TWI507329B - FRP cylinder manufacturing method and FRP cylinder - Google Patents

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TWI507329B
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Fujikura Rubber Ltd
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Description

FRP圓筒之製造方法及FRP圓筒
本發明有關FRP圓筒之製造方法及FRP圓筒。
近年來，在各種產業領域使用FRP(Fiber Reinforced Plastics：纖維強化塑膠)圓筒。在FRP圓筒之製造方法中已知一種纖維纏繞法(filament winding method)(專利文件一)及預浸材法(prepreg method)(專利文件二)，前者是使碳纖維浸透到樹脂中同時不斷地捲繞在心軸(mandrel)上，後者是使碳纖維浸透到熱硬化性樹脂片中製成複數個預浸材，並使該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而做成複數個FRP層。
[專利文件一]特開2006-62355號公報
[專利文件二]特開2001-96635號公報
然而，基於纖維纏繞法之FRP圓筒需要規定量以上之樹脂，且碳纖維之體積含有率有上限，所以問題之一是無法充分滿足輕量化及高強度化之需求。
另一方面，基於預浸材法之FRP圓筒一般來說特徵之一是就算只有必要最小限度之樹脂量，仍能提高碳纖維之體積含有率，所以有利於同時達成輕量化及高強度化。然而，基於預浸材法之FRP圓筒在用來作為汽車(機車)之螺旋槳軸或驅動軸(drive shaft)之情況下，嚴格要求強度(扭轉剛性、擠壓剛性、疲勞強度等)，以抵抗與FRP圓筒斜交之方向上所施加之力量(扭轉)以及與FRP圓筒直交之方向上所施加之力量(屈曲(buckling))這兩個力量，所以仍有改善空間。
本發明係根據上述問題而發明，其目的在於提供一種能實現高強度且輕量化的FRP圓筒之製造方法及FRP圓筒。
本案之發明人對於習知FRP圓筒進行解析後發現，習知FRP圓筒是纖維方向不同之預浸材捲繞複數次，而一般來說，相鄰之預浸材中鄰接內外之纖維(層)是孤立的，所以，當FRP圓筒受到力量時，在內外相鄰之纖維間欲抑制其變形之力量難以作用。此外，雖然已經將同一個預浸材連續捲繞複數次，但是當該捲繞複數次之預浸材受熱硬化後，鄰接內外之纖維方向是相同的，因此，同樣地難以產生抑制變形的效果。由於預浸材無法發揮足夠的強度，所以創作了本發明。
亦即，本發明提供一種FRP圓筒，係將纖維方向不同之預浸材捲繞複數次而構成，其中一定含有具有與長度方向斜交之強化纖維(斜交纖維)的扭轉剛性保持預浸材、以及具有與長度方向直交之強化纖維(直交纖維)的屈曲(擠壓)防止預浸材，所以，如果將這些斜交纖維及直交纖維以彼此相鄰之形式連續捲繞複數次，即可使一方向之纖維(層)與另一方向之纖維(層)鄰接內外遍及二周以上，結果，內外之纖維層互相抑制變形，因而能提高強度。亦即，如果以直交纖維(斜交纖維)包進筒狀斜交纖維(直交纖維)之間之狀態配置二周以上(同時多層捲繞層、層層纏繞層、成套纏繞層)，則當FRP圓筒受到外力時，相鄰之纖維會互相一起作用來抵抗變形，因而能提高強度。
本發明提供一種FRP圓筒之製造方法，該FRP圓筒包括複數個FRP層，該複數個FRP層係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，將該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該製造方法之特徵為具有同時多層捲繞程序：在上述複數個預浸材捲繞成筒狀時，將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材以重疊狀態連續捲繞複數次。因此，能獲得一種FRP圓筒，其扭轉方向及屈曲方向上之強度高，適合用於車輛之螺旋槳軸、驅動軸。
上述同時多層捲繞程序中，於上述扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材進一步以重疊狀態連續捲繞彎曲剛性保持預浸材複數次，該彎曲剛性保持預浸材具有與圓筒軸線方向成平行的纖維層。因此，能獲得一種FRP圓筒，其同時具有扭轉方向及屈曲方向上之強度以及彎曲方向上之強度，適合用於車輛之平衡桿(stabilizer bar)、防傾桿(anti-roll bar)。
上述同時多層捲繞程序較佳為至少進行二次。在此情況，上述同時多層捲繞程序較佳為從互相面對之捲繞方向(相反方向)交互進行。
上述同時多層捲繞程序是以在重疊狀態且鄰接之預浸材(扭轉剛性保持預浸材與屈曲防止預浸材、扭轉剛性保持預浸材與彎曲剛性保持預浸材、或屈曲防止預浸材與彎曲剛性保持預浸材)之間夾著離型片(例如：PTFE薄膜或PFA薄膜等)之狀態來進行，上述同時多層捲繞程序之實施中具有將所夾的離型片去除的離型片去除程序。
上述同時多層捲繞程序中捲繞之各預浸材(扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材，還有彎曲剛性保持預浸材)較佳為在圓筒軸線方向之長度相等，該各預浸材重疊著遍及圓筒軸線方向之全長。習知構造之FRP圓筒中，抑制圓筒截面屈曲之屈曲防止預浸材一般是少量放進圓筒軸線方向之一部分，因此，可能產生瑕疵，例如：難以容納屈曲防止預浸材、製品彎曲。本發明中，重新認識這樣的習知技術常識，將屈曲防止預浸材及扭轉剛性保持預浸材(彎曲剛性保持預浸材)變得在圓筒軸線方向等長並連續捲繞複數次，藉此消除瑕疵，該瑕疵例如：難以容納屈曲防止預浸材、製品彎曲。
本發明提供一種FRP圓筒，包括複數個FRP層，該複數個FRP層係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，使該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該FRP圓筒之特徵為：上述複數個FRP層中含有將成套預浸材連續捲繞複數次並熱硬化而成的同時多層捲繞層，該成套預浸材是將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材加以重疊而成。
上述扭轉剛性保持預浸材例如由一對斜向預浸材構成，該斜向預浸材之長纖維方向以±α°(0＜α＜90)與圓筒軸線方向斜交，上述屈曲防止預浸材實際上由箍環預浸材構成，該箍環預浸材之長纖維方向與圓筒軸線方向直交。在此情況，上述一對斜向預浸材較佳為其長纖維方向以±30°、±45°或±60°與圓筒軸線方向斜交。
上述成套預浸材可以係於上述扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材進一步重疊彎曲剛性保持預浸材而成，該彎曲剛性保持預浸材具有與圓筒軸線方向成平行的纖維層。在此情況，上述彎曲剛性保持預浸材實際上由0°預浸材構成，該0°預浸材之長纖維方向與圓筒軸線方向成平行。
或是上述扭轉剛性保持預浸材也可以是平織物預浸材、三軸織物預浸材或四軸織物預浸材，該平織物預浸材係使平織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層，該三軸織物預浸材係使三軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層，該四軸織物預浸材係使四軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層。此外，上述屈曲防止預浸材也可以為平織物預浸材或四軸織物預浸材，該平織物預浸材係使平織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向直交之纖維層，該四軸織物預浸材係使四軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向直交之纖維層。
上述成套預浸材較佳為連續捲繞成筒狀三次以上。
上述複數個FRP層中較佳為含有至少二層上述同時多層捲繞層。在此情況，構成同時多層捲繞層之至少二個成套預浸材較佳為從彼此面對之捲繞方向交互捲繞。
於上述複數個FRP層之最外層較佳為設置由箍環預浸材構成之裂開防止層，該箍環預浸材之長纖維方向與圓筒軸線方向直交。
構成上述成套預浸材之各預浸材(扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材，還有彎曲剛性保持預浸材)較佳為在圓筒軸線方向之長度相等，該各預浸材重疊著遍及圓筒軸線方向之全長。
依據本發明，具有同時多層捲繞程序，該同時多層捲繞程序中，在將複數個預浸材捲繞成筒狀時，將扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材以重疊狀態連續捲繞複數次，該扭轉剛性保持預浸材具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層，該屈曲防止預浸材具有與圓筒軸線方向直交之纖維層。因此，能獲得扭轉方向及屈曲方向上之強度都高的FRP圓筒。此外，能減少構成成套預浸材之扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材所含之樹脂量，增加強化纖維量，所以能將FRP圓筒輕量化及高強度化。
[實施形態一]
第一圖繪示本發明實施形態一之FRP圓筒100(第四圖)所含之同時多層捲繞層10。FRP圓筒100包括複數個FRP層，該複數個FRP層係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，使該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成。第一圖中，為了讓讀者容易理解本發明，僅繪示這複數個FRP層中所含之同時多層捲繞層10。
同時多層捲繞層10具有扭轉剛性保持層20及屈曲防止層30，前者具有一強度以抵抗與FRP圓筒100軸線方向(以下稱為「圓筒軸線方向」)斜交之方向上所施加之力量(扭轉)，後者具有一強度以抵抗與圓筒軸線方向直交之方向上所施加的力量(屈曲)。扭轉剛性保持層20由一對斜向層20A,20B所構成。
具體來說，同時多層捲繞層10如第二圖所示係將成套預浸材1連續捲繞複數次並熱硬化而成，該成套預浸材1是從下層(內側)依序將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材2、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材3加以重疊而成。為了顯示構成成套預浸材1之各預浸材2,3之纖維方向，第二圖繪示這些預浸材2,3重疊前之狀態。此外，各預浸材之上下(內外)關係可以有自由度，從下層(內側)依序將屈曲防止預浸材3及扭轉剛性保持預浸材2重疊做成成套預浸材1。
扭轉剛性保持預浸材2當受熱硬化時會變成扭轉剛性保持層20，本實施形態中，是一對斜向預浸材2A,2B，其長纖維方向以±α°(0＜α＜90)與圓筒軸線方向斜交。該斜交角度α例如為±30°、±45°或±60°。屈曲防止預浸材3當受熱硬化時會變成屈曲防止層30，本實施形態中是箍環預浸材，其長纖維方向與圓筒軸線方向直交。
成套預浸材1(扭轉剛性保持預浸材2及屈曲防止預浸材3)之寬度W設定為這些預浸材捲繞成筒狀時之周長之約三倍多，能將成套預浸材1連續捲繞成筒狀三次。成套預浸材1由一對斜向預浸材2A,2B及箍環預浸材3三片預浸材所構成，所以，將成套預浸材1連續捲繞三次，結果總共九層(ply)。成套預浸材1(扭轉剛性保持預浸材2及屈曲防止預浸材3)在圓筒軸線方向之長度L相等(等長)，成套預浸材1重疊著遍及圓筒軸線方向之全長。此外，長度L對應於FRP圓筒100之長度，是依據FRP圓筒100之用途來設計。
依據FRP圓筒100之用途在成套預浸材1之內外捲繞各種預浸材，當這些各種預浸材被加熱而硬化時會成為同時多層捲繞層10以外之FRP層。例如：於複數個FRP層之最外層較佳為設置使裂開防止預浸材7(箍環預浸材)受熱硬化而成的裂開防止層，該裂開防止預浸材7之長纖維方向與圓筒軸線方向直交(第三圖)。該裂開防止層防止FRP圓筒100由於屈曲而壓縮裂開，提高屈曲方向上之強度。裂開防止預浸材7之幅W′是依據捲繞數(層數)而設計的。此外，也可以在複數個FRP層之任一層設置彎曲應力保持層(軸方向壓縮防止層)，該彎曲應力保持層係使長纖維方向與圓筒軸線方向平行的0°預浸材受熱硬化而成。
有關包括上述之扭轉剛性保持預浸材2、屈曲防止預浸材3及裂開防止預浸材7(0°預浸材)的各種預浸材內所含的強化纖維，除碳纖維之外，還可以使用氧化鋁纖維、醯胺纖維、霸王纖維(Tyranno Fiber)、非晶質纖維(amorphous fiber)或玻璃纖維等。亦即，絲線之種類基本上不受限定。
扭轉剛性保持預浸材2(一對斜向預浸材2A,2B)、屈曲防止(箍環)預浸材3及裂開防止(箍環)預浸材7等單方向強化纖維預浸材(長纖維方向整齊朝單方向的預浸材)之情況，絲線之粗細較佳為24K(1K是細絲(filament)1000條)以下。若超過24K，可能無法確保均勻的纖維物性，也可能在製造時難以纏繞在心軸上。
供這樣的強化纖維浸透的樹脂基本上可以使用任何物質。例如可以使用環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚樹脂、乙烯酯樹脂、聚二醚酮樹脂、聚醯亞胺樹脂等。
預浸材之重量較佳為300g/m2 以下，250g/m2 以下則更佳。若超過300g/m2 ，則變得太厚，製造時難以捲繞於心軸。預浸材之樹脂量較佳為20到45重量%，25到40重量%更佳。若未滿20重量%，則樹脂量太少，可能無法製造具有足夠強度的軸，若超過45重量%，在圓筒同重量之情況下，扭轉剛性可能會降低。
如以上般結構之FRP圓筒100，在構成圓筒主體之複數個FRP層中含有將成套預浸材1連續捲繞複數次並熱硬化而成的同時多層捲繞層10，其中該成套預浸材1是將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材2、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材3加以重疊而成。因此，能提高扭轉方向及屈曲方向上之強度。這樣的FRP圓筒100較佳為用於車輛之螺旋槳軸、驅動軸。
此外，將一對斜向預浸材2A,2B及箍環預浸材3這三片預浸材加以重疊，將這些預浸材巨觀上看作一片預浸材(成套預浸材1)進行捲繞，所以相較於將同量材料個別捲繞之情況，更能藉由屈曲防止之效果之顯現來同時達成FRP圓筒100之輕量化及高強度化。
其次，就上述結構之FRP圓筒100之製造方法加以說明。在此說明之製造方法是一個例子，在本發明之技術思想之範圍內可以做各種變更。
於由金屬材料構成之棒狀(圓柱狀)心軸(以下簡稱「心軸」)M之外周將包含成套預浸材1之複數個預浸材捲繞成筒狀，該複數個預浸材是使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而成。亦即，於心軸M之外周依序不斷地層疊捲繞構成FRP圓筒100最內FRP層之預浸材開始到構成最外FRP層之預浸材。該層疊捲繞較佳為以規定之預熱狀態來進行，藉此能使各預浸材密接並捲繞。
當全部的預浸材之層疊捲繞結束後，就對於收縮帶等施加張力並捲繞以外加壓力，藉由加熱裝置(例如烘箱)來加熱使預浸材硬化。該加熱硬化程序較佳為在真空氣氛中實施(例如耐熱耐壓密閉容器(autoclave))。因此，捲繞在心軸M之複數個預浸材受熱硬化而成為一整個FRP圓筒。亦即，成套預浸材1受熱硬化而成為同時多層捲繞層10。
接著，拔掉心軸M，藉此完成FRP圓筒100，該FRP圓筒100具有與心軸M外徑對應之內徑φ、該內徑φ加上複數個FRP層之厚度得到的外徑Φ以及與預浸材之長度對應之長度L(第四圖)。
本實施形態之製造方法中，在將複數個預浸材捲繞成筒狀的程序中具有將成套預浸材1連續捲繞複數次的同時多層捲繞程序，該成套預浸材1是將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材2(一對斜向預浸材2A,2B)、以及與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材(箍環預浸材)3加以重疊而成。亦即，該同時多層捲繞程序是將扭轉剛性保持預浸材2及屈曲防止預浸材3之複數個(三片)預浸材看作像是一片預浸材(成套預浸材1)連續捲繞複數次。
同時多層捲繞程序較佳為以在重疊狀態且鄰接之預浸材之間夾著離型片之狀態來進行(離型片捲繞)。第五圖繪示其實施形態，是以如下狀態來進行：在扭轉剛性保持預浸材2(扭轉剛性保持層20)與屈曲防止預浸材3(屈曲防止層30)之間夾著離型片P1，在一對斜向預浸材2A,2B(斜向層20A,20B)之間夾著離型片P2。離型片P1,P2可以使用例如PTFE薄膜或PFA薄膜等氟樹脂(塗層(coating))片。
若利用上述離型片捲繞，即可均勻地捲繞成套預浸材1，此外，FRP圓筒100之成形性明顯變佳，因而能做出內部構造及外觀都良好的FRP圓筒100。因此，不必為了使FRP圓筒100表面之外觀良好，而藉由後段加工切削得光滑或上漆。離型片P1,P2在同時多層捲繞程序之實施中連續地被去除(離型片去除程序)。為了使離型片去除程序容易進行，將離型片P1,P2之寬度設定成比成套預浸材1之寬度W更大且長。此外，在捲繞開始位置，離型片P1,P2比成套預浸材1(同時多層捲繞層10)更往捲繞方向進入一點點。
[實施形態二]
第六圖繪示本發明實施形態二之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層10。本實施形態中，是使成套預浸材1之扭轉剛性保持預浸材2與屈曲防止預浸材3之捲繞開始位置互異，所以使同時多層捲繞層10之扭轉剛性保持層20及屈曲防止層30成為偏位(offset)(偏位捲繞)。具體來說，先將扭轉剛性保持預浸材2(一對斜向預浸材2A,2B)捲繞成為筒狀一次，將如此捲繞完成的時候的位置稱為捲繞開始位置，再從該捲繞開始位置起將扭轉剛性保持預浸材2與屈曲防止預浸材3重疊著連續捲繞二次。藉由該偏位捲繞，即可提高位於外周側之層之屈曲防止效果，在該層會受到高的剪斷應力，因而能做出更高強度的圓筒。
使扭轉剛性保持預浸材2與屈曲防止預浸材3之捲繞開始位置有多大的不同(偏位量)，可以根據FRP圓筒之用途做適當變更。此外，本實施形態之FRP圓筒也可利用和實施形態一之FRP圓筒同樣的方法來製造。
第六圖中，使扭轉剛性保持預浸材2與屈曲防止預浸材3偏位，也可以使一對斜向預浸材2A,2B偏位。例如可以使一對斜向預浸材2A,2B及屈曲防止預浸材3這三片預浸材之捲繞開始位置彼此不同。此外，這三片預浸材之重疊順序不限於第六圖，例如也可以從內層側起依序重疊屈曲防止預浸材、一對斜向預浸材。
[實施形態三]
第七圖繪示本發明實施形態三之FRP圓筒所包含之同時多層捲繞層。本實施形態之FRP圓筒具有由二個成套預浸材1,4所構成之二個同時多層捲繞層10,40。成套預浸材4具有與實施形態一之成套預浸材1同樣的結構，是將由一對斜向預浸材5A,5B所構成之扭轉剛性保持預浸材5、與屈曲防止(箍環)預浸材6重疊而成(第八圖)。將成套預浸材10,40分別連續捲繞三次而成為共十八層。
使FRP層中包含二個同時多層捲繞層10,40，藉此能進一步提高FRP圓筒之強度。使FRP層中包含多少個同時多層捲繞層，可以根據FRP圓筒之用途來適當變更，例如也可以使FRP層中包含三個以上之同時多層捲繞層。在此情況，使用與同時多層捲繞層之個數相對應之成套預浸材。
本實施形態之FRP圓筒也可以利用和實施形態一之FRP圓筒同樣的方法來製造，但是和成套預浸材1,4分別相對應之同時多層捲繞程序較佳為從互相面對之捲繞方向(相反方向)交互進行。第七圖之例子中，朝向心軸M順時鐘方向旋轉的方向捲繞成套預浸材1後(從左到右)，朝向心軸M逆時鐘方向旋轉的方向捲繞成套預浸材4(從右到左)。因此，FRP圓筒之FRP層在圓周方向之均質性增加，強度提高並且外觀上看起來漂亮。
[實施形態四]
第九圖繪示本發明實施形態四之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層70。在和實施形態一相同的構成要素附上同一符號，省略其說明。
本實施形態之同時多層捲繞層70除了具有扭轉剛性保持層20及屈曲防止層30之外，還具有彎曲剛性保持層80，該彎曲剛性保持層80具有一強度足以抵抗與圓筒軸線方向平行的方向上所施加的力量(彎曲)。
亦即，同時多層捲繞層70如第十圖所示是將成套預浸材1’連續捲繞複數次並熱硬化而成，該成套預浸材1’係從下層(內側)起依序重疊具有與圓筒軸線方向成平行之纖維層的彎曲剛性保持預浸材9、具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材2、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材3而成。彎曲剛性保持預浸材9經加熱硬化即成為彎曲剛性保持層80，本實施形態中，是長纖維方向和圓筒軸線方向成平行的0°預浸材。第十圖繪示構成成套預浸材1’之各預浸材9,2,3之纖維方向，所以描繪著這些預浸材重疊前的狀態。
成套預浸材1’(彎曲剛性保持預浸材9、扭轉剛性保持預浸材2及屈曲防止預浸材3)之寬度W設定為這些預浸材捲繞成筒狀時之周長之約三倍多，能將成套預浸材1’連續捲繞成筒狀三次。成套預浸材1’由彎曲剛性保持預浸材9、一對斜向預浸材2A,2B及屈曲防止預浸材3這四片預浸材所構成，所以將成套預浸材1’連續捲繞三次，結果總共十二層。
將成套預浸材1’連續捲繞成筒狀的數目不限定於三次，可以適當變更。例如：如第十一圖所示，將成套預浸材1’連續捲繞成筒狀五次，可以做成總共二十層。
依據FRP層中包含以上般構成之同時多層捲繞層70的FRP圓筒，能同時具有扭轉方向及屈曲方向上之強度、以及彎曲方向上之強度。這樣的FRP圓筒100適合用於車輛之平衡桿、防傾桿。
本實施形態之同時多層捲繞層70也能藉由和實施形態一同樣的方法來製造。此外，也能設置二層以上之同時多層捲繞層70，在此情況，較佳為將成套預浸材1’從互相面對之捲繞方向交互捲繞。
[實施形態五]
第十二圖繪示本發明實施形態五之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層90。同時多層捲繞層90具有：第一斜向層20A，具有一強度足以抵抗與圓筒軸線方向斜交之方向上所施加的力量(扭轉)；彎曲剛性保持層80，具有一強度足以抵抗與圓筒軸線方向成平行之方向上所施加的力量(彎曲)；第二斜向層20B，具有一強度足以抵抗與圓筒軸線方向斜交之方向上所施加的力量(扭轉)；以及屈曲防止層30，具有一強度足以抵抗與圓筒軸線方向直交之方向上所施加的力量(屈曲)。
亦即，同時多層捲繞層90如第十三圖所示是將成套預浸材1”連續捲繞複數次並熱硬化而成，該成套預浸材1”係從下層(內側)起依序重疊長纖維方向以+45°與圓筒軸線方向斜交之斜向預浸材2A、具有與圓筒軸線方向成平行之纖維層的彎曲剛性保持預浸材9、長纖維方向以-45°與圓筒軸線方向斜交的斜向預浸材2B、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材3而成。第十三圖繪示構成成套預浸材1”之各預浸材2A,9,2B,3之纖維方向，所以描繪著將這些預浸材重疊前之狀態。
成套預浸材1”(斜向預浸材2A、彎曲剛性保持預浸材9、斜向預浸材2B、屈曲防止預浸材3)之寬度W設定為將這些預浸材捲繞成筒狀時之周長之約五倍多，將成套預浸材1”連續捲繞成筒狀五次，結果總共為二十層。
依據FRP層中包含以上般構成之同時多層捲繞層90的FRP圓筒，成套預浸材1”中以重疊狀態鄰接的預浸材(斜向預浸材2A及彎曲剛性保持預浸材9、彎曲剛性保持預浸材9及斜向預浸材2B、斜向預浸材2B及屈曲防止預浸材3)之角度差全部為45°，所以層間之應變之差變小，因而能使層間之剝離難以發生。
本實施形態之同時多層捲繞層90也能藉由和實施形態一同樣的方法來製造。此外，也能設置二層以上之同時多層捲繞層90，在此情況，較佳為將成套預浸材1”從互相面對之捲繞方向交互捲繞。
[實施形態六]
第十四圖繪示本發明實施形態六之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層。本實施形態之FRP圓筒具有由二個成套預浸材1X,1Y所構成之二個同時多層捲繞層95,96。
如第十五圖所示，同時多層捲繞層95是將成套預浸材1X連續捲繞複數次並熱硬化而成，該成套預浸材1X係從下層(內側)起依序重疊具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材3、長纖維方向以+45°與圓筒軸線方向斜交的斜向預浸材2A、具有與圓筒軸線方向成平行之纖維層的彎曲剛性保持預浸材9、以及長纖維方向以-45°與圓筒軸線方向斜交之斜向預浸材2B而成。另一方面，同時多層捲繞層96是將成套預浸材1Y連續捲繞複數次並熱硬化而成，該成套預浸材1Y係從下層(內側)起依序重疊斜向預浸材2B、彎曲剛性保持預浸材9、斜向預浸材2A及屈曲防止預浸材3。亦即，成套預浸材1X及1Y(同時多層捲繞層95及96)中，從下層(內側)朝上層(外側)的層疊構造以及從上層(外側)朝下層(內側)的層疊構造是相同的。
以上之各實施型態中，有關扭轉剛性保持預浸材2，可以使用第十六圖所示之平織物(二軸織物)預浸材2C來代替一對斜向預浸材2A,2B，該平織物預浸材2C是使平織物浸透到熱硬化性樹脂片而製成。平織物預浸材2C在本態樣中配置成一對纖維絲線2C-1,2C-2以相對於圓筒軸線方向成對稱的角度(例如±45°)斜交。
此外，扭轉剛性保持預浸材2可以使用第十七圖所示之三軸織物預浸材2D，該三軸織物預浸材2D是使三軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而製成。三軸織物預浸材2D在此態樣中是配置成緯絲線2D-1和圓筒軸線方向平行，一對經絲線2D-2,2D-3以相對於圓筒軸線方向成對稱的角度(例如±60°)斜交。另一方面，如第十八圖所示，三軸織物預浸材2D也可以配置成緯絲線2D-1和圓筒軸線方向直交，一對經絲線2D-2,2D-3以相對於圓筒軸線方向成對稱之角度(例如±30°)斜交。
此外，扭轉剛性保持預浸材2可以使用第十九圖所示之四軸織物預浸材2E，該四軸織物預浸材2E是使四軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而製成。四軸織物預浸材2E在此態樣中配置成橫軸絲線2E-1和圓筒軸線方向平行，縱軸絲線2E-2和圓筒軸線方向直交，一對斜交軸絲線2E-3,2E-4以相對於圓筒軸線方向成對稱之角度(例如±45°)斜交。
此外，有關屈曲防止預浸材3，可以使用第二十圖所示之平織物(二軸織物)預浸材8來代替箍環預浸材，該平織物預浸材8是使平織物浸透到熱硬化性樹脂片而製成。平織物預浸材8在此態樣中配置成一對纖維絲線8A,8B和圓筒軸線方向平行(直交)(0°,90°)。此外，屈曲防止預浸材3也可以使用第十九圖所示態樣之四軸織物預浸材2E。
在具有像上述之平織物預浸材2C、三軸織物預浸材2D、四軸織物預浸材2E及平織物預浸材8般的編織構造的強化纖維預浸材之情況，絲線之粗細較佳為6K以下。若超過6K，則預浸材太厚，而且可能無法確保均勻的纖維物性(特性)，此外，在製造時可能難以纏繞在心軸上。
[實施例一]
實施例一中，本發明人為了比較本發明之FRP圓筒與習知構造之FRP圓筒，試作了型式A～型式D四個FRP圓筒。第二十一圖繪示各型式FRP圓筒之層疊捲繞構造，粗框所包圍之區域標示一個FRP層。
型式A、B對應於具有實施形態三之結構的FRP圓筒，型式A是使用同時多層捲繞且夾著離型片的型式，型式B是使用同時多層捲繞並未夾著離型片的型式。型式A、B都是具有二層同時多層捲繞層，該同時多層捲繞層是從最內層往最外層將一對斜向預浸材(±45°)及箍環預浸材(90°)重疊而成的成套預浸材連續捲繞三次(九層)並予以熱硬化而成(共十八層)。第二十一圖中，以網點表示該二個同時多層捲繞層。製造出的FRP圓筒之內徑φ是33.5mm，外徑Φ是38.7mm，長度L是330.2mm，重量約為150g。
型式C、D對應於具有習知一般結構(不是同時多層捲繞)的FRP圓筒。型式C從最內層往最外層具有僅將一對斜向預浸材(±45°)捲繞二次(四層)而成的FRP層、以及僅將箍環預浸材(90°)捲繞成筒狀二次(二層)而成的FRP層，交互三次(共十八層)。型式D從最內層往最外層具有二層僅將一對斜向預浸材(±45°)捲繞成筒狀三次(六層)而成的FRP層，又具有二層僅將箍環預浸材(90°)捲繞成筒狀三次(三層)而成的FRP層(共十八層)。
本發明人對於所試作的型式A～D之FRP圓筒進行扭轉破壞試驗，證實了本發明之FRP圓筒之扭轉強度之優異性。對於各型式進行了二次扭轉強度試驗。
扭轉破壞試驗是如以下方式實施。將各試驗片裝填於油壓式扭轉試驗機，使一端完全拘束，以振幅±45°、速度0.02Hz之正弦波將角度位移提供給另一端。利用配置於完全拘束端之力矩檢測器測定了扭轉強度。扭轉角度是利用安裝於位移側之軸的編碼器來測定。
表一顯示所試作的型式A～D之FRP圓筒之扭轉破壞試驗之結果。和習知結構之型式C、D比較，本案結構之型式A、B以平均值來說高出了100Nm以上的扭轉強度，本案之同時多層捲繞之優異性已受到證實。比較型式A、B得知，型式A以平均值來說比型式B高出180Nm之扭轉強度，離型片捲繞之優異性已受到證實。
此外，比較型式A、B得知，型式A具有相當平滑的表面形狀，從外觀來看，成形性之差異顯著。此外，研磨兩者比較內部狀態發現，型式A具有均質的內部構造，離型片捲繞之優異性已受到證實。
[實施例二]
實施例二中，本發明人試作了型式E、型式F、及型式G這三個FRP圓筒。第二十二圖繪示各型式之FRP圓筒之層疊捲繞構造，被粗框包圍的區域標示一個FRP層。
型式E對應於具有實施形態四之結構(第十一圖)的FRP圓筒，具有將成套預浸材連續捲繞五次並熱硬化而成的同時多層捲繞層(總共二十層)，該成套預浸材係從最內層朝最外層重疊0°預浸材、一對斜向預浸材(±45°)及箍環預浸材(90°)而成。
型式F對應於具有實施形態五之結構(第十三圖)的FRP圓筒，具有將成套預浸材連續捲繞五次並熱硬化而成的同時多層捲繞層(總共二十層)，該成套預浸材係從最內層朝最外層重疊斜向預浸材(+45°)、0°預浸材、斜向預浸材(-45°)及箍環預浸材(90°)而成。
型式G對應於具有習知一般結構(並非同時多層捲繞)的FRP圓筒。型式G係從最內層朝最外層依序使0°預浸材為二層，使一對斜向預浸材(±45°)為二層(四層)，使箍環預浸材(90°)為二層，使0°預浸材為三層，使一對斜向預浸材(±45°)為三層(六層)，使箍環預浸材(90°)為三層而成(總共二十層)。
本發明人對於所試作的型式E、F、G之FRP圓筒進行扭轉破壞試驗，證實了本發明之FRP圓筒之扭轉強度及扭轉剛性之優異性。扭轉破壞試驗係以與上述實施例一同樣的方法實施了。
表二顯示所試作的型式E、F、G之FRP圓筒之扭轉破壞試驗之結果。本案結構之型式E相較於習知結構之型式G顯示高出90Nm的扭轉強度，也顯示高出20Nm2 的扭轉剛性。型式E、G依據古典層疊理論(CLT：Classical Lamination Theory)算出的計算強度是相同的，但是在型式E方面顯示較高的扭轉強度及扭轉剛性，證實了同時多層捲繞之優異性。此外，本案結構之型式F相較於習知結構之型式G，扭轉剛性低了10Nm2 ，而扭轉強度高了120Nm。
[實施例三]
實施例三中，本發明人試作了型式H及型式I之二個FRP圓筒。第二十三圖繪示各型式之FRP圓筒之層疊捲繞構造，被粗框包圍的區域標示一個FRP層。
型式H對應於具有實施形態四之結構(第九圖)的FRP圓筒，具有將成套預浸材連續捲繞三次並熱硬化而成的同時多層捲繞層(總共十二層)，該成套預浸材係從最內層朝最外層重疊0°預浸材、一對斜向預浸材(±45°)及箍環預浸材(90°)而成。
型式I對應於具有習知一般結構(並非同時多層捲繞)的FRP圓筒。型式I係從最內層朝最外層依序使0°預浸材為三層，使一對斜向預浸材(±45°)為三層(六層)，使箍環預浸材(90°)為三層而成(總共十二層)。
本發明人對於所試作的型式H、I之FRP圓筒進行彎曲破壞試驗，證實了本發明之FRP圓筒之彎曲強度及彎曲剛性之優異性。
彎曲破壞試驗中，使用配備有四具彎曲試驗治具的拉伸壓縮萬能試驗裝置實施如下。製作全長700mm之圓筒試驗片，以支撐點間距離600mm、負荷點間距離200mm、荷重負荷速度5mm/min的條件進行了試驗。為了防止截面變形，於支撐點正下方裝填有長度20mm之鐵芯。於試驗片安裝應變計，根據測定得到的應變以及安裝於十字頭(cross head)之測力器(load cell)之荷重來求得了彎曲強度及彎曲剛性。
表三顯示所試作的型式H、I之FRP圓筒之彎曲破壞試驗之結果。本案結構之型式H相較於習知結構之型式I，彎曲強度高了3.55kNm，彎曲剛性高了0.77kNm2 。如此，證實了成套預浸材包含彎曲剛性保持預浸材(同時多層捲繞層包含彎曲剛性保持層)使得彎曲強度及彎曲剛性也提高。
本發明之FRP圓筒可以廣泛利用於車輛之螺旋槳軸、驅動軸等各種產業領域。
1,1’,1”,1X,1Y,4．．．成套預浸材
2,5．．．扭轉剛性保持預浸材
2A,2B,5A,5B．．．一對斜向預浸材
2C．．．作為扭轉剛性保持預浸材之平織物預浸材
2D．．．作為扭轉剛性保持預浸材之三軸織物預浸材
2E．．．作為扭轉剛性保持預浸材或屈曲防止預浸材之四軸織物預浸材
3,6．．．屈曲防止預浸材
7．．．裂開防止預浸材
8．．．作為屈曲防止預浸材之平織物預浸材
9．．．作為扭轉剛性保持預浸材之0°預浸材
10,40,70,90,95,96．．．同時多層捲繞層
20,50．．．扭轉剛性保持層
20A,20B,50A,50B．．．一對斜向層
30,60．．．屈曲防止層
80．．．彎曲剛性保持層
100．．．FRP圓筒
M．．．棒狀(圓柱狀)心軸
P1,P2．．．離型片
第一圖繪示本發明實施形態一之FRP圓筒所包含之同時多層捲繞層。
第二圖繪示構成第一圖之同時多層捲繞層的成套預浸材之構造。
第三圖繪示裂開防止預浸材之構造。
第四圖繪示具有FRP層之FRP圓筒之結構，該FRP層是使捲繞成筒狀之預浸材熱硬化而成。
第五圖繪示FRP圓筒所含之同時多層捲繞層將會夾著離型片進行捲繞。
第六圖繪示本發明實施形態二之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層。
第七圖繪示本發明實施形態三之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層。
第八圖繪示構成第七圖之同時多層捲繞層的成套預浸材之構造。
第九圖繪示本發明實施形態四之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層。
第十圖繪示構成第九圖之同時多層捲繞層的成套預浸材之構造。
第十一圖繪示成套預浸材之捲繞數改變時的同時多層捲繞層。
第十二圖繪示本發明實施形態五之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層。
第十三圖繪示構成第十二圖之同時多層捲繞層的成套預浸材之構造。
第十四圖繪示本發明實施形態六之FRP圓筒所含之同時多層捲繞層。
第十五圖繪示構成第十四圖之同時多層捲繞層的成套預浸材之構造。
第十六圖繪示作為扭轉剛性保持預浸材之平織物預浸材之結構。
第十七圖係繪示作為扭轉剛性保持預浸材之三軸織物預浸材之結構的第一圖。
第十八圖係繪示作為扭轉剛性保持預浸材之三軸織物預浸材之結構的第二圖。
第十九圖繪示作為扭轉剛性保持預浸材或屈曲防止預浸材之四軸織物預浸材之結構。
第二十圖繪示作為屈曲防止層之平織物預浸材之結構。
第二十一圖係在本實施例所試作的各FRP圓筒之預浸材之層疊捲繞構造的說明用的第一圖。
第二十二圖係在本實施例所試作的各FRP圓筒之預浸材之層疊捲繞構造的說明用的第二圖。
第二十三圖係在本實施例所試作的各FRP圓筒之預浸材之層疊捲繞構造的說明用的第三圖。
10．．．同時多層捲繞層
20．．．扭轉剛性保持層
20A,20B．．．一對斜向層
30．．．屈曲防止層
M．．．棒狀(圓柱狀)心軸

Claims (19)

  1. 一種FRP圓筒之製造方法，該FRP圓筒包括複數個FRP層，該複數個FRP層係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，將該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該製造方法之特徵為具有同時多層捲繞程序：在上述複數個預浸材捲繞成筒狀時，將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材以重疊狀態連續捲繞複數次；其中，上述同時多層捲繞程序是以在重疊狀態且鄰接之預浸材之間夾著離型片之狀態來進行，上述同時多層捲繞程序之實施中具有將所夾的離型片去除的離型片去除程序。
  2. 如申請專利範圍第1項之FRP圓筒之製造方法，其中，上述同時多層捲繞程序中，於上述扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材進一步以重疊狀態連續捲繞彎曲剛性保持預浸材複數次，該彎曲剛性保持預浸材具有與圓筒軸線方向成平行的纖維層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之FRP圓筒之製造方法，其中，上述同時多層捲繞程序至少進行二次。
  4. 如申請專利範圍第3項之FRP圓筒之製造方法，其中，上述同時多層捲繞程序是從互相面對之捲繞方向交互進行。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之FRP圓筒之製造方法，其中，上述同時多層捲繞程序中捲繞之各預浸材在圓筒軸線方向之長度相等，該各預浸材重疊著遍及圓筒軸線方向之全長。
  6. 一種FRP圓筒，包括複數個FRP層，該複數個FRP層係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，使該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該FRP圓筒之特徵為：上述複數個FRP層中含有將成套預浸材連續捲繞複數次並熱硬化而成的同時多層捲繞層，該成套預浸材是將具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層的扭轉剛性保持預浸材、以及具有與圓筒軸線方向直交之纖維層的屈曲防止預浸材加以重疊而成；其中，於上述複數個FRP層之最外層設有由箍環預浸材構成之裂開防止層，該箍環預浸材之長纖維方向與圓筒軸線方向直交。
  7. 如申請專利範圍第6項之FRP圓筒，其中，上述扭轉剛性保持預浸材由一對斜向預浸材構成，該斜向預浸材之長纖維方向以±α°(0<α<90)與圓筒軸線方向斜交，上述屈曲防止預浸材由箍環預浸材構成，該箍環預浸材之長纖維方向與圓筒軸線方向直交。
  8. 如申請專利範圍第7項之FRP圓筒，其中，該一對斜向預浸材之長纖維方向以±30°、±45°或±60°與圓筒軸線方向斜交。
  9. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之FRP圓筒，其中，上述成套預浸材係於上述扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材進一步重疊彎曲剛性保持預浸材而成，該彎曲剛性保持預浸材具有與圓筒軸線方向成平行的纖維層。
  10. 如申請專利範圍第9項之FRP圓筒，其中，上述彎曲剛性保持預浸材由0°預浸材所構成，該0°預浸材之長纖維方向與圓筒軸線方向成平行。
  11. 如申請專利範圍第6項之FRP圓筒，其中，上述扭轉剛性保持預浸材由平織物預浸材、三軸織物預浸材或四軸織物預浸材所構成，該平織物預浸材係使平織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層，該三軸織物預浸材係使三軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層，該四軸織物預浸材係使四軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向斜交之纖維層。
  12. 如申請專利範圍第6項之FRP圓筒，其中，上述屈曲防止預浸材由平織物預浸材或四軸織物預浸材所構成，該平織物預浸材係使平織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向直交之纖維層，該四軸織物預浸材係使四軸織物浸透到熱硬化性樹脂片而成，具有與圓筒軸線方向直交之纖維層。
  13. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之FRP圓筒，其中，上述成套預浸材連續捲繞成筒狀三次以上。
  14. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之FRP圓筒，其中，上述複數個FRP層中含有至少二層上述同時多層捲繞層。
  15. 如申請專利範圍第14項之FRP圓筒，其中，構成上述同時多層捲繞層之至少二套成套預浸材從彼此面對之捲繞方向交互捲繞。
  16. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之FRP圓筒，其中，構成上述成套預浸材之各預浸材在圓筒軸線方向之長度相等，該各預浸材重疊著遍及圓筒軸線方向之全長。
  17. 一種FRP圓筒之製造方法，該FRP圓筒係使強化纖 維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，將該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該FRP圓筒之製造方法之特徵為：具有同時多層捲繞程序及熱硬化程序，該同時多層捲繞程序中，將由扭轉剛性保持預浸材與屈曲防止預浸材重疊而成之成套預浸材連續捲繞複數次，該扭轉剛性保持預浸材在熱硬化前呈長方形，而且該扭轉剛性保持預浸材所具有之纖維層在該長方形之長度方向與圓筒軸線方向一致之狀態下與該圓筒軸線方向斜交；該屈曲防止預浸材在熱硬化前呈長方形，而且該屈曲防止預浸材所具有之纖維層在該長方形之長度方向與該圓筒軸線方向一致之狀態下與該圓筒軸線方向直交；前述熱硬化程序中，使在前述同時多層捲繞程序中連續捲繞複數次而成之成套預浸材熱硬化做成同時多層捲繞層，而且形成包含該同時多層捲繞層且遍及長度方向呈固定直徑的FRP圓筒；其中前述同時多層捲繞程序至少進行二次，而且前述同時多層捲繞程序是從互相面對之捲繞方向交互進行。
  18. 一種FRP圓筒之製造方法，該FRP圓筒係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，將該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該FRP圓筒之製造方法之特徵為：具有同時多層捲繞程序及熱硬化程序，該同時多層捲繞程序中，將由扭轉剛性保持預浸材與屈曲防止預浸材重疊而成之成套預浸材連續捲繞複數次，該扭轉剛性保持預浸材在熱硬化前呈長方 形，而且該扭轉剛性保持預浸材所具有之纖維層在該長方形之長度方向與圓筒軸線方向一致之狀態下與該圓筒軸線方向斜交；該屈曲防止預浸材在熱硬化前呈長方形，而且該屈曲防止預浸材所具有之纖維層在該長方形之長度方向與該圓筒軸線方向一致之狀態下與該圓筒軸線方向直交；前述熱硬化程序中，使在前述同時多層捲繞程序中連續捲繞複數次而成之成套預浸材熱硬化做成同時多層捲繞層，且形成包含該同時多層捲繞層且遍及長度方向呈固定直徑的FRP圓筒；其中前述同時多層捲繞程序是以在重疊狀態且鄰接之預浸材之間夾著離型片之狀態來進行，而且前述同時多層捲繞程序之實施中具有將所夾的離型片去除的離型片去除程序。
  19. 一種FRP圓筒，係使強化纖維浸透到熱硬化性樹脂片中而做成複數個預浸材，使該複數個預浸材捲繞成筒狀並熱硬化而成，該FRP圓筒之特徵為：該FRP圓筒包含同時多層捲繞層，而且遍及長度方向呈固定直徑，該同時多層捲繞層係將由扭轉剛性保持預浸材及屈曲防止預浸材重疊而成的成套預浸材連續捲繞複數次且熱硬化而成，該扭轉剛性保持預浸材在熱硬化前呈長方形，而且該扭轉剛性保持預浸材所具有之纖維層在該長方形之長度方向與圓筒軸線方向一致之狀態下與該圓筒軸線方向斜交；該屈曲防止預浸材在熱硬化前呈長方形，而且該屈曲防止預浸材所具有之纖維層在該長方形之長度方向與該圓筒軸線方向一致之狀態下與該圓筒軸線方向直交；其中前述FRP圓筒中含有至少二層前述同時多 層捲繞層，而且構成前述同時多層捲繞層之至少二個成套預浸材從彼此面對之捲繞方向交互捲繞。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100130286A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 에스케이케미칼주식회사 섬유강화수지 볼트 및 그 제조방법
CN102494009B (zh) * 2011-11-22 2014-05-28 北京玻钢院复合材料有限公司 一种冷却塔用复合材料传动轴及其成型工艺
TWI586893B (zh) * 2011-11-30 2017-06-11 Edwards Japan Ltd Vacuum pump
US9273483B2 (en) * 2012-10-05 2016-03-01 Trident Industries, LLC Composition fiber glass utility pole
JP5900385B2 (ja) * 2013-03-12 2016-04-06 三菱電機株式会社 Ｆｒｐパイプの製造方法
US20140265050A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Bell Helicopter Textron Inc. Multi-layer and Multi-fiber Orientation Compression Rolling Process
JP5880671B1 (ja) * 2014-11-28 2016-03-09 株式会社豊田自動織機 衝撃吸収材、及び衝撃吸収材の製造方法
US20160153080A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 Inometa Gmbh & Co. Kg Method for producing a coated component and a coated component
CN104632861A (zh) * 2014-12-24 2015-05-20 芜湖市汽车产业技术研究院有限公司 一种纤维复合材料汽车传动轴的制备方法
JP6553903B2 (ja) * 2015-03-19 2019-07-31 住友理工株式会社 樹脂成形品の製造方法
EP3311031A1 (en) * 2015-06-18 2018-04-25 Nuovo Pignone Tecnologie SrL Casing for a turbomachine
JP6565410B2 (ja) * 2015-07-21 2019-08-28 日本精工株式会社 ラック・ピニオン式ステアリング装置
JP6254564B2 (ja) * 2015-11-18 2017-12-27 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法およびタンク
CN105398335A (zh) * 2015-11-27 2016-03-16 奇瑞汽车股份有限公司 复合材料汽车传动轴总成及其制造方法
US10208869B2 (en) * 2016-12-19 2019-02-19 Peopleflo Manufacturing, Inc. Multi-piece canister assembly for magnetically coupled fluid handling devices
JP6614225B2 (ja) * 2017-10-31 2019-12-04 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法およびタンク
CN108331257A (zh) * 2018-01-19 2018-07-27 淮阴工学院 一种带有加强筋的frp管混凝土组合柱及其制备方法
CN108454078A (zh) * 2018-03-02 2018-08-28 关清英 一种玻璃钢的缠绕成型方法
JP6961531B2 (ja) * 2018-05-01 2021-11-05 藤倉コンポジット株式会社 Ｆｒｐ円筒及びその製造方法
EP3802076A1 (en) * 2018-06-07 2021-04-14 OCV Intellectual Capital, LLC Systems for and methods of forming structural components
US11440652B2 (en) * 2018-08-07 2022-09-13 Textron Innovations Inc. All-fabric spar for aerodynamic components
JP2020036767A (ja) * 2018-09-05 2020-03-12 三菱ケミカル株式会社 ゴルフクラブ用シャフト及びその製造方法
US10994512B2 (en) 2019-03-08 2021-05-04 Goodrich Aerospace Services Private Limited Hybrid composite tube systems and methods
KR102482913B1 (ko) * 2019-04-25 2022-12-29 니토 보세키 가부시기가이샤 섬유 강화 수지 중공 원통체
CN111271361A (zh) * 2020-03-23 2020-06-12 山西佰得拓普工贸有限公司 一种硫化机用紧固螺杆及其制备方法和硫化机
CN117460894A (zh) * 2021-06-18 2024-01-26 东丽株式会社 接合结构、接合体和构件组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089190A (en) * 1976-04-14 1978-05-16 Union Carbide Corporation Carbon fiber drive shaft
JPH08224808A (ja) * 1994-12-06 1996-09-03 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチック製円筒体
JPH1176478A (ja) * 1997-09-02 1999-03-23 Mizuno Corp Ｆｒｐ製シャフト
US20060121805A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Krulic Charlie B Non-woven, uni-directional multi-axial reinforcement fabric and composite article
JP2008093944A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Mrc Composite Products Co Ltd 繊維強化樹脂製管状体の製造方法
JP2008271875A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Daiwa Seiko Inc 管状体

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3508677A (en) * 1968-08-20 1970-04-28 Whittaker Corp Vessel for storing high-pressure gases
US3607495A (en) * 1968-10-22 1971-09-21 Nasa Tube-fabricating process
US3775219A (en) * 1971-04-05 1973-11-27 Goldsworthy Eng Inc Composite-tape placement head
US4173670A (en) * 1977-05-27 1979-11-06 Exxon Research & Engineering Co. Composite tubular elements
US4172175A (en) * 1978-02-17 1979-10-23 Tillotson-Pearson, Inc. Pole construction
US4171626A (en) * 1978-03-27 1979-10-23 Celanese Corporation Carbon fiber reinforced composite drive shaft
US4571355A (en) * 1984-11-28 1986-02-18 The Boeing Company Fiber reinforced resin composites formed of basic ply blankets
JPH01176478A (ja) * 1987-12-29 1989-07-12 Kawasaki Steel Corp ストリップの塗布膜厚制御方法
WO1990008802A1 (en) * 1989-01-25 1990-08-09 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha New prepreg and composite molding, and production of composite molding
JP2593613B2 (ja) 1992-07-06 1997-03-26 株式会社アマダメトレックス スポット溶接装置
JP2553612Y2 (ja) * 1992-08-26 1997-11-12 藤倉ゴム工業株式会社 ゴルフクラブシャフト
US5792295A (en) * 1996-08-12 1998-08-11 Plascore, Inc. Honeycomb fabrication
JP2000245880A (ja) * 1999-03-03 2000-09-12 Fujikura Rubber Ltd ゴルフクラブシャフト
JP3595213B2 (ja) 1999-09-29 2004-12-02 株式会社東芝 Ｆｒｐチューブの成形方法
JP2001205710A (ja) 2000-01-26 2001-07-31 Daiwa Seiko Inc 非接着ｆｒｐ継構造体
JP2004121402A (ja) 2002-09-30 2004-04-22 Mizuno Corp ゴルフクラブシャフト
JP4771209B2 (ja) 2004-07-28 2011-09-14 東レ株式会社 Ｆｒｐ筒体およびその製造方法
JP2006262743A (ja) 2005-03-23 2006-10-05 Daiwa Seiko Inc 釣竿
US7600537B2 (en) * 2005-09-16 2009-10-13 Honeywell International Inc. Reinforced plastic pipe
JP2007185253A (ja) 2006-01-11 2007-07-26 Sri Sports Ltd ゴルフクラブシャフト
US7524248B2 (en) 2006-09-19 2009-04-28 Sri Sports Limited Shaft for golf clubs and golf club
JP4283846B2 (ja) * 2006-12-14 2009-06-24 Ｓｒｉスポーツ株式会社 ゴルフクラブ用シャフト及びゴルフクラブ
JP4848238B2 (ja) 2006-09-26 2011-12-28 エムアールシーコンポジットプロダクツ株式会社 繊維強化樹脂製管状体の製造方法
ITUD20070082A1 (it) * 2007-05-09 2008-11-10 Italica Spa Procedimento per la produzione di alberi per tavole a vela ed albero per tavole a vela ottenuto mediante tale procedimento
JP4362788B2 (ja) * 2007-06-12 2009-11-11 Ｓｒｉスポーツ株式会社 繊維強化樹脂製の管状体の製造方法および該方法によって製造されたゴルフクラブシャフト

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089190A (en) * 1976-04-14 1978-05-16 Union Carbide Corporation Carbon fiber drive shaft
JPH08224808A (ja) * 1994-12-06 1996-09-03 Toray Ind Inc 繊維強化プラスチック製円筒体
JPH1176478A (ja) * 1997-09-02 1999-03-23 Mizuno Corp Ｆｒｐ製シャフト
US20060121805A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Krulic Charlie B Non-woven, uni-directional multi-axial reinforcement fabric and composite article
JP2008093944A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Mrc Composite Products Co Ltd 繊維強化樹脂製管状体の製造方法
JP2008271875A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Daiwa Seiko Inc 管状体

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