繊維強化プラスチック
【課題】繊維強化プラスチックを成形するとき、複数の繊維基材を並べて配置する層を設けながらも、成形品の表面品位を損なわず、かつ境目における成形品の強度を低下させない繊維強化プラスチックを提供する。
【解決手段】複数の繊維基材を積層した積層体に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化させてなる繊維強化プラスチックであって、少なくとも一層の前記繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴とする繊維強化プラスチック。
【解決手段】複数の繊維基材を積層した積層体に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化させてなる繊維強化プラスチックであって、少なくとも一層の前記繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴とする繊維強化プラスチック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチックの表面品位向上を可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、軽量かつ高い機械的特性を有する複合材料として様々な分野で利用されている。中でも、軽量化による燃費向上でＣＯ２削減などの環境対策をめざす自動車分野では、ＣＦＲＰの利用は実用化に向けて特に注目されている。
【０００３】
自動車分野においても、ＣＦＲＰ部材に求められる機能は軽量性と機械的特性が主であるが、部材の種類によっては更なる付加価値を求められることがある。例えばボンネットやルーフなどの外板部材にＣＦＲＰを使用する場合には、軽量性や機械的特性に加え、繊維基材として用いる炭素繊維織物の美しいデザインをそのまま外観に生かした、高い表面品位のＣＦＲＰを成形することが求められることがある。
【０００４】
ＦＲＰにおいては、強度などの点から１層の繊維基材が１枚の繊維基材で構成されていることが望ましいが、自動車外板部材のような比較的大型のＦＲＰを成形する場合、１枚で繊維基材を用意するには、重量や取り扱いやすさ、コストの点から製造可能な大きさに限度がある。そこで小さい繊維基材を複数並べて配置し、成形品を得る方法が用いられることがある。
【０００５】
繊維基材を並べて配置するとき、最も一般的に行われている方法は、図１に示すように一方の繊維基材片１ａの端部と、もう一方の繊維基材片１ｂの端部とを重ね合わせる方法である。このような重ね合わせをせず、単に繊維基材片を複数並べて配置することで、全体を一つの繊維基材として見たとき、繊維が分断されている箇所があるため、ＦＲＰの強度がその部分だけ周囲に比べて低下してしまうためである。重ね合わせをすることにより、一方の繊維基材片と接合部、もう一方の繊維基材片との接合部の間で繊維が分断されていないため、ＦＲＰの強度低下を防ぐことができる。
【０００６】
しかしこの方法では、繊維基材片を重ね合わせた部分の繊維目付だけが大きくなる。このような繊維目付が大きい部分があると、ＦＲＰを成形したときに、繊維目付が大きい部分の繊維密度が大きくなるために、ＦＲＰの硬化収縮量に差が生じることによって、平らな金型で成形しても、ＦＲＰの厚みがその部分だけ厚くなる。この現象は、たとえ繊維基材を重ね合わせた層が、複数の繊維基材を積層して成るＦＲＰの、表層ではなくより内側の層にあったとしても同様に起こる。このようなＦＲＰは、図２に示すように、そのＦＲＰ表面２にたとえば蛍光灯の明かりをあててその写像３を観察すると、繊維基材を重ね合わせた部分４のところで写像が歪んで見え、表面品位が損なわれている。従って、高い表面品位を求められるＦＲＰ成形品を得るには、端部同士を重ね合わせる方法は問題がある。
【０００７】
一方、図３に示すように、一方の繊維基材片５ａの端部と、もう一方の繊維基材片５ｂの端部とを、繊維基材片の端部同士が重なり合わないように隙間無く連結させる方法もある。この方法であれば、繊維目付が一部分だけ大きくなってしまうことはないため、ＦＲＰの表面品位が劣化するのを防ぐことができる。しかし、このような構造をもつＦＲＰは、前述したように繊維基材を構成する繊維が連結の境目で分断されているため、ＦＲＰの強度がその部分だけ周囲に比べて低くなるという問題がある。
【０００８】
図１の具体例として、強化繊維基材の端部同士を重ね合わせた後、縫合糸で縫合する態様が、特許文献１に開示されている。特許文献１では、繊維強化プラスチックで構成された補強シートの形成を目的としており、繊維強化プラスチックが備える高強度、高弾性等が発現できればよく、必ずしも所望される幅や長さとなるような１枚の補強シート等に形成する必要はなく、また補強シート表面の凹凸等の意匠性を考慮したりする必要もない。
【０００９】
また、図３の具体例として、一方向に強化繊維を配向した一方向強化繊維基材を所定の幅になるよう複数枚並べ、隣接する外縁同士を縫合糸で拘束する態様が特許文献２に開示されている。特許文献２では、外縁に耳部を持たない一方向強化繊維基材のみを用いるのであればこの方法は有効であるものの、大型になればなるほど縫合作業に工数や大掛かりな装置を要する。また、一方向強化繊維基材以外の耳部を有する強化繊維基材を使用する場合には、この方法は適用できないといった限界がある。
【特許文献１】特開平１０−２４６００３号公報
【特許文献２】特開２００６−２０００９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来用いられている、複数の小さい繊維基材を並べて配置する方法では、ＦＲＰの強度と表面品位とを同時に確保することは困難であった。さらに、いずれの場合もロール等に巻き取られた強化繊維基材を所定の長さに裁断して並べることを前提としており、本発明のように所定長さに満たないロール端部や、本来は屑として捨てられていたような切れ端を有効活用することには何ら言及されていない。
【００１１】
そこで本発明の課題は、上記のような現状に鑑み、ＦＲＰを成形するとき、複数の繊維基材を並べて配置する層を設けながらも、成形品の表面品位を損なわず、かつ境目における成形品の強度を低下させないＦＲＰを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段は、本発明のような構造をもつＦＲＰを成形することである。
（１）複数の繊維基材を積層した積層体に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化させてなる繊維強化プラスチックであって、少なくとも一層の前記繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴とする繊維強化プラスチック。
（２）前記繊維基材片を接合した接合部における繊維目付が、前記接合部を構成しない部分における繊維目付の５０％〜１６０％であることを特徴とする（１）に記載の繊維強化プラスチック。
（３）前記接合部は、一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離が５ｍｍ以内となるように重ね合わせて接合することを特徴とする（１）または（２）に記載の繊維強化プラスチック。
（４）前記接合部を有する繊維基材を、最外層に載置しないことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【００１３】
本発明において主目付部６とは、たとえば図４に示すような他の繊維基材との接合に用いない部分のことであり、接合に用いる部分は副目付部と称す。
【００１４】
また、繊維目付とは、繊維基材の単位面積当たりの重さであり、ｇ／ｍ２で表されるが、本発明においては、１０ｃｍ四方の主目付部および副目付部の繊維目付を測定したものとする。ただし、１０ｃｍ四方の基材を切り取ることが出来ない場合は、出来得る限りにおいて１０ｃｍ四方と同等の面積を持つように主目付部および副目付部を切り取り、その繊維目付を測定したものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る特徴をもつＦＲＰは、本発明を用いずに、繊維基材の端部同士を重ね合わせたり、繊維基材の端部同士を隙間なく連結したりした層を持つＦＲＰに比べて、表面の外観に周囲との違いをもたらすことが少ないため、表面品位の高いＦＲＰを得ることができる。また、一方の繊維基材片と他方の繊維基材片との副目付部を重ね合わせた接合部において繊維が交絡しているため、接合部におけるＦＲＰの強度低下を防ぐ効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の繊維基材を具体化した実施の態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１９は、本発明における、複数の繊維基材を積層させた積層体の積層状態を示した概略図である。目的とする成形品に必要な強度、弾性率等に応じて、積層枚数や、それぞれの繊維基材の配向方向を決めることができる。
【００１８】
このように積層された積層体は、図２０に示すような金型に組み込まれ、積層体を構成する繊維基材の空隙部に樹脂が注入され、金型により樹脂を加熱硬化するとＦＲＰが得られる。樹脂を積層体に満遍なく含浸させるために、積層体にメッシュなどの樹脂流動層を挟持させ、樹脂が積層体の内部で均一に拡散させることも好ましい。
【００１９】
本発明で使用する繊維基材としては、特に規定しないが、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる、織物や編物、不織布などが挙げられる。織物の種類としては、特に規定しないが、平織り、綾織り、朱子織り、多軸織物、縦糸を強化繊維糸条とし横糸を補助糸とした一方向性織物などが挙げられる。
【００２０】
本発明で使用する樹脂としては、特に規定しないが、粘度が低く強化繊維への含浸が容易な熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が好適である。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、グアナミン樹脂、また、ビスマレイド・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、さらにメラミン樹脂、ユリア樹脂やアミノ樹脂等が挙げられる。
【００２１】
また、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン１１樹脂などのポリアミド樹脂、またはこれらポリアミド樹脂の共重合ポリアミド樹脂、また、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂などポリエステル樹脂、またはこれらポリエステル樹脂の共重合ポリエステル樹脂、さらにポリカーボネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂など、更にまた、ポリエステルエラストマー樹脂、ポリアミドエラストマー樹脂などに代表される熱可塑性エラストマー樹脂等が挙げられる。
【００２２】
また、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数をブレンドした樹脂を用いることもできる。このうち、樹脂と繊維との接着力によるＦＲＰの強度発現性が高い点から、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明に用いる成形方法としては、特に規定しないが、ドライな繊維基材に樹脂を含浸させるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法や、あらかじめ真空吸引してから樹脂を含浸させるＶａＲＴＭ（Vacuum Assisted RTM）成形法、ハンドレイアップ成形法などが挙げられる。
【００２４】
本発明は、少なくとも一層の繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴としている。前述したように、大型部材に対して全ての繊維基材を１枚のシートで用意するには限界があり、複数の繊維基材片を接合して使用することがあった。しかし、既存の繊維基材を単に重ね合わせると接合部の厚みが厚くなったり、並べて成形すると強化繊維が分断されて所定の強度が得られなかったりする、という不都合があった。本発明では、既存の繊維基材に限らず、例えば斜め方向にカットした繊維基材の切れ端等の繊維基材片を有効に活用することで、大型の成形品であっても、強化繊維の連続性を維持して強度を発揮でき、なおかつ繊維基材を積層させても接合部の凹凸が積層体の表面まで影響を与えないため良好な意匠性が確保できる、といった効果が得られる。またさらに、本来破棄する切れ端を有効活用することで材料費を低減させることができる。
【００２５】
また本発明は、複数の繊維基材片を接合するにあたり、互いに接合された一対の繊維基材片のうちの少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴としている。前述したように、同じ繊維基材を重ね合わせて接合しただけでは、接合部の目付が繊維基材の２００％となって部分的に厚みが増す等といった弊害が生じていた。そこで、接合部にあたる副目付部を少なくともいずれか一方の繊維基材片に設けることとした。
【００２６】
副目付部の具体的な態様は後述するが、繊維基材の端部にある繊維端をそのまま用いたり、主目付部から繊維を梳いたり、圧縮加工したりして得られる。副目付部の繊維目付は、同じ繊維基材片の主目付部の繊維目付に対して２５〜１００％とすることが好ましい。２５％以下とすると主目付部との繊維の連続性が低下し、他の繊維基材片と接合しても接合部のＦＲＰ強度が低下する。繊維目付が１００％の場合は副目付部が設けられていない態様であり、少なくとも一方の繊維基材片が副目付部のないものを組み合わせて用いてもよいこととした。以下、図を用いて、具体的な繊維基材片の接合部の構成について説明する。
【００２７】
図５は本発明を実施した繊維基材の一例である。接合部を有する繊維基材８において、接合部９における繊維目付は、接合部を構成しない部分１０ａおよび１０ｂの繊維目付の５０％〜１６０％になるようにすることが好ましい。１６０％を超えると、接合部を構成しない部分１０ａおよび１０ｂとの繊維目付の差が大きすぎることにより、ＦＲＰの厚みがその部分だけ厚くなるため、その表面に蛍光灯の明かりを映して見ると、写像が歪んで見え、表面品位が損なわれている。また、接合部の繊維目付が５０％未満になると、ＦＲＰの厚みが薄くなるため、蛍光灯の明かりを映して見ると、同様に蛍光灯の写像が歪んで見えて表面品位が損なわれるだけでなく、接合部におけるＦＲＰの強度が低下する。
【００２８】
好ましい形態について、図６を用いて説明する。繊維基材として縦横の糸に同じものを使用した平織りの織物１１aを使用する場合、基材端部において縦糸を抜き取って横糸のみを残すことにより、横糸のみで構成されている部分を繊維目付が主目付部の５０％である副目付部１２ａとすることができる。同様にした副目付部１２ｂをもつ同じ繊維目付の平織りの織物１１ｂを用意し、これら２つの繊維基材の副目付部１２ａと１２ｂとを重ね合わせて接合すると、接合部１３の繊維目付は、接合部を構成しない部分１４ａおよび１４ｂの繊維目付に対し５０％＋５０％＝１００％で同じになる。このような接合部を持つＦＲＰは、内側の層に接合部を有していても、その表面において蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、高い表面品位を保つことが可能となる。
【００２９】
本発明を実施するにあたって、主目付部と副目付部で繊維目付が異なる繊維基材を用意する方法は、上に述べた方法に限られるものではなく、例えば、繊維基材の端部から繊維の一部を除去して残った部分を副目付部とする方法（図７）や、一枚の繊維基材が様々な長さの繊維を数多く堆積させて作られているマット状の繊維基材を作る段階で、場所によって繊維量を変えて主目付部と副目付部を設ける方法（図８）、織物を製織する段階で、予め場所によって用いる糸の目付を変えることによって、主目付部と副目付部で繊維目付が異なる織物（図９）とし、これを用いる方法なども挙げられる。
【００３０】
本発明を実施するにあたっては、接合部全体を一体的に見て、接合部と隣接する部分との間で繊維が分断されていなければ良いのであって、繊維基材を接合する形態や方法については、主目付部や副目付部を重ね合わせるという方法に限定されるものではない。例えば図１０に示すように、端部のカットラインを直線的ではなく凹凸形状にした繊維基材２１aおよび２１ｂを用意して、この凹凸同士がかみ合うようにして連結させても、接合部全体を一体的に見れば、接合部と隣接する部分との間で繊維が分断されていないと見なすことができる。
【００３１】
本発明を実施するにあたって、繊維基材を接合するとき、繊維基材の状態や接合の仕方などにより、接合部の幅が必ずしも一定にはならない。そのため接合部においては、図１１に示すような、一方の繊維基材の副目付部２２が他方の繊維基材の副目付部２３と重なり合わない部分２４、ならびに図１２に示すような、一方の繊維基材の副目付部２５が他方の繊維基材の副目付部２６を越えて主目付部２７と重なり合う部分２８が発生する。これらは一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離（図１１および１２では２９および３０）が５ｍｍを超える場合、繊維目付が隣接する部分の繊維目付と大きく異なる部分の幅が大きいため、ＦＲＰの表面の外観に影響を及ぼして、表面品位は損なわれてしまうが、５ｍｍ以内であれば、ＦＲＰの表面の外観に影響を及ぼすことが少なく、表面品位を保つことができる。
【００３２】
また、上記のように接合部を有する繊維基材は、積層体の最外層に載置しないことが好ましい。特に成形品表面の意匠性が重要とされるものについては、最外層に見映えのよいクロス織物が好んで用いられる。このような最外層に接合部を有する繊維基材を用いるのは、織物としての織り目に不連続箇所が生じたり、接合部に繊維の配列乱れに起因する凹凸が生じたりするため好ましくない。ただし、後加工で塗装を施すなど、外観にとくに配慮する必要のない成形品を得るにあたっては、接合部を有する繊維基材を最外層に載置することも可能である。
これまでの説明は、繊維基材にあらかじめ樹脂を含浸させない（ドライ）状態の繊維基材について説明してきたが、本発明は、これに限定されることなく、繊維基材にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグを使用することも好ましい。プリプレグを用いると、金型に組み込んだ後に樹脂を注入することなく、プレス成形法やオートクレーブ成形法等を用いて、目的とするＦＲＰを得ることができる。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例は、本発明を用いて１００ｃｍ四方の平板状ＣＦＲＰを得たものである。繊維基材は次の３種類を使用した。
繊維基材（Ａ）：東レ（株）製炭素繊維織物ＣＫ６２５２Ｃ
（織り組織：Ｔ７００ＳＣ平織り、繊維目付３１５ｇ／ｍ２、機幅１００ｃｍ）
繊維基材（Ｂ）：東レ（株）製炭素繊維織物ＣＫ６２４４Ｃ
（織り組織：Ｔ７００ＳＣ平織り、繊維目付２１３ｇ／ｍ２、機幅１００ｃｍ）
繊維基材（Ｃ）：日東紡績（株）製サーフェースマットＭＦ３０Ｐ−１０４ＬＳ
（繊維目付３０ｇ／ｍ２、１０４ｃｍ幅）
繊維基材（Ａ）および（Ｂ）には、図１３に示すように幅方向両端に１１ｍｍ〜１３ｍｍ、平均１２ｍｍの幅で横糸のみで構成される部分があり、これを副目付部３１とした。主目付部および副目付部の繊維目付については、実際に使用する部分を切り取って測定することが出来ないため、使用する部分に隣り合う部分を使用して測定した。繊維基材（Ａ）の主目付部を１０ｃｍ四方に切り取って測定した重さは３．１７ｇであり、繊維目付は３１７ｇ／ｍ２であった。一方副目付部については、幅が１２ｍｍと狭く、１０ｃｍ四方の副目付部を得ることが出来ないため、１００ｃｍの長さに切り取って１００ｃｍ×１２ｍｍ分の繊維目付を測定し、その重さは１．８５ｇであり、繊維目付は１５４ｇ／ｍ２であった。繊維基材（Ｂ）の主目付部および副目付部の繊維目付も同様にして測定し、主目付部は２１３ｇ／ｍ２、副目付部は１０５ｇ／ｍ２であった。
【００３４】
まず、図１４に示すように繊維基材（Ａ）からなる基材３２を１００ｃｍ四方にカットして、基材３３を２枚得た。この基材３３は、全面にわたりほぼ同様の繊維目付を有している。
【００３５】
次に、図１５に示すように繊維基材（Ｂ）からなる基材３４をカットして、基材片３６および基材片３８を得た。これらは副目付部３５および副目付部３７を有しており、これら副目付部３５と副目付部３７とを図１６に示すように重ね合わせて接合し、接合部３９を有する基材４０を得た。この接合部３９の繊維目付は、２つの副目付部の繊維目付を足した１０５＋１０５＝２１０ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して９９％である。同様に基材３４からもう１枚基材４０を得て計２枚用意した。
【００３６】
図１７は基材４０の接合部３９付近を拡大したものである。接合部３９には、図１１および１２で説明した一方の繊維基材の副目付部が他方の繊維基材の副目付部と重なり合わない部分４１、ならびに一方の繊維基材の副目付部が他方の繊維基材の副目付部部分を越えて主目付部に重なり合うなる部分４２があり、これらの部分における一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離はどちらも０〜２ｍｍの範囲におさまっていた。
【００３７】
さらに、図１８に示すように繊維基材（Ｃ）からなる基材４３を１００ｃｍ角にカットし、基材４４を２枚得た。
【００３８】
このようにして得た６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に従って積層し、積層体４５を得た。２枚の基材４０ａおよび４０ｂの接合部３９ａおよび３９ｂは同じ位置にならないように積層した。
【００３９】
図２０にＲＴＭ成形型を示す。上型４６および下型４７から成る平板成形金型の下型４７のキャビティ４８に、前記積層体４５を載置した。金型を構成する上型４６および下型４７は、熱媒体流路４９ａおよび４９ｂを出入り口として金型内に設けられた配管を通る熱媒体により、１００℃に加熱した。図示していない金型昇降装置によって上型４６を降ろして型締めし、金型昇降装置の油圧シリンダーにて上型４６を加圧した後、樹脂排出口５０に樹脂製チューブ５１ａを通じて接続された図示していない真空ポンプを用いて金型のキャビティ４８を減圧した。一方、樹脂注入口５２に樹脂製チューブ５１ｂを通じて接続された図示していない樹脂注入機を用いて、東レ（株）製エポキシ樹脂ＴＲ−Ｃ３８をキャビティ４８に加圧注入した。積層体に樹脂が含浸し、樹脂排出口５０から樹脂が出てくるのを確認後、樹脂排出口５０側の樹脂製チューブ５１aをバイスグリップで挟んで閉止し、樹脂注入口５２側の樹脂製チューブ５１ｂをバイスグリップで挟んで閉止した。この状態を１５分間保持することにより樹脂を硬化させ、上型４６を上昇させて硬化したＣＦＲＰを取り出した。
【００４０】
このようにして得たＣＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分があっても、蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、表面品位が保たれていた。
（実施例２）
図２１に示すように、実施例１で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４の副目付部から一部の繊維を鋏で切り落とし、副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）５３を得た。実施例１と同様の方法で副目付部の繊維目付を測定すると、繊維目付は６０ｇ／ｍ２であった。これをカットして、基材片３６および基材片３８と同じ形状の基材片５４および基材片５５を得た後、これらを図１６に倣って接合し、接合部５６を有する基材５７を得た。このとき接合部５６の繊維目付は、２つの副目付部の繊維目付を足した６０＋６０＝１２０ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して５６％である。同様に基材５３からもう１枚基材５７を得て計２枚用意した。
【００４１】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材５７ａおよび基材５７ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の配置についても図１９に倣った。
【００４２】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、表面品位を保っていた。
（実施例３）
図２１に示すように、実施例２と同様に実施例１で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４の副目付部から一部の繊維を鋏で切り落とし、副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）５８を得た。実施例１と同様の方法で副目付部の繊維目付を測定すると、繊維目付は４０ｇ／ｍ２であった。これをカットして、基材片３６および基材片３８と同じ形状の基材片５９および基材片６０を得た後、これらを図１６に倣って接合し、接合部６１を有する基材６２を得た。このとき接合部の繊維目付は、２つの副目付部の繊維目付を足した４０＋４０＝８０ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して３８％である。同様に基材５８からもう１枚基材６２を得て計２枚用意した。
【００４３】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材６２ａおよび基材６２ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の配置についても図１９に倣った。
【００４４】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みが認められ、表面品位が劣っていた。
（実施例４）
図２２に示すように、実施例１で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４をカットして、主目付部のみで構成された基材片６３と副目付部を持つ基材片６４を得て、これらの端部を図１６に倣って接合し、接合部６５を有する基材６６を得た。このとき、接合部の繊維目付は、主目付部の繊維目付と副目付部の繊維目付とを足した２１３＋１０５＝３１８ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して１４９％である。同様に基材３４からもう１枚基材６６を得て計２枚用意した。
【００４５】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材６６ａおよび基材６６ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の位置についても図１９に倣った。
【００４６】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、表面品位を保っていた。
（実施例５）
図２３に示すように、実施例４と同様に実施例で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４をカットして、主目付部のみで構成された基材片６７および基材片６８を得た後、基材片６８の端部から一部の繊維を鋏で切り落とし、副目付部を有する基材片６９を得た。実施例と同様の方法で副目付部の繊維目付を測定すると、繊維目付は１５０ｇ／ｍ２であった。これらの端部を図１６に倣って接合し、接合部７０を有する基材７１を得た。このとき、接合部の繊維目付は、主目付部の繊維目付と副目付部の繊維目付とを足した２１３＋１５０＝３６３ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して１７０％である。同様に基材３４からもう１枚基材７１を得て計２枚用意した。
【００４７】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材７１ａおよび基材７１ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の位置についても図１９に倣った。
【００４８】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みが認められ、表面品位が劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】繊維基材の端部同士を重ね合わせる従来技術を示した概略図である。
【図２】図１で得られたＦＲＰの表面に蛍光灯の写像を映した様子を示した図である。
【図３】繊維基材の端部同士が重なり合わないように隙間なく連結させる他の従来技術を示した概略図である。
【図４】本発明に用いられる主目付部と副目付部とを有する繊維基材の概略図である。
【図５】本発明に係る接合部を有する繊維基材の一実施態様を示す概略図である。
【図６】平織物を用いて接合部を有する繊維基材とした、本発明に係る他の実施態様を示す概略図である。
【図７】繊維基材片の端部から繊維の一部を除去して副目付部とした繊維基材片を示す概略図である。
【図８】一部の場所の繊維量を変えて副目付部とした繊維基材片を示す概略図である。
【図９】一部の場所に用いる糸の目付を変えて副目付部とした繊維基材片を示す概略図である。
【図１０】凹凸形状とした端部のカットラインを有する２枚の繊維基材片の凹凸同士がかみ合うようにして連結させた繊維基材を示す概略図である。
【図１１】一方の繊維基材片の副目付部が他方の繊維基材片の副目付部と重なり合わない状態を示す概略図である。
【図１２】一方の繊維基材片の副目付部が他方の繊維基材片の副目付部を越えて主目付部と重なり合う状態を示す概略図である。
【図１３】両端に副目付部を有する繊維基材を示す概略図である。
【図１４】実施例１における繊維基材（Ａ）のカット図である。
【図１５】実施例１における繊維基材（Ｂ）のカット図である。
【図１６】実施例１において副目付部同士の接合方法を示した概略図である。
【図１７】図１６における接合部の拡大図である。
【図１８】実施例１における繊維基材（Ｃ）のカット図である。
【図１９】実施例１における繊維基材の積層構成図である。
【図２０】実施例１に用いるＲＴＭ成形型の構成を示した概略図である。
【図２１】実施例２および３における繊維基材（Ｂ）を材料とする基材の準備方法を示した概略図である。
【図２２】実施例４における繊維基材（Ｂ）を材料とする基材の準備方法を示した概略図である。
【図２３】実施例５における繊維基材（Ｂ）を材料とする基材の準備方法を示した概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ 繊維基材片
１ｂ 繊維基材片
２ ＦＲＰ表面
３ 蛍光灯の写像
４ 繊維基材を重ね合わせた部分
５ａ 繊維基材片
５ｂ 繊維基材片
６ 主目付部
７ 副目付部
８ 接合部を有する繊維基材
９ 接合部
１０ａ 接合部を構成しない部分
１０ｂ 接合部を構成しない部分
１１ａ 平織りの織物
１１ｂ 平織りの織物
１２ａ 縦糸を抜き取って横糸のみを残した副目付部
１２ｂ 縦糸を抜き取って横糸のみを残した副目付部
１３ 接合部
１４ａ 接合部を構成しない部分
１４ｂ 接合部を構成しない部分
１５ 主目付部
１６ 副目付部
１７ 主目付部
１８ 副目付部
１９ 主目付部
２０ 副目付部
２１ａ 端部のカットラインを凹凸形状にした繊維基材
２１ｂ 端部のカットラインを凹凸形状にした繊維基材
２２ 副目付部
２３ 副目付部
２４ 重なり合わない部分
２５ 副目付部
２６ 副目付部
２７ 主目付部
２８ 重なり合う部分
２９ 一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離
３０ 一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離
３１ 副目付部
３２ 繊維基材（Ａ）
３３ カットした基材
３４ 繊維基材（Ｂ）
３５ 副目付部
３６ カットした基材片
３７ 副目付部
３８ カットした基材片
３９ 接合部
３９ａ 接合部
３９ｂ 接合部
４０ 接合部を有する基材
４０ａ 接合部を有する基材
４０ｂ 接合部を有する基材
４１ 重なり合わない部分
４２ 重なり合う部分
４３ 繊維基材（Ｃ）
４４ カットした基材
４５ 積層体
４６ 上型
４７ 下型
４８ キャビティ
４９ａ 熱媒体流路
４９ｂ 熱媒体流路
５０ 樹脂排出口
５１ａ 樹脂製チューブ
５１ｂ 樹脂製チューブ
５２ 樹脂注入口
５３ 副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）
５４ 基材片３６と同じ形状にカットした基材片
５５ 基材片３８と同じ形状にカットした基材片
５６ 接合部
５７ 接合部を有する基材
５７ａ 接合部を有する基材
５７ｂ 接合部を有する基材
５８ 副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）
５９ 基材片３６と同じ形状にカットした基材片
６０ 基材片３８と同じ形状にカットした基材片
６１ 接合部
６２ 接合部を有する基材
６２ａ 接合部を有する基材
６２ｂ 接合部を有する基材
６３ 主目付部のみで構成された基材片
６４ 副目付部を持つ基材片
６５ 接合部
６６ 接合部を有する基材
６６ａ 接合部を有する基材
６６ｂ 接合部を有する基材
６７ 主目付部のみで構成された基材片
６８ 主目付部のみで構成された基材片
６９ 副目付部を持つ基材片
７０ 接合部
７１ 接合部を有する基材
７１ａ 接合部を有する基材
７１ｂ 接合部を有する基材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチックの表面品位向上を可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、軽量かつ高い機械的特性を有する複合材料として様々な分野で利用されている。中でも、軽量化による燃費向上でＣＯ２削減などの環境対策をめざす自動車分野では、ＣＦＲＰの利用は実用化に向けて特に注目されている。
【０００３】
自動車分野においても、ＣＦＲＰ部材に求められる機能は軽量性と機械的特性が主であるが、部材の種類によっては更なる付加価値を求められることがある。例えばボンネットやルーフなどの外板部材にＣＦＲＰを使用する場合には、軽量性や機械的特性に加え、繊維基材として用いる炭素繊維織物の美しいデザインをそのまま外観に生かした、高い表面品位のＣＦＲＰを成形することが求められることがある。
【０００４】
ＦＲＰにおいては、強度などの点から１層の繊維基材が１枚の繊維基材で構成されていることが望ましいが、自動車外板部材のような比較的大型のＦＲＰを成形する場合、１枚で繊維基材を用意するには、重量や取り扱いやすさ、コストの点から製造可能な大きさに限度がある。そこで小さい繊維基材を複数並べて配置し、成形品を得る方法が用いられることがある。
【０００５】
繊維基材を並べて配置するとき、最も一般的に行われている方法は、図１に示すように一方の繊維基材片１ａの端部と、もう一方の繊維基材片１ｂの端部とを重ね合わせる方法である。このような重ね合わせをせず、単に繊維基材片を複数並べて配置することで、全体を一つの繊維基材として見たとき、繊維が分断されている箇所があるため、ＦＲＰの強度がその部分だけ周囲に比べて低下してしまうためである。重ね合わせをすることにより、一方の繊維基材片と接合部、もう一方の繊維基材片との接合部の間で繊維が分断されていないため、ＦＲＰの強度低下を防ぐことができる。
【０００６】
しかしこの方法では、繊維基材片を重ね合わせた部分の繊維目付だけが大きくなる。このような繊維目付が大きい部分があると、ＦＲＰを成形したときに、繊維目付が大きい部分の繊維密度が大きくなるために、ＦＲＰの硬化収縮量に差が生じることによって、平らな金型で成形しても、ＦＲＰの厚みがその部分だけ厚くなる。この現象は、たとえ繊維基材を重ね合わせた層が、複数の繊維基材を積層して成るＦＲＰの、表層ではなくより内側の層にあったとしても同様に起こる。このようなＦＲＰは、図２に示すように、そのＦＲＰ表面２にたとえば蛍光灯の明かりをあててその写像３を観察すると、繊維基材を重ね合わせた部分４のところで写像が歪んで見え、表面品位が損なわれている。従って、高い表面品位を求められるＦＲＰ成形品を得るには、端部同士を重ね合わせる方法は問題がある。
【０００７】
一方、図３に示すように、一方の繊維基材片５ａの端部と、もう一方の繊維基材片５ｂの端部とを、繊維基材片の端部同士が重なり合わないように隙間無く連結させる方法もある。この方法であれば、繊維目付が一部分だけ大きくなってしまうことはないため、ＦＲＰの表面品位が劣化するのを防ぐことができる。しかし、このような構造をもつＦＲＰは、前述したように繊維基材を構成する繊維が連結の境目で分断されているため、ＦＲＰの強度がその部分だけ周囲に比べて低くなるという問題がある。
【０００８】
図１の具体例として、強化繊維基材の端部同士を重ね合わせた後、縫合糸で縫合する態様が、特許文献１に開示されている。特許文献１では、繊維強化プラスチックで構成された補強シートの形成を目的としており、繊維強化プラスチックが備える高強度、高弾性等が発現できればよく、必ずしも所望される幅や長さとなるような１枚の補強シート等に形成する必要はなく、また補強シート表面の凹凸等の意匠性を考慮したりする必要もない。
【０００９】
また、図３の具体例として、一方向に強化繊維を配向した一方向強化繊維基材を所定の幅になるよう複数枚並べ、隣接する外縁同士を縫合糸で拘束する態様が特許文献２に開示されている。特許文献２では、外縁に耳部を持たない一方向強化繊維基材のみを用いるのであればこの方法は有効であるものの、大型になればなるほど縫合作業に工数や大掛かりな装置を要する。また、一方向強化繊維基材以外の耳部を有する強化繊維基材を使用する場合には、この方法は適用できないといった限界がある。
【特許文献１】特開平１０−２４６００３号公報
【特許文献２】特開２００６−２０００９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来用いられている、複数の小さい繊維基材を並べて配置する方法では、ＦＲＰの強度と表面品位とを同時に確保することは困難であった。さらに、いずれの場合もロール等に巻き取られた強化繊維基材を所定の長さに裁断して並べることを前提としており、本発明のように所定長さに満たないロール端部や、本来は屑として捨てられていたような切れ端を有効活用することには何ら言及されていない。
【００１１】
そこで本発明の課題は、上記のような現状に鑑み、ＦＲＰを成形するとき、複数の繊維基材を並べて配置する層を設けながらも、成形品の表面品位を損なわず、かつ境目における成形品の強度を低下させないＦＲＰを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段は、本発明のような構造をもつＦＲＰを成形することである。
（１）複数の繊維基材を積層した積層体に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化させてなる繊維強化プラスチックであって、少なくとも一層の前記繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴とする繊維強化プラスチック。
（２）前記繊維基材片を接合した接合部における繊維目付が、前記接合部を構成しない部分における繊維目付の５０％〜１６０％であることを特徴とする（１）に記載の繊維強化プラスチック。
（３）前記接合部は、一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離が５ｍｍ以内となるように重ね合わせて接合することを特徴とする（１）または（２）に記載の繊維強化プラスチック。
（４）前記接合部を有する繊維基材を、最外層に載置しないことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【００１３】
本発明において主目付部６とは、たとえば図４に示すような他の繊維基材との接合に用いない部分のことであり、接合に用いる部分は副目付部と称す。
【００１４】
また、繊維目付とは、繊維基材の単位面積当たりの重さであり、ｇ／ｍ２で表されるが、本発明においては、１０ｃｍ四方の主目付部および副目付部の繊維目付を測定したものとする。ただし、１０ｃｍ四方の基材を切り取ることが出来ない場合は、出来得る限りにおいて１０ｃｍ四方と同等の面積を持つように主目付部および副目付部を切り取り、その繊維目付を測定したものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る特徴をもつＦＲＰは、本発明を用いずに、繊維基材の端部同士を重ね合わせたり、繊維基材の端部同士を隙間なく連結したりした層を持つＦＲＰに比べて、表面の外観に周囲との違いをもたらすことが少ないため、表面品位の高いＦＲＰを得ることができる。また、一方の繊維基材片と他方の繊維基材片との副目付部を重ね合わせた接合部において繊維が交絡しているため、接合部におけるＦＲＰの強度低下を防ぐ効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の繊維基材を具体化した実施の態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１９は、本発明における、複数の繊維基材を積層させた積層体の積層状態を示した概略図である。目的とする成形品に必要な強度、弾性率等に応じて、積層枚数や、それぞれの繊維基材の配向方向を決めることができる。
【００１８】
このように積層された積層体は、図２０に示すような金型に組み込まれ、積層体を構成する繊維基材の空隙部に樹脂が注入され、金型により樹脂を加熱硬化するとＦＲＰが得られる。樹脂を積層体に満遍なく含浸させるために、積層体にメッシュなどの樹脂流動層を挟持させ、樹脂が積層体の内部で均一に拡散させることも好ましい。
【００１９】
本発明で使用する繊維基材としては、特に規定しないが、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる、織物や編物、不織布などが挙げられる。織物の種類としては、特に規定しないが、平織り、綾織り、朱子織り、多軸織物、縦糸を強化繊維糸条とし横糸を補助糸とした一方向性織物などが挙げられる。
【００２０】
本発明で使用する樹脂としては、特に規定しないが、粘度が低く強化繊維への含浸が容易な熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が好適である。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、グアナミン樹脂、また、ビスマレイド・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、さらにメラミン樹脂、ユリア樹脂やアミノ樹脂等が挙げられる。
【００２１】
また、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン１１樹脂などのポリアミド樹脂、またはこれらポリアミド樹脂の共重合ポリアミド樹脂、また、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂などポリエステル樹脂、またはこれらポリエステル樹脂の共重合ポリエステル樹脂、さらにポリカーボネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂など、更にまた、ポリエステルエラストマー樹脂、ポリアミドエラストマー樹脂などに代表される熱可塑性エラストマー樹脂等が挙げられる。
【００２２】
また、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数をブレンドした樹脂を用いることもできる。このうち、樹脂と繊維との接着力によるＦＲＰの強度発現性が高い点から、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明に用いる成形方法としては、特に規定しないが、ドライな繊維基材に樹脂を含浸させるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法や、あらかじめ真空吸引してから樹脂を含浸させるＶａＲＴＭ（Vacuum Assisted RTM）成形法、ハンドレイアップ成形法などが挙げられる。
【００２４】
本発明は、少なくとも一層の繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴としている。前述したように、大型部材に対して全ての繊維基材を１枚のシートで用意するには限界があり、複数の繊維基材片を接合して使用することがあった。しかし、既存の繊維基材を単に重ね合わせると接合部の厚みが厚くなったり、並べて成形すると強化繊維が分断されて所定の強度が得られなかったりする、という不都合があった。本発明では、既存の繊維基材に限らず、例えば斜め方向にカットした繊維基材の切れ端等の繊維基材片を有効に活用することで、大型の成形品であっても、強化繊維の連続性を維持して強度を発揮でき、なおかつ繊維基材を積層させても接合部の凹凸が積層体の表面まで影響を与えないため良好な意匠性が確保できる、といった効果が得られる。またさらに、本来破棄する切れ端を有効活用することで材料費を低減させることができる。
【００２５】
また本発明は、複数の繊維基材片を接合するにあたり、互いに接合された一対の繊維基材片のうちの少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴としている。前述したように、同じ繊維基材を重ね合わせて接合しただけでは、接合部の目付が繊維基材の２００％となって部分的に厚みが増す等といった弊害が生じていた。そこで、接合部にあたる副目付部を少なくともいずれか一方の繊維基材片に設けることとした。
【００２６】
副目付部の具体的な態様は後述するが、繊維基材の端部にある繊維端をそのまま用いたり、主目付部から繊維を梳いたり、圧縮加工したりして得られる。副目付部の繊維目付は、同じ繊維基材片の主目付部の繊維目付に対して２５〜１００％とすることが好ましい。２５％以下とすると主目付部との繊維の連続性が低下し、他の繊維基材片と接合しても接合部のＦＲＰ強度が低下する。繊維目付が１００％の場合は副目付部が設けられていない態様であり、少なくとも一方の繊維基材片が副目付部のないものを組み合わせて用いてもよいこととした。以下、図を用いて、具体的な繊維基材片の接合部の構成について説明する。
【００２７】
図５は本発明を実施した繊維基材の一例である。接合部を有する繊維基材８において、接合部９における繊維目付は、接合部を構成しない部分１０ａおよび１０ｂの繊維目付の５０％〜１６０％になるようにすることが好ましい。１６０％を超えると、接合部を構成しない部分１０ａおよび１０ｂとの繊維目付の差が大きすぎることにより、ＦＲＰの厚みがその部分だけ厚くなるため、その表面に蛍光灯の明かりを映して見ると、写像が歪んで見え、表面品位が損なわれている。また、接合部の繊維目付が５０％未満になると、ＦＲＰの厚みが薄くなるため、蛍光灯の明かりを映して見ると、同様に蛍光灯の写像が歪んで見えて表面品位が損なわれるだけでなく、接合部におけるＦＲＰの強度が低下する。
【００２８】
好ましい形態について、図６を用いて説明する。繊維基材として縦横の糸に同じものを使用した平織りの織物１１aを使用する場合、基材端部において縦糸を抜き取って横糸のみを残すことにより、横糸のみで構成されている部分を繊維目付が主目付部の５０％である副目付部１２ａとすることができる。同様にした副目付部１２ｂをもつ同じ繊維目付の平織りの織物１１ｂを用意し、これら２つの繊維基材の副目付部１２ａと１２ｂとを重ね合わせて接合すると、接合部１３の繊維目付は、接合部を構成しない部分１４ａおよび１４ｂの繊維目付に対し５０％＋５０％＝１００％で同じになる。このような接合部を持つＦＲＰは、内側の層に接合部を有していても、その表面において蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、高い表面品位を保つことが可能となる。
【００２９】
本発明を実施するにあたって、主目付部と副目付部で繊維目付が異なる繊維基材を用意する方法は、上に述べた方法に限られるものではなく、例えば、繊維基材の端部から繊維の一部を除去して残った部分を副目付部とする方法（図７）や、一枚の繊維基材が様々な長さの繊維を数多く堆積させて作られているマット状の繊維基材を作る段階で、場所によって繊維量を変えて主目付部と副目付部を設ける方法（図８）、織物を製織する段階で、予め場所によって用いる糸の目付を変えることによって、主目付部と副目付部で繊維目付が異なる織物（図９）とし、これを用いる方法なども挙げられる。
【００３０】
本発明を実施するにあたっては、接合部全体を一体的に見て、接合部と隣接する部分との間で繊維が分断されていなければ良いのであって、繊維基材を接合する形態や方法については、主目付部や副目付部を重ね合わせるという方法に限定されるものではない。例えば図１０に示すように、端部のカットラインを直線的ではなく凹凸形状にした繊維基材２１aおよび２１ｂを用意して、この凹凸同士がかみ合うようにして連結させても、接合部全体を一体的に見れば、接合部と隣接する部分との間で繊維が分断されていないと見なすことができる。
【００３１】
本発明を実施するにあたって、繊維基材を接合するとき、繊維基材の状態や接合の仕方などにより、接合部の幅が必ずしも一定にはならない。そのため接合部においては、図１１に示すような、一方の繊維基材の副目付部２２が他方の繊維基材の副目付部２３と重なり合わない部分２４、ならびに図１２に示すような、一方の繊維基材の副目付部２５が他方の繊維基材の副目付部２６を越えて主目付部２７と重なり合う部分２８が発生する。これらは一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離（図１１および１２では２９および３０）が５ｍｍを超える場合、繊維目付が隣接する部分の繊維目付と大きく異なる部分の幅が大きいため、ＦＲＰの表面の外観に影響を及ぼして、表面品位は損なわれてしまうが、５ｍｍ以内であれば、ＦＲＰの表面の外観に影響を及ぼすことが少なく、表面品位を保つことができる。
【００３２】
また、上記のように接合部を有する繊維基材は、積層体の最外層に載置しないことが好ましい。特に成形品表面の意匠性が重要とされるものについては、最外層に見映えのよいクロス織物が好んで用いられる。このような最外層に接合部を有する繊維基材を用いるのは、織物としての織り目に不連続箇所が生じたり、接合部に繊維の配列乱れに起因する凹凸が生じたりするため好ましくない。ただし、後加工で塗装を施すなど、外観にとくに配慮する必要のない成形品を得るにあたっては、接合部を有する繊維基材を最外層に載置することも可能である。
これまでの説明は、繊維基材にあらかじめ樹脂を含浸させない（ドライ）状態の繊維基材について説明してきたが、本発明は、これに限定されることなく、繊維基材にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグを使用することも好ましい。プリプレグを用いると、金型に組み込んだ後に樹脂を注入することなく、プレス成形法やオートクレーブ成形法等を用いて、目的とするＦＲＰを得ることができる。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例は、本発明を用いて１００ｃｍ四方の平板状ＣＦＲＰを得たものである。繊維基材は次の３種類を使用した。
繊維基材（Ａ）：東レ（株）製炭素繊維織物ＣＫ６２５２Ｃ
（織り組織：Ｔ７００ＳＣ平織り、繊維目付３１５ｇ／ｍ２、機幅１００ｃｍ）
繊維基材（Ｂ）：東レ（株）製炭素繊維織物ＣＫ６２４４Ｃ
（織り組織：Ｔ７００ＳＣ平織り、繊維目付２１３ｇ／ｍ２、機幅１００ｃｍ）
繊維基材（Ｃ）：日東紡績（株）製サーフェースマットＭＦ３０Ｐ−１０４ＬＳ
（繊維目付３０ｇ／ｍ２、１０４ｃｍ幅）
繊維基材（Ａ）および（Ｂ）には、図１３に示すように幅方向両端に１１ｍｍ〜１３ｍｍ、平均１２ｍｍの幅で横糸のみで構成される部分があり、これを副目付部３１とした。主目付部および副目付部の繊維目付については、実際に使用する部分を切り取って測定することが出来ないため、使用する部分に隣り合う部分を使用して測定した。繊維基材（Ａ）の主目付部を１０ｃｍ四方に切り取って測定した重さは３．１７ｇであり、繊維目付は３１７ｇ／ｍ２であった。一方副目付部については、幅が１２ｍｍと狭く、１０ｃｍ四方の副目付部を得ることが出来ないため、１００ｃｍの長さに切り取って１００ｃｍ×１２ｍｍ分の繊維目付を測定し、その重さは１．８５ｇであり、繊維目付は１５４ｇ／ｍ２であった。繊維基材（Ｂ）の主目付部および副目付部の繊維目付も同様にして測定し、主目付部は２１３ｇ／ｍ２、副目付部は１０５ｇ／ｍ２であった。
【００３４】
まず、図１４に示すように繊維基材（Ａ）からなる基材３２を１００ｃｍ四方にカットして、基材３３を２枚得た。この基材３３は、全面にわたりほぼ同様の繊維目付を有している。
【００３５】
次に、図１５に示すように繊維基材（Ｂ）からなる基材３４をカットして、基材片３６および基材片３８を得た。これらは副目付部３５および副目付部３７を有しており、これら副目付部３５と副目付部３７とを図１６に示すように重ね合わせて接合し、接合部３９を有する基材４０を得た。この接合部３９の繊維目付は、２つの副目付部の繊維目付を足した１０５＋１０５＝２１０ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して９９％である。同様に基材３４からもう１枚基材４０を得て計２枚用意した。
【００３６】
図１７は基材４０の接合部３９付近を拡大したものである。接合部３９には、図１１および１２で説明した一方の繊維基材の副目付部が他方の繊維基材の副目付部と重なり合わない部分４１、ならびに一方の繊維基材の副目付部が他方の繊維基材の副目付部部分を越えて主目付部に重なり合うなる部分４２があり、これらの部分における一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離はどちらも０〜２ｍｍの範囲におさまっていた。
【００３７】
さらに、図１８に示すように繊維基材（Ｃ）からなる基材４３を１００ｃｍ角にカットし、基材４４を２枚得た。
【００３８】
このようにして得た６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に従って積層し、積層体４５を得た。２枚の基材４０ａおよび４０ｂの接合部３９ａおよび３９ｂは同じ位置にならないように積層した。
【００３９】
図２０にＲＴＭ成形型を示す。上型４６および下型４７から成る平板成形金型の下型４７のキャビティ４８に、前記積層体４５を載置した。金型を構成する上型４６および下型４７は、熱媒体流路４９ａおよび４９ｂを出入り口として金型内に設けられた配管を通る熱媒体により、１００℃に加熱した。図示していない金型昇降装置によって上型４６を降ろして型締めし、金型昇降装置の油圧シリンダーにて上型４６を加圧した後、樹脂排出口５０に樹脂製チューブ５１ａを通じて接続された図示していない真空ポンプを用いて金型のキャビティ４８を減圧した。一方、樹脂注入口５２に樹脂製チューブ５１ｂを通じて接続された図示していない樹脂注入機を用いて、東レ（株）製エポキシ樹脂ＴＲ−Ｃ３８をキャビティ４８に加圧注入した。積層体に樹脂が含浸し、樹脂排出口５０から樹脂が出てくるのを確認後、樹脂排出口５０側の樹脂製チューブ５１aをバイスグリップで挟んで閉止し、樹脂注入口５２側の樹脂製チューブ５１ｂをバイスグリップで挟んで閉止した。この状態を１５分間保持することにより樹脂を硬化させ、上型４６を上昇させて硬化したＣＦＲＰを取り出した。
【００４０】
このようにして得たＣＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分があっても、蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、表面品位が保たれていた。
（実施例２）
図２１に示すように、実施例１で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４の副目付部から一部の繊維を鋏で切り落とし、副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）５３を得た。実施例１と同様の方法で副目付部の繊維目付を測定すると、繊維目付は６０ｇ／ｍ２であった。これをカットして、基材片３６および基材片３８と同じ形状の基材片５４および基材片５５を得た後、これらを図１６に倣って接合し、接合部５６を有する基材５７を得た。このとき接合部５６の繊維目付は、２つの副目付部の繊維目付を足した６０＋６０＝１２０ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して５６％である。同様に基材５３からもう１枚基材５７を得て計２枚用意した。
【００４１】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材５７ａおよび基材５７ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の配置についても図１９に倣った。
【００４２】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、表面品位を保っていた。
（実施例３）
図２１に示すように、実施例２と同様に実施例１で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４の副目付部から一部の繊維を鋏で切り落とし、副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）５８を得た。実施例１と同様の方法で副目付部の繊維目付を測定すると、繊維目付は４０ｇ／ｍ２であった。これをカットして、基材片３６および基材片３８と同じ形状の基材片５９および基材片６０を得た後、これらを図１６に倣って接合し、接合部６１を有する基材６２を得た。このとき接合部の繊維目付は、２つの副目付部の繊維目付を足した４０＋４０＝８０ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して３８％である。同様に基材５８からもう１枚基材６２を得て計２枚用意した。
【００４３】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材６２ａおよび基材６２ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の配置についても図１９に倣った。
【００４４】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みが認められ、表面品位が劣っていた。
（実施例４）
図２２に示すように、実施例１で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４をカットして、主目付部のみで構成された基材片６３と副目付部を持つ基材片６４を得て、これらの端部を図１６に倣って接合し、接合部６５を有する基材６６を得た。このとき、接合部の繊維目付は、主目付部の繊維目付と副目付部の繊維目付とを足した２１３＋１０５＝３１８ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して１４９％である。同様に基材３４からもう１枚基材６６を得て計２枚用意した。
【００４５】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材６６ａおよび基材６６ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の位置についても図１９に倣った。
【００４６】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みは認められず、表面品位を保っていた。
（実施例５）
図２３に示すように、実施例４と同様に実施例で用いている繊維基材（Ｂ）からなる基材３４をカットして、主目付部のみで構成された基材片６７および基材片６８を得た後、基材片６８の端部から一部の繊維を鋏で切り落とし、副目付部を有する基材片６９を得た。実施例と同様の方法で副目付部の繊維目付を測定すると、繊維目付は１５０ｇ／ｍ２であった。これらの端部を図１６に倣って接合し、接合部７０を有する基材７１を得た。このとき、接合部の繊維目付は、主目付部の繊維目付と副目付部の繊維目付とを足した２１３＋１５０＝３６３ｇ／ｍ２であり、接合部を構成しない部分の繊維目付２１３ｇ／ｍ２に対して１７０％である。同様に基材３４からもう１枚基材７１を得て計２枚用意した。
【００４７】
これらと、実施例１で用いた基材３３および基材４４と同じものを各２枚得て、計６枚の基材を、図１９に示す積層構成図に倣って、基材４０ａおよび基材４０ｂの代わりに基材７１ａおよび基材７１ｂを用いて積層し、積層体を得た。接合部の位置についても図１９に倣った。
【００４８】
以降の成形工程については実施例１と同様に実施してＦＲＰ成形品を得た。この方法で得たＦＲＰは、内側の層に接合部を有する部分において、蛍光灯の明かりの写像に歪みが認められ、表面品位が劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】繊維基材の端部同士を重ね合わせる従来技術を示した概略図である。
【図２】図１で得られたＦＲＰの表面に蛍光灯の写像を映した様子を示した図である。
【図３】繊維基材の端部同士が重なり合わないように隙間なく連結させる他の従来技術を示した概略図である。
【図４】本発明に用いられる主目付部と副目付部とを有する繊維基材の概略図である。
【図５】本発明に係る接合部を有する繊維基材の一実施態様を示す概略図である。
【図６】平織物を用いて接合部を有する繊維基材とした、本発明に係る他の実施態様を示す概略図である。
【図７】繊維基材片の端部から繊維の一部を除去して副目付部とした繊維基材片を示す概略図である。
【図８】一部の場所の繊維量を変えて副目付部とした繊維基材片を示す概略図である。
【図９】一部の場所に用いる糸の目付を変えて副目付部とした繊維基材片を示す概略図である。
【図１０】凹凸形状とした端部のカットラインを有する２枚の繊維基材片の凹凸同士がかみ合うようにして連結させた繊維基材を示す概略図である。
【図１１】一方の繊維基材片の副目付部が他方の繊維基材片の副目付部と重なり合わない状態を示す概略図である。
【図１２】一方の繊維基材片の副目付部が他方の繊維基材片の副目付部を越えて主目付部と重なり合う状態を示す概略図である。
【図１３】両端に副目付部を有する繊維基材を示す概略図である。
【図１４】実施例１における繊維基材（Ａ）のカット図である。
【図１５】実施例１における繊維基材（Ｂ）のカット図である。
【図１６】実施例１において副目付部同士の接合方法を示した概略図である。
【図１７】図１６における接合部の拡大図である。
【図１８】実施例１における繊維基材（Ｃ）のカット図である。
【図１９】実施例１における繊維基材の積層構成図である。
【図２０】実施例１に用いるＲＴＭ成形型の構成を示した概略図である。
【図２１】実施例２および３における繊維基材（Ｂ）を材料とする基材の準備方法を示した概略図である。
【図２２】実施例４における繊維基材（Ｂ）を材料とする基材の準備方法を示した概略図である。
【図２３】実施例５における繊維基材（Ｂ）を材料とする基材の準備方法を示した概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ 繊維基材片
１ｂ 繊維基材片
２ ＦＲＰ表面
３ 蛍光灯の写像
４ 繊維基材を重ね合わせた部分
５ａ 繊維基材片
５ｂ 繊維基材片
６ 主目付部
７ 副目付部
８ 接合部を有する繊維基材
９ 接合部
１０ａ 接合部を構成しない部分
１０ｂ 接合部を構成しない部分
１１ａ 平織りの織物
１１ｂ 平織りの織物
１２ａ 縦糸を抜き取って横糸のみを残した副目付部
１２ｂ 縦糸を抜き取って横糸のみを残した副目付部
１３ 接合部
１４ａ 接合部を構成しない部分
１４ｂ 接合部を構成しない部分
１５ 主目付部
１６ 副目付部
１７ 主目付部
１８ 副目付部
１９ 主目付部
２０ 副目付部
２１ａ 端部のカットラインを凹凸形状にした繊維基材
２１ｂ 端部のカットラインを凹凸形状にした繊維基材
２２ 副目付部
２３ 副目付部
２４ 重なり合わない部分
２５ 副目付部
２６ 副目付部
２７ 主目付部
２８ 重なり合う部分
２９ 一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離
３０ 一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離
３１ 副目付部
３２ 繊維基材（Ａ）
３３ カットした基材
３４ 繊維基材（Ｂ）
３５ 副目付部
３６ カットした基材片
３７ 副目付部
３８ カットした基材片
３９ 接合部
３９ａ 接合部
３９ｂ 接合部
４０ 接合部を有する基材
４０ａ 接合部を有する基材
４０ｂ 接合部を有する基材
４１ 重なり合わない部分
４２ 重なり合う部分
４３ 繊維基材（Ｃ）
４４ カットした基材
４５ 積層体
４６ 上型
４７ 下型
４８ キャビティ
４９ａ 熱媒体流路
４９ｂ 熱媒体流路
５０ 樹脂排出口
５１ａ 樹脂製チューブ
５１ｂ 樹脂製チューブ
５２ 樹脂注入口
５３ 副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）
５４ 基材片３６と同じ形状にカットした基材片
５５ 基材片３８と同じ形状にカットした基材片
５６ 接合部
５７ 接合部を有する基材
５７ａ 接合部を有する基材
５７ｂ 接合部を有する基材
５８ 副目付部の繊維目付を小さくした繊維基材（Ｂ）
５９ 基材片３６と同じ形状にカットした基材片
６０ 基材片３８と同じ形状にカットした基材片
６１ 接合部
６２ 接合部を有する基材
６２ａ 接合部を有する基材
６２ｂ 接合部を有する基材
６３ 主目付部のみで構成された基材片
６４ 副目付部を持つ基材片
６５ 接合部
６６ 接合部を有する基材
６６ａ 接合部を有する基材
６６ｂ 接合部を有する基材
６７ 主目付部のみで構成された基材片
６８ 主目付部のみで構成された基材片
６９ 副目付部を持つ基材片
７０ 接合部
７１ 接合部を有する基材
７１ａ 接合部を有する基材
７１ｂ 接合部を有する基材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維基材を積層した積層体に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化させてなる繊維強化プラスチックであって、少なくとも一層の前記繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴とする繊維強化プラスチック。
【請求項２】
前記繊維基材片を接合した接合部における繊維目付が、前記接合部を構成しない部分における繊維目付の５０％〜１６０％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。
【請求項３】
前記接合部は、一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離が５ｍｍ以内となるように重ね合わせて接合することを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
【請求項４】
前記接合部を有する繊維基材を、最外層に載置しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【請求項１】
複数の繊維基材を積層した積層体に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化させてなる繊維強化プラスチックであって、少なくとも一層の前記繊維基材が複数の繊維基材片を接合されてなるものであるとともに、互いに接合された一対の前記繊維基材片のうち少なくとも一方の繊維基材片が主目付部と副目付部とから構成されることを特徴とする繊維強化プラスチック。
【請求項２】
前記繊維基材片を接合した接合部における繊維目付が、前記接合部を構成しない部分における繊維目付の５０％〜１６０％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。
【請求項３】
前記接合部は、一方の繊維基材片の主目付部と副目付部との境界線から他方の繊維基材片の外縁までの距離が５ｍｍ以内となるように重ね合わせて接合することを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック。
【請求項４】
前記接合部を有する繊維基材を、最外層に載置しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−１５０３６８（Ｐ２０１０−１５０３６８Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９４６９（Ｐ２００８−３２９４６９）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]