JP2020093542A - 繊維強化樹脂構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
繊維体と、前記繊維体に含浸された熱硬化性樹脂と、を少なくとも含む繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
柱状の発泡体と、前記発泡体の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体と、を有する積層体であって、前記繊維体には未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸された積層体を準備する準備工程と、
前記積層体に外力を付加し、前記発泡体の断面形状を変形させる変形工程と、
前記積層体に含まれる前記熱硬化性樹脂を熱硬化させる硬化工程と
を含む、繊維強化樹脂構造体の製造方法である。
前記発明(I)は、
前記硬化工程後に前記集合体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に前記積層体に含まれる前記発泡体を除去する除去工程と
を含んでいてもよい。
前記発明(I)は、
前記発泡体がオレフィン系樹脂発泡体であってもよい。
繊維体と、前記繊維体に含浸された熱硬化性樹脂と、を少なくとも含む繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
柱状の発泡体と、前記発泡体の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体と、を有する積層体であって、前記繊維体には未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸された積層体を準備する準備工程と、
前記発泡体の柱軸が湾曲するように前記積層体を湾曲させる湾曲工程と、
前記積層体に含まれる前記熱硬化性樹脂を熱硬化させる硬化工程と
を含む、繊維強化樹脂構造体の製造方法である。
前記発明(II)は、
前記硬化工程後に前記集合体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に前記積層体に含まれる前記発泡体を除去する除去工程と
を含んでいてもよい。
前記発明(II)は、
前記発泡体がオレフィン系樹脂発泡体であってもよい。
繊維体と、前記繊維体に含浸された熱硬化性樹脂と、を少なくとも含む繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
柱状の第1の発泡体と、前記第1の発泡体の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体と、前記繊維体を介して前記第1の発泡体と近接する柱状の第2の発泡体と、を有する集合体であって、前記繊維体には未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸された集合体を準備する準備工程と、
前記集合体に含まれる前記熱硬化性樹脂を熱硬化させる硬化工程と
を含む、繊維強化樹脂構造体の製造方法である。
前記発明(III)は、
前記集合体に外力を付加し、前記第1の発泡体および前記第2の発泡体の断面形状を変形させる変形工程を含んでいてもよい。
前記発明(III)は、
前記硬化工程後に前記集合体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に前記集合体に含まれる前記第1の発泡体および前記第2の発泡体を除去する除去工程と
を含んでいてもよい。
前記発明(III)は、
前記第1の発泡体および前記第2の発泡体がオレフィン系樹脂発泡体であってもよい。
繊維体と、前記繊維体に含浸された熱硬化性樹脂と、を少なくとも含む繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
柱状の第1の発泡体と、前記第1の発泡体の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体と、前記繊維体を介して前記第1の発泡体と近接する柱状の第2の発泡体と、を有する集合体であって、前記繊維体には未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸された集合体を準備する準備工程と、
前記発泡体の柱軸が湾曲するように前記集合体を湾曲させる湾曲工程と、
前記集合体に含まれる前記熱硬化性樹脂を熱硬化させる硬化工程と
を含む、繊維強化樹脂構造体の製造方法である。
前記発明(IV)は、
前記集合体に外力を付加し、前記第1の発泡体および前記第2の発泡体の断面形状を変形させる変形工程を含んでいてもよい。
前記発明(IV)は、
前記硬化工程後に前記集合体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に前記集合体に含まれる前記第1の発泡体および前記第2の発泡体を除去する除去工程と
を含んでいてもよい。
前記発明(IV)は、
前記第1の発泡体および前記第2の発泡体がオレフィン系樹脂発泡体であってもよい。
繊維体と、前記繊維体に含浸された樹脂と、を少なくとも含む繊維強化樹脂構造体であって、
第1の連通孔と、前記第1の連通孔と平行する第2の連通孔と、第1の連通孔および第2の連通孔を画定する壁部と、を少なくとも備え、
前記第1の連通孔および前記第2の連通孔は、孔軸が湾曲しており、
前記壁部は前記繊維体を含む、繊維強化樹脂構造体であってもよい。
前記発明(IV)は、
前記第1の連通孔および前記第2の連通孔は、孔軸に垂直な断面における断面形状が多角形状であってもよい。
<<<<第1の実施形態>>>>
先ず、第1実施の形態について説明する。この第1実施の形態では、エネルギー硬化性樹脂が含浸した繊維体と柔軟体とを直接積層させ、未硬化積層体を得るか、又は、繊維体と柔軟体とを直接接触させた後、前記繊維体にエネルギー硬化樹脂を含浸させ、未硬化積層体を得る積層工程と、
前記未硬化積層体にエネルギーを付与して、前記未硬化積層体を構成する前記繊維体中に含まれる前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と
を含む、強化繊維体と柔軟体とを含む複合材料の製造方法である。以下、原料、プロセス、複合材料の順で説明する。
(1−1.繊維体)
本発明にかかる繊維体としては、その形状や大きさ等について、特に限定しないが、例えばシート状の繊維シートを用いることができる。この繊維シートは、繊維が集合したシートである限りにおいて、特に限定されず、例えば、織布(綾織、2重織り、3重織り、畳織り等)、不織布が挙げられる。
繊維シートの製造方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、好適例である不織布を製造する方法としては、カーディング方式、エアレイド方式等の乾式法、紙のように漉いて形成する湿式抄造法、スパンボンド法、メルトブロー法等のフリース形成法;サーマルボンド法、ケミカルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法(水流絡合法)、ステッチボンド法、スチームジェット法等のフリース結合法が挙げられる。このうち、湿式抄造法による製造方法が、繊維シートを薄くすることが可能であり、さらに均一性の点で優れているため好適である 。
エネルギー硬化性樹脂としては、特に限定しないが、例えば、熱硬化性樹脂やエネルギー線硬化性樹脂等を用いることができる。
(1−2.柔軟体)
柔軟体としては、特に限定されないが、例えば、発泡体を用いることができる。この発泡体は、独立気泡発泡体であっても、連続気泡発泡体であってもよい。なお、ここで示す独立気泡発泡体とは、完全に全ての気泡が独立しているもののみを示すのではなく、一部の気泡が隣接する気泡と連通していてもよく、全体として独立気泡発泡体と解される程度に、各気泡が独立していればよい。
(2−1.積層工程)
この積層工程では、概して、繊維シートと、柔軟体とを直接積層する工程である。この積層工程においては、様々な形状や厚さの繊維体および柔軟体を用いることができる。この積層工程のパターンについては、特に限定しないが、以下に列挙する各種パターンが挙げられる。
このパターン1では、図1に示すように、予めエネルギー硬化性樹脂が含浸した未硬化状態である繊維シート1と、板状の柔軟体3とを用いる。この繊維シート1に予めエネルギー硬化性樹脂を含浸する方法としては、例えば、エネルギー硬化性樹脂の未硬化粘性液体原料に繊維シート1を浸すディッピングや、複数の横置硬質ロールの間に繊維シート1を通過させて上述の未硬化粘性液体原料を塗るロールコーティング、或いは、いわゆるハンドレイアップ成形法やRIMP(レジンインフュージョン)成形法等を挙げることができるが、これらに限定されない。なお、繊維シート1については1枚のシートを用いても良いし、複数枚のシートを重ね合わせたものとして使用しても良く、特に限定しない。これについては以後も同様である。
このパターン2では、上述のパターン1で述べた繊維シート1と柔軟体3とを用いる。図2(a)および図3(a)に示すように、柔軟体3の上面および下面(柔軟体3の両面)にそれぞれ、繊維シート1、1を直接重ね合わせることによって、一対の繊維シート1、1間に柔軟体3が介在した状態の単層積層体7を得る。なお、単層積層体7としては、柔軟体3の片面にのみ繊維シート1を直接積層したものであっても良い。
このパターン3では、図4(a)に示す上述の第1多層積層体5に対して、図4(b)に示す切断工程(これについては後述する)を経て得た第1切断積層体5aを用いる。図4(c)に示すように、この第1切断積層体5aのうち、切断方向に沿った両面にそれぞれ、上述の繊維シート1と同様な他の繊維シート1A、1Bを直接積層することによって、図4(d)に示す第2多層積層体8を得る。
この巻回工程では、上述のパターン2、3で得たそれぞれの積層体7、8を巻回する工程である。これらの積層体7、8については、繊維シート1と柔軟体3とからなるため、この状態でも可撓性を有しており、曲げ、捩じり等の変形加工を容易に行うことができる。本実施の形態では、これらの変形加工のうち、曲げ加工の一種である巻回工程を一例に採用して、以下に列挙して説明するが、これに限定されないことは言うまでもない。
このパターン1では、上述の積層工程のパターン2で得た単層積層体7を用いる(図2(a)参照)。図2(b)および図2(c)に示すように、例えば、金属パイプ、樹脂チューブおよび円筒形状に形成した発泡体等からなる芯Sに対して、単一積層体7を複数回、巻回する。このため、このパターン1の単層積層体7の長さは、芯Sの外周長さの数倍程度(巻回回数に応じた程度)に設定されている。芯Sに単層積層体7を複数回、巻回した後、芯Sを引き抜くことによって(芯Sを除去することによって)、図2(d)に示すように、単層積層体7が複数積層された渦巻き状の渦積層体9を得る。
このパターン2でも、上述の積層工程のパターン2で得た単層積層体7を用いる(図3(a)参照)。このパターン2では、図3(b)および図3(c)に示すように、芯Sに対して、単一積層体7を何重にも巻回する。すなわち、芯Sの外周長さと略同じ長さの単一積層体7を、その両端面同士が接合するように巻回し、その外側にさらに、上述の単層積層体7よりもわずかに長い別の単一積層体7を、その両端面同士が接合するように巻回することを複数回繰り返す。その後、芯Sを引き抜くことによって、図3(d)に示すように、単一積層体7が複数積層された円筒状の第1円筒積層体11を得る。
このパターン3では、上述の積層工程のパターン3で得た第2多層積層体8であって、その長さが芯Sの外周長さと略同じ長さに設定された第2多層積層体8を用いる。図4(d)および図4(e)に示すように、芯Sに対して、第2多層積層体8を巻回する。すなわち、第2多層積層体8を、巻回方向における両端面同士が接合するように巻回した後、芯Sを引き抜くことによって、図4(f)に示す円筒状の第2円筒積層体13を得る。
この硬化工程では、上述の積層工程のパターン1〜3で得た第1多層積層体5、単層積層体7、第2多層積層体8、巻回工程のパターン1〜3で得た渦積層体9、第1円筒積層体11、第2円筒積層体13(以後、これらを総括して「積層体5等」という。)に対してエネルギーを付与する。この付与するエネルギーについては、積層体5等に対して加熱をすることによるものや、エネルギー線を照射することによるもの等が挙げられるが、特に限定しない。図5(a)〜図5(c)に示すように、積層体5等に対するエネルギーの付与により、積層による仮接着状態の積層体5等の繊維シート1に含浸されていたエネルギー硬化性樹脂がそれぞれの柔軟体3に染み出つつ(入り込みつつ)硬化していく。
この切断工程では、上述の積層工程や巻回工程で得た硬化前の積層体5等や、硬化工程で得た硬化後の硬化積層体5A等を、これらよりも小さく切断するものである。この切断工程では積層体5等や硬化積層体5A等をどのような形状や大きさに切断しても良く、そのパターンについては特に限定しないが、これらのいくつかの例を以下に述べる。
このパターン1では、積層工程のパターン1で得た硬化前の第1多層積層体5を切断する。図4(b)に示すように、第1多層積層体5を、その繊維シート1や柔軟体シート3が水平になるように平面上に載置した状態で、縦に薄く切断することにより、積層工程のパターン3で用いられる硬化前の第1切断積層体5aを得る。なお、この第1切断積層体5aについては、上述のように、積層工程のパターン3にて第2多層積層体8とされ、巻回工程のパターン3にて第2円筒積層体13とされた後、硬化工程を経て複合材料としての硬化第2円筒積層体13Aとなる。
このパターン2では、図7(a)に示す硬化工程を経た硬化後の硬化第1多層積層体5Aを切断する。図7(b)に示すように、硬化第1多層積層体5Aを、その繊維シート1や柔軟体シート3が水平になるように平面上に載置した状態で、縦に薄く切断することにより、硬化後の硬化第2切断積層体5Bを得る。
このパターン3では、硬化工程を経て硬化した硬化渦積層体9Aや硬化第1円筒積層体11Aを切断する。図6(a)および図6(b)に示すように、硬化渦積層体9Aや硬化第1円筒積層体11をその長手方向における所定幅に輪切りにする(スライスする)ことで、複合材料としての硬化切断渦積層体9Bや硬化切断第1円筒積層体11Bを得る。なお、図示は省略するが、硬化後の第2円筒積層体13Aを同様に切断して、複合材料としての硬化切断第2円筒積層体を得るようにしても良いことは言うまでもない。
ここでは、上述の各工程を経て得た複合材料について説明する。
(3−1.複合材料のパターン1)
このパターン1は、図7に示すように、切断工程のパターン2で得た複合材料としての硬化第2切断積層体5B、5C、5Dを用いた一例である(なお、図7においては、煩雑さを避けるため、硬化第2切断積層体の符合としては、5B、5C、5Dのみを付し、これらからなる全体の塊を硬化第2積層体群5Zとする)。図7に示すように、複数の第2切断積層体5B、5C、5Dを、樹脂製の板等といった第1板部材15、17のうち、下の第1板部材15の上面に対して、第2切断積層体5B、5C、5Dのそれぞれの硬化繊維シート1Xおよび柔軟体3がリブのように起立した状態(換言すれば、板部材15、17の板面に対して、硬化繊維シート1Xと柔軟体3とが交差する方向(図7(c)においては垂直方向)に延びている状態)になるように載置する。
このパターン2は、図8(a)および図8(b)に示すように、複合材料のパターン1と同様な板部材15、17の間に、複数の硬化切断渦積層体9B又は複数の硬化切断第1円筒積層体11Bを互いに隣接するように並べて配置する。その後、板部材15の上面と複数の硬化切断渦積層体9B又は複数の硬化切断第1円筒積層体11Bのそれぞれの下面とを接着し、板部材17の下面と複数の硬化切断渦積層体9B又は複数の硬化切断第1円筒積層体11Bのそれぞれの上面とを接着する。これによって板部材15、17の補強を行うことができる。
次に、第2実施の形態を説明する。
この第2実施の形態は、
エネルギー硬化性樹脂が含浸した繊維体と柔軟体とを直接積層させ、未硬化積層体を得るか、又は、繊維体と柔軟体とを直接接触させた後、前記繊維体にエネルギー硬化樹脂を含浸させ、未硬化積層体を得る積層工程と、
前記未硬化積層体を変形させる変形工程と、
前記変形工程にて変形した前記未硬化積層体に対してエネルギーを付与して、前記未硬化積層体を構成する前記繊維体中に含まれる前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
を含む、強化繊維体の製造方法である。
以下、原料、プロセスの順で説明するが、その説明にあたり上述の第1実施の形態と同様な箇所には、同様の符号を付することによって、その記載を省略または簡略化するものとする。
この第2実施の形態における原料については、上述の第1実施の形態と同様であるため、その記載を省略する。
(2−1.積層工程)
この積層工程では、繊維体と柔軟体とを直接積層することにより行う。この積層工程においては、様々な形状や厚さの繊維体および柔軟体を用いることができる。具体的には、図11(a)、図12(a)、図13(a)にそれぞれ示すように、予めエネルギー硬化性樹脂が含浸した未硬化状態である繊維シート1と、芯材となる円柱状の柔軟体31とを用いる。この柔軟体31に対して、繊維シート1を直接巻回することによって、繊維シート1と柔軟体31とを直接積層した円柱積層体33を得る。この円柱積層体33においては、柔軟体31の長さが、繊維シート1の縦幅よりも長く、柔軟体31に対して巻回されて円筒状となった繊維シート1の長手方向の両端から、柔軟体31の両端部が突出している状態となっている。なお、第1実施の形態と同様に、繊維シート1を柔軟体31に直接積層した後に、繊維シート1にエネルギー硬化性樹脂を含浸させるようにしても良いことは言うまでもない。
この変形工程では、変形が容易な未硬化の円柱積層体33を種々に変形させる工程であり、その変形については特に限定しないが、以下に列挙するパターンが挙げられる。
このパターン1では、図10に示すように、一本の円柱積層体33を、そのまま曲線状に曲げる変形を行う。ここで、その曲率については特に限定されないのは言うまでもない。また、L字型、U字型、S字型等といったように曲線状に曲げる他、用途等に応じた所定角度(30度、90度等)に折り曲げる変形を行っても良い。これによって、さまざまな形状に曲げられた特殊形状の屈曲円柱積層体35を得る。
このパターン2では、図11(b)に示すように、複数の円柱積層体33を一列に並べた円柱積層体群33aとした後、図11(c)に示すように、繊維シート1から突出した柔軟体3の両端部付近を切断する切断工程を行うことによって、それぞれの円柱積層体33の両端面を面一な状態とした第1切断円柱積層体群33bを得る。なお、図11(c)に示す切断工程を省略しても良い。これは以後の切断工程についても同様である。
このパターン3では、図12(b)に示すように、上述の変形工程のパターン2で述べた円柱積層体群33aを複数用意し、これらの円柱積層体群33aを平行な状態で互いに重ね合わせた後、図12(c)に示すように、繊維シート1から突出した柔軟体3の両端部付近を切断する切断工程を行うことによって、図12(d)に示すように、円柱積層体群33aの両端面を面一な状態とした第2切断円柱積層体群33cを得る。
このパターン4では、図13(b)に示すように、複数の円柱積層体33を束状に束ねてなる円柱積層体束43とし、図13(c)に示すように、繊維シート1から突出した柔軟体3の両端部付近を切断する切断工程を行うことによって、図13(d)に示すように、それぞれの円柱積層体33の両端面を面一な状態とした切断円柱積層体33dの束からなる切断円柱積層体束43aを得る。
この硬化工程では、上述の各変形工程にて変形した未硬化の積層体である屈曲円柱積層体35、特殊平板積層体39、特殊ブロック積層体41、第2円柱積層体41にそれぞれ、第1実施の形態と同様にしてエネルギーを付与することによって、シート繊維に含浸されていたエネルギー硬化性樹脂が硬化する。この結果、屈曲円柱積層体35が第1強化繊維体となり(図示せず)、特殊平板積層体39が第2強化繊維体39Aとなり(図11(e)参照)、特殊ブロック積層体41が第3強化繊維体41Aとなり(図12(e)参照)、特殊円柱積層体45が第4強化繊維体45Aとなる(図13(e)参照)。なお、各強化繊維体39A、41A、45Aにおいて、それぞれの柔軟体33を穿り出したりあるいは溶かしたり等によって柔軟体33を除去する除去工程を行うようにしても良い。
前述した第1〜第2の実施形態については、以下のようにまとめることができる。
エネルギー硬化性樹脂が含侵した繊維体と柔軟体とを直接積層させ、未硬化積層体を得るか、又は、繊維体と柔軟体とを直接接触させた後、前記繊維体にエネルギー硬化樹脂を含浸させ、未硬化積層体を得る積層工程と、
前記未硬化積層体にエネルギーを付与して、前記未硬化積層体を構成する前記繊維体中に含まれる前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と
を含む、強化繊維体と柔軟体とを含む複合材料の製造方法である。
発明(1−2)は、
前記柔軟体が発泡体である、前記発明(1−1)の製造方法である。
発明(1−3)は、
前記積層工程後、前記未硬化積層体を巻回させる巻回工程を更に含む、発明(1−1)又は(1−2)記載の方法である。
発明(1−4)は、前記未硬化積層体、又は、前記硬化工程によって硬化した硬化積層体を、この硬化積層体より小さく切断する工程を更に含む、発明(1−1)〜(1−3)のいずれか一項記載の方法である。
エネルギー硬化性樹脂が含侵した繊維体と柔軟体とを直接積層させ、未硬化積層体を得るか、又は、繊維体と柔軟体とを直接接触させた後、前記繊維体にエネルギー硬化樹脂を含浸させ、未硬化積層体を得る積層工程と、
前記未硬化積層体を変形させる変形工程と、
前記変形工程にて変形した前記未硬化積層体にエネルギーを付与し、前記未硬化積層体を構成する前記繊維体中に含まれる前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
を含む、強化繊維体の製造方法である。
発明(2−2)は、
前記柔軟体が発泡体である、前記発明(2−1)の製造方法である。
含侵したエネルギー硬化性樹脂を硬化させた第1繊維体と、
この第1繊維体に対して起立した状態で配置され、含侵したエネルギー硬化性樹脂を硬化させた第2繊維体と、
前記第1繊維体および互いに隣り合う前記第2繊維体にそれぞれ接触した柔軟体とを備え、
前記柔軟体における前記第1および第2繊維体との接触部分には、これらの第1および第2繊維体に含侵されていたエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して硬化する際に、前記第1および前記第2繊維体の少なくとも一方に含侵されていたエネルギー硬化性樹脂が染み出て硬化したエネルギー硬化性樹脂からなる接着部を備えていることを特徴とする複合材料である。
円筒状に形成され、含侵したエネルギー硬化性樹脂を硬化させた第1円筒繊維体と、
前記第1円筒繊維体よりも径の小さい円筒状に形成され、前記第1円筒繊維体の中空部に前記第1円筒繊維体と同心になるように配置されているとともに、含侵したエネルギー硬化性樹脂を硬化させた第2円筒繊維体と、
前記第1および第2円筒繊維体の間に介在した状態で前記第1および第2円筒繊維体の長手方向に沿って延び、前記第1円筒繊維体の内周面および前記第2円筒繊維体の外周面にそれぞれ接触しているとともに、含侵したエネルギー硬化性樹脂を硬化させた介在繊維体と、
前記第1および前記第2円筒繊維体と互いに対峙する一対の前記介在繊維体とで形成された内部空間に配置されているとともに、前記第1円筒繊維体の内周面、前記第2円筒繊維体の外周面および前記介在繊維体の一方の面にそれぞれ接触した柔軟体とを備え、
前記発泡体における前記第1および第2円筒繊維体と前記介在繊維体との接触部分には、これらの第1および第2円筒繊維体と前記介在繊維体とに含侵されていたエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して硬化する際に、第1および第2繊維体と前記介在繊維体との少なくとも1つに含侵されていたエネルギー硬化性樹脂が染み出て硬化したエネルギー硬化性樹脂からなる接着部を備えていることを特徴とする複合材料である。
次に、第1〜第2の実施形態とは異なる観点から、第I〜第IVの実施形態について説明する。なお、第I〜IVの実施形態は、第2の実施形態で説明された概念を利用、応用、変更等して得られる繊維強化樹脂構造体およびその製造方法等を整理したものと考えることもできる。
<<<構造>>>
第Iの実施形態に係る繊維強化樹脂構造体100−1は、繊維体10と、繊維体10に含浸された樹脂20と、を少なくとも含む、筒状の繊維強化樹脂構造体である(図14(c)参照)。
<<繊維体10>>
繊維体10としては、その形状や大きさ等について、特に限定されないが、例えばシート状の繊維シートであることが好ましい。この繊維シートは、繊維が集合したシートである限りにおいて、特に限定されず、例えば、織布(平織、綾織、2重織り、3重織り、畳織り等)、不織布、一方向強化材(UD材)等が挙げられる。
ステンレス鋼繊維、ニッケル繊維、銅繊維、アルミニウム繊維、銀繊維、金繊維、チタン繊維等の金属繊維;
ポリパラフェニレンベンズオキサゾール、ポリエチレンテレフタレ−ト(PET)樹脂、ポリビニルアルコ−ル(PVA)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維、セルロース、ビニロン、ナイロン、レ−ヨン、アラミド、フェノ−ル系繊維、フッ素繊維、パルプ(繊維)、ケナフ、麻、竹繊維等の有機繊維;
ガラス繊維、炭素繊維、シリカ繊維、ロックウ−ル、スラグウ−ル、アルミナ繊維、セラミック繊維等の無機繊維;
等を挙げることができる。
繊維としては、これらのうち一つ又は複数を組み合せて用いることができる。例えば、炭素繊維とポリエステル繊維とを含む2層構造のノンクリンプファイバー(NCF)等を使用することもできる。
繊維シートの製造方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、好適例である不織布を製造する方法としては、カーディング方式、エアレイド方式等の乾式法、紙のように漉いて形成する湿式抄造法、スパンボンド法、メルトブロー法等のフリース形成法;サーマルボンド法、ケミカルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法(水流絡合法)、ステッチボンド法、スチームジェット法等のフリース結合法が挙げられる。このうち、湿式抄造法による製造方法が、繊維シートを薄くすることが可能であり、さらに均一性の点で優れているため好適である。
樹脂20としては、繊維強化樹脂として使用される公知の樹脂を使用可能であり、熱可塑性樹脂等も使用され得るが、作業性を向上させるために、エネルギー硬化性樹脂とすることが好ましい。
エネルギー硬化性樹脂としては、特に限定しないが、例えば、熱硬化性樹脂やエネルギー線硬化性樹脂等を用いることができる。エネルギー硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
発泡体は、独立気泡発泡体であっても、連続気泡発泡体であってもよい。なお、ここで示す独立気泡発泡体とは、完全に全ての気泡が独立しているもののみを示すのではなく、一部の気泡が隣接する気泡と連通していてもよく、全体として独立気泡発泡体と解される程度に、各気泡が独立していればよい。
発泡体は、公知の方法によって製造可能である。発泡体の製造方法としては、例えば、水系液体分散媒と、水分散性樹脂と、を少なくとも含む液状原料混合物を得る工程である原料調製工程と、液状原料混合物を発泡させ発泡混合物を得る発泡工程と、発泡混合物中の分散媒を蒸発させる乾燥工程と、を含む方法が挙げられる。また、発泡工程の前または後に、ドクターナイフまたはドクターロール等を用いて液状原料混合物または発泡混合物を塗工したり、液状原料混合物または発泡混合物を押出成形または射出成形することで、発泡混合物をシート状に成形したりてもよい。また、ゴムスポンジ等を所望の形状に型成型したり、ブロック状に発泡成形した発泡体をスライス加工によりシート状、紐状、円柱状等の所望の形状にしたりしても良い。なお、これらの工程は、その一部又は全部が同時に実行されてもよい。
繊維強化樹脂構造体100−1の製造方法は、例えば、
柱状の発泡体30と、発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10と、を有する積層体50であって、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された積層体50を準備する準備工程と、
繊維体10に含浸された樹脂(未硬化樹脂25)を熱硬化させ、樹脂20を得る硬化工程と、を含む方法である。
準備工程は、柱状の発泡体30と、発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10とを有し、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された積層体50を準備する工程である。
含浸工程では、未硬化樹脂25と繊維体10とを接触させて、繊維体10に未硬化樹脂25を含浸させる。
積層工程では、発泡体30側面の少なくとも一部を繊維体10で覆う(図14(a)および図14(c)参照)。
硬化工程を実施することにより、繊維体10に含侵された未硬化樹脂25が硬化され、樹脂20が得られる(図14(c)参照)。
冷却工程は、発泡体除去工程等を実施する前に、熱硬化されて得られた樹脂20および発泡体30を冷却させる工程である。
切断工程は、繊維体10から突出している発泡体30のみを切断する工程であってもよいし、発泡体30と繊維体10とを同時に切断するものであってもよい。例えば、切断工程によって、積層体50を所望の長さとなるように調整してもよい。
積層体50に含まれる発泡体30を除去することで、発泡体30を含まない、中空状の繊維強化樹脂構造体100−1を得ることができる(図14(c)参照)。
繊維強化樹脂構造体100−1は、円筒状のものに限られない。以下、第Iの実施形態の変更例として円筒状以外の繊維強化樹脂構造体100−1について説明する。
繊維強化樹脂構造体100−1は、図14に示された円筒状の構造ではなく、多角筒状(筒軸に垂直な断面が多角形状となる筒状)の構造を有していてもよい。例えば、繊維強化樹脂構造体100−1は、図15(c)に示されるように四角筒状であったり、図16(c)に示されるように六角筒状であったりしてもよい。また、繊維体10の多角筒状を、三角筒状としたり、六角筒状以上の多角筒状としてもよい。
変更例に係る繊維強化樹脂構造体100−1の製造方法は、例えば、
柱状の発泡体30と、発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10と、を有する積層体50であって、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された積層体50を準備する準備工程と、
積層体50に外力を付加し、発泡体30の断面形状を変形させる変形工程と、
繊維体10に含浸された樹脂(未硬化樹脂25)を熱硬化させ、樹脂20を得る硬化工程と、を含む方法である。
変形工程では、積層体50に外力を付加し、発泡体30の断面形状を変形させる(図15(a)、図15(b)、図16(a)、図16(b)参照)。より詳細には、例えば、積層体50の側面部に外力を付加することで、積層体50を角柱状に変形させることができる。
<<<構造>>>
第IIの実施形態に係る繊維強化樹脂構造体100−2は、図17(d)に示されるように、
繊維体10と、繊維体10に含浸された樹脂20と、を少なくとも含み、
繊維体10は、湾曲した筒状を有する(乃至は、筒軸Bが湾曲している)、繊維強化樹脂構造体である。
繊維強化樹脂構造体100−2の製造方法は、例えば、
柱状の発泡体30と、発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10と、を有する積層体50であって、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された積層体50を準備する準備工程と、
記発泡体の柱軸Aが湾曲するように積層体50を湾曲させる湾曲工程と、
繊維体10に含浸された樹脂(未硬化樹脂25)を硬化させ、樹脂20を得る硬化工程と、を含む方法である。
湾曲工程では、発泡体30の柱軸Aが湾曲するように、積層体50に外力を付加する。その結果、発泡体30の柱軸Aが湾曲することで、積層体50全体の軸が湾曲されることから、積層体50が筒状の繊維体10を含む場合に、繊維体10の筒軸Bも同様に湾曲されることとなる。
第IIの実施形態においては、図17に示されるように、全体的に円筒状である繊維強化樹脂構造体100−2を説明したが、繊維強化樹脂構造体100−2は、図18に示されるように、全体的に多角筒状となるように構成してもよい。
<<<構造>>>
第IIIの実施形態に係る繊維強化樹脂構造体100−3は、例えば、
繊維体10と、繊維体10に含浸された樹脂20と、を少なくとも含み、
第1の連通孔Hと、第1の連通孔Hと平行する第2の連通孔Hと、第1の連通孔Hおよび第2の連通孔Hを画定する壁部と、を少なくとも備え、
壁部が繊維体10を含む、
繊維強化樹脂構造体である。
繊維体10と、繊維体10に含浸された樹脂20と、を少なくとも含み、
繊維体10は、多角筒状の繊維体である、第1筒状繊維体10および第2筒状繊維体10を少なくとも含み、
第1筒状繊維体の外側面を構成する平面部と、第2の筒状繊維体の外側面を構成する平面部と、が接触または近接している、繊維強化樹脂構造体である。
繊維強化樹脂構造体100−3の製造方法は、例えば、
柱状の第1の発泡体30と、第1の発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10と、繊維体10を介して第1の発泡体30と近接する柱状の第2の発泡体30と、少なくとも有する集合体55であって、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された集合体55を準備する準備工程と、
集合体55に含まれる熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)を熱硬化させる硬化工程と
を含む方法である。
準備工程では、第1の発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10と、繊維体10を介して第1の発泡体30と近接する柱状の第2の発泡体30と少なくとも有し、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された集合体55が準備される。
変形工程においては、複数の積層体50が集合体55として並べられた状態で、複数の積層体50に外力が加えられる。
<<<構造>>>
第IVの実施形態に係る繊維強化樹脂構造体100−4は、
繊維体10と、繊維体10に含浸された樹脂20と、を少なくとも含み、
第1の連通孔Hと、第1の連通孔Hと平行する第2の連通孔Hと、第1の連通孔Hおよび第2の連通孔Hを画定する壁部と、を少なくとも備え、
第1の連通孔Hおよび前記第2の連通孔Hは、孔軸Cが湾曲しており、
壁部は繊維体10を含む、
繊維強化樹脂構造体である。
繊維体10と、繊維体10に含浸された樹脂20と、を少なくとも含み、
繊維体10は、第1の筒状の繊維体10および第2の筒状の繊維体10を少なくとも含み、
第1の筒状の繊維体10は、筒軸Bが湾曲した湾曲多角筒状構造を有し、且つ、筒軸Bに平行な外側面を有し、
第2筒状繊維体は、筒軸Bが湾曲した湾曲多角筒状構造を有し、且つ、筒軸Bに平行な外側面を有し、
第1筒状繊維体の外側面と、第2筒状繊維体の外側面と、が接触または近接している、繊維強化樹脂構造体である。
繊維強化樹脂構造体100−4の製造方法は、例えば、
柱状の第1の発泡体30と、第1の発泡体30の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体10と、繊維体10を介して第1の発泡体30と近接する柱状の第2の発泡体30と、を有する集合体55であって、繊維体10には未硬化状態の熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)が含浸された集合体55を準備する準備工程と、
集合体55に外力を付加し、第1の発泡体30および第2の発泡体30の断面形状を変形させる変形工程と、
発泡体30の柱軸Aが湾曲するように集合体55を湾曲させる湾曲工程と、
集合体55に含まれる熱硬化性樹脂(未硬化樹脂25)を熱硬化させる硬化工程と
を含む方法である。
10 繊維体
15 補強部材
20 樹脂(硬化樹脂)
25 樹脂(未硬化樹脂)
30 発泡体
50 積層体
55 集合体
60 湾曲部
70 外周体
A 柱軸
B 筒軸
C 孔軸
H 連通孔
Claims (3)
- 繊維体と、前記繊維体に含浸された熱硬化性樹脂と、を少なくとも含む繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
柱状の発泡体と、前記発泡体の側面部の少なくとも一部を覆う繊維体と、を有する積層体であって、前記繊維体には未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸された積層体を準備する準備工程と、
前記積層体に外力を付加し、前記積層体に含まれる前記発泡体の断面形状を変形させる変形工程と、
前記積層体に含まれる前記熱硬化性樹脂を熱硬化させる硬化工程と
を含むことを特徴とする、繊維強化樹脂構造体の製造方法。 - 前記硬化工程後に前記集合体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に前記積層体に含まれる前記発泡体を除去する除去工程と
を含む、請求項1に記載の製造方法。 - 前記発泡体がオレフィン系樹脂発泡体である、請求項1又は2に記載の製造方法。
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