JP2007063738A - 特に環状または楕円形のプリフォームを生成するのに適した、少なくとも1つの繊維要素を配置するための新しい方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によれば、少なくとも1つの繊維要素111を表面Sに配置するための方法において、少なくとも1つの繊維要素111が表面Sに付着されて表面の少なくとも一部と結合され、付着された繊維要素111の幅lが長手方向に変化しており、繊維要素の幅が幅制御手段によって付着の上流側で修正され、本発明によるデバイスがそのような方法を実施するようになっていることを特徴とする方法が提供される。
【選択図】図1
Description
(1)付着前に繊維要素は乾燥している。
(2)制御手段の上流で、繊維要素が制御手段に対して正確に配置される。
(3)繊維要素が制御手段に供給され、それにより制御手段上で心出しされる。
(4)制御手段によって通過セクションの範囲が定められる。この通過セクションは、可変幅繊維要素の場合、底が平担であることが好ましい。通常、通過セクションの底は、繊維要素のための円筒状サポート台によって画定される。
(5)複数の繊維要素が好ましくは同時に非平行方向に付着され、各繊維要素の幅の修正と、隣接する2つの繊維要素の間の距離の修正が関連付けられるように、前記複数の繊維要素の各々の幅が変えられる。
(6)複数の繊維要素の各々の幅を収斂方向に減少させながら、前記複数の繊維要素が好ましくは同時に収斂方向に付着される。複数の繊維要素の幅は、連続する2つの繊維要素の中央繊維を分かつ距離に比例して狭くなることが好ましい。本発明による方法の好ましい形態のこの変形実施態様によれば、各繊維要素の幅は、複数の繊維要素の中央繊維の間の距離の修正に比例して修正される。
(7)複数の繊維要素の中央繊維の間の距離が修正され、それによってサポート表面の少なくとも一部の曲率線の群に対して25°と65°の間の角度αを形成するように複数の繊維要素を付着させる。詳細には、複数の繊維要素が付着される表面は、湾曲した生成線に沿って長手方向に延び、長手方向の生成線(L)に対して交差するように複数の繊維要素が付着される。付着された繊維要素の各々が長手方向の生成線(L)との交点に全く同じ非ゼロ角を、好ましくは付着された複数の繊維要素が生成線に対して90°、+60°、−60°、+45°または−45°の角度を形成する。とりわけこれらの変形態様により、それらを組み込んだ機械部品の等方性が向上する。
(8)複数の繊維要素が付着するため、表面に付着する2つの連続する繊維要素の間に空間またはボイドが存在しない。
(9)複数の繊維要素がそれらの長さ全体にわたって隣接セグメント(隣接線分)の形で付着される。複数の繊維要素が付着されてサポート表面で隣接している。これは、複数の繊維要素の各々が、隣接する1または複数の繊維要素と接触することを意味する。この変形実施態様により、付着された異なる複数の繊維要素間に隙間が存在することなくサポート表面を均質に覆うことができる。
(10)複数の繊維要素が付着される表面の形状が環状である。
(11)複数の繊維要素の材料が、炭素、セラミック、ガラスまたはアラミドの中から選択される。
(12)複数の繊維要素が連続ストランドである。
(13)複数の繊維要素が、3000本ないし24000本のフィラメントのセットから構成される連続ストランドである。
(14)複数の繊維要素が化学結合剤で表面に結合される。
l=アルファ×R/nbrF
したがって、外径Rbにおける付着を均質な状態に維持しなければならない場合、複数のストランドの幅lを曲率半径に正比例して変化させる。複数の繊維要素が環状表面に付着される場合、それらは図1に示すように、全く同じ寸法のセグメントとして出現していることが好ましい。
軸線Ωを備えた案内シリンダであって、案内シリンダの周囲の少なくとも一部に設置された、幅が可変の較正スロートを備え、能動部分と呼ばれる幅の一部分のみが、繊維要素のその幅修正手段からの出口で繊維要素と結合しる案内シリンダと、
軸線Ωに沿って案内シリンダを回転変位させるための手段であって、それにより較正スロートの、繊維要素と結合する能動部分を形成する部分を修正することができる手段と
を備える。
複数の特定の繊維要素のみを参照して、これらの繊維要素の複数の中央繊維間の距離のうちの1つのみを修正することができ、あるいは好ましくは、
すべての繊維要素を参照し、複数の中央繊維間のすべての距離を修正することができる。
スペースを挿入することによってサポート表面で2つずつに分割される複数の繊維要素のグループを同時に付着させる段階と、
先行する段階の間に付着された複数の繊維要素を分割する挿入スペースにそれぞれ配置される複数の繊維要素のグループを同時に付着させる段階と
が含まれる。
A 表面
C リングの中心
d 繊維要素の中央繊維の間の距離
da 中央繊維を分ける、環状表面の内縁部分の距離
db 中央繊維を分ける、環状表面の外縁部分の距離
Ea 通過セクションの幅の値
Eb 通過セクションの幅の値(最大広がり値)
F 較正スロートの平らな底
f 中央繊維
L 生成線
l 繊維要素の幅
P 平面
Ra 最も小さい曲率半径(内側の半径)
Rb 最も大きい曲率半径(外側の半径、外径)
S 表面
α 繊維要素の軌道と繊維要素が付着する表面の間の角度
Ω、Ω’、Δ 軸線
Δ’ 平面Pに平行で、且つ軸線Δに直角の軸
Δ” 較正スロートの案内シリンダのΩに直角の方向
1 サポート(サポート表面)
1 デバイス
10 シート
11、111〜11n、301、30n、E1〜En 繊維要素(繊維要素セグメント)
20、34 スロート(較正手段)
21 周辺スロート(較正スロート)
22 円筒状エレメント
23 円筒状バー
24、25 円板
26 窓
27 円筒状サポート台
30 繊維要素供給装置
31 繊維要素案内手段
32 アプリケータ・シリンダ
33 シリンダ
35、37 シャフト
36 カム
38 カムのベース
39 ばね
40 スロートの、繊維要素と結合する部分
41 案内シリンダを回転変位させるための手段
42 スペース
51、60 コーム
52、61 歯
63 変位手段
70 多重スロート・シリンダ(スロート)
71 非平行案内スロート
72 ドライブシャフト
Claims (52)
- 少なくとも1つの繊維要素(111)を表面(S)に配置するための方法であって、少なくとも1つの繊維要素(111)が前記表面(S)に付着されて前記表面の少なくとも一部と連結され、また該付着された繊維要素(111)の幅(l)が長手方向に変化している方法において、
前記繊維要素の幅が幅制御手段によって付着の上流側で修正されることを特徴とする方法。 - 付着される前の前記繊維要素が乾燥していることを特徴とする請求項1に記載の繊維要素配置方法。
- 前記制御手段が、使用中、前記繊維要素のための底が平坦で幅が可変の通過セクションを備えた較正開口を定めていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維要素配置方法。
- 前記通過セクションの前記底が、前記繊維要素のための円筒状サポート台によって定められていることを特徴とする請求項3に記載の繊維要素配置方法。
- 前記較正開口が連続的に変化し、それによって前記繊維要素の幅が規則的に増加または減少することを特徴とする請求項4に記載の繊維要素配置方法。
- 前記繊維要素(111)が前記制御手段の上流側で制御手段に対して正確に配置されることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 前記繊維要素(111)が、前記制御手段の中心に位置するように前記制御手段に供給されることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 制御手段として、円筒状サポート上の底が平担で幅が可変のスロートを使用することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 複数の繊維要素(111〜11n)が非平行方向に付着され、前記複数の繊維要素(111〜11n)の各々の幅が変化していることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 複数の繊維要素(111〜11n)が収斂方向に付着され、前記複数の繊維要素(111〜11n)の各々の幅(l)が前記収斂方向に減少していることを特徴とする請求項9に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)の幅(l)が、連続する2つの繊維要素の中央繊維を分離している距離(d)に比例して減少していることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が付着される前記表面(S)が湾曲した生成線(L)に沿って長手方向に延び、前記複数の繊維要素(111〜11n)が前記長手方向の生成線(L)に対して交差するように付着され、該繊維要素の各々が、前記長手方向の生成線(L)との交点に全く同じ非ゼロ角を形成することを特徴とする請求項9から請求項11までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が前記生成線(L)に対して90°、+60°、−60°、+45°または−45°の角度を形成することを特徴とする請求項12に記載の繊維要素配置方法。
- 前記表面(S)に付着される連続する2つの繊維要素の間に空間またはボイドが存在しないことを特徴とする請求項9から請求項13までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が、それらの長さ全体にわたって互いに隣接するセグメントの形態で付着されていることを特徴とする請求項9から請求項14までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が付着される前記表面(S)の形状が環状であることを特徴とする請求項1から請求項15までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 挿入スペースによって前記サポート表面で2つずつに分割された複数の繊維要素のグループを同時に付着させる段階と、
前記先行する段階の間に付着される前記複数の繊維要素を分割する挿入スペースにそれぞれ配置された複数の繊維要素のグループを同時に付着させる段階と
を含むことを特徴とする請求項1から請求項16までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。 - 前記複数の繊維要素(111〜11n)が、炭素、セラミック、ガラスまたはアラミドの中から選択される材料でできていることを特徴とする請求項1から請求項17までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が複数の連続ストランドであることを特徴とする請求項1から請求項18までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が、3000本から24000本までのフィラメントのセットから構成された複数の連続ストランドであることを特徴とする請求項1から請求項19までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 複数の繊維要素(111〜11n)と表面(S)の前記結合が化学結合剤によって達成されることを特徴とする請求項1から請求項20までのいずれか一項に記載の繊維要素配置方法。
- 異なる方向に延びる繊維要素(111〜11n、30〜30n)の複数の繊維シートを重畳させるステップと、重畳させた複数のシートを一体に結合するステップからなる段階を含むプリフォーム製造方法であって、
前記複数のシートのうちの1つのシートの少なくとも一部が請求項1から請求項21までのいずれか一項に定義された方法によって製造されることを特徴とするプリフォーム製造方法。 - 異なる方向に延び且つ互いに結合された複数の繊維シートの重畳を有するプリフォームであって、前記繊維要素の重量が前記プリフォームの総重量の99.9%から75%まで、好ましくは97%から90%までであり、請求項22に記載の方法による製造に適しているプリフォーム。
- 異なる方向に延び且つ互いに結合された複数の繊維シートの重畳を有するプリフォームであって、前記繊維要素の重量が前記プリフォームの総重量の99.9%から75%まで、好ましくは97%から90%までであるプリフォームにおいて、
前記複数の繊維シートのうちの少なくとも1つの繊維シートは、幅が長手方向に変化している少なくとも1つの繊維要素を含むことを特徴とするプリフォーム。 - 前記複数のシートのうちの少なくとも1つのシートは、非平行方向に延びる複数の繊維要素(111〜11n)を含み、前記複数の繊維要素(111〜11n)の各々の幅が長手方向に変化していることを特徴とする請求項24に記載の方法。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が収斂方向に延び、それらの幅が前記収斂方向に減少していることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 複数の繊維要素(111〜11n)の幅が、連続する2つの繊維要素の中央繊維を分離している距離に比例して減少していることを特徴とする請求項26に記載のプリフォーム。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が付着される表面が、湾曲した生成線(L)に沿って長手方向に延び、前記複数の繊維要素(111〜11n)が前記長手方向の生成線(L)に対して交差するように付着され、該繊維要素の各々が、前記長手方向の生成線(L)との交点に全く同じ非ゼロ角を形成していることを特徴とする請求項24から請求項27までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が前記生成線(L)に対して90°、+60°、−60°、+45°または−45°の角度に沿って延びていることを特徴とする請求項24から請求項28までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- 前記表面に付着された連続する2つの繊維要素の間に空間またはボイドが存在しないことを特徴とする請求項24から請求項29までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が、それらの長さ全体にわたって互いに隣接するセグメントの形態で付着されていることを特徴とする請求項24から請求項30までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- 前記複数の繊維要素(111〜11n)が付着される前記表面(S)の形状が環状であること、および前記複数の繊維要素(111〜11n)が本質的に放射状に付着されることを特徴とする請求項24から請求項31までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- プリフォームを構成する前記複数の繊維要素が、炭素、セラミック、ガラスまたはアラミドの中から選択される材料でできていることを特徴とする請求項24から請求項32までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- プリフォームを構成する前記複数の繊維要素が複数の連続ストランドであることを特徴とする請求項24から請求項33までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- プリフォームを構成する前記複数の繊維要素が、3000本から24000本までのフィラメントのセットからなる複数の連続ストランドであることを特徴とする請求項24から請求項34までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- 異なる複数のシートが化学結合剤によって一体に結合されていることを特徴とする請求項24から請求項35までのいずれか一項に記載のプリフォーム。
- 請求項24から請求項36までのいずれか一項に記載のプリフォームと熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を結合することによって得られるコンポジット材料部品。
- 少なくとも1つの繊維要素を表面に配置するためのデバイスであって、複数の繊維要素(111〜11n)を表面(A、S)に有し、また各繊維要素のための制御および前進手段(30)と、付着に先立って各繊維要素の長手方向の幅を制御するための手段(20、26、34)と、各繊維要素を所望の方向に付着させるための手段(32)とを含む配置デバイス。
- 前記制御手段は、前記繊維要素のための幅が可変の通過セクションを備えた較正開口を定めていることを特徴とする請求項38に記載の配置デバイス。
- 前記較正開口は、底が平担な長方形またはU字形であることを特徴とする請求項39に記載の配置デバイス。
- 前記通過セクションの底が、前記繊維要素のための円筒状サポート台(23、27、33)によって定められていることを特徴とする請求項39または請求項40に記載の配置デバイス。
- 前記較正開口の幅を連続的に変化させるための手段を有し、それによって前記繊維要素の幅が規則的に増加または減少させることを特徴とする請求項39、請求項40または請求項41に記載の配置デバイス。
- 各繊維要素の幅を修正するための前記手段が、複数の繊維要素のための個別の案内手段と一体化されていることを特徴とする請求項38から請求項42までのいずれか一項に記載の配置デバイス。
- 各繊維要素の幅を制御するための前記手段が、円筒状サポート上の幅が可変で底が平担なスロートを有することを特徴とする請求項38から請求項43までのいずれか一項に記載の配置デバイス。
- 隣接する少なくとも2つの繊維要素の中央繊維の間の距離を修正するための手段を有し、それによって前記隣接する2つの繊維要素(111、112)の中央繊維(f)の間のサポート表面(1、A)で測定される距離(d)を修正可能であることを特徴とする請求項38から請求項44までのいずれか一項に記載の配置デバイス。
- 各繊維要素(111〜11n)を案内する個別の手段(31)を有すること、および前記隣接する2つの繊維要素の中央繊維の間の距離を修正するための前記手段が、各繊維要素を案内する前記個別の手段の間の距離を修正するための手段であることを特徴とする請求項45に記載の配置デバイス。
- 各繊維要素の幅を制御するための前記手段が、
軸線Ωを備えた案内シリンダ(33)であって、該シリンダ(33)の周囲の少なくとも一部に設置された幅が可変の較正スロート(34)を含み、能動部分(40)と称される前記較正スロートの一部分が、前記繊維要素の幅の修正手段から前記繊維要素の出口で前記繊維要素に関連付けられている案内シリンダと、
軸線Ωに沿って前記案内シリンダを回転変位させるための手段(41)であって、それによって前記較正スロートの、前記繊維要素と関連付けられた前記能動部分を形成している部分を修正することができる手段と
を有することを特徴とする請求項38から請求項46までのいずれか一項に記載の配置デバイス。 - 前記案内シリンダの前記能動部分の間の距離を修正するための手段を有することを特徴とする請求項47に記載の配置デバイス。
- 複数の繊維要素のシートを収斂方向に沿って表面に付着させるための手段と、付着に先立って、前記収斂方向に減少する前記複数の繊維要素の幅を制御する手段とを有することを特徴とする請求項38から請求項48までのいずれか一項に記載の配置デバイス。
- 前記制御手段の上流側に、各繊維要素を、各繊維要素の幅の制御を保証する手段に対して位置決めする手段を有することを特徴とする請求項38から請求項49までのいずれか一項に記載の配置デバイス。
- 前記位置決め手段が、各繊維要素をその較正手段の上に心出しするための手段であることを特徴とする請求項50に記載の配置デバイス。
- 前記位置決め手段が、回転コーム(51)、または詳細には収斂する非平行歯を備えたコーム(60)であることを特徴とする請求項50または51に記載の配置デバイス。
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