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JP3031110B2 - 繊維強化複合材料用プリフォームの製造方法および装置 - Google Patents

繊維強化複合材料用プリフォームの製造方法および装置

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JP3031110B2
JP3031110B2 JP5082496A JP8249693A JP3031110B2 JP 3031110 B2 JP3031110 B2 JP 3031110B2 JP 5082496 A JP5082496 A JP 5082496A JP 8249693 A JP8249693 A JP 8249693A JP 3031110 B2 JP3031110 B2 JP 3031110B2
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JP
Japan
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needle
sewing thread
base material
tension
laminated
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清 本間
明 西村
邦男 前田
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化複合材料用プ
リフォームの製造方法および装置に関する。さらに詳し
くは、炭素繊維織物などの積層基材を炭素繊維やガラス
繊維などの縫い糸で縫合して繊維強化複合材料用プリフ
ォームを製造する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維織物は、取り扱い性が優れてい
る点から複合材料用基材として種々の分野に多用される
ようになっている。繊維強化織物は、一枚でもって繊維
強化プラスチック(以下FRPという)に成形するケー
スはまれで、ほとんどが交差積層など多数枚積層して成
形される。しかしながら、このような積層された織物基
材においては、僅かな外力が作用すると積層がずれてし
まうので、非常に慎重に取り扱わねばならず非常にやっ
かいであるし、また、精度良く繊維配向したFRPが得
られにくいという問題がある。また、シート状物を積層
したものであるから層間の強度が低いという問題もあ
る。
【0003】このような問題点は、特公昭64−114
55号公報で提案されているようにシート状の基材を補
強繊維からなる縫い糸でステッチすることにより改善さ
れる。
【0004】しかしながら、多数枚積層された基材を縫
い糸で縫合する方法として、ミシンで単環縫いや本縫い
にする方法があるが、一列にしか縫うことができない
し、炭素繊維のように破断伸度が低く、かつ脆い繊維を
縫い糸とした場合には簡単に破断してしまうという問題
がある。また基材の送り機構として、鋭利な爪で引っ掻
くようにして送る構成をとっているので、繊維強化複合
材料用基材側の強化繊維が損傷を受けるという問題もあ
る。
【0005】別の手段として、経編機構により基材を縫
合する技術により、多数本の編糸で積層基材を一斉に縫
合する方法が知られており、この方法では、高い生産性
を発揮するが、一定の巻取速度で巻き取っているため
に、編糸のループを形成後巻取張力がすでに形成された
ループに及び、それが基材を締め付けて基材の繊維配向
を乱したり、編糸が炭素繊維のように破断伸度が低く、
かつ脆い繊維の場合には簡単に破断してしまうという問
題がある。
【0006】以上の様に、従来の技術として、満足のい
くFRP用積層基材の縫合技術、とくに満足のいく炭素
繊維強化プラスチック(以下CFRPという)積層基材
の縫合技術がない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を改善し、積層基材を炭素繊維糸やガラス繊維糸のよう
な低伸度で非常に脆い繊維の縫い糸で縫合する場合にも
切断することなく、しかも基材への締め付けもないステ
ッチにより繊維強化複合材料用プリフォームを製造する
方法、およびその装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
繊維強化複合材料用プリフォームの製造方法は、一定の
運動幅で往復動するニードルにより順次編目を形成しな
がら積層基材を縫合して繊維強化複合材料用プリフォー
ムを製造する方法において、縫い糸の引き込み量を決め
る所定厚さのスペーサーによりニードルの運動方向にお
ける積層基材の位置が保たれた状態でニードルが積層基
材を貫通し、ニードルのフックに縫い糸を引っ掛ける
際、縫い糸の供給を停止すると同時に該縫い糸に張力を
付与し、次いで積層基材の一方の側から他方の側に所定
の編目長分縫い糸を引き込むとともに、縫い糸を引き込
む際には前記供給停止ならびに張力付与を解放して低張
力状態にし、次いでニードルを積層基材の方向に移動さ
せるとともにニードルの先端が積層基材に到達するまで
の間に積層基材を移動させて順次編目を形成しながらス
テッチすることを特徴とする方法から成る。
【0009】
【0010】また、本発明に係る繊維強化複合材料用プ
リフォームの製造装置は、一定の運動幅で往復動して積
層基材をステッチするためのニードルと、縫い糸をニー
ドルのフック内に導くためのガイドとを対向配置してな
る繊維強化複合材料用プリフォームの製造装置におい
て、ニードルのフックに縫い糸を引っ掛ける際に縫い糸
の供給を停止するブレーキ機構と、ニードルのフックに
縫い糸を引っ掛ける際に縫い糸に張力を付与しニードル
により縫い糸を引き込む際には張力付与を解放する張力
付与機構と、ニードルの運動方向における積層基材の位
置を決めることにより前記一定の運動幅で往復動するニ
ードルの移動端と積層基材との相対位置関係を決め、そ
れによってニードルにより形成される編目の編目長を決
めるスペーサーと、ニードルが縫い糸を最大量引き込ん
だ後ニードルが復動して積層基材に到達するまでの間に
積層基材を間欠移動させる機構とを設けたことを特徴と
するものから成る。
【0011】この装置においては、縫い糸の糸道に、た
とえば、縫い糸を挟み込んでその供給を停止するブレー
キ機構と、該ブレーキ機構とステッチ部との間で縫い糸
に張力を付与する張力付与機構と、張力付与時の衝撃を
緩和する緩衝機構とが設けられ、ブレーキ機構および張
力付与機構は、ニードルのフックに縫い糸を給糸する際
に作動され、ニードルを引っ込める際にその作動が解放
される。
【0012】本発明における基材としては、とくに限定
されるものでなく、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアラミ
ド繊維(ケブラー)等を強化繊維とする基材が挙げられ
るが、本発明は、とくに炭素繊維を経糸及び緯糸または
経糸あるいは緯糸とする織物基材の積層体に適用して好
適なものである。基材の積層方法としては炭素繊維が同
方向になるよう積層してもよいし、45°ずらして積層
してもよい。さらにマット等の他の基材と一緒に積層し
てもよい。また、縫い糸としても、とくに限定されない
が、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアラミド繊維が挙げら
れ、本発明はとくに炭素繊維糸あるいは炭素繊維糸に下
ヨリ、上ヨリが掛った双糸の縫糸であれば効果がより一
層顕著に現れる。
【0013】
【作用】本発明の方法および装置においては、積層基材
の移動を停止してニードルによって所定の編目長(ルー
プ長)分縫い糸を引き込み、次にニードルが積層基材に
到達するまでの間に積層基材を間欠的に送るようにして
いるので、縫い糸をニードルのフックに導く際にのみ縫
い糸に張力を付与し、ループ形成時には実質的に無張力
状態にすることが可能となり、破断伸度が小さくて脆い
繊維を縫い糸としても繊維が損傷あるいは切断するよう
なことはなく、積層基材を炭素繊維のような高強度の補
強繊維でもってステッチできるようになり、高い層間補
強が容易に達成できる。同時に、上記張力解放により、
縫い糸による基材への締め付けがないので、基材の繊維
配向を乱すことがなく高い補強効果を発揮するFRP、
特にCFRPが得られる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を、強化繊維
が炭素繊維である積層基材(以下、炭素繊維積層基材と
略称する)について、図面を参照して説明する。図1は
本発明の一実施例に係る炭素繊維積層基材のステッチ装
置を示しており、1は炭素繊維積層基材を示し、例えば
ロール状に巻かれた複数本の炭素繊維織物を本装置の前
方から供給して重ね合わせたものである。
【0015】3はニードルであって、ニードルベッド9
に等間隔で植立されており、カム機構(図示略)により
一定の運動幅で上下運動する。4はガイドで、ニードル
3が基材1を貫通して上昇した際に経編機のガイド運動
と同様にスウィングモーションならびにラッピングモー
ションを行ってニードル3のフック3a内に縫い糸2を
導くものである。
【0016】縫い糸2は、図示していないクリールに多
数本仕掛けられ、ブレーキ機構としてのニップローラ
7、張力付与機構としてのテンションバー6、緩衝機構
としてのスプリングガイド8を経て、ガイド4の孔に一
本ずつ通されている。
【0017】5は引取りローラで、2本のローラが対を
なしステッチされた積層基材1をニップして間欠的に回
転しながら積層基材1を引き取るものである。10は積
層基材1の下面側に配設されたスペーサーを示してい
る。
【0018】図2は、ニードル3の動きと引取りローラ
5の動きの関係を示しており、積層基材1はスペーサー
10の上を通過し、スペーサー10の底面が実質的に
ニードル先端の最下降位置となっている。図2(イ)
は、ニードル3が最下降位置に達した状態を示してお
り、積層基材1の底面からの縫い糸2の引き込み量は、
所定の編目長分、つまりループの長さと等しくなるよう
にスペーサー10の厚さを選択する。すなわち、前述の
如く、ニードル3はニードルベッド9を介してカム機構
により一定の運動幅で上下運動されるから、ニードル先
端の最下降位置は常に一定の位置になる。そして、スペ
ーサー10の厚さに応じてスペーサー10の上面を通過
する積層基材1の底面の、一定の運動幅で上下運動され
るニードル3の相対位置が決められることになり、それ
によって、積層基材1の底面からの縫い糸2の引き込み
量が所定の編目長分に決められることになる。
【0019】このように必要なループ長さ分を引き込
み、次いで図2(ロ)に示すように、ニードル3が上昇
を始め、ニードル3の先端が積層基材1に到達するまで
間に引取りローラ5を回転させて、積層基材1をループ
長さに等しい量を移動させるようにする。
【0020】この様に動作させることにより、縫い糸2
を引き込む際には積層基材1を停止させ、縫い糸2を真
っ直ぐに引き込めるので縫い糸2に加わる抵抗を最小限
にすることができる。したがって、非常に脆い繊維から
なる縫い糸であっても破断することがないし、積層基材
1の引取り時においても縫い糸2にはほとんど張力が掛
からないので、縫い糸2により基材が締め付けられた
り、縫い糸2が切断するようなことがない。
【0021】これら一連の動作が間欠的に順次繰り返さ
れ、順次ループが形成されながらステッチされ、ステッ
チされた積層基材1が引取りローラ5によって間欠的に
送られる。
【0022】次に、図3を参照して縫い糸の張力付与機
構について説明する。縫い糸2をニードル3のフック3
aに引っ掛ける際には、ニードル3の幹と髭の僅かな隙
間に導かねばならないので縫い糸2に張力を掛けて導く
必要がある。一方、炭素繊維のように脆い繊維からなる
縫い糸2を破断することなく積層基材1内、あるいはル
ープ形成のために引き込むためには低張力であることが
好ましいものである。
【0023】そこで図3(イ)は、縫い糸2をニードル
3のフック3aに引っ掛ける際に張力を付与する方法の
一実施例を示すもので、まずニップローラ7を閉じ、ブ
レーキをかけて縫い糸2の供給を止め、次いでテンショ
ンバー6を上昇させると、積層基材1までの間で張力が
掛かる。テンションバー6とガイド4間にスプリングガ
イド8を設けてあるので、張力付与時の衝撃力が緩和さ
れ、張力付与により縫い糸が損傷するようなことはな
い。
【0024】この状態で、ニードル3のフック3a内に
縫い糸2が導かれる。そして、図3(ロ)に示すよう
に、ニードル3のフック3a内に縫い糸2が導かれた
後、ニードル3が下降して縫い糸2を引き込む際には、
ニップローラ7を解放すると同時にテンションバー6を
下げることで、縫い糸2を実質的に無張力状態で引き込
むこができるので、縫い糸2がニードル3のフック3
aでしごかれて損傷するようなことは起こらない。
【0025】
【発明の効果】本発明方法は、積層基材停止時に所定ル
ープ長分縫い糸を引き込んだ後にニードルが復動してニ
ードル先端が積層基材底面に到達するまでの間に積層基
材を間欠的に引取る方法、そして縫い糸をニードルフッ
クに導く際にのみ縫い糸に張力を付与し、ループ形成時
には無張力状態にする方法であるので、破断伸度が小さ
くて脆い繊維を縫い糸としても繊維が損傷あるいは切断
するようなことはなく、たとえば炭素繊維織物積層基材
を炭素繊維のような高強度の補強繊維でもってステッチ
でき、高い層間補強を容易に達成できる。同時に、縫い
糸による基材への締め付けがないので、基材の繊維配向
を乱すことがなく高い補強効果を発揮することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る繊維強化複合材料用プ
リフォームの製造装置の斜視図である。
【図2】図1の装置におけるニードル引き込み時(図2
(イ))およびニードル上昇時(図2(ロ))の様子を
示す拡大部分縦断面図である。
【図3】図1の装置における縫い糸引っ掛け前(図3
(イ))および縫い糸引っ掛け後(図3(ロ))の様子
を示す概略部分構成図である。
【符号の説明】
1 炭素繊維積層基材 2 縫い糸 3 ニードル 3a ニードルのフック 4 ガイド 5 引取りローラ 6 テンションバー 7 ニップローラ 8 スプリングガイド 9 ニードルベッド 10 スペーサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平1−11455(JP,B2) 特公 昭53−42979(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 D05B 1/00 - 1/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の運動幅で往復動するニードルによ
    り順次編目を形成しながら積層基材を縫合して繊維強化
    複合材料用プリフォームを製造する方法において、縫い
    糸の引き込み量を決める所定厚さのスペーサーによりニ
    ードルの運動方向における積層基材の位置が保たれた状
    態でニードルが積層基材を貫通し、ニードルのフックに
    縫い糸を引っ掛ける際、縫い糸の供給を停止すると同時
    に該縫い糸に張力を付与し、次いで積層基材の一方の側
    から他方の側に所定の編目長分縫い糸を引き込むととも
    に、縫い糸を引き込む際には前記供給停止ならびに張力
    付与を解放して低張力状態にし、次いでニードルを積層
    基材の方向に移動させるとともにニードルの先端が積層
    基材に到達するまでの間に積層基材を移動させて順次編
    目を形成しながらステッチすることを特徴とする、繊維
    強化複合材料用プリフォームの製造方法。
  2. 【請求項2】 一定の運動幅で往復動して積層基材をス
    テッチするためのニードルと、縫い糸をニードルのフッ
    ク内に導くためのガイドとを対向配置してなる繊維強化
    複合材料用プリフォームの製造装置において、ニードル
    のフックに縫い糸を引っ掛ける際に縫い糸の供給を停止
    するブレーキ機構と、ニードルのフックに縫い糸を引っ
    掛ける際に縫い糸に張力を付与しニードルにより縫い糸
    を引き込む際には張力付与を解放する張力付与機構と、
    ニードルの運動方向における積層基材の位置を決めるこ
    とにより前記一定の運動幅で往復動するニードルの移動
    端と積層基材との相対位置関係を決め、それによって
    ードルにより形成される編目の編目長を決めるスペーサ
    ーと、ニードルが縫い糸を最大量引き込んだ後ニードル
    が復動して積層基材に到達するまでの間に積層基材を間
    欠移動させる機構とを設けたことを特徴とする、繊維強
    化複合材料用プリフォームの製造装置。
  3. 【請求項3】 縫い糸の糸道に、縫い糸を挟み込んでそ
    の供給を停止するブレーキ機構と、該ブレーキ機構とス
    テッチ部との間で縫い糸に張力を付与する張力付与機構
    と、張力付与時の衝撃を緩和する緩衝機構とが設けられ
    ている、請求項2の繊維強化複合材料用プリフォームの
    製造装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3344398B2 (ja) * 2000-01-19 2002-11-11 村田機械株式会社 プリフォームのステッチング方法
JP5011613B2 (ja) * 2001-07-06 2012-08-29 東レ株式会社 プリフォームおよび成形方法
DE102005024408A1 (de) 2005-05-27 2006-11-30 Airbus Deutschland Gmbh Verstärkung von Schaumwerkstoffen
DE102007055684A1 (de) 2007-11-21 2009-06-10 Airbus Deutschland Gmbh Vorrichtung zur Herstellung eines verstärkten Schaumwerkstoffes
JP6547149B2 (ja) * 2015-03-06 2019-07-24 株式会社Shindo 耐熱性多軸ステッチ基材
CN110039792B (zh) * 2018-11-22 2025-01-07 阜宁云逸航空复合材料有限公司 连续纤维增强侧壁的蜂窝的制作方法及装置
KR102439513B1 (ko) * 2021-03-16 2022-09-01 김용태 복합재료의 결합력 강화 도구 및 복합재료의 결합력 강화 방법
CN116024738B (zh) * 2023-03-02 2024-04-05 湘潭大学 一种多层堆叠碳纤维织物单线缝合机器人

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5342979B2 (ja) 2009-09-30 2013-11-13 大王製紙株式会社 水解性シートの製造方法及び拭き取りシートの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5342979B2 (ja) 2009-09-30 2013-11-13 大王製紙株式会社 水解性シートの製造方法及び拭き取りシートの製造方法

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