TW201446481A - 管成形體 - Google Patents

Abstract

本發明之管成形體(1)包含：管狀之基底部(2)，其具有於與荷重作用方向平行之方向上對向之一對第1側壁(21)及於與荷重作用方向垂直之方向上對向之一對第2側壁(22)；一對第1加強部(3)，其配置於一對第1側壁(21)之各者之外側；一對第2加強部(4)，其配置於一對第2側壁(22)之各者之外側；及制振彈性層(5)，其埋設於基底部(2)及各加強部(3)、(4)之至少一者中。基底部(2)及各加強部(3)、(4)包含纖維強化樹脂。制振彈性層(5)包含具有低於纖維強化樹脂之基質樹脂的拉伸彈性模數之樹脂。於自管成形體(1)之長度方向觀察之情形時，各加強部(3)、(4)呈隨著自邊緣部朝向中心部而厚度增加之凸形形狀。

Description

管成形體

本發明係關於一種例如於搬送物品時或保管物品時等支持物品的管成形體。

作為支持物品之管成形體，於日本專利特開2013-10346號公報中記載有一種於軸向上具備截面大致正方形狀之中空部之支持桿。該支持桿係成形為圓筒狀，為纖維強化樹脂製。該支持桿係用以於液晶顯示器(LCD，liquid crystal display)之製造步驟等中在將玻璃基板保管於基板收納箱內時支持該玻璃基板。

且說，於上述液晶顯示器之製造步驟等中，自穩定地支持玻璃基板等物品之觀點而言，強烈期望管成形體之剛性之確保及振動衰減特性之提高。

因此，本發明之目的在於提供一種可謀求剛性之確保及振動衰減特性之提高的管成形體。

本發明之管成形體係一種支持物品之管成形體，其包含：管狀之基底部，其包含第1纖維強化樹脂，且具有於與荷重作用方向平行之方向上對向之一對第1側壁及於與荷重作用方向垂直之方向上對向之一對第2側壁；一對第1加強部，其包含第2纖維強化樹脂，且配置於一對第1側壁之各者之外側；一對第2加強部，其包含第3纖維強化樹脂，且配置於一對第2側壁之各者之外側；及制振彈性層，其包含具 有低於第1纖維強化樹脂、第2纖維強化樹脂及第3纖維強化樹脂之基質樹脂的拉伸彈性模數之樹脂，且埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部之至少一者中；並且於自管成形體之長度方向觀察之情形時，一對第1加強部及一對第2加強部之各者呈隨著自邊緣部朝向中心部而厚度增加之凸形形狀。

於該管成形體中，藉由埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部之至少一者中之制振彈性層，而謀求振動衰減時間之縮短化等振動衰減特性之提高。進而，藉由包含基底部、一對第1加強部及一對第2加強部之形狀，而防止由應用制振彈性層引起之剛性之降低。因此，根據該管成形體，可謀求剛性之確保及振動衰減特性之提高。再者，所謂拉伸彈性模數，係指藉由將短條狀樣品作為試驗片並使用通常所使用之拉伸試驗機實施之拉伸試驗而獲得者。

於本發明之管成形體中，制振彈性層可僅埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部中之一對第1加強部之各者中。根據該構成，可顯著地縮短於與荷重作用方向平行之方向上之振動衰減時間。

於本發明之管成形體中，成形制振彈性層可僅埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部中之基底部中。或者，制振彈性層可僅埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部中之一對第1加強部之各者及基底部中。於該等情形時，制振彈性層可以於基底部之周向上連續之方式埋設於基底部中。根據該等構成，可充分地縮短於與荷重作用方向平行之方向上之振動衰減時間。

於本發明之管成形體中，制振彈性層可於包含被懸臂支持之基底部之固定端之部分埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部之至少一者中。根據該構成，可抑制制振彈性層之材料之量，並且例如與將制振彈性層設置於包含被懸臂支持之基底部之自由端之部分之情形相比，可謀求振動衰減特性之提高。

於本發明之管成形體中，第1纖維強化樹脂之纖維可為PAN(polyacrylonitrile，聚丙烯腈)系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維。又，第2纖維強化樹脂之纖維可為PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維。又，第3纖維強化樹脂之纖維可為PAN系碳纖維或玻璃纖維。根據該等構成，可以更佳地謀求剛性之確保。

於本發明之管成形體中，制振彈性層之樹脂可為橡膠系樹脂。根據該構成，可更佳地謀求振動衰減特性之提高。

1‧‧‧管成形體

1a‧‧‧基端

1b‧‧‧前端

2‧‧‧基底部

3‧‧‧加強部

4‧‧‧加強部

5‧‧‧制振彈性層

10‧‧‧預成形體

20‧‧‧預浸體

21‧‧‧第1側壁

22‧‧‧第2側壁

23‧‧‧彎曲部

30‧‧‧預浸體

40‧‧‧預浸體

50‧‧‧支持構件

51‧‧‧本體部

52‧‧‧突出部

53‧‧‧台座

54‧‧‧線

55‧‧‧砝碼

100‧‧‧管成形體

M‧‧‧心軸

T‧‧‧捆包帶

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

圖1係本發明之一實施形態之管成形體之平面圖。

圖2係圖1之管成形體之側視圖。

圖3係沿著圖2之III-III線之管成形體之剖面圖。

圖4係用以說明圖1之管成形體之製造步驟之圖。

圖5係用以說明圖1之管成形體之製造步驟之圖。

圖6係用以說明圖1之管成形體之製造步驟之圖。

圖7係用以說明圖1之管成形體之製造步驟之圖。

圖8係實施例2之管成形體之剖面圖。

圖9係實施例3之管成形體之剖面圖。

圖10係比較例之管成形體之剖面圖。

圖11係表示實施例1之經過時間與撓曲之關係之曲線圖。

圖12係表示實施例2之經過時間與撓曲之關係之曲線圖。

圖13係表示實施例3之經過時間與撓曲之關係之曲線圖。

圖14係表示比較例之經過時間與撓曲之關係之曲線圖。

圖15係用以說明實施例1~實施例3及比較例之管成形體之試驗方法之圖。

以下，參照圖式對本發明之較佳實施形態進行詳細說明。再者， 各圖中，對相同或相當部分標附相同之符號，並省略重複之說明。

如圖1及圖2所示，管成形體1為長條狀之管體。管成形體1例如於液晶顯示器之製造步驟等中用於搬送玻璃基板之機械手或保管玻璃基板之基板收納箱等，支持玻璃基板等物品。於將與管成形體1之長度方向平行之方向設為Y軸方向之情形時，X軸方向上之管成形體1之寬度成為固定，Z軸方向上之管成形體1之寬度自基端1a至特定位置係固定，自該特定位置至前端1b係朝向前端1b逐漸減小。但是，Z軸方向上之管成形體1之寬度之一側(於圖2中為上側)成為平坦。

如圖3所示，管成形體1包含管狀之基底部2、一對第1加強部3、及一對第2加強部4。基底部2具有於Z軸方向上對向之一對第1側壁21及於X軸方向上對向之一對第2側壁22。基底部2中相鄰之第1側壁21與第2側壁22係由以向外側凸起之方式彎曲之彎曲部23所連接。第1加強部3係配置於各第1側壁21之外側之表面。第2加強部4係配置於各第2側壁22之外側之表面。再者，基底部2中相鄰之第1側壁21與第2側壁22亦可代替彎曲部23而由平坦狀之傾斜部所連接，或者亦可直接連接。

於管成形體1中，Z軸方向成為荷重作用方向。因此，一對第1側壁21於與荷重作用方向平行之方向上對向，一對第2側壁22於與荷重作用方向垂直之方向對向。再者，所謂荷重作用方向，係指在管成形體1支持玻璃基板等物品時與該物品之荷重主要作用於管成形體1之面垂直之方向。

於自管成形體1之長度方向觀察之情形時，各第1加強部3呈隨著自邊緣部朝向中心部而厚度增加之凸形形狀。同樣地，於自管成形體1之長度方向觀察之情形時，各第2加強部4呈隨著自邊緣部朝向中心部而厚度增加之凸形形狀。藉此，與Y軸垂直之管成形體1之截面形狀之外形呈圓形狀或橢圓形狀。

基底部2、第1加強部3及第2加強部4包含GFRP(glass fiber reinforced plastics，玻璃纖維增強塑膠)或CFRP(carbon fiber reinforced plastics，碳纖維增強塑膠)等纖維強化樹脂，藉由積層一層或複數層預浸體而構成。作為一例，構成基底部2之纖維強化樹脂(第1纖維強化樹脂)之纖維為PAN系碳纖維(拉伸彈性模數：較佳為160~650GPa，更佳為200~500GPa)、瀝青系碳纖維(拉伸彈性模數：較佳為400~900GPa，更佳為600~900GPa)或玻璃纖維(拉伸彈性模數：較佳為50~100GPa，更佳為60~80GPa)。構成第1加強部3之纖維強化樹脂(第2纖維強化樹脂)之纖維為PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維。構成第2加強部4之纖維強化樹脂(第3纖維強化樹脂)之纖維為PAN系碳纖維或玻璃纖維。作為預浸體，可使用單向預浸體、織物預浸體等。單向預浸體為纖維僅於一方向上配向而成之預浸體，用於欲獲得強度及剛性之部位。織物預浸體為經平紋編織、斜紋編織等而成之預浸體，用於防止於成形體之角部產生破裂，防止於真空墊孔等機械加工部位產生毛邊。

管成形體1進而包含複數個制振彈性層5。制振彈性層5係於一對第1加強部3之各者中各埋設有複數個。制振彈性層4僅埋設於基部2、一對第1加強部3及一對第2加強件4中之一對第1加強部3之各者中。管成形體1之基端1a當在機械手或基板收納箱等中管成形體1被懸臂支持時成為固定端，但此時，制振彈性層5於包含基底部2之固定端(即，對應於基端1a之端部)之部分(例如，自基端1a起至全長之40~75%之位置之部分)埋設於一對第1加強部3之各者中。

制振彈性層5包含具有低於構成基底部2、第1加強部3及第2加強部4之纖維強化樹脂之基質樹脂的拉伸彈性模數之樹脂。制振彈性層5之樹脂較理想為具有0.1~500MPa(較佳為0.1~100MPa，更佳為0.1~50MPa)之拉伸彈性模數者。作為一例，制振彈性層5之樹脂可列 舉：橡膠系樹脂(苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、氯丁二烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、腈橡膠(NBR(Nitrile Butadiene Rubber，丁腈橡膠))、乙烯丙烯橡膠(EPM、RPDM)、作為具有軟鏈之聚合物之橡膠等)以及彈性體(聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、低彈性環氧樹脂等)。

於如上述般構成之管成形體1中，藉由埋設於一對第1加強部3之各者中之制振彈性層5，而謀求振動衰減時間之縮短化等振動衰減特性之提高。特別是，可顯著縮短於與荷重作用方向(即，Z軸方向)平行之方向上之振動衰減時間。進而，藉由包含基底部2、一對第1加強部3及一對第2加強部4之形狀，而防止由應用制振彈性層5引起之剛性之降低。因此，根據管成形體1，可謀求剛性之確保及振動衰減特性之提高。

又，於管成形體1中，構成基底部2之纖維強化樹脂之纖維為PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維，構成第1加強部3之纖維強化樹脂之纖維為PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維，構成第2加強部4之纖維強化樹脂之纖維成為PAN系碳纖維或玻璃纖維。藉此，可更佳地謀求管成形體1之剛性之確保。

又，於管成形體1中，制振彈性層5之樹脂成為橡膠系樹脂。藉此，可更佳地謀求管成形體1之振動衰減特性之提高。

再者，若基底部2、第1加強部3及第2加強部4使用使纖維於相對於管成形體1之長度方向成+45°及-45°之方向上配向而成之預浸體，則可提高管成形體1之扭轉剛性，又，可防止製造時之管成形體1之扭轉不良。進而，藉由第2加強部4使用上述之預浸體，可提高第2加強部4之剪切剛性，從而使管成形體1不易撓曲。

又，若基底部2之最內層部、基底部2之最外層部及第1加強部3之外層部使用織物預浸體，或者管成形體1之最外層部使用織物預浸 體，則可防止於成形體1之角部產生破裂，防止於真空墊孔等機械加工部位產生毛邊。

其次，對管成形體1之製造方法進行說明。首先，如圖4及圖5所示，準備心軸M作為芯材，以構成基底部2之方式將切成特定形狀之一個或複數個預浸體20捲繞到心軸M上。心軸M具有對應於管成形體1之基底部2之中空部分的形狀。作為心軸M之材料，較佳為滿足於其後之加熱硬化步驟中不變質、及熱膨脹率大於預浸體20之基質樹脂(為了於加熱硬化步驟之後容易抽出)者。

繼而，如圖6所示，於捲繞到心軸M上之預浸體20之外側之表面，以構成第1加強部3及第2加強部4之方式積層分別切成特定形狀之複數個預浸體30及複數個預浸體40。於積層複數個預浸體30時，於特定位置介置制振彈性層5。藉此獲得預成形體10。繼而，如圖7所示，一面於預成形體10之長度方向上一點點地挪動且施加張力，一面將捆包帶(lapping tape)T以螺旋狀捲繞到預成形體10上。作為捆包帶T之材料，較佳為滿足捲繞時之拉伸強度及拉伸特性優異、具有追隨加熱硬化步驟中之加熱溫度之熱收縮特性及熱應力特性、以及於成形後容易剝離者。

繼而，將捲繞有捆包帶T之預成形體10於加熱爐內進行加熱。加熱溫度及加熱時間可根據預浸體20、30、40所含有之熱硬化劑之種類及預成形體10之形狀等而適當決定。藉由在加熱爐內之加熱，於被心軸M與捆包帶T加壓之狀態下，使預浸體20、30、40之基質樹脂軟化、一體化，從而使預成形體10之外側之表面整形成橢圓柱狀。繼而，將預成形體10自加熱爐中取出並冷卻至室溫，使經一體化之基質樹脂硬化。最後，抽出心軸M，剝離捆包帶T，獲得成形體1。

以上，對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，本發明之管成形體並不限定於支持玻璃基板 者，可用作支持各種物品者。

又，於本發明之管成形體中，制振彈性層只要埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部之至少一者中即可。例如，制振彈性層可僅埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部中之基底部中。或者，制振彈性層亦可僅埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部中之一對第1加強部之各者及基底部中。並且，於該等情形時，制振彈性層亦可以於基底部之周向上連續之方式埋設於基底部中。根據該等構成，亦可充分地縮短於與荷重作用方向平行之方向上之振動衰減時間。

又，於本發明之管成形體中，制振彈性層亦可於包含被懸臂支持之基底部之固定端之部分埋設於基底部、一對第1加強部及一對第2加強部之至少一者中。根據該構成，可抑制制振彈性層之材料之量，並且例如與於將制振彈性層設置於包含被懸臂支持之基底部之自由端之部分之情況相比，可謀求制振衰減特性之提高。

又，埋設於一對第1加強部之各者中之制振彈性層可遍及管成形體之全長而設置一層或複數層，亦可遍及自基端至全長之中途之部分設置一層或複數層。又，在埋設於一對第1加強部之各者中之制振彈性層設置複數層之情形時，可將其中一部分之制振彈性層遍及管成形體之全長而設置，將剩餘之制振彈性層遍及自基端至全長之中途之部分而設置等，各制振彈性層之前端側之位置亦可不對齊。

【實施例1】

於本實施例中，拉伸彈性模數係藉由以下之方法測定。由荷重及位移增加量測定拉伸彈性模數。

(1)試驗機：A&D股份有限公司製造之「Tensilon萬能試驗機(型號UCT-1T)」(最大容量1噸)

(2)拉伸速度：5mm/min

(3)試驗環境：溫度23℃，濕度50%

(4)試驗片尺寸：寬度50mm，長度300mm

如圖3所示，作為實施例1，準備具有與制振彈性層5僅埋設於一對第1加強部3之各者中之管成形體1相同之構成之管成形體。實施例1之管成形體之具體之規格如表1所示。又，實施例1之管成形體之尺寸如下所述。再者，表1中之層編號為自內側之層起依序附加之編號(於下述之表2~4中亦相同)。

(1)長度：2967mm(圖1中自1a至1b之距離)

(2)於與荷重作用方向平行之方向上之基端之寬度：40mm(圖2之1a之長度)

(3)於與荷重作用方向垂直之方向上之基端之寬度：66mm(圖1之1a之長度)

(4)於與荷重作用方向平行之方向上之前端之寬度：26mm(圖2之1b之長度)

(5)於與荷重作用方向垂直之方向上之前端之寬度：66mm(圖1之1b之長度)。

如圖8所示，作為實施例2，準備具有與制振彈性層5僅埋設於基底部2中之管成形體1相同之構成之管成形體。實施例2之管成形體之具體之規格如表2所示。又，實施例2之管成形體之尺寸與實施例1之管成形體之尺寸大致相同。再者，於圖8所示之管成形體1中，制振彈性層5以於基底部2之周向上連續之方式埋設於基底部2中。

如圖9所示，作為實施例3，準備具有與制振彈性層5僅埋設於一對第1加強部3之各者及基底部2中之管成形體1相同之構成之管成形體。實施例3之管成形體之具體之規格如表3所示。又，實施例3之管成形體之尺寸與實施例1之管成形體之尺寸大致相同。再者，於圖9所示之管成形體1中，制振彈性層5以於基底部2之周向上連續之方式埋設於基底部2中。

如圖10所示，作為比較例，準備具有與不設置制振彈性層5之管成形體100相同之構成之管成形體。比較例之管成形體之具體之規格如表4所示。又，比較例之管成形體之尺寸與實施例1之管成形體之尺寸大致相同

表1~表4中之預浸體及制振彈性層之性狀如下所述。

(1)PAN系平紋織物之碳纖維(以聚丙烯腈作為原料之碳纖維)之拉伸彈性模數：230GPa

(2)PAN系平紋織物之基質樹脂：130℃硬化環氧樹脂

(3)PAN系230GPa之碳纖維(以聚丙烯腈作為原料之碳纖維)之拉伸彈性模數：230GPa

(4)PAN系230GPa之基質樹脂：130℃硬化環氧樹脂

(5)瀝青系800Gpa之碳纖維(以煤焦油瀝青等作為原料之碳纖維)之拉伸彈性模數：800GPa

(6)瀝青系800GPa之基質樹脂：130℃硬化環氧樹脂

(7)制振彈性層：厚度0.15mm，拉伸彈性模數85MPa之苯乙烯-丁二烯橡膠製片材

針對如上述般構成之實施例1~3及比較例之管成形體，以如下方式計測衰減自由振動波形。首先，如圖15所示，準備具有長方體狀之本體部51與自本體部51突出之突出部52且藉由鋁等金屬形成為一體的支持構件50。繼而，將突出部52自實施例1之管成形體1之基端1a之開口插入，並以接著劑固定。並且，將支持構件50之本體部51之平坦面固定於台座53之上表面。如此，於以基端1a作為固定端、以前端1b作為自由端之狀態下，水平地懸臂支持實施例1之管成形體1。並且，藉由利用線54將砝碼55垂吊於前端1b而對前端1b賦予初始荷重2kg，計測藉由切斷線54而將該初始荷重解除之後的衰減自由振動波形。對於實施例2、3及比較例之管成形體亦相同。

實施例1之管成形體之結果如圖11所示，實施例2之管成形體之結果如圖12所示，實施例3之管成形體之結果如圖13所示，比較例之管成形體之結果如圖14所示。根據該等結果可知，相對於比較例，實施例1之管成形體可獲得最良好之結果，其次，以實施例2之管成形體、 實施例3之管成形體之順序獲得良好之結果。特別是，可知，若如實施例1之管成形體般將制振彈性層5僅埋設於一對第1加強部3之各者中時，振動衰減時間之縮短化變得顯著。

根據本發明，可提供一種可謀求剛性之確保及振動衰減特性之提高的管成形體。

1‧‧‧管成形體

2‧‧‧基底部

3‧‧‧加強部

4‧‧‧加強部

5‧‧‧制振彈性層

21‧‧‧第1側壁

22‧‧‧第2側壁

23‧‧‧彎曲部

X‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

Claims (10)

1. 一種管成形體，其係支持物品者，且包含：管狀之基底部，其包含第1纖維強化樹脂，且具有於與荷重作用方向平行之方向上對向之一對第1側壁及於與上述荷重作用方向垂直之方向上對向之一對第2側壁；一對第1加強部，其包含第2纖維強化樹脂，且配置於一對上述第1側壁之各者之外側；一對第2加強部，其包含第3纖維強化樹脂，且配置於一對上述第2側壁之各者之外側；及制振彈性層，其包含具有低於上述第1纖維強化樹脂、上述第2纖維強化樹脂及上述第3纖維強化樹脂之基質樹脂的拉伸彈性模數之樹脂，且埋設於上述基底部、一對上述第1加強部及一對上述第2加強部之至少一者中；並且於自管成形體之長度方向觀察之情形時，一對上述第1加強部及一對上述第2加強部之各者呈隨著自邊緣部朝向中心部而厚度增加之凸形形狀。
2. 如請求項1之管成形體，其中上述制振彈性層僅埋設於上述基底部、一對上述第1加強部及一對上述第2加強部中之一對上述第1加強部之各者中。
3. 如請求項1之管成形體，其中上述制振彈性層僅埋設於上述基底部、一對上述第1加強部及一對上述第2加強部中之上述基底部中。
4. 如請求項1之管成形體，其中上述制振彈性層僅埋設於上述基底部、一對上述第1加強部及一對上述第2加強部中之一對上述第1加強部之各者及上述基底部中。
5. 如請求項3或4之管成形體，其中上述制振彈性層以於上述基底部之周向上連續之方式埋設於上述基底部中。
6. 如請求項1至5中任一項之管成形體，其中上述制振彈性層於包含被懸臂支持之上述基底部之固定端之部分埋設於上述基底部、一對上述第1加強部及一對上述第2加強部之至少一者中。
7. 如請求項1至6中任一項之管成形體，其中上述第1纖維強化樹脂之纖維為PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維。
8. 如請求項1至7中任一項之管成形體，其中上述第2纖維強化樹脂之纖維為PAN系碳纖維、瀝青系碳纖維或玻璃纖維。
9. 如請求項1至8中任一項之管成形體，其中上述第3纖維強化樹脂之纖維為PAN系碳纖維或玻璃纖維。
10. 如請求項1至9中任一項之管成形體，其中上述制振彈性層之上述樹脂為橡膠系樹脂。