纤维增强塑料的制造方法技术

提供一种纤维增强塑料的制造方法，即便是复杂的立体形状的纤维增强塑料，也可以同时抑制曲率较大的凸面或凹面上的皱折或突出的产生。该纤维增强塑料的制造方法是将在连续纤维中浸渍树脂材料而得到的预浸片材赋形为立体形状来制造纤维增强塑料(a)的方法，其中，与所述纤维增强塑料(a)剪切变形的区域(X')对应的、所述预浸片材的区域(X)的至少一部分连续纤维预先在面内方向上弯曲。

【技术实现步骤摘要】
纤维增强塑料的制造方法本申请是国际申请日为2018年1月15日、申请号为201880006478.1、专利技术名称为“纤维增强塑料的制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及制造立体形状的纤维增强塑料的方法。本申请基于2017年1月18日在日本申请的日本特愿2017-006767、以及2017年3月22日在日本提出的日本特愿2017-056123要求优先权，在此援引其内容。
技术介绍
立体形状的纤维增强塑料例如可利用如下方法来制造，该方法包括：将在增强纤维基材中浸渍树脂材料而得到的预浸料赋形为立体形状的方法；将增强纤维基材赋形为立体形状而得到立体形状的预成形件，使树脂材料浸渍在预成形件中并使树脂材料固化的方法(树脂转递模塑(RTM)法)等。在将预浸料赋形为立体形状而得到的纤维增强塑料(包括加工成最终成形件之前的预备成形件)、将增强纤维基材赋形为立体形状而得到的预成形件的形状为曲率较小且具有平缓的凸面或凹面的形状的情况下，可以利用冲压模具对预浸料或增强纤维基材直接赋形。另一方面，在纤维增强塑料、预成形件的形状为曲率较大且具有弯曲程度较大的凸面或凹面的形状的情况下，在利用冲压模具对预浸料或增强纤维基材直接赋形的情况下，在曲率较大的凸面或凹面上容易产生皱折(wrinkling：褶皱)或突出(bridging：桥连)。作为抑制纤维增强塑料、预成形件中的皱折的产生的方法，例如提出有下述方法。(1)一边利用夹紧件等夹住预浸料的边缘而对预浸料向外方施加张力，一边利用冲压模具进行赋形而得到预备成形件的方法(专利文献1～3)。(2)通过利用夹具夹住增强纤维基材的端部进行拉伸，对增强纤维基材施加加载载荷而预先使其剪切变形后，利用冲压模具对剪切变形后的增强纤维基材进行赋形而得到预成形件的方法(专利文献4)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-051077号公报专利文献2：日本特开2014-073580号公报专利文献3：日本特开2016-043507号公报专利文献4：日本特开2015-148021号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在将预浸料或增强纤维基材赋形为具有曲率较大的凸面或凹面的形状的情况下，在凸面或凹面处，预浸料或增强纤维基材的变形量变大，因此，需要使预浸料或增强纤维基材较大地剪切变形。但是，由于预浸料或增强纤维基材难以剪切变形，因此，不容易追随冲压模具的曲率较大的凸面或凹面。例如，在L形形状的拐角通道(cornerchannel)(图5)的情况下，在外侧拐角部分，在预浸料或增强纤维基材不能追随冲压模具的外侧拐角部分的凸面的情况下会产生皱折，在内侧拐角部分，在预浸料或增强纤维基材不能追随冲压模具的内侧拐角部分的凹面的情况下会产生突出。因此，在(1)的方法中，通过对预浸料向外方施加张力，使预浸料成为在施加张力的方向上容易剪切变形的状态，在利用冲压模具赋形时，使预浸料容易追随冲压模具的曲率较大的凸面或凹面。另外，在(2)的方法中，预先对增强纤维基材施加与成形件中的剪切变形的方向相反的方向(正交的方向)的剪切变形，在利用冲压模具赋形时，在曲率较大的凸面或凹面处使增强纤维基材的剪切变形缓和，抑制皱折的产生。但是，在(1)、(2)的方法中，由于都是在对预浸料或增强纤维基材的边缘进行夹住的状态下对预浸料或增强纤维基材向外方施加张力，因此，对预浸料或增强纤维基材施加张力的方向存在限制。例如，在L形形状的拐角通道(图5)的情况下，在外侧拐角部分，剪切变形的方向为与弯曲方向正交的方向(上下方向)(图6、图8)，在内侧拐角部分，剪切变形的方向为弯曲方向(横向)(图7、图9)。在该情况下，在预浸料或增强纤维基材中，在与外侧拐角部分对应的部分和与内侧拐角部分对应的部分，施加张力的方向正交。但是，在如(1)、(2)那样在对预浸料或增强纤维基材的边缘进行夹住的状态下对预浸料或增强纤维基材向外方施加张力的方法中，难以对预浸料或增强纤维基材的不同的部分(与外侧拐角部分对应的部分以及与内侧拐角部分对应的部分)同时施加分别正交的方向的张力。这样，在制造如L形形状的拐角通道那样具有多个曲率较大的凸面或凹面的复杂的立体形状的纤维增强塑料或预成形件的情况，在(1)、(2)的方法中，有时不能抑制曲率较大的凸面或凹面上的皱折或突出的产生。本专利技术提供一种纤维增强塑料的制造方法，即便是复杂的立体形状的纤维增强塑料，也可以抑制纤维增强塑料中的皱折或突出的产生。用于解决课题的方案本专利技术具有下述方案。[1]一种纤维增强塑料的制造方法，将在连续纤维中浸渍树脂材料而得到的预浸片材赋形为立体形状来制造纤维增强塑料(a)，其中，与所述纤维增强塑料(a)剪切变形的区域(X')对应的、所述预浸片材的区域(X)的至少一部分连续纤维预先在面内方向上弯曲。[2]在[1]所述的纤维增强塑料的制造方法中，所述区域(X')是如下的区域：利用能够确定立体形状的纤维增强塑料中的连续纤维的纤维配置的模拟软件，求出基于与所述纤维增强塑料(a)相同形状的纤维增强塑料中的连续纤维的纤维配置的剪切角度分布时，在所述剪切角度分布中剪切角度为5°以上。[3]在[1]或[2]所述的纤维增强塑料的制造方法中，所述纤维增强塑料的制造方法包括：以所述区域(X)的至少一部分成为与在与所述区域(X')中的剪切变形的方向相同的方向上剪切变形的状态相同的状态的方式制作所述预浸片材。[4]在[1]～[3]中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法中，利用沿着所述预浸片材的面内方向散布的多个固定部固定所述预浸片材，使所述多个固定部的至少一部分在所述预浸片材的面内方向上移动，从而使所述连续纤维在所述预浸片材的面内方向上弯曲。[5]在[1]～[4]中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法中，所述纤维增强塑料的制造方法包括：利用剪切变形机构使所述区域(X)的至少一部分剪切变形，在使所述预浸片材剪切变形的同时或使所述预浸片材剪切变形后，对所述预浸片材进行赋形，其中，所述剪切变形机构具有将所述预浸片材固定且沿着所述预浸片材的面内方向散布的多个固定部，并且，所述剪切变形机构能够使所述固定部在所述预浸片材的面内方向上移动。[6]在[5]所述的纤维增强塑料的制造方法中，所述剪切变形机构是如下的剪切变形机构：具有将所述预浸片材固定且沿着所述预浸片材的面内方向以位于四方格子的格点的方式散布的多个固定部，并且，能够使所述固定部在所述预浸片材的面内方向上移动以使将所述固定部相连的单位格子剪切变形。[7]在[5]或[6]所述的纤维增强塑料的制造方法中，所述剪切变形机构能够使所述固定部在所述预浸片材的面内方向上移动，并且，能够使所述固定部在与所述预浸片材的面内方向正交的方向上移动。[8]在[1]～[3]中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法中，所述纤维增强塑料的制造方法包括：作为在所述连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强塑料的制造方法，将在连续纤维中浸渍树脂材料而得到的预浸片材赋形为立体形状来制造纤维增强塑料(a)，其中，/n与所述纤维增强塑料(a)剪切变形的区域(X')对应的、所述预浸片材的区域(X)的至少一部分的连续纤维预先在面内方向上弯曲。/n

【技术特征摘要】
20170118 JP 2017-006767;20170322 JP 2017-0561231.一种纤维增强塑料的制造方法，将在连续纤维中浸渍树脂材料而得到的预浸片材赋形为立体形状来制造纤维增强塑料(a)，其中，
与所述纤维增强塑料(a)剪切变形的区域(X')对应的、所述预浸片材的区域(X)的至少一部分的连续纤维预先在面内方向上弯曲。


2.如权利要求1所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
所述区域(X')是如下的区域：利用能够确定立体形状的纤维增强塑料中的连续纤维的纤维配置的模拟软件，求出基于与所述纤维增强塑料(a)相同形状的纤维增强塑料中的连续纤维的纤维配置的剪切角度分布时，在所述剪切角度分布中剪切角度为5°以上。


3.如权利要求1或2所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
所述纤维增强塑料的制造方法包括：以所述区域(X)的至少一部分成为与在与所述区域(X')中的剪切变形的方向相同的方向上剪切变形的状态相同的状态的方式制作所述预浸片材。


4.如权利要求1～3中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
利用沿着所述预浸片材的面内方向散布的多个固定部固定所述预浸片材，通过使所述多个固定部的至少一部分在所述预浸片材的面内方向上移动，从而使所述连续纤维在所述预浸片材的面内方向上弯曲。


5.如权利要求1～4中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
所述纤维增强塑料的制造方法包括：利用剪切变形机构使所述区域(X)的至少一部分剪切变形，在使所述预浸片材剪切变形的同时或使所述预浸片材剪切变形后，对所述预浸片材进行赋形，其中，所述剪切变形机构具有将所述预浸片材固定且沿着所述预浸片材的面内方向散布的多个固定部，并且，所述剪切变形机构能够使所述固定部在所述预浸片材的面内方向上移动。


6.如权利要求5所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
所述剪切变形机构是如下的剪切变形机构：具有将所述预浸片材固定且沿着所述预浸片材的面内方向以位于四方格子的格点的方式散布的多个固定部，并且，能够使所述固定部在所述预浸片材的面内方向上移动以使将所述固定部相连的单位格子剪切变形。


7.如权利要求5或6所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
所述剪切变形机构能够使所述固定部在所述预浸片材的面内方向上移动，并且，能够使所述固定部在与所述预浸片材的面内方向正交的方向上移动。


8.如权利要求1～3中任一项所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
所述纤维增强塑料的制造方法包括：
作为在所述连续纤维中浸渍树脂材料而得到的预浸片材，使用在片材上配置有多个丝束预浸料的预浸片材，所述多个丝束预浸料在捆扎多个增强纤维而成的丝束中浸渍了树脂材料，一边使与所述区域(X)的至少一部分对应的部分的所述丝束预浸料在所述预浸片材的面内方向上弯曲，一边将所述多个丝束预浸料拉齐来制作所述预浸片材；
在制作所述预浸片材的同时或制作所述预浸片材后，对所述预浸片材进行赋形。


9.如权利要求8所述的纤维增强塑料的制造方法，其中，
以所述区域(X)的至少一部分成为与在与所述区域(X')中的剪切变形的方向相同的方向上剪切变形的状...

【专利技术属性】
技术研发人员：高野恒男，本间孝志，加地晓，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP