ＦＲＰ及びＦＲＰの製造方法
【課題】断熱材を別途設けることなく断熱性を向上させ、安価に製造可能なＦＲＰ及びＦＲＰの製造方法を提供する。
【解決手段】荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層３と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層４と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層５を所定数層積層させるＦＲＰ１であって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層７が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層８が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層。
【解決手段】荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層３と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層４と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層５を所定数層積層させるＦＲＰ１であって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層７が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層８が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物や土木材料等の構造材として使用されるＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、特に耐熱性を有するＦＲＰ及びＦＲＰの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物の屋根や壁等の構造材に、異なる向きに複数配向された炭素繊維等の強化繊維を複数層積層させ、積層させた強化繊維に樹脂を含浸させ硬化させたＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）が使用され、ＦＲＰを使用することで軽量且つ高強度、高弾性の構造材を製造することができる。
【０００３】
ＦＲＰに一般的に使用される樹脂の軟化温度は１００℃〜４００℃程度であるので、建築物や船舶、車両等火災の可能性がある高温環境下では、熱による樹脂の軟化と共に自重による圧縮荷重により繊維が屈曲変形し破損してしまう可能性がある。従って、ＦＲＰのみを構造材として用いることができず、ＦＲＰに耐火材や耐熱材を別途設けることで、耐火性や耐熱性を持たせることが一般的に行われている。
【０００４】
引用文献１には、ＦＲＰの片面に低温発泡性耐火物質の層を固着させ、該低温発泡性耐火物質を金属薄膜で被覆し、該金属薄膜を前記低温発泡性耐火物質が膨張した際に膨張方向に展開可能となる様折畳んだ構造が開示されており、該低温発泡性耐火物質の酸化を防止すると共に発泡を阻害することなく断熱効果を発揮させている。
【０００５】
然し乍ら、ＦＲＰ表面に耐火材や耐熱材を貼付ける場合、ＦＲＰの重量やコストが増大するという問題がある。ＦＲＰに耐熱性が高い樹脂を使用する場合、ＦＲＰの材料コストや成形コストが増大するという問題がある。
【０００６】
引用文献２は、コア材を一対のＦＲＰ板でサンドイッチ状に挾んだサンドイッチパネルに於いて、コア材の熱源側に配置されたＦＲＰ板に接する箇所に冷却水路を設けることでＦＲＰ板の温度が上昇することを防止している。引用文献２の場合、給水タンクやポンプ等の設備を別に設ける必要がある為、装置が大掛りになると共に、冷却水路を設けることでコストが嵩む虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０８２１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる実情に鑑み、断熱材を別途設けることなく断熱性を向上させ、安価に製造可能なＦＲＰ及びＦＲＰの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層を所定数層積層させるＦＲＰであって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させたＦＲＰに係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層させたＦＲＰに係り、又前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層の両側に所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させたＦＲＰに係り、又前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層が、所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させたＦＲＰに係るものである。
【００１１】
又本発明は、荷重方向に配向された繊維からなる所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層に樹脂を含浸させるＦＲＰの製造方法に係るものである。
【００１２】
又本発明は、荷重方向に配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層を硬化させるＦＲＰの製造方法に係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層されたＦＲＰの製造方法に係り、更に又前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の垂直繊維層からなる垂直繊維積層層よりも所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層されたＦＲＰの製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層を所定数層積層させるＦＲＰであって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させたので、前記垂直繊維層の温度が上昇し難くなり、耐熱性を向上させることができると共に、軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
更に又本発明によれば、荷重方向に配向された繊維からなる所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層に樹脂を含浸させるので、前記垂直繊維層の温度上昇を抑制でき、耐熱性の向上を図ると共に、低コストでの製造が可能となる。
【００１６】
更に又本発明によれば、荷重方向に配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層を硬化させるので、前記垂直繊維層の温度上昇を抑制でき、耐熱性の向上を図ると共に、低コストでの製造が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＦＲＰの積層構造を示す説明図である。
【図２】従来のＦＲＰの積層構造を示す説明図である。
【図３】第１の実施例に係るＦＲＰと従来のＦＲＰとを比較し、表面温度と加熱時間の関係を説明するグラフである。
【図４】第１の実施例に係るＦＲＰと従来のＦＲＰとを比較し、変形量と加熱時間の関係を説明するグラフである。
【図５】第１の実施例に係るＦＲＰと従来のＦＲＰとを比較し、変形量と表面温度の関係を説明するグラフである。
【図６】本発明の第２の実施例に係るＦＲＰの積層構造を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係るＦＲＰの積層構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１９】
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に於けるＦＲＰの構造について説明する。尚、紙面に対して手前側に熱源（図示せず）が存在しているものとする。
【００２０】
繊維強化プラスチックであるＦＲＰ１は、樹脂含浸成形法（ＲＴＭ：Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）等により、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の繊維を積層させた積層繊維層２にフェノール樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させ硬化させるか、或は、プリプレグ成形法により、フェノール樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂等のマトリクス樹脂が含浸された炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の繊維を積層させた積層繊維層２を硬化させることで成形される。
【００２１】
該積層繊維層２は所定数の垂直繊維層３と水平繊維層４と剪断繊維層５，５′とを積層することで構成されている。前記垂直繊維層３は自重による圧縮荷重方向に対して０°方向に配向された繊維により構成され、前記ＦＲＰ１の自重による圧縮荷重の応力を分担する様になっている。又、前記水平繊維層４は前記垂直繊維層３と直交する方向、即ち圧縮荷重方向に対して９０°方向に配向された繊維によって構成され、地震発生時、或は鉄道や船舶の運行時等の横方向荷重の応力を分担する様になっている。又、前記剪断繊維層５，５′は圧縮荷重方向に対して傾斜した方向、例えば４５°又は−４５°方向に配向された繊維により構成され、振動が発生した際に前記ＦＲＰ１に対して作用する剪断荷重の応力を分担する様になっている。
【００２２】
又、前記ＦＲＰ１の前記積層繊維層２は、前記垂直繊維層３、前記水平繊維層４、圧縮荷重方向に対して４５°方向の剪断繊維層５、圧縮荷重方向に対して−４５°方向の剪断繊維層５′をそれぞれ所定数層、例えば４層ずつ積層させた計１６層の繊維層により構成されており、該積層繊維層２にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることで前記ＦＲＰ１が成型される。又、前記ＦＲＰ１の非熱源側には芯材であるバルサ材６が設けられ、前記ＦＲＰ１と、該ＦＲＰ１と同様の積層構造を持つ図示しないＦＲＰ１とで前記バルサ材６を挾込むことでサンドイッチパネルが構成される。尚、前記ＦＲＰ１を加熱した際には、加熱の度合、前記積層繊維層２の熱伝導率に応じて、該積層繊維層２内に所定の傾斜を有する温度勾配ができる。
【００２３】
第１の実施例では、計８層からなる前記剪断繊維積層層７が熱源側に配置され、前記垂直繊維層３及び前記水平繊維層４からなる計８層の垂直水平繊維積層層８が前記剪断繊維積層層７よりも非熱源側に配置されており、前記垂直水平繊維積層層８は前記水平繊維層４が熱源側となる様該水平繊維層４と前記垂直繊維層３とが交互に配置され、計１６層の前記積層繊維層２が構成されている。
【００２４】
又、図２は、本実施例の積層構造に比較される従来のＦＲＰ１′の構造を示しており、該ＦＲＰ１′の積層繊維層２′は、厚み方向に対して対称となる様、熱源側から垂直繊維層３、水平繊維層４、４５°方向の剪断繊維層５、−４５°方向の剪断繊維層５′、−４５°方向の前記剪断繊維層５′、４５°方向の前記剪断繊維層５、前記水平繊維層４、前記垂直繊維層３の順に各繊維層が積層されると共に、同様の積層順の繊維層を積層させることで、厚み方向に対して対称な、計１６層の前記積層繊維層２′が構成されている。
【００２５】
第１の実施例に於ける前記ＦＲＰ１の前記積層繊維層２と、従来の前記ＦＲＰ１′の前記積層繊維層２′とを比較した場合、該積層繊維層２′に於いて最も熱源側の前記垂直繊維層３′が熱源側から数えて１層目に配置されているのに対し、前記積層繊維層２では最も熱源側の前記垂直繊維層３′が熱源側から数えて１０層目に配置されている。
【００２６】
以下では、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′の表面を、３０ｍｍの距離からセラミックヒータを用いて同条件で加熱した場合について比較しており、図３〜図５はその比較結果を示している。
【００２７】
図３は、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′を加熱した際の、表面温度と加熱時間の関係を示したグラフである。図３のグラフにより、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′の表面温度の上昇速度が同等であることが分る。
【００２８】
又、図４は、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′を加熱した際の、変形量と加熱時間との関係を示したグラフであり、図５は前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′を加熱した際の、変形量と表面温度との関係を示したグラフである。
【００２９】
図４のグラフにより、前記ＦＲＰ１′は４分の時点で変形を開始し、４分４３秒の時点で急激に変形している。
【００３０】
これは、４分の時点で熱源に最も近い前記垂直繊維層３′を保持するマトリクス樹脂が軟化し、該マトリクス樹脂の軟化に伴い前記垂直繊維層３′が屈曲変形したと考えられる。又、該垂直繊維層３′の屈曲に伴い、屈曲していない前記垂直繊維層３に圧縮加重の応力が再分配され、４分４３秒の時点で該垂直繊維層３が再分配された応力を分担しきれず、残りの該垂直繊維層３が連続的に屈曲することで剛性を失い、前記ＦＲＰ１′の構造全体が崩壊したと考えられる。
【００３１】
又、図４のグラフにより、本実施例の前記ＦＲＰ１は４分４３秒の時点で変形を開始し、５分２７秒の時点で急激に変形している。前記ＦＲＰ１についても、前記ＦＲＰ１′と同様の現象が起っていると考えられる。
【００３２】
又、図５のグラフにより、前記ＦＲＰ１′が変形を開始するのは表面温度が１３０℃の時であり、急激に変形するのは表面温度が１５２℃の時である。更に、前記ＦＲＰ１が変形するのは表面温度が１５０℃の時であり、急激に変形するのは表面温度が１７５℃の時である。
【００３３】
前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′との実験結果を比較した場合、前記ＦＲＰ１の方が前記ＦＲＰ１′よりも変形を開始する迄の時間が遅く、又変形を開始する際の表面温度が高くなっている。即ち前記ＦＲＰ１が前記ＦＲＰ１′よりも長時間の加熱に耐えると共に、高温迄耐えているのが分る。
【００３４】
以上の結果により、第１の実施例に於ける前記ＦＲＰ１は、従来熱源から数えて１層目に配置されていた前記垂直繊維層３′を、熱源から数えて１０層目に配置した、即ち前記垂直繊維層３′を熱源から離反した位置に配置し、各繊維層を積層させる構造としたことで、前記垂直繊維層３′への熱の伝導が遅くなり、温度が上昇し難くなり、前記ＦＲＰ１の耐熱性が向上していると判断できる。
【００３５】
上述の様に、第１の実施例は、従来厚み方向に対して対称であった前記積層繊維層２′の積層構造から、前記垂直繊維層３と前記水平繊維層４、前記剪断繊維層５の積層順序を変更するだけで前記ＦＲＰ１の耐熱性の向上が実現可能であるので、該ＦＲＰ１に耐火材や耐熱材を別途設ける必要がなく、又高価な耐熱性の高いマトリクス樹脂に変更する必要がなくなり、重量の軽減を図れると共に該ＦＲＰ１を製造する際のコストの削減を図ることができる。
【００３６】
尚、第１の実施例では、前記バルサ材６を前記ＦＲＰ１で挾込んだサンドイッチパネルについて説明しているが、該ＦＲＰ１単体で使用可能であることは言う迄もない。
【００３７】
次に、図６に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
図６は第２の実施例に於けるＦＲＰ１の断面の概略を示しており、紙面に対して右側に図示しない熱源が存在するものとする。又、図６中、９は該熱源により前記ＦＲＰ１が加熱された際の、ある時点に於ける積層繊維層２内の温度分布を示し、Ｔは各繊維層を保持するマトリクス樹脂が軟化する軟化温度を示している。尚、以下では、前記熱源により加熱された際の、垂直繊維層３及び水平繊維層４のＦＲＰ厚さ方向の熱伝導率を同等としている。
【００３９】
第２の実施例では、熱源側に所定数、例えば計８層の剪断繊維層５（図１参照）を積層させた剪断繊維積層層７が配置され、該剪断繊維積層層７の非熱源側に所定数、例えば２層の前記水平繊維層４からなる水平繊維積層層１１が配置され、該水平繊維積層層１１の非熱源側に所定数、例えば４層の前記垂直繊維層３からなる垂直繊維積層層１２が配置され、該垂直繊維積層層１２の非熱源側に前記水平繊維積層層１１が配置されることで積層繊維層２が積層される。即ち、前記垂直繊維積層層１２の熱源側と非熱源側にそれぞれ前記水平繊維積層層１１が配置されることで垂直水平繊維積層層１３が積層され、該垂直水平繊維積層層１３の熱源側に前記剪断繊維積層層７が配置されることで積層繊維層２が積層され、該積層繊維層２にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることで前記ＦＲＰ１が成形される。
【００４０】
第２の実施例に於けるＦＲＰ１は、最も熱源側の垂直繊維層３′が熱源側から数えて１１層目に配置されており、前記温度分布９より、従来のＦＲＰ１′（図２参照）の垂直繊維層３′が配置されていた１層目の温度ｔ0 が、マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも高温になっているのに対し、第２の実施例の前記垂直繊維層３′の温度ｔ1 が前記マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも低温になっているのが分る。
【００４１】
従って、前記ＦＲＰ１′であれば、前記垂直繊維層３′を保持するマトリクス樹脂が熱により軟化し、該マトリクス樹脂の軟化に伴い前記垂直繊維層３′が屈曲変形して剛性を失い破損してしまう場合であっても、第２の実施例のＦＲＰ１の前記垂直繊維層３′の温度ｔ1 が前記軟化温度Ｔよりも低温であり、前記垂直繊維層３′を保持する前記マトリクス樹脂が熱により軟化することがないので、前記垂直繊維層３′が破損することなく前記ＦＲＰ１の剛性が保たれる。
【００４２】
又、前記積層繊維層２内の温度分布は前記温度分布９の様な勾配を持っていると想定され、前記垂直繊維層３′を熱源から数えて１１層目に配置した第２の実施例のＦＲＰ１は、前記垂直繊維層３′を熱源から数えて１０層目に配置して第１の実施例のＦＲＰ１（図１参照）よりも、より断熱性を向上させることができる。
【００４３】
次に図７に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図７中、図６中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
第３の実施例では、熱源側に剪断繊維積層層７が配置され、該剪断繊維積層層７の非熱源側に所定数層、例えば４層からなる水平繊維積層層１４が配置され、該水平繊維積層層１４の非熱源側に所定数層、例えば４層からなる垂直繊維積層層１５が配置されることで積層繊維層２が積層される。即ち、前記垂直繊維積層層１５の熱源側に前記水平繊維積層層１４が配置されることで垂直水平繊維積層層１６が積層され、該垂直水平繊維積層層１６の熱源側に前記剪断繊維積層層７が配置されることで前記積層繊維層２が積層され、該積層繊維層２にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることで前記ＦＲＰ１が成形される。
【００４５】
第３の実施例に於けるＦＲＰ１は、最も熱源側の垂直繊維層３′が熱源側から数えて１３層目に配置されており、前記温度分布９より、１層目の温度ｔ0 が、マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも高温になっているのに対し、第３の実施例の前記垂直繊維層３′の温度ｔ2 が前記マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも低温であり、且つ第２の実施例に於ける垂直繊維層３′の温度ｔ1 よりも低温になっているのが分る。
【００４６】
従って、第３の実施例のＦＲＰ１も、従来のＦＲＰ１′が破損する程に加熱された場合であっても、前記垂直繊維層３′が前記軟化温度Ｔよりも低温、即ち該垂直繊維層３′を支持する前記マトリクス樹脂が熱により軟化することがないので、該マトリクス樹脂の軟化に伴い前記垂直繊維層３′が自重による圧縮荷重により破損することなく前記ＦＲＰ１の剛性が保たれる。
【００４７】
更に、前記ＦＲＰ１に於ける前記積層繊維層２の積層構造を、４層の前記水平繊維層４からなる前記水平繊維積層層１４の非熱源側に、４層の前記垂直繊維層３からなる前記垂直繊維積層層１５を配置した構造、即ち第２の実施例に於いて前記垂直繊維積層層１２（図６参照）の非熱源側に配置されていた前記水平繊維積層層１１（図６参照）を、前記垂直繊維積層層１２よりも熱源側に位置する様に配置させたので、前記垂直繊維層３′が第２の実施例よりも更に熱源から離れた位置となり、該垂直繊維層３の温度を上昇し難くさせることで、前記ＦＲＰ１の耐熱性をより向上させることができる。又、耐火材、耐熱材を別途設ける必要がなく、重量の軽減及びコストの削減を図ることができる。
【００４８】
尚、第１の実施例〜第３の実施例では、繊維のみで構成された各繊維層を積層させ、積層させた積層繊維層にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることでＦＲＰ１を成形させているが、該ＦＲＰ１の他の成形方法として、繊維層に予めマトリクス樹脂を含浸させてプリプレグを成形し、所定数のプリプレグを積層させ、積層させたプリプレグを加圧、過熱することでＦＲＰを成形してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ ＦＲＰ
２ 積層繊維層
３ 垂直繊維層
４ 水平繊維層
５ 剪断繊維層
７ 剪断繊維積層層
８ 垂直水平繊維積層層
９ 温度分布
１１ 水平繊維積層層
１２ 垂直繊維積層層
１３ 垂直水平繊維積層層
１４ 水平繊維積層層
１５ 垂直繊維積層層
１６ 垂直水平繊維積層層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物や土木材料等の構造材として使用されるＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、特に耐熱性を有するＦＲＰ及びＦＲＰの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物の屋根や壁等の構造材に、異なる向きに複数配向された炭素繊維等の強化繊維を複数層積層させ、積層させた強化繊維に樹脂を含浸させ硬化させたＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）が使用され、ＦＲＰを使用することで軽量且つ高強度、高弾性の構造材を製造することができる。
【０００３】
ＦＲＰに一般的に使用される樹脂の軟化温度は１００℃〜４００℃程度であるので、建築物や船舶、車両等火災の可能性がある高温環境下では、熱による樹脂の軟化と共に自重による圧縮荷重により繊維が屈曲変形し破損してしまう可能性がある。従って、ＦＲＰのみを構造材として用いることができず、ＦＲＰに耐火材や耐熱材を別途設けることで、耐火性や耐熱性を持たせることが一般的に行われている。
【０００４】
引用文献１には、ＦＲＰの片面に低温発泡性耐火物質の層を固着させ、該低温発泡性耐火物質を金属薄膜で被覆し、該金属薄膜を前記低温発泡性耐火物質が膨張した際に膨張方向に展開可能となる様折畳んだ構造が開示されており、該低温発泡性耐火物質の酸化を防止すると共に発泡を阻害することなく断熱効果を発揮させている。
【０００５】
然し乍ら、ＦＲＰ表面に耐火材や耐熱材を貼付ける場合、ＦＲＰの重量やコストが増大するという問題がある。ＦＲＰに耐熱性が高い樹脂を使用する場合、ＦＲＰの材料コストや成形コストが増大するという問題がある。
【０００６】
引用文献２は、コア材を一対のＦＲＰ板でサンドイッチ状に挾んだサンドイッチパネルに於いて、コア材の熱源側に配置されたＦＲＰ板に接する箇所に冷却水路を設けることでＦＲＰ板の温度が上昇することを防止している。引用文献２の場合、給水タンクやポンプ等の設備を別に設ける必要がある為、装置が大掛りになると共に、冷却水路を設けることでコストが嵩む虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０８２１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる実情に鑑み、断熱材を別途設けることなく断熱性を向上させ、安価に製造可能なＦＲＰ及びＦＲＰの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層を所定数層積層させるＦＲＰであって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させたＦＲＰに係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層させたＦＲＰに係り、又前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層の両側に所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させたＦＲＰに係り、又前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層が、所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させたＦＲＰに係るものである。
【００１１】
又本発明は、荷重方向に配向された繊維からなる所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層に樹脂を含浸させるＦＲＰの製造方法に係るものである。
【００１２】
又本発明は、荷重方向に配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層を硬化させるＦＲＰの製造方法に係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層されたＦＲＰの製造方法に係り、更に又前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の垂直繊維層からなる垂直繊維積層層よりも所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層されたＦＲＰの製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層を所定数層積層させるＦＲＰであって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させたので、前記垂直繊維層の温度が上昇し難くなり、耐熱性を向上させることができると共に、軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
更に又本発明によれば、荷重方向に配向された繊維からなる所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層に樹脂を含浸させるので、前記垂直繊維層の温度上昇を抑制でき、耐熱性の向上を図ると共に、低コストでの製造が可能となる。
【００１６】
更に又本発明によれば、荷重方向に配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層を硬化させるので、前記垂直繊維層の温度上昇を抑制でき、耐熱性の向上を図ると共に、低コストでの製造が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＦＲＰの積層構造を示す説明図である。
【図２】従来のＦＲＰの積層構造を示す説明図である。
【図３】第１の実施例に係るＦＲＰと従来のＦＲＰとを比較し、表面温度と加熱時間の関係を説明するグラフである。
【図４】第１の実施例に係るＦＲＰと従来のＦＲＰとを比較し、変形量と加熱時間の関係を説明するグラフである。
【図５】第１の実施例に係るＦＲＰと従来のＦＲＰとを比較し、変形量と表面温度の関係を説明するグラフである。
【図６】本発明の第２の実施例に係るＦＲＰの積層構造を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係るＦＲＰの積層構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１９】
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に於けるＦＲＰの構造について説明する。尚、紙面に対して手前側に熱源（図示せず）が存在しているものとする。
【００２０】
繊維強化プラスチックであるＦＲＰ１は、樹脂含浸成形法（ＲＴＭ：Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）等により、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の繊維を積層させた積層繊維層２にフェノール樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させ硬化させるか、或は、プリプレグ成形法により、フェノール樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂等のマトリクス樹脂が含浸された炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の繊維を積層させた積層繊維層２を硬化させることで成形される。
【００２１】
該積層繊維層２は所定数の垂直繊維層３と水平繊維層４と剪断繊維層５，５′とを積層することで構成されている。前記垂直繊維層３は自重による圧縮荷重方向に対して０°方向に配向された繊維により構成され、前記ＦＲＰ１の自重による圧縮荷重の応力を分担する様になっている。又、前記水平繊維層４は前記垂直繊維層３と直交する方向、即ち圧縮荷重方向に対して９０°方向に配向された繊維によって構成され、地震発生時、或は鉄道や船舶の運行時等の横方向荷重の応力を分担する様になっている。又、前記剪断繊維層５，５′は圧縮荷重方向に対して傾斜した方向、例えば４５°又は−４５°方向に配向された繊維により構成され、振動が発生した際に前記ＦＲＰ１に対して作用する剪断荷重の応力を分担する様になっている。
【００２２】
又、前記ＦＲＰ１の前記積層繊維層２は、前記垂直繊維層３、前記水平繊維層４、圧縮荷重方向に対して４５°方向の剪断繊維層５、圧縮荷重方向に対して−４５°方向の剪断繊維層５′をそれぞれ所定数層、例えば４層ずつ積層させた計１６層の繊維層により構成されており、該積層繊維層２にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることで前記ＦＲＰ１が成型される。又、前記ＦＲＰ１の非熱源側には芯材であるバルサ材６が設けられ、前記ＦＲＰ１と、該ＦＲＰ１と同様の積層構造を持つ図示しないＦＲＰ１とで前記バルサ材６を挾込むことでサンドイッチパネルが構成される。尚、前記ＦＲＰ１を加熱した際には、加熱の度合、前記積層繊維層２の熱伝導率に応じて、該積層繊維層２内に所定の傾斜を有する温度勾配ができる。
【００２３】
第１の実施例では、計８層からなる前記剪断繊維積層層７が熱源側に配置され、前記垂直繊維層３及び前記水平繊維層４からなる計８層の垂直水平繊維積層層８が前記剪断繊維積層層７よりも非熱源側に配置されており、前記垂直水平繊維積層層８は前記水平繊維層４が熱源側となる様該水平繊維層４と前記垂直繊維層３とが交互に配置され、計１６層の前記積層繊維層２が構成されている。
【００２４】
又、図２は、本実施例の積層構造に比較される従来のＦＲＰ１′の構造を示しており、該ＦＲＰ１′の積層繊維層２′は、厚み方向に対して対称となる様、熱源側から垂直繊維層３、水平繊維層４、４５°方向の剪断繊維層５、−４５°方向の剪断繊維層５′、−４５°方向の前記剪断繊維層５′、４５°方向の前記剪断繊維層５、前記水平繊維層４、前記垂直繊維層３の順に各繊維層が積層されると共に、同様の積層順の繊維層を積層させることで、厚み方向に対して対称な、計１６層の前記積層繊維層２′が構成されている。
【００２５】
第１の実施例に於ける前記ＦＲＰ１の前記積層繊維層２と、従来の前記ＦＲＰ１′の前記積層繊維層２′とを比較した場合、該積層繊維層２′に於いて最も熱源側の前記垂直繊維層３′が熱源側から数えて１層目に配置されているのに対し、前記積層繊維層２では最も熱源側の前記垂直繊維層３′が熱源側から数えて１０層目に配置されている。
【００２６】
以下では、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′の表面を、３０ｍｍの距離からセラミックヒータを用いて同条件で加熱した場合について比較しており、図３〜図５はその比較結果を示している。
【００２７】
図３は、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′を加熱した際の、表面温度と加熱時間の関係を示したグラフである。図３のグラフにより、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′の表面温度の上昇速度が同等であることが分る。
【００２８】
又、図４は、前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′を加熱した際の、変形量と加熱時間との関係を示したグラフであり、図５は前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′を加熱した際の、変形量と表面温度との関係を示したグラフである。
【００２９】
図４のグラフにより、前記ＦＲＰ１′は４分の時点で変形を開始し、４分４３秒の時点で急激に変形している。
【００３０】
これは、４分の時点で熱源に最も近い前記垂直繊維層３′を保持するマトリクス樹脂が軟化し、該マトリクス樹脂の軟化に伴い前記垂直繊維層３′が屈曲変形したと考えられる。又、該垂直繊維層３′の屈曲に伴い、屈曲していない前記垂直繊維層３に圧縮加重の応力が再分配され、４分４３秒の時点で該垂直繊維層３が再分配された応力を分担しきれず、残りの該垂直繊維層３が連続的に屈曲することで剛性を失い、前記ＦＲＰ１′の構造全体が崩壊したと考えられる。
【００３１】
又、図４のグラフにより、本実施例の前記ＦＲＰ１は４分４３秒の時点で変形を開始し、５分２７秒の時点で急激に変形している。前記ＦＲＰ１についても、前記ＦＲＰ１′と同様の現象が起っていると考えられる。
【００３２】
又、図５のグラフにより、前記ＦＲＰ１′が変形を開始するのは表面温度が１３０℃の時であり、急激に変形するのは表面温度が１５２℃の時である。更に、前記ＦＲＰ１が変形するのは表面温度が１５０℃の時であり、急激に変形するのは表面温度が１７５℃の時である。
【００３３】
前記ＦＲＰ１と前記ＦＲＰ１′との実験結果を比較した場合、前記ＦＲＰ１の方が前記ＦＲＰ１′よりも変形を開始する迄の時間が遅く、又変形を開始する際の表面温度が高くなっている。即ち前記ＦＲＰ１が前記ＦＲＰ１′よりも長時間の加熱に耐えると共に、高温迄耐えているのが分る。
【００３４】
以上の結果により、第１の実施例に於ける前記ＦＲＰ１は、従来熱源から数えて１層目に配置されていた前記垂直繊維層３′を、熱源から数えて１０層目に配置した、即ち前記垂直繊維層３′を熱源から離反した位置に配置し、各繊維層を積層させる構造としたことで、前記垂直繊維層３′への熱の伝導が遅くなり、温度が上昇し難くなり、前記ＦＲＰ１の耐熱性が向上していると判断できる。
【００３５】
上述の様に、第１の実施例は、従来厚み方向に対して対称であった前記積層繊維層２′の積層構造から、前記垂直繊維層３と前記水平繊維層４、前記剪断繊維層５の積層順序を変更するだけで前記ＦＲＰ１の耐熱性の向上が実現可能であるので、該ＦＲＰ１に耐火材や耐熱材を別途設ける必要がなく、又高価な耐熱性の高いマトリクス樹脂に変更する必要がなくなり、重量の軽減を図れると共に該ＦＲＰ１を製造する際のコストの削減を図ることができる。
【００３６】
尚、第１の実施例では、前記バルサ材６を前記ＦＲＰ１で挾込んだサンドイッチパネルについて説明しているが、該ＦＲＰ１単体で使用可能であることは言う迄もない。
【００３７】
次に、図６に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
図６は第２の実施例に於けるＦＲＰ１の断面の概略を示しており、紙面に対して右側に図示しない熱源が存在するものとする。又、図６中、９は該熱源により前記ＦＲＰ１が加熱された際の、ある時点に於ける積層繊維層２内の温度分布を示し、Ｔは各繊維層を保持するマトリクス樹脂が軟化する軟化温度を示している。尚、以下では、前記熱源により加熱された際の、垂直繊維層３及び水平繊維層４のＦＲＰ厚さ方向の熱伝導率を同等としている。
【００３９】
第２の実施例では、熱源側に所定数、例えば計８層の剪断繊維層５（図１参照）を積層させた剪断繊維積層層７が配置され、該剪断繊維積層層７の非熱源側に所定数、例えば２層の前記水平繊維層４からなる水平繊維積層層１１が配置され、該水平繊維積層層１１の非熱源側に所定数、例えば４層の前記垂直繊維層３からなる垂直繊維積層層１２が配置され、該垂直繊維積層層１２の非熱源側に前記水平繊維積層層１１が配置されることで積層繊維層２が積層される。即ち、前記垂直繊維積層層１２の熱源側と非熱源側にそれぞれ前記水平繊維積層層１１が配置されることで垂直水平繊維積層層１３が積層され、該垂直水平繊維積層層１３の熱源側に前記剪断繊維積層層７が配置されることで積層繊維層２が積層され、該積層繊維層２にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることで前記ＦＲＰ１が成形される。
【００４０】
第２の実施例に於けるＦＲＰ１は、最も熱源側の垂直繊維層３′が熱源側から数えて１１層目に配置されており、前記温度分布９より、従来のＦＲＰ１′（図２参照）の垂直繊維層３′が配置されていた１層目の温度ｔ0 が、マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも高温になっているのに対し、第２の実施例の前記垂直繊維層３′の温度ｔ1 が前記マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも低温になっているのが分る。
【００４１】
従って、前記ＦＲＰ１′であれば、前記垂直繊維層３′を保持するマトリクス樹脂が熱により軟化し、該マトリクス樹脂の軟化に伴い前記垂直繊維層３′が屈曲変形して剛性を失い破損してしまう場合であっても、第２の実施例のＦＲＰ１の前記垂直繊維層３′の温度ｔ1 が前記軟化温度Ｔよりも低温であり、前記垂直繊維層３′を保持する前記マトリクス樹脂が熱により軟化することがないので、前記垂直繊維層３′が破損することなく前記ＦＲＰ１の剛性が保たれる。
【００４２】
又、前記積層繊維層２内の温度分布は前記温度分布９の様な勾配を持っていると想定され、前記垂直繊維層３′を熱源から数えて１１層目に配置した第２の実施例のＦＲＰ１は、前記垂直繊維層３′を熱源から数えて１０層目に配置して第１の実施例のＦＲＰ１（図１参照）よりも、より断熱性を向上させることができる。
【００４３】
次に図７に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図７中、図６中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
第３の実施例では、熱源側に剪断繊維積層層７が配置され、該剪断繊維積層層７の非熱源側に所定数層、例えば４層からなる水平繊維積層層１４が配置され、該水平繊維積層層１４の非熱源側に所定数層、例えば４層からなる垂直繊維積層層１５が配置されることで積層繊維層２が積層される。即ち、前記垂直繊維積層層１５の熱源側に前記水平繊維積層層１４が配置されることで垂直水平繊維積層層１６が積層され、該垂直水平繊維積層層１６の熱源側に前記剪断繊維積層層７が配置されることで前記積層繊維層２が積層され、該積層繊維層２にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることで前記ＦＲＰ１が成形される。
【００４５】
第３の実施例に於けるＦＲＰ１は、最も熱源側の垂直繊維層３′が熱源側から数えて１３層目に配置されており、前記温度分布９より、１層目の温度ｔ0 が、マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも高温になっているのに対し、第３の実施例の前記垂直繊維層３′の温度ｔ2 が前記マトリクス樹脂の軟化温度Ｔよりも低温であり、且つ第２の実施例に於ける垂直繊維層３′の温度ｔ1 よりも低温になっているのが分る。
【００４６】
従って、第３の実施例のＦＲＰ１も、従来のＦＲＰ１′が破損する程に加熱された場合であっても、前記垂直繊維層３′が前記軟化温度Ｔよりも低温、即ち該垂直繊維層３′を支持する前記マトリクス樹脂が熱により軟化することがないので、該マトリクス樹脂の軟化に伴い前記垂直繊維層３′が自重による圧縮荷重により破損することなく前記ＦＲＰ１の剛性が保たれる。
【００４７】
更に、前記ＦＲＰ１に於ける前記積層繊維層２の積層構造を、４層の前記水平繊維層４からなる前記水平繊維積層層１４の非熱源側に、４層の前記垂直繊維層３からなる前記垂直繊維積層層１５を配置した構造、即ち第２の実施例に於いて前記垂直繊維積層層１２（図６参照）の非熱源側に配置されていた前記水平繊維積層層１１（図６参照）を、前記垂直繊維積層層１２よりも熱源側に位置する様に配置させたので、前記垂直繊維層３′が第２の実施例よりも更に熱源から離れた位置となり、該垂直繊維層３の温度を上昇し難くさせることで、前記ＦＲＰ１の耐熱性をより向上させることができる。又、耐火材、耐熱材を別途設ける必要がなく、重量の軽減及びコストの削減を図ることができる。
【００４８】
尚、第１の実施例〜第３の実施例では、繊維のみで構成された各繊維層を積層させ、積層させた積層繊維層にマトリクス樹脂を含浸させ、硬化させることでＦＲＰ１を成形させているが、該ＦＲＰ１の他の成形方法として、繊維層に予めマトリクス樹脂を含浸させてプリプレグを成形し、所定数のプリプレグを積層させ、積層させたプリプレグを加圧、過熱することでＦＲＰを成形してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ ＦＲＰ
２ 積層繊維層
３ 垂直繊維層
４ 水平繊維層
５ 剪断繊維層
７ 剪断繊維積層層
８ 垂直水平繊維積層層
９ 温度分布
１１ 水平繊維積層層
１２ 垂直繊維積層層
１３ 垂直水平繊維積層層
１４ 水平繊維積層層
１５ 垂直繊維積層層
１６ 垂直水平繊維積層層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層を所定数層積層させるＦＲＰであって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させたことを特徴とするＦＲＰ。
【請求項２】
前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層させた請求項１のＦＲＰ。
【請求項３】
前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層の両側に所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させた請求項１のＦＲＰ。
【請求項４】
前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層が、所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させた請求項１のＦＲＰ。
【請求項５】
荷重方向に配向された繊維からなる所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層に樹脂を含浸させることを特徴とするＦＲＰの製造方法。
【請求項６】
荷重方向に配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層を硬化させることを特徴とするＦＲＰの製造方法。
【請求項７】
前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層された請求項５又は請求項６のＦＲＰの製造方法。
【請求項８】
前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の垂直繊維層からなる垂直繊維積層層よりも所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層された請求項５又は請求項６のＦＲＰの製造方法。
【請求項１】
荷重方向に配向された繊維からなる垂直繊維層と、該垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる水平繊維層と、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる剪断繊維層を所定数層積層させるＦＲＰであって、所定数層の前記剪断繊維層からなる剪断繊維積層層が熱源側に配置され、所定数層の前記垂直繊維層と前記水平繊維層からなる垂直水平繊維積層層が前記剪断繊維層の非熱源側に配置される様前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させたことを特徴とするＦＲＰ。
【請求項２】
前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層させた請求項１のＦＲＰ。
【請求項３】
前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層の両側に所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させた請求項１のＦＲＰ。
【請求項４】
前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の前記垂直繊維層からなる垂直繊維積層層が、所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層よりも非熱源側に配置される様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層させた請求項１のＦＲＰ。
【請求項５】
荷重方向に配向された繊維からなる所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなる所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなる所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層に樹脂を含浸させることを特徴とするＦＲＰの製造方法。
【請求項６】
荷重方向に配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の垂直繊維層と、前記垂直繊維層と直交する向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の水平繊維層とで構成される垂直水平繊維積層層が、前記垂直繊維層に対して傾斜した向きに配向された繊維からなり、予め樹脂が含浸された所定数層の剪断繊維層で構成される剪断繊維積層層よりも非熱源側に位置する様、前記垂直繊維層と前記水平繊維層と前記剪断繊維層とを積層させた後、積層させた積層繊維層を硬化させることを特徴とするＦＲＰの製造方法。
【請求項７】
前記垂直水平繊維積層層は、第１層の前記垂直繊維層が前記水平繊維層よりも非熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを交互に積層された請求項５又は請求項６のＦＲＰの製造方法。
【請求項８】
前記垂直水平繊維積層層は、所定数層の垂直繊維層からなる垂直繊維積層層よりも所定数層の前記水平繊維層からなる水平繊維積層層が熱源側となる様に、前記水平繊維層と前記垂直繊維層とを積層された請求項５又は請求項６のＦＲＰの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−９１４６２（Ｐ２０１２−９１４６２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２５７５（Ｐ２０１０−２４２５７５）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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