繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物
【課題】引抜き成形法、ハンドレイアップ法、ＲＴＭ法、ホットプレス法
などの成形法において、繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いることにより、今まで得ることのできなかった引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させることができる。
【解決手段】繊維強化シートを複数枚積層して、引抜き成形法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、又は、ホットプレス法により繊維強化プラスチック構造物を成形する成形法において、構造物１００の成形時に、繊維強化シート１０３を複数枚積層して形成される基体１０１の外表面に、複数本の繊維強化プラスチック線材２を長手方向に引き揃えて有する繊維強化プラスチック製ストランドシート１を少なくとも１枚配置し、前記成形法で成形される樹脂を用いて同時成形する。
などの成形法において、繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いることにより、今まで得ることのできなかった引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させることができる。
【解決手段】繊維強化シートを複数枚積層して、引抜き成形法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、又は、ホットプレス法により繊維強化プラスチック構造物を成形する成形法において、構造物１００の成形時に、繊維強化シート１０３を複数枚積層して形成される基体１０１の外表面に、複数本の繊維強化プラスチック線材２を長手方向に引き揃えて有する繊維強化プラスチック製ストランドシート１を少なくとも１枚配置し、前記成形法で成形される樹脂を用いて同時成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化シート（以下、「繊維強化プラスチック製ストランドシート」という。）を用いて成形する繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化プラスチック製構造物を作製する方法としては、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法（オーブン法、オートクレーブ法を含む。）
（３）レジントランスファーモールディング法（以下、「ＲＴＭ法」という。）
（４）ホットプレス法
等がある。以下に上記成形法について簡単に説明する。
【０００３】
（１）引抜き成形法
引抜き成形法では、街灯ポール向け等の丸パイプ、建築資材向けの各パイプ、アングル、チャンネル、Ｈ形等の構造部材などが主として製作されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
使用される繊維は、主にガラス繊維が中心であるため、曲げ等の弾性率が低く、そのため、アルミ等の金属代替用途へ参入できない状況である。現在は、金属が対応できない耐食用途が中心となっている。
【０００５】
この対策として、炭素繊維と併用することが提案されているが、現状の成形方法では成形段階で金型に繊維を強引に引き込む構造となっているため、炭素繊維の糸切れ、位置ずれ、糸の揺らぎ等が発生し、炭素繊維を入れる効果が期待できず、使用されていない状況である。
【０００６】
また、引抜き成形法に使用される樹脂は、安価さを求めるため、不飽和ポリエステル樹脂或いはビニールエステル樹脂が中心で、しかも樹脂の中にクレイ粉（粘土粉）、水酸化アルミニウム粉等を多量に入れ、低コスト化や難燃性の要求に応えている。これらを投入すると、炭素繊維の強度や弾性率の発現率が低下し、高価な炭素繊維を入れてもその効果を享受できないといった問題もあり、使用が進んでいない状況である。
【０００７】
一方、炭素繊維を使用できる引抜き装置も考えられるが、コストアップが大きく、全く対応できていないのが実情である。
【０００８】
（２）ハンドレイアップ法（オーブン法、オートクレーブ法を含む。）
ハンドレイアップ法は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの長繊維を主に使ってあらゆる用途で使用されている、繊維強化プラスチック製構造物を成形する方法である。使用材料は、樹脂を含浸させていないクロス織物、一方向織物、ストランドマット等が主に使用されるが、時には、長繊維を成形直前に切断しそれを樹脂の付いた成形面に吹き付けて成形する場合もある（例えば、特許文献２、３、４参照）。
【０００９】
用途は、ガラス繊維使用の場合、ゴミ箱、汚水タンク等の小型の構造物から風車羽根、小型船等の大型のものまで多岐にわたるが、基本的に安価さを要求される分野で使用されている。
【００１０】
この場合の成形法は、単に長繊維の織物やストランドマットを樹脂含浸させながら人手で積層し、樹脂は常温硬化型が中心で、如何に安価に作るかが中心となっている。
【００１１】
しかし、最近は、風車羽根や小型船を中心に、より軽量で強度、弾性率の高い性能の構造物が要求されてきており、炭素繊維との複合が試みられている。その際、強化繊維シートに樹脂を含浸させて多層の積層をすると、どうしても繊維が揺らぎ、糸の持っている性能を完全には発揮できなく、成形時のバラツキが大きく、構造物の性能を保証できないといった問題が生じ、この問題の解決に取り組んでいるのが実情である。
【００１２】
一方、炭素繊維は、飛行機部材、液晶装置部材、車両部材等の高い機能を要求される分野で使用され、アラミド繊維は、絶縁性や耐衝撃を要求される部材に使用され、いずれも高価な部材向けの用途で使用されている。これらの成形方法は、ハンドレイアップ法でもガラス繊維の場合と違って、事前に長繊維の織物等に樹脂を含浸させたプリプレグといった材料を使用し、人手で積層したものを、バグフィルムで覆い、その中を真空ポンプで真空近くなるまで空気を引いて、積層体を完全に密着させ、その後加熱オーブンに入れ、樹脂を硬化させる方法が採られている。さらに高級なものは、加熱オーブンの代わりに、オートクレーブの中に入れ、加熱硬化段階で、外圧を加える方法を用いている。
【００１３】
こうすることにより、糸の物性を１００％近く発現でき、性能の良いものが得られるが、多くの人手や装置を用いコストアップとなり、高価なものしか適用できない方法となっている。
【００１４】
（３）ＲＴＭ法
ＲＴＭ法は、樹脂を含浸していない織物やストランドマットを積層し、その周囲にバグフィルムを被せ、バグフィルムの中の空気を真空ポンプで引き、片方で樹脂流入管に繋ぎ込み、この真空に引く力で、樹脂を、積層した織物等に染み込ませ、その後、樹脂を硬化させて成形物を得る方式である（例えば、特許文献５、６参照）。樹脂を染み込ませる際、圧力が不足する場合は、樹脂をポンプアップし、強制的に染み込ませる方式も採られている。
【００１５】
また、この方式と同様であるが、金型の中に樹脂を含浸していない織物等を積層し、この金型を密閉し、この金型の中を真空ポンプで引き、片方で樹脂を流入させる方法もある。この際は、金型が加熱金型となっており、樹脂含浸後、金型を加熱し樹脂を硬化させる方式となっている。
【００１６】
この成形法の問題点は、ハンドレイアップ成形法と同様に、樹脂が流れていく際に強化繊維の揺らぎを発生させ、強化繊維の物性をフルに発揮できないという点である。また、厚みの厚い成形品の場合、樹脂が均一に染み込み難く、樹脂流れを良くするために、積層間に樹脂流れ用のストランドマットなどの、余計なものを入れなければならないという点である。
【００１７】
（４）ホットプレス法
ホットプレス成形では、基本的に強化繊維シートに予め樹脂を含浸させたシートが使用される。一般には、ガラス繊維、炭素繊維などのチョップドストランドという短い強化繊維を用いたＳＭＣ材料が用いられる（例えば、特許文献７参照）。ＳＭＣ材料で成形された製品は、強化繊維が短いことから、強度、弾性率を余り要求されないバスタブ、家電製品のカバー等の用途にしか使用できなかった。
【００１８】
最近は、連続した強化繊維シートに樹脂を含浸したプリプレグと併用して、より強度、弾性率の要求される自動車部材への適用が検討されているが、ＳＭＣ材料とプリプレグ材料の樹脂の違いによる接着性不良発生の問題、及び、成形段階で樹脂流れによる糸の揺らぎ発生によって、強化繊維の物性をフルに発揮できないという問題から、なかなか実用に至っていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平８−３４０６５号公報
【特許文献２】特開２００６−７０４７６号公報
【特許文献３】特開平６−７４１４２号公報
【特許文献４】特開２００１−７９８６６号公報
【特許文献５】特開２００４−１７４７７６号公報
【特許文献６】特開２００４−１８１６２７号公報
【特許文献７】特開２００４−３５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、本発明の主たる目的は、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
の成形法において、繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いることにより、今まで得ることのできなかった引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させることのできる成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は本発明に係る繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物にて達成される。要約すれば、本発明は、繊維強化シートを複数枚積層して、引抜き成形法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、又は、ホットプレス法により繊維強化プラスチック構造物を成形する成形法において、
前記構造物の成形時に、前記繊維強化シートを複数枚積層して形成される基体の外表面に、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化プラスチック製ストランドシートを少なくとも一枚配置し、前記成形法で成形される樹脂を用いて同時成形することを特徴とする繊維強化プラスチック構造物の成形法である。
【００２２】
本発明の一実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維が体積分率で５０％以上含有され、前記繊維強化プラスチック線材の引張強度９００ＭＰａ以上、引張弾性率６９ＧＰａ以上である。又、他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維以外の繊維が、引張強度３０００ＭＰａ未満、引張弾性率２３０ＧＰａ未満の炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用される。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材のマトリクス樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂である。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材は、直径が０．５〜３ｍｍの円形断面形状であるか、又は、幅が１〜２０ｍｍ、厚みが０．１〜５ｍｍとされる矩形断面形状である。
【００２５】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートは、縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、互いに所定の空隙を持たせて平行に配列し、前記平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材に対して、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔にて横糸を織り込みした、シート状の織物である。
【００２６】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける横糸は、炭素繊維、ガラス繊維、木綿、又は、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレンアルコール繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維から成る糸条で、これらが前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って、１〜２５０ｍｍの間隔にて織り込まれる。
【００２７】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける前記繊維強化プラスチック線材は、互いに０．１〜３ｍｍの間のいずれかの間隔で離間している。
【００２８】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを複数層積層した場合には、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの繊維強化プラスチック線材の整列方向が異なるように前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを積層する。
【００２９】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの更に外表面層として強化繊維シートが配置される。
【００３０】
本発明の他の実施態様によると、前記強化繊維シートは、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料である。
【００３１】
本発明の他の実施態様によると、前記成形法で成形される前記樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂である。
【００３２】
本発明の他の態様によると、上記いずれかの構成とされる繊維強化プラスチック構造物の成形法により製造された繊維強化プラスチック構造物が提供される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、確実に要求される機械的強度を持ち、しかも、成形時に繊維の揺らぎ等を起こさない、前もって樹脂硬化された繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いて成形することから、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
の各成形法において、今までと同じ安価な樹脂を用いても、予め設計した通りの構造物の引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させた繊維強化プラスチック製構造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にて作製される繊維強化プラスチック製構造物の一実施例の概略断面構成を示す模式図である。
【図２】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートの一実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートを構成する繊維強化プラスチック線材の断面図である。
【図４】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートの他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いた引抜き成形法を説明する模式図である。
【図７】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたハンドレイアップ法を説明する模式図である。
【図８】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたハンドレイアップ法を説明する模式図である。
【図９】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたＲＴＭ法を説明する模式図である。
【図１０】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたホットプレス法を説明する模式図である。
【図１１】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートと他の繊維強化シートとの結合体を示す一実施例の斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明に従った構成の試験片である実施試験材の概略断面構成を示す模式図であり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、比較例である比較試験材の概略断面構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３６】
実施例１
図１に、本発明の成形法により成形される繊維強化プラスチック製構造物１００の概略断面構成の一実施例を示す。
【００３７】
本実施例によると、複数本の繊維強化プラスチック線材２を長手方向に引き揃えて有する繊維強化シート、即ち、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて成形した繊維強化プラスチック製構造物１００は、構造物の構造体をなす基体１０１と、基体１０１の上表面に一体に形成された表面部を構成する外面層１０２とを有している。必要に応じて、一点鎖線で示すように、基体１０１の反対側の表面にも、外面層１０２を配置することもできる。
【００３８】
なお、詳しくは、実施例２にて説明するが、必要に応じて繊維強化プラスチック製ストランドシート１とされる外面層１０２の更に外面に外表面層１０５（図８参照）を設けることもできる。
【００３９】
繊維強化プラスチック製構造物１００について更に詳しく説明する。
【００４０】
（基体）
繊維強化プラスチック製構造物１００の基体１０１は、複数枚の強化繊維シート１０３を積層した繊維強化プラスチック製構造体とされる。
【００４１】
強化繊維シート１０３は、当業者には周知の、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料などとされる。
【００４２】
（外面層）
外面層１０２は、基体である繊維強化プラスチック構造体１０１の外面に少なくとも１枚の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を配置し、樹脂（接着剤）１０４を含浸して、硬化された繊維強化プラスチック層とされる。
【００４３】
樹脂１０４としては、通常使用されている含浸用のマトリクス樹脂が使用され、例えば、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂が使用される。
【００４４】
必要に応じて、樹脂１０４を含浸させながら所望枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を基体１０１の上に積層することができる。
【００４５】
上述のように、積層され、樹脂１０４が含浸された繊維強化シート１０１及び繊維強化プラスチック製ストランドシート１の含浸樹脂１０４を硬化することにより、繊維強化プラスチックとされる基体１０１及び表面部（外面層）１０２を備えた構造物１００が成形される。
【００４６】
このように、繊維強化プラスチック構造体１０１に外面層１０２を形成することにより、繊維強化プラスチック構造体１０１が補強され、構造物１００の引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性が向上する。
【００４７】
（繊維強化プラスチック製ストランドシート）
次に、外面層１０２を構成する繊維強化プラスチック製ストランドシート１について説明する。
【００４８】
図２及び 図３に、本発明に係る構造物の外面層１０２に使用する繊維強化プラスチック製ストランドシート１の一実施例を示す。
【００４９】
繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定される。
【００５０】
繊維強化プラスチック線材２は、一方向に配向された多数本の連続した強化繊維ｆにマトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細長形状（細径）のものであり、弾性を有している。従って、斯かる弾性の繊維強化プラスチック線材２をスダレ状に、即ち、線材２が互いに近接離間して引き揃えられたシート形状とされる繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、その長手方向に弾性を有している。また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、繊維強化プラスチック線材２にて構成されているために、搬送時に、従来の未含浸強化繊維シートのように、強化繊維の配向が乱れたり、糸切れを生じるといった心配は全くない。
【００５１】
更に説明すると、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、細径の繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）が０．５〜３ｍｍの略円形断面形状（図３（ａ））であるか、又は、幅（ｗ）が１〜２０ｍｍ、厚み（ｔ）が０．１〜５ｍｍとされる略矩形断面形状（図３（ｂ））とし得る。勿論、必要に応じて、その他の種々の断面形状とすることができる。また、繊維強化プラスチック線材２は、使用時における接着力を向上させるために、その表面が、ブラスト、ペーパーやすりなどを用いて目荒らしを行い粗面とするのが好ましい。
【００５２】
上述のように、一方向に引き揃えスダレ状とされた繊維強化プラスチック製ストランドシート１において、各線材２は、図２にて、互いに空隙（ｇ）＝０．１〜３ｍｍの間のいずれかの間隔で離間して、線材固定材３にて固定される。また、このようにして形成された繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅（Ｗ）は、１００〜１０００ｍｍとされる。又、長さ（Ｌ）は、１〜５ｍ程度の短冊状のもの、或いは、１００ｍ以上のものを製造し得るが、使用時においては、適宜切断して使用される。
【００５３】
また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長さ（Ｌ）を１〜５ｍ程度として、幅（Ｗ）をこれより長く１〜１０ｍ程度として製造することも可能である。この場合、繊維強化プラスチック線材２を伸ばした状態で繊維強化プラスチック線材２に対して直角方向に巻き、スダレ状に巻き込んで搬送することもできる。
【００５４】
強化繊維ｆとしては、厚みを低減し、軽量化を達成し、且つ、機械的強度等を向上させるためには炭素繊維を使用するのが好ましい。特に、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて有効に、厚みの低減、軽量化、及び、機械的物性（引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等）を向上させた繊維強化プラスチック製構造物を得るためには、繊維強化プラスチック線材２の強化繊維ｆは、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維が５０％以上含有され、繊維強化プラスチック線材の引張強度９００ＭＰａ以上、引張弾性率６９ＧＰａ以上であるのが好ましい。引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維の含有量は、機械的物性の点からは１００％であることが最適であるが、コストの面から、通常、６０〜８０％とされる。引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維ｆの含有量が５０％未満の場合には、炭素繊維以外の繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維等の引張弾性率（約７０ＧＰａ）の１．５倍以上の引張弾性率を保有した線材でないと、補強材料としての効果が薄れ、むしろ、コストアップになったり、軽量化のメリットが出なくなったりすることが発生する。
【００５５】
上述のように、繊維強化プラスチック線材２の強化繊維として引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維を体積分率で５０％以上、所定量だけ使用した場合に、この炭素繊維以外の繊維としては、引張強度３０００ＭＰａ未満、引張弾性率２３０ＧＰａ未満の炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００５６】
繊維強化プラスチック線材２に含浸されるマトリクス樹脂Ｒは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量（Ｖｍ：体積％）は、３０〜７０％、好ましくは、４０〜６０％とされる。
【００５７】
又、各線材２を線材固定材３にて固定する方法としては、図２に示すように、例えば、線材固定材３として横糸を使用し、この横糸３を、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材から成るシート（即ち、連続した線材シート）の線材２に対して直交して一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、編み付ける方法を採用し得る。横糸３の打ち込み間隔（Ｐ）は、特に制限されないが、作製された繊維強化プラスチック製ストランドシート１の取り扱い性を考慮して、通常１〜２５０ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００５８】
このとき、横糸３は、例えば直径２〜５０μｍの炭素繊維、ガラス繊維、木綿、或いは有機繊維を複数本束ねた糸条とされる。又、有機繊維としては、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレンアルコール繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維などが好適に使用される。
【００５９】
また、斯かる繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、織機方式による作製することもできる。
【００６０】
つまり、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙を持って平行に配列し、互いに配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２に対して、直角方向に繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔（Ｐ）にて横糸３を織り込み、シート状に製織された織物とすることができる。
【００６１】
具体的には、図４に示すように、
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙ｇを持たせて平行に配列し、且つ、補助縦糸５を、平行に配列された繊維強化プラスチック線材２の間に所定の間隔Ｐ０にて平行に配列し、
（ｂ）平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２にて形成されるシート状の繊維強化プラスチック線材２のいずれかの側に位置するように、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔Ｐにて横糸３を配置し、且つ、横糸３は、縦糸（繊維強化プラスチック線材）２及び補助縦糸５に織り込まれることによって、平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２をシート状に固定する、
ことによって作製される。
【００６２】
更には、図５に示すように、
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙ｇを持たせて平行に配列し、
（ｂ）互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２（及び耳糸ｆｅ）に対して、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔にて横糸３を織り込み、シート状の織物を製織する、
ことによって作製される。
【００６３】
本発明によれば、上記構成の繊維強化プラスチック製構造物１００は、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
のいずれかの成形法を使用して作製される。
【００６４】
次に、本発明に係る上記構成の繊維強化プラスチック構造物の成形法について更に説明する。
【００６５】
（１）引抜き成形法
従来、曲げ弾性を上げるために、炭素繊維と併用することが提案されているが、成形段階で金型に繊維を強引に引き込む構造となっているため、炭素繊維の糸切れ、位置ずれ、糸の揺らぎ等が発生し、炭素繊維を入れる効果が期待できず、使用されていない。
【００６６】
これに対して、本発明では、炭素繊維を用いた繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて同時成形することができる。これによれば、糸切れ等の心配はなく、位置ずれも少なく、糸の揺らぎも全くないものが得られる。しかも、機械的物性を発揮し易い構造物の外面層１０２に配置しても金型との摩擦力で糸切れを起こす心配もなく最適な設計で、金属に対抗できる曲げ弾性率等の機械的物性を持ったものを成形できる。
【００６７】
図６（ａ）に、引抜き成形装置２０の一例を示す。本実施例によれば、引抜き成形装置２０は、強化繊維供給クリール２１、樹脂を収容した樹脂槽２２、加熱金型２３、引取り装置２４を有している。
【００６８】
本実施例によれば、強化繊維シート１０３及び繊維強化プラスチック製ストランドシート１が、それぞれ、強化繊維シートクリール２１ｂ、２１ｃ及びストランドシートクリール２１ａ、２１ｄから樹脂槽２２へと供給される。
【００６９】
本実施例では、複数の（本実施例では２つの）強化繊維シートクリール２１ｂ、２１ｃの外側に位置して、それぞれ１つのストランドシートクリール２１ａ、２１ｄが配置されている。即ち、本実施例では、積層された２層（２枚）から成る強化繊維シート１０３の両側にそれぞれ１層（１枚）の繊維強化プラスチック製ストランドシート１が積層された積層体の構成とされる。
【００７０】
この積層体は、導入ローラ２５ａ〜２５ｄにより樹脂槽２２へと導入され、樹脂槽２２中に配置された含浸ローラ２６、２７により樹脂含浸が行われ、出口ローラ２８、２９により案内されて加熱金型２３へと送給される。
【００７１】
樹脂含浸された積層体Ｓは、加熱金型２３により所定形状に賦形され且つ所定温度にて加熱され、硬化される。加熱金型２３により所定形状に成形された成形品（即ち、繊維強化プラスチック製構造物）１００は、引取り装置２４により加熱金型２３から連続的に引き出される。
【００７２】
このように、本実施例によれば、引抜き成形法にて所定断面形状を有する繊維強化プラスチック製構造物１００が連続的に作製される。
【００７３】
本実施例によると、繊維強化プラスチック製構造物１００は、図６（ａ）に示すように、複数枚（本実施例では２枚）積層された強化繊維シート１０３にて形成された基体１０１の両側面に、それぞれ１枚の繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて形成された外面層１０２が積層された構成とされる。
【００７４】
繊維強化プラスチック製構造物１００の断面形状は、図６（ｂ）に示すように、矩形の板状（イ）とすることもでき、円形或いは矩形のパイプ状（ロ）、（ハ）とすることもでき、また、Ｌ字形（或いはＵ字形（図示せず）などの異形材（ニ）、等種々の形状とすることができる。
【００７５】
（２）ハンドレイアップ法
次に、ハンドレイアップ法による繊維強化プラスチック構造物１００の成形法について説明する。
【００７６】
図７を参照すると、ハンドレイアップ成形法の一例を示す。本実施例によれば、所望の形状、寸法に作製されたモールド３０の上に、必要に応じて樹脂（接着剤）１０４を塗布した後、所望枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１が配置される。次いで、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の上に強化繊維シート１０３を配置し、更に、強化繊維シート１０３の上に樹脂１０４を塗付ローラ３１を用いて塗布し、強化繊維シート１０３に樹脂を含浸させる。
【００７７】
必要に応じて、上記作業を繰り返し、強化繊維シート１０３に樹脂１０４を含浸させながら所望枚数の強化繊維シート１０３を積層する。複数層の強化繊維シート１０３から成る積層体が基体１０１を構成する。
【００７８】
更に、上述のように繊維強化シート１０３をハンドレイアップにより積層して成形された積層体の上に更に接着剤１０４を塗布し、その上に、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を押し付けて配置し、更に、必要に応じて、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の上に接着剤１０４を塗布（樹脂含浸）して繊維強化プラスチック製ストランドシート１を積層する。
【００７９】
必要に応じて、上記作業を繰り返し、即ち、繊維強化プラスチック製ストランドシート１に樹脂を塗布させながら所望枚数の繊維強化シート１０３（基体１０１）の上に積層する。接着剤１０４を硬化することにより、繊維強化プラスチックとされる基体１０１及び外面層１０２、即ち、繊維強化プラスチック製構造物１００が形成される。
【００８０】
例えば、平板形状の繊維強化プラスチック製構造物１００を作成する際には、複数枚の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を使用する場合に、重ねられた繊維強化プラスチック製ストランドシート１の線材２の方向を変えて成形することができる。
【００８１】
なお、上述にて理解されるように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、ストランドシート１の長さ方向に一様な断面の構造物は自由な形状にて作製することができる。しかし、図８（ａ）に示すように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長さに直交する方向に湾曲した様な構造物を作製することは極めて困難である。
【００８２】
そこで、このような場合は、図８（ｂ）に示すように、直交する二つの繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂと、両繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂを連結する角部を形成する一つの繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃとにて構成することができる。繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃの繊維強化プラスチック線材２は、両繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂの繊維強化プラスチック線材２と直交して配置されており、従って自由な形状とし得る。繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂと、繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃとのラップ長さＬａは、使用する樹脂によって異なるが、例えば、エポキシ樹脂を使用した場合には、最小長さＬａが１５ｍｍ程度とされる。
【００８３】
なお、繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃは、樹脂を含浸して所定の形状に硬化された成形物とすることができる。
【００８４】
従来、ハンドレイアップ成形法にて、繊維強化プラスチック製構造体、即ち、基体１０１を作製した場合には、樹脂の含浸されていない強化繊維シート１０３を使用し、これらシート１０３に樹脂１０４を含浸させながら積層すると、どうしても糸の揺らぎが発生し、糸の持っている性能を完全に発揮させることが難しいといった問題がある。
【００８５】
本実施例によれば、既に樹脂が硬化された繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて外面層１０２が作製されるので、外面層１０２においては、シート積層時や樹脂含浸（接着）時の、糸の揺らぎによる機械的物性の低下がなく、計画通りの所期の機械的物性を発揮させることができる。
【００８６】
しかし、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、繊維強化プラスチック線材２を使用するものであって事前処理がなされており、そのため多量に使用するとコストアップとなる。従って、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、構造物の機械的物性を発揮させるのに効果のある、構造物の表層部（外面層）に使用するのが最適である。
【００８７】
例えば、成形する構造物として、車両用部材であって、しかも、安価なガラス繊維を用いたパネルを製作する場合には、曲げ弾性率を確保するためにパネルの厚みを厚くしなければならず、軽量化の要求を満たせず、採用が難しかった。
【００８８】
これに対して、本実施例にて説明したように、パネルの外面層１０２に弾性率の高い炭素繊維を用いた繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いると、パネルの厚みを低減でき、軽量化を図ることができる。且つ、安価であることから、本発明の構造の採用が可能となる。
【００８９】
また、成形する構造物が風車の羽根の場合は、風車の大型化のニーズから、羽根の大きさは３０ｍを超えるようになってきている。このため、従来は、ガラス繊維を用いて製作されていた羽根が機械的物性のより優れた炭素繊維のものへと変換が進められている。
【００９０】
この際、問題となるのは、材料単価のアップから大幅なコストアップになることである。また、大型の構造物を、樹脂を含浸させていない織物で製作すると、どうしても糸の揺らぎが大きくなり、炭素繊維の良さを発揮させられないといった問題がある。
【００９１】
そこで、上記本実施例にて説明したように、既に樹脂が含浸された繊維強化プラスチック線材２を使用していることにより、間違いなく性能が発揮できる繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いると、上記問題が解決される。
【００９２】
つまり、風車の羽根の場合、強度的には弾性率の要求される箇所に繊維強化プラスチック製ストランドシート１を配置し、従来のガラス繊維を用いた羽根の良さを確保しながら、コストミニマムの最適設計ができることになる。
【００９３】
建築用途向け部材の場合であっても、軽量化が求められることから、車両用部材と同様に、部材の外面層１０２に繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いることにより、機械的物性を確保しながら、軽量化、コストアップ抑制を可能とすることができる。
【００９４】
（３）ＲＴＭ法
次に、ＲＴＭ法による繊維強化プラスチック構造物１００の成形法について説明する。
【００９５】
図９に、ＲＴＭ成形法の一例を示す。本実施例によれば、所望の形状、寸法に作製されたモールド（成形型）４０の上に、シーラント４１を塗布した後、その上に、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１、所定枚数の強化繊維シート１０３、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１から成る積層体を形成し、この積層体をバグフィルム４２で覆う。
【００９６】
次いで、バグフィルム４２内に樹脂ポット４３から樹脂１０４を供給すると同時に、バグフィルム４２内を真空ポンプ４４にて真空引きを行う。
【００９７】
これにより、繊維強化プラスチック製ストランドシート１、所定枚数の強化繊維シート１０３、繊維強化プラスチック製ストランドシート１から成る積層体に樹脂が含浸される。
【００９８】
次いで、図示してはいないが、成形型を加熱炉に装入し、積層体中の樹脂を硬化する。
【００９９】
これにより、所定形状に賦形された繊維強化プラスチック構造物１００が成形される。
【０１００】
上述のようなＲＴＭ法（バキュームバグ成形法）の欠点は、ハンドレイアップ成形法と同様に、樹脂が流れていく際に強化繊維の揺らぎを発生させること、及び、厚みの厚いものには樹脂が染み込み難いことである。
【０１０１】
これに対して、本実施例では、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を配置することで、ストランド、即ち、繊維強化プラスチック線材２、２間の隙間（ｇ）が樹脂の通り道となり、より厚みの厚いものが安定して形成できるメリットや、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、糸の揺らぎの心配がないことから、強化繊維の物性を最大発揮でき、コスト低減やより軽量化なものを製作できるメリットがある。
【０１０２】
（４）ホットプレス法
次に、ＳＭＣ材料を使用したホットプレス法による繊維強化プラスチック構造物１００の成形法について説明する。
【０１０３】
図１０に、ホットプレス法の一例を示す。
【０１０４】
ホットプレス装置５０は、加熱金型とされる、固定金型５１と可動金型５２とにて構成される。本実施例によれば、所望の形状、寸法に作製された固定金型５１の上に、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１、所定枚数の強化繊維シート１０３、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を積層する。本実施例では、強化繊維シート１０３は、予め樹脂が含浸されたＳＭＣ材料とされる。また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１には、金型にセットする際に、ＳＭＣ材料で使用されている樹脂と同じ樹脂を塗布する。
【０１０５】
次いで、可動金型５２を固定金型５１の方へと移動させ、可動金型５２を固定金型５１へと押圧すると共に、両加熱金型を加熱する。これにより、繊維強化プラスチック製ストランドシート１、強化繊維シート１０３、繊維強化プラスチック製ストランドシート１から成る積層体中の樹脂が加熱硬化する。
【０１０６】
これにより、所定形状に賦形された繊維強化プラスチック構造物１００が成形される。
【０１０７】
本実施例によれば、上述したように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、既に樹脂が含浸された繊維強化プラスチック線材２を使用しているために、ＳＭＣ材料の樹脂が異なっていても問題はなく、前もって樹脂を含浸させたＳＭＣ材料との複合使用が可能となる。
【０１０８】
実施例２
本発明の構造物１００にて使用する繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、長手方向に連続した細径ロッド（繊維強化プラスチック線材）２を横糸３でスダレ状に止めたシート構造であることから、長手方向で曲げて成形することはできないが、それと直角方向は、自由に曲げることができる。
【０１０９】
このことを利用して、図１１に示すように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１に、強化繊維ｆが一方向に引き揃えられた一方向強化繊維シート１０をストランド（繊維強化プラスチック線材）２の長手方向に直角に糸ｆの方向がなるようにして、前もって接着したものを使用すれば、ストランド２の長手方向のみでなく、それと直角方向も機械的物性が出るものが成形できる。一方向強化繊維シート１０の代わりにクロスの強化繊維シートを使用しても良い。
【０１１０】
樹脂含浸していない一方向強化繊維シート１０でも、或いは、クロスの強化繊維シート１０であっても、糸の揺らぎを起こさない繊維強化プラスチック製ストランドシート１に前もって接着固定されることから、糸の揺らぎは発生しなく、繊維強化プラスチック製ストランドシート１と直角方向にも、フルに近い機械的物性が出る構造材を製作することができる。
【０１１１】
同様に、図示してはいないが、強化繊維ｆが±４５°に織られた、即ち、バイアスしたクロス強化繊維シート１０を繊維強化プラスチック製ストランドシート１に接着して使用すれば、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長手方向に対して±４５°に機械的物性を発揮できる構造物を得ることができる。
【０１１２】
この強化繊維シート１０は、図１を参照して説明した外表面層１０５として使用される。この強化繊維シート１０は、上記した基体１０１のために使用される強化繊維シート１０３と同じとすることができる。つまり、強化繊維シート１０は、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料とすることができる。
【０１１３】
なお、本実施例のように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１とされる外面層１０２の更に外表面層１０５として設けられる、一方向或いはクロスの強化繊維シートは、通常、厚さが０．２〜１．０ｍｍ程度とされ、１〜３層の強化繊維シートとされる。外表面層１０５は、繊維強化プラスチック製ストランドシート１でカバーできない方向の曲げ強度、曲げ弾性率の補強、若しくは、表面の平滑性、美観性といった表面性状の改善といった理由から設けられる。
【０１１４】
（実験例）
次に、本発明に係る構造物にて、繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて構成される外面層１０２を設けたことによる補強の効果を実証するために以下の実験を行った。
【０１１５】
（繊維強化プラスチック製ストランドシート１）
繊維強化プラスチックストランドシート１における繊維強化プラスチック線材２は、強化繊維ｆとして、三菱レイヨン株式会社製の炭素繊維（商品名：ＴＲ５０−１５Ｋ）を使用した。この炭素繊維、即ち、平均径７μｍ、収束本数１５０００本のＰＡＮ系炭素繊維ストランドを用い、マトリクス樹脂Ｒとして加熱硬化型のエポキシ樹脂を含浸し、硬化して作製した。樹脂含浸量（Ｖｍ）は、５０％であり、硬化後の繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）１．１９ｍｍ（約１．２ｍｍ））の円形断面を有していた。
【０１１６】
繊維強化プラスチック線材２の機械的特性は、
引張強度：２３５０Ｍｐａ
引張弾性率：１２０Ｇｐａ
圧縮強度：６００ＭＰａ
曲げ強度：１３００Ｍｐａ
曲げ弾性率：１１５Ｇｐａ
であった。
【０１１７】
このようにして得た繊維強化プラスチック線材２を、図５に示すように、一方向に引き揃えてスダレ状に配置した後、ポリエステル繊維を横糸３として織り込んでシート状に保持した。１００ｃｍ幅に線材２を６００本（目付：炭素繊維６００ｇ／ｍ2）織り込んだものであった。耳糸ｆｅとしては、ポリエステル繊維を使用した。
【０１１８】
（本発明の実施試験材）
図１２（ａ）に示すように、ハンドレイアップにより、最内層に基体１０１としてガラスマットを２１層積層し、その両外側に、外面層１０２として前記繊維強化プラスチック製ストランドシート１を各１層づつ配置し、更に、ハンドレイアップにより、その外側に最外層（表面層）として、ガラススクリム１０５を各２層づつ積層した。最外層にガラススクリム１０５を配置したのは、電蝕防止と表面摩耗性向上のためである。
【０１１９】
ガラスマットは目付３００ｇ／ｍ2、ガラススクリム１０５は目付２５ｇ／ｍ2であった。使用した樹脂は、エポキシ樹脂（日鉄コンポジット株式会社製「Ｅ５Ｐ」商品名）であった。
【０１２０】
実施試験材の寸法は、板厚（ｈ）１５．４ｍｍ、幅（ｂ）１００ｍｍ、長さ（図１２（ａ）の紙面垂直方向の長さ）５００ｍｍとした。繊維強化プラスチック製ストランドシート１が配置された外面層１０２の厚さｈｓ（即ち、繊維強化プラスチック線材２の直径ｄ）は、１．２ｍｍ、基体１０１であるガラスマット部の厚さ（ｈｍ）は、１２．６ｍｍであった。最外層のガラススクリム１０５の厚さ（ｈｇ）は０．２ｍｍであった。
【０１２１】
（比較試験材１）
図１２（ｂ）に示すように、ハンドレイアップにより、基体１０１としてガラスマットを２６層積層し、その両外側に、最外層として、ガラススクリム１０５を各２層づつハンドレイアップで積層した。
【０１２２】
ガラスマットは目付３００ｇ／ｍ2、ガラススクリム１０５は目付２５ｇ／ｍ2であった。使用した樹脂は、エポキシ樹脂（日鉄コンポジット株式会社製「Ｅ５Ｐ」商品名）であった。
【０１２３】
比較試験材１の寸法は、板厚（ｈ）１６．１ｍｍ、幅（ｂ）１００ｍｍ、長さ（図１２（ｂ）の紙面垂直方向の長さ）５００ｍｍとした。基体１０１であるガラスマット部の厚さ（ｈｍ）は、１５．７ｍｍであった。最外層のガラススクリム１０５の厚さ（ｈｇ）は０．２ｍｍであった。
【０１２４】
（比較試験材２）
図１２（ｃ）に示すように、ハンドレイアップにより、基体１０１として最内層にガラスマットを２７層積層し、その両外側に、一方向炭素繊維シート１０６を各１層配置し、更に、ハンドレイアップにより、その外側に最外層として、ガラススクリム１０５を各２層づつ積層した。
【０１２５】
ガラスマットは目付３００ｇ／ｍ2、ガラススクリム１０５は目付２５ｇ／ｍ2であった。使用した樹脂は、エポキシ樹脂（日鉄コンポジット株式会社製「Ｅ５Ｐ」商品名）であった。
【０１２６】
また、一方向炭素繊維シート１０６は、強化繊維ｆとして、上記した三菱レイヨン株式会社製の炭素繊維（商品名：ＴＲ５０−１５Ｋ）を使用した、日鉄コンポジット株式会社製のトーシート（商品名：ＦＴＳ−Ｃ１−６０）（目付：炭素繊維で６００ｇ／ｍ2）であった。
【０１２７】
比較試験材２の寸法は、板厚（ｈ）１５．４ｍｍ、幅（ｂ）１００ｍｍ、長さ（図１２（ｃ）の紙面垂直方向の長さ）５００ｍｍとした。一方向炭素繊維シート１０６の厚さｈｃは、１．２ｍｍ、基体１０１であるガラスマット部の厚さ（ｈｍ）は、１２．６ｍｍであった。最外層のガラススクリム１０５の厚さ（ｈｇ）は０．２ｍｍであった。
【０１２８】
（曲げ試験条件と試験結果）
曲げ試験は、万能試験機で実施し、この時の支点間距離４５０ｍｍ、荷重スパン１５０ｍｍとした。
【０１２９】
曲げ試験結果は、次の通りであった。
（１）実施試験材 ：曲げ強度３３６Ｍｐａ、曲げ弾性率２９．０Ｇｐａ
（２）比較試験材１：曲げ強度１１８Ｍｐａ、曲げ弾性率８．８Ｇｐａ
（３）比較試験材２：曲げ強度２１１Ｍｐａ、曲げ弾性率２５．０Ｇｐａ
上記試験の結果、本発明に従った構造物では、繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて構成される外面層１０２を設けたことによる補強の効果が顕著であることが分かった。
【０１３０】
（試験結果と理論値との考察）
本発明者らは、上記実験結果と、理論上の曲げ弾性率、曲げ強度との対応関係について考察した。
【０１３１】
先ず、上記本発明を実施している実施試験材について理論上の曲げ弾性率を計算すると次の通りである。
【０１３２】
図１２（ａ）に示す実施試験材にて、基体１０１を構成するガラスマット部は、曲げ弾性率が８．８Ｇｐａであり、曲げ強度は１１８Ｍｐａである。
【０１３３】
また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を構成するストランド（繊維強化プラスチック線材２）は、曲げ弾性率が１１５Ｇｐａであり、曲げ強度は１３００Ｍｐａである。
【０１３４】
ここで、本実施例では、上述のように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、目付け６００ｇ／ｍ2であることから、１ｍ幅に６００本のストランド２が存在しているとして計算する。
繊維強化プラスチック線材の面積は、１．１３ｍｍ2／本×６００本＝６７８ｍｍ2
板厚面積は、１．２ｍｍ×１０００ｍｍ＝１２００ｍｍ2
従って、
繊維強化プラスチック線材のＶｆは、６７８÷１２００＝５６．５％
繊維強化プラスチック製ストランドシート（外面部）１０２の曲げ弾性率は、
１１５Ｇｐａ×０．５６５＝６５．０Ｇｐａ＋α１
繊維強化プラスチック製ストランドシート（外面部）１０２の曲げ強度は、
１３００Ｍｐａ×０．５６５＝７３４．５Ｍｐａ＋α２
ここで、α１、α２は、樹脂（接着剤）１０４の曲げ弾性率と曲げ強度を加味する分である。
【０１３５】
エポキシ樹脂の曲げ弾性率は２．９Ｇｐａ、曲げ強度は６５Ｍｐａ程度であり、１０％以下であることから、ここでは無視する。
【０１３６】
繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて形成される外面層１０２の理論上の曲げ弾性率及び曲げ強度について検討する。
【０１３７】
繊維強化プラスチック製ストランドシート１で構成される外面層１０２部分の断面二次モーメント（Ｉ＝ｂｈ3／１２：ｂは幅、ｈは厚さ）は、
Ｉ１＝ｂ／１２×（１５．４3−１３．０3）＝ｂ／１２×１４５５．３
基体１０１、即ち、芯部の断面２次モーメントは、
Ｉ２＝ｂ／１２×１３．０3＝ｂ／１２×２１９７
全厚みの断面２次モーメントは、
Ｉ３＝ｂ／１２×１５．４3＝ｂ／１２×３６５３．３
ここで、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の平均曲げ弾性率を求めると、
Ｉ１×Ｅ１＋Ｉ２×Ｅ２＝Ｉ３×Ｅ３
すなわち、
１４５５．３×６５．０＋２１８７×８．８＝３６５３．３×Ｅ３
Ｅ３＝３１．２Ｇｐａ
【０１３８】
上述したように、曲げ試験結果による実施試験材の試験値は、曲げ弾性率が２９．０Ｇｐａであることから、ほぼ理論値が出ていることが分かる。
【０１３９】
つまり、本発明によれば、外面層１０１を追加するに当たり、外面層１０１の補強効果は、理論計算値を求めることにより、想定し得ることが分かった。即ち、必要とされる機械特性に応じて、外面層１０１の設計をすることができ、極めて有効である。
【０１４０】
つまり、本発明によれば、確実に要求される機械的強度を持ち、しかも、成形時に繊維の揺らぎ等を起こさない、前もって樹脂硬化された繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いて成形することから、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
の各成形法において、今までと同じ安価な樹脂を用いても、予め設計した通りの構造物の引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させた繊維強化プラスチック製構造物を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 繊維強化プラスチック製ストランドシート
２ 繊維強化プラスチック線材
３ 線材固定材（横糸）
１０ 繊維強化シート
１００ 構造物
１０１ 構造体（基体）
１０２ 表面部（外面層）
１０３ ガラスマット
１０４ 接着剤（含浸樹脂）
１０５ ガラススクリム（外表面層）
１０６ 一方向炭素繊維シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化シート（以下、「繊維強化プラスチック製ストランドシート」という。）を用いて成形する繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化プラスチック製構造物を作製する方法としては、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法（オーブン法、オートクレーブ法を含む。）
（３）レジントランスファーモールディング法（以下、「ＲＴＭ法」という。）
（４）ホットプレス法
等がある。以下に上記成形法について簡単に説明する。
【０００３】
（１）引抜き成形法
引抜き成形法では、街灯ポール向け等の丸パイプ、建築資材向けの各パイプ、アングル、チャンネル、Ｈ形等の構造部材などが主として製作されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
使用される繊維は、主にガラス繊維が中心であるため、曲げ等の弾性率が低く、そのため、アルミ等の金属代替用途へ参入できない状況である。現在は、金属が対応できない耐食用途が中心となっている。
【０００５】
この対策として、炭素繊維と併用することが提案されているが、現状の成形方法では成形段階で金型に繊維を強引に引き込む構造となっているため、炭素繊維の糸切れ、位置ずれ、糸の揺らぎ等が発生し、炭素繊維を入れる効果が期待できず、使用されていない状況である。
【０００６】
また、引抜き成形法に使用される樹脂は、安価さを求めるため、不飽和ポリエステル樹脂或いはビニールエステル樹脂が中心で、しかも樹脂の中にクレイ粉（粘土粉）、水酸化アルミニウム粉等を多量に入れ、低コスト化や難燃性の要求に応えている。これらを投入すると、炭素繊維の強度や弾性率の発現率が低下し、高価な炭素繊維を入れてもその効果を享受できないといった問題もあり、使用が進んでいない状況である。
【０００７】
一方、炭素繊維を使用できる引抜き装置も考えられるが、コストアップが大きく、全く対応できていないのが実情である。
【０００８】
（２）ハンドレイアップ法（オーブン法、オートクレーブ法を含む。）
ハンドレイアップ法は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの長繊維を主に使ってあらゆる用途で使用されている、繊維強化プラスチック製構造物を成形する方法である。使用材料は、樹脂を含浸させていないクロス織物、一方向織物、ストランドマット等が主に使用されるが、時には、長繊維を成形直前に切断しそれを樹脂の付いた成形面に吹き付けて成形する場合もある（例えば、特許文献２、３、４参照）。
【０００９】
用途は、ガラス繊維使用の場合、ゴミ箱、汚水タンク等の小型の構造物から風車羽根、小型船等の大型のものまで多岐にわたるが、基本的に安価さを要求される分野で使用されている。
【００１０】
この場合の成形法は、単に長繊維の織物やストランドマットを樹脂含浸させながら人手で積層し、樹脂は常温硬化型が中心で、如何に安価に作るかが中心となっている。
【００１１】
しかし、最近は、風車羽根や小型船を中心に、より軽量で強度、弾性率の高い性能の構造物が要求されてきており、炭素繊維との複合が試みられている。その際、強化繊維シートに樹脂を含浸させて多層の積層をすると、どうしても繊維が揺らぎ、糸の持っている性能を完全には発揮できなく、成形時のバラツキが大きく、構造物の性能を保証できないといった問題が生じ、この問題の解決に取り組んでいるのが実情である。
【００１２】
一方、炭素繊維は、飛行機部材、液晶装置部材、車両部材等の高い機能を要求される分野で使用され、アラミド繊維は、絶縁性や耐衝撃を要求される部材に使用され、いずれも高価な部材向けの用途で使用されている。これらの成形方法は、ハンドレイアップ法でもガラス繊維の場合と違って、事前に長繊維の織物等に樹脂を含浸させたプリプレグといった材料を使用し、人手で積層したものを、バグフィルムで覆い、その中を真空ポンプで真空近くなるまで空気を引いて、積層体を完全に密着させ、その後加熱オーブンに入れ、樹脂を硬化させる方法が採られている。さらに高級なものは、加熱オーブンの代わりに、オートクレーブの中に入れ、加熱硬化段階で、外圧を加える方法を用いている。
【００１３】
こうすることにより、糸の物性を１００％近く発現でき、性能の良いものが得られるが、多くの人手や装置を用いコストアップとなり、高価なものしか適用できない方法となっている。
【００１４】
（３）ＲＴＭ法
ＲＴＭ法は、樹脂を含浸していない織物やストランドマットを積層し、その周囲にバグフィルムを被せ、バグフィルムの中の空気を真空ポンプで引き、片方で樹脂流入管に繋ぎ込み、この真空に引く力で、樹脂を、積層した織物等に染み込ませ、その後、樹脂を硬化させて成形物を得る方式である（例えば、特許文献５、６参照）。樹脂を染み込ませる際、圧力が不足する場合は、樹脂をポンプアップし、強制的に染み込ませる方式も採られている。
【００１５】
また、この方式と同様であるが、金型の中に樹脂を含浸していない織物等を積層し、この金型を密閉し、この金型の中を真空ポンプで引き、片方で樹脂を流入させる方法もある。この際は、金型が加熱金型となっており、樹脂含浸後、金型を加熱し樹脂を硬化させる方式となっている。
【００１６】
この成形法の問題点は、ハンドレイアップ成形法と同様に、樹脂が流れていく際に強化繊維の揺らぎを発生させ、強化繊維の物性をフルに発揮できないという点である。また、厚みの厚い成形品の場合、樹脂が均一に染み込み難く、樹脂流れを良くするために、積層間に樹脂流れ用のストランドマットなどの、余計なものを入れなければならないという点である。
【００１７】
（４）ホットプレス法
ホットプレス成形では、基本的に強化繊維シートに予め樹脂を含浸させたシートが使用される。一般には、ガラス繊維、炭素繊維などのチョップドストランドという短い強化繊維を用いたＳＭＣ材料が用いられる（例えば、特許文献７参照）。ＳＭＣ材料で成形された製品は、強化繊維が短いことから、強度、弾性率を余り要求されないバスタブ、家電製品のカバー等の用途にしか使用できなかった。
【００１８】
最近は、連続した強化繊維シートに樹脂を含浸したプリプレグと併用して、より強度、弾性率の要求される自動車部材への適用が検討されているが、ＳＭＣ材料とプリプレグ材料の樹脂の違いによる接着性不良発生の問題、及び、成形段階で樹脂流れによる糸の揺らぎ発生によって、強化繊維の物性をフルに発揮できないという問題から、なかなか実用に至っていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平８−３４０６５号公報
【特許文献２】特開２００６−７０４７６号公報
【特許文献３】特開平６−７４１４２号公報
【特許文献４】特開２００１−７９８６６号公報
【特許文献５】特開２００４−１７４７７６号公報
【特許文献６】特開２００４−１８１６２７号公報
【特許文献７】特開２００４−３５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、本発明の主たる目的は、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
の成形法において、繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いることにより、今まで得ることのできなかった引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させることのできる成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は本発明に係る繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物にて達成される。要約すれば、本発明は、繊維強化シートを複数枚積層して、引抜き成形法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、又は、ホットプレス法により繊維強化プラスチック構造物を成形する成形法において、
前記構造物の成形時に、前記繊維強化シートを複数枚積層して形成される基体の外表面に、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化プラスチック製ストランドシートを少なくとも一枚配置し、前記成形法で成形される樹脂を用いて同時成形することを特徴とする繊維強化プラスチック構造物の成形法である。
【００２２】
本発明の一実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維が体積分率で５０％以上含有され、前記繊維強化プラスチック線材の引張強度９００ＭＰａ以上、引張弾性率６９ＧＰａ以上である。又、他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維以外の繊維が、引張強度３０００ＭＰａ未満、引張弾性率２３０ＧＰａ未満の炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用される。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材のマトリクス樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂である。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材は、直径が０．５〜３ｍｍの円形断面形状であるか、又は、幅が１〜２０ｍｍ、厚みが０．１〜５ｍｍとされる矩形断面形状である。
【００２５】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートは、縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、互いに所定の空隙を持たせて平行に配列し、前記平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材に対して、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔にて横糸を織り込みした、シート状の織物である。
【００２６】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける横糸は、炭素繊維、ガラス繊維、木綿、又は、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレンアルコール繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維から成る糸条で、これらが前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って、１〜２５０ｍｍの間隔にて織り込まれる。
【００２７】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける前記繊維強化プラスチック線材は、互いに０．１〜３ｍｍの間のいずれかの間隔で離間している。
【００２８】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを複数層積層した場合には、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの繊維強化プラスチック線材の整列方向が異なるように前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを積層する。
【００２９】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの更に外表面層として強化繊維シートが配置される。
【００３０】
本発明の他の実施態様によると、前記強化繊維シートは、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料である。
【００３１】
本発明の他の実施態様によると、前記成形法で成形される前記樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂である。
【００３２】
本発明の他の態様によると、上記いずれかの構成とされる繊維強化プラスチック構造物の成形法により製造された繊維強化プラスチック構造物が提供される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、確実に要求される機械的強度を持ち、しかも、成形時に繊維の揺らぎ等を起こさない、前もって樹脂硬化された繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いて成形することから、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
の各成形法において、今までと同じ安価な樹脂を用いても、予め設計した通りの構造物の引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させた繊維強化プラスチック製構造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にて作製される繊維強化プラスチック製構造物の一実施例の概略断面構成を示す模式図である。
【図２】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートの一実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートを構成する繊維強化プラスチック線材の断面図である。
【図４】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートの他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いた引抜き成形法を説明する模式図である。
【図７】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたハンドレイアップ法を説明する模式図である。
【図８】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたハンドレイアップ法を説明する模式図である。
【図９】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたＲＴＭ法を説明する模式図である。
【図１０】本発明に係る繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いたホットプレス法を説明する模式図である。
【図１１】本発明に使用される繊維強化プラスチック製ストランドシートと他の繊維強化シートとの結合体を示す一実施例の斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明に従った構成の試験片である実施試験材の概略断面構成を示す模式図であり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、比較例である比較試験材の概略断面構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る繊維強化プラスチック製構造物の成形法、及び、繊維強化プラスチック製構造物を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３６】
実施例１
図１に、本発明の成形法により成形される繊維強化プラスチック製構造物１００の概略断面構成の一実施例を示す。
【００３７】
本実施例によると、複数本の繊維強化プラスチック線材２を長手方向に引き揃えて有する繊維強化シート、即ち、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて成形した繊維強化プラスチック製構造物１００は、構造物の構造体をなす基体１０１と、基体１０１の上表面に一体に形成された表面部を構成する外面層１０２とを有している。必要に応じて、一点鎖線で示すように、基体１０１の反対側の表面にも、外面層１０２を配置することもできる。
【００３８】
なお、詳しくは、実施例２にて説明するが、必要に応じて繊維強化プラスチック製ストランドシート１とされる外面層１０２の更に外面に外表面層１０５（図８参照）を設けることもできる。
【００３９】
繊維強化プラスチック製構造物１００について更に詳しく説明する。
【００４０】
（基体）
繊維強化プラスチック製構造物１００の基体１０１は、複数枚の強化繊維シート１０３を積層した繊維強化プラスチック製構造体とされる。
【００４１】
強化繊維シート１０３は、当業者には周知の、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料などとされる。
【００４２】
（外面層）
外面層１０２は、基体である繊維強化プラスチック構造体１０１の外面に少なくとも１枚の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を配置し、樹脂（接着剤）１０４を含浸して、硬化された繊維強化プラスチック層とされる。
【００４３】
樹脂１０４としては、通常使用されている含浸用のマトリクス樹脂が使用され、例えば、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂が使用される。
【００４４】
必要に応じて、樹脂１０４を含浸させながら所望枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を基体１０１の上に積層することができる。
【００４５】
上述のように、積層され、樹脂１０４が含浸された繊維強化シート１０１及び繊維強化プラスチック製ストランドシート１の含浸樹脂１０４を硬化することにより、繊維強化プラスチックとされる基体１０１及び表面部（外面層）１０２を備えた構造物１００が成形される。
【００４６】
このように、繊維強化プラスチック構造体１０１に外面層１０２を形成することにより、繊維強化プラスチック構造体１０１が補強され、構造物１００の引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性が向上する。
【００４７】
（繊維強化プラスチック製ストランドシート）
次に、外面層１０２を構成する繊維強化プラスチック製ストランドシート１について説明する。
【００４８】
図２及び 図３に、本発明に係る構造物の外面層１０２に使用する繊維強化プラスチック製ストランドシート１の一実施例を示す。
【００４９】
繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定される。
【００５０】
繊維強化プラスチック線材２は、一方向に配向された多数本の連続した強化繊維ｆにマトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細長形状（細径）のものであり、弾性を有している。従って、斯かる弾性の繊維強化プラスチック線材２をスダレ状に、即ち、線材２が互いに近接離間して引き揃えられたシート形状とされる繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、その長手方向に弾性を有している。また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、繊維強化プラスチック線材２にて構成されているために、搬送時に、従来の未含浸強化繊維シートのように、強化繊維の配向が乱れたり、糸切れを生じるといった心配は全くない。
【００５１】
更に説明すると、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、細径の繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）が０．５〜３ｍｍの略円形断面形状（図３（ａ））であるか、又は、幅（ｗ）が１〜２０ｍｍ、厚み（ｔ）が０．１〜５ｍｍとされる略矩形断面形状（図３（ｂ））とし得る。勿論、必要に応じて、その他の種々の断面形状とすることができる。また、繊維強化プラスチック線材２は、使用時における接着力を向上させるために、その表面が、ブラスト、ペーパーやすりなどを用いて目荒らしを行い粗面とするのが好ましい。
【００５２】
上述のように、一方向に引き揃えスダレ状とされた繊維強化プラスチック製ストランドシート１において、各線材２は、図２にて、互いに空隙（ｇ）＝０．１〜３ｍｍの間のいずれかの間隔で離間して、線材固定材３にて固定される。また、このようにして形成された繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅（Ｗ）は、１００〜１０００ｍｍとされる。又、長さ（Ｌ）は、１〜５ｍ程度の短冊状のもの、或いは、１００ｍ以上のものを製造し得るが、使用時においては、適宜切断して使用される。
【００５３】
また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長さ（Ｌ）を１〜５ｍ程度として、幅（Ｗ）をこれより長く１〜１０ｍ程度として製造することも可能である。この場合、繊維強化プラスチック線材２を伸ばした状態で繊維強化プラスチック線材２に対して直角方向に巻き、スダレ状に巻き込んで搬送することもできる。
【００５４】
強化繊維ｆとしては、厚みを低減し、軽量化を達成し、且つ、機械的強度等を向上させるためには炭素繊維を使用するのが好ましい。特に、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて有効に、厚みの低減、軽量化、及び、機械的物性（引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等）を向上させた繊維強化プラスチック製構造物を得るためには、繊維強化プラスチック線材２の強化繊維ｆは、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維が５０％以上含有され、繊維強化プラスチック線材の引張強度９００ＭＰａ以上、引張弾性率６９ＧＰａ以上であるのが好ましい。引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維の含有量は、機械的物性の点からは１００％であることが最適であるが、コストの面から、通常、６０〜８０％とされる。引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維ｆの含有量が５０％未満の場合には、炭素繊維以外の繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維等の引張弾性率（約７０ＧＰａ）の１．５倍以上の引張弾性率を保有した線材でないと、補強材料としての効果が薄れ、むしろ、コストアップになったり、軽量化のメリットが出なくなったりすることが発生する。
【００５５】
上述のように、繊維強化プラスチック線材２の強化繊維として引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維を体積分率で５０％以上、所定量だけ使用した場合に、この炭素繊維以外の繊維としては、引張強度３０００ＭＰａ未満、引張弾性率２３０ＧＰａ未満の炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００５６】
繊維強化プラスチック線材２に含浸されるマトリクス樹脂Ｒは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量（Ｖｍ：体積％）は、３０〜７０％、好ましくは、４０〜６０％とされる。
【００５７】
又、各線材２を線材固定材３にて固定する方法としては、図２に示すように、例えば、線材固定材３として横糸を使用し、この横糸３を、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材から成るシート（即ち、連続した線材シート）の線材２に対して直交して一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、編み付ける方法を採用し得る。横糸３の打ち込み間隔（Ｐ）は、特に制限されないが、作製された繊維強化プラスチック製ストランドシート１の取り扱い性を考慮して、通常１〜２５０ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００５８】
このとき、横糸３は、例えば直径２〜５０μｍの炭素繊維、ガラス繊維、木綿、或いは有機繊維を複数本束ねた糸条とされる。又、有機繊維としては、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレンアルコール繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維などが好適に使用される。
【００５９】
また、斯かる繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、織機方式による作製することもできる。
【００６０】
つまり、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙を持って平行に配列し、互いに配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２に対して、直角方向に繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔（Ｐ）にて横糸３を織り込み、シート状に製織された織物とすることができる。
【００６１】
具体的には、図４に示すように、
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙ｇを持たせて平行に配列し、且つ、補助縦糸５を、平行に配列された繊維強化プラスチック線材２の間に所定の間隔Ｐ０にて平行に配列し、
（ｂ）平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２にて形成されるシート状の繊維強化プラスチック線材２のいずれかの側に位置するように、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔Ｐにて横糸３を配置し、且つ、横糸３は、縦糸（繊維強化プラスチック線材）２及び補助縦糸５に織り込まれることによって、平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２をシート状に固定する、
ことによって作製される。
【００６２】
更には、図５に示すように、
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙ｇを持たせて平行に配列し、
（ｂ）互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２（及び耳糸ｆｅ）に対して、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔にて横糸３を織り込み、シート状の織物を製織する、
ことによって作製される。
【００６３】
本発明によれば、上記構成の繊維強化プラスチック製構造物１００は、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
のいずれかの成形法を使用して作製される。
【００６４】
次に、本発明に係る上記構成の繊維強化プラスチック構造物の成形法について更に説明する。
【００６５】
（１）引抜き成形法
従来、曲げ弾性を上げるために、炭素繊維と併用することが提案されているが、成形段階で金型に繊維を強引に引き込む構造となっているため、炭素繊維の糸切れ、位置ずれ、糸の揺らぎ等が発生し、炭素繊維を入れる効果が期待できず、使用されていない。
【００６６】
これに対して、本発明では、炭素繊維を用いた繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて同時成形することができる。これによれば、糸切れ等の心配はなく、位置ずれも少なく、糸の揺らぎも全くないものが得られる。しかも、機械的物性を発揮し易い構造物の外面層１０２に配置しても金型との摩擦力で糸切れを起こす心配もなく最適な設計で、金属に対抗できる曲げ弾性率等の機械的物性を持ったものを成形できる。
【００６７】
図６（ａ）に、引抜き成形装置２０の一例を示す。本実施例によれば、引抜き成形装置２０は、強化繊維供給クリール２１、樹脂を収容した樹脂槽２２、加熱金型２３、引取り装置２４を有している。
【００６８】
本実施例によれば、強化繊維シート１０３及び繊維強化プラスチック製ストランドシート１が、それぞれ、強化繊維シートクリール２１ｂ、２１ｃ及びストランドシートクリール２１ａ、２１ｄから樹脂槽２２へと供給される。
【００６９】
本実施例では、複数の（本実施例では２つの）強化繊維シートクリール２１ｂ、２１ｃの外側に位置して、それぞれ１つのストランドシートクリール２１ａ、２１ｄが配置されている。即ち、本実施例では、積層された２層（２枚）から成る強化繊維シート１０３の両側にそれぞれ１層（１枚）の繊維強化プラスチック製ストランドシート１が積層された積層体の構成とされる。
【００７０】
この積層体は、導入ローラ２５ａ〜２５ｄにより樹脂槽２２へと導入され、樹脂槽２２中に配置された含浸ローラ２６、２７により樹脂含浸が行われ、出口ローラ２８、２９により案内されて加熱金型２３へと送給される。
【００７１】
樹脂含浸された積層体Ｓは、加熱金型２３により所定形状に賦形され且つ所定温度にて加熱され、硬化される。加熱金型２３により所定形状に成形された成形品（即ち、繊維強化プラスチック製構造物）１００は、引取り装置２４により加熱金型２３から連続的に引き出される。
【００７２】
このように、本実施例によれば、引抜き成形法にて所定断面形状を有する繊維強化プラスチック製構造物１００が連続的に作製される。
【００７３】
本実施例によると、繊維強化プラスチック製構造物１００は、図６（ａ）に示すように、複数枚（本実施例では２枚）積層された強化繊維シート１０３にて形成された基体１０１の両側面に、それぞれ１枚の繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて形成された外面層１０２が積層された構成とされる。
【００７４】
繊維強化プラスチック製構造物１００の断面形状は、図６（ｂ）に示すように、矩形の板状（イ）とすることもでき、円形或いは矩形のパイプ状（ロ）、（ハ）とすることもでき、また、Ｌ字形（或いはＵ字形（図示せず）などの異形材（ニ）、等種々の形状とすることができる。
【００７５】
（２）ハンドレイアップ法
次に、ハンドレイアップ法による繊維強化プラスチック構造物１００の成形法について説明する。
【００７６】
図７を参照すると、ハンドレイアップ成形法の一例を示す。本実施例によれば、所望の形状、寸法に作製されたモールド３０の上に、必要に応じて樹脂（接着剤）１０４を塗布した後、所望枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１が配置される。次いで、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の上に強化繊維シート１０３を配置し、更に、強化繊維シート１０３の上に樹脂１０４を塗付ローラ３１を用いて塗布し、強化繊維シート１０３に樹脂を含浸させる。
【００７７】
必要に応じて、上記作業を繰り返し、強化繊維シート１０３に樹脂１０４を含浸させながら所望枚数の強化繊維シート１０３を積層する。複数層の強化繊維シート１０３から成る積層体が基体１０１を構成する。
【００７８】
更に、上述のように繊維強化シート１０３をハンドレイアップにより積層して成形された積層体の上に更に接着剤１０４を塗布し、その上に、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を押し付けて配置し、更に、必要に応じて、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の上に接着剤１０４を塗布（樹脂含浸）して繊維強化プラスチック製ストランドシート１を積層する。
【００７９】
必要に応じて、上記作業を繰り返し、即ち、繊維強化プラスチック製ストランドシート１に樹脂を塗布させながら所望枚数の繊維強化シート１０３（基体１０１）の上に積層する。接着剤１０４を硬化することにより、繊維強化プラスチックとされる基体１０１及び外面層１０２、即ち、繊維強化プラスチック製構造物１００が形成される。
【００８０】
例えば、平板形状の繊維強化プラスチック製構造物１００を作成する際には、複数枚の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を使用する場合に、重ねられた繊維強化プラスチック製ストランドシート１の線材２の方向を変えて成形することができる。
【００８１】
なお、上述にて理解されるように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、ストランドシート１の長さ方向に一様な断面の構造物は自由な形状にて作製することができる。しかし、図８（ａ）に示すように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長さに直交する方向に湾曲した様な構造物を作製することは極めて困難である。
【００８２】
そこで、このような場合は、図８（ｂ）に示すように、直交する二つの繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂと、両繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂを連結する角部を形成する一つの繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃとにて構成することができる。繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃの繊維強化プラスチック線材２は、両繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂの繊維強化プラスチック線材２と直交して配置されており、従って自由な形状とし得る。繊維強化プラスチック製ストランドシート１ａ、１ｂと、繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃとのラップ長さＬａは、使用する樹脂によって異なるが、例えば、エポキシ樹脂を使用した場合には、最小長さＬａが１５ｍｍ程度とされる。
【００８３】
なお、繊維強化プラスチック製ストランドシート１ｃは、樹脂を含浸して所定の形状に硬化された成形物とすることができる。
【００８４】
従来、ハンドレイアップ成形法にて、繊維強化プラスチック製構造体、即ち、基体１０１を作製した場合には、樹脂の含浸されていない強化繊維シート１０３を使用し、これらシート１０３に樹脂１０４を含浸させながら積層すると、どうしても糸の揺らぎが発生し、糸の持っている性能を完全に発揮させることが難しいといった問題がある。
【００８５】
本実施例によれば、既に樹脂が硬化された繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いて外面層１０２が作製されるので、外面層１０２においては、シート積層時や樹脂含浸（接着）時の、糸の揺らぎによる機械的物性の低下がなく、計画通りの所期の機械的物性を発揮させることができる。
【００８６】
しかし、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、繊維強化プラスチック線材２を使用するものであって事前処理がなされており、そのため多量に使用するとコストアップとなる。従って、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、構造物の機械的物性を発揮させるのに効果のある、構造物の表層部（外面層）に使用するのが最適である。
【００８７】
例えば、成形する構造物として、車両用部材であって、しかも、安価なガラス繊維を用いたパネルを製作する場合には、曲げ弾性率を確保するためにパネルの厚みを厚くしなければならず、軽量化の要求を満たせず、採用が難しかった。
【００８８】
これに対して、本実施例にて説明したように、パネルの外面層１０２に弾性率の高い炭素繊維を用いた繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いると、パネルの厚みを低減でき、軽量化を図ることができる。且つ、安価であることから、本発明の構造の採用が可能となる。
【００８９】
また、成形する構造物が風車の羽根の場合は、風車の大型化のニーズから、羽根の大きさは３０ｍを超えるようになってきている。このため、従来は、ガラス繊維を用いて製作されていた羽根が機械的物性のより優れた炭素繊維のものへと変換が進められている。
【００９０】
この際、問題となるのは、材料単価のアップから大幅なコストアップになることである。また、大型の構造物を、樹脂を含浸させていない織物で製作すると、どうしても糸の揺らぎが大きくなり、炭素繊維の良さを発揮させられないといった問題がある。
【００９１】
そこで、上記本実施例にて説明したように、既に樹脂が含浸された繊維強化プラスチック線材２を使用していることにより、間違いなく性能が発揮できる繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いると、上記問題が解決される。
【００９２】
つまり、風車の羽根の場合、強度的には弾性率の要求される箇所に繊維強化プラスチック製ストランドシート１を配置し、従来のガラス繊維を用いた羽根の良さを確保しながら、コストミニマムの最適設計ができることになる。
【００９３】
建築用途向け部材の場合であっても、軽量化が求められることから、車両用部材と同様に、部材の外面層１０２に繊維強化プラスチック製ストランドシート１を用いることにより、機械的物性を確保しながら、軽量化、コストアップ抑制を可能とすることができる。
【００９４】
（３）ＲＴＭ法
次に、ＲＴＭ法による繊維強化プラスチック構造物１００の成形法について説明する。
【００９５】
図９に、ＲＴＭ成形法の一例を示す。本実施例によれば、所望の形状、寸法に作製されたモールド（成形型）４０の上に、シーラント４１を塗布した後、その上に、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１、所定枚数の強化繊維シート１０３、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１から成る積層体を形成し、この積層体をバグフィルム４２で覆う。
【００９６】
次いで、バグフィルム４２内に樹脂ポット４３から樹脂１０４を供給すると同時に、バグフィルム４２内を真空ポンプ４４にて真空引きを行う。
【００９７】
これにより、繊維強化プラスチック製ストランドシート１、所定枚数の強化繊維シート１０３、繊維強化プラスチック製ストランドシート１から成る積層体に樹脂が含浸される。
【００９８】
次いで、図示してはいないが、成形型を加熱炉に装入し、積層体中の樹脂を硬化する。
【００９９】
これにより、所定形状に賦形された繊維強化プラスチック構造物１００が成形される。
【０１００】
上述のようなＲＴＭ法（バキュームバグ成形法）の欠点は、ハンドレイアップ成形法と同様に、樹脂が流れていく際に強化繊維の揺らぎを発生させること、及び、厚みの厚いものには樹脂が染み込み難いことである。
【０１０１】
これに対して、本実施例では、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を配置することで、ストランド、即ち、繊維強化プラスチック線材２、２間の隙間（ｇ）が樹脂の通り道となり、より厚みの厚いものが安定して形成できるメリットや、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、糸の揺らぎの心配がないことから、強化繊維の物性を最大発揮でき、コスト低減やより軽量化なものを製作できるメリットがある。
【０１０２】
（４）ホットプレス法
次に、ＳＭＣ材料を使用したホットプレス法による繊維強化プラスチック構造物１００の成形法について説明する。
【０１０３】
図１０に、ホットプレス法の一例を示す。
【０１０４】
ホットプレス装置５０は、加熱金型とされる、固定金型５１と可動金型５２とにて構成される。本実施例によれば、所望の形状、寸法に作製された固定金型５１の上に、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１、所定枚数の強化繊維シート１０３、所定枚数の繊維強化プラスチック製ストランドシート１を積層する。本実施例では、強化繊維シート１０３は、予め樹脂が含浸されたＳＭＣ材料とされる。また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１には、金型にセットする際に、ＳＭＣ材料で使用されている樹脂と同じ樹脂を塗布する。
【０１０５】
次いで、可動金型５２を固定金型５１の方へと移動させ、可動金型５２を固定金型５１へと押圧すると共に、両加熱金型を加熱する。これにより、繊維強化プラスチック製ストランドシート１、強化繊維シート１０３、繊維強化プラスチック製ストランドシート１から成る積層体中の樹脂が加熱硬化する。
【０１０６】
これにより、所定形状に賦形された繊維強化プラスチック構造物１００が成形される。
【０１０７】
本実施例によれば、上述したように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、既に樹脂が含浸された繊維強化プラスチック線材２を使用しているために、ＳＭＣ材料の樹脂が異なっていても問題はなく、前もって樹脂を含浸させたＳＭＣ材料との複合使用が可能となる。
【０１０８】
実施例２
本発明の構造物１００にて使用する繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、長手方向に連続した細径ロッド（繊維強化プラスチック線材）２を横糸３でスダレ状に止めたシート構造であることから、長手方向で曲げて成形することはできないが、それと直角方向は、自由に曲げることができる。
【０１０９】
このことを利用して、図１１に示すように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１に、強化繊維ｆが一方向に引き揃えられた一方向強化繊維シート１０をストランド（繊維強化プラスチック線材）２の長手方向に直角に糸ｆの方向がなるようにして、前もって接着したものを使用すれば、ストランド２の長手方向のみでなく、それと直角方向も機械的物性が出るものが成形できる。一方向強化繊維シート１０の代わりにクロスの強化繊維シートを使用しても良い。
【０１１０】
樹脂含浸していない一方向強化繊維シート１０でも、或いは、クロスの強化繊維シート１０であっても、糸の揺らぎを起こさない繊維強化プラスチック製ストランドシート１に前もって接着固定されることから、糸の揺らぎは発生しなく、繊維強化プラスチック製ストランドシート１と直角方向にも、フルに近い機械的物性が出る構造材を製作することができる。
【０１１１】
同様に、図示してはいないが、強化繊維ｆが±４５°に織られた、即ち、バイアスしたクロス強化繊維シート１０を繊維強化プラスチック製ストランドシート１に接着して使用すれば、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の長手方向に対して±４５°に機械的物性を発揮できる構造物を得ることができる。
【０１１２】
この強化繊維シート１０は、図１を参照して説明した外表面層１０５として使用される。この強化繊維シート１０は、上記した基体１０１のために使用される強化繊維シート１０３と同じとすることができる。つまり、強化繊維シート１０は、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料とすることができる。
【０１１３】
なお、本実施例のように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１とされる外面層１０２の更に外表面層１０５として設けられる、一方向或いはクロスの強化繊維シートは、通常、厚さが０．２〜１．０ｍｍ程度とされ、１〜３層の強化繊維シートとされる。外表面層１０５は、繊維強化プラスチック製ストランドシート１でカバーできない方向の曲げ強度、曲げ弾性率の補強、若しくは、表面の平滑性、美観性といった表面性状の改善といった理由から設けられる。
【０１１４】
（実験例）
次に、本発明に係る構造物にて、繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて構成される外面層１０２を設けたことによる補強の効果を実証するために以下の実験を行った。
【０１１５】
（繊維強化プラスチック製ストランドシート１）
繊維強化プラスチックストランドシート１における繊維強化プラスチック線材２は、強化繊維ｆとして、三菱レイヨン株式会社製の炭素繊維（商品名：ＴＲ５０−１５Ｋ）を使用した。この炭素繊維、即ち、平均径７μｍ、収束本数１５０００本のＰＡＮ系炭素繊維ストランドを用い、マトリクス樹脂Ｒとして加熱硬化型のエポキシ樹脂を含浸し、硬化して作製した。樹脂含浸量（Ｖｍ）は、５０％であり、硬化後の繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）１．１９ｍｍ（約１．２ｍｍ））の円形断面を有していた。
【０１１６】
繊維強化プラスチック線材２の機械的特性は、
引張強度：２３５０Ｍｐａ
引張弾性率：１２０Ｇｐａ
圧縮強度：６００ＭＰａ
曲げ強度：１３００Ｍｐａ
曲げ弾性率：１１５Ｇｐａ
であった。
【０１１７】
このようにして得た繊維強化プラスチック線材２を、図５に示すように、一方向に引き揃えてスダレ状に配置した後、ポリエステル繊維を横糸３として織り込んでシート状に保持した。１００ｃｍ幅に線材２を６００本（目付：炭素繊維６００ｇ／ｍ2）織り込んだものであった。耳糸ｆｅとしては、ポリエステル繊維を使用した。
【０１１８】
（本発明の実施試験材）
図１２（ａ）に示すように、ハンドレイアップにより、最内層に基体１０１としてガラスマットを２１層積層し、その両外側に、外面層１０２として前記繊維強化プラスチック製ストランドシート１を各１層づつ配置し、更に、ハンドレイアップにより、その外側に最外層（表面層）として、ガラススクリム１０５を各２層づつ積層した。最外層にガラススクリム１０５を配置したのは、電蝕防止と表面摩耗性向上のためである。
【０１１９】
ガラスマットは目付３００ｇ／ｍ2、ガラススクリム１０５は目付２５ｇ／ｍ2であった。使用した樹脂は、エポキシ樹脂（日鉄コンポジット株式会社製「Ｅ５Ｐ」商品名）であった。
【０１２０】
実施試験材の寸法は、板厚（ｈ）１５．４ｍｍ、幅（ｂ）１００ｍｍ、長さ（図１２（ａ）の紙面垂直方向の長さ）５００ｍｍとした。繊維強化プラスチック製ストランドシート１が配置された外面層１０２の厚さｈｓ（即ち、繊維強化プラスチック線材２の直径ｄ）は、１．２ｍｍ、基体１０１であるガラスマット部の厚さ（ｈｍ）は、１２．６ｍｍであった。最外層のガラススクリム１０５の厚さ（ｈｇ）は０．２ｍｍであった。
【０１２１】
（比較試験材１）
図１２（ｂ）に示すように、ハンドレイアップにより、基体１０１としてガラスマットを２６層積層し、その両外側に、最外層として、ガラススクリム１０５を各２層づつハンドレイアップで積層した。
【０１２２】
ガラスマットは目付３００ｇ／ｍ2、ガラススクリム１０５は目付２５ｇ／ｍ2であった。使用した樹脂は、エポキシ樹脂（日鉄コンポジット株式会社製「Ｅ５Ｐ」商品名）であった。
【０１２３】
比較試験材１の寸法は、板厚（ｈ）１６．１ｍｍ、幅（ｂ）１００ｍｍ、長さ（図１２（ｂ）の紙面垂直方向の長さ）５００ｍｍとした。基体１０１であるガラスマット部の厚さ（ｈｍ）は、１５．７ｍｍであった。最外層のガラススクリム１０５の厚さ（ｈｇ）は０．２ｍｍであった。
【０１２４】
（比較試験材２）
図１２（ｃ）に示すように、ハンドレイアップにより、基体１０１として最内層にガラスマットを２７層積層し、その両外側に、一方向炭素繊維シート１０６を各１層配置し、更に、ハンドレイアップにより、その外側に最外層として、ガラススクリム１０５を各２層づつ積層した。
【０１２５】
ガラスマットは目付３００ｇ／ｍ2、ガラススクリム１０５は目付２５ｇ／ｍ2であった。使用した樹脂は、エポキシ樹脂（日鉄コンポジット株式会社製「Ｅ５Ｐ」商品名）であった。
【０１２６】
また、一方向炭素繊維シート１０６は、強化繊維ｆとして、上記した三菱レイヨン株式会社製の炭素繊維（商品名：ＴＲ５０−１５Ｋ）を使用した、日鉄コンポジット株式会社製のトーシート（商品名：ＦＴＳ−Ｃ１−６０）（目付：炭素繊維で６００ｇ／ｍ2）であった。
【０１２７】
比較試験材２の寸法は、板厚（ｈ）１５．４ｍｍ、幅（ｂ）１００ｍｍ、長さ（図１２（ｃ）の紙面垂直方向の長さ）５００ｍｍとした。一方向炭素繊維シート１０６の厚さｈｃは、１．２ｍｍ、基体１０１であるガラスマット部の厚さ（ｈｍ）は、１２．６ｍｍであった。最外層のガラススクリム１０５の厚さ（ｈｇ）は０．２ｍｍであった。
【０１２８】
（曲げ試験条件と試験結果）
曲げ試験は、万能試験機で実施し、この時の支点間距離４５０ｍｍ、荷重スパン１５０ｍｍとした。
【０１２９】
曲げ試験結果は、次の通りであった。
（１）実施試験材 ：曲げ強度３３６Ｍｐａ、曲げ弾性率２９．０Ｇｐａ
（２）比較試験材１：曲げ強度１１８Ｍｐａ、曲げ弾性率８．８Ｇｐａ
（３）比較試験材２：曲げ強度２１１Ｍｐａ、曲げ弾性率２５．０Ｇｐａ
上記試験の結果、本発明に従った構造物では、繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて構成される外面層１０２を設けたことによる補強の効果が顕著であることが分かった。
【０１３０】
（試験結果と理論値との考察）
本発明者らは、上記実験結果と、理論上の曲げ弾性率、曲げ強度との対応関係について考察した。
【０１３１】
先ず、上記本発明を実施している実施試験材について理論上の曲げ弾性率を計算すると次の通りである。
【０１３２】
図１２（ａ）に示す実施試験材にて、基体１０１を構成するガラスマット部は、曲げ弾性率が８．８Ｇｐａであり、曲げ強度は１１８Ｍｐａである。
【０１３３】
また、繊維強化プラスチック製ストランドシート１を構成するストランド（繊維強化プラスチック線材２）は、曲げ弾性率が１１５Ｇｐａであり、曲げ強度は１３００Ｍｐａである。
【０１３４】
ここで、本実施例では、上述のように、繊維強化プラスチック製ストランドシート１は、目付け６００ｇ／ｍ2であることから、１ｍ幅に６００本のストランド２が存在しているとして計算する。
繊維強化プラスチック線材の面積は、１．１３ｍｍ2／本×６００本＝６７８ｍｍ2
板厚面積は、１．２ｍｍ×１０００ｍｍ＝１２００ｍｍ2
従って、
繊維強化プラスチック線材のＶｆは、６７８÷１２００＝５６．５％
繊維強化プラスチック製ストランドシート（外面部）１０２の曲げ弾性率は、
１１５Ｇｐａ×０．５６５＝６５．０Ｇｐａ＋α１
繊維強化プラスチック製ストランドシート（外面部）１０２の曲げ強度は、
１３００Ｍｐａ×０．５６５＝７３４．５Ｍｐａ＋α２
ここで、α１、α２は、樹脂（接着剤）１０４の曲げ弾性率と曲げ強度を加味する分である。
【０１３５】
エポキシ樹脂の曲げ弾性率は２．９Ｇｐａ、曲げ強度は６５Ｍｐａ程度であり、１０％以下であることから、ここでは無視する。
【０１３６】
繊維強化プラスチック製ストランドシート１にて形成される外面層１０２の理論上の曲げ弾性率及び曲げ強度について検討する。
【０１３７】
繊維強化プラスチック製ストランドシート１で構成される外面層１０２部分の断面二次モーメント（Ｉ＝ｂｈ3／１２：ｂは幅、ｈは厚さ）は、
Ｉ１＝ｂ／１２×（１５．４3−１３．０3）＝ｂ／１２×１４５５．３
基体１０１、即ち、芯部の断面２次モーメントは、
Ｉ２＝ｂ／１２×１３．０3＝ｂ／１２×２１９７
全厚みの断面２次モーメントは、
Ｉ３＝ｂ／１２×１５．４3＝ｂ／１２×３６５３．３
ここで、繊維強化プラスチック製ストランドシート１の平均曲げ弾性率を求めると、
Ｉ１×Ｅ１＋Ｉ２×Ｅ２＝Ｉ３×Ｅ３
すなわち、
１４５５．３×６５．０＋２１８７×８．８＝３６５３．３×Ｅ３
Ｅ３＝３１．２Ｇｐａ
【０１３８】
上述したように、曲げ試験結果による実施試験材の試験値は、曲げ弾性率が２９．０Ｇｐａであることから、ほぼ理論値が出ていることが分かる。
【０１３９】
つまり、本発明によれば、外面層１０１を追加するに当たり、外面層１０１の補強効果は、理論計算値を求めることにより、想定し得ることが分かった。即ち、必要とされる機械特性に応じて、外面層１０１の設計をすることができ、極めて有効である。
【０１４０】
つまり、本発明によれば、確実に要求される機械的強度を持ち、しかも、成形時に繊維の揺らぎ等を起こさない、前もって樹脂硬化された繊維強化プラスチック製ストランドシートを用いて成形することから、
（１）引抜き成形法
（２）ハンドレイアップ法
（３）ＲＴＭ法
（４）ホットプレス法
の各成形法において、今までと同じ安価な樹脂を用いても、予め設計した通りの構造物の引張強度、引張弾性率、圧縮強度、圧縮弾性率、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械的物性を向上させた繊維強化プラスチック製構造物を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 繊維強化プラスチック製ストランドシート
２ 繊維強化プラスチック線材
３ 線材固定材（横糸）
１０ 繊維強化シート
１００ 構造物
１０１ 構造体（基体）
１０２ 表面部（外面層）
１０３ ガラスマット
１０４ 接着剤（含浸樹脂）
１０５ ガラススクリム（外表面層）
１０６ 一方向炭素繊維シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化シートを複数枚積層して、引抜き成形法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、又は、ホットプレス法により繊維強化プラスチック構造物を成形する成形法において、
前記構造物の成形時に、前記繊維強化シートを複数枚積層して形成される基体の外表面に、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化プラスチック製ストランドシートを少なくとも１枚配置し、前記成形法で成形される樹脂を用いて同時成形することを特徴とする繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項２】
前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維が体積分率で５０％以上含有され、前記繊維強化プラスチック線材の引張強度９００ＭＰａ以上、引張弾性率６９ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項３】
前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維以外の繊維が、引張強度３０００ＭＰａ未満、引張弾性率２３０ＧＰａ未満の炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用されることを特徴とする請求項２に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項４】
前記繊維強化プラスチック線材のマトリクス樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項５】
前記繊維強化プラスチック線材は、直径が０．５〜３ｍｍの円形断面形状であるか、又は、幅が１〜２０ｍｍ、厚みが０．１〜５ｍｍとされる矩形断面形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項６】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートは、縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、互いに所定の空隙を持たせて平行に配列し、前記平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材に対して、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔にて横糸を織り込みした、シート状の織物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項７】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける横糸は、炭素繊維、ガラス繊維、木綿、又は、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレンアルコール繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維から成る糸条で、これらが前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って、１〜２５０ｍｍの間隔にて織り込まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項８】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける前記繊維強化プラスチック線材は、互いに０．１〜３ｍｍの間のいずれかの間隔で離間していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項９】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを複数枚積層した場合には、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの繊維強化プラスチック線材の整列方向が異なるように前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを積層することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１０】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの更に外表面層として強化繊維シートが配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１１】
前記強化繊維シートは、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１２】
前記成形法で成形される前記樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法により製造された繊維強化プラスチック構造物。
【請求項１】
繊維強化シートを複数枚積層して、引抜き成形法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、又は、ホットプレス法により繊維強化プラスチック構造物を成形する成形法において、
前記構造物の成形時に、前記繊維強化シートを複数枚積層して形成される基体の外表面に、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化プラスチック製ストランドシートを少なくとも１枚配置し、前記成形法で成形される樹脂を用いて同時成形することを特徴とする繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項２】
前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維が体積分率で５０％以上含有され、前記繊維強化プラスチック線材の引張強度９００ＭＰａ以上、引張弾性率６９ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項３】
前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、引張弾性率２３０ＧＰａ以上の炭素繊維以外の繊維が、引張強度３０００ＭＰａ未満、引張弾性率２３０ＧＰａ未満の炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用されることを特徴とする請求項２に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項４】
前記繊維強化プラスチック線材のマトリクス樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項５】
前記繊維強化プラスチック線材は、直径が０．５〜３ｍｍの円形断面形状であるか、又は、幅が１〜２０ｍｍ、厚みが０．１〜５ｍｍとされる矩形断面形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項６】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートは、縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、互いに所定の空隙を持たせて平行に配列し、前記平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材に対して、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔にて横糸を織り込みした、シート状の織物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項７】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける横糸は、炭素繊維、ガラス繊維、木綿、又は、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレンアルコール繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維から成る糸条で、これらが前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って、１〜２５０ｍｍの間隔にて織り込まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項８】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートにおける前記繊維強化プラスチック線材は、互いに０．１〜３ｍｍの間のいずれかの間隔で離間していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項９】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを複数枚積層した場合には、前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの繊維強化プラスチック線材の整列方向が異なるように前記繊維強化プラスチック製ストランドシートを積層することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１０】
前記繊維強化プラスチック製ストランドシートの更に外表面層として強化繊維シートが配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１１】
前記強化繊維シートは、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、炭素繊維を使用してシート状に形成されたクロス織物、一方向織物、ストランドマット、又は、短く切断された繊維に予め樹脂を含浸させてシート状に成形されたシート状のＳＭＣ材料であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１２】
前記成形法で成形される前記樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ナイロン、ビニロンなどの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の繊維強化プラスチック構造物の成形法により製造された繊維強化プラスチック構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−５６８１６（Ｐ２０１１−５６８１６Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９７２７（Ｐ２００９−２０９７２７）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（３０６０３２３１６）新日鉄マテリアルズ株式会社 (196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（３０６０３２３１６）新日鉄マテリアルズ株式会社 (196)
【Ｆターム（参考）】
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