(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂構造体３０を製造するに際して、強化繊維糸３の配向方向を容易にかつ自在に制御できるようにする。【解決手段】樹脂を含浸した長尺状の強化繊維糸３を間隔をおいて配置した２本の支持軸１，２間に所定の幅に亘って巻き付けて繊維巻き付け体１０とし、それに捻りを与えて繊維に配向を与える。捻りを与えた繊維巻き付け体１０ａの横幅を調整して配向角度を適宜調整した後、所定の型を用いて賦形し、加熱成形して所望の繊維強化樹脂構造体とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含浸した長尺状の強化繊維糸を間隔をおいて配置した２本の支持軸間に所定の幅に亘って巻き付けて繊維巻き付け体を得る工程、
前記繊維巻き付け体に捻りを与える工程、
前記捻りを与えた繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形し、加熱成形して所望の繊維強化樹脂構造体とする工程、
とを少なくとも含むことを特徴とする繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項２】
長尺状の強化繊維糸を間隔をおいて配置した２本の支持軸間に所定の幅に亘って巻き付けて繊維巻き付け体を得る工程、
前記繊維巻き付け体に捻りを与える工程、
前記捻りを与えた繊維巻き付け体に樹脂を含浸させる工程、
前記樹脂を含浸した繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形し、加熱成形して所望の繊維強化樹脂構造体とする工程、
とを少なくとも含むことを特徴とする繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、前記捻りを与えた繊維巻き付け体の横幅を調整する工程をさらに含むことを特徴とする繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、前記２本の支持軸として、製造後の繊維強化樹脂構造体の取り付け用ブラケットを用いることを特徴とする繊維強化樹脂構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続長尺状の強化繊維をマトリックス樹脂中に含浸させてなる繊維強化樹脂（ＦＲＰ）で作られる構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と強化繊維とを一体化したものであり、軽量でかつ強度特性に優れていることから多くの分野で使用されている。用いられる熱硬化性樹脂の例としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができ、熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等を挙げることができる。強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等を挙げることができる。
【０００３】
繊維強化樹脂シートを製造するにあたっては、長尺状の強化繊維糸を用いて織物とし、あるいは単一方向のシートを角度を変えて多層シート化し、その織物または多層シートにマトリックス樹脂を含浸させるのが一般的である。特許文献１に記載のように、樹脂中に希望方向に向けて連続長繊維を埋め込むようにすることも行われる。予め樹脂を含浸させた長尺状の強化繊維糸を用いて、織布あるいは多層シートとすることも行われる。そのようにして作られた繊維強化樹脂シートを所定の型を用いて賦形し、加熱成形して、所望の繊維強化樹脂構造体とされる。
【特許文献１】特開平０６−２７０２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の織布を用いる方法は、繊維強化樹脂シートにおける繊維の配向方向は一般的に直交方向である。多層シートを用いる方法は、任意の２軸方向に配向した繊維強化樹脂シートを得ることができるが、１品１様の対応となるために量産性が乏しく、他種類の任意の２軸方向に配向した繊維強化樹脂シートを製造しようとすると、コストアップになる。特許文献１に記載の方法は、基本的に、任意の２軸方向に配向した繊維強化樹脂を得ることは容易でない。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、強化繊維が任意の２軸方向に配向している繊維強化樹脂シートからなる構造体を、簡単な手段でかつ容易に製造することのできる繊維強化樹脂構造体の製造方法を開示することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による繊維強化樹脂構造体の製造方法の第１の態様は、樹脂を含浸した長尺状の強化繊維糸を間隔をおいて配置した２本の支持軸間に所定の幅に亘って巻き付けて繊維巻き付け体を得る工程と、前記繊維巻き付け体に捻りを与える工程と、前記捻りを与えた繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形し、加熱成形して所望の繊維強化樹脂構造体とする工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明による繊維強化樹脂構造体の製造方法の第２の態様は、長尺状の強化繊維糸を間隔をおいて配置した２本の支持軸間に所定の幅に亘って巻き付けて繊維巻き付け体を得る工程と、前記繊維巻き付け体に捻りを与える工程と、前記捻りを与えた繊維巻き付け体に樹脂を含浸させる工程と、前記樹脂を含浸した繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形し、加熱成形して所望の繊維強化樹脂構造体とする工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【０００８】
前記第１の態様は予め樹脂を含浸した強化繊維糸を用いる場合であり、前記第２の態様は樹脂を含浸していないドライの強化繊維糸を用いる場合である。いずれの態様でも、繊維巻き付け体に１８０度の捻りを１回または１回以上与えることにより、当初は互いにほぼ平行に巻き付けられた強化繊維糸の群は、角度を持って互いに交叉する強化繊維糸群に変化する。そして、２本の支持軸間の距離および巻き付け幅を適宜異ならせた繊維巻き付け体を用意することにより、強化繊維糸群が異なった配向方向と角度で交叉する繊維巻き付け体を得ることができる。そのようにして得られたねらいの方向に繊維方向を配向させた繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形し、加熱成形することによって、強化繊維糸の配向方向が異なる所要の繊維強化樹脂構造体を容易に得ることができる。
【０００９】
なお、捻りを与えた繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形する前に、繊維巻き付け体から前記２本の支持軸を取り除くようにしてもよく、そのままで賦形してもよい。
【００１０】
上記いずれの態様の製造方法においても、前記捻りを与えた繊維巻き付け体の横幅を調整する工程をさらに含ませることは好ましい。この横幅調整する工程を行うことにより、強化繊維の配向方向と交叉角度をさらに容易に調整することができる。
【００１１】
上記の各製造方法において、前記２本の支持軸として、製造後の繊維強化樹脂構造体の取り付け用ブラケットを用いることもできる。この態様では、支持軸を持つ繊維巻き付け体を所定の型を用いて賦形し、加熱成形して得られる繊維強化樹脂構造体を、そのままの形で製品化することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維強化樹脂構造体を製造するに際して、強化繊維糸の配向方向を容易にかつ自在に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施の形態に基づき説明する。図１〜図３は、捻りを与えた繊維巻き付け体を説明するための図であり、図４はそれを用いて繊維強化樹脂構造体を製造する工程を説明する図であり、図５は製造された繊維強化樹脂構造体の一例を示す図である。
【００１４】
最初に、図１（ａ）に示すように、鋼棒などからなる２本の支持軸１，２を用意する。２本の支持軸１，２をほぼ平行に配置し、長尺状の強化繊維糸３を、所要幅に亘って所要回数巻き付けて、繊維巻き付け体１０とする。繊維巻き付け体１０において、巻き込まれた強化繊維糸３のそれぞれは互いにほぼ平行に位置している。
【００１５】
用いる強化繊維糸３は任意であり、炭素繊維糸、ガラス繊維糸、アラミド繊維糸、等が挙げられる。強化繊維糸３は、予めマトリックス樹脂を含浸したものでもよく、未含浸のものであってもよい。含浸させる場合のマトリックス樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂でもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂でもよい。得ようとする繊維強化樹脂構造体用途や求められる物性値等を勘案して適宜選択する。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、下方の支持軸２を固定し、上方の支持軸１を、強化繊維の巻き込み方向に直交する方向に１８０度に回動する。それにより、繊維巻き付け体１０には１８０度の捻りが付与され、捻りを与えた繊維巻き付け体１０ａとなる。図示のように、この捻りにより、互いにほぼ平行に位置していた巻き込まれた強化繊維糸３の群は、ある角度を持って互いに交叉した強化繊維糸３の群に変化する。すなわち、強化繊維糸３の群は互いに交叉するある配向角度を持つようになる。
【００１７】
得られた配向角度が所望の角度である場合には、そのままで次の賦形工程に移行する。異なった配向角度を所望する場合には、２本の支持軸１，２を互いに近づけながら、捻りを与えた繊維巻き付け体１０ａの横幅を拡げるようにする。それにより、繊維群はより寝た姿勢となりながら、配向角度を変化させる。所望の配向角度が得られたときに、その状態で次の賦形工程に移行する。
【００１８】
図２（ａ）は、上方の支持軸１をさらに１８０度回転させた状態を示す。これにより、繊維巻き付け体１０ａには３６０度の捻りが付与される。図２（ｂ）は、それを、２本の支持軸１，２を互いに近づけながら、横方向に拡げた状態を示している。図示されるように、捻りが与えられた繊維巻き付け体１０ａは、所要の横幅となると同時に、図１（ｂ）に示したものとは異なった繊維の配向角度を備えたものとなる。
【００１９】
図３は、図２（ａ）に示した状態から、さらに１８０度の捻りが付与された繊維巻き付け体１０ａを示している。図示のように、捻りの回数を大きくすることにより、繊維巻き付け体１０ａは筒状に近づいていき、繊維の配向方向も次第に変化していく。
【００２０】
上記のように、繊維巻き付け体１０に所要の捻りを与えることにより、また捻りを与えた繊維巻き付け体の横幅を２本の支持軸１，２の距離を調整しながら変化させることにより、任意の異なった配向角度を持つ強化繊維糸によるシートを容易に調整することができる。
【００２１】
用いた長尺状の強化繊維糸３が樹脂を含浸していないドライ糸の場合には、上記のようにして捻りを与えた繊維巻き付け体１０ａに対して、マトリックス樹脂を含浸させる工程を行う。
【００２２】
次に、所要の配向角度を持つように調整された繊維巻き付け体１０ａを、必要な場合には予備的な成形を行った後、図４（ａ）に示すように、型２０の上に乗せて賦形する。その際に、付加的にマトリックス樹脂を塗布することもできる。そして、図４（ｂ）に示すように型２０の加熱による成形とマトリックス樹脂の硬化を行い、脱型することにより、図４（ｃ）に示す所望の製品である繊維強化樹脂構造体３０が得られる。
【００２３】
なお、図４に示すように、２本の支持軸１，２を備えたままの繊維巻き付け体１０ａを用いて繊維強化樹脂構造体３０とし、その後で２本の支持軸１，２を除去してもよく、図示しないが、型２０に乗せる前に、あるいは型２０で賦形した状態のときに、２本の支持軸１，２を除去することもできる。
【００２４】
２本の支持軸１，２として、製造後の繊維強化樹脂構造体３０を他の構造体に取り付けるときに用いる取り付け用ブラケット３１，３１をそのまま用いることもできる。図５は、そのような製品の一例である補強用ハット形状部品を示しており、繊維巻き付け体１０ａを製造するときに、２本の支持軸１，２として、補強用ハット形状部品用の取り付け用ブラケット３１，３１を用いることによって、製造後の繊維強化樹脂構造体３０をそのまま補強用ハット形状部品として製品化しかつ使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】捻りを与えた繊維巻き付け体を説明するための第１の図。
【図２】捻りを与えた繊維巻き付け体を説明するための第２の図。
【図３】捻りを与えた繊維巻き付け体を説明するための第３の図。
【図４】捻りを与えた繊維巻き付け体を用いて繊維強化樹脂構造体を製造する工程を説明する図。
【図５】製造された繊維強化樹脂構造体の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１，２…２本の支持軸、３…長尺状の強化繊維糸、１０…繊維巻き付け体、１０ａ…捻りを与えた繊維巻き付け体、２０…型、３０…繊維強化樹脂構造体、３１…取り付け用ブラケット
【図１】
2009248516.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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