JP2004174929A - Cylindrical member and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒部材及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車等において動力を伝達するFRPプロペラシャフトは、筒状のプロペラシャフト用チューブを有している(例えば特許文献1参照)。
このようなチューブは、主にフィラメントワインディング法(FW法)により製作される。フィラメントワインディング法では、心棒となる円柱状のマンドレルを回転させながら、樹脂を含浸させた繊維をマンドレルの外周部に巻き付けて繊維層を形成する。さらに、マンドレルを加熱炉内に入れて繊維層の樹脂を硬化させた後、この繊維層からマンドレルを抜き出す、すなわち脱型することにより円筒状のFRP(繊維強化プラスチック)製のチューブを得る。
【0003】
ところで、プロペラシャフト用チューブの脱型には、例えば以下に示される2つの方法が利用されている。第1の方法は、マンドレルの外周部に予め離型剤を塗布すると共にその上に繊維層を形成することによりマンドレル外周部への繊維層の樹脂の貼り付きを防止し、チューブからマンドレルを滑らせながら脱型する方法である。また、第2の方法は、金属製のマンドレルを予め加熱してこのマンドレルの外周部に繊維層を形成し、さらに加熱炉内で樹脂を硬化させた後、冷却時のマンドレルの熱収縮を利用してチューブからマンドレルを滑らせながら脱型する方法である。
【0004】
【特許文献1】
実用新案登録第2601067号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第1の方法では、マンドレルの外周部に離型剤を塗布しているにもかかわらず、チューブからマンドレルを抜き出す際に、チューブを構成している繊維層に含まれる炭素繊維がマンドレルの外周部表面を削ることがある。その場合、マンドレルの外周部表面に傷が付いたり、マンドレル外周部の径が部分的に細くなり、その補修が必要となってしまう。
また、第2の方法では、予めマンドレルを加熱する等の別工程が必要であり、その分、プロペラシャフト全体の製造作業が煩雑になってしまう。
【0006】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、マンドレルの表面を削ることなく脱型可能で且つ事前の別工程を必要としない、筒部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る筒部材の製造方法は、マンドレルの外周部を、このマンドレルの外周部との間に離型効果を有するように固体のシート部材により覆い、マンドレルの外周部を覆っているシート部材の外周部に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層を形成し、繊維層が形成されたマンドレルを加熱してその樹脂を硬化させ、樹脂が硬化した繊維層からマンドレルを脱型することにより筒部材を製造する方法である。
このような方法により、マンドレルの外周部と繊維層との間に配置されたシート部材によりマンドレルの外周部と繊維層とが直に接触しないため、脱型の際に繊維層がマンドレルの外周部表面を削ることが防止される。また、固体のシート部材を使用することにより、脱型のためにマンドレルを事前に加熱する等の別工程が必要なくなり、これによりプロペラシャフト全体の製造作業が容易になった。
【0008】
シート部材は離型剤を含浸した離型シートであり、この離型シートをマンドレルの外周部に巻き付けてマンドレルの外周部を覆うことができる。このような方法により、マンドレルの外周部を離型シートにより一度に覆うことが可能である。
また、マンドレルの外周部に離型剤を塗付し、離型剤が塗付されたマンドレルの外周部を固体のシート部材で覆うことができる。この場合、マンドレルの外周部に塗付される離型剤として、既存の離型剤を利用することが可能である。
また、シート部材は離型剤を含浸した帯状の離型シートであり、この離型シートをマンドレルの外周部に螺旋状に巻き付けてマンドレルの外周部を覆うこともできる。この場合、マンドレルの大きさに応じて離型シートをカットして利用する必要がないため、マンドレル外周部の被覆作業を容易に行えるだけでなく、その汎用性が高い。
さらに、シート部材として離型剤を含浸し且つ筒形状を有する離型シートをマンドレルの外周部に被せてマンドレルの外周部を覆うこともできる。この場合、離型シートの端部の合わせ目がないため、離型シート端部で重なり部が生じず、これにより段差のない均一な厚みの離型シートでマンドレルの外周部を覆うことが可能である。
【0009】
また、この発明に係る筒部材は樹脂を含浸した繊維から筒状に形成された繊維層と、繊維層の内面を覆うと共に少なくとも繊維層に接する面とは反対側の面に離型効果を有する固体のシート部材とを備えるものである。
このような構成とすることにより、マンドレルの表面を削ることなく脱型可能で且つ事前の別工程を必要とせずに製造することができる筒部材を実現できるだけでなく、繊維層の内面が固体のシート部材により覆われているため、繊維層の内部に水分が侵入するのを防止することができる。また、シート部材は離型効果だけでなく、筒部材の制振材としての効果も有する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に、この発明の実施の形態に係る筒部材を適用したプロペラシャフト用チューブの断面図を示す。このチューブは、樹脂を含浸した繊維によりほぼ円筒状に形成された繊維層1とこの繊維層1の内面を覆う固体のシート部材である離型シート2とからなっており、繊維層1の樹脂は後述するように加熱により硬化されている。また、離型シート2は、薄紙等からなるシートにシリコン等からなる離型剤を含浸させて形成されたものであり、ここではその一例であるシリコン処理ペーパーを使用している。
【0011】
次に、上述のようなプロペラシャフト用チューブの製造方法を説明する。図2に示されるように、フィラメントワインディングの心棒として利用されるほぼ円柱状のマンドレル3の外周部3aに、予め所望の大きさにカットされた離型シート2を巻き付ける。そして、マンドレル3の外周部3aに沿ってほぼ円筒状になった離型シート2の端部の合わせ目をテープ等で固定することにより、マンドレル3の外周部3aが離型シート2で覆われる。なお、離型シート2は予めマンドレル3の直径及び長手方向の長さに合わせて所望の大きさにカットされており、一枚の離型シートを用いても、複数枚の離型シートをテープ等により継ぎ合わせて用いてもよい。
【0012】
さらに、マンドレル3を回転させながらマンドレル3の外周部3aを覆っている離型シート2の外周部に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて円筒状の繊維層を形成する。そして、繊維層を形成されたマンドレル3を加熱炉内で加熱して繊維層の樹脂を硬化させ、その後、マンドレル3から繊維層を滑らせながら脱型する。このとき、繊維層の内面を覆っている離型シート2に含浸された離型剤が離型シート2とマンドレル3の外周部3aとの間に離型効果を発揮し、これによりマンドレル3を繊維層に対して容易に脱型することができる。また、離型シート2は繊維層に伴ってマンドレル3の外周部3aから外れる。その結果、図1に示されるように、繊維層1とその内面を覆う離型シート2とからなる円筒状のプロペラシャフト用チューブが製造される。
【0013】
このように本実施の形態では、マンドレル3の外周部3aと繊維層1との間に配置された離型シート2によりマンドレル3の外周部3aと繊維層1とが直に接触しないため、脱型の際に繊維層1に含まれる炭素繊維がマンドレル3の外周部3a表面を削ることが防止される。従って、マンドレル3の外周部3a表面に傷が付いたり、マンドレル3の外周部3aの径が部分的に細くなったりすることがなく、その結果、脱型後にマンドレル3の外周部3a表面を再メッキする等の補修を行ったりマンドレル3外周部3aの径をメンテナンスする必要がなくなって、補修費用やメンテナンスの手間がかかることがない。
【0014】
また、離型シート2を使用することにより、従来のように脱型のためにマンドレルを事前に加熱する等の別工程が必要なくなり、これによりプロペラシャフト全体の製造作業が容易になった。
また、本実施の形態では、離型剤を含浸させた離型シート2を使用するため、マンドレル3の外周部3aに所定の膜厚で均一に離型剤を塗付する必要がなく、製造作業が容易である。
【0015】
また、脱型時に離型シート2は繊維層1と共にマンドレル3の外周部3aから外れて、離型シート2に含浸された離型剤がマンドレル3の外周部3aに付着しないため、これにより脱型後にマンドレル3を洗浄して離型剤を洗い流す必要がなく、また、その洗浄に使用した洗浄液を排水処理する必要もなくなる。
また、マンドレル3の外周部3aを離型シート2で覆ってその上に繊維層1を形成するため、繊維層1を形成する領域よりも外側まで離型シート2があると、すなわち離型シート2がマンドレル3の外周部3a全体を覆うと共にマンドレル3の両端部から少しはみ出すように覆うと、マンドレル3の外周部3aやその端部に繊維層1を構成する繊維に含浸された樹脂が垂れ落ちて付着することを防止することができる。従って、マンドレル3に垂れ落ちた樹脂を剥がす等の手間がかからなくなると共にマンドレル3に樹脂が付着していないかをメンテナンスする必要がなくなる。
【0016】
また、プロペラシャフト用チューブの繊維層1の内面は、薄紙等からなるシートにシリコンからなる離型剤を含浸させた離型シート2により覆われているため、この離型シート2により繊維層1の内部に水分が侵入するのを防止することができ、その結果、チューブに接続される金属ヨーク等の金属製部材に錆等が発生するのを防止することができる。さらに、離型シート2は離型効果だけでなく、プロペラシャフト用チューブの制振材としての効果も有しており、製造されたプロペラシャフト用チューブの内面を覆っている離型シート2の内部に、厚紙を筒状に巻いて挿入すれば、制振効果をより向上させることができる。また、薄紙等からなるシートに離型剤を含浸させた離型シート2の代わりに、制振効果の高い厚紙からなるシートに離型剤を含浸させた離型シートを使用することができる。
【0017】
なお、上述の実施の形態では、離型剤を含浸した離型シート2をマンドレル3の外周部3aに巻き付けてマンドレル3の外周部3aを覆っていたが、この代わりに、離型剤を含浸した帯状の離型シートをマンドレル3の外周部3aに螺旋状に巻き付けてマンドレル3の外周部3aを覆ってもよい。或いは、離型剤を含浸し且つ筒形状を有する離型シートをマンドレル3の外周部3aに被せてマンドレル3の外周部3aを覆ってもよい。或いは、ビニルやポリエチレン等からなる化学合成樹脂シートの片面又は両面にシリコン等からなる離型剤を塗付したものをマンドレル3の外周部3aに巻き付けてマンドレル3の外周部3aを覆ってもよい。或いは、マンドレル3の外周部3aに離型剤を塗付し、離型剤が塗付されたマンドレル3の外周部3aを、離型剤が塗布又は含浸されていない薄紙等からなる固体のシート部材で覆ってもよい。むろん、離型剤が塗付されたマンドレル3の外周部3aを、離型剤が塗付又は含浸された薄紙等からなる固体のシート部材で覆ってもよい。
【0018】
ここで、離型剤を含浸し且つ筒形状を有する離型シートをマンドレル3の外周部3aに被せてマンドレル3の外周部3aを覆う場合には、離型シートの端部の合わせ目がないため、離型シート端部で重なり部が生じず、これにより段差のない均一な厚みの離型シートでマンドレル3の外周部3aを覆うことができる。
また、マンドレル3の外周部3aに離型剤を塗布してその上から離型剤が塗付されていない固体のシート部材で覆う場合には、マンドレル3の外周部3aに塗付される離型剤として、既存の離型剤を利用することが可能である。また、加熱炉内で繊維層1の樹脂が硬化する際にマンドレル3の外周部3aに塗布された離型剤がシート部材の片面に転写され、脱型の際に離型剤がその片面に付着した状態でシート部材が繊維層1と共にマンドレル3から外れるようになっている。
さらに、離型剤を含浸した帯状の離型シートをマンドレル3の外周部3aに螺旋状に巻き付けてマンドレル3の外周部3aを覆う場合には、離型シートをマンドレル3の直径及び長手方向の長さに合わせて所望の大きさにカットして利用する必要がないため、マンドレル3の外周部3aを覆う作業が容易に行えるだけでなく、その汎用性が高い。
【0019】
また、シートに離型剤を含浸させて形成した離型シート2の代わりに、シートの片面又は両面に離型剤が塗付された離型シートを用いることもできる。また、その片面又は両面に離型剤が塗付された帯状の離型シートや、その片面又は両面に離型剤が塗付され且つ筒形状を有する離型シートも用いることができる。
また、離型シート2の代わりに化学合成樹脂シートのみを利用しても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、マンドレルの外周部を、このマンドレルの外周部との間に離型効果を有するように固体のシート部材により覆い、マンドレルの外周部を覆っているシート部材の外周部に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層を形成し、繊維層が形成されたマンドレルを加熱してその樹脂を硬化させ、樹脂が硬化した繊維層からマンドレルを脱型したので、マンドレルの表面を削ることなくマンドレルから筒部材を脱型することが可能で且つ事前の別工程を必要としない筒部材を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係る筒部材を示す断面図である。
【図2】実施の形態におけるマンドレルへの離型シートの巻き付けの様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 繊維層、2 離型シート、3 マンドレル、3a マンドレルの外周部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tubular member and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an FRP propeller shaft that transmits power in an automobile or the like has a tubular propeller shaft tube (for example, see Patent Document 1).
Such a tube is mainly manufactured by a filament winding method (FW method). In the filament winding method, a fiber impregnated with a resin is wound around the outer periphery of the mandrel to form a fiber layer while rotating a cylindrical mandrel serving as a mandrel. Further, the mandrel is placed in a heating furnace to cure the resin of the fiber layer, and then the mandrel is extracted from the fiber layer, that is, demolded to obtain a cylindrical FRP (fiber reinforced plastic) tube.
[0003]
By the way, the following two methods are used for removing the propeller shaft tube, for example. The first method is to apply a release agent in advance to the outer periphery of the mandrel and form a fiber layer thereon, thereby preventing the resin of the fiber layer from sticking to the outer periphery of the mandrel and sliding the mandrel from the tube. It is a method of demolding while making it. In the second method, a metal mandrel is preliminarily heated to form a fiber layer on the outer periphery of the mandrel, and after the resin is cured in a heating furnace, the heat shrinkage of the mandrel during cooling is used. And remove the mold while sliding the mandrel from the tube.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Registration No. 2601067
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described first method, when the mandrel is extracted from the tube, the carbon fibers contained in the fiber layer constituting the tube are removed even though the release agent is applied to the outer peripheral portion of the mandrel. The outer surface of the mandrel may be shaved. In that case, the surface of the outer peripheral portion of the mandrel is damaged, or the diameter of the outer peripheral portion of the mandrel is partially reduced, so that repair is required.
Further, in the second method, another step such as heating the mandrel in advance is required, and the manufacturing operation of the entire propeller shaft becomes complicated accordingly.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a cylindrical member and a method for manufacturing the same, which can be removed without shaving the surface of the mandrel and do not require a separate step in advance. Aim.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the method for manufacturing a tubular member according to the present invention, the sheet member covering an outer peripheral portion of the mandrel with a solid sheet member so as to have a releasing effect between the outer peripheral portion of the mandrel and the outer peripheral portion of the mandrel. A fiber layer is formed by winding fibers impregnated with a resin around the outer periphery of the tube, heating the mandrel on which the fiber layer is formed, curing the resin, and removing the mandrel from the resin-cured fiber layer. This is a method for manufacturing a member.
According to such a method, since the outer peripheral portion of the mandrel and the fiber layer do not directly contact with each other due to the sheet member disposed between the outer peripheral portion of the mandrel and the fiber layer, the outer peripheral portion of the mandrel is removed when the mold is released. Shaving of the surface is prevented. Further, the use of the solid sheet member eliminates the need for a separate step such as preheating the mandrel for demolding, thereby facilitating the manufacturing operation of the entire propeller shaft.
[0008]
The sheet member is a release sheet impregnated with a release agent, and the release sheet can be wound around the outer periphery of the mandrel to cover the outer periphery of the mandrel. By such a method, the outer peripheral portion of the mandrel can be covered with the release sheet at one time.
Further, a release agent is applied to the outer peripheral portion of the mandrel, and the outer peripheral portion of the mandrel to which the release agent has been applied can be covered with a solid sheet member. In this case, an existing release agent can be used as the release agent applied to the outer peripheral portion of the mandrel.
Further, the sheet member is a strip-shaped release sheet impregnated with a release agent, and the release sheet may be spirally wound around the outer periphery of the mandrel to cover the outer periphery of the mandrel. In this case, since it is not necessary to cut and use the release sheet according to the size of the mandrel, not only can the outer peripheral portion of the mandrel be easily covered, but also its versatility is high.
Further, the outer peripheral portion of the mandrel can be covered by covering the outer peripheral portion of the mandrel with a release sheet impregnated with a release agent and having a cylindrical shape as a sheet member. In this case, since there is no seam at the end of the release sheet, there is no overlap at the end of the release sheet, so that the outer periphery of the mandrel can be covered with a release sheet having a uniform thickness without any steps. It is.
[0009]
Further, the tubular member according to the present invention has a mold releasing effect on a fiber layer formed into a tubular shape from fibers impregnated with a resin, and on a surface opposite to at least a surface that covers the inner surface of the fiber layer and at least contacts the fiber layer. And a solid sheet member.
By adopting such a configuration, not only a cylindrical member that can be removed without shaving the surface of the mandrel and can be manufactured without the need for a separate step in advance is realized, and the inner surface of the fiber layer is solid. Since it is covered with the sheet member, it is possible to prevent moisture from entering the inside of the fiber layer. Further, the sheet member has not only the releasing effect but also an effect as a vibration damping material for the cylindrical member.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a sectional view of a tube for a propeller shaft to which a tubular member according to an embodiment of the present invention is applied. This tube comprises a fiber layer 1 formed in a substantially cylindrical shape by fibers impregnated with a resin, and a
[0011]
Next, a method for manufacturing the above-described tube for a propeller shaft will be described. As shown in FIG. 2, a
[0012]
Further, while rotating the mandrel 3, a resin-impregnated fiber is wound around the outer periphery of the
[0013]
As described above, in the present embodiment, since the outer
[0014]
Further, the use of the
Further, in the present embodiment, since the
[0015]
Further, at the time of release, the
Further, since the outer
[0016]
The inner surface of the fiber layer 1 of the tube for a propeller shaft is covered with a
[0017]
In the above-described embodiment, the
[0018]
Here, when covering the outer
When a release agent is applied to the outer
Further, when the strip-shaped release sheet impregnated with the release agent is spirally wound around the outer
[0019]
Instead of the
Further, even if only a chemically synthesized resin sheet is used instead of the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the outer peripheral portion of the mandrel is covered with the solid sheet member so as to have a release effect between the outer peripheral portion of the mandrel and the outer peripheral portion of the mandrel. Since a fiber layer was formed by winding fibers impregnated with resin around the outer periphery of the member, the mandrel on which the fiber layer was formed was heated to cure the resin, and the mandrel was removed from the fiber layer where the resin was cured, The tubular member can be removed from the mandrel without shaving the surface of the mandrel, and a tubular member that does not require a separate step in advance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tubular member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing how a release sheet is wound around a mandrel in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 fiber layer, 2 release sheet, 3 mandrel, 3a outer periphery of mandrel.
Claims (6)
マンドレルの外周部を覆っている前記シート部材の外周部に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層を形成し、
前記繊維層が形成されたマンドレルを加熱してその樹脂を硬化させ、
前記樹脂が硬化した繊維層からマンドレルを脱型する
ことを特徴とする筒部材の製造方法。The outer peripheral portion of the mandrel is covered with a solid sheet member so as to have a releasing effect between the outer peripheral portion of the mandrel,
Forming a fiber layer by winding fibers impregnated with resin around the outer periphery of the sheet member covering the outer periphery of the mandrel,
Heating the mandrel on which the fiber layer is formed to cure the resin,
A method for manufacturing a tubular member, comprising removing a mandrel from a fiber layer in which the resin has cured.
前記繊維層の内面を覆うと共に少なくとも前記繊維層に接する面とは反対側の面に離型効果を有する固体のシート部材と
を備えることを特徴とする筒部材。A fiber layer formed into a tubular shape from fibers impregnated with a resin,
A cylindrical member having a solid sheet member having a releasing effect on at least a surface opposite to a surface in contact with the fiber layer while covering an inner surface of the fiber layer.
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