JPWO2017042920A1 - 複合材料の製造方法、複合材料の製造装置、複合材料用プリフォームおよび複合材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係るプリフォーム500は、強化基材510に接着剤520を含浸させて形成される。
本実施形態に係る複合材料400は、炭素繊維510が予め所定の形状に予備成形されたプリフォーム500に樹脂600を含浸させて硬化させることによって製造される。
図1〜4を参照して、複合材料400の製造装置100について説明する。本実施形態に係る複合材料400の製造装置100は、大きく分けて、図1の上段および中段に示すプリフォーム500を成形する予備成形装置200と、図1の下段に示すプリフォーム500を用いて複合材料400を成形する成形装置300と、から構成される。また、複合材料400の製造装置100は、製造装置100全体の動作を制御する制御部110を有する。
次に、実施形態に係る複合材料400の製造方法を説明する。
110 制御部、
200 予備成形装置、
210 搬送部
220 付与部、
230 ヒータ、
240 切断部、
260 予備成形型、
300 成形装置、
310 成形型、
400 複合材料、
500 プリフォーム、
510 炭素繊維(強化基材)、
510b 積層体、
511 第1の領域、
512 第2の領域、
520 接着剤、
530 コア材、
600 樹脂、
L 切断線。
発明が解決しようとする課題
[0005]
しかしながら、強化基材の層間を接着剤によって固定すると、強化基材をプレスして所定の形状に成形する際に、変形しにくくなってしまう。特に、曲率の大きい角部を有する形状は、成形が困難となり、プリフォームにしわやよれ等が発生するおそれがある。このため、プリフォームの形状をしわやよれが生じない曲率に抑える必要があり、形状の自由度が低く制限されていた。これにより、成形品である複合材料の形状選択の幅が狭くなっていた。
[0006]
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、強化繊維の配置のばらつきを抑制しつつ、プリフォームの形状の自由度を高めることによって形状選択の幅が広い複合材料を成形することのできる複合材料の製造方法、複合材料の製造装置、複合材料用プリフォームおよび複合材料を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007]
上記目的を達成する本発明に係る複合材料の製造方法は、強化基材と、前記強化基材に含浸された樹脂と、を備える複合材料の製造方法である。まず、第1の領域と第2の領域とを備えるシート状の前記強化基材に、前記第1の領域よりも前記第2の領域の接着剤の含有密度が低くなるように前記接着剤を付与する。次に、前記強化基材によってコア材を被覆するように前記強化基材を立体形状に予備成形する。前記強化基材を予備成形する際には、前記コア材のうち、前記強化基材の前記第1の領域が配置される部位よりも曲率が大きい部位に、前記第2の領域を配置する。
[0008]
上記目的を達成する本発明に係る複合材料の製造装置は、第1の領域と第2の領域とを備えるシート状の強化基材に接着剤を付与する付与部と、前記強化基材によってコア材を被覆して、前記コア材のうち、前記強化基材の前記第1の領域が配置された部位よりも曲率が大きい部位に前記第2の領域が配置された立体形状に、前記強化基材を予備成形する予備成形型と、前記付与部および前記予備成形型の作動を制御する制御部とを有する。前記制御部は、前記強化基材に、前記第1の領域よりも前記第2の領域の前記接着剤の含有密度が低く前記接着剤を付与するように前記付与部の作動を制御し、かつ、前記立体形状に前記強化基材を成形するように前記予備成形型の作動を制御する。
[0009]
上記目的を達成する本発明に係る複合材料用プリフォームは、強化基材に
接着剤を含浸させて形成される複合材料用プリフォームである。当該複合材料用プリフォームは、前記強化基材によって被覆されるコア材を有する。前記強化基材は、第1の領域と、前記第1の領域よりも前記接着剤の含有密度が低い第2の領域とを備える。前記第2の領域は、前記コア材のうち、前記第1の領域が配置される部位よりも曲率が大きい部位に配置される。
[0010]
上記目的を達成する本発明に係る複合材料は、強化基材に接着剤を含浸させて形成されるプリフォームを用いて形成される複合材料である。当該複合材料は、前記強化基材によって被覆されるコア材を有する。前記強化基材は、第1の領域と、前記第1の領域よりも前記接着剤の含有密度が低い第2の領域とを備える。前記第2の領域は、前記コア材のうち、前記第1の領域が配置される部位よりも曲率が大きい部位に配置される。
図面の簡単な説明
[0011]
[図1]本発明の実施形態に係る複合材料の製造装置および製造方法の全体の流れを説明するための図である。
[図2]本発明の実施形態に係るプリフォームを成形する予備成形装置を説明するための図であり、図2(A)は付与部の概観斜視図であり、図2(B)はヒータの概観斜視図である。
[図3]本発明の実施形態に係るプリフォームを成形する予備成形装置を説明するための図であり、図3(A)は切断部の概観斜視図であり、図3(B)は予備成形型の概観斜視図である。
[図4]本発明の実施形態に係るプリフォームを用いて複合材料を成形する成形装置の概略図である。
[図5]図5(A)は強化基材における接着剤の含有密度分布を示す図であり、図5(B)は予備成形したプリフォームの接着剤の含有密度分布を示す説明図である。
[図6]切断部によって切断される強化基材の切断線付近の接着剤の付与幅を説明するための図である。
[図7]本発明の実施形態に係るプリフォームの成形方法を示すフローチャートである。
[図8]本発明の実施形態に係る複合材料の成形方法を示すフローチャートであ
の形状の自由度を高めることができる。
[0074]
本実施形態に係る複合材料400によれば、炭素繊維510は、第1の領域511と、第1の領域511よりも接着剤520の含有密度が低い第2の領域512とを備え、第1の領域511における曲率は第2の領域512よりも大きい。これにより、曲率の大きい部分において、プリフォーム500のしわやよれの発生を抑制することができるため、プリフォーム500の形状の自由度を高めることができる。このため、複合材料400の形状選択の幅を広げることができる。
[0075]
以上、実施形態を通じて複合材料の製造方法、製造装置、および複合材料を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
[0076]
例えば、加熱工程は、切断工程の前に行うとしたが、切断工程または積層工程の後に行ってもよい。
[0077]
また、強化基材は複数積層して積層体を形成するとしたが、1枚の強化基材によって複合材料を形成してもよい。
[0078]
符号の説明
[0079]
100 製造装置、
110 制御部、
200 予備成形装置、
210 搬送部
220 付与部、
230 ヒータ、
240 切断部、
260 予備成形型、
300 成形装置、
Claims (12)
- 強化基材と前記強化基材に含浸された樹脂とを備える複合材料の製造方法であって、
第1の領域と第2の領域とを備えるシート状の前記強化基材に、前記第1の領域よりも前記第2の領域の接着剤の含有密度が低くなるように前記接着剤を付与し、
前記第1の領域よりも前記第2の領域の曲率が大きい立体形状に前記強化基材を予備成形する、複合材料の製造方法。 - 前記強化基材を予備成形する前に、前記接着剤が付与された前記強化基材を加熱する、請求項1に記載の複合材料の製造方法。
- 前記接着剤を付与した後に、前記強化基材を切断線に沿って切断し、
前記第1の領域は、前記切断線を含む、請求項1または請求項2に記載の複合材料の製造方法。 - 前記接着剤を付与した後、前記強化基材を予備成形する前に、前記接着剤が付与された前記強化基材を積層して積層体を形成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。
- 前記接着剤は、熱によって軟化する材料によって形成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。
- 第1の領域と第2の領域とを備えるシート状の強化基材に接着剤を付与する付与部と、
前記強化基材を定められた立体形状に予備成形する予備成形型と、
前記付与部および前記予備成形型の作動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記強化基材に、前記第1の領域よりも前記第2の領域の前記接着剤の含有密度が低く前記接着剤を付与するように前記付与部の作動を制御し、かつ、前記第1の領域よりも前記第2の領域の曲率が大きい立体形状に前記強化基材を成形するように前記予備成形型の作動を制御する、複合材料の製造装置。 - 前記付与部によって前記接着剤が付与された前記強化基材を加熱するヒータをさらに有する、請求項6に記載の複合材料の製造装置。
- 前記付与部によって前記接着剤が付与された前記強化基材を切断線に沿って切断する切断部をさらに有し、
前記第1の領域は、前記切断線を含む、請求項6または請求項7に記載の複合材料の製造装置。 - 前記接着剤は、熱によって軟化する材料によって形成される、請求項6〜8のいずれか1項に記載の複合材料の製造装置。
- 強化基材に接着剤を含浸させて形成される複合材料用プリフォームであって、
前記強化基材は、第1の領域と、前記第1の領域よりも前記接着剤の含有密度が低い第2の領域とを備え、
前記第1の領域における曲率は前記第2の領域よりも大きい、複合材料用プリフォーム。 - 前記接着剤は、熱によって軟化する材料によって形成される、請求項10に記載の複合材料用プリフォーム。
- 強化基材に接着剤を含浸させて形成される複合材料用プリフォームを用いて形成される複合材料であって、
前記強化基材は、第1の領域と、前記第1の領域よりも前記接着剤の含有密度が低い第2の領域とを備え、
前記第1の領域における曲率は前記第2の領域よりも大きい、複合材料。
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