JPH0749351B2 - 繊維複合材料から成る繊維組成積層体を造るための方法 - Google Patents
繊維複合材料から成る繊維組成積層体を造るための方法Info
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- JPH0749351B2 JPH0749351B2 JP61154276A JP15427686A JPH0749351B2 JP H0749351 B2 JPH0749351 B2 JP H0749351B2 JP 61154276 A JP61154276 A JP 61154276A JP 15427686 A JP15427686 A JP 15427686A JP H0749351 B2 JPH0749351 B2 JP H0749351B2
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の繊
維組成積層体を造るための方法に関する。
維組成積層体を造るための方法に関する。
繊維組成外皮、例えば繊維組成−サンドウイッチ構造体
を、スレッドアイを回転する巻心に対して相対的に往復
運動させて行う連続的な巻付け成形方法により、補強糸
を等しい多さの度数或いは最高一つだけ異なる度数でス
レッドアイを前進および後退運動させて巻心上に載置し
て造ることが知られている。このようにして形成された
繊維組成外皮は二つの互いに交差して編組みされた糸組
織から成り、これらの糸組織の交差角度は巻付け工程に
おいて選択された補強糸のリード角の二倍ほど大きく、
かつ両糸組織の方向では同じ強度の繊維補強関与、即ち
同じ強度挙動と剛性挙動を有している。
を、スレッドアイを回転する巻心に対して相対的に往復
運動させて行う連続的な巻付け成形方法により、補強糸
を等しい多さの度数或いは最高一つだけ異なる度数でス
レッドアイを前進および後退運動させて巻心上に載置し
て造ることが知られている。このようにして形成された
繊維組成外皮は二つの互いに交差して編組みされた糸組
織から成り、これらの糸組織の交差角度は巻付け工程に
おいて選択された補強糸のリード角の二倍ほど大きく、
かつ両糸組織の方向では同じ強度の繊維補強関与、即ち
同じ強度挙動と剛性挙動を有している。
これに対して、糸結び位置を介して互いに交差されかつ
それぞれ異なる糸密度を有する多数の糸組織から組成さ
れていてかつ主応力方向或いは変形方向を伴う繊維組成
構造体に形成する際荷重に適応しかつ重量が好都合な繊
維分布を達するのに必要とされる繊維組成外皮はたて糸
補強した繊維組成−織物よりも著しく高い機械上のおよ
び経費上の出費をもって、例えば組成方法によって造ら
れなければならない。この場合これに加えて、このよう
な織物が僅かな面積重量の段階でしか、および僅かなた
て糸−よこ糸比率でしか使用し得ず、なかんずく高度の
計量構造様式にまさに必要な網状化されていない、しか
し破断の危険のある特別な繊維種類、即ち特に超モジュ
ールの炭素繊維はこのような繊維に加工できないと言う
ことが事実が加わる。
それぞれ異なる糸密度を有する多数の糸組織から組成さ
れていてかつ主応力方向或いは変形方向を伴う繊維組成
構造体に形成する際荷重に適応しかつ重量が好都合な繊
維分布を達するのに必要とされる繊維組成外皮はたて糸
補強した繊維組成−織物よりも著しく高い機械上のおよ
び経費上の出費をもって、例えば組成方法によって造ら
れなければならない。この場合これに加えて、このよう
な織物が僅かな面積重量の段階でしか、および僅かなた
て糸−よこ糸比率でしか使用し得ず、なかんずく高度の
計量構造様式にまさに必要な網状化されていない、しか
し破断の危険のある特別な繊維種類、即ち特に超モジュ
ールの炭素繊維はこのような繊維に加工できないと言う
ことが事実が加わる。
これに対して本発明の課題は、積層体の一定の交差角度
で互いに組成された繊維組織の各々において個別にかつ
無段階に選択可能な糸密度が簡単かつ費用の点で有利な
方法で達せられ、かつ実際にどんな任意の種類の繊維で
も、なかんずく上記の炭素繊維でも問題なく加工するこ
とが可能な繊維組成積層体を造るための方法を提供する
ことである。
で互いに組成された繊維組織の各々において個別にかつ
無段階に選択可能な糸密度が簡単かつ費用の点で有利な
方法で達せられ、かつ実際にどんな任意の種類の繊維で
も、なかんずく上記の炭素繊維でも問題なく加工するこ
とが可能な繊維組成積層体を造るための方法を提供する
ことである。
この課題は本発明により特許請求の範囲第１項に記載の
特徴を有する方法によって解決される。
特徴を有する方法によって解決される。
本発明により、前進運動および後退運動のためのリード
角を交差角度および糸密度比考慮の下に意図的に違わせ
て予調節することによる連続的なかつ繊維を傷めること
のない巻付け成形方法により僅かな機械上の出費および
経費の支出で生起組成材料−巻体外皮が得られる、この
繊維組成積層体は所定の交差角度の下に互いに編組みさ
れた糸組織内での片側におけるより高い繊維補強関与に
対する要求を重量上最適な状態で充足する。所望の糸密
度が達せられるまで大抵スレッドアイの前進運動および
後退運動を何度も行わなければならないので、たとえス
レッドアイが総体的に前進運動を後退運動よりも頻繁に
或いはわずかな頻度で行ったとしても、前進運動および
後退運動の比率は一を基準とした違いである。
角を交差角度および糸密度比考慮の下に意図的に違わせ
て予調節することによる連続的なかつ繊維を傷めること
のない巻付け成形方法により僅かな機械上の出費および
経費の支出で生起組成材料−巻体外皮が得られる、この
繊維組成積層体は所定の交差角度の下に互いに編組みさ
れた糸組織内での片側におけるより高い繊維補強関与に
対する要求を重量上最適な状態で充足する。所望の糸密
度が達せられるまで大抵スレッドアイの前進運動および
後退運動を何度も行わなければならないので、たとえス
レッドアイが総体的に前進運動を後退運動よりも頻繁に
或いはわずかな頻度で行ったとしても、前進運動および
後退運動の比率は一を基準とした違いである。
この場合、本発明の特に優れた構成にあっては、前進運
動および後退運動のためのリード角は特許請求の範囲第
１項に記載の方法により極めて簡単に決定され、かつ巻
心の周速度および回転数に対する送り速度の比率は特許
請求の範囲第３項に記載の構成により決定される。
動および後退運動のためのリード角は特許請求の範囲第
１項に記載の方法により極めて簡単に決定され、かつ巻
心の周速度および回転数に対する送り速度の比率は特許
請求の範囲第３項に記載の構成により決定される。
巻体積層体は特に特許請求の範囲第４項に記載の方法に
より裁断され、これにより共通した捻じれ様式の繊維組
織の配向変えが達せられる。即ち、例えば高い繊維補強
関与度を有する繊維組織は巻体外皮の主応力方向に整向
される。巻体積層体もしくは巻体外皮の糸組織を巻付け
成形工程終了後始めて繊維組成材料の樹脂マトリックス
で含浸することは容易に可能であるが、しかしより以上
の方法技術上の簡略化の点では、特許請求の範囲第５項
に記載の方法により補強糸をスレッドアイを通過する以
前に樹脂で含浸するのが有利である。極めて軽量な構造
様式の点での方法の特別な利点は、特許請求の範囲第６
項に記載の方法により巻体外皮を超モジュールの炭素糸
から造ることである。巻体外皮を極めて高い応力に即応
するように構成し、かつ相応して大きな面積重量を以て
造るには、特許請求の範囲第７項に記載の方法により巻
体積層体を特に繰り返される多層巻付け成形雛形にした
がって巻付け成形を行う。これにより積層体中の補強糸
は密な順序で配設されるのみならず上下に重なっても配
設される。
より裁断され、これにより共通した捻じれ様式の繊維組
織の配向変えが達せられる。即ち、例えば高い繊維補強
関与度を有する繊維組織は巻体外皮の主応力方向に整向
される。巻体積層体もしくは巻体外皮の糸組織を巻付け
成形工程終了後始めて繊維組成材料の樹脂マトリックス
で含浸することは容易に可能であるが、しかしより以上
の方法技術上の簡略化の点では、特許請求の範囲第５項
に記載の方法により補強糸をスレッドアイを通過する以
前に樹脂で含浸するのが有利である。極めて軽量な構造
様式の点での方法の特別な利点は、特許請求の範囲第６
項に記載の方法により巻体外皮を超モジュールの炭素糸
から造ることである。巻体外皮を極めて高い応力に即応
するように構成し、かつ相応して大きな面積重量を以て
造るには、特許請求の範囲第７項に記載の方法により巻
体積層体を特に繰り返される多層巻付け成形雛形にした
がって巻付け成形を行う。これにより積層体中の補強糸
は密な順序で配設されるのみならず上下に重なっても配
設される。
以下に添付した図面に図示した実施例につき本発明を詳
しく説明する。
しく説明する。
第１図により、交差角度βで互いに編組みされた二つの
繊維組織2,4から成る繊維組成材料−巻体積層体を造る
ため、無端の補強糸が交互に相前後して多数回行われる
前進運動および後退運動で連続して交差角度βの半分の
値に相当するリード角αで、終端側に補強糸の進み方向
を反転させるための端部キヤップ（Polkappe）8,10を備
えた回転する円筒形の巻心６上に、所望の面積重量が達
せられるまで、巻付けられ、その後巻体積層体は巻体外
皮12（第1b図）内での繊維配向によって予め与えられる
交差線に沿って裁断され、巻心６から取出される。この
にようにして形成された巻体外皮12内にあっては、補強
糸の面積重量は同じ割合で繊維組織２と４に分割されて
いる。即ち、両繊維組織2,4は同じ繊維密度を有してい
る。この実施例の場合、交差角度βは90°であり、即
ち、前進運動および後退運動におけるリード角αは45°
であり、交差線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂは、巻体外皮12内の繊維
組織2,4が90°/0°の配向を備えるように選択される。
繊維組織2,4から成る繊維組成材料−巻体積層体を造る
ため、無端の補強糸が交互に相前後して多数回行われる
前進運動および後退運動で連続して交差角度βの半分の
値に相当するリード角αで、終端側に補強糸の進み方向
を反転させるための端部キヤップ（Polkappe）8,10を備
えた回転する円筒形の巻心６上に、所望の面積重量が達
せられるまで、巻付けられ、その後巻体積層体は巻体外
皮12（第1b図）内での繊維配向によって予め与えられる
交差線に沿って裁断され、巻心６から取出される。この
にようにして形成された巻体外皮12内にあっては、補強
糸の面積重量は同じ割合で繊維組織２と４に分割されて
いる。即ち、両繊維組織2,4は同じ繊維密度を有してい
る。この実施例の場合、交差角度βは90°であり、即
ち、前進運動および後退運動におけるリード角αは45°
であり、交差線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂは、巻体外皮12内の繊維
組織2,4が90°/0°の配向を備えるように選択される。
本発明による巻付け成形方法を第２図に図示した巻付け
装置をもとに説明する。この巻付け装置は、端部キヤッ
プ8,10を備えている、回転数ｎで連続的に回転する円筒
形の巻心６、この巻心６に対して軸平行に前進運動およ
び後退運動するスレッドアイ14およびこのスレッドアイ
の手前に接続されていてかつ含浸ローラ18を備えている
含浸槽16とから一般的な様式で構成されている。糸巻体
20から引出される補強糸22、例えば超モジュールの炭素
糸は均一な張力で巻心６上に載置される以前に、含浸ロ
ーラに沿って案内されて繊維組成材料の樹脂マトリック
スで含浸される。
装置をもとに説明する。この巻付け装置は、端部キヤッ
プ8,10を備えている、回転数ｎで連続的に回転する円筒
形の巻心６、この巻心６に対して軸平行に前進運動およ
び後退運動するスレッドアイ14およびこのスレッドアイ
の手前に接続されていてかつ含浸ローラ18を備えている
含浸槽16とから一般的な様式で構成されている。糸巻体
20から引出される補強糸22、例えば超モジュールの炭素
糸は均一な張力で巻心６上に載置される以前に、含浸ロ
ーラに沿って案内されて繊維組成材料の樹脂マトリック
スで含浸される。
スレッドアイ14が交互に相前後して多数回前進運動およ
び後退運動することにより巻心６に、交差角度βで互い
に編組みされる両繊維組織2,4から形成される巻体積層
体に所定の繊維−面積重量が達せられるまで巻付けが行
われる。しかし、同時にこの面積重量は所定の様式でも
両繊維組織2,4上に異なって配分される。即ち、繊維組
織2,4の各々に個別的に定まった糸密度が与えられる。
この目的のため、前進運動で巻付け成形される繊維組織
２のためのリード角αｒは交差角度βに対するこのリー
ド角αｒを補完する後退運動で巻付け成形される繊維組
織４のためのリード角αＲは、式 （この場合、 Ｘ＝前進運動で巻付け成形される繊維組織２の後退運動
で巻付け成形される繊維組織４に対する必要とする糸密
度比、 ｍ＝スレッドアイ14の前進運動の度数、 ｎ＝スレッドアイ14の後退運動の度数。） を満足するように決定される。
び後退運動することにより巻心６に、交差角度βで互い
に編組みされる両繊維組織2,4から形成される巻体積層
体に所定の繊維−面積重量が達せられるまで巻付けが行
われる。しかし、同時にこの面積重量は所定の様式でも
両繊維組織2,4上に異なって配分される。即ち、繊維組
織2,4の各々に個別的に定まった糸密度が与えられる。
この目的のため、前進運動で巻付け成形される繊維組織
２のためのリード角αｒは交差角度βに対するこのリー
ド角αｒを補完する後退運動で巻付け成形される繊維組
織４のためのリード角αＲは、式 （この場合、 Ｘ＝前進運動で巻付け成形される繊維組織２の後退運動
で巻付け成形される繊維組織４に対する必要とする糸密
度比、 ｍ＝スレッドアイ14の前進運動の度数、 ｎ＝スレッドアイ14の後退運動の度数。） を満足するように決定される。
ｍ＝ｎ或いは|m−n|＝１とm,n＞０であるので、 が成り立ち、 （この場合、 Vr.VR＝前進運動もしくは後退運動におけるスレッドア
イ14の送り速度、Ｕとnr.R＝巻心６の周速度および前進
運動度数もしくは後退運動度数。）が成り立つ。
イ14の送り速度、Ｕとnr.R＝巻心６の周速度および前進
運動度数もしくは後退運動度数。）が成り立つ。
交差角度β＝90°に関して他の簡略式 並びに が成り立つ。
図示したように繊維組織２の繊維補強関与が繊維組織４
の繊維補強関与の二倍ほど大きくする場合、即ちβ＝90
°でＸ＝２にしようとする場合、αｒを26.565°に、そ
してαＲ（＝β−αｒ）を63.435°に調節し、円筒形の
巻心６の回転数が一定である場合後退運動でのスレッド
アイ14の送り速度はそれぞれ前進運動における送り速度
より四倍の送り速度に選択しなければならない。
の繊維補強関与の二倍ほど大きくする場合、即ちβ＝90
°でＸ＝２にしようとする場合、αｒを26.565°に、そ
してαＲ（＝β−αｒ）を63.435°に調節し、円筒形の
巻心６の回転数が一定である場合後退運動でのスレッド
アイ14の送り速度はそれぞれ前進運動における送り速度
より四倍の送り速度に選択しなければならない。
このようにして繊維補強部の所望の面積重量にまで巻付
け成形された巻体積層体（第3a図）は次いで所望の繊維
配向に相当して巻体外皮12に裁断され、この場合第３図
による巻体外皮12内の交差線Ａ−ＡとＢ−Ｂの場合両繊
維組織2,4にとって45°の繊維配向が得られ（第3b図参
照）、一方繊維組織2,4の糸方向に対して交差線が平行
にもしくは垂直に走っている場合第3c図に図示した巻体
外皮12が形成し、この巻体外皮12にあっては繊維組織４
は僅かな糸密度をもって90°の配向を、繊維組織２は二
倍程高い繊維補強関与で０°の配向を有している。
け成形された巻体積層体（第3a図）は次いで所望の繊維
配向に相当して巻体外皮12に裁断され、この場合第３図
による巻体外皮12内の交差線Ａ−ＡとＢ−Ｂの場合両繊
維組織2,4にとって45°の繊維配向が得られ（第3b図参
照）、一方繊維組織2,4の糸方向に対して交差線が平行
にもしくは垂直に走っている場合第3c図に図示した巻体
外皮12が形成し、この巻体外皮12にあっては繊維組織４
は僅かな糸密度をもって90°の配向を、繊維組織２は二
倍程高い繊維補強関与で０°の配向を有している。
第1aとｂ図は公知の技術によって巻付け成形された巻体
積層体およびこの巻体積層体から裁断された巻体外皮の
図、 第２図は本発明により巻付け成形方法を説明するための
巻付け装置を著しく概略図示した図、 第3a図は本発明による方法で作られた巻体積層体の図、 第3bはｃ図はそれぞれ異なる糸配向で第3a図の巻体積層
体から異なって裁断された二つの繊維組成積層体の図。 図中符号は、 2,4……繊維組織 ６……巻心 8,10……端部キヤップ 12……巻体外皮 14……スレッドアイ 20……糸巻体
積層体およびこの巻体積層体から裁断された巻体外皮の
図、 第２図は本発明により巻付け成形方法を説明するための
巻付け装置を著しく概略図示した図、 第3a図は本発明による方法で作られた巻体積層体の図、 第3bはｃ図はそれぞれ異なる糸配向で第3a図の巻体積層
体から異なって裁断された二つの繊維組成積層体の図。 図中符号は、 2,4……繊維組織 ６……巻心 8,10……端部キヤップ 12……巻体外皮 14……スレッドアイ 20……糸巻体
Claims (7)
- 【請求項１】少なくとも一本の無端糸を連続的にスレッ
ドアイを交互に相前後して多数回前進運動および後退運
動させてこのスレッドアイに対して別個に回転する巻心
の周速度のスレッドアイの送り速度に対する比率によっ
て定まるリード角で巻付けかつこのようにして形成され
た巻体積層体を硬化してない状態で巻心から取出して行
う、一方向の第一の方向に指向している補強糸から成る
第一の繊維組織と、他の方向の第二の方向で指向してい
る補強糸から成る第一の繊維組織と交差配向して編組さ
れた少なくとも一つの第二の繊維組織とから成る少なく
とも一つの繊維層から、予含浸処理した繊維複合材料か
ら成る積層体を造るための方法において、前進運動に関
してリード角度が両繊維組織の交叉角度および予備選択
された糸密度比の基準に従って定められ、後退運動に関
してはリード角が前進運動のリード角に対して繊維組織
の交叉角度だけ異なる値に定まるように、リード角を前
進運動および後退運動に関してそれぞれ調節することに
より、両繊維組織を互いに無関係に可変に選択可能な糸
密度で巻くことを特徴とする、繊維組成積層体を造るた
めの方法。 - 【請求項２】スレッドアイを同じ度数でおよび／または
より多い度数で前進運動および後退運動させる際この前
進運動および後退運動のためのリード角を以下の式、 即ち （この場合、 αｒ＝前進運動で巻付け成形される繊維組織のためのリ
ード角、 αＲ＝後退運動で巻付け成形される繊維組織のためのリ
ード角、 β ＝両繊維組織の交差角度、 Ｘ ＝前進運動で巻付け成形される繊維組織の後退運動
で巻付け成形される繊維組織に対する糸密度比） が満足されるように選択する、特許請求の範囲第１項に
記載の繊維組成積層体を造るための方法。 - 【請求項３】スレッドアイを同じ度数および／又はより
大きな度数で前進運動および後退運動させる場合、前進
運動における送り速度に対する周速度に対する比率を以
下の式、即ち この場合、 Vr.R＝前進運動および後退運動における繊維組織の送り
速度、 Ur.R＝前進運動および後退運動における巻心の周速度、 β ＝両繊維組織の交差角度、 Ｘ ＝前進運動において巻付け成形される繊維組織の後
退運動において巻付け成形される繊維組織に対する糸密
度比） を満足するように選択する、特許請求の範囲第１項或い
は第２項に記載の繊維組成積層体を造るための方法。 - 【請求項４】巻体積層体を巻体外皮内の繊維配向に相当
する交差線で裁断する、特許請求の範囲第１項から第３
項までのいずれか一つに記載の繊維組成積層体を造るた
めの方法。 - 【請求項５】補強糸をこれがスレッドアイを通過する以
前に樹脂で含浸する、特許請求の範囲第１項から第４項
までのいずれか一つに記載の繊維組成積層体を造るため
の方法。 - 【請求項６】補強糸として超モジュールの炭素糸を巻付
け成形する、特許請求の範囲第１項から第５項までのい
ずれか一つに記載の繊維組成積層体を造るための方法。 - 【請求項７】巻体積層体を巻体外皮のより大きな面積重
量を得るために多層で繰り返される巻付け雛形に従って
巻付け成形する、特許請求の範囲第１項から第６項まで
のいずれか一つに記載の繊維組成積層体を造るための方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| DE3523570.5 | 1985-07-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=6274722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP61154276A Expired - Lifetime JPH0749351B2 (ja) | 1985-07-02 | 1986-07-02 | 繊維複合材料から成る繊維組成積層体を造るための方法 |
Country Status (3)
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