TW200946729A - Improved fiber architecture for Pi-preforms - Google Patents

Description

200946729 六、發明說明：

C發明所屬·^技術領域;J 相關申請案 5 鲁 10 15 ❹ 20 相關的申請案係為2008年1〇月29曰申請的No. 12/260,689及2008年10月 29 日申請的No. 12/260,743等美國 專利申請案，其完整揭露併此附送。 發明領域 本發明概有關於織造預成形體，且特別有關使用於一 強化複合材料中的織造預成形體，其能被織成扁平的並摺 成其最終形狀，而不會在該預成形體中造成不佳的環圈。 參考附件 所有於此提到的專利、專利申請案、文獻、參考資料、 製造者的指示、描述、產品說明，及任何產品的產品片塊 等皆併此附送參考，且可被利用於本發明的實施。 【先前技冬奸3 發明背景 使用強化複合材料來製造結構性組件現已十分廣泛， 尤其是在它們所需的特性係尋求重量輕、強固、堅動、耐 熱、自行支撐並可適於被成形及造型的用途中。該等構件 係例如被使用於航空、航太、衛星、娱樂（如赛艇和赛車）， 及其它的用途中。 典型地該等構件係由埋設於基質材料中的強化材料所 組成。該強化構件可由某些材料製成’譬如玻璃、碳、陶 瓷、芳族聚醯胺、聚乙烯，及/或其它具有所需物理、熱、 3 200946729 化學及/或其它性質的材料等，其主要係有阻抗應力破壞的 大強=藉著使用該等強化材料，其最後會變成所完成構 件之、、且成元件，則該等強化材料的所需特性，譬如非常 尚的強度’會被賦加於所完成的複合構件。該組成的強化 5材料典型可被織造、針織、或定向成所需的構態和形狀來 作為強化預成形體。通常要特別加以注意確保該等所被選 擇之組成強化材料的性質之最佳利用。通常該等強化預成 瓜體會與基質材料組合來形成所需的完成構件，或來製成 用以最後製造完成構件的加工原料。 10 w 所需㈣化預成形體已被構製之後，基質材料可 被引入並左入該預成形體中，因此典型地該強化預成形體 會變成包覆於該基質材料中，且基質材料會填滿該強化預 成形體的構成元件之間的空隙區域。該基質材料可為甚多 種材料之任-者，譬如環氧樹脂、聚醋、乙稀醋、陶竞、 炭及或其匕材料等，其亦具有所需的物理、熱、化學及/ 或其匕性質。被選擇用作該基質的材料可以相同或不同於 該強化預成形體的材料，且可以有或沒有類似的物理、化 …4其匕性貝。但’典型地，它們不會是相同的材 厂或八有相似的物理、化學、熱或其它性質，因為在使 2〇料合物時所尋求的通常目的首从要達到該完成製品中 之特!·生組合，其並不是藉單獨使用一種構成材料所能獲 得的。如此組合後，該強化預成形體和該基質材料嗣可在 同一操作中藉熱固定或其它的習知方法來被固化及穩定 匕’並再朝向製成所需的構件來接受其它的操作。要請特 200946729 別注意岐在被如此固化 ⑷6亥基質材料的固化團堍 會非常強固地黏附於該強化 果，«成構件上的應力，預成形體）。結 Λ ^ 、’’、 、疋透過其作用如纖維間之 黏劑的基讀料者，會财 構成材料，並由之生出。 轉至織預成形體的

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因此’乃渴望能製成某些構件，其構形係不同於例如 (本身為)板、片、矩形或方形立方體等之簡單幾何形狀者。 -種如此而為的方法係將該等基本幾何形狀組合成所需的 較複雜形式。-種如此的典做合顧互㈣—角度(典型 為-直角）來接合如上所述地製成之強化預成形體而來完 成。通常接合的強化預成形體之如此的角度排列之目的是 要造成一所需的形狀來形成一強化預成形體，例如其包含 一或更多的端壁或“Τ”形相交點，或者用以加強所造成的強 化預成形體之組合，使其所製成的複合結構會在當被暴露 於外力’譬如壓力或拉力時能對抗撓曲或破壞。在任何情 況下，一相關的考量係要使該等組成構件之間的每一接合 處儘可能地強固。若該等強化預成形體本身有所需之非常 高的強度’則該接合處的脆弱會在一結構“鏈”中有效地變 成一“脆弱環節”。 一相交構形之例係被述於No. 6，103337美國專利中，其 揭露併此附送參考。此參考資料揭述一種將二強化板一起 接合成一 T形的有效手段。 以往曾有各種不同的其它建議被提供來製造該等接合 物。曾有建議來形成並固化互相分開的一面板元件和一斜 5 200946729 向的硬挺化元件，而後者具有-單獨的面板接觸表面，或 在一端被分叉來形成二岔開的共平面面板接觸表面 1一 構件嗣會藉使用熱固性黏劑或其它的黏性材料網^亥硬挺化 元件的面板接觸表面黏接於另一構件之一接觸表= 5 10 15 合。但是’當拉力施加於該固化的面板或該複合結構的表 皮時，以不可接受之甚低值的負載竟也造成‘‘韌離7力，其^ 會在它們的介面處分開該硬挺化元件和該面板，因為咳接 合處的有效強度係為該基質材料的強度而不是該灿的強度。 在該等構件的介面處使用金屬螺旋栓或鉚針是不可接 受的，因為此等添加物會至少部份地破壞和弱化該複合結 構本身的完整性，並增加重量，及造成該等元件與該^圍 材料之間的熱膨脹係數之差異。 其它用以解決此問題的方式亦曾根據將高強度纖維接 引穿過該接合區域峨念，而使科如如下的方法：將該 等構件之-者縫合於另-者’並倚賴料縫合線來將該等 強化纖維引人並穿麟接合·。—如此时式係被示於 No.仰丨娜美國專利及其方法的分割案Ν。Μ%,·美 國專利中。該等專_露接合處會被形成於由黏合的纖維 層所製成之-第-與第二複合面板之間。該第_面板係在 -端以習知技術的方式被開又而形成二岔開的共平面面板 接觸表面’其會藉未固化的可撓複合線穿過該二面板來縫 合而被接合於該第二面板。該等面板和線嗣會被“共固 化，即同時地固化。另一種用以改良接合強度的方法係被 述於No. 5,429,853美國專利中。 20 200946729

10 並已、查心技術欲尋求改良該強化複合物的結構完整性 ==成功’尤其是在版6，⑻，337美國專利案中，但 人的大、種需求期能藉由一種不同於使用黏劑或機械性麵 =法來改良或解決該問題。針對於此，有一種方法係 了特殊化的機器來造成-織造的三維(“3D”)結構。但 、代價疋可觀的’且罕有較好令—織機只能供造成一 认早的、’α構者。除此之外，能被處理成纖維強化複合構件 、預成化體會較佳。因為它們相對於傳統的二維疊層複 :物此提供增加㈣度。料職雜在需要該複合物承 Τ平面外的貞叙料巾會制地有帛。但是，上述的習 矣技術之預成形體會受限於它們可承受高平面外負載，能 f自動倾機製程巾賊成及為該預成形體的各部份 S供不^度#之能力。軌結構和預成形韻造的自動 1匕尚在其初發階段’而僅能提供-優於傳統的疊層式、纖 ’隹捲繞式、或編織式複合物等之小優點’故會限制該等預 成形體的多用性。 15

20 另一種方式係織成一二維(“2D”)的結構再將之摺成3D 形狀。但是，此典型會在該預成形體被摺彎時造成扭曲部 Ώ該扭曲的發生疋因為被如此織成的纖維之長度係與當 该預成形體被摺彎時它們應有的長度不同之故。此將會在 該等織ie纖維太短的區域中造成波紋和紋痕，並在該等纖 維長度太長的區域中造成褶皺。在一3D預成形體織造架構 的例子中，其可能會在該預成形體被摺彎的區域中造成波 痕或環圈，乃被揭MN〇 6,874,543美國專利中，其完整内 7 200946729 容併此附送參考。被揭於該343號專利中的織紋架構較難 以織成，因為使用所謂的“半緯線”。半緯線係為一種緯向 或填充纖維或紗線，其只會延伸小於橫越該預成形體之寬 度的一半。當此半緯線被梭子***時，一大於該預成形體 5 之一半寬度的纖維長度會繼續被拉出該緯管。此過長的纖 維並不會在該次投梭中被織入該預成形體，而當下一緯線插 入時，其係亦為一半緯線，故會有太多的纖維超過，而使一 環圈會形成於該Pi的各腳之間。此作用係被概示於第2圖中。 預成形體10具有一基部20，二邊緣5、15及二腳25、35 10 等會由該基部20伸出，各腳25、35具有一内表面22和一外 表面102。於該結構中的各填充纖維14皆在該基部20的第一 邊緣5處具有一起始點，嗣延伸至該基部20的第二邊緣15， 嗣朝向該基部20之一中央區段伸回，嗣離開該基部20的各 層，並在伸入另一腳35的各層之前先伸入一腳25的各層。 15 如於圖中所示，過多的纖維14在當該梭子通過該預成形體 10時被由該紗筒拉出，且該緯紗不會被使用半緯線來織入 該預成形體10的此側中。因此，當該梭子返回通過該預成 形體10時有一環圈30會被餘留。該填充纖維14在離開該二 腳25、35的各層之後，會伸回至該基部20的各層中而返回 20 該基部20的第一腳5。第3圖係更詳細地示出該等半緯線的 使用，其中可被看出該設計使用5個梭子動作來形成一完整 的投緯程序，有四次半緯線和一次全緯線。此種梭子動作 不僅會減少該織機的生產力，而且亦會在該等織造纖維長 度太長的區域中造成環圈和波紋，如前所述。這些扭曲變 200946729 .形會造成不佳的表面異常，並減低該預成形體的強度和硬 挺度。 因此，乃有需要一種3D預成形體，其能提供一種可擇 代的方式及/或一改良的方法來創造3D預成形體及/或強化 5 複合結構，而不會在該結構中形成環圈或波紋。 I：發明内容3 發明概要

緣是本發明之一主要目的係為提供一種改良品質的3D 〇 預成形體，在該結構中不會有任何的環圈或波紋。 10 本發明之又一目的係為提供一種3D預成形體，其係為 一種以往可用的既存預成形體及/或強化複合結構之可擇 代及/或改良的設計。 本發明的另一目的係為提供一種製造一具有改良品質 之3D預成形體的新穎方法，其會消除環圈的形成，並以三 15 個取代五個梭子動作來減少織造時間，而能以較少量的時 i^間來提供一較佳的預成形體。 譬 本發明的再一目的係為提供一種3D預成形體，其可被 摺成形狀而不會扭曲構成該預成形體的纖維。 本發明的再另一目的係為提供一種3D預成形體，其乃 20 特別可用於形成Pi狀的強化複合物。 這些及其它的目的和優點係可藉提供一種3D織造預成 形體來達成，其能被織成扁平的並嗣在樹脂的浸潰之前被 摺成其最終形狀，而不會在該等纖維中造成不良的扭曲。 此係藉於織造時調整該等纖維的長度，以使纖維長度在該 9 200946729 預成形體被減形㈣會相等化俾在料摺處提供一平緩 的轉換區而來達成。此技術雖特別適入 ' 用於形成朽狀的織 造預成形體，但亦可被以不同的形狀來利用。 、 係參照於織造預成形體，但其亦可應用於非織：雖= 編織或縫合者，乃為熟習該技術之人所易得知。 10 15 因此，本發明之-實施例係為一種可供機械式或結構 性接合的預成形體’具有一3D的織致架構並有填充紗被織 來提供經向纖維層的層對層聯鎖，以及在各層中的纖維聯 鎖:該織造預成形體會_相_纖維來移轉平面外負載 而最小化層間拉力。該預成形體具有-基部，及至少二腳 由該基部伸出，該基部和腳等各具有至少二層的經向纖維。 〜等填充纖維會依循一織造程序，其會帶引它們穿過 該基部的部份，嗣進人該等腳，且最後穿過該基部的相 反4伤忒等腳能被連接在一對稱分佈的柱段相交處，而 使奇數的經纖柱段被設於該等腳之間。但是，該預成形 艘亦可具有—不對稱的結構，以及相等或不相等的腳長

度該預成形體亦可具有一偶數的經纖柱段在該等腳之 間且該等腳可呈垂直或不垂直於或斜向於該基部。該基 部及/或該等腳的外端較好具有推拔斜緣由經纖的終詰層 2〇 等昱一階狀圖案來形成。 本發明的另一實施例係為一種形成一供用於強化複合 讨料中之預成形體的方法。該預成形體係被形成具有一 織造架構，而有填充纖維被織來提供各經纖層的層對層聯 鎖’以及在各層内的纖維之聯鎖。所織成的預成形體會將 10 200946729 5 ❹ 10 15 ❹ 20 平面外負載傳經相關的纖維來最小化層間拉力。該預成形 體具有-基部及至少二腳由該基部伸出，該基部和腳各具 有至少兩層的經纖。該等填充纖維會依照一織造程序，其 會帶引它們穿過該基部的-部份，㈤進人該等腳中，並最 後穿過該基部的相反部份。該等腳可被連接於一對稱或不 對稱分佈的柱段相交處，而有_偶數或奇數的經纖柱段位 於該等腳之間。該等腳可垂直於或不垂直於或斜向於該基部。 為能更佳地瞭解本發明，其操作優點和使用其所獲得 的特疋目的等，會被說明於所附的描述内容中，其中本發 明之較佳但非限制性的實施例會被示出。 在本揭露中的“它含有”和“包含”等用語可意為“含有，， 及包含” ’或可具有美國專利法中—般賦予“它含有，，或“包 含的意義。“基本上由…所組成，，或“主要由…所構成”等詞 語若使用於申請專利範圍中，則具有將它們歸屬於美國專 利法中的意義。本發明的其它態樣係被描述於以下揭露中 或可由之顯而易知（並在本發明的範圍内）。 圖式簡單說明 所附圖式係被包含來提供對本發明的進一步瞭解，而 被併入並構成本說明書的一部份。於此所呈現的圖式乃示 出本發明的不同實施例，並與描述内容一起用來說明本發 明的原理。於圖式中： 第1圖係為依據本發明一實施例之一 Pi形預成形體的 截面圖’其具有腳等呈一直立狀態及凸緣等在該預成形體 的兩側； 11 200946729 第2圖為一習知技術之Pi形預成形體的示意端視圖，乃 示出由於半緯線而形成環圈； 第3圖為一習知技術之Pi形預成形體的示意端視圖，乃 示出半緯線的形成和其中的纖維架構； 5 第4圖為一依據本發明一實施例之一 Pi形預成形體的 示意端視圖’乃示出半緯線的形成和其中的纖維架構； 第5(a)和5(b)圖係為相片，乃分別示出一依據本發明的 預成形體和一如習知技術中所揭的預成形體；及 第6圖為依據本發明一實施例之一Pi形預成形體的示 © 10 意端視圖，乃示出其中的纖維架構。 【實施方式：J 較佳實施例之詳細說明 第1、4、5a和6圖示出一3D預成形體100之一較佳實施 ’ 例。預成形體100係將一或更多的填充纖維114以一圖案織 15 造穿過多數的經向纖維116等所形成，經向纖維116會垂直 於該圖案的平面延伸。在第4及6圖中，用以形成Pi形預成 ❹ 形體100的完整圖案係被示出，其中填充纖維114係被示於 該視圖平面中，而經向纖維116係被示為垂直於該視圖平 面。纖維114、116在該架構的示意圖中係被示為間隔分開， 20 但當實際上織成一完成的預成形體100時該等纖維114、116 係密合在一起。 現請參閱第4圖，在預成形體1〇〇中的所有經向纖維116 係皆大致互相平行’而沿著各纖維116的縱向長度有些微的 波動起伏，並被排列大致呈垂直柱段。預成形體100較好係 12 200946729 5 ❹ 10 15 20 由使用於典型複合結構的材料所織成’例如玻璃纖維和碳 纖維等，並被織成具有一基部120及至少二腳125、I35由基 部120伸出，而形成一Pi狀的輪廓。該等腳125、135可垂直 或不垂直或斜向於基部120。基部120和腳125、丨35各包含 至少二層的經向纖維116，並被示為具有可擇的推拔狀邊 緣。為能容易織造，預成形體100係被織成使腳125、135等 貼抵於基部120上’惟腳125、135乃刻意要呈一直立狀態來 供使用，以形成一種U形物’例如於第1圖中所示者。基部 120係被示出具有八層的經向纖維116 ’而腳125、135係被 示出具有四層的經向纖維116。 可擇地，如所示，在基部120中的經向纖維116具有一 比腳125、135中的經向纖維116更小的截面積。藉著只在基 部120中而不在腳125、135中使用較小的經向纖維116，則 在一織機上織成該架構所需增加的時間會最小化，而仍可 藉由一較大量的經向纖維116之聯鎖來在預成形體100中提 供一較強固的基部120。 請回參第4圖，預成形體1〇〇係被示出該織紋圖案由基 部120的一端105開始，其係被示於該基部120的左侧。在該 織造程序之一典型部份中，填充纖維114於每次向右通過時 皆會交替地穿過一層經向纖維116的上方及下方，而聯鎖該 層的纖維116。又，在該織造程序之一典型部份中，填充纖 維114亦會於每次向左通過時交替地穿過二相鄰層之經向 纖維116的上方和下方’而將該二層互相聯鎖。如圖中所示 及於後所述’該織造程序的各部份，包括在各腳125、135 13 200946729 中、在邊緣處、及在該預成形體100的外表面處者，係可不 同於該等一般所述者。 如第4圖中所示，該一般的織造程序係令填充纖維114 由位置A開始’並朝向該基部120的中央延伸，嗣再伸入一 5 腳135在位置B之一外側112處。該填充纖維114嗣會伸入該 腳135右方之遠右端的位置c處。由該位置c，填充纖維114 會沿著同樣路線朝該基部的中央織回，填充纖維114會從該 點處向下伸入基部120中，再回到該另一腳125的外侧112 中，而至該腳125之最左端的位置D處。填充纖維114嗣會沿 10 著相同路線朝向基部120的中央織回，而在位置B2處伸回基 部120中，並穿過位於二腳125、135之間的經向纖維116之 中央柱段，制在位置E處回到基部120中，再達到在基部12〇 之另端115處的位置F。此會形成一完整的填充纖維114織造 私序，其基本上係將四個半投梭組合在一起，而形成三個 15全投梭，如第4圖中所示。呈一階狀圖案之經向纖維116的 終結層等會在基部120和各腳125、135上形成推拔狀的邊 緣，譬如在基部120之左側邊緣上的推拔斜緣124和腳135上 的推拔斜緣126等。 為完成一單位胞元，或垂直片段，填充纖維114穿過預 20 成形體100的行程會在相鄰的經向纖維116層中重複，直到 所有之各層被聯鎖為止。該填充圖案會被重複來形成相鄰 的垂直片段’而造成預成形體的連續長度。 第6圖詳細地示出用以在一Pi形的預形成體1〇〇中形成 各腳125、135和基部120的織紋圖案。基部12〇係被示出具 14 200946729 有八層的經向纖維116,而腳125、135係被示出具有四層的 * 經向纖維116 ’惟該圖案能被修正成在基部120和腳125、135 中具有更多或較少的經向纖維層。換言之，該基部12〇可具 有比该各腳125、135更多的層，或相反亦可。該織紋圖案 5 會提供一層内之經向纖維116的聯鎖’及各經向纖維層之間 的聯鎖。相鄰之層係可藉如下地被聯鎖：令一部份的填充 纖維114穿經一第一柱段中之一第一層中的經向纖維116上 Ο 方’再穿經一相鄰的第二柱段中之一相鄰的第二層中的經 向纖維下方’該第二層係在第一層底下。各腳125、135會 10 當該圖案被織造時，被織在一平貼於上的水平位置，如圖 — 所示。當安裝時，各腳125、135會被移至一垂直的站立位 、 置，各腳125、135的寬度在直立時包含有四層。 預成形體100會由先前的織造預成形體被改良，而來提 供腳125、135與基部120之一高度對稱分佈的相交點。基部 15 120具有三個經纖的中央柱段，和兩個經纖的分隔枉段，它 ® 們係為該等中央柱段兩側的相鄰柱段。使用一奇數的中央 柱段可容許該織紋於一對稱平分該等中央柱段之一中央平 面的兩側形成一大致的鏡像，而改良基部丨2〇中的負載分佈 對稱性。雖被示出具有三個中央柱段，但預成形體100的較 2〇 佳實施例亦可具有任何奇數的中央柱段，該等中央柱段的 數目於當各腳125、135在一直立位置時會決定所形成的U 形物之標定寬度。該等腳125、135可為垂直於或不垂直於 或斜向於該基部120。 15 200946729 為將負載由各腳125、135對稱地引入基部120中，嬖如 來自一接合於直立的腳125、135間之構件（未示出）的負載， 則連接腳125、135的部份填充纖維114會被分成相等的組群 或實質上相等數目的纖維部份。各組群會在一分隔柱段與 5 中央柱段之間，或在一分隔柱段與鄰接該分隔柱段之其餘 的右或左侧柱#又之間來相交基部12 〇。例如，在第6圖中所 示，組群29會延伸於腳125之層2和4與基部120之間，而在 柱段C和d之間交會基部12〇。同樣地，組群31會在柱段4和6 之間交會基部120 ’組群33會在柱段g和h之間交會基部 10 120 ’而組群37會在推段h和i之間交會基部12〇。請注意雖 該等圖式示出對稱的構形，但本發明的方法亦可被使用於 製造不對稱的構形。 雖被示出是在近乎預成形體100的中央之較佳位置，但 中央柱段2 7亦可包含位置側偏於該預成形體10 0中央的經 15向纖維116之柱段。例如，柱段b、c和d可構成中央柱段， 而柱段a和e可作為分隔柱段。此會使腳125、135偏向基部 120之一外緣’惟仍可在基部120的織紋中圍繞柱段b、c、d 來提供對稱性’並提供負載由腳125、135進入基部120中的 對稱性分佈。推拔斜緣例如124和126等係可藉以比前一層 2〇更短的長度來終結經纖之各連續層而被形成於一預成形體 之一外緣上。例如，第6圖中示出層5終結於柱段s，而層6 終結於柱段1，該層5係為一比層6更短的經向纖維116。同 樣地’層6係比層7更短，且此圖案會在每一鄰接的下層中 ° —I該基部或直立腳中具有推設斜緣的預成形體會 16 200946729 - 比一其中之經向纖維層全部以相同長度終結的預成形體具 . 有一針對剝離負載之較佳阻抗性。此外，使用一較小纖維 尺寸的經向斜緣纖維可提供一由該預成形體至其所接合的 複合疊層之較緩且更漸進的轉變。第6圖中的織紋圖案係用 5 於基部120有八層經向纖維116者。 完全織成的Pi形預成形體1〇〇係被示於第1圖中，其腳 125、135係在垂直位置，而在腳125、135之間形成一U形物。 0 但是’該等腳125、135可為垂直於或不垂直於或斜向於基 部120。預成形體1〇〇係藉重複該整個織造程序而沿該預成 10 形體100的縱向長度形成相鄰的垂直片段來被織成。該織造 製程會製成連續的預成形體100長度，其嗣會被切割成所需 〜 長度以供安裝。一依據本發明所形成之預成形體與一在直 立的腳之間具有環圈的習知設計預成形體相較之例係分別 被示於第5(a)和5(b)圖中。 15 典型地，該等預成形體係使用一種纖維來織成，例如 ❹ 碳(石墨）纖維，該經向和填充纖維兩者皆是。然而，預成形 體亦可為混合織造圖案，其使用由多種材料製成的纖維， 例如碳和玻璃纖維等。該等圖案能造成具有較高韌性、較 低成本、及最佳化之熱脹特性的預成形體。該等織紋圖案 20 包含全部的經向纖維為一類型，且全部的填充纖維為另— 類型者，或该織紋可具有輪換類型的經尚及/或填充纖維， 例如呈一“棋盤，，圖案排列在所有各層中。 本發明的優點包括能夠織成一高強度且容易使用的預 成形體以將構件組合成結構物。該改良的織紋會聯鎖各層 17 200946729 的經向纖維，並使 、 κ各層互相聯鎖，而使一高度對稱的方式 將負載刀佈㈣該預成形體。藉令該基部中有—奇數的經 纖柱段介於該預士u ^ 戍形體的兩腳之間，則一織紋圖案可在一 中央平面崎形成對稱的鏡像 。但是，此對本發明的實施 並非一定必要。社益丄 琢預成形體亦可具有一不對稱的結構，及 相等或不相等長度H偶數的經纖維柱段在該基 部中介於該預成形體的兩腳之間。 ίο

本發明亦引介一種新穎且獨特的梭子運動來製造該等 預成形體’纟不僅會改良該織機的生產力，亦可避免在該 預成形體被摺彎的區域中形成環圈和波紋，此又將會改良 該預成形體的強度和硬挺度。 因此’本發明提供一種造成3D預成形體及/或強化複合 結構等’而不會在該結構中形成環圈或波紋的可擇方式及/ 或一種改良方法。 15 故藉以本發明，其目的和優點會被實現，且雖較佳實

施例已於上被詳細揭露和描述，但其範圍不應受此所限， 而是其範圍應由所附申請專利範圍來決定。 【圖式簡單說明3 第1圖係為依據本發明一實施例之一 Pi形預成形體的 20 截面圖，其具有腳等呈一直立狀態及凸緣等在該預成形體 的兩側； 第2圖為一習知技術之Pi形預成形體的示意端視圖，乃 示出由於半緯線而形成環圈； 第3圖為一習知技術之Pi形預成形體的示意端視圖’乃 18 200946729 示出半緯線的形成和其中的纖維架構； 第4圖為一依據本發明一實施例之一Pi形預成形體的 示意端視圖，乃示出半緯線的形成和其中的纖維架構； 第5(a)和5(b)圖係為相片，乃分別示出一依據本發明的 預成形體和一如習知技術中所揭的預成形體；及 第6圖為依據本發明一實施例之一Pi形預成形體的示 意端視圖，乃示出其中的纖維架構。 【主要元件符號說明】

30.. .環圈 102.. .外表面 105··.端部 112.. .外側 116.. .經向纖維 124，126...推拔斜緣 a〜s.··各柱段 5，15···邊緣 10，100…預成形體 14，114...填充纖維 20，120."基部 22...内表面 25，35，125，135.··腳 29，31，33，37...組群

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Claims (1)

1. 200946729 七、申請專利範圍圍： h —種形成一織造預成形體的方法，該方法包含以 驟： 步 /a)提供多數的相鄰層，各層具有多數的經向纖維， T等經向纖維係大致互相平行並形成大致垂直的桎 、⑼將多數的填充纖維與該等經向纖維層編織來形 成-基部和二腳由該基部伸出，該基部和各腳係由至少 :層的經向纖維所形成，該基部具有—第—邊緣與_第 . 一邊緣，各腳具有—内端與一外端； 立其中各填充纖維係被織成會使該填充纖維在該基 4的第-邊緣具有—起點，嗣朝該基部之 - '再離開該基部的各層，並於延伸回至該基部二央 區段之前先伸人-該腳的各層中，嗣再伸出進入另一腳 的各層中’嗣離開該等腳之各層，並延伸回到該基部的 層或該中央區段中，而來延伸至該基部之-第二邊 緣；及 ❹ 其中該等填充纖維會在各腳之該内端進人各腳，並 於回到各腳的該内端之前先延伸至各腳之該外端，該等 填充纖維會義料部的各層鋪賴各觸各層，該 真充纖維亦會聯鎖每_層中的經向纖維。 2· ”請專利範圍第！項之方法，其中該等經向纖維的柱 段包括經向纖維的中央柱段位於會將一該腳連接於該 基部的填充纖維與會將另一腳連接於該基部的填充纖 20 200946729 維之間，該等中央柱段包含一奇數的柱段，而容許一實 質上呈鏡像的織紋圖案形成於該織造架構之一對稱性 中央平面旁邊。 3.如申請專利範圍第1項之方法，其中該等經向纖維的柱 5 段包括經向纖維的中央柱段位於會將一該腳連接於該 基部的填充纖維與會將另一腳連接於該基部的填充纖 維之間，該等中央柱段包含一偶數的柱段，而容許一實 質上不對稱的織紋圖案形成於該織造架構之一中央平 面旁邊。 10 4.如申請專利範圍第2或3項之方法，其中該等經向纖維的 柱段包括經向纖維的分隔柱段等鄰接該等中央柱段的 相反側邊，各分隔柱段會將部份的填充纖維分成二組 群，其一組群會由中央柱段組與相鄰的分隔柱段之間延 伸於該基部和該腳之間，而另一組群會由該分隔柱段與 15 該分隔柱段的側向朝外柱段之間伸出。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基部比該各腳具 有更多層，或者相反。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基部及/或該等腳 的邊緣係被形成推拔狀。 20 7.如申請專利範圍第1項之方法，其中該等腳係垂直或不 垂直或斜向於該基部。 8. —種三維預成形體織造架構，包含： 多數的相鄰層，各層具有多數的經向纖維，該等經 向纖維係大致互相平行並形成大致垂直的柱段；及 21 200946729 多數的填充纖維被織於該等經向纖維層中來形成 - 一基部和二腳由該基部伸出，該基部和各腳係由至少二 層的經向纖維所形成，該基部具有一第一邊緣與一第二 邊緣，各腳具有一内端與一外端； 5 其中各填充纖維在該基部的第一邊緣具有一起 點，嗣朝該基部之一中央區段延伸，再離開該基部的各 層，並於延伸回至該基部的中央區段之前先伸入一該腳 的各層中，嗣再伸出進入另一腳的各層中，嗣離開該等 腳之各層，並延伸回到該基部的各層或該中央區段中， 10 而來延伸至該基部之一第二邊緣；且 該等填充纖維會在各腳之該内端進入各腳，並於回 到各腳的該内端之前先延伸至各腳之該外端，該等填充 纖維會聯鎖該基部的各層並聯鎖該各腳的各層，該等填 充纖維亦會聯鎖每一層中的經向纖維。 15 9.如申請專利範圍第8項之織造架構，其中該等經向纖維 的柱段包括經向纖維的中央柱段位於會將一該腳連接 q 於該基部的填充纖維與會將另一腳連接於該基部的填 充纖維之間，該等中央柱段包含一奇數的柱段，而容許 一實質上呈鏡像的織紋圖案形成於該織造架構之一對 20 稱性中央平面旁邊。 10.如申請專利範圍第8項之織造架構，其中該等經向纖維 的柱段包括經向纖維的中央柱段位於會將一該腳連接 於該基部的填充纖維與會將另一腳連接於該基部的填 充纖維之間，該等中央柱段包含一偶數的柱段，而容許 22 200946729 實質上不對稱的織紋圖案形成於該織造架構之一中 - 央平面旁邊。 U·如申請專利範圍第第9或10項之織造架構，其中該等經 向纖維的柱段包括經向纖維的分隔柱段等鄰接該等中 5 央柱段的相反側邊，各分隔柱段會將部份的填充纖維分 成二組群，其一組群會由中央柱段組與相鄰的分隔柱段 之間延伸於該基部和該腳之間，而另一組群會由該分隔 Φ 柱段與該分隔柱段的側向朝外柱段之間伸出。 12, 如申請專利範圍第8項之織造架構，其中該基部比該各 10 腳具有更多層，或者相反。 13. 如申叫專利範圍第8項之織造架構，其中該基部及/或該 等腳的邊緣係為推拔狀。 14·如申請專利範圍第8項之織造架構，其中該等腳係垂直 或不垂直或斜向於該基部。 15 I5· 一種形成一織造預成形體的方法，該方法包含以下步驟： ® (a)提供至少一對相鄰的基部經向纖維層來形成一 基部，該等經向纖維係大致互相平行且大致排列呈柱段； (b)提供至少二層相鄰的腳經向纖維層來形成一對 的腳，該等經向纖維係大致互相平行且大致排列呈柱段； 2〇 (c)將至少一填充纖維織於該等基部層和腳層中，以 使各基部層的經向纖維互相聯鎖，及使該等腳層的經向 纖維互相聯鎖，該等腳係被延伸於各腳與該基部之間的 填充纖維部份在相交點處連接於該基部，有二組群的填 充纖維部份會將各腳連接於該基部； 23 200946729 其中各填充纖維在該基部的第一邊緣具有一起 . 點，嗣朝該基部之一中央區段延伸，再離開該基部的各 層，並於延伸回至該基部的中央區域之前先伸入一該腳 的各層中，嗣再伸出進入另一腳的各層中。嗣離開該等 5 腳之各層，並延伸回到該基部的各層或該中央區段中， 而來延伸至該基部之一第二邊緣； (d) 將一偶數或奇數的經向纖維中央柱段織入該基 部中介於該等腳與基部的相交點之間；及 (e) 置設分隔柱段等鄰接該等中央柱段，用於各腳之 10 一組群的填充纖維部份會相交鄰接該對應分隔柱段之 一側的基部，用於各腳之另一組群的填充纖維部份會相 交在該對應分隔柱段之相反側的基部。 ，其中該基部比該各腳具 ，其中該等腳係垂直或不 〇 16.如申請專利範圍第15項之方法 有更多層，或者相反。 15 17.如申請專利範圍第15項之方法 垂直或斜向於該基部。 18.—種織造預成形體，包含： 一基部具有一中央部份及二側向邊緣； 至少二腳由該基部之一表面伸出； 20 其中該預成形體係被織成具有一三維的織紋圖 案，該基部和各腳係由至少二層的經向纖維所形成，該 等經向纖維係大致排列呈柱段，至少一填充纖維被織於 該等經向纖維中，以使該基部的經向纖維互相聯鎖，及 使該等腳的經向纖維互相聯鎖，該等腳係被延伸於各腳 24 200946729 與該基部之間的填充纖維部份在相交點處連接於該基 部，有二組群的填充纖維部份會將各腳連接於該基部； 一偶數或奇數的經向纖維中央柱段在該基部中位 於該等腳與基部的相交點之間；及 5 分隔柱段等係位於鄰接該等中央柱段處，用於各腳 的部份之一組群會相交鄰接該對應分隔柱段之一側的 基部，用於各腳的另一組群會相交在該對應分隔柱段之 相反側的基部； 其中各填充纖維在該基部的第一邊緣具有一起 10 點，嗣朝該基部之一中央區段延伸，再離開該基部的各 層，並於延伸回至該基部的中央區段之前先伸入一該腳 的各層中，嗣再伸出進入另一腳的各層中，嗣離開該等 腳之各層，並延伸回到該基部的各層或該中央區段中， 而來延伸至該基部之一第二邊緣。 15 19.如申請專利範圍第18項之織造預成形體，其中該基部比 該各腳具有更多層的經向纖維，或者相反。 20. 如申請專利範圍第18項之織造預成形體，其中該等腳係 垂直或不垂直或斜向於該基部。 21. 如申請專利範圍第1或15項之方法，其中該等腳係為長 20 度相等或不相等的。 22. 如申請專利範圍第8項之織造架構，其中該等腳係為長 度相等或不相等的。 23. 如申請專利範圍第18項之織造預成形體，其中該至少二 腳係為長度相等或不相等的。 25