JPS5888265A - 繊維強化複合材料製ベロ−ズの製造方法 - Google Patents

繊維強化複合材料製ベロ−ズの製造方法

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JPS5888265A
JPS5888265A JP56184899A JP18489981A JPS5888265A JP S5888265 A JPS5888265 A JP S5888265A JP 56184899 A JP56184899 A JP 56184899A JP 18489981 A JP18489981 A JP 18489981A JP S5888265 A JPS5888265 A JP S5888265A
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bellows
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reinforced composite
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洋一 笹島
Hirohisa Ito
博久 伊藤
Hisami Bessho
久美 別所
Fusao Akiyama
秋山 房夫
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/566Winding and joining, e.g. winding spirally for making tubular articles followed by compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/04Bellows
    • F16J3/041Non-metallic bellows

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維強化複合材料製ベローズの製造方法に関し
、さらに詳しくは連続繊維を切断することなく配列した
ことによシ、機械的諸物性に対して信頼性の高い繊維強
化複合材料製ベローズの製造方法に関する。
繊維強化複合材料製円筒は、高強度、耐蝕性にすぐれる
ことから、ガス又は液体の輸送管、さらには比強度、比
弾性にすぐれた特徴をもつため高速回転円筒といった用
途に広く用いられる。そうした用途に対しては例えばガ
ス又は液体の輸送管を曲げ易くしたり、危険回転数を越
えた定速で回転する高速回転円筒の弾性曲げ振動を吸収
し、危険速度を下げるというようにベローズは有効な継
手形状と言える。
しかし、均一材料の場合と異なり、繊維強化複合材料は
極端な異方性を示すため、これをベローズ形状に成形す
るには種々の問題があり、実用化されていないのが現状
である。即ちベローズ部の役割を考えると、円周方向に
対しては円筒の他の部分と同程度に強く且つ形状的に曲
り易く曲がりに対して強いことが必須となるが、繊維強
化複合材料の強度は繊維の配列、密度及び連続性に大き
く依存し、ベローズ形状の場合もいかに連続繊維を切断
することなく且つ設計通りに繊維の乱れがないように配
列するかが問題となる。
こうした観点から円周方向の強度を低下することなく曲
がりに対して強くかつ曲がり易い繊維強化複合材料製ベ
ローズを得るためには連続繊維を用い、連続繊維の切断
につながる機械加工をできるだけ抑え、設計巻角を維持
し繊維の乱れをなくすことが必須であり、本発明者等は
その製造方法について鋭意研究した結果本発明を完成す
るに至った。
さて一般的にベローズ形状の如く軸方向に凹凸のある物
をワインディング法で製作する場合、脱型を可能にする
ために内金型を分割型に、脱装着を可能にするために外
金型も分割型として肉厚の均一な円筒を製作するかもし
くは外金型を用いずに内金型の上に巻付けた繊維強化複
合材料を成形層、外周部を機械加工する方法が採られて
いる。
今、外金型を用いた場合、型の合わせ面で巻付けた繊維
のかみこみを生じ易く、このかみこみは軸方向に連続し
た繊維の切断を招来し強度的に満足するものが得られず
実用的でない。また機械加工による方法はストレート円
筒の場合には表面のマトリックスのみを加工し偏肉をな
くすことも可能となるが、ベローズ形状の場合は機械加
工そのものが難しく、また加工による繊維の切断のおそ
れ合点をなくした繊維強化複合材料製ベローズの製造方
法を提供するものである。
以下本発明を具体例に基づいて詳述するが、本発明は具
体例に限定されるものではない。
第1図および第2図は本発明に係る製造方法により製作
された繊維強化複合材料製ベローズを有する円筒体の一
例で第1図は円筒部(11)およびベローズ部(12)
を連続した繊維を用いて一体で製作したものであり、第
2図は円筒部(11)とベローズ部(12)を連続した
繊維を用いて別々に製作し、これらを接着剤を用いて接
合し一体となしたものである。
第3図〜第5図は本発明に係る繊維強化複合材料製ベロ
ーズ付円筒体を製作するための巻付型の一例で、第3図
および第4図はベローズ継手の巻付型を示し、第5図は
円筒体を一体で製作するための巻付型を示している。こ
\で(1)は型を貫通する芯型、(2)は円周方向に分
割したベローズ形状を有する円筒型、(3)は円筒体の
ベローズのない部分を成形するための円筒型を示してい
る。さらに第4図では円周方向に分割したベローズ形状
を有する円筒型(2)を円筒型の径方向にエヤーシリン
ダー又はターンバックルを挿入した軸(4)で固定した
型を示している。第3〜5図に示した巻付型はベローズ
部分を成形層容易に脱型すべく発案したものであるが、
例えば高速回転体の如く寸法精度が問題となる場合は例
えば第3図に於いて芯型(1)の外径をその上に設ける
円筒型(2)、(3)の内径よりも大きくしかつ芯型に
熱膨張係数の大きな材料を用い、これを冷しばめする方
法も軸芯のずれを抑える手段としては有効である。
次に第6図は本発明に係る繊維強化複合材料製ベローズ
付円筒体を製作するための外型の具体例で、(5)は内
径側にベローズ形状を有するゴム状弾性体、(6)は該
ゴム状弾性体の外径よりも大きな内径を有する円筒体、
(力は(5)および(6)でシールされた中空部、(8
)は円筒体に設けた孔、(9)は押えリングをそれぞれ
示している。
即ち第5図から第5図に一例として示した円周方向に分
割したベローズ形状を有する円筒型を用い、この型表面
にマトリックスを含浸した連続繊維を所定の巻付角に巻
付けたのち、第6図に具体例を示す外型を組込んで成形
することによって本発明に係る繊維゛強化複合材料製ベ
ローズは製作される。外型を組込む際にはゴム状弾性体
の内径を成形すべきベローズの外径よりも大きくしてお
けば挿入は簡単となるが、高速回転円筒のごとく寸法精
度が問題となる場合は内径側のベローズ形状を成形すべ
きベローズの外形状に一致させ、ゴム状弾性体の伸縮に
よる影響を出来るだけなくすことが必要でこの場合孔(
8)より中空部(力を真空引し内径を大きくしたのちに
円筒型に組込めばよく、組込んだのちに中空部を常圧に
戻すか又は外圧をかけ成形する。
またベローズ部は外型を組込んだ際に巻込んだ空気が逃
げに<<、たとえ加圧成形しても気泡が残こる場合が多
く、ために中空部を減圧状態にしたまま外型を円筒型に
組込み、全体を減圧槽内で脱気しながら外型のゴム状弾
性体を巻付表面に接触せさせる方法が有効であり、この
場合も中空部のみを常圧に戻すか又は外圧をかけ成形す
る。
さらにベローズの偏肉をなくすためには、巻付けの際の
マトリックスのむらをなくすべく中空部を減圧状態にし
た外型を組込んだ後に全体を低速で回転し、マトリック
スを均一化する方法も有効で、この場合外型のゴム状弾
経体を巻付表面に接触させた状態で回転を止めることも
又回転しながら成形することも可能である。
マ) IJラックス含浸した連続繊維を直接上記外型で
ベローズ形状にする場合、ベローズの形状、巻角等によ
ってはベローズ形状に沿わずに巻付られ、ベローズの谷
部を同時に押込んだときには山部で繊維が引張合い、繊
維が切断するおそれがある。この場合はベローズの凹部
形状をしたゴムリングを順次はめこみ繊維を軸方向に移
動させベローズ形状に近づけたのちにゴムリングをはず
すか予め内金型を軸方向に分割し、ここにベローズ部を
覆うに足るだけの巾をもったスペーサリングを挿入して
巻付け、スペーサリングをとりはずし金型を軸方向に移
動させ、核外型を組込む方法が有効である。
次にマ) IJラックス粘度が余りに低いと成形前にマ
トリックスが流出してしまい、成形品の表面ががさがさ
となる場合があり、これは粘度と成形圧力との相関でき
まり、また逆に粘度が高く成形圧力が低い場合は樹脂か
け等ができ易く、液状のマトリックスを使用したウェッ
トワインディング法ではマトリックスを粘稠化し、プリ
プレグ(樹脂マトリックスを半硬化、もしくは溶剤を除
去することによυ高粘度化したもの)状態としたのちに
成形することも有効である。
また外型は第7図のごとくベローズ部のみを外型を用い
て成形し、他を機械加工に拠る方法、又第8図のごとく
円筒全体を外型を用いて成形する方法が考えられる、目
的に応じて用いられるべきである。
本発明に係る製造方法は上述のごとく円周方向に分割し
た内型とゴム状弾性体を用いた外型とを必須とするもの
で、最外層の繊維の連続性が問題となる高速回転円筒と
いった用途でかつ機械加工の困難なベローズ形状におい
て最も効果を発揮するものである。
本発明に係るゴム状弾性体としては適当な伸びを有しか
つ寸法安定性にすぐれた材料が望ましく例、(ばNBR
,EPDM、シリコンゴム、フッ素ゴムといったゴム単
体或いはこうしたゴムを布で強化したゴム引布等が挙げ
られる。またベローズに用いられる材料としてはガラス
繊維、ケブラー繊維、アルミナ繊維、炭素繊維といった
種々の強化材を一般的にはプラスチックスをマトリック
スとして形成され、特にエポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂等の熱硬化性樹脂と炭素繊維との複合材料は比
強度、比弾性にすぐれ、ベローズ付円筒としては好適と
いえる。
なお本発明は曲がり易くかつ曲がりに対してすぐれた繊
維強化複合材料製ベローズの製造方法に関するものであ
って形状、山数等は具体例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は繊維強化複合材料製円筒体の一例で正
面図、第3図〜5図は本発明に係る巻付型の一例で正面
図(図(a))とそのA−A断面図(図(bl ) 、
第6図は本発明に係る外型の一例で縦断正面図(図(a
))と側面図(図(b))、第7図及び第8図は共に本
発明に係る巻付型、外型を組込んだ(1)・・・芯型、 (2)・・・円周方向に分割したベローズ形状を有する
円筒型、 (3)・・・円筒体のベローズのない部分を成形するた
めの円筒型 (4)・・・軸、 (5)・・・内径側にベローズ形状を有するゴム弾性体
(6)・・・(5)の外径よシも大きな内径を有する円
筒体(7)・・・中空部、(8)・・・孔、(9)・・
・押えリング、(11)・・・円筒部、(12)・・・
ベローズ部 第5図 (a)(b) Δ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)円周方向に分割したベローズ形状を有する円筒型
    表面にマトリックスを含浸した連続繊維を巻付けたのち
    、内径側にベローズ形状を有するゴム状弾性体と該外径
    よりもさらに大なる内径を有する円筒8体とを組合せる
    ことによって得られる中空部を有する筒状容器を外型と
    して、核外型を連続繊維を巻付けた円筒型に組込んで成
    形することを特徴とする繊維強化複合材料製ベローズの
    製造方法
  2. (2)中空部を減圧にすることによシ内径を大きくした
    外型を連続繊維を巻付けた円筒型に組込んだのち、中空
    部内の圧力を他以上に設定し成形する特許請求の範囲第
    (1)項記載の繊維強化複合材料製ベローズの製造方法
  3. (3)中空部を減圧にしたまま外型を円筒型に組込んだ
    のち、全体を減圧槽内で脱気しながら外型のゴム状弾性
    体を巻付表面に接触させ、この状態で成形するか、中空
    部内の圧力を他よりも高く設定して加圧硬化する特許請
    求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の繊維強化複合
    材料製ベローズの製造方法
  4. (4)外型を組込んだのち、回転成形する特許請求の範
    囲第(1)項、第(2)項又は第(3)項記載の繊維強
    化複合材料製ベローズの製造方法
  5. (5)連続繊維を巻付け、ゴム状弾性体からなるリング
    を用いて一旦巻付けた繊維をベローズ形状型 にし、リングをとりはずしたのち、外径を組込む特許請
    求の範囲第(1)項、第(2)項、第(3)項又は第(
    4)項記載の繊維強化複合材料製ベローズの製造方法
  6. (6)液状のマトリックスを用いたウェットワインディ
    ング法により連続繊維を巻付はマ) IJラックス粘稠
    化しプリプレグとなしたのち、外型を組込む特許請求の
    範囲第(1)項、第(2)項、第(3)項、第(4)項
    又は第(5)項記載の繊維強化複合材料製ベローズの製
    造方法
  7. (7)繊維強化複合材料が炭素繊維強化プラスチックス
    である特許請求の範囲第(1)項、第(21項、第(3
    )項、第(4)項、第(5)項又は第(6)項記載の繊
    維強化複合材料製ベローズの製造方法
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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