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JP2005213469A - Reinforced fiber base material, preform and composite material and method of manufacturing the base material - Google Patents

Reinforced fiber base material, preform and composite material and method of manufacturing the base material Download PDF

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JP2005213469A
JP2005213469A JP2004025134A JP2004025134A JP2005213469A JP 2005213469 A JP2005213469 A JP 2005213469A JP 2004025134 A JP2004025134 A JP 2004025134A JP 2004025134 A JP2004025134 A JP 2004025134A JP 2005213469 A JP2005213469 A JP 2005213469A
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Japan
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reinforcing fiber
base material
resin
resin material
fabric
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Pending
Application number
JP2004025134A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eisuke Wadahara
英輔 和田原
Ikuo Horibe
郁夫 堀部
Kenichi Yoshioka
健一 吉岡
Yuji Kojima
雄司 児嶋
Hiroki Kihara
弘樹 木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base material having excellent handling properties and impregnating properties for matrix resins and giving composite materials having good mechanical characteristics, a method of manufacturing the base material, a preform obtained from the base material and a composite material obtained from the base material or the preform. <P>SOLUTION: The base material is used in composite materials formed by impregnating a laminated reinforced fiber base material with a matrix resin, is composed of at least a fabric made of a reinforcing fiber thread and a resin material and has a volume fraction V<SB>ff</SB>of the reinforced fiber, calculated from the thickness of the base material, of 30-60%. The adhering resin material meets the requirements: (1) to adhere at least to the surface of the fabric; (2) to adhere in such a way as to have continuous clearances periodically; and (3) to adhere through 2-20 wt.% of the base material. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、強化繊維基材、それから得られるプリフォームおよび複合材料、ならびに強化繊維基材の製造方法に関する。   The present invention relates to a reinforcing fiber substrate, a preform and a composite material obtained therefrom, and a method for producing the reinforcing fiber substrate.

本発明は、強化繊維基材を用いたプリフォームの成形において、優れた取扱性を有する強化繊維基材およびその製造方法に関する。この取扱性は、強化繊維基材の形態安定および積層する際のタックの内の少なくとも一つを意味する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reinforcing fiber base material having excellent handling properties and a method for producing the same in forming a preform using the reinforcing fiber base material. This handleability means at least one of the form stability of the reinforcing fiber base and the tack when laminated.

また、本発明は、このような優れた取扱性を有する強化繊維基材から形成されたプリフォームを用いた複合材料の成形において、優れた樹脂の含浸性を有する強化繊維基材およびプリフォームに関する。   The present invention also relates to a reinforcing fiber substrate and a preform having an excellent resin impregnation property in molding of a composite material using a preform formed from a reinforcing fiber substrate having such an excellent handling property. .

さらに、本発明は、このような優れた樹脂の含浸性を有する強化繊維基材またはプリフォームから形成された力学特性に優れた複合材料に関する。この力学特性は、少なくとも衝撃付与後の圧縮強度を意味する。   Furthermore, this invention relates to the composite material excellent in the mechanical characteristics formed from the reinforced fiber base material or preform which has such an excellent resin impregnation property. This mechanical property means at least the compressive strength after application of impact.

強化繊維を用いた複合材料(FRP)は、その力学特性、軽量性に基づき、航空・宇宙、スポーツ用途に用いられている。複合材料の代表的な製造方法として、オートクレーブ成形法または真空成形法がある。係る成形法では、織物等にマトリックス樹脂が完全含浸または部分含浸されたプリプレグが用いられる。このプリプレグとして、例えば、積層し、オートクレーブや大気圧にて加熱・加圧して複合材料とするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、係るプリプレグに関しては、優れた力学特性を有する複合材料が得られる利点を有するが、生産性が低い(高コスト)という問題があった。   Composite materials (FRP) using reinforcing fibers are used for aerospace and sports applications based on their mechanical properties and light weight. As a typical method for producing a composite material, there are an autoclave molding method and a vacuum molding method. In such a molding method, a prepreg in which a matrix resin is completely or partially impregnated in a woven fabric or the like is used. As this prepreg, for example, a laminate is proposed which is laminated and heated and pressurized in an autoclave or atmospheric pressure to form a composite material (see, for example, Patent Document 1). However, the prepreg has an advantage that a composite material having excellent mechanical properties can be obtained, but has a problem of low productivity (high cost).

生産性に優れる複合材料の成形法として、注入成形法が知られている。注入成形法としては、例えばレジン・トランスファー・モールディング成形法(RTM)等がある。前記注入成形法では、マトリックス樹脂が含浸されていない織物等(ドライな基材)が、成形型の中に配置され、低粘度の液状マトリックス樹脂を注入することにより基材にマトリックス樹脂を含浸する。   An injection molding method is known as a molding method of a composite material having excellent productivity. Examples of the injection molding method include a resin transfer molding method (RTM). In the injection molding method, a woven fabric or the like (dry substrate) that is not impregnated with a matrix resin is placed in a mold, and the matrix resin is impregnated into the substrate by injecting a low-viscosity liquid matrix resin. .

ところが、注入成形法は、複合材料の生産性には優れるが、マトリックス樹脂が低粘度である必要があるため、プリプレグに用いられる高粘度のマトリックス樹脂から成形された複合材料に比べて、力学特性に劣る問題があった。   However, the injection molding method is excellent in the productivity of composite materials, but the matrix resin needs to have a low viscosity. Therefore, the mechanical properties are higher than those of composite materials molded from high-viscosity matrix resins used in prepregs. There was an inferior problem.

係る問題に対し、強化繊維基材を積層したプリフォームの層間に間隙を有する熱可塑性樹脂層を配置する技術や、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂粒子とを配合した樹脂を織物上に塗布する技術により、注入成形によって得られる複合材料の力学特性(耐層間剥離性や、層間破壊靭性等)が向上する技術が提案されている(例えば、特許文献1、2、非特許文献1、2参照)。   In response to such a problem, by a technique of arranging a thermoplastic resin layer having a gap between layers of a preform laminated with a reinforcing fiber base material, or a technique of applying a resin blended with an epoxy resin and thermoplastic resin particles on a fabric Techniques have been proposed for improving the mechanical properties (delamination resistance, delamination toughness, etc.) of composite materials obtained by injection molding (see, for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、上記提案では、力学特性を向上させるために配置した熱可塑性樹脂層、またはエポキシ樹脂と熱可塑性樹脂粒子とを配合した樹脂等により、マトリックス樹脂の含浸性が大幅に低下する問題が引き起こし、本来の目的である高い生産性で複合材料を得る課題を達成できずにいた。すなわち、力学特性と、マトリックス樹脂の含浸性とを両立できる強化繊維基材、プリフォームは上記提案では達成されておらず、係る課題を両立する技術が渇望されている。
特開2002−249605号公報(請求項1) 国際公開特許WO00/61363号公報(請求項1) 国際公開特許WO03/04758号公報(請求項1) Journal of Advanced Materials, Volume32,No.3, July 2000,P27-34 Composites part A,Volume32,2001,P721-729
However, in the above proposal, the thermoplastic resin layer arranged to improve the mechanical properties, or a resin blended with an epoxy resin and thermoplastic resin particles causes a problem that the impregnation property of the matrix resin is significantly reduced. The problem of obtaining composite materials with high productivity, which is the original purpose, could not be achieved. That is, the reinforcing fiber base material and the preform that can achieve both the mechanical properties and the impregnation property of the matrix resin have not been achieved by the above proposal, and there is a strong demand for a technology that can satisfy both of these problems.
JP 2002-249605 A (Claim 1) International Patent Publication WO00 / 61363 (Claim 1) International Publication No. WO03 / 04758 (Claim 1) Journal of Advanced Materials, Volume32, No.3, July 2000, P27-34 Composites part A, Volume32,2001, P721-729

本発明の目的は、係る背景技術の問題点を解決することあり、形態安定性、タック性等の取扱性に優れるだけでなく、衝撃付与後の圧縮強度等の高い力学特性の複合材料が得られ、かつ、マトリックス樹脂の含浸性に優れる強化繊維基材およびその製造方法、さらには係る強化繊維基材から得られるプリフォーム、さらには係る強化繊維基材またはプリフォームから得られる複合材料を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the problems of the background art, and it is not only excellent in handling properties such as form stability and tackiness, but also a composite material having high mechanical properties such as compressive strength after impact is obtained. And a method for producing the same, a preform obtained from the reinforcing fiber substrate, and a composite material obtained from the reinforcing fiber substrate or preform. There is to do.

本発明は、上記の目的を達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、
(1)積層された強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸して成形された複合材料に用いる強化繊維基材であって、該強化繊維基材が少なくとも強化繊維糸条から構成される布帛と樹脂材料とから構成され、該強化繊維基材厚みから算出される強化繊維基材の強化繊維体積率Vffが30〜60%であり、かつ、接着している樹脂材料が次の要件1〜3のいずれも満たすことを特徴とする強化繊維基材。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration. That is,
(1) A reinforcing fiber base material used for a composite material formed by impregnating a laminated reinforcing fiber base material with a matrix resin, wherein the reinforcing fiber base material is composed of at least reinforcing fiber yarns and a resin The reinforcing fiber volume ratio V ff of the reinforcing fiber base calculated from the thickness of the reinforcing fiber base is 30 to 60%, and the resin material to be bonded is the following requirements 1 to 3 Reinforcing fiber base material characterized by satisfying any of the above.

[要件1]:少なくとも布帛の表面に接着していること。   [Requirement 1]: Adhering to at least the surface of the fabric.

[要件2]:連続した空隙部を周期的に有した形態で接着していること。   [Requirement 2]: Adhering in a form having continuous voids periodically.

[要件3]:強化繊維基材の2〜20重量%で接着していること。   [Requirement 3]: Adhering at 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber substrate.

(2)前記樹脂材料が、実質的に基材の表面にのみ接着していることを特徴とする前記(1)に記載の強化繊維基材。   (2) The reinforcing fiber substrate according to (1), wherein the resin material is substantially bonded only to the surface of the substrate.

(3)前記樹脂材料の主成分が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の強化繊維基材。   (3) The reinforcing fiber substrate according to (1) or (2), wherein a main component of the resin material is a thermoplastic resin.

(4)前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォンおよびフェノキシから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする前記(3)に記載の強化繊維基材。   (4) The reinforcing fiber substrate according to (3), wherein the thermoplastic resin is at least one selected from polyamide, polyetherimide, polyphenylene ether, polyether sulfone, and phenoxy.

(5)前記樹脂材料が、面積被覆率が5%を超え70%未満で接着していることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (5) The reinforcing fiber substrate according to any one of (1) to (4), wherein the resin material is bonded with an area coverage of more than 5% and less than 70%.

(6)前記樹脂材料が、ストライプ形態またはタイル形態で接着していることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (6) The reinforcing fiber substrate according to any one of (1) to (5), wherein the resin material is bonded in a stripe form or a tile form.

(7)前記樹脂材料が連続した空隙部を周期的に有した形態で接着している、該連続した空隙部の周期が150mm以下であることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (7) The resin material is bonded in a form having continuous voids periodically, and the period of the continuous voids is 150 mm or less. The reinforced fiber base material in any one.

(8)前記強化繊維基材が、一方向性織物または一方向性シートであり、強化繊維糸条の目付が50〜500g/m2であることを特徴とする前記(1)〜(4)請求項1〜7のいずれかに記載の強化繊維基材。 (8) The above-mentioned (1) to (4), wherein the reinforcing fiber substrate is a unidirectional woven fabric or a unidirectional sheet, and the basis weight of the reinforcing fiber yarn is 50 to 500 g / m 2. The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 7.

(9)前記強化繊維基材が、二方向性織物または多方向性シートであり、強化繊維糸条の目付が100〜1000g/m2であることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載の強化繊維基材。 (9) The above-mentioned (1) to (7), wherein the reinforcing fiber substrate is a bi-directional woven fabric or a multidirectional sheet, and the basis weight of the reinforcing fiber yarn is 100 to 1000 g / m 2. The reinforcing fiber substrate according to any one of the above.

(10)前記空隙部が、少なくとも布帛における強化繊維糸条同士の間に位置していることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (10) The reinforcing fiber substrate according to any one of (1) to (9), wherein the gap is located at least between the reinforcing fiber yarns in the fabric.

(11)前記空隙部が、布帛における強化繊維糸条同士の間に連続して位置していることを特徴とする前記(1)〜(10)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (11) The reinforcing fiber base material according to any one of (1) to (10), wherein the void portion is continuously located between the reinforcing fiber yarns in the fabric.

(12)前記樹脂材料が、連続した空隙部以外の充填部において、連続状または不連続状の形態で接着していることを特徴とする前記(1)〜(11)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (12) In any one of the above (1) to (11), the resin material is bonded in a continuous or discontinuous form in a filling portion other than a continuous void portion. Reinforced fiber substrate.

(13)前記不連続状の形態の樹脂材料が、平均直径5mm以下の点状であることを特徴とする前記(12)に記載の強化繊維基材。   (13) The reinforcing fiber substrate according to (12), wherein the resin material in the discontinuous form is a spot having an average diameter of 5 mm or less.

(14)前記樹脂材料の連続した空隙部以外の充填部における平均厚みが2〜100μmであることを特徴とする前記(1)〜(13)のいずれかに記載の強化繊維基材。   (14) The reinforcing fiber substrate according to any one of (1) to (13), wherein an average thickness in a filling portion other than the continuous void portion of the resin material is 2 to 100 μm.

(15)前記(1)〜(14)のいずれかに記載の強化繊維基材が、2層以上積層されたものであり、かつ、前記強化繊維基材同士が前記樹脂材料により少なくとも部分的に接着されて一体化しているものであることを特徴とするプリフォーム。   (15) The reinforcing fiber base according to any one of (1) to (14) is a laminate of two or more layers, and the reinforcing fiber bases are at least partially made of the resin material. A preform characterized by being bonded and integrated.

(16)前記(1)〜(14)のいずれかに記載の強化繊維基材または前記(15)に記載のプリフォームにマトリックス樹脂が含浸されてなることを特徴とする複合材料。   (16) A composite material obtained by impregnating the reinforcing fiber substrate according to any one of (1) to (14) or the preform according to (15) with a matrix resin.

(17)強化繊維基材を積層した後にマトリックス樹脂を含浸して成形する複合材料に用いる強化繊維基材の製造方法であって、(A)少なくとも強化繊維糸条を用いて布帛を構成し、(B)強化繊維基材の2〜20重量%の樹脂材料を用いて、少なくとも上記布帛の表面に、連続した空隙部を周期的に有した形態で、基材厚みから算出される基材の強化繊維体積率Vffを30〜60%にするように接着することを特徴とする強化繊維基材の製造方法。 (17) A method for producing a reinforcing fiber base material used for a composite material that is formed by impregnating a matrix resin and then molding the laminated reinforcing fiber base material, (A) constituting a fabric using at least reinforcing fiber yarns, (B) Using the resin material of 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber base material, the base material calculated from the base material thickness in the form having periodic continuous voids at least on the surface of the fabric. A method for producing a reinforcing fiber base material, wherein the reinforcing fiber volume fraction V ff is adhered to 30 to 60%.

(18)前記樹脂材料を接着する手段が、基材表面をマスキングをして樹脂材料を塗布するもの、または、基材表面にフィルム状の樹脂材料を転写または貼り合わせるもの、であることを特徴とする前記(17)に記載の強化繊維基材の製造方法。   (18) The means for adhering the resin material is one that masks the surface of the substrate and applies the resin material, or one that transfers or bonds a film-like resin material to the surface of the substrate. The manufacturing method of the reinforced fiber base material as described in said (17).

本発明に係る強化繊維基材は、その構成要素である樹脂材料が、少なくとも布帛の表面に(要件1)、強化繊維基材の2〜20重量%(要件3)で接着し、強化繊維基材のVffが30〜60%であるため、形態安定性、タック性等の取扱性に優れ、衝撃付与後の圧縮強度等の高い力学特性を有する複合材料を得ることができる。また、樹脂材料が、連続した空隙部を周期的に有した形態(要件2)で接着しているため、マトリックス樹脂の優れた含浸性を達成することができる。 In the reinforcing fiber base according to the present invention, the resin material which is a constituent element thereof adheres to at least the surface of the fabric (Requirement 1) at 2 to 20% by weight (Requirement 3) of the reinforcing fiber base, Since the V ff of the material is 30 to 60%, it is possible to obtain a composite material that is excellent in handling properties such as form stability and tackiness and has high mechanical properties such as compressive strength after impact application. In addition, since the resin material is bonded in a form (requirement 2) having periodic voids periodically, excellent impregnation of the matrix resin can be achieved.

本発明に係るプリフォームは、前記強化繊維基材同士が前記樹脂材料により少なくとも部分的に接着されて一体化しているため、取扱性に優れ、複合材料の優れた生産性を達成することができるのである。   In the preform according to the present invention, the reinforcing fiber bases are at least partially bonded and integrated with each other by the resin material, so that the handling property is excellent and the excellent productivity of the composite material can be achieved. It is.

本発明に係る複合材料は、前記強化繊維基材または前記プリフォームを用いているため、高い力学特性を達成することができるのである。   Since the composite material according to the present invention uses the reinforcing fiber substrate or the preform, high mechanical properties can be achieved.

本発明に係る強化繊維基材の製造方法は、上記強化繊維基材の要件を満たすように製造するため、取扱性に優れ、高い力学特性の複合材料が得られ、かつ、マトリックス樹脂の含浸性を達成できるのである。   The method for producing a reinforced fiber base material according to the present invention is produced so as to satisfy the requirements of the above reinforced fiber base material, so that a composite material having excellent handleability and high mechanical properties can be obtained, and the impregnation property of a matrix resin Can be achieved.

本発明の強化繊維基材は、積層された強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸して成形された複合材料に用いる強化繊維基材であって、基材が少なくとも強化繊維糸条から構成される布帛と樹脂材料とから構成され、強化繊維基材の厚み(JIS R7602)から算出される強化繊維基材の強化繊維体積率Vffが30〜60%であり、かつ、接着している樹脂材料が次の要件1〜3のいずれも満たすものである。 The reinforcing fiber substrate of the present invention is a reinforcing fiber substrate used for a composite material formed by impregnating a laminated reinforcing fiber substrate with a matrix resin, and the substrate is composed of at least reinforcing fiber yarns. Resin material which is composed of a fabric and a resin material, has a reinforcing fiber volume fraction V ff of 30-60% calculated from the thickness of the reinforcing fiber substrate (JIS R7602), and is bonded thereto. Satisfies all of the following requirements 1-3.

[要件1]:少なくとも布帛の表面に接着していること。   [Requirement 1]: Adhering to at least the surface of the fabric.

[要件2]:連続した空隙部を周期的に有した形態で接着していること。   [Requirement 2]: Adhering in a form having continuous voids periodically.

[要件3]:強化繊維基材の2〜20重量%で接着していること。   [Requirement 3]: Adhering at 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber substrate.

係る積層された強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸して成形する方法のとして注入成形法がある。係る注入成形法としては、例えば、レジン・トランスファー・モールディング成形法(RTM)、バキューム・アシスト・レジン・トランスファー・モールディング成形法(VaRTM)、レジン・フィルム・インフュージョン成形法(RFI)等が挙げられ、本発明の強化繊維基材は、係る成形方法により成形される複合材料に用いられるものである。   There is an injection molding method as a method of molding the laminated reinforcing fiber base material by impregnating a matrix resin. Examples of the injection molding method include a resin transfer molding method (RTM), a vacuum assist resin transfer molding method (VaRTM), and a resin film infusion molding method (RFI). The reinforcing fiber substrate of the present invention is used for a composite material molded by such a molding method.

本発明の強化繊維基材は、その構成要素である樹脂材料が、[要件1]少なくとも布帛の表面に、[要件3]強化繊維基材の2〜20重量%で接着し、強化繊維基材のVffが30〜60%である要件のいずれも満たしているため、形態安定性やタック性に代表される基材の取扱性に優れ、衝撃付与後の圧縮強度に代表される高い力学特性を有する複合材料を得ることができるのである。また、樹脂材料が[要件2]連続した空隙部を周期的に有した形態で接着しているため、マトリックス樹脂の優れた含浸性を達成することができる。以下、各要件を詳細に説明する。 In the reinforcing fiber base of the present invention, the resin material which is a constituent element thereof adheres to [Requirement 1] at least the surface of the fabric at [Requirement 3] 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber base. The V ff of the resin satisfies all the requirements of 30 to 60%, so that it is excellent in handling of the substrate represented by the form stability and tackiness, and has high mechanical properties represented by the compressive strength after impact application. It is possible to obtain a composite material having In addition, since the resin material is bonded in a form having [Requirement 2] continuous voids periodically, excellent impregnation of the matrix resin can be achieved. Hereinafter, each requirement will be described in detail.

[要件1]:
樹脂材料は、少なくとも布帛の表面に接着している。樹脂材料は、布帛の内部、すなわち、強化繊維糸条の間あるいは強化繊維糸条内のフィラメントの間に存在していても、あるいは、布帛の表面に基材の内部よりもより多く、すなわち、偏在して接着していてもよい。係る偏在とは、樹脂材料の70体積%以上、好ましくは90体積%以上が、基材の表面に存在している形態を指す。より好ましい形態は、実質的に基材の表面にのみ接着している形態であり、すなわち、樹脂材料の95体積%以上が、基材の表面に存在している形態である。係る樹脂材料の体積%は、走査型電子顕微鏡にて強化繊維基材の断面を観察し、強化繊維基材の厚みを一辺とする正方形内における樹脂材料を判別、その面積の比率から算出する。使用する値は、任意に選択した3つの正方形から算出した平均値とした。
[Requirement 1]:
The resin material is bonded to at least the surface of the fabric. The resin material may be present inside the fabric, i.e. between the reinforcing fiber yarns or between the filaments in the reinforcing fiber yarns, or more on the surface of the fabric than inside the substrate, i.e. It may be unevenly distributed and bonded. The uneven distribution refers to a form in which 70% by volume or more, preferably 90% by volume or more of the resin material is present on the surface of the substrate. A more preferable form is a form in which only substantially the surface of the substrate is adhered, that is, a form in which 95% by volume or more of the resin material exists on the surface of the substrate. The volume% of the resin material is calculated from the area ratio by observing the cross section of the reinforcing fiber base with a scanning electron microscope, discriminating the resin material in the square with the thickness of the reinforcing fiber base as one side. The value to be used was an average value calculated from three arbitrarily selected squares.

布帛の表面に接着していないと、強化繊維基材を積層してプリフォームを得る際の基材同士のタック性(接着性)を発現させることができない。さらに、布帛における強化繊維糸条の目ズレが発生し易く、基材の形態安定性に劣る。その結果、取扱性に優れた強化繊維基材を得ることができないのである。   If it is not adhered to the surface of the fabric, the tackiness (adhesiveness) between the substrates when the reinforcing fiber substrates are laminated to obtain a preform cannot be expressed. Further, misalignment of the reinforcing fiber yarn in the fabric is likely to occur, and the substrate has poor shape stability. As a result, it is not possible to obtain a reinforcing fiber base material excellent in handleability.

また、力学特性の面からは、少なくとも布帛の表面に接着していないと、複数枚が積層されて形成される疑似等方積層構成を有する複合材料の衝撃付与後の圧縮強度(Compression After Impact 、以下略してCAIと記す)に劣る。係るCAIは、複合材料が輸送機器(特に航空機)の構造部材(特に一次構造部材)として用いられる場合、非常に重視される力学特性であり、複合材料を構造部材に適用するに際し、高いCAIを有している必要性が高いものである。   In terms of mechanical properties, at least when not bonded to the surface of the fabric, the compression strength after compression of the composite material having a pseudo-isotropic laminated structure formed by laminating a plurality of sheets (Compression After Impact, (Hereinafter abbreviated as CAI). Such CAI is a mechanical property that is very important when a composite material is used as a structural member (particularly a primary structural member) of a transport device (particularly an aircraft), and has a high CAI when applied to a structural member. The necessity to have is high.

本発明で用いる樹脂材料は、強化繊維基材を積層して得られる複合材料において、クラックストッパーの役目、および、複合材料の成形時の残留応力の緩和の役目を果たす。特に、複合材料が衝撃を受けた時に、基材層間の損傷抑制の役目を果たし、優れた力学特性(特にCAI)、すなわち高靭性化効果をもたらす。   The resin material used in the present invention plays a role of a crack stopper and a role of relaxation of residual stress during molding of the composite material in a composite material obtained by laminating reinforcing fiber base materials. In particular, when the composite material receives an impact, it plays a role of suppressing damage between the base material layers, and provides excellent mechanical properties (particularly CAI), that is, an effect of increasing toughness.

高靭性化効果に加え、少なくとも布帛の表面に樹脂材料が接着していると、基材を積層した場合に、布帛表面に付着している樹脂材料がスペーサーとなって、隣接する基材の層間にスペースを形成する。これを樹脂材料によるスペーサー効果と呼称する。このスペーサー効果は、マトリックス樹脂が積層された基材に注入され複合材料が成形される際、マトリックス樹脂の流路の形成の役目を果たす。これにより、マトリックス樹脂の基材への含浸が容易になるだけでなく、その含浸速度も速くなり、複合材料の優れた生産性をもたらす。   In addition to the toughening effect, at least when the resin material adheres to the surface of the fabric, when the base material is laminated, the resin material adhering to the fabric surface becomes a spacer, and the interlayer between adjacent base materials To form a space. This is called the spacer effect by the resin material. This spacer effect serves to form a flow path of the matrix resin when the composite material is molded by being injected into the base material on which the matrix resin is laminated. This not only facilitates the impregnation of the matrix resin into the substrate, but also increases the impregnation rate, leading to excellent productivity of the composite material.

このスペーサー効果は、樹脂材料の高靭性化効果を複合材料の基材層間に集中して発現させる役目も果たす。その結果、より一層高い高靭性化効果がもたらされる。これを樹脂材料による層間強化効果と呼称する。   The spacer effect also plays a role of concentrating the toughening effect of the resin material between the base materials of the composite material. As a result, an even higher toughening effect is brought about. This is referred to as an interlayer strengthening effect by the resin material.

樹脂材料による高靭性化効果、スペーサー効果、層間強化効果は、樹脂材料が基材の表面に偏在している、特に樹脂材料が実質的に布帛の表面にのみ存在していると、より一層高いレベルで発揮される。   The toughening effect, spacer effect, and interlayer strengthening effect by the resin material are even higher when the resin material is unevenly distributed on the surface of the base material, particularly when the resin material is substantially only on the surface of the fabric. Demonstrated at level.

樹脂材料は、強化繊維基材単層においては、片表面に偏在して接着していてもよいし、両表面に偏在して接着していてもよい。より低コストに強化繊維基材を製造する場合は、前者が好ましい。強化繊維基材の表裏の使い分けをしたくない場合は、後者が好ましい。強化繊維基材の多層においては、その積層体の中央層に位置する基材のみに両面に接着し、それ以外の各層は片面のみ接着しておくと、積層体の各層間に樹脂材料が配置できるため、本発明の好ましい態様の一つといえる。   In the reinforcing fiber base single layer, the resin material may be unevenly distributed on one surface, or may be unevenly distributed on both surfaces. When manufacturing a reinforced fiber base material at lower cost, the former is preferable. The latter is preferred when you do not want to use the front and back of the reinforcing fiber base properly. In multi-layers of reinforcing fiber substrates, the resin material is placed between each layer of the laminate when only the substrate located in the center layer of the laminate is adhered to both sides, and the other layers are adhered to only one side. Therefore, it can be said to be one of the preferred embodiments of the present invention.

[要件2]:
樹脂材料が、連続した空隙部を周期的に有した形態で接着している。係る形態のように、空隙部が周期的に連続していることにより、優れた含浸性を達成することができる。樹脂材料が、連続した空隙部を有さずに、全面的に布帛を覆って接着している場合、積層された強化繊維基材へのマトリックス樹脂の厚み方向の含浸を著しく妨げる。また、単に樹脂材料に空隙部を設けただけでは、基材の厚み方向の流路を確保するだけにとどまる。
[Requirement 2]:
The resin material is bonded in a form having periodic void portions. Like the form which concerns, the space | gap part is continuing periodically, The outstanding impregnation property can be achieved. In the case where the resin material does not have continuous voids and covers and covers the entire fabric, it impedes the impregnation of the laminated reinforcing fiber base material in the thickness direction of the matrix resin. Further, simply providing a void in the resin material only secures a flow path in the thickness direction of the substrate.

しかしながら、本発明では、空隙部を周期的に連続にすることにより、平面方向(基材を積層した積層体においては層間方向)のマトリックス樹脂の流路をも形成することができ、含浸を格段に効率化できるのである。   However, in the present invention, by continuously forming the gaps periodically, a flow path of the matrix resin in the planar direction (in the direction of the interlayer in the laminated body in which the base materials are laminated) can be formed. It can be made more efficient.

係る連続した空隙部の形態としては、例えば、空隙部と、空隙部以外の充填部とが一方向にのみ連続なストライプ形態、空隙部が網目状に連続的で、充填部が離散的なタイル形態を挙げることができる。なお、空隙部が離散的で、充填部が網目状に連続的な網目形態は、平面方向のマトリックス樹脂の流路を連続的に形成できないため、本発明の課題を解決するには至らない。   As the form of the continuous void portion, for example, a tile shape in which the void portion and the filling portion other than the void portion are continuous only in one direction, the void portion is continuous in a mesh shape, and the filling portion is a discrete tile. The form can be mentioned. Note that the mesh form in which the gaps are discrete and the filling part is continuous in a mesh form cannot continuously form the flow path of the matrix resin in the planar direction, and thus does not solve the problem of the present invention.

本発明でいう周期的とは、少なくとも一方向について並進対称性を有することを意味する。係る周期が150mm以下であると、製造プロセスを簡易にできるだけでなく、設計や管理を容易にし、その含浸性も安定したものにできるため好ましい。より好ましくは100mm以下、さらに好ましくは50mm以下である。また、係る周期は2mm以上であるのが好ましい。2mm未満であると、強化繊維基材の製造プロセスが複雑になり、安価な製造が難しくなる。より好ましくは5mm以上、更に好ましくは10mm以上である。   The term “periodic” as used in the present invention means having translational symmetry in at least one direction. It is preferable that the period is 150 mm or less because not only the manufacturing process can be simplified, but also design and management can be facilitated and the impregnation property can be stabilized. More preferably, it is 100 mm or less, More preferably, it is 50 mm or less. Moreover, it is preferable that the period concerned is 2 mm or more. If it is less than 2 mm, the production process of the reinforcing fiber base becomes complicated, and it becomes difficult to produce it at low cost. More preferably, it is 5 mm or more, More preferably, it is 10 mm or more.

ここで、並進対称性とは、決まったパターンが繰り返し並んだ構造の規則性を指し、全体を決まった角度だけ回したときに全体が一致するという回転対称性や、ある平面の右と左が鏡に映った像の関係である鏡映対称性を併せもつものである。   Here, the translational symmetry refers to the regularity of a structure in which a predetermined pattern is repeatedly arranged, and the rotational symmetry that the whole matches when the whole is turned by a predetermined angle, and the right and left of a certain plane are It also has mirror symmetry that is the relationship of the image reflected in the mirror.

係る樹脂材料は、面積被覆率が5%を超え70%未満で接着していることが好ましい。70%以上であると、厚み方向の樹脂流路が不足する場合がある。また、5%以下であると、上述の高靭性化効果、スペーサー効果、層間強化効果が発現しにくい。   Such a resin material preferably has an area coverage of more than 5% and less than 70%. If it is 70% or more, the resin flow path in the thickness direction may be insufficient. Further, if it is 5% or less, the above-mentioned toughening effect, spacer effect, and interlayer strengthening effect are hardly exhibited.

なお、面積被覆率は、基材をその平面方向から見て、100mm×100mmの単位面積における基材中の樹脂材料が存在する(カバーされている)部分の百分率を指し、
面積被覆率(%)=樹脂材料が存在する部分の合計面積(mm2)/10,000
により算出される。係る測定は、基材の任意の箇所で少なくとも5回行い、それら測定値の平均値を用いる。樹脂材料が存在する部分の合計面積は、CCDカメラやスキャナー等により光学的に取り込まれた画像を元に画像処理を行い算出することができる。
The area coverage refers to the percentage of the portion where the resin material in the substrate is present (covered) in a unit area of 100 mm × 100 mm when the substrate is viewed from the plane direction,
Area coverage (%) = total area (mm 2 ) / 10,000 of the portion where the resin material exists
Is calculated by The measurement is performed at least five times at an arbitrary position of the substrate, and an average value of the measured values is used. The total area of the portion where the resin material exists can be calculated by performing image processing based on an image optically captured by a CCD camera, a scanner, or the like.

以下において、本発明を図面の参照のもとに、より具体的に説明する。   In the following, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

図1は、本発明の強化繊維基材における樹脂材料のストライプ形態の一態様を示す平面模式図である。図2は、樹脂材料のタイル形態の一態様を示す平面模式図である。図3は、樹脂材料のタイル形態の別の態様を示す平面模式図である。図4は、樹脂材料のストライプ形態の別の態様を示す平面模式図である。   FIG. 1 is a schematic plan view showing one embodiment of a stripe form of a resin material in a reinforcing fiber base of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing an aspect of a tile form of a resin material. FIG. 3 is a schematic plan view showing another aspect of the tile form of the resin material. FIG. 4 is a schematic plan view showing another aspect of the stripe form of the resin material.

図1において、強化繊維基材は、布帛(図示せず)と布帛に接着した樹脂材料10とから構成される。樹脂材料10はストライプ形態を有し、連続した空隙部11には樹脂材料は存在せず、連続した空隙部以外の充填部12に樹脂材料が存在している。係る樹脂材料の周期はaの距離といえる(図1中よこ方向)。   In FIG. 1, the reinforcing fiber base is composed of a fabric (not shown) and a resin material 10 bonded to the fabric. The resin material 10 has a stripe shape, the resin material does not exist in the continuous gap portion 11, and the resin material exists in the filling portion 12 other than the continuous gap portion. It can be said that the period of the resin material is a distance a (the weft direction in FIG. 1).

図2(図3)においても同様に、樹脂材料20(30)はタイル形態を有し、連続した空隙部21(31)には樹脂材料は存在せず、連続した空隙部以外の充填部22(32)に樹脂材料が存在している。係る樹脂材料の図2(図3)中のたて方向の周期はb(d)、図2(図3)中のよこ方向の周期はc(e)の距離といえる。   Similarly in FIG. 2 (FIG. 3), the resin material 20 (30) has a tile shape, and there is no resin material in the continuous gap portion 21 (31), and the filling portion 22 other than the continuous gap portion. Resin material exists in (32). The vertical direction of the resin material in FIG. 2 (FIG. 3) is b (d), and the horizontal direction in FIG. 2 (FIG. 3) is the distance c (e).

図4において、強化繊維基材は、樹脂材料40はストライプ形態を有し、連続した空隙部41には樹脂材料は存在せず、連続した空隙部以外の充填部42に点状の樹脂材料43が存在している。充填部42における樹脂材料が布帛表面に点在して接着している形態は、次のようにも説明できる。すなわち、充填部42を海とし、点状の樹脂材料43を島とすると、充填部42における樹脂材料の布帛表面における存在の状態は、海に散在する多数の小さい島群と云える。小さい島の最大幅は、充填部42の幅より小さい。図4には図示していないが、充填部42を海とし、点状の樹脂材料43を島とすると、その島の内に湖を有する形態であっても、それらが混在する形態であってもよい。   In FIG. 4, the reinforcing fiber substrate has a stripe shape in which the resin material 40 has a stripe shape, and there is no resin material in the continuous void portion 41, and the dotted resin material 43 in the filling portion 42 other than the continuous void portion. Is present. The form in which the resin material in the filling portion 42 is scattered and adhered to the fabric surface can also be described as follows. That is, when the filling part 42 is the sea and the dotted resin material 43 is an island, the state of the resin material existing on the fabric surface in the filling part 42 can be said to be a large number of small island groups scattered in the sea. The maximum width of the small island is smaller than the width of the filling portion 42. Although not illustrated in FIG. 4, if the filling portion 42 is the sea and the point-like resin material 43 is an island, even if the island has a lake, the islands are mixed. Also good.

係る樹脂材料40は、充填部42において布帛表面に散点状に点在したり(図4)、それらが連結した点状や、短繊維状等の不連続状に接着されている形態であってもよいし、図1〜図3に示すように、充填部12、22、32において、フィルム状や連続した繊維状(図示せず)の形態等の連続状に接着されている形態であってもよい。   The resin material 40 is scattered in the filling surface 42 in the form of scattered dots (FIG. 4), or is bonded in a discontinuous shape such as a dotted shape or a short fiber shape. Alternatively, as shown in FIGS. 1 to 3, the filling portions 12, 22, and 32 are bonded in a continuous form such as a film form or a continuous fiber form (not shown). May be.

樹脂材料が、連続した空隙部以外の充填部において連続状に接着している形態であると、所望の衝撃付与後の圧縮強度を発現し易いだけでなく、その品質安定性に優れる。すなわち、力学特性、その安定性の面からは連続状に接着されている形態が好ましい。   When the resin material is in a form in which the resin material is continuously bonded in the filling portion other than the continuous void portion, it not only easily exhibits the desired compressive strength after application of impact, but also has excellent quality stability. In other words, the form of continuous bonding is preferable from the standpoint of mechanical characteristics and stability.

樹脂材料が、連続した空隙部以外の充填部において不連続状に接着している形態であると、微視的に細かな空隙部を形成でき、含浸性をさらに向上させることができる。すなわち、含浸の面からは不連続状に接着されている形態が好ましい。   When the resin material is in a form in which the resin material is bonded discontinuously in the filling portion other than the continuous void portion, a microscopic fine void portion can be formed, and the impregnation property can be further improved. That is, it is preferable to discontinuously adhere from the impregnation surface.

係る点状に接着している場合、基材の平面方向からの点(島)の平均直径(楕円形の場合は平均短径)は、小さければ小さいほど均一に布帛表面に分散させることが可能となるため、5mm以下が好ましく、1mm以下がより好ましく、400μm以下がさらに好ましい。また、点(島)の平均直径は30μm以上であるのが好ましい。30μm未満であると、製造プロセスに制約を受け、安価なプロセスでの強化繊維基材の製造が困難な場合がある。より好ましくは50μm以上、更に好ましくは80μm以上である。   When bonded to such a point, the average diameter of the points (islands) from the plane direction of the base material (average short diameter in the case of an ellipse) can be uniformly dispersed on the fabric surface. Therefore, 5 mm or less is preferable, 1 mm or less is more preferable, and 400 μm or less is more preferable. The average diameter of the points (islands) is preferably 30 μm or more. If the thickness is less than 30 μm, the production process may be restricted, and it may be difficult to produce the reinforcing fiber base by an inexpensive process. More preferably, it is 50 micrometers or more, More preferably, it is 80 micrometers or more.

また、充填部における樹脂材料は、上述の連続状、不連続状に関わらず、強化繊維基材を複数枚積層する場合、樹脂材料の厚み方向の凹凸が大き過ぎると、それに接して配置される隣接の強化繊維基材が屈曲する。この屈曲により、複合材料の力学特性を損なう場合がある。一方、樹脂材料が薄過ぎると所望の衝撃付与後の圧縮強度が得られ難い。係る観点から、充填部における樹脂材料の平均厚みは、2〜100μmであることが好ましい。より好ましくは、5〜50μm、さらに好ましくは、8〜30μmである。係る平気厚みとは、強化繊維基材の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、樹脂材料の任意の10箇所での厚みの平均値である。SEMによる観察が困難な場合は、強化繊維基材を液状の室温硬化型エポキシ樹脂で含浸、室温硬化させ、その断面を研磨したものを光学顕微鏡にて観察して任意の10箇所での厚みの平均値で代用する。   In addition, the resin material in the filling portion is arranged in contact with the resin material when the unevenness in the thickness direction of the resin material is too large when a plurality of reinforcing fiber base materials are laminated regardless of the above-described continuous or discontinuous shape. Adjacent reinforcing fiber substrate is bent. This bending may impair the mechanical properties of the composite material. On the other hand, if the resin material is too thin, it is difficult to obtain a desired compressive strength after application of impact. From such a viewpoint, the average thickness of the resin material in the filling portion is preferably 2 to 100 μm. More preferably, it is 5-50 micrometers, More preferably, it is 8-30 micrometers. The flat air thickness refers to an average value of thicknesses at arbitrary 10 locations of the resin material by observing a cross section of the reinforcing fiber base with a scanning electron microscope (SEM). When observation by SEM is difficult, the reinforcing fiber base material is impregnated with a liquid room temperature curable epoxy resin, cured at room temperature, and the cross-section polished is observed with an optical microscope. Use the average value instead.

図5は、強化繊維基材における樹脂材料の一態様を示す平面模式図である。図6は、樹脂材料の別の態様を示す平面模式図である。   FIG. 5 is a schematic plan view showing one embodiment of the resin material in the reinforcing fiber base. FIG. 6 is a schematic plan view showing another aspect of the resin material.

図5において、強化繊維基材は、布帛(図示せず)と布帛に接着した樹脂材料50とから構成される。樹脂材料50には、連続した空隙部は存在せず、空隙部51は不連続で、空隙部以外の充填部52の樹脂材料が連続している。係る空隙部51が連続していないことにより、本発明の効果を効率的に奏することができない。   In FIG. 5, the reinforcing fiber base is composed of a fabric (not shown) and a resin material 50 bonded to the fabric. The resin material 50 has no continuous void portion, the void portion 51 is discontinuous, and the resin material of the filling portion 52 other than the void portion is continuous. Since the gap 51 is not continuous, the effect of the present invention cannot be efficiently achieved.

図6において、樹脂材料60には、周期的に連続した空隙部が存在しない。換言すると、全てが充填部ということができる。係る充填部においては、点状の樹脂材料63が周期的でなくランダムに接着している。係る空隙部が周期的でないことにより、本発明の効果を効率的に奏することができない。   In FIG. 6, the resin material 60 has no periodically continuous voids. In other words, it can be said that everything is a filling part. In such a filling portion, the dot-like resin material 63 is bonded randomly rather than periodically. Since the voids are not periodic, the effects of the present invention cannot be efficiently achieved.

[要件3]:
樹脂材料は、強化繊維基材の2〜20重量%で接着している。係る範囲であることにより、基材のタック性、基材の形態安定性がもたらされる。その結果、取扱性に優れた強化繊維基材を得ることができるのである。上述の高靭性化効果、スペーサー効果、層間強化効果は、係る範囲内の量で最も効率的に発現される。より好ましくは5〜18重量%、さらに好ましくは8〜16重量%である。
[Requirement 3]:
The resin material is bonded at 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber substrate. By being in such a range, the tackiness of the substrate and the form stability of the substrate are brought about. As a result, it is possible to obtain a reinforced fiber base material having excellent handleability. The above-described toughening effect, spacer effect, and interlayer strengthening effect are most effectively expressed in amounts within such ranges. More preferably, it is 5-18 weight%, More preferably, it is 8-16 weight%.

樹脂材料が、2重量%未満であると、基材の形態安定性、積層する際のタック性等の強化繊維基材の取扱性が劣り、力学特性、特に衝撃付与後の圧縮強度の向上効果も小さい。一方、20重量%を超えると、複合材料の力学特性、特に0°圧縮強度に優れる複合材料が得られなかったり、複合材料の強化繊維体積率Vfが低くなり過ぎるだけでなく、逆に含浸を妨げる場合がある。 When the resin material is less than 2% by weight, the form stability of the base material, the handling property of the reinforcing fiber base material such as tackiness when laminated, etc. are inferior, and the mechanical properties, particularly the effect of improving the compressive strength after impact is applied. Is also small. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, a composite material excellent in mechanical properties of the composite material, particularly 0 ° compressive strength, cannot be obtained, and the reinforcing fiber volume fraction V f of the composite material becomes too low. May interfere.

本発明の強化繊維基材は、基材厚みから算出される基材の強化繊維体積率Vffが30〜60%である。係る基材厚みは、JIS R7602に沿って測定される。より好ましくは35〜58%、特に好ましくは40〜56%である。 The reinforcing fiber base material of the present invention has a reinforcing fiber volume fraction V ff of 30 to 60% calculated from the base material thickness. The base material thickness is measured according to JIS R7602. More preferably, it is 35-58%, Most preferably, it is 40-56%.

強化繊維体積率Vffが30%未満であると、特に真空圧によりマトリックス樹脂を含浸させる注入成形では、大気圧以上の圧力がかからないため、基材の嵩、すなわち強化繊維体積率Vffが所望の範囲に制御できず、得られる複合材料の強化繊維体積率Vfも力学特性に適する50〜65%に制御することができないだけでなく、所望の厚み寸法の複合材料が得られない。さらには、得られる複合材料中での基材層がうねり、得られる複合材料の力学特性、特に圧縮強度を著しく低下させる。係る問題は、積層構成に関しては、基材層の積層構成が斜交の場合に、成形に関しては、雄型または雌型の一方のみ成形型を用い、もう一方に柔軟なバッグ材を用いる場合に特に顕在化する。すなわち、力学特性に優れ軽量化効果を高く発現する複合材料が得られない。 When the reinforcing fiber volume fraction V ff is less than 30%, in particular, in the injection molding in which the matrix resin is impregnated by the vacuum pressure, no pressure higher than the atmospheric pressure is applied, so the volume of the base material, that is, the reinforcing fiber volume fraction V ff is desired. The reinforcing fiber volume fraction V f of the resulting composite material cannot be controlled to 50 to 65% suitable for the mechanical properties, and a composite material having a desired thickness dimension cannot be obtained. Furthermore, the base material layer in the obtained composite material is swelled, and the mechanical properties of the resulting composite material, particularly the compressive strength, are significantly reduced. The problem is that when the layered structure is oblique with respect to the layered structure, only one of the male mold and the female mold is used for molding and a flexible bag material is used for the other. Especially manifest. That is, it is not possible to obtain a composite material that has excellent mechanical properties and exhibits a high weight reduction effect.

一方、60%を超えると、注入成形の場合には、密に充填され過ぎた強化繊維がマトリックス樹脂の流れを阻害する結果、含浸性が悪くなり、未含浸部分(ボイド)を有する複合材料しか得られない。   On the other hand, if it exceeds 60%, in the case of injection molding, the reinforcing fibers that are packed too tightly impede the flow of the matrix resin. I can't get it.

係る強化繊維体積率Vffを30〜60%の範囲内に制御することにより、得られる複合材料における強化繊維体積率Vffおよび寸法を、所望の範囲に厳密に制御し、高い力学特性を発現することが可能となるのである。 By controlling the reinforcing fiber volume fraction V ff within the range of 30 to 60%, the reinforcing fiber volume fraction V ff and dimensions in the resulting composite material are strictly controlled within a desired range, and high mechanical properties are exhibited. It becomes possible to do.

なお、本発明での強化繊維基材の厚み(JIS R7602)から算出される強化繊維体積率Vffとは、次式で求めた値をいう(単位は%)。なお、ここで用いた記号は下記に準ずる。ここで、測定に供する基材は、製造した後、少なくとも24時間以上経過し、スプリングバック量が実質的に飽和したものを用いる。 The reinforcing fiber volume fraction V ff calculated from the thickness of the reinforcing fiber substrate in the present invention (JIS R7602) refers to a value obtained by the following formula (unit:%). The symbols used here are as follows. Here, the base material used for the measurement is one that has been at least 24 hours after manufacturing and has a substantially saturated springback amount.

ff=W/(ρ×Tf×10) (%)
W :強化繊維基材1m2当たりの強化繊維の重量(g/m2
ρ :強化繊維の密度(g/cm3
Tf:JIS R7602に沿って測定した強化繊維基材の厚さ(mm)
本発明の強化繊維基材を構成する布帛は、強化繊維糸条を用いて形成される。布帛の形態としては、種々のものを用いることができる。例えば、平織や綾織や繻子織等の組織の織物(一方向性、二方向性、三次元性織物等)、編物、組物、強化繊維糸条が一方向に引き揃えられた一方向シート、一方向性シートをその方向性を異ならしめて2層以上重ね合わせて一体化した多方向性シート等が挙げられる。基材は、ステッチ糸、結節糸、樹脂材料等による各種接合手段により、複数の基材を一体化したものであってもよい。
V ff = W / (ρ × Tf × 10) (%)
W: Weight of reinforcing fiber per 1 m 2 of reinforcing fiber substrate (g / m 2 )
ρ: Density of reinforcing fiber (g / cm 3 )
Tf: Reinforced fiber base material thickness measured in accordance with JIS R7602 (mm)
The fabric constituting the reinforcing fiber base of the present invention is formed using reinforcing fiber yarns. Various types of fabrics can be used. For example, woven fabrics (unidirectional, bi-directional, three-dimensional woven fabrics, etc.) such as plain weave, twill or satin weave, knitted fabrics, braids, unidirectional sheets in which reinforcing fiber yarns are aligned in one direction, Examples thereof include a multidirectional sheet in which two or more layers of unidirectional sheets having different directions are stacked and integrated. The base material may be obtained by integrating a plurality of base materials by various joining means such as stitch yarns, knot yarns, resin materials and the like.

特に複合材料が輸送機器等の構造部材として用いられる場合には、基材には、非常に高い力学特性(特に0°圧縮強度)が要求される。従って、より高い力学特性が得るためには、基材は二方向性織物のように、たて糸とよこ糸とのクリンプが発生しない一方向性織物または一方向性シートの形態であることが好ましい。また、マトリックス樹脂の含浸性を考慮すると、強化繊維糸条の間に、隙間を有するものであることが一層好ましく、係るものとしては一方向ノンクリンプ織物が挙げられる。係る一方向ノンクリンプ織物については、例えば、特許第3279049号公報、特開2003−82117号公報に詳しい記載がある。   In particular, when the composite material is used as a structural member for transportation equipment or the like, the substrate is required to have very high mechanical properties (particularly 0 ° compressive strength). Therefore, in order to obtain higher mechanical properties, the substrate is preferably in the form of a unidirectional woven fabric or a unidirectional sheet that does not cause warp and weft crimps, such as a bi-directional woven fabric. In view of the impregnation property of the matrix resin, it is more preferable to have a gap between the reinforcing fiber yarns, and examples thereof include a unidirectional non-crimp fabric. Such unidirectional non-crimp fabrics are described in detail in, for example, Japanese Patent No. 3279049 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-82117.

また、前述の連続した周期的な空隙部が、少なくとも布帛における強化繊維糸条同士の間(場合によっては隙間)に位置していると、さらに含浸性を高く発現させることができる。強化繊維糸条は実質的に楕円状と見なせ、それらが少なくとも一方向に配列された場合、それらの間は、厚み方向としても、平面方向としても、空隙を有した形態、すなわち、樹脂の流路となり易い形態を有している。少なくとも係る箇所(布帛における強化繊維糸条同士の間)に、前記空隙部が位置されると、厚み方向の樹脂流路として効率的に利用できるだけでなく、平面方向(基材を積層した積層体における層間方向)の樹脂流路をも効率的に利用することができ、含浸を格段に効率化できる。かかる観点から、前記空隙部が、布帛における強化繊維糸条同士の間に、連続して位置している形態であるのが、本発明の効果を最大限に発現する形態といえる。   Moreover, when the above-mentioned continuous periodic voids are located at least between the reinforcing fiber yarns in the fabric (in some cases, a gap), the impregnation property can be further enhanced. Reinforcing fiber yarns can be regarded as substantially elliptical, and when they are arranged in at least one direction, there is a gap between them, both in the thickness direction and in the planar direction, that is, the resin. It has a form that tends to be a flow path. When the gap is located at least at the location (between the reinforcing fiber yarns in the fabric), it can be efficiently used as a resin flow channel in the thickness direction, but also in the planar direction (a laminate in which base materials are laminated) It is also possible to efficiently use the resin flow path in the direction of the interlayer), and the impregnation can be made much more efficient. From this point of view, it can be said that the gap portion is continuously located between the reinforcing fiber yarns in the fabric so that the effect of the present invention is maximized.

強化繊維基材が、一方向性織物または一方向性シートを用いると、各強化繊維基材層を任意の角度で積層ができるため、複合材料の強度設計の自由度という観点から好ましい布帛形態ということができる。係る強化繊維基材の場合、含浸性や、複合材料の力学特性の面から、強化繊維基材の強化繊維糸条の目付は、50〜500g/m2であることが好ましい。100〜350g/m2であることがより好ましく、150〜250g/m2であることがさらに好ましい。 When the reinforcing fiber base material is a unidirectional woven fabric or a unidirectional sheet, each reinforcing fiber base material layer can be laminated at an arbitrary angle. Therefore, the reinforcing fiber base material is a preferable fabric form from the viewpoint of freedom of strength design of the composite material. be able to. In the case of such a reinforcing fiber substrate, the basis weight of the reinforcing fiber yarn of the reinforcing fiber substrate is preferably 50 to 500 g / m 2 from the viewpoints of impregnation properties and mechanical properties of the composite material. More preferably 100~350g / m 2, further preferably 150 to 250 g / m 2.

一方、二方向性織物、多方向シート(特にステッチ糸により一体化した多軸シート)を用いると、積層の手間を減らすことができるため、低コスト化という観点からは好ましい布帛形態ということができる。係る強化繊維基材の場合、含浸性や複合材料の力学特性の面から強化繊維基材の強化繊維糸条の目付は、100〜1000g/m2であることが好ましい。200〜800g/m2であることがより好ましく、300〜600g/m2であることが更に好ましい。二方向性織物または多方向性シートの目付が一方向性の目付よりも大きくてもよい理由は、強化繊維糸条の目付が小さいと、二方向性または多方向性にする意味合いが希薄になるためである。 On the other hand, when a bi-directional woven fabric and a multi-directional sheet (in particular, a multi-axis sheet integrated with stitch yarns) can be used, the labor of lamination can be reduced, so that it can be said to be a preferable fabric form from the viewpoint of cost reduction. . In the case of such a reinforced fiber base material, the basis weight of the reinforced fiber yarn of the reinforced fiber base material is preferably 100 to 1000 g / m 2 from the viewpoint of impregnation properties and mechanical properties of the composite material. More preferably from 200 to 800 g / m 2, and still more preferably from 300 to 600 g / m 2. The reason why the fabric weight of the bi-directional fabric or multi-directional sheet may be larger than the fabric weight of the unidirectional fabric is that the meaning of the bi-directional or multi-directional fabric is diminished if the fabric weight of the reinforcing fiber yarn is small. Because.

本発明で用いる強化繊維糸条としては、特にその種類に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維(例えば、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維等)、金属繊維またはセラミック繊維、これらの組み合わせ等を用いることができる。中でも、炭素繊維は、比強度および比弾性率に優れ、耐吸水性に優れるので、強度要求の高い航空機や自動車の構造部材向けの強化繊維糸条として好ましく用いられる。   The type of reinforcing fiber yarn used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, glass fiber, organic fiber (for example, aramid fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, polyethylene fiber, polyvinyl alcohol fiber, etc. ), Metal fibers or ceramic fibers, or combinations thereof. Among these, carbon fibers are preferably used as reinforcing fiber yarns for structural members of aircraft and automobiles that have high strength requirements because they are excellent in specific strength and specific elastic modulus and excellent in water absorption resistance.

本発明で用いる強化繊維糸条は、実質的に連続したフィラメントであるのが好ましい。フィラメントが連続であると、より高い力学特性を発現することができる。実質的に連続とは、連続したフィラメント、およびこれら連続した多数のフィラメントの内の極めて少数が、基材の形成において、破断する場合があるため、このような破断したフィラメントをも含むものである。なお、強化繊維糸条は不連続のもの(例えば紡績糸)を用いてもよい。繊維長が3mm以上である場合は、補強効果をある程度発現することができる。   The reinforcing fiber yarn used in the present invention is preferably a substantially continuous filament. When the filament is continuous, higher mechanical properties can be expressed. The term “substantially continuous” includes continuous filaments, and a very small number of these continuous filaments may break in the formation of the substrate, and thus includes such broken filaments. The reinforcing fiber yarn may be discontinuous (for example, spun yarn). When the fiber length is 3 mm or more, the reinforcing effect can be exhibited to some extent.

本発明で用いる樹脂材料は、強化繊維基材の取扱性を向上させ、複合材料の力学特性を向上させるものであれば特に限定されない。樹脂材料として、熱硬化性樹脂および/または熱可塑性樹脂を適宜選択して使用することができる。   The resin material used in the present invention is not particularly limited as long as it improves the handleability of the reinforcing fiber base and improves the mechanical properties of the composite material. As the resin material, a thermosetting resin and / or a thermoplastic resin can be appropriately selected and used.

熱硬化性樹脂を樹脂材料の主成分として用いる場合には、エポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、ビスマレイミドから選ばれる少なくとも1種であるのが好ましく、その中でもとりわけエポキシが好ましい。エポキシを使用すると、接着性が高いため基材の接着性やタック性に優れるだけでなく、特にマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合に高い力学特性を発現することができる。   When a thermosetting resin is used as the main component of the resin material, it is preferably at least one selected from epoxy, unsaturated polyester, vinyl ester, phenol, and bismaleimide, and of these, epoxy is particularly preferable. When epoxy is used, not only the adhesiveness and tackiness of the base material are excellent because of high adhesiveness, but also high mechanical properties can be exhibited particularly when an epoxy resin is used as the matrix resin.

エポキシを主成分とする場合は、硬化剤や硬化触媒等を含んでもよいし、含まなくてもよいが、樹脂材料のライフの面から後者の方が好ましい。前者の場合でも潜在性の高い硬化剤や硬化触媒であれば特に大きな問題とはならない。   When epoxy is the main component, a curing agent, a curing catalyst, or the like may or may not be included, but the latter is preferable from the viewpoint of the life of the resin material. Even in the former case, there is no particular problem as long as the curing agent or curing catalyst has high potential.

熱可塑性樹脂を樹脂材料の主成分として用いる場合には、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、フェノキシから選ばれる少なくとも1種のであるのが好ましく、その中でもポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォン、フェノキシがとりわけ好ましい。   When a thermoplastic resin is used as the main component of the resin material, it is preferably at least one selected from polyamide, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyphenylene ether, polyimide, polyamideimide, and phenoxy. Of these, polyamide, polyetherimide, polyphenylene ether, polyether sulfone, and phenoxy are particularly preferable.

係る熱可塑性樹脂は、樹脂材料の主成分となり、その配合量が、70〜100重量%であることが好ましい。配合量は、75〜97重量%であることがより好ましく、80〜95重量%であることが更に好ましい。配合量が70重量%未満であると、CAIに優れた複合材料を得にくいことがある。   Such a thermoplastic resin is a main component of the resin material, and its blending amount is preferably 70 to 100% by weight. The blending amount is more preferably 75 to 97% by weight, and still more preferably 80 to 95% by weight. If the blending amount is less than 70% by weight, it may be difficult to obtain a composite material excellent in CAI.

但し、熱可塑性樹脂を主成分とした場合、樹脂材料の基材への接着性やタック性が劣る場合がある。この場合には、樹脂材料に副成分として少量の粘着付与剤、可塑剤等を配合するとよい。係る副成分として、熱硬化性樹脂を含むことが好ましく、上述の例に挙げられるものが使用できる。中でもエポキシが好ましい。   However, when a thermoplastic resin is the main component, the adhesiveness and tackiness of the resin material to the substrate may be inferior. In this case, it is preferable to add a small amount of a tackifier, a plasticizer, etc. as subcomponents to the resin material. It is preferable to contain a thermosetting resin as such a subcomponent, and those mentioned in the above examples can be used. Of these, epoxy is preferable.

本発明で使用する樹脂材料は、タックが発現する温度(加工温度)の面から、ガラス転移点が50〜300℃のものが好ましい。より好ましくは60〜250℃、さらに好ましくは80〜180℃である。係るガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)により絶乾状態で20℃/minの昇温速度にて計測される。   The resin material used in the present invention preferably has a glass transition point of 50 to 300 ° C. from the viewpoint of the temperature at which tack develops (processing temperature). More preferably, it is 60-250 degreeC, More preferably, it is 80-180 degreeC. The glass transition point is measured by a differential scanning calorimeter (DSC) at a heating rate of 20 ° C./min in an absolutely dry state.

本発明の強化繊維基材の製造方法は、強化繊維基材を積層した後にマトリックス樹脂を含浸して成形する複合材料に用いる強化繊維基材の製造方法であって、(A)少なくとも強化繊維糸条を用いて布帛を構成し、(B)強化繊維基材の2〜20重量%の樹脂材料を、少なくとも布帛の表面に、連続した空隙部を周期的に有した形態で、基材厚みから算出される基材の強化繊維体積率Vffを30〜60%にするように接着する。 The method for producing a reinforced fiber base material of the present invention is a method for producing a reinforced fiber base material used for a composite material that is formed by impregnating a matrix resin and then molding the reinforced fiber base material, and (A) at least a reinforced fiber yarn. A fabric is formed using strips, and (B) 2 to 20% by weight of the resin material of the reinforcing fiber base material is formed from the thickness of the base material in a form having periodic continuous voids at least on the surface of the cloth. Bonding is performed so that the calculated reinforcing fiber volume fraction Vff of the base material is 30 to 60%.

上記(B)において、布帛表面をマスキングをして樹脂材料を塗布する手段、または、布帛表面にフィルム状の樹脂材料を転写または貼り合わせる手段で樹脂材料を接着すると、製造プロセスを簡易にすることができるだけでなく、連続した周期的な空隙部を正確に制御することができるため好ましい手段といえる。   In (B), when the resin material is bonded by means of masking the cloth surface and applying the resin material, or transferring or bonding the film-like resin material to the cloth surface, the manufacturing process is simplified. It can be said that this is a preferable means because it can accurately control a continuous periodic gap.

塗布する樹脂材料の形態としては、溶融した樹脂、粒子状や短繊維状の樹脂等が挙げられる。塗布方法としては、溶融した樹脂の場合はメルトブロー、粒子状や短繊維状の樹脂の場合はスプレー、自重落下散布等が挙げられる。   Examples of the form of the resin material to be applied include a molten resin, a particulate or short fiber resin, and the like. Examples of the application method include melt blow in the case of a melted resin, spraying in the case of a particulate or short fiber resin, spraying by dropping its own weight, and the like.

また、転写または貼り合わせる樹脂材料の形態としては、フィルム、不織布、マット等のシート状の形態が挙げられ、それらは離型紙、プラスチックフィルム等の支持体上に形成されていてもよい。転写または貼り合わせ方法としては、スクリーン、キスロール、プレスロール、平板プレス等の各種コーティング、加圧方法が挙げられる。   In addition, examples of the form of the resin material to be transferred or bonded include sheet-like forms such as a film, a nonwoven fabric, and a mat, and they may be formed on a support such as a release paper or a plastic film. Examples of the transfer or bonding method include various coatings such as a screen, a kiss roll, a press roll, and a flat plate press, and a pressing method.

本発明に係るプリフォームは、上述の強化繊維基材が、2層以上積層されたものであり、かつ、前記強化繊維基材同士が前記樹脂材料により少なくとも部分的に接着されて一体化しているものである。係る接着が、強化繊維基材の全面に及んでいると、プリフォームの取扱性が劣ったり、マトリックス樹脂の含浸を阻害することがある。係る接着は、複数の積層された強化繊維基材が一体化したプリフォームとして運搬等の取り扱いができる程度であればよく、基材同士が部分的に接着しているものが好ましい態様といえる。   The preform according to the present invention is obtained by laminating two or more layers of the above-mentioned reinforcing fiber base material, and the reinforcing fiber base materials are at least partially bonded and integrated by the resin material. Is. When such adhesion extends over the entire surface of the reinforcing fiber substrate, the handleability of the preform may be inferior or impregnation of the matrix resin may be hindered. Such adhesion may be performed to such an extent that it can be handled as a preform in which a plurality of laminated reinforcing fiber substrates are integrated, and a substrate in which the substrates are partially bonded can be said to be a preferable embodiment.

また、プリフォーム厚みから算出されるプリフォームの強化繊維体積率Vpfが40〜65%であるのが好ましい。強化繊維体積率Vpfが40%未満であると、前述した通り、プリフォームの嵩、すなわち強化繊維体積率Vpfが所望の範囲に制御できず、得られる複合材料の強化繊維体積率Vfも力学特性に適する50〜65%範囲内に制御することができないだけでなく、所望の厚に寸法の複合材料が得られない。一方、65%を超えると、注入成形の場合には、密に充填され過ぎた強化繊維がマトリックス樹脂の流れを阻害する結果、含浸性が悪くなり、未含浸部分(ボイド)を有する複合材料しか得られない。 Further, the reinforcing fiber volume fraction V pf of the preform which is calculated from the preform thickness is preferably 40 to 65%. When the reinforcing fiber volume fraction V pf is less than 40%, as described above, the bulk of the preform, that is, the reinforcing fiber volume fraction V pf cannot be controlled in a desired range, and the reinforcing fiber volume fraction V f of the resulting composite material Not only can be controlled within the range of 50-65%, which is suitable for mechanical properties, but also a composite material with a desired thickness cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 65%, in the case of injection molding, the reinforcing fibers that are packed too tightly impede the flow of the matrix resin, resulting in poor impregnation and only a composite material having an unimpregnated portion (void). I can't get it.

なお、本発明での強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Vpfとは、次式で求めた値をいう(単位は%)。なお、ここで用いた記号は下記に準ずる。ここで、測定に供するプリフォームは、製造した後、少なくとも24時間以上経過し、スプリングバック量が実質的に飽和したものを用いる。 In addition, the reinforcing fiber volume fraction V pf calculated from the thickness of the reinforcing fiber base in the present invention refers to a value obtained by the following formula (unit:%). The symbols used here are as follows. Here, the preform used for the measurement is a preform that has been produced for at least 24 hours and the springback amount is substantially saturated.

pf=(W×pl)/(ρ×Tp×10) (%)
W :強化繊維基材1m2当たりの強化繊維の重量(g/m2
pl:強化繊維基材の積層枚数(枚)
ρ :強化繊維の密度(g/cm3
Tp:プリフォームの厚さ(mm)
本発明に係る複合材料は、前記強化繊維基材または前記プリフォームにマトリックス樹脂が含浸されて固化したものである。
V pf = (W × pl) / (ρ × Tp × 10) (%)
W: Weight of reinforcing fiber per 1 m 2 of reinforcing fiber substrate (g / m 2 )
pl: Number of laminated reinforcing fiber substrates (sheets)
ρ: Density of reinforcing fiber (g / cm 3 )
Tp: Preform thickness (mm)
The composite material according to the present invention is obtained by impregnating a matrix resin into the reinforcing fiber base material or the preform and solidifying it.

マトリックス樹脂は、前記樹脂材料と同様に、本発明の課題を解決するものであれば特に限定されないが、成形性、力学特性の面から熱硬化性樹脂であるのが好ましい。但し、樹脂材料と異なる点は、成形に供する場合は、注入温度では液状である点である。   The matrix resin is not particularly limited as long as it solves the problems of the present invention, as in the case of the resin material, but is preferably a thermosetting resin in terms of moldability and mechanical properties. However, the difference from the resin material is that when it is used for molding, it is liquid at the injection temperature.

マトリックス樹脂である熱硬化性樹脂としては、エポキシ、フェノール、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、シアネートエステル、ビスマレイミドから選ばれる少なくとも1種であると本発明の課題を容易に解決できるため好ましい。さらにエラストマーやゴム、硬化剤、硬化促進剤、触媒等を添加した樹脂も使用することができる。中でも、例えば航空機の構造部材で要求される非常に高い力学特性(特にCAI)を達成するためにはエポキシが、高い耐熱性を達成するためにはビスマレイミドであるのが好ましく、とりわけエポキシが好ましい。   The thermosetting resin that is the matrix resin is preferably at least one selected from epoxy, phenol, vinyl ester, unsaturated polyester, cyanate ester, and bismaleimide because the problems of the present invention can be easily solved. Furthermore, a resin to which an elastomer, rubber, curing agent, curing accelerator, catalyst, or the like is added can also be used. Among them, for example, an epoxy is preferable for achieving very high mechanical properties (particularly CAI) required for an aircraft structural member, and bismaleimide is preferable for achieving high heat resistance, and epoxy is particularly preferable. .

マトリックス樹脂と樹脂材料とは、その役割がそれぞれ異なることから、少なくとも一部でも異なるものを用いる方がよい。すなわち、マトリックス樹脂としては、含浸性に優れ(樹脂粘度が低く、ゲル化時間が長い)、力学特性に優れる樹脂を、樹脂材料としては、基材の取扱性を向上し、高い力学特性を付与する樹脂(樹脂粘度が高くてもよい)をそれぞれ選択して使用するのが好ましい。勿論、樹脂材料とマトリックス樹脂とが、その一部の成分に共通の成分を有することに何ら制限はなく、両者の相性の面からは好ましい場合もある。   Since the matrix resin and the resin material have different roles, it is better to use at least a part of them that is different. That is, as a matrix resin, a resin with excellent impregnation properties (low resin viscosity and long gelation time) and excellent mechanical properties, and as a resin material, improved handling properties of the base material and imparting high mechanical properties It is preferable to select and use the resin to be used (the resin viscosity may be high). Of course, the resin material and the matrix resin are not limited to having a component common to some of the components, and may be preferable from the viewpoint of compatibility between the two.

マトリックス樹脂を後述の注入成形にて含浸させる場合は、その粘度が低いと含浸が容易なため、成形サイクルを短くできる。この粘度は、注入温度において、400mPa・s以下が好ましく、200mPa・s以下がより好ましい。注入温度は100℃以下であると設備が簡易なものにできるため好ましい。   When the matrix resin is impregnated by the injection molding described later, since the impregnation is easy when the viscosity is low, the molding cycle can be shortened. This viscosity is preferably 400 mPa · s or less, more preferably 200 mPa · s or less, at the injection temperature. The injection temperature is preferably 100 ° C. or lower because the equipment can be simplified.

複合材料は、例えば、注入成形(RTM、VaRTM、RFI、RIM等)、プレス成形等の各種成形方法およびそれらを組み合わせた成形方法にて成形することができる。中でも、生産性の高い注入成形方法が挙げられる。   The composite material can be molded by, for example, various molding methods such as injection molding (RTM, VaRTM, RFI, RIM, etc.) and press molding, and molding methods combining them. Among them, an injection molding method with high productivity can be mentioned.

係る注入成形方法としてRTMが挙げられる。RTMとは、雄型および雌型により形成したキャビティ中にマトリックス樹脂を加圧して注入する成形方法である。この場合、キャビティを減圧しながら注入するのが好ましい。   An example of such an injection molding method is RTM. RTM is a molding method in which a matrix resin is pressurized and injected into a cavity formed by a male mold and a female mold. In this case, it is preferable to inject the cavity while reducing the pressure.

他の好ましい成形方法としてVaRTMも挙げられる。VaRTMとは、雄型または雌型のいずれか一方と、フィルム等のバッグ材(例えば、ナイロンフィルム、シリコンラバー等)とにより形成したキャビティを減圧し、大気圧にて樹脂を注入する成形方法である。この場合、キャビティ内の強化繊維基材やプリフォーム上または中に樹脂拡散媒体(メディア)を配置して樹脂含浸を促進し、成形後に複合材料からメディアを分離することが好ましい。これらの成形方法は、成形コストの面から好ましく用いられる。   Another preferred molding method is VaRTM. VaRTM is a molding method in which a cavity formed by either a male mold or a female mold and a bag material such as a film (for example, nylon film, silicon rubber, etc.) is decompressed and a resin is injected at atmospheric pressure. is there. In this case, it is preferable to dispose the resin diffusion medium (media) on or in the reinforcing fiber substrate or preform in the cavity to promote resin impregnation and separate the media from the composite material after molding. These molding methods are preferably used from the viewpoint of molding cost.

本発明に係る複合材料の用途は、特に限定されない。この複合材料は、優れた力学特性(特にCAI)を有しているため、特に航空機、自動車、船舶等の輸送機器における一次構造部材、二次構造部材、外装部材、内装部材もしくはそれらの部品の内に用いられると、その効果を最大限に発現する。   The use of the composite material according to the present invention is not particularly limited. Since this composite material has excellent mechanical properties (especially CAI), the primary structural member, the secondary structural member, the exterior member, the interior member, or their parts, particularly in transportation equipment such as aircraft, automobiles, ships, etc. When used inside, the effect is maximized.

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。実施例および比較例に用いる原材料は次の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The raw materials used in the examples and comparative examples are as follows.

強化繊維糸条:PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,030tex、引張強度:5830MPa、引張弾性率:294GPa。   Reinforcing fiber yarn: PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,030 tex, tensile strength: 5830 MPa, tensile modulus: 294 GPa.

ガラス繊維糸条:ECE225 1/0 1.0Z、繊度:22.5tex、バインダー:”DP”(日東紡(株)製)。   Glass fiber yarn: ECE225 1/0 1.0Z, fineness: 22.5 tex, binder: “DP” (manufactured by Nittobo Co., Ltd.).

ポリアミド66繊維糸条:繊度:1.7tex、フィラメント数:7本。   Polyamide 66 fiber yarn: Fineness: 1.7 tex, Filament number: 7.

樹脂材料:ポリエーテルスルフォン樹脂(住友化学工業(株)製スミカエクセル5003P)60重量%(主成分)と次のエポキシ樹脂組成物40重量%(副成分)とを2軸押出機にて溶融混練したものを冷凍粉砕したもの。平均粒子径D50((株)セイシン企業製LMS−24で測定)115μm、ガラス転移点68℃。 Resin material: 60% by weight (main component) of polyethersulfone resin (Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumika Excel 5003P) and 40% by weight (subcomponent) of the following epoxy resin composition are melt kneaded in a twin screw extruder. Frozen and crushed. Average particle size D 50 (measured with LMS-24 manufactured by Seishin Co., Ltd.) 115 μm, glass transition point 68 ° C.

エポキシ樹脂組成物−ジャパンエポキシレジン(株)製”エピコート”806を21重量部、日本化薬(株)製NC−3000を12.5重量部、および、日産化学工業(株)製TEPIC−Pを4重量部を、100℃で均一になるまで攪拌したもの。   Epoxy resin composition—21 parts by weight of “Epicoat” 806 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., 12.5 parts by weight of NC-3000 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and TEPIC-P manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 4 parts by weight were stirred at 100 ° C. until uniform.

マトリックス樹脂:次の主液100重量部に次の硬化液を39重量部加え、80℃にて均一撹拌したエポキシ樹脂組成物。80℃におけるE型粘度計による粘度:55mPa・s、180℃で2時間硬化後のガラス転移点:197℃、曲げ弾性率:3.3GPa。   Matrix resin: An epoxy resin composition obtained by adding 39 parts by weight of the next curing liquid to 100 parts by weight of the next main liquid and stirring uniformly at 80 ° C. Viscosity with an E-type viscometer at 80 ° C .: 55 mPa · s, glass transition point after curing at 180 ° C. for 2 hours: 197 ° C., flexural modulus: 3.3 GPa.

主液−エポキシとして、Vantico(株)製”アラルダイト”MY−721を40重量部、ジャパンエポキシレジン(株)製”エピコート”825を35重量部、日本化薬(株)製GANを15重量部、および、ジャパンエポキシレジン(株)製”エピコート”630100重量部を70℃で1時間攪拌して均一溶解させたもの。   As main liquid-epoxy, 40 parts by weight of “Araldite” MY-721 manufactured by Vantico Co., Ltd., 35 parts by weight of “Epicoat” 825 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., and 15 parts by weight of GAN manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. , And Japan Epoxy Resin Co., Ltd. "Epicoat" 630100 parts by weight, stirred at 70 ° C for 1 hour for uniform dissolution.

硬化液−ポリアミンとして、ジャパンエポキシレジン(株)製”エピキュア”Wを70重量部、三井化学ファイン(株)製3,3’−ジアミノジフェニルスルホンを20重量部、および、住友化学工業(株)製”スミキュア”Sを10重量部を100℃で1時間攪拌して均一にした後700℃に降温し、硬化促進剤として宇部興産(株)製t−ブチルカテコールを2重量部を更に70℃で30分間攪拌して均一溶解させたもの。   As curing solution-polyamine, 70 parts by weight of “Epicure” W manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., 20 parts by weight of 3,3′-diaminodiphenylsulfone manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd., and Sumitomo Chemical Co., Ltd. 10 parts by weight of “SumiCure” S made by stirring at 100 ° C. for 1 hour to make it uniform and then cooled to 700 ° C., and 2 parts by weight of Ube Industries, Ltd. t-butylcatechol as a curing accelerator is further added to 70 ° C. Stirred for 30 minutes and dissolved uniformly.

[実施例1]
図7は、本発明の本実施例の強化繊維基材の態様を示す斜視模式図である。強化繊維糸条をたて糸75、ガラス繊維糸条をたて補助糸76、ポリアミド66繊維糸条をよこ糸77として、たて糸75とたて補助糸76とを交互に1本おきに配列し、よこ糸77と平織組織に製織して、たて補助糸76とよこ糸77とを交錯させ、強化繊維糸条75を一体に保持した布帛74である一方向性ノンクリンプ織物(織物A)を得た。織物Aは、布帛厚み0.2mm、強化繊維糸条の目付193g/m2、たて糸(たて補助糸)密度1.8本/cm、よこ糸密度3本/cmであった。
[Example 1]
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an aspect of the reinforcing fiber base material of this example of the present invention. The warp yarns 75 and the warp auxiliary yarns 76 are alternately arranged alternately with the reinforcing fiber yarns as warp yarns 75, the glass fiber yarns as warp auxiliary yarns 76, and the polyamide 66 fiber yarns as weft yarns 77. The warp auxiliary yarns 76 and the weft yarns 77 are interlaced to obtain a unidirectional non-crimp fabric (woven fabric A) which is a fabric 74 holding the reinforcing fiber yarns 75 integrally. The fabric A had a fabric thickness of 0.2 mm, a basis weight of reinforcing fiber yarn of 193 g / m 2 , a warp (warp auxiliary yarn) density of 1.8 yarns / cm, and a weft yarn density of 3 yarns / cm.

係る織物Aの上に、粒子状の樹脂材料を、エンボスロールとドクターブレードにて計量しながら自重落下させた。この際、自重で落下している粒子は、振動ネットを通過し一旦均一に分散し、マスキング(5.3mmピッチ(周期)に1mmのマスクを配したもの)を介して布帛の片表面に塗布した。すなわち、粒子状の樹脂材料はストライプ形態にて塗布されたことになる。粒子状の樹脂材料の塗布量は、後述の基材Aの14重量%となるようにした。更に、遠赤外線ヒーターにて180〜200℃に加熱しながら、離型処理を施した金属ニップローラーにて加圧して、粒子状の樹脂材料を織物Aに接着し、その後に冷水にて強制冷却してから巻き取り、強化繊維基材78である基材Aを得た。図7に示すように、基材Aにおいて、空隙部71が、布帛における強化繊維糸条(たて糸75)同士の間に、連続して位置している形態となっていた。また、樹脂材料は、充填部72において点状73に存在していた。   On the woven fabric A, the particulate resin material was dropped by its own weight while being measured with an embossing roll and a doctor blade. At this time, the particles falling under their own weight pass through the vibration net and are uniformly dispersed, and are applied to one surface of the fabric through masking (a 1 mm mask arranged at a pitch of 5.3 mm (period)). did. That is, the particulate resin material is applied in a stripe form. The coating amount of the particulate resin material was 14% by weight of the base material A described later. Further, while heating to 180-200 ° C. with a far infrared heater, pressurization with a metal nip roller that has been subjected to a release treatment, adheres the particulate resin material to the fabric A, and then forcibly cools with cold water Then, it was wound up to obtain a base material A which is a reinforcing fiber base material 78. As shown in FIG. 7, in the base material A, the gap 71 was continuously located between the reinforcing fiber yarns (warp yarns 75) in the fabric. Further, the resin material was present in the form of dots 73 in the filling portion 72.

得られた基材Aは、基材厚み0.23mm、基材Aの強化繊維体積率Vff46%、基材目付230g/m2、面積被覆率62%、樹脂材料の平均直径は0.2mm、樹脂材料の平均厚みは29μmであった。 The obtained base material A has a base material thickness of 0.23 mm, a reinforcing fiber volume ratio V ff of 46%, a base material weight of 230 g / m 2 , an area coverage of 62%, and the average diameter of the resin material is 0.00. The average thickness of 2 mm and the resin material was 29 μm.

[実施例2]
実施例1で得られた基材Aを、積層構成が[−45°/0°/+45°/90°]を3回繰り返したものを2組用意し、それを90°層を向かい合わせて鏡面対称積層になるように貼り合わせた。係る積層体を平面型に配置し、シーラントとバッグ材(ポリアミドフィルム)にて密閉して、減圧吸引口を設けたキャビティを形成した。減圧吸引口から真空ポンプによってキャビティ内を真空に減圧し、賦形型を60℃に温調した。この状態で2時間保持し、室温に冷却してから吸引を中止して取り出し、プリフォームAを得た。かかるプリフォームAの強化繊維体積率Vpfは51%であった。
[Example 2]
Two sets of the substrate A obtained in Example 1 were prepared by repeating the [−45 ° / 0 ° / + 45 ° / 90 °] three times of the laminated structure, and the 90 ° layers were opposed to each other. The layers were laminated so as to form a mirror-symmetric laminate. Such a laminate was placed in a planar shape and sealed with a sealant and a bag material (polyamide film) to form a cavity provided with a vacuum suction port. The inside of the cavity was depressurized by a vacuum pump from the vacuum suction port, and the shaping mold was temperature-controlled at 60 ° C. This state was maintained for 2 hours, and after cooling to room temperature, suction was stopped and taken out to obtain Preform A. The reinforcing fiber volume fraction V pf of the preform A was 51%.

[実施例3]
プリフォームAを、平面状の成形型(アルミ製)に配置し、プリフォーム上に樹脂拡散媒体(平滑な金属製メッシュ)を配置して、シーラントとバッグ材にて、密閉して樹脂注入口と減圧吸引口を設けたキャビティを形成した。減圧吸引口から真空ポンプによってキャビティ内を真空に減圧し、成形型および各プリフォームを60℃に温調した。次いで、事前に調合・真空脱泡したマトリックス樹脂を60℃に保ちながら、樹脂注入口から大気圧を利用して注入した。マトリックス樹脂が減圧吸引口に到達した時に注入口を閉じて注入を停止した。それ以降は、減圧吸引口から減圧を続けながら180℃で2時間保持し、マトリックス樹脂を硬化させ、複合材料Aを得た。複合材料Aは、どこにもピンホールやボイドが見当たらず、良好な成形が行われていることが実証された。
[Example 3]
Preform A is placed on a flat mold (aluminum), a resin diffusion medium (smooth metal mesh) is placed on the preform, and sealed with a sealant and bag material, and a resin injection port And a cavity provided with a vacuum suction port. The inside of the cavity was evacuated to a vacuum from a vacuum suction port by a vacuum pump, and the temperature of the mold and each preform was adjusted to 60 ° C. Next, the matrix resin prepared and vacuum degassed in advance was poured from the resin inlet using atmospheric pressure while maintaining the temperature at 60 ° C. When the matrix resin reached the vacuum suction port, the injection port was closed to stop the injection. Thereafter, the matrix resin was cured by maintaining at 180 ° C. for 2 hours while continuing to reduce the pressure from the reduced pressure suction port, and composite material A was obtained. The composite material A has no pinholes or voids anywhere, and has been proved to be well molded.

複合材料Aの強化繊維体積率Vfは56%であった。得られた複合材料Aを用いて、SACMA SRM 2R−94に準拠して23°でのCAIを測定した。なお、衝撃は5.44kg(12ポンド)の錘を落下させて、6.67kJ/m(270in・lb)の落錘衝撃エネルギーとした。 The reinforcing fiber volume fraction V f of the composite material A was 56%. Using the obtained composite material A, CAI at 23 ° was measured based on SACMA SRM 2R-94. The impact was obtained by dropping a weight of 5.44 kg (12 pounds) to obtain a falling weight impact energy of 6.67 kJ / m (270 in · lb).

[実施例4]
実施例1で得られた基材Aを、積層構成が[−45°/0°/+45°/90°]を8回繰り返したものを2組用意し、それを90°層を向かい合わせて鏡面対称積層になるように貼り合わせ、賦形型を80℃に温調した以外は、実施例3と同じようにして厚肉プリフォームAを得た。係る厚肉プリフォームAを、平板状の成形型としてガラス板を用いる以外は、実施例3と同様にして、マトリックス樹脂を含浸・硬化させた。含浸性については、係る厚肉プリフォームAの含浸時間を測定した。なお、後述の比較例との比較のため、本実施例でかかった時間を100とした指数で相対評価した。
[Example 4]
Two sets of the base material A obtained in Example 1 were prepared by repeating the [−45 ° / 0 ° / + 45 ° / 90 °] eight times as the laminated structure, and the 90 ° layers were faced to each other. Thick preform A was obtained in the same manner as in Example 3 except that the layers were laminated so as to be mirror-symmetrically laminated and the shaping mold was temperature-controlled at 80 ° C. The thick preform A was impregnated and cured with a matrix resin in the same manner as in Example 3 except that a glass plate was used as a flat mold. For the impregnation property, the impregnation time of the thick preform A was measured. For comparison with a comparative example described later, relative evaluation was performed using an index with the time taken in this example as 100.

なお、厚肉プリフォームAと成形された厚肉複合材料Aとの強化繊維体積率の差は小さく、厚み方向の寸法精度に優れたものが得られた。   In addition, the difference of the reinforced fiber volume ratio of the thick preform A and the molded thick composite material A was small, and the thing excellent in the dimensional accuracy of the thickness direction was obtained.

[比較例1]
樹脂材料を接着しない以外は実施例1と同様にして一方向性織物をそのまま強化繊維基材Bを得た。得られた基材Bは、基材厚み0.2mm、基材Bの強化繊維体積率Vff54%、基材目付193g/m2、面積被覆率0%であった。
[Comparative Example 1]
A reinforced fiber base material B was obtained as it was in the same manner as in Example 1 except that the resin material was not adhered. The obtained base material B had a base material thickness of 0.2 mm, a base fiber B reinforcing fiber volume ratio V ff of 54%, a base material weight of 193 g / m 2 , and an area coverage of 0%.

[比較例2]
樹脂材料を塗布する際にマスキングせずに塗布し、樹脂材料を金属ニップローラーを用いずに遠赤外線ヒーターのみで接着する以外は実施例1と同様にして強化繊維基材Cを得た。得られた基材Cは、基材厚み0.32mm、基材Cの強化繊維体積率Vff34%、基材目付230g/m2、面積被覆率78%、樹脂材料の平均直径は0.2mm、樹脂材料の平均厚みは124μmであった。
[Comparative Example 2]
Reinforcing fiber substrate C was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin material was applied without masking, and the resin material was adhered only with a far-infrared heater without using a metal nip roller. The obtained base material C has a base material thickness of 0.32 mm, a reinforcing fiber volume ratio V ff of 34%, a base material weight of 230 g / m 2 , an area coverage of 78%, and an average diameter of the resin material of 0. The average thickness of 2 mm and the resin material was 124 μm.

[比較例3]
比較例1、2で得られた基材B、Cを用いる以外は、実施例2と同様にしてプリフォームB、Cを得た。かかるプリフォームB、Cの強化繊維体積率Vpfは58%、47%であった。
[Comparative Example 3]
Preforms B and C were obtained in the same manner as in Example 2 except that the base materials B and C obtained in Comparative Examples 1 and 2 were used. The reinforcing fiber volume fraction V pf of the preforms B and C was 58% and 47%.

[比較例4]
比較例3で得られたプリフォームB、Cを用いる以外は、実施例3と同様にして複合材料B、Cを成形した。複合材料B、Cの炭素繊維含有率Vfはそれぞれ61%、54%であった。
[Comparative Example 4]
Composite materials B and C were molded in the same manner as in Example 3 except that the preforms B and C obtained in Comparative Example 3 were used. The carbon fiber content V f of the composite materials B and C was 61% and 54%, respectively.

[比較例5]
比較例1、2で得られた基材B、Cを用いる以外は、実施例4と同様にして含浸性を評価した。なお、基材Cから得られた厚肉プリフォームCと成形された厚肉複合材料Cとの強化繊維体積率の差は大きく、厚み方向の寸法精度に劣ったものとなった。
[Comparative Example 5]
The impregnation property was evaluated in the same manner as in Example 4 except that the base materials B and C obtained in Comparative Examples 1 and 2 were used. In addition, the difference in the reinforcing fiber volume ratio between the thick preform C obtained from the substrate C and the molded thick composite material C was large, and the dimensional accuracy in the thickness direction was inferior.

以上の結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 2005213469
Figure 2005213469

表1から明らかなように、実施例1の基材A、比較例2の基材Cは、織物上に接着した樹脂材料により、織物の目ズレ・蛇行等が生じない形態安定性を有し、これらをプリフォーム化する際には優れたタック性を発現した。また、いずれも力学特性にも優れていた。一方、比較例1の樹脂材料を有さない基材Bは、取扱性、力学特性ともに著しく劣った。   As is apparent from Table 1, the base material A of Example 1 and the base material C of Comparative Example 2 have a form stability that does not cause misalignment or meandering of the fabric due to the resin material adhered on the fabric. When these were preformed, excellent tackiness was expressed. All of them were excellent in mechanical properties. On the other hand, the base material B which does not have the resin material of the comparative example 1 was remarkably inferior in both handleability and mechanical properties.

但し、比較例2の空隙部を有さない基材Cは、含浸性に大幅に劣り、実施例1の基材Aは優れた。以上の結果から、本発明の効果は明白である。   However, the base material C which does not have the space | gap part of the comparative example 2 is remarkably inferior in the impregnation property, and the base material A of Example 1 was excellent. From the above results, the effect of the present invention is clear.

本発明によれば、取扱性に優れるだけでなく、高い力学特性の複合材料が得られ、かつ、マトリックス樹脂の含浸性に優れる基材およびその製造方法、係る強化繊維基材から得られるプリフォーム、係る強化繊維基材またはプリフォームから得られる複合材料を得ることができる。   According to the present invention, a composite material having not only excellent handling properties but also high mechanical properties and excellent matrix resin impregnation properties and a method for producing the same, and a preform obtained from such a reinforcing fiber substrate A composite material obtained from such a reinforcing fiber substrate or preform can be obtained.

このようにして得られた複合材料は、航空機、自動車、船舶等の輸送機器における構造部材、内層部材または外層部材などの各部材をはじめ、幅広い分野に適するが、特に航空機の構造部材に好適である。   The composite material thus obtained is suitable for a wide range of fields including structural members, inner layer members or outer layer members in transportation equipment such as aircraft, automobiles and ships, but is particularly suitable for structural members of aircraft. is there.

材料のストライプ形態の一態様を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows one aspect | mode of the stripe form of material. 樹脂材料のタイル形態の一態様を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows one aspect | mode of the tile form of a resin material. 樹脂材料のタイル形態の別の態様を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows another aspect of the tile form of a resin material. 樹脂材料のストライプ形態の別の態様を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows another aspect of the stripe form of the resin material. 樹脂材料の一態様を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the one aspect | mode of the resin material. 樹脂材料の別の態様を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows another aspect of the resin material. 本発明の実施例1の強化繊維基材の態様を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the aspect of the reinforced fiber base material of Example 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30、40、50、60:樹脂材料
11、21、31、41、71:連続した空隙部
12、22、32、42、52、72:充填部
43、63、73:点状の樹脂材料
51:連続していない空隙部
74:布帛
75:たて糸
76:たて補助糸
77:よこ糸
78:強化繊維基材
a、c、e:よこ方向の周期
b、d:たて方向の周期
10, 20, 30, 40, 50, 60: Resin material 11, 21, 31, 41, 71: Continuous void portion 12, 22, 32, 42, 52, 72: Filling portion 43, 63, 73: Dot Resin material 51: Non-continuous void portion 74: Fabric 75: Warp yarn 76: Warp auxiliary yarn 77: Weft yarn 78: Reinforcing fiber base material a, c, e: Width direction b, d: Warp direction period

Claims (18)

積層された強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸して成形された複合材料に用いる強化繊維基材であって、該強化繊維基材が少なくとも強化繊維糸条を用いて形成される布帛と樹脂材料とから構成され、該強化繊維基材厚みから算出される強化繊維基材の強化繊維体積率Vffが30〜60%であり、かつ、接着している樹脂材料が次の要件1〜3のいずれも満たすことを特徴とする強化繊維基材。
[要件1]:少なくとも布帛の表面に接着していること。
[要件2]:連続した空隙部を周期的に有した形態で接着していること。
[要件3]:強化繊維基材の2〜20重量%で接着していること。
Reinforced fiber base material used for composite material formed by impregnating matrix resin into laminated reinforcing fiber base material, and the reinforcing fiber base material is formed using at least reinforcing fiber yarn and resin material The reinforcing fiber volume fraction V ff of the reinforcing fiber base calculated from the thickness of the reinforcing fiber base is 30 to 60%, and the resin material to be bonded is in the following requirements 1 to 3 Reinforcing fiber substrate characterized by satisfying both.
[Requirement 1]: Adhering to at least the surface of the fabric.
[Requirement 2]: Adhering in a form having continuous voids periodically.
[Requirement 3]: Adhering at 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber substrate.
前記樹脂材料が、実質的に基材の表面にのみ接着していることを特徴とする請求項1に記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to claim 1, wherein the resin material is substantially bonded only to the surface of the substrate. 前記樹脂材料の主成分が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to claim 1 or 2, wherein a main component of the resin material is a thermoplastic resin. 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォンおよびフェノキシから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to claim 3, wherein the thermoplastic resin is at least one selected from polyamide, polyetherimide, polyphenylene ether, polyethersulfone, and phenoxy. 前記樹脂材料が、面積被覆率が5%を超え70%未満で接着していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin material is bonded with an area coverage of more than 5% and less than 70%. 前記樹脂材料が、ストライプ形態またはタイル形態で接着していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin material is bonded in a stripe form or a tile form. 前記樹脂材料が連続した空隙部を周期的に有した形態で接着している、該連続した空隙部の周期が150mm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcement according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin material is bonded in a form having continuous voids periodically, and the period of the continuous voids is 150 mm or less. Fiber substrate. 前記強化繊維基材が、一方向性織物または一方向性シートであり、強化繊維糸条の目付が50〜500g/m2であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の強化繊維基材。 The reinforcing fiber base material is a unidirectional woven fabric or a unidirectional sheet, and the basis weight of the reinforcing fiber yarn is 50 to 500 g / m 2 . Reinforcing fiber substrate. 前記強化繊維基材が、二方向性織物または多方向性シートであり、強化繊維糸条の目付が100〜1000g/m2であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の強化繊維基材。 The said reinforcing fiber base material is a bidirectional fabric or a multidirectional sheet | seat, and the fabric weight of a reinforcing fiber thread | yarn is 100-1000 g / m < 2 >, The one in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. Reinforcing fiber substrate. 前記空隙部が、少なくとも布帛における強化繊維糸条同士の間に位置していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing void base material according to any one of claims 1 to 9, wherein the void portion is located at least between the reinforcing fiber yarns in the fabric. 前記空隙部が、布帛における強化繊維糸条同士の間に連続して位置していることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber base material according to any one of claims 1 to 10, wherein the void is continuously located between the reinforcing fiber yarns in the fabric. 前記樹脂材料が、連続した空隙部以外の充填部において、連続状または不連続状の形態で接着していることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 11, wherein the resin material is bonded in a continuous or discontinuous form in a filling portion other than a continuous void portion. 前記不連続状の形態の樹脂材料が、平均直径5mm以下の点状であることを特徴とする請求項12に記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to claim 12, wherein the resin material in the discontinuous form is a spot having an average diameter of 5 mm or less. 前記樹脂材料の連続した空隙部以外の充填部における平均厚みが2〜100μmであることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 13, wherein an average thickness in a filling portion other than the continuous void portion of the resin material is 2 to 100 µm. 請求項1〜14のいずれかに記載の強化繊維基材が、2層以上積層されたものであり、かつ、前記強化繊維基材同士が前記樹脂材料により少なくとも部分的に接着されて一体化しているものであることを特徴とするプリフォーム。   The reinforcing fiber base material according to any one of claims 1 to 14, wherein two or more layers are laminated, and the reinforcing fiber base materials are at least partially bonded and integrated by the resin material. A preform characterized by being. 請求項1〜14のいずれかに記載の強化繊維基材または請求項15に記載のプリフォームにマトリックス樹脂が含浸されてなることを特徴とする複合材料。   A composite material obtained by impregnating the reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 14 or the preform according to claim 15 with a matrix resin. 強化繊維基材を積層した後にマトリックス樹脂を含浸して成形する複合材料に用いる強化繊維基材の製造方法であって、(A)少なくとも強化繊維糸条を用いて布帛を構成し、(B)強化繊維基材の2〜20重量%の樹脂材料を用いて、少なくとも上記布帛の表面に、連続した空隙部を周期的に有した形態で、基材厚みから算出される基材の強化繊維体積率Vffを30〜60%にするように接着することを特徴とする強化繊維基材の製造方法。 A method for producing a reinforced fiber base material used in a composite material that is formed by impregnating a matrix resin and then molding after laminating the reinforced fiber base material, comprising: (A) forming a fabric using at least reinforcing fiber yarns; (B) Reinforcing fiber volume of the base material calculated from the base material thickness in a form having continuous voids periodically on at least the surface of the fabric using a resin material of 2 to 20% by weight of the reinforcing fiber base material A method for producing a reinforcing fiber base material, wherein adhesion is performed so that the rate V ff is 30 to 60%. 前記樹脂材料を接着する手段が、基材表面をマスキングをして樹脂材料を塗布するもの、または、基材表面にフィルム状の樹脂材料を転写または貼り合わせるもの、であることを特徴とする請求項17に記載の強化繊維基材の製造方法。   The means for adhering the resin material is one that masks the substrate surface and applies the resin material, or one that transfers or bonds a film-like resin material to the substrate surface. Item 18. A method for producing a reinforcing fiber substrate according to Item 17.
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