JP4984973B2 - 繊維強化樹脂の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）と称することもある。）の製造方法に関し、とくに、ＲＴＭ成形法（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）による繊維強化樹脂の製造方法に関する。

なお、本発明におけるＲＴＭ成形法には、上下対となる両面成形型を使用し、樹脂注入口から樹脂排出口へ向けて樹脂を加圧注入し、樹脂による型内の空気押し出し後に樹脂排出口を閉じ型内を樹脂を加圧して硬化させるＲＴＭ成形法、型内を真空状態にした後、樹脂を吸引あるいは加圧注入し、硬化させるＲＴＭ成形法、および、片面成形型に基材を配置し、フィルムなどのバッグ材でバギングして内部を減圧した後、内部の真空圧によって樹脂を吸引注入する真空ＲＴＭ成形法が含まれる。

ＦＲＰは軽量、かつ、高い機械的性質を有する複合材料として極めて広い分野で活用されている。このようなＦＲＰの成形方法の一つとして、ＲＴＭ成形法が広く用いられている。ＲＴＭ成形法においては、成形サイクルタイムは比較的短いが、樹脂流れの不具合などにより成形品表面にピンホールやボイドと呼ばれる欠陥が残ることがあり、外観の良さを必要とする商品に適用しようとする場合には、塗装工程の前に表面補修工程等が必要であった。このようなことから、ＲＴＭ成形法により製造されたＦＲＰは、外観の仕上げに手間と労力がかかり、高コストの製品となりがちであった。

そこで、このような従来のＲＴＭ成形法の問題点を解決するための検討が種々なされてきた。例えば特許文献１では、ＲＴＭ成形に使用する成形型内に表層形成部材／ろ過抵抗の大きい分離基材／繊維状補強材／ろ過抵抗の小さい分離基材／発泡性樹脂粒子からなる積層物を型内に入れ、成形型温度を上げ発泡性粒子の体積膨張によって表層基材を成形型に押し付け、そこへ液状成形樹脂を注入し、高表面品質複合材料成形品を得る成形方法が提案されている。しかしながらこの方法では、ろ過抵抗の大きい分離基材で発泡性粒子が表層へ流出しない構成とすることが必須であり、積層構成が制限されること、発泡性粒子の発泡温度まで加熱して成形後、当該粒子の発泡内圧による成形品変形を防ぐため液状樹脂硬化後、十分に成形型温度を下げなければならないため、設備の増大、成形サイクルタイムが長くなるといった問題があった。

また、特許文献２には、積層において表層となる強化繊維機材の真下にランダムマット層を設けることで、強化繊維基材中の気泡を抜き、かつ表層の強化繊維基材への樹脂の含浸を促進する成形方法が提案されている。しかしながらこの方法では、表層基材の真下にランダムマット層を配置することから、樹脂中に含まれる気泡がランダムマット層に溜まり、直上の表層基材に貫通するピンホールを生じることがあった。
特開平７−１００８４７号公報 特開２００５−２３２６０１号公報

本発明の目的は、従来のＲＴＭ成形法において表層に発生していたピンホール等の表面欠陥を減少させ、後工程の塗装工程等に必要な補修工程を低減させることで成形品の生産性を向上させることにある。

上記課題を解決するために種々の検討を行った結果、特定のカバーファクターを有する中間層と特定の含浸性を有する樹脂拡散層を設けることで、成形品表面にピンホール発生がほとんどなく表面品位に優れたＲＴＭ成形品が得られることが分かり、本発明が完成された。

すなわち、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法は、一対の型のキャビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、前記キャビティ内に樹脂を注入し硬化させる繊維強化樹脂の製造方法であって、前記強化繊維基材の少なくとも片面に、少なくとも一方の型内表面に直接接触させる表層形成用基材と、該表層形成用基材と前記強化繊維基材との間に位置し前記表層形成用基材との含浸係数比率が１．５〜１０であるメッシュからなる樹脂拡散媒体とを、カバーファクターが９０％〜１００％である少なくとも１枚の織物からなる中間層を介して配置するとともに、前記樹脂拡散媒体の前記強化繊維基材と面する側の少なくとも一部にコア材を配置し、該コア材の少なくとも樹脂注入側の端部に、含浸係数が１×１０ ^−１０ ｍ ^２ 以上であり厚み５０〜２０００μｍの樹脂流動基材を設けることを特徴とする方法からなる。

このような本発明におけるＲＴＭ成形法においては、積層構成内に特定の中間層および樹脂拡散媒体を配置することで、樹脂注入に伴い混入する気泡を、まず樹脂流動性の良い樹脂拡散媒体内を主として樹脂と共に流動させることにより、良好に排出させたり当該樹脂拡散媒体層内に滞在させたりすることができ、更に、所定範囲のカバーファクターを有する中間層を最外層と樹脂拡散媒体の間に設けることで、樹脂拡散媒体内に滞在する気泡が成形品表面へ露出することを防ぐことができるようになる。一方樹脂は、樹脂拡散媒体内に包含させ、かつ樹脂拡散媒体から表層側基材へと気泡の少ない樹脂を供給して含浸を進めることができるので、従来のＲＴＭ成形法では困難であった意匠表面のボイドやピンホール等の欠陥が発生することが極めて少ない成形品を効率よく短時間で安定的に成形できる。

上記本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法においては、樹脂拡散媒体の少なくとも一端部が、少なくとも一方の隣接層よりも外側に向けて延長されている形態を採用することが可能である。樹脂拡散媒体の少なくとも一端部を、少なくとも一方の隣接層よりも長くすることにより、その長く形成された端部から注入樹脂が樹脂拡散媒体内に進入、展開されやすくなり、樹脂が確実に樹脂拡散媒体の層内に供給されるようになる。その結果、積層体の内部まで確実に樹脂が行き渡るようになって、積層体全体に対する樹脂含浸性が大幅に向上される。

この樹脂拡散媒体の含浸係数は１×１０^−１０ｍ^２以上であることが好ましい。含浸係数は、樹脂の含浸のし易さを表す係数であるが、その測定方法については後述する。含浸係数が高い樹脂拡散媒体を用いることにより、所望の範囲への樹脂の展開が容易化されるとともに、展開された樹脂の含浸性も向上され、かつ、上記の端部を長く形成したことによる作用効果が一層良好に発現される。

また、樹脂拡散媒体の厚みとしては、２００〜２０００μｍの範囲にあることが好ましい。樹脂拡散媒体には上述の如く含浸係数の高いことが好ましいことから、このような含浸係数の高い基材を用いることにより、十分な量の樹脂を樹脂拡散媒体の端部から中央部あるいは反対側の端部に向けて流動させることが可能になる。しかしこの樹脂拡散媒体が薄すぎると、十分な量の樹脂を流動させることが難しくなり、反対に厚すぎると、積層体全体として、所望の積層形態の維持が難しくなる。したがって、厚みは２００〜２０００μｍの範囲内とすることが好ましい。

また、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法においては、樹脂拡散媒体の強化繊維基材と面する側の少なくとも一部にコア材を配置し、該コア材の少なくとも樹脂注入側の端部に、含浸係数が１×１０ ^−１０ ｍ ^２ 以上であり厚み５０〜２０００μｍの樹脂流動基材を設ける形態を採用することができる。この樹脂流動基材はコア材の端部のみに配置すればよく、コア材の全面にわたっている必要はない。また、樹脂流動方向に少なくとも一方の端部に配置されていればよいが、望ましくは両端部に配置される。このようにコア材の端部に、特定の樹脂流動基材の層が配置されることで、コア材端部での樹脂流動が極めて安定し、従来この部位から成形体の表面へと至りやすかった気泡が、成形体内部に細かく分散されて封じ込められ、表面に露出しにくくなる。その結果、成形体の表面品位が大幅に向上されることになる。

この樹脂流動基材としては、その含浸係数が１×１０^−１０ｍ^２以上であることが必要である。つまり、含浸係数の高い樹脂流動基材とすることで、上記樹脂流動の安定化、気泡の分散、封じ込め効果がより向上される。

また、上記コア材の少なくとも片面に溝加工が施されていることも好ましい。コア溝の存在により、樹脂拡散媒体による拡散樹脂がより迅速にかつ均一に拡散されるようになるので、上記コア材端部に配置された樹脂流動基材による作用と併せて、局部的に気泡が滞留したり成長したりすることが回避され、より均一な成形が可能となる。

このように、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法によれば、積層構成内に特定の中間層および樹脂拡散媒体を配置することで、樹脂拡散媒体層内に滞在する気泡が成形品表面へ露出することを効果的に防ぐことができ、表面にボイドやピンホール等の欠陥が発生することが極めて少ない成形品を効率よく短時間で安定的に成形できるようになる。この結果、後工程として塗装工程があるような製造工程でも、表面補修の工程を省略もしくは大幅に軽減でき、低コストの成形品を得ることができる。

以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。

図１は、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法の基本形態の一例を示している。上型２ａ、下型２ｂからなる型２のキャビティ１内に、強化繊維基材３が配置され、本実施態様では、強化繊維基材３の両面側に、表層形成用基材４ａ、４ｂと、該表層形成用基材４ａ、４ｂと強化繊維基材３との間に位置し表層形成用基材４ａ、４ｂとの含浸係数比率が１．５〜１０である樹脂拡散媒体５ａ、５ｂとが、カバーファクターが９０％〜１００％である織物からなる中間層６ａ、６ｂを介して配置される。この状態で、キャビティ１内が例えば矢印７で示すように真空吸引により減圧され、減圧されたキャビティ１内に、矢印８で示すように樹脂注入が行われ、注入された樹脂が、キャビティ１内の基材に含浸された後、例えば加熱により硬化され、所定の繊維強化樹脂の成形体が製造される。

本発明で使用する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やビニルエステル樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、アクリル樹脂やポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。特に常温での粘度が１０Ｐａ・ｓ以下であるような粘度が低く繊維への含浸の良好な樹脂が好適である。

本発明における強化繊維基材とは、後述する表層形成用基材，中間層用基材，樹脂拡散媒体用基材以外の強化繊維からなる基材の総称である。本発明における強化繊維基材に用いられる強化繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミナ）繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また、織り組織としては、織布でも不織布でもよく、織布の場合、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよい。不織布の場合は、例えば、ランダムマットやコンティニアスストランドマット等が挙げられる。

本発明における表層形成用基材とは、成形品の最表層に配置する基材のことであり、後述の樹脂拡散媒体との含浸係数比率を満足する基材である。本発明における表層形成用基材に用いられる繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミナ）繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また、織り組織としては、織布でも不織布でもよく、織布の場合、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよい。不織布の場合は、例えば、ランダムマットが挙げられる。

本発明における樹脂拡散媒体とは、樹脂拡散媒体層内の樹脂が流動しやすいように、その他の基材よりも含浸係数が高い層のことであり。後述の表層形成用基材との含浸係数比率を満足する基材である。

この樹脂拡散媒体の形成には、メッシュや繊維基材を用いることができる。メッシュの材質としては、例えば、ナイロン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリエチレン樹脂等が挙げられ、必要に応じてプラズマ処理やコロナ処理を施して接着性を高めたものを用いてもよい。繊維基材を用いる場合には、用いられる繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミナ）繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また、織り組織としては、織布でも不織布でもよく、織布の場合、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよい。不織布の場合は、例えば、ランダムマットやコンティニアスストランドマット等が挙げられる。

本発明における中間層は、樹脂拡散媒体内を流動する樹脂内の気泡が外層に達しないようにカバーファクターが９０％〜１００％と高い織物基材である。

この中間層の織物基材に用いられる繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミナ）繊維，ナイロン繊維などが挙げられる。また基材の組織としては、織布がよく、平織りや綾織り，朱子織り等が挙げられ、単一の繊維で構成するだけでなく複数の繊維を織った組織となってもよい。

本発明において、表層形成用基材と樹脂流動媒体は、含浸係数の異なる基材層から構成されており、下記の式に示す含浸係数比率が１．５〜１０であることが、成形後の表面にピンホールと称する直径で０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下，深さで０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の穴状等の欠陥が少ない外観を得る為には必要である。この含浸係数比率が１．５よりも低い場合は、樹脂流動差が実質的に生じず、気泡を含んだ樹脂が表層形成用基材側にも流動し、外観表面にピンホールを形成しやすくなる。また、含浸係数比率が１０を超える場合は、外観表面のピンホールは少ない反面、樹脂の含浸量が増えることから、成形品の重量増を招く場合がある。

含浸係数比率＝ Ｋ１／Ｋ２
ここで、
Ｋ１：積層された構成の内、基材の含浸係数の最も大きな値（樹脂拡散媒体層の含浸係数）
Ｋ２：積層された構成の内、基材の含浸係数の最も小さな値
ここで樹脂含浸係数とは、以下の測定法により測定された値のことである。

樹脂の含浸過程において、基材に含浸する樹脂の挙動は下式に示すダルシー則に従うことが知られており、含浸速度は以下の式で得られる。

ｖ＝（Ｋ／μ）×（ΔＰ／ΔＬ）・・・（１）
ここで、ｖ（ｍ／ｓ）は含浸速度、Ｋ（ｍ^２）は含浸係数、μは樹脂粘度（Ｐａ・ｓ）、ΔＰ（Ｐａ）／ΔＬ（ｍ）は単位長さ当たりの圧力勾配である。この式を時間ｔ（ｓ）で積分すれば、含浸係数は以下の式で得ることができる。

Ｋ＝（Ｌ×Ｌ×μ）／（２×Ｐ×ｔ）・・・（２）
ここで、Ｌ（ｍ）は樹脂注入口からフローフロント（流動樹脂の先端）までの距離である。（２）式から、樹脂注入口からフローフロントまでの距離とそこへの到達時間、樹脂粘度、成形圧力が分かれば、含浸係数が計算できる。よって含浸係数の測定は、一例として図２に示すような装置を用いて平板のような基本形状に対して含浸係数測定実験を行い、これらを測定することで含浸係数Ｋが測定できる。

本発明では含浸係数を測定する場合は、例えば、図２に示すような含浸係数測定装置１１を用いる。この装置１１内をゲージ圧で−１００ｋＰａよりも真空度の高い圧力を保持することで、圧力ΔＰを100kPaとする。また測定においては、実際の樹脂を用いて、成形温度中で測定することが好ましいが、予め成形温度下での樹脂粘度が分かっていれば、その粘度に調整した液体、例えばシリコンオイルやエーテル系合成油等を用いて測定することもできる。なお、樹脂中入口からフローフロントまでの距離Ｌは、本発明では、５００ｍｍとし、この時の樹脂の到達した時間ｔを１／１００ｓｅｃまで測定可能なディジタル式のストップウオッチで計測する。更にこれら測定は、計３回行った平均値を用いて、含浸係数を算出する。図２において、１２は樹脂タンク、１３は真空ポンプ、１４は基材、１５は注入口、１６は排出口を、矢印１７は樹脂含浸方向を、それぞれ示している。

本発明における中間層に用いられる織物基材としては、カバーファクターが９０％〜１００％の基材を用いる。中間層に９０％以上のカバーファクターの高い基材を１層以上配置することで、樹脂流動媒体から表層形成用基材へ気泡が流出し難くなり、外観にピンホールの少ない成形体が得られる。

ここでカバーファクターとは、単位面積あたりに占める繊維面積の割合のことを示し、基材が織布の場合、以下の手順で測定される。対象となる基材をコピー機等で拡大し、繊維束１０本当たりの縦寸法Ｙと横寸法Ｘを測定する。この時のコピー機での拡大は、繊維束１０本当たりの横寸法が１００±５ｍｍになるように行い、０．０１ｍｍまで表示可能なノギスを用いて測定を行う。次にその１０本の各繊維束の幅を縦繊維に対しては、Ｘ／２のピッチで各繊維束３点の計３０点を、横方向の繊維に対しては、Ｙ／２のピッチで各繊維３点の計３０点を測定し、縦方向繊維幅平均値ｘと横方向繊維幅平均値ｙを算出する。カバーファクターＣｆは以下の式で表される。

Ｃｆ＝｛Ｙ＊ｘ＋（Ｘ−ｘ）＊ｙ｝／（Ｘ＊Ｙ）
本発明において用いられる樹脂拡散媒体の厚みとしては、２００〜２０００μｍであることが、良好な外観性の成形体を得ることから好ましい。２００μｍよりも薄いと樹脂内部の気泡の通過を妨げて、樹脂注入口付近にボイド溜まりを形成し易くなり、また２０００μｍよりも厚いと層内に蓄積できるボイドが多くなる反面、成形体としての重量が増加し軽量化の効果が無くなる。なお、かかる厚みの樹脂拡散媒体を得るためには、例えばガラス繊維マットを用いる場合であれば、２００〜９００ｇ／ｍ^２（複数枚でこの目付としても良い）のものを使用することで実現できる。なお、樹脂拡散媒体は、成形体の中に１層のみで構成していても、複数層で構成していても、上記厚みを満足していればよい。

また、樹脂拡散媒体層に用いられる基材の含浸係数を１×１０^−１０ｍ^２以上、例えば１×１０^−１０〜１×１０^−９ｍ^２とすることで、樹脂が主に樹脂拡散媒体層中に流れるようになり、外観に悪影響を及ぼす樹脂中の気泡等を本樹脂拡散媒体層内に滞在させやすくなることから、良好な外観を持つ成形体を得ることが可能になる。かかる観点より、上限は係数が大きければ大きい方が好ましいが、現状入手可能なものとして上記のような範囲が挙げられる。さらに、含浸係数がさらに大きいものが入手可能となった場合には、好ましく適用することが可能である。

更に、樹脂拡散媒体に用いる材料の形態としては、前述の如く、メッシュでも、織布でも、不織布でも構わないが、例えばガラス繊維チョップドマットや連続ストランドマットといった不織布を用いると、低コストの成形体とすることもでき、また、層内にボイドを蓄えやすくなる。

また、本発明においては、樹脂拡散媒体の少なくとも一端部が、少なくとも一方の隣接層よりも外側に向けて延長されている形態を採用してもよい。樹脂拡散媒体は両端で延長されていてもよく、各端部の延長形態や隣接層との関係が異なる形態の組み合わせであってもよい、例えば図３に示すように、樹脂拡散媒体２１の一方の端部は両隣接層２２ａ、２２ｂよりも飛び出しており、他方の端部は隣接層２２ｂに対してのみ飛び出している形態とすることもできる。Ｌ１、Ｌ２は樹脂拡散媒体２１の飛び出し長さを示しており、少なくとも一方の隣接層より外側に向けて延長されていればよい。このはみ出し長さは１ｍｍ以上が望ましく、好ましくは、１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。このように樹脂拡散媒体の少なくとも一端部を、少なくとも一方の隣接層よりも長くすることにより、その長く形成された端部から注入樹脂が樹脂拡散媒体内に進入、展開されやすくなり、樹脂がより確実に樹脂拡散媒体の層内に供給されるようになる。

また、樹脂拡散媒体の強化繊維基材と面する側の少なくとも一部にコア材が配置される場合、このコア材の端部部位から成形体の表面へと気泡が至りやすくなるおそれがある。そこで、本発明においては、例えば図４に示すように、コア材３１の少なくとも樹脂注入側の端部において（図示例では両端部において）、樹脂拡散媒体３２との間に、含浸係数が１×１０ ^−１０ ｍ ^２ 以上であり厚み５０〜２０００μｍの樹脂流動基材３３を設けることが必要である。この樹脂流動基材３３はコア材３１の端部のみに配置すればよく、コア材３１の全面にわたっている必要はない。このような特定の樹脂流動基材３３がコア材３１の端部に配置されることで、コア材３１の端部での樹脂流動が極めて安定し、この部位から成形体の表面へと至りやすかった気泡が、成形体内部に細かく分散されて封じ込められ、表面に露出しにくくなる。その結果、成形体の表面品位が大幅に向上されることになる。なお、図４において、３４は中間層、３５は表層形成用基材を、それぞれ示している。

上記樹脂流動基材３３としては、前述の如く、その含浸係数が１×１０^−１０ｍ^２以上であることが好ましい。また、上記コア材３３の少なくとも片面に溝３６が加工されていることも好ましい。コア溝３６の存在により、樹脂拡散媒体３２による拡散樹脂がより迅速にかつ均一に拡散されるようになる。

このように、本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法によれば、樹脂内に存在する気泡成分を樹脂拡散媒体層を主として通過させ、かつ、特定の中間層により気泡が成形体表面側には至りにくい形態としたので、補修等の後工程の必要性を低減するとともに、外観にピンホールがほとんどない表面品位に優れた繊維強化樹脂の成形体を得ることが可能となる。

以上にようにして得られた繊維強化樹脂は、強化繊維に炭素繊維を用いることにより、軽量、高強度、高弾性、および耐衝撃性に優れた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）とすることができ、自動車、圧力容器、航空機用構造材、船舶用構造材、ゴルフクラブ用シャフト、スキーポール、釣り竿などに好適なＣＦＲＰ部材として用いられる。なお、ＣＦＲＰ部材には、軽量、高強度、高弾性、および耐衝撃性を損なわない限りにおいて、炭素繊維以外の強化繊維（例えば、ガラス繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維，チラノ（チタンアルミナ）繊維，ナイロン繊維など）を有していても良く、炭素繊維以外の強化繊維が強化繊維全体の５０質量％未満の含有量であれば、ここで言うＣＦＲＰ部材に含まれるものとする。
さらにＣＦＲＰ部材は、特に短い成形サイクルで大量生産が要求される自動車用部材として好ましく用いられる。

以下に、実施例に基づいてより具体的に説明する。

実施例に使用した材料は以下のものである。
・基材ａ：炭素繊維織物、東レ（株）製ＣＯ６３４３Ｂ（織り組織：平織り、織物目付：１９８ｇ／ｍ^２、強化繊維：Ｔ３００Ｂ−３Ｋ、弾性率：２３０ＧＰａ、強度：３５３０ＭＰａ、繊度：１９８ｔｅｘ、フィラメント数：３０００本）、カバーファクター＝９５〜９７％
・基材ｂ：炭素繊維織物、東レ（株）製ＢＴ７０−３０（織り組織：平織り、織物目付：３１７ｇ／ｍ^２、強化繊維：Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ、弾性率：２３０ＧＰａ、強度：４９００ＭＰａ、繊度：８００ｔｅｘ、フィラメント数：１２０００本）、カバーファクター＝９６〜９８％
・基材ｃ：炭素繊維織物、東レ（株）製ＢＴ７０−２０（織り組織：平織り、織物目付：２１４ｇ／ｍ^２、強化繊維：Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ、弾性率：２３０ＧＰａ、強度：４９００ＭＰａ、繊度：８００ｔｅｘ、フィラメント数：１２０００本）、カバーファクター＝９３〜９６％
・基材ｄ：ガラス繊維サーフェースマット、日東紡（株）製ＭＦ３０Ｐ１００ＢＳ６（布帛の形態：連続繊維不織布、目付：３０ｇ／ｍ^２）
・基材ｅ：炭素繊維マット、東レ（株）製“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ（弾性率：２３０ＧＰａ、強度：４９００ＭＰａ、繊度：１６５０ｔｅｘ）の短繊維マット（カット長：最大２インチ（５．１ｃｍ）、目付：８０ｇ／ｍ^２）
・基材ｆ：コンティニアスストランドマット、日本板硝子社製（布帛の形態：ガラス連続繊維不織布、目付：４５０ｇ／ｍ^２）
・基材ｇ：メッシュシート ＮＢ２０（ＮＢＣ株式会社製：ナイロンメッシュ，厚み５２０μｍ）
・基材ｈ：ガラス織布、ユニチカグラスファイバー（株）製Ｅ１０Ｔ（目付：１０６ｇ／ｍ^２，織り密度：縦＝６０本／２５ｍｍ，横＝５８本／２５ｍｍ）
・基材ｉ：ガラス繊維不織布、矢澤産業（株）製スーパーウールマットＹＷＮ−８（布帛の形態：フェルト状不織布、目付：７２０ｇ／ｍ^２）
・基材ａ’：基材ａに予め融点７１℃のエポキシ変性熱可塑性樹脂を１０±３ｇ／ｍ^２付着させた基材
・基材ｂ’：基材ｂに融点７１℃のエポキシ変性熱可塑性樹脂を５±３ｇ／ｍ^２付着させた基材
・基材ｃ’：基材ｃに融点７１℃のエポキシ変性熱可塑性樹脂を５±３ｇ／ｍ^２付着させた基材。
・コア材ａ：積水化学工業製”フォーマック”ＨＲ＃１００６（耐熱アクリル樹脂製発泡体）、密度＝０．１g/cm^３，厚み＝６ｍｍ
・樹脂ａ：東レ（株）製、エポキシ樹脂ＴＲ−Ｃ３５
主剤：”エピコート”８２８（油化シェルエポキシ社製、エポキシ樹脂）
硬化剤：東レ（株）製ブレンドＴＲ−Ｃ３５Ｈ（イミダゾール誘導体）
混合比：主剤：硬化剤＝１０：１
１００℃での樹脂粘度：１７ｍｍＰａ・ｓ（Ｅ型粘度計を用いて３０℃，５０℃，７０℃にて粘度を測定しＷＬＦ式に基づき換算した値）。

［実施例１］
図５に示す形状の４８０ｍｍ×４８０ｍｍのキャビティ４１を有する成形下型４２に、図６に示す強化繊維基材等（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）を配置し、シール材４３でシールしつつ図示しない上型を閉じた。ここで用いた強化繊維等の各基材の構成は以下の通りである。

表層形成用基材３１ａ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
中間層の基材３１ｂ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
樹脂拡散媒体層の基材３１ｃ：基材ｆ×１Ｐｌｙ
強化繊維基材３１ｄ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×２Ｐｌｙ
図２に示した装置により基材ａおよび基材ｆの含浸係数の測定を行った。測定に際して、成形温度１００℃での樹脂ａの粘度と２５℃でほぼ同等の粘度を有する液体を用いて、２５℃で測定を行ったところ以下の数値を得た。

基材ａの含浸係数Ｋ＝０．６×１０^−１０ｍ^２
基材ｆの含浸係数Ｋ＝３．１×１０^−１０ｍ^２
したがって、この時の含浸係数比率は５．２であった。

次に、成形下型４２および上型を１００℃の温度に保持し、真空状態に保った状態で、図示しない樹脂注入機を用いて樹脂ａを樹脂注入口４４より注入した。樹脂排出口４５から排出される樹脂にφ２ｍｍを超えるような気泡が含まれていないことを目視にて確認して樹脂排出口４５を閉じ、続いて樹脂注入口４４を閉じた。この時の樹脂に与えた注入圧は最大で０．７５ＭＰａであった。

この状態で１５分保持した後、成形型を開けて成形品を得た。得られた成形品を２５℃に冷却後、この成形品の板厚について、成形品の縁部より１５ｍｍ内側を各角部および各辺の中央部にて１カ所ずつ合計８カ所をマイクロメーターにて測定したところ、平均で約２．１ｍｍであった。

次に得られた成形品の表面を＃６００のサンディングペーパーで研磨し、アセトンで脱脂後、ＦＲＰ用プライマー（武蔵ホルト製）を塗布して、１時間室温で乾燥させた。その後、成形品の表面に蛍光灯の光をあてながら、目視にて口径φ０．２ｍｍを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピンホールは無かった。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、樹脂拡散媒体層の基材５１ｃは平均で約１．１ｍｍであった。

［実施例２］
各強化繊維基材の構成を以下とした以外は、実施例１と同様にして成形品を得た。

表層形成用基材５１ａ：基材ｂ’（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
中間層の基材５１ｂ：基材ｃ’（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
樹脂拡散媒体層の基材５１ｃ：基材ｆ ×１Ｐｌｙ
強化繊維基材５１ｄ：基材ｃ’（０°／９０°繊維配向）×２Ｐｌｙ
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。

基材ｂ’の含浸係数Ｋ＝０．６６×１０^−１０ｍ^２
基材ｆ の含浸係数Ｋ＝３．１×１０^−１０ｍ^２
基材ｃ’の含浸係数Ｋ＝０．６３×１０^−１０ｍ^２
したがって、この時の含浸係数比率は４．７であった。得られた成形品の板厚を、成形品の縁部より１５ｍｍ内側を各角部および各辺の中央部にて１カ所ずつ合計８カ所をマイクロメーターにて測定したところ、平均で約２．２ｍｍであった。

次に成形品を実施例１と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光をあてながら、目視にて口径φ０．２ｍｍを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピンホールは無かった。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、樹脂拡散媒体層の基材５１ｃの厚みは約１．０ｍｍであった。

［実施例３］
各強化繊維基材の構成を以下とした以外は、実施例１と同様にして成形品を得た。

表層形成用基材５１ａ：基材ｈ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
中間層の基材５１ｂ：基材ｂ（０°／９０°繊維配向）×２Ｐｌｙ
樹脂拡散媒体層の基材５１ｃ：基材ｇ ×１Ｐｌｙ
強化繊維基材５１ｄ：基材ｂ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。

基材ｈの含浸係数Ｋ＝０．５８×１０^−１０ｍ^２
基材ｇの含浸係数Ｋ＝２．３×１０^−１０ｍ^２
基材ｃの含浸係数Ｋ＝０．６２×１０^−１０ｍ^２
したがって、この時の含浸係数比率は４．０であった。得られた成形品の板厚を、成形品の縁部より１５ｍｍ内側を各角部および各辺の中央部にて１カ所ずつ合計８カ所をマイクロメーターにて測定したところ、平均で約２．２ｍｍであった。

次に成形品を実施例１と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光をあてながら、目視にて口径φ０．２ｍｍを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピンホールは無かった。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、樹脂拡散媒体層の基材５１ｃの厚みは約０．９ｍｍであった。

［参考例］
各強化繊維基材の構成を図７に示す通りとした以外は、実施例１と同様にして成形品を得た。

表層形成用基材６１ａ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
中間層の基材６１ｂ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
樹脂拡散媒体層の基材６１ｃ：基材ｆ×１Ｐｌｙ
強化繊維基材６１ｄ：基材ｆ×１Ｐｌｙ
コア材６１ｅ：コア材ａ
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。

基材ａの含浸係数Ｋ＝０．６×１０^−１０ｍ^２
基材ｆの含浸係数Ｋ＝３．１×１０^−１０ｍ^２
したがって、この時の含浸係数比率は５．２であった。実施例１と同様にして得られた図８に示す成形品７１の端部中央部７２ａの板厚を測定したところ、約３．２ｍｍであった。また中央部７２ｂの板厚を測定したところ、約９．３ｍｍであった。

次に成形品を実施例１と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光をあてながら、目視にて口径φ０．２ｍｍを超える表面のピンホール数を数えたところ、ピンホールは無かった。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、中央部７２ｂでの強化繊維基材６１ｂおよび６１ｄはそれぞれ約１．０ｍｍであった。

〔比較例１〕
各強化繊維基材の構成を以下とした以外は、実施例１と同様にして成形品を得た。

強化繊維基材５１ａ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×１Ｐｌｙ
強化繊維基材５１ｂ：基材ｄ×１Ｐｌｙ
強化繊維基材５１ｃ：基材ａ（０°／９０°繊維配向）×３Ｐｌｙ
この時の各基材の含浸係数を下記に示す。

基材ａの含浸係数Ｋ＝０．６×１０^−１０ｍ^２
基材ｄの含浸係数Ｋ＝１．３ ×１０^−１０ｍ^２
したがって、この時の含浸係数比率は約２．２であった。実施例１と同様にして得られた成形品の板厚を測定したところ、平均で約１．１ｍｍであった。

次に成形品を実施例１と同様に表面処理をした後、成形品の表面に蛍光灯の光をあてながら、目視にて口径φ０．２ｍｍを超える表面のピンホール数を数えたところ、強化繊維基材５１ａ側にピンホールが２１個確認され、強化繊維基材５１ｃ側にはピンホールが３３個有った。また製品を切り出し各層の厚みを測定したところ、樹脂拡散媒体層の基材５１ｃは平均で約０．０３ｍｍであった。

本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法は、例えば、自動車のボンネットおよびオートバイのカウルに代表されるような外板部品や、机の天板，椅子等に好適に適用できるが、適用範囲はこれらに限定されるものではない。

本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法の基本形態の一例を示す概略構成図である。 含浸係数測定装置の概略構成図である。 本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法において樹脂拡散媒体の端部を延長する場合の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る繊維強化樹脂の製造方法においてコア材の端部に樹脂流動基材を設ける場合の一例を示す概略構成図である。 実施例１で用いた下型の斜視図である。 実施例１で用いた基材の積層構成を示す概略斜視図である。 参考例で用いた基材の積層構成を示す概略斜視図である。 本発明における成形品の一例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１：キャビティ
２ａ：上型
２ｂ：下型
３：強化繊維基材
４ａ、４ｂ：表層形成用基材
５ａ、５ｂ：樹脂拡散媒体
６ａ、６ｂ：中間層
１１：含浸係数測定装置
１２：樹脂タンク
１３：真空ポンプ
１４：基材
１５：注入口
１６：排出口
１７：含浸方向
２１：樹脂拡散媒体
２２ａ、２２ｂ：隣接層
３１：コア材
３２：樹脂拡散媒体
３３：樹脂流動基材
３４：中間層
３５：表層形成用基材
３６：溝
４１：キャビティ
４２：下型
４３：シール材
４４：注入口
４５：排出口
５１ａ：表層形成用基材
５１ｂ：中間層の基材
５１ｃ：樹脂拡散媒体の基材
５１ｄ：強化繊維基材
６１ａ：表層形成用基材
６１ｂ：中間層の基材
６１ｃ：樹脂拡散媒体の基材
６１ｄ：強化繊維基材
６１ｅ：コア材
７１：成形品
７２ａ：端部中央部厚み測定位置
７２ｂ：中央部厚み測定位置

Claims (7)

1. 一対の型のキャビティ内に少なくとも強化繊維基材を配置し、前記キャビティ内に樹脂を注入し硬化させる繊維強化樹脂の製造方法であって、前記強化繊維基材の少なくとも片面に、少なくとも一方の型内表面に直接接触させる表層形成用基材と、該表層形成用基材と前記強化繊維基材との間に位置し前記表層形成用基材との含浸係数比率が１．５〜１０であるメッシュからなる樹脂拡散媒体とを、カバーファクターが９０％〜１００％である少なくとも１枚の織物からなる中間層を介して配置するとともに、前記樹脂拡散媒体の前記強化繊維基材と面する側の少なくとも一部にコア材を配置し、該コア材の少なくとも樹脂注入側の端部に、含浸係数が１×１０ ^−１０ ｍ ^２ 以上であり厚み５０〜２０００μｍの樹脂流動基材を設けることを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。
2. 樹脂拡散媒体の少なくとも一端部が、少なくとも一方の隣接層よりも外側に向けて延長されている、請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造方法。
3. 前記樹脂拡散媒体の含浸係数が１×１０ ^−１０ ｍ ^２ 以上である、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂の製造方法。
4. 前記樹脂拡散媒体の厚みが２００〜２０００μｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂の製造方法。
5. 前記コア材の少なくとも片面に溝加工が施されている、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂の製造方法。
6. 請求項１〜５に記載の製造方法により得られた繊維強化樹脂が用いられてなる炭素繊維強化プラスチック部材。
7. 自動車用部材として用いられる請求項６に記載の炭素繊維強化プラスチック部材。

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