ｗ：織物目付（ｇ／ｍ²）ｋ：比例定数（１．４〜３．６）Ｄ：炭素繊維糸の繊度（デニール）
【請求項９】前記強化繊維マルチフィラメント糸が炭
素繊維糸からなり、前記炭素繊維糸でみた織物目付と前
記炭素繊維糸の繊度とが次式の関係を満たし、かつ、カ
バーファクターが９５％以上である、請求項５の孔を有
するＦＲＰ。Ｗ＝ｋ・Ｄ^1/2 但し、Ｗ：織物目付（ｇ／ｍ²）ｋ：比例定数（２．０〜６．０）Ｄ：炭素繊維糸の繊度（デニール）
【請求項１０】３０〜７０重量％のマトリクス樹脂を
含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の孔を有する
ＦＲＰ。
【請求項１１】前記マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂ま
たは熱可塑性樹脂である、請求項１０の孔を有するＦＲ
Ｐ。
【請求項１２】前記マトリクス樹脂の引張破断伸度が
補強織物の強化繊維マルチフィラメント糸の引張破断伸
度よりも大きい、請求項１０または１１の孔を有するＦ
ＲＰ。
【請求項１３】前記マトリクス樹脂が、引張破断伸度
が３．５〜１０％の熱硬化性樹脂または引張破断伸度が
８〜２００％の熱可塑性樹脂である、請求項１０ないし
１２のいずれかに記載の孔を有するＦＲＰ。
【請求項１４】補強織物に３０〜７０重量％のマトリ
クス樹脂が含浸されてなる孔を有するプリプレグであっ
て、前記補強織物は、扁平で実質的に撚りがない強化繊
維マルチフィラメント糸を織糸としており、前記強化繊
維マルチフィラメント糸が孔の周囲に目ずれしているこ
とを特徴とする、孔を有するプリプレグ。
【請求項１５】扁平で実質的に撚りがない強化繊維マ
ルチフィラメント糸を織糸とする補強織物に、円錐状の
治具を差し込むことにより織糸を局部的に目ずれさせて
開孔し、その補強織物に樹脂を含浸した後硬化させるこ
とを特徴とする、孔を有するＦＲＰの製造方法。
【請求項１６】扁平で実質的に撚りがない強化繊維マ
ルチフィラメント糸を織糸とする補強織物に樹脂を含浸
してプリプレグとなし、該プリプレグに円錐状の治具を
差し込むことにより、プリプレグに含まれる補強織物の
織糸を局部的に目ずれさせてプリプレグを開孔すること
を特徴とする、孔を有するプリプレグの製造方法。