(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物を熟成のために保管したり運搬したりする際でも、未増粘のマトリックス樹脂組成物が漏れ出すことを抑制できる積層体、及びシート状物の積層方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料２が一対の第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４で挟持されたシート状物１の積層体であって、シート状物１における繊維強化樹脂材料２の側縁よりも外側に第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４の側端部同士が接する耳部５が形成されており、耳部５が折り曲げられた状態でシート状物１が積み重ねられている、積層体１０。耳部５を折り曲げる折り曲げ工程と、シート状物１を積み重ねる積層工程と、を有するシート状物１の積層方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料と、前記繊維強化樹脂材料を挟み込む一対のキャリアシートとを備えるシート状物の積層体であって、
前記一対のキャリアシートは前記繊維強化樹脂材料よりも広く、前記シート状物における前記繊維強化樹脂材料の縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの端部同士が接する耳部が形成されており、
前記耳部が折り曲げられた状態で前記シート状物が積み重ねられている、積層体。
【請求項２】
前記シート状物が、前記一対のキャリアシートの幅が前記繊維強化樹脂材料の幅よりも広い帯状で、前記繊維強化樹脂材料の両側の側縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの側端部同士が接する耳部が形成されており、
前記耳部が折り曲げられた状態で前記シート状物が折り重ねられている、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記耳部が上側に折り曲げられている、請求項１又は２に記載の積層体。
【請求項４】
複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料と、前記繊維強化樹脂材料を挟み込む一対のキャリアシートとを備え、
前記一対のキャリアシートが前記繊維強化樹脂材料よりも広く、前記繊維強化樹脂材料の縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの端部同士が接する耳部が形成されたシート状物の積層方法であって、
前記耳部を折り曲げる折り曲げ工程と、
前記シート状物を積み重ねる積層工程と、を有するシート状物の積層方法。
【請求項５】
前記シート状物が、前記一対のキャリアシートの幅が前記繊維強化樹脂材料の幅よりも広い帯状で、前記繊維強化樹脂材料の両側の側縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの側端部同士が接する耳部が形成されており、
前記シート状物を長さ方向において前後に複数回折り返しながら積み重ねる、請求項４に記載のシート状物の積層方法。
【請求項６】
前記耳部を上側に折り曲げる、請求項４又は５に記載のシート状物の積層方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体及びシート状物の積層方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部分的に肉厚の異なる部分や、リブやボスなどを有する繊維強化樹脂材料成形体の中間材料としては、金型による成形時に流動しやすい性質を有するＳＭＣ（Sheet Molding Compound）が広く用いられている。ＳＭＣは、例えばガラス繊維や炭素繊維などの長尺の強化繊維を所定の長さに裁断した複数のチョップド繊維束で形成されたシート状繊維束群に、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂材料である。例えば、該繊維強化樹脂材料を適宜切断加工した後に金型により所望の形状に成形することで繊維強化樹脂材料成形体が得られる。
【０００３】
該繊維強化樹脂材料の製造方法としては、例えば、以下の方法が知られている。シート状繊維束群がマトリックス樹脂組成物からなる一対の樹脂シートで挟まれた長尺の材料前駆体を両面から加圧し、シート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させて長尺の繊維強化樹脂材料を得る（例えば、特許文献１）。より具体的には、例えば、シート状繊維束群が一対の樹脂シートで挟まれた材料前駆体を一対のキャリアシート間に配置した状態で含浸を行い、繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物を得る方法が挙げられる。製造後には、通常、シート状物が収納容器内に収納された状態で、熟成のために一定期間保存される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−２４９４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このようにして得られるシート状物においては、保存時や運搬時等に未増粘のマトリックス樹脂組成物の一部が一対のキャリアシートの間から漏れ出すことがある。未増粘のマトリックス樹脂組成物が漏れ出して収納容器内が汚れると、そのマトリックス樹脂組成物の除去に多大な労力を要することになる。
【０００６】
本発明は、繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物を熟成のために保管したり運搬したりする際でも、未増粘のマトリックス樹脂組成物が漏れ出すことを抑制できる積層体、及びシート状物の積層方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の構成を有する積層体及びシート状物の積層方法を提供する。
［１］複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料と、前記繊維強化樹脂材料を挟み込む一対のキャリアシートとを備えるシート状物の積層体であって、
前記一対のキャリアシートは前記繊維強化樹脂材料よりも広く、前記シート状物における前記繊維強化樹脂材料の縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの端部同士が接する耳部が形成されており、
前記耳部が折り曲げられた状態で前記シート状物が積み重ねられている、積層体。
［２］前記シート状物が、前記一対のキャリアシートの幅が前記繊維強化樹脂材料の幅よりも広い帯状で、前記繊維強化樹脂材料の両側の側縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの側端部同士が接する耳部が形成されており、
前記耳部が折り曲げられた状態で前記シート状物が折り重ねられている、［１］に記載の積層体。
［３］前記耳部が上側に折り曲げられている、［１］又は［２］に記載の積層体。
［４］複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料と、前記繊維強化樹脂材料を挟み込む一対のキャリアシートとを備え、
前記一対のキャリアシートが前記繊維強化樹脂材料よりも広く、前記繊維強化樹脂材料の縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの端部同士が接する耳部が形成されたシート状物の積層方法であって、
前記耳部を折り曲げる折り曲げ工程と、
前記シート状物を積み重ねる積層工程と、を有するシート状物の積層方法。
［５］前記シート状物が、前記一対のキャリアシートの幅が前記繊維強化樹脂材料の幅よりも広い帯状で、前記繊維強化樹脂材料の両側の側縁よりも外側に前記一対のキャリアシートの側端部同士が接する耳部が形成されており、
前記シート状物を長さ方向において前後に複数回折り返しながら積み重ねる、［４］に記載のシート状物の積層方法。
［６］前記耳部を上側に折り曲げる、［４］又は［５］に記載のシート状物の積層方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の積層体においては、繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物を熟成のために保管したり運搬したりする際でも、未増粘のマトリックス樹脂組成物が漏れ出すことが抑制される。
本発明のシート状物の積層方法によれば、繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物を熟成のために保管したり運搬したりする際でも、未増粘のマトリックス樹脂組成物が漏れ出すことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一例である積層体を梱包した梱包体を示した断面図である。
【図２】図１の梱包体のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の積層体を形成するシート状物を示した断面図である。
【図４】本発明のシート状物の積層方法の一例の積層工程を示した断面図である。
【図５】本発明のシート状物の積層方法の一例の折り曲げ工程を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［積層体］
本発明の積層体は、複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料と、前記繊維強化樹脂材料を挟み込む一対のキャリアシートとを備えるシート状物によって形成されている。該シート状物においては、一対のキャリアシートが繊維強化樹脂材料よりも広く、繊維強化樹脂材料の縁よりも外側に一対のキャリアシートの端部同士が接する耳部が形成されている。本発明では、このようなシート状物が、耳部が折り曲げられた状態で積み重ねられている。
【００１１】
シート状物の態様は、特に限定されず、長尺の帯状物であってもよく、枚葉であってもよい。また、シート状物を積み重ねる態様としては、耳部を折り曲げる以外は特に限定されず、長尺の帯状のシート状物を長さ方向において前後に繰り返し折り返して積み重ねた態様であってもよく、複数の枚葉のシート状物を積み重ねた態様であってもよい。
【００１２】
以下、本発明の積層体の一例を示してさらに詳細に説明する。図１及び図２は、本実施形態の積層体１０が梱包された梱包体１００を示した断面図である。
梱包体１００は、梱包容器１１０と、梱包容器１１０の内側に設置されたフレキシブルコンテナバッグ１１２（以下、フレコンバッグ１１２という。）と、フレコンバッグ１１２内に収納された積層体１０と、フレコンバッグ１１２内で積層体１０の形状を保持する保持シート１１４と、フレコンバッグ１１２内の隙間を埋める発泡材１１６と、を備えている。
【００１３】
（積層体１０）
積層体１０は、シート状物１が積み重ねられて形成されている。シート状物１は、図３に示すように、複数の繊維束で形成されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸された繊維強化樹脂材料２と、繊維強化樹脂材料２を挟み込む一対の第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４と、を備える。シート状物１においては、第１キャリアシート３が繊維強化樹脂材料２の下側に配置され、第２キャリアシート４が繊維強化樹脂材料２の上側に配置されている。
【００１４】
シート状物１は、帯状であり、図１及び図３に示すように、第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４の幅が繊維強化樹脂材料２の幅よりも広くなっている。シート状物１における幅方向の両側においては、繊維強化樹脂材料２の側縁の外側に、第１キャリアシート３と第２キャリアシート４の側端部同士が接する耳部５が形成されている。また、この例では、図２に示すように、第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４の長さが繊維強化樹脂材料２よりも長くなっている。そして、長さ方向の両方の末端部分においても、繊維強化樹脂材料２の縁よりも外側に、第１キャリアシート３と第２キャリアシート４の末端部同士が接する耳部６が形成されている。
【００１５】
積層体１０は、シート状物１が長さ方向に複数回折り返されることで折り重ねられている。また、積層体１０においては、シート状物１における幅方向の両側に位置する耳部５と、長さ方向の両側に位置する耳部６とが、それぞれ上側に折り曲げられた状態になっている。また、この状態の積層体１０が保持シート１１４により覆われ、フレコンバッグ１１２内の積層体１０の周りの空間が発泡材１１６で埋められることで、積層体１０の耳部５及び耳部６が折り曲げられつつ積み重ねられた形態が保持されている。
【００１６】
繊維強化樹脂材料の製造後には、通常、マトリックス樹脂組成物を適度に増粘させるために熟成期間をおく。すなわち、通常、製造後に熟成のためにシート状物を一定期間保存する。このとき、繊維強化樹脂材料中の未増粘のマトリックス樹脂組成物が一対のキャリアシート同士が接する耳部の隙間から漏れ出すおそれがある。しかし、本実施形態では耳部５と耳部６がそれぞれ上側に折り曲げられていることで、熟成のための保存時に未増粘のマトリックス樹脂組成物が耳部の隙間から漏れ出すことを抑制することができる。また、運搬時におけるマトリックス樹脂組成物の漏れも十分に抑制することができる。
【００１７】
（繊維強化樹脂材料）
繊維強化樹脂材料２は、複数の繊維束がシート状に散布されたシート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物が含浸されて形成されている。
【００１８】
繊維束を形成する強化繊維としては、特に限定されず、例えば、無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。
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ド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、繊維強化樹脂材料成形体の強度等の機械物性を考慮すると、炭素繊維が好ましい。
強化繊維は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
強化繊維の繊維長は、５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜７５ｍｍがより好ましく、２０〜６０ｍｍがさらに好ましい。強化繊維の繊維長が下限値以上であれば、引張強度、弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られやすい。強化繊維の繊維長が上限値以下であれば、成形時に繊維強化樹脂材料がより流動しやすくなるため、成形が容易になる。
【００２０】
繊維束の平均厚みは、０．０１〜０．５ｍｍが好ましく、０．０２〜０．０９ｍｍがより好ましく、０．０２５〜０．０７ｍｍがさらに好ましい。繊維束の平均厚みが下限値以上であれば、繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させることが容易になる。繊維束の平均厚みが上限値以下であれば、引張強度、弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られやすい。
なお、繊維束の平均厚みは、以下の方法で測定される。電気炉などで繊維強化樹脂材料を加熱してマトリックス樹脂組成物を分解させ、残存した繊維束から無作為に１０本の繊維束を選択する。１０本の繊維束のそれぞれについて、繊維軸方向の両端部と中央部の３箇所で厚みをノギスにて測定し、それら測定値の全てを平均して平均厚みとする。
【００２１】
繊維束の平均幅は、１〜５０ｍｍが好ましく、１．５〜１５ｍｍがより好ましく、２〜８ｍｍがさらに好ましい。繊維束の平均幅が下限値以上であれば、成形時に繊維強化樹脂材料がより流動しやすくなるため、成形が容易になる。繊維束の平均幅が上限値以下であれば、引張強度、弾性率などの物性に優れた繊維強化樹脂材料成形体が得られやすい。
なお、繊維束の平均幅は、以下の方法で測定される。平均厚みの測定と同様にして得た１０本の繊維束のそれぞれについて、繊維軸方向の両端部と中央部の３箇所で幅をノギスにて測定し、それら測定値の全てを平均して平均幅とする。
【００２２】
（マトリックス樹脂組成物）
マトリックス樹脂組成物としては、熱硬化性樹脂を含む組成物が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、尿素性樹脂、メラミン樹脂、イミド系樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
マトリックス樹脂組成物には、必要に応じて、硬化剤、内部離型剤、増粘剤、安定剤等の添加剤が配合されていてもよい。
【００２４】
（キャリアシート）
一対の第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４は、繊維強化樹脂材料２を挟み込むシートである。成形時には、第１キャリアシート３及び第２キャリアシート４は繊維強化樹脂材料２から剥離される。
【００２５】
キャリアシートを形成する材料としては、繊維強化樹脂材料を変質させずに挟み込むことができるものであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ＥＶＡ等のフィルムや、またこれらを含む多層積層フィルム等が挙げられる。マトリックス樹脂組成物にスチレンが含まれる場合には、キャリアシートはスチレンの揮発成分が透過しないガスバリア性を有することが好ましい。
一対のキャリアシートは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００２６】
キャリアシートの厚さは、０．０１〜０．２５ｍｍが好ましく、０．０４〜０．１ｍｍがより好ましい。キャリアシートの厚さが下限値以上であれば、繊維強化樹脂材料の製造中、特に含浸工程中でキャリアシートが破れることを抑制できる。キャリアシートの厚さが上限値以下であれば、繊維強化樹脂材料積層体の切断加工等の後加工が容易になる。
【００２７】
（シート状物の製造方法）
シート状物は、公知の製造方法により製造することができ、例えば、以下の方法が挙げられる。第１キャリアシート上にマトリックス樹脂組成物を塗工して第１樹脂シートを形成する。長尺の繊維束を連続的に裁断し、裁断された複数の繊維束（チョップド繊維束）第１樹脂シート上にシート状に散布してシート状繊維束群を形成する。第２キャリアシート上にマトリックス樹脂組成物を塗工して第２樹脂シートを形成し、該第２樹脂シートをシート状繊維束群側に向けて積層して前駆積層体とする。該積層前駆体を両面から加圧し、シート状繊維束群にマトリックス樹脂組成物を含浸させ、第１キャリアシートと第２キャリアシートの間で繊維強化樹脂材料を形成し、シート状物を得る。
【００２８】
梱包容器１１０としては、積層体１０を梱包できるものであれば特に限定されない。梱包容器１１０としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）製の容器が挙げられる。
フレコンバッグ１１２としては、公知のフレキシブルコンテナバッグを用いることができる。
【００２９】
保持シート１１４は、積層体１０の形態を保持できるものであれば特に限定されず、例えば、樹脂シートが挙げられる。樹脂シートとしては、単層シートであってもよく、積層シートであってもよい。積層シートとしては、例えば、ポリエチレン層／ポリアミド層／ポリエチレン層からなる２種３層の樹脂シート等が挙げられる。
発泡材１１６としては、特に限定されず、公知の発泡材を使用することができる。
【００３０】
以上説明した本発明の積層体においては、繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物が、該シート状物の耳部が折り曲げられた状態で積み重ねられている。そのため、繊維強化樹脂材料中の未増粘のマトリックス樹脂組成物が耳部におけるキャリアシートの隙間から漏れ出すことが抑制される。
【００３１】
なお、本発明の積層体は、前記した積層体１０には限定されない。例えば、本発明の積層体は、耳部が形成された枚葉のシート状物の複数枚が、該耳部が折り曲げられた状態で積み重ねられたものであってもよい。
【００３２】
本発明の積層体においては、耳部が下側に折り曲げられていてもよい。ただし、本発明では、未増粘のマトリックス樹脂組成物の漏れを抑制しやすい点から、耳部を上側に折り曲げることが好ましい。また、耳部が上側に折り返された部分と、耳部が下側に折り返された部分とが混在する積層体としてもよい。
本発明では、耳部が上側又は下側に折り返されて、上下に隣接するシート状物とシート状物の間に挟み込まれるようにしてもよい。
【００３３】
本発明の積層体は、シート状物が帯状である場合、該シート状物の両側の側端部にそれぞれ耳部が形成され、長さ方向の末端部には耳部が形成されていないものであってもよい。この場合には、例えば、シート状物の長さ方向の末端部はテープ等で封じることができる。
【００３４】
［シート状物の積層方法］
本発明のシート状物の積層方法は、前記した耳部が形成されたシート状物を積層する方法であって、下記の折り曲げ工程及び積層工程を有する。
折り曲げ工程：シート状物の耳部を折り曲げる工程。
積層工程：シート状物を積み重ねる工程。
【００３５】
本発明のシート状物の積層方法においては、折り曲げ工程と積層工程の順序は特に限定されず、折り曲げ工程を積層工程の前に行ってもよく、折り曲げ工程を積層工程の後に行ってもよい。また、折り曲げ工程と積層工程を同時に行ってもよい。
【００３６】
以下、本発明のシート状物の積層方法の一例として、積層体１０を梱包した梱包体１００を形成する場合について説明する。この実施形態では、積層工程を行った後に折り曲げ工程を行う。
【００３７】
（積層工程）
図４に示すように、梱包容器１１０の内側にフレコンバッグ１１２を配置し、さらにフレコンバッグ１１２の内側に保持シート１１４を配置する。この状態で、帯状のシート状物１を梱包容器１１０内の保持シート１１４上に振り込み、シート状物１の長さ方向において前後に複数回折り返しながら積み重ねる。
【００３８】
（折り曲げ工程）
図５に示すように、保持シート１１４の上端部を掴んで引っ張り上げることで、積み重ねられたシート状物１の耳部５及び耳部６を上側に折り曲げて積層体１０とする。次いで、図１に示すように保持シート１１４の上端部を積層体１０の上面で合わせて閉じ、フレコンバッグ１１２の内側にできた空間に発泡材１１６を挿入して積層体１０の形態を保持する。
【００３９】
以上説明した本発明のシート状物の積層方法においては、繊維強化樹脂材料が一対のキャリアシートで挟持されたシート状物を、その耳部を曲げて積み重ねる。そのため、得られた積層体を熟成のために保管したり運搬したりする際でも、耳部の隙間から未増粘のマトリックス樹脂組成物が漏れ出すことが抑制される。
【００４０】
なお、本発明のシート状物の積層方法は、前記した方法には限定されない。例えば、耳部を一対のキャリアシートのいずれかの側に折り曲げてから、そのシート状物を梱包容器内に振り込んで折り重ねてもよい。この場合、得られる積層体は、耳部が上側に折り返された部分と下側に折り返された部分とが混在したものとなる。
ただし、本発明では、耳部を折り曲げるための特別な装置を必要とせず、簡便に耳部を折り曲げることができる点から、前記したような保持シートを利用して耳部を上側に折り曲げる方法が好ましい。
【００４１】
本発明のシート状物の積層方法は、耳部を有する枚葉の複数のシート状物を積み重ねて該耳部を折り曲げる方法であってもよい。
本発明のシート状物の積層方法は、積層体を梱包容器内に梱包しないものであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  シート状物
２  繊維強化樹脂材料
３  第１キャリアシート
４  第２キャリアシート
５  耳部
６  耳部
１０  積層体
【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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