JP2006056022A - Manufacturing method of reinforcing fiber preform for curved frp beam material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湾曲したＦＲＰ製桁材を製造するための強化繊維プリフォームを製作する方法の技術に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a reinforcing fiber preform for manufacturing curved FRP girders.
現在、航空宇宙業界では、機体内部の構造部材に、カーボンなどの強化繊維を強化材として利用したＦＲＰ（繊維強化樹脂）製の桁材が使われることが、多くなってきている。そして、様々な断面形状（Ｃ・Ｈ・Ｉ・Ｊ）の桁材において、長手方向に湾曲した桁材が要求されるようになっている。
近年、ＦＲＰの低コスト成形方法として、キャビティ（金型の空洞）に強化繊維基材の積層体を充填し、樹脂を注入するレジン・トランスファー・モールディング（ＲＴＭ）成形方法や、キャビティ内を真空として樹脂含浸を促進するバキューム・レジン・トランスファー・モールディング（ＶａＲＴＭ）成形方法が知られている。
これらの成形方法を利用するには、予め、樹脂の強化材としての強化繊維プリフォームを、最終的な製作目的のＦＲＰ製桁材と同様な形状に製作しておく必要がある。
Currently, in the aerospace industry, FRP (fiber reinforced resin) girders using reinforcing fibers such as carbon as reinforcing materials are often used as structural members inside the aircraft. And in a cross-section with various cross-sectional shapes (C, H, I, and J), a cross-curved girder is required.
In recent years, as a low-cost molding method for FRP, a resin transfer molding (RTM) molding method in which a cavity (mold cavity) is filled with a laminate of reinforcing fiber base material and a resin is injected, or the inside of the cavity is evacuated. A vacuum resin transfer molding (VaRTM) molding method that promotes resin impregnation is known.
In order to use these molding methods, it is necessary to manufacture a reinforcing fiber preform as a resin reinforcing material in advance in the same shape as an FRP girder for final manufacturing purposes.
このような強化繊維プリフォームは、強化繊維のシートを積層して製作されるものであるが、このプリフォームが長手方向に湾曲している場合は、その製作は単純ではない。このような場合、円弧を多角形で再現するように、長手方向の各部に対応する部位でシートに切込みを入れ、その中に繊維基材片を入れて継ぎ接ぎを行なって、湾曲したプリフォームを製作する。あるいは、長手方向が直線状となるように製作したプリフォームを、曲面を有する型に押さえ込んで、湾曲したプリフォームを製作する。
このような強化繊維プリフォームの製作に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示される技術がある。
As a technique related to the manufacture of such a reinforcing fiber preform, there is a technique disclosed in
前述で、従来における湾曲したプリフォームの製作方法を二通り示したが、継ぎ接ぎによる方法では、この継ぎ接ぎの部分で長手方向の強化繊維の連続が絶たれてしまうことになる。また、型で押さえ込む方法では、湾曲の外側部分で繊維層が引き伸ばされると共に、湾曲の内側部分で繊維層が押さえ込まれることになり、プリフォーム内部の繊維の配列方向が乱される可能性がある。
つまり、どちらの方法であっても、強化繊維プリフォームの剛性が、長手方向において低下してしまうことになる。そうすると、この強化繊維プリフォームに樹脂含浸を行なって製作されるＦＲＰ桁材の剛性も、必然的に低下することになる。
As described above, two conventional methods for manufacturing a curved preform have been shown. However, in the method using splicing, the continuous reinforcing fibers in the longitudinal direction are cut off at the splicing portion. Also, in the method of pressing with a mold, the fiber layer is stretched at the outer portion of the curve and the fiber layer is pressed at the inner portion of the curve, which may disturb the fiber arrangement direction inside the preform. .
That is, in either method, the rigidity of the reinforcing fiber preform is lowered in the longitudinal direction. As a result, the rigidity of the FRP girders produced by impregnating the reinforcing fiber preform with resin is inevitably lowered.
つまり、解決しようとする問題点は、従来の湾曲した強化繊維プリフォームの製作方法では、長手方向において強化繊維層の不連続部位が発生したり、繊維配列に乱れが発生してしまう点である。 That is, the problem to be solved is that in the conventional method for producing a curved reinforcing fiber preform, a discontinuous portion of the reinforcing fiber layer is generated in the longitudinal direction, or the fiber arrangement is disturbed. .
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項１においては、
湾曲したＦＲＰ製桁材を製造するための強化繊維プリフォームを製作する方法であって、
製作目的の強化繊維プリフォームと同じ湾曲形状のマンドレルを製作するマンドレル製作工程と、
ブレイダーによる組糸の組位置を通過するように、湾曲したマンドレルを移動させて、このマンドレル上に筒状組物を製作する組物製作工程と、
前記筒状組物を中心軸方向に沿って切断して分割し、断面形状が中心軸方向で同一となる一対のＣ型基材を製作するＣ型基材製作工程と、
を備えるものである。
That is, in
A method for producing a reinforcing fiber preform for producing curved FRP girders,
A mandrel manufacturing process for manufacturing a mandrel having the same curved shape as the reinforcing fiber preform for manufacturing purposes;
A braid manufacturing process in which a curved mandrel is moved so as to pass through the braided braid assembly position, and a cylindrical braid is manufactured on the mandrel;
C-type base material production process for producing a pair of C-type base materials having the same cross-sectional shape in the central axis direction by cutting and dividing the cylindrical assembly along the central axis direction;
Is provided.
請求項２においては、
前記Ｃ型基材製作工程で製作されたＣ型基材の複数を、面接触可能な面同士で重ね合わせて仮固定して、これらの複数のＣ型基材よりなる重合基材を製作する重合基材製作工程を備えるものである。
In claim 2,
A plurality of C-type base materials manufactured in the C-type base material manufacturing process are overlapped and temporarily fixed on surfaces that can be brought into surface contact with each other, and a polymer base material composed of the plurality of C-type base materials is manufactured. A polymerization substrate manufacturing process is provided.
請求項３においては、
重合基材製作工程で製作された重合基材の一部を折り曲げて、その折り曲げた部位と、この重合部材の他の部分とが、面接触するように重ね合わせて仮固定し、この重合基材を変形してなる変形重合基材を製作する変形重合基材製作工程を備えるものである。
In
A part of the polymer substrate produced in the polymer substrate production process is bent, and the bent part and the other part of the polymer member are overlapped and temporarily fixed so that they are in surface contact. A deformation polymerization base material manufacturing process for manufacturing a deformation polymerization base material by deforming a material is provided.
請求項４においては、
前記筒状組物の製作に用いる組糸および中央糸である強化繊維束の少なくとも一つに、熱可塑性繊維を配合しておき、
前記重合基材製作工程または前記変形重合基材製作工程において、
前記Ｃ型基材および前記重合基材のいずれかである各基材に備える面同士を、重ね合わせた状態で加熱および加圧を行うことで、前記仮固定を行うものである。
In claim 4,
A thermoplastic fiber is blended in at least one of the reinforcing fiber bundle that is a braid and a central yarn used for the production of the tubular braid,
In the polymerization substrate production process or the modified polymerization substrate production process,
The temporary fixing is performed by performing heating and pressurization in a state where the surfaces provided on each of the C-type base material and the polymerization base material are overlapped with each other.
請求項５においては、
前記筒状組物の製作に用いる組糸および中央糸である強化繊維束の少なくとも一つに、熱可塑性繊維を配合しておき、
前記Ｃ型基材製作工程において、
マンドレル上の前記筒状組物に加熱および加圧を行うことで、筒状組物の全体を仮止めした状態で前記切断を行うものである。
In claim 5,
A thermoplastic fiber is blended in at least one of the reinforcing fiber bundle that is a braid and a central yarn used for the production of the tubular braid,
In the C-type substrate manufacturing process,
By heating and pressurizing the tubular assembly on the mandrel, the cutting is performed in a state where the entire tubular assembly is temporarily fixed.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項１においては、長手方向で強化繊維層が連続すると共に、強化繊維層の配列が、元の筒状組物の状態での配列から乱されることのないＣ型基材を製作することができる。また、このＣ型基材を組み合わせて用いることで、各型桁材用のプリフォームとして利用することができると共に、このＣ型基材単体をＣ型桁材用のプリフォームとして利用することもできる。
In
請求項２においては、請求項１の効果に加えて、断面形状がＣ型の桁材用プリフォームだけでなく、Ｃ型を一対重ね合わせたＨ型等の他の断面形状を有する桁材用プリフォームをも製作することが可能となる。
In claim 2, in addition to the effect of
請求項３においては、請求項２の効果に加えて、断面形状がＣ型やＨ型の桁材用プリフォームだけでなく、Ｃ型基材を積層してなる厚みのあるＣ型の桁材用プリフォームの製作や、Ｈ型を変形してなるＪ型等の他の断面形状を有する桁材用プリフォームをも、製作することが可能となる。 In addition to the effect of claim 2, in addition to the effect of claim 2, the cross-sectional shape is not only a C-shaped or H-shaped beam material preform, but also a C-shaped beam material having a thickness formed by laminating C-type substrates. It is also possible to manufacture preforms for girders having other cross-sectional shapes such as J-forms formed by deforming H-forms and J-forms obtained by deforming H-forms.
請求項４においては、請求項２または請求項３の効果に加えて、仮固定の処理を容易に行なうことができる。 In the fourth aspect, in addition to the effect of the second or third aspect, the temporary fixing process can be easily performed.
請求項５においては、請求項１から請求項４の効果に加えて、筒状組物の切断面で強化繊維がバラけることがない。 In the fifth aspect, in addition to the effects of the first to fourth aspects, the reinforcing fibers are not scattered at the cut surface of the tubular braid.
これより、本発明の、湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法を説明する。
この強化繊維プリフォームは、マトリックスとしての樹脂に、強化材として用いられるものである。つまり、この強化繊維プリフォーム自体は、プリグレフ等と異なり、マトリックス用の樹脂を含まない繊維構造体のみからなるものである。なお、この強化繊維プリフォーム中には、マトリックス用の樹脂は含まれないが、強化繊維の他に、後述の仮止めや仮固定用の手段としての熱可塑性繊維は、配合されている。
From this, the manufacturing method of the reinforcement fiber preform for curved FRP girders of this invention is demonstrated.
This reinforcing fiber preform is used as a reinforcing material for a resin as a matrix. That is, this reinforcing fiber preform itself is composed of only a fiber structure that does not contain a matrix resin, unlike prepreg. The reinforcing fiber preform does not contain a matrix resin, but, in addition to the reinforcing fibers, thermoplastic fibers as a means for temporary fixing and temporary fixing described later are blended.
最終的な製造目的とされるＦＲＰ桁材は、湾曲した形状を有するものであり、これに対応して、このＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームも湾曲した形状に製作される。
ここで、この強化繊維プリフォームは、以下で詳しく説明するが、Ｃ型の繊維基材を背面同士で重ね合わせてＨ型の繊維基材を製作するなど、複数の繊維基材をその厚み方向で積層して製作されるものである。このため、製作目的とする強化繊維プリフォームの湾曲に対応して、この強化繊維プリフォームを構成する各繊維基材が、湾曲した形状で製作されるものとなる。
The FRP girders that are intended for final production have a curved shape, and correspondingly, the reinforcing fiber preform for the FRP girders is also produced in a curved shape.
Here, the reinforcing fiber preform will be described in detail below, but a plurality of fiber base materials are formed in the thickness direction, for example, an H-type fiber base material is manufactured by overlapping C-type fiber base materials on the back surfaces. It is manufactured by laminating with. For this reason, each fiber base material which comprises this reinforcement fiber preform will be manufactured by the curved shape corresponding to the curve of the reinforcement fiber preform made into a production objective.
本明細書には、ＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームとして、ＦＲＰのＨ型桁材用プリフォーム２１、Ｊ型桁材用プリフォーム３１、Ｃ型桁材用プリフォーム４１が登場する。
また、強化繊維（正確には繊維束）を原料として、これらの強化繊維プリフォームを製作するための中間生成物（原形や基礎部品）として、筒状組物３、Ｃ型基材１１・１２、Ｈ型基材２０、Ｊ型基材３０、平板基材１０が登場する。
特に、Ｃ型基材１１・１２、Ｈ型基材２０、Ｊ型基材３０を区別しない場合は、各型基材という表現を用いるものとする。
また、強化繊維プリフォームおよびその中間生成物を区別しない場合は、これらを総称して「繊維基材」という表現を用いるものとする。
In this specification, FRP H-shaped beam preform 21, J-type beam preform 31, and C-
In addition, using a reinforcing fiber (more precisely, a fiber bundle) as a raw material, as an intermediate product (original shape or basic part) for producing these reinforcing fiber preforms, a
In particular, when the C-
When the reinforcing fiber preform and its intermediate product are not distinguished, the expression “fiber substrate” is used generically.
主として図１を用いて、本実施形態であるＨ型桁材用プリフォーム２１およびその派生プリフォームの製作方法の概略を説明する。
ステップ１０１では、筒状組物３を製作するためのマンドレル１の製作を行う。この筒状組物３は、強化繊維プリフォームを構成する各型基材の材料となる。
また、
このマンドレル１は、筒状組物３を製造するブレイダー２による組付けに用いるマンドレルである。このマンドレル１の断面形状は四角形状であり、このマンドレル１上に製作される筒状組物３も断面形状が四角形状の長手部材となる。なお、ブレイダー２については、後述する。
特に、図２、図３に示すように、このマンドレル１は、強化繊維プリフォームの湾曲に対応して、湾曲した形状に製作される。
An outline of a manufacturing method of the H-shaped beam preform 21 and its derivative preform according to the present embodiment will be described mainly with reference to FIG.
In
Also,
The
In particular, as shown in FIGS. 2 and 3, the
ステップ１０２（ステップ１０１の次）では、ブレイダー２により、湾曲したマンドレル１上に、筒状組物３を製作する。
図２に示すように、このブレイダー２には、ブレイダー２による組糸Ｙの組位置Ｐを通過するように、湾曲したマンドレル１を移動させるロボットアーム装置４と、このロボットアーム装置４を制御するコントローラ５と、が備えられている。このブレイダー２により、湾曲したマンドレル１上に筒状組物３を製作することが可能である。
In step 102 (next to step 101), the
As shown in FIG. 2, the braider 2 controls the robot arm device 4 that moves the
図１、図４に示すように、ステップ１０３（ステップ１０２の次）では、マンドレル１上の筒状組物３に加熱および加圧を加えて、撓みうる状態にある筒状組物３の全体を仮止めする。
この仮止めは、詳しくは後述するが、筒状組物３を構成する繊維束に配合されている熱可塑性繊維を、加熱により軟化して、筒状組物３を構成する強化繊維間で溶着させることにより、行なわれるものである。
As shown in FIGS. 1 and 4, in step 103 (after step 102), the entire
As will be described in detail later, this temporary fixing is performed by softening the thermoplastic fibers blended in the fiber bundle constituting the
図１、図５に示すように、ステップ１０４（ステップ１０３の次）では、筒状組物３を二分割して、一対のＣ型基材１１・１２を製作する。
前記Ｃ型基材１１・１２は、後工程で製作される各型基材や強化繊維プリフォームの基礎部品となるもので、このＣ型基材１１・１２を適宜重ね合わせることで、Ｈ型桁材用プリフォーム２１の原形となるＨ型基材２０や、Ｊ型桁材用プリフォーム３１の原形となるＪ型基材３０、Ｃ型桁材用プリフォーム４１等が製作される。
なお、Ｃ型基材１１の両端部を二つの脚（延出部）１１ｂ・１１ｂとし、Ｃ型基材１２の両端部を二つの脚（延出部）１２ｂ・１２ｂとしている。
As shown in FIGS. 1 and 5, in step 104 (next to step 103), the
The C-
Note that both ends of the C-
図１、図６、図７に示すように、ステップ１０５（ステップ１０４の次）では、Ｃ型基材１１・１２の背面（文字Ｃにおける凸側の外面）１１ａ・１２ａ同士が対向するように配置し（図６）、これらの背面１１ａ・１２ａ同士を重ね合わせた状態で仮固定して（図７）、Ｈ型基材２０が製作される。
ここで、この仮固定は、前記仮止めと同様に、Ｃ型基材１１・１２に配合されている熱可塑性繊維を、加熱により軟化して、Ｃ型基材１１・１２の背面１１ａ・１２ｂ同士間で溶着させることにより、行うものである。
As shown in FIGS. 1, 6, and 7, in step 105 (next to step 104), the back surfaces (outer surfaces on the convex side of the letter C) 11 a and 12 a face each other. It arrange | positions (FIG. 6) and temporarily fixes in the state which these
Here, as in the case of the temporary fixing, the temporary fixing is performed by softening the thermoplastic fibers blended in the C-
ステップ１０５で製作されたＨ型基材２０は、Ｈ型桁材用プリフォーム２１の原形となるだけでなく、Ｊ型桁材用プリフォーム３１やＣ型桁材用プリフォーム４１の原形としても利用可能である。
ステップ１０５の終了後において、Ｈ型桁材用プリフォーム２１を製作する場合の処理が、ステップ２０１の処理である。同様に、Ｊ型桁材用プリフォーム３１を製作する場合の処理がステップ３０１からステップ３０２の処理であり、Ｃ型桁材用プリフォーム４１を製作する場合の処理がステップ４０１の処理である。
The H-
After the completion of
図１、図８、図９に示すように、ステップ２０１では、Ｈ型基材２０の両側面（文字Ｈの側面）２０ａ・２０ａに平板基材１０をそれぞれ配置し（図８）、Ｈ型基材２０の各外側に平板基材１０をそれぞれ重ね合わせた状態で仮固定して（図９）、Ｈ型桁材用プリフォーム２１を製作する。
この仮固定も、熱可塑性繊維が配合されるＨ型基材２０（Ｃ型基材１１・１２）および平板基材１０を、加熱および加圧することで、行われるものである。
As shown in FIGS. 1, 8, and 9, in
This temporary fixing is also performed by heating and pressurizing the H-type base material 20 (C-
図８、図９に示すように、ステップ２０１におけるＨ型桁材用プリフォーム２１の製作に際して、Ｈ型基材２０の両側それぞれで、Ｈ型基材２０と平板基材１０との間に、強化繊維を束ねてなるコーナーフィラー９が挟み込まれるように設けられる。このコーナーフィラー９により、Ｈ型基材２０を構成するＣ型基材１１・１２の角部の隙間が、強化繊維により埋められることとなる。
また、このコーナーフィラー９に、熱可塑性繊維を配合しておくことで、Ｈ型基材２０および平板基材１０を加熱および加圧する際に、コーナーフィラー９・９がＨ型基材２０および平板基材１０・１０の内部で仮固定される。
As shown in FIGS. 8 and 9, when manufacturing the
Further, by blending the
なお、各型の桁材として、Ｈ型の桁材とＩ型の桁材とは、その断面形状の各部の縦横比が異なるだけであり、同様の方法により製作される。 As each type of girders, H-type girders and I-type girders differ only in the aspect ratio of each part of their cross-sectional shapes, and are manufactured by the same method.
一方、図１、図１０に示すように、ステップ３０１では、Ｈ型基材２０に属する四つの脚（延出部）１１ｂ・１１ｂ・１２ｂ・１２ｂの一つの脚１１ｂを、対向する脚１２ｂのある方に折り曲げて、両方の脚を重ね合わせた状態で仮固定して、Ｊ型基材３０を製作する。つまり、Ｃ型基材１１・１２の一方の一部を、他方側のＣ型基材に折り返すことで、Ｈ型基材２０よりＪ型基材３０を製作している。
この仮固定も、熱可塑性繊維が配合されているＣ型基材１１・１２を加熱および加圧することで、行われるものである。
なお、Ｈ型基材２０の四つの脚は、図５等に図示している前記Ｃ型基材１１の二つの脚（延出部）１１ｂ・１１ｂおよび、前記Ｃ型基材１２の二つの脚（延出部）１２ｂ・１２ｂである。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 10, in
This temporary fixing is also performed by heating and pressurizing the C-
Note that the four legs of the H-
図１、図１１、図１２に示すように、ステップ３０２（ステップ３０１の次）では、Ｊ型基材３０の上面（文字Ｊの上端の横軸）３０ａに平板基材１０を配置し（図１１）、Ｊ型基材３０の上辺に平板基材１０を重ね合わせた状態で仮固定して（図１２）、Ｊ型桁材用プリフォーム３１を製作する。
この仮固定も、熱可塑性繊維が配合されるＪ型基材３０（Ｃ型基材１１・１２）および平板基材１０を、加熱および加圧することで、行われるものである。
As shown in FIGS. 1, 11, and 12, in step 302 (next to step 301), the flat
This temporary fixing is also performed by heating and pressurizing the J-type substrate 30 (C-
図１１、図１２に示すように、ステップ３０２におけるＪ型桁材用プリフォーム３１の製作に際して、Ｊ型基材３０の両側それぞれで、Ｊ型基材３０と平板基材１０との間に、強化繊維を束ねてなるコーナーフィラー９が挟み込まれるように設けられる。このコーナーフィラー９により、Ｊ型基材３０を構成するＣ型基材１１・１２の角部の隙間が、強化繊維により埋められることとなる。
また、このコーナーフィラー９に、熱可塑性繊維を配合しておくことで、Ｊ型基材３０および平板基材１０を加熱および加圧する際に、コーナーフィラー９・９がＪ型基材３０および平板基材１０・１０の内部で仮固定される。
As shown in FIG. 11 and FIG. 12, when manufacturing the
Further, by blending the
また、図１、図１３に示すように、ステップ４０１では、Ｈ型基材２０の四つの脚の二つを、それぞれ対向する脚のある方に折り曲げて、両方の脚を重ね合わせた状態で仮固定して、Ｃ型桁材用プリフォーム４１を製作する。つまり、Ｃ型基材１１・１２の一方を、他方側のＣ型基材に折り返すことで、Ｈ型基材２０よりＣ型桁材用プリフォーム４１を製作している。
この仮固定も、熱可塑性繊維が配合されているＣ型基材１１・１２を加熱および加圧することで、行われるものである。
As shown in FIGS. 1 and 13, in
This temporary fixing is also performed by heating and pressurizing the C-
次に、本製作方法における各工程の詳細や、この製作方法に用いる各装置についてより詳しく説明する。 Next, details of each process in the manufacturing method and devices used in the manufacturing method will be described in more detail.
まず、ステップ１０１におけるマンドレル１の製作について、より詳しく説明する。
前記マンドレル１は筒状組物３の内型となるものであり、製作目的の強化繊維プリフォームと同じ湾曲形状を有している。
つまり、この湾曲せるマンドレル１の中心軸が描く曲線と、筒状組物３の中心軸の描く曲線とは、一致している。また、筒状組物３はＣ型基材１１・１２の原形であり、筒状組物３の中心軸が描く曲線と、Ｃ型基材１１・１２の各中心軸が描く各曲線とも一致している。さらに、Ｃ型基材１１・１２は、Ｈ型桁材用プリフォーム２１、Ｊ型桁材用プリフォーム３１、Ｃ型桁材用プリフォーム４１等の基礎部品であるので、Ｃ型基材１１・１２の各中心軸が描く各曲線は、これらの各型桁材用プリフォームの各中心線が描く各曲線とも、すべて一致する。
First, the production of the
The
That is, the curve drawn by the central axis of the
つまり、マンドレル１の中心線の描く曲線は、Ｃ型基材１１・１２を用いて製作される各型桁材用プリフォームの中心線の描く曲線と一致するものである。これは、次の理由による。
That is, the curve drawn by the center line of the
ステップ１０５・２０１・３０１・３０２・４０１における各型基材間の重ね合わせ処理では、各型基材の中心線の位置関係が平行な姿勢で、各型基材の重ね合わせが行われる。このため、重ね合わせにより製作された繊維基材の中心線の描く曲線が、マンドレル１の中心線の描く曲線と一致するのである。
例えば、ステップ１０５におけるＣ型基材１１・１２の重ね合わせは、Ｃ型基材１１・１２の上下位置を逆転させて重ね合わせるものである。なお、ここでは、ステップ１０４において筒状部材３が水平面で切断されて、Ｃ型基材１１・１２同士が上下に位置している場合を仮定している。
したがって、このような重ね合わせは、これらのＣ型基材１１・１２の各中心軸の位置関係が、平行に保たれた状態で行われる。
もし、Ｃ型基材１１・１２のいずれか一方を回転させた場合は、Ｃ型基材１１・１２同士を重ね合わせて仮固定することができないものとなる。これは、Ｃ型基材１１・１２の各中心軸の位置関係が平行ではなくなるので、中心軸が曲線を描く場合は、そもそもＣ型基材１１・１２間の面接触ができない状態となるためである。
In the overlapping process between the mold base materials in
For example, the superposition of the C-
Therefore, such superposition is performed in a state where the positional relationship between the central axes of the C-
If either one of the C-
また、ステップ３０１・４０１における各型基材の折り返し処理では、各型基材の一部が折り返されるが、この折り返しにより、折り返し前後の各型基材の中心線の傾きが変化することはない。折り返し前後の各型基材の中心線の描く曲線同士は一致する。つまり、折り返し後の繊維基材の中心線の描く曲線も、マンドレル１の中心線の描く曲線と一致する。
例えば、ステップ１０５で製作されたＨ型基材２０の中心線の描く曲線と、ステップ３０１でＨ型基材２０の一部を折り返して製作されたＪ型基材３０の中心線の描く曲線とは、平行である。
Further, in the folding process of each mold base material in
For example, a curve drawn by the center line of the H-
したがって、マンドレル１の製作において、その設計上必須とされる点は、マンドレル１の中心線の描く曲線の設定を、製作目的の各強化繊維プリフォームの中心線の曲線の傾きに一致させることである。
また、マンドレル１の断面の寸法は、製作目的の各強化繊維プリフォームの肉厚や、筒状基材３や平板基材１０の一層あたりの厚み等に応じて、適宜設定されている。
Therefore, in the production of the
Moreover, the dimensions of the cross section of the
図２を用いて、ブレイダー２の構成をより詳しく説明する。
ブレイダー２は、主として、前記マンドレル１を移動させるロボットアーム装置４と、マンドレル１上に組糸Ｙおよび中央糸を供給する給糸装置６と、ロボットアーム装置４および給糸装置６の駆動を制御するコントローラ５と、から構成される。
The configuration of the braider 2 will be described in more detail with reference to FIG.
The braider 2 mainly controls the robot arm device 4 that moves the
給糸装置６の構成は、従来よりあるブレイダーに備える給糸装置の構成と同様であり、巻き付けの中心軸Ｍ２回りに回転する二種類の組糸用ボビン装置７Ａ・７Ｂと、位置固定されている中央糸用ボビン装置とを備えている。
前記二種類の組糸用ボビン装置７Ａ・７Ｂ同士は、互いに逆方向に回転するように構成されており、両組糸用ボビン装置７Ａ・７Ｂからそれぞれ繰出される組糸Ｙが、互いに交差してマンドレル１に巻き付けられる。中央糸用ボビン装置からは、前記巻き付けの中心軸Ｍ２と平行に中央糸が供給され、前記組糸Ｙの間に組み入れられる。
なお、中央糸の供給は、ブレイダーによる組物製作において必須ではなく付加的要素である。
The configuration of the yarn feeding device 6 is the same as the configuration of the conventional yarn feeding device provided in a braider, and the position of the yarn feeding device 6 is fixed to two types of bobbin devices 7A and 7B for braiding that rotate around the winding central axis M2. A central bobbin device.
The two types of bobbin devices 7A and 7B for braiding are configured to rotate in opposite directions to each other, and the yarns Y fed out from both bobbin devices 7A and 7B for braiding intersect each other. Is wound around the
Note that the supply of the center yarn is not an essential element in the production of the braid by the braider, but is an additional element.
給糸装置６から繰出される組糸Ｙが組み付けられる位置を組位置Ｐとすると、この組位置Ｐをマンドレル１が通過するように、マンドレル１の移動がロボットアーム装置４により行なわれる。
ここで、マンドレル１上には、この組位置Ｐの外周となる部位に、組糸Ｙが互いに交差して組み付けられる。
そして、組糸Ｙの組み付けに伴ってマンドレル１を移動させることで、マンドレル１上に順次、筒状の組物（筒状組物３）が製作される。
特に、マンドレル１を組位置Ｐに対して複数回往復するように移動させて、組物製作を行なうことで、多層に積層された筒状組物を製作することが可能である。
Assuming that the position where the braid Y fed from the yarn supplying device 6 is assembled is the assembly position P, the robot arm device 4 moves the
Here, on the
Then, by moving the
In particular, by manufacturing the assembly by moving the
通常（従来）のブレイダーの場合は、組糸の組付けの土台となるマンドレルはその中心軸が直線である。したがって、ブレイダーによる組糸の巻き付けの中心軸と一致するように、マンドレルの移動方向を一直線上に設定すれば、この巻き付けの中心軸に沿ってマンドレルが移動して組物製作が行われる。つまり、マンドレルの移動は一方向の往復運動でよい。
これは、ブレイダーによる組物製作において、ブレイダーによる組糸の巻き付けの中心軸と、マンドレルの中心軸とを一致させることで、製作された組物の繊維配列を外周方向および長手方向で均一とするためである。前記両中心軸がズレた状態で組み付けが行われると、製作された筒状組物における繊維配向方向がマンドレルの外周方向や長手方向で乱れた状態となり、組物の剛性を低下させることになる。
In the case of a normal (conventional) braider, the central axis of the mandrel that is the foundation for assembling the braid is a straight line. Therefore, if the movement direction of the mandrel is set on a straight line so as to coincide with the central axis of the braided yarn wound by the braider, the mandrel moves along the central axis of the winding to produce the braid. That is, the mandrel can be moved in one direction.
This is because in the production of a braid by a braider, the central axis of the braided yarn wound by the braider and the central axis of the mandrel are made to coincide so that the fiber arrangement of the manufactured braid is uniform in the outer circumferential direction and the longitudinal direction. Because. If assembly is performed in a state where both the central axes are deviated, the fiber orientation direction in the manufactured cylindrical assembly is disturbed in the outer peripheral direction or the longitudinal direction of the mandrel, and the rigidity of the assembly is reduced. .
ここで、本発明で用いられるマンドレル１は湾曲しているので、マンドレル１を一直線上で移動させたのでは、ブレイダー２による組糸Ｙの巻き付けの中心軸Ｍ２に、マンドレル１の中心軸Ｍ１を常に一致させることはできない。
そこで、ブレイダー２による組糸Ｙの巻き付けの中心軸Ｍ２と、マンドレル１の中心軸Ｍ１とが、ブレイダー２の組位置Ｐで常に一致するように、マンドレル１の移動を制御する必要がある。
Here, since the
Therefore, it is necessary to control the movement of the
ロボットアーム装置４は、コントローラ５に備える位置制御プログラムに基づいて、ブレイダー２による組物製作の進展に伴って、マンドレル１を移動させる装置である。
コントローラ５は、給糸装置６からの組糸Ｙおよび中央糸の繰り出しと、ロボットアーム装置４によるマンドレル１の移動とが、協働して、適切な組物が製作されるように、給糸装置６およびロボットアーム装置４の作動を制御する。
つまり、コントローラ５により、湾曲したマンドレル１に対応して、ブレイダー２による組糸Ｙの巻き付けの中心軸Ｍ２と、マンドレル１の中心軸Ｍ１とが、ブレイダー２の組位置Ｐで常に一致するように、マンドレル１の移動が制御される。
The robot arm device 4 is a device that moves the
The controller 5 feeds the yarn so that an appropriate assembly is produced by the cooperation of the feeding of the yarn Y and the central yarn from the yarn feeding device 6 and the movement of the
That is, the controller 5 causes the center axis M2 of the braided yarn Y to be wound by the braider 2 and the center axis M1 of the
例えば、マンドレル１の中心軸Ｍ１の曲率が一定ではなく、連続的に変化するような場合であっても、これに対応した位置制御プログラムをコントローラ５に備えることで、組位置Ｐにおいて常に前記両中心軸Ｍ１・Ｍ２が一致するように、マンドレル１の位置制御を行うことが可能である。
また、必要に応じて、組位置Ｐにおける両中心軸Ｍ１・Ｍ２にズレを生じさせ、マンドレル１上の各部で、このマンドレル１上に形成される組物の繊維配列の疎密を変化させることも可能である。
For example, even when the curvature of the central axis M1 of the
Further, if necessary, the center axes M1 and M2 at the assembly position P are displaced, and the density of the fiber arrangement of the assembly formed on the
加えて、コントローラ５は、マンドレル１上に製作される筒状組物３の組密度を適宜変更することが可能である。
この組密度、つまり互いに交差して組み付けられる組糸Ｙの密度は、給糸装置６における組糸用ボビン装置７Ａ・７Ｂの回転速度と、ロボットアーム装置４によるマンドレル１の送り速度と、の比の大小によって決定されるものである。
例えば、組糸用ボビン装置７Ａ・７Ｂの回転速度を一定とした状態で、マンドレル１の送り速度を速めれば、それだけ疎に組糸Ｙが組みつけられることになり、逆にマンドレル１の送り速度を遅くすれば、それだけ密に組糸Ｙが組みつけられることになる。
コントローラ５は、このような組密度の調整を、製作される筒状組物３の全体に対して行うことも、マンドレル１の中心軸Ｍ１に沿う各部位毎に変化させることも可能であれば、前述したように両中心軸Ｍ１・Ｍ２とを適宜ズラすことにより、マンドレル１の外周方向で異なるように変化させることも可能である。
In addition, the controller 5 can appropriately change the assembly density of the
This assembling density, that is, the density of the assembling yarn Y that is assembled so as to cross each other, is the ratio between the rotational speed of the bobbin devices 7A and 7B for yarn assembly in the yarn feeding device 6 and the feeding speed of the
For example, if the feeding speed of the
If the controller 5 can perform such adjustment of the assembly density on the entire
前記組糸Ｙおよび中央糸は、カーボン繊維等の強化繊維よりなっている。
特に、本実施形態の場合、組糸Ｙおよび中央糸は、単糸ではなく、繊維束で構成されており、これらの繊維束同士が組み付けられて、筒状組物３が製作される。
The braided yarn Y and the central yarn are made of reinforcing fibers such as carbon fibers.
In particular, in the case of the present embodiment, the braided yarn Y and the central yarn are not single yarns but are composed of fiber bundles, and these fiber bundles are assembled together to produce the
ステップ１０４における筒状組物３の切断について、より詳しく説明する。
ステップ１０４では、筒状組物３を切断により二分割して、一対のＣ型基材１１・１２が製作される。この一対のＣ型基材１１・１２は、共に、その断面形状が、中心軸方向で同一となるように形成されている。つまり、このＣ型基材１１（又はＣ型基材１２）を、長手方向（中心軸方向）のどの位置で切断しても、その断面形状が同一のＣ型形状となっている。
The cutting of the
In
特に、本実施の形態では、二分割された一対のＣ型基材１１・１２の断面形状が対称となるように、マンドレル１の中心軸Ｍ１を通過する面で、円筒組物３の切断が行なわれるものとしている。Ｃ型基材１１の一対の脚１１ｂ・１１ｂの突出長さ同士は等しく、Ｃ型基材１２の一対の脚１２ｂ・１２ｂの突出長さ同士も等しく、Ｃ型基材１１・１２の断面形状も同一（中心軸Ｍ１回りで線対称）である。
In particular, in the present embodiment, the
また、この切断面は、一般には曲面となるが、平面の場合もある。
切断面が平面となる場合とは、例えば、湾曲せる中心軸Ｍ１の描く曲線が一平面内に描かれる円弧に一致する場合に、この一平面またはそれに平行な面を、前記切断面とした場合である。
本実施の形態は、この場合であり、筒状組物３の中心軸の湾曲は、水平面と平行な面におさまる湾曲である。なお、ここでは、図５等の断面図における左右方向を水平方向としている。
筒状組物を切断する切断面が曲面であっても平面であっても、分割されて製作されたＣ型基材の重ねあわせには問題はない。前述したように、Ｃ型基材間の中心軸を平行に保った状態であれば、同じ曲線を中心軸が描く基材同士の重ね合わせは、可能である。
The cut surface is generally a curved surface, but may be a flat surface.
The case where the cut surface is a plane is, for example, when the curved line drawn by the central axis M1 to be curved coincides with an arc drawn in one plane, and this one plane or a plane parallel thereto is set as the cut surface. It is.
This embodiment is this case, and the curvature of the central axis of the
There is no problem in superimposing the C-type base materials that are divided and manufactured, regardless of whether the cut surface for cutting the tubular assembly is a curved surface or a flat surface. As described above, if the central axes between the C-type base materials are kept in parallel, it is possible to superimpose the base materials with the same curve drawn by the central axes.
前記仮止めおよび仮固定の手段について、より詳しく説明する。
筒状組物３は、強化繊維よりなる繊維束を、互いに組付けて構成されるが、この繊維束の中には、熱可塑性繊維が配合されたものがある。熱可塑性繊維は加熱により軟化する合成樹脂繊維である。この性質を利用して、ステップ１０３における筒状組物３のような繊維基材全体の仮止めや、ステップ１０５におけるＣ型基材１１・１２間のような繊維基材間の仮固定を、行うものとしている。
特に、熱可塑性繊維は、加熱すれば軟化し冷却すれば固化する性質を失わないので、何度でも必要に応じて、仮止めや仮固定を実行することができる。
なお、本明細書で「仮止め」および「仮固定」と称するのは、強化繊維プリフォームに熱硬化性樹脂の含浸が行われて、この熱硬化性樹脂の硬化が行われた状態を、強化繊維間の「止め」や「固定」が行われた状態として扱うためである。
The means for temporarily fixing and temporarily fixing will be described in more detail.
The
In particular, the thermoplastic fiber does not lose its property of being softened when heated and solidified when cooled, so that temporary fixing and temporary fixing can be performed as many times as necessary.
In this specification, the term “temporary fixing” and “temporary fixing” refers to a state in which the reinforcing fiber preform is impregnated with a thermosetting resin and the thermosetting resin is cured. This is because “stopping” and “fixing” between the reinforcing fibers are treated as being performed.
ステップ１０３では、前述したように、筒状組物３の仮止めが行われる。この仮止めは、ステップ１０４における筒状組物３の切断（図５）に際して、その切断面で繊維がバラけないように固定するために、行うものである。
In
図４に示すように、ステップ１０３においては、具体的には、マンドレル１上の筒状組物３を、外側から圧子６１・６２で押さえ込んで、外側の圧子６１・６２と内側のマンドレル１とで両側より挟み込んで加圧すると共に、加熱手段により加熱して行われる。
ここで、加熱は、熱可塑性繊維を軟化させるために行うものであり、加圧は、軟化した熱可塑性繊維を、筒状組物３を構成する強化繊維の繊維間に浸透させるためである。そして、軟化した熱可塑性繊維が、筒状組物３の強化繊維間に浸透した状態で硬化すると、筒状組物３の全体が仮止めされた状態となる。
As shown in FIG. 4, in
Here, the heating is performed to soften the thermoplastic fibers, and the pressurization is performed to permeate the softened thermoplastic fibers between the fibers of the reinforcing fibers constituting the
前記仮止めにおける加熱手段としては、蒸気を噴射するスチーム発生器のように、熱媒体を繊維基材の内部に浸透させる手段が、繊維基材内の熱可塑性繊維の全体に熱を付与することができて適切であるが、単に、前記圧子６１・６２を加熱するヒータであってもよい。
As the heating means in the temporary fixing, the means for infiltrating the heat medium into the fiber base material, such as a steam generator for jetting steam, applies heat to the entire thermoplastic fiber in the fiber base material. However, the heater may simply be a heater that heats the
また、ステップ１０５・２０１・３０１・３０２・４０１では、繊維基材間の仮固定が行われる。
この仮固定は、別体である繊維基材同士をその面同士で接合して、一体的に固定された強化繊維プリフォームを製作するために、行うものである。
これらの仮固定は皆同様であるので、代表してステップ１０５の処理を説明する。
In
This temporary fixing is performed in order to manufacture a reinforcing fiber preform that is integrally fixed by joining separate fiber base materials at their surfaces.
Since these temporary fixations are all the same, the processing of
図７に示すように、ステップ１０５では、互いに背面１１ａ・１２ａ同士が重ね合わされたＣ型基材１１・１２が、その積層部分でその厚み方向に圧子６３・６４により加圧されると共に、加熱手段により加熱される。
ここで、加熱は、熱可塑性繊維を軟化させるために行うものであり、加圧は、軟化した熱可塑性繊維を、異なる繊維基材であるＣ型基材１１・１２間で互いに浸透させるためである。そして、軟化した両Ｃ型基材１１・１２内の熱可塑性繊維が、相手のＣ型基材内に浸透した状態で硬化すると、Ｃ型基材１１・１２同士が、その背面１１ａ・１２ａ同士で接合されて仮固定された状態となる。
As shown in FIG. 7, in
Here, the heating is performed to soften the thermoplastic fiber, and the pressurization is performed to allow the softened thermoplastic fiber to penetrate between the C-
また、仮固定における加熱手段に関しても、前記仮止めの場合と同様であり、スチーム発生器のように、熱媒体を繊維基材の内部に浸透させる手段が適切である。 Further, the heating means in the temporary fixing is the same as in the case of the temporary fixing, and a means for infiltrating the heat medium into the inside of the fiber base material, such as a steam generator, is appropriate.
本発明の湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法をまとめる。
第一の発明たる製作方法は、マンドレル製作工程と、組物製作工程と、Ｃ型基材製作工程と、を備えている。
マンドレル製作工程は、製作目的の強化繊維プリフォームと同じ湾曲形状のマンドレルを製作する工程である。
組物製作工程は、ブレイダーによる組糸の組位置を通過するように、湾曲したマンドレルを移動させて、このマンドレル上に筒状組物を製作する工程である。
Ｃ型基材製作工程は、前記筒状組物を、前記マンドレルの中心軸を通過する面で切断して二分割し、一対のＣ型基材を製作する工程である。
The manufacturing method of the reinforcing fiber preform for the curved FRP girder of the present invention will be summarized.
The manufacturing method according to the first invention includes a mandrel manufacturing process, an assembly manufacturing process, and a C-type substrate manufacturing process.
The mandrel manufacturing process is a process for manufacturing a mandrel having the same curved shape as that of the reinforcing fiber preform to be manufactured.
The assembly manufacturing process is a process of manufacturing a tubular assembly on the mandrel by moving the curved mandrel so as to pass the assembly position of the assembly yarn by the braider.
The C-type base material manufacturing step is a step of manufacturing a pair of C-type base materials by cutting the cylindrical assembly into two parts by cutting the surface with a surface passing through the central axis of the mandrel.
本実施の形態において、前記マンドレル製作工程は、ステップ１０１の工程である。前記組物製作工程は、ステップ１０２の工程である。前記Ｃ型基材製作工程は、ステップ１０４の工程である。
In the present embodiment, the mandrel manufacturing process is the process of
以上構成により、製作されたＣ型基材は、前記ブレイダーにより製作された筒状組物と同じ繊維配列構造を有すると共に、長手方向に沿って湾曲して形成されるものとなる。
このため、長手方向で強化繊維層が連続すると共に、強化繊維層の配列が、元の筒状組物の状態での配列から乱されることのないＣ型基材を製作することができる。また、このＣ型基材を組み合わせて用いることで、各型桁材用のプリフォームとして利用することができると共に、このＣ型基材単体をＣ型桁材用のプリフォームとして利用することもできる。
With the above configuration, the manufactured C-type substrate has the same fiber array structure as the cylindrical assembly manufactured by the braider, and is curved along the longitudinal direction.
Therefore, it is possible to produce a C-type base material in which the reinforcing fiber layers are continuous in the longitudinal direction and the arrangement of the reinforcing fiber layers is not disturbed from the arrangement in the original tubular assembly state. Moreover, by using this C-type base material in combination, it can be used as a preform for each type of girders, and this C-type base material alone can be used as a preform for C-type girders. it can.
なお、本発明（第一の発明だけでなく全部）では、筒状基材３を中心軸方向に沿って二分割して、各型基材や強化繊維プリフォームの基礎部品となるＣ型基材１１・１２を製作するものとしているが、このような基礎部品は、前記二分割によるＣ型基材１１・１２に限定されるものではない。
例えば、筒状基材３を中心軸方向に沿って四分割して、四つのＬ型基材を、各型基材や強化繊維プリフォームの基礎部品としても良く、三分割等の分割も可能である。
In the present invention (not only the first invention, but all), the
For example, the
第二の発明たる製作方法では、前記第一の発明において、前記Ｃ型基材製作工程で製作されたＣ型基材の複数を、面接触可能な面同士で重ね合わせて仮固定して、これらの複数のＣ型基材よりなる重合基材を製作する重合基材製作工程を備えるものとしている。 In a production method according to a second invention, in the first invention, a plurality of C-type substrates produced in the C-type substrate production process are overlapped and temporarily fixed with surfaces that can be brought into surface contact with each other, A polymerization base material production process for producing a polymerization base material composed of the plurality of C-type base materials is provided.
本実施の形態において、重合基材製作工程は、ステップ１０５の工程である。
ステップ１０５において、Ｃ型基材１１・１２が、互いに面接触可能な背面１１ａ・１２ａ同士で重ね合わされて、Ｈ型基材２０が製作される。
ここで、Ｃ型基材１１・１２の背面１１ａ・１２ａ同士が面接触可能であるのは、Ｃ型基材１１・１２の中心線の位置関係が平行な姿勢で、Ｃ型基材１１・１２の重ね合わせが行われるためである。図５に示す切断時の状態と、図６に示す重ね合わせ時の状態とでは、Ｃ型基材１１・１２の相対的な位置関係が逆転しているが、中心線の位置関係は固定されている（どちらも中心軸回りに回転はしていない）。
In the present embodiment, the polymerization substrate manufacturing process is the process of
In
Here, the back surfaces 11a and 12a of the C-
以上構成により、Ｃ型基材を重ね合わせて、より複雑な型の断面を有する基材を製作することができる。
したがって、断面形状がＣ型の桁材用プリフォームだけでなく、Ｃ型を一対重ね合わせたＨ型等の他の断面形状を有する桁材用プリフォームをも製作することが可能となる。
With the above configuration, it is possible to manufacture a base material having a more complicated cross section by superimposing C-type base materials.
Therefore, it is possible to manufacture not only a preform for a beam material having a C-shaped cross-section but also a preform for a beam material having another cross-sectional shape such as an H-type in which a pair of C-types are overlapped.
なお、本実施の形態では、Ｃ型基材１１・１２を背面１１ａ・１２ａ同士で重ね合わせて、Ｈ型基材２０を製作する例を説明しているが、Ｃ型基材１１・１２を利用して、Ｗ型の桁材用プリフォームに適用可能なＷ型基材を製作することも可能である。
In the present embodiment, an example in which the H-
第三の発明たる製作方法では、前記第二の発明において、前記重合基材製作工程で製作された重合基材の一部を折り曲げて、その折り曲げた部位と、この重合部材の他の部分とが、面接触するように重ね合わせて仮固定し、この重合基材を変形してなる変形重合基材を製作する変形重合基材製作工程を備えるものとしている。 In a production method according to a third invention, in the second invention, a part of the polymer base material produced in the polymer base material production step is bent, the bent part, and the other part of the polymer member However, it is provided with a modified polymerization base material manufacturing step for manufacturing a deformation polymerization base material that is superposed and temporarily fixed so as to come into surface contact and deforms the polymerization base material.
本実施の形態では、変形重合基材製作工程は、ステップ３０１・４０１の工程である。
ステップ３０１においては、ステップ１０５（重合基材製作工程）で製作されたＨ型基材２０の一部である一つの脚１１ｂを折り曲げて、この折り曲げた脚１１ｂと、この脚１１ｂに対向する位置の脚１２ｂ（Ｈ型基材２０で脚１１ｂと異なる部分）とが面接触するように重ね合わして仮固定されて、変形重合基材たるＪ型基材３０が製作される。
また、ステップ４０１においては、ステップ１０５（重合基材製作工程）で製作されたＨ型基材２０の一部である二つの脚１２ｂ・１２ｂを折り曲げて、これらの折り曲げた脚１２ｂ・１２ｂと、これらの脚１２ｂ・１２ｂと対向する位置の脚１１ｂ・１１ｂ（Ｈ型基材２０で脚１２ｂと異なる部分）とが、面接触するように重ね合わして仮固定されて、変形重合基材たるＣ型桁材用プリフォーム４１が製作される。
In the present embodiment, the modified polymerization base material production process is a process of
In
Further, in
このため、Ｃ型基材やＣ型基材を重ね合わせた基材を利用して、より複雑な型の断面を有する基材を製作することができる。
したがって、断面形状がＣ型やＨ型の桁材用プリフォームだけでなく、Ｃ型基材を積層してなる厚みのあるＣ型の桁材用プリフォームの製作や、Ｈ型を変形してなるＪ型等の他の断面形状を有する桁材用プリフォームをも、製作することが可能となる。
For this reason, the base material which has a more complicated type | mold cross section can be manufactured using the base material which piled up the C type base material and the C type base material.
Therefore, not only is the cross-sectional shape of a C-type or H-type girders preform, but also the production of a thick C-type girders preform formed by laminating C-type base materials, It is also possible to manufacture a preform for girders having other cross-sectional shapes such as a J shape.
第四の発明たる製作方法では、前記第二または第三の発明において、前記筒状組物の製作に用いる組糸および中央糸である強化繊維束の少なくとも一つに、熱可塑性繊維を配合しておき、前記重合基材製作工程または前記変形重合基材製作工程において、前記Ｃ型基材および前記重合基材のいずれかである各基材に備える面同士を、重ね合わせた状態で加熱および加圧を行うことで、前記仮固定を行うものとしている。 In the production method according to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, a thermoplastic fiber is blended in at least one of the reinforcing fiber bundle that is the braid and the central yarn used for the production of the tubular braid. In addition, in the polymerization base material manufacturing step or the modified polymerization base material manufacturing step, the surfaces provided on the base materials that are either the C-type base material and the polymerization base material are heated and superposed on each other. The temporary fixing is performed by applying pressure.
本実施の形態では、ステップ１０５・２０１・３０１・３０２・４０１において、熱可塑性繊維を加熱して軟化させて、別体である繊維基材同士をその面同士で接合して、繊維基材間の仮固定が行われる。
熱可塑性繊維は、ブレイダー２より繰出される組糸および中央糸である強化繊維の繊維束中に、配合されるものである。
In the present embodiment, in
The thermoplastic fiber is blended in a fiber bundle of reinforcing fibers which are a braided yarn and a central yarn fed from the braider 2.
以上構成により、加熱の度に、別体である繊維基材同士間が、熱可塑性繊維の溶着により、仮固定される。
このため、仮固定の処理を容易に行なうことができる。
With the above-described configuration, the fiber base materials that are separate bodies are temporarily fixed by the welding of the thermoplastic fibers each time the heating is performed.
For this reason, the temporary fixing process can be easily performed.
第五の発明たる製作方法では、前記第一から第四のいずれかの発明において、前記筒状組物の製作に用いる組糸および中央糸である強化繊維束の少なくとも一つに、熱可塑性繊維を配合しておき、前記Ｃ型基材製作工程において、マンドレル上の前記筒状組物に加熱および加圧を行うことで、筒状組物の全体を仮止めした状態で前記切断を行うものとしている。 In the manufacturing method according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, at least one of the braided yarn used for the production of the tubular braid and the reinforcing fiber bundle as the central yarn is a thermoplastic fiber. In the C-type base material manufacturing process, the cutting is performed in a state where the entire tubular assembly is temporarily fixed by heating and pressurizing the tubular assembly on the mandrel. It is said.
本実施の形態では、ステップ１０３において、熱可塑性繊維を加熱して軟化させて、筒状組物３の仮止めが行なわれる。
熱可塑性繊維は、ブレイダー２より繰出される組糸および中央糸である強化繊維の繊維束中に、配合されるものである。
In the present embodiment, in
The thermoplastic fiber is blended in a fiber bundle of reinforcing fibers which are a braided yarn and a central yarn fed from the braider 2.
このため、筒状組物の切断面で強化繊維がバラけることがない。 For this reason, a reinforced fiber does not fall on the cut surface of a cylindrical braid.
１ マンドレル
２ ブレイダー
３ 筒状組物
７Ａ・７Ｂ 組糸用ボビン装置
１０ 平板基材
１１・１２ Ｃ型基材
１１ａ・１２ａ 背面
１１ｂ・１２ｂ 脚
２０ Ｈ型基材
２１ Ｈ型桁材用プリフォーム
３０ Ｊ型基材
３１ Ｊ型桁材用プリフォーム
４１ Ｃ型桁材用プリフォーム
DESCRIPTION OF
21 Preforms for H-type girders 30 J-
Claims (5)
製作目的の強化繊維プリフォームと同じ湾曲形状のマンドレルを製作するマンドレル製作工程と、
ブレイダーによる組糸の組位置を通過するように、湾曲したマンドレルを移動させて、このマンドレル上に筒状組物を製作する組物製作工程と、
前記筒状組物を中心軸方向に沿って切断して分割し、断面形状が中心軸方向で同一となる一対のＣ型基材を製作するＣ型基材製作工程と、
を備える、
ことを特徴とする、湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法。 A method for producing a reinforcing fiber preform for producing curved FRP girders,
A mandrel manufacturing process for manufacturing a mandrel having the same curved shape as the reinforcing fiber preform for manufacturing purposes;
A braid manufacturing process in which a curved mandrel is moved so as to pass through the braided braid assembly position, and a cylindrical braid is manufactured on the mandrel;
C-type base material production process for producing a pair of C-type base materials having the same cross-sectional shape in the central axis direction by cutting and dividing the cylindrical assembly along the central axis direction;
Comprising
A method for producing a reinforcing fiber preform for a curved FRP girder characterized by the above.
ことを特徴とする、請求項１に記載の湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法。 A plurality of C-type base materials manufactured in the C-type base material manufacturing process are overlapped and temporarily fixed on surfaces that can be brought into surface contact with each other, and a polymer base material composed of the plurality of C-type base materials is manufactured. Equipped with a polymerization substrate manufacturing process,
The manufacturing method of the reinforcing fiber preform for curved FRP girders according to claim 1 characterized by things.
ことを特徴とする、請求項２に記載の、湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法。 A part of the polymer substrate produced in the polymer substrate production process is bent, and the bent part and the other part of the polymer member are overlapped and temporarily fixed so that they are in surface contact. A deformation polymerization base material production process for producing a deformation polymerization base material obtained by deforming a material;
The manufacturing method of the reinforcing fiber preform for curved FRP girders according to claim 2 characterized by things.
前記重合基材製作工程または前記変形重合基材製作工程において、
前記Ｃ型基材および前記重合基材のいずれかである各基材に備える面同士を、重ね合わせた状態で加熱および加圧を行うことで、前記仮固定を行う、
ことを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の、湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法。 A thermoplastic fiber is blended in at least one of the reinforcing fiber bundle that is a braid and a central yarn used for the production of the tubular braid,
In the polymerization substrate production process or the modified polymerization substrate production process,
The temporary fixing is performed by performing heating and pressurization in a state where the surfaces provided in each of the base materials that are either the C-type base material and the polymerization base material are overlapped,
The manufacturing method of the reinforced fiber preform for curved FRP girders according to claim 2 or 3 characterized by things.
前記Ｃ型基材製作工程において、
マンドレル上の前記筒状組物に加熱および加圧を行うことで、筒状組物の全体を仮止めした状態で前記切断を行う、
ことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の、湾曲したＦＲＰ桁材用の強化繊維プリフォームの製作方法。 A thermoplastic fiber is blended in at least one of the reinforcing fiber bundle that is a braid and a central yarn used for the production of the tubular braid,
In the C-type substrate manufacturing process,
By performing heating and pressurization on the tubular assembly on the mandrel, the cutting is performed with the entire tubular assembly temporarily fixed.
The manufacturing method of the reinforced fiber preform for curved FRP girders in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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