プリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法
【課題】 樹脂が含浸されていない強化繊維を積層してプリフォームを成形する際に、形崩れせずに成形可能とし、樹脂を含浸させてＦＲＰ成形品とする際にも、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えることのできるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】 熱可塑繊維を巻回配列する配列装置２を配設して、ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維ＹＡを巻回し、前記強化繊維（糸条Ｙ）と前記熱可塑繊維ＹＡとを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維ＹＡを加熱溶融して前記強化繊維（糸条Ｙ）の複数の組成層を固着する構成とした。
【解決手段】 熱可塑繊維を巻回配列する配列装置２を配設して、ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維ＹＡを巻回し、前記強化繊維（糸条Ｙ）と前記熱可塑繊維ＹＡとを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維ＹＡを加熱溶融して前記強化繊維（糸条Ｙ）の複数の組成層を固着する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレイダー装置により筒状のプリフォームを組成する際に、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を複数層積層して成形するプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近では、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条よりなる繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：以下、ＦＲＰという。）で種々の複合材パネルを製造しており、一般産業用途等にも広く適用されている。また、最近では航空機や自動車などの軽量化のための用途が広がっている。
【０００３】
一般に大型の複合材パネルを製造する際には、所定形状の型材にテープ状のプリプレグ（強化繊維に予めマトリックス樹脂を含浸させたもの）を積層していき、加熱硬化して成形するものである。
【０００４】
最近では積層工程を自動的に行うファイバープレースメント法と呼ばれる積層方法が知られており、予め樹脂が含浸された強化繊維であるテープ状のプリプレグをマンドレル表面に加圧しながら積層すると共に、別に備える加熱装置やオートクレーブ等により含浸された樹脂を溶融して固着していく成形方法である。
【０００５】
一般にＦＲＰの代表的な加熱硬化方法として知られているオートクレーブ成形は、予め強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを、目的とする形状の成形型に積層した成形品を、一体的に収納して加熱・加圧し、ＦＲＰを成形するものである。
【０００６】
しかし、これらのテープ状プリプレグを積層した後で、加熱硬化して複合材パネルを製造する方法においては、前記プリプレグの製造に高いコストがかかることと大型の複合材パネルを収納する程度の大型のオートクレーブが必要になるという問題があった。
【０００７】
そのため、プリプレグを用いて成形した後でオートクレーブ等により加熱・加圧して構造物を生成する成形方法よりも、大幅に成形サイクルが短縮できる注入成形法であるＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）、成形型内を真空吸引して、樹脂の含浸を助けるＶａ−ＲＴＭ法 、ＲＩＭ（レジン・インジェクション・モールディング）など、樹脂が未含浸の強化繊維基材を所望の形状をした型内に積み重ねて配置した後に樹脂を一括含浸させて、ＦＲＰ成形品を製造する成形法も知られている。
【０００８】
また、ＦＲＰを製造する工法としてブレイディング法が一般に知られており、円筒型、Ｔ字型、Ｉ字型、テトラポット型等の種々の形状を有するマンドレルの周囲に複数本の強化繊維糸条を交錯させて組物構成の組成体（強化繊維プリフォーム）を組成するブレイダー装置が一般に知られている。
【０００９】
そして、得られた種々の形状の強化繊維プリフォーム同士を組み合わせて複合形状の繊維強化複合部材を製造することも行なわれている。
【００１０】
さらに、上記のブレイダー装置を用いて強化繊維を積層する際に、粘着性フィルムや熱可塑性樹脂により仮止めするとした強化繊維プリフォームの成形方法が既に出願されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０３６１号公報（第１−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のファイバープレースメント法ではテープ状プリプレグを加熱加圧しながら自動的に積層していくことができるが、強化繊維に予め樹脂を含浸させる工程が必要であって、ＦＲＰ製複合部材の成形サイクルを短縮することができない。
【００１２】
さらに、樹脂が含浸されたプリフォームの状態では長期間保管することは困難であって、樹脂が変質したりして、プリフォームの品質が劣化するという問題があった。
【００１３】
また、前記ＲＴＭやＶａ−ＲＴＭ法やＲＩＭ法などは、所望の形状をした型の内部に樹脂が含浸されていない強化繊維基材を積み重ねるように配列して、その後樹脂を強制的に注入して硬化成形する方法であって、装置自体が大型で高価なものとなり、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えて、同じ品質のＦＲＰ製品を製造することは困難である。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題点を解消するために、樹脂が含浸されていない強化繊維を積層してプリフォームを成形する際に、形崩れせずに成形可能とし、樹脂を含浸させてＦＲＰ成形品とする際にも、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えることのできるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着したプリフォームであることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、強化繊維を熱可塑繊維とは別に単独で組成していくので、強化繊維が熱可塑繊維と干渉して糸絡みすることがない。さらには加熱溶融した熱可塑繊維が接着剤となって強化繊維を固定するので、成形されたプリフォームが形崩れしない。
【００１７】
請求項２に係る発明は、前記強化繊維はブレイディング製法により組成されており、前記熱可塑繊維は前記強化繊維の組成層に巻回されていると共に、その配分量が所定値となるように予め設定されていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、所定の量の前記熱可塑繊維を強化繊維の層間に含有したプリフォームとなるので、強化繊維と熱可塑繊維の量の割合を正確に揃えて成分の安定したＦＲＰ成形品とすることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、プリフォームの型となるマンドレルの表面に強化繊維をブレイディング製法により順次組成して、複数層の強化繊維層を積層するプリフォームの製造装置であって、前記強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維を巻回して配列する配列装置を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、強化繊維の組成とは独立して、熱可塑繊維を組成することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、前記マンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングすると共に、前記配列装置を前記強化繊維をブレイディングする組成部の両側に配置して、それぞれの前記配列装置の巻回速度と、前記マンドレルの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としたことを特徴としている。
【００２２】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、マンドレルの移動方向に拘らずに熱可塑繊維を積層して組成することができると共に、所望される熱可塑繊維量を配合することができる。
【００２３】
請求項５に係る発明は、ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維のそれぞれの層間に熱可塑繊維を巻回し、前記強化繊維と前記熱可塑繊維とを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の層を固着するプリフォームの製造方法であって、プリフォームの型となるマンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングする際に、熱可塑繊維を巻回配列する配列装置により、前記強化繊維の層間に熱可塑繊維を順次巻回すると共に、前記マンドレルの往復移動速度と前記配列装置の巻回速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、所定割合の熱可塑繊維を含有すると共に、強化繊維を損傷することなく組成可能なプリフォームの製造方法とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を組成する際に、安定して確実に複数層積層することができる。さらには、形崩れせずに成形可能であり、強化繊維の量と含有される熱可塑繊維の量との割合を正確に制御できるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係るプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法の実施の形態について、図１から図５に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
まず、図１および図２にもとづき、ブレイダーの一構成例について説明する。本実施例に係るブレイダーＢＲは、機台１上に、ブレイダー本体Ｂｂとマンドレル移動装置Ｂｍと配列装置２を備えている。
【００２８】
前記マンドレル移動装置Ｂｍは、ブレイディング製法により強化繊維を組成してプリフォームを成形する際の型となるマンドレルＭを水平移動可能に支持する装置であり、前記ブレイダー本体Ｂｂは、前記マンドレル移動装置Ｂｍに支持されているマンドレルＭに糸条Ｙ（ガラス繊維やカーボン繊維などの強化繊維）をブレイディング（組成）するものである。また、前記前記配列装置２は、強化繊維ではない別の糸条（例えば熱可塑繊維ＹＡ）を組成する装置であって、本実施例においては、前記糸条Ｙの組成位置Ｐの両側に配設して、配列装置２Ａ、２Ｂのそれぞれが独立して駆動可能な構成としている。
【００２９】
つまり、前記マンドレルＭを一方向（図中のＡ方向）に移動しながら強化繊維からなる糸条Ｙを一層分組成し、その上に積層するように配列装置２Ａにより熱可塑繊維ＹＡを巻回することができる。その後で、前記マンドレルＭを逆方向（図中のＢ方向）に移動しながら二層目の糸条Ｙを組成し、さらにその上に配列装置２Ｂにより熱可塑繊維ＹＡを巻回して積層することができる。このようにして、前記マンドレルＭを水平方向の左右に移動させながら、強化繊維である糸条Ｙと熱可塑繊維ＹＡとを交互に複数層積層していくことができる。
【００３０】
前記ブレイダー本体Ｂｂは、軸線が水平で一側に開口ｅを有するほぼ円筒状の機台Ｆｂ内に配置された曲率半径Ｒの曲面状の上板Ｕと、上板Ｕの周方向に穿設された軌道に沿って走行するボビンキャリアＣと、ボビンキャリアＣを軌道に沿って走行させるための駆動装置Ｄと、糸条案内装置Ｇを有している。
【００３１】
そして、ボビンキャリアＣに載置されたボビンからボビンの軸線方向に引き出される糸条Ｙ（強化繊維）が上板Ｕのほぼ中心に集合し、マンドレル移動装置Ｂｍに取り付けられたマンドレルＭの位置は、マンドレルＭ上に形成される組成位置Ｐが上板Ｕの中心に位置するようになっている。
【００３２】
ブレイディングする際には、前記ボビンキャリアＣは軌道面上を移動しながらブレイディング組成を行うが、前記駆動装置Ｄは、前記ボビンキャリアＣの移動速度を個々に自在に変化可能に構成している。そのために、複数層積層する際には、その内層と外層とでブレイド角度（組角度）を変化させることができ、成形するブレイディング組成体の物理特性を自由に設定可能である。
【００３３】
こうして、ボビンキャリア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移動装置Ｂｍによって制御され、その結果、多数の糸条Ｙが所定の組角度で交錯したブレイディング組成体が成形される。また、所定の組角度で組成される周方向繊維である糸条Ｙに加えて、組角度０°の軸方向繊維である中央糸ｙを組合わせて組成する三軸組成体とすると、さらに強固なブレイディング組成体（プリフォーム）を組成することができる。
【００３４】
つまり、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Ｃから中央糸ｙと、軌道に沿って走行するボビンキャリアＣから巻き戻され組み上げられる糸条Ｙとが交絡することにより、三軸組成体を得ることができる。
【００３５】
ブレイディング製法による組物作製が完了した後、適当な切断装置によって糸条Ｙおよび中央糸ｙが切断され、上記のブレイディング組成体は径方向に切断されて単体のプリフォームとして取り出される。
【００３６】
ここで組角度について説明する。組角度とは軸方向に対する組糸のなす角度をいい、組角度小とは組物が軸方向と平行に近い角度（０°に近い）をいい、組角度大とは軸方向と直交する方向に近づく角度であることをいう。中央糸ｙは軸と平行であり組角度は０°である。
【００３７】
次に、図３及び図４により配列装置２について説明する。
【００３８】
本実施例においては配列装置２として、前記糸条Ｙの組成位置Ｐの両側にそれぞれ配列装置２Ａ、２Ｂを配設して（図１参照）、ブレイディング製法により組成される強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維ＹＡを巻回する構成としている。前記配列装置２Ａ、２Ｂはそれぞれが独立して駆動可能な構成であり、前記マンドレルＭの移動方向に拘らずに組成される強化繊維層の周囲に熱可塑繊維ＹＡを巻回することができる。そのために、前記強化繊維と前記熱可塑繊維ＹＡとを交互に積層可能である。前記配列装置２Ａ、２Ｂは同一の装置であるので、配列装置２として同一の符号を用いて説明する。
【００３９】
配列装置２は、マンドレルＭを中心として回転駆動可能に構成される駆動体２０、該駆動体２０を構成するディスクフレーム２１の一側面に配設される糸供給装置２２と、ディスクフレーム２１の動力源となる駆動モータ２５とを備えている。
【００４０】
図４には、三個の糸供給装置２２を円周上に等配した例を示しているが、前記糸供給装置２２の設置数は、巻回する熱可塑繊維ＹＡの糸量により増減可能な構成としており、前記ディスクフレーム２１の円周上に所定数量の糸供給装置２２を設置すればよい。
【００４１】
前記駆動体２０は、ディスクフレーム２１と、ディスクフレーム２１が回動自在に遊嵌される受け部材２３と、止め部材２４とを備えている。前記ディスクフレーム２１は、略円形に形成され、その略中心に貫通孔２１ａが設けられており、この貫通孔２１ａに受け部材２３が遊嵌されている。
【００４２】
受け部材２３は、ディスクフレーム２１の他方の側面から貫通孔２１ａに挿通されており、ディスクフレーム２１から突出した端部に、ディスクフレーム２１の一側面から止め部材２４が嵌合されている。これらの、受け部材２３と止め部材２４は図示せぬフレーム等によってブレイダーの機台１に対して相対位置変動不能に固定される。
【００４３】
受け部材２３の端部および止め部材２４には、受け部材２３に遊嵌したディスクフレーム２１の位置決め用の突出リブ２３ａ、２４ａがそれぞれの外周面に沿って突出して形成されている。この突出リブ２３ａ、２４ａによって、ディスクフレーム２１が配列装置２に位置決めされて、駆動モータ２５により相対位置変動不能に回転駆動される。この受け部材２３および止め部材２４には、その略中心に前述した貫通孔２１ａが同様に貫設されており、この貫通孔２１ａの略中心にマンドレルＭが左右方向に挿通されている。このような構成とすることで、糸供給装置２２から熱可塑繊維等の糸条をマンドレルＭに安定して繰り出すことができる。
【００４４】
尚、前記受け部材２３および止め部材２４は、上述したような別体ではなく、ディスクフレーム２１を回動自在に遊嵌するものであれば、一体的に形成してもよい。さらに、これらの受け部材２３や止め部材２４は、本実施例に示す構成や配置に限定されない。
【００４５】
ディスクフレーム２１の一側面には、前記糸供給装置２２と、ガイドリブ２７と、カウンタウェイト２８とが配設されている。前記糸供給装置２２は、ボビンフレーム２２ａと熱可塑繊維ＹＡが巻回されたボビン２２ｂを備えている。ボビン２２ｂは、ボビンフレーム２２ａに回動自在に支持され前記熱可塑繊維ＹＡを繰り出しながら回転する。ガイドリブ２７は、糸供給装置２２と貫通孔２１ａとの間に配設され、ディスクフレーム２１の前面から略垂直に前記熱可塑繊維ＹＡのガイド部２７ａが突出している。ガイド部２７ａにはガイド溝２７ｂが穿設され、このガイド溝２７ｂに前記ボビン２２ｂから繰り出された熱可塑繊維ＹＡが挿通している。このように、ガイドリブ２７を設けることで、糸供給装置２２から繰り出された熱可塑繊維ＹＡが相互に干渉して絡まるのを防止している。
【００４６】
カウンタウェイト２８は、ディスクフレーム２１の中心軸に対して糸供給装置２２の対称位置に配設され、ディスクフレーム２１の回動状態のバランスを取るために、糸供給装置２２のウェイトと釣り合うように調整されている。ディスクフレーム２１は、駆動モータ２５によって回転駆動され、さらに半径方向において糸供給装置２２を配設しているため、このカウンタウェイト２５を設けることで、ディスクフレーム２１を安定して回転させることができ、糸供給装置２２から熱可塑繊維ＹＡを安定して繰り出すことができる。
【００４７】
糸供給装置２２から繰り出される熱可塑繊維ＹＡは、マンドレルＭの周囲に組成される三軸組成体１０の外周面に延出されて、かかる三軸組成体１０の外周を覆うように巻回され、積層体１１を形成する。すなわち、熱可塑繊維ＹＡは、ガイドリブ２７を介してマンドレルＭの中心軸に対して略直角方向から巻回位置ＰＡに向けて繰り出される。
【００４８】
駆動モータ２５は、ディスクフレーム２１を回動させるための動力源であり、無端ベルト２９を介してディスクフレーム２１を回転駆動している。具体的には、駆動モータ２５は枠台３０を介してブレイダーＢＲの機台１に載置され、側方から動力伝達軸としての出力軸３１を突出し、出力軸３１の端部にプーリ３２が固設されている。一方、ディスクフレーム２１の他方の側面には、ディスクフレーム２１の貫通孔２１ａの縁部に沿って略垂直にリブ部２１ｂが突出し、このリブ部２１ｂとプーリ３２との間に前記無端ベルト２９が装着されている。
【００４９】
上記した構成により、駆動モータ２５の駆動力が無端ベルト２９を介してディスクフレーム２１のリブ部２１ｂに伝達されてディスクフレーム２１が回転駆動される。尚、ディスクフレーム２１を回動する駆動機構は、無端ベルト２９を用いたベルト駆動式によるだけでなく、出力軸３１とリブ部２１ｂとにギヤを設けて、駆動力を直接伝達するギヤ式であってもよい。
【００５０】
ここで、配列装置２による熱可塑繊維ＹＡの配列機構について説明する。
【００５１】
駆動モータ２５によってディスクフレーム２１が回動されると、ディスクフレーム２１に配設された糸供給装置２２も同じく回動されながら、ボビン２２ｂより熱可塑繊維ＹＡが巻回位置ＰＡに向けて繰り出される。巻回位置ＰＡに位置するマンドレルＭは、外周面に糸条Ｙおよび中央糸ｙによって既に三軸組成体１０が組成されている。そして、マンドレルＭがＸ方向に移動すると、巻回位置ＰＡに位置するマンドレルＭの当該部分が徐々にＸ方向にずれ、かかる状態で糸供給装置２２がマンドレルＭの中心軸回りを回転しながら熱可塑繊維ＹＡを繰り出すことによって、マンドレルＭの中心軸に対して略垂直状態から三軸組成体１０の外周に熱可塑繊維ＹＡを巻回し配列することができる。この時に、マンドレルＭの移動速度と駆動体２０の回転速度とを制御して、熱可塑繊維ＹＡの配向と配分量を調整することができる。
【００５２】
上記したように本発明によれば、強化繊維（糸条Ｙ）をブレイディングする組成部の両側に配列されるそれぞれの配列装置２Ａ、２Ｂの巻回速度と、前記マンドレルＭの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維ＹＡの配分量を制御可能としているので、強化繊維と熱可塑繊維との配合を所定値に正確に調整することが可能である。また、それぞれの巻回層毎に制御可能であり、複数の強化繊維の組成層間に巻回される熱可塑繊維を所望される糸量に設定可能であるので、得られる強化繊維プリフォームの成分を内部層間に渡って制御可能であり、製品品質を安定させることができる。
【００５３】
組成構造の一例を図５に示しているが、図５（ａ）にはマンドレルＭに第一強化繊維層Ｙ１、第一熱可塑繊維層ＹＡ１、第二強化繊維層Ｙ２、第二熱可塑繊維層ＹＡ２、第三強化繊維層Ｙ３とを順に積層したところを示している。
【００５４】
また、図５（ｂ）にはその断面を示しており、強化繊維Ｙと熱可塑繊維ＹＡとが順に積層されているのが判る。この時に、前述したように、熱可塑繊維ＹＡの配分量を、所望される製品成分に応じた所定の糸量に調整可能である。
【００５５】
マンドレルＭ上に組成されたプリフォームにヒータや高温蒸気等により所定の熱を付加すると、熱可塑繊維が溶解して、それぞれの強化繊維層の間で接着剤の役目を果たし、組成された強化繊維を固定しプリフォームの形状を保持することができる。
【００５６】
また、最外層部分に熱可塑繊維ＹＡを巻回しない構成とすると、組成体基材の表面に熱可塑繊維が存在しないので、加熱した時にプリフォーム表面に熱可塑繊維が溶解してこびり付くことがなく、表面を綺麗な状態に維持することができる。
【００５７】
前記強化繊維Ｙには予め樹脂を含浸させていないので、成形される前記のプリフォームはドライプリフォームであり、本発明によれば、成形品の状態で移送可能で取扱い可能なプリフォームを得ることができる。
【００５８】
このように本発明に係るプリフォームは、最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着した構成である。
【００５９】
また、本発明装置によれば、強化繊維と熱可塑繊維とを別々に組成、あるいは巻回する構成としているので、組成の際に、強化繊維と熱可塑繊維とが擦れ合うこともない。そのために、毛羽立ちし易い炭素繊維を用いてプリフォームを成形することも容易である。さらに、組成した後で加熱して、組成された強化繊維層間の熱可塑繊維を溶解し前記強化繊維を固定する製造方法としているので、形崩れせず取扱い可能なプリフォームの製造方法とすることができる。
【００６０】
上記したように、本発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を組成する際に、糸切れや糸絡みせずに安定して確実に複数層積層することができる。さらには、形崩れしないプリフォームに成形可能であり、強化繊維の量と含有される樹脂（溶解した熱可塑繊維）の量との割合を正確に制御できるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る配列装置を備えるブレイダー機の概略側面図である。
【図２】ブレイダー機の概略正面図である。
【図３】本発明に係る配列装置の概略側面図である。
【図４】本発明に係る配列装置の概略正面図である。
【図５】組成された積層構造を示し、（ａ）は全体の積層構造を示す概略説明図であり、（ｂ）は積層部の断面を示している。
【符号の説明】
【００６２】
１ 機台（ブレイダーの）
２ 配列装置
２２ 糸供給装置
ＢＲ ブレイダー
Ｍ マンドレル
Ｙ 強化繊維
ＹＡ 熱可塑繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレイダー装置により筒状のプリフォームを組成する際に、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を複数層積層して成形するプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近では、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条よりなる繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：以下、ＦＲＰという。）で種々の複合材パネルを製造しており、一般産業用途等にも広く適用されている。また、最近では航空機や自動車などの軽量化のための用途が広がっている。
【０００３】
一般に大型の複合材パネルを製造する際には、所定形状の型材にテープ状のプリプレグ（強化繊維に予めマトリックス樹脂を含浸させたもの）を積層していき、加熱硬化して成形するものである。
【０００４】
最近では積層工程を自動的に行うファイバープレースメント法と呼ばれる積層方法が知られており、予め樹脂が含浸された強化繊維であるテープ状のプリプレグをマンドレル表面に加圧しながら積層すると共に、別に備える加熱装置やオートクレーブ等により含浸された樹脂を溶融して固着していく成形方法である。
【０００５】
一般にＦＲＰの代表的な加熱硬化方法として知られているオートクレーブ成形は、予め強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを、目的とする形状の成形型に積層した成形品を、一体的に収納して加熱・加圧し、ＦＲＰを成形するものである。
【０００６】
しかし、これらのテープ状プリプレグを積層した後で、加熱硬化して複合材パネルを製造する方法においては、前記プリプレグの製造に高いコストがかかることと大型の複合材パネルを収納する程度の大型のオートクレーブが必要になるという問題があった。
【０００７】
そのため、プリプレグを用いて成形した後でオートクレーブ等により加熱・加圧して構造物を生成する成形方法よりも、大幅に成形サイクルが短縮できる注入成形法であるＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）、成形型内を真空吸引して、樹脂の含浸を助けるＶａ−ＲＴＭ法 、ＲＩＭ（レジン・インジェクション・モールディング）など、樹脂が未含浸の強化繊維基材を所望の形状をした型内に積み重ねて配置した後に樹脂を一括含浸させて、ＦＲＰ成形品を製造する成形法も知られている。
【０００８】
また、ＦＲＰを製造する工法としてブレイディング法が一般に知られており、円筒型、Ｔ字型、Ｉ字型、テトラポット型等の種々の形状を有するマンドレルの周囲に複数本の強化繊維糸条を交錯させて組物構成の組成体（強化繊維プリフォーム）を組成するブレイダー装置が一般に知られている。
【０００９】
そして、得られた種々の形状の強化繊維プリフォーム同士を組み合わせて複合形状の繊維強化複合部材を製造することも行なわれている。
【００１０】
さらに、上記のブレイダー装置を用いて強化繊維を積層する際に、粘着性フィルムや熱可塑性樹脂により仮止めするとした強化繊維プリフォームの成形方法が既に出願されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０３６１号公報（第１−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のファイバープレースメント法ではテープ状プリプレグを加熱加圧しながら自動的に積層していくことができるが、強化繊維に予め樹脂を含浸させる工程が必要であって、ＦＲＰ製複合部材の成形サイクルを短縮することができない。
【００１２】
さらに、樹脂が含浸されたプリフォームの状態では長期間保管することは困難であって、樹脂が変質したりして、プリフォームの品質が劣化するという問題があった。
【００１３】
また、前記ＲＴＭやＶａ−ＲＴＭ法やＲＩＭ法などは、所望の形状をした型の内部に樹脂が含浸されていない強化繊維基材を積み重ねるように配列して、その後樹脂を強制的に注入して硬化成形する方法であって、装置自体が大型で高価なものとなり、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えて、同じ品質のＦＲＰ製品を製造することは困難である。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題点を解消するために、樹脂が含浸されていない強化繊維を積層してプリフォームを成形する際に、形崩れせずに成形可能とし、樹脂を含浸させてＦＲＰ成形品とする際にも、強化繊維と樹脂の量の割合を正確に揃えることのできるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着したプリフォームであることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、強化繊維を熱可塑繊維とは別に単独で組成していくので、強化繊維が熱可塑繊維と干渉して糸絡みすることがない。さらには加熱溶融した熱可塑繊維が接着剤となって強化繊維を固定するので、成形されたプリフォームが形崩れしない。
【００１７】
請求項２に係る発明は、前記強化繊維はブレイディング製法により組成されており、前記熱可塑繊維は前記強化繊維の組成層に巻回されていると共に、その配分量が所定値となるように予め設定されていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、所定の量の前記熱可塑繊維を強化繊維の層間に含有したプリフォームとなるので、強化繊維と熱可塑繊維の量の割合を正確に揃えて成分の安定したＦＲＰ成形品とすることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、プリフォームの型となるマンドレルの表面に強化繊維をブレイディング製法により順次組成して、複数層の強化繊維層を積層するプリフォームの製造装置であって、前記強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維を巻回して配列する配列装置を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、強化繊維の組成とは独立して、熱可塑繊維を組成することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、前記マンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングすると共に、前記配列装置を前記強化繊維をブレイディングする組成部の両側に配置して、それぞれの前記配列装置の巻回速度と、前記マンドレルの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としたことを特徴としている。
【００２２】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、マンドレルの移動方向に拘らずに熱可塑繊維を積層して組成することができると共に、所望される熱可塑繊維量を配合することができる。
【００２３】
請求項５に係る発明は、ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維のそれぞれの層間に熱可塑繊維を巻回し、前記強化繊維と前記熱可塑繊維とを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の層を固着するプリフォームの製造方法であって、プリフォームの型となるマンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングする際に、熱可塑繊維を巻回配列する配列装置により、前記強化繊維の層間に熱可塑繊維を順次巻回すると共に、前記マンドレルの往復移動速度と前記配列装置の巻回速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、所定割合の熱可塑繊維を含有すると共に、強化繊維を損傷することなく組成可能なプリフォームの製造方法とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を組成する際に、安定して確実に複数層積層することができる。さらには、形崩れせずに成形可能であり、強化繊維の量と含有される熱可塑繊維の量との割合を正確に制御できるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係るプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法の実施の形態について、図１から図５に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
まず、図１および図２にもとづき、ブレイダーの一構成例について説明する。本実施例に係るブレイダーＢＲは、機台１上に、ブレイダー本体Ｂｂとマンドレル移動装置Ｂｍと配列装置２を備えている。
【００２８】
前記マンドレル移動装置Ｂｍは、ブレイディング製法により強化繊維を組成してプリフォームを成形する際の型となるマンドレルＭを水平移動可能に支持する装置であり、前記ブレイダー本体Ｂｂは、前記マンドレル移動装置Ｂｍに支持されているマンドレルＭに糸条Ｙ（ガラス繊維やカーボン繊維などの強化繊維）をブレイディング（組成）するものである。また、前記前記配列装置２は、強化繊維ではない別の糸条（例えば熱可塑繊維ＹＡ）を組成する装置であって、本実施例においては、前記糸条Ｙの組成位置Ｐの両側に配設して、配列装置２Ａ、２Ｂのそれぞれが独立して駆動可能な構成としている。
【００２９】
つまり、前記マンドレルＭを一方向（図中のＡ方向）に移動しながら強化繊維からなる糸条Ｙを一層分組成し、その上に積層するように配列装置２Ａにより熱可塑繊維ＹＡを巻回することができる。その後で、前記マンドレルＭを逆方向（図中のＢ方向）に移動しながら二層目の糸条Ｙを組成し、さらにその上に配列装置２Ｂにより熱可塑繊維ＹＡを巻回して積層することができる。このようにして、前記マンドレルＭを水平方向の左右に移動させながら、強化繊維である糸条Ｙと熱可塑繊維ＹＡとを交互に複数層積層していくことができる。
【００３０】
前記ブレイダー本体Ｂｂは、軸線が水平で一側に開口ｅを有するほぼ円筒状の機台Ｆｂ内に配置された曲率半径Ｒの曲面状の上板Ｕと、上板Ｕの周方向に穿設された軌道に沿って走行するボビンキャリアＣと、ボビンキャリアＣを軌道に沿って走行させるための駆動装置Ｄと、糸条案内装置Ｇを有している。
【００３１】
そして、ボビンキャリアＣに載置されたボビンからボビンの軸線方向に引き出される糸条Ｙ（強化繊維）が上板Ｕのほぼ中心に集合し、マンドレル移動装置Ｂｍに取り付けられたマンドレルＭの位置は、マンドレルＭ上に形成される組成位置Ｐが上板Ｕの中心に位置するようになっている。
【００３２】
ブレイディングする際には、前記ボビンキャリアＣは軌道面上を移動しながらブレイディング組成を行うが、前記駆動装置Ｄは、前記ボビンキャリアＣの移動速度を個々に自在に変化可能に構成している。そのために、複数層積層する際には、その内層と外層とでブレイド角度（組角度）を変化させることができ、成形するブレイディング組成体の物理特性を自由に設定可能である。
【００３３】
こうして、ボビンキャリア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移動装置Ｂｍによって制御され、その結果、多数の糸条Ｙが所定の組角度で交錯したブレイディング組成体が成形される。また、所定の組角度で組成される周方向繊維である糸条Ｙに加えて、組角度０°の軸方向繊維である中央糸ｙを組合わせて組成する三軸組成体とすると、さらに強固なブレイディング組成体（プリフォーム）を組成することができる。
【００３４】
つまり、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Ｃから中央糸ｙと、軌道に沿って走行するボビンキャリアＣから巻き戻され組み上げられる糸条Ｙとが交絡することにより、三軸組成体を得ることができる。
【００３５】
ブレイディング製法による組物作製が完了した後、適当な切断装置によって糸条Ｙおよび中央糸ｙが切断され、上記のブレイディング組成体は径方向に切断されて単体のプリフォームとして取り出される。
【００３６】
ここで組角度について説明する。組角度とは軸方向に対する組糸のなす角度をいい、組角度小とは組物が軸方向と平行に近い角度（０°に近い）をいい、組角度大とは軸方向と直交する方向に近づく角度であることをいう。中央糸ｙは軸と平行であり組角度は０°である。
【００３７】
次に、図３及び図４により配列装置２について説明する。
【００３８】
本実施例においては配列装置２として、前記糸条Ｙの組成位置Ｐの両側にそれぞれ配列装置２Ａ、２Ｂを配設して（図１参照）、ブレイディング製法により組成される強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維ＹＡを巻回する構成としている。前記配列装置２Ａ、２Ｂはそれぞれが独立して駆動可能な構成であり、前記マンドレルＭの移動方向に拘らずに組成される強化繊維層の周囲に熱可塑繊維ＹＡを巻回することができる。そのために、前記強化繊維と前記熱可塑繊維ＹＡとを交互に積層可能である。前記配列装置２Ａ、２Ｂは同一の装置であるので、配列装置２として同一の符号を用いて説明する。
【００３９】
配列装置２は、マンドレルＭを中心として回転駆動可能に構成される駆動体２０、該駆動体２０を構成するディスクフレーム２１の一側面に配設される糸供給装置２２と、ディスクフレーム２１の動力源となる駆動モータ２５とを備えている。
【００４０】
図４には、三個の糸供給装置２２を円周上に等配した例を示しているが、前記糸供給装置２２の設置数は、巻回する熱可塑繊維ＹＡの糸量により増減可能な構成としており、前記ディスクフレーム２１の円周上に所定数量の糸供給装置２２を設置すればよい。
【００４１】
前記駆動体２０は、ディスクフレーム２１と、ディスクフレーム２１が回動自在に遊嵌される受け部材２３と、止め部材２４とを備えている。前記ディスクフレーム２１は、略円形に形成され、その略中心に貫通孔２１ａが設けられており、この貫通孔２１ａに受け部材２３が遊嵌されている。
【００４２】
受け部材２３は、ディスクフレーム２１の他方の側面から貫通孔２１ａに挿通されており、ディスクフレーム２１から突出した端部に、ディスクフレーム２１の一側面から止め部材２４が嵌合されている。これらの、受け部材２３と止め部材２４は図示せぬフレーム等によってブレイダーの機台１に対して相対位置変動不能に固定される。
【００４３】
受け部材２３の端部および止め部材２４には、受け部材２３に遊嵌したディスクフレーム２１の位置決め用の突出リブ２３ａ、２４ａがそれぞれの外周面に沿って突出して形成されている。この突出リブ２３ａ、２４ａによって、ディスクフレーム２１が配列装置２に位置決めされて、駆動モータ２５により相対位置変動不能に回転駆動される。この受け部材２３および止め部材２４には、その略中心に前述した貫通孔２１ａが同様に貫設されており、この貫通孔２１ａの略中心にマンドレルＭが左右方向に挿通されている。このような構成とすることで、糸供給装置２２から熱可塑繊維等の糸条をマンドレルＭに安定して繰り出すことができる。
【００４４】
尚、前記受け部材２３および止め部材２４は、上述したような別体ではなく、ディスクフレーム２１を回動自在に遊嵌するものであれば、一体的に形成してもよい。さらに、これらの受け部材２３や止め部材２４は、本実施例に示す構成や配置に限定されない。
【００４５】
ディスクフレーム２１の一側面には、前記糸供給装置２２と、ガイドリブ２７と、カウンタウェイト２８とが配設されている。前記糸供給装置２２は、ボビンフレーム２２ａと熱可塑繊維ＹＡが巻回されたボビン２２ｂを備えている。ボビン２２ｂは、ボビンフレーム２２ａに回動自在に支持され前記熱可塑繊維ＹＡを繰り出しながら回転する。ガイドリブ２７は、糸供給装置２２と貫通孔２１ａとの間に配設され、ディスクフレーム２１の前面から略垂直に前記熱可塑繊維ＹＡのガイド部２７ａが突出している。ガイド部２７ａにはガイド溝２７ｂが穿設され、このガイド溝２７ｂに前記ボビン２２ｂから繰り出された熱可塑繊維ＹＡが挿通している。このように、ガイドリブ２７を設けることで、糸供給装置２２から繰り出された熱可塑繊維ＹＡが相互に干渉して絡まるのを防止している。
【００４６】
カウンタウェイト２８は、ディスクフレーム２１の中心軸に対して糸供給装置２２の対称位置に配設され、ディスクフレーム２１の回動状態のバランスを取るために、糸供給装置２２のウェイトと釣り合うように調整されている。ディスクフレーム２１は、駆動モータ２５によって回転駆動され、さらに半径方向において糸供給装置２２を配設しているため、このカウンタウェイト２５を設けることで、ディスクフレーム２１を安定して回転させることができ、糸供給装置２２から熱可塑繊維ＹＡを安定して繰り出すことができる。
【００４７】
糸供給装置２２から繰り出される熱可塑繊維ＹＡは、マンドレルＭの周囲に組成される三軸組成体１０の外周面に延出されて、かかる三軸組成体１０の外周を覆うように巻回され、積層体１１を形成する。すなわち、熱可塑繊維ＹＡは、ガイドリブ２７を介してマンドレルＭの中心軸に対して略直角方向から巻回位置ＰＡに向けて繰り出される。
【００４８】
駆動モータ２５は、ディスクフレーム２１を回動させるための動力源であり、無端ベルト２９を介してディスクフレーム２１を回転駆動している。具体的には、駆動モータ２５は枠台３０を介してブレイダーＢＲの機台１に載置され、側方から動力伝達軸としての出力軸３１を突出し、出力軸３１の端部にプーリ３２が固設されている。一方、ディスクフレーム２１の他方の側面には、ディスクフレーム２１の貫通孔２１ａの縁部に沿って略垂直にリブ部２１ｂが突出し、このリブ部２１ｂとプーリ３２との間に前記無端ベルト２９が装着されている。
【００４９】
上記した構成により、駆動モータ２５の駆動力が無端ベルト２９を介してディスクフレーム２１のリブ部２１ｂに伝達されてディスクフレーム２１が回転駆動される。尚、ディスクフレーム２１を回動する駆動機構は、無端ベルト２９を用いたベルト駆動式によるだけでなく、出力軸３１とリブ部２１ｂとにギヤを設けて、駆動力を直接伝達するギヤ式であってもよい。
【００５０】
ここで、配列装置２による熱可塑繊維ＹＡの配列機構について説明する。
【００５１】
駆動モータ２５によってディスクフレーム２１が回動されると、ディスクフレーム２１に配設された糸供給装置２２も同じく回動されながら、ボビン２２ｂより熱可塑繊維ＹＡが巻回位置ＰＡに向けて繰り出される。巻回位置ＰＡに位置するマンドレルＭは、外周面に糸条Ｙおよび中央糸ｙによって既に三軸組成体１０が組成されている。そして、マンドレルＭがＸ方向に移動すると、巻回位置ＰＡに位置するマンドレルＭの当該部分が徐々にＸ方向にずれ、かかる状態で糸供給装置２２がマンドレルＭの中心軸回りを回転しながら熱可塑繊維ＹＡを繰り出すことによって、マンドレルＭの中心軸に対して略垂直状態から三軸組成体１０の外周に熱可塑繊維ＹＡを巻回し配列することができる。この時に、マンドレルＭの移動速度と駆動体２０の回転速度とを制御して、熱可塑繊維ＹＡの配向と配分量を調整することができる。
【００５２】
上記したように本発明によれば、強化繊維（糸条Ｙ）をブレイディングする組成部の両側に配列されるそれぞれの配列装置２Ａ、２Ｂの巻回速度と、前記マンドレルＭの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維ＹＡの配分量を制御可能としているので、強化繊維と熱可塑繊維との配合を所定値に正確に調整することが可能である。また、それぞれの巻回層毎に制御可能であり、複数の強化繊維の組成層間に巻回される熱可塑繊維を所望される糸量に設定可能であるので、得られる強化繊維プリフォームの成分を内部層間に渡って制御可能であり、製品品質を安定させることができる。
【００５３】
組成構造の一例を図５に示しているが、図５（ａ）にはマンドレルＭに第一強化繊維層Ｙ１、第一熱可塑繊維層ＹＡ１、第二強化繊維層Ｙ２、第二熱可塑繊維層ＹＡ２、第三強化繊維層Ｙ３とを順に積層したところを示している。
【００５４】
また、図５（ｂ）にはその断面を示しており、強化繊維Ｙと熱可塑繊維ＹＡとが順に積層されているのが判る。この時に、前述したように、熱可塑繊維ＹＡの配分量を、所望される製品成分に応じた所定の糸量に調整可能である。
【００５５】
マンドレルＭ上に組成されたプリフォームにヒータや高温蒸気等により所定の熱を付加すると、熱可塑繊維が溶解して、それぞれの強化繊維層の間で接着剤の役目を果たし、組成された強化繊維を固定しプリフォームの形状を保持することができる。
【００５６】
また、最外層部分に熱可塑繊維ＹＡを巻回しない構成とすると、組成体基材の表面に熱可塑繊維が存在しないので、加熱した時にプリフォーム表面に熱可塑繊維が溶解してこびり付くことがなく、表面を綺麗な状態に維持することができる。
【００５７】
前記強化繊維Ｙには予め樹脂を含浸させていないので、成形される前記のプリフォームはドライプリフォームであり、本発明によれば、成形品の状態で移送可能で取扱い可能なプリフォームを得ることができる。
【００５８】
このように本発明に係るプリフォームは、最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着した構成である。
【００５９】
また、本発明装置によれば、強化繊維と熱可塑繊維とを別々に組成、あるいは巻回する構成としているので、組成の際に、強化繊維と熱可塑繊維とが擦れ合うこともない。そのために、毛羽立ちし易い炭素繊維を用いてプリフォームを成形することも容易である。さらに、組成した後で加熱して、組成された強化繊維層間の熱可塑繊維を溶解し前記強化繊維を固定する製造方法としているので、形崩れせず取扱い可能なプリフォームの製造方法とすることができる。
【００６０】
上記したように、本発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を組成する際に、糸切れや糸絡みせずに安定して確実に複数層積層することができる。さらには、形崩れしないプリフォームに成形可能であり、強化繊維の量と含有される樹脂（溶解した熱可塑繊維）の量との割合を正確に制御できるプリフォーム及びプリフォームの製造装置及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る配列装置を備えるブレイダー機の概略側面図である。
【図２】ブレイダー機の概略正面図である。
【図３】本発明に係る配列装置の概略側面図である。
【図４】本発明に係る配列装置の概略正面図である。
【図５】組成された積層構造を示し、（ａ）は全体の積層構造を示す概略説明図であり、（ｂ）は積層部の断面を示している。
【符号の説明】
【００６２】
１ 機台（ブレイダーの）
２ 配列装置
２２ 糸供給装置
ＢＲ ブレイダー
Ｍ マンドレル
Ｙ 強化繊維
ＹＡ 熱可塑繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着したことを特徴とするプリフォーム。
【請求項２】
前記強化繊維はブレイディング製法により組成されており、前記熱可塑繊維は前記強化繊維の組成層に巻回されていると共に、その配分量が所定値となるように予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項３】
プリフォームの型となるマンドレルの表面に強化繊維をブレイディング製法により順次組成して、複数層の強化繊維層を積層するプリフォームの製造装置であって、
前記強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維を巻回して配列する配列装置を備えていることを特徴とするプリフォームの製造装置。
【請求項４】
前記マンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングすると共に、前記配列装置を前記強化繊維をブレイディングする組成部の両側に配置して、それぞれの前記配列装置の巻回速度と、前記マンドレルの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としたことを特徴とする請求項３に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項５】
ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維のそれぞれの組成層の上に熱可塑繊維を巻回し、前記強化繊維と前記熱可塑繊維とを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の層を固着するプリフォームの製造方法であって、
プリフォームの型となるマンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングする際に、熱可塑繊維を巻回配列する配列装置により、前記強化繊維の層間に熱可塑繊維を順次巻回すると共に、前記マンドレルの往復移動速度と前記配列装置の巻回速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としていることを特徴とするプリフォームの製造方法。
【請求項１】
最下層と最上層とが強化繊維層となるように、強化繊維と熱可塑繊維とを交互に積層して複数層成形した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の組成層を固着したことを特徴とするプリフォーム。
【請求項２】
前記強化繊維はブレイディング製法により組成されており、前記熱可塑繊維は前記強化繊維の組成層に巻回されていると共に、その配分量が所定値となるように予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項３】
プリフォームの型となるマンドレルの表面に強化繊維をブレイディング製法により順次組成して、複数層の強化繊維層を積層するプリフォームの製造装置であって、
前記強化繊維の組成層の上に熱可塑繊維を巻回して配列する配列装置を備えていることを特徴とするプリフォームの製造装置。
【請求項４】
前記マンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングすると共に、前記配列装置を前記強化繊維をブレイディングする組成部の両側に配置して、それぞれの前記配列装置の巻回速度と、前記マンドレルの往復移動速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としたことを特徴とする請求項３に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項５】
ブレイディング製法により複数層積層される強化繊維のそれぞれの組成層の上に熱可塑繊維を巻回し、前記強化繊維と前記熱可塑繊維とを交互に積層した後で、前記熱可塑繊維を加熱溶融して前記強化繊維の複数の層を固着するプリフォームの製造方法であって、
プリフォームの型となるマンドレルを軸方向の前後に往復して複数層の強化繊維層をブレイディングする際に、熱可塑繊維を巻回配列する配列装置により、前記強化繊維の層間に熱可塑繊維を順次巻回すると共に、前記マンドレルの往復移動速度と前記配列装置の巻回速度とを個別に設定自在として、前記熱可塑繊維の配分量を制御可能としていることを特徴とするプリフォームの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１６７９７７（Ｐ２００６−１６７９７７Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５９９７４（Ｐ２００４−３５９９７４）
【出願日】平成１６年１２月１３日（２００４．１２．１３）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１３日（２００４．１２．１３）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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