JP2006167977A - Preform, preform manufacturing apparatus and preform manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレイダー装置により筒状のプリフォームを組成する際に、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を複数層積層して成形するプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a preform, a preform manufacturing apparatus, and a manufacturing method therefor, in which a plurality of reinforcing fibers not impregnated with a resin are laminated in advance when a cylindrical preform is composed by a braider apparatus. is there.
最近では、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条よりなる繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:以下、FRPという。)で種々の複合材パネルを製造しており、一般産業用途等にも広く適用されている。また、最近では航空機や自動車などの軽量化のための用途が広がっている。 Recently, various composite panels have been manufactured with fiber reinforced plastics (FRP) made of high-strength yarns such as glass fiber, carbon fiber, or nylon fiber. It is also widely applied. Recently, applications for weight reduction of aircrafts and automobiles have been expanded.
一般に大型の複合材パネルを製造する際には、所定形状の型材にテープ状のプリプレグ(強化繊維に予めマトリックス樹脂を含浸させたもの)を積層していき、加熱硬化して成形するものである。 In general, when manufacturing a large composite panel, a tape-shaped prepreg (a reinforced fiber previously impregnated with a matrix resin) is laminated on a mold having a predetermined shape, and then heat-cured and molded. .
最近では積層工程を自動的に行うファイバープレースメント法と呼ばれる積層方法が知られており、予め樹脂が含浸された強化繊維であるテープ状のプリプレグをマンドレル表面に加圧しながら積層すると共に、別に備える加熱装置やオートクレーブ等により含浸された樹脂を溶融して固着していく成形方法である。 Recently, a laminating method called a fiber placement method that automatically performs a laminating process is known, and a tape-shaped prepreg, which is a reinforcing fiber impregnated with a resin in advance, is laminated while being pressed on the mandrel surface, and is provided separately. This is a molding method in which a resin impregnated by a heating device or an autoclave is melted and fixed.
一般にFRPの代表的な加熱硬化方法として知られているオートクレーブ成形は、予め強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを、目的とする形状の成形型に積層した成形品を、一体的に収納して加熱・加圧し、FRPを成形するものである。 In general, autoclave molding, which is known as a typical heat curing method for FRP, integrally accommodates a molded product obtained by laminating a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber with a matrix resin in a mold having a desired shape. Are heated and pressurized to form FRP.
しかし、これらのテープ状プリプレグを積層した後で、加熱硬化して複合材パネルを製造する方法においては、前記プリプレグの製造に高いコストがかかることと大型の複合材パネルを収納する程度の大型のオートクレーブが必要になるという問題があった。 However, after laminating these tape-shaped prepregs, in the method of producing a composite panel by heat-curing, the production of the prepreg is costly and large enough to accommodate a large composite panel. There was a problem that an autoclave was necessary.
そのため、プリプレグを用いて成形した後でオートクレーブ等により加熱・加圧して構造物を生成する成形方法よりも、大幅に成形サイクルが短縮できる注入成形法であるRTM(レジン・トランスファー・モールディング)、成形型内を真空吸引して、樹脂の含浸を助けるVa−RTM法 、RIM(レジン・インジェクション・モールディング)など、樹脂が未含浸の強化繊維基材を所望の形状をした型内に積み重ねて配置した後に樹脂を一括含浸させて、FRP成形品を製造する成形法も知られている。 Therefore, RTM (resin transfer molding), which is an injection molding method that can significantly shorten the molding cycle, compared to a molding method in which a prepreg is molded and then heated and pressurized by an autoclave or the like to produce a structure. Vacuum suction inside the mold, Va-RTM method that assists resin impregnation, RIM (resin injection molding), etc., placed the reinforcing fiber base that is not impregnated with resin in a mold with a desired shape. A molding method is also known in which a resin is collectively impregnated later to produce an FRP molded product.
また、FRPを製造する工法としてブレイディング法が一般に知られており、円筒型、T字型、I字型、テトラポット型等の種々の形状を有するマンドレルの周囲に複数本の強化繊維糸条を交錯させて組物構成の組成体(強化繊維プリフォーム)を組成するブレイダー装置が一般に知られている。 Further, a braiding method is generally known as a method for producing FRP, and a plurality of reinforcing fiber yarns are disposed around a mandrel having various shapes such as a cylindrical shape, a T shape, an I shape, and a tetrapot shape. A braider apparatus is generally known in which a composition (reinforced fiber preform) having a composition structure is formed by intermingling the above.
そして、得られた種々の形状の強化繊維プリフォーム同士を組み合わせて複合形状の繊維強化複合部材を製造することも行なわれている。 And the fiber reinforced composite member of composite shape is also manufactured by combining the obtained reinforcing fiber preforms of various shapes.
さらに、上記のブレイダー装置を用いて強化繊維を積層する際に、粘着性フィルムや熱可塑性樹脂により仮止めするとした強化繊維プリフォームの成形方法が既に出願されている(例えば、特許文献1参照)。
上記のファイバープレースメント法ではテープ状プリプレグを加熱加圧しながら自動的に積層していくことができるが、強化繊維に予め樹脂を含浸させる工程が必要であって、FRP製複合部材の成形サイクルを短縮することができない。 In the above fiber placement method, the tape-shaped prepreg can be automatically laminated while being heated and pressurized. However, a step of impregnating the reinforcing fibers with the resin in advance is necessary, and the molding cycle of the FRP composite member is performed. It cannot be shortened.
さらに、樹脂が含浸されたプリフォームの状態では長期間保管することは困難であって、樹脂が変質したりして、プリフォームの品質が劣化するという問題があった。 Furthermore, it is difficult to store for a long time in the state of the preform impregnated with the resin, and there is a problem that the quality of the preform is deteriorated due to deterioration of the resin.
また、前記RTMやVa−RTM法やRIM法などは、所望の形状をした型の内部に樹脂が含浸されていない強化繊維基材を積み重ねるように配列して、その後樹脂を強制的に注入して硬化成形する方法であって、装置自体が大型で高価なものとなり、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えて、同じ品質のFRP製品を製造することは困難である。 In the RTM, Va-RTM method, RIM method, etc., a reinforcing fiber base not impregnated with resin is arranged inside a mold having a desired shape, and then the resin is forcibly injected. Thus, it is difficult to manufacture FRP products of the same quality by accurately aligning the proportions of the reinforcing fibers and the resin.
本発明の目的は、上記問題点を解消するために、樹脂が含浸されていない強化繊維を積層してプリフォームを成形する際に、形崩れせずに成形可能とし、樹脂を含浸させてFRP成形品とする際にも、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えることのできるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, when forming a preform by laminating reinforcing fibers not impregnated with a resin, the preform can be formed without collapsing, and the resin is impregnated with the FRP. The object of the present invention is to provide a preform, an apparatus for manufacturing a preform, and a method for manufacturing the preform, which can accurately align the proportions of the reinforcing fibers and the resin when forming a molded product.
上記の目的を達成するために請求項1に係る発明は、最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着したプリフォームであることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記の構成を有する請求項1に係る発明によれば、強化繊維を熱可塑繊維とは別に単独で組成していくので、強化繊維が熱可塑繊維と干渉して糸絡みすることがない。さらには加熱溶融した熱可塑繊維が接着剤となって強化繊維を固定するので、成形されたプリフォームが形崩れしない。
According to the invention according to
請求項2に係る発明は、前記強化繊維はブレイディング製法により組成されており、前記熱可塑繊維は前記強化繊維の組成層に巻回されていると共に、その配分量が所定値となるように予め設定されていることを特徴としている。
The invention according to
上記の構成を有する請求項2に係る発明によれば、所定の量の前記熱可塑繊維を強化繊維の層間に含有したプリフォームとなるので、強化繊維と熱可塑繊維の量の割合を正確に揃えて成分の安定したFRP成形品とすることができる。
According to the invention according to
請求項3に係る発明は、プリフォームの型となるマンドレルの表面に強化繊維をブレイディング製法により順次組成して、複数層の強化繊維層を積層するプリフォームの製造装置であって、前記強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維を巻回して配列する配列装置を備えていることを特徴としている。
The invention according to
上記の構成を有する請求項3に係る発明によれば、強化繊維の組成とは独立して、熱可塑繊維を組成することができる。
According to the invention which concerns on
請求項4に係る発明は、前記マンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングすると共に、前記配列装置を前記強化繊維をブレイディングする組成部の両側に配置して、それぞれの前記配列装置の巻回速度と、前記マンドレルの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としたことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, the mandrel is reciprocated back and forth in the axial direction to braid a plurality of reinforcing fiber layers, and the arrangement device is disposed on both sides of the composition part for braiding the reinforcing fibers. The winding speed of each of the arranging devices and the reciprocating speed of the mandrel can be individually set to control the distribution amount of the thermoplastic fibers.
上記の構成を有する請求項4に係る発明によれば、マンドレルの移動方向に拘らずに熱可塑繊維を積層して組成することができると共に、所望される熱可塑繊維量を配合することができる。 According to the invention which concerns on Claim 4 which has said structure, while being able to laminate | stack and comprise a thermoplastic fiber irrespective of the moving direction of a mandrel, it can mix | blend the amount of desired thermoplastic fibers. .
請求項5に係る発明は、ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維のそれぞれの層間に熱可塑繊維を巻回し、前記強化繊維と前記熱可塑繊維とを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の層を固着するプリフォームの製造方法であって、プリフォームの型となるマンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングする際に、熱可塑繊維を巻回配列する配列装置により、前記強化繊維の層間に熱可塑繊維を順次巻回すると共に、前記マンドレルの往復移動速度と前記配列装置の巻回速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としていることを特徴としている。 In the invention according to claim 5, after the thermoplastic fibers are wound between the respective layers of the reinforcing fibers that are laminated by a braiding method and the reinforcing fibers and the thermoplastic fibers are alternately laminated, A preform manufacturing method in which plastic fibers are heated and melted to fix a plurality of layers of reinforcing fibers, and a mandrel as a preform mold is reciprocated back and forth in the axial direction to form a plurality of reinforcing fiber layers. When performing the wrapping, the thermoplastic fibers are sequentially wound between the layers of the reinforcing fibers by an array device for winding and arranging the thermoplastic fibers, and the reciprocating speed of the mandrel and the winding speed of the array device are individually set. The distribution amount of the thermoplastic fiber can be controlled.
上記の構成を有する請求項5に係る発明によれば、所定割合の熱可塑繊維を含有すると共に、強化繊維を損傷することなく組成可能なプリフォームの製造方法とすることができる。 According to the invention concerning Claim 5 which has said structure, it can be set as the manufacturing method of the preform which contains a predetermined ratio thermoplastic fiber and can be comprised without damaging a reinforced fiber.
本発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を組成する際に、安定して確実に複数層積層することができる。さらには、形崩れせずに成形可能であり、強化繊維の量と含有される熱可塑繊維の量との割合を正確に制御できるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を得ることができる。 According to the present invention, when a reinforcing fiber not impregnated with a resin is composed, a plurality of layers can be laminated stably and reliably. Furthermore, it is possible to obtain a preform, a preform manufacturing apparatus, and a manufacturing method thereof that can be molded without losing shape and can accurately control the ratio between the amount of reinforcing fiber and the amount of thermoplastic fiber contained. it can.
以下、本発明に係るプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法の実施の形態について、図1から図5に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a preform and a preform manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.
まず、図1および図2にもとづき、ブレイダーの一構成例について説明する。本実施例に係るブレイダーBRは、機台1上に、ブレイダー本体Bbとマンドレル移動装置Bmと配列装置2を備えている。
First, a configuration example of a braider will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The braider BR according to the present embodiment includes a braider body Bb, a mandrel moving device Bm, and an
前記マンドレル移動装置Bmは、ブレイディング製法により強化繊維を組成してプリフォームを成形する際の型となるマンドレルMを水平移動可能に支持する装置であり、前記ブレイダー本体Bbは、前記マンドレル移動装置Bmに支持されているマンドレルMに糸条Y(ガラス繊維やカーボン繊維などの強化繊維)をブレイディング(組成)するものである。また、前記前記配列装置2は、強化繊維ではない別の糸条(例えば熱可塑繊維YA)を組成する装置であって、本実施例においては、前記糸条Yの組成位置Pの両側に配設して、配列装置2A、2Bのそれぞれが独立して駆動可能な構成としている。
The mandrel moving device Bm is a device that supports a mandrel M, which is a mold for forming a preform by molding reinforcing fibers by a braiding manufacturing method, such that the mandrel M can be moved horizontally, and the braider body Bb is the mandrel moving device. The yarn Y (reinforcing fiber such as glass fiber or carbon fiber) is braided (composed) on the mandrel M supported by Bm. In addition, the
つまり、前記マンドレルMを一方向(図中のA方向)に移動しながら強化繊維からなる糸条Yを一層分組成し、その上に積層するように配列装置2Aにより熱可塑繊維YAを巻回することができる。その後で、前記マンドレルMを逆方向(図中のB方向)に移動しながら二層目の糸条Yを組成し、さらにその上に配列装置2Bにより熱可塑繊維YAを巻回して積層することができる。このようにして、前記マンドレルMを水平方向の左右に移動させながら、強化繊維である糸条Yと熱可塑繊維YAとを交互に複数層積層していくことができる。 That is, while the mandrel M is moved in one direction (A direction in the figure), the yarn Y composed of reinforcing fibers is further composed, and the thermoplastic fiber YA is wound by the arranging device 2A so as to be laminated thereon. can do. After that, the second layer yarn Y is composed while moving the mandrel M in the reverse direction (B direction in the figure), and further, the thermoplastic fiber YA is wound and laminated thereon by the arrangement device 2B. Can do. In this manner, a plurality of layers of the yarn Y and the thermoplastic fiber YA, which are reinforcing fibers, can be alternately stacked while moving the mandrel M to the left and right in the horizontal direction.
前記ブレイダー本体Bbは、軸線が水平で一側に開口eを有するほぼ円筒状の機台Fb内に配置された曲率半径Rの曲面状の上板Uと、上板Uの周方向に穿設された軌道に沿って走行するボビンキャリアCと、ボビンキャリアCを軌道に沿って走行させるための駆動装置Dと、糸条案内装置Gを有している。 The braider body Bb has a curved upper plate U having a radius of curvature R disposed in a substantially cylindrical machine base Fb having a horizontal axis and having an opening e on one side, and is formed in the circumferential direction of the upper plate U. A bobbin carrier C that travels along the track, a driving device D that causes the bobbin carrier C to travel along the track, and a yarn guide device G.
そして、ボビンキャリアCに載置されたボビンからボビンの軸線方向に引き出される糸条Y(強化繊維)が上板Uのほぼ中心に集合し、マンドレル移動装置Bmに取り付けられたマンドレルMの位置は、マンドレルM上に形成される組成位置Pが上板Uの中心に位置するようになっている。 Then, the yarn Y (reinforcing fiber) drawn out from the bobbin placed on the bobbin carrier C in the axial direction of the bobbin gathers at substantially the center of the upper plate U, and the position of the mandrel M attached to the mandrel moving device Bm is The composition position P formed on the mandrel M is positioned at the center of the upper plate U.
ブレイディングする際には、前記ボビンキャリアCは軌道面上を移動しながらブレイディング組成を行うが、前記駆動装置Dは、前記ボビンキャリアCの移動速度を個々に自在に変化可能に構成している。そのために、複数層積層する際には、その内層と外層とでブレイド角度(組角度)を変化させることができ、成形するブレイディング組成体の物理特性を自由に設定可能である。 When braiding, the bobbin carrier C performs a braiding composition while moving on the raceway surface, but the driving device D is configured so that the moving speed of the bobbin carrier C can be changed individually and freely. Yes. Therefore, when laminating a plurality of layers, the braid angle (combination angle) can be changed between the inner layer and the outer layer, and the physical characteristics of the braiding composition to be molded can be freely set.
こうして、ボビンキャリアCが駆動装置Dによって軌道に沿って走行させられるとともに、マンドレルMの位置がマンドレル移動装置Bmによって制御され、その結果、多数の糸条Yが所定の組角度で交錯したブレイディング組成体が成形される。また、所定の組角度で組成される周方向繊維である糸条Yに加えて、組角度0°の軸方向繊維である中央糸yを組合わせて組成する三軸組成体とすると、さらに強固なブレイディング組成体(プリフォーム)を組成することができる。 Thus, the bobbin carrier C is caused to travel along the track by the driving device D, and the position of the mandrel M is controlled by the mandrel moving device Bm. As a result, the braiding in which a large number of yarns Y are mixed at a predetermined set angle. A composition is formed. Further, when the triaxial composition is formed by combining the center yarn y, which is an axial fiber having a set angle of 0 °, in addition to the yarn Y, which is a circumferential fiber formed at a predetermined set angle, it is further strengthened. A braiding composition (preform) can be formed.
つまり、機台FbのフレームFb'にほぼ水平に配置されたボビンキャリアCから中央糸yと、軌道に沿って走行するボビンキャリアCから巻き戻され組み上げられる糸条Yとが交絡することにより、三軸組成体を得ることができる。 That is, by interlacing the central yarn y from the bobbin carrier C arranged almost horizontally on the frame Fb ′ of the machine base Fb and the yarn Y unwound and assembled from the bobbin carrier C traveling along the track, A triaxial composition can be obtained.
ブレイディング製法による組物作製が完了した後、適当な切断装置によって糸条Yおよび中央糸yが切断され、上記のブレイディング組成体は径方向に切断されて単体のプリフォームとして取り出される。 After the production of the braid by the braiding method is completed, the yarn Y and the central yarn y are cut by an appropriate cutting device, and the braiding composition is cut in the radial direction and taken out as a single preform.
ここで組角度について説明する。組角度とは軸方向に対する組糸のなす角度をいい、組角度小とは組物が軸方向と平行に近い角度(0°に近い)をいい、組角度大とは軸方向と直交する方向に近づく角度であることをいう。中央糸yは軸と平行であり組角度は0°である。 Here, the assembly angle will be described. Braid angle refers to the angle formed by the braid with respect to the axial direction, small braid angle refers to the angle at which the braid is nearly parallel to the axial direction (close to 0 °), and large braid angle refers to the direction orthogonal to the axial direction. It is the angle that approaches. The center yarn y is parallel to the axis and the set angle is 0 °.
次に、図3及び図4により配列装置2について説明する。
Next, the
本実施例においては配列装置2として、前記糸条Yの組成位置Pの両側にそれぞれ配列装置2A、2Bを配設して(図1参照)、ブレイディング製法により組成される強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維YAを巻回する構成としている。前記配列装置2A、2Bはそれぞれが独立して駆動可能な構成であり、前記マンドレルMの移動方向に拘らずに組成される強化繊維層の周囲に熱可塑繊維YAを巻回することができる。そのために、前記強化繊維と前記熱可塑繊維YAとを交互に積層可能である。前記配列装置2A、2Bは同一の装置であるので、配列装置2として同一の符号を用いて説明する。
In this embodiment, as the
配列装置2は、マンドレルMを中心として回転駆動可能に構成される駆動体20、該駆動体20を構成するディスクフレーム21の一側面に配設される糸供給装置22と、ディスクフレーム21の動力源となる駆動モータ25とを備えている。
The
図4には、三個の糸供給装置22を円周上に等配した例を示しているが、前記糸供給装置22の設置数は、巻回する熱可塑繊維YAの糸量により増減可能な構成としており、前記ディスクフレーム21の円周上に所定数量の糸供給装置22を設置すればよい。
FIG. 4 shows an example in which three
前記駆動体20は、ディスクフレーム21と、ディスクフレーム21が回動自在に遊嵌される受け部材23と、止め部材24とを備えている。前記ディスクフレーム21は、略円形に形成され、その略中心に貫通孔21aが設けられており、この貫通孔21aに受け部材23が遊嵌されている。
The
受け部材23は、ディスクフレーム21の他方の側面から貫通孔21aに挿通されており、ディスクフレーム21から突出した端部に、ディスクフレーム21の一側面から止め部材24が嵌合されている。これらの、受け部材23と止め部材24は図示せぬフレーム等によってブレイダーの機台1に対して相対位置変動不能に固定される。
The receiving
受け部材23の端部および止め部材24には、受け部材23に遊嵌したディスクフレーム21の位置決め用の突出リブ23a、24aがそれぞれの外周面に沿って突出して形成されている。この突出リブ23a、24aによって、ディスクフレーム21が配列装置2に位置決めされて、駆動モータ25により相対位置変動不能に回転駆動される。この受け部材23および止め部材24には、その略中心に前述した貫通孔21aが同様に貫設されており、この貫通孔21aの略中心にマンドレルMが左右方向に挿通されている。このような構成とすることで、糸供給装置22から熱可塑繊維等の糸条をマンドレルMに安定して繰り出すことができる。
Projecting ribs 23 a and 24 a for positioning the
尚、前記受け部材23および止め部材24は、上述したような別体ではなく、ディスクフレーム21を回動自在に遊嵌するものであれば、一体的に形成してもよい。さらに、これらの受け部材23や止め部材24は、本実施例に示す構成や配置に限定されない。
Note that the receiving
ディスクフレーム21の一側面には、前記糸供給装置22と、ガイドリブ27と、カウンタウェイト28とが配設されている。前記糸供給装置22は、ボビンフレーム22aと熱可塑繊維YAが巻回されたボビン22bを備えている。ボビン22bは、ボビンフレーム22aに回動自在に支持され前記熱可塑繊維YAを繰り出しながら回転する。ガイドリブ27は、糸供給装置22と貫通孔21aとの間に配設され、ディスクフレーム21の前面から略垂直に前記熱可塑繊維YAのガイド部27aが突出している。ガイド部27aにはガイド溝27bが穿設され、このガイド溝27bに前記ボビン22bから繰り出された熱可塑繊維YAが挿通している。このように、ガイドリブ27を設けることで、糸供給装置22から繰り出された熱可塑繊維YAが相互に干渉して絡まるのを防止している。
On one side surface of the
カウンタウェイト28は、ディスクフレーム21の中心軸に対して糸供給装置22の対称位置に配設され、ディスクフレーム21の回動状態のバランスを取るために、糸供給装置22のウェイトと釣り合うように調整されている。ディスクフレーム21は、駆動モータ25によって回転駆動され、さらに半径方向において糸供給装置22を配設しているため、このカウンタウェイト25を設けることで、ディスクフレーム21を安定して回転させることができ、糸供給装置22から熱可塑繊維YAを安定して繰り出すことができる。
The
糸供給装置22から繰り出される熱可塑繊維YAは、マンドレルMの周囲に組成される三軸組成体10の外周面に延出されて、かかる三軸組成体10の外周を覆うように巻回され、積層体11を形成する。すなわち、熱可塑繊維YAは、ガイドリブ27を介してマンドレルMの中心軸に対して略直角方向から巻回位置PAに向けて繰り出される。
The thermoplastic fiber YA fed out from the
駆動モータ25は、ディスクフレーム21を回動させるための動力源であり、無端ベルト29を介してディスクフレーム21を回転駆動している。具体的には、駆動モータ25は枠台30を介してブレイダーBRの機台1に載置され、側方から動力伝達軸としての出力軸31を突出し、出力軸31の端部にプーリ32が固設されている。一方、ディスクフレーム21の他方の側面には、ディスクフレーム21の貫通孔21aの縁部に沿って略垂直にリブ部21bが突出し、このリブ部21bとプーリ32との間に前記無端ベルト29が装着されている。
The
上記した構成により、駆動モータ25の駆動力が無端ベルト29を介してディスクフレーム21のリブ部21bに伝達されてディスクフレーム21が回転駆動される。尚、ディスクフレーム21を回動する駆動機構は、無端ベルト29を用いたベルト駆動式によるだけでなく、出力軸31とリブ部21bとにギヤを設けて、駆動力を直接伝達するギヤ式であってもよい。
With the configuration described above, the driving force of the driving
ここで、配列装置2による熱可塑繊維YAの配列機構について説明する。
Here, the arrangement mechanism of the thermoplastic fibers YA by the
駆動モータ25によってディスクフレーム21が回動されると、ディスクフレーム21に配設された糸供給装置22も同じく回動されながら、ボビン22bより熱可塑繊維YAが巻回位置PAに向けて繰り出される。巻回位置PAに位置するマンドレルMは、外周面に糸条Yおよび中央糸yによって既に三軸組成体10が組成されている。そして、マンドレルMがX方向に移動すると、巻回位置PAに位置するマンドレルMの当該部分が徐々にX方向にずれ、かかる状態で糸供給装置22がマンドレルMの中心軸回りを回転しながら熱可塑繊維YAを繰り出すことによって、マンドレルMの中心軸に対して略垂直状態から三軸組成体10の外周に熱可塑繊維YAを巻回し配列することができる。この時に、マンドレルMの移動速度と駆動体20の回転速度とを制御して、熱可塑繊維YAの配向と配分量を調整することができる。
When the
上記したように本発明によれば、強化繊維(糸条Y)をブレイディングする組成部の両側に配列されるそれぞれの配列装置2A、2Bの巻回速度と、前記マンドレルMの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維YAの配分量を制御可能としているので、強化繊維と熱可塑繊維との配合を所定値に正確に調整することが可能である。また、それぞれの巻回層毎に制御可能であり、複数の強化繊維の組成層間に巻回される熱可塑繊維を所望される糸量に設定可能であるので、得られる強化繊維プリフォームの成分を内部層間に渡って制御可能であり、製品品質を安定させることができる。 As described above, according to the present invention, the winding speed of each of the arranging devices 2A and 2B arranged on both sides of the composition part for braiding the reinforcing fiber (yarn Y), and the reciprocating speed of the mandrel M are as follows. Since the distribution amount of the thermoplastic fiber YA can be controlled by individually setting the value of the fiber, it is possible to accurately adjust the blending of the reinforcing fiber and the thermoplastic fiber to a predetermined value. Moreover, since it is controllable for each winding layer and the thermoplastic fiber wound between the composition layers of a plurality of reinforcing fibers can be set to a desired yarn amount, the component of the resulting reinforcing fiber preform Can be controlled between the inner layers, and the product quality can be stabilized.
組成構造の一例を図5に示しているが、図5(a)にはマンドレルMに第一強化繊維層Y1、第一熱可塑繊維層YA1、第二強化繊維層Y2、第二熱可塑繊維層YA2、第三強化繊維層Y3とを順に積層したところを示している。
An example of the composition structure is shown in FIG. 5. In FIG. 5A, the mandrel M has a first reinforcing
また、図5(b)にはその断面を示しており、強化繊維Yと熱可塑繊維YAとが順に積層されているのが判る。この時に、前述したように、熱可塑繊維YAの配分量を、所望される製品成分に応じた所定の糸量に調整可能である。 FIG. 5B shows the cross section, and it can be seen that the reinforcing fibers Y and the thermoplastic fibers YA are sequentially laminated. At this time, as described above, the distribution amount of the thermoplastic fiber YA can be adjusted to a predetermined yarn amount according to a desired product component.
マンドレルM上に組成されたプリフォームにヒータや高温蒸気等により所定の熱を付加すると、熱可塑繊維が溶解して、それぞれの強化繊維層の間で接着剤の役目を果たし、組成された強化繊維を固定しプリフォームの形状を保持することができる。 When a predetermined heat is applied to the preform formed on the mandrel M with a heater or high-temperature steam, the thermoplastic fiber dissolves and acts as an adhesive between the respective reinforcing fiber layers, thus forming a strengthened composition. The fiber can be fixed and the shape of the preform can be maintained.
また、最外層部分に熱可塑繊維YAを巻回しない構成とすると、組成体基材の表面に熱可塑繊維が存在しないので、加熱した時にプリフォーム表面に熱可塑繊維が溶解してこびり付くことがなく、表面を綺麗な状態に維持することができる。 Also, if the configuration is such that the thermoplastic fiber YA is not wound around the outermost layer portion, the thermoplastic fiber does not exist on the surface of the composition base material, so the thermoplastic fiber dissolves and sticks to the preform surface when heated. And the surface can be kept clean.
前記強化繊維Yには予め樹脂を含浸させていないので、成形される前記のプリフォームはドライプリフォームであり、本発明によれば、成形品の状態で移送可能で取扱い可能なプリフォームを得ることができる。 Since the reinforcing fiber Y is not previously impregnated with resin, the preform to be molded is a dry preform. According to the present invention, a preform that can be transferred and handled in the state of a molded product is obtained. Can do.
このように本発明に係るプリフォームは、最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着した構成である。 As described above, the preform according to the present invention is obtained by alternately laminating reinforcing fibers and thermoplastic fibers so that the lowermost layer and the uppermost layer become reinforcing fiber layers, and then molding the thermoplastic fibers. And a plurality of composition layers of the reinforcing fibers are fixed.
また、本発明装置によれば、強化繊維と熱可塑繊維とを別々に組成、あるいは巻回する構成としているので、組成の際に、強化繊維と熱可塑繊維とが擦れ合うこともない。そのために、毛羽立ちし易い炭素繊維を用いてプリフォームを成形することも容易である。さらに、組成した後で加熱して、組成された強化繊維層間の熱可塑繊維を溶解し前記強化繊維を固定する製造方法としているので、形崩れせず取扱い可能なプリフォームの製造方法とすることができる。 Further, according to the device of the present invention, the reinforcing fiber and the thermoplastic fiber are separately composed or wound, so that the reinforcing fiber and the thermoplastic fiber do not rub against each other during the composition. Therefore, it is also easy to mold a preform using carbon fibers that are easily fluffed. Furthermore, since the composition is heated after the composition to melt the thermoplastic fibers between the composed reinforcing fiber layers and fix the reinforcing fibers, the preform can be handled without deforming. Can do.
上記したように、本発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を組成する際に、糸切れや糸絡みせずに安定して確実に複数層積層することができる。さらには、形崩れしないプリフォームに成形可能であり、強化繊維の量と含有される樹脂(溶解した熱可塑繊維)の量との割合を正確に制御できるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を得ることができる。 As described above, according to the present invention, when a reinforcing fiber not impregnated with a resin is composed, a plurality of layers can be laminated stably and reliably without thread breakage or entanglement. Furthermore, the preform can be molded into a preform that does not lose its shape, and the ratio between the amount of reinforcing fiber and the amount of resin (dissolved thermoplastic fiber) can be accurately controlled, and a preform manufacturing apparatus and its A manufacturing method can be obtained.
1 機台(ブレイダーの)
2 配列装置
22 糸供給装置
BR ブレイダー
M マンドレル
Y 強化繊維
YA 熱可塑繊維
1 machine (blader's)
2
Claims (5)
前記強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維を巻回して配列する配列装置を備えていることを特徴とするプリフォームの製造装置。 A preform manufacturing apparatus in which reinforcing fibers are sequentially formed on a mandrel surface, which is a preform mold, by a braiding method, and a plurality of reinforcing fiber layers are laminated.
An apparatus for manufacturing a preform, comprising an arrangement device for winding and arranging thermoplastic fibers on the reinforcing fiber composition layer.
プリフォームの型となるマンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングする際に、熱可塑繊維を巻回配列する配列装置により、前記強化繊維の層間に熱可塑繊維を順次巻回すると共に、前記マンドレルの往復移動速度と前記配列装置の巻回速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としていることを特徴とするプリフォームの製造方法。
A thermoplastic fiber is wound on each composition layer of the reinforcing fibers that are laminated in a plurality of layers by the braiding method, and the reinforcing fibers and the thermoplastic fibers are alternately laminated, and then the thermoplastic fibers are heated and melted. A method for producing a preform for fixing a plurality of layers of the reinforcing fibers,
When braiding a plurality of reinforcing fiber layers by reciprocating a mandrel as a preform mold back and forth in the axial direction, the thermoplastic fibers are arranged between the reinforcing fibers by an arrangement device that winds and arranges the thermoplastic fibers. And the reciprocating speed of the mandrel and the winding speed of the arrangement device can be individually set to control the distribution amount of the thermoplastic fiber. Method.
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