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

摘要

本发明提供能够容易且确实地得到带状增强纤维基材的制造方法和装置，所述带状增强纤维基材在弯曲基材的整面上铺满增强纤维丝条。本发明提供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，其特征在于，使以单向平行方式配置有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，由此使接触的单向增强纤维基材变形为圆弧状，之后使挠性构件从变形的单向增强纤维基材分离，此外，本发明还提供使用上述基材的层合体、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。

上述本发明的方法中，特别使用能够弯曲的挠性构件，与该挠性 构件接触的带状单向增强纤维基材在挠性构件弯曲变形的同时，弯曲 变形为圆弧状。由挠性材料构成的挠性构件能够在应发生弯曲变形的 部位的整个面上均等地发生弯曲变形，因此以该面作为接触面进行接 触的单向增强纤维基材也能够在整个接触面上均等地弯曲变形为圆 弧状，各增强纤维丝条本身移动到期望的位置，可以得到具有目标期 望的形态的圆弧状部的带状增强纤维基材。

上述本发明的带状增强纤维基材的制造方法中，作为上述挠性构 件，使用相邻配置有多个细长小片的构件，所述多个细长小片彼此间 的相对位置能够改变，可以使该小片的长度方向与上述增强纤维丝束 的延伸方向一致，使上述单向增强纤维基材的一面与上述挠性构件接 触。如果为上述结构，则各小片能够更精细且更适当地变形，因此即 使作为相邻配置有这些小片的挠性构件整体，各个部位也能够更适当 地发生变形，与上述挠性构件接触的带状单向增强纤维基材的各个部 位也能够更适当地变形为所期望的形状。

另外，上述本发明的带状增强纤维基材的制造方法中，在将上述 单向增强纤维基材变形为圆弧状的状态下加热基材，之后将该基材冷 却，由此能够固定该基材的圆弧状的形状。如上所述，通过将带状增 强纤维基材的圆弧状部固定为规定的形状，在层合该带状增强纤维基 材形成层合体时，也可以在维持原有规定形状的状态下容易地进行处 理。

另外，本发明的带状增强纤维基材的制造方法可以适用于增强纤 维丝束沿各种方向取向的基材。多层层合带状增强纤维基材形成层合 体时，通常将增强纤维丝束沿各种方向取向的基材以增强纤维层的形 式进行层合，因此各增强纤维基材被弯曲为期望的形状，且该增强纤 维丝束按照期望的方向取向时，即使作为增强纤维层合体整体，也可 以实现期望的形状、增强纤维取向形态。例如，使用下述单向增强纤 维基材的情况下，将上述挠性构件变形为圆弧状时，通过使圆弧形状 的内半径侧在圆周方向上收缩及/或使外半径侧在圆周方向上伸长， 可以改变增强纤维丝束的间隔，所述单向增强纤维基材以相对于基材 的长度方向为30度以上90度以下的角度配置增强纤维丝束。如上所 述，能够实现在弯曲形成的带状增强纤维基材整个面上增强纤维丝束 适当地分布的形态。

上述方法中，例如使用下述基材将上述挠性构件变形为圆弧状 时，优选通过使圆弧形状的内半径侧在圆周方向上收缩，缩小增强纤 维丝束的间隔，所述基材是将增强纤维丝束之间用辅助丝连接的单向 增强纤维基材，所述辅助丝在与增强纤维丝束交叉的方向上延伸，且 增强纤维丝束间的间隙满足下式。如上所述，可以实现更均等的增强 纤维丝束的分布。

d/W1≥W2/r1

W1：增强纤维丝束的宽度

d：增强纤维丝束间的间隙

r1：圆弧形状的内半径

W2：单向增强纤维基材的宽度

另外，使用在基材长度方向上以平行方式配置增强纤维丝束的单 向增强纤维基材的情况下，将上述挠性构件变形为圆弧状时，将该挠 性构件进行变形，使增强纤维丝束相互间在长度方向上相对地平行移 动(即，使增强纤维丝束在长度方向上相对错位)。如上所述，可以 将在长度方向上延伸的各增强纤维丝束分别弯曲为期望的圆弧形状， 也可以防止在增强纤维丝束间残留有不期望的局部变形或局部应力。

另外，本发明的带状增强纤维基材的制造方法中，将上述挠性构 件变形为圆弧状时，将上述单向增强纤维基材居间，在与上述挠性构 件相对的一侧配置具有平坦面的支承板，使上述挠性构件和上述支承 板夹持单向增强纤维基材。上述情况下，由于支承板没有发生弯曲变 形，所以挠性构件变形为圆弧状时，挠性构件变形的同时变形为圆弧 状的单向增强纤维基材与支承板之间发生相对滑动。因此，优选使它 们之间的摩擦阻力小，以使单向增强纤维基材的弯曲形态不会被破 坏。

作为上述支承板，例如可以使用能够利用静电力吸附物体的静电 吸附板。

本发明还提供一种具有圆弧状部的增强纤维层合体，其特征在 于，是将利用上述方法得到的、增强纤维丝束方向彼此不同的多种具 有圆弧状部的带状增强纤维基材多层层合得到的。由于层合的各带状 增强纤维基材分别形成为期望的弯曲形态，所以作为层合体整体，也 可以形成各增强纤维层的增强纤维在所期望的方向上适当地取向的、 具有所期望形态的增强纤维层合体。

另外，本发明还提供一种预成型体，所述预成型体是将如上所述 形成的增强纤维层合体在长度方向上沿着具有圆弧状部的立体形状 的模进行赋型而形成的。由于增强纤维层合体形成为期望形态，所以 沿着规定形状的模将其赋型得到的预成型体也容易地被赋型为期望 的形态。

进而，本发明还提供一种纤维强化树脂复合材料，所述纤维强化 树脂复合材料是将基质树脂含浸在如上所述被赋型的预成型体中，将 被含浸的基质树脂固化而制造得到的。由于预成型体被赋型为期望的 形态，所以使树脂含浸于其中并固化得到的纤维增强树脂复合材料也 可以容易地制作为目标期望的形态。

本发明的具有圆弧状部的带状增强纤维基材的制造装置，将以单 向平行方式配置有多条强化纤维丝束的带状单向增强纤维基材的至 少一部分变形为圆弧状，其特征在于，包括如下部分：

挠性构件，具有与上述单向增强纤维基材的平坦的接触面，该接 触面在长度方向上能够从平直状态沿着该接触面的方向弯曲为圆弧 状；

平直化装置，将该挠性构件在长度方向上形成平直状态；和

圆弧化装置，将上述挠性构件形成上述圆弧状的状态。

如上所述的本发明的带状增强纤维基材的制造装置中，配置于挠 性构件上的单向增强纤维基材随着挠性构件变形，变形为所期望的圆 弧状。挠性构件通过平直化装置在长度方向上形成平直的状态，将上 述单向增强纤维基材进行弯曲变形时，通过圆弧化装置形成目标圆弧 状的状态，单向增强纤维基材弯曲变形后，用于下一次弯曲变形，再 次通过平直化装置在长度方向上形成平直的状态。因此，通过上述装 置，可以依次制造多个弯曲带状增强纤维基材。形成不同形状的圆弧 状的情况下，可以变为圆弧化装置的形状。通过具有上述结构的装置， 能够在短时间内有效地依次制造所期望的弯曲带状增强纤维基材。

上述本发明的带状增强纤维基材的制造装置中，作为上述挠性构 件，例如可以由相邻配置有多个细长小片的构件构成，所述多个细长 小片彼此间的相对位置能够改变。如果为上述结构，则各小片能够更 精细且更适当地变形，因此即使作为相邻配置有这些小片的挠性构件 整体，也能够更适当进行所期望的变形，使用该挠性构件可以制造具 有所期望的圆弧状部的带状增强纤维基材。

另外，上述本发明的带状增强纤维基材的制造装置中，上述挠性 构件的接触面如下形成：沿着该接触面的长度方向，并列设置多个在 与该接触面的长度方向交叉的方向上延伸的细长小片，将各小片的长 度方向设定为相对于上述接触面的长度方向具有30度以上90度以下 的角度，并且各小片设置成能够相对转动、或者能够相对转动且在小 片的长度方向上能够相对移动。上述结构优选适于以增强纤维丝束的 取向方向相对于基材长度方向为30度以上90度以下的方式进行设置 的基材，在上述结构中，挠性构件通过圆弧化装置形成圆弧状的状态 时，相对于长度方向以规定角度进行配置的各小片可以分别适当地转 动或者在转动的同时在长度方向上相对移动，因此，在挠性构件被弯 曲的状态下，各小片分别朝向最佳的方向，沿着上述各小片的朝向， 配置于与各小片对应的部位的带状增强纤维基材各部位中的增强纤 维丝束也分别朝向最佳的方向。结果，经弯曲形成的带状增强纤维基 材各部位中的增强纤维丝束可以容易地实现沿着弯曲形状的圆周方 向缓慢改变角度的形态，可以获得利用现有装置难以得到的所期望的 增强纤维丝束的取向形态。

另外，上述结构中，作为挠性构件及其周围部分的结构，可以采 用各种方案。例如，上述挠性构件可以采用下述方案，即，由可变形 构件和与其连接的上述小片构成的方案，所述可变形构件能够从弯曲 为圆弧状的形状恢复到平直形状。在上述方案中，上述小片可以采用 下述方案：相对于上述可变形构件，以一定的位置关系(相对位置关 系实质上以一定的位置关系固定)进行连接。或者，上述小片也可以 采用下述方案：相对于上述可变形构件，以转动自由的方式进行连接。 进而，还可以采用下述方案：具有小片间距规定装置，所述小片间距 规定装置在上述挠性构件弯曲为圆弧状的状态下在小片长度方向上 的任意位置将相邻小片间间距限定为规定值。小片间距的规定可以在 各小片的任意位置进行，例如可以在各小片的前端侧规定间距，或者 在各小片的长度方向中途位置规定间距。

另外，上述挠性构件的接触面如下形成：沿着与该接触面的长度 方向交叉的方向，并列设置多个在沿着该接触面的长度方向的方向上 延伸的细长小片，各小片形成在沿着上述接触面的方向上能够变形为 圆弧状的结构，且设置成在变形为圆弧状时相邻的小片之间在长度方 向上能够相对地平行移动。上述结构优选用于将增强纤维丝束的取向 方向设定为沿着基材长度方向的方向的情况，在上述结构中，挠性构 件通过圆弧化装置形成圆弧状的状态时，彼此相邻的小片之间在长度 方向上相对地平行移动，因此各小片可以分别弯曲为最佳的形状，沿 着上述各小片的弯曲形状，配置在与各小片对应的部位的带状增强纤 维基材各部位中的增强纤维丝束也可以分别弯曲为最佳的形状。结 果，弯曲形成后的带状增强纤维基材的各增强纤维丝束分别可以容易 地实现沿着弯曲形状的圆周方向以所期望的形态进行弯曲的方案，可 以获得利用现有装置难以得到的所期望的弯曲基材的增强纤维丝束 的取向形态。

另外，本发明的带状增强纤维基材的制造装置，可以采用具有支 承板的结构，将上述单向增强纤维基材居间，在与上述挠性构件相对 的一侧配置支承板，在上述挠性构件的平坦的接触面在长度方向上从 平直状态弯曲到圆弧状的状态的期间，所述支承板通常具有能够与上 述单向增强纤维基材接触的平坦的接触面。弯曲形成后的单向增强纤 维基材被夹持于挠性构件的平坦接触面与支承板的平坦接触面之间， 基材被弯曲时，在基材和与其接触的支承板的平坦的接触面之间，发 生相对滑动。基材保持为平板形态，同时以平面的方式弯曲为目标圆 弧状的形状，可以容易地制造所期望的弯曲基材。作为上述支承板， 例如可以使用能够利用静电力吸附物体的静电吸附板。

另外，上述支承板可以采用在沿着与上述挠性构件的接触面垂直 的方向接近、退避的方向上及在与接触面平行的方向上能够移动的结 构，在弯曲基材的制作工序、及层合了弯曲基材的增强纤维层合体的 制作工序中，可以根据需要使支承板移动。

根据本发明的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，使用能够弯曲为所期望形状的挠性构件，使该挠性构件与 单向增强纤维基材一同弯曲，由此可以有效地制造增强纤维丝束分别 相对于弯曲形状以最佳方向进行取向的、具有所期望形态的弯曲带状 增强纤维基材。

另外，根据本发明的增强纤维层合体，通过层合规定层数的上述 具有所期望形态的弯曲带状增强纤维基材，作为层合体整体可以形成 期望的形态。

另外，根据本发明的预成型体，由于将形成上述期望的形态的增 强纤维层合体按照规定形状的模进行赋型，所以预成型体的形态也可 以保持为弯曲形状内的增强纤维丝束的期望的取向形态。

进而，根据本发明的纤维增强树脂复合材料，由于树脂含浸于赋 型为上述期望形态的预成型体中并固化，所以作为最终成型体的纤维 增强树脂复合材料也可以成为能够实现期望物性的复合材料，即，在 内部增强纤维丝束按照期望形态进行取向。

附图说明

[图1]为制造装置的纵截面简图，用于实施本发明的实施方式之 一的具有圆弧状部的带状增强纤维基材的制造方法。

[图2]为图1的装置的立体图。

[图3]为表示图1的装置的操作状态的平面简图，(A)表示使挠 性构件平直化的状态，(B)表示使挠性构件弯曲的状态。

[图4]为表示图1的装置中的挠性构件的结构例的平面简图，(A) 表示使挠性构件平直化的状态，(B)表示使挠性构件弯曲的状态。

[图5]为表示单向增强纤维基材的一个例子的部分平面图。

[图6]为表示单向增强纤维基材的其他例子(A)、(B)、(C) (相对于基材的长度方向以90度配置增强纤维丝束的例子)的部分 平面图。

[图7]为使用图6的基材的情况下的挠性构件的平面简图，(A)、 (C)、(E)表示使挠性构件平直化的状态，(B)、(D)、(F) 表示使挠性构件弯曲的状态。

[图8]为表示单向增强纤维基材的另外其他例子(A)、(B)、 (C)(相对于基材的长度方向以45度配置增强纤维丝束的例子)的 部分平面图。

[图9]为使用图8的基材的情况下的挠性构件的平面简图，(A)、 (C)、(E)表示使挠性构件平直化的状态，(B)、(D)、(F) 表示使挠性构件弯曲的状态。

[图10]为表示各小片相对于可变形构件以转动自由的方式连接 的例子(A)、(B)的挠性构件的部分平面图。

[图11]为表示具有小片间距规定装置的挠性构件的平直化状态 (A)和弯曲状态(B)的部分平面图。

[图12]为本发明的实施方式之一的预成型体的立体图。

[图13]为本发明的另一个实施方式的预成型体的立体图。

[图14]为本发明的其他实施方式的预成型体的立体图。

[图15]为成型装置的立体简图，表示本发明的实施方式之一的制 造纤维增强树脂复合材料的一个例子。

[图16]为成型装置的立体简图，表示本发明的另一个实施方式的 制造纤维增强树脂复合材料的另一个例子。

[图17]为增强纤维片材的立体简图，表示在增强纤维片材中带有 切口时的形态例。

具体实施方式

以下一边参见附图一边说明本发明的优选实施方式。

图1～图5表示用于实施本发明的实施方式之一的具有圆弧状部 的带状增强纤维基材的制造方法的制造装置及其制造方法。图1～图 4所示的装置给出用于将得到的带状单向增强纤维基材2的至少一部 分在沿着基材长度方向X-X的方向上弯曲变形为圆弧状(弯曲形状 的方向Y-Y)的装置，所述带状单向增强纤维基材2是将如图5所 示的增强纤维丝束1在基材长度方向X-X的单向上以平行的方式配 置得到的。图5所示的基材2以下述单向增强纤维基材2的方式构成， 即，使用在与增强纤维丝束1交叉的方向上延伸的辅助丝3将增强纤 维丝束1相互连接。

图1及图2中，具有圆弧状部的带状增强纤维基材的制造装置11， 是使例如图5所示的增强纤维丝束1以单向平行方式配置的带状单向 增强纤维基材2的至少一部分变形为圆弧状的装置，该制造装置具有 挠性构件12，所述挠性构件12具有与单向增强纤维基材2的平坦的 接触面12a，该接触面12a在基材长度方向X-X上从平直状态沿着 该接触面12a的平面方向能够弯曲为圆弧状，并且所述制造装置具有 平直化装置13a、13b和圆弧化装置14a、14b，所述平直化装置13a、 13b将该挠性构件12在长度方向X-X上形成平直的状态，所述圆弧 化装置14a、14b将挠性构件12形成圆弧状的弯曲状态。在本实施方 式中，上述平直化装置13a、13b及圆弧化装置14a、14b由互相对置 配置的一对板状构件构成，将该一对板状构件以彼此可以接近、分离 的方式设置。进而，在本实施方式中，制造装置11中设置有支承板 15，即，将配置于挠性构件12上的单向增强纤维基材2居间，在与 挠性构件12相对的一侧设置所述支承板15，在挠性构件12的平坦的 接触面12a在长度方向上从平直状态弯曲为圆弧状的状态的期间，所 述支承板15具有能够与单向增强纤维基材2接触的平坦的接触面 15a。上述支承板15设置成能够在上下方向上移动。

一边参见图2、图3一边说明上述制造装置11的操作。

如图2、图3(A)所示，利用平直化装置13a、13b从两侧面侧 夹持挠性构件12，由此沿着平直化装置13a、13b的对置的直线状侧 边部，挠性构件12在长度方向X-X上形成平直的状态。在上述状 态下，在挠性构件12上配置单向增强纤维基材2，使支承板15下降， 将增强纤维基材2夹持于挠性构件12与支承板15之间，使基材2相 对于支承板15的接触面15a能够相对滑动。从上述状态，使一对平 直化装置13a、13b向互相分离的方向移动，使一对圆弧化装置14a、 14b向互相接近的方向移动。随着上述圆弧化装置14a、14b的操作， 如图3(B)所示，挠性构件12被夹持在圆弧化装置14a、14b之间， 按照圆弧化装置14a、14b的侧面形状弯曲变形为圆弧状。与其接触 面12a抵接的单向增强纤维基材2与上述挠性构件12一同也被弯曲 变形为与挠性构件12相同的形状，可以变形为目标的单向增强纤维 基材2的圆弧状的弯曲形状。变形为规定的弯曲形状后，使支承板15 上升，分离，取出被弯曲的单向增强纤维基材2即可。作为支承板15， 如果使用能够通过静电力吸附物体(单向增强纤维基材2)的静电吸 附板，则能够极其容易且确实地进行与单向增强纤维基材2的抵接、 分离。在上述取出前或后，如上所述，单向强化纤维基材2可以在弯 曲变形的状态下被加热，之后进行冷却，将该弯曲形状进行固定。具 体而言，在支承板15上可以设置加热介质或电热式加热及/或冷却 装置。单向增强纤维基材2的弯曲形成操作后，通过上述平直化装置 13a、13b，将挠性构件12恢复到初始的平直状态，对下一个基材重 复上述操作即可。

在上述挠性构件12弯曲变形为圆弧状时，例如采用如图4所示 的结构时，可以更顺利地进行变形。即，为了以单向增强纤维基材2 的增强纤维丝束1之间在长度方向上相对平行移动的方式使挠性构件 变形，如图4(A)所示，挠性构件12的接触面(图1的12a)采用 下述结构：沿着与该接触面的长度方向交叉的方向，设置多个在沿着 该接触面的长度方向的方向上延伸的细长小片21。如图4(B)所示， 各小片21可以采用下述结构：在沿着上述接触面的方向上能够变形 为圆弧状，且变形为圆弧状时相邻的小片21之间在长度方向上能够 相对地平行移动。根据上述结构，在形成圆弧状的状态时，由于彼此 相邻的小片21之间在长度方向上相对地平行移动，所以各小片21不 局限于变形方向，各小片21本身可以分别弯曲为最佳的形状。因此， 按照上述各小片21的弯曲形状，配置于与其对应的部位的带状增强 纤维基材2各部位中的增强纤维丝束1也可以分别弯曲为最佳的形 状，由此，具有所期望弯曲形态的增强纤维丝束1被分布于弯曲带状 增强纤维基材2的整体。

需要说明的是，图4所示的小片21的材料，可以使用橡胶或弹 性体之类软质且为板状的材料。另外，上述实施方式中给出的单向性 增强纤维基材2的形态为辅助丝3在与增强纤维丝束1交叉的方向上 连续，在上述情况下，为了辅助丝3不妨碍增强纤维丝束1之间相对 移动，最好在增强纤维丝束之间保持松弛。通过上述方法，在单向增 强纤维形成弯曲形状时，通过增强纤维丝束之间的相对移动，位于圆 弧终端一侧的辅助丝，相对于增强纤维丝束的长度方向倾斜，辅助丝 可以追随上述变形。增强纤维丝束之间的松弛的量可以根据增强纤维 丝束的宽度、圆弧的曲率半径、圆弧部的长度(角度)从几何学方面 适当确定。

以上说明是针对在基材长度方向X-X上以单向平行的方式配置 有增强纤维丝束1的带状单向增强纤维基材2的情况进行的，但也适 用于下述基材，即，将增强纤维丝束在其他方向上取向，例如以相对 于基材的长度方向为30度以上90度以下的角度进行取向。例如，如 图6(A)给出的、相对于基材的长度方向X-X为90度将增强纤维 丝束31进行取向的带状单向增强纤维基材32的情况所示，将上述基 材32可以沿着长度方向X-X与挠性构件一同按照规定的曲率半径 进行弯曲。图6(A)中的33表示连接增强纤维丝束31之间的辅助 丝。图6(A)所示的方案中，增强纤维丝束31彼此间用2根辅助丝 33连接，如图6(B)所示，也可以形成在增强纤维丝束31的长度方 向的任意位置将增强纤维丝束31彼此间用1根辅助丝33连接的带状 单向增强纤维基材32a。如上所述，使用下述挠性构件使单向增强纤 维基材32a弯曲为圆弧状时，可以增大相邻增强纤维丝束31之间的 位移的自由度，可以稳定地进行弯曲。另外，如图6(C)所示，使 用具有延伸至中途的切口34的增强纤维丝束31a，使单向增强纤维基 材32b弯曲变形时，对于各增强纤维丝束31a本身，也可以增大位移·变 形的自由度。

对于上述以具有90度的角度将增强纤维丝束进行取向的带状单 向增强纤维基材，例如可以使用以下挠性构件。例如如图7(A)所 示，挠性构件41、特别是其与基材的接触面可以采用以下结构：沿着 该接触面的长度方向，并列设置多个在与该接触面的长度方向X-X 交叉的方向上延伸的细长小片42。各小片42可以如下设置，即，根 据应弯曲形成的对方的单向增强纤维基材，使小片42的长度方向相 对于接触面的长度方向X-X具有例如30度以上90度以下的合适的 角度、且能够转动，例如对于上述图6(A)所示的基材32，可以相 对于接触面的长度方向X-X以90度的角度设定小片42的长度方向。 上述结构中，如图7(B)所示，将挠性部材变形为圆弧状时，通过 使圆弧形状的内半径侧在圆周方向上收缩，可以改变增强纤维丝束的 间隔，可以实现增强纤维丝束的均等的分布。需要说明的是，图7(A)、 (B)所示的小片42例如可以为树脂板，轻质且易于移动，为理想方 案，例如在无负荷的状态下，使用平直的金属板簧43连接它们的上 部，具有将挠性构件的变形恢复到平直的作用，可以将小片42容易 地恢复至相互平行的状态进行配置，为理想方案。

上述小片42和连接它们的板簧43的相对位置关系也可以如图7 (C)、(D)所示，在如上所述构成的挠性部件41a中，通过将圆 弧形状的外半径侧在圆周方向上延伸，可以改变增强纤维丝束的间 隔，可以实现增强纤维丝束的均等的分布。另外，如图7(E)、(F) 所示，在各小片42的长度方向中间部位(图示的例子中为中央部位)， 也可以用板簧43连接，在如上所述构成的挠性构件41b中，通过使 圆弧形状的内半径侧在周方向上收缩，使圆弧形状的外半径侧在圆周 方向上延伸，可以改变增强纤维丝束的间隔，可以实现增强纤维丝束 的均等的分布。

另外，给出将增强纤维丝束以相对于基材的长度方向具有30度 以上90度以下的角度进行取向的情况的其他例子。例如图8(A)给 出下述带状单向增强纤维基材37a的形态，即，以相对于基材的长度 方向X-X为45度的角度将增强纤维丝束35进行取向，将这些增强 纤维丝束35用多根辅助丝36连接，所述辅助丝36在与这些增强纤 维丝束35交叉的方向上延伸。图8(B)给出下述带状单向增强纤维 基材37b的形态，即，与图8(A)所示的形态相比，将增强纤维丝 束35彼此之间用在基材的长度方向X-X上延伸的1根辅助丝36连 接。图8(C)给出下述带状单向增强纤维基材37c的形态，即，与 图8(A)所示的形态相比，将增强纤维丝束35和具有切口38的增 强纤维丝束35a交替配置，将它们用多根辅助丝36连接，所述多根 辅助丝36在与增强纤维丝束35和35a交叉的方向上延伸。

对于以相对于上述基材的长度方向X-X为45度的角度将增强 纤维丝束进行取向的带状单向增强纤维基材，为了使其弯曲变形，例 如可以使用图9所示的挠性构件。图9(A)、(B)所示的形态具有 与图7(A)、(B)所示的形态相对应的结构，图9(C)、(D)所 示的形态具有与图7(C)、(D)所示的形态相对应的结构，图9(E)、 (F)所示的形态具有与图7(E)、(F)所示的形态相对应的结构。 即，给出挠性构件44a、44b、44c，其中，例如由树脂板形成的各小 片45例如在无负荷的状态下用平直的金属板簧46连接，所述小片45 在弯曲前以相对于基材的长度X-X为45度的角度进行配置。

另外，本发明使用如上所述的基材，即，增强纤维丝束彼此间用 辅助丝连接的单向基材，所述辅助丝在与增强纤维丝束交差的方向上 延伸，且增强纤维丝束以相对于基材的长度方向为30度以上90度以 下的角度进行配置，在此情况下，在弯曲前的状态下，为了使增强纤 维丝束间的间隙满足下式，可以预先赋予辅助丝充裕量，在进行弯曲 化时，通过使圆弧形状的内半径侧收缩，可以缩小增强纤维丝束间隔， 为优选。通过上述结构，能够避免下述问题，即，由于辅助丝在弯曲 化时受到拉伸从而绷紧、抑制增强纤维基材的变形，或者增强纤维丝 束间的间隙不足，从而导致在圆弧的内半径侧增强纤维丝束彼此碰 撞，无法进行收缩变形的问题，此外，通过上述结构，可以实现更均 等的增强纤维丝束分布，并且如下所述，不需要切断辅助丝之类的前 处理。

d/W1≥W2/r1

此处，如图6(A)所示，各符号的含义如下所述。

W1：增强纤维丝束的宽度

d：增强纤维丝束间的间隙

r1：圆弧形状的内半径

W2：单向增强纤维基材的宽度

需要说明的是，作为挠性构件的材质，只要为能够变形为上述弯 曲状态、进而恢复至平直状态的材质即可，没有特别限定，如上所述， 可以将橡胶或弹性体之类软质的材料、及金属或树脂等硬质的材料以 单体的形式或组合进行使用。作为形状，可以使用板状或方柱状。作 为整体形状，除如图4和图7所示的具有分割小片的形状之外，还可 以形成整体形成为一体不被分割、整体及部分均可伸缩的结构的挠性 构件。

另外，优选挠性构件的与单向性增强纤维基材的接触面，与增强 纤维基材的摩擦力高。具体而言，接触面中可以采用下述各种材料： 低硬度的橡胶材料；对具有微小突起的材质、例如砂纸、金属板进行 陶瓷喷镀得到的材料；及利用机械方法使表面粗糙而得到的材料。另 外，上述提高摩擦系数的措施不需要对接触面的整个面实施，下述方 法也可以有效地支住增强纤维基材，可以防止弯曲化时基材的偏移， 是理想的，所述方法包括选择性设置构成挠性构件的小片中的何种比 例；或者也可以设置各小片中的一部分；或者在小片之间夹持略高于 小片高度的薄的金属丝网。

另外，作为增强纤维的材质，可以举出碳纤维、玻璃纤维、芳族 聚酰胺纤维等，特别是碳纤维提高最终形成纤维增强树脂复合材料时 的机械物性，为优选，在将支承板及/或经弯曲化的增强纤维基材从 挠性构件中进行分离·搬运的装置中使用静电吸附板时，由于碳纤维 具有导电性，所以可以通过静电力得到高吸附力，从而特别优选碳纤 维。

另外，对于作为弯曲变形对象的单向增强纤维基材的结构，除了 如上所述利用辅助丝捆绑增强纤维丝束之外，还可以在基材整体上单 独将增强纤维丝束进行取向。另外，对于使用辅助丝的基材，在进行 弯曲变形时，通过在部分或整体上预先切断辅助丝，也可以易于弯曲 变形。

另外，本发明中，如上所述，在挠性构件的初期状态下，也可以 采用各小片与作为可变形构件的板簧以固定的位置关系连接的方案， 或者也可以采用使各小片相对于可变形构件以转动自由的方式连接 的方案。例如，如图10(A)(以各小片相对于基材的长度方向为45 度的角度进行设定)及(B)(以各小片相对于基材的长度方向为90 度的角度进行设定)所示，可以采用下述挠性构件50a、50b的形态： 相对于作为可变形构件的例如金属板簧51，各小片52、53通过栓销 54以转动自由的方式进行连接。如上所述，通过将各小片52、53以 转动自由的方式进行连接，在将挠性构件50a、50b弯曲变形时，各 小片52、53可以更容易地转动到期望角度，由此，单向增强纤维基 材也可以更容易地弯曲。

进而，本发明中，挠性构件以各小片相对于基材的长度方向为30 度以上90度以下的角度进行设定时，为了将上述挠性构件准确地弯 曲成规定形状，或者为了根据需要能够维持被弯曲为规定形状的形 状，可以采用下述方案：具有小片间距规定装置，所述小片间距规定 装置在挠性构件挠曲为圆弧状的状态下在小片长度方向上的任意位 置将相邻的小片间间距规定为规定值。例如图11给出挠性构件55， 其中，各小片56以相对于基材的长度方向为90度的角度与作为可变 形构件的例如金属板簧57连接。如图11(A)所示，在各小片56前 端预先设置凹部58a(例如V字状切口状凹部)，使上述挠性构件55 弯曲时，如图11(B)所示，小片间距规定装置59以规定间距设置、 且具有能够与上述凹部58a嵌合的凸部58b，相对于上述小片间距规 定装置59，通过例如定位操作等将各凸部58b和与其对应的凹部58a 相互嵌合。由于各凸部58b按照预先设定的规定间距进行配置，所以 可以使具有凹部58a的各小片56的前端部与所期望的间距一致。同 时，通过将小片间距规定装置59的具有凸部58b的前端面设定为预 先设置好的规定的弯曲形状，也可以将挠性构件55的弯曲形状限定 为所期望的形状。即，挠性构件55的弯曲形状和各小片56的前端部 的间距同时形成理想的形态。需要说明的是，图11给出相对各小片 56的前端部设置小片间距规定装置59的例子，但也可以相对除各小 片56的前端部之外的部位进行设置。另外，上述具有小片间距规定 装置的方案也可以适用于除了以各小片相对于基材的长度方向为90 度的角度进行设定的情况之外的情况。

如上所述带状弯曲单向增强纤维基材多层层合的板状增强纤维 层合体可以如下形成，即，将通过上述挠性构件进行变形的增强纤维 基材从挠性构件中分离、搬运，置于层合台上，将上述操作重复进行， 由此形成层合体。上述增强纤维基材的分离、搬运的操作，可以通过 上述支承板的操作有效地进行。实际上，上述增强纤维层合体可以用 作用于成型为目标纤维增强复合材料的原料。

使用上述增强纤维层合体，可以赋型为规定形态的预成型体。作 为预成型体的形状，可以采用利用上述弯曲形状的任意形状，但在航 空器的主体结构材料之类长尺寸且要求高强度、高刚度的情况下，通 常多赋型为具有梁缘部的形状作为横截面形状。

例如，如图12所示，使用上述增强纤维层合体60，将以曲率半 径R弯曲且在其圆周方向64(长度方向)上延伸的预成型体61沿着 在同一方向上具有圆弧状部的立体形状的模(省略图示)进行赋型。 其中，关于赋型方法本身和赋型中使用的模，可以采用任意合适的方 法和模。上述预成型体61中，如上所述制作的弯曲形状增强纤维层 合体50，从与该层合体60的长度方向垂直的层合体宽度方向的截面 上观察，赋型为具有梁缘部62a、62b的形状，所述梁缘部62a、62b 沿着弯曲形状的周缘(即，沿着曲率半径R的弯曲形状的圆周方向 64)弯曲而形成的。两梁缘部62a、62b沿同一方向弯曲而形成，预 成型体61具有C形横截面形状。作为梁缘部62a、62b相对于梁腹部 63的弯曲角，可以为除90度之外的角度，梁缘部62a、62b相对于梁 腹部63的弯曲角也可以相互不同。另外，对于梁缘部62a、62b的尺 寸，可以相同也可以互不相同。上述预成型体61为干式预成型体， 是用于具有规定长尺寸弯曲形状的纤维增强复合材料成型的中间形 成体。

图13所示的预成型体71中，将如上所述制作的弯曲形状增强纤 维层合体60沿着曲率半径R的弯曲形状的圆周方向54弯折，赋型为 具有梁缘部72a、72b的形状。本例子中，两个梁缘部72a、72b相对 于梁腹部73向互为相反方向弯折而形成，预成型体71具有Z形的横 截面形状。除图12、图13所示的横截面形状之外，例如还可以赋型 为L形、H形、I形或T形等横截面形状。

图14所示的预成型体81中，将如上所述制作的弯曲形状增强纤 维层合体60沿着曲率半径R的弯曲形状的圆周方向64弯折，赋型为 具有梁缘部82a、82b的形状。本例子中，两个梁缘部82a、82b相对 于梁腹部84向互为相反的方向弯折而形成，预成型体81具有Z形的 横截面形状。本例子中，两个梁缘部82a、82b中，沿着弯曲形状的 曲率半径大的一侧的弯曲形状的周缘弯折的梁缘部82b，沿着层合体 60的长度方向被分割成多个梁缘状部82b’，在相邻的分割梁缘状部 82b’之间形成有空间83。如图示所示，空间83优选以合适的长度延 伸至梁腹部84。如上所述，通过将曲率半径大的一侧的梁缘部82b 形成在分割梁缘状部82b’之间具有空间83的形状，可以防止弯折时 应力残留或者褶皱产生。

如上所述，使用被赋型为规定截面形状的干式预成型体，使基质 树脂含浸在该预成型体中，使含浸的树脂固化，由此可以成型为具有 所期望形状的纤维增强树脂复合材料。上述情况下，在对预成型体的 梁缘状部进行赋型的状态下，也可以加热规定时间固定预成型体的赋 型状态，之后含浸树脂。通过利用加热预先固定预成型体的赋型状态， 含浸树脂时也可以防止其形态被破坏。弯曲形状纤维增强树脂复合材 料的成型例如可以利用RTM成型方法(树脂传递成型法(Resin  Transfer Molding))进行，将基质树脂(例如环氧树脂等热固性树脂) 含浸在预成型体中，将含浸后的树脂加热到规定温度使其固化，制造 所期望形状的纤维增强树脂复合材料。

弯曲形状的纤维增强树脂复合材料的制造方法本身可以采用各 种方法。例如可以采用利用囊材的方法和利用双面模的方法等。图15 给出利用囊材的方法(所谓真空辅助RTM成型方法)的一个例子。 将被赋型为规定横截面形状的预成型体91配置在成型模92上，预成 型体91被片状囊材93覆盖，封闭内部。封闭后的内部通过抽吸进行 减压，在减压后的内部注入基质树脂，将被注入的树脂含浸在预成型 体91中。被含浸的树脂例如通过加热进行固化。上述成型方法中， 只要以高精度制作作为下模的成型模82就可以使用具有规定面积的 材料作为囊材93，所以可以极其简单地成型大型弯曲形状纤维增强树 脂复合材料。

另外，图15所示的成型方法中，将如上所述的被赋型为规定横 截面形状的预成型体101配置在由下模102和上模103的双面模构成 的成型模104内，在该成型模104内注入基质树脂(通过减压可以进 行抽吸注入、加压注入均可)，将被注入的树脂含浸在预成型体中， 被含浸的树脂例如通过加热进行固化。在上述成型方法，能够从两面 规定成型后的纤维增强树脂复合材料的形状，因此可以以更高精度将 弯曲形状纤维增强树脂复合材料进行成型。

至此，已经以平行地配置干式增强纤维丝束为前提，对单向增强 纤维基材进行了说明，但本发明的技术不限定于此，可以使用所谓预 浸料坯或者也可以使用所谓半浸料坯(semi prepreg)，所述预浸料坯 是在增强纤维丝束中含浸环氧树脂等热固性树脂或尼龙等热塑性树 脂，所述半浸料坯是仅在增强纤维丝束表面附着树脂。上述情况下， 单向性增强纤维基材可以形成如下状态，即，在增强纤维于与纤维交 叉的方向上通过树脂粘合力连续的平坦的增强纤维片材中，在与增强 纤维平行的方向上引入切口，形成个别增强纤维丝束。具体而言，优 选采用如下方案：如图17(A)所示，在与带状长度方向平行地配置 有增强纤维的增强纤维片材111中，仍然与增强纤维平行地引入虚线 所示的连续的切口113；或者，如图17(B)所示，在与带状长度方 向垂直的方向上配置有增强纤维的增强纤维片112，仍然与增强纤维 平行地引入虚线所示的连续的切口113。通过具有切口113，增强纤 维被分成各丝束，与至此所说明的使用由干式增强纤维丝束形成的单 向增强纤维基材的情况同样地，弯曲形状经受变形时，可以以各丝束 单元的形式个别地进行移动，可以得到理想的弯曲基材的强化纤维丝 束的取向形态。

同样地对于具有圆弧状部的增强纤维层合体和按照模对其赋型 而形成的预成型体，也不将原始材料限定为干式增强纤维基材，即使 使用预浸料坯或半浸料坯也可以发挥本发明的技术的优越性。

产业上的可利用性

本发明特别适于大型、长尺寸的弯曲形状纤维增强树脂复合材料 的成型、用于该成型的预成型体的赋型、用于对该预成型体赋型的增 强纤维层合体、用于制作该层合体的增强纤维基材，例如优选适用于 航空器的圆形主体的加强材料的成型。

符号说明

1 增强纤维丝束

2 单向增强纤维基材

3 辅助丝

11 带状增强纤维基材的制造装置

12 挠性构件

12a 接触面

13a、13b 平直化装置

14a、14b 圆弧化装置

15 支承板

15a 支承板的接触面

21 小片

31、31a、35、35a 增强纤维丝束

32、32a、32b、37a、37b、37c 单向增强纤维基材

33、36 辅助丝

34、38 切口

41、41a、41b 挠性构件

42、45、52、56 小片

43、46、51、57 金属板簧

44a、44b、44c、50a、50b、55 挠性构件

58a 凹部

58b 凸部

59 小片间距规定装置

60 单向增强纤维基材

61、71、81 预成型体

62a、62b、72a、72b、82a、82b 梁缘部

63、73、84 梁腹部

82a’ 分割梁缘状部

83 空间

91、101 预成型体

92 成型模

93 囊材

102 下模

103 上模

104 由双面模形成的成型模

111、112 增强纤维片材

113 切口