【手続補正書】
【提出日】平成20年8月21日(2008.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
そこで、近年ではＣＦＲＰ板を従来のプリプレグ・オートクレーブ成形より安価に成形できる方法としてＲＩ（レジンインフュージョン成形）であるレジントランスファーモールディング（以下、ＲＴＭと略す）成形方法や真空ＲＴＭ成形方法やＲＦＩ成形（レジンフィルムインフュージョン成形）が注目され、オートクレーブ等の大型設備を必要とせず、熱硬化性樹脂が含浸していない基材を用いるので保管設備が簡易であり、また、該基材はタック性がないため一括積層一括賦形などのプリプレグでは考えられなかった工程の短縮が可能であり、ＣＦＲＰの適用範囲拡大が期待されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、含浸性を向上させる方法としては強化繊維積層体の厚さ方向にスティッチング糸で貫通孔を設ける方法も提案されている（例えば、特許文献２）。この方法においては貫通孔から針を引き抜くときに強化繊維積層体の層間をずらしてしまい層毎の孔がずれてしまうためにスティッチング糸を挿入なければならず、スティッチング糸周辺の繊維が局部的に屈曲したり、スティッチング時に強化繊維を破断したり、また、樹脂注入後の成形品においてスティッチング糸周辺に樹脂リッチ部ができ繰り返し荷重時の疲労破壊の起点となるなど強度を低下させる問題がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、ニードルパンチにより強化繊維を起毛処理して、起毛された糸条繊維や短繊維ウェブが層間に押し込まれ、層同士がブリッジングされることにより層間せん断強度、面外強度を向上させ、さらに、起毛された繊維による毛細管現象により板厚方向の含浸性が向上させることが開示されている（例えば、特許文献３）。しかし、この手法の場合、ニードルパンチの際にあえて強化繊維の一部を切断して起毛処理するため、層間強度の向上効果はあるものの、その副作用として強化繊維量に依存する一方向の引張強度や圧縮強度のような基本的な機械的特性が低下したり、針を抜いた後、貫通孔を保持するものが無いため経時変化やその後の工程で穴が目詰まりし、含浸性が安定して発揮できない等の懸念がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の目的はかかる問題を解決し、構造部材として使用される厚物を含浸でき、かつ、複雑形状に賦形出来るプリフォームと、該プリフォームを用いて成形し優れた力学的特性を発現するＦＲＰ、該プリフォームを製造する際に取扱性や賦形性を損なうことのないプリフォーム用強化繊維積層体を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に関わる高い強度発現率を有するＦＲＰ、と該ＦＲＰを形成する含浸性が優れたプリフォーム、さらに、該プリフォームを形成する搬送性と優れた賦形性持った強化繊維積層体を提供し、さらに、該強化繊維積層体を高品質に安定して製造できる製造方法及び製造装置を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施の形態を本発明の一実施例である図面を参照しながら説明する。図１は本発明の強化繊維積層体の一実施例を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’矢視断面図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の強化繊維積層体１は、配列した強化繊維糸条を含む強化繊維基材２（例えば、連続した炭素繊維やアラミド繊維等の強化繊維糸条を並行に引き揃えてなる強化繊維基材：詳細後述）が、複数枚厚み方向に積層されており、各層間には熱可塑樹脂を主成分とする樹脂材料３（例えば、ポリアミド、ポリスルフォンなど：詳細後述）を有している。樹脂材料が層間にあれば、入れる手段は特に限定されないが、例えば、樹脂材料を少なくとも片側表面に付着させた強化繊維基材を積層する方法や、強化繊維基材を積層する毎に強化繊維基材表面に樹脂材料を散布する方法、強化繊維積層体１に針状の樹脂材料を突き刺す方法、強化繊維基材に予め繊維糸条の樹脂材料を織り込み順次積層する方法等が挙げられる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の強化繊維積層体１は、強化繊維積層体１の厚さ方向に、少なくとも複数枚の強化繊維積層体１を貫通する貫通孔４を有し、貫通孔４の周囲では前記樹脂材料３が隣接する層を接合していることが必要である。かかる隣接層の接合により、貫通孔４の周囲には少なくとも複数枚の強化繊維積層体１が厚さ方向に一体化した一体化部５を有する。図２では、貫通孔４は強化繊維積層体１の裏面まで貫通しているが、複数層を貫通していれば必ずしも全体を貫通する必要はない。ただし、穴の深さ、大きさを安定して製造するためには貫通させることが好ましい。貫通孔４を設けることで、強化繊維積層体１を賦形一体化した後に得られるプリフォームに注入されたマトリクス樹脂は板厚方向に十分に流動することができ、得られたＦＲＰは所望の機械特性を達成できる。かかる効果を奏すれば、貫通孔４の大きさ、形状、ピッチとしては、特に限定するものではないが、使用する強化繊維基材２とマトリクス樹脂による含浸特性、ＦＲＰに要求される強度から以下に述べる点を考慮して設定することが好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
次に貫通孔４の形状について説明する。貫通孔４を大きく設定した場合、ＦＲＰに成形したときに該貫通孔４がレジンリッチとなり長期間該ＦＲＰが繰り返し荷重にさらされるとクラックが発生する可能性がある。また、周知の通り、ＦＲＰの強度は強化繊維の配向角に依存するため、貫通孔４の径が大きくなるにつれ強化繊維主軸に垂直な方向の屈曲が大きくなるため、強化繊維の配向角度が局所的に変化して、弾性率が低下する。そのため、該貫通孔４はマトリクス樹脂が十分に含浸する範囲で小さく設定することが好ましい。かかる観点から、貫通孔４の径は、０．３〜２ｍｍであることが好ましく、０．３〜１．５ｍｍであればさらに好ましい。貫通孔４の形状としては、前記機能を満足していれば特に限定されるものではないが、強化繊維の屈曲を小さくし、かつ、応力集中を無くすという点から、断面形状は強化繊維の主軸方向に長径が平行な楕円や曲線で形成されていることが好ましい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
貫通孔４のピッチとしては、使用する強化繊維基材とマトリックス樹脂、貫通孔４の形状や大きさなどから含浸距離を考慮に入れた上で設定することが好ましい。しかし、高Ｖｆの成形品を得るためにネットシェイププリフォームが必要で面内方向の含浸性があまり期待できない場合やプリフォームが厚い場合には、貫通孔４を配置するピッチは狭い方が好ましいが、狭すぎると隣り合う貫通孔４周辺の一体化部５が接触し、プリフォームの賦形性の悪化が懸念され、また、全体としての押圧が増加するため設備が大がかりとなる。そのため、１０〜５０ｍｍであることが好ましく、１０〜４０ｍｍであれば成形サイクルを早められるためさらに好ましい。次に、貫通孔４の周囲を説明すると、図１のＡ−Ａ‘断面である図２に示すように強化繊維積層体１は厚さ方向に一体化されており、かつ、一体化部５は層間面内方向に不連続で略均一に強化繊維積層体１の全面に分布していることが好ましい。このときの貫通孔４周辺の一体化部５の接着強さ及び一体化部５の該強化繊維積層体１の分布に関しては以下に述べる点を考慮に入れることが好ましい。
例えば、一体化部５の層間剥離強さが弱いと搬送時に剥がれ、搬送が困難になったり、該貫通孔４がズレて期待する含浸性が得られない可能性がある。また、層間全面が一体化していると、自由に変形可能な部分が存在せず、折り曲げるなどした場合に強化繊維積層体１の厚さ方向の層の周長差が緩和できずしわになることがある。そのため、好ましくは一体化部５が層間で繋がらない範囲で一個当たりの貫通孔４及び一体化部５の面積の総和が０．５〜２０．０ｍｍ２の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２．０〜１０．０ｍｍ２の範囲内である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、貫通孔４の分布は、含浸性の観点から、面内で略均一に分布していることが好ましい。そのための一形態として、格子状の配列をとれば、貫通孔４間の含浸すべき距離が等しくなるため均一な含浸が得られ、また、含浸する樹脂の圧力分布も略均一となることから、片面バッグのＶａＲＴＭなどに適用する場合は板厚の変化を面全体で均一になるため好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、貫通孔４周辺の強化繊維（周辺繊維と略す）の切断は少ない方が好ましく、切断されているものがなければさらに好ましい。強化繊維の切断により、コンポジットの剛性や強度が低下するおそれがあるためである。そのため、貫通孔４を形成する際には後述するような形状のピンを用いることが好ましい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
ここでいう剥離強さとは、強化繊維基材２の層間を剥がすのに要する応力を言い、具体的には、次の手順で測定する。強化繊維積層体１から１５０ｍｍ角の試験片を切り出す。該試験片の両面に試験片とほぼ同形状（１５０ｍｍ角、剥離強さを測定できる範囲であれば厚さは任意）の十分に剛性を有する鉄鋼板などを全面にわたって接着した試験体を準備する。ただし、このとき上下面の板の重心位置と強化繊維積層体１の重心の位置がほぼ一直線になるように該鉄鋼板を配置する。該試験体には重りを取り付けるための取って付きのビスが試験体両面に、試験片にねじりモーメントが加わらない配慮して、取り付けられているものを使用する。次に、片側を十分な荷重を支持可能な構造体に取り付け、もう片側に重りをゆっくりと取り付け剥がれたときの重さを読みとる。これを計５回繰り返し計測し、その平均値から応力を算出する。算出式は以下の通り。また、引張試験機を用い測定した５回の平均値から算出しても良い。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次に積層体のサイズについて説明する。強化繊維積層体１の積層枚数が少ない場合や両手に乗るようなサイズの場合は容易に搬送でき、搬送する際に繊維配向方向や積層層間のずれが生じ難いため本発明の強化繊維積層体１を作成するメリットが小さくなり、両手で搬送できないサイズ、長辺の長さが３００ｍｍを超える強化繊維積層体に用いることが好ましい。積層枚数は３枚以上であることが好ましい。さらに好ましくは５枚以上である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
さらに、本発明における強化繊維積層体１は、図２に断面を示したように、一体化部５及び非一体化部６からなり、一体化部５の強化繊維体積率Ｖｐｆ（後）と非一体化部６の強化繊維体積率Ｖｐｆ（前）は、Ｖｐｆ（前）＋３％＜Ｖｐｆ（後）＜Ｖｐｆ（前）＋２０％の範囲内であることが好ましい。Ｖｐｆ（前）＋３％＜Ｖｐｆ（後）＜Ｖｐｆ（前）＋１５％の範囲内にあれば、さらに好ましい。というのも、強化繊維積層体１を樹脂材料３で一体化する場合、一体化する工程の前後で厚さが変化する。Ｖｐｆ（後）がＶｐｆ（前）＋３％より小さい場合は層間の剥離強さが十分でないことがあるし、搬送時に嵩張って取り扱いにくくなる。Ｖｐｆ（後）がＶｐｆ（前）＋２０より大きい場合は局部的な厚さの差が大きすぎて該強化繊維積層体１を賦形する時にしわを生じてしまうことがある。また、プリフォームを賦形する際には変形が期待され、繊維間にある程度の空隙を有していることが好ましく、かつ、繊維束がある程度収束した状態であることが好ましいことから、該強化繊維積層体１のＶｐｆ（前）が３５〜５０％の範囲内にあることが好ましい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明で使用する強化繊維基材２としては、炭素繊維、ガラス繊維などの無機繊維や、ポリアミド、アラミドなどの有機繊維を強化繊維とする、織物（一方向性、二方向性、多軸）、編物、組物、一方向に引き揃えられたシート（一方向性シート）、一方向性シートを２層以上重ね合わせた多軸シートが挙げられる（以下、上述した織物やシート等を総称して布帛という。）。これら布帛は、スティッチ糸、結節糸、粗布、バインダー等の樹脂等による各種接合手段により複数のものを一体化した物であっても良い。ここでいう一方向シートとは、強化繊維糸条が一方向に配列した状態で、樹脂材料３又はその他の手段によって形態安定化されたものであり、一方向性織物とは、強化繊維糸条が強化布帛の長さ方向、つまり縦方向に配列し、横方向には強化繊維糸条により細い補助糸が配列して交錯し、織組織を構成するものである。二方向性織物とは、強化繊維糸条が強化布帛の長さ方向と幅方向に配列して交錯し、織組織を構成するものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
樹脂材料３の形態については、強化繊維の層間強度を高める機能、強化繊維基材２間の接着を実現できるものであれば特に限定されるものではない。樹脂材料３の形態としては、例えば、粒子、有機繊維布帛、またはフィルムの形態を有するものを使用することができるが、プリフォームにおける強化繊維体積率を高くできること、使用できる熱可塑性樹脂の種類が多様である点から、粒子の形態であることが好ましく、平均粒子直径としては１〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
樹脂材料３は熱可塑性樹脂を主成分とするものである。ここでいう主成分とは、成分中に熱可塑性樹脂が７０％以上含まれていることと定義する。樹脂材料３を使った強化繊維積層体１の一体化部５のＶｐｆの制御は、強化繊維積層体１を加熱・加圧して樹脂材料３による強化繊維層拘束を解放して板厚を変化させ、所望の板厚で冷却・除圧することにより強化繊維基材２と樹脂材料３を融着させることにより行うことができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
なお、プリフォームにあけた貫通孔は成形後のＦＲＰ中では、プリフォームでの孔径に対して、その径が小さくなる傾向にある。これは、成形時の樹脂含浸により孔が閉口するためと考えられ、ＦＲＰはプリフォームと比較して約１／２〜１／３に減少する。前記貫通孔に由来する痕跡を有するＦＲＰと前記貫通孔に由来する痕跡の無いＦＲＰのＮＨＣ（無孔圧縮試験）、ＮＨＴ（無孔引張試験）、ＣＡＩ（衝撃後圧縮強度）を比較したところ、表１の結果が得られた。ただし、該孔の無いＦＲＰ強度の値を１００％として比で表す。結果、両者はほぼ等しく孔の影響は見られなかった。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
Ｖｆ＝（Ｆ×Ｘ）／（ρ×Ｔ２）／１０  （％）
ここで、Ｆ：ＦＲＰ１ｃｍ２当たりの強化繊維の重量（ｇ／ｃｍ２）、Ｘ：積層枚数（ｐｌｙ）、ρ：強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｔ２：ＦＲＰの厚さ（ｃｍ）
次に、本発明にかかる強化繊維積層体１の製造方法及び装置の最良の形態について述べる。
図３は、本発明の強化繊維積層体１の製造方法及び装置の第１の実施態様にかかる全体の斜視図であり、図４は図３の強化繊維積層体１の製造工程及び装置における筒状圧子１４を部分的に拡大した図である。
（Ａ）積層工程
図３に示すように、まず移送手段を有する装置に、少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料３が付着した配列した強化繊維糸条を含む強化繊維基材２を複数枚積層する。積層装置としては予めパターンカットした基材を吸着し所定位置に積層する方法でも良いし、前記積層装置の０°方向のみをカットせずにロールから巻き出して積層しても良い。ここでの工程間の移送手段としてはベルトコンベア、ワゴン、エアで該強化繊維積層体１を浮かせて移動させる装置、強化繊維積層体１を帯電させ磁力を用いて積層体を浮かせて運ぶ、磁力で引張り搬送する装置で等が挙げられる。該強化繊維積層体１の層間がずれたり、繊維の配向を乱す移送手段でなければこれに限るものではない。また、積層体の表面を保護する手段を講じれば、粘着剤で表面保護層ごと持ち上げて搬送する等の方法も用いることが出来る。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
（Ｂ）加熱工程
次に、上記の移送手段で加熱工程に移送する。図３に一例を示すように加熱装置１１はヒーター１２とモーター１３を使い熱風を発生させ強化繊維積層体１の全体を加熱することにより、主に熱可塑性樹脂からなる樹脂材料３を軟化させる。加熱装置１１としては上記のようなヒーター１２とモーター１３を使用して熱風を発生させても良いし、（Ｄ）圧着工程で用いる筒状圧子１４や（Ｃ）で用いるピン１５を加熱して固体同士の熱伝導を利用しても良い。ピン１５や筒状圧子１４の素材としては耐熱性があり、熱膨張率が比較的小さい金属製が好ましいが、加熱温度よりガラス転移温度が高いプラスチック素材も用いることも可能である。加熱温度は実質的には用いる樹脂材料３のＴｇ以上と言えるが、一般的樹脂材料を可塑化し、強化繊維がフリーな状態になり、所望の繊維体積含有率に制御出来る点から５０〜１８０℃の範囲内であることが好ましい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（Ｃ）貫通工程
図３に示すように加熱工程で加熱され樹脂材料３が軟化した強化繊維基材２を複数枚貫通するようにピン１５を刺す。ピン１５を刺す角度は強化繊維基材２の面方向の法線方向にほぼ等しく刺すことが好ましい。ピン１５の形状としては、特に限定するものではないが、ＦＲＰの機械強度と言う観点からは、繊維を切断しにくく、繊維の隙間を貫通し易い形状が好適である。例えば、繊維を切断しないように先端をＲ加工したものや強化繊維積層体１に速やかに挿入するために尖頭加工したものを使用することができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
加えてピン１５の径は貫通孔を穿つ際の摩擦抵抗により強化繊維を切断しないために、０．３ｍｍから２ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ａｘ２＋ｂｙ２＝Ｒ２
ここで、ａ，ｂ：媒介変数（正の実数）、ｘ，ｙ，Ｒ：変数（実数）
次に、台上に乗せた該強化繊維積層体１をピン１５で貫通させた時にピン先端が台で変形することが考えられる。ピン１５の変形を保護するために移送手段の上に保護板を設ける。たとえば発泡体やゴム材料でもよく、予め移送手段にピン１５に相対応した孔を空けておくことも効果がある。保護板を設けるときに注意すべき点は耐熱性や擦過性に十分な耐性があること、耐擦過性が不充分な場合はピン１５を繰り返し挿入すると保護材が削れて強化繊維積層体１内に入ってしまうことがあるし、耐熱性が不充分な場合は加熱途中に該保護板が変形し強化繊維積層体１に必要な形状の貫通孔３を設けられないこともある。用いるピン１５の構造としては移送手段、例えばベルトコンベアに内包されている構造であっても良い。ただし、ピン１５で強化繊維積層体１を貫通する際は貫通時の抵抗力以上の力で押さえる必要がある。例えば、強化繊維積層移送手段に吸引機能がある、強化繊維積層体１を挟み込むように移送手段の対面から押さえる、強化繊維積層体１を帯電させ移送手段上に貼り付かせる等が挙げられるが、ピン１５が貫通する際の抵抗力以上の力を加えることができれば、それらに限定されるものではない。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（Ｄ）基材圧着工程
（Ｃ）貫通工程で刺したピン１５の周辺部を図４に示す筒状圧子１４で複数枚圧着する。筒状圧子１０はピン１５を内蔵できる構造になっており、ピン１５の穿った孔の近傍を圧着するためにピン１５の外形と筒状圧子１４の内径はほぼ等しいことが好ましいが、画鋲のような構造でピン１５と筒状圧子１４が一体化されたようなものでも良い。層間を一体化する手法としては強化繊維積層体１層間にある樹脂材料３が加圧、加熱されることで溶融、軟化し層間を一体化することが好ましい。圧着装置としてはプレス機に円筒状の圧子が多数本一体化した装置、さらに、尺取り虫のようにプレス機にスライド可能な機能を付加させた装置、プレスロールに筒状圧子１０が多数本一体化し、プレスロールの回転と移送手段の速度を連動する装置、プレス機能を持ったベルトコンベアに圧子が多数本一体化した装置で圧着することなども挙げられるが、圧着機能を有する装置であればこれに限るものではない。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
（Ｃ’）基材圧着工程
（Ｂ）加熱工程で加熱され樹脂材料３が軟化した強化繊維基材２を図５に示す筒状圧子１４で複数枚圧着する。筒状圧子１４はピン１５を内蔵できる構造になっており、後述するように圧着した筒状の内部にピン１５で孔を穿つものであり、そのためにピン１５の外形と筒状圧子１４の内径はほぼ等しいことが好ましい。層間を一体化する手法としては強化繊維積層体層間にある樹脂材料３が加圧、加熱されることで溶融、軟化し層間を一体化することが好ましい。圧着装置としてはプレス機に円筒状の圧子が多数本一体化した装置、さらに、尺取り虫のようにプレス機にスライド可能な機能を付加させた装置、プレスロールに筒状圧子１４が多数本一体化し、プレスロールの回転と移送手段の速度を連動する装置、プレス機能を持ったベルトコンベアに圧子が多数本一体化した装置で圧着することなども挙げられるが、圧着機能を有する装置であればこれに限るものではない。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
（Ｄ’）貫通工程
図５に示すように圧着工程で筒状圧子１４により複数枚圧着された強化繊維基材２を複数枚貫通するようにピン１５を刺す。ピン１５を刺す角度は強化繊維基材２の面方向の法線方向にほぼ等しく刺すことが好ましい。ピン１５の形状としては、特に限定するものではないが、ＦＲＰの機械強度と言う視点においては、繊維を切断しにくく、繊維の隙間を貫通し易い形状が好適である。例えば、繊維を切断しないように先端をＲ加工したものや強化繊維積層体１に速やかに挿入するために尖頭加工したものを使用することができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
加えてピン１５の径は貫通孔３を穿つ際の摩擦抵抗により強化繊維を切断しないために、０．３ｍｍから２ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
また、ピン１５の断面形状としては貫通孔を穿つ際に強化繊維を損傷しないために、曲線であることが好ましい。さらにこのましくは断面形状が次式を満たす曲線であることが好ましい。
ａｘ２＋ｂｙ２＝Ｒ２
ここで、ａ，ｂ：媒介変数（正の実数）、ｘ，ｙ，Ｒ：変数（実数）
なお（Ｃ）工程と同様、台上に乗せた該強化繊維積層体１をピン１５で貫通させた時にピン先端が台で変形することが考えられる。ピン１５の変形を保護するために移送手段の上に保護板を設ける。たとえば発泡体やゴム材料でもよく、予め移送手段にピン１５に相対応した孔を空けておくことも効果がある。保護板を設けるときに注意すべき点は耐熱性や擦過性に十分な耐性があること、耐擦過性が不充分な場合はピン１５を繰り返し挿入すると保護材が削れて強化繊維積層体１内に入ってしまうことがあるし、耐熱性が不充分な場合は加熱途中に該保護板が変形し強化繊維積層体１に必要な形状の貫通孔３を設けられないこともある。用いるピン１５の構造としては移送手段、例えばベルトコンベアに内包されている構造であっても良い。ただし、ピン１５で強化繊維積層体１を貫通する際は貫通時の抵抗力以上の力で押さえる必要がある。例えば、移送手段に強化繊維積層移送手段に吸引機能がある、強化繊維積層体１を挟み込むように移送手段の対面から押さえる、強化繊維積層体１を帯電させ移送手段上に貼り付かせる等が挙げられるが、ピン１５が貫通する際の抵抗力以上の力を加えることができれば、それらに限定されるものではない。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
（Ｅ）冷却工程
（Ｄ）工程または、（Ｄ’）工程の次に、積層体の圧着部が所望の厚みになる、または、所定の熱、圧履歴を受けたところで、冷却工程にてプリフォーム１の全体を冷却して、樹脂材料３が固化して、強化繊維基材２の圧着部である層間及び貫通孔３を固定する。冷却装置としては空冷式であることが好ましいが、強化繊維積層体１表面繊維を乱さない範囲の風量、風圧を設定することが好ましいが、強化繊維積層体１の表面を保護するようにフィルム等を配置すれば風量、風圧や冷却媒体も限定するものではない。また、炭素繊維は熱伝導率が優れており、さらに、表面積が大きいため加熱装置から取り出し、特別な冷却手段を設けず大気開放を行えば、十分な冷却効果が得られる場合もある。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
（Ｆ）除去工程
次に、圧子が強化繊維積層体１を抑えた状態でピン１５を除去し、圧子内に収納する。ピン１５は樹脂材料３が付着しているため該樹脂材料３に強化繊維基材２の一部が付着し、繊維がずれて貫通孔３を潰してしまうことがあるため、ピン１５外形とほぼ等しい内径の筒状圧子１４でピン１５の周囲を抑えることが好ましい。また、筒状圧子１４とピン１５のクリアランスの設定によっては基材圧着時にピン周辺部の強化繊維基材２がしっかりと固定され動かないため圧着工程後にピン１５除去工程が採用され、その後すみやかに冷却工程を経て、本発明の効果が得られることもある。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
（Ｇ）圧力除去工程
次に、抑えていた筒状圧子１４の圧力を徐々に除荷し、強化繊維積層体１の表面から離す。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
一連の（Ａ）〜（Ｇ）の工程は連続的に行っても良いし、（Ｃ）〜（Ｇ）の工程中のいずれかの工程中はバッチ式で移送手段を静止していても良いが、設備設計の簡略化や投資コストの観点から、搬送装置（例えば、移動式の台、車の付いた台、ベルトコンベア、磁石可動型のリニアモータ内蔵したテーブルを備えた台、エア駆動式でエアベアリングを内蔵したテーブルを備えた台等）を用いて、（Ａ）〜（Ｇ）の工程を一貫して流す装置であることが好ましい。具体的に重要な部分を説明すると、搬送すべき強化繊維積層体１を形成する繊維のストランド幅よりも小さな孔を有するテーブル上に乗せて搬送するとストランドが屈曲し難く好ましい。また、強化繊維積層体１の表面が擦過により毛羽立つ場合はテーブルからエアを吐出し、浮かせて搬送しても良い。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
次に、本発明の圧着装置について説明する。強化繊維積層体１は樹脂材料３を軟化させて一体化するため、加熱が必要で、図４のように加熱装置内に筒状圧子１４、ピン１５を配置し、加熱、貫通、圧着を行えるが、工程の簡略化を考えると圧子やピン自体を温水や伝熱ヒーター等の加熱手段で加熱して、強化繊維積層体１と筒状圧子１４やピン１５との伝熱のみで加熱、貫通、圧着を行うことが好ましい。ただし、伝熱だけでは十分な昇温速度が得られない場合は併用や加熱装置内に入れても良い。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
これを用いて以下の要領で強化繊維積層体３を作成した。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
板状の発泡材（Ｒｏｈｍ、“ロハセル（登録商標）”ＩＧ−５１、ｔ＝１０ｍｍ）にナイロンフィルムでカバー（リッチモンド製、ＨＳ−８００、ナイロン製）を取り付けた上に〔４５°／０°／−４５°／９０°／−４５°／０°／４５°〕２ｓの積層構成で上記織物を熱可塑樹脂の付着した面を上にして積層した強化繊維積層体１を準備し、該発泡剤＋強化繊維積層体１を試験片とした。この状態での強化繊維体積含有率を測定するとＶｐｆは４３．５％であった。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
最初の加熱工程ではまず、試験片をバギングフィルム（リッチモンド製、ＨＳ−８００、ナイロン製）で覆い停止状態のベルトコンベア上に配置し、ベルトコンベアを稼働させ、試験片を予め８０℃の炉温に設定したオーブン内に導き、試験片全体が炉内に入った時点で停止させて、試験片の温度が８０±５℃内に入るまでＫ熱電対で測定しながら待った。該オーブン内のコンベア上にはプレス機が配置されており、該プレス機にはプレス面に筒状圧子１４が取り付けてあり、該筒状圧子１４には真鍮製のピン１５を内包しており、エア式のピストンでピン１５が円筒状内を上下、別のエアでプレス面自体（筒状圧子１４）が昇降できるような構造のものを用いた。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に貫通工程では該プレス機の間に配置された試験片における該ピン１５を上下させて貫通孔４を設けた。ピン１５の径ピッチは以下の通りである。（ピン１５の径１．０ｍｍ、ピッチ：２０ｍｍ）
次に、基材圧着工程でピン１５を内包していた筒状圧子１４の内径が約１．０ｍｍ、外形が３．０ｍｍ、長さ５ｍｍの筒状圧子１４が一体化されたプレス機で、筒状圧子１４にかかる圧力が０．１ＭＰａになるようにプレス機の圧力を設定し、試験片を加圧、約１時間保持した。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次に、ピン除去工程で強化繊維積層体１に刺さっていたピン１５を抜き、筒状圧子１４に内包させた後、プレス機の圧力を減圧し試験体から圧子を離した。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
最後にベルトコンベアを稼働し、炉外に試験体を送り出した。ここで、試験片を金属Ｔｏｏｌ板の上に配置して、シーラントテープ（リッチモンド製：ＳＭ−５１２６）とバギングフィルム（リッチモンド製：ＶＡＣ―ＰＡＣ２０００、ナイロン製）を配置し試験片を含む閉空間内を真空ポンプで真空圧が１００ｋＰａになるように真空引きをした。その後、３次元計測器で該強化繊維積層体１の筒状圧子１４で圧着した部分と未圧着部分の厚さを測定し、その値から強化繊維体積含有率を測定したところ、接着部は５２％、未接着部は４４％であった。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
また、プリフォームの厚さ方向に強化繊維基材２とマンドレルとの間（最下層）に、貫通孔４の最遠部に樹脂含浸を確認する樹脂センサーを配置した。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
その結果、約８分で最下層に配置したセンサーが反応した。最下層のセンサーが反応した時点で樹脂注入口を閉じ、樹脂硬化のためオーブン温度を１３０℃まで０．５℃／分で昇温してプリフォーム温度が１３０±５℃の範囲で２時間保持した後室温まで冷却した。
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
これにより成形されたＣＦＲＰに未含浸部はなく、Ｖｆは５５％であった。
比較例１
平板プレスで０．１ＭＰａ、８０℃で、１時間加熱したほかは実施例１と同様にして強化繊維積層体１を作成した。強化繊維体積含有率を測定したところ、５４％であった。
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
試験片を雄型マンドレル（５０ｍｍ角材の隣り合う２角をＲ＝５に加工）上に移送するために持ち上げたところ層間が接着していないため、試験片の端部が剥がれた。そのため厚紙上に乗せて雄型上に搬送しなければならなかった。次に試験片をセットした雄型マンドレルを試験片が動かないようにテープで固定し雌型（上記雄型と合うように平坦部の両端内Ｒ＝７．８に加工）を取り付けたプレス機の間に挿入した。雌型と雄型の配置が正しくなるように予めけがいてあった印に合うように雄型をセットし、該プレス機で挟み込み１０分間保持した。（賦形条件は０．４ＭＰａ、９０℃）型を開いたところ賦形じわのない良好なプリフォームが得られた。また、得られたプリフォームの強化体積含有率は平均５４．２％であった。次に、上記で作成したプリフォームを用いて実施例１と同様の条件で成形試験を実施した。
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
１：強化繊維積層体
２：強化繊維基材
３：樹脂材料
４：貫通孔
５：一体化部
６：非一体化部
１１：加熱装置
１２：ヒーター
１３：モーター
１４：筒状圧子
１５：ピン
【手続補正４６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006142819.tif 000001