[发明专利]片状增强纤维基材及其制造方法

说明书

课题是提供具有剪切变形性、能够追随三维形状，并且通过抑制边角料的产生能够大幅改善增强纤维的成品率、降低制造成本的片状增强纤维基材(模拟织物)及其制造方法。片状增强纤维基材是配设多个任意长度的增强纤维束而得到的具有N层(N为3以上的整数)的层叠结构的片状增强纤维基材，满足(1)～(5)的各条件。

技术领域

本发明涉及配设多个增强纤维束而得到的片状增强纤维基材以及该片状增强纤维基材的制造方法。

背景技术

以往，作为纤维增强树脂的成型方法，已知RTM(Resin Transfer Molding；树脂传递模塑)法。RTM法通常将由片状增强纤维基材构成的层叠体配置于赋型模具，以成为与纤维增强树脂成型品大致相同的三维形状的方式进行赋型，生成预成型体。接着，将该预成型体配置于成型模具后，向成型模具内注入环氧树脂等基体树脂，使预成型体浸渗该基体树脂，并使其固化。其结果，能够得到纤维增强树脂成型品。

作为RTM法中使用的片状增强纤维基材，通常有通过将增强纤维束的经纱和纬纱交织而得到布帛形态的织物基材、或者通过使用辅助丝进行缝合等方法将平行排列的增强纤维束接合而得到的非卷曲基材。

作为这些片状增强纤维基材的特征的差异，可举出受到外力时的剪切变形的容易程度(易剪切变形性)。

织物基材中，各个增强纤维束不与其它增强纤维束相互接合，仅通过立体交叉的彼此直接重叠部分的摩擦维持片材的形态。因此，织物基材在受到外力时，经纱和纬纱能够相互自由移动，在平面内容易发生剪切变形。

与此相对，非卷曲基材中，各个增强纤维束不是立体交叉的，而是通过辅助丝与其它增强纤维束相互接合，增强纤维束彼此相互约束。因此，非卷曲基材在受到外力时，在接合部位附近，增强纤维束不能自由移动，会在扭曲的状态下变形，从而与织物基材相比，在平面内难以发生剪切变形。

根据上述情况，复杂的三维形状的预成型体，优选容易发生剪切变形的织物基材。

但是，织物基材、非卷曲基材是以恒定的宽度连续制造的，因此在生成所述预成型体时，这些基材配合产品形状而被裁断，裁断后残留的边角料对于产品没有贡献。所以，在使用织物基材、非卷曲基材进行的纤维增强树脂成型品的制造中，存在增强纤维的成品率差、制造成本高的课题。

因此，不是从恒定宽度的片状增强纤维基材中切取产品形状的片状增强纤维基材，而是配合产品形状从一开始就仅在必要部位配设增强纤维束的纤维铺放(fiberplacement)法受到关注。

专利文献1中，公开了使用该纤维铺放法的装置。

根据该装置，卷取在线轴上的增强纤维束被拉出到配设在平面上的头(head)部，接着在平面上沿一个方向配设，以期望的长度被切断。然后，以与配设的增强纤维束相邻的方式，反复进行增强纤维束的配设和以期望长度的切断，其结果，形成由增强纤维束构成的、具有期望的外周形状的一个层。

接着，在与构成上述层的增强纤维束的长度方向不同的方向上，与上述同样地依次载置增强纤维束，将这些层彼此相互接合。这样最终能够得到片状增强纤维基材。

像这样，纤维铺放法的特征在于，通过配合产品形状仅在必要部位配设增强纤维束而得到片状增强纤维基材，因此能够抑制对于产品没有贡献的边角料的产生，能够大幅改善增强纤维的成品率。

但是，采用该方法形成的片状增强纤维基材，不是像织物基材那样的增强纤维束彼此立体交叉，通过摩擦维持片状的形态，因此特别是增强纤维束为干燥的情况下，需要遍及整个面使用树脂粘合剂或辅助丝等将由增强纤维束构成的层彼此相互接合。因此，采用该方法形成的片状增强纤维基材在受到外力时，与非卷曲基材同样地，平面内的剪切变形的容易程度比织物基材差。