樹脂成形体強化用の繊維基材及び樹脂成形体
【課題】２次元シート状繊維構造物がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体において、樹脂成形体の面内方向強度の低下を起こさずに、層間強度を向上させることが可能な、繊維基材を提供する。
【解決手段】紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の単体または複数積層物である樹脂成形体強化用の繊維基材であって、前記２次元シート状繊維構造物は、紡績糸の繊維束間に直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、かつ直径１０００μｍを超える空隙が多くても２個／ｃｍ2であり、かつ、起毛加工を施されたものである樹脂成形体強化用の繊維基材。
【解決手段】紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の単体または複数積層物である樹脂成形体強化用の繊維基材であって、前記２次元シート状繊維構造物は、紡績糸の繊維束間に直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、かつ直径１０００μｍを超える空隙が多くても２個／ｃｍ2であり、かつ、起毛加工を施されたものである樹脂成形体強化用の繊維基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形体強化用の繊維ないし繊維を主成分として含む繊維基材に関する。また、本発明は、この繊維基材で強化された樹脂成形体、特に、アラミド繊維ないしアラミド繊維基材で強化された樹脂成形体に関する。この繊維強化樹脂成形体は、樹脂製歯車等の機械部品に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品の用途に用いられる繊維強化樹脂成形体は、所定の形状や厚みを得るために、２次元シート状繊維構造物を複数重ね合わせて、あるいは立体形状をもつ繊維構造物を単体もしくは複数重ね合わせて繊維基材とし、そこに樹脂を含浸させて硬化処理をされ、必要な場合は所定の形状に切削されることにより完成品となっていた。上記各種繊維基材のうち、樹脂成形体を作製する工程において、高強度で構造設計しやすく、さらに低コストであることを理由として、織布や編布、不織布を代表とした２次元シート状繊維構造物が多く使用されている。ここで、織布や編布は繊維束から成る紡績糸により構成されており、一方、不織布は繊維が絡み合ってできている。
しかしながら、一般に２次元シート状繊維構造物を用いた樹脂成形体はシートの面内方向の引張強度は比較的強いものの、シートとシートの間の層間の強度（剥離強度、面外強度）が極端に弱いという欠点があった。以下、シートとシートの間を層間と呼ぶ。２次元シート状繊維構造物を用いた成形体の層間強度が低い理由として、樹脂リッチ部の存在が知られている。織布や編布、不織布を代表とした２次元シート状繊維構造物を用いた場合、構成成分のシートとシートの間には繊維が存在していないため、基材に樹脂を含浸させることにより、層状の樹脂リッチな部分が生成する。この樹脂成形体に荷重が加えられた際、繊維の存在しない樹脂リッチ部でマイクロクラックが発生し、層間の強度が極端に低下する結果となる。さらに、特に織布や編布などの紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物においては、シートの面内に、紡績糸の繊維束の間の空隙部分が多く存在し、ここも樹脂含浸後は樹脂リッチ部分となり、強度低下の原因となっている。以下、この面内の繊維束間空隙部分を、繊維束間と呼ぶ。
このため、高荷重がかかる航空機構造体などや、高荷重でさらに様々なモードの荷重伝播がおこる機械部品などの用途に耐えうる繊維強化樹脂を作製することは、強度、耐久性の面で限界があり、これまで繊維強化樹脂の実質的な使用は応力の比較的小さい分野、もしくは荷重のかかる方向・モードが単純な分野に限定されていた。
これら２次元シート状繊維構造物で構成された樹脂成形体の強度を向上させるためには、上記したように、層間の繊維の絡み合いを多くし、層間の樹脂リッチ部を減少させることにより層間強度を向上させること、および繊維束間の樹脂リッチ部を減らすことが重要であると考えられる。
層間の強度を向上し、成形体の強度や耐久性を改善する手法として、航空機構造体の複合材料の炭素繊維基材について、ニードルパンチにより積層体の層間を繊維で絡み合わせる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、他にも一般に、繊維の絡み合いを向上させる方法として、ステッチング、ニッティングなどが知られている。（例えば、特許文献２、３参照）
【特許文献１】特開２００４−６００５８号公報
【特許文献２】特許第３０３１１１０号
【特許文献３】特開２００４−２１８１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来行われている、ニードルパンチ、ステッチング、ニッティングでは、一般に、直径１００μｍ〜１ｍｍ程度、長さ５ｃｍ程度以下の針を基材に貫通させて用いるため、繊維基材の厚みに制限があり、さらに繊維基材に針が通るための一定の隙間が必要であるため、嵩高い、もしくはある程度緻密な繊維基材に対してはこれらの処理を行うことができなかった。さらに、ニードルパンチ、ステッチング、ニッティングの処理により層間強度は向上するものの、２次元シート状繊維構造物の面内に針が通った痕跡が残り、そこが新たな樹脂リッチ部分となる、もしくは繊維が損傷するため、面内方向については強度が低下するといった問題点があった。このように２次元繊維構造物による繊維基材の面内方向の強度維持と、層間の強化を両立することは困難であった。
【０００４】
貫通する針を用いずに、層間および繊維束間に繊維を絡ませる方法として、紡績糸の表面に起毛加工を施す方法が考えられるが、２次元シート状繊維構造物を複数重ね合わせる際に、起毛した繊維が布地に押しつけられ、結果的に絡み合いの効果が少なくなり、強度を満足する基材は得られていなかった。
【０００５】
一方、歯車のように高い頻度で相手部材と接触する機械部品の用途の場合、使用用途によっては、表面の樹脂が摩擦により発熱し、徐々に樹脂が熱劣化する心配がある。このとき劣化した樹脂は強度が低下し、剥がれ落ちるのに対し、表面の繊維は残留するため、表面に凹凸が生じる恐れがあり、その場合、表面の樹脂リッチ部の体積が大きいと、大きな凸凹が生じるため摩擦係数が大きくなり、ますます摩擦発熱により樹脂が劣化するといった悪循環に陥る心配がある。負荷が高い場合には、さらに、表面に生じた凸凹を起点とし、内部にクラックが進展し、全体的な強度が低下する心配がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、２次元シート状繊維構造物がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体において、樹脂成形体の面内方向強度の低下を起こさずに、層間強度を向上させることが可能な、繊維基材を提供することである。本発明により、歯車などの高強度機械部品に用いることが可能な、層間方向も含めたあらゆる方向について充分な強度を有する繊維強化樹脂を製造することが可能となる。また、同時に、相手部材との接触面における樹脂リッチ部の体積を小さくすることにより、樹脂劣化を低減した繊維強化樹脂に用いられる２次元シート状繊維構造物による繊維基材を提供することを目的とする。上記目的を達成するため、本発明者らは、直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、直径１０００μｍを超える空隙を２個／ｃｍ2以下もつ、紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物を使用し、紡績糸表面を起毛させることにより、樹脂成形体の強度を向上させることができた。
【０００７】
本発明は以下の事項に関する。
（１）紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の単体または複数積層物である樹脂成形体強化用の繊維基材であって、
前記２次元シート状繊維構造物は、紡績糸の繊維束間に直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、かつ直径１０００μｍを超える空隙が多くても２個／ｃｍ2であり、かつ、起毛加工を施されたものであることを特徴とする樹脂成形体強化用の繊維基材。
【０００８】
（２）２次元シート状繊維構造物が編布であることを特徴とする（１）に記載の繊維基材。
（３）パラ系アラミド繊維あるいはメタ系アラミド繊維により２次元シート状繊維構造物が構成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の繊維基材。
【０００９】
（４）針布もしくはブラシにより起毛加工が施されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維基材。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維基材がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、直径１０００μｍを超える空隙を２個／ｃｍ2以下もつ２次元シート状繊維構造物を使用し、起毛加工を施し、単独で、又は複数を重ね合わせて繊維基材とした。一例として複数枚の２次元シート状繊維構造物を積層する工程の断面図を、図１に示す。起毛処理によって紡績糸１から起毛している多数の起毛繊維３が、隣あった２次元シート状繊維構造物Ａ、Ａ、Ａ間の空隙と、自身のシートに存在する繊維束間空隙２を埋める。さらに、起毛繊維３により層間の絡み合いが増加する。比較として、図２に、起毛加工を施さなかった場合の２次元シート状繊維構造物を複数積層した場合の繊維基材の断面図を示す。起毛加工されていない２次元シート状繊維構造物Ｂ、Ｂ、Ｂには、隣り合った層間に若干生じる間隙と、各々の繊維束間空隙２とが、そのまま空隙として残っている。本発明によれば、起毛加工によって、従来の層間と繊維束間空隙の樹脂リッチ部が低減し、該繊維基材を使用した樹脂成形体は、極めて強度が高いことが分かった。なお、一般には空隙を有する２次元シート状繊維構造物は樹脂リッチ部を生み出すため、かえって強度が低下することが知られているが、本発明では起毛した繊維が空隙を充てんするため、強度の低下は起こらない。さらに起毛することにより２次元シート状繊維構造物の表面積が大きく増加するため、樹脂と繊維の接着性が一定以上に良好な樹脂と繊維の組み合わせを選択することにより、見ための繊維／樹脂間の接着性が大きく向上し、樹脂成形体の強度向上に寄与する。また、細かい起毛繊維が存在することにより、樹脂の含浸性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
２次元シート状繊維構造物としては、紡績糸を用いた平織り、綾織り、繻子織り等の織布、平編み、リブ編み、両面編み、パール編み等の編布、および不織布等が挙げられる。特に、起毛しやすい点で、紡績糸からなる織布、編布が好ましい。また、一定の均一な織目又は網目が形成可能なことから、上記例示の織布、編布が好ましい。繊維束間空隙を有し、空隙の大きさが均一で変化しにくい点で、編布が特に好ましい。織布を用いる際は紡績糸の交差する点が接着剤などで軽く固定されており、空隙の大きさが均一に保たれていることが好ましい。
【００１２】
ここで、本発明における繊維束間空隙、繊維束間空隙の直径について、紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の例を示す図３及び図４を参照して説明する。図３は、紡績糸１を平編みして得られる２次元シート状繊維構造物の平面図であり、図４は、紡績糸１を平織りして得られる２次元シート状繊維構造物の平面図である。繊維束間空隙２とは、２次元シート状繊維構造物を構成している紡績糸１で囲まれた紡績糸間空隙であって、２次元シート状繊維構造物を貫通する空隙を意味する。また、繊維束間空隙の直径とは、２次元シート状繊維構造物を平面視したときの、紡績糸間空隙に内接する円（図３、４に、点線にて示す。）の直径を意味し、以下の測定法により定義するものである。まず、起毛する前の織布もしくは編布を１枚、伸張しないように応力をかけない自然な状態で一面に広げ、光学顕微鏡で平面写真を撮影する。任意の１ｃｍ2部分について観察し、観察された紡績糸間空隙に内接する円の直径を測定し、その直径を繊維束間空隙の直径とした。また、繊維束間空隙の数を計量する際は、直径が５０μｍ未満の空隙は無視し、５０μｍ以上の空隙の個数を１ｃｍ2の範囲で計量した。なお、紡績糸間空隙の内接円の中に、紡績糸の毛羽である短繊維が存在していてもよいこととする。なお、後述する織り又は編み工程の際に毛羽（起毛）にするための糸を織り込んだり編み込んだりすることにより起毛繊維を形成する場合には、織り又は編み工程で得られた起毛状態を有する２次元シート状繊維構造物について、上記の繊維束間空隙の直径の測定を行う。この場合にも、なお、紡績糸間空隙の内接円の中に、織り込まれ、又は編みこまれた繊維からなる毛羽が存在していてもよいこととする。
【００１３】
２次元シート状繊維構造物の繊維束間空隙としては、直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙が１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下存在することが好ましい。空隙が直径５０μｍ以上１０００μｍ以下であれば、隣接する起毛された２次元シート状繊維構造物の起毛繊維が空隙に入り、絡み合うため、２次元シート状繊維構造物が層間剥離し難くなり、層間強度が向上する。空隙が直径５０μｍ未満の場合は、起毛繊維が空隙に充填し難く、そのほとんどが隣接するシートに押されて横に寝てしまい、層間の絡み合いに寄与しないため、効果が小さい。また、空隙の直径が１０００μｍを超える場合は、繊維束間の空隙が大きすぎ、樹脂リッチの部分が大きくなるため、強度が低下する。また繊維束間空隙が１００個／ｃｍ2未満の場合には上記の絡み合いの効果が不十分であり、好ましくない。繊維束間空隙が１０００個／ｃｍ2を超える場合には空隙が多すぎ、繊維強化の効果が小さくなるため好ましくない。
【００１４】
このうち、直径１００μｍ以上５００μｍ以下の繊維束間空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もつことが強度や樹脂の含浸性が高い点で特に好ましい。更には、直径２００μｍ以上５００μｍ以下の繊維束間空隙を２００個／ｃｍ2以上５００個／ｃｍ2以下もつことがより好ましい。
【００１５】
紡績糸は有機繊維（天然繊維、合成繊維）、無機繊維、金属繊維、炭素繊維等の繊維の単独を紡績したものでも、あるいは混紡でも良く、耐熱性と強度が高い点で、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、綿繊維、麻繊維、アラミド繊維、パラ系アラミド繊維あるいはメタ系アラミド繊維が好ましい。このうち、起毛しやすい点で、各種有機繊維が好ましい。紡績糸は単糸あるいは双糸でもよく、撚り係数の異なる単糸を拠り合わせて双糸としても良い。起毛をしやすい点で撚りは甘い方が好ましく、撚り回数／インチが５〜２０程度が好ましい。
各種繊維の単繊維の繊維径は、５μｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。また、紡績糸の糸径は、０．１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍであることがより好ましい。紡績糸の糸径が０．１ｍｍ未満であると、強度が不足したり、編織に要するコストが高くなる傾向があり、３ｍｍを超えると、編み又は織りによって得られる２次元シート状繊維構造物の繊維束間空隙が大きくなりすぎる傾向がある。
【００１６】
起毛した単繊維の長さは５０μｍ〜２０ｍｍ程度が好ましく、２００μｍ〜１５ｍｍがより好ましく、２００μｍ〜１０μｍが更に好ましい。起毛はブラシ起毛、サンドペーパー、起毛、アザミ起毛、針布起毛などの手法で行える。また、毛羽にするための糸を、地をつくる糸とともに織り込む、もしくは編み込んで、その糸を切断し毛羽とする手法、例えばパイル起毛などの手法を用いてもよい。起毛加工を施したのち、表面を火で炙ることにより、起毛繊維の形状を変化させてもよい。起毛加工は、２次元シート状繊維構造物の片面のみに施してもよいが、起毛効果を十分に利用するためには、両面に施すことが好ましい。
【００１７】
本発明の樹脂成形体は、上記本発明の繊維基材がマトリックス樹脂中に充填されたものである。繊維基材は、２次元シート状繊維構造物単体であってもよいし、複数積層したものであってもよい。２次元シート状繊維構造物は、複数を平らに積層してもよいし、単体又は複数の積層体を捲回して筒状にして用いてもよい。
【００１８】
マトリックス樹脂は特に制限がないが、繊維基材に含浸しやすいエポキシ樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリイミド、アミノアミド樹脂、ビス（（２−オキサゾリン）化合物と、芳香族アミンの架橋樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。この中で、アラミド繊維との複合材を作製する場合は、アラミド繊維との接着性に優れる、ビス（（２−オキサゾリン）化合物と芳香族アミンの架橋樹脂が特に好ましい。
【００１９】
本発明の繊維基材に未硬化のマトリックス樹脂を含浸させ、加熱加圧成形することにより、樹脂成形体を得る。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
（実施例１）
（工程１）パラ系アラミド繊維（繊維径：１２μｍ、繊維長：５０ｍｍ）とメタ系アラミド繊維（繊維径：１２μｍ、繊維長：５０ｍｍ）を重量比４５／５５の割合で混紡した紡績糸（単糸、糸径：２００μｍ）を用いて平編みを用意する。このとき１インチの間の編み針の数であるゲージ数は２０〜２６とした。次に真鍮でできたブラシを用いて、布の両面の表面を引っ掻き、起毛させる。真鍮ブラシは、ブラシ部幅が７２×１１ｍｍ2、ブラシ長さが１６ｍｍのものを用い、編布に１ｍ2当り５０分間の密度で、手作業により起毛加工行った。このとき、平均の起毛繊維の長さは５〜１１ｍｍ程度であった。起毛した編布を２５枚数重ね合わせ、成形金型に配置し、減圧状態にする。
（工程２）２，２′−（１，３−フェニレン）ビス−２−オキサゾリン（（Ａ）成分）と４，４′−ジアミノジフェニルエーテル（（Ｂ）成分）を、モル比２．０／１．０（質量比６８．４／３１．６）の配合割合で加熱混合溶解して液状物とする。これに、硬化促進剤としてｎ−オクチルブロマイドを配合する。硬化促進剤の配合量は、（Ａ）（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して１．０質量部である。これを、（工程１）で起毛編布を配置した成形金型に注入し、温度２００℃、圧力４０ＭＰａで２０分間加熱圧縮成形し、厚さ３ｍｍの繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２１】
（実施例２）
紡績糸の撚り回数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２２】
（実施例３）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を２０〜２６とし、編み針をセットする高さを変化させて、図５に示すように、コース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長ａを変更した。例えば、図５中、（ａ）の平編み編布より、コース方向の紡績糸のたるみを短くすることにより、ループ長ａが短くなり、図５（ｂ）のような編布が得られる。
【００２３】
（実施例４）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を２０〜２６とし、編み針をセットする高さを変化させて図５におけるコース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長を変更した。
【００２４】
（実施例５）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を２４〜３０とし、編み針をセットする高さを変化させて図５におけるコース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長を変更した。
【００２５】
（実施例６）
図６〜図９に、本実施例における樹脂製歯車の製造方法を示す。
まず、図６に示すように、実施例１の工程１と同様の紡績糸を用いて、平編み編布４からなる筒状体（直径：６０ｍｍ、軸方向の長さ：７００ｍｍ）を２つ準備する。実施例１と同様にして、この筒状体の両面に真鍮ブラシにより起毛加工を施す。起毛した筒状体を端部から軸方向に巻き上げてリング状繊維補強基材５とする。そして、図７に示すように、２個のリング状繊維補強基材５とその中央に配置する金属製ブッシュ６（金属製ブッシュのリング厚み：１０ｍｍ、リング内径：４０ｍｍ、リング外径：６０ｍｍ）とを成形金型７に収容する。成形金型７はリング状繊維補強基材５の厚み方向に開閉動作するものであり、成形金型７を閉じる動作によりリング状繊維補強基材５を圧接し、径方向に広がったリング状繊維補強基材５を金属ブッシュ６の周囲に圧接してその形状になじませる。次に、閉じた成形金型７内を減圧状態にして、実施例１で用いたと同じ液状樹脂を注入し、リング状繊維補強基材５に浸透させ、液状樹脂を加熱硬化（温度：２００℃、圧力：２ＭＰａ、時間：３分）させる。このようにして、図８（断面図）に示す金属製ブッシュ６をインサートとするリング状樹脂成形体８（軸方向の厚み：１０ｍｍ、直径：８７ｍｍ）を成形する。そして樹脂成形体の外周面に切削加工により歯を形成し、図９（一部切り欠き斜視図）に示す樹脂製歯車を作製した。この樹脂製歯車の作製法の詳細は［特開２０００−３０９０２８号公報］に記載がある。
【００２６】
（比較例１）
編布に起毛加工をしていないこと以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２７】
（比較例２）
編布に起毛加工をしていないこと以外は実施例２と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２８】
（比較例３）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を８〜２０とし、編み針をセットする高さを変化させて図５におけるコース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長を変更した。
【００２９】
（比較例４）
筒状体に起毛加工をしていないこと以外は実施例６と同様にして樹脂製歯車を作製した。
【００３０】
上記の方法により作製した繊維強化樹脂成形体について、引張強度、衝撃強度を測定した結果を表１、２に示す。測定方法は、以下に示すとおりである。
引張強度：試験片形状を全長７５ｍｍ、平行部長さ３５ｍｍ、平行部幅５ｍｍ、板厚３ｍｍのダンベル型とし、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定した。
衝撃強度：試験片形状を１０ｍｍ×６０ｍｍ×３ｍｍでノッチなしとし、アイゾット衝撃試験法を用いて測定した。
【００３１】
また、作製した樹脂製歯車については耐久試験を行い、試験後の外観を観察することにより、疲労や劣化の評価を行った。ここで、歯車の耐久試験とは、ギヤモータリング試験機を用いて、歯元に一定の応力負荷がかかるように試験歯車と相手歯車を所定回数かみ合わせたときの試験歯車の破壊、劣化、疲労挙動を観測する手法である。相手歯車の部材には鋼を用い、歯車回転数を６０００ｒｐｍとし、１５０℃の潤滑油の中に試験歯車、相手歯車を浸しながら試験した。歯元応力を１８２ＭＰａとし、７．２×１０6回回転したときの表面に生じた凹凸発生部の面積と、その発生率を測定した。ここで凹凸発生率とは、歯車の歯の全数に対する、凹凸が生じた歯車の数の割合の平均値である。結果を表１、２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の繊維基材の一態様の積層構造を示す断面説明図。
【図２】従来の繊維基材の積層構造を示す断面説明図。
【図３】平編み編布の平面図。
【図４】平織り織布の平面図。
【図５】平編み編布の平面図。
【図６】本発明の繊維基材の一態様を示す斜視図。
【図７】図６に示した繊維基材を用いて本発明の樹脂成形体の一態様を作製するために用いた成形金型の断面図。
【図８】図６の成形金型を用いて作製された本発明の樹脂成形体の一態様を示す断面図。
【図９】図８に示す樹脂成形体の外形加工をして得られた樹脂製歯車の一部切り欠き斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ ２次元シート状繊維構造物
Ｂ ２次元シート状繊維構造物
１ 紡績糸
２ 繊維束間空隙
３ 起毛繊維
４ 編布
５ リング状繊維補強基材
６ 金属製ブッシュ
７ 成形金型
８リング状樹脂成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形体強化用の繊維ないし繊維を主成分として含む繊維基材に関する。また、本発明は、この繊維基材で強化された樹脂成形体、特に、アラミド繊維ないしアラミド繊維基材で強化された樹脂成形体に関する。この繊維強化樹脂成形体は、樹脂製歯車等の機械部品に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品の用途に用いられる繊維強化樹脂成形体は、所定の形状や厚みを得るために、２次元シート状繊維構造物を複数重ね合わせて、あるいは立体形状をもつ繊維構造物を単体もしくは複数重ね合わせて繊維基材とし、そこに樹脂を含浸させて硬化処理をされ、必要な場合は所定の形状に切削されることにより完成品となっていた。上記各種繊維基材のうち、樹脂成形体を作製する工程において、高強度で構造設計しやすく、さらに低コストであることを理由として、織布や編布、不織布を代表とした２次元シート状繊維構造物が多く使用されている。ここで、織布や編布は繊維束から成る紡績糸により構成されており、一方、不織布は繊維が絡み合ってできている。
しかしながら、一般に２次元シート状繊維構造物を用いた樹脂成形体はシートの面内方向の引張強度は比較的強いものの、シートとシートの間の層間の強度（剥離強度、面外強度）が極端に弱いという欠点があった。以下、シートとシートの間を層間と呼ぶ。２次元シート状繊維構造物を用いた成形体の層間強度が低い理由として、樹脂リッチ部の存在が知られている。織布や編布、不織布を代表とした２次元シート状繊維構造物を用いた場合、構成成分のシートとシートの間には繊維が存在していないため、基材に樹脂を含浸させることにより、層状の樹脂リッチな部分が生成する。この樹脂成形体に荷重が加えられた際、繊維の存在しない樹脂リッチ部でマイクロクラックが発生し、層間の強度が極端に低下する結果となる。さらに、特に織布や編布などの紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物においては、シートの面内に、紡績糸の繊維束の間の空隙部分が多く存在し、ここも樹脂含浸後は樹脂リッチ部分となり、強度低下の原因となっている。以下、この面内の繊維束間空隙部分を、繊維束間と呼ぶ。
このため、高荷重がかかる航空機構造体などや、高荷重でさらに様々なモードの荷重伝播がおこる機械部品などの用途に耐えうる繊維強化樹脂を作製することは、強度、耐久性の面で限界があり、これまで繊維強化樹脂の実質的な使用は応力の比較的小さい分野、もしくは荷重のかかる方向・モードが単純な分野に限定されていた。
これら２次元シート状繊維構造物で構成された樹脂成形体の強度を向上させるためには、上記したように、層間の繊維の絡み合いを多くし、層間の樹脂リッチ部を減少させることにより層間強度を向上させること、および繊維束間の樹脂リッチ部を減らすことが重要であると考えられる。
層間の強度を向上し、成形体の強度や耐久性を改善する手法として、航空機構造体の複合材料の炭素繊維基材について、ニードルパンチにより積層体の層間を繊維で絡み合わせる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、他にも一般に、繊維の絡み合いを向上させる方法として、ステッチング、ニッティングなどが知られている。（例えば、特許文献２、３参照）
【特許文献１】特開２００４−６００５８号公報
【特許文献２】特許第３０３１１１０号
【特許文献３】特開２００４−２１８１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来行われている、ニードルパンチ、ステッチング、ニッティングでは、一般に、直径１００μｍ〜１ｍｍ程度、長さ５ｃｍ程度以下の針を基材に貫通させて用いるため、繊維基材の厚みに制限があり、さらに繊維基材に針が通るための一定の隙間が必要であるため、嵩高い、もしくはある程度緻密な繊維基材に対してはこれらの処理を行うことができなかった。さらに、ニードルパンチ、ステッチング、ニッティングの処理により層間強度は向上するものの、２次元シート状繊維構造物の面内に針が通った痕跡が残り、そこが新たな樹脂リッチ部分となる、もしくは繊維が損傷するため、面内方向については強度が低下するといった問題点があった。このように２次元繊維構造物による繊維基材の面内方向の強度維持と、層間の強化を両立することは困難であった。
【０００４】
貫通する針を用いずに、層間および繊維束間に繊維を絡ませる方法として、紡績糸の表面に起毛加工を施す方法が考えられるが、２次元シート状繊維構造物を複数重ね合わせる際に、起毛した繊維が布地に押しつけられ、結果的に絡み合いの効果が少なくなり、強度を満足する基材は得られていなかった。
【０００５】
一方、歯車のように高い頻度で相手部材と接触する機械部品の用途の場合、使用用途によっては、表面の樹脂が摩擦により発熱し、徐々に樹脂が熱劣化する心配がある。このとき劣化した樹脂は強度が低下し、剥がれ落ちるのに対し、表面の繊維は残留するため、表面に凹凸が生じる恐れがあり、その場合、表面の樹脂リッチ部の体積が大きいと、大きな凸凹が生じるため摩擦係数が大きくなり、ますます摩擦発熱により樹脂が劣化するといった悪循環に陥る心配がある。負荷が高い場合には、さらに、表面に生じた凸凹を起点とし、内部にクラックが進展し、全体的な強度が低下する心配がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、２次元シート状繊維構造物がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体において、樹脂成形体の面内方向強度の低下を起こさずに、層間強度を向上させることが可能な、繊維基材を提供することである。本発明により、歯車などの高強度機械部品に用いることが可能な、層間方向も含めたあらゆる方向について充分な強度を有する繊維強化樹脂を製造することが可能となる。また、同時に、相手部材との接触面における樹脂リッチ部の体積を小さくすることにより、樹脂劣化を低減した繊維強化樹脂に用いられる２次元シート状繊維構造物による繊維基材を提供することを目的とする。上記目的を達成するため、本発明者らは、直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、直径１０００μｍを超える空隙を２個／ｃｍ2以下もつ、紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物を使用し、紡績糸表面を起毛させることにより、樹脂成形体の強度を向上させることができた。
【０００７】
本発明は以下の事項に関する。
（１）紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の単体または複数積層物である樹脂成形体強化用の繊維基材であって、
前記２次元シート状繊維構造物は、紡績糸の繊維束間に直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、かつ直径１０００μｍを超える空隙が多くても２個／ｃｍ2であり、かつ、起毛加工を施されたものであることを特徴とする樹脂成形体強化用の繊維基材。
【０００８】
（２）２次元シート状繊維構造物が編布であることを特徴とする（１）に記載の繊維基材。
（３）パラ系アラミド繊維あるいはメタ系アラミド繊維により２次元シート状繊維構造物が構成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の繊維基材。
【０００９】
（４）針布もしくはブラシにより起毛加工が施されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維基材。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維基材がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、直径１０００μｍを超える空隙を２個／ｃｍ2以下もつ２次元シート状繊維構造物を使用し、起毛加工を施し、単独で、又は複数を重ね合わせて繊維基材とした。一例として複数枚の２次元シート状繊維構造物を積層する工程の断面図を、図１に示す。起毛処理によって紡績糸１から起毛している多数の起毛繊維３が、隣あった２次元シート状繊維構造物Ａ、Ａ、Ａ間の空隙と、自身のシートに存在する繊維束間空隙２を埋める。さらに、起毛繊維３により層間の絡み合いが増加する。比較として、図２に、起毛加工を施さなかった場合の２次元シート状繊維構造物を複数積層した場合の繊維基材の断面図を示す。起毛加工されていない２次元シート状繊維構造物Ｂ、Ｂ、Ｂには、隣り合った層間に若干生じる間隙と、各々の繊維束間空隙２とが、そのまま空隙として残っている。本発明によれば、起毛加工によって、従来の層間と繊維束間空隙の樹脂リッチ部が低減し、該繊維基材を使用した樹脂成形体は、極めて強度が高いことが分かった。なお、一般には空隙を有する２次元シート状繊維構造物は樹脂リッチ部を生み出すため、かえって強度が低下することが知られているが、本発明では起毛した繊維が空隙を充てんするため、強度の低下は起こらない。さらに起毛することにより２次元シート状繊維構造物の表面積が大きく増加するため、樹脂と繊維の接着性が一定以上に良好な樹脂と繊維の組み合わせを選択することにより、見ための繊維／樹脂間の接着性が大きく向上し、樹脂成形体の強度向上に寄与する。また、細かい起毛繊維が存在することにより、樹脂の含浸性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
２次元シート状繊維構造物としては、紡績糸を用いた平織り、綾織り、繻子織り等の織布、平編み、リブ編み、両面編み、パール編み等の編布、および不織布等が挙げられる。特に、起毛しやすい点で、紡績糸からなる織布、編布が好ましい。また、一定の均一な織目又は網目が形成可能なことから、上記例示の織布、編布が好ましい。繊維束間空隙を有し、空隙の大きさが均一で変化しにくい点で、編布が特に好ましい。織布を用いる際は紡績糸の交差する点が接着剤などで軽く固定されており、空隙の大きさが均一に保たれていることが好ましい。
【００１２】
ここで、本発明における繊維束間空隙、繊維束間空隙の直径について、紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の例を示す図３及び図４を参照して説明する。図３は、紡績糸１を平編みして得られる２次元シート状繊維構造物の平面図であり、図４は、紡績糸１を平織りして得られる２次元シート状繊維構造物の平面図である。繊維束間空隙２とは、２次元シート状繊維構造物を構成している紡績糸１で囲まれた紡績糸間空隙であって、２次元シート状繊維構造物を貫通する空隙を意味する。また、繊維束間空隙の直径とは、２次元シート状繊維構造物を平面視したときの、紡績糸間空隙に内接する円（図３、４に、点線にて示す。）の直径を意味し、以下の測定法により定義するものである。まず、起毛する前の織布もしくは編布を１枚、伸張しないように応力をかけない自然な状態で一面に広げ、光学顕微鏡で平面写真を撮影する。任意の１ｃｍ2部分について観察し、観察された紡績糸間空隙に内接する円の直径を測定し、その直径を繊維束間空隙の直径とした。また、繊維束間空隙の数を計量する際は、直径が５０μｍ未満の空隙は無視し、５０μｍ以上の空隙の個数を１ｃｍ2の範囲で計量した。なお、紡績糸間空隙の内接円の中に、紡績糸の毛羽である短繊維が存在していてもよいこととする。なお、後述する織り又は編み工程の際に毛羽（起毛）にするための糸を織り込んだり編み込んだりすることにより起毛繊維を形成する場合には、織り又は編み工程で得られた起毛状態を有する２次元シート状繊維構造物について、上記の繊維束間空隙の直径の測定を行う。この場合にも、なお、紡績糸間空隙の内接円の中に、織り込まれ、又は編みこまれた繊維からなる毛羽が存在していてもよいこととする。
【００１３】
２次元シート状繊維構造物の繊維束間空隙としては、直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙が１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下存在することが好ましい。空隙が直径５０μｍ以上１０００μｍ以下であれば、隣接する起毛された２次元シート状繊維構造物の起毛繊維が空隙に入り、絡み合うため、２次元シート状繊維構造物が層間剥離し難くなり、層間強度が向上する。空隙が直径５０μｍ未満の場合は、起毛繊維が空隙に充填し難く、そのほとんどが隣接するシートに押されて横に寝てしまい、層間の絡み合いに寄与しないため、効果が小さい。また、空隙の直径が１０００μｍを超える場合は、繊維束間の空隙が大きすぎ、樹脂リッチの部分が大きくなるため、強度が低下する。また繊維束間空隙が１００個／ｃｍ2未満の場合には上記の絡み合いの効果が不十分であり、好ましくない。繊維束間空隙が１０００個／ｃｍ2を超える場合には空隙が多すぎ、繊維強化の効果が小さくなるため好ましくない。
【００１４】
このうち、直径１００μｍ以上５００μｍ以下の繊維束間空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もつことが強度や樹脂の含浸性が高い点で特に好ましい。更には、直径２００μｍ以上５００μｍ以下の繊維束間空隙を２００個／ｃｍ2以上５００個／ｃｍ2以下もつことがより好ましい。
【００１５】
紡績糸は有機繊維（天然繊維、合成繊維）、無機繊維、金属繊維、炭素繊維等の繊維の単独を紡績したものでも、あるいは混紡でも良く、耐熱性と強度が高い点で、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、綿繊維、麻繊維、アラミド繊維、パラ系アラミド繊維あるいはメタ系アラミド繊維が好ましい。このうち、起毛しやすい点で、各種有機繊維が好ましい。紡績糸は単糸あるいは双糸でもよく、撚り係数の異なる単糸を拠り合わせて双糸としても良い。起毛をしやすい点で撚りは甘い方が好ましく、撚り回数／インチが５〜２０程度が好ましい。
各種繊維の単繊維の繊維径は、５μｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。また、紡績糸の糸径は、０．１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍであることがより好ましい。紡績糸の糸径が０．１ｍｍ未満であると、強度が不足したり、編織に要するコストが高くなる傾向があり、３ｍｍを超えると、編み又は織りによって得られる２次元シート状繊維構造物の繊維束間空隙が大きくなりすぎる傾向がある。
【００１６】
起毛した単繊維の長さは５０μｍ〜２０ｍｍ程度が好ましく、２００μｍ〜１５ｍｍがより好ましく、２００μｍ〜１０μｍが更に好ましい。起毛はブラシ起毛、サンドペーパー、起毛、アザミ起毛、針布起毛などの手法で行える。また、毛羽にするための糸を、地をつくる糸とともに織り込む、もしくは編み込んで、その糸を切断し毛羽とする手法、例えばパイル起毛などの手法を用いてもよい。起毛加工を施したのち、表面を火で炙ることにより、起毛繊維の形状を変化させてもよい。起毛加工は、２次元シート状繊維構造物の片面のみに施してもよいが、起毛効果を十分に利用するためには、両面に施すことが好ましい。
【００１７】
本発明の樹脂成形体は、上記本発明の繊維基材がマトリックス樹脂中に充填されたものである。繊維基材は、２次元シート状繊維構造物単体であってもよいし、複数積層したものであってもよい。２次元シート状繊維構造物は、複数を平らに積層してもよいし、単体又は複数の積層体を捲回して筒状にして用いてもよい。
【００１８】
マトリックス樹脂は特に制限がないが、繊維基材に含浸しやすいエポキシ樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリイミド、アミノアミド樹脂、ビス（（２−オキサゾリン）化合物と、芳香族アミンの架橋樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。この中で、アラミド繊維との複合材を作製する場合は、アラミド繊維との接着性に優れる、ビス（（２−オキサゾリン）化合物と芳香族アミンの架橋樹脂が特に好ましい。
【００１９】
本発明の繊維基材に未硬化のマトリックス樹脂を含浸させ、加熱加圧成形することにより、樹脂成形体を得る。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
（実施例１）
（工程１）パラ系アラミド繊維（繊維径：１２μｍ、繊維長：５０ｍｍ）とメタ系アラミド繊維（繊維径：１２μｍ、繊維長：５０ｍｍ）を重量比４５／５５の割合で混紡した紡績糸（単糸、糸径：２００μｍ）を用いて平編みを用意する。このとき１インチの間の編み針の数であるゲージ数は２０〜２６とした。次に真鍮でできたブラシを用いて、布の両面の表面を引っ掻き、起毛させる。真鍮ブラシは、ブラシ部幅が７２×１１ｍｍ2、ブラシ長さが１６ｍｍのものを用い、編布に１ｍ2当り５０分間の密度で、手作業により起毛加工行った。このとき、平均の起毛繊維の長さは５〜１１ｍｍ程度であった。起毛した編布を２５枚数重ね合わせ、成形金型に配置し、減圧状態にする。
（工程２）２，２′−（１，３−フェニレン）ビス−２−オキサゾリン（（Ａ）成分）と４，４′−ジアミノジフェニルエーテル（（Ｂ）成分）を、モル比２．０／１．０（質量比６８．４／３１．６）の配合割合で加熱混合溶解して液状物とする。これに、硬化促進剤としてｎ−オクチルブロマイドを配合する。硬化促進剤の配合量は、（Ａ）（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して１．０質量部である。これを、（工程１）で起毛編布を配置した成形金型に注入し、温度２００℃、圧力４０ＭＰａで２０分間加熱圧縮成形し、厚さ３ｍｍの繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２１】
（実施例２）
紡績糸の撚り回数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２２】
（実施例３）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を２０〜２６とし、編み針をセットする高さを変化させて、図５に示すように、コース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長ａを変更した。例えば、図５中、（ａ）の平編み編布より、コース方向の紡績糸のたるみを短くすることにより、ループ長ａが短くなり、図５（ｂ）のような編布が得られる。
【００２３】
（実施例４）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を２０〜２６とし、編み針をセットする高さを変化させて図５におけるコース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長を変更した。
【００２４】
（実施例５）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を２４〜３０とし、編み針をセットする高さを変化させて図５におけるコース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長を変更した。
【００２５】
（実施例６）
図６〜図９に、本実施例における樹脂製歯車の製造方法を示す。
まず、図６に示すように、実施例１の工程１と同様の紡績糸を用いて、平編み編布４からなる筒状体（直径：６０ｍｍ、軸方向の長さ：７００ｍｍ）を２つ準備する。実施例１と同様にして、この筒状体の両面に真鍮ブラシにより起毛加工を施す。起毛した筒状体を端部から軸方向に巻き上げてリング状繊維補強基材５とする。そして、図７に示すように、２個のリング状繊維補強基材５とその中央に配置する金属製ブッシュ６（金属製ブッシュのリング厚み：１０ｍｍ、リング内径：４０ｍｍ、リング外径：６０ｍｍ）とを成形金型７に収容する。成形金型７はリング状繊維補強基材５の厚み方向に開閉動作するものであり、成形金型７を閉じる動作によりリング状繊維補強基材５を圧接し、径方向に広がったリング状繊維補強基材５を金属ブッシュ６の周囲に圧接してその形状になじませる。次に、閉じた成形金型７内を減圧状態にして、実施例１で用いたと同じ液状樹脂を注入し、リング状繊維補強基材５に浸透させ、液状樹脂を加熱硬化（温度：２００℃、圧力：２ＭＰａ、時間：３分）させる。このようにして、図８（断面図）に示す金属製ブッシュ６をインサートとするリング状樹脂成形体８（軸方向の厚み：１０ｍｍ、直径：８７ｍｍ）を成形する。そして樹脂成形体の外周面に切削加工により歯を形成し、図９（一部切り欠き斜視図）に示す樹脂製歯車を作製した。この樹脂製歯車の作製法の詳細は［特開２０００−３０９０２８号公報］に記載がある。
【００２６】
（比較例１）
編布に起毛加工をしていないこと以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２７】
（比較例２）
編布に起毛加工をしていないこと以外は実施例２と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。
【００２８】
（比較例３）
繊維束間空隙の直径および単位面積あたりの個数を変化させた以外は実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を成形した。繊維束間空隙を制御するため、編み機のゲージ数を８〜２０とし、編み針をセットする高さを変化させて図５におけるコース方向の紡績糸のたるみを制御することによりループ長を変更した。
【００２９】
（比較例４）
筒状体に起毛加工をしていないこと以外は実施例６と同様にして樹脂製歯車を作製した。
【００３０】
上記の方法により作製した繊維強化樹脂成形体について、引張強度、衝撃強度を測定した結果を表１、２に示す。測定方法は、以下に示すとおりである。
引張強度：試験片形状を全長７５ｍｍ、平行部長さ３５ｍｍ、平行部幅５ｍｍ、板厚３ｍｍのダンベル型とし、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定した。
衝撃強度：試験片形状を１０ｍｍ×６０ｍｍ×３ｍｍでノッチなしとし、アイゾット衝撃試験法を用いて測定した。
【００３１】
また、作製した樹脂製歯車については耐久試験を行い、試験後の外観を観察することにより、疲労や劣化の評価を行った。ここで、歯車の耐久試験とは、ギヤモータリング試験機を用いて、歯元に一定の応力負荷がかかるように試験歯車と相手歯車を所定回数かみ合わせたときの試験歯車の破壊、劣化、疲労挙動を観測する手法である。相手歯車の部材には鋼を用い、歯車回転数を６０００ｒｐｍとし、１５０℃の潤滑油の中に試験歯車、相手歯車を浸しながら試験した。歯元応力を１８２ＭＰａとし、７．２×１０6回回転したときの表面に生じた凹凸発生部の面積と、その発生率を測定した。ここで凹凸発生率とは、歯車の歯の全数に対する、凹凸が生じた歯車の数の割合の平均値である。結果を表１、２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の繊維基材の一態様の積層構造を示す断面説明図。
【図２】従来の繊維基材の積層構造を示す断面説明図。
【図３】平編み編布の平面図。
【図４】平織り織布の平面図。
【図５】平編み編布の平面図。
【図６】本発明の繊維基材の一態様を示す斜視図。
【図７】図６に示した繊維基材を用いて本発明の樹脂成形体の一態様を作製するために用いた成形金型の断面図。
【図８】図６の成形金型を用いて作製された本発明の樹脂成形体の一態様を示す断面図。
【図９】図８に示す樹脂成形体の外形加工をして得られた樹脂製歯車の一部切り欠き斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ ２次元シート状繊維構造物
Ｂ ２次元シート状繊維構造物
１ 紡績糸
２ 繊維束間空隙
３ 起毛繊維
４ 編布
５ リング状繊維補強基材
６ 金属製ブッシュ
７ 成形金型
８リング状樹脂成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の単体または複数積層物である樹脂成形体強化用の繊維基材であって、
前記２次元シート状繊維構造物は、紡績糸の繊維束間に直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、かつ直径１０００μｍを超える空隙が多くても２個／ｃｍ2であり、かつ、起毛加工を施されたものであることを特徴とする樹脂成形体強化用の繊維基材。
【請求項２】
２次元シート状繊維構造物が編布であることを特徴とする請求項１記載の繊維基材。
【請求項３】
パラ系アラミド繊維あるいはメタ系アラミド繊維により２次元シート状繊維構造物が構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の繊維基材。
【請求項４】
針布もしくはブラシにより起毛加工が施されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の繊維基材。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の繊維基材がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体。
【請求項１】
紡績糸により構成された２次元シート状繊維構造物の単体または複数積層物である樹脂成形体強化用の繊維基材であって、
前記２次元シート状繊維構造物は、紡績糸の繊維束間に直径５０μｍ以上１０００μｍ以下の空隙を１００個／ｃｍ2以上１０００個／ｃｍ2以下もち、かつ直径１０００μｍを超える空隙が多くても２個／ｃｍ2であり、かつ、起毛加工を施されたものであることを特徴とする樹脂成形体強化用の繊維基材。
【請求項２】
２次元シート状繊維構造物が編布であることを特徴とする請求項１記載の繊維基材。
【請求項３】
パラ系アラミド繊維あるいはメタ系アラミド繊維により２次元シート状繊維構造物が構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の繊維基材。
【請求項４】
針布もしくはブラシにより起毛加工が施されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の繊維基材。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の繊維基材がマトリックス樹脂中に充填された樹脂成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−４６７７７（Ｐ２００９−４６７７７Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１４４３５（Ｐ２００７−２１４４３５）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【出願人】（０００００１２０３）新神戸電機株式会社 (518)
【Ｆターム（参考）】
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