JPH04501389A - 複合構成部分の製造法 - 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】 複合構成部分の製造法 本発明は、前製作されたコアを、該コアの表面に沿って案内された補強繊維と共 に所定の型に通して案内し、前記補強繊維を前記コアの表面に当て付けて複合構 成部分を製造する方法に関する。

このような方法は、軽量の支持コアと繊維強化された外被とを有する複合異形成 形体を製造するために知られており、この場合、繊維は複合異形成形体の長手方 向に向けられている。

西ドイツ国特許出願公開第３４１３６０１号明細書に基づいて公知のこのような 方法では、前製作された支持コアが、その表面に沿って案内された補強ストラン ドと共に型通路に導入され、この場合、この型通路の手前または背後で繊維が合 成樹脂を含浸され、引き続き連続的な運転において硬化が型通路で行なわれる。

この場合、前記合成樹脂が支持コアの表面と結合される。この方法は、表面に沿 って配向された繊維を有する縦長の複合異形成形体を製造するための極めて廉価 な方法である。

しかしながら、変化する横断面積を有する縦長の構成部分においては前記公知の 方法を用いることができず、このことは特に型通路が固有の横断面積に合わせて 構成されているのでなおさらのことである。

本発明の課題は、冒頭で述べたような方法を改良して、変化する横断面積を有す る構成部分も製造可能となるような方法を提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１の特徴部に基づいて解決される。

弾性的なダイヤフラムは、延伸可能でかつ収縮可能な型を形成しており、この型 は構成部分の各横断面積に自動的に適合する。これによって、装置技術的に極め て単純な構成を使用して長手方向に向いた繊維から成る外被を備えた不規則なジ オメ）　ＩＪの複合構成部分を製造することのできる方法が提供される。

さらに、この方法は連続的に可能となる方法経過の理由で、ロンド状の不規則な 構成部分を大量生産するために最良に適している。

マトリックス材料の導入は使用ケースに応じて補強繊維に対する含浸または前製 作されたコアに対するマトリックス材料の被着によって行なうことができる。

マトリックス材料としては、室温で凝固するような樹脂が使用されると有利であ る。これによって特に複雑な形状を有する構成部分において、繊維が滑脱してし まうか、またはコアから離れてしまうことが阻止される。

硬化は、ダイヤフラムに続いて設けられた加熱装置によって行なわれると有利で ある。しかし当然ながら、長手方向繊維を被覆されたコアを別個の加熱装置に持 ち込むことも可能である。

多くの場合、複合構成部分をホットプレス装置で後処理することが有利になる。

この場合、複合材料が最終形状にもたらされると同時に、マトリックス材料が硬 化させられる。

内 本発明による方法は、骨メ挿入インブラントを製造するため、特にたとえば、関 節インブラントのためのシャンク状のインブラント部分を製造するために特に適 している。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

第１Ａ図は、本発明による方法の第１区分を実施するために使用される装置部分 を示しておシ、第１Ｂ図は、本発明による方法の別の区分を実施するために使用 される装置部分を示しており、第１Ｃ図は、本発明による方法によって製造可能 なロンド状の複合体を繊維ストランドの分断後の状態で示す縦断面図であシ、 第１Ｄ図は第１Ｃ図に示した複合構成部分の後処理例を示しておシ、 第２図および第３図は、本発明を実施する際に使用される各１つの装置部分を示 している。

以下に、本発明による方法を股関節体内プロスチーシスのシャンクの製造との関 連で説明する。このようなシャンクとは、別の骨ｉ挿入インブラントまたはその 他の使用分野に基づいた構成部分と同様に、「変化する横断面積を有する複合構 成部分」の１つである。

このような複合構成部分は長手方向で見て真直ぐに形成されているか、または曲 げられていてよい。

このような構成部分の本発明による製造法においては、前製作されたコア１に外 被２が備えられる。この外被は補強繊維３から成っており、この補強繊維は長手 方向でコア１の周囲に分配される。個々の補強繊維３の数および横断面積は、各 使用ケースや構成部分の形成したい応力に応じて設定される。

コア１は原理的にはいかなる材料から製造されていてもよい。このコアの構成も 各使用ケースに応じて設定される。

コアが硬化可能な材料から成る場合、前製作されたコア１は一般に硬化させられ た形で、補強繊維３の被覆プロセスに施される。しかし必要に応じて、たとえば 複合構成部分の最終輪郭をあとから熱／圧力処理によって導入したい場合には、 完全には硬化していないコア１を使用することも可能である。それと同時にこの ことはコアと繊維との接着結合を改善するためにも役立つ。

コアはその製作後に所定の形状、つまシ複合構成部分の＃ｘ’；ｔｔｖ最終形状 に充分に相当している輪郭を有しているが、しかじ外被２の厚さの分だけ減径さ れた外寸法および横断面寸法を有しているような形状を有している。

補強線維３はマガジン６０で、エンドレス形状でロールに巻き取られている。第 １Ａ図に示したように補強線維３には、マトリックス材料を有する含浸装置８が 配属されておシ、補強繊維３はとの含浸装置を通って案内される。第１Ｂ図に示 したように、コア１は補強繊維３と共に弾性的なダイヤフラム１４の開口１５を 通って案内され、この場合、補強線維３はコア１の長手方向に沿ってこのコアの 表面に載置される。第１のコア１をダイヤフラム１４に通した後に、繊維を分断 することなく別のコア１が導入される。

このような過程は大量生産の目的で機械化することができる。すなわち第１Ａ図 に示したように、前製作されたコアがマガジン４にストックされ、このマガジン からたとえばロボット５の自動的に駆動されるグリッパ６によって被覆装置にま で案内される。

被覆過程自体は装置技術的に極めて単純な手間で行なわれ、この場合、必要性に 応じて付加的な装置、たとえば加熱装置１１および冷却装置１６を簡単に取シ付 けることができる。

第１Ｂ図に示したように、ダイヤフラム１４への進入前に加熱装置１１が設けら れておシ、この加熱装置によって補強繊維３のマトリックス材料を活流動性にな るまで加熱することがアきる。必要に応じて、繊維ガイドの内側にシールド１２ が設けられ、これによシコ７１に対する熱放射が回避される。ダイヤフラム１４ は支持フレーム固定のリング１３によって簡単に保持される。繊維３の送シ方向 で見てダイヤフラム１４の後方に冷却装置１６が示されている。

補強繊維３は原則的にコア１への被覆時に全て同時にかつ伺々に規定の送シ速度 でマガジン７のロールから引出されて、場合によっては含浸装置８を通って案内 される。この場合に補゛強繊維はコア１の周囲に分配されて案内されている。こ のためには、第２図に詳しく示したリング９が設けられている。このリングは相 応する数の糸通しアイ１０を備えており、これらの糸通しアイはリング９に規則 的な間隔をおいて分配されている。糸通しアイ１０を通って単数または複数の繊 維を同時に案内することができる。

ダイヤフラム１４は拡張時にホッパ状の案内開口１５を形成して、補強繊維３に 均一に当接する。この場合、補強繊維３が、ダイヤフラム１４を通って案内され る前にマトリックス材料を含浸されている場合には、過剰のマトリックス材料が かき取られ、こうして生じた縁層の表面が平滑にされる。マトリックスに関して は、一般に各使用に応じた材料が使用される。コアにおけるもしくはコアからの 線維の滑脱または引離れを充分に阻止するためには、室温よシも上の温度で軟質 ないし液状となって、室温で既に凝固してしまうような熱系が提案される。これ によって繊維はダイヤフラムからの進出直後に充分にコアに固く結合されるので 、コアに対する繊維位置が維持される。

第１Ｃ図には、製作された複合構成部分１，２が示されている。必要に応じて、 被覆装置から引き出されたこのような構成部分を後処理に施すことができる。

第１Ｄ図に示したホットプレス装置１８における後処理では、製作済みの構成部 分１，２が熱・圧力負荷を受けて外側の最終形状゛にもたらされると同時に、外 被２のマトリックス材料、場合によってはコア１のマトリックス材料も硬化させ られる。

第３図にはダイヤフラム１４の平面図が示されている。このダイヤフラムは支持 フレーム固定のり／グ１３に保持されていて、被覆したい構成部分を貰通案内す るための開口１５を有している。

前製作されたコア１への被覆は部分的に行なうこともでき、この場合、糸通しア イ１０の全てには補強轍方において、糸通しアイにそれぞれ異なる数の繊維を装 備することも可能であシ、これによって、製作済みの構成部分の横断面積から出 発して、外被２の異なる厚さを達成することができる。

ｍ　＾−自−−−ｋ　ｒ　／ｎＰＱＩ’ｌ　／Ｍ　１　ｆｆ　ｆｆ国際調査報告 ＤＥ　９０００３３３ Ｓ＾　３６５８８

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．前製作されたコアを該コアの表面に沿つて案内された補強繊維と共に所定の 型に通して案内し、前記補強繊維を前記コアの表面に当て付けて複合構成部分を 製造する方法において、不規則な横断面積を有する複合構成部分（１，２）を製 造するために、前製作されたコア（１）を補強繊維（３）と共に、弾性的なダイ ヤフラム（１４）として構成された型の案内開口（１５）に通して案内すること を特徴とする、複合構成部分の製造法。
2. ２．マトリツクス材料を含浸された補強繊維（３）と共にコア（１）をダイヤフ ラム（１４）に通して案内する、請求項１記載の方法。
3. ３．室温で凝固するマトリックス材料を使用する、請求項１または２記載の方法 。
4. ４．複合構成部分（１，２）を引き続きホツトプレス装置（１８）で後処理し、 このとき前記複合構成部分を最終形状にもたらすと同時に、補強繊維（３）のマ トリツクス材料と、場合によつてはコア（１）のマトリックス材料をも硬化させ る、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
5. ５．骨内挿入インブラントを製造するために使用する、請求項１から４までのい ずれか１項記載の方法。
6. ６．関節インプラントのためのシャンク（１，２）を製造するために使用する、 請求項５記載の方法。