WO2021106070A1 - 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体 - Google Patents

成形装置、成形方法及び繊維シート積層体 Download PDF

Info

Publication number
WO2021106070A1
WO2021106070A1 PCT/JP2019/046155 JP2019046155W WO2021106070A1 WO 2021106070 A1 WO2021106070 A1 WO 2021106070A1 JP 2019046155 W JP2019046155 W JP 2019046155W WO 2021106070 A1 WO2021106070 A1 WO 2021106070A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fiber sheet
adhesive force
interlayer adhesive
bending region
bending
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/046155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
清水　正彦
翔也 真能
俊樹 北澤
了太 尾▲崎▼
英毅 堀苑
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to PCT/JP2019/046155 priority Critical patent/WO2021106070A1/ja
Priority to EP19954345.5A priority patent/EP4000912A4/en
Priority to JP2021560798A priority patent/JP7254964B2/ja
Publication of WO2021106070A1 publication Critical patent/WO2021106070A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/02—Bending or folding
    • B29C53/04—Bending or folding of plates or sheets
    • 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
    • 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
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • 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
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/04—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by at least one layer folded at the edge, e.g. over another layer ; characterised by at least one layer enveloping or enclosing a material
    • 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
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a 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
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • 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
    • B32B7/06—Interconnection of layers permitting easy separation
    • 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
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
    • 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
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • 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
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Definitions

  • the present disclosure relates to a molding apparatus, a molding method, and a fiber sheet laminate.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • Patent Document 1 describes that the air trapped between the layers of the prepreg contributes to the generation of slippage and wrinkles in the layer being cured.
  • adjacent fiber sheets adhere to each other, and an interlayer adhesive force acts.
  • the layers of the fiber sheet laminate do not slide properly during bending, and the difference in peripheral length between the inner surface side and the outer surface side cannot be absorbed. There is a risk. In that case, wrinkles may occur during molding.
  • peeling may occur in the laminating process, or the fiber sheets may be peeled apart during handling (transportation, etc.) after laminating. there is a possibility.
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and is a molding apparatus, a molding method, and a fiber sheet laminating capable of suppressing the occurrence of wrinkles during bending and preventing peeling between layers.
  • the purpose is to provide the body.
  • the molding apparatus, molding method and fiber sheet laminate of the present disclosure employ the following means. That is, in the molding apparatus according to the present disclosure, the fiber sheet is bent at the supply unit for supplying and laminating the fiber sheet, the adjusting unit for adjusting the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheet, and the fiber sheet.
  • the control unit controls the adjusting unit so that the interlayer adhesive force of the non-bending region different from the bending region becomes stronger than the interlayer adhesive force of the bending region.
  • the molding method according to the present disclosure includes a laminating step of supplying and laminating fiber sheets and an adjusting step of adjusting the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheets, and the adjusting step is bent in the fiber sheet.
  • the interlayer adhesive force is adjusted so that the interlayer adhesive force of the non-bending region different from the bent region to be processed becomes stronger than the interlayer adhesive force of the bent region.
  • the fiber sheet laminate according to the present disclosure is a fiber sheet laminate in which fiber sheets are laminated and an interlayer adhesive force is imparted, and the bending region in which the fiber sheet is bent and the bending region are defined. It is a different region and includes a non-bending region in which the interlayer adhesive force is stronger than the interlayer adhesive force in the bending region.
  • the laminating device 1 used in the molding method according to the present embodiment includes a supply unit 2, a pressing unit 3, heating units 4 and 5, an adjusting unit 10, a control unit 8, and the like. ..
  • the laminating device 1 supplies fiber sheets 30 such as prepregs one layer at a time toward the molding surface 20, places them on the molding surface 20, and then presses the placed fiber sheets 30 using the pressing portion 3. .. Next, another fiber sheet 30 is supplied and placed on the upper surface of the laminated fiber sheet 30, and is pressed by the pressing portion 3.
  • the laminating device 1 is an example of a molding device according to the present disclosure.
  • the fiber sheet 30 has a long tape shape in one direction, is rolled into a roll shape before being supplied, and is housed in the supply unit 2.
  • the direction of the fibers in the fiber sheet 30 is arranged so as to be parallel to the longitudinal direction of the fiber sheet 30.
  • the fiber sheet 30 wound in a roll shape is supplied from the supply unit 2.
  • the supply unit 2 discharges the fiber sheet 30 in one direction and supplies it to the molded surface 20.
  • the supply unit 2 has a structure that can be moved along the longitudinal direction and the lateral direction of the molding surface 20. In this case, while the supply unit 2 moves, the fiber sheet 30 is supplied from one end side to the other end side in the longitudinal direction of the molded surface 20 or from one end side to the other end side in the lateral direction.
  • the pressing portion 3 is, for example, a roller, and presses the fiber sheet 30 placed on the molding surface 20.
  • the pressing portion 3 is driven so that a predetermined pressing force (compacting force) is applied to the molded surface 20 and the fiber sheet 30. Further, the pressing portion 3 can move along the longitudinal direction and the lateral direction of the molding surface 20, and by pressing the fiber sheet 30 while the pressing portion 3 moves, one end of the long fiber sheet 30 is pressed. It can be deformed from to the other end.
  • the adjusting unit 10 adjusts the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheets 30.
  • the adjusting unit 10 has, for example, a pressing adjusting unit 6 and a heating adjusting unit 7.
  • the pressing adjustment unit 6 adjusts the pressing force applied to the fiber sheet 30 by the pressing unit 3.
  • the pressing adjustment unit 6 drives the pressing unit 3 based on the signal received from the control unit 8 to increase or decrease the pressing force.
  • the heating units 4 and 5 heat the fiber sheet 30 or the molded surface 20.
  • the heating units 4 and 5 heat the object by, for example, infrared rays, warm air, laser light, or the like.
  • the heating unit 4 is installed in front of the supply unit 2 in the moving direction, and is a fiber sheet 30 that has not been placed on the molded surface 20, the molded surface 20, or the fiber sheet 30 that has already been molded on the molded surface 20. Heat.
  • the heating unit 5 is installed behind the supply unit 2 in the moving direction and heats the fiber sheet 30 before being placed on the molding surface 20. As a result, the fiber sheet 30 or the molded surface 20 is heated before the fiber sheet 30 is placed on the molded surface 20 or before the fiber sheet 30 is deformed by using the pressing portion 3. This increases the plasticity of the fiber sheet 30. As the temperature rises, the adhesiveness of the fiber sheets 30 is improved, so that the adhesiveness between the fiber sheets 30 is increased.
  • the heating unit may heat the pressing unit 3 from the outside.
  • a heating portion (not shown) may be provided inside the pressing portion 3 to generate heat in the pressing portion 3.
  • the heat adjusting unit 7 adjusts the heating temperature applied to the fiber sheet 30.
  • the heating adjusting unit 7 raises or lowers the heating temperature by the heating units 4, 5 and the like based on the signal received from the control unit 8.
  • the control unit 8 controls the pressing adjusting unit 6 or the heating adjusting unit 7 so that the interlayer adhesive force of the non-bending region 30B is stronger than the interlayer adhesive force of the bending region 30A.
  • the interlayer adhesive force refers to the adhesive force acting between the fiber sheets 30 when the adjacent fiber sheets 30 adhere to each other in the laminated fiber sheets 30.
  • the bending region 30A is a region where bending is performed to cause inter-slip.
  • the non-bending region 30B is a region other than the bending region 30A, for example, a region adjacent to the bending region 30A.
  • the control unit 8 determines the position where the fiber sheets 30 are laminated, increases the interlayer adhesive force in the non-bending region 30B, and decreases the interlayer adhesive force in the bending region 30A. It is desirable that the interlayer adhesive force of the bent region 30A is 90% or less of the interlayer adhesive force of the non-bending region 30B.
  • the bending apparatus bends the fiber sheet laminate 32 in which a plurality of fiber sheets 30 are laminated so as to be a molded product having a final shape.
  • the fiber sheet laminate 32 is bent along the bending line L to cause inter-slip in the bending region 30A.
  • FIG. 3 shows an example of a molded product formed by bending the fiber sheet laminate 32 shown in FIG. 2 along the bending line L.
  • the bending apparatus includes, for example, a molding die having a shape corresponding to the final shape, a roller for pressing the fiber sheet laminate 32, a heating portion for heating the fiber sheet laminate 32, and the like.
  • the supply unit 2 discharges the fiber sheet 30 and supplies the fiber sheet 30 to the molded surface 20 (step S1).
  • the supply unit 2 supplies the fiber sheet 30 while moving from one end side to the other end side of the molded surface 20 in a predetermined direction.
  • the fiber sheet 30 supplied from the supply unit 2 is placed on the molding surface 20.
  • the pressing unit 3 presses the fiber sheet 30 together with the supply unit 2 while moving from one end side to the other end side of the molding surface 20 (step S2).
  • the molding of the first layer fiber sheet 30 is completed.
  • the interlayer adhesive force of the non-bending region 30B other than the bending region (forming area) 30A to be bent is adjusted to be stronger than the interlayer adhesive force of the bending region 30A. (Step S3).
  • the supply unit 2 and the pressing unit 3 move from one end side to the other end side of the molded surface 20 in a direction different from or the same direction as that of the first layer, and the fiber sheet 30 on which the fiber sheet 30 is already placed is placed.
  • the fiber sheet 30 is pressed while being supplied on the 30.
  • the fiber sheet 30 is repeatedly supplied from one end side to the other end side and pressed over the entire predetermined region on the first layer fiber sheet 30, molding of the second layer fiber sheet 30 is completed.
  • step S4 When the above-mentioned operation is repeated and the required number of fiber sheets 30 are laminated and molded (step S4), for example, a flat fiber sheet laminated body 32 is formed, and the laminated molding of the fiber sheet 30 is completed.
  • the bending processing apparatus performs bending processing on the fiber sheet laminated body 32 in which a plurality of fiber sheets 30 are laminated so as to obtain a molded product having a final shape (step S5).
  • the interlayer adhesive force of the non-bending region 30B other than the bending region (forming area) 30A to be bent is the bending region. It is adjusted to be stronger than the interlayer adhesive force of 30A. That is, the interlayer adhesive force is weakened in the bent region 30A, and the interlayer adhesive force is strengthened in the non-bent region 30B.
  • the pressing force by the pressing portion 3 is adjusted to control the interlayer bonding force
  • the pressing force is lowered in the bending region 30A to weaken the interlayer bonding force
  • the pressing force is increased in the non-bending region 30B.
  • Strengthen interlayer adhesion When controlling the interlayer adhesion by adjusting the heating temperature of the heating portions 4 and 5, the heating temperature is lowered in the bending region 30A to weaken the interlayer adhesion, and the heating temperature is raised in the non-bending region 30B. Strengthens the interlayer adhesion.
  • the interlayer adhesive force is adjusted by changing the pressing force or heating temperature for each layer at the time of laminating according to the bending region 30A or the non-bending region 30B.
  • the present disclosure is not limited to this example, and the pressing force or the heating temperature may be changed only at the time of the final lamination to change the interlayer adhesive force, or after the lamination is completed, the pressing force may be changed separately from the lamination step.
  • the interlayer adhesion may be changed by applying pressure or heating.
  • the toe or tape sticking direction (fiber direction) of the fiber sheet 30 is parallel to the direction of the bending line L during bending, the fiber sheet 30 is laminated in the bending region 30A.
  • the pressing force or the heating temperature is set so that the interlayer adhesive force is weakened.
  • the pressing force or the heating temperature is adjusted so that the interlayer adhesive force of the non-bending region 30B becomes a first interlayer adhesive force stronger than the interlayer adhesive force of the bending region 30A.
  • the pressing force or the heating temperature is set so that the interlayer adhesive force becomes the second interlayer adhesive force weaker than the first interlayer adhesive force.
  • the fiber sheet 30 can be efficiently laminated without reducing the lamination speed.
  • the present disclosure is not limited to this example, and as shown in FIG. 6, the toe or tape sticking direction of the fiber sheet 30 is orthogonal to or diagonal to the direction of the bending line L at the time of bending.
  • the interlayer adhesive force may be changed when passing through the boundary between the bent region 30A and the non-bent region 30B (near the bending line L).
  • the interlayer adhesive force is weakened, and when the fiber sheet 30 is laminated on the non-bent region 30B, the interlayer adhesive force is strengthened.
  • the interlayer adhesive strength is changed during the lamination. Unlike the case where the interlayer adhesive force is weakened over all surfaces, the interlayer adhesion in the non-bent region 30B becomes stronger.
  • the fiber sheets 30 may be laminated so as to have a bending angle of less than 180 degrees in the vicinity of the bending line L.
  • the molding die used in this case has a shape in which the bending angle is larger than the bending angle of the cross-sectional shape of the molded product to be formed (see FIG. 8) and the bending angle is less than 180 degrees.
  • the bending angle of the molding has an angle larger than 90 degrees.
  • FIGS. 9 and 10 in the bending region 30A, a sliding material 31 having a property of being slippery than the fiber sheet 30 may be sandwiched between the fiber sheets 30.
  • the sliding material 31 is, for example, a material made of a fluororesin.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the fiber sheet 30 or the sliding material 31 laminated on the already arranged fiber sheet 30 is selected according to the bent region 30A or the non-bent region 30B, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet 30 is adjusted. Will be done.
  • the non-bent region 30B only the fiber sheet 30 is laminated, and in the bent region 30A, the fiber sheet 30 and the sliding material 31 are alternately laminated.
  • the fiber sheet 30 having a property of being more slippery than the fiber sheet 30 laminated in the non-bent region 30B may be laminated.
  • the material of the fiber sheet 30 laminated on the already arranged fiber sheet 30 is changed according to the bent region 30A or the non-bent region 30B, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet 30 is adjusted. ..
  • the fiber sheets 30 having a relatively high adhesiveness are laminated, and in the bent region 30A, the fiber sheets 30 having a relatively low adhesiveness are laminated.
  • the fiber sheet 30 is supplied to a predetermined position by the supply unit 2, and the fiber sheet 30 is laminated on the fiber sheet 30 already arranged by the pressing adjustment unit 6 or the heat adjustment unit 7.
  • the interlayer adhesive force applied to is adjusted.
  • the fiber sheet 30 is laminated so that the interlayer adhesive force of the non-bending region 30B becomes stronger than the interlayer adhesive force of the bending region 30A by controlling the pressing adjusting unit 6 or the heating adjusting unit 7 by the control unit 8. Will be done.
  • the interlayer adhesive force in the bending region 30A becomes relatively weak, so that the interlayers can be appropriately slid during the bending process, and the occurrence of wrinkles can be suppressed.
  • peeling during laminating or handling can be prevented.
  • the inventor used a compaction roller as the pressing portion 3, changed the pressing pressure (compacting force) applied to the pressing portion 3, and confirmed the presence or absence of wrinkles depending on the magnitude of the pressing force. ..
  • the pressing force is represented by P / L [N / mm].
  • P [N] is the force input to the compaction roller
  • L [mm] is the length of the portion where the compaction roller comes into contact with the fiber sheet 30.
  • the molding apparatus (1) includes a supply unit (2) for supplying and laminating fiber sheets (30), an adjusting unit (10) for adjusting the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheets, and the like.
  • the adjusting unit is controlled so that the interlayer adhesive force of the non-bending region (30B) different from the bending region (30A) to which the bending process is applied in the fiber sheet becomes stronger than the interlayer adhesive force of the bending region.
  • a control unit (8) is provided.
  • the fiber sheet is supplied by the supply unit, and the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheets is adjusted by the adjustment unit. Further, by controlling the adjusting unit, the fiber so that the interlayer adhesive force of the non-bending region different from the bending region where the bending process is applied in the fiber sheet becomes stronger than the interlayer adhesive force of the bending region.
  • the sheets are stacked. As a result, the interlayer adhesive force in the bending region becomes relatively weak, so that the interlayer can be appropriately slid during the bending process, and the occurrence of wrinkles can be suppressed. Further, in the non-bending region where the interlayer adhesive force is relatively strong, it is possible to prevent peeling during laminating or handling.
  • the adjusting unit has a pressing adjusting unit (6) for adjusting the pressing force applied to the fiber sheet, and the controlling unit is said to be more than the bending region in the non-bending region.
  • the pressing force adjusted by the pressing adjusting unit may be controlled so that the pressing force applied to the fiber sheet increases.
  • the pressing force applied to the fiber sheet is adjusted so that the pressing force applied to the fiber sheet is higher than that in the bent region in the non-bending region, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet is adjusted. Will be done. As a result, the interlayer adhesive force in the non-bent region becomes stronger than the interlayer adhesive force in the bent region.
  • the pressing adjustment unit may adjust the pressing force when laminating the fiber sheets.
  • the pressing force is changed only at the time of laminating the fiber sheets, for example, for each layer or at the time of the final laminating, and the interlayer adhesive force is changed.
  • the pressing adjustment unit may adjust the pressing force after the laminating of the fiber sheets is completed.
  • the pressing force is changed after the laminating of the fiber sheets is completed, and the interlayer adhesive force is changed.
  • the adjusting unit has a heating adjusting unit (7) for adjusting the heating temperature applied to the fiber sheet, and the control unit is said to be more than the bending region in the non-bending region.
  • the heating temperature adjusted by the heating adjusting unit may be controlled so that the heating temperature applied to the fiber sheet rises.
  • the heating temperature applied to the fiber sheet is adjusted so that the heating temperature applied to the fiber sheet is higher than that in the bent region in the non-bent region, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet is adjusted. Will be done. As a result, the interlayer adhesive force in the non-bent region becomes stronger than the interlayer adhesive force in the bent region.
  • the heating adjusting unit may adjust the heating temperature when laminating the fiber sheets.
  • the heating temperature is changed only at the time of laminating the fiber sheets, for example, for each layer or at the time of the final laminating, and the interlayer adhesive strength is changed.
  • the heating adjusting unit may adjust the heating temperature after the laminating of the fiber sheets is completed.
  • the heating temperature is changed after the laminating of the fiber sheets is completed, and the interlayer adhesive strength is changed.
  • the molding method according to the present disclosure includes a laminating step of supplying and laminating the fiber sheet (30) and an adjusting step of adjusting the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheet, and the adjusting step is the fiber.
  • the interlayer adhesive force is adjusted so that the interlayer adhesive force of the non-bending region (30B) different from the bending region (30A) to which the sheet is bent is stronger than the interlayer adhesive force of the bending region. To do.
  • the fiber sheets are supplied and laminated, and the interlayer adhesive force applied to the laminated fiber sheets is adjusted. Further, the fiber sheets are laminated so that the interlayer adhesive force of the non-bending region different from the bending region to be bent in the fiber sheet is stronger than the interlayer adhesive force of the bending region. As a result, the interlayer adhesive force in the bending region becomes relatively weak, so that the interlayer can be appropriately slid during the bending process, and the occurrence of wrinkles can be suppressed. Further, in a region where the interlayer adhesive force is relatively strong, it is possible to prevent peeling during laminating or handling.
  • a second laminating step of supplying and laminating a sliding material (31) having a property of being slippery than the fiber sheet at a predetermined position is further provided, and the adjusting step is already arranged.
  • the fiber sheet or the sliding material laminated on the fiber sheet may be selected.
  • a sliding material having a property of being slippery than a fiber sheet is supplied to a predetermined position and laminated. Further, depending on the bent region or the non-bent region, the fiber sheet or the sliding material laminated on the already arranged fiber sheet is selected, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet is adjusted.
  • the adjustment step may change the material of the fiber sheet laminated on the already arranged fiber sheet.
  • the material of the fiber sheet laminated on the already arranged fiber sheet is changed according to the bent region or the non-bent region, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet is adjusted.
  • the interlayer adhesive force of the non-bending region at the time of laminating the fiber sheet when the sticking direction of the fiber sheet is parallel to the direction of the bending line at the time of the bending process, the interlayer adhesive force of the non-bending region at the time of laminating the fiber sheet.
  • the interlayer adhesive force may be adjusted so that the first interlayer adhesive force is stronger than the interlayer adhesive force of the bending region.
  • the interlayer adhesive force is set to be weak when the fiber sheet is laminated in the bending region.
  • the interlayer adhesive force is set to be strong.
  • the interlayer adhesive force may be adjusted so that the second interlayer adhesive force is weaker than the first interlayer adhesive force.
  • the interlayer adhesive force is set to be weak regardless of the bending region and the non-bending region.
  • the non-bending region is said to be said.
  • the interlayer adhesive force may be adjusted so that the interlayer adhesive force is stronger than the interlayer adhesive force in the bending region.
  • the interlayer adhesive force When the fiber sheet is attached in a direction orthogonal to the direction of the bending line at the time of bending or diagonally, when passing through the boundary between the bending region and the non-bending region (near the bending line), the interlayer adhesive force is changed. May be good. When laminating the fiber sheet in the bent region, the interlayer adhesive force is weakened, and when laminating the fiber sheet in the non-bent region, the interlayer adhesive force is strengthened.
  • the fiber sheet laminate according to the present disclosure is a fiber sheet laminate in which fiber sheets are laminated and an interlayer adhesive force is applied, and the bending region of the fiber sheet to be bent is different from the bending region. It is a region, and includes a non-bending region in which the interlayer adhesive force is stronger than the interlayer adhesive force in the bending region.
  • the fiber sheets are laminated so that the interlayer adhesive force of the non-bending region different from the bending region to be bent in the fiber sheet is stronger than the interlayer adhesive force of the bending region.
  • the interlayer adhesive force in the bending region becomes relatively weak, so that the interlayer can be appropriately slid during the bending process, and the occurrence of wrinkles can be suppressed.
  • the non-bending region where the interlayer adhesive force is relatively strong it is possible to prevent peeling during laminating or handling.
  • a sliding material having a property of being slippery than the fiber sheet may be laminated between a plurality of the fiber sheets.
  • a sliding material having a property of being slippery than a fiber sheet is supplied to a predetermined position and laminated. Further, depending on the bent region or the non-bent region, the fiber sheet or the sliding material laminated on the already arranged fiber sheet is selected, and the interlayer adhesive force applied to the fiber sheet is adjusted.
  • Adjustment unit 20 Molded surface 30: Fiber sheet 30A: Bending region 30B: Non-bending region 31: Sliding material 32: Fiber sheet laminate L: Bending line

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

曲げ加工時において皺の発生を抑制でき、かつ、層間の剥がれを防止することが可能を目的とする。本開示に係る積層装置１は、繊維シート（３０）を供給し積層する供給部（２）と、積層された繊維シート（３０）に付与する層間接着力を調整する押圧調整部（６）又は加熱調整部（７）と、前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域（３０Ａ）とは異なる非曲げ領域（３０Ｂ）の層間接着力が、曲げ領域（３０Ａ）の層間接着力よりも強くなるように押圧調整部（６）又は加熱調整部（７）を制御する制御部（８）とを備える。

Description

成形装置、成形方法及び繊維シート積層体
　本開示は、成形装置、成形方法及び繊維シート積層体に関するものである。
　航空機の胴体、主翼等の航空機部品は、複合材、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられるものがあり、航空機部品を構成するＣＦＲＰ製の構造部材は、任意の断面形状を有している。ＣＦＲＰを成形して成形品を形成する際、プリプレグ等の繊維シートが平坦に積層された繊維シート積層体（チャージとも呼ばれる。）が、折り曲げ線の近傍でＲ面を有するように屈曲されたり、緩やかな曲率を有するように湾曲されたりして成形される。これにより、任意の断面形状を有する成形品が形成される。
　このとき、繊維シート積層体における曲げ領域では、繊維シート積層体の内面側と外面側に周長差が生じ、周長差による皺（リンクル）等が発生するおそれがある。皺の発生を防止するためには、曲げ加工時において、繊維シート積層体の層間、すなわち、隣り合う繊維シート同士を適切に滑らせながら成形する必要がある。
　下記の特許文献１では、プリプレグの層間に閉じ込められた空気が、硬化中の層のすべりや皺の発生に寄与することが記載されている。
米国特許出願公開第２００８／０２１０３７２号明細書
　積層された繊維シートは、隣接する繊維シート（層）が互いに接着し合い、層間接着力が作用する。繊維シートを積層したとき強い層間接着力で隣接する層同士が積層されると、曲げ加工時において、繊維シート積層体の層間が適切に滑らず、内面側と外面側の周長差を吸収できないおそれがある。その場合、成形時において、皺が発生する可能性がある。一方、繊維シートを積層したとき、弱い層間接着力で隣接する層同士が積層されると、積層工程において剥がれが生じたり、積層後のハンドリング時（運搬等）において繊維シートがばらばらに剥がれたりする可能性がある。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、曲げ加工時において皺の発生を抑制でき、かつ、層間の剥がれを防止することが可能な成形装置、成形方法及び繊維シート積層体を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示の成形装置、成形方法及び繊維シート積層体は以下の手段を採用する。
　すなわち、本開示に係る成形装置は、繊維シートを供給し積層する供給部と、積層された前記繊維シートに付与する層間接着力を調整する調整部と、前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように前記調整部を制御する制御部とを備える。
　本開示に係る成形方法は、繊維シートを供給し積層する積層ステップと、積層された前記繊維シートに付与する層間接着力を調整する調整ステップとを備え、前記調整ステップは、前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように、前記層間接着力を調整する。
　本開示に係る繊維シート積層体は、繊維シートが積層され、層間接着力が付与された繊維シート積層体であって、前記繊維シートにおける曲げ加工が施される曲げ領域と、前記曲げ領域とは異なる領域であり、前記層間接着力が前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強い非曲げ領域とを備える。
　本開示によれば、曲げ加工時において皺の発生を抑制でき、かつ、層間の剥がれを防止することが可能である。
本開示の一実施形態に係る積層装置を示す概略図である。 本開示の一実施形態に係る成形方法によって形成される成形品を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る成形方法の曲げ加工によって形成される成形品を示す斜視図である。 繊維シートを示す斜視図であり、ある層の貼付方向及び層間接着力を示す。 繊維シートを示す斜視図であり、ある層の貼付方向及び層間接着力を示す。 繊維シートを示す斜視図であり、ある層の貼付方向及び層間接着力を示す。 本開示の一実施形態に係る成形方法の第１変形例によって形成される成形品を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る成形方法の第１変形例の曲げ加工によって形成される成形品を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る成形方法の第２変形例によって形成される成形品を示す斜視図である。 図９のＡ－Ａ線で切断した横断面図である。 本開示の一実施形態に係る成形方法の実施例を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る成形方法を示すフローチャートである。
　以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る成形方法に用いられる積層装置１は、図１に示すように、供給部２と、押圧部３と、加熱部４，５と、調整部１０と、制御部８などを備える。積層装置１は、成形面２０に向けてプリプレグ等の繊維シート３０を１層ずつ供給し、成形面２０に載置した後、載置された繊維シート３０を、押圧部３を用いて押圧する。次に、積層された繊維シート３０の上面に別の繊維シート３０を供給して載置し、押圧部３を用いて押圧する。この動作が１層ずつ繰り返されて、成形面２０上に複数枚の繊維シート３０が積層されて、目標形状を有する繊維シート積層体、例えば平坦な繊維シート積層体が形成される。積層装置１は、本開示に係る成形装置の一例である。
　繊維シート３０は、一方向に長いテープ状を有し、供給前はロール状に巻かれて、供給部２に収容される。繊維シート３０における繊維の方向は、繊維シート３０の長手方向に対して平行となるように配置される。ロール状に巻き取られた繊維シート３０は、供給部２から供給される。
　供給部２は、繊維シート３０を一方向に吐出して、成形面２０に供給する。供給部２は、成形面２０の長手方向及び短手方向に沿って移動可能な構成を有する。この場合、供給部２が移動しながら、繊維シート３０を成形面２０の長手方向一端側から他端側にわたって、又は、短手方向一端側から他端側にわたって供給する。
　押圧部３は、例えばローラであり、成形面２０に載置された繊維シート３０を押圧する。押圧部３は、成形面２０や繊維シート３０に対して所定の押圧力（コンパクション力）が付与されるように駆動される。また、押圧部３は、成形面２０の長手方向及び短手方向に沿って移動可能であり、押圧部３が移動しながら繊維シート３０を押圧することによって、長尺状の繊維シート３０を一端から他端にかけて変形させることができる。
　調整部１０は、積層された繊維シート３０に付与する層間接着力を調整する。調整部１０は、例えば、押圧調整部６と、加熱調整部７を有する。
　押圧調整部６は、押圧部３によって繊維シート３０に負荷する押圧力を調整する。押圧調整部６は、制御部８から受信した信号に基づいて、押圧部３を駆動し、押圧力を増加させたり減少させたりする。
　加熱部４，５は、繊維シート３０又は成形面２０を加熱する。加熱部４，５は、例えば、赤外線、温風、又は、レーザー光などによって、対象物を加熱する。
　加熱部４は、供給部２よりも移動方向前方に設置され、成形面２０、成形面２０に載置される前の繊維シート３０、又は、成形面２０において既に成形されている繊維シート３０を加熱する。加熱部５は、供給部２よりも移動方向後方に設置され、成形面２０に載置される前の繊維シート３０を加熱する。これにより、繊維シート３０が成形面２０に載置される前、又は、押圧部３を用いて繊維シート３０を変形する前において、繊維シート３０又は成形面２０が加熱される。これにより、繊維シート３０の可塑性が高まる。温度上昇によって、繊維シート３０の粘着性が向上するため、繊維シート３０間同士の接着性が高まる。
　また、加熱部（図示せず。）は、押圧部３を外部から加熱してもよい。または、押圧部３の内部に加熱部（図示せず。）を設け、押圧部３を発熱させてもよい。これにより、押圧部３を用いて繊維シート３０を押圧する際、押圧部３が加熱されて又は押圧部３が発熱するため、繊維シート３０の可塑性が高まり、温度上昇によって、繊維シート３０の粘着性が向上するため、繊維シート３０間同士の接着性が高まる。
　加熱調整部７は、繊維シート３０に付与する加熱温度を調整する。加熱調整部７は、制御部８から受信した信号に基づいて、加熱部４，５などによる加熱温度を上下させる。
　制御部８は、図２に示すように、非曲げ領域３０Ｂの層間接着力が、曲げ領域３０Ａの層間接着力よりも強くなるように押圧調整部６又は加熱調整部７を制御する。ここで、層間接着力は、積層された繊維シート３０において、隣接する繊維シート３０が互いに接着し合うとき、繊維シート３０間で作用する接着力をいう。曲げ領域３０Ａは、曲げ加工が施されて層間すべりを生じさせる領域である。非曲げ領域３０Ｂは、曲げ領域３０Ａ以外の領域であり、例えば曲げ領域３０Ａに隣接する領域である。制御部８は、繊維シート３０が積層される位置を判断して、非曲げ領域３０Ｂでは、層間接着力を増加させ、曲げ領域３０Ａでは層間接着力を減少させる。曲げ領域３０Ａの層間接着力は、非曲げ領域３０Ｂの層間接着力の９０％以下の強さであることが望ましい。
　曲げ加工装置（図示せず。）は、複数の繊維シート３０が積層された繊維シート積層体３２に対して、最終形状の成形品となるように曲げ加工を施す。本実施形態の曲げ加工では、繊維シート積層体３２を折り曲げ線Ｌに沿って屈曲させ、曲げ領域３０Ａにおいて層間すべりを生じさせる。図３には、図２に示した繊維シート積層体３２が折り曲げ線Ｌに沿って屈曲されて形成された成形品の例を示す。曲げ加工装置は、例えば、最終形状に対応した形状を有する成形型や、繊維シート積層体３２を押圧するローラ、繊維シート積層体３２を加熱する加熱部などを備える。
　次に、図１２を参照して、本実施形態に係る繊維シート３０の成形方法について説明する。
　まず、供給部２が繊維シート３０を吐出し、繊維シート３０を成形面２０に供給する（ステップＳ１）。供給部２は、所定の方向で成形面２０の一端側から他端側へ移動しつつ、繊維シート３０を供給する。供給部２から供給された繊維シート３０は、成形面２０上に載置される。また、押圧部３は、供給部２と共に、成形面２０の一端側から他端側へ移動しつつ、繊維シート３０を押圧する（ステップＳ２）。
　成形面２０上の所定の領域全てにわたって、繰り返し一端側から他端側へ繊維シート３０が供給され押圧されると、１層目の繊維シート３０の成形が完了する。このとき、図２に示すように、曲げ加工が施される曲げ領域（フォーミングエリア）３０Ａ以外の非曲げ領域３０Ｂの層間接着力が、曲げ領域３０Ａの層間接着力よりも強くなるように調整される場合がある（ステップＳ３）。
　次に、供給部２と押圧部３は、１層目とは異なる方向又は同一の方向で成形面２０の一端側から他端側へ移動しつつ、繊維シート３０を既に載置された繊維シート３０の上に供給しつつ、繊維シート３０を押圧する。１層目の繊維シート３０上の所定の領域全てにわたって、繰り返し一端側から他端側へ繊維シート３０が供給され押圧されると、２層目の繊維シート３０の成形が完了する。
　上述した動作が繰り返されて必要層数の繊維シート３０が積層され成形されると（ステップＳ４）、例えば平坦な繊維シート積層体３２が形成されて、繊維シート３０の積層成形が完了する。次に、曲げ加工装置によって、複数の繊維シート３０が積層された繊維シート積層体３２に対して、最終形状の成形品となるように曲げ加工が施される（ステップＳ５）。
　本実施形態では、上述した繊維シート３０を積層する工程において、図２に示すように、曲げ加工が施される曲げ領域（フォーミングエリア）３０Ａ以外の非曲げ領域３０Ｂの層間接着力が、曲げ領域３０Ａの層間接着力よりも強くなるように調整される。すなわち、曲げ領域３０Ａでは層間接着力を弱くし、非曲げ領域３０Ｂでは層間接着力を強くする。
　これにより、曲げ加工時において、曲げ領域３０Ａで層間すべりが適切に発生しやすくなり、フォーミング性が向上する。その結果、繊維シート３０において皺の発生を抑制できる。また、層間接着力が比較的強い非曲げ領域３０Ｂでは、積層時に発生する繊維シート３０の剥がれを防ぐことができ、積層性が向上する。さらに、層間接着力が比較的強い非曲げ領域３０Ｂでは、ハンドリング時の層間剥がれを防ぐことができ、ハンドリング性が向上する。
　例えば、押圧部３による押圧力を調整して層間接着力を制御する場合、曲げ領域３０Ａでは、押圧力を低下させて層間接着力を弱くし、非曲げ領域３０Ｂでは、押圧力を上昇させて層間接着力を強める。加熱部４，５などによる加熱温度を調整して層間接着力を制御する場合、曲げ領域３０Ａでは、加熱温度を低下させて層間接着力を弱くし、非曲げ領域３０Ｂでは、加熱温度を上昇させて層間接着力を強める。
　層間接着力の調整は、曲げ領域３０Ａ又は非曲げ領域３０Ｂに応じて、積層時に層ごとに押圧力又は加熱温度を変更する。なお、本開示はこの例に限定されず、最後の積層時のみに押圧力又は加熱温度を変更して層間接着力を変更してもよいし、積層が完了した後に、積層工程とは別に押圧力を負荷又は加熱を付与して層間接着力を変更してもよい。
　次に、繊維シート３０のトウ又はテープの貼付方向と、曲げ加工時の折り曲げ線Ｌの方向との関係について説明する。
　図４に示すように、繊維シート３０のトウ又はテープの貼付方向（繊維方向）が、曲げ加工時の折り曲げ線Ｌの方向に対して平行である場合、曲げ領域３０Ａに繊維シート３０を積層する際、層間接着力が弱くなるように押圧力又は加熱温度が設定される。他方、非曲げ領域３０Ｂに繊維シート３０を積層する際、非曲げ領域３０Ｂの層間接着力が、曲げ領域３０Ａの層間接着力よりも強い第１層間接着力となるように押圧力又は加熱温度が設定される。
　図５に示すように、繊維シート３０のトウ又はテープの貼付方向が、曲げ加工時の折り曲げ線Ｌの方向に対して直交する場合又は斜めである場合、曲げ領域３０Ａと非曲げ領域３０Ｂに関わらず、層間接着力が第１層間接着力よりも弱い第２層間接着力となるように押圧力又は加熱温度が設定される。この場合、一側から他側にわたって繊維シート３０を貼付する際、積層の途中で、層間接着力を変更する必要がない。そのため、積層速度を落とすことなく効率良く繊維シート３０の積層を行うことができる。
　なお、本開示はこの例に限定されず、図６に示すように、繊維シート３０のトウ又はテープの貼付方向が、曲げ加工時の折り曲げ線Ｌの方向に対して直交する場合又は斜めである場合、曲げ領域３０Ａと非曲げ領域３０Ｂの境界（折り曲げ線Ｌ近傍）を通過する際、層間接着力を変更させてもよい。曲げ領域３０Ａに繊維シート３０を積層する際、層間接着力を弱くし、非曲げ領域３０Ｂに繊維シート３０を積層する際、層間接着力を強くする。この場合、一側から他側にわたって繊維シート３０を貼付する際、積層の途中で、層間接着力が変更される。すべての面にわたって層間接着力を弱める場合と異なり、非曲げ領域３０Ｂにおける層間接着がより強固になる。
　上述した実施形態では、繊維シート３０が平坦に積層される場合について説明したが、図７に示すように、折り曲げ線Ｌ近傍において、１８０度未満の屈曲角度を有するように積層されてもよい。この場合に用いられる成形型は、形成する成形品（図８参照）の断面形状が有する屈曲角度よりも大きく、屈曲角度が１８０度未満の形状を有する。例えば、成形品として、９０度に屈曲したＬ型断面又はＣ型断面を有する長尺部材を形成する場合、成形型の屈曲角度は、９０度よりも大きい角度を有する。
　そして、成形型上に積層されて成形型に対応した形状に形成された繊維シート積層体３２、すなわち、図７に示すような９０度よりも大きい屈曲角度を有する成形品に対して、図８に示す最終形状を有する成形品となるように曲げ加工が施される。これにより、平坦な繊維シート積層体３２に対して成形品となるように曲げ加工を施す場合と比べて、曲げ加工時に付与される曲げ角度が減少し、曲げ領域３０Ａにおいて発生する層間すべり量が低減する。
　また、上述した実施形態では、層間接着力を調整するため、押圧力又は加熱温度を変更する場合について説明したが、本開示はこの例に限定されない。
　例えば、図９及び図１０に示すように、曲げ領域３０Ａにおいて、繊維シート３０の間に、繊維シート３０よりも滑りやすい特性を有する滑り材３１を挟んでもよい。滑り材３１は、例えば、フッ素系樹脂からなる材料である。図１０は、図９のＡ－Ａ線で切断した横断面図である。この場合、曲げ領域３０Ａ又は非曲げ領域３０Ｂに応じて、既に配置された繊維シート３０上に積層される繊維シート３０又は滑り材３１が選択されて、繊維シート３０に付与する層間接着力が調整される。例えば、非曲げ領域３０Ｂでは、繊維シート３０のみが積層され、曲げ領域３０Ａでは、繊維シート３０と滑り材３１が交互に積層される。
　また、曲げ領域３０Ａにおいて、非曲げ領域３０Ｂに積層される繊維シート３０よりもすべりやすい特性を有する繊維シート３０を積層してもよい。この場合、曲げ領域３０Ａ又は非曲げ領域３０Ｂに応じて、既に配置された繊維シート３０上に積層される繊維シート３０の材料が変更されて、繊維シート３０に付与する層間接着力が調整される。例えば、非曲げ領域３０Ｂでは、粘着性が比較的高い繊維シート３０が積層され、曲げ領域３０Ａでは、粘着性が比較的低い繊維シート３０が積層される。
　以上、本実施形態によれば、供給部２によって繊維シート３０が所定の位置に供給され、押圧調整部６又は加熱調整部７によって、既に配置された繊維シート３０上に積層される繊維シート３０に付与する層間接着力が調整される。また、制御部８が押圧調整部６又は加熱調整部７を制御することによって、非曲げ領域３０Ｂの層間接着力が、曲げ領域３０Ａの層間接着力よりも強くなるように、繊維シート３０が積層される。これにより、曲げ領域３０Ａでの層間接着力が比較的弱くなることによって、曲げ加工時に層間を適切に滑らせることができ、皺の発生を抑制できる。また、層間接着力が比較的強い非曲げ領域３０Ｂでは、積層時やハンドリング時の剥がれを防止できる。
　発明者は、図１１に示すように、押圧部３としてコンパクションローラを用い、押圧部３に付与する押圧力（コンパクション力）を変更して、押圧力の大小によって皺の発生の有無を確認した。押圧力はＰ／Ｌ［Ｎ／ｍｍ］で表される。ここで、Ｐ［Ｎ］は、コンパクションローラに入力された力であり、Ｌ［ｍｍ］は、コンパクションローラが繊維シート３０と接触する部分の長さである。その結果、押圧力が３．２９Ｎ／ｍｍの場合、皺が発生し、押圧力が１．０５Ｎ／ｍｍの場合、皺が発生しなかった。以上より、押圧力が低く層間接着力が比較的弱い場合、層間すべりが適切に生じて、皺が発生しないことが確認された。
　以上説明した実施形態に記載の成形装置、成形方法及び繊維シート積層体は例えば以下のように把握される。
　本開示に係る成形装置（１）は、繊維シート（３０）を供給し積層する供給部（２）と、積層された前記繊維シートに付与する層間接着力を調整する調整部（１０）と、前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域（３０Ａ）とは異なる非曲げ領域（３０Ｂ）の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように前記調整部を制御する制御部（８）とを備える。
　この構成によれば、供給部によって繊維シートが供給され、調整部によって、積層された繊維シートに付与する層間接着力が調整される。また、制御部が調整部を制御することによって、繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の層間接着力が、曲げ領域の層間接着力よりも強くなるように、繊維シートが積層される。これにより、曲げ領域での層間接着力が比較的弱くなることによって、曲げ加工時に層間を適切に滑らせることができ、皺の発生を抑制できる。また、層間接着力が比較的強い非曲げ領域では、積層時やハンドリング時の剥がれを防止できる。
　本開示に係る成形装置において、前記調整部は、前記繊維シートに負荷する押圧力を調整する押圧調整部（６）を有し、前記制御部は、前記非曲げ領域において前記曲げ領域よりも前記繊維シートに負荷する前記押圧力が上昇するように、前記押圧調整部によって調整される前記押圧力を制御してもよい。
　この構成によれば、非曲げ領域において曲げ領域よりも繊維シートに負荷する押圧力が上昇するように、繊維シートに負荷される押圧力が調整されて、繊維シートに付与する層間接着力が調整される。これにより、非曲げ領域の層間接着力が、曲げ領域の層間接着力よりも強くなる。
　本開示に係る成形装置において、前記押圧調整部は、前記繊維シートの積層時に前記押圧力を調整してもよい。
　この構成によれば、繊維シートの積層時、例えば層ごと又は最後の積層時のみに押圧力が変更されて、層間接着力が変更される。
　本開示に係る成形装置において、前記押圧調整部は、前記繊維シートの積層が完了した後に前記押圧力を調整してもよい。
　この構成によれば、繊維シートの積層が完了した後に押圧力が変更されて、層間接着力が変更される。
　本開示に係る成形装置において、前記調整部は、前記繊維シートに付与する加熱温度を調整する加熱調整部（７）を有し、前記制御部は、前記非曲げ領域において前記曲げ領域よりも前記繊維シートに付与する前記加熱温度が上昇するように、前記加熱調整部によって調整される前記加熱温度を制御してもよい。
　この構成によれば、非曲げ領域において曲げ領域よりも繊維シートに付与する加熱温度が上昇するように、繊維シートに付与される加熱温度が調整されて、繊維シートに付与する層間接着力が調整される。これにより、非曲げ領域の層間接着力が、曲げ領域の層間接着力よりも強くなる。
　本開示に係る成形装置において、前記加熱調整部は、前記繊維シートの積層時に前記加熱温度を調整してもよい。
　この構成によれば、繊維シートの積層時、例えば層ごと又は最後の積層時のみに加熱温度が変更されて、層間接着力が変更される。
　本開示に係る成形装置において、前記加熱調整部は、前記繊維シートの積層が完了した後に前記加熱温度を調整してもよい。
　この構成によれば、繊維シートの積層が完了した後に加熱温度が変更されて、層間接着力が変更される。
　本開示に係る成形方法は、繊維シート（３０）を供給し積層する積層ステップと、積層された前記繊維シートに付与する層間接着力を調整する調整ステップとを備え、前記調整ステップは、前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域（３０Ａ）とは異なる非曲げ領域（３０Ｂ）の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように、前記層間接着力を調整する。
　この構成によれば、繊維シートが供給されて積層され、積層された繊維シートに付与する層間接着力が調整される。また、繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の層間接着力が、曲げ領域の層間接着力よりも強くなるように、繊維シートが積層される。これにより、曲げ領域での層間接着力が比較的弱くなることによって、曲げ加工時に層間を適切に滑らせることができ、皺の発生を抑制できる。また、層間接着力が比較的強い領域では、積層時やハンドリング時の剥がれを防止できる。
　本開示に係る成形方法において、前記繊維シートよりも滑りやすい特性を有する滑り材（３１）を所定の位置に供給し積層する第２積層ステップを更に備え、前記調整ステップは、既に配置された前記繊維シート上に積層される前記繊維シート又は前記滑り材を選択してもよい。
　この構成によれば、繊維シートよりも滑りやすい特性を有する滑り材が所定の位置に供給されて積層される。また、曲げ領域又は非曲げ領域に応じて、既に配置された繊維シート上に積層される繊維シート又は滑り材が選択されて、繊維シートに付与する層間接着力が調整される。
　本開示に係る成形方法において、前記調整ステップは、既に配置された前記繊維シート上に積層される前記繊維シートの材料を変更してもよい。
　この構成によれば、曲げ領域又は非曲げ領域に応じて、既に配置された繊維シート上に積層される繊維シートの材料が変更されて、繊維シートに付与する層間接着力が調整される。
　本開示に係る成形方法において、前記繊維シートの貼付方向が、前記曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して平行な方向な場合、前記繊維シートの積層時、前記非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強い第１層間接着力となるように前記層間接着力を調整してもよい。
　繊維シートを曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して平行な方向に貼付する場合、曲げ領域に繊維シートを積層する際、層間接着力が弱くなるように設定される。他方、非曲げ領域に繊維シートを積層する際、層間接着力が強くなるように設定される。
　本開示に係る成形方法において、前記繊維シートの貼付方向が、前記曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して直交する方向又は斜め方向な場合、前記繊維シートの積層時、前記曲げ領域と前記非曲げ領域に関わらず、前記第１層間接着力よりも弱い第２層間接着力となるように前記層間接着力を調整してもよい。
　繊維シートを曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して直交する方向又は斜め方向に貼付する場合、曲げ領域と非曲げ領域に関わらず、層間接着力が弱くなるように設定される。
　本開示に係る成形方法において、前記繊維シートの貼付方向が、前記曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して直交する方向又は斜め方向な場合、前記繊維シートの積層時、前記非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように前記層間接着力を調整してもよい。
　繊維シートを曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して直交する方向又は斜め方向に貼付する場合、曲げ領域と非曲げ領域の境界（折り曲げ線近傍）を通過する際、層間接着力を変更させてもよい。曲げ領域に繊維シートを積層する際、層間接着力を弱くし、非曲げ領域に繊維シートを積層する際、層間接着力を強くする。
　本開示に係る繊維シート積層体は、繊維シートが積層され、層間接着力が付与された繊維シート積層体であって、前記繊維シートにおける曲げ加工が施される曲げ領域と、前記曲げ領域と異なる領域であり、前記層間接着力が前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強い非曲げ領域とを備える。
　この構成によれば、繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の層間接着力が、曲げ領域の層間接着力よりも強くなるように、繊維シートが積層される。これにより、曲げ領域での層間接着力が比較的弱くなることによって、曲げ加工時に層間を適切に滑らせることができ、皺の発生を抑制できる。また、層間接着力が比較的強い非曲げ領域では、積層時やハンドリング時の剥がれを防止できる。
　本開示に係る繊維シート積層体において、前記曲げ領域は、複数の前記繊維シートの間に前記繊維シートよりも滑りやすい特性を有する滑り材が積層されてもよい。
　この構成によれば、繊維シートよりも滑りやすい特性を有する滑り材が所定の位置に供給されて積層される。また、曲げ領域又は非曲げ領域に応じて、既に配置された繊維シート上に積層される繊維シート又は滑り材が選択されて、繊維シートに付与する層間接着力が調整される。
１　　　：積層装置
２　　　：供給部
３　　　：押圧部
４，５　　　：加熱部
６　　　：押圧調整部
７　　　：加熱調整部
８　　　：制御部
１０　　：調整部
２０　　：成形面
３０　　：繊維シート
３０Ａ　：曲げ領域
３０Ｂ　：非曲げ領域
３１　　：滑り材
３２　　：繊維シート積層体
Ｌ　　　：折り曲げ線

Claims (15)

  1. 　繊維シートを供給し積層する供給部と、
    　積層された前記繊維シートに付与する層間接着力を調整する調整部と、
    　前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように前記調整部を制御する制御部と、
    を備える成形装置。
  2. 　前記調整部は、前記繊維シートに負荷する押圧力を調整する押圧調整部を有し、
    　前記制御部は、前記非曲げ領域において前記曲げ領域よりも前記繊維シートに負荷する前記押圧力が上昇するように、前記押圧調整部によって調整される前記押圧力を制御する請求項１に記載の成形装置。
  3. 　前記押圧調整部は、前記繊維シートの積層時に前記押圧力を調整する請求項２に記載の成形装置。
  4. 　前記押圧調整部は、前記繊維シートの積層が完了した後に前記押圧力を調整する請求項２に記載の成形装置。
  5. 　前記調整部は、前記繊維シートに付与する加熱温度を調整する加熱調整部を有し、
    　前記制御部は、前記非曲げ領域において前記曲げ領域よりも前記繊維シートに付与する前記加熱温度が上昇するように、前記加熱調整部によって調整される前記加熱温度を制御する請求項１から４のいずれか１項に記載の成形装置。
  6. 　前記加熱調整部は、前記繊維シートの積層時に前記加熱温度を調整する請求項５に記載の成形装置。
  7. 　前記加熱調整部は、前記繊維シートの積層が完了した後に前記加熱温度を調整する請求項５に記載の成形装置。
  8. 　繊維シートを供給し積層する積層ステップと、
    　積層された前記繊維シートに付与する層間接着力を調整する調整ステップと、
    を備え、
    　前記調整ステップは、前記繊維シートにおいて曲げ加工が施される曲げ領域とは異なる非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように、前記層間接着力を調整する成形方法。
  9. 　前記繊維シートよりも滑りやすい特性を有する滑り材を所定の位置に供給し積層する第２積層ステップを更に備え、
    　前記調整ステップは、既に配置された前記繊維シート上に積層される前記繊維シート又は前記滑り材を選択する請求項８に記載の成形方法。
  10. 　前記調整ステップは、既に配置された前記繊維シート上に積層される前記繊維シートの材料を変更する請求項８又は９に記載の成形方法。
  11. 　前記繊維シートの貼付方向が、前記曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して平行な方向な場合、前記繊維シートの積層時、前記非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強い第１層間接着力となるように前記層間接着力を調整する請求項８から１０のいずれか１項に記載の成形方法。
  12. 　前記繊維シートの貼付方向が、前記曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して直交する方向又は斜め方向な場合、前記繊維シートの積層時、前記曲げ領域と前記非曲げ領域に関わらず、前記第１層間接着力よりも弱い第２層間接着力となるように前記層間接着力を調整する請求項１１に記載の成形方法。
  13. 　前記繊維シートの貼付方向が、前記曲げ加工時の折り曲げ線の方向に対して直交する方向又は斜め方向な場合、前記繊維シートの積層時、前記非曲げ領域の前記層間接着力が、前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強くなるように前記層間接着力を調整する請求項８から１２のいずれか１項に記載の成形方法。
  14. 　繊維シートが積層され、層間接着力が付与された繊維シート積層体であって、
    　前記繊維シートにおける曲げ加工が施される曲げ領域と、
    　前記曲げ領域とは異なる領域であり、前記層間接着力が前記曲げ領域の前記層間接着力よりも強い非曲げ領域と、
    を備える繊維シート積層体。
  15. 　前記曲げ領域は、複数の前記繊維シートの間に前記繊維シートよりも滑りやすい特性を有する滑り材が積層されている請求項１４に記載の繊維シート積層体。
PCT/JP2019/046155 2019-11-26 2019-11-26 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体 WO2021106070A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/046155 WO2021106070A1 (ja) 2019-11-26 2019-11-26 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体
EP19954345.5A EP4000912A4 (en) 2019-11-26 2019-11-26 MOLDING EQUIPMENT, MOLDING PROCESS AND FIBER LAYER LAMINATE
JP2021560798A JP7254964B2 (ja) 2019-11-26 2019-11-26 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/046155 WO2021106070A1 (ja) 2019-11-26 2019-11-26 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021106070A1 true WO2021106070A1 (ja) 2021-06-03

Family

ID=76129377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/046155 WO2021106070A1 (ja) 2019-11-26 2019-11-26 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4000912A4 (ja)
JP (1) JP7254964B2 (ja)
WO (1) WO2021106070A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114368134A (zh) * 2022-01-18 2022-04-19 宁波江丰复合材料科技有限公司 一种碳纤维管件的矫直方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0747596A (ja) * 1993-08-03 1995-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂系複合材料の曲げ成形法
JPH07108529A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Honda Motor Co Ltd 熱可塑性複合材及びそのプリフォーム体の製造方法
US20080210372A1 (en) 2007-03-01 2008-09-04 Cumings Robert C Composite article debulking process
JP2019151083A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 株式会社Ｓｕｂａｒｕ プリフォーム賦形方法及び複合材成形方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014051065A (ja) * 2012-09-10 2014-03-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プリプレグ積層材の成形装置および成形方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0747596A (ja) * 1993-08-03 1995-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂系複合材料の曲げ成形法
JPH07108529A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Honda Motor Co Ltd 熱可塑性複合材及びそのプリフォーム体の製造方法
US20080210372A1 (en) 2007-03-01 2008-09-04 Cumings Robert C Composite article debulking process
JP2019151083A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 株式会社Ｓｕｂａｒｕ プリフォーム賦形方法及び複合材成形方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4000912A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114368134A (zh) * 2022-01-18 2022-04-19 宁波江丰复合材料科技有限公司 一种碳纤维管件的矫直方法
CN114368134B (zh) * 2022-01-18 2023-12-29 宁波江丰复合材料科技有限公司 一种碳纤维管件的矫直方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4000912A1 (en) 2022-05-25
JP7254964B2 (ja) 2023-04-10
EP4000912A4 (en) 2022-07-20
JPWO2021106070A1 (ja) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3742082B2 (ja) 曲率を有した繊維強化プラスチック部材の連続成形方法及び装置
KR102127027B1 (ko) 핫 스탬핑 장치
JP5716622B2 (ja) 帯状電極の製造装置および製造方法
CN106536188B (zh) 通过多重粘合来制造复合板材的设备和方法
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
WO2021106070A1 (ja) 成形装置、成形方法及び繊維シート積層体
JP2013244684A (ja) ガラス基材含有積層体の製造方法
CN111251690A (zh) 含增强片材的面板的制造方法，和地板
US20200180243A1 (en) Method for producing composite material component and device for producing composite material component
KR20220004712A (ko) 가요성 필름들을 접합하기 위한 프로세스 및 이를 수행하기 위한 디바이스
JP3119886B2 (ja) プリプレグの積層方法及びその装置
EP1838518A1 (en) Process for making swaged lighting holes in planar areas of preimpregnated composite parts
CA2911697C (en) System for forming stacks of composite materials
EP2186627A2 (en) Method for continuously forming composite material shape member having varied cross-sectional shape
KR20060050105A (ko) 열가소성 수지 적층 시트의 제조 방법
WO2021106074A1 (ja) 成形方法及び成形型
JP6409569B2 (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
JP3402481B2 (ja) プリプレグ材料の成形装置
JP6045293B2 (ja) 積層シートの製造方法
JP5599434B2 (ja) 積層成形システムおよび積層成形方法
WO2020162077A1 (ja) 積層体成形方法及び積層体成形装置
JP7187712B2 (ja) 成形装置及び成形方法
WO2023176130A1 (ja) 積層成形システムおよび積層成形方法
JP5645225B2 (ja) 積層成形システムおよび積層成形方法
KR102311720B1 (ko) 라미네이트 필름 제조방법

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: 19954345

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021560798

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019954345

Country of ref document: EP

Effective date: 20220215

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE