JP2024028003A - 管状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 管状体の製造方法等を提供する。【解決手段】 管状体の製造方法であって、繊維２と樹脂３とを含む少なくとも１枚のプリプレグシートから、略管状の１次加工部材１１を得る第１工程と、１次加工部材１１の複数を積層してプリプレグ積層体を得る第２工程と、プリプレグ積層体を加熱成形することにより管状体を得る第３工程とを含む。１次加工部材１１は、略管状の軸心方向に沿って延びる第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂを備える。第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂがそれぞれ自由端とされている。【選択図】 図５

Description

本発明は、管状体の製造方法等に関する。

近年、比強度の高い繊維強化樹脂製の管状体は、例えば、ゴルフクラブシャフト、ラケット、釣り竿、自転車フレーム等に採用されている。この種の管状体を製造する方法としては、例えば、ラッピング法及び内圧法がある（例えば、下記特許文献１及び２参照）。

ラッピング法では、まず、鉄製のマンドレルに繊維強化樹脂のプリプレグシートが所望の層数で巻き付けられて管状の積層体が形成される。次に、管状の積層体の上に、張力を掛けながら樹脂製のラッピングテープが螺旋状に巻きつけられ、その後、硬化炉で加熱成形される。これにより、プリプレグシートの樹脂材料が硬化した繊維強化樹脂製の管状体が製造される。

一方、内圧法では、まず、耐熱性の樹脂製チューブの外周面の側にプリプレグシートが所望の層数で巻き付けられて管状の積層体が形成される。次に、前記積層体が前記チューブと一緒に、金型内に配置される。そして、金型を加熱するとともに、前記チューブを膨張させることにより、前記積層体を前記金型の成形面へと押し付けて加熱成形される。その後、成形物を冷却することで、繊維強化樹脂製の管状体が製造される。

特開平１－２７９９３２号公報 特開昭５１－２３５７５号公報

近年、管状体のさらなる軽量化を図るために、樹脂の含浸量を減らしたプリプレグシートが種々実用化されている。しかしながら、この種のプリプレグシートは、通常、タック性が著しく低いことから、マンドレルやチューブの上に筒状の積層体を成形することが困難である。

また、熱可塑性樹脂を用いたプリプレグシートは、タック性が低いことに加え、室温において高い曲げ剛性を有する。このため、この種のプリプレグシートは、マンドレルやチューブに沿って巻きつけるための適度な柔軟性（以下、「ドレープ性」ともいう。）を欠く。したがって、熱可塑性樹脂を用いたプリプレグシートも、筒状の積層体を成形することが困難である。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、タック性及び／又はドレープ性が低いプリプレグシートを用いた場合でも、容易に筒状の積層物を成形して管状体を製造することができる、管状体の製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、管状体の製造方法であって、繊維と樹脂とを含む少なくとも１枚のプリプレグシートから、略管状の１次加工部材を得る第１工程と、前記１次加工部材の複数を積層してプリプレグ積層体を得る第２工程と、前記プリプレグ積層体を加熱成形することにより管状体を得る第３工程とを含み、前記１次加工部材は、略管状の軸心方向に延びる第１エッジ及び第２エッジを備え、前記第１エッジ及び前記第２エッジがそれぞれ自由端とされている、管状体の製造方法である。

本発明の管状体の製造方法では、上記の工程を採用することにより、タック性及び／又はドレープ性が低いプリプレグシートを用いた場合でも、容易に筒状の積層物を成形して管状体を製造することができる。

本実施形態の製造方法により製造された管状体の正面図である。 図１のII－II線断面図である。 本実施形態の管状体の製造方法の具体的な手順を示すフローチャートである。 プリプレグシートの斜視図である。 第１の一次加工部材の斜視図である。 第２の一次加工部材の斜視図である。 本実施形態の第１工程の具体的な手順を示すフローチャートである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、１次加工工程の一例を示す型の断面図である。 １次加工工程の一例を示す型の断面図である。 １次加工工程の一例を示す型の断面図である。 第１の一次加工部材のいくつかの例を示す断面図である。 第２の一次加工部材の一例を示す断面図である。 第２工程の一例を説明するプリプレグ積層体の断面図である。 第３工程の一例を説明するプリプレグ積層体の断面図である。 積層プリプレグシートの分解斜視図である。 積層プリプレグシートの断面図である。 他の実施形態の型の斜視図である。 実施例の管状体の断面図である。

以下、本発明のいくつかの実施形態が説明される。以下に開示される代表的な実施形態は、いかなる方法においても本発明を限定することを意図するものではない。また、以下の実施形態は、単独で又は様々な組み合わせで使用することができる。さらに、以下の実施形態において、同一又は共通する要素については、同じ参照符号が付されており、重複する説明が省略されている。

図１は、本実施形態の製造方法によって得られた繊維強化樹脂製の管状体１の正面図である。図２は、そのII－II線断面図である。本発明で製造される管状体１は、例えば、ゴルフクラブシャフト、ラケット、釣り竿、自転車フレーム、各種構造用管等の様々な用途に適用可能である。

図１及び２に示されるように、管状体１は、繊維２と、硬化した樹脂３との複合体である。本実施形態の管状体１は、例えば、円管状に形成されている。管状体１は、円管状に限定されるものではなく、多角形状の管であっても良い。

図３は、本実施形態の管状体１の製造方法の具体的な手順を示すフローチャートである。本実施形態において、管状体１の製造方法は、第１工程Ｓ１、第２工程Ｓ２、及び、第３工程Ｓ３を含む。

［第１工程］
本実施形態において、第１工程Ｓ１は、図４に示されるような少なくとも１枚のプリプレグシート１０から、図５又は図６に示されるような略管状の１次加工部材１１を得る工程である。

プリプレグシート１０は、繊維２と、未硬化の樹脂３とを複合させたシート状の中間材料である。

繊維２としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維（ボロン、チタン、タングステン、ステンレス等）、アラミド繊維等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が用いられても良い。本実施形態の繊維２は、実質的に一方向に配向されている。他の形態では、繊維２は、織成されたものでも良い。

樹脂３としては、例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂としては、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等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が用いられても良い。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いられても良い。

本実施形態のプリプレグシート１０は、熱可塑性樹脂が用いられている。この種のプリプレグシート１０は、通常、室温（２５℃）でのタック性及びドレープ性が低い傾向があり、本発明の製造方法に適する。ただし、本発明は、熱硬化性樹脂を用いたプリプレグシート１０を用いて行われても良い。このようなプリプレグも、樹脂含有率が低くなるにつれ、タック性が著しく低下するからである。

図５は、本実施形態の１つの例の１次加工部材１１の斜視図である。１次加工部材１１は、プリプレグシート１０を、略管状に成形することで得られる。１次加工部材１１は、室温において、図５に示したような形状を保持する。

１次加工部材１１は、軸心方向ＣＬに延びる第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂを備える。これらの第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂは、１次加工部材１１の円周方向の端縁を画定する。第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂは、それぞれ自由端とされている。したがって、１次加工部材１１は、全体としては管状にカールしているが、周方向に完全に閉じた管ではない。本明細書及び特許請求の範囲において、「略管状」とは、このような１次加工部材１１の形状を表現する用語として理解される。

図５に示される１次加工部材１１は、第１エッジ１１ａから第２エッジ１１ｂまでの円周方向の角度が３６０度を超える略円管状の第１の１次加工部材１１Ａとされている。このような第１の１次加工部材１１Ａは、第１エッジ１１ａ側の端部と、第２エッジ１１ｂ側の端部とが１次加工部材１１の径方向で重なるラップ部１１ｃを備える。

また、図６に示されるように、１次加工部材１１は、第１エッジ１１ａから第２エッジ１１ｂまでの円周方向の角度が３６０度未満である略円管状の第２の１次加工部材１１Ｂを含んでも良い。このような第２の１次加工部材１１Ｂは、第１エッジ１１ａと、第２エッジ１１ｂとの間に円周方向の隙間であるギャップ部１１ｄを備える。第２の１次加工部材１１Ｂにおいて、第１エッジ１１ａから第２エッジ１１ｂまでの円周方向の角度は、例えば１８０度よりも大きく、好ましくは２２５度以上、より好ましくは２７０度以上とされる。

次に、上述のような１次加工部材１１を得るための第１工程Ｓ１の具体的な手順の一例が図７に基づき説明される。図７は、第１工程Ｓ１の具体的な手順を示すフローチャートである。

図７に示されるように、第１工程Ｓ１では、少なくとも１回の１次加工工程Ｓ１００が行われる。１次加工工程Ｓ１００は、工程Ｓ１１～Ｓ１３を含む。

１次加工工程Ｓ１００の工程Ｓ１１では、図８（Ａ）に示されるように、型２１の中にプリプレグシート１０が配置される。

本実施形態において、型２１は、円弧状に湾曲した成形面２０を有する。本実施形態の型２１は、成形面２０が円筒形である管形状を備える。曲率半径（内径）Ｒ１は、型２１の軸心方向に一定とされている。ただし、型２１の形状は、上記のような管形状に限定されるものではない。

図８（Ａ）は、型２１の軸心方向と直交する断面を示している。図８（Ａ）の断面において、プリプレグシート１０の幅Ｗ（すなわち、型２１の径方向の長さ）は、型２１への挿入時、プリプレグシート１０に過度に曲げが生じないような大きさに適宜調整され得る。好ましい例では、プリプレグシート１０の幅Ｗは、例えば、型２１の内径Ｄの９０％～１１０％以下程度が望ましい。

次に、本実施形態の第１工程Ｓ１の工程Ｓ１２では、型２１とともに、プリプレグシート１０が加熱される。これにより、プリプレグシート１０は、軟化し、型２１の成形面２０に沿うように変形する。この工程Ｓ１２では、プリプレグシート１０のマンドレル等への巻き付け性を向上させるために、プリプレグシート１０を予め湾曲させることが意図されている。したがって、この工程Ｓ１２では、プリプレグシート１０を最終製品形状に変形、硬化させることは意図されていない。

工程Ｓ１２でのプリプレグシート１０の加熱温度は、プリプレグシート１０が軟化して湾曲可能になる温度範囲で適宜定めれば良く、例えば、その範囲の中でより低い温度とされる。プリプレグシート１０の樹脂３が熱可塑性の場合、工程Ｓ１２での加熱温度は、前記樹脂３の融点よりも低い温度とされても良い。また、プリプレグシート１０の樹脂３が熱硬化性の場合、工程Ｓ１２での加熱温度は、樹脂３の重合反応温度よりも低い温度とされる。いずれの場合でも、加熱時間は、例えば、３～１０分であり、３～５分程度がより望ましい。

図８（Ｂ）は、工程Ｓ１２を経たプリプレグシート１０の状態が示される。プリプレグシート１０は、加熱されることで軟化し、成形面２０に沿うように円弧状に湾曲する。このような変形は、例えば、プリプレグシート１０の自重を利用して行われる。他の例では、軟化したプリプレグシート１０の変形を促進させるために、プリプレグシート１０が治具等を用いて、成形面２０に押圧されても良い。

次に、本実施形態の第１工程Ｓ１の工程Ｓ１３では、変形したプリプレグシート１０が冷却し、その後、型２１から取り出される。プリプレグシート１０の冷却温度は、プリプレグシート１０が、外力が作用しない自由状態において、成形面２０に沿った湾曲形状を自ら保持できる程度に樹脂３が硬化する温度とされる。したがって、型２１から取り出されたプリプレグシート１０は、自由状態において、成形面２０に沿ってカールした形状を保持する。

以上の３つの工程Ｓ１１、Ｓ１２及びＳ１３が、１次加工工程Ｓ１００の詳細である。１次加工工程Ｓ１００は、１回のみ行われても良いし、複数回繰り返されても良い。後者の場合、１次加工工程Ｓ１００は、図９及び図１０に示されるように、型２１の成形面２０の曲率半径をＲ２、Ｒ３というように徐々に小さくしながら、複数回繰り返されるのが望ましい（工程Ｓ１４）。

型２１の曲率半径をＲ１、Ｒ２、Ｒ３…と、徐々に小さくする場合、次工程の型２１の曲率半径は、その直前の工程で使用された型２１の曲率半径の８０％以上であることが望ましい。型２１の曲率半径を急激に小さくすると、プリプレグシート１０を型２１に挿入する際などに、プリプレグシート１０に大きな曲げ変形が生じ、繊維２の折れ等が生じるおそれがある。

図１１及び図１２は、第１工程Ｓ１で得られた様々な１次加工部材１１の断面形状を模式的に示す。図１１は、様々な曲率半径でカールした第１の１次加工部材１１Ａを示し、図１２は、第２の１次加工部材１１Ｂを示す。なお、第１の１次加工部材１１Ａを成形する場合、プリプレグシート１０は、その表面を、フッ素樹脂等からなる離型シートや離型剤で覆った後、型２１に配置されるのが望ましい。これは、ラップ部１１ｃにおいて、第１エッジ１１ａと第２エッジ１１ｂとが互いに固着するのを防止するのに役立つ。

［第２工程］
図３に戻ると、本実施形態の製造方法は、第１工程Ｓ１の後、第２工程Ｓ２が行われる。第２工程Ｓ２は、図１３に模式的に示されるように、１次加工部材１１の複数を積層してプリプレグ積層体３０を得る。本実施形態の第２工程Ｓ２では、芯材４０の外側に、１次加工部材１１の複数（この例では６個）が積層される。芯材４０は、例えば、膨張可能であれば良く、本実施形態では耐熱性の樹脂製チューブが用いられる。なお、図１３では、１次加工部材１１の第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂの位置を理解しやすくするために、黒丸印が付されている。

１次加工部材１１は、第１工程Ｓ１において、予め略管状に成形されているため、タック性やドレープ性が低くても、芯材４０に巻きつけて積層することが可能である。また、１次加工部材１１は、第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂが自由端とされているため、ラップ部１１ｃ及び／又はギャップ部１１ｄの長さを変えることで巻径を種々変化させることができる。したがって、１次加工部材１１は、容易に、芯材４０の径に沿うように積層することが可能である。さらに、１次加工部材１１を用いることにより、第２工程Ｓ２は、例えば、室温環境下で行うことが可能である。

好ましい態様では、第２工程Ｓ２において、複数の１次加工部材１１の第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂは、円周方向において互いに異なる位置となるようにプリプレグ積層体３０を形成する。これにより、複数の１次加工部材１１のラップ部１１ｃ（又はギャップ部１１ｄ）が、円周方向に分散して配置され、ひいては、円周方向において繊維２及び樹脂３の分布が均一化される点で好ましい。

［第３工程］
次に、本実施形態の製造方法では、第２工程Ｓ２の後に、第３工程Ｓ３が行われる。第３工程Ｓ３は、プリプレグ積層体３０を加熱成形することにより、最終的に樹脂３を硬化させて管状体１を得る。

図１４に示されるように、第３工程Ｓ３は、例えば、内圧法で行うことができる。具体的には、第３工程Ｓ３では、まず、プリプレグ積層体３０が、芯材４０とともに金型５０のキャビティ内に配置される。金型５０は、例えば、分離可能な上型５０Ａと下型５０Ｂとを含む。キャビティは、上型５０Ａ及び下型５０Ｂの成形面５０ｉで画定されている。

次に、金型５０が加熱される。また、芯材４０（チューブ）に高圧流体が供給される。これにより、芯材４０が膨張し、プリプレグ積層体３０の内部側が加圧される。熱と内側からの圧力とを受けたプリプレグ積層体３０は、径方向に拡張し、金型５０の成形面５０ｉに押圧される。プリプレグ積層体３０の各１次加工部材１１は、第１エッジ１１ａ及び第２エッジ１１ｂが自由端とされているから、円周方向に僅かに滑りながら径方向へ容易に拡張できる。芯材４０は、必ずしもチューブである必要はなく、各種の機械的な治具などを用いて、プリプレグ積層体３０の内部側が加圧されても良い。

第３工程Ｓ３では、プリプレグ積層体３０を最終形状へと成形することが意図されている。このため、第３工程Ｓ３での加熱成形の温度及び時間は、それぞれ、１次加工部材１１の樹脂３を可塑化し、かつ、所定の形状へと成形できる温度及び時間とされる。したがって、例えば、１次加工部材１１の樹脂３が熱可塑性である場合、１次加工部材１１は、その樹脂３の融点以上の温度にまで加熱される。これにより、樹脂３が流動化する。また、そのような状態で、プリプレグ積層体３０は内部側から加圧されることで、１次加工部材１１間の空気が外部へと排出され、１次加工部材１１同士が互いに密着しながら、所望の形状に変化する。なお、プリプレグシート１０の樹脂３が熱硬化性である場合、プリプレグシート１０は、その樹脂３の重合反応温度以上に加熱される。これにより、樹脂３に硬化反応が生じる。

本実施形態では、プリプレグシート１０の樹脂３が熱可塑性であるため、第３工程Ｓ３での加熱成形が終わると、冷却工程が行われる。冷却工程では、成形物を、例えば、室温まで冷却させる。

以上の工程を経て、複数の１次加工部材１１の積層体の硬化物である管状体１が成形される。その後、上型５０Ａ及び下型５０Ｂを開いて、管状体１が金型５０のキャビティから取り出される。

以上のように、本実施形態の管状体１の製造方法では、タック性及び／又はドレープ性が低いプリプレグシートを用いた場合であっても、容易に円筒状の積層物を成形し、ひいては管状体を製造することができる。

［プリプレグシートの変形例］
図１５及び図１６は、第１工程Ｓ１の他の例を示す。図１５に示されるように、この例では、１次加工部材１１を得るための少なくとも１枚のプリプレグシートが、複数のプリプレグシートを重ねた積層プリプレグシートからなる。好ましい例では、複数のプリプレグシートは、繊維２の配向角度が互いに異なる複数枚のプリプレグシート１０Ａ及び１０Ｂが用いられる。例えば、プリプレグシート１０Ａは、軸心方向ＣＬに対して、第１の角度を有する繊維２を有し、プリプレグシート１０Ｂは、軸心方向ＣＬに対して、前記第１の角度とは異なる第２の角度を有する繊維２を有する。これらの角度の差は、例えば９０°が望ましい。

また、この例では、フッ素樹脂等からなる離型シート６０の上にプリプレグシート１０Ａ及び１０Ｂが順次重ねられ、その後、図１６に示されるように、プリプレグシート１０Ａ及び１０Ｂの両者が離型シート６０で被覆される。

繊維強化樹脂性の管状体１は、通常、複数枚のプリプレグシートが積層されて製造される。したがって、複数のプリプレグシート１０Ａ、１０Ｂを予め重ねて一体化された１つの１次加工部材１１として成形することにより、管状体１の生産性が向上する。

また、繊維２が軸心方向ＣＬに対して傾斜しているプリプレグシートは、曲げ剛性に関して異方性を有することから、第１工程Ｓ１中の工程Ｓ１２において、プリプレグシート１０が意図しない方向に湾曲するおそれがある。この例のように、繊維２の配向角度が互いに異なる複数枚のプリプレグシート１０Ａ及び１０Ｂを重ねて成形することで、プリプレグシートの異方性が緩和され、能率よく目的とする形状に湾曲した１次加工部材１１を得るのに役立つ点で望ましい。

［１次加工部材の成形用型の変形例］
図１７は、第１工程Ｓ１で用いられる型の他の例を示す斜視図である。上で説明された実施形態では、図８ないし１１に示したように、成形面２０の曲率半径が異なる複数種類の型２１が用いられた。このような方法に変えて、図１７に示されるような型２１Ａが用いられても良い。

この型２１Ａは、成形面２０の曲率半径が軸心方向の一方側に向かって漸減する第１部分２１１を含む。また、型２１Ａは、例えば、第１部分２１１と、成形面２０の曲率半径が軸心方向に一定である第２部分２１２とを含んでも良い。第２部分２１２は、第１部分２１１の小径側に接続されており、それぞれの成形面２０は型２１Ａの内部で軸心方向に連続している。

この型２１Ａを用いて１次加工部材１１を成形する場合、まず、第１部分２１１の軸心方向の長さと同程度かそれよりも短いプリプレグシート１０が準備されて、第１部分２１１に配置される。第１部分２１１でプリプレグシート１０は加熱され、また軟化することで、第１部分２１１の成形面２０に沿って成形される（テーパー状の略管状）。次に、この成形されたプリプレグシート１０を第２部分２１２に徐々に移動させて、冷却することで、一つの型で、プリプレグシート１０を実質的に一定かつ小さい外径に湾曲させることができる。

なお、図１７に示した型２１Ａは、第２部分２１２を有するものが示されたが、型２１Ａは、第１部分２１１だけで形成されても良い。この場合、テーパー状の１次加工部材１１が成形され得る。

以上、本発明のいくつかの実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な開示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、種々変更して実施することができる。また、本発明は、その均等物を含む。

次に、本発明のより具体的、かつ、非限定的な実施例が説明される。
まず、表１の仕様に基づいて１２枚のプリプレグシートｓ１～ｓ１２が準備された。

この例では、プリプレグシートは、炭素繊維を未硬化の熱可塑性樹脂（フェノキシ樹脂）に含浸させたものである。このプリプレグシートは、室温において、タック性がなく、かつ、円弧状に湾曲させることができない低ドレープ性を有する。プリプレグシートの寸法は、幅約５０mm×軸心方向の長さ約４００mmの矩形状とされた。表１において、炭素繊維の配向角度は、管状体の軸心方向に対する角度を示す。

次に、表１において、隣接する２枚のプリプレグシート（例えば、ｓ１及びｓ２のセット）をそれぞれ重ねた後、離型シートで被覆した積層プリプレグシートが準備された。

次に、積層プリプレグシートが内径５５mmの管形状の型内に挿入され、２００℃で３分間加熱された。この加熱により、積層プリプレグシートは軟化し、自重により型の成形面に沿うように変形した。その後、積層プリプレグシートを室温まで冷却させた。冷却後、型から積層プリプレグシートを取り出したところ、積層プリプレグシートは、自由状態において、湾曲した形状を保持していた。

次に、湾曲した積層プリプレグシートは、内径４５mmの管形状の型内に挿入され、再び、２００℃で３分間加熱された。この加熱により、積層プリプレグシートは再び軟化し、自重により型の成形面に沿うように変形した。その後、積層プリプレグシートは室温まで冷却された。冷却後、型から積層プリプレグシートを取り出したところ、積層プリプレグシートは、自由状態において、湾曲した形状を保持していた。

以上の工程が、型の内径を３８mm、３２mm、２８mm、２５mm、２２mm、２０mm、１８mm及び１６mmと徐々に小さくしながら繰り返された。これにより、２枚のプリプレグシートｓ１及びｓ２が一体化した第１の１次加工部材が得られた。また、上記と同様の工程が、全ての積層プリプレグシートのセットｓ３＋ｓ４、ｓ５＋ｓ６、ｓ７＋ｓ８、ｓ９＋ｓ１０、ｓ１１＋ｓ１２についても行われた。これにより、合計６つの１次加工部材が得られた。

次に、６つの１次加工部材全てをＰＦＡ性のチューブの外側に装着して、プリプレグ積層体を得た。この際、それぞれの１次加工部材のラップ部が、円周方向で互いに異なる位置になるように装着された。

次に、プリプレグ積層体が、チューブとともに金型内に配置され、２６０℃で３０分間加熱された。金型の内径は、１５．７５mmであった。また、チューブを膨張させ、プリプレグ積層体の外表面を金型の成形面に押し付けた。３０分間の加熱後、プリプレグ積層体を室温まで冷却し、金型から管状体が取り出された。

図１８は、製造された管状体の横断面を示す。図１８から明らかなように、本実施例の管状体の製造方法によれば、タック性及び／又はドレープ性が低いプリプレグシートを用いつつ、容易に円筒状の積層物を成形でき、かつ、内部にボイド等がない管状体を製造することができた。

［付記］
本発明は、以下の態様を含む。
［本発明１］
管状体の製造方法であって、
繊維と樹脂とを含む少なくとも１枚のプリプレグシートから、略管状の１次加工部材を得る第１工程と、
前記１次加工部材の複数を積層してプリプレグ積層体を得る第２工程と、
前記プリプレグ積層体を加熱成形することにより管状体を得る第３工程とを含み、
前記１次加工部材は、略管状の軸心方向に延びる第１エッジ及び第２エッジを備え、
前記第１エッジ及び前記第２エッジがそれぞれ自由端とされている、
管状体の製造方法。
［本発明２］
前記樹脂は、熱可塑性樹脂である、本発明１に記載の管状体の製造方法。
［本発明３］
前記１次加工部材は、略円管状であり、
前記１次加工部材は、前記第１エッジから前記第２エッジまでの円周方向の角度が３６０度を超える第１の１次加工部材を含む、本発明１又は２に記載の管状体の製造方法。
［本発明４］
前記１次加工部材は、略円管状であり、
前記１次加工部材は、前記第１エッジから前記第２エッジまでの円周方向の角度が３６０度未満である第２の１次加工部材を含む、本発明１又は２に記載の管状体の製造方法。
［本発明５］
前記第１工程は、１次加工工程を含み、
前記１次加工工程は、
円弧状に湾曲した成形面を有する型の中に前記プリプレグシートを配置する工程と、
前記プリプレグシートを加熱により軟化させて、前記成形面に沿うように変形させる工程と、
変形した前記プリプレグシートを冷却した後、前記型から取り出す工程とを含む、本発明１に記載の管状体の製造方法。
［本発明６］
前記１次加工工程は、前記成形面の曲率半径を小さくしながら、複数回繰り返される、本発明５に記載の管状体の製造方法。
［本発明７］
前記型は、前記成形面が円筒形をなす中空パイプ形状を備える、本発明５又は６に記載の管状体の製造方法。
［本発明８］
前記成形面は、曲率半径が前記軸心方向に一定である部分を含む、本発明７に記載の管状体の製造方法。
［本発明９］
前記成形面は、曲率半径が前記軸心方向の一方側に向かって漸減する部分を含む、本発明７に記載の管状体の製造方法。
［本発明１０］
前記少なくとも１枚のプリプレグシートは、前記繊維の配向角度が異なる複数枚のプリプレグシートを重ねた積層プリプレグシートを含む、本発明１又は２に記載の管状体の製造方法。
［本発明１１］
前記第２工程は、複数の前記１次加工部材の前記第１エッジ及び前記第２エッジが、円周方向において互いに異なる位置となるように前記プリプレグ積層体を形成する、本発明１又は２に記載の管状体の製造方法。
［本発明１２］
前記第３工程は、前記プリプレグ積層体の内部側を加圧し、前記プリプレグ積層体の外表面を金型の成形面に押圧する工程を含む、本発明１又は２に記載の管状体の製造方法。
［本発明１３］
管状体であって、
繊維と熱可塑性樹脂とを含む少なくとも１枚のプリプレグシートが略管状に成形された複数の１次加工部材の積層体の硬化物からなる、管状体。

１ 管状体
２ 繊維
１０ プリプレグシート
１０Ａ プリプレグシート
１０Ｂ プリプレグシート
１１ １次加工部材
１１Ａ 第１の１次加工部材
１１Ｂ 第２の１次加工部材
１１ａ 第１エッジ
１１ｂ 第２エッジ
２０ 成形面
２１、２１Ａ 型
３０ プリプレグ積層体
５０ 金型

Claims (13)

1. 管状体の製造方法であって、
   繊維と樹脂とを含む少なくとも１枚のプリプレグシートから、略管状の１次加工部材を得る第１工程と、
   前記１次加工部材の複数を積層してプリプレグ積層体を得る第２工程と、
   前記プリプレグ積層体を加熱成形することにより管状体を得る第３工程とを含み、
   前記１次加工部材は、略管状の軸心方向に延びる第１エッジ及び第２エッジを備え、
   前記第１エッジ及び前記第２エッジがそれぞれ自由端とされている、
   管状体の製造方法。
2. 前記樹脂は、熱可塑性樹脂である、請求項１に記載の管状体の製造方法。
3. 前記１次加工部材は、略円管状であり、
   前記１次加工部材は、前記第１エッジから前記第２エッジまでの円周方向の角度が３６０度を超える第１の１次加工部材を含む、請求項１又は２に記載の管状体の製造方法。
4. 前記１次加工部材は、略円管状であり、
   前記１次加工部材は、前記第１エッジから前記第２エッジまでの円周方向の角度が３６０度未満である第２の１次加工部材を含む、請求項１又は２に記載の管状体の製造方法。
5. 前記第１工程は、１次加工工程を含み、
   前記１次加工工程は、
   円弧状に湾曲した成形面を有する型の中に前記プリプレグシートを配置する工程と、
   前記プリプレグシートを加熱により軟化させて、前記成形面に沿うように変形させる工程と、
   変形した前記プリプレグシートを冷却した後、前記型から取り出す工程とを含む、請求項１に記載の管状体の製造方法。
6. 前記１次加工工程は、前記成形面の曲率半径を小さくしながら、複数回繰り返される、請求項５に記載の管状体の製造方法。
7. 前記型は、前記成形面が円筒形をなす管形状を備える、請求項５又は６に記載の管状体の製造方法。
8. 前記成形面は、曲率半径が前記軸心方向に一定である部分を含む、請求項７に記載の管状体の製造方法。
9. 前記成形面は、曲率半径が前記軸心方向の一方側に向かって漸減する部分を含む、請求項７に記載の管状体の製造方法。
10. 前記少なくとも１枚のプリプレグシートは、前記繊維の配向角度が異なる複数枚のプリプレグシートを重ねた積層プリプレグシートを含む、請求項１又は２に記載の管状体の製造方法。
11. 前記第２工程は、複数の前記１次加工部材の前記第１エッジ及び前記第２エッジが、円周方向において互いに異なる位置となるように前記プリプレグ積層体を形成する、請求項１又は２に記載の管状体の製造方法。
12. 前記第３工程は、前記プリプレグ積層体の内部側を加圧し、前記プリプレグ積層体の外表面を金型の成形面に押圧する工程を含む、請求項１又は２に記載の管状体の製造方法。
13. 管状体であって、
    繊維と熱可塑性樹脂とを含む少なくとも１枚のプリプレグシートが略管状に成形された複数の１次加工部材の積層体の硬化物からなる、管状体。

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