JP2001515549A - スラリープリフォームシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維強化プリフォーム（１２）における繊維沈着を制御するための効率的かつ低コストの方法を提供する。この方法では、メインスクリーン（２６）が液体（４４）を充填されたタンク（３６）内に挿入される。メインスクリーン（２６）は大きな面（３０）、直立側壁（２８）及びそれらの中に形成された複数の穴（３２）を有する。スラリー（４５）を作るために液体（４４）に強化用繊維（４２）が添加される。メインスクリーン（２６）はスラリー（４５）の最上部より下方の高さまでスラリー（４５）の中を通って引き上げられ、それによって強化用繊維（４２）がメインスクリーン（２６）上に沈着することが惹起される。強化用繊維（４２）がメインスクリーン（２６）とリテーナスクリーン（３４）との間に挟まれるように、リテーナスクリーン（３４）がスラリー（４５）内に挿入される。メインスクリーン（２６）及びリテーナスクリーン（３４）はどちらも変形を最小限に抑えながらプリフォーム（１２）を効果的に形成するようにタンク（３６）の外へ引き上げられる。代替実施態様には、スラリー（４５）を混合するためのバブラーゾーン制御装置（８６）が含まれている。タンク（３６）は個別の領域又はゾーン（８８）に分割され、それによって各バブラーゾーンへ（８８）の液体（４４）の供給が制御される。バブラー損制御装置（８６）を使用すると、スクリーン（２６）がタンク（３６）の外へ引き上げられるにつれてスラリー（４５）における渦流を開始又は減少させることができる。又別の実施態様には、スラリー（４５）に繊維（４２）を添加するための繊維ディスペンサーシステム（１０３）が含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 スラリープリフォームシステム 発明の背景 本発明は、一般に繊維強化プラスチックプリフォーム（予備成形物）を形成す ることに関するが、より詳細には、繊維強化プリフォームにおける繊維沈着を制 御するための方法及び装置に関する。 繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部品若しくは複合部品はよく知られており、 広範囲の様々な用途に使用されている。ＦＲＰ部品は一般に、コンポーネントに 強度を与える目的でその中でカーボン、ガラス繊維、若しくはその他の強化用繊 維が分散している塑性形状から構成される。ＦＲＰ部品を製造するための１つの 方法は、レジンインジェクション成形（ＲＴＭ）法として知られている。 ＲＴＭでは、型に入れられている繊維状材料が樹脂と一緒に射出され、これが 硬化すると部品を形成する。これらの技術の例は共に譲渡された米国特許第４， ７４０，３４６号−複合構造の周辺樹脂供給；第４，８４９，１４７号−統合的 に形成された取付部材を備えた成形構造を製造する方法；及び第４，８６３，７ ７１号−中空繊維強化構造及びその製造方法において開示されており、これらは 各々これにより特に参照してここに組み込まれる。ＲＴＭでは、繊維状材料はし ばしば型に注入される前に予備形状に成形される。成形部分は一般に、隣接する 成形ダイ表面の輪郭に適合し、プリフォームとして知られている。プリフォーム は、数種の様々な製造アプローチを使用して製造されてきた。そうしたアプロー チの１つは、スクリーン上に空気の流れによって短繊維を直接載せることである 。この方法を用いた場合の問題の１つは、望ましい繊維の方向を入手することが 困難な点である。又別の方法では、プリフォームを製造するために繊維状材料の マットを利用する。しかし、この方法は不都合な量のスクラップ材料を作るため に、極めて多くの労働力を要し、従って製造費用の非効率性を生じさせる。 ウエットスラリープロセスとして知られているさらに又別の方法は、例えばＫ ｅｏｗｎ ｅｔ ａｌ．(“ウエットスラリープロセスは強化プラスチックに精 密さを生じさせる。”)において開示されている。Ｋｅｏｗｎは、スクリーンで 被覆されたチャンバ内に真空によって引き出される短繊維を含むスラリーを開示 して いる。その結果、繊維はスクリーン上に沈着する。しかしこのアプローチには、 一定の短所が結び付いている。例えば、この装置を用いた場合は望ましい繊維の 方向及び繊維の密集性を一貫して入手することが困難である。さらに、真空を作 り出し、スクリーンを通過させてスラリーを引き出すために必要なポンプ及びそ の他の装置は、過度に複雑となって保持するのが困難な場合がある。さらに、こ のプロセスは相当に速度が遅い。 共に譲渡された米国特許第５，０３９，４６５号−ウエットスラリーから繊維 強化プラスチックプリフォームを成形するための方法及び装置の中には改良ウエ ットスラリープロセスが開示されており、この特許も又これにより参照してここ に組み込まれる。その中で開示されたプロセスは、繊維のスラリーを含有するタ ンクの中を通ってスクリーンを引き上げ、その結果としてスクリーン上にファイ バーを沈着させることによりプリフォームを製造することを教示している。この アプローチは有望ではあるが、これにも又幾つかの欠点がある。例えば、スクリ ーンが液体から引き上げられるにつれてプリフォームの構造的完全性が危険に曝 される可能性がある。スクリーンがスラリー表面の下方で動いている限りは、ス ラリーからの圧力が繊維をスクリーン上に押し付け、繊維をその位置に保持する 。しかし、プリフォームがタンクから取り出されるときにスクリーンがスラリー の最上面を破るやいなや、スクリーンを取り囲んでいる液体と繊維の混合物がプ リフォームの内腔へ押し寄せる傾向がある。スラリーがプリフォーム内に押し寄 せると、プリフォームの直立側壁は破壊され、それによってプリフォーム全体の 費用のかかる修復作業又は廃棄の必要が生じることがある。 繊維強化プリフォームの製造におけるもう１つの挑戦的課題は、プリフォーム 全体の均一な壁圧を維持する問題である。スラリーの中を通してスクリーンを引 き出す間に、スクリーンの運動方向に平行な直立側壁よりも引き出す方向に垂直 なスクリーンの大きな面を通ってより多くの液体が流れ込む。スクリーン上に沈 着する繊維の量はスクリーンを通って流れ込んだ液体量に比例するので、この方 法で製造されたプリフォームは不均一な厚さの部分を含有する可能性がある。 もう１つの挑戦課題は、製造環境でプリフォームを製造することに関する問題 である。現在、短繊維は各サイクルの開始時に計量してスラリーに添加されなけ ればならない。この計量作業は費用がかかり、時間も消費する。 さらに、水の中で繊維を均一に分散させることは簡単な仕事ではない。水面で 作り出される表面張力のために、十分な数の繊維が積み重なって沈むまでは、軽 量の繊維は水面上部にとどまっている。時々は、分散する前に繊維の積み重なり 全体がタンク底部に沈んでしまう。 発明の概要 本発明によると、繊維強化プリフォームにおける繊維沈着を制御するための効 率的かつ低費用の方法及び装置が提供される。 ある実施態様では、液体が充填されたタンク内にメインスクリーンが挿入され ている。メインスクリーンは、大きな面、直立側壁及びそれらの中に形成された 複数の穴を有している。強化用繊維はスラリーを作るために液体に添加される。 メインスクリーンはスラリーの中を通ってスラリー最上部の下方の位置まで引き 上げられ、それによって強化用繊維がメインスクリーン上に沈着させられる。リ テーナスクリーンは、強化用繊維がメインスクリーンとリテーナスクリーンの間 に挟まれるようにスラリー内に挿入される。メインスクリーンとリテーナスクリ ーンはどちらも、変形を最小限に抑えながら繊維強化プリフォームを形成するた めに効果的にタンクの外へ引き上げられる。 別の実施態様では、スラリーを通って引き出されるときにメインスクリーンの 一部分を通る液体の流量を減少させるために、装置はメインスクリーンに隣接し て配置されるチョークスクリーンを含む。プリフォームの壁圧を最適化するため に、チョークスクリーンはそれの中に形成された穴を有していてよいが、その穴 はメインスクリーンの穴とは場所がずれている、若しくはサイズが相違している 。 別の実施態様では、プリフォームを効率的に大量生産するためにスラリータン クと加熱炉との間に配置されたターンテーブルを含むワークセルが提供される。 別の実施態様では、装置はバブラー制御装置及び個別バブラーゾーンを含む。 制御装置は各バブラーゾーンに対して相違する圧力及び時間で空気のバーストを 順番に配置することができる。スラリーの均一性は、プリフォームの形状に依存 して一定のバブラー制御シーケンスを利用することによって最大化できる。 さらに又別の実施態様では、装置はスラリーへの様々なタイプの繊維の添加を 制御するために繊維ディスペンサーシステムを含む。ディスペンサー制御装置は 、タンク内に直接向けられた水のスプレーへの様々な繊維の添加を調節する。メ インスクリーンの上向き工程中にスラリーへ様々なタイプの繊維を添加すること により、断面が様々な材料層から構成される複合プリフォームを製造することが できる。 図面の簡単な説明 本発明の様々な長所は、下記の明細書を読んで下記の図面を参照すれば、当業 者には明白になるであろう。 図１は、本発明の教示に従って製造されるウエットスラリーから繊維強化プリ フォームを製造するためのワークセルの斜視図である。 図２は、タンクのすぐ上方に配置されているものと、及び幻影で示されたガン トリーフレームの外側に移されているものの両方のパレット運搬機構を含むタン クステーションの拡大側面図である。 図２Ａは、バブラーゾーン制御装置を示しているタンクの平面図である。 図３は、パレット及びタンク上方に配置されたパレット運搬機構を含むタンク ステーションの拡大平面図である。 図４は、内側キャリッジピンが伸長しているパレット運搬機構の一部分の側面 図である。 図５は、外側キャリッジピン及び運搬用ブロックと係合しているタンクピンを 示すタンクステーションの一部分の側面図である。 図６は、操作の順序を例示するために部分的に破られているワークセルの部分 断面図である。 図７は、パレット運搬機構の下方で回転させられたパレットを示すワークセル の部分断面図である。 図８は、パレットと係合するために下方へ伸長しているパレット運搬機構を示 すワークセルの部分断面図である。 図９は、伸長した位置にある内側キャリッジピンと外側キャリッジピンの両方 を示すワークセルの部分断面図である。 図１０は、ターンテーブルの平面から引き上げられているキャリッジとパレッ ト組立体を示すワークセルの部分断面図である。 図１１は、タンクステーションの上方に移動したパレット運搬機構を示すタン クステーションの部分断面図である。 図１２は、ウォッシュプレートと係合するために下げられているパレットを示 すタンクステーションの部分断面図である。 図１３は、外側キャリッジピンが引き戻されており、タンクピンが伸長してお り、それによってパレットとウォッシュプレートが接続されているのを示すタン クステーションの部分断面図である。 図１４は、タンクの底部にメインスクリーンを配置するために下向き運動で動 かされているボールねじを示すタンクステーションの部分断面図である。 図１５は、キャリッジがリテーナスクリーンをスラリー一内へ下げている間に スラリーの中を通ってスクリーンを引き出す上向き運動で動かされているボール ねじを示すタンクステーションの部分断面図である。 図１６は、タンクピンが引き戻され、外側キャリッジピンが伸長させられ、そ してリテーナスクリーンガイドロッドがリテーナスクリーン取付ブロック上に配 置されているのを示す部分断面図である。 図１７は、キャリッジとパレット組立体の引き戻しを示す部分断面図である。 図１８は、リテーナスクリーン、メインスクリーン、及び補助スクリーンを示 す部分断面図である。 図１９は、スラリー内に入っている第１繊維セットを含む繊維ディスペンサー システムを示す側面図である。 図２０は、スラリー内に入っている第２繊維セットを含む繊維ディスペンサー システムを示す側面図である。好ましい実施態様の説明 Ａ． 要約 図１を参照すると、ウエットスラリーから繊維強化プリフォーム１２を作るた めのワークセル１０が示されている。ワークセル１０は、タンクステーション１ ４、ターンテーブル１６、加熱炉１８及び冷却ステーション（図示されていない ）を含む４つのステーションから構成される。ターンテーブル１６は、タンクス テーション１４の平行なレール２０がターンテーブル１６の方に伸長し、それに よってパレット運搬機構２２のための天井吊り下げサポートを提供するようにワ ークセル１０内に配置されている。加熱炉１８は、ターンテーブル１６と加熱炉 １８との間でパレット２４を容易かつ効率的に移動させられるようにターンテー ブル１６に隣接して配置されている。 一般的に、繊維強化プリフォームを作るためのプロセスは、図１及び６に示さ れているように、パレット２４をターンテーブル１６上に載せることから始まる 。パレット２４には、最終的に成形されるコンポーネントの形状の輪郭が付けら れていて直立側壁２８、大きな面３０、及びそれらの中に形成された複数の穴３ ２を有するメインスクリーン２６が取り付けられる。リテーナスクリーン３４は 、少なくともメインスクリーン２６の直立側壁部分２８に適合する形状に作られ るが、図６に示されているようにメインスクリーン２６の全輪郭に適合してもよ い。 図２及び６〜１１に示されているように、パレット運搬機構２２はターンテー ブル１６からパレット２４を持ち上げ、パレットをターンテーブル１６の上方の 位置からタンク３６の上方の位置へ移動させ、そしてパレット２４をタンク３６ 内に降ろすために利用される。図１１〜１４を参照すると、パレット２４はパレ ット運搬機構２２から分離され、引き続いてウォッシュプレート３８と接続され る。ウォッシュプレート３８はボールねじ４０の回転によってタンク３６内で上 下させることができる。強化用繊維４２及び液体４４は、スラリー４５を作るた めにタンク３６内に添加される。スラリー４５は機械的撹拌装置を利用して、又 はこれによってここに参照して組み込まれる共に譲渡された米国特許第５，０３ ９，４６５号において考案されているようなバブラーによって混合される。 図２Ａに示されているように、本発明のある実施態様は複数のバブラーゾーン ８８へ送られる液体、好ましくは空気の供給を調節するためのバブラーゾーン制 御装置８６を含む。タンク３６は少なくとも２つ、しかし好ましくはＡ、Ｂ、Ｃ 及びＤと表示されている４つのバブラーゾーン８８に分割される。空気源９０は バブラー弁９４、９６、９８及び１００の上流に配置された複数の供給管路９２ と接続されている。典型的な作動シーケンスの一部では、バブラーゾーン制御装 置８６は空気がバブラーゾーンＡ内に通過できるように開口することをバブラー 弁９４に指令する。バブラーゾーンＡに供給された空気は複数の穴１０２を通っ て漏れ出し、それによってゾーンＡ内のスラリー４５が混合される。標準作動モ ードでは、スラリー４５の無作為混合を保証するために一定シーケンスでバブラ ーゾーン８８へ空気パルスが送られる。例えば、ゾーンＡ及びゾーンＣには空気 が３秒間送られるが、その間はゾーンＢ及びＤのスイッチはオフにされる。その 後ゾーンＢ及びＤが３秒間作動させられ、その間にゾーンＡ及びＣのスイッチは オフにされる。このサイクルは、プリフォーム１２がスラリー４５から取り出さ れるまで繰り返される。標準作動モードでバブラーゾーン制御装置を使用しない 場合は、メインスクリーン２６がタンク３６の中を通って引き上げられるときに 渦流がスラリー４５を形成する。プリフォーム１２の形状に依存して、スラリー ４５の旋回運動が直立側壁２８から強化用繊維４２を洗い流すので、渦流はプリ フォーム１２の構造的完全性にとって不利益なことがある。他方、プリフォーム がほとんど若しくは全く直立側壁２８を有していない例では、渦流は強化用繊維 ４２をウォッシュプレート３８から一掃してメインスクリーン２６内に入れるの を補助するのに有用である。これらの場合は、アルファベット順でＡからDへ空 気をバブラーゾーン内へ押し入れることによって渦流を開始させることができる 。 今度は図１５〜１７を参照すると、最初はメインスクリーン２６を含むパレッ ト２４がタンク３６の底部近くに下げられている。その後パレット２４はタンク ３６の中を通って上向きに引き出され、それによって液体４４は複数の穴３２を 通って押し出され、強化用繊維４２がメインスクリーン２６に沈着させられる。 メインスクリーン２６がスラリー４５の最上部の表面を破る前に、メインスクリ ーン２６とリテーナスクリーン３４との間に強化用繊維４２が挟まれるようにリ テーナスクリーン３４がスラリー４５内に挿入される。リテーナスクリーン３４ は、メインスクリーン２６がスラリー４５の外へ引き上げられるときに直立側壁 ２８に押し寄せるスラリー４５のために発生するプリフォーム１２の損傷から保 護するように配置されている。リテーナスクリーン３４がいったん適切な位置に 配置されると、メインスクリーン２６とリテーナスクリーン３４はどちらも一緒 にパレット運搬機構２２によってスラリー４５の外へ引き上げられる。図１及び ２に示されているように、パレット運搬機構２２はパレット２４をタンク３６の 上方からターンテーブル１６上方の位置へ移動させる。パレット２４は加熱炉１ ８への経路にあるターンテーブル１６上に降ろされる。ターンテーブル１６は軸 ４６の周囲で約１８０度回転してパレット２４を加熱炉１８のごく近接範囲内に 運ぶ。パレット２４をターンテーブル１６から降ろして加熱炉１８内へ装填する ためにはあらゆる適切な運搬機構を利用してよい。メインスクリーン２６、リテ ーナスクリーン３４及びプリフォーム１２を含むパレット２４は、強化用繊維４ ２間に含まれている液体４４をできる限り蒸発させるために加熱炉１８内で加熱 される。加熱されたパレット２４はその後、図示されていない冷却ステーション に運搬され、そこでパレット２４を冷却させ、残っている全ての液体４４を蒸発 させるためにメインスクリーン２６、リテーナスクリーン３４及びプリフォーム １２に空気が送り込まれる。次にプリフォーム１２に近づくためにリテーナスク リーン３４が取り除かれ、引き続いてプリフォーム１２は連続する１コンポーネ ントとして取り除かれる。 図１８に示されているように、本発明の代替実施態様はメインスクリーン２６ の少なくとも一部分の下方に配置された補助スクリーン８２を含む。補助スクリ ーン８２はメインスクリーン２６における複数の穴３２の中を通って押し出され る液体４４の量を効果的に低下させるチョークとして機能する。チョークは、大 きな面３０を通って流れる液体の量が直立側壁２８を通っての流れる液体４４の 量とほぼ同等であるように液体４４の流れを転じるために役立つ。メインスクリ ーン２６上に沈着する強化用繊維４２の量は複数の穴３２を通過する液体４４の 量と比例するので、メインスクリーン２６の相違する部分を通る液体４４の流量 が等しければ、実質的に均一な壁圧のプリフォーム１２が作られるであろう。補 助スクリーン８２も又複数の穴８４を有しているが、これらは補助スクリーン８ ２がメインスクリーン２６を通る液体４４の流れを制限する限りにおいてメイン スクリーン２６における複数の穴３２とは形状、サイズ又は位置が相違していて よい。本発明によって構成された補助スクリーン８２の１つの例は、メインスク リーン２６内の複数の穴３２とは相違する配列で配置されている補助スクリーン ８２の複数の穴８４を利用する。この相違する配列は、液体４４が流れる蛇行性 流路を提供し、それによってメインスクリーン２６を通る液体４４の流れを抑え るために目的にかなっている。 図１９及び２０に示されている本発明のもう１つの実施態様は、繊維をスラリ ー４５内に導入するためのディスペンサー制御装置１０４、第１繊維ロービング １０５、第１チョッパー１０７及び第１スプレーノズル１０９を有する繊維ディ スペンサーシステムを含む。使用される形状及び繊維のタイプに基づいて、ディ スペンサー制御装置１０４はスラリー４５に添加される第１繊維セット１０６の 量を調節する。ディスペンサー制御装置１０４は、メインスクリーン２６がスラ リー４５内の奥深くにある間に繊維１０６がタンク３６に添加されるに従って繊 維１０６が第１ノズル１０９から水のスプレーによって被覆されるように、スプ レーノズル１０９及びメインスクリーン２６を引き上げるための機構と共同して 機能する。メインスクリーン２６がスラリーの中を通って引き上げられるに従っ て第１繊維セット１０６はプリフォーム１２の第１層を形成する。図２０に示さ れているように、ディスペンサー制御装置１０４がスプレーノズル１０９への水 の供給を中止し、第１繊維ロービング１０５から第１チョッパー１０７への供給 を中止している間に、メインスクリーン２６はスラリー４５の中を通って引き出 され続ける。作り出されるプリフォームが第１繊維１０６だけを含む均質なプリ フォームであれば、メインスクリーン２６は引き上げ続けられ、上述のようにタ ンクから取り出される。しかし最終コンポーネントが２種以上の繊維タイプを含 むのであれば、ディスペンサー制御装置１０４は第２スプレーノズル１１０の作 動を開始させ、第２繊維ロービング１１２を短く切るために第２チョッパー１１ ４を調節する。ディスペンサー制御装置１０４はさらに特定量の第２繊維セット １０８をスラリー４５内に導入させるために第２チョッパー１１４へ信号を送る 。第２繊維セット１０８が第２チョッパー１１４を出ると、繊維はノズルからス プレー内に流入させられ、流れの惰性によってスラリー４５内に直接運ばれる。 例えば繊維の長さ、繊維の直径、化学組成、引っ張り強さ及び伝導性のような相 違 する特徴的な物理的特性を有する繊維をこの方法で添加すると、最終用途に合わ せた特別仕立ての層状プリフォーム１２が作られる。 例えば、オイルパン又はハウジングカバーのような唯一の審美的に好ましい外 面を必要とするコンポーネントは、構造の残りの層は安価な材料を含んで、外面 上だけは装飾的に見た目の美しい材料を用いて製造することができる。同様に、 耐衝撃性コンポーネントはプリフォーム１２内に相違する引っ張り強さを持つ繊 維層を組み込むことによって最適化できる。高度の屈曲強さ及び低コストが必要 とされる場合は、費用効果的方法でこれらの必要を満たすために少なくとも三層 からなる多重層状コンポジットを特別に設計することができる。詳細には、外側 層はより高強度の繊維から構成されるが、下の応力中心層は強度の低い、低コス ト繊維から構成されるであろう。本発明の可転性を例示するもう１つの例は、低 電導性の材料層の間に高電導性層を含んでいるコンポーネントを含む。この目的 は、高電導性を有するセットの繊維を使用することによって、又は高電導性を有 する粒子を繊維供給ビン１１０の１つに添加することによって達成できる。 Ｂ． 装置及び方法の詳細 さらに読者の役に立つように、今度は好ましい装置及び方法を下記でさらに詳 細に説明する。図１及び６を参照すると、パレット２４は直立側壁２８、大きな 面３０、及びそれらの中に形成された複数の穴３２を有する、マスク５０の開口 部４８に配置されているメインスクリーン２６を含んでいる。開口部４８を限定 しているマスク５０の内側部分にはメインスクリーン２６の延長リップ５４がマ スク５０の平面５６と同じ高さで適合するようにオフセット面５２が備えられて いる。リテーナスクリーン３４にはガイドロッド５８が取り付けられている。リ テーナスクリーン取付ブロック６０はマスク５０に固定されており、ガイドロッ ド５８がリテーナスクリーン取付ブロック６０と係合するとメインスクリーン２ ６に相対してリテーナスクリーン３４を配置させるような方法で設計されている 。 ターンテーブル１６からタンク３６へのパレット２４の移動を容易にさせるた めに、運搬ブロック６２も又マスク５０に固定して取り付けられている。図５に 示されているように、各運搬ブロック６２は上方開口部６４と下方開口部６６を 含有している。図１、３及び５に示されているように、上方開口部６４はキャリ ッジ７０に取り付けられた外側キャリッジピン６８と共働するように方向付けら れている。外側キャリッジピン６８が上方開口部６４と係合すると、油圧式ラム ７２と協力してキャリッジ７０を用いてパレット２４を引き上げることができる 。油圧式ラム７２は、ターンテーブル１６及びタンク３６と相対させてキャリッ ジ７０を上げ下げすることができる。キャリッジ７０及び油圧式ラム７２は、タ ンクステーション１４の平行なレール２０を利用してターンテーブル１６上方の 位置からタンク３６の上方の位置へ移動させたり、元に戻したりすることができ る。 図１及び７〜９を参照すると、ターンテーブル１６は、メインスクリーン２６ をキャリッジ７０の下に配置できるように軸４６の周囲で回転する。キャリッジ ７０は、油圧式ラム７２を伸長させると位置が下がる。外側キャリッジピン６８ を伸長させると、運搬ブロック６２の上方開口部６４と係合する。図４は、リテ ーナスクリーン３４の重量を支えるためにガイドロッド５８の下に伸長している 内側キャリッジピン７４を示している。図１、２及び１０〜１２に示されている ように、今度はキャリッジ７０及びパレット２４がパレット２４をターンテーブ ル１６から引き上げるために十分に相互連結されている。キャリッジ７０はパレ ット２４と一緒に平行なレール２０に沿ってタンク３６上方の位置に移される。 油圧式ラム７２をもう一度作動させると、キャリッジ７０を下げることができる 。ウォッシュプレート３８は４ヶ所の位置で個々のボールねじ４０に取り付けら れており、これらのボールねじは順にガントリーフレーム７６に取り付けられて いる。タンク３６内のウォッシュプレート３８の位置はボールねじ４０を利用し て制御される。図５及び１２に示されているように、キャリッジ７０はマスク５ ０がウォッシュプレート３８のオフセット面７７と係合するまで下げられる。マ スク５０がいったん配置されると、表面５６はウォッシュプレート３８の上平面 と実質的に同一表面にある。図１３及び１４に示されているように、外側キャリ ッジピン６８を引き戻すと、それによってメインスクリーン２６がキャリッジ７ ０から離れる。ウォッシュプレート３８に固定して取付られているタンクピン８ ０を伸長させると、運搬ブロック６２の下方開口部６６と係合する。メインスク リーン２６は、ボールねじ４０を作動させることによってタンク３６内に下げら れ る。メインスクリーン２６がタンク３６内に下げられている間は、油圧式ラム７ ２がキャリッジ７０を静止させて保持する。リテーナスクリーン３４は内側キャ リッジピン７４によってスラリー４５の部分的に上方で保持される。 図１５〜１７に示されているように、プリフォーム１２は、メインスクリーン ２６内の穴に液体が通過することを惹起する速度でスラリー４５の中を通ってメ インスクリーン２６を引き揚げ、それによってメインスクリーン２６の表面上に 強化用繊維４２を沈着させることによって作られる。メインスクリーン２６が引 き上げられるにつれて、油圧式ラム７２が下方運動を作動させてリテーナスクリ ーン３４をスラリー４５内に挿入する。リテーナスクリーン取付ブロック６０が ガイドロッド５８に係合するまで、ボールねじ４０がメインスクリーン２６を引 き上げ続ける。この時点でタンクピン８０が引き戻され、それによってウォッシ ュプレート３８がキャリッジ７０から取り外される。運搬ブロック６２の上方開 口部６４ともう一度係合するために、外側キャリッジピン６８が伸長させられる 。油圧式ラム７２を作動させると、メインスクリーン２６及びリテーナスクリー ン３４と一緒にキャリッジ７０が引き上げられる。キャリッジ７０は平行なレー ル２０によってターンテーブル１６の上方にある最初の位置に移動する。 もう一度図１を参照すると、キャリッジ７０は油圧式ラム７２によってターン テーブル１６上に下げられている。内側キャリッジピン及び外側キャリッジピン ７４及び６８はどちらも、各々が引き戻されてスクリーン２６及び３４からキャ リッジが切り離されている。キャリッジ７０は油圧式ラム７２によって引き上げ られる。ターンテーブル１６は軸４６の周囲で180度回転してターンテーブル１ ６から加熱炉１８又は何らかの他の適切な乾燥装置内へのパレット２４の荷下ろ しを容易にする。パレット２４は図示されていない冷却ステーションへ移動させ られ、そこではファンを使用してプリフォーム１２及びスクリーン２６及び３４ に通気させられる。スクリーン２６及び３４が冷却したら、リテーナスクリーン ３４が引き上げられ、プリフォーム１２を取り出すことができる。これでプリフ ォーム１２は、最終コンポーネントを形成するために例えばＲＴＭのような従来 型か高処理を受けるために適合する。 上記の考察は本発明を例示する実施態様を開示及び説明したものである。当業 者であれば下記のクレームに限定されている本発明の精神及び範囲から逸脱する ことなく、そうした考察から、そして添付の図面及びクレームから様々な変更、 修飾及び変形を行うことができることは容易に認識するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエルス、テリー・ジー アメリカ合衆国、ミシガン州 48509、バ ートン、フォーレスト・アベニュー 1150 【要約の続き】 めのバブラーゾーン制御装置（８６）が含まれている。 タンク（３６）は個別の領域又はゾーン（８８）に分割 され、それによって各バブラーゾーンへ（８８）の液体 （４４）の供給が制御される。バブラー損制御装置（８ ６）を使用すると、スクリーン（２６）がタンク（３ ６）の外へ引き上げられるにつれてスラリー（４５）に おける渦流を開始又は減少させることができる。又別の 実施態様には、スラリー（４５）に繊維（４２）を添加 するための繊維ディスペンサーシステム（１０３）が含 まれている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．繊維強化構造を形成するための下記のステップを含む方法： 液体が充填されたタンク内に選択されたプリフォーム形状を有するメインスク リーンを挿入するステップであって、前記メインスクリーンは大きな面、直立側 壁及びそれらの中に形成された複数の穴を有する； スラリーを作るために液体に強化用繊維を添加するステップ； 強化用繊維がメインスクリーン上に沈着することを惹起し、それによってプリ フォームを作るためにスラリーの最上部より下方の高さまでスラリーの中を通っ てメインスクリーンを引き上げるステップ； 少なくともプリフォームの一部分がメインスクリーンとリテーナスクリーンと の間に配置されるようにメインスクリーンの上方でリテーナスクリーンをスラリ ー内に挿入するステップ；及び メインスクリーンがタンクから引き上げられるときにそれによってプリフォー ムの変形が最小限に抑えられるようにメインスクリーンとリテーナスクリーンを それらの間に保持されているプリフォームの少なくとも一部分と一緒にタンクか ら同時に引き上げるステップ。 ２．さらにチョークスクリーンをメインスクリーンに隣接して配置するステップ を含み、前記チョークスクリーンがメインスクリーンの穴とは相違するサイズで 形成された穴を有する請求項１に記載の方法。 ３．さらにチョークスクリーンをメインスクリーンに隣接して配置するステップ を含み、前記チョークスクリーンがそれによって液体の流れを制限するようにメ インスクリーンの穴とは位置をずらして形成された穴を有する請求項１に記載の 方法。 ４．メインスクリーンが輪郭の付けられた大きな面を有する請求項１に記載の方 法。 ５ リテーナスクリーンを挿入するステップが、メインスクリーンの直立側壁の 少なくとも一部分と形状が一般に相補的であるリテーナスクリーンを用いて実施 される請求項１に記載の方法。 ６．リテーナスクリーンを挿入するステップが、メインスクリーンの大きな面の 少なくとも一部分と形状が一般に相補的であるリテーナスクリーンを用いて実施 される請求項１に記載の方法。 ７．繊維強化構造を形成するための下記のステップを含む方法： 液体が充填されたタンク内に選択されたプリフォーム形状を有するメインスク リーンを挿入するステップであって、前記メインスクリーンは大きな面、直立側 壁及びそれらの中に形成された複数の穴を有する； その中に形成された複数の穴を有するチョークスクリーンをメインスクリーン の大きな面に隣接させて配置するステップ； スラリーを作るために液体に強化用繊維を添加するステップ；及び それによって均一な厚さを有するプリフォームを作るためにメインスクリーン を通過する流れがチョークスクリーンによって選択的に制限されるように液体が メインスクリーンの穴を通って流れることを惹起しながらメインスクリーン及び チョークスクリーンをスラリーの中を通って引き上げるステップ。 ８．繊維強化プリフォームを形成するための下記を含む装置； 上方部分と下方部分を有するタンクであって、前記タンクは液体及び強化用繊 維のスラリーを含有する； 大きな面、直立側壁及びそれらの中に形成された複数の穴を有するメインスク リーンであって、前記メインスクリーンはタンク内に配置されている； メインスクリーンをタンクの中を通って移動させ、液体がメインスクリーンを 通って流れることを惹起させ、それによってメインスクリーン上に繊維を沈着さ せるための機構； メインスクリーンの直立側壁を一般に相補する形状に作られているリテーナス クリーンであって、前記リテーナスクリーンはメインスクリーンがスラリーの最 上部の高さを超えて引き上げられる前にメインスクリーンとリテーナスクリーン の間に強化用繊維を挟むために配置されている；及び メインスクリーンとリテーナスクリーンとをスラリーから同時に引き上げ、そ れによってリテーナスクリーンがプリフォームの変形を最小限に抑えるために役 立つ前記機構。 ９．さらに液体の流れを選択的に制限するためにメインスクリーンに隣接して配 置されているチョークスクリーンを含み、前記チョークスクリーンはその中に形 成された複数の穴を有する請求項８に記載の装置。 １０．さらに液体の流れを選択的に制限するためにメインスクリーンに隣接して 配置されているチョークスクリーンを含み、前記チョークスクリーンはその中に 形成されたメインスクリーンの穴とは位置がずれている複数の穴を有する請求項 ８に記載の装置。 １１．メインスクリーンの大きな面に輪郭が付けられている請求項８に記載の装 置。 １２．リテーナスクリーンがメインスクリーンの直立側壁の少なくとも一部分と 一般に形状が相補的である請求項８に記載の装置。 １３．リテーナスクリーンがメインスクリーンの大きな面の少なくとも一部分と 一般に形状が相補的である請求項８に記載の装置。 １４ 繊維強化プリフォームを形成するための下記を含む装置： 上方部分と下方部分を有しているタンクであって、前記タンクは液体及び強化 用繊維のスラリーを含有する； 大きな面、直立側壁及びそれらの中に形成された複数の穴を有するメインスク リーンであって、前記メインスクリーンはタンク内に配置されている； 液体の流れを選択的に制限するためにメインスクリーンに隣接して配置されて いるチョークスクリーンであって、前記チョークスクリーンはその中に形成され た複数の穴を有する；及び 液体がメインスクリーンを通って流れることを惹起させ、それによってメイン スクリーン上に繊維を沈着させるための機構。 １５．繊維強化プリフォームを形成するための下記を含むワークセル： 上方部分及び下方部分を有するタンクステーションであって、前記タンクステ ーションは下方部分が液体と強化用繊維のスラリーを含有するタンクを有する； タンク及びタンクステーションを通してメインスクリーンを移動させるために タンクステーションの上方部分内に配置された運搬機構； プリフォームから液体を取り除くための加熱炉；及び タンクと加熱炉との間に配置されたターンテーブルであって、前記ターンテー ブルはタンクステーションから加熱炉へのプリフォーム及びメインスクリーンの 運搬を容易にするために回転軸を有する。 １６．さらに液体の流れを選択的に制限するためにメインスクリーンに隣接して 配置されたチョークスクリーンを含み、チョークスクリーンはその中に形成され た複数の穴を有する請求項１５に記載のワークセル。 １７．さらにメインスクリーンの少なくとも一部分を一般に相補する形状のリテ ーナスクリーンを含み、前記リテーナスクリーンはメインスクリーンとリテーナ スクリーンの間に強化用繊維を挟むように配置されている請求項１５に記載のワ ークセル。 １８．前記運搬機構がキャリッジを含み、キャリッジが前記メインスクリーンを 前記キャリッジに分離可能に結合させるためのスライド式に係合する第１セット のピンと前記リテーナスクリーンを前記キャリッジに分離可能に結合させるため のスライド式に係合する第２セットのピンを有する請求項１７に記載のワークセ ル。 １９．さらにプリフォーム及びメインスクリーンから迅速に熱を取り除くための 冷却ステーションを含む請求項１５に記載のワークセル。 ２０．運搬機構がタンクステーション内でメインスクリーンを選択的に上げ下げ するための少なくとも１つの油圧式ラムを含む請求項１５に記載のワークセル。 ２１．さらに様々なタイプの繊維を連続的にスラリーに添加するための繊維ディ スペンサー制御装置を含む請求項１５に記載のワークセル。 ２２．スラリーを混合するための下記を含む装置： 液体及び強化用繊維のスラリーを含有するタンク； ゾーン制御装置が各バブラーゾーンに液体の流れを差し向けることができるバ ブラーゾーン制御装置及びバブラーゾーン。 ２３．ゾーン制御装置が特定バブラーゾーンへ変動する圧力及び時間の液体パル スを順番に配置することができ、それによってスラリーにおける渦流を開始又は 減少させることのできる請求項２２に記載の装置。 ２４．繊維強化構造を形成するための下記のステップを含む方法： 液体が充填されたタンク内に選択されたプリフォーム形状を有するメインスク リーンを挿入するステップであって、前記メインスクリーンはその中に形成され た複数の穴を有する； スラリーを作るために液体に第１セットの繊維を添加するステップ； メインスクリーン上に沈着した第１繊維セットが第１層を作るようにスラリー の中を通ってメインスクリーンを引き上げるステップ；及び 第２繊維セットが第１層の上に沈着することを惹起してそれにより少なくとも 第１及び第２繊維層を有するプリフォームを作るようにメインスクリーンが引き 上げられつつある間にスラリーに少なくとも第２繊維セットを添加するステップ 。 ２５．第１層が特徴的な物理的特性を有しており、第１層の特徴的な物理的特性 が第２層の特徴的な物理的特性とは相違する請求項２３に記載の方法。 ２６．特徴的な物理的特性が第１及び第２繊維セットの引っ張り強さである請求 項２４に記載の方法。 ２７．特徴的な物理的特性が第１及び第２繊維セットの伝導性である請求項２４ に記載の方法。 ２８．特徴的な物理的特性が第１及び第２繊維セットの長さである請求項２５に 記載の方法。 ２９．特徴的な物理的特性が第１及び第２層の表面仕上げである請求項２５に記 載の方法。 ３０．繊維強化プリフォームを形成するための下記を含む装置： 液体を含有するタンク； タンク内に沈着させられ、その中に形成された複数の穴を有するスクリーン； それによりスラリーを作る目的で第１及び第２繊維セットを液体に連続的に添 加するための繊維ディスペンサー制御装置；及び タンクの中を通ってスクリーンを移動させ、液体がスクリーンを通過して流れ ることを惹起し、それによってスクリーン上に繊維を沈着させるための機構。 ３１．繊維強化構造を形成するための下記のステップを含む方法： 液体が充填されたタンク内に選択されたプリフォーム形状を有するメインスク リーンを挿入するステップであって、前記メインスクリーンはその中に形成され た複数の穴を有する； スラリーを作るために前記タンク内に方向付けられた液体スプレーに特定量の 繊維を添加するステップ；及び 前記スラリーの中を通ってメインスクリーンを引き上げ、それにより前記メイ ンスクリーン上に前記繊維が沈着することを惹起し、それによってプリフォーム を作るステップ。 ３２．さらに短く切断するための機構に繊維ロービングを導入し、それによって 前記液体スプレーに前記繊維を添加するステップの前に繊維ストックを作るステ ップを含む請求項３１に記載のステップ。