JP4286563B2 - Dry preforms for composite material and its manufacturing method and a manufacturing apparatus - Google Patents

Dry preforms for composite material and its manufacturing method and a manufacturing apparatus Download PDF

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Description

【0001】 [0001]
【産業上の利用分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は航空・宇宙用構造体、建築用構造体、自動車用構造体、船舶用構造体、その他強度が必要とされる各種構造体に用いる湾曲成形性が向上した、複合材料用ドライプリフォームとその製造方法および製造装置に関するものである。 The invention aerospace structures, building structures, automobile structure, marine structures, bending formability was improved to be used in various structures other strength is required, a dry preform for a composite material a method for producing the same and a manufacturing apparatus. なお、以下の説明において、「ドライプリフォーム」とは、RTM法、RFI法、VaRTM法などの成形方法によって樹脂含浸、成形される前の繊維構造体に対する呼称である。 In the following description, the term "dry preform", RTM method, RFI method, a resin-impregnated by a molding method such as VaRTM method is a designation for the fiber structure before being molded.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
一般に航空・宇宙用構造体、建築用構造体、自動車用構造体、船舶用構造体、その他強度が必要とされる各種構造体などの軽量化・高強度化が要求されている。 In general, the aerospace structure, building structure, automotive structures, marine structures, lightweight and high strength such as various structures other strength is required are required.
【0003】 [0003]
従来、航空機における構造材の中でも湾曲部を有する部材においては、その要求特性に応じた機械的強度の大きい金属材料が適用されてきた。 Conventionally, in a member having a curved portion among the structural materials in aircraft, large metallic materials in mechanical strength in accordance with the required characteristics has been applied. これらの金属材料によって必要強度を得るためには膨大な重量、部品点数を使用しなければならず、機体全体の重量は重くなる傾向があった。 Massive weight in order to obtain the required strength by these metallic materials, must be used the number of parts, the weight of the entire aircraft has tended to be heavy. そのため、設計上の自由を奪われていたし、実際に飛行する際の燃料消費についても莫大なものとなり、航空機材料の軽量化は航空機の設計、製造、運用時のコストにおいて、重要なファクターとなっていた。 Therefore, to have been deprived of freedom of design, in practice also becomes enormous for fuel consumption during flight, lightweight design of the aircraft of the aircraft materials, manufacturing, at the cost of time of operation, is an important factor which was.
【0004】 [0004]
最近の航空機用構造材料においては、例えばガラス繊維やアラミド繊維、炭素繊維などの強化繊維にエポキシ樹脂などの高分子マトリックスを含浸した比強度の高い繊維強化複合材料による航空機構造材料の製造が研究され、実際に適用されている部分も多く出てきた。 In modern aircraft structural materials, such as glass fibers or aramid fibers, the manufacture of aircraft structural materials due to the high fiber-reinforced composite material specific strength impregnated with a polymer matrix such as epoxy resin to the reinforcing fibers such as carbon fibers studied , it came out many parts that are actually applied. 複合材料は金属材料に比べ、比強度、比剛性において優れていることが知られており、また、強化繊維による異方性という特徴のため、構造設計においての自由度が高いということも知られている。 Composite material than metal material, specific strength, are known to be excellent in the specific rigidity, also, because of the feature that anisotropy due to the reinforcing fibers, also known as a high degree of freedom in the structural design ing. また、大型の構造部材の一体成形が可能であるため、部品点数を大幅に減らせ、コスト低減が可能となる。 Further, since it is possible to integrally molded of a large structural members, significantly Reducing the number of parts, the cost can be reduced.
【0005】 [0005]
一方、その製造方法に関しては、所望する形状にあわせてパイプなどを厚み方向に対して垂直に設置し、それに強化繊維を蛇行張設し、パイプなどを厚み方向の繊維と置き換えることによって強化繊維どうしを一体化して繊維基材を得ようとする技術が知られているが(例えば、特許文献1参照。)、この方法では長繊維を1本のみで蛇行張設するため時間がかかり、決して効率の良い方法とは言えず、しかもパイプを厚み方向の強化繊維に置き換える手間がかかり、高コストとなっている。 On the other hand, the regard to the manufacturing method, installed vertically like a pipe to the thickness direction in accordance with the desired shape, meandering stretched reinforcing fibers thereto, the reinforcing fibers by replacing pipes and the thickness direction of the fiber each other Although integrated technology to be obtained a fibrous base material has been known (e.g., see Patent Document 1.) in this method it takes time to set meandering isotonic with only one long fiber, never efficiency of it it can not be said that a good way, yet time-consuming to replace the pipe in the thickness direction of the reinforcing fibers, and has a high cost.
【0006】 [0006]
また、強化繊維を湾曲形状に張設して、湾曲しかつ異形断面を持った強化繊維基材を得る方法が知られているが(例えば、特許文献2参照。)、この方法においての強化繊維配向は直線的であって、湾曲形状に沿った強化繊維は配向されておらず、強化繊維基材として十分な強度は得られない。 Further, the stretched reinforcing fibers in a curved shape, but a curved and a method of obtaining a reinforcing fiber base material having a modified cross-section is known (for example, see Patent Document 2.), Reinforcing fibers in this way orientation is a linear, reinforcing fibers along the curved shape has not been oriented, no sufficient strength is obtained as the reinforcing fiber base material.
【0007】 [0007]
また、環形状、湾曲形状などの曲線部を一部または全体に持つ異形断面を持つ形状を得ようとする場合には、例えば、あらかじめ強化繊維に樹脂を含浸したプリプレグを細かく裁断した多数のシート状のものを、所望の形状に貼り付けていくハンドレイアップ法などが行われているが(例えば、特許文献3参照。)、ほとんどが人手による手作業となり、自動生産が困難であり、製造工程数が非常に多く、製造期間も長くかかり、廃材料も多く出るため、生産性が低いという問題があった。 Further, ring-shaped, in order to obtain a shape having a modified cross section with a curved portion such as a curved part or whole, for example, a large number of finely cut prepreg impregnated with resin in advance reinforcing fiber sheet Jo of what, although such have been made pasted go hand lay-up method into a desired shape (e.g., see Patent Document 3.), almost becomes manual manual is difficult to automate the production, manufacture the number of steps is very large, production period also take longer, since the waste material leaving many, there is a problem that the productivity is low. また、そうした場合は環状、湾曲状の強化繊維が寸断されている状態であり、連続した強化繊維による同様の構造材と比較した場合、充分な強度が得られず、しかも非常に高コストであった。 Also, if such cyclic, a state in which curved reinforcing fiber is severed, when compared to similar structural material by continuous reinforcing fibers, not sufficient strength can be obtained. Moreover there is very costly It was.
【0008】 [0008]
また、強化繊維をある一定の幅で任意の繊維配向に張設し、所望の厚みを持つように張設した後にステッチングなどによって連続して一体化して、強化繊維による基材を作り出すという技術(例えば、特許文献4参照。)が知られているが、これは基本的に一旦プリフォームの中間基材を作成した後に最終形状をつくるためのものであり、直接所望の形状を得ることは難しいので、最終形状とするためには、製造された中間基材をカットしたり、重ねたりする必要があり、非常に手間がかかり、高コストとなっていた。 A technique that is stretched in any fiber orientation at a certain width in the reinforcing fibers, such as integrated continuously by stitching after stretched to have a desired thickness, creating a substrate by reinforcing fibers (e.g., see Patent Document 4.) is known, which is for making the final shape after creating an intermediate base essentially once preform, obtaining a direct desired shape since difficult to final shape, or cut the intermediate base produced, must or overlapping, very time consuming, it has been a high cost.
【0009】 [0009]
また、プリプレグを使用した、ATL(オート・テープ・レイアップ)(またはファイバー・プレイスメントなどと)という技術(例えば、特許文献5参照。)が知られており、曲面形状をもつ大型部材などについて実際に適用されている。 Further, using the prepreg, ATL (automatic tape lay-up) (or fiber placement, etc. as) that technology (e.g., Patent Document 5 reference.) Are known, such as a large member for having a curved shape It is actually applied. この方法は航空機やロケットなどにおけるスキン部分など大型の曲面部材の製造が主であって、I型、L型、T型、ハット型などの入り組んだ異形断面を持つ形状は製造できないという問題点があった。 This method is a major production of a large curved members such as the skin portion in aircraft and rockets, I type, L-type, T-type, a problem that can not be manufactured shape with intricate modified cross-section of the hat-type there were.
【0010】 [0010]
また、強化繊維の織物による製造方法も従来から知られている。 Further, conventionally known the manufacturing method according to the fabric of reinforcing fibers. 例えば、円盤状や螺旋状などの所望の形態に織物を構成したものなどもあるが(例えば、特許文献6、7、8、9、10、11参照。)、いずれも繊維を織物にする工程を含むためコストが高くなり、織物をカットしたり、積み重ねたりなどという工数が多く、割高となっていたし、部分的に繊維の本数を細かく変更するためには非常に手間を要し、コストアップの原因となっていた。 For example, there is also such as those constituting the fabric into a desired form such as a disk shape or a spiral shape (for example, see Patent Document 6,7,8,9,10,11.), Both of the step of the fiber into a fabric cost is increased to include, or to cut the fabric, many man-hours that like or stacked, to have a more expensive, partially requires very troublesome in order to finely change the number of fibers, the cost It has been a cause of.
【0011】 [0011]
また、I型、H型、T型などの異形断面を有する強化繊維による織物も知られているが(例えば、特許文献12参照。)、織機による織物であるため、強化繊維の配向に限界があり、必要な部位、方向に簡単に繊維配向できず、しかも織物であるため強化繊維はクリンプした状態で配置されているので十分な強度が得られなかった。 Also, I-type, H-type, it is also known fabric according reinforcing fibers having a modified cross-section, such as T-type (for example, see Patent Document 12.), Since a textile by weaving, is a limit to the orientation of the reinforcing fibers There, the required site, not easy fiber orientation in the direction, moreover the reinforcing fiber for a fabric did not gain sufficient strength since it is arranged in a state of being crimped.
【0012】 [0012]
また、織物の繊維組織を変化させることによって、湾曲した構造物を製造可能な技術も知られているが(例えば、特許文献13、14参照。)、やはり織物であるために繊維がクリンプしており、強度面においても弱点があり、工数も多いために大量生産には不向きであり、実現できる形状には限界があった。 Further, by changing the fabric fibrous tissue, it is also known curved structure capable manufacturing techniques (e.g., see Patent Document 13, 14.), And the fibers are crimped in order also a textile cage, also is vulnerable in terms of strength, steps are also not suitable for mass production since large, the shape can be realized is limited.
【0013】 [0013]
また、強化繊維の組み物であるブレード基材を使用した複合材料の製造方法もある(例えば、特許文献15参照。)。 There is also a manufacturing method of the composite using a blade base which is set of reinforcing fibers (e.g., see Patent Document 15.). ブレード基材は基本的なものは交差する2方向の配向からなるために変形性を有するが、基材中に2方向以外の繊維配向をすると組み合わされた強化繊維どうしが拘束しあって変形性が損なわれるし、本来必要とされない方向の強化繊維の量も一緒に増やしてしまうことになるため、設計の自由度が低く、重量や寸法も増える結果となる。 Blade base is basic one has a deformability to become an alignment of two directions crossing, deformability reinforcing fibers each other in combination when the fiber orientation other than the two directions in the substrate are each other to restrain it is impaired, the amount of reinforcing fibers in the direction which is not originally required also that would increase with a low degree of freedom in design, resulting in more even weight and dimensions. 織物・組物・編物のいずれについても言えることであるが基材における繊維はクリンプした状態で構成されているため、強度が小さいという課題が存在し、織物を使用する場合と同じく高コストとなっていた。 Since it is true for any of the fabrics, braided, knitted fabric is composed of a state fibers were crimped in a substrate, there is a problem that the strength is small, a well costly as using fabric which was. また、時には設計に応じた強度を得られない、などという新たな課題が生じ、民間航空機への複合材料の適用は遅れがちとなっているのが現状であった(例えば、特許文献16参照。)。 Also, sometimes not obtained the intensity corresponding to the design, cause a new problem such as the application of the composite material to the commercial aircraft that delay has bee was at present (for example, see Patent Document 16. ).
【0014】 [0014]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開昭59−47464号公報【特許文献2】 JP 59-47464 JP Patent Document 2]
米国特許第5914002号明細書および図面【特許文献3】 U.S. Patent No. 5914002 Patent specification and drawings [Patent Document 3]
特開平07−081566号公報【特許文献4】 JP 07-081566 [Patent Document 4]
米国特許第5809805号明細書および図面【特許文献5】 U.S. Patent No. 5809805 Patent specification and drawings [Patent Document 5]
米国特許第6096164号明細書および図面【特許文献6】 U.S. Patent No. 6096164 Patent specification and drawings [Patent Document 6]
特開昭57−133242号公報【特許文献7】 JP-A-57-133242 JP [Patent Document 7]
特開平10−217263号公報【特許文献8】 JP 10-217263 [Patent Document 8]
特開平09−207236号公報【特許文献9】 JP 09-207236 [Patent Document 9]
特開2001−073241号公報【特許文献10】 JP 2001-073241 Publication [Patent Document 10]
特開平07−133548号公報【特許文献11】 JP 07-133548 [Patent Document 11]
特開2002−3280号公報【特許文献12】 JP 2002-3280 Publication [Patent Document 12]
特開昭57−133241号公報【特許文献13】 JP 57-133241 JP Patent Document 13]
特開昭63−120153号公報【特許文献14】 JP 63-120153 JP Patent Document 14]
特開平02−191742号公報【特許文献15】 JP 02-191742 [Patent Document 15]
特開平10−290851号公報【特許文献16】 JP 10-290851 [Patent Document 16]
特開2000−328392号公報【0015】 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-328392 Publication [0015]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
本発明は、前記の問題を解消し、強化繊維を張設し、張設された強化繊維を一体化し、しかも湾曲形状に賦形する際の設計の自由度が高く、製造時間や工数が少なく、廃材料も少ない、従来に比べて安価で繊維のクリンプが無く高密度で高強度の複合材料用ドライプリフォームとその製造方法および製造装置を提供することにある。 The present invention is to solve the above problems, stretched reinforcing fibers, integrating the reinforcing fibers is stretched, moreover curved high degree of design freedom when shaping the shape, less manufacturing time and man-hours , the waste material is small, is to provide a crimp without the composite material for dry preform high-density, high-strength and its manufacturing method and a manufacturing apparatus of a fiber is inexpensive as compared with the prior art.
【0016】 [0016]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明の複合材料用ドライプリフォームは、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群が一体化され、前記第二の強化繊維層のみで構成される部分が面外方向への変形性を有することを特徴とする複合材料用ドライプリフォームとした(請求項1)。 Composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer is stretched at least one layer on a part of an arbitrary shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, and the linear axis intersecting angles second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched into an arbitrary shape is integrated with the second portion composed only of the reinforcing fiber layer is in the out-of-plane direction and a composite material for dry preform and having a deformability (claim 1).
【0017】 [0017]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームは、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成され、前記第一の強化繊維層および前記第二の強化繊維層が占める範囲を増減させることにより厚みを変化させたことを特徴とする請求項1に記載の複合材料用ドライプリフォームとした(請求項2)。 The composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, the straight line configured into any shape at an angle that intersects the axis by the second reinforcing fiber layer in which a plurality layers stretched, thickness by increasing or decreasing the first reinforcing fiber layer and the second range occupied by the reinforcing fiber layer and a composite material for dry preform as claimed in claim 1, characterized in that varying (claim 2).
【0018】 [0018]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームは、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群が、ステッチング、ニッティング、ニードルパンチのいずれかの方法によって一体化されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の複合材料用ドライプリフォームとした(請求項3)。 The composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, the straight line the second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the axis, are integrated stitching, knitting, by any of the methods needle punching and a composite material for dry preform as claimed in claim 1 or claim 2, characterized in (claim 3).
【0019】 [0019]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームは、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群が、熱融着樹脂によって一体化されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の複合材料用ドライプリフォームとした(請求項4)。 The composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, the straight line the second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the axis, according to claim 1 or claims characterized in that it is integrated by heat fusion resin and a composite material for dry preform as claimed in claim 2 (claim 4).
【0020】 [0020]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームの製造方法は、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を一体化させる工程と、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させる工程と、前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とする工程とを有することを特徴とする複合材料用ドライプリフォームの製造方法とした(請求項5)。 The method of producing a composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape a step of integrating the second has been reinforced fiber group composed of a reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, said first reinforcing fiber layer and a second a step of bending the reinforcing fiber group consisting of reinforcing fiber layer on the same radius, the steps of a curved shape having a second deformed in an out-of-plane direction of the portion constituted by only the reinforcing fiber layer modified cross-section and as the manufacturing method of the composite material for dry preform and having a (claim 5).
【0021】 [0021]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームの製造方法は、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上多列張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層多列張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を一体化させ、前記第一の強化繊維層を構成する強化繊維の長さを変化させずに任意の形状に変形させ、かつ前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とすることを特徴とする請求項5に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法とした(請求項6)。 The method of producing a composite material for dry preform of the present invention, a first reinforcing fibers multi-row stretched at least one layer on a part of an arbitrary shape in parallel to the linear axis, which is set appropriately in an arbitrary shape a layer, are integrated second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers multiple rows stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, constituting the first reinforcing fiber layer it is deformed into an arbitrary shape without changing the length of the reinforcing fibers, and a curved shape having a second deformed in an out-of-plane direction of the portion constituted by only the reinforcing fiber layer modified cross-section was method of producing a composite material for dry preform as claimed in claim 5, wherein (claim 6).
【0022】 [0022]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームの製造方法は、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を、ステッチング、ニッティング、ニードルパンチのいずれかによって一体化し、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させ、第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法とした(請求項7)。 The method of producing a composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape the second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, integral stitching, knitting, either by needle punching, wherein a first reinforcing fiber layer and reinforcing fiber group composed of the second reinforcing fiber layer is curved on the same radius, the second modified cross-section a portion constituted by deforming out-of-plane direction by only the reinforcing fiber layer was method of producing a composite material for dry preform as claimed in claim 5 or claim 6, characterized in that a curved shape having (claim 7).
【0023】 [0023]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームの製造方法は、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を熱融着樹脂によって一体化させ、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させ、かつ前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法とした(請求項8)。 The method of producing a composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape the second has been reinforced fiber group composed of a reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis are integrated by heat fusion resin, said first reinforcing fiber layer and a second reinforcing fiber group consisting of reinforcing fiber layer is curved on the same radius, and the deformed in an out-of-plane direction of the portion constituted by only the second reinforcing fiber layer to a curved shape having a modified cross section by it was method of producing a composite material for dry preform as claimed in claim 5 or claim 6, characterized in (claim 8).
【0024】 [0024]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームの製造方法は、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を一体化させ、前記第一の強化繊維層を構成する強化繊維の長さを変化させずに任意の形状に変化させ、かつ前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状としたものを複数個組み合わせて任意の強化繊維配向とすることを特徴とする請求項5に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法とした(請求項9)。 The method of producing a composite material for dry preform of the present invention comprises a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape , intersect the linear axis angle are integrated second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched arbitrary shape, the reinforcing fibers constituting the first reinforcing fiber layer is changed to any shape without changing the length, and a plurality combining those portions configured to a curved shape having a modified cross-section by deforming out-of-plane direction by only the second reinforcing fiber layer was method of producing a composite material for dry preform as claimed in claim 5, characterized in that any reinforcement fiber orientation Te (claim 9).
【0025】 [0025]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明に係る複合材料用ドライプリフォーム(以下ドライプリフォームと記す)とその製造方法および製造装置の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the composite material for dry preform according to the present invention (hereinafter referred to as the dry preform) and the embodiment of the manufacturing method and manufacturing apparatus will be described with reference to the drawings.
【0026】 [0026]
図1は本発明によって製造されるドライプリフォームの典型的な形状を図示したものである。 Figure 1 illustrates the typical shape of the dry preform produced by the present invention. 図1に示されたドライプリフォーム1は、L型断面を持った湾曲形状を有するもので、後述するL型断面を持った湾曲形状を有する強化繊維群5と強化繊維群6とを一体化して製造されている。 Dry preforms 1 shown in Figure 1, those having a curved shape having a L-shaped cross section, and integrating the reinforcing fiber group 6 and the reinforcing fiber group 5 having a curved shape having an L-shaped cross section to be described later It has been produced. その製造方法を以下に説明する。 Explaining the manufacturing method below. なお、本発明においては、図1に示されたようなL型断面を持った湾曲形状の他に、略U型、I型、Z型、T型などの異形断面を有し、かつ湾曲形状を有するドライプリフォームを製造することが可能である。 In the present invention, in addition to the curved shape having a L-shaped cross section as shown in FIG. 1, a substantially U-shape, I-type, Z-type, a modified cross-section, such as T-type, and a curved shape it is possible to produce a dry preform with.
【0027】 [0027]
図2は、図1に示すドライプリフォーム1における、直線軸2に平行して張設された強化繊維層aと直線軸2と交わる角度で張設された強化繊維層bの配置を簡略に示すと共に、その製造方法についての概略を示した斜視図である。 2, in the dry preform 1 shown in Figure 1, schematically illustrating the placement of stretched been reinforcing fiber layer b at an angle intersecting the reinforcing fiber layer a and the linear axis 2 which is stretched in parallel to the linear axis 2 together is a perspective view showing an outline of a method for producing the same. 図2(A)は強化繊維層aおよび強化繊維層bによって構成される平面状の強化繊維群3を図示している。 FIG. 2 (A) illustrates the reinforcing fiber group 3 planar constituted by reinforcing fiber layers a and reinforcing fiber layer b. 図2(A)において強化繊維層aは直線軸2に対して平行に強化繊維を配向、張設されているために長手方向への変形性を有しない。 Reinforcing fiber layer a in FIG. 2 (A) having no deformation of parallel oriented reinforcing fibers with respect to the linear axis 2, the longitudinal direction because it is stretched. そもそも強化繊維層aのような配向の強化繊維は直線軸2の方向に対する強度を得るためのものであるため、直線軸2の方向へは変形しない性質を持っている。 First place for the reinforcing fiber orientation, such as reinforcing fiber layer a is for obtaining the strength against the direction of the linear axis 2, it has a non-deformable properties in the direction of the linear axis 2. また強化繊維層bは必要とする強度に合わせた繊維配向に張設されたものであって、これら強化繊維の配向角度は直線軸2に対して0°<θ<180°の範囲で設けられるのが望ましい。 Also be one reinforcing fiber layer b is that stretched fiber orientation to match the intensity required, the orientation angle of these reinforcing fibers are provided in a range of relative linear axis 2 0 ° <θ <180 ° It is desirable. この構成による強化繊維層bは直線軸2の方向に対して変形する性質を有する。 Reinforcing fiber layer b in this configuration has the property of deformation with respect to the direction of the linear axis 2. 本発明の発明者らは上記に示したような強化繊維層aおよび強化繊維層bの変形に関する性質の違いに着目した。 The inventors of the present invention focused on the difference of the properties on deformation of the reinforcing fiber layer a and the reinforcing fiber layer b as indicated above.
【0028】 [0028]
上記の強化繊維層aおよび強化繊維層bの性質によれば、強化繊維層aと強化繊維層bの両方が配置されている強化繊維群3全体は図2(B)に図示する強化繊維群4のように平面を同一半径上に変形させることが可能である。 According to the nature of the reinforcing fiber layer a and the reinforcing fiber layer b of the reinforcing fiber group entire reinforcing fiber group 3 both are arranged in the reinforcing fiber layer b and the reinforcing fiber layer a is illustrated in FIG. 2 (B) the plane as 4 can be deformed on the same radius. そのように変形させられた強化繊維群4において、強化繊維層bのみによって占められる部分はさらに面外方向の変形性を有しているため、図2(C)に図示されている強化繊維群5のような略円筒形状に鍔状のフランジが付いたような形状が得られる。 So in reinforcing fiber group 4 were obtained deformed, since the portion occupied by only the reinforcing fiber layer b further has out-of-plane direction of the deformability, reinforcing fiber group depicted in FIG. 2 (C) shape as with the flange of the flanged in a substantially cylindrical shape, such as a 5 is obtained. 図2(C)に図示されている強化繊維群5は、略円筒形状の面に強化繊維層aが配置され、それに付属した鍔状部分に強化繊維層bが配置されている。 Reinforcing fiber group 5 depicted in FIG. 2 (C), is arranged reinforcing fiber layer a on the surface of substantially cylindrical shape, it is arranged reinforcing fiber layer b to flanged portion that come with it.
【0029】 [0029]
図2(D)は図2(C)に図示した強化繊維群5と強化繊維層aの配置が直線軸2に対して対称に配置されている強化繊維群6を示している。 Figure 2 (D) is a reinforcing fiber group 5 illustrated arrangement of the reinforcing fiber layer a shows the reinforcing fiber group 6 are arranged symmetrically with respect to linear axis 2 in FIG. 2 (C). すなわち、この強化繊維群6は、略円筒形状の面に強化繊維層bが配置され、それに付属した鍔状部分に強化繊維層aが配置されている。 That is, the reinforcing fiber group 6 is arranged reinforcing fiber layer b on the surface of substantially cylindrical shape, the reinforcing fiber layer a is arranged on flanged portion that come with it. このような強化繊維群5と強化繊維群6を合わせて使用し、一体化することで、図1に示すような繊維配向を持ったドライプリフォーム1が得られる。 Such reinforcing fiber group 5 and the combined reinforcing fiber group 6 using, by integrating, dry preform 1 having a fiber orientation as shown in FIG. 1 can be obtained. 従来、図1に示すような、異形断面を有しかつ湾曲した形状を持ち、基材全面に軸方向の強化繊維が配置されたドライプリフォーム1を製造するためには、プリプレグ材、クロス材、ニット材、ブレード材などを使用するために非常な手間を要し、充分な強度を実現するためのドライプリフォーム1の製造は高コストであり、困難を伴っていたが、本発明においては強化繊維の配向を工夫したドライプリフォーム1を得ると共に、製造方法および製造装置を工夫することによって工程を簡略化し、直線軸2に平行して張設された強化繊維層aが配置されているために高強度化、低コスト化を実現した。 Conventionally, as shown in FIG. 1, has a modified cross-section and has a curved shape, in order to produce a dry preform 1 reinforcing fibers in the axial direction is disposed on the substrate whole surface, a prepreg material, cloth material, knit materials, requires enormous labor for the use of such a blade member, the manufacture of dry preforms 1 for realizing sufficient strength is high cost, it had with difficulty, reinforcing fibers in the present invention with obtaining the dry preform 1 was devised orientation simplifies the process by devising the manufacturing method and apparatus, high for the reinforcing fiber layer a which is stretched in parallel to the linear axis 2 is arranged strength was achieved cost reduction.
【0030】 [0030]
図2に図示した強化繊維群3〜6は、本発明においては図2(A)のような平面の状態で一体化されるのが作業性の点から見てもっとも望ましい。 Reinforcing fiber group illustrated in FIG. 2 3-6, most desirable from the viewpoint of workability are integrated in a planar state as shown in FIG. 2 (A) in the present invention. 図2(A)〜図2(C)の状態の強化繊維群3〜6をミシンによるステッチングを施して一体化する場合の具体的なステッチング例としては、図3に図示するような形態が挙げられる。 Specific stitching example of integrating the reinforcing fiber group 3-6 state is subjected to stitching by sewing machine of FIG. 2 (A) ~ FIG 2 (C), the form as shown in FIG. 3 and the like. 図3(A)は図2(A)の強化繊維群3に対してステッチングした部位の状態、図3(B)は図2(B)の強化繊維群4に対してステッチングした部位の状態、図3(C)は図2(C)の強化繊維群5に対してステッチングした部位の状態を表わしている。 3 (A) is the site of stitched against reinforcing fiber group 3 shown in FIG. 2 (A) state, FIG. 3 (B) sites were stitched against reinforcing fiber group 4 shown in FIG. 2 (B) state, FIG. 3 (C) shows a state of the site and stitching against reinforcing fiber group 5 of FIG. 2 (C). この場合のステッチングに用いられる繊維dとしては、炭素繊維やアラミド繊維、ポリエステル繊維など適用できる種類の繊維ならどの種類でも使用できる。 As the fibers d used in the stitching of the case, carbon fibers or aramid fibers, can also be used in any type if the type of fiber that can be applied and polyester fibers. ステッチング自体の形態としては、図3に図示したような直線的な縫い方でも良いが、所望するドライプリフォームの厚みが厚い場合や変形の度合いが大きい場合などは、縫製加工技術として一般に知られている伸縮性を持った図4に示すようなジグザグ状のステッチングなどを採用することもできる。 The form of the stitching itself, may be a linear sewing as shown in FIG. 3, such as when the degree of the case is thicker or deformation of the dry preform desired large, commonly known as sewing processing techniques etc. may also be adopted in which elastic zigzag stitching as shown in FIG. 4 that has. 機械によるステッチングやニッティングは効率良く、規則正しく強化繊維群を一体化できる方法であり、強化繊維群を一体化する工程を簡便かつ迅速にするための有効な手段の一つである。 Machine according stitching or knitting is efficient, a method can be integrated regularly reinforcing fiber group, which is one of the effective means for the simple and rapid step of integrating the reinforcing fiber group. また、図2(A)の強化繊維群3に対してニードルパンチを施すことによっても同様に効率良く一体化工程を行うことができる。 Further, it is possible to perform efficiently integrated process as well by applying the needle punch against reinforcing fiber group 3 in FIG. 2 (A). また、図2(A)の状態で熱融着樹脂を使用し、ホットプレスを行い一体化させる方法も可能である。 Further, by using the heat-sealing resin in the state of FIG. 2 (A), a method of integrating subjected to hot pressing it is also possible. 強化繊維群に熱融着樹脂を含ませる方法としては、繊維状の熱融着樹脂を強化繊維と引き揃えて使用することが本発明においてはもっとも一般的である。 As a method to include the thermal fusion resin to reinforcing fiber group, which is most common in the present invention is to use a heat fusion resin fibrous reinforcing fiber and pulling aligned with. この方法によっても同様に効率良く一体化工程を行うことができる。 Efficient integration step as well by this method can be performed.
【0031】 [0031]
次にドライプリフォームの製造装置について説明する。 Next, description will be given of a manufacturing apparatus of a dry preform. 図5は図2(A)の状態の強化繊維群3を製造するための強化繊維張設治具7の斜視図である。 Figure 5 is a perspective view of the reinforcing fibers Zhang 設治 device 7 for producing a reinforcing fiber group 3 in the state of FIG. 2 (A). 強化繊維張設治具7上には強化繊維の張設ピッチに応じて起立する多数のピン8が設置されている。 Large number of pins 8 are disposed on the reinforcing fiber Zhang 設治 device 7 erected in accordance with the stretched pitch of the reinforcing fiber. 図5に図示された強化繊維張設治具7に強化繊維を張設するのであるが、その一例を模式的に示したのが図6である。 Than it is stretched reinforcing fibers in the reinforcing fiber Zhang 設治 device 7 illustrated in Figure 5, but of an example thereof is schematically shown in FIG. 図6において強化繊維cはP1より張設の動作に入り、P2のピン8へと張設し、その後P3のピン8へと張設される。 Reinforcing fibers c 6 enters the operation of the stretched than P1, then stretched to pin 8 of P2, is then stretched to pin 8 of P3. その後、P3のピン8からP4のピン8へ張設し、さらにP5のピン8へと張設する。 Then, it stretched from the pin 8 of P3 to pin 8 of P4, further stretched to pin 8 of P5. このような強化繊維cの張設方法によれば、V字状を描いて強化繊維cを張設するため、図6に示すような強化繊維c1本による張設作業だけではなく、図7に図示されるように任意の張設範囲eの幅で複数本の強化繊維cを同時に張設する多列張設にて行うこともできる。 According to Zhang 設方 methods such reinforcing fibers c, for tensioning the reinforcing fibers c depict a V-shaped, not only the work of laying by reinforcing fibers c1 present as shown in FIG. 6, FIG. 7 it is also possible to perform a plurality of reinforcing fibers c the width of any stretched range e as shown by a multi-row stretched simultaneously stretched. 強化繊維cの張設範囲eは任意形状の長手方向のすべてに渡る長さのものにしても良い。 Stretched range e of the reinforcing fibers c may be those of a length over all of the longitudinal arbitrary shape. その場合に、強化繊維cの張設範囲eが長手方向の長さのうちに多数存在していても良いし、状況に応じて適宜に設定されればよい。 In that case, to stretched range e of the reinforcing fibers c may be present a number while the longitudinal length may be set as appropriate depending on the situation. このように、強化繊維の張設作業を多列化することで1本の強化繊維による張設作業よりも時間を大幅に短縮することができる。 Thus, it is possible to greatly shorten the time than the work of laying by one of the reinforcing fibers by multi-row the work of laying the reinforcing fibers. 図6および図7において図示した例は+45°方向と−45°方向という極めて典型的な繊維配向について示したが、この繊維配向角度θは0°<θ<180°の範囲で変化させることができる。 Example shown in FIGS. 6 and 7 has been described very typical fiber orientation of + 45 ° direction and the -45 ° direction, the fiber orientation angle theta can be varied in the range of 0 ° <θ <180 ° it can.
【0032】 [0032]
また、図8に示すような直線軸2に平行に配向された強化繊維cを張設する際においては、図9に図示する強化繊維張設装置を使用する。 Further, in the time of stretched reinforcing fibers c oriented parallel to the linear axis 2 as shown in Figure 8, using the reinforcing fiber tensioning device depicted in FIG. この強化繊維張設装置には、張設範囲c´の強化繊維の列数に応じた強化繊維誘導パイプ9と、それを固定し間隔を保持するためのバー10が任意形状に設定された直線軸2に対して平行に稼動する可動部分11に固定されている。 The reinforcing fibers stretched apparatus, the reinforcing fibers derived pipes 9 according to the number of columns of the reinforcing fibers in the stretched range c', bar 10 for holding a fixed interval it is set to an arbitrary shape linear It is fixed to the movable portion 11 running parallel to the axis 2. 可動部分11は駆動装置12によって動作させられて、ガイドレール13上を直線軸2の方向に移動する。 Moving parts 11 are operated by the drive unit 12 to move on the guide rail 13 in the direction of the linear axis 2. 可動部分11には強化繊維cが巻かれたボビン14を多数備えたクリール装置部15が側設されている。 Creel device unit 15 is a side set of reinforcing fibers c are provided with a large number of bobbins 14 wound on the movable portion 11. クリール装置部15より繰り出された強化繊維cはガイド16、17を通過して可動部分11が移動している間は随時強化繊維cをピン8に張設する作業を行う。 Reinforcing fibers c paid out from the creel device 15 while the movable portion 11 through the guide 16, 17 is moving to work for tensioning the needed reinforcement fibers c to pin 8. このような装置を使用することによって長手方向の強化繊維の張設作業を効率良く行うことができる。 It is possible to perform efficiently the work of laying the longitudinal direction of the reinforcing fibers by the use of such devices.
【0033】 [0033]
また、図7に図示されているような直線軸2に対して0°<θ<180°の角度を持って張設される強化繊維cは、図10に図示されるような強化繊維張設装置を使用する。 Also, 0 ° relative to the linear axis 2, such as illustrated in FIG. 7 <theta reinforcing fibers c are stretched at an angle of <180 °, the reinforcing fibers stretched as illustrated in Figure 10 using the device. この強化繊維張設装置は、ピン8の間隔に応じた強化繊維誘導パイプ9を持ち、その強化繊維誘導パイプ9を固定し、間隔を保持するためのバー10を持ち、さらに前記強化繊維誘導パイプ9とバー10を直線軸2に対して0°<θ<180°の角度を持って動作するように駆動させるための駆動装置18を備えている。 The reinforcing fibers stretched apparatus has a reinforcing fiber induction pipe 9 in accordance with the spacing of the pin 8, to fix the reinforcing fibers derived pipe 9 has a bar 10 for maintaining a gap, further the reinforcing fibers derived pipe 9 and a bar 10 includes a drive device 18 for driven to operate at an angle with respect to the linear axis 2 0 ° <θ <180 °. 駆動装置18は、例えば図11の矢印のような動作が可能であり、必要とされる強化繊維の配向を得ることができる。 Drive 18 is capable of operation as shown in the arrow in FIG. 11 for example, it is possible to obtain the orientation of the reinforcing fibers that are required. 強化繊維誘導パイプ9が図7の幅eの範囲で配置されていれば、幅eの範囲の強化繊維cを同時にピン8に張設することができる。 If reinforcing fibers derived pipe 9 is only to be arranged in a range of the width e of FIG. 7, it can be stretched over the pins 8 at the same time the reinforcing fibers c in the range of the width e.
【0034】 [0034]
また、図12においては、強化繊維張設治具7における、強化繊維層bを多列張設した際の強化繊維群における端部の様子について図示したものである。 Further, in FIG. 12 is a the reinforcing fibers Zhang 設治 member 7, shown for state of the end portion in the reinforcing fiber group when the Taretsu stretched reinforcing fiber layer b. 複数の強化繊維cを同時に張設する多列張設を行う場合には、図12(A)におけるeの範囲がピン8に張設されないなどといった事態が起こるが、こうした場合にはボビン14を張設時に回転する方向とは反対の方向へと反転させる動きを行う駆動装置を設置することによって、図12(B)のように強化繊維cを引き戻してやることができ、強化繊維cの張設作業をスムーズに進めることができる。 When performing the multi-column stretched for tensioning a plurality of reinforcing fibers c simultaneously, FIG. 12 (A) in Although the scope of e is not like such a situation occurs stretched pin 8, the bobbin 14 in such a case by installing a driving device that performs a motion to reverse in the opposite direction to the direction of rotation Zhang 設時 can'll pulled back reinforcing fibers c as shown in FIG. 12 (B), the reinforcing fiber c Zhang it is possible to proceed with the 設作 business smoothly.
【0035】 [0035]
また、直線軸2に平行に配向された強化繊維cを張設する範囲と、直線軸2に角度を持って交わるように配向された強化繊維cを張設する範囲の任意形状における面積を変化させて任意形状に傾斜部をつけることも可能である。 The change and extent to stretched reinforcing fibers c oriented parallel to the linear axis 2, the area of ​​any shape of the range stretched the oriented reinforcing fibers c so as to intersect at an angle to the linear axis 2 it is also possible to ramping portion to an arbitrary shape by. この場合はもっとも下段にくる強化繊維層をもっとも広い範囲で張設してやり、その上に張設された複数の強化繊維層が任意形状において占める割合を漸次減らしていった場合は、ほぼ連続的に厚み形状が変化したドライプリフォームが得られるし、任意形状の一部分に凸部を必要とする場合においては、その部分における強化繊維層の数を適宜の強化繊維配向にて増やしてやることによって可能となる。 In this case Shiteyari tensioned in the broadest range of the most lower to come reinforcing fiber layer, in the case where a plurality of reinforcing fiber layers is stretched over went reduced gradually the ratio in any shape thereof substantially continuously it dry preform thickness shape changes can be obtained in the case that requires a convex portion to a portion of any shape, and can by'll increase the number of reinforcing fiber layers in that portion in an appropriate reinforcing fiber orientation Become. 本発明の発明者らはこのような厚み変化の方法は、従来の方法に比較して大幅に低コスト化できることを実験によって確認した。 We method such thickness variations of the present invention was confirmed by dramatically experiments can be low cost compared to conventional methods.
【0036】 [0036]
図9および図10に図示される強化繊維張設装置を併せて使用することで、より効率良く強化繊維cの張設を行うことができる。 By using together reinforcing fibers tensioning device illustrated in FIGS. 9 and 10, it is possible to perform tensioning of more efficiently reinforcing fibers c. 本発明におけるドライプリフォーム1は、図9および図10の装置を併せて使用することによって、従来に比べて遥かに短時間のうちに良質のプリフォームを製造できることを、発明者らは実験によって確認した。 Dry preforms 1 in the present invention is confirmed by using together the apparatus of Figure 9 and 10, can be produced a preform of good quality within a much shorter time than the conventional, the inventors experimentally did.
【0037】 [0037]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明の複合材料用ドライプリフォームは、前述の如く、任意形状に適宜に設定された直線軸に平行して張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で張設された第二の強化繊維層とによってなる強化繊維群で構成されるので、前記直線軸と交わる角度で張設された第二の強化繊維層のみで構成される部分が変形性を有する複合材料用ドライプリフォームとしたので、従来に比べて簡便な工程で異形断面を持ち、湾曲した構造材料に用いられる低コストな複合材料用ドライプリフォームが得られる。 Composite material for dry preform of the present invention is stretched at an angle of intersection as described above, the first reinforcing fiber layer is stretched in parallel to the linear axis, which is set appropriately in an arbitrary shape, and the linear axis since is composed of the second reinforcing fiber group composed by the reinforcing fiber layer, a second portion composed only of the reinforcing fiber layer which is stretched at an angle intersecting the linear axis composite material having deformability since the dry preform, as compared with the conventional has modified cross-section in a simple process, low-cost composite material for dry preform for use in a curved structural material is obtained.
【0038】 [0038]
また、本発明の複合材料用ドライプリフォームの製造方法は、構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造方法において、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された強化繊維群とを一体化させる工程と、前記第一の強化繊維層を構成する強化繊維の長さを変化させずに任意の形状に変形させる工程と、かつ前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とする工程とを有することを特徴とする複合材料用ドライプリフォームの製造方法としたので、従来のように複雑な工程を経る必要が無く、低コストで高強度の複合材料用ドライプリフォー The method of producing a composite material for dry preform of the present invention is a method of manufacturing a composite material for dry preform used for structural materials, a portion of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape in the step of integrating the reinforcing fiber group of a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the first reinforcing fiber layer is stretched at least one layer and said linear axis, said first reinforcing fiber layer a step of deforming into an arbitrary shape the length of the reinforcing fibers constituting unchanged, and a portion constituted only by the second reinforcing fiber layer is deformed in an out-of-plane direction of curvature with a modified cross-section since the method of producing a composite material for dry preform, characterized in that a step of a shape, as in the prior art complex process it is not necessary to go through the dry pre Four composite material having a high strength at a low cost を簡便に得ることができる。 It is possible to obtain a conveniently. 本発明にて述べられている方法は従来困難とされていた、異形断面を有する湾曲形状を持った構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームを工業的に大量生産できる製造方法である。 Method described in the present invention has been considered conventionally difficult, it is industrially mass-produced can manufacturing method of the composite material for dry preform for use in structural materials having a curved shape having a modified cross section.
【0039】 [0039]
また、 上記の複合材料用ドライプリフォームの製造装置は、構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造装置において、前記第一の強化繊維層および前記第二の強化繊維層を張設するために、適宜に設定された一度に張設される強化繊維の本数または列数に対応した強化繊維誘導パイプと、前記強化繊維誘導パイプを固定し間隔を保持するためのバーと、前記強化繊維誘導パイプおよび前記バーを前記直線軸に沿って動作させるための駆動装置または前記バーを前記直線軸に対して角度を持って動作させるための駆動装置と、前記強化繊維誘導パイプに強化繊維を供給するためのクリール装置とを具備することを特徴とする複合材料用ドライプリフォームの製造装置としたため、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行し Further, the above-described apparatus for producing a composite material for dry preform, the apparatus for manufacturing a composite material for dry preform used for structural materials, in order the first reinforcing fiber layer and the stretched said second reinforcing fiber layer the reinforcing fibers derived pipes corresponding to the number or column number of the reinforcing fibers that are stretched at one time, which is set appropriately, and a bar for holding a fixed spacing the reinforcing fibers derived pipe, the reinforcing fibers derived pipe and a drive unit for operating with an angle drive or the bar for operating along the bar to the linear axis with respect to said linear axis, for supplying reinforcing fibers to the reinforcing fibers derived pipe for it was manufacturing apparatus of the composite material for dry preform, characterized in that and a creel device, in parallel to the linear axis, which is set appropriately in an arbitrary shape 任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された強化繊維層を非常に効率良く製造できる。 It can be produced very efficiently at least one layer stretched been reinforced fiber layers in a part of arbitrary shape.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の実施形態に係る複合材料用ドライプリフォームの概略斜視図である。 1 is a schematic perspective view of a composite material for dry preform according to an embodiment of the present invention.
【図2】(A)は図1の構成の複合材料用ドライプリフォームとなる前の状態における平面状の強化繊維群の概略斜視図、(B)は(A)の強化繊維群を同一半径上で変形させた強化繊維群の概略斜視図、(C)は(B)の強化繊維群の一部を面外方向に変形させた強化繊維群の概略斜視図、(D)は図1の形状の複合材料用ドライプリフォームを製造するために必要な(C)の強化繊維群とは対称的な強化繊維配向を持った強化繊維群の概略斜視図である。 Figure 2 (A) is a planar schematic perspective view of a reinforcing fiber group in the state before the composite material for dry preform configuration of Figure 1, (B) the same radius on the reinforcing fiber group (A) in a schematic perspective view of a reinforcing fiber group obtained by modifying, (C) is a schematic perspective view of a reinforcing fiber group a partially deformed in an out-of-plane direction of the reinforcing fiber group (B), (D) the shape of FIG. 1 of the reinforcing fiber group necessary to produce a composite material for dry preform (C) is a schematic perspective view of a reinforcing fiber group having a symmetric reinforcing fiber orientation.
【図3】(A)は図2(A)の強化繊維群に対してステッチングを施した際の概略斜視図、(B)は図2(B)の強化繊維群に対してステッチングを施した際の概略斜視図、(C)は図2(C)の強化繊維群に対してステッチングを施した際の概略斜視図である。 3 (A) is a schematic perspective view when subjected to stitching against reinforcing fiber group in FIG. 2 (A), the stitching against reinforcing fiber group (B) in FIG. 2 (B) schematic perspective view when subjected is a schematic perspective view when subjected to stitching against reinforcing fiber group of (C) FIG. 2 (C).
【図4】本発明の実施形態に係る複合材料用ドライプリフォームに対するジグザグ状のステッチングの概略平面図である。 4 is a schematic plan view of a zigzag stitching to the composite material for dry preform according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態における強化繊維張設用のピン付き治具の簡略的な斜視図である。 Figure 5 is a simplified perspective view of a pin with the jig of the reinforcing fiber tensioning in the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施形態における強化繊維張設の様子を示した簡略な平面図である。 6 is a simplified plan view showing a state of reinforced fiber stretched in the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施形態における典型的な強化繊維の張設方法を簡略に示した平面図である。 7 is a plan view Zhang 設方 method simply showing a typical reinforcing fibers in the embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施形態における典型的な強化繊維の張設方法を簡略に示した平面図である。 8 is a plan view Zhang 設方 method simply showing a typical reinforcing fibers in the embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施形態における強化繊維張設装置の簡略な側面図である。 9 is a schematic side view of the reinforcing fibers stretched apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図10】本発明の異なる実施形態における強化繊維張設装置の簡略な側面図である。 10 is a schematic side view of the reinforcing fibers stretched apparatus in a different embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施形態における強化繊維張設装置の動作方向を表した平面図である。 11 is a plan view showing an operation direction of the reinforcing fiber tensioning device according to an embodiment of the present invention.
【図12】(A)は本発明の実施形態に係る強化繊維張設治具端部における強化繊維張設の様子を表した平面図、(B)は(A)の状態から強化繊維を引き戻した強化繊維張設治具端部における強化繊維張設の様子を表した平面図である。 [12] (A) is a plan view showing a state of reinforced fiber stretched in reinforcement fibers Zhang 設治 tool end according to the embodiment of the present invention, enhancement pulled back reinforcing fibers from the state of (B) is (A) is a plan view showing a state of the reinforcing fibers stretched in the fiber clad 設治 tool end.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 複合材料用ドライプリフォーム2 直線軸3、4、5、6 強化繊維群7 強化繊維張設治具8 ピン9 強化繊維張設装置における強化繊維誘導パイプ10 バー11 可動部分12 駆動装置13 ガイドレール14 ボビン15 クリール部16、17 ガイドa 強化繊維が直線軸に平行して張設された第一の強化繊維層b 強化繊維が直線軸と交わる角度で張設された第二の強化繊維層c 強化繊維d ジグザグ状のステッチングe 強化繊維の張設範囲P1、P2、P3、P4、P5 強化繊維の張設ポイント 1 composite material for dry preform 2 reinforced in the linear axis 3,4,5,6 reinforcing fiber group 7 reinforcement fibers Zhang 設治 device 8 pin 9 reinforcing fibers stretched devices fibers derived pipe 10 bar 11 movable portion 12 drive 13 guide rail 14 bobbins 15 creel 16 and 17 guide a reinforcing fiber second reinforcing fiber layer c reinforcing fibers first reinforcing fiber layer b reinforcing fibers is stretched parallel to the linear axis is stretched at an angle intersecting the linear axis stretched range of d zigzag stitching e reinforcing fiber P1, P2, P3, P4, P5 reinforcing fibers stretched point of

Claims (9)

  1. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームにおいて、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群が一体化され、前記第二の強化繊維層のみで構成される部分が面外方向への変形性を有することを特徴とする複合材料用ドライプリフォーム。 In the composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, the straight line second reinforcing fiber layer and the reinforcing fiber group constituted by that a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the axis is integrated, the second portion composed only of the reinforcing fiber layer of plane composite material for dry preform and having a deformability in the direction.
  2. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームにおいて、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成され、前記第一の強化繊維層および前記第二の強化繊維層が占める範囲を増減させることにより厚みを変化させたことを特徴とする請求項1に記載の複合材料用ドライプリフォーム。 In the composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, the straight line configured into any shape at an angle that intersects the axis by the second reinforcing fiber layer in which a plurality layers stretched, thickness by increasing or decreasing the first reinforcing fiber layer and the second range occupied by the reinforcing fiber layer composite material for dry preform as claimed in claim 1, characterized in that varying.
  3. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームにおいて、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群が、ステッチング、ニッティング、ニードルパンチのいずれかの方法によって一体化されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の複合材料用ドライプリフォーム。 In the composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape, the straight line the second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the axis, are integrated stitching, knitting, by any of the methods needle punching composite material for dry preform as claimed in claim 1 or claim 2, characterized in.
  4. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームおいて、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群が、熱融着樹脂によって一体化されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の複合材料用ドライプリフォーム。 A first reinforcing fiber layer is stretched at least one layer on a part of an arbitrary shape in parallel Oite the composite material for dry preform used in the construction material, suitably set to be a linear axis in an arbitrary shape, claim 1 second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, characterized in that it is integrated by heat fusion resin or a composite material for dry preform as claimed in claim 2.
  5. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造方法において、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を一体化させる工程と、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させる工程と、前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とする工程とを有することを特徴とする複合材料用ドライプリフォームの製造方法。 The method of manufacturing a composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape a step of integrating the second has been reinforced fiber group composed of a reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, said first reinforcing fiber layer and a second a step of bending the reinforcing fiber group consisting of reinforcing fiber layer on the same radius, the steps of a curved shape having a second deformed in an out-of-plane direction of the portion constituted by only the reinforcing fiber layer modified cross-section method of producing a composite material for dry preform and having a.
  6. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造方法において、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上多列張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層多列張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を一体化させ、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させ、前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とすることを特徴とする請求項5に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法。 The method of manufacturing a composite material for dry preform used in the structural material, the first reinforcing fibers multi-row stretched at least one layer on a part of an arbitrary shape in parallel to the linear axis, which is set appropriately in an arbitrary shape a layer, are integrated second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers multiple rows stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, said first reinforcing fiber layer and the the reinforcing fiber group composed of two of the reinforcing fiber layer is curved on the same radius, that a portion constituted only by the second reinforcing fiber layer to a curved shape having a modified cross-section by deforming out-of-plane direction method of producing a composite material for dry preform as claimed in claim 5, characterized.
  7. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造方法において、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を、ステッチング、ニッティング、ニードルパンチのいずれかによって一体化し、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させ、第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法。 The method of manufacturing a composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape the second reinforcing fiber group constituted by the reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis, integral stitching, knitting, either by needle punching, wherein a first reinforcing fiber layer and reinforcing fiber group composed of the second reinforcing fiber layer is curved on the same radius, the second modified cross-section a portion constituted by deforming out-of-plane direction by only the reinforcing fiber layer method of producing a composite material for dry preform as claimed in claim 5 or claim 6, characterized in that a curved shape with.
  8. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造方法において、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を熱融着樹脂によって一体化させ、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させ、前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状とすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法。 The method of manufacturing a composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape the second has been reinforced fiber group composed of a reinforcing fiber layer in which a plurality of layers stretched in an arbitrary shape at an angle intersecting the linear axis are integrated by heat fusion resin, said first reinforcing fiber layer and a second reinforcing fiber group consisting of reinforcing fiber layer is curved on the same radius, to a curved shape having a second deformed in an out-of-plane direction of the portion constituted by only the reinforcing fiber layer modified cross-section composite material for the production method of a dry preform as claimed in claim 5 or claim 6, characterized in.
  9. 構造材料に用いられる複合材料用ドライプリフォームの製造方法において、任意の形状に適宜に設定された直線軸に平行して任意形状の一部に少なくとも一層以上張設された第一の強化繊維層と、前記直線軸と交わる角度で任意の形状に複数層張設された第二の強化繊維層とによって構成された強化繊維群を一体化させ、前記第一の強化繊維層および第二の強化繊維層からなる強化繊維群を同一半径上に湾曲させ、前記第二の強化繊維層のみにて構成される部分を面外方向に変形させて異形断面を有する湾曲形状としたものを複数個組み合わせて任意の強化繊維配向とすることを特徴とする請求項5に記載の複合材料用ドライプリフォームの製造方法。 The method of manufacturing a composite material for dry preform used for structural materials, a first reinforcing fiber layer which is at least one layer stretched part of any shape in parallel to appropriately set the straight lines axis in an arbitrary shape , the second reinforcing fiber layers and are integrated reinforcing fiber group constituted by the first reinforcing fiber layer and a second reinforcing fibers multilayer stretched into a desired shape at an angle intersecting the linear axis the reinforcing fiber group comprising a layer is curved on the same radius, by combining a plurality of those portions configured to a curved shape having a modified cross-section by deforming out-of-plane direction by only the second reinforcing fiber layer composite material for the production method of a dry preform as claimed in claim 5, characterized in that any reinforcement fiber orientation.
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