(57)【要約】【課題】同一の材料で連続繊維からなり、製織時間が短く、ＲＴＭ成形プロセスに適応可能な予備成形体となる接合構造体の製造方法を提供する。【解決手段】棒材１０の壁面に芯体２０を所定の角度で配置し接合部を設ける配置工程、Ｕ字状に折り曲げた第１の強化繊維布帛３０の屈曲部を前記棒材１０の壁面に接するように配置し、前記接合部を含みつつ前記芯体２０の長手方向に沿う外周面を前記第１の強化繊維布帛３０の延伸部で被覆する第１の被覆工程、さらに前記延伸部を覆うように、第２の強化繊維布帛４０を被覆する第２の被覆工程、シート状の熱収縮チューブ５０を前記第２の強化繊維布帛４０の外側に被覆する熱収縮チューブ被覆工程、加熱により前記熱収縮チューブ５０を収縮させ、前記芯体２０の外周面に前記第１の強化繊維布帛３０と前記第２の強化繊維布帛４０を固定させる固定工程、を含むことを特徴とする接合構造体の製造方法。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空予備成形体と棒材とからなる接合構造体の製造方法において、以下（Ａ）〜（Ｅ）工程を含むことを特徴とする接合構造体の製造方法。
（Ａ）工程：棒材１０の壁面に芯体２０を所定の角度で配置し接合部を設ける配置工程。
（Ｂ）工程：Ｕ字状に折り曲げた第１の強化繊維布帛３０の屈曲部を前記棒材１０の壁面に接するように配置し、前記接合部を含みつつ前記芯体２０の長手方向に沿う外周面を前記第１の強化繊維布帛３０の延伸部で被覆する第１の被覆工程。
（Ｃ）工程：さらに前記延伸部を覆うように、第２の強化繊維布帛４０を被覆する第２の被覆工程。
（Ｄ）工程：シート状の熱収縮チューブ５０を前記第２の強化繊維布帛４０の外側に被覆する熱収縮チューブ被覆工程。
（Ｅ）工程：加熱により前記熱収縮チューブ５０を収縮させ、前記芯体２０の外周面に前記第１の強化繊維布帛３０と前記第２の強化繊維布帛４０を固定させる固定工程。
【請求項２】
前記（Ｅ）工程が、さらに下記（Ｅ−１）〜（Ｅ−３）の工程を少なくとも一つを含む、請求項１に記載の接合構造体の製造方法。
（Ｅ−１）工程：前記熱収縮チューブ５０による固定前に、棒材１０の外周面を覆う第１の強化繊維布帛３０が外周面に沿うように調整する調整工程
（Ｅ−２）工程：前記熱収縮チューブ５０による固定中に、棒材１０の外周面を覆う第１の強化繊維布帛３０が外周面に沿うように治具にて調整する調整工程。
（Ｅ−３）工程：前記熱収縮チューブ５０による固定後に、棒材１０の外周面を覆う第１の強化繊維布帛３０が外周面に沿うように調整する調整工程
【請求項３】
前記棒材１０が強化繊維布帛からなる予備成形体であることを特徴とする、請求項１または２に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項４】
前記芯体２０の外周面が、傾斜構造、又は凹凸形状の少なくとも一つを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
【請求項５】
前記芯体２０が加圧膨張可能な袋状体であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
【請求項６】
前記第１の強化繊維布帛３０が織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
【請求項７】
前記熱収縮チューブ５０の外周面に、少なくとも１つの樹脂注入排出孔が設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の接合構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の接合構造体の製造方法によって得られる予備成形体。
【請求項９】
請求項８に記載の予備成形体を用いたフレーム構造予備成形体。
【請求項１０】
請求項９に記載のフレーム構造予備成形体をＲＴＭ成形してなる繊維強化樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法の予備成形体として用いる接合構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維等を強化繊維として用いたＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）やＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）は、高強度・高剛性・軽量・高耐久性を有するものであることから、自動車や航空機、自転車等を構成する各種の構造材として理想的な材料である。
【０００３】
ＣＦＲＰやＧＦＲＰを用いた構造材として、梁や柱などの桁材、フレーム構造に用いるパイプ材、外皮が応力を受け持つモノコック構造材等を経済的に製造する方法が種々検討されている。
【０００４】
これらＣＦＲＰやＧＦＲＰを成形し構造材を製造する方法としては、例えば、強化繊維と高靱性のエポキシ樹脂からなる、厚さ数十から数百マイクロメーターのプリプレグを一枚一枚積み重ねた積層体をオートクレーブ（圧力釜）中で加圧、加熱して硬化させる、いわゆるオートクレーブ成形法が一般的なものである。
【０００５】
しかしながら、一般的にプリプレグは強化繊維の周りに樹脂が含浸されていることから、強化繊維が樹脂で固定された状態にあり、プリプレグを所定の三次元構造に賦形する等のように、プリプレグを変形させることは困難であった。
【０００６】
このため、凹凸のある三次元形状を有するＦＲＰ製の航空機部材や自動車部材、自転車部材を製造するに際しては、数ミリの凹凸に対してもプリプレグを切断し、パッチ状に継ぎ接ぎするという製造法をとらざるを得ず、このため、プリプレグからなる部材は、予測以上に高重量となるばかりではなく、継ぎ接ぎ部分の強度低下から安全率を大きくとる必要性も生じていた。
【０００７】
これらの理由から、航空機部材や自動車部材へのＦＲＰの適用は、比較的平坦な形状のものに対して推進され、複雑形状部材への適用は限られるという制約が生じていた。
【０００８】
更に、プリプレグにおいては一枚一枚プリプレグを積み重ねて貼っていく際に、プリプレグの層間に空気が入ってしまうと、オートクレーブでの加圧によってもこの気泡が消えず、ＦＲＰ内部にボイドが形成され、強度上重大な欠陥になる課題を抱えていた。このため、プリプレグを数枚積み重ねてはバッグフィルムで包み真空にし、あらかじめ空気を抜いておく前処理が必要となっていた。
【０００９】
このようなプリプレグ成形における問題を解決するＣＦＲＰやＧＦＲＰの製造方法として、米国特許第５２８１３８８号明細書に記載されているような、ＲＴＭ成形法と称される成形法が注目されており、例えば、長さが１０ｍ以上でかつその形状も複雑なＦＲＰ構造体が該方法により実用化されつつある。
【００１０】
このＲＴＭ成形法によれば、ＣＦＲＰやＧＦＲＰを製造するプロセスは、まず、予備成形体（プリフォームとも呼ぶ）と呼ばれるあらかじめ所定の形状に賦形された、樹脂が完全に含浸していない、いわゆるドライの連続繊維織物からなる強化繊維基材を成形型上に配置し、全体をバッグフィルムや成形型で覆った後、バッグフィルム内あるいは成形型内部を真空状態にして、樹脂を注入して、前記予備成形体に樹脂を拡散、含浸させるというものである。
【００１１】
ＲＴＭ成形法においては、このように予備成形体を使用するため、プリプレグという粘着性のある材料を小さく裁断してパッチ状に貼り付けるという煩雑な工程が不要となる。
【００１２】
これらの経済性を原動力にして、ＲＴＭ成形法で、梁や柱などの桁材、フレーム構造に用いるパイプ材、外皮が応力を受け持つモノコック構造材等を製造する方法が種々検討されてきた。
【００１３】
例えば、ＦＲＰによってフレーム構造を製造する場合、ＲＴＭ成形法によってパイプを量産した後、金属製のフランジやソケットタイプのジョイントにより接合する方法が公知である。この方法であれば、例えば自転車等の金属フレームの製造法の知見を生かし、経済的なＦＲＰ製のフレーム構造を製造することが出来る。
【００１４】
しかしながら、金属製のフランジやソケットタイプのジョイントを用いた接合方法は、異材料との組み合わせであるため破壊モードが複雑になり、設計が複雑になる点が課題となり、安全率を大きく取る必要性が生じる。並びに、例えばボルトによる締結ではボルト穴によりＦＲＰの繊維が破断され、強度が低下することがある。
【００１５】
一般に、接合部が破壊の起点となりやすいことはよく知られているが、特に異種材料の接合部では、形状に依存した応力集中だけでなく、強度・剛性・熱膨張等の差によって、変位の差が生じ、破壊の起点になる点が課題となる。
【００１６】
このように、ＲＴＭ成形法でフレーム構造を大量生産する上で、接合部が課題となっている。そのため、同質の素材を用いた接合部の構成にすることで、破壊の起点を減少させようという試みがなされている。
【００１７】
例えば、ＲＴＭ成形法を用いてはいないが、同材料かつ連続繊維の接合部として、特許文献１にはＦＲＰパイプ端部の強化繊維を露出させ、他方のパイプまたは棒材の外周方向に沿って巻き付け、樹脂を含浸させ硬化させる接合方法が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、同材料かつ連続繊維の接合部を得ることが出来る。
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ＦＲＰパイプ端部の強化繊維を露出するために、燃焼や化学的融解といった危険性の大きい工程が必要となる。
【００１９】
また、ＲＴＭ成形法を用いるものとしては、特許文献２に、ブレイダー装置によりジョイント構造をもつ予備成形体を作成し、成形することでＦＲＰジョイント構造を製造する方法が開示されている。特許文献２に記載の技術によれば、同材料かつ連続繊維のＦＲＰのジョイント接合部を得ることが出来る。
【００２０】
しかしながら、特許文献２に記載の技術はブレイダー装置を用いて接合構造を持つ複雑な予備成形体を作製するために長い製織時間が必要となる点が課題となる。また、接合部の接合角度ごとに、別の予備成形体が必要となり、汎用性が低い点が課題となる。さらに、ブレイダー装置自体が非常に高価であり、ブレイダー装置を導入するイニシャルコストが膨大である点が課題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００４−５０６７０号公報
【特許文献２】特許第３７６５４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、かかる従来の課題に着目して案出されたもので、同一の材料で連続繊維からなり、製織時間が短く、ＲＴＭ成形プロセスに適応可能な予備成形体となる接合構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上述した本発明の課題は、以下の接合構造体の製造方法とすることにより達成することができる。
【００２４】
本発明の接合構造体の製造方法は、棒材１０の壁面に対して芯体２０が所定の角度で接合するように配置し、前記接合部を含み前記棒材１０と芯体２０の長手方向との両外周面に沿って第１の強化繊維布帛３０が被覆され、さらに前記芯体２０の外周面を覆うように、第２の強化繊維布帛４０と壁面がシート状の熱収縮チューブ５０とが前記第１の強化繊維布帛３０の外側に被覆され、加熱により前記熱収縮チューブ５０を収縮させて前記芯体２０の外周面に前記第１の強化繊維布帛３０と前記第２の強化繊維布帛４０とを固定させてなる、接合構造体の製造方法である。
【００２５】
このように、シート状の熱収縮チューブ５０の収縮によって外側からテンションをかけるため、芯体２０、第１の強化繊維布帛３０、第２の強化繊維布帛４０の一体化を促進でき、同一の材料で連続繊維からなり、ＲＴＭ成形プロセスに適応可能な予備成形体として使用できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、同一の材料で連続繊維からなり、大量生産性の良好な、ＲＴＭ成形プロセスに適応可能な接合構造体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に用いる棒材１０と芯体２０の概念を示す模式図である。
【図２】本発明に係る製造方法において、棒材１０に、芯体２０を接触させる方法を示す模式図である。
【図３】本発明に係る製造方法において、第１の強化繊維布帛３０を棒材１０の円周方向と芯体２０の長手方向の両方の外周面に沿って巻き付ける方法を示す模式図である。
【図４】本発明に係る製造方法において、第２の強化繊維布帛を芯体２０と第１の強化繊維布帛３０に被覆する方法を示す模式図である。
【図５】本発明に係る製造方法において、熱収縮チューブ５０を芯体２０と第１の強化繊維布帛３０と第２の強化繊維布帛に被覆する方法を示す模式図である。
【図６】本発明に係る製造方法において、熱収縮チューブ５０を熱収縮させ、第１の強化繊維布帛３０の固定を介して棒材１０と芯体２０を固定する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、接合構造体の製造方法の一実施形態について説明する。ここでは、Ｔ形接合構造体の製造方法を実施形態として説明するが、Ｔ形接合構造体に限るものではなく、Ｋ型、Ｙ型、Ｈ型、Ｘ型、テトラポッド型等種々の構造体を製造することができるものであり、本発明の趣旨を越えない限りなんら本実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
棒材１０は、金属、樹脂、木材、セラミックなど、いずれでも良いが、軽量化の観点からは、強化繊維布帛からなる成形品であることが好ましく、さらには筒状であることが好ましい。筒状態の断面は、円形、多角形、その他の断面構造をとることが好ましい。
【００３０】
棒材１０に用いる強化繊維布帛は、特に限定される物ではないが、織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを用いることが好ましい。使用する強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ケブラー繊維等を用いるのが好ましい。また、強化繊維布帛は設計により規定された繊維配向と繊維量を満たす必要がある。設計に応じた強化繊維布帛を利用するため、繊維配向に沿った強度・剛性を発現する。
【００３１】
また、得られる接合構造体の安定性を高めるために、熱可塑性粒子を強化繊維布帛に付着させることも好ましい。
【００３２】
強化繊維布帛の表面に付与される熱可塑性樹脂粒子は、強化繊維布帛の片側面にのみ付与されてもよいし、裏表両面に付与されてもよい。強化繊維布帛表面への付与量は特に制限されるものではないが、熱可塑性樹脂粒子を加熱融着のバインダーとして利用するために、片面あたり３ｇ／ｍ２から５０ｇ／ｍ２付与させることが好ましく、載置面への十分な固着力と重量軽減のバランスを考慮して、５ｇ／ｍ２から３０ｇ／ｍ２の範囲が好適に適用される。
【００３３】
さらにまた、熱可塑性樹脂粒子の主成分である熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアリーレンオキシド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルスルホン樹脂など、いわゆるエンジニアリングプラスチックスに属する樹脂が好ましく用いられる。またこのほかに、部分的に結晶性を有していても良く、これらも好ましく用いられる。例えば、ポニフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂等を挙げることが出来る。また、かかる熱可塑性樹脂は、末端または側鎖に液状エポキシ樹脂組成物と反応しうる官能基（具体的にはカルボキシル基、アミノ基、フェノール性水酸基、エポキシ基など）を有することが好ましい。反応しうる官能基を有することで、液状エポキシ樹脂組成物とともに硬化し、繊維強化樹脂成形体の耐衝撃性が向上する。また、上記した以外の任意の成分、例えば酸化防止剤、ゴム粒子、無機粒子などを適宜含ませることができる。
【００３４】
また、熱可塑性樹脂粒子は、ガラス転移温度が５０℃以上であることが必要である。５０℃より低いと、保管中に熱可塑性樹脂粒子内の組成に不都合が起こる恐れがあるためである。
【００３５】
熱可塑性樹脂粒子は、平均粒径が３０〜２００μｍであることが好ましい形態の一つである。平均粒径を３０μｍ以上とすることで、強化繊維布帛の製造時において、強化繊維布帛を構成する強化繊維糸条中に粒子が入り込み過ぎず、強化繊維糸条の表面にも十分な量の粒子を残し、少量のバインダー組成物でも強化繊維布帛同士を結着させる効果を効率よく発現させることができ、取扱いを容易にすることができる。一方、平均粒径を２００μｍ以下とすることにより、予備成形体としたときにうねりが生じて繊維強化プラスチックの物性に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【００３６】
また、筒状の棒材１０を用いる場合、後述する第１の強化繊維布帛３０を巻き付ける箇所の内部に芯体２０を入れ込むことで棒材１０の変形を押さえ、接合構造を強化することもできる。また、棒材１０を中空とすることで、その内部に風船を通し、ＲＴＭ成形時に風船を膨らませることで中空構造の樹脂成形体を作成しても良い。さらに、棒材１０の、芯体２０と接する面と、芯体２０に貫通孔を開け、接合部に風船を通してもよい。
【００３７】
棒材１０として強化繊維の編物を用いた場合、その形状保持性を上げるためには、ブレイダーの組紐引き抜き速度に対するボビン周回速度の比を上げ、マンドレルの長手方向に対する左右バイアス糸の角度を増やし、編目の密度を増加させることが好ましい。強化繊維の編物を用いた棒材１０の重量と製織時間を少なくするためには、ブレイダーの組紐引き抜き速度に対するボビン周回速度の比を下げ、マンドレルの長手方向に対する左右バイアス糸の角度を減らし、編目の密度を減少させることが好ましい。強化繊維の編物を用いた棒材１０にかかる荷重と強化繊維の編物を用いた棒材１０に許容される重量と製織プロセス時間を考慮し、強度設計により規定された繊維配向と繊維量を満たすように、組紐引き抜き速度に対するボビン周回速度の比を決定することが好ましい。
【００３８】
芯体２０は、特に限定される物ではないが、例えば成形品内部に埋め込む場合は、発泡材料や加圧膨張可能な袋状体等、比重の軽い材質が好ましく、例えば発泡硬質ウレタン、加圧膨張可能な袋状体、ガラスビーズを混入した樹脂、等を用いるのが好ましい。
【００３９】
芯体２０は、例えば成形品から取り除く場合は、素材に可溶性部材、例えば発泡硬質ウレタンを選択し、メチルエチルケトンに溶融させ取り出すこと等が好ましい。また、加圧膨張可能な袋状体をはさみ等を用いて割り、ペンチ等を用いて引っ張りだすこと等も好ましい。
【００４０】
芯体２０の形状は、芯体２０と成形型の隙間量が、熱収縮チューブ５０の厚みと、第１の強化繊維布帛３０のＶｆ（繊維体積含有率）が５０％〜６０％になる厚みと、第２の強化繊維布帛のＶｆが５０％〜６０％になる厚みを足し合わせた厚み量になるように、設計することが好ましい。
【００４１】
芯体２０は、壁面がシート状の熱収縮チューブ５０により外側からテンションがかかり、更に樹脂注入時に樹脂注入圧力がかかるため、それらの外圧によって過度な変形がない硬度の素材が好ましい。例えば加圧膨張可能な袋状体の場合外圧に伴って内圧を追従させても良い。
【００４２】
また、芯体２０の外周面に傾斜構造、凹凸構造を少なくとも一つ設けることが好ましい。これにより、後述する熱収縮チューブ５０が第１の強化繊維布帛３０を介して棒材１０と芯体２０を接合する際に、芯体２０が棒材１０から離れる方向へ外れることを防ぐ。
【００４３】
また、芯体２０と、棒材１０の芯体２０と接する面に貫通孔を開けることで、ＲＴＭ成形で中空構造樹脂成形体を製作するための風船を接合部内に通すことも出来る。
【００４４】
第１の強化繊維布帛３０は、特に限定される物ではないが、織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを用いることが好ましい。強化繊維の材質として、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ケブラー繊維等を用いるのが好ましい。また、第１の強化繊維布帛３０は、設計により規定された繊維配向と繊維量を満たす必要がある。またさらに、第１の強化繊維布帛３０の設計の際は、棒材１０と芯体２０の接合の角度・形状を考慮し繊維配向や平面形状に反映させることが望ましい。設計に応じた第１の強化繊維布帛３０を利用するため、繊維配向に沿った強度・剛性を発現させることができる。また、接合構造体１００の安定性を高めるために、熱可塑性粒子を第１の強化繊維布帛３０に付着させることも好ましい。
【００４５】
第１の強化繊維布帛３０の短辺の長さは芯体２０の直径と同程度で、第１の強化繊維布帛３０を構成する繊維束が区切れる長さとして構成することが好ましい。繊維束の中間で繊維束を裂くように切った場合、第１の強化繊維布帛３０を取り扱う最中に、繊維束が端から区切りまでほつれてしまうことがあり、安定した製造プロセスを遂行するために、繊維束を横断する辺は繊維束が区切れる長さとして設計することが好ましい。
【００４６】
第２の強化繊維布帛４０は、強化繊維布帛からなる成形品であることが好ましく、更に筒状であることが好ましい。筒状態の断面は、芯体２０と、ＲＴＭ成形時に使用する金型の形状に合わせて、円形、多角形が好ましい。
【００４７】
第２の強化繊維布帛４０に用いる強化繊維布帛は、特に限定される物ではないが、織物、編物、不織布、一方向基材の少なくとも１つを用いることが好ましい。強化繊維の材質としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ケブラー繊維等を用いるのが好ましい。また、強化繊維布帛は、設計により規定された繊維配向と繊維量を満たす必要がある。設計に応じた強化繊維布帛を利用するため、繊維配向に沿った強度・剛性を発現する。また、予備成形体の安定性を高めるために、熱可塑性粒子を強化繊維布帛に付着させることも好ましい。
【００４８】
第２の強化繊維布帛４０として、中空の強化繊維編物を用いることも好ましい。この中空強化繊維編物の形状保持性を上げるためには、ブレイダーの組紐引き抜き速度に対するボビン周回速度の比を上げ、マンドレルの長手方向に対する左右バイアス糸の角度が増やし、編目の密度を増加させることが好ましい。中空の強化繊維編物の重量と製織時間を少なくするためには、ブレイダーの組紐引き抜き速度に対するボビン周回速度の比を下げ、マンドレルの長手方向に対する左右バイアス糸の角度を減らし、編目の密度を減少させることが好ましい。中空の強化繊維編物にかかる荷重と許容重量とを考慮し、設計により規定された繊維配向と繊維量を満たすように、組紐引き抜き速度に対するボビン周回速度の比を決定することが好ましい。
【００４９】
熱収縮チューブ５０は、特に限定される物ではないが、熱収縮性が１０％以上のチューブが好ましい。例えば、４０℃〜１５０℃程度の加熱により収縮する材料から成るものが好ましい。例えば成形品内部に埋め込む場合は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、等を用いるのが好ましい。一方、成形品から取り除く場合は、ポリフッ化ビニリデン等を用いるのが好ましい。
【００５０】
本発明で用いる熱収縮チューブ５０は、樹脂含浸性を向上させるために、樹脂注入孔として、周面に少なくとも１つの穴を有してもよい。また、熱収縮チューブ５０を、間隙を設けて軸方向に複数個配置してもよい。熱収縮チューブ５０に存在する樹脂注入孔や、軸方向に複数個熱収縮チューブ５０を配置することで、熱収縮チューブ５０樹脂拡散媒体として作用させ、厚肉、大型もしくは複雑形状の成形品に対しても樹脂が容易に含浸できるようにすることも好ましい。
【００５１】
また、成形品内部に熱収縮チューブ５０を埋め込む場合、熱収縮チューブ５０の表面に意匠が施されていてもよい。ＲＴＭ成形後、含浸により形成された樹脂層内に意匠面が包埋されるため、塗装工程が省略できると共に、意匠面が強力に保護される。ＲＴＭ成形はプリプレグ成形と比較して成形体の表面品位が良好であることが知られており、表面平滑工程も省略できる。
【００５２】
繊維配向を意匠として利用することや、繊維配向を確認すること等を目的に、透明な熱収縮チューブ５０を使用してもよい。
【００５３】
繊維強化樹脂成形体は、接合構造体１００に対してＲＴＭ成形を行うことで成形される。接合構造体１００は形状保持性が高い構造となっているため、型への配置が容易になる。接合構造体１００内部に風船が通る貫通孔を設けることで、複数個の接合構造体１００からなるフレーム構造を持つフレーム構造予備成形体に対しても、ＲＴＭ成形時にフレーム予備成形体内部に設置した風船を膨らますことで、中空成形体を作成することができる。また、ＲＴＭ成形により複数個の接合部を一度に成形するため、フレーム構造を例にする複雑構造物の量産性と、外形寸法精度が向上する。
【００５４】
本発明の接合構造体の製造方法は、棒材１０と芯体２０とを以下の工程によって接合し製造するものである。
【００５５】
（Ａ）工程：棒材１０の壁面に対して芯体２０が所定の角度で配置し接合部を設ける配置工程
例えば、図１や図２は、（Ａ）工程の一実施形態様例を説明する物である。芯体２０の端面２１は、棒材１０の外周面に沿う形状であり、この端面２１の形状により、接合構造体の接合角度が規定される。端面２１を任意の形状にするにより、芯体２０を用いた任意の接合角を持つ接合構造体を製造できる。芯体２０はブレイダーで接合構造体を編むことと比較し、短時間かつ安価に作成出来るため、経済的に大量生産できる。
【００５６】
（Ｂ）工程：Ｕ字状に折り曲げた第１の強化繊維布帛３０の屈曲部を前記棒材１０の壁面に接するように配置し、前記接合部を含みつつ前記芯体２０の長手方向に沿う外周面を前記第１の強化繊維布帛３０の延伸部で被覆する第１の被覆工程
ここで、図３は、（Ｂ）工程の一実施形態様例を説明する物である。接合構造体１００の形状保持性を上げるため、第１の強化繊維布帛３０は棒材１０と芯体２０に密着させることが好ましい。
【００５７】
また、棒材１０が筒状の成形品である場合、第１の強化繊維布帛３０を巻き付ける場所の内部にさらに別の芯体（図示せず）を入れ込むことで棒材１０の変形を押さえ、接合構造体１００を強化することが好ましい。
【００５８】
棒材１０の曲率が大きく第１の強化繊維布帛３０が巻きにくい場合は、第１の強化繊維布帛３０にドライヤーで熱を加えることで軟化させ、巻き付けることが好ましい。
【００５９】
（Ｃ）工程：さらに前記延伸部を覆うように、第２の強化繊維布帛４０を被覆する第２の被覆工程
ここで、図４は、（Ｃ）工程の一実施形態様例を説明する物である。第２の強化繊維布帛４０の被覆の際に、第１の強化繊維布帛３０と第２の強化繊維布帛４０がお互いに絡まってほつれないようにするために、第２の強化繊維布帛４０の端部をマスキングテープで固定し、第２の強化繊維布帛４０を回転させながら慎重に被覆させることが好ましい。マスキングテープをそのままの状態でＲＴＭ成形し、繊維強化樹脂成形体に包埋させても良いが、被覆後に外すことが好ましい。
【００６０】
また、繊維強化樹脂成形体において、接合部の強度は第１の強化繊維布帛３０と棒材１０、第２の強化繊維布帛４０との間の引きはがし強度と接着面積に依存するため、第１の強化繊維布帛３０と棒材１０、第２の強化繊維布帛４０は密着させることが好ましい。
【００６１】
（Ｄ）工程：シート状の熱収縮チューブ５０を前記第２の強化繊維布帛４０の外側に被覆する熱収縮チューブ被覆工程
ここで、図５は、（Ｄ）工程の一実施形態様例を説明する物である。シート状の熱収縮チューブ５０を被覆する際は、第２の強化繊維布帛４０がほつれないようにするために、熱収縮チューブ５０を回転させながら慎重に被覆させることが好ましい。
【００６２】
（Ｅ）工程：加熱により前記熱収縮チューブ５０を収縮させ、前記芯体２０の外周面に前記第１の強化繊維布帛３０と前記第２の強化繊維布帛４０を固定させる固定工程
ここで、図６は、（Ｅ）工程の一実施形態様例を説明する物である。前記熱収縮チューブ５０が、芯体２０と第１の強化繊維布帛３０と第２の強化繊維布帛４０の外側からテンションをかけるため、形態安定性の良い接合構造体１００が製造できる。また、接合部が連続繊維を用いて一体成形されるために、破壊荷重及び破壊応力が大きく、継手効率が大きくなる。
【００６３】
以上の接合構造体１００の製造方法は、ＦＲＰパイプ端部の強化繊維を露出させる必要がないため、燃焼や化学的融解などの手間や危険性がなくなる。また、筒状等の単純な形状の成形品を利用するため、ジョイント接合構造をもつ複雑な形態であっても、ブレイダー装置で製織する場合と比較して、製織時間が短くなる。
【００６４】
また、かかる本発明の接合構造体１００の製造方法において、下記（Ｅ−１）〜（Ｅ−３）工程を含んでも良い。
（Ｅ−１）工程：前記熱収縮チューブ５０による固定前に、棒材１０の外周面を覆う第１の強化繊維布帛３０が外周面に沿う用に調整する調整工程。収縮前の熱収縮チューブ５０と第１の強化繊維布帛３０の摩擦力が、第１の強化繊維布帛３０を十分保持できる程大きい場合、本工程を行うことにより、第１の強化繊維布帛３０が外周面に密着して沿う接合構造体１００が作成できる。
（Ｅ−２）工程：前記熱収縮チューブ５０による固定中に、棒材１０の外周面を覆う第１の強化繊維布帛３０が外周面に沿う用に治具にて調整する調整工程。本工程を行うことにより、第１の強化繊維布帛３０の沿わせ方が治具で保証された接合構造体１００を作成できる。
（Ｅ−３）工程：前記熱収縮チューブ５０による固定後に、棒材１０の外周面を覆う第１の強化繊維布帛３０が外周面に沿う用に調整する調整工程。熱収縮チューブ５０の収縮を、固定工程後に第１の強化繊維布帛３０を調整できる程度にした場合、第１の強化繊維布帛３０の沿わせ方を修正することができる。
【００６５】
接合構造体１００は、上述した部材を用いて成形したまま使用してもよいし、組み合わせたり変形させたりすることで予備成形体として使用することもできる。例えば、芯体２０の形状を変化させ、また複数の棒材１０と芯体２０を使用することで、Ｉ型、Ｋ型、Ｙ型、Ｈ型、Ｘ型、テトラポッド型等種々の予備成形体を作成したり、平面や三次元のフレーム構造をもつ予備成形体を作成したりすることができる。このように、接合部が連続繊維を用いて一体成形されるために、破壊荷重及び破壊応力が大きく、継手効率が大きくなる。
【００６６】
ここで、本発明の予備成形体からなるフレーム構造予備成形体は、接合構造体１００を組み合わせることにより製造したものである。
【００６７】
本発明の接合構造体１００からなる繊維強化樹脂成形体は、（Ａ）〜（Ｅ）工程により製造された接合構造体１００またはフレーム構造予備成形体をＲＴＭ成形することで得られる。繊維強化樹脂成形体は、ＲＴＭ成形により複数個の接合部を一度に成形できるため、特許文献１、２に記載の技術と比較して、複雑構造物の量産性と、外形寸法精度が向上する。
【００６８】
ＲＴＭ成形時において、棒材１０として強化繊維布帛からなる中空成形品を選択し、その内部に加圧膨張可能な袋状体を通し、樹脂注入時に内圧をかけることにより、中空接合構造を有する繊維強化樹脂成形体を成形してもよい。
【００６９】
さらに、接合構造体１００の接合部内部に風船が通る貫通孔を設けることで、予備成形体のフレーム構造においても、ＲＴＭ成形時に風船に内圧をかけることにより、中空構造のフレーム構造からなる繊維強化樹脂成形体を成形してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、接合部の存在するＦＲＰフレーム構造に利用でき、例えば、炭素繊維布帛をＲＴＭ成形して作成する自転車部材や、自動車や、航空機、船舶、建築物などにも応用することが出来るが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１０：棒材
２０：芯体
２１：端面
２２：外周面
２３：凹凸部
３０：第１の強化繊維布帛
４０：第２の強化繊維布帛
５０：熱収縮チューブ
１００：接合構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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