(57)【要約】【課題】  プリフォームの成形サイクルタイムが早く、搬送性及び取扱い性に優れたプリフォームを提供する。【解決手段】  あらかじめバインダーを表面に付着させた強化繊維基材の少なくとも３層以上の積層体を、加熱によりバインダーを溶融させて前記強化繊維基材の層間を接着させたプリフォームであって、加熱時に積層体の積層方向における層間の温度分布が相対的に近い強化繊維基材表面のバインダー付着量を増加させたことを特徴とするプリフォーム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめバインダーを表面に付着させた強化繊維基材を少なくとも３層以上積層した積層体を、加熱によりバインダーを溶融させて前記強化繊維基材の層間を接着させたプリフォームであって、加熱時に積層体の積層方向における層間の温度分布が相対的に低い強化繊維基材表面のバインダー付着量を増加させたことを特徴とするプリフォーム。
【請求項２】
前記積層体を一つもしくは複数に分割された型に積層し、該型を加熱してバインダーを溶融させてなることを特徴とする請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項３】
両面から加熱する型間に配置された前記積層体において、該積層体の積層方向における略中央に配置された強化繊維基材のバインダー付着量を最も多くしたことを特徴とする請求項２に記載のプリフォーム。
【請求項４】
片面にバインダーを付着した強化繊維基材を、該バインダー付着面を積層体の積層方向における略中央にむけて積層し、該略中央において前記バインダー付着面が対向するように積層したことを特徴とする請求項３に記載のプリフォーム。
【請求項５】
片面から加熱する型に配置された前記積層体において、前記バインダーを加熱するプリフォームであって、加熱する該型面から最も離れた強化繊維基材のバインダー付着量を最も多くしたことを特徴とする請求項２に記載のプリフォーム。
【請求項６】
片面にバインダーを付着した強化繊維基材を、加熱する型表面と反対側にバインダー付着面となるように積層し、加熱面から最も離れた強化繊維基材のバインダー付着面を前記加熱する型表面側に向けて積層したことを特徴とする請求項５に基材のプリフォーム。
【請求項７】
プリフォームの空隙率が５０％以上である請求項１から６のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項８】
型をバインダーのガラス転移温度より１０℃以上に加熱した後、型をバインダーのガラス転移温度以下に冷却してから脱型することを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項９】
炭素繊維からなる強化繊維基材を積層してなる請求項１から８のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項１０】
強化繊維は、その引張強さが３０００ＭＰａ以上、引張弾性率が２００ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項１１】
強化繊維基材が織物であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかにに記載のプリフォーム。
【請求項１２】
前記強化繊維基材の表面に付着させたバインダーの付着量が３ｇ／ｍ２から２０ｇ／ｍ２である請求項１から１１のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項１３】
バインダーのガラス転移温度が４０℃から９５℃である請求項１から１２のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項１４】
強化繊維基材におけるバインダーの付着形態が点状、線状または不連続線状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項１５】
剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上である請求項１から１４のいずれかに記載のプリフォーム。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載のプリフォームにマトリックス樹脂を含浸し硬化させてなることを特徴とする繊維強化樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は強化繊維基材を目的の形態にするプリフォームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，以下ＦＲＰという）を製造する際、複雑な形状に対して強化繊維を特定の方向に配置させようとする場合に、強化繊維をあらかじめ賦形したプリフォームを形成して樹脂を含浸させる方法が各種検討されている。プリフォームの製造方法としては、シート状の強化繊維基材を複数積層し、基材間にバインダーを付着させておき、複数の強化繊維基材を所望の形状に変形させた状態でバインダーで固定させたもの等が挙げられる。
【０００３】
従来のプリフォームは、プリフォームの各層間のバインダー付着量は一定か、または片面付着の強化繊維基材が対面する層のみ付着量が多かった。また、プリフォーム内で強化繊維基材の積層順序は対称に積層するのが一般的であるため、プリフォーム中央の層間のバインダー付着量が多くなりやすかった。
【０００４】
プリフォームの成形サイクルタイムが長い場合は、加熱溶着工程、すなわちプリフォームの各層間への伝熱に十分な時間を確保できるので、バインダー付着量が各層間で一定でも十分な固着状態が得られていた。成形サイクルタイムを短縮しようとすると、熱源である型から遠い層間にまで十分に熱伝達しないまま次の成形サイクルに移行することがあり、プリフォームの層間に温度分布が生じ、固着が不十分になった結果、プリフォームを搬送する際の取り扱い性が悪化や、脱型後プリフォームが変形して外観が悪化するという問題が生じていた。
【０００５】
また、強化繊維基材の体積含有率（％）（以下Ｖｆと略記する）が低いと、強化繊維基材同士の接触面積が減り、成形時における熱伝達が著しく悪化する。このため、各層に十分熱を伝達するためには、加熱時間を長くするか、加熱温度を上げる必要があり、経済的に非効率であった。一方でバインダーの付着量を増やすと固着力を向上できるが、全ての層のバインダー量を増やすと、樹脂注入成形（レジン・トランスファー・モールディング：以下ＲＴＭと略記する）時のマトリックス樹脂が含浸しにくくなり、未含浸部位が生じたり、含浸時間が長くなったりするという問題が生じていた。
【０００６】
また、プリフォームを成形する為のバインダーの生成方法やその組成について提案している（特許文献１参照）や成形品の良外観とＲＴＭ成形におけるマトリックス樹脂含浸を両立させるため、最外層のみバインダー量を増やす例（特許文献２参照）があるが、どちらもプリフォームの成形サイクルタイムの短縮について考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６９９７１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０２０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、バインダーは加熱温度と加熱時間によって、発現する固着力が変わることやバインダー付着量に応じて固着力は変化することは知られているものの、成形サイクルタイムの短縮を実現するプリフォームの構成については開示されていない。また、賦形成形型の構成（加熱装置の有無等）や、賦形成形型内部の温度分布に対して、どのようにバインダーの付着量を調整するか記載がない。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、短い成形サイクルタイムで十分な固着力を発現するとともに、マトリックス樹脂の含浸性のよいプリフォームを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明におけるプリフォームは、以下の構成を採用する。
（１）あらかじめバインダーを表面に付着させた強化繊維基材を少なくとも３層以上積層した積層体を、加熱によりバインダーを溶融させて前記強化繊維基材の層間を接着させたプリフォームであって、加熱時に積層体の積層方向における層間の温度分布が相対的に低い強化繊維基材表面のバインダー付着量を増加させたことを特徴とするプリフォーム。
（２）前記積層体を一つもしくは複数に分割された型に積層し、該型を加熱してバインダーを溶融させてなることを特徴とする（１）に記載のプリフォーム。
（３）両面から加熱する型間に配置された前記積層体において、該積層体の積層方向における略中央に配置された強化繊維基材のバインダー付着量を最も多くしたことを特徴とする（２）に記載のプリフォーム。
（４）片面にバインダーを付着した強化繊維基材を、該バインダー付着面を積層体の積層方向における略中央にむけて積層し、該略中央において前記バインダー付着面が対向するように積層したことを特徴とする（３）に記載のプリフォーム。
（５）片面から加熱する型に配置された前記積層体において、前記バインダーを加熱するプリフォームであって、加熱する該型面から最も離れた強化繊維基材のバインダー付着量を最も多くしたことを特徴とする（２）に記載のプリフォーム。
（６）片面にバインダーを付着した強化繊維基材を、加熱する型表面と反対側にバインダー付着面となるように積層し、加熱面から最も離れた強化繊維基材のバインダー付着面を前記加熱する型表面側に向けて積層したことを特徴とする（５）に基材のプリフォーム。
（７）プリフォームの空隙率が５０％以上である（１）から（６）のいずれかに記載のプリフォーム。
（８）型をバインダーのガラス転移温度より１０℃以上に加熱した後、型をバインダーのガラス転移温度以下に冷却してから脱型することを特徴とする（２）から（７）のいずれかに記載のプリフォーム。
（９）炭素繊維からなる強化繊維基材を積層してなる（１）から（８）のいずれかに記載のプリフォーム。
（１０）強化繊維は、その引張強さが３０００ＭＰａ以上、引張弾性率が２００ＧＰａ以上であることを特徴とする（１）から（９）のいずれかに記載のプリフォーム。
（１１）強化繊維基材が織物であることを特徴とする（１）から（１０）のいずれかにに記載のプリフォーム。
（１２）バインダーの付着量が３ｇ／ｍ２から２０ｇ／ｍ２である（１）から（１１）のいずれかに記載のプリフォーム。
（１３）バインダーのガラス転移温度が４０℃から９５℃である（１）から（１２）のいずれかに記載のプリフォーム。
（１４）強化繊維基材におけるバインダーの付着形態が点状、線状または不連続線状であることを特徴とする（１）から（１３）のいずれかに記載のプリフォーム。
（１５）剥離強さが１０Ｎ／ｍ以上である（１）から（１４）のいずれかに記載のプリフォーム。
（１６）（１）から（１５）のいずれかに記載のプリフォームにマトリックス樹脂を含浸し硬化させてなることを特徴とする繊維強化樹脂成形体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、短い成形サイクルタイムで十分な固着力を発言するとともに、マトリックス樹脂の含浸性のよいプリフォームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による積層体の片面のみを加熱した場合における積層間の温度分布とバインダーの付着量を示す説明図である。
【図２】本発明による積層体の両面を加熱した場合における積層間の温度分布とバインダーの付着量を示す説明図である。
【図３】本発明による積層体の片面のみを加熱した場合におけるバインダーを同一量付着させた強化繊維基材を積層し加熱面から最も離れた強化繊維基材のみバインダー付着面を対向させた図である。
【図４】本発明による積層体の両面を加熱した場合におけるバインダーを同一量付着させた強化繊維基材を積層し加熱型間の中央にむけてバインダー付着面を対向させた図である。
【図５】本発明による加熱型により積層体を成形したプリフォームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の望ましい実施の形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００１４】
図１は、加熱型３および押圧型４の間に、バインダー１を片面に付着させた強化繊維基材２を多数積層した積層体５の賦形状態を示したものである。本発明の積層体５は、強化繊維基材２を３枚以上積層したものである。本発明は積層間の温度分布の違いに応じてバインダーの付着量を変えることを特徴としており、強化繊維基材の積層数が３枚未満の場合は積層間の温度分布の違いが生じ得ないため、本発明の対象外とする。強化繊維基材２は少なくとも片面にバインダー１を付着したものであり、この強化繊維基材２を３枚以上積層した積層体を加熱することにより、強化繊維基材２間をバインダー１で固着させて、プリフォーム６とするものである。また、加熱時に、積層体をあらかじめ所望の形状に賦形しておくと、曲面や複雑な凹凸形状の繊維強化プラスチックを得ることができる。
【００１５】
ここで本発明の積層体５は、加熱型３の加熱面（積層体５が載置された面）から遠くなるにつれて、層間のバインダー１の付着量を増加させることを特徴としている。これは加熱型３の加熱面側の近くに配置された強化繊維基材２は、少量のバインダー１でも十分に加熱され、バインダー１によって層間を十分に固着させることができる。この状態では、層間にバインダー１以外の空隙が十分に形成されるため、後述するマトリックス樹脂を含浸させる際にも含浸性を悪化させることなく、隅々まで行き渡らせることが可能となり、マトリックス樹脂の含浸不足によって発生するピンホールを抑制することができる。
【００１６】
一方、加熱型３の加熱面から離れた強化繊維基材２は、バインダー１の付着量を多くすることにより、加熱されにくい状態であってもバインダー１の固着力が上がり、バインダー１の固着不良やプリフォーム６の搬送時の基材捲れを抑制できる。
【００１７】
具体的には、加熱面に近い強化繊維基材２のバインダー１の付着量は３〜７ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは３〜５ｇ／ｍ２である。加熱面から最も離れている強化繊維基材２のバインダー１の付着量は、１５〜２０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１５〜１８ｇ／ｍ２である。加熱面に近い強化繊維基材２と加熱面から最も離れている強化繊維基材２の間にある強化繊維基材２のバインダー１の付着量は７〜１５ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは８〜１４ｇ／ｍ２の間とし、加熱型３の加熱面から離れるにつれてバインダー１の付着量を漸次増加させることが好ましい。
【００１８】
また、積層された隣り合う強化繊維基材２のバインダー１の付着量の差は、４〜９ｇ／ｍ２の範囲が好ましく、より好ましくは４〜７ｇ／ｍ２である。
【００１９】
各層の強化繊維基材２のバインダー１付着量が上記範囲を外れると、バインダー１の付着量が少ない場合は層間の固着力が低下し、また多い場合はマトリックス樹脂の含浸がしにくくなる傾向にある。
【００２０】
図１では、一方の型のみを加熱型３として、強化繊維基材２の同一側の片面にのみバインダー１を付着させた態様を示したが、本発明は、これ以外にも多様な組合せに適用することができる。
【００２１】
図２は、上下に加熱型３を配置して両面から加熱させることで成形時間の短縮を図ったものである。この場合、バインダー１を片面に付着させた強化繊維基材２を多数積層した積層体５の積層順は、積層した強化繊維基材２層間のバインダー１の付着量を積層体の中央に近くなるにつれて増加させることを特徴としている。
【００２２】
図３では、図１と同様に加熱型３および押圧型４を用いて、同量のバインダー１を片面に付着させた強化繊維基材２を加熱型３の型面に対し上向きになるように多数積層し、押圧型４に最も近い強化繊維基材２のみをバインダー１付着面を下向きに積層した積層体５の賦形状態を示したものである。同一量のバインダー１が付着した強化繊維基材２を用いることで、容易に加熱型から最も離れた層間のバインダー１の付着量を増加させることができることを特徴としている。
【００２３】
図４では、図２と同様の上下の加熱型３の間に、図３と同様に同量のバインダー１を片面に付着させた強化繊維基材２を用いた積層体５の構成を示したものである。積層体５の厚さ方向における中央でバインダー１の付着面が対向するように積層させることを特徴としている。
【００２４】
プリフォーム６の成形時に用いる加熱型３については、金型温調装置で金型を加熱する方法が良く用いられるが、金型の温度を一定に保て温度調節が容易であれば特に規定しない。
【００２５】
本発明においてプリフォームの空隙率は、強化繊維基材の体積含有率Ｖｆ（％）から、空隙率＝１００−Ｖｆ（％）で算出することができる。空隙率が５０％以上となるようにすると、強化繊維基材２間をマトリックス樹脂が流動しやすくなるので好ましい。プリフォームの空隙率を５０％未満にしようとすると押圧型４等で圧力を過度に加える必要が生じ、プリフォームの成形サイクルタイムが長くなるおそれがある。プリフォームの空隙率をより大きくすると、強化繊維基材による補強効果が少なくなることから、空隙率の上限は６０％とすることが好ましい。空隙率が６０％以上になると強化繊維基材２間の接触面積が少なくなり、バインダー１の付着量に関わらず固着力を得ることができないおそれがある。
【００２６】
本発明に用いられるバインダー１としては、室温または加熱して粘着性を有するものであれば良く、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂でも、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂でも、それらが混合した組成物であってもよい。このうち、室温で粘着性を有するものは保管することが難しく、強化繊維基材２の表面に散布する工程が煩雑になることから、７０℃以上に加熱すると粘着性を有する樹脂または組成物であることが好ましい。また、その形態についても、固体、液体、糊状等、特に限定されるものではないが、強化繊維基材２の表面に散布する工程が簡便なことから、点状、線状または不連続線状であることが好ましく、なかでも、室温（２５℃程度）で固体状の形態を有し、粉黛として強化繊維基材２の表面に散布し、それを加熱・融着させる方法が自動化しやすく量産に適した方法である。
【００２７】
また、プリフォーム成形時の型の温度はバインダー１のガラス転移温度よりも１０℃以上高く加熱し、プリフォーム脱型時はバインダー１のガラス転移温度よりも低い温度に冷却するのが良い。プリフォーム成形時に型の温度がバインダー１のガラス転移温度よりも１０℃以上の温度とならない場合、バインダー１が溶融しないおそれがあり、またプリフォーム脱型時にバインダー１のガラス転移温度よりも高い温度の場合、バインダー１が層間を固着する前に層間が離れ剥がれるおそれがある。
【００２８】
また、バインダー１のガラス転移温度は４０〜９５℃にするのが好ましい。ガラス転移温度が４０℃よりも低い場合、保管状態でバインダー１の溶融が起こるおそれがある。ガラス転移温度が９５℃よりも高い場合、プリフォーム成形時に加熱型３が高温になり作業性が悪くなるおそがある。
【００２９】
本発明において積層し固着させたプリフォーム６の各層間における接着力が１０Ｎ／ｍ以上となるように付着させるのが好ましい。層間の接着力が１０Ｎ／ｍ未満である場合には強化繊維基材２が自重を支えることができず、プリフォーム６の搬送時等に剥離する不都合がある。なおプリフォーム用の強化繊維基材２の剥離強度は、ＪＩＳ・Ｋ・６８５４−３（１９９９）のＴ型はく離接着強さ試験の方法を模擬して測定した。
【００３０】
強化繊維基材２は、強化繊維をシート状になるように配したものであって、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アライド繊維、金属繊維などが挙げられ、特に軽量かつ高性能な繊維強化複合材料とが得られる点で、炭素繊維が好ましく用いられる。本発明に用いられる炭素繊維としては、アクリル繊維を原料とし強度面で優れた特性を持つポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維でも、石油ピッチなどを原料とし弾性率の面で優れた特性を持つピッチ系炭素繊維の何れでもよい。
【００３１】
また、強化繊維は引張強さが３０００ＭＰａ以上、引張弾性率が２００ＧＰａ以上であることが好ましい。引張強さが３０００ＭＰａ未満である場合や引張弾性率が２００ＧＰａ未満の場合では、所望の剛性を確保する為には板厚を厚くせねばならず結果的に重くなってしまう。
【００３２】
強化繊維基材２の形態としては、高い強度が必要であれば連続した強化繊維で構成することが好ましく、安価であることを求める場合には強化繊維を短くカットした不織布なども選択することができる。連続した強化繊維を用いる場合には、強化繊維束を一方向に引き揃えた一方向材（ＵＤ材）でも、強化繊維束を織製してなる織布材でもよいが、ＲＴＭ成形を行う上では、織布材の方が使いやすい。織布材の織組織としては、平織り、朱子織り、綾織り、ノンクリンプクロスなどが適宜選択できるが、クリア塗装により織り目を意匠面に見せる場合には、平織りや綾織りを用いると意匠性を高くすることができる。また、朱子織りや綾織りの織布はドレープ性が良いため、奥行きの深さが深い３次元形状を賦形する場合に好適に使用される。
【００３３】
強化繊維基材２を積層するには、あらかじめ任意の形状に裁断した強化繊維基材２を重ね合わせ、形状をつける方法を取るのが一般的であるが、バインダー１が付着している強化繊維基材２を積層する場合には、強化繊維基材２を重ね合わせた後、加熱冷却をすることで、積層体の形状を安定化させることができる。
【００３４】
プリフォーム６とするための強化繊維基材２の積層構成としては、所望の形状・設計に合わせて適宜採用させることができる。例えば、自動車外板パネルを成形する場合は、表面積が大きく薄板状の形状が多く、働く荷重も曲げ荷重とねじり等の剪断荷重が共に想定されるため、強化繊維基材２として一方向材や一方向性織布を用いて、強化繊維束が０°、９０°、＋４５°、−４５°の各方向に配列するようにした疑似等方積層構成を採用するのが一般的である。しかしながら、車両の種類や適応される部位に応じて適宜異方性を持たせることもできる。
【００３５】
また、炭素繊維以外にも、表面意匠性や成形性、マトリックス樹脂含浸性を向上させることを目的に、マットや不織布、充填材など他の補強繊維や補助材料を用いることもできる。例えば、ガラスサーフェースマットなどを用いることにより、表面の平滑性やマトリックス樹脂の含浸性を向上できることがある。また、ガラスの連続繊維や他の有機繊維を炭素繊維と併用することで、コストダウンを図る手法もある。さらに、繊維だけでなく、ウレタン等のコア材と併用することで、軽量化やコストダウンを図ることも可能である。
【００３６】
上記のような本発明のプリフォーム６は、ＲＴＭ成形によりＦＲＰを得ることができる。ＲＴＭ成形は、型内に設置したプリフォームに低粘度の液状のマトリックス樹脂を注入して含浸させＦＲＰを得るものである。マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、含浸後に加熱して熱硬化性樹脂を硬化する必要がある。
【００３７】
プリフォーム６を設置する型としては剛体からなるクローズドモールドを用いてもよいし、剛体のオープンモールドと可撓性のフィルム（バッグ）を用いてもよい。後者の場合、プリフォームは剛体オープンモールドと可撓性フィルムの間に設置する。剛体型の材料としては、スチールやアルミニウムなどの金属、ＦＲＰ、木材および石膏などを用いることができる。可撓性のフィルムの材料としては、ポリアミド、フッ素樹脂およびシリコーン樹脂などを用いることができる。
【００３８】
次に、上記プリフォーム６の製造方法、および得られたプリフォームを用いてＦＲＰの製造方法について説明する。
【００３９】
プリフォーム６の製造方法について図１を用いて説明する。バインダー１のガラス転移温度よりも１０℃高く設定した加熱型３の上にバインダー１付きの強化繊維基材２をバインダー１付着面が上向きとなるように、バインダー１付着量が少ない強化繊維基材２から順に積層する。積層した強化繊維基材２の上から押圧型４を乗せ、積層体５を加圧する。その後、積層体を加熱型３から取り出し冷却し、その積層体をプリフォーム６とする。
【００４０】
得られたプリフォーム６を用いたＦＲＰの製造方法の具体的な手順としては、剛体のクローズドモールドを用いる場合は、加圧して型締めし、マトリックス樹脂を加圧して注入することができる。このとき、注入口とは別に吸引口を設け、真空ポンプに接続して吸引することができる。また、吸引口から吸引を行いながら、注入口では加圧せずに大気圧のままで液状のマトリックス樹脂を注入してもよい。
【００４１】
また、剛体のオープンモールドと可撓性フィルムを用いる場合は、マトリックス樹脂のプリフォームへの注入は、通常、吸引口からの吸引と、大気圧による注入口からの注入で実現させることが多い。大気圧による注入で、マトリックス樹脂のプリフォームへの良好な含浸を実現するためには、強化繊維基材の少なくとも片側の表面に樹脂含浸係数が１×１０−１０ｍ２以上で、かつ、強化繊維基材２との樹脂含浸係数比が１．５〜１０の範囲内にある樹脂拡散媒体層を用いることが有効である。この樹脂含浸係数とは、以下の測定法により測定された値である。
【００４２】
樹脂の含浸過程において、基材に含浸する樹脂の挙動は下式に示すダルシー則に従うことが知られており、含浸速度は以下の式で得られる。
ｖ＝（Ｋ／μ）×（ΔＰ／ΔＬ）・・・（１）
ここで、ｖ（ｍ／ｓ）は含浸速度、Ｋ（ｍ２）は含浸係数、μは樹脂粘度（Ｐａ・ｓ）、ΔＰ（Ｐａ）／ΔＬ（ｍ）は単位長さ当たりの圧力勾配である。この式を時間ｔ（ｓ）で積分すれば、含浸係数は以下の式で得ることができる。
Ｋ＝（Ｌ×Ｌ×μ）／（２×Ｐ×ｔ）・・・（２）
ここで、Ｌ（ｍ）は樹脂注入口からフローフロント（流動樹脂の先端）までの距離である。（２）式から、樹脂注入口からフローフロントまでの距離とそこへの到達時間、樹脂粘度、成形圧力が分かれば、含浸係数が計算できる。
【００４３】
また、プリフォームの設置に先立って、剛体型の表面にゲルコートを塗布することも好ましい。プリフォームを設置した後、型締めあるいはバギングを行い、続いてマトリックス樹脂の注入を行う。
【００４４】
マトリックス樹脂としては、低粘度で液状の樹脂であれば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂でも、熱可塑性樹脂でも良い。通常は、強化繊維との接着性が良く高い強度が得られることからエポキシ樹脂が好ましく用いられる。なお、成形品を高温に晒される場所で使用する場合には、ビスマレイミド樹脂やポリイミド樹脂などの耐熱樹脂を利用してもよい。マトリックス樹脂には、各種添加剤を添加することもでき、例えばマトリックス樹脂に紫外線吸収剤を混合すると、紫外線によるマトリックス樹脂の劣化を防止することができる。マトリックス樹脂の粘度は、エポキシ樹脂の場合、室温（２５℃程度）において、１００〜１６０Ｐａ・ｓ程度である。
【００４５】
本発明のプリフォームは、特に用途を限定するものではないが、特に自動車外板パネルをＦＲＰで構成する場合に好適に用いられる。具体的な使用例を挙げると、ボンネットフードや屋根、ドア、トランクリッド、フェンダーなどである。
【００４６】
特に、本発明のプリフォームにおいて強化繊維に炭素繊維を用いて形成されるＦＲＰであるＣＦＲＰは、鋼やアルミなどの金属材料に比べて軽量で、強度、剛性の面でも優れるため、軽量で強度、剛性の高いパネル構造体、特に自動車外板パネルの材料として好適である
【実施例】
【００４７】
以下、本発明について、実施例に基づいてさらに具体的に説明する。なお、本実施例では、次の材料を用いてプリフォームを作成した。
【００４８】
＜材料＞
・二方向性織物：東レ（株）製ＣＯ６３４３Ｂ（織糸：炭素繊維Ｔ３００−３Ｋ、織組織：平織り，織物目付け：１９８ｇ／ｍ２、厚さ：０．２５ｍｍ、縦糸織密度：１２．５本／２５ｍｍ，横糸織密度：１２．５本／２５ｍｍ）
・バインダー：東レ（株）ＣＴ−００６（強化繊維基材用バインダー）
【００４９】
＜強化繊維基材の作製＞
二方向性織物の一方の表面に、バインダーを単位面積当たりの質量（付着量）が４ｇ／ｍ２となるように計算しながら複数枚重ね合わせたガーゼにバインダーを包み万遍なく散布した。続いて、二方向性織物の表面温度が粘着性付与剤が溶融するのに十分な温度になるよう、遠赤外線ヒータの下を０．３ｍ／ｍｉｎで通過させて、バインダーを織物上に固着させて強化繊維基材ａを作製した。
【００５０】
また、バインダーの付着量を１２ｇ／ｍ２に変更した以外は、強化繊維基材ａの作製方法と同様にして、強化繊維基材ｂを作製した。
また、バインダーの付着量を２０ｇ／ｍ２に変更した以外は、強化繊維基材ａの作製方法と同様にして、強化繊維基材ｃを作製した。
【００５１】
また、バインダーが付いていない強化繊維基材ｎを用意した。
【００５２】
＜試験片の切り出し＞
各強化繊維基材から、縦糸、横糸の方向をそれぞれ０゜、９０゜としたときに、０゜が長軸方向となるよう、１５０×２５ｍｍの大きさの試験片を切り出した。
【００５３】
＜実施例１＞
各強化繊維基材から切り出した試験片を、下から、強化繊維基材ａの試験片、強化繊維基材ｂの試験片、強化繊維基材ｃの試験片、強化繊維基材ｎの試験片となるように積層して積層体を得た。なお、バインダー付きの基材はバインダー付着面が上向きになるように積層した。その後、得られた積層体を強化繊維基材ａのバインダーのない面が加熱型表面と接するように、１００℃に加温した加熱型に配置した。
【００５４】
次いで長軸方向で片側から１００ｍｍの範囲を覆うように重り（押圧型）を３０秒間積層体の上に置くことによりプリフォームとした。なお、重りと平板の間に板厚１ｍｍのスペーサーを挟み、空隙率が５５％となるようにした。ここで空隙率は、以下のように算出した。
空隙率＝１００−Ｖｆ（％）
Ｖｆ＝（Ｗ２×１００）／（ρ×Ｔ２）（％）
Ｗ２：ＦＲＰ１ｃｍ２当たり強化繊維の重量（ｇ／ｃｍ２）
ρ：強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ３）
Ｔ２：ＦＲＰの厚さ（ｍｍ）
【００５５】
重りを外し、加熱型からプリフォームを取り出し、自然冷却したプリフォームは層間が剥がれることがなく、端部をつかんで持ち上げても変形することはなかった。
【００５６】
得られたプリフォームを加熱面から遠い層から順に層間の剥離試験を行った。何れの層間の接着強度も１０Ｎ／ｍ以上であった。
【００５７】
＜実施例２＞
重りを置く時間を３０秒から６０秒に変更した以外は、実施例１と同様にして剥離試験を行った。得られたプリフォームは端部をつかんでも持ち上げられ、何れの層間の接着強度も１０Ｎ／ｍ以上であった。
【００５８】
＜実施例３＞
重りを置く時間を３０秒から９０秒に変更した以外は、実施例１と同様にして剥離試験を行った。得られたプリフォームは端部をつかんでも持ち上げられ、何れの層間の接着強度も１０Ｎ／ｍ以上であった。
【００５９】
＜比較例１＞
強化繊維基材の積層順を、下から、強化繊維基材ｂの試験片、強化繊維基材ｂの試験片、強化繊維基材ｂの試験片、強化繊維基材ｎの試験片となるように変更した以外は、実施例１と同様にして剥離試験を行った。加熱面から遠い層は固着せずに持ち上げた時に剥がれた。その他の層間も接着はしていたが、層間の接着強度は１０Ｎ／ｍ未満であった。
【００６０】
＜比較例２＞
重りを置く時間を３０秒から６０秒に変更した以外は、比較例１と同様にして剥離試験を行った。得られたプリフォームは端部をつかんでも持ち上げられたが、加熱面から遠い層間の接着力は１０Ｎ／ｍ未満であった。
【００６１】
＜比較例３＞
重りを置く時間を３０秒から９０秒に変更した以外は、比較例１と同様にして剥離試験を行った。何れの層間の接着強度も１０Ｎ／ｍ以上であった。
【００６２】
以上の実施例及び比較例との対比結果より、本発明では、短い成形サイクルタイムで搬送性の良いプリフォームができ、最適な賦形状態を実現できることが明白になった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
成形のサイクルタイムが短縮でき、且つプリフォームの外観や取り扱い性が向上する為、意匠性が求められ量産性の高い自動車外板部品に適して特に好適なものであり、本発明の適応範囲はこれらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１：バインダー
２：繊維基材
３：加熱型
４：押圧型
５：積層体
６：プリフォーム
【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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