(57)【要約】【課題】賦形性と形態安定性に優れ、且つ、再接着可能なプリフォーム用の強化繊維基材を提供すること。【解決手段】シート状の強化繊維基材と、その片面又は両面に繊維基材に対して０．１〜２０重量％の範囲で付着せしめられたバインダー樹脂の粉末とからなるプリフォーム用基材であって、該バインダー樹脂の粉末粒子の少なくとも９０％は、その体積の２０〜９０％の部分が、前記強化繊維基材面より突出しており、残りの８０〜１０％の部分は、強化繊維基材面より内部に染み込んだ状態にあるプリフォーム用基材。バインダー樹脂としては、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃の樹脂が好ましく用いられる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の強化繊維基材と、その片面又は両面に付着せしめられたバインダー樹脂の粉末とからなるプリフォーム用基材であって、該バインダー樹脂の粉末粒子の少なくとも９０％は、その体積の２０〜９０％の部分が、前記強化繊維基材面より突出しており、残りの８０〜１０％の部分は、強化繊維基材面より内部に染み込んだ状態にあることを特徴とするプリフォーム用基材。
【請求項２】
バインダー樹脂が、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃の樹脂であることを特徴とする請求項１記載のプリフォーム用基材。
【請求項３】
強化繊維基材の長手方向をたて方向とし、これに直角の方向をよこ方向としたとき、付着せしめられたバインダー樹脂の粉末粒子表面のアスペクト比が１〜１０の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載のプリフォーム用基材。
【請求項４】
バインダー樹脂の付着量が、強化繊維基材に対して０．１〜２０重量％の範囲である請求項１〜３のいずれか１項記載のプリフォーム用基材。
【請求項５】
バインダー樹脂の粉末の平均粒子径が、主として、２０〜５００μｍの範囲で、且つ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５０℃以上のものである請求項１〜４のいずれか１項記載のプリフォーム用基材。
【請求項６】
バインダー樹脂が、ビニルエステル樹脂又はアクリル樹脂を主体とするものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のプリフォーム用基材。
【請求項７】
シート状の強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末を、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付与し、次いで、該樹脂の融点（Ｔｍ）以上で融点＋５０℃以下の温度範囲で２〜３０分間加熱して、前記樹脂の粉末を前記強化繊維基材の片面又は両面に付着せしめることを特徴とするプリフォーム用基材の製造方法。
【請求項８】
シート状の強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末が、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付着してなるプリフォーム用基材を複数枚積層し、層間を接合した積層基材であって、層間の２５℃での剥離強度が７０〜５００Ｎ／ｍ２の範囲であり、且つ、層間剥離後の再接着において、２５℃での剥離強度が少なくとも１０Ｎ／ｍ２を有していることを特徴とするプリフォーム用積層基材。
【請求項９】
シート状の強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末が、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付着してなるプリフォーム用基材を複数枚積層し、次いで、前記樹脂の融点（Ｔｍ）以上で融点＋５０℃以下の温度で２〜３０分間加熱して、積層された強化繊維基材間を接合することを特徴とするプリフォーム用積層基材の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載のプリフォーム用積層基材を、成形型内に配置し、マトリックス樹脂を含浸させた後、常温又は加熱硬化させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。  
【請求項１１】
マトリックス樹脂が、ビニルエステル樹脂を主成分とするものであることを特徴とする請求項１０記載の繊維強化複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状賦形性と形態安定性に優れたプリフォーム用基材とその製造方法、並びにプリフォーム用積層基材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維強化材（強化繊維基材）とからなるものであり、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用されている。
【０００３】
ＦＲＰの成形方法としては色々な方法が知られているが、典型的には、例えば、強化繊維基材に予めマトリックス樹脂を含浸させた成形中間基材であるプリプレグを用いて、オートクレーブ等で成形する方法、シート状の強化繊維基材を予め成形品形状に賦形したプリフォームを成形型に配置し型締めし、型内にマトリックス樹脂を注入・含浸せしめて成形する方法がある。シート状の強化繊維基材を使用したＦＲＰ成形品は、樹脂トランスファー成形法（ＲＴＭ成形法）によって成形される場合が多い。ＲＴＭ成形法は、熱硬化性樹脂を用いた成形法の一種であり、シート状の強化繊維基材を型に敷設した後、型のキャビティーに樹脂を注入して基材に樹脂を含浸させ、硬化させることによりＦＲＰ成形品を得る。
【０００４】
織物、多軸織物等のシート状の強化繊維基材は、そのままＦＲＰ成形品の強化繊維基材として用いるには厚さが不十分の場合は、複数枚を重ねて型に敷設し使用される。通常は、作業性の観点から、シート状の強化繊維基材をある程度の厚さとなるまで複数枚積層して一体化した積層基材（積層体）が用いられる。積層体の製造は、シート状の強化繊維基材同士をバインダーを用いて貼り合わせるか、あるいは、シート状の強化繊維基材間に、熱可塑性樹脂からなる熱溶着糸を用いて製造した不織布等を挟み込んで加熱することにより行われている。
【０００５】
ＦＲＰ成形品を高サイクルで成形する場合、あらかじめ賦形型で賦形した積層体（プリフォーム）を成形型に移動し、ＲＴＭ成形法等で成形される。従って、このような場合には、強化繊維基材の形状賦形性や樹脂の含浸性が良好なだけでなく、積層体が移動に耐えられるだけの形態安定性が必要である。形態の安定性を向上させるため、一般的には、強化繊維基材同士をバインダーで強固に接着固定する方法が取られている。バインダーとしては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を使用する方法がある。熱硬化性樹脂を使用する場合、繊維強化材の層間にバインダーを塗布し、その一部を繊維強化材に含浸させ、加熱により樹脂を硬化させる方法が知られている。また、熱可塑性樹脂を使用する場合、熱溶着糸からなる不織布等を使用し、加熱により熱溶着糸を溶融させ繊維強化材層間を接着させる方法、熱可塑性ポリマー糸を使用し、織物製織時に繊維強化材と熱可塑性ポリマー糸を引き揃えて製織し、この織物を積層したプリフォームを使用する方法等が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２７０６７号公報
【特許文献２】特開２００３−８０６０７号公報
【特許文献３】特許第１７３６０２３号公報
【特許文献４】特開２００１−６４４０６号公報
【特許文献５】特開２００５−２１９２２８号公報
【特許文献６】特開２００６−３２６８９２号公報
【０００６】
しかしながら、バインダーを塗布し硬化させる方法は、シート状の強化繊維基材の層間に存在する樹脂が硬化しているため、ＲＴＭ成形法に使用する樹脂の種類によっては、強化繊維基材への樹脂含浸が不十分になったり、樹脂の硬化阻害作用があったりして、得られたＦＲＰ成形品の層間物性が低下するという問題がある。また、熱溶着糸からなる不織布等を挟んで加熱する方法では、接着面積が大きいため、室温のコンポジット物性は問題ないが、熱間特性が低下するという問題点があった。また、熱可塑性ポリマー糸を使用した織物では、接着面積の低減が可能であり、得られたＦＲＰ成形品のコンポジット物性は問題ないが、形状の安定性が悪く、賦形した積層基材（プリフォーム）を移動できないという問題があった。
【０００７】
前記したような問題点を解決するために、シート状の強化繊維基材の表面に樹脂を点在させるという提案もなされているが（例えば、特許文献７と８参照）、形状賦形性と形態安定性に優れたプリフォーム用基材を得るためには、必ずしも十分ではない。
【特許文献７】特開２００４−２７７９５５号公報
【特許文献８】特開２００５−２２３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、シート状の強化繊維基材を積層して、ＲＴＭ成形法等によりＦＲＰ成形品の製造を行う場合に、プリフォームに容易賦形できるプリフォーム用基材、そしてまた、ＦＲＰ成形品の層間物性が低下せず、予備成形時の形状を安定的に保持できる、形状賦形性と形態安定性に優れたプリフォーム用積層基材を提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記プリフォーム用基材又はプリフォーム用積層基材を用いたＦＲＰ成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載された発明は、シート状の強化繊維基材と、その片面又は両面に付着せしめられたバインダー樹脂の粉末とからなるプリフォーム用基材であって、該バインダー樹脂の粉末粒子の少なくとも９０％は、その体積の２０〜９０％の部分が、前記強化繊維基材面より突出しており、残りの８０〜１０％の部分は、強化繊維基材面より内部に染み込んだ状態にあることを特徴とするプリフォーム用基材である。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、バインダー樹脂が、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃の樹脂であることを特徴とする請求項１記載のプリフォーム用基材である。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、強化繊維基材の長手方向をたて方向とし、これに直角の方向をよこ方向としたとき、付着せしめられたバインダー樹脂の粉末粒子表面のアスペクト比が１〜１０の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載のプリフォーム用基材である。
【００１２】
請求項４に記載された発明は、バインダー樹脂の付着量が、強化繊維基材に対して０．１〜２０重量％の範囲である請求項１〜３のいずれか１項記載のプリフォーム用基材である。
【００１３】
請求項５に記載された発明は、バインダー樹脂の粉末の平均粒子径が、主として、２０〜５００μｍの範囲で、且つ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５０℃以上のものである請求項１〜４のいずれか１項記載のプリフォーム用基材である。
【００１４】
請求項６に記載された発明は、バインダー樹脂が、ビニルエステル樹脂又はアクリル樹脂を主体とするものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のプリフォーム用基材である。
【００１５】
請求項７に記載された発明は、シート状の強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末を、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付与し、次いで、該樹脂の融点（Ｔｍ）以上で融点＋５０℃以下の温度範囲で２〜３０分間加熱して、前記樹脂の粉末を前記強化繊維基材の片面又は両面に付着せしめることを特徴とするプリフォーム用基材の製造方法である。
【００１６】
請求項８に記載された発明は、シート状の強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末が、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付着してなるプリフォーム用基材を複数枚積層し、層間を接合した積層基材であって、層間の２５℃での剥離強度が７０〜５００Ｎ／ｍ２の範囲であり、且つ、層間剥離後の再接着において、２５℃での剥離強度が少なくとも１０Ｎ／ｍ２を有していることを特徴とするプリフォーム用積層基材である。
なお、本発明においては、プリフォーム用積層基材を単にプリフォームと称する場合もある。
【００１７】
請求項９に記載された発明は、シート状の強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末が、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付着してなるプリフォーム用基材を複数枚積層し、次いで、前記樹脂の融点（Ｔｍ）以上で融点＋５０℃以下の温度で２〜３０分間加熱して、積層された強化繊維基材間を接合することを特徴とするプリフォーム用積層基材の製造方法である。  
【００１８】
請求項１０に記載された発明は、請求項８記載のプリフォーム用積層基材を、成形型内に配置し、マトリックス樹脂を含浸させた後、常温又は加熱硬化させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法である。
【００１９】
請求項１１に記載された発明は、マトリックス樹脂が、ビニルエステル樹脂を主成分とするものであることを特徴とする請求項１０記載の繊維強化複合材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプリフォーム用基材とその積層基材は、形状賦形性と形態安定性に優れている。
また、この積層基材は、剥離後の再接着が可能であるため、プリフォーム作製の際、張り直し等の修正作業が容易である。そして、本発明のプリフォーム用基材又はその積層基材を用いて、ＲＴＭ成形法等によって得られたＦＲＰ成形品は、マトリックス樹脂との相溶性に優れているので、優れた耐衝撃特性、靭性等の機械的特性を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のプリフォーム用基材は、シート状の強化繊維基材と、その片面又は両面に付着せしめられたバインダー樹脂の粉末とからなるプリフォーム用基材であって、該バインダー樹脂の粉末粒子の少なくとも９０％は、その体積の２０〜９０％の部分、好ましくは３０〜８０％の部分が、前記強化繊維基材面より突出しており、残りの８０〜１０％の部分、好ましくは７０〜２０％の部分は、強化繊維基材面より内部に染み込んだ状態にあるものである。バインダー樹脂としては、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃の樹脂であるものが好ましく、また、その付着量は、好ましくは、強化繊維基材に対して０．１〜２０重量％、更に好ましくは、１〜１０重量％の範囲である。バインダー樹脂量が０．１重量％未満の場合は安定なプリフォームが得られないし、２０重量％を超えるとマトリックス樹脂の含浸性に悪影響を与えるので不適当である。
【００２２】
本発明において、シート状の強化繊維基材に付着せしめられたバインダー樹脂の粉末粒子は、その中の少なくとも９０％が、粒子の体積の２０〜９０％の部分が、強化繊維基材面より突出しており、残りの８０〜１０％の部分が、強化繊維基材面より内部に染み込んだ状態にあることが必要である。前記範囲外の場合には、プリフォームの取扱性が悪くなったり、また、積層基材の層間の接着強度が十分なものが得られないので不適当である。
【００２３】
本発明においては、強化繊維基材の長手方向をたて方向とし、これに直角の方向をよこ方向としたとき、強化繊維基材の表面（又は裏面）付着せしめられたバインダー樹脂の粉末粒子表面のアスペクト比が、１〜１０の範囲にあるのが好ましい。この範囲外の場合には、本発明の効果が十分には得られないので好ましくない。なお、本発明におけるアスペクト比とは、強化繊維基材の表面付着せしめられたバインダー樹脂の粉末を平面的に見た場合の、粉末粒子のたて方向とよこ方向の長さの比で表される（２０個の平均値）。
【００２４】
バインダー樹脂の粉末の平均粒子径が、主として、即ち、９０％以上の粒子の平均粒子径が２０〜５００μｍの範囲で、且つ、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１５０℃以上のものであるのが好ましい。２０μｍ未満の場合は、バインダー樹脂の付着量を増やさなければ、十分な接着強度が得られにくく、付着量を増やすほどマトリクス樹脂の含浸性が悪くなる傾向がある為、適当でない。また、５００μｍを超えると、樹脂の分散状態の均一性が低下する場合があるのでいずれも好ましくない。なお、本発明において粉末の平均粒子径とは、粉末粒子（部分的に溶融して強化繊維基材と接着しているものも含む）の最長径と最短径の平均値として表される。
【００２５】
バインダー樹脂としては、具体的には、ビニルエステル樹脂又はアクリル樹脂を主体とするものが好ましい。ビニルエステル樹脂又はアクリル樹脂が約９０重量％以上含まれていれば、約１０重量％以下のその他の樹脂成分あるいは着色剤、粘度調節剤等を含んでいても良い。
【００２６】
本発明においてシート状の強化繊維基材とは、強化繊維を経糸及び／又は緯糸として使用した平織物、綾織物、朱子織物や、平行に引き揃えた強化繊維束の集合からなる一軸織物や多軸織物、ノンクリンプ織物等の基材である。強化繊維としては、特に制限はなく、一般にＦＲＰにおける強化繊維として使用されるものであって良い。具体的には、無機繊維、有機繊維、金属繊維、金属被覆繊維またはそれらの混合から成り、無機繊維としては炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイト繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が用いられてよい。有機繊維の場合にはアラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維が挙げられる。本発明においては、比強度および比弾性率が高い炭素繊維あるいは黒鉛繊維が好ましい。
【００２７】
本発明の前記プリフォーム用基材は、前記樹脂の粉末を前記強化繊維基材の片面又は両面に、分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が４０〜１５０℃のバインダー樹脂の粉末を、前記強化繊維基材に対し０．１〜２０重量％の範囲で付与し、次いで、該樹脂の融点（Ｔｍ）以上で融点＋５０℃以下の温度範囲で２〜３０分間加熱して、前記樹脂の粉末を前記強化繊維基材の片面又は両面に付着せしめる方法で製造することができる。
【００２８】
バインダー樹脂としては、ガラス転移点温度（Ｔｇ）が１５０℃以上であり、粉末の平均粒子径が２０〜５００μｍのものが好ましい。かかる樹脂粉末は、公知の適当な方法・手段で、強化繊維基材の片面又は両面に付与され、その後、必要なら加圧しながら所定時間、所定温度に加熱して、樹脂粉末を部分的に溶融させることによって、強化繊維基材に付着（接着）させる。この際、必要ならローラー等で加圧することによって、バインダー樹脂の粉末粒子は、その中の少なくとも９０％が、粒子の体積の２０〜９０％の部分が、強化繊維基材面より突出しており、残りの８０〜１０％の部分が、強化繊維基材面より内部に染み込んだ状態にあるようにするのが好ましい。また、強化繊維基材の長手方向をたて方向とし、これに直角の方向をよこ方向としたとき、強化繊維基材の表面（又は裏面）付着せしめられたバインダー樹脂の粉末粒子表面のアスペクト比が、１〜１０の範囲になるようにするのが好ましい。
【００２９】
本発明のプリフォーム用積層基材は、上記方法で得られたプリフォーム用基材を複数枚積層し、次いで、前記樹脂の融点（Ｔｍ）以上で融点＋５０℃以下の温度で２〜３０分間加熱して、積層された強化繊維基材を接合することによって得られる。加熱は必要なら適当に加圧しながら行っても良い。かくして得られたプリフォーム用積層基材は、層間が接合されたものであって、層間の２５℃での剥離強度が７０〜５００Ｎ／ｍ２の範囲であり、且つ、層間剥離後の再接着において、２５℃での剥離強度が少なくとも１０Ｎ／ｍ２を有するものである。層間剥離後の再接着とは、例えば、プリフォームの積層工程で修正の必要が生じて、層間を一度剥離し再度接着させるような場合を意味し、この値が１０Ｎ／ｍ２以上あれば、修正に特に問題が生じない。
【００３０】
本発明のプリフォーム基材又は積層基材は、ＦＲＰ成形品の繊維強化材として使用する場合には、そのまま用いることもできるが、取扱性や作業性の観点から、プリフォーム基材又は積層基材を、賦形型を使用して、予備成形したプリフォームを用いるのが好ましい。
具体的には、プリフォーム用基材又は積層基材を賦形型で所望の形態に賦形してプリフォームを作製し、かかるプリフォームを成形型内に配置し、ＲＴＭ成形法等で硬化剤等を含むマトリックス樹脂（組成物）を含浸させた後、常温又は加熱硬化させてＦＲＰ成形品等の繊維強化複合材料を製造する。
【００３１】
マトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、シアン酸エステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂の予備重合樹脂から選ばれる樹脂がある。これらは１種又は２種以上の混合物として用いることもできる。
【００３２】
バインダー樹脂粉末として、ビニルエステル樹脂又はアクリル樹脂を用いた場合には、マトリックス樹脂として、それぞれビニルエステル樹脂又はアクリル樹脂を主成分とする樹脂組成物を用いると、バインダー樹脂とマトリックス樹脂の相溶性が良く、特にＦＲＰ物性に優れた成形品が得られる。  
【００３３】
本発明においてプリフォームは、プリフォーム基材又は積層基材を６０〜１５０℃の賦形温度で、加熱賦形し、次いで冷却することによって得られる。賦形型に敷設したプリフォーム基材又は積層基材は、プレス等による加圧後又は加圧下に冷却しても良い。かくして得られた本発明のプリフォームを用いて、ＲＴＭ成形法等で優れた物性を有するＦＲＰ成形品（繊維強化複合材料）が得られる。
【実施例】
【００３４】
実施例と比較例で用いられたシート状の強化繊維基材は、以下のとおりである。
[シート状の強化繊維基材]
サイズ剤が付着した炭素繊維束ＨＴＡ−３Ｋ・Ｅ３０（東邦テナックス社製、３，０００フィラメント、１，８００デニール、引張強度３，９２０ＭＰａ、引張弾性率２３５ＧＰａ）を、経糸と緯糸に用いて得られた織物（平織物、炭素繊維目付２００ｇ／ｍ２）を用いた。
【００３５】
実施例と比較例における各種物性値は、以下の方法で測定した。
[プリフォーム用基材の剥離強度]
プリフォーム用基材の剥離強度は、ＪＩＳ・Ｋ・６８５４−１の９０°はく離接着強さ試験の方法を模擬して測定した。具体的には、次の手順で測定する。プリフォーム用基材から１５０×５５ｍｍの試験片を切り出し、長手方向の試験治具つかみ部（５０ｍｍ）を残して、該プリフォーム基材同士を２枚接着する。接着した試験片の片面を、十分に剛性を有する鉄鋼板などに固定し、もう一方のプリフォーム用基材の試験治具つかみ部を引張試験機に取り付け、該プリフォーム基材間を剥がす力を測定する。但し、このとき引張治具と剥離位置が垂直になるよう重心位置を配置させ、該試験片にねじりモーメントが加わらないよう配慮して、測定を実施する。これを計５回計測繰り返し、その平均値から剥離強度を算出する。
【００３６】
[プリフォーム用基材の形態安定性]
プリフォーム用基材の形態安定性は、次のような方法にて評価を行った。５００ｍｍ×５００ｍｍにカットしたプリフォーム用基材を、長手方向に垂直断面の形状がハット形状をした金型（図1と図２参照）の表面に基材を敷設して賦形し、その上をＳｔｒｅｔｃｈｌｏｎ・２００（ＡＩＲＴＥＣＨ社製）で覆い、シーラントテープを用いて、プリフォーム基材を金型との間に密閉し、内部を真空にした。これを融点＋５０℃以下の範囲に温めた乾燥機の中で２〜３０分程度加熱し、プリフォームを製造する。使用した金型の斜視図を図１に、正面断面図を図２に示した。図２は、金型にプリフォーム基材を敷設した状態を示している。なお、図２における金型の凸部の高さは１００ｍｍで、凸部上平面の幅は１００ｍｍで、凸部底辺の幅は１５０ｍｍである。また、金型は、長手方向が７００ｍｍである。織物を２５℃まで冷却した後、金型から取り出したプリフォームを、上に凸の状態にして平らなテーブルの上に置き、５分後にプリフォームの山部の高さを測定することによって、形状安定性の指標とした。
【００３７】
[バインダーの付着状態評価]
バインダーの付着状態はＳＥＭ（電子顕微鏡）にて観察し、ランダムに測定部分を数箇所撮り、平面的な付着面積と、炭素繊維シートの標準高さからのサンプル高さと沈み込んでいる部分の深さを測定し、体積割合を算出し、平均値を求める方法にて評価した。なお、アスペクト比に関しては平面的な付着面積から算出、平均値を求めた。
【００３８】
［実施例１］
（熱硬化性バインダー樹脂）
分子中に少なくとも２個の不飽和基を有し、融点（Ｔｍ）が８０℃で、粉末の平均粒子径が約５０μｍのビニルエステル樹脂粉末を用いた。
【００３９】
（プリフォーム用基材）
得られた粉末状バインダー樹脂を、前記シート状の強化繊維基材（炭素繊維織物）の片面に２重量％の塗布量で塗布した後、表面温度が１１０℃になるように遠赤ヒーターを用いて約１０分程度加熱し、バインダー樹脂粉末が付着した本発明のプリフォーム用基材を得た。この基材の樹脂粉末の付着面を指で擦っても、粉末粒子の脱落は起こらなかった。
【００４０】
（プリフォーム用積層基材）
上記で得られたプリフォーム用基材を１０枚積層し、これをバギングして、１００℃に加熱したプレスにて０．１ＭＰａで５分かけて基材同士を固着させ、プリフォーム用積層基材を得た。
【００４１】
（プリフォーム物性の評価）
前記方法にて、プリフォーム積層基材（プリフォーム）の評価を行った。バインダー樹脂は前記炭素繊維シートに対し、約６０％突出しており、アスペクト比は約２．５であった。剥離強度は１００Ｎ／ｍ２、再接着後の剥離強度は５０Ｎ／ｍ２であり、取扱性の良い範囲内であることが確認できた。また、形態安定性においても、山部の高さはほぼ同じで、形状安定性に優れていることが確認できた。結果は表１に示した。
【００４２】
［実施例２］
分子中に少なくとも２個の不飽和基を有する粉体アクリル樹脂ＰＤ３４０２（三井化学社製）を粉砕し、篩いにて分級し、粉末状のバインダー樹脂を得た。得られた樹脂の粉末粒子は、融点（Ｔｍ）が約１３０℃で、平均粒子径は８０μｍであった。このバインダー樹脂を用いて、表面温度が１５０℃になるように、遠赤ヒーターを用いて約５分程度加熱しプリフォーム用基材を作製した以外は、実施例１と同様の方法にてプリフォーム用基材を作製した。このプリフォーム用基材の樹脂粉末の付着面を指で擦っても、粉末粒子の脱落は起こらなかった。プリフォーム用基材に付着したバインダー樹脂は、前記炭素繊維シートに対し、約８０％突出しており、アスペクト比は約６．０であった。剥離強度は１５０Ｎ／ｍ２、再接着後の剥離強度は８０Ｎ／ｍ２であり、取扱性の良い範囲内であることが確認できた。また、形態安定性においても、山部の高さはほぼ同じで、形状安定性に優れていることが確認できた。結果は表１に示した。
【００４３】
［実施例３］
表面温度が１２０℃になるように、遠赤ヒーターを用いて約１５分程度加熱しプリフォーム用基材とした以外は、実施例１と同様のやり方でプリフォーム用基材を作製した。このプリフォーム用基材の樹脂粉末の付着面を指で擦っても、粉末粒子の脱落は起こらなかった。プリフォーム用基材に付着したバインダー樹脂は、前記炭素繊維シートに対し、約３０％突出しており、アスペクト比は約３．０であった。剥離強度は８０Ｎ／ｍ２、再接着後の剥離強度は３０Ｎ／ｍ２であり、取扱性の良い範囲内であることが確認できた。また、形態安定性においても、山部の高さはほぼ同じで、形状安定性に優れていることが確認できた。結果は表１に示した。
【００４４】
［比較例１］
バインダーを用いないで、前記炭素繊維織物から実施例1と同様のやり方でプリフォームを作製し、次いで、同様のやり方でプリフォームの評価を行った。結果は表１に示した。
【００４５】
［比較例２］
表面温度が９０℃になるように、遠赤ヒーターを用いて約５分程度加熱しプリフォーム用基材とした以外は、実施例１と同様のやり方でプリフォーム用基材を作製した。このプリフォーム用基材の樹脂粉末の付着面を指で擦ると、粉末粒子の脱落が起きた。プリフォーム用基材に付着したバインダー樹脂は前記炭素繊維シートに対し、約９８％突出しており、付着状態が極めて不安定であり、形態安定性も悪く材料としてのバラツキが大きかった。結果は表１に示した。
【００４６】
［比較例３］
表面温度が２００℃になるように、遠赤ヒーターを用いて約２０分程度加熱しプリフォーム用基材とした以外は、実施例２と同様のやり方でプリフォーム用基材を作製した。このプリフォーム用基材の樹脂粉末の付着面を指で擦っても、粉末粒子の脱落は起こらなかった。プリフォーム用基材に付着したバインダー樹脂は、前記炭素繊維シートに対し、約７％突出しており、アスペクト比は約１１であった。剥離強度は２０Ｎ／ｍ２、再接着後の剥離強度は５Ｎ／ｍ２であり、取扱性が悪かった。結果は表１に示した。
【００４７】
［比較例４］
平均粒子径１５μｍのポリアミド樹脂オルガソール１００２（アルケマ社製）をバインダー樹脂（融点：２１５℃）として用い、表面温度が２３０℃になるように、遠赤ヒーターを用いてプリフォーム用基材を作製した以外は、実施例１と同様の方法にてプリフォーム用基材を作製した。この基材の粉末粒子付着面を指で擦っても、粒子の脱落は起こらなかった。プリフォーム用基材に付着したバインダー樹脂は、前記炭素繊維シートに対し、約５０％突出しており、アスペクト比は約３．０であった。剥離強度は４５Ｎ／ｍ２と低い値であり、形態安定性も悪かった。また、バインダー樹脂の付着温度も高く、ハンドリング性が悪かった。結果は表１に示した。
【００４８】
［比較例５］
付着量を３０重量％とした以外は、実施例２と同様のやり方でプリフォーム用基材を作製した。このプリフォーム用基材の樹脂粉末の付着面を指で擦っても、粉末粒子の脱落は起こらなかった。プリフォーム用基材に付着したバインダー樹脂は、前記炭素繊維シートに対し、約８０％突出しており、アスペクト比は約１５であった。剥離強度は８００Ｎ／ｍ２、と高い値であり、剥離後の基材に繊維乱れが生じ、取扱性が悪かった。結果は表１に示した。
【００４９】
以上の実施例及び比較例との対比結果より、本発明のものは、取扱性と物性の面でより優れていること、また、本発明の熱硬化性バインダー樹脂の粉末粒子の、最適な付着形態、粒子径の範囲及び付着量の範囲があることが明白になった。
【００５０】
【表１】
2010005932.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】プリフォーム用基材の形態安定性を試験するための金型の斜視図である。
【図２】プリフォーム用基材の形態安定性を試験するための金型の正面断面図である。
【図１】
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【図２】
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