(57)【要約】【課題】液体樹脂を使用する樹脂含浸法において、樹脂含浸性を向上し、樹脂含浸後に剥離除去が不要な残置型の強化繊維製樹脂パス媒体を提供する。【解決手段】強化繊維積層体１１の下面などに添設して、液体樹脂を用いる複合材料の成形方法に用いられる樹脂パス媒体であって、前記樹脂パス媒体として、立体形状に形態保持された、炭素繊維，ガラス繊維，セラミック繊維，その他の強化繊維条１０ａを所定の方向に引き揃えることによってなり、成形後も残置できる残置型の強化繊維製樹脂パス媒体１０。この強化繊維製樹脂パス媒体１０による樹脂パスを利用して、強化繊維積層体１１への樹脂含浸性を向上すると共に、樹脂含浸後にこの強化繊維製樹脂パス媒体１０を、強化繊維積層体１１から剥離除去不要にした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体樹脂を用いる複合材料の成形方法に用いられる樹脂パス媒体であって、立体形状に形態保持された無機強化繊維条を所定の方向に引き揃えることによってなり、成形後も残置できる残置型の強化繊維製樹脂パス媒体。
【請求項２】
前記強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条において、第二の強化繊維条を螺旋状に巻き付けることによって、無機強化繊維条を立体的に形態保持したことを特徴とする請求項１に記載の強化繊維製樹脂パス媒体。
【請求項３】
前記第二の強化繊維条として、前記強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条と同様の無機強化繊維条を螺旋状に巻き付けることによって、無機強化繊維条を立体的に形態保持したことを特徴とする請求項２に記載の強化繊維製樹脂パス媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は航空・宇宙用構造体、建築用構造体、自動車用構造体、船舶構造体、その他強度が必要とされる各種構造体に用いる複合材料用繊維基材への液体樹脂含浸性を向上する、残置型の強化繊維製樹脂パス媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に航空・宇宙用構造体、建築用構造体、自動車用構造体、船舶構造体、その他強度が必要とされる各種構造体などの成形方法としては、プリプレグを使用したオートクレーブによる成形法が知られているが、基材のロスがたいへん多く、高コストであり、複雑形状を得ることは困難である。最近では、ドライプリフォームに液体樹脂を含浸して成形するＲＴＭ法（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）が普及しつつある。中でも、成型用バッグとモールドによって形成される密閉空間にドライプリフォームを設置し、真空圧でモールドに押し付けて成形するＶａＲＴＭ法（Ｖａｃｕｕｍ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）が安価な成形方法として注目されている。
【０００３】
ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法によって複合材料用繊維基材を樹脂含浸、成形する場合、繊維構造体の強度を上げるために繊維密度を高くしたり、複雑な形状の基材にしたりすると、樹脂含浸工程で全面に樹脂が含浸できずにボイドが発生したり、樹脂含浸時間が非常に長くなるといったことが起こり、時には基材全体に樹脂が行き渡らないことさえある。このような現象は、低コスト化・高強度化のために、大型の複合材料用繊維基材に液体樹脂を含浸して成形する場合や、基材が厚い場合などに顕著であり、同時にその強度も著しく低下させる原因となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ＲＴＭ法、ＶａＲＴＭ法といった成形方法を取る場合、液体樹脂を瞬時に真空圧下に有るプリフォーム全体に行き渡らせる手段として、樹脂流路を確保し、圧力がかかっても押しつぶされない、ポリエステル製、ポリプロピレン製などのネット状樹脂パス媒体が各社によって販売され、成形時に使用されている。しかし、この樹脂パス媒体は成形物を構成する強化繊維とは異なる材料であるため、成形後に本体から剥離して廃棄する必要がある。また、成形物の大型化によって、この剥離するという作業自体が非常に困難となっている。このような問題があるために、ＲＴＭ法、ＶａＲＴＭ法などを用いた繊維構造体の成形は高コストになり、安定した強度を持たせることも難しくなっている。本発明によってなる樹脂パス媒体の上記と異なる点は、樹脂パス媒体を複合材料用繊維基材の強化繊維と同じ材料で構成したために、成形後も残置できる点である。しかし、一般に強化繊維として使用されている無機繊維は偏平糸状であり、そのまま用いて樹脂パス媒体とし、樹脂の流路を充分に確保するという点では問題があった。本発明では、強化繊維条を立体形状に保持することにより、樹脂流路の確保を可能とした。
【０００５】
一方、複合材料用繊維基材自体の樹脂含浸性を高めるために、各種の方法も提案されている。例えば、繊維構造体を構成する繊維のサイズ剤を工夫したもの（特許文献１参照。）、あるいは樹脂含浸方法を工夫したもの（特許文献２参照。）、さらには複合材料用繊維基材の組織や繊維そのものを工夫したもの（特許文献３，４，５，６参照。）などが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０１３０６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３４０７８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１６４４４１号公報
【特許文献４】
特開平１０−２１７２６３号公報
【特許文献５】
特開平０９−２０７２３６号公報
【特許文献６】
特開２００１−０７３２４１号公報
【０００７】
これらは、強化繊維自体の材料の性質や繊維組織、繊維構造に関しての発明であり、本発明によってなる樹脂パス媒体は複合材料用繊維基材の表面付近に添設して用いることによって、樹脂流路を確保しようとするものである。
【０００８】
したがって、本発明では、強化繊維を立体形状に保持し、樹脂流路を確保して樹脂含浸性を向上させ、なおかつ、樹脂含浸後に剥離する必要が無く、複合材料のコストを低減させることのできる残置型の強化繊維製樹脂パス媒体を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の残置型の強化繊維製樹脂パス媒体は、液体樹脂を用いる複合材料の成形方法に用いられる樹脂パス媒体であって、立体形状に形態保持された無機強化繊維条を所定の方向に引き揃えることによってなり、成形後も残置できることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
また、本発明の残置型の強化繊維製樹脂パス媒体は、前記強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条において、第二の強化繊維条を螺旋状に巻き付けることによって、無機強化繊維条を立体的に形態保持したことを特徴とする（請求項２）。
【００１１】
また、本発明の残置型の強化繊維製樹脂パス媒体は、前記第二の強化繊維条として、前記強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条と同様の無機強化繊維条を螺旋状に巻き付けることによって、強化繊維条を立体的に形態保持したことを特徴とする（請求項３）。
【００１２】
ここで、上記の「第二の強化繊維条」なる用語は、強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条に、これとは別物の、あるいはこれと同様の強化繊維条を螺旋状に巻き付けることを意味するものであり、その材質が強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条と同一の場合は勿論、異なる強化繊維条の場合、あるいは樹脂含浸後に残置させても強度上問題がない強化繊維条をも含むことを意味する。第二の強化繊維条が、上記のような強化繊維条で構成されているので、樹脂含浸後に強化繊維製樹脂パス媒体を剥離する作業が不要になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る残置型の強化繊維製樹脂パス媒体の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１（Ａ）は、本発明の第一実施形態に係る残置型の強化繊維製樹脂パス媒体１０を用いた複合材料用繊維基材における斜視図を示す。図において、１１は炭素繊維，ガラス繊維，アラミド繊維，セラミック繊維，その他の強化繊維条を一方向に引き揃えた一方向性強化繊維シート（ＵＤシート）を、その強化繊維の引き揃え方向を、例えば、０°、９０°、＋４５°、−４５°のように異ならせて積層してなる強化繊維積層体である。この強化繊維積層体１１の形状および大きさならびに厚さは、用途に応じて任意に設定することができる。
【００１５】
１０はこの強化繊維積層体１１の下面に添設された、本発明の第一実施形態である、例えば、図１（Ｂ）に示すように、立体形状に形態保持された炭素繊維，ガラス繊維，セラミック繊維，その他の無機強化繊維条１０ａを所定の方向（図示例では長手方向）に引き揃えることによってなり、成形後も残置できる残置型の強化繊維製樹脂パス媒体である。なお、強化繊維製樹脂パス媒体１０における無機強化繊維条１０ａの引き揃え方向は、任意の方向に、また複数層に引き揃えることができる。
【００１６】
また、強化繊維製樹脂パス媒体１０は、強化繊維積層体１１が比較的薄い場合や繊維密度が低い場合は、その上面または下面のいずれか一面または両面に添設される。また、強化繊維積層体１１が厚い場合や繊維密度が高い場合は、両面、および側面に添設されてもよい。また、強化繊維製樹脂パス媒体１０は、強化繊維積層体１１の製造工程途中で添設されてもよいし、強化繊維積層体１１の製造工程終了後に添設されてもよい。
【００１７】
上記の複合材料用繊維基材は、強化繊維製樹脂パス媒体１０の立体形状に形態保持された無機強化繊維状１０ａによって、樹脂パスが確保され、ＶａＲＴＭ法またはＲＴＭ法により、前記強化繊維積層体１１に液体樹脂を含浸し成形する際に、液体樹脂が強化繊維製樹脂パス媒体１０を樹脂パスとして、強化繊維製樹脂パス媒体１０と接する強化繊維積層体１１の下面全面に瞬時に流動していき、次いで強化繊維積層体１１の厚さ方向に流動していくので、強化繊維積層体１１全体に均一に、しかも短時間で確実に樹脂を含浸することができる。
【００１８】
このため、この強化繊維製樹脂パス媒体を用いて樹脂含浸した複合材料は、従来のような部分的に樹脂の未含浸部分（ボイド）が存在して部分的に強度が不足したり、樹脂含浸のスピードが遅いために樹脂の熱履歴が最適でなくなって、樹脂の強度が発揮できずに、全体の強度が所定の設計強度よりも不足したりするといった現象がなくなって、基材全体が均一、かつ確実に強化された複合材料が得られる。しかも、強化繊維製樹脂パス媒体１０を複合材料と同様の強化繊維で構成しているため、一般に使用されているようなポリエステル製、ポリプロピレン製などの樹脂パス媒体を、樹脂含浸後に剥離するものに比較して、強化繊維製樹脂パス媒体１０を樹脂含浸後に剥離除去しないでそのまま残置させることが可能であり、さらに複合材料のコストダウンが図れる。
【００１９】
なお、図１は、本発明における使用例の模式図である。本発明による樹脂パス媒体の典型的な実施形態として図２を示す。図２は樹脂パス媒体１０を構成する立体形状に形態保持された強化繊維条１０ａを一方向に引き揃えて１層１０１とし、立体形状に形態保持された強化繊維条１０ｂを他方向に引き揃えてそれを前記１層１０１とは互いに異なる方向に重ね合わせて構成される他の１層１０２とした２層構造の樹脂パス媒体である。図２に示す樹脂パス媒体１０は、ニッティングやステッチング、または製織などの手段によって形成される。
【００２０】
図３は、本発明の第二実施形態に係る残置型の強化繊維製樹脂パス媒体２０における要部拡大斜視図を示す。図において、前記同様に、基材となる無機強化繊維条２１に対して、第二の強化繊維条２２、例えば、炭素繊維，ガラス繊維，セラミック繊維などの無機強化繊維条、あるいはアラミド繊維やポリエステル繊維、高強度ポリアリレート繊維、その他、樹脂含浸後に残置させても強度上問題がない繊維条を螺旋状に巻き回して構成されている。
【００２１】
したがって、前記強化繊維製樹脂パス媒体２０は、基材となる無機強化繊維条２１に対して、第二の強化繊維条２２を螺旋状に巻き回して構成されているので、無機強化繊維条が立体形状に保持され、樹脂パス性が向上する。特に、第二の強化繊維条２２を無機強化繊維、あるいは残置させても強度上問題がない繊維条で構成したので、この強化繊維製樹脂パス媒体２０を樹脂含浸後に剥離除去しないでそのまま残置させることが可能であり、複合材料のコストダウンが図れる。
【００２２】
図４は本発明の第三実施形態に係る残置型の強化繊維製樹脂パス媒体３０における要部拡大斜視図を示す。図において、３１は前記同様の基材からなる無機強化繊維条３１と、第二の無機繊維条３２とを互いに螺旋状に巻き回して構成されているので、前記同様に無機強化繊維条が立体形状に保持されるので、樹脂流路が確保される。特に、第二の強化繊維条３２を無機強化繊維で構成したので、この強化繊維製樹脂パス媒体３０を樹脂含浸後に剥離除去しないでそのまま残置させることが可能であり、複合材料のコストダウンが図れる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の残置型の強化繊維製樹脂パス媒体によれば、液体樹脂を用いる複合材料の成形方法に用いられる樹脂パス媒体であって、立体形状に形態保持された強化繊維条を所定の方向に引き揃えることによってなり、成形後も残置できるものであるから、強化繊維製樹脂パス媒体によって樹脂パスが確保され、樹脂含浸性が優れた強化繊維製樹脂パス媒体が得られる。しかも、この強化繊維製樹脂パス媒体は強化繊維で構成されているので、樹脂含浸後に剥離除去する必要が無くそのまま残置させることができるので、剥離除去作業が不要で、生産性が向上して、複合材料の製造コストを低減することができる。
【００２４】
また、本発明の残置型の強化繊維製樹脂パス媒体によれば、前記強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条において、第二の強化繊維条を螺旋状に巻き付けることによって、無機強化繊維条を立体的に形態保持したことを特徴とするものであるから、無機強化繊維条に第二の強化繊維条を螺旋状に巻き回した構成によって樹脂パス性を向上した残置型の強化繊維製樹脂パス媒体が得られる。
【００２５】
また、本発明の残置型の強化繊維製樹脂パス媒体によれば、前記第二の強化繊維条として、前記強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条と同様の無機強化繊維条を螺旋状に巻き付けることによって、無機強化繊維条を立体的に形態保持したことを特徴とするものであるから、前記無機強化繊維条と第二の無機強化繊維条との螺旋構成によって樹脂パス性が向上した残置型の強化繊維製樹脂パス媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第一実施形態に係る強化繊維製樹脂パス媒体を用いた複合材料用繊維基材の斜視図、
（Ｂ）は本発明の第一実施形態に係る残置型の強化繊維製樹脂パス媒体の斜視図である。
【図２】本発明の典型的な実施形態に係る残置型の強化繊維製樹脂パス媒体を示す拡大斜視図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る強化繊維製樹脂パス媒体における要部拡大斜視図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る強化繊維製樹脂パス媒体における基材となる無機強化繊維条と第二の無機繊維条とを互いに螺旋状に巻き付けた状態の要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０  残置型の強化繊維製樹脂パス媒体
１０ａ，１０ｂ  無機強化繊維条
１０１，１０２  無機強化繊維条よりなる層
１１  強化繊維積層体
２１強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条
２２  強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条に螺旋状に巻き付けられた第二の強化繊維条
３１  強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条
３２  強化繊維製樹脂パス媒体を構成する無機強化繊維条と互いに螺旋状に巻き付けられた第二の無機強化繊維条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004160744.tif 000006