特許 6332478 多軸挿入編物基材の製造方法、多軸挿入編物基材、及び繊維強化複合材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6332478

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】多軸挿入編物基材の製造方法、多軸挿入編物基材、及び繊維強化複合材料

(51)【国際特許分類】

   D04H 3/115 20120101AFI20180521BHJP

   D04H 3/002 20120101ALI20180521BHJP

   D04H 3/04 20120101ALI20180521BHJP

   B32B 5/06 20060101ALI20180521BHJP

   B32B 5/26 20060101ALI20180521BHJP

   B32B 5/12 20060101ALI20180521BHJP

   D04B 21/14 20060101ALI20180521BHJP

   B32B 5/00 20060101ALI20180521BHJP

   B29C 67/20 20060101ALI20180521BHJP

   B29B 15/08 20060101ALI20180521BHJP

   B29K 105/06 20060101ALN20180521BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20180521BHJP

【ＦＩ】

   D04H3/115

   D04H3/002

   D04H3/04

   B32B5/06 Z

   B32B5/26

   B32B5/12

   D04B21/14 A

   B32B5/00 A

   B29C67/20 F

   B29B15/08

   B29K105:06

   B29K105:08

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-575270(P2016-575270)

(86)(22)【出願日】2016年12月6日

(86)【国際出願番号】JP2016086183

(87)【国際公開番号】WO2017104481

(87)【国際公開日】20170622

【審査請求日】2016年12月22日

(31)【優先権主張番号】特願2015-243446(P2015-243446)

(32)【優先日】2015年12月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】原田 耕志

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 稔之

【審査官】 小石 真弓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１６０５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２７０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４７８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２７０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９０４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２７１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１７９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４７１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０４Ｈ １／００−１８／０４

Ｄ０３Ｄ １／００−２７／１８

Ｂ２９Ｂ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた強化繊維シートが２枚以上積み重ねられた多軸積重物と、前記多軸積重物を拘束するように配置された、ガラス転移温度及び融点を有する素材からなるステッチング糸条とを含む多軸挿入編物基材前駆体に対して、加圧加熱処理を行うことを含むことを特徴とする多軸挿入編物基材の製造方法であって、
前記多軸積重物は、２枚以上の前記強化繊維シートがそれぞれの強化繊維の軸方向が二以上となるように積み重ねられており、
前記ステッチング糸条は、５０〜４００ｄｔｅｘのステッチング糸条であり、
前記加圧加熱処理は、ロールプレス装置を用いた加圧加熱処理であり、
前記加圧加熱処理における加熱温度が、前記ステッチング糸条のガラス転移温度より１０℃以上高く、かつ、前記ステッチング糸条の融点より１０度以上低い温度である、多軸挿入編物基材の製造方法。

【請求項2】

前記ステッチング糸条は、拘束編地を形成している、請求項１に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。

【請求項3】

前記加圧加熱処理における負荷線圧が、１５Ｎ／ｃｍ以上１５０Ｎ／ｃｍ以下である、請求項１又は２に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。

【請求項4】

前記加圧加熱処理において、加圧と加熱が同時に行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。

【請求項5】

前記強化繊維が炭素繊維である請求項１〜４のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。

【請求項6】

前記ステッチング糸条が、ポリエステル、及びナイロンからなる群より選ばれる一種以上の素材からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。

【請求項7】

複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた強化繊維シートが２枚以上積み重ねられた多軸積重物と、多軸積重物を拘束するように配置されたステッチング糸条とを含む多軸挿入編物基材であって、
前記多軸積重物は、２枚以上の前記強化繊維シートがそれぞれの強化繊維の軸方向が二以上となるように積み重ねられており、
前記ステッチング糸条は、５０〜４００ｄｔｅｘのステッチング糸条であり、
前記ステッチング糸条の繊度ｓ（ｄｔｅｘ）、密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）及び円周率πを用いて

【数1】

と定義されるステッチング糸条の呼び直径ｄ［μｍ］と、ステッチング糸条が強化繊維シートへ貫入する部位に生じる強化繊維の目開きの幅Ｄ［μｍ］とが、式（１）
Ｄ≦ｄ ・・・（１）
を満たす、多軸挿入編物基材。

【請求項8】

前記強化繊維が炭素繊維である請求項７に記載の多軸挿入編物基材。

【請求項9】

前記ステッチング糸条が、ポリエステル、及びナイロンからなる群より選ばれる一種以上の素材からなる、請求項７又は８に記載の多軸挿入編物基材。

【請求項10】

前記ステッチング糸条は、拘束編地を形成している、請求項７〜９のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材。

【請求項11】

前記拘束編地の編組織が、鎖編、シングルトリコット編、及びトリコットピラー編からなる群より選ばれる一種以上の編組織である、請求項１０に記載の多軸挿入編物基材。

【請求項12】

請求項７〜１１のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材と、マトリックス樹脂とを有する、繊維強化複合材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多軸挿入編物基材の製造方法、多軸挿入編物基材、及び繊維強化複合材料に関する。
本願は、２０１５年１２月１４日に日本に出願された特願２０１５−２４３４４６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

各種の強化繊維と各種のマトリックス樹脂とを複合化した繊維強化複合材料は、軽量で優れた機械特性を有するため、航空宇宙用途（航空機部材等）、自動車用途（自動車部材）、スポーツ用途（スポーツ用具、自転車部材等）、建造用途（建造物の補強材料等）、一般産業用途等に広く用いられている。

【0003】

繊維強化複合材料の製造方法としては、例えば、成形型の上にマトリックス樹脂組成物が含浸されていない強化繊維基材を積み重ねたものに、マトリックス樹脂組成物を含浸させ硬化させる成形法（ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法、バキュームアシストレジントランスファーモールディング（ＶａＲＴＭ）法等）が知られている。

【0004】

繊維強化複合材料の製造に用いられる強化繊維基材としては、強化繊維糸条を経糸及び緯糸のいずれか一方又は両方とする強化繊維織物基材；複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた強化繊維シートを、それぞれの強化繊維の軸方向が二以上となるように２枚以上積み重ねた多軸積重物を、これらの強化繊維シートが一体化されるように編成されたステッチング糸条からなる拘束編地で拘束した多軸挿入編物基材（多軸ステッチ基材、多軸織物基材とも称される。）等が挙げられる。

【0005】

これらの強化繊維基材のうち多軸挿入編物基材は、強化繊維織物基材に比べて強化繊維糸条どうしを織成する手間がなく生産性に優れ、また、織目を有さないため機械特性に優れる点、及び、強化繊維の目付を大きくできるため、積み重ね作業が大幅に省力化され、安価な繊維強化複合材料を製造できる点で注目されている。

【0006】

しかし、多軸挿入編物基材は強化繊維シートにステッチング糸条が貫入する部分において、強化繊維がステッチング糸条に押しのけられ、ステッチング糸条の周辺に略ひし形の強化繊維が存在しない領域、いわゆる目開きが生じてしまう。そのため、多軸挿入編物基材に含浸したマトリックス樹脂組成物が硬化する際に、この目開き部分が樹脂ひけの原因となり、成形品の表面平滑性が低下するという問題が生じる。また、強化繊維の屈曲により成形品の強度や弾性率が低下するという問題も生じる。

【0007】

このような成形品の表面平滑性の低下を抑制するため、ステッチング糸条の素材として融点が８０〜２００℃の低融点ポリマーを使用し、樹脂含浸時にステッチング糸条を溶解させ、強化繊維を分散させることにより目開きを縮小させることを期待した多軸挿入編物基材が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２−２２７０６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１の多軸挿入編物基材においては、樹脂含浸時にステッチング糸条が溶解したとしても、強化繊維の分散を促す外力が存在しないため、十分に目開きを縮小させることは困難である。また、一般的に低融点ポリマーからなるステッチング糸条は、通常使用されるステッチング糸条と比較して強度に劣るため、多軸挿入編物基材の生産時に糸切れし、強化繊維の分離や目乱れ等が発生するなど、生産性に劣るという問題がある。

【0010】

このような状況下、本発明は、生産性の高い多軸挿入編物基材の製造方法、及び、表面平滑性に優れ、かつ、強度や弾性率の高い成形品を得ることができる多軸挿入編物基材、並びに前記多軸挿入編物基材を含む繊維強化複合材料を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は下記の態様を有する。
［１］複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた強化繊維シートが２枚以上積み重ねられた多軸積重物と、前記多軸積重物を拘束するように配置された、ガラス転移温度及び融点を有する素材からなるステッチング糸条とを含む多軸挿入編物基材前駆体に対して、加圧加熱処理を行うことを含むことを特徴とする多軸挿入編物基材の製造方法であって、
前記加圧加熱処理における加熱温度が、前記ステッチング糸条のガラス転移温度より１０℃以上高く、かつ、前記ステッチング糸条の融点より１０度以上低い温度である、多軸挿入編物基材の製造方法。
［２］前記多軸積重物は、２枚以上の前記強化繊維シートがそれぞれの強化繊維の軸方向が二以上となるように積み重ねられたものである、［１］に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。
［３］前記ステッチング糸条は、拘束編地を形成している、［１］又は［２］に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。
［４］前記加圧加熱処理における負荷線圧が、１５Ｎ／ｃｍ以上１５０Ｎ／ｃｍ以下である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。
［５］前記加圧加熱処理において、加圧と加熱が同時に行われる、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。
［６］前記強化繊維が炭素繊維である［１］〜［５］のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。
［７］前記ステッチング糸条が、ポリエステル、及びナイロンからなる群より選ばれる一種以上の素材からなる、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材の製造方法。

【0012】

［８］複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた強化繊維シートが２枚以上積み重ねられた多軸積重物と、多軸積重物を拘束するように配置されたステッチング糸条とを含む多軸挿入編物基材であって、
前記ステッチング糸条の繊度ｓ（ｄｔｅｘ）、密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）及び円周率πを用いて

【数1】

と定義されるステッチング糸条の呼び直径ｄ［μｍ］と、ステッチング糸条が強化繊維シートへ貫入する部位に生じる強化繊維の目開きの幅Ｄ［μｍ］とが、式（１）
Ｄ≦ｄ ・・・（１）
を満たす、多軸挿入編物基材。
［９］前記強化繊維が炭素繊維である［８］に記載の多軸挿入編物基材。
［１０］前記ステッチング糸条が、ポリエステル、及びナイロンからなる群より選ばれる一種以上の素材からなる、［８］又は［９］に記載の多軸挿入編物基材。
［１１］前記ステッチング糸条は、拘束編地を形成している、［８］〜［１０］のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材。
［１２］前記拘束編地の編組織が、鎖編、シングルトリコット編、及びトリコットピラー編からなる群より選ばれる一種以上の編組織である、［１１］に記載の多軸挿入編物基材。

【0013】

［１３］［８］〜［１２］のいずれか一項に記載の多軸挿入編物基材と、マトリックス樹脂とを有する、繊維強化複合材料。

【発明の効果】

【0014】

本発明の多軸挿入編物基材の製造方法によれば、表面平滑性に優れ、かつ、強度や弾性率の高い成形品を得ることができる多軸挿入編物基材を、高い生産性の下で生産することができる。また、本発明の多軸挿入編物基材の製造法によれば、ステッチング糸条の溶融に起因するステッチング糸条の切断が防止されるため、強化繊維シートの強化繊維の分離や目乱れ等の、生産上の不都合を招き得る望ましくない影響の発生を抑制できる。
本発明の多軸挿入編物基材は、強化繊維の目開きが小さいため、目開き部分に生じる樹脂だまりが小さく成形品の表面平滑性に優れ、かつ、強化繊維の屈曲が小さく強度や弾性率の高い成形品を得ることができる。
本発明の繊維強化複合材料は、本発明の多軸挿入編物基材を含むため、表面平滑性に優れ、かつ、強度や弾性率が高い。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】多軸挿入編物基材前駆体の一例を示す模式図である。

【図2】多軸挿入編物基材前駆体における目開きが本発明の多軸挿入編物基材の製造方法により縮小する様子を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。

【0017】

「多軸挿入編物基材の基準方向」とは、拘束編地のウエール方向を意味する。また、多軸挿入編物基材の基準方向が０°方向であり、多軸挿入編物基材の基準方向に直交する方向が９０°方向である。
「ウエール」とは、縦に連続したニードルループの列を意味し、「拘束編地のウエール方向」とは、拘束編地において、縦に連続したニードルループの列の方向を意味する。
「コース」とは、横に並んだニードルループの列を意味し、「拘束編地のコース方向」とは、拘束編地において、横に並んだニードルループの列の方向を意味する。
「ニードルループ」とは、編地におけるループの山の部分を意味する。
「シンカループ」とは、編地におけるループの谷の部分を意味する。具体的には、ニードルループ間をつなぐ部分である。
「閉じ目」とは、たて編の基本編目であり、交差したループを意味する。
「開き目」とは、たて編の基本編目であり、交差せずに左右に開いたループを意味する。
「たて編」とは、縦方向にループをつなぎ合わせた編物を意味する。

【0018】

＜多軸挿入編物基材＞
本発明の多軸挿入編物基材は、複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた強化繊維シートの２枚以上が積み重ねられた多軸積重物を備える。本発明の多軸挿入編物基材において、目的とする繊維強化複合材料に対して、複数方向に優れた機械特性を付与できるため、それぞれの強化繊維シートの強化繊維の軸方向が二以上となるように積み重ねられていることが好ましい。
本発明の多軸挿入編物基材は、多軸積重物を拘束するように配置されたステッチング糸条をさらに備える。本発明の多軸挿入編物基材において、このステッチング糸条は、多軸積重物を構成する２枚以上の強化繊維シートが一体化されるように編成された拘束編地を形成しているのが、目的とする繊維強化複合材料の製造工程において、多軸積重物の一体性を維持する上で好ましい。

【0019】

拘束編地が多軸積重物を拘束するとは、具体的には、多軸積重物の一方の面である第二の面に沿うように拘束編地のニードルループを形成し、ニードルループ間をつなぐ拘束編地のシンカループを多軸積重物の厚さ方向に貫通させ、その一部が多軸積重物のもう一方の面である第一の面に沿うように形成されることにより、多重積重物を拘束編地により拘束し、一体化することを意味する。

【0020】

図２は、多軸挿入編物基材前駆体における目開きが本発明の多軸挿入編物基材の製造方法により縮小する様子を示す概念図であり、図２の下段の図は多軸挿入編物基材の第一の面の方向から見た一部切欠き正面図である。
多軸挿入編物基材は、多軸挿入編物基材の第一の面を含む第一の強化繊維シート１０、及び多軸挿入編物基材の第二の面を含む第二の強化繊維シート２０（図１を参照のこと。）を含む。第一の強化繊維シート１０の強化繊維１２の軸方向は、多軸挿入編物基材の基準方向（０°方向）に対して＋４５°で配置されており、第二の強化繊維シート２０の強化繊維２２の軸方向は、多軸挿入編物基材の基準方向（０°方向）に対して−４５°で配置されており、第一の強化繊維シート１０と第二の強化繊維シート２０が積み重ねられている。また、多軸挿入編物基材は、第一の強化繊維シート１０と第二の強化繊維シート２０とからなる多軸積重物３０を拘束する拘束編地４０を含む。拘束編地４０は、ステッチング糸条４２が鎖編されることにより編成されている。

【0021】

図１における多軸挿入編物基材前駆体１では、拘束編地４０のシンカループが、ステッチング糸条のシンカループの貫入部位４４において厚さ方向に貫通しているため、そのステッチング糸条のシンカループの貫入部位４４においては、強化繊維シート１０及び強化繊維シート２０を構成する強化繊維１２及び強化繊維２２が押しのけられ、表面のステッチング糸条周辺に略ひし形の目開き５０が生じる。図２の下段の図における本発明の多軸挿入編物基材においては、本発明の多軸挿入編物基材の製造方法により、目開き５０が、多軸挿入編物基材前駆体１の目開き５０に比して縮小している。

【0022】

多軸挿入編物基材が成形品表面に用いられる場合、目開き５０部分が樹脂ひけの原因となり、成形品の表面平滑性の低下を招く。従って、目開き５０は小さいことが望ましい。なお、目開きの大きさを定量的に扱う際には、目開きの影響で屈曲していない表面の強化繊維方向と直交する方向での最大長さを目開きの幅Ｄとして扱い、目開きの幅Ｄは、ステッチング糸条の呼び直径以下であることが好ましい。

【0023】

（強化繊維）
強化繊維は、各種繊維の長繊維からなるものである。
強化繊維の素材としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらの複合繊維等が挙げられる。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、ステンレスの繊維、鉄の繊維、金属を被覆した炭素繊維等が挙げられる。
強化繊維は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
強化繊維としては、繊維強化複合材料の強度、弾性率等の機械特性に優れる点から、炭素繊維、ガラス繊維、及びアラミド繊維からなる群より選ばれる１種以上の強化繊維が好ましく、炭素繊維を含むことがより好ましく、炭素繊維であることがさらに好ましい。

【0024】

強化繊維として炭素繊維を用いる場合、強度及び生産性に優れる点から、炭素繊維の繊度は０．１〜２．４ｄｔｅｘが好ましい。

【0025】

（強化繊維シート）
強化繊維シートは、複数本の強化繊維が互いに略平行になるように、一つの軸方向に引き揃えられたシートである。
強化繊維シートとしては、強化繊維のクリンプが小さく、機械特性に優れる繊維強化複合材料が得られる点から、ノンクリンプファブリック（ＮＣＦ）が好ましい。

【0026】

強化繊維シートの１枚当たりの強化繊維の目付は、１００〜２０００ｇ／ｍ^２が好ましく、２００〜８００ｇ／ｍ^２がより好ましい。強化繊維シートの１枚当たりの強化繊維の目付が前記下限値以上であれば、ステッチング時の拘束による目隙が少なく、均一で機械特性の安定した多軸挿入編物基材が得られる。強化繊維シートの１枚当たりの強化繊維の目付が前記上限値以下であれば、ステッチング時のニードル貫通による毛羽の発生が少なく、機械特性に優れた多軸挿入編物基材が得られる。

【0027】

強化繊維として炭素繊維を用いる場合、強化繊維シートの１枚当たりの厚さは、０．１〜２ｍｍが好ましく、０．２〜０．８ｍｍがより好ましい。

【0028】

（多軸積重物）
多軸積重物は、２枚以上の強化繊維シートが積み重ねられた積層体である。多軸積重物において、２枚以上の強化繊維シートは、それぞれの強化繊維シートの強化繊維の軸方向が二以上となるように積み重ねられていることが好ましい。
多軸積重物としては、複数方向に優れた機械特性を有し、かつ、成形時の熱反りを抑制できる点から、前記二以上の軸方向が直交していることが好ましく、さらに多軸挿入編物基材の基準方向に対して対称とされていることがより好ましい。

【0029】

多軸積重物が２枚の強化繊維シートからなる場合、多軸挿入編物基材の基準方向（０°方向）に対して、強化繊維の軸方向が＋４５°である第一の強化繊維シートと、−４５°である第二の強化繊維シートとを積層させる態様（＋４５／−４５）、強化繊維の軸方向が０°である第一の強化繊維シートと、＋９０°である第二の強化繊維シートとを積層させる態様（０／＋９０）等が挙げられる。
また、多軸積重物が３枚の強化繊維シートからなる場合、強化繊維の軸方向が０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シートをこの順で積層させる態様（０／＋４５／−４５）、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シートをこの順で積層させる態様（＋４５／０／−４５）、強化繊維の軸方向が０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が＋６０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−６０°である強化繊維シートをこの順で積層させる態様（０／＋６０／−６０）、強化繊維の軸方向が＋６０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−６０°である強化繊維シートをこの順で積層させる態様（＋６０／０／−６０）等が挙げられる。
さらに、多軸積重物が４枚の強化繊維シートからなる場合、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シートをこの順で積層させる態様（＋４５／−４５／−４５／＋４５）、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シートをこの順で積層させる態様（＋４５／−４５／＋４５／−４５）、強化繊維の軸方向が０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が＋４５°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が＋９０°である強化繊維シート、強化繊維の軸方向が−４５°である強化繊維シートを任意の順で積層させる態様（０／＋４５／＋９０／−４５）等が挙げられる。
上記強化繊維の軸方向の角度の正負は、それぞれ逆であってもよい。

【0030】

（ステッチング糸条）
ステッチング糸条は、多軸積重物を拘束するように配置される。
また、本発明に係るステッチング糸条は、ガラス転移温度及び融点を有し、常温ではある程度の強度及び剛性を有し、多軸挿入編物基材の生産時の糸切れ等のトラブルが起こりにくく、かつ、加熱した際には容易に軟化し、強化繊維に対する拘束を弱めるが容易には切断されないことが求められる。そのため、４０〜１００℃のガラス転移温度と２００℃以上の融点を有することが好ましい。

【0031】

上記のようなガラス転移温度と融点を有する素材としては、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができ、コスト及び強度の面からポリエステル、及びナイロンからなる群より選ばれる１種以上の素材が好ましく、ポリエステルがより好ましい。

【0032】

ステッチング糸条の太さは、５０〜４００ｄｔｅｘであることが好ましく、７０〜３００ｄｔｅｘであることがより好ましい。ステッチング糸条の太さが前記下限値以上であれば、多軸挿入編物基材の生産時に糸切れが起こりにくい。ステッチング糸条の太さが前記上限値以下であれば、目開きが大きくなりすぎず、成形体の表面平滑性を損なうことがない。
ステッチング糸条は容易に変形してしまうため、直径などの断面の幾何学形状を直接測定することは困難である。そこで、ステッチング糸条の太さを定量的に扱う際には、ステッチング糸条と同じ材質、かつ、同じ繊度である断面円形状の単繊維を想定し、その直径をステッチング糸条の呼び直径ｄとして扱う。呼び直径ｄ（単位：μｍ）は、繊度ｓ（単位：ｄｔｅｘ）、密度ρ（単位：ｇ／ｃｍ^３）及び円周率πを用いて、以下の式で定義される。

【0033】

【数2】

【0034】

（拘束編地）
ステッチング糸条は、多軸積重物を構成する２枚以上の強化繊維シートが一体化されるように編成された拘束編地を形成していることが好ましい。

【0035】

拘束編地の編組織は特に限定されず、公知の編組織を採用することができる。拘束編地の編組織としては、鎖編、シングルトリコット編、トリコットピラー編、シングルコード編、シングルサテン編、シングルベルベット編、プレーントリコット編、ダブルコード編、ハーフトリコット編等が挙げられ、鎖編、シングルトリコット編、及びトリコットピラー編からなる群より選ばれる一種以上の編組織であることが好ましく、鎖編又はシングルトリコット編であることがより好ましい。
拘束編地の編目は特に限定されず、閉じ目であっても、開き目であっても、閉じ目と開き目との組合せであってもよい。

【0036】

拘束編地におけるコース方向のウエールの密度は、１．４〜６．７回／ｃｍが好ましく、２．０〜４．０回／ｃｍがより好ましい。拘束編地におけるコース方向のウエールの密度が前記下限値以上であれば、多軸性重物の拘束が緩くなることがなく、取扱いが容易となる。拘束編地におけるコース方向のウエールの密度が前記上限値以下であれば、ループ数の増加を抑制し良好な生産性を維持できる。
拘束編地におけるコース方向のウエールの間隔は、２．５〜２５．４ｍｍが好ましく、５．０〜１０．２ｍｍがより好ましい。拘束編地におけるコース方向のウエールの間隔が前記下限値以上であれば、良好な生産性を維持できる。拘束編地におけるコース方向のウエールの間隔が前記上限値以下であれば、多軸性重物の拘束が緩くなることがなく、取扱いが容易となる。

【0037】

（多軸挿入編物基材の製造方法）
本発明の多軸挿入編物基材の製造方法は、図２に示すように、多軸積重物と、多軸積重物を拘束するように配置された拘束編地とを含む多軸挿入編物基材前駆体に対して、加圧加熱処理を行うことを特徴とする。ここで、多軸挿入編物基材前駆体とは、加圧加熱処理を行う前の多軸挿入編物基材を意味する。

【0038】

本発明の多軸挿入編物基材は、多軸積重物と、多軸積重物を拘束するように配置された拘束編地とを含み、拘束編地を構成するステッチング糸条の呼び直径ｄ［μｍ］と、ステッチング糸条が強化繊維シートへ貫入した部位に生じる強化繊維の目開きの幅Ｄ［μｍ］とが、式（１）を満たす。
Ｄ≦ｄ ・・・（１）

【0039】

しかし、図２の上段の図に示すような、加圧加熱処理を行わない多軸挿入編物基材前駆体のような多軸挿入編物基材においては、ステッチング糸条が強化繊維シートへ貫入した部位に生じる強化繊維の目開きの幅が、ステッチング糸条を強化繊維シートへ貫入させる際に使用するニードルの太さまで広げられ、さらにステッチング糸条の張力によってさらに広げられる。従って、このような多軸挿入編物基材では、上記式（１）を満たさない。

【0040】

本発明の多軸挿入編物基材の製造方法においては、図２の上段の図に示すような多軸挿入編物基材前駆体に対して、図２の中段の図に示すような加圧加熱処理を行う。加圧加熱処理においては、加圧と加熱とが同時に行われてもよく、加熱が加圧に先行して行われてもよい。加圧加熱処理は、加圧と加熱を同時に行うことが好ましい。これは、本発明に係るステッチング糸条は、加熱した際に容易に軟化するため、前記加熱により、強化繊維に対する拘束を弱めるが、それと同時に、多軸挿入編物基材前駆体の厚さ方向に加圧を行う前記加圧により、強化繊維が目開きを埋める方向に移動するため、図２の下段の図に示す多軸挿入編物基材の目開きを、図２の上段の図に示す多軸挿入編物基材前駆体の目開きに比して十分に縮小させることができるためである。

【0041】

従って、加圧加熱処理における加熱温度は、ステッチング糸条を軟化させることができる温度である必要があり、かつ、ステッチング糸条の切断が防止される温度でなければならない。具体的には、前記加圧加熱処理における加熱温度は、ステッチング糸条を軟化させるために、ステッチング糸条のガラス転移温度より高い温度が必要であり、かつ、ステッチング糸条の切断を防止するために、ステッチング糸条の融点より低い温度である必要があり、ステッチング糸条のガラス転移温度より１０℃以上高く、かつ、ステッチング糸条の融点より１０℃以上低い温度であることが好ましく、使用エネルギー量の観点から、ステッチング糸条のガラス転移温度より１０℃以上高く、かつ、ステッチング糸条の融点より５０℃以上低い温度であることがより好ましい。

【0042】

一方、加圧加熱処理における負荷線圧は、１５Ｎ／ｃｍ以上１５０Ｎ／ｃｍ以下であることが好ましく、２０Ｎ／ｃｍ以上５０Ｎ／ｃｍ以下であることがより好ましい。加圧加熱処理における負荷線圧が前記下限値以上であれば、目開きを埋める方向への強化繊維の十分な移動が可能となる。加圧加熱処理における負荷線圧が前記上限値以下であれば、ステッチング糸条の切断が防止され、強化繊維の分離や目乱れ等の望ましくない影響の発生を抑制できる。

【0043】

加圧加熱処理を行う方法としては、ロールプレス装置、平板プレス装置、剛球開繊装置、エアジェット開繊装置などを用いて行う方法を挙げることができ、連続処理が可能である点から、図２の中段の図に示すようなロールプレス装置を用いて行う方法が好ましい。

【0044】

＜繊維強化複合材料＞
本発明の繊維強化複合材料は、本発明の多軸挿入編物基材と、マトリックス樹脂とを有する。

【0045】

（マトリックス樹脂）
マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂の硬化物、熱可塑性樹脂が挙げられる。

【0046】

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、価格、取扱い性、物性のコントロールの容易性に優れる点から、エポキシ樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0047】

熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブチレン−スチレン共重合体、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、ナイロン６とナイロン６６との共重合体ナイロンのように、共重合したものであってもよい。

【0048】

マトリックス樹脂は、繊維強化複合材料の要求物性に応じて、１種又はそれ以上の添加剤を含んでいてもよい。
添加剤としては、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等が挙げられる。

【0049】

（繊維強化複合材料の製造方法）
本発明の繊維強化複合材料は、成形型の上にマトリックス樹脂組成物が含浸されていない本発明の多軸挿入編物基材を配置し、これにマトリックス樹脂組成物を含浸させた後、プリフォーム化し、これを成形、硬化させることによって製造することができる。
また、本発明の繊維強化複合材料は、本発明の多軸挿入編物基材にマトリックス樹脂組成物を含浸させてプリプレグとし、これを成形、硬化させることによって製造することができる。
上記に例示したいずれの方法においても、１枚の本発明の多軸挿入編物基材を用いてもよく、２枚以上の多軸挿入編物基材を積み重ねて用いてもよい。

【実施例】

【0050】

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の記載によって限定されるものではない。

【0051】

［目開きの幅の測定］
強化繊維シートにステッチング糸条が貫入する部分に生じる目開きにおいて、目開きの影響で屈曲していない表面の強化繊維方向と直交する方向での最大長さを目開きの幅とした。拘束編地のシンカループが存在する側を表側とし、加圧加熱処理された試験片（多軸挿入編物基材）をマイクロスコープ（株式会社キーエンス製、ＶＨＸ−５０００）により、表側の面と直交する方向から観察し、基準プレートにより構成したマイクロスコープの長さ測定機能を使用してサンプル中心の３０ｍｍ×３０ｍｍの領域にある目開き約６０個の幅を測定し、その平均値を目開きの幅とした。

【0052】

［表面粗さの測定］
表面粗さ測定器（株式会社 ミツトヨ、サーフテスト４０２）を用いて、レンジ５μｍ、基準長さ２．５ｍｍ、測定区間５か所の設定で、表面粗さＲａ（中心線平均値）を測定した。

【0053】

（実施例１）
強化繊維として炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製、パイロフィル（登録商標）ＴＲＷ４０ ５０Ｌ）を用い、複数本の強化繊維が一つの軸方向に引き揃えられた、強化繊維の目付が１５０ｇ／ｍ^２の強化繊維シートを作製した。
得られた強化繊維シート２枚を、強化繊維の軸方向が互いに直交するように積み重ね、多軸積重物とした。
ポリエステル糸（Ｔｅｎｚｌｅｒ ＧｍＢＨ製、ｄｔｅｘ７８ｆ３６ ｔｅｘｔ．ｒｏｈ ｈａｌｂｍａｔｔ、７８ｄｔｅｘ、３６フィラメント、ガラス転移温度８０℃、融点２２０℃、密度１．４ｇ／ｃｍ^３、呼び直径８４．２μｍ）を編成してなる鎖編の拘束編地を用いて、強化繊維の方向が多軸挿入編物基材の基準方向に対して＋４５°／−４５°となるように多軸積重物を拘束し、一体化させて図１に示すような多軸挿入編物基材前駆体を作製した。拘束編地におけるコース方向のウエールの密度は３回／ｃｍであり、コース方向のウエールの間隔は５ｍｍであった。
前記多軸挿入編物基材から１００ｍｍ×１００ｍｍの試験片を切り出し、ロールプレス装置（アサヒ繊維機械株式会社製、ＪＲ−６００ＬＴＳＷ）を用いて、前記試験片を加熱温度１５０℃、負荷線圧３７Ｎ／ｃｍの条件でロールプレス処理することにより、多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は７２．５μｍであった。

【0054】

（比較例１）
ロールプレス処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は３６３．２μｍであった。

【0055】

（実施例２）
拘束編地としてシングルトリコット編の拘束編地を用いた以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は３７．３μｍであった。

【0056】

（比較例２）
ロールプレス処理を行わなかった以外は、実施例２と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は１２６．７μｍであった。

【0057】

（実施例３）
ロールプレス処理における負荷線圧を３０Ｎ／ｃｍとした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は５８．３μｍであった。

【0058】

（実施例４）
ロールプレス処理における負荷線圧を２３Ｎ／ｃｍとした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は７０．６μｍであった。

【0059】

（実施例５）
ロールプレス処理における負荷線圧を１５Ｎ／ｃｍとした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は８０．１μｍであった。

【0060】

（実施例６）
ロールプレス処理における加熱温度を２００℃とした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は６２．４μｍであった。

【0061】

（実施例７）
ロールプレス処理における加熱温度を１８０℃とした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は５９．８μｍであった。

【0062】

（実施例８）
ロールプレス処理における加熱温度を１２０℃とした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は７２．４μｍであった。

【0063】

（実施例９）
ロールプレス処理における加熱温度を１００℃とした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は７２．９μｍであった。

【0064】

（実施例１０）
ロールプレス処理における加熱温度を９０℃とした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は６１．３μｍであった。

【0065】

（比較例３）
ロールプレス処理における加熱温度を８０℃とした以外は、実施例１と同様にして多軸挿入編物基材を得た。
得られた多軸挿入編物基材における目開きの幅は１０９．９μｍであった。

【0066】

（実施例１１）
実施例１で得られた多軸挿入編物基材を４枚積層し、インフュージョン成形用エポキシ樹脂（ナガセケムテックス株式会社製、ＸＮＲ６８１５）、及び硬化剤（ナガセケムテックス株式会社製、ＸＮＨ６８１５）を、１００：２７の質量比で混合した樹脂を、ＶａＲＴＭ法により含浸させ、硬化温度８０℃、硬化時間２時間の硬化条件で成形し、肉厚約２ｍｍのＣＦＲＰパネルを得た。
得られたＣＦＲＰパネルの表面粗さＲａは０．１２μｍであった。

【0067】

（比較例４）
実施例１で得られた多軸挿入編物基材に代えて、比較例１で得られた多軸挿入編物基材を用いた以外は、実施例１１と同様にしてＣＦＲＰパネルを得た。
得られたＣＦＲＰパネルの表面粗さＲａは０．３８μｍであった。

【0068】

（実施例１２〜２０）
実施例１で得られた多軸挿入編物基材に代えて、実施例２〜１０で得られた多軸挿入編物基材を用いた以外は、実施例１１と同様にして得られるＣＦＲＰパネルの表面粗さＲａは０．１５μｍ以下となる。

【0069】

（比較例５〜６）
実施例１で得られた多軸挿入編物基材に代えて、比較例２及び３で得られた多軸挿入編物基材を用いた以外は、実施例１１と同様にして得られるＣＦＲＰパネルの表面粗さＲａは０．２０μｍ以上となる。

【0070】

本発明の多軸挿入編物基材の製造方法に従って製造された実施例１〜１０の多軸挿入編物基材は、その目開きの幅が使用したステッチング糸条の呼び直径８３．１μｍ以下であり、目開きが十分に縮小されていた。
また、本発明の多軸挿入編物基材を含む繊維強化複合材料であるＣＦＲＰパネルでは表面平滑性に優れていた。

【0071】

一方、本発明の多軸挿入編物基材の製造方法における加圧加熱処理を行わなかった比較例１及び比較例２の多軸挿入編物基材は、その目開きの幅が使用したステッチング糸条の呼び直径８４．２μｍより大きかった。同様に、本発明の多軸挿入編物基材の製造方法における加熱温度に満たない加熱温度で加圧加熱処理された比較例３の多軸挿入編物基材においても、その目開きの幅が使用したステッチング糸条の呼び直径８４．２μｍより大きく、目開きが十分に縮小されていなかった。
また、これらの多軸挿入編物基材を含む繊維強化複合材料であるＣＦＲＰパネルでは表面平滑性に劣っていた。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明の多軸挿入編物基材の製造方法によれば、表面平滑性に優れ、かつ、強度や弾性率の高い成形品を得ることができる多軸挿入編物基材を、高い生産性の下で生産することができる。
本発明の多軸挿入編物基材を用いることにより、表面平滑性に優れ、かつ、強度や弾性率の高い成形品を得ることができる。
本発明の繊維強化複合材料は、本発明の多軸挿入編物基材を含むため、表面平滑性に優れ、かつ、強度や弾性率が高い。

【符号の説明】

【0073】

１ 多軸挿入編物基材前駆体
１０ 第一の強化繊維シート
１２ 強化繊維
２０ 第二の強化繊維シート
２２ 強化繊維
３０ 多軸積重物
４０ 拘束編地
４２ ステッチング糸条
４４ ステッチング糸条のシンカループの貫入部位
５０ 目開き

【図1】

【図2】