JPH06280151A - 予備成形品を作製する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂射出成形法あるいは樹脂トランスファー
成形法により、固い三次元形状の予備成形品を作製する
装置と方法を提供する。 【構成】 繊維状強化材料である粗紡糸２２，２４，２
６を供給ステージ３から円管２８を介して加圧器７上の
下部金型部分６に裁断機２０で短く切って供給する。そ
の間、電磁輻射で硬化するバインダーを噴霧ノズル３６
によって繊維に噴霧する。金型部分６の回転によってバ
インダーの一様な塗布が行われ、裁断された繊維のマッ
トが形成され、バインダーをランプ４０，４２，４３の
電磁輻射で硬化させて、予備成形品が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、構造組成の樹脂トラ
ンスファー成形（resin transfer molding;RTM）および
反応射出成形（reaction injection molding; SRIM）処
理用の構造補強予備成形品を作製する方法と装置に関
し、特に方向性繊維処理に合わせた上記のような構造補
強予備成形品を作製する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】方向性繊維により予備成形品を作製する
には、実際にバイダー樹脂と一緒に切断した繊維を型の
上に散布し、この型にはそこを通過して引き込まれる空
気があり、繊維を所定の位置におき保持する。次いで、
繊維とバインダー樹脂を有する型を高温の空気が充満し
ている室に移動させ、乾燥させたり、硬化させてバイン
ダー樹脂を固める。この処理方法を使用して、大きな処
理場所が、予備成形品を加熱、乾燥、硬化および冷却す
るために必要である。従って、この処理方法は大きな炉
と予備成形品を処理する他の設備も要求している。

【０００３】熱形成する予備成形品を作製する場合、作
製期間中に熱可塑性バインダーで連続する撚り糸繊維マ
ットを被覆している。このマットはロール状にして供給
される。マットを巻き解き、予備成形品の厚さを換える
重なった多数の平坦なシートとして提供され、端部で保
持する枠に挟持する。次いで、この枠は放射加熱体を有
する炉の中に置かれる。これ等の放射加熱体は、両側か
らゆっくりと強化マットと熱可塑性バインダーを加熱す
る。熱可塑性バインダーは加熱に応じて軟化し、柔らか
い間に、枠が冷えた型の中に導入される、次いでこの型
は強化マットを所望の形状にプレスするように操作され
る。冷却によって熱可塑性バインダーは硬化し、熱可塑
性マットを新しい形に保持する。

【０００４】これ等の処理方法は緩やかで、多くの場所
と加熱や冷却に大きな電力を必要とする。設計に柔軟性
があることは、一方の領域の強度の要求に合わせるた
め、他方の領域で材料を不必要に使用することが要求さ
れる（多層化すること）。これは厚さや重量を増加させ
ることにもなる。更に、上記の処理方法の何れによって
も、設計者は設計特性を最大にするためリブや閉じた部
分のような副組込物を加えることができる。

【０００５】広い場所や一定に動作する炉、冷却プレス
等に対する要求を排除し、副組込物（強化リブ、閉じた
部分およびアタッチメントや強化部材）を設けることに
関して設計の柔軟性を与えるが、同時に電力や材料を節
約する新しい系が提唱されている。

【０００６】この新しい処理方法は複合形を固定し構造
成分を予備成形品に付けるためにある電力系にそって特
別に開発され、しかも適合しているバインダーを使用
し、RTM と SRIM 樹脂系、つまりポリエステル、ビニー
ルエステル、ウレタン、エポキシ、フェノール樹脂、ア
クリル樹脂に完全に両立する。これ等の新しい処理方法
は全自動され、必要であれば、予備成形品に要求される
構造特性に対して多種の強化材等の特別な分布と配置を
可能するように設計されている。最も望ましい強化タイ
プや閉じた構造形状と可変する壁部分を有する構造を設
計基準に合わせる処理方法に固有な完全な設計自由度が
ある。

【０００７】方向性繊維処理では、強化材料のマットが
所望の予備成形品の二次元面状展開物として所望の形状
に裁断される。次いで、裁断されたマットは電磁エネル
ギ、つまりマイクロ輻射あるいは紫外線輻射に応答する
バインダーで被覆される。そして、裁断されたマットは
三次元的な金型中に入れられ、所望の形状の予備成形品
を複製するように加圧される。被覆では、繊維が繊維の
間の隙間を満たすことなく繊維を被覆するに充分な程度
まで被覆される。成形中には、成形されたマットは適当
な電磁輻射、つまりマイクロ輻射あるいは紫外線輻射に
曝され、バインダー樹脂を硬化させ、加熱硬化処理法で
分あるいは時間よりむしろ秒の単位で硬化を与える。こ
の点で、予備成形品は次の成形操作（RTM, SRIM)で使用
する仕上がり製品と考えられるか、あるいは次の成形操
作（RTM, SRIM)で使用する前に、構造強化物等のような
副組込物を添加する担持予備成形品と見なされる。

【０００８】予備成形品を担持予備成形品と考えると、
同じものが金型からステーションに取り出され、そこで
は指定された領域、あるいは内部や外部表面の領域、あ
るいは副組込品の領域に電磁エネルギで硬化するバイン
ダーの他の被覆が設けてある。強化部材等は移動して、
被覆された領域で予備成形品と密接に接触する。そし
て、適当な電磁輻射（マイクロ波または紫外線）が印加
され、担持予備成形品に部材をエネルギ的に縫い付ける
（バインダーを硬化させる）。最終的な取り付けがこの
ようなエネルギ的な縫い付けによって行われると、予備
成形品は、構造複合体を作製する他の成形処理法の一部
のような構造強化予備成形品として使用するためにそれ
自体用意されている仕上がり製品である。

【０００９】巻き解き、所望の形状に個々に裁断され、
それぞれ金型の保管場所に積み重ねる必要のあるローラ
に供給される強化材料の処理に関して、処理が単純化さ
れ、このような層が裁断の前に重なったウェブにバイン
ダーを加え、重ねてウェブを押圧してバインダーと隣の
ウェブの繊維との表面接触を高め、裁断前や裁断処理の
間にウェブを互いに合わせるように、部分的に間隔を置
いた領域中でバインダーを硬化させて、裁断（強力な仮
縫いと称する）の前、あるいは裁断と同時に留められる
時に、重ね合わせが付随する。

【００１０】この技術も重ね合わせを局部的することに
充分であることを立証し、重ね合わせてウェブから所望
の三次元形状の二次元的な広がりを最初に裁断した後
に、多層マットを所望の三次元形状に固定するのに充分
な硬化のために残っているバイダンーがある。

【００１１】予備成形品を硬化させて後、強力な縫い付
け技術が未だ使用され、この成形品に強化や取り付け部
材のような副集成部品を取り付ける。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、基
本的な方向性繊維処理に対して指向性エネルギ技術を応
用することによって、構造上の予備成形品を作製し、同
時に上に述べた本出願人の特許出願に記載された方法、
つまりマットを強力に仮縫するか、あるいは単層マット
を処理して合わせるような方法で材料のウェブを処理す
る必要性を排除できる改良された方向性繊維の処理方法
およびその装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、分離可能な金型が多孔第一金型部分と加圧する
第二金型部分を有し、閉じた時、これ等の金型部分が一
緒になって予備成形品の所望の三次元形状をとなり、前
記金型が内部および外部コーナーを形成する相互に角度
をなして配置された内面を有し、この分離可能な金型を
用いて固い三次元の予備成形品を作製する方法であっ
て、以下の過程、強化材料の繊維を短い長さに裁断し、
電磁エネルギで硬化するバインダーを裁断した繊維に噴
霧して、繊維間の隙間に充填することなく、バインダー
で繊維を少なくとも部分的に被覆し、裁断した繊維を多
孔第一金型部分に押しやり、同時に空気をこの第一金型
部分に吹き込み、繊維を所定の厚さにして第一金型部分
の全面の上で指向させ、第二金型部分を閉じて、バイン
ダーを被覆し裁断された繊維を閉じた金型の加圧してい
る第二金型部分と多孔第一金型部分の間で予備成形品の
所望の三次元形状に加圧し、閉じた金型の内部コーナー
と外部コーナーを橋絡する繊維を変形して閉じた金型の
コーナーによって決まる所望の形状にし、電磁エネルギ
をバインダーを塗布されて加圧された繊維に当て、その
間、閉じた金型の中でバインダーを硬化させ、繊維を結
合して、固い三次元構造の予備成形品を作製し、金型を
開き、そして、固い三次元構造の予備成形品を金型から
取り出す、から成る方法によって解決されている。

【００１４】更に、上記の課題は、この発明により、下
記構成要素、第一および第二金型部分を有し、これ等の
金型部分の各々が他方の金型部分の同じような内面に対
応して輪郭を付けた内面を有し、前記対応する内面を一
緒にして予備成形品のどの内部および外部コーナーをも
含む予備成形品の所望三次元形状を複製し、前記第一金
型部分の内面がミシン穴を有し、これ等の穴を通過する
空気の流れを助け、前記金型部分が前記内面に所定の電
磁輻射に対して透過性である材料を有する分離可能な金
型、第一金型部分を通過して空気流を指向させ、繊維を
所定の厚さにして第一金型部分の全ての表面上で向きを
決める手段、強化材を短い繊維に裁断する裁断手段およ
び裁断した繊維を前記第一金型部分に排出して、そこに
第一金型部分を通過する空気流によって保持する排出手
段を有する強化材を提供する強化材供給部、前記所定の
電磁輻射に応じて硬化するバインダーを供給するための
バインダー源、前記バインダー源に接続し、バインダー
を噴霧して、繊維間の隙間に充填することなく、裁断し
た繊維にバインダーを少なくとも部分的に被覆する噴霧
手段、バインダーを塗布した裁断された繊維を加圧して
金型部分の間で予備成形品の所望の三次元形状にし、内
部および外部コーナーを橋絡する繊維が閉じた金型のコ
ーナーの所望の形状に変形するように、分離可能な金型
部分を閉じる手段、閉じた金型中でバインダーが硬化
し、繊維を接着して固い三次元構造の予備成形品を形成
するように電磁エネルギを与える手段、金型を開ける手
段、および固い三次元構造の予備成形品を金型から取り
出す手段、から成る、固い三次元構造の予備成形品を作
製する装置によって解決されている。

【００１５】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１６】

【作用】この発明による処理方法で加熱空気が次の指向
されたエネルギ硬化にために必要とされないが、金型に
ミシン穴があり、加圧部に置いた時、ミシン穴を通過す
る空気の流れを助ける。

【００１７】強化材料はスプール上を移動する供給部か
ら引き出され、切断され、そして空気の流れの方に、し
かも穴開き金型部分分に向けて噴射させることによって
生じるような運動をする。電磁エネルギで硬化するバイ
ンダーは空気流を生む繊維の中に吹き込まれ、ミシン穴
のある金型部分分への移動期間中や、この金型で終わり
となった後、繊維をバインダーで少なくとも部分的に被
覆する。このバインダーは前記繊維の間の隙間を埋め尽
くすことなく繊維を被覆するに充分な程度塗布される。
繊維とバインダーを加えている間に、ミシン穴のある金
型部分分は回転して、繊維を所望の厚さに完全に被覆す
る。充分な被覆を与え、それを高めるため、繊維とバイ
ンダーはロボットアームの末端部から指向させ、このロ
ボットアームはプログラムに合わせて操作でき、内部の
隅を含む全ての領域で被覆を保証するようにミシン穴の
ある金型部分分を操作できる。

【００１８】繊維とバインダーをミシン穴のある金型部
分分に当てた後、この金型を閉じ、当てた繊維状のマッ
トを押圧し、相補的な形状にされた第二金型部分分をミ
シン穴のある金型部分分に押し当て、予備成形品の所望
の形にする。これは低圧押圧操作であり、成形されたマ
ットの内側の隅と外側の隅を繋ぐ繊維が変形してこれ等
の隅の形状を一致させることを保証する。

【００１９】依然として金型中で、バインダーを被覆し
た繊維の加圧マットが適当な電磁輻射（マイクロ波か紫
外線）で照射し、本出願人の上記特許出願に開示されて
いるように、バインダーを硬化させ、繊維状のマットを
加圧形状に固化する。この時、固化した三次元繊維状マ
ットは予備成形品であり、この成形品が構造上の複合品
を作製する成形処理に移されるか、あるいは固化した三
次元繊維状マットはそに付ける強化部材等を有する担持
予備成形品と見なせる。

【００２０】予備成形品を担持予備成形品と見なすな
ら、同じものを金型から、この予備成形品または副集成
部品の少なくとも一つの選択された表面に電磁エネルギ
で硬化するバインダーを塗布するステーションに移動さ
せることになる。副集成部品、つまり強化部材は被覆領
域で予備成形品に密接し、適当な電磁エネルギを塗布領
域に加え、バインダーを硬化させ、強化部材を予備成形
品に取り付ける。この操作は、前記本出願人の特許出願
に開示しているように、エネルギ縫い付けと称され、予
備成形品を、RTM 処理あるいは SRIM 処理のような成形
処理に移動させる前にこの予備成形品に副集成部品（強
化部材、封止部、取り付け部材等）を取り付けようとす
る毎に何度も生じる。

【００２１】

【実施例】以下に、この発明を図面に示す実施例に基づ
きより詳しく説明する。図３によれば、基本的な方向性
繊維と指向されたエネルギ処理過程が一般的に、成形ス
テージ１，付着ステージ２，供給ステージ３，エネルギ
的な縫い付けステージ４および放電ステージ５から成る
５つのステージで行われるように図示されている。

【００２２】成形ステージ１（図１）は静圧上昇部（プ
レナム）７によって回転用に支持される低い第一成形部
６で構成されている。この第一成形部６は強制換気装置
７により空気の流れを通し、互いに傾き、内部角と外部
角を規定する表面８の上にマットを形成するミシン穴部
材である。この成形部６は上部の第二成形部１０と対に
なっている。そして両方の成形部は予備成形品を複製す
る予備成形品の所望の三次元形状を規定する相補内面を
有する。

【００２３】成形部６と１０は低圧加圧金型の部品であ
り、金型を開閉する機構１２に機械的に結合するように
図示されている。この開閉機構１２は、加圧金型で知ら
れているように、一個または複数の油圧ポンプと適当な
案内部および結合部によって構成されている。この金型
を開くと、ガラス繊維強化材のような強化材の短い繊維
と、選択された電磁輻射に応じて硬化するバインダー樹
脂を強制通風装置とミシン穴成形部６によって形成さ
れ、金型部分６の外形を指向する（矢印Ａで示す）空気
流に推進させる。被覆を改善するため、成形部６は矢印
３８で示すように回転され、繊維とバインダーは、空気
流を介し、付着ステージ２のロボット１４によって成形
部６に指向される。

【００２４】このロボットは、垂直軸と少なくとも二つ
の水平軸からなるように図示されている。従って、アー
ム構造体１６，１８の末端から出る繊維とバインダは回
転する成形部６の全ての部分に指向させることができ
る。

【００２５】付着ステージ２は、アーム１６と１８を有
するロボットと、粗紡糸２２，２４，２６を供給ステー
ジ３の粗紡糸の巻枠からアーム１８に組み込んだ円管２
８を介して受け取る裁断機２０と、ポンプ３４によって
噴霧ノズル３６に供給されるバインダー３２を運ぶ導管
３０と、裁断された繊維用の排出ポート２２とから成る
ように図示されている。

【００２６】供給ステージ３は円管２８に供給する強化
材料の粗紡糸２２，２４，２６の複数の巻枠と、バイン
ダー３２の供給部と、ポンプ３４とで構成されているよ
うに図示されている。

【００２７】裁断機２０は粗紡糸２２，２６を引っ張
り、裁断するため、および裁断した繊維を空気流の中の
多孔金型部分６に向けて入れるためにある、歯車と裁断
刃を有する一つまたはそれ以上の紡績部材を有する。こ
こでは、一対の紫外線ランプ４０と４２で構成されてい
る電磁エネルギの源はロボットアーム１８の末端に組み
付けてある。

【００２８】動作中には、裁断機２０が粗紡糸２２〜２
６を引っ張り、これ等の粗紡糸を裁断し、裁断した繊維
を多孔金型部分６に入れる。同時に、バインダーを噴霧
ノズル３６から噴霧させ、通路上や多孔金型部分６にあ
る方向性繊維を少なくとも部分的に被覆する。繊維は金
型部分６に向けてあるので、矢印３８で示すように、こ
の金型部分６は回転する。そして、ロボットを操作し
て、この回転に合わせて多孔金型部分６の全内面を走査
する。その結果、繊維に所定の厚さのコーテングが金型
部分６の全内面にわたって得られる。

【００２９】繊維を金型部分６に当てた後、金型操作機
構１２によってこの金型を閉じ、金型部分１０を金型部
分６の上で閉ざし、繊維状のマットを加圧し、予備成形
品の所望の形状に合わせる。金型は、線材格子や紫外線
阻止材を含まない一般目的の透明なアクリル材のよう
な、紫外線輻射を通す材料で構成されている。金型を閉
じている間、ランプ４０と４２および可能であればラン
プ４３のような補助ランプ（あるいはマイクロ波）を動
作させて、加圧された繊維状マットを紫外線輻射で照ら
し、紫外線エネルギで硬化するバインダーを硬化させ、
繊維を結合し、加圧されたマットを固い三次元予備成形
品となるよう固化させる。

【００３０】この時点で、予備成形品は構造上の複合体
を成形するために使用される。このように、金型を開
き、ロボット１４のような他のロボット（図示せず）に
よって予備成形品を金型を取り出し、貯蔵部または他の
成形処理部に供給するため、放電ステーション５のコン
ベヤ６０の上に置く。

【００３１】予備成形品は保持予備成形品の特性がある
とし、これに付ける副集成部品を有すると考えれば、ロ
ボットあるいは他のロボットは予備成形品４４を所望の
位置に保持するか、エネルギ縫い付けステージ４で強化
部材を付けるため、予備成形品４４を作業テーブル上に
置く。ここで、予備成形品４４はテーブルの上の所望位
置に置かれているように図示されている。この位置にあ
る予備成形品によって、他のロボット５４を操作し、貯
蔵容器５２からポンプ５０を介してロボット５４のロボ
ットアーム５６の末端に組み込まれている配分器あるい
は噴霧ノズル４８を通して紫外線エネルギで硬化するバ
インダーを塗布する。このバインダーは予備成形品や副
集成部品の少なくとも選ばれた表面に塗布される。次い
で、強化材挿入部４６が、他のロボットによって、所望
に位置に置かれ、その上に被覆するバインダーを有する
選ばれた領域で予備成形品と密接する。次いで、ロボッ
ト５４は紫外線棒５８で選ばれた領域のバインダーに高
密度の紫外線輻射を当てるように移動し、この棒５８は
紫外線源（図示せず）に連結している。他の方法とし
て、マイクロ波輻射をこの目的に使用できる。

【００３２】「エネルギ縫い付け」として知られる最後
の操作は、構造上の複合体を作製するために使用する前
に、強化部材や取り付け部材（処理された構造部材）を
予備成形品に何回か取り付ける。最後の副集成部品をエ
ネルギ的に縫い付けた後、他のロボット（図示せず）に
よって付加部材を担持する予備成形品４４を排出ステー
ジ５のコンベヤ６０に移動させる。

【００３３】他の選択されたバインダーを使用して、マ
イクロ波技術あるいは電子ビームでバインダーの硬化が
行われる。図２を参照すると、代表的な予備成形品の構
造と特性が図示されいて、この中では、予備成形品４４
は多数の一般的に水平であるか、あるいは水平に対して
幾分斜めの多数のパネル６２から成り、これ等のパネル
は大体Ｕ字状の輪郭部分６８，７０，７２に沿って延び
る複数の垂直壁６４，６６を有する。繊維を捕獲部に向
け、挿入プラグを含めて、上部および下部金型部分の内
面によって決まる面を支持することに合った他の形状を
形成できる。

【００３４】図３を参照すると、構造上の複合体を作製
する処理方法がフローチャートの形にして示してある。
上記の処理方法はこの発明の方向性繊維と指向されたエ
ネルギに関する技術思想を含む。既に説明したように、
粗紡糸は供給ステージ３から引き出され、裁断機２０で
裁断され、空気の流れが通れ、矢印３８で示すように回
転する多孔部材の上に加圧構造体を介して指向させる。
多孔部材に指向する裁断された繊維には、噴霧ノズル３
６から出るバインダーが噴霧される。多孔部材の回転お
よび裁断機２０による走査および噴霧ノズル３６は、所
定の厚さに付着させたバインダー被覆繊維の一様な被覆
あるいはマットをもたらす。

【００３５】図示している実施例では、多孔部材は下部
金型部分６である。この下部金型部分６は金型を閉じる
ように移動する相補上部金型部分１０を有する。従っ
て、繊維のマットは予備成形品の所望の寸法と形状を正
確に再現する。バインダーは電磁エネルギで硬化するバ
インダー、ここでは紫外線エネルギで硬化するバインダ
ーであり、ここでは金型部分６と１０に組み込んである
ように図示されている多数の紫外線ランプで加圧された
マットを照らすことによって硬化する。金型部分６と１
０は、格子か、あるいは紫外線を阻止材を含まない一般
目的で透明なアクリル材のような、紫外線を透過する材
料で構成されている。

【００３６】次に、金型部分６と１０を分離してこの金
型を開く。こうして、硬化し固化した三次元予備成形品
を取り出せる。予備成形品はここでは４４Ｐ，４４ＣＰ
としてあり、このうち、排出ステージ５による RTMある
いは SRIM 成形処理９０へ移動する最終部材４４Ｐの形
状を仮定するか、保持予備成形品４４ＣＰの形状を仮定
し、これは強化リブ、コア、カバー等のような副集成部
品を付けるための縫い付けステージ４に移動する。

【００３７】エネルギ縫い付けステーション４では、保
持予備成形品４４ＣＰは外部リブ（や内部リブ）、強化
部材コーナー７６，コア７８、およびこれに接続するカ
バー８０を有する。この接続は源８２から付着された紫
外線エネルギで硬化するバインダーを予備成形品４４Ｃ
Ｐやリブ７４，コーナー７６とカバー８０の選択された
表面領域に塗布して行われる。カバー８０は予備成形品
４４ＣＰ内にコアー７８を保持し、コアー７８は保持予
備成形品に必ずしも留めてない。コア７８の目的は、以
後の RTM/SRIM 成形処理で材料を節約することにある。
ここでは、プラスチック材料が予備成形品の中空で多孔
質の壁を通過してポケットあるは空洞に流れ込む。これ
は材料の過剰使用をもたらし、付けたプラスチックの重
量を増したり、硬化時間を長くする。

【００３８】バインダーと副組立体を保持予備成形品４
４ＣＰに付けた後、バインダーを被覆した選択領域に、
更に多数の紫外線ランプ８４，８６，８８によって、あ
るいは上に説明したようにロボットで操作される一つま
たはそれ以上の紫外線棒によって紫外線輻射を当てる。

【００３９】最後に、エネルギ縫い付けは構造上の予備
成形品ＳＰをもたらす。次に、この成形品は排出ステー
ジ５によって RTM/SRIM 成形処理９０に移される。本出
願人はこの発明を特別な実施例で説明したが、この発明
の多くの変更や改良はこの発明の核心や範囲を逸脱する
ことなく当業者に容易に実行できる。しかし、特許請求
の範囲に規定する発明は全てこの発明に属することは言
うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】この発明の方法と装置によって得られる
利点は、特に基本的な方向性繊維処理に対して指向性エ
ネルギ技術を応用することによって、構造上の予備成形
品を作製し、同時に上に述べた本出願人の特許出願に記
載された方法、つまりマットを強力に仮縫するか、ある
いは単層マットを処理して合わせるような方法で材料の
ウェブを処理する必要性を排除し、改良されたている点
にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】エネルギ縫い付けを含む、この発明による処理
法を行う改良された方向性繊維と指向されたエネルギ処
理法とその装置の模式表示である。

【図２】図１の方法と装置に応じて形成された予備成形
品の斜視図である。

【図３】この発明の方向性繊維と指向エネルギ処理法を
用いて構造上の複合体を作製する処理フローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 成形ステージ ２ 塗布ステージ ３ 供給ステージ ４ エネルギ縫い付けステージ ５ 排出ステージ ６ 第一下部金型部分 ７ 静圧上昇部（プレナム） ８ 表面 １０ 第二下部金型部分 １２ 金型開閉機構 １４，５４ ロボット ２０ 裁断機 ２２，２４，２６ 粗紡糸 ２８ 円管 ３２ バインダー ３４ ポンプ ３６，４８ 噴霧ノズル ４０，４２，４３ ランプ ４４，４４Ｐ，４４ＣＰ 予備成形品 ４６ 強化材挿入部 ５０ ポンプ ５２ 貯蔵容器 ６０ コンベヤ ７４ リブ ７６ 強化コーナー ７８ コア ８０ カバー ９０ 成形処理部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離可能な金型が多孔第一金型部分と加
   圧する第二金型部分を有し、閉じた時、これ等の金型部
   分が一緒になって予備成形品の所望の三次元形状をとな
   り、前記金型が内部および外部コーナーを形成する相互
   に角度をなして配置された内面を有し、この分離可能な
   金型を用いて固い三次元の予備成形品を作製する方法に
   おいて、以下の過程、 強化材料の繊維を短い長さに裁断し、 電磁エネルギで硬化するバインダーを裁断した繊維に噴
   霧して、繊維間の隙間に充填することなく、バインダー
   で繊維を少なくとも部分的に被覆し、 裁断した繊維を多孔第一金型部分に押しやり、同時に空
   気をこの第一金型部分に吹き込み、繊維を所定の厚さに
   して第一金型部分の全面の上で指向させ、 第二金型部分を閉じて、バインダーを被覆し裁断された
   繊維を閉じた金型の加圧している第二金型部分と多孔第
   一金型部分の間で予備成形品の所望の三次元形状に加圧
   し、閉じた金型の内部コーナーと外部コーナーを橋絡す
   る繊維を変形して閉じた金型のコーナーによって決まる
   所望の形状にし、 電磁エネルギをバインダーを塗布されて加圧された繊維
   に当て、その間、閉じた金型の中でバインダーを硬化さ
   せ、繊維を結合して、固い三次元構造の予備成形品を作
   製し、 金型を開き、そして、 固い三次元構造の予備成形品を金型から取り出す、から
   成ることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 電磁エネルギで硬化するバインダーを噴
   霧する過程は、更に裁断した繊維を多孔金型部分に押し
   やる過程の間に同時にバインダーを噴霧して、繊維が裁
   断され押しやられながら塗布される過程であることを特
   徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 電磁エネルギで硬化するバインダーを噴
   霧する過程は、更に裁断した繊維を金型部分に押しやっ
   た後にバインダーを繊維に噴霧する過程であることを特
   徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 バインダーを噴霧する過程と電磁エネル
   ギを当てる過程はそれぞれ、紫外線エネルギで硬化する
   バインダーを裁断した繊維に噴霧する過程と、金型中で
   加圧された繊維に紫外線輻射を当てる過程であることを
   特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 更に、固い三次元構造の予備成形品をエ
   ネルギ縫い付け位置に移動させる過程を有し、紫外線エ
   ネルギで硬化するバインダーを予備成形品の少なくとも
   一つの選択された領域に塗布し、副集成部品を移動させ
   て、少なくとも一つの選択されたバインダー被覆領域で
   予備成形品に密接させ、少なくとも一つの選択されたバ
   インダー被覆領域に紫外線エネルギを放射し、バインダ
   ーを硬化させ、副組立体を予備成形品に取り付ける、こ
   とを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 下記構成要素、 第一および第二金型部分を有し、これ等の金型部分の各
   々が他方の金型部分の同じような内面に対応して輪郭を
   付けた内面を有し、前記対応する内面を一緒にして予備
   成形品のどの内部および外部コーナーをも含む予備成形
   品の所望三次元形状を複製し、前記第一金型部分の内面
   がミシン穴を有し、これ等の穴を通過する空気の流れを
   助け、前記金型部分が前記内面に所定の電磁輻射に対し
   て透過性である材料を有する分離可能な金型、 第一金型部分を通過して空気流を指向させ、繊維を所定
   の厚さにして第一金型部分の全ての表面上で向きを決め
   る手段、 強化材を短い繊維に裁断する裁断手段および裁断した繊
   維を前記第一金型部分に排出して、そこに第一金型部分
   を通過する空気流によって保持する排出手段を有する強
   化材を提供する強化材供給部、 前記所定の電磁輻射に応じて硬化するバインダーを供給
   するためのバインダー源、 前記バインダー源に接続し、バインダーを噴霧して、繊
   維間の隙間に充填することなく、裁断した繊維にバイン
   ダーを少なくとも部分的に被覆する噴霧手段、 バインダーを塗布した裁断された繊維を加圧して金型部
   分の間で予備成形品の所望の三次元形状にし、内部およ
   び外部コーナーを橋絡する繊維が閉じた金型のコーナー
   の所望の形状に変形するように、分離可能な金型部分を
   閉じる手段、 閉じた金型中でバインダーが硬化し、繊維を接着して固
   い三次元構造の予備成形品を形成するように電磁エネル
   ギを与える手段、 金型を開ける手段、および固い三次元構造の予備成形品
   を金型から取り出す手段、から成ることを特徴とする、
   固い三次元構造の予備成形品を作製する装置。
7. 【請求項７】 噴霧手段は繊維を裁断する間に繊維に噴
   霧して金型に入れるためにある場所に位置することを特
   徴とする請求項６により構成された固い三次元構造の予
   備成形品を作製する装置。
8. 【請求項８】 噴霧手段は金型中で繊維に塗布した後に
   繊維に噴霧する位置にあることを特徴とする請求項６に
   より構成された固い三次元構造の予備成形品を作製する
   装置。
9. 【請求項９】 前記バインダー源は紫外線エネルギに応
   じて硬化するバインダーを供給し、金型部分は紫外線エ
   ネルギを透過する材料で構成されていることを特徴とす
   る請求項６により構成された固い三次元構造の予備成形
   品を作製する装置。
10. 【請求項１０】 紫外線エネルギで硬化するバインダー
    を金型から受け取った予備成形品の少なくとも一つの選
    択された領域に塗布する手段と、副組立体を移動させ
    て、少なくとも一つの選択されたバインダー塗布領域で
    予備成形品に密接させる手段と、紫外線エネルギを前記
    選択されたバイダンー被覆領域に放射してバインダーを
    硬化させ、予備成形品に副組立体を取り付ける手段とを
    有する、ことを特徴とする請求項９により構成された固
    い三次元構造の予備成形品を作製する装置。