JP2010150685A - 湾曲形状強化繊維基材、およびそれを用いた積層体、プリフォーム、繊維強化樹脂複合材料とそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平面形状が湾曲形状であり、複数の強化繊維糸条が湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列されており、該周方向の一方向に配列されている複数の強化繊維糸条と交差する方向によこ糸の補助糸条が配列されていることを特徴とする湾曲形状強化繊維基材、該基材を用いた湾曲形状強化繊維積層体、プリフォーム、強化複合材料とそれらの製造方法。
【選択図】図1
Description
前述の湾曲形状強化繊維基材を用いて、複数の強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列された湾曲周方向配向強化繊維層を形成し、
該湾曲周方向配向強化繊維層を、積層すべき複数の強化繊維層の中の少なくとも1層として積層することを特徴とする方法からなる。
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、複数の強化繊維糸条群の一部を含みかつ該強化繊維糸条群に並行になるように切断することにより、所定の幅を有する複数の一方向強化繊維糸条束(例えば、所定の幅を有する複数のテープ状一方向強化繊維糸条束)を作製し、
該複数の一方向強化繊維糸条束を、前記湾曲周方向配向強化繊維層の平面形状を完成するまで、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に所定本数互いに隣接させて配列することができる。一方向強化繊維糸条束は、横断面矩形状のものが好ましいが、矩形以外の横断面の基材であってもよい。すなわち、この方法は、所定の幅を有する複数の一方向強化繊維糸条束を前もって作製し、それらを所定の幅を持った平板状の湾曲形状を形成できるように順次隣接させて配列していく方法である。
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と直交する方向に切断することにより複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を拡げ、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を狭めるように変形させて配置することができる。すなわち、ある幅を持った直交切断一方向強化繊維糸条束を、強化繊維糸条が上記湾曲形状の径方向に延びるように湾曲形状の周方向に沿う方向に順次配置していく場合、単にそのまま配置したのでは、湾曲形状内の外側部位と内側部位間に周長差が存在するため、外側部位では隣接糸条束間に比較的大きな隙間が生じるおそれがあり、内側部位では隣接糸条束同士がオーバラップしたりするおそれがある。そこで上記の如く、湾曲形状内の外側部位では強化繊維糸条の間の隙間を拡げ、湾曲形状内の内側部位では強化繊維糸条の間の隙間を狭めるように糸条束を変形させて配置することにより、このようなおそれを除去できるとともに、強化繊維糸条の配置密度には差があるものの湾曲形状内の全体にわたって強化繊維糸条は切れ目なく層形態をなすように存在することができるようになる。
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と直交する方向に切断することにより複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する前記直交切断一方向強化繊維糸条束の間に隙間を設け、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する前記直交方向一方向強化繊維糸条束の間の隙間を狭めるように配置することができる。すなわち、湾曲形状内の外側部位と内側部位間の周長差によって、隣接直交切断一方向強化繊維糸条束間にやむを得ず隙間が生じる場合にあっては、湾曲形状内の内側部位においては極力その隙間を狭めることにより、好ましくは湾曲形状内の内側部位においては隣接直交切断一方向強化繊維糸条束同士の端縁が当接する状態とすることにより、直交切断一方向強化繊維糸条束が果たすべき強度、剛性向上機能等を最大限発揮させることが可能となる。
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と所定の鋭角を成す方向に切断することにより複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向と所定の角度を成す方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を拡げ、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を狭めるように変形させて配置することができる。
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と所定の鋭角を成す方向に切断することにより複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向と所定の角度を成す方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する前記鋭角切断一方向強化繊維糸条束の間に隙間を設け、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する前記鋭角切断一方向強化繊維糸条束の間の隙間を狭めるように配置することができる。
作製された複数の強化繊維層を予め定められた所定の積層順に積層して湾曲形状強化繊維積層体を作製し、
該湾曲形状強化繊維積層体を、該積層体の長手方向と直交する積層体幅方向の断面で見て、前記湾曲形状の周縁に沿って折り曲げることにより、フランジ状部を有する形状に賦形することを特徴とする方法からなる。
作製された複数の強化繊維層を予め定められた所定の積層順に積層して湾曲形状強化繊維積層体を作製し、
該湾曲形状強化繊維積層体を、該積層体の長手方向と直交する積層体幅方向の断面で見て、前記湾曲形状の周縁に沿って折り曲げることにより、フランジ状部を有する形状のプリフォームに賦形し、
賦形されたプリフォームに樹脂を含浸し、
含浸した樹脂を硬化させることを特徴とする方法からなる。
図1は、本発明の一実施態様に係る湾曲形状強化繊維基材1を示している。図1に示す湾曲形状強化繊維基材1は、平面形状が幅Wで曲率半径Rの湾曲形状に形成されており、複数の(図示例では、7本の)強化繊維糸条2がこの湾曲形状の周方向3(0°方向)に沿う方向に並行に配列されており、該周方向の一方向に配列されている複数の強化繊維糸条2と交差する方向(図示例では、湾曲形状周方向3と直交する方向(90°方向))によこ糸の補助糸条4が配列されている。よこ糸の補助糸条4によって、基本的に複数の強化繊維糸条2の所定の湾曲形態が保持されているが、本実施態様では、強化繊維糸条2と並行する方向に、たて糸の補助糸条5が配列されており、このたて糸の補助糸条5と上記よこ糸の補助糸条4とは、好ましくは互いに交絡され、両補助糸条4、5によって複数の強化繊維糸条2の所定の湾曲形態が保持されている。このような湾曲形状強化繊維基材1は、例えば、複数の強化繊維糸条2を引き揃え、よこ糸の補助糸条4を配列させた状態において、湾曲形状の曲率半径Rに沿うようにテーパロールなどにより巻き出すことにより、所定の湾曲形状に形成することができる。
・強化繊維糸条:ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維糸条(24,000フィラメント、繊度1030tex、引張強度5.9GPa、引張弾性率294GPa)
・よこ糸の補助糸条:ガラス繊維糸条(繊度 4.2tex)
・たて糸の補助糸条:ガラス繊維糸条(繊度22.5tex)
・樹脂材料には次の材料から製造した粒子を用いた。
“スミカエクセル”5003P(ポリエーテルスルホン、住友化学(株)製)
“エピコート”806(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
“NC−3000”(ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、日本化薬(株)製)
“TEPIC”−P(イソシアヌレート型エポキシ樹脂、日本化学工業(株)製)
“エピコート”806(23.5重量%)、NC−3000(12.5重量%)、“TEPIC”−P(4重量%)を100℃において均一になるまで混合し、エポキシ樹脂混合物を得た。次に“スミカエクセル”5003P(60重量%)、エポキシ樹脂混合物を2軸押出機にて溶融混練して相溶させた樹脂組成物を、冷凍粉砕して粒子にした。得られた粒子の平均粒子径は90μmであった(レーザー回折・散乱法を用いた(株)セイシン社製LMS34)。
図21に示す湾曲形状強化繊維基材織機161を用いて、図1に示した湾曲形状の周方向に強化繊維糸条が配列した0°配向湾曲形状強化繊維基材162を作製した。基材162の形状は、曲率半径R:3m、基材の幅:200mm、長さ:4.7mである。図21に示すように、湾曲形状強化繊維基材織機161は、強化繊維糸条163およびたて糸の補助糸条164用のヘルド165、166、筬167、よこ糸の補助糸条168を挿入するよこ糸入れ機構169、上部、下部および中間マンドレル170、171、172から構成されている。これらマンドレルの後方には、樹脂材料散布装置173および更にその後方には赤外線加熱装置(図示せず)が取り付けられており、製織された湾曲形状強化繊維基材162の上に散布された樹脂粒子174を加熱し、湾曲形状強化繊維基材162に付着できるようになっている。湾曲形状強化繊維基材162は台座175上に送り出される。ここで上部および下部のマンドレル170、171はテーパー形状を有しており、テーパー度は1/50とした。強化繊維糸条163、よこ糸およびたて糸の補助糸条164、168は、上下マンドレル170、171間に導入され、各マンドレルは製織速度に応じた速度で回転しており、強化繊維糸条163およびたて糸の補助糸条164に適切な張力をかけることができる。
実施例1と同じ材料を用いて、作製された強化繊維糸条が一方向に並行に、かつ直線状に延びるように配列され、たて糸の補助糸条は強化繊維糸条の間に並行に配列され、よこ糸の補助糸条を実質的に強化繊維糸条およびたて糸の補助糸条に対して直交するように配列して、幅1mの一方向強化繊維織物を製織した。一方向強化繊維織物の表面に、樹脂材料の目付が27g/m2となるように、樹脂材料を散布し、赤外線加熱装置を用いて、湾曲形状強化繊維基材の表面温度を180℃に加熱して、樹脂材料を付着した。この一方向強化繊維織物を用いて図3(C)に示したような90°配向湾曲形状強化繊維基材を作製した。
実施例2で準備したNCW構造を有する幅1mの一方向強化繊維織物を準備した。該一方向強化繊維織物を強化繊維糸条の配列方向に対して45°方向に切断し、さらに強化繊維糸条12本毎に強化繊維糸条間を切断して、図4に示したような12本の強化繊維糸条を有する幅200mmの強化繊維糸条束を56枚作製した。すべての強化繊維糸条束は、強化繊維糸条束間の間隔を調節して、湾曲形状に沿うように、湾曲形状の長手方向に、強化繊維糸条が重ならず且つ隙間が3mm以上生じないように配置して継ぎ合わせることにより、幅200mm、長さ4.7mの45°配向湾曲形状強化繊維基材を作製した。同様にして−45°配向湾曲形状強化繊維基材を作製した。
実施例1〜3の方法で、0°、90°、±45°配向湾曲形状強化繊維基材を作製し、積層構成[(45/0/−45/90)]3Sに基づいて積層することにより積層体を作製した。まず実施例3の方法と同様に、45°配向湾曲形状強化繊維基材を作製し、45°配向湾曲形状強化繊維基材の上に実施例1の方法にて作製した0°配向湾曲形状強化繊維基材を積層し、さらにその上に実施例3の方法と同様に−45°配向湾曲形状強化繊維基材を作製して積層し、さらにその上に実施例2の方法と同様に90°配向湾曲形状強化繊維基材を作製して積層して、[45/0/−45/90]の積層体を作製した。同様の積層を2回繰返し、12plyからなる[45/0/−45/90]3を作製した。
実施例4で作製した積層体を、自動裁断機により、曲率半径の大きい側(図3(C)で示す外側26)の湾曲形状の周縁に沿って、図22に示すように、湾曲形状強化繊維積層体181の長手方向に、幅50mm、間隔150mm、高さ50mmの形状で切り欠いた(切欠き182)。図19に示した賦形型を兼ねた曲率半径R=3mで長手方向に湾曲している成形型142の上に、積層体を配置し、さらに積層体を厚み3mmのシリコン製シートで覆い、シリコン製シートと成形型の間を気密にシールした。その後にシリコン製シートの内部を真空吸引して減圧することにより、積層体を成形型に押し付けてC形断面で長手方向に湾曲した形状に賦形した。
実施例2で準備したNCW構造を有する幅1mの一方向強化繊維織物を準備した。該一方向強化繊維織物を図2(A)のように、幅は4本のストランド(図2(A)では3本)を含む長さ4.7mの強化繊維糸条束を10枚作製した。すべての強化繊維糸条束は、湾曲形状に沿うように、湾曲形状の長手方向に、曲げながら配置した。すべての強化繊維糸条束は、強化繊維糸条が重ならず且つ隙間が3mm以上生じないように配置して継ぎ合わせることにより、幅200mm、長さ4.7mの0°配向湾曲形状強化繊維基材を作製した。作製された0°配向湾曲形状強化繊維基材は、図10に示したようなNCW構造であり、周方向の長手方向の全長に渡り、強化繊維糸条が曲率半径R=3mの周方向(0°方向)に対して、0°方向に配列していることを確認した。
実施例4で用いた0°配向湾曲形状強化繊維基材を実施例6で作製した0°配向湾曲形状強化繊維基材にする以外は、実施例4と同様の方法により、積層体を作製した。さらにこの積層体を用いて、実施例5と同様の方法によりプリフォームを作製した。プリフォームはウェブ、フランジ共に顕著なシワはなく、品位のよいプリフォームであることを確認した。
特許文献1に記載の方法にて、積層構成[(45/0/−45/90)]3Sの積層体を作製して評価した。繊維束配列用治具は、直径310mm、高さ300mmの円筒形状であり、高さ50mmおよび250mmの円周方向に48mm間隔でピンが配列されている。
2 強化繊維糸条
3 湾曲形状の周方向
4 よこ糸の補助糸条
5 たて糸の補助糸条
11 テープ状の強化繊維糸条束
12 湾曲テープ状強化繊維糸条束
13 0°配向湾曲形状強化繊維基材
21 強化繊維糸条束
22 扇状強化繊維糸条束
23 90°配向湾曲形状強化繊維基材
24 強化繊維糸条間の隙間
25 湾曲形状の径方向内側
26 湾曲形状の径方向外側
27 強化繊維糸条束間の隙間
31 強化繊維糸条束
32 変形強化繊維糸条束
33 鋭角配向湾曲形状強化繊維基材
34 強化繊維糸条間の隙間
35 湾曲形状の径方向内側
36 湾曲形状の径方向外側
37 強化繊維糸条束間の隙間
41a 0°配向基材
41b 90°配向基材
41c 45°配向基材
42 湾曲形状基材
51 0°配向湾曲形状強化繊維基材
52 0°配向湾曲形状強化繊維基材
53 鋭角配向湾曲形状強化繊維基材
61 一方向強化繊維織物
62 強化繊維糸条
63 よこ糸の補助糸条
64 たて糸の補助糸条
65 樹脂材料
71 湾曲形状強化繊維積層体
72、72a、72b、72c、72d 強化繊維層
81、91、101 プリフォーム
82a、82b、92a、92b、102a、102b フランジ状部
83、93、104 ウエブ部
102a’ 分割フランジ状部
103 空間
111 賦形型
112 湾曲形状強化繊維積層体
113 弾力性シート
114 シーラント
115 真空吸引手段
116 大気圧
117 C形断面プリフォーム
118 熱媒の流路
121 チャンバー
122、123 成形型としてのマンドレル
124 湾曲形状強化繊維積層体
125、126 ブラダー
127 大気
128 積層体の一方側の端部
129 積層体の他方側の端部
130 Z形断面プリフォーム
131、132、141、151 プリフォーム
142 成形型
143 バッグ材
152 下型
153 上型
154 両面型からなる成形型
161 湾曲形状強化繊維基材織機
162 0°配向湾曲形状強化繊維基材
163 強化繊維糸条
164 たて糸の補助糸条
165、166 ヘルド
167 筬
168 よこ糸の補助糸条
169 よこ糸入れ機構
170、171、172 マンドレル
173 樹脂材料散布装置
174 樹脂粒子
175 台座
181 湾曲形状強化繊維積層体
182 切欠き
191 強化繊維層
192 うねり
Claims (36)
- 平面形状が湾曲形状であり、複数の強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列されており、該周方向の一方向に配列されている複数の強化繊維糸条と交差する方向によこ糸の補助糸条が配列されていることを特徴とする湾曲形状強化繊維基材。
- 前記強化繊維糸条が複数の束に形成され、該複数の強化繊維糸条束が前記湾曲形状の径方向に隣り合うように配列されている、請求項1に記載の湾曲形状強化繊維基材。
- 各強化繊維糸条束がテープ状に形成されている、請求項2に記載の湾曲形状強化繊維基材。
- 強化繊維糸条間に、強化繊維糸条に対し並行に延びるたて糸の補助糸条が配列されている、請求項1〜3のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材。
- 少なくとも片面に、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が点状、線状または不連続状に付着されている、請求項1〜4のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材。
- 前記樹脂材料のガラス転移温度が0℃以上95℃以下の範囲にあり、前記樹脂材料の付着量が2g/m2 以上40g/m2 以下の範囲にある、請求項5に記載の湾曲形状強化繊維基材。
- 前記強化繊維糸条として炭素繊維糸条を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材。
- 平面形状が湾曲形状である平板状の強化繊維層が複数積層された積層体であって、前記複数積層された強化繊維層の少なくとも1層が、請求項1〜7のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材により形成された、複数の強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列された湾曲周方向配向強化繊維層であることを特徴とする湾曲形状強化繊維積層体。
- 前記湾曲周方向配向強化繊維層は、前記湾曲形状強化繊維積層体の平面方向全体にわたって延在されている、請求項8に記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 前記複数積層された強化繊維層の中に、さらに、強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に対する角度が鋭角または垂直となる方向に並行に配列された強化繊維層が含まれている、請求項8または9に記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 前記平板状の複数の強化繊維層が積層状態にて一体化されている、請求項8〜10のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 前記複数の強化繊維層が、互いに接着されることにより一体化されている、請求項11に記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 積層方向に互いに隣接する強化繊維層の少なくとも一方の少なくとも片面に、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が点状、線状または不連続状に付与されており、該樹脂材料を介して隣接する強化繊維層同士が互いに接着されている、請求項12に記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 前記樹脂材料が、強化繊維層1層に対し、2g/m2 以上40g/m2 以下の範囲内の付着量にて、該強化繊維層の少なくとも片面に付与されている、請求項13に記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 互いに対面する強化繊維層間で、該強化繊維層の全面にわたり、前記点状、線状または不連続状に付与された樹脂材料の一部のみが、強化繊維層同士の接着に用いられている、請求項13または14に記載の湾曲形状強化繊維積層体。
- 平面形状が湾曲形状である平板状の強化繊維層を複数積層して積層体を製造するに際し、
請求項1〜7のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材を用いて、複数の強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列された湾曲周方向配向強化繊維層を形成し、
該湾曲周方向配向強化繊維層を、積層すべき複数の強化繊維層の中の少なくとも1層として積層することを特徴とする湾曲形状強化繊維積層体の製造方法。 - 前記湾曲周方向配向強化繊維層を形成するに際し、
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、複数の強化繊維糸条群の一部を含みかつ該強化繊維糸条群に並行になるように切断することにより、所定の幅を有する複数の一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の一方向強化繊維糸条束を、前記湾曲周方向配向強化繊維層の平面形状を完成するまで、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に所定本数互いに隣接させて配列する、請求項16に記載の湾曲形状強化繊維積層体の製造方法。 - 前記湾曲周方向配向強化繊維層とは別の積層すべき強化繊維層の中の少なくとも1層を形成するに際し、
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と直交する方向に切断することにより複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を拡げ、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を狭めるように変形させて配置する、請求項16または17に記載の湾曲形状強化繊維積層体の製造方法。 - 前記湾曲周方向配向強化繊維層とは別の積層すべき強化繊維層の中の少なくとも1層を形成するに際し、
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と直交する方向に切断することにより複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の直交切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する前記直交切断一方向強化繊維糸条束の間に隙間を設け、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する前記直交方向一方向強化繊維糸条束の間の隙間を狭めるように配置する、請求項16〜18のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維積層体の製造方法。 - 前記湾曲周方向配向強化繊維層とは別の積層すべき強化繊維層の中の少なくとも1層を形成するに際し、
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と所定の鋭角を成す方向に切断することにより複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向と所定の角度を成す方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を拡げ、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する強化繊維糸条の間の隙間を狭めるように変形させて配置する、請求項16〜19のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維積層体の製造方法。 - 前記湾曲周方向配向強化繊維層とは別の積層すべき強化繊維層の中の少なくとも1層を形成するに際し、
連続した強化繊維糸条を複数一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、前記強化繊維糸条と交差する方向に延在し複数の強化繊維糸条群を結束する補助糸条から構成された一方向強化繊維織物を、強化繊維糸条と所定の鋭角を成す方向に切断することにより複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を作製し、
該複数の鋭角切断一方向強化繊維糸条束を、各糸条束の強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向と所定の角度を成す方向に延びるように、前記湾曲形状の周方向に沿う方向に配置するとともに、前記湾曲形状内の外側部位においては、互いに隣接する前記鋭角切断一方向強化繊維糸条束の間に隙間を設け、前記湾曲形状内の内側部位においては、互いに隣接する前記鋭角切断一方向強化繊維糸条束の間の隙間を狭めるように配置する、請求項16〜20のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維積層体の製造方法。 - 湾曲形状を有する板状の強化繊維層が複数積層された湾曲形状強化繊維積層体の形態を有し、前記複数積層された強化繊維層の中に、請求項1〜7のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材を用いて形成された、強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列されてなる湾曲周方向配向強化繊維層が少なくとも1層含まれているとともに、強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に沿う方向に並行に配列された強化繊維層および/または強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に対する角度が鋭角となる方向に並行に配列された強化繊維層とが含まれており、前記湾曲形状強化繊維積層体が、該積層体の長手方向と直交する積層体幅方向の断面で見て、前記湾曲形状の周縁に沿って折れ曲がったフランジ状部を有する形状に賦形されていることを特徴とするプリフォーム。
- 前記フランジ状部が、前記湾曲形状強化繊維積層体の幅方向両側に形成されており、両フランジ状部のうち、前記湾曲形状の曲率半径が大きい側の湾曲形状の周縁に沿って折れ曲がったフランジ状部が、前記積層体の長手方向に複数のフランジ状部に分割されており、隣接する分割フランジ状部間に空間が形成されている、請求項22に記載のプリフォーム。
- 前記複数の板状の強化繊維層が、積層方向に互いに隣接する強化繊維層間に付与された熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を介して互いに接着されることにより一体化されている、請求項22または23に記載のプリフォーム。
- 平面形状が湾曲形状である平板状の複数の強化繊維層として、請求項1〜7のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材を用いて形成され、強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列されてなる湾曲周方向配向強化繊維層と、強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に沿う方向に並行に配列された強化繊維層および/または強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に対する角度が鋭角となる方向に並行に配列された強化繊維層とを作製し、
作製された複数の強化繊維層を予め定められた所定の積層順に積層して湾曲形状強化繊維積層体を作製し、
該湾曲形状強化繊維積層体を、該積層体の長手方向と直交する積層体幅方向の断面で見て、前記湾曲形状の周縁に沿って折り曲げることにより、フランジ状部を有する形状に賦形することを特徴とする、プリフォームの製造方法。 - 前記フランジ状部を賦形した状態で、前記湾曲形状強化繊維積層体を所定時間加熱することによりプリフォームの賦形形態を固定する、請求項25に記載のプリフォームの製造方法。
- 前記フランジ状部を、前記湾曲形状強化繊維積層体幅方向の両側で折り曲げ形成する、請求項25または26に記載のプリフォームの製造方法。
- 前記湾曲形状強化繊維積層体幅方向の両側で折り曲げ形成すべきフランジ状部形成部のうち、前記湾曲形状の曲率半径が大きい側の湾曲形状の周縁に沿って折れ曲げ形成すべきフランジ状部形成部を、予め前記積層体の長手方向に複数のフランジ状部形成部に分割するとともに隣接する分割フランジ状部形成部間に空間を形成した後、各分割フランジ状部形成部を折り曲げてフランジ状部を有する形状に賦形する、請求項27に記載のプリフォームの製造方法。
- 前記フランジ状部を、所定形状の成形型上に前記湾曲形状強化繊維積層体を配置し、該湾曲形状強化繊維積層体上に弾力性を有するシートを被せて該湾曲形状強化繊維積層体を密封し、シート内部を減圧しシート外部との差圧によってシートで湾曲形状強化繊維積層体を前記成形型に沿わせて該成形型に向けて押圧することにより、折り曲げ形成する、請求項25〜28のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
- 前記フランジ状部を、所定形状の両面型内に前記湾曲形状強化繊維積層体を配置し、該両面型内で前記湾曲形状強化繊維積層体を押圧することにより、折り曲げ形成する、請求項25〜28のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
- 前記フランジ状部を、所定形状の成形型の両側にそれぞれ、独立して膨縮動作可能なブラダーを設け、前記成形型上に前記湾曲形状強化繊維積層体を配置し、配置された湾曲形状強化繊維積層体の各ブラダーの位置に対応する各部分を、各ブラダーの膨縮動作により前記成形型に沿う形状に賦形することにより、折り曲げ形成する、請求項25〜28のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
- 平面形状が湾曲形状である平板状の複数の強化繊維層として、請求項1〜7のいずれかに記載の湾曲形状強化繊維基材を用いて形成され、強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に沿う方向に並行に配列されてなる湾曲周方向配向強化繊維層と、強化繊維糸条が前記湾曲形状の径方向に沿う方向に並行に配列された強化繊維層および/または強化繊維糸条が前記湾曲形状の周方向に対する角度が鋭角となる方向に並行に配列された強化繊維層とを作製し、
作製された複数の強化繊維層を予め定められた所定の積層順に積層して湾曲形状強化繊維積層体を作製し、
該湾曲形状強化繊維積層体を、該積層体の長手方向と直交する積層体幅方向の断面で見て、前記湾曲形状の周縁に沿って折り曲げることにより、フランジ状部を有する形状のプリフォームに賦形し、
賦形されたプリフォームに樹脂を含浸し、
含浸した樹脂を硬化させることを特徴とする、繊維強化樹脂複合材料の製造方法。 - 前記賦形されたプリフォームを成形型上に配置し、該プリフォームをバッグ材で覆って内部を密閉し、密閉された内部を吸引により減圧して減圧された内部に樹脂を注入し、注入された樹脂をプリフォームに含浸させ、含浸された樹脂を硬化させる、請求項32に記載の繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
- 前記賦形されたプリフォームを両面型からなる成形型内に配置し、該成形型内に樹脂を注入し、注入された樹脂をプリフォームに含浸させ、含浸された樹脂を硬化させる、請求項32に記載の繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
- 請求項32〜34のいずれかに記載の方法により製造された繊維強化樹脂複合材料。
- 航空機の胴体フレームである、請求項35に記載の繊維強化樹脂複合材料。
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