WO2007023922A1 - 薄層補強材 - Google Patents

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WO2007023922A1
WO2007023922A1 PCT/JP2006/316651 JP2006316651W WO2007023922A1 WO 2007023922 A1 WO2007023922 A1 WO 2007023922A1 JP 2006316651 W JP2006316651 W JP 2006316651W WO 2007023922 A1 WO2007023922 A1 WO 2007023922A1
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reinforcing material
layer reinforcing
reinforcing
reinforced
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PCT/JP2006/316651
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Masataka Sugahara
Toshihide Sugahara
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Maruhachi Corporation
Maruhachi E.X.P.T. Corporation
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    • Y10T428/249942—Fibers are aligned substantially parallel

Definitions

  • the present invention relates to a thin layer reinforcing material that reinforces mechanical properties of a substrate to be reinforced that is lightweight, thin, and flexible.
  • Patent Document 1 a tape formed by impregnating a carbon fiber or the like directly into a matrix as a thermosetting resin or a thermoplastic resin has been widely used as an intermediate material for composite materials.
  • Molded articles made using such an intermediate of a normal fiber reinforced polymer composite material are characterized by being rigid for high weight and having high mechanical properties. It has been developed for various uses.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-165851
  • Patent Document 2 International Publication No. 2005Z002819 Pamphlet
  • the conventional fiber reinforced polymer composite material can obtain high mechanical properties, but it is difficult to combine the high mechanical properties with thinness and flexibility. . Therefore, a conventional composite material intermediate cannot be used as a reinforcing material that reinforces mechanical properties while retaining the properties of a thin layer substrate that is lightweight and flexible.
  • a sail of a sailing ship is cited as an example that needs to have high mechanical properties such as tear strength while maintaining the lightness, thinness, and flexibility of the base. Et It is.
  • the sail of a sailing ship is a force racing cloth that has been a preferred material.
  • For sailing sailboats it is necessary to extract the maximum boat speed under the wind of various conditions.
  • On the other hand in addition to its shape, it is required to be lightweight, to have high tear strength, and to have sufficient flexibility and resistance to refraction.
  • the thickness of the sail increases, the weight increases, and flexibility and folding resistance are impaired.
  • the reinforcing fiber is often used more than necessary, the cost is increased accordingly.
  • a reinforced substrate having a thin, lightweight, and flexible characteristic is characterized by its thickness, weight, flexibility, and the like.
  • the object is to provide a thin-layer reinforcing material with improved mechanical properties while maintaining the above.
  • a thin layer reinforcing material according to the present invention is a thin layer reinforcing material that is bonded to a substrate to be reinforced to reinforce the mechanical properties of the substrate,
  • the reinforced fiber single yarn bundle that has been spread and widened so that the width of the fiber becomes 1.3 mm or more is also obtained by impregnating with an adhesive resin.
  • the reinforced substrate is lightweight, thin and flexible.
  • the mechanical properties of the reinforced substrate can be improved while maintaining the characteristics of the reinforced substrate that are lightweight, thin and have more flexible characteristics.
  • the substrate to be reinforced is a sheet-like body.
  • the mechanical properties can be improved while maintaining the properties of the sheet-like reinforced substrate that is lightweight, thin, and flexible.
  • the adhesive resin is a hot melt type resin.
  • the thin layer reinforcing material can be bonded to the reinforced substrate by thermocompression bonding.
  • the thin layer reinforcing material of the present invention is one in which a release tape is bonded to at least one surface of the thin layer reinforcing material.
  • the thin layer reinforcing material can be spread and stored, so that the storage method becomes simple and the thin layer reinforcing material is also treated when it is bonded to the substrate to be reinforced. Easy to do.
  • the reinforcing fiber is a carbon fiber.
  • the mechanical properties of the thin-layer reinforcing material can be efficiently enhanced by the high specific strength and specific elastic modulus of the carbon fiber.
  • the thin-layer reinforcing material of the present invention is such that the reinforcing fibers are arranged in a uniaxial direction in the layer of the reinforcing fiber single yarn bundle.
  • the thin-layer reinforcing material of the present invention is the same as the thin-layer reinforcing material in the arrangement direction of the reinforcing fibers.
  • the thin-layer reinforcing material of the present invention is the same as the thin-layer reinforcing material in the arrangement direction of the reinforcing fibers. It is affixed on the reinforced substrate so as to face different directions. This makes it possible to improve the mechanical characteristics of the reinforced substrate in a plurality of directions without greatly changing the characteristics such as weight and thickness of the reinforced substrate.
  • the main component of the substrate to be reinforced is a biaxially stretched film.
  • an airtight, lightweight, thin and flexible reinforcing body can be provided more easily.
  • This reinforcement is particularly suitable for sail materials.
  • the thin-layer reinforcing material of the present invention is a laminate of a printed film on one surface of the thin-layer reinforcing material.
  • the spread fiber surface of the thin-layer reinforcing material can be protected and the design effect can be given to the thin-layer reinforcing material.
  • a tape obtained by impregnating adhesive thin resin with a reinforcing fiber single yarn bundle that has been spread and widened so that the width per 1000 pieces of the thin layer reinforcing material is 1.3 mm or more. Since the strength of the body is also increased, it is possible to provide a reinforcing material having high mechanical properties while being thin, lightweight and flexible. Further, by bonding the thin layer reinforcing material to the reinforced substrate, the thickness of the reinforced substrate is heavy and the weight of the reinforced substrate is not greatly changed. Characteristics can be improved.
  • the adhesive resin of the thin-layer reinforcing material is a hot melt resin
  • the reinforcing material can be bonded to the substrate to be reinforced by thermocompression bonding, thereby greatly simplifying the bonding operation. Can be abbreviated.
  • the reinforcing fiber is a carbon fiber
  • the mechanical properties of the thin-layer reinforcing material can be further improved, so that the mechanical properties of the substrate to be reinforced can be further improved.
  • the thin layer reinforcing material of the present invention can be stored with the thin layer reinforcing material applied. Therefore, the storage method becomes simple and the thin layer reinforcing material is bonded to the reinforced substrate. Work efficiency can be improved.
  • Fig. 1 is a uniaxially oriented spread-strengthened reinforcing fiber according to Embodiment 1 of the present invention
  • Fig. (A) is a plan view thereof
  • Fig. (B) is a plan view thereof. The sectional view is shown.
  • FIG. 2 is a diagram showing a uniaxially oriented reinforcing tape according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 illustrates a method according to the first embodiment of the present invention, in which a fiber-like reinforcing fiber is bonded to a spread fiber and impregnated with the resin by pressure heating. It is a figure.
  • Fig. 4 is a diagram showing another example of the uniaxially oriented spread-strengthened reinforcing fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a state in which a release tape is bonded to the reinforcing tape according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which a printed film is bonded to the reinforcing tape according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing an example of a state in which the reinforcing tape according to Embodiment 1 of the present invention is attached to a substrate to be reinforced, and FIG. 7 (a) is attached in a uniaxial direction.
  • An example is shown, Fig. (B) shows an example of pasting in two axes, and Fig. (C) shows an example of pasting only a part.
  • FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of the reinforcing tape of Example 1.
  • FIG. 9 is a schematic view of a cross section of a release film to be bonded in the manufacturing process of the reinforcing tape of Example 1.
  • FIG. 10 is a schematic view of a cross section of the reinforcing tape obtained in the manufacturing process of the reinforcing tape of Example 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing, in stages from FIG. (A) to FIG. (C), the state in which the reinforcing tape is sequentially bonded to the sail of the sailing ship of the first embodiment.
  • the thin layer reinforcing material of the first embodiment will be described.
  • This thin layer reinforcing material is a thin layer that has a tape-like physical strength in which bundles of reinforcing fiber monofilaments that have been spread and expanded so that the width per 1000 fibers is 1.3 mm or more are impregnated with adhesive grease. It is a reinforcing material.
  • the mechanical characteristics of the reinforced substrate can be improved.
  • the mechanical properties here refer to the tensile strength and tear strength.
  • the reinforced substrate to which the thin-layer reinforcing material of Embodiment 1 is attached is light, thin, and has a flexible property.
  • a typical example is a sail of a sailing ship. Raised It is done.
  • Other examples of the substrate to be reinforced include a parachute, a tent, a balloon, a membrane material for construction, a casing sheet for a portable electric information device, a bag sheet, and a thin tubular pole. .
  • the properties of the substrate to be reinforced include lightness (weight per unit area), thinness (thickness), and flexibility (flexural rigidity per unit width). Are preferably 0.2 gZcm 2 or less, 2 mm or less, and 1.3 Ncm 2 Zcm (N: -Euton) or less, respectively.
  • the thin layer reinforcing material of the present invention (hereinafter simply referred to as “reinforcing material” or “reinforcing tape”) will be described.
  • the reinforcing tape of the present invention is obtained by impregnating an adhesive resin with a bundle of reinforcing fiber single yarns that have been spread and spread in advance so that the width per 1000 fibers is 1.3 mm or more.
  • the thickness of the reinforcing tape can be reduced while maintaining the reinforcing effect, and the degree of weight increase can be reduced.
  • a typical example of the reinforcing fiber that spreads and widens is carbon fiber. Since carbon fiber has a high specific modulus and specific strength, it is particularly excellent in that the mechanical properties of the reinforcing tape can be improved efficiently.
  • Other examples of the reinforcing fiber include fibers having high mechanical properties such as glass fiber, para-type polyamide fiber, wholly aromatic polyester fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, and poly'benzoxazole fiber.
  • ultrahigh molecular weight polyethylene fibers are suitable for reinforcing the base material for sails in terms of lightness, weather resistance, folding resistance, and the like.
  • a substantially untwisted reinforcing fiber bundle is run in a relaxed state, and a rectified air flow is substantially orthogonal to the suspended reinforcing fiber bundle. It is preferable to spread and spread the fiber by spraying. If the size of the suspended sag is increased or the flow velocity of the air to be blown is increased, the width to be widened increases. If the flow velocity of the air to be blown is increased, the width to be widened further increases. However, if the width is too wide, the uniformity of fiber distribution in the width direction will decrease, so care must be taken.
  • a typical orientation of the reinforcing fiber 1 that has been spread and widened as described above is that of a uniaxial orientation as shown in FIG.
  • This uniaxially oriented spread widened reinforcing fiber 1 is impregnated with an adhesive resin (hereinafter simply referred to as "resin") 11 and has an adhesive property as shown in FIG.
  • resin hereinafter simply referred to as "resin”
  • ⁇ reinforcing tape Thin layer reinforcing material
  • the resin 11 impregnated in the reinforcing tape 10 is not particularly limited, but those containing a solvent or moisture more than the limit are labor-free at the time of bonding, and are preferably solvent-free.
  • the resin 11 is preferably a hot-melt resin.
  • the resin 11 is applied to the reinforcing fiber 1 having the spread spread, or a tape as shown in FIG.
  • a method may be considered in which the resin 11 made into a shape is bonded to both or one side of the expanded and expanded reinforcing fiber 1 and then impregnated by heating under pressure.
  • the first embodiment has a feature that the reinforcing fiber is easily impregnated with the resin 11 because the reinforcing fiber impregnated with the resin 11 is spread and widened.
  • reinforcing fibers 12 may be arranged in a direction perpendicular to the direction of the axis of the reinforcing fibers 1 that have been spread and widened.
  • the amount of the resin to be impregnated into the expanded and widened reinforcing fibers is required to be sufficient to ensure sufficient bonding strength when bonded to a tape-like material. In order to maintain the lightness of 10, it is preferable that the amount is as small as possible. In practice, it is preferably 80 g / m 2 or less.
  • the reinforcing tape 10 thus produced has the reinforcing fiber 1 that has been spread and expanded soaked in the resin 11, and in particular, as shown in FIG.
  • the expanded and expanded reinforcing fiber 1 is buried in the resin 11.
  • the reinforcing efficiency of the expanded and widened reinforcing fibers can be demonstrated to a high degree, and the bonding strength to the substrate to be reinforced, which will be described later, can be increased, resulting from the lateral pressure load or impact load of external force. Damage to the reinforcing fibers can be mitigated.
  • a release tape 13 having a release effect is bonded to both sides or one side of the reinforcing tape 10 thus manufactured.
  • the reinforcing tape 10 when the reinforcing tape 10 is stored, it can be stored in a state where the reinforcing tape is wound, and the reinforcing tape 10 can be applied to the substrate to be reinforced.
  • the reinforcing tape 10 When bonding, the reinforcing tape 10 can be pulled out and bonded smoothly, which has the effect of increasing work efficiency.
  • a film 14 may be bonded in advance to one side of the reinforcing tape 10.
  • the reinforcing fibers of the reinforcing tape 10 can be protected by the film 14, and the design effect can be enhanced if the film 14 is printed.
  • the film 14 to be bonded to the reinforcing tape 10 has a releasing effect, the reinforcing tape 10 can be smoothly pulled out without bonding the releasing tape to the reinforcing tape 10, and work efficiency is improved. Can be improved, and it is easy to store.
  • the reinforcing tape 10 manufactured as described above is bonded to the reinforced substrate 20, the reinforcing tape 10 is aligned along the direction in which the mechanical properties of the reinforced substrate 20 are desired to be enhanced. Paste together.
  • the thickness of the reinforcing tape 10 is thin and lightweight, so that the characteristics such as the weight and thickness of the substrate to be reinforced 20 are almost changed. As a result, the mechanical properties of the substrate to be reinforced 20 can be improved.
  • the reinforcing tape 10 since the reinforcing tape 10 only needs to be bonded in the direction in which the mechanical characteristics of the substrate 20 to be reinforced are desired to be strengthened, there is also an effect that the degree of freedom in the direction in which the reinforcement is desired can be increased. For example, as shown in FIG. 7 (a), a uniaxially oriented reinforcing tape 10 may be applied in parallel to one direction, and as shown in FIG.
  • the tape 10 may be affixed to the entire substrate to be reinforced 20 as shown in FIG. 7 (c). , It may be attached to only a part. Also, as shown in Fig. 7 (a) and (b), it is only necessary to paste the reinforcing tapes 10 so that they are parallel to each other. Good.
  • the above-described uniaxially oriented reinforcement tape 10 has a problem that it takes time to bond. is there. In that case, a bundle of reinforcing fiber single yarns that have been widened and spread is pre-arranged on a multi-axis to produce a tape-like body impregnated with resin 11, and the multi-axis reinforcing tape is applied to the substrate to be reinforced. It is also possible to match. In this way, it is possible to efficiently and uniformly perform biaxial reinforcement, surface reinforcement, or intended reinforcement simply by joining the multiaxial reinforcement tape to the reinforced substrate as it is. .
  • a typical example of the multi-axial arrangement of the reinforcing fiber single yarn bundle described above is: 2 axes at 0 degrees Z90 degrees, 3 axes at 0 degrees Z + 60 degrees Z-60 degrees, (0 degrees Z + 45 degrees Z-45 A force that includes four axes (degrees Z90 degrees) is not particularly limited.
  • the thin-layer reinforcing material according to the first embodiment is obtained by bonding a bundle of reinforcing fiber single yarns that are spread and widened so that the width per 1000 pieces is 1.3 mm or more. Since the strength of the tape is impregnated with the synthetic resin, it is possible to give the reinforced substrate high mechanical properties without significantly changing the properties such as thickness, weight or flexibility of the reinforced substrate. Can do.
  • the thin layer reinforcing material of the present invention is formed by adhering the release tape 13 to at least one surface, when the thin layer reinforcing material 10 is stored, the reinforcing material 10 Since it can be stored in a wound state, it can be stored easily, and when the reinforcing material 10 is bonded to the reinforced substrate, the reinforcing material 10 can be smoothly pulled out and bonded. The working efficiency of the bonding can be increased.
  • the reinforcing fibers of the reinforcing material 10 can be protected and the design effect can be enhanced. It becomes possible.
  • the thin layer reinforcing material has been described as a tape-like body.
  • the wide structure having the same configuration as described above is used to increase production efficiency.
  • 12K 300-type Toray carbon fiber is spread and expanded to a width of 30mm. Then, 30 of the spread and widened carbon fibers 1 are arranged so as not to be spaced apart from each other and supplied to the manufacturing apparatus of FIG.
  • a release film in which hot-melt thin resin layers (20 gZm 2 each) supplied from the release film supply units 2a and 2b are applied to both surfaces of the spread and widened carbon fiber 1. 15 is arranged so that the hot melt resin layer is bonded to the carbon fiber 1 having the spread spread.
  • 3 is a pair of upper and lower rolls, and the carbon fiber 1 and the release film are placed between these rolls.
  • FIG. 9 is a schematic view of a cross section of the release film 15 to which the resin is applied.
  • 13 is a release film
  • 11 is a hot melt layer
  • the release film 13 is composed of a release layer (surface) 13a such as fluorine-based resin and a film 13b coated with the release layer.
  • a release layer (surface) 13a such as fluorine-based resin
  • a film 13b coated with the release layer Become.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the tape obtained at this time.
  • the tape 16 is cut into a predetermined width, and a release film 13 is attached to one side of 300 mm width to obtain a uniaxially oriented reinforcing tape.
  • the reinforced substrate 20 is a biaxially stretched polyester film having a thickness of 20 ⁇ m. This biaxially stretched polyester film is pre-cut into a sail shape of a sailing ship about 7-8 meters wide and about 20 meters long.
  • the reinforcing tapes 10 are sequentially laminated along the direction to be reinforced with the sail as shown in FIGS. Ll (a) to (c). Go. Then, as shown in FIG. 11 (c), a mesh-like thin woven fabric is laminated and joined onto the reinforcing tape 10 bonded onto the substrate to be reinforced 20, and a sail is completed.
  • the resulting sail has a reduced thickness of about 53% (93 ⁇ m) and a weight of the sail of about 30% compared to conventional carbon fiber reinforced sails. Is possible.
  • the carbon fiber tends to be cut and damaged at the folding region.
  • the carbon fiber is opened and widened. Since it is made of an ultra-thin layer, it has flexibility and refraction resistance, and the conventional difficulties can be largely avoided.
  • the thin-layer reinforcing material of the present invention is thin, plate-shaped, sailboat sails, nora chutes, various balloon inflatables such as airbags, tents, and roofs in the building industry. It is useful as a material to reinforce the tension structure used for ceilings.

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Abstract

　本発明は、薄くて軽量で、且つ、可撓特性を有する被補強基体を、その厚みや重さ、可撓性などの特徴を保ちつつ、引っ張り強度、引裂き強さ等の機械的特性を向上させたものにする薄層補強材を提供するものである。 　本発明の薄層補強材（１０）は、１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅された強化繊維単糸の束１が、接着性樹脂（１１）で含浸されたテープ状体からなる薄層の補強テープであり、該補強テープ（１０）を、補強対象である被補強基体（２０）に貼り合わせることで、該被補強基体（２０）の前記機械的特性を補強するものである。

Description

明 細 書
薄層補強材
技術分野
[0001] 本発明は、軽量で薄く、且つ可撓特性をもつ被補強基体の機械的特性を強化する 薄層補強材に関する。
背景技術
[0002] 従来より、炭素繊維などをそのまま、マトリックスとなる熱硬化性榭脂ゃ熱可塑性榭 脂に含浸してなるテープが、複合材料用の中間材として広く用いられている（特許文 献 1参照)。
[0003] また、強化繊維を未硬化の熱硬化性榭脂に含浸して、柱などの建造物の主要部に 巻き付けたり貼り合わせるなどして補強するテープも、実用されている。
さらに、複合材料の中間材として、強化繊維を開繊することによって得られる超薄の 繊維補強材も発表されて!ゝる (特許文献 2参照)。
[0004] このような通常の繊維強化ポリマー複合材料の中間体を用いて作製される成形品 は、軽量の割には剛体で、高い機械的特性を持つという特徴があり、近年航空機部 材を始め種々の用途に展開されている。
特許文献 1 :特開 2003— 165851号公報
特許文献 2：国際公開第 2005Z002819号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 前述したように、従来の繊維強化ポリマー複合材料は、高 、機械的特性を得ること はできるが、その高い機械的特性に、薄さと可撓性とを兼ね備えることは困難であつ た。従って、軽量で且つ可撓特性をもつ薄層基体に対し、その特性を保持しつつ機 械的特性を補強する補強材として、従来の複合材料の中間体を使用することはでき ない。
[0006] 例えば、基体の軽量性、薄さ、可撓性などを保持しつつ、引き裂き強さなどの高い 機械的特性を兼ね備える必要があるものとして、帆船の帆 (セール）がー例に挙げら れる。帆船の帆 (セール）は、織帆布が好ましい材料として存在してきた力 競技用帆 船の場合、様々な条件の風の下で最大限の艇速を引き出す必要があるため、そのセ ールに対しては、その形状に加えて、軽量であること、高い引き裂き強さを持つこと、 十分な可撓性及び耐屈折性を持つことが要求される。このようなセールを従来の複 合材料用中間材のテープで作製する場合、セールの厚みが増すと共に、重量も増 加し、可撓性や耐折性も損なわれる。またしばしば必要量以上の強化繊維を使用す るので、それだけコスト高になる。
[0007] ところで前述したように、従来には、建造物の主要部に巻き付けたり貼り合わせるな どして建造物の耐震を補強するテープがある力 このテープは、その補強対象が柱 などの剛体である点、また耐震補強という目的をもつ点で、軽量で且つ可撓性の薄 層基体の、その特性を保持しつつ機械的特性を補強する補強材として使用するのは 不適切である。
[0008] また、従来においては、強化繊維を開繊することによって得られる超薄の繊維補強 材が発表されている力 これを、軽量で且つ可撓特性をもつ薄層基体の、その特性 を保持しつつ機械的特性を補強する補強材として使用する発想は、文献上全く見当 たらない。
[0009] 本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたものであり、薄くて軽量で、 且つ可撓特性を有する被補強基体を、その厚みや重さ、可撓性などの特徴を保ちつ つ、機械的特性を向上させたものとする薄層補強材を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0010] 前記課題を解決するために、本発明にかかる薄層補強材は、被補強基体に貼り合 わせて該基体の機械的特性を強化する薄層の補強材であって、 1000本当たりの幅 が 1. 3mm以上になるように開繊拡幅された強化繊維単糸束が、接着性榭脂で含浸 されたテープ状体力もなるものである。
これにより、前記被補強基体の重量や厚みなどの特性を大きく変化させることなぐ その被補強基体の機械的特性を向上させることが可能となる。
[0011] さらに、本発明の薄層補強材は、前記被補強基体は、軽量で薄ぐ且つ可撓特性 をもつものである。 これにより、軽量で薄ぐ且つ可撓特性をもっという被補強基体の特性を保ったまま 、該被補強基体の機械的特性も向上させることができる。
[0012] さらに、本発明の薄層補強材は、前記被補強基体がシート状体であるものである。
これにより、軽量で薄ぐ且つ可撓特性をもつシート状被補強基体の特性を保った まま、その機械的特性を向上させることができる。
[0013] さらに、本発明の薄層補強材は、前記接着性榭脂が、ホットメルト型榭脂であるもの である。
これにより、当該薄層補強材を前記被補強基体に加熱圧着することで接合すること ができる。
[0014] さらに、本発明の薄層補強材は、少なくとも当該薄層補強材の片面に、離型テープ を貼り合わせるものである。
これにより、当該薄層補強材を卷いて保管することが可能となるため、その保管方 法が簡便になると共に、被補強基体に前記薄層補強材を貼り合わせる際にも、その 処理をしやすくできる。
[0015] さらに、本発明の薄層補強材は、前記強化繊維が、炭素繊維であるものである。
これにより、炭素繊維の高い比強度、比弾性率により、当該薄層補強材の機械的 特性を効率的に高めることができる。
[0016] さらに、本発明の薄層補強材は、前記強化繊維単糸束の層では、該強化繊維が 1 軸方向に配列して 、るものである。
これにより、前記被補強基体の重量や厚みなどの特性を大きく変化させることなぐ その被補強基体の配向軸方向の機械的特性を向上させることが可能となる。さらに 当該薄層補強材の被補強基体への接合配置を適切に選択することで、被補強基体 の機械的特性の強化方向を自由に選択できる。
[0017] さらに、本発明の薄層補強材は、当該薄層補強材を、その強化繊維の配列方向が
1方向を向くよう前記被補強基体に貼り付ける、ものである。
これにより、前記被補強基体の重量や厚みなどの特性を大きく変化させることなぐ その被補強基体の特定方向の機械的特性を向上させることが可能となる。
[0018] さらに、本発明の薄層補強材は、当該薄層補強材を、その強化繊維の配列方向が 異なる方向を向くよう前記被補強基体に重ねて貼り付ける、ものである。 これにより、前記被補強基体の重量や厚みなどの特性を大きく変化させることなぐ その被補強基体の複数の方向における機械的特性を向上させることが可能となる。
[0019] さらに、本発明の薄層補強材は、前記被補強基体の主構成成分が、 2軸延伸フィ ルムであるものである。
これにより、 2軸延伸フィルムの強靱性を利用して、気密性で軽量で薄く且つ可撓 性を持つ補強体をより容易に提供できる。この補強体は、セール用材に特に適して いる。
[0020] さらに、本発明の薄層補強材は、当該薄層補強材の片面に、印刷されたフィルムを 貼り合わせるものである、
これにより、薄層補強材の開繊拡幅された強化繊維面を保護できると共に、該薄層 補強材に意匠効果を与えることができる。
発明の効果
[0021] 本発明によれば、薄層補強材を、 1000本当たりの幅が 1. 3mm以上になるように 開繊拡幅された強化繊維単糸束に、接着性榭脂が含浸されたテープ状体力もなるも のとしたので、薄くて軽量で、且つ可撓特性を持ちつつ、高い機械的特性を備えた 補強材を提供できる。さらに、当該被薄層補強材を前記被補強基体に貼り合わせる ことで、前記被補強基体の厚みや重量ある!、は可撓特性などの特性を大きく変化さ せることなぐ該被補強基体の機械的特性を向上させることができる。
[0022] また、前記薄層補強材の接着性榭脂がホットメルト榭脂である場合、当該補強材を 被補強基体に加熱圧着することで接合させることができるため、接合操作を大幅に簡 略化できる。
[0023] また、前記強化繊維が炭素繊維であれば、薄層補強材の機械的特性をより向上さ せることが可能となるため、被補強基体の機械的特性を更に向上させることができる
[0024] また、本発明の薄層補強材は、当該薄層補強材の少なくとも片面に、離型テープを 貼り合わせるようにしたので、当該薄層補強材を卷いて保管することが可能となるた め、その保管方法が簡便になると共に、被補強基体に前記薄層補強材を貼り合わせ る際の作業効率を上げることができる。
[0025] さらに、前記薄層補強材の片面に、印刷が施されたフィルムを貼り合わせるようにす れば、該補強材の強化繊維を保護できると共に、意匠効果も得ることができる。 図面の簡単な説明
[0026] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1にかかる 1軸配向の開繊拡幅された強化繊維で あり、図（a)はその平面図であり、図（b)はその断面図を示すものである。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態 1にかかる 1軸配向の補強テープを示す図である
[図 3]図 3は、本発明の実施の形態 1にかかる、開繊拡幅された強化繊維にテープ状 にした榭脂を接合させて加圧加熱により該榭脂を含浸させる方法を説明する図であ る。
[図 4]図 4は、本発明の実施の形態 1にかかる、 1軸配向の開繊拡幅された強化繊維 の別の例を示す図である。
[図 5]図 5は、本発明の実施の形態 1にかかる補強テープに、離型テープを貼り合わ せた状態を示す図である。
[図 6]図 6は、本発明の実施の形態 1にかかる補強テープに、印刷が施されたフィル ムを貼り合わせた状態を示す図である。
[図 7]図 7は、本発明の実施の形態 1に係る補強テープを、被補強基体に貼り付けた 状態の例を示す図であり、図 (a)は、 1軸方向に貼り合わせた例を示し、図 (b)は 2軸 方向に貼り合わせた例を示し、図 (c)は、一部分にだけ貼り合わせた例を示す。
[図 8]図 8は、本実施例 1の補強テープの製造工程を示す図である。
[図 9]図 9は、本実施例 1の補強テープの製造工程において貼り合わされる離型フィ ルムの断面の模式図である。
[図 10]図 10は、本実施例 1の補強テープの製造工程にて得られる補強テープの断 面の模式図である。
[図 11]図 11は、本実施例 1の帆船のセールに補強テープを順次貼り合わせていく様 子を図（a)〜図（c)により段階的に示す図である。
符号の説明 [0027] 1 開繊拡幅された 1軸配向の強化繊維
2a, 2b 離型フィルム供給部
3 上下一対のローノレ
4, 6 ヒータ
5a, 5b, 7a, 7b カロ圧部
8 ワインダー
9 巻き取りロール
10 補強テープ
11 榭脂
12 強化繊維
13 離型フィルム
13a 離型層
13b フィルム
14 印刷が施されたフィルム
15 榭脂が塗布された離型フィルム
16 補強シート
20 被補強基体
発明を実施するための最良の形態
[0028] (実施の形態 1)
本実施の形態 1の薄層補強材について説明する。
本薄層補強材は、 1000本当たりの幅が 1. 3mm以上になるように開繊拡幅された 強化繊維単糸の束が、接着性榭脂によって含浸されたテープ状体力もなる薄層の補 強材である。
[0029] そして、本薄層補強材を補強対象である被補強基体に貼り合わせることで、その被 補強基体の機械的特性を向上させることができる。なお、ここでの機械的特性とは、 引っ張り強度、引裂き強さを指す。
[0030] 本実施の形態 1の薄層補強材を貼り合わせる被補強基体は、軽量で薄ぐ且つ可 撓性を有する特性をもつものであり、その典型例としては、帆船の帆 (セール）が挙げ られる。また、前記被補強基体のその他の例として、パラシュート、テント、バルーン、 建築用膜材や、可搬型の電気'情報機器の筐体用シート、カバン用シート、ならびに 肉薄の管状ポールなども挙げられる。
[0031] なお、本被補強基体のもつ特性として、軽量 (単位面積当たりの重量)、薄い (厚み )、且つ可撓性 (単位幅当たりの曲げ剛性)を有する、ことが挙げられるが、これらはそ れぞれ、 0. 2gZcm2以下、 2mm以下、 1. 3Ncm2Zcm(N : -ユートン）以下、であ ることが好ましい。
[0032] 以下、本発明の薄層補強材 (以下、単に「補強材」あるいは「補強テープ」と称す。 ) について説明する。
[0033] 本発明の補強テープは、予め 1000本当たりの幅が 1. 3mm以上になるように開繊 拡幅された強化繊維単糸の束を接着性榭脂に含浸させて得る。これにより、補強効 果を保持しつつ、該補強テープの厚みを薄くでき、重量増加の度合いも少なくするこ とがでさる。
[0034] 開繊拡幅する強化繊維の典型例としては、炭素繊維が挙げられる。炭素繊維は比 弾性率、比強度が高いので、補強テープの機械的特性を効率的に高めることができ る点で特に優れている。強化繊維のその他の例としては、ガラス繊維、パラ型ァラミド 繊維、全芳香族ポリエステル繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリ'ベンゾォキサ ゾール繊維などの高力学物性を持つ繊維も挙げられる。例えばセール用基材の補 強用としては、軽量性、耐候性、耐折性などの点から、超高分子量ポリエチレン繊維 が好適である。
[0035] 強化繊維の開繊拡幅の方法については、実質的に無撚りの強化繊維束を、弛緩 状態で走行させ、その懸垂状の強化繊維束に、整流した空気流を、実質的に直交さ せるように吹き付けることで開繊拡幅する方法が好まし 、。懸垂状態の垂れの大きさ を大きくしたり、吹き付ける空気の流速を大きくしたりすれば、拡幅される幅は増大す る。また吹き付ける空気の流速を大きくしたりすれば、拡幅される幅はさらに増大する 。しかし、拡幅し過ぎると、幅方向における繊維の分布の均一性が低下するので、注 意が必要である。なお、上述したように、被補強基体の機械的特性を向上させる効果 を保ちつつ、厚みを薄くするという本補強テープの目的を達成するためには、 1000 本当たりの強化繊維単糸束を 1. 3mm以上まで拡幅することが必要である。
[0036] 以上のようにして開繊拡幅した強化繊維 1の配向形態の典型的なものは、図 1に示 すような 1軸配向のものである。
[0037] この 1軸配向の開繊拡幅された強化繊維 1に、接着性榭脂 (以下、単に「榭脂」と称 す。） 11を含浸させ、図 2に示すような接着性をもつ薄層補強材 (以下、「補強テープ
」と称す。） 10を得る。
[0038] 前記補強テープ 10に含浸させる榭脂 11は、特に制限はないが、溶剤や水分を限 度以上に含むものは貼り合わせ時に手間が力かるため、無溶剤系のものが好ましい 。また、特に、榭脂 11を含浸後の補強テープ 10に、十分な柔軟性と耐屈折性を要す る場合、前記榭脂 11は、ホットメルト系の榭脂であることが望ましい。
[0039] さらに、前記開繊拡幅した強化繊維 1を榭脂 11中に含浸させる方法としては、該開 繊拡幅した強化繊維 1に榭脂 11を塗布したり、あるいは図 3に示すようにテープ状に された榭脂 11を前記開繊拡幅した強化繊維 1の両面もしくは片面に接合させた後、 加圧加熱して含浸させる方法などが考えられる。本実施の形態 1では、榭脂 11を含 浸させる強化繊維が開繊拡幅されているため、強化繊維に榭脂 11が含浸されやす いという特徴がある。ただし、開繊拡幅した強化繊維 1は、その配向性を保つのが難 しいため、榭脂を含浸させる際、図 4に示すように該開繊拡幅した強化繊維の配向が ずれないようにするために、数本の強化繊維 12を、該開繊拡幅した強化繊維 1の配 向軸と垂直方向に配置させるようにしてもょ 、。
[0040] そして、前記開繊拡幅した強化繊維に含浸させる榭脂量としては、テープ状物に貼 り合わせた際に、十分な貼り合わせ強度が確保できる量が必要であるが、前記補強 テープ 10の軽量性を保っために、できるだけ少量であることが好ましぐ実用上、 80 g/m2以下であることが好まし 、。
[0041] また、作製された補強テープ 10は、開繊拡幅された強化繊維 1が前記榭脂 11に含 浸されていることが理想であり、特に、図 2に図示したように、すべての前記開繊拡幅 された強化繊維 1が前記榭脂 11中に埋没して 、ることが望ま U、。このようにすれば 、該開繊拡幅された強化繊維の強化効率が高度に発揮され、且つ後述する被補強 基体への貼り合わせ強度も高くなり、外部力 の横圧荷重や衝撃的荷重などによる 強化繊維の損傷を緩和することができる。なお、すべての開繊拡幅された強化繊維 が前記榭脂中に埋没している必要はなぐ少なくとも該開繊拡幅された強化繊維の 両面に前記樹脂が存在し、該繊維の多くの部分が前記榭脂によって含浸されていれ ばよい。
[0042] このようにして作製された補強テープ 10には、図 5に示すように、その両面あるいは 片面に、離型効果を有する離型テープ 13を貼り合わせておく。このようにすれば、前 記補強テープ 10を保管しておく際に、補強テープを巻いた状態で保管しておくこと 力 Sできるし、また、被補強基材に対し、前記補強テープ 10を貼り合わせる際に、補強 テープ 10をスムーズに引き出して貼り合わせることができるため、作業効率があがる という効果もある。
[0043] また、図 6に示すように、前記補強テープ 10の片面に予めフィルム 14を貼り合わせ ておいてもよい。このようにすれば、フィルム 14により補強テープ 10の強化繊維を保 護できると共に、該フィルム 14に印刷を施しておけば、意匠効果を高めることも可能 である。さらに、前記補強テープ 10に貼り合わせるフィルム 14に離型効果を持たせ ておけば、補強テープ 10に離型テープを貼り合わせなくとも、補強テープ 10をスム ーズに引き出すことができ、作業効率が向上できると共に、保管しやすいという効果 ち得られる。
[0044] そして、以上のようにして作製された補強テープ 10を、被補強基体 20に貼り合わせ る場合、該補強テープ 10を、被補強基体 20の機械的特性を強化させたい方向に沿 つて貼り合わせていく。
[0045] 補強テープ 10の強化繊維の配向が 1軸配向の場合は、該補強テープ 10の厚みが 薄ぐ軽量であるため、前記被補強基体 20の重量や厚みなどの特性をほとんど変化 させることなぐその被補強基体 20の機械的特性を向上させることができる。また、被 補強基体 20の機械的特性を強化させたい方向に、該補強テープ 10を貼り合わせて いけばよいので、強化させたい方向の自由度を大きくできるという効果も得られる。例 えば、図 7 (a)に示すように、 1軸配向の補強テープ 10を 1方向に平行に貼っていつ てもよいし、図 7 (b)に示すように、該テープ 10を異なる方向に重ねて貼っていっても よいし、図 7 (c)に示すように、被補強基体 20の全体に該テープ 10を貼るのではなく 、一部分だけに貼るものであってもよい。また、図 7 (a) , (b)に示すように、補強テー プ 10同士が平行になるよう貼り合わせるだけでなぐ図 7 (c)に示すように、曲線を描 くように貼ってもよい。
[0046] なお、前記被補強基体 20に対し、 2軸的な強化や、面的な強化をする場合は、前 述した 1軸配向の補強テープ 10では、貼り合わせに手間が掛かるという難点がある。 その場合は、開繊拡幅された強化繊維単糸の束を、予め多軸に配置して榭脂 11で 含浸されたテープ状体を作製し、該多軸の補強テープを被補強基体に貼り合わせる ことも可能である。このようにすれば、被補強基体に多軸の補強テープをそのまま接 合するだけで、 2軸的な強化や面的な強化、あるいは目的とする補強を、効率的且つ 均一に行なうことができる。そして、前述した強化繊維単糸束の多軸配置の典型例は 、 0度 Z90度の 2軸、 0度 Z + 60度 Z— 60度の 3軸、（0度 Z+45度 Z— 45度 Z90 度）の 4軸などが挙げられる力 特にこれらに限定されるものではない。
[0047] 以上のように、本実施の形態 1にかかる薄層補強材は、 1000本当たりの幅が 1. 3 mm以上になるように開繊拡幅された強化繊維単糸の束を、接着性榭脂に含浸され たテープ状体力 なるものとしたので、被補強基体の厚みや重量、あるいは可撓性な どの特性を大幅に変化させることなぐ該被補強基体に高い機械的特性を与えること ができる。
[0048] また、本発明の薄層補強材は、少なくとも片面に、離型テープ 13を貼り合わせてな るようにしたので、薄層補強材 10を保管しておく際に、該補強材 10を巻いた状態で 保管できるため、その保管が簡便であると共に、前記被補強基材に対して前記補強 材 10を貼り合わせる際に、該補強材 10をスムーズに引き出して貼り合わせることがで き、貼り合わせの作業効率をあげることができる。
[0049] さらに、本発明の薄層補強材の片面に、予め印刷が施されたフィルムを貼り合わせ るようにすれば、該補強材 10の強化繊維を保護できると共に、意匠効果も高めること が可能となる。
[0050] なお、上記説明にお 、ては、本薄層補強材がテープ状体であるとして説明したが、 実際のテープ製造工程では、生産効率を高めるため、前記同様の構成を有する広 幅のシート状体である補強シートを作り、それを所定の幅にスリツティングして補強テ ープを得るのが望ましい。
実施例 1
[0051] 1)補強テープの製造
まず、 12Kの 300タイプ東レ炭素繊維を 30mmの幅まで開繊拡幅する。そして、該 開繊拡幅した炭素繊維 1を、その間隔が空かずかつ重ならないように 30本引き揃え て、図 8の製造装置に供給する。
[0052] 次に、その開繊拡幅した炭素繊維 1の両面に、離型フィルム供給部 2a, 2bから供 給された、ホットメルト榭脂薄層（20gZm2ずつ）が塗布された離型フィルム 15を、そ のホットメルト榭脂層が開繊拡幅された炭素繊維 1に接合するように配置する。なお、 図中 3は上下一対のロールで、これらのロールの間を上記炭素繊維 1と離型フィルム
15とが通過する。
[0053] 図 9は、榭脂が塗布された離型フィルム 15の断面の模式図である。図において、 1 3が離型フィルム、 11がホットメルト層であり、該離型フィルム 13は、フッ素系榭脂など の離型層（面） 13aと、離型層が塗布されたフィルム 13bからなる。
[0054] その後、離型フィルム、開繊強化繊維、離型フィルムの順に配置された広幅のテー プを、ヒーター 4で加熱しつつ加圧ロール 5a, 5b間を通過させ、さらに同様に、ヒータ 6で加熱しつつ加圧ロール 7a, 7b間を通過して加圧を行い、該供給された炭素繊維 1に接着性榭脂を含浸させる。
[0055] こうして得られた一体化された広幅のテープ 16をワインダー 8にて巻き取る。このと き、巻き取りロール 9で、広幅テープの両面に貼り合わされていた離型テープ 13の一 方を巻き取る。図 10は、このとき得られるテープの断面図である。
その後、テープ 16を所定の幅に切断して、 300mm幅の片面に離型フィルム 13の 付!、た 1軸配向の補強テープを得る。
[0056] 2)被補強基体への貼り合わせ
被補強基体 20は、厚み 20 μ mの 2軸延伸ポリエステルフィルムである。この 2軸延 伸ポリエステルフィルムは、横約 7〜8メートル、縦約 20メートルの帆船のセール形状 に予め裁断成型されている。この被補強基体 20の上に、セールで強化されるべき方 向に沿って、図 l l (a)〜（c)に示すように、前記補強テープ 10を順次貼り合わせて いく。そして、図 11 (c)に示すようにして前記被補強基体 20上に貼り合わされた補強 テープ 10の上に、メッシュ状の薄い織物を積層接合して、セールが出来上がる。
[0057] こうして得られたセールは、従来の炭素繊維強化のセールに比べて、その厚みが 約 53% (93 μ m)に減少すると共に、セールの重量を約 30%に軽量ィ匕させることが できる。また、従来の炭素繊維強化セールでは、セールを折り畳んだ時、折り畳みの 局所で、炭素繊維が切断損傷しがちであつたが、本実施例 1のセールでは、炭素繊 維を開繊拡幅し、超薄層にしていることから、可撓性、及び耐屈折性をもち、従来の 難点を大幅に回避できる。
産業上の利用可能性
[0058] 本発明の薄層補強材は、薄 、板状のもの、帆船のセール、ノラシュート、各種バル ーンゃエアバッグのような空気で膨らませるもの、テント、並びに建築業で屋根や天 井用に利用されるテンション構造などを補強する材料として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 被補強基体に貼り合わせて該基体の機械的特性を強化する薄層の補強材であつ て、
1000本当たりの幅が 1. 3mm以上になるように開繊拡幅された強化繊維単糸束が 、接着性榭脂で含浸されたテープ状体力ゝらなる、
ことを特徴とする薄層補強材。
[2] 請求項 1に記載の薄層補強材にお 、て、
前記被補強基体は、軽量で薄ぐ且つ可撓特性をもつものである、
ことを特徴とする薄層補強材。
[3] 請求項 2に記載の薄層補強材において、
前記被補強基体は、シート状体である、
ことを特徴とする薄層補強材。
[4] 請求項 1な 、し請求項 3の 、ずれかに記載の薄層補強材にお 、て、
前記接着性榭脂が、ホットメルト型榭脂である、
ことを特徴とする薄層補強材。
[5] 請求項 1な 、し請求項 4の 、ずれかに記載の薄層補強材にお 、て、
少なくとも当該薄層補強材の片面に、離型テープを貼り合わせる、
ことを特徴とする薄層補強材。
[6] 請求項 1な 、し請求項 4の 、ずれかに記載の薄層補強材にお 、て、
前記強化繊維は、炭素繊維である、
ことを特徴とする薄層補強材。
[7] 請求項 1な 、し請求項 4の 、ずれかに記載の薄層補強材にお 、て、
前記強化繊維単糸束の層は、該強化繊維が 1軸方向に配列している、 ことを特徴とする薄層補強材。
[8] 請求項 7に記載の薄層補強材において、
当該薄層補強材を、その強化繊維の配列方向が 1方向を向くよう前記被補強基体 に貼り付ける、
ことを特徴とする薄層補強材。
[9] 請求項 7に記載の薄層補強材であって、
当該薄層補強材を、その強化繊維の配列方向が異なる方向を向くよう前記被補強 基体に重ねて貼り付ける、
ことを特徴とする薄層補強材。
[10] 請求項 1な!、し請求項 4の 、ずれかに記載の薄層補強材にお 、て、
前記被補強基体の主構成成分が、 2軸延伸フィルムである、
ことを特徴とする薄層補強材。
[11] 請求項 1な 、し請求項 4の 、ずれかに記載の薄層補強材にお 、て、
当該薄層補強材の片面に、印刷されたフィルムを貼り合わせる、
ことを特徴とする薄層補強材。
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