JP6639682B2 - 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法 - Google Patents

複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6639682B2
JP6639682B2 JP2018535524A JP2018535524A JP6639682B2 JP 6639682 B2 JP6639682 B2 JP 6639682B2 JP 2018535524 A JP2018535524 A JP 2018535524A JP 2018535524 A JP2018535524 A JP 2018535524A JP 6639682 B2 JP6639682 B2 JP 6639682B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gap
fiber
fiber sheet
reinforcing fibers
reinforcing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2018535524A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018037767A1 (ja
Inventor
駿一 森島
駿一 森島
敏生 小佐々
敏生 小佐々
正剛 波多野
正剛 波多野
和昭 岸本
和昭 岸本
幸生 武内
幸生 武内
政之 山下
政之 山下
仁史 小鹿
仁史 小鹿
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries 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
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of JPWO2018037767A1 publication Critical patent/JPWO2018037767A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6639682B2 publication Critical patent/JP6639682B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B29C70/205Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres the structure being shaped to form a three-dimensional configuration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/681Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C70/682Preformed parts characterised by their structure, e.g. form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0003Producing profiled members, e.g. beams
    • B29D99/0005Producing noodles, i.e. composite gap fillers, characterised by their construction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2071/00Use of polyethers, e.g. PEEK, i.e. polyether-etherketone or PEK, i.e. polyetherketone or derivatives thereof, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2081/00Use of polymers having sulfur, with or without nitrogen, oxygen or carbon only, in the main chain, as moulding material
    • B29K2081/04Polysulfides, e.g. PPS, i.e. polyphenylene sulfide or derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2309/00Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08Glass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

本発明は、引抜成形により成形される複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法に関するものである。
従来、ビーム材を構成する複数の強化繊維基材の分岐部に形成される楔形状の空隙に、フィラー成形体を充填するビーム材の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。フィラー成形体は、強化繊維で構成されたフィラー材を用いて成形されている。
国際公開第2011/046137号
ここで、空隙に充填されるフィラー成形体等の間隙材に含まれる強化繊維は、一般的に、その繊維方向がビーム材の長手方向に沿うように設けられている。フィラー成形体に含まれる強化繊維の繊維方向がビーム材の長手方向となる場合、この長手方向に直交する方向において、例えば、せん断力等の荷重が作用すると、強化繊維同士が離れる方向に荷重が作用することになる。このため、フィラー成形体にクラック等の欠陥が生じる可能性がある。
そこで、本発明は、荷重に対する間隙材の強度の向上を図ることができる複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法を提供することを課題とする。
本発明の複合材部材は、長手方向に沿って延在した複数の繊維シートと、複数の前記繊維シートにより形成された間隙に設けられる間隙材と、を備え、前記間隙材は、前記長手方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、前記長手方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有することを特徴とする。
また、本発明の間隙材は、長手方向に沿って延在した複数の繊維シートによって形成された複合材部材の間隙に設けられる間隙材であって、前記長手方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、前記長手方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有することを特徴とする。
これらの構成によれば、間隙材には、間隙用強化繊維の他、間隙用繊維シートが含まれることから、間隙用強化繊維同士が離れる方向に荷重が作用する場合であっても、間隙用繊維シートに含まれる強化繊維が抗力となるため、間隙材の補強を図ることができる。よって、荷重に対する間隙材の強度向上を図ることができるため、クラック等の欠陥の発生を抑制することができる。なお、間隙用繊維シートとしては、例えば、短繊維が絡み合う(ランダムな方向となる)フェルト等の不織布、等方積層等により繊維方向が多方向となるように複数の繊維シートを積層した積層繊維シート、1枚のシート内で繊維方向が多軸配向となる多軸配向繊維シートがある。
また、前記間隙用強化繊維は、前記間隙材の前記長手方向に直交する断面において、均等に分布して設けられることが、好ましい。
この構成によれば、間隙材の断面において、間隙用強化繊維が偏在することを抑制できることから、間隙用強化繊維同士が隣接することを抑制でき、間隙用強化繊維間における欠陥の発生を抑制することができる。
また、前記間隙用強化繊維は、前記間隙用繊維シートの少なくとも片面に接して設けられ、前記間隙材は、片面に前記間隙用強化繊維が接した前記間隙用繊維シートが折り曲げられることにより成形されていることが、好ましい。
この構成によれば、間隙材の長手方向に直交する断面において、間隙用強化繊維を簡易に均等分布させて配置することができる。
また、前記間隙用繊維シートは、複数設けられ、前記間隙材は、複数の前記間隙用繊維シートが積層されて成形されると共に、積層された前記間隙用繊維シートの間に前記間隙用強化繊維が配されて成形されていることが、好ましい。
この構成によれば、間隙材の長手方向に直交する断面において、間隙用強化繊維を簡易に均等分布させて配置することができる。
本発明の引抜成形装置は、引抜方向に引き抜かれた複数の繊維シートを備える複合材部材の引抜成形装置であって、前記引抜方向に引き抜かれた複数の前記繊維シートによって形成された間隙に設けられる間隙材を予備成形する予備成形型を備え、前記間隙材は、前記引抜方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、前記引抜方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有し、前記予備成形型は、前記間隙用強化繊維及び前記間隙用繊維シートが、前記引抜方向に沿って引き抜かれることで、前記間隙材を予備成形することを特徴とする。
また、本発明の引抜成形方法は、複数の繊維シートを引抜方向に引き抜きながら成形する複合材部材の引抜成形方法であって、前記引抜方向に引き抜かれる複数の前記繊維シートによって形成される間隙に設けられる間隙材を予備成形する間隙材予備成形工程を備え、前記間隙材は、前記引抜方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、前記引抜方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有し、前記間隙材予備成形工程では、前記間隙用強化繊維及び前記間隙用繊維シートが、前記引抜方向に沿って引き抜かれることで、前記間隙材を予備成形することを特徴とする。
これらの構成によれば、間隙材に、間隙用強化繊維の他、間隙用繊維シートを含ませて成形できることから、間隙用強化繊維同士が離れる方向に荷重が作用する場合であっても、間隙用繊維シートに含まれる強化繊維が抗力となるため、間隙材の補強を図ることができる。よって、荷重に対する間隙材の強度向上を図ることができるため、クラック等の欠陥の発生を抑制することができる。
また、前記予備成形型は、前記間隙用強化繊維を、前記間隙用繊維シートの少なくとも片面に接するように配し、片面に前記間隙用強化繊維が接した前記間隙用繊維シートを折り曲げて、前記間隙材を予備成形できることが、好ましい。
また、前記間隙材予備成形工程では、前記間隙用強化繊維を、前記間隙用繊維シートの少なくとも片面に接するように配し、片面に前記間隙用強化繊維が接した前記間隙用繊維シートを折り曲げて、前記間隙材を予備成形することが、好ましい。
これらの構成によれば、間隙材の引抜方向に直交する断面において、間隙用強化繊維を簡易に均等分布させて配置することができる。
また、前記予備成形型は、複数の前記間隙用繊維シートを積層し、積層された前記間隙用繊維シートの間に前記間隙用強化繊維を配して、前記間隙材を予備成形できることが、好ましい。
また、前記間隙材予備成形工程では、複数の前記間隙用繊維シートを積層し、積層された前記間隙用繊維シートの間に前記間隙用強化繊維を配して、前記間隙材を予備成形することが、好ましい。
これらの構成によれば、間隙材の引抜方向に直交する断面において、間隙用強化繊維を簡易に均等分布させて配置することができる。
図1は、実施形態1に係る複合材部材の一例を概略的に示す断面図である。 図2は、実施形態1に係る複合材部材に設けられる間隙材を概略的に示す断面図である。 図3は、実施形態1に係る引抜成形装置の一例を示す概略構成図である。 図4は、実施形態1に係る引抜成形装置の間隙材供給部の一例を示す概略構成図である。 図5は、実施形態1に係る引抜成形装置の予備成形型周りを示す概略構成図である。 図6は、実施形態1に係る引抜成形方法に関するフローチャートである。 図7は、実施形態2に係る複合材部材に設けられる間隙材を概略的に示す断面図である。 図8は、実施形態2に係る引抜成形装置の予備成形型周りを示す概略構成図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る複合材部材の一例を概略的に示す断面図である。図2は、実施形態1に係る複合材部材に設けられる間隙材を概略的に示す断面図である。図3は、実施形態1に係る引抜成形装置の一例を示す概略構成図である。図4は、実施形態1に係る引抜成形装置の間隙材供給部の一例を示す概略構成図である。図5は、実施形態1に係る引抜成形装置の予備成形型周りを示す概略構成図である。図6は、実施形態1に係る引抜成形方法に関するフローチャートである。
実施形態1に係る複合材部材は、図1に示すX軸方向である長手方向に沿って引抜成形された引抜成形材料10であり、X軸方向に延在する形状となっている。引抜成形材料10は、図1に示すYZ平面内、すなわち長手方向に直交する断面内において所定の形状に形成されている。引抜成形材料10は、実施形態1において、その断面がT字状に形成されているが、これに限定されることなく、I字状、H字状、凹形状及び円筒形状等、いかなる形状に成形されていてもよい。
引抜成形材料10は、図1に示すように、複数の繊維シート20と、間隙材22と、を備えている。複数の繊維シート20は、X軸方向に延びるシート状に形成されており、引抜成形時に、YZ平面内において所定の形状(図1では、T字状)となるように変形される。繊維シート20は、強化繊維と、強化繊維に含浸させた熱硬化性樹脂とを含む複合材となっている。各繊維シート20は、例えば、所定の繊維方向に配向された強化繊維の層を、複数積層し、各層の繊維方向を異ならせた繊維方向が多方向となるものが用いられている。ここで、実施形態1において、強化繊維としては、例えば、炭素繊維を適用しているが、炭素繊維に限定されず、ガラス繊維等を適用してもよい。また、実施形態1において、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を適用しているが、エポキシ樹脂に限定されず、他の熱硬化性樹脂を適用してもよい。また、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を適用してもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)やポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などがある。
図1及び図2に示すように、間隙材22は、複数の繊維シート20によって形成される間隙に配されている。間隙材22は、引抜成形材料10の長手方向に直交する断面において、例えば、楔形状(三角形状)に形成されている。間隙材22は、間隙用強化繊維24と、間隙用繊維シート26と、を交ぜて一体にしたものとなっている。間隙用強化繊維24は、例えば、炭素繊維を適用しており、繊維シート20に含まれる強化繊維と同じものとなっている。間隙用強化繊維24は、その繊維方向が、引抜成形材料10の長手方向と同じ方向となっている。間隙用繊維シート26は、長手方向とは異なる繊維方向となる強化繊維を含む繊維シートとなっている。間隙用繊維シート26は、例えば、所定の繊維方向に配向された強化繊維の層を、複数積層し、各層の繊維方向を異ならせた繊維方向が多方向となるものが用いられており、繊維シート20と同じものとなっている。なお、間隙用繊維シート26としては、上記のものに限定されず、例えば、短繊維が絡み合う(ランダムな方向となる)フェルト等の不織布を適用してもよい。
具体的に、間隙材22は、間隙用繊維シート26の片面に間隙用強化繊維24が接するように設け、この状態で、間隙用繊維シート26を内側に巻き込んで渦状に折り曲げて、断面楔形状に成形されている。このように成形された間隙材22は、引抜成形材料10の長手方向に直交する断面において、間隙用強化繊維24が均等に分布して設けられる。
次に、図3を参照し、引抜成形装置100について説明する。引抜成形装置100は、引抜成形材料10を引抜方向に引き抜きながら成形する装置である。このとき、引抜方向は、引抜成形材料10の長手方向と同じ方向となっている。
図3に示すように、引抜成形装置100は、複数の繊維シート供給部110と、複数の樹脂プール112と、間隙材供給部124と、成形型140と、を備えている。
繊維シート供給部110は、繊維シート20を成形型140へ向けて供給するものである。繊維シート供給部110は、巻回されたドライ状態(つまり、熱硬化性樹脂が含浸されていない状態)の繊維シート20を繰り出している。ここで、繊維シート供給部110は、成形する引抜成形材料10に使用する繊維シート20の枚数分、適宜設置される。ただし、繊維シート供給部110により繰り出される繊維シート20は、すでに樹脂含浸させた繊維シート(プリプレグ等)を使用しても良い。
樹脂プール112は、熱硬化性樹脂を溜めたプールであり、繊維シート供給部110の数に応じて、複数設けられている。樹脂プール112は、繊維シート供給部110から繰り出された繊維シート20に熱硬化性樹脂を含浸させて、繊維シート20をウェット状態(つまり、熱硬化性樹脂が含浸されている状態)とする。ただし、繊維シート供給部110により繰り出される繊維シート20が、すでに樹脂含浸させた繊維シート(プリプレグ等)の場合、繊維シート供給部110から成形型140にそのまま供給される。
間隙材供給部124は、間隙用強化繊維24及び間隙用繊維シート26を一体にした間隙材22を、成形型140へ向けて供給するものである。図4に示すように、間隙材供給部124は、間隙用繊維シート供給部141と、間隙用強化繊維供給部142と、複数の間隙用樹脂プール143と、予備成形型144と、を備えている。
間隙用繊維シート供給部141は、繊維シート供給部110と同様の構成となっており、間隙用繊維シート26を予備成形型144へ向けて供給するものである。間隙用繊維シート供給部141は、ロールに巻回されたドライ状態の間隙用繊維シート26を繰り出している。
間隙用強化繊維供給部142は、間隙用強化繊維24を予備成形型144へ向けて供給するものである。間隙用強化繊維供給部142は、ロールに巻回されたドライ状態の間隙用強化繊維24を複数本繰り出している。
間隙用樹脂プール143は、樹脂プール112と同様に、熱硬化性樹脂を溜めたプールであり、間隙用繊維シート供給部141及び間隙用強化繊維供給部142の数に応じて、複数設けられている。間隙用樹脂プール143は間隙用繊維シート供給部141から繰り出された間隙用繊維シート26、及び間隙用強化繊維供給部142から繰り出された間隙用強化繊維24に熱硬化性樹脂を含浸させて、間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24をウェット状態(つまり、熱硬化性樹脂が含浸されている状態)とする。
予備成形型144は、ウェット状態の間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24が、引抜方向に沿って引き抜かれることで、間隙材22を予備成形する。予備成形型144は、図示しない加熱部を有し、ウェット状態の間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24に含まれる熱硬化性樹脂を熱硬化させることで、中間体としての間隙材22を成形している。
ここで、図5に示すように、予備成形型144の入口側において、間隙用強化繊維24は、間隙用繊維シート26の片面に接するように配され、片面に間隙用強化繊維24が接した状態の間隙用繊維シート26が内側に巻き込まれ渦状に折り曲げられて、予備成形型144に導入される。そして、予備成形型144は、図2に示す断面形状となる間隙材22を予備成形し、予備成形した間隙材22を成形型140へ向けて供給している。
図3に示すように、成形型140は、ウェット状態の繊維シート20と、間隙材22とが、引抜方向に沿って引き抜かれることで、図1に示す引抜成形材料10を成形している。成形型140は、予備成形型144と同様に、図示しない加熱部を有し、ウェット状態の繊維シート20に含まれる熱硬化性樹脂を熱硬化させ、また、間隙材22に含まれる未反応の熱硬化性樹脂を熱硬化させることで、引抜成形材料10を成形している。
次に、図6を参照して、上記の引抜成形装置100を用いた引抜成形材料10の引抜成形方法に関する一連の動作について説明する。図6に示すように、引抜成形方法では、含浸工程S1と、間隙材予備成形工程S2と、引抜成形工程S3と、を順に行っている。
含浸工程S1では、繊維シート供給部110から繰り出されたドライ状態の繊維シート20を、樹脂プール112に浸すことで、繊維シート20に熱硬化性樹脂を含浸させる。ただし、繊維シート供給部110により繰り出される繊維シート20が、すでに樹脂含浸させた繊維シート(プリプレグ等)の場合、繊維シート20における含浸工程S1は省略される。また、含浸工程S1では、間隙用繊維シート供給部141から繰り出されたドライ状態の間隙用繊維シート26を、間隙用樹脂プール143に浸すことで、間隙用繊維シート26に熱硬化性樹脂を含浸させる。さらに、含浸工程S1では、間隙用強化繊維供給部142から繰り出されたドライ状態の間隙用強化繊維24を、間隙用樹脂プール143に浸すことで、間隙用強化繊維24に熱硬化性樹脂を含浸させる。
間隙材予備成形工程S2では、ウェット状態の間隙用繊維シート26、及びウェット状態の複数本の間隙用強化繊維24を引抜方向に引き抜きながら、予備成形型144に案内する。このとき、間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24は、断面楔形状となるように、折り曲げて変形され、予備成形型144に導入される。そして、間隙材予備成形工程S2では、予備成形型144に導入された間隙用繊維シート26及び複数本の間隙用強化繊維24を、引抜方向に引き抜きながら、間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることで、間隙材22を予備成形する。
引抜成形工程S3では、ウェット状態の繊維シート20、及び予備成形された間隙材22を引抜方向に引き抜きながら、成形型140に案内する。このとき、繊維シート20及び間隙材22は、T字状の引抜成形材料10となるように、折り曲げて変形され、成形型140に導入される。そして、引抜成形工程S3では、成形型140に導入された繊維シート20及び間隙材22を、引抜方向に引き抜きながら、繊維シート20及び間隙材22に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることで、T字状の引抜成形材料10を成形する。
以上のように、実施形態1によれば、間隙材22には、間隙用強化繊維24の他、間隙用繊維シート26が含まれることから、間隙用強化繊維24同士が離れる方向に荷重が作用する場合であっても、間隙用繊維シート26に含まれる強化繊維が抗力となるため、間隙材22の補強を図ることができる。よって、荷重に対する間隙材22の強度向上を図ることができるため、クラック等の欠陥の発生を抑制することができる。
また、実施形態1によれば、間隙材22の断面において、間隙用強化繊維24を均等に分布させることで、間隙用強化繊維24が偏在することを抑制できることから、間隙用強化繊維24同士が隣接することを抑制でき、間隙用強化繊維24間における欠陥の発生を抑制することができる。
また、実施形態1によれば、片面に間隙用強化繊維24が接した間隙用繊維シート26を渦状に巻き込んで折り曲げることにより、間隙材22の引抜方向に直交する断面において、間隙用強化繊維24を簡易に均等分布させて配置することができる。
[実施形態2]
次に、図7及び図8を参照して、実施形態2に係る引抜成型材料10に設けられる間隙材40について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図7は、実施形態2に係る複合材部材に設けられる間隙材を概略的に示す断面図である。図8は、実施形態2に係る引抜成形装置の予備成形型周りを示す概略構成図である。
実施形態2の間隙材40は、間隙用強化繊維24と、間隙用繊維シート26と、を交ぜて一体にしたものとなっている。なお、間隙用強化繊維24及び間隙用繊維シート26は、実施形態1と同様であるため、説明を省略する。具体的に、間隙材40は、複数の間隙用繊維シート26を積層させ、積層した間隙用繊維シート26の層間に間隙用強化繊維24を配して、断面楔形状に成形されている。このように成形された間隙材40は、引抜成形材料10の長手方向に直交する断面において、間隙用強化繊維24が均等に分布して設けられる。
そして、間隙材予備成形工程S2では、ウェット状態の複数の間隙用繊維シート26、及びウェット状態の複数本の間隙用強化繊維24を引抜方向に引き抜きながら、予備成形型144に案内する。このとき、間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24は、断面楔形状となるように、複数の間隙用繊維シート26が積層されると共に、積層した間隙用繊維シート26の層間に間隙用強化繊維24が配されるように、予備成形型144に導入される。そして、間隙材予備成形工程S2では、予備成形型144に導入された複数の間隙用繊維シート26及び複数本の間隙用強化繊維24を、引抜方向に引き抜きながら、間隙用繊維シート26及び間隙用強化繊維24に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることで、間隙材40を予備成形する。
以上のように、実施形態2によれば、積層した間隙用繊維シート26の層間に間隙用強化繊維24を配することにより、間隙材40の引抜方向に直交する断面において、間隙用強化繊維24を簡易に均等分布させて配置することができる。
なお、実施形態1及び2では、引抜成形材料10を、複数の繊維シート20と、間隙材22とを含む構成としたが、この構成に限定されず、さらに、強化繊維を含む構成としてもよい。具体的に、強化繊維として、引抜方向(長手方向)を繊維方向とする強化繊維を、補強用の強化繊維として用い、引抜成形材料10の所定の部位に配してもよい。このとき、補強用の強化繊維は、繊維シート20と交ぜて設けてもよいし、最外層に設けてもよく、いずれの形態で設けてもよい。
10 引抜成形材料
20 繊維シート
22 間隙材
24 間隙用強化繊維
26 間隙用繊維シート
40 間隙材(実施形態2)
100 引抜成形装置
110 繊維シート供給部
112 樹脂プール
124 間隙材供給部
140 成形型
141 間隙用繊維シート供給部
142 間隙用強化繊維供給部
143 間隙用樹脂プール
144 予備成形型

Claims (11)

  1. 長手方向に沿って延在した複数の繊維シートと、
    複数の前記繊維シートにより形成された間隙に設けられる間隙材と、を備え、
    前記間隙材は、前記長手方向に直交する面で切った断面が楔形状となっており、
    前記長手方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、
    前記長手方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有することを特徴とする複合材部材。
  2. 前記間隙用強化繊維は、前記間隙材の前記長手方向に直交する断面において、均等に分布して設けられることを特徴とする請求項1に記載の複合材部材。
  3. 前記間隙用強化繊維は、前記間隙用繊維シートの少なくとも片面に接して設けられ、
    前記間隙材は、片面に前記間隙用強化繊維が接した前記間隙用繊維シートが折り曲げられることにより成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の複合材部材。
  4. 前記間隙用繊維シートは、複数設けられ、
    前記間隙材は、複数の前記間隙用繊維シートが積層されて成形されると共に、積層された前記間隙用繊維シートの間に前記間隙用強化繊維が配されて成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の複合材部材。
  5. 長手方向に沿って延在した複数の繊維シートによって形成された複合材部材の間隙に設けられる間隙材であって、
    前記長手方向に直交する面で切った断面が楔形状となっており、
    前記長手方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、
    前記長手方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有することを特徴とする間隙材。
  6. 引抜方向に引き抜かれた複数の繊維シートを備える複合材部材の引抜成形装置であって、
    前記引抜方向に引き抜かれた複数の前記繊維シートによって形成された間隙に設けられる間隙材を予備成形する予備成形型を備え、
    前記間隙材は、前記引抜方向に直交する面で切った断面が楔形状となっており、
    前記引抜方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、
    前記引抜方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有し、
    前記予備成形型は、前記間隙用強化繊維及び前記間隙用繊維シートが、前記引抜方向に沿って引き抜かれることで、前記間隙材を予備成形することを特徴とする引抜成形装置。
  7. 前記予備成形型は、前記間隙用強化繊維を、前記間隙用繊維シートの少なくとも片面に接するように配し、片面に前記間隙用強化繊維が接した前記間隙用繊維シートを折り曲げて、前記間隙材を予備成形することを特徴とする請求項6に記載の引抜成形装置。
  8. 前記予備成形型は、複数の前記間隙用繊維シートを積層し、積層された前記間隙用繊維シートの間に前記間隙用強化繊維を配して、前記間隙材を予備成形することを特徴とする請求項6に記載の引抜成形装置。
  9. 複数の繊維シートを引抜方向に引き抜きながら成形する複合材部材の引抜成形方法であって、
    前記引抜方向に引き抜かれる複数の前記繊維シートによって形成される間隙に設けられる間隙材を予備成形する間隙材予備成形工程を備え、
    前記間隙材は、前記引抜方向に直交する面で切った断面が楔形状となっており、
    前記引抜方向とは異なる繊維方向に配向された強化繊維を含む間隙用繊維シートと、
    前記引抜方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維と、を有し、
    前記間隙材予備成形工程では、前記間隙用強化繊維及び前記間隙用繊維シートが、前記引抜方向に沿って引き抜かれることで、前記間隙材を予備成形することを特徴とする引抜成形方法。
  10. 前記間隙材予備成形工程では、前記間隙用強化繊維を、前記間隙用繊維シートの少なくとも片面に接するように配し、片面に前記間隙用強化繊維が接した前記間隙用繊維シートを折り曲げて、前記間隙材を予備成形することを特徴とする請求項9に記載の引抜成形方法。
  11. 前記間隙材予備成形工程では、複数の前記間隙用繊維シートを積層し、積層された前記間隙用繊維シートの間に前記間隙用強化繊維を配して、前記間隙材を予備成形することを特徴とする請求項9に記載の引抜成形方法。
JP2018535524A 2016-08-22 2017-07-14 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法 Active JP6639682B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016161886 2016-08-22
JP2016161886 2016-08-22
PCT/JP2017/025824 WO2018037767A1 (ja) 2016-08-22 2017-07-14 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018037767A1 JPWO2018037767A1 (ja) 2019-03-14
JP6639682B2 true JP6639682B2 (ja) 2020-02-05

Family

ID=61246556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018535524A Active JP6639682B2 (ja) 2016-08-22 2017-07-14 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11247417B2 (ja)
EP (1) EP3476580B1 (ja)
JP (1) JP6639682B2 (ja)
WO (1) WO2018037767A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11254074B2 (en) * 2019-06-19 2022-02-22 The Boeing Company Apparatus and method for making radius composite gap filler
JP7392000B2 (ja) * 2020-01-17 2023-12-05 三菱重工業株式会社 複合材構造体の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331723A (en) * 1980-11-05 1982-05-25 The Boeing Company Advanced composite
US4789594A (en) * 1987-04-15 1988-12-06 The Boeing Company Method of forming composite radius fillers
JP3549271B2 (ja) 1994-12-16 2004-08-04 三菱重工業株式会社 空隙部充填用繊維構造体
US20020014302A1 (en) * 2000-07-13 2002-02-07 Kazak Composites, Incorporated Method for incorporating rigid elements into the core of composite structural members in a pultrusion process
JP2002307585A (ja) * 2001-04-10 2002-10-23 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Frp構造材
US8211530B2 (en) * 2003-02-03 2012-07-03 Northrop Grumman Systems Corporation Adhesive fillets and method and apparatus for making same
JP4738156B2 (ja) * 2005-12-06 2011-08-03 新日鉄マテリアルズ株式会社 切削可能な土留め壁材
CN102574334B (zh) 2009-10-16 2015-05-27 东丽株式会社 梁材的制造方法和制造装置
JP6009236B2 (ja) * 2011-08-10 2016-10-19 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company 複合ストリンガの高能力プルオフのための垂直積層ヌードル
US9855702B1 (en) * 2013-10-03 2018-01-02 The Boeing Company Method and apparatus for making composite fillers
US9566739B2 (en) * 2014-02-18 2017-02-14 The Boeing Company Composite filler
US10035309B2 (en) * 2014-04-03 2018-07-31 The Boeing Company Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US10065366B2 (en) * 2014-05-27 2018-09-04 The Boeing Company Folded composite filler
JP6042926B2 (ja) * 2015-03-19 2016-12-14 富士重工業株式会社 複合材賦形装置及び複合材賦形方法
ES2656767T3 (es) * 2015-04-15 2018-02-28 Airbus Helicopters Deutschland GmbH Un relleno de radio compuesto para rellenar un espacio vacío en un conjunto de transición de rigidizador de piel

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018037767A1 (ja) 2018-03-01
EP3476580B1 (en) 2021-04-21
US20190160763A1 (en) 2019-05-30
EP3476580A4 (en) 2019-08-28
US11247417B2 (en) 2022-02-15
EP3476580A1 (en) 2019-05-01
JPWO2018037767A1 (ja) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2113373B1 (en) Method for manufacturing of a fibre reinforced laminate and of a laterally extended material which has in a first lateral direction a greater stiffness than in a second lateral direction
EP2729296B1 (en) Wind turbine blade comprising metal filaments and carbon fibres and a method of manufacturing thereof
US8424806B2 (en) Aircraft component with panels stiffened with stringers
US20160273161A1 (en) Pre-impregnated composite material
JP5920471B2 (ja) 三次元繊維強化複合材及び三次元繊維強化複合材の製造方法
CN109311240B (zh) 用于生产至少部分具有轮廓的纤维增强塑料型材的方法、具有轮廓的纤维增强塑料型材及其用途
JP6639682B2 (ja) 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法
JP6641489B2 (ja) 複合材部材、引抜成形装置及び引抜成形方法
KR102464884B1 (ko) 다층 섬유강화 수지복합재의 제조방법 및 그에 따라 제조되는 성형품
JP6667391B2 (ja) 複合材、引抜成形装置及び引抜成形方法
JP6493094B2 (ja) 繊維構造体及び繊維強化複合材
JP2010220748A (ja) シートフレーム及びシートフレームの製造方法
JP6604286B2 (ja) サンドイッチ構造用の多層織物及びサンドイッチ構造繊維強化複合材
JP6611369B2 (ja) 繊維強化樹脂成形品及びその製造方法
EP3711935A1 (en) Method and system for manufacturing a sub-component for a rotor blade of a wind turbine
CN111566064B (zh) 具有改进的疲劳性能的纤维增强的材料
KR102156752B1 (ko) 유리섬유강화 플라스틱 복합관의 제조방법 및 그에 의해 제조된 유리섬유강화 플라스틱 복합관
KR20200025592A (ko) 다층 섬유강화 수지복합재의 제조방법 및 그에 따라 제조되는 성형품
JP2013059947A (ja) スキン・リブ構造体
JP2018021268A (ja) 繊維含有材料、面外補強糸の挿入方法及び繊維含有材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181115

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20181115

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191224

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6639682

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150