特許 5677651 包装中に織物プリフォームに圧縮圧力を加えるための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5677651

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月25日

(54)【発明の名称】包装中に織物プリフォームに圧縮圧力を加えるための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B29B 15/12 20060101AFI20150205BHJP

   B29C 39/10 20060101ALI20150205BHJP

   B29C 43/18 20060101ALI20150205BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20150205BHJP

【ＦＩ】

   B29B15/12

   B29C39/10

   B29C43/18

   B29K105:08

【請求項の数】19

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-549182(P2014-549182)

(86)(22)【出願日】2012年12月17日

(86)【国際出願番号】US2012070127

(87)【国際公開番号】WO2013096213

(87)【国際公開日】20130627

【審査請求日】2014年9月30日

(31)【優先権主張番号】13/333,663

(32)【優先日】2011年12月21日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514157319

【氏名又は名称】ジーケーエヌ エアロスペース サーヴィシーズ ストラクチャーズ、コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100060690

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 秀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100070002

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100110733

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥野 正司

(72)【発明者】

【氏名】フィーネイ、クリストファー、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ヘイズ、スティーブン、ロバート

【審査官】 松岡 美和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１０１５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６４３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−６１６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−５０６８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２３８１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第２１６８７５６（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ １５／０８−１５／１４

Ｂ２９Ｃ ３９／１０−３９／２０

Ｂ２９Ｃ ４３／１８、４３／２８

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

織物プリフォームを形成する際、織物に圧縮圧力を加える方法であって、
中央軸を持つ型に前記織物の一端を固定するステップと、
フィルムと共に型に添わせた前記織物で、前記型を少なくとも部分的に囲み、前記フィルムが、前記型までのフィルム経路に沿って、そして前記型の少なくとも一部の周囲に延在させるステップと、
前記型の上に前記織物及び前記フィルムを送り出して、前記フィルムが前記型の周囲に送り出されている間、前記織物を前記型の周りに包装して前記織物プリフォームを形成するステップと、
前記型と前記フィルムの間から気体を排出するために真空に引き、それにより前記織物に対して前記フィルムを押圧して、前記織物に前記圧縮圧力を加えるステップと、
からなることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記フィルムを前記型の少なくとも一部の周囲から巻取スプールまで送り、方向を変える中間ローラを更に備えていることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記中間ローラは、前記型の中央軸に対し、平行だが、間隔を空けた軸を有し、前記型と当接するように付勢されることを特徴とする請求項２記載の方法。

【請求項4】

前記フィルムは、前記型の周りに包装された前記織物の表面積の少なくとも７５％を覆うことを特徴とする請求項１の方法。

【請求項5】

前記織物に対し前記フィルムにより加えられた前記圧縮圧力は、凡そ８２．７３７ＫＰａ（１２ｐｓｉ）であることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項6】

前記織物プリフォーム周りの前記フィルムの側端を実質的にシールするステップを更に備えていることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項7】

前記フィルムが、前記織物プリフォームの側端を超えて前記型を実質的にシールすることを特徴とする請求項６記載の方法。

【請求項8】

前記方法が、前記型の上に織物を供給し、同時に真空を引く、連続した工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項9】

前記型の完全な１回転より少ない回転にわたって、前記織物に前記圧縮圧力を加えることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項10】

前記型の周りに前記織物を包装するより前に、前記フィルムが前記織物を支持することを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項11】

前記織物プリフォームは、ファン格納ケースのためであることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項12】

前記織物プリフォームは、ファンケースのためであることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項13】

前記真空は、前記型の一部から引かれることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項14】

前記型が、回転部と、前記回転部と結合した固定部とを備え、これらの間に摺動シールを有して真空チャンバを形成し、
前記回転部が、前記型の外表面と前記真空チャンバを連通させるように配置された複数の開口部を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。

【請求項15】

前記フィルム経路が、巻取スプール上にまで延在することを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項16】

織物プリフォームを形成する際、織物に圧縮圧力を加えるための装置であって、
前前記織物プリフォームのために織物を収容する、中央軸周りに回転可能な型と、
前記型から間隔を空けた巻取スプールと、
前記型と、前記型の少なくとも一部の周囲と、巻取スプールに亘るフィルム経路に沿って延在するフィルムと、
前記フィルムと前記型の間で真空を引くことが出来るように配置され、それにより、前記フィルムと前記型の間に配置された織物に前記圧縮圧力を加える真空源と、
を備えたことを特徴とする装置。

【請求項17】

前記型の少なくとも一部の周辺から巻取スプールに前記フィルムを送る中間ローラを更に備えていることを特徴とする請求項１６記載の装置。

【請求項18】

前記型が、回転部と、前記回転部と結合した固定部とを備え、これらの間に摺動シールを有して真空チャンバを形成し、
前記回転部が、前記型の外表面と前記真空チャンバを連通させるように配置された複数の開口部を有することを特徴とする請求項１６記載の装置。

【請求項19】

前記フィルムが、前記型の側端近くでシールを実質的に形成することを特徴とする請求項１６記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の参照）
本出願は、２０１１年１２月２１日付で出願され、「包装中に織物プリフォームに圧縮圧力を加えるための方法及び装置」と題する米国仮出願第１３／３３３６６３号の優先権の利益を享受する。これにより、上記仮出願の開示は、引用により組み込むものである。

【0002】

（連邦政府資金による研究開発の記載）
適用せず。

【0003】

本開示は、複合部材のための織物プリフォーム（ｆａｂｒｉｃ ｐｒｅｆｏｒｍｓ）に係るものである。特に、本出願は、織物プリフォームの品質を改善するための織物の操作に係るものである。

【背景技術】

【0004】

複合部材は、高い強度対重量比（ｓｔｒｅｎｇｔｈ−ｔｏ−ｗｅｉｇｈｔ ｒａｔｉｏ）を持つことは、例えば、航空部品のような分野で重要となる、適用分野でしばしば利用される。多くの構造複合材料は、織物プリフォームとして知られるものを製造するために、型（ｆｏｒｍ）の周囲の高強度織物を包み、樹脂をその織物プリフォームに適用して、最終的な複合部材を形成するために樹脂を硬化させることにより、製造することが出来る。

【0005】

多くの例において、複雑な形状の包装を行う際における深刻な欠陥が、潜在的に形成される場合、その最終的な複合部材の幾何学的形状は、織物の制約により制限される。（比較的単純な幾何学的形状である）円筒形状またはほぼ円筒形状の筒状体を形成する場合でさえ、その型の上で織物を包装する間に、幾つかの領域において、他の領域よりも厚く蓄積される。これらの領域の厚さは、もし検査されないままである場合、（しばしば面内及び面外「しわ」として参照される）ラミネート層内及びその側面で生じる織物のたるみを引き起こす。

【0006】

これを避けるために、包装の際、織物の多少の「より」に適用し、包装された織物に対し、周期的に容積を減らすことを止めることが通常必要となる。この方法によれば、最も効果的かつ完全な容積減少（ｄｅｂｕｌｋｉｎｇ）を達成するために、各々の層が配置された後、圧力が加えられる必要がある。しかしながら、これは、時間がかかり、労働者の集中力が必要で、そしてコストがかかる。

【0007】

したがって、複合部材のために織物プリフォームを包装し、容積減少させるための改善方法が、必要となる。

【発明の概要】

【0008】

複合部材を造るために利用される織物プリフォームを連続的に容積減少するための方法及び装置が開示される。一般論としては、フィルムを型の上の織物に連続的に送り込み、包装される織物に圧力を加えるために、型とフィルムの間が真空に引かれることにより、そのプリフォームの容積を減少させる。フィルムが、そのプリフォームの織物を包装する前に、そのフィルムが、型から外される。

【0009】

本発明の１つの態様によれば、織物プリフォームの形成の際、織物に圧縮圧力を加えるための方法が提供される。織物の一端には、中央軸を持つ型（ｆｏｒｍ）が適用される。型に適用された織物を伴った型は、フィルムにより少なくとも部分的に囲まれる。このフィルムが、型に繋がるフィルム経路に沿って、その型の少なくとも一部の周辺まで伸びる。フィルムが型の周りに供給される間に織物プリフォームを生成するために、織物が型の周りを包むように、その織物及びフィルムが、その型の上に供給される。真空が、型とフィルム間の気体を排出するために引かれ、これにより、織物上でフィルムが押され、織物に圧縮圧力が加えられる。この方法は、例えば、ファン格納ケース（ｆａｎ ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｃａｓｅ）またはファンケースのための織物プリフォームを形成するために利用される。

【0010】

この方法は、織物を型の上に供給することと真空引きすることが同時に生じるような連続的なプロセスとすることができる。容積減少を行うために織物の包装を周期的に停止する必要が無いという利点がある。

【0011】

真空は、型の一部を介して引かれる。織物に対しフィルムによって加えられる圧縮圧力は、凡そ８２．７３７ＫＰａ（１２ｐｓｉ）である。しかしながら、織物の特性及び容積減少の所望のレベルに応じて、他の圧力を利用することも出来る。

【0012】

圧縮圧力は、型の完全な一回転以下の織物に対し加えられる。幾つかの実施例において、フィルムは、型周辺を包んだ織物の表面積の少なくとも７５％を覆う。

【0013】

そのフィルム経路は、さらに巻取スプール（ｔａｋｅ−ｕｐ ｓｐｏｏｌ）上に伸びる。中間ローラは、少なくとも一部の型の周辺から巻取スプールにフィルムを送り、また方向を変える。この中間ローラは、型の中央軸に対し、平行だが、隔たりがある軸を有し、型と当接するように付勢される。

【0014】

幾つかの型において、フィルムの側端が、織物プリフォーム周囲を実質的にシールする。これは、フィルムが、織物プリフォームの側端を超えて型を実質的にシールすることを意味する。

【0015】

幾つかの型において、織物が型の周囲で包装されるより前に、フィルムが、織物を運ぶ。

【0016】

型と織物の間を真空に引くために、型は特別な構成とすることができる。その型は、回転部と回転部に結合する固定部を有する。その回転部と固定部は、真空チャンバを形成するために、それらの間に摺動シール（ｓｌｉｄｉｎｇ ｓｅａｌ）を有する。その回転部は、型の外表面と連通する真空チャンバを配置する複数の開口部を有する。

【0017】

また、この方法による織物プリフォームが、開示される。その織物プリフォームは、織物の蓄積と「しわ」から実質的に開放され、容積減少しないまたは周期的に容積減少した織物プリフォームと比較してより大きな織物対樹脂密度を持つことができる。この織物プリフォームに樹脂を加えることにより、複合部材も造られる。

【0018】

本発明のまた別の態様によれば、織物プリフォームを形成する際、織物に圧縮圧力を加えるための装置が開示される。この装置は、織物プリフォームのために織物を収容する、中心軸周りに回転自在の型と、その型から間隔をあけた巻取スプールと、真空源とを含む。フィルムは、その型に繋がるフィルム経路に沿って、その型の少なくとも一部分の周辺に、そして巻取スプールの上に伸びる。その真空源は、そのフィルムと型の間を真空に引く事が出来るように配置され、それにより、フィルムと型の間に配置された織物に圧縮圧力を加える。

【0019】

幾つかの型において、装置は、型の少なくとも一部分の周辺から巻取スプールにフィルムを送る中間ローラを有する。

【0020】

上記の通り、真空源と連通する真空チャンバを形成するために、型が、回転部と回転部に結合した固定部を有し、この固定部と回転部との間に摺動シールを有する。この真空チャンバは、その真空源と連通し、その回転部が、型の外表面と連通する真空チャンバを配置する複数の開口部を有する。フィルムは、その型の側端近くのシールを実質的に形成する。

【0021】

本発明のこれら及び他の利点は、詳細な説明及び図により明らかとなるであろう。これから先は、単に本発明の幾つかの好ましい実施形態の説明に過ぎない。本発明の特許請求の範囲を評価するためには、これらの好ましい実施形態が、請求項の範囲内の実施例のみに限定されるものを意図したものではないと解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】ファン格納ケース及びファンケースを含むターボ・ファン・エンジンの断面図である。

【図2】ファン格納ケースまたはファンケースのための織物プリフォームの実施例である。

【図3】図２に類似したファン格納ケースであるが、全体的に筒状体の軸端にフランジを形成後のものである。

【図4】図２の織物プリフォームの部分断面図である。

【図5】図３のファン格納ケースまたはファンケースの部分断面図である。

【図6】織物プリフォーム及び複合部材を製造するために利用される３軸織物材料である。

【図7】軸トウまたはフープ・トウが、織物の端から延びる３軸織物の一片における詳細図である。

【図8】３軸織物の側面断面図である。

【図9】各軸トウを個別に引っ張りながら織物プリフォームを形成するために利用される装置の模式図である。

【図10】軸トウを張力付与機構に繋げることに利用される中間コネクタの実施例である。

【図11】織物のバイアス・トウを方向付けるための端ストリップを持つ織物である。

【図12】２軸トウへの端ストリップの取り付けの詳細を示す、図１１の織物に取り付けた端ストリップの詳細図である。

【図13】軸トウを周期的に切断するための装置である。

【図14】幾つかのフープ・トウ片の配置と間隔を示すフランジの一部の側面図である。

【図15】真空を利用して、織物プリフォームに対しフィルムを引っ張ることにより、織物プリフォームを包装する際、連続した圧力の印加を可能とする装置の側面図である。

【図16】型内の装置の様々な要素が、より詳しく説明された図１５の装置の部分斜視図である。

【図17】型の回転部と、真空に接続された固定部の間に摺動シールがある図１５の装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示は、複合部材または部品を造るために処理される織物プリフォームを製造する改良された方法を示すものである。一般的に、織物プリフォームが一度包装されると、複合部材を形成するために織物プリフォーム内に樹脂が導入される。この樹脂は、限定されるものでは無いが、樹脂トランスファ成形（ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ；ＲＴＭ）及び真空支援型樹脂トランスファ成形（ｖａｃｕｕｍ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ；ＶＡＲＴＭ）のような射出成型（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）及びトランスファ成形を含む任意の多くの方法で提供される。樹脂の硬化後、織物の高強度繊維（ｈｉｇｈ−ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｆｉｂｅｒｓ）が、複合材料を提供するために樹脂マトリックス内に配置される。

【0024】

この詳細な説明において、航空用の複合部材が記載された、織物プリフォーム及び複合部材の幾つかの具体的な実施例が提供される。しかしながら、図示されたプリフォーム及び複合部材は、記載された方法が適用可能なプリフォームや複合材料に限定するように解釈されるべきでは無い。本発明に記載された方法は、織物プリフォームを造るために、織物が、型の周囲で包まれる他の任意の製造工程と同様に、航空用以外の複合部材を造るために利用することもできる。

【0025】

まず初めに図１を参照すると、航空機のターボ・ファン・エンジン１０の一部が示されている。このターボ・ファン・エンジン１０は、空気を吸い込み、最終的に推進するために、ターボ・ファン・エンジン１０の中央軸Ａ−Ａ周りに回転自在のファン組立部品１２を有する。ファン組立部品１２は、中央軸Ａ−Ａに沿って伸びる中央ロータ１４と、この中央ロータ１４から全体的に半径方向外側に広がる複数のブレード１６を有する。

【0026】

このファン組立部品１２は、ファン格納ケース１８に少なくとも部分的に囲まれている。このファン格納ケース１８は、樹脂内に包まれた織物のような、高強度複合材料で造られる。航空部品のために、織物は、炭素繊維材料で造られ、その樹脂は、高温において安定で、極端に強く、かつ強固な部材を造るために、エポキシ、またはビスマレイミドまたはポリアミドのような高温樹脂である。しかしながら、他の織物及び樹脂材料が、適用分野の要求に応じて利用できる。複合部材を造るために利用されるいくつかの材料を、以下詳細に説明する。

【0027】

ファン格納ケース１８は、任意の発射物（ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ）が、ターボ・ファン・エンジン１０または航空機を損傷する方向に、ターボ・ファン・エンジン１０から放射状に出射することを防ぐ助けとなる。例えば、ファン組立部品１２のブレード１６の一つが、いくつかまたは全てのブレード１６が中央ロータ１４から離れるような「ブレード分離（ｂｌａｄｅ ｏｕｔ）」を引き起こす場合、ファン格納ケース１８が、ブレード１６の破断した部分を収容する助けとなる。同様に、もし外部の物が、空気吸い込みの際にターボ・ファン・エンジン１０に吸い込まれた場合、ブレード１６と接触後放射状に外側に射出されることで起こる潜在的に破壊的な出来事を防ぐことが出来る。

【0028】

図１は、ファン格納ケース１８の背後に取り付けられるファンケース１９も示す。このファンケース１９は、ファン格納ケース１８と類似の材料で造られ、エンジンが空気の流れを迂回させるダクトへと繋がっている。

【0029】

次に図２〜５を参照して、Ｂ−Ｂ軸を有するファン格納ケース１８のための織物プリフォーム２０が、軸端２４及び２６上に形成されるフランジ２２の前後に図示される。織物プリフォーム２０は、２つの軸端２４及び２６間に伸びる全体的に筒状の筒状体２８を有する。筒状体２８は、形成の際に、型またはマンドレル（ｍａｎｄｒｅｌ）に接触する半径方向内向きに面した表面（ｒａｄｉａｌｌｙ−ｉｎｗａｒｄ ｆａｃｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）３０と半径方向外向きに面した表面（ｒａｄｉａｌｌｙ−ｏｕｔｗａｒｄ ｆａｃｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）３２を有する。図示の特定の実施例において、筒状体２８は、ファン格納ケース１８の筒状体２８を、直径または半径の異なる２つの部分３６及び３８に分離するダボ（ｊｏｇｇｌｅ）または屈曲部３４を有する。異なる直径を持つこれらの部分３６及び３８は、（例えば、図１で見られるように）ブレード１６の特定の位置に収容するのを助け、ターボ・ファン・エンジン１０を介して空気の流れを直接方向付けるのを助ける。このダボまたは屈曲部３４は、概念的に、半径方向に少なくともその一部において、延びる筒状体２８の特徴を有している。

【0030】

図２及び４に最も良く示すように、ファン格納ケース１８のための織物プリフォーム２０は、軸端２４及び２６が全体的に筒状の筒状体２８の残された部分より薄くなるように形成されて、軸端２４及び２６上で前駆フランジ領域（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｆｌａｎｇｅ ｒｅｇｉｏｎ）４０を形成している。樹脂を導入する前に、これらの前駆フランジ領域４０は、最終組み立てにおいて、ファン格納ケース１８を構成部品に隣接して取り付けるために利用されるフランジ２２を形成するために図４の線４１の上方に曲げることができる。これらの前駆フランジ領域４０は、フランジ２２を形成するために図４の線４１の下方に曲げることも同じく可能である。しかしながら、以下の織物操作技術（ｆａｂｒｉｃ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を利用することにより、フランジ２２は、織物を包装すると同時に形成されることも期待できる。同様に、軸端２４または２６のどちらかただ１つのフランジ、または全くフランジ無しの設計を着想することも出来る。

【0031】

ファン格納ケース１８のための織物プリフォーム２０は、複数の包まれた織物層を含む。ファン格納ケース１８の厚さは、織物層の数及び織物の厚さにより部分的に決定される。しかし、包装の質と織物の凝集（ｂｕｌｋｉｎｅｓｓ）は、織物プリフォーム２０と、その結果として生じる複合材料の厚さにも影響する。例えば、織物の包装における欠陥が、不規則な領域を生じさせるために、徹底的に容積減少した織物プリフォームは、徹底的に容積減少していない織物より少ない平均的な厚さを持つのが一般的である。

【0032】

ファン格納ケース１８における織物プリフォーム２０の繊維構造について理解を得るために、織物プリフォーム２０を形成するための１つの好ましい織物についての説明が、図６〜８を追加的に参照することにより、詳細に行われる。図６〜８において、３軸織物（ｔｒｉ−ａｘｉａｌ ｆａｂｒｉｃ）４２が、織物シート４４を形成するために共に編まれた織物材料の様々なトウ（繊維束）を有している。３軸織物４２は、複数のフープ・トウ（ｈｏｏｐ ｔｏｗｓ）または軸トウ（ａｘｉａｌ ｔｏｗｓ）４６及び複数の２軸トウ４８及び５０を有する。

【0033】

本発明で利用されるように、トウは、材料の連続した長さを形成するために配置された一束の繊維またはフィラメントである。航空用複合構造のため、一般的に、そのようなトウは、自重に対する優れた強度を持つ炭素繊維またはグラファイトで造られている。

【0034】

フープ（輪）・トウまたは軸トウ４６は、一般的に互いに平行となるように配置される。明瞭とするために、織物シート４４が型又はマンドレル周りに包装されながら移動する方向と全体的に平行な方向に、これらのトウ４６は伸びる。したがって、織物を供給または包装する状況において、これらのトウが軸になると言える。これらのトウ４６が、次に型またはマンドレルの中央軸周りに包装されるので、織物４４が一度型の上に置かれると、これらのトウ４６が、フープの方向において型の周囲で広がるため、これらのトウ４６は、「フープ・トウ」とも称することができる。

【0035】

複数の２軸トウ４８及び５０は、軸トウ４６から正の角度、及び軸トウ４６から負の角度を成すようにそれぞれ配置された２セットのトウを備えている。２軸トウ４８及び５０は、織物シートにおける組みひもを形成するために、図８に最も良く示されるように織物シート４４を形成するための軸トウ４６の上方または下方どちらかを通る。これは、軸トウ４６が、織物シート４４を通って、大まかに直線的に伸びることを意味する。織物シート４４が、平らに置かれる場合、２軸トウ４８及び５０の各セットが、全体的に互いに平行となる（すなわち、２軸トウ４８の第１のセットにおける様々なトウは、互いに平行となり、２軸トウ５０の第２のセットにおける様々なトウも、互いに平行となる）。

【0036】

３軸織物が説明され、ファン格納ケース１８の複合材料例として図示された織物プリフォーム２０の製造のための基本材料が提供されているが、他の種類の織物も、本発明に記載された幾つかの方法で利用することが考えられる。従って、幾つかの技術が織物の特性により本質的に制限されるものの、他の種類の織物も利用できると解すべきである。例えば、織物が軸トウを含まない場合、フープ・トウに分離及び独立して張力を加えることは、容易に実施できない。

【0037】

次に図２〜５、より詳しくは、図４と５を再度参照して、３軸織物４２の複数層は、織物プリフォーム２０を形成するために互いに包装されている。２軸トウ４８及び５８が全体的に筒状の筒状体２８の周りに、全体的にらせん状に配置されるのに対し、３軸織物４２は、軸トウ４６が、織物プリフォーム２０のフープ方向に沿って伸び、全体的にＢ−Ｂ軸と直交するように、織物プリフォーム２０に配置される。

【0038】

一般的に、織物プリフォーム２０を形成するため、織物の軸トウが型の中央軸と全体的に直交する方向に伸びるように、織物４４の一端は型の上に収容される。次に、織物４４が、織物の層を積み重ねるために、（型が静止した状態で保持されるか、または型も回転される一方で、織物の自由端が、型の周辺に軌道を描いて回ることも可能であるが、）通常、型の上で織物４４を引っ張るような型の回転により、型の周りで織物４４を包装する。この包装の際、織物４４は、以下に説明する装置及び工程を利用して、周期的に容積減少されるか、連続的に容積減少される。

【0039】

前駆フランジ領域４０の比較的薄い部分を形成するために、織物４２は、型の上に置かれるより前に、切断される。このように、３軸織物４２のより少ない層が、型の軸端の上に置かれる。

【0040】

次に、強い複合材料の形成を促進する繊維構造を持つ織物プリフォームを提供するための助けとなるような包装工程における様々な改善点を説明する。ここに記載された方法により、包装工程の際の織物のより良い制御と、包装された織物に改善された連続的な容積減少が、提供される。これは、結果としての織物プリフォームが、より強固に包装され、既存の包装を利用して製造される織物プリフォームより容積が少なく、そして、包装された織物プリフォームにおいて、「しわ」及び「うねり」が少ないことを意味する。複合材料が、プリフォームに樹脂を加えることによって形成される場合、最終的な複合材料は、複合材料の重量比強度を改善し、複合材料内の固定した繊維構造を提供するような、より高い樹脂対織物の体積比（ｆａｂｒｉｃ−ｔｏ−ｒｅｓｉｎ ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）を有する（その比は、繊維体積比（ｆｉｂｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）または繊維割合（ｆｉｂｅｒ ｆｒａｃｔｉｏｎ）としても知られている）。

【0041】

図９に戻って、装置５２は、互いに分離及び独立して軸トウまたはフープ・トウ４６の各々を同時に引っ張る一方で、型５４の周囲で織物４４を包装するために利用可能なことが示されている。装置５２は、中央または回転軸Ｃ−Ｃを有する型５４と、複数の独立張力付与機構（ｓｅｐａｒａｔｅ ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）５８を支持する、型５４と間隔を開けたテーブル５６とを有する。

【0042】

図示された実施例において、型５４は、その上に織物４４の一端を収容する回転可能なマンドレルである。織物４４の一端の収容は、例えば、テーピング、接着、ファスナー、締め付けなどにより型５４に織物４４の一端を取り付けることを含む任意の多くの方法で実行できる。また、織物４４は、少なくとも完全に１回転する型５４周りに織物４４を包装し、織物４４自身を包む張力により型５４上で織物４４を保持するように織物４４の張りつめた状態を保持することによって、型５４の上で収容することが出来る。

【0043】

図示のように、型５４は、円筒形状を有する（すなわち、織物が包まれる型５４の軸長以上の一定半径を有し、それにより、軸Ｃ−Ｃを中心とする外向き円筒表面（ｏｕｔｗａｒｄｌｙ−ｆａｃｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）６０を形成する）。しかしながら、他の実施例において、型５４は、異なる形状を有することができる。例えば、型は、織物プリフォームが矩形筒形状になるような正方形または四角断面を持つことができる。別の例では、型は、型の軸長の少なくとも一部の上で変化する半径を有する。この可変半径は、図１で示されるファン格納ケース１８で見られるような、ダボ等を形成するために利用することができる。

【0044】

装置５２の他の半分を見ると、張力付与機構５８は、テーブル５６に渡って扇型に広がっている。張力付与機構５８の各々は、そこから送り出されるライン６２を有する。これらのライン６２は、織物４４の自由端６４（すなわち、軸トウ４６が、一端から他端に伸びるように、型５４を初めに包装又は収容する織物４４の一端に対向する織物４４の一端）で軸トウ４６の一つとそれぞれ結合する。張力付与機構５８からのライン６２は、ライン６２が結合する対応する軸トウ４６に対して各ライン６２が全体的に同一直線上にあるように、ガイドまたは櫛６６を介して送り出される。このように、軸トウ４６の大きさよりかなり大きな張力付与機構５８の各々が、テーブル５６上で互いに間隔を開けることができて、ライン６２を走らせるために十分な隙間を提供する。

【0045】

図９に示された実施例において、張力付与機構５８の各々が、磁気クラッチ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｌｕｔｃｈ）である。磁気クラッチの各々が、そこからライン６２を送り出すスプールを有する。このライン６２の送り出しの際、磁気クラッチは、ライン６２が、スプールから引っ張られ、または解かれる際に、スプールの回転に対する制御された抵抗を提供する。各々のライン６２は以下に詳細に述べるように軸トウ４６に取り付けられるため、軸トウ４６の各々は、分離かつ独立して引っ張られ、たぐり出される。

【0046】

ここで用いられているように、軸トウが「分離して引っ張られる」とは、軸トウが、織物の他の軸トウの少なくとも幾つかから離れて引っ張られるということを意味する。１つの好ましい実施例では、織物の軸トウの各々がすべて、互いから分離して引っ張られる。この分離して引っ張られることは、織物４４の２軸トウ４８及び５０内で滑る１つ以上の軸トウ４６に帰結する。しかしながら、他の型では、軸トウを分離して引っ張られることが、グループ毎に実行される。例えば、２つ以上の軸トウが、他のトウから離れて引っ張られる。これは、装置のサイズ及び／またはコストを最小化するために有益である。独立してたぐり出されることとは、異なる長さでたぐり出すことが出来るということを意味する。あるトウは、少なくともある周期において、他のトウとは異なる割合で送り出される。

【0047】

図９に示された装置５２の実施例に戻って、独立した軸トウ４６が、分離して引っ張られるのだが、各々の軸トウ４６が、異なる張力を受けるということを必ずしも意味していない。事実、張力付与機構５８が、軸トウ４６の各々に同じ張力または実質的に同じ張力を与えている。織物４４自身または軸長上の型５４の形状の違いにより、様々な軸トウ４６上の一定の軸張力を分離して維持することにより、結果的に織物４４における軸トウ４６が個別にたぐり出される。対照的に、もし、織物４４が、動くことが防止されるか、その全長に渡って締め付けられると、締め付け力により、互いに対し、織物４４の軸トウ４６を動かす、または独立してたぐり出すことを防止する。

【0048】

軸トウ４６が個別にたぐり出される能力が、織物プリフォーム２０の品質と一貫性の改善に利用することができる。単独で引っ張られた織物は、織物の不均一な包装を避けるために、型に対して非常に注意深く位置合わせする必要がある一方で、開示された装置５２は、この事に対しより寛大であり、より大きな位置合わせずれを調整することが出来る。さらに、軸トウ４６が、互いに対して滑るので、その幅に対して異なる断面を有する型がより良く調整できる。なぜなら、より短い外周を持つ型の一部の周りに包装される軸トウ４６が、より長い外周を持つ型の一部の周りに包装される軸トウ４６よりも多くたぐり出すことが出来るためである。これは、図１〜５で示されるファン格納ケース１８のための織物プリフォーム２０を製造するために利用される型の事例に相当する。

【0049】

張力付与機構５８からのライン６２はが軸トウ４６に直接接続されるか、又は、軸トウ４６が中間コネクタを介してライン６２に接続されることが考えられる。中間コネクタが利用される時、中間コネクタは、ライン６２及び軸トウ４６の両方に取り付けられる。ある種の結合を利用することにより、対応するライン６２との中間コネクタの接続が、ライン６２の一貫性を守るような態様で行うことができる。直接接続は、軸トウに対するラインを結ぶこと、または接着することを含み、幾らかの長さのラインを犠牲にすること無く裏返しにすることが難しくなる一方で、中間コネクタは、軸トウ４６をライン６２に両面で接続するために利用することができる。

【0050】

中間コネクタ６８の一種を、図１０に部分的に示す。この中間コネクタ６８は、開口部７２を持つ一対のパッド７０を有する。そのパッド７０は、軸トウ４６の一端７４のどちらか一方に、軸トウ４６の一端７４をその間に挟むように設けることができる。幾つかの型では、パッド７０は、軸トウ４６に取り付けるために接着剤と併用して用いることができる。他の型では、１つ以上のパッド７０が、互いの方向に磁気的に引きつけ合う。また別の型では、機械的な圧力がパッド７０に加えられて、パッド７０が、軸トウ４６の端７４を締め付けるようになっている。ライン６２の端に結び付けられたフック７６は、張力付与機構５８のライン６２にパッド７０を一時的に繋げるために、パッド７０の開口部７２に通すことができる。

【0051】

織物が、複数の軸トウの少なくとも幾つかを分離して引っ張らないで形成された織物プリフォームよりもより高密度で包装されるので、樹脂が織物プリフォームに加えられた後、樹脂に対する織物の高い体積比（ｆａｂｒｉｃ−ｔｏ−ｒｅｓｉｎ ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｒａｔｉｏ）が、複合部材で実現される。

【0052】

次に図１１及び１２を参照して、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、織物４４の２軸トウ４８及び５０の端に取り付けられることが示されている。２軸トウ４８及び５０の端に取り付けられる際、これらの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、織物内でせん断角度をより良く制御するために、また様々なトウを誘導するために移動することができる。これは、繊維構造を制御するために、織物プリフォーム２０の包装の前及び間に織物４４を操作する別のモードを示している。

【0053】

端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々は、織物４４の側端８０及び８２の１つにおいて、２軸トウ４８または５０のセットの１つの端に取り付けられる。側端８０及び８２は、型５４の上で織物４４の送り出し方向（図１１の矢印Ｄで示される）に対して「横」になり、これはその回転軸Ｃ−Ｃと全体的に直交している。図示された型において、図１２に示すように、端ストリップ７８ａは、織物４４の側端８０上の２軸トウの第１のセットの端に取り付けられ、端ストリップ７８ｂは、２軸トウ５０の第２のセットの端に取り付けられる。（第１の側端８０の反対側にある）織物４４のもう一方の側端８２では、端ストリップ７６ｃが、２軸トウ４８の第１のセットの他端に取り付けられ、端ストリップ７６ｄは、２軸トウ５０の第２のセットの他端に取り付けられる。

【0054】

端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、任意の多くの方法で夫々のトウのセットの端に取り付けることができる。例えば、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、トウに接着できる。別の例では、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、トウの端を掴むために加えられた力の下で、共に締め付ける複数の部材を有している。

【0055】

図示された実施例では、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、開口部８４の列をそれぞれ有して、例えば、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを分離及び独立して移動させるためのフックの列と係合することができる。そのようなフックは、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを、織物４４に対し前進又は後退させ（すなわち、矢印Ｄ方向に対し、夫々平行または逆平行）、及び／又は織物４４に対し横方向外側（すなわち、織物４４の平面における矢印Ｄの方向と直角）に移動させるために用いられる。端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを係合するための他の又は別の手段として、それに制限されるものでは無いが、スプロケットのようなものを用いることができる。

【0056】

これらの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、互いに対して独立して制御することができる。それらのストリップが、（図示された型において、２軸トウ４８及び５０の第１及び第２のセットである）バイアス・トウの２つのセットに取り付けられているので、バイアス・トウの第１のセットが、４つの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄにより、バイアス・トウの第２のセットと独立して制御することができる。１つ以上の端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの移動により、２軸トウ４８及び５０に取り付けられたセットが、型５４周りに織物４４の包装の前及び／または間に織物プリフォーム２０を造るように方向付けされる。この２軸トウ４８及び５０の方向付けは、トウを誘導して、織物プリフォーム２０及びその結果となる複合材料の形成の際に有利な方法において、性能を発揮させるため、又は織物４４にせん断またはストレスを誘導するために利用される。

【0057】

当然のことながら、型の上でそのまま包装される２軸トウを完全に操作するために、トウ全体が型の上に配置されるまで、端ストリップに加える力を維持することが望ましい。したがって、第２端も型に収容されるまで、型の上で初めに収容される２軸トウの端を保持する場合がある。２軸トウまたはバイアス・トウは、織物の送り出し方向に対して角度を有しているので、このことは、トウが、型の上に収容された後に、ある距離だけ保持される必要があることを意味する。

【0058】

織物４４を操作するための可能な方法を強調するために、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの移動に関する多くの例を記載する。これらの例は、説明を意図したものであるが、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄが、如何に利用されるかについて限定した例ではない。

【0059】

織物４４にストレスまたはせん断を誘導するために、１つ以上の端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄが織物４４に対して前進又は後退して、トウのそれぞれ取り付けられたセットの方向を制御し、バイアス・トウの第１セットと第２セットの間の角度を変更する。例えば、軸トウ４６と２軸トウ４８の第１のセットの間の角度を鋭角にするために、端ストリップ７８ａは、矢印Ａで示される方向に沿って、織物４４の送り出し方向Ｄに対して進ませられ、端ストリップ７８ｃは、矢印Ｒで示される方向に沿って、織物４４の送り出し方向Ｄに対して遅らせられる。これは、例えば、−６０度から−５０度に２軸トウ４８のこのセットをシフトさせることになる。同時に、軸トウ４６と２軸トウ５０の第２のセットの間の角度を鋭角にするために、端ストリップ７８ｂは、織物４４の送り出し方向Ｄに対して遅らせられ、端ストリップ７８ｄは、織物４４の送り出し方向Ｄに対して進ませられる。繰り返しとなるが、これは、＋６０度から＋５０度への変化である。これは、織物４４の幅を狭くし、２軸トウ４８及び５０を切り取ることで、軸トウ４６間の横方向空間を削減する効果がある。これは、型５４の形状と織物４４に誘導された局在化したせん断量に依存した、軸トウ４６の異なる空間をもたらす。

【0060】

代替的に、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々は、反対方向に動かして（すなわち、遅らせるよりむしろ進ませる、及びその反対）、２軸トウ４８及び５０に、軸トウ４６に対してより大きくなる角度を持たせることができる。これは、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄに加えられた移動の下で、織物４４を効果的に広げる結果をもたらす。

【0061】

別の例では、織物４４の幅方向の緊縮状態を維持するために、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄが、矢印Ｌで示される方向に沿って横方向外向きに引っ張られる。これは、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを進めるたり遅らせたりすることと併せて実行できるし、それと分離しても実行できる。

【0062】

端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々が、織物４４の平面における純粋に進む方向Ａから純粋に反対方向Ｒに１８０度の弧に沿った、外向き横方向Lを通過するどこにでも加えられる力を持つことができることを期待される。本質的に、これは、（ＡまたはＲ）及び／またはＬ方向の組み合わせを持つ力を、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々に加えることができることを意味する。この力またはこれらの力は、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄに力を加える装置によって、（ＡまたはＲ）及び／またはＬ方向に分離した個別のベクトルとして、又は単一の結合ベクトル（ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｖｅｃｔｏｒ）として加えることができる。

【0063】

結局のところ、これは、織物操作の多くのモードを提供するために、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々が、織物送り出し方向Ｄとその割合に対して独立して動くか、静止を保つことができることを意味する。上記の通り、４つの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々は、織物送り出し方向Ｄに対して、進ませたり、遅らせあり、静止を保ったり、及び／または横方向外向きに動かされたりできる。また、端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々の前後の移動は、横方向外向きの力と組み合わせることができて、それによって端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの各々を、織物の平面における１８０度以内の任意の方向に引っ張ることができる。４つの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの全てを分離して制御できるので、これは、潜在的に加えられる力の多くの組み合わせをもたらす。

【0064】

４つの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄが図示されているが、４つの端ストリップ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄより少ないストリップがトウを操作し又はガイドする導くために利用されることが期待される。例えば、単一端ストリップを、トウの単一セットの一端をガイド又は操作するために利用することができる。別の例では、一対の端ストリップが、織物の単一側端にのみ取り付けられて、端ストリップの各々が、バイアス繊維のセットの各々における端のセットの１つに取り付けられる。次に、端ストリップの一方を進ませ、他方を遅らせることにより、局在化したせん断力を、織物のその側面に誘導することができる。

【0065】

この織物の局在化した歪みは、複雑な形状の包装の際に利用することができる。例えば、もしダボまたは他の特徴が型５４に存在する場合、バイアス繊維は、（例えば、より少ない「しわ」を持ち、型の上でより平らに広がるなど）表面に対しより良い輪郭を形成するために制御又はガイドすることができる。これは、例えば、織物プリフォーム２０上に特徴を形成することを容易にするために、せん断力の選択的な誘導により実行することができる。

【0066】

更に、織物４４が、型５４に置かれる場合、バイアス・トウまたは軸トウに対する幾らかの量の張力または力を加えることにより、この織物の形状または輪郭を、織物プリフォーム２０内の織物４４に保持又は固定することができる。これは、織物４４が、従来の包装技術を用いると、得ることが不可能でなくても困難な形状や輪郭に誘導することがでることを意味し、次にさらなる包装でその構成を凍結するが、それは初期的に根本的な繊維をストレス状態に保持し、最終的に樹脂が添加される。この織物の形状が包装中に型に捕捉されない限り、ストレスが自然に織物から抜けていくので、織物はその本来の全体的に比較的平坦な状態に曲げ戻ろうとする。

【0067】

当然のことながら、織物に加えられる様々な力の強度のバランスを取るための何らかの配慮が必要である。バイアス・トウまたは２軸トウに加えられる力は、送り出しまたは機械方向への織物の緊張を保つために用いられる力に打ち勝つために十分大きくなければならない。もし、バイアス・トウまたは２軸トウに加えられた力が、小さすぎる場合、織物をピンと張ることを維持するために利用される力の強度が、その力に打ち勝ち、力の効果を中和してしまう可能性がある。

【0068】

従って、この方法を利用することにより、織物プリフォーム及び複合部材を、横にした織物にこれまで見られなかったトウ構造を持つように形成することができる。

【0069】

幾つかの実施例において、織物プリフォームは、バイアス・トウまたは２軸トウの第１及び第２セットが、互いに対して第１の角度で設けられた第１の容積と、バイアス・トウまたは２軸トウの第１及び第２セットが、互いに対する第１角度と異なる第２角度で設けられた第２の容積とを備えている。これは、織物が、選択された幾何学的形状に合わせるために、型の一定の領域にわたって選択的に伸縮させられることを意味する。

【0070】

他の実施例において、バイアス・トウまたは２軸トウは、リラックスした織物に比較してその向きの交換により、誘導ストレス下にあり、誘導ストレスは、バイアス・トウまたは２軸トウの向きを維持するために包装される際に、織物プリフォーム中に固定される。これが、プリフォームの織物に誘導ストレスまたはせん断をもたらすが、この誘導ストレスまたはせん断力は、プリフォーム全体に均一にすることができる。

【0071】

幾つかの実施例において、特徴部分が、例えばダボまたは直径の変化のように、織物プリフォームの中央軸に対して半径方向に、少なくとも部分的に延びる織物プリフォーム上に形成される。

【0072】

上記のように、任意の横にしたトウ構造は、樹脂を織物プリフォームに加え、硬化させることによって、位置を固定することができて、複合部材を形成する。

【0073】

当然のことながら、この織物の端操作（ｅｄｇｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）を、少なくとも２つのバイアス繊維セットを有する任意の種類の織物に対して行うことができる。例えば、バイアス織物（ｂｉａｓ ｗｏｖｅｎ ｆａｂｒｉｃｓ）、２軸織物及び３軸織物に対して行うことができる。もしその織物が、ここで記載されているような３軸織物４２である場合、２軸トウ４８の２つのセットのうちの１つが、バイアス・トウの第１のセットを構成し、２軸トウ５０の２つのセットのうち他方が、バイアス・トウの第２のセットを構成することができる。ある好ましい実施例において、そのトウは、航空複合材料で共通に利用されるカーボン繊維で構成される。

【0074】

織物プリフォーム及びその結果となる複合材料の形成を容易にするために織物を操作する第３の方法を、次に説明する。この第３の方法によれば、型５４周りに包装された織物４４は、フープ・トウ４６を有し、これらのフープ・トウ４６は、織物４４の「たわみ」を改善するために断片に分割することが出来る。フープ・トウ断片分離（ｈｏｏｐ ｔｏｗ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）の結果として改善されたこの「たわみ」は、特に高い歪み量または伸張量（例えば、フランジ形成）を必要とする特徴部分を形成する助けとなる。

【0075】

一般的な方法によれば、織物４４の一端が、型５４を収容することにより、織物４４のフープ・トウ４６が、図９で全体的に示されるような型５４の中央軸Ｃ−Ｃと全体的に直交する方向に伸びる。織物４４は、型５４の中央軸Ｃ−Ｃ周りに織物４４及び型５４を互いに対して回転することにより、型５４の周りに包装される。包装中または包装後、織物４４が、張力、ストレスまたはせん断力下に置かれる一方で、少なくとも幾つかのフープ・トウ４６は、フープ・トウ片に分離される。この分離により、フープ・トウ４６の長さに沿った隣接するフープ・トウ片の端の間に空間を形成することができる。

【0076】

都合の良いことに、隣接するフープ・トウ片の間に空間を形成するために少なくとも幾つかのフープ・トウをフープ・トウ片に分けることにより、増大した織物の歪みは、織物プリフォームの形成の際に調整される。また、強度維持のために少なくとも織物内に部分的にフープ・トウ片の存在を維持する一方で、この調整が起こる。

【0077】

歴史的に、例えば、フランジ２２のような、高いレベルの織物の歪みが要求される特徴部分を形成するために、特徴部分を形成する織物４４の部分からフープ・トウ４６が取り除かれる。前駆フランジ領域４０を曲げてフランジ２２を形成する行為は初期の織物プリフォーム２０においてフープ・トウ４６により大きく抵抗されるが、これは、フープ・トウ４６が、形成されるフランジ２２のような半径方向に伸びる特徴部分の形成を一般に妨げるからである。しかしながら、フープ・トウ４６の削除により、２軸トウ４８及び５０のみからなる織物プリフォーム２０の一定領域が残り、これらの領域は残りの部分に比べて弱い。

【0078】

フープ・トウ４６を張力、ストレスまたはせん断力の下で選択的に分離するために、織物４４を修正することが望ましいことがわかった。その結果、フープ・トウ４６を、第１に、その特徴的な能力を損なうこと無しに、フランジのような複合部材の領域で維持することができる。

【0079】

包装するより前に織物４４を準備することによりフープ・トウ４６を分離可能にすることができる。幾つかの実施例において、少なくとも幾つかのフープ・トウ４６は、周期的な間隔で牽切されて（ｓｔｒｅｔｃｈ ｂｒｏｋｅｎ）フープ・トウ片を形成する。他の実施例では、フープ・トウ４６は、フープ・トウ片を形成するために周期的な間隔で切断される。

【0080】

次に図１３を見ると、装置８６が、フープ・トウ４６を、周期的な間隔でフープ・トウ片８７に切断することが示されている。この装置８６は、織物４４が送りだされる一対の回転ドラム８８及び８９を有する。１対の回転ドラムの１つ８８は、フープ・トウ４６を選択的に切断するために利用される半径方向に伸びるブレードまたはパンチ９２を有する。図示されてはいないが、回転ドラム９０は、（完全な切断を保証するために）回転ドラム８８のパンチ９２を収容する対応する溝を持つか、又は、回転ドラム８８及び９０が、ブレード９２が通過可能なローラ内間隙が存在するように、回転ドラム８８及び９０は十分に間隔を空けておく。図示されていないが、２軸トウ４８及び５０に対するダメージを最小化するために、フープ・トウ４６が切断される前に、フープ・トウ４６に対して近づけるように、バイアス繊維又は２軸トウ４８及び５０を分離しておくことが考えられる。

【0081】

回転ドラム８８の軸長及び回転ドラム８８の周囲に渡ってパンチ９２の間隔を空けることにより、織物４４におけるフープ・トウ４６の切断間隔（ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｓ）９４は、周期的な間隔で選択される。回転ドラム９０においてパンチ９２の図示された間隔に基づいて、フープ・トウにおける分離箇所（ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）が、フープ・トウの延長方向に沿った隣接したフープ・トウにおける分離箇所から位相が外れる。織物４４の形成の際に、一度間隔またはギャップが形成されると、１つのフープ・トウにおける２つのフープ・トウ片の間の分離ギャップが、隣のフープ・トウにおけるフープ・トウ片により支持されるので、この周期的な切断間隔９４は都合が良い。

【0082】

例えば、図１４を追加的に参照して、上に曲げられた後のフランジ２２の側面図が、提供され、そこではフープ・トウ４６が、模式的に図示されている（２軸トウが、明瞭性のため、消されているが）。図示される通り、せん断する対象となるフランジ２２の各部分では、フープ・トウ４６の幾つかはフープ・トウ片８７に分離されて、フープ・トウ４６の長さに沿って空間が隣接するフープ・トウ片の端の間に形成される。局所的に加えられた張力または引っ張り力の下で、フープ・トウ４６の各々が、緊張を緩和するために切断箇所で裂かれる及び／または分離される。

【0083】

フープ・トウ片８７間の空間は、織物プリフォーム２０（または結果的な複合部材１８）に渡って変化することができる。例えば、フランジ２２の内周９６の近くで、フープ・トウ４６は、仮にあったとしても分離が最小となるような切断箇所９４を有する。しかしながら、外周９８の近くでは、形成時に必要な織物４４の歪みが、フープ・トウ片８７の間のギャップ又は空間１００を伴って、フープ・トウ４６がフープ・トウ片８７の中にまで広がることを要求する。見ればわかるように、フープ・トウ片８７の間のこれらの空間１００は、織物４４が増加した直径寸法にさらされるフランジ２２の領域において、より大きくなる。更に、切断箇所９４は、互いに位相が外れているので、最終的な複合部材において脆弱性を有するラインになることを防ぐため、ギャップまたは空間がラインになることが避けられている。

【0084】

ギャップ１００が十分に覆われ、フープ・トウ片８７が織物４４に保持されることを確実にするために、トウの幅または直径に基づいて、フープ・トウ片８７は少なくとも幾らかの最小長さを有するように選択される。例えば、ある実施例では、フープ・トウ片８７の長さは、フープ・トウの幅の１０倍以上である。

【0085】

フープ・トウ片８７の間のギャップ１００の分離量又は空間量は、実質的かつ重要である。例えば、フープ・トウ片８７の間のギャップ１００は、織物トウが幅広い限りにおいて少なくとも存在する。別の例では、フープ・トウ片８７が分離された後に形成されたギャップ１００を含むフープ・トウの全長は、フープ・トウにおける提供された分離箇所無しに加えられた張力による弾性歪みの下で、同じフープ・トウの最大長さを超える。

【0086】

また、織物４４の準備において、織物４４のある領域のみが、分離可能なフープ・トウ４６を有するように準備できることが、分かる。例えば、ファン格納ケース１８のための織物プリフォーム２０の例では、形成される織物の歪みと伸張の高いレベルが要求される領域のみであるために、前駆フランジ領域４０及び／またはダボ３４のみが、分離できるフープ・トウを有するように準備される。本体の全体的に円筒状の部分は、これらの領域の構造強度を最大化するために、標準の分離できないフープ・トウ４６を有する。

【0087】

分離可能なフープ・トウを持つ織物において、従来は製造することが困難だったある種の特徴部分を包装の際に形成可能であることが期待できる。例えば、選択的に分離可能なフープ・トウを備えた織物をガイドすることにより、（そしておそらく上記の端ストリップ技術を用いて２軸トウ４８及び５０をさらに移動することにより、）フランジ２２が、この特徴を得るためにプリフォームの二次屈曲を必要とするよりむしろ、横にしたプリフォームにおいて形成できる。

【0088】

織物構造が、隣接するフープ・トウにおいて、フープ・トウ片８７の相対的な配置を制限するために修正されることも期待できる。例えば、横の接続糸（ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｒｅａｄ）が、様々な隣接フープ・トウ片８７と個別に繋がって、それらを一緒に保つことができる。もし、フープ・トウ片８７に対する糸の接続が、特定のフープ・トウにおいて、フープ・トウ片８７を分離するために必要な力よりも大きくなる場合、この横の接続糸が、フープ・トウ片８７の配置及び間隔を一般に制限する。これは、例えば、複数の小さなギャップよりむしろフープ・トウにおいて単一の大きなギャップの形成を防止するために、利用される。さらに、分離箇所が互いに意図して位相から外れていると、そのような横の接続糸が、ギャップが脆弱なラインを形成しないということを確実にするために利用される。

【0089】

従って、織物プリフォームまたは複合部材は、織物から形成される本体と、その本体に形成された少なくとも１つの特徴部分を備えて提供される。その特徴部分（例えば、ファン格納ケース内のフランジ）における少なくとも幾つかのフープ・トウは、フープ・トウの長さに沿って互いに間隔を空けたフープ・トウ片に分離される。拡張可能または分離可能なフープ・トウの利点を利用するために、（フープ・トウを含む）特徴部分が、本体の中央軸から離れる半径方向に少なくとも部分的に延長される。繰り返すが、他のものが構造強度を最大化しないのに対し、織物基部におけるフープ・トウの幾つかが、分離可能である。

【0090】

最後に、織物プリフォームを連続的に容積減少する方法は、ここに記載された織物操作技術と切り離して用いることも、１つ以上の織物操作技術と併用して用いることもできる。

【0091】

次に図１５ないし図１７を参照して、織物プリフォームを連続的に容積減少するための装置１０２が、示される。この装置は、横にしたままの織物の最上層の一部に圧縮圧力を加える。

【0092】

初めに図１５の単純化された模式図を見ると、装置１０２は、織物プリフォーム２０のために織物４４を収容する中央軸Ｄ−Ｄ周りに回転可能な型１０４を有する。いくつかの点で、この型１０４は、織物プリフォーム２０を包装するために織物４４が型の上で引っ張られる他の型に類似している。

【0093】

しかしながら、装置１０２は、型１０４の少なくとも一部周辺にフィルム１０６を同時に走らせるように構成されている点で、従来の包装装置とは異なる。そのフィルム１０６は、フィルム供給スプール１０８から送り出され、型１０４の少なくとも一部の周囲（図示されるように凡そ３００度である）、中間ローラ１１０の周囲、及び型１０４から離れたフィルム巻取スプール１１２の上にまで、型１０４から伸びるフィルム経路を有する。このフィルム１０６は、織物プリフォーム２０の織物４４が、フィルム１０６及び型１０４の間に捕捉されるように、型１０４の半径方向外向きに配置される。フィルム１０６が巻取スプール１１２に送られる前に、フィルム１０６が型１０４の一部周辺のみに伸びるので、フィルム１０６が織物プリフォーム２０の一部になるのでは無く、むしろ織物プリフォームの一部を取り囲む。

【0094】

そのフィルム１０６及び織物４４は、フィルム１０６が型に対して織物４４の外側に配置されるように、型１０４上に共に送り出される。このように、織物４４が初めにそのまま型１０４で包装されるように織物４４を運ぶバッキング・シートとして、フィルム１０６が用いられていると言えるかもしれない。

【0095】

次に図１６及び１７を追加的に参照して、装置１０２のさらなる詳細が示される。具体的には、型１０４とフィルム１０６の間を真空に引いて織物４４がそれらの間で圧縮されるようにする構造が図示されている。

【0096】

真空に引くためには、型１０４とフィルム１０６の間で型１０４の側端または軸端のところでシールが形成されるべきであることに留意すべきである。図示された実施例において、型１０４が全体的に円筒状であるので、シールが円弧状に伸びる。

【0097】

「シールされる」必要がある他の箇所は、（１）送り出された織物が、初めに型１０４に接する（または織物４４が、すでに型の周りに包装される）箇所及び（２）フィルム１０６が、型の外周から離れる箇所で、織物送り出し経路を横断するラインである。フィルム１０６及び織物４４の緊張を維持することにより、これらのラインは、ほとんど気体が通過しない疑似シールを形成することが出来る。

【0098】

（矢印１１４で示す）真空源は、フィルム１０６及び型１０４の間を真空に引くために利用される。この真空は、フィルム１０６が型１０４に向かって引っ張られることを引き起こし、これにより、織物プリフォーム２０内に包装された織物の外側に面した表面に圧縮圧力を加える。

【0099】

図示された装置１０２の特定の実施例において、真空は、型１０４の一部を通って引かれる。図１６及び１７に最も良く示されているように、型１０４は、型１０４の形状のため、両方とも全体的に円筒状となる固定部１１６及び回転部１１８を有する。図示のように、回転部１１８は、中央部１２０とその端部で固定的に接続される側部１２２を有する。中央部１２０及び側部１２２の外側に面した部分は、織物４４が包装される型１０４の表面を全体的に形成する。

【0100】

断面において、側部１２２は、一般に逆さまのＵ形状のチャネルである。これらの側部１２２は、（型１０４の一部を形成する）側部１１２の外側に面した側から「Ｕ」形状の内側で内側に面した側に延びる複数の開口部１２４を有する。

【0101】

断面において、固定部１１６は、逆さまのＵ形状内にラフに収容される、全体的にＵ形状のチャネルである。１対の環状シール１２６は、それらの間に環状の真空チャンバを形成するように、固定部１１６及び回転部１１８の１つに固定される。図示された特定の型において、シール１２６は、固定部１１６に接続され、回転部１１８の内側に面した表面に対して押さえつけられている。

【0102】

一連の真空ライン１３０は、固定部１１６に接続され、真空チャンバ１２８と連通している。真空ライン１３０を通して、真空源１１４を用いて真空チャンバ１２８を真空に引くことができる。開口部１２４は真空チャンバ１２８と連通しているので、真空チャンバ１２８内で引かれた真空は、フィルム１０６及び型１０４の間の領域と連通する。十分なシールが、型１０４の側端及び織物送り出し経路を横断するラインに提供される場合、この真空は、部分的に包装された織物プリフォーム２０に圧縮圧力を加えるように、フィルムを下に引き下げる。

【0103】

図示された型では、横シールは、織物４４がその周囲に包装される型１０４の一部から軸方向外向きに立ち上がった一対のガスケット１３２を配置することにより形成される。幾つかの開口部１２４は、真空チャンバ１２８と連通するガスケット１３２間の空間が配置されるように、ガスケット１３２間に置かれる。真空が引かれると、フィルム１０６はガスケット１３２間に吸い込まれ、横シールが形成される。

【0104】

従って、上記の種類の装置１０２を利用すると、圧縮圧力を、織物プリフォームを形成する際、連続して加えることができる。初めに、織物４４の一端は、型１０４に貼り付けられる。貼り付けられた織物４４を持つ型１０４は、フィルム１０６により少なくとも部分的に取り囲まれており、このフィルム１０６は、フィルム供給スプール１０８から型１０４に沿ったフィルム経路と、型１０４の少なくとも一部の周囲に伸びている。織物４４及びフィルム１０６は型１０４の上に送り出されて、フィルム１０６が型１０４の周囲に送り出される一方で（織物プリフォーム２０の一部としては形成されないが）、織物４４が織物プリフォーム２０を形成するために、型１０４の周りに包装される。この送り出しの際に、真空が、型１０４及びフィルム１０６の間から気体を排出するために引かれ、これにより、織物４４上にフィルム１０６を押し付け、織物４４に圧縮圧力を加える。

【0105】

この圧縮圧力は、包装と同時に加えることができ、一定にすることができる。しかしながら、代替的に可変の及び／または周期的な圧力を、装置１０２を利用して加えることも考えられる。フィルム１０６により織物４４に加えられる圧縮圧力は、凡そ８２．７３７ＫＰａ（１２ｐｓｉ）であるが、異なる圧縮圧力を、織物４４の機械的な特徴、型１０４の幾何学的形状、包装の際に織物４４に加えられる力などに基づいて、加えることができる。

【0106】

繰り返すが、フィルム１０６は、実質的な部分を取り囲むが、織物４４の全てが型１０４の周りで包装されるわけではない。これは、圧縮圧力が、型１０４の完全な１回転より少ない織物に加えられているということを意味する。織物の最上層の表面領域の７５％以上が、フィルム１０６により、型に対して圧縮されるということが考えられる。したがって、典型的な容積減少方法とは対照的に、織物プリフォームの一部のみが、所定の時間で容積減少され、特定の部分が、型１０４の回転の際に定常的に変化する。

【0107】

その方法の幾つかの型では、中間ローラ１１０は、少なくとも型１０４の一部の周囲から巻取スプール１１２にフィルム１０６を送り、方向を変えさせる。この中間ローラ１１０は、型１０４の中央軸Ｄ−Ｄと平行であるが、間隔を空けた軸を有し、更に、良好なシールを形成することを助けるために型１０４に当接するように付勢されることができる。

【0108】

この方法を利用して、ファン格納ケースまたはファンケースのような、複合部材のための織物プリフォームを形成することができる。結果としての織物プリフォームは、織物が包装される間に連続的に容積減少されるので、凝集及びしわが実質的に無くなる。したがって、この技術は、従来の包装技術より優れた根本的織物における繊維構造を提供する。

【0109】

この方法は、プリプレグまたは非プリプレグの織物を容積減少するためにも利用することができる。プリプレグ織物は、織物の中に供給される形で幾らかの量の樹脂を含み、従って、樹脂材料で予め含浸されていると言うことが出来る。しかしながら、プリプレグ織物は、固く、非プリプレグ織物と比較して気体をあまり通過しないので、フィルム１０６が、フィルム１０６の底面とプリプレグ織物の最上位層の上面の間に型１０４の軸長に渡って真空を伝えるように織られる（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）ことが考えられる。

【0110】

この容積減少技術（ｄｅｂｕｌｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）は、他の織物操作技術と組み合わせて、相乗的に、超高強度複合材料のための織物プリフォームをもらたすことができることを、再度強調しておく。例えば、その容積減少技術は、分離軸方向張力付加方法（ｓｅｐａｒａｔｅ ａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）と組み合わせて、極端に高い織物体積比を持つプリフォームをもたらすことができる。

【0111】

好ましい実施例に対する様々な他の修正例及び変形例が、発明の精神と範囲内で実施される。従って、本発明は、記載された実施例に制限されるべきではない。発明の全ての範囲を確認するために、以下の請求項が参照されるべきである。

【要約】

織物プリフォームを形成する際、織物に圧縮圧力を加えるための方法及び装置が開示される。織物の一端には、中央軸（Ｄ−Ｄ）を持つ型に貼り付けられる。貼り付けられた織物を持つ型は、フィルムにより、少なくとも部分的に囲まれる。このフィルムが、型へのフィルム経路に沿って、その型の少なくとも一部の周辺まで延在する。織物及びフィルムが型の上に送り出されて、フィルムが型の周りに供給される一方で、織物が型の周りに包装されて、織物プリフォームが形成される。真空が、型とフィルムの間の気体を排出するために引かれ、これにより、織物上でフィルムが押圧されて、織物に圧縮圧力が加わる。
【選択図】図１５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】