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JPS6227142B2 - - Google Patents
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JPS6227142B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6227142B2
JPS6227142B2 JP55150037A JP15003780A JPS6227142B2 JP S6227142 B2 JPS6227142 B2 JP S6227142B2 JP 55150037 A JP55150037 A JP 55150037A JP 15003780 A JP15003780 A JP 15003780A JP S6227142 B2 JPS6227142 B2 JP S6227142B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fibers
fiber
prepreg
composite material
prepreg sheets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55150037A
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English (en)
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JPS5774117A (en
Inventor
Akimitsu Ookura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan filed Critical Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Publication of JPS6227142B2 publication Critical patent/JPS6227142B2/ja
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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、均一に展開された繊維にプラズマ溶
射してプリプレグシートを製造し、このプリプレ
グシートと同様な工程で製造される適数個のプリ
プレグシートを積層して加熱、加圧して製造する
繊維強化材の製造方法に関する。
従来のこの種の方法として、マトリツクス材料
をイオン化し、蒸着するイオンプレーテング法に
よるプリプレグシートを製造しこれを適当数積層
してホツトプレスにより成型する方法があるが、
マトリツクス材料を気化し、イオン化して繊維表
面にコーテングするために真空中で実施しなけれ
ばならず連続的に製造しようとする場合に極めて
不利である。仮に真空中でイオンプレーテングと
ホツトプレスを連続的に実施しようとすると大設
備が必要となるのとイオンプレーテング速度とホ
ツトプレス速度の制御が極めて困難で連続化は不
可能であるためバツチシステムを採用しているの
でコスト高の大きな原因となる。
また、連続製造が可能な方法として、溶体浸透
法、押し出し法、引抜き法等、各種の方法が試み
られているが、マトリツクスを金属溶湯として利
用する場合、例えば炭素繊維は必然的にマトリツ
クス金属の溶融温度迄昇温し、その表面に金属炭
化物が生ずるのを防ぐことが出来なかつた。この
金属炭化物はもろく、応力が作用した場合に炭素
繊維と金属マトリツクスとの密着を破壊し、複合
材料の強度低下の原因となつていた。その上、マ
トリツクスの固化の時点で強化繊維の分布を直接
に制御することが出来ず、複合材中への繊維の均
一分散の点からも問題があつたものである。
本発明は、上記の欠点を解決したもので、まず
本発明の方法に使用する装置について図面で説明
する。
多数の炭素繊維、ボロン繊維、硝子繊維等の複
合材強化用の長繊維からなる繊維束1を巻取つた
巻取りロール2とこの繊維束1を均一に末広がり
に展開するための横向き流を発生させるための横
向き流発生装置3と均一に展開された繊維4を取
るための駆動展開ドラム5とこの駆動展開ドラム
5上に均一に展開された繊維4にマトリツクス材
料をプラズマ溶射するプラズマ溶射装置7によつ
てプリプレグシート6の製造装置は構成され、こ
の製造装置は第1図及び第2図に示す如く適数台
配置され、それぞれプリプレグシート6,6,6
…を製造する。この適数個のプリプレグシート
6,6,6…を互に重なり合う状態にして加熱す
る加熱装置8と互に重なり合つた適数個のプリプ
レグシート6,6,6…を一体に加圧圧着する加
圧成型装置9より繊維強化複合材の製造装置は構
成されている。また上記各装置について更に詳細
に説明すると、横向き流発生装置3はガイドロー
ル10と駆動展開ドラム5間で且つ、繊維束1を
中心として対称位置にそれぞれ配置され、圧縮空
気を供給するための供給パイプ11や圧縮空気を
噴出するためのノズル12等より構成されてい
る。またプラズマ溶射装置7はプラズマスプレー
本体13とAl、Tiまた場合によつてはプラスチ
ツク等のマトリツクス材料を供給するための材料
供給パイプ14とAr―Heガスを供給するための
ガス供給パイプ15とプラズマスプレー本体内を
冷却するための冷却水を供給するための冷却水供
給パイプ16と冷却水を排出するための排水パイ
プ17及びスプレー本体13の高さを調整しなが
ら支持するための支持脚18とスプレー本体13
を前後に移動するための車輪19,20を取り付
けた台座21より構成され、この台座21は駆動
手段22によつて自動的に前後に移動してプラズ
マ溶射条件を制御する。23はプラズマスプレー
本体13に取り付けられたノズルで、24はプリ
プレグシート6の厚みを制御するための圧延ロー
ルである。加熱装置8は加熱ヒーター25やガス
バーナー26等を内蔵した加熱機器27と適数個
のプリプレグシート6,6,6…を互に重なり合
う状態にして加熱機器27に誘導するためのプリ
プレグシートの積層調整ロール28,29より構
成されている。また加圧成型装置9は互に重なり
合つた適数個のプリプレグシート6,6,6,…
を一体に加圧圧着するための加圧力調整可能な加
圧ロール30,31より構成されており、32は
適数個のプリプレグシート6,6,6,…を加圧
圧着した繊維強化複合材である。また別の実施例
として加圧成型装置9の加圧ロール30,31を
縦または横方向に適数個配列して、その間に加熱
装置8を配列して加熱―ローリング―加熱―ロー
リングを繰返して所定の厚みや幅をもつた平板状
の繊維強化複合材を製造することも可能であり、
また加圧ロール30,31のかわりに変形ロール
を使用することによつてL型、H型等の繊維強化
複合材を製造することも可能である。また更に別
の実施例として適数個のプリプレグシートを積層
する工程でプリプレグシート間にステンレス板、
金属網、炭素粉末等を介在させる方法や縦方向の
繊維によつて強化されたプリプレグシート間に横
方向の繊維によつて強化されたプリプレグシート
板を適数枚サンドイツチに介在させる方法やプラ
ズマ溶射工程で短繊維も一緒に吹付けて繊維強化
複合材の強度を更に強くする方法も実施できる。
また加熱装置8内にプレス装置を配置して加熱と
同時にプレスして複合材を製造することも可能で
ある。
次に本発明の繊維強化複合材の製造方法につい
て説明する。
まず炭素繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等の複
合材強化用の適宜の繊維4からなる繊維束1を巻
取りロール2に巻取り、この巻取られた繊維束1
の一端を駆動展開ドラム5にかけて掛け渡し、こ
のドラム5を駆動すると同時に横向き流発生装置
3に供給パイプ11より圧縮空気を供給すると繊
維束1を中心として互に相対する位置に配置され
た横向き流発生装置3より噴出する圧縮空気は互
に衝突して横向き流を発生し、この横向き流によ
つて繊維束1は均一に末広がりに展開され、この
均一に展開された繊維4が適当なテンシヨンの作
用下に一方向に整列させられて順次駆動展開ドラ
ム5上を通過する工程で、プラズマスプレー本体
13に材料供給パイプ14よりたとえばAlの溶
融金属マトリツクス材料を供給し、ガス供給パイ
プ15よりAr―Heガスを供給すると駆動展開ド
ラム5上の均一に展開された繊維にプラズマスプ
レー本体13のノズル23よりマトリツクス材料
が微粒子状で連続して溶射されるとこのマトリツ
クス材料は展開ドラム5上で均一に展開された繊
維4の間や側部よりはいり込み堆積されて上面が
スポンヂ状でドラム面側がより密なプリプレグシ
ート6が形成され、更に圧延ロール24によつて
プリプレグシート6の厚みや幅が均一化されて50
μ〜100μの薄いプリプレグシート6が連続して
製造される。場合により、このロール24は単な
るガイドロールとして作用してもよい。次にこの
プリプレグシート6と他の同様なプリプレグシー
ト製造装置で製造された適数個のプリプレグシー
ト6,6,6,…をプリプレグシートの積層調整
ロール28,29で互に積層し、この積層された
プリプレグシートを加熱機器27に誘導すると、
この加熱機器27でAlの軟化温度に加熱されて
軟化した積層されたプリプレグシート6,6,
6,…は更に次の加圧成型装置9に送られて加圧
ロール30,31によつて一体化され平板状の繊
維強化複合材32が連続して製造される。またマ
トリツクス材料として目的に応じてAlのかわり
にTi等他の金属も使用され、プリプレグシート
6の適数台の製造装置の内たとえばAlのマトリ
ツクス材料を溶射するものとTiのマトリツクス
材料を溶射するものとを適宜組み合わせることに
よつてAl―Ti複合の繊維強化複合材を製造する
ことも可能である。
本発明は上記の方法よりなるので下記の特有な
作用、効果を奏する。
イ 繊維束を短時間に簡単な方法で連続して均一
に展開でき、そのままの状態を保つてマトリツ
クスを附着させるので、プリプレグシート中の
均一な強化繊維の分布が保証される。
ロ 空気中で且つ低い温度でプラズマ溶射できる
ので繊維と金属マトリツクス材料との界面に金
属間化合物が生成されずプリプレグシートの強
度劣化の恐れがないばかりか大設備を必要とせ
ず従来のものに比べ大幅なコストダウンが期待
できる。
ハ 連続して繊維強化複合材が製造できるので多
量生産に適している。
ニ プリプレグシートの表面がスポンヂ状に形状
されているので適数個のプリプレグシートを積
層して圧着すると互の密着性が極めて良好で、
特になじみの悪い異種金属どうしの圧着にも適
用できる。
ホ たとえばAlマトリツクスのプリプレグシー
トとTiマトリツクスのプリプレグシートを積
層して複合材を製造するとTiマトリツクスに
近い強度の複合材が製造でき安価なAlを使用
した分だけコストダウンが期待できる。
ヘ 繊維方向を変えてプリプレグシートを積層し
て複合材を製造することによつて縦横方向の強
度を強化できる。
ト プラズマ溶射工程で短繊維を吹き付ける方法
は繊維と直角方向にも複合材の強度を強化でき
るばかりか、上記への方法よりも複合材の連続
製造方法に適する。
チ 加圧成型装置のロールを取り変えることによ
つて断面異形の複合材を簡単に製造できる。
リ プリプレグシート間に補強材を挿入して複合
材の強度を強化できる。
ヌ この発明の製造方法によつて連続製造される
繊維強化複合材の用途は宇宙、航空機材料、自
動車材料、船舶材料、建築材料等軽くて強い材
料として利用できる。
ル プラズマ溶射で形成されるプリプレグシート
は、繊維と直角な方向には極めて低い強度しか
持たず、バツジ処理の場合に問題となるが、本
発明においては、高い強度を持つ繊維が連続し
ており、これによつて送られるので、取扱い上
の問題を生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の繊維強化複合材の製造方法
に使用する装置の概略側面図、第2図は第1図の
斜視図であり、図中の符号は、1…繊維束、2…
巻取りロール、3…横向き流発生装置、4…均一
に展開された繊維、5…駆動展開ドラム、6…プ
リプレグシート、7…プラズマ溶射装置、8…加
熱装置、9…加圧成型装置、10…ガイドロー
ル、11…供給パイプ、12…ノズル、13…プ
ラズマスプレー本体、14…材料供給パイプ、1
5…ガス供給パイプ、16…冷却水供給パイプ、
17…排水パイプ、18…支持脚、19,20…
車輪、21…台座、22…駆動手段、23…ノズ
ル、24…圧延ロール、25…加熱ヒーター、2
6…ガスバーナー、27…加熱機器、28,29
…積層調整ロール、30,31…加圧ロール、3
2…繊維強化複合材を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 巻取りロール上に巻かれた長繊維束を均一に
    展開し、該繊維束を適当なテンシヨンの作用下に
    ロール等の基台上に整列する第1工程、該基台上
    の繊維束にマトリツクス材料をプラズマ溶射して
    プリプレグシートを製作する第2工程、該プリプ
    レグシートを所要枚数重ねて加熱し或いは加熱し
    て重ねる第3工程、該重ねられたプリプレグシー
    トをローラによつて連続プレスする第4工程を連
    続して行なうことを特徴とする繊維強化複合材の
    連続製造方法。
JP55150037A 1980-10-27 1980-10-27 Preparation of fiber reinforced composite material Granted JPS5774117A (en)

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