JP2004353134A

JP2004353134A - 幅広ヤーンによるブレイディング組成基材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004353134A
Application number: JP2003153851A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimizu; 亮清水
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US7013787B2; US20040237760A1

Abstract

【課題】幅の広い帯状の幅広ヤーン（プリプレグスリットヤーン）をマンドレルに隙間なくブレイディングすることにより、薄く均一なブレイディング層でなるブレイディング組成基材を提供すること。
【解決手段】マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸１１、１２を幅の広い帯状の幅広ヤーンＷＹにより構成し、前記幅広ヤーンをマンドレルのまわりに幅方向に隙間なくブレイディングして筒状のブレイディング層１５を組成してなり、これをマンドレルの軸方向に沿って切り開いてシート状になしたものからなることを特徴とする幅広ヤーンによるブレイディング組成基材。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブレイダー装置を用いてブレイディング処理してなる予め樹脂を含浸させたカーボン糸あるいは繊維強化プラスチック（ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ：以下、ＦＲＰという）などにより組織される繊維織物であって、特に、幅広い帯状の幅広糸（プリプレグスリットヤーン）によってブレイディング組成されるブレイディング組成基材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブレイディングによる繊維織物の製造に関しては、特許文献１に開示の技術が知られている。この特許文献１に記載のＦＲＰ用の繊維織物の製造方法およびＦＲＰ用のプリプレグの製造方法では、斜向糸供給部３から複数本の斜向糸Ｓを供給してマンドレル１の外周面上に筒状織物４を織成して、該筒状織物４をマンドレル１の軸芯方向に切り開いて複数の斜向糸Ｓが配設された長尺の斜向糸繊維織物５を製造するというものである。
【０００３】
上記する特許文献１に記載の発明では、斜向糸Ｓが円形断面の糸（トラプリプレグヤーン）によるものである。このような円形断面の糸によるブレイディング製法によれば、薄く均一なブレイディング組成基材を得ることができない。即ち、この従来のブレイディング製法では、ブレイディング層を均一にしようとする場合、ブレイディング層を複数層重ねなければならず、厚みが増えてしまい、均一で薄い厚みのブレイディング組成基材ができない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３１０３９３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４９９６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明では、上記する従来技術の問題点を解消すべくなしたものであって、幅の広い帯状の幅広ヤーン（プリプレグスリットヤーン）をマンドレルに隙間なくブレイディングすることにより、薄く均一なブレイディング層でなるブレイディング組成基材を提供しようとするものである。さらに、この発明では、幅広ヤーンの幅を変えるだけで、組糸の本数を変えることなく大型径のマンドレルに対しても対応でき、幅の広いシート状のブレイディング組成基材を効果的に製造する製造方法を提供するものでもある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記する目的を達成するにあたって、具体的には、マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸を幅の広い帯状の幅広ヤーンによって構成し、前記幅広ヤーンをマンドレルのまわりに幅方向に隙間なくブレイディングして筒状のブレイディング層を組成してなり、これをマンドレルの軸方向に沿って切り開いてシート状になしたものからなる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材を構成するものである。
【０００７】
さらに、この発明は、前記ブレイディング層が、前記マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸と、軸線に対する角度が０°の中央糸とからなり、前記組糸並びに中央糸が、幅の広い帯状の幅広ヤーンでなる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材を構成するものである。
【０００８】
さらにまた、この発明は、前記ブレイディング層が、前記マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸に対して目止め糸を組織してなる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材を構成するものである。
【０００９】
さらに、この発明は、ブレイダー装置によって、Ｎ個のボビンキャリアから解舒供給される幅広い帯状の幅広ヤーンをマンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸として、その幅方向に隙間なくブレイディング組成して筒状のブレイディング層を組成する工程と、該筒状のブレイディング層をマンドレルの軸方向に沿って切り開いてシート状のブレイディング組成基材とする工程とからなる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材の製造方法を構成するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明になる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材並びにその製造方法について、図面に示す具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明になる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材の一例を示す概略的な平面図であり、図２は、この発明になるブレイディング組成基材の製造手順を説明する図であって、図２Ａは、マンドレルのまわりに筒状に組成された筒状ブレイディング層の概略的な斜視図であり、図２Ｂは、これをマンドレルの軸芯に沿って切り開いてシート状のブレイディング組成基材とした状態を示す概略的な斜視図である。一方、図３は、この発明に適用される幅広ヤーンの幅寸法ｗと組糸の組角度θの関係を説明するための図であって、図３Ａは、組糸の組角度θが比較的大きな場合に、幅広ヤーンの幅寸法ｗが比較的大きな幅ｗ_１であることを示す説明図であり、図３Ｂは、組糸の組角度θが比較的小さな場合に、幅広ヤーンの幅寸法ｗが比較的大きな幅ｗ_２であることを示す説明図である。
【００１１】
さらに、図４は、この発明になるブレイディング組成基材の異なる構成例を示すものであって、図４Ａは、組角度±θ°の一対の組糸によって構成される第１の例になるブレイディング組成基材の概略的な平面図であり、図４Ｂは、組角度±θ°の一対の組糸に目止め糸を組織した第２の例になるブレイディング組成基材の概略的な平面図であり、図４Ｃは、組角度±θ°の一対の組糸と中央糸とにより組成した第３の例になるブレイディング組成基材の概略的な平面図である。
【００１２】
一方、図５は、ブレイダの基本的構成の一例を示す概略的な正面図であり、図６は、図５に示したブレイダの概略的な側断面図である。まず、この発明になる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材を組成するためのブレイダについて、図５および図６にもとづいて詳細に説明する。図に示す例において、ブレイダＢＲは、ブレイダ本体Ｂｂとマンドレル装置Ｂｍとを含むものからなっている。
【００１３】
ブレイダＢＲにおけるブレイダ本体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ーＣと、ボビンキャリアー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。
【００１４】
そして、ボビンキャリアー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が上板Ｕのほぼ中心に集合し、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上に形成される組物の組み上げ点Ｐが上板Ｕの中心に位置するようになっている。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することができる。
【００１５】
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、その結果、多数の糸条Ｙが交錯し、また、必要に応じて、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から中糸用糸条ｙが、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に交絡することにより、ブレイディングが行われて種々の形状のマンドレルｍ上に組物層が組み上げられる。
【００１６】
次いで、上記ブレイダによって組成されたブレイディング組成物の基本的な構造例について、図２にもとづいて詳細に説明する。図２に示すブレイディング組成物ＢＣは、円筒状（パイプ状）組成体として組成されるものである。図２Ａに示す例において、前記ブレイディング組成物ＢＣは、軸線に対する組角度が±θ°の一対の組糸１１、１２と、軸線に対する角度が０°の中央糸１３によって組織されている。
【００１７】
まず、この発明の一実施例において、ブレイディング組成基材１を製造するべくブレイダＢＲに用いる一対の組糸１１、１２および中央糸１３の一構成例について説明する。この発明において、一対の組糸１１、１２および中央糸１３は、幅の広い帯状の幅広ヤーンＷＹによって構成されるものであり、該幅広ヤーンＷＹは、例えば、予め樹脂を含浸してあるカーボンなどの素線糸を平面状に組み合わせて極薄いシート体を形成しておき、このシート体をスリッターにかけて、幅寸法ｗの幅広ヤーンＷＹとし、ブレイダＢＲにセットするべくボビンとして準備される。
【００１８】
図３に示すように、この幅広ヤーンＷＹの幅寸法ｗは、以下に示すようにして設計される。まず、図３において、縦軸をマンドレルｍの周の長さ寸法Ｌ_Ｃとし（マンドレルの周長Ｌ_Ｃは、マンドレルｍの直径φとしてＬ_Ｃ＝πφ）横軸をマンドレルｍの軸方向寸法Ｌ_Ａとした場合、組糸の組角度±θ°が設定でき、それによって、組角度±θ°のピッチ間距離Ｄが導きだせる。この発明では、複数のキャリアから供給される組角度±θ°の組糸（幅広ヤーンＷＹ）を幅方向に隙間なく組成するものであるので、幅広ヤーンＷＹの幅寸法ｗは、ｗ＝Ｄ／（総キャリア数／２）によって算出されることになる。
【００１９】
図３Ａ並びに図３Ｂに比較して示すように、図３Ａのように組糸の組角度θが比較的大きな組角度θ_１である場合には、組角度±θ_１のピッチ間距離Ｄ_１により、幅広ヤーンの幅寸法ｗが比較的大きな幅ｗ_１＝Ｄ_１／（総キャリア数／２）として算出され、図３Ｂのように組糸の組角度θが比較的小さな組角度θ_２である場合には、組角度±θ_２のピッチ間距離Ｄ_２により、幅広ヤーンの幅寸法ｗが比較的小さな幅ｗ_２＝Ｄ_２／（総キャリア数／２）として算出される。これらの実施例において、組角度±θ_１のピッチ間距離Ｄ_１は、一対の組糸の組角度が角度±θ_１に設定され、その角度で該組糸をマンドレルｍの軸方向長さＬ_Ａ分だけ、マンドレルｍの周長Ｌ_Ｃにわたって１ピッチの巻き付けから次の１ピッチの巻き付けに至る間の間隔であって、その間に幅寸法ｗ_１の幅広ヤーンが、互いに隙間のない状態で総キャリア数の半分の本数ブレイディングされることを意味する。同様に、組角度±θ_２のピッチ間距離Ｄ_２は、一対の組糸の組角度が角度±θ_２に設定され、その角度で該組糸をマンドレルｍの軸方向長さＬ_Ａ分だけ、マンドレルｍの周長Ｌ_Ｃにわたって１ピッチの巻き付けから次の１ピッチの巻き付けに至る間の間隔であって、その間に幅寸法ｗ_２の幅広ヤーンが、互いに隙間のない状態で総キャリア数の半分の本数ブレイディングされることを意味する。この発明では、このようにして幅広ヤーンＷＹの幅寸法ｗを変えるだけで、組糸本数を変えることなく、大型径のマンドレルに対する組成に対応することができる。
【００２０】
この発明になるブレイディング組成基材１は、図４各図に示すような異なる組成構造のものを含むものからなっている。すなわち、第１の例になるブレイディング組成基材１Ａは、図４Ａに示すように、組角度±θ°の一対の組糸１１Ａ、１２Ａだけによって構成されているものであり、第２の例になるブレイディング組成基材１Ｂは、図４Ｂに示すように、組角度±θ°の一対の組糸１１Ｂ、１２Ｂに目止め糸１４を組織したものからなっており、第３の例になるブレイディング組成基材１Ｃは、図４Ｃに示すように、組角度±θ°の一対の組糸１１Ｃ、１２Ｃと中央糸１３とにより組成したものからなっている。図４Ｂに示す目止め糸１４は、ブレイディング処理によって組織された一対の組糸１１Ｂ、１２Ｂを止めるための糸であって、ブレイディング処理とは異なる工程において処理される糸である。
【００２１】
一方、この発明は、上記する幅広ヤーンによるブレイディング組成基材１を製造する製造方法を含むものからなっている。この発明になるブレイディング組成基材１の製造方法では、まず、ブレイダー装置によって、Ｎ個のボビンキャリアから解舒供給される幅広い帯状の幅広ヤーンＷＹをマンドレルｍの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸１１、１２並びに軸線に対する角度０°の中央糸１３として、その幅方向に隙間なくブレイディング組成して筒状のブレイディング層１５を組成する工程（図２Ａ参照）と、該筒状のブレイディング層１５をマンドレルｍの軸方向にのびるカットライン１６に沿って切り開いてシート状のブレイディング組成基材１とする工程（図２Ｂ参照）とによって構成されている。
【００２２】
【発明の効果】
以上の構成になるこの発明の幅広ヤーンによるブレイディング組成基材およびその製造方法によれば、幅の広い帯状の糸（プレプリグスリットヤーン）をマンドレルｍのまわりに隙間なくブレイディングすることにより、従来の円形断面の糸でブレイディングしたものより、薄く均一なブレイディング組成基材ができる。また、決められた組角度、マンドレル径に対して隙間のない均一なブレイディング組成基材を作ろうとしたとき、従来の円形断面の糸では層を複数重ねなければならず、厚みが増えてしまい均一な薄い基材ができなかったが、この発明によりこの問題が解消される。さらに、この発明では、帯の幅を変えるだけで組糸本数を変えることなく大型径のマンドレルに対しても対応できる。さらにまた、この発明では、中央糸とよばれるマンドレルの軸方向にならぶ帯状の糸を一緒にブレイドすることにより薄く均一なＦＲＰの基材を作ることができる。さらに、この発明になるブレイディング組成基材は、薄く均一なため、複数の層を重ねても均一な厚みのある構造物を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明になる幅広ヤーンによるブレイディング組成基材の一例を示す概略的な平面図である。
【図２】図２は、この発明になるブレイディング組成基材の製造手順を説明する図であって、図２Ａは、マンドレルのまわりに筒状に組成された筒状ブレイディング層の概略的な斜視図であり、図２Ｂは、これをマンドレルの軸芯に沿って切り開いてシート状のブレイディング組成基材とした状態を示す概略的な斜視図である。
【図３】図３は、この発明に適用される幅広ヤーンの幅寸法ｗと組糸の組角度θの関係を説明するための図であって、図３Ａは、組糸の組角度θが比較的大きな場合に、幅広ヤーンの幅寸法ｗが比較的大きな幅ｗ_１であることを示す説明図であり、図３Ｂは、組糸の組角度θが比較的小さな場合に、幅広ヤーンの幅寸法ｗが比較的大きな幅ｗ_２であることを示す説明図である。
【図４】図４は、この発明になるブレイディング組成基材の異なる構成例を示すものであって、図４Ａは、組角度±θ°の一対の組糸によって構成される第１の例になるブレイディング組成基材の概略的な平面図であり、図４Ｂは、組角度±θ°の一対の組糸に目止め糸を組織した第２の例になるブレイディング組成基材の概略的な平面図であり、図４Ｃは、組角度±θ°の一対の組糸と中央糸とにより組成した第３の例になるブレイディング組成基材の概略的な平面図である。
【図５】図５は、ブレイダの基本構成の一例を示す概略的な正面図である。
【図６】図６は、図５に示したブレイダの概略的な側断面図である。
【符号の説明】
ＢＣブレイディング組成物
１ブレイディング組成基材
ＷＹ幅広ヤーン
１１、１２軸線に対する組角度が±θ°の一対の組糸
１３軸線に対する角度が０°の中央糸
ＢＲブレイダ
ｍマンドレル
１４目止め糸
１５筒状のブレイディング層
１６カットライン
Ｌ_Ｃマンドレルの周の長さ寸法
Ｌ_Ａマンドレルの軸方向寸法
φ マンドレルの直径
Ｄ組角度±θ°のピッチ間距離
ｗ幅広ヤーンの幅寸法

Claims

マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸を幅の広い帯状の幅広ヤーンにより構成し、前記幅広ヤーンをマンドレルのまわりに幅方向に隙間なくブレイディングして筒状のブレイディング層を組成してなり、これをマンドレルの軸方向に沿って切り開いてシート状になしたものからなることを特徴とする幅広ヤーンによるブレイディング組成基材。
前記ブレイディング層が、前記マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸と、軸線に対する角度が０°の中央糸とからなり、前記組糸並びに中央糸が、幅の広い帯状の幅広ヤーンでなることを特徴とする請求項１に記載の幅広ヤーンによるブレイディング組成基材。
前記ブレイディング層が、前記マンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸に対して目止め糸を組織してなることを特徴とする請求項１に記載の幅広ヤーンによるブレイディング組成基材。
ブレイダー装置によって、Ｎ個のボビンキャリアから解舒供給される幅広い帯状の幅広ヤーンをマンドレルの軸線に対する組角度±θ°の一対の組糸として、その幅方向に隙間なくブレイディング組成して筒状のブレイディング層を組成する工程と、該筒状のブレイディング層をマンドレルの軸方向に沿って切り開いてシート状のブレイディング組成基材とする工程とからなることを特徴とする幅広ヤーンによるブレイディング組成基材の製造方法。