JP7400032B2 - 織布複合材料の連続的な製造のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本出願は、「Continuous Composite Formation」と題され2016年5月16日付で出願された米国仮出願第62/336,974号に基づく優先権を主張するものであり、当該仮出願の全内容が、参照により、以下に全て記載されているかのように本明細書に援用される。
Claims (36)
- 経糸および緯糸フィラメントの反復動作シーケンスによって製造される反復単位の織布複合材料を形成する工程と、
熱および圧力によって前記織布複合材料を固化し(但し、接着剤を塗布することによる固化を除く)、固化織布複合材を形成する工程と、を含み、
前記反復動作シーケンスは、
1つまたは複数のポリマー含浸経糸フィラメントまたはポリマー被覆経糸フィラメントを受け取る工程と、
1つまたは複数のポリマー含浸緯糸フィラメントまたはポリマー被覆緯糸フィラメントを1つまたは複数の経糸フィラメントの間に挿入する工程と、を含む、
前記織布複合材料から前記固化織布複合材を連続的に形成する方法。 - 前記固化織布複合材の一部をトリミングする工程と、
前記固化織布複合材のうちの前記トリミングした一部をオーバーモールドして、完成した部品を形成する工程と、をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 1つまたは複数の前記経糸および/または緯糸フィラメントと溶融適合性を有する基材の1つまたは複数の層をローラー集合体に供給する工程をさらに含み、
前記織布複合材料を固化する工程は、前記ローラー集合体により前記基材と同時に前記織布複合材料を固化し、前記基材と前記固化織布複合材との間に凝集結合を形成する工程を含む、請求項1または請求項2に記載の方法。 - 前記固化織布複合材の一部をトリミングする工程と、
前記固化織布複合材のうちの前記トリミングした一部をオーバーモールドして完成した部品を形成する工程と、をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - トリミングする工程およびオーバーモールドする工程は、前記固化織布複合材を圧縮金型または射出成型金型において連続的なストックとして受け取り、前記一部をトリミングし、オーバーモールドすることを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記反復単位は、特定の内部形状を有する択一的に選択された織りパターンを含む、請求項4または請求項5に記載の方法。
- 前記反復単位は、少なくとも、第1の織りパターンを有する第1の反復単位の集合と、第2の織りパターンを有する第2の反復単位の集合とを含み、
前記第1の織りパターンは前記第2の織りパターンとは異なる、請求項4または請求項5に記載の方法。 - 前記トリミングした一部を加熱する工程と、
前記加熱し、トリミングした一部をプレス加工してプリフォームとする工程と、をさらに含み、
オーバーモールドする工程は、前記プリフォームをオーバーモールドする工程を含む、請求項4から請求項7のいずれかに記載の方法。 - 種々の異なる織りパターンの中から前記択一的に選択された織りパターンを選択する工程と、
前記トリミングする工程をコントローラにより制御する工程と、
前記オーバーモールドする工程をコントローラにより制御する工程と、
前記選択する工程をコントローラにより制御する工程と、
のうち1つまたは複数をさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 各反復単位について、前記織りパターンは、当該反復単位全体にわたる単一の織りパターンと当該反復単位全体にわたる2つ以上の異なる織りパターンによる多様な織りパターンとからなる群から選択される、請求項6または請求項7に記載の方法。
- 前記一部が1つまたは複数の前記反復単位を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記プリフォームをオーバーモールドする工程により当該プリフォームのテクスチャー化および非構造的突出という特徴の作成が可能となる、請求項8に記載の方法。
- 前記プリフォームが複数回オーバーモールドされることにより、
当該プリフォームに異なる材料を加え、
当該プリフォームの異なる側面または部分に材料を追加し、かつ/あるいは、
種々の形状を作製する、請求項8に記載の方法。 - 前記プリフォームを金型キャビティ内に配置する工程をさらに含み、
オーバーモールドする工程は、前記金型キャビティ内の前記プリフォームをオーバーモールドする工程を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記形状は、ブラケットと、パネルと、車体部品と、平坦な輪郭を有する部品と、曲線状の輪郭を有する部品とからなる群から選択される、請求項13に記載の方法。
- 前記オーバーモールドしたプリフォームを金型から取り外す工程と、
オプションとして、前記取り外したオーバーモールドしたプリフォームを仕上げる工程と、をさらに含み
前記仕上げる工程は、
前記プリフォームのエッジをトリミングする工程と、
前記プリフォームにドリルで穴を開ける工程と、
前記プリフォームをサンドペーパーで磨く工程と、
のうち1つまたは複数を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記固化する工程の前に、前記織布複合材料と溶融適合性を有する基材の1つまたは複数の層を供給する工程をさらに含み、
前記固化する工程は、ローラー集合体により、前記織布複合材料と同時に前記基材を固化し、前記基材と前記織布複合材料との間に凝集結合を形成することによって、前記固化された基材及び織布複合材料を連続して形成する工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記基材の1つまたは複数の層はポリマーフィルムを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記基材の少なくとも1つの層はポリマーフィルムを含み、
前記基材の少なくとも1つの別の層は、ポリマーを含まない繊維マットを含む、請求項17に記載の方法。 - 前記基材の1つまたは複数の層は、強化繊維とポリマー繊維の混合物を含む繊維マットを含み、それにより当該ポリマー繊維は、前記固化中に溶融し、前記強化繊維を濡らして、前記織布複合材料の溶融接着を促進する、請求項17に記載の方法。
- 前記基材の少なくとも1つの層は、前記織布複合材料の各側面に適用される、請求項17から請求項20のいずれかに記載の方法。
- 前記織布複合材料中において、前記織布複合材料の外観をぼかすこと、または隠すことを目的として、前記基材は、光沢および/または表面テクスチャーのために選択される、請求項18に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムは、純粋なポリマーフィルム、ポリマーが注入された繊維マット、または純粋なポリマーフィルムとポリマーが注入された繊維マットの組み合わせである、請求項18に記載の方法。
- 前記ポリマーフィルムの層は、前記織布複合材料と前記繊維マットの層との間に位置し、それにより前記ポリマーフィルムの層が前記固化中に溶融すると、前記繊維マットの層に浸透し、前記繊維マットの層と前記織布複合材料との間に溶融接着を提供する、請求項19に記載の方法。
- 前記織布複合材料を固化する工程では、固化ゾーンにおいて前記織布複合材料を固化し、
前記1つまたは複数のポリマー含浸経糸フィラメントまたはポリマー被覆経糸フィラメントを受け取る工程では、前記1つまたは複数のポリマー含浸経糸フィラメントまたはポリマー被覆経糸フィラメントを、経糸ヘッドを備える経糸ラックから受け取り、
前記1つまたは複数のポリマー含浸緯糸フィラメントまたはポリマー被覆緯糸フィラメントを1つまたは複数の経糸フィラメントの間に挿入する工程では、緯糸ヘッドを備える緯糸挿入器により、前記1つまたは複数のポリマー含浸緯糸フィラメントまたはポリマー被覆緯糸フィラメントを前記1つまたは複数の経糸フィラメントの間に挿入し、
各経糸ヘッドは、独立して垂直方向に移動可能であり、前記固化ゾーンにおいて、当該経糸ヘッドからローラー集合体へと延出する経糸フィラメントの高さを調節する、請求項1に記載の方法。 - 前記固化ゾーンから出た前記固化織布複合材をトリミングする工程をさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 前記固化ゾーンは、前記固化織布複合材の温度を前記織布複合材料のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い温度に維持するように構成される、請求項25または請求項26に記載の方法。
- 前記トリミングのためのトリミング装置は、ウォータージェットと、レーザーと、せん断プレスとからなる群から選択される、請求項26に記載の方法。
- 前記トリミングした固化織布複合材をオーバーモールドする工程をさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記トリミングした固化織布複合材を加熱する工程をさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記トリミングした固化織布複合材を前記織布複合材料のポリマーのガラス転移温度(Tg)より高い温度に加熱する工程をさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記固化ゾーンにおいて加熱された前記固化織布複合材を受け取る工程と、
前記受け取った固化織布複合材をオーバーモールドする工程と、をさらに含み、
圧縮金型または射出成型金型は、前記受け取る工程および前記オーバーモールドする工程のために構成される、請求項27に記載の方法。 - トリミングする工程およびオーバーモールドする工程は、前記固化織布複合材を圧縮金型または射出成型金型において連続的なストックとして受け取ることを含む、請求項29に記載の方法。
- 加熱する工程は、前記トリミングした固化織布複合材を、その溶融温度(Tm)より高い温度に加熱する工程を含む、請求項30に記載の方法。
- 前記圧縮金型または射出成型金型は、前記固化織布複合材を熱可塑性材料でオーバーモールドするようさらに構成されている、請求項33に記載の方法。
- 前記加熱し、トリミングした固化織布複合材をプレスしてプリフォームとする工程をさらに含む、請求項34に記載の方法。
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