JP6763625B1 - 構造体の製造方法及び構造体 - Google Patents
構造体の製造方法及び構造体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6763625B1 JP6763625B1 JP2020021562A JP2020021562A JP6763625B1 JP 6763625 B1 JP6763625 B1 JP 6763625B1 JP 2020021562 A JP2020021562 A JP 2020021562A JP 2020021562 A JP2020021562 A JP 2020021562A JP 6763625 B1 JP6763625 B1 JP 6763625B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laminate
- laminated body
- thermosetting resin
- manufacturing
- tape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
- B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/16—Straightening or flattening
- B29C53/20—Straightening or flattening of tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
- B29C53/581—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material
- B29C53/582—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material comprising reinforcements, e.g. wires, threads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/82—Cores or mandrels
- B29C53/821—Mandrels especially adapted for winding and joining
- B29C53/822—Single use mandrels, e.g. destructible, becoming part of the wound articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/84—Heating or cooling
- B29C53/845—Heating or cooling especially adapted for winding and joining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C57/00—Shaping of tube ends, e.g. flanging, belling or closing; Apparatus therefor, e.g. collapsible mandrels
- B29C57/10—Closing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
- B29C67/0048—Local deformation of formed objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
- B29C63/02—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material
- B29C63/04—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like
- B29C63/06—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like around tubular articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D23/00—Producing tubular articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/10—Thermosetting resins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
中空の円筒コア材の周囲に、強化繊維と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含む複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の積層体を形成する巻付工程と、
前記積層体の外周にテープ又はフィルムを巻き付けて圧迫する圧迫工程と、
前記熱硬化性樹脂が完全硬化する前の状態まで、前記積層体を加熱する予加熱工程と、
前記テープ又はフィルムを巻き付けた前記積層体と前記円筒コア材を、成形型内に配置して、前記熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記積層体を加熱すると共に、加圧することにより前記円筒コア材を非円断面形状に変形させる本加熱工程と、を有し、
前記円筒コア材と前記積層体とを一体とした構造体を形成する。
マンドレルの周囲に、第1強化繊維と、未硬化の第1熱硬化性樹脂とを含む第1複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の内側積層体を形成する第1巻付工程と、
前記内側積層体の周囲を圧迫する第1圧迫工程と、
前記第1熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記内側積層体を加熱する第1加熱工程と、
硬化した前記内側積層体の周囲に、第2強化繊維と、未硬化の第2熱硬化性樹脂とを含む第2複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の外側積層体を形成する第2巻付工程と、
前記外側積層体の周囲を圧迫する第2圧迫工程と、
前記第2熱硬化性樹脂が完全硬化する前の状態まで、前記外側積層体を加熱する予加熱工程と、
前記外側積層体及び前記内側積層体より前記マンドレルを引き抜く引抜工程と、
前記外側積層体と前記内側積層体を、成形型内に配置して、前記第2熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記外側積層体を加熱すると共に、加圧することにより前記外側積層体を変形させる本加熱工程と、を有する。
第1強化繊維を含む第1熱硬化性樹脂を硬化させて形成された内側積層体と、
第2強化繊維を含む第2熱硬化性樹脂を硬化させて形成された外側積層体と、を有する中空の構造体であって、
前記内側積層体の端部から外方へと前記外側積層体がはみ出して形成されており、
前記外側積層体の内側に挿入された前記内側積層体が、前記外側積層体の形状を保持し、
前記内側積層体の内側に別部材が挿入され、前記別部材と前記内側積層体との間に空間が形成されており、
前記内側積層体の端部から外方へとはみ出した前記外側積層体の端部の内周の一部は、前記別部材の外周に密着している。
また、本発明による構造体は、
第1強化繊維を含む第1熱硬化性樹脂を硬化させて形成された内側積層体と、
第2強化繊維を含む第2熱硬化性樹脂を硬化させて形成された外側積層体と、を有する中空の構造体であって、
前記内側積層体の端部から外方へと前記外側積層体がはみ出して形成されており、
前記外側積層体の内側に挿入された前記内側積層体が、前記外側積層体の形状を保持し、
前記外側積層体の一方の端部に別部材が挿入され、前記外側積層体の他方の端部は別部材が挿入されない状態で閉じている。
なお、本明細書中、「強化繊維」は、炭素(カーボン)繊維、ガラス繊維、アラミド繊維に代表される有機繊維、シリコンカーバイド繊維、金属繊維などであると好ましい。さらに、「熱硬化性樹脂」は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などであると好ましいが、比較的多く採用されているエポキシ樹脂がより好ましい。
あるいは、ロービング繊維に樹脂を含浸しながら巻き付けるフィラメントワインディング製法で巻くことによっても、これら積層体を形成できる。ただし、シートワインディング製法やテープワインディング製法であれば、樹脂と強化繊維の比率が管理され安定したプリプレグを用いることができるので、より好ましい。
プリプレグとしては、例えば東レ株式会社製のトレカ(登録商標)を好適に用いることができる。
「マンドレル」の材質は金属、樹脂、セラミックスなどいずれでも良いが、コストや耐久性の観点からは金属を用いることが好ましい。また、マンドレルの形状は、中実円筒状、或いは中空円筒状であると好ましく、単一ではなく分割可能な形状であってよい。
「多角形」とは、四角形以上であると好ましい。
第1の実施形態にかかる構造体の製造方法について説明する。図1は、巻付工程を模式的に示す図である。図1に示すように、円筒コア材CYおよび各種プリプレグシートPS1〜PS6を準備する。円筒コア材CYは、巻付工程では、プリプレグを積層して巻き付けるためのマンドレルとして用いられ、本加熱工程では、積層体の形状保持のための治具として用いられ、製造後においては、構造体と一体化した補強部材として用いられる。
本製造方法の巻付工程について説明する。プリプレグシートPS1は、カーボン繊維の配向方向が円筒コア材CYの軸線に対し+45度方向のシートと、−45度方向のシートを2層に重ねて張り合わせて1枚のプリプレグシートとしたものであり、構造体が受けるねじれ応力に抗する作用を持つ。このプリプレグシートPS1を、必要に応じて外周に剥離処理を施した円筒コア材CYの外周に巻き付ける。
本製造方法の圧迫工程について説明する。図2は、圧迫工程を模式的に示す図である。図2において、積層体LMを巻き付けた円筒コア材CYの一端を、モータ回転軸などの回転駆動体RDに連結し、薄いテープTP(ここでは透明とする)の一端を積層体LMの外周に張り付ける。
本製造方法の予加熱工程について説明する。図3は、予加熱工程を模式的に示す図である。テープTPを巻いた積層体LMを、円筒コア材CYとともにオーブンOV内に配置する。オーブンOV中で加熱して、積層体LMのプリプレグシートの樹脂を完全硬化前の状態まで加熱する。より具体的には、積層体LMの熱硬化性樹脂の硬化度を、30〜90%になるように加熱する。
具体的には、図4に示すDSC曲線のように、約103℃付近から急激な発熱が生じ、110.7℃で発熱ピークが生じ、以降、急激に発熱が減少する。この発熱は、エポキシ樹脂の昇温加熱により重合(硬化)が生じたことを表す。ここで、110.7℃を、このエポキシ樹脂の最大発熱温度という。
換言すれば、熱硬化性樹脂を加熱していった時の発熱ピークを随時測定し、最大発熱温度未満のX℃となったときに加熱を中断することで、熱硬化性樹脂を完全に硬化する前の状態にとどめることができる。
本製造方法の切断工程について説明する。図6は、切断工程を模式的に示す図である。テープTPを巻いた積層体LMをオーブンOVから取り出して、図6に示すように積層体LMの端部位置(D)で、円筒コア材CYの両端を切断する。完全硬化前まで加熱された積層体LMと円筒コア材を含む部材をプリフォーム体という。なお、円筒コア材CYを切断することなく残し、例えば他部品との嵌合結合または、ねじを形成して螺合結合に用いてもよい。
本製造方法の本加熱工程について説明する。図7、8は、本加熱工程を模式的に示す図である。まず、図7に示すように、円筒コア材CYにより内周を支持された積層体LMを、板状の上型UDと、樋状の下型LDとの間に配置する。上型UDと下型LDとで成形型を構成する。
その後、加熱を中止し上型UDと下型LDとを離間させて、角筒状に変形した積層体LMからテープTPを剥がすことで、図9に一部を示す矩形断面形状の構造体(多角形構造体)ST1が完成する。構造体ST1は、断面が角形に変形した円筒コア材CYの外周に積層体LMを形成しているため、曲げに強い金属の特性と、軽量で強度が高いFRPの特性とを併せ持つハイブリッド構造となっている。このため、例えば車両などの衝撃吸収構造として構造体ST1を利用可能である。また、構造体ST1を、金属などの他部品と結合することもでき、それにより用途が拡大する。
図10は、変形例にかかる製造方法の本加熱工程を示す、図7と同様な図である。本変形例では、上型UDと下型LDが共通形状を有し、具体的には台形状の転写面を対向して有しており、型締め時に一対の転写面により六角形状が形成される。本変形例では、上述した実施の形態と同様に、円筒コア材CYの外周に積層体LMが巻き付けられ、その外周にテープTPを巻かれたプリフォーム体を用いる。
次に、第2の実施形態にかかる製造方法について説明する。図12は、第1巻付工程を模式的に示す図である。図1に示すように、円形断面のマンドレル(芯棒)MD、および第1強化繊維に第1熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱または乾燥して半硬化状態にしたプリプレグシート(複合素材)PS11、PS12を準備する。
このマンドレルMDの外周に、必要に応じて離形処理を施し、プリプレグシートPS11、PS12を、マンドレルMDに巻き付ける。巻付方法としては、上述したワインディング製法を用いることができる。第1強化繊維及び第1熱硬化性樹脂としては、上述した強化繊維及び熱硬化性樹脂の中から任意のものを選択できる。
本製造方法の第1圧迫工程について説明する。図13は、第1圧迫工程を模式的に示す図である。図13において、第1積層体LM1を巻き付けたマンドレルMDの一端を、モータ回転軸などの回転駆動体RDに連結し、薄い第1テープTP1(フィルムでもよい)の一端を第1積層体LM1の外周に張り付ける。
第1テープTP1を巻いた第1積層体LM1を、マンドレルMDとともに不図示のオーブン内に配置し、例えば炉内温度を135℃に設定して、2時間加熱する。これにより、第1積層体LM1は完全に硬化する。
次に、本製造方法の第2巻付工程について説明する。図14は、第2巻付工程を模式的に示す図である。プリプレグシートPS13〜PS17は、第2強化繊維に第2熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱または乾燥して半硬化状態にした複合素材である。第2強化繊維及び第2熱硬化性樹脂としては、上述した強化繊維及び熱硬化性樹脂の中から任意のものを選択できる。第2強化繊維は、第1強化繊維と同一であってもよいし異なっていてもよい。また、第2熱硬化性樹脂は、第1熱硬化性樹脂と同一であってもよいし異なっていてもよい。また、内側積層体の少なくとも一部に、外側積層体が巻き付けられていれば足りる。
マンドレルMDに形成した第2積層体LM2の外周に、第1の実施形態の圧迫工程と同様な態様で、第2テープTP2(フィルムでもよい)を巻き付ける。第2テープの代わりに、上述したような他の圧迫手段を用いてもよい。
第2積層体LM2の外周に第2テープTP2を巻いたマンドレルMDを、不図示のオーブン内に配置して、第1の実施形態の予加熱工程と同様な態様で、第2積層体LM2のプリプレグシートの樹脂を完全硬化前の状態まで、すなわち、第2積層体LM2の熱硬化性樹脂の硬化度が、30〜90%になるように加熱する。
その後、マンドレルMDを、オーブンから取り出して第1積層体LM1及び第2積層体LM2より引き抜く。このとき、第2積層体LM2は、既に加熱硬化している第1積層体LM1により支持され、また第2積層体LM2の外周に第2テープTP2が巻かれているので、マンドレルMDを引き抜いても円筒形状を維持できる。完全硬化された第1積層体LM1と、完全硬化前まで加熱された第2積層体LM2を含む部材をプリフォーム体という。第2積層体LM2をマンドレルMDに巻きつけて緻密化したプリフォーム体は、比較的簡単な設備で且つ、安定的な品質で製作できる。
本製造方法の本加熱工程について説明する。図15は、本加熱工程を模式的に示す図である。図16は、型締め時における図15の構成をA−A断面で矢印方向に見た状態を示す図である。
図18は、第1変形例にかかる製造方法の本加熱工程を示す、図15と同様な図である。本変形例では、第2の実施形態と同様に上型UDと下型LDとを用いて、プリフォーム体の加圧および加熱を行うが、加圧前に、金属製の板材MTを、第2積層体LM2の両端にインサートする。その後の上型UDと下型LDの型締めにより、板材MTは、第2積層体LM2の端部の上部と下部により圧着され、その状態を維持したまま、第2積層体LM2が加熱硬化する。
図20は、第2変形例にかかる製造方法の本加熱工程を示す、図15と同様な図である。本変形例では、第2の実施形態とは異なる形状の上型UDと下型LDとを用いる。具体的に、ブロック状の上型UDは、平坦面UDcと、第2積層体LM2と略同径である半円筒状の凹面UDaと、平坦面UDcと凹面UDaとの間をつなぐ平面状の遷移面UDbとを有する。また、ブロック状の下型LDは、平坦面LDcと、第2積層体LM2と略同径である半円筒状の凹面LDaと、平坦面LDcと凹面LDaとの間をつなぐ平面状の遷移面LDbとを有する。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
図22は、第3変形例にかかる製造方法の本加熱工程を示す、図15と同様な図である。本変形例では、第2の実施形態とは異なる形状の上型UDと下型LDとを用いる。具体的に、ブロック状の上型UDは、平坦面UDcと、平坦面UDcに対して上方にシフトした半円筒状の凹面UDaと、凹面UDaにつながる凹曲面状の遷移面UDbと、遷移面UDbと平坦面UDcとの間に形成された斜面UDdとを有する。ブロック状の下型LDは、平坦面LDcと、平坦面LDcに対して上方にシフトした半円筒状の凹面LDaと、凹面LDaにつながる凹曲面状の遷移面LDbと、遷移面LDbと平坦面LDcとの間に形成された斜面LDdとを有する。斜面UDd、LDdは型締め時に平行となる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
図24は、第4変形例にかかる製造方法の本加熱工程を示す、図15と同様な図である。本変形例では、第2積層体LM2の両端内側に第1積層体LM1をそれぞれ内挿したプリフォーム体を用いる。また、上型UDと下型LDは板状であって、プリフォーム体の中央(第1積層体LM1が存在しない位置)を加熱押圧する。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
図26は、第4変形例に類似する構造体ST8の斜視図である。構造体ST8は、3か所の中空円筒部Bと、2か所の平板部Cとを有する。図27は、第2変形例に類似する構造体ST9の斜視図である。構造体ST9において、端部EDは第2の実施形態の成形型により平板状に潰され、中央部CTは第1の実施形態の成形型により楕円断面形状に形成されている。第1積層体LM1はある程度変形可能であるため、成形型で押圧することにより、構造体ST9のように、円筒断面に限らず、長手方向の任意の位置で、任意の断面形状を持たせることが可能である。すなわち、本実施形態によれば、プリフォーム体の中央部の変形量と、端部の変形量とを異ならせることにより、任意の形状の異形端面構造体を形成できる。ただし、長手方向に沿って同一型形状の成形型を用いることで、第1の実施形態のように、多角形断面を持つ構造体を形成することもできる。
図28は、第3の実施形態にかかる製造方法の本加熱工程を示す、図15と同様な図である。図29は、型締め時における図28の構成をDx−Dx断面で矢印方向に見た状態を示す図である。
図33は、第3の実施形態に類似する複合構造体HB2の図32と同様な断面図である。図34は、図33の構成をG−G断面で矢印方向に見た状態を示す図である。
MD マンドレル
CY 円筒コア材
TP テープ
OV オーブン
RD 回転駆動体
UD 上型
LD 下型
LM1 第1積層体
LM2 第2積層体
ST1〜ST13 構造体
TB 棒材
HB1〜HB4 複合構造体
Claims (16)
- 中空の円筒コア材の周囲に、強化繊維と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含む複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の積層体を形成する巻付工程と、
前記積層体の外周にテープ又はフィルムを巻き付けて圧迫する圧迫工程と、
前記熱硬化性樹脂が完全硬化する前の状態であって、前記熱硬化性樹脂の硬化度が30%〜90%の範囲で、前記積層体を加熱して硬化させる予加熱工程と、
前記テープ又はフィルムを巻き付けた前記積層体と前記円筒コア材を、成形型内に配置して、前記熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記積層体を加熱すると共に、加圧することにより前記円筒コア材を非円断面形状に変形させる本加熱工程と、を有し、
前記円筒コア材と前記積層体とを一体とした構造体を形成する、
構造体の製造方法。 - 前記本加熱工程後において、前記成形型から前記積層体を取り出して、前記テープまたはフィルムを剥がす、
請求項1に記載の構造体の製造方法。 - 前記複合素材は、前記強化繊維に前記熱硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグである、
請求項1又は2に記載の構造体の製造方法。 - マンドレルの周囲に、第1強化繊維と、未硬化の第1熱硬化性樹脂とを含む第1複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の内側積層体を形成し、
前記内側積層体の周囲を圧迫し、
前記第1熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記内側積層体を加熱することによって、前記円筒コア材を形成する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。 - マンドレルの周囲に、第1強化繊維と、未硬化の第1熱硬化性樹脂とを含む第1複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の内側積層体を形成する第1巻付工程と、
前記内側積層体の周囲を圧迫する第1圧迫工程と、
前記第1熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記内側積層体を加熱する第1加熱工程と、
硬化した前記内側積層体の周囲に、第2強化繊維と、未硬化の第2熱硬化性樹脂とを含む第2複合素材を複数枚、巻き付けて筒状の外側積層体を形成する第2巻付工程と、
前記外側積層体の周囲を圧迫する第2圧迫工程と、
前記第2熱硬化性樹脂が完全硬化する前の状態まで、前記外側積層体を加熱する予加熱工程と、
前記外側積層体及び前記内側積層体より前記マンドレルを引き抜く引抜工程と、
前記外側積層体と前記内側積層体を、成形型内に配置して、前記第2熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記外側積層体を加熱すると共に、加圧することにより前記外側積層体を変形させる本加熱工程と、を有する、
構造体の製造方法。 - 前記第1圧迫工程において、前記内側積層体の全周に第1テープ又は第1フィルムを巻き付けて圧迫し、
前記第1加熱工程後において、前記内側積層体の外周から前記第1テープまたは第1フィルムを剥がす、
請求項5に記載の構造体の製造方法。 - 前記第2圧迫工程において、前記外側積層体の全周に第2テープ又は第2フィルムを巻き付けて圧迫し、
前記本加熱工程後において、前記外側積層体の外周から前記第2テープまたは第2フィルムを剥がす、
請求項5又は6に記載の構造体の製造方法。 - 前記第1複合素材は、前記第1強化繊維に前記第1熱硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグであり、前記第2複合素材は、前記第2強化繊維に前記第2熱硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグである、
請求項5〜7のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。 - 前記予加熱工程において、前記第2熱硬化性樹脂の硬化度が30%〜90%の範囲になるよう、前記外側積層体を加熱する、
請求項5〜8のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。 - 前記内側積層体から長手方向外方へと前記外側積層体がはみ出して形成されており、前記本加熱工程において、前記外側積層体の端部側の変形量を、前記内側積層体の中央側の変形量と異ならせる、
請求項5〜9のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。 - 前記外側積層体の長手方向寸法は、前記内側積層体の長手方向寸法より長くなっており、
前記引抜工程後に、前記外側積層体および前記内側積層体内に中空または中実の棒材を挿入する工程を有し、
前記本加熱工程において、前記外側積層体と前記内側積層体と前記棒材を、成形型内に配置して、前記第2熱硬化性樹脂が完全硬化するまで前記外側積層体を加熱すると共に、
加圧することにより前記外側積層体を前記棒材に密着させる、
請求項5〜10のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。 - 前記内側積層体により支持された前記外側積層体と、前記棒材との間に密封空間を形成する、
請求項11に記載の構造体の製造方法。 - 前記棒材は中空であり、前記密封空間は前記棒材の内部と連通しない、
請求項12に記載の構造体の製造方法。 - 第1強化繊維を含む第1熱硬化性樹脂を硬化させて形成された内側積層体と、
第2強化繊維を含む第2熱硬化性樹脂を硬化させて形成された外側積層体と、を有する中空の構造体であって、
前記内側積層体の端部から外方へと前記外側積層体がはみ出して形成されており、
前記外側積層体の内側に挿入された前記内側積層体が、前記外側積層体の形状を保持し、
前記内側積層体の内側に別部材が挿入され、前記別部材と前記内側積層体との間に空間が形成されており、
前記内側積層体の端部から外方へとはみ出した前記外側積層体の端部の内周の一部は、前記別部材の外周に密着している、構造体。 - 第1強化繊維を含む第1熱硬化性樹脂を硬化させて形成された内側積層体と、
第2強化繊維を含む第2熱硬化性樹脂を硬化させて形成された外側積層体と、を有する中空の構造体であって、
前記内側積層体の端部から外方へと前記外側積層体がはみ出して形成されており、
前記外側積層体の内側に挿入された前記内側積層体が、前記外側積層体の形状を保持し、
前記外側積層体の一方の端部に別部材が挿入され、前記外側積層体の他方の端部は別部材が挿入されない状態で閉じている、構造体。 - 前記別部材は中空である、ことを特徴とする請求項14または15に記載の構造体。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP20856121.7A EP4023422A4 (en) | 2019-08-26 | 2020-08-21 | METHOD FOR PRODUCING STRUCTURE AND STRUCTURE |
US17/636,189 US20220288872A1 (en) | 2019-08-26 | 2020-08-21 | Method for manufacturing structure and structure |
PCT/JP2020/031651 WO2021039637A1 (ja) | 2019-08-26 | 2020-08-21 | 構造体の製造方法及び構造体 |
CN202080060429.3A CN114364507A (zh) | 2019-08-26 | 2020-08-21 | 结构体的制造方法和结构体 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019153414 | 2019-08-26 | ||
JP2019153414 | 2019-08-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6763625B1 true JP6763625B1 (ja) | 2020-09-30 |
JP2021035756A JP2021035756A (ja) | 2021-03-04 |
Family
ID=72614569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020021562A Active JP6763625B1 (ja) | 2019-08-26 | 2020-02-12 | 構造体の製造方法及び構造体 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220288872A1 (ja) |
EP (1) | EP4023422A4 (ja) |
JP (1) | JP6763625B1 (ja) |
CN (1) | CN114364507A (ja) |
WO (1) | WO2021039637A1 (ja) |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3844822A (en) * | 1971-12-23 | 1974-10-29 | Celanese Corp | Production of uniformly resin impregnated carbon fiber ribbon |
JPS5872417A (ja) * | 1981-10-27 | 1983-04-30 | Ryobi Ltd | 釣竿等積層管の製造方法 |
JPS63193811A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-11 | Jitensha Sangyo Shinko Kyokai | 炭素繊維強化樹脂製変形パイプ類の製造方法 |
US5262212A (en) * | 1992-05-08 | 1993-11-16 | Fibercast Company | Highly filled polyester compositions, articles, and methods of production |
JPH07276521A (ja) * | 1994-04-14 | 1995-10-24 | Tonen Corp | 管材の成形法 |
JP2000062032A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-02-29 | Ryobi Ltd | 積層管の製造方法及び積層管形成用加圧テープ |
EP1368179B1 (en) * | 2001-03-13 | 2005-05-18 | EMS-Chemie AG | Non-isothermal method for fabricating hollow composite parts |
JP4706244B2 (ja) | 2004-12-03 | 2011-06-22 | 東レ株式会社 | Frp中空構造体の成形方法 |
JP2007030273A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | ゴム製筒体の製造方法 |
JP2015127386A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-07-09 | 三菱レイヨン株式会社 | トウプリプレグ、及び複合材料補強圧力容器とその製造方法 |
JP6241450B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2017-12-06 | トヨタ自動車株式会社 | タンクの製造方法 |
-
2020
- 2020-02-12 JP JP2020021562A patent/JP6763625B1/ja active Active
- 2020-08-21 EP EP20856121.7A patent/EP4023422A4/en active Pending
- 2020-08-21 US US17/636,189 patent/US20220288872A1/en active Pending
- 2020-08-21 WO PCT/JP2020/031651 patent/WO2021039637A1/ja unknown
- 2020-08-21 CN CN202080060429.3A patent/CN114364507A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4023422A4 (en) | 2024-03-06 |
EP4023422A1 (en) | 2022-07-06 |
US20220288872A1 (en) | 2022-09-15 |
CN114364507A (zh) | 2022-04-15 |
JP2021035756A (ja) | 2021-03-04 |
WO2021039637A1 (ja) | 2021-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6743504B1 (en) | Co-cured composite structures and method of making them | |
US9884458B2 (en) | Manufacturing method of tank | |
US7967932B2 (en) | Method for continuously forming structural member | |
AU658866B2 (en) | Flexible tubular structure | |
US6821638B2 (en) | Shaped contoured crushable structural members and methods for making the same | |
WO2005068284A1 (ja) | 自転車用クランクおよびその製造方法 | |
CN106542123B (zh) | 具有蜂窝夹芯壁的运载火箭复合材料贮箱及其加工方法 | |
JP4429341B2 (ja) | フランジ付き繊維強化樹脂中空部品 | |
TW202208223A (zh) | 自行車框架及製造方法 | |
JP2014522951A (ja) | 補強パイプ断熱のための方法およびシステム | |
EP1419961A1 (en) | Hollow crank arm for bicycle | |
JP6763625B1 (ja) | 構造体の製造方法及び構造体 | |
KR101916530B1 (ko) | 삼층구조 고압 연료파이프 및 그 제조 방법 | |
EP1378433A1 (en) | Hollow bicycle crank | |
WO2020174696A1 (ja) | 動力伝達軸に用いられる管体の製造方法 | |
CN113043527B (zh) | 一种轻量化复合材料推力杆制作方法 | |
JPH11192991A (ja) | 自転車用frp製モノコックフレ−ムの構造及びその製造方法 | |
CN114556009A (zh) | 制造压力容器的方法和压力容器 | |
CN110925276A (zh) | 纤维增强树脂基复合材料筒体连接结构 | |
US20220024153A1 (en) | Structural body manufacturing method and structural body | |
JP6747722B2 (ja) | 構造体の製造方法及び構造体 | |
CN113733597B (zh) | 复合材料的部件成型方法、闭口梁及汽车 | |
JP7491290B2 (ja) | 高圧タンクの製造方法 | |
CN114055804A (zh) | 结构体的制造方法和结构体 | |
JP4382869B2 (ja) | フランジ付き繊維強化樹脂中空部品の成形方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200212 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200212 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200407 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200623 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200818 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200901 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200907 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6763625 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |