WO2018021226A1 - プリフォームの製造装置、及びプリフォームの製造方法 - Google Patents

プリフォームの製造装置、及びプリフォームの製造方法 Download PDF

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reinforcing fiber
end effector
preform
manufacturing apparatus
fiber base
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亮 宮内
鮫島 禎雄
肇 奥津
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三菱ケミカル株式会社
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    • B29K2307/00Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04Carbon

Definitions

  • the present invention relates to a preform manufacturing apparatus and a preform manufacturing method for shaping a reinforcing fiber substrate into a predetermined shape prior to the main molding in order to obtain a fiber reinforced resin molded article having a desired shape.
  • a preform manufacturing apparatus and a preform manufacturing method for obtaining a fiber-reinforced resin molded article having a desired shape, when forming a reinforcing fiber substrate, for example, a sheet-like prepreg An object is to obtain a preform having a good appearance by suppressing generation, meandering and cracking of fibers.
  • the present invention has the following aspects.
  • a preform manufacturing apparatus for shaping a reinforcing fiber base into a predetermined shape prior to the main molding to obtain a fiber-reinforced resin molded article having a desired shape,
  • a stationary mold having a surface shape corresponding to the predetermined shape;
  • An end effector that presses the reinforcing fiber base onto the surface of the stationary mold;
  • a preform manufacturing apparatus including a control unit that moves the end effector.
  • the preform manufacturing apparatus wherein the control unit includes a mechanism that controls a pressing force of the end effector to a fixed mold.
  • the end effector includes a press contact holder and a plurality of press contacts held by the press contact holder so that a part of each press contact protrudes from the press contact holder.
  • [5] A mechanism for inclining the end effector so that the protruding length of the press contact element arranged on the rear side in the traveling direction of the end effector becomes smaller when the control unit moves the end effector.
  • [6] The configuration according to any one of [3] to [5], wherein a tip shape of a part of the plurality of press contacts has a shape different from a tip shape of another press contact. Preform manufacturing equipment.
  • the preform manufacturing apparatus according to any one of [3] to [6], wherein the end effector includes a heating mechanism for heating at least a part of the plurality of press contacts.
  • the preform manufacturing apparatus according to any one of [1] to [7], comprising a hot air blowing device for heating the reinforcing fiber base.
  • the preform manufacturing apparatus according to any one of [1] to [7], further comprising a heat ray irradiation apparatus for heating the reinforcing fiber base.
  • the fixed mold includes a heating mechanism for heating the reinforcing fiber base.
  • the preform manufacturing apparatus according to any one of [1] to [10], further including a tension applying unit that grips the reinforcing fiber base and applies tension.
  • a tension applying unit that grips the reinforcing fiber base and applies tension.
  • [20] A method for continuously producing a plurality of preforms using the preform production method according to any one of [14] to [19], A method for producing a preform, in which after fixing an arbitrary reinforcing fiber substrate, the fixed mold is replaced, the next reinforcing fiber substrate is arranged, and the forming step is repeated.
  • the preform manufacturing apparatus of the present invention and the preform manufacturing method of the present invention it is possible to uniformly press the reinforcing fiber base disposed on the stationary mold, particularly when manufacturing a three-dimensional preform. It is possible to press the reinforcing fiber base in a direction substantially perpendicular to the fixed mold surface and to apply tension to the reinforcing fiber base while shaping, so that wrinkles, fiber meandering and cracking can be prevented. A suppressed and high-quality preform can be efficiently produced.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of the form of the manufacturing apparatus of the preform of this invention. It is a figure which shows an example of the form of the manufacturing apparatus of the preform of this invention. It is the top view and side view which show an example of the form of the fixed mold
  • the preform manufacturing apparatus of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “manufacturing apparatus”) makes the reinforcing fiber base into a predetermined shape prior to the main molding so as to obtain a fiber reinforced resin molded product having a desired shape. It is an apparatus for shaping, and a preform is produced by shaping a reinforcing fiber substrate into a predetermined shape. That is, in the present invention, the preform is obtained by shaping a reinforcing fiber base into a predetermined shape prior to the main molding so as to obtain a fiber reinforced resin molded product having a desired shape.
  • the manufacturing apparatus of the present invention includes a fixed mold having a surface shape corresponding to a predetermined shape on which the reinforcing fiber base is shaped, an end effector that presses the reinforcing fiber base onto the surface of the fixed mold, and an end effector.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a preform manufacturing apparatus according to the present invention.
  • the preform manufacturing apparatus 10 includes a fixed mold 2, an end effector 1 that presses the reinforcing fiber base material 3 onto the surface of the fixed mold 2, and a control unit 4 that moves the end effector 1.
  • the fixed mold has a surface shape corresponding to a predetermined shape on which the reinforcing fiber base is shaped. That is, the fixed mold has a surface shape corresponding to the shape of the target preform, and when the preform is manufactured using the manufacturing apparatus of the present invention, the reinforcing fiber base is arranged on the fixed mold. Is done.
  • the reinforcing fiber base is shaped by the control unit causing the end effector to press the reinforcing fiber base in a fixed manner. Therefore, the fixed mold needs to have a strength that can sufficiently withstand the pressure contact by the end effector of the reinforcing fiber base, and is sufficiently fixed while the reinforcing fiber base is being shaped. There is a need.
  • the material of the fixed mold is not particularly limited, and examples thereof include metals and chemical wood. Among them, chemical wood is preferable because the material is inexpensive and processing is easy.
  • the fixed mold may be movable by conveyance using a single-axis rail or a conveyance belt. If the fixed mold is movable, after shaping the reinforcing fiber substrate, move the preform before removing the mold, bring in another fixed mold, and load the next reinforcing fiber base.
  • the arrangement and shaping of the material can be performed, and a plurality of preforms may be manufactured continuously by repeating this.
  • the production apparatus of the present invention may be provided with a fixed-type conveying means, and in parallel with the demolding of the obtained preform, to the fixed type of the reinforcing fiber base using another fixed mold. It is preferable to perform the arrangement of the shape or the shape by the end effector, or both. Further, the fixed mold and another fixed mold may have the same or different surface shapes.
  • End effector has a function of deforming the reinforcing fiber substrate by pressing the reinforcing fiber substrate arranged on the fixed mold onto the surface of the fixed mold.
  • the reinforcing fiber base is pressed against the surface of the fixed mold by the moving end effector and deformed, so that it is possible to suppress the occurrence of wrinkles in the resulting preform, fiber meandering and cracking, and in a short time Efficient shaping is possible.
  • the end effector 1 in FIG. 1 includes a press contact holder 9 and a plurality of press contacts 6 held by the press contact holder 9 so that a part of each press contact 6 protrudes from the press contact holder 9.
  • the connection part 12 with the control part connected with the control part 4 is provided.
  • FIG. 2 is a side view showing an example of the form of an end effector constituting a part of the preform manufacturing apparatus of the present invention.
  • a plurality of press contacts 6 held by the press contact holder 9 so that a part of the press contact 6 protrudes from the press contact holder 9 and a connection section 12 for connecting to the control section 4 are provided.
  • At least a part of the press contact 6 is held by the press contact holding portion 9 so that the protruding length can be changed by a reaction force from the fixed mold.
  • protrusion length means the length of the part shown by A in FIG.
  • illustration of press contacts other than the press contacts in the most forward row is omitted.
  • the press contactor 6 has a spring 11, and when a reaction force is received from the fixed mold by contacting the reinforcing fiber base, thus, it is possible to change the protrusion length.
  • the end effector 1 can move along the surface shape of a fixed mold having a three-dimensional shape with unevenness.
  • a mechanism for changing the protrusion length of the press contact As a mechanism for changing the protrusion length of the press contact, a mechanism for changing the protrusion length by a spring as described above, a mechanism for detecting the positional relationship between the press contact and the fixed type using a position sensor, and controlling the protrusion length There is a mechanism for detecting the reaction force applied to the press contact by a force sensor and controlling the protrusion length by air control or electrical control of the position of the press contact. Among these, it is economically preferable to employ a mechanism that changes the protruding length of the press contact by a spring. Examples of the spring include a coil spring and a leaf spring.
  • FIG. 3 is a view seen from the holding direction of the pressure contact, showing an example of the arrangement of the pressure contact in the end effector constituting a part of the preform manufacturing apparatus of the present invention.
  • the arrow in a figure shows the advancing direction of the end effector 1.
  • the end effector 1 is moved in one direction (traveling direction) along the surface shape of the fixed mold 2.
  • the plurality of press contacts 6 are arranged so that all of the moving surfaces projected onto the reinforcing fiber base 3 of the end effector 1 are substantially pressed. That is, several press contacts located in the front row on the side of the end effector traveling direction press-contact the reinforcing fiber base with an interval in the same direction as the direction of travel of the end effector.
  • the press contact members positioned in the rear row as viewed from the traveling direction of the end effector press the reinforcing fiber base so as to fill the above-mentioned interval.
  • the portion where the first row of press contacts could not be pressed due to the spacing between the adjacent press contacts, the rear row press contacts.
  • the tip shape of the press contact 6 is circular, but the tip shape of the press contact is not limited to a circle, and may be a triangle or a polygon such as a quadrangle as shown in FIG. It may be oval. Moreover, it is preferable that the edge of the front end portion of the press contactor is rounded or chamfered so as not to damage the reinforcing fiber base or the sheet.
  • a rotating body such as a cylinder or a sphere may be attached to the tip of the presser. This rotating body may or may not rotate as the end effector moves.
  • the tip shapes of the respective press contacts may all be the same. It is also possible to use several types of press contacts having different tip shapes at the same time. That is, the tip shape of some of the plurality of press contacts may be different from the tip shape of other press contacts. For example, in order to follow the fine irregularities included in the surface shape of the fixed mold, the diameter of the presser at the outer periphery of the end effector is reduced and the pitch is also reduced, and the diameter of the presser at the center of the end effector is increased. In addition, the pitch can be increased.
  • the control unit has a function of moving the end effector.
  • the control unit 4 is connected to the end effector 1 and moves the end effector 1 so that the end effector 1 presses the reinforcing fiber substrate 3 onto the surface of the fixed mold 2. .
  • the reinforcing fiber base is shaped as a preform having a predetermined shape.
  • control unit may have a mechanism for controlling the pressing force of the end effector to the fixed mold in order to improve the accuracy of shaping.
  • the pressure contact force of the end effector to the fixed mold can be controlled by the control unit, but it can also be controlled by adjusting the compression length of the spring used for the pressure contactor or the spring tension. Control may be performed using a plurality of methods.
  • the control unit is arranged on the rear side in the traveling direction of the end effector 1 when the end effector 1 is moved so that the reinforcing fiber base 3 is pressed against the surface of the fixed mold 2. Further, a mechanism for inclining the end effector 1 may be provided so that the protruding length of the press contact 6 becomes smaller.
  • the direction from the left to the right in the drawing is the traveling direction of the end effector 1.
  • the inclination angle of the end effector can be determined by appropriately examining the material of the pressure contactor, the friction coefficient between the pressure contactor and the reinforcing fiber base, the friction coefficient between the pressure contactor and the sheet, the pressure contact force of the end effector, and the like. .
  • a 6-axis robot can be used, but is not limited to this, and in addition to a SCARA robot, a parallel link robot, and a 7-axis robot, a single-axis drive rail or a turntable alone or A combination of a plurality of them can be used.
  • a device that can be used as a control unit it is necessary to consider economic efficiency, accuracy, and suitability for the shape.
  • a 6-axis or 7-axis robot has a three-dimensional shape with irregularities. It is preferable because the end effector can be moved along the shape so that the reinforcing fiber base is pressed against the surface of the stationary mold.
  • the reinforcing fiber base When shaping the reinforcing fiber base, the reinforcing fiber base is softened by heating to a temperature lower than the curing temperature or higher than the softening temperature of the matrix resin composition and the heat-fusible binder constituting the reinforcing fiber base described later. Is preferred.
  • a heating method of the reinforcing fiber base there is a method of heating the reinforcing fiber base in advance before placing it on the fixed mold, or a heating mechanism for heating the reinforcing fiber base to the fixed mold in the production apparatus of the present invention.
  • a method of providing and heating the reinforcing fiber substrate is conceivable.
  • the end effector may include a heating mechanism for heating at least a part of the plurality of press contacts.
  • this mode include a mode in which a heating mechanism for heating the pressure contactor is provided in the pressure contactor holding portion, a mode in which a heating mechanism for heating the pressure contactor itself is provided in the pressure contactor, and the like. be able to. According to these aspects, by heating at least a part of the pressure contactors, it is possible to selectively heat the portion to be pressed in the reinforcing fiber base material.
  • the manufacturing apparatus of this invention may be equipped with the blowing apparatus of the hot air for heating a reinforcement fiber base material.
  • the hot air blowing device may be controlled by a control unit that controls the end effector, or may be controlled by another control mechanism. It is preferable that the hot air blowing device is controlled so as to move in accordance with the movement of the end effector, so that the hot air blowing device can heat the pressed portion of the reinforcing fiber substrate. For example, as shown in FIG. 5, by providing the end effector 1 with a hot air blowing device 7 for heating the reinforcing fiber base 3, the range in which the pressure contactor 6 is pressed can be heated.
  • the manufacturing apparatus of this invention may be equipped with the heat ray irradiation apparatus for heating a reinforcement fiber base material.
  • the heat ray irradiation apparatus may be controlled by a control unit that controls the end effector, or may be controlled by another control mechanism. It is preferable that the heat ray irradiation device is controlled to move with the movement of the end effector, so that the heat ray irradiation device can heat the pressed portion of the reinforcing fiber substrate. For example, by providing the end effector with a heat ray irradiation device for heating the reinforcing fiber base, it is possible to heat the range in which the press contact is performed.
  • the heating method of the reinforcing fiber substrate can be appropriately selected from the above as necessary.
  • the end effector is provided with a hot air blowing device or a heat ray irradiation device, and the reinforcing fiber substrate is used. Is preferable because the heated portion of the reinforcing fiber base can be easily controlled, and only the portion that needs to be softened can be selectively heated when the reinforcing fiber base is shaped.
  • the manufacturing apparatus of the present invention is provided with a tension applying unit for applying tension to the reinforcing fiber base, which includes a gripping device for gripping the reinforcing fiber base and a gripping device control mechanism for controlling the gripping device.
  • a tension applying unit for applying tension to the reinforcing fiber base
  • FIG. 6 illustrates a gripping device 8 that grips the reinforcing fiber base 3 in order to apply tension to the reinforcing fiber base 3 as a part of the tension applying unit. If the reinforcing fiber base material is gripped and shaped while applying tension, the reinforcing fiber base material can be stretched when the matrix resin composition or the heat-fusible binder is softened. It is possible to further suppress wrinkling, fiber meandering and cracking.
  • This tension applying unit may be controlled by a multi-axis robot. It is preferable that the tension to the reinforcing fiber substrate can be controlled so that the tension to the reinforcing fiber substrate during shaping is in an optimal state by gripping the reinforcing fiber substrate at a plurality of positions by a multi-axis robot. Moreover, it is good also as a structure which hold
  • the gripping device 8 is not particularly limited, but various hands used by being attached to a multi-axis robot, for example, an air chuck, a pinching device using a magnet, or the like can be preferably used.
  • the tension applying unit is configured to apply an optimum tension to the reinforcing fiber base even while the reinforcing fiber base is being shaped. You may be able to change the holding position in the reinforcing fiber base of the tension applying portion for applying tension to the reinforcing fiber base.
  • the manufacturing apparatus of the present invention includes a mechanism for supplying a sheet to be described later between the reinforcing fiber base and the end effector, or a mechanism for collecting the sheet disposed between the reinforcing fiber base and the end effector, Or you may provide the mechanism of both of them.
  • these mechanisms may be controlled by a control unit that controls the end effector, or may be controlled by another control mechanism. By controlling these mechanisms to move with the movement of the end effector, the sheet is supplied only to the pressed portion of the reinforcing fiber base and the periphery thereof, or the pressed portion of the reinforcing fiber base is pressed. And the surrounding sheets can be easily collected.
  • the sheet can be easily supplied onto the reinforcing fiber base of the portion to be pressed in accordance with the movement of the end effector.
  • the sheet can be easily recovered from the reinforcing fiber substrate.
  • the sheet When the sheet is supplied only to the portion where the reinforcing fiber base is pressed and the periphery thereof, or when the sheet is recovered, it is not necessary to prepare a sheet having a large area corresponding to the size of the reinforcing fiber base. Therefore, it is preferable. In this case, it is not necessary to supply or collect a sheet having a large area, and it becomes easier to supply and collect the sheet.
  • the preform manufacturing method of the present invention (hereinafter also simply referred to as “manufacturing method”) is to form a reinforcing fiber substrate into a predetermined shape prior to the main molding in order to obtain a fiber reinforced resin molded product having a desired shape.
  • This is a method for shaping, and a preform is produced by shaping a reinforcing fiber substrate into a predetermined shape.
  • a reinforcing fiber base material is placed on a fixed mold having a surface shape corresponding to a predetermined shape on which the reinforcing fiber base material is shaped, and the end effector is moved while moving the end effector. Shaping the reinforcing fiber substrate by pressing the reinforcing fiber substrate onto the surface of the stationary mold.
  • the production method of the present invention can also be performed using the production apparatus of the present invention.
  • the fixed mold, end effector, and the like used in the manufacturing method of the present invention are the same as the fixed mold, end effector, and the like in the manufacturing apparatus of the present invention.
  • the reinforcing fiber base formed into a predetermined shape is placed on a fixed mold having a surface shape corresponding to the predetermined shape.
  • the placement of the reinforcing fiber base on the fixed mold may be performed manually or using a machine such as an automatic conveyance device.
  • a sheet-like prepreg in which reinforcing fibers are impregnated with a matrix resin composition is suitably used.
  • the sheet-like prepreg include a UD prepreg in which reinforcing fibers are aligned in one direction, and a cross prepreg in which reinforcing fibers arranged in a plurality of directions are woven.
  • a UD prepreg is particularly preferable.
  • a preform for compression molding of a prepreg can be manufactured.
  • the thickness of the reinforcing fiber substrate is preferably 0.1 mm to 5.0 mm, more preferably 0.2 mm to 2.0 mm. If the thickness of the reinforcing fiber base is equal to or greater than the lower limit, the thickness is too thin, and it is difficult to maintain the shape of the preform obtained or to crack. Further, if the thickness of the reinforcing fiber base is less than or equal to the above upper limit, the thickness is too thick, making shaping difficult, and suppressing the occurrence of wrinkles, fiber meandering and cracking in the resulting preform. Cheap.
  • the thickness of each prepreg is preferably 0.03 to 1 mm, more preferably 0.1 to 0.5 mm. .
  • the thickness of the reinforcing fiber substrate or prepreg can be measured with an outer micrometer or a paper micrometer.
  • the size of the reinforcing fiber substrate used in the present invention can be exemplified by a sheet-like prepreg having a width of 0.1 to 2 m and a length of 0.1 to 200 m.
  • Examples of the reinforcing fiber constituting the reinforcing fiber substrate used in the present invention include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, high-strength polyester fiber, boron fiber, alumina fiber, silicon nitride fiber, nylon fiber and the like. Among these, carbon fibers are preferable because they are excellent in specific strength and specific elasticity.
  • the content of the reinforcing fiber in the reinforcing fiber base is 50 to 80% by weight, preferably 65 to 75% by weight, based on 100% by weight of the reinforcing fiber base. .
  • thermosetting resin or a thermoplastic resin
  • the resin only a thermosetting resin may be used, only a thermoplastic resin may be used, or both a thermosetting resin and a thermoplastic resin may be used.
  • a thermosetting resin is preferable because of its excellent properties.
  • thermosetting resin examples include unsaturated polyester resin, epoxy resin, vinyl ester resin, phenol resin, epoxy acrylate resin, urethane acrylate resin, phenoxy resin, alkyd resin, urethane resin, maleimide resin, cyanate resin, and the like.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
  • thermoplastic resin examples include polyolefin resins, polyamide resins, polyester resins, polyphenylene sulfide resins, polyether ketone resins, polyether sulfone resins, and aromatic polyamide resins.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
  • the reinforcing fiber substrate may contain various additives such as a curing agent, an internal mold release agent, and a defoaming agent that are compatible with the matrix resin to be used.
  • reinforcing fiber substrate used in the production method of the present invention reinforcing fiber fabrics and non-crimp fabrics, and laminates of these laminates fixed with a heat-fusible binder can also be used.
  • a preform for RTM (resin transfer molding) molding can be manufactured.
  • the reinforcing fiber base disposed on the stationary mold is shaped by being pressed onto the surface of the stationary mold by the moving end effector.
  • the shaping of the reinforcing fiber base is preferably performed in a state where a sheet is disposed between the reinforcing fiber base and the end effector.
  • the end effector moves on the reinforcing fiber base, the orientation of the reinforcing fibers in the reinforcing fiber base may be disturbed or uneven marks may remain on the surface depending on the material and pressure of the press contactor.
  • the reinforcing fiber base 3 is shaped in a state where the sheet 5 is disposed between the reinforcing fiber base 3 and the end effector 1 as shown in FIGS. It is preferable.
  • the material of the sheet is not particularly limited, but a thermoplastic resin film such as polyethylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, or polytetrafluoroethylene is used because it is excellent in flexibility and durability under the shaping conditions of the reinforcing fiber base. It is preferable.
  • a thermoplastic resin film such as polyethylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, or polytetrafluoroethylene is used because it is excellent in flexibility and durability under the shaping conditions of the reinforcing fiber base. It is preferable.
  • the thickness of the sheet varies depending on the sheet material, but is not particularly limited as long as the flexibility of the sheet is obtained, and is, for example, in the range of 15 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the range of 15 ⁇ m to 200 ⁇ m is preferable because it is excellent in suppressing the generation of wrinkles in the preform obtained, the meandering of the fibers, and cracking.
  • the range of 25 ⁇ m to 100 ⁇ m is more preferable because it is possible to achieve both the durability of the sheet.
  • the reinforcing fiber base material can be shaped by making a predetermined pattern of notches into the sheet, which makes it possible to form the reinforcing fiber base material with a more complex shape without being affected by the deformation limit of the sheet.
  • the notch of the predetermined pattern may be a notch pattern that can appropriately open the deformation limit of the sheet, for example, a notch in a direction substantially perpendicular to the extending direction when shaping the reinforcing fiber base material. Accordingly, the sheet can be deformed without suppressing the shaping of the reinforcing fiber base material.
  • the pitch of the cuts varies depending on the hardness of the sheet and the ease of change.
  • the length of the cut is preferably set to a necessary and sufficient length, and the length of the cut can be set by trial and error as appropriate according to the shape of the reinforcing fiber base to be shaped.
  • the sheet may be disposed so as to cover the entire reinforcing fiber base and may be collected after the entire shaping of the reinforcing fiber base is completed.
  • the sheet may be continuously supplied to only the portion to be processed and its periphery, and after the formation of the portion is completed, the sheet at the portion may be continuously collected. As the end effector progresses, the sheet is continuously supplied and continuously recovered, so that it is not necessary to prepare a sheet having substantially the same area as the reinforcing fiber base, and a sheet having a large area is supplied and The complexity of collecting can also be avoided.
  • the sheet can be endlessly processed and circulated.
  • the sheet is processed endlessly and circulates, as shown in FIG. 10, when the end effector 1 presses the reinforcing fiber base 3, the sheet is always between the reinforcing fiber base 3 and the end effector 1.
  • the sheet provided in the end effector is supplied onto the reinforcing fiber base of the pressed part as the end effector moves, and is recovered from the reinforcing fiber base of the pressed part as the end effector moves.
  • the sheet provided in the end effector and processed endless may or may not be sent out along with the movement of the end effector.
  • the endless processed sheet When the endless processed sheet is sent out along with the movement of the end effector, it is an annular sheet at a speed that does not slip between the reinforcing fiber substrate and the sheet from the viewpoint of suppressing generation of wrinkles, fiber meandering and cracking. Is preferably delivered.
  • the endless processed sheet is not sent out along with the movement of the end effector, the feeding of the annular sheet and the shaping of the reinforcing fiber base having a certain area in the unused sent-out sheet part may be repeated. .
  • the step of placing the reinforcing fiber base on the fixed mold by replacing the fixed mold, and using an end effector can be performed at different locations. In this case, productivity can be improved by performing these steps continuously and simultaneously.
  • the fixed mold on which the preform manufactured by the preform manufacturing method of the present invention is moved is moved, and the moved fixed mold is located. It is possible to install another fixed mold and repeat the method for manufacturing a preform of the present invention using the other fixed mold.
  • the fixed mold on which the obtained preform is placed (also referred to as “first fixed mold”) is moved, and the place where the first fixed mold is fixed.
  • a separate fixed mold also referred to as “second fixed mold” is installed in the mold, and the preform placed on the first fixed mold is demolded. Cooling the resulting preform and separating the resulting preform from the first stationary mold.)
  • placing the reinforcing fiber substrate on the second stationary mold, or the second The reinforcing fiber base is formed on the surface of the second fixed mold by pressing the reinforcing fiber base onto the surface of the second fixed mold while the end effector is moved while the reinforcing fiber base is placed on the fixed mold. be able to.
  • the fixed mold is movable by conveyance
  • the first fixed mold and the second fixed mold do not need to be the same fixed mold, and different fixed molds are fixed to the first fixed mold. It can be used as a mold and a second fixed mold, and so-called mixed flow production is possible.
  • Example 1 A prepreg manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (product number: TR350G250S, carbon fiber basis weight: 250 g / m 2 , total basis weight: 373 g / m 2 ) is cut into a predetermined shape, laminated at 0 ° / 90 °, and reinforced fiber base material It was. Using the obtained reinforcing fiber base, the reinforcing fiber base was shaped with the configuration shown in FIG. Here, a fixed mold having the shape shown in FIG. 7 was used. Further, as the sheet, a polyester film (Diafoil (registered trademark) MRF-75) manufactured by Mitsubishi Plastics, Inc.
  • a polyester film Diafoil (registered trademark) MRF-75
  • a high-quality fiber-reinforced resin molded product can be obtained by subjecting the obtained preform to main molding with a high-pressure press.
  • Example 2 A preform was manufactured under the same conditions as in Example 1 using the end effector in which the leaf spring-like press contacts as shown in FIG. 8 were arranged as shown in FIG. As a result, it was possible to obtain a high-quality preform free from wrinkles, free from meandering and cracking of fibers, and having a good appearance.
  • a high-quality fiber-reinforced resin molded product can be obtained by subjecting the obtained preform to main molding with a high-pressure press.
  • a preform having a complicated three-dimensional shape having irregularities or a large curvature is suppressed by suppressing generation of wrinkles, meandering of fibers, and cracking. Can be manufactured to a high quality.

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Abstract

三次元形状のプリフォームの製造に際して、シワの発生や繊維の蛇行、割れを抑制した、高品位なプリフォームを効率的に製造することができるプリフォームの製造装置及びプリフォームの製造方法を提供する。 当該製造装置は、所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するためのプリフォームの製造装置であって、所定の形状に対応する表面形状を有する固定型と、強化繊維基材を固定型の表面上に圧接するエンドエフェクタと、エンドエフェクタを移動させる制御部とを含む。

Description

プリフォームの製造装置、及びプリフォームの製造方法
 本発明は、所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定形状に賦形するためのプリフォームの製造装置、及びプリフォームの製造方法に関する。
 本願は、2016年7月27日に日本に出願された特願2016-146842号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、強化繊維基材、例えば強化繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させてなるシート状のプリプレグを成形型内で加熱、加圧することで、所定形状の繊維強化樹脂成形品を得る技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
 そして、繊維強化樹脂成形品を製造する際、所望の繊維強化樹脂成形品の形状が曲面を含む三次元形状を有するような場合には、シート状の強化繊維基材又はプリプレグを、最終成形品の形状を考慮した所定形状になるように、上記技術により本成形に先立って予め賦形し、プリフォームを製造する技術も知られている(例えば、特許文献2、特許文献3参照。)。
国際公開第04/48435号パンフレット 特開2007-1298号公報 特開2006-7492号公報
 しかし、特に凹凸を有する、あるいは曲率が大きい等の複雑な三次元形状のプリフォームを製造する場合には、強化繊維基材、例えばシート状のプリプレグを賦形する際にシワの発生や繊維の蛇行が生じやすいという問題があった。
 そこで本発明においては、所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るためのプリフォームの製造装置及びプリフォームの製造方法において、強化繊維基材、例えばシート状のプリプレグを賦形する際にシワの発生や繊維の蛇行、割れを抑制して、外観の良好なプリフォームを得ることを目的とする。
 即ち、本発明は以下の態様を有する。
[1]所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するためのプリフォームの製造装置であって、
 前記所定の形状に対応する表面形状を有する固定型と、
 前記強化繊維基材を前記固定型の表面上に圧接するエンドエフェクタと、
 前記エンドエフェクタを移動させる制御部とを含む、プリフォームの製造装置。
[2]前記制御部が、前記エンドエフェクタの固定型への圧接力を制御する機構を有する、[1]に記載のプリフォームの製造装置。
[3]前記エンドエフェクタが、圧接子保持部と、それぞれの圧接子の一部が前記圧接子保持部から突出するように前記圧接子保持部により保持された複数の圧接子とを備え、
 前記複数の圧接子の少なくとも一部が、前記固定型からの反力により突出長が変化できるように前記圧接子保持部に保持されている、[1]又は[2]に記載のプリフォームの製造装置。
[4]前記エンドエフェクタを前記固定型の表面形状に沿って一方向に移動させた際に、前記エンドエフェクタの前記強化繊維基材上に投影される移動面の全てが実質的に圧接されるように前記複数の圧接子が前記エンドエフェクタに配置されている、[3]に記載のプリフォームの製造装置。
[5]前記制御部が、前記エンドエフェクタを移動させる際に、前記エンドエフェクタの進行方向のより後方側に配置された圧接子の前記突出長がより小さくなるように前記エンドエフェクタを傾斜させる機構を有する、[3]又は[4]に記載のプリフォームの製造装置。
[6]前記複数の圧接子のうちの一部の圧接子の先端形状が、他の圧接子の先端形状と異なる形状とされている、[3]~[5]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[7]前記エンドエフェクタが、前記複数の圧接子の少なくとも一部を加熱するための加熱機構を備える、[3]~[6]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[8]前記強化繊維基材を加熱するための熱風の吹き出し装置を備える、[1]~[7]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[9]前記強化繊維基材を加熱するための熱線照射装置を備える、[1]~[7]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[10]前記固定型が、前記強化繊維基材を加熱するための加熱機構を備える、[1]~[9]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[11]前記強化繊維基材を把持して張力を付与するための張力付与部を備える、[1]~[10]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[12]前記張力付与部が、前記強化繊維基材を賦形している間に、前記強化繊維基材における把持位置を変更できる、[11]に記載のプリフォームの製造装置。
[13]前記エンドエフェクタが、前記強化繊維基材と前記エンドエフェクタとの間にシートを供給する機構及び前記強化繊維基材と前記エンドエフェクタとの間に配置されたシートを回収する機構の一方又は両方を備える、[1]~[12]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
[14]所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するためのプリフォームの製造方法であって、
 前記所定の形状に対応する表面形状を有する固定型の上に、前記強化繊維基材を配置し、
 エンドエフェクタを移動させながら、前記エンドエフェクタで前記強化繊維基材を前記固定型の表面上に圧接することによって前記強化繊維基材を賦形することを含む、プリフォームの製造方法。
[15]前記強化繊維基材と前記エンドエフェクタとの間にシートを配置した状態で前記強化繊維基材を賦形する、[14]に記載のプリフォームの製造方法。
[16]前記シートが熱可塑性樹脂フィルムである、[15]に記載のプリフォームの製造方法。
[17]前記シートの厚みが15~200μmの範囲にある、[15]又は[16]に記載のプリフォームの製造方法。
[18]前記シートとして、切れ込みを有するシートを使用する、[15]~[17]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
[19]前記シートがエンドレス加工されている、[15]~[18]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
[20][14]~[19]のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法を利用して複数のプリフォームを連続的に製造する方法であって、
 任意の強化繊維基材を賦形した後、固定型を取り換え、次の強化繊維基材を配置し、賦形する工程を繰り返す、プリフォームの製造方法。
 本発明のプリフォームの製造装置及び本発明のプリフォームの製造方法によれば、特に三次元形状のプリフォームの製造に際して、固定型上に配置された強化繊維基材を均一に圧接することができ、固定型表面に対して略直角方向の強化繊維基材の圧接や、賦形しながらの強化繊維基材への張力付与も適宜可能であるため、シワの発生や繊維の蛇行、割れを抑制した、高品位なプリフォームを効率的に製造することができる。
本発明のプリフォームの製造装置の形態の一例を示す図である。 本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタの形態の一例を示す側面図である。なお、最も前方に位置する列の圧接子以外の圧接子の図示は省略されている。 本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタにおける圧接子の配置の状態の一例を示す、圧接子の保持方向から見た図である。図中の矢印は、エンドエフェクタの進行方向を示す。 本発明のプリフォームの製造装置の形態の一例を示す図である。 本発明のプリフォームの製造装置の形態の一例を示す図である。 本発明のプリフォームの製造装置の形態の一例を示す図である。 本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成する固定型の形態の一例を示す上面図及び側面図である。 本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタに保持される圧接子の形態の一例を示す正面図及び側面図である。 本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタにおける圧接子の配置の状態の一例を示す、圧接子の保持方向から見た図である。図中の矢印は、エンドエフェクタの進行方向を示す。 本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタがエンドレス加工されたシートの供給機構を備える態様の一例を示す図である。
<プリフォームの製造装置>
 本発明のプリフォームの製造装置(以下、単に「製造装置」とも言う。)は、所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するための装置であり、強化繊維基材が所定の形状に賦形されることによりプリフォームが製造される。
 即ち、本発明においてプリフォームとは、所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材が所定の形状に賦形されたものである。
 本発明の製造装置は、強化繊維基材が賦形される所定の形状に対応する表面形状を有する固定型と、強化繊維基材を固定型の表面上に圧接するエンドエフェクタと、エンドエフェクタを移動させる制御部とを含む。
 以下、本発明の製造装置の一態様を図面に沿って説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 図1は、本発明のプリフォームの製造装置の形態の一例を示す図である。
 本形態のプリフォームの製造装置10は、固定型2と、固定型2の表面上に強化繊維基材3を圧接するエンドエフェクタ1と、エンドエフェクタ1を移動させる制御部4とを備える。
(固定型)
 固定型は、強化繊維基材が賦形される所定の形状に対応する表面形状を有する。
 即ち、固定型は目的とするプリフォームの形状に対応する表面形状を有しており、本発明の製造装置を用いてプリフォームを製造する際には、固定型上に強化繊維基材が配置される。
 本発明の製造装置においては、制御部によってエンドエフェクタが固定型に強化繊維基材を圧接させることにより強化繊維基材が賦形される。従って、固定型は、強化繊維基材のエンドエフェクタによる圧接に十分耐えうる強度を有している必要があり、また、強化繊維基材の賦形を行っている間は十分に固定されている必要がある。
 固定型の材質としては、特に限定されず、金属、ケミカルウッド等が挙げられる。中でも、材料が安価であること、及び加工が容易であることから、ケミカルウッドが好ましい。
 なお、固定型は単軸レールや搬送ベルトなどによる搬送により移動可能なものであってもよい。固定型が移動可能なものである場合には、強化繊維基材を賦形した後、得られたプリフォームを脱型する前に移動させ、別の固定型を搬入し、次の強化繊維基材の配置及び賦形を行うことができ、これを繰り返すことにより、複数のプリフォームを連続して製造してもよい。
 この場合、本発明の製造装置は固定型の搬送手段を備えていてもよく、得られたプリフォームの脱型と並行して、別の固定型を用いた、強化繊維基材の固定型への配置若しくはエンドエフェクタによる賦形、又はそれらの両方を行うことが好ましい。また、固定型と別の固定型は、表面形状が同一でも異なっていてもよい。
(エンドエフェクタ)
 エンドエフェクタは、固定型上に配置された強化繊維基材を固定型の表面上に圧接して、強化繊維基材を変形させる機能を有するものである。
 強化繊維基材が、移動するエンドエフェクタによって固定型の表面上に圧接されて変形することにより、得られるプリフォームのシワの発生や繊維の蛇行、割れの抑制が可能となるとともに、短時間での効率的な賦形が可能となる。
 図1におけるエンドエフェクタ1は、圧接子保持部9と、それぞれの圧接子6の一部が圧接子保持部9から突出するように圧接子保持部9に保持された複数の圧接子6と、制御部4と接続する制御部との接続部12を備える。
 図2は、本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタの形態の一例を示す側面図であり、図1におけるエンドエフェクタ1と同様に、圧接子保持部9と、それぞれの圧接子6の一部が圧接子保持部9から突出するように圧接子保持部9に保持された複数の圧接子6と、制御部4と接続する制御部との接続部12を備え、複数の圧接子6の少なくとも一部は、固定型からの反力により突出長が変化できるように圧接子保持部9に保持されている。なお、ここで突出長とは、図2においてAで示した部分の長さを意味する。また、図2においては、最も前方に位置する列の圧接子以外の圧接子の図示は省略されている。
 具体的には、図2において、圧接子6の少なくとも一部はそれぞれバネ11を有しており、強化繊維基材に接触することで固定型からの反力を受けると、その反力に応じて突出長を変化させることが可能となっている。これによってエンドエフェクタ1は、凹凸のある三次元型形状を有する固定型の表面形状に沿った動きをすることが可能となる。
 圧接子の突出長を変化させる機構としては、上記のようにバネにより突出長を変化させる機構、位置センサーを用いて圧接子と固定型の位置関係を検出して、その突出長を制御する機構、力センサーにより圧接子にかかる反力を検出して、圧接子の位置をエアー制御若しくは電気制御して突出長を制御する機構が挙げられる。
 中でも、バネにより圧接子の突出長を変化させる機構を採用することが、経済的に優れており好ましい。バネとしては、コイルバネや板バネを挙げることができる。
 図3は、本発明のプリフォームの製造装置の一部を構成するエンドエフェクタにおける圧接子の配置の状態の一例を示す、圧接子の保持方向から見た図である。なお、図中の矢印はエンドエフェクタ1の進行方向を示す。
 隣り合う圧接子6の間には間隔が空いており、圧接子が固定型を圧接する面は斑になるが、エンドエフェクタ1を固定型2の表面形状に沿って一方向(進行方向)に移動させた場合には、エンドエフェクタ1の強化繊維基材3上に投影される移動面の全てが実質的に圧接されるように、複数の圧接子6が配置されている。
 即ち、エンドエフェクタの進行方向側の最前列に位置するいくつかの圧接子が、エンドエフェクタの進行方向と同じ方向に間隔を空けて強化繊維基材を圧接する。次いで、エンドエフェクタの進行方向から見たそれより後方の列に位置する圧接子が、上記の間隔を埋めるように強化繊維基材を圧接する。つまり、最前列の圧接子が隣り合う圧接子同士の間隔により圧接できなかった部分を、それより後列の圧接子が圧接する。複数の圧接子がこのようにエンドエフェクタに配置されることによって、エンドエフェクタの通過後には、上記の間隔が残されることなく、エンドエフェクタが通過した部分の強化繊維基材全体が圧接される。
 これによって、得られるプリフォームのシワの発生や繊維の蛇行、割れのさらなる抑制が可能となる。
 図3では、圧接子6の先端形状が円形となっているが、圧接子の先端形状は円形に限定されるわけではなく、三角形や図9に示すような四角形などの多角形であってもよく、楕円でもよい。また、圧接子の先端部分の縁が強化繊維基材やシートを傷つけないように丸みを帯びていたり、面取りがなされていたりすると好ましい。
 移動するエンドエフェクタによって、強化繊維基材を圧接子が圧接することにより強化繊維基材を変形させるに際して、圧接子は図2に示すように、単なる棒状のものであって、強化繊維基材上を圧接子が滑る態様でもよいが、圧接子の先端に、例えば円柱体や球体等の回転体が取り付けられていてもよい。この回転体は、エンドエフェクタの移動に伴って回転してもよく、回転しなくてもよい。
 しかし、回転体が抵抗なく回転すると圧接子と強化繊維基材との接触部分で充分な滑りが発生せず、強化繊維基材表面のシワを伸ばしにくくなる。従って、圧接子の先端に回転体が取り付けられる場合には、回転体の回転に適度な抵抗をつけることにより、エンドエフェクタが固定型の表面形状に沿って移動する際に、圧接子と強化繊維基材との接触部分で充分な滑りを発生させることで強化繊維基材表面のシワを伸ばしやすくしてもよい。
 それぞれの圧接子の先端形状は全てが同一の形状であってもよい。また、いくつかの種類の異なる先端形状を有する圧接子を同時に使用することもできる。即ち、複数の圧接子のうちの一部の圧接子の先端形状は、他の圧接子の先端形状と異なる形状とされていてもよい。
 例えば、固定型の表面形状に含まれる細かい凹凸部に追従させるため、エンドエフェクタの外周部の圧接子の径を小さくするとともにそのピッチも小さくし、エンドエフェクタの中央部の圧接子の径を大きくするとともにそのピッチを大きくすることができる。
(制御部)
 制御部は、エンドエフェクタを移動させる機能を有する。図1におけるプリフォームの製造装置において、制御部4はエンドエフェクタ1に接続されて、エンドエフェクタ1が強化繊維基材3を固定型2の表面上に圧接するように、エンドエフェクタ1を移動させる。
 これにより、強化繊維基材は所定の形状のプリフォームとして賦形される。
 また、制御部は、賦形の精度を向上させるために、エンドエフェクタの固定型への圧接力を制御する機構を有していてもよい。
 なお、エンドエフェクタの固定型への圧接力は制御部によって制御することができるが、圧接子に使用するバネの圧縮長やバネ張力の調整等によっても制御することができ、いずれかの方法を用いて制御しても、複数の方法を併用して制御してもよい。
 制御部は、図4に示すように、強化繊維基材3が固定型2の表面上に圧接するようにエンドエフェクタ1を移動させる際に、エンドエフェクタ1の進行方向のより後方側に配置された圧接子6の突出長がより小さくなるようにエンドエフェクタ1を傾斜させる機構を有していてもよい。なお、図4においては、図面左から右への方向が、エンドエフェクタ1の進行方向である。
 これにより、エンドエフェクタが移動する際に、固定型を圧接する反力と摩擦抵抗との合力を圧接子の軸方向にかけることが可能となり、圧接子の突出長をスムーズに変化させることができる。そのため、得られるプリフォームの表面の平滑性をより高めることができ、さらに、圧接子の曲げ剛性を一般的なレベルより高める必要がなくなるため、装置のコスト面にも優れる。
 エンドエフェクタの傾斜角度は、圧接子の材質、圧接子と強化繊維基材との摩擦係数、圧接子とシートとの摩擦係数、エンドエフェクタの圧接力等により、適宜検討して決定することができる。
 制御部としては、例えば、6軸ロボットを用いることができるが、これに限定されるものではなく、スカラロボット、パラレルリンクロボット、7軸ロボットの他、単軸駆動レールや回転台を単体であるいは複数本組合せたものを使用することができる。
 制御部として使用できる装置の選定にあたっては、経済性、精度、形状に対する適合性を考慮する必要があるが、中でも6軸あるいは7軸ロボットが、凹凸のある三次元型形状を有する固定型の表面形状に沿って、強化繊維基材が固定型の表面上に圧接するようにエンドエフェクタを移動させることができるので好ましい。
(その他の構成)
 強化繊維基材を賦形する際には、後述する強化繊維基材を構成するマトリックス樹脂組成物や熱融着性バインダーの硬化温度以下又は軟化温度以上に加熱して強化繊維基材を軟化させるのが好ましい。
 強化繊維基材の加熱方法としては、固定型上に配置する前に強化繊維基材をあらかじめ加熱する方法や、本発明の製造装置における固定型に強化繊維基材を加熱するための加熱機構を設けて強化繊維基材を加熱する方法が考えられる。
 また、本発明の製造装置において、複数の圧接子の少なくとも一部を加熱するための加熱機構をエンドエフェクタが備えていてもよい。この態様としては、圧接子保持部に圧接子を加熱するための加熱機構が設けられている態様、圧接子の内部に圧接子自身を加熱するための加熱機構が設けられている態様等を挙げることができる。これらの態様によれば、少なくとも一部の圧接子が加熱されることにより、強化繊維基材のうち圧接される部分を選択に加熱することができる。
 また、本発明の製造装置は、強化繊維基材を加熱するための熱風の吹き出し装置を備えていてもよい。
 熱風の吹き出し装置は、エンドエフェクタを制御する制御部によって制御されてもよいし、他の制御機構によって制御されてもよい。熱風の吹き出し装置がエンドエフェクタの移動に伴って移動するように制御されることにより、熱風の吹き出し装置が強化繊維基材の圧接される部分を加熱することができるため好ましい。例えば、図5に示すように、強化繊維基材3を加熱するための熱風の吹き出し装置7をエンドエフェクタ1に設けることで、圧接子6で圧接する範囲を加熱することができる。
 また、本発明の製造装置は、強化繊維基材を加熱するための熱線照射装置を備えていてもよい。
 熱線照射装置は、エンドエフェクタを制御する制御部によって制御されてもよいし、他の制御機構によって制御されてもよい。熱線照射装置がエンドエフェクタの移動に伴って移動するように制御されることにより、熱線照射装置が強化繊維基材の圧接される部分を加熱することができるため好ましい。例えば、強化繊維基材を加熱するための熱線照射装置をエンドエフェクタに設けることで、圧接子で圧接する範囲を加熱することができる。
 強化繊維基材の加熱方法は、上記の中から必要に応じて適宜選択することができるが、中でも本発明の製造装置において、エンドエフェクタに熱風吹き出し装置又は熱線照射装置を設けて強化繊維基材を加熱する方法が、強化繊維基材の加熱部分を容易に制御することができ、強化繊維基材の賦形に際して軟化が必要な部分のみを選択的に加熱することができるため好ましい。
 また、本発明の製造装置には、強化繊維基材を把持する把持装置と、把持装置を制御する把持装置制御機構からなる、強化繊維基材に張力を付与するための張力付与部を設けることができる。例えば、図6には、張力付与部の一部として、強化繊維基材3に張力を付与するために強化繊維基材3を把持する把持装置8が図示されている。
 強化繊維基材を把持して張力を加えながら賦形を行うと、上述のマトリックス樹脂組成物や熱融着性バインダーの軟化時に、強化繊維基材を伸長させることができるので、得られるプリフォームのシワの発生や繊維の蛇行、割れのさらなる抑制が可能となる。
 この張力付与部は、多軸ロボットにより制御されてもよい。多軸ロボットにより強化繊維基材を複数個所把持することで、賦形中の強化繊維基材への張力が最適な状態となるように、強化繊維基材への張力を制御することができ好ましい。また、強化繊維基材の所定の方向に所定の張力がかかるように、紐やワイヤー等で強化繊維基材を把持して引っ張る構成としてもよい。
 把持装置8としては、特に限定されないが、多軸ロボットに取り付けて使用される各種ハンド、例えばエアチャックの他、マグネットを利用した挟み込み装置等が好ましく使用できる。
 また、張力付与部は、エンドエフェクタと強化繊維基材の位置関係に応じて、強化繊維基材を賦形している間であっても、強化繊維基材に最適な張力がかかるように、強化繊維基材に張力を付与するための張力付与部の強化繊維基材における把持位置を変更できるようになっていてもよい。
 また、本発明の製造装置は、強化繊維基材とエンドエフェクタとの間に、後述するシートを供給する機構、若しくは強化繊維基材とエンドエフェクタとの間に配置されたシートを回収する機構、又はそれら両方の機構を備えていてもよい。
 なお、これらの機構は、エンドエフェクタを制御する制御部によって制御されてもよいし、他の制御機構によって制御されてもよい。これらの機構がエンドエフェクタの移動に伴って移動するように制御されることにより、強化繊維基材の圧接される部分とその周辺のみにシートを供給したり、強化繊維基材が圧接された部分とその周辺のシートを回収したりすることが容易にできる。
 例えば、これらの機構をエンドエフェクタに設けることで、エンドエフェクタの移動に伴い、圧接される部分の強化繊維基材上にシートが容易に供給でき、エンドエフェクタの移動に伴い、圧接された部分の強化繊維基材上からシートが容易に回収できる。
 強化繊維基材が圧接される部分とその周辺のみにシートを供給したり、そのシートを回収したりする場合、強化繊維基材の大きさに応じた大きな面積を有するシートを用意する必要がなくなるため好ましい。この場合、大きな面積を有するシートを供給したり回収したりする必要もなく、シートの供給や回収がより容易になる。
<プリフォームの製造方法>
 本発明のプリフォームの製造方法(以下、単に「製造方法」とも言う。)は、所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するための方法であり、強化繊維基材が所定の形状に賦形されることによりプリフォームが製造される。
 本発明の製造方法は、強化繊維基材が賦形される所定の形状に対応する表面形状を有する固定型の上に、強化繊維基材を配置し、エンドエフェクタを移動させながら、エンドエフェクタで強化繊維基材を固定型の表面上に圧接することによって強化繊維基材を賦形することを含む。
 本発明の製造方法は、本発明の製造装置を用いて行うこともできる。また、本発明の製造方法に用いられる、固定型やエンドエフェクタ等は、本発明の製造装置における固定型やエンドエフェクタ等と同様である。
(固定型への強化繊維基材の配置)
 本発明の製造方法において、所定の形状に賦形される強化繊維基材は、当該所定の形状に対応する表面形状を有する固定型の上に配置される。
 強化繊維基材の固定型への配置は、人手によって行われてもよく、自動搬送装置等の機械を用いて行ってもよい。
[強化繊維基材]
 本発明の製造方法に用いられる強化繊維基材としては、強化繊維にマトリックス樹脂組成物が含浸されたシート状のプリプレグが好適に用いられる。
 シート状のプリプレグとしては、強化繊維が一方向に引き揃えられたUDプリプレグ、複数方向に配列した強化繊維が製織されたクロスプリプレグが挙げられ、特に、UDプリプレグが好適である。また、UDプリプレグを繊維方向が異なるように複数枚積層したものを用いるのがより好ましい。
 この場合、本発明の製造方法によれば、プリプレグの圧縮成形用のプリフォームを製造することができる。
 強化繊維基材の厚みは、0.1mm~5.0mmであることが好ましく、0.2mm~2.0mmがより好ましい。強化繊維基材の厚みが前記下限値以上であれば、その厚みが薄すぎて、得られるプリフォームの形状保持が困難となったり、割れたりしにくい。また、強化繊維基材の厚みが前記上限値以下であれば、その厚みが厚すぎて、賦形が困難となり、得られるプリフォームにシワや繊維の蛇行、割れが発生しやすくなることを抑えやすい。
 また、プリプレグを繊維方向が異なるように複数枚積層したものを用いる場合、それぞれのプリプレグの厚みとして、0.03~1mmであることが好ましく、0.1~0.5mmであることがより好ましい。
 強化繊維基材若しくはプリプレグの厚みは、外側マイクロメーターやペーパマイクロメーターによって測定することができる。
 また、本発明に用いられる強化繊維基材の大きさとしては、幅が0.1~2m、長さが0.1~200mであるシート状のプリプレグを例示することができる。
 本発明に用いられる強化繊維基材を構成する強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、高強度ポリエステル繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維、ナイロン繊維などが挙げられる。これらの中でも、比強度及び比弾性に優れることから、炭素繊維が好ましい。
 本発明の一つの態様として、強化繊維基材中の強化繊維の含有量は、強化繊維基材の100質量%のうち、50~80質量%であり、65~75質量%であることが好ましい。
 また、本発明に用いられる強化繊維基材を構成するマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができる。樹脂としては、熱硬化性樹脂のみを用いてもよく、熱可塑性樹脂のみを用いてもよく、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の両方を用いてもよいが、得られるプリフォームの外観や生産性に優れることから、熱硬化性樹脂が好ましい。
 熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。
 熱硬化性樹脂としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。
 熱可塑性樹脂としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 なお、強化繊維基材は、使用するマトリックス樹脂に適合する硬化剤、内部離型剤、脱泡剤等の各種添加剤を含んでもよい。
 本発明の製造方法に用いられる強化繊維基材としては、強化繊維のファブリック及びノンクリンプファブリック、並びに、これらの積層物を熱融着性バインダーにて層間を固定したものを用いることもできる。
 この場合、本発明の製造方法によれば、RTM(レジントランスファーモールディング)成形用のプリフォームを製造することができる。
(エンドエフェクタを用いた強化繊維基材の賦形)
 本発明の製造方法において、固定型の上に配置された強化繊維基材は、移動するエンドエフェクタによって固定型の表面上に圧接されて賦形される。
 強化繊維基材の賦形は、強化繊維基材とエンドエフェクタとの間にシートを配置した状態で行われることが好ましい。
 強化繊維基材上をエンドエフェクタが移動すると、圧接子の材質や圧接力によっては、強化繊維基材中の強化繊維の配向が乱れたり、その表面に凹凸状の跡が残ったりする不具合が発生することがある。これらの不具合を抑制するため、図1、図5、図6に示すように、強化繊維基材3とエンドエフェクタ1との間にシート5を配置した状態で強化繊維基材3を賦形することが好ましい。
[シート]
 シートの材質は特に限定されないが、強化繊維基材の賦形条件下における柔軟性と耐久性に優れる点から、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱可塑性樹脂フィルムを用いることが好ましい。
 シートの厚みは、シート材質によって異なるが、シートの柔軟性が得られる範囲であれば特に限定されず、例えば、15μm~200μmの範囲である。一般的な熱可塑性樹脂フィルムであれば、15μm~200μmの範囲とするのが、得られるプリフォームのシワの発生や繊維の蛇行、割れの抑制に優れ、好ましい。また、25μm~100μmの範囲とするのが、シートの耐久性との両立が可能となるため、さらに好ましい。
 さらに、シートに所定のパターンの切れ込みを入れて強化繊維基材の賦形を行うこともでき、これによって、シートの変形限界に影響されることなく、より複雑な形状の強化繊維基材の賦形への適用が可能となる。
 所定のパターンの切れ込みとしては、シートの変形限界を適度に開放できる切れ込みパターンであればよく、例えば、強化繊維基材を賦形する際の伸長方向に対して略垂直な方向の切れ込みを挙げることができ、これにより強化繊維基材の賦形を抑制することなくシートが変形可能となる。
 切れ込みのピッチは、シートの硬さや変更のしやすさによる異なる。即ち、シートが柔らかく、変形し易ければピッチを大きくし、シートが硬く、変形しにくければピッチを小さくすることが好ましい。不必要に切れ込みを長くすると、シート間の距離が大きく開きやすくなり、強化繊維基材とエンドエフェクタがシートを介さずに直接接触する可能性が高くなる。従って、切れ込みの長さは必要十分な長さにすることが好ましく、賦形する強化繊維基材の形状に応じて、適宜試行錯誤することで切れ込みの長さを設定することができる。
 シートは、強化繊維基材の全体を覆うように配置され、強化繊維基材の全体の賦形が完了した後に回収されてもよいが、エンドエフェクタの進行に伴って、強化繊維基材の圧接される部分とその周辺のみに部分的にシートを連続的に供給し、その箇所の賦形が完了した後、その箇所のシートを連続的に回収してもよい。
 エンドエフェクタの進行に伴ってシートを連続的に供給し、連続的に回収することにより、強化繊維基材と略同一の面積を有するシートを用意する必要がなくなり、大きな面積を有するシートを供給及び回収する煩雑さも回避することができる。
 また、シートはエンドレス加工され、循環する構造とすることもできる。シートがエンドレス加工され、循環する構造の一例としては、図10に示したように、強化繊維基材3をエンドエフェクタ1が圧接する際に、常に強化繊維基材3とエンドエフェクタ1との間にシートが配置されるように、環状に加工されたシート5が、複数の圧接子6を覆うようにエンドエフェクタ1に備えられた態様を挙げることができる。
 エンドエフェクタに備えられたシートは、エンドエフェクタの移動に伴い、圧接される部分の強化繊維基材上に供給され、エンドエフェクタの移動に伴い、圧接された部分の強化繊維基材上から回収される。
 エンドエフェクタに備えられ、エンドレス加工されたシートは、エンドエフェクタの移動に伴って送り出されてもよいし、送り出されなくてもよい。
 エンドレス加工されたシートがエンドエフェクタの移動に伴って送り出される場合、シワの発生や繊維の蛇行、割れを抑制する観点から、強化繊維基材とシートとの間に滑りがない速度で環状のシートが送り出されることが好ましい。
 エンドレス加工されたシートがエンドエフェクタの移動に伴って送り出されない場合、環状のシートの送り出し、及び未使用の送り出されたシート部分での一定面積の強化繊維基材の賦形を繰り返してもよい。
(その他の態様)
 なお、固定型が単軸レールや搬送ベルトなどによる搬送により移動可能なものである場合には、固定型を取り替えることにより、固定型に強化繊維基材を配置する工程、及びエンドエフェクタを用いて強化繊維基材を賦形する工程を含む本発明のプリフォームの製造方法と、それに続く、得られたプリフォームの脱型工程を、場所を変えて行うことが可能となる。この場合、これらの工程を連続的に同時進行で行うことにより生産性の向上を図ることができる。
 たとえば、複数のプリフォームを連続的に製造する場合には、本発明のプリフォームの製造方法により製造されたプリフォームが載置された固定型を移動させ、移動させた固定型があった場所に別の固定型を設置し、その別の固定型を用いて本発明のプリフォームの製造方法を繰り返すことができる。
 即ち、本発明の製造方法に続いて、得られたプリフォームが載置された固定型(「第一の固定型」とも言う。)を移動させ、第一の固定型が固定されていた場所に別の固定型(「第二の固定型」とも言う。)を設置し、第一の固定型に載置されたプリフォームを脱型する(脱型には、第一の固定型の移動、得られたプリフォームの冷却、及び得られたプリフォームの第一の固定型からの分離を含む。)と同時に、第二の固定型の上に強化繊維基材を配置し、若しくは第二の固定型の上に強化繊維基材を配置し、エンドエフェクタを移動させながら、エンドエフェクタで強化繊維基材を第二の固定型の表面上に圧接することによって強化繊維基材を賦形することができる。
 また、固定型が搬送により移動可能なものであれば、上記の第一の固定型と第二の固定型は同一形状の固定型である必要がなく、異なる形状の固定型を第一の固定型及び第二の固定型として用いることが可能となり、いわゆる混流生産が可能となる。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
(実施例1)
 三菱ケミカル社製プリプレグ(品番:TR350G250S、炭素繊維目付:250g/m、トータル目付:373g/m)を所定の形状にパターンカットし、0°/90°の積層を行い、強化繊維基材とした。
 得られた強化繊維基材を用いて、図6に記載の構成にて強化繊維基材の賦形を行った。
 ここで、固定型としては、図7に記載の形状のものを用いた。また、シートとしては、三菱樹脂社製ポリエステルフィルム(ダイアホイル(登録商標)MRF-75)を用い、図7の固定型の上部の曲率部分に配置されるシート部分に、シートの右側の端部から固定型の上部の曲率部分を超えるように、20mmピッチの切れ込みを入れて配置した。
 制御部としてYASKAWA社製6軸ロボット(MORTMAN-20)を用い、エンドエフェクタと熱風発生機からダクトを繋げた熱風発生口を連動させ、圧接子が固定型の表面形状に沿って圧接しながら移動するように製造装置を制御し、強化繊維基材(パターンカットしたプリプレグ)を賦形してプリフォームを製造した。この時に把持装置にて強化繊維基材の端部を保持することで、固定型の表面形状に沿う方向に張力を掛けられる状態として、エンドエフェクタの動きに連動させて把持装置の把持位置を変更して強化繊維基材に張力を掛けた。
 この結果、シワがなく、繊維の蛇行や割れのない、外観が良好な、高品位なプリフォームを得ることができた。得られたプリフォームを高圧プレス機で本成形することにより、高品位な繊維強化樹脂成形品が得られる。
(実施例2)
 図8に記載したような板バネ状の圧接子を、図9に記載したように配列したエンドエフェクタを用いて、実施例1と同様の条件でプリフォームを製造した。
 この結果、シワがなく、繊維の蛇行や割れのない、外観が良好な、高品位なプリフォームを得ることができた。得られたプリフォームを高圧プレス機で本成形することにより、高品位な繊維強化樹脂成形品が得られる。
 本発明の製造装置及び本発明の製造方法によれば、凹凸を有する、あるいは曲率が大きい等の複雑な三次元形状のプリフォームを、シワの発生や繊維の蛇行、割れを抑制して、高品位に製造することができる。
1:エンドエフェクタ
10:製造装置
11:バネ
12:制御部との接続部
2:固定型
3:強化繊維基材
4:制御部
5:シート
6:圧接子
7:熱風吹き出し装置
8:把持装置
9:圧接子保持部
A:(圧接子の)突出長

Claims (20)

  1.  所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するためのプリフォームの製造装置であって、
     前記所定の形状に対応する表面形状を有する固定型と、
     前記強化繊維基材を前記固定型の表面上に圧接するエンドエフェクタと、
     前記エンドエフェクタを移動させる制御部とを含む、プリフォームの製造装置。
  2.  前記制御部が、前記エンドエフェクタの固定型への圧接力を制御する機構を有する、請求項1に記載のプリフォームの製造装置。
  3.  前記エンドエフェクタが、圧接子保持部と、それぞれの圧接子の一部が前記圧接子保持部から突出するように前記圧接子保持部により保持された複数の圧接子とを備え、
     前記複数の圧接子の少なくとも一部が、前記固定型からの反力により突出長が変化できるように前記圧接子保持部に保持されている、請求項1又は2に記載のプリフォームの製造装置。
  4.  前記エンドエフェクタを前記固定型の表面形状に沿って一方向に移動させた際に、前記エンドエフェクタの前記強化繊維基材上に投影される移動面の全てが実質的に圧接されるように前記複数の圧接子が前記エンドエフェクタに配置されている、請求項3に記載のプリフォームの製造装置。
  5.  前記制御部が、前記エンドエフェクタを移動させる際に、前記エンドエフェクタの進行方向のより後方側に配置された圧接子の前記突出長がより小さくなるように前記エンドエフェクタを傾斜させる機構を有する、請求項3又は4に記載のプリフォームの製造装置。
  6.  前記複数の圧接子のうちの一部の圧接子の先端形状が、他の圧接子の先端形状と異なる形状とされている、請求項3~5のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  7.  前記エンドエフェクタが、前記複数の圧接子の少なくとも一部を加熱するための加熱機構を備える、請求項3~6のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  8.  前記強化繊維基材を加熱するための熱風の吹き出し装置を備える、請求項1~7のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  9.  前記強化繊維基材を加熱するための熱線照射装置を備える、請求項1~7のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  10.  前記固定型が、前記強化繊維基材を加熱するための加熱機構を備える、請求項1~9のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  11.  前記強化繊維基材を把持して張力を付与するための張力付与部を備える、請求項1~10のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  12.  前記張力付与部が、前記強化繊維基材を賦形している間に、前記強化繊維基材における把持位置を変更できる、請求項11に記載のプリフォームの製造装置。
  13.  前記エンドエフェクタが、前記強化繊維基材と前記エンドエフェクタとの間にシートを供給する機構及び前記強化繊維基材と前記エンドエフェクタとの間に配置されたシートを回収する機構の一方又は両方を備える、請求項1~12のいずれか一項に記載のプリフォームの製造装置。
  14.  所望の形状の繊維強化樹脂成形品を得るべくその本成形に先立って、強化繊維基材を所定の形状に賦形するためのプリフォームの製造方法であって、
     前記所定の形状に対応する表面形状を有する固定型の上に、前記強化繊維基材を配置し、
     エンドエフェクタを移動させながら、前記エンドエフェクタで前記強化繊維基材を前記固定型の表面上に圧接することによって前記強化繊維基材を賦形することを含む、プリフォームの製造方法。
  15.  前記強化繊維基材と前記エンドエフェクタとの間にシートを配置した状態で前記強化繊維基材を賦形する、請求項14に記載のプリフォームの製造方法。
  16.  前記シートが熱可塑性樹脂フィルムである、請求項15に記載のプリフォームの製造方法。
  17.  前記シートの厚みが15~200μmの範囲にある、請求項15又は16に記載のプリフォームの製造方法。
  18.  前記シートとして、切れ込みを有するシートを使用する、請求項15~17のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
  19.  前記シートがエンドレス加工されている、請求項15~18のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
  20.  請求項14~19のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法を利用して複数のプリフォームを連続的に製造する方法であって、
     任意の強化繊維基材を賦形した後、固定型を取り換え、次の強化繊維基材を配置し、賦形する工程を繰り返す、プリフォームの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019188417A1 (ja) * 2018-03-27 2019-10-03 三菱ケミカル株式会社 プリフォームの製造方法及びプリフォームの製造装置
JP2020147035A (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
WO2020184237A1 (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP2020163598A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004048435A1 (ja) 2002-11-28 2004-06-10 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. プリプレグ用エポキシ樹脂、プリプレグ、繊維強化複合材料およびこれらの製造方法
JP2004237535A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法および製造装置
JP2006007492A (ja) 2004-06-23 2006-01-12 Toyota Motor Corp Frp製プリフォームの製造方法
JP2006188791A (ja) * 2005-01-06 2006-07-20 Nissan Motor Co Ltd プリフォームの製造方法、この製造方法に用いられる繊維基材及びプリフォーム製造装置
JP2006335049A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材シート加工装置、複合構造材の形成方法
JP2007001298A (ja) 2005-05-23 2007-01-11 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法およびプリフォームの製造装置
JP2011110899A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd プリフォームの製造装置及び製造方法
JP2013525140A (ja) * 2010-04-16 2013-06-20 コンポジテンス ゲーエムベーハー ノンクリンプ織物の製造装置および製造方法
JP2016146842A (ja) 2016-03-29 2016-08-18 キリンホールディングス株式会社 ユーデスモールを有効成分とする自律神経調節用組成物及び飲料

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040102136A1 (en) * 2002-11-21 2004-05-27 Wood Jeffrey H. Spring-loaded contour following end effectors for lapping/polishing
CN1944527A (zh) * 2002-11-28 2007-04-11 三菱丽阳株式会社 预浸料用环氧树脂、预浸料、纤维增强复合材料及其制造方法
DK2362825T3 (en) * 2008-11-12 2017-07-10 Lm Wp Patent Holding As A METHOD OF LAYING A LAYER OF FIBER MATERIAL AND THE RELATED APPARATUS
FR2950285A1 (fr) * 2009-09-21 2011-03-25 Airbus Operations Sas Dispositif de drapage automatise
DE102010030009A1 (de) * 2010-06-14 2011-12-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Umformwerkzeug zum Herstellen eines Faserverbund-Vorformlings
CN102514334A (zh) * 2011-11-21 2012-06-27 成都彩虹环保科技有限公司 多向纤维复合材料及其制造设备
DE102012219267A1 (de) * 2012-10-22 2014-04-24 Wobben Properties Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Vorformlingen zum Herstellen eines Rotorblattes
US10828846B2 (en) * 2013-01-07 2020-11-10 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating contoured laminate structures
JP2015093425A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 日立化成株式会社 成形品の製造方法
KR20160140618A (ko) * 2014-04-02 2016-12-07 마그나 인터내셔널 인코포레이티드 아암 말단 툴링

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004048435A1 (ja) 2002-11-28 2004-06-10 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. プリプレグ用エポキシ樹脂、プリプレグ、繊維強化複合材料およびこれらの製造方法
JP2004237535A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法および製造装置
JP2006007492A (ja) 2004-06-23 2006-01-12 Toyota Motor Corp Frp製プリフォームの製造方法
JP2006188791A (ja) * 2005-01-06 2006-07-20 Nissan Motor Co Ltd プリフォームの製造方法、この製造方法に用いられる繊維基材及びプリフォーム製造装置
JP2007001298A (ja) 2005-05-23 2007-01-11 Toray Ind Inc プリフォームの製造方法およびプリフォームの製造装置
JP2006335049A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合材シート加工装置、複合構造材の形成方法
JP2011110899A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd プリフォームの製造装置及び製造方法
JP2013525140A (ja) * 2010-04-16 2013-06-20 コンポジテンス ゲーエムベーハー ノンクリンプ織物の製造装置および製造方法
JP2016146842A (ja) 2016-03-29 2016-08-18 キリンホールディングス株式会社 ユーデスモールを有効成分とする自律神経調節用組成物及び飲料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3492248A4

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019188417A1 (ja) * 2018-03-27 2019-10-03 三菱ケミカル株式会社 プリフォームの製造方法及びプリフォームの製造装置
JPWO2019188417A1 (ja) * 2018-03-27 2020-04-30 三菱ケミカル株式会社 プリフォームの製造方法及びプリフォームの製造装置
JP2020147035A (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
WO2020184237A1 (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP7398982B2 (ja) 2019-03-08 2023-12-15 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP2020163598A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP7163234B2 (ja) 2019-03-28 2022-10-31 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法

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