三维纤维增强复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及使基体树脂浸入利用结合线沿着层叠方向结合的层叠体从而形成的三维纤维增强复合材料。
【背景技术】
[0002]作为轻型且高强度的材料使用三维纤维增强复合材料。三维纤维增强复合材料在基体树脂中具有利用结合线将多个纤维束层结合而形成的层叠体。因此，三维纤维增强复合材料与仅包含基体树脂的材料相比力学性能(机械性能)优秀，因而优选作为构造部件。另外，三维纤维增强复合材料与二维纤维增强复合材料相比，利用结合线来提高层叠方向上的强度。
[0003]作为这种三维纤维增强复合材料，举例有专利文献I所公开的材料。如图5所示，专利文献I的三维纤维增强复合材料80具有平板状的三维织布86，该三维织布86由如下部件形成:由多个经线81和多个玮线82构成的面内方向线83 ;相对于面内方向线83的基准面正交的多个面外方向线84 ;以及对面外方向线84进行固定的边线85形成。将树脂浸入该三维织布86，并将树脂固化而形成三维纤维增强复合材料80。
[0004]专利文献1:日本特开2007-152672号公报
[0005]然而，在三维纤维增强复合材料80中，在将面外方向线84插入三维织布86而进行缝进时，面外方向线84朝沿着三维织布86的面的方向被拉动。因此，在面外方向线84沿着相反的方向延伸的部位(构成分叉的部位)，因拉动而形成较大的缝隙。若树脂浸入三维织布86，则在该缝隙残存树脂从而形成树脂存积处87。由于该树脂存积处87不含有纤维，所以是三维纤维增强复合材料80的机械强度较低的部位。因此，期望缩小树脂存积处87ο
【发明内容】
[0006]本公开的目的在于提供能够缩小在分叉部的树脂存积处的三维纤维增强复合材料。
[0007]用于实现上述目的的三维纤维增强复合材料具有:层叠体，其具有沿着层叠方向被层叠的多个纤维束层，上述纤维束层包括第一最外层以及第二最外层；基体树脂，其浸入上述层叠体；第一防脱线，其沿着上述第一最外层的表面配设；第二防脱线，其沿着上述第二最外层的表面配设；以及结合线，其沿着层叠方向结合上述纤维束层，上述结合线具有:折返部，其以通过上述第一防脱线的层叠方向的外侧的方式折返；第一横切线部以及第二横切线部，它们与上述折返部连续，并且在上述层叠体内在上述第一防脱线与上述第二防脱线之间沿着层叠方向延伸；表层线部，其沿着上述第二最外层的表面向与上述第二防脱线大致正交的方向延伸；以及分叉部，其形成在上述第二最外层的表面，并且与上述第一横切线部以及第二横切线部连续，上述分叉部通过上述表层线部在上述第二防脱线的层叠方向的外侧向相反的方向延伸并且相互交叉，从而形成。
[0008]在上述三维纤维增强复合材料中，在缝进结合线的情况下，当结合线朝沿着层叠体的面的方向被拉动时，形成分叉部的表层线部的部分分别向相反的方向被拉动，以紧固第二防脱线的方式被拉动。但是，通过第二防脱线能够抑制表层线部移动。并且，即便表层线部被拉动，通过表层线部与第二防脱线的摩擦阻力，也能够抑制表层线部的移动。其结果是，即便结合线被拉动，也能够抑制分叉部扩展。
[0009]另外，也可以在上述第一防脱线与上述第二防脱线之间，上述第一横切线部与上述第二横切线部交叉。
[0010]据此，在结合线朝沿着层叠体的面的方向被拉动时，相互交叉的第一横切线部与第二横切线部以紧固第一防脱线的方式被拉动。并且，即便第一以及第二横切线部被拉动，通过第一以及第二横切线部与第一防脱线的摩擦阻力，也能够妨碍第一以及第二横切线部的移动。其结果是，即便结合线被拉动，也能够抑制分叉部扩展。
[0011]另外，上述层叠体也可以包括在上述层叠方向位于上述分叉部的附近的保持层。
[0012]据此，在缝进结合线时，即便结合线朝沿着层叠体的面的方向被拉动，也能够通过保持层保持分叉部的形状，而能够抑制分叉部扩展。
【附图说明】
[0013]图1是表示实施方式的三维纤维增强复合材料的层叠体的分解立体图。
[0014]图2是表示实施方式的三维纤维增强复合材料的立体图。
[0015]图3是表示图2的三维纤维增强复合材料的剖视图。
[0016]图4是表示另一例子的三维纤维增强复合材料的剖视图。
[0017]图5是表示【背景技术】的图。
【具体实施方式】
[0018]以下，根据图1?图5对三维纤维增强复合材料的一个实施方式进行说明。
[0019]如图2以及图3所示，三维纤维增强复合材料10包括层叠体20以及基体树脂30。层叠体20通过将呈片状的多个纤维束层即第一?第四增强纤维束层11?14与保持层15层叠，并且使用结合线21结合上述第一?第四增强纤维束层11?14与保持层15，从而形成。基体树脂30通过使树脂浸入层叠体20从而形成。
[0020]如图1所示，第一?第四增强纤维束层11?14包括在各层中沿着相同方向延伸的多根第一?第四增强纤维束Ila?14a。此外，“增强纤维束”是指在将第一?第四增强纤维束层11?14作为三维纤维增强复合材料10的纤维基材使用时发挥增强三维纤维增强复合材料10的基体树脂30的作用的纤维束。在本实施方式中，作为增强纤维，使用碳纤维。在以下的说明中，将沿着三维纤维增强复合材料10的面的方向中的沿着三维纤维增强复合材料10的一边的方向设为X方向，将与该X方向正交的方向设为Y方向。并且，将三维纤维增强复合材料10中的与X方向以及Y方向正交并且供第一?第四增强纤维束层11?14层叠的方向设为层叠方向。
[0021]如图1所示，第一增强纤维束层11由相互平行排列并且笔直地延伸的第一增强纤维束Ila形成。第一增强纤维束Ila具有扁平状的剖面。第一增强纤维束Ila以相对于三维纤维增强复合材料10的X方向呈90度的角度的方式延伸。多个第一增强纤维束Ila彼此通过沿着上述第一增强纤维束Ila的排列方向延伸的辅助线Ilb连结。
[0022]第二增强纤维束层12由相互平行排列并且笔直地延伸的第二增强纤维束12a形成。第二增强纤维束12a具有扁平状的剖面。第二增强纤维束12a沿着三维纤维增强复合材料10的X方向延伸。多个第二增强纤维束12a彼此通过沿着上述第二增强纤维束12a的排列方向延伸的辅助线12b连结。
[0023]第三增强纤维束层13由相互平行排列并且笔直地延伸的第三增强纤维束13a形成。第三增强纤维束13a具有扁平状的剖面。第三增强纤维束13a以相对于三维纤维增强复合材料10的X方向呈+45度的角度的方式延伸。多个第三增强纤维束13a彼此通过沿着上述第三增强纤维束13a的排列方向延伸的辅助线13b连结。
[0024]第四增强纤维束层14由相互平行排列并且笔直地延伸的第四增强纤维束14a形成。第四增强纤维束14a具有扁平状的剖面。第四增强纤维束14a以相对于三维纤维增强复合材料10的X方向呈-45度的角度的方式延伸。多个第四增强纤维束14a彼此通过沿着上述第四增强纤维束14a的排列方向延伸的辅助线14b连结。
[0025]保持层15是将多个经线15a (第一线)与多个玮线15b (第二线)一根根交替地织到一起而得的平织织物。另外，多个经线15a分别由纤维束构成，相互平行地排列并且沿着Y方向延伸。多个玮线15b也分别由纤维束构成，相互平行地排列并且沿着与经线15a交叉(正交)的方向(X方向)延伸。经线15a以及玮线15b的纤维束由碳纤维形成。
[0026]如图2以及图3所示，层叠体20利用多个结合线21将层叠后的第一?第四增强纤维束层11?14以及保持层15沿着层叠方向结合从而形成。在层叠体20的层叠方向的两个最外层中的作为第一最外层的第四增强纤维束层14的表面上，以沿着Y方向相互平行地延伸并且在X方向空开间隔的方式，设置有多个第一防脱线22。在作为第二最外层的保持层15的表面上，以沿着Y方向相互平行地延伸并且在X方向空开间隔的方式，设置有多个第二防脱线23。第二防脱线23沿着与第一防脱线22相同的方向延伸，并且以在层叠方向与第一防脱线22对置的方式配置。结合线21、第一防脱线22以及第二防脱线23由碳纤维形成。
[0027]接下来，对结合线21详细地进行说明。结合线21位于沿着保持层15以及第四增强纤维束层14的面的方向，并且沿着与第一以及第二防脱线22、23的延伸方向正交的方向(X方向)被缝进。将缝进结合线21的方向称为行进方向。
[0028]多个结合线21分别相对于第二防脱线23在行进方向上比第二防脱线23靠前方的位置，从保持层15的表面插入层叠体20内。而且，结合线21在沿着层叠方向贯通层叠体20以后，在行进方向上比第一防脱线22靠后方的位置向第四增强纤维束层14的表面拉出。结合线21通过第一防脱线22的层叠方向的外侧而被折返，然后在行进方向上比第一防脱线22靠前方的位置插入层叠体20。
[0029]并且，结合线21在沿着层叠方向贯通层叠体20以后，在行进方向上比第二防脱线23靠后方的位置向保持层15的表面拉出。而且，结合线21通过第二防脱线23的层叠方向的外侧沿着行进方向延伸。因此，一根结合线21在第四增强纤维束层14的表面反复被折返，在保持层15的表面反复被插入以及被引出拉出。因此，一根结合线21在多个位置结合层叠体20。
[0030]如图3所示，在结合线21通过层叠体20的状态下，结合线21包括在第一防脱线22的层叠方向的外侧被折返的部位亦即折返部21a。另外，结合线21包括与折返部21a连续并且在第一防脱线22以及第二防脱线23之间在层叠体20内沿着层叠方向延伸的部位亦即第一横切线部21b以及第二横切线部21c。并且，结合线21包括沿着保持层15的表面向与第一防脱线22以及第二防脱线23正交的方向延伸的部位亦即表层线部21d。另外，在保持层15的表面从第二防脱线23相互向相反方向延伸的表层线部21d的部分形成有分叉部21e。由折返部21a、第一横切线部21b、第二横切线部21c以及分叉部21e构成的组，与第一防脱线22以及第二防脱线23相同，在X方向空开相等间隔地配置。
[0031]分叉部21e通过在第二防脱线23的外侧沿着相反的方向延伸的表层线部21d交叉从而形成。第二防脱线23由表层线部21d、第一横切线部21b以及第二横切线部21c包围。另外，在第一防脱线22的内侧，第一横切线部21b与第二横切线部21c交叉而形成交叉部K。因此，第一防脱线22由折返部21a、以及与该折返部21a连续并且形成交叉部K的第一横切线部21b以及第二横切线部21c包围。通过形成交叉部K，结合线21在第一防脱线22与第二防脱线23之间扭转一次。并且，结合线21