WO2013118534A1 - プリフォームおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2013118534A1
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WO
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preform
binder
reinforcing fiber
producing
peripheral edge
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English (en)
French (fr)
Inventor
木部隆造
山崎真明
佐藤將之
Original Assignee
東レ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles

Definitions

  • the present invention relates to a preform for a reinforcing fiber base used for molding a fiber reinforced plastic (hereinafter sometimes abbreviated as FRP) and a method for producing the same.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • a resin injection molding method such as the RTM method (Resin® Transfer® Molding) is known.
  • a reinforcing fiber base material that is not impregnated with a matrix resin (dry), particularly a laminate of reinforcing fiber base materials, is placed in a mold, and the matrix resin is injected to impregnate the reinforcing fiber base material. And the matrix resin is cured to mold the FRP.
  • a laminate of reinforcing fiber bases is preliminarily shaped into a preform having a predetermined shape close to the final molded product and placed in a mold.
  • a resin material particularly a thermoplastic resin material
  • a resin material is applied between the laminated reinforcing fiber base materials to bond the base materials together, particularly heating
  • a method for producing a preform that is pressure-bonded and fixed for example, Patent Documents 1 and 2.
  • a preform manufacturing method is known in which a laminate of reinforcing fiber bases arranged on a lower mold is sequentially shaped with a split upper mold in order to shape the preform into a predetermined shape with higher accuracy. (For example, Patent Document 3).
  • preform that is an intermediate product of FRP in which such a laminate of reinforcing fiber substrates is fixedly integrated.
  • the preform as a whole has sufficient adhesive strength so that each reinforcing fiber substrate can be handled without being unraveled, and the preform integrated with the adhesive affects the quality of the final FRP molded product. It is required to have a shape quality as a preform that does not affect
  • the object of the present invention is to provide a preform that is sufficiently fixed and can be maintained in a desired shape, regardless of the design requirements of the FRP molded product, and a method for manufacturing the same, paying attention to the above problems There is to do.
  • the preform according to the present invention has a laminated structure of a plurality of reinforcing fiber bases, and the reinforcing fiber bases are fixed to each other with a binder interposed between the layers through pressurization.
  • the average value of the fixing force by the binder at the periphery of the preform is higher than the average value of the fixing force by the binder in the other preform portions.
  • the peripheral portion of the preform composed of the laminate of the reinforcing fiber base material is fixed continuously or partially with a sufficiently high fixing force.
  • the unraveling at the ends of the reinforcing fiber base, where the cracking was likely to occur, is efficiently suppressed or prevented, and the preform can be handled easily without causing the unraveling.
  • the fixing force of the other preform parts that is, the preform center part other than the peripheral part may be relatively lower than that of the peripheral part. In other words, this preform occupying most of the entire preform.
  • the adhesive strength of the center part of the reform may be low, it is not necessary to apply high pressure to this part when shaping the preform, and there is no risk of this part becoming too thin due to high pressure load. At this time, it is possible to prevent a resin rich from occurring in this portion, and to achieve a desired molded product quality. As a result, it is possible to achieve both improvement in handling at the preform stage and improvement in quality at the FRP molded product stage regardless of design requirements of the FRP molded product such as a low Vf design.
  • the periphery of the preform is pressed at a pressure higher than that of the other preform portions.
  • a pressure higher than that of the other preform portions Preferably it is. That is, it is preferable that only the peripheral edge portion of the preform is shaped with a relatively higher pressing force, and the preform central portion other than the peripheral edge portion is shaped with a relatively lower pressing force. Since only the peripheral edge of the preform is shaped with a high pressure force, a sufficiently high fixing force is expressed in this part, and the unraveling in this part, which has been easy to unravel in the past, is efficiently suppressed or prevented, Preforms can be handled easily without causing unraveling.
  • the preform central portion which occupies most of the entire preform, is shaped with a low pressure, there is no risk of this portion becoming too thin due to a high pressure load, and this portion is formed when molding an FRP molded product. It is possible to prevent the occurrence of resin richness and to achieve a desired molded product quality.
  • the preform peripheral edge is pressed at a temperature higher than that of the other preform portions, in addition to or separately from the relative pressure level. That is, it is preferable that only the peripheral part of the preform is shaped at a relatively higher temperature, and the preform central part other than the peripheral part is shaped at a relatively lower temperature. Since only the peripheral edge of the preform is shaped at a high temperature, the binder is sufficiently spread in this portion, and a sufficiently high adhesive force appears. Unraveling at this part is efficiently suppressed or prevented, and the preform can be easily handled without causing unraveling.
  • the preform peripheral portion has a higher fiber volume content (Vf) than other preform portions.
  • Vf fiber volume content
  • the preform peripheral portion is shaped with a higher pressurizing force. High Vf can be achieved.
  • the preform central portion which occupies most of the entire preform, is set to a relatively low Vf.
  • This relatively low Vf can also be achieved by the above-described relative pressure level. is there.
  • the preform central portion becomes too thin due to a high pressure load, and it is possible to prevent the occurrence of resin rich in this portion during molding of the FRP molded product. It becomes possible to achieve molded product quality.
  • the preform peripheral portion has a larger basis weight of the binder than the other preform portions. If the basis weight of the binder is large, it becomes possible to increase the adhesive force (adhesive force) per unit adhesive area between the reinforcing fiber bases, and it is possible to efficiently suppress the occurrence of the unraveling in this part, which has conventionally been easy to unravel or It is prevented and the preform can be handled easily without causing any unraveling. And since the basis weight of the binder in the other preform portion, that is, the preform central portion other than the peripheral portion, may be relatively lower than the peripheral portion, in other words, it occupies most of the entire preform.
  • the binder basis weight of the central part of the preform may be relatively low, it is possible to realize a preform that is excellent in handleability without unraveling while minimizing the amount of binder used. Therefore, a more preferable form can be realized.
  • This binder is mainly used to maintain the form in the preform stage and does not constitute the matrix resin of the final FRP molded product. It is desirable to keep it to the limit.
  • the peripheral edge portion of the preform has a higher planar adhesion density due to the binder than the other preform portions.
  • the planar adhesion density refers to the ratio of the area where the reinforcing fiber bases are bonded to each other by the binder with respect to the preform unit area when viewed planarly. Therefore, the planar adhesion density is also affected by the weight of the binder and the pressure applied during the shaping.
  • the binder is applied in a range of 1 to 15% by weight with respect to one reinforcing fiber substrate. If the amount of the binder applied is less than 1% by weight, the adhesive force between the substrates due to the binder is low, so that it is difficult to obtain a sufficiently high fixing force targeted in the present invention. When the amount of the binder applied exceeds 15% by weight, a sufficiently high fixing force in the preform stage can be obtained, but the amount of binder that does not constitute the matrix resin may be unnecessarily increased for the final FRP molded product. In view of manufacturing cost, production efficiency, and quality of the final FRP molded product, it is desirable that the amount of binder applied be within the above range in order to minimize the amount used.
  • the binder is preferably made of a resin material mainly composed of a thermoplastic resin.
  • “main component” refers to a state in which a component exceeding 50% by weight, preferably 60 to 100% by weight of the resin material is made of a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin include at least one selected from polyamide, polyvinyl formal, polyphenylene sulfide, polyether imide, polyether sulfone, polyketone, polyether ether ketone, polysulfone, polyphenylene ether, polyimide, polyamide imide, and phenoxy.
  • a compound is preferred.
  • at least one compound selected from polyamide, polyvinyl formal, polyetherimide, and polyphenylene ether is particularly preferable.
  • the reinforcing fiber in the reinforcing fiber base is not particularly limited, and carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and the like, or a combination of these reinforcing fibers can be used. It is preferable that it is included.
  • carbon fiber By using carbon fiber, it is possible to ensure high strength and elasticity of the molded product.
  • carbon fiber has high rigidity and is easier to unravel than other reinforcing fibers, it is especially a reinforcing fiber base material.
  • the present invention is effective when includes carbon fiber.
  • the reinforcing fiber substrate in the present invention it is preferable to use a substrate using a carbon fiber bundle made of, for example, 3000 or more carbon fibers.
  • a carbon fiber base material can easily maintain the shape of the entire preform after shaping, and can easily obtain the high strength and rigidity of the FRP molded product.
  • the method for producing a preform according to the present invention includes forming a plurality of reinforcing fiber bases and shaping the whole into a predetermined shape while fixing the reinforcing fiber bases with a binder interposed between the layers through pressurization.
  • the preform manufacturing method is characterized in that the average value of the fixing force by the binder at the periphery of the preform is made higher than the average value of the fixing force by the binder at other preform portions.
  • preform manufacturing method it is preferable to pressurize the periphery of the preform at a pressure higher than that of other preform portions.
  • preform peripheral edge it is also preferable to pressurize the preform peripheral edge at a higher temperature than the other preform portions.
  • the fiber volume content at the peripheral edge of the preform is higher than the fiber volume content at the other preform portions.
  • the weight of the binder is increased in the periphery of the preform before the pressurization than in the other preforms.
  • the binder in a range of 1 to 15% by weight with respect to one reinforcing fiber substrate before the pressurization.
  • the binder it is preferable to use a resin material whose main component is a thermoplastic resin.
  • the reinforcing fiber base material it is preferable to use a base material using a carbon fiber bundle composed of 3000 or more carbon fibers.
  • the plurality of reinforcing fiber base materials are laminated in a uniform laminated form over the entire preform, and the reinforcing fibers are bonded with a binder interposed between the layers via pressure.
  • Any of the above-described methods can be realized by shaping the whole into a predetermined shape while fixing the substrates together.
  • the preform and the manufacturing method thereof according to the present invention the preform having excellent handling properties in which the peripheral portion is sufficiently fixed and the unraveling is prevented regardless of the design requirements of the FRP molded product. It is possible to obtain a high-quality FRP molded product using a preform that can be obtained and maintained in the desired shape.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a preform according to an embodiment of the present invention. It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the preform of FIG. It is an expanded partial sectional view of the preform of FIG.
  • reference numeral 1 denotes a preform having a planar shape as shown in FIG. 1 and a longitudinal sectional shape as shown in FIG.
  • the preform 1 has a laminated structure of a plurality of reinforcing fiber bases 3, and the reinforcing fiber bases 3 are fixed to each other with a binder 4 interposed between layers through pressurization.
  • the plurality of reinforcing fiber base materials 3 include carbon fibers
  • the binder 4 includes a resin material mainly composed of a thermoplastic resin. It is given in the range of 1 to 15% by weight.
  • the average value of the fixing force of the binder 4 on the peripheral edge 2 of the preform is the average of the fixing power of the binder 4 on the other preform part (for example, the central part of the preform surrounded by the peripheral edge 2 of the preform). It is shaped to be higher than the value.
  • a technique of pressurizing the preform peripheral edge 2 at a pressure higher than that of the other preform parts a technique of pressurizing the preform peripheral edge 2 at a temperature higher than that of the other preform parts, A technique in which the fiber volume content (Vf) is made higher than the fiber volume content (Vf) of the other preform part, and the basis weight of the binder 4 is larger in the preform peripheral part 2 than in the other preform parts.
  • the method of forming the preform peripheral edge 2 can be used in combination with or independently of the method of increasing the planar adhesion density by the binder 4 as compared with the other preform portions.
  • the preform and the method for producing the same according to the present invention can be applied to the production of virtually any preform, and is particularly suitable for the production of a preform using carbon fibers.

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Abstract

　複数の強化繊維基材の積層構成を有し、加圧を介して層間に介在されたバインダーで強化繊維基材同士が固着されたプリフォームにおいて、プリフォーム周縁部のバインダーによる固着力の平均値の方が、その他のプリフォーム部分のバインダーによる固着力の平均値よりも高いことを特徴とするプリフォーム、およびその製造方法。ＦＲＰ成形品の設計要求に関わらず、周囲部が十分に固着され、解れが防止された、取扱い性に優れたプリフォームを得ることができ、その所望形状に維持されたプリフォームを用いて高品質のＦＲＰ成形品を成形することが可能になる。

Description

プリフォームおよびその製造方法
　本発明は、繊維強化プラスチック(以下、ＦＲＰと略称することもある。)の成形に用いられる強化繊維基材のプリフォームおよびその製造方法に関する。
　生産性に優れたＦＲＰの成形方法として、ＲＴＭ法（Resin Transfer Molding）等の樹脂注入成形法が知られている。この成形方法では、マトリックス樹脂が含浸されていない（ドライな）強化繊維基材、とくに強化繊維基材の積層体を成形型内に配置し、マトリックス樹脂を注入して強化繊維基材内に含浸させ、マトリックス樹脂を硬化させてＦＲＰを成形する。強化繊維基材の積層体は、予め最終成形品に近い所定形状のプリフォームに賦形されて、型内に配置されることが多い。
　強化繊維基材の積層体からなるプリフォームを所定形状に維持するために、積層される強化繊維基材間に樹脂材料、とくに熱可塑性樹脂材料を付与して基材同士を接着する、とくに加熱および加圧して接着固定するプリフォームの製造方法が知られている(例えば、特許文献１、２)。また、プリフォームをより高精度で所定形状に賦形するために、下型上に配置した強化繊維基材の積層体を分割上型で順次賦形するプリフォームの製造方法も知られている(例えば、特許文献３)。
　このような強化繊維基材の積層体を固着一体化させたＦＲＰの中間製品であるプリフォームには、次のようなことが要求される。すなわち、各強化繊維基材が解れることなくプリフォームを取り扱えるように、プリフォーム全体として十分な固着力があること、および、固着一体化されたプリフォームが、最終ＦＲＰ成形品の品質に影響を及ぼさない、プリフォームとしての形状品質を備えていること、が要求される。
　上記のような要求を満たすために、従来技術として、例えば上述のようなＲＴＭ法に用いる強化繊維基材の積層体からなるプリフォームを所定形状に賦形するに際し、積層強化繊維基材間に接着用樹脂材料を付与しておき、基材積層体全体を真空バッグし、十分な圧力をかけた状態（例えば、全体に大気圧をかけた状態）で加熱し、基材間に介在された樹脂材料を用いてプリフォーム全体を固着させる方法がある。
　しかし、このような従来方法においては、次のような問題点が生じるおそれがある。
　すなわち、とくに低繊維体積含有率（低Ｖｆ）の設計要求のＦＲＰ成形品において、プリフォーム賦形時にプリフォーム全体に均一に大気圧をかけてしまうと、プリフォーム厚みが薄くなり過ぎてしまい、成形品品質に影響する樹脂リッチを発生させる原因となってしまうおそれがある。逆に、プリフォーム賦形時の圧力を弱く制御すると、積層強化繊維基材間に十分に高い固着力が得られず、プリフォーム取扱い時等に強化繊維基材に解れが生じ、プリフォームを所望形状に維持できないおそれがある。
特許第４３４１４１９号公報 特許第４６０９５１３号公報 特開２００４－３２２４４２号公報
　そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、ＦＲＰ成形品の設計要求に関わらず、十分に固着された、所望形状への維持が可能なプリフォームと、その製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係るプリフォームは、複数の強化繊維基材の積層構成を有し、加圧を介して層間に介在されたバインダーで強化繊維基材同士が固着されたプリフォームにおいて、プリフォーム周縁部の前記バインダーによる固着力の平均値の方が、その他のプリフォーム部分の前記バインダーによる固着力の平均値よりも高いことを特徴とするものからなる。
　このような本発明に係るプリフォームにおいては、強化繊維基材の積層体からなるプリフォームの周縁部が連続的に、もしくは部分的に、十分に高い固着力をもって固着されているので、従来解れが生じやすかった強化繊維基材の端部での解れが効率よく抑制あるいは防止され、解れを発生させることなく容易にプリフォームを取り扱えるようになる。そして、その他のプリフォーム部分、つまり、上記周縁部以外のプリフォーム中央部分の固着力は周縁部に比べ相対的に低くてもよいので、換言すれば、プリフォーム全体の大部分を占めるこのプリフォーム中央部分の固着力は低くてもよいので、プリフォームの賦形に際してこの部分に高い圧力をかける必要が無くなり、高圧力負荷によりこの部分が薄くなり過ぎるおそれが無くなって、ＦＲＰ成形品の成形に際してこの部分に樹脂リッチが発生することが防止され、所望の成形品品質を達成することが可能になる。その結果、低Ｖｆ設計等のＦＲＰ成形品の設計要求に関わらず、プリフォーム段階での取扱い性の向上、ＦＲＰ成形品段階での品質の向上の両方が達成可能となる。
　上記本発明に係るプリフォームにおいて、上記プリフォーム周縁部の上記バインダーによるより高い固着力を実現するためには、上記プリフォーム周縁部が、その他のプリフォーム部分よりも高い圧力で加圧されていることが好ましい。すなわち、プリフォームの周縁部のみが相対的により高い加圧力をもって賦形されており、周縁部以外のプリフォーム中央部分は相対的により低い加圧力をもって賦形されていることが好ましい。プリフォームの周縁部のみが高い加圧力をもって賦形されていることにより、この部分に十分に高い固着力が発現され、従来解れが生じやすかったこの部分での解れが効率よく抑制あるいは防止され、解れを発生させることなく容易にプリフォームを取り扱えるようになる。そして、プリフォーム全体の大部分を占めるプリフォーム中央部分が低い加圧力をもって賦形されていることにより、高圧力負荷によりこの部分が薄くなり過ぎるおそれが無くなって、ＦＲＰ成形品の成形に際してこの部分に樹脂リッチが発生することが防止され、所望の成形品品質を達成することが可能になる。
　また、上記加圧力の相対的な高低とともに、あるいはそれとは別に、上記プリフォーム周縁部が、その他のプリフォーム部分よりも高い温度で加圧されていることも好ましい。すなわち、プリフォームの周縁部のみが相対的により高い温度で賦形されており、周縁部以外のプリフォーム中央部分は相対的により低い温度で賦形されていることが好ましい。プリフォームの周縁部のみが高い温度をもって賦形されていることにより、この部分において上記バインダーが十分に広がって十分に高い固着力が発現された状態が現出されており、従来解れが生じやすかったこの部分での解れが効率よく抑制あるいは防止され、解れを発生させることなく容易にプリフォームを取り扱えるようになる。
　また、上記プリフォーム周縁部の方が、その他のプリフォーム部分よりも繊維体積含有率（Ｖｆ）が高いことも好ましい。上述の如く、従来このプリフォーム周縁部では解れがより生じやすかったので、この部分のみより高Ｖｆとすることで、強化繊維同士の絡まり度合がより強くなり、解れがより効果的に抑制あるいは防止され、解れを発生させることなく容易にプリフォームを取り扱えるようになる。上述の加圧力の相対的な高低によっても、例えば加圧前の初期状態が同じであれば、プリフォーム周縁部がより高い加圧力をもって賦形されることにより、このプリフォーム周縁部の相対的な高Ｖｆ化が達成される。そして、プリフォーム全体の大部分を占めるプリフォーム中央部分は相対的に低いＶｆとされることになるが、この相対的な低Ｖｆ化も、上述の加圧力の相対的な高低によって達成可能である。その場合、上述したように、結果的にこのプリフォーム中央部分が高圧力負荷により薄くなり過ぎるおそれが無くなって、ＦＲＰ成形品の成形に際してこの部分に樹脂リッチが発生することが防止され、所望の成形品品質を達成することが可能になる。
　また、本発明に係るプリフォームにおいては、上記プリフォーム周縁部の方が、その他のプリフォーム部分よりもバインダーの目付が多いことも好ましい。バインダーの目付が多いと、強化繊維基材同士の単位接着面積当たりの接着力(固着力)を高くすることが可能になり、従来解れが生じやすかったこの部分における解れの発生が効率よく抑制あるいは防止され、解れを発生させることなく容易にプリフォームを取り扱えるようになる。そして、その他のプリフォーム部分、つまり、上記周縁部以外のプリフォーム中央部分でのバインダー目付は周縁部に比べ相対的に低くてもよいので、換言すれば、プリフォーム全体の大部分を占めるこのプリフォーム中央部分のバインダー目付は相対的に低くてもよいので、バインダーの使用量を必要最小限に抑えつつ、解れの発生のない取扱い性に優れたプリフォームが実現可能となり、生産性の面からもより好ましい形態を実現できる。このバインダーは、主としてプリフォーム段階における形態保持のために使用されるものであり、最終ＦＲＰ成形品のマトリックス樹脂を構成するものではないから、最終ＦＲＰ成形品の品質上、その使用量を必要最小限に抑えておくことが望ましい。
　また、本発明に係るプリフォームにおいては、上記プリフォーム周縁部の方が、その他のプリフォーム部分よりもバインダーによる平面接着密度が高いことも好ましい。ここで、平面接着密度とは、平面的に見た場合のプリフォーム単位面積に対する強化繊維基材同士がバインダーにより接着されている面積の割合のことを言う。したがって、この平面接着密度は、上述のバインダーの目付、前述の賦形の際の加圧力の影響も受けることになる。バインダーによる平面接着密度が高い方が、より高い固着力が得られやすくなるので、この平面接着密度に所定の高低関係を持たせることで、本発明におけるプリフォーム周縁部とその他のプリフォーム部分とのバインダーによる固着力の高低関係をより実現しやすくなる。
　また、本発明に係るプリフォームにおいては、上記バインダーが強化繊維基材１枚に対し１～１５重量％の範囲で付与されていることが好ましい。バインダー付与量が１重量％未満では、バインダーによる基材同士の接着力が低いため、本発明で目標としている十分に高い固着力が得られにくい。バインダー付与量が１５重量％を超えると、プリフォーム段階における十分に高い固着力は得られるものの、最終ＦＲＰ成形品に対してはマトリックス樹脂を構成しないバインダーの使用量が不必要に多くなりすぎるおそれがあり、製造コストや生産効率上、さらには最終ＦＲＰ成形品の品質上、その使用量を必要最小限に抑えるために、バインダー付与量を上記範囲内とすることが望ましい。
　上記バインダーとしては、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料からなるものが好ましい。ここで、「主成分とする」とは、樹脂材料の５０重量％を超える成分、好ましくは６０～１００重量％の成分が熱可塑性樹脂からなる状態を指す。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリビニルホルマール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルフォン、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびフェノキシから選ばれる少なくとも１種の化合物であることが好ましい。中でも、ポリアミド、ポリビニルホルマール、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテルから選ばれる少なくとも１種の化合物がとりわけ好ましい。
　また、上記強化繊維基材における強化繊維としては、とくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等、さらにはこれらを組み合わせた強化繊維等の使用が可能であるが、とくに、炭素繊維を含むものであることが好ましい。炭素繊維を使用することにより、成形品の高い強度、弾性を確保することが可能であるが、炭素繊維は繊維自体の剛性が高く、他の強化繊維よりも解れやすいため、とくに強化繊維基材が炭素繊維を含む場合に本発明は有効である。
　また、本発明における強化繊維基材としては、例えば３０００本以上の炭素繊維からなる炭素繊維束を用いた基材の使用が好ましい。このような炭素繊維基材は、賦形後のプリフォーム全体の形状を維持しやすいとともに、ＦＲＰ成形品の高い強度、剛性が得られやすい。
　本発明に係るプリフォームの製造方法は、複数の強化繊維基材を積層し、加圧を介して層間に介在させたバインダーで強化繊維基材同士を固着しつつ全体を所定の形状に賦形するプリフォームの製造方法において、プリフォーム周縁部の前記バインダーによる固着力の平均値を、その他のプリフォーム部分の前記バインダーによる固着力の平均値よりも高くすることを特徴とする方法からなる。
　この本発明に係るプリフォームの製造方法においても、上記プリフォーム周縁部を、その他のプリフォーム部分よりも高い圧力で加圧することが好ましい。
　また、上記プリフォーム周縁部を、その他のプリフォーム部分よりも高い温度で加圧することも好ましい。
　また、上記加圧後において、上記プリフォーム周縁部の繊維体積含有率を、その他のプリフォーム部分の繊維体積含有率よりも高くすることも好ましい。
　また、上記加圧前において、上記プリフォーム周縁部の方を、その他のプリフォーム部分よりもバインダーの目付を多くすることも好ましい。
　また、上記加圧後において、上記プリフォーム周縁部の方を、その他のプリフォーム部分よりもバインダーによる平面接着密度を高くすることも好ましい。
　また、上記加圧前において、上記バインダーを強化繊維基材１枚に対し１～１５重量％の範囲で付与しておくことが好ましい。
　また、上記バインダーとしては、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を用いることが好ましい。
　また、上記強化繊維基材の強化繊維としては、炭素繊維を用いることが好ましい。
　また、上記強化繊維基材としては、３０００本以上の炭素繊維からなる炭素繊維束を用いた基材を用いることが好ましい。
　このような本発明に係るプリフォームの製造方法においては、上記複数の強化繊維基材をプリフォーム全体にわたって一様な積層形態で積層し、加圧を介して層間に介在させたバインダーで強化繊維基材同士を固着しつつ全体を所定の形状に賦形することにより、上述のいずれかの方法を実現することができる。
　このように、本発明に係るプリフォームおよびその製造方法によれば、ＦＲＰ成形品の設計要求に関わらず、周囲部が十分に固着され、解れが防止された、取扱い性に優れたプリフォームを得ることができ、その所望形状に維持されたプリフォームを用いて高品質のＦＲＰ成形品を成形することが可能になる。
本発明の一実施態様に係るプリフォームの概略平面図である。 図１のプリフォームの概略縦断面図である。 図１のプリフォームの拡大部分断面図である。
　以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
　図１～図３は、本発明の一実施態様に係るプリフォームの概略構成を示している。図において、１は、図１に示すような平面形状を有し、図２に示すような縦断面形状を有するプリフォームを示している。このプリフォーム１は、例えば図３に示すように、複数の強化繊維基材３の積層構成を有し、加圧を介して層間に介在されたバインダー４で強化繊維基材３同士が固着されたものからなる。複数の強化繊維基材３は、例えば前述の如く、炭素繊維を含むものからなり、バインダー４は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料からなり、１枚の強化繊維基材３に対し、１～１５重量％の範囲で付与されている。
　そして、例えば複数の強化繊維基材３がプリフォーム全体にわたって一様な積層形態で積層された積層体が、図１および図２に示すような形状を有する上記プリフォーム１に賦形される際に、プリフォーム周縁部２のバインダー４による固着力の平均値の方が、その他のプリフォーム部分（例えば、プリフォーム周縁部２で囲まれたプリフォーム中央部分）のバインダー４による固着力の平均値よりも高くなるように賦形されている。
　上記のバインダー４による固着力の相対的な高低を実現するために、前述したような種々の手法を採用できる。すなわち、プリフォーム周縁部２を、その他のプリフォーム部分よりも高い圧力で加圧する手法、プリフォーム周縁部２を、その他のプリフォーム部分よりも高い温度で加圧する手法、プリフォーム周縁部２の繊維体積含有率（Ｖｆ）を、その他のプリフォーム部分の繊維体積含有率（Ｖｆ）よりも高くする手法、プリフォーム周縁部２の方を、その他のプリフォーム部分よりもバインダー４の目付を多くする手法、プリフォーム周縁部２の方を、その他のプリフォーム部分よりもバインダー４による平面接着密度を高くする手法、を組み合わせて、あるいは単独で、採用できる。
　このようにプリフォーム周縁部２のバインダー４による固着力を、その他のプリフォーム部分（例えば、プリフォーム周縁部２で囲まれたプリフォーム中央部分）のバインダー４による固着力よりも高くすることにより、低Ｖｆ設計等のＦＲＰ成形品の設計要求に関わらず、プリフォーム段階での取扱い性の向上、ＦＲＰ成形品段階での品質の向上（樹脂リッチの発生防止等）の両方が達成可能となる。
　本発明に係るプリフォームおよびその製造方法は、実質的にあらゆるプリフォームの製造に適用でき、とくに、炭素繊維を用いたプリフォームの製造に好適なものである。
１　プリフォーム
２　プリフォーム周縁部
３　強化繊維基材
４　バインダー

Claims (21)

  1. 　複数の強化繊維基材の積層構成を有し、加圧を介して層間に介在されたバインダーで強化繊維基材同士が固着されたプリフォームにおいて、プリフォーム周縁部の前記バインダーによる固着力の平均値の方が、その他のプリフォーム部分の前記バインダーによる固着力の平均値よりも高いことを特徴とするプリフォーム。
  2. 　前記プリフォーム周縁部が、前記その他のプリフォーム部分よりも高い圧力で加圧されている、請求項１に記載のプリフォーム。
  3. 　前記プリフォーム周縁部が、前記その他のプリフォーム部分よりも高い温度で加圧されている、請求項１または２に記載のプリフォーム。
  4. 　前記プリフォーム周縁部の方が、前記その他のプリフォーム部分よりも繊維体積含有率が高い、請求項１～３のいずれかに記載のプリフォーム。
  5. 　前記プリフォーム周縁部の方が、前記その他のプリフォーム部分よりも前記バインダーの目付が多い、請求項１～４のいずれかに記載のプリフォーム。
  6. 　前記プリフォーム周縁部の方が、前記その他のプリフォーム部分よりも前記バインダーによる平面接着密度が高い、請求項１～５のいずれかに記載のプリフォーム。
  7. 　前記バインダーが前記強化繊維基材１枚に対し１～１５重量％の範囲で付与されている、請求項１～６のいずれかに記載のプリフォーム。
  8. 　前記バインダーが、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料からなる、請求項１～７のいずれかに記載のプリフォーム。
  9. 　前記強化繊維基材が強化繊維として炭素繊維を含む、請求項１～８のいずれかに記載のプリフォーム。
  10. 　前記強化繊維基材が、３０００本以上の炭素繊維からなる炭素繊維束を用いた基材からなる、請求項１～９のいずれかに記載のプリフォーム。
  11. 　複数の強化繊維基材を積層し、加圧を介して層間に介在させたバインダーで強化繊維基材同士を固着しつつ全体を所定の形状に賦形するプリフォームの製造方法において、プリフォーム周縁部の前記バインダーによる固着力の平均値を、その他のプリフォーム部分の前記バインダーによる固着力の平均値よりも高くすることを特徴とするプリフォームの製造方法。
  12. 　前記プリフォーム周縁部を、前記その他のプリフォーム部分よりも高い圧力で加圧する、請求項１１に記載のプリフォームの製造方法。
  13. 　前記プリフォーム周縁部を、前記その他のプリフォーム部分よりも高い温度で加圧する、請求項１１または１２に記載のプリフォームの製造方法。
  14. 　前記加圧後において、前記プリフォーム周縁部の繊維体積含有率を、前記その他のプリフォーム部分の繊維体積含有率よりも高くする、請求項１１～１３のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  15. 　前記加圧前において、前記プリフォーム周縁部の方を、前記その他のプリフォーム部分よりも前記バインダーの目付を多くする、請求項１１～１４のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  16. 　前記加圧後において、前記プリフォーム周縁部の方を、前記その他のプリフォーム部分よりも前記バインダーによる平面接着密度を高くする、請求項１１～１５のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  17. 　前記加圧前において、前記バインダーを前記強化繊維基材１枚に対し１～１５重量％の範囲で付与する、請求項１１～１６のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  18. 　前記バインダーとして、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を用いる、請求項１１～１７のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  19. 　前記強化繊維基材の強化繊維として炭素繊維を用いる、請求項１１～１８のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  20. 　前記強化繊維基材として、３０００本以上の炭素繊維からなる炭素繊維束を用いた基材を用いる、請求項１１～１９のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
  21. 　前記複数の強化繊維基材をプリフォーム全体にわたって一様な積層形態で積層し、加圧を介して層間に介在させたバインダーで強化繊維基材同士を固着しつつ全体を所定の形状に賦形する、請求項１１～２０のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
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