JP3011771B2 - 複合材料の製造用のワイヤ予備成形物及びその製造方法 - Google Patents
複合材料の製造用のワイヤ予備成形物及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は複合材料の製造用のワイヤ予備成形物に関
し、特に、繊維又は賄賂の間隔を保つのに、互いに不溶
解性の接着剤及び被覆材料を使用して繊維の層及びワイ
ヤの層を利用するワイヤ予備成形物に関する。
し、特に、繊維又は賄賂の間隔を保つのに、互いに不溶
解性の接着剤及び被覆材料を使用して繊維の層及びワイ
ヤの層を利用するワイヤ予備成形物に関する。
背景技術 複合材料の製造にワイヤ予備成形物又は予備ペグ（pr
epegs）を使用することは当該技術において周知であ
る。これらの種類の予備では、ワイヤ材料は引き続く加
工のための形態におけるマトリックス材料又は補強要素
のような他の材料とともに、或いはそのような材料なし
に、複合材料に組み込まれる。
epegs）を使用することは当該技術において周知であ
る。これらの種類の予備では、ワイヤ材料は引き続く加
工のための形態におけるマトリックス材料又は補強要素
のような他の材料とともに、或いはそのような材料なし
に、複合材料に組み込まれる。
グラント等に対する米国特許第4,697,324号はフィラ
メント強化複合リング及びその製造方法を開示する。所
望のマトリックス合金のリボンのようなワイヤ状材料は
フィラメント材料と一緒にらせん単層に巻かれる。単層
は互いに積み重ねられて合体されてリング形複合部材を
形成する。
メント強化複合リング及びその製造方法を開示する。所
望のマトリックス合金のリボンのようなワイヤ状材料は
フィラメント材料と一緒にらせん単層に巻かれる。単層
は互いに積み重ねられて合体されてリング形複合部材を
形成する。
ドブルに対する米国特許第4,782,992号はフィラメン
トの連続で織られた平らならせんテープ及び箔の連続で
平らならせんテープを使用して複合物品を形成する他の
方法を開示する。２つのらせんテープは、箔の巻回と交
互になるフィラメントの巻回を有するらせん組立体を形
成するように挟み込まれる。２つの螺旋テープは変形力
を受けて複合リング構造を形成する。
トの連続で織られた平らならせんテープ及び箔の連続で
平らならせんテープを使用して複合物品を形成する他の
方法を開示する。２つのらせんテープは、箔の巻回と交
互になるフィラメントの巻回を有するらせん組立体を形
成するように挟み込まれる。２つの螺旋テープは変形力
を受けて複合リング構造を形成する。
これらの先行技術の方法の欠点の１つは強化材料とマ
トリックス材料との間に所望の間隔関係を維持すること
である。繊維の間隔が変わると、製造された複合成分に
望ましくない空虚ができてしまうことがある。先行技術
の方法はまた複合材料について単位面積当たりの質量の
適切な制御をもたらさない。空虚はまた繊維等のような
強化材料のらせん巻き中に起こることがある。加えて、
この種のらせん巻きは繊維の半径方向の移動を生じさ
せ、その結果、巻き工程中に繊維切れを引き起こすこと
がある。
トリックス材料との間に所望の間隔関係を維持すること
である。繊維の間隔が変わると、製造された複合成分に
望ましくない空虚ができてしまうことがある。先行技術
の方法はまた複合材料について単位面積当たりの質量の
適切な制御をもたらさない。空虚はまた繊維等のような
強化材料のらせん巻き中に起こることがある。加えて、
この種のらせん巻きは繊維の半径方向の移動を生じさ
せ、その結果、巻き工程中に繊維切れを引き起こすこと
がある。
上記のように先行技術における欠陥に照らして、変化
する単位面積当たりの予備質量の正確な制御を可能に
し、コストが低く、引き続く複合材料の製造用の高密度
の予備成形物を生産する、ワイヤ及び繊維を使用して複
合材料予備成形物を作る改良方法を提供する要望が起こ
ってきた。
する単位面積当たりの予備質量の正確な制御を可能に
し、コストが低く、引き続く複合材料の製造用の高密度
の予備成形物を生産する、ワイヤ及び繊維を使用して複
合材料予備成形物を作る改良方法を提供する要望が起こ
ってきた。
この要望に答えて、本発明は複合材料を製造するのに
ワイヤ、及び随意に繊維を使用する製造方法を提供す
る。本発明による方法はワイヤ及び繊維を一緒に特定な
配列に置き、次いで、この配列は、引き続く合体中維持
する事が出来る。本発明による方法はまたコストが低
く、容易に反復でき、引き続く複合材料の製造用の高密
度ワイヤ予備成形物を生産する。
ワイヤ、及び随意に繊維を使用する製造方法を提供す
る。本発明による方法はワイヤ及び繊維を一緒に特定な
配列に置き、次いで、この配列は、引き続く合体中維持
する事が出来る。本発明による方法はまたコストが低
く、容易に反復でき、引き続く複合材料の製造用の高密
度ワイヤ予備成形物を生産する。
発明の概要 従って、本発明の第１の目的は、複合材料の製造用の
ワイヤ予備成形物を製造する新規且つ改良された方法及
びそれによる製品を提供することにある。
ワイヤ予備成形物を製造する新規且つ改良された方法及
びそれによる製品を提供することにある。
本発明の他の目的は、引き続く加工中繊維／ワイヤの
配列を維持する高密度予備成形物を生産する予備成形物
製造方法を提供することにある。
配列を維持する高密度予備成形物を生産する予備成形物
製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、硬化、脱ガス等のような引き
続く加工中適所に保持されるマトリックス及び補強材料
を収容する予備成形物を提供することにある。
続く加工中適所に保持されるマトリックス及び補強材料
を収容する予備成形物を提供することにある。
本発明の更なる目的は、繊維及びワイヤが層の関係に
配列され、引き続いて、繊維強化リング又はディスクに
加工するための予備成形物として一緒に巻かれる、フィ
ラメント巻き成分の製造方法を提供することにある。
配列され、引き続いて、繊維強化リング又はディスクに
加工するための予備成形物として一緒に巻かれる、フィ
ラメント巻き成分の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的及び利点は説明が進むにつれて明ら
かになろう。
かになろう。
上記の目的及び利点を満たす上で、本発明は、その最
も広い実施形態では、基板と、基板上の接着剤と、接着
剤上に置かれた複数のワイヤと、複数のワイヤ上に付け
られたバリヤー層と、を有する、複合材料の製造用のワ
イヤ予備成形物を開示する。バリヤー層と接着剤は、バ
リヤー層が基板とそれに付けられたワイヤとの間の接着
に悪影響を及ぼさないように互いに不溶解性である。
も広い実施形態では、基板と、基板上の接着剤と、接着
剤上に置かれた複数のワイヤと、複数のワイヤ上に付け
られたバリヤー層と、を有する、複合材料の製造用のワ
イヤ予備成形物を開示する。バリヤー層と接着剤は、バ
リヤー層が基板とそれに付けられたワイヤとの間の接着
に悪影響を及ぼさないように互いに不溶解性である。
好ましい実施形態では、接着剤はヘキサン中のポリイ
ソブチレンであり、バリヤー層はアセトン溶剤中のポリ
メチルメタクリレートである。ワイヤ材料は好ましくは
チタン又はチタン合金であり、繊維材料は好ましくは炭
化珪素である。
ソブチレンであり、バリヤー層はアセトン溶剤中のポリ
メチルメタクリレートである。ワイヤ材料は好ましくは
チタン又はチタン合金であり、繊維材料は好ましくは炭
化珪素である。
変形例として、予備成形物の部品として繊維とワイヤ
の両方を利用するワイヤ予備成形物を提供する。この実
施形態では、先ず、複数の繊維を接着剤被覆基板に供給
し、続いてバリヤー層を付ける。第２の接着剤層を第１
の接着剤層に付け、続いて、それに複数のワイヤを付け
る。次いで、もう１つのバリヤー層を複数のワイヤに付
ける。この実施形態では、接着剤とバリヤー層は再び互
いに不溶解性である。この実施形態のワイヤ予備成形物
は上記のように付けられた繊維及びワイヤの追加の層を
有するのがよい。
の両方を利用するワイヤ予備成形物を提供する。この実
施形態では、先ず、複数の繊維を接着剤被覆基板に供給
し、続いてバリヤー層を付ける。第２の接着剤層を第１
の接着剤層に付け、続いて、それに複数のワイヤを付け
る。次いで、もう１つのバリヤー層を複数のワイヤに付
ける。この実施形態では、接着剤とバリヤー層は再び互
いに不溶解性である。この実施形態のワイヤ予備成形物
は上記のように付けられた繊維及びワイヤの追加の層を
有するのがよい。
上記のいずれのワイヤ予備成形物をも繊維強化複合材
料の製造に使用するために積み重ねられるのがよい。
料の製造に使用するために積み重ねられるのがよい。
本発明の他の観点では、ワイヤ材料は予備成形物中の
空虚の量を最小にするために種々の断面形状を有するこ
とができる。例えば、ワイヤは断面が十字形をなし、ワ
イヤ面の各張った凹部か、湾曲凹部のいずれかを有す
る。繊維及び又はワイヤの間隔は、管状又は円筒構造に
使用する予備成形物を製造するとき、変更してもよい。
空虚の量を最小にするために種々の断面形状を有するこ
とができる。例えば、ワイヤは断面が十字形をなし、ワ
イヤ面の各張った凹部か、湾曲凹部のいずれかを有す
る。繊維及び又はワイヤの間隔は、管状又は円筒構造に
使用する予備成形物を製造するとき、変更してもよい。
本発明の方法の１つの実施形態によれば、ワイヤ予備
成形物は、基板を準備する段階と、基板に接着剤を付け
る階段とによって作られる。複数のワイヤが接着剤に付
けられ、続いてバリヤー層が付けたワイヤに付けられ
る。次いで、第２の接着剤層がバリヤー層に付けられ、
接着剤とバリヤー層は互いに不溶解性である。この実施
形態では、ワイヤ予備成形物は好ましくは一体被覆とし
て使用される。
成形物は、基板を準備する段階と、基板に接着剤を付け
る階段とによって作られる。複数のワイヤが接着剤に付
けられ、続いてバリヤー層が付けたワイヤに付けられ
る。次いで、第２の接着剤層がバリヤー層に付けられ、
接着剤とバリヤー層は互いに不溶解性である。この実施
形態では、ワイヤ予備成形物は好ましくは一体被覆とし
て使用される。
変形態様では、予備成形物は複数の繊維とワイヤを積
み重ね関係に積み合わせて作られる。基板に接着剤を付
けるのに続いて、複数の繊維をその接着剤に間隔を隔て
た関係に付ける。次いで、バリヤー層を繊維の上に付
け，続いてバリヤー層の上に接着剤をさらに付ける。次
いで、間隔を隔てた関係をなした複数のワイヤをバリヤ
ー層を被う接着剤層に付ける。再び、接着剤層とバリヤ
ー層は上記のように互いに不溶解性である。この方法
で、ワイヤは隣接した繊維を受け入れるための凹部をも
った断面形状を有するのがよく、凹部は形状が角張って
いても良いし或いは湾曲していても良い。繊維は均一に
間隔を隔てられ、或いは、特に、予備成形物が円筒構造
又は管状構造に使用されることになるとき、次々の繊維
層のための繊維相互間隔を増すことができる。
み重ね関係に積み合わせて作られる。基板に接着剤を付
けるのに続いて、複数の繊維をその接着剤に間隔を隔て
た関係に付ける。次いで、バリヤー層を繊維の上に付
け，続いてバリヤー層の上に接着剤をさらに付ける。次
いで、間隔を隔てた関係をなした複数のワイヤをバリヤ
ー層を被う接着剤層に付ける。再び、接着剤層とバリヤ
ー層は上記のように互いに不溶解性である。この方法
で、ワイヤは隣接した繊維を受け入れるための凹部をも
った断面形状を有するのがよく、凹部は形状が角張って
いても良いし或いは湾曲していても良い。繊維は均一に
間隔を隔てられ、或いは、特に、予備成形物が円筒構造
又は管状構造に使用されることになるとき、次々の繊維
層のための繊維相互間隔を増すことができる。
好ましくは、ワイヤ及び繊維はドラム巻き技術を使っ
て付けられる。ワイヤ予備成形物は引き続く複合材料の
製造のために基板材料と一緒に或いは基板材料なしに積
み重ねられる。
て付けられる。ワイヤ予備成形物は引き続く複合材料の
製造のために基板材料と一緒に或いは基板材料なしに積
み重ねられる。
本発明の更なる観点では、巻き構造の内径から外径ま
で連続繊維を有するフィラメント巻き成分を製造する方
法及び装置を提供する。この実施形態では、ワイヤ／繊
維予備成形物は複数の繊維収容ボビン及びワイヤ収容ボ
ビンを準備する段階にようって作られる。繊維及びワイ
ヤはそれぞれのボビンから引き出され、そして層配列が
マンドレルに形成されるようにマンドレル収容回転ドラ
ムに巻かれる。層配列はワイヤの平らな層に隣接した繊
維に平らな層を有する。先ず、ワイヤ及び繊維を巻き段
階の前に接着剤を使用してマンドレルに付ける。繊維及
びワイヤの各々をマンドレルに巻き、それぞれの繊維及
びワイヤの軸線はドラムの巻き面とほぼ垂直に維持さ
れ、従って繊維及びワイヤは螺旋に巻かれない。
で連続繊維を有するフィラメント巻き成分を製造する方
法及び装置を提供する。この実施形態では、ワイヤ／繊
維予備成形物は複数の繊維収容ボビン及びワイヤ収容ボ
ビンを準備する段階にようって作られる。繊維及びワイ
ヤはそれぞれのボビンから引き出され、そして層配列が
マンドレルに形成されるようにマンドレル収容回転ドラ
ムに巻かれる。層配列はワイヤの平らな層に隣接した繊
維に平らな層を有する。先ず、ワイヤ及び繊維を巻き段
階の前に接着剤を使用してマンドレルに付ける。繊維及
びワイヤの各々をマンドレルに巻き、それぞれの繊維及
びワイヤの軸線はドラムの巻き面とほぼ垂直に維持さ
れ、従って繊維及びワイヤは螺旋に巻かれない。
好ましくは、繊維及びワイヤを平らな層に案内し、さ
らにドラム巻きのために層配列に案内するセラミックガ
イドが利用される。ワイヤは隣接した繊維との重なりを
よくするために上記の断面形状を有するのがよい。
らにドラム巻きのために層配列に案内するセラミックガ
イドが利用される。ワイヤは隣接した繊維との重なりを
よくするために上記の断面形状を有するのがよい。
図面の簡単な説明 本発明の図面を参照する。
図１は本発明による例示のワイヤ／繊維予備成形物の
断面図である。
断面図である。
図２は本発明による予備成形物を製造する例示方法の
概略図である。
概略図である。
図3a−3cは本発明による予備成形物の繊維／ワイヤ配
列の３つの異なる形態の断面図である。
列の３つの異なる形態の断面図である。
図４は本発明による予備成形物の他の実施形態の断面
図である。
図である。
図５は多層を有し且つ繊維間隔の変化している、図４
の予備成形物の断面図である。
の予備成形物の断面図である。
図６はワイヤ材料だけを使用する本発明による予備成
形物の他の実施形態の断面図である。
形物の他の実施形態の断面図である。
図７はフィラメント巻き成分を製造するための本発明
によるクリール装置の概略図である。
によるクリール装置の概略図である。
図８は図７のマンドレル巻きフィラメント成分の一部
分の断面図である。
分の断面図である。
好ましい実施形態の説明 本発明による、複合材料の製造用のワイヤ及びワイヤ
／繊維予備成形物の製造方法及び装置は、高価であり、
複雑な装置を要し、かつ所望の補強成分分布及びマトリ
ックス材料と補強成分との間に適切な割合を有する高品
質の予備成形物を提供し損ねる周知の先行技術に比して
著しい進歩を表している。
／繊維予備成形物の製造方法及び装置は、高価であり、
複雑な装置を要し、かつ所望の補強成分分布及びマトリ
ックス材料と補強成分との間に適切な割合を有する高品
質の予備成形物を提供し損ねる周知の先行技術に比して
著しい進歩を表している。
本発明によれば、その最も広範な実施形態では、基板
に接着剤を被覆する。次いで、ワイヤ複合材料成分を接
着剤被覆基板に付ける。複合材料の上にバリヤー層を付
け、バリヤー層は基板上の接着剤で互いに不溶解性であ
る。相互不溶解性は接着剤の成分、例えばポリマー又は
溶剤のどちらもバリヤー層成分、例えばその溶剤又はポ
リマー、又はその反対の成分に溶解しないことを意味す
るものである。
に接着剤を被覆する。次いで、ワイヤ複合材料成分を接
着剤被覆基板に付ける。複合材料の上にバリヤー層を付
け、バリヤー層は基板上の接着剤で互いに不溶解性であ
る。相互不溶解性は接着剤の成分、例えばポリマー又は
溶剤のどちらもバリヤー層成分、例えばその溶剤又はポ
リマー、又はその反対の成分に溶解しないことを意味す
るものである。
接着剤とバリヤー層との間の相互不溶解性により、接
着剤に付けられたワイヤ複合材料成分は引き続く予備成
形物の硬化及び又は他の処理中その場にとどまる。即
ち、バリヤー層成分のどれも接着を壊しワイヤの不整列
を引き起こさない。その結果、引き続く層形成又は他の
複合材製造関連処理段階中所望の複合材料成分の配向及
び位置決めに影響を及ぼさない。
着剤に付けられたワイヤ複合材料成分は引き続く予備成
形物の硬化及び又は他の処理中その場にとどまる。即
ち、バリヤー層成分のどれも接着を壊しワイヤの不整列
を引き起こさない。その結果、引き続く層形成又は他の
複合材製造関連処理段階中所望の複合材料成分の配向及
び位置決めに影響を及ぼさない。
所望ならば、ワイヤ複合材料成分に付けられるバリヤ
ー被覆に再び接着剤を被覆し、それに引き続いてワイヤ
及びバリヤー層を重ねる。この実施形態で、ワイヤ予備
成形物は好ましくはワイヤ／繊維予備成形物を使用する
繊維強化複合材の製造における一体被覆材料として使用
される。
ー被覆に再び接着剤を被覆し、それに引き続いてワイヤ
及びバリヤー層を重ねる。この実施形態で、ワイヤ予備
成形物は好ましくはワイヤ／繊維予備成形物を使用する
繊維強化複合材の製造における一体被覆材料として使用
される。
ワイヤはどんな合金でも、サイズ及び形状でもよい。
好ましくは、ワイヤの合金は製造される複合材のマトリ
ックス合金、例えばチタン又はチタン合金である。
好ましくは、ワイヤの合金は製造される複合材のマトリ
ックス合金、例えばチタン又はチタン合金である。
もっと好ましい実施形態では、ワイヤ複合材料成分は
ワイヤ／繊維予備成形物を作るために繊維成分と組み合
わされる。この実施形態では、繊維、例えば、炭化珪素
のような補強材料が接着剤被覆基板上に間隔を隔てた関
係に位置決めされる。接着剤が乾いたら、付けた繊維に
バリヤー材料を被覆し、それに続いて接着剤層をもう一
つ被覆する。これは引き続くワイヤ材料の層のベースと
して使用する。次いで、このワイヤ材料にバリヤー層を
被覆してワイヤ／繊維予備成形物を形成しても良い。繊
維及びワイヤの追加の層を上記したようにその上に付け
てもよい。
ワイヤ／繊維予備成形物を作るために繊維成分と組み合
わされる。この実施形態では、繊維、例えば、炭化珪素
のような補強材料が接着剤被覆基板上に間隔を隔てた関
係に位置決めされる。接着剤が乾いたら、付けた繊維に
バリヤー材料を被覆し、それに続いて接着剤層をもう一
つ被覆する。これは引き続くワイヤ材料の層のベースと
して使用する。次いで、このワイヤ材料にバリヤー層を
被覆してワイヤ／繊維予備成形物を形成しても良い。繊
維及びワイヤの追加の層を上記したようにその上に付け
てもよい。
繊維材料は繊維強化複合材料の補強要素として典型的
に使用されるどんな種類でもよい。これらの繊維の例示
はカーボン、ケブラー、ボロン、炭化珪素、窒化珪素、
アルミニウム、等である。好ましくは、炭化珪素繊維が
利用される。
に使用されるどんな種類でもよい。これらの繊維の例示
はカーボン、ケブラー、ボロン、炭化珪素、窒化珪素、
アルミニウム、等である。好ましくは、炭化珪素繊維が
利用される。
接着剤を受ける基板は接着材を受けられるどんな種類
でもよい。基板は、予備成形物の引き続く加工に使用さ
れるどんな溶剤にも化学的に不活性で、且つ間隔を隔て
た繊維のような材料に不安を引き起こさない平滑で欠陥
のない表面をもたらさなければならない。基板はアルミ
ニウム箔又はポリエチレン若しくはテフロンテープのよ
うなシート又はストリップ材料であるのがよい。
でもよい。基板は、予備成形物の引き続く加工に使用さ
れるどんな溶剤にも化学的に不活性で、且つ間隔を隔て
た繊維のような材料に不安を引き起こさない平滑で欠陥
のない表面をもたらさなければならない。基板はアルミ
ニウム箔又はポリエチレン若しくはテフロンテープのよ
うなシート又はストリップ材料であるのがよい。
ワイヤ又は繊維を基板材料に固着するのに使用される
接着剤材料は、乾燥中最小の収縮、ワイヤ又は繊維の間
隔、引き続く加工に使用される他の溶剤による不溶解
性、予備成形物を製造環境で扱えるに充分な、基板との
接着、予備成形物の製造後支持材料又は基板材料の除去
を可能にするに充分な接着剤剥離性及び完全に脱ガスさ
れる能力のような特性を有しなければならない。好まし
い粘着接着剤はポリマーの１重量％でヘキサンに溶解さ
せたポリイソブチレンである。しかしながら、上記で与
えられた基準に従い且つ望ましい粘着をもたらす他の周
知の接着剤を本発明に利用してもよい。
接着剤材料は、乾燥中最小の収縮、ワイヤ又は繊維の間
隔、引き続く加工に使用される他の溶剤による不溶解
性、予備成形物を製造環境で扱えるに充分な、基板との
接着、予備成形物の製造後支持材料又は基板材料の除去
を可能にするに充分な接着剤剥離性及び完全に脱ガスさ
れる能力のような特性を有しなければならない。好まし
い粘着接着剤はポリマーの１重量％でヘキサンに溶解さ
せたポリイソブチレンである。しかしながら、上記で与
えられた基準に従い且つ望ましい粘着をもたらす他の周
知の接着剤を本発明に利用してもよい。
ワイヤ及び繊維成分の寸法は複合材料の製造に適して
いるものならばどんなものでもよい。繊維はどんな直径
でも長さでもよく、ワイヤ材料と関連して使用されると
きには、選択されたワイヤが的確に重ねられる限り、ど
んな間隔に巻かれてもよい。好ましくは、直径0.005イ
ンチの炭化珪素が利用される。典型的には、ワイヤは直
径が0.007インチである。
いるものならばどんなものでもよい。繊維はどんな直径
でも長さでもよく、ワイヤ材料と関連して使用されると
きには、選択されたワイヤが的確に重ねられる限り、ど
んな間隔に巻かれてもよい。好ましくは、直径0.005イ
ンチの炭化珪素が利用される。典型的には、ワイヤは直
径が0.007インチである。
本発明によるワイヤ及びワイヤ／繊維予備成形物及び
製造方法は複合材料製造用の周知の方法及び装置に使用
することができる。これらのタイプの方法の例は拡散ボ
ンディング、液体金属浸透、熱間静水圧圧縮成形などの
ような粉末治金処理技術を含む。これらの技術は当該技
術において周知であるから、その更なる詳細な説明は本
発明の理解にとって必要ではないと思われる。
製造方法は複合材料製造用の周知の方法及び装置に使用
することができる。これらのタイプの方法の例は拡散ボ
ンディング、液体金属浸透、熱間静水圧圧縮成形などの
ような粉末治金処理技術を含む。これらの技術は当該技
術において周知であるから、その更なる詳細な説明は本
発明の理解にとって必要ではないと思われる。
本発明による方法は、繊維及びワイヤ場合材料成分と
関連した種々の可変物の選択により、所定の予備成形物
が作られるとき、質量添加の正確な制御を許す。即ち、
ワイヤ及び又は繊維のサイズを、所望な繊維体積分率が
達成されるように選ぶことができる。ワイヤのサイズ及
び形状はまた以下にもっと詳細に説明するように複合材
の生密度を決定することができる。
関連した種々の可変物の選択により、所定の予備成形物
が作られるとき、質量添加の正確な制御を許す。即ち、
ワイヤ及び又は繊維のサイズを、所望な繊維体積分率が
達成されるように選ぶことができる。ワイヤのサイズ及
び形状はまた以下にもっと詳細に説明するように複合材
の生密度を決定することができる。
ワイヤ／繊維予備成形物を作るとき、繊維間の間隔
を、製造される複合材料の形状寸法に順応するように変
えても良い。例えば、予備成形物が引き続く加工のため
に管状又は円筒形の型に巻かれることになるならば、円
筒形態に巻かれるとき、半径長さが増すことにより次々
の層で繊維間の間隔が増す。
を、製造される複合材料の形状寸法に順応するように変
えても良い。例えば、予備成形物が引き続く加工のため
に管状又は円筒形の型に巻かれることになるならば、円
筒形態に巻かれるとき、半径長さが増すことにより次々
の層で繊維間の間隔が増す。
ワイヤ及び繊維の上に付けられるバリヤー層被覆は接
着剤についての上述したごとき同様な要件を満たさなけ
ればならない。即ち、バリヤー被覆はワイヤ及び又は繊
維間隔を支持するために乾燥中最小の収縮を有し、引き
続く加工に使用されるどんな溶剤にも溶解せず、そして
完全に脱ガスすることができなければならない。好まし
い実施形態では、バリヤー層の材料はポリマーの１重量
％でアセトンに溶解されたポリメチルメタクリレートで
ある。
着剤についての上述したごとき同様な要件を満たさなけ
ればならない。即ち、バリヤー被覆はワイヤ及び又は繊
維間隔を支持するために乾燥中最小の収縮を有し、引き
続く加工に使用されるどんな溶剤にも溶解せず、そして
完全に脱ガスすることができなければならない。好まし
い実施形態では、バリヤー層の材料はポリマーの１重量
％でアセトンに溶解されたポリメチルメタクリレートで
ある。
今、図１を参照すると、本発明の第１の実施形態を全
体敵に参照番号10で指示し、これは基板１と、接着剤層
３と、その上に付けられた間隔を隔てた繊維５と、を有
することが分かる。繊維５は接着剤３の上に間隔を隔て
た関係をなして置かれる。
体敵に参照番号10で指示し、これは基板１と、接着剤層
３と、その上に付けられた間隔を隔てた繊維５と、を有
することが分かる。繊維５は接着剤３の上に間隔を隔て
た関係をなして置かれる。
基板１は引き続く加工に使用されるどんな溶剤にも化
学的に不活性であり、かつまた平滑で、欠陥のない表面
をもたらさなければならない。この表面は、これに繊維
が付けられたとき、繊維の間隔に不安を引き起こさな
い。好ましくは、基板は焼き戻タイプAA1100シリーズの
アルミ箔の厚さ0.003インチの層である。
学的に不活性であり、かつまた平滑で、欠陥のない表面
をもたらさなければならない。この表面は、これに繊維
が付けられたとき、繊維の間隔に不安を引き起こさな
い。好ましくは、基板は焼き戻タイプAA1100シリーズの
アルミ箔の厚さ0.003インチの層である。
繊維５が基板に付けられたら、間隔を隔てた繊維の上
にバリヤー層７を付ける。次いで、バリヤー層の上に接
着剤３を付け、続いてワイヤ11の層及び他の接着剤層３
を付ける。次いで、完成した予備成形物を繊維強化複合
材料の製造に使用するために積み重ねることができる。
予備成形物の積み重ねは基板１を付けて又は付けずして
なされることを理解すべきである。
にバリヤー層７を付ける。次いで、バリヤー層の上に接
着剤３を付け、続いてワイヤ11の層及び他の接着剤層３
を付ける。次いで、完成した予備成形物を繊維強化複合
材料の製造に使用するために積み重ねることができる。
予備成形物の積み重ねは基板１を付けて又は付けずして
なされることを理解すべきである。
ワイヤ及び又は複合材料成分を接着剤被覆基板に付け
るのにどんな周知の技術をも使用することができるけれ
ども、ドラム巻き法を利用するのがよい。今、図２を参
照すると、略図的なドラム巻き装置を全体敵に参照番号
20で示す。装置20は基板１の下で出っ張りになり、繊維
の間隔の妨げを引き起こすような埃、粉等がドラム面に
ないようにきれいにされたドラム21を含む。基板１の一
方の面もきれいにされ、基板は、きれいな側がドラムに
面してドラムに巻かれる。基板を、周知の方法で、例え
ば接着剤等を使用してドラムに接着するのがよい。
るのにどんな周知の技術をも使用することができるけれ
ども、ドラム巻き法を利用するのがよい。今、図２を参
照すると、略図的なドラム巻き装置を全体敵に参照番号
20で示す。装置20は基板１の下で出っ張りになり、繊維
の間隔の妨げを引き起こすような埃、粉等がドラム面に
ないようにきれいにされたドラム21を含む。基板１の一
方の面もきれいにされ、基板は、きれいな側がドラムに
面してドラムに巻かれる。基板を、周知の方法で、例え
ば接着剤等を使用してドラムに接着するのがよい。
基板１を、好ましくは幅が約1/4インチの隙間23を残
してドラムに巻く。ドラム上の同じ場所に位置した隙間
23は予備成形物材料の取り外しを容易にする。
してドラムに巻く。ドラム上の同じ場所に位置した隙間
23は予備成形物材料の取り外しを容易にする。
基板１がドラム21に付けられたら、基板を平滑にして
外面をきれいにする。この清掃中、ドラムのオペレータ
は基板に強く圧迫を加え、いかなる包有物、出っ張り等
をも明確にする。次いで出っ張りを剃刀で擦ってそれら
を平滑にする。
外面をきれいにする。この清掃中、ドラムのオペレータ
は基板に強く圧迫を加え、いかなる包有物、出っ張り等
をも明確にする。次いで出っ張りを剃刀で擦ってそれら
を平滑にする。
ドラムが回転している間に接着剤のポリイソブチレン
−ヘキサン混合物を発泡体ブラシで基板に付ける。十分
な量のポリイソブチレン−ヘキサン混合物を、ワイヤが
ドラム巻き中基板上で移動しないように、好ましくは、
多被覆に付けるべきである。被覆を、次の被覆を付ける
前に、完全に乾燥させるべきである。被覆にはまた気泡
や雫、ブラシ跡、或いは繊維間隔の不安を引き起こすか
もしれない他の欠陥があってはならない。
−ヘキサン混合物を発泡体ブラシで基板に付ける。十分
な量のポリイソブチレン−ヘキサン混合物を、ワイヤが
ドラム巻き中基板上で移動しないように、好ましくは、
多被覆に付けるべきである。被覆を、次の被覆を付ける
前に、完全に乾燥させるべきである。被覆にはまた気泡
や雫、ブラシ跡、或いは繊維間隔の不安を引き起こすか
もしれない他の欠陥があってはならない。
依然として、図２を参照すると、装置20は繊維スプー
ル25を有し、該繊維スプールはドラムにまかれるべき繊
維５を保持する。繊維５は張力付与ホイール29及びアラ
イナー31を通して送られる。次いで繊維をドラムの一方
の縁の近くで基板にテープ止めする。アライナー先端33
を繊維に位置決めし、ドラム巻きを開始する。繊維が所
望幅でドラムに巻かれたとき、巻き工程を停止する。所
定張力では、繊維がワイヤよりも小さい歪み値を有して
いるので、また欠陥のないマット又は予備成形物を得る
ために、大きい補強材料が外側になければならないの
で、繊維を、好ましくは、先ず巻く。マットが要求され
るほどの幅になったとき、巻きを停止し、繊維の端を基
板にテープ止めする。次いで繊維にバリヤー被覆、好ま
しくは、アセトン溶剤中１重量％のPMMAを噴霧する。
ル25を有し、該繊維スプールはドラムにまかれるべき繊
維５を保持する。繊維５は張力付与ホイール29及びアラ
イナー31を通して送られる。次いで繊維をドラムの一方
の縁の近くで基板にテープ止めする。アライナー先端33
を繊維に位置決めし、ドラム巻きを開始する。繊維が所
望幅でドラムに巻かれたとき、巻き工程を停止する。所
定張力では、繊維がワイヤよりも小さい歪み値を有して
いるので、また欠陥のないマット又は予備成形物を得る
ために、大きい補強材料が外側になければならないの
で、繊維を、好ましくは、先ず巻く。マットが要求され
るほどの幅になったとき、巻きを停止し、繊維の端を基
板にテープ止めする。次いで繊維にバリヤー被覆、好ま
しくは、アセトン溶剤中１重量％のPMMAを噴霧する。
図１及び２を参照すると、繊維５がドラムに螺旋に巻
かれ、そしてこれにバリヤー層７が被覆されるたら、繊
維マットに粘着接着剤３を好ましくは２被覆付けて粘着
面を作り、その上にワイヤを巻く。ドラムワインダトラ
バース構造を巻き始めに戻し、ワイヤを繊維と同じ方向
に巻くことができるようにする。ワイヤ11を反対方向に
巻くべきではない。これはワイヤが隣接した繊維によっ
て作られる溝内に位置しなくなるからである。ワイヤス
プールを繊維スプールの代わりにドラムワインダーに取
り付け、ワイヤをワインダーに供給して繊維と同じ方法
でドラムにテープ止めする。次いで、ワイヤを繊維と同
じドラムワインダー設定で巻き、マットが必要なほどの
幅になったとき、テープ止めする。
かれ、そしてこれにバリヤー層７が被覆されるたら、繊
維マットに粘着接着剤３を好ましくは２被覆付けて粘着
面を作り、その上にワイヤを巻く。ドラムワインダトラ
バース構造を巻き始めに戻し、ワイヤを繊維と同じ方向
に巻くことができるようにする。ワイヤ11を反対方向に
巻くべきではない。これはワイヤが隣接した繊維によっ
て作られる溝内に位置しなくなるからである。ワイヤス
プールを繊維スプールの代わりにドラムワインダーに取
り付け、ワイヤをワインダーに供給して繊維と同じ方法
でドラムにテープ止めする。次いで、ワイヤを繊維と同
じドラムワインダー設定で巻き、マットが必要なほどの
幅になったとき、テープ止めする。
図3a−3cを参照すると、ワイヤ11は図3b及び3cに示す
ように、円形断面又は十字形断面形状11′を有する。図
3bでは、十字形ワイヤ11′は、形状が直角をなし、且つ
ワイヤの外面に沿って長手方向に延びる凹部13を形成す
る。
ように、円形断面又は十字形断面形状11′を有する。図
3bでは、十字形ワイヤ11′は、形状が直角をなし、且つ
ワイヤの外面に沿って長手方向に延びる凹部13を形成す
る。
同様に、図3cを参照すると、ワイヤ″は孤状凹部13′
を有する。
を有する。
ワイヤの寸法及び形状が得られた複合材の生密度（こ
れは固形物（複合予備成形物中の繊維及びワイヤ対全体
積の比である）を決定するから、ワイヤの形状11′及び
11″は密度の増大をもたらす。この増大した密度は或る
成分を作る能力を改善する。好ましくは、円形ワイヤ又
はワイヤ形状11′及び11″は0.007インチの直径又は断
面幅を有する。
れは固形物（複合予備成形物中の繊維及びワイヤ対全体
積の比である）を決定するから、ワイヤの形状11′及び
11″は密度の増大をもたらす。この増大した密度は或る
成分を作る能力を改善する。好ましくは、円形ワイヤ又
はワイヤ形状11′及び11″は0.007インチの直径又は断
面幅を有する。
図3aでは、円形ワイヤ11は約80％の生密度をもたら
す。これに対して、図3b及び3cはそれぞれ90％及び98％
の生密度をもたらす。
す。これに対して、図3b及び3cはそれぞれ90％及び98％
の生密度をもたらす。
再び、図１を参照すると、次いで、ワイヤ巻き11に次
の方法で粘着接着剤３を被覆する。先ず、溶剤の層をワ
イヤ11に付ける。この溶剤層は繊維とワイヤとの間に配
置された粘着接着剤３を若干溶解する。再び、溶剤は好
ましくはヘキサンである。この初期の溶剤層付けに続い
て、粘性の増す粘着接着剤被覆の３つの層を作る。３つ
の粘着接着剤被覆の最初の２つは繊維５に被覆するのに
使用される粘着材料よりも粘性の小さい混合物であり、
最も薄い混合物を先ず付ける。この実施形態では、最初
の粘着接着剤被覆は0.1％ポリイソブチレン／ヘキサン
混合物を使用し、続いて0.75％ポリイソブチレン／ヘキ
サン混合物を使用する。これら２つの層の各々の被覆を
付けた後、最後の粘着接着剤層を付ける。最後の接着剤
層は上記の粘着接着剤材料の要件を満たすどんな材料で
もよい。再び、１％ポリイソブチレン／ヘキサン混合物
が好ましい。
の方法で粘着接着剤３を被覆する。先ず、溶剤の層をワ
イヤ11に付ける。この溶剤層は繊維とワイヤとの間に配
置された粘着接着剤３を若干溶解する。再び、溶剤は好
ましくはヘキサンである。この初期の溶剤層付けに続い
て、粘性の増す粘着接着剤被覆の３つの層を作る。３つ
の粘着接着剤被覆の最初の２つは繊維５に被覆するのに
使用される粘着材料よりも粘性の小さい混合物であり、
最も薄い混合物を先ず付ける。この実施形態では、最初
の粘着接着剤被覆は0.1％ポリイソブチレン／ヘキサン
混合物を使用し、続いて0.75％ポリイソブチレン／ヘキ
サン混合物を使用する。これら２つの層の各々の被覆を
付けた後、最後の粘着接着剤層を付ける。最後の接着剤
層は上記の粘着接着剤材料の要件を満たすどんな材料で
もよい。再び、１％ポリイソブチレン／ヘキサン混合物
が好ましい。
最後の粘着接着剤材料層３が付けられたら、完成した
予備成形物をドラムから取り外して、繊維強化複合材料
の周知製造技術に使用するために積み重ねることができ
る。
予備成形物をドラムから取り外して、繊維強化複合材料
の周知製造技術に使用するために積み重ねることができ
る。
図４は順次変化した繊維間隔を利用する変形例の予備
成形物10′を示す。即ち、繊維は中心線間隔S1で接着剤
被覆基板１に巻かれる。次いで、トラバース速度及び又
はドラムの回転を変えて繊維間隔をS2で表された中心線
間隔まで増す。次いで、間隔S2を、他の間隔を望むま
で、予備成形物の所望幅継続する。次いで、トラバース
速度及び又はドラムの回転を再び変えて希望通りのより
小さい又はより大きい間隔を達成する。予備成形物10′
の製造工程が上記の順次変化した繊維間隔を除いて予備
成形物10について上で説明した工程と等しいことを理解
すべきである。
成形物10′を示す。即ち、繊維は中心線間隔S1で接着剤
被覆基板１に巻かれる。次いで、トラバース速度及び又
はドラムの回転を変えて繊維間隔をS2で表された中心線
間隔まで増す。次いで、間隔S2を、他の間隔を望むま
で、予備成形物の所望幅継続する。次いで、トラバース
速度及び又はドラムの回転を再び変えて希望通りのより
小さい又はより大きい間隔を達成する。予備成形物10′
の製造工程が上記の順次変化した繊維間隔を除いて予備
成形物10について上で説明した工程と等しいことを理解
すべきである。
予備成形物10′は軸線方向に強化した管状構造に使用
するのに理想的である。これらの構造の製造中、予備成
形物10′を、各次々の層又はプライが前のそれと整合す
るように巻き上げるのがよい。この整合は図５に最も良
く示され、一連の予備成形物10′が円筒型30に巻かれ
る。円筒体に予備成形物10′を巻き又は積み重ね、コア
の軸線から半径方向距離が増した（プライの円周長さが
増した）結果、繊維及びワイヤの間隔は所望は重ねを達
成するように次々の予備成形物が付けられる度に増大し
なければならない。型30に隣接した繊維はS1で表された
間隔を必要とする。次のプライの繊維は、引き続いて付
けられる予備成形物の円周長さが増す結果、より大きな
間隔S2を必要とする。同様に、次の繊維層はもっと大き
な間隔S3を必要とする。製造されるべき成分の寸法形状
を知ると、図５の各予備成形物層が、付けられる予備成
形物層の一層増す円周距離に順応する増大した繊維間隔
を有するように予備成形物の製造中の繊維間隔（図４参
照）を調整することができる。
するのに理想的である。これらの構造の製造中、予備成
形物10′を、各次々の層又はプライが前のそれと整合す
るように巻き上げるのがよい。この整合は図５に最も良
く示され、一連の予備成形物10′が円筒型30に巻かれ
る。円筒体に予備成形物10′を巻き又は積み重ね、コア
の軸線から半径方向距離が増した（プライの円周長さが
増した）結果、繊維及びワイヤの間隔は所望は重ねを達
成するように次々の予備成形物が付けられる度に増大し
なければならない。型30に隣接した繊維はS1で表された
間隔を必要とする。次のプライの繊維は、引き続いて付
けられる予備成形物の円周長さが増す結果、より大きな
間隔S2を必要とする。同様に、次の繊維層はもっと大き
な間隔S3を必要とする。製造されるべき成分の寸法形状
を知ると、図５の各予備成形物層が、付けられる予備成
形物層の一層増す円周距離に順応する増大した繊維間隔
を有するように予備成形物の製造中の繊維間隔（図４参
照）を調整することができる。
バリヤー層及び接着剤を明瞭化の目的で図５には示し
てないことを理解すべきである。
てないことを理解すべきである。
図６はワイヤだけからなる変形例の予備成形物40′を
示す。ワイヤ予備成形物40′は繊維５の欠如を除いて、
図１及び２に記載した実施態様と同様に製造される。ワ
イヤ11は接着剤被覆基板１に直接巻かれ、それにバリヤ
ー被覆７が噴霧される。もう１つの接着剤層３がこれに
付けられる。予備成形物40′は好ましくは上記のワイヤ
／繊維予備成形物を利用して繊維強化複合材の製造にお
いて一体材料又は被覆として使用される。
示す。ワイヤ予備成形物40′は繊維５の欠如を除いて、
図１及び２に記載した実施態様と同様に製造される。ワ
イヤ11は接着剤被覆基板１に直接巻かれ、それにバリヤ
ー被覆７が噴霧される。もう１つの接着剤層３がこれに
付けられる。予備成形物40′は好ましくは上記のワイヤ
／繊維予備成形物を利用して繊維強化複合材の製造にお
いて一体材料又は被覆として使用される。
接着剤及びバリヤー被覆材料の層の変化する数を開示
したけれども、層の数が望まれるワイヤの種類、繊維の
種類又は複合材料の形状寸法に応じて変えても良いこと
を理解すべきである。即ち、バリヤー及び接着剤被覆の
１つ又はそれ以上を上記の付与段階中要求してもよい。
その上、これらの被覆材料のいずれかの中の溶剤パーセ
ントの調整によって粘性を調整してもよい。
したけれども、層の数が望まれるワイヤの種類、繊維の
種類又は複合材料の形状寸法に応じて変えても良いこと
を理解すべきである。即ち、バリヤー及び接着剤被覆の
１つ又はそれ以上を上記の付与段階中要求してもよい。
その上、これらの被覆材料のいずれかの中の溶剤パーセ
ントの調整によって粘性を調整してもよい。
上記の予備成形物は、ワイヤ材料がチタン又はチタン
合金であり、繊維材料が炭化珪素であるチタンマトリッ
クス複合材に特に適している。別の例として、ワイヤが
チタンとアルミニウムのような他の元素の合金であって
もよいし、或いは異なる金属の組み合わせ又はチタンと
アルミニウムのワイヤのような合金であってもよい。
合金であり、繊維材料が炭化珪素であるチタンマトリッ
クス複合材に特に適している。別の例として、ワイヤが
チタンとアルミニウムのような他の元素の合金であって
もよいし、或いは異なる金属の組み合わせ又はチタンと
アルミニウムのワイヤのような合金であってもよい。
本発明の他の観点では、図７及び８を参照すると、巻
かれた繊維及びワイヤが巻かれた構造の内径から外径ま
で連続であるフィラメント巻き成分を容易にする新規名
方法及び装置を開示する。今、図７を参照すると、クリ
ール装置を全体的に参照番号50で指示する。クリール装
置50は、ワイヤ及び繊維の軸線が巻き面にほぼ垂直に維
持されるように繊維及びワイヤを巻く能力を有する。こ
れは、繊維を切ってしまうことがある、図２に示す如き
繊維及びワイヤの螺旋巻きの先行技術と対照である。
かれた繊維及びワイヤが巻かれた構造の内径から外径ま
で連続であるフィラメント巻き成分を容易にする新規名
方法及び装置を開示する。今、図７を参照すると、クリ
ール装置を全体的に参照番号50で指示する。クリール装
置50は、ワイヤ及び繊維の軸線が巻き面にほぼ垂直に維
持されるように繊維及びワイヤを巻く能力を有する。こ
れは、繊維を切ってしまうことがある、図２に示す如き
繊維及びワイヤの螺旋巻きの先行技術と対照である。
クリール装置50はマンドレル53を有するドラム51を備
える。所定の繊維層の中の繊維毎に１個ずつある、一連
の繊維ボビン55が設けられる。同様に、一連のワイヤボ
ビン57が設けられ、各ワイヤボビンは層の中の所定のワ
イヤに対応する。ガイド59が繊維５及びワイヤ11をドラ
ム巻きのために整合ガイド61に差し向ける。ボビッ55及
び57を明瞭化の目的で誇張した間隔で示していることを
理解すべきである。任意の数のボビン55及57を予備成形
物の所望幅及びマンドレルに巻かれるべき層の数に応じ
て幅方向及び垂直方向の両方に利用することができる。
える。所定の繊維層の中の繊維毎に１個ずつある、一連
の繊維ボビン55が設けられる。同様に、一連のワイヤボ
ビン57が設けられ、各ワイヤボビンは層の中の所定のワ
イヤに対応する。ガイド59が繊維５及びワイヤ11をドラ
ム巻きのために整合ガイド61に差し向ける。ボビッ55及
び57を明瞭化の目的で誇張した間隔で示していることを
理解すべきである。任意の数のボビン55及57を予備成形
物の所望幅及びマンドレルに巻かれるべき層の数に応じ
て幅方向及び垂直方向の両方に利用することができる。
参照番号63がガイド61によって整合されたワイヤ／繊
維を横切って切断された拡大断面図を表す。ワイヤ11は
繊維５の間に重ねられ、参照番号65で指示したこの積み
重ね配列でマンドレル53に巻かれる。上述したように、
積み重ね配列65は繊維５及びワイヤ11の単一層からなっ
ていても良いし、或いは繊維５及びワイヤ11の多層から
なっていても良い。多層を使用するときには、多数のボ
ビン55及び57が垂直方向に積み重ねられる。
維を横切って切断された拡大断面図を表す。ワイヤ11は
繊維５の間に重ねられ、参照番号65で指示したこの積み
重ね配列でマンドレル53に巻かれる。上述したように、
積み重ね配列65は繊維５及びワイヤ11の単一層からなっ
ていても良いし、或いは繊維５及びワイヤ11の多層から
なっていても良い。多層を使用するときには、多数のボ
ビン55及び57が垂直方向に積み重ねられる。
巻き始めるに先立って、ボビン55及び57の各々は全な
巻き成分を完了するに充分な繊維又はワイヤを収容すべ
きであり、さもなければ、繊維間隔の不安を引き起こす
ことがある繊維継ぎを必要とする。必要とされるスプー
ルの数及び材料の長さは部品形状及び所望の軸線方向と
半径方向の繊維間隔によって決定される。更に、ワイヤ
11は寸法及び形状が変化し、上記のように合金で作られ
る。
巻き成分を完了するに充分な繊維又はワイヤを収容すべ
きであり、さもなければ、繊維間隔の不安を引き起こす
ことがある繊維継ぎを必要とする。必要とされるスプー
ルの数及び材料の長さは部品形状及び所望の軸線方向と
半径方向の繊維間隔によって決定される。更に、ワイヤ
11は寸法及び形状が変化し、上記のように合金で作られ
る。
巻く前に、繊維及びワイヤをガイド59及び61を通して
送り、マンドレル53に取り付ける。繊維及びワイヤをマ
ンドレルの１つの場所に取り付けるのがよいが、好まし
くは別々の箇所に取り付ける。マンドレルとの取り付け
は、マンドレルを、繊維及びワイヤのゆるみなく回転さ
せのに充分に強く、完全に脱ガスすることができる材料
でなされるのが良い。好ましくは、取り付けは参照番号
67で表した如きシアノアクリレート接着材を付けてなさ
れる。
送り、マンドレル53に取り付ける。繊維及びワイヤをマ
ンドレルの１つの場所に取り付けるのがよいが、好まし
くは別々の箇所に取り付ける。マンドレルとの取り付け
は、マンドレルを、繊維及びワイヤのゆるみなく回転さ
せのに充分に強く、完全に脱ガスすることができる材料
でなされるのが良い。好ましくは、取り付けは参照番号
67で表した如きシアノアクリレート接着材を付けてなさ
れる。
ワイヤ11及び繊維５を接着剤67を使用して取り付けた
ら、マンドレル53を回転させ、繊維及びワイヤを、要求
されるほどの層が形成されるまで巻く。繊維／ワイヤ巻
きによって形成された例示のリング構造の横断面を図８
に示す。図８から明らかであるように、ワイヤ11は隣接
した繊維５によって作られた溝に落ち込む。巻きが完了
した後、繊維及びワイヤを同じ接着剤67を使用して取り
付ける。次いで、余分のワイヤ又は繊維を予備成形物か
ら切り離す。次いで、繊維強化リング又はディスクに引
き続いて加工するために、マンドレル53をドラム51から
取り外す。
ら、マンドレル53を回転させ、繊維及びワイヤを、要求
されるほどの層が形成されるまで巻く。繊維／ワイヤ巻
きによって形成された例示のリング構造の横断面を図８
に示す。図８から明らかであるように、ワイヤ11は隣接
した繊維５によって作られた溝に落ち込む。巻きが完了
した後、繊維及びワイヤを同じ接着剤67を使用して取り
付ける。次いで、余分のワイヤ又は繊維を予備成形物か
ら切り離す。次いで、繊維強化リング又はディスクに引
き続いて加工するために、マンドレル53をドラム51から
取り外す。
ワイヤ及び繊維を積み重ね配列に巻くことによって、
各繊維及びワイヤの巻き軸線は巻いている間中ほぼ一定
のままであり、即ちワイヤ又は繊維の半径方向の移動は
ない。かくして、特に繊維には繊維切れが起こらず、改
良された予備成形物が作られる。
各繊維及びワイヤの巻き軸線は巻いている間中ほぼ一定
のままであり、即ちワイヤ又は繊維の半径方向の移動は
ない。かくして、特に繊維には繊維切れが起こらず、改
良された予備成形物が作られる。
このように、本発明を上記の如き発明の目的の各々を
満たし且つ複合材料の製造用の新規且つ改良されたワイ
ヤ予備成形物及びその製造方法及び装置を提供する発明
の好ましい実施形態を説明した。
満たし且つ複合材料の製造用の新規且つ改良されたワイ
ヤ予備成形物及びその製造方法及び装置を提供する発明
の好ましい実施形態を説明した。
勿論、本発明の教示から種々の変更、修正、及び変形
を発明の意図する精神及び範囲から逸脱することなく、
当業者によって計画することができる。従って、本発明
を添付の請求の範囲によってのみ制限されるべきもので
ある。
を発明の意図する精神及び範囲から逸脱することなく、
当業者によって計画することができる。従って、本発明
を添付の請求の範囲によってのみ制限されるべきもので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハヌシアク リサ ビー アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03034 キャンディア パッテン ヒ ル ロード ２ (72)発明者 パーネル ジェフリー エム アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01824 チェルムスフォード ストーン ゲート ロード 49 (72)発明者 スピア スティーヴン アール アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03038 デリー ハーバード ヒル ロード 21 (72)発明者 ロウ チャールズ アール アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03038 ビリー バートンウッド ド ライヴ ７ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 5/02 B29B 15/08 B29C 67/14
Claims (12)
- 【請求項１】ａ） 基板を準備し、 ｂ） 前記基板に接着剤を付け、 ｃ） 前記接着剤に複数のワイヤを付け、 ｄ） 前記ワイヤにバリヤー層を付け、 ｅ） 前記バリヤー層に接着剤を付け、 ｆ） 前記接着剤と前記バリヤー層は互いに不溶解性で
ある、複合材料製造用のワイヤ予備成形物の製造方法。 - 【請求項２】ａ） 基板を準備し、 ｂ） 前記基板に接着剤を付け、 ｃ） 前記接着剤に複数の繊維を間隔を隔てた関係に付
け、 ｄ） 前記繊維にバリヤー層を付け、 ｅ） 前記バリヤー層を被う接着剤に複数のワイヤを間
隔を隔てた関係に付け、 ｆ） 前記複数のワイヤに前記接着剤を付け、 ｇ） 前記接着剤と前記バリヤー層は互いに不溶解性で
ある、複合材料製造用のワイヤ予備成形物の製造方法。 - 【請求項３】接着剤は溶剤としてヘキサンを使用し、バ
リヤー層は溶剤としてアセトンを使用する、請求の範囲
２に記載の方法。 - 【請求項４】前記接着剤はポリイソブチレンであり、バ
リヤー層はポリメチルメタクリレートである、請求の範
囲２に記載の方法。 - 【請求項５】前記ワイヤは隣接した繊維を受け入れるた
めの凹部を有する断面形状を有する、請求の範囲２に記
載の方法。 - 【請求項６】前記予備成形物がマンドレルに巻かれて複
数の交互の繊維層とワイヤ層を形成するとき、隣接した
繊維間の距離が前記マンドレルに巻かれた次々の繊維層
について増すように、前記基板に付けられたとき前記繊
維の間隔を隔てた関係を調整することを更に有する、請
求の範囲２に記載の方法。 - 【請求項７】ａ） 基板と、 ｂ） 前記基板上の接着剤層と、 ｃ） 前記接着剤に置かれた複数のワイヤと、 ｄ） 前記ワイヤ上に形成されたバリヤー層と、 ｅ） 前記バリヤー層上に形成された他の接着剤層と、 ｆ） 前記バリヤー層及び各前記接着剤層は互いに不溶
解性である、複合材料製造用のワイヤ予備成形物。 - 【請求項８】各前記接着剤層はヘキサン中の1.0重量％
のポリイソブチレンであり、前記バリヤー層はアセトン
中の1.0重量％のポリメチルメタクリレートである、請
求の範囲７に記載のワイヤ予備成形物。 - 【請求項９】ａ） 基板と、 ｂ） 前記基板上の接着剤層の第１層と、 ｃ） 前記接着剤に間隔を隔てた関係をなして付けられ
た複数の繊維と、 ｄ） 前記繊維に付けられたバリヤー層と、 ｅ） 前記第１のバリヤー層に付けられた前記接着剤の
第２の層と、 ｆ） 前記複数のワイヤに前記第２の接着剤層に付けら
れた複数のワイヤと、 ｇ） 前記複数のワイヤに付けられた前記接着剤の第３
の層と、を有し、 ｈ） 前記接着剤と前記バリヤー層は互いに不溶解性で
ある、複合材料製造用のワイヤ予備成形物。 - 【請求項１０】前記繊維は、前記予備成形物がマンドレ
ルに巻かれて複数の交互の繊維層とワイヤ層を形成する
とき、隣接した繊維間の距離が前記マンドレルに巻かれ
た次々の繊維層について増すように、不均一に間隔を隔
てられる、請求の範囲９に記載のワイヤ予備成形物。 - 【請求項１１】ａ） 複数の繊維収容ボビンを準備し、 ｂ） 複数のワイヤ収容ボビンを準備し、 ｃ） マンドレル収容回転ドラムを準備し、 ｄ） 前記繊維及びワイヤを、ワイヤの平らな層に隣接
した繊維の少なくとも１つの平らな層を有する層配列を
なして引出し、 ｅ） 前記層配列の端を前記マンドレルに取り付け、 ｆ） 前記マンドレルに前記層配列を巻き、 ｇ） 前記層配列の他端を前記巻かれた層配列に取り付
け、 ｈ） 前記ドラムからマンドレルを取り外し、 ｉ） 各前記繊維及び各前記ワイヤをマンドレルに巻
き、それぞれの繊維及びワイヤの軸線はドラムの巻き面
とほぼ垂直に維持される、複合材料製造用のワイヤ予備
成形物の製造方法。 - 【請求項１２】ａ） マンドレルと、 ｂ） 一端を前記マンドレルに取り付けたワイヤの第１
の平らな層と、 ｃ） 一端を前記マンドレルに取り付けた繊維の第２の
平らな層と、を有し、 ｄ） ワイヤの前記第１の平らな層及び繊維の前記第２
の層は隣接した積み重ね関係をなして前記マンドレルに
配置され、繊維及びワイヤの隣接した層は互いに重ねら
れ、前記ワイヤ及び繊維の軸線は前記マンドレルの表面
に対してほぼ垂直である、複合材料製造用のワイヤ繊維
予備成形物。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/447,584 US5763079A (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | Wire preforms for composite material manufacture and methods of making |
| US08/447,584 | 1995-05-23 | ||
| US447,584 | 1995-05-23 | ||
| PCT/US1996/006761 WO1996037364A1 (en) | 1995-05-23 | 1996-05-09 | Wire preforms for composite material manufacture and methods of making |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10511049A JPH10511049A (ja) | 1998-10-27 |
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ID=23776910
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8535728A Expired - Fee Related JP3011771B2 (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-09 | 複合材料の製造用のワイヤ予備成形物及びその製造方法 |
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| US (1) | US5763079A (ja) |
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| JP (1) | JP3011771B2 (ja) |
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| AT (1) | ATE226885T1 (ja) |
| DE (1) | DE69624595T2 (ja) |
| ES (1) | ES2184862T3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| KR100466885B1 (ko) * | 2001-11-23 | 2005-01-24 | 김영식 | 실리콘 엠보싱 롤러용 중심봉 및 그 제조방법 |
| US7118063B2 (en) * | 2004-07-29 | 2006-10-10 | Sequa Corporation | Wire/fiber ring and method for manufacturing the same |
| EP2119544B1 (en) * | 2007-01-26 | 2019-05-08 | Toray Industries, Inc. | Process for producing a preform for molding fiber-reinforced resin beam, apparatus for producing the same, and process for producing fiber-reinforced resin beam |
| US20100083790A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Graney Jon P | Flywheel device |
| US8776635B2 (en) | 2010-09-14 | 2014-07-15 | Power Tree Corp. | Composite flywheel |
| EP2796230A1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-10-29 | Gervaux Ltd | Method of manufacturing a metallic component by use of wire winding and hot isostatic pressing |
| US20210086471A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | United Technologies Corporation | Composite material marking and identification |
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| US3371488A (en) * | 1966-02-23 | 1968-03-05 | Thiokol Chemical Corp | Segmented rocket motor |
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| US3419952A (en) * | 1966-09-12 | 1969-01-07 | Gen Electric | Method for making composite material |
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- 1995-05-23 US US08/447,584 patent/US5763079A/en not_active Expired - Lifetime
-
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-
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