JP2017165087A - 熱可塑性強化ダクト及びその製造 - Google Patents
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- Y02T50/40—Weight reduction
Abstract
Description
ダクト ダクトとは流体を運ぶためのチャネルを画定する囲まれた経路であってよい。
熱可塑性材、又は熱軟化性プラスチックは一般的に、有機ポリマーよりも大きな分子量を有する。熱可塑性材は、一般的に不可逆性硬化を示す熱硬化性ポリマーとは異なり、ガラス転移温度(Tg)を超えるが融点(Tm)を下回る温度まで加熱すると形を変え、この温度で熱可塑性材は成形可能又は鋳造可能になる。ガラス転移温度を下回る温度まで冷却すると、熱可塑性材は硬化し始める。
本書で使用されているように、強化繊維は連続的な長さ又は不連続な長さを有しうる。「繊維」という用語は、限定するものではないが、単繊維及び/又は多繊維を含むように意図されている。代替的に、又は追加的に、「ヤーン(yarn)」という用語は、一群の繊維、フィラメント、又はその他の材料(撚り合せたり、撚りを戻したり、又は共に重ね合せたりすることができる)から紡がれた連続ストランド又は複数のストランドを意味するように使用されることがある。代替的に、又は追加的に、「ストランド」という用語は、複数の、位置合わせされ、集められた繊維又はフィラメントを意味するように使用されることがある。
強化シース18は、上述のように複数の強化繊維を包含する強化織布から準備されうる。一般的に、織物である強化織布は、一又は複数の強化繊維を含む複数のスレッド又は繊維を織り合わせて布にすることによって作られるか、構成される。代替的に、編地である強化織布は、一又は複数の強化繊維を含む複数のスレッド又は繊維を織り合わせて布にすることによって作られるか、構成される。本開示の強化織布が2種類以上の強化繊維を包含する場合、それらの強化繊維は同じであっても、異なっていてもよい。
以下の実施例は、例示的な熱可塑性強化ダクト及びその製造の選択された態様を記述している。これらの実施例は例示を意図しており、本開示の範囲全体を限定するものと解釈すべきではない。各実施例は、一又は複数の個々の発明、及び/又は、状況から得られる又は関連する情報、機能、及び/又は構造を含みうる。
図17は、熱可塑性強化ダクトセグメントの例示的な製造方法のフロー図60を示している。フロー図60の62で、本方法はマンドレルに第1の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理することを含んでもよく、マンドレルは所望のダクトセグメントに対して内側モールドラインを画定するように構成されている。フロー図60の64で、巻きつけ処理されたマンドレルは強化シースによって被覆されてもよく、強化シースは強化繊維を包含する。フロー図60の66で、被覆されたマンドレルは、多層ダクトセグメント前駆体を形成するため、第2の熱可塑性フィルムで巻きつけ処理されてもよい。フロー図60の68で、マンドレル及び多層ダクトセグメント前駆体は、ダクトセグメントに対する外側モールドラインを画定するように構成された外側モールドの中に封入されてもよい。フロー図60の70で、封入された多層ダクトセグメント前駆体は、多層ダクトセグメント前駆体の層を融合するため充分な温度で十分な時間だけ加熱されてもよい。フロー図60の72で、結果として得られるダクトセグメントは冷却されてもよい。フロー図60の74で、例示的な方法はオプションにより、強化シースを予備成形することを更に含みうる。
図18は、熱可塑性強化ダクトセグメントの例示的な製造方法のフロー図80を示している。フロー図80の82で、本方法は内側フォームに熱可塑性フィルムを巻きつけ処理することを含んでもよい。フロー図80の84で、本方法は巻きつけ処理された内側フォームに強化シースをかぶせることを含んでもよい。フロー図80の86で、本方法は強化シースに第2の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理することを含んでもよい。フロー図80の88で、本方法は巻きつけ処理された内側フォームを外側モールドの中に封入することを含んでもよい。フロー図80の90で、本方法は熱可塑性フィルムを強化シースと融合するためモールドを加熱することを含んでもよい。フロー図80の92で、本方法は結果として得られる融合されたダクトセグメントを冷却することを更に含んでもよい。
この節では、一連の段落として限定されることなく提示される、本開示のダクトセグメント及びその製造に関する付加的な態様及び特徴が説明されるが、その一連の段落の一部又は全部は、明確性及び有効性のために英数字で指定されることがある。これらの段落の各々は、任意の好適な様態で、一又は複数の他の段落と、及び/又は、本願の他の部分の開示と、組み合わせることができる。以下の段落の幾つかは、好適な組み合わせの幾つかの例を限定しないという条件で、明示的に他の段落に言及し、更に他の段落を限定する。
「実質的に」という用語を含む各段落は、「実質的に」という用語を除いた同一の形態でも提供されうる。
所望のダクトセグメントに対して内側モールドラインを画定するように構成されたマンドレルに第1の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理すること、
前記巻きつけ処理されたマンドレルを、前記所望のダクトセグメントのための強化シースであって、強化繊維を包含する強化シースで、被覆すること、
前記被覆されたマンドレルに第2の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理して多層ダクトセグメント前駆体を形成すること、
前記マンドレル及び多層ダクトセグメント前駆体を、前記ダクトセグメントの外側モールドラインを画定するように構成された外側モールの中に封入すること、及び
前記多層ダクトセグメント前駆体の前記層を融合するため充分な温度で充分な時間だけ、前記封入された多層ダクトセグメント前駆体を加熱すること、及び
結果として得られるダクトセグメントを冷却すること
を含む方法。
多数の強化繊維を包含する強化織布のシース、及び
強化織布の前記シースと融合した熱可塑性材
を含むダクトセグメント。
前記巻きつけ処理された内側フォームに強化シースをかぶせること、
前記強化シースに第2の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理すること、
前記巻きつけ処理された内側フォームを外側モールドの中に封入すること、
前記モールドを加熱して、前記熱可塑性フィルムを前記強化シースと融合すること、及び
結果として得られる融合されたダクトセグメントを冷却すること
によって準備されるダクトセグメント。
本書に記載の熱可塑性強化ダクトセグメント及びその製造の種々の実施例は、このようなダクトに関してはこれまでのダクト及びその製造方法に対して幾つかの利点をもたらす。より具体的には、現在説明されている方法は迅速でコスト効率のよいダクト製造を可能にし、高い強度重量比を有するダクトセグメントの準備を可能にしうる。更に、タグトセグメントのマトリクスを形成するため、熱硬化性プラスチックの使用を許可することによって、適切な熱可塑性材の選択は、高温に耐えうること、空隙がなく漏出に耐えうること、腐食に耐えうることなど、事前に選択した物理的及び化学的特性を有するダクトセグメントの製造を可能にする。加えて、本書に記載の方法は、カスタムダクトセグメントを迅速に準備することが有利になりうる他の産業や材料にも適用されうる。
上述の開示は、個別の有用性を備えた複数の個々の発明を包括しうる。これらの発明の各々は、その好ましい形態で開示されているが、本書で開示され、例示されている、それらの特定の実施例は、数多くの変形例が可能であることから、限定的な意味で捉えるべきものではない。本発明の主題は、本書で開示されている様々な要素、特徴、機能、及び/又は特性の、新規的かつ進歩的な組み合わせ及び部分的な組み合わせのすべてを含む。下記の特許請求の範囲は、新規的かつ進歩的であると見なされる、特定の組み合わせ及び部分的な組み合わせを特に指し示すものである。特徴、機能、要素、及び/又は特性のその他の組み合わせ及び部分的な組み合わせにおいて具現化される発明は、この出願又は関連出願からの優先権を主張する出願において特許請求されうる。かかる特許請求の範囲はまた、異なる発明を対象とするか、又は同一の発明を対象とするかにかかわらず、かつ、出願当初の特許請求の範囲よりも広いか、狭いか、等しいか、又はそれと異なるかにかかわらず、本開示の発明の主題の中に含まれると見なされる。
Claims (20)
- ダクトセグメント(30)を製造する方法であって、
所望のダクトセグメント(13)に対して内側モールドラインを画定するように構成されたマンドレル(10)に第1の熱可塑性フィルム(14)を巻きつけ処理すること、
前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を、前記所望のダクトセグメントのための強化シース(18)であって、強化繊維を包含する強化シース(18)で、被覆すること、
前記被覆されたマンドレル(20)に第2の熱可塑性フィルム(22)を巻きつけ処理して多層ダクトセグメント前駆体(24)を形成すること、
前記マンドレル(20)及び多層ダクトセグメント前駆体(24)を、前記ダクトセグメント(13)の外側モールドラインを画定するように構成された外側モールの中に封入すること、及び
前記多層ダクトセグメント前駆体(24)の複数の層を融合するため充分な温度で充分な時間だけ、前記封入された多層ダクトセグメント前駆体(24)を加熱すること、及び
結果として得られるダクトセグメント(30)を冷却すること
を含む方法。 - 前記強化シース(18)を予備成形することを更に含み、前記強化シース(18)を予備成形することは、前記強化繊維を織り込んで織り込み材料を形成すること、及び、前記織り込み材料から前記強化シース(18)を形成すること、或いは、前記強化繊維を編み込んで編み込み材料を形成すること、及び、前記編み込み材料から前記強化シース(18)を形成すること、を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を前記強化シースで被覆することは、前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を継ぎ目のない強化シース(18)で被覆することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を前記強化シース(18)で被覆することは、前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を、前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)の形状に実質的に適合する強化シース(18)で被覆することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記マンドレル(10)はシリコンベースのポリマーを含み、前記マンドレル(10)及び多層ダクト前駆体(24)を封入することは、前記マンドレル(10)が前記外側モールド(26)の中に封入されている間に前記マンドレル(10)を少なくとも部分的に膨張させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記マンドレル(10)に前記第1の熱可塑性フィルム(14)を巻きつけ処理することは、前記マンドレル(10)に前記第1の熱可塑性フィルム(14)の長い細片をらせん状に重なるように巻きつけ処理することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記多層ダクトセグメント前駆体(24)の少なくとも一部を一又は複数の追加の強化織布層で被覆すること、及び、前記マンドレル及び多層ダクトセグメント前駆体(24)を前記外側モールド(26)の中に封入する前に、追加の各強化織布層に追加の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理することを更に含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を前記強化シース(18)で被覆することは、前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を、有機ポリマー、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、又は金属ワイヤを含む一又は複数の強化繊維を包含する強化シース(18)で被覆することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を前記強化シース(18)で被覆することは、前記巻きつけ処理されたマンドレル(16)を、ポリパラフェニレンテレフタルアミドポリマーを含む一又は複数の強化繊維を包含する強化シース(18)で被覆することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記マンドレル(10)に前記第1の熱可塑性フィルム(14)を巻きつけ処理すること、又は前記被覆されたマンドレル(20)に前記第2の熱可塑性フィルム(22)を巻きつけ処理することは、前記マンドレル(10)にポリエーテルエーテルケトンポリマーを含む熱可塑性フィルムを巻きつけ処理することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記封入された多層ダクトセグメント前駆体(24)を加熱することは、前記封入された多層ダクトセグメント前駆体を前記第1及び第2の熱可塑性材(14、22)のガラス転移温度を上回る温度まで加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 流体を運ぶチャネルを画定するダクト壁を有するダクトセグメントであって、前記ダクト壁は、
多数の強化繊維を包含する強化織布のシース、及び
強化織布の前記シースと融合した熱可塑性材
を含むダクトセグメント。 - 前記ダクト壁は0.5mm〜2mmの範囲の厚さを有する、請求項12に記載のダクトセグメント。
- 前記ダクト壁は、直径300mm以下のチャネルを画定する、請求項12又は13に記載のダクトセグメント。
- 前記ダクトセグメントは、エルボー、ジョグル、分岐、又は断面の変化のうちの少なくとも1つを含む、請求項12から14のいずれか一項に記載のダクトセグメント。
- 前記強化繊維は、有機ポリマー、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、又は金属ワイヤのうちの一又は複数を含む、請求項12から15のいずれか一項に記載のダクトセグメント。
- 前記熱可塑性材(14、22)は、ポリエチレンポリマー、ポリスチレンポリマー、ポリアミドポリマー、又はポリビニルポリマーのうちの一又は複数を含む、請求項12から16のいずれか一項に記載のダクトセグメント。
- 前記熱可塑性材は、120℃を超えるガラス転移温度を有するように選択される、請求項12から17のいずれか一項に記載のダクトセグメント。
- 内側フォーム(10)に熱可塑性フィルム(14)を巻きつけ処理すること、
前記巻きつけ処理された内側フォーム(16)に強化シース(18)をかぶせること、
前記強化シース(18)に第2の熱可塑性フィルム(22)を巻きつけ処理すること、
前記巻きつけ処理された内側フォーム(16)を外側モールド(26)の中に封入すること、
前記モールド(26)を加熱して、前記熱可塑性フィルム(14、22)を前記強化シース(18)と融合すること、及び
結果として得られる融合されたダクトセグメント(30)を冷却すること
によって準備されるダクトセグメント。 - 一又は複数の追加の強化織布層を前記巻きつけ処理された内側フォーム(10)に適用すること、及び、前記巻きつけ処理された内側フォーム(10)を前記外側モールド(26)の中に封入する前に、追加の各強化織布層に追加の熱可塑性フィルムを巻きつけ処理することを更に含む、請求項19に記載のダクトセグメント。
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