WO2018037767A1 - 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

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駿一 森島
敏生 小佐々
正剛 波多野
和昭 岸本
幸生 武内
政之 山下
仁史 小鹿
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三菱重工業株式会社
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    • B29K2309/08—Glass

Definitions

  • the present invention relates to a composite material member formed by pultrusion, a spacer, a pultrusion apparatus, and a pultrusion method.
  • a method of manufacturing a beam material in which a filler molded body is filled in a wedge-shaped space formed at a branch portion of a plurality of reinforcing fiber bases constituting the beam material (see, for example, Patent Document 1) .
  • the filler molded body is molded using a filler material composed of reinforcing fibers.
  • the reinforcing fiber contained in the gap material such as the filler molded body filled in the gap is provided such that the fiber direction is along the longitudinal direction of the beam material.
  • the fiber direction of the reinforcing fibers contained in the filler molded body is the longitudinal direction of the beam material, for example, when a load such as a shear force acts in the direction orthogonal to the longitudinal direction, the load is It will work. For this reason, defects such as cracks may occur in the filler molded body.
  • this invention makes it a subject to provide the composite material member which can aim at the improvement of the intensity
  • the composite member of the present invention comprises: a plurality of fiber sheets extending along a longitudinal direction; and a gap material provided in a gap formed by the plurality of fiber sheets, the gap material being in the longitudinal direction And a filler fiber sheet containing reinforcing fibers oriented in different fiber directions, and filler reinforcing fibers oriented in the same fiber direction as the longitudinal direction.
  • the gap material of the present invention is a gap material provided in a gap of a composite material member formed of a plurality of fiber sheets extending along a longitudinal direction, and is oriented in a fiber direction different from the longitudinal direction It is characterized by having a fiber sheet for interstices containing reinforcing fiber, and reinforcing fiber for interstices oriented in the same fiber direction as the longitudinal direction.
  • the gap material includes the gap fiber sheet in addition to the gap reinforcing fiber, even if the load is applied in the direction in which the gap reinforcing fibers are separated, the gap material is used. Since the reinforcing fibers contained in the fiber sheet provide resistance, reinforcement of the gap material can be achieved. Therefore, since the strength of the gap material against the load can be improved, the generation of defects such as cracks can be suppressed.
  • a fiber sheet for interstices for example, non-woven fabric such as felt in which short fibers intertwine (become random direction), laminated fiber in which plural fiber sheets are laminated so that fiber direction becomes multiple direction by isotropic lamination etc.
  • a multiaxially oriented fiber sheet in which the fiber direction is multiaxially oriented in a single sheet.
  • the gap reinforcing fibers be provided uniformly distributed in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the gap material.
  • the gap reinforcing fiber is provided in contact with at least one surface of the gap fiber sheet, and the gap material is formed by bending the gap fiber sheet in contact with the gap reinforcing fiber on one surface. Is preferred.
  • the gap reinforcing fibers can be simply and uniformly distributed and disposed.
  • the gap material is formed by laminating a plurality of the gap fiber sheets, and the gap reinforcing fiber is formed between the stacked gap fiber sheets. Is preferably arranged and formed.
  • the gap reinforcing fibers can be simply and uniformly distributed and disposed.
  • the pultrusion molding apparatus is a pultrusion molding apparatus for a composite material member including a plurality of fiber sheets drawn in a drawing direction, provided in a gap formed by the plurality of fiber sheets drawn in the drawing direction.
  • the preforming mold is used to preform the gap material by the gap reinforcing fiber and the gap fiber sheet being drawn out along the drawing direction.
  • the pultrusion method of the present invention is a pultrusion method of a composite material member in which a plurality of fiber sheets are formed while being drawn in a drawing direction, and in a gap formed by the plurality of fiber sheets drawn in the drawing direction. And a spacer fiber sheet including reinforcing fibers oriented in a fiber direction different from the drawing direction, and the same fiber direction as the drawing direction. And the reinforcing fiber for gap and the fiber sheet for gap are drawn out along the drawing direction in the gap material pre-forming step. It is characterized in that it is preformed.
  • the gap material can be formed by including the gap reinforcing fiber sheet and the gap reinforcing fiber sheet, the gap can be formed even when the load is applied in the direction in which the gap reinforcing fibers are separated. Since the reinforcing fibers contained in the fiber sheet for use provide resistance, reinforcement of the gap material can be achieved. Therefore, since the strength of the gap material against the load can be improved, the generation of defects such as cracks can be suppressed.
  • the preforming mold is disposed such that the reinforcing fiber for gap is in contact with at least one surface of the fiber sheet for gap, and the fiber sheet for gap in which the reinforcing fiber for gap is in contact with one side is bent. It is preferred that the gap material be able to be preformed.
  • the gap reinforcing fiber is disposed to be in contact with at least one surface of the gap fiber sheet, and the gap fiber sheet in contact with the gap reinforcing fiber on one surface is bent It is preferable to preform the gap material.
  • the space reinforcing fibers can be simply and uniformly distributed and arranged.
  • the preforming mold be capable of preforming the gap material by laminating a plurality of the gap fiber sheets and arranging the gap reinforcing fibers between the laminated gap fiber sheets. .
  • gap material preforming step a plurality of the gap fiber sheets are laminated, and the gap reinforcing fibers are disposed between the laminated gap fiber sheets to preform the gap material. Is preferred.
  • the space reinforcing fibers can be simply and uniformly distributed and arranged.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the composite member according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a gap material provided in the composite member according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration view showing an example of the pultrusion molding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic configuration view illustrating an example of a gap material supply unit of the pultrusion molding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration view showing the periphery of a preforming mold of the pultrusion molding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart regarding the pultrusion method according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a gap material provided in the composite member according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic configuration view showing the periphery of a preforming mold of the pultrusion molding apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the composite member according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a gap material provided in the composite member according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration view showing an example of the pultrusion molding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic configuration view illustrating an example of a gap material supply unit of the pultrusion molding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration view showing the periphery of a preforming mold of the pultrusion molding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart regarding the pultrusion method according to the first embodiment.
  • the composite material member according to the first embodiment is a pultrusion molding material 10 that is pultrusion molded along the longitudinal direction that is the X-axis direction shown in FIG. 1 and has a shape that extends in the X-axis direction.
  • the pultrusion molding material 10 is formed in a predetermined shape in the YZ plane shown in FIG. 1, that is, in a cross section orthogonal to the longitudinal direction.
  • the pultrusion molding material 10 in the first embodiment is formed to have a T-shaped cross section, it is not limited to this, and any shape such as I-shape, H-shape, concave shape and cylindrical shape may be used. It may be molded.
  • the pultrusion molding material 10 is provided with the some fiber sheet 20 and the gap
  • the plurality of fiber sheets 20 are formed in a sheet shape extending in the X-axis direction, and are deformed so as to have a predetermined shape (T-shape in FIG. 1) in the YZ plane during pultrusion.
  • the fiber sheet 20 is a composite material containing reinforcing fibers and a thermosetting resin impregnated in the reinforcing fibers. As each fiber sheet 20, for example, a plurality of layers of reinforcing fibers oriented in a predetermined fiber direction are laminated, and the fiber direction of each layer is made different and the fiber direction is multidirectional.
  • the reinforcing fiber for example, carbon fiber is applied, but not limited to carbon fiber, glass fiber or the like may be applied.
  • an epoxy resin is applied as a thermosetting resin, for example, it is not limited to an epoxy resin, You may apply another thermosetting resin.
  • a thermoplastic resin instead of a thermosetting resin.
  • the thermoplastic resin include polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), and polyphenylene sulfide (PPS).
  • the gap material 22 is disposed in the gap formed by the plurality of fiber sheets 20.
  • the space member 22 is formed, for example, in a wedge shape (triangular shape) in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the pultrusion molding material 10.
  • the gap material 22 is a combination of the gap reinforcing fiber 24 and the gap fiber sheet 26.
  • carbon fiber is applied to the reinforcing fiber 24 for gap, and it is the same as the reinforcing fiber contained in the fiber sheet 20.
  • the fiber direction of the reinforcing fiber for gap 24 is the same as the longitudinal direction of the pultrusion molding material 10.
  • the gap fiber sheet 26 is a fiber sheet including reinforcing fibers in the fiber direction different from the longitudinal direction.
  • the fiber sheet 26 for gaps for example, a layer in which a plurality of layers of reinforcing fibers oriented in a predetermined fiber direction are laminated and the fiber direction of each layer is made different is used. It is the same as the seat 20.
  • the fiber sheet 26 for gaps it is not limited to said thing, For example, you may apply nonwoven fabrics, such as a felt with which a short fiber entangles (it becomes random direction).
  • the gap material 22 is provided such that the gap reinforcing fiber 24 is in contact with one side of the gap fiber sheet 26.
  • the gap fiber sheet 26 is wound inward and bent in a spiral shape to form a cross section wedge shape It has been molded.
  • the reinforcing fibers 24 for gap are evenly distributed and provided in the gap material 22 thus formed.
  • the pultrusion molding apparatus 100 is an apparatus for molding while drawing the pultrusion molding material 10 in the drawing direction. At this time, the drawing direction is the same as the longitudinal direction of the pultrusion molding material 10.
  • the pultrusion molding apparatus 100 includes a plurality of fiber sheet supply units 110, a plurality of resin pools 112, a gap material supply unit 124, and a molding die 140.
  • the fiber sheet supply unit 110 supplies the fiber sheet 20 toward the forming die 140.
  • the fiber sheet supply unit 110 feeds the fiber sheet 20 in a wound dry state (that is, a state in which the thermosetting resin is not impregnated).
  • the fiber sheet supply unit 110 is appropriately installed for the number of the fiber sheets 20 used for the pultrusion molding material 10 to be molded.
  • the fiber sheet 20 drawn out by the fiber sheet supply unit 110 may use a fiber sheet (such as a prepreg) already impregnated with a resin.
  • the resin pool 112 is a pool in which a thermosetting resin is stored, and a plurality of resin pools 112 are provided in accordance with the number of fiber sheet supply units 110.
  • the resin pool 112 impregnates the fiber sheet 20 drawn out from the fiber sheet supply unit 110 with a thermosetting resin to bring the fiber sheet 20 into a wet state (that is, a state in which the thermosetting resin is impregnated).
  • the fiber sheet 20 drawn out by the fiber sheet supply unit 110 is a fiber sheet (such as a prepreg) already impregnated with resin, it is supplied from the fiber sheet supply unit 110 to the forming die 140 as it is.
  • the space material supply unit 124 supplies the space material 22 in which the space reinforcing fibers 24 and the space fiber sheet 26 are integrated to the forming die 140.
  • the gap material supply unit 124 includes a gap fiber sheet supply unit 141, a gap reinforcing fiber supply unit 142, a plurality of gap resin pools 143, and a preforming mold 144. There is.
  • the gap fiber sheet supply unit 141 has the same configuration as the fiber sheet supply unit 110, and supplies the gap fiber sheet 26 toward the preforming mold 144.
  • the gap fiber sheet supply unit 141 feeds out the gap fiber sheet 26 in a dry state wound around a roll.
  • the interstitial reinforcing fiber supply unit 142 supplies the interstitial reinforcing fiber 24 toward the preforming mold 144.
  • the gap reinforcing fiber supply unit 142 feeds out a plurality of gap reinforcing fibers 24 in a dry state wound around a roll.
  • the resin pool for gap 143 is a pool in which a thermosetting resin is stored, and a plurality of the resin pool for gap 143 is provided according to the number of the fiber sheet feeders for gap 141 and the reinforcing fiber feeders for gap 142. There is.
  • the resin pool for gap 143 impregnates thermosetting resin into the fiber sheet 26 for gap fed out from the fiber sheet feeding unit 141 for gap and the reinforcing fiber 24 for gap fed out from the reinforcing fiber feed unit 142 for gap,
  • the interstitial fiber sheet 26 and the interstitial reinforcing fibers 24 are brought into a wet state (that is, a state in which a thermosetting resin is impregnated).
  • the preforming mold 144 preforms the gap material 22 by drawing the gap fiber sheet 26 and the gap reinforcing fiber 24 in a wet state along the pulling direction.
  • the preforming mold 144 has a heating unit (not shown), and thermally cures the thermosetting resin contained in the wettable fiber sheet for gap 26 and the reinforcing fiber for gap 24 to form the gap material 22 as an intermediate. It is molding.
  • the reinforcing fiber 24 for gap is disposed in contact with one side of the fibrous sheet 26 for gap, and the reinforcing fiber 24 for gap is in contact on one side.
  • the interstitial fiber sheet 26 in the state is wound inward, bent in a spiral shape, and introduced into the preforming mold 144.
  • the preforming die 144 preforms the gap material 22 having the cross-sectional shape shown in FIG. 2 and supplies the preformed gap material 22 toward the forming die 140.
  • the forming die 140 forms the pultrusion molding material 10 shown in FIG. 1 by the fiber sheet 20 in a wet state and the gap material 22 being drawn out along the drawing direction.
  • the forming die 140 has a heating unit (not shown) as in the preforming die 144, and thermally cures the thermosetting resin contained in the wet fiber sheet 20, and the unreacted resin contained in the gap material 22.
  • the pultrusion molding material 10 is formed by thermosetting the thermosetting resin.
  • the fiber sheet 20 in a dry state drawn out from the fiber sheet supply unit 110 is immersed in the resin pool 112 to impregnate the fiber sheet 20 with a thermosetting resin.
  • the impregnation step S1 in the fiber sheet 20 is omitted.
  • the fiber sheet 26 for gap is impregnated with the thermosetting resin by immersing the fiber sheet 26 for gap in a dry state drawn out from the fiber sheet supply unit for gap 141 in the resin pool for gap 143.
  • the reinforcing fiber 24 for gap is impregnated with a thermosetting resin by immersing the reinforcing fiber 24 for gap in a dry state drawn out from the reinforcing fiber supplier for gap 142 in the resin pool for gap 143.
  • the interspaced fibrous sheet 26 in the wet state and the plurality of interspersed reinforcing fibers 24 in the wet state are guided to the preforming mold 144 while being pulled out in the drawing direction.
  • the gap fiber sheet 26 and the gap reinforcing fiber 24 are bent and deformed so as to have a cross-sectional wedge shape, and are introduced into the preforming mold 144.
  • the gap material preforming step S2 while the gap fiber sheet 26 and the plurality of gap reinforcing fibers 24 introduced to the preform mold 144 are drawn in the drawing direction, the gap fiber sheet 26 and the gap reinforcing fiber By curing the thermosetting resin contained in 24, the spacer 22 is preformed.
  • the wet fiber sheet 20 and the preformed gap material 22 are guided to the forming die 140 while being pulled out in the pulling direction.
  • the fiber sheet 20 and the spacer 22 are bent and deformed so as to be a T-shaped pultrusion molding material 10 and introduced into the forming die 140.
  • the thermosetting resin contained in the fiber sheet 20 and the interspace material 22 is cured while the fiber sheet 20 and the interspace material 22 introduced to the forming die 140 are extracted in the extraction direction, A T-shaped pultrusion material 10 is formed.
  • the fiber sheet 26 for the gap is included in the gap material 22, so that the load acts in the direction in which the reinforcing fiber 24 for the gap separates. Even in this case, since the reinforcing fibers contained in the gap fiber sheet 26 provide resistance, the gap material 22 can be reinforced. Thus, the strength of the gap material 22 against the load can be improved, so that the occurrence of defects such as cracks can be suppressed.
  • the reinforcing fibers 24 for gaps can be Adjacent ones can be suppressed, and generation of defects between the reinforcing fibers 24 for gaps can be suppressed.
  • the reinforcing fiber 24 for gap is formed in a cross section perpendicular to the drawing direction of the gap material 22 by spirally winding and bending the fiber sheet 26 for gap in which the reinforcing fiber 24 for gap is in contact on one side. Can be easily distributed evenly.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a gap material provided in the composite member according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic configuration view showing the periphery of a preforming mold of the pultrusion molding apparatus according to the second embodiment.
  • the gap material 40 of the second embodiment is a combination of the gap reinforcing fiber 24 and the gap fiber sheet 26 in an integrated manner.
  • the reinforcing fiber 24 for gaps and the fiber sheet 26 for gaps are the same as in the first embodiment, the description will be omitted.
  • the gap material 40 is formed into a cross-sectional wedge shape by laminating a plurality of gap fiber sheets 26 and arranging the gap reinforcing fibers 24 between layers of the stacked gap fiber sheets 26. In the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the pultrusion molding material 10, in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the pultrusion molding material 10, the reinforcing fibers 24 for gap are uniformly distributed and provided.
  • the plurality of wettable fiber sheets 26 and the plurality of wettable reinforcing fibers 24 are guided to the preforming mold 144 while being pulled out in the drawing direction.
  • the plurality of gap fiber sheets 26 are stacked so that the gap fiber sheet 26 and the gap reinforcing fiber 24 have a cross-sectionally wedge shape, and the gap reinforcing layer is reinforced between the stacked gap fiber sheets 26.
  • Preforms 144 are introduced such that fibers 24 are disposed.
  • the interspace material preforming step S2 while the plurality of interspace fiber sheets 26 and the plurality of interspace reinforcing fibers 24 introduced into the pre-forming die 144 are drawn in the drawing direction, the interspace fiber sheet 26 and the interspace fiber sheet 26 are used.
  • the spacer 40 is preformed.
  • the reinforcing fiber 24 for gap is disposed between the layers of the laminated fiber sheet 26 for gap, whereby the reinforcing fiber 24 for gap is obtained in the cross section perpendicular to the drawing direction of the gap material 40. Can be easily distributed evenly.
  • the pultrusion molding material 10 includes the plurality of fiber sheets 20 and the gap material 22.
  • the present invention is not limited to this configuration, and may further include a reinforcing fiber.
  • a reinforcing fiber a reinforcing fiber whose fiber direction is the drawing direction (longitudinal direction) may be used as a reinforcing fiber for reinforcement and disposed at a predetermined portion of the pultrusion molding material 10.
  • the reinforcing fibers for reinforcement may be provided in interspersion with the fiber sheet 20, may be provided in the outermost layer, and may be provided in any form.

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Abstract

複合材部材である引抜成形材料は、長手方向に沿って延在した複数の繊維シートと、複数の繊維シートにより形成された間隙に設けられる間隙材２２と、を備え、間隙材２２は、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２６と、長手方向と同じ繊維方向に配向された間隙用強化繊維２４と、を有する。そして、間隙用強化繊維２４は、関隙材２２の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。

Description

複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法
　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。
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