JP2000176945A - フィラメント巻線コンポジットケ―シングの製造方法及びフィラメント巻線コンポジットケ―シング成形用マンドレル - Google Patents
フィラメント巻線コンポジットケ―シングの製造方法及びフィラメント巻線コンポジットケ―シング成形用マンドレルInfo
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- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィラメント巻線コンポジットケーシングを
製造する。 【解決手段】 フィラメント巻線コンポジットケーシン
グが、所望の形状の外側表面を有しかつもろいフォーム
材からなるマンドレル２によって製造される。フィラメ
ントをマンドレルの外側表面４の周囲に巻くことによ
り、アクセスポート１６を有する未硬化のケーシングを
成形し、続いてケーシングの樹脂を固めて、硬化コンポ
ジットケーシングを成形する。マンドレル２を除去可能
な破片に破壊することによってマンドレル２とコンポジ
ットケーシングとが分離され、実質的に全てのマンドレ
ル２がコンポジットケーシングから放出される。マンド
レル２の破片は、アクセスポート１６を通してコンポジ
ットケーシングから除去される。
製造する。 【解決手段】 フィラメント巻線コンポジットケーシン
グが、所望の形状の外側表面を有しかつもろいフォーム
材からなるマンドレル２によって製造される。フィラメ
ントをマンドレルの外側表面４の周囲に巻くことによ
り、アクセスポート１６を有する未硬化のケーシングを
成形し、続いてケーシングの樹脂を固めて、硬化コンポ
ジットケーシングを成形する。マンドレル２を除去可能
な破片に破壊することによってマンドレル２とコンポジ
ットケーシングとが分離され、実質的に全てのマンドレ
ル２がコンポジットケーシングから放出される。マンド
レル２の破片は、アクセスポート１６を通してコンポジ
ットケーシングから除去される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフィラメント巻線コ
ンポジットケーシングの製造方法及びその成形用マンド
レルに関する。
ンポジットケーシングの製造方法及びその成形用マンド
レルに関する。
【０００２】
【従来の技術】フィラメント巻線コンポジットケーシン
グは、圧力容器やガソリンタンクやロケットモータケー
シングなどの種々の用途に用いられる。典型的には、こ
の種のケーシングは自己支持型で円筒形の構造をしてお
り、一端若しくは両端に比較的小さいアクセスポートを
有している。ケーシングは、マンドレルの周囲に１本あ
るいは複数本のフィラメント若しくはファイバーを巻き
付けることによって製造され、前記マンドレルによって
ケーシングの所望の形状が得られるとともに、製造工程
中の支持がなされる。フィラメントは、硬化可能樹脂に
予備含浸され、あるいは、巻線工程の途中若しくは後に
硬化可能樹脂に含浸される。巻線工程が終了した後に、
マンドレルを残したまま樹脂が硬化され、硬化コンポジ
ットケーシングが成形される。続いて、マンドレルがケ
ーシングから除去され、ケーシング内に空洞の内部空間
が生じる。
グは、圧力容器やガソリンタンクやロケットモータケー
シングなどの種々の用途に用いられる。典型的には、こ
の種のケーシングは自己支持型で円筒形の構造をしてお
り、一端若しくは両端に比較的小さいアクセスポートを
有している。ケーシングは、マンドレルの周囲に１本あ
るいは複数本のフィラメント若しくはファイバーを巻き
付けることによって製造され、前記マンドレルによって
ケーシングの所望の形状が得られるとともに、製造工程
中の支持がなされる。フィラメントは、硬化可能樹脂に
予備含浸され、あるいは、巻線工程の途中若しくは後に
硬化可能樹脂に含浸される。巻線工程が終了した後に、
マンドレルを残したまま樹脂が硬化され、硬化コンポジ
ットケーシングが成形される。続いて、マンドレルがケ
ーシングから除去され、ケーシング内に空洞の内部空間
が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】長年の間、フィラメン
ト巻線コンポジットケーシングの製造においては種々の
異なった形式のマンドレルが使用されてきた。１つの形
式のマンドレルは、鋳造砂とポリビニルアルコールなど
のバインダとの混合物を備えており、しばしばワイヤメ
ッシュ構造上に成形される。バインダを硬化させマンド
レルを所望の形状に製造した後では、マンドレルは形状
的に安定し、上述したような巻線工程に使用できるよう
になる。巻線工程後には、マンドレルを水などの溶剤で
洗浄してバインダを溶解し、マンドレルを破壊し、更に
ケーシング内から湿った砂を除去することによって、硬
化ケーシングからマンドレルが除去される。この形式の
マンドレルは多くの用途、特に、設計変更の要求が頻繁
に生じる試作品の用途に使用され効果を挙げてきたが、
この形式のマンドレルを硬化コンポジットケーシングか
ら除去することにはかなりの困難を伴う。その上、バイ
ンダの溶解のために使用される溶剤によっては、上記工
程で発生する廃物は特殊な処理を要することがある。
ト巻線コンポジットケーシングの製造においては種々の
異なった形式のマンドレルが使用されてきた。１つの形
式のマンドレルは、鋳造砂とポリビニルアルコールなど
のバインダとの混合物を備えており、しばしばワイヤメ
ッシュ構造上に成形される。バインダを硬化させマンド
レルを所望の形状に製造した後では、マンドレルは形状
的に安定し、上述したような巻線工程に使用できるよう
になる。巻線工程後には、マンドレルを水などの溶剤で
洗浄してバインダを溶解し、マンドレルを破壊し、更に
ケーシング内から湿った砂を除去することによって、硬
化ケーシングからマンドレルが除去される。この形式の
マンドレルは多くの用途、特に、設計変更の要求が頻繁
に生じる試作品の用途に使用され効果を挙げてきたが、
この形式のマンドレルを硬化コンポジットケーシングか
ら除去することにはかなりの困難を伴う。その上、バイ
ンダの溶解のために使用される溶剤によっては、上記工
程で発生する廃物は特殊な処理を要することがある。
【０００４】他の通常の形式のマンドレルは、互いに嵌
合されると所望の形状をなす小型で精密に機械加工され
た多数の金属部品を備えている。この形式のマンドレル
は繰り返しの使用に適するものであるが、製造コストが
かかり、組立ても困難である。この形式のマンドレル
は、砂及びバインダを使用する形式のマンドレルより
も、硬化コンポジットケーシングの閉鎖空間から除去す
ることが難しい場合がある。加えて、この形式のマンド
レルは設計変更の要求が頻繁に生じる用途にはあまり適
していない。
合されると所望の形状をなす小型で精密に機械加工され
た多数の金属部品を備えている。この形式のマンドレル
は繰り返しの使用に適するものであるが、製造コストが
かかり、組立ても困難である。この形式のマンドレル
は、砂及びバインダを使用する形式のマンドレルより
も、硬化コンポジットケーシングの閉鎖空間から除去す
ることが難しい場合がある。加えて、この形式のマンド
レルは設計変更の要求が頻繁に生じる用途にはあまり適
していない。
【０００５】従って、容易かつ安価に所望の形状に成形
でき、容易に処理でき、完成したケーシングから迅速に
除去できるマンドレルが、工業において必要とされてい
る。
でき、容易に処理でき、完成したケーシングから迅速に
除去できるマンドレルが、工業において必要とされてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、容易かつ安価
に所望の形状に成形することができ、処理が簡単で、完
成したケーシングから迅速に除去することの可能なマン
ドレルに関する。
に所望の形状に成形することができ、処理が簡単で、完
成したケーシングから迅速に除去することの可能なマン
ドレルに関する。
【０００７】本発明の１つの態様は、フィラメント巻線
コンポジットケーシングの製造方法を含んでいる。所望
の形状の外側表面を有し、もろいフォーム材からなるマ
ンドレルが提供される。１本あるいは複数本のフィラメ
ントがマンドレルの外側表面に巻き付けられて、少なく
とも１つのアクセスポートを有する未硬化のケーシング
が成形されるのであり、次に、そのケーシングは硬化さ
れて、硬化コンポジットケーシングが成形される。マン
ドレルを除去可能な複数の破片に破壊することにより、
マンドレルとコンポジットケーシングとは分離されるの
であり、実質的に全てのマンドレルがコンポジットケー
シングから放出される。マンドレルの破片はアクセスポ
ートを通してコンポジットケーシングから除去される。
コンポジットケーシングの製造方法を含んでいる。所望
の形状の外側表面を有し、もろいフォーム材からなるマ
ンドレルが提供される。１本あるいは複数本のフィラメ
ントがマンドレルの外側表面に巻き付けられて、少なく
とも１つのアクセスポートを有する未硬化のケーシング
が成形されるのであり、次に、そのケーシングは硬化さ
れて、硬化コンポジットケーシングが成形される。マン
ドレルを除去可能な複数の破片に破壊することにより、
マンドレルとコンポジットケーシングとは分離されるの
であり、実質的に全てのマンドレルがコンポジットケー
シングから放出される。マンドレルの破片はアクセスポ
ートを通してコンポジットケーシングから除去される。
【０００８】本発明の他の態様は、もろいフォーム材を
備えておりかつ所望の形状の外側表面を有するフィラメ
ント巻線コンポジットケーシングを成形するのに好適な
マンドレルを含んでいる。
備えておりかつ所望の形状の外側表面を有するフィラメ
ント巻線コンポジットケーシングを成形するのに好適な
マンドレルを含んでいる。
【０００９】本発明に係る上述及び他の特徴及び利点
は、後述する説明及び添付図面によってより明らかとな
ろう。
は、後述する説明及び添付図面によってより明らかとな
ろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】図１に示すように、本発明のフォームマン
ドレル２は、成形すべきコンポジットケーシングの所望
の形状に適合する外側表面４を有しており、内側表面６
を設けて空洞コア８を画成するようにしてもよい。マン
ドレル２は単一体であってもよいし、図２に示すように
複数のセグメント１０からなるものであってもよい。
ドレル２は、成形すべきコンポジットケーシングの所望
の形状に適合する外側表面４を有しており、内側表面６
を設けて空洞コア８を画成するようにしてもよい。マン
ドレル２は単一体であってもよいし、図２に示すように
複数のセグメント１０からなるものであってもよい。
【００１２】本発明に係るマンドレル２は、フィラメン
ト巻線工程や硬化工程においてマンドレルが圧力を受け
るときに形状的に安定しており、しかもマンドレルを破
壊する目的でかけられる圧力に対してはもろさを呈する
適宜なフォーム材で製造される。この発明において、
「もろい」という語は、除去可能な破片に破壊すること
ができるということを意味する。この除去可能な破片
は、好ましくは最大寸法が約１インチ（２．５ｃｍ）で
あり、最も好ましくは顆粒状若しくは粉末状である。例
えば、このフォーム材は、巻線及び硬化の工程で約１０
０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（６９０ｋＰａ）に達
する圧力がかかったときに、形状的に安定していなけれ
ばならない。好ましくは、このフォーム材は、巻線及び
硬化の工程で約１９０ｐｓｉ（１３１０ｋＰａ）に達す
る圧力がかかったときに、形状的に安定していなければ
ならない。しかしながら、このフォーム材は、約２００
ｐｓｉ（１３８０ｋＰａ）若しくはそれ以上の圧力がか
かったときに、もろさを呈さなければならない。好まし
くは、このフォーム材は、約３００ｐｓｉ（２０７０ｋ
Ｐａ）に達する圧力がかかったときにもろさを呈するも
のである。
ト巻線工程や硬化工程においてマンドレルが圧力を受け
るときに形状的に安定しており、しかもマンドレルを破
壊する目的でかけられる圧力に対してはもろさを呈する
適宜なフォーム材で製造される。この発明において、
「もろい」という語は、除去可能な破片に破壊すること
ができるということを意味する。この除去可能な破片
は、好ましくは最大寸法が約１インチ（２．５ｃｍ）で
あり、最も好ましくは顆粒状若しくは粉末状である。例
えば、このフォーム材は、巻線及び硬化の工程で約１０
０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（６９０ｋＰａ）に達
する圧力がかかったときに、形状的に安定していなけれ
ばならない。好ましくは、このフォーム材は、巻線及び
硬化の工程で約１９０ｐｓｉ（１３１０ｋＰａ）に達す
る圧力がかかったときに、形状的に安定していなければ
ならない。しかしながら、このフォーム材は、約２００
ｐｓｉ（１３８０ｋＰａ）若しくはそれ以上の圧力がか
かったときに、もろさを呈さなければならない。好まし
くは、このフォーム材は、約３００ｐｓｉ（２０７０ｋ
Ｐａ）に達する圧力がかかったときにもろさを呈するも
のである。
【００１３】フェノール樹脂フォームは所望の特性を有
するフォーム材の１つである。フェノール樹脂フォーム
は、オハイオ州ペインスヴィル（Painsville,Ohio）所
在のアメリカン・フォーム・プロダクツ社（American F
oam Products）やロードアイランド州ニュースポート
（Newsport,Rhode Island）所在のジフィ・フォーム社
（Jiffy Foam,Inc.）を含む多数の供給源から商業的に
入手可能である。ジフィ・フォーム社から入手可能な１
つの好適なフォームは、フェノール樹脂を尿素及びイソ
シアネートに反応させて製造されている。環境への影響
を最小化するためには、フォーム材は、成分に拘わら
ず、水などの制限のない膨張剤を用いて成形されるのが
好ましい。
するフォーム材の１つである。フェノール樹脂フォーム
は、オハイオ州ペインスヴィル（Painsville,Ohio）所
在のアメリカン・フォーム・プロダクツ社（American F
oam Products）やロードアイランド州ニュースポート
（Newsport,Rhode Island）所在のジフィ・フォーム社
（Jiffy Foam,Inc.）を含む多数の供給源から商業的に
入手可能である。ジフィ・フォーム社から入手可能な１
つの好適なフォームは、フェノール樹脂を尿素及びイソ
シアネートに反応させて製造されている。環境への影響
を最小化するためには、フォーム材は、成分に拘わら
ず、水などの制限のない膨張剤を用いて成形されるのが
好ましい。
【００１４】選択されたフォーム材は、適宜な方法若し
くは方法の組合せによって所望の形状に成形される。例
えば、フォーム材は、従来技術を利用した型に流体状フ
ォーム材料を流し込むことにより、最終形状若しくは最
終形状に近い形状に型成形することができる。例えば内
側表面６のような所望の形状の特定の細部が型成形に不
適であれば、その細部は、最終形状に近似した形状の型
成形品に、機械加工することができる。他の実施例とし
て、マンドレル２全体を、大きなフォーム材ブロックか
ら機械加工によって製造してもよい。この方法は、成形
用の型の製造コストには釣り合わない試作品製作の用途
に、特に適している。所望の形状安定性を示すために
は、フォーム材は、密度が少なくとも約１０ｌｂ／ｆｔ
3（０．１６ｇ／ｃｍ3）でなければならず、上述したよ
うに、巻線及び硬化の工程において約１００ｐｓｉ（６
９０ｋＰａ）に達する圧力がかかるときに、形状的に安
定していなければならない。好ましくは、フォーム材
は、密度が少なくとも１０ｌｂ／ｆｔ3（０．１６ｇ／
ｃｍ3）でなければならず、巻線及び硬化の工程におい
て約１９０ｐｓｉ（１３１０ｋＰａ）の圧力がかかると
きに、形状的に安定していなければならない。
くは方法の組合せによって所望の形状に成形される。例
えば、フォーム材は、従来技術を利用した型に流体状フ
ォーム材料を流し込むことにより、最終形状若しくは最
終形状に近い形状に型成形することができる。例えば内
側表面６のような所望の形状の特定の細部が型成形に不
適であれば、その細部は、最終形状に近似した形状の型
成形品に、機械加工することができる。他の実施例とし
て、マンドレル２全体を、大きなフォーム材ブロックか
ら機械加工によって製造してもよい。この方法は、成形
用の型の製造コストには釣り合わない試作品製作の用途
に、特に適している。所望の形状安定性を示すために
は、フォーム材は、密度が少なくとも約１０ｌｂ／ｆｔ
3（０．１６ｇ／ｃｍ3）でなければならず、上述したよ
うに、巻線及び硬化の工程において約１００ｐｓｉ（６
９０ｋＰａ）に達する圧力がかかるときに、形状的に安
定していなければならない。好ましくは、フォーム材
は、密度が少なくとも１０ｌｂ／ｆｔ3（０．１６ｇ／
ｃｍ3）でなければならず、巻線及び硬化の工程におい
て約１９０ｐｓｉ（１３１０ｋＰａ）の圧力がかかると
きに、形状的に安定していなければならない。
【００１５】マンドレル２が所望の形状に成形された
後、図３に示されるように、マンドレル２は巻線装置１
２内に設置される。剥離剤をマンドレル２に塗布して、
巻線及び硬化の工程後にマンドレル２を除去し易いよう
にしてもよい。好適な剥離剤は、ポリ四フッ化エチレン
（polytetrafluoroethylene）や他のフルオロケミカル
化合物（fluorochemical compounds）や樹脂ベース製剤
を含み、これらは全てペンシルヴェニア州アストン（As
ton,Pennsylvania）所在のマギー・インダストリーズ社
のマクルーブ部門（McLube division of McGee Industr
ies,Inc）から商業的に入手可能である。続いて、一般
的に少なくとも１つのアクセスポート１６を備えた状態
に所望のコンポジットケーシング１４がマンドレル２上
に巻線成形され、かつ巻線装置１２から取り外され、従
来技術を利用して硬化される。
後、図３に示されるように、マンドレル２は巻線装置１
２内に設置される。剥離剤をマンドレル２に塗布して、
巻線及び硬化の工程後にマンドレル２を除去し易いよう
にしてもよい。好適な剥離剤は、ポリ四フッ化エチレン
（polytetrafluoroethylene）や他のフルオロケミカル
化合物（fluorochemical compounds）や樹脂ベース製剤
を含み、これらは全てペンシルヴェニア州アストン（As
ton,Pennsylvania）所在のマギー・インダストリーズ社
のマクルーブ部門（McLube division of McGee Industr
ies,Inc）から商業的に入手可能である。続いて、一般
的に少なくとも１つのアクセスポート１６を備えた状態
に所望のコンポジットケーシング１４がマンドレル２上
に巻線成形され、かつ巻線装置１２から取り外され、従
来技術を利用して硬化される。
【００１６】本発明に係るマンドレル２は、多種のフィ
ラメント１８や、巻線技術や、硬化可能樹脂や、硬化サ
イクルに適合する。好適なフィラメントは炭素繊維やガ
ラスやケブラー（Ｋｅｖｌａｒ｛登録商標｝）（ポリパ
ラフェニレンテレフタルアミド｛poly-paraphenylenete
rephthalamide｝）フィラメントを含み、これらはデラ
ウェア州ウィルミントン（Wilmington,Delaware）所在
のハーキュリーズ社（Hercules,Inc.）、オハイオ州ト
レド（Toledo,Ohio）所在のオーウェンズコーニング社
（Owens Corning）、デラウェア州ウィルミントン（Wil
mington,Delaware）所在のイー．アイ．デュポンデネモ
ーズアンドカンパニー社（E.I.Du Pont DeNemours and
Company）などのメーカーから商業的に入手可能であ
る。当分野において周知のように、フィラメントは硬化
可能樹脂を予備含浸させてもよいし、巻線工程の途中あ
るいは後に硬化可能樹脂を含浸させてもよい。好適な樹
脂はアミン及び無水硬化エポキシ樹脂（anhydride cure
d epoxies）を含み、これらはミシガン州ミッドランド
（Midland,Mechigan）所在のダウケミカルカンパニー社
（The Dow Chemical Company）、テキサス州ヒュースト
ン所在（Houston,Texas）のシェルケミカルカンパニー
社（Shell Chemical Company）などのメーカーから商業
的に入手可能である。本発明に係るフォームマンドレル
２は、マンドレル２を約３５０゜Ｆ（１６０゜Ｃ）に達
する高温と１００ｐｓｉ（６９０ｋＰａ）に達する圧力
に晒すといったような従来の全ての硬化サイクルに適合
する。
ラメント１８や、巻線技術や、硬化可能樹脂や、硬化サ
イクルに適合する。好適なフィラメントは炭素繊維やガ
ラスやケブラー（Ｋｅｖｌａｒ｛登録商標｝）（ポリパ
ラフェニレンテレフタルアミド｛poly-paraphenylenete
rephthalamide｝）フィラメントを含み、これらはデラ
ウェア州ウィルミントン（Wilmington,Delaware）所在
のハーキュリーズ社（Hercules,Inc.）、オハイオ州ト
レド（Toledo,Ohio）所在のオーウェンズコーニング社
（Owens Corning）、デラウェア州ウィルミントン（Wil
mington,Delaware）所在のイー．アイ．デュポンデネモ
ーズアンドカンパニー社（E.I.Du Pont DeNemours and
Company）などのメーカーから商業的に入手可能であ
る。当分野において周知のように、フィラメントは硬化
可能樹脂を予備含浸させてもよいし、巻線工程の途中あ
るいは後に硬化可能樹脂を含浸させてもよい。好適な樹
脂はアミン及び無水硬化エポキシ樹脂（anhydride cure
d epoxies）を含み、これらはミシガン州ミッドランド
（Midland,Mechigan）所在のダウケミカルカンパニー社
（The Dow Chemical Company）、テキサス州ヒュースト
ン所在（Houston,Texas）のシェルケミカルカンパニー
社（Shell Chemical Company）などのメーカーから商業
的に入手可能である。本発明に係るフォームマンドレル
２は、マンドレル２を約３５０゜Ｆ（１６０゜Ｃ）に達
する高温と１００ｐｓｉ（６９０ｋＰａ）に達する圧力
に晒すといったような従来の全ての硬化サイクルに適合
する。
【００１７】硬化後、マンドレル２を除去可能な破片に
破壊しそれらの破片を除去することによって、マンドレ
ル２とコンポジットケーシング１４は分離させられる。
好ましくは、除去可能な破片は最大寸法が約１インチ
（２．５ｃｍ）であり、最も好ましくは顆粒状あるいは
ほぼ粉末状である。マンドレル２は拡張可能圧力ブラダ
ー２０などの適宜な破壊手段によって破壊することがで
きる。前記ブラダー２０は図４に示されるようにマンド
レルの空洞コア８内へ挿入されて、拡張されマンドレル
に十分な力を与えることにより、マンドレルを破壊し、
またマンドレルの破片を保持して容易に除去する搬送手
段となる。他の実施例として、図５に示されているよう
に巻線工程前にマンドレルの外側表面４に収縮型ブラダ
ー２２を取り付け、マンドレル２を破壊するのに十分な
力が生じるようにこれを収縮させてもよい。破壊手段の
更なる選択肢として切断手段があるが、この切断手段に
はマンドレル２内に埋設されたワイヤメッシュ２４など
があり、このワイヤメッシュ２４を十分な力で引っ張る
ことによりマンドレルを除去可能な破片に切断あるいは
破壊する。ワイヤメッシュ２４は、所望の力を伝達する
ために、例えば少なくとも約３００，０００ｐｓｉ（２
ＭＰａ）の好適な引張強さを有するような材料で製造さ
れる。フォームマンドレル２内を引っ張る際の抵抗を低
減させるために、好ましくは、ワイヤメッシュ２４に使
用されるワイヤは、直径が約０．０４０インチ（０．１
ｃｍ）未満のものである。他の実施例として、マンドレ
ル２の外側表面４をワイヤメッシュ２４で包囲し、ワイ
ヤメッシュ２４を十分な力で引っ張ってマンドレル２を
除去可能な破片に破壊あるいは切断してもよい。
破壊しそれらの破片を除去することによって、マンドレ
ル２とコンポジットケーシング１４は分離させられる。
好ましくは、除去可能な破片は最大寸法が約１インチ
（２．５ｃｍ）であり、最も好ましくは顆粒状あるいは
ほぼ粉末状である。マンドレル２は拡張可能圧力ブラダ
ー２０などの適宜な破壊手段によって破壊することがで
きる。前記ブラダー２０は図４に示されるようにマンド
レルの空洞コア８内へ挿入されて、拡張されマンドレル
に十分な力を与えることにより、マンドレルを破壊し、
またマンドレルの破片を保持して容易に除去する搬送手
段となる。他の実施例として、図５に示されているよう
に巻線工程前にマンドレルの外側表面４に収縮型ブラダ
ー２２を取り付け、マンドレル２を破壊するのに十分な
力が生じるようにこれを収縮させてもよい。破壊手段の
更なる選択肢として切断手段があるが、この切断手段に
はマンドレル２内に埋設されたワイヤメッシュ２４など
があり、このワイヤメッシュ２４を十分な力で引っ張る
ことによりマンドレルを除去可能な破片に切断あるいは
破壊する。ワイヤメッシュ２４は、所望の力を伝達する
ために、例えば少なくとも約３００，０００ｐｓｉ（２
ＭＰａ）の好適な引張強さを有するような材料で製造さ
れる。フォームマンドレル２内を引っ張る際の抵抗を低
減させるために、好ましくは、ワイヤメッシュ２４に使
用されるワイヤは、直径が約０．０４０インチ（０．１
ｃｍ）未満のものである。他の実施例として、マンドレ
ル２の外側表面４をワイヤメッシュ２４で包囲し、ワイ
ヤメッシュ２４を十分な力で引っ張ってマンドレル２を
除去可能な破片に破壊あるいは切断してもよい。
【００１８】マンドレル２を約−１０゜Ｆ（−２３゜
Ｃ）より低温で冷却するとともに研磨粒子流による衝撃
を与えることによって、破壊手段を使用せずにマンドレ
ル２をコンポジットケーシング１４から分離させること
もできる。同様に、マンドレル２をドライアイスブラス
ト洗浄法を用いて破壊してもよく、この方法は、マンド
レル２にドライアイス粒子の衝撃により十分な力を与え
て、フォームマンドレル２を除去可能な破片に破壊する
というものである。ドライアイスブラスト洗浄装置は、
オハイオ州ラヴランド（Loveland,Ohio）所在のコール
ドジェット社（Cold Jet,Inc.）より商業的に入手可能
である。ドライアイス粒子の寸法は、最大で約０．２５
インチ（０．６ｃｍ）である。
Ｃ）より低温で冷却するとともに研磨粒子流による衝撃
を与えることによって、破壊手段を使用せずにマンドレ
ル２をコンポジットケーシング１４から分離させること
もできる。同様に、マンドレル２をドライアイスブラス
ト洗浄法を用いて破壊してもよく、この方法は、マンド
レル２にドライアイス粒子の衝撃により十分な力を与え
て、フォームマンドレル２を除去可能な破片に破壊する
というものである。ドライアイスブラスト洗浄装置は、
オハイオ州ラヴランド（Loveland,Ohio）所在のコール
ドジェット社（Cold Jet,Inc.）より商業的に入手可能
である。ドライアイス粒子の寸法は、最大で約０．２５
インチ（０．６ｃｍ）である。
【００１９】マンドレル２が除去可能な破片に破壊され
た後、これらの破片（図示せず）は、アクセスポート１
６を通して、あるいはコンポジットケーシング１４の同
様の開口部を通して除去される。
た後、これらの破片（図示せず）は、アクセスポート１
６を通して、あるいはコンポジットケーシング１４の同
様の開口部を通して除去される。
【００２０】本発明に係るフォームマンドレル２は、先
行技術を上回る種々の利点を有する。例えば、比較的安
価かつ容易に、多種の寸法及び形状に製造することが可
能である。特に、特殊なプログラムに対応する必要が生
じた場合に、最初の製造の後でマンドレル２を別形状に
再成形することが非常に容易である。またマンドレル２
は単一体として成形されてもよいため、セグメント型金
属製マンドレルにおいて必要となるような、小型で精密
な機械加工を施された多数の部品を精密に嵌合させるこ
とは不必要になる。その上、フォームマンドレル２が金
属製マンドレルよりもはるかに軽量であるため、構造の
剛性が上昇し、重量による曲げ変形が低減し、処理がよ
り容易となる。
行技術を上回る種々の利点を有する。例えば、比較的安
価かつ容易に、多種の寸法及び形状に製造することが可
能である。特に、特殊なプログラムに対応する必要が生
じた場合に、最初の製造の後でマンドレル２を別形状に
再成形することが非常に容易である。またマンドレル２
は単一体として成形されてもよいため、セグメント型金
属製マンドレルにおいて必要となるような、小型で精密
な機械加工を施された多数の部品を精密に嵌合させるこ
とは不必要になる。その上、フォームマンドレル２が金
属製マンドレルよりもはるかに軽量であるため、構造の
剛性が上昇し、重量による曲げ変形が低減し、処理がよ
り容易となる。
【図１】本発明に係る単一体型フォームマンドレルを示
している一部切欠の斜視図。
している一部切欠の斜視図。
【図２】本発明に係るセグメント型フォームマンドレル
を示している一部切欠の斜視図。
を示している一部切欠の斜視図。
【図３】本発明に係るマンドレルが巻線装置に取り付け
られた状態を示している側面図。
られた状態を示している側面図。
【図４】本発明に係るマンドレルの空洞コア内に配置さ
れた圧力ブラダーを示している一部切欠の斜視図。
れた圧力ブラダーを示している一部切欠の斜視図。
【図５】本発明に係るマンドレルの外側表面の周りに配
置されたブラダーを示している一部切欠の斜視図。
置されたブラダーを示している一部切欠の斜視図。
【図６】本発明に係るマンドレルの内部に埋設されたワ
イヤメッシュを示している一部切欠の斜視図。
イヤメッシュを示している一部切欠の斜視図。
【図７】本発明に係るマンドレルの外側表面の周りに配
置されたワイヤメッシュを示している一部切欠の斜視
図。
置されたワイヤメッシュを示している一部切欠の斜視
図。
２…マンドレル ４…外側表面 ６…内側表面 ８…空洞コア １０…セグメント １６…アクセスポート １８…フィラメント ２０…圧力ブラダー ２２…収縮型ブラダー ２４…ワイヤメッシュ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド リー ナレスボロウ アメリカ合衆国，カリフォルニア，サン ホセ，キャリーウッド ウェイ 790 (72)発明者 フランク ステファン インマン アメリカ合衆国，カリフォルニア，モーガ ン ヒル，ソレール ウェイ 16785
Claims (18)
- 【請求項１】 フィラメント巻線コンポジットケーシン
グの製造方法であって、 ａ． 所望の形状の外側表面を有しもろいフォーム材か
らなるマンドレルを設け、 ｂ． １本あるいは複数本のフィラメントを前記マンド
レルの外側表面に巻き付け、少なくとも１つのアクセス
ポートを有する未硬化のケーシングを成形し、 ｃ． 前記ケーシングを固めて硬化コンポジットケーシ
ングを成形し、 ｄ． 前記マンドレルを複数の除去可能な破片に破壊
し、実質的に全ての前記マンドレルが前記コンポジット
ケーシングから放出されるようにして、前記コンポジッ
トケーシングから前記マンドレルを分離させ、 ｅ． 前記除去可能な破片を前記アクセスポートを通し
て前記コンポジットケーシングから除去することを特徴
とする製造方法。 - 【請求項２】 前記マンドレルは、単一体構造であるこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記マンドレルは、各々が所望の形状の
外側表面を有した複数のセグメントからなることを特徴
とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記もろいフォーム材は、フェノール樹
脂フォームからなることを特徴とする請求項１記載の製
造方法。 - 【請求項５】 前記もろいフォーム材は、少なくとも約
１０ｌｂ／ｆｔ3（０．１６ｇ／ｃｍ3）の密度を有し、
巻線工程及び硬化工程において約１００ｐｓｉ（６９０
ｋＰａ）に達する圧力を受けたときに形状的に安定して
おり、約２００ｐｓｉ（１３８０ｋＰａ）を上回る圧力
を受けたときにもろさを呈することを特徴とする請求項
１記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記マンドレルは、空洞コアを画成する
内側表面を有し、前記マンドレルは、前記マンドレルを
除去可能な破片に破壊するのに十分な力で、前記空洞コ
ア内部に配置された拡張可能圧力ブラダーを拡張するこ
とによって、除去可能な破片に破壊されることを特徴と
する請求項１記載の製造方法。 - 【請求項７】 前記マンドレルは、空洞コアを画成する
内側表面を有し、前記マンドレルの外側表面は、前記も
ろいフォーム材を包囲するように配置された収縮型ブラ
ダーを備えており、前記マンドレルは、前記マンドレル
を除去可能な破片に破壊するのに十分な力で、前記収縮
型ブラダーを収縮させることによって、除去可能な破片
に破壊されることを特徴とする請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項８】 前記マンドレルは、前記マンドレルを切
断することによって、除去可能な破片に破壊されること
を特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項９】 前記マンドレルは、凍結粒子流による衝
撃を前記マンドレルに与えることによって、除去可能な
破片に破壊されることを特徴とする請求項１記載の製造
方法。 - 【請求項１０】 前記マンドレルは、前記マンドレルを
冷却するとともに前記マンドレルに研磨粒子による衝撃
を与えることによって、除去可能な破片に破壊されるこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項１１】 もろいフォーム材からなり、かつ所望
形状の外側表面を有するフィラメント巻線コンポジット
ケーシング成形用マンドレル。 - 【請求項１２】 空洞コアを画成する内側表面を更に備
えていることを特徴とする請求項１１記載のマンドレ
ル。 - 【請求項１３】 前記もろいフォーム材は、フェノール
樹脂フォームからなることを特徴とする請求項１１記載
のマンドレル。 - 【請求項１４】 前記もろいフォーム材は、少なくとも
約１０ｌｂ／ｆｔ3（０．１６ｇ／ｃｍ3）の密度を有
し、巻線工程及び硬化工程において約１００ｐｓｉ（６
９０ｋＰａ）に達する圧力を受けたときに形状的に安定
しており、約２００ｐｓｉ（１３８０ｋＰａ）を上回る
圧力を受けたときにもろさを呈することを特徴とする請
求項１１記載のマンドレル。 - 【請求項１５】 前記空洞コア内部に配置された拡張可
能圧力ブラダーを更に備えていることを特徴とする請求
項１１記載のマンドレル。 - 【請求項１６】 前記外側表面に配置されている収縮型
ブラダーを更に備えていることを特徴とする請求項１１
記載のマンドレル。 - 【請求項１７】 前記マンドレル内部にワイヤメッシュ
が埋設されていることを特徴とする請求項１１記載のマ
ンドレル。 - 【請求項１８】 前記外側表面に配置されたワイヤメッ
シュを更に備えていることを特徴とする請求項１１記載
のマンドレル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US21174298A | 1998-12-15 | 1998-12-15 | |
| US09/211742 | 1998-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000176945A true JP2000176945A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=22788176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11344313A Pending JP2000176945A (ja) | 1998-12-15 | 1999-12-03 | フィラメント巻線コンポジットケ―シングの製造方法及びフィラメント巻線コンポジットケ―シング成形用マンドレル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1010513A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000176945A (ja) |
| CN (1) | CN1260265A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013210098A (ja) * | 2006-05-08 | 2013-10-10 | Bhp Billiton Petroleum Pty Ltd | ホースに関する改良 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6547908B2 (en) * | 2001-07-30 | 2003-04-15 | Thermacor Process, Inc. | Method of manufacturing a thermoplastic tubular jacket |
| WO2010089464A1 (fr) * | 2009-02-05 | 2010-08-12 | Aerovac Systemes France | Noyau pour realiser un raidisseur dans un panneau composite |
| FR2971448B1 (fr) * | 2011-02-15 | 2014-03-28 | Astrium Sas | Procede et dispositif de realisation de mandrin pour capacite bobinee |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3220910A (en) * | 1962-03-26 | 1965-11-30 | Lockheed Aircraft Corp | Removable mandrel for forming resin reinforced wound articles |
| US3392865A (en) * | 1965-10-29 | 1968-07-16 | Nasa Usa | Filament-wound container |
| GB2125001B (en) * | 1982-08-13 | 1986-04-30 | Atomic Energy Authority Uk | A mandrel |
| GB9302647D0 (en) * | 1993-02-10 | 1993-03-24 | Fpt Industries | Disposable formers for manufacture of hollow composite articles |
| US5277863A (en) * | 1993-02-26 | 1994-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of preparing non-composite, thermoplastic, high-temperature-resistant rocket motor cases |
-
1999
- 1999-11-17 EP EP99309159A patent/EP1010513A3/en not_active Withdrawn
- 1999-12-03 JP JP11344313A patent/JP2000176945A/ja active Pending
- 1999-12-07 CN CN99125863A patent/CN1260265A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013210098A (ja) * | 2006-05-08 | 2013-10-10 | Bhp Billiton Petroleum Pty Ltd | ホースに関する改良 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1010513A2 (en) | 2000-06-21 |
| EP1010513A3 (en) | 2001-02-28 |
| CN1260265A (zh) | 2000-07-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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