説明

プリフォーム作製方法およびプリフォーム

【課題】プリフォームの繊維角度が乱れないように、マンドレルとプリフォームとの脱型性に優れたものを提供すること。
【解決手段】マンドレルm上にプリフォーム1を組成するプリフォーム作製方法において、複数の分割片20からなる脱型部材2をマンドレルm外周にセットし、脱型部材2上に繊維層1を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マンドレル上にプリフォームを組成するプリフォーム作製方法およびプリフォームに関する。
【背景技術】
【0002】
ブレイダー装置等を用いて、マンドレルの外周に強化繊維をブレイディングして、複数のプリフォーム層を形成する。その後、マンドレルだけを抜き取って、強化繊維からなる管状のプリフォームを成形する。しかし、マンドレルとプリフォームとの脱型性は余りよくないため、マンドレルがなかなか抜けなかったり、無理に引抜いてプリフォームの繊維配列を乱すことがある。
【0003】
そのため、マンドレルの抜き取りを改善するのに、例えば、マンドレルとプリフォームとの間にセルロース系離型剤を巻き付けたり(特許文献1等)、FRP線材を集束してなるマンドレルを用いている(特許文献2等)。しかし、これらは、炭化処理による熱分解を必要としたり、特殊なマンドレルを準備する必要がある。
【0004】
また、マンドレルとプリフォームとの間に線状(例えば紐体)等の中間物を設けて、中間物とマンドレルとの間の小さい摩擦抵抗を利用して、マンドレルを引き抜く方法もある。しかし、組糸テンションが高かったり積層数が多くなると、プリフォームの組角度が崩れることがある。また、樹脂の含浸した強化繊維では、繊維表面がべたついているので、スムーズにマンドレルを引き抜くことができない。
【特許文献1】特開平7−186117号公報
【特許文献2】特開平6−286005号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、プリフォームの繊維角度が乱れないように、マンドレルとプリフォームとの脱型性に優れたプリフォーム作製方法およびプリフォームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、マンドレル上にプリフォームを組成するプリフォーム作製方法であって、
複数の分割片からなる脱型部材をマンドレル外周にセットし、脱型部材上に繊維層を形成する。
【0007】
好ましくは、マンドレルの軸方向にマンドレルを抜き取って、脱型部材の中心方向に各分割片をプリフォームから離脱して、脱型部材をプリフォームから取り外す。
【0008】
好ましくは、脱型部材は、マンドレルに対する摩擦係数の小さい材料からなる。
【0009】
好ましくは、脱型部材は、マンドレルの外周とほぼ同一の内周からなる管状部材を周方向に分割してなる。
【0010】
本発明に係るプリフォームは、
マンドレルの外周を囲むための複数の分割片からなる脱型部材と、脱型部材上に積層されたプリフォームとからなり、マンドレル上に脱型部材を介してプリフォームを組成して、マンドレルの軸方向にマンドレルを抜き取って構成されており、脱型部材の中心方向に各分割片をプリフォームから離脱して、脱型部材をプリフォームから取外し可能である。
【発明の効果】
【0011】
本発明では、複数の分割片からなる脱型部材を用いる。そして、マンドレルの外周にこの脱型部材をセットして、脱型部材上に繊維層を形成する。そのため、繊維層を脱型部材上に残した状態で、マンドレルだけを取り外すことができるので、マンドレル取り外しの段階で繊維層の繊維角度が乱れることがない。さらに、脱型部材は比較的細かな複数の分割片からなっているので、それぞれの分割片をゆっくりとそっと取り外すことができ、この脱型部材を取り外す段階でも繊維層の繊維角度が乱れることがない。従って、本発明によれば、繊維層の繊維角度が全く乱れることなく、プリフォームを作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面に基づいて、本発明に係るプリフォーム作製方法およびプリフォームについて説明する。
【0013】
図1は、ブレイダーの正面図である。図2は、ブレイダーの側面図である。ブレイダーBRは、複数本の強化繊維の糸条Yおよびyを交錯させて組成体(プリフォーム)を組成する。糸条Yおよびyは、例えば、熱硬化性樹脂を含浸したカーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等からなる。
【0014】
図1および図2に示す通り、ブレイダーBRは、ブレイダー本体Bbとマンドレル装置Bmとから構成される。マンドレル装置Bmは、マンドレルmの位置を制御する装置であり、マンドレルmを把持して水平移動および回転動作を行う。
【0015】
ブレイダー本体Bbは、軸線が水平で一側に開口eを有する略円筒状の機台Fbを備える。ブレイダー本体Bbは、機台Fb内に配置された所定の曲率半径Rを有する曲面上の上板U、上板Uに穿設された軌道に沿って走行する複数のボビンキャリアーC、ボビンキャリアーCを走行させるための駆動装置D、糸条案内装置G等を備える。
【0016】
糸条Yは、ボビンキャリアーCに載置されたボビンから引き出され、上板Uのほぼ中心に集合する。マンドレルmは、マンドレル装置Bmに取り付けられる。マンドレル装置Bmは、マンドレルm上に形成される組物(プリフォーム)の組み上げ点Pが上板Uの中心に位置するように、マンドレルmの位置を移動する。マンドレル装置Bmは、マンドレルmを一次元、二次元あるいは三次元的に位置制御できる。
【0017】
こうして、ボビンキャリアーCが駆動装置Dによって軌道に沿って走行させられるとともに、マンドレルmの位置がマンドレル装置Bmによって制御される。その結果、多数の糸条Yが交錯する。また、必要に応じて、中糸用糸条yが、機台FbのフレームFb’にほぼ水平に配置されたボビンキャリアーC’から引き出される。中糸用糸条yは、軌道に沿って走行するボビンキャリアーCから巻き戻され組み上げられる糸条Yに交絡する。これによって、ブレイディングが行われて、マンドレルm上にプリフォーム(組物)が積層される。
【0018】
ブレイディングによるプリフォーム(組物)作製が完了した後、適当な切断装置(不図示)によって糸条Yおよびyが切断される。完成したプリフォームを備えたマンドレルmは、マンドレル装置Bmから取り外される。
【0019】
図3は、脱型部材を説明するための図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のI−I線断面図である。図4は、プリフォームから脱型する手順を説明する図である。図5は、プリフォームから脱型する手順を示すフローチャート図である。
【0020】
図3(a)に示す通り、脱型部材2は、マンドレルmの外周maを囲むようにはめ込まれる(図5のステップS1)。そして、脱型部材2を有するマンドレルmが、マンドレル装置Bmに取り付けられ(図5のステップS2)、上記のブレイダーBRによって、脱型部材2を介して、マンドレルmにプリフォーム(繊維層)1が組成される(図5のステップS3)。従って、脱型部材2の上にプリフォーム1が組み上げられる。プリフォーム(繊維層)1は、マンドレルmの軸方向10に対して所定の組角度θで組成される。
【0021】
図3(b)に示す通り、脱型部材2は、複数(本例では4つ)の分割片20を備える。それぞれの分割片20は、マンドレルmの軸方向10に延設されている。それぞれの分割片20は、内周2a側の数箇所がテープ等の仮止め手段(不図示)で連結される。脱型部材2は、各分割片20が連結された状態において、それぞれの分割片20の連結部分に空間部21が形成される。
【0022】
本実施形態において、脱型部材2は、内周2aがマンドレルmの外周maとほぼ同一の管状部材(パイプ)を、マンドレルmの周方向12に分割して分割片20を構成したものである。そして、脱型部材2は、外周面2bが連続するように、空間部21が内周2aに向かって広がる三角形状になっている。後述するが、空間部21は、各分割片20をプリフォーム1から取り外し可能とするために設けられる。
【0023】
上記の通り、完成したプリフォーム1を備えたマンドレルmは、マンドレル装置Bmから取り外される(図5のステップS4)。そして、図4(a)に示す通り、マンドレルmを、マンドレルmの軸方向10に引き抜く(図5のステップS5)。本実施形態において、脱型部材2はプラスチック材で形成されているので、マンドレルmと脱型部材2との接触部15は摩擦抵抗が小さい。従って、プリフォーム1と脱型部材2とを残し、マンドレルmだけを抜き取ることができる。
【0024】
上記の通り、脱型部材2は各分割片20がテープ等の仮止め手段で連結されているので、マンドレルmを抜き取った後でも、図4(b)に示す通り、プリフォーム1と脱型部材2とが密着した状態で保持される。そして、仮止め手段を外して各分割片20の連結を解除して、図4(c)に示す通り、各分割片20が、空間部21を通じて(空間部21の空間を用いて)、脱型部材2の中心方向11に向けて、プリフォーム1から取り外し可能となる(図5のステップS6)。
【0025】
即ち、本実施形態では、脱型部材2が円筒状なので、空間部21を設けないと、内周と外周の距離差から、分割片20を脱型部材2の中心方向11に向けて取り外すことができない。従って、所定の空間部21は、脱型部材2の中心方向11に向けて、分割片20を取り外し可能とするために設けられる。
【0026】
以上で、プリフォーム1の脱型が終了する。このように、マンドレルmと脱型部材2を取り外して、プリフォーム1を製品として取引きしたり使用する。また、マンドレルmだけを取り外して、脱型部材2を有するプリフォーム1を製品として取引きし、その後、取引先で、脱型部材2を取り外して、プリフォーム1を用いる場合がある。
【0027】
上記の通り、マンドレルmを引き抜く際には、プリフォーム1は、脱型部材2上に配置されているので(図4(a))、マンドレルmの引抜きに伴ってプリフォーム1の組角度θが乱れることはない。さらに、脱型部材2を取り外す際には、各分割片20を脱型部材2の中心方向11に向けて取り外す(剥離する)ため(図4(c))、プリフォーム1の組角度θ(軸方向10に対する角度)に影響を与えないようになっている。
【0028】
[変形例]
図6は、三角状のマンドレルに脱型部材を囲んだ状態を示す断面図である。図6に示す通り、マンドレルmの断面形状は円状に限らず三角状でもよい。この場合、マンドレルmの外周maは、全部に渡って脱型部材2の内周2aに接しているわけではなく、マンドレルmの外周maの一部(角部)が、脱型部材2の内周2aに接している。即ち、マンドレルmは、脱型部材2の一部を内側から支持して所定形状を保持する。そして、脱型部材2の外周面2bが、プリフォーム1の形状を設定する。
【0029】
また、本発明は、マンドレルmの周囲にプリフォーム1を積層するものに適用可能で、フィラメントワインダー等でもよい。また、マンドレルMは、金属製などに硬質部材に限らず、バルーン状のもの等でもよい。また、脱型部材2は、分割片20がマンドレルmの全長に渡らずに、マンドレルmの軸方向10等に分割されていてもよい。脱型部材2は、外周面2bが連続していなくてもよく、プリフォーム1を所定形状に作製できればよい。
【0030】
脱型部材2は、マンドレルmとの摩擦抵抗が小さい部材が好ましく、プラスチック(合成樹脂)材料の外に金属系、セラミック系、表面処理(めっき等)加工したもの等が採用される。また、脱型部材2は、マンドレルmとの接触部15において、摩擦抵抗が高くて引抜き難い材料を採用するときは、潤滑剤等を塗布してもよい。また、空間部21は、三角形状に限らず、各分割片20を中心方向11に向けて取り外し可能な所定の空間であればよい。当然、マンドレルmは角状等でもよく、その形状に合う又はそれによって支持され得る脱型部材2を準備すればよい。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】ブレイダーの正面図である。
【図2】ブレイダーの側面図である。
【図3】脱型部材を説明するための図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のI−I線断面図である。
【図4】プリフォームから脱型する手順を説明する図である。
【図5】プリフォームから脱型する手順を示すフローチャート図である。
【図6】三角状のマンドレルに脱型部材を囲んだ状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【0032】
1 プリフォーム
2 脱型部材
20 分割片
m マンドレル
10 マンドレルの軸方向
11 脱型部材の中心方向
ma マンドレルの外周
2a 脱型部材の内周

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マンドレル上にプリフォームを組成するプリフォーム作製方法において、複数の分割片からなる脱型部材をマンドレル外周にセットし、該脱型部材上に繊維層を形成することを特徴とするプリフォーム作製方法。
【請求項2】
前記マンドレルの軸方向に前記マンドレルを抜き取って、前記脱型部材の中心方向に前記各分割片を前記プリフォームから離脱して、前記脱型部材を前記プリフォームから取り外すことを特徴とする請求項1に記載のプリフォーム作製方法。
【請求項3】
前記脱型部材は、前記マンドレルに対する摩擦係数の小さい材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリフォーム作製方法。
【請求項4】
前記脱型部材は、前記マンドレルの外周とほぼ同一の内周からなる管状部材を周方向に分割してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプリフォーム作製方法。
【請求項5】
マンドレルの外周を囲むための複数の分割片からなる脱型部材と、前記脱型部材上に積層されたプリフォームとからなり、前記マンドレル上に前記脱型部材を介して前記プリフォームを組成して、前記マンドレルの軸方向に前記マンドレルを抜き取って構成されており、前記脱型部材の中心方向に前記各分割片を前記プリフォームから離脱して、前記脱型部材を前記プリフォームから取り外し可能になっていることを特徴とするプリフォーム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2009−172874(P2009−172874A)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−13991(P2008−13991)
【出願日】平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願人】(000006297)村田機械株式会社 (4,916)
【Fターム(参考)】