多軸積層強化繊維シート作製方法、長尺の傾斜強化繊維シート、及び多軸積層強化繊維シート
【課題】より簡易な方法で多軸積層強化繊維シートを連続して作製可能な多軸積層強化繊維シート作製方法を提供する。
【解決手段】単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートとは異なる配向角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）を有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは前記開繊拡幅された強化繊維束を複数本平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを積層し接合一体化して、多軸積層強化繊維シートを作製する。
【解決手段】単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートとは異なる配向角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）を有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは前記開繊拡幅された強化繊維束を複数本平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを積層し接合一体化して、多軸積層強化繊維シートを作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料用の多軸積層強化繊維シートに関し、特に、強化繊維シートから複合材料用の多軸積層強化繊維シートを連続的に作製する多軸積層強化繊維シート作製方法、及び多軸積層強化繊維シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維等の強化繊維を強化材として使用した複合材料は、従来軽量で且つ高力学的性能が要求される航空・宇宙用などを始めとして広く使用され始めている。
【０００３】
通常、複合材料として強化繊維を使用する場合、強化繊維を多数本一方向に配列させた一軸強化テープ、あるいは強化繊維や糸等で結合一体化させた一軸強化シートなどの状態にして使用されている。そして、特に面内擬似等方性を得たい場合は、一般的に、様々な角度に配向させた一軸強化テープを積層して多軸積層シートを作製する方法がとられており、そのうち、より簡単なものとして、面内擬似等方性として不充分であるが、開繊した繊維束を直交二軸に配置してなる二軸強化織物などがある。
【０００４】
以上のような強化繊維を強化材とした複合材料において、特に高度の軽量性が要求される場合には、強化繊維として１K（Kは単糸１０００本を意味する）などの超細物の強化繊維束から得られる超薄のテープや織物がしばしば使用される。
【０００５】
しかし、超細物の強化繊束は極めて高価であるため、現在のところコスト面から考えて、該超細物の強化繊維を用いた複合材料の製造を実現化できる用途は極めて限られている。
【０００６】
この問題を解決するため、従来では、通常太さ、または比較的太い強化繊維束を空気開繊によって拡幅することが知られており（非特許文献１参照）、また、その開繊された強化繊維束から得られるドライの超薄のテープや織物も知られている（非特許文献２参照）。ここで「ドライ」とは、強化繊維から生成されたテープや織物に、マトリックス樹脂が含浸されていない状態のことを意味する。
【０００７】
このように開繊された強化繊維束を用いてテープや織物などを作製すれば、通常太さ、または比較的太い強化繊維束を強化材としてテープや織物を作製するより、かなり薄い超薄のテープや織物の強化材を得ることができ、この結果、高度の軽量性を有する複合材料を、かなり安いコストで提供できる。
【０００８】
そして、前記複合材料の強化材としては、開繊された強化繊維束を様々な角度に配向させて積層した多軸積層強化繊維シートがより望ましいが、この開繊された強化繊維束を用いた多軸積層強化繊維シートの作製方法及び装置は確立されていない状態にある。
【０００９】
もちろん、開繊されていない炭素繊維等の強化繊維を用いた多軸積層シートを作製する機械は従来からあり、ＬＩＢＡ社やＭＡＹＥＲ社の経編ラッセル方式のシステムが有名である。
【００１０】
以下、経編ラッセル方式のシステムによる多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
【００１１】
図１２は、経編ラッセル方式のシステムを示す図である。従来の経編ラッセル方式のシステム１１００は、幅６ｍ、長さ２０〜３０ｍ前後の繊維配向機１１０１に、標準３個の緯糸挿入機１１０２が設置されており、この緯糸挿入機１１０２により標準１６本の強化繊維糸を、同時に９０°、あるいは有角度（４５°、−４５°など）方向に挿入するのと同時に、それら挿入糸がバラケないように、繊維配向機１１０１のガイド部１１０３で挿入糸端を保持させて各層の繊維配向を行う。そして、その状態を保持したまま、３層のシートを当該繊維配向機１１０１の最終尾のステッチング部１１０４へ移動させ、各層の保持をＺ軸方向のステッチング糸で行なった後、巻取部１１０５にて巻き取るものである。
【００１２】
従って、この従来からあるシステムを利用して、開繊された強化繊維束より多軸積層強化シートを作製することも考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】川辺、友田、松尾著：繊維機械学誌 ５０ Ｔ６８（１９９７年）
【非特許文献２】友田、川辺、松尾著：材料 ４９ １０２３（２０００年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、この経編ラッセル方式のシステム１１００は、機械装置が非常に高価であり、膨大な設置スペースをとる上に、緯糸挿入機１１０２に緯糸をつけたりする等の仕掛けに多大な原料と人員が必要などの問題があった。さらに、経編ラッセル方式のシステム１１００では、緯糸挿入機１１０２より原糸を直接挿入することから、製品における繊維密度の粗密や欠陥、配向ムラ等が発生しやすい問題もある。この問題は、開繊されていない強化繊維を用いた高目付、厚層品においては、その生産性により優位性を発揮しているものの、開繊された強化繊維を用いた低目付、薄層品などにおいては、原糸供給時に非常に繊細な管理が必要となり、このような経編ラッセル方式のシステム１１００を用いて、開繊された強化繊維の多軸積層シートを、高品質に得ることは難しいと考えられる。
【００１５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、より簡易な方法で、開繊された強化繊維の多軸積層強化繊維シートを連続して作製可能な多軸積層強化繊維シート作製方法、及び多軸積層強化繊維シート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】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、該傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含むものである。
【００１７】
これにより、従来からの装置を用いて、より簡単に多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製する強化繊維テープ作製ステップと、前記傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートあるいは前記強化繊維テープ作製ステップで作製された前記強化繊維テープのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートあるいはテープを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含むものである。
【００１９】
これにより、従来からの装置を用いて、より簡単に多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にする接合ステップと、前記筒状に接合された強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断する傾斜切断ステップと、を含むものである。
【００２１】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートを、簡単な工程で作製でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２３】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートを、簡単な工程で作製でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の請求項５に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシートあるいはテープ幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２５】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートを、簡単な工程で作製でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の請求項６に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、 前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２７】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートをより簡単な工程で作成でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の請求項７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、 前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２９】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートをより簡単な工程で作成でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の請求項８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、糸を用いて結合一体化した一軸配向強化繊維シートであるものである。
【００３１】
これにより、糸により開繊された強化繊維束が固定されているため、その表面に凹凸のほとんどない、取り扱いやすい一軸強化繊維シートを得ることできる。
【００３２】
また、本発明の請求項９に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記糸は接着機能を持つものである。
【００３３】
これにより、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることをさらに防止でき、取扱性に優れた一軸強化繊維シートが得られる。
【００３４】
また、本発明の請求項１０に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を並べてシート状にした強化繊維テープに接着性繊維ウェブを接合して、前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化した一軸配向強化繊維シートであるものである。
【００３５】
これにより、接着性繊維ウェブによって、強化繊維束同士が結合一体化されるため、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることを防止でき、取扱性に優れた一軸強化繊維シートが得られる。
【００３６】
また、本発明の請求項１１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、製織あるいは製編して結合一体化した二軸配向強化繊維シートであるものである。
【００３７】
これにより、従来からの装置を用いて、二軸配向強化繊維シートを一構成シートとした多軸積層強化繊維シートを、容易に得ることができる。
【００３８】
また、本発明の請求項１２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合するものである。
【００３９】
これにより、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることをより確実に防止できる、取扱性に優れた強化繊維シートを得ることができる。また、その強化繊維シートを強化材とした成形品を、超軽量にすることができると共に、高力学的性能を保持することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項１３に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維テープの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合するものである。
【００４１】
これにより、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることをより確実に防止できる、取扱性に優れた強化繊維テープを得ることができる。また、その強化繊維シートを強化材とした成形品を、超軽量にすることができると共に、高力学的性能を保持することができる。
【００４２】
また、本発明の請求項１４に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シート作製ステップは、前記開繊拡幅された強化繊維束の表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合した後、該多孔性接着剤層が接合された強化繊維束を結合一体化するものである。
【００４３】
これにより、強化繊維シートを作製しやすくすることができる。
【００４４】
また、本発明の請求項１５に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記接合一体化ステップは、多孔性接着剤を用いて接合一体化するものである。
【００４５】
また、本発明の請求項１６に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記接合一体化ステップは、ステッチングにより接合一体化するものである。
【００４６】
これにより、多軸積層強化繊維シートの構成シートを、従来の装置を用いて接合一体化することができる。
【００４７】
また、本発明の請求項１７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記接合一体化ステップは、接合一体化する際、該積層された層間にマトリックス層を含めるものである。
【００４８】
これにより、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００４９】
また、本発明の請求項１８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記マトリックス層は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウエブからなるものである。
【００５０】
これにより、強化繊維を構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくなったりする問題が生じないようにできる。
【００５１】
また、本発明の請求項１９に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートを作製する際に、該強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸するものである。
【００５２】
また、本発明の請求項２０に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維テープ作製ステップは、前記強化繊維テープを作製する際に、該強化繊維テープにマトリックス樹脂を含浸するものである。
【００５３】
これにより、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００５４】
また、本発明の請求項２１に記載の長尺の傾斜強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断してなるものである。
【００５５】
これにより、より簡単に長尺の所定のθ度に配向された傾斜強化繊維シートを作製することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項２２に記載の長尺の傾斜強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートを接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結してなるものである。
【００５７】
これにより、より簡単に長尺の所定のθ度に配向された傾斜強化繊維シートを作製することができる。
【００５８】
また、本発明の請求項２３に記載の長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結してなるものである。
【００５９】
これにより、より簡単に長尺の所定のθ度に配向された傾斜強化繊維シートを作製することができる。
【００６０】
また、本発明の請求項２４に記載の多軸積層強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断して、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものである。
【００６１】
これにより、より簡単に、且つ低コストで、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【００６２】
また、本発明の請求項２５に記載の多軸積層強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該傾斜切断した複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結して前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものである。
【００６３】
これにより、より簡単に、且つ低コストで、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【００６４】
また、本発明の請求項２６に記載の多軸積層強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該複数の傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合し、該傾斜強化繊維シートが面接合された前記シートあるいはテープと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものである。
【００６５】
これにより、より簡単に、且つ低コストで、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、開繊拡幅された強化繊維束から所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、該強化繊維シートを用いて作製し、該作製された傾斜強化繊維シートと、強化繊維シート、あるいは開繊拡幅された強化繊維束を複数本並べてシート状にした強化繊維テープとから、配向角度の異なる少なくと２種類以上を選択して積層し接合一体化して、多軸積層強化繊維シートを得るようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【００６７】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する各構成シートを予め別々に作製し、該各構成シートを積層して接合一体化することで多軸積層強化繊維シートを作製するようにしたので、より容易に、且つ低コストで多軸積層強化繊維シートを作製できる。また、前記構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えることも容易に実現可能である。そして、構成シートとして、前記熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えた多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料は、容易に成形加工することができる。
【００６８】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、前記傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にし、該筒状にした強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断して得るようにしたので、多軸積層シートの構成シートである傾斜強化繊維シートを簡単な工程で得ることができる。
【００６９】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、前記傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シート面接合させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結して得るようにしたので、多軸積層シートの一構成シートである傾斜強化繊維シートを簡単な工程で得ることができる。
【００７０】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、開繊拡幅された強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。
【００７１】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、強化繊維テープあるいは強化繊維シートを、多孔性接着剤層で接合するようにしたので、前記強化繊維テープあるいは強化繊維シートの取扱性を向上させることができる。
【００７２】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、多軸積層強化繊維シートの各構成シートを積層して接合一体化する際、該積層する層間にマトリックス層を含めるようにしたので、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００７３】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、前記強化繊維シートを作製する際に、該強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸するようにしたので、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００７４】
本発明の傾斜強化繊維シートによれば、傾斜強化繊維シートを、強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にし、該筒状にした強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、連続的に傾斜切断してなるものとしたので、容易な方法で、長尺の傾斜強化繊維シートを得ることができる。
【００７５】
また、本発明の傾斜強化繊維シートによれば、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、連続的に傾斜切断して、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものとしたので、低コストの多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００７６】
また、本発明の多軸積層強化繊維シートによれば、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、前記強化繊維シートの配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シート面接合させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結し、該連結された傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択したシートを積層し接合一体化してなるものとしたので、低コストの多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００７７】
また、本発明の多軸積層強化繊維シートによれば、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シート面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは開繊拡幅された強化繊維束を複数本並べてシート状にした強化繊維テープに面接合し、該傾斜強化繊維シートが面接合されたシートあるいはテープと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なるシートを２種類以上選択し、該選択したシートを積層し接合一体化してなるものとしたので、低コストの多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製工程を示すフローチャートである。
【図２（ａ）】本発明の実施の形態１にかかる０°配向の一軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【図２（ｂ）】本発明の実施の形態１にかかる９０°配向の一軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の実施の形態１にかかる０°配向の一軸強化繊維シートを示す図である。
【図３（ｂ）】本発明の実施の形態１にかかる、その表面に多孔性接着剤層が接合された二軸強化繊維シートを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる、傾斜一軸強化繊維シートの作製方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる、多軸積層強化繊維シートを構成する各構成シートを接合して多軸積層強化繊維シートを作製する装置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートの組み合わせの一例を示す図である。
【図８】本発明の多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートの一実施例である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる、傾斜一軸強化繊維シートの作製方法を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態3にかかる、傾斜一軸強化繊維シートの作製方法を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる、傾斜一軸強化繊維シートが接合された一軸強化繊維シートを示す図である。
【図１２】従来の経編ラッセル方式のシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
本実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製方法は、まず開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記作製された強化繊維シートから、該強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製する。そして、作製された傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープとのうち、配向角度の異なる少なくとも２種類を選択し、それらを従来装置を用いて積層して接合一体化することで多軸積層強化繊維シートを得るものである。
【００８０】
図１は、本実施の形態１にかかる多軸積層強化繊維シートを作製する一連の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
（ステップ１）まず、図１にあるように、強化繊維束を開繊拡幅する。
本願において強化繊維束とは、強化繊維単糸の束状体を意味する。この強化繊維の典型例は、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などであるが、これに限るものでない。
【００８２】
また、開繊拡幅とは、繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上、より好ましくは１．８ｍｍ以上に広げることを意味する。ここで、単糸１０００本当たりの幅を１．３ｍｍ以上に広げることとした理由は、繊維単位束を開繊したことによる効果、例えば樹脂含浸性の向上等、が顕著に現れるためである。
【００８３】
前記強化繊維束の開繊拡幅方法については、ここでは詳述しないが、整流した空気流を、弛緩状態で走行する懸垂状態の前記強化繊維束に対して直行してあてて、開繊させる方法がより好ましい。
【００８４】
（ステップＳ２）次に、前述のようにして開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する。
本願において強化繊維シートとは、前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化させて、所定の角度に配向させた広がりある布（シート）にしたものを意味し、強化繊維テープとは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べたものを意味する。つまり、本願における“シート”と“テープ”の違いは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束同士がばらけないように結合一体化されているか否かである。
【００８５】
図２は、一軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【００８６】
図２において、一軸強化繊維シート１０は、開繊拡幅された強化繊維束１１と、強化効果を持たない糸１２とを平織りすることで、該開繊拡幅された強化繊維束１１を結合一体化させた一軸強化織物であり、図２（ａ）は経糸として開繊拡幅された強化繊維束１１、緯糸として糸１２を用いた０°配向の一軸強化繊維シートを示し、図２（ｂ）は経糸として糸１２、緯糸として開繊拡幅された強化繊維束１１を用いた９０°配向の一軸強化繊維シートを示している。
【００８７】
ここで、前記糸１２の具体例としては、ガラス繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。さらに、前記糸１２として、熱接合などの機能を持つ接着性繊維を用いれば、開繊拡幅された強化繊維束１１が、その幅方向に移動して形崩れすることをさらに防止でき、取扱性に優れた一軸強化繊維シートが得られる。また、開繊拡幅された強化繊維束１１と、強化効果を持たない糸１２からなる一軸強化繊維シートとしては、前述した織物だけでなく、例えば、強化効果をもたない糸が、編ループを形成しつつ直線的に配列された強化繊維束を絡合する構造を有する一軸強化繊維編物であってもよい。
【００８８】
また、前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに、接着性繊維ウェブを接合したものであってもよい。
【００８９】
図３（ａ）は、一軸強化繊維テープから作製された強化繊維シートの一例を示す図であ
る。
【００９０】
図３（ａ）において、一軸強化繊維シート２０は、開繊拡幅された強化繊維束２２ａを複数本平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープ２２と、該強化繊維テープ２２上に接合された接着性繊維ウェブ２３とからなる。この強化繊維テープ２２上に接合されるシートとして、接着性繊維ウェブ２３を用いるのは、一軸強化繊維シートに通流性をもたせるためである。このようにすれば、前記一軸強化繊維シート２０を成形加工する際に、マトリックス樹脂の含浸が阻害されたり、空気の抜けが阻害されたりするのを防止することができる。
【００９１】
さらに、前記強化繊維シートは、開繊拡幅された強化繊維束を、製織あるいは製編して結合一体化した二軸強化繊維シートであってもよい。
【００９２】
図３（ｂ）は、二軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【００９３】
二軸強化繊維シートの典型例としては、図３（ｂ）に示すように、経糸、緯糸ともに開繊拡幅された強化繊維束２４ａ，２４ｂからなる二軸強化繊維織物２４が挙げられる。
【００９４】
なお、図３（ｂ）においては、前記二軸強化繊維織物２４の表面上に、多孔性接着剤層２５が接合されている。
【００９５】
ここで、前記多孔性接着剤層２５とは、繊維ウェブなどの通流性のある接着剤状体のものを意味し、例えば、ホットメルト接着剤からなる繊維ウェブなどが一例として挙げられる。このように、接着剤層に通流性をもたせておけば、成形加工する際に、マトリックス樹脂の含浸が阻害されたり、この強化繊維を構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気の抜けが阻害されたりするのを防止することができる。
【００９６】
また、前記多孔性接着剤層２５は、目付け１０ｇ／ｍ2以下の接着剤からなる繊維ウェブであることが好ましい。繊維ウェブの目付けを１０ｇ／ｍ2以下にすれば、成形加工された成形品を超軽量にすることができると共に、その高力学的性能も保持することができる。このとき、該多孔性接着剤層２５は、前記開繊拡幅された強化繊維束２４ａ，２４ｂを用いて二軸強化繊維シートを作製してから、その表面上に接合するようにしてもよいし、あるいは、まず該接着剤層２５を前記開繊拡幅された強化繊維束２４ａ，２４ｂそれぞれの表面上に接合した後、該接着剤層２５が接合された強化繊維束を用いて強化繊維シートを作製してもよい。このように接着剤層２５をシート上に接合すれば、シートの取扱性の向上、あるいはシートの作製段階における繊維束の取扱性を向上させることができる。
【００９７】
同様に、図２に示されるような一軸強化繊維シート１０に前記多孔性接着剤層２５を接合してもよい。
前記二軸強化繊維シートの別の例としては、強化繊維束が直交二軸に配置され、緯糸になる糸がこれら二軸の強化繊維束にからまるように組合った構造の織物や、直交二軸に配置された強化繊維束に糸が経編または緯編のループ構造を作りつつこれらと絡合した構造の編物が挙げられる。
【００９８】
（ステップＳ３）そして、前記ステップＳ２にて作製された強化繊維シートを用いて、該強化繊維シートとは異なる角度に配向された長尺の傾斜強化繊維シートを作製する。
【００９９】
以下、長尺の傾斜強化繊維シートの作製方法を説明する。
【０１００】
図４は、一軸強化繊維シートから長尺の傾斜一軸強度繊維シートを作製する方法を説明する図である。
【０１０１】
まず、図（ａ）に示すように、一軸強化繊維シート１０の対向する側端部、つまりＸ端とＹ端とを接合して、図（ｂ）に示すような筒状の一軸強化繊維シート３０にする。このＸ−Ｙ端の接合方法の典型例は、Ｘ−Ｙ端接合部１５を接着剤、例えばテープ状のホットメルト等で接着して接合する方法、あるいはＸ−Ｙ端接合部１５をステッチングで接合する方法等が挙げられるが、これに限るものではない。なお、Ｘ−Ｙ端接合部１５は、シートが重ならないように接合するのが好ましい。
【０１０２】
そして、筒状の一軸強化繊維シート３０を、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、すなわち図（ｃ）に示す切断位置１６に沿って、連続的に傾斜切断し、図（ｄ）に示すようなθ°に配向された長尺の傾斜一軸強化繊維シートを得る。
【０１０３】
なお、前記説明では、一軸強化繊維シートからθ°配向の傾斜一軸強化繊維シートを作製する例を挙げたが、もちろん、同様の方法で二軸強化繊維シートから、長尺の傾斜二軸強化繊維シートを作製することができる。この場合、±θ°配向の傾斜二軸強化繊維シートが得られる。
【０１０４】
（ステップＳ４）そしてこの後、前記ステップＳ３にて作製した傾斜強化繊維シートと、前記ステップＳ２で作製した強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層強化繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。
【０１０５】
また、接合一体化する際に、前記開繊拡幅された強化繊維束を複数本平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製し、該強化繊維テープも多軸積層強化繊維シートの一構成シートとしてもよい。この場合、前記ステップＳ３にて作製した傾斜強化繊維シートと、前記ステップＳ２で作製した強化繊維シートあるいは前述の強化繊維テープとのうち、配向角度の異なる少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。なお、前記強化繊維テープを作製する際に、その表面上に、図３（ｂ）に示すような多孔性接着剤層２５を接合するようにすれば、該強化繊維テープの取扱性を向上させることができるため、接合一体化する際にその処理が行いやすい。
【０１０６】
図５は、各構成シートを積層し接合一体化して多軸積層強化繊維シートを作製する強化繊維積層接合装置を示す図である。
【０１０７】
図５に示すように、強化繊維積層接合装置５０は、多軸積層強化シートを構成する各構成シート６０ａ〜６０ｅを供給する引き出しローラ５１ａ〜５１ｅを備える強化繊維シート供給部５１と、各構成シート６０を接合一体化して多軸積層強化繊維シート６１にする接合部５２と、多軸積層強化繊維シート６１を巻き取る巻取部５３からなる。
【０１０８】
接合方法としては、まず、前記多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートを、それぞれ引き出しローラ５１にとりつける。
【０１０９】
前記引き出しローラに取り付けられる各構成シート６０ａ〜６０ｅは、前記ステップＳ２で作製された強化繊維シートや、ステップＳ３にて作製された傾斜強化繊維シートや、前述した強化繊維テープが挙げられる。また、必要に応じて、前記構成シート６０として、強化効果のある繊維のランダムマットや、接着剤繊維からなるのマットや、マトリックス樹脂マットあるいはフィルムなどを加えても良いし、前記各構成シート６０に、予め接着層をラミネートしておいても良い。なお、前記構成シート６０として加えられるマットやフィルムは、繊維ウェブなどの通流性のあるものが好ましく、このように、各シートに通流性をもたせておけば、成形加工する際に、マトリックス樹脂の含浸が阻害されたり、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気の抜けが阻害されたりするのを防止することができる。
【０１１０】
図６は、多軸積層強化繊維シートを構成する第１〜第５の構成シートの一例を示す図である。
【０１１１】
図６では、第１の構成シート６０ａは、ステップＳ２にて作製された０°配向の一軸強化繊維シート、第２の構成シート６０ｂは、同じくステップＳ２にて作製された９０°配向の一軸強化繊維シート、第３の構成シート６０ｃは、ステップＳ３にて作製された４５°配向の傾斜一軸強化繊維シート、第４の構成シート６０ｄは、同じくステップＳ３にて作製された−４５°配向の傾斜一軸強化繊維シート、そして第５の構成シート６０ｅは、強化効果のある繊維ウェブである。なお、図示していないが、各構成シート６０ａ〜６０ｅには、該各構成シートを接合して一体化するための接着層がラミネートされているものとする。
【０１１２】
そして、前記繊維強化シート供給部５１の各引き出しローラ５１ａ〜５１ｅに取り付けられた各構成シート６０ａ〜６０ｅを、該引き出しローラより引き出して、接合部５２へ供給する。
【０１１３】
接合部５２では、前記繊維強化シート供給部５１より供給された各構成シート６０ａ〜６０ｅを積層して接合一体化する。
【０１１４】
この接合一体化方法は、熱接着剤などで接合したり、あるいは、糸や強化効果のある繊維などを用いて経編方式や縫製方式等のステッチングしたりすることにより行う。例えば、図６に示した構成シート６０ａ〜６０ｅを接合する場合は、予め各構成シートに接着層が付与されているので、接合部５２にて熱を加えながらプレスするなどして接合する。なお、熱接着剤などで接合する場合は、多軸積層強化繊維シートの立体的ドレープ性を確保するために、面的な接着でなく、点接着や部分接着のほうが好ましい。
【０１１５】
この後、接合部５２にて接合一体化された多軸積層強化繊維シート６１は、巻取部５３にて巻き取られる。
【０１１６】
以上のようにして得られた多軸積層強化繊維シートを、複合材料の強化材とすれば、複合材料成形品を効率的に実現できる。
【０１１７】
以下、その成形加工例を挙げる。
【０１１８】
まず、前記多軸積層強化繊維シート６１を用いて、ニヤーネットを構成した後、これを、レジントランスファー・モールディング法によって成形する。
【０１１９】
さらに、本実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製工程では、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートを予め作製しておき、最後にそれらを接合一体化して作製するものであるため、該各構成シート間に、複合材料成形加工時に使用するマトリックスからなる層を加えることも可能となる。このようにすれば、前記多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。このマトリックス層は、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブであることが望ましく、このようにすれば、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブを構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくならないようにできる。
【０１２０】
例えば、構成シートとして、熱硬化性樹脂の繊維ウェブを用いた場合、図７に示すように、前記熱硬化性樹脂の繊維ウェブ７４と、強化繊維シート７１〜７２及び傾斜強化繊維シート７３とを交互に重ね合わせて多軸積層強化繊維シート７０を作製し、該マトリックスとなる熱硬化性樹脂の繊維ウェブが含まれる多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となる。
【０１２１】
一方、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして熱可塑性樹脂の繊維ウェブを用いた場合は、図７に示したように、前記熱可塑性樹脂の繊維ウェブと、強化繊維シート及び傾斜強化繊維シートとを交互に重ね合わせて多軸積層強化繊維シートを作製し、該マトリックスとなる熱可塑性樹脂の繊維ウェブが含まれる多軸積層強化繊維シートをプレス機により加熱加圧することで、成形加工が可能となる。
【０１２２】
また、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えるのではなく、前記ステップＳ２にて強化繊維シートあるいはテープを作製する際に、該強化繊維シートあるいは強化繊維テープにマトリックス剤を含浸させて、プリプレグを作製するようにしてもよい。このようにすれば、マトリックスが熱硬化性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となるし、あるいはマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形や加熱圧縮成形を行なうことで、成形加工が可能となり、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態１によれば、多軸積層強化繊維シートを、開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択して、それらを積層して接合一体化するようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、多軸積層強化繊維シートを低コストで作製することができる。
【０１２４】
また、本実施の形態１によれば、前記角度θに配向された傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にし、前記筒状にした強化繊維シートを、前記角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ一定幅で連続的に傾斜切断して作製するようにしたので、長尺の傾斜強化繊維シートを、容易、且つ低コストで作製することができる。
【０１２５】
さらに、本実施の形態１によれば、多軸積層強化繊維シートを、別々に作製した各構成シートを積層し、接合一体化して作製するようにしたので、従来からの装置を用いて、多軸積層強化繊維シートを作製でき、さらに、その構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを予め加えておけば、容易に成形加工が可能な、多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料を提供できる。
【０１２６】
さらに、本実施の形態１によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、繊維単糸束を１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅させた強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。また、多軸積層強化繊維シートを用いた複合材料成形物では、その強化材である多軸積層強化繊維シートの厚み方向におけるうねりが極めて少なく、さらにブロック的な塊の大きさが小さくより均質に分布しているので、複合材料成形物に外力が加わっても、応力集中の度合いが軽減され、より大きい荷重に耐えることができ、外力に対する耐疲労性も優れている。
【０１２７】
（実施の形態２）
以下、本実施の形態２の多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
【０１２８】
前記実施の形態１では傾斜強化繊維シートを、強化繊維シートの対向する側端部を接合して連続的に傾斜切断することにより得たが、本実施の形態２では、強化繊維シートを傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該各傾斜強化繊維シートの端部を接合することで得るようにする。
【０１２９】
本実施の形態２の多軸積層強化繊維シートは、前述の実施の形態１と同様、図１に示すように、まず、強化繊維束を開繊拡幅し（ステップＳ１）、該開繊拡幅された強化繊維束を用いて、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する（ステップＳ２）。
【０１３０】
（ステップＳ３）そして、前記ステップＳ２にて作製された強化繊維シートから、該強化繊維シートとは異なる配向角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）を有する長尺の傾斜強化繊維シートを作製する。
【０１３１】
ここで、本実施の形態２における長尺の傾斜強化繊維シートの作製方法を説明する。
図９は、本実施の形態２にかかる、一軸強化繊維シートから長尺の傾斜一軸強度繊維シートを作製する方法を説明する図である。
【０１３２】
まず、一軸強化繊維シート１０を、所定の角度θ、且つ一定幅、すなわち図（ａ）に示す切断位置１６で傾斜切断して、図（ｂ）に示す複数の傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１〜１０３を得る。なお、前記強化繊維シート１０の切断幅は、前記角度θと、後述するステップＳ４にて接合一体化するシートあるいはテープの幅とによって定まる。
【０１３３】
そして、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１〜１０３をそれぞれ同方向に回転させ（図（ｃ）参照）、該傾斜切断された一軸強化繊維シートの端部を接合して連結していく。つまり、図（ｃ）のように、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１のＹ１端と、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０２のＸ２端とを接合し、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０２のＹ２端と、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０３のＸ３端とを接合する、というようにして、すべての傾斜切断された一軸強化繊維シートを連結する。
【０１３４】
これにより、最終的に、図（ｄ）に示すような、角度θに配向された、長尺の傾斜一軸強化繊維シートが得られる。このＸ−Ｙ端の接合方法の典型例は、Ｘ−Ｙ端接合部１５を接着剤、例えばテープ状のホットメルト等で接着して接合する方法、あるいはＸ−Ｙ端接合部１５をステッチングで接合する方法、さらには、傾斜切断した一軸強化繊維シートの表面上に図２に示した多孔性接着剤層２３を接合し、緩やかに前記複数の傾斜切断した一軸強化繊維シート同士を接着する等が挙げられるが、これに限るものではない。なお、前記多孔性接着剤層２３とは、繊維ウェブなどの通流性のある接着剤状体のものを意味し、例えば、ホットメルト接着剤からなる繊維ウェブなどが一例として挙げられる。
【０１３５】
さらに、前記説明では、一軸強化繊維シートからθ°配向の傾斜一軸強化繊維シートを作製する例を挙げたが、もちろん、同様の方法で二軸強化繊維シートから、長尺の傾斜二軸強化繊維シートを作製することもできる。この場合、±θ°配向の傾斜二軸強化繊維シートが得られる。
【０１３６】
（ステップＳ４）そしてこの後、前記ステップＳ３にて作製した傾斜強化繊維シート、及び前記ステップＳ２で作製した強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。
【０１３７】
この接合一体化方法は、前記実施の形態１において図５及び図６を用いて説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【０１３８】
さらに、前記ステップＳ４で接合一体化する前記多軸積層繊維シートの構成シートは、ステップＳ３で得た傾斜強化繊維シート、及び前述したステップＳ２で得た強化繊維シートや、前述の強化繊維テープだけでなく、前記実施の形態１において図６あるいは図７を用いて説明したように、強化効果のある繊維のランダムマットや、接着剤繊維のマットや、あるいは複合材料成形加工時に使用するマトリックス樹脂マットあるいはフィルムなどを加えても良い。このようにすれば、前記多軸積層強化繊維シートを強化材とする複合材料を、より簡単且つ効率的に成形加工できる。
【０１３９】
そして、前記構成シートとして加えるランダムマットや、接着剤繊維のマットや、マトリックス樹脂マット等は、繊維ウェブであることが望ましい。このようにすれば、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブを構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくならないようにできる。
【０１４０】
また、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えるのではなく、前記ステップＳ２にて強化繊維シートあるいはテープを作製する際に、該強化繊維シートあるいは強化繊維テープにマトリックス剤を含浸させて、プリプレグを作製するようにしてもよい。このようにすれば、マトリックスが熱硬化性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となるし、あるいはマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形や加熱圧縮成形を行なうことで、成形加工が可能となり、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１４１】
以上のように、本実施の形態２によれば、多軸積層強化繊維シートを、開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択して、それらを積層して接合一体化するようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、多軸積層強化繊維シートを低コストで作製することができる。
【０１４２】
また、本実施の形態２によれば、前記角度θに配向された傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを、前記所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ一定幅で傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該傾斜切断された各シートの端部を接合し連結することで、長尺の傾斜強化繊維シートを作製するようにしたので、長尺の傾斜強化繊維シートを、容易、且つ低コストで作製することができる。
【０１４３】
さらに、本実施の形態２によれば、多軸積層強化繊維シートを、別々に作製した各構成シートを積層し、接合一体化して作製するようにしたので、その構成シートに、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えれば、多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料を容易に成形加工することができる。
【０１４４】
さらに、本実施の形態２によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、繊維単糸束を１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅させた強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。また、多軸積層強化繊維シートを用いた複合材料成形物では、その強化材である多軸積層強化繊維シートの厚み方向におけるうねりが極めて少なく、さらにブロック的な塊の大きさが小さくより均質に分布しているので、複合材料成形物に外力が加わっても、応力集中の度合いが軽減され、より大きい荷重に耐えることができ、外力に対する耐疲労性も優れている。
【０１４５】
（実施の形態３）
以下、本実施の形態３の多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
【０１４６】
前記実施の形態では、傾斜強化繊維シートの作製ステップにおいて、強化繊維シートから長尺の傾斜強化繊維シートを作製し、該長尺の傾斜強度繊維シートを前記多軸積層繊維シートの構成シートとするようにしたが、本実施の形態３では、長尺の傾斜強化繊維シートを作製せず、前記強化繊維シートを傾斜切断して短い傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シートに接合したシートを前記多軸積層繊維シートの構成シートとする。
【０１４７】
本実施の形態３の多軸積層強化繊維シートは、前述の実施の形態１と同様、図１に示すように、まず、強化繊維束を開繊拡幅し（ステップＳ１）、該開繊拡幅された強化繊維束を用いて、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する（ステップＳ２）。
【０１４８】
（ステップＳ３）そして、前記ステップＳ２にて作製された強化繊維シートから、該強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを作製する。
【０１４９】
ここで、本実施の形態３における傾斜強化繊維シートの作製方法を説明する。
【０１５０】
図１０は、本実施の形態３にかかる、一軸強化繊維シートから傾斜一軸強度繊維シートを作製する方法を説明する図である。
【０１５１】
この傾斜強化繊維シートは、強化繊維シート１０を所定の角度θ、且つ一定幅、すなわち図１０（ａ）に示す切断位置１６で傾斜切断して、図１０（ｂ）に示す複数の傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１〜１０３を得る。なお、前記強化繊維シート１０の切断幅は、前記角度θと、後述するステップＳ４にて該複数の傾斜切断されたシート１０１〜１０３を面接合するシートあるいはテープの幅とによって定まる。
【０１５２】
もちろん、ステップＳ３において得る傾斜強化繊維シートは、図１０に示される傾斜一軸強化繊維シートに限らず、傾斜二軸強化繊維シートであってもよい。そして、傾斜二軸強化繊維シートの場合も、前述と同様の方法で二軸強化繊維シートを傾斜切断して得ることができる。
【０１５３】
（ステップＳ４）そして、前述のようにして得た複数の傾斜強化繊維シート１０１〜１０３を、まず図１１に示すように、例えば０°配向一軸強化繊維シート１０上に接合する。もちろん、一軸強化繊維シートに限るものではなく、二軸強化繊維シートや、強化繊維テープに、前記複数の傾斜強化繊維シート１０１〜１０３を接合するようにしてもよい。
【０１５４】
この接合方法は、接着剤、例えばホットメルト等で接着して接合する方法、あるいはＸ−Ｙ端接合部１５をステッチングして接合する方法等が挙げられる。なお、前記傾斜強化繊維シートを接着剤などで前記別の構成シートに接合する場合は、該構成シートの立体的ドレープ性を確保するために、面的な接着でなく、点接着や部分接着のほうが好ましい。
【０１５５】
そしてこの後、前記ステップＳ３にて作製した作製した傾斜強化繊維シートが接合された強化繊維シート、及び前記ステップＳ２で作製した強化繊維シート、あるいは前記強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。
【０１５６】
この接合一体化方法は、前記実施の形態１において図５及び図６を用いて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５７】
そして、前記実施の形態１において説明したように、多軸積層繊維シートの構成シートとして、強化効果のある繊維のランダムマットや、接着剤繊維のマットや、あるいは複合材料成形加工時に使用するマトリックス樹脂マットあるいはフィルムなどを加えても良い。このようにすれば、前記多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１５８】
さらに、前記構成シートとして加えるランダムマットや、接着剤繊維のマットや、マトリックス樹脂マット等は、繊維ウェブであることが望ましい。このようにすれば、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブを構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくならないようにできる。
【０１５９】
また、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えるのではなく、前記ステップＳ２にて強化繊維シートあるいはテープを作製する際に、該強化繊維シートあるいは強化繊維テープにマトリックス剤を含浸させて、プリプレグを作製するようにしてもよい。このようにすれば、マトリックスが熱硬化性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となるし、あるいはマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形や加熱圧縮成形を行なうことで、成形加工が可能となり、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１６０】
以上のように、本実施の形態３によれば、多軸積層強化繊維シートを、開繊拡幅された強化繊維束から所定の配向角度を有するシート状に結合一体化されてなる強化繊維シート、あるいは該開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製し、前記強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該傾斜強化繊維シートが接合された前記強化繊維シート、及び前記強化繊維シートあるいは強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを積層して接合一体化するようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、より簡単に低コストで多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【０１６１】
また、本実施の形態３によれば、傾斜強化繊維シートを、前記所定の一定角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ一定幅で前記強化繊維シートを傾斜切断し、該切断された複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シートに接合して作製するようにしたので、傾斜強化繊維シートをより容易に低コストで作製できる。
【０１６２】
さらに、本実施の形態３によれば、多軸積層強化繊維シートを、別々に作製した各構成シートを積層し、接合一体化して作製するようにしたので、その構成シートに、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えれば、多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料を容易に成形加工することができる。
【０１６３】
さらに、本実施の形態３によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、繊維単糸束を１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅させた強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。また、多軸積層強化繊維シートを用いた複合材料成形物では、その強化材である多軸積層強化繊維シートの厚み方向におけるうねりが極めて少なく、さらにブロック的な塊の大きさが小さくより均質に分布しているので、複合材料成形物に外力が加わっても、応力集中の度合いが軽減され、より大きい荷重に耐えることができ、外力に対する耐疲労性も優れている。
【実施例】
【０１６４】
次に、本願の実施例を挙げる。
【０１６５】
強化繊維として、東レＭ３０Ｓ、１８Ｋ無撚りの炭素繊維を用いる。
【０１６６】
まず、懸垂状態で走行中の前記炭素繊維束に、直交方向から整流した空気を吹き付けることで、３１ｍｍ（単糸１０００本当たりで２．５８ｍｍ）の幅を持つ、開繊拡幅された強化繊維を得る。
【０１６７】
次に、この開繊拡幅された炭素繊維束表面上に、ポリアミド系ホットメルト接着剤を、幅方向に１列に配置された多数のノズル孔を有する溶融ヘッドから吐出させつつ、空気により引き落すことによって、単糸の直径１８μｍのホットメルト接着剤繊維からなる、目付け４ｇ／ｍ2の繊維ウェブを形成した。
【０１６８】
そして、前記繊維ウエブがその表面上に塗布された開繊された炭素繊維束と糸とを用いて、０°配向の一軸強化繊維シート８１と、９０°配向の一軸強化繊維シート８２とを作製した。
【０１６９】
さらに、前記繊維ウエブがその表面上に塗布された開繊拡幅された炭素繊維束を用いて、その繊維束間の隙間が実質的に無く、且つ互いに重なり合いが無いように製織した後、２４０℃に加熱して、直ちに加圧ロールによって軽く加圧して、二軸強化繊維シートを作製し、該二軸強化繊維シートを筒状に接合した後、４５°の傾斜角で切断していき、４５°配向の傾斜二軸強化繊維シート８３を作製した。
【０１７０】
そして、前述のようにして作製した３つの強化繊維シート、つまり、０°配向の一軸強化繊維シート８１、９０°配向の一軸強化繊維シート８２、及び４５°配向の傾斜二軸強化繊維シート８３、を構成シートとして、それらを積層した後接合一体化して、多軸積層強化繊維シートを作製する。
【０１７１】
具体的には、図８に示すように、２種類の一軸強化繊維シートの間に、前記傾斜二軸強化繊維シートを挟むようにして３つの構成シートを積層した後、２４０℃に加熱し、直ちに加圧ロールにより加圧した。これにより、目付け９７．３ｇ／ｍ2で、４軸（０°／＋４５°／−４５°／９０°）の構成からなる多軸積層強化繊維シート８０を得た。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明の多軸積層シートの作製方法及びその方法により作製された多軸積層シートは、特に航空・宇宙用途や高級釣竿用など、超軽量でかつ高力学的性能が要求される複合材料に用いられるものとして有用である。
【符号の説明】
【０１７３】
１０，３０ 一軸強化繊維シート
１１ 開繊拡幅された強化繊維束
１２ 糸
２０ 一軸強化繊維シート
２２ 一軸強化繊維テープ
２２ａ，２４ａ 開繊拡幅された強化繊維束
２３ 接着性繊維ウェブ
２５ 多孔性接着剤層
５０ 強化繊維積層接合装置
５１ 強化繊維シート供給部
５１ａ〜５１ｅ 引き出しローラ
５２ 接合部
５３ 巻取部
６０ 構成シート
６１，７０，８０ 多軸積層強化繊維シート
７１，７２ 強化繊維シート
７３ 傾斜強化繊維シート
７４ 熱硬化性樹脂の繊維ウェブ
８１ ０°配向の一軸強化繊維シート
８２ ９０°配向の一軸強化繊維シート
８３ 傾斜二軸強化繊維シート
１０１，１０２，１０３ 傾斜切断された傾斜一軸強化繊維シート
１１００ 経編ラッセル方式のシステム
１１０１ 繊維配向機
１１０２ 緯糸挿入機
１１０３ ガイド部
１１０４ ステッチング部
１１０５ 巻取部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料用の多軸積層強化繊維シートに関し、特に、強化繊維シートから複合材料用の多軸積層強化繊維シートを連続的に作製する多軸積層強化繊維シート作製方法、及び多軸積層強化繊維シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維等の強化繊維を強化材として使用した複合材料は、従来軽量で且つ高力学的性能が要求される航空・宇宙用などを始めとして広く使用され始めている。
【０００３】
通常、複合材料として強化繊維を使用する場合、強化繊維を多数本一方向に配列させた一軸強化テープ、あるいは強化繊維や糸等で結合一体化させた一軸強化シートなどの状態にして使用されている。そして、特に面内擬似等方性を得たい場合は、一般的に、様々な角度に配向させた一軸強化テープを積層して多軸積層シートを作製する方法がとられており、そのうち、より簡単なものとして、面内擬似等方性として不充分であるが、開繊した繊維束を直交二軸に配置してなる二軸強化織物などがある。
【０００４】
以上のような強化繊維を強化材とした複合材料において、特に高度の軽量性が要求される場合には、強化繊維として１K（Kは単糸１０００本を意味する）などの超細物の強化繊維束から得られる超薄のテープや織物がしばしば使用される。
【０００５】
しかし、超細物の強化繊束は極めて高価であるため、現在のところコスト面から考えて、該超細物の強化繊維を用いた複合材料の製造を実現化できる用途は極めて限られている。
【０００６】
この問題を解決するため、従来では、通常太さ、または比較的太い強化繊維束を空気開繊によって拡幅することが知られており（非特許文献１参照）、また、その開繊された強化繊維束から得られるドライの超薄のテープや織物も知られている（非特許文献２参照）。ここで「ドライ」とは、強化繊維から生成されたテープや織物に、マトリックス樹脂が含浸されていない状態のことを意味する。
【０００７】
このように開繊された強化繊維束を用いてテープや織物などを作製すれば、通常太さ、または比較的太い強化繊維束を強化材としてテープや織物を作製するより、かなり薄い超薄のテープや織物の強化材を得ることができ、この結果、高度の軽量性を有する複合材料を、かなり安いコストで提供できる。
【０００８】
そして、前記複合材料の強化材としては、開繊された強化繊維束を様々な角度に配向させて積層した多軸積層強化繊維シートがより望ましいが、この開繊された強化繊維束を用いた多軸積層強化繊維シートの作製方法及び装置は確立されていない状態にある。
【０００９】
もちろん、開繊されていない炭素繊維等の強化繊維を用いた多軸積層シートを作製する機械は従来からあり、ＬＩＢＡ社やＭＡＹＥＲ社の経編ラッセル方式のシステムが有名である。
【００１０】
以下、経編ラッセル方式のシステムによる多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
【００１１】
図１２は、経編ラッセル方式のシステムを示す図である。従来の経編ラッセル方式のシステム１１００は、幅６ｍ、長さ２０〜３０ｍ前後の繊維配向機１１０１に、標準３個の緯糸挿入機１１０２が設置されており、この緯糸挿入機１１０２により標準１６本の強化繊維糸を、同時に９０°、あるいは有角度（４５°、−４５°など）方向に挿入するのと同時に、それら挿入糸がバラケないように、繊維配向機１１０１のガイド部１１０３で挿入糸端を保持させて各層の繊維配向を行う。そして、その状態を保持したまま、３層のシートを当該繊維配向機１１０１の最終尾のステッチング部１１０４へ移動させ、各層の保持をＺ軸方向のステッチング糸で行なった後、巻取部１１０５にて巻き取るものである。
【００１２】
従って、この従来からあるシステムを利用して、開繊された強化繊維束より多軸積層強化シートを作製することも考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】川辺、友田、松尾著：繊維機械学誌 ５０ Ｔ６８（１９９７年）
【非特許文献２】友田、川辺、松尾著：材料 ４９ １０２３（２０００年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、この経編ラッセル方式のシステム１１００は、機械装置が非常に高価であり、膨大な設置スペースをとる上に、緯糸挿入機１１０２に緯糸をつけたりする等の仕掛けに多大な原料と人員が必要などの問題があった。さらに、経編ラッセル方式のシステム１１００では、緯糸挿入機１１０２より原糸を直接挿入することから、製品における繊維密度の粗密や欠陥、配向ムラ等が発生しやすい問題もある。この問題は、開繊されていない強化繊維を用いた高目付、厚層品においては、その生産性により優位性を発揮しているものの、開繊された強化繊維を用いた低目付、薄層品などにおいては、原糸供給時に非常に繊細な管理が必要となり、このような経編ラッセル方式のシステム１１００を用いて、開繊された強化繊維の多軸積層シートを、高品質に得ることは難しいと考えられる。
【００１５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、より簡易な方法で、開繊された強化繊維の多軸積層強化繊維シートを連続して作製可能な多軸積層強化繊維シート作製方法、及び多軸積層強化繊維シート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】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、該傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含むものである。
【００１７】
これにより、従来からの装置を用いて、より簡単に多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製する強化繊維テープ作製ステップと、前記傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートあるいは前記強化繊維テープ作製ステップで作製された前記強化繊維テープのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートあるいはテープを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含むものである。
【００１９】
これにより、従来からの装置を用いて、より簡単に多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にする接合ステップと、前記筒状に接合された強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断する傾斜切断ステップと、を含むものである。
【００２１】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートを、簡単な工程で作製でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２３】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートを、簡単な工程で作製でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の請求項５に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシートあるいはテープ幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２５】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートを、簡単な工程で作製でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の請求項６に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、 前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２７】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートをより簡単な工程で作成でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の請求項７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、 前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含むものである。
【００２９】
これにより、所定の角度θに配向された長尺の傾斜強化繊維シートをより簡単な工程で作成でき、この結果、多軸積層強化繊維シートを従来装置を用いて作製することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の請求項８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、糸を用いて結合一体化した一軸配向強化繊維シートであるものである。
【００３１】
これにより、糸により開繊された強化繊維束が固定されているため、その表面に凹凸のほとんどない、取り扱いやすい一軸強化繊維シートを得ることできる。
【００３２】
また、本発明の請求項９に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記糸は接着機能を持つものである。
【００３３】
これにより、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることをさらに防止でき、取扱性に優れた一軸強化繊維シートが得られる。
【００３４】
また、本発明の請求項１０に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を並べてシート状にした強化繊維テープに接着性繊維ウェブを接合して、前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化した一軸配向強化繊維シートであるものである。
【００３５】
これにより、接着性繊維ウェブによって、強化繊維束同士が結合一体化されるため、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることを防止でき、取扱性に優れた一軸強化繊維シートが得られる。
【００３６】
また、本発明の請求項１１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、製織あるいは製編して結合一体化した二軸配向強化繊維シートであるものである。
【００３７】
これにより、従来からの装置を用いて、二軸配向強化繊維シートを一構成シートとした多軸積層強化繊維シートを、容易に得ることができる。
【００３８】
また、本発明の請求項１２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シートの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合するものである。
【００３９】
これにより、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることをより確実に防止できる、取扱性に優れた強化繊維シートを得ることができる。また、その強化繊維シートを強化材とした成形品を、超軽量にすることができると共に、高力学的性能を保持することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項１３に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維テープの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合するものである。
【００４１】
これにより、開繊拡幅された強化繊維束がその幅方向に移動して形崩れすることをより確実に防止できる、取扱性に優れた強化繊維テープを得ることができる。また、その強化繊維シートを強化材とした成形品を、超軽量にすることができると共に、高力学的性能を保持することができる。
【００４２】
また、本発明の請求項１４に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シート作製ステップは、前記開繊拡幅された強化繊維束の表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合した後、該多孔性接着剤層が接合された強化繊維束を結合一体化するものである。
【００４３】
これにより、強化繊維シートを作製しやすくすることができる。
【００４４】
また、本発明の請求項１５に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記接合一体化ステップは、多孔性接着剤を用いて接合一体化するものである。
【００４５】
また、本発明の請求項１６に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記接合一体化ステップは、ステッチングにより接合一体化するものである。
【００４６】
これにより、多軸積層強化繊維シートの構成シートを、従来の装置を用いて接合一体化することができる。
【００４７】
また、本発明の請求項１７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記接合一体化ステップは、接合一体化する際、該積層された層間にマトリックス層を含めるものである。
【００４８】
これにより、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００４９】
また、本発明の請求項１８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記マトリックス層は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウエブからなるものである。
【００５０】
これにより、強化繊維を構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくなったりする問題が生じないようにできる。
【００５１】
また、本発明の請求項１９に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートを作製する際に、該強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸するものである。
【００５２】
また、本発明の請求項２０に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法は、請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、前記強化繊維テープ作製ステップは、前記強化繊維テープを作製する際に、該強化繊維テープにマトリックス樹脂を含浸するものである。
【００５３】
これにより、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００５４】
また、本発明の請求項２１に記載の長尺の傾斜強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断してなるものである。
【００５５】
これにより、より簡単に長尺の所定のθ度に配向された傾斜強化繊維シートを作製することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項２２に記載の長尺の傾斜強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートを接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結してなるものである。
【００５７】
これにより、より簡単に長尺の所定のθ度に配向された傾斜強化繊維シートを作製することができる。
【００５８】
また、本発明の請求項２３に記載の長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結してなるものである。
【００５９】
これにより、より簡単に長尺の所定のθ度に配向された傾斜強化繊維シートを作製することができる。
【００６０】
また、本発明の請求項２４に記載の多軸積層強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断して、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものである。
【００６１】
これにより、より簡単に、且つ低コストで、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【００６２】
また、本発明の請求項２５に記載の多軸積層強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該傾斜切断した複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結して前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものである。
【００６３】
これにより、より簡単に、且つ低コストで、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【００６４】
また、本発明の請求項２６に記載の多軸積層強化繊維シートは、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該複数の傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合し、該傾斜強化繊維シートが面接合された前記シートあるいはテープと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものである。
【００６５】
これにより、より簡単に、且つ低コストで、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、開繊拡幅された強化繊維束から所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、該強化繊維シートを用いて作製し、該作製された傾斜強化繊維シートと、強化繊維シート、あるいは開繊拡幅された強化繊維束を複数本並べてシート状にした強化繊維テープとから、配向角度の異なる少なくと２種類以上を選択して積層し接合一体化して、多軸積層強化繊維シートを得るようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【００６７】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する各構成シートを予め別々に作製し、該各構成シートを積層して接合一体化することで多軸積層強化繊維シートを作製するようにしたので、より容易に、且つ低コストで多軸積層強化繊維シートを作製できる。また、前記構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えることも容易に実現可能である。そして、構成シートとして、前記熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えた多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料は、容易に成形加工することができる。
【００６８】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、前記傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にし、該筒状にした強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断して得るようにしたので、多軸積層シートの構成シートである傾斜強化繊維シートを簡単な工程で得ることができる。
【００６９】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、前記傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シート面接合させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結して得るようにしたので、多軸積層シートの一構成シートである傾斜強化繊維シートを簡単な工程で得ることができる。
【００７０】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、開繊拡幅された強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。
【００７１】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、強化繊維テープあるいは強化繊維シートを、多孔性接着剤層で接合するようにしたので、前記強化繊維テープあるいは強化繊維シートの取扱性を向上させることができる。
【００７２】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、多軸積層強化繊維シートの各構成シートを積層して接合一体化する際、該積層する層間にマトリックス層を含めるようにしたので、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００７３】
また、本発明の多軸積層強化繊維シート作製方法によれば、前記強化繊維シートを作製する際に、該強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸するようにしたので、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【００７４】
本発明の傾斜強化繊維シートによれば、傾斜強化繊維シートを、強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にし、該筒状にした強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、連続的に傾斜切断してなるものとしたので、容易な方法で、長尺の傾斜強化繊維シートを得ることができる。
【００７５】
また、本発明の傾斜強化繊維シートによれば、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、連続的に傾斜切断して、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなるものとしたので、低コストの多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００７６】
また、本発明の多軸積層強化繊維シートによれば、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、前記強化繊維シートの配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シート面接合させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結し、該連結された傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択したシートを積層し接合一体化してなるものとしたので、低コストの多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【００７７】
また、本発明の多軸積層強化繊維シートによれば、単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シート面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは開繊拡幅された強化繊維束を複数本並べてシート状にした強化繊維テープに面接合し、該傾斜強化繊維シートが面接合されたシートあるいはテープと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なるシートを２種類以上選択し、該選択したシートを積層し接合一体化してなるものとしたので、低コストの多軸積層強化繊維シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製工程を示すフローチャートである。
【図２（ａ）】本発明の実施の形態１にかかる０°配向の一軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【図２（ｂ）】本発明の実施の形態１にかかる９０°配向の一軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の実施の形態１にかかる０°配向の一軸強化繊維シートを示す図である。
【図３（ｂ）】本発明の実施の形態１にかかる、その表面に多孔性接着剤層が接合された二軸強化繊維シートを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる、傾斜一軸強化繊維シートの作製方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる、多軸積層強化繊維シートを構成する各構成シートを接合して多軸積層強化繊維シートを作製する装置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートの組み合わせの一例を示す図である。
【図８】本発明の多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートの一実施例である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる、傾斜一軸強化繊維シートの作製方法を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態3にかかる、傾斜一軸強化繊維シートの作製方法を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる、傾斜一軸強化繊維シートが接合された一軸強化繊維シートを示す図である。
【図１２】従来の経編ラッセル方式のシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
本実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製方法は、まず開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記作製された強化繊維シートから、該強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製する。そして、作製された傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープとのうち、配向角度の異なる少なくとも２種類を選択し、それらを従来装置を用いて積層して接合一体化することで多軸積層強化繊維シートを得るものである。
【００８０】
図１は、本実施の形態１にかかる多軸積層強化繊維シートを作製する一連の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
（ステップ１）まず、図１にあるように、強化繊維束を開繊拡幅する。
本願において強化繊維束とは、強化繊維単糸の束状体を意味する。この強化繊維の典型例は、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などであるが、これに限るものでない。
【００８２】
また、開繊拡幅とは、繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上、より好ましくは１．８ｍｍ以上に広げることを意味する。ここで、単糸１０００本当たりの幅を１．３ｍｍ以上に広げることとした理由は、繊維単位束を開繊したことによる効果、例えば樹脂含浸性の向上等、が顕著に現れるためである。
【００８３】
前記強化繊維束の開繊拡幅方法については、ここでは詳述しないが、整流した空気流を、弛緩状態で走行する懸垂状態の前記強化繊維束に対して直行してあてて、開繊させる方法がより好ましい。
【００８４】
（ステップＳ２）次に、前述のようにして開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する。
本願において強化繊維シートとは、前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化させて、所定の角度に配向させた広がりある布（シート）にしたものを意味し、強化繊維テープとは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べたものを意味する。つまり、本願における“シート”と“テープ”の違いは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束同士がばらけないように結合一体化されているか否かである。
【００８５】
図２は、一軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【００８６】
図２において、一軸強化繊維シート１０は、開繊拡幅された強化繊維束１１と、強化効果を持たない糸１２とを平織りすることで、該開繊拡幅された強化繊維束１１を結合一体化させた一軸強化織物であり、図２（ａ）は経糸として開繊拡幅された強化繊維束１１、緯糸として糸１２を用いた０°配向の一軸強化繊維シートを示し、図２（ｂ）は経糸として糸１２、緯糸として開繊拡幅された強化繊維束１１を用いた９０°配向の一軸強化繊維シートを示している。
【００８７】
ここで、前記糸１２の具体例としては、ガラス繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。さらに、前記糸１２として、熱接合などの機能を持つ接着性繊維を用いれば、開繊拡幅された強化繊維束１１が、その幅方向に移動して形崩れすることをさらに防止でき、取扱性に優れた一軸強化繊維シートが得られる。また、開繊拡幅された強化繊維束１１と、強化効果を持たない糸１２からなる一軸強化繊維シートとしては、前述した織物だけでなく、例えば、強化効果をもたない糸が、編ループを形成しつつ直線的に配列された強化繊維束を絡合する構造を有する一軸強化繊維編物であってもよい。
【００８８】
また、前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに、接着性繊維ウェブを接合したものであってもよい。
【００８９】
図３（ａ）は、一軸強化繊維テープから作製された強化繊維シートの一例を示す図であ
る。
【００９０】
図３（ａ）において、一軸強化繊維シート２０は、開繊拡幅された強化繊維束２２ａを複数本平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープ２２と、該強化繊維テープ２２上に接合された接着性繊維ウェブ２３とからなる。この強化繊維テープ２２上に接合されるシートとして、接着性繊維ウェブ２３を用いるのは、一軸強化繊維シートに通流性をもたせるためである。このようにすれば、前記一軸強化繊維シート２０を成形加工する際に、マトリックス樹脂の含浸が阻害されたり、空気の抜けが阻害されたりするのを防止することができる。
【００９１】
さらに、前記強化繊維シートは、開繊拡幅された強化繊維束を、製織あるいは製編して結合一体化した二軸強化繊維シートであってもよい。
【００９２】
図３（ｂ）は、二軸強化繊維シートの一例を示す図である。
【００９３】
二軸強化繊維シートの典型例としては、図３（ｂ）に示すように、経糸、緯糸ともに開繊拡幅された強化繊維束２４ａ，２４ｂからなる二軸強化繊維織物２４が挙げられる。
【００９４】
なお、図３（ｂ）においては、前記二軸強化繊維織物２４の表面上に、多孔性接着剤層２５が接合されている。
【００９５】
ここで、前記多孔性接着剤層２５とは、繊維ウェブなどの通流性のある接着剤状体のものを意味し、例えば、ホットメルト接着剤からなる繊維ウェブなどが一例として挙げられる。このように、接着剤層に通流性をもたせておけば、成形加工する際に、マトリックス樹脂の含浸が阻害されたり、この強化繊維を構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気の抜けが阻害されたりするのを防止することができる。
【００９６】
また、前記多孔性接着剤層２５は、目付け１０ｇ／ｍ2以下の接着剤からなる繊維ウェブであることが好ましい。繊維ウェブの目付けを１０ｇ／ｍ2以下にすれば、成形加工された成形品を超軽量にすることができると共に、その高力学的性能も保持することができる。このとき、該多孔性接着剤層２５は、前記開繊拡幅された強化繊維束２４ａ，２４ｂを用いて二軸強化繊維シートを作製してから、その表面上に接合するようにしてもよいし、あるいは、まず該接着剤層２５を前記開繊拡幅された強化繊維束２４ａ，２４ｂそれぞれの表面上に接合した後、該接着剤層２５が接合された強化繊維束を用いて強化繊維シートを作製してもよい。このように接着剤層２５をシート上に接合すれば、シートの取扱性の向上、あるいはシートの作製段階における繊維束の取扱性を向上させることができる。
【００９７】
同様に、図２に示されるような一軸強化繊維シート１０に前記多孔性接着剤層２５を接合してもよい。
前記二軸強化繊維シートの別の例としては、強化繊維束が直交二軸に配置され、緯糸になる糸がこれら二軸の強化繊維束にからまるように組合った構造の織物や、直交二軸に配置された強化繊維束に糸が経編または緯編のループ構造を作りつつこれらと絡合した構造の編物が挙げられる。
【００９８】
（ステップＳ３）そして、前記ステップＳ２にて作製された強化繊維シートを用いて、該強化繊維シートとは異なる角度に配向された長尺の傾斜強化繊維シートを作製する。
【００９９】
以下、長尺の傾斜強化繊維シートの作製方法を説明する。
【０１００】
図４は、一軸強化繊維シートから長尺の傾斜一軸強度繊維シートを作製する方法を説明する図である。
【０１０１】
まず、図（ａ）に示すように、一軸強化繊維シート１０の対向する側端部、つまりＸ端とＹ端とを接合して、図（ｂ）に示すような筒状の一軸強化繊維シート３０にする。このＸ−Ｙ端の接合方法の典型例は、Ｘ−Ｙ端接合部１５を接着剤、例えばテープ状のホットメルト等で接着して接合する方法、あるいはＸ−Ｙ端接合部１５をステッチングで接合する方法等が挙げられるが、これに限るものではない。なお、Ｘ−Ｙ端接合部１５は、シートが重ならないように接合するのが好ましい。
【０１０２】
そして、筒状の一軸強化繊維シート３０を、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、すなわち図（ｃ）に示す切断位置１６に沿って、連続的に傾斜切断し、図（ｄ）に示すようなθ°に配向された長尺の傾斜一軸強化繊維シートを得る。
【０１０３】
なお、前記説明では、一軸強化繊維シートからθ°配向の傾斜一軸強化繊維シートを作製する例を挙げたが、もちろん、同様の方法で二軸強化繊維シートから、長尺の傾斜二軸強化繊維シートを作製することができる。この場合、±θ°配向の傾斜二軸強化繊維シートが得られる。
【０１０４】
（ステップＳ４）そしてこの後、前記ステップＳ３にて作製した傾斜強化繊維シートと、前記ステップＳ２で作製した強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層強化繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。
【０１０５】
また、接合一体化する際に、前記開繊拡幅された強化繊維束を複数本平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製し、該強化繊維テープも多軸積層強化繊維シートの一構成シートとしてもよい。この場合、前記ステップＳ３にて作製した傾斜強化繊維シートと、前記ステップＳ２で作製した強化繊維シートあるいは前述の強化繊維テープとのうち、配向角度の異なる少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。なお、前記強化繊維テープを作製する際に、その表面上に、図３（ｂ）に示すような多孔性接着剤層２５を接合するようにすれば、該強化繊維テープの取扱性を向上させることができるため、接合一体化する際にその処理が行いやすい。
【０１０６】
図５は、各構成シートを積層し接合一体化して多軸積層強化繊維シートを作製する強化繊維積層接合装置を示す図である。
【０１０７】
図５に示すように、強化繊維積層接合装置５０は、多軸積層強化シートを構成する各構成シート６０ａ〜６０ｅを供給する引き出しローラ５１ａ〜５１ｅを備える強化繊維シート供給部５１と、各構成シート６０を接合一体化して多軸積層強化繊維シート６１にする接合部５２と、多軸積層強化繊維シート６１を巻き取る巻取部５３からなる。
【０１０８】
接合方法としては、まず、前記多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートを、それぞれ引き出しローラ５１にとりつける。
【０１０９】
前記引き出しローラに取り付けられる各構成シート６０ａ〜６０ｅは、前記ステップＳ２で作製された強化繊維シートや、ステップＳ３にて作製された傾斜強化繊維シートや、前述した強化繊維テープが挙げられる。また、必要に応じて、前記構成シート６０として、強化効果のある繊維のランダムマットや、接着剤繊維からなるのマットや、マトリックス樹脂マットあるいはフィルムなどを加えても良いし、前記各構成シート６０に、予め接着層をラミネートしておいても良い。なお、前記構成シート６０として加えられるマットやフィルムは、繊維ウェブなどの通流性のあるものが好ましく、このように、各シートに通流性をもたせておけば、成形加工する際に、マトリックス樹脂の含浸が阻害されたり、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気の抜けが阻害されたりするのを防止することができる。
【０１１０】
図６は、多軸積層強化繊維シートを構成する第１〜第５の構成シートの一例を示す図である。
【０１１１】
図６では、第１の構成シート６０ａは、ステップＳ２にて作製された０°配向の一軸強化繊維シート、第２の構成シート６０ｂは、同じくステップＳ２にて作製された９０°配向の一軸強化繊維シート、第３の構成シート６０ｃは、ステップＳ３にて作製された４５°配向の傾斜一軸強化繊維シート、第４の構成シート６０ｄは、同じくステップＳ３にて作製された−４５°配向の傾斜一軸強化繊維シート、そして第５の構成シート６０ｅは、強化効果のある繊維ウェブである。なお、図示していないが、各構成シート６０ａ〜６０ｅには、該各構成シートを接合して一体化するための接着層がラミネートされているものとする。
【０１１２】
そして、前記繊維強化シート供給部５１の各引き出しローラ５１ａ〜５１ｅに取り付けられた各構成シート６０ａ〜６０ｅを、該引き出しローラより引き出して、接合部５２へ供給する。
【０１１３】
接合部５２では、前記繊維強化シート供給部５１より供給された各構成シート６０ａ〜６０ｅを積層して接合一体化する。
【０１１４】
この接合一体化方法は、熱接着剤などで接合したり、あるいは、糸や強化効果のある繊維などを用いて経編方式や縫製方式等のステッチングしたりすることにより行う。例えば、図６に示した構成シート６０ａ〜６０ｅを接合する場合は、予め各構成シートに接着層が付与されているので、接合部５２にて熱を加えながらプレスするなどして接合する。なお、熱接着剤などで接合する場合は、多軸積層強化繊維シートの立体的ドレープ性を確保するために、面的な接着でなく、点接着や部分接着のほうが好ましい。
【０１１５】
この後、接合部５２にて接合一体化された多軸積層強化繊維シート６１は、巻取部５３にて巻き取られる。
【０１１６】
以上のようにして得られた多軸積層強化繊維シートを、複合材料の強化材とすれば、複合材料成形品を効率的に実現できる。
【０１１７】
以下、その成形加工例を挙げる。
【０１１８】
まず、前記多軸積層強化繊維シート６１を用いて、ニヤーネットを構成した後、これを、レジントランスファー・モールディング法によって成形する。
【０１１９】
さらに、本実施の形態１の多軸積層強化繊維シートの作製工程では、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートを予め作製しておき、最後にそれらを接合一体化して作製するものであるため、該各構成シート間に、複合材料成形加工時に使用するマトリックスからなる層を加えることも可能となる。このようにすれば、前記多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。このマトリックス層は、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブであることが望ましく、このようにすれば、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブを構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくならないようにできる。
【０１２０】
例えば、構成シートとして、熱硬化性樹脂の繊維ウェブを用いた場合、図７に示すように、前記熱硬化性樹脂の繊維ウェブ７４と、強化繊維シート７１〜７２及び傾斜強化繊維シート７３とを交互に重ね合わせて多軸積層強化繊維シート７０を作製し、該マトリックスとなる熱硬化性樹脂の繊維ウェブが含まれる多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となる。
【０１２１】
一方、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして熱可塑性樹脂の繊維ウェブを用いた場合は、図７に示したように、前記熱可塑性樹脂の繊維ウェブと、強化繊維シート及び傾斜強化繊維シートとを交互に重ね合わせて多軸積層強化繊維シートを作製し、該マトリックスとなる熱可塑性樹脂の繊維ウェブが含まれる多軸積層強化繊維シートをプレス機により加熱加圧することで、成形加工が可能となる。
【０１２２】
また、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えるのではなく、前記ステップＳ２にて強化繊維シートあるいはテープを作製する際に、該強化繊維シートあるいは強化繊維テープにマトリックス剤を含浸させて、プリプレグを作製するようにしてもよい。このようにすれば、マトリックスが熱硬化性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となるし、あるいはマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形や加熱圧縮成形を行なうことで、成形加工が可能となり、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態１によれば、多軸積層強化繊維シートを、開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択して、それらを積層して接合一体化するようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、多軸積層強化繊維シートを低コストで作製することができる。
【０１２４】
また、本実施の形態１によれば、前記角度θに配向された傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にし、前記筒状にした強化繊維シートを、前記角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ一定幅で連続的に傾斜切断して作製するようにしたので、長尺の傾斜強化繊維シートを、容易、且つ低コストで作製することができる。
【０１２５】
さらに、本実施の形態１によれば、多軸積層強化繊維シートを、別々に作製した各構成シートを積層し、接合一体化して作製するようにしたので、従来からの装置を用いて、多軸積層強化繊維シートを作製でき、さらに、その構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを予め加えておけば、容易に成形加工が可能な、多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料を提供できる。
【０１２６】
さらに、本実施の形態１によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、繊維単糸束を１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅させた強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。また、多軸積層強化繊維シートを用いた複合材料成形物では、その強化材である多軸積層強化繊維シートの厚み方向におけるうねりが極めて少なく、さらにブロック的な塊の大きさが小さくより均質に分布しているので、複合材料成形物に外力が加わっても、応力集中の度合いが軽減され、より大きい荷重に耐えることができ、外力に対する耐疲労性も優れている。
【０１２７】
（実施の形態２）
以下、本実施の形態２の多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
【０１２８】
前記実施の形態１では傾斜強化繊維シートを、強化繊維シートの対向する側端部を接合して連続的に傾斜切断することにより得たが、本実施の形態２では、強化繊維シートを傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該各傾斜強化繊維シートの端部を接合することで得るようにする。
【０１２９】
本実施の形態２の多軸積層強化繊維シートは、前述の実施の形態１と同様、図１に示すように、まず、強化繊維束を開繊拡幅し（ステップＳ１）、該開繊拡幅された強化繊維束を用いて、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する（ステップＳ２）。
【０１３０】
（ステップＳ３）そして、前記ステップＳ２にて作製された強化繊維シートから、該強化繊維シートとは異なる配向角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）を有する長尺の傾斜強化繊維シートを作製する。
【０１３１】
ここで、本実施の形態２における長尺の傾斜強化繊維シートの作製方法を説明する。
図９は、本実施の形態２にかかる、一軸強化繊維シートから長尺の傾斜一軸強度繊維シートを作製する方法を説明する図である。
【０１３２】
まず、一軸強化繊維シート１０を、所定の角度θ、且つ一定幅、すなわち図（ａ）に示す切断位置１６で傾斜切断して、図（ｂ）に示す複数の傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１〜１０３を得る。なお、前記強化繊維シート１０の切断幅は、前記角度θと、後述するステップＳ４にて接合一体化するシートあるいはテープの幅とによって定まる。
【０１３３】
そして、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１〜１０３をそれぞれ同方向に回転させ（図（ｃ）参照）、該傾斜切断された一軸強化繊維シートの端部を接合して連結していく。つまり、図（ｃ）のように、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１のＹ１端と、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０２のＸ２端とを接合し、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０２のＹ２端と、傾斜切断された一軸強化繊維シート１０３のＸ３端とを接合する、というようにして、すべての傾斜切断された一軸強化繊維シートを連結する。
【０１３４】
これにより、最終的に、図（ｄ）に示すような、角度θに配向された、長尺の傾斜一軸強化繊維シートが得られる。このＸ−Ｙ端の接合方法の典型例は、Ｘ−Ｙ端接合部１５を接着剤、例えばテープ状のホットメルト等で接着して接合する方法、あるいはＸ−Ｙ端接合部１５をステッチングで接合する方法、さらには、傾斜切断した一軸強化繊維シートの表面上に図２に示した多孔性接着剤層２３を接合し、緩やかに前記複数の傾斜切断した一軸強化繊維シート同士を接着する等が挙げられるが、これに限るものではない。なお、前記多孔性接着剤層２３とは、繊維ウェブなどの通流性のある接着剤状体のものを意味し、例えば、ホットメルト接着剤からなる繊維ウェブなどが一例として挙げられる。
【０１３５】
さらに、前記説明では、一軸強化繊維シートからθ°配向の傾斜一軸強化繊維シートを作製する例を挙げたが、もちろん、同様の方法で二軸強化繊維シートから、長尺の傾斜二軸強化繊維シートを作製することもできる。この場合、±θ°配向の傾斜二軸強化繊維シートが得られる。
【０１３６】
（ステップＳ４）そしてこの後、前記ステップＳ３にて作製した傾斜強化繊維シート、及び前記ステップＳ２で作製した強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。
【０１３７】
この接合一体化方法は、前記実施の形態１において図５及び図６を用いて説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【０１３８】
さらに、前記ステップＳ４で接合一体化する前記多軸積層繊維シートの構成シートは、ステップＳ３で得た傾斜強化繊維シート、及び前述したステップＳ２で得た強化繊維シートや、前述の強化繊維テープだけでなく、前記実施の形態１において図６あるいは図７を用いて説明したように、強化効果のある繊維のランダムマットや、接着剤繊維のマットや、あるいは複合材料成形加工時に使用するマトリックス樹脂マットあるいはフィルムなどを加えても良い。このようにすれば、前記多軸積層強化繊維シートを強化材とする複合材料を、より簡単且つ効率的に成形加工できる。
【０１３９】
そして、前記構成シートとして加えるランダムマットや、接着剤繊維のマットや、マトリックス樹脂マット等は、繊維ウェブであることが望ましい。このようにすれば、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブを構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくならないようにできる。
【０１４０】
また、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えるのではなく、前記ステップＳ２にて強化繊維シートあるいはテープを作製する際に、該強化繊維シートあるいは強化繊維テープにマトリックス剤を含浸させて、プリプレグを作製するようにしてもよい。このようにすれば、マトリックスが熱硬化性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となるし、あるいはマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形や加熱圧縮成形を行なうことで、成形加工が可能となり、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１４１】
以上のように、本実施の形態２によれば、多軸積層強化繊維シートを、開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、前記強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートあるいは開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択して、それらを積層して接合一体化するようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、多軸積層強化繊維シートを低コストで作製することができる。
【０１４２】
また、本実施の形態２によれば、前記角度θに配向された傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを、前記所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ一定幅で傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該傾斜切断された各シートの端部を接合し連結することで、長尺の傾斜強化繊維シートを作製するようにしたので、長尺の傾斜強化繊維シートを、容易、且つ低コストで作製することができる。
【０１４３】
さらに、本実施の形態２によれば、多軸積層強化繊維シートを、別々に作製した各構成シートを積層し、接合一体化して作製するようにしたので、その構成シートに、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えれば、多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料を容易に成形加工することができる。
【０１４４】
さらに、本実施の形態２によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、繊維単糸束を１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅させた強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。また、多軸積層強化繊維シートを用いた複合材料成形物では、その強化材である多軸積層強化繊維シートの厚み方向におけるうねりが極めて少なく、さらにブロック的な塊の大きさが小さくより均質に分布しているので、複合材料成形物に外力が加わっても、応力集中の度合いが軽減され、より大きい荷重に耐えることができ、外力に対する耐疲労性も優れている。
【０１４５】
（実施の形態３）
以下、本実施の形態３の多軸積層強化繊維シートの作製方法について説明する。
【０１４６】
前記実施の形態では、傾斜強化繊維シートの作製ステップにおいて、強化繊維シートから長尺の傾斜強化繊維シートを作製し、該長尺の傾斜強度繊維シートを前記多軸積層繊維シートの構成シートとするようにしたが、本実施の形態３では、長尺の傾斜強化繊維シートを作製せず、前記強化繊維シートを傾斜切断して短い傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シートに接合したシートを前記多軸積層繊維シートの構成シートとする。
【０１４７】
本実施の形態３の多軸積層強化繊維シートは、前述の実施の形態１と同様、図１に示すように、まず、強化繊維束を開繊拡幅し（ステップＳ１）、該開繊拡幅された強化繊維束を用いて、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する（ステップＳ２）。
【０１４８】
（ステップＳ３）そして、前記ステップＳ２にて作製された強化繊維シートから、該強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを作製する。
【０１４９】
ここで、本実施の形態３における傾斜強化繊維シートの作製方法を説明する。
【０１５０】
図１０は、本実施の形態３にかかる、一軸強化繊維シートから傾斜一軸強度繊維シートを作製する方法を説明する図である。
【０１５１】
この傾斜強化繊維シートは、強化繊維シート１０を所定の角度θ、且つ一定幅、すなわち図１０（ａ）に示す切断位置１６で傾斜切断して、図１０（ｂ）に示す複数の傾斜切断された一軸強化繊維シート１０１〜１０３を得る。なお、前記強化繊維シート１０の切断幅は、前記角度θと、後述するステップＳ４にて該複数の傾斜切断されたシート１０１〜１０３を面接合するシートあるいはテープの幅とによって定まる。
【０１５２】
もちろん、ステップＳ３において得る傾斜強化繊維シートは、図１０に示される傾斜一軸強化繊維シートに限らず、傾斜二軸強化繊維シートであってもよい。そして、傾斜二軸強化繊維シートの場合も、前述と同様の方法で二軸強化繊維シートを傾斜切断して得ることができる。
【０１５３】
（ステップＳ４）そして、前述のようにして得た複数の傾斜強化繊維シート１０１〜１０３を、まず図１１に示すように、例えば０°配向一軸強化繊維シート１０上に接合する。もちろん、一軸強化繊維シートに限るものではなく、二軸強化繊維シートや、強化繊維テープに、前記複数の傾斜強化繊維シート１０１〜１０３を接合するようにしてもよい。
【０１５４】
この接合方法は、接着剤、例えばホットメルト等で接着して接合する方法、あるいはＸ−Ｙ端接合部１５をステッチングして接合する方法等が挙げられる。なお、前記傾斜強化繊維シートを接着剤などで前記別の構成シートに接合する場合は、該構成シートの立体的ドレープ性を確保するために、面的な接着でなく、点接着や部分接着のほうが好ましい。
【０１５５】
そしてこの後、前記ステップＳ３にて作製した作製した傾斜強化繊維シートが接合された強化繊維シート、及び前記ステップＳ２で作製した強化繊維シート、あるいは前記強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを多軸積層繊維シートの構成シートとして積層して接合一体化する。
【０１５６】
この接合一体化方法は、前記実施の形態１において図５及び図６を用いて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５７】
そして、前記実施の形態１において説明したように、多軸積層繊維シートの構成シートとして、強化効果のある繊維のランダムマットや、接着剤繊維のマットや、あるいは複合材料成形加工時に使用するマトリックス樹脂マットあるいはフィルムなどを加えても良い。このようにすれば、前記多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１５８】
さらに、前記構成シートとして加えるランダムマットや、接着剤繊維のマットや、マトリックス樹脂マット等は、繊維ウェブであることが望ましい。このようにすれば、マトリックス樹脂からなる繊維ウェブを構成シートとして多軸積層強化繊維シートを作製する際に、該多軸積層強化繊維シートに含まれる空気が抜けにくくならないようにできる。
【０１５９】
また、多軸積層強化繊維シートの構成シートとして、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えるのではなく、前記ステップＳ２にて強化繊維シートあるいはテープを作製する際に、該強化繊維シートあるいは強化繊維テープにマトリックス剤を含浸させて、プリプレグを作製するようにしてもよい。このようにすれば、マトリックスが熱硬化性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形を行なうことで、成形加工が可能となるし、あるいはマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、多軸積層強化繊維シートを、オープン型の上にて、いわゆる真空バグ加熱成形や加熱圧縮成形を行なうことで、成形加工が可能となり、多軸積層強化繊維シートから、複合材料成形物がより簡単且つ効率的に、成形加工できる。
【０１６０】
以上のように、本実施の形態３によれば、多軸積層強化繊維シートを、開繊拡幅された強化繊維束から所定の配向角度を有するシート状に結合一体化されてなる強化繊維シート、あるいは該開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製し、前記強化繊維シートとは異なる配向角度θを有する傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製し、該傾斜強化繊維シートが接合された前記強化繊維シート、及び前記強化繊維シートあるいは強化繊維テープのうち、異なる配向角度を有する少なくとも２種類以上を選択し、それらを積層して接合一体化するようにしたので、新たな機械を導入することなく、従来からの装置を使用して、より簡単に低コストで多軸積層強化繊維シートを作製することができる。
【０１６１】
また、本実施の形態３によれば、傾斜強化繊維シートを、前記所定の一定角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ一定幅で前記強化繊維シートを傾斜切断し、該切断された複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シートに接合して作製するようにしたので、傾斜強化繊維シートをより容易に低コストで作製できる。
【０１６２】
さらに、本実施の形態３によれば、多軸積層強化繊維シートを、別々に作製した各構成シートを積層し、接合一体化して作製するようにしたので、その構成シートに、マトリックスとなる熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウェブを加えれば、多軸積層強化繊維シートを強化材とした複合材料を容易に成形加工することができる。
【０１６３】
さらに、本実施の形態３によれば、多軸積層強化繊維シートを構成する構成シートとして、繊維単糸束を１０００本当たりの幅が１．３ｍｍ以上になるように開繊拡幅させた強化繊維束を用いているので、粘度の高いマトリックス樹脂でも、速やかに含浸させることができ、成形加工しやすい効果がある。また、多軸積層強化繊維シートを用いた複合材料成形物では、その強化材である多軸積層強化繊維シートの厚み方向におけるうねりが極めて少なく、さらにブロック的な塊の大きさが小さくより均質に分布しているので、複合材料成形物に外力が加わっても、応力集中の度合いが軽減され、より大きい荷重に耐えることができ、外力に対する耐疲労性も優れている。
【実施例】
【０１６４】
次に、本願の実施例を挙げる。
【０１６５】
強化繊維として、東レＭ３０Ｓ、１８Ｋ無撚りの炭素繊維を用いる。
【０１６６】
まず、懸垂状態で走行中の前記炭素繊維束に、直交方向から整流した空気を吹き付けることで、３１ｍｍ（単糸１０００本当たりで２．５８ｍｍ）の幅を持つ、開繊拡幅された強化繊維を得る。
【０１６７】
次に、この開繊拡幅された炭素繊維束表面上に、ポリアミド系ホットメルト接着剤を、幅方向に１列に配置された多数のノズル孔を有する溶融ヘッドから吐出させつつ、空気により引き落すことによって、単糸の直径１８μｍのホットメルト接着剤繊維からなる、目付け４ｇ／ｍ2の繊維ウェブを形成した。
【０１６８】
そして、前記繊維ウエブがその表面上に塗布された開繊された炭素繊維束と糸とを用いて、０°配向の一軸強化繊維シート８１と、９０°配向の一軸強化繊維シート８２とを作製した。
【０１６９】
さらに、前記繊維ウエブがその表面上に塗布された開繊拡幅された炭素繊維束を用いて、その繊維束間の隙間が実質的に無く、且つ互いに重なり合いが無いように製織した後、２４０℃に加熱して、直ちに加圧ロールによって軽く加圧して、二軸強化繊維シートを作製し、該二軸強化繊維シートを筒状に接合した後、４５°の傾斜角で切断していき、４５°配向の傾斜二軸強化繊維シート８３を作製した。
【０１７０】
そして、前述のようにして作製した３つの強化繊維シート、つまり、０°配向の一軸強化繊維シート８１、９０°配向の一軸強化繊維シート８２、及び４５°配向の傾斜二軸強化繊維シート８３、を構成シートとして、それらを積層した後接合一体化して、多軸積層強化繊維シートを作製する。
【０１７１】
具体的には、図８に示すように、２種類の一軸強化繊維シートの間に、前記傾斜二軸強化繊維シートを挟むようにして３つの構成シートを積層した後、２４０℃に加熱し、直ちに加圧ロールにより加圧した。これにより、目付け９７．３ｇ／ｍ2で、４軸（０°／＋４５°／−４５°／９０°）の構成からなる多軸積層強化繊維シート８０を得た。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明の多軸積層シートの作製方法及びその方法により作製された多軸積層シートは、特に航空・宇宙用途や高級釣竿用など、超軽量でかつ高力学的性能が要求される複合材料に用いられるものとして有用である。
【符号の説明】
【０１７３】
１０，３０ 一軸強化繊維シート
１１ 開繊拡幅された強化繊維束
１２ 糸
２０ 一軸強化繊維シート
２２ 一軸強化繊維テープ
２２ａ，２４ａ 開繊拡幅された強化繊維束
２３ 接着性繊維ウェブ
２５ 多孔性接着剤層
５０ 強化繊維積層接合装置
５１ 強化繊維シート供給部
５１ａ〜５１ｅ 引き出しローラ
５２ 接合部
５３ 巻取部
６０ 構成シート
６１，７０，８０ 多軸積層強化繊維シート
７１，７２ 強化繊維シート
７３ 傾斜強化繊維シート
７４ 熱硬化性樹脂の繊維ウェブ
８１ ０°配向の一軸強化繊維シート
８２ ９０°配向の一軸強化繊維シート
８３ 傾斜二軸強化繊維シート
１０１，１０２，１０３ 傾斜切断された傾斜一軸強化繊維シート
１１００ 経編ラッセル方式のシステム
１１０１ 繊維配向機
１１０２ 緯糸挿入機
１１０３ ガイド部
１１０４ ステッチング部
１１０５ 巻取部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、
複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、
前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、
該傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項２】
強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、
複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、
前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、
複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製する強化繊維テープ作製ステップと、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートあるいは前記強化繊維テープ作製ステップで作製された前記強化繊維テープのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートあるいはテープを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にする接合ステップと、
前記筒状に接合された強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断する傾斜切断ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項４】
請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項５】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシートあるいはテープ幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項６】
請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項７】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、糸を用いて結合一体化した一軸配向強化繊維シートである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項９】
請求項８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記糸は接着機能を持つ、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を並べてシート状にした強化繊維テープに接着性繊維ウェブを接合して、前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化した一軸配向強化繊維シートである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、製織あるいは製編して結合一体化した二軸配向強化繊維シートである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維テープの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１４】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シート作製ステップは、前記開繊拡幅された強化繊維束の表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合した後、該多孔性接着剤層が接合された強化繊維束を結合一体化する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１５】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記接合一体化ステップは、多孔性接着剤を用いて接合一体化するものである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１６】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記接合一体化ステップは、ステッチングにより接合一体化するものである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１７】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記接合一体化ステップは、接合一体化する際、該積層された層間にマトリックス層を含める、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記マトリックス層は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウエブからなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１９】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートを作製する際に、該強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項２０】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維テープ作製ステップは、前記強化繊維テープを作製する際に、該強化繊維テープにマトリックス樹脂を含浸する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項２１】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断してなる、
ことを特徴とする長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シート。
【請求項２２】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートを接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結してなる、
ことを特徴とする長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シート。
【請求項２３】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結してなる、
ことを特徴とする長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シート。
【請求項２４】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断して、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート。
【請求項２５】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該傾斜切断した複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結して前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート。
【請求項２６】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該複数の傾斜強化繊維シートを面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合し、該傾斜強化繊維シートが面接合されたシートあるいはテープと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート。
【請求項１】
強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、
複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、
前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、
該傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項２】
強化繊維単糸束を、１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅する開繊拡幅ステップと、
複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製する強化繊維シート作製ステップと、
前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する少なくとも１種類以上の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートを用いて作製する傾斜強化繊維シート作製ステップと、
複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープを作製する強化繊維テープ作製ステップと、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップで作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シート作製ステップで作製された前記強化繊維シートあるいは前記強化繊維テープ作製ステップで作製された前記強化繊維テープのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートあるいはテープを積層して接合一体化する接合一体化ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にする接合ステップと、
前記筒状に接合された強化繊維シートを、前記筒状の強化繊維シートの軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断する傾斜切断ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項４】
請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項５】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記接合一体化ステップにおいて前記傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシートあるいはテープ幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項６】
請求項１に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシート幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項７】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記傾斜強化繊維シート作製ステップは、
前記強化繊維シートの配向軸に対して、所定の角度（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、前記傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、前記強化繊維シートを傾斜切断する傾斜切断ステップと、
前記傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを、前記強化繊維シートあるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結する接合ステップと、を含む、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、糸を用いて結合一体化した一軸配向強化繊維シートである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項９】
請求項８に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記糸は接着機能を持つ、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートは、複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を並べてシート状にした強化繊維テープに接着性繊維ウェブを接合して、前記開繊拡幅された強化繊維束を結合一体化した一軸配向強化繊維シートである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートは、前記開繊拡幅された強化繊維束を、製織あるいは製編して結合一体化した二軸配向強化繊維シートである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シートの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維テープの表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１４】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シート作製ステップは、前記開繊拡幅された強化繊維束の表面に、目付け１０ｇ／ｍ2以下の多孔性接着剤層を接合した後、該多孔性接着剤層が接合された強化繊維束を結合一体化する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１５】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記接合一体化ステップは、多孔性接着剤を用いて接合一体化するものである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１６】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記接合一体化ステップは、ステッチングにより接合一体化するものである、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１７】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記接合一体化ステップは、接合一体化する際、該積層された層間にマトリックス層を含める、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記マトリックス層は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性樹脂の繊維ウエブからなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項１９】
請求項１または請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維シート作製ステップは、前記強化繊維シートを作製する際に、該強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項２０】
請求項２に記載の多軸積層強化繊維シート作製方法において、
前記強化繊維テープ作製ステップは、前記強化繊維テープを作製する際に、該強化繊維テープにマトリックス樹脂を含浸する、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート作製方法。
【請求項２１】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断してなる、
ことを特徴とする長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シート。
【請求項２２】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートを接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結してなる、
ことを特徴とする長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シート。
【請求項２３】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された、複数本の強化繊維束を結合一体化させて所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断し、該傾斜切断して得た複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合しつつ該傾斜強化繊維シートの各端部を連結してなる、
ことを特徴とする長尺のθ度に配向された傾斜強化繊維シート。
【請求項２４】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートの対向する側端部を接合して筒状にした強化繊維シートを、該筒の軸方向に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）で、連続的に傾斜切断して、前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート。
【請求項２５】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該傾斜強化繊維シートと接合一体化させるシート幅とによって定まる幅で、傾斜切断して複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該傾斜切断した複数の傾斜強化繊維シートの各端部を接合しつつ連結して前記強化繊維シートとは異なる配向角度を有する傾斜強化繊維シートを作製し、該作製された前記傾斜強化繊維シートと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート。
【請求項２６】
単糸１０００本当たりの幅が１．３mm以上になるよう開繊拡幅された複数本の強化繊維束を結合一体化して、所定の配向角度を有する強化繊維シートを作製し、該強化繊維シートを、その配向軸に対して所定の角度θ（−９０°＜θ＜０°，０°＜θ＜９０°）、且つ該角度θと、当該複数の傾斜強化繊維シートを面接合させるシートあるいはテープの幅とによって定まる幅で、傾斜切断して、複数の傾斜強化繊維シートを作製し、該複数の傾斜強化繊維シートを前記強化繊維シート、あるいは複数本の前記開繊拡幅された強化繊維束を平行に引き揃えて面状に並べた強化繊維テープに面接合し、該傾斜強化繊維シートが面接合されたシートあるいはテープと、前記強化繊維シートとのうち、配向角度の異なる２種類以上を選択し、該選択した配向角度の異なるシートを積層し接合一体化してなる、
ことを特徴とする多軸積層強化繊維シート。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１２１３７２（Ｐ２０１１−１２１３７２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２８７（Ｐ２０１１−１２２８７）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【分割の表示】特願２００４−３１９７５０（Ｐ２００４−３１９７５０）の分割
【原出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（５００１５２２６７）丸八株式会社 (12)
【出願人】（５１１０２１１８１）丸八エクスピーテイー株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【分割の表示】特願２００４−３１９７５０（Ｐ２００４−３１９７５０）の分割
【原出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（５００１５２２６７）丸八株式会社 (12)
【出願人】（５１１０２１１８１）丸八エクスピーテイー株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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