JP2014172308A - Frp cylinder, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FRP円筒及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an FRP cylinder and a manufacturing method thereof.
近年、燃費向上による二酸化炭素排出量の削減要請を受けて、例えばドライブシャフトやプロペラシャフトなどの車両部品をFRP(Fiber Reinforced Plastics:繊維強化プラスチックス)円筒で構成して、車両部品ひいては車両全体を軽量化する研究が盛んに行われており、一部では実用化もされている。また、ドライブシャフトやプロペラシャフトなどの車両部品をFRP円筒で構成することで、車両の低振動化や静寂性の向上といった付加価値も期待できる。 In recent years, in response to a request to reduce carbon dioxide emissions due to improved fuel efficiency, vehicle parts such as drive shafts and propeller shafts are made up of FRP (Fiber Reinforced Plastics) cylinders. Research on weight reduction has been actively conducted, and some have been put into practical use. In addition, by constructing vehicle parts such as drive shafts and propeller shafts with FRP cylinders, it is possible to expect added value such as lower vibration and improved quietness of the vehicle.
FRP円筒の製造方法として、強化繊維(例えば炭素繊維)を樹脂に含浸させながらマンドレルに巻いてゆくフィラメントワインディング法、及び、強化繊維(例えば炭素繊維)を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のFRP層とするプリプレグ法が知られている。フィラメントワインディング法によるFRP円筒は、所定量以上の樹脂を必要とし、且つ強化繊維の体積含有率に上限があるので、軽量化と高強度化の要望に充分に応えることができない。 As a manufacturing method of the FRP cylinder, a filament winding method in which a reinforcing fiber (for example, carbon fiber) is impregnated in a resin and wound around a mandrel, and a reinforcing fiber (for example, carbon fiber) is impregnated in a thermosetting resin sheet. A prepreg method is known in which a plurality of prepregs are wound into a cylindrical shape and thermally cured to form a plurality of FRP layers. The FRP cylinder by the filament winding method requires a predetermined amount or more of resin and has an upper limit on the volume content of the reinforcing fiber, so that it cannot sufficiently meet the demand for weight reduction and high strength.
これに対し、プリプレグ法によるFRP円筒は、必要最小限の樹脂量でも強化繊維の体積含有率を高くできるという特徴があり、軽量化と高強度化を同時に図る上で有利である。また、形状精度の良い小型品が製造可能であり、積層構成の自由度が高い。しかし、プリプレグ法によるFRP円筒は、各FRP層の層間のずれが起こりやすいという問題がある。 On the other hand, the FRP cylinder by the prepreg method has a feature that the volume content of the reinforcing fiber can be increased even with the minimum amount of resin, which is advantageous in simultaneously reducing the weight and increasing the strength. In addition, small products with good shape accuracy can be manufactured, and the degree of freedom of the layered configuration is high. However, the FRP cylinder using the prepreg method has a problem that the FRP layers are likely to be displaced from each other.
この問題を解決するべく、出願人は、特許文献1において、FRP円筒の複数のFRP層中に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含ませることを提案している。
In order to solve this problem, the applicant described in
ところが、本発明者らのその後の鋭意研究により、特許文献1によるFRP円筒は、これをトルク伝達軸であるドライブシャフトやプロペラシャフトなどの車両部品に適用した場合、FRP円筒の軸線方向に斜交する方向に加わる捩り負荷(捩り力)を受けて破損するおそれがあり、この点において改良の余地があることが判明した。つまり、FRP円筒に加わる捩り負荷に対する捩り強度(捩り剛性)の長期信頼性の確立が重要な技術課題である。
However, as a result of earnest research by the present inventors, the FRP cylinder according to
本発明は、上記の問題意識に基づいて完成されたものであり、FRP円筒に加わる捩り負荷に対する捩り強度の長期信頼性を確立してその破壊を確実に防止することができるFRP円筒及びその製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been completed based on the above awareness of the problem, and an FRP cylinder capable of establishing long-term reliability of torsional strength against a torsional load applied to the FRP cylinder and reliably preventing its destruction, and its manufacture The purpose is to obtain a method.
本発明者らは、FRP円筒が捩り負荷によって破壊されるメカニズムについて徹底的な解析を行った結果、まずFRP円筒の最内層を構成するプリプレグの巻回開始点を起点として層間剥離が発生し、この層間剥離がFRP円筒の外層側に進展して最終的な破壊に至ることを見出した。そして本発明者らは、FRP円筒の最内層を構成するプリプレグの巻回開始点を起点とした層間剥離を食い止めれば、FRP円筒に加わる捩り負荷に対する捩り強度の長期信頼性を確立してその破壊を確実に防止することができる、との知見に至って本発明を完成させた。 As a result of conducting thorough analysis on the mechanism by which the FRP cylinder is broken by a torsional load, the present inventors firstly caused delamination starting from the winding start point of the prepreg constituting the innermost layer of the FRP cylinder, It was found that this delamination progresses to the outer layer side of the FRP cylinder and leads to final destruction. And if we stop delamination starting from the winding start point of the prepreg constituting the innermost layer of the FRP cylinder, we establish long-term reliability of torsional strength against the torsional load applied to the FRP cylinder. The present invention has been completed with the knowledge that destruction can be reliably prevented.
本発明のFRP円筒は、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のFRP層としたFRP円筒であって、前記複数のFRP層中に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含ませたFRP円筒において、前記同時多層巻回層は、少なくとも前記複数のFRP層の最内層に位置していること;及び前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグの前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグは、その巻回開始位置が、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも1プライ巻回され、その後、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグが重ねられた状態で少なくとも2プライ連続して巻回されるように、互いにオフセットされていること;を特徴としている。 The FRP cylinder of the present invention is an FRP cylinder in which a plurality of prepregs formed by impregnating a reinforcing fiber in a thermosetting resin sheet are wound into a cylindrical shape and thermally cured to form a plurality of FRP layers, and the plurality of FRP cylinders A set prepreg in which a torsional rigidity holding prepreg having a fiber layer obliquely intersecting the cylinder axis direction and a buckling prevention prepreg having a fiber layer perpendicular to the cylinder axis direction is wound in a layer multiple times in succession is heated. In the FRP cylinder including the cured simultaneous multi-layer winding layer, the simultaneous multi-layer winding layer is located at least in the innermost layer of the plurality of FRP layers; and the simultaneous multi-layer winding layer of the innermost layer The torsional rigidity retaining prepreg and the buckling prevention prepreg of the set prepreg constituting the winding start position are wound at least one ply by itself, Such that said torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention prepreg is wound in succession at least two plies in superimposed state, that are offset from each other; are characterized.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、その最内層に前記座屈防止プリプレグを有していることが好ましい。 The set prepreg constituting the innermost simultaneous winding layer preferably has the buckling prevention prepreg in the innermost layer.
前記最内層の同時多層巻回層よりも外層側に、該最内層の同時多層巻回層とは別の同時多層巻回層が位置しており、前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグと、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、互いに対向する巻回方向から巻回されていることが好ましい。 A simultaneous multilayer winding layer different from the innermost simultaneous multilayer winding layer is located on the outer layer side of the innermost simultaneous multilayer winding layer, and constitutes the innermost simultaneous multilayer winding layer. It is preferable that the set prepreg and the set prepreg constituting the simultaneous multilayer winding layer on the outer layer side are wound from winding directions facing each other.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグ、及び/又は、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグにおいて、前記捩り剛性保持プリプレグを、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°(0<α<90)で斜交する一対のバイアスプリプレグから構成し、前記座屈防止プリプレグを、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグから構成することができる。 In the set prepreg constituting the innermost multilayer winding layer of the innermost layer and / or the set prepreg constituting the simultaneous multilayer winding layer on the outer layer side, the torsional rigidity holding prepreg is arranged so that the long fiber direction is in the cylindrical axis direction. A pair of bias prepregs obliquely crossing at ± α ° (0 <α <90) can be formed, and the buckling prevention prepreg can be formed of a hoop prepreg whose long fiber direction is orthogonal to the cylindrical axis direction.
前記一対のバイアスプリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に±30°、±45°又は±60°で斜交させることができる。 The pair of bias prepregs can be obliquely crossed so that the long fiber direction is ± 30 °, ± 45 °, or ± 60 ° in the cylindrical axis direction.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグ、及び/又は、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグに、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグをさらに重ねて構成することができる。 The set prepreg constituting the innermost simultaneous multi-layer winding layer and / or the set prepreg constituting the outer multi-layer simultaneous multi-layer winding layer are arranged in a cylindrical axis line on the torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention prepreg. A bending rigidity holding prepreg having a fiber layer parallel to the direction can be further stacked.
前記曲げ剛性保持プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向と平行をなす0°プリプレグから構成することができる。 The bending rigidity maintaining prepreg can be composed of a 0 ° prepreg in which the long fiber direction is parallel to the cylindrical axis direction.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグ、及び/又は、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグをなす各プリプレグは、円筒軸線方向の長さが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねられていることが好ましい。 The prepregs constituting the innermost multilayer winding layer and / or the prepregs constituting the outer multilayer side simultaneous multilayer winding layer have the same length in the cylindrical axis direction and the cylindrical axis line. It is preferable to overlap the entire length in the direction.
本発明のFRP円筒の製造方法は、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のFRP層とするFRP円筒の製造方法であって、前記複数のプリプレグを筒状に巻回する際に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねた状態で複数回連続して巻回する同時多層巻回工程を有するFRP円筒の製造方法において、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグを重ね合わせたセットプリプレグを、前記座屈防止プリプレグが最初に少なくとも1プライ巻回されるように前記捩り剛性保持プリプレグに対してオフセットさせて準備する工程;及び前記オフセットしたセットプリプレグを、前記複数のFRP層の最内層を形成する前記同時多層巻回工程において用い、かつ、前記座屈防止プリプレグを単独で少なくとも1プライ巻回し、その後、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグを重ねた状態で少なくとも2プライ連続して巻回する工程;を有することを特徴としている。 The method for producing an FRP cylinder of the present invention is a method for producing an FRP cylinder in which a plurality of prepregs obtained by impregnating reinforcing fibers in a thermosetting resin sheet are wound into a cylindrical shape and thermally cured to form a plurality of FRP layers. When the plurality of prepregs are wound into a cylindrical shape, the torsional rigidity holding prepreg having a fiber layer obliquely intersecting the cylindrical axis direction and the buckling prevention prepreg having a fiber layer perpendicular to the cylindrical axis direction are stacked. In the manufacturing method of the FRP cylinder having the simultaneous multi-layer winding process in which the winding is continuously performed a plurality of times in the state, the set prepreg obtained by superimposing the torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention prepreg is the first buckling prevention prepreg. And preparing the offset set prepreg to be offset with respect to the torsional rigidity holding prepreg so as to be wound around at least one ply. Is used in the simultaneous multi-layer winding process for forming the innermost layer of the plurality of FRP layers, and the buckling prevention prepreg is wound alone for at least one ply, and then the torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention are used. A step of continuously winding at least two plies in a state where the prepregs are stacked.
前記最内層のFRP層である同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、その最内層に前記座屈防止プリプレグを有していることが好ましい。 It is preferable that the set prepreg constituting the simultaneous multilayer winding layer which is the innermost FRP layer has the buckling prevention prepreg in the innermost layer.
前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程とは別に、前記最内層のFRP層よりも外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程を有し、前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程と、前記外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程は、互いに対向する巻回方向から実行されることが好ましい。 In addition to the simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer, the innermost layer includes a simultaneous multilayer winding step for forming an FRP layer on the outer layer side of the innermost FRP layer, The simultaneous multilayer winding step for forming the FRP layer and the simultaneous multilayer winding step for forming the FRP layer on the outer layer side are preferably performed from the winding directions facing each other.
前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程、及び/又は、前記外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型シートを挟んだ状態で行われ、前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程、及び/又は、前記外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートを除去する離型シート除去工程を有することが好ましい。 The simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer and / or the simultaneous multilayer winding step for forming the FRP layer on the outer layer side may be performed between adjacent prepregs in a stacked state. Implementation of a simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer and / or a simultaneous multilayer winding step for forming the outer layer side FRP layer, which is performed with a release sheet sandwiched therebetween It is preferable to have a release sheet removing step for removing the sandwiched release sheet.
本発明によれば、FRP円筒に加わる捩り負荷に対する捩り強度の長期信頼性を確立してその破壊を確実に防止することができるFRP円筒及びその製造方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the FRP cylinder which can establish the long-term reliability of the torsional strength with respect to the torsion load added to an FRP cylinder, and can prevent the destruction reliably, and its manufacturing method are obtained.
(第1実施形態)
以下、図1ないし図4を参照して、本発明の第1実施形態によるFRP円筒1について説明する。FRP円筒1は、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のFRP層としたものである。強化繊維は、例えば、炭素繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維、チラノ繊維、アモルファス繊維、ガラス繊維などを用いることができる。このような強化繊維に含浸させる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ピーク樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。
(First embodiment)
Hereinafter, the
図1に示すように、FRP円筒1は、円筒本体をなす複数のFRP層の最内層に位置させて、同時多層巻回層10を有している。図1では、同時多層巻回層10を展開した状態を描いている。同時多層巻回層10は、内層側から外層側に向かって順に、FRP円筒1の軸線方向(以下、円筒軸線方向)に直交する方向に加わる力(座屈)に対する強度を受け持つ座屈防止層20と、円筒軸線方向に斜交する方向に加わる力(捩り)に対する強度を受け持つ捩り剛性保持層30とを有している。捩り剛性保持層30は、一対のバイアス層30A、30Bによって構成されている。なお、FRP円筒1は、最内層の同時多層巻回層10の外層側にもFRP層を有することができるが、本実施形態では、同時多層巻回層10の外層側のFRP層の構成には自由度があるため、その図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、同時多層巻回層10は、内層側から外層側に向かって順に、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ200と、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ300とを重ねたセットプリプレグ100を複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。図2では、セットプリプレグ100を構成する各プリプレグ200、300の繊維方向を示すため、これらを重ね合わせる前の状態を描いている。
As shown in FIG. 2, the simultaneous
座屈防止プリプレグ200は、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグからなる。座屈防止プリプレグ200(図2)が加熱硬化することで、座屈防止層20(図1)が形成される。捩り剛性保持プリプレグ300は、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°(0<α<90)で斜交する一対のバイアスプリプレグ300A、300Bからなる。この斜交角度αは、例えば±30°、±45°又は±60°である。捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)(図2)が加熱硬化することで、捩り剛性保持層30(一対のバイアス層30A、30B)(図1)が形成される。座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)は、円筒軸線方向の長さLが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねられている。なお、長さLはFRP円筒1の長さに対応しており、FRP円筒1の用途に応じて適宜設定される。
The buckling
図1、図2に示すように、座屈防止プリプレグ200の幅W2は、これを筒状に巻回したときの周長の約7倍強に設定されており、座屈防止プリプレグ200を筒状に7プライ連続して巻回することができるようになっている。捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)の幅W3は、これを筒状に巻回したときの周長の約6倍強に設定されており、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)を筒状に6プライ連続して巻回することができるようになっている。従って、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)の後端部(図1中の右端部)を揃えたとき、座屈防止プリプレグ200の先端部(図1中の左端部)が、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)の先端部(図1中の左端部)よりも、1プライ分だけ突出する。この座屈防止プリプレグ200の突出端がセットプリプレグ100の巻回開始位置となる。すなわち、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)は、その巻回開始位置が、座屈防止プリプレグ200が単独で1プライ巻回され、その後、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)が重ねられた状態で6プライ連続して巻回されるように、互いにオフセットされている。このようにしてセットプリプレグ100を同時多層巻回したときのプライ数は19である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the width W2 of the buckling
以上のように構成されたFRP円筒1は、円筒本体をなす複数のFRP層の最内層に位置させて、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300とを重ねたセットプリプレグ100を複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層10を含ませたので、捩り方向と座屈方向に対する強度を高めることができる。また、座屈防止プリプレグ200と一対のバイアスプリプレグ300A、300Bの3枚のプリプレグを予め重ね合わせ、これらをマクロな視点での1枚のプリプレグ(セットプリプレグ100)として捉えて巻回しているので、同量の材料を個別に巻回した場合に比べて、座屈防止の効果の発現により、FRP円筒1の軽量化と高強度化を同時に図ることができる。
The
そして、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)とを重ね合わせた部分を巻回する同時多層巻回を始める前に、座屈防止プリプレグ200を単独で1プライ巻回しているので、図9に示すように、FRP円筒1の最内層に独立した座屈防止層20を設け、この独立した座屈防止層20の外層側に、座屈防止層20と捩り剛性保持層30(一対のバイアス層30A、30B)が内外に隣接した同時多層巻回層10を設けたこととなり、同時多層巻回層10の全体座屈を防止してその断面形状を保持することができる。すなわち、FRP円筒1の最内層を構成するプリプレグの巻回開始点を起点とした層間剥離を食い止めて、FRP円筒1に加わる捩り負荷(捩り力)に対する捩り強度(捩り剛性)の長期信頼性を確立してその破壊を確実に防止することができる。
Then, before starting the simultaneous multi-layer winding in which the overlapped portion of the buckling
続いて、上述のように構成されたFRP円筒1を製造する方法について説明する。
Then, the method to manufacture the
まず金属材料からなる棒状(円柱状)のマンドレルM(図1)を準備する。次いで、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)を重ね合わせたセットプリプレグ100を、座屈防止プリプレグ200を最内層に位置させてかつ座屈防止プリプレグ200が最初に1プライ巻回されるように捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)に対してオフセットさせて準備する。次いで、オフセットさせて準備したセットプリプレグ100を、複数のFRP層の最内層を形成する同時多層巻回工程において用い、かつ、座屈防止プリプレグ200を単独で1プライ巻回し、その後、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)を重ねた状態で6プライ連続して巻回する(合計19プライ)。この同時多層巻回工程は、所定の予熱状態で行うことが好ましく、これにより各プリプレグを密着させて巻回することができる。
First, a rod-like (columnar) mandrel M (FIG. 1) made of a metal material is prepared. Next, the
全てのプリプレグの積層巻回が終了したら、張力を与えた収縮テープを巻回し、外圧力が加わるようにして、加熱装置(例えばオーブン)により加熱してプリプレグを硬化させる。この加熱硬化工程は、好ましくは真空雰囲気中で実施すると良い(例えばオートクレーブ)。これにより、マンドレルMに巻回された複数のプリプレグが加熱硬化して一体のFRP円筒1になる。つまりセットプリプレグ100が加熱硬化して同時多層巻回層10が形成される。
When all the prepregs have been laminated and wound, the shrink tape to which tension is applied is wound, and the prepreg is cured by heating with a heating device (for example, an oven) so that an external pressure is applied. This heat curing step is preferably performed in a vacuum atmosphere (for example, an autoclave). As a result, the plurality of prepregs wound around the mandrel M are heat-cured and become an
最後にマンドレルMを引き抜くことにより、マンドレルMの外径に対応する内径φと、この内径φに複数のFRP層の厚みを加えた外径Φと、プリプレグの長さに対応する長さLとを有するFRP円筒1が完成する(図3)。
Finally, by pulling out the mandrel M, an inner diameter φ corresponding to the outer diameter of the mandrel M, an outer diameter φ obtained by adding the thickness of a plurality of FRP layers to the inner diameter φ, and a length L corresponding to the length of the prepreg, The
同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型紙を挟んだ状態で行うことが好ましい(離型シート巻き)。図4はその実施形態を示しており、座屈防止プリプレグ200(座屈防止層20)と捩り剛性保持プリプレグ300(捩り剛性保持層30)の間に離型シートP1を挟み、一対のバイアスプリプレグ300A、300B(一対のバイアス層30A、30B)の間に離型シートP2を挟んだ状態で、同時多層巻回工程を行う。そして、同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートP1、P2を後端側(図4中の右側)に引き抜いて除去する。この離型シート巻きによれば、セットプリプレグ100を均一に巻回することができ、また、FRP円筒1の成形性が格段に良くなり内部構造、外観ともに優れたものとすることができる。従って、FRP円筒1の表面の外観を良くするために、後加工により削って滑らかにしたり塗装を施したりする必要がない。なお、離型シートP1、P2として、例えばPTFEフィルムやPFAフィルム等のフッ素樹脂(コーティング)シートを用いることができる。
The simultaneous multi-layer winding process is preferably performed in a state where release paper is sandwiched between adjacent prepregs in a stacked state (release sheet winding). FIG. 4 shows the embodiment, and a release sheet P1 is sandwiched between a buckling prevention prepreg 200 (buckling prevention layer 20) and a torsional rigidity holding prepreg 300 (torsional rigidity holding layer 30), and a pair of bias prepregs. A simultaneous multilayer winding process is performed in a state where the release sheet P2 is sandwiched between 300A and 300B (a pair of
(第2実施形態)
図5、図6を参照して、本発明の第2実施形態によるFRP円筒1’について説明する。本実施形態のFRP円筒1’は、最内層の同時多層巻回層10よりも外層側に、該同時多層巻回層10とは別の同時多層巻回層40を有している。この同時多層巻回層40は、内層側から外層側に向かって順に、円筒軸線方向に直交する方向に加わる力(座屈)に対する強度を受け持つ座屈防止層50と、円筒軸線方向に斜交する方向に加わる力(捩り)に対する強度を受け持つ捩り剛性保持層60(一対のバイアス層60A、60B)とを有している。同時多層巻回層40は、内層側から外層側に向かって順に、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ500と、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ600(一対のバイアスプリプレグ600A、600B)とを重ねたセットプリプレグ400を複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。
(Second Embodiment)
An
外層側のセットプリプレグ400(同時多層巻回層40)の構成は、以下の点を除き、最内層のセットプリプレグ100(同時多層巻回層10)の構成と基本的に同一である。すなわち、座屈防止プリプレグ500の幅W5、及び、捩り剛性保持プリプレグ600(一対のバイアスプリプレグ600A、600B)の幅W6がともに、これらを筒状に巻回したときの周長の約6倍強に設定されており、座屈防止プリプレグ500と捩り剛性保持プリプレグ600(一対のバイアスプリプレグ600A、600B)を筒状に6プライ連続して巻回することができるようになっている。つまり、セットプリプレグ400は、座屈防止プリプレグ500と捩り剛性保持プリプレグ600(一対のバイアスプリプレグ600A、600B)を完全に重ね合わせた状態で、6プライ連続して同時多層巻回することができるようになっている。この場合、セットプリプレグ400のプライ数は18であり、セットプリプレグ100のプライ数と合わせたFRP円筒1’の総プライ数は37である。
The configuration of the outer layer set prepreg 400 (simultaneous multilayer winding layer 40) is basically the same as that of the innermost set prepreg 100 (simultaneous multilayer winding layer 10) except for the following points. That is, the width W5 of the buckling
本実施形態のように、FRP層中に2つの同時多層巻回層10、40を含ませることにより、FRP円筒1’の強度を更に高めることができる。FRP層中にいくつの同時多層巻回層を含ませるかはFRP円筒の用途に応じて適宜変更することができ、例えばFRP層中に3つ以上の同時多層巻回層を含ませてもよい。この場合、同時多層巻回層の数に対応するセットプリプレグを用いる。
By including the two simultaneous
本実施形態のFRP円筒1’も上述した第1実施形態のFRP円筒1と同様の方法により製造可能であるが、セットプリプレグ100とセットプリプレグ400の同時多層巻回工程は、互いに対向する巻回方向から実行することが好ましい。図5の例では、マンドレルMが時計方向に回転する向きにセットプリプレグ100の同時多層巻回工程を実行した後(左から右)、マンドレルMが反時計方向に回転する向きにセットプリプレグ400の同時多層巻回工程を実行する(右から左)。これにより、FRP円筒1’のFRP層の周方向における均一度が増し、強度が高まるとともに、外観上の見栄えも良くなる。なお、セットプリプレグ400の同時多層巻回工程において、図4で示した離型シート巻きを実行してもよい。
The
(第3実施形態)
図7、図8を参照して、本発明の第3実施形態によるFRP円筒1”について説明する。本実施形態のFRP円筒1”は、最内層の同時多層巻回層70を構成するセットプリプレグ700の構成が、第1実施形態及び第2実施形態において最内層の同時多層巻回層10を構成するセットプリプレグ100の構成とは異なっている。すなわち本実施形態のセットプリプレグ700は、内層側から外層側に向かって順に、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグ800と、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)と、座屈防止プリプレグ200とを重ねてなる。つまり座屈防止プリプレグ200がセットプリプレグ700の最内層ではなく最外層に位置している。曲げ剛性保持プリプレグ800は、例えば、円筒軸線方向と平行をなす0°プリプレグによって構成することができる。曲げ剛性保持プリプレグ800が加熱硬化することで、曲げ剛性保持層80が形成される。セットプリプレグ700に曲げ剛性保持プリプレグ800を含ませることで、捩り方向と座屈方向に対する強度とともに、曲げ方向に対する強度を併せ持たせることができる。
(Third embodiment)
The
図7、図8に示すように、曲げ剛性保持プリプレグ800の幅W8は、これを筒状に巻回したときの周長の約6倍強に設定されており、曲げ剛性保持プリプレグ800を筒状に6プライ連続して巻回することができるようになっている。従って、曲げ剛性保持プリプレグ800、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)及び座屈防止プリプレグ200の後端部(図7中の右端部)を揃えたとき、座屈防止プリプレグ200の先端部(図7中の左端部)が、曲げ剛性保持プリプレグ800と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)の先端部(図7中の左端部)よりも、1プライ分だけ突出する。この座屈防止プリプレグ200の突出端がセットプリプレグ700の巻回開始位置となる。すなわち、曲げ剛性保持プリプレグ800、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)及び座屈防止プリプレグ200は、その巻回開始位置が、座屈防止プリプレグ200が単独で1プライ巻回され、その後、曲げ剛性保持プリプレグ800、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)及び座屈防止プリプレグ200が重ねられた状態で6プライ連続して巻回されるように、互いにオフセットされている。セットプリプレグ700を同時多層巻回したときのプライ数は25である。このようにして同時多層巻回したセットプリプレグ700が加熱硬化したとき、図9に示すように、FRP円筒1”の最内層に独立した座屈防止層20が設けられ、この独立した座屈防止層20の外層側に、曲げ剛性保持層80、捩り剛性保持層30(一対のバイアス層30A、30B)及び座屈防止層20が内外に隣接した同時多層巻回層70が設けられる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the width W8 of the bending
第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態の座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)、第2実施形態の座屈防止プリプレグ500と捩り剛性保持プリプレグ600(一対のバイアスプリプレグ600A、600B)、及び、第3実施形態の曲げ剛性保持プリプレグ800は、長繊維方向が一方向に引き揃えられた一方向強化プリプレグからなる。この場合、強化繊維の糸の太さは、好ましくは、24K(1Kはフィラメント1000本)以下であるのがよい。24Kを超えると均一な繊維物性を確保できない虞があり、また製造時にマンドレルに巻き付ける作業性が悪くなる虞がある。また、プリプレグの重さは、300g/m2以下であるのが好ましく、250g/m2以下であるのがより好ましい。300g/m2を超えると、厚くなりすぎ製造時にマンドレルに巻回するのが困難になる。プリプレグの樹脂量は、20から45重量%であるのが好ましく、25から40重量%であるのがより好ましい。20重量%未満であると、樹脂量が少なすぎて十分な強度を有するシャフトを製造できない虞があり、45重量%を超えると、円筒が同重量の場合には捩り剛性が低下するおそれがある。
The buckling
一方、座屈防止プリプレグと捩り剛性保持プリプレグとして、第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態のような一方向強化プリプレグではなく、二軸織物繊維を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる二軸織物プリプレグ、三軸織物繊維を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる三軸織物プリプレグ、又は、四軸織物繊維を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる四軸織物プリプレグを用いる態様も可能である。この態様では、各織物繊維の糸の太さは、好ましくは6K以下であるのがよい。6Kを超えるとプリプレグが厚くなりすぎるとともに、均一な繊維物性(特性)を確保できない虞があり、また製造時にマンドレルに巻き付ける作業性が悪くなるおそれがある。 On the other hand, as a buckling prevention prepreg and a torsional rigidity prepreg, a thermosetting resin sheet is impregnated with biaxial woven fibers instead of the unidirectional reinforced prepreg as in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. A biaxial woven prepreg, a triaxial woven prepreg obtained by impregnating a thermosetting resin sheet with a triaxial woven fiber, or a four-axis woven prepreg obtained by impregnating a thermosetting resin sheet with a four-axis woven fiber. Embodiments are possible. In this embodiment, the thread thickness of each textile fiber is preferably 6K or less. If it exceeds 6K, the prepreg becomes too thick, and there is a possibility that uniform fiber properties (characteristics) cannot be secured, and the workability of winding around a mandrel during production may be deteriorated.
第1実施形態、第2実施形態では、最内層の同時多層巻回層10を形成するための同時多層巻回工程において、座屈防止プリプレグ200を単独で1プライ巻回し、その後、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)を重ねた状態で6プライ連続して巻回する場合を例示して説明した(合計19プライ)。しかし、本発明による同時多層巻回工程はこれに限定されず、座屈防止プリプレグ200を単独で少なくとも1プライ巻回し、その後、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)を重ねた状態で少なくとも2プライ連続して巻回すればよい(最低7プライ)。
In the first embodiment and the second embodiment, in the simultaneous multilayer winding process for forming the innermost simultaneous
第3実施形態では、最内層の同時多層巻回層70を形成するための同時多層巻回工程において、座屈防止プリプレグ200を単独で1プライ巻回し、その後、曲げ剛性保持プリプレグ800、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)及び座屈防止プリプレグ200を重ねた状態で6プライ連続して巻回する場合を例示して説明した。しかし、本発明による同時多層巻回工程はこれに限定されず、座屈防止プリプレグ200を単独で少なくとも1プライ巻回し、その後、曲げ剛性保持プリプレグ800、捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)及び座屈防止プリプレグ200を重ねた状態で少なくとも2プライ連続して巻回すればよい(最低9プライ)。
In the third embodiment, in the simultaneous multi-layer winding process for forming the innermost simultaneous
第1実施形態、第2実施形態では、最内層の同時多層巻回層10を構成するセットプリプレグ100の最内層に座屈防止プリプレグ200を位置させている。しかし、座屈防止プリプレグ200は、セットプリプレグ100の最外層(捩り剛性保持プリプレグ300の外層側)に位置させてもよいし、セットプリプレグ100中の一対のバイアスプリプレグ300A、300Bの間に位置させてもよい。つまり、最内層のセットプリプレグ100中における座屈防止プリプレグ200の内外層の位置には自由度がある。
In the first embodiment and the second embodiment, the buckling
本発明者らは、本発明によるFRP円筒と従来構成のFRP円筒を試作し、これらを比較することで、本発明によるFRP円筒の優位性を実証した。 The inventors of the present invention have demonstrated the superiority of the FRP cylinder according to the present invention by making a prototype of the FRP cylinder according to the present invention and a conventional FRP cylinder and comparing them.
本発明によるFRP円筒は、上述した第1実施形態の構成を有するFRP円筒である。つまり本発明によるFRP円筒は、最内層の同時多層巻回層10を形成するために、最内層の座屈防止プリプレグ200を単独で1プライ巻回し、その後、座屈防止プリプレグ200と捩り剛性保持プリプレグ300(一対のバイアスプリプレグ300A、300B)を重ねた状態で6プライ連続して巻回したものである([(90/±45)6/90]、合計19プライ)。
The FRP cylinder according to the present invention is an FRP cylinder having the configuration of the first embodiment described above. That is, the FRP cylinder according to the present invention winds the innermost buckling
従来構成のFRP円筒は、最内層の同時多層巻回層を形成するために、座屈防止プリプレグと捩り剛性保持プリプレグ(一対のバイアスプリプレグ)を完全に重ね合わせた状態で、6プライ連続して巻回したものである([90/±45]6、合計18プライ)。別言すると、従来構成のFRP円筒は、上述した第2実施形態の外層側の同時多層巻回層40を最内層に配置した構成となっている。
The FRP cylinder of the conventional configuration has six consecutive plies in a state where the buckling prevention prepreg and the torsional rigidity retaining prepreg (a pair of bias prepregs) are completely overlapped to form the innermost simultaneous winding layer. Wrapped ([90 / ± 45] 6 , total 18 plies). In other words, the FRP cylinder of the conventional configuration has a configuration in which the simultaneous
本発明によるFRP円筒と従来構成のFRP円筒のそれぞれについてトルク試験を行った。より具体的には、各試験片を電気サーボねじり試験機に装填し、一端を完全拘束し、他端に角度変位を三角波で与えた。完全拘束端に配されたトルク検出器により捩れモーメントを測定した。捩れ角度は、変位側の軸に取り付けられたエンコーダーにより測定を行った。その結果、従来構成のFRP円筒の最大トルクが2071Nmであったのに対し、本発明によるFRP円筒の最大トルクは2304Nmであり、約11%の強度向上を確認することができた。 A torque test was performed on each of the FRP cylinder according to the present invention and the FRP cylinder of the conventional configuration. More specifically, each test piece was loaded into an electric servo torsion tester, one end was completely restrained, and an angular displacement was given to the other end with a triangular wave. The torsional moment was measured with a torque detector placed at the fully constrained end. The twist angle was measured by an encoder attached to the displacement side shaft. As a result, while the maximum torque of the FRP cylinder of the conventional configuration was 2071 Nm, the maximum torque of the FRP cylinder according to the present invention was 2304 Nm, and it was confirmed that the strength was improved by about 11%.
本発明によるFRP円筒と従来構成のFRP円筒のそれぞれについて超音波探傷装置による損傷観察実験を行った。より具体的には、各試験片を超音波探傷装置の水槽中の保持具に装填し、試験片を回転させながら上部から超音波端子により超音波を透過させ、試験片内部の損傷の有無を観察した。一周分測定した後軸方向に端子を移動し、さらに一周分測定した。これを繰り返し、試験片全長の測定後、各データを2次元画面上にマッピングし、画像データとした。その結果、従来構成のFRP円筒では、FRP層の最内層を構成する巻回開始点を起点とした層間剥離の存在を確認できたのに対し、本発明によるFRP円筒では、FRP層の最内層を構成する巻回開始点を起点とした層間剥離の存在は確認できなかった。 A damage observation experiment using an ultrasonic flaw detector was performed on each of the FRP cylinder according to the present invention and the FRP cylinder of the conventional configuration. More specifically, each test piece is loaded into a holder in the water tank of the ultrasonic flaw detector, and the ultrasonic wave is transmitted through the ultrasonic terminal from the top while rotating the test piece to check whether there is damage inside the test piece. Observed. After measuring one round, the terminal was moved in the axial direction, and one round was measured. This was repeated, and after measuring the total length of the test piece, each data was mapped on a two-dimensional screen to obtain image data. As a result, in the conventional FRP cylinder, the presence of delamination starting from the winding start point constituting the innermost layer of the FRP layer was confirmed, whereas in the FRP cylinder according to the present invention, the innermost layer of the FRP layer was confirmed. Existence of delamination starting from the winding start point constituting the film could not be confirmed.
このように、本発明によるFRP円筒は、FRP円筒の最内層を構成するプリプレグの巻回開始点を起点とした層間剥離を食い止めて、FRP円筒に加わる捩り負荷に対する捩り強度の長期信頼性を確立してその破壊を確実に防止することができることが実証された。 Thus, the FRP cylinder according to the present invention prevents delamination starting from the winding start point of the prepreg constituting the innermost layer of the FRP cylinder, and establishes long-term reliability of torsional strength against torsional load applied to the FRP cylinder. It was proved that the destruction can be surely prevented.
1 1’ 1” FRP円筒
10 最内層の同時多層巻回層
20 座屈防止層
30 捩り剛性保持層
30A 30B 一対のバイアス層
100 セットプリプレグ
200 座屈防止プリプレグ
300 捩り剛性保持プリプレグ
300A 300B 一対のバイアスプリプレグ
40 外層側の同時多層巻回層
50 座屈防止層
60 捩り剛性保持層
60A 60B 一対のバイアス層
400 セットプリプレグ
500 座屈防止プリプレグ
600 捩り剛性保持プリプレグ
600A 600B 一対のバイアスプリプレグ
70 最内層の同時多層巻回層
80 曲げ剛性保持層
700 セットプリプレグ
800 曲げ剛性保持プリプレグ
M マンドレル
P1 P2 離型シート
1 1 ′ 1 ″
Claims (12)
前記同時多層巻回層は、少なくとも前記複数のFRP層の最内層に位置していること;及び
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグの前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグは、その巻回開始位置が、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも1プライ巻回され、その後、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグが重ねられた状態で少なくとも2プライ連続して巻回されるように、互いにオフセットされていること;を特徴とするFRP円筒。 A FRP cylinder in which a plurality of prepregs obtained by impregnating a reinforcing fiber into a thermosetting resin sheet is wound into a cylindrical shape to be thermoset to form a plurality of FRP layers, and in the plurality of FRP layers, the cylindrical axis direction Simultaneous multi-layer winding in which a set prepreg in which a torsional rigidity prepreg having a fiber layer obliquely crossed and a buckling prevention prepreg having a fiber layer perpendicular to the cylindrical axial direction is wound continuously and heat-cured a plurality of times In an FRP cylinder with layers,
The simultaneous multilayer winding layer is positioned at least in the innermost layer of the plurality of FRP layers; and the torsional rigidity holding prepreg of the set prepreg constituting the innermost multilayer winding layer and the buckling prevention The winding start position of the prepreg is at least 2 plies continuously in a state where the buckling prevention prepreg is wound alone and then the torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention prepreg are overlapped. FRP cylinders characterized in that they are offset from each other so as to be wound.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、その最内層に前記座屈防止プリプレグを有しているFRP円筒。 The FRP cylinder of claim 1,
The set prepreg constituting the innermost simultaneous winding layer is an FRP cylinder having the buckling prevention prepreg in the innermost layer.
前記最内層の同時多層巻回層よりも外層側に、該最内層の同時多層巻回層とは別の同時多層巻回層が位置しており、
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグと、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、互いに対向する巻回方向から巻回されているFRP円筒。 The FRP cylinder according to claim 1 or 2,
A simultaneous multilayer winding layer different from the simultaneous multilayer winding layer of the innermost layer is located on the outer layer side of the simultaneous multilayer winding layer of the innermost layer,
The set prepreg constituting the innermost simultaneous multilayer winding layer and the set prepreg constituting the outer multilayer side simultaneous multilayer winding layer are FRP cylinders wound from winding directions facing each other.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグ、及び/又は、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグにおいて、
前記捩り剛性保持プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°(0<α<90)で斜交する一対のバイアスプリプレグからなり、前記座屈防止プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグからなるFRP円筒。 In the FRP cylinder according to any one of claims 1 to 3,
In the set prepreg constituting the innermost simultaneous winding layer of the innermost layer and / or the set prepreg constituting the simultaneous multilayer winding layer on the outer layer side,
The torsional rigidity holding prepreg is composed of a pair of bias prepregs whose long fiber direction obliquely intersects the cylinder axis direction at ± α ° (0 <α <90), and the buckling prevention prepreg has a long fiber direction in the cylinder axis direction. FRP cylinder made of hoop prepreg orthogonal to
前記一対のバイアスプリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に±30°、±45°又は±60°で斜交しているFRP円筒。 The FRP cylinder according to claim 4,
The pair of bias prepregs are FRP cylinders in which the long fiber direction is obliquely crossed at ± 30 °, ± 45 °, or ± 60 ° in the cylinder axis direction.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグ、及び/又は、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグに、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグをさらに重ねてなるFRP円筒。 In the FRP cylinder according to any one of claims 1 to 5,
The set prepreg constituting the innermost simultaneous multi-layer winding layer and / or the set prepreg constituting the outer multi-layer simultaneous multi-layer winding layer are arranged in a cylindrical axis line on the torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention prepreg. An FRP cylinder in which a bending rigidity holding prepreg having a fiber layer parallel to a direction is further stacked.
前記曲げ剛性保持プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向と平行をなす0°プリプレグからなるFRP円筒。 The FRP cylinder according to claim 6,
The bending rigidity maintaining prepreg is an FRP cylinder made of a 0 ° prepreg in which the long fiber direction is parallel to the cylinder axis direction.
前記最内層の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグ、及び/又は、前記外層側の同時多層巻回層を構成するセットプリプレグをなす各プリプレグは、円筒軸線方向の長さが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねられているFRP円筒。 The FRP cylinder according to any one of claims 1 to 7,
The prepregs constituting the innermost multilayer winding layer and / or the prepregs constituting the outer multilayer side simultaneous multilayer winding layer have the same length in the cylindrical axis direction and the cylindrical axis line. FRP cylinders stacked over the entire length of the direction.
前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグを重ね合わせたセットプリプレグを、前記座屈防止プリプレグが最初に少なくとも1プライ巻回されるように前記捩り剛性保持プリプレグに対してオフセットさせて準備する工程;及び
前記オフセットしたセットプリプレグを、前記複数のFRP層の最内層を形成する前記同時多層巻回工程において用い、かつ、前記座屈防止プリプレグを単独で少なくとも1プライ巻回し、その後、前記捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグを重ねた状態で少なくとも2プライ連続して巻回する工程;を有することを特徴とするFRP円筒の製造方法。 A method of manufacturing an FRP cylinder in which a plurality of prepregs obtained by impregnating a reinforcing fiber in a thermosetting resin sheet is wound into a cylindrical shape and thermally cured to form a plurality of FRP layers, wherein the plurality of prepregs are formed into a cylindrical shape When winding, a torsional rigidity holding prepreg having a fiber layer obliquely intersecting the cylindrical axis direction and a buckling prevention prepreg having a fiber layer perpendicular to the cylindrical axis direction are continuously wound a plurality of times. In the manufacturing method of the FRP cylinder having the simultaneous multilayer winding step,
A step of preparing a set prepreg obtained by superimposing the torsional rigidity holding prepreg and the buckling prevention prepreg by offsetting the torsional rigidity holding prepreg so that the buckling prevention prepreg is initially wound by at least one ply. And the offset set prepreg is used in the simultaneous multilayer winding step for forming the innermost layer of the plurality of FRP layers, and the buckling prevention prepreg is wound alone for at least one ply, and then the torsional rigidity And a step of continuously winding at least two plies in a state where the holding prepreg and the buckling-preventing prepreg are overlapped with each other.
前記最内層のFRP層である同時多層巻回層を構成するセットプリプレグは、その最内層に前記座屈防止プリプレグを有しているFRP円筒の製造方法。 In the manufacturing method of the FRP cylinder of Claim 9,
The set prepreg constituting the simultaneous multilayer wound layer which is the innermost FRP layer is a method for producing an FRP cylinder in which the innermost layer includes the buckling prevention prepreg.
前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程とは別に、前記最内層のFRP層よりも外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程を有し、
前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程と、前記外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程は、互いに対向する巻回方向から実行されるFRP円筒の製造方法。 In the manufacturing method of the FRP cylinder of Claim 9 or 10,
In addition to the simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer, the method has a simultaneous multilayer winding step for forming an FRP layer on the outer layer side of the innermost FRP layer,
The simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer and the simultaneous multilayer winding step for forming the outer layer side FRP layer are performed from the winding directions facing each other. Method.
前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程、及び/又は、前記外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型シートを挟んだ状態で行われ、
前記最内層のFRP層を形成するための同時多層巻回工程、及び/又は、前記外層側のFRP層を形成するための同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートを除去する離型シート除去工程を有するFRP円筒の製造方法。 In the manufacturing method of the FRP cylinder of any one of Claims 9 thru | or 11,
The simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer and / or the simultaneous multilayer winding step for forming the FRP layer on the outer layer side may be performed between adjacent prepregs in a stacked state. Performed with the release sheet sandwiched between them,
During the execution of the simultaneous multilayer winding step for forming the innermost FRP layer and / or the simultaneous multilayer winding step for forming the outer layer side FRP layer, the sandwiched release sheet is removed. The manufacturing method of the FRP cylinder which has a release sheet removal process to perform.
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