CN114364507A - 结构体的制造方法和结构体 - Google Patents

Abstract

提供一种尽管成本低其截面形状的自由度也高的FRP制结构体的制造方法和结构体。结构体的制造方法具有如下工序：卷绕工序，在中空的圆筒芯材CY的周围卷绕多片包含强化纤维和未固化的热固性树脂的复合原材料，形成筒状的层叠体LM；施压工序，在前述层叠体LM的外周卷绕条带TP或薄膜，并进行施压；预加热工序，将前述层叠体LM加热至前述热固性树脂完全固化前的状态为止；以及主加热工序，通过将卷绕有前述条带TP或薄膜的前述层叠体LM和前述圆筒芯材CY配置在成形模具内，并进行加压，从而边使前述圆筒芯材CY变形成非圆截面形状，边将前述层叠体LM加热至前述热固性树脂完全固化为止。由此，能够形成使前述圆筒芯材CY与前述层叠体LM成为一体的结构体。

Description

结构体的制造方法和结构体

技术领域

本发明涉及结构体的制造方法和结构体。

背景技术

例如，一直以来在摩托车、汽车等中常用金属制的结构体，但对应于近年来推广的车辆电动化等，期望兼具高强度和轻量化的新型结构体来代替较重的金属制结构体。作为尽管质量较轻但仍然具有高强度的原材料，已知的是FRP(Fiber Reinforced Plastics，纤维增强塑料)，作为一例，在自行车的框架等中采用FRP制的中空圆筒构件。

然而，根据结构体的不同，例如为了避免与周围构件之间的干扰，有时想要在长度方向上局部变更与长度方向正交的截面形状。将这种结构体称为不规则形截面结构体。此外，将多个结构体聚集而用于确保强度的用途时，为了尽量不使邻接的结构体彼此之间产生间隙，有时也想要制成多边形截面。将这种结构体称为多边形截面结构体。若能够使用FRP来形成不规则形截面结构体或多边形截面结构体，则其用途扩大，故而优选。

FRP制的不规则形截面结构体或多边形截面结构体在现有技术中也可通过下述制造工序来获得：例如，在具有与期望的外侧形状对应的内侧形状的成形模具内配置用纤维强化树脂的预浸料包裹的崩坏型芯(core)等，边利用高压釜、加压机等进行加压，边对预浸料进行成形，同时使其加热固化。结构体内部的崩坏型芯等在制造后进行崩坏，能够从结构体的敞开端去除。

然而，在历经这种制造工序来成形出FRP制的不规则形截面结构体或多边形截面结构体的情况下，在成形时的加压加热工序中，预浸料产生板厚变化时，有可能产生由无法追随于形状变化的强化纤维引起的褶皱、空孔、树脂富集等外观不良情况。

进而，在成形模具具有复杂形状的情况下，难以进行使预浸料均匀且稳定地追随成形模具的形状的操作，尤其在边角部等对于成形模具的融合度差的部位，容易发生树脂富集、空孔。这种不良情况不仅会使外观品质降低，还会成为构件强度等制品品质的偏差的原因。

与此相对，专利文献1公开了一种形成具有任意中空截面形状的FRP制结构体的技术。根据专利文献1中公开的技术，通过将外周配置有强化纤维基材的中空型芯设置在成形模具的模腔内，进行合模后，边对型芯内进行加压边向成形模具内注入树脂，从而能够成形出具有与模具相应的外侧形状、即不规则形截面或多边形截面的FRP结构体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-159457号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据专利文献1的技术，通过边对配置在成形模具内的中空型芯进行加压边向成形模具内注入树脂，从而能够使具有任意中空截面的FRP中空结构体不产生褶皱、空孔等不良情况。然而，该技术中需要用于向成形模具内注入树脂的树脂流路等大型设备，存在耗费成本的问题。

此外，根据专利文献1的技术，在制造后，为了从FRP中空结构体的端部取出中空型芯而需要设置较大的开口，根据结构体用途的不同，开口有可能变得碍事。尤其是，两端封闭的形状的不规则形截面结构体在制造后无法取出崩坏型芯和中空型芯，因此，不得不残留在结构体内部，由此会导致重量增加、异响等不良情况。因此，期望从与以往不同的角度出发来制造FRP制结构体的技术。

因而，本发明的目的在于，提供尽管成本低其截面形状的自由度也高的FRP制结构体的制造方法和结构体。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明所述的结构体的制造方法具有如下工序：

卷绕工序，在中空的圆筒芯材的周围卷绕多片包含强化纤维和未固化的热固性树脂的复合原材料，形成筒状的层叠体；

施压工序，在前述层叠体的外周卷绕条带或薄膜，并进行施压；

预加热工序，在为前述热固性树脂完全固化前的状态、即前述热固性树脂的固化度为30％～90％的范围内，将前述层叠体加热而使其固化；以及

主加热工序，将卷绕有前述条带或薄膜的前述层叠体和前述圆筒芯材配置在成形模具内，将前述层叠体加热至前述热固性树脂完全固化为止，并进行加压，由此使前述圆筒芯材变形成非圆截面形状，

形成使前述圆筒芯材与前述层叠体成为一体的结构体。

此外，本发明所述的结构体的制造方法具有如下工序：

第一卷绕工序，在芯棒的周围卷绕多片包含第一强化纤维和未固化的第一热固性树脂的第一复合原材料，形成筒状的内侧层叠体；

第一施压工序，施压前述内侧层叠体的周围；

第一加热工序，将前述内侧层叠体加热至前述第一热固性树脂完全固化为止；

第二卷绕工序，在已固化的前述内侧层叠体的周围卷绕多片包含第二强化纤维和未固化的第二热固性树脂的第二复合原材料，形成筒状的外侧层叠体；

第二施压工序，施压前述外侧层叠体的周围；

预加热工序，将前述外侧层叠体加热至前述第二热固性树脂完全固化前的状态为止；

抽取工序，从前述外侧层叠体和前述内侧层叠体中抽出前述芯棒；以及

主加热工序，将前述外侧层叠体和前述内侧层叠体配置在成形模具内，将前述外侧层叠体加热至前述第二热固性树脂完全固化为止，并进行加压，由此使前述外侧层叠体变形。

进而，本发明所述的结构体为中空的结构体，其具有：

使包含第一强化纤维的第一热固性树脂固化而形成的内侧层叠体；以及

使包含第二强化纤维的第二热固性树脂固化而形成的外侧层叠体，前述外侧层叠体以从前述内侧层叠体的端部朝着外侧突起的方式形成，

插入至前述外侧层叠体的内侧的前述内侧层叠体保持前述外侧层叠体的形状，

向前述内侧层叠体的内侧插入有其它构件，在前述其它构件与前述内侧层叠体之间形成有空间，

从前述内侧层叠体的端部朝着外侧突起的前述外侧层叠体的端部的内周的一部分密合于前述其它构件的外周。

进而，本发明所述的结构体为中空的结构体，其具有：

使包含第一强化纤维的第一热固性树脂固化而形成的内侧层叠体；以及

使包含第二强化纤维的第二热固性树脂固化而形成的外侧层叠体，前述外侧层叠体以从前述内侧层叠体的端部朝着外侧突起的方式形成，

插入至前述外侧层叠体的内侧的前述内侧层叠体保持前述外侧层叠体的形状，

所述结构体在向前述外侧层叠体的一个端部插入有其它构件、且前述外侧层叠体的另一个端部未插有其它构件的状态下闭合。

发明的效果

根据本发明，能够提供尽管成本低其截面形状的自由度也高的FRP制结构体的制造方法和结构体。

附图说明

图1是示出第一实施方式涉及的结构体的制造方法中的卷绕工序的图，其俯视性地图示出预浸料和圆筒芯材。

图2是示出第一实施方式涉及的结构体的制造方法中的施压工序的图。

图3是示出第一实施方式涉及的结构体的制造方法中的预加热工序的图。

图4是示出未固化的热固性树脂的DSC曲线的一例的图，纵轴表示热流，横轴表示温度。

图5是示出完全固化后的热固性树脂的DSC曲线的一例的图，纵轴表示热流，横轴表示温度。

图6是示出第一实施方式涉及的结构体的制造方法中的切断工序的图，其表示将圆筒芯材的端部切断的状态。

图7是示出第一实施方式涉及的结构体的制造方法中的主加热工序的一部分的图，其表示沿着层叠体的轴线方向观察的合模前的状态。

图8是示出第一实施方式涉及的结构体的制造方法中的主加热工序的一部分的剖视图，其表示进行合模并加热的状态。

图9是通过第一实施方式涉及的制造方法而制造的结构体的立体图。

图10是示出变形例所述的结构体的制造方法中的主加热工序的一部分的图，其表示沿着层叠体的轴线方向观察的合模前的状态。

图11是通过第一实施方式的变形例所述的制造方法而制造的结构体的立体图。

图12是示意性地示出第二实施方式涉及的结构体的制造方法中的第一卷绕工序的图。

图13是示意性地示出第二实施方式涉及的结构体的制造方法中的第一施压工序的图，其俯视性地图示出预浸料和芯棒。

图14是示意性地示出第二实施方式涉及的结构体的制造方法中的第二卷绕工序的图。

图15是示意性地示出第二实施方式涉及的结构体的制造方法中的主加热工序的图。

图16是在A-A截面中沿着箭头方向观察合模时的图15的构成的状态的图。

图17是通过第二实施方式涉及的制造方法而制造的不规则形截面形状的结构体的立体图。

图18是示出第二实施方式的第一变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。

图19是通过第一变形例所述的制造方法而制造的不规则形截面形状的结构体的立体图，其表示透视出内部结构的状态。

图20是示出第二实施方式的第二变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。

图21是通过第二变形例所述的制造方法而制造的不规则形截面形状的结构体的立体图。

图22是示出第二实施方式的第三变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。

图23是通过第三变形例所述的制造方法而制造的不规则形截面形状的结构体的立体图。

图24是示出第二实施方式的第四变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。

图25是通过第四变形例所述的制造方法而制造的不规则形截面形状的结构体的立体图。

图26是与第四变形例类似的结构体的立体图。

图27是与第二变形例类似的结构体的立体图。

图28是表示第三实施方式涉及的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。

图29是示出在Dx-Dx截面中沿着箭头方向观察合模时的图28的构成的状态的图。

图30是由通过本实施方式涉及的制造方法而制造的不规则形截面形状的结构体和棒材构成的复合结构体的立体图。

图31是示出在E-E截面中沿着箭头方向观察图30的构成的状态的图。

图32是示出在F-F截面中沿着箭头方向观察图30的构成的状态的图。

图33是与第三实施方式类似的复合结构体的与图32相同的剖视图。

图34是示出在G-G截面沿着箭头方向观察图33的构成的状态的图。

图35是与第三实施方式类似的复合结构体的与图30相同的立体图。

图36是示出在H-H截面中沿着箭头方向观察图35的构成的状态的图。

图37是与第三实施方式类似的复合结构体的与图32相同的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明所述的实施方式。

需要说明的是，本说明书中，“强化纤维”优选为碳(carbon)纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维所代表的有机纤维；碳化硅纤维、金属纤维等。进而，“热固性树脂”优选为环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、氨基甲酸酯树脂、聚酰亚胺树脂等，更优选为较为常用的环氧树脂。

“层叠体”、“内侧层叠体”、“外侧层叠体”可使用片材绕组制法将通过使热固性树脂浸渗至强化纤维并加热或干燥而制成半固化状态的预浸料(复合原材料)的片材进行卷绕来形成，此外，可以通过使用条带绕组制法将预浸料的条带进行卷绕来形成。

或者，通过利用一边将树脂浸渗至粗纱纤维一边卷绕的长丝绕组制法进行卷绕，也能够形成这些层叠体。其中，如果是片材绕组制法、条带绕组制法，则能够使用树脂与强化纤维的比率可控而稳定的预浸料，因此更为优选。

作为预浸料，可以适当地使用例如东丽公司制的TORAYCA(注册商标)。

“圆筒芯材”优选设为既具有某种程度的刚性又能够塑性变形的薄壁金属(例如SUS)制，也可以使用使浸渗至强化纤维的热固性树脂完全固化而成的中空层叠体。

“芯棒”的材质可以是金属、树脂、陶瓷等中的任意者，从成本、耐久性的观点出发，优选使用金属。此外，芯棒的形状优选为实心圆筒状或中空圆筒状，可以是能够分割的形状而不是单一形状。

“多边形”优选为四边形以上。

本说明书中，“条带或薄膜”与原材料无关而是指薄壁状构件。其中，从使用容易度的观点出发，优选使用条带。条带可以是树脂制、金属制中的任意者，优选使用作业性良好的树脂性条带。此外，使用树脂制条带时，可以是聚丙烯、聚乙烯、聚酯、玻璃纸、特氟隆(注册商标)、聚酰亚胺等中的任意者，从条带性状的平衡良好出发，优选使用聚丙烯、聚酯。

[第一实施方式]

针对第一实施方式涉及的结构体的制造方法进行说明。图1是示意性地示出卷绕工序的图。如图1所示那样，准备圆筒芯材CY和各种预浸料片材PS1～PS6。圆筒芯材CY在卷绕工序中作为用于层叠卷绕预浸料的芯棒而使用，在主加热工序中作为用于保持层叠体形状的工具而使用，在制造后，作为与结构体成为一体化的增强构件而使用。

考虑到卷绕至外侧的层叠体的厚度，将圆筒芯材CY的外径设定得比最终形成的结构体的外周长略小。即，期望使得将多片预浸料片材卷绕至圆筒芯材CY这一状态下的外径与最终形成的结构体的外周长的设计值大致一致。

预浸料片材PS1～PS6在此处使用使环氧树脂的原料浸渗至碳纤维而得的片材。各预浸料片材中，碳纤维具备规则性地发生了取向，图1中的实线示出该碳纤维的取向方向。以下，碳纤维的取向方向设为将预浸料片材展开的状态下的方向。

(卷绕工序)

针对本制造方法的卷绕工序进行说明。预浸料片材PS1通过将碳纤维的取向方向相对于圆筒芯材CY的轴线为+45度方向的片材与-45度方向的片材重合粘接成2层而制成1片预浸料片材，其具备抵抗结构体所承受的扭转应力的作用。将该预浸料片材PS1卷绕至根据需要对外周实施了剥离处理的圆筒芯材CY的外周。

预浸料片材PS2、PS3和PS4各自的碳纤维的取向方向与圆筒芯材CY的轴线平行，具有抵抗结构体所承受的拉伸应力的作用。将该预浸料片材PS2、PS3和PS4依次卷绕在预浸料片材PS1上。

预浸料片材PS5中，碳纤维的取向方向与圆筒芯材CY的轴线正交，具备抵抗结构体承受压缩应力时的膨胀的作用。将该预浸料片材PS5卷绕至预浸料片材PS4。

一对预浸料片材PS6中，碳纤维的取向方向与圆筒芯材CY的轴线正交，其具备梯形状。将该预浸料片材PS6卷绕至预浸料片材PS5的两端。

本实施方式中，通过仅在两端部卷绕最外周的预浸料片材PS6，从而实现增强效果。预浸料片材的片数、碳纤维的取向方向可根据期望的结构体的机械强度来适当变更。

如此操作，形成在圆筒芯材CY上卷绕多个预浸料片材而成的筒状的层叠体LM(图2)。

(施压工序)

针对本制造方法的施压工序进行说明。图2是示意性地示出施压工序的图。图2中，将卷绕有层叠体LM的圆筒芯材CY的一端连结于电动机旋转轴等旋转驱动体RD，将薄条带TP(此处设为透明)的一端粘贴于层叠体LM的外周。

自该状态使圆筒芯材CY与旋转驱动体RD一同旋转，施加规定的张力并将条带TP卷绕至层叠体LM的外周。规定的张力因层叠体LM的外径等条件而异，优选为1～5kgf的范围。通过对由此层叠的预浸料片材PS1～PS6进行压迫加压，能够排除预浸料片材间的空隙等而实现层叠体LM的致密化。

进而，通过使条带TP沿着圆筒芯材CY的轴线O的方向发生相对移动，条带TP遍及层叠体LM的轴线O的方向整体地卷绕，形成厚度大致均匀的薄层。

其中，作为对卷绕至圆筒芯材CY的层叠体LM进行加压的手段，不限定于条带。例如，也可以将由热收缩薄膜形成的管等配置在层叠体LM的周围，通过加热使热收缩薄膜收缩来压迫层叠体LM。

或者，也可以将橡胶条带、橡胶薄膜经制管而得的产物(橡胶管)配置在层叠体LM的周围，利用其弹性力来压迫层叠体LM。由此，无需使圆筒芯材CY发生旋转的旋转驱动体，设备成本得以降低。

(预加热工序)

针对本制造方法的预加热工序进行说明。图3是示意性地示出预加热工序的图。将卷绕有条带TP的层叠体LM与圆筒芯材CY一同配置在烘箱OV内。在烘箱OV中加热，将层叠体LM的预浸料片材的树脂加热至完全固化前的状态为止。更具体而言，以层叠体LM的热固性树脂的固化度达到30～90％的方式进行加热。

此处，针对热固性树脂的固化度进行说明。例如，将未固化的环氧树脂以5℃/分钟的速度从室温加热至200℃为止时，若使用DSC(差示扫描量热测定法)测定热流(放热或吸热)，则可知会产生热固性树脂特有的现象。

具体而言，如图4所示的DSC曲线那样，自约103℃附近起产生剧烈的放热，在110.7℃产生放热峰，之后放热急剧减少。该放热表示因环氧树脂的升温加热而发生聚合(固化)。此处，将110.7℃称为该环氧树脂的最大放热温度。

可知：若将该环氧树脂再次冷却至室温，并再次以5℃/分钟的速度加热至200℃，则如图5所示的DSC曲线那样，不出现放热峰，而是发生吸热，在116.1℃产生玻璃化转变。这是因环氧树脂已经完全固化而产生的现象。(“环氧树脂的固化温度·玻璃化转变温度调查”、MST技术资料：No.C0220，刊登日：2011/10/20、财团法人：材料科学技术振兴财团)

另一方面，若在使环氧树脂完全固化之前中断加热，则放热峰变为小于110.7℃的X℃(图4)。这表示环氧树脂存在能够进一步聚合的余地，即环氧树脂呈现完全固化前的状态。

换言之，随时测定在加热热固性树脂时的放热峰，在小于最大放热温度的X℃时中断加热，由此能够将热固性树脂停留在完全固化前的状态。

图4中，将完全固化时的DSC曲线与基线BS所围成的面积(称为放热峰面积)记作S1，将放热峰为X℃的DSC曲线与基线BS所围成的面积记作S2时，将(S2/S 1)×100％定义为热固性树脂的固化度。

本发明人等发现：利用该热固性树脂的热特性，通过在热固性树脂完全固化之前例如固化度为30～90％时中断层叠体LM的加热，从而能够使层叠体LM的成形性提高。与30～90％的固化度相对应的放热峰X℃可通过实验、模拟来求出。针对提高层叠体LM的成形性的效果，后面在主加热工序关联地叙述。

(切断工序)

针对本制造方法的切断工序进行说明。图6是示意性地示出切断工序的图。将卷绕有条带TP的层叠体LM从烘箱OV中取出，如图6所示那样地，在层叠体LM的端部位置(D)，将圆筒芯材CY的两端切断。将包括加热至完全固化前为止的层叠体LM和圆筒芯材的构件称为预成型体。需要说明的是，也可以将圆筒芯材CY残留而未切断，例如用于与其它构件嵌合结合或形成螺栓而用于螺合结合。

未加热的层叠体为了防止树脂材料的劣化而需要在冰箱、冷库中保存。但是，所形成的预成型体中的层叠体LM是调整过树脂材料的固化度的层叠体，即使在常温下保管也几乎没有树脂材料的劣化。因此，通过预先量产预成型体并加以保存，从而能够应对急用地供给制品。

此外，由于能够由1种预成型体形成多种结构体，因此实现了制造成本的降低。

(主加热工序)

针对本制造方法的主加热工序进行说明。图7、8是示意性地示出主加热工序的图。首先，如图7所示那样，将利用圆筒芯材CY支承内周的层叠体LM配置在板状的上模UD与槽状的下模LD之间。由上模UD和下模LD构成成形模具。

此处，将下模LD中的槽底面的宽度记作W，将槽内壁的高度记作H，将卷绕有条带TP的层叠体LM的外径记作D时，若πD≈2(W+H)，则能够使模具的内周长与最终结构体的外周长大致一致，由此，能够获得具有稳定形状的结构体。

其后，如图8所示那样，使上模UD与下模LD相对接近来进行合模。由此，圆筒芯材CY塑性变形(部分弹性变形)成方筒状。同时，由于通过之前的预加热工序而使层叠体LM的热固性树脂以90％以下的固化度进行了加热，因此，能够使层叠体LM以沿着由上模UD和下模LD形成的内壁形状的方式发生变形。

此处，圆筒芯材CY具有某种程度的刚性，因此会抵抗来自成形模具的加压力，由此，能够维持沿着模具的层叠体LM的变形状态，抑制其崩塌。

进而，通过使用未图示的加热器将上模UD和下模LD的内部加热，从而能够使层叠体LM完全固化。借助已固化的层叠体LM，圆筒芯材CY也维持方筒状的变形。

根据本实施方式，滑动性高的条带TP以规定的张力卷绕于层叠体LM的周围，因此，随着上模UD与下模LD的加压，在层叠体LM的外表面与成形模具的内壁面之间发生相对位移的情况下，也能够使两者之间发生滑动而几乎没有阻力。由此，层叠体LM的模具适应性提高，能够得到稳定的制品形状。因此，尤其是在角部CR，不易因条带TP所致的抗力而发生局部的压力降低，能够有效地抑制层叠体LM的褶皱、空孔、树脂富集等不良情况，能够得到稳定的制品品质。

另一方面，通过层叠体LM的模具适应性提高，因而能够减小成形模具的压力，且能够降低模具的强度、刚性，因此，可使用的模具材料的选择自由度扩大。此外，驱动成形模具的设备也能够简化，从而能实现设备成本的降低。

此外，通过条带TP所具备的形状保持功能，通过强力施压至直角的角部CR而形成的层叠体LM的侧面(第一面)与上下表面(法线方向与第一面不同的第二面)的交叉部具有其曲率固定或缓缓变化的曲面(即在交叉部不形成棱边)。此外，由于其交叉部处的强化纤维发生弯曲而不折断(维持纤维的连续性)，从而能够确保结构体的强度。

(剥离工序)

其后，通过中止加热并使上模UD与下模LD分离，从变形成方筒状的层叠体LM上剥离条带TP，从而完成图9中示出局部的矩形截面形状的结构体(多边形结构体)ST1。关于结构体ST1，由于在截面变形成方形的圆筒芯材CY的外周上密合形成层叠体LM并使两者发生一体化，因此呈现兼具抗弯曲的金属特性和轻量且强度高的FRP特性的混合结构。因此，能够利用结构体ST1作为例如车辆等的冲击吸收结构。此外，也可以将结构体ST1与金属等其它构件结合，由此用途扩大。

(变形例)

图10是示出变形例所述的制造方法的主加热工序的与图7相同的图。本变形例中，上模UD和下模LD具有共通形状，具体而言，对置具有梯形的转印面，在合模时由一对转印面形成六边形状。本变形例中，与上述实施方式同样地，使用在圆筒芯材CY的外周卷绕有层叠体LM且在其外周卷绕有条带TP的预成型体。

如图10所示那样，在上模UD与下模LD之间配置预成型体，使上模UD与下模LD相对接近来进行合模。在预加热工序中层叠体LM的热固性树脂以90％以下的固化度进行了加热，因此，能够使层叠体LM以沿着由上模UD和下模LD形成的内壁形状的方式变形成六边形状。进而，通过使用未图示的加热器，将上模UD和下模LD的内部加热，从而能够使层叠体LM完全固化。

其后，通过使上模UD与下模LD分离，从而能够取出图11所示的六边截面形状的结构体(多边形结构体)ST2。结构体ST2中，在截面变形成六边形状的圆筒芯材CY的外周形成有层叠体LM。例如，通过使轴线平行且无间隙地排列结构体ST2，从而能够形成在邻接的结构体ST2之间几乎没有空间的蜂窝形状的冲击吸收体。

需要说明的是，可以将历经后述第二实施方式的制造方法中的第一卷绕工序、第一施压工序和第一加热工序而形成的第一层叠体LM1用作圆筒芯材CY。此外，可以对预成型体的长度方向的一部分实施基于成形模具的加压变形，由此，能够形成具有不规则形截面的结构体。

[第二实施方式]

接着，针对第二实施方式涉及的制造方法进行说明。图12是示意性地示出第一卷绕工序的图。如图1所示那样，准备圆形截面的芯棒(芯轴)MD、以及使第一强化纤维含浸第一热固性树脂并进行加热或干燥而制成半固化状态的预浸料片材(复合原材料)PS11、PS12。

与圆筒芯材CY同样地，将比制品外径略小的外径作为芯棒MD的外径。此外，芯棒MD的全长大于结构体的制品长度。

(第一卷绕工序)

根据需要对该芯棒MD的外周实施脱模处理，将预浸料片材PS11、PS12卷绕于芯棒MD。作为卷绕方法，可以使用上述绕组制法。作为第一强化纤维和第一热固性树脂，可以从上述强化纤维和热固性树脂中选择任意的纤维和树脂。

其中，期望预浸料片材PS11、PS12的纤维取向方向相对于芯棒MD的轴线以15°以上、90°以下的范围发生倾斜。由此，在制成预成型体时，能够确保可抵抗合模时的加压的强度。

如此操作，形成在芯棒MD上卷绕预浸料片材PS11、PS12而成的筒状的第一层叠体(内侧层叠体)LM1(图13)。需要说明的是，也可以在芯棒MD上卷绕3片以上的预浸料片材。此外，还可以代替第一层叠体而将中空圆筒构件插入至芯棒MD，并进行以下的工序。

(第一施压工序)

针对本制造方法的第一施压工序进行说明。图13是示意性地示出第一施压工序的图。图13中，将卷绕有第一层叠体LM1的芯棒MD的一端连结于电机旋转轴等旋转驱动体RD，将薄的第一条带TP1(可以是薄膜)的一端贴在第一层叠体LM1的外周上。

使芯棒MD从该状态与旋转驱动体RD一同旋转，在施加规定张力的同时，将第一条带TP1卷绕于第一层叠体LM1的外周。规定的张力因第一层叠体LM1的外径等条件而异，优选为1～5kgf的范围。由此，对所层叠的预浸料片材PS11、PS12进行施压加压，从而能够去除预浸料片材之间的空隙等而实现第一层叠体LM1的致密化。

进而，通过使第一条带TP1沿着芯棒MD的轴线O的方向发生相对移动，从而第一条带TP1在第一层叠体LM1的轴线O的整个方向上卷绕，形成厚度大致均匀的薄层。

其中，作为对卷绕于芯棒MD的第一层叠体LM1进行加压的手段，不限定于第一条带。例如，也可以将由热收缩薄膜形成的管等配置在第一层叠体LM1的周围，通过加热使热收缩薄膜发生收缩，由此对第一层叠体LM1进行施压。

或者，也可以将橡胶条带、橡胶薄膜制成管而得到的产物(橡胶管)配置在第一层叠体LM1的周围，利用其弹性力对第一层叠体LM1进行施压。由此，不需要使芯棒MD旋转的旋转驱动体，设备成本降低。

(第一加热工序)

将卷绕有第一条带TP1的第一层叠体LM1与芯棒MD一同配置在未图示的烘箱内，例如将炉内温度设定至135℃，加热2小时。由此，第一层叠体LM1完全固化。

其后，将第一层叠体LM1与芯棒MD一同从烘箱中取出，剥掉卷绕在其外周的第一条带TP1。其后，通过利用研磨等对第一层叠体LM1的外周表面进行粗加工，从而形成微小的凹凸结构。或者，也可以在通过第一卷绕工序卷绕预浸料片材PS12后的最外层上卷绕薄的织物片材(弃皮)，剥掉第一加热工序后的第一条带TP1后，剥掉弃皮，由此在表面形成微小的凸凹。进而，也可以在第一层叠体LM1的外周卷绕粘接片材。由此，第一层叠体LM1与后述第二层叠体LM2的密合性提高。

(第二卷绕工序)

接着，针对本制造方法的第二卷绕工序进行说明。图14是示意性地示出第二卷绕工序的图。预浸料片材PS13～PS17是使第二强化纤维含浸第二热固性树脂，并进行加热或干燥而制成半固化状态的复合原材料。作为第二强化纤维和第二热固性树脂，可以从上述强化纤维和热固性树脂中选择任意的纤维和树脂。第二强化纤维与第一强化纤维可以相同也可以不同。此外，第二热固性树脂与第一热固性树脂可以相同也可以不同。此外，在内侧层叠体的至少一部分卷绕外侧层叠体即可。

预浸料片材PS13通过将纤维的取向方向相对于芯棒MD的轴线为+45度方向的片材与-45度方向的片材重合粘接成2层而制成1片预浸料片材，其具备抵抗结构体所承受的扭转应力的作用。使该预浸料片材PS13从第一层叠体LM1的两端沿着长度方向突出，并卷绕至芯棒MD的外周。作为卷绕方法，可以使用上述绕组制法，以下相同。

预浸料片材PS14、PS15各自的纤维的取向方向与芯棒MD的轴线平行，具有抵抗结构体所承受的拉伸应力的作用。将该预浸料片材PS14、PS15依次卷绕在相同长度的预浸料片材PS13上。

预浸料片材PS16的纤维的取向方向与芯棒MD的轴线正交，其具有抵抗在结构体承受压缩应力时的膨胀的作用。将该预浸料片材PS16卷绕于相同长度的预浸料片材PS15。

一对预浸料片材PS17的纤维的取向方向与芯棒MD的轴线正交，其具有梯形。将该预浸料片材PS17卷绕于预浸料片材PS16的两端。

本实施方式中，通过将最外周的预浸料片材PS17仅卷绕于两端部，从而实现增强效果。预浸料片材的片数、纤维的取向方向可根据期望的结构体的机械强度来适当变更。

如此操作，形成在第一层叠体LM1上卷绕多个预浸料片材而成的筒状的第二层叠体(外侧层叠体)LM2。需要说明的是，为了不在长度方向上产生高低差，优选的是：第一层叠体LM1与第二层叠体LM2以平缓地发生外径变化的方式进行了接合。

(第二施压工序)

在形成于芯棒MD的第二层叠体LM2的外周上，通过与第一实施方式的施压工序相同的方式，卷绕第二条带TP2(可以是薄膜)。也可以使用上述那样的其它施压手段来代替第二条带。

(预加热工序)

将在第二层叠体LM2的外周卷绕有第二条带TP2的芯棒MD配置在未图示的烘箱内，通过与第一实施方式的预加热工序相同的方式，加热至第二层叠体LM2的预浸料片材的树脂完全固化前的状态为止，即，使得第二层叠体LM2的热固性树脂的固化度成为30～90％。

(抽取工序)

其后，将芯棒MD从烘箱中取出，并从第一层叠体LM1和第二层叠体LM2中抽出。此时，第二层叠体LM2被已经加热固化的第一层叠体LM1支承，此外，在第二层叠体LM2的外周卷绕有第二条带TP2，因此，即便抽出芯棒MD也能够维持圆筒形状。将包含已完全固化的第一层叠体LM1和加热至完全固化前为止的第二层叠体LM2的构件称为预成型体。将第二层叠体LM2卷绕于芯棒MD并致密化的预成型体能够利用比较简单的设备且以稳定的品质来制作。

即便第一层叠体LM1为完全加热状态，如果第二层叠体LM2未经加热，则为了防止其树脂材料的劣化，需要在冰箱、冷库中保存。但是，所形成的预成型体中，第一层叠体LM1稳定，第二层叠体LM2是调整过树脂材料的固化度的层叠体，即使在常温下保管也几乎没有树脂材料的劣化。因此，通过预先量产预成型体并加以保存，从而能够应对急用地供给制品。

此外，能够由1种预成型体形成多种结构体(参照后述图17、19、21、23)，因此，可实现制造成本降低。

(主加热工序)

针对本制造方法的主加热工序进行说明。图15是示意性地示出主加热工序的图。图16是示出在A-A截面中沿着箭头方向观察合模时的图15的构成的状态的图。

首先，如图15所示那样，以夹持由第一层叠体LM1和第二层叠体LM2构成的预成型体的两端的方式，配置一对上模UD和下模LD。由上模UD和下模LD构成成形模具。

上模UD和下模LD具有共通的形状。具体而言，块状的上模UD具有平坦面UDc、直径与第二层叠体LM2大致相同的半圆筒状的凹面UDa、以及将平坦面UDc与凹面UDa之间连接的凹曲面状的过渡面UDb。此外，块状的下模LD具有平坦面LDc、直径与第二层叠体LM2大致相同的半圆筒状的凹面LDa、以及将平坦面LDc与凹面LDa之间连接的凹曲面状的过渡面LDb。

如图15所示那样，以凹面UDa、LDa位于第一层叠体LM1的端部的径向外侧且平坦面UDc、LDc位于第二层叠体LM2的端部的径向外侧的方式，在上模UD与下模LD之间配置预成型体。

若在该状态下使上模UD与下模LD相对接近来进行合模，则平坦面UDc、LDc会夹持预成型体的端部。由于通过之前的预加热工序而使第二层叠体LM2的热固性树脂以90％以下的固化度进行了加热，因此，第二层叠体LM2能够以被平坦面UDc、LDc压平的方式容易地变形(参照图16)。

此时，由于在规定的张力下在第二层叠体LM2的周围卷绕有第二条带TP2，此外，借助第二条带TP2所具备的形状保持功能，即便第二层叠体LM2被压成平板状，第二层叠体LM2的端部两边缘(图16中的左右侧)的外表面也具有曲率固定或缓缓变化的曲面。由此，能够提高结构体的外观品质和抵抗弯曲或扭转的强度。此外，通过使穿过两边缘的强化纤维发生弯曲而不折断(维持纤维的连续性)，从而能够确保更高的强度。其中，根据结构体的截面形状的不同，并非必须使用第二条带TP2。

另一方面，第二层叠体LM2的中央部借助已固化的第一层叠体LM1来抵抗成形模具的加压力，保持为圆筒状。尤其是，通过对第一层叠体LM1的外周的第二层叠体LM2设置凹面UDa、LDa，从而能够维持精度良好的圆筒形状，而无需直接施加加压力。

进而，通过使用未图示的加热器、烘箱将上模UD、下模LD和第二层叠体LM2整体加热，从而能够在已变形的状态下使第二层叠体LM2完全固化。

其后，通过使上模UD与下模LD分离，并剥掉第二条带TP2，从而能够得到图17所示的不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST3。结构体ST3具有中空圆筒形状的中央部CT和封闭的平板状的端部ED。将中央部CT与端部ED之间连接的中间面MP从上下方向被过渡面UDb、LDb加压，从而分别形成局部球状。通过设置中间面MP，从而避免中央部CT与端部ED之间的急剧形状变化，能够抑制应力的集中等。

例如，如果在端部ED形成螺栓孔等，则能够使用该螺栓孔将结构体ST3与其它构件进行螺栓缔结。此处，结构体ST3的两个端部ED均制成与水平面一致的形状。然而，通过变更成形模具的合模方向，还能够制成使一个端部ED与水平面保持一致时、另一个端部ED与垂直面一致那样的结构体ST3。此外，也可以仅使用一对上模UD和下模LD，依次成形出单个端部ED。由此，可大幅降低设备成本。

(第一变形例)

图18是示出第一变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。本变形例中，与第二实施方式同样地使用上模UD和下模LD，进行预成型体的加压和加热，在加压前，将金属制的板材MT嵌入第二层叠体LM2的两端。通过其后的上模UD与下模LD的合模，板材MT被第二层叠体LM2的端部的上部和下部压接，在维持该状态的同时，对第二层叠体LM2进行加热固化。

根据第一变形例，通过上模UD和下模LD的加热加压，从而制造图19所示的不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST4。结构体ST4具有中空圆筒形状的中央部CT和嵌入有板材MT的端部ED。因此，即便在端部ED形成螺栓孔也不易断裂，作为结构体的功能进一步提高。需要说明的是，向第二层叠体LM2的端部嵌入的构件不限定于金属。例如，通过嵌入橡胶、树脂等，从而还能够将结构体ST4的中央部CT内密封，阻止气体、流体从外部流入。

(第二变形例)

图20是示出第二变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。本变形例中，使用形状与第二实施方式不同的上模UD和下模LD。具体而言，块状的上模UD具有平坦面UDc、直径与第二层叠体LM2大致相同的半圆筒状的凹面UDa、以及将平坦面UDc与凹面UDa之间连接的平面状的过渡面UDb。此外，块状的下模LD具有平坦面LDc、直径与第二层叠体LM2大致相同的半圆筒状的凹面LDa、以及将平坦面LDc与凹面LDa之间连接的平面状的过渡面LDb。除此之外的构成与上述实施方式相同。

根据第二变形例，通过上模UD和下模LD的加热加压，从而制造图21所示的不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST5。结构体ST5具有中空圆筒形状的中央部CT、封闭的平板状的端部ED、以及将中央部CT与端部ED之间连接的中间面MP。中间面MP从上下方向被过渡面UDb、LDb加压，分别形成为平面状。

(第三变形例)

图22是示出第三变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。本变形例中，使用形状与第二实施方式不同的上模UD和下模LD。具体而言，块状的上模UD具有平坦面UDc、与平坦面UDc相比向上方移动了的半圆筒状的凹面UDa、与凹面UDa相连的凹曲面状的过渡面UDb、以及在过渡面UDb与平坦面UDc之间形成的斜面UDd。块状的下模LD具有平坦面LDc、与平坦面LDc相比向上方移动了的半圆筒状的凹面LDa、与凹面LDa相连的凹曲面状的过渡面LDb、以及在过渡面LDb与平坦面LDc之间形成的斜面LDd。斜面UDd、LDd在合模时成为平行。除此之外的构成与上述实施方式相同。

根据第三变形例，通过上模UD和下模LD的加热加压，从而制造图23所示的不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST6。结构体ST6具有中空圆筒形状的中央部CT、封闭的平板状的端部ED、以及在中央部CT与端部ED之间形成的倾斜板部CL。倾斜板部CL被斜面UDd、LDd加压而成形为倾斜的板状。结构体ST6形成有倾斜板部CL，因此，具有中央部CT与端部ED相比向上方移动了的形状，由此能够避免与结构体ST6的周围构件之间的干扰。也能够使中央部CT的截面形状具有任意的曲率。

(第四变形例)

图24是示出第四变形例所述的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。本变形例中，使用在第二层叠体LM2的两端内侧分别内插有第一层叠体LM1的预成型体。此外，上模UD和下模LD为板状，对预成型体的中央(不存在第一层叠体LM1的位置)进行加热按压。除此之外的构成与上述实施方式相同。

根据第四变形例，通过上模UD与下模LD的加热加压，从而制造图25所示的不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST7。结构体ST7具有被压平的中央部CT和中空圆筒形状的端部ED。也可以不将结构体ST7的中央部CT完全压扁，以确保在其内部中两个端部ED之间的连通。

需要说明的是，成形模具除了平板形状之外，可以是角形状(angle type)，由此，通过对第二层叠体LM2进行加压将其压扁，从而能够成形出纤维的连续性在截面方向上不受损的结构体。

(其它变形例)

图26是与第四变形例相似的结构体ST8的立体图。结构体ST8具有3处中空圆筒部B和2处平板部C。图27是与第二变形例相似的结构体ST9的立体图。在结构体ST9中，端部ED被第二实施方式的成形模具压扁成平板状，中央部CT借助第一实施方式的成形模具而形成椭圆截面形状。第一层叠体LM1能够进行某种程度的变形，因此，通过用成形模具进行按压，从而能够在长度方向的任意位置具有任意的截面形状而不限定于结构体ST9那样的圆筒截面。即，根据本实施方式，通过使预成型体的中央部的变形量与端部的变形量不同，从而能够形成任意形状的不规则形端面结构体。其中，通过使用沿着长度方向为相同模具形状的成形模具，从而也能够如第一实施方式那样地形成具有多边形截面的结构体。

如上所述，根据本实施方式，通过以比较简单的方法制作具有可耐受成形时的外压的第一层叠体LM1和调整至完全固化前的状态为止的第二层叠体LM2的预成型体，并使用该预成型体，从而从生产率和成本的观点出发，能够高效地制造品质稳定的包含椭圆或多边形的闭合截面形状的FRP制管、在此基础上具有端部和/或中间部被压扁成平板状的轮廓形状的FRP制管。

通过本实施方式而形成的结构体可以将沿着长度方向的任意位置的截面形状制成圆形截面(包括椭圆截面)、非圆形截面(多边形截面、平板截面、自由形状截面)那样的任意截面形状。

[第三实施方式]

图28是示出第三实施方式涉及的制造方法的主加热工序且与图15相同的图。图29是示出在Dx-Dx截面中沿着箭头方向观察合模时的图28的构成的状态的图。

本实施方式中，使用在第二层叠体LM2的长度方向中央插有与第二层叠体LM2相比长度方向尺寸短的第一层叠体LM1而得的预成型体。此外，上模UD具备将其端部与过渡面UDb连接的截面圆弧状的上槽UDe。另一方面，下模LD具备将其端部与过渡面LDb连接的截面圆弧状的下槽LDe。除此之外的构成(包括即将进行主加热工序之前为止的工序)与上述实施方式相同。

如图28所示那样，在第二层叠体LM2和第一层叠体LM1的内部插入长度方向尺寸与第二层叠体LM2大致相等且由CFRP等纤维强化塑料、陶瓷、树脂或金属(不锈钢、铜、黄铜、铝等)形成的中空的棒材(其它构件)TB。其中，可以使棒材TB的长度方向尺寸大于第二层叠体LM2的长度方向尺寸(在以下的实施方式中也相同)。进而，以凹面UDa、LDa位于第一层叠体LM1的端部的径向外侧且上槽UDe和下槽LDe位于棒材TB的端部的径向外侧的形式，在上模UD与下模LD之间配置预成型体和棒材TB。

若在该状态下使上模UD与下模LD相对接近来进行合模，则使得上槽UDe与平坦面UDc以及下槽LDe与平坦面LDc夹住预成型体的端部。由于通过之前的预加热工序，第二层叠体LM2的热固性树脂以90％以下的固化度进行了加热，因此，能够通过上槽UDe和下槽LDe的按压而使第二层叠体LM2的一部分密合于棒材TB的外周，此外，能够以被平坦面UDc、LDc压平的方式容易地使存在于棒材TB两侧的剩余的第二层叠体LM2变形(参照图29)。需要说明的是，通过在棒材TB的与第二层叠体LM2密合的外周面预先涂布粘接剂或卷绕粘接薄膜，从而能够提高棒材TB与第二层叠体LM2的密合度。

此时，由于在规定的张力下在第二层叠体LM2的周围卷绕有第二条带TP2，此外，借助第二条带TP2所具备的形状保持功能，即便第二层叠体LM2被压成平板状，第二层叠体LM2的端部两边缘(图29中的左右侧)的外表面也具有曲率固定或缓缓变化的曲面。由此，能够提高结构体的外观品质和抵抗弯曲或扭转的强度。此外，穿过两边缘的强化纤维也发生弯曲而不折断(维持纤维的连续性)，从而能够确保更高的强度。其中，根据结构体的截面形状的不同，并非必须使用第二条带TP2。

另一方面，第二层叠体LM2的中央部借助已固化的第一层叠体LM1来抵抗成形模具的加压力，保持为圆筒状。尤其是，通过对第一层叠体LM1的外周的第二层叠体LM2设置凹面UDa、LDa，从而能够维持精度良好的圆筒形状，而无需直接施加加压力。此外，在第一层叠体LM1维持圆筒状的基础上，通过使棒材TB的端部借助上槽UDe和下槽LDe而保持在成形模具的中央，从而插入至第一层叠体LM1内部的棒材TB的外周不会密合于第一层叠体LM1的内周，而是在两者之间形成精度良好的圆管状的空间SP(后述的图31、32)。

进而，通过主加热工序，使用未图示的加热器、烘箱将上模UD、下模LD和第二层叠体LM2整体加热，从而能够在已变形的状态下使第二层叠体LM2完全固化。

其后，通过使上模UD与下模LD分离，并剥掉第二条带TP2，从而能够得到图30～32所示那样的由不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST10和棒材TB构成的复合结构体HB1。结构体ST10具有中空圆筒形状的中央部CT和平板状的端部ED。第二层叠体LM2中的端部ED的内周的一部分密合于棒材TB的外周，剩余的内周相互密合。其中，从第一层叠体LM1朝着长度方向外侧突起的第二层叠体LM2的端部附近与棒材TB不接触。此外，在端部ED的上下面中央，与棒材TB对应地，截面半月状的隆起部HM在结构体ST10的长度方向上延伸。

根据本实施方式，如图31、32所示那样，在结构体ST10的内周与棒材TB的外周之间形成有相对于结构体ST10的外部而言被密封的空间SP。此外，空间SP相对于中空的棒材TB的内部空间而言也被密封。因此，通过例如在空间SP内流通第一流体且在棒材TB内流通第二流体，从而能够在第一流体与第二流体之间进行热交换。

或者，如果在中空的棒材TB的周壁设置多个贯通孔，并连接于内燃机的排气管等，则也能够使复合结构体HB1作为以空间SP为膨胀室的消音器而发挥功能。此外，棒材TB不限定于中空，可以为实心。进而，可以在多个复合结构体HB1的中空棒材TB的端部设置外螺纹/内螺纹结构、世韦洛克结构(或者连接软管)等来相互连结。由此，能够根据换热器等的规格来调整所连结的复合结构体HB1的个数，能够实现封装化。此外，若向密闭的空间SP内封入气体，则结构体ST10具有浮力，因此，通过在多个复合结构体HB1的中空棒材TB的内部利用带/绳来相互连接，从而能够用于浮标、浮体、防油栅等。进而，通过将中空棒材TB的空间SP的周壁制成浸透膜结构、离子(电子)交换膜，从而也能够将复合结构体HB1用作净水过滤器、电池用的结构体。

(其它变形例)

图33是与第三实施方式相似的复合结构体HB2的与图32相同的剖视图。图34是在G-G截面中沿着箭头方向观察图33的构成的状态的图。

本实施方式中，形成在第二层叠体LM2内隔开间隔地配置共通形状的2个第一层叠体LM1而得的预成型体，向该预成型体中插入棒材TB，进而，使用2组与图28相同的成形模具，实施主加热工序，由此能够形成由不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST11和棒材TB构成的复合结构体HB2。复合结构体HB2相对于外部而言是密封的，具有独立的2个空间SP。

需要说明的是，使第一层叠体LM1的内周密合于中空的棒材TB的外周时，通过提高合模方向的按压力，从而如图34所示那样，也能够使棒材TB的截面变形成椭圆形状。复合结构体HB2的两端的截面也相同。其中，由于未对第二层叠体LM2的内侧的棒材TB施加径向的外压，因此，棒材TB的截面保持为圆形状。棒材TB的截面形状不限定于圆形，任选制成例如六边形状、八边形状等截面形状。此外，也可以使用具有预先发生局部变形的截面的棒材，形成复合结构体HB2。

图35是与第三实施方式相似的复合结构体HB3的与图30相同的立体图。图36是在H-H截面中沿着箭头方向观察图35的构成的状态的图。本变形例的复合结构体HB3使用图15所示的成形模具来代替图28所示的成形模具，能够得到由不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST12和棒材TB构成的复合结构体HB3。

更具体而言，与第三实施方式同样地，在第二层叠体LM2和第一层叠体LM1的内部插入长度方向尺寸与第二层叠体LM2大致相等且由CFRP等纤维强化塑料、树脂或金属形成的中空的棒材TB，进而，使用图15所示的成形模具进行加压，由此能够得到第一层叠体LM1的端部ED和棒材TB的端部被压平的复合结构体HB3。除此之外的构成与图30所示的实施方式相同。

本变形例中，在第一层叠体LM1与棒材TB之间形成密封的空间SP，此外，在两端被压扁的棒材TB的内部形成其它的空间SPX。空间SP与空间SPX未相互连通，因此，能够分别封入不同的气体或液体。通过形成于端部ED的贯通孔，插通螺栓等而与其它构件缔结，从而能够将复合结构体HB3用作增强材料。

图37是与第三实施方式相似的复合结构体的与图32相同的剖视图。本变形例的复合结构体HB4由不规则形截面形状的结构体(不规则形截面结构体)ST13和棒材TB构成。在仅密合于朝着第一层叠体LM1的长度方向外侧突起的第二层叠体LM2的一个端部ED的状态下插入有中空的棒材TB。此外，朝着第一层叠体LM1的长度方向外侧突起的第二层叠体LM2的另一个端部ED呈现开口封闭的形状而未插入有棒材TB。朝着第一层叠体LM1的长度方向外侧突起的第二层叠体LM2的两端附近的部位与空间SP接触。针对共通的构成，省略重复说明。

根据本变形例，能够将空间SP用作液体、气体等的常压式或加压式的罐。一般来说，与罐连接的配管大多连接有阀门等。本变形例中，可以在从端部ED突出的棒材TB上形成螺栓，直接连接于未图示的阀门等，此外，能够在中央部CT内贮留液体、气体。通过该构成，能够借助阀门在中央部CT与外部之间进行液体、气体的移动。此外，还能够借助接头将棒材TB与其它配管进行连接。

产业上的可利用性

本发明的结构体在步行助力器、护理助力器方面推进研究，在用于已经部分实用的动力服(power suit)的框架构件等时，能够有效地活用CFRP材料的特性(轻量高强度高刚性)和该不规则形截面/多边形结构。进而，通过在摩托车、汽车等车辆中使用本发明的结构体，从而能够在确保强度的同时实现轻量化，能够有助于改善燃耗。尤其是，由棒材和结构体构成的复合结构体在质量轻且强度高的基础上，因棒材的材料而还具有韧性，因此，除了行走/护理助力器用框架、摩托车/汽车用结构体之外，其可利用性也较宽，能够有助于广大产业的发展。

附图标记说明

PS1～PS6、PS11～PS17 预浸料片材

MD 芯棒

CY 圆筒芯材

TP 条带

OV 烘箱

RD 旋转驱动体

UD 上模

LD 下模

LM1 第一层叠体

LM2 第二层叠体

ST1～ST13 结构体

TB 棒材

HB1～HB4 复合结构体

Claims (17)

1.一种结构体的制造方法，其具有如下工序：

卷绕工序，在中空的圆筒芯材的周围卷绕多片包含强化纤维和未固化的热固性树脂的复合原材料，形成筒状的层叠体；

施压工序，在所述层叠体的外周卷绕条带或薄膜，并进行施压；

预加热工序，在为所述热固性树脂完全固化前的状态、即所述热固性树脂的固化度为30％～90％的范围内，将所述层叠体加热而使其固化；以及

主加热工序，将卷绕有所述条带或薄膜的所述层叠体和所述圆筒芯材配置在成形模具内，将所述层叠体加热至所述热固性树脂完全固化为止，并进行加压，由此使所述圆筒芯材变形成非圆截面形状，

形成使所述圆筒芯材与所述层叠体成为一体的结构体。

2.根据权利要求1所述的结构体的制造方法，其中，在所述主加热工序后，从所述成形模具中取出所述层叠体，并剥离所述条带或薄膜。

3.根据权利要求1所述的结构体的制造方法，其中，所述复合原材料是使所述强化纤维含浸所述热固性树脂而成的预浸料。

4.根据权利要求1所述的结构体的制造方法，其中，在芯棒的周围卷绕多片包含第一强化纤维和未固化的第一热固性树脂的第一复合原材料，形成筒状的内侧层叠体，

施压所述内侧层叠体的周围，

将所述内侧层叠体加热至所述第一热固性树脂完全固化为止，由此形成所述圆筒芯材。

5.一种结构体的制造方法，其具有如下工序：

第一卷绕工序，在芯棒的周围卷绕多片包含第一强化纤维和未固化的第一热固性树脂的第一复合原材料，形成筒状的内侧层叠体；

第一施压工序，施压所述内侧层叠体的周围；

第一加热工序，将所述内侧层叠体加热至所述第一热固性树脂完全固化为止；

第二卷绕工序，在已固化的所述内侧层叠体的周围卷绕多片包含第二强化纤维和未固化的第二热固性树脂的第二复合原材料，形成筒状的外侧层叠体；

第二施压工序，施压所述外侧层叠体的周围；

预加热工序，将所述外侧层叠体加热至所述第二热固性树脂完全固化前的状态为止；

抽取工序，从所述外侧层叠体和所述内侧层叠体中抽出所述芯棒；以及

主加热工序，将所述外侧层叠体和所述内侧层叠体配置在成形模具内，将所述外侧层叠体加热至所述第二热固性树脂完全固化为止，并进行加压，由此使所述外侧层叠体变形。

6.根据权利要求5所述的结构体的制造方法，其中，在所述第一施压工序中，在所述内侧层叠体的整周卷绕第一条带或第一薄膜，并进行施压，

在所述第一加热工序后，自所述内侧层叠体的外周剥离所述第一条带或第一薄膜。

7.根据权利要求5所述的结构体的制造方法，其中，在所述第二施压工序中，在所述外侧层叠体的整周卷绕第二条带或第二薄膜，并进行施压，

在所述主加热工序后，自所述外侧层叠体的外周剥离所述第二条带或第二薄膜。

8.根据权利要求5所述的结构体的制造方法，其中，所述第一复合原材料是使所述第一强化纤维含浸所述第一热固性树脂而成的预浸料，所述第二复合原材料是使所述第二强化纤维含浸所述第二热固性树脂而成的预浸料。

9.根据权利要求5所述的结构体的制造方法，其中，在所述预加热工序中，将所述外侧层叠体加热，以使得所述第二热固性树脂的固化度成为30％～90％的范围。

10.根据权利要求5所述的结构体的制造方法，其中，所述外侧层叠体以从所述内侧层叠体朝着长度方向外侧突起的方式形成，在所述主加热工序中，使所述外侧层叠体的端部侧的变形量与所述内侧层叠体的中央侧的变形量不同。

11.根据权利要求5所述的结构体的制造方法，其中，所述外侧层叠体的长度方向尺寸长于所述内侧层叠体的长度方向尺寸，

在所述抽取工序后，具有向所述外侧层叠体和所述内侧层叠体内插入中空或实心的棒材的工序，

在所述主加热工序中，将所述外侧层叠体、所述内侧层叠体和所述棒材配置在成形模具内，将所述外侧层叠体加热至所述第二热固性树脂完全固化为止，并进行加压，由此使所述外侧层叠体密合于所述棒材。

12.根据权利要求11所述的结构体的制造方法，其中，在被所述内侧层叠体支承的所述外侧层叠体与所述棒材之间形成密封空间。

13.根据权利要求12所述的结构体的制造方法，其中，所述棒材为中空，所述密封空间与所述棒材的内部不连通。

14.一种结构体，其为中空的结构体，其具有：

使包含第一强化纤维的第一热固性树脂固化而形成的内侧层叠体；以及

使包含第二强化纤维的第二热固性树脂固化而形成的外侧层叠体，

所述外侧层叠体以从所述内侧层叠体的端部朝着外侧突起的方式形成，

插入至所述外侧层叠体的内侧的所述内侧层叠体保持所述外侧层叠体的形状，

向所述内侧层叠体的内侧插入有其它构件，在所述其它构件与所述内侧层叠体之间形成有空间，

从所述内侧层叠体的端部朝着外侧突起的所述外侧层叠体的端部的内周的一部分密合于所述其它构件的外周。

15.根据权利要求14所述的结构体，其特征在于，所述其它构件为中空。

16.一种结构体，其为中空的结构体，其具有：

使包含第一强化纤维的第一热固性树脂固化而形成的内侧层叠体；以及

使包含第二强化纤维的第二热固性树脂固化而形成的外侧层叠体，

所述外侧层叠体以从所述内侧层叠体的端部朝着外侧突起的方式形成，

插入至所述外侧层叠体的内侧的所述内侧层叠体保持所述外侧层叠体的形状，

所述结构体在向所述外侧层叠体的一个端部插入有其它构件、所述外侧层叠体的另一个端部未插有其它构件的状态下闭合。

17.根据权利要求16所述的结构体，其特征在于，所述其它构件为中空。

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