特許 7528818 プリフォームの製造方法、複合材の製造方法及びプリフォーム製造用ミシン

(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】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】プリフォームの製造方法、複合材の製造方法及びプリフォーム製造用ミシン

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/10 20060101AFI20240730BHJP

   D05B 17/00 20060101ALI20240730BHJP

   B29C 39/10 20060101ALI20240730BHJP

   B29C 39/24 20060101ALI20240730BHJP

   B29C 70/48 20060101ALI20240730BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20240730BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20240730BHJP

【ＦＩ】

B29C70/10

D05B17/00

B29C39/10

B29C39/24

B29C70/48

C08J5/04 CES

C08J5/04 CFC

C08J5/04 CFH

B29K105:08

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021027938

(22)【出願日】2021-02-24

(65)【公開番号】P2022129277

(43)【公開日】2022-09-05

【審査請求日】2023-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094190

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 清路

(74)【代理人】

【識別番号】100151127

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 勝雅

(74)【代理人】

【氏名又は名称】平岩 康幸

(72)【発明者】

【氏名】平岡 大輔

(72)【発明者】

【氏名】梅村 康太

(72)【発明者】

【氏名】吉田 健人

(72)【発明者】

【氏名】赤池 文敏

【審査官】岩▲崎▼ 則昌

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１６０５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０２０５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２９１２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２０１８２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／１０

Ｄ０５Ｂ １７／００

Ｂ２９Ｃ ３９／１０

Ｂ２９Ｃ ３９／２４

Ｂ２９Ｃ ７０／４８

Ｃ０８Ｊ ５／０４

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材のコア材となるプリフォームの製造方法であって、
前記基層へ縫製糸を縫い込むことによって前記繊維束を前記基層へ縫着する縫着工程と、
前記繊維束の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂を付与する接着用樹脂付与工程と、
前記基層、前記繊維束及び前記縫製糸のうちの２以上を前記接着用樹脂により接合する接合工程と、
前記基層の不要部を切除するトリミング工程と、を備え、
前記縫製糸の縫い込みを行う際に、前記接着用樹脂の付与を行うことによって、前記縫着工程と、前記接着用樹脂付与工程と、を実質的に同時に行うことを特徴とするプリフォームの製造方法。

【請求項2】

前記縫着が、ミシンを用いた縫製であり、
ミシンヘッドが前記接着用樹脂を付与する付与機構を有する請求項１に記載のプリフォームの製造方法。

【請求項3】

前記ミシンヘッドは、縫い針と、前記縫い針の軸回りに回転可能に設けられて、前記繊維束が巻かれたボビンを有する回転体と、を備え、
前記付与機構は、前記回転体に設けられるロータリージョイントと、前記ロータリージョイントに形成された前記接着用樹脂の供給通路に接続されるノズルと、を備える請求項２に記載のプリフォームの製造方法。

【請求項4】

前記トリミング工程は、打抜型を用いて前記基層の不要部を切除する工程であり、
前記打抜型が、打ち抜きの際に、前記接着用樹脂を機能させることによって、前記トリミング工程と、前記接合工程と、を実質的に同時に行う請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のプリフォームの製造方法。

【請求項5】

前記接着用樹脂が、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であり、
前記打抜型は、加熱部を有し、
前記加熱部の加熱により、前記熱可塑性樹脂を溶融、及び／又は、前記熱硬化性樹脂を硬化、させて前記接着用樹脂を機能させる請求項４に記載のプリフォームの製造方法。

【請求項6】

前記接着用樹脂が、光硬化性樹脂であり、
前記接合工程は、前記トリミング工程前に、前記光硬化性樹脂に対して光照射を行う工程である請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のプリフォームの製造方法。

【請求項7】

請求項１乃至６のうちのいずれかに記載のプリフォームの製造方法により得られたプリフォームを、成形型内に配置して賦形する賦形工程と、
前記成形型内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化、又は、熱可塑性樹脂を充填して固化、するマトリックス形成工程と、を備えることを特徴とする複合材の製造方法。

【請求項8】

基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材のコア材となるプリフォームを製造するためのプリフォーム製造用ミシンであって、
前記基層へ縫製糸の縫い込みを行う際に、接着用樹脂を実質的に同時に付与する付与機構を備えるミシンヘッドを有することを特徴とするプリフォーム製造用ミシン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリフォームの製造方法、複合材の製造方法及びプリフォーム製造用ミシンに関し、更に詳しくは、プリフォームの製造方法、そのプリフォームを用いる複合材の製造方法及びプリフォーム製造用ミシンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複合材（繊維強化成形体）を製造する方法として、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法やＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法等が知られている（例えば、特許文献１等を参照）。これらは、強化繊維を含むプリフォーム（繊維集合体）を成形型のキャビティに配置したうえで、キャビティ内に未硬化樹脂を注入して、プリフォームに未硬化樹脂を含浸させた後、未硬化樹脂を硬化させて複合材を得る方法であり、ＶａＲＴＭ法は、上記のなかでも、未硬化樹脂の含浸を補助するためにキャビティ内を脱気する操作を伴う点でＲＴＭ法と異なる。さらに、ミシン（刺繍機）を用いて強化繊維を含む繊維束を基層へ縫着するＴＦＰ（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術が知られている（例えば、特許文献２等を参照）。

【0003】

ここで、プリフォームを製造する方法として、例えば、図１７に示すように、ミシンを用いて基層（例えば、ガラスクロス等）へ縫製糸を縫い込むことによって繊維束（例えば、炭素繊維束等）を基層へ縫着し（ＴＦＰ縫い工程ＳＳ１）、次に、その繊維束が縫着された基層の不要部を切除し（トリミング工程ＳＳ２）、次いで、その不要部が切断された基層、繊維束及び縫製糸に対して接着用樹脂を付与し（接着用樹脂付与工程ＳＳ３）、その付与された接着用樹脂を機能させて基層と繊維束を接合して（接合工程ＳＳ４）、プリフォームを得る製法が提案されている。
上記の製法によると、接着用樹脂により基層と繊維束が接合されるため、形状安定性に優れたプリフォームが得られる。そのため、ＲＴＭ法やＶａＲＴＭ法等において、プリフォームを成形型に容易に配置することができる。
なお、上記提案の製法で得られたプリフォームを成形型のキャビティに配置して賦形し（賦形工程ＳＳ５）、キャビティ内に樹脂を充填して固化又は硬化させる（マトリックス形成工程ＳＳ６）ことで、複合材が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１８６８８４号公報

【文献】特表２００９－５０３２７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記提案の製法では、ＴＦＰ縫い工程ＳＳ１、トリミング工程ＳＳ２、接着用樹脂付与工程ＳＳ３及び接合工程ＳＳ４の４つの工程をこの順で行ってプリフォームを製造しているため、生産効率が低く、また設備費も高くなる。
さらに、トリミング工程ＳＳ２が接着用樹脂付与工程ＳＳ３の前に行われるため、高精度のトリミングを行わないと、トリミングの際に縫製糸を切断してしまい繊維束がほつれてしまう恐れがある。

【0006】

なお、特許文献２には、ＴＦＰ技術において、縫製糸及び／又は基層を水溶性物質で形成する技術が記載されている。そのため、特許文献２の技術では、プリフォームを得るために、上記の４つの工程ＳＳ１～ＳＳ４に加えて、水溶性物質の洗浄工程及び乾燥工程が必要となる。

【0007】

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、形状安定性に優れたプリフォームを効率良く製造することができるプリフォームの製造方法、そのプリフォームを用いる複合材の製造方法、及びそのプリフォームの製造方法に好適に用いられるプリフォーム製造用ミシン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】

【0008】

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材のコア材となるプリフォームの製造方法であって、前記基層へ縫製糸を縫い込むことによって前記繊維束を前記基層へ縫着する縫着工程と、前記繊維束の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂を付与する接着用樹脂付与工程と、前記基層、前記繊維束及び前記縫製糸のうちの２以上を前記接着用樹脂により接合する接合工程と、前記基層の不要部を切除するトリミング工程と、を備え、前記縫製糸の縫い込みを行う際に、前記接着用樹脂の付与を行うことによって、前記縫着工程と、前記接着用樹脂付与工程と、を実質的に同時に行うことを要旨とする。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記縫着が、ミシンを用いた縫製であり、ミシンヘッドが前記接着用樹脂を付与する付与機構を有する要旨とする。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記ミシンヘッドは、縫い針と、前記縫い針の軸回りに回転可能に設けられて、前記繊維束が巻かれたボビンを有する回転体と、を備え、前記付与機構は、前記回転体に設けられるロータリージョイントと、前記ロータリージョイントに形成された前記接着用樹脂の供給通路に接続されるノズルと、を備えることを要旨とする。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記トリミング工程は、打抜型を用いて前記基層の不要部を切除する工程であり、前記打抜型が、打ち抜きの際に、前記接着用樹脂を機能させることによって、前記トリミング工程と、前記接合工程と、を実質的に同時に行うことを要旨とする。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記接着用樹脂が、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であり、前記打抜型は、加熱部を有し、前記加熱部の加熱により、前記熱可塑性樹脂を溶融、及び／又は、前記熱硬化性樹脂を硬化、させて前記接着用樹脂を機能させることを要旨とする。

【0013】

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記接着用樹脂が、光硬化性樹脂であり、前記接合工程は、前記トリミング工程前に、前記光硬化性樹脂に対して光照射を行う工程であることを要旨とする。

【0014】

上記問題を解決するために、請求項７に記載の発明は、複合材の製造方法であって、請求項１乃至６のうちのいずれかに記載のプリフォームの製造方法により得られたプリフォームを、成形型内に配置して賦形する賦形工程と、前記成形型内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化、又は、熱可塑性樹脂を充填して固化、するマトリックス形成工程と、を備えることを要旨とする。

【0015】

上記問題を解決するために、請求項８に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材のコア材となるプリフォームを製造するためのミシンであって、ミシンヘッドが接着用樹脂を付与する付与機構を有することを要旨とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明のプリフォームの製造方法によると、基層へ縫製糸を縫い込むことによって繊維束を基層へ縫着する縫着工程と、繊維束の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂を付与する接着用樹脂付与工程と、基層、繊維束及び縫製糸のうちの２以上を接着用樹脂により接合する接合工程と、基層の不要部を切除するトリミング工程と、を備える。そして、縫製糸の縫い込みを行う際に、接着用樹脂の付与を行うことによって、縫着工程と、接着用樹脂付与工程と、を実質的に同時に行う。これにより、形状安定性に優れたプリフォームを効率良く製造でき、設備費を低減することができる。さらに、トリミング工程の前に接着用樹脂付与工程が行われるため、トリミングの際に縫製糸が切断されても、接着用樹脂の接合により繊維束がほつれてしまうことが抑制される。そのため、トリミングの精度に余裕ができてトリミングを容易に行うことができる。

【0017】

また、前記縫着が、ミシンを用いた縫製であり、ミシンヘッドが前記接着用樹脂を付与する付与機構を有する場合は、繊維束の縫着ルートに対して接着用樹脂を正確に付与することができる。

【0018】

また、前記ミシンヘッドが、縫い針と、前記縫い針の軸回りに回転可能に設けられて、前記繊維束が巻かれたボビンを有する回転体と、を備え、前記付与機構が、前記回転体に設けられるロータリージョイントと、前記ロータリージョイントに形成された前記接着用樹脂の供給通路に接続されるノズルと、を備える場合は、回転体の回転制御により、ボビンから繰り出される繊維束が縫着ルートに沿って供給されるとともに、接着用樹脂の供給用配管が絡まることなく、ロータリージョイントの供給通路を介して接着用樹脂がノズルに供給されて縫着ルートに付与される。

【0019】

また、前記トリミング工程が、打抜型を用いて前記基層の不要部を切除する工程であり、前記打抜型が、打ち抜きの際に、前記接着用樹脂を機能させることによって、前記トリミング工程と、前記接合工程と、を実質的に同時に行う場合は、プリフォームを更に効率良く製造することができる。

【0020】

また、前記接着用樹脂が、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であり、前記打抜型が、加熱部を有し、前記加熱部の加熱により、前記熱可塑性樹脂を溶融、及び／又は、前記熱硬化性樹脂を硬化、させて前記接着用樹脂を機能させる場合は、打抜型の加熱部により接着用樹脂を効果的に機能させることができる。

【0021】

また、前記接着用樹脂が、光硬化性樹脂であり、前記接合工程が、前記トリミング工程前に、前記光硬化性樹脂に対して光照射を行う工程である場合は、トリミング工程の前に、光照射により接着用樹脂を効果的に機能させることができる。

【0022】

本発明の複合材の製造方法によると、上記のプリフォームの製造方法により得られたプリフォームを、成形型内に配置して賦形する賦形工程と、前記成形型内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化、又は、熱可塑性樹脂を充填して固化、するマトリックス形成工程と、を備える。これにより、形状安定性に優れたプリフォームを成形型内に容易に配置することができる。よって、複合材を効率良く製造することができる。

【0023】

本発明のプリフォーム製造用ミシンによると、ミシンヘッドが接着用樹脂を付与する付与機構を有する。これにより、縫製糸の縫い込みを行う際に、付与機構により接着用樹脂の付与を行うことができる。よって、形状安定性に優れたプリフォームを効率良く製造でき、設備費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。

【図1】実施例１に係るプリフォームの製造方法（縫着工程及び接着用樹脂付与工程）を説明するための説明図である。

【図2】上記縫着工程及び接着用樹脂付与工程を経て得られるプリフォームの前駆体の斜視図である。

【図3】上記プリフォームの製造方法（接合工程及びトリミング工程）を説明するための説明図であり、（ａ）は打抜型の打抜き前の状態を示し、（ｂ）は打抜型の打抜き後の状態を示し、（ｃ）は得られたプリフォームの断面図を示す。

【図4】実施例１に係る複合材の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は成形型内にプリフォームを配置した状態を示し、（ｂ）は成形型によりプリフォームを賦形し樹脂充填した状態を示す。

【図5】上記複合材の製造方法を説明するための説明図である。

【図6】上記縫着工程を説明するための説明図であり、（ａ）は基層上に繊維束を引き揃えて配置する形態を示し、（ｂ）は基層上に繊維束を蛇腹状に配置する形態を示し、（ｃ）は基層上に繊維束を螺旋状に配置する形態を示す。

【図7】上記縫着工程を説明するための説明図であり、（ａ）は基層上に複層の繊維束を縫着する形態を示し、（ｂ）は基層の表裏の両面に繊維束を縫着する形態を示す。

【図8】上記接着用樹脂付与工程を説明するための説明図であり、（ａ）は繊維束の繊維ルートの全部に接着用樹脂を付与する形態を示し、（ｂ）は繊維束の繊維ルートの一部に接着用樹脂を付与する形態を示す。

【図9】上記接着用樹脂付与工程を説明するための説明図であり、（ａ）は接着用樹脂をライン状に付与する形態を示し、（ｂ）は接着用樹脂をドット状に付与する形態を示す。

【図10】上記複合材の要部断面図であり、（ａ）は単一のプリフォームを備える形態を示し、（ｂ）は複数のプリフォームを備える形態を示す。

【図11】実施例１に係るプリフォーム製造用ミシンの全体図である。

【図12】上記ミシンの動作制御を説明するためのブロック図である。

【図13】上記ミシンの要部断面図である。

【図14】上記ミシンの作用説明図であり、（ａ）は第１の縫い進み方向に沿って繊維束を縫着する状態を示し、（ｂ）は第１の縫い進み方向と交差する第２の縫い進み方向に沿って繊維束を縫着する状態を示す。

【図15】実施例２に係るプリフォームの製造方法（縫着工程、接着用樹脂付与工程及び接合工程）を説明するための説明図である。

【図16】実施例２に係る複合材の製造方法を説明するための説明図である。

【図17】提案されたプリフォームの製造方法を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

【0026】

＜プリフォームの製造方法＞
本実施形態に係るプリフォームの製造方法は、例えば、図１～図３及び図５に示すように、基層２と、基層２に縫着された繊維束３と、を有して、複合材７のコア材となるプリフォーム１の製造方法であって、基層２へ縫製糸４を縫い込むことによって繊維束３を基層２へ縫着する縫着工程Ｓ１と、繊維束３の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂５を付与する接着用樹脂付与工程Ｓ２と、基層２、繊維束３及び縫製糸４のうちの２以上を接着用樹脂５により接合する接合工程Ｓ３と、基層２の不要部２ａを切除するトリミング工程Ｓ４と、を備える。そして、縫製糸４の縫い込みを行う際に、接着用樹脂５の付与を行うことによって、縫着工程Ｓ１と、接着用樹脂付与工程Ｓ２と、を実質的に同時に行う。

【0027】

上記「縫着工程Ｓ１」の縫着形態は限定されない。この縫着工程Ｓ１では、例えば、基層２に対して繊維束３を複列に平面状に並べて配置して縫着することができる。より具体的には、所定面を埋めるように複数本の繊維束３を引き揃えて縫着することができる（図６（ａ）参照）。さらに、繊維束３を折りたたんで所定面を埋めるように縫着することができる。例えば、１本の繊維束３を蛇腹状に折り畳んで配置して縫着したり（図６（ｂ）参照）、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置して縫着したり（図６（ｃ）参照）することができる。

【0028】

縫着工程Ｓ１では、例えば、基層２に対して１層となるように繊維束３を敷き詰めて縫着してもよいし（図２参照）、２層以上となるように複層に繊維束３を敷き詰めて縫着してもよい（図７（ａ）参照）。さらに、基層２の表裏に繊維束３を各々敷き詰めて縫着してもよい（図７（ｂ）参照）。また、２層以上に敷き詰めて縫着する場合や、表裏に敷き詰めて縫着する場合には、一層を構成する繊維束３の配列方向と、隣接される他層を構成する繊維束３の配列方向と、は平行に配置してもよいが、配列方向が異なるように、交差させて配置できる。この場合、交差角度は９０度以下（０度＜θ≦９０度）にすることができる。

【0029】

なお、上記の各種の縫着態様は、１種のみを用いてよく２種以上を併用してもよい。また、当然ながら、上記以外の縫着形態を利用できる。特に、複合材７の狙いの強度分布等に応じて、２種以上の縫着態様を併用して、基層２に対して粗密の差をつけて繊維束３を縫着することが好ましい。
また、縫着工程Ｓ１では、通常、基層２に繊維束３が縫着された縫着領域Ｒ１と繊維束３が縫着されない非縫着領域Ｒ２とが形成される（図８（ａ）参照）。この非縫着領域Ｒ２の少なくとも一部を含む基層２の部分は、後述のトリミング工程Ｓ４で不要部２ａとして切除される。

【0030】

縫着工程Ｓ１では、例えば、ミシン（刺繍機）１１を用いて基層２へ縫製糸４を縫い込むことができる。このミシン１１としては、例えば、図１１及び図１２に示すように、ミシンヘッド１２が、縫い針１５と、縫い針１５の軸回りに回転可能に設けられて、繊維束３が巻かれたボビン１６を有する回転体１７と、を備える形態を採用できる。より具体的に、ミシンヘッド１２と、ミシンヘッド１２の下方で平面方向に移動可能に設けられて基層２を保持する保持枠１３と、を備え、保持枠１３の移動制御及び回転体１７の回転制御によって、繊維束３の縫着ルートに沿ってボビン１６から繰り出される繊維束３を縫い針１５で基層２に縫着する形態を採用できる。

【0031】

上記「接着用樹脂付与工程Ｓ２」の付与形態は限定されない。この付与工程Ｓ２では、例えば、繊維束３の縫着ルート（縫着領域Ｒ１）の全部に接着用樹脂５を付与してもよいし、繊維束３の縫着ルートの一部に接着用樹脂５を付与してもよい。これらの形態は、プリフォーム１の形状安定性及び強度等の観点から適宜選択される。
より具体的に、図８（ａ）に示すように、繊維束３の縫着ルート（図中に４５度ハッチングで示す領域Ｒ１）の全域に接着用樹脂５を付与してもよいし、図８（ｂ）に示すように、繊維束３の縫着ルート（図中に４５度ハッチングで示す領域Ｒ１）の一部（図中に１３５度ハッチングで示す領域Ｒ１’）に接着用樹脂５を付与してもよい。
さらに、繊維束３の縫着ルートの一部に接着用樹脂５を付与する場合には、例えば、その一部は、トリミング工程Ｓ４で切除される基層２の不要部２ａに隣接する部位を含むことができる。これにより、トリミングの際に縫製糸４が切断されても、接着用樹脂５の接合により繊維束３がほつれてしまうことが抑制される。

【0032】

接着用樹脂付与工程Ｓ２では、例えば、繊維束３の縫着ルートに沿って基層２上に配置された縫着後又は縫着前の繊維束３上に接着用樹脂５を付与することができる（図１参照）。この場合、例えば、繊維束３の側縁からはみ出ないように接着用樹脂５を付与してもよいし、はみ出るように接着用樹脂５を付与してもよい。

【0033】

接着用樹脂付与工程Ｓ２では、例えば、図１３に示すように、ミシンヘッド１２が接着用樹脂５を付与する付与機構２３を有するミシン１１を採用できる。この付与機構２３は、例えば、回転体１７に設けられるロータリージョイント（回転継手）２４と、ロータリージョイント２４に形成された接着用樹脂５の供給通路２７に接続されるノズル２５と、を備えることができる。これにより、回転体１７の回転時に供給用配管２９が絡まることなく、繊維束３の縫着ルートに対して接着用樹脂５を正確に付与することができる。
また、付与機構２３としては、例えば、チュービング式、空圧式、容量計量式、ジェット式、プランジャー式のディスペンサなどを採用できる。

【0034】

接着用樹脂５の形態は限定されない。接着用樹脂５としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂（ＵＶ硬化性樹脂を含む）などを採用できる。これらのうち、複合材７のマトリックス樹脂９に対する接着用樹脂５（接着層５’）の異物感の低減性等の観点から、接着用樹脂５として複合材７のマトリックス樹脂９と同種の樹脂を採用することが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体などのポリオレフィンの酸変性物、エチレン・酢酸ビニル共重合体の酸変性物、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、アイオノマーなどを用いることができる。これらは単独で、又は複数種を混合して採用できる。さらに、硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。これらは単独で、又は複数種を混合して採用できる。
また、接着用樹脂５の含有割合は、例えば、プリフォーム１をなす全構成繊維１００質量％に対して１～５％とすることができる。さらに、接着用樹脂５は、例えば、液状で付与されてもよいし、粉体等の固形で付与されてもよい。さらに、接着用樹脂５は、例えば、繊維束３の縫着ルートに沿ってライン状に付与されてもよいし（図９（ａ）参照）、ドット状に付与されてもよい（図９（ｂ）参照）。さらに、接着用樹脂５の付与形態としては、例えば、ノズル、スプレー、ロールなどによる塗布や散布を採用できる。

【0035】

上記「接合工程Ｓ３」の接合形態は限定されない。この接合工程Ｓ３では、例えば、加熱により熱可塑性樹脂（接着用樹脂５）を溶融して機能させたり、加熱により熱硬化性樹脂（接着用樹脂５）を硬化させて機能させたり、光照射により光硬化性樹脂（接着用樹脂５）を硬化させて機能させたりすることができる。このように接着用樹脂５を機能させることで、基層２、繊維束３及び縫製糸４のうちの２以上が接合されるため、プリフォーム１の形状安定性（即ち、取扱性）が高められる。

【0036】

接着用樹脂５が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である場合、接合工程Ｓ３は、例えば、トリミング工程Ｓ４前に行われてもよいが、生産効率等の観点から、後述するように、トリミング工程Ｓ４と実質的に同時に行うことが好ましい。
また、接着用樹脂５が光硬化性樹脂である場合、接合工程Ｓ３は、例えば、トリミング工程Ｓ４前に、光硬化性樹脂に対して光照射を行って光硬化性樹脂を機能させることができる。特に、生産効率等の観点から、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２と接合工程Ｓ３とを実質的に同時に行うことが好ましい。

【0037】

上記「トリミング工程Ｓ４」のトリミング形態は限定されない。このトリミング工程Ｓ４では、例えば、ハサミやレーザーにより基層２の不要部２ａを切除してもよいが、生産効率等の観点から、打抜型４１を用いて基層２の不要部２ａを切除することが好ましい。この場合、例えば、図３に示すように、打抜型４１が、打ち抜きの際に、接着用樹脂５を機能させることができる。これにより、トリミング工程Ｓ４と、接合工程Ｓ３と、を実質的に同時に行うことができる。
より具体的に、接着用樹脂５が、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であり、打抜型４１は、加熱部４３を有し、加熱部４３の加熱により、熱可塑性樹脂を溶融、及び／又は、熱硬化性樹脂を硬化、させて接着用樹脂５を機能させることができる。この場合、例えば、加熱部４３と熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂とが接触することで（好ましくは、加熱部４３が熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を押圧することで）、接着用樹脂５を効果的に機能させることができる。
また、加熱部４３としては、電熱線を用いる電気ヒータや熱流体を用いる機構などを採用できる。

【0038】

上記「プリフォーム（繊維集合体）１」は、例えば、図３（ｃ）に示すように、基層２と、基層２に縫着された繊維束３と、を有する。このプリフォームは、例えば、基層２、繊維束３及び縫製糸４のうちの２以上を接合する接着層５’を有することができる。この接着層５’は、上記の接着用樹脂５により形成される層である。

【0039】

基層２として、不織布、織物及び編物等のうちの１種又は２種以上を採用できる。例えば、繊維束３が織物製の基層２に縫着された形態や、繊維束３が不織布製の基層２に縫着された形態が挙げられる。さらに、繊維束３を縫着する縫製糸４はどのような繊維を用いてもよい。即ち、後述する強化繊維と同様の繊維を用いてもよく、強化繊維以外の他の繊維を用いてもよい。さらに、縫製糸４のテンションにより、繊維束３の拘束の程度を自在に制御できる。従って、基層２に対して繊維束３を強固に固定しながら、繊維束３の可動性（基層２に対する可動性、及び／又は、繊維束３同士の間の可動性）を、繊維束３を製織してなる織布等と比較してより多く確保できる。その結果、例えば、プリフォーム１の柔軟性を高く保つことができる。

【0040】

基層２は、織物であることが好ましい。これは、繊維束３を縫着し易いこと、縫着した際の縫製糸４に対する拘束が高いこと、基層２として柔軟性に優れること、更には、マトリックス樹脂（未固化物）を含浸させ易いこと等の利点を有するためである。織物を構成する繊維には、どのような繊維を用いてもよい。即ち、後述する強化繊維と同様の繊維を用いてもよく、強化繊維以外の他の繊維を用いてもよい。

【0041】

繊維束３は、連続繊維を束ねた形態であり、連続繊維の一部又は全部として強化繊維が含まれる。即ち、繊維束３は、強化繊維のみから形成されてもよいし、強化繊維以外の他の繊維を含んでもよい。

【0042】

強化繊維は、通常の繊維に比べて機械的強度に優れる繊維であり、例えば、ＪＩＳ Ｌ１０１５による引張強さにおいて７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上（通常５０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を有する繊維が好ましい。
また、強化繊維は、無機材料からなる繊維であってもよく、有機材料からなる繊維であってもよく、これらを併用した繊維であってもよい。無機材料繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維）、ガラス繊維、金属繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、有機材料繊維としては、芳香族ポリアミド樹脂繊維（パラ型アラミド：商品名「ケブラー」、商品名「トワロン」、商品名「テクノーラ」等、メタ型アラミド：商品名「ノーメックス」、商品名「コーネックス」等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、商品名「ザイロン」等）、芳香族ポリエステル樹脂繊維（商品名「ベクトラン」等）、高強度ポリエチレン樹脂繊維（商品名「ダイニーマ」）などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

【0043】

強化繊維の繊維形態は限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよいが、これらのなかでは、フィラメントヤーンであることが好ましい。更に、強化繊維は、モノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよく、これらを併用してもよい。

【0044】

１本の繊維束３を構成する連続繊維３ａの本数は限定されず、例えば、３０００本以上とすることができる。繊維束３を構成する連続繊維３ａの本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながらプリフォーム１として優れた強度を発揮させることができる。この本数は限定されないが、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。

【0045】

また、繊維束３を扱う際の作業性を考慮した場合、１本の繊維束３を構成する連続繊維３ａの本数が多い繊維束（太束）３を用いることができる。この場合、１本の繊維束３を構成する連続繊維３ａの本数は、例えば、３００００本以上とすることができ、更に４００００本以上とすることができ、更に６００００本以上とすることができる。一方、１本の繊維束３を構成する連続繊維３ａの本数は、例えば、１５０００００本以下、更に１００００００本以下とすることができる。

【0046】

プリフォーム１は、構成繊維の全てが強化繊維からなってもよいし、部分的に強化繊維を含んでもよい。強化繊維による構成率は限定されないが、プリフォーム１をなす全構成繊維１００質量％に対し、強化繊維の含有割合は５０質量％以上（１００質量％でもよい）にすることができ、７５質量％以上にすることができ、９０質量％以上にすることができる。即ち、プリフォーム１が、強化繊維以外の他繊維を含む場合、構成繊維全体を１００質量％とした場合に、他繊維は５０質量％未満（１質量％以上）にすることができ、２５質量％未満にすることができ、１０質量％未満にすることができる。

【0047】

強化繊維以外の他繊維の構成材料は限定されず、上述した強化繊維以外の繊維を利用できる。具体的には、各種の樹脂繊維及び植物性繊維等を用いることができ、このうち樹脂繊維を構成する樹脂として、ポリアミド（脂肪族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等を利用できる。また、植物繊維としては、綿繊維及び麻繊維等を用いることができる。
また、他繊維の繊維形態も限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよい。

【0048】

プリフォーム１は、複合材（繊維強化成形体）７のコア材（芯材）となる。このプリフォーム１を用いる複合材７の製法は限定されず、例えば、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法、ＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法、オートクレーブ法、熱プレス法等が挙げられる。
ＲＴＭ法及びＶａＲＴＭ法は、プリフォーム１を成形型４５内に配置して賦形し、成形型４５内に熱硬化性樹脂を充填して硬化又は熱可塑性樹脂を充填して固化する方法である。また、ＶａＲＴＭ法は、プリフォーム１内への樹脂含浸を補助するためにキャビティ内を減圧する減圧工程を備える点でＲＴＭ法と異なる。また、オートクレーブ法は、熱硬化性樹脂を含浸したプリフォーム１をオートクレーブ内で加熱硬化する方法である。さらに、熱プレス法は、熱硬化性樹脂を含浸したプリフォーム１を熱プレスにより加熱加圧硬化させる方法である。

【0049】

上記「複合材（繊維強化成形体）７」は、コア材８と、コア材８を埋設するマトリックス樹脂９と、を有する（図１０参照）。この複合材７において、マトリックス樹脂９は、コア材８を埋設している樹脂である。より具体的には、コア材８の内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。このマトリックス樹脂９の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。

【0050】

コア材８は、基層２と、基層２の一面に縫着された繊維束３とで構成された１層の片面プリフォーム１のみを配置してもよいし（図１０（ａ）参照）、片面プリフォーム１を基層２同士が対向されるように向かい合わせて配置してもよい（図１０（ｂ）参照）。このように片面プリフォーム１を２層用いる場合には、基層２同士を対面させることにより、複合材７の耐衝撃性を効率的に向上させることができる。

【0051】

マトリックス樹脂９の種類は限定されず、種々の樹脂を利用できる。即ち、硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。一方、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

【0052】

複合材７の用途は特に限定されないが、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の外装材、内装材、構造材（ボディシェル、車体、航空機用胴体）及び衝撃吸収材等として用いることができる。これらのうち自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。

【0053】

更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などとすることができる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等として用いることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体とすることもできる。

【0054】

＜複合材の製造方法＞
本実施形態に係る複合材の製造方法は、例えば、図４及び図５に示すように、上記の実施形態に係るプリフォームの製造方法により得られたプリフォーム１を、成形型４５内に配置して賦形する賦形工程Ｓ５と、成形型４５内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化、又は、熱可塑性樹脂を充填して固化、するマトリックス形成工程Ｓ６と、を備える。
なお、本複合材の製造方法は、例えば、硬化又は固化された樹脂の不要部を除去する成形工程等を更に備えることができる。

【0055】

＜プリフォーム製造用ミシン＞
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンは、基層２と、基層２に縫着された繊維束３と、を有して、複合材７のコア材となるプリフォーム１を製造するためのミシン１１であって、ミシンヘッド１２が接着用樹脂２３を付与する付与機構を有する。
本ミシン１１としては、例えば、上記の実施形態に係るプリフォームの製造方法で説明したミシン１１を採用できる。

【実施例】

【0056】

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、プリフォーム製造用ミシン１１を用いるプリフォームの製造方法を例示する。

【0057】

＜実施例１＞
本実施例に係るプリフォーム製造用ミシン１１は、図１１及び図１２に示すように、ミシンヘッド１２と、ミシンヘッド１２の下方で平面方向に移動可能に設けられて基層２を保持する保持枠１３と、を備えている。このミシンヘッド１２は、縫い針１５と、縫い針１５の軸回りに回転可能に設けられて、繊維束３が巻かれたボビン１６を有する回転体（回転筒）１７と、を備えている。この回転体１７は、ミシンヘッド１２の支持体（固定側）１８に回転可能に設けられている。また、回転体１７には、支持アーム１９を介してボビン１６が水平軸回りに回転自在に支持されている。さらに、回転体１７には、支持アーム２０を介して繊維ガイド１４が縫い進み方向の左右に揺動可能に設けられている。

【0058】

ミシンヘッド１２は、図１３に示すように、接着用樹脂５を付与（塗布）する付与機構２３を有している。この付与機構２３は、回転体１７に設けられるロータリージョイント２４と、ロータリージョイント２４に形成された接着用樹脂５の供給通路２７に接続されるノズル２５と、を備えている。このロータリージョイント２４は、回転体２７の軸方向の上端側に取り付けられる筒状のシャフト部（回転部）２４ａと、シャフト部２４ａの外側に軸受を介して回転可能に支持されるハウジング部（固定部）２４ｂと、を備えている。このハウジング部２４ｂは、ミシンヘッド１２の支持体（固定側）１８に取り付けられている。また、ノズル２５は、縫い針１５の先端近傍に接着用樹脂５を付与するように、縫い針１５に隣接して配置されている。

【0059】

供給通路２７は、ハウジング部２４ｂに形成された通路２７ａと、通路２７ａの一端側に連通するようにシャフト部２４ａの外周側（あるいはハウジング部２４ｂの内周側）に形成された環状の通路２７ｂと、一端側が通路２７ｂに連なり他端側が配管２８を介してノズル２５に接続される通路２７ｃと、により構成されている。この通路２７ａは、配管２９を介して駆動部３１及び接着用樹脂５の貯留部３２に接続されている。
なお、本実施例では、付与機構２３として、駆動部３１によりチューブをしごくことで液状の熱可塑性樹脂（接着用樹脂５）を送り出すチュービング式のディスペンサを例示する。

【0060】

ミシン１１は、図１１及び図１２に示すように、各動作を制御する制御部３４を備えている。この制御部３４は、先端に縫い針１５を有する針棒３５を上下に往復駆動させる往復駆動機構３６、保持枠１３を平面方向に移動させる移動機構３７、回転体１７を回転させる回転機構３８、繊維ガイド１４を揺動させる揺動機構（図示省略）、及び付与機構２３を駆動させる駆動部３１に電気的に接続されている。そして、制御部３４が、針棒３５の往復駆動制御、保持枠１３の移動制御、繊維ガイド１４の揺動制御（すなわち、千鳥振り制御）、回転体１７の回転制御、及び付与機構２３の駆動制御を行うことで、ミシン１１は、予め決められた繊維束３の縫着ルートに沿って基層２上に配置された繊維束３を縫い針１５で縫着するとともに、縫着直後又は縫着直前の繊維束３上に接着用樹脂５を付与する（図１参照）。

【0061】

より具体的に、ミシン１１の作動中には、図１４に示すように、縫い進み方向Ｐの先頭側にボビン１６が位置するように回転体１７が回転制御される。この回転体１７の回転とともに、回転体１７と一体的にノズル２５も回転してボビン１６から繰り出される繊維束３の直上に位置する。そして、付与機構２３の作動によりノズル２５から縫着直後又は縫着直前の繊維束３上に接着用樹脂５が付与される。さらに、回転体１７と一体的にノズル２５が回転しても、ロータリージョイント２５により配管２９の絡まりが防止される。

【0062】

なお、制御部３４による制御処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適にはＣＰＵ、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成できる。
また、図１１中の符号「４」は縫製糸（上糸）を示し、符号「２１」は下糸を示し、符号「２２」は釜を示す。

【0063】

本実施例に係るプリフォーム１の製造方法は、以下に述べる縫着工程（ＴＦＰ縫い工程）Ｓ１、接着用樹脂付与工程Ｓ２、接合工程Ｓ３及びトリミング工程Ｓ４を備えている（図５参照）。

【0064】

縫着工程Ｓ１は、図１に示すように、ミシン１１により基層２へ縫製糸４を縫い込むことによって繊維束３を基層２へ縫着する工程である。また、接着用樹脂付与工程Ｓ２は、ミシンヘッド１２の付与機構２３により繊維束３の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂（バインダ剤）５として液状の熱可塑性樹脂を付与する工程である。このように、ミシン１１により縫製糸４の縫い込みを行う際に、ミシンヘッド１２の付与機構２３により接着用樹脂５が付与されるため、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２とが実質的に同時に行われる。
なお、本実施例では、基層２として、ガラスクロス等の織物を例示する。さらに、繊維束３として、炭素繊維等の強化繊維を含む連続繊維３ａを多数本束ねて構成されたものを例示する。

【0065】

接合工程Ｓ３は、図３に示すように、基層２と繊維束３を接着用樹脂５により接合する工程である。また、トリミング工程Ｓ４は、打抜型４１を用いて基層２の不要部２ａを切除する工程である。

【0066】

打抜型４１は、トリミング刃４２と、トリミング刃４２の内側に配置される電熱線からなる加熱部４３と、を備えている。トリミング工程Ｓ４では、打抜型４１のトリミング刃４２が基層２の不要部２ａを切除する際に、加熱部４３の接触（具体的に押圧）により熱可塑性樹脂（接着用樹脂５）が溶融されて接着用樹脂５を機能させ、基層２、繊維束３及び縫製糸４が接合される。即ち、トリミング工程Ｓ４と接合工程Ｓ３とが実質的に同時に行われる。
なお、溶融された熱可塑性樹脂（接着用樹脂５）は、打抜型４１の打ち抜き状態を解除することで冷却固化される。

【0067】

上記のように、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２とが実質的に同時に行われ、その後、トリミング工程Ｓ４と接合工程Ｓ３とが実質的に同時に行われることで、プリフォーム１が得られる（図３（ｃ）参照）。このプリフォーム１は、接着用樹脂５（即ち、接着層５’）により基層２と繊維束３が接合されているため、プリフォーム１の形状安定性（即ち、取扱性）が高められる。そして、図４及び図５に示すように、得られたプリフォーム１を成形型４５内に配置して賦形し（賦形工程Ｓ５）、成形型４５内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化する（マトリックス形成工程Ｓ６）ことで、複合材７が得られる。この複合材７は、コア材８と、コア材８を埋設するマトリックス樹脂９と、を有している（図１０参照）。

【0068】

以上より、本実施例１のプリフォームの製造方法によると、基層２へ縫製糸４を縫い込むことによって繊維束３を基層２へ縫着する縫着工程Ｓ１と、繊維束３の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂５を付与する接着用樹脂付与工程Ｓ２と、基層２と繊維束３を接着用樹脂５により接合する接合工程Ｓ３と、基層２の不要部２ａを切除するトリミング工程Ｓ４と、を備える。そして、縫製糸４の縫い込みを行う際に、接着用樹脂５の付与を行うことによって、縫着工程Ｓ１と、接着用樹脂付与工程Ｓ２と、を実質的に同時に行う。これにより、形状安定性に優れたプリフォーム１を効率良く製造でき、設備費を低減することができる。さらに、トリミング工程Ｓ４の前に接着用樹脂付与工程Ｓ２が行われるため、トリミングの際に縫製糸４が切断されても、接着用樹脂５の接合により繊維束３がほつれてしまうことが抑制される。そのため、トリミングの精度に余裕ができてトリミングを容易に行うことができる。

【0069】

また、本実施例では、縫着は、ミシン１１を用いた縫製であり、ミシンヘッド１２が接着用樹脂５を付与する付与機構２３を有する。これにより、繊維束３の縫着ルートに対して接着用樹脂５を正確に付与することができる。

【0070】

また、本実施例では、ミシンヘッド１２は、縫い針１５と、縫い針１５の軸回りに回転可能に設けられて、繊維束３が巻かれたボビン１６を有する回転体１７と、を備え、付与機構２３は、回転体１７に設けられるロータリージョイント２４と、ロータリージョイント２４に形成された接着用樹脂５の供給通路２７に接続されるノズル２５と、を備える。これにより、回転体１７の回転制御により、ボビン１６から繰り出される繊維束３が縫着ルートに沿って供給されるとともに、接着用樹脂５の供給用配管２９が絡まることなく、ロータリージョイント２４の供給通路２７を介して接着用樹脂５がノズル２５に供給されて縫着ルートに付与される。

【0071】

また、本実施例では、トリミング工程Ｓ４は、打抜型４１を用いて基層２の不要部２ａを切除する工程であり、打抜型４１が、打ち抜きの際に、接着用樹脂５を機能させることによって、トリミング工程Ｓ４と、接合工程Ｓ３と、を実質的に同時に行う。これにより、プリフォーム１を更に効率良く製造することができる。

【0072】

さらに、本実施例では、接着用樹脂５が、熱可塑性樹脂であり、打抜型４１が、加熱部４３を有し、加熱部４３の加熱により、熱可塑性樹脂を溶融させて接着用樹脂５を機能させる。これにより、打抜型４１の加熱部４３により接着用樹脂５を効果的に機能させることができる。

【0073】

本実施例の複合材７の製造方法によると、上記のプリフォームの製造方法により得られたプリフォーム１を、成形型４５内に配置して賦形する賦形工程Ｓ５と、成形型４５内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化するマトリックス形成工程Ｓ６と、を備える。これにより、形状安定性に優れたプリフォーム１を成形型４５内に容易に配置することができる。よって、複合材７を効率良く製造することができる。

【0074】

本実施例のプリフォーム製造用ミシン１１によると、ミシンヘッド１２が接着用樹脂５を付与する付与機構２３を有する。これにより、縫製糸４の縫い込みを行う際に、付与機構２３により接着用樹脂５の付与を行うことができる。そのため、形状安定性に優れたプリフォーム１を効率良く製造でき、設備費を低減することができる。

【0075】

＜実施例２＞
次に、実施例２に係るプリフォームの製造方法について説明するが、上記の実施例１に係るプリフォームの製造方法と略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略する。

【0076】

本実施例に係るプリフォームの製造方法は、図１５に示すように、プリフォーム製造用ミシン１１を用いて行われる。本プリフォームの製造方法は、以下に述べる縫着工程（ＴＦＰ縫い工程）Ｓ１、接着用樹脂付与工程Ｓ２、接合工程Ｓ３及びトリミング工程Ｓ４を備えている（図１６参照）。

【0077】

縫着工程Ｓ１は、ミシン１１により基層２へ縫製糸４を縫い込むことによって繊維束３を基層２へ縫着する工程である。また、接着用樹脂付与工程Ｓ２は、ミシンヘッド１２の付与機構２３により繊維束３の縫着ルートの少なくとも一部に接着用樹脂（バインダ剤）５として液状のＵＶ硬化性樹脂を付与する工程である。さらに、接合工程Ｓ３は、光照射機構４７により繊維束３の縫着ルートの全体に対して断続的にＵＶライトを照射することで、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させて、基層２、繊維束３及び縫製糸４を接着用樹脂５により接合する工程である。このように、ミシン１１により縫製糸４の縫い込みを行う際に、ミシンヘッド１２の付与機構２３により接着用樹脂５が付与されるとともに、光照射機構４７によりＵＶ硬化性樹脂が硬化されるため、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２と接合工程Ｓ３とが実質的に同時に行われる。

【0078】

なお、本実施例では、光照射機構４７として、シリンダヘッド１２とは独立して保持枠１３の上方に配置されるものを例示するが、これに限定されず、例えば、ミシンヘッド１２に光照射機構４７を備えてもよい。特に、回転体１７に光照射機構４７を備えてもよい。この場合、回転体１７にスリップリングを設けることで、外部電力を光照射機構４７に供給することができる。

【0079】

トリミング工程Ｓ４は、打抜型（例えば、図３の打抜型４１において加熱部４３を除去したもの等）を用いて基層２の不要部２ａを切除する工程である。

【0080】

このように、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２と接合工程Ｓ３とが実質的に同時に行われ、その後、トリミング工程Ｓ４が行われることで、プリフォーム１が得られる。このプリフォーム１は、接着用樹脂５（即ち、接着層５’）により基層２と繊維束３が接合されているため、プリフォーム１の形状安定性（即ち、取扱性）が高められる。そして、得られたプリフォーム１を成形型４５内に配置して賦形し（賦形工程Ｓ５）、成形型４５内に、熱硬化性樹脂を充填して硬化する（マトリックス形成工程Ｓ６）ことで、複合材７が得られる（図４参照）。この複合材７は、コア材８と、コア材８を埋設するマトリックス樹脂９と、を有している（図１０参照）。

【0081】

以上より、本実施例２のプリフォームの製造方法によると、上記の実施例１のプリフォームの製造方法と略同様の作用効果を奏するとともに、接着用樹脂５が、ＵＶ硬化性樹脂であり、接合工程Ｓ３が、トリミング工程Ｓ４前に、光硬化性樹脂に対して光照射を行う工程であるので、トリミング工程Ｓ４の前に、光照射により接着用樹脂を効果的に機能させることができる。

【0082】

さらに、本実施例では、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２と接合工程Ｓ３とが実質的に同時に行われるため、プリフォーム１を更に効率良く製造することができる。

【0083】

さらに、本実施例では、接着用樹脂（ＵＶ硬化性樹脂）５として複合材７のマトリックス樹脂９と同種のもの（例えば、エポキシ系樹脂等）を採用することで、複合材７において接着用樹脂５の接合部分の異物感が低減される。

【0084】

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例１、２では、１つのミシンヘッド１２を備えるミシン１１を例示したが、これに限定されず、例えば、複数のミシンヘッド１２を備える多頭式ミシンとしてもよい。

【0085】

また、上記実施例１、２では、基層２上に配置された繊維束３上に接着用樹脂５を付与する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、繊維束３が配置される直前の基層２上に接着用樹脂５を付与するようにしてもよい。

【0086】

さらに、上記実施例２では、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２と接合工程Ｓ３とを実質的に同時に行う形態を例示したが、これに限定されず、例えば、縫着工程Ｓ１と接着用樹脂付与工程Ｓ２とを実質的に同時に行った後に、接合工程Ｓ３（即ち、光照射機構４７によるＵＶ照射）を行うようにしてもよい。

【0087】

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

【0088】

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明は、プリフォーム（繊維集合体）ひいては複合材（繊維強化成形体）を製造する技術として広く利用される。特に、ＴＦＰ（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術を利用してプリフォームを製造する技術として好適に利用される。

【符号の説明】

【0090】

１；プリフォーム、２；基層、２ａ；不要部、３；繊維束、４；縫製糸、５；接着用樹脂、７；複合材、１１；ミシン、１２；ミシンヘッド、１６；ボビン、１７；回転体、２３；付与機構、２４；ロータリージョイント、２５；ノズル、２７；供給通路、４１；打抜型、４３；加熱部、４５；成形型、Ｓ１；縫着工程、Ｓ２；接着用樹脂付与工程、Ｓ３；接合工程、Ｓ４；トリミング工程、Ｓ５；賦形工程、Ｓ６；マトリックス形成工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】