JP4133250B2

JP4133250B2 - Multiaxial reinforcing fiber sheet and method for producing the same

Info

Publication number: JP4133250B2
Application number: JP2002334331A
Authority: JP
Inventors: 巻治宮尾; 裕士玉木; 敏和竹田
Original assignee: 日鉄コンポジット株式会社
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP2004167761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ成型品の中間基材或いは構造材として、又は、照明柱、標識柱、電柱などに使用されている金属管柱或いはプラスチック管の補強材として、更には、土木、建築構造物の補強材などとしても好適に使用し、薄目付けにて、捩じり剛性の向上を図ることのできる連続した多軸強化繊維シート及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、飛行機の翼、胴体、風車のブレード、更には、船舶、自動車などの大型構造物を作製する場合に、例えばＩ型、Ｈ型、Ｔ型、Ｌ型、又は、シャフト或いはパイプなどのロッド状或いは管状などとされる連続した長尺の繊維強化プラスチック構造材が使用されている。
【０００３】
このような長尺の繊維強化プラスチック構造材は、強化繊維が主軸方向に沿って配列された一方向配列強化繊維シートにマトリクス樹脂を含浸させてモールドへと連続して送給し成形する、所謂、引抜成形法にて作製することができる。
【０００４】
又は、強化繊維シートに予めエポキシ樹脂などをホットメルトで含浸させたプリプレグを作り、そのプリプレグを複数層重ねながら所定の形状になるように連続的に加熱、加圧を行うことで長尺の繊維強化プラスチックを成形することができる。
【０００５】
しかしながら、このようにして形成された繊維強化プラスチック構造材は、所望の曲げ強度及び剛性は達成し得るが、一方向繊維の成形品であるため、捩じり剛性が弱いという問題がある。
【０００６】
そこで、従来、捩じり剛性を得るために、強化繊維を例えば４５°方向に配列した強化繊維シートを繊維強化プラスチック構造材に貼付することが行われている。
【０００７】
強化繊維がシートの長手方向軸線に対して所定の角度とされた強化繊維シートを作製する方法としては、例えば、特許文献１に記載されるように、所定の幅にて平行に配置されて無端回転するテンターベルトを備えた幅出し機を使用し、この幅出し機に対して、一方向に引き揃えた多数本の強化繊維ストランドを所定角度にて供給し、トラバースする方法がある。
【０００８】
しかしながら、この方法は、強化繊維ストランドを幅方向に幅決めピンに引っかけながら折り返して配向させるため、例えば２００ｇ／ｍ²以下の、所謂、薄目付けの強化繊維シートを、目開きなく製造することができないといった問題を有している。
【０００９】
そこで、本発明者らは、特許文献２に記載されるように、捩じり剛性をも向上した連続した成形品を引抜成形法などの成形法により作製することを可能とする、強化繊維が主軸に対して、例えば４５°方向に配列された連続した強化繊維シートを提案した。
【００１０】
つまり、特許文献２に記載の強化繊維シートは、図８に示すように、連続した樹脂透過性支持体シート２と、実質的に一定長さの長繊維とされる強化繊維４が樹脂透過性支持体シート２の長手方向に対して所定の角度αをもって且つ樹脂透過性支持体シート２の長手方向に沿って配列され、樹脂透過性支持体シート２に保持された強化繊維層３とを有し、連続したシート形状を成す樹脂未含浸の連続強化繊維シートである。通常、この連続強化繊維シートは、幅Ｗが１０〜１５０ｃｍ、長手方向の長さＬが１０ｍ以上とされる。
【００１１】
実際に、例えば、連続した縦糸５及び横糸６からなるメッシュ状支持体シート２の上に所定長さＦの強化繊維４を、主軸に対して所定の角度、例えばα＝４５°をなして配列して、メッシュ状支持体シート２にて接着保持することにより、強化繊維４が４５°方向に配列した、所謂バイアスの連続した強化繊維シート１を好適に作製することができる。このような構成とされる連続バイアス強化繊維シートは、強化繊維がバラケルこともなく、十分引抜成形加工に使用することができ、捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製し得るものである。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許番号３７６１３４５号
【特許文献２】
特開２００２−５３６８３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の連続強化繊維シート１を製造するには、
（ａ）樹脂透過性支持体シート２を連続して供給し、
（ｂ）同時に、樹脂透過性支持体シート２と積層するように、実質的に一定長さＦの長繊維とされる強化繊維４を樹脂透過性支持体シート２の長手方向に対して所定の角度αをもって供給し、更に、
（ｃ）樹脂透過性支持体シート２と、強化繊維４により形成され、樹脂透過性支持体シート２と積層された強化繊維層３とを加熱圧着する、
ことが必要とされる。
【００１４】
つまり、上記連続強化繊維シートを製造するには、その製造設備が複雑であり、また、製造コストが比較的高く、従って、更に簡易な製造方法が望まれている。
【００１５】
簡易な方法としては、従来、図９に示すように、強化繊維１０１を一方向に整列して作製した強化繊維シート１００を、強化繊維１０１が所定の角度、例えば４５°にて配列されるように裁断することにより作製した多数枚の強化繊維シート１０２を、連続した樹脂透過性支持体シート上に配列して接着することにより繋ぎ合わせて、引抜成形などに使用することが行われている。
【００１６】
しかしながら、この場合には、多数枚の強化繊維シート１０２を繋ぎ合わせるに際して、強化繊維シート１０２の繋ぎ目が重なったり、段差ができたりするために、形成された繊維強化プラスチック構造材の品質の面で十分に満足し得るものではない。
【００１７】
従って、本発明の目的は、主軸に対して強化繊維が任意の角度で配列され、強化繊維がバラケルこともなく十分引抜成形加工に使用することができ、捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することのできる連続した多軸強化繊維シート及びその製造方法を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、多数枚の強化繊維シートを繋ぎ合わせることによる強化繊維シートの繋ぎ目が重なったり、段差ができたりすることがなく、形成された繊維強化プラスチック構造材の品質の面で十分に満足し得る、捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することのできる連続した多軸強化繊維シート及びその製造方法を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、目開きがなく、繊維目付２００ｇ／ｍ²以下の薄目付けとされる捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することのできる連続した多軸強化繊維シート及びその製造方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る多軸強化繊維シート及びその製造方法にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、連続したシート形状をなす樹脂未含浸の多軸強化繊維シートにおいて、
樹脂透過性支持体シートに強化繊維を一方向に配列して形成された一方向配列強化繊維シートを所定の寸法形状にカットすることにより作製された同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメントを、前記強化繊維の配向角度が前記多軸強化繊維シートの長手方向軸線に対して所定の角度となるようにして前記多軸強化繊維シートの長手方向軸線に沿って重なり合わないように整列して配置し、この配列された前記強化繊維シートセグメントを長手軸線方向にステッチングすることにより一体化したことを特徴とする多軸強化繊維シートが提供される。
【００２１】
第２の本発明によれば、連続したシート形状をなす樹脂未含浸の多軸強化繊維シートにおいて、
樹脂透過性支持体シートに強化繊維を一方向に配列して形成された一方向配列強化繊維シートを所定の寸法形状にカットすることにより作製された同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメントを、前記強化繊維の配向角度が前記多軸強化繊維シートの長手方向軸線に対して所定の角度となるようにして前記多軸強化繊維シートの長手方向軸線に沿って重なり合わないように整列された第１の帯状強化繊維シートと、前記第１の帯状強化繊維シートとは強化繊維の配向角度の異なる少なくとも１つの他の帯状強化繊維シートとを重ね合わせ、前記複数の帯状強化繊維シートを長手軸線方向にステッチングすることにより一体化したことを特徴とする多軸強化繊維シートが提供される。
【００２２】
第３の本発明によれば、連続したシート形状を成す樹脂未含浸の多軸強化繊維シートの製造方法において、
樹脂透過性支持体シートに強化繊維を一方向に配列して形成された一方向配列強化繊維シートを所定の寸法形状にカットして同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメントを作製し、
前記各強化繊維シートセグメントを、前記各強化繊維シートセグメントの強化繊維の配向方向が前記多軸強化繊維シートの長手方向軸線に対して所定の角度となるようにして、且つ、前記多軸強化繊維シートの長手軸線に沿って重なり合わないように整列して、強化繊維の配向角度が異なるか又は同じとされる複数の帯状強化繊維シートを形成し、
前記複数の帯状強化繊維シートを互いに重ね合わせて、長手軸線方向にステッチングすることにより一体化する、
ことを特徴とする多軸強化繊維シートの製造方法が提供される。一実施態様によれば、前記強化繊維シートセグメントは、所定の幅（ｗ）の前記一方向配列強化繊維シートを長手軸線に対して所定の角度（θａ、θｂ）及び寸法（ｈａ）でカットして同じ菱形形状とされる。
【００２５】
上記本発明にて、一実施態様によれば、前記多軸強化繊維シートは、幅が１０〜３００ｃｍ、長手方向の長さが１０ｍ以上とされる。
【００２６】
他の実施態様によれば、前記多軸強化繊維シートの強化繊維は、多軸強化繊維シートの長手方向に対して０°〜±９０°のいずれかの角度にて配列されている。
【００２７】
他の実施態様によれば、前記一方向配列強化繊維シートは、前記樹脂透過性支持体シートが前記強化繊維にて形成された強化繊維層の片面或いは両面に設けられる。
【００２８】
他の実施態様によれば、前記樹脂透過性支持体シートは、２軸或いは３軸のメッシュ状体のシート、クロス、又は、シートの長手方向に対し９０°方向の１軸のみのシートとし得る。
【００２９】
他の実施態様によれば、前記強化繊維は、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維、ガラス繊維、又は、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維、更には、鋼繊維などを一種、又は、複数種混入して使用することができる。
【００３０】
他の実施態様によれば、前記強化繊維の繊維目付は、３０〜１０００ｇ／ｍ²である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多軸強化繊維シート及びその製造方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
実施例１
図１は、本発明の連続したシート形状をなす多軸強化繊維シート２０の一実施例を示す。
【００３３】
本発明によれば、詳しくは後述するように、樹脂透過性支持体シートに強化繊維ｆを一方向に配列して形成された一方向配列強化繊維シートにて構成される所定形状の強化繊維シートセグメント１０（１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・；１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・）を、強化繊維ｆの配向角度が多軸強化繊維シート２０の長手方向軸線（主軸）に対して所定の角度α、βとなるようにして多軸強化繊維シート２０の長手方向軸線に沿って整列し、そして、これら強化繊維シートセグメント１０（１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・；１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・）を長手軸線方向にステッチングＳすることにより一体化する。
【００３４】
更に具体的に説明すると、本実施例にて、連続したシート形状をなす多軸強化繊維シート２０は、第１の帯状強化繊維シート２１Ａと、第２の帯状強化繊維シート２１Ｂとを有する。
【００３５】
第１の帯状強化繊維シート２１Ａは、所定形状の、本実施例では、同じ菱形形状をした強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・を、主軸に沿って帯状に整列して形成される。この時、各強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・は重なり合わないように配列する。各強化繊維シートセグメントの強化繊維ｆは、主軸に対して所定の配向角度（α）とされる。
【００３６】
第２の帯状強化繊維シート２１Ｂは、第１の帯状強化繊維シート２１Ａと同様の構成とされ、ただ、強化繊維ｆの配向角度が第１の帯状強化繊維シート２１Ａとは異なる角度（β）とされる。
【００３７】
本実施例によれば、第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂは、長手方向軸線に沿って互いに重ね合わせ、次いで、重ね合わせた第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂは、長手方向軸線に沿ってステッチングＳすることにより一体化される。
【００３８】
上記説明では、多軸強化繊維シート２０は、第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂにて構成されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に、少なくとも１つ以上の他の帯状強化繊維シートを重ね合わせてステッチングにより一体化することも可能である。この時、他の帯状強化繊維シートの強化繊維の配向角度は、上記第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂの強化繊維の配向角度α、βとは、異なるものとすることもでき、又、同じとすることもできる。
【００３９】
通常、強化繊維ｆの配向角度αは＋４５°、配向角度βは−４５°とされる。ただこれに限定されるものではなく、配向角度は、所望に応じて０〜±９０°の範囲内で任意の角度とし得る。
【００４０】
本発明の多軸強化繊維シート２０は、幅（Ｗ）が１０〜３００ｃｍ、長さ（Ｌ）が１０ｍ以上とされる。従って、連続的に行われる引抜成形加工用の基材として好適に使用し得る。
【００４１】
シート形状とされる本発明に従った多軸強化繊維シート２０には、未だマトリクス樹脂は含浸されてはいない。マトリクス樹脂は、使用時に含浸することもでき、場合によっては、使用に先立って予め含浸して多軸強化繊維シート２０をプリプレグの状態としておくことも可能である。
【００４２】
次に、本発明に従った多軸強化繊維シート２０の製造方法について説明する。
【００４３】
実施例２
本実施例の製造方法によれば、例えば図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一方向に強化繊維ｆが配列された連続した一方向配列強化繊維シート１０を準備する。
【００４４】
この一方向配列強化繊維シート１０は、本実施例では図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、樹脂透過性の支持体シート１２と、この支持体シート１２にて保持された、一方向に配列された強化繊維ｆにて形成される強化繊維層１１とを有する構成とされる。
【００４５】
本発明によると、強化繊維層１１の繊維目付は、３０〜１０００ｇ／ｍ²とされる。繊維目付が３０ｇ／ｍ²より小さい場合には目開きが発生してくる。又、繊維目付が１０００ｇ／ｍ²を越えるとシートの厚さが大となり、実用的でなくなる。
【００４６】
樹脂透過性支持体シート１２は、本実施例では、強化繊維層１１の片面に配置されているが、強化繊維層１１の両面に配置することもできる。
【００４７】
本実施例にて、強化繊維層１１を構成する強化繊維ｆは、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維、ガラス繊維、又は、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維、更には、鋼繊維などを一種、又は、複数種混入して使用することができる。
【００４８】
上記樹脂透過性支持体シート１２は、２軸又は３軸などのメッシュ状体或いはクロスとすることができるが、本実施例では図２（Ａ）に示すように、２軸メッシュ状体を使用した。２軸メッシュ状体１２の糸条１３、１４の縦、横の間隔は、通常１〜１００ｍｍ程度であるが、好ましくは２〜５０ｍｍである。
【００４９】
また、上記樹脂透過性支持体シート１２は、図２（Ｂ）に示すように、シート１２の、即ち、強化繊維ｆの長手方向に対し９０°方向のみに糸条４が配列された１軸シートとすることもできる。
【００５０】
樹脂透過性支持体シート１２にて強化繊維層１１を保持する方法としては、例えば、メッシュ状支持体シート１２を構成する縦糸１３及び横糸１４の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート１２を強化繊維層１１の片面或いは両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート１２の縦糸１３及び横糸１４の部分を強化繊維層１１に溶着する。
【００５１】
樹脂透過性支持体シート１２としてクロス、或いは、１軸シートを使用した場合にも同様の方法にて、強化繊維層１１を保持することができる。
【００５２】
上記一方向配列強化繊維シート１０と同様の構成とされる幅ｗの一方向配列強化繊維シート１０Ａを、図３に示すように、主軸に対して所定の角度θａ（＝９０°−α）及び寸法ｈａにてカットし、同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・を作製する。このようにして作製した強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・は、図５に示すように、各強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・の強化繊維ｆの配向方向が主軸に対して所定の角度αとなるように整列する。これにより、第１の帯状強化繊維シート２１Ａが形成される。この状態では、各強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・は単に並べられているに過ぎず、一体化されてはいない。ただ、所望に応じて、各強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・を連結するために仮のステッチングを長手方向に沿って施すことも可能である。
【００５３】
同様にして、図４に示す、幅ｗの他の一方向配列強化繊維シート１０Ｂを使用して、主軸に対して所定の角度θｂ（＝９０°−β）及び寸法ｈｂにてカットし、同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメント１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・を作製する。このようにして作製した強化繊維シートセグメント１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・は、図５に示すように、各強化繊維シートセグメント１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・の強化繊維ｆの配向方向が主軸に対して所定の角度βとなるように整列する。これにより、第２の帯状強化繊維シート２１Ｂが形成される。この状態では、各強化繊維シートセグメント１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・は単に並べられているに過ぎず、一体化されてはいない。勿論、所望に応じて、各強化繊維シートセグメント１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・を連結するために仮のステッチングを長手方向に沿って施すことも可能である。
【００５４】
次いで、図１に示すように、第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂを互いに重ね合わせ、その後、重ね合わせた第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂを長手軸線方向に沿ってステッチングＳすることにより一体化する。
【００５５】
帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂの幅方向における各ステッチングＳの幅間隔（ｓ１）は、３〜３０ｍｍとされる。又、ステッチングＳの送り（ｓ２）は、２〜１０ｍｍ程度とされる。
【００５６】
また、ステッチングＳは、一般的にはポリエステル糸を用いるが、綿、ナイロン、ビニロン、ガラス繊維などを使用することができる。
【００５７】
より具体的には、ステッチングＳは、＋４５°、−４５°などに連続的に配向されたシート状に並べられた繊維を、シート幅方向に数十本〜数百本並べたステッチング用針とステッチ糸により、シートの長手方向に連続的に縫って行き、２層或いは数層の配向繊維状物をステッチ糸により一体化させる。ステッチングＳは、図示するようなチェーンステッチでも、或いはジグザグ状のトリコットステッチでも良い。
【００５８】
本実施例に従って作製した多軸強化繊維シート２０は、目開きもなく、繊維目付を２００ｇ／ｍ²以下としシート厚を充分薄くすることができ、また、強化繊維ｆがバラケルこともなく十分引抜成形加工に使用することができ、更には、多数枚の強化繊維シートセグメント１０（１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・；１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・）の繋ぎ目が重なったり、段差ができたりすることがなく、捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することができる。
【００７２】
次に、本発明の多軸強化繊維シート２０の使用例について説明する。
【００７３】
使用例１
本発明の多軸強化繊維シート２０を使用して、図６に示すようなＩ型ＦＲＰ構造材５０を引抜成形により作製した。
【００７４】
本使用例では、図２〜図５を参照して説明した製造方法により作製した、図１に示す構成の多軸強化繊維シート２０を使用した。
【００７５】
一方向配列強化繊維シート１０は、強化繊維層１１を構成する強化繊維ｆとして平均径７μｍ、収束本数１２０００本のＰＡＮ系炭素繊維ストランドを用い、繊維目付は５０ｇ／ｍ²とした。メッシュ状支持体シート１２は、縦糸１３及び横糸１４としてガラス繊維（番手３００ｄ、打ち込み本数１本／１０ｍｍ）を用いた２軸メッシュ状体であった。２軸メッシュ状体の糸条の間隔は、１０ｍｍとした。
【００７６】
メッシュ状支持体シート１２の縦糸１３及び横糸１４には、熱可塑性樹脂を、含有量３０重量％の割合で含浸させた。
【００７７】
このようにして作製した一方向配列強化繊維シート１０は、幅（Ｗ）が５０ｃｍ、長さ（Ｌ）が１００ｍであった。また、目開きもなかった。
【００７８】
この一方向配列強化繊維シート１０から、図３及び図４に示すように、同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・、及び、１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・を作製した。
【００７９】
各強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・、及び、１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・の形状寸法は、同じとされ、
幅ｗ：５０ｃｍ
高さｈａ＝ｈｂ：７０．７ｃｍ
カット角度θａ、θｂ：４５°
であった。
【００８０】
次いで、図１に示すように、上記強化繊維シートセグメント１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・、及び、１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・を用いて、第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂを形成し、互いに重ね合わせ、その後、重ね合わせた第１及び第２帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂを長手軸線方向に沿ってステッチングＳすることにより一体化した。
【００８１】
帯状強化繊維シート２１Ａ、２１Ｂの幅方向における各ステッチングＳの幅間隔（ｓ１）は、１０ｍｍ、又、ステッチングＳの送り（ｓ２）は、３ｍｍであった。また、ステッチングＳは、ポリエステル糸を用いて行った。
【００８２】
このようにして作製した多軸強化繊維シート２０は、幅Ｗが５０ｃｍ、長さＬが３０ｍであった。
【００８３】
このようにして作製した多軸強化繊維シート２０は、多数枚の強化繊維シートセグメント１０（１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・；１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・）の繋ぎ目が重なったり、段差ができたりすることはなかった。
【００８４】
図６に概略示すように、上記本発明の多軸強化繊維シート２０、及び、図２に示す一方向配列強化繊維シート１０を概略Ｉ型形状に組合せて、モールドへと送給し、引抜成形し、その後硬化して、Ｉ型ＦＲＰ構造材５０を作製した。多軸強化繊維シート２０及び一方向配列強化繊維シート１０は、マトリクス樹脂としてエポキシ樹脂を予め含浸してあるプリプレグを使用した。多軸強化繊維シート２０及び一方向配列強化繊維シート１０における樹脂含有量は、３５重量％であった。
【００８５】
引抜成形されたＩ型ＦＲＰ構造材５０は、高さ（Ｈ１）８０ｍｍ、幅（Ｈ２）５０ｍｍ、厚み（Ｔ）２ｍｍ、長さ（Ｈ３）６ｍのものであった。
【００８６】
本発明に従った多軸強化繊維シート２０は、強化繊維ｆがバラケルこともなく十分引抜成形加工に使用することができた。また、加工後においても、多数枚の強化繊維シートセグメント１０（１０Ａ１、１０Ａ２、・・・・；１０Ｂ１、１０Ｂ２、・・・・）の繋ぎ目が重なったり、段差ができたりすることがなかった。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、連続したシート形状をなす樹脂未含浸の多軸強化繊維シートにおいて、樹脂透過性支持体シートに強化繊維を一方向に配列して形成された一方向配列強化繊維シートを所定の寸法形状にカットすることにより作製された同じ菱形形状をした多数の強化繊維シートセグメントを、強化繊維の配向角度が多軸強化繊維シートの長手方向軸線に対して所定の角度となるようにして多軸強化繊維シートの長手方向軸線に沿って重なり合わないように整列して配置し、この配列された強化繊維シートセグメントを長手軸線方向にステッチングすることにより一体化する構成とされるので、本発明の多軸強化繊維シートを用いれば、
（１）長手方向軸線に対して強化繊維が任意の角度で配列され、強化繊維がバラケルこともなく十分引抜成形加工に使用することができ、捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することができる。
（２）多数枚の強化繊維シートを繋ぎ合わせることによる強化繊維シートの繋ぎ目が重なったり、段差ができたりすることがなく、形成された繊維強化プラスチック構造材の品質の面で十分に満足し得る、捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することができる。
（３）目開きがなく、繊維目付２００ｇ／ｍ²以下の薄目付けとされる捩じり剛性が著しく向上した長尺の繊維強化プラスチック構造材を作製することができる。
という利点を有している。
【００８８】
又、本発明の製造方法によれば、上記種々の特長を備えた連続したシート形状を成す多軸強化繊維シートを極めて好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多軸強化繊維シートの一実施例を示す一部破断正面図である。
【図２】一方向配列強化繊維シートの一例を示す斜視図である。
【図３】強化繊維シートセグメントの作製方法を説明するための一方向配列強化繊維シートの正面図である。
【図４】強化繊維シートセグメントの作製方法を説明するための一方向配列強化繊維シートの正面図である。
【図５】本発明に係る多軸強化繊維シートを製造するための互いに重ね合わせられる帯状強化繊維シートを説明するための正面図である。
【図６】本発明に係る多軸強化繊維シートを使用して作製されるＩ型ＦＲＰ構造材の一実施例を示す斜視図である。
【図７】図６のＩ型ＦＲＰ構造材を作製するための強化繊維シートの配置方法の一実施例を示す図である。
【図８】従来のバイアス強化繊維シートの一例を説明するための斜視図である。
【図９】従来のバイアス強化繊維シートの一例を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０一方向配列強化繊維シート
１０Ａ１〜１０Ａ５強化繊維シートセグメント
１０Ｂ１〜１０Ｂ５強化繊維シートセグメント
１１強化繊維層
１２樹脂透過性支持体シート
２０多軸強化繊維シート
２１（２１Ａ、２１Ｂ）帯状強化繊維シート [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used as an intermediate base material or structural material for FRP molded products, or as a reinforcing material for metal pipe pillars or plastic pipes used in lighting pillars, sign pillars, electric poles, etc. The present invention relates to a continuous multiaxial reinforced fiber sheet that can be suitably used as a reinforcing material of the above and can improve torsional rigidity by thinning and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, when manufacturing large structures such as airplane wings, fuselage, windmill blades, and ships, automobiles, etc., for example, I-type, H-type, T-type, L-type, shaft or pipe, etc. A continuous long fiber-reinforced plastic structural material such as a rod-shaped or tubular material is used.
[0003]
Such a long fiber reinforced plastic structural material is formed by impregnating a matrix resin into a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet in which reinforcing fibers are arrayed along the main axis direction, and continuously feeding it into a mold, so-called molding. It can be produced by a pultrusion method.
[0004]
Alternatively, a long fiber can be prepared by making a prepreg in which a reinforced fiber sheet is impregnated with a hot melt in advance with a hot melt and continuously heating and pressurizing the prepreg into a predetermined shape while stacking a plurality of layers. Reinforced plastic can be molded.
[0005]
However, the fiber-reinforced plastic structural material formed in this way can achieve desired bending strength and rigidity, but has a problem of low torsional rigidity because it is a molded article of unidirectional fibers.
[0006]
Therefore, conventionally, in order to obtain torsional rigidity, a reinforcing fiber sheet in which reinforcing fibers are arranged in a 45 ° direction, for example, is attached to a fiber-reinforced plastic structural material.
[0007]
As a method for producing a reinforcing fiber sheet in which the reinforcing fibers have a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the sheet, for example, as described in Patent Document 1, the reinforcing fibers are arranged in parallel with a predetermined width and are endless. There is a method in which a tenter having a rotating tenter belt is used, and a plurality of reinforcing fiber strands arranged in one direction are supplied to the tenter at a predetermined angle and traversed.
[0008]
However, in this method, the reinforcing fiber strand is folded and oriented while being hooked on the width determining pin in the width direction.²The following so-called thinned reinforcing fiber sheet has a problem that it cannot be produced without opening.
[0009]
Therefore, as described in Patent Document 2, the present inventors have provided a reinforcing fiber that enables a continuous molded product with improved torsional rigidity to be produced by a molding method such as a pultrusion method. For example, a continuous reinforcing fiber sheet arranged in a 45 ° direction with respect to the main axis has been proposed.
[0010]
 That is, the reinforcing fiber sheet described in Patent Document 2 is a figure.8As shown in FIG. 2, the continuous resin-permeable support sheet 2 and the reinforcing fibers 4 that are substantially constant length long fibers have a predetermined angle α with respect to the longitudinal direction of the resin-permeable support sheet 2. And a reinforcing fiber layer 3 arranged along the longitudinal direction of the resin-permeable support sheet 2 and held by the resin-permeable support sheet 2, and having a continuous sheet shape, the resin-impregnated continuous reinforcing fibers It is a sheet. Usually, the continuous reinforcing fiber sheet has a width W of 10 to 150 cm and a length L in the longitudinal direction of 10 m or more.
[0011]
Actually, for example, the reinforcing fibers 4 having a predetermined length F are arranged on the mesh-like support sheet 2 composed of continuous warps 5 and wefts 6 at a predetermined angle with respect to the main axis, for example, α = 45 ° Then, by adhering and holding the mesh-like support sheet 2, the so-called biased continuous reinforcing fiber sheet 1 in which the reinforcing fibers 4 are arranged in the 45 ° direction can be suitably produced. The continuous-bias reinforced fiber sheet having such a structure is a long fiber-reinforced plastic structural material that can be used for pultrusion processing without the reinforcing fibers being balked, and has a significantly improved torsional rigidity. It can be produced.
[0012]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 3,761,345
[Patent Document 2]
JP 2002-53683 A
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to manufacture the continuous reinforcing fiber sheet 1 having the above configuration,
(A) continuously supplying the resin-permeable support sheet 2;
(B) At the same time, reinforcing fibers 4 that are substantially long fibers of a certain length F are laminated in a predetermined direction with respect to the longitudinal direction of the resin-permeable support sheet 2 so as to be laminated with the resin-permeable support sheet 2. With an angle α,
(C) The resin-permeable support sheet 2 and the reinforcing fiber 4 and the reinforcing fiber layer 3 laminated with the resin-permeable support sheet 2 are thermocompression bonded.
Is needed.
[0014]
That is, in order to produce the continuous reinforcing fiber sheet, the production equipment is complicated and the production cost is relatively high. Therefore, a simpler production method is desired.
[0015]
 As a simple method, the conventional figure9As shown in FIG. 5, a plurality of reinforcing fiber sheets 100 prepared by aligning reinforcing fibers 101 in one direction are cut so that the reinforcing fibers 101 are arranged at a predetermined angle, for example, 45 °. It is practiced that the reinforcing fiber sheets 102 are arranged on a continuous resin-permeable support sheet and bonded together to be used for pultrusion molding or the like.
[0016]
However, in this case, when joining a large number of the reinforcing fiber sheets 102, the joints of the reinforcing fiber sheets 102 overlap or a step is formed, so that the quality of the formed fiber reinforced plastic structural material is reduced. Is not enough to satisfy.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to provide a long length in which reinforcing fibers are arranged at an arbitrary angle with respect to the main shaft, and the reinforcing fibers can be sufficiently used for pultrusion processing without causing a backlash, and the torsional rigidity is remarkably improved. It is to provide a continuous multiaxial reinforcing fiber sheet capable of producing a fiber reinforced plastic structural material and a method for producing the same.
[0018]
Another object of the present invention is to provide a quality aspect of the formed fiber-reinforced plastic structural material without joining the reinforcing fiber sheets by joining together a large number of reinforcing fiber sheets and without forming a step. It is to provide a continuous multiaxial reinforcing fiber sheet capable of producing a long fiber-reinforced plastic structural material having a significantly improved torsional rigidity, and a method for manufacturing the same.
[0019]
Another object of the present invention is that there is no mesh opening and the fiber basis weight is 200 g / m.²It is an object of the present invention to provide a continuous multiaxial reinforcing fiber sheet capable of producing a long fiber reinforced plastic structural material with significantly improved torsional rigidity, and a method for producing the same.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
 The above object is achieved by the multiaxial reinforcing fiber sheet and the method for producing the same according to the present invention. In summary, according to the first aspect of the present invention, in a resin-impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet having a continuous sheet shape,
 It was formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet.Made the same rhombus shape by cutting the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet into a predetermined dimensional shapeA number of reinforcing fiber sheet segments are arranged along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet such that the orientation angle of the reinforcing fibers is a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet.Not to overlapA multiaxial reinforcing fiber sheet is provided, which is arranged in an aligned manner and integrated by stitching the arranged reinforcing fiber sheet segments in the longitudinal axis direction.
[0021]
 According to the second aspect of the present invention, in the non-impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet having a continuous sheet shape,
 It was formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet.Made the same rhombus shape by cutting the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet into a predetermined dimensional shapeA number of reinforcing fiber sheet segments are arranged along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet such that the orientation angle of the reinforcing fibers is a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet.Not to overlapThe plurality of strip-shaped reinforcing fiber sheets, wherein the aligned first strip-shaped reinforcing fiber sheets are overlapped with at least one other strip-shaped reinforcing fiber sheet having a different orientation angle of the reinforcing fibers. A multiaxial reinforcing fiber sheet is provided which is integrated by stitching in a longitudinal axis direction.
[0022]
 According to the third aspect of the present invention, in the method for producing a non-impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet having a continuous sheet shape,
 Cut a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet into a predetermined size and shape.With the same diamond shapeCreate a number of reinforcing fiber sheet segments,
 Each reinforcing fiber sheet segment has an orientation direction of reinforcing fibers of each reinforcing fiber sheet segment.Multi-axisTo be at a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the reinforcing fiber sheetAnd so as not to overlap along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet.Alignment angle of reinforcing fiberButDifferentOr the sameForming a plurality of reinforced fiber sheets,
 The plurality of belt-shaped reinforcing fiber sheets are overlapped with each other and integrated by stitching in the longitudinal axis direction,
A method for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet is provided.According to one embodiment, the reinforcing fiber sheet segment cuts the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet having a predetermined width (w) at a predetermined angle (θa, θb) and a dimension (ha) with respect to the longitudinal axis. The same rhombus shape.
[0025]
In the present invention, according to one embodiment, the multiaxial reinforcing fiber sheet has a width of 10 to 300 cm and a length in the longitudinal direction of 10 m or more.
[0026]
According to another embodiment, the reinforcing fibers of the multiaxial reinforcing fiber sheet are arranged at an angle of 0 ° to ± 90 ° with respect to the longitudinal direction of the multiaxial reinforcing fiber sheet.
[0027]
According to another embodiment, the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet is provided on one side or both sides of a reinforcing fiber layer in which the resin-permeable support sheet is formed of the reinforcing fibers.
[0028]
According to another embodiment, the resin-permeable support sheet may be a biaxial or triaxial mesh sheet, a cloth, or a uniaxial sheet of 90 ° with respect to the longitudinal direction of the sheet. .
[0029]
According to another embodiment, the reinforcing fibers are PAN-based or pitch-based carbon fibers, glass fibers, or organic fibers such as aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole), polyamide, polyarylate, polyester, Can be used by mixing one or more steel fibers.
[0030]
According to another embodiment, the fiber basis weight of the reinforcing fiber is 30 to 1000 g / m.²It is.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the multiaxial reinforcing fiber sheet and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0032]
Example 1
FIG. 1 shows an embodiment of a multiaxial reinforcing fiber sheet 20 having a continuous sheet shape according to the present invention.
[0033]
According to the present invention, as will be described in detail later, a reinforcing fiber sheet having a predetermined shape constituted by a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet formed by arranging reinforcing fibers f in one direction on a resin-permeable support sheet. In the segment 10 (10A1, 10A2,...; 10B1, 10B2,...), The orientation angle of the reinforcing fiber f is a predetermined angle α with respect to the longitudinal axis (main axis) of the multiaxial reinforcing fiber sheet 20. , Β are aligned along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 and these reinforcing fiber sheet segments 10 (10A1, 10A2,...; 10B1, 10B2,...) Are integrated by stitching S in the longitudinal axis direction.
[0034]
More specifically, in this embodiment, the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 having a continuous sheet shape has a first belt-like reinforcing fiber sheet 21A and a second belt-like reinforcing fiber sheet 21B.
[0035]
The first belt-like reinforcing fiber sheet 21A is formed by aligning reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,... Having a predetermined shape, in the present embodiment, having the same rhombus shape along the main axis in a band shape. . At this time, the reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,... Are arranged so as not to overlap each other. The reinforcing fiber f of each reinforcing fiber sheet segment has a predetermined orientation angle (α) with respect to the main axis.
[0036]
The second band-shaped reinforcing fiber sheet 21B has the same configuration as the first band-shaped reinforcing fiber sheet 21A, except that the orientation angle of the reinforcing fibers f is different from the angle (β) different from the first band-shaped reinforcing fiber sheet 21A. Is done.
[0037]
According to the present embodiment, the first and second belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B are overlapped with each other along the longitudinal axis, and then the first and second belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B are overlapped. Integration by stitching S along the longitudinal axis.
[0038]
In the above description, the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 is composed of the first and second belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B. However, the present invention is not limited to this, and further includes at least one or more belt reinforcing fiber sheets 21A and 21B. It is also possible to superimpose other belt-like reinforcing fiber sheets and integrate them by stitching. At this time, the orientation angle of the reinforcing fibers of the other belt-like reinforcing fiber sheets can be different from the orientation angles α and β of the reinforcing fibers of the first and second belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B, It can also be the same.
[0039]
Usually, the orientation angle α of the reinforcing fiber f is + 45 ° and the orientation angle β is −45 °. However, the present invention is not limited to this, and the orientation angle may be any angle within a range of 0 to ± 90 ° as desired.
[0040]
The multiaxial reinforcing fiber sheet 20 of the present invention has a width (W) of 10 to 300 cm and a length (L) of 10 m or more. Therefore, it can be suitably used as a base material for pultrusion processing performed continuously.
[0041]
The multiaxial reinforcing fiber sheet 20 according to the present invention in the form of a sheet is not yet impregnated with a matrix resin. The matrix resin can be impregnated at the time of use. In some cases, the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 can be in a prepreg state by impregnation in advance before use.
[0042]
Next, the manufacturing method of the multiaxial reinforcement fiber sheet 20 according to this invention is demonstrated.
[0043]
Example 2
According to the manufacturing method of the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 2A and 2B, a continuous unidirectional array reinforcing fiber sheet 10 in which reinforcing fibers f are arrayed in one direction is prepared.
[0044]
In this embodiment, the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet 10 is supported by a resin-permeable support sheet 12 and the support sheet 12 as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B). It is set as the structure which has the reinforcing fiber layer 11 formed with the reinforcing fiber f arranged in the direction.
[0045]
According to the present invention, the fiber basis weight of the reinforcing fiber layer 11 is 30 to 1000 g / m.²It is said. Fiber basis weight is 30g / m²If it is smaller, an opening will occur. Also, the fiber basis weight is 1000 g / m²If it exceeds 1, the thickness of the sheet becomes too large to be practical.
[0046]
In this embodiment, the resin permeable support sheet 12 is disposed on one side of the reinforcing fiber layer 11, but can be disposed on both sides of the reinforcing fiber layer 11.
[0047]
In this embodiment, the reinforcing fiber f constituting the reinforcing fiber layer 11 is PAN-based or pitch-based carbon fiber, glass fiber, aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole), polyamide, polyarylate, polyester, or the like. These organic fibers, furthermore, steel fibers can be used singly or in combination.
[0048]
The resin-permeable support sheet 12 can be a biaxial or triaxial mesh or cross, but in this embodiment, a biaxial mesh is used as shown in FIG. did. The vertical and horizontal intervals between the yarns 13 and 14 of the biaxial mesh-like body 12 are usually about 1 to 100 mm, but preferably 2 to 50 mm.
[0049]
In addition, as shown in FIG. 2 (B), the resin-permeable support sheet 12 is a single axis in which the yarns 4 are arranged only in the 90 ° direction with respect to the longitudinal direction of the sheet 12, that is, the reinforcing fiber f. It can also be a sheet.
[0050]
As a method for holding the reinforcing fiber layer 11 on the resin-permeable support sheet 12, for example, the surface of the warp yarn 13 and the weft yarn 14 constituting the mesh-shaped support sheet 12 is impregnated with a low melting point type thermoplastic resin in advance. The mesh-like support sheet 12 is laminated on one side or both sides of the reinforcing fiber layer 11 and heated and pressed, and the warp 13 and weft 14 portions of the mesh-like support sheet 12 are welded to the reinforcing fiber layer 11.
[0051]
Even when a cloth or a uniaxial sheet is used as the resin permeable support sheet 12, the reinforcing fiber layer 11 can be held by the same method.
[0052]
As shown in FIG. 3, a unidirectional array reinforcing fiber sheet 10A having the same configuration as the one-way array reinforcing fiber sheet 10 has a predetermined angle θa (= 90 ° −α) and a main axis as shown in FIG. A large number of reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,... Having the same rhombus shape are cut by the dimension ha. As shown in FIG. 5, the reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,... Produced in this way have the orientation direction of the reinforcing fibers f of the reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,. Align with respect to the predetermined angle α. Thereby, 21 A of 1st strip | belt-shaped reinforcement fiber sheets are formed. In this state, the reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,... Are merely arranged and are not integrated. However, if desired, provisional stitching can be applied along the longitudinal direction to connect the reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,...
[0053]
Similarly, the other unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet 10B having the width w shown in FIG. 4 is used and cut at a predetermined angle θb (= 90 ° −β) and a dimension hb with respect to the main axis, and the same. A large number of reinforcing fiber sheet segments 10B1, 10B2,. As shown in FIG. 5, the reinforcing fiber sheet segments 10B1, 10B2,... Produced in this way have the orientation direction of the reinforcing fibers f of the reinforcing fiber sheet segments 10B1, 10B2,. Align with each other at a predetermined angle β. Thereby, the 2nd strip | belt-shaped reinforcement fiber sheet 21B is formed. In this state, the reinforcing fiber sheet segments 10B1, 10B2,... Are merely arranged and are not integrated. Of course, if desired, provisional stitching can be applied along the longitudinal direction to connect the reinforcing fiber sheet segments 10B1, 10B2,...
[0054]
Next, as shown in FIG. 1, the first and second belt-like reinforcing fiber sheets 21 A and 21 B are overlapped with each other. Integration by stitching S.
[0055]
The width interval (s1) of each stitching S in the width direction of the belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B is 3 to 30 mm. The feed (s2) of the stitching S is about 2 to 10 mm.
[0056]
The stitching S generally uses a polyester yarn, but cotton, nylon, vinylon, glass fiber, or the like can be used.
[0057]
More specifically, the stitching S is used for stitching in which dozens to hundreds of fibers arranged in a sheet shape continuously oriented at + 45 °, −45 °, etc. are arranged in the sheet width direction. The needle and stitch yarn are continuously sewn in the longitudinal direction of the sheet, and two or several layers of oriented fibrous materials are integrated with the stitch yarn. The stitching S may be a chain stitch as shown or a zigzag tricot stitch.
[0058]
The multiaxial reinforcing fiber sheet 20 produced according to this example has no mesh and a fiber basis weight of 200 g / m.²The sheet thickness can be sufficiently reduced as follows, and the reinforcing fiber f can be sufficiently used for the pultrusion molding process without the backlash. Further, a large number of reinforcing fiber sheet segments 10 (10A1, 10A2,... ...; 10B1, 10B2,...)) The long fiber-reinforced plastic structural material having significantly improved torsional rigidity without overlapping or joining steps. it can.
[0072]
Next, a usage example of the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 of the present invention will be described.
[0073]
 Example 1
 Using the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 of the present invention,6An I-type FRP structural material 50 as shown in FIG.
[0074]
In this use example, the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 having the configuration shown in FIG. 1 manufactured by the manufacturing method described with reference to FIGS. 2 to 5 was used.
[0075]
The unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet 10 uses PAN-based carbon fiber strands having an average diameter of 7 μm and a converging number of 12,000 as reinforcing fibers f constituting the reinforcing fiber layer 11, and the fiber basis weight is 50 g / m.²It was. The mesh-like support sheet 12 was a biaxial mesh-like body using glass fibers (number 300d, number of driven-in pieces / 10 mm) as the warp 13 and the weft 14. The interval between the threads of the biaxial mesh-like body was 10 mm.
[0076]
The warp yarn 13 and the weft yarn 14 of the mesh-like support sheet 12 were impregnated with a thermoplastic resin at a content of 30% by weight.
[0077]
The unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet 10 thus produced had a width (W) of 50 cm and a length (L) of 100 m. There was no opening.
[0078]
From this unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet 10, as shown in FIGS. 3 and 4, a large number of reinforcing fiber sheet segments 10A1, 10A2,... And 10B1, 10B2,. Was made.
[0079]
Each reinforcing fiber sheet segment 10A1, 10A2,... And 10B1, 10B2,.
Width w: 50cm
Height ha = hb: 70.7 cm
Cut angles θa, θb: 45 °
Met.
[0080]
Next, as shown in FIG. 1, the first and second belt-shaped reinforcing fiber sheets 21 A and 21 B are formed using the reinforcing fiber sheet segments 10 A 1, 10 A 2,. The first and second belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B that were formed were overlapped with each other, and then integrated by stitching S along the longitudinal axis direction.
[0081]
The width interval (s1) of each stitching S in the width direction of the belt-like reinforcing fiber sheets 21A and 21B was 10 mm, and the feed (s2) of the stitching S was 3 mm. Stitching S was performed using polyester yarn.
[0082]
The multiaxial reinforcing fiber sheet 20 thus produced had a width W of 50 cm and a length L of 30 m.
[0083]
In the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 thus produced, the joints of multiple reinforcing fiber sheet segments 10 (10A1, 10A2,...; 10B1, 10B2,. I couldn't do it.
[0084]
 Figure6As schematically shown in FIG. 2, the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 of the present invention and the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet 10 shown in FIG. 2 are combined in an approximate I-shape, fed to a mold, and pultruded, Thereafter, it was cured to produce an I-type FRP structure material 50. As the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 and the unidirectional reinforcing fiber sheet 10, a prepreg impregnated with an epoxy resin in advance as a matrix resin was used. The resin content in the multiaxial reinforcing fiber sheet 20 and the unidirectional reinforcing fiber sheet 10 was 35% by weight.
[0085]
The pultruded I-type FRP structure material 50 had a height (H1) of 80 mm, a width (H2) of 50 mm, a thickness (T) of 2 mm, and a length (H3) of 6 m.
[0086]
The multiaxial reinforcing fiber sheet 20 according to the present invention could be sufficiently used for pultrusion processing without the reinforcing fibers f being loosened. In addition, even after processing, the joints of a large number of reinforcing fiber sheet segments 10 (10A1, 10A2,...; 10B1, 10B2,...) Did not overlap or did not have a step. .
[0087]
【The invention's effect】
 As described above, the present invention is a resin non-impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet having a continuous sheet shape and is formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet.Made the same rhombus shape by cutting the unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet into a predetermined dimensional shapeA number of reinforcing fiber sheet segments are arranged along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet such that the orientation angle of the reinforcing fibers is a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet.Not to overlapSince it is configured to be aligned and integrated by stitching the arranged reinforcing fiber sheet segments in the longitudinal axis direction, if the multiaxial reinforcing fiber sheet of the present invention is used,
(1) Reinforced fibers are arranged at an arbitrary angle with respect to the longitudinal axis, and the reinforcing fibers can be used for pultrusion processing without causing any backlash. Plastic structural materials can be produced.
(2) The joints of the reinforcing fiber sheets by joining together a large number of reinforcing fiber sheets do not overlap or create a step, and are sufficiently satisfied with the quality of the formed fiber-reinforced plastic structural material. Thus, it is possible to produce a long fiber-reinforced plastic structural material with significantly improved torsional rigidity.
(3) There is no mesh opening and the fiber basis weight is 200 g / m.²A long fiber-reinforced plastic structural material with significantly improved torsional rigidity, which is thinned as described below, can be produced.
Has the advantage.
[0088]
Further, according to the production method of the present invention, a multiaxial reinforcing fiber sheet having a continuous sheet shape having the above-mentioned various features can be produced very suitably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken front view showing an embodiment of a multiaxial reinforcing fiber sheet according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet.
FIG. 3 is a front view of a unidirectional reinforcing fiber sheet for explaining a method for producing a reinforcing fiber sheet segment.
FIG. 4 is a front view of a unidirectional reinforcing fiber sheet for explaining a method for producing a reinforcing fiber sheet segment.
FIG. 5 is a front view for explaining belt-like reinforcing fiber sheets that are stacked on each other for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet according to the present invention.The
[Figure6It is a perspective view showing an embodiment of an I-type FRP structure material produced using a multiaxial reinforcing fiber sheet according to the present invention.
[Figure7] Figure6It is a figure which shows one Example of the arrangement | positioning method of the reinforced fiber sheet | seat for producing the type I FRP structure material of.
[Figure8It is a perspective view for explaining an example of a conventional bias reinforcing fiber sheet.
[Figure9It is a plan view for explaining an example of a conventional bias reinforcing fiber sheet.
[Explanation of symbols]
 10 Unidirectional array reinforcing fiber sheet
 10A1-10A5 Reinforced fiber sheet segment
 10B1-10B5 Reinforced fiber sheet segment
 11 Reinforcing fiber layer
 12 Resin-permeable support sheet
 20 Multiaxial reinforcing fiber sheet
 21 (21A,21B) Band-shaped reinforcing fiber sheet

Claims

In the non-resin impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet that forms a continuous sheet shape,
A plurality of reinforcing fiber sheet segments having the same rhombus shape produced by cutting a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet into predetermined dimensions and shapes. The reinforcing fibers are aligned so that the orientation angle of the reinforcing fibers is a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet so as not to overlap along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet. A multiaxial reinforcing fiber sheet that is arranged and integrated by stitching the arranged reinforcing fiber sheet segments in the longitudinal axis direction.

In the non-resin impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet that forms a continuous sheet shape,
A plurality of reinforcing fiber sheet segments having the same rhombus shape produced by cutting a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet into predetermined dimensions and shapes. The reinforcing fibers are aligned so that the orientation angle of the reinforcing fibers is a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet so as not to overlap along the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet. The first band-shaped reinforcing fiber sheet and the first band-shaped reinforcing fiber sheet are overlapped with at least one other band-shaped reinforcing fiber sheet having a different reinforcing fiber orientation angle, and the plurality of band-shaped reinforcing fiber sheets are longitudinal axes. A multiaxial reinforcing fiber sheet characterized by being integrated by stitching in a direction.

The multiaxial reinforcing fiber sheet according to claim 1 or 2, wherein the multiaxial reinforcing fiber sheet has a width W of 10 to 300 cm and a length L in the longitudinal direction of 10 m or more.

The reinforcing fibers of the multiaxial reinforcing fiber sheet are arranged at an angle of 0 ° to ± 90 ° with respect to the longitudinal direction of the multiaxial reinforcing fiber sheet. The multiaxial reinforcing fiber sheet according to any one of the items.

The multiaxial reinforcing fiber sheet according to any one of claims 1 to 4 , wherein the resin-permeable support sheet is provided on one side or both sides of a reinforcing fiber layer formed of the reinforcing fibers. .

The reinforcing fibers are PAN-based or pitch-based carbon fibers, glass fibers, or organic fibers such as aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole), polyamide, polyarylate, polyester, and further, a kind of steel fiber, Alternatively, a multiaxial reinforced fiber sheet according to any one of claims 1 to 5 , wherein a plurality of types are mixed and used.

The fiber basis weight of reinforcing fibers, multiaxial reinforcing fiber sheet according to any one of claims 1-6, characterized in that the 30~1000g / m ^2.

The multiaxial reinforcing fiber sheet according to any one of claims 1 to 7 , wherein the prepreg is impregnated with a resin.

In the method for producing a resin-impregnated multiaxial reinforcing fiber sheet having a continuous sheet shape,
A plurality of reinforcing fiber sheet segments having the same rhombus shape are prepared by cutting a unidirectionally arranged reinforcing fiber sheet formed by arranging reinforcing fibers in one direction on a resin-permeable support sheet,
Each of the reinforcing fiber sheet segments is reinforced so that the orientation direction of the reinforcing fibers of each of the reinforcing fiber sheet segments is a predetermined angle with respect to the longitudinal axis of the multiaxial reinforcing fiber sheet , and A plurality of belt-shaped reinforcing fiber sheets that are aligned so as not to overlap along the longitudinal axis of the fiber sheet to have different or the same orientation angle of the reinforcing fibers are formed.
The plurality of belt-shaped reinforcing fiber sheets are overlapped with each other and integrated by stitching in the longitudinal axis direction,
A method for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet.

The reinforcing fiber sheet segment is arranged in one direction with a predetermined width (w). 10. The method for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet according to claim 9, wherein the row reinforcing fiber sheet is cut at a predetermined angle (θa, θb) and dimension (ha) with respect to the longitudinal axis so as to have the same rhombus shape. .

The method for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet according to claim 9 or 10, wherein the multiaxial reinforcing fiber sheet has a width of 10 to 300 cm and a length in the longitudinal direction of 10 m or more.

The reinforcing fibers of the multi-axial reinforcing fiber sheet according to claim 9-11, characterized in that it is arranged at any angle 0 ° ~ ± 90 ° to the longitudinal direction of the multiaxial reinforcing fiber sheet A method for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet according to any one of the items.

The unidirectionally aligned reinforcing fiber sheet may be any of claims 9-12, wherein the resin-penetrable support sheet is provided on one side or both sides of the reinforcing fiber layer formed by the reinforcing fibers The manufacturing method of the multiaxial reinforcing fiber sheet as described in any one of Claims 1-3.

The resin-permeable support sheet is a biaxial or triaxial mesh-like sheet, a cloth, or a uniaxial sheet in a 90 ° direction with respect to the longitudinal direction of the sheet. The manufacturing method of the multiaxial reinforcement fiber sheet as described in any one of 9-13 .

The reinforcing fibers are PAN-based or pitch-based carbon fibers, glass fibers, or organic fibers such as aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole), polyamide, polyarylate, polyester, and further, a kind of steel fiber, Alternatively, a method for producing a multiaxial reinforcing fiber sheet according to any one of claims 9 to 14 , wherein a plurality of types are mixed and used.

Fiber weight per unit area of the reinforcing fibers, multiaxial reinforcing fiber sheet manufacturing method according to any one of claims 9 to 15, characterized in that the 30~1000g / m ^2.