(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂同士を接合した繊維強化樹脂複合体において十分な耐久性を有し、かつ、安価に製造可能な繊維強化樹脂複合体及びその製造装置を提供する。【解決手段】マトリックス樹脂として動的共有結合を含む樹脂と、当該樹脂の内部に配置された強化繊維とを有する繊維強化樹脂１０，１１が複数接合されることで構成され、繊維強化樹脂１０，１１同士が縫合糸２１により縫合されることで繊維強化樹脂複合体１１，１１同士が接合している繊維強化樹脂複合体２０とする。この繊維強化樹脂複合体２０は、繊維強化樹脂１０，１１同士を縫合糸２１により縫合する縫合用針２２を備えた縫合装置と、当該縫合装置により運針される方向において、前記縫合用針の前方、下方、並びに、前記縫合用針の前方及び後方の、うちの少なくともいずれかに存在する樹脂を加熱軟化させる加熱装置とを備える製造装置により製造される。【選択図】図１
2019025841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス樹脂として動的共有結合を含む樹脂と、当該樹脂の内部に配置された強化繊維とを有する繊維強化樹脂が複数接合されることで構成され、
前記繊維強化樹脂同士が縫合糸により縫合されることで繊維強化樹脂複合体同士が接合していることを特徴とする、繊維強化樹脂複合体。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂同士は一本の前記縫合糸により連続的に縫合されていることを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項３】
前記縫合糸のうち、前記繊維強化樹脂の表面近傍部分は、前記繊維強化樹脂を構成する前記樹脂に埋没していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項４】
二つの前記繊維強化樹脂が所定に重ね合わされて接合され、
当該重ね合わされた重ね合わせ部分において、
一方の繊維強化樹脂の表面から内部に向かって他方の繊維強化樹脂までの間を往復するように前記縫合糸が配置され、
前記他方の繊維強化樹脂の表面から内部に向かって前記一方の繊維強化樹脂までの間を往復するように前記縫合糸が配置され、
前記一方の繊維強化樹脂の表面から縫合された縫合糸と、前記他方の繊維強化樹脂の表面から縫合された縫合糸とが編まれることで、前記繊維強化樹脂同士が接合していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項５】
前記繊維強化樹脂の表面に形成された、前記縫合糸が通る穴を覆うように、前記動的共有結合を含む樹脂の被膜が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合体。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂複合体を製造する装置であって、
前記繊維強化樹脂同士を前記縫合糸により縫合する縫合用針を備えた縫合装置と、
当該縫合装置により運針される方向において、前記縫合用針の前方、下方、並びに、前記縫合用針の前方及び後方の、うちの少なくともいずれかに存在する樹脂を加熱軟化させる加熱装置とを備えることを特徴とする、繊維強化樹脂複合体の製造装置。
【請求項７】
マトリックス樹脂として動的共有結合を含む樹脂と、当該樹脂の内部に配置された強化繊維とを有する繊維強化樹脂が複数接合されることで構成され、
前記繊維強化樹脂同士がステープラ用針により留められていることを特徴とする、繊維強化樹脂複合体。
【請求項８】
請求項７に記載の繊維強化樹脂複合体を製造する装置であって、
前記繊維強化樹脂同士を前記ステープラ用針により留めるステープラと、
当該ステープラにより留められる位置に存在する前記樹脂を加熱軟化させる加熱装置とを備えることを特徴とする、繊維強化樹脂複合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂複合体及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維により強化された樹脂である繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は、軽量で、機械的強度に優れていることから、構造材として、或いは高強度部材として幅広い分野にわたり用途開発され、また実用化されている。この材料を用いた構造体の製造方法としては、繊維にあらかじめ熱硬化性樹脂が含浸されて半硬化状態となっているシート状のプリプレグを成型し、加熱して硬化する方法や、繊維を敷き詰めた合わせ型に樹脂を注入し、加熱して硬化するＲＴＭ法（Resin Transfer Molding）が良く知られている。
【０００３】
しかし、大型の構造体の製造のためには加熱装置も構造体全体が入る様に大型化する必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。小さなパーツを加熱硬化した後で接合すれば大型加熱装置は不要だが、接着剤による接合だけでは２つのパーツの間で繊維がつながっておらず強度が低い。穴を空けてボルト又はリベット等で留めることも可能だが、穴の部分に応力が集中するため、ひび割れ等による劣化が懸念される。
【０００４】
繊維を含む織物同士を接合する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、超高分子量ポリエチレン繊維からなる織物と、プリプレグとを、交互に重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記織物と前記プリプレグとを縫合する縫合工程と、前記プリプレグを構成する熱硬化性樹脂を熱硬化させる熱硬化工程とを備えたことを特徴とする超高分子量ポリエチレン繊維織物の接合方法が記載されている。特許文献１に記載の技術では、半硬化状態のプリプレグであれば針が容易に貫通するので、あらかじめ穴を空けることなく縫合を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
繊維強化樹脂を用いた構造体は軽量で強度が高い点が優れているが、大型な構造体の作製はコストが高くつく。このような大型構造体を安価に製造する場合や、圧縮成型機によるプレスだけでは成形できないような複雑構造を安価に製造する場合の方法としては、まず小さなパーツを成型してから接合するという方法がある。しかし、前記の特許文献１の技術では、その接合箇所の強度が低下するか耐久性が低下するという課題がある。また、接着材を用いただけの接合では繊維が結合していないので、他の部分に比べて強度が落ちるという課題がある。
【０００７】
また、縫合による接合を行おうとしても、強度の高い通常の熱硬化樹脂を用いた繊維強化樹脂複合体では、縫合のために穴を空けるとその穴が開いたままになって、穴の存在が強度を弱める。また、穴の部分からクラックが発生し易くなるし、そもそも穴を開ける際にもクラックが発生し易くなる。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、繊維強化樹脂同士を接合した繊維強化樹脂複合体において十分な耐久性を有し、かつ、安価に製造可能な繊維強化樹脂複合体及びその製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を見出して本発明を完成させた。即ち、本発明の要旨は、マトリックス樹脂として動的共有結合を含む樹脂と、当該樹脂の内部に配置された強化繊維とを有する繊維強化樹脂が複数接合されることで構成され、前記繊維強化樹脂同士が縫合糸により縫合されることで繊維強化樹脂複合体同士が接合していることを特徴とする、繊維強化樹脂複合体に関する。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、繊維強化樹脂同士を接合した繊維強化樹脂複合体において十分な耐久性を有し、かつ、安価に製造可能な繊維強化樹脂複合体及びその製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】２枚の繊維強化樹脂を重ね合わせ縫合により接合して得られた繊維強化樹脂複合体の模式図である。
【図２】平板の繊維強化樹脂と折り曲げられた繊維強化樹脂とを重ね合わせ縫合により接合して得られた繊維強化樹脂複合体の模式図である。
【図３】２枚の繊維強化樹脂を縫合することで得られた繊維強化樹脂複合体の断面図である。
【図４】縫合時に縫合糸を強く引くことで縫合糸を繊維強化樹脂に埋没させて得られた繊維強化樹脂複合体の断面図である。
【図５】図３と同様に通常の縫合を行った後、縫合部分に硬化前のＤＣＢ樹脂を塗って加熱及び硬化させることで保護膜を形成した繊維強化樹脂複合体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。
【００１３】
本実施形態の繊維強化樹脂複合体では、マトリックス樹脂として、動的共有結合（Dynamic Covalent Bond）を利用した樹脂（以下「ＤＣＢ樹脂」という）が使用される。そして、このＤＣＢ樹脂の内部を強化繊維で強化したものが繊維強化樹脂であり、この繊維強化樹脂が複数接合されたものが繊維強化樹脂複合体である。
【００１４】
動的共有結合により形成される構造は、熱力学的に安定である一方で、温度、光、圧力等の特定の外部刺激によりその構造を変化させることができる。関与する結合が共有結合であるため、強度も強い。動的共有結合を実現する樹脂としては、例えばエステル結合交換反応を利用したものが考えられる。エステル交換反応を利用するために、硬化時にエステル結合を形成するモノマーとして多官能のエポキシ基を有するエポキシ化合物、硬化剤としてカルボン酸無水物あるいは多価カルボン酸、水酸基を保護する保護基、エステル交換反応を促進する触媒が使用される。
【００１５】
エポキシ化合物の例としては、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルフェノール、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、レゾシノールジグリシジルエーテル、ヘキサヒドロビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテル、テトラブロムビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフロロアセトンジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００１６】
硬化剤であるカルボン酸無水物あるいは多価カルボン酸の例としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、３−ドデセニル無水コハク酸、オクテニルコハク酸無水物、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ドデシル無水コハク酸、無水クロレンディック酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビス（アンヒドロトリメート）、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、ポリアゼライン酸無水物、エチレングリコール  ビスアンヒドロトリメリテート、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸、多価脂肪酸等が挙げられる。
【００１７】
保護基の例としては、トリクロロ酢酸エステル、蟻酸エステル、酢酸エステル、イソ酪酸エステル、ピバル酸エステル、安息香酸エステル、メトキシメチルエーテル、テトラヒドロピラニルエーテル、テトラヒドロチオピラニルエーテル、４−メトキシテトラヒドロピラニルエーテル、４−メトキシテトラヒドロチオピラニルエーテル、テトラヒドルフラニルエーテル、テトラヒドロチオフラニルエーテル、１−メチル−１−メトキシエチルエーテエル、２−（フェニルセレニル）エチルエーテル、ｔ−ブチルエーテル、アリルエーテル、ベンジルエーテル、ｏ−ニトロベンジルエーテル、トリフェニルメチルエーテル、α−ナフチルジフェニルメチルエーテル等が挙げられる。
【００１８】
触媒の例としては、酢酸亜鉛（II）、亜鉛（II）アセチルアセトナート、ナフテン酸亜鉛（II）、アセチルアセトン鉄（III）、アセチルアセトンコバルト（II）、アセチルアセトンコバルト（III）、アルミニウムイソプロポキシド、チタニウムイソプロポキシド、メトキシド（トリフェニルホスフィン）銅（Ｉ）錯体、エトキシド（トリフェニルホスフィン）銅（Ｉ）錯体、プロポキシド（トリフェニルホスフィン）銅（Ｉ）錯体、イソプロポキシド（トリフェニルホスフィン）銅（Ｉ）錯体、メトキシドビス（トリフェニルホスフィン）銅（II）錯体、エトキシドビス（トリフェニルホスフィン）銅（II）錯体、プロポキシドビス（トリフェニルホスフィン）銅（II）錯体、イソプロポキシドビス（トリフェニルホスフィン）銅（II）錯体、トリス（２，４−ペンタンジオナト）コバルト（III）、ナフテン酸コバルト（II）、ステアリン酸コバルト（II）、二酢酸すず（II）、ジ（２−エチルヘキサン酸）すず（II）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、トリアザビシクロデセン、トリフェニルホスフィン、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール等が挙げられる。
【００１９】
なお、動的共有結合としては、光環化付加反応、イミン結合、ジスルフイド結合、アシルヒドラゾン結合、エステル結合等も挙げられるが、これらに限られない。
【００２０】
繊維強化樹脂を構成する強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維をはじめ、合成繊維、半合成繊維、天然繊維等が考えられる。織物状となり四方への引っ張りに対して強度があるものを基本とするが、繊維強化樹脂複合体の使用箇所・使用目的に依っては１方向にだけ沿って並べた繊維を使用する場合もある。
【００２１】
繊維強化樹脂複合体を構成する繊維強化樹脂は、強化繊維を使用しつつＤＣＢ樹脂の板を作製後、加熱して硬化処理を行うことで、得られる。次に、得られた板状のＤＣＢ樹脂に対して加熱あるいは光照射等、共有結合の交換反応を活性化させる処理が施され、プレス等により必要な形状に加工される。これらの工程により、繊維強化樹脂が得られる。そして、複数の繊維強化樹脂をあらかじめ設計した箇所で所定に重ね合わせ、加熱あるいは光照射等で再度共有結合の交換反応を活性化しながらこれらが縫合される。この工程により、繊維強化樹脂複合体が得られる。なお、縫合の代わりに金属の針を用いてステープラで留めてもよい。このようにすることで、強化繊維部分を絡めて接合するため強度が強く、小規模な製造装置のみで大型の構造体を作製できるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００２２】
繊維強化樹脂の作製の際、樹脂を含浸した強化繊維を重ねて加圧及び加熱するか、強化繊維を敷いた金型内に樹脂を注入して加熱するか、手順はいくつか考えられる。そこで、熱硬化性樹脂を用いたＦＲＰの作製手順として知られている従来法のいずれかを選択すればよい。
【００２３】
このとき、繊維強化樹脂を特定の構造体の作製に特化した部品として作製する場合と、様々な構造体の作製に応用可能な汎用材料として作製する場合の二通りが考えられる。前者の場合、最終的な構造体をどのように分割して成形し接合するかという設計に基づき、この後の工程での成形と縫合に都合が良く、無駄のない形と厚さで作製すればよい。後者の場合、基本的には四角い板の形状で作製される。大きさは３０ｃｍ四方から２ｍ四方程度と考えられる。ただし、正方形である必要は無く長方形でもよい。また、周期的に並べて接合する事により大面積の構造を作製できるような、６角形であってもよい。６角形の繊維強化樹脂を多数並べて接合した場合、接合箇所が一直線にならないという特徴があり、強度向上の観点から長方形を並べたものより望ましい場合がある。汎用的な繊維強化樹脂の厚さは、例えば０．５ｍｍから２ｃｍ程度の範囲と考えられる。
【００２４】
なお、接合箇所に段差ができる事が問題となる場合は、あらかじめ接合のために重ね合わせる重ね合わせ部分（のりしろ部分）の厚さを他の部分の半分程度に薄くしておくとよい。汎用の繊維強化樹脂にも、単純に接合して延長する事を想定して周囲の一定の幅の部分を薄くしたタイプがあってよい。
【００２５】
このようにして作製した繊維強化樹脂は、所望の構造体を作製する前の強化繊維と樹脂との混合物という意味ではプリプレグと似ているが、既に熱硬化処理が済んでいる点が大きく異なる。プリプレグを用いる場合、硬化前の状態で保存するには冷却が行われるが、１ヶ月程度の間には成型及び硬化処理を行わないと機能が損なわれ易い。これに対し、繊維強化樹脂は硬化済みのため容易に扱うことが可能で、常温で保存でき、使用すべき期限もない。
【００２６】
次に繊維強化樹脂を加熱してプレス等の方法により所望の形状に加工する。曲がった状態で応力を緩和させるため、プレスの最中も共有結合交換反応が活性化する温度に保つ事が好ましい。なお、場合に依ってはこの段階での成形を省略し、繊維強化樹脂の接合後に成形を行う手順としてもよい。
【００２７】
次に、繊維強化樹脂同士を加熱し縫合することにより繊維強化樹脂同士が接合され、繊維強化樹脂複合体が得られる。この点を図１を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、２枚の繊維強化樹脂１０，１０（パッチワークマルチマテリアル）を重ね合わせ縫合により接合して得られた繊維強化樹脂複合体３０の模式図である。繊維強化樹脂１０，１０は、一本の縫合糸２１により連続的に縫合されている。縫合糸２１には、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、合成繊維、半合成繊維、天然繊維等、繊維強化樹脂１０，１０に埋め込まれている強化繊維１２（図３参照）と同等あるいはそれ以上の強度を持つものが使用される。縫合糸２１は、繊維強化樹脂１０，１０との親和性が高くなじみ易い素材が好ましい。
【００２９】
図１では、縫合糸２１は直線状に１列縫合しているだけだが、複数列縫い付けてもよい。また、重ね合わせ目に並行でなく直角な縫い目としてもよいし、ジグザグな運針としてもよい。図１は手縫いの並み縫いと同等の縫い方を例示しているが、実際にはミシンを使用して縫うことが想定され、その場合には本縫いや環縫い等、図１と異なる縫い方になってもよい。表側及び裏側に縫合糸２１を１本ずつ使用して２本で縫う場合もある（図３参照）。縫い合わせるべき重ね合わせ部分の形状は直線状とは限らず、折れ曲がっている場合やカーブしている場合もあるし、平面的でなく立体的なうねりがある場合もありうる。
【００３０】
繊維強化樹脂１０を軟化するために行われる繊維強化樹脂１０の加熱は、加熱装置により行われる。また、繊維強化樹脂１０，１０同士を縫合するために行われる繊維強化樹脂１０，１０同士の縫合は縫合装置により行われる。加熱及び縫合は、縫合すべき箇所にマイクロ波あるいは赤外線を照射することによって加熱するか、電気ヒータによって加熱されたアイロンと同様の板を押し当てて加熱を行ってから、時間を置かずにミシンを用いて縫合することにより行われる。温度は接合前に成形を行う時と同程度にすることが好ましい。好適な温度は、繊維強化樹脂１０の材料組成及び配合比率によって異なるが、典型的な温度は１５０℃から３００℃程度である。
【００３１】
ここで使用するミシン（縫合装置）は、加熱によって軟化した繊維強化樹脂１０，１０に縫合針２２を刺し、縫合糸２１を使って縫合可能なものである。逆に、そのミシンの性能で縫合できる様に加工温度を設定するという方針も有り得る。どれだけの温度で縫合が可能となるかは、繊維強化樹脂１０，１０の厚さと使用されている繊維強化樹脂の材料の配合により決定される。なお、縫合針２２を刺して空いた穴は、加熱により軟化した繊維強化樹脂１０，１０によって再び埋められるので、縫合針２２はできるだけ細い方が望ましい。
【００３２】
中でも、加熱用のマイクロ波照射機あるいは加熱板（加熱装置）とミシンを一体化し、縫合針２２の運針前方部分を局所的に加熱しながら縫合を行うことで、接合の作業効率が向上する。特に、マイクロ波照射機を使用することで内部からの加熱が可能となり、熱伝導率の低いＤＣＢ樹脂を使用する場合であっても十分に軟化させることができる。更に、運針前方部分に加えて、縫合針２２の運針後方をも加熱すると、縫合によって空いた穴の埋め戻しの促進や、縫合糸２１と繊維強化樹脂１０，１０との接着性をより向上させる効果が期待できる。また、縫合針２２の下方を加熱することで、縫合針２２を刺さり易くしつつ、かつ、加熱部分を少なくすることができる。これらの場所は、適宜組み合わせて加熱することができる。
【００３３】
なお、繊維強化樹脂１０を構成するＤＣＢ樹脂では、加熱により共有結合の組み替えが起こる。そのため、重ね合わせて加熱処理をするだけで、接着材を使わなくても２つの繊維強化樹脂１０，１０は強く接着する。ただし、重ね合わせる前に接着面に繊維強化樹脂１０の成分である触媒又は硬化剤を塗っておくと、界面での共有結合の組み替えがより促進され、２つの繊維強化樹脂１０，１０の接着性を更に向上させる事ができる。
【００３４】
図２は、平板の繊維強化樹脂１０と折り曲げられた繊維強化樹脂１０とを重ね合わせ縫合により接合して得られた繊維強化樹脂複合体４０の模式図である。前記の図１では、平板の２枚の繊維強化樹脂１０，１０について、それぞれの端と端とを接合する場合したが、図２に示すように異なる形状の繊維強化樹脂１０，１０同士を接合してもよい。このような接合をすることで、平板をプレスしただけでは決して得られない複雑な構造で、強い強度を持つものを作製する事が可能である。
【００３５】
図３は、２枚の繊維強化樹脂１０，１０を縫合することで得られた繊維強化樹脂複合体５０の断面図である。この図３の例は、前記の図１とは異なり、ミシンで本縫いとした場合を想定している。２枚の繊維強化樹脂１０，１０のそれぞれにおいて、それらの内部には強化繊維１２，１２がそれぞれ存在する。強化繊維１２，１２は、それぞれ、ＤＣＢ樹脂１１，１１の面方向に延びている。
【００３６】
縫合糸２１は、繊維強化樹脂１０，１０の表側と裏側にそれぞれ１本ずつある。そして、繊維強化樹脂１０，１０の重ね合わせ部分において、上側の繊維強化樹脂１０の表面から内部（下方）に向かって下側の繊維強化樹脂１０との境界部２３（境界部２３の近傍を含む）までの間を往復するように縫合糸２１が配置される。また、同様に、繊維強化樹脂１０，１０の重ね合わせ部分において、下側の繊維強化樹脂１０の表面から内部（上方）に向かって上側の繊維強化樹脂１０との境界部２３（境界部２３の近傍を含む）までの間を往復するように縫合糸２１が配置される。そして、これら２本の縫合糸２１同士が、２つの繊維強化樹脂１０，１０の境界部２３（接合界面。境界部２３の近傍を含む）において編まれることで、繊維強化樹脂１０，１０同士が重ね合わされて接合している。ただし、交差する位置は２枚重ねの繊維強化樹脂１０，１０の中央（境界部２３、及びその近傍）である必要はなく、繊維強化樹脂１０，１０のそれぞれの内部等、どこでもよい。
【００３７】
通常のＦＲＰ板を接着しただけでは、その接着面を介して強化繊維がつながっていないため、２枚を剥がす方向への強度が弱い。しかし、このように縫合を行うと、強化繊維１２が縫合糸２１でつなぎ止められるため、強度が大幅にアップする。
【００３８】
図４は、縫合時に縫合糸２１を強く引くことで縫合糸を繊維強化樹脂１０，１０に埋没させて得られた繊維強化樹脂複合体６０の断面図である。この図４に示す例では、縫合糸２１のうち繊維強化樹脂１０の表面近傍部分は、繊維強化樹脂１０，１０を構成するＤＣＢ樹脂１１，１１に埋没している。縫合針２２（図４では図示しない）によって空いた穴と繊維強化樹脂１０，１０の内部に食い込んだ縫合糸２１上部の割れ目とは、軟化した繊維強化樹脂１０，１０が自然に埋め、接合完了後には縫合糸２１が全く露出していない構造とすることができる。なお、加熱用の板を縫合後に再度押し当てることにより、埋没縫合によって生じた凹凸を平坦化し、穴の埋め戻しを積極的に促進することも可能である。
【００３９】
図４では縫い始め及び縫い終わりの地点で縫合糸２１の端が露出しているが、結び目を作って埋没させる等すれば、これらの縫合糸２１の端をも埋没させる事が可能である。縫合糸２１が露出しないことにより、大気や水分、固形物との擦れ等による縫合糸２１の劣化を防ぐ事ができ、繊維強化樹脂１０，１０同士の接合部分の強度の耐久性が向上する。
【００４０】
このような埋没縫合が可能であるためには、繊維強化樹脂１０，１０が加熱により十分に軟化していることが好ましい。そのため、前記の図３では、縫合針２２が無理なく貫通するだけの柔らかさがあれば十分であったが、この図４のように縫合糸２１を埋没させるには引っ張り力だけで縫合糸２１が埋没するだけの柔らかさを有することが好ましい。繊維強化樹脂１０，１０を構成するＤＣＢ樹脂、硬化剤、触媒の配合の調節及び縫合作業を行う際の温度の設定により、このような柔軟性を実現する事が可能である。ただし、柔軟性が高い配合とすると硬化時の強度が低下する傾向があるので、繊維強化樹脂複合体６０として必要な強度を満たす範囲で調節するようにすることが好ましい。
【００４１】
図５は、図３と同様に通常の縫合を行った後、縫合部分に硬化前のＤＣＢ樹脂を塗って加熱及び硬化させることで保護膜１３を形成した繊維強化樹脂複合体７０の断面図である。この場合では、ＤＣＢ樹脂１１，１１の加熱の度合いが前記の図１〜図４の程度よりも低く、縫合糸２１を通し、表面に残った穴は、ＤＣＢ樹脂１１，１１の溶融によっては塞がらない。そこで、残った穴を覆うように、硬化前のＤＣＢ樹脂を塗って加熱及び硬化させることで、残った穴が塞がり、かつ、縫合糸２１が保護膜１３で覆われる。なお、この保護膜１３は、前記の繊維強化樹脂１０のうちのＤＣＢ樹脂１１と同様の材料（即ち、動的共有結合を含む樹脂）により構成される。そのため、硬化後に得られる保護膜１３（被膜）は、繊維強化樹脂１０と一体となって、即ち、繊維強化樹脂１０の一部となって構成される。
【００４２】
塗ったＤＣＢ樹脂を硬化させる温度は、通常、再加熱により軟化させて成形や縫合を行う時の温度より低く、例えば１００℃〜２００℃程度である。そして、硬化のためには、この温度にて２時間〜１２時間程度保持することが好ましい。
【００４３】
なお、縫合と関連する接合方法として、図示はしないが、加熱後又は加熱と同時にステープラを使って金属の針（ステープラ用針）で２枚の繊維強化樹脂１０，１０を留める（接合する）という方法もある。針が２枚の繊維強化樹脂１０，１０に含まれる強化繊維１２を貫通して留める形になることにより、剥がれる方向への引っ張りに対する強度は、繊維強化樹脂１０，１０を接着しただけの場合に比べて向上する。ステープラ用針を使用する際、ステープラ用針により留められる部分の繊維強化樹脂１０，１０は、前記加熱装置と同様の加熱装置により予め加熱軟化されることが好ましい。
【００４４】
また、ミシンと比べてステープラの方が構造が単純となり、安価である。また、ステープラによる接合箇所を増やすことで、接合強度も増加する。そこで、構造体の用途及び必要な耐久性、製造コストのバランスに応じて、ステープラによる接合も選択肢の一つとなる。なお、ステープラの圧着部分に樹脂を加熱する装置を付けて一体化すると、加熱と接合を一つの動作で行うことが可能となり、接合の作業効率が向上する。
【００４５】
また、目的の構造体の構造によっては、繊維強化樹脂１０，１０の接合の後に折り曲げや型押しによる成形が行われる。この場合には、変形が必要な箇所を加熱し、成形が行われる。これにより、目的の構造体が完成する。そして、繊維強化樹脂１０，１０で作製された構造体は、耐クラック性が高く、クラックが発生しても再加熱による補修が可能であるという利点も備えている。
【００４６】
以上の例によれば、取り扱いが容易で、保存も利き、汎用性が高く安価な硬化済み繊維強化樹脂を材料として、安価な加工及び接合工程により、軽量で強度が高く大型で複雑な構造体を提供することができる。また、この構造体は、繊維強化樹脂の特徴である耐クラック性が高く、もしクラックが発生しても再加熱により修復可能であるという利点も併せ持つ。
【００４７】
前記の例では、加熱により動的共有結合が活性化する繊維強化樹脂を例示した。そこで、次に、光照射により動的共有結合が活性するＤＣＢ樹脂を用いて繊維強化樹脂を作製し、これを用いて軽量で強度の高い大型で複雑な構造体を安価に製造する方法を示す。
【００４８】
光照射により活性化するＤＣＢ樹脂には様々な材料が考えられるがその一例としては、四官能性のチオール誘導体と二官能性のビニルエーテル誘導体とをラジカル重付加反応することで得られる架橋高分子に、開環重合性のモノマーを添加して共重合を行わせたもの等が挙げられる。光照射を行うと、高分子マトリクス中に残存する光開始剤よりラジカルが発生し、アリルスルフィド結合の交換反応が活性化する。
【００４９】
繊維強化樹脂の大まかな作製方法は、前記の加熱により動的共有結合が活性する樹脂材料を使用する場合と同じであるが、使用する樹脂材料が異なるので、その材料に適切な温度、時間等の条件を適用して作製される。
【００５０】
プレス等により繊維強化樹脂の形状の加工を行う際には、加工を容易にするために、プレスの前に十分に光照射を行うことが好ましい。特に、加熱によって活性化する場合と異なり、プレスを行っている最中に光を照射する事は困難である。そのため、プレス終了後、応力緩和が十分でなく元の形に戻ろうとする力が働く場合には、繊維強化樹脂を部分的に保持して変形した形状を保ちつつ、光照射を行って応力が十分に緩和するのが促される。
【００５１】
次いで、光照射を行いながら縫合作業が行われる。その作業の進め方は加熱の代わりに光照射を行う点を除いて前記の例と同様である。また、部分的な変形や補修が必要な場合には、前記の例では部分的に加熱していた工程で、部分的光照射が行われる。このようにしても、繊維強化樹脂同士を接合した後であっても十分な耐久性を有し、かつ、安価に製造可能な繊維強化樹脂複合体が得られる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  繊維強化樹脂
１１  ＤＣＢ樹脂
１２  強化繊維
１３  保護膜
２０  繊維強化樹脂複合体
２１  縫合糸
２２  針
２３  境界部
３０  繊維強化樹脂複合体
４０  繊維強化樹脂複合体
５０  繊維強化樹脂複合体
６０  繊維強化樹脂複合体
７０  繊維強化樹脂複合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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