JPH03281233A - 三次元織物複合材料のマトリックス硬化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、三次元織物複合材料のマトリックスを硬化す
る方法及びその装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、三次元織物をマトリックスで結合することにより
複合材料を成形する場合には、予め三次元織物を製織し
た後に、その繊維や繊維束間にマトリックスを充填し、
このマトリックスの硬化によって上記繊維やｍ維束を結
合しているのが通例である。しかしながら、このような
方法によって複合材料を形成すると、製織した三次元織
物にマトリックスを均等に含浸させること、及びこの含
浸させたマトリックス全体を均一に硬化することが困難
である。

即ち５例えば、製織した三次元織物にマトリックスを含
浸させて加熱または冷却により硬化させる場合に、製織
した三次元織物の中心部までマトリックスを均一に含浸
させること、及びこのマトリックスの周辺部と中心部分
の温度を均等化することは非常に困難であり、またマト
リックスの硬化に際して複合材料内部で熱が発生するよ
うな場合には、複合材料の中心部分の熱が散逸し難く、
全体的に温度が不均一になり、それに伴う硬化収縮や熱
歪により硬化したマトリックス中に多数のクラックが発
生するという問題があった。

この問題を解決するために、三次元織物を製織しながら
マトリックスを硬化することが考えられるが、三次元織
物においては経方向糸条が多数林立しているために、マ
トリックスに硬化のためのエネルギーを与えることが困
難である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、三次元織物を製織しながらマト
リックスを硬化させるマトリックスの硬化方法及びその
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明のマトリックス硬化方
法は、繊維集合体よりなる糸条をマトリックスで結合し
たロッドまたは上記糸条の多数を平行に保持した経方向
強化材群に、これと相互に直交する２方向から同様のロ
ッドまたは糸条からなる緯方向強化材群を挿入して製織
する三次元織物を、その製織過程においてマトリックス
を硬化させて三次元織物複合材料とする方法であって、
上記経方向強化材群を、各経方向強化材が通る多数の孔
を有し、経方向強化材群に対して斜めに配設した経方向
ガイドで保持し、製織中の上記三次元織物のマトリック
ス含浸部に、硬化用エネルギー源から放射されるエネル
ギービームを、上記経方向ガイドで反射させて照射する
ことを特徴とするものである。

また、本発明のマトリックス硬化装置は、繊維集合体よ
りなる糸条をマトリックスで結合したロッドまたは上記
糸条の多数を平行に保持した経方向強化材群に、これと
相互に直交する２方向から同様のロッドまたは糸条から
なる緯方向強化材群を挿入して製織する三次元織物を、
その製織過程においてマトリックス硬化させて三次元織
物複合材料とする装置であって、上記経方向強化材群を
保持するための経方向ガイドを、各経方向強化材が通る
多数の孔を有するものとして、経方向強化材群に対して
斜めに配設し、上記経方向強化材群の側方に、上記経方
向ガイドで反射させてマトリックス含浸部にエネルギー
ビームを照射させる硬化用エネルギー源を設けたことを
特徴とするものである。

［作　用］ 硬化用エネルギー源から放射されたエネルギービームは
、経方向強化材群を保持する経方向ガイトで反射し、製
織中の三次元織物のでトリツクスに照射してマトリック
スを硬化させ、これによって＝−Ｓ次元織物複合材料が
形成される。

したがって、製織後の三次元織物にてトリ・・ノクスを
含浸させて硬化する場合とは異なり、マトリンクズが三
次元織物に均一に含浸されかつ均等に硬化するために、
クラック等の発生がないので、三次元織物複合材料の強
度を向上させることができる。

この場合、経方向ガイドによってエネルキービームを反
射させるので、硬化用エネルギー源を多数の経方向強化
材が林立している経方向強化材群の側ブｊに設置できる
ばかりでなく、エネルギーヒームを反ｑ］させるための
別個の部旧を設ける必要がない。

［￥施例］ 、ｋ　Ｑ明において三次元織物の製造に使用する強化材
としては、例辷ば炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維
等の高強度の繊維の多数を同一方向に向けたｍｕ集合体
をマトリックスで結合してロフト化したもの、或いは」
−記繊雌集合体よりなる糸条が用いられる。

また上記マトリツクスとしては、エポキシ樹脂、フェノ
−ＩＬ／樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、アク
１）ル樹脂、ナイロン、ＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂、あ
るいは金属材料、セラミ・・、クズ、カラス等の無機質
材料を用いることができる。

第１図は、−ヒ記ロッドまたは糸条よりなる強化材によ
って製織した三次元織物のでトリンクスを硬化させる装
置の−・例を示している。

この装置においては、機枠１に、三次元織物複合材料を
保持するための保持手段２と、該保持手段２を往復動き
せる駆動手段（図示省略）と、経方向強化材１０の多数
が複数行、複数列所要の間隔で配列された経方向強化材
群１１を保持するための経方向カイ１−１と、経方向強
化材群１１の間に、平行に配設し・た所要長さの緯方向
強化材１２の多数を相１４１に直交する２方向から挿入
するための２個の挿入手段４．４　　＜一方のみ図示）
と、製織した三次元織物を囲繞する周壁５と、該周壁５
の開［］部に三方向の強化材１０，１２．１２を結合す
るマトリツクスと１７パＣの液状の樹脂を供給する供給
装置６と、経方向強化材群１１の側方に設置した、Ｘ線
、赤外線、紫外線その他の各種光源等の硬化用エネルギ
ー源７と、該硬化用エネルギー源７から放射されるエネ
ルギーヒームをｑＩ：行にするだめの屈折装置８とを備
えている。

上記挿入手段４，４は、所要の長さに切断された多数の
緯方向強化材１２を多数列、かつ多数段収納し・たロッ
トマカシン１５と、この緯方向強化材１２を経方向強化
材群１１の間隙内に挿入させる往復動可能な多数の抑圧
部材１６を備え、各挿入手段４は、交々−に動作し４ｇ
方向強化材１２の多数を経方向強化材群１１間に挿入す
るものて、保持手段２は、挿入手段４，４による製織の
進行に伴って下降する。

また、経方向力・イド３は、各経方向強化材］０を通ず
ための多数の孔３ａ、　　・・を有しく第２図参照）、
経方向強化材群１１に対して傾斜させて設置されており
、挿入手段側の面か、エネルキーヒームを反射して液状
の樹脂に照射するための反射面として構成されている。

上記実施例は、２個の挿入手段４，４か、平行に配設さ
れた多数の経方向強化材１０間に、緯方向強化材１２の
多数を直交する２方向から交互に挿入することによって
三次元織物か製織され、製織の進行に伴って保持手段２
か順次下降する。

上記緯方向強化材１２の挿入時、または挿入後に供給装
置６から強化材結合用の液状の樹脂力）供給され、この
液状の樹脂は、硬化用エネルギーａ７から放射され、経
方向ガイド３て反射して照射されるエネルキーヒームに
よって硬化する。

したがって、三次元織物に液状の樹脂を均一に含浸させ
ることができるばかりでなく、多数の経方向強化材１０
が林立していても、供給した液状樹脂をその都度硬化で
きるので、液状樹脂の不均一な硬化によるクラック等の
発生がなく、これによって強度の大きい三次元織物複合
体を得ることができる。

さらに、経方向強化材群１１を保持する経方向ガイド３
をエネルギービームの反射面としたので、エネルギービ
ームを反射させるための別個の構成を付設する必要がな
いので、装置を小型化することができる。

なお、上記実施例は、製織した三次元織物に三方向の強
化材結合用の液状樹脂を供給しているが、ロッドにより
製織した場合には、ロッド自体に含浸させたマトリック
スによって三方向の強化材を結合することができる。

１ ［発明の効果コ 本発明の三次元織物複合材料におけるマトリックス硬化
方法は、三次元織物を製織しなからマトリックスを硬化
させるので、マトリックスを均一に含浸させなから硬化
することができ、これによってクラック等の発生を防止
できるので、強度の大きい三次元複合材料を得ることか
できる。

また、本発明のマトリックス硬化装置は、経方向ガイド
をエネルギービームの反射体としたことにより、多数の
経方向強化材が林立していても、経方向強化材群の側方
に設置した硬化用エネルギー源から所望の照射面にエネ
ルギービームを照射できるばかりでなく、反射のための
特別な部材を必要としないので、装置を全体として小型
化することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はマトリックス硬
化装置の断面図、第２図は経方向ガイ　２ ドの部分平面図である。 ３　　ＩＩ経方向ガイド、　　３ａ・ ７　・硬化用エネルギー源、 ｌＯ・・経方向強化材、 １１・・経方向強化材群、 １２・・緯方向強化材。 ・孔、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維集合体よりなる糸条をマトリックスで結合した
   ロッドまたは上記糸条の多数を平行に保持した経方向強
   化材群に、これと相互に直交する２方向から同様のロッ
   ドまたは糸条からなる緯方向強化材群を挿入して製織す
   る三次元織物を、その製織過程においてマトリックスを
   硬化させて三次元織物複合材料とする方法であって、 上記経方向強化材群を、各経方向強化材が通る多数の孔
   を有し、経方向強化材群に対して斜めに配設した経方向
   ガイドで保持し、 製織中の上記三次元織物のマトリックス含浸部に、硬化
   用エネルギー源から放射されるエネルギービームを、上
   記経方向ガイドで反射させて照射する、 ことを特徴とする三次元織物複合材料のマトリックス硬
   化方法。 ２、繊維集合体よりなる糸条をマトリックスで結合した
   ロッドまたは上記糸条の多数を平行に保持した経方向強
   化材群に、これと相互に直交する２方向から同様のロッ
   ドまたは糸条からなる緯方向強化材群を挿入して製織す
   る三次元織物を、その製織過程においてマトリックスを
   硬化させて三次元織物複合材料とする装置であって、 上記経方向強化材群を保持するための経方向ガイドを、
   各経方向強化材が通る多数の孔を有するものとして、経
   方向強化材群に対して斜めに配設し、 上記経方向強化材群の側方に、上記経方向ガイドで反射
   させてマトリックス含浸部にエネルギービームを照射さ
   せる硬化用エネルギー源を設けた ことを特徴とする三次元織物複合材料のマトリックス硬
   化装置。