JP2003213015A - ウェットプリプレグの製造方法および複合材料の製造方法、ウェットプリプレグ用布帛、それからなるウェットプリプレグならびに複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】布帛の目開きが最小限に抑制され、外観品位、
水分や炎の遮蔽性、成形性に優れる複合材料を得ること
ができるウェットプリプレグの製造方法を提供する。 【解決手段】ウェットプリプレグの製造方法であって、
少なくとも次の（Ａ）〜（Ｃ）の工程からなる。
（Ａ）：溶媒に少なくとも部分的に可溶で、かつ、マト
リックス樹脂よりも高い粘度を有するバインダーである
か、または、溶媒に少なくとも部分的に可溶で、かつ、
マトリックス樹脂よりも短いゲル化時間を有するバイン
ダーかのいずれかのバインダーが、前記布帛に２〜２０
重量％の範囲内で点状または不連続状に付着している布
帛を形成する布帛形成工程。（Ｂ）：溶媒で希釈したマ
トリックス樹脂溶液を、（Ａ）布帛形成工程で得られた
布帛に含浸する含浸工程。（Ｃ）：（Ｂ）含浸工程で得
られたマトリックス樹脂溶液が含浸した布帛から溶媒を
乾燥する脱溶媒工程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶媒で希釈したマ
トリックス樹脂溶液を布帛に含浸するウェットプリプレ
グの製造において、布帛の目開きを最小限に抑えるウェ
ットプリプレグの製造方法、前記方法により製造された
ウェットプリプレグを用いる複合材料の製造方法、およ
び前記ウェットプリプレグの製造においても布帛の目開
きを最小限に抑えることができるウェットプリプレグ用
布帛、それからなるウェットプリプレグならびに複合材
料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より複合材料は、優れた力学特性、
軽量化等の要求特性を満たすことから主に航空機等の輸
送機器、スポーツ用具等の各種分野に用いられてきた。
これら複合材料の代表的な製造方法としては、強化繊維
束にマトリックス樹脂を予備含浸した中間基材であるプ
リプレグを作製し、これをオートクレーブやプレス等に
より成形する方法が広く用いられている。

【０００３】かかるプリプレグの製造方法は、溶媒で希
釈したマトリックス樹脂溶液を含浸するウェット法と、
加熱溶融させたマトリックス樹脂を含浸するホットメル
ト法とに大別される。ウェット法は簡易な装置で製造可
能なため低コストでプリプレグを製造することができる
利点があり、ホットメルト法は加熱装置が必要なため製
造装置が高価になるが溶媒を使用しない利点があり、そ
れぞれが必要に応じて使い分けられている。以下、本発
明ではウェット法により製造されるプリプレグを特にウ
ェットプリプレグと呼称する。

【０００４】このウェットプリプレグの製造方法におい
て、低コスト化のために太い強化繊維束（一般的に６千
フィラメント以上）を用い、かつ小さい強化繊維目付
（一般的に３５０ｇ／ｍ²以下）の布帛を用いた場合、
マトリックス樹脂溶液を含浸させて脱溶媒（乾燥）する
際に、強化繊維束の交錯点が少なく形態が不安定なた
め、溶媒の乾燥時に働くマトリックス樹脂溶液の表面張
力および脱溶媒に伴う凝集力により、強化繊維束が集束
して布帛が大きく目開きする問題点があった。また、生
産効率を高くするために上記脱溶媒温度を高くすればす
る程この問題は顕著となるだけでなく、プリプレグ表面
に溶媒が沸騰した発泡跡が形成され、製造効率やプリプ
レグの外観品位の面からも大きな障害となっていた。こ
のように目開きした（更には、発泡跡が形成された）プ
リプレグを用いて成形した複合材料は、特に航空機用の
構造部材（例えばフェアリング）や内装部材（例えばハ
ニカムサンドイッチ板）等で強く要求される部材の外観
品位、水分や炎の遮蔽性（水分凍結時の体積膨張でサン
ドイッチ板を破損することを防止したり、火災の時に乗
客の安全を確保したりする必要がある）に劣るだけでな
く、複合材料への成形性にも劣る。

【０００５】かかる問題に対して、例えば特開２００１
−２２６８５０号公報等には、熱可塑性樹脂の融着にて
強化繊維束を固定し、強化繊維束の集束を抑制する旨の
記載がある。しかしながら、融着による強化繊維束の固
定効果を利用する場合、強化繊維束中の各フィラメント
を融着するくらい多量の熱可塑性樹脂を用い、かつ強化
繊維束の内部に潜り込める位の小さな高コストの熱可塑
性樹脂を用意しなければ効果が発現しない問題があっ
た。また、前記熱可塑性樹脂は、前記固定効果を発現す
るためにマトリックス樹脂を希釈する溶媒には不溶であ
ることが必要であるがゆえ、プリプレグ中に融着した形
態のまま残存する。この残存したものが複合材料に成形
した際に外観品位を低下させるといった問題も存在し
た。更には、融着する熱可塑性樹脂とマトリックス樹脂
との組み合わせ（相性）が布帛の目開きおよび複合材料
の特性（例えば外観品位、水分や炎の遮蔽性、成形性
等）に多大な影響を与えるにも関わらず、かかる提案に
はそれに関する記載がみられない。

【０００６】また、例えば特開平８−１５８２０７号公
報、特開平７−３１４４４３号公報、特表平３−５０１
９５７号公報等には、形態安定剤や目止め剤等により布
帛の形態安定性や取り扱い性を向上する旨の記載があ
る。しかしながら、これらの提案には、本発明の課題で
あるウェット法によるプリプレグ製造時に発生する布帛
の目開きに及ぼす影響に関する記載だけでなく、形態安
定剤とマトリックス樹脂との組み合わせ（相性）に関す
る記載もみられない。

【０００７】つまり、以上の提案によると、ウェット法
によるプリプレグの製造において、用いる布帛の目開き
を最小限に抑えるウェットプリプレグの製造方法は未だ
に完成されておらず、この要求を満たす技術が渇望され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、布帛の目開きが最小限に抑制され、
外観品位、水分や炎の遮蔽性、成形性に優れる複合材料
を低コストに（高い製造効率で）得ることができるウェ
ットプリプレグの製造方法、前記方法により製造される
ウェットプリプレグを用いた複合材料の製造方法を提供
とするものである。更には、ウェットプリプレグの製造
においても布帛の目開きを最小限に抑えることができる
ウェットプリプレグ用布帛、それからなるウェットプリ
プレグならびに複合材料を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、次のような手段を採用するものである。
すなわち、本発明のウェットプリプレグの製造方法は、
強化繊維束により構成される布帛に、溶媒で希釈したマ
トリックス樹脂溶液を含浸するウェットプリプレグの製
造方法であって、少なくとも次の（Ａ）〜（Ｃ）の工程
からなることを特徴とするものである。

【００１０】（Ａ）：前記溶媒に少なくとも部分的に可
溶で、かつ、前記マトリックス樹脂よりも高い粘度を有
するバインダーであるか、または、前記溶媒に少なくと
も部分的に可溶で、かつ、前記マトリックス樹脂よりも
短いゲル化時間を有するバインダーかのいずれかのバイ
ンダーが、前記布帛に２〜２０重量％の範囲内で点状ま
たは不連続状に付着している布帛を形成する布帛形成工
程。

【００１１】（Ｂ）：前記溶媒で希釈したマトリックス
樹脂溶液を、前記（Ａ）布帛形成工程で得られた布帛に
含浸する含浸工程。

【００１２】（Ｃ）：前記（Ｂ）含浸工程で得られたマ
トリックス樹脂溶液が含浸した布帛から溶媒を乾燥する
脱溶媒工程。

【００１３】また、本発明の複合材料の製造方法は、少
なくとも次の（Ｄ）、（Ｅ）の工程を含むことを特徴と
するものである。

【００１４】（Ｄ）：上記方法で製造されるウェットプ
リプレグを１層以上積層する積層工程。

【００１５】（Ｅ）：積層したウェットプリプレグ中の
マトリックス樹脂を硬化させる硬化工程。

【００１６】また、本発明のウェットプリプレグ用布帛
は、強化繊維束により構成される布帛に少なくともバイ
ンダーが付着しているウェットプリプレグ用布帛であっ
て、該布帛が次の条件［I］〜［III］のいずれをも満た
し、かつ、該バインダーが次の条件［IV］〜［VI］のい
ずれをも満たすことを特徴とするものである。

【００１７】条件［I］：布帛中の強化繊維束の幅が３
〜３０ｍｍの範囲内である。

【００１８】条件［II］：布帛の強化繊維の目付が５０
〜３５０ｇ／ｍ２の範囲内である。

【００１９】条件［III］：布帛のカバーファクターが
９５〜１００％の範囲内である。

【００２０】条件［IV］：バインダーが布帛に点状また
は不連続状に付着している。

【００２１】条件［V］：布帛にバインダーが２〜２０
重量％の範囲内で付着している。

【００２２】条件［VI］：バインダーが熱硬化性樹脂で
ある。

【００２３】また、本発明のウェットプリプレグは、前
記ウェットプリプレグ用布帛に、マトリックス樹脂とし
て、自己硬化性の熱硬化性樹脂または硬化剤を含む熱硬
化性樹脂を３０〜６０重量％の範囲内で含有してなるウ
ェットプリプレグであって、該ウェットプリプレグのカ
バーファクターが９０〜１００％の範囲内であることを
特徴とするものである。

【００２４】また、本発明の複合材料は、かかるウェッ
トプリプレグを用いて成形した複合材料であって、該複
合材料のカバーファクターが９５〜１００％の範囲内で
あることを特徴とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり、布
帛の目開きが最小限に抑制され、外観品位、水分や炎の
遮蔽性、成形性に優れる複合材料を低コストに（高い製
造効率で）得ることができるウェットプリプレグについ
て鋭意検討し、特定のバインダーとマトリックス樹脂と
を選択してウェットプリプレグを製造してみたところ、
かかる課題を一挙に解決することを究明したものであ
る。

【００２６】本発明のウェットプリプレグの製造方法
は、強化繊維束により構成される布帛に、溶媒で希釈し
たマトリックス樹脂溶液を含浸するウェットプリプレグ
の製造方法であって、少なくとも次の（Ａ）〜（Ｃ）の
工程からなるものである。 （Ａ）布帛形成工程 後述のマトリックス樹脂を希釈する溶媒に少なくとも部
分的に可溶であり、かつ、下記マトリックス樹脂よりも
高い粘度を有するバインダーであるか、または前記溶媒
に少なくとも部分的に可溶で、かつ、下記マトリックス
樹脂よりも短いゲル化時間を有するバインダーかのいず
れかのバインダーが、布帛に２〜２０重量％の範囲で、
点状または不連続状に付着している布帛を形成する。

【００２７】本発明の特徴の一つとして、前記溶媒に少
なくとも部分的に可溶であり、かつ、下記マトリックス
樹脂よりも高い粘度を有するバインダーであるか、また
は前記溶媒に少なくとも部分的に可溶で、かつ、下記マ
トリックス樹脂よりも短いゲル化時間を有するバインダ
ーかのいずれかを選択して布帛に付着しているところが
挙げられる。従来、用いられているバインダーは、その
融着により強化繊維束を単に固定する効果のみで布帛の
目開きを防止するため、かかる固定効果を発現するため
に溶媒に対しては不溶でなければならなかった。しかし
ながら、本発明は、溶媒に少なくとも部分的に可溶であ
り、かつ、マトリックス樹脂よりも高い粘度を有するバ
インダーか、または溶媒に少なくとも部分的に可溶であ
り、かつ、マトリックス樹脂よりも短いゲル化時間を有
するバインダーかのいずれかを用いることにより、従来
技術よりも一層高い目開き防止効果を発現することを見
出したものであり、かかる従来技術とは全く逆の思想に
基づくものである。

【００２８】ここで、かかるバインダーが上記の特異的
な効果を発現する理由は次のように推察される。まず、
ウェットプリプレグへの加工時に発生する布帛の目開き
は、後述の（Ｃ）脱溶媒工程における溶媒の乾燥時に働
くマトリックス樹脂溶液の表面張力および脱溶媒に伴う
凝集力が主原因となって発生する。この現象は、低コス
ト化のために太い強化繊維束（一般的に６千フィラメン
ト以上）を用い、かつ小さい強化繊維目付（一般的に３
５０ｇ／ｍ²以下）で形成されている、強化繊維束の交
錯点が少なく形態が不安定な布帛を用いた場合に顕著と
なる。ここで、ウェットプリプレグに加工される迄の間
に、布帛に付着している上記バインダーが溶媒に溶解す
ると、布帛中に含浸したマトリックス樹脂溶液中で溶解
したバインダーがマトリックス樹脂と混合（または相溶
化）され、含浸したマトリックス樹脂溶液の粘度を高
く、またはゲル化時間を短くさせる。このことにより、
表面張力や凝集力ではその粘度に打ち勝って強化繊維束
を集束できず、布帛の目開きを抑制するのである。

【００２９】また、かかる目開き以外にも、製造効率を
高くするために脱溶媒温度を溶媒沸点以上に高くした場
合は、ウェットプリプレグ表面に溶媒が沸騰した発泡跡
が形成される問題があるが、本発明のバインダーによる
と、上述の粘度を高くする効果またはゲル化時間を短く
する効果により上記発泡跡の問題をも解決する。つま
り、かかるバインダーは、マトリックス樹脂や溶媒との
組み合わせ（相性）を考慮して選択される必要がある。

【００３０】ここで、かかるバインダーが溶媒に少なく
とも部分的に可溶であるとは、バインダーが後述のマト
リックス樹脂の希釈に用いられる溶媒に少なくとも部分
的に溶解することを指す。より具体的には、前記溶媒４
８ｇとバインダー２ｇとを混合し、溶媒が揮発しにくい
様に処理して室温で２４時間または溶媒の沸点より１０
℃低い温度で１５分経過した後にバインダーが少なくと
も部分的に溶解するかどうかで判断する。より高く本発
明の効果を発現するためには上記条件でバインダーが３
０重量％以上溶解するのが好ましく、更に好ましくは７
０重量％以上、とりわけ１００重量％であるのが好まし
い。なお、溶媒が揮発性が高い場合は、上記溶媒比率に
なるように溶媒を適宜追加または還流するものとする。
また、既に布帛に付着しているバインダーについて溶媒
に可溶かどうか検証する場合は、布帛からバインダーの
みを削り落としたものを用いてもよいし、バインダーが
付着した布帛そのものを用いてバインダーと溶媒とが上
記比率になるようにして評価を行ってもよい。

【００３１】ここで、かかるバインダーがマトリックス
樹脂よりも高い粘度を有するとは、かかるバインダーお
よびマトリックス樹脂の粘度を、それぞれが硬化しない
同一温度で粘弾性測定装置にて測定した粘度（単位はＰ
ａ・ｓ）を比較して、バインダー粘度の方がマトリック
ス樹脂粘度よりも高いことを指す。より高く本発明の効
果を発現するためにはバインダー粘度がマトリックス樹
脂粘度の２００％以上であるのが好ましく、更に好まし
くは４００％以上、とりわけ５００％以上であるのが好
ましい。

【００３２】また、かかるバインダーがマトリックス樹
脂よりも短いゲル化時間を有するとは、かかるバインダ
ーおよびマトリックス樹脂のゲル化時間を、それぞれが
硬化またはゲル化する同一温度でキュラストメーターに
て測定したゲル化時間を比較して、バインダーのゲル化
時間の方が短いことを指す。より高く本発明の効果を発
現するためにはバインダーのゲル化時間がマトリックス
のゲル化時間の８０％以下であるのが好ましく、更に好
ましくは５０％以下、とりわけ３０％以下であるのが好
ましい。なお、本発明でいうゲル化時間とは、測定サン
プルが測定温度で示す最大ねじりトルクの１０％のねじ
りトルクを発生した時間（ｔ₁₀、単位は秒）を指す。な
お、上記粘度とゲル化時間のいずれかの測定に供するバ
インダーまたはマトリックス樹脂は、溶媒で希釈された
ものを用いて比較しても希釈していないものを比較して
もよく、溶媒に希釈されたものを比較する場合は希釈濃
度を同一にしたものを測定に供せばよい。この場合、上
記粘度およびゲル化時間については溶媒の沸点以上の温
度で同じ温度履歴になる様に比較する。

【００３３】かかるバインダーとして、溶媒に少なくと
も部分的に可溶であり、かつマトリックス樹脂よりも高
い粘度を有し、かつ短いゲル化時間を有するものを使用
すると、本発明の課題を確実に発現することができるた
め好ましい。

【００３４】ここで、かかるバインダーの融点または軟
化点には特に制限はないが、付着するための加工温度の
面から３０〜１５０℃の範囲内であるのが好ましい。よ
り好ましくは５０〜１４０℃、更に好ましくは７０〜１
２０℃の範囲内である。ここで融点とは、示差走査熱量
計（ＤＳＣ）から計測される溶解温度を指し、ＤＳＣに
て融点を示すバインダーはその融点を基準とする。融点
を示さないバインダーは、軟化点（環球法、ＪＩＳ Ｋ
７２３４）を基準とする。

【００３５】かかるバインダーは、布帛にバインダーが
２〜２０重量％の範囲内で、点状または不連続状に付着
される。より好ましいバインダー量は３〜１５重量％、
更に好ましくは４〜１０重量％の範囲内である。バイン
ダー量が２重量％未満であると本発明の課題を満足に解
決できるレベルの効果が期待できない。また２０重量％
を越えるとバインダーにより後述のマトリックス樹脂の
含浸を阻害する場合があるだけでなく、布帛が剛直にな
って布帛の取り扱い性に劣り、プリプレグへの加工性が
低下する。なお、最適なバインダー量は、バインダーの
付着形態に影響を受ける。例えば、点状と不連続状とで
は最適なバインダー量は異なる。また、点状といっても
μｍレベルの微細な点状と、ｍｍレベルの粗い点状とで
も同様である。具体的には、点状でも、点が微細になる
程より少ないバインダー量で本発明の効果を発現する傾
向を示し、点状または不連続状が数〜数百μｍレベルの
微細なものである場合はバインダー量を減量でき、２〜
１０重量％、より好ましくは３〜８重量％の範囲内がよ
い。一方、それ以上大きい（ｍｍレベルの）レベルの粗
大なものである場合はバインダーは相対的に多く必要で
あり、６〜２０重量％、より好ましくは８〜１５重量％
の範囲内がよい。

【００３６】バインダーが付着している形態を図面を参
照して説明する。図１、２はそれぞれ本発明で使用する
布帛の一態様を示した平面図である。図３は本発明で使
用する布帛の一態様を示した断面図である。ここで、バ
インダー１４は、図１のように点状に布帛の表面に付着
していてもよいし、図２のように不連続状に布帛の表面
に付着していてもよし、図３のように点状に布帛中に均
一に分散して存在してもよい。バインダーの種類、その
付着方法によって好ましい付着形態は異なり、必要に応
じて適宜選択するのが好ましい。特に、図１、３に示す
ように布帛の表面に点在して付着している場合、その点
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に付着することが可能となるため、
３ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、更に好ましく
は５００μｍ以下、とりわけ１００μｍ以下であるのが
よい。また、かかるバインダーは布帛の表面に偏在して
存在してもよいし、布帛中に均一に分散して存在しても
よいが、布帛の表面に偏在して付着させるとバインダー
の付着が簡易でその製造効率が高いため好ましい。

【００３７】かかるバインダーを上記形態で強化繊維束
または布帛に付着する方法としては、次の（Ａａ）〜
（Ａｄ）が代表的な例として挙げられる。

【００３８】（Ａａ）パウダーコーティング法：粒子状
バインダーを例えば気体、ローラー、重力、静電気等に
より塗布した後に、例えば加熱、加圧、これらの組み合
わせ等により付着する。ここで、加熱は遠赤外線ヒータ
ーやカートリッジヒーター等で、加圧はローラーやプレ
ス等を用いることができ、好ましくはホットローラーで
加熱・加圧を同時に行うのがよい。

【００３９】（Ａｂ）ホットメルトコーティング法：加
熱等により溶融したバインダーを例えば加熱気体、接触
ローラー、重力等により塗布、付着する。

【００４０】（Ａｃ）ウェットコーティング法：水、有
機溶媒等の液体媒体中にバインダーを溶解または分散さ
せたエマルジョンまたはディスパージョン等を用いて塗
布した後に、例えば加熱、真空吸引等により脱液体媒体
を乾燥、付着する。

【００４１】（Ａｄ）貼り合わせ法：点状または不連続
状に予め形成されたバインダー（例えば離型紙上にバイ
ンダーをコーティングしたフィルム、不織布等）を貼り
合わせて、例えば加熱、加圧等により付着する。

【００４２】上記（Ａａ）パウダーコーティング法はバ
インダーを簡易に切り替えることができるため少量多品
種の製造に適し、上記（Ａｂ）ホットメルトコーティン
グ法は例えば液体媒体中に溶解したりするバインダーの
加工を省略できるため多量少品種の製造に適する。本発
明では、両者の方法を状況に応じて適宜選択しするのが
好ましいが、とりわけ製造設備が簡易である（Ａａ）パ
ウダーコーティング法でバインダーを付着するのが好ま
しい。なお、上記（Ａａ）〜（Ａｄ）のいずれの方法に
おいても、特にバインダーが硬化（架橋）するものであ
る場合、バインダーの溶媒への可溶性を極力維持するた
めに、バインダーの硬化を最小限に抑制するような条件
にて付着するのが好ましい。特に加熱により付着させる
場合、特にその温度と滞留時間を厳密に管理するのがよ
い。

【００４３】かかるバインダーが上記範囲内で点状また
は不連続状に付着している布帛を形成する方法として
は、例えば次の（Ａ１）、（Ａ２）が挙げられる。

【００４４】（Ａ１）後付着法：強化繊維束を用いて予
め布帛を製布したものに、バインダーを上記方法等で点
状または不連続状に付着させることにより、上記バイン
ダーが付着している布帛を形成する。この方法では製布
された布帛にバインダーを付着するため、布帛のカバー
ファクター（詳細は後述）は高い方が好ましい。高いカ
バーファクターを有する布帛を製布するには、布帛にす
る前の強化繊維束または布帛に元の糸幅より広くする処
理（開繊処理）を施すのが好ましく、例えば圧縮気体、
物理的な接触（例えばローラー振動、圧子振動や打ち付
け等）を作用させることにより開繊することができる。
より効率的に開繊処理としては、強化繊維束が通過する
ローラーを振動させる処理、布帛に圧縮気体を吹き付け
る処理、布帛が通過するローラーを振動させたりする処
理が挙げられ、これらを組み合わせると更に効率的に開
繊処理が行える。

【００４５】（Ａ２）前付着法：強化繊維束にバインダ
ーを上記の方法等で予め点状または不連続状に付着さ
せ、それを用いて布帛を製布することにより、上記バイ
ンダーが付着している布帛を形成する。バインダーが付
着する前もしくは後の強化繊維束、または布帛には前記
開繊処理を施してもよい。

【００４６】また、ここで形成されるバインダーが付着
している布帛は、カバーファクターが９５〜１００％の
範囲内であるのが好ましい。より好ましくは９７〜１０
０％、更に好ましくは９９〜１００％の範囲内である。
かかるカバーファクターが９５％未満であると、ウェッ
トプリプレグへの加工時にカバーファクターが減少した
場合、本発明の課題を解決する複合材料を得られない場
合がある。ここで、布帛のカバーファクターを上記範囲
内にするためには、布帛を形成する方法としては、上記
（Ａ１）後付着法にて形成するのが好ましい。かかるカ
バーファクターとは、平面状にした布帛をその垂線方向
から見て、２００ｍｍ×２００ｍｍの単位面積における
布帛中の強化繊維束（場合によっては補助糸やステッチ
糸や結節糸等）が存在しない（カバーできていない）開
口部分の百分率を指し、カバーファクター（％）＝開口
部分の合計面積（ｍｍ２）／４００により算出される。
かかる開口部分に関しては、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、合計面積を算出する。

【００４７】強化繊維束により構成される布帛の形態と
しては、例えば織物（一方向性、二方向性、五方向性三
次元等）、編物、組物、不織布、一方向に引き揃えられ
たシートやリボンやテープ（以下、一方向シートと称
す）、一方向シートを２層以上重ね合わせた多軸シート
等が挙げられ、これら布帛はステッチ糸、結節糸等によ
る物理的接合や、本発明のバインダー等による化学的接
合等の各種接合手段により複数のものを一体化したもの
であってもよい。輸送機器（特に航空機）の構造部材、
内装部材、外層部材として用いる場合には、一方向性ま
たは二方向性織物であるとウェットプリプレグへの加工
性に優れるため好ましい。

【００４８】また、かかる布帛は、後述マトリックス樹
脂の含浸の面から、その目付は５０〜３５０ｇ／ｍ２、
より好ましくは８０〜２５０ｇ／ｍ２、更に好ましくは
１４０〜２００ｇ／ｍ２の範囲内である。

【００４９】本発明における布帛を構成する強化繊維束
としては、例えば炭素繊維や黒鉛繊維（ＰＡＮ系、ピッ
チ系、セルロース系等）、ガラス繊維（Ｓガラス、Ｅガ
ラス、Ｔガラス等）、有機繊維（アラミド、パラフェニ
レンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、
高強度ポリエチレン等）、これらを２種類以上併用した
ものを使用することができる。中でも、炭素繊維は比強
度・比弾性率に優れ、殆ど吸水、燃焼しないので、航空
機用途の強化繊維束として好ましく用いられる。また、
かかる強化繊維束は、優れた力学特性、取り扱い性等を
付与するために、カップリング剤やサイジング剤等の表
面処理剤を予め付与することができる。かかる表面処理
剤としては、例えばシラン系、チタネート系等のカップ
リング剤、エポキシ系、ウレタン系、エーテル系、エス
テル系、アミド系、アクリル系のサイジング剤等が挙げ
られ、後述のマトリックス樹脂に応じて適宜選択するこ
とができる。ここで、用いる強化繊維束は、無撚でも有
撚でも使用することができるが、力学特性（引張、圧縮
等）の面からは実質的に無撚のものが好ましい。 （Ｂ）含浸工程 前記溶媒で希釈したマトリックス樹脂溶液を前記（Ａ）
布帛形成工程で得られた布帛に含浸する。

【００５０】この含浸工程で、バインダーは溶媒に浸漬
されるため、少なくとも部分的には溶解させる。バイン
ダーは全て溶解させてもよいが、必ずしも全て溶解させ
る必要はなく、溶解が少なくとも部分的に溶解させれば
よい。かかるバインダーは後述の（Ｃ）脱溶媒工程でも
引き続き溶媒に溶解させることができ、特に加熱して溶
媒を乾燥する場合は、加熱された溶媒の方がバインダー
の溶解速度が早いため急速に溶媒中に溶解し、本発明の
効果を十分に発現するに至る。

【００５１】本発明で使用するバインダーおよびマトリ
ックス樹脂は、上記特性を満足するものであれば適宜選
択して使用することができ、熱硬化性樹脂および／また
は熱可塑性樹脂を使用することができる。その中でも、
本発明の効果を高く発現する好ましい例としては、前記
バインダーと前記マトリックス樹脂とが、それぞれ次の
ａ群とｂ群とから選ばれる少なくとも１種であるものが
挙げられる。

【００５２】（ａ群）：硬化剤を含む熱硬化性樹脂、硬
化剤を含まない熱硬化性樹脂、自己硬化性の熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂。

【００５３】（ｂ群）：自己硬化性の熱硬化性樹脂、硬
化剤を含む熱硬化性樹脂。

【００５４】ここで、かかる熱硬化性樹脂としては、例
えばエポキシ、フェノール、ポリベンゾイミダゾール、
ベンゾオキサジン、シアネートエステル、不飽和ポリエ
ステル、ビニルエステル、ユリア・メラミン、ビスマレ
イミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等や、これらの
共重合体、変性体および２種類以上ブレンドした樹脂、
更にエラストマーやゴム成分、硬化剤、硬化触媒等を添
加した樹脂等を使用することができる。ここで自己硬化
性の熱硬化性樹脂とは、硬化剤と含まない熱硬化性樹脂
であって、加熱や加圧等のエネルギーにより単独で硬化
できるものを指し、例えばレゾール系フェノール、ビス
マレイミド樹脂等が挙げられる。

【００５５】かかる熱可塑性樹脂としては、例えばポリ
エステル、ポリオレフィン、スチレン系樹脂、ポリオキ
シメチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、
ポリジシクロペンタジエン、ポリカーボネート、ポリメ
チレンメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレ
ンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテル
イミド、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテル
スルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリ
アリレート、ポリエーテルニトリル、フェノール、フェ
ノキシ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹
脂、更に熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、
変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂等を使用す
ることができる。また、更に耐衝撃性向上のために、そ
の他のエラストマーもしくはゴム成分を添加した樹脂で
あってもよい。

【００５６】これらの中でも、バインダーとマトリック
ス樹脂の組み合わせが、硬化剤を含むノボラック系フェ
ノール樹脂とレゾール系フェノール樹脂との組み合わせ
であると、本発明の効果を最大限に発現することができ
る。かかるノボラック系フェノール樹脂の硬化剤として
は、ヘキサメチレンテトラミンであるのが好ましく、硬
化剤を含むノボラック系フェノール樹脂１００重量％に
２〜２０重量％の範囲内で含まれているのが好ましい。
更に好ましくは５〜１５重量％、とりわけ８〜１２重量
％の範囲内であるのが好ましい。

【００５７】この他の本発明の効果を最大限に発現する
組み合わせとしては、バインダーとマトリックス樹脂の
組み合わせが、硬化剤を含むエポキシ樹脂と硬化剤を含
むエポキシ樹脂との組み合わせが挙げられる。かかるマ
トリックス樹脂として用いられるエポキシ樹脂の硬化剤
としては、少なくともジアミノジフェニルスルフォン
（例えば、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、
４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、その組み合わ
せ等）またはジシアンジアミドが含まれているのが好ま
しい。また、かかるバインダーとして用いられるエポキ
シ樹脂の硬化剤としては、少なくともマトリックス樹脂
の硬化剤よりも硬化速度の速い、または硬化温度が低い
もの（例えば脂環式アミン、イミダゾール系化合物等）
が含まれているのが好ましい。これらマトリックス樹脂
およびバインダーの硬化剤の量はエポキシ樹脂の種類に
よって異なるが、硬化剤のエポキシに対する化学量論的
比率で０．２〜１．５の範囲内であるのが好ましい。よ
り好ましくは０．７〜１．３の範囲内である。 （Ｃ）脱溶媒工程 前記（Ｂ）含浸工程で得られたマトリックス樹脂溶液が
含浸した布帛から溶媒を乾燥する。かかる溶媒は全て乾
燥させる必要はなく、プリプレグのドレープ性、タック
性の面から、適当量（プリプレグに１〜１０重量％、よ
り好ましくは２〜６重量％）の溶媒をプリプレグ中に残
存させてもよい。

【００５８】マトリックス樹脂溶液が含浸された布帛か
ら溶媒を乾燥させる手段としては、加熱、真空吸引等の
方法を適宜選択して使用することができるが、装置を簡
易にできる加熱により乾燥するのが好ましい。特に加熱
で溶媒を乾燥する場合、溶媒の沸点以上の温度（より好
ましくは溶媒沸点より４０℃高い温度以上、更に好まし
くは７０℃高い温度以上）に加熱して乾燥すると、乾燥
する時間を短くでき、ウェットプリプレグの製造効率を
高くすることができるため好ましい。また同様の理由
で、別の視点からは、マトリックス樹脂溶液が含浸され
た布帛から溶媒を乾燥させるまでに与える熱量（＝滞留
時間（分）×温度（℃））が２００以上（より好ましく
は２５０以上、更に好ましくは３００以上）であるのが
好ましい。しかしながら、上記温度以上または熱量以上
で乾燥させた場合、上記（Ａ）布帛形成工程において本
発明のバインダーを布帛に付着させていないと、布帛の
目開きが特に著しく発現し、複合材料の成形に堪え得る
ウェットプリプレグが得られないだけでなく、プリプレ
グ上に溶媒の発泡跡が形成され、複合材料の外観品位を
一層低下させる原因となる。すなわち、上記温度または
熱量で乾燥させる場合には本発明の効果を一層高く発揮
することができる。なお、乾燥温度または熱量の上限は
マトリックス樹脂によって異り、劣化しない程度に抑え
る必要があるが、それぞれ２５０℃以下または１５００
以下であるのが一般的である。

【００５９】また、かかる脱溶媒工程で形成されるウェ
ットプリプレグは、上述のカバーファクターが９０〜１
００％の範囲内であるのが好ましい。より好ましくは９
５〜１００％、更に好ましくは９７〜１００％の範囲内
である。かかるカバーファクターが９０％未満である
と、複合材料に成形した時に十分高いカバーファクター
とならず、本発明の課題を解決できない場合がある。こ
こでのウェットプリプレグのカバーファクターは、上記
（Ａ）布帛形成工程でのバインダーが付着している布帛
のカバーファクターよりも５％までなら低くても本発明
の課題を解決できる。その理由は、布帛からウェットプ
リプレグへの加工でカバーファクターを高くすることは
困難であるが、ウェットプリプレグを複合材料に成形す
る場合は、必要に応じて加熱・加圧して成形することが
でき、前記加熱・加圧時にカバーファクターをある程度
までなら高くすることができるためである。

【００６０】上記（Ｃ）脱溶媒工程を経たウェットプリ
プレグは、この後に巻き取られたり、シート状にカット
されたりして、後述の複合材料に成形する。

【００６１】本発明の複合材料の製造方法は、上記製造
方法で製造されるウェットプリプレグを用いて、少なく
とも次の（Ｄ）〜（Ｆ）の工程を含むものである。 （Ｄ）積層工程 上記製造方法で製造されるウェットプリプレグを少なく
とも１層以上積層する。この時に、上記バインダーを付
着した面を最外層に実質的に露出しないように積層する
と、複合材料の外観品位を一層高くできるため好まし
い。

【００６２】この積層工程では、プリプレグを単独で積
層することもできるし、プリプレグをスキンとし、ハニ
カムやフォーム材等をコアとして、サンドイッチ構造に
なるように積層することもできる。特に航空機の構造部
材や内装部材の場合には、前記サンドイッチ構造に積層
する場合が多い。 （Ｅ）硬化工程 積層したウェットプリプレグ中のマトリックス樹脂を硬
化させる。硬化させる手段としては、加熱、加圧、電子
線照射、湿気付与、これらの組み合わせ等の方法を適宜
選択して適用することができるが、外観品位や水分や炎
の遮蔽性に優れる複合材料を得るためには、オートクレ
ーブやプレス等を用いて加熱しながら加圧することによ
り硬化させるのが好ましい。

【００６３】上記（Ｅ）硬化工程を経た複合材料は、必
要に応じて、冷却、後加工（切り出し、トリミング、サ
ンディング、塗装等）されてもよい。

【００６４】本発明のウェットプリプレグ用布帛は、強
化繊維束により構成される布帛に少なくともバインダー
が付着しているウェットプリプレグ用布帛であって、該
布帛が次の条件［I］〜［III］のいずれをも満たし、か
つ該バインダーが次の条件［IV］〜［VI］のいずれをも
満たすものである。

【００６５】条件［I］：布帛中の強化繊維束の幅が３
〜３０ｍｍの範囲内である。より好ましくは５〜１５ｍ
ｍ、更に好ましくは６〜１２ｍｍの範囲内である。かか
る強化繊維束の幅が３ｍｍ未満だと、本発明のバインダ
ーを用いなくてもウェットプリプレグに加工した時の目
開きは顕著な問題とならない。また、３０ｍｍを越える
と、布帛形態が余りにも不安定で、製布が困難となる。
なお、かかる強化繊維束の幅は、たて糸とよこ糸との平
均値を指す。

【００６６】条件［II］：布帛の強化繊維の目付が５０
〜３５０ｇ／ｍ２の範囲内である。より好ましくは８０
〜２５０ｇ／ｍ２、更に好ましくは１４０〜２００ｇ／
ｍ２の範囲内である。かかる強化繊維の目付が５０ｇ／
ｍ２未満だと、布帛の形態が余りにも不安定で、製布が
困難となる。また、３５０ｇ／ｍ２を越えると、本発明
のバインダーを用いなくてもウェットプリプレグに加工
した時の目開きは顕著な問題とならない。

【００６７】条件［III］：布帛のカバーファクターが
９５〜１００％の範囲内である。より好ましくは９７〜
１００％、更に好ましくは９９〜１００％の範囲内であ
る。かかるカバーファクターが９５％未満であると、本
発明の課題を解決するものを得られない。かかるカバー
ファクターとは、前述のものと同一のものである。

【００６８】条件［IV］：バインダーが布帛に点状また
は不連続状に付着している。

【００６９】バインダーが付着している形態は、図１の
ように点状に布帛の表面に付着していてもよいし、図２
のように不連続状に布帛の表面に付着していてもよし、
図３のように点状に布帛中に均一に分散して存在しても
よい。バインダーの種類、その付着方法によって好まし
い付着形態は異なり、必要に応じて適宜選択するのが好
ましい。特に、図１、３に示すように布帛の表面に点在
して付着している場合、その点の平均直径（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に付
着することが可能となるため、３ｍｍ以下、より好まし
くは１ｍｍ以下、更に好ましくは５００μｍ以下、とり
わけ１００μｍ以下であるのがよい。また、かかるバイ
ンダーは布帛の表面に偏在して存在してもよいし、布帛
中に均一に分散して存在してもよいが、布帛の表面に偏
在して付着させるとバインダーの付着が簡易でその製造
効率が高いため好ましい。

【００７０】条件［V］：布帛にバインダーが２〜２０
重量％の範囲内で付着している。より好ましくは３〜１
５重量％、更に好ましくは４〜１０重量％の範囲内であ
る。バインダー量が２重量％未満であると本発明の課題
を満足に解決できるレベルの効果が期待できない。また
２０重量％を越えるとバインダーによりマトリックス樹
脂の含浸を阻害する場合があるだけでなく、布帛が剛直
になって布帛の取り扱い性に劣り、プリプレグへの加工
性が低下する。なお、最適なバインダー量は、上述の様
にバインダーの付着形態に影響を受ける。点状または不
連続状が数〜数百μｍレベルの微細なものである場合は
バインダー量を減量でき、２〜１０重量％、より好まし
くは３〜８重量％の範囲内がよい。一方、それ以上大き
い（ｍｍレベルの）レベルの粗大なものである場合はバ
インダーは相対的に多く必要であり、６〜２０重量％、
より好ましくは８〜１５重量％の範囲内がよい。

【００７１】条件［VI］：バインダーが熱硬化性樹脂で
ある。かかる熱硬化性樹脂としては、上記ウェットプリ
プレグの製造方法において記載したものと同様のものを
使用することができ、硬化剤は含んでも含まれなくても
よいが、本発明の効果を高く発現するためには上述の通
り、硬化剤（硬化促進剤、触媒等も含む）が配合されて
いるのが好ましい。とりわけ、硬化剤（好ましくはヘキ
サメチレンテトラミン）を含むノボラック系フェノール
樹脂、または硬化剤を含むエポキシ樹脂であると、本発
明の効果を最大限に発現することができる。上記のバイ
ンダーを使用する場合、マトリックス樹脂は、それぞれ
レゾール系フェノール樹脂、または少なくとも硬化剤と
してジアミノジフェニルスルフォンまたはジシアンジア
ミドを含むエポキシ樹脂であると、より一層本発明の効
果を発現する。

【００７２】かかるバインダーに熱可性樹脂（ポリマ
ー）を用いると、その粘度の高さに起因して付着時に殆
どフローが発生しない。そのため、布帛表面にバインダ
ーの凹凸がそのまま残存してしまうため好ましくない。
この凹凸は、ウェットプリプレグにした時も残存し、そ
の外観品位に悪影響を及ぼす。また、かかるウェットプ
リプレグをプレスを用いて複合材料に成形する場合、複
合材料の取り出し時の型開きは高温（硬化温度）のまま
で行うのが一般的であるが、かかるバインダーは高温で
は一般的に軟化しているため、プリプレグ同士や、プリ
プレグとその他の挿入物（例えばハニカム）との接着に
悪影響を及ぼし、場合によっては剥離を引き起こしてし
まうといった問題も存在する。

【００７３】本発明のウェットプリプレグ用布帛におけ
る、強化繊維束から構成される布帛の形態としては、上
記ウェットプリプレグの製造方法において記載したもの
と同様のものを使用することができ、一方向性または二
方向性織物であるとウェットプリプレグへの加工性に優
れるため好ましい。

【００７４】本発明のウェットプリプレグ用布帛におけ
る、布帛を構成する強化繊維束としては、上記ウェット
プリプレグの製造方法において記載したものと同様のも
のを使用することができ、炭素繊維は比強度・比弾性率
に優れ、殆ど吸水、燃焼しないので、航空機用途の強化
繊維束として好ましく用いられる。なお、強化繊維束と
して炭素繊維を用いた場合、上記条件［Ｉ］に記載の強
化繊維束幅６〜３０ｍｍの範囲に対応するフィラメント
数は、布帛の強化繊維目付にもよるため一概には対応し
ないが、６千〜５０千フィラメントの範囲に相当する場
合が多い。

【００７５】本発明のウェットプリプレグは、前記ウェ
ットプリプレグ用布帛に、マトリックス樹脂として、自
己硬化性の熱硬化性樹脂または硬化剤を含む熱硬化性樹
脂を３０〜６０重量％の範囲内で含有してなるウェット
プリプレグであって、該ウェットプリプレグのカバーフ
ァクターが９０〜１００％の範囲内であるものである。

【００７６】かかる自己硬化性の熱硬化性樹脂または硬
化剤を含む熱硬化性樹脂とは、上記ウェットプリプレグ
の製造方法において記載したものと同様のものを使用す
ることができ、本発明の効果を高く発現するためには上
述の通り、レゾール系フェノール樹脂、または少なくと
も硬化剤としてジアミノジフェニルスルフォンまたはジ
シアンジアミドを含むエポキシ樹脂であるのが好まし
い。上記のマトリックス樹脂を使用する場合、バインダ
ーは、それぞれ硬化剤（好ましくはヘキサメチレンテト
ラミン）を含むノボラック系フェノール樹脂、または硬
化剤（好ましくはマトリックス樹脂の硬化剤よりも硬化
速度の速い、または硬化温度が低いもの（例えば脂環式
アミン、イミダゾール系化合物等））を含むエポキシ樹
脂であると、本発明の効果を最大限に発現することがで
きる。

【００７７】かかるマトリックス樹脂は、プリプレグに
３０〜６０重量％の範囲内で含有される。好ましくは３
５〜５５重量％の範囲内である。３０重量％未満である
と、得られる複合材料中に未含浸部分（ボイド）が発生
しやすくなり、６０重量％を越えると、得られる複合材
料の比強度・弾性率が低くなる。

【００７８】また、かかるウェットプリプレグは、カバ
ーファクターが９０〜１００％の範囲内であるのが好ま
しい。より好ましくは９５〜１００％、更に好ましくは
９７〜１００％の範囲内である。かかるカバーファクタ
ーが９０％未満であると、複合材料に成形した時に十分
高いカバーファクターとならず、本発明の課題を解決で
きない場合がある。

【００７９】本発明の複合材料は、前記ウェットプリプ
レグを用いて成形した複合材料であって、カバーファク
ターが９５〜１００％の範囲内である。より好ましくは
９７〜１００％、更に好ましくは９９〜１００％の範囲
内である。かかるカバーファクターが９５％未満である
と、本発明の課題である外観品位、水分や炎の遮蔽性、
成形性に優れる複合材料とならない場合がある。

【００８０】かかる上述の方法で製造された複合材料ま
たは上記複合材料の用途としては特に限定はないが、優
れた外観品位、水分や炎の遮蔽性、成形性に優れるた
め、特に航空機、自動車、船舶等の輸送機器における構
造部材（一次、二次）、外装部材、内装部材もしくはそ
れらの部品の内のいずれかに用いられると、その効果を
最大限に発現することができるため好ましい。強化繊維
束として炭素繊維を使用した場合は、更に優れた力学特
性や軽量性にも優れるため、その用途が、航空機分野に
おける構造部材、内層部材および外層部材から選ばれる
少なくとも１種であるのが好ましく、とりわけウェット
プリプレグとして多用されるフェノール樹脂を、マトリ
ックス樹脂として用いる内装部材であるのが好適であ
る。

【００８１】

【実施例】以下に、より具体的な実施例について説明す
る。

【００８２】（実施例１）炭素繊維束（１２千フィラメ
ント、８００ｔｅｘ）を用いて二方向性織物（平織、た
て糸密度１．２１本／ｃｍ、よこ糸密度１．２１本／ｃ
ｍ、強化繊維目付１９３ｇ／ｍ²）を製織し、織物を進
行方向と垂直方向に振動するローラーを通過させ、かつ
織物の法線方向から圧縮空気を吹き付ける開繊処理を行
った。この二方向性織物に粒子状のバインダーＡ１（平
均粒子直径１３μｍ（レーザー回折法によるＤ₅₀）、ノ
ボラック系フェノール９１重量％、ヘキサメチレンテト
ラミド９重量％、ポリスチレン換算平均重量分子量Ｍｗ
＝３０９）を帯電スプレー（ノードソン製トリボガンI
I）を用いてパウダーコーティング法にて塗布し、遠赤
外線ヒーターにて付着してバインダーＡ１が付着した二
方向性織物Ａ１を得た。このようにして得られた二方向
性織物Ａ１は、強化繊維束幅７．８ｍｍ、カバーファク
ターが９９．７％、バインダー平均付着量は１０ｇ／ｍ
²（バインダーが付着した二方向性織物に５重量％）で
あった。この二方向性織物Ａ１はカバーファクターが高
く、強化繊維束のずれ（目ズレ）が発生しにくく形態が
安定で、取り扱い性に優れた。

【００８３】（実施例２）バインダーＡ２（平均粒子直
径２０μｍ（レーザー回折法によるＤ₅₀）、ノボラック
系フェノール９３．５重量％、ヘキサメチレンテトラミ
ド６．５重量％、ポリスチレン換算平均重量分子量Ｍｗ
＝３３４）を用い、彫刻ロールとドクターブレードとを
用いて計量して自然落下させながら振動しているネット
を通過させて分散させる装置を用いてパウダーコーティ
ング法にて塗布する以外は実施例１と同様にしてバイン
ダーＡ２が付着した二方向性織物Ａ２を得た。このよう
にして得られた二方向性織物Ａ２は、強化繊維束幅７．
８ｍｍ、カバーファクターが９９．７％、バインダー平
均付着量３４ｇ／ｍ²（バインダーが付着した二方向性
織物に１５重量％）であった。この二方向性織物Ａ２は
カバーファクターが高く、強化繊維束のずれが発生しに
くく形態が安定で、取り扱い性に優れた。

【００８４】（実施例３）二方向性織物Ａ１に、溶媒Ａ
（メタノール、沸点６５℃）で希釈したマトリックス樹
脂Ａ（自己硬化性レゾール系フェノール）溶液を含浸
し、乾燥温度１２０℃、熱量６００分×℃（滞留時間５
分）で乾燥し、冷却してウェットプリプレグＡ１を得
た。このようにして得られたウェットプリプレグＡ１
は、カバーファクターが９９．４％、残存溶媒を含むマ
トリックス樹脂Ａの平均付着量はウェットプリプレグに
３７重量％、残存溶媒量はウェットプリプレグに４．８
重量％であった。図４は、本実施例により製造されたウ
ェットプリプレグＡ１の一部の写真からの平面図であ
る。図４に示した通りウェットプリプレグＡ１は非常に
目開きの抑制されたものであった。また、溶媒の沸点以
上で乾燥したにも関わらず、表面には脱溶媒時の発泡跡
は見られなかった。

【００８５】ここで、上記二方向性織物Ａ１を、それぞ
れバインダーＡ１が溶媒Ａ４８ｇ中に２ｇとなるように
混合し、揮発溶媒が還流するようにした密閉容器の中で
室温にて２４時間撹拌した後には、バインダーＡ１は全
面的に（完全に）に溶媒Ａに溶解していた。

【００８６】また、バインダーＡ１の１００℃における
粘度は１１．４Ｐａ・ｓ、１３０℃においては１８．８
Ｐａ・ｓであった。マトリックス樹脂Ａの１００℃にお
ける粘度は１．７Ｐａ・ｓ、１３０℃においては１．２
Ｐａ・ｓであり、バインダーＡ１の粘度はマトリックス
樹脂Ａよりも高かった（バインダーＡ１の１００℃にお
ける粘度は、マトリックス樹脂Ａの６７１％）。粘度の
測定は粘弾性測定装置（Rheometoric Scientific社製AR
ES）を用い、バインダーＡ１およびマトリックス樹脂Ａ
がそれぞれ８５％になるように溶媒Ａで希釈した溶液に
ついて、室温から１３０℃の範囲内で１０℃／分の昇温
速度で同じ温度履歴になるようにして行った。

【００８７】一方、バインダーＡ１の１４０℃における
ゲル化時間（ｔ₁₀）は２０９秒、１５０℃においては１
１４秒であった。マトリックス樹脂Ａの１４０℃におけ
るｔ ₁₀は７３５秒、１５０℃においては５５２秒であ
り、バインダーＡ１のｔ₁₀はマトリックス樹脂Ａより短
かった（バインダーＡ１の１４０℃におけるｔ₁₀は、マ
トリックス樹脂Ａの２８．４％）。なお、ｔ₁₀の測定は
キュラストメーター（オリエンテック社製キュラストメ
ーターＶＤＰ）を用いて、バインダーＡ１およびマトリ
ックス樹脂Ａがそれぞれ８５％になるように溶媒Ａで希
釈した溶液について、１４０℃および１５０℃定温で同
じ温度履歴になるようにして行った。

【００８８】更に、バインダーＡ１を１２重量％とマト
リックス樹脂Ａを８８重量％とを混合した組成物（プリ
プレグＡ１中のバインダーＡ１とマトリックス樹脂Ａと
の混合比率に相当）の１５０℃におけるｔ₁₀は１７８秒
であり、バインダーＡ１がマトリックス樹脂Ａ中に少量
溶解した場合でも、顕著なｔ₁₀の短時間化が発生してい
る。この結果は、上記特性を有するバインダーが本発明
の効果を発現させていることを暗示している。

【００８９】（実施例４）二方向性織物Ａ２に変更した
以外は実施例３と同様にしてウェットプリプレグＡ２を
得た。得られたウェットプリプレグＡ２は、カバーファ
クターが９８．６％、残存溶媒を含むマトリックス樹脂
Ａの平均付着量はウェットプリプレグに３０重量％、残
存溶媒量はウェットプリプレグに４．６重量％であっ
た。ウェットプリプレグＡ２も非常に目開きの抑制され
たものであり、溶媒の沸点以上で乾燥したにも関わら
ず、表面には脱溶媒時の発泡跡は見られなかった。

【００９０】ここで、上記二方向性織物Ａ２を用いて、
実施例３と同じ方法で溶媒Ａへの溶解性を調査したとこ
ろ、バインダーＡ２は全面的にに溶媒Ａに溶解してい
た。

【００９１】また、実施例３と同じ方法で粘度およびｔ
₁₀を測定した。バインダーＡ２の１００℃における粘度
はそれぞれ１５．９Ｐａ・ｓ、１３０℃においては１
５．８Ｐａ・ｓであり、バインダーＡ２の粘度はマトリ
ックス樹脂Ａよりも高かった（バインダーＡ２の１００
℃における粘度は、マトリックス樹脂Ａの９３５％）。
一方、バインダーＡ２の１４０℃におけるｔ₁₀は２１３
秒、１５０℃においては９３秒であり、バインダーＡ２
のｔ₁₀はマトリックス樹脂Ａより短かった（バインダー
Ａ２の１４０℃におけるｔ₁₀は、マトリックス樹脂Ａの
２９．０％）。

【００９２】（実施例５）ウェットプリプレグＡ１につ
いて、２０ｃｍ×３０ｃｍ寸法に裁断する。裁断したも
のを、バインダーが付着している側を上側に２枚積層
し、その上に厚み１２．７ｍｍのノーメックスハニカム
を置き、更にバインダーが付着している側を下側に２枚
積層して、耐熱テープで端部仮止めする。かかる積層体
を、プレスに設置された１５０℃に加熱している金型
（キャビティ厚１２．８９ｍｍ）内に置き、プレスを一
旦型閉めする。３０秒後、一旦溶媒ガス抜きのため型開
きし、５秒後に再び型閉めして１０分間加圧（０．６Ｍ
Ｐａ）を続けて、再び１５０℃のまま型開きして、マト
リックス樹脂Ａが硬化した複合材料Ａ１を取り出す。得
られた複合材料Ａ１は、カバーファクターが９９．９％
であり、外観品位に優れ、目開きが実質上ないため水分
や炎が殆ど通過できない遮蔽性にも優れたものであっ
た。また、積層する際のウェットプリプレグの取り扱い
性にも優れ、成形性も極めて良好であった。

【００９３】（実施例６）ウェットプリプレグＡ２に変
更した以外は実施例５と同様にして複合材料Ａ２を得
た。得られた複合材料Ａ２は、カバーファクターが９
９．５％であり、外観品位に優れ、目開きが実質上ない
ため水分や炎が殆ど通過できない遮蔽性にも優れたもの
であった。また、積層する際のウェットプリプレグの取
り扱い性にも優れ、成形性も極めて良好であった。

【００９４】（実施例７）バインダーＢ（平均粒子直径
４２μｍ（レーザー回折法によるＤ₅₀）、常温固形ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量２５０ｇ／
ｅｑ）７９重量％、エポキシフェノール硬化剤（フェノ
ール性水酸基当量２５０ｇ／ｅｑ）２１重量％）を用い
た以外は実施例１と同様にしてバインダーＢが付着した
二方向性織物Ｂを得た。得られた二方向性織物Ｂは、強
化繊維束幅７．８ｍｍ、カバーファクターが９９．６
％、バインダー平均付着量１４．５ｇ／ｍ²（バインダ
ーが付着した二方向性織物に７重量％）であった。この
二方向性織物Ｂはカバーファクターが高く、強化繊維束
のずれが発生しにくく形態が安定で取り扱い性に優れ
た。

【００９５】（実施例８）溶媒Ｂ（メチルエチルケト
ン、沸点８０℃）、マトリックス樹脂Ｂ（エポキシ樹脂
（テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン９０重量
部、ビスフェノールＦ型エポキシ１０重量部）７４重量
％、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン（ＤＤ
Ｓ）２６重量％）、二方向性織物Ｂを用い、乾燥条件を
乾燥温度１６０℃、熱量３２０分×℃（滞留時間２分）
に変更した以外は実施例３と同様にしてウェットプリプ
レグＢ１を得た。得られたウェットプリプレグＢ１は、
カバーファクターが９９．５％、残存溶媒を含むマトリ
ックス樹脂Ａの平均付着量はウェットプリプレグに３４
重量％、残存溶媒量はウェットプリプレグに４．６重量
％であり、いずれも非常に目開きの抑制されたものであ
った。

【００９６】ここで、上記二方向性織物Ｂをバインダー
Ｂが溶媒Ｂ４８ｇ中に２ｇとなるように混合し、揮発溶
媒が還流するようにした密閉容器の中で室温にて２４時
間撹拌した後には、バインダーＢは全面的に溶媒Ｂに溶
解していた。

【００９７】また、バインダーＢは５０℃において固体
状であり、マトリックス樹脂Ｂは５０℃において液体状
であるため、バインダーＢの粘度はマトリックス樹脂Ｂ
よりも明らかに高かった。

【００９８】（実施例９）ウェットプリプレグＢ１につ
いて、２０ｃｍ×３０ｃｍ寸法に裁断する。裁断したも
のを、ツール板上にバインダーが付着している側を上側
に２枚積層し、その上に厚み１２．７ｍｍのノーメック
スハニカムを置き、更にバインダーが付着している側を
下側に２枚積層して、バッグフィルムとシーラントで密
閉して真空に吸引する。かかる真空吸引された積層体
を、オートクレーブにて加圧（０．６ＭＰａ）しながら
１．５℃／分で１８０℃まで昇温して、１２０分間加圧
を続け、２．５℃／分で常温まで降温して、マトリック
ス樹脂Ｂが硬化した複合材料Ｂ１をオートクレーブから
取り出す。得られた複合材料Ｂ１は、カバーファクター
が９９．９％であり、外観品位に優れ、目開きが実質上
ないため水分や炎が殆ど通過できない遮蔽性にも優れた
ものであった。また、積層する際のウェットプリプレグ
の取り扱い性にも優れ、成形性も極めて良好であった。

【００９９】（比較例１）バインダーを付着させなかっ
た以外は実施例１と同様にして二方向性織物Ｃを得た。
得られたバインダーが付着していない二方向性織物Ｃ
は、強化繊維束幅７．８ｍｍ、カバーファクターが９
９．８％であった。しかしながら、この二方向性織物Ｃ
は、カバーファクターは高いものの、容易に強化繊維束
のずれが発生し、形態が不安定で、取り扱い性に劣っ
た。

【０１００】（比較例２）バインダーＤ（平均粒子直径
４９μｍ（レーザー回折法によるＤ₅₀）、共重合ポリア
ミド樹脂、融点１１６℃）を用いた以外は実施例１と同
様にしてバインダーＤが付着した二方向性織物Ｄを得
た。得られた二方向性織物Ｄは、強化繊維束幅７．８ｍ
ｍ、カバーファクターが９９．７％、バインダー平均付
着量は１０ｇ／ｍ²（バインダーが付着した二方向性織
物に５重量％）であった。しかしながら、この二方向性
織物Ｄは、カバーファクターが高く、形態安定性には優
れるものの、バインダーＤは付着するときに殆どフロー
しないために布帛表面にバインダーＤの凹凸が形成され
ていた。

【０１０１】（比較例３）二方向性織物Ｃを用いた以外
は実施例３と同様にしてウェットプリプレグＡ３を得
た。得られたウェットプリプレグＡ３は、カバーファク
ターが６４％、残存溶媒を含むマトリックス樹脂Ａの平
均付着量はウェットプリプレグに４４．６重量％であっ
た。図５は、本比較例で製造されたウェットプリプレグ
Ａ３の一部の写真からの平面図である。図５に示した通
り、ウェットプリプレグＡ３は非常に目開きが大きく、
強化繊維束が集束してメッシュ状になったものであっ
た。また、表面には脱溶媒時の発泡跡が形成されてい
た。

【０１０２】（比較例４）二方向性織物Ｄを用いた以外
は実施例３と同様にしてウェットプリプレグＡ４を得
た。得られたウェットプリプレグＡ４は、カバーファク
ターが７８％、残存溶媒を含むマトリックス樹脂Ａの平
均付着量はウェットプリプレグに３７重量％であった。
このウェットプリプレグＡ４は、表面には脱溶媒時の発
泡跡が形成され、かつバインダーＤの凹凸がそのまま残
存し、その外観品位に劣った。

【０１０３】ここで、上記二方向性織物Ｄをバインダー
Ｄが溶媒Ａ４８ｇ中に２ｇとなるように混合し、揮発溶
媒が還流するようにした密閉容器の中で室温にて２４時
間撹拌した後には、バインダーＤは溶媒Ａに全く溶解し
ていなかった。

【０１０４】また、バインダーＤは熱可塑性樹脂（ポリ
マー）であるために、１３０℃における粘度は約１４０
０Ｐａ・ｓ（１００℃は溶解せず測定不能）で、マトリ
ックス樹脂Ａよりも明らかに粘度が高かった。また、バ
インダーＤは熱可塑性樹脂であり、硬化しないため実質
的にゲル化しなかった。

【０１０５】（比較例５）ウェットプリプレグＡ３を用
いた以外は実施例５と同様にして、複合材料Ａ３を得
た。得られた複合材料Ａ３は、カバーファクターが７１
％であり、外観品位に劣り、大きい目開きが多数存在す
るため水分や炎が容易に通過する遮蔽性にも劣るもので
あった。また、積層する際のウェットプリプレグの取り
扱い性にも劣り、成形性も劣悪であった。

【０１０６】（比較例６）ウェットプリプレグＡ４を用
いた以外は実施例５と同様にして、複合材料Ａ４を得
た。得られた複合材料Ａ４は、カバーファクターが８２
％であり、外観品位に劣り、大きい目開きが多数存在す
るため水分や炎が容易に通過する遮蔽性にも劣るもので
あった。また、積層する際のウェットプリプレグの取り
扱い性にも劣り、成形性も劣悪であった。特に複合材料
Ａ４は、バインダーＤが熱可塑性樹脂であるため、成形
時の型開きの際にバインダーＤが軟化状態であり、ハニ
カムとプリプレグとの間またはプリプレグ同士の間で剥
離が容易に起こりやすかった。

【０１０７】（比較例７）二方向性織物Ｃを用いた以外
は実施例８と同様にしてウェットプリプレグＢ２を得
た。得られたウェットプリプレグＢ２は、カバーファク
ターが７２％、残存溶媒を含むマトリックス樹脂Ａの平
均付着量はウェットプリプレグに４２．３重量％であ
り、非常に目開きが大きく、メッシュ状に強化繊維束が
集束したものであった。

【０１０８】（比較例８）ウェットプリプレグＢ２を用
いた以外は、実施例９と同様にして複合材料Ｂ２を得
た。得れた複合材料Ｂ２は、カバーファクターが８１％
であり、外観品位に劣り、大きい目開きが多数存在する
ため水分や炎が容易に通過する遮蔽性にも劣るものであ
った。また、積層する際のウェットプリプレグの取り扱
い性にも劣り、成形性も劣悪であった。

【０１０９】以上の結果を表１〜３にまとめる。

【０１１０】

【表１】

【０１１１】

【表２】

【０１１２】

【表３】

【０１１３】

【発明の効果】本発明によれば、布帛の目開きが最小限
に抑制され（カバーファクターが高い）、外観品位、水
分や炎の遮蔽性、成形性に優れる複合材料を低コストに
（高い製造効率で）得ることができるウェットプリプレ
グの製造方法、前記方法により製造されるウェットプリ
プレグを用いた複合材料の製造方法を提供することがで
きる。更には、ウェットプリプレグの製造においても布
帛の目開きを最小限に抑えることができるウェットプリ
プレグ用布帛、それからなるウェットプリプレグならび
に複合材料を提供することができる。

【０１１４】このように製造された複合材料は、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または内層部材に好
適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する布帛の一態様を示した平面図
である。

【図２】本発明で使用する布帛の一態様を示した平面図
である。

【図３】本発明で使用する布帛の一態様を示した断面図
である。

【図４】本実施例３により製造されたウェットプリプレ
グの一部の写真からの平面図である。

【図５】本比較例３により製造されたウェットプリプレ
グの一部の写真からの平面図である。

【符号の説明】

１１、２１、３１：布帛 １２：たて糸強化繊維束 １３：よこ糸強化繊維束 １４：バインダー ２２：ガラス繊維を用いてなる補助よこ糸束 ４１：本実施例３によるウェットプリプレグＡ１ ５１：本比較例３によるウェットプリプレグＡ３

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 明 愛媛県伊予郡松前町大字筒井1515番地 東 レ株式会社愛媛工場内 Ｆターム(参考） 4F072 AA07 AB10 AB28 AB34 AC06 AC08 AC10 AG03 AG16 AG17 AH02 AJ04

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強化繊維束により構成される布帛に、溶
   媒で希釈したマトリックス樹脂溶液を含浸するウェット
   プリプレグの製造方法であって、少なくとも次の（Ａ）
   〜（Ｃ）の工程からなることを特徴とするウェットプリ
   プレグの製造方法。 （Ａ）：前記溶媒に少なくとも部分的に可溶で、かつ、
   前記マトリックス樹脂よりも高い粘度を有するバインダ
   ーであるか、または、前記溶媒に少なくとも部分的に可
   溶で、かつ、前記マトリックス樹脂よりも短いゲル化時
   間を有するバインダーかのいずれかのバインダーが、前
   記布帛に２〜２０重量％の範囲内で点状または不連続状
   に付着している布帛を形成する布帛形成工程。 （Ｂ）：前記溶媒で希釈したマトリックス樹脂溶液を、
   前記（Ａ）布帛形成工程で得られた布帛に含浸する含浸
   工程。 （Ｃ）：前記（Ｂ）含浸工程で得られたマトリックス樹
   脂溶液が含浸した布帛から溶媒を乾燥する脱溶媒工程。
2. 【請求項２】 前記（Ａ）布帛形成工程において、強化
   繊維束を用いて予め布帛を製布した後に、前記バインダ
   ーを点状または不連続状に付着させることにより、前記
   バインダーが付着している布帛を形成することを特徴と
   する請求項１に記載のウェットプリプレグの製造方法。
3. 【請求項３】 前記（Ａ）布帛形成工程後の布帛のカバ
   ーファクターが９５〜１００％の範囲内であり、かつ、
   前記（Ｃ）脱溶媒工程後のウェットプリプレグのカバー
   ファクターが９０〜１００％の範囲内であることを特徴
   とする請求項１または２に記載のウェットプリプレグの
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記（Ａ）布帛形成工程において、前記
   布帛が強化繊維束として少なくとも炭素繊維を含む織物
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   のウェットプリプレグの製造方法。
5. 【請求項５】 前記（Ａ）布帛形成工程において、前記
   バインダーが前記布帛の表面に偏在して付着しているこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェッ
   トプリプレグの製造方法。
6. 【請求項６】 前記バインダーと前記マトリックス樹脂
   とが、それぞれ次のａ群とｂ群の中から選ばれる少なく
   とも１種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   かに記載のウェットプリプレグの製造方法。 （ａ群）：硬化剤を含む熱硬化性樹脂、硬化剤を含まな
   い熱硬化性樹脂、自己硬化性の熱硬化性樹脂、熱可塑性
   樹脂。 （ｂ群）：自己硬化性の熱硬化性樹脂、硬化剤を含む熱
   硬化性樹脂。
7. 【請求項７】 前記バインダーと前記マトリックス樹脂
   の組み合わせが、硬化剤を含むノボラック系フェノール
   樹脂と、レゾール系フェノール樹脂との組み合わせであ
   るか、もしくは、硬化剤を含むエポキシ樹脂と、少なく
   とも硬化剤としてジアミノジフェニルスルフォンまたは
   ジシアンジアミドを含むエポキシ樹脂との組み合わせで
   あるかのいずれかであることを特徴とする請求項６に記
   載のウェットプリプレグの製造方法。
8. 【請求項８】 前記（Ｃ）脱溶媒工程において、前記マ
   トリックス樹脂溶液が含浸された布帛を、溶媒の沸点以
   上の温度に加熱して乾燥することを特徴とする請求項１
   〜７のいずれかに記載のウェットプリプレグの製造方
   法。
9. 【請求項９】 少なくとも次の（Ｄ）、（Ｅ）の工程を
   含むことを特徴とする複合材料の製造方法。 （Ｄ）：請求項１〜８のいずれかに記載のウェットプリ
   プレグの製造方法で得られるウェットプリプレグを１層
   以上積層する積層工程。 （Ｅ）：積層したウェットプリプレグ中のマトリックス
   樹脂を硬化させる硬化工程。
10. 【請求項１０】 強化繊維束により構成される布帛に少
    なくともバインダーが付着しているウェットプリプレグ
    用布帛であって、該布帛が次の条件［I］〜［III］のい
    ずれをも満たし、かつ、該バインダーが次の条件［IV］
    〜［VI］のいずれをも満たすことを特徴とするウェット
    プリプレグ用布帛。 条件［I］：布帛中の強化繊維束の幅が３〜３０ｍｍの
    範囲内である。 条件［II］：布帛の強化繊維の目付が５０〜３５０ｇ／
    ｍ２の範囲内である。 条件［III］：布帛のカバーファクターが９５〜１００
    ％の範囲内である。 条件［IV］：バインダーが布帛に点状または不連続状に
    付着している。 条件［V］：布帛にバインダーが２〜２０重量％の範囲
    内で付着している。 条件［VI］：バインダーが熱硬化性樹脂である。
11. 【請求項１１】 前記布帛が、強化繊維束として少なく
    とも炭素繊維を含むものにより構成される織物であり、
    バインダーが、硬化剤を含むノボラック系フェノール樹
    脂、または硬化剤を含むエポキシ樹脂であることを特徴
    とする請求項１０に記載のウェットプリプレグ用布帛。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載のウェッ
    トプリプレグ用布帛に、マトリックス樹脂として、自己
    硬化性の熱硬化性樹脂または硬化剤を含む熱硬化性樹脂
    を３０〜６０重量％の範囲内で含有してなるウェットプ
    リプレグであって、該ウェットプリプレグのカバーファ
    クターが９０〜１００％の範囲内であることを特徴とす
    るウェットプリプレグ。
13. 【請求項１３】 前記バインダーとマトリックス樹脂と
    の組み合わせが、硬化剤を含むノボラック系フェノール
    樹脂と、レゾール系フェノール樹脂との組み合わせであ
    るか、もしくは、硬化剤を含むエポキシ樹脂と、少なく
    とも硬化剤としてジアミノジフェニルスルフォンまたは
    ジシアンジアミドを含むエポキシ樹脂との組み合わせで
    あるかのいずれかであることを特徴とする請求項１２に
    記載のウェットプリプレグ。
14. 【請求項１４】 請求項１２または１３に記載のウェッ
    トプリプレグを用いて成形した複合材料であって、該複
    合材料のカバーファクターが９５〜１００％の範囲内で
    あることを特徴とする複合材料。
15. 【請求項１５】 請求項９に記載の複合材料の製造方法
    により製造される複合材料または請求項１４に記載の複
    合材料の用途が、航空機分野における構造部材、内層部
    材および外層部材から選ばれる少なくとも１種であるこ
    とを特徴とする複合材料。