纤维卷绕体、纤维强化树脂材料、以及纤维卷绕体的制造方法技术

本发明专利技术提供纤维卷绕体、纤维强化树脂材料、以及纤维卷绕体的制造方法。纤维卷绕体具备绕卷绕轴线进行卷绕的多根强化纤维纱线，上述各强化纤维纱线具备粗细渐变部，沿着纱线纵长方向，上述粗细渐变部的纤维含有率恒定且粗细渐变。

Manufacturing method of fiber winding body, fiber reinforced resin material and fiber winding body

The invention provides a fiber winding body, a fiber reinforced resin material and a manufacturing method of the fiber winding body. The fiber winding body has several reinforced fiber yarns winding along the winding axis. The above reinforced fiber yarns have tapering parts. Along the longitudinal direction of the yarn, the fiber content of the tapering parts is constant and tapering.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维卷绕体、纤维强化树脂材料、以及纤维卷绕体的制造方法
本专利技术涉及例如作为载荷能量吸收材料的纤维强化基材进行使用的纤维卷绕体、将纤维卷绕体作为纤维强化基材的纤维强化树脂材料、以及纤维卷绕体的制造方法。
技术介绍
作为轻型、高强度的材料，使用有纤维强化树脂材料。对于纤维强化树脂材料而言，纤维强化基材复合化于树脂等基体，因而与基体本身相比，使力学特性(机械式特性)得到提高。作为纤维强化树脂材料的纤维强化基材，可举出利用绕丝(FW)法或者编结物(编带)制造出的纤维卷绕体。纤维卷绕体是将多根强化纤维纱线绕卷绕轴线进行卷绕而制造为筒状、实心状的卷绕体。另外，纤维强化树脂材料例如作为载荷能量吸收材料进行使用。在将载荷能量吸收材料用于例如在保险杆与车身框架之间配置的碰撞吸能盒的情况下，通常，碰撞吸能盒需要具有足以能够保持自身姿势的机械式强度，当施加有超过设计值的冲击载荷时，需要一边吸收该冲击载荷一边进行变形、破坏。另外，对于碰撞吸能盒而言，最初施加冲击载荷的部分亦即顶端部的强度最弱，且强度随着趋向基端部而逐渐增强。在由纤维强化树脂材料制成的碰撞吸能盒中，作为使强度逐渐相异的方法，存在如下方法：随着趋向纤维强化基材的基端部，将强化纤维纱线的粗细加粗。例如，专利文献1所公开的纤维排列体中，在具有在整个长度上发生变化的横截面形状的管状的纤维排列体中，在直径大的部分使用粗纤维纱线，在直径小的部分使用细纤维纱线，从而使强度相异。专利文献1：日本特表2014-508666号公报在纤维强化树脂材料中，以有助于减少所搭载的车辆质量等为目的而期望轻型化。但是，在专利文献1所公开的构造中，在直径小的部分使用的纤维纱线是通过使用去除装置将规定量的纤维去除而形成的，在需要强度的直径大的部分使用的纤维纱线是通过使用安装装置将规定量的纤维安装而形成的。因此，在各区间内，纤维质量是均匀的。即，在纤维强化树脂材料中，只能对应于区间而阶段性地使纤维质量发生变化。因此，若从所要求的强度这方面来考虑，则多余的纤维质量存在于各区间内。此外，在横截面形状在整个长度上不发生变更的圆筒形状的纤维排列体中，即使在强化纤维纱线的粗细随着趋向纤维强化基材的基端部而加粗的情况下，也产生相同的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种能够实现轻型化的纤维卷绕体、纤维强化树脂材料、以及纤维卷绕体的制造方法。用于解决上述课题的纤维卷绕体具备绕卷绕轴线进行卷绕的多根强化纤维纱线，上述各强化纤维纱线具备粗细渐变部，沿着纱线纵长方向，上述粗细渐变部的纤维含有率恒定且粗细渐变。用于解决上述课题的纤维强化树脂材料具备：作为纤维强化基材发挥作用的上述纤维卷绕体；和基体树脂。用于解决上述课题的纤维卷绕体的制造方法包括如下工序：利用具有多个辊组的牵伸装置，将沿着纱线纵长方向具有恒定粗细的多根强化纤维纱线的每一根单方向拉长；在将上述强化纤维纱线单方向拉长时，使上述牵伸装置的牵伸倍率连续地相异，从而使上述强化纤维纱线的粗细沿着上述单方向连续地变化，形成沿着纱线纵长方向纤维含有率恒定且粗细渐变的粗细渐变部；以及将形成有上述粗细渐变部的上述多根强化纤维纱线绕卷绕轴线进行卷绕，而得到纤维卷绕体。附图说明图1是表示第一实施方式的载荷能量吸收材料的主视图。图2是表示筒状编带的图1的2-2线剖视图。图3是表示筒状编带的图1的3-3线剖视图。图4是表示针织编带机的示意图。图5是示意性地表示牵伸装置的图。图6是表示第二实施方式的载荷能量吸收材料的主视图。图7是表示纤维卷绕体的顶端部的剖视图。图8是表示纤维卷绕体的基端部的剖视图。图9是表示绕丝机的示意图。图10是表示其他例子的筒状编带的主视图。图11是表示其他例子的纤维卷绕体的主视图。具体实施方式(第一实施方式)以下，根据图1～图5，对将纤维卷绕体、纤维强化树脂材料、以及纤维卷绕体的制造方法具体化了的第一实施方式进行说明。图1中示出作为纤维强化树脂材料发挥作用的载荷能量吸收材料10。载荷能量吸收材料10具备基体树脂和作为纤维强化基材发挥作用的纤维卷绕体亦即筒状编带11。筒状编带11利用多根第一强化纤维纱线12、多根第二强化纤维纱线13、以及多根第三强化纤维纱线14、并按照编带组织而形成为圆锥筒状。筒状编带11在轴向的一端具有基端部11a，在轴向的另一端具有顶端部11b。在筒状编带11中，将卷绕轴线L的延伸方向设为轴向。多根第一强化纤维纱线12相互平行地排列。多根第二强化纤维纱线13以相互平行并且与第一强化纤维纱线12交叉的方式进行排列。多根第三强化纤维纱线14以相互平行并且与第一强化纤维纱线12、第二强化纤维纱线13交叉的方式进行排列。第三强化纤维纱线14与第一强化纤维纱线12交叉的角度跟第三强化纤维纱线14与第二强化纤维纱线13交叉的角度相等。第三强化纤维纱线14沿圆锥的母线方向排列。因此，筒状编带11具有将多根第一强化纤维纱线12和第二强化纤维纱线13相对于第三强化纤维纱线14卷绕了的构造，第一强化纤维纱线12和第二强化纤维纱线13绕卷绕轴线L进行卷绕。多根第一强化纤维纱线12和多根第二强化纤维纱线13构成筒状编带11中的倾斜纱线，多根第三强化纤维纱线14构成筒状编带11中的轴向纱线。第一强化纤维纱线12以按照倾斜角度θ与筒状编带11的卷绕轴线L交叉的方式进行排列，第二强化纤维纱线13按照与倾斜角度θ相反的角度-θ，与相对于筒状编带11的卷绕轴线L交叉的方式进行排列。倾斜角度θ是根据筒状编带11的形状、必要的强度等而适当地设定的。第一～第三强化纤维纱线12～14是纺出不连续纤维而形成的。第一～第三强化纤维纱线12～14是碳纤维制品，但也可以是玻璃纤维制品、树脂纤维制品。第一～第三强化纤维纱线12～14中的粗细渐变部20的粗细分别从筒状编带11的基端部11a朝向顶端部11b而连续地变细。此外，在本实施方式中，强化纤维纱线12～14(粗细渐变部20)的粗细意味着，截面为扁平状的强化纤维纱线12～14的横宽以及纵宽。即，粗细渐变部20的粗细连续地变化意味着，粗细渐变部20的横宽以及纵宽双方连续地变化。但也可以取代这种方式，使粗细渐变部20的横宽以及纵宽中的一方恒定且另一方连续地变化。如图2以及图3所示，筒状编带11具备厚度渐变部18。若将沿着筒状编带11的径向的尺寸设为厚度，则厚度渐变部18的厚度随着趋向基端部11a而变厚。即，厚度渐变部18的厚度随着趋向顶端部11b而变薄。因此，筒状编带11的厚度随着沿着卷绕轴线L从基端部11a朝向顶端部11b而逐渐变薄。各强化纤维纱线12～14的纤维含有率在纱线纵长方向的任一位置均相同。因此，在筒状编带11中，纤维含有率在轴向的任一位置也均相同。各强化纤维纱线12～14的纤维含有率意味着，纤维相对于各强化纤维纱线12～14的总剖面积所占的比例。上述结构的筒状编带11是使用具备牵伸装置的针织编带机(编带机)进行制造的。如图4所示，针织编带机30具备多个第一斜向纱线供给部32a和多个第二倾斜纱线供给部32b。从第一斜向纱线供给部32a送出的第一强化纤维纱线12以相对于心轴31的中心轴线而言的规定角度供给至该心轴31的外周面上。从第二倾斜纱线供给部32b送出的第二强化纤维纱线13以相对于心轴31的中心轴线的规定角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维卷绕体，具备绕卷绕轴线进行卷绕的多根强化纤维纱线，其中，所述各强化纤维纱线具备粗细渐变部，沿着纱线纵长方向，所述粗细渐变部的纤维含有率恒定且粗细渐变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.15 JP 2016-1406811.一种纤维卷绕体，具备绕卷绕轴线进行卷绕的多根强化纤维纱线，其中，所述各强化纤维纱线具备粗细渐变部，沿着纱线纵长方向，所述粗细渐变部的纤维含有率恒定且粗细渐变。2.根据权利要求1所述的纤维卷绕体，其中，所述纤维卷绕体具备厚度沿着所述卷绕轴线进行渐变的厚度渐变部，所述厚度是在所述纤维卷绕体的径向上的尺寸，从所述厚度渐变部中的厚度较厚的部分趋向厚度较薄的部分，所述粗细渐变部的粗细平顺地变细。3.根据权利要求1或2所述的纤维卷绕体，其中，所述多根强化纤维纱线包括多根第一强化纤维纱线、多根第二强化纤维纱线、以及多根第三强化纤维纱线，所述纤维卷绕体为编带，所述多根第一强化纤维纱线相互平行地排列，所述多根第二强化纤维纱线以相互平行并且与所述多根第一强化纤维纱线交叉的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻良平，吉川元基，久野俊，神谷隆太，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：日本,JP