WO2017042920A1 - 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

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 Download PDF

Info

Publication number
WO2017042920A1
WO2017042920A1 PCT/JP2015/075647 JP2015075647W WO2017042920A1 WO 2017042920 A1 WO2017042920 A1 WO 2017042920A1 JP 2015075647 W JP2015075647 W JP 2015075647W WO 2017042920 A1 WO2017042920 A1 WO 2017042920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
adhesive
composite material
preform
reinforced
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/075647
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
黒田　真一
Original Assignee
日産自動車株式会社
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 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to CN201580082923.9A priority Critical patent/CN108025483B/zh
Priority to JP2017538783A priority patent/JP6432689B2/ja
Priority to PCT/JP2015/075647 priority patent/WO2017042920A1/ja
Priority to BR112018004660-4A priority patent/BR112018004660A2/ja
Priority to KR1020187006422A priority patent/KR20180038486A/ko
Priority to US15/757,761 priority patent/US10717241B2/en
Priority to RU2018107649A priority patent/RU2671338C1/ru
Priority to EP15903583.1A priority patent/EP3348378B1/en
Priority to MX2018002856A priority patent/MX367254B/es
Publication of WO2017042920A1 publication Critical patent/WO2017042920A1/ja
Priority to PH12018500471A priority patent/PH12018500471A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/08—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting
    • B26D7/086—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by vibrating, e.g. ultrasonically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/3806—Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface
    • B26F1/3813—Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface wherein the tool head is moved in a plane parallel to the work in a coordinate system fixed with respect to the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/02—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material
    • B29C63/04—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a general shape other than plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2793/00—Shaping techniques involving a cutting or machining operation
    • B29C2793/0081—Shaping techniques involving a cutting or machining operation before shaping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • B29K2105/0881—Prepregs unidirectional
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B32B2307/722—Non-uniform density

Definitions

  • the present invention relates to a composite material manufacturing method, a composite material manufacturing apparatus, a composite material preform, and a composite material.
  • the reinforced base material is laminated and preformed before being placed in a mold, and is formed into a preform having a predetermined shape.
  • a method for forming the preform for example, a predetermined number of sheet-like reinforcing substrates are laminated as in Patent Document 1 below, placed in a preforming die, and pressed to be molded into a predetermined shape.
  • Patent Document 1 a predetermined number of sheet-like reinforcing substrates are laminated as in Patent Document 1 below, placed in a preforming die, and pressed to be molded into a predetermined shape.
  • the arrangement of the reinforced base material varies when the laminated reinforced base material is conveyed to the preforming mold. For this reason, the method of suppressing the dispersion
  • the reinforced base material is hardly deformed when the reinforced base material is pressed into a predetermined shape.
  • a shape having a corner with a large curvature is difficult to mold, and there is a risk that the preform will be wrinkled or twisted.
  • the range of the shape selection of the composite material which is a molded article was narrow.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and a composite material having a wide range of shape selection can be obtained by increasing the degree of freedom of the shape of the preform while suppressing variations in the arrangement of the reinforcing fibers. It is an object of the present invention to provide a composite material manufacturing method, a composite material manufacturing apparatus, a composite material preform, and a composite material that can be molded.
  • the method for producing a composite material according to the present invention for achieving the above object is a method for producing a composite material comprising a reinforced base material and a resin impregnated in the reinforced base material.
  • the adhesive is added to the sheet-shaped reinforced substrate including the first region and the second region so that the density of the adhesive in the second region is lower than that in the first region.
  • the reinforced base material is preformed into a three-dimensional shape in which the curvature of the second region is larger than that of the first region.
  • An apparatus for manufacturing a composite material according to the present invention that achieves the above-mentioned object defines an applying portion that applies an adhesive to a sheet-like reinforcing substrate having a first region and a second region, and the reinforcing substrate.
  • a preforming mold for preforming into a three-dimensional shape, and a controller for controlling the operation of the applying unit and the preforming mold.
  • the control unit controls the operation of the applying unit so that the adhesive material is applied to the reinforced base material with a lower density of the adhesive in the second region than in the first region, and
  • the operation of the preforming mold is controlled so that the reinforced base material is molded into a three-dimensional shape having a curvature of the second region larger than that of the first region.
  • the composite material preform according to the present invention that achieves the above object is a composite material preform formed by impregnating a reinforcing substrate with an adhesive.
  • the reinforced substrate includes a first region and a second region having a lower density of the adhesive than the first region, and the curvature in the first region is higher than that of the second region. large.
  • the composite material according to the present invention that achieves the above object is a composite material formed using a preform formed by impregnating a reinforcing substrate with an adhesive.
  • the reinforced substrate includes a first region and a second region having a lower density of the adhesive than the first region, and the curvature in the first region is higher than that of the second region. large.
  • FIG. 2 (A) is a general
  • FIG. 2 (B) is a general
  • FIGS. 3A and 3B are views for explaining a preforming apparatus for molding a preform according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3A is an overview perspective view of a cutting portion
  • FIG. 3B is an overview of a preforming die. It is a perspective view.
  • FIG. 5A is a view showing the content density distribution of the adhesive in the reinforced base material
  • FIG. 5B is an explanatory view showing the content density distribution of the adhesive of the preform that has been preformed. It is a figure for demonstrating the provision width
  • FIG. 9A is a view showing an automobile part manufactured by applying the composite material manufacturing method according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 9A is a view showing various automobile parts using the composite material
  • FIG. ) Is a view showing a vehicle body formed by joining automobile parts.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the overall flow of a manufacturing apparatus 100 and a manufacturing method for a composite material 400 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are views for explaining a preforming apparatus 200 for forming a preform 500 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of a molding apparatus 300 that molds the composite material 400 using the preform 500 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a content density distribution of the adhesive 520 in the reinforced substrate 510.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the application width W of the adhesive 520 in the vicinity of the cutting line L of the reinforced base material 510 cut by the cutting portion 240.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the overall flow of a manufacturing apparatus 100 and a manufacturing method for a composite material 400 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are views for explaining a preforming apparatus 200 for forming a preform 500 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of forming the preform 500 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a method of forming the composite material 400 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing automobile parts 701 to 703 and a vehicle body 700 using the composite material 400 according to the embodiment of the present invention.
  • the arrow in FIG. 2 and FIG. 3 (A) has shown the conveyance direction (direction which goes to a downstream process) of the reinforced base material 510 by the conveyance part 210.
  • FIG.3 (B) has shown the shaping
  • the preform 500 is formed by impregnating a reinforcing substrate 510 with an adhesive 520.
  • the reinforced substrate 510 can be formed of, for example, carbon fiber, glass fiber, organic fiber, or the like.
  • carbon fiber is used as the reinforcing base 510. Since the carbon fiber 510 is characterized by a small coefficient of thermal expansion, excellent dimensional stability, and little deterioration in mechanical properties even at high temperatures, it is suitable as a reinforcing base material for the composite material 400 such as the automobile body 700. Can be used.
  • the carbon fiber 510 is, for example, a so-called NCF in which a UD (unidirectional) material in which fibers are aligned in one direction or a plurality of sheets in which fibers are aligned in one direction are stacked in different directions and integrated with auxiliary fibers.
  • a sheet-like carbon fiber 510 such as a (non-crimp fabric) material can be used.
  • the laminated structure depends on material properties required for the composite material 400 that is a molded product, but is generally laminated so as to have a plurality of orientation angles. In this embodiment, it is set as the lamination
  • the adhesive 520 is applied to the carbon fibers 510 to bond the carbon fibers 510 to each other.
  • the carbon fibers 510 can be stably maintained in a sheet-like form, and variations in the arrangement of the carbon fibers 510 can be suppressed.
  • the laminated body 510b (refer FIG. 3 (B)) of the carbon fiber 510 is shape
  • the material constituting the adhesive 520 is not particularly limited, and a known material can be used. Examples thereof include thermoplastic resins such as polyolefin resin, styrene resin, nylon resin, and polyurethane resin, and thermosetting resins such as epoxy resin, phenol resin, and unsaturated polyester resin.
  • thermoplastic resins such as polyolefin resin, styrene resin, nylon resin, and polyurethane resin
  • thermosetting resins such as epoxy resin, phenol resin, and unsaturated polyester resin.
  • a low-molecular weight epoxy resin that is the same thermosetting resin as the resin used for the composite material 400 described later, has high fluidity because of low melt viscosity, and is excellent in heat resistance and moisture resistance.
  • the carbon fiber 510 includes the first region 511 to which the adhesive 520 is applied, and the adhesive 520 so that the density of the adhesive 520 is lower than that of the first region 511.
  • “the content density of the adhesive 520 is low” includes a case where the adhesive 520 is not applied, that is, a case where the content density is 0 (zero).
  • the first region 511 is molded so that the curvature is larger than that of the second region 512.
  • the second region 512 having a low content density of the adhesive 520 is relatively easy to deform because the adhesive force applied between the carbon fibers 510 is weaker than that of the first region 511. Therefore, when forming the preform 500, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles and kinks that occur particularly in a portion with a large curvature.
  • the composite material 400 according to the present embodiment is manufactured by impregnating a resin 500 into a preform 500 in which carbon fibers 510 are preformed in a predetermined shape and curing the preform.
  • the composite material 400 has a higher strength and rigidity than a molded product composed of the resin 600 alone by combining the carbon fiber 510 and the resin 600. Further, the composite material 400 is applied to a frame part such as a front side member 701 and a pillar 702 and an outer plate part such as a roof 703 used in an automobile body 700 (see FIG. 9B) as shown in FIG. By doing so, the weight of the vehicle body 700 can be reduced compared to a vehicle body constructed by assembling components made of steel materials.
  • the composite material 400 according to the present embodiment is formed by impregnating the preform 500 with the resin 600.
  • a core material 530 as shown in FIG. 3B is inserted into the composite material 400 to improve rigidity.
  • the resin 600 is an epoxy resin, a phenol resin, or the like that is a thermosetting resin.
  • an epoxy resin having excellent mechanical characteristics and dimensional stability is used.
  • Epoxy resin is mainly a two-component type, and a main agent and a curing agent are mixed and used.
  • the main agent is generally a bisphenol A-type epoxy resin, and the curing agent is an amine-based one.
  • the main agent is not particularly limited, and can be appropriately selected according to desired material characteristics.
  • the resin 600 contains an internal mold release agent so that the mold can be easily removed after the composite material 400 is molded.
  • the kind of internal mold release agent is not specifically limited, A well-known thing can be used.
  • the core material 530 is formed inside the composite material 400 by impregnating the carbon fiber 510 with the resin 600 while being covered with the carbon fiber 510.
  • the material which comprises the core material 530 is not specifically limited, A foam (foam core) is used preferably from a viewpoint of weight reduction.
  • a foam made of polyurethane, vinyl chloride, polyolefin, acrylic resin, polyimide resin (PMI (polymethacrylimide), PEI (polyetherimide)) or the like is appropriately used.
  • the manufacturing apparatus 100 for the composite material 400 will be described with reference to FIGS.
  • the manufacturing apparatus 100 of the composite material 400 according to the present embodiment is roughly divided into a preforming apparatus 200 for forming the preform 500 shown in the upper and middle stages of FIG. 1 and a preform 500 shown in the lower stage of FIG. And a molding apparatus 300 for molding the composite material 400.
  • the manufacturing apparatus 100 for the composite material 400 includes a control unit 110 that controls the operation of the entire manufacturing apparatus 100.
  • the preforming apparatus 200 for forming the preform 500 will be described.
  • the preforming apparatus 200 generally includes a conveying unit 210 that continuously conveys the carbon fibers 510, an applying unit 220 that applies an adhesive 520 to the carbon fibers 510, and an adhesive 520.
  • a conveying unit 210 that continuously conveys the carbon fibers 510
  • an applying unit 220 that applies an adhesive 520 to the carbon fibers 510
  • an adhesive 520 Has a heater 230 that heats the carbon fiber 510 to which the carbon fiber 510 is applied, a cutting portion 240 that cuts the carbon fiber 510, and a preforming mold 260 that preforms the carbon fiber 510.
  • the transport unit 210 continuously applies the carbon fiber 510 supplied from the base roll 510 a around which the carbon fiber 510 is wound, the application unit 220, the heater 230, and the cutting that are downstream processes.
  • the conveyance unit 210 is configured by a belt conveyor.
  • the imparting unit 220, the heater 230, and the cutting unit 240 are provided in accordance with the conveyance path of the belt conveyor, and are configured to be able to work continuously.
  • the applying unit 220 is configured to be movable in the plane direction of the transport unit 210, and applies the adhesive 520 to the carbon fibers 510 transported from the upstream of the transport unit 210.
  • the applied amount of the adhesive 520 depends on the type and physical properties of the adhesive 520 to be used, but can be set to, for example, 10 to 100 g / m 3 .
  • the applying unit 220 may be a screen printing method using a powdery (solid) adhesive 520, an ink jet method using a liquid adhesive 520, or a non-woven fabric by processing the adhesive 520 into a nonwoven fabric. It can comprise by the method of laminating
  • an inkjet method with high mass productivity and high application accuracy is used.
  • the inkjet method is a method in which the adhesive 520 is atomized and sprayed directly onto the carbon fiber 510, and the application amount of the adhesive 520 can be adjusted depending on the portion to be applied.
  • the application part 220 is a part on the carbon fiber 510 where the content density of the adhesive 520 is relatively high, and a part where the content density of the adhesive 520 is relatively lower than the first area 511.
  • the adhesive 520 is applied so as to form the second region 512.
  • a portion with a high content density of the adhesive 520 (a dark portion in FIG. 5A) and a portion with a low density ( There is a content density distribution having a light-colored portion in FIG. Similarly, a content density distribution exists in the second region 512.
  • a portion having a large curvature (a portion surrounded by a broken line) formed by the preforming mold 260 is a portion having a relatively low density of the adhesive 520.
  • Adhesive 520 is applied so as to be in the second region 512.
  • the heater 230 heats the carbon fiber 510 to which the adhesive 520 is applied by the applying unit 220.
  • the heating temperature depends on the melting temperature of the adhesive 520 to be used, but is, for example, 70 ° C. to 150 ° C. Accordingly, the adhesive 520 can be softened or melted and impregnated in the carbon fiber 510. As a result of impregnating the adhesive 520, the content of the adhesive 520 per unit area of the carbon fiber 510, that is, the content density is determined.
  • the heater 230 is not particularly limited, it is preferable that the heater 230 is configured to be capable of heating the carbon fiber 510 instantaneously and uniformly. For example, a heater such as a continuous furnace or a high-frequency coil, a far-infrared heater, or a hot air heater is used. Can be used.
  • the cutting unit 240 cuts the carbon fiber 510 impregnated with the adhesive 520 along a predetermined cutting line L, as shown in FIG.
  • the cutting unit 240 can use various cutting mechanisms such as ultrasonic cutting, laser cutting, circular saw cutting, press cutting, scissor cutting, and the like. In this embodiment, an ultrasonic cut that can be cut accurately in a relatively short time is used. Further, as described above, the area around the cutting line L is set to a portion where the content density of the adhesive 520 is relatively high in the first region 511. As a result, fraying of the cut surface can be greatly reduced during cutting or when transporting to the next process after cutting.
  • the preform 500 When fraying occurs on the cut surface, the preform 500 needs to be formed in advance in order to remove the end portion after the composite material 400 is molded. By suppressing fraying of the cut surface, post-processing for removing the end portion of the composite material 400 can be reduced, and the yield of the carbon fibers 510 can be improved.
  • the preforming mold 260 preforms the carbon fiber 510 into a predetermined three-dimensional shape.
  • the lower mold 261 on which the carbon fiber 510 that is the target of the preform 500 is disposed, and the upper mold 262 that is movable toward and away from the lower mold 261 are provided.
  • a molding surface corresponding to the shape matching the shape of the preform 500 of the carbon fiber 510 is formed.
  • the carbon fiber 510 is molded into the preform 500 by applying an applied pressure to the carbon fiber 510 by moving the upper mold 262 closer to the lower mold 261 with the carbon fiber 510 disposed on the lower mold 261. Is possible.
  • the composite material 400 in which the core material 530 is inserted to form a closed cross section often has a corner portion with a large curvature as shown in FIG.
  • the deformation amount is greatly different between the inner carbon fiber 510 and the outer carbon fiber 510.
  • the carbon fibers 510 are constrained by the adhesive force of the adhesive 520 when the interlayer is bonded by the adhesive 520, although the displacement between the layers of the carbon fibers 510 is larger than that of the plane portion having a small curvature. Therefore, deformation is limited. If the preforming is performed in a state where the deformation of the carbon fiber 510 is limited, wrinkles and kinks are generated in the portion of the preform 500 having a large curvature.
  • a portion where the curvature of the three-dimensional shape to be preformed is large and the amount of deformation at the time of molding is large is the second region 512 which is a portion where the content density of the adhesive 520 is relatively low.
  • the mold 310 that forms the cavity 350 in which the preform 500 is disposed and the mold 310 that can be freely opened and closed, and a mold clamping pressure is applied to the mold 310. It has a press part 320, a resin injection part 330 for injecting molten resin 600 into the cavity 350, and a mold temperature adjusting part 340 for adjusting the temperature of the mold 310.
  • the forming mold 310 has a pair of upper mold 311 (male mold) and a lower mold 312 (female mold) that can be opened and closed.
  • a cavity 350 that can be sealed is formed between the upper mold 311 and the lower mold 312.
  • the preform 500 is disposed in the cavity 350.
  • the mold 310 further has an injection port 313 for injecting the resin 600 into the cavity 350.
  • the injection port 313 communicates with the cavity 350 and the resin injection part 330.
  • the resin 600 is impregnated from the surface of the preform 500 into the inside.
  • the lower mold 312 may be provided with a suction port for evacuating the cavity 350 to suck air.
  • a sealing member or the like may be provided on the mating surface of the upper mold 311 and the lower mold 312 in order to make the inside of the cavity 350 hermetically sealed.
  • the press unit 320 includes, for example, a cylinder 321 that uses fluid pressure such as hydraulic pressure, and can be configured by a press machine that can adjust the mold clamping pressure by controlling the hydraulic pressure or the like.
  • the resin injection unit 330 is configured by a known circulation type pump mechanism that can be supplied to the mold 310 while circulating the main agent supplied from the main agent tank 331 and the curing agent supplied from the curing agent tank 332. Can do.
  • the resin injection unit 330 communicates with the injection port 313 and injects the resin 600 into the cavity 350.
  • the mold temperature adjusting unit 340 heats the mold 310 to the curing temperature of the resin 600 and cures the resin 600 injected into the cavity 350.
  • a temperature adjustment mechanism that adjusts the temperature by circulating a heat medium such as oil, and the like Can be provided.
  • control unit 110 controls the operation of the entire manufacturing apparatus 100.
  • control unit 110 includes storage unit 111, calculation unit 112, and input / output unit 113 that transmits and receives various data and control commands.
  • the input / output unit 113 is electrically connected to the applying unit 220, the heater 230, the cutting unit 240, the preforming die 260, the press unit 320, the resin injecting unit 330, and the mold temperature adjusting unit 340.
  • the storage unit 111 is composed of a ROM and a RAM, and stores data such as the distribution of the applied amount of the adhesive 520 and the applied shape.
  • the calculation unit 112 is configured mainly with a CPU, and receives data such as a feed rate of the carbon fiber 510 by the transport unit 210 via the input / output unit 113. Based on the data read from the storage unit 111 and the data received from the input / output unit 113, the calculation unit 112 determines the application timing and amount of the adhesive 520, the heating temperature of the mold 310 by the mold temperature adjusting unit 340, and the like. Is calculated.
  • a control signal based on the calculated data is transmitted to the applying unit 220, the heater 230, the cutting unit 240, the preforming die 260, the press unit 320, the resin injecting unit 330, and the mold temperature adjusting unit 340 via the input / output unit 113.
  • the control unit 110 controls the application amount and application position of the adhesive 520, the operation of the preforming die 260, the clamping pressure of the molding die 310, the injection amount of the resin 600, the temperature of the molding die 310, and the like. .
  • the manufacturing method of the composite material 400 is roughly divided into two steps: a step of forming the preform 500 shown in FIG. 7 and a step of forming the composite material 400 using the preform 500 shown in FIG.
  • the process of forming the preform 500 includes a supplying process of supplying the carbon fiber 510 material (step S11), an applying process of applying the adhesive 520 to the carbon fiber 510 (step S12), and carbon.
  • Step S16) a preforming step (Step S17) for preforming the carbon fiber 510 to form the preform 500, and a step (Step S18) for removing the molded preform 500 from the preforming die 260.
  • step S11 as shown in the upper part of FIG. 1, the carbon fiber 510 is pulled out from the base roll 510a formed by winding the carbon fiber 510, and the carbon fiber 510 is continuously supplied to the transport unit 210.
  • step S12 as shown in FIG. 2A, an adhesive 520 is applied by the applying unit 220 to the carbon fibers 510 continuously sent out by the transport unit 210.
  • the amount to be applied is adjusted according to a predetermined content density distribution. That is, as shown in FIG. 5A, the first region 511 is a portion where the content density of the adhesive 520 is relatively high, and the portion where the content density of the adhesive 520 is lower than that of the first region 511.
  • the adhesive 520 is applied so as to form the second region 512.
  • the first region 511 is set around the cutting line L to be cut in the cutting process and in a portion where the deformation amount at the time of molding is relatively small in the preforming process.
  • the adhesive 520 is applied around the cutting line L so that the density of the adhesive 520 in the first region 511 is relatively high.
  • a predetermined application width W is provided with respect to the cutting line L and the adhesive 520 is applied in a strip shape.
  • the application width W of the adhesive 520 depends on a predetermined tolerance of the cutting line L, but can be set to 1 to 20 mm, for example.
  • the second region 512 is set to a portion where the deformation during molding is relatively large in the preforming process and the curvature after molding is large.
  • step S13 as shown in FIG. 2B, the carbon fiber 510 is heated by the heater 230, the applied adhesive 520 is softened or melted, and the adhesive 520 is impregnated between the layers of the carbon fiber 510. .
  • step S14 as shown in FIG. 3A, the carbon fiber 510 is cut along the cutting line L in a state where the adhesive 520 is melted.
  • the cutting line L is determined in advance according to the developed shape of the composite material 400 that is a molded product.
  • step S15 a predetermined number of carbon fibers 510 cut by the transfer robot 250 are stacked as shown in the middle stacking step of FIG.
  • carbon fibers 510 having different stacking orientations are stacked to form a predetermined stacked configuration.
  • three types of fiber orientation are used: NCF material with ⁇ 45 ° direction, UD material with 90 ° direction, and UD material with 0 ° direction.
  • the supplying process, the applying process, the heating process, and the cutting process are performed in lanes of different production lines, and the carbon fibers 510 cut for each orientation angle are stacked in a predetermined alignment order to form a stacked body 510b. .
  • step S16 as shown in FIG. 3B, the laminated body 510b is conveyed to the lower mold 261 of the preforming mold 260 and arranged.
  • the temperature during the conveyance is preferably managed so that the temperature of the carbon fiber 510 is lowered to 50 to 70 ° C., for example.
  • the adhesive 520 can be brought into a semi-cured state or a cured state when the carbon fiber 510 is conveyed to the preforming mold 260. Thereby, since the adhesive 520 can be hardened in a short time at the time of preforming, the time required for preforming can be shortened.
  • a preform 500 is formed by preforming a laminate 510b of carbon fibers 510 disposed on the lower mold 261 of the preforming mold 260.
  • the core material 530 is disposed so as to be covered with the carbon fibers 510.
  • the upper mold 262 may be constituted by a plurality of divided molds as shown in the middle preforming step of FIG. 1, or an upper mold composed of one undivided mold may be used.
  • the preforming mold 260 is preferably cooled to 20 to 40 ° C., for example. As a result, the adhesive 520 is cooled at the same time as the mold is closed, and the adhesive 520 is cured to complete the preforming.
  • step S18 when the preforming mold 260 is opened and the preform 500 is removed, the molding of the preform 500 is completed.
  • the flat surface portion having a small curvature is a first region 511 that is a portion where the content density of the adhesive 520 is relatively high, and the curvature is the same.
  • a large portion is a second region 512 that is a portion where the content density of the adhesive 520 is relatively low.
  • the process of molding the composite material 400 includes a process of placing the preform 500 in the cavity 350 of the mold 310 (step S21) and a process of injecting the resin 600 into the cavity 350 (step S22). And a step of curing the resin 600 (step S23) and a step of removing the molded composite material 400 from the mold 310 (step S24).
  • step S21 the preform 500 is placed in the cavity 350 of the mold 310 (see FIG. 4).
  • step S22 the resin 600 is injected into the cavity 350.
  • the mold 310 is preheated to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the resin 600 (for example, epoxy resin) (for example, about 100 ° C. to 160 ° C.).
  • step S23 the resin 600 impregnated in the carbon fiber 510 is cured.
  • step S24 after the resin 600 is cured, the molding die 310 is opened, and the composite material 400 in which the carbon fiber 510, the resin 600, and the core material 530 are integrated is removed from the mold, thereby completing the molding.
  • the content density of the adhesive 520 in the second region 512 is lower than the first region 511 of the carbon fiber 510.
  • the adhesive 520 is applied so that the carbon fiber 510 is preformed into a three-dimensional shape in which the curvature of the second region 512 is larger than that of the first region 511.
  • the portion having a large curvature is set in the second region 512 in which the content density of the adhesive 520 is relatively low.
  • the adhesive force by the adhesive 520 is relatively weak between the layers.
  • the carbon fiber 510 can be easily deformed in the second region 512. Since the occurrence of wrinkling and twisting of the preform 500 can be suppressed in a portion having a large curvature, the degree of freedom of the shape of the preform 500 can be increased. Thereby, the width
  • the carbon fiber 510 provided with the adhesive 520 is heated before preforming. As a result, the carbon fiber 510 can be impregnated with the adhesive 520.
  • the carbon fiber 510 provided with the adhesive 520 is cut along the cutting line L. Further, the first region 511 includes the cutting line L. Thereby, since the impregnation density of the adhesive 520 at the site to be cut is relatively high, fraying of the carbon fibers 510 can be suppressed when cutting.
  • it further includes a laminating step of laminating the carbon fibers 510 to which the adhesive 520 has been applied to form a laminate 510b between the applying step and the preforming step.
  • the adhesive 520 is formed of a material that is softened by heat. Thereby, the carbon fiber 510 can be easily impregnated by applying heat.
  • the carbon fiber 510 includes the first region 511 and the second region 512 having a lower density of the adhesive 520 than the first region 511,
  • the curvature in the region 511 is larger than that in the second region 512.
  • the carbon fiber 510 includes the first region 511 and the second region 512 having a lower density of the adhesive 520 than the first region 511,
  • the curvature in the region 511 is larger than that in the second region 512.
  • the heating step is performed before the cutting step, it may be performed after the cutting step or the laminating step.
  • a composite material may be formed using a single reinforced base material.
  • the composite material has the core material, it may be a composite material without the core material.

Abstract

【課題】予備成形時に強化繊維の配置のばらつきを抑制しつつ、成形性を高めることによって形状の制約が少なく、品質の高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、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。 【解決手段】複合材料４００の製造方法は、強化基材５１０と強化基材に含浸された樹脂６００とを備える複合材料の製造方法であって、第１の領域５１１と第２の領域５１２とを備えるシート状の強化基材に、第１の領域よりも第２の領域の接着剤５２０の含有密度が低くなるように接着剤を付与する付与工程（ステップＳ１２）と、第１の領域よりも第２の領域の曲率が大きい立体形状に強化基材を予備成形してプリフォームを形成する予備成形工程（ステップＳ１７）と、を有する。

Description

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
　本発明は、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に関する。
　近年、自動車の車体軽量化のために強化基材に樹脂を含浸させた複合材料が自動車部品として用いられている。複合材料の製造方法として、量産化に適したＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法が注目されている。ＲＴＭ成形法にあっては、まず強化基材を成形型内に配置し、強化基材に樹脂を含浸させ、樹脂を硬化させることによって、複合材料を成形する。
　強化基材は、成形型に配置する前に、積層して予備成形を行って予め所定の形状を付与したプリフォームに成形する。プリフォームの成形方法としては、例えば、下記特許文献１のように所定枚数のシート状の強化基材を積層し、予備成形型内に配置し、プレスして所定の形状に成形する。積層した強化基材を予備成形型に搬送する際に強化基材の配置にばらつきが生じるという問題がある。このため、強化基材の層間に予め接着剤を付与し、強化基材を固定することによって強化基材の配置のばらつきを抑制する方法が一般的に用いられている。
特開２０１１－１６８００９号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。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。
　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。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。
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。 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。 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。 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（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。 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。 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。 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る。 本発明の実施形態に係る複合材料の製造方法を適用して製造した自動車部品を示す図であり、図９（Ａ）は、複合材料を使用した各種の自動車部品を示す図、図９（Ｂ）は、自動車部品を接合して形成した車体を示す図である。
　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
　図１は、本発明の実施形態に係る複合材料４００の製造装置１００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および図３は、本発明の実施形態に係るプリフォーム５００を成形する予備成形装置２００を説明するための図である。図４は、本発明の実施形態に係るプリフォーム５００を用いて複合材料４００を成形する成形装置３００の概略図である。図５は、強化基材５１０における接着剤５２０の含有密度分布を示す図である。図６は、切断部２４０によって切断される強化基材５１０の切断線Ｌ付近の接着剤５２０の付与幅Ｗを説明するための図である。図７は、本発明の実施形態に係るプリフォーム５００の成形方法を示すフローチャートである。図８は、本発明の実施形態に係る複合材料４００の成形方法を示すフローチャートである。図９は、本発明の実施形態に係る複合材料４００を使用した自動車部品７０１～７０３および車体７００を示す斜視図である。なお、図２および図３（Ａ）中の矢印は、搬送部２１０による強化基材５１０の搬送方向（下流工程へ向かう方向）を示している。また、図３（Ｂ）中の矢印は、強化基材５１０を予備成形する際の成形方向を示している。
　以下、各図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
　（プリフォーム）
　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。
　強化基材５１０は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等によって形成することができる。本実施形態では、強化基材５１０として炭素繊維を使用した例を説明する。炭素繊維５１０は、熱膨張係数が小さく、寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ないという特徴があるため、自動車の車体７００等の複合材料４００の強化基材として好適に使用することができる。炭素繊維５１０は、例えば、繊維が一方向に引き揃えられたＵＤ（一方向）材や繊維が一方向に引き揃えられた複数のシートをそれぞれ異なる方向に重ねて補助繊維で一体化したいわゆるＮＣＦ（ノンクリンプファブリック）材等のシート状の炭素繊維５１０を使用することができる。積層構成は、成形品である複合材料４００に求められる材料特性によるが、一般的に複数の配向角度を備えるように積層する。本実施形態では、繊維配向が±４５°方向のＮＣＦ材、９０°方向のＵＤ材、０°方向のＵＤ材の３種類を積層する積層構成とする。
　接着剤５２０は、炭素繊維５１０に付与されて、炭素繊維５１０同士を接着する。これにより、炭素繊維５１０をシート状の形態に安定して維持させることができ、炭素繊維５１０の配置のばらつきを抑制することができる。また、炭素繊維５１０の積層体５１０ｂ（図３（Ｂ）を参照）を所望の形状に賦形した際に、その形態を保持する役割を果たす。
　接着剤５２０を構成する材料は、材質は特に限定されず、公知のものを使用することができる。例えば、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱可塑性樹脂、また、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられる。本実施形態では、後述する複合材料４００に使用する樹脂と同じ熱硬化性樹脂であり、溶融粘度が低いため流動性が高く、耐熱性、耐湿性に優れる低分子量エポキシ樹脂を使用する。
　炭素繊維５１０は、図５（Ａ）に示すように、接着剤５２０を付与する第１の領域５１１と、第１の領域５１１よりも接着剤５２０の含有密度が低くなるように接着剤５２０を付与した第２の領域５１２とを備える。なお、本明細書中において「接着剤５２０の含有密度が低い」とは、接着剤５２０を付与しない場合、つまり含有密度が０（ゼロ）の場合も含む。
　また、予備成形する際に、第１の領域５１１における曲率は第２の領域５１２よりも大きくなるように成形する。接着剤５２０の含有密度が低い第２の領域５１２は、第１の領域５１１に比べて炭素繊維５１０間にかかる接着力が弱いため、変形が比較的容易である。よって、プリフォーム５００の成形時に、特に曲率の大きい部分に生じるしわやよれの発生を抑制することができる。
　（複合材料）
　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。
　複合材料４００は、炭素繊維５１０と樹脂６００が組み合わせられることにより、樹脂６００単体で構成される成形品に比べて高い強度および剛性を備えたものとなる。また、図９に示すような自動車の車体７００（図９（Ｂ）を参照）に使用されるフロントサイドメンバー７０１やピラー７０２等の骨格部品、ルーフ７０３等の外板部品に複合材料４００を適用することによって、鉄鋼材料からなる部品を組み付けて構成した車体と比べて、車体７００の軽量化を図ることができる。
　本実施形態に係る複合材料４００は、プリフォーム５００に樹脂６００を含浸させることによって形成される。また、本実施形態では、剛性向上のために複合材料４００の内部に、図３（Ｂ）に示すようなコア材５３０が挿入されている。
　樹脂６００は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。本実施形態においては、機械的特性、寸法安定性に優れたエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂は２液タイプが主流であり、主剤および硬化剤を混合して使用する。主剤はビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、硬化剤はアミン系のものが一般的に用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、所望の材料特性に合わせて適宜選択できる。また、樹脂６００には、複合材料４００を成形した後の脱型を容易に行い得るように、内部離型剤を含ませている。内部離型剤の種類は、特に限定されず、公知のものを使用することができる。
　コア材５３０は、炭素繊維５１０に被覆された状態で、炭素繊維５１０に樹脂６００を含浸させることによって複合材料４００の内部に形成される。コア材５３０を構成する材料は、特に限定されないが、軽量化の観点から発泡体（フォームコア）が好ましく用いられる。例えばポリウレタン、塩化ビニル、ポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂（ＰＭＩ（ポリメタクリルイミド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド））などからなる発泡体が適宜使用される。
　（製造装置）
　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。
　まず、プリフォーム５００を成形する予備成形装置２００について説明する。
　予備成形装置２００は、概説すると、図１の上段に示すように、炭素繊維５１０を連続的に搬送する搬送部２１０と、炭素繊維５１０に接着剤５２０を付与する付与部２２０と、接着剤５２０が付与された炭素繊維５１０を加熱するヒータ２３０と、炭素繊維５１０を切断する切断部２４０と、炭素繊維５１０を予備成形する予備成形型２６０と、を有する。
　搬送部２１０は、図１の上段に示すように、炭素繊維５１０が巻回されてなる基材ロール５１０ａから供給された炭素繊維５１０を連続的に下流工程である付与部２２０、ヒータ２３０および切断部２４０へ搬送する。搬送部２１０は、ベルトコンベアによって構成されている。付与部２２０、ヒータ２３０、および切断部２４０は、ベルトコンベアの搬送経路に合わせて設けられ、連続して作業が行えるように構成されている。
　付与部２２０は、図２（Ａ）に示すように、搬送部２１０の平面方向に移動可能に構成され、搬送部２１０の上流から搬送された炭素繊維５１０に接着剤５２０を付与する。接着剤５２０の付与量は、使用する接着剤５２０の種類、物性によるが、例えば、１０～１００ｇ／ｍ３とすることができる。付与部２２０は、例えば、粉末状（固形）の接着剤５２０を使用してスクリーン印刷方式、液状の接着剤５２０を使用してインクジェット方式、接着剤５２０を不織布に加工して炭素繊維５１０の上に積層する方式等によって構成することができる。本実施形態においては、量産性が高く、付与精度の高いインクジェット方式を使用する。インクジェット方式は、接着剤５２０を微滴化し、炭素繊維５１０に対して直接に吹き付ける方式であり、付与する部位によって接着剤５２０の付与量を調整することができる。
　付与部２２０は、炭素繊維５１０上に接着剤５２０の含有密度が比較的高い部分である第１の領域５１１と、第１の領域５１１よりも接着剤５２０の含有密度が比較的低い部分である第２の領域５１２と、を形成するように接着剤５２０を付与する。本実施形態においては、図５（Ａ）に示すように、第１の領域５１１中において、接着剤５２０の含有密度の高い部分（図５（Ａ）中の色の濃い部分）と低い部分（図５（Ａ）中の色の薄い部分）を有する含有密度分布が存在する。同様に、第２の領域５１２中においても含有密度分布が存在する。このように、含有密度分布が３以上の段階をもって形成される場合は、後述する切断部２４０によって切断する切断線Ｌ周りを、接着剤５２０の含有密度が最も高い部分に設定することが好ましい。また、図５（Ｂ）に示すように、予備成形型２６０によって成形する立体形状の曲率が大きい部分（破線で囲まれた部分）を、接着剤５２０の含有密度が比較的低い部分である第２の領域５１２となるように接着剤５２０を付与する。
　ヒータ２３０は、図２（Ｂ）に示すように、付与部２２０によって接着剤５２０を付与した炭素繊維５１０を加熱する。加熱温度は、使用する接着剤５２０の溶融温度によるが、例えば、７０℃～１５０℃とする。これによって、接着剤５２０を軟化または溶融させ、炭素繊維５１０に含浸させることができる。接着剤５２０を含浸させた結果、炭素繊維５１０の単位面積あたりの接着剤５２０の含有量、すなわち、含有密度が定まる。ヒータ２３０は、特に限定されないが、瞬間的かつ均等に炭素繊維５１０を加熱可能なものから構成されていることが好ましく、例えば、連続炉または高周波コイル、遠赤外線ヒータ、熱風器などの加熱ヒータを使用することができる。
　切断部２４０は、図３（Ａ）に示すように、接着剤５２０が含浸された炭素繊維５１０を予め決められた切断線Ｌに沿って切断する。切断部２４０は、例えば、超音波カット、レーザーカット、丸鋸カット、プレスカット、はさみカットなど様々な切断機構を使用することができる。本実施形態においては、比較的短時間によって正確に切断することができる超音波カットを使用する。また、上述したように切断線Ｌ周りは、第１の領域５１１の中で接着剤５２０の含有密度が比較的高い部分に設定してある。これにより、切断時や切断後に次工程に搬送する際に切断面のほつれを大幅に低減することができる。切断面にほつれが生じると、複合材料４００の成形後に端部を除去するため、プリフォーム５００を予め大きく形成しておく必要がある。切断面のほつれを抑制することによって、複合材料４００の端部を除去する後加工を削減でき、さらに炭素繊維５１０の歩留りを向上させることができる。
　予備成形型２６０は、炭素繊維５１０を定められた立体形状に予備成形する。図１の中段に示すように、プリフォーム５００の対象となる炭素繊維５１０が配置される下型２６１と、下型２６１に対して接近離反移動自在な上型２６２と、を有している。上型２６２の下型２６１に対向する面には、炭素繊維５１０のプリフォーム５００の形状に合致する形状に応じた成形面が形成されている。炭素繊維５１０を下型２６１に配置した状態で上型２６２を下型２６１に接近移動させて、炭素繊維５１０に対して加圧力を付与することによって、炭素繊維５１０をプリフォーム５００に成形することが可能となっている。
　本実施形態のように、コア材５３０を挿入して閉断面を形成する複合材料４００の場合、図５（Ｂ）に示すような曲率の大きい角部を有することが多い。当該角部を予備成形する際に、内側の炭素繊維５１０と外側の炭素繊維５１０とで変形量が大きく異なる。したがって、曲率の少ない平面部に比べて炭素繊維５１０の層間のずれが大きいにも拘らず、層間が接着剤５２０によって接着されていると接着剤５２０の接着力によって炭素繊維５１０同士が拘束されているため変形が制限されてしてしまう。炭素繊維５１０の変形が制限されている状態で予備成形を行うと、成形後のプリフォーム５００の曲率の大きい部分にしわやよれが生じてしまう。
　上述したように、本実施形態では予備成形する立体形状の曲率が大きく、成形時の変形量が大きい部分を、接着剤５２０の含有密度が比較的低い部分である第２の領域５１２としている。これにより、炭素繊維５１０の層間において接着剤５２０による接着力が比較的弱いため、第２の領域５１２において容易に変形可能となる。よって、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。これにより、プリフォーム５００の形状の自由度が高まり、複合材料４００の形状選択の幅を広げることができる。
　次に、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について説明する。
　図４を参照して、本実施形態に係る成形装置３００は、概説すると、プリフォーム５００が配置されるキャビティ３５０を形成する開閉自在な成形型３１０と、成形型３１０に型締圧力を負荷するプレス部３２０と、キャビティ３５０内に溶融した樹脂６００を注入する樹脂注入部３３０と、成形型３１０の温度を調整する成形型温度調整部３４０と、を有する。
　成形型３１０は、開閉可能な一対の上型３１１（雄型）と、下型３１２（雌型）と、を有する。上型３１１と下型３１２の間に、密閉自在なキャビティ３５０を形成する。プリフォーム５００は、キャビティ３５０内に配置する。
　成形型３１０は、キャビティ３５０内に樹脂６００を注入する注入口３１３をさらに有する。注入口３１３は、キャビティ３５０および樹脂注入部３３０に連通する。樹脂６００は、プリフォーム５００の表面から内部に含浸する。なお、下型３１２に、キャビティ３５０内を真空引きして空気を吸引する吸引口を設けてもよい。また、キャビティ３５０内を密閉状態にするために、上型３１１と下型３１２の合わせ面にシール部材等を設けてもよい。
　プレス部３２０は、例えば、油圧等の流体圧を用いたシリンダー３２１を備え、油圧等を制御することによって型締圧力を調整自在なプレス機により構成することができる。
　樹脂注入部３３０は、主剤タンク３３１から供給される主剤と、硬化剤タンク３３２から供給される硬化剤とを循環させつつ、成形型３１０へ供給可能な公知の循環式のポンプ機構により構成することができる。樹脂注入部３３０は、注入口３１３に連通してキャビティ３５０内に樹脂６００を注入する。
　成形型温度調整部３４０は、成形型３１０を樹脂６００の硬化温度まで加熱して、キャビティ３５０内に注入された樹脂６００を硬化させる。成形型温度調整部３４０には、加熱を行うための装置として、例えば、成形型３１０を直接的に加熱する電気ヒータや、油などの熱媒体を循環させることによって温度調整を行う温度調整機構等を備えさせることができる。
　制御部１１０は、製造装置１００全体の動作を制御する。具体的には、図４を参照して、制御部１１０は、記憶部１１１と、演算部１１２と、各種データや制御指令の送受信を行う入出力部１１３と、を有する。入出力部１１３は、付与部２２０、ヒータ２３０、切断部２４０、予備成形型２６０、プレス部３２０、樹脂注入部３３０、成形型温度調整部３４０、に電気的に接続している。
　記憶部１１１は、ＲＯＭやＲＡＭから構成し、接着剤５２０の付与量の分布および付与形状等のデータを記憶する。演算部１１２は、ＣＰＵを主体に構成され、入出力部１１３を介して搬送部２１０による炭素繊維５１０の送り速度等のデータを受信する。演算部１１２は、記憶部１１１から読み出したデータおよび入出力部１１３から受信したデータに基づいて、接着剤５２０の付与のタイミングや付与量、成形型温度調整部３４０による成形型３１０の加熱温度等を算出する。算出したデータに基づく制御信号は、入出力部１１３を介して付与部２２０、ヒータ２３０、切断部２４０、予備成形型２６０、プレス部３２０、樹脂注入部３３０、成形型温度調整部３４０へ送信する。このようにして、制御部１１０は、接着剤５２０の付与量および付与位置、予備成形型２６０の作動、成形型３１０の型締圧力、樹脂６００の注入量、成形型３１０の温度等を制御する。
　（製造方法）
　次に、実施形態に係る複合材料４００の製造方法を説明する。
　複合材料４００の製造方法は、図７に示すプリフォーム５００を成形する工程および図８に示すプリフォーム５００を用いて複合材料４００を成形する工程の大きく分けて２つの工程から構成される。
　まず、プリフォーム５００を成形する工程について説明する。
　プリフォーム５００を成形する工程は、図７に示すように、炭素繊維５１０素材を供給する供給工程（ステップＳ１１）と、炭素繊維５１０に接着剤５２０を付与する付与工程（ステップＳ１２）と、炭素繊維５１０を加熱する加熱工程（ステップＳ１３）と、炭素繊維５１０を切断する切断工程（ステップＳ１４）と、積層体５１０ｂを形成する積層工程（ステップＳ１５）と、積層体５１０ｂを搬送する搬送工程（ステップＳ１６）と、炭素繊維５１０を予備成形してプリフォーム５００を形成する予備成形工程（ステップＳ１７）と、成形したプリフォーム５００を予備成形型２６０から脱型する工程（ステップＳ１８）と、を有する。
　各工程について説明する。
　まず、ステップＳ１１として、図１の上段に示すように、炭素繊維５１０が巻回されてなる基材ロール５１０ａから炭素繊維５１０を引き出し、連続的に炭素繊維５１０を搬送部２１０に供給する。
　次に、ステップＳ１２として、図２（Ａ）に示すように、搬送部２１０によって連続的に送り出される炭素繊維５１０に対して、付与部２２０によって接着剤５２０を付与する。この際、予め定めた含有密度分布に応じて、付与する量を調整する。すなわち、図５（Ａ）に示すように、接着剤５２０の含有密度が比較的高い部分である第１の領域５１１と、第１の領域５１１よりも接着剤５２０の含有密度が低い部分である第２の領域５１２と、を形成するように接着剤５２０を付与する。
　具体的には、第１の領域５１１は、図５（Ａ）に示すように、切断工程において切断する切断線Ｌ周り、および予備成形工程において成形時の変形量が比較的小さい部分に設定される。特に切断線Ｌ周りは、第１の領域５１１の中でも接着剤５２０の含有密度が比較的高くなるように接着剤５２０を付与する。図６に示すように、切断線Ｌ周りは、切断線Ｌに対して所定の付与幅Ｗを設けて帯状に接着剤５２０を付与する。接着剤５２０の付与幅Ｗは、予め定められた切断線Ｌの公差によるが、例えば、１～２０ｍｍとすることができる。これにより、切断による切断面のほつれを大幅に低減することができ、切断する部位が切断線Ｌからずれても接着剤５２０の含有密度が高いため、ほつれを抑制することができる。また、第２の領域５１２は、予備成形工程において成形時の変形が比較的大きく、成形後の曲率が大きい部分に設定される。
　次に、ステップＳ１３として、図２（Ｂ）に示すように、炭素繊維５１０をヒータ２３０によって加熱し、付与した接着剤５２０を軟化または溶融させ、炭素繊維５１０の層間に接着剤５２０を含浸させる。
　次に、ステップＳ１４として、図３（Ａ）に示すように、接着剤５２０が溶融した状態で炭素繊維５１０を切断線Ｌに沿って切断する。切断線Ｌは、成形品である複合材料４００の展開形状を予め設定し、当該展開形状に応じて決定する。
　次に、ステップＳ１５として、図１の中段の積層工程に示すように、搬送ロボット２５０によって切断した炭素繊維５１０を所定枚数積層する。本実施形態においては、積層配向の異なる炭素繊維５１０を積層して、所定の積層構成とする。具体的には、繊維配向が±４５°方向のＮＣＦ材、９０°方向のＵＤ材、０°方向のＵＤ材の３種類を用いる。このため、供給工程、付与工程、加熱工程、および切断工程はそれぞれ異なる製造ラインのレーンにおいて行い、各配向角度別に切断された炭素繊維５１０を、所定の配向順序によって積層し積層体５１０ｂを形成する。
　次に、ステップＳ１６として、図３（Ｂ）に示すように、積層体５１０ｂを予備成形型２６０の下型２６１まで搬送して配置する。このとき、接着剤５２０によって炭素繊維５１０の層間が接着されているので搬送時の炭素繊維５１０のばらつきを抑制することができる。搬送中の温度は、例えば、５０～７０℃まで炭素繊維５１０の温度が低下するように管理することが好ましい。このように管理することによって、炭素繊維５１０を予備成形型２６０まで搬送したときに、接着剤５２０を半硬化状態または硬化状態とすることができる。これにより、予備成形時に接着剤５２０を短時間によって硬化させることができるため、予備成形にかかる時間を短縮することができる。
　次に、ステップＳ１７として、図３（Ｂ）に示すように、予備成形型２６０の下型２６１に配置された炭素繊維５１０の積層体５１０ｂを予備成形してプリフォーム５００を成形する。この際、炭素繊維５１０によって被覆されるようにコア材５３０を配置する。上型２６２は、図１の中段の予備成形工程に示すように、複数の分割された型によって構成してもよいし、分割されていない１つの型からなる上型を使用してもよい。予備成形型２６０は、例えば、２０～４０℃に冷却しておくことが好ましい。これにより、型閉じと同時に接着剤５２０の冷却が行われ、接着剤５２０が硬化して予備成形が完了する。
　次に、ステップＳ１８として、予備成形型２６０を開いて、プリフォーム５００を脱型すると、プリフォーム５００の成形が完了する。図５（Ｂ）に示すように、成形されたプリフォーム５００の形状において、曲率の少ない平面部は、接着剤５２０の含有密度が比較的高い部分である第１の領域５１１であり、曲率が大きい部分（破線で囲まれた部分）は、接着剤５２０の含有密度が比較的低い部分である第２の領域５１２である。
　次に、プリフォーム５００を用いて複合材料４００を成形する工程について説明する。
　複合材料４００を成形する工程は、図８に示すように、プリフォーム５００を成形型３１０のキャビティ３５０に配置する工程（ステップＳ２１）と、キャビティ３５０内に樹脂６００を注入する工程（ステップＳ２２）と、樹脂６００を硬化させる工程（ステップＳ２３）と、成形した複合材料４００を成形型３１０から脱型する工程（ステップＳ２４）と、を有する。
　各工程について説明する。
　まず、ステップＳ２１として、プリフォーム５００を成形型３１０のキャビティ３５０に配置する（図４を参照）。
　次に、ステップＳ２２として、キャビティ３５０内に樹脂６００を注入する。成形型３１０は、樹脂６００（例えば、エポキシ樹脂）の硬化温度以上（例えば、１００℃～１６０℃程度）に予熱しておく。
　次に、ステップＳ２３として、炭素繊維５１０に含浸した樹脂６００を硬化させる。
　次に、ステップＳ２４として、樹脂６００が硬化した後、成形型３１０を開いて、炭素繊維５１０、樹脂６００およびコア材５３０が一体化された複合材料４００を脱型すると、成形が完了する。
　以上説明したように、本実施形態に係る複合材料４００の製造方法および製造装置１００によれば、炭素繊維５１０の第１の領域５１１よりも第２の領域５１２の接着剤５２０の含有密度が低くなるように接着剤５２０を付与し、第１の領域５１１よりも第２の領域５１２の曲率が大きい立体形状に炭素繊維５１０を予備成形する。
　このように構成した複合材料４００の製造方法および製造装置１００によれば、曲率の大きい部分が接着剤５２０の含有密度が比較的低い第２の領域５１２に設定されているため、炭素繊維５１０の層間において接着剤５２０による接着力が比較的弱い。このため、炭素繊維５１０が第２の領域５１２において容易に変形可能となる。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。これにより、接着剤５２０によって強化繊維の配置のばらつきを抑制しつつ、複合材料４００の形状選択の幅を広げることができる。
　また、予備成形する前に、接着剤５２０が付与された炭素繊維５１０を加熱する。これにより、接着剤５２０を炭素繊維５１０に含浸させることができる。
　また、接着剤５２０が付与された炭素繊維５１０を切断線Ｌに沿って切断する。さらに、第１の領域５１１は、当該切断線Ｌを含む。これにより、切断する部位における接着剤５２０の含浸密度が比較的高いため、切断する際に炭素繊維５１０のほつれを抑制することができる。
　また、付与工程と予備成形工程との間に、接着剤５２０が付与された炭素繊維５１０を積層して積層体５１０ｂを形成する積層工程をさらに有する。これにより、接着剤５２０によって炭素繊維５１０を接着した状態で予備成形工程へ搬送することができるので炭素繊維５１０の配置のばらつきを抑制することができる。
　また、接着剤５２０は、熱によって軟化する材料によって形成される。これにより、熱を加えることによって炭素繊維５１０に容易に含浸させることができる。
　本実施形態に係るプリフォーム５００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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　また、複合材料は、コア材を有するとしたが、コア材を有さない複合材料であってもよい。
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、
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。

Claims (12)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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。
PCT/JP2015/075647 2015-09-09 2015-09-09 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 WO2017042920A1 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580082923.9A CN108025483B (zh) 2015-09-09 2015-09-09 复合材料的制造方法、复合材料的制造装置、复合材料用预制件以及复合材料
JP2017538783A JP6432689B2 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 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
PCT/JP2015/075647 WO2017042920A1 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 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
BR112018004660-4A BR112018004660A2 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 A manufacturing method of a composite material, a manufacture device of a composite material, a preform for composite materials, and a composite material
KR1020187006422A KR20180038486A (ko) 2015-09-09 2015-09-09 복합 재료의 제조 방법, 복합 재료의 제조 장치, 복합 재료용 프리폼 및 복합 재료
US15/757,761 US10717241B2 (en) 2015-09-09 2015-09-09 Manufacturing method for composite material, manufacturing apparatus for composite material, and preform for composite material
RU2018107649A RU2671338C1 (ru) 2015-09-09 2015-09-09 Способ изготовления композиционного материала, устройство для изготовления композиционного материала и заготовка для композиционного материала
EP15903583.1A EP3348378B1 (en) 2015-09-09 2015-09-09 Composite material production method, composite material production device, preform for composite material, and composite material
MX2018002856A MX367254B (es) 2015-09-09 2015-09-09 Método de producción de material compuesto, dispositivo de producción de material compuesto, preforma para material compuesto y material compuesto.
PH12018500471A PH12018500471A1 (en) 2015-09-09 2018-03-05 Manufacturing method for composite material, manufacturing apparatus for composite material, and preform for composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/075647 WO2017042920A1 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017042920A1 true WO2017042920A1 (ja) 2017-03-16

Family

ID=58239250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/075647 WO2017042920A1 (ja) 2015-09-09 2015-09-09 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

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10717241B2 (ja)
EP (1) EP3348378B1 (ja)
JP (1) JP6432689B2 (ja)
KR (1) KR20180038486A (ja)
CN (1) CN108025483B (ja)
BR (1) BR112018004660A2 (ja)
MX (1) MX367254B (ja)
PH (1) PH12018500471A1 (ja)
RU (1) RU2671338C1 (ja)
WO (1) WO2017042920A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY182397A (en) 2016-06-03 2021-01-25 Nissan Motor Method and device for manufacturing composite material
TWI767129B (zh) * 2018-07-11 2022-06-11 台虹科技股份有限公司 複合材料
WO2021053597A1 (en) * 2019-09-18 2021-03-25 Mind S.R.L. Method and apparatus for the production of an article made of a composite material
US20210146640A1 (en) * 2019-11-14 2021-05-20 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Preform, tooling, and process design for components made from long fiber materials
JP7335212B2 (ja) * 2020-09-02 2023-08-29 株式会社豊田自動織機 押出樹脂シートの中間加工方法
GB2602299A (en) * 2020-12-22 2022-06-29 Airbus Operations Ltd Improved edge stability
CN112726181B (zh) * 2020-12-25 2021-12-07 武汉长福亚太服饰股份有限公司 一种阻燃透气面料及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05185539A (ja) * 1992-01-10 1993-07-27 Honda Motor Co Ltd 熱可塑性複合材のプリフォーム体及びその製造方法
JPH05237938A (ja) * 1992-02-27 1993-09-17 Toyota Tekko Kk 内装貼合せ部品の接着構造
JPH0976266A (ja) * 1995-09-12 1997-03-25 Honda Motor Co Ltd 積層体の製造方法
JPH09220768A (ja) * 1996-02-16 1997-08-26 Nissan Motor Co Ltd Ｆｒｐ製構造体の製造方法
JP2006192745A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Toray Ind Inc 強化繊維基材、プリフォーム、繊維強化樹脂成形体およびその製造方法
JP2007126793A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Toho Tenax Co Ltd 積層体の裁断方法とプリフォーム基材及びそれを用いたプリフォームの製造方法
JP2011529405A (ja) * 2008-07-29 2011-12-08 エアバス オペレーションズ リミテッド 複合材の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE694857A (ja) * 1967-03-01 1967-08-14
US4573707A (en) * 1984-01-30 1986-03-04 Pabst Rudolf D Composite lightweight non-metallic vehicle frame
US5418035A (en) 1991-09-12 1995-05-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Thermoplastic composite fabrics and formed article produced therefrom
FR2699449B1 (fr) * 1992-12-17 1995-03-24 Eurocopter France Procédé de fabrication de liaisons en matériau composite de structures en forme de treillis ou d'éléments de treillis, et treillis obtenus par ce procédé.
DE19653548C2 (de) 1995-12-25 2001-09-20 Jujo Paper Co Ltd Thermotransferdruckverfahren und Übertragungsmedium zur Verwendung hierfür
JP2006255919A (ja) 2005-03-15 2006-09-28 Toray Ind Inc 湾曲強化繊維プラスチックおよびそのプリフォームの製造方法ならびに製造装置
US20070023975A1 (en) 2005-08-01 2007-02-01 Buckley Daniel T Method for making three-dimensional preforms using anaerobic binders
JP5185539B2 (ja) * 2007-01-26 2013-04-17 有限会社梅田事務所 スフィンゴミエリンおよびプラズマローゲン型グリセロリン脂質の製造方法
JP2011168009A (ja) 2010-02-22 2011-09-01 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法
EP2360082B1 (de) * 2010-02-22 2013-09-11 Ria Kaiser Längsträger für ein Fahrgestell und Verfahren für seine Herstellung
DE102011082664C5 (de) * 2011-09-14 2017-08-10 Senvion Gmbh Form zur Herstellung eines Steges und Steg für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage
JPWO2013118534A1 (ja) * 2012-02-08 2015-05-11 東レ株式会社 プリフォームおよびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05185539A (ja) * 1992-01-10 1993-07-27 Honda Motor Co Ltd 熱可塑性複合材のプリフォーム体及びその製造方法
JPH05237938A (ja) * 1992-02-27 1993-09-17 Toyota Tekko Kk 内装貼合せ部品の接着構造
JPH0976266A (ja) * 1995-09-12 1997-03-25 Honda Motor Co Ltd 積層体の製造方法
JPH09220768A (ja) * 1996-02-16 1997-08-26 Nissan Motor Co Ltd Ｆｒｐ製構造体の製造方法
JP2006192745A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Toray Ind Inc 強化繊維基材、プリフォーム、繊維強化樹脂成形体およびその製造方法
JP2007126793A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Toho Tenax Co Ltd 積層体の裁断方法とプリフォーム基材及びそれを用いたプリフォームの製造方法
JP2011529405A (ja) * 2008-07-29 2011-12-08 エアバス オペレーションズ リミテッド 複合材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3348378B1 (en) 2019-08-07
CN108025483B (zh) 2019-10-25
EP3348378A4 (en) 2018-08-15
EP3348378A1 (en) 2018-07-18
US10717241B2 (en) 2020-07-21
JPWO2017042920A1 (ja) 2018-05-31
JP6432689B2 (ja) 2018-12-12
MX2018002856A (es) 2018-06-15
PH12018500471A1 (en) 2018-09-10
MX367254B (es) 2019-08-12
CN108025483A (zh) 2018-05-11
US20190030834A1 (en) 2019-01-31
RU2671338C1 (ru) 2018-10-30
BR112018004660A2 (ja) 2018-09-25
KR20180038486A (ko) 2018-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6432689B2 (ja) 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
CA2770383C (en) Process and apparatus for producing beam member
JP6439879B2 (ja) 複合材料の製造方法および複合材料の製造装置
EP2599604B1 (en) Method and system for forming a composite article
US20080053599A1 (en) Method for continuously preforming composite material in uncured state
JP6411677B1 (ja) 複合材部品の製造方法、および、複合材部品製造装置
JP2013248848A (ja) 複合材ストリンガーの連続プリフォーム装置
JP6601561B2 (ja) 複合材料の製造方法および製造装置
JP6543940B2 (ja) 複合材料の成形方法および成形装置
JP2006076158A (ja) プリフォームの製造方法、プリフォームの製造装置およびプリフォーム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15903583

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017538783

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12018500471

Country of ref document: PH

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187006422

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2018/002856

Country of ref document: MX

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112018004660

Country of ref document: BR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018107649

Country of ref document: RU

Ref document number: 2015903583

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112018004660

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20180308