[发明专利]具有圆弧状部的带状增强纤维基材的制造方法及制造装置、及使用该基材的层合体、预成型体及纤维增强树脂复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及具有沿着基材长度方向弯曲的圆弧状部的带状增强纤维基材的制造方法和制造装置、使用该带状增强纤维基材形成的层合体、使用该层合体赋型的预成型体、使用该预成型体成型的纤维增强树脂复合材料。

背景技术

众所周之，纤维增强树脂复合材料为轻质且强度、刚度高的原料。将较长尺寸的纤维增强树脂复合材料成型时，为了确保在目标方向上具有高强度及刚度，大多采用层合体结构，即，将按规定的各方向设定增强纤维的取向方向的多条带状增强纤维基材层合而得到的层合体结构。有时也采用使增强纤维中含浸有未固化的树脂的预浸料坯形态的层合体，但考虑制造成目标规定形状的容易性时，通常采用下述方法，即，制作未含浸树脂的干增强纤维层合体，将该增强纤维层合体赋型为规定形状的预成型体，使基质树脂含浸在被赋型的预成型体中，使树脂固化，制造规定形状的纤维增强树脂复合材料。

最近，例如对航空器主体的结构部件等逐渐要求轻质且强度、刚度高、较长尺寸的纤维增强树脂复合材料。即，以进一步轻质化为目标，逐渐要求用纤维增强树脂复合材料制作航空器用长尺寸的加强材料及结构部件。上述航空器用构件的横截面形状例如大多具有L、T、I、C、Z形的形状，且在长度方向上平直的构件少，大部分构件在至少一部分长度方向上具有沿着长度方向弯曲的圆弧状部。作为用于制作上述具有圆弧状部的由纤维增强树脂复合材料形成的长尺寸构件的技术，例如专利文献1中公开了一种方法，即，准备由增强纤维形成的圆弧状平坦的预成型体前体，将其沿着圆弧状的曲线在横截面方向上弯折。在上述方法中，与在横截面方向上弯折平直的带状增强纤维材料的集合体，且将其在长度方向上弯曲形成圆弧状部的情况相比，可以得到高品质的复合材料，材料中产生的变形减少、褶皱及弯曲等缺点少。但是，上述专利文献1中没有公开下述内容：如何制作弯曲为规定的圆弧形状的带状增强纤维基材，以及如何制作层合了基材的增强纤维层合体。

另一方面，作为圆弧状的增强纤维层合体，要求下述层合体：相对于沿着圆弧圆周方向的轴线以规定的角度将增强纤维丝条配置为面状，将上述得到的层多层层叠同时将各层改变角度。作为制作上述增强纤维层合体中的各弯曲增强纤维基材的方法，已经有下述方法，即，将窄幅的增强纤维带维持在规定的角度同时彼此相邻地进行配置，但为了将窄幅的增强纤维带相对于弯曲成圆弧状的形态的轴线维持在规定的角度同时进行配置，需要一边逐渐改变窄幅的增强纤维带的增强纤维丝条的取向方向一边配置各增强纤维带，要求对位置确定进行高精度控制，因此，设备费用昂贵，并且生产效率差。

另一方面，作为制作设定增强纤维丝条的取向方向为规定方向的弯曲增强纤维基材的方法，已知有专利文献2中公开的方法。上述方法中，将增强纤维丝条用栓销固定，改变栓销之间的相对位置，使增强纤维丝条的取向方向弯曲，但由于连接栓销表面之间的切线为增强纤维丝条的方向，所以增强纤维丝条被配置为Z字形，相邻的增强纤维丝条之间不是严格地平行，且在折回的端部附近纤维相对于栓销在纵深方向上变宽。为了减轻上述问题，需要细的纤维束和窄的栓销的间距，但如果那样，生产效率极度降低。另外，上述方法是将增强纤维层合体一并弯曲的技术，所述增强纤维层合体是将基本上每层中增强纤维的方向不同的多个增强纤维层进行多层层合得到的。一并弯曲的技术中，虽然原本增强纤维方向不同的各层需要个别合适的变形形态，但是作为整体同样地进行变形，所以部分地产生纤维褶皱或松弛。

专利文献1：WO2004/016844号公报

专利文献2：日本特开2004-218133号公报

发明内容

鉴于上述现有技术中的局限，本发明的课题在于提供能够容易且确实地得到具有圆弧状部的带状增强纤维基材的制造方法和制造装置，所述具有圆弧状部的带状增强纤维基材在弯曲基材的实质的整面上以所期望的方式配置增强纤维丝条。

另外，本发明的课题还在于提供使用利用上述方法制造的带状增强纤维基材形成的增强纤维层合体、使用该层合体赋型得到的预成型体、使用该预成型体成型得到的纤维增强树脂复合材料。

为了解决上述课题，本发明的具有圆弧状部的带状增强纤维基材的制造方法的特征在于：使以单向平行方式配置有多条增强纤维丝束的带状单向增强纤维基材的一面与挠性构件接触，使该挠性构件的至少一部分在沿着与上述单向增强纤维基材的接触面的方向上变形为圆弧状，由此使接触的上述单向增强纤维基材变形为圆弧状，之后使上述挠性构件从变形的单向增强纤维基材分离。