JPH1199580A - 一方向性繊維強化複合材用素材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強化繊維が曲がりやうねりのない直線状で、
気泡やボイドが無く、強化繊維の含有率が高い繊維強化
プラスチック製品が得られ、かつ常温硬化型の樹脂を刷
け塗り等の簡単な作業で含浸させることができる一方向
性繊維強化複合材用素材及びその製造方法を提供する。 【構成】 一方向に配列した１ＧＰａ以上の引張強度と
５０ＧＰａ以上の引張弾性率を有する強化繊維からなる
シート状基材の少なくとも片面に、その面積の０．０１
〜１５％が、厚さ０．５ｍｍ以下、幅０．０５ｍｍ以上
である細線状の熱可塑性樹脂で接着されていることを特
徴とする一方向性繊維強化複合材用素材、及びシート状
基材に、融点又は軟化点以上に加熱して溶融した熱可塑
性樹をノズル又はプリントローラーを介して塗布する
か、あるいは予め熱可塑性樹脂を細線状に塗布した離型
紙又は樹脂フィルムを圧着させ、融点又は軟化点以上に
加熱して転写塗布する一方向性繊維強化複合材用素材の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ックの製造あるいはコンクリート構造物などの補修・補
強に用いられる一方向性繊維強化複合材用素材及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化プラスチックの製造やコンクリ
ート構造物などの補修・補強に用いられるシート状の強
化繊維基材は、成形加工に際して行われる切断、積層あ
るいは加圧などの取り扱いにおいてもシート形状が保持
されるように、織布、ＵＤロービングクロス、ＵＤプリ
プレグ等の複合材用素材に加工されている。ここで、織
布は、強化繊維束を平織、朱子織又は綾織などに製織し
た強化繊維基材であり、ＵＤロービングクロスは、多数
の強化繊維束を一方向に引き揃え、この強化繊維束を細
いよこ糸で固定した複合材用素材である。また、ＵＤプ
リプレグは、多数の強化繊維束を一方向に引き揃え、樹
脂を含浸して紙又は樹脂フィルム上に固定した複合材用
素材である。

【０００３】また、特開平８−１４２２３８号公報に
は、一方向に引き揃えられたシート状の強化繊維にメッ
シュ状態の繊維を接着して、取り扱い性と樹脂の含浸性
を向上させた複合材用素材が提案されている。特開平９
−６７９４４号公報には、強化繊維を熱可塑性樹脂バイ
ンダーで局所的に結合し、シート形状を保持させたコン
クリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材が提案さ
れている。

【０００４】シート状の強化繊維基材を用いた繊維強化
プラスチックにおいて、十分な機械物性を発現させるた
めには、一般に強化繊維が曲がりやうねりのない直線状
で気泡やボイドが無く、強化繊維の含有率が高いことが
必要である。また、シート状の強化繊維基材を用いてコ
ンクリート構造物などの補修・補強を行う場合には、繊
維強化プラスチックと同様の十分な機械物性が得られる
条件に加えて、常温硬化型の樹脂を刷け塗り等の簡単な
作業で容易に含浸させうることが重要となる。

【０００５】従来技術による織布は、たて糸とよこ糸の
交差部分にクリンプと呼ばれる強化繊維のうねりがあ
り、刷け塗りによる樹脂含浸では織布の織り目に気泡が
残りやすく、また強化繊維の含有率も高くなりにくいた
め、強化繊維が持つ機械物性を十分に発現することがで
きない。

【０００６】ＵＤプリプレグは強化繊維の直線性は良好
で、気泡やボイドも発生しにくいため機械物性は良好で
あるが、予め樹脂が含浸された状態で保管や輸送をする
必要から常温硬化型の樹脂を用いることができず、コン
クリート構造物などの補修・補強を現場で行う目的の用
途には不向きである。一方向ロービングクロスは強化繊
維の曲がりやうねりの問題は少ないが、織布と同様に織
り目に気泡が残りやすく、強化繊維の含有率も高くなり
にくい。

【０００７】シート状の強化繊維にメッシュ状態の繊維
を接着した素材では、メッシュの繊維の厚さのために、
２枚以上を積層したり平面に貼り付けた場合に、メッシ
ュの目に気泡が残りやすく、気泡をぬくために加圧を強
めるとメッシュの繊維に接した強化繊維の直線性が損な
われる。また、積層した層間がメッシュの繊維の厚さに
相当する分だけ広がり、層間の密着が悪くなることがあ
る。また、強化繊維を熱可塑性樹脂バインダーで局所的
に結合した素材は、ドレープ性に優れており複雑形状へ
の追従性は良いものの、シートの剛性が不足して繊維の
直線性が損なわれる可能性がある。

【０００８】また、熱可塑性樹脂を溶媒で希釈して結合
剤とする場合には、溶媒を除去する際の体積変化によっ
て繊維の直線性が損なわれる可能性があり、無溶媒で熱
溶融状態で結合した場合には、熱可塑性樹脂が溶融状態
から固化する際に体積変化を伴ない繊維の直線性が損な
われる可能性がある。さらに、熱可塑性樹脂は一般に熱
膨張率が高く、使用温度の変化により熱可塑性樹脂の熱
膨張あるいは熱収縮により繊維の直線性が損なわれる可
能性がある。さらに、織布やＵＤロービングクロスは、
よこ糸を通す製織工程が必要なため、製造速度を速くす
ることができず、ＵＤプリプレグでは紙又は樹脂フィル
ムを必要とし、シート状の強化繊維にメッシュ状態の繊
維を接着した素材では、メッシュ状態の繊維を製造し、
強化繊維と張り合わせる工程を必要とする。このため、
従来技術によるシート状の強化繊維基材は、強化繊維そ
のものの価格に対して割高にならざるをえない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記した従来技術によるシート状の強化繊維基
材の課題を解決するために、強化繊維が曲がりやうねり
のない直線状で、気泡やボイドが無く、強化繊維の含有
率が高い繊維強化プラスチック製品が得られ、かつ常温
硬化型の樹脂を刷け塗り等の簡単な作業で含浸させるこ
とができる一方向性繊維強化複合材用素材及びその製造
方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、一
方向に配列した１ＧＰａ以上の引張強度と５０ＧＰａ以
上の引張弾性率を有する強化繊維からなるシート状基材
の少なくとも片面を、その面積の０．０１〜１５％が、
厚さ０．５ｍｍ以下、幅０．０５ｍｍ以上である細線状
の熱可塑性樹脂で接着されていることを特徴とする一方
向性繊維強化複合材用素材である。

【００１１】また、本発明は、一方向に配列した強化繊
維が、１ＧＰａ以上の引張強度と５０ＧＰａ以上の引張
弾性率を有し、一方向に配列した強化繊維からなるシー
ト状基材の少なくとも片面に、融点又は軟化点以上に加
熱して溶融した熱可塑性樹脂を細線状に塗布するか、あ
るいは予め熱可塑性樹脂を細線状に塗布した離型紙又は
樹脂フィルムを圧着させ融点又は軟化点以上に加熱して
転写して塗布することを特徴とする一方向性繊維強化複
合材用素材の製造方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る一方向性繊
維強化複合材用素材の例を示すものである。図１に示す
ように、本発明の一方向性繊維強化複合材用素材は、一
方向に配列した強化繊維束１からなるシート状基材２が
細線状の熱可塑性樹脂３で接着されている。

【００１３】本発明に使用される強化繊維としては、例
えばピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ガラス繊
維、アラミド繊維、鋼繊維などの各種の高強度繊維が挙
げられる。この強化繊維は、引張強度が１ＧＰａ以上、
繊維引張弾性率が５０ＧＰａ以上であることを要する。
特に、コンクリート構造物の補修・補強に用い、十分な
補修・補強効果を得るためには、繊維引張弾性率が１０
０ＧＰａ以上であることが好ましい。繊維引張強度が１
ＧＰａ未満、繊維引張弾性率が５０ＧＰａ未満の繊維を
使用すると十分な補強効果を得ることができない。ま
た、繊維の形態は、直径５〜５０μｍの単繊維を集束剤
を用いるか又は撚りをかけて５０〜４８０００本束ねた
ストランドがよい。

【００１４】また、本発明に使用される熱可塑性樹脂
は、４０℃以下では固体状態である高分子化合物であれ
ば特に制限はないが、例えばポリアミド樹脂、ポリオレ
フィン樹脂、ポリエステル樹脂や、ホットメルト接着剤
と呼ばれるエチレン酢ビ共重合体などをベースとし、溶
融温度が低く強化繊維との接着力が強い熱可塑性樹脂を
用いることが好ましい。これに対し、従来この種の強化
繊維に粘着性を付与するために用いられるいわゆる粘着
剤とは区別されるものである。

【００１５】この熱可塑性樹脂として、引張弾性率が１
ＧＰａ以上のフィラー強化の熱可塑性樹脂を使用する
と、接着層の剛性が上がって取り扱い性が向上し、さら
に熱可塑性樹脂が溶融状態から固化する際に生じる体積
変化が少なくなり、強化繊維の直線性が向上する。この
ようなフィラー成分としては、例えば炭素繊維、ガラス
繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の各種の繊維
が使用でき、繊維の形態は、チョップドストランドある
いはミルドファイバーと呼ばれる短繊維、スライバーヤ
ーンと呼ばれる短繊維を撚り合わせたもの、あるいは連
続繊維等特に制限はない。また、繊維のほか、タルク、
炭酸カルシウム、金属粉、ガラス粉等の種々のフィラー
を用いることができる。

【００１６】フィラーと熱可塑性樹脂を混合してフィラ
ー強化の熱可塑性樹脂とするには、スクリュータイプの
混練押し出し機を用いで混合し、フィラー強化の熱可塑
性樹脂とする方法が一般的であるが、連続繊維を熱可塑
性樹脂フィルムで挟んだ後に加熱加圧してフィラー強化
の熱可塑性樹脂シートとした後に切断する方法や、クロ
スヘッドダイを用いて連続繊維を熱可塑性樹脂に混合す
る方法など公知の方法を用いることができる。このフィ
ラーの混合割合は、フィラー強化の熱可塑性樹脂の引張
弾性率が１ＧＰａ以上となるように、フィラーの弾性率
と熱可塑性樹脂の弾性率を勘案して決定する。

【００１７】本発明の細線状の熱可塑性樹脂による接着
は、シート状基材の少なくとも片面に行うが、シート状
基材の面積の０．０１〜１５％が細線状の熱可塑性樹脂
により接着されていることを要する。接着面積がシート
状基材の面積の０．０１％未満であると取り扱い時にバ
ラけ、１５％を超えると樹脂の含浸性が損なわれる。

【００１８】細線状の熱可塑性樹脂の厚さとは、シート
状基材の面から浮き出した部分の熱可塑性樹脂の平均厚
さをいう。本発明を実施するには、この厚さが０．５ｍ
ｍ以下であることを要する。これが０．５ｍｍを超える
と、２枚以上を積層したり平面に貼り付けた場合に、層
間が熱可塑性樹脂の厚さに相当する分だけ広がり、層間
の密着が悪くなる。また、熱可塑性樹脂の体積変化によ
る波打ちや皺が増加する。

【００１９】この細線状の熱可塑性樹脂の幅は、０．０
５ｍｍ以上であることを要する。塗布幅が０．０５ｍｍ
未満であると十分な接着強度を得ることが困難となり、
取り扱い時にバラけることが多くなる。

【００２０】熱可塑性樹脂の塗布形状は、一方向性繊維
強化複合材用素材の取り扱い方法、すなわち切り取る大
きさ、取り扱い時にかかる力の大きさや方向などにより
種々の形状を選択することができる。図２は、塗布形状
の例を示す図面であり、（Ａ）は格子状に塗布した例、
（Ｂ）はスパイラル状に塗布した例、（Ｃ）は平行線状
に塗布した例、（Ｄ）は円状に塗布した例を示すが、本
発明はこの塗布形状に限定されるものではない。

【００２１】次に、本発明の一方向性繊維強化複合材用
素材の製造方法について説明する。図３は本発明の製造
方法の一例を示す概念図である。強化繊維束１１は、開
繊バー１２により一方向に偏平に引き伸ばされ、シート
状基材１３となる。このシート状基材１３に、融点又は
軟化点以上に加熱して溶融した熱可塑性樹脂をノズル１
５又は細線状のパターンが塗布可能なプリントローラー
１６を介して細線状に塗布する。細線状の熱可塑性樹脂
１７が塗布されたシート状基材は、熱可塑性樹脂が冷却
固化する前に加圧ローラー１８で圧下されることにより
接着され、一方向性繊維強化複合材用素材１９となる。
この製造工程は、強化繊維のボビンから最終製品である
一方向性繊維強化複合材用素材まで連続して製造でき
る。

【００２２】熱可塑性樹脂の溶融とノズル１５への輸送
は、例えばヒーターを備えた溶融熱可塑性樹脂タンク１
４で熱可塑性樹脂を溶融し、エア加圧又はギヤポンプで
輸送する方法、加熱部を備えたプランジャーポンプを用
いる方法などが用いられる。ノズル１５の形状は、熱可
塑性樹脂の塗布形状によって選定する。例えば、細い網
目状に塗布する場合は径の小さいノズルを用い、太い幅
で塗布する場合は径の大きいノズル又はスリットノズル
を用いる。ノズルには、熱可塑性樹脂を冷やさず、低粘
度状態のまま塗布するための加熱機構があることが好ま
しい。

【００２３】また、プリントローラー１６は、塗布形状
に合わせたパターンをローラーに刻印し、溶融した熱可
塑性樹脂をピックアップしてその上に細線状の熱可塑性
樹脂１７を形成し、これをシート状基材に転写する。加
圧ローラー１８も加熱機構があることが好ましい。熱可
塑性樹脂の融点又は軟化点よりも高い温度で圧下する
と、熱可塑性樹脂がローラーへ接着し、シート状基材が
変形したり接着力が低下する。

【００２４】図４は本発明の製造方法の別例を示す概念
図である。予め熱可塑性樹脂を細線状に塗布した離型紙
２２をシート状基材２１と重ね合わせ、加熱可能な加圧
ローラー２３でその熱可塑性樹脂の融点又は軟化点以上
に加熱圧着させると、離型紙２２の細線状の熱可塑性樹
脂がシート状基材に転写されると同時に接着され、一方
向性繊維強化複合材用素材２４となる。なお、予め熱可
塑性樹脂を細線状に塗布した離型紙２１に代えて、予め
熱可塑性樹脂を細線状に塗布した樹脂フィルムを用いて
もよい。

【００２５】予め熱可塑性樹脂を塗布した離型紙２２
は、例えばグラビア印刷やスクリーン印刷等の既存の種
々の塗布方法により製造することができるが、図３に示
す工程において、シート状基材１３に代えて離型紙を用
いることでもよい。

【００２６】この離型紙２２は、シート状基材２１と重
ね合わせて加圧ローラー２３で圧下する。この時の加圧
ローラー温度は、熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であ
ることを要する。加圧して熱可塑性樹脂を転写した後、
冷却し、必要に応じて離型紙をはがして一方向性繊維強
化複合材用素材２４とする。

【００２７】本発明の一方向性繊維強化複合材用素材を
用いて繊維強化プラスチックを製造するには、既存のシ
ート状強化繊維を用いた種々の成形方法が適用できる。
例えば、型に一方向性繊維強化複合材用素材を常温硬化
の樹脂で貼り付け、ローラーで加圧して樹脂含浸及び脱
気するハンドレイアップ法、金型内に一方向性繊維強化
複合材用素材と熱硬化性樹脂をチャージして加熱・加圧
するプレス成形法、一方向性繊維強化複合材用素材に熱
硬化性樹脂を含浸させプリプレグとした後、マンドレル
に巻き付け、加熱硬化させるシートワインディング法等
である。

【００２８】また、本発明の一方向性繊維強化複合材用
素材をコンクリート構造物などの補修・補強に用いるに
は、被補強・補修物に必要に応じて表面の研削やプライ
マー処理を行った後、常温硬化型の樹脂を刷毛などで塗
布し、その上に一方向性繊維強化複合材用素材を貼り付
け、さらに常温硬化型の樹脂を刷毛等で塗布する。

【００２９】本発明の一方向性繊維強化複合材用素材を
用いることにより、繊維強化プラスチックにおいても、
コンクリート構造物などの補修・補強においても、強化
繊維が曲がりやうねりのない直線状で、気泡やボイドが
無く、強化繊維の含有率が高い成形品あるいは補修・補
強が行われ、結果的に十分な機械強度を発現させること
ができる。

【００３０】

【実施例】以下の実施例及び比較例で得られた一方向性
繊維強化複合材用素材について、取り扱い性、繊維の直
線性及び含浸性を次のようにして判定した。 （１）取り扱い性 一方向性繊維強化複合材用素材を対角２点でつかみ上
げ、ドレープ性と剛性から取り扱い性を判定した。 （２）繊維の直線性 一方向性繊維強化複合材用素材を透明なポリエステル板
に貼り付け、常温硬化型エポキシ樹脂を直径６０ｍｍ、
長さ４００ｍｍのゴムロールで４Ｋｇｆの力で圧下する
ことにより含浸させた。そして、２５℃で６０時間放置
し、樹脂を完全硬化させた。硬化物の表面を観察し、繊
維の皺・波打ちを観察して直線性を判定した。 （３）含浸性 上記（２）で得られた硬化物の裏面をポリエステル板を
通してボイドの大きさと量を観察し、硬化物を繊維の配
向方向と直角に切断して硬化物内のボイドを観察して含
浸性を判定した。それぞれの判定は次の４段階評価によ
った。 ◎ ： 非常に良い ○ ： 良い △ ： 悪いが、使用に耐える × ： 悪く、実用できない

【００３１】実施例１ 図３に示す装置を用い、繊維引張強度３５００ＭＰａ、
繊維引張弾性率２００ＧＰａ、繊維径１０μｍの集束剤
処理が施されたピッチ系炭素繊維の６０００本の束を４
０本引き揃え、幅２００ｍｍのシート状基材とし、この
上に１７０℃に加熱溶融した酢酸ビニル系熱可塑性樹脂
（商品名ドフィックスホットメルトスティック、ヘンケ
ル白水社）を直径２ｍｍのノズルを介して、炭素繊維の
配向方向と直角に３０ｍｍ間隔の細直線状に塗布した。
熱可塑性樹脂が溶融状態を保持している間に、８０℃に
加熱した加圧ロールを通して冷却固化し、一方向性繊維
強化複合材用素材を得た。この一方向性繊維強化複合材
用素材は、幅２１０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、厚さ０．４
ｍｍであった。接着した細線状の熱可塑性樹脂は、厚さ
０．１ｍｍ、幅１．５ｍｍであり、シート状基材面積の
０．５％を占めた。得られた一方向性繊維強化複合材用
素材の判定結果を表１に示す。

【００３２】実施例２ 図３に示す装置を用い、繊維引張強度３５００ＭＰａ、
繊維引張弾性率２００ＧＰａ、繊維径１０μｍの集束剤
処理が施されたピッチ系炭素繊維の６０００本の束を６
０本引き揃え、幅２００ｍｍのシート状基材とした。次
いで、酢酸ビニル系熱可塑性樹脂（商品名ドフィックス
ホットメルトスティック、ヘンケル白水社）を１８０℃
で加熱溶融し、この溶融樹脂と直径11μｍで長さ３ｍｍ
のガラス繊維とを重量比が８：２となるように攪拌混合
してフィラー強化の熱可塑性樹脂とし、シート状基材の
上に、１８０℃を保ったまま直径２ｍｍのノズルを介し
て炭素繊維の配向方向と直角に３０ｍｍ間隔の直線状に
塗布した。フィラー強化の熱可塑性樹脂が溶融状態を保
持している間に、８０℃に加熱した加圧ロールを通して
冷却固化し、一方向性繊維強化複合材用素材を得た。こ
の一方向性繊維強化複合材用素材は、幅２１０ｍｍ、長
さ４００ｍｍ、厚さ０．４ｍｍであった。接着したフィ
ラー強化の熱可塑性樹脂は、厚さ０．１ｍｍ、幅０．６
ｍｍであり、シート状基材面積の０．１３％を占めた。
また、このフィラー強化の熱可塑性樹脂の引張り弾性率
は、８ＧＰａであった。得られた一方向性繊維強化複合
材用素材の判定結果を表１に示す。

【００３３】実施例３ 図４に示す装置を用い、繊維引張強度１５００ＭＰａ、
繊維引張弾性率７０ＧＰａ、繊維径１１μｍの集束剤処
理が施されたガラス繊維の８０００本の束を４０本引き
揃えつつ、予め１０ｍｍ間隔のスパイラル状に実施例１
と同じ熱可塑性樹脂を塗布した離型紙と貼り合わせて幅
２００ｍｍのシート状基材とし、１８０℃に加熱した加
圧ロールを通して熱可塑性樹脂をシート状基材に転写し
て、一方向性繊維強化複合材用素材を得た。この一方向
性繊維強化複合材用素材は、幅２１５ｍｍ、長さ４００
ｍｍ、厚さ０．６ｍｍであった。接着した細線状の熱可
塑性樹脂は、厚さ０．２ｍｍ、幅４ｍｍであり、シート
状基材面積の７．８％を占めた。得られた一方向性繊維
強化複合材用素材の判定結果を表１に示す。

【００３４】実施例４ 図４に示す装置を用い、繊維引張強度１５００ＭＰａ、
繊維引張弾性率７０ＧＰａ、繊維径１１μｍの集束剤処
理が施されたガラス繊維の８０００本の束を４０本引き
揃えつつ、予め１０ｍｍ間隔のスパイラル状に実施例２
と同じフィラー強化の熱可塑性樹脂を塗布した離型紙と
貼り合わせて幅２００ｍｍのシート状基材とし、１８０
℃に加熱した加圧ロールを通してフィラー強化の熱可塑
性樹脂を溶融しシート状基材に転写して、一方向性繊維
強化複合材用素材を得た。この一方向性繊維強化複合材
用素材は、幅２１５ｍｍ、長さ４００ｍｍ、厚さ０．６
ｍｍであった。接着したフィラー強化の熱可塑性樹脂
は、厚さ０．２ｍｍ、幅０．４ｍｍであり、シート状基
材面積の０．８％を占めた。得られた一方向性繊維強化
複合材用素材の判定結果を表１に示す。

【００３５】実施例５ 図３に示す装置を用い、繊維引張強度４９００ＭＰａ、
繊維引張弾性率２３０ＧＰａ、繊維径７μｍの集束剤処
理が施されたＰＡＮ系炭素繊維の１２０００本の束を４
０本引き揃え、幅２００ｍｍのシート状基材とし、この
上に実施例１と同じ熱可塑性樹脂を直径２ｍｍのノズル
を介して炭素繊維の配向方向と４５°の角度に１５ｍｍ
間隔の細直線の格子状に塗布した。熱可塑性樹脂が溶融
状態を保持している間に、８０℃に加熱した加圧ロール
を通して冷却固化し、一方向性繊維強化複合材用素材を
得た。この一方向性繊維強化複合材用素材は、幅２０５
ｍｍ、長さ４００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであった。接着
した細線状の熱可塑性樹脂は、厚さ０．２ｍｍ、幅０．
８ｍｍであり、シート状基材面積の１．１％を占めた。
得られた一方向性繊維強化複合材用素材の判定結果を表
１に示す。

【００３６】実施例６ 図３に示す装置を用い、繊維引張強度４９００ＭＰａ、
繊維引張弾性率２３０ＧＰａ、繊維径７μｍの集束剤処
理が施されたＰＡＮ系炭素繊維の１２０００本の束を４
０本引き揃え、幅２００ｍｍのシート状基材とし、この
上に実施例２と同じフィラー強化の熱可塑性樹脂を直径
２ｍｍのノズルを介して、炭素繊維の配向方向と４５°
の角度に１５ｍｍ間隔の細直線の格子状に塗布した。フ
ィラー強化の熱可塑性樹脂が溶融状態を保持している間
に、８０℃に加熱した加圧ロールを通して冷却固化し、
一方向性繊維強化複合材用素材を得た。この一方向性繊
維強化複合材用素材は、幅２０５ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍであった。接着したフィラー強化の
熱可塑性樹脂は、厚さ０．２ｍｍ、幅０．８ｍｍであ
り、シート状基材面積の１．１％を占めた。得られた一
方向性繊維強化複合材用素材の判定結果を表１に示す。

【００３７】比較例１ 実施例１のシート状基材に、厚さ０．０８ｍｍで目開き
１０ｍｍの３軸の粗目ガラスメッシュをエポキシ系接着
剤で接着し、一方向性繊維強化複合材用素材を得た。こ
の一方向性繊維強化複合材用素材は、幅２０５ｍｍ、長
さ４００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであった。得られた一方
向性繊維強化複合材用素材の判定結果を表１に示す。

【００３８】比較例２ 繊維引張強度３５３０ＭＰａ、繊維引張弾性率２３０Ｇ
Ｐａ、繊維径７μｍのＰＡＮ系炭素繊維の１２０００本
の束を平織にした厚さ０．５ｍｍの炭素繊維織物につい
て、同様に判定を行った結果を表１に示す。

【００３９】比較例３ 実施例１のシート状基材に、目開き１０ｍｍの粗目ポリ
アミド繊維メッシュを重ね、ホットプレスで２５０℃に
加熱・加圧して接着した後冷却固化し、一方向性繊維強
化複合材用素材を得た。この一方向性繊維強化複合材用
素材は、幅２１０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、厚さ０．６ｍ
ｍであった。ポリアミド繊維メッシュの融着部は、厚さ
０．６ｍｍ、幅１．５ｍｍであり、シート状基材面積の
０．５％を占めた。得られた一方向性繊維強化複合材用
素材の判定結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】取り扱い性の判定では、実施例１〜６及び
比較例３は、ドレープ性と剛性のバランスがよく、取り
扱い性に優れていた。比較例１及び２は、剛性は高いが
硬すぎるためドレープ性が劣り、曲面形状に成形する場
合に、皺や折れが発生する恐れがある。

【００４２】繊維の直線性の判定では、実施例１〜６
は、硬化物の繊維の皺や波打ちが全く無いかあるいはご
くわずかであり直線性に優れていた。比較例１の硬化物
表面は、繊維と裏面のガラスメッシュとが重なる部分が
浮き上がってできた網目模様の凹凸があり、繊維の直線
性が損なわれていた。比較例２は、織物特有のクリンプ
があり、繊維は直線状にはならなかった。比較例３は、
一方向性繊維強化複合材用素材そのものに大きな波打ち
があり、硬化物の表面も波打っていた。

【００４３】ボイド観察による含浸性の判定は、実施例
３で硬化物の裏面にわずかなボイドが観察されたが、物
性に影響するほどではなく、実施例３を除く実施例１か
ら６では硬化物の裏面及び内面ともにボイドは観察され
なかった。比較例１は、硬化物内部のボイドはほぼ無か
ったものの、裏面の裏打ちした３軸の粗目ガラスメッシ
ュの網目部分に３ｍｍ以上のボイドが多数観察された。
この原因は、樹脂を含浸させる際に追い出された空気が
網目で遮られて成形品の外へ抜けられなかったものと推
測される。コンクリート構造物の補修・補強に用いる場
合には、コンクリート構造物との接着力を損なう可能性
がある。比較例２は、大きなボイドは無いものの、たて
糸とよこ糸が交差する部分に１ｍｍ程度のボイドが多数
観察された。このボイドは、硬化物裏面及び内部ともに
観察され、硬化物物性に悪影響をおよぼす可能性があ
る。比較例３は、硬化物内部及び裏面に１０ｍｍ以上の
大きなボイドが観察された。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、細線状の熱可塑性
樹脂で接着されてなる本発明の一方向性繊維強化複合材
用素材は、強化繊維が曲がりやうねりのない直線状で、
気泡やボイドが無く、強化繊維の含有率が高い繊維強化
プラスチック製品が得られ、かつ常温硬化型の樹脂を刷
け塗り等の簡単な作業で含浸させることができる。した
がって、本発明の一方向性繊維強化複合材用素材は、繊
維強化プラスチックの製造あるいはコンクリート構造物
などの補修・補強に用いられるシート状の強化繊維基材
として好適に用いることができる。また、本発明の一方
向性繊維強化複合材用素材の製造方法は、特殊な設備装
置を必要とせず、製造工程も簡便であり、低廉なコスト
で優れた性能を有する一方向性繊維強化複合材用素材を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一方向性繊維強化複合材用素材の概念
を示す斜視図

【図２】細線状の熱可塑性樹脂による接着の形状の例を
示す図

【図３】本発明の一方向性繊維強化複合材用素材の製造
方法の一例を示す概念図

【図４】本発明の一方向性繊維強化複合材用素材の製造
方法の別例を示す概念図

【符号の説明】

１ 一方向に配列した強化繊維束 ２ シート状基材 ３ 細線状の熱可塑性樹脂 １１ 強化繊維束 １２ 開繊バー １３、２１ シート状基材 １４ 溶融熱可塑性樹脂タンク １５ ノズル １６ プリントローラー １７ 細線状の熱可塑性樹脂 １８、２３ 加圧ローラー １９、２４ 一方向性繊維強化複合材用素材 ２２ 予め熱可塑性樹脂を塗布した離型紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:06 (72)発明者 和泉原 芳一 千葉県君津市君津１番地 新日鐵化学株式 会社君津製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に配列した１ＧＰａ以上の引張強
   度と５０ＧＰａ以上の引張弾性率を有する強化繊維から
   なるシート状基材の少なくとも片面に、その面積の０．
   ０１〜１５％が、厚さ０．５ｍｍ以下、幅０．０５ｍｍ
   以上である細線状の熱可塑性樹脂で接着されていること
   を特徴とする一方向性繊維強化複合材用素材。
2. 【請求項２】 細線状の熱可塑性樹脂が、フィラーで強
   化された引張弾性率が１ＧＰａ以上である請求項１記載
   の一方向性繊維強化複合材用素材。
3. 【請求項３】 一方向に配列した強化繊維からなるシー
   ト状基材に、融点又は軟化点以上に加熱して溶融した熱
   可塑性樹をノズル又はプリントローラーを介して細線状
   に塗布することを特徴とする一方向性繊維強化複合材用
   素材の製造方法。
4. 【請求項４】 一方向に配列した強化繊維からなるシー
   ト状基材に、予め熱可塑性樹脂を細線状に塗布した離型
   紙又は樹脂フィルムを圧着させ、融点又は軟化点以上に
   加熱して転写塗布することを特徴とする一方向性繊維強
   化複合材用素材の製造方法。