纤维宽度调节装置、方法及复合材料成型方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及纤维宽度调节装置、纤维宽度调节方法及复合材料成型方法，能够制作纤维的朝向及宽度都发生变化的带状纤维作为CFRP或GFRP等复合材料的原材料。实施方式的纤维宽度调节装置具有旋转体，所述旋转体将浸渗了树脂后或浸渗树脂前的片状纤维夹入，以与所述片状纤维的厚度方向平行的旋转轴为中心而旋转，通过与所述片状纤维之间的摩擦力，一边将所述片状纤维沿进给方向送出，一边使包含与所述厚度方向及所述进给方向垂直的方向的分量的力作用于所述片状纤维，由此使纤维的取向角与所述片状纤维的宽度一同发生变化。

Fiber Width Adjusting Device, Method and Composite Material Forming Method

【技术实现步骤摘要】
纤维宽度调节装置、方法及复合材料成型方法
本专利技术的实施方式涉及纤维宽度调节装置、纤维宽度调节方法及复合材料成型方法。
技术介绍
目前，作为用纤维增强了树脂的材料，已知的是玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glassfiberreinforcedplastics)及碳纤维增强塑料(CFRP：CarbonFiberReinforcedPlastics)等纤维增强塑料(FRP：fiberreinforcedplastics)。FRP也被称为复合材料，通过在纤维中浸渗有热固性树脂的状态下使树脂加热固化来制作。更具体地说，复合材料可通过将使未固化的热固性树脂浸渗于纤维而成的片状原材料即半固化物(プリプレグ)层叠而赋形，然后使赋形后的半固化物的层叠体加热固化来制作。或者，也已知有将浸渗热固性树脂前的片状纤维层叠而赋形，然后再浸渗热固性树脂并使其加热固化的RTM(ResinTransferMolding)法。RTM法中的进行抽真空而向纤维浸渗树脂的方法被称为VaRTM(VacuumassistedResinTransferMolding)法，利用模具使树脂浸渗的方法被称为对模(matched－die)RTM法。在利用RTM法来制作复合材料的情况下，需要以具有适当宽度和厚度的片状纤维为原材料来制作。因此，已知的是将碳纤维束或玻璃纤维束等增强纤维束薄薄地且均匀地拓宽的技术(例如，参照专利文献1)。开纤是利用辊等使纤维束连续地边拓宽宽度边变薄的作业，所述纤维束是通过将具有0.007mm左右的粗细度的纤维制成12000根～24000根左右的束而得到的。近年来，通过开纤而得到的带状纤维(テープ状の繊維)均以干式带材(ドライテープ材)之类的名称来销售。另外，附着有片状或粉末状热塑性粘合剂的干式带材也正在被销售。因此，通过使热塑性粘合剂热熔敷，能够一边将干式带材暂时留住一边层叠。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2010/137525号
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，通过开纤而制作的干式带材的宽度和构成干式带材的纤维的取向角及间隔都很均匀。因此，在制作纤维的取向角成为径向的复合材料即纤维增强方向成为放射状的复合材料的情况下，需要将多个干式带材隔开间隙地配置在径向上，或者相反地一边使一部分重叠一边配置多个干式带材。另外，因为1条干式带材所含的纤维的朝向都很均匀，所以在比干式带材的宽度更窄的范围内，不能将纤维的取向角制成径向。换句话说，既然干式带材具有宽度，且纤维的取向角为恒定，那么势必会在纤维的朝向上产生相对于径向的误差。特别是，通过开纤技术，能够制作轻而薄的干式带材，但只能制作厚度薄且宽度较宽的干式带材。因此，在制作在同一纤维增强层内纤维的取向角都成为径向的复合材料的情况下，存在的问题是在纤维的取向角上产生的误差会增大。因此，本专利技术的目的在于，能够制作纤维的朝向及宽度均发生变化的带状纤维作为CFRP或GFRP等复合材料的原材料。用于解决课题的技术方案本专利技术的实施方式的纤维宽度调节装置具有旋转体，所述旋转体将浸渗了树脂后或浸渗树脂前的片状纤维夹入，以与所述片状纤维的厚度方向平行的旋转轴为中心而旋转，通过与所述片状纤维之间的摩擦力，一边将所述片状纤维沿进给方向送出，一边使包含与所述厚度方向及所述进给方向垂直的方向的分量的力作用于所述片状纤维，由此使纤维的取向角与所述片状纤维的宽度一同发生变化。另外，本专利技术的实施方式的纤维宽度调节方法使用上述的纤维宽度调节装置，制作宽度及纤维的取向角都发生了变化的片状纤维。另外，本专利技术的实施方式的纤维宽度调节方法具有如下步骤：由以平行于所述片状纤维的厚度方向的旋转轴为中心而旋转的旋转体将浸渗了树脂后或浸渗树脂前的片状纤维夹入；以及使所述旋转体旋转，通过所述旋转体和所述片状纤维之间的摩擦力，一边将所述片状纤维沿进给方向送出，一边使包含与所述厚度方向及所述进给方向垂直的方向的分量的力作用于所述片状纤维，由此制作宽度及纤维的取向角都发生了变化的所述片状纤维。另外，本专利技术的实施方式的复合材料成型方法通过使浸渗于由上述的纤维宽度调节方法制作出的所述片状纤维内的树脂加热固化，来制作复合材料。另外，本专利技术的实施方式的复合材料成型方法具有如下步骤：将由上述的纤维宽度调节方法制作出的所述片状纤维层叠；以及通过使浸渗于层叠后的所述片状纤维内的树脂加热固化，来制作复合材料。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的纤维宽度调节装置的结构的立体图；图2是图1所示的第一旋转体及第二旋转体的俯视图；图3是图2所示的第一旋转部件及第二旋转部件的边缘部分的放大纵剖面图；图4是表示使图1所示的第一旋转体及第二旋转体旋转后的状态的立体图；图5是对使图1所示的干式带材仅受到干式带材的宽度方向的力的作用而使干式带材的宽度发生变化时的问题点进行说明的立体图；图6是表示图2所示的第一旋转部件及第二旋转部件的变形例的俯视图；图7(A)及图7(B)是表示以能够使图1所示的第一旋转部件和第二旋转部件之间的间隔发生变化的方式设有弹性体的例子的第一旋转部件及第二旋转部件的主视图；图8(A)及图8(B)是表示不利用动力就能够使图1所示的第一旋转体及第二旋转体旋转的例子的立体图；图9是表示能够以由图1所示的宽度调节装置制作的干式带材为原材料而成型的复合材料的形状例的立体图；图10是对为制作图9所示的复合材料而使用纤维的取向角和宽度均为一定的现有干式带材时的问题点进行说明的第一俯视图；图11是对为制作图9所示的复合材料而使用纤维的取向角和宽度均为一定的现有干式带材时的问题点进行说明的第二俯视图；图12是对使用由图1所示的宽度调节装置制作出的干式带材而使图9所示的复合材料成型的方法进行说明的立体图；图13是对利用VaRTM法通过向载置于图12所示的夹具上的干式带材的层叠体注入树脂并使其加热固化而使复合材料成型的方法进行说明的横剖面图；图14是对利用对模RTM法通过向载置于图12所示的夹具上的干式带材的层叠体注入树脂并使其加热固化而使复合材料成型的方法进行说明的横剖面图；图15是表示本专利技术第二实施方式的纤维宽度调节装置的结构的俯视图。具体实施方式参照附图对本专利技术的实施方式的纤维宽度调节装置、纤维宽度调节方法及复合材料成型方法进行说明。(第一实施方式)图1是表示本专利技术第一实施方式的纤维宽度调节装置的结构的立体图。纤维宽度调节装置1是调节通过预开纤而形成为片状的纤维束的宽度和纤维的取向角的装置。更具体地说，宽度调节装置1是通过调节形成为片状的纤维束的宽度和纤维的取向角，来制作纤维的取向角成为放射状且宽度向纤维拓宽的方向进行拓宽的带状纤维的装置。一个方向长的片状纤维即带状纤维被称为干式带材D。干式带材D用作CFRP或GFRP等复合材料的原材料。作为干式带材D，正在销售的有附着有片状、网状、无纺布状或粉末状热塑性粘合剂的干式带材、附着有粉末状或液体状热固性粘合剂的干式带材以及未附着有粘合剂的干式带材，但任何一种都可以使用。下面，主要以附着有热塑性粘合剂的干式带材D为宽度调节装置1的宽度调节对象的情况为例进行说明，但也可以以附着有热固性粘合剂的干式带材D、未附着有粘合剂的干式带材D为宽度调节装置1的宽度调节对象。另外，在以附着有热固性粘合剂的干式带材D为宽度调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维宽度调节装置，其具有旋转体，所述旋转体将浸渗了树脂后或浸渗树脂前的片状纤维夹入，以与所述片状纤维的厚度方向平行的旋转轴为中心而旋转，通过与所述片状纤维之间的摩擦力，一边将所述片状纤维沿进给方向送出，一边使包含与所述厚度方向及所述进给方向垂直的方向的分量的力作用于所述片状纤维，由此使纤维的取向角与所述片状纤维的宽度一同发生变化。

【技术特征摘要】
2018.03.13 JP 2018-0453701.一种纤维宽度调节装置，其具有旋转体，所述旋转体将浸渗了树脂后或浸渗树脂前的片状纤维夹入，以与所述片状纤维的厚度方向平行的旋转轴为中心而旋转，通过与所述片状纤维之间的摩擦力，一边将所述片状纤维沿进给方向送出，一边使包含与所述厚度方向及所述进给方向垂直的方向的分量的力作用于所述片状纤维，由此使纤维的取向角与所述片状纤维的宽度一同发生变化。2.如权利要求1所述的纤维宽度调节装置，其中，所述旋转体具有：第一旋转部件，其与所述片状纤维的上面接触而旋转；以及第二旋转部件，其与所述第一旋转部件分开配置，与所述片状纤维的下面接触而旋转。3.如权利要求2所述的纤维宽度调节装置，其中，还具有弹性体，所述弹性体使所述第一旋转部件和所述第二旋转部件之间的间隔追随所述片状纤维的厚度而变化。4.如权利要求1～3中任一项所述的纤维宽度调节装置，其中，两个所述旋转体以旋转轴平行的方式配置，在平行配置的所述旋转轴间，由所述两个旋转体将所述片状纤维夹入。5.一种纤维宽度调节方法，其使用权利要求1～4中任一项所述的纤维宽度调节装置，来制作宽度及纤维的取向角都发生了变化的片状纤维。6.一种纤维宽度调节方法，具有如下步骤：由以平行于片状纤维的厚度方向的旋转轴为中心而旋转的旋转体将浸渗了树脂后或浸渗树脂前的所述片状纤维夹入；以及使所述旋转体旋转，通过所述旋转体和所述片状纤维之间的摩擦力，一边将所述片状纤维沿进给方向送出，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：平林大辅，长田保，
申请(专利权)人：株式会社斯巴鲁，
类型：发明
国别省市：日本,JP