強化繊維シート、繊維強化複合材、及び強化繊維シートの製造方法、並びに繊維強化複合材の製造方法
【課題】強度的な品質に優れた強化繊維シート及び繊維強化複合材を提供する。
【解決手段】帯形状の強化繊維シート１２Ｅは、織物１３Ｅと、織物１３Ｅの接着面１３１に貼り付けられた強化繊維束１４とから構成されている。強化繊維束１４によって配列形成された配列領域は、強化繊維シートの長さ方向に引き揃えられた直線配列部１４１と、強化繊維シートの長さ方向に引き揃えられた後に半円を描きながら反転して強化繊維シートの長さ方向に引き揃えられた配列部１４２とに分かれている。配列部１４２は、連続した状態で方向転換する方向転換部Ｈｏを備えており、方向転換部Ｈｏと直線配列部１４１の一端部との間には空領域Ｑが形成されている。
【解決手段】帯形状の強化繊維シート１２Ｅは、織物１３Ｅと、織物１３Ｅの接着面１３１に貼り付けられた強化繊維束１４とから構成されている。強化繊維束１４によって配列形成された配列領域は、強化繊維シートの長さ方向に引き揃えられた直線配列部１４１と、強化繊維シートの長さ方向に引き揃えられた後に半円を描きながら反転して強化繊維シートの長さ方向に引き揃えられた配列部１４２とに分かれている。配列部１４２は、連続した状態で方向転換する方向転換部Ｈｏを備えており、方向転換部Ｈｏと直線配列部１４１の一端部との間には空領域Ｑが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂強化用の強化繊維シート、繊維強化複合材、及び強化繊維シートの製造方法、並びに繊維強化複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材の製作には、強化繊維基材に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させてシート状に製造されたプリプレグを用いる方法、あるいは強化繊維基材を積層して製造されたプリフォームを用いる方法等が知られている。
【０００３】
プリプレグを用いる方法では、熱硬化性樹脂を予め含浸しているため、新たにマトリックスを付加すること無く繊維強化複合材を製作できるという利点がある。その反面、プリプレグを用いる方法では、バギングフィルムを用いて真空引きした後に大型のオートクレーブによりプリプレグを熱硬化させる等、大型の装置を使用する必要がある。そのため、エネルギー消費が大きく、コストアップにも繋がるという問題がある。又、プリプレグは、保管方法や使用期限等に制約があり、管理が複雑であるという問題もある。
【０００４】
一方、プリフォームを用いる方法では、大型の装置を用いる必要が無いため、比較的簡便に使用できる利点がある。
特許文献１には、一方向に強化繊維を引き揃えたシート状物が強化繊維の方向を異ならせるように２層以上積層されており、これらのシート状物が少なくとも２枚の樹脂透過性基布によって固定されている。樹脂透過性基布は、加熱によって融解する樹脂を繊維にコーティングしたメッシュ状物である。シート状物は、加熱によって融解した樹脂によって樹脂透過性基布に貼り付け固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３８８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示の強化繊維シートでは、シート状物が直線状態で樹脂透過性基布に貼り付けられている。全てのシート状物の配向状態を直線状態とする構成では、強化繊維シートを所望の形状に形成するのにシート状物を途中で切断する箇所が多くなり、強度的な品質で問題がある。
【０００７】
本発明は、強度的な品質に優れた強化繊維シート及び繊維強化複合材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１乃至請求項７の発明は、強化繊維シートを対象とし、請求項１の発明では、層間強化材からなる多孔シートと、前記多孔シートの少なくとも一方の面に付着された熱融着材と、前記多孔シートの前記一方の面において前記熱融着材に接着された強化繊維束とを備え、少なくとも一部の前記強化繊維束には、前記強化繊維束が屈曲又は湾曲された方向転換部が形成されている。なお、層間強化材が多孔シートであるのは、強化繊維シートを積層した後にマトリックス樹脂を含浸させる場合に、シートに孔が形成されていないとマトリックス樹脂が含浸しないためである。
【０００９】
このような方向転換部の存在は、強化繊維束の切断箇所を少なくして強化繊維シートを強度的な品質に優れたものとする。なお、層間強化材とは、繊維強化複合材の層間を高靭性化して耐衝撃性を向上させるものであることを意味する。
【００１０】
好適な例では、前記多孔シートは、織物である。
織物の織り目は、樹脂の浸透の上で好ましい孔である。
好適な例では、前記織物は、平織物である。
【００１１】
平織物は、強化繊維シートの厚みを小さくする上で好ましい。
好適な例では、前記織物の糸は、前記熱融着材によって被膜されている。
熱融着材によって被膜されている糸は、強化繊維束を織物に貼り付ける上で簡便な素材である。
【００１２】
好適な例では、前記層間強化材は、熱可塑性樹脂である。
好適な例では、少なくとも一部の前記強化繊維束には、直線配列部と方向転換部とが形成されている。
【００１３】
好適な例では、少なくとも一部の前記強化繊維束には、半円弧状の方向転換部と該方向転換部の一対の端部のそれぞれから延在する直線配列部が形成されている。
請求項８の発明は、強化繊維シートの製造方法を対象とし、少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、前記多孔シートの前記一方の、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程とを備え、前記加熱ローラは、前記層間強化材の融点以下前記熱融着材の融点以上の温度に加熱される。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の強化繊維シートを少なくとも含む複数の強化繊維シートを積層した積層体にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材である。
【００１５】
請求項１０の発明は、繊維強化複合材の製造方法を対象とし、少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、前記多孔シートの前記一方の、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程と、前記一方の面に前記強化繊維束が接着した前記強化繊維シートを積層する積層工程と、前記強化繊維シートを積層にマトリックス樹脂を含浸させる含浸工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の強化繊維シート及び繊維強化複合材は、強度的な品質に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、繊維強化複合材の斜視図。（ｂ）は、積層体の概略斜視図。（ｃ）は、複数の強化繊維シートの斜視図。
【図２】平織物の断面図。
【図３】供給装置の模式図。
【図４】加熱ローラの方向転換を説明する平面図。
【図５】第２の実施形態を示す供給装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、繊維強化複合材１０は、帯形状に形成されている。帯形状に形成された繊維強化複合材１０の長さ方向の一端部には孔１０１が貫設されており、孔１０１の周囲には半円弧縁１０２が形成されている。繊維強化複合材１０は、図１（ｂ）に示す積層体１１に熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含浸させて構成されている。積層体１１は、図１（ｃ）に示す複数の強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅを積層して構成されている。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、帯形状の強化繊維シート１２Ａは、多孔シートである織物１３Ａと、強化繊維シート１２Ａの長さ方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ａとから構成されている。強化繊維束１４Ａは、織物１３Ａの一方の面（接着面１３１）に貼り付けられている。帯形状の強化繊維シート１２Ｂは、織物１３Ｂと、強化繊維シート１２Ｂの長さ方向に対して１３５°で斜交する方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ｂとから構成されている。強化繊維束１４Ｂは、織物１３Ｂの接着面１３１に貼り付けられている。
【００２０】
帯形状の強化繊維シート１２Ｃは、織物１３Ｃと、強化繊維シート１２Ｃの長さ方向に対して４５°で斜交する方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ｃとから構成されている。強化繊維束１４Ｃは、織物１３Ｃの接着面１３１に貼り付けられている。帯形状の強化繊維シート１２Ｄは、織物１３Ｄと、強化繊維シート１２Ｂの幅方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ｄとから構成されている。強化繊維束１４Ｄは、織物１３Ｄの接着面１３１に貼り付けられている。
【００２１】
一対の帯形状の強化繊維シート１２Ｅは、織物１３Ｅと、織物１３Ｅの接着面１３１に貼り付けられた強化繊維束１４Ｅとから構成されている。強化繊維束１４Ｅによって配列形成された配列領域は、強化繊維シート１２Ｅの長さ方向に引き揃えられた直線配列部１４１と、強化繊維シート１２Ｅの長さ方向に引き揃えられた後に半円を描きながら反転して強化繊維シート１２Ｅの長さ方向に引き揃えられた配列部１４２とに分かれている。配列部１４２は、連続した状態で方向転換する半円弧状の方向転換部Ｈｏを備えており、方向転換部Ｈｏと直線配列部１４１の一端部との間には空領域Ｑが形成されている。配列部１４２は、半円弧状の方向転換部Ｈｏの一対の端部のそれぞれから延在する直線配列部１４３，１４４を備えている。
【００２２】
図２に示すように、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅは、平織物であり、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの経糸Ｔと緯糸Ｙとは、芯糸１５の表面に低融点の被膜１６を有する融着糸である。芯糸１５は、熱可塑性樹脂からなり、被膜１６は、別の熱可塑性樹脂からなる。被膜１６の熱可塑性樹脂としては、その融点Ｔ１が芯糸１５の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも低いものが用いられる。被膜１６の熱可塑性樹脂としては、例えば共重合ナイロン、変性ポリエステルあるいはビニロンが用いられ、芯糸１５の熱可塑性樹脂としてはナイロン６あるいはナイロン６６が用いられる。被膜１６は、多孔シートの両面に付着された熱融着材である。なお、ナイロンの代わりにポリエステルを使用しても良い。
【００２３】
強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅは、加熱によって溶融した被膜１６に付着されて織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに接着されている。
強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅは、図３に示す強化繊維シート製造装置１７によって織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに貼り付けられる。
【００２４】
図３に示すように、強化繊維シート製造装置１７は、保持台１８と、保持台１８の上方に配設された供給装置１９とから構成されている。供給装置１９を構成する箱形状のヘッドフレーム２０は、回転軸２１を介して回転装置２２によって回転可能に支持されており、回転装置２２は、回転軸２１を中心にしてヘッドフレーム２０を回動可能である。回転装置２２は、図示しない移動機構によって左右方向（図３において左右方向）及び前後方向（図３において紙面に垂直な方向）に移動可能に支持されている。又、回転装置２２は、図示しない昇降機構によって昇降可能である。
【００２５】
ヘッドフレーム２０の内部には、強化繊維束１４を巻いたボビン２３、一対の供給ローラ２４，２５、張力付与ローラ２６、ガイドローラ２７、一対の送り出しローラ２８，２９、カッター３０及び加熱ローラ３１が内蔵されている。ボビン２３に巻かれた強化繊維束１４は、一対の供給ローラ２４，２５間を通されて張力付与ローラ２６及びガイドローラ２７に接しながら一対の送り出しローラ２８，２９を通される。供給ローラ２５は、圧縮ばね３２のばね力によって供給ローラ２４に圧接されている。張力付与ローラ２６は、引っ張りばね３３のばね力によって強化繊維束１４に一定の張力を付与している。
【００２６】
カッター３０は、図示しない駆動装置により適宜のタイミングで仮想線で示す位置まで進出される。これにより送り出しローラ２８，２９と加熱ローラ３１との間で強化繊維束１４が切断される。送り出しローラ２８，２９を通された強化繊維束１４は、加熱ローラ３１と対向する位置に配設されたガイド３４との間に案内される。加熱ローラ３１は、内部に備えたヒータ（図示略）によりローラ表面が昇温される。又、加熱ローラ３１は、図示しない付勢手段により保持台１８に押接可能である。
【００２７】
次に、強化繊維シート１２Ｅの製造を説明する。
加熱ローラ３１は、芯糸１５（層間強化材）の融点Ｔ２以下で熱融着材の融点Ｔ１以上の温度に加熱される。図４に示すように、保持台１８の載置面１８１上に織物１３Ｅが載せられて動かないようにされる。この工程は、多孔シートである平織物を準備する準備工程である。
【００２８】
加熱ローラ３１とガイド３４との間を通された強化繊維束１４の始端は、ヘッドフレーム２０を移動することによって織物１３Ｅの右端の直上に案内される。その後、ヘッドフレーム２０が下動され、強化繊維束１４の始端部が加熱ローラ３１と織物１３Ｅとの間に挟まれる。
【００２９】
加熱ローラ３１は、前記した付勢手段により強化繊維束１４の始端部を織物１３Ｅの右端上に押接する。又、加熱ローラ３１は、前記したヒータの加熱作用によって織物１３Ｅの融着糸の被膜１６を溶融する。これにより、強化繊維束１４の始端部が織物１３Ｅに接着される。
【００３０】
その後、ヘッドフレーム２０が移動され、加熱ローラ３１が強化繊維束１４を織物１３Ｅ上に押接しながら織物１３Ｅ上を転動してゆく。加熱ローラ３１の転動により強化繊維束１４がボビン２３から引き出されてゆき、加熱ローラ３１とガイド３４との間を通された強化繊維束１４が織物１３Ｅ上に直線的に配列されてゆく。
【００３１】
図４に示すように、加熱ローラ３１は、鎖線Ｓ１で示す経路に沿って移動される。図中の矢印は、加熱ローラ３１の転動方向を表す。
織物１３Ｅの長さ方向へ直線的に移動された加熱ローラ３１が鎖線Ｓ１で示す経路の直線端近くに達したときには、カッター３０が作動され、強化繊維束１４が加熱ローラ３１とガイド３４との間で切断される。強化繊維束１４の切断後、加熱ローラ３１が鎖線Ｓ１で示す経路の直線端まで転動された後、ヘッドフレーム２０が上動されて加熱ローラ３１が織物１３Ｅの上面から離れると共に、回転装置が作動され、ヘッドフレーム２０が回転軸２１を中心にして９０°回転される。この回転後、ヘッドフレーム２０が織物１３Ｅの幅方向に強化繊維束１４の幅程度移動される。その後、回転装置が作動され、ヘッドフレーム２０が回転軸２１を中心にして９０°回転される。この回転後、ヘッドフレーム２０が下動されて加熱ローラ３１が織物１３Ｅの上面に押接される。その後、ヘッドフレーム２０が織物１３Ｅの長さ方向に移動され、強化繊維束１４が織物１３Ｅの長さ方向に直線的に配列されてゆく。このようなヘッドフレーム２０及び加熱ローラ３１の動作により、強化繊維束１４を直線状に配列した直線配列部１４１が形成される。直線配列部１４１を形成する強化繊維束１４は、加熱ローラ３１の加熱作用によって織物１３Ｅの上面に接着される。
【００３２】
次に、加熱ローラ３１は、鎖線Ｓ２で示す経路に沿って移動される。織物１３Ｅの長さ方向へ直線的に移動された加熱ローラ３１が鎖線Ｓ２で示す経路の直線端（一例としてＳ２１で示す箇所）に達したときには、ヘッドフレーム２０の動作が円弧を描くように制御される。これにより加熱ローラ３１が鎖線で示すように方向を変えながら織物１３Ｅ上を転動し、強化繊維束１４が半円弧形状に配列される。その後、ヘッドフレーム２０が織物１３Ｅの長さ方向に移動され、強化繊維束１４が織物１３Ｅの長さ方向に直線的に配列されてゆく。このような加熱ローラ３１の動作により、強化繊維束１４を半円弧状に配列した方向転換部Ｈｏを備えた配列部１４２が形成される。配列部１４２を形成する強化繊維束１４は、加熱ローラ３１の加熱作用によって織物１３Ｅの上面に接着される。
【００３３】
織物１３Ｅに接着された直線配列部１４１の先端側と、織物１３Ｅに接着された配列部１４２の一部である方向転換部Ｈｏとの間には強化繊維束１４の空領域Ｑが形成される。
織物１３Ｅに強化繊維束１４を接着させる工程は、多孔シートである織物１３Ｅの一方の、強化繊維束１４を加熱ローラ３１によって加圧して接着させる加熱・加圧工程である。加熱ローラ３１を方向を変えながら織物１３Ｅ上を転動させる工程は、加熱・加圧工程において、加熱ローラ３１を方向転換しながら強化繊維束１４を織物１３Ｅの一方の面（接着面１３１）に接着させる方向転換工程である。
【００３４】
他の強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにおいても、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ上で加熱ローラ３１を転動させて強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ上に接着される。
【００３５】
このように形成された強化繊維シート１２Ｅは、空領域Ｑ及び方向転換部Ｈｏの周囲に対応する織物１３Ｅの部位を切断除去される。他の強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにおいても、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの一部が切断除去される。
【００３６】
織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの一部が切断除去された強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、図示しない型の内で積層される。この工程は、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅが接着した強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅを積層する積層工程である。
【００３７】
前記型内にはマトリックス樹脂（前記した熱硬化性樹脂）が充填され、積層された積層体１１〔図１（ｂ）参照〕にマトリックス樹脂が含浸される。この工程は、方向転換部Ｈｏを有する強化繊維シート１２Ｅを１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ積層にマトリックス樹脂を含浸させる含浸工程である。
【００３８】
マトリックス樹脂が加熱によって硬化すると、図１（ａ）に示す繊維強化複合材１０が形成される。
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００３９】
図1（ａ）に示すように、孔１０１に挿通された部材３６から矢印Ｋの方向へ繊維強化複合材１０に荷重が掛かったとする。この場合、繊維強化複合材１０を構成する強化繊維シート１２Ｅの連続した配列部１４２が無いとすると、前記荷重の受け止め力は、強化繊維束と熱硬化性樹脂との接着強度に依存することになる。接着強度は、連続した配列部１４２による受け止め力より小さいため、配列部１４２のない強化繊維シートの積層数を増やす必要があるが、これは、繊維強化複合材の軽量化にとって好ましくない。連続した配列部１４２を有する強化繊維シート１２Ｅの存在は、強化繊維シートの積層数を減らして繊維強化複合材の軽量化に寄与する。
【００４０】
図1（ａ）に示すように、衝撃荷重Ｒが繊維強化複合材１０の厚み方向に掛かった場合、層間強化材（本実施形態では織物）が無い繊維強化複合材では、層間に生じるクラックが衝撃荷重Ｒの方向に向かうにつれて円錐状に拡がってゆくことが知られている。層間強化材が無い繊維強化複合材においてこのようなクラックの発生に対処するには、強化繊維束の層を増やす必要があるが、これは、繊維強化複合材の軽量化にとって好ましくない。
【００４１】
層間強化材（本実施形態では織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ）を有する繊維強化複合材１０では、層間強化材が層間でのクラックの伸展が層間強化材によって抑制される。層間強化材（本実施形態では織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ）の存在は、強化繊維シートの積層数を減らして繊維強化複合材の軽量化に寄与する。
【００４２】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）孔１０１の周囲の強化繊維シート１２Ｅの一部が方向転換部Ｈｏによって形成されているため、強化繊維シート１２Ｅの強化繊維束１４Ｅの切断箇所が方向転換部Ｈｏのない強化繊維シートに比べて少ない。連続した状態で方向転換する状態に配列された方向転換部Ｈｏの存在は、強化繊維束の切断箇所を少なくして強化繊維シート１２Ｅを強度的な品質に優れたものとする。
【００４３】
（２）織物の織り目が孔になる織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅは、繊維強化複合材１０の層間を高靭性化して耐衝撃性を向上させる層間強化材として好適である。
【００４４】
（３）バインダ樹脂が織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの織り目に浸透した状態で硬化される。そのため、樹脂に生じるクラックの拡大が織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅによって効果的に抑制される。つまり、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの織り目は、クラックの拡大の抑制の上で重要な樹脂の浸透の上で好ましい孔である。
【００４５】
（４）平織物は、糸径が同じであれば織物のうちで厚みを最も小さくできる織物である。従って、平織物である織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの採用は、強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの厚みを小さくして積層体１１の厚みを抑制する上で好ましい。
【００４６】
（５）織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅを構成する融着糸（経糸Ｔ及び緯糸Ｙ）は、加圧しながら加熱によって加熱強化繊維束を織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに貼り付ける上で簡便な素材である。
【００４７】
次に、図５の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
ヘッドフレーム２０には冷却ノズル３５が設けられている。冷却ノズル３５は、図示しない冷却装置に接続されている。冷却ノズル３５は、加熱ローラ３１に対してヘッドフレーム２０の移動方向の後方側に配置されている。冷却ノズル３５の冷風の噴射口３５１は、加熱ローラ３１と保持台１８との間を指向するように配設されている。
【００４８】
加熱により溶融した被膜１６は、強化繊維束が加圧・加熱を受けた直後に、冷却ノズル３５から噴射される冷風により冷やされ、粘性が早期に下げられるため、被膜１６（熱融着材）の固化が速やかに進行する。そのため、強化繊維束の形状保持効果が早期に得られる。
【００４９】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○熱融着材である粉末を付着させた多孔シートを用いてもよい。
○多孔シートとして多孔フィルムを用いてもよい。
【００５０】
○方向転換部を有する強化繊維シートのみによって積層体を構成してもよい。
○強化繊維束が鋭角、直角あるいは鈍角に屈曲された方向転換部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…繊維強化複合材。１１…積層体。１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ…強化繊維シート。１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ…層間強化材からなる多孔シートとしての織物。１３１…一方の面である接着面。１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ…強化繊維束。１４１，１４３，１４４…直線配列部。１６…熱融着材としての被膜。３１…加熱ローラ。Ｔ…経糸。Ｙ…緯糸。Ｈｏ…方向転換部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂強化用の強化繊維シート、繊維強化複合材、及び強化繊維シートの製造方法、並びに繊維強化複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材の製作には、強化繊維基材に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させてシート状に製造されたプリプレグを用いる方法、あるいは強化繊維基材を積層して製造されたプリフォームを用いる方法等が知られている。
【０００３】
プリプレグを用いる方法では、熱硬化性樹脂を予め含浸しているため、新たにマトリックスを付加すること無く繊維強化複合材を製作できるという利点がある。その反面、プリプレグを用いる方法では、バギングフィルムを用いて真空引きした後に大型のオートクレーブによりプリプレグを熱硬化させる等、大型の装置を使用する必要がある。そのため、エネルギー消費が大きく、コストアップにも繋がるという問題がある。又、プリプレグは、保管方法や使用期限等に制約があり、管理が複雑であるという問題もある。
【０００４】
一方、プリフォームを用いる方法では、大型の装置を用いる必要が無いため、比較的簡便に使用できる利点がある。
特許文献１には、一方向に強化繊維を引き揃えたシート状物が強化繊維の方向を異ならせるように２層以上積層されており、これらのシート状物が少なくとも２枚の樹脂透過性基布によって固定されている。樹脂透過性基布は、加熱によって融解する樹脂を繊維にコーティングしたメッシュ状物である。シート状物は、加熱によって融解した樹脂によって樹脂透過性基布に貼り付け固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３８８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示の強化繊維シートでは、シート状物が直線状態で樹脂透過性基布に貼り付けられている。全てのシート状物の配向状態を直線状態とする構成では、強化繊維シートを所望の形状に形成するのにシート状物を途中で切断する箇所が多くなり、強度的な品質で問題がある。
【０００７】
本発明は、強度的な品質に優れた強化繊維シート及び繊維強化複合材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１乃至請求項７の発明は、強化繊維シートを対象とし、請求項１の発明では、層間強化材からなる多孔シートと、前記多孔シートの少なくとも一方の面に付着された熱融着材と、前記多孔シートの前記一方の面において前記熱融着材に接着された強化繊維束とを備え、少なくとも一部の前記強化繊維束には、前記強化繊維束が屈曲又は湾曲された方向転換部が形成されている。なお、層間強化材が多孔シートであるのは、強化繊維シートを積層した後にマトリックス樹脂を含浸させる場合に、シートに孔が形成されていないとマトリックス樹脂が含浸しないためである。
【０００９】
このような方向転換部の存在は、強化繊維束の切断箇所を少なくして強化繊維シートを強度的な品質に優れたものとする。なお、層間強化材とは、繊維強化複合材の層間を高靭性化して耐衝撃性を向上させるものであることを意味する。
【００１０】
好適な例では、前記多孔シートは、織物である。
織物の織り目は、樹脂の浸透の上で好ましい孔である。
好適な例では、前記織物は、平織物である。
【００１１】
平織物は、強化繊維シートの厚みを小さくする上で好ましい。
好適な例では、前記織物の糸は、前記熱融着材によって被膜されている。
熱融着材によって被膜されている糸は、強化繊維束を織物に貼り付ける上で簡便な素材である。
【００１２】
好適な例では、前記層間強化材は、熱可塑性樹脂である。
好適な例では、少なくとも一部の前記強化繊維束には、直線配列部と方向転換部とが形成されている。
【００１３】
好適な例では、少なくとも一部の前記強化繊維束には、半円弧状の方向転換部と該方向転換部の一対の端部のそれぞれから延在する直線配列部が形成されている。
請求項８の発明は、強化繊維シートの製造方法を対象とし、少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、前記多孔シートの前記一方の、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程とを備え、前記加熱ローラは、前記層間強化材の融点以下前記熱融着材の融点以上の温度に加熱される。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の強化繊維シートを少なくとも含む複数の強化繊維シートを積層した積層体にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材である。
【００１５】
請求項１０の発明は、繊維強化複合材の製造方法を対象とし、少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、前記多孔シートの前記一方の、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程と、前記一方の面に前記強化繊維束が接着した前記強化繊維シートを積層する積層工程と、前記強化繊維シートを積層にマトリックス樹脂を含浸させる含浸工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の強化繊維シート及び繊維強化複合材は、強度的な品質に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、繊維強化複合材の斜視図。（ｂ）は、積層体の概略斜視図。（ｃ）は、複数の強化繊維シートの斜視図。
【図２】平織物の断面図。
【図３】供給装置の模式図。
【図４】加熱ローラの方向転換を説明する平面図。
【図５】第２の実施形態を示す供給装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、繊維強化複合材１０は、帯形状に形成されている。帯形状に形成された繊維強化複合材１０の長さ方向の一端部には孔１０１が貫設されており、孔１０１の周囲には半円弧縁１０２が形成されている。繊維強化複合材１０は、図１（ｂ）に示す積層体１１に熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含浸させて構成されている。積層体１１は、図１（ｃ）に示す複数の強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅを積層して構成されている。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、帯形状の強化繊維シート１２Ａは、多孔シートである織物１３Ａと、強化繊維シート１２Ａの長さ方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ａとから構成されている。強化繊維束１４Ａは、織物１３Ａの一方の面（接着面１３１）に貼り付けられている。帯形状の強化繊維シート１２Ｂは、織物１３Ｂと、強化繊維シート１２Ｂの長さ方向に対して１３５°で斜交する方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ｂとから構成されている。強化繊維束１４Ｂは、織物１３Ｂの接着面１３１に貼り付けられている。
【００２０】
帯形状の強化繊維シート１２Ｃは、織物１３Ｃと、強化繊維シート１２Ｃの長さ方向に対して４５°で斜交する方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ｃとから構成されている。強化繊維束１４Ｃは、織物１３Ｃの接着面１３１に貼り付けられている。帯形状の強化繊維シート１２Ｄは、織物１３Ｄと、強化繊維シート１２Ｂの幅方向に引き揃えられた強化繊維束１４Ｄとから構成されている。強化繊維束１４Ｄは、織物１３Ｄの接着面１３１に貼り付けられている。
【００２１】
一対の帯形状の強化繊維シート１２Ｅは、織物１３Ｅと、織物１３Ｅの接着面１３１に貼り付けられた強化繊維束１４Ｅとから構成されている。強化繊維束１４Ｅによって配列形成された配列領域は、強化繊維シート１２Ｅの長さ方向に引き揃えられた直線配列部１４１と、強化繊維シート１２Ｅの長さ方向に引き揃えられた後に半円を描きながら反転して強化繊維シート１２Ｅの長さ方向に引き揃えられた配列部１４２とに分かれている。配列部１４２は、連続した状態で方向転換する半円弧状の方向転換部Ｈｏを備えており、方向転換部Ｈｏと直線配列部１４１の一端部との間には空領域Ｑが形成されている。配列部１４２は、半円弧状の方向転換部Ｈｏの一対の端部のそれぞれから延在する直線配列部１４３，１４４を備えている。
【００２２】
図２に示すように、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅは、平織物であり、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの経糸Ｔと緯糸Ｙとは、芯糸１５の表面に低融点の被膜１６を有する融着糸である。芯糸１５は、熱可塑性樹脂からなり、被膜１６は、別の熱可塑性樹脂からなる。被膜１６の熱可塑性樹脂としては、その融点Ｔ１が芯糸１５の熱可塑性樹脂の融点Ｔ２よりも低いものが用いられる。被膜１６の熱可塑性樹脂としては、例えば共重合ナイロン、変性ポリエステルあるいはビニロンが用いられ、芯糸１５の熱可塑性樹脂としてはナイロン６あるいはナイロン６６が用いられる。被膜１６は、多孔シートの両面に付着された熱融着材である。なお、ナイロンの代わりにポリエステルを使用しても良い。
【００２３】
強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅは、加熱によって溶融した被膜１６に付着されて織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに接着されている。
強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅは、図３に示す強化繊維シート製造装置１７によって織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに貼り付けられる。
【００２４】
図３に示すように、強化繊維シート製造装置１７は、保持台１８と、保持台１８の上方に配設された供給装置１９とから構成されている。供給装置１９を構成する箱形状のヘッドフレーム２０は、回転軸２１を介して回転装置２２によって回転可能に支持されており、回転装置２２は、回転軸２１を中心にしてヘッドフレーム２０を回動可能である。回転装置２２は、図示しない移動機構によって左右方向（図３において左右方向）及び前後方向（図３において紙面に垂直な方向）に移動可能に支持されている。又、回転装置２２は、図示しない昇降機構によって昇降可能である。
【００２５】
ヘッドフレーム２０の内部には、強化繊維束１４を巻いたボビン２３、一対の供給ローラ２４，２５、張力付与ローラ２６、ガイドローラ２７、一対の送り出しローラ２８，２９、カッター３０及び加熱ローラ３１が内蔵されている。ボビン２３に巻かれた強化繊維束１４は、一対の供給ローラ２４，２５間を通されて張力付与ローラ２６及びガイドローラ２７に接しながら一対の送り出しローラ２８，２９を通される。供給ローラ２５は、圧縮ばね３２のばね力によって供給ローラ２４に圧接されている。張力付与ローラ２６は、引っ張りばね３３のばね力によって強化繊維束１４に一定の張力を付与している。
【００２６】
カッター３０は、図示しない駆動装置により適宜のタイミングで仮想線で示す位置まで進出される。これにより送り出しローラ２８，２９と加熱ローラ３１との間で強化繊維束１４が切断される。送り出しローラ２８，２９を通された強化繊維束１４は、加熱ローラ３１と対向する位置に配設されたガイド３４との間に案内される。加熱ローラ３１は、内部に備えたヒータ（図示略）によりローラ表面が昇温される。又、加熱ローラ３１は、図示しない付勢手段により保持台１８に押接可能である。
【００２７】
次に、強化繊維シート１２Ｅの製造を説明する。
加熱ローラ３１は、芯糸１５（層間強化材）の融点Ｔ２以下で熱融着材の融点Ｔ１以上の温度に加熱される。図４に示すように、保持台１８の載置面１８１上に織物１３Ｅが載せられて動かないようにされる。この工程は、多孔シートである平織物を準備する準備工程である。
【００２８】
加熱ローラ３１とガイド３４との間を通された強化繊維束１４の始端は、ヘッドフレーム２０を移動することによって織物１３Ｅの右端の直上に案内される。その後、ヘッドフレーム２０が下動され、強化繊維束１４の始端部が加熱ローラ３１と織物１３Ｅとの間に挟まれる。
【００２９】
加熱ローラ３１は、前記した付勢手段により強化繊維束１４の始端部を織物１３Ｅの右端上に押接する。又、加熱ローラ３１は、前記したヒータの加熱作用によって織物１３Ｅの融着糸の被膜１６を溶融する。これにより、強化繊維束１４の始端部が織物１３Ｅに接着される。
【００３０】
その後、ヘッドフレーム２０が移動され、加熱ローラ３１が強化繊維束１４を織物１３Ｅ上に押接しながら織物１３Ｅ上を転動してゆく。加熱ローラ３１の転動により強化繊維束１４がボビン２３から引き出されてゆき、加熱ローラ３１とガイド３４との間を通された強化繊維束１４が織物１３Ｅ上に直線的に配列されてゆく。
【００３１】
図４に示すように、加熱ローラ３１は、鎖線Ｓ１で示す経路に沿って移動される。図中の矢印は、加熱ローラ３１の転動方向を表す。
織物１３Ｅの長さ方向へ直線的に移動された加熱ローラ３１が鎖線Ｓ１で示す経路の直線端近くに達したときには、カッター３０が作動され、強化繊維束１４が加熱ローラ３１とガイド３４との間で切断される。強化繊維束１４の切断後、加熱ローラ３１が鎖線Ｓ１で示す経路の直線端まで転動された後、ヘッドフレーム２０が上動されて加熱ローラ３１が織物１３Ｅの上面から離れると共に、回転装置が作動され、ヘッドフレーム２０が回転軸２１を中心にして９０°回転される。この回転後、ヘッドフレーム２０が織物１３Ｅの幅方向に強化繊維束１４の幅程度移動される。その後、回転装置が作動され、ヘッドフレーム２０が回転軸２１を中心にして９０°回転される。この回転後、ヘッドフレーム２０が下動されて加熱ローラ３１が織物１３Ｅの上面に押接される。その後、ヘッドフレーム２０が織物１３Ｅの長さ方向に移動され、強化繊維束１４が織物１３Ｅの長さ方向に直線的に配列されてゆく。このようなヘッドフレーム２０及び加熱ローラ３１の動作により、強化繊維束１４を直線状に配列した直線配列部１４１が形成される。直線配列部１４１を形成する強化繊維束１４は、加熱ローラ３１の加熱作用によって織物１３Ｅの上面に接着される。
【００３２】
次に、加熱ローラ３１は、鎖線Ｓ２で示す経路に沿って移動される。織物１３Ｅの長さ方向へ直線的に移動された加熱ローラ３１が鎖線Ｓ２で示す経路の直線端（一例としてＳ２１で示す箇所）に達したときには、ヘッドフレーム２０の動作が円弧を描くように制御される。これにより加熱ローラ３１が鎖線で示すように方向を変えながら織物１３Ｅ上を転動し、強化繊維束１４が半円弧形状に配列される。その後、ヘッドフレーム２０が織物１３Ｅの長さ方向に移動され、強化繊維束１４が織物１３Ｅの長さ方向に直線的に配列されてゆく。このような加熱ローラ３１の動作により、強化繊維束１４を半円弧状に配列した方向転換部Ｈｏを備えた配列部１４２が形成される。配列部１４２を形成する強化繊維束１４は、加熱ローラ３１の加熱作用によって織物１３Ｅの上面に接着される。
【００３３】
織物１３Ｅに接着された直線配列部１４１の先端側と、織物１３Ｅに接着された配列部１４２の一部である方向転換部Ｈｏとの間には強化繊維束１４の空領域Ｑが形成される。
織物１３Ｅに強化繊維束１４を接着させる工程は、多孔シートである織物１３Ｅの一方の、強化繊維束１４を加熱ローラ３１によって加圧して接着させる加熱・加圧工程である。加熱ローラ３１を方向を変えながら織物１３Ｅ上を転動させる工程は、加熱・加圧工程において、加熱ローラ３１を方向転換しながら強化繊維束１４を織物１３Ｅの一方の面（接着面１３１）に接着させる方向転換工程である。
【００３４】
他の強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにおいても、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ上で加熱ローラ３１を転動させて強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ上に接着される。
【００３５】
このように形成された強化繊維シート１２Ｅは、空領域Ｑ及び方向転換部Ｈｏの周囲に対応する織物１３Ｅの部位を切断除去される。他の強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにおいても、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの一部が切断除去される。
【００３６】
織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの一部が切断除去された強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、図示しない型の内で積層される。この工程は、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに強化繊維束１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅが接着した強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅを積層する積層工程である。
【００３７】
前記型内にはマトリックス樹脂（前記した熱硬化性樹脂）が充填され、積層された積層体１１〔図１（ｂ）参照〕にマトリックス樹脂が含浸される。この工程は、方向転換部Ｈｏを有する強化繊維シート１２Ｅを１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ積層にマトリックス樹脂を含浸させる含浸工程である。
【００３８】
マトリックス樹脂が加熱によって硬化すると、図１（ａ）に示す繊維強化複合材１０が形成される。
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００３９】
図1（ａ）に示すように、孔１０１に挿通された部材３６から矢印Ｋの方向へ繊維強化複合材１０に荷重が掛かったとする。この場合、繊維強化複合材１０を構成する強化繊維シート１２Ｅの連続した配列部１４２が無いとすると、前記荷重の受け止め力は、強化繊維束と熱硬化性樹脂との接着強度に依存することになる。接着強度は、連続した配列部１４２による受け止め力より小さいため、配列部１４２のない強化繊維シートの積層数を増やす必要があるが、これは、繊維強化複合材の軽量化にとって好ましくない。連続した配列部１４２を有する強化繊維シート１２Ｅの存在は、強化繊維シートの積層数を減らして繊維強化複合材の軽量化に寄与する。
【００４０】
図1（ａ）に示すように、衝撃荷重Ｒが繊維強化複合材１０の厚み方向に掛かった場合、層間強化材（本実施形態では織物）が無い繊維強化複合材では、層間に生じるクラックが衝撃荷重Ｒの方向に向かうにつれて円錐状に拡がってゆくことが知られている。層間強化材が無い繊維強化複合材においてこのようなクラックの発生に対処するには、強化繊維束の層を増やす必要があるが、これは、繊維強化複合材の軽量化にとって好ましくない。
【００４１】
層間強化材（本実施形態では織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ）を有する繊維強化複合材１０では、層間強化材が層間でのクラックの伸展が層間強化材によって抑制される。層間強化材（本実施形態では織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ）の存在は、強化繊維シートの積層数を減らして繊維強化複合材の軽量化に寄与する。
【００４２】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）孔１０１の周囲の強化繊維シート１２Ｅの一部が方向転換部Ｈｏによって形成されているため、強化繊維シート１２Ｅの強化繊維束１４Ｅの切断箇所が方向転換部Ｈｏのない強化繊維シートに比べて少ない。連続した状態で方向転換する状態に配列された方向転換部Ｈｏの存在は、強化繊維束の切断箇所を少なくして強化繊維シート１２Ｅを強度的な品質に優れたものとする。
【００４３】
（２）織物の織り目が孔になる織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅは、繊維強化複合材１０の層間を高靭性化して耐衝撃性を向上させる層間強化材として好適である。
【００４４】
（３）バインダ樹脂が織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの織り目に浸透した状態で硬化される。そのため、樹脂に生じるクラックの拡大が織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅによって効果的に抑制される。つまり、織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの織り目は、クラックの拡大の抑制の上で重要な樹脂の浸透の上で好ましい孔である。
【００４５】
（４）平織物は、糸径が同じであれば織物のうちで厚みを最も小さくできる織物である。従って、平織物である織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの採用は、強化繊維シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの厚みを小さくして積層体１１の厚みを抑制する上で好ましい。
【００４６】
（５）織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅを構成する融着糸（経糸Ｔ及び緯糸Ｙ）は、加圧しながら加熱によって加熱強化繊維束を織物１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに貼り付ける上で簡便な素材である。
【００４７】
次に、図５の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
ヘッドフレーム２０には冷却ノズル３５が設けられている。冷却ノズル３５は、図示しない冷却装置に接続されている。冷却ノズル３５は、加熱ローラ３１に対してヘッドフレーム２０の移動方向の後方側に配置されている。冷却ノズル３５の冷風の噴射口３５１は、加熱ローラ３１と保持台１８との間を指向するように配設されている。
【００４８】
加熱により溶融した被膜１６は、強化繊維束が加圧・加熱を受けた直後に、冷却ノズル３５から噴射される冷風により冷やされ、粘性が早期に下げられるため、被膜１６（熱融着材）の固化が速やかに進行する。そのため、強化繊維束の形状保持効果が早期に得られる。
【００４９】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○熱融着材である粉末を付着させた多孔シートを用いてもよい。
○多孔シートとして多孔フィルムを用いてもよい。
【００５０】
○方向転換部を有する強化繊維シートのみによって積層体を構成してもよい。
○強化繊維束が鋭角、直角あるいは鈍角に屈曲された方向転換部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…繊維強化複合材。１１…積層体。１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ…強化繊維シート。１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ…層間強化材からなる多孔シートとしての織物。１３１…一方の面である接着面。１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ…強化繊維束。１４１，１４３，１４４…直線配列部。１６…熱融着材としての被膜。３１…加熱ローラ。Ｔ…経糸。Ｙ…緯糸。Ｈｏ…方向転換部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間強化材からなる多孔シートと、
前記多孔シートの少なくとも一方の面に付着された熱融着材と、
前記多孔シートの前記一方の面において前記熱融着材に接着された強化繊維束とを備え、
少なくとも一部の前記強化繊維束には、前記強化繊維束が屈曲又は湾曲された方向転換部が形成されている強化繊維シート。
【請求項２】
前記多孔シートは、織物である請求項１に記載の強化繊維シート。
【請求項３】
前記織物は、平織物である請求項２に記載の強化繊維シート。
【請求項４】
前記織物の糸は、前記熱融着材によって被膜されている請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の強化繊維シート。
【請求項５】
前記層間強化材は、熱可塑性樹脂である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の強化繊維シート。
【請求項６】
少なくとも一部の前記強化繊維束には、直線配列部と方向転換部とが形成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の強化繊維シート。
【請求項７】
少なくとも一部の前記強化繊維束には、半円弧状の方向転換部と該方向転換部の一対の端部のそれぞれから延在する直線配列部が形成されている請求項６に記載の強化繊維シート。
【請求項８】
強化繊維シートの製造方法において、
少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、
前記多孔シートの前記一方の面に、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程とを備え、
前記加熱・加圧工程は、前記加熱ローラを方向転換しながら前記強化繊維束を前記多孔シートの前記一方の面に接着させる方向転換工程を含み、
前記加熱ローラは、前記層間強化材の融点以下、且つ前記熱融着材の融点以上の温度に加熱される強化繊維シートの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の強化繊維シートを少なくとも含む複数の強化繊維シートを積層した積層体にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材。
【請求項１０】
繊維強化複合材の製造方法において、
少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、
前記多孔シートの前記一方の面に、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程と、
前記加熱・加圧工程において、前記加熱ローラを方向転換しながら前記強化繊維束を前記多孔シートの前記一方の面に接着させる方向転換工程と、
前記一方の面に前記強化繊維束が接着した強化繊維シートを積層する積層工程と、
前記強化繊維シートを少なくとも含む複数の強化繊維シートを積層した積層体にマトリックス樹脂を含浸させる含浸工程とを備える繊維強化複合材の製造方法。
【請求項１】
層間強化材からなる多孔シートと、
前記多孔シートの少なくとも一方の面に付着された熱融着材と、
前記多孔シートの前記一方の面において前記熱融着材に接着された強化繊維束とを備え、
少なくとも一部の前記強化繊維束には、前記強化繊維束が屈曲又は湾曲された方向転換部が形成されている強化繊維シート。
【請求項２】
前記多孔シートは、織物である請求項１に記載の強化繊維シート。
【請求項３】
前記織物は、平織物である請求項２に記載の強化繊維シート。
【請求項４】
前記織物の糸は、前記熱融着材によって被膜されている請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の強化繊維シート。
【請求項５】
前記層間強化材は、熱可塑性樹脂である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の強化繊維シート。
【請求項６】
少なくとも一部の前記強化繊維束には、直線配列部と方向転換部とが形成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の強化繊維シート。
【請求項７】
少なくとも一部の前記強化繊維束には、半円弧状の方向転換部と該方向転換部の一対の端部のそれぞれから延在する直線配列部が形成されている請求項６に記載の強化繊維シート。
【請求項８】
強化繊維シートの製造方法において、
少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、
前記多孔シートの前記一方の面に、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程とを備え、
前記加熱・加圧工程は、前記加熱ローラを方向転換しながら前記強化繊維束を前記多孔シートの前記一方の面に接着させる方向転換工程を含み、
前記加熱ローラは、前記層間強化材の融点以下、且つ前記熱融着材の融点以上の温度に加熱される強化繊維シートの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の強化繊維シートを少なくとも含む複数の強化繊維シートを積層した積層体にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材。
【請求項１０】
繊維強化複合材の製造方法において、
少なくとも一方の面に熱融着材が付着した層間強化材からなる多孔シートを準備する準備工程と、
前記多孔シートの前記一方の面に、強化繊維束を加熱ローラによって加圧して接着させる加熱・加圧工程と、
前記加熱・加圧工程において、前記加熱ローラを方向転換しながら前記強化繊維束を前記多孔シートの前記一方の面に接着させる方向転換工程と、
前記一方の面に前記強化繊維束が接着した強化繊維シートを積層する積層工程と、
前記強化繊維シートを少なくとも含む複数の強化繊維シートを積層した積層体にマトリックス樹脂を含浸させる含浸工程とを備える繊維強化複合材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２２９４６（Ｐ２０１３−２２９４６Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３２５０（Ｐ２０１１−１６３２５０）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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