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公開番号2025103595
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221087
出願日2023-12-27
発明の名称複合材構造体、作業機械及び複合材構造体の成形方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類B29C 70/34 20060101AFI20250702BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】強度低下を抑制しつつ、高剛性な構造とする。
【解決手段】強化繊維シートを複数積層して形成されると共に、長手方向に延在して形成され、前記長手方向に対して直交する直交方向に曲げた曲部を有する複合材構造体において、前記強化繊維シートは、前記長手方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである0°層の強化繊維シートと、前記長手方向に交差する交差方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである交差層の強化繊維シートと、を含み、前記交差層の強化繊維シートの弾性率は、前記0°層の強化繊維シートの弾性率よりも低い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
強化繊維シートを複数積層して形成されると共に、長手方向に延在して形成され、前記長手方向に対して直交する直交方向に曲げた曲部を有する複合材構造体において、
前記強化繊維シートは、
前記長手方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである０°層の強化繊維シートと、
前記長手方向に交差する交差方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである交差層の強化繊維シートと、を含み、
前記交差層の強化繊維シートの弾性率は、前記０°層の強化繊維シートの弾性率よりも低い複合材構造体。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記交差層の強化繊維シートは、弾性率が５００ＧＰａ以下である請求項１に記載の複合材構造体。
【請求項３】
前記交差層の強化繊維シートは、ＰＡＮ系炭素繊維を含む請求項２に記載の複合材構造体。
【請求項４】
全ての前記強化繊維シートに対する前記０°層の強化繊維シートの割合は、２５％以上となっている請求項１に記載の複合材構造体。
【請求項５】
前記交差層の強化繊維シートは、
前記長手方向に直交する直交方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである９０°層の強化繊維シートと、
前記長手方向に対して±４５°傾いた方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである±４５°層の強化繊維シートと、を含み、
前記９０°層の強化繊維シートの弾性率は、前記０°層の強化繊維シートの弾性率よりも低く、
前記±４５°層の強化繊維シートの弾性率は、前記０°層の強化繊維シートの弾性率以下である請求項１に記載の複合材構造体。
【請求項６】
前記９０°層の強化繊維シートは、ＰＡＮ系炭素繊維を含む請求項５に記載の複合材構造体。
【請求項７】
全ての前記強化繊維シートに対する前記９０°層の強化繊維シートの割合は、１０％～２５％の範囲となっている請求項５に記載の複合材構造体。
【請求項８】
全ての前記強化繊維シートに対する前記±４５°層の強化繊維シートの割合は、４０％～５０％の範囲となっている請求項５に記載の複合材構造体。
【請求項９】
前記交差層の強化繊維シートは、
前記長手方向に対して±６０°傾いた方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである±６０°層の強化繊維シートを含み、
前記±６０°層の強化繊維シートの弾性率は、前記０°層の強化繊維シートの弾性率よりも低い請求項１に記載の複合材構造体。
【請求項１０】
前記±６０°層の強化繊維シートは、ＰＡＮ系炭素繊維を含む請求項９に記載の複合材構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合材構造体、作業機械及び複合材構造体の成形方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、複合材構造体として、作業機械に設けられる長尺部が知られている（例えば、特許文献１参照）。この長尺部は、所定の曲率となる曲部を有し、長手方向に直交する面で切った断面が凹形状となっている。長尺部は、強化繊維シートを積層した積層体となる複合材を、成形治具を用いて成形することで、断面凹形状に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－３３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の長尺部のような複合材構造体の剛性を向上させるべく、強化繊維シートに含まれる強化繊維として、高剛性な強化繊維を使用することが考えられる。しかしながら、高剛性な強化繊維は、複合材の成形時において曲がり難いことから、曲部においてシワ、層間剥離及び繊維折れの少なくとも一つが生じ、複合材構造体の強度低下を招いてしまう可能性がある。
【０００５】
そこで、本開示は、強度低下を抑制しつつ、高剛性な構造とすることができる複合材構造体、作業機械及び複合材構造体の成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の複合材構造体は、強化繊維シートを複数積層して形成されると共に、長手方向に延在して形成され、前記長手方向に対して直交する直交方向に曲げた曲部を有する複合材構造体において、前記強化繊維シートは、前記長手方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである０°層の強化繊維シートと、前記長手方向に交差する交差方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである交差層の強化繊維シートと、を含み、前記交差層の強化繊維シートの弾性率は、前記０°層の強化繊維シートの弾性率よりも低い。
【０００７】
本開示の他の複合材構造体は、強化繊維シートを複数積層して形成されると共に、長手方向に延在して形成され、前記長手方向に対して直交する直交方向に曲げた曲部を有する複合材構造体において、前記曲部における前記強化繊維シートの層間に設けられ、前記曲部に生じる応力を吸収する応力吸収材を備える。
【０００８】
本開示の作業機械は、上記の複合材構造体を備える。
【０００９】
本開示の複合材構造体の成形方法は、長手方向に延在して形成され、前記長手方向に対して直交する直交方向に曲げた曲部を有する複合材構造体の成形方法において、強化繊維シートを複数積層する積層工程を含み、前記積層工程では、前記長手方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである０°層の強化繊維シートと、前記長手方向に交差する交差方向に繊維方向が延在する前記強化繊維シートである交差層の強化繊維シートと、を積層し、前記交差層の強化繊維シートの弾性率は、前記０°層の強化繊維シートの弾性率よりも低い。
【００１０】
本開示の他の複合材構造体の成形方法は、長手方向に延在して形成され、前記長手方向に対して直交する直交方向に曲げた曲部を有する複合材構造体の成形方法において、強化繊維シートを複数積層する積層工程と、前記強化繊維シートを積層して形成した積層体を硬化させる硬化工程と、を含み、前記積層工程から前記硬化工程に至る工程を、複数回繰り返して、前記複合材構造体を成形する。
（【００１１】以降は省略されています）

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