纤维增强复合材料及夹层结构体制造技术

本发明专利技术的目的在于得到以高水平同时实现了轻质性和力学特性的纤维增强复合材料。本发明专利技术为纤维增强复合材料，其具有：纤维增强结构部，其包含树脂(A)和增强纤维(B)，并具有增强纤维(B)的平均纤维取向角为0

Fiber reinforced composites and sandwich structures

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强复合材料及夹层结构体


[0001]本专利技术涉及同时实现轻质性和力学特性的纤维增强复合材料。

技术介绍

[0002]使用热固性树脂、热塑性树脂作为基体、并且与碳纤维、玻璃纤维等增强纤维组合而成的纤维增强复合材料由于质量轻、且强度、刚性等力学特性、阻燃性、耐腐蚀性优异，因此被应用于航空
·
航天、汽车、铁路车辆、船舶、土木建筑、电子设备、产业机械、及运动用品等大量领域。另一方面，从燃料消耗的改善、携带性的观点考虑，作为构件、壳体，要求进一步的轻质化，也开发了在内部形成有孔隙的多孔质纤维增强复合材料。然而，这样的多孔质纤维增强复合材料存在下述这样的课题：越出于轻质化的目的使孔隙的比例变大，则力学特性越急剧下降。因此，要求一种使纤维增强复合材料轻质化、并且同时实现力学特性的技术。
[0003]作为同时实现纤维增强复合材料的轻质化和力学特性的技术，专利文献1公开了一种复合结构体，其具有增强纤维、树脂和孔隙，并且具有用于增强的突出部。专利文献2公开了一种由固化树脂和无纺片材构成且截面为锯齿状的芯结构体。专利文献3公开了由包含异径截面的碳纤维的纸构成的结构体、和将上述结构体以截面成为锯齿状的方式进行折叠而得的芯结构体。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2018/117181号
[0007]专利文献2：日本特表2012
‑
500864号公报
[0008]专利文献3：日本特表2013
‑
511629号公报。

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的课题
[0010]专利文献1是通过增加微细孔隙的总量来实现轻质化的技术，存在与轻质化相伴随力学特性的下降显著这样的课题。在该文献中，采用了肋纹、凸台这样的增强结构，但其为配置于复合结构体的表面上的增强结构，需要特定的成型模具，并且在薄壁化的方面存在课题。在专利文献2及专利文献3所记载的方法中，在不控制孔隙的直径、量的情况下含浸了树脂，此外，就锯齿状的结构而言，容易因弯曲方向的负载而导致锯齿状的结构开孔，不足以同时实现轻质化和力学特性。本专利技术的目的在于提供同时实现了轻质性和力学特性的纤维增强复合材料。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]用于解决上述课题的本专利技术为纤维增强复合材料，其具有：纤维增强结构部，其包含树脂(A)和增强纤维(B)，并具有增强纤维(B)的平均纤维取向角为0
°
以上45
°
以下的面内取向部、和增强纤维(B)的平均纤维取向角大于45
°
且为90
°
以下的面外取向部；和空洞部，
其是由该纤维增强结构部的上述面内取向部及上述面外取向部划分出的。
[0013]专利技术的效果
[0014]通过本专利技术，能够得到以高水平同时实现轻质性和力学特性的纤维增强复合材料。
附图说明
[0015][图1]为示出本专利技术的纤维增强复合材料的一个实施方式的示意图。
[0016][图2]为将本专利技术的纤维增强复合材料的划分出空洞部的纤维增强结构部的一个实施方式放大的示意图。
[0017][图3]为示出本专利技术的纤维增强复合材料的一个实施方式的截面示意图。
[0018][图4]为将本专利技术的纤维增强复合材料的一个实施方式中的纤维增强结构部放大的示意图。
[0019][图5]为用于说明预浸料坯的一个实施方式中的增强纤维基材(B
’
)的折叠角度的示意图。
[0020][图6]为示出预浸料坯的一个实施方式中的增强纤维基材(B
’
)的折叠状态的示意图。
[0021][图7]为示出预浸料坯的一个实施方式的截面示意图。
[0022][图8]为将图7所示的实施方式的预浸料坯的一部分放大的截面示意图。
[0023][图9]为将预浸料坯的一个实施方式中的增强纤维基材(B
’
)的周围放大的示意图。
[0024][图10]为示出实施例1中制作的预浸料坯中的增强纤维基材(B
’
)的折叠状态的示意图。
[0025][图11]为示出比较例1中制作的预浸料坯中的增强纤维基材(B
’
)的折叠状态的示意图。
[0026][图12]为将图7所示的实施方式的预浸料坯的一部分放大的截面示意图。
[0027][图13]为示出本专利技术的纤维增强复合材料的一个实施方式的示意图。
[0028][图14]为示出比较例1及3中制作的纤维增强复合材料的一个实施方式的示意图。
具体实施方式
[0029]＜纤维增强复合材料＞
[0030]本专利技术的纤维增强复合材料由纤维增强结构部和空洞部构成，所述纤维增强结构部包含树脂(A)和增强纤维(B)，并具有增强纤维(B)的平均纤维取向角为0
°
以上45
°
以下的面内取向部、和增强纤维(B)的平均纤维取向角大于45
°
且为90
°
以下的面外取向部，所述空洞部是由该纤维增强结构部的上述面内取向部及上述面外取向部划分出的。
[0031]以下，适当参照附图对本专利技术的纤维增强复合材料进行说明，但本专利技术不限于这些附图。然而，如本领域技术人员所容易理解的，与附图中记载的实施方式有关的说明也能够作为与本专利技术的纤维增强复合材料(其为上位概念)有关的说明发挥功能。
[0032]图1是将本专利技术的纤维增强复合材料的一个实施方式与纤维增强结构部的放大图像一同示出的示意图。示出了由纤维增强结构部6划分出的粗大空洞部4，其是截面(定义如
后文所述)为大致三角形的空间。如放大图像所示，纤维增强结构部6包含树脂(A)2和增强纤维(B)3。需要说明的是，图1的实施方式中，纤维增强结构部6也包含微多孔5。
[0033]图3为图1的实施方式的纤维增强复合材料的、与空洞部的延伸方向正交的截面的截面示意图。另外，图2是将划分出空洞部的纤维增强结构部的一个实施方式放大的示意图。需要说明的是，本说明书中，下文在没有特别说明的情况下，纤维增强复合材料的“截面”是指与空洞部的延伸方向正交的截面。即，本专利技术的纤维增强复合材料的空洞部是延伸的。
[0034]纤维增强复合材料的截面中，观察到空洞部的开口部、和将该开口部包围的纤维增强结构部。即，空洞部作为被纤维增强结构部包围的隧道状空间而存在。
[0035]就空洞部而言，优选截面开口部的最大长度的平均值超过500μm。此处，截面开口部的最大长度是指在纤维增强复合材料的截面中的开口部内能够以直线画出的最大长度。开口部的最大长度的平均值超过500μm时，能够获得显著的轻质化效果。空洞部的截面开口部的最大长度的平均值优选为1000μm以上、10000μm以下，更优选为1500μm以上、6500μm以下，进一步优选为2500μm以上、4500本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.纤维增强复合材料，其具有：纤维增强结构部，其包含树脂(A)和增强纤维(B)，并具有增强纤维(B)的平均纤维取向角为0
°
以上45
°
以下的面内取向部、和增强纤维(B)的平均纤维取向角大于45
°
且为90
°
以下的面外取向部；和空洞部，其是由该纤维增强结构部的所述面内取向部及所述面外取向部划分出的。2.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其中，在与所述空洞部的延伸方向正交的截面中，面外取向部的截面积相对于面内取向部的截面积为0.5倍以上、10倍以下。3.如权利要求1或2所述的纤维增强复合材料，其中，所述空洞部是由平均纤维取向角为0
°
以上、30
°
以下的面内取向部及平均纤维取向角为60
°
以上、90
°
以下的面外取向部划分出的。4.如权利要求1～3中任一项所述的纤维增强复合材料，其中，树脂(A)为热塑性树脂。5.如权利要求4所述的纤维增强复合材料，其中，所述热塑性树脂为选自由聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚亚芳基硫醚、聚酰胺、聚甲醛、聚醚酰亚胺、聚醚砜、及聚亚芳基醚酮组成的组中的至少1种热塑性树脂。6.如权利要求1～5中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：今井直吉，筱原光太郎，本间雅登，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：