JPS62270633A - 複合エレメント - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合エレメント即ち合成樹脂のマトリックス
を含浸したり、その内部に埋入されたりルだ補強材を含
むエレメントに関する。

〔従来の技術〕

合成樹脂を含浸した（補強材を構成する）布帛を含む複
合エレメントは公知であるが、本発明は別々の筒状布帛
層からなり、各布帛層が相互に接続又は係合して布帛構
造体を形成しているアセンブリを含む布帛の骨組みを用
いれば、複合構造エレメントが容易に得られることを見
出して、完成されたものである。このような複合構造エ
レメントは、軟鋼型の箱型ビームやチューブに優るとも
劣らないエネルギ吸収特性を持っている。

以下余白 〔発明の構成〕 本発明によれば、複合エレメントは、合成樹脂を含浸し
、筒状の布帛構造体の少なくとも一つのアセンブリを含
んだ布帛骨組み構造によって構成されている。

本発明は、複合エレメントを製造する方法にも関し、該
方法は、多数の強化又は半強化された個々の状布帛構造
体を作製し、これを組み合わせて一つの布帛骨組み構造
を構成し、該骨組み構造に合成樹脂を施した後、該合成
樹脂をキユアリングする各ステップからなる。

前記せる強化又は半強化された筒状布帛層は、筒状布帛
構造体に合成樹脂を含浸させ、該合成樹脂の前部又は一
部をキユアリングすることによって作製することができ
る。

これらの筒状布帛構造体又はその一部は、相互−に接続
又は係合し合い、複合構造エレメントはシート状の布帛
及び／又は連続フィラメントやステープルファイバを合
成樹脂マトリックス内に埋入して含有している。このス
テープルファイバは糸の形のものでもよく、本明細書中
で使用される”フィラメント状エレメント”と云う用語
は、これらの糸又は連続フィラメントを指す。複合構造
エレメントは更に布帛以外の材料を含んでいてもよく、
これらの材料は筒状布帛構造体の相互結合に寄与する。

少なくとも一部の筒状布帛構造体は、複合エレメント内
で相互に平行に配列されていることが好ましい。

複合エレメントが、合成樹脂内に埋入されたシート状布
帛及び／又は連続フィラメント又はステープルファイバ
を含んでいる場合、これらの含有物は複合エレメントの
筒状布帛構造体を相互接続するのに使用されてもよい。

本発明の一態様によれば、このタイプの有用な構成は、
合成樹脂のマトリックス内に埋入された繊維層を含み、
該繊維一層は樹脂接着によって別々の筒状布帛構造体の
少なくとも一つのアセンブリを含む隣接する層に結合さ
れている。繊維は、アセンブリ内の隣接する層内の多数
の筒状布帛構造体に隣接するように層内に延在する連続
フィラメントであることが望ましい。

好適構成によれば、合成樹脂マトリックス内に埋入され
た実質的に平行な連続フィラメントの一つの列を含む一
つの層が、それぞれの軸を実質的に平行に配列され、そ
れによって前記連続フィラメントが隣接する層内の筒状
布帛構造体の軸を横断して層内に延在し、前記複数の筒
状布帛構造体に隣接するように配列された別々の筒状布
帛構造体の少なくとも一つのアセンブリを含む隣接層に
接続されている。この構成によれば、連続フィラメント
の列は、テープ状、バンド状又はシート状のいずれでも
よく、プリプレグテープ中のフィラメントのように熱硬
化性の樹脂を予め含浸させられている。連続フィラメン
トのこの列は、組み立てられた筒状布帛構造体の隣接層
の周囲に巻かれた連続フィラメントのワインディングで
あってもよい。この工程おいて、ワインディングの前に
、通常、液状樹脂がフィラメントに施与され、フィラメ
ントワインディングの層が形成された場合に、樹脂が所
定の個所で容易に硬化できるようになされる。

合成樹脂マトリックス内に埋入された一層以上の繊維層
が用いられる。複数の積層が形成され、次々の層内の繊
維配列を違えることによって、構−造的特性を改善する
ことが可能である。例えば、前述のフィラメントワイン
ディングの場合、フィラメントワインディングされる基
体の回転軸に対して、等しいが反対方向の角度でフィラ
メントを順次の層内で反転させるクロスワインドモード
を用いてもよい。ステープルファイバ糸の場合又はシー
ト状の布帛片の場合にもこの方法で巻くことが可能であ
る。

合成樹脂マトリックス内に埋入された一層以上の繊維層
が、前述の筒状構造体のアセンブリが合成樹脂マトリッ
クス内に埋入された繊維層間に存在しているサンドイッ
チ構造をなしていることが望ましい。筒状布帛構造体の
アセンブリは、円形又は非円形断面形状を有し、その両
側に存在している繊維層は補完的な形態をなしている。

このような繊維層は、フィラメントワインディング構造
であることが望ましい。このタイプのフィラメントワイ
ンディングされたサンドイッチ構造は、マンドレル上に
連続フィラメントの巻層からなる内層をフィラメントワ
インディングし、該内層上に複数の筒状布帛構造体を重
ねて環状に形成し、該筒状布帛構造体の周囲に連続フィ
ラメントの巻層をフィラメントワインディングし、１亥
フィラメントに適当な段階に合成樹脂を施与してフィラ
メント層用のマトリックスを構成し、そして引き続いて
該樹脂をキユアリングすることによって構成される。

フィラメントワインディングされた層は、連続フィラメ
ントをワインディングすることによって形成され、この
場合、該フィラメントは液状樹脂で予めコーティングさ
れるか、又は前記層はフィラメントのプリプレグテープ
をワインディングすることによって形成されることが望
ましい。フィラメントワインディングされた内層の外周
面上に液状樹脂が存在していることにより、該面上での
隣接するチューブの壁面同士が接触し、各チューブの軸
が互いに且つマンドレルの軸に対して平行になるように
、フィラメントワインディングされた内層面上に環状に
並べられる。液状樹脂は各チューブを所定位置に保持し
、フィラメントワインディングされた外側層がこれらを
中心に形成され１、樹脂が順次に硬化するにつれて各層
を互いに結合する。フィラメントワインディングされた
層から布帛チューブの対面する側壁間への液状樹脂の拡
散によっても、チューブ同士の結合が促進されるが、必
要ならば、付加的な樹脂をその目的に使用してもよい。

例えば、前記チューブは環状に組み立てられる前に、液
状樹脂でプレコートされるか、又は隣接するチューブの
間にフィルム状の樹脂テープを挟んでもよい。

本発明の複合エレメントに使用される筒状布帛構造体は
、糊付によって所望の断面形状に維持された組み紐状に
構成された（ｂｒａｉｄｅｄ）布帛チューブである。マ
トリックス樹脂に匹敵する部分的に硬化した樹脂糊が特
に好適である。正方形断面形状のチューブについては既
に述べた。本発明の複合エレメント内に組み入れ可能な
構造的特性を有する他の好適な形状としては、三角形、
長方形。

菱形、六角形及び円形である。

筒状布帛構造体は、良好な補強特性を有する繊維又はフ
ィラメントを用いて作られることが望ましい。補強繊維
及びフィラメントは、ガラス、カーボン、ボロン、シリ
コンカーバイド、ケブラー等の高性能芳香族プリマーか
ら作られたものを含む。これらの補強繊維及びフィラメ
ントは、筒状布帛構造体のアセンブリの隣接層に結合さ
れる合成樹脂マトリックス内に埋入された繊維層用にも
好適である。補強効果をさほど必要としない応用例にお
いては、耐炎性等の等の他の好ましい特性を有する繊維
が使用される。ノメックス（Ｎｏｍｅｘ）繊維等がこの
例である。

本発明の他の態様においては、複合エレメントは、合成
樹脂を含浸し、筒状構造体の少なくとも一部が筒状構造
体の他の部分に対面するように配置され、画部分が一つ
のアセンブリを形成するように構成された筒状構造体を
含んだ骨組み構造によって構成されている。

相互に対面する筒状布帛構造体の部分は、同一のチュー
ブの部分を構成するように長手方向で接続されているけ
れども、横方向には互いに離れた個々の筒状布帛構造体
として構成されてもよい。

このタイプの複合エレメントは、例えば、正方形断面形
状にセットされた組紐状の布帛チューブ等の連続筒状布
帛構造体を取り、これを前述のフィラメントワインディ
ング技術を用いてマンドレルの周囲に巻きつけることに
よって形成される。

巻かれたチューブの隣合う巻°きは相互に対面し、−諸
になって環状の布帛骨組み構造のアセンブリを構成する
。このようなアセンブリは、繊維によって強化された樹
脂の、フィラメントワインディングされた内外の”皮”
の間に充填層をサンドイッチ状に挟んだ構造をとること
もできる。

以下余白 〔実施例〕 第１図〜第６図に図示された複合構造エレメントは、合
成樹脂内に埋入された骨組み構造１０を具え、複合エレ
メントは、布帛の骨組み構造１０内に埋入された第２図
に点線で示された合成樹脂マトリックス１１からなって
いる。各布帛骨組み構造１０は、初めは個々の筒状布帛
構造体１５を具えている。

このように、第１図及び第２図の複合エレメントは、布
帛又は他のチューブ１７内に被包された正方形断面の個
々の筒状布帛構造体１５のアセンブリからなる布帛骨組
み構造１０を具えてる。この筒状布帛構造体１５は、互
いに隣接して平行に並列され、該筒状布帛構造体の壁は
、外側のチューブ１７の壁に接触するか非常に接近して
いる。

該チューブ１７が布帛の場合には、これは織られたり、
経編又は緯編されている。チューブ１７は金属又は合成
プラスチック材料で作ることも可能である。被包するチ
ューブ１７によって結合される代わりに、筒状布帛構造
体１５は下記のように樹脂結合によって相互に接合され
てもよい。

筒状布帛構造体が”個々”であると云うことは、各筒状
布帛構造体が筒状をなして別々に存在し得ることを意味
する。第１図の筒状布帛構造体１５はもともと互いに分
離しており、図の複合エレメントは外側チューブ１７と
共に四つの構造体１５を組み合わせて、これらを合成樹
脂内に埋入することによって構成されている。

”構造エレメント”と云う用語は、本明細書では、外被
材料としての機能ではなく、例えば自動−車や航空機お
部品として構造内の荷重担持機能を果たすエレメントの
ことを意味する。特に、構造エレメントはそれが一部を
なす構造の破壊に抵抗する能力を有し、破壊が生じる際
には、後述するように、第８図に点線で示された応力−
歪み曲線に類似した曲線を描いてエネルギを吸収する。

第１図及び第２図の複合エレメント、又は第３゜４．５
．６図（又は本発明の他の実施例）の複合エレメントの
筒状布帛構造体は、合成樹脂で充填されてもよく、又は
空のままでもよい。後者の場合、この複合エレメントは
、布帛骨組み構造で補強され、該布帛骨組み構造の前記
筒状布帛構造体で形成されたこれを貫通する孔を具えた
ブロックからなる。

本発明の複合構造エレメントの製造に使用される合成樹
脂は、例えばポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂１舎成ゴム又はポリウレタンである。

本発明の複合構造エレメントに使用される筒状布帛構造
体は、製織又は製編によって作られてもよく、不織布で
もよく、好ましくは”組紐技術”として公知の技術で作
ることが可能である。この技術は、英国のマンチェスタ
のテキスタイル・インスティテユートから１９７５年に
発行された”繊維用語と定義”第７版に、”３本以上の
糸を交差させて、これらが相互に組み合わさって斜めの
構造体を形成するようにした方法”と定義されている。

本発明の複合エレメントの布帛骨組み構造を作製するに
際し、筒状布帛構造体が先ず作られ、前記骨組み構造は
これらの中に導入される。筒状布帛構造体を強化或いは
手強化するために、該筒状−布帛構造体は軽く合成樹脂
を含浸させられる。この樹脂は、構造エレメントの最終
含浸に用いられる樹脂と同じものか又はこれに匹敵する
性能を有し、次いでその一部又は全部が硬化せしめられ
る。

強化された筒状布帛構造体は組み立てられ、その場合に
必要ならばチューブ１７　（これも予め同様に強化され
且つ成形されている）内に挿入される。

最後に、複数のアセンブリを配置した後に、必要に応じ
て、このようにして形成された布帛骨組み構造は合成樹
脂を本格的に含浸せしめられるか、又は所望に応じて骨
組み構造を型内に載置して、これに樹脂を導入すること
によって樹脂内に埋入せしめられる。しかし、個々の筒
状布帛構造体に予め樹脂を含浸させておくだけで、最終
製品を作るのに充分であり、次いで組み立てに必要な剛
性が得られる程度の初期キユアリングが行われ、更に含
浸を行うことなしに組み立て後に完全なキユアリングが
行われる。

布帛その他のシート状材料を１枚以上本発明の複合エレ
メント内に組み込んでもよい。別のやり方として、又は
このシートに加えて、連続フィラメントの形又はステー
プルファイバ、特に糸の形の補強材料が複合エレメント
内に組み込まれることもある。

第１図〜第６図に示された複合エレメントはす、べて正
方形断面の筒状布帛構造体を含んでいるが、他の断面形
状、例えば三角形、長方形、菱形、六角形及び円形等を
有する筒状布帛構造体も使用可能である。

第３図の複合エレメントにおいては、布帛骨組み構造１
０は、直線状に配列された多数の筒状布帛構造体によっ
て、筒状布帛構造体のアセンブリを含む層が構成され、
該層は複合エレメントの付加的な層構成部分をなす二つ
のシート状材料１８゜１９の間にサンドインチ状に挟ま
れている。初めは、筒状布帛構造体は一方のシート材料
１８に取付けられることによって相互に結合されるか、
又は一つ置きの筒状布帛構造体が接着剤によってシート
材料の一方に固定されると共に、その中間の筒状布帛構
造体が初めは他方のシート材料に固定され、布帛骨組み
構造が合成樹脂１１内に埋入される以前に、シート材料
１８．１９を並列して指を拡げたような関係に各筒状布
帛構造体を配置し、これによって第３図の複合エレメン
トの布帛骨組み構造１０が構成される。かくして、この
複合エレメントは、シート状布帛、及び／又は連続フィ
ラメント及び／又はステープルファイバで補強され、筒
状布帛構造体の層に隣接する二つの層（皮）間に相互に
組み合わされて配置された筒状布帛構造体の層を具える
ことができる。埋入樹脂は３枚の層を一緒に樹脂結合す
る。

パネルを構成した（このパネルは後述する第９図と第１
０図の複合エレメントに似ている）第３図の複合エレメ
ントは、平らでも湾曲していてもよい。後者の場合、上
述の層（皮）は湾曲形状を持っている。

第４図の複合エレメントにおいては、正方形断面の筒状
布帛構造体１５が筒状周壁２０で被包されて組み立てら
れている。この周壁はＬ型６断面を有し、筒状布帛構造
体が合成樹脂内に埋入される前にこれに導入される。こ
の筒状周壁２０は、前述の他の複合エレメントと同様な
構成材を用い−た場合のように、シート状の布帛又は布
帛を形成しないフィラメント状材料を含む補強材を具え
ている。

第５図の複合エレメントにおいては、正方形断面の筒状
布帛構造体１５は、正方形断面を有する筒状周壁２１内
に被包されることによって組み立てられる。筒状布帛構
造体は周壁１１の壁に隣接して配置され、このように形
成された筒状布帛構造体の正方形状配置の範囲内には、
更に別の正方形断面のチューブ２２が設置されている。

正方形断面の配置全体は、中心部を除いて合成樹脂内に
埋入され、筒状複合エレメントを形成する。

本発明の複合エレメントは、二つの互いに係合するチュ
ーブから構成されてもよく、第６図に示すように、一方
のチューブは他方のチューブ内に設置されている。この
例では円形断面の筒状布帛構造体１５が他方の円形断面
の筒状布帛構造体内−に設置され、両者が合成樹脂のブ
ロック１１内に埋入されている。このようにして、又は
更に他の筒状布帛構造体を付加することにより、単一の
布帛から予期されるものよりも厚い壁厚を有する布−帛
骨組み構造を有する複合エレメントを作ることができる
。筒状布帛構造体の多層アセンブリを、同じようなアセ
ンブリを有する、又は単一の壁の筒状布帛構造体で作ら
れたアセンブリを有する布帛骨組み構造内に組み込むこ
とも可能である。

第１図〜第６図に示された複合エレメントはどれも筒状
布帛構造体の単一のアセンブリのみを有しているが、複
数のアセンブリを含むことも可能である。例えば、第１
図及び第２図に示された筒状布帛構造体のアセンブリを
、第５図に示された筒状布帛構造体のアセンブリ内に配
置し、第３図に示すように筒状布帛構造体の複数のアセ
ンブリを相互に隣接して多重布帛骨組み構造を形成して
もよい。

本発明の複合エレメントは、パネル材又は外装材として
、又は荷重担持材として作られる。複合エレメントの製
造に使用される布帛の選択及び合成樹脂の量の選定によ
って、構造エレメント内の筒状布帛構造体の長手方向に
沿って作用する応力に対するエネルギ吸収材として使用
可能な構造エレメントを構成することもできる。

例えば、成る公知の複合材料は第８図に実線で示された
ような応力−歪み曲線を有する。これらの材料は最大応
力値Ａまでの応力に抵抗し、そこで完全に破断する。し
かし、本発明の複合構造エレメントは、筒状布帛構造体
の長手方向に沿う応力が作用した場合、第８図に点線で
示したような応力−歪み曲線を示す。即ち、応力は最大
値Ｂまで上昇し、その後、非常に僅か（５％か１０％程
度）低下する。これはこの複合構造エレメントが、部分
的には非可逆的な変形を受けるけれども、全体としてそ
の一体性を維持していることを示している。ここにおい
て、本発明にかかる複合構造エレメントは、長手方向に
作用する応力を受ける円形断面のチューブ又は箱型のビ
ーム等の金属構造材に近似している。このような構造体
は、非可逆的変形をもたらす押圧力を受けた場合の特別
なエネルギ吸収性によって分類される。即ち、本発明の
複合構造エレメントの筒状布帛構造体や金属チューブは
、第７図に示されたように、長手方向に働く力を受けて
圧壊された場合、図示のようにチューブの高さがｈｌか
らｈ２まで減少する。この変形の際に、筒状布帛構造体
又はチューブはエネルギを吸収する。筒状布帛構造体の
元の直線密度をｄとすると、圧壊作用によって元の構造
体の重量に（ｈｌ−ｈ２）ｘｄの変化が生じる。これに
よってエネルギ吸収性は、吸収エネルギ／（ｈｌ−ｈ２
）ｘｄ　（ジュール／グラム）で表される。

代表的な値として、軟鋼製の構造体は２５ジユール／グ
ラムの値を示し、公知の複合構造エレメントはこれより
ずっと低い値を示す。本発明の複合構造エレメントは、
１０ジュール／グラム以上のエネルギ吸収性を示し、３
０又は４０、更には８０ジユール／グラムに達すること
もある。

本発明の複合エレメントの筒状布帛構造体のアセンブリ
内の個々の筒状布帛構造体１５は、相互に接触し合って
いることが望ましく、外周チューブ内に被包されている
場合にはチューブ１７の内面に接触していることが望ま
しい。更に、後述するように、樹脂含浸の後に、合成樹
脂等によって相互に接合されることが望ましい。（これ
に関連して、筒状布帛構造体１５が相互に間隔を置いて
いるように示している図面は、概略的なものであり、筒
状布帛構造体の個々の干渉性を強調するためのものであ
る。）正方形断面は、外周チューブ、例えば第１図のチ
ューブ１７の内周面を筒状布帛構造体１５の隣接面に密
着させ、隣接する筒状布帛構造体１５のかなりの領域を
相互に接触させ、合成樹脂による筒状布帛構造体とチュ
ーブとの接合を促進する利点を有する。

組み紐工程は、ニット等の他の筒状布帛構造体１！造法
に比べて、許容限度内のサイズを有する筒状布帛構造体
を作ることができる。しかし、本発明の複合エレメント
に使用される筒状布帛構造体を作るのに如何なる方法を
使おうとも、個々の筒状布帛構造体を作る場合の精度よ
りも高い精度で特定のサイズのエレメントを作ることが
可能である。この特色は、個々の筒状布帛構造体を組み
立てて複合エレメントをうる製造法に固有のものである
。それぞれが円形断面を有し、直径１０±１鰭の許容限
度を有する１０個の筒状布帛構造体を組み立てて複合エ
レメントを作る場合には、−列にまとめられた１０個の
筒状布帛構造体の全体の許容限度は、１００±ｔｏ４「
Ｔ關、即ち１００±３鰭となる。ここの筒状布帛構造体
における１０％の精度が、組み立てられた複合エレメン
トにおいては、サイズの拡大と個々のサイズの大小が相
殺し合うことのために、３％に変換されている。

正確なサイズの複合エレメントを得ることは、該複合エ
レメントの取り扱いを自動化し、厳密な寸法精度しか許
容されない構造物の中にこれを組み込む場合に重要であ
る。

組み紐工程等によって個々の筒状布帛構造体を製造、す
る際に得られた寸法均一性のために、これらの筒状布帛
構造体は正確に所望の断面形状に形成され、個々の筒状
布帛構造体がその側面を接触し合ったり、ごく接近させ
たりした状態の所望の密に充填された形態に組み立てら
れることが可能となる。本発明の複合エレメントに使用
される個々の筒状布帛構造体は寸法精度が高いので、荷
重がかかった場合に、該荷重はアセンブリ内の複数の筒
状布帛構造体に分散され、一つの筒状布帛構造体だけに
過剰な荷重が加えられてこれを破壊する危険性が少なく
なる。

更に、寸法精度の高い筒状布帛構造体は、組立工程にお
いて自動化装置で取り扱い可能である。

本発明の複合エレメントに個々の筒状布帛構造体として
使用される組紐チューブは、樹脂含浸布帛チューブに関
する英国特許明細書第１０５３７４７号に開示された方
法によって製造される。

本発明の複合エレメントは、湾曲形状に成形された少な
くとも一つの筒状布帛構造体を含んでもよい。この成岩
は、筒状布帛構造体がその断面形状を変えることなく、
長手軸に沿って湾曲可能な、完全に剛性状態になる以前
に行われることが望ましい。

第９図の複合エレメントは、合成樹脂を含浸した平行又
は実質的に平行な連続フィラメントからなる第１層２５
、前記第１層に隣接しく両層の補強材は接触している必
要はないが）、個々の筒状布帛構造体２６のアセンブリ
を含む第２層、及び前記第２層に隣接し、平行な連続フ
ィラメントを含む第３層２７からなっている。補強構成
材（布帛と連続フィラメント）は、所望によって筒状布
帛構造体２６を空のまま残したり、充填したりして合成
樹脂２８内に埋入されている。筒状布帛構造体２６は、
その長手軸２９を平行にして、第９図において左右方向
に延在している層２５及び２７内のフィラメントの方向
に直角に配置されている。これらの連続フィラメントは
筒状布帛構造体２６の軸２９を横切る方向のフィラメン
ト列を構成している。連続フィラメントの各列（又は一
つだけの列を含む複合エレメント内の列）は、テープ状
、バンド状又はシート状をなし、これらのテープ、バン
ド又はシートは本発明の複合エレメント内に組み込まれ
る以前に、予め熱硬化性の樹脂を含浸せしめられている
。列内の該連続フィラメントは、（少なくとも２列存在
している場合には）異なった方向に配向されていてもよ
い。

第１０図は、補強布帛及び／又はフィラメント状エレメ
ント及び／又はステーブルファイバを含む二つの平行な
層３２．３３が、その間にその軸を互いに平行にして、
層３２，３３に対して直角に延在する筒状布帛構造体３
４を具えている複合エレメントを示している。この複合
エレメントによって構成されたパネルが湾曲形状を有し
ている場合、筒状布帛構造体３４はそれぞれ、層３２と
３３の隣接する部分と交差するように配置されている。

第９図の筒状布帛構造体２６は、層２５．２７に対して
、荷重を担持するような関係を保っており、第１０図の
筒状布帛構造体３４は、層３２と３３に対して荷重を担
持する関係を維持しており、これによってこれらの層に
直角に力が作用した場合、各筒状布帛構造体に圧縮力が
加わるようになされている。

第１Ｏ図の複合エレメントは、層３２．３３に直角方向
の力が作用した場合、第８図に示すのと同様な応力−歪
み曲線を有しているが、パネルである第９図の複合エレ
メントは、同じ方向の力に対して第１１図に示すような
応力−歪み曲線を有する。このような曲線を得るには、
ポリウレタン樹脂を複合エレメント内に使用することが
望ましい。曲線３５の初めの部分は、筒状布帛構造体２
６が楕円状になり、線３６において接触するまでのその
初期変形を表している。樹脂が存在しないか非常に弾性
的な樹脂が存在しているかにかかわらず、チューブ間の
初期の間隔は重要である。

変形に対する抵抗は荷重と共に増加し、最大値３７にお
いて破断が生じる。

第１２図は三次元方向に延在し合成樹脂４３゛のブロッ
ク内に埋入された個々の筒状布帛構造体４０．４１．４
２からなるアセンブリを含む。

第１３図の筒状複合エレメント５１は、フィラメントワ
インディングによって形成され、樹脂マトリックス内に
埋入された連続フィラメントの内外層５２．５３と、筒
状エレメント５１の軸に平行に整列された布帛チューブ
５５のアセンブリを含む環状の中間隣接層５４を具えて
いる。布帛チューブの隣接する側壁同士は樹脂によって
接合され、中間層５４を構成するチューブのアセンブリ
はフィラメントワインディングされた内外層５２と５３
のそれぞれに樹脂接合されている。

使用された布帛チューブは、半分硬化した樹脂糊によっ
て正方形断面を維持されているが、複合エレメントのア
センブリ上でマトリックスの樹脂の硬化時に、この正方
形は若干変形させられて菱形状になる。

筒状複合エレメント５１は円形断面を有する。

第５図に示すように、正方形を含む他の適宜な断面形状
を、フィラメントワインディング技術によって形成する
ことが可能である。層５２．５３内の連続フィラメント
は、フィラメント状エレメントの束又はシート状の布帛
片を付加されたり、これに置き換えられたりしてもよい
。

第１４図において、マンドレル５６が回転シャフト５７
上に取付けられている。樹脂マトリックス内に埋入され
た連続フィラメントの内Ｎ５８が、フィラメントワイン
ディングによって、既にマンドレル上に形成されている
。正方形断面の布帛チューブ５９が、内１１５Ｂ上に一
部巻かれて筒状巻き糸体を形成し、−緒になって布帛骨
組み構造６０を構成している。ワインディングが完了す
ると、骨組み構造６０は前記内層５８と同様の外層（図
示しない）によって被覆され、サンドインチ構造の筒状
複合エレメントが形成される。

チューブ５９は螺旋形態の連続筒状布帛構造体を含み、
個々の筒状布帛構造体を構成するチューブの各部（巻き
構造）は相互に隣接（実際には接触）している。

マンドレル５６は折り畳み可能な構造を有し、複合エレ
メントの最終製品の取り外しに便なようにされることが
望ましい。

第１５図において、筒状複合エレメント６１は、樹脂マ
トリックス内に埋入された、フィラメントワインディン
グによって形成された連続フィラメントの層６２．６３
と、筒状エレメント６１の軸にその軸を平行にして配列
された布帛チューブ６５をアセンブリからなる環状の中
間層６４とを具えている。布帛チューブ６５は直角三角
形の断面形状を有し、図示のように隣接する側壁同士を
樹脂接合されてチューブのアセンブリを形成している。

このアセンブリは、フィラメントワインディングされた
内外層６２．６３の両者と樹脂接合された環状中間層６
４を構成する。

第１６図は、同じ構造の内外層６７と６８、及び三角形
断面の布帛チューブ７０のアセンブリからなる環状中間
層６９を具えている。しかし、この場合、三角形は等辺
三角形であり、チューブは図示のように配列されている
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図〜第６図は、異なった布帛骨組み構造
を組み入れた本発明の５つの複合エレメントの断面、 第２図は、合成樹脂マトリックスが透明なものとして表
した、第１図の複合エレメントの斜視図、第７図は、本
発明の複合構造エレメントの布帛骨組み構造から取った
個々の筒状布帛構造体の二つの側面図であり、一つは破
壊テストの前、他方は破壊テストの後の状態を示し、 第８図は、公知の代表的な複合エレメントと本発明の複
合エレメントの応力−歪み曲線、第９図と第１０図は、
本発明の二つの複合エレメントの概略断面図、 第１１図は、第９図に示す複合エレメントの応力−歪み
曲線、 第１２図は、本発明の他の複合エレメントの概略断面図
、 第１３図は、筒状をなし、サンドインチ構造をなす本発
明の複合エレメントの断面図、第１４図は、マンドレル
上でフィラメントワインディングされている正方形断面
の組紐チューブを示す部分断面図、 第１５図は、第１４図と同様の断面図であるが、特別な
三角形断面のチューブを使用したものを示し、 第１６図は、異なった三角形断面のチューブを使用した
第１５図き同様な断面図である。 １０〜・骨組み構造 １１−・−合成樹脂マトリックス １５−筒状布帛構造体 １７−チューブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、補強材を構成する、合成樹脂を含浸した布帛を具え
   た複合エレメントであって、該布帛が、筒状布帛構造体
   （１５、５、６５、７０）の少なくとも一つのアセンブ
   リを含むことを特徴とする複合エレメント。 ２、前記筒状布帛構造体（１５、５、６５、７０）の少
   なくとも一部のものが、相互に結合されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載された複合エレメ
   ント。 ３、前記筒状布帛構造体（１５、５、６５、７０）の少
   なくとも一部のものが、相互に係合されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載された複合エレメ
   ント。 ４、合成樹脂マトリックス（１１）内に埋入されたシー
   ト状布帛（１７、１８、１９、２０、２１）及び／又は
   連続フィラメント又はステープルファイバを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１
   項に記載された複合エレメント。 ５、シート状布帛（２５、２７；３２、３３；５２、５
   ３；５８；６２、６３；６７、６８）を含み、又は合成
   樹脂マトリックス（１１）内に埋入された連続フィラメ
   ント又はステープルファイバを含む第１層と、これに結
   合された、筒状布帛構造体の少なくとも一つのアセンブ
   リを含む第２隣接層（５４；６４、６９）とを具えてい
   る特許請求の範囲第４項に記載された複合エレメント。 ６、前記第１層（２５、２７；３２、３３；５２、５３
   ；５８；６２、６３；６７、６８）が、樹脂によって前
   記第２隣接層（５４；６４、６９）に結合されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載された複合
   エレメント。 ７、前記第１層（２５、２７；３２、３３；５２、５３
   ；５８；６２、６３；６７、６８）が、連続フィラメン
   トを含み、該フィラメントは前記隣接層内の複数の筒状
   布帛構造体に隣接して延在していることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項又は第６項に記載された複合エレメ
   ント。 ８、前記筒状布帛構造体の少なくとも一部のものが、複
   合エレメント内で互いに平行になっていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記
   載された複合エレメント。 ９、前記第１層（２５、２７；３２、３３；５２、５３
   ；５８；６２、６３；６７、６８）が合成樹脂マトリッ
   クス内に埋入された実質的に平行な連続フィラメントの
   列を含み、前記第２層（５４；６４、６９）内の筒状布
   帛構造体（１５、５５、６５、７０）のアセンブリがそ
   の軸を平行にして配列され、それによって前記連続フィ
   ラメントが前記筒状布帛構造体の軸をよぎるように延在
   していることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   された複合エレメント。 １０、前記連続フィラメントの列が、連続フィラメント
   のテープ状、バンド状、又はシート状をなし、熱硬化性
   樹脂を含浸せしめられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第９項に記載された複合エレメント。 １１、前記第１層（５３；６３、６８）が、筒状布帛構
   造体の少なくとも一つのアセンブリを含む前記隣接層（
   ５４；６４、６９）の周囲に、シート状布帛又は連続フ
   ィラメント及び又はステープルファイバ糸の束をワイン
   ディングすることによって作られていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項に記載された複合エレメント。 １２、フィラメント状エレメントを含む少なくとも二つ
   の層を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
   １１項のいずれか１項に記載された複合エレメント。 １３、異なった方向に配列されたフィラメント状エレメ
   ントを含む少なくとも二つの層を含むこと特徴とする特
   許請求の範囲第１２項に記載された複合エレメント。 １４、前記第１層が、連続フィラメント及び／又はステ
   ープルファイバ糸の束、又は単一のフィラメント状エレ
   メントを、前記隣接層の周囲にフィラメントワインディ
   ングして、前記フィラメント等のエレメントが順次の層
   内で相互に一定の角度をなして存在していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に記載された複合エレメ
   ント。 １５、シート状布帛を含み、又は合成樹脂マトリックス
   内に埋入された連続フィラメント又はステープルファイ
   バを含んだ第３の層を具え、それによって前記第２層が
   前記第１層と第３層（２５、２７；３２、３３；５２、
   ５３；６２、６３；６７、６８）の間に挟まれているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項に記載
   された複合エレメント。 １６、前記第２層（５４；６４、６９）内の筒状布帛構
   造体の前記アセンブリの個々の筒状布帛構造体（１５、
   ５５、６５、７０）が、円形又は非円形の環状に配置さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記
   載された複合エレメント。 １７、前記第１及び第３層（２５、２７；３２、３３；
   ５２、５３；６２、６３；６７、６８）が平坦又は僅か
   に湾曲した形をなして相互に実質的に平行に配列され、
   前記第２層の個々の筒状布帛構造体（１５、２６、３４
   ）の少なくとも一部のものが、その長手軸を前記第１及
   び第３層に実質的に平行にして配列されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１３項に記載された複合エレ
   メント。 １８、前記第１及び第３層（３２、３３）が、平坦又は
   僅かに湾曲した形をなして相互に実質的に平行に配列さ
   れ、前記第２層の個々の筒状布帛構造体（３４）の少な
   くとも一部のものが、その長手軸を前記第１及び第３層
   の隣接する部分をよぎる方向に向けて配列されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載された複
   合エレメント。 １９、前記第２層の前記筒状布帛構造体（１５、５５、
   ２６、３４、６５、７０）の少なくとも一部のものが、
   前記第及び第３層（２５、２７；３２、３３；５２、５
   ３；６２、６３；６７、６８）に対して荷重を担持する
   関係にあり、これによって前記第１及び第３層の隣接部
   分に直角に作用する圧縮力が、これらの筒状布帛構造体
   上に圧縮荷重を加えることを特徴とする特許請求の範囲
   第１７項又は第１８項に記載された複合エレメント。 ２０、前記第１及び第３層がフィラメントワインディン
   グ層又は連続フィラメント及び／又はステープルファイ
   バ糸の束又は単一の連続フィラメント状エレメントを含
   んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記
   載された複合エレメント。 ２１、正方形、三角形、長方形、菱形、六角形の断面形
   状を有する筒状布帛構造体（１５、５５、６５、７０）
   を含み、これらの筒状布帛構造体はその側面同士を接触
   又はごく接近させて配列されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項〜第２０項のいずれか１項に記載さ
   れた複合エレメント。 ２２、連続する筒状布帛構造体（５９）の一部として、
   相互に結合された個々の筒状布帛構造体を含み、これら
   の部分は相互に隣接可能な形状に構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２１項に記載された複合エ
   レメント。 ２３、合成樹脂マトリックス内に埋入されたシート状布
   帛、連続フィラメント又はステープルファイバを含む内
   外層（５８）の間にサンドイッチ状に挟まれた螺旋状に
   巻かれた連続筒状布帛構造体（５９）を具えたこと特徴
   とする特許請求の範囲第２２項に記載さた複合エレメン
   ト。 ２４、組紐技術によって形成されたチューブで構成され
   た個々の筒状布帛構造体（１５、５５、２６、３４、６
   ５、７０）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第２３項のいずれか１項に記載された複合エレメン
   ト。 ２５、長手軸が三次元方向に延在している筒状布帛構造
   体（１５、５５、２６、３４、６５、７０）を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された複合エ
   レメント。 ２６、長手軸を相互に実質的に平行にして配列された複
   数の筒状布帛構造体（３４）を含み、該筒状布帛構造体
   は、複合エレメントの応力−歪み曲線がその力が最高に
   達した後に僅かに下降するような挙動を示し、前記長手
   軸方向に加えられた圧縮力に対して抵抗性を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された複合エ
   レメント。 ２７、合成樹脂を含浸せしめられた強化材料を含む複合
   エレメントを製造する方法であって、強化された又は半
   分強化された多数の筒状布帛構造体（１５、５５、２６
   、３４、６５、７０）を作り、該筒状布帛構造体を組み
   立てて布帛骨組み構造を構成し、該布帛骨組み構造に含
   浸せしめられた合成樹脂をキュアリングする各ステップ
   からなることを特徴とする方法。 ２８、前記筒状布帛構造体を組み立てた後に、前記布帛
   骨組み構造に合成樹脂が施与されることを特徴とする特
   許請求の範囲第２７項に記載された方法。 ２９、個々の筒状布帛構造体又は一つの筒状布帛構造体
   （５９）に合成樹脂を含浸させ、これを硬化又は半硬化
   させることによって前記強化又は半強化された個々の筒
   状布帛構造体（１５、５５、２６、３４、６５、７０）
   を作るステップを特徴とする特許請求の範囲第２７項に
   記載された方法。