JPH0726308B2 - 複合材強化用繊維構造体の製造方法 - Google Patents

複合材強化用繊維構造体の製造方法

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JPH0726308B2
JPH0726308B2 JP61182384A JP18238486A JPH0726308B2 JP H0726308 B2 JPH0726308 B2 JP H0726308B2 JP 61182384 A JP61182384 A JP 61182384A JP 18238486 A JP18238486 A JP 18238486A JP H0726308 B2 JPH0726308 B2 JP H0726308B2
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哲朗 広川
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敷島紡績株式会社
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    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D41/00Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
    • D03D41/004Looms for three-dimensional fabrics

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Looms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は複合材強化用繊維構造体の製造方法に関するも
のであり、更に詳しくは、形態保持性の良好な密度の高
い複合材強化用繊維構造体の製造方法に関するものであ
る。
従来の技術 宇宙飛翔体、航空機、自動車、鉄道車輌あるいは船舶等
の強度を要求される機械装置の形成素材として、あるい
は建築物の構築部材として、ガラス繊維織物や炭素繊維
織物等の繊維構造体によって補強された合成樹脂と繊維
との複合材料が使用されている。更に1000℃以上の耐熱
性が要求される機械装置の形成素材として炭素繊維/炭
素マトリックス、黒鉛繊維/炭素マトリックスあるい
は、黒鉛繊維/黒鉛マトリックス等の組合せによる複合
材料が使用されている。
このような繊維構造体によって補強された複合材料成形
品は、軽量であるのと同時に比強度と耐熱性が極めて大
であり、上記用途分野に限らず種々の産業分野に於いて
その有用性が評価されている。そしてこのような複合材
料成形品〔例えばC−Cコンポジット〕等の強度的な特
性は、強化用基材として使用される繊維構造体中の繊維
の含有率、組織、構造あるいはマトリックス等によって
大きな影響を受ける。これらの繊維構造体の構造手段と
して、例えば特開昭57−176232号公報、特開昭59−7145
7号公報あるいは特開昭60−259666号公報等が開示され
ている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これらの公知の複合材強化用の繊維構造
体は、何れもその中に占める繊維の含有比率が低く、且
つ、その端面に無数の糸端を切断状態で露出せしめてお
り強度的に十分でなく、また、このため熱硬化性樹脂や
ピッチ等の含浸に際し糸条が抜け落ちて繊維構造体に形
崩れが発生したり、あるいは形崩れ発生部位を取除くた
めに樹脂やピッチ等が硬化した後、切削加工を施したり
する必要があった。また複雑な形状を有する複合材料成
形品の製造に際しては機械加工が必須となり、それに起
因する強度低下という問題も派生する。
更に、実開昭60−178136号公報には、ベースプレート
と、このベースプレート上に格子状に配列して抜き差し
可能に立設したピンの群と、このピンの群の立設範囲外
に於いてベースプレートに立設した複数のガイドポスト
と、前記ピンの群およびガイドポストを貫通して摺動自
在に配設されたプッシュプレートとからなる三次元繊維
構造体の製造装置が記載されているが、この装置によっ
て製造された繊維構造体はZ方向糸の挿通条件が制約さ
れるため糸条密度が低く、最終的に得られる複合材の強
度向上に実用上の難点が認められる。
本発明の主要な目的は、在来の複合材料成形品の基材と
して使用される繊維構造体に認められる上記の如き問題
点を解消し得る複合材強化用の繊維構造体の製造方法を
提供することにある。
本発明の他の主要な目的は、繊維材料で補強された複合
材料成形品の外表面および内表面に基材を構成している
繊維糸条の糸端が露出していない特異な構造的特徴を備
えた繊維構造体の形成手段を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明は、所定間隔を置いて複数本の糸条案内部材を整
列状態で直立配置し、第1の無端糸条を糸条案内部材の
整列方向に沿って蛇行方向を各層毎に変更して蛇行配置
し、これによって糸条案内部材の長さ方向に沿って第1
の無端糸条の積層を形成し、次いで前記糸条案内部材の
下端に第2の無端糸条のループを係止し、次いで糸条案
内部材をループと共に第1の無端糸条の積層上に引き上
げ、前記糸条案内部材を取り除き、この後第2の無端糸
条のループに第3の無端糸条をかんぬき糸として挿通
し、前記第2の無端糸条によって前記第1の無端糸条か
ら形成された糸条積層体を締付けて複合材強化用繊維構
造体を製造する方法であって、特に、第1の無端糸条の
積層を、該積層の上下に、各糸条案内部材の間に互いに
平行に配置した加圧部材を介して任意時点で圧縮するこ
とにより、厚みの大きな繊維構造体の成形に際しても、
繊維密度を累積的に高めることができ、結果として、厚
みの大小に拘らずどのような繊維構造体に対してもその
糸条密度を増大せしめるように積層することを可能なら
しめたことを特徴とするものである。
実施例 第1図乃至第3図は本発明方法の模式的説明図である。
図示するように複数本の糸条案内管(1)(1)…は、
上下一対に対向配置されたベースプレート(3)
(3′)の支持穴(4)(4′)…内に上下動自在に支
承されている。更に詳しく説明すると、糸条案内管
(1)は上方に位置するベースプレート(3)の支持穴
(4)内に上下動自在に支承されており、また下方に位
置するベースプレート(3′)は固定板として支持穴
(4′)内に糸条案内管(1)の下端部を嵌め込んだ状
態で支持している。また上側のベースプレート(3)上
には、合成樹脂材料等から製作されたセパレータ(5)
(5)…が後記スペーサ(2)(2)…の支持部材とし
てそれぞれの糸条案内管(1)(1)の間に1本ずつ互
いに平行に配設されている。そしてセパレータ(5)
(5)…上には、セパレータ(5)(5)…と軸線方向
を直交させて薄板状のスペーサ(2)(2)…が、隣接
配置された2本の糸条案内管(1)(1)の間に1本づ
つ略水平に配置されている。このスペーサ(2)(2)
…は、前記セパレータ(5)(5)…と同様に、それぞ
れの糸条案内管(1)(1)の間に1本ずつ互いに平行
に配設されているが、その長さは後記の加圧部材
(2′)(2′)…との係合部を形成するため、スペー
サ(2)(2)…の端部が糸条案内管(1)(1)…の
配設域の外側に突出し得るように設定されている。スペ
ーサ(2)は糸条案内管(1)のたわみと整列配置の乱
れを防止し、且つ加圧部材(2′)と共働して糸条積層
体を加圧する役目をする。
まず第3図に例示するように、糸条案内管(1)(1)
…に沿って前記スペーサ(2)(2)の軸線方向と直角
方向に第1の無端糸条(Y1)を蛇行配置し、第1層の形
成が終了した点で第1の無端糸条(Y1)の蛇行方向を変
換し、前記スペーサ(2)(2)の軸線方向に対して平
行な方向に沿って前記同様の要領に従って第1の無端糸
条(Y1)を蛇行させながら積層配置する。第1の無端糸
条(Y1)の積層段数は、最終製品たる繊維構造体の設計
寸法に適合するように圧縮代を予め考慮して調節する。
第1の無端糸条(Y1)の積層が完了した時点で、得られ
た第1の無端糸条(Y1)の積層体の上に、前記スペーサ
(2)(2)…を糸条積層体の下側に配設されているス
ペーサ(2)(2)…と同一方向を指向させて配置し、
糸条案内管(1)(1)…の配設域の外側に突出してい
るこれらのスペーサ(2)(2)…の端部に加圧部材
(2′)(2′)…を当接し、該スペーサ(2)(2)
…および加圧部材(2′)(2′)…を用いて第1の無
端糸条(Y1)の積層体を上下方向から締付ける。この締
付け作用によって、第1の無端糸条(Y1)の積層体は、
予め設定された糸条密度と積層厚みを得ることができ
る。このスペーサ(2)(2)…と加圧部材(2′)
(2′)による第1の無端糸条(Y1)の積層体の締付け
は、第1の無端糸条の積層を完了した後、1度に実施し
てもよいが、厚みの大きな繊維構造体の成形に際して
は、前記糸条の積層途上に於いて数回に分けて実施し、
繊維密度を累積的に高めることもできる。またスペーサ
(2)は、薄板状または棒状等任意の断面形状のものを
使用することができる。
第1の無端糸条(Y1)からなる積層体の形成が終了した
時点で、第2の無端糸条(Y2)の挿通工程を開始する。
即ち、加圧部材(2′)(2′)を取外した後、セパレ
ータ(5)を順次取外し、糸条案内管(1)を下方に位
置するスペーサ(2)の近傍迄引き上げ、前記第2の無
端糸条(Y2)をループ状に折り曲げて糸条ガイド(6)
に引掛け、このようにして形成された第2の無端糸条
(Y2)のループ(L)を糸条ガイド(6)に係止したま
ま、糸条案内管(1)の内部に挿通する。次いで該糸条
案内管(1)を引き上げ前記ループ(L)を第1の無端
糸条(Y1)によって形成されている糸条積層体の上面に
引き出す。この状態で糸条案内管(1)を取外し、この
後、ループ(L)に、第3の無端糸条(Y3)をかんぬき
糸として挿通する。この後、第2の無端糸条(Y2)に引
張張力を与えて下方に引戻すことによって第1の無端糸
条(Y1)から形成された糸条積層体を順次に締付ける。
第2の無端糸条(Y2)による上記挿通ならびに締付動作
を糸条案内管(1)の本数分だけ繰返し、繊維構造体の
繊維密度を所定の水準迄高める。このようにループ
(L)に第3の無端糸条(Y3)を順次挿通することによ
って、糸条積層体の上面に第3の無端糸条(Y3)が蛇行
配置される。このようにして得られた繊維構造体は、こ
のままで、または常法に従って熱硬化性樹脂、熱可塑性
樹脂またはピッチ等の含浸工程を経て最終製品に仕上げ
られる。
繊維構造体を製造するための糸条としては、炭素繊維、
ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、金属繊維等が単独
で、あるいは組み合せて使用される。
上記実施例は本発明の具体的実施態様を立方体について
例示するものであるが、本発明は斯かる例示説明によっ
てその要旨を限定解釈されるべきものではない。例えば
第5図の(A)〜(F)に例示するようなL型体、H型
体、円筒型体、截頭円錐台、切欠きのある筒状体、十字
状中空体等各種の繊維構造体が製造可能である。尚、上
記実施例に於いては糸条案内部材(1)として、糸条ガ
イド(6)の保持部材ならびに第2の無端糸条(Y2)の
通路として機能する管状の糸条案内部材を使用している
が、代替手段として、第4図Aに示す側胴部に第2の無
端糸条(Y2)のループ(L)を係止するための鉤針状の
くぼみ(7a)を形成してなるロッド状の糸状案内部材あ
るいは第4図Bに示す下端に糸条ガイド(6)の嵌装孔
(7b)を形成した中実の棒状体からなる糸条案内部材を
使用することも可能である。
尚、上記実施例においては、繊維構造体の全域に亘って
第2の無端糸条(Y2)が配設されている。従ってそのル
ープは繊維構造体の上端面上に出現し、そのループには
かんぬき糸が挿通されているが、繊維構造体の特定の方
向のみを一層強固に補強するために第1の無端糸条や第
2の無端糸条(Y2)の挿通域を限定する場合もあり得
る。このときは第6図の(A)〜(C)に陰影を付した
区域として例示するように、外周部及び繊維構造体の内
部に十字状あるいは対角線状に第2の無端糸条を挿通す
ることが可能である。十字状あるいは対角線状に第2の
無端糸条を配設した以外の部分は、第1の無端糸条が積
層されている場合と欠除している場合とを選択し得る。
こうすることによって、糸量を減少して繊維構造体の総
重量を減らしても必要な設計強度を維持することができ
る。
発明の効果 本発明方法を採用することにより、第1の無端糸条の積
層に対する締付けを任意の時点で実施でき、厚みの大き
な繊維構造体の成形に際しても、繊維密度を累積的に高
めることができ、結果として、厚みの大小に拘らずどの
ような繊維構造体でもその糸条密度を増大せしめるよう
に積層することが可能であり、且つ強固に締付けられる
から、補強基材の形態安定性が在来品に比較して顕著に
向上する。更に本発明においては、設計上積層体の強度
を必要とする方向に対してのみ糸条を配列することが可
能であり、強度を必要としない所は部分的に糸条の配設
を省略することも可能である。更に繊維糸条の糸端が実
質上露出しない繊維構造体が形成されるから、運搬や熱
硬化性樹脂等の含浸に際し糸条が抜け落ちて繊維構造体
に形崩れが発生するおそれがなく、また形崩れ発生部位
を取除くために樹脂またはピッチ等が硬化した後、該部
に切削加工を施す必要もない。従って本発明は、複雑な
形状を有する複合材料の成形を機械加工工程を経ること
なく自由になし得るので、機械加工に起因する強度低下
の防止に対しても大きく寄与し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明方法の模式的説明図である。
第4図は糸条案内部材の異なれる実施態様を例示する斜
視図、第5図は本発明方法によって製造された繊維構造
体を例示する斜視図、第6図は本発明の別の実施態様を
例示する繊維構造体の斜視図である。 (1)……糸条案内部材、(2)……スペーサ、 (2′)……加圧部材、 (Y1)……第1の無端糸条、 (Y2)……第2の無端糸条、 (Y3)……第3の無端糸条、 (L)……第2の無端糸条のループ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定間隔を置いて複数本の糸条案内部材を
    整列状態で直立配置し、第1の無端糸条を糸条案内部材
    の整列方向に沿って蛇行方向を各層毎に変更して蛇行配
    置し、これによって糸条案内部材の長さ方向に沿って第
    1の無端糸条の積層を形成し、次いで前記糸条案内部材
    の下端に第2の無端糸条のループを係止し、次いで糸条
    案内部材をループと共に第1の無端糸条の積層上に引き
    上げ、前記糸条案内部材を取り除き、この後第2の無端
    糸条のループに第3の無端糸条をかんぬき糸として挿通
    し、前記第2の無端糸条によって前記第1の無端糸条か
    ら形成された糸条積層体を締付けて複合材強化用繊維構
    造体を製造する方法であって、 特に、第1の無端糸条の積層を、該積層の上下に、各糸
    条案内部材の間に互いに平行に配置した加圧部材を介し
    て任意時点で圧縮することを特徴とする複合材強化用繊
    維構造体の製造方法。
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JP2688606B2 (ja) * 1988-12-02 1997-12-10 株式会社高分子加工研究所 補強された網状管状体による立体構造体
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