JP6804240B2 - 中空筒体、曲げ部を有する筒状成形体、及び曲げ部を有する筒状成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
上記の発明において、前記繊維強化熱可塑性樹脂に用いられる熱可塑性樹脂は、熱可塑性エポキシ樹脂であることが好ましい。
さらに、筒状成形体の曲げ部の曲げ角度を種々設定する場合には、成形型での成形では、曲げ角度に応じた多くの成形型を用意する必要がありコストが掛かる。この点、上記の発明では、成形型に形成された成型溝の形状に限定されることなく、所望の角度、所望の形状の曲げ部を有する筒状成形体を得ることができることから、コスト的にも有利である。
上記の発明において、前記曲げ工程では、前記芯材を抜き取った後、前記第2の中空筒部内に該芯材と同径か僅かに径の小さい曲げ用芯材を挿入して曲げ加工することが好ましい。
まず、繊維強化熱可塑性樹脂からなる中空筒体及び筒状成形体について、図1、図2に従って説明する。
図3に示すように、強化繊維32が配向された傾斜部12aは、第2の中空筒部12の周方向の全周に亘って形成されている。一方、強化繊維33が配向された補強部12bは、傾斜部12aの外周で、かつ、第2の中空筒部12の周方向の一部に形成されている。本実施形態では、第2の中空筒部12の外周面のうちの対向する2箇所で、それぞれ1/6〜1/4周程度の範囲に亘って形成されている。なお、補強部12bの周方向の範囲は例示であり、その範囲は適宜設定することができる。また、補強部12bは、第2の中空筒部12の軸線方向全長に亘って形成されている。
図4に示すように、曲げ部22を有する筒状成形体20の製造方法は、直状の芯材(マンドレル)50に繊維強化熱可塑性樹脂製のプリプレグ41、42、及び補強層43を積層して、第1の中空筒部11及び第2の中空筒部12を有する中空筒体10を形成する積層工程と、中空筒体10の外周にラッピングテープ60を巻き付けるラッピング工程と、ラッピングテープ60が巻き付けられた中空筒体10を加熱して曲げ加工することにより曲げ部22を有する筒状成形体20を形成する曲げ工程とを備えている。
ラッピングテープ60は、中空筒体10の外周面に対して所定角度傾斜させ、長手方向に少しずつずらしながら張力を掛けた状態で巻き付ける。ラッピングテープ60は、市販される公知のものを使用することができ、その材質は特に限定されない。ラッピング時の引っ張り強さと延び特性に優れ、曲げ工程における加熱温度に追従した熱収縮特性と熱応力特性とを備えるとともに、成形後の筒状成形体20から容易に剥がすことのできる優れた離型性を備えているものが好ましい。
(1)中空筒体10は、強化繊維(第1の強化繊維)31が配向された第1の中空筒部11と、強化繊維(第2の強化繊維)32が配向された第2の中空筒部12を有している。強化繊維31は、第1の中空筒部11の中心線に沿うように配向され、強化繊維32は、第2の中空筒部12の中心線に対して所定角度で交差して配向されている。そして、第2の中空筒部12の中心線に対する強化繊維32の交差角度は、第2の中空筒部12の中心線に対する強化繊維31の交差角度より大きく設定されている。
・ 上記実施形態では、2つの補強部12bを第2の中空筒部12の外周面の対向する部分に形成した。しかし、補強部12bを形成する位置は、この場合に限らない。図5(a)に示すように、第2の中空筒部12の外周面の周方向における半分以上、例えば、約3/4周に亘って1箇所形成してもよい。この場合、補強部12bが形成されていない残りの約1/4を内側にして曲げ加工すればよい。
・ 第1の中空筒部11には、その中心線に沿う方向に強化繊維31が配向されているが、強化繊維31の配向される方向はこれに限定されない。中心線から傾斜した方向に配向されていてもよい。軸線方向の剛性を確保する観点から言えば、周芯線に対する傾斜角度は小さいほうが好ましい。
・ 本実施形態の筒状成形体20の製造方法では、積層工程(第1積層工程)は、第1、第2の中空筒部11、12に対応するプリプレグ41、42を同時に巻き付けるように説明したが、これを別々に巻き付けてもよい、例えば、図4(a)に示す左側のプリプレグ41を先に複数層積層し、次に、中央のプリプレグ42を複数層積層し、最後に右側のプリプレグ41を複数層積層してもよい。巻き付け順序、巻き付け方法は、適宜選択することができる。
ここでは、径、及び第2の中空筒部12での強化繊維32の配向方向が異なる複数の中空筒体10を形成し、第2の中空筒部12を曲げ加工して曲げ部22が形成された筒状成形体20を成形した。それぞれの筒状成形体20の外観形状を観察して、強化繊維32の配向方向と筒状成形体20の外観形状とを比較した。
Claims (9)
- 繊維強化熱可塑性樹脂からなるとともに、その内面が全長に亘って凹凸のない面として形成され、一部を曲げ加工して使用される中空筒体であって、
第1の中空筒部と第2の中空筒部を有し、
前記第1の中空筒部には、該第1の中空筒部の周方向に対して交差する第1の強化繊維が配向され、
前記第2の中空筒部には、該第2の中空筒部の周方向に対して交差する第2の強化繊維が配向され、
前記第2の中空筒部の中心線に対する前記第2の強化繊維の交差角度は、前記第1の中空筒部の中心線に対する前記第1の強化繊維の交差角度より大きいことを特徴とする中空筒体。 - 前記第2の中空筒部の周方向の一部には、中心線に沿う方向に第3の強化繊維が配向されている請求項1に記載の中空筒体。
- 前記繊維強化熱可塑性樹脂に用いられる熱可塑性樹脂は、熱可塑性エポキシ樹脂である請求項1又は2に記載の中空筒体。
- 請求項1〜3に記載の中空筒体の前記第2の中空筒部を曲げ加工して曲げ部を形成することを特徴とする曲げ部を有する筒状成形体の製造方法。
- 曲げ部を有する筒状成形体の製造方法であって、
直状の芯材に繊維強化熱可塑性樹脂製のプリプレグを積層して、前記プリプレグからなる中空筒体を形成する積層工程と、
前記中空筒体の外周にラッピングテープを巻き付けるラッピング工程と、
前記ラッピングテープが巻き付けられた中空筒体を加熱して曲げ加工する曲げ工程と、を備え、
前記積層工程では、前記芯材の周方向に対して交差する第1の強化繊維が配向された第1の中空筒部と、前記芯材の周方向に対して交差する第2の強化繊維が配向された第2の中空筒部とを、前記第2の強化繊維の前記芯材の軸線方向に対する交差角度が、前記第1の強化繊維の前記芯材の軸線方向に対する交差角度より大きくなるように前記プリプレグを積層して、その内面が全長に亘って凹凸のない面として構成された前記中空筒体を形成し、
前記曲げ工程では、前記第2の中空筒部を曲げ加工して曲げ部を形成することを特徴とする曲げ部を有する筒状成形体の製造方法。 - 前記曲げ工程では、前記芯材とともに前記中空筒体を曲げ加工する請求項5に記載の曲げ部を有する筒状成形体の製造方法。
- 前記曲げ工程では、前記芯材を抜き取った後、前記第2の中空筒部内に該芯材と同径か僅かに径の小さい曲げ用芯材を挿入して曲げ加工する請求項5に記載の曲げ部を有する筒状成形体の製造方法。
- 前記積層工程では、前記芯材の周方向に対して交差する第2の強化繊維が配向されるとともに、前記芯材の周方向の一部に、前記芯材の中心線に沿う方向に第3の強化繊維が配向された前記第2の中空筒部を形成し、
前記曲げ工程では、前記一部を除いた部分が内側となる方向に曲げ加工する請求項5〜7のいずれか一項に記載の曲げ部を有する筒状成形体の製造方法。 - 繊維強化熱可塑性樹脂からなる筒状成形体であって、
直線部と曲げ部を有し、
該筒状成形体の内面は、前記直線部及び前記曲げ部の全長に亘って凹凸のない面として形成され、
前記直線部には、該直線部の周方向に対して交差する第1の強化繊維が配向され、
前記曲げ部には、該曲げ部の周方向に対して交差する第2の強化繊維が配向され、
前記曲げ部の中心線に対する前記第2の強化繊維の交差角度は、前記直線部の中心線に対する前記第1の強化繊維の交差角度より大きいことを特徴とする筒状成形体。
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