JP2011183779A - 強化繊維プリフォームの作製方法及び強化繊維プリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】 強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる、ブレイダー装置を用いた強化繊維プリフォームの作製方法及び、強化繊維プリフォームを提供する。
【解決手段】 少なくとも第１筒状部２１と第２筒状部２２とを含む組成物１２を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程と、第１筒状部２１を変形させ、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して突出させてフランジ部３１を形成する工程と、を備える強化繊維プリフォームの作製方法とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ブレイダー装置を用いた強化繊維プリフォームの作製方法及び、強化繊維プリフォームに関する。

従来、ブレイダー装置を用いてカーボン繊維やガラス繊維、セラミックス系繊維等の強化繊維でプリフォームを作製し、この強化繊維プリフォームに母材となる樹脂やセラミックス等を複合一体化させることで、例えば、Ｔ形ジョイント構造体の他、Ｉ形、Ｈ形、Ｙ形、十字形、テトラポット形等種々の構造体を作製する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

これらの構造体は、プリフォームを構成する強化繊維が分断されていると強度が低くなる。このため、複数の筒状部で構成されるＴ形やＨ形等の複雑な形状の構造体であっても、強化繊維プリフォームを筒状部の接続部（分岐部）において分断せずに、継ぎ目無く作製することが求められている。

一方、フランジ付の強化繊維プリフォームをブレイダー装置によって継ぎ目無く作製する技術も開発されているが（例えば特許文献２）、フランジ付の強化繊維プリフォームを作製する技術は、Ｔ形やＨ形等の強化繊維プリフォームを作製する技術とは本質的に異なる技術であり、Ｔ形やＨ形等の強化繊維プリフォームと同じ方法で作製することはできない。このため、フランジ付の強化繊維プリフォームを作製する場合は、筒状部とフランジ部を予め別個に作製しておき、両者間を接着手段や縫成手段等で接合して、フランジ付の強化繊維プリフォームとすることが多い。

特開平７−１６７１２１号公報 特開２００３−２７８０６１号公報

しかしながら、筒状部とフランジ部とを接合したフランジ付の強化繊維プリフォームは、筒状部とフランジ部とで強化繊維が分断されているため、強度が低く、また、強度のバラつきも大きいものであり、構造体が筒状部とフランジ部の接合部で破壊する虞がある。また、筒状部とフランジ部の接合は、作業者による手作業が多いため、自動化が難しく大量生産に向かないという問題もある、

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる、ブレイダー装置を用いた強化繊維プリフォームの作製方法及び、強化繊維プリフォームの提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明は、強化繊維プリフォームの作製方法であって、
少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
を備える強化繊維プリフォームの作製方法とした。

第２の発明は、強化繊維プリフォームの作製方法であって、
少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
少なくとも第３筒状部と第４筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
前記第３筒状部を変形させ、前記第３筒状部の壁を前記第４筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合する工程と、
を備える強化繊維プリフォームの作製方法とした。

第３の発明は、第２の発明において
前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合する工程は、
前記第２筒状部と前記第４筒状部の一方を他方に嵌合させる工程、
を含む強化繊維プリフォームの作製方法とした。

第４の発明は、強化繊維プリフォームの作製方法であって、
少なくとも第１筒状部と、第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する第３筒状部と、を含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
前記第２筒状部を変形させ、前記第２筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
を備える強化繊維プリフォームの作製方法とした。

第５の発明は、第１から第４の発明において、
前記フランジ部を形成する工程は、
一方の筒状部が他方の筒状部に連続した状態を保ちつつ、前記一方の筒状部の壁を切断する工程と、
前記一方の筒状部の壁を前記他方の筒状部に対して展開する工程と、
を含む強化繊維プリフォームの作製方法とした。

第６の発明は、第１から第４の発明において、
前記フランジ部を形成する工程は、
一方の筒状部の壁を空洞部が無くなる方向に変形する工程、
を含む強化繊維プリフォームの作製方法とした。

第７の発明は、強化繊維プリフォームであって、
少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させて形成したフランジ部、
を備える強化繊維プリフォームとした。

第８の発明は、強化繊維プリフォームであって、
少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、
少なくとも第３筒状部と第４筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第３筒状部を変形させ、前記第３筒状部の壁を前記第４筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、を備え、
前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合して形成した、強化繊維プリフォームとした。

第９の発明は、強化繊維プリフォームであって、
少なくとも第１筒状部と、第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する第３筒状部と、を含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、前記第２筒状部を変形させ、前記第２筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、
を備える強化繊維プリフォームとした。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明によれば、少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、を備えるため、筒状部とフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、ブレイダー装置を用いて作製した組成物を変形させるだけでフランジ部を形成することができるため、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

第２の発明によれば、少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、少なくとも第３筒状部と第４筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、前記第３筒状部を変形させ、前記第３筒状部の壁を前記第４筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、を備えるため、筒状部とフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。
また、前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合する工程を備えるため、筒状部を接合するだけで、強度の高い２つのフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

第３の発明によれば、前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合する工程は、前記第２筒状部と前記第４筒状部の一方を他方に嵌合させる工程を含むため、第２筒状部と第４筒状部をより確実に接合することができ、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。

第４の発明によれば、少なくとも第１筒状部と、第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する第３筒状部と、を含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、前記第２筒状部を変形させ、前記第２筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、を備えるため、筒状部と２つのフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、第１筒状部と第２筒状部とを変形させるだけで２つのフランジ部を形成することができるため、強度の高い２つのフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

第５の発明によれば、前記フランジ部を形成する工程は、一方の筒状部が他方の筒状部に連続した状態を保ちつつ、前記一方の筒状部の壁を切断する工程と、前記一方の筒状部の壁を前記他方の筒状部に対して展開する工程と、を含むため、筒状部とフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、ブレイダー装置を用いて作製した組成物の一部を切断し、展開するだけでフランジ部を形成することができるため、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

第６の発明によれば、前記フランジ部を形成する工程は、一方の筒状部の壁を空洞部が無くなる方向に変形する工程、を含むため、筒状部とフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、ブレイダー装置を用いて作製した筒状部の壁を空洞部が無くなる方向に変形するだけでフランジ部を形成することができるため、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

第７の発明によれば、少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させて形成したフランジ部を備えるため、筒状部とフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、ブレイダー装置を用いて作製した組成物を変形させて形成したフランジ部を備えるため、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォームとすることができる。

第８の発明によれば、少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、少なくとも第３筒状部と第４筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第３筒状部を変形させ、前記第３筒状部の壁を前記第４筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、を備えるため、筒状部とフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合して形成するため、筒状部を接合するだけで、強度の高い２つのフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

第９の発明によれば、少なくとも第１筒状部と、第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する第３筒状部と、を含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、前記第２筒状部を変形させ、前記第２筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、を備えるため、筒状部と２つのフランジ部とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォームとすることができる。また、第１筒状部と第２筒状部とを変形させるだけで２つのフランジ部を形成することができるため、強度の高い２つのフランジ付の強化繊維プリフォームを容易に作製することができる。

ブレイダー装置ＢＲの正面図。 ブレイダー装置ＢＲの側断面図。 実施例１における、Ｔ形マンドレル４０の周囲にＴ形組成物１２を作製する工程を示す図。 実施例１における、Ｔ形マンドレル４０の周囲にＴ形組成物１２を作製する工程を示す図。 実施例１における、フランジ部３１を形成する工程を示す図。 実施例２における、フランジ部１３１を形成する工程を示す図。 実施例３における、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合する工程を示す図。 実施例３における、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合する工程の変更例を示す図。 実施例４における、Ｈ形マンドレル５０の周囲にＨ形組成物３１４を作製する工程を示す図。 実施例４における、フランジ部３３１、３３２を形成する工程を示す図。

次に、発明の実施の形態について図を用いて説明する。

本発明の実施例１に係る強化繊維プリフォームの作製方法について、図１から図５を用いて説明する。

実施例１に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、第１筒状部２１と第２筒状部２２とで構成されるＴ形組成物１２を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、Ｔ形組成物１２の第１筒状部２１を変形させ、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して突出させてフランジ部３１を形成する工程と、を備えている。

まず、図を用いて、ブレイダー装置の一例について説明する。図１、図２に示すように、ブレイダー装置ＢＲは、主としてブレイダー装置本体Ｂｂ及びマンドレル装置Ｂｍから構成されている。尚、図１、図２では、図示の都合上、各構成要素を簡略して図示し、各構成要素の断面については平行斜線の図示を省略している

ブレイダー装置本体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、機台Ｆｂ内に配置された所定の曲率半径Ｒを有する曲面状の上板Ｕ、上板Ｕの周方向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ヤーＣ１、複数のボビンキャリヤーＣ１を上板Ｕの軌道に沿って走行させるための駆動装置Ｄ、及び組成位置安定ガイド部材Ｇ等から構成されている。マンドレル装置Ｂｍは、機台Ｆｍ及び、マンドレルｍ（本実施例ではＴ形マンドレル４０）を取り付けるマンドレル移動装置Ｍ等から構成されている。

上板Ｕに配置された複数のボビンキャリアーＣ１は、各ボビンキャリアーＣ１に載置されたボビンから引き出される強化繊維（糸条Ｙ）が上板Ｕの中心に集合するように構成され、また、マンドレル装置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物の組成点Ｐが上板Ｕの中心に位置するように構成されている。マンドレル装置Ｂｍは、マンドレルｍの位置を一次元、二次元あるいは三次元的に制御できるように構成されている。

複数のボビンキャリアーＣ１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ことで、多数の糸条Ｙがマンドレルｍ上の組成点Ｐで交錯し、また、必要に応じて、機台ＦｂのフレームＦｂ’に配置されたボビンキャリアーＣ２からの強化繊維（糸条ｙ）が、軌道に沿って走行するボビンキャリアーから巻き戻され組み上げられる糸条Ｙに交錯することにより、ブレイディングが行われてマンドレルｍ上に組成物が作製される。

次に、ブレイダー装置ＢＲを用いて、第１筒状部２１と第２筒状部２２とで構成されるＴ形組成物１２を継ぎ目無く作製する工程について説明する。図３、図４は、Ｔ形マンドレル４０の周囲にＴ形組成物１２を作製する順序について示している。矢印は、Ｔ形組成物１２を作製中のＴ形マンドレル４０の移動方向を示しており、三角は、Ｔ形マンドレル４０をマンドレル移動装置Ｍで把持する位置を示している。Ｔ形組成物１２を作製するためのＴ形マンドレル４０は、断面円形のマンドレル４１とマンドレル４２をＴ形に組み合わせた形状をしており、マンドレル４１上に第１筒状部２１が作製され、マンドレル４２上に第２筒状部２２が作製される。マンドレル４１とマンドレル４２を組み合わせた部分を接合部Ｊ１とする。

図３Ａに示すように、まず最初に、マンドレル４１の一方の端部４１ａに組成点Ｐを位置させる。この状態からブレイダー装置ＢＲを駆動させて作製を開始し、図３Ｂに示すように、Ｔ形マンドレル４０の接合部Ｊ１に向けて第１筒状部２１の１層目の作製を行う。Ｔ形マンドレル４０の接合部Ｊ１まで作製した後、図３Ｃに示すように、Ｔ形マンドレル４０を図示反時計方向に回動させながら接合部Ｊ１での作製を続けて、図３Ｄに示す状態にする。この状態から、図３Ｅに示すように、マンドレル４２の端部４２ａに向けて第２筒状部２２の１層目の作製を行う。

図３Ｅに示すように、マンドレル４２の端部４２ａまで第２筒状部２２の１層目を作製したところで、ブレイダー装置ＢＲの駆動を停止して、図３Ｆに示すように、マンドレル４１の端部４１ａをマンドレル移動装置Ｍから取り外した後、Ｔ形マンドレル４０を１８０度回転させて、マンドレル４１の端部４１ａとは反対側の端部４１ｂをマンドレル移動装置Ｍで把持する。

続いて図４Ａに示すように、ブレイダー装置ＢＲの駆動を再開し、マンドレル４２の端部４２ａから折り返して、第２筒状部２２の２層目を作製する。Ｔ形マンドレル４０の接合部Ｊ１まで組成した後、図４Ｂに示すように、Ｔ形マンドレル４０を図示時計方向に回動させながら接合部Ｊ１での作製を続けて、図４Ｃに示す位置までＴ形マンドレル４０を回動させる。この状態から、図４Ｄに示すように、マンドレル４１の端部４１ｂまで第１筒状部２１の残りの部分を作製し、マンドレル４１での第１筒状部２１の１層目の作製を完了する。

図４Ｄに示す状態から、再度、マンドレル４１の端部４１ｂから接合部Ｊ１に向けて第１筒状部２１の２層目の作製を行い、更に、接合部Ｊ１を越えてマンドレル４１の端部４１ａまで第１筒状部２１の２層目の作製を行うことにより、第１筒状部２１と第２筒状部２２とで構成される２層のＴ形組成物１２を継ぎ目無く作製することができる。尚、上記の作製工程を繰り返すことにより、２層以上の組成物を作製することもできる。

ブレイダー装置ＢＲにより第１筒状部２１と第２筒状部２２とで構成されるＴ形組成物１２を作製後、Ｔ形マンドレル４０を接合部Ｊ１で分解してＴ形組成物１２を取り出す。尚、Ｔ形マンドレル４０を適当な溶媒により溶解可能な樹脂で製造し、組成物の組成後に、Ｔ形マンドレル４０を溶媒により溶かすことにより、Ｔ形組成物１２を取り出すようにしてもよい。

次に、Ｔ形組成物１２の第１筒状部２１を変形させ、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して突出させてフランジ部３１を形成する工程について説明する。本実施例では、第１筒状部２１を変形させてフランジ部３１を形成する工程は、第１筒状部２１が第２筒状部２２に連続した状態を保ちつつ、第１筒状部２１の壁を切断する工程と、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して展開する工程と、を含んでいる。

図５Ａの２点鎖線は、第１筒状部２１の壁を切断する位置を示しており、図５Ｂは、２点鎖線に沿って第１筒状部２１の壁を切断した状態を示している。第１筒状部２１の壁を切断する位置は、第１筒状部２１の中心軸に平行であり、かつ第１筒状部２１の中心軸に対して第２筒状部２２の反対側である。この位置で切断することで、第１筒状部２１の壁を構成する強化繊維と、第２筒状部２２を構成する強化繊維とが連続する状態を保つことができ、また、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して展開することができる。尚、切断部の周辺部を接着剤等で仮止めすることで、切断部の強化繊維のほつれを防止することができる。

図５Ｃは、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して展開した状態を示している。第１筒状部２１と第２筒状部２２は強化繊維で構成されており、ある程度の変形が許容されるため、図５Ｃのように第１筒状部２１の壁を略平坦に展開することができる。このように、第１筒状部２１の壁を平坦にし、第２筒状部２２に対して突出させることで、フランジ部３１を形成し、フランジ付きの強化繊維プリフォーム１１を作製することができる。フランジ部３１は第１筒状部２１を展開したものであるため、第１筒状部２１の強化繊維が２層であれば、フランジ部３１も強化繊維は２層となる。また、フランジ部３１には、第２筒状部２２が繋がっているため、第２筒状部２２の穴がフランジ部３１の表面に現れる。以上のようにして作製したフランジ付きの強化繊維プリフォーム１１は、樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることで、フランジ付きの構造体が成形される。

本実施例では、第１筒状部２１の壁を切断する位置は、第１筒状部２１の中心軸に平行とし、第１筒状部２１の中心軸に対して第２筒状部２２の反対側としたが、第１筒状部２１の壁を構成する強化繊維と、第２筒状部２２を構成する強化繊維とが連続する状態を保つ範囲で切断する位置を変更してもよい。切断する位置を変更することで、フランジ部３１の形状や、第２筒状部２２に対するフランジ部３１の突出量を変更することができる。

第１筒状部２１の直径及び軸方向の寸法は、フランジ部３１に要求される寸法に応じて決定すればよく、また、展開した第１筒状部２１の壁の周囲を適宜トリミングすることで形状を整えればよい。また、フランジ部３１は平坦な形状に限定されず、種々の形状とすることができる。突出させる方向も、第２筒状部２２の中心軸に直交する方向だけでなく、第２筒状部２２の中心軸に交差する方向であればよい。また、フランジ部３１は、図５に示すように第２筒状部２２に対して全ての方向に突出していなくてもよく、所定の方向だけに突出する形状であってもよい。

以上説明した実施例１に係る強化繊維プリフォームの作製方法によれば、次のような効果を有する。

フランジ部３１を形成する工程は、第１筒状部２１が第２筒状部２２に連続した状態を保ちつつ、第１筒状部２１の壁を切断する工程と、第１筒状部２１の壁を第２筒状部２２に対して展開する工程とを含むため、第２筒状部２２とフランジ部３１とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォーム１１とすることができる。また、ブレイダー装置ＢＲを用いて作製したＴ形組成物１２の一部を切断し、展開するだけでフランジ部３１を形成することができるため、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォーム１１を容易に作製することができる。

本発明の実施例２に係る強化繊維プリフォームの作製方法について、図６を用いて説明する。本実施例に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、フランジ部１３１を形成する工程が実施例１とは大きく異なっている。第１筒状部１２１と第２筒状部１２２とで構成されるＴ形組成物１１２を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。

本実施例におけるフランジ部１３１を形成する工程は、第１筒状部１２１の壁を空洞部が無くなる方向に変形する工程を含んでいる。図６Ａにおいて、矢印は第１筒状部１２１の壁を圧縮して第１筒状部１２１の空洞部を無くす方向を示しており、２点鎖線は、空洞部を無くす方向への圧縮により第１筒状部１２１の壁が折り曲げられる位置を示している。第１筒状部１２１の壁が折り曲げられる位置は、第１筒状部１２１の中心軸を含み、かつ第２筒状部１２２の中心軸に直交する面と、第１筒状部１２１の壁とが交わる線上とする。

図６Ｂは、第１筒状部１２１の壁を矢印方向に圧縮することで２点鎖線に沿って折り曲げられた状態を示している。第１筒状部１２１と第２筒状部１２２は強化繊維で構成されており、ある程度の変形が許容されるため、図６Ｂのように第１筒状部１２１の壁を略平坦に変形することができる。このように、第１筒状部１２１の壁を平坦にし、第２筒状部１２２に対して突出させることで、フランジ部１３１を形成し、フランジ付きの強化繊維プリフォーム１１１を作製することができる。フランジ部１３１は第１筒状部１２１を折り曲げて重ねたものであるため、第１筒状部１２１の強化繊維が２層であれば、フランジ部１３１の強化繊維は４層となる。また、フランジ部１３１には、第２筒状部１２２が繋がっているが、第２筒状部１２２の穴はフランジ部１３１の表面に現れない。以上のようにして作製したフランジ付きの強化繊維プリフォーム１１１は、樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることで、フランジ付きの構造体が成形される。

本実施例では、第１筒状部１２１の壁が折り曲げられる位置は、第１筒状部１２１の中心軸を含み、かつ第２筒状部１２２の中心軸に直交する面と、第１筒状部１２１の壁とが交わる線上としたが、第１筒状部１２１の壁が折り曲げられる位置はこの位置に限定されない。実施例２では、実施例１のように第１筒状部１２１の壁を切断しないため、どの位置で折り曲げられるようにしても、第１筒状部１２１の壁を構成する強化繊維と、第２筒状部１２２を構成する強化繊維とが連続する状態を保ちながら、第１筒状部１２１の壁を第２筒状部１２２に対して突出させてフランジ部１３１を形成することができる。第１筒状部１２１の壁を圧縮する方向を変更し、第１筒状部１２１の壁が折り曲げられる位置を変更することで、フランジ部１３１の形状や、第２筒状部１２２に対するフランジ部１３１の突出量を変更することができる。

第１筒状部１２１の直径及び軸方向の寸法は、フランジ部１３１に要求される寸法に応じて決定すればよく、また、第１筒状部１２１の壁の周囲を適宜トリミングすることで形状を整えればよい。第１筒状部１２１の壁を折り曲げた部分を全て切断すると、フランジ部１３１の第２筒状部１２２側の２層と反対側の２層の強化繊維が分断されるため、第１筒状部１２１の壁を折り曲げた部分を全て切断せずに少なくとも一部を残すことが好ましい。

フランジ部１３１は平坦な形状に限定されず、種々の形状とすることができる。突出させる方向も、第２筒状部１２２の中心軸に直交する方向だけでなく、第２筒状部１２２の中心軸に交差する方向であればよい。また、フランジ部１３１は第２筒状部１２２に対して全ての方向に突出していなくてもよく、所定の方向だけに突出する形状であってもよい。

以上説明した実施例２に係る強化繊維プリフォームの作製方法によれば、次のような効果を有する。

フランジ部１３１を形成する工程は、第１筒状部１２１の壁を空洞部が無くなる方向に変形する工程を含むため、第２筒状部１２２とフランジ部１３１とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォーム１１１とすることができる。また、ブレイダー装置ＢＲを用いて作製した第１筒状部１２１の壁を空洞部が無くなる方向に変形するだけでフランジ部１３１を形成することができるため、強度の高いフランジ付の強化繊維プリフォーム１１１を容易に作製することができる。

本発明の実施例３に係る強化繊維プリフォームの作製方法について、図７、図８を用いて説明する。本実施例に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、２つのフランジ部２３１、２３２を備えた強化繊維プリフォーム２１１を作製する方法である点で実施例１、実施例２とは大きく異なっている。

本実施例における強化繊維プリフォームの作製方法は、第１筒状部２２１と第２筒状部２２２とで構成されるＴ形組成物２１２（図示省略）を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程と、Ｔ形組成物２１２の第１筒状部２２１を変形させ、第１筒状部２２１の壁を第２筒状部２２２に対して突出させてフランジ部２３１を形成する工程と（図７参照）、第３筒状部２２３と第４筒状部２２４とで構成されるＴ形組成物２１３（図示省略）を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程と、Ｔ形組成物２１３の第３筒状部２２３を変形させ、第３筒状部２２３の壁を第４筒状部２２４に対して突出させてフランジ部２３２を形成する工程と（図７参照）、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合する工程と、を含んでいる。

このうち、第１筒状部２２１と第２筒状部２２２とで構成されるＴ形組成物２１２を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程と、第３筒状部２２３と第４筒状部２２４とで構成されるＴ形組成物２１３を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程については、それぞれ実施例１と同様の手順で行えばよいため、詳しい説明を省略する。

また、Ｔ形組成物２１２の第１筒状部２２１を変形させ、第１筒状部２２１の壁を第２筒状部２２２に対して突出させてフランジ部２３１を形成する工程と、Ｔ形組成物２１３の第３筒状部２２３を変形させ、第３筒状部２２３の壁を第４筒状部２２４に対して突出させてフランジ部２３２を形成する工程については、実施例１において説明したフランジ部３１を形成する工程と同様の手順、あるいは、実施例２において説明したフランジ部１３１を形成する工程と同様の手順で行えばよいため、これらの工程についても詳しい説明を省略する。尚、第１筒状部２２１の壁を第２筒状部２２２に対して展開して作製したものをフランジ付の強化繊維プリフォーム２１１ａとし、第３筒状部２２３の壁を第４筒状部２２４に対して展開して作製したものをフランジ付の強化繊維プリフォーム２１１ｂとする（図７参照。）。

以下では、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合する工程について説明する。図７では、強化繊維プリフォーム２１１ａの第２筒状部２２２と、強化繊維プリフォーム２１１ｂの第４筒状部２２４とを接合する工程を示している。

図７Ａでは、強化繊維プリフォーム２１１ａの第２筒状部２２２と、強化繊維プリフォーム２１１ｂの第４筒状部２２４とを対向させた状態を示し、図７Ｂでは、第２筒状部２２２に第４筒状部２２４を嵌合させ、接合させて筒状部２２５とした状態を示している。嵌合後は、接着手段や縫着手段等により第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを固定する。

図７では第２筒状部２２２は第４筒状部２２４より大径としたが、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４はそれぞれ強化繊維で構成されており、ある程度の変形が許容されるため、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４が略同径であっても両者を嵌合させることが可能である。従って、強化繊維プリフォーム２１１ａと強化繊維プリフォーム２１１ｂを同じＴ形マンドレルで作製し、両者を嵌合により接合させることが可能である。このように、フランジ付の強化繊維プリフォーム２１１ａの第２筒状部２２２と、フランジ付の強化繊維プリフォーム２１１ｂの第４筒状部２２４とを接合することで、２つのフランジ部２３１、２３２を備えた強化繊維プリフォーム２１１を作製することができる。

また、図８に示すように、強化繊維プリフォーム２１１ａのフランジ部２３１には穴が現れているため、第２筒状部２２２に第４筒状部２２４を嵌合させる方向を図７とは逆の方向としてもよい。図７に示す方向に嵌合させれば、筒状部２２５の両端にフランジ部２３１、２３２を備えることになるが、図８に示す方向に嵌合させれば、筒状部２２５の中途部にフランジ部２３１を形成することができる。

また、本実施例では２つの強化繊維プリフォーム２１１ａ、２１１ｂを接合したが、３つ以上の強化繊維プリフォームを直列に接合してもよい。

以上説明した実施例３に係る強化繊維プリフォームの作製方法によれば、次のような効果を有する。

本実施例に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、第１筒状部２２１と第２筒状部２２２とで構成されるＴ形組成物２１２を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程と、Ｔ形組成物２１２の第１筒状部２２１を変形させ、第１筒状部２２１の壁を第２筒状部２２２に対して突出させてフランジ部２３１を形成する工程と、第３筒状部２２３と第４筒状部２２４とで構成されるＴ形組成物２１３を、ブレイダー装置ＢＲを用いて継ぎ目無く作製する工程と、Ｔ形組成物２１３の第３筒状部２２３を変形させ、第３筒状部２２３の壁を第４筒状部２２４に対して突出させてフランジ部２３２を形成する工程と、を備えるため、筒状部２２５とフランジ部２３１、２３２とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォーム２１１とすることができる。

また、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合する工程を備えるため、第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合するだけで、強度の高い２つのフランジ付の強化繊維プリフォーム２１１を容易に作製することができる。

本発明の実施例４に係る強化繊維プリフォームの作製方法について、図９、図１０を用いて説明する。本実施例に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、実施例３のように第２筒状部２２２と第４筒状部２２４とを接合することなく、筒状部３２３と２つのフランジ部３３１、３３２とが全て連続した強化繊維で繋がった強化繊維プリフォーム３１１を作製する方法である点で実施例３とは大きく異なっている。

実施例４に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、第１筒状部３２１と、第２筒状部３２２と、第１筒状部３２１と第２筒状部３２２とを接続する第３筒状部３２３とで構成されるＨ形組成物３１４を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、Ｈ形組成物３１４の第１筒状部３２１を変形させ、第１筒状部３２１の壁を第３筒状部３２３に対して突出させてフランジ部３３１を形成する工程と、第２筒状部３２２を変形させ、第２筒状部３２２の壁を第３筒状部３２３に対して突出させてフランジ部３３２を形成する工程と、を備えている。

まず、ブレイダー装置ＢＲを用いて、第１筒状部３２１と、第２筒状部３２２と、第１筒状部３２１と第２筒状部３２２とを接続する第３筒状部３２３とで構成されるＨ形組成物３１４を継ぎ目無く作製する工程について説明する。ブレイダー装置ＢＲについては実施例１において説明したため、説明は省略する。

図９は、Ｈ形マンドレル５０の周囲にＨ形組成物３１４を作製する順序について示している。矢印は、強化繊維（糸条Ｙ）を交錯させて各筒状部を組み上げていく組成点Ｐの移動方向を示している。Ｈ形組成物３１４を作製するためのＨ形マンドレル５０は、断面円形のマンドレル５１とマンドレル５２とマンドレル５３とをＨ形に組み合わせた形状をしており、マンドレル５１上に第１筒状部３２１が作製され、マンドレル５２上に第２筒状部３２２が作製され、マンドレル５３上に第３筒状部３２３が作製される。マンドレル５１とマンドレル５３を組み合わせた部分を接合部Ｊ２とし、マンドレル５２とマンドレル５３を組み合わせた部分を接合部Ｊ３とする。

図９に示すように、まず最初に、マンドレル５１の一方の端部５１ａに組成点Ｐを位置させる。この状態からブレイダー装置を駆動させて作製を開始し、マンドレル５１の他方の端部５１ｂに向けて第１筒状部３２１の１層目の作製を行う（矢印Ａ）。次に、マンドレル５１の端部５１ｂから折り返して接合部Ｊ２まで第１筒状部３２１の２層目の作製を行い、接合部Ｊ２から他方の接合部Ｊ３まで第３筒状部３２３の１層目の作製を行い、接合部Ｊ３からマンドレル５２の端部５２ｂまで第２筒状部３２２の１層目の作製を行う（矢印Ｂ）。

この状態から、マンドレル５２の端部５２ｂから折り返して接合部Ｊ３まで第２筒状部３２２の２層目の作製を行い、接合部Ｊ３からマンドレル５２の端部５２ａまで第２筒状部３２２の１層目の作製を行う（矢印Ｃ）。次に、マンドレル５２の端部５２ａから折り返して接合部Ｊ３まで第２筒状部３２２の２層目の作製を行い、接合部Ｊ３から他方の接合部Ｊ２まで第３筒状部３２３の２層目の作製を行い、接合部Ｊ２からマンドレル５１の端部５１ａまで第１筒状部３２１の２層目の作製を行う（矢印Ｄ）。以上の手順により、第１筒状部３２１と、第２筒状部３２２と、第１筒状部３２１と第２筒状部３２２とを接続する第３筒状部３２３とで構成される２層のＨ形組成物３１４を継ぎ目無く作製することができる。尚、上記の作製工程を繰り返すことにより、２層以上の組成物を作製することもできる。

ブレイダー装置ＢＲにより第１筒状部３２１と第２筒状部３２２と第３筒状部３２３とで構成されるＨ形組成物３１４を作製後、Ｈ形マンドレル５０を接合部Ｊ２、Ｊ３で分解してＨ形組成物３１４を取り出す。尚、Ｈ形マンドレル５０を適当な溶媒により溶解可能な樹脂で製造し、組成物の組成後に、Ｈ形マンドレル５０を溶媒により溶かすことにより、Ｈ形組成物３１４を取り出すようにしてもよい。

次に、Ｈ形組成物３１４の第１筒状部３２１を変形させ、第１筒状部３２１の壁を第３筒状部３２３に対して突出させてフランジ部３３１を形成する工程と、第２筒状部３２２を変形させ、第２筒状部３２２の壁を第３筒状部３２３に対して突出させてフランジ部３３２を形成する工程について説明する。この２つの工程は略同様の手順で行うことができるため、以下、これらの工程を合わせて説明する。

本実施例では、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）を変形させてフランジ部３３１（フランジ部３３２）を形成する工程は、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）が第３筒状部３２３に連続した状態を保ちつつ、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を切断する工程と、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を第３筒状部３２３に対して展開する工程と、を含んでいる。これらの工程は、実施例１と同様の手順で行うことができる。尚、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）を変形させてフランジ部３３１（フランジ部３３２）を形成する工程は、実施例２と同様の手順で行うこともできる。

図１０Ａの２点鎖線は、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を切断する位置を示しており、図１０Ｂは、２点鎖線に沿って第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を切断した状態を示している。第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を切断する位置は、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の中心軸に平行であり、かつ第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の中心軸に対して第３筒状部３２３の反対側である。この位置で切断することで、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を構成する強化繊維と、第３筒状部３２３を構成する強化繊維とが連続する状態を保つことができ、また、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を第３筒状部３２３に対して展開することができる。尚、切断部の周辺部を接着剤等で仮止めすることで、切断部の強化繊維のほつれを防止することができる。

図１０Ｃは、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を第３筒状部３２３に対して展開した状態を示している。第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）と第３筒状部３２３は強化繊維で構成されており、ある程度の変形が許容されるため、図１０Ｃのように第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を略平坦に展開することができる。このように、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を平坦にし、第３筒状部３２３に対して突出させることで、フランジ部３３１（フランジ部３３２）を形成し、フランジ付きの強化繊維プリフォーム３１１を作製することができる。フランジ部３３１（フランジ部３３２）は第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）を展開したものであるため、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の強化繊維が２層であれば、フランジ部３３１（フランジ部３３２）も強化繊維は２層となる。また、フランジ部３３１（フランジ部３３２）には、第３筒状部３２３が繋がっているため、第３筒状部３２３の穴がフランジ部３３１（フランジ部３３２）の表面に現れる。以上のようにして作製したフランジ付きの強化繊維プリフォーム３１１は、樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることで、フランジ付きの構造体が成形される。

本実施例では、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を切断する位置は、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の中心軸に平行とし、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の中心軸に対して第３筒状部３２３の反対側としたが、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁を構成する強化繊維と、第３筒状部３２３を構成する強化繊維とが連続する状態を保つ範囲で切断する位置を変更してもよい。切断する位置を変更することで、フランジ部３３１（フランジ部３３２）の形状や、第３筒状部３２３に対するフランジ部３３１（フランジ部３３２）の突出量、突出位置を変更することができる。

また、第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の直径及び軸方向の寸法は、フランジ部３３１（フランジ部３３２）に要求される寸法に応じて決定すればよく、また、展開した第１筒状部３２１（第２筒状部３２２）の壁の周囲を適宜トリミングすることで形状を整えればよい。また、フランジ部３３１（フランジ部３３２）は平坦な形状に限定されず、種々の形状とすることができる。突出させる方向も、第３筒状部３２３の中心軸に直交する方向だけでなく、第３筒状部３２３の中心軸に交差する方向であればよい。また、フランジ部３３１（フランジ部３３２）は、図１０に示すように第３筒状部３２３に対して全ての方向に突出していなくてもよく、所定の方向だけに突出する形状であってもよい。

以上説明した実施例４に係る強化繊維プリフォームの作製方法によれば、次のような効果を有する。

本実施例に係る強化繊維プリフォームの作製方法は、第１筒状部３２１と、第２筒状部３２２と、第１筒状部３２１と第２筒状部３２２とを接続する第３筒状部３２３とで構成されるＨ形組成物３１４を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、第１筒状部３２１を変形させ、第１筒状部３２１の壁を第３筒状部３２３に対して突出させてフランジ部３３１を形成する工程と、第２筒状部３２２を変形させ、第２筒状部３２２の壁を第３筒状部３２３に対して突出させてフランジ部３３２を形成する工程と、を備えるため、第３筒状部３２３と２つのフランジ部３３１、３３２とが連続した強化繊維で繋がっており、強度の高い強化繊維プリフォーム３１１とすることができる。

また、第１筒状部３２１と第２筒状部３２２とを変形させるだけで２つのフランジ部３３１、３３２を形成することができるため、強度の高い２つのフランジ付の強化繊維プリフォーム３１１を容易に作製することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、実施例ではＴ形マンドレル４０、Ｈ形マンドレル５０を用いてＴ形組成物１２やＨ形組成物３１４を作製したが、Ｔ形やＨ形の他にＹ形、十字形、テトラポット形等種々のマンドレルを用いて組成物を作製してもよい。また、筒状体の断面は円形だけでなく、多角形等、円形以外であってもよい。また、筒状体は直管に限らず湾曲等していてもよく、外形は柱状に限らず錐状であってもよい。

以上説明した本発明の技術的範囲は、上記実施例に限定されるものではなく、上記実施例の形状に限定されない。本発明の技術的範囲は、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

１１ 強化繊維プリフォーム
１２ Ｔ形組成物
２１ 第１筒状部
２２ 第２筒状部
３１ フランジ部
４０ Ｔ形マンドレル
ＢＲ ブレイダー装置
Ｂｂ ブレイダー装置本体
Ｂｍ マンドレル装置

Claims (9)

1. 強化繊維プリフォームの作製方法であって、
   少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
   前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
   を備える強化繊維プリフォームの作製方法。
2. 強化繊維プリフォームの作製方法であって、
   少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
   前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
   少なくとも第３筒状部と第４筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
   前記第３筒状部を変形させ、前記第３筒状部の壁を前記第４筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
   前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合する工程と、
   を備える強化繊維プリフォームの作製方法。
3. 前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合する工程は、
   前記第２筒状部と前記第４筒状部の一方を他方に嵌合させる工程、
   を含む請求項２に記載の強化繊維プリフォームの作製方法。
4. 強化繊維プリフォームの作製方法であって、
   少なくとも第１筒状部と、第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する第３筒状部と、を含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製する工程と、
   前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
   前記第２筒状部を変形させ、前記第２筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させてフランジ部を形成する工程と、
   を備える強化繊維プリフォームの作製方法。
5. 前記フランジ部を形成する工程は、
   一方の筒状部が他方の筒状部に連続した状態を保ちつつ、前記一方の筒状部の壁を切断する工程と、
   前記一方の筒状部の壁を前記他方の筒状部に対して展開する工程と、
   を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の強化繊維プリフォームの作製方法。
6. 前記フランジ部を形成する工程は、
   一方の筒状部の壁を空洞部が無くなる方向に変形する工程、
   を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の強化繊維プリフォームの作製方法。
7. 強化繊維プリフォームであって、
   少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させて形成したフランジ部、
   を備える強化繊維プリフォーム。
8. 強化繊維プリフォームであって、
   少なくとも第１筒状部と第２筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第２筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、
   少なくとも第３筒状部と第４筒状部とを含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第３筒状部を変形させ、前記第３筒状部の壁を前記第４筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、を備え、
   前記第２筒状部と前記第４筒状部とを接合して形成した、
   強化繊維プリフォーム。
9. 強化繊維プリフォームであって、
   少なくとも第１筒状部と、第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する第３筒状部と、を含む組成物を、ブレイダー装置を用いて継ぎ目無く作製し、前記第１筒状部を変形させ、前記第１筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、前記第２筒状部を変形させ、前記第２筒状部の壁を前記第３筒状部に対して突出させて形成したフランジ部と、
   を備える強化繊維プリフォーム。

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