(57)【要約】【課題】屈曲時に切込プリプレグが良好な形状追従性を有し、固化した際に高い力学特性を有する中間基材を提供する。【解決手段】中空体又は中実体上に、少なくとも１枚の切込プリプレグが巻かれた、中間基材であり、  前記切込プリプレグは、一方向に配向した強化繊維と樹脂とを含むプリプレグの少なくとも一部に、強化繊維を横切る複数の切込を有するものである、中間基材。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空体又は中実体上に、少なくとも１枚の切込プリプレグが巻かれた、中間基材であり、
前記切込プリプレグは、一方向に配向した強化繊維と樹脂とを含むプリプレグの少なくとも一部に、強化繊維を横切る複数の切込を有するものである、中間基材。
【請求項２】
中空体又は中実体の長手方向の長さを１００％とした際に、中空体又は中実体の長手方向の３０％以上１００％以下の長さを占めるように、前記切込プリプレグが巻かれた、請求項１に記載の中間基材。
【請求項３】
前記切込プリプレグの切込を、強化繊維の配向方向に垂直な面に投影したときの長さ（投影長さ）をＷｓ、中空体又は中実体の周長をＬｃとすると、Ｗｓ／Ｌｃが１×１０−５〜２．５×１０−１の範囲にある、請求項１又は２に記載の中間基材。
【請求項４】
前記切込プリプレグについて、切込の長さ（切込長さ）をＬ、切込を強化繊維の配向方向に垂直な面に投影したときの長さ（投影長さ）をＷｓとすると、Ｗｓ／Ｌが３×１０−２〜７×１０−１の範囲にある、請求項１〜３のいずれかに記載の中間基材。
【請求項５】
前記切込プリプレグの強化繊維の配向方向、並びに、中空体又は中実体の長手方向で形成される角度が、０度以上５度以下である切込プリプレグを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の中間基材。
【請求項６】
前記切込プリプレグが１枚のみ巻かれたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の中間基材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の中間基材の製造方法であって、
中空体又は中実体上に、前記切込プリプレグを巻き付ける工程を有する、中間基材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の中間基材を成形した、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、屈曲時に切込プリプレグが良好な形状追従性を有し、固化した際に高い力学特性を有する中間基材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維と樹脂とからなる繊維強化プラスチックは、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れること、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有することなどから産業用途においても注目され、航空機、宇宙機、自動車、鉄道、船舶、電化製品、スポーツ等の構造用途に展開され、その需要は年々高まりつつある。
【０００３】
このような構造部材向けの用途に用いるために、三次元形状等の複雑な形状への適用要求が日々高まりつつある。そのための手法として、たとえばパイプやゴルフシャフトのマンドレルのような円管状の部材に繊維強化プラスチックを巻き付ける方法などが知られている。また、巻き付けた繊維強化プラスチックを円管状部材ごと屈曲させることで、例えば曲がりパイプのような屈曲部を有する三次元形状部材を作製することもある。
【０００４】
上述のような曲がりパイプなどの材料を作製する際、プリプレグをマンドレルに巻き付け、それらを例えば金型などで屈曲・加熱・加圧して成形される。しかしながらこのような賦形手法を用いる場合、連続繊維を用いたプリプレグでは、変形能不足によりシワや強化繊維の突っ張りが発生し、プリプレグの形状追従性と剛性が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
このようなプリプレグの欠点を埋めるべく、円管状のマンドレルに巻き付けたプリプレグの、屈曲部を有する箇所のみに切込を入れ形状追従性を高める製造方法（特許文献１）や、シリコンチューブに切込を入れたプリプレグを積層したものを巻き付け、屈曲させながら金型に仕込み、加熱・加圧して樹脂を硬化させる曲がりパイプの製造方法が開示されている。（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０１０７４５号広報
【特許文献２】特開平２−１１５２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、プリプレグ中の屈曲を要する特定部分に螺旋状の切込を形成するため、切込の形成位置を限定する必要があり、必然的に作業効率が低下する。また特許文献２に記載の方法は、プリプレグに切込を入れることによって形状追従性を向上させた曲がりパイプを作製しているものの、切込プリプレグの取り扱い性が劣ることや剛性と切込形状の関係の最適化など、切込プリプレグの活用方法に検討の余地がある。
【０００８】
そこで本発明は、かかる背景技術に鑑み、例えば切込プリプレグを中空体又は中実体上に巻き付け屈曲・硬化させたときに、シワや強化繊維の突っ張りを低下させ、形状追従性を向上させた繊維強化プラスチックを得ることのできる中間基材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、以下である。
（１）中空体又は中実体上に、少なくとも１枚の切込プリプレグが巻かれた、中間基材であり、
前記切込プリプレグは、一方向に配向した強化繊維と樹脂とを含むプリプレグの少なくとも一部に、強化繊維を横切る複数の切込を有するものである、中間基材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中空体又は中実体に巻き付けたプリプレグの引張方向への形状追従性が良好であり、かつ剛性と表面品位が良好な中間基材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の中間基材の一例である。
【図２】本発明の中間基材の一例である。
【図３】本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグの一例である。
【図４】本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグの一例である。
【図５】本発明の中間基材を屈曲させる一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、巻き付けたプリプレグの中空体又は中実体への形状追従性が良好であり、かつ表面品位が良好な中間基材を得るために、鋭意検討し、一方向に配向した強化繊維と樹脂とを含むプリプレグの少なくとも一部に、強化繊維を横切る複数の切込を有する切込プリプレグを用いることで、強化繊維の配向方向への流動性を高めると共に、基材の屈曲時にプリプレグを変形しやすくすることによって形状追従性を高め、かかる課題を解決することを究明したものである。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の中間基材は、中空体又は中実体１上に、少なくとも１枚の切込プリプレグ２を巻き付けた構造をとる。ここで中空体又は中実体１は、例えば、熱可塑性樹脂丸棒などを挙げることができる。そして切込プリプレグは、一方向に配向した強化繊維と樹脂とを含むプリプレグの少なくとも一部に、強化繊維を横切る複数の切込を有する。つまり、本発明に用いる切込プリプレグの少なくとも一部の領域には、強化繊維を横切る方向の（すなわち、プリプレグの強化繊維の配向方向５となす角θの）切込３、４を有する。
【００１４】
中空体及び中実体は、一方向（長手方向）に伸びた棒状物である。このとき、中空体及び中実体の長手方向に垂直な断面の形状は特に限定されず、例えば円形・楕円形の断面を持つ棒や、三角形、四角形、六角形といった多角形の断面を持つ棒などが中空体及び中実体に該当する。また中空体及び中実体の長手方向に垂直な断面の形状が多角形の断面の場合、多角形は正多角形でもいいが、各辺の長さが異なっても良い。
そして中空体とは、棒状物の内部が、空洞となった部材である。そして中実体とは、棒状物であり、その内部に空洞を有さない部材である。
【００１５】
中空体及び中実体を構成する材質の種類としては特に限定はなく、例えば、マンドレルなどの芯材・胴やアルミニウムの金属棒・塩化ビニル・ナイロン・ポリエチレン・ポリプロピレン・ＡＢＳ樹脂・ポリカーボネート・ポリアセタールなどの樹脂の丸棒・シリコンチューブ・発泡コアなどが挙げられる。これらの中でも特に樹脂の丸棒・発泡コアは、比較的低温にて屈曲させることができ、かつ軽量化を実現できるため中間基材の作製が容易であるという点において好ましい。
【００１６】
通常のプリプレグにおける強化繊維の配向方向は剛性が高く伸張させることが困難であるが、本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグは、切込によって強化繊維を分断することで、賦形時に切込が開口するため、切込プリプレグの強化繊維の配向方向への伸張が可能である。さらに本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグは、切込によって本発明の中間基材の屈曲時に変形しやすくなるため、形状追従性を高めることができる。
【００１７】
切込プリプレグに用いられる強化繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維、ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維、その他、ボロン繊維、天然繊維、変性した天然繊維などを繊維として用いた強化繊維などが挙げられる。その中でも特に炭素繊維は、これら強化繊維の中でも軽量であり、しかも比強度および比弾性率において特に優れた性質を有しており、さらに耐熱性や耐薬品性にも優れていることから、軽量化が望まれる自動車パネルなどの部材に好適である。炭素繊維のなかでも、高強度の炭素繊維が得られやすいＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。
【００１８】
切込プリプレグは、これらの強化繊維が一方向に配向している。
【００１９】
切込プリプレグが含む樹脂（以下、マトリックス樹脂ともいう）としては、例えば、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、エポキシアクリレート樹脂、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、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリスルフォン、ＡＢＳ、ポリエステル、アクリル、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、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）、液晶ポリマー、塩ビ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、シリコーンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。その中でも切込プリプレグ中の樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いるのが特に好ましい。
【００２０】
そして切込プリプレグ中の樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、エポキシ樹脂や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、アクリル樹脂等や、それらの混合樹脂がより好ましい。中でもエポキシ樹脂は炭素繊維と組み合わせて得られる強化繊維複合材料としての力学特性に最も優れているために特に好ましい。
【００２１】
マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であることにより、切込プリプレグは室温においてタック性を有するものとなるため、該切込プリプレグを中空体又は中実体に巻き付けた際に該プリプレグの粘着性能により切込プリプレグと中空体（又は中実体）が一体化した中間基材となり、意図したとおりの繊維配向角を保ったままで成形することができる。一方、室温においてタック性のないマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を含む切込プリプレグを用いた場合は、該プリプレグと中空体又は中実体との接着性がよいとは言えず、中間基材がずれてしまい取り扱い性に劣ることがある。
【００２２】
また、切込プリプレグは、テープ状支持体上に密着した状態で、中空体又は中実体に巻かれてもよい。切込プリプレグがテープ状支持体上に密着した状態とすることにより、切込プリプレグ中の全ての繊維が切込により分断されていても、その形態を保持することが可能となり、賦形時に繊維が脱落してバラバラになってしまうという問題はない。切込プリプレグをテープ状支持体上に密着した状態で、中空体又は中実体に巻く場合であっても、マトリックス樹脂はタック性を有する熱硬化性樹脂であるとさらに好ましい。
【００２３】
ここで、テープ状支持体とは、クラフト紙などの紙類やポリエチレン・ポリプロピレンなどのポリマーフィルム類、アルミなどの金属箔類などが挙げられ、さらに樹脂との離型性を得るために、シリコーン系や“テフロン（登録商標）”系の離型剤や金属蒸着等を表面に付与しても構わない。
【００２４】
本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグは、少なくとも一部に、強化繊維を横切る複数の切込を有する。言い換えれば、プリプレグ内に、強化繊維を横方向に切断する切込が複数設けられたものである。ここで、“強化繊維を横方向に切断する”とは、後述のＷｓ／Ｌが０よりも大きく１以下となる切込によって、強化繊維が切断されることをいう。
【００２５】
切込プリプレグを得るためにプリプレグに切込を入れる方法としては、まず一方向に引き揃えられた強化繊維、つまり一方向に配向した強化繊維の予備プリプレグを作製し、その後カッターを用いての手作業や裁断機により強化繊維を横切る複数の切込を入れる方法、あるいは一方向に配向した強化繊維のプリプレグ製造工程において所定の位置に刃を配置した回転ローラーを連続的に押し当てたり、多層に予備プリプレグを重ねて所定の位置に刃を配置した型で押し切りする等により強化繊維を横切る複数の切込を形成する方法がある。簡易に複数の切込を形成する場合には前者の方法が、生産効率を考慮し大量に作製する場合には後者の方法が適している。
【００２６】
回転ローラーを用いる場合には、直接ローラーを削りだして所定の刃を設けてもよいが、マグネットローラーなどに平板を削りだして所定の位置に刃を配置したシート状の型を巻きつけることにより、刃の取りかえが容易で好ましい。このような回転ローラーを用いることで、小さな（具体的には１ｍｍ以下であっても）切込プリプレグでも良好に切込を挿入することができる。切込を入れた後、さらに、切込プリプレグをローラー等で熱圧着することで、切込部に樹脂が充填、融着することにより、取り扱い性を向上させてもよい。
【００２７】
いずれにしても本発明の切込プリプレグの製造方法は、一方向に配向した強化繊維及び樹脂を含むプリプレグを製造して、それに対して強化繊維を横切る複数の切込を挿入する工程を有する方法が好ましい。
【００２８】
前述のように、本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグは強化繊維を横切る複数の切込を有する。切込によって分断される強化繊維は全てであっても一部のみであっても構わないが、本発明の中間基材及び切込プリプレグの取り扱い性、また本発明の中間基材の剛性を一定に保つためには、切込によって実質的に全ての強化繊維が分断されることが好ましい。
【００２９】
ここで、“切込によって実質的に全ての強化繊維が分断され”とは、本発明の切込により分断されていない強化繊維が配向している面積の合計が、プリプレグの全面積１００％に占める割合の５％より小さいことをいう。
【００３０】
本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグの切込の長さは同一であっても異なってもよいが、切込プリプレグの取り扱い性及び切込プリプレグを用いた中間基材の形状追従性・表面品位を一定に保つためには、切込は実質的に同一の長さＬであることが好ましい。
【００３１】
ここで、“切込は、実質的に同一の長さＬ”とは、１ｍ２の切込プリプレグに含まれる切込の長さの和を、当該切込の個数にて除した値（切込の長さの平均値）に対する、任意の切込の長さの比（任意の切込の長さ／切込の長さの平均値）が０．５以下または１．５以上である切込の数の割合の合計が５％より小さいことをいう。
【００３２】
そして、切込によって分断された強化繊維の長さは、同一であっても異なってもよいが、切込プリプレグの取り扱い性及び切込プリプレグを用いた中間基材の力学特性を一定に保つためには、切込によって分断された強化繊維は実質的に同一の長さｄＬであることが好ましく、このことによって、表面品位・形状追従性が良好であり、かつ固化した際に高い表面品位と優れた力学特性を発現する中間基材が作製可能である。
【００３３】
“切込によって分断された強化繊維は実質的に同一の長さｄＬである”とは、１ｍ２の切込プリプレグに含まれる任意の切込と、当該切込と同一の強化繊維を分断する最近接する切込（対になる切込）とにより分断される強化繊維の長さの平均値より１０ｍｍ以上長いあるいは短い繊維が配向した面積の合計が、プリプレグの全面積に占める割合の５％より小さいことを指す。
【００３４】
また、長さｄＬの範囲については、切込プリプレグが中空体又は中実体に形状追従できる範囲であれば、特に制限はないが、好ましくは２〜２００ｍｍ、より好ましくは１０〜１００ｍｍである。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
【００３５】
また、本発明の中間基材に用いられる切込プリプレグの切込パターンには特に限定はなく、例えば図３に示すように同一方向に不連続な切込を有していても、図４に示すように異なる向きの切込を有していてもよい。
【００３６】
前述の通り、本発明の中間基材に含まれる切込プリプレグは切込による伸張性を有するが、より好ましい形態としては、中空体又は中実体を屈曲させることが可能な温度の範囲で適時選択される。具体的には、中空体又は中実体を屈曲させる際に中空体又は中実体に加わる荷重によって、切込プリプレグに滑りが発生しない程度に伸張することが好ましい。切込プリプレグの伸張性は、主に温度に依存した切込プリプレグの粘性によって決定される。切込プリプレグの伸張可能な温度が、中空体又は中実体を屈曲させることが可能な温度よりも小さすぎると、中空体又は中実体を屈曲させる温度まで昇温すると切込プリプレグの粘性が高くなる、又は硬化してしまい形状追従性に劣ることがあり、中空体又は中実体を屈曲させることが可能な温度よりも高すぎると、切込プリプレグの粘性が高すぎるために切込プリプレグの形状追従性が劣ることがある。
【００３７】
本発明の中間基材は、中空体又は中実体上に少なくとも１枚の切込プリプレグが巻かれたものであるため、このような中間基材を製造する際には中空体又は中実体上に切込プリプレグを巻き付ける工程を有する。そして切込プリプレグを中空体又は中実体上に巻き付ける工程においては、どのような方法で巻き付けてもよく、例えば手で直接巻き付ける、機械を用いて巻き付けるといった方法が考えられる。また切込プリプレグを巻き付ける時は、中空体又は中実体の周方向に沿った長さに制限はなく、切込プリプレグを何周巻いてもよい。しかし多くの周回数を巻き付けてしまうと、中空体又は中実体の幅に対するプリプレグ厚さの比が大きくなりすぎてしまい、形状追従性に劣る可能性が高くなる。中空体又は中実体の幅に対するプリプレグ厚さの比に関しての規定はないが、好ましくは１周以上、より好ましくは１周以上８周以下、さらに好ましくは１周以上５周以下がよい。
【００３８】
また、本発明の中間基材に巻き付ける切込プリプレグは、巻き付けることができる範囲内であれば中空体又は中実体の長手方向からずれて（すなわち、切込プリプレグを斜めにして）巻き付けてもよい。つまり本発明の中間基材は、少なくとも１枚の切込プリプレグが巻かれているが、巻くのに用いる切込プリプレグの中空体又は中実体の長手方向に対する角度に制限はなく、巻き付けることが可能な角度の範囲で巻くことが出来る。さらに本発明の中間基材においては、中空体又は中実体の長手方向において、切込プリプレグがはみ出してもよい。また、巻き付ける切込プリプレグの、中空体又は中実体における周方向に沿った長さも制限はない。
【００３９】
また、本発明の中間基材に巻き付ける切込プリプレグは、巻き付けることができる範囲内であれば積層してもよい。なお本明細書中では、“積層する”とは、複数枚の切込プリプレグを重ねることを指す。つまり本発明の中間基材は、少なくとも１枚の切込プリプレグが巻かれているが、巻くのに用いる切込プリプレグの枚数に制限はなく、巻き付けることが可能な枚数の範囲で巻くことが出来る。この時、切込プリプレグを重ねる方法に制限はなく、例えば切込プリプレグを広げた状態で重ねる、中空体または中実体に切込プリプレグを巻き付けてその上から別の切込プリプレグを重ねる、といった方法が考えられる。また、積層に用いられる切込プリプレグは、巻き付けることができる範囲であれば斜めに巻かれていてもよく、前記切込プリプレグの一部のみが斜めに巻かれていてもよい。そして積層に用いられる切込プリプレグの、中空体又は中実体における周方向に沿った長さも制限はない。なお、後述するように、中間基材中には切込プリプレグが１枚のみ巻かれたことが特に好ましい。
【００４０】
切込プリプレグを積層する時には、各切込プリプレグの強化繊維の配向方向が各々の切込プリプレグ同士で同じであっても異なっていてもよいが、形状追従性と剛性の向上の両立という観点から、強化繊維の配向方向は同じであることが好ましい。
【００４１】
また、中間基材は、該基材の作製後に中空体又は中実体ごと切断して分割してもよい。この時切込プリプレグは、分割された中間基材の全部または一部に巻き付けられていれば本発明の効果が期待できる。
【００４２】
本発明の中間基材は、中空体又は中実体の長手方向の長さを１００％とした際に、中空体又は中実体の長手方向の３０％以上１００％以下の長さを占めるように切込プリプレグが巻かれたものであることで、中間基材を屈曲させたときの切込プリプレグの形状追従性と剛性の向上を両立することができるために好ましい。切込プリプレグが、中空体又は中実体の長手方向の長さの３０％未満の長さしか巻かれていないと、切込プリプレグの割合が小さくなりすぎてしまうため、形状追従性の向上および剛性の向上効果の両立が期待できない。好ましくは、切込プリプレグは中空体又は中実体の長手方向の長さの３３％以上１００％以下の長さであり、より好ましくは、中空体又は中実体の長手方向の長さの５０％以上１００％以下の長さであり、さらに好ましくは、中空体又は中実体の長手方向の長さの８０％以上１００％以下の長さである。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
【００４３】
ここで、“中空体又は中実体の長手方向の長さ”とは、一方向（長手方向）に伸びた棒状物である中空体又は中実体における、もっとも長い部分の長さをいう。例えば中空体又は中実体が丸棒の時は、丸棒の断面に垂直な部分の長さを、中空体又は中実体が角柱状の棒の時は、最も長い辺の長さを指す。そして“中空体又は中実体の長手方向の３０％以上１００％以下の長さを占めるように切込プリプレグが巻かれた”とは、切込プリプレグを中空体又は中実体に巻き付けたときに、中空体又は中実体の長手方向における切込プリプレグの一方の端部と他方の端部を、前記長手方向と平行な直線に投影した時の、投影された２点の長さが、中空体または中実体の３０％以上１００％以下の長さであることを指す。
中空体又は中実体の長さについては、切込プリプレグを所定の割合で巻き付けることができる範囲であれば特に制限はないが、好ましくは５０〜５０００ｍｍ、より好ましくは１００〜２５００ｍｍ、さらに好ましくは２５０〜１０００ｍｍである。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。また、同一の中空体又は中実体の異なる箇所に２箇所以上切込プリプレグを巻き付けて中間基材を作製してもよい。
【００４４】
本発明を実施するためのより好ましい形態として、前記切込プリプレグの切込を、強化繊維の配向方向に垂直な面に投影したときの投影長さをＷｓ、中空体又は中実体の周長をＬｃとすると、Ｗｓ／Ｌｃが１×１０−５〜２．５×１０−１であることによって、切込プリプレグの取り扱い性を維持したまま形状追従性の向上および剛性の向上効果の両立が可能となる。
【００４５】
Ｗｓ／Ｌｃは、切込の投影長さと中空体又は中実体の周長の比を表す。Ｗｓ／Ｌｃが大きいほど、切込の投影長さが中空体又は中実体の周長に対して大きくなることを意味する。Ｗｓ／Ｌｃが２．５×１０−１よりも大きくなると、切込プリプレグの投影長さが中空体または中実体の周長に占める割合が大きくなりすぎてしまい、切込プリプレグを中空体又は中実体に巻き付ける時の取り扱い性の低下及び屈曲時の切込の開口による中間基材の品位の低下を引き起こす。
【００４６】
またＷｓ／Ｌｃが小さいほど、切込プリプレグの開口が小さくなるため、取り扱い性及び屈曲時の切込の開口による中間基材の品位が向上するが、Ｗｓ／Ｌｃが１×１０−５より小さくなるためには、Ｌｃが一定の場合Ｗｓを小さくなりしすぎる必要が生じるため、切込の挿入が困難になる、またはＷｓが一定の場合Ｌｃを大きくしすぎる必要が生じるため、切込の形状追従性が劣る場合がある。
【００４７】
好ましくは、Ｗｓ／Ｌｃが１０−４〜２×１０−１、より好ましくはＷｓ／Ｌｃが１０−３〜１×１０−１、さらに好ましくはＷｓ／Ｌｃが２×１０−３〜２×１０−２である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。
【００４８】
ここで、“切込プリプレグの切込を、強化繊維の配向方向に垂直な面に投影したときの投影長さをＷｓ”とは、図３又は図４に示すように、巻かれる前の平面に切込プリプレグを広げたときに、切込を強化繊維の配向方向に対する垂直方向（繊維直交方向６）を投影面として、切込から該投影面に垂直（繊維長手方向５）に投影した際の長さを指す。
【００４９】
“中空体又は中実体の周長Ｌｃ”とは、中空体又は中実体の長手方向に垂直な方向に向かって中空体又は中実体の面上を１周したときの長さを指し、中空体又は中実体が場所によって周長が異なる形状の棒状物の場合には、最も周長が長い箇所の周の長さを指す。例えば、中空体又は中実体が丸棒の時は、丸棒の断面における円周の長さを、中空体又は中実体が角柱状の棒の時は、最も長い辺以外の２辺によって形成される周の長さを、周長が異なる棒状形状のときは、最も周長が長い箇所の周の長さを指す。中空体又は中実体の周長Ｌｃについては、切込プリプレグを巻き付けることが可能な範囲であれば、特に限定はないが、好ましくは５〜１０００ｍｍ、より好ましくは１０〜５００ｍｍ、さらに好ましくは２０〜３００ｍｍである。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。また、中空体の場合、内径について特に制限はないが、内径が大きすぎると中空体の剛性が低下しすぎ、切込プリプレグの巻き付けが困難になることがあるので、中空体としての剛性は少なくとも中空体単体として取り扱いができる程度であることが好ましい。
【００５０】
本発明を実施するためのさらに好ましい形態として、前記切込プリプレグについて、切込の長さ（切込長さ）をＬ、切込を強化繊維の配向方向に垂直な面に投影したときの投影長さをＷｓとすると、Ｗｓ／Ｌが３×１０−２〜７×１０−１の範囲にあるであることによって、外観・形状追従性の向上および剛性の向上効果の両立が期待される。
【００５１】
ここで切込長さＬは、巻かれる前の平面に切込プリプレグを広げたときの切込の長さを意味する。そして、Ｗｓ／Ｌとは、図３または図４に示すように切込長さＬに対する切込の強化繊維に直交する方向への投影長さの比を表し、この値が大きいほど切込の強化繊維配向方向に対する角度が大きいことを意味する。Ｌが同一の場合、Ｗｓ／Ｌの値が大きくなりすぎると、同一周長における中空体又は中実体のＷｓ／Ｌｃも大きくなり、切込プリプレグを中空体又は中実体に巻き付けてできる中間基材の強度の低下及び屈曲時の切込の開口による中間基材の品位の低下を引き起こすため、中間基材の形状追従性と取り扱い性の両立が難しくなる。好ましくは、Ｗｓ／Ｌの値が５×１０−２〜５×１０−１であり、より好ましくは１×１０−１〜４×１０−１、さらに好ましくは１．５×１０−１〜２．５×１０−１以下である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。また、図２に示すように切込プリプレグは向きが異なっていてもよく、さらにＷｓ／Ｌの値が同一で向きが異なる、即ち切込と強化繊維とのなす角度が、絶対値が同一である正負の角度±αをなす切込プリプレグであってもよい。
【００５２】
本発明を実施するためのさらに好ましい形態として、前記切込プリプレグの強化繊維の配向方向、並びに、中空体又は中実体の長手方向で形成される角度、すなわち、上記両方向の交差により形成される角度（以下、角度φとする）が、０度以上５度以下である切込プリプレグを含むことによって、形状追従性の向上および剛性の向上効果の両立が期待される。このとき、前記角度φは、巻き付けたそれぞれの切込プリプレグにおいて、最も中空体又は中実体に近い箇所、具体的には巻き付けたそれぞれの切込プリプレグの１周目に含まれる強化繊維によって形成される角度を指す。また、切込プリプレグを複数枚巻き付けたときは、少なくとも１つの切込プリプレグにおいて、角度φが０度以上５度以下であればよい。そして切込プリプレグを斜めに巻き付けた場合においても、角度φが０度以上５度以下であればよい。
【００５３】
本発明の中間基材の剛性は、中空体及び中実体の剛性および巻き付ける切込プリプレグの剛性によって求めることができる。前記角度が大きくなりすぎると、切込を有しないプリプレグを用いても繊維の突っ張りが解消されるため、形状追従性の向上が可能となるが、プリプレグの剛性は、繊維配向角度によって著しい異方性を有するため、中間基材の剛性向上が得られない、あるいは得られたとしてもわずかであることがある。そのため形状追従性を維持したまま剛性向上を実現するためには、角度φが、０度以上５度以下である切込プリプレグを含むことが好ましい。より好ましくは、角度φが０度以上３度以下である切込プリプレグを含むことが好ましい。さらに好ましくは、角度φが、０度以上３度以下である切込プリプレグのみを巻き付けることである。
【００５４】
本発明の中間基材において、中空体又は中実体上に巻き付ける切込プリプレグの枚数は特に限定されず、何枚巻き付けてもよいが、切込プリプレグを１枚のみ巻くことによって、形状追従性の向上および剛性の向上効果の両立が期待されるので、切込プリプレグの枚数は１枚であることが特に好ましい。前述した通り、切込プリプレグの中空体又は中実体の周方向に沿った長さに制限はなく、１枚の切込プリプレグでさえあれば、切込プリプレグを何周巻いてもよい。また、前記切込プリプレグは、巻き付けることができる範囲であれば斜めに巻かれていてもよい。
【００５５】
本発明の中間基材を成形することで繊維強化プラスチックとする方法については特に限定はなく、中間基材に巻き付けられた繊維強化プラスチックが硬化しさえずれば何でもよい。例えば、本発明の中間基材を加熱・加圧して保持するといった方法で成形することができる。
【００５６】
また、本発明の中間基材を成形して繊維強化プラスチックとする方法としては、中間基材を屈曲させる方法で成形しても構わない。ここで、“中間基材を屈曲させる”とは、中間基材を引き伸ばす、曲げるといった、中間基材に荷重を加えて変形させることを指す。この方法としては、例えば、切込プリプレグを巻き付けた中間基材の全体を加熱・加圧し型に沿わせる方法などが考えられる。
【００５７】
また、本発明の中間基材を屈曲させる成形方法によって得られた繊維強化プラスチックの構造の形状については特に限定はなく、例えば曲がりパイプのような屈曲した構造や、図５に示したように半円状の構造をとることもできる。切込プリプレグの切込が開口することによって形状追従できる形状であれば何でもよい。
【００５８】
本発明の用途としては、強度、剛性、軽量性が要求される、自転車用品、ゴルフ等のスポーツ部材のシャフトやヘッド、ドアやシートフレームなどの自動車部材、ロボットアームなどの機械部品、海底ケーブルなどに好ましく適用できる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるというものではない。
【００６０】
＜切込プリプレグの製造＞
“トレカ”（登録商標）プリプレグシートＰ２３５２Ｓ−１９（強化繊維：Ｔ８００Ｓ、樹脂：３９００−２Ｂ、強化繊維の体積含有率：５６％、片面離型紙を積層）又はプリプレグシートＰ３２５２Ｓ−１５（強化繊維：Ｔ７００Ｓ、樹脂：２５９２、強化繊維の体積含有率：６０％、片面離型紙を積層）に所定の位置に刃が配置した回転刃ローラーに押し当てプリプレグを貫通する切込を挿入することにより、等間隔で規則的な切込を有する切込プリプレグを得た。切込領域はプリプレグ全体とした。プリプレグシートは離型紙で担持されており、切込挿入時に離型紙にも厚さの５０％程度まで切込が挿入される。なお、実施例１〜１０および比較例ではＰ２３５２Ｓ−１９を、実施例１１〜１７ではＰ３２５２Ｓ−１５を使用した。
【００６１】
＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞
後述する通り、長さ３００ｍｍのポリプロピレン製中空体又は中実体の樹脂丸棒または長さ３００ｍｍのポリ塩化ビニル製中実体の樹脂丸棒のいずれかにプリプレグを手で巻き付けて中間基材を作製した。丸棒の径方向の長さに関しては、実施例６では直径２ｍｍ、実施例１０、１７では内径１２ｍｍ、外径２０ｍｍ、それ以外では直径２０ｍｍである。なお、プリプレグの積層においては、プリプレグを積層してから樹脂丸棒の上に巻き付けた。
＜形状追従性の評価＞
上述の＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に記載の方法で得た中間基材を、送風定温乾燥機にて真空引きをしながら、以下に示す条件で保温せしめ、樹脂丸棒及び切込プリプレグの流動性を高めた後、送風定温乾燥機から取り出し、常温にて丸棒の両端を支えて内径１９５ｍｍの半円型に沿わせ２０分保持した。この時、型に接触する領域には圧縮の応力が、その反対には引張の応力が負荷される。
・Ｐ２３５２Ｓ−１９をポリプロピレン製中実体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１８０℃、３０分
・Ｐ２３５２Ｓ−１９をポリプロピレン製中空体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１８０℃、２０分
・Ｐ２３５２Ｓ−１９をポリ塩化ビニル製中実体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１１０℃、３０分
・Ｐ３２５２Ｓ−１５をポリプロピレン製中実体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１３０℃、１５分
・Ｐ３２５２Ｓ−１５をポリプロピレン製中空体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１３０℃、１５分
・Ｐ３２５２Ｓ−１５をポリ塩化ビニル製中実体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１１０℃、２５分、
上記保持後、引張の応力が負荷された領域におけるプリプレグを観察し、以下の２段階にて評価した。
○：プリプレグが伸張し形状追従しているもの
△：プリプレグが形状追従しているものの、プリプレグが中実体又は中空体から滑ったと思われる痕跡も観察され、○にも×にも該当しないもの
×：プリプレグが形状追従しておらず、プリプレグが中実体又は中空体から滑ったと思われる痕跡が目視ではっきり見られたもの 
＜取り扱い性の評価＞
上述の＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に記載の方法で得た中間基材の取り扱い性について、以下の２段階にて評価した。
○：プリプレグを巻き付けたときに樹脂丸棒から剥がれにくく、かつ切込プリプレグにおいては形状追従性評価の際に切込が開口しにくいもの
△：プリプレグを巻き付けたときに樹脂丸棒から剥がれやすい、または切込プリプレグにおいては形状追従性の評価において切込が開口しやすいもの
＜剛性の評価＞
上述の＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に記載の方法で得た中間基材を、送風定温乾燥機にて真空引きをしながら以下の条件で硬化させた。
・Ｐ２３５２Ｓ−１９をポリプロピレン製樹脂中実体または中空体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１８０℃
・Ｐ２３５２Ｓ−１９をポリ塩化ビニル製樹脂中実体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１１０℃
・Ｐ３２５２Ｓ−１５をポリプロピレン製樹脂中実体または中空体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１３０℃
・Ｐ３２５２Ｓ−１５をポリ塩化ビニル製樹脂中実体樹脂丸棒に巻き付けた基材：１１０℃
その後に室温まで冷却し、剛性を以下の３段階にて評価した。
◎：中空体又は中実体にプリプレグを繊維方向と樹脂丸棒の軸方向が一致するように巻き付け中間基材を作製し、これを硬化させたときに算出される弾性率とほぼ同等となるもの
○：中空体又は中実体にプリプレグを繊維方向と樹脂丸棒の軸方向が一致するように巻き付け中間基材を作製し、これを硬化させたときに算出される弾性率よりは低い（ほぼ同等と言えない）が、中実体単体の弾性率よりは高い値となるもの
×：中空体又は中実体にプリプレグを繊維方向と樹脂丸棒の軸方向が一致するように巻き付け中間基材を作製し、これを硬化させたときに算出される弾性率より低く、かつ中空体又は中実体単体の弾性率と同じまたは低い値となるもの
（実施例１、１１）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示すプリプレグをそれぞれ用いて、Ｗｓ／Ｌが０．２４、Ｗｓ／Ｌｃが０．００３８となるように切込を挿入したプリプレグを、幅７０ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズに切断後、上記＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に示すポリプロピレン製中実体樹脂丸棒に、強化繊維の配向方向と樹脂丸棒の長手方向が一致するように中央部に１周巻き付け、それぞれ中間基材を作製した。すなわち、得られた中間基材において、切込プリプレグは丸棒の長手方向の３３％の長さを占める。得られた構造体は、樹脂丸棒の外縁上でプリプレグが形状追従し、剛性、取り扱い性共に良好なものが得られた。
【００６２】
（実施例２、１２）
実施例１と同じ形状の、上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグをそれぞれ４枚用意し、実施例１と同じ形状の樹脂丸棒に１周ずつ巻き付けて重ねた以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ中間基材を作製した。作製された中間基材を実施例１と同様にして得られたそれぞれの構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、剛性、取り扱い性共に良好なものが得られた。
【００６３】
（実施例３、１３）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグを、幅７０ｍｍ、長さ３００ｍｍのサイズに切断した以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ中間基材を作製した。すなわち切込プリプレグは、丸棒の長手方向の１００％の長さを占める。得られたそれぞれの構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、樹脂丸棒全体が切込プリプレグで覆われ、剛性、取り扱い性共に良好なものが得られた。
（実施例４、１４)
上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグを、幅３５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズに切断後、実施例１と同じ形状の樹脂丸棒に５周巻き付けて重ねた以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ中間基材を作製した。作製された中間基材を実施例１と同様にして得られたそれぞれの構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、剛性、取り扱い性共に良好なものが得られた。
【００６４】
（実施例５，１５）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグを、幅３５０ｍｍ、長さ３００ｍｍのサイズに切断し、実施例１と同じ形状のポリプロピレン製中実体樹脂丸棒に、強化繊維の配向方向と樹脂丸棒の長手方向が一致するように５周巻き付けた以外は、実施例３と同様にしてそれぞれ中間基材を作製した。得られたそれぞれの構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、樹脂丸棒全体が切込プリプレグで覆われ、外形部の見た目が良好であった。
【００６５】
（実施例６）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示すプリプレグを、Ｗｓ/Ｌｃが約０．３８となるように切込を挿入し、幅７ｍｍ、長さ３００ｍｍのサイズに切断後、上記＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に示す直径２ｍｍのポリプロピレン製中実体樹脂丸棒に、強化繊維の配向方向と樹脂丸棒の長手方向が一致するように１周巻き付け中間基材を作製した。得られた構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、樹脂丸棒全体が切込プリプレグで覆われ、外形部の見た目が良好であったが、樹脂丸棒の周長に対する切込プリプレグの切込長さが大きく、切込が開口してしまい取り扱い性に若干の難があった。
【００６６】
（実施例７）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示すプリプレグに関して、Ｗｓ／Ｌを０．７１、即ちＷｓ／Ｌｃが約０．０１１となる切込プリプレグを使用した以外は、実施例３と同様にして中間基材を作製した。得られた構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、樹脂丸棒全体が切込プリプレグで覆われ、取り扱いにも優れていたが、切込プリプレグの切込角度が大きく、切込が大きく開口してしまい外形部の見た目が若干劣った。
【００６７】
（実施例８）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグを、幅７０ｍｍ、長さ３００ｍｍのサイズに、強化繊維の配向方向と樹脂丸棒の長手方向で形成される角度が１５度になるように切断せしめた後に、上記＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に示すポリプロピレン製中実体樹脂丸棒に１周巻き付けた以外は、実施例３と同様にして中間基材を作製した。得られた構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、樹脂丸棒全体が切込プリプレグで覆われ、外形部の見た目が良好であったが、切込プリプレグが樹脂丸棒の軸方向に対して傾いているため剛性の向上が小さかった。
【００６８】
（実施例９、１６）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグを、上記＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に示すポリ塩化ビニル製中実体樹脂丸棒に巻き付けたこと以外は、実施例２と同様にしてそれぞれ中間基材を作製した。作製された中間基材を実施例２と同様にして得られたそれぞれの構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、剛性、取り扱い性共に良好なものが得られた。
【００６９】
（実施例１０、１７）
上記＜切込プリプレグの製造＞に示す所定のプリプレグを、上記＜プリプレグの中空体又は中実体への巻き付け＞に示すポリプロピレン製中空体(内径：１２ｍｍ、外径：２０ｍｍ)の樹脂丸棒に巻き付けたこと以外は、実施例２と同様にしてそれぞれ中間基材を作製した。作製された中間基材を中空部がつぶれないように注意しながら実施例２と同様にして得られたそれぞれの構造体は、丸棒の外縁上でプリプレグが丸棒に形状追従し、剛性、取り扱い性共に良好なものが得られた。
【００７０】
（比較例１）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例１と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察された。
（比較例２）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例２と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察された。
【００７１】
（比較例３）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例３と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察された。
（比較例４）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例４と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察された。
【００７２】
（比較例５）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例８と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察され、プリプレグが樹脂丸棒の軸方向に対して傾いているため剛性の向上が小さかった。
（比較例６）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例９と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察された。
（比較例７）
プリプレグに切込を挿入しない以外は、実施例１０と同様にして中間基材を作製した。作製された中間基材は、丸棒の外縁部の端部ではプリプレグが形状追従し切れておらず、プリプレグが滑ったような跡が観察された。
【００７３】
【表１】
2018126997.tif 000003
【００７４】
【表２】
2018126997.tif 000004
【００７５】
【表３】
2018126997.tif 000005
【００７６】
【表４】
2018126997.tif 000006
【００７７】
【表５】
2018126997.tif 000007
【００７８】
表中の切込角θとは、切込と強化繊維の配向方向のなす角θを意味する。
【００７９】
表中の切込間隔ｄＬとは、切込によって分断された強化繊維の長さｄＬを意味する。
【００８０】
表中の積層構成とは、巻き付けるのに用いたプリプレグの積層構成を意味する。
【００８１】
表中の切込プリプレグの中実体に占める長さ（％）とは、中実体の長手方向の長さを１００％とした際の、中実体の長手方向を占める切込プリプレグの割合を意味する。
【符号の説明】
【００８２】
１：中空体又は中実体
２：切込プリプレグ
３：断続的な切込（強化繊維の配向方向に対して正の角度）
４：断続的な切込（強化繊維の配向方向に対して負の角度）
５：プリプレグの強化繊維の配向方向
６：プリプレグの強化繊維の配向方向と同一面内における直角方向
【図１】
2018126997.tif 000008
【図２】
2018126997.tif 000009
【図３】
2018126997.tif 000010
【図４】
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【図５】
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