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WO2014013737A1 - 炭素繊維ステッチ基材、およびそれを用いたウエット・プリプレグ - Google Patents

炭素繊維ステッチ基材、およびそれを用いたウエット・プリプレグ Download PDF

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WO2014013737A1
WO2014013737A1 PCT/JP2013/004386 JP2013004386W WO2014013737A1 WO 2014013737 A1 WO2014013737 A1 WO 2014013737A1 JP 2013004386 W JP2013004386 W JP 2013004386W WO 2014013737 A1 WO2014013737 A1 WO 2014013737A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stitch
base material
carbon fiber
yarn
load
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/004386
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English (en)
French (fr)
Inventor
芳信 土屋
英寿 笠川
昌彦 村田
重成　有
佐藤　裕之
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.)
IHI Corp
IHI Aerospace Co Ltd
Original Assignee
IHI Corp
IHI Aerospace Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to CN201380037729.XA priority patent/CN104797414B/zh
Priority to RU2015105369/05A priority patent/RU2601761C2/ru
Priority to CA2879025A priority patent/CA2879025C/en
Publication of WO2014013737A1 publication Critical patent/WO2014013737A1/ja
Priority to US14/597,783 priority patent/US9427934B2/en
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    • Y10T428/24033—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including stitching and discrete fastener[s], coating or bond

Definitions

  • the present invention is an improvement of the CFRP molding substrate, more specifically, it has excellent shape stability and formability, has good handleability even when processing wet prepregs in the CFRP manufacturing process, and has an easy three-dimensional shape. And a wet prepreg using the carbon fiber stitch base material.
  • CFRP Carbon fiber reinforced plastics
  • CFRP molding method for aircraft for example, as proposed in ⁇ Patent Document 1>, a sheet material in which carbon fibers are arranged in one direction, or a woven material in which carbon fibers are arranged in two directions, A method of processing a prepreg base material impregnated with a matrix resin in advance, laminating the obtained prepreg base material on a mold, and heating and curing in an autoclave is disclosed.
  • Such unidirectional prepreg base materials and woven prepreg base materials can be arranged straight and carbon can be impregnated reliably, so that the high strength and high elasticity of carbon fibers can be fully exhibited. Can do.
  • ⁇ Patent Document 2> proposes a manufacturing method for obtaining a bias base material by spirally incising a bag woven in a cylindrical shape. Yes.
  • the bias base material manufactured by such a method is easily stretched in the longitudinal direction, when the base material is supplied to the prepreg process, the base material is stretched in the longitudinal direction, and the arrangement of the carbon fibers is greatly disturbed. There is a problem of end.
  • ⁇ Patent Document 3> discloses a method for producing a multi-axis stitch base material, which is expected to save labor for laminating work, and its application to CFRP is being actively studied.
  • the sheet is formed while folding back between the two rows of chains provided behind the stitch m / c (machine). There is a problem that individual carbon fiber yarns are free between the chains, and a gap is easily formed between the carbon fiber yarns.
  • the ⁇ 45 ° arrayed stitch base material needs to have a relatively high basis weight, and when supplied to the prepreg process, the resin cannot be impregnated into the base material due to the high viscosity of the resin. There is a problem.
  • the inventors of the present invention have studied the reason why this type of prepreg is inferior in the formability of the base material as described above and cannot follow a complicated curved surface. Although it is possible, the present inventors have found out the fact that the elongation rate in the direction in which the stitch yarn is knitted is so small that the deformation of the base material is prevented.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems in conventional CFRP molded base materials, and the object thereof is excellent in form stability and formability, and is a CFRP production process. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber stitch base material that has good handleability even when processing wet prepregs and can easily produce a three-dimensional shape, and a wet prepreg using the same.
  • the present invention is a stitch base material obtained by laminating a plurality of sheet materials 1, 1...
  • This sheet material 1 is constituted by arranging carbon fiber yarns 11, 11... Of a predetermined width in parallel to each other, while the arrangement direction of the carbon fiber yarns 11 of each sheet material 1 is knitting progress of the stitch yarn 2. While making an angle of ⁇ 30 to ⁇ 60 ° to the direction, A technique in which the elongation rate in the longitudinal direction due to a load of 5 N per inch width of the stitch base material with respect to the direction in which the stitch yarn 2 is knitted is 4% or less and the elongation in the longitudinal direction due to a load of 25 N is 10% or more.
  • the carbon fiber stitch substrate was completed by adopting a special means.
  • the present invention is a technique for stitching the stitch yarn 2 to the sheet material 1 by a composite structure of a chain knitting structure and a 1/1 tricot structure in addition to the above means as necessary.
  • Manual means can be employed.
  • the present invention employs technical means for inserting the auxiliary yarn 3 in the same direction as the knitting progress direction of the stitch yarn 2 in addition to the above-described means as necessary. Can do.
  • the present invention when necessary, in addition to the above means, when 5 to 25 N per 1 inch width of the stitch base material is loaded with respect to the direction in which the stitch yarn 2 is knitted.
  • the technical means of enabling the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn 3 to be cut can be employed.
  • the present invention provides the basis weight of the sheet material 1 alone by setting the fineness of the carbon fiber yarn 11 of the sheet material 1 to 400 to 1200 tex in addition to the above means as necessary.
  • Technical means of 150 to 400 g / m 2 can be employed.
  • the present invention in addition to the above-described means as necessary, includes a stitch yarn 2 having a knitting rate (R) defined below.
  • Knitting rate (R) stitch yarn length (L2) / base material length (L1)
  • L1 Substrate length
  • the sheet material 1 is constituted by arranging carbon fiber yarns 11, 11... Having a predetermined width in parallel with each other, while the arrangement direction of the carbon fiber yarns 11 of each sheet material 1 While forming an angle of ⁇ 30 to ⁇ 60 ° with respect to the direction in which the stitch yarn 2 is knitted,
  • the stretch rate in the longitudinal direction with a load of 5N per inch width of the stitch base material with respect to the knitting progress direction of the stitch yarn 2 is 4% or less, and the stretch rate in the longitudinal direction with a load of 25N is 10% or more
  • a carbon fiber stitch base material obtained by laminating a plurality of sheet materials 1,..., Knitting and penetrating stitch yarn 2, and impregnating the thermosetting resin within a range of 30 to 50% by weight.
  • the wet prepreg was completed by adopting the technical means of forming and forming so as to have shapeability.
  • a stitch base material in which a plurality of sheet materials are laminated and knitted by penetrating stitch yarns so as to be integrated, the sheet material is bonded to carbon fiber yarns having a predetermined width. While arranged in parallel, the arrangement direction of the carbon fiber yarns of each sheet material is an angle of ⁇ 30 to ⁇ 60 ° with respect to the stitching direction of the stitch yarn, and the stitch yarn is knitted.
  • the elongation in the longitudinal direction due to a load of 5N per inch width of the stitch base material in the traveling direction is 4% or less, and the elongation in the longitudinal direction due to a load of 25N is 10% or more. It has excellent formability, has good handleability even when processing wet prepregs in the CFRP production process, and can easily produce a three-dimensional shape.
  • the chain stitch is stitched with the stitch yarn in the length direction, it is not stretched by its own weight in the drying furnace at the time of wet prepreg. Since the orientation of the carbon fiber yarns arranged at ⁇ 30 to ⁇ 60 ° is not disturbed, pseudo-isotropic property can be obtained.
  • FIG. 1 what is indicated by reference numeral 1 is a sheet material, which is constituted by arranging carbon fiber yarns 11, 11,.
  • stitch yarn 2 what is indicated by reference numeral 2 is a stitch yarn, and a synthetic fiber yarn such as polyester is adopted as the stitch yarn 2.
  • the sheet material 1 is constituted by arranging carbon fiber yarns 11, 11... Having a predetermined width (about 2 mm in the present embodiment) in parallel with each other.
  • the carbon fiber yarn 11 of the present embodiment can employ a polyacrylonitrile system or a pitch system, and has a high strength and a high elastic modulus in order to obtain a large reinforcing effect with a small amount of fiber, specifically, Is preferably a carbon fiber having a tensile strength of 3 GPa or more, preferably 4 GPa or more and a tensile modulus of 200 to 700 GPa.
  • the fineness of the carbon fiber yarn 11 of the sheet material 1 is set to 400 to 1200 tex, and the basis weight of the sheet material 1 alone is set to 150 to 400 g / m 2 .
  • the fineness of the carbon fiber yarn 11 and the basis weight of the base material should be determined by the required characteristics such as the performance and cost of the target molded product, but it is of high quality when reliability is required such as in aircraft parts. It is also necessary to take into account that the base material must be stably supplied.
  • the distance between the carbon fiber yarns 11 and 11 becomes large.
  • the fineness of the carbon fiber yarn 11 is preferably 1200 tex or less because there is a problem that a gap is generated or the surface of the substrate is uneven in units of yarn.
  • the fineness of the carbon fiber yarns 11 is small, the carbon fiber yarns 11 themselves are expensive, and in order to form the sheet material 1, it is necessary to prepare a large number and arrange them at high density.
  • the fineness is preferably 400 tex or more.
  • the arrangement direction of the carbon fiber yarns 11 of each sheet material 1 forms an angle of ⁇ 30 to ⁇ 60 ° with respect to the direction in which the stitch yarn 2 is knitted.
  • Such a substrate can be obtained by a generally known multi-axis stitch m / c (machine).
  • the arrangement angle of the carbon fiber yarns 11 is determined by the strength and elastic modulus required for the molded product. Usually, when pseudo-isotropic property is required, the base material arranged in the ⁇ 45 ° direction is used. Although most stable and preferable, in the present embodiment, the same effect can be obtained even with an array angle in the range of ⁇ 30 to ⁇ 60 °.
  • FIG. 2 shows the carbon fiber yarns 11 arranged in the direction of ⁇ 45 ° in the stitch base material of the present embodiment, and is disassembled so that the upper part is easy to understand the structure of the stitch yarn 2. Only the stitch yarn is shown.
  • a sheet material 1 composed of carbon fiber yarns 11 arranged at ⁇ 45 ° and a sheet composed of carbon fiber yarns 11 arranged at + 45 ° by a composite structure of a chain knitting structure and a 1/1 tricot knitting structure. The material 1 is integrated.
  • the stitch yarn 2 in the chain stitch forms the stitch in a state tightly tightened by the knitting tension at the time of stitching, so that there is a margin to stretch even if pulled in the vertical direction (direction in which the stitch extends (knitting progress direction)).
  • the stitch yarn is pulled back and forth between the two stitch rows so that it is pulled in the vertical direction (direction a).
  • the stitch yarn moves toward the stitch side while pulling the two stitch rows in the weft direction (b direction), and the stitches are easily stretched for a long time. That is, in the case of 1/1 tricot knitting, it can be said that the structure is easily stretched with a slight external force acting in the vertical direction.
  • the elongation rate intended by the present invention can be easily obtained by combining the chain knitting structure having the above-described elongation characteristics and the 1/1 tricot knitting structure.
  • the elongation rate in the longitudinal direction due to a load of 5N per inch width of the stitch base with respect to the direction in which the stitch yarn 2 is knitted is 4% or less, and the elongation rate in the longitudinal direction due to the load of 25N is 10% or more.
  • the “elongation rate” is a value measured in accordance with a measurement method described in JIS L 1018 (Method for measuring the elongation rate of a knitted fabric: grab method).
  • FIG. 2 shows an example in which two chain stitches are continuous, but the combination of chain stitches or 1/1 tricot stitches can be appropriately changed as long as the above numerical range is satisfied.
  • the tension applied to the stitch base material at the time of wet prepreg processing which will be described later, is high, it may take about 5N per inch width. Therefore, it is necessary to determine an appropriate stretch rate range.
  • the elongation ratio in the longitudinal direction due to a load of 5 N per inch width of the stitch base material with respect to the direction becomes larger than 4%, the base material is stretched so that it is stretched in the length direction in a wet prepreg drying oven, There is a problem that the orientation of the carbon fiber thread is greatly disturbed. Therefore, the elongation percentage in the longitudinal direction due to a load of 5 N per inch width of the stitch base material is preferably 4% or less. Even more preferably, the elongation ratio in the longitudinal direction with a load of 5N is 3% or less.
  • the elongation ratio in the longitudinal direction due to a load of 25 N per inch width of the stitch base material is preferably 10% or more. More preferably, the elongation in the longitudinal direction with a load of 25 N is in the range of 10 to 20%. This is because if the elongation ratio in the longitudinal direction due to a load of 25 N is greater than 20%, the base material may suddenly extend too much if a prepreg base material is extended by applying force to form wrinkles during shaping. This is because it is stretched to the above and wrinkles are likely to occur at that portion.
  • the elongation ratio in the longitudinal direction by a load of 5N per inch width of the stitch base material is 4% or less, and the elongation ratio in the longitudinal direction by a load of 25N is 10% or more, more preferably.
  • the elongation at 5N is 3% or less.
  • the elongation at 25N is preferably in the range of 10 to 20%.
  • the auxiliary yarn 3 can be inserted in the same direction as the knitting progress direction of the stitch yarn 2, and the stitch base material can be reinforced to obtain shape stability (see FIG. 4). ).
  • the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn 3 can be cut when a load of 5 to 25 N per one inch width of the stitch base material is loaded in the direction in which the stitch yarn 2 is knitted. By doing so, it is possible to prevent the disorder of the orientation of the carbon fiber yarn 11 due to deformation of the stitch base material during the wet / prepreg processing, and to improve the shapeability when using the processed prepreg.
  • the stitch rate 2 of the stitch yarn 2 of the carbon fiber stitch base material can be stitched in the range of 3.5 to 4.5.
  • the knitted fabric structure in which the yarn length swung to the adjacent stitch row is easy to move in the length direction as in 1/1 tricot knitting. It is necessary to be.
  • the knitting rate (R) is about 3.5. And there is almost no yarn length movable in the length direction.
  • the weaving rate of the 1/1 tricot knitting is related to the weft direction pitch of the stitch rows, that is, the distance between the stitch rows, and simultaneously affects the elongation rate in the warp direction of the base material.
  • the large distance between the stitch rows means that the knitting rate is large, and at the same time, the base material is easily stretched in the direction in which the stitch yarn is knitted.
  • the stitch rate (R) of the stitch yarn is preferably 3.5 or more.
  • the weaving rate (R) is 4.5 or more, the elongation ratio due to 5N loading of the base material becomes larger than 4%, and the base material is stretched during the drying of the wet / prepreg processing, thereby disturbing the orientation of the carbon fibers. Since there exists a possibility, it is preferable that the knitting rate (R) of a stitch yarn is 4.5 or less.
  • auxiliary yarn 3 when the auxiliary yarn 3 is cut and the physical properties of the stitch yarn 2 cut by the action of a load of 5 to 25 N per inch width of the stitch base material or the auxiliary yarn 3 inserted in the 0 ° direction (the same direction as the knitting progress direction).
  • the elongation percentage of the base material when cutting the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn 3 under the above conditions is preferably within 10%.
  • Such fiber yarns include natural fiber cotton yarns and hemp yarns, and synthetic fibers have a relatively high elongation at break. Therefore, it is preferable to perform elongation heat treatment in advance to lower the elongation at break.
  • yarn when restrict
  • the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn 3 has a resistance to the 5N per inch width which is the range of the tensile load acting on the substrate in the wet / prepreg process described later, and does not affect the physical properties. It can stop and process.
  • the obtained prepreg When the obtained prepreg is placed along a complicated mold of CFPR, it can be easily fitted by stretching the portion to be stretched of the prepreg base material and cutting the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn 3. It becomes possible.
  • the carbon fiber yarn 11 is inserted between two sheets arranged in parallel in the 0 ° direction at equal intervals in the width direction (see FIG. 4).
  • a stretched structure such as a 1/1 tricot knitted structure may be used only for the purpose of integrating the stitch base material. By doing so, the prepreg can be shaped in an integrated state.
  • the breaking load P differs depending on the basis weight of the base material and the prepreg processing conditions, but it is preferable that the breaking load P is as low as possible in consideration of subsequent forming processing.
  • the tension is most applied to the stitch base material at the top of the vertical drying furnace, in addition to the weight of the prepreg before drying, in addition to the feeding brake force and the frictional force of the guides, If the tension applied to the stitch base material is large, it takes 5N per 1 inch width of the base material, so that the strength required to withstand the load is required.
  • the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn 3 is not cut by the prepreg processing, but the stitch yarn 2 or the auxiliary yarn is formed when forming at the time of molding. Since a too strong force is required to cut 3, a preferable range of the breaking load P is 5 to 25 N per inch width of the stitch base material.
  • the basis weight of the sheet material 1 in which the carbon fiber yarns 11 are arranged at + 45 ° or ⁇ 45 ° is preferably in the range of 150 to 400 g / m 2 , and the carbon fiber yarns to be arranged at 150 g / m 2 or less. Since the density of 11 is reduced, a gap is formed between the carbon fiber yarns 11 and 11, and the number of laminated sheets at the time of molding may increase. Therefore, the basis weight of the sheet material 1 alone should be 150 g / m 2 or more. Is preferred.
  • the basis weight of the sheet material 1 alone is 400 g / m 2 or more, the number of laminated layers at the time of molding is reduced, which leads to labor saving.
  • the basis weight of the sheet material 1 alone is preferably 400 g / m 2 or less.
  • thermosetting resin examples include an epoxy resin, a phenol resin, a vinyl ester resin, an unsaturated polyester resin, and the like. Among these, an epoxy resin is preferable.
  • wet prepreg processing involves immersing a high-weight base material in a resin diluted with a solvent, evaporating the solvent while reciprocating in a vertically long drying furnace, and impregnating the resin to the inside of the stitch base material. it can.
  • the carbon fiber stitch substrate wound in a roll shape is pulled out at a speed of about 1.5 m / min to 5 m / min, and immersed in a resin bath containing a resin solution diluted with a solvent, so that the fibers between the substrates
  • the resin is impregnated with resin, and this is passed through a vertical drying furnace having a sufficiently long drying zone and having a rotating roll at the top.
  • the stitch base material to which the solution adheres linearly rises up to the rotating roll, and after drying a certain amount of solvent in the ascending drying furnace, the direction of movement of the fabric is reversed through the rotating roll. Then, it is completed by drying the remaining solvent in the drying furnace on the down side.
  • the amount of the resin adhered is preferably 30 to 50% by weight for the purpose of making the volume content (Vf) of the carbon fiber as high as possible and exhibiting high strength and elastic modulus.
  • the resin adhesion amount is 50% by weight or more, the volume content of the carbon fiber is low, and the strength and elastic modulus as the CFRP material are low. Therefore, the effect of reducing the weight of the CFRP cannot be exhibited. This is because if it is 30% by weight or less, the voids in the carbon fiber stitch base material are insufficient to fill the whole, and there is a possibility that a defective portion of the resin is generated in the CFRP and may cause destruction.
  • Example 1 As a carbon fiber stitch base material, a carbon fiber yarn having a tensile strength of 5880 MPa, a tensile elastic modulus of 290 GPa, and a fineness of 1030 tex (the number of filaments is 24,000) is used as a reinforcing fiber, and the basis weight of the carbon fiber yarn is 258 g / m. Sheets arranged in parallel with each other so as to be 2 were laminated at ⁇ 45 ° with respect to the direction in which the stitch yarns were knitted.
  • polyester fiber 84dtex stitch two chain stitches in succession, transfer stitch yarn 2 to the adjacent knitting needle, stitch two chain stitches in succession, and return to the original chain stitch structure and 1/1 tricot.
  • the composite structure of knitting was stitched at a wale density of 5 W / inch and a course density of 8.9 C / inch.
  • the carbon fiber stitch substrate thus obtained had no gap between adjacent carbon fiber yarns, and the orientation of the carbon fibers was stitched at a predetermined orientation angle.
  • the carbon fiber stitch base material wound in a roll shape was immersed in a resin diluted with a mixed solvent of MEK (methyl ethyl ketone) and methanol, and the inside of the vertical mold drying furnace.
  • the solvent was dried by reciprocating up and down, and wet prepreg processing was carried out so that the resin adhesion amount was 40% by weight.
  • the processing result was that the base material was not extended and the carbon fiber yarn could be processed without disturbing the orientation. This is because the elongation rate at 5 N is 4% or less, and it can be said that this is an effect of suppressing the base material from being stretched against the tension applied during processing.
  • the wet prepreg is cut into a size of 50 cm ⁇ 50 cm, and stretched along the stitching direction of the stitch yarn from the work helmet and in a direction perpendicular thereto.
  • I was able to keep it almost completely. This is because the elongation at 25N is large, and the wrinkles are stretched during shaping, so that when the base is pulled, the base is easily deformed and the wrinkles are easily stretched.
  • the base material was not stretched and the carbon fiber yarn could be processed without disturbing the orientation. This is because the elongation rate at 5 N is 4% or less, and it can be said that this is an effect of suppressing the base material from being stretched against the tension applied during processing.
  • [Comparative Example 3] has the same structure as [Example 1], but the knitting rate was increased too much, so that it became a loose knitted structure and the elongation rate at a load of 5N was increased. It is considered that the yarn orientation was slightly disturbed.
  • Example 1 shows the base material properties of Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 described above.
  • the present invention is generally configured as described above. However, the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications can be made within the description of “Claims”.
  • the number of stacked layers of 1 is not limited to 2 and can be increased as necessary, and belongs to the technical scope of the present invention.
  • Sheet material 11 Carbon fiber yarn 2 Stitch yarn 3 Auxiliary yarn

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Description

炭素繊維ステッチ基材、およびそれを用いたウエット・プリプレグ
　本発明は、ＣＦＲＰ成形基材の改良、更に詳しくは、形態安定性および賦形性に優れ、ＣＦＲＰ作製工程におけるウエット・プリプレグの加工時にも良好な取扱性を有し、しかも、立体形状を容易に作製することができる炭素繊維ステッチ基材およびそれを用いたウエット・プリプレグに関するものである。
　炭素繊維を強化繊維とした炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon-Fiber-Reinforced-Plastics）は、軽量で高強度・高弾性率であることから、スポーツ・レジャー用品をはじめ、宇宙・航空機や一般産業などの広い分野で使われるようになってきており、特に、軽量化効果が大きい航空機に関しては盛んに使用され、最近では、航空機の一次構造材料にもＣＦＲＰが採用されるようになっている。
　従来、航空機用ＣＦＲＰの成形方法としては、例えば、＜特許文献１＞で提案されているように、炭素繊維を一方向に配列したシート材、あるいは炭素繊維が二方向に配列した織物材に、予めマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグ基材に加工し、得られたプリプレグ基材を成形型上に積層してオートクレーブで加熱硬化させる方法が開示されている。
　このような一方向プリプレグ基材や織物プリプレグ基材は、炭素繊維が真っ直ぐに配列し、樹脂も確実に含浸させることができるので、炭素繊維の持つ高強度・高弾性率を十分に発揮させることができる。
　しかしながら、このような一方向プリプレグ基材や二方向織物プリプレグ基材の場合、適当なサイズに切り出し、その切り出し片の向きを変えながら積層する作業が行われており、作業が面倒で高コストになるという問題があった。
　次に、炭素繊維が±４５°方向に配列したバイアス基材として、＜特許文献２＞において、筒状に織られた袋織を螺旋状に切開してバイアス基材を得る製造方法が提案されている。
　しかしながら、このような方法で製造されたバイアス基材は、長手方向に伸び易いために、プリプレグ工程に供給する際には、基材が長手方向に伸長されて、炭素繊維の配列が大きく乱れてしまうという問題がある。
　更にまた、＜特許文献３＞には、多軸ステッチ基材の製造方法が開示されており、積層作業の省力化に期待され、ＣＦＲＰへの適用が盛んに検討されている。
　そして、この多軸ステッチ技術を用いて、炭素繊維を並行に＋４５°方向に配列したシートと－４５°方向に配列したシートを重ねて、ステッチ糸で一体化することによって、炭素繊維が±４５°に配列したステッチ基材を得ることができる。
　しかしながら、この＜特許文献３＞の炭素繊維糸条を配列する方法においては、ステッチｍ／ｃ（マシン）の後方に設けられた２列のチェーン間を折り返しながらシートを形成するので、２列のチェーン間において個々の炭素繊維糸条がフリーな状態となってしまい、炭素繊維糸条間に隙間ができ易くなるという問題がある。
　したがって、±４５°配列ステッチ基材は、比較的に高目付にする必要があり、プリプレグ工程に供給する際には、樹脂の粘度が高いために樹脂を基材の内部まで含浸させることができないという問題がある。
　また、航空機部品などのＣＦＲＰ成形品の多くは曲面を有した形状であるため、前記のような±４５°配列ステッチ基材からなるプリプレグは、ステッチ糸によって長さ方向にまったく伸びがないため賦形性がなく、成形品の曲面にうまく沿わせることができず、無理に沿わせようとすると皺になるという問題があった。
　本発明者らは、従来この種のプリプレグが上記のように基材の賦形性に劣り、複雑な曲面に沿わせることができない原因について検討を行ったところ、基材の幅方向には伸長可能であるが、ステッチ糸の編み込み進行方向の伸長率が非常に小さいために基材の変形を妨げていることが原因となっている事実を突き止めた。
　また、ステッチ糸の編み込み進行方向の伸長率を大きくすると、ウエット・プリプレグ加工時に伸ばされ、炭素繊維糸状の配向が乱れるという原因も分かった。
特開２００５－１４６００号公報 特開昭６３－１５９５７６号公報 米国特許第４４８４４５９号明細書
　本発明は、従来のＣＦＲＰ成形基材に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、形態安定性および賦形性に優れ、ＣＦＲＰ作製工程におけるウエット・プリプレグの加工時にも良好な取扱性を有し、しかも、立体形状を容易に作製することができる炭素繊維ステッチ基材およびそれを用いたウエット・プリプレグを提供することにある。
　本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。
　即ち、本発明は、複数のシート材１・１…を積層して、ステッチ糸２を貫通させて編み込んで編絡一体化したステッチ基材であって、
このシート材１を、所定幅の炭素繊維糸条11・11…を互いに並行に配列して構成する一方、各シート材１の炭素繊維糸条11の配列方向は、前記ステッチ糸２の編み込み進行方向に対して±３０～±６０°の角度をなしているとともに、
ステッチ糸２の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上にするという技術的手段を採用したことによって、炭素繊維ステッチ基材を完成させた。
　また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸２を、鎖編み組織と１／１トリコット組織との複合組織によりシート材１にステッチするという技術的手段を採用することができる。
　更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸２の編み込み進行方向と同じ方向に、補助糸３を挿入するという技術的手段を採用することができる。
　更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸２の編み込み進行方向に対してステッチ基材の１インチ幅当たり５～２５Ｎを負荷したときに、ステッチ糸２または補助糸３を切断可能にするという技術的手段を採用することができる。
　更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、シート材１の炭素繊維糸条11の繊度を、４００～１２００ｔｅｘにして、シート材１単独の目付を１５０～４００ｇ／ｍ２にするという技術的手段を採用することができる。
　更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸２を、以下に定義される編み込み率（Ｒ）
　編み込み率（Ｒ）＝ステッチ糸の長さ（Ｌ２）／基材の長さ（Ｌ１）
　　Ｌ１：基材長さ
　　Ｌ２：ステッチに必要なステッチ糸の長さ
において、編み込み率（Ｒ）＝３．５～４．５の範囲で、ステッチするという技術的手段を採用することができる。
　更にまた、本発明は、シート材１を、所定幅の炭素繊維糸条11・11…を互いに並行に配列して構成する一方、各シート材１の炭素繊維糸条11の配列方向は、前記ステッチ糸２の編み込み進行方向に対して±３０～±６０°の角度をなしているとともに、
ステッチ糸２の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上にして、
これら複数のシート材１・１…を積層して、ステッチ糸２を貫通させて編み込んで編絡一体化した炭素繊維ステッチ基材に、熱硬化性樹脂を３０～５０重量％の範囲内で含浸して形成して、賦形性を有するようにするという技術的手段を採用することによって、ウエット・プリプレグを完成させた。
　本発明にあっては、複数のシート材を積層して、ステッチ糸を貫通させて編み込んで編絡一体化したステッチ基材であって、このシート材を、所定幅の炭素繊維糸条を互いに並行に配列して構成する一方、各シート材の炭素繊維糸条の配列方向は、前記ステッチ糸の編み込み進行方向に対して±３０～±６０°の角度をなしているとともに、ステッチ糸の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上にしたことにより、形態安定性および賦形性に優れ、ＣＦＲＰ作製工程におけるウエット・プリプレグの加工時にも良好な取扱性を有し、しかも、立体形状を容易に作製することができる。
　したがって、本発明の炭素繊維ステッチ基材によれば、長さ方向に対してステッチ糸で鎖編ステッチされているので、ウエット・プリプレグ時の乾燥炉内では自重によって伸長されるようなことはなく、±３０～±６０°に配列した炭素繊維糸条の配向が乱れるようなことがないので、疑似等方性を得ることができる。
　また、ウエット・プリプレグ加工において炭素繊維糸条の配列が乱れるようなことが無く加工され、かつ、得られたプリプレグ基材は賦形性も発揮するので、曲面を有した成形品でも切り貼りすることなく積層することができ、積層作業を省力化することができることから、産業上の利用価値は頗る大きいと云える。
本発明の実施形態の炭素繊維ステッチ基材を表わす正面図である。 本発明の実施形態の炭素繊維ステッチ基材の構造を表わす概略図である。 本発明の実施形態の炭素繊維ステッチ基材における鎖編の編目を表わす説明図である。 本発明の実施形態の炭素繊維ステッチ基材の構造の変形例を表わす概略図である。 本発明の実施形態の炭素繊維ステッチ基材を用いたウエット・プリプレグの製造工程を表わす概略図である。 本発明の実施形態の炭素繊維ステッチ基材の物性を示すグラフである。
　本発明を実施するための形態を、具体的に図示した図面に基づいて、更に詳細に説明すると、次のとおりである。
　本発明の実施形態を図１から図６に基づいて説明する。図１中、符号１で指示するものはシート材であり、所定幅の炭素繊維糸条11・11…を互いに並行に配列して構成する。
　また、符号２で指示するものはステッチ糸であり、このステッチ糸２にはポリエステル等の合成繊維糸を採用する。
　しかして、本実施形態においては、複数のシート材１・１…を積層して、ステッチ糸２を貫通させて編み込んで編絡一体化したステッチ基材であって、構成するにあっては、まず、シート材１を、所定幅（本実施形態では２ｍｍ程度）の炭素繊維糸条11・11…を互いに並行に配列して構成する。
　本実施形態の炭素繊維糸条11は、ポリアクリルニトリル系またはピッチ系を採用することができ、わずかな繊維量で大きな補強効果を得るために高強度で高弾性率の炭素繊維、具体的には引張強度が３ＧＰａ以上、好ましくは４ＧＰａ以上、引張弾性率が２００～７００ＧＰａである炭素繊維がよい。
　また、本実施形態では、このシート材１の炭素繊維糸条11の繊度を、４００～１２００ｔｅｘにして、シート材１単独の目付を１５０～４００ｇ／ｍ２にする。
　炭素繊維糸条11の繊度や基材の目付は、目的とする成形品の性能やコストなどの要求特性により決めるべきであるが、航空機部材などのように信頼性が要求される場合は高品質の基材が安定的に供給されねばならないことも加味する必要がある。
　また、炭素繊維糸条11を製造するにあたり、焼成速度は繊度に関わらずほぼ同じであることから、繊度が大きい程、単位重量当たりの製造コストが安価となるため、基材のコストを低減させるためには、繊度の大きい炭素繊維糸条を使用する方が有利である。
　しかし、繊度が１２００ｔｅｘ以上の太い炭素繊維糸条11を並列して低目付のシート材１を得ようとすると、炭素繊維糸条11・11間の距離が大きくなるので、これらの糸条間に隙間が生じたり、基材表面が糸条単位で凸凹したりする問題があることから、炭素繊維糸条11の繊度は１２００ｔｅｘ以下であることが好ましい。
　逆に、炭素繊維糸条11の繊度が小さいと、炭素繊維糸条11自身が高価となるし、シート材１を形成するために沢山の本数を準備して高密度で配列せねばならなくなるため、繊度が４００ｔｅｘ以上であることが好ましい。
　次に、本実施形態では、各シート材１の炭素繊維糸条11の配列方向は、前記ステッチ糸２の編み込み進行方向に対して±３０～±６０°の角度をなしている。このような基材は一般に知られている多軸ステッチｍ／ｃ（マシン）によって得ることが可能である。
　なお、炭素繊維糸条11の配列角は成形品に要求される強度・弾性率により決められるもので、通常、疑似等方性が要求される場合は±４５°方向に配列された基材が最も安定的で好ましいが、本実施形態では、±３０～±６０°範囲の配列角にしても同様の作用効果を得ることができる。
　図２には、本実施形態のステッチ基材における炭素繊維糸条11を±４５°方向に配列したものを示しており、分解して、上部はステッチ糸２の組織を分かり易く説明するためにステッチ糸のみを表している。
　そして、ステッチ糸２は、鎖編組織を２個続けて形成してステッチした後、このステッチ糸２を隣の編み針に移して鎖編を２個続けて形成してステッチして元に戻るという鎖編組織と、１／１トリコット編組織との複合組織により、－４５°に配列された炭素繊維糸条11からなるシート材１と、＋４５°に配列された炭素繊維糸条11からなるシート材１とを一体化している。
　この際、鎖編におけるステッチ糸２は、ステッチ時の編張力で強固に締まった状態で編目を形成するので、たて方向（ステッチの延びる方向（編み込み進行方向））に引張っても伸びる余裕がないため殆ど伸長しないが、図３の（イ）に示す１／１トリコット編の場合、ステッチ糸は２列の編目列間をジグザグと往復しているので、たて方向（ａ方向）に引っ張ると図３の（ロ）に示すように、２列の編目列をよこ方向（ｂ方向）に引き寄せながらステッチ糸が編目側に移動して編目が長く引き伸ばされ易い。即ち、１／１トリコット編の場合は、たて方向に作用する僅かな外力で伸ばされ易い組織であるといえる。
　したがって、上記したような伸長特性を有した鎖編組織と１／１トリコット編組織とを組み合わせることによって、本発明の意図する伸長率を得やすくなるのである。
　そして、ステッチ糸２の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上にする。この「伸長率」とは、ＪＩＳ　Ｌ　１０１８（編物の伸長率測定方法：グラブ法）記載の測定方法に準拠して測定した値である。なお、図２には、鎖編を２個連続した例を示したが、鎖編あるいは１／１トリコット編の組み合わせは、上記数値範囲を満たせば、適宜変更可能である。
　ここで、後述するウエットプリプレグ加工時にステッチ基材にかかる張力は大きいと１インチ幅当たり５Ｎ程度かかることもあるため、適切な伸長率の範囲を決定する必要があるが、ステッチ糸２の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％より大きくなると、基材の伸びが大きくてウエット・プリプレグ加工の乾燥炉内で長さ方向に引き伸ばされて、炭素繊維糸状の配向が大きく乱れる問題がある。したがって、ステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率は４％以下が好ましい。さらにより好ましくは５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が３％以下がよい。
　また、１インチ幅当たり２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％より小さくなると、プリプレグ基材を賦形させる際に手で伸ばしながら賦形使用としても変形しにくいため形状によっては曲面に沿わすことができず皺になる問題がある。したがって、ステッチ基材の１インチ幅当たり２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率は１０％以上が好ましい。より好ましくは２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０～２０％の範囲にあることである。これは２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が２０％より大きくなると賦形の際シワを伸ばすため力を加えてプリプレグ基材を伸長させると、急に基材が伸長しすぎる場合があり、必要以上に伸ばしてしまいその部分でシワが発生しやすくなってしまうためである。
　以上のことからステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上とすることが好ましく、より好ましくは５Ｎ時の伸長率が３％以下である。また２５Ｎ時の伸長率は１０～２０％の範囲にあることが好ましい。
　次に、本実施形態では、ステッチ糸２の編み込み進行方向と同じ方向に、補助糸３を挿入することができ、ステッチ基材を補強して、形態安定性を得ることができる（図４参照）。
　そして、更に、ステッチ糸２の編み込み進行方向に対してステッチ基材の１インチ幅当たり５～２５Ｎを負荷したときに、ステッチ糸２または補助糸３を切断可能にすることができる。こうすることにより、ウエット・プリプレグ加工時のステッチ基材の変形による炭素繊維糸条11の配向の乱れを防止して、加工したプリプレグを使用する際の賦形性を良くすることができる。
　また、本実施形態では、炭素繊維ステッチ基材のステッチ糸２の編み込み率Ｒを、３．５～４．５の範囲でステッチすることができる。なお、編み込み率Ｒとは以下のように定義される。
　編み込み率（Ｒ）＝ステッチ糸の長さ（Ｌ２）／基材の長さ（Ｌ１）
　　Ｌ１：基材長さ
　　Ｌ２：ステッチに必要なステッチ糸の長さ
　ここで、ステッチ基材がステッチ糸２の編み込み進行方向に伸長するためには、１／１トリコット編のように、隣の編目列に振った糸長が長さ方向に移動し易い編地構造であることが必要である。
　鎖編の場合、基材目付にもよるが、本実施形態で規定するシート材１単独の目付が１５０～４００ｇ／ｍ２からなる基材であれば、編み込み率（Ｒ）は３．５程度であり、長さ方向に移動可能な糸長はほとんどない。
　また、１／１のトリコット編の編み込み率は、編目列のよこ方向ピッチ、すなわち編目列間の距離に関係し、同時に基材のたて方向の伸長率に影響を与える。例えば、編目列間の距離が大きいことは、編み込み率が大きいということで、同時に基材がステッチ糸の編み込み進行方向に伸び易いということである。
　以上のことから、本発明の炭素繊維ステッチ基材において編み込み率（Ｒ）が３．５以下となるとステッチ糸の編み込み進行方向の２５Ｎの負荷による伸長率が１０％以下となり、基材が変形しにくく、曲面を有した成形品に沿わせることができない。そのような事からステッチ糸の編み込み率（Ｒ）は３．５以上であることが好ましい。
　一方、編み込み率（Ｒ）が４．５以上となると基材の５Ｎの負荷による伸長率が４％より大きくなり、ウエット・プリプレグ加工の乾燥時に基材が伸ばされて、炭素繊維の配向が乱れるおそれがあることから、ステッチ糸の編み込み率（Ｒ）は４．５以下であることが好ましい。
　また、ステッチ基材１インチ幅当たり５～２５Ｎ荷重の作用で切断するステッチ糸２、または０°方向（編み込み進行方向と同じ方向）に挿入する補助糸３の物性と補助糸３が切断するときの荷重である破断荷重Ｐとの関係は、下記の数式で表すことができ、破断荷重Ｐが５～２５Ｎとなるようステッチ糸２、または補助糸３の強度、繊度、配列密度を選択すれば良い。ただし、ステッチ糸２は、１列で０°方向に３本の糸が並ぶから配列密度は３倍とする。
　破断荷重Ｐ（Ｎ）＝糸の強度（Ｎ／ｔｅｘ）×糸繊度（ｔｅｘ）×配列密度（本／ｉｎｃｈ）
　また、上記条件でのステッチ糸２または補助糸３の切断時の基材の伸長率は１０％以内が好ましい。このような繊維糸としては天然繊維の綿糸や麻糸があり、合成繊維の場合は比較的に破断伸度が高いので、予め伸長熱処理を施して破断伸度を低くしておくと良い。また、ステッチ糸のみで伸長率を規制する際には、鎖編に限定されるものである。
　以上のような条件により、後述するウエット・プリプレグ工程で基材に作用する引張荷重の範囲であるインチ幅当たり５Ｎに対して、ステッチ糸２または補助糸３が持ち応え、物性に影響のない程度の変形に止めて加工することができる。
　そして、得られたプリプレグをＣＦＰＲの複雑な成形型に沿わせる際には、プリプレグ基材の伸長すべき個所を引き伸ばしてステッチ糸２または補助糸３を切断することにより、容易に沿わせることが可能となる。
　補助糸３を設ける場合は、炭素繊維糸条11は並行に配列した２枚のシートの間に幅方向に対して均等な間隔で０°方向に挿入させる方法を採用する（図４参照）。この場合、ステッチ基材の０°方向の伸長が規制されているので、ステッチ基材を一体化させるだけを目的として１／１トリコット編組織などのように伸びのある組織で構わない。そうすることによりプリプレグが一体化された状態で賦形させることができる。
　なお、前記破断荷重Ｐは、基材目付とプリプレグ加工条件により異なるが、後々の成形加工を考慮すればできるだけ低荷重であるほうが好ましい。
　また、後述するウエット・プリプレグ加工でステッチ基材に最も張力がかかるのは、縦型乾燥炉内の最上部で、乾燥前プリプレグの自重に加え、送り出しブレーキ力やガイド類の摩擦力が加わり、ステッチ基材にかかる張力は大きいと基材１インチ幅当たり５Ｎかかるため、その荷重に耐えるだけの強度が必要である。
　一方、その張力が基材１インチ幅当たり２５Ｎ以上となると、プリプレグ加工でステッチ糸２あるいは補助糸３が切断されるようなことはないが、成形時に賦形させる際にステッチ糸２や補助糸３を切断するのに余りにも強い力が必要となるため、好ましい破断荷重Ｐの範囲は、ステッチ基材１インチ幅当たり５～２５Ｎである。
　更にまた、炭素繊維糸条11を＋４５°または－４５°に配列するシート材１の目付は、１５０～４００ｇ／ｍ２が好ましい範囲であり、１５０ｇ／ｍ２以下となると配列する炭素繊維糸条11の密度が少なくなって、炭素繊維糸条11・11間に隙間ができ、また、成形時の積層枚数が増えるおそれがあるため、シート材１単独の目付は１５０ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。
　一方、シート材１単独の目付が４００ｇ／ｍ２以上となると、成形時の積層枚数が減少するので省力化に繋がるが、基材が分厚くなるために、ウエット・プリプレグ加工の乾燥工程で、内部の溶剤が蒸発し難くなるおそれがあるため、シート材１単独の目付は４００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
　＜ウエット・プリプレグの成形について＞
　次に、本実施形態におけるウエット・プリプレグの成形について以下に説明する。炭素繊維ステッチ基材については、上記のとおりの手順で作製する。そして、この炭素繊維ステッチ基材に、熱硬化性樹脂を３０～５０重量％の範囲内で含浸させて形成する。この熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられ、中でもエポキシ樹脂が好ましい。
　また、ウエット・プリプレグ加工は、高目付な基材を溶剤で希釈した樹脂に浸漬し、縦長の乾燥炉内を往復させながら溶剤を蒸発させて、ステッチ基材の内部まで樹脂を含浸させることができる。
　ウエット・プリプレグ加工方法を図５に基づいて説明する。まず、ロール状に巻かれた炭素繊維ステッチ基材を１．５ｍ／分～５ｍ／分程度の速度で引き出しながら、溶剤で希釈した樹脂溶液が入った樹脂バスに浸漬し、基材の繊維間に樹脂を含浸させ、これを、十分な長さの乾燥ゾーンを有し、頂部に回転ロールを付けた縦型乾燥炉に通す。
　次に、樹脂バス通過後、回転ロールまで直線的に溶液の付着したステッチ基材を立ち上がらせ、上り側の乾燥炉である程度の溶剤を乾燥させた後、回転ロールを通して織物の進行方向を反転させ、下り側の乾燥炉で残りの溶剤を乾燥させることにより完成する。
　この際の樹脂の付着量は、炭素繊維の体積含有率（Ｖｆ）をできるだけ高くし、高い強度・弾性率を発揮させる目的で、３０～５０重量％にすることが好ましい。
　樹脂付着量が５０重量％以上となると、炭素繊維の体積含有率が低くなりＣＦＲＰ材料としての強度、弾性率が低くなることから、ＣＦＲＰの軽量化効果が発揮できなくなり、一方、樹脂付着量が３０重量％以下となると、炭素繊維ステッチ基材内の空隙を全体に充填するのに不足するため、ＣＦＲＰ内に樹脂の欠損部が生じて破壊の原因となるおそれがあるからである。
　『実施例』
　次に、本実施形態のステッチ基材を具体的に作製したサンプルについての実験結果について説明する。
　　〔実施例１〕
　炭素繊維ステッチ基材としては、引張強度が５８８０ＭＰａ、引張弾性率が２９０ＧＰａ、繊度が１０３０ｔｅｘ（フィラメント数が２４０００本）の炭素繊維糸条を強化繊維として用い、炭素繊維糸条の目付が２５８ｇ／ｍ２となるよう互いに並行に配列したシートをステッチ糸の編み込み進行方向に対して±４５°に積層した。
　そして、ポリエステル繊維８４ｄｔｅｘを用い、鎖編を２個続けてステッチした後、ステッチ糸２を隣りの編み針に移して鎖編を２個続けてステッチして元に戻る鎖編組織と１／１トリコット編組織の複合組織で、ウエール密度５Ｗ／ｉｎｃｈ、コース密度８．９Ｃ／ｉｎｃｈでステッチした。
　こうして得られた炭素繊維ステッチ基材は、隣接する炭素繊維糸条間に隙間を生じることもなく、また、炭素繊維の配向も所定の配向角でステッチされていた。
　そして、得られたステッチ基材をＪＩＳ　Ｌ　１０１８（編物の伸長率測定方法：グラブ法）で伸長試験を行った結果は図６に示すとおりで、荷重５Ｎ時の伸長率は２．６％であり、２５Ｎ時の伸長率は１４．１％であった。
　また、得られたロール状に巻かれた炭素繊維ステッチ基材を、エポキシ樹脂をＭＥＫ（メチル・エチル・ケトン）とメタノールの混合溶剤で希釈された樹脂に浸漬し、たて型乾燥炉内を上下に往復させて溶剤を乾燥させ、樹脂付着量が４０重量％になるウエット・プリプレグ加工を行った。
　加工結果は、基材が延ばされることなく、炭素繊維糸条に配向が乱れることなく加工できた。これは５Ｎ時の伸長率が４％以下であり、加工の際にかかる張力に対し基材が伸ばされることが抑えられた効果であるといえる。
　また、得られたウエット・プリプレグの賦形性をみるためにウエット・プリプレグを５０ｃｍ×５０ｃｍのサイズに切り出し、作業用ヘルメット上からステッチ糸の編み込み進行方向、およびそれに直角の方向に引張ながら沿わせてみた結果、ほぼ完全に沿わせることができた。これは２５Ｎ時の伸長率が大きいため賦形の際にシワを伸ばすため基材を引張ると基材が変形しやすくシワが伸びやすいためである。
　　〔比較例１〕
　次に、ステッチ糸の組織を鎖編のみにした以外は、前記〔実施例１〕と同じ方法でステッチを行った。基材の伸長試験結果は図６の通りで、荷重５Ｎ時の伸長率は２．１％であり、２５Ｎ時の伸長率は７．３％であった。
　また、実施例１と同じ条件でウエット・プリプレグ加工を行った結果、基材が伸ばされることなく、炭素繊維糸条に配向が乱れることなく加工できた。これは５Ｎ時の伸長率が４％以下であり、加工の際にかかる張力に対し基材が伸ばされることが抑えられた効果であるといえる。
　また、加工したウエット・プリプレグを〔実施例１〕と同様にして賦形性を調べた結果、ステッチ糸の編み込み進行方向に対して直角方向にだけに伸ばされたために、皺が発生し、作業用ヘルメット形状に皺無く沿わせることができなかった。
これは２５Ｎ時の伸長率が７．３％であり、賦形させる際にシワを伸ばすため基材を引張っても変形し難いためといえる。
　　〔比較例２〕
　ステッチ糸の組織を１／１トリコット組織のみにした以外は〔実施例１〕と同じ条件でステッチ加工を行った。
　この〔比較例２〕では、荷重５Ｎ時の伸長率は６．４％であり、２５Ｎ時の伸長率は２８．４％であった。また、〔実施例１〕と同じ条件でウエット・プリプレグ加工を行った結果、乾燥炉内で基材の自重によりたて方向に伸ばされると同時に幅方向が収縮し、±４５°方向に真っ直ぐに配向していた炭素繊維糸条が複雑な曲線状に大きく乱れる問題が発生し、実用不可であった。これは荷重５Ｎ時の伸長率が大きいためプリプレグ加工時の張力により基材が大きく変形してしまったためである。
　　〔比較例３〕
　編込み率を４．６とした以外は実施例１と同じ条件でステッチを行った。この〔比較例３〕では、荷重５Ｎ時の伸長率は５．１％であり、２５Ｎ時の伸長率は２２．３％であった。また、〔実施例１〕と同じ条件でウエット・プリプレグ加工を行った結果、乾燥炉内で基材の自重により基材が若干たて方向に伸ばされると同時に、幅方向にも若干収縮し、±４５°方向に真っ直ぐに配向していた炭素繊維糸条が曲線状に乱れた。〔比較例２〕と比較するとその程度は小さかった。
　〔比較例３〕は〔実施例１〕と同じ組織であるが、編込み率を大きくしすぎたため、緩い編組織となって荷重５Ｎ時の伸長率が大きくなり、プリプレグ加工の際に炭素繊維糸条の配向が若干乱れてしまったものと考えられる。
　また、加工したウエット・プリプレグを〔実施例１〕と同様にして賦形性を調べた結果、〔実施例１〕と同様に完全に賦形させることができた。上記した実施例１、比較例１、比較例２、比較例３の基材性状を以下の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上より、ステッチ糸が、鎖編み組織と１／１トリコット組織との複合組織によりシート材にステッチされているものが、最も優れた物性を示した。
　本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、シート材１の積層枚数は２枚に限らず、必要に応じて増加させることができ、本発明の技術的範囲に属する。
　１　　シート材
　11　　炭素繊維糸条
　２　　ステッチ糸
　３　　補助糸

Claims (7)

  1. 　複数のシート材（１・１…）を積層して、ステッチ糸（２）を貫通させて編み込んで編絡一体化したステッチ基材であって、
    このシート材（１）は、所定幅の炭素繊維糸条（11・11…）が互いに並行に配列して構成されている一方、各シート材（１）の炭素繊維糸条（11）の配列方向は、前記ステッチ糸（２）の編み込み進行方向に対して±３０～±６０°の角度をなしているとともに、
    ステッチ糸（２）の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上であることを特徴とする炭素繊維ステッチ基材。
  2. 　ステッチ糸（２）が、鎖編み組織と１／１トリコット組織との複合組織によりシート材（１）にステッチされていることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維ステッチ基材。
  3. 　ステッチ糸（２）の編み込み進行方向と同じ方向に、補助糸（３）が挿入されていることを特徴とする請求項１または２記載の炭素繊維ステッチ基材。
  4. 　ステッチ糸（２）の編み込み進行方向に対してステッチ基材の１インチ幅当たり５～２５Ｎを負荷したときに、ステッチ糸（２）または補助糸（３）が切断可能であることを特徴とする請求項３記載の炭素繊維ステッチ基材。
  5. 　シート材（１）の炭素繊維糸条11の繊度が、４００～１２００ｔｅｘであって、シート材（１）単独の目付が１５０～４００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の炭素繊維ステッチ基材。
  6. 　ステッチ糸（２）が、以下に定義される編み込み率（Ｒ）
    　編み込み率（Ｒ）＝ステッチ糸の長さ（Ｌ２）／基材の長さ（Ｌ１）
    　　Ｌ１：基材長さ
    　　Ｌ２：ステッチに必要なステッチ糸の長さ
    において、編み込み率（Ｒ）＝３．５～４．５の範囲で、ステッチされていることを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の炭素繊維ステッチ基材。
  7. 　複数のシート材（１・１…）を積層して、ステッチ糸（２）を貫通させて編み込んで編絡一体化したステッチ基材であって、
    　シート材（１）は、所定幅の炭素繊維糸条（11・11…）が互いに並行に配列して構成されている一方、各シート材（１）の炭素繊維糸条（11）の配列方向は、前記ステッチ糸（２）の編み込み進行方向に対して±３０～±６０°の角度をなしているとともに、
    ステッチ糸（２）の編み込み進行方向に対するステッチ基材の１インチ幅当たり５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が４％以下であり、かつ２５Ｎの負荷による長手方向の伸長率が１０％以上であって、
    これら複数のシート材（１・１…）を積層して、ステッチ糸（２）を貫通させて編み込んで編絡一体化した炭素繊維ステッチ基材に、熱硬化性樹脂が３０～５０重量％の範囲内で含浸して形成され、賦形性を有することを特徴とするウエット・プリプレグ。
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