JP2006056180A - Mandrel for molding tubular resin molding - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複合材料等の成形に用いられる筒状樹脂成形体成形用マンドレルに関するものである。 The present invention relates to a cylindrical resin molded body molding mandrel used for molding composite materials and the like.
従来、C−FRP(カーボン繊維強化樹脂)などの筒状樹脂成形体を成形する方法として、シート状樹脂材をマンドレルに巻き付けて加熱硬化させる方法が知られている。この成形方法に用いられるマンドレルには、鉄製金型または樹脂製型が用いられている。
このマンドレルを用いた樹脂成形体の成形方法の一例を添付図を用いて説明する。
Conventionally, as a method for forming a cylindrical resin molded body such as C-FRP (carbon fiber reinforced resin), a method in which a sheet-shaped resin material is wound around a mandrel and heat-cured is known. For the mandrel used in this molding method, an iron mold or a resin mold is used.
An example of a method for molding a resin molded body using the mandrel will be described with reference to the accompanying drawings.
マンドレル1は、胴部2と軸部3とを有しており、サポート4に前記軸部3を載せた状態で回転ができる構造となっている。C−FRPの成形は、先ず、このマンドレル1を回転させながら、樹脂を含浸させた繊維の糸束、帯またはシートなどのシート状繊維含有樹脂材を巻き付ける。その後、熱硬化させ、成形されたC−FRP成形体からマンドレル1を脱芯する。
The
しかし、従来のマンドレルでは、シート状繊維含有樹脂材を巻きつけ、加熱硬化させた後、マンドレルから引き抜く際(脱芯)に、大きな荷重が必要であったり、場合によっては若干のテーパをマンドレルに施す必要があるという欠点があった。さらに、マンドレルが鉄製である場合、マンドレルが重く、取り扱いに難点があった。 However, with a conventional mandrel, a sheet-like fiber-containing resin material is wrapped, heated and cured, and then a large load is required when pulling out from the mandrel (decentering). There was a drawback that it was necessary to apply. Furthermore, when the mandrel is made of iron, the mandrel is heavy and has a difficulty in handling.
この発明は上記のような従来のものの課題を解決するためになされたものであり、第1に脱芯が容易なマンドレルを提供することを目的とする。さらに、第2には軽量化による取り扱い性の向上を目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and firstly an object thereof is to provide a mandrel that can be easily decentered. Furthermore, the second purpose is to improve handling by reducing the weight.
すなわち本発明の筒状樹脂成形体成形用マンドレルのうち請求項1記載の発明は、加熱硬化処理に供するシート状樹脂材を外周に周回装着して加熱硬化処理後に、硬化した筒状の樹脂成形体を抜き取るマンドレルであって、該マンドレルの少なくとも装着用外周部が、線膨張率で15×10−6/K以上の金属材料で構成されていることを特徴とする。
That is, the invention according to
請求項2記載の筒状樹脂成形体成形用マンドレルの発明は、請求項1記載の発明において、前記金属材料が銅または銅合金であることを特徴とする。
The invention of a cylindrical resin molded body molding mandrel described in
請求項3記載の筒状樹脂成形体成形用マンドレルの発明は、請求項1記載の発明において、前記マンドレルの少なくとも装着用外周部が、軽金属の金属材料で構成されていることを特徴とする。
The invention of a cylindrical resin molded body mandrel according to
請求項4記載の筒状樹脂成形体成形用マンドレルの発明は、請求項3記載の発明において、前記軽金属の金属材料がアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention of the mandrel for forming a cylindrical resin molded body according to the third aspect of the invention, the metal material of the light metal is aluminum or an aluminum alloy.
請求項5記載の筒状樹脂成形体成形用マンドレルの発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記シート状樹脂材が強化用繊維を含むものであることを特徴とする。
The invention of a cylindrical resin molded body mandrel according to
すなわち本発明によれば、少なくともマンドレルの装着用外周部が線膨張率の大きな金属材料で構成されているので、シート状樹脂材を周回装着して所定の時間と温度で加熱硬化させる際に、マンドレルの少なくとも外周部が熱により膨張し、それに追随した形でシート状樹脂材も径方向に膨張する。その後、熱硬化処理が終了し、降温すると、マンドレルの少なくとも装着用外周部は熱収縮によって元の寸法に戻る。一方、シート状樹脂材は、上記加熱硬化処理によって熱硬化するとともに、マンドレルの膨張によって膨張した寸法がほぼ維持される。すると筒状樹脂成形体とマンドレルとは、径方向に若干の隙間を有することになり、筒状樹脂成形体をマンドレルから引き抜く脱芯が容易になる。なお、該樹脂成形体は、筒状の形態を有するものであるが、ここで筒状とは、三角筒状、四角筒状、多角形筒状、円筒状、楕円筒状などの全てを含むものであり、特定の形状の筒形状に限定されるものではない。 That is, according to the present invention, since at least the outer periphery for mounting the mandrel is made of a metal material having a large linear expansion coefficient, when the sheet-shaped resin material is mounted around and heat-cured at a predetermined time and temperature, At least the outer peripheral portion of the mandrel expands due to heat, and the sheet-like resin material expands in the radial direction following the expansion. Thereafter, when the thermosetting process is completed and the temperature is lowered, at least the outer peripheral portion of the mandrel is returned to its original size by thermal contraction. On the other hand, the sheet-like resin material is thermally cured by the above-described heat-curing treatment, and the dimension expanded by the expansion of the mandrel is substantially maintained. Then, the cylindrical resin molded body and the mandrel have a slight gap in the radial direction, and it becomes easy to remove the cylindrical resin molded body from the mandrel. In addition, although this resin molding has a cylindrical form, a cylindrical form includes all, such as a triangular cylinder shape, a square cylinder shape, a polygonal cylinder shape, a cylindrical shape, and an elliptic cylinder shape here. However, the present invention is not limited to a specific cylindrical shape.
上記金属材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などが例示される。ここで、線膨張率の下限を15×10−6/Kとしたのは、15×10−6/K未満の線膨張率では、成形後に、成形体とマンドレルとの間に、脱芯が容易になる程の隙間を形成することが困難なためである。なお、上記金属材料の種別は例示であり、本発明としては上記に限定されるものではない。なお、線膨張率は、温度20℃における数値を示すものである。 Examples of the metal material include aluminum, aluminum alloy, copper, and copper alloy. Here, the lower limit of the linear expansion coefficient is set to 15 × 10 −6 / K because, when the linear expansion coefficient is less than 15 × 10 −6 / K, there is no decentering between the molded body and the mandrel after molding. This is because it is difficult to form a gap as easily as possible. The types of the metal materials are examples, and the present invention is not limited to the above. The linear expansion coefficient indicates a numerical value at a temperature of 20 ° C.
また、さらに、上記金属材料を軽金属で構成すれば、マンドレルの軽量化がなされ、取り扱いが容易になる。該金属としては、上記線膨張率の条件も満たすものとして、アルミニウムまたはアルミニウム合金を例示することができる。 Furthermore, if the metal material is made of a light metal, the mandrel can be reduced in weight and handled easily. As the metal, aluminum or an aluminum alloy can be exemplified as the metal satisfying the condition of the linear expansion coefficient.
なお、上記線膨張率の条件や軽金属とされる金属材料は、少なくともシート状樹脂材が装着される外周部を構成するものであればよいが、マンドレル全体を該金属材料で構成するものであってもよい。また、マンドレルの胴部のみを上記金属材料で構成し、軸部を他の材料で構成することもできる。
また、シート状樹脂材は、糸束、帯、シートなどの形態を含むものである。また、該樹脂材を構成する樹脂の材料も熱硬化するものであればよく、本発明としては特定のものに限定されない。さらに、シート状樹脂材は、強化用繊維を含むものであってもよい。この場合、繊維をシート状にして、これに樹脂を含浸させることでシート状樹脂材とするものであってもよい。なお、繊維を含むシート状樹脂材は、樹脂に繊維を含浸させたものや、樹脂材と繊維材を積層し、加熱硬化時に繊維を樹脂材に含浸させるものでもよく、特定の成形方法に限定されない。要は、加熱硬化処理の結果としてシート状樹脂材に繊維が含まれるに至っているものであればよい。また、マンドレルの外周にシート状樹脂材を周回装着させる方法も特に限定されるものではなく、加熱硬化処理時にマンドレルの外周にシート状樹脂材が周回装着されている状態になっているものであればよい。
The linear expansion coefficient condition and the metal material used as a light metal may be any material as long as it constitutes at least the outer peripheral portion on which the sheet-like resin material is mounted, but the entire mandrel is composed of the metal material. May be. Moreover, only the trunk | drum of a mandrel can be comprised with the said metal material, and a axial part can also be comprised with another material.
The sheet-like resin material includes forms such as a yarn bundle, a band, and a sheet. Further, the resin material constituting the resin material may be any material that can be thermoset, and the present invention is not limited to a specific material. Furthermore, the sheet-like resin material may contain reinforcing fibers. In this case, the fiber may be formed into a sheet shape and impregnated with a resin to form a sheet-shaped resin material. In addition, the sheet-like resin material containing fibers may be a resin-impregnated fiber, a resin-fiber and fiber material laminated, and a resin material impregnated at the time of heat curing, and is limited to a specific molding method. Not. The point is that any fiber may be included in the sheet-like resin material as a result of the heat curing treatment. Further, there is no particular limitation on the method of circularly attaching the sheet-shaped resin material to the outer periphery of the mandrel, as long as the sheet-shaped resin material is circularly attached to the outer periphery of the mandrel during the heat curing process. That's fine.
以上のように、本発明によれば、加熱硬化処理に供するシート状樹脂材を外周に周回装着して加熱硬化処理後に、硬化した筒状の繊維強化樹脂成形体を引き抜くマンドレルであって、該マンドレルの少なくとも装着用外周部が、線膨張率で15×10−6/K以上の金属材料で構成されているので、加熱硬化による成形後に、成形体を容易に脱芯することが可能になる。 As described above, according to the present invention, there is provided a mandrel for circularly attaching a sheet-shaped resin material to be subjected to a heat curing process to the outer periphery and extracting the cured cylindrical fiber-reinforced resin molded body after the heat curing process, Since at least the outer peripheral part for mounting of the mandrel is made of a metal material having a linear expansion coefficient of 15 × 10 −6 / K or more, the molded body can be easily decentered after molding by heat curing. .
また、前記マンドレルの少なくとも装着用外周部を、さらに軽金属の金属材料で構成するものとすれば、マンドレルの軽量化が達成され、取り扱いが容易になる。 Further, if at least the mounting outer peripheral portion of the mandrel is made of a light metal material, the mandrel can be reduced in weight and easy to handle.
以下に、この発明の一実施形態を図1に基づいてついて説明する。
この実施形態のマンドレル1は、図3に示す従来のマンドレルと同様の形状を有しているが、その構成材料を従来とは異なりアルミニウム合金(例えばJISA5083合金、;線膨張率24×10−6/K)製としている。すなわち、マンドレル1は、従来と同様に胴部2と軸部3とで構成されており、そのいずれもが線膨張率が高く、かつ軽金属であるアルミニウム合金で構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
次に、上記マンドレル1を用いて筒状樹脂成形体を成形する手順について説明する。
先ず、上記マンドレル1の胴部2の外周部2aに、カーボンなどの繊維に樹脂を含浸させたシート状繊維含有樹脂材(本発明のシート状樹脂材に含まれる)10を周回して装着する。この際の周回数は適宜定めることができる。
Next, a procedure for forming a cylindrical resin molded body using the
First, a sheet-like fiber-containing resin material (included in the sheet-like resin material of the present invention) 10 in which a fiber such as carbon is impregnated with resin is circulated and attached to the outer
シート状繊維含有樹脂材10を装着したマンドレル1は、加熱炉5内に収容し、所定の温度(例えば150℃)、所定の時間(例えば1分)で加熱処理を行う。
該加熱処理に際しては、シート状繊維含有樹脂材10の樹脂成分が次第に加熱硬化する。また、加熱による昇温によってマンドレル1は、熱膨張し、その外周寸法も拡大する。このマンドレル1の熱膨張によって前記シート状繊維含有樹脂材10も強制的に拡径され、拡径された状態で熱硬化して成形体となる。加熱硬化処理が終了してマンドレル1が降温すると、温度低下に従って膨張していたマンドレル1は熱収縮し、常温では元の寸法に戻る。
The
In the heat treatment, the resin component of the sheet-like fiber-containing
この状態のマンドレル1を図2に示す。マンドレル1は降温によって加熱時よりも収縮して元の寸法になっている。一方、シート状繊維含有樹脂材10が加熱硬化することによって得られた筒状の繊維強化樹脂成形体11(本発明の樹脂成形体に含まれる)は、熱膨張したマンドレル1によって拡径されたままの状態で硬化、成形されたものであり、加熱前よりも寸法が大きくなっている。このため、加熱終了後、温度が十分に低下した状態では、マンドレル1の外周面と、繊維強化樹脂成形体11の内周面との間には、小隙間Gが形成されている。
The
上記繊維強化樹脂成形体11をマンドレル11から抜き取る(脱芯する)際に、両者間には、上記のように小隙間Gがあり、しかもマンドレル11が軽量の材料で構成されていることから、脱芯作業を容易に行うことができ、脱芯に要する荷重も小さなもので足りることになる。
なお、この実施形態では、マンドレル全体が本願発明で規定する金属材料で構成されているものとしたが、胴部の外周部のみを上記金属材料で構成することができる。また、軽量化による取り扱いの容易性を重視しない場合には、線膨張率のみを考慮した材料選定を行うことも可能である。
When the fiber reinforced resin molded
In this embodiment, the entire mandrel is made of the metal material defined in the present invention. However, only the outer peripheral portion of the body portion can be made of the metal material. In addition, when the ease of handling due to weight reduction is not emphasized, it is possible to select a material considering only the linear expansion coefficient.
1 マンドレル
2 胴部
2a 外周部
3 軸部
5 加熱炉
10 シート状繊維含有樹脂材
11 繊維強化樹脂成形体
G 小隙間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004241970A JP2006056180A (en) | 2004-08-23 | 2004-08-23 | Mandrel for molding tubular resin molding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004241970A JP2006056180A (en) | 2004-08-23 | 2004-08-23 | Mandrel for molding tubular resin molding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006056180A true JP2006056180A (en) | 2006-03-02 |
Family
ID=36104055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004241970A Pending JP2006056180A (en) | 2004-08-23 | 2004-08-23 | Mandrel for molding tubular resin molding |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2004
- 2004-08-23 JP JP2004241970A patent/JP2006056180A/en active Pending
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