(57)【要約】【課題】製造コストの増大を抑えつつ容易にプリフォームの端部の強化繊維の流動を低減するＲＴＭ成形用繊維プリフォーム及び繊維強化複合材を提供すること。【解決手段】プリフォーム１０はＺ方向に積層された織物１３ａ〜１３ｇをステッチ糸１４により層間を結合して形成されている。プリフォーム１０の繊維流動保持層としての織物１３ｇの端部には、織物１３ａ〜１３ｆの端部を覆う保持部１６が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層織物からなるＲＴＭ成形用繊維プリフォームにおいて、
前記多層織物の少なくとも一層は端部に他の層の端部を覆う保持部が形成されている繊維流動保持層である
ことを特徴とするＲＴＭ成形用繊維プリフォーム。
【請求項２】
前記繊維流動保持層は前記ＲＴＭ成形用繊維プリフォームの成形型の載置面に載置される表層とは反対側の表層である
請求項１に記載のＲＴＭ成形用繊維プリフォーム。
【請求項３】
前記繊維流動保持層は前記ＲＴＭ成形用繊維プリフォームの成形型の載置面に載置される表層である
請求項１または２に記載のＲＴＭ成形用繊維プリフォーム。 
【請求項４】
前記繊維流動保持層は前記他の層の少なくとも一層の端部を巻き込んでいる
請求項１〜３に記載のＲＴＭ成形用繊維プリフォーム。
【請求項５】
プリフォームにマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、前記プリフォームが請求項１〜４に記載のＲＴＭ成形用繊維プリフォームである
ことを特徴とする繊維強化複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＴＭ成形用繊維プリフォーム及び繊維強化複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸されて形成される繊維強化複合材は軽量、高強度の材料として例えば車両等の構造部材に適用されている。繊維強化複合材の成形方法としては、例えばＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法が挙げられる。ＲＴＭ成形法は、型内に強化繊維からなるプリフォームを載置し、この型内に熱硬化性のマトリックス樹脂を注入して前記プリフォームに含浸させた後、加熱硬化させることで繊維強化複合材を得る方法である。
【０００３】
ところで、ＲＴＭ成形法によって型内に樹脂を注入する際に、型内に載置されているプリフォームの端部において、プリフォームを構成する強化繊維は型内での樹脂の流れによって流動しようとする。プリフォームの端部において、強化繊維の流動を低減するために、例えば、特許文献１に開示のプリフォームは少なくとも長手方向に沿った端部が縫合されている。プリフォームの端部が縫合されることで、型内での樹脂の流れによって流動しようとする強化繊維を拘束して強化繊維の流動を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６１８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のプリフォームは、プリフォームの端部を縫合するため、新たに縫合工程を追加する必要がある。このため、プリフォームの端部を縫合しない場合と比較して製造コストが増大する虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑えつつ容易にプリフォームの端部の強化繊維の流動を低減するＲＴＭ成形用繊維プリフォーム及び繊維強化複合材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するＲＴＭ成形用繊維プリフォームは、多層織物からなるＲＴＭ成形用繊維プリフォームにおいて、前記多層織物の少なくとも一層は端部に他の層の端部を覆う保持部が形成されている繊維流動保持層であることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、ＲＴＭ成形用繊維プリフォームを成形型にセットする際に、保持部が他の層の端部を覆うため、ＲＴＭ成形の際に、他の層の端部の繊維の流動の低減が可能となる。
【０００９】
前記繊維流動保持層は前記ＲＴＭ成形用繊維プリフォームの成形型の載置面に載置される表層とは反対側の表層であってもよい。
【００１０】
かかる構成によれば、保持部が自重で他の層の端部を覆うため、他の層の端部が保持部に覆われた状態を維持するための工程を追加することなく、他の層の端部の繊維の流動の低減が可能となる。
【００１１】
前記繊維流動保持層は前記ＲＴＭ成形用繊維プリフォームの成形型の載置面に載置される表層でもよい。
【００１２】
かかる構成によれば、成形型の載置面に載置される表層に他の層を覆う保持部があるため、ＲＴＭ成形用繊維プリフォームと成形型との隙間が狭くても成形型の側面がガイドとなって、ＲＴＭ成形用繊維プリフォームを押し込むことで成形型へ容易に載置が可能となる。
【００１３】
前記繊維流動保持層は前記他の層の少なくとも一層の端部を巻き込んでいてもよい。
【００１４】
かかる構成によれば、ＲＴＭ成形の際に、他の層の端部を巻き込んでいる保持部が他の層の端部を拘束するため、より他の層の端部の繊維の流動の低減が可能となる。
【００１５】
上記目的を達成する繊維強化複合材は、プリフォームにマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、前記プリフォームが請求項１〜４に記載のＲＴＭ成形用繊維プリフォームであることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、プリフォームを型にセットする際に、最表層の織物が最表層以外の織物を覆うため、ＲＴＭ成形の際に、最表層以外の織物の繊維の流動の低減が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、製造コストの増大を抑えつつ容易にプリフォームの端部の強化繊維の流動を低減するＲＴＭ成形用繊維プリフォーム及び繊維強化複合材の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プリフォームの斜視図。
【図２】型に載置する際におけるプリフォームの斜視図。
【図３】型に載置した際の図２に示すプリフォームのＡ−Ａ線断面図。
【図４】型に載置した際の図２に示すプリフォームの変形例を示すＡ−Ａ線断面図。
【図５】型に載置した際の図２に示すプリフォームの変形例を示すＡ−Ａ線断面図。
【図６】型に載置した際の図２に示すプリフォームの変形例を示すＡ−Ａ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、ＲＴＭ成形用繊維プリフォーム及び繊維強化複合材を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、図１〜図６において、経方向をＸ方向、緯方向をＹ方向で規定するとともに、厚み方向をＸ方向及びＹ方向に対して直交するＺ方向で規定している。
【００２０】
図１に示すように、ＲＴＭ成形用繊維プリフォームとしてのプリフォーム１０は、強化繊維からなる経糸１１及び強化繊維からなる緯糸１２を製織して形成される織物１３ａ〜１３ｇを備える。織物１３ａ〜１３ｇは経糸１１及び緯糸１２が平織されることで形成されている。なお、経糸１１及び緯糸１２は炭素繊維製であるが、ガラス繊維製や樹脂繊維製であってもよい。
【００２１】
織物１３ａ〜１３ｇは表層としての織物１３ａから表層であって繊維流動保持層としての織物１３ｇの順にＺ方向に積層されている。Ｚ方向に積層されている織物１３ａ〜１３ｇはステッチ糸１４により層間が結合されることで多層織物１３が形成される。ステッチ糸１４は例えば、ナイロン等の熱可塑性樹脂から構成される。繊維流動保持層としての織物１３ｇの端部には他の層である織物１３ａ〜１３ｆが積層された厚みだけ保持部１６がＸ方向及びＹ方向に形成されている。保持部１６は経糸１１及び緯糸１２から構成される。
【００２２】
図２に示すように、織物１３ｇの端部には保持部１６が他の層である織物１３ｂ〜１３ｆが積層された厚みだけ形成されているので、保持部１６を湾曲することで、繊維流動保持層である織物１３ｇが他の層である織物１３ｂ〜１３ｆの端部を覆う。多層織物１３をプレスして所望の形状に賦形されることでプリフォーム１０が形成される。
【００２３】
図３に示すように、繊維強化複合材１９は、成形工程において、プリフォーム１０に熱硬化性のマトリックス樹脂１８を含浸硬化させることで形成されている。マトリックス樹脂１８をプリフォーム１０に含浸、硬化させる製造方法の一例として、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形法がある。ＲＴＭ成形法では、成形型１７の載置面１７ａにプリフォーム１０を載置した状態で成形型１７内に液状のマトリックス樹脂１８を注入する。熱硬化性のマトリックス樹脂１８は、例えばエポキシ樹脂が使用される。型内にマトリックス樹脂１８を注入した後、加熱硬化することで繊維強化複合材１９が形成される。
【００２４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図３に示すように、プリフォーム１０を成形型１７内に載置する。このとき、成形型１７の載置面１７ａに載置される表層は織物１３ａであって、繊維流動保持層としての織物１３ｇが成形型１７の載置面１７ａに載置される表層（織物１３ａ）とは反対側の表層となるように載置する。プリフォーム１０を成形型１７内に載置してＲＴＭ成形法にてプリフォーム１０にマトリックス樹脂１８を含浸させた後、成形型１７内を加熱することでプリフォーム１０を形成する織物１３ａ〜１３ｇの層間を結合しているステッチ糸１４が熱溶融する。その後、型締めによるプレス圧によりマトリックス樹脂１８は成形型１７内を流動する。マトリックス樹脂１８の成形型１７内の流動の際、プリフォーム１０を構成する多層織物１３の他の層である織物１３ａ〜１３ｆの端部の経糸１１及び緯糸１２は流動しようとするが、織物１３ａ〜１３ｆの端部は保持部１６によって覆われているため、織物１３ａ〜１３ｆの端部の経糸１１及び緯糸１２の流動は抑制される。
【００２５】
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）多層織物１３からなるプリフォーム１０において、多層織物１３を構成する織物１３ｇの端部に織物１３ａ〜１３ｆの端部を覆う保持部１６が形成されている。
これにより、織物１３ｇが織物１３ａ〜１３ｆの端部を覆うため、ＲＴＭ成形の際に、織物１３ａ〜１３ｆの端部の強化繊維の流動を防止するための工程を追加することなく織物１３ａ〜１３ｆの端部の強化繊維の流動の低減が可能となる。
（２）繊維流動保持層としての織物１３ｇはプリフォーム１０の成形型１７の載置面１７ａに載置される表層とは反対側の表層である。
これにより、織物１３ｇの端部に形成されている保持部１６は自重で織物１３ａ〜１３ｆの端部を覆うため、織物１３ａ〜１３ｆの端部が保持部１６に覆われた状態を維持するための工程を追加することなく、織物１３ａ〜１３ｆの端部の強化繊維の流動の低減が可能となる。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を図４に従って説明する。この実施形態は、保持部１６が織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込んでいる点が第１の実施形態と異なっており、他の構成は基本的に第１の実施形態におけるプリフォーム１０及び繊維強化複合材１９と同じである。
【００２７】
図４に示すように、プリフォーム１０を構成する多層織物１３の表層としての織物１３ａは織物１３ｂ〜１３ｆと比較してＸ方向に短い。また、プリフォーム１０を構成する多層織物１３の表層としての織物１３ａは織物１３ｂ〜１３ｆと比較してＹ方向に短い。
【００２８】
繊維流動保持層としての織物１３ｇの端部には織物１３ｂ〜１３ｆが積層された厚みと、織物１３ａがＸ方向及びＹ方向において織物１３ｂ〜１３ｆと比較して短い分の長さとだけ保持部１６が形成されている。保持部１６を湾曲することで、繊維流動保持層である織物１３ｇが他の層である織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込む。保持部１６は織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込み、かつ織物１３ａがＸ方向及びＹ方向において織物１３ｂ〜１３ｆと比較して短い分まで延在している。湾曲された保持部１６と織物１３ａとは成形型１７の載置面１７ａにおいて、段差が無く、同一の厚みで織物１３ａ〜１３ｇが積層されている。Ｚ方向に積層されている織物１３ａ〜１３ｇはステッチ糸１４により層間が結合されている。
【００２９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図４に示すように、プリフォーム１０を成形型１７の載置面１７ａに載置する。このとき、成形型１７の載置面１７ａに載置される表層は織物１３ａであって、繊維流動保持層としての織物１３ｇが成形型１７の載置面１７ａに載置される表層（織物１３ａ）とは反対側の表層となるように載置する。プリフォーム１０を成形型１７内に載置してＲＴＭ成形法にてプリフォーム１０にマトリックス樹脂１８を含浸させた後、成形型１７内を加熱することでプリフォーム１０を形成する織物１３ａ〜１３ｇの層間を結合しているステッチ糸１４が熱溶融する。その後、型締めによるプレス圧によりマトリックス樹脂１８は成形型１７内を流動する。マトリックス樹脂１８の成形型１７内の流動の際、プリフォーム１０を構成する織物１３ａ〜１３ｆの端部の経糸１１及び緯糸１２は流動しようとするが、織物１３ａ〜１３ｆの端部は保持部１６によって覆われているため、織物１３ａ〜１３ｆの端部の経糸１１及び緯糸１２の流動は抑制される。
【００３０】
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（３）織物１３ｇは織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込んでいる。
これにより、第１の実施形態と比較して、ＲＴＭ成形の際に、織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込んでいる織物１３ｇの端部に形成されている保持部１６が織物１３ｂ〜１３ｆの端部を拘束するため、より織物１３ｂ〜１３ｆの端部の強化繊維の流動の低減が可能となる。
（４）保持部１６は織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込み、織物１３ａがＸ方向及びＹ方向において織物１３ｂ〜１３ｆと比較して短い分まで延在している。
これにより、第１の実施形態のプリフォーム１０と同様に段差がなく成形型１７の載置面１７ａに載置可能なため、良好な繊維強化複合材１９の提供が可能となる。
【００３１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を図５に従って説明する。この実施形態は、保持部１６が形成されている繊維流動保持層は成形型１７の載置面１７ａに載置される表層である点が第１の実施形態と異なっており、他の構成は基本的に第１の実施形態におけるプリフォーム１０及び繊維強化複合材１９と同じである。
【００３２】
図５に示すように、プリフォーム１０を構成する多層織物１３の表層としての織物１３ｇは織物１３ｂ〜１３ｆと比較してＸ方向に短い。また、プリフォーム１０を構成する多層織物１３の表層としての織物１３ｇは織物１３ｂ〜１３ｆと比較してＹ方向に短い。
【００３３】
繊維流動保持層としての織物１３ａの端部には織物１３ｂ〜１３ｆが積層された厚みと、織物１３ｇがＸ方向及びＹ方向において織物１３ｂ〜１３ｆと比較して短い分の長さとだけ保持部１６が形成されている。保持部１６を湾曲することで、繊維流動保持層である織物１３ａが他の層である織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込む。保持部１６は織物１３ｂ〜１３ｆの端部を巻き込み、かつ織物１３ｇがＸ方向及びＹ方向において織物１３ｂ〜１３ｆと比較して短い分まで延在している。湾曲された保持部１６と織物１３ｇとは成形型１７の載置面１７ａとは反対側の面において、段差が無く、同一の厚みで織物１３ａ〜１３ｇが積層されている。Ｚ方向に積層されている織物１３ａ〜１３ｇはステッチ糸１４により層間が結合されている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図５に示すように、プリフォーム１０を成形型１７の載置面１７ａに載置する。このとき、繊維流動保持層としての織物１３ａが成形型１７の載置面１７ａに載置される表層であって、織物１３ｇが成形型１７の載置面１７ａに載置される表層（織物１３ａ）とは反対側の表層となるように載置する。プリフォーム１０を成形型１７内に載置してＲＴＭ成形法にてプリフォーム１０にマトリックス樹脂１８を含浸させた後、成形型１７内を加熱することでプリフォーム１０を形成する織物１３ａ〜１３ｇの層間を結合しているステッチ糸１４が熱溶融する。その後、型締めによるプレス圧によりマトリックス樹脂１８は成形型１７内を流動する。マトリックス樹脂１８の成形型１７内の流動の際、プリフォーム１０を構成する織物１３ａ〜１３ｆの端部の経糸１１及び緯糸１２は流動しようとするが、織物１３ｂ〜１３ｇの端部は保持部１６によって覆われているため、織物１３ｂ〜１３ｇの端部の経糸１１及び緯糸１２の流動は抑制される。
【００３５】
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（５）繊維流動保持層としての織物１３ａはプリフォーム１０の成形型１７の載置面１７ａに載置される表層である。
これにより、通常、成形型１７はプリフォーム１０との隙間が狭いため、プリフォーム１０の成形型１７への載置に時間がかかるが、プリフォーム１０の繊維流動保持層としての織物１３ａの端部に保持部１６が形成されているため、成形型１７へ押し込んでも成形型１７の側面１７ｂがガイドとなり、プリフォーム１０の形状を保持した状態で載置可能となるので、プリフォーム１０の成形型１７への載置が容易となる。
【００３６】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
○  織物１３ａ〜１３ｇの織り方は平織以外に、綾織や朱子織であっても良い。
【００３７】
○  各実施形態において、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００３８】
○  第１の実施形態において、織物１３ｇはＸ方向及びＹ方向において、織物１３ａ〜１３ｆと比較して長いが、Ｘ方向のみ長くても良いし、Ｙ方向のみ長くても良い。
○  第１の実施形態において、織物１３ｇは織物１３ｂ〜１３ｆの端部を覆っていても良いし、織物１３ｆの端部のみを覆っていても良い。
○  第１の実施形態において、織物１３ｇは織物１３ａ〜１３ｆの端部を巻き込んでいても良いし、織物１３ｆのみ巻き込んでいても良い。
【００３９】
○  第２の実施形態において、織物１３ｇは織物１３ａ〜１３ｆの端部を巻き込んでいても良いし、織物１３ｆの端部のみを巻き込んでいても良い。
○  第２の実施形態において、織物１３ａは織物１３ｂ〜１３ｆと比較してＸ方向のみ短くても良いし、Ｙ方向のみ短くても良い。
【００４０】
○  第３の実施形態において、織物１３ｇは織物１３ｂ〜１３ｆと比較してＸ方向のみ短くても良いし、Ｙ方向のみ短くても良い。
【００４１】
○  ステッチ糸１４はＲＴＭ成形の際に溶けなくても良い。ステッチ糸は熱可塑性繊維でなくても良く、例えば炭素繊維でも良い。
【００４２】
○  ステッチ糸１４で層間結合されていなくても良く、接着剤等で層間結合されていても良い。
【００４３】
○  各実施形態では、プリフォーム１０は織物１３ａ〜１３ｇを積層して形成していたが、経糸１１を並列させた複数の経糸繊維層と、緯糸１２を並列させた複数の緯糸繊維層とを同時に織った多層織としても良い。
【００４４】
○  プリフォーム１０は、保持部１６を複数有していても良い。例えば、図６に示すように、プリフォーム１０は織物１３ａ及び織物１３ｇの端部１５に保持部１６が形成されていても良い。このとき、Ｚ方向に積層されている織物１３ａ〜１３ｈは図示しないステッチ糸１４により層間が結合されることで多層織物１３が形成されている。
○  繊維流動保持層は表層でなくても良く、表層でない繊維流動保持層は他の層の端部を巻き込んでいても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１０…プリフォーム、１３ａ〜１３ｈ…織物、１６…保持部、１８…マトリックス樹脂、１９…繊維強化複合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018066086.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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