JP2005007657A

JP2005007657A - 湾曲管状体とその成型方法

Info

Publication number: JP2005007657A
Application number: JP2003172181A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Sekiguchi; 泰雄関口; Satoshi Saito; 聡齊藤
Original assignee: Mamiya OP Co Ltd
Current assignee: Mamiya OP Co Ltd
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】湾曲部に強度を確保した上で、安価とする。
【解決手段】少なくとも、湾曲部１１の内部に、当該湾曲部１１の内周面に密着するように湾曲した硬質の棒状体２を内蔵した湾曲管状体１であり、当該湾曲管状体１を塑性変形可能な硬質の棒状体２に繊維強化樹脂製プリプレグを積層巻付けし、被湾曲部位を所定の曲率に湾曲形成して焼成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂製の湾曲管状体と、その成型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の繊維強化樹脂製の湾曲管状体の成型方法は、たとえば、可撓性に富む合成樹脂製のマンドレルに繊維強化樹脂製プリプレグを積層し、所定の曲率に成型し、続いて、加圧、加熱してマトリックス樹脂を硬化させた後、合成樹脂製マンドレルを引き抜くことによって湾曲管状体を成型する方法が有る。（特許文献１参照）
また、曲管の断面の半分に相当するキャビティそれぞれ有する一対の分割型からなる成形型を用い、そのキャビティ内にそれぞれプリプレグを配置し、このプリプレグの内側に周方向に肉厚が異なる部分を有する可撓性中空マンドレルを肉厚部が湾曲の曲率中心側になるように配置し、前記中空マンドレルの一端を閉塞して他端より流体を充填加圧して前記マンドレルを膨張させ、前記プリプレグを前記キャビティに圧着して成型する方法が有る。（特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１４１２２９号（（発明の構成及び作用）、第１図〜第４図）
【特許文献２】
特開平１０−３１５３４２号（〔００１０〕、〔図４〕〜〔図９〕）
【０００４】
しかしながら、特許文献１の成形方法は、特許文献２における〔発明が解決しようとする課題〕に記載のとおり、可撓性の合成樹脂マンドレルを用いて成型した場合、湾曲部分の曲率が大きいとマンドレル自体が破損する可能性が有り、また、湾曲の形状によっては、後からマンドレルを引き抜くことができず、このために形状に制限を生じる。
特許文献２では、成形型を用いることから、多様な管状体を成型するのに曲率毎の成形型を用意する必要が有って、この成形型の製作費用が大きな負担となる上に、内圧成形であるために相当の製作時間を要し、これらによって生産コストが高くなって、この生産コストが製品価格に大きく影響してしまう。
そして、前記したいずれの成形方法でなる管状体の湾曲部は、その湾曲成形によって湾曲繊維方向が不安定となるため、湾曲部の強度面について不安を残している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、湾曲部に強度を確保した上で、安価とすることを課題とし、この課題を解決した湾曲管状体およびこの湾曲管状体の具体的な成形方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明は下記の技術的手段を採用した。
その技術的手段は、繊維強化樹脂製の湾曲管状体において、少なくとも、湾曲部の内部に、当該湾曲部の内周面に密着するように湾曲した硬質の棒状体を内蔵した。（請求項１）
【０００７】
前記請求項１の湾曲管状体の成型方法は、塑性変形可能な硬質の棒状体に繊維強化樹脂製プリプレグを積層巻付けし、被湾曲部位を所定の曲率に湾曲形成して焼成する方法である。（請求項２）
また、少なくとも、被湾曲部位に塑性変形可能な硬質の棒状体を配置し、直管部位にマンドレルをそれぞれ配置して、これらの端部相互を分離可能に連結してなる分割マンドレルに繊維強化樹脂製プリプレグを積層巻付けし、被湾曲部位を所定の曲率に湾曲形成して焼成した後、マンドレルを抜き取る方法である。（請求項３）
【０００８】
本発明の湾曲管状体によれば、少なくとも、湾曲部の内部に内蔵された棒状体によって、当該湾曲部の強度を確保することができる。
また、本発明の湾曲管状体は、請求項２および請求項３の成形方法によって、湾曲部の強度の確保および製作コストの削減が達成できる。
したがって、強度に優れた安価な湾曲管状体を提供できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
繊維強化樹脂製プリプレグの繊維方向は、繊維が分割マンドレルの軸線と交差する方向（バイアス方向）に引き揃えられたもの、繊維が分割マンドレルの軸線に沿う方向（ストレート方向）に引き揃えられたものいずれも使用できるが、少なくとも、被湾曲部位にバイアス方向に引き揃えられた繊維強化樹脂製プリプレグ（以下、「バイアスシート」という）を巻き付けることが好適である。（請求項４）
つまり、被湾曲部位にバイアスシートを用いることによって、棒状体を湾曲形成する際に、繊維を破断させることなく、かつ繊維が内側に引き込まれること無く成型できるため、これによって成型された湾曲管状体は、外観的にも強度的にも優れたものとなる。
バイアスシートの繊維の配交角は、棒状体の径や湾曲部の曲率によって変化させることが好ましく、たとえば、棒状体の径が大きい場合や曲率が小さい場合には配交角を大きくし、棒状体の径が小さい場合や曲率が大きい場合には配向角を小さくする。
【００１０】
また、この場合、少なくとも、棒状体とマンドレルの連結部位付近の最外周に、前記連結部位を跨いで、ストレート方向に引き揃えられた繊維強化樹脂製プリプレグ（以下、「ストレートシート」という）を巻き付けることが好適である。
（請求項５）
前記連結部位は棒状体とマンドレルの剛性が変化する部位であり、湾曲形成時においてその応力が集中する部位である。
つまり、当該連結部位に曲げ剛性を確保するのに好適なストレートシートを巻き付けることによって、応力集中を緩和するとともに、棒状体とマンドレルの一体化を確実なものとする。
ここでいう連結部位とは、棒状体の先端からマンドレルの先端までを意味する。
【００１１】
本発明における繊維強化樹脂は、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、ボロン繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂等である。
塑性変形可能な硬質の棒状体は、塑性変形可能な素材からなるパイプ状のものおよび無垢状のものいずれでもよいが、湾曲管状体の軽量化、湾曲形成の容易性を考慮するならばパイプ状の棒状体が好適である。
塑性変形可能な素材として、たとえば、アルミニューム、鉄、真鍮等の金属材が好ましく、湾曲管状体の軽量化、湾曲形成の容易性を考慮するならばアルミニュームが好適である。
また、前記金属材以外の素材として合成樹脂材が例示できる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の湾曲管状体１を用いてなる展示台Ａを示している。
湾曲管状体１は、図１ないし図３に示すように、湾曲部１１および湾曲部１１間の直管部１２の内部に、アルミニュームパイプ製の棒状体２が、湾曲管状体１の最内層に密着状に内蔵されている。
【００１３】
湾曲管状体１の具体的な構造を説明すると、図２および図３に示すように、基本的には、最内層には炭素繊維強化樹脂からなるバイアスシート層（以下、「バイアス層」という）３を、最外層には前記バイアス層３のバイアス方向とは逆方向のバイアス方向とするバイアス層４と、当該バイアス層４と突き合わせて連設したストレートシート層（以下「ストレート層」という）５を配設している。
【００１４】
ストレート層５は、図面上、湾曲部１１の上下の両端部から湾曲管状体１の端部方向へ向けて連設されている。
ストレート層５の範囲は、図６に示すように、棒状体２内に嵌合されたマンドレル６の大径部６２の端部と棒状体２の端部との突合わせ部６３から所定長さオーバーラップした位置から、マンドレル６の大径部６２側の全長に亘る位置までである。
オーバーラップする突合わせ部６３からの長さであるオーバーラップ長Ｂは任意である。
【００１５】
次に、湾曲管状体１の成形方法を図４ないし図９に基づいて説明する。
なお、本実施例では、図面を概略的に示したものであり、図１ないし図３に示した湾曲管状体と縮尺が異なっている。
（第１工程）図４に示すように、棒状体２とマンドレル６を連結して分割マンドレル７を設ける。
（第２工程）図４ないし図６に示すように、分割マンドレル７に最内層を構成するバイアスシート３１と、最外層を構成するバイアスシート４１およびストレートシート５１を所定部位に所定プライ数巻き付ける。
なお、プライ数に関しては任意であるが、たとえば、前記バイアスシート３１を３プライ、バイアスシート４１およびストレートシート５１を２プライ程度が、図１に示す展示台Ａでは標準である。
（第３工程）図７に示すように、テープ８を巻き付けてプリプレグの巻き付け状態を保持する。
（第４工程）図８に示すように、被湾曲部位をベンディング加工して湾曲部１１を成型する。
（第５工程）図９に示すように、焼成後テープを剥がし取り、マンドレル６を抜き取る。
前記第１工程から第５工程によって、湾曲管状体１が成形される。
【００１６】
なお、本発明は、前記実施例で例示した構成に限定するものではなく、特許請求の範囲された内容から逸脱しない範囲で他の構成による実施が可能である。
たとえば、前記実施例では、棒状体とマンドレルとの連結によって分割マンドレルを構成し、この分割マンドレルに炭素強化繊維を巻付けて湾曲管状体を成形する方法を例示したが、棒状体のみを使用して湾曲管状体を成型する方法としてもよいものである。（図示せず）
つまり、本発明は湾曲管状体の全長に亘って棒状体を内蔵した構成も包含するものである。（図示せず）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る湾曲管状体を用いてなる展示台を示す。
【図２】湾曲管状体の要部拡大断面図。
【図３】図２の（３）−（３）線断面図。
【図４】湾曲管状体の成形方法に係る第１工程および第２工程。
【図５】同、第２工程。
【図６】同、第２工程。
【図７】同、第３工程。
【図８】同、第４工程。
【図９】同、第５工程。
【符号の説明】
１：湾曲管状体
２：棒状体
３：バイアス層
４：バイアス層
５：ストレート層
６：マンドレル
７：分割マンドレル
１１：湾曲部
１２：直管部
３１：バイアスシート
４１：バイアスシート
５１：ストレートシート

Claims

繊維強化樹脂製の湾曲管状体において、
少なくとも、湾曲部の内部に、当該湾曲部の内周面に密着するように湾曲した硬質の棒状体を内蔵していることを特徴とする湾曲管状体。
請求項１の湾曲管状体の成型方法であって、
塑性変形可能な硬質の棒状体に繊維強化樹脂製プリプレグを積層巻付けし、被湾曲部位を所定の曲率に湾曲形成して焼成することを特徴とする湾曲管状体の成型方法。
請求項１の湾曲管状体の成型方法であって、
少なくとも、被湾曲部位に塑性変形可能な硬質の棒状体を配置し、直管部位にマンドレルをそれぞれ配置して、これらの端部相互を分離可能に連結してなる分割マンドレルに繊維強化樹脂製プリプレグを積層巻付けし、被湾曲部位を所定の曲率に湾曲形成して焼成した後、マンドレルを抜き取ることを特徴とする湾曲管状体の成型方法。
少なくとも、被湾曲部位にバイアス方向に引き揃えられた繊維強化樹脂製プリプレグを巻き付けることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の湾曲管状体の成型方法。
少なくとも、棒状体とマンドレルの連結部位付近の最外周に前記連結部位を跨いで、ストレート方向に引き揃えられた繊維強化樹脂製プリプレグを巻き付けることを特徴とする請求項４に記載の湾曲管状体の成型方法。