(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際の、曲げる領域が変形し難い芯材の提供。【解決手段】長手方向と直交する断面の形状が中空円形、楕円形および多角形のいずれかの形状を有する少なくとも１種類の線状部材を含み、かつ、繊維強化樹脂管状体１を形成する例えばポリアミド樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い例えばＰＥＥＫにより形成された複数の線状部材６ａを束ねて成る曲げ加工用芯材６。【選択図】図３
2019059038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に前記管状体に挿入する曲げ加工用芯材であって、
長手方向と直交する断面の形状が中空円形、楕円形および多角形の何れかの形状を有する少なくとも１種類の線状部材を含み、かつ、前記管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料により形成された複数の線状部材を束ねて成ることを特徴とする曲げ加工用芯材。
【請求項２】
前記多角形は六角形であることを特徴とする請求項１に記載の曲げ加工用芯材。
【請求項３】
前記複数の線状部材の少なくとも一部がそれぞれ中空であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の曲げ加工用芯材。
【請求項４】
前記複数の線状部材を束ねて成るものの周囲が所定の部材により包まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の曲げ加工用芯材。
【請求項５】
前記所定の部材の表面は前記管状体の内壁面よりも摩擦係数が小さいことを特徴とする請求項４に記載の曲げ加工用芯材。
【請求項６】
前記所定の部材は帯状であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の曲げ加工用芯材。
【請求項７】
繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に前記管状体に挿入する曲げ加工用芯材であって、
コイル状の部材の周囲が、複数の線状部材により囲まれており、
前記複数の線状部材は、長手方向と直交する断面の形状が円形、楕円形および多角形のいずれかの形状を有する少なくとも１種類の線状部材を含み、かつ、前記管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料によりそれぞれ形成されていることを特徴とする曲げ加工用芯材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に管状体に挿入する曲げ加工用芯材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチック管を曲げ加工するときに用いる曲げ加工用芯材として、縦断面円形の線状片の集合体をリングによって束ねたものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２７６４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した特許文献１に記載の曲げ加工用芯材は、線状片の縦断面が円形であるため、線状片同士の接触面積が極めて小さい。このため、プラスチック管を曲げたときに、その曲げ荷重によって線状片同士が滑って線状片間に隙間が形成され、線状片の集合体の形状が変形するため、プラスチック管の曲げる領域の断面が変形するという問題がある。
特に、繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体は、曲げる領域の熱可塑性樹脂が加熱により塑性変形可能になった状態で曲げ加工するため、曲げる領域が曲げ加工用芯材の断面変形に応じて変形し易い。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために創出されたものであり、繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に、曲げる領域の断面が変形し難い曲げ加工用芯材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】
【０００６】
上述した目的を達成するため、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に管状体に挿入する曲げ加工用芯材であって、長手方向と直交する断面の形状が中空円形、楕円形および多角形の何れかの形状を有する少なくとも１種類の線状部材を含み、かつ、管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料により形成された複数の線状部材を束ねて成ることを第１の特徴とする。
【０００７】
上記第１の特徴を備える曲げ加工用芯材は、長手方向と直交する断面の形状が中空円形、楕円形および多角形の何れかの形状を有する少なくとも１種類の線状部材を含む複数の線状部材を束ねて構成されているため、線状部材間の接触面積を大きくすることができる。
したがって、管状体を曲げたときに、その曲げ荷重によって線状部材同士が滑って線状部材間に隙間が形成されるという現象が発生し難く、曲げ加工用芯材が変形し難いため、管状体の曲げる領域の断面が変形し難い。
しかも、複数の線状部材は、管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料によりそれぞれ形成されているため、曲げ加工時に熱可塑性樹脂が塑性変形した場合であっても、各線状部材が塑性変形するおそれがないので、曲げ加工用芯材が変形し難く、管状体の曲げる領域の断面が変形し難い。
【０００８】
また、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、前述の第１の特徴において、断面の形状が六角形であることを第２の特徴とする。
【０００９】
上記第２の特徴を備える曲げ加工用芯材は、線状部材の長手方向と直交する断面の形状が六角形であるため、各線状部材が隙間無く束ねられた曲げ加工用芯材を形成することができる。
したがって、管状体を曲げたときの曲げ荷重が作用した場合でもより一層断面が変形し難いため、管状体の曲げる領域がより一層変形し難い。
【００１０】
また、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、前述の第１または第２の特徴において、複数の線状部材の少なくとも一部がそれぞれ中空であることを第３の特徴とする。
【００１１】
上記第３の特徴を備える曲げ加工用芯材は、複数の線状部材の少なくとも一部がそれぞれ中空であるため、曲げる領域を加熱するときの熱が曲げ加工用芯材に奪われ難いので、曲げる領域が目標温度に達する時間を短縮することができる。
したがって、管状体の曲げ加工効率を高めることができる。
【００１２】
また、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、前述した第１ないし第３の特徴のいずれか１つにおいて、複数の線状部材を束ねて成るものの周囲が所定の部材により包まれていることを第４の特徴とする。
【００１３】
上記第４の特徴を備える曲げ加工用芯材は、複数の線状部材を束ねて成るものの周囲が所定の部材により包まれているため、管状体を曲げたときの曲げ荷重が作用した場合でもより一層変形し難いため、管状体の曲げる領域がより一層変形し難い。
【００１４】
また、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、前述の第４の特徴において、所定の部材の表面は管状体の内壁面よりも摩擦係数が小さいことを第５の特徴とする。
【００１５】
上記第５の特徴を備える曲げ加工用芯材は、所定の部材の表面は管状体の内壁面よりも摩擦係数が小さいため、所定の部材と管状体との摩擦を小さくすることができるので、管状体を曲げた後に、所定の部材により包まれた線状部材の束を管状体から容易に抜くことができる。
【００１６】
また、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、前述の第４または第５の特徴において、所定の部材は帯状であることを第６の特徴とする。
【００１７】
上記第６の特徴を備える曲げ加工用芯材は、所定の部材が帯状であるため、複数の線状部材を束ねて成るものの周囲を包み易く、形状を整え易い。
【００１８】
また、本願発明に係る曲げ加工用芯材は、繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に管状体に挿入する曲げ加工用芯材であって、コイル状の部材の周囲が、複数の線状部材により囲まれており、複数の線状部材は、長手方向と直交する断面の形状が円形、楕円形および多角形の少なくとも１つ以上であり、かつ、管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料によりそれぞれ形成されていることを第７の特徴とする。
なお、「コイル状」には、螺旋状の他、同心円状が含まれる。
【００１９】
上記第７の特徴を備える芯材は、コイル状の部材の周囲が複数の線状部材により囲まれて構成されており、複数の線状部材は、長手方向と直交する断面の形状が円形、楕円形および多角形の何れかの形状を有する少なくとも１種類の線状部材を含み、かつ、管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料によりそれぞれ形成されているため、曲げ加工用芯材の断面が変形し難いので、管状体の曲げる領域の断面が変形し難い。
しかも、複数の線状部材は、管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料によりそれぞれ形成されているため、曲げ加工時に熱可塑性樹脂が塑性変形した場合であっても、各線状部材が塑性変形するおそれがないので、曲げ加工用芯材が変形し難く、管状体の曲げる領域が変形し難い。
さらに、管状体を曲げた後に、コイル状の部材を伸長させることにより、コイル状の部材の径を細くし、曲げ加工用芯材と管状体との間に隙間を形成することができるので、管状体から曲げ加工用芯材を容易に抜くことができる。
さらに、コイル状の部材の中に線状部材を入れる必要がないため、その分、線状部材の数を減らすことができるので、曲げ加工用芯材を軽量化することもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明に係る曲げ加工用芯材を実施すれば、繊維強化熱可塑性樹脂により形成された管状体を曲げ加工する際に、曲げる領域の断面が変形し難い曲げ加工用芯材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態における実験１に使用した繊維強化樹脂管状体の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】実験１に使用した繊維強化樹脂管状体を形成する連続炭素繊維の配向角度の説明図であり、（ａ）は連続炭素繊維が捲回された繊維強化樹脂管状体の正面図、（ｂ）は連続強化繊維の配向角度の説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る曲げ加工用芯材の説明図であり、（ａ）は曲げ加工用芯材を構成する線状部材の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ線矢視断面図であり、（ｃ）は線状部材を束ねて成る曲げ加工用芯材が挿入された繊維強化樹脂管状体の縦断面図である。
【図４】本発明の各実験において使用した曲げ加工装置の概念図である。
【図５】図４に示す曲げ加工装置が繊維強化樹脂管状体を曲げ加工した状態を示す概念図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る曲げ加工用芯材の説明図であり、（ａ）は曲げ加工用芯材を構成する線状部材の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ線矢視断面図であり、（ｃ）は線状部材を束ねて成る曲げ加工用芯材が挿入された繊維強化樹脂管状体の縦断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る曲げ加工用芯材が挿入された繊維強化樹脂管状体の縦断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る曲げ加工用芯材が挿入された繊維強化樹脂管状体の縦断面図である。
【図９】曲げ加工された繊維強化樹脂管状体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＪ−Ｊ矢視断面図である。
【図１０】実験結果をまとめた図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の曲げ加工用芯材を適用する繊維強化樹脂管状体について図を参照しつつ説明する。
図１に示すように、繊維強化樹脂管状体１は、縦断面形状が円形の円筒形状（中空パイプ状）に形成されている。繊維強化樹脂管状体１の全長はＬ、外径はφ１、内径はφ２である。繊維強化樹脂管状体１には、曲げ加工を行う予定の領域、つまり、曲げ予定領域ＶＥが設定されている。符号Ｃにて示す点は、曲げ半径の中心である。繊維強化樹脂管状体１の左端から右端に向けてＬ１移動した位置から曲げ予定領域ＶＥが始まっており、その幅はＬ２に設定されている。繊維強化樹脂管状体は、ＣＦＲＴＰ(Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics：炭素繊維強化熱可塑性樹脂)により形成されている。
【００２３】
繊維強化樹脂管状体１は、公知のフィラメントワインディングによって形成されている。本実施形態においてフィラメントワインディングに用いるフィラメントは、複数本の連続炭素繊維がマトリックス樹脂である熱可塑性樹脂によって被覆されたもの、もしくは、連続炭素繊維が熱可塑性樹脂と混練されたものである。
図２（ａ）は、繊維強化樹脂管状体１の説明図であるが、フィラメントの捲回状態が分かるように模式的に表されている。図２において、符号θ１，θ２は、繊維強化樹脂管状体１を形成する連続炭素繊維の配向角度を示す。ここで、配向角度とは、繊維強化樹脂管状体１の軸線Ｇ（繊維強化樹脂管状体１の長手方向に沿った中心軸）に対する連続炭素繊維の角度である。図２（ｂ），（ｃ）は、曲げ予定領域ＶＥおよび曲げ予定領域以外の領域Ｅ１，Ｅ２における配向角度をそれぞれ示す。なお、フィラメントをマンドレルにヘリカル巻きする場合、フィラメントはマンドレルの軸線に沿って両端を往復するため、マンドレルの左端から右端に向けて巻くとき（往路）の角度をθ１で示し、右端から左端に向けて巻くとき（復路）の角度を−θ１で示す。
【００２４】
〈第１実施形態〉
次に、本発明の第１実施形態に係る曲げ加工用芯材について図３を参照しつつ説明する。同図に示すように、本実施形態に係る曲げ加工用芯材６を構成する線状部材６ａは、長手方向と直交する断面の形状が正六角形の線状部材である。同図（ｃ）に示すように、曲げ加工用芯材６は線状部材６ａを束ねて構成されており、略円柱形を呈している。繊維強化樹脂管状体１に挿入された各線状部材６ａは、正六角形を構成する辺同士を密着させており、各線状部材６ａ間に隙間が形成されていない。さらに、多くの線状部材６ａは、自身の辺の両端を繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａと接触させている。つまり、曲げ加工用芯材６を構成する各線状部材６ａは、それぞれ長手方向と直交する断面の形状が正六角形であるため、繊維強化樹脂管状体１に挿入して充填した場合に、長手方向と直交する断面の形状が円形の線状部材を充填した場合と比較して、各線状部材６ａ間に形成される隙間が少ない。
【００２５】
［実験１］
本願発明者らは、本実施形態の曲げ加工用芯材６を使用した場合の繊維強化樹脂管状体１の曲げ性を調べる実験を行った。
（実験内容）
本実験では、繊維強化樹脂管状体１を形成するフィラメントとして、連続ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維がポリアミド樹脂繊維と混繊されたフィラメントを使用した。連続強化繊維およびポリアミド樹脂の体積含有率は、それぞれ５０％である。フィラメントの幅は５〜６ｍｍであり、厚さは０．３〜０．４ｍｍである。また、旭化成エンジニアリング株式会社製のフィラメントワインディング装置を使用した。
フィラメントワインディングは、加熱によりフィラメントに含まれるポリアミド樹脂を溶融させながら、ヘリカル巻きによりマンドレルに４層捲回し、自然冷却によりポリアミド樹脂を固化させ、繊維強化樹脂管状体１を作成した。
作成した繊維強化樹脂管状体１は、全長Ｌが５１０ｍｍ、外径φ１が３１．０ｍｍ、内径φ２が２７．２ｍｍの中空パイプ形状である。また、繊維強化樹脂管状体１の縦断面形状は真円であり、扁平度は１である。また、図１（ａ）に示したＬ１＝２１０〜２２０ｍｍであり、Ｌ２＝約１５０ｍｍである。また、本実験では、連続炭素繊維の配向角度が曲げ予定領域ＶＥおよび曲げ予定領域以外の領域Ｅ１，Ｅ２の総てにおいて４５度であり、かつ、連続炭素繊維が４層に捲回された繊維強化樹脂管状体を使用した。
また、曲げ加工用芯材６を構成する線状部材６ａは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂製である。ポリアミド樹脂の融点は２３０℃であり、ＰＥＥＫの融点は３４５℃である。そして、正六角形の１辺の長さｈ１（図３（ｂ））が０．４ｍｍの線状部材６ａを束ねた曲げ加工用芯材（第１実施形態（１））と、正六角形の１辺の長さｈ１が０．３ｍｍの線状部材６ａを束ねた曲げ加工用芯材（第１実施形態（２））と、正六角形の１辺の長さｈ１が０．２ｍｍの線状部材６ａを束ねた曲げ加工用芯材（第１実施形態（３））とを使用した。各曲げ加工用芯材６を構成する線状部材６ａは、２００〜３００本である。
【００２６】
また、曲げ加工装置として、図４に示すものを使用した。この曲げ加工装置２は、金型３と、固定クランプ４と、移動クランプ５と、スライド装置（図示省略）とを備える。本実験では、曲げ加工対象を金型に巻き付けて曲げ加工するストレッチベンド方式を用いた。繊維強化樹脂管状体１の左端は固定クランプ４に、右端は移動クランプ５によってそれぞれ保持される。固定クランプ４および移動クランプ５は、前後に移動可能な独立したスライド装置にそれぞれ設けられている。金型３のＲ部３ａの曲率半径は２８４ｍｍである。また、繊維強化樹脂管状体１の曲げ条件は、曲げ角度θ３（図９（ａ））が１０度、曲げ方向の内側の曲げ半径ｒ、つまり、曲げ中心Ｃ（図９（ａ））の曲率半径が３００ｍｍである。
【００２７】
先ず、繊維強化樹脂管状体１の中に曲げ加工用芯材６を挿入して充填した後、繊維強化樹脂管状体１の左端を固定クランプ４に右端を移動クランプ５にそれぞれ取付け、繊維強化樹脂管状体１の曲げ予定領域ＶＥを加熱装置（図示省略）によって加熱する。そして、曲げ予定領域ＶＥが２４０℃に達し、曲げ予定領域ＶＥを形成しているポリアミド樹脂が溶融してからスライド装置を前方（図４において矢印Ｆ１で示す方向）、つまり金型３の方へ移動させる。そして、図５に示すように、繊維強化樹脂管状体１が金型３に当接すると、左側の固定クランプ４が取付けられたスライド装置が停止する。一方、右側の移動クランプ５が取付けられたスライド装置は前進し、繊維強化樹脂管状体１には矢印Ｆ２で示す方向に引張荷重が掛かり、曲げ予定領域ＶＥが金型３のＲ部３ａに沿って曲がる。本実験では、移動クランプ５を介して繊維強化樹脂管状体１の右端に３５００Ｎの引張荷重を掛けて曲げ加工を行った。そして自然冷却後、固定クランプ４および移動クランプ５から繊維強化樹脂管状体１を外し、曲げ加工用芯材６を抜いた（脱芯した）。
【００２８】
（実験結果）
本願発明者らは、上述した手法によって曲げ加工された繊維強化樹脂管状体１の曲げ方向の内外方向の外径Ａと、曲げ方向の上下方向の外径Ｂ（図９（ｂ））と、曲げ半径ｒとを測定した。また、扁平度（＝Ｂ／Ａ）を計算した。また、曲がった領域に座屈が発生していないか否か（曲げ性）を調べた。さらに、曲げ加工用芯材６の抜き易さ（脱芯性）を調べた。扁平度は、図９に示すように、繊維強化樹脂管状体１の曲がった領域の曲げ中心Ｃを縦方向に切断し、内外方向の外径Ａと、上下方向の外径Ｂとの比（Ｂ／Ａ）を扁平度として計算した。曲げ加工を行う前の繊維強化樹脂管状体１は、潰れていないため、扁平度は１である。
そして、曲がった領域が座屈していない場合は、曲げ性が良好であるとして○を記し、座屈していた場合は、曲げ性が不良であるとして×を記した。また、曲げ加工用芯材６を抜くことができた場合は、脱芯性が良好であるとして○を記し、曲げ加工用芯材６を抜くことができなかった場合は、脱芯性が不良であるとして×を記した。
【００２９】
その結果、図１０に示すように、第１実施形態（１）〜（３）の曲げ加工用芯材６を繊維強化樹脂管状体１に挿入して充填した場合は、いずれも曲げ性および脱芯性が良好であった（曲げ性判定が○、脱芯性判定が○）。また、扁平度は、いずれも１．０１〜１．０２であり、曲げ加工による繊維強化樹脂管状体１の変形が極めて小さかった。
【００３０】
（考察）
本願発明者らは、上述した実験結果に基づき、本実施形態の曲げ加工用芯材６が、曲げ性および脱芯性に及ぼす効果について考察した。
前述したように、曲げ加工用芯材６は、長手方向と直交する断面の形状が正六角形の線状部材６ａによって構成されているため、各線状部材６ａの正六角形の辺同士が密着し、線状部材６ａ間の接触面積が大きくなる。これにより、曲げ荷重が発生した場合に、各線状部材６ａ間にズレが発生し難いため、線状部材６ａを束ねて成る曲げ加工用芯材６の断面形状が、繊維強化樹脂管状体１の内部において変形し難い。
したがって、繊維強化樹脂管状体１を曲げたときに、その曲げ荷重によって線状部材６ａ同士が滑ってできた隙間に他の線状部材が入り込み線状部材束の断面形状が円形でなくなるという現象が発生し難く、曲げ加工用芯材６が変形し難いため、繊維強化樹脂管状体１の曲げる領域の断面が変形し難いと推測した。
また、各線状部材６ａは、繊維強化樹脂管状体１を形成するポリアミド樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難いＰＥＥＫ樹脂によりそれぞれ形成されているため、曲げ加工時にポリアミド樹脂が塑性変形した場合であっても、各線状部材６ａが塑性変形するおそれがないので、曲げ加工用芯材６が変形し難く、繊維強化樹脂管状体１の曲げる領域の断面が変形し難いと推測した。
【００３１】
（結論）
本願発明者らは、上述した実験結果および考察から、長手方向と直交する断面の形状が正六角形であり、かつ、繊維強化樹脂管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料により形成された複数の線状部材を束ねて成る曲げ加工用芯材を作成すれば、繊維強化樹脂管状体の曲げる領域の断面が変形し難い曲げ加工用芯材を提供することができると結論した。
【００３２】
〈第２実施形態〉
次に、本発明の第２実施形態に係る曲げ加工用芯材について図６を参照しつつ説明する。同図に示すように、本実施形態に係る曲げ加工用芯材７を構成する線状部材７ａは、長手方向と直交する断面の形状が円形で中空（中空円形）の線状部材である。同図（ｃ）に示すように、曲げ加工用芯材７は線状部材７ａを束ねて構成されており、円筒形状を呈している。繊維強化樹脂管状体１に挿入された各線状部材７ａは、周面同士を密着させている。なお、また、線状部材７ａは、中空であるため、繊維強化樹脂管状体１に充填すると潰れて変形するが、同図（ｃ）では、潰れた状態を誇張して表している。
【００３３】
［実験２］
本願発明者らは、本実施形態の曲げ加工用芯材７を使用した場合の繊維強化樹脂管状体１の曲げ性を調べる実験を行った。
（実験内容）
本実験では、実験１において使用した繊維強化樹脂管状体１と同じ繊維強化樹脂管状体を使用した。また、実験１と同じ曲げ加工装置を使用し、実験１と同じ手順で繊維強化樹脂管状体１を曲げ加工した。曲げ加工用芯材７を構成する線状部材７ａは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製である。ＰＴＦＥの融点は３２７℃である。そして、外径φ４が１．５ｍｍ、内径φ３が１．０ｍｍの線状部材７ａを束ねた曲げ加工用芯材（第２実施形態（１））と、外径φ４が２．０ｍｍ、内径φ３が１．０ｍｍの線状部材７ａを束ねた曲げ加工用芯材（第２実施形態（２））と、外径φ４が３．０ｍｍ、内径φ３が１．０ｍｍの線状部材７ａを束ねた曲げ加工用芯材（第２実施形態（３））とを使用した。各曲げ加工用芯材７を構成する線状部材７ａは、２００〜３００本である。
【００３４】
（実験結果）
図１０に示すように、第２実施形態（１）〜（３）の曲げ加工用芯材７を充填した繊維強化樹脂管状体１は、いずれも曲げ性が良好であり（曲げ性判定が○）、曲げ加工用芯材７の脱芯性も良好であった（脱芯性判定が○）。
【００３５】
（考察）
本願発明者らは、上述した実験結果に基づき、本実施形態の曲げ加工用芯材７が、曲げ性および脱芯性に及ぼす効果について考察した。
前述したように、曲げ加工用芯材７は、長手方向と直交する断面の形状が円形で中空の線状部材７ａによって構成されているため、繊維強化樹脂管状体１に挿入して充填するときに、各線状部材７ａが潰れて変形する。このため、各線状部材７ａ同士の接触面積が大きくなる。これにより、曲げ荷重が発生した場合に、各線状部材７ａ間にズレが発生し難いため、線状部材７ａを束ねて成る曲げ加工用芯材７の形状が、繊維強化樹脂管状体１の内部において変形し難い。
したがって、繊維強化樹脂管状体１を曲げたときに、その曲げ荷重によって線状部材７ａ同士が滑って線状部材７ａ間の隙間に他の線状部材が入り込み断面が変形する現象が発生し難く、曲げ加工用芯材７が変形し難いため、繊維強化樹脂管状体１の曲げる領域の断面が変形し難いと推測した。
また、各線状部材７ａは、繊維強化樹脂管状体１を形成するポリアミド樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難いＰＴＦＥによりそれぞれ形成されているため、曲げ加工時にポリアミド樹脂が塑性変形した場合であっても、各線状部材７ａが塑性変形するおそれがないので、曲げ加工用芯材７が変形し難く、繊維強化樹脂管状体１の曲げる領域の断面が変形し難いと推測した。
さらに、各線状部材７ａはそれぞれ中空であるため、繊維強化樹脂管状体１を曲げ加工の前に加熱する際の熱が曲げ加工用芯材７に奪われ難いので、曲げる領域が目標温度に達する時間を短縮することができる。このため、繊維強化樹脂管状体１の曲げ加工効率を高めることができると推測した。
【００３６】
（結論）
本願発明者らは、上述した実験結果および考察から、長手方向と直交する断面の形状が円形で中空であり、かつ、繊維強化樹脂管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料により形成された複数の線状部材を束ねて成る曲げ加工用芯材を作成すれば、繊維強化樹脂管状体の曲げる領域が変形し難い曲げ加工用芯材を提供することができると結論した。さらに、繊維強化樹脂管状体１の曲げ加工効率を高めることができる加工用芯材を提供することもできると結論した。
【００３７】
〈第３実施形態〉
次に、本発明の第３実施形態に係る曲げ加工用芯材について図７を参照しつつ説明する。同図に示すように、本実施形態に係る曲げ加工用芯材８は、コイル状の芯８ａと、前述した第１実施形態において使用した縦断面形状が正六角形の線状部材６ａとを備える。芯８ａの周面と、繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａとの間には線状部材６ａが充填されている。また、芯８ａの内部には線状部材６ａは充填されていない。芯８ａは、コイルスプリング形状（螺旋状）に形成されており、ステンレス製である。また、芯８ａは、フレキシブルチューブと同じ性質を有し、伸縮性および可撓性を有する。
【００３８】
［実験３］
本願発明者らは、本実施形態の曲げ加工用芯材８を使用した場合の繊維強化樹脂管状体１の曲げ性を調べる実験を行った。
（実験内容）
本実験では、実験１において使用した繊維強化樹脂管状体１と同じ繊維強化樹脂管状体１（以下、本実施形態において繊維強化樹脂管状体Ａという）と、連続炭素繊維の配向角度θ１を２０度に設定してフィラメントを４層構造に捲回した繊維強化樹脂管状体（以下、本実施形態において繊維強化樹脂管状体Ｂという）とを使用した。また、実験１と同じ曲げ加工装置を使用し、実験１と同じ手順で繊維強化樹脂管状体１を曲げ加工した。曲げ加工用芯材７を構成する線状部材６ａは、縦断面の正六角形の１辺の長さｈ１（図３（ｂ））が０．４ｍｍのＰＥＥＫ製である。そして、コイル径が２３ｍｍの芯８ａの周囲を線状部材６ａによって囲んだ曲げ加工用芯材を挿入した繊維強化樹脂管状体Ａ（第３実施形態（１））と、コイル径が１６ｍｍの芯８ａの周囲を線状部材６ａによって囲んだ曲げ加工用芯材を挿入した繊維強化樹脂管状体Ｂ（第３実施形態（２），（３））と、コイル径が１４ｍｍの芯８ａの周囲を線状部材６ａによって囲んだ曲げ加工用芯材を挿入した繊維強化樹脂管状体Ａ（第３実施形態（４））とを使用した。第３実施形態（２），（３）は、同じ曲げ加工用芯材については２回実験を行ったため、１回目を第３実施形態（２）とし、２回目を第３実施形態（３）とする。
【００３９】
（実験結果）
図１０に示すように、第３実施形態（１）の曲げ加工用芯材８を充填した繊維強化樹脂管状体１は、曲げ加工の途中で曲げ加工用芯材８が潰れたため、曲げることができなかった（曲げ性判定が×）。また、脱芯することもできなかった（脱芯性判定が×）。また、第３実施形態（２）〜（４）の曲げ加工用芯材８を充填した繊維強化樹脂管状体１は、曲げ性が良好であり（曲げ性判定が○）、曲げ加工用芯材８の脱芯性も良好であった（脱芯性判定が○）。
【００４０】
（考察）
第３実施形態（１）の曲げ加工用芯材８は、芯８ａのコイル径は２３ｍｍであり、繊維強化樹脂管状体１の内径φ２の２７．２ｍｍと比較すると、４．２ｍｍの差しかない。つまり、第３実施形態（１）の曲げ加工用芯材８を繊維強化樹脂管状体１に挿入すると、芯８ａの占める空間が大きく、芯８ａの周囲と繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａとの間に介在する線状部材６ａの数が少ないため、曲げ加工用芯材８の強度が不足しており、曲げ加工時に潰れたと推測した。
また、第３実施形態（２），（３）の曲げ加工用芯材８は、芯８ａのコイル径がそれぞれ１６ｍｍであり、第３実施形態（４）の曲げ加工用芯材８は、芯８ａのコイル径が１４ｍｍであり、いずれもコイル径２３ｍｍのものと比較すると、曲げ加工用芯材８を繊維強化樹脂管状体１に挿入したときの芯８ａが占める空間も小さく、芯８ａの周囲と繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａとの間に介在する線状部材６ａの数も多いため、強度も十分あり、曲げ加工用芯材として十分機能したと推測した。
さらに、繊維強化樹脂管状体１を曲げた後に、芯８ａを伸長させることにより、芯８ａの径を細くし、曲げ加工用芯材８と繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａとの間に隙間を形成することができるので、繊維強化樹脂管状体１から曲げ加工用芯材８を容易に抜くことができた。さらに、コイル状の部材の中に線状部材を入れる必要がないため、その分、線状部材の数を減らすことができるので、曲げ加工用芯材を軽量化することもできると考えた。
【００４１】
（結論）
本願発明者らは、上述した実験結果および考察から、長手方向と直交する断面の形状が正六角形であり、かつ、繊維強化樹脂管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料により形成された線状部材を、コイル状の芯の周囲を囲んで成る曲げ加工用芯材を作成すれば、繊維強化樹脂管状体の曲げる領域が変形し難い曲げ加工用芯材を提供することができると結論した。さらに、脱芯が容易で、かつ、軽量化を図ることができる曲げ加工用芯材を提供することができると結論した。
【００４２】
〈第４実施形態〉
次に、本発明の第４実施形態に係る曲げ加工用芯材について図８を参照しつつ説明する。同図に示すように、本実施形態に係る曲げ加工用芯材９は、前述の第１および第３実施形態において使用した線状部材６ａと、本実施形態において使用する帯状部材９ａとを備える。帯状部材９ａは、繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａよりも摩擦係数が小さい。つまり、滑り易い材質により形成されている。本実施形態では、帯状部材９ａはテフロン製であり、繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａを形成しているポリアミド樹脂よりも摩擦係数が小さく滑り易い。本実施形態では、帯状部材９ａとして、テフロン加工されたスパイラルチューブ状のフレキシブルなものを展開してテープ状にしながら使用した。複数の線状部材６ａが束ねられて成るものの周囲に帯状部材９ａが捲回されている。
【００４３】
［実験４］
本願発明者らは、本実施形態の曲げ加工用芯材９を使用した場合の繊維強化樹脂管状体１の曲げ性を調べる実験を行った。
（実験内容）
本実験では、実験１において使用した繊維強化樹脂管状体１と同じ繊維強化樹脂管状体を使用した。また、実験１と同じ曲げ加工装置を使用し、実験１と同じ手順で繊維強化樹脂管状体１を曲げ加工した。曲げ加工用芯材９を構成する線状部材６ａは、縦断面の正六角形の１辺の長さｈ１（図３（ｂ））が０．４ｍｍのＰＥＥＫ製である。
【００４４】
（実験結果）
図１０に示すように、第４実施形態の曲げ加工用芯材９を充填した繊維強化樹脂管状体１は、曲げ加工が良好であり（曲げ性判定が○）、脱芯性も良好であった（脱芯性判定が○）。特に、曲げ加工用芯材９を繊維強化樹脂管状体１から容易に脱芯することができた。
【００４５】
（考察）
曲げ加工用芯材９は、線状部材６ａを束ねて成るものの周囲がテフロン製の帯状部材９ａによって包まれているため、曲げ加工用芯材９と繊維強化樹脂管状体１の内壁面１ａとの摩擦が小さいため、容易に脱芯することができたと推測した。
【００４６】
（結論）
本願発明者らは、上述した実験結果および考察から、繊維強化樹脂管状体を形成する熱可塑性樹脂よりも加熱による塑性変形が発生し難い材料により形成された線状部材を束ねて成るものの周囲が、繊維強化樹脂管状体の内壁面よりも摩擦係数が小さい部材によって包まれた曲げ加工用芯材を作成すれば、繊維強化樹脂管状体の曲げる領域が変形し難く、かつ、脱芯性に優れた加工用芯材を提供することができると結論した。
【００４７】
〈他の実施形態〉
（１）長手方向と直交する断面の形状が楕円形、三角形、四角形、五角形、８角形、１２角形などの線状部材を用いることもできる。また、それらの線状部材は中実でも良いし、中空でも良い。
（２）長手方向と直交する断面の形状が円形、楕円形および多角形の線状部材を混合して用いることもできる。また、それらの線状部材は中実でも良いし、中空でも良い。
（３）線状部材を形成する材料としては、軽量かつフレキシブルであり、さらに、熱吸収が少なく取り扱い易いという理由から、ＰＥＥＫおよびＰＴＦＥなどの樹脂が好ましいが、金属材料でも良い。
（４）芯８ａを形成する材料は、ステンレス以外に鉄や合金あるいは耐熱性の高い樹脂などでも良い。
（５）帯状部材９ａとして、テフロン加工されたスパイラルチューブ状のフレキシブルなものを展開してテープ状にしたものを使用したが、テフロン製のテープを使用することもできる。
（６）ＰＡＮ系炭素繊維に代えてピッチ系炭素繊維を用いることもできる。
（７）熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ＡＢＳ、ＰＥＳ、ＰＥＥＫ、ポリイミド、ＰＭＭＡなどを用いることもできる。
（８）炭素繊維に代えてガラス繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、フッ素繊維、鉱物繊維などを用いることもできる。
（９）繊維強化樹脂管状体の曲げ方式としてストレッチベンド方式に代えて、曲げ加工対象に金型を押し当てて曲げる、いわゆるスライドベンド方式を用いることもできる。
（１０）繊維強化樹脂管状体の両端に引張荷重を掛けて曲げ加工する方法を用いることもできる。
【００４８】
［特許請求の範囲と実施形態との対応関係］
繊維強化樹脂管状体１が請求項１に記載の管状体に対応し、帯状部材９ａが請求項４ないし請求項６に記載の所定の部材に対応する。また、芯８ａが請求項７に記載のコイル状の部材に対応する。
【符号の説明】
【００４９】
１    繊維強化樹脂管状体
１ａ  内壁面
２    曲げ加工装置
３    金型
３ａ  Ｒ部
４    固定クランプ
５    移動クランプ
６    曲げ加工用芯材
６ａ  線状部材
７    曲げ加工用芯材
７ａ  線状部材
８    曲げ加工用芯材
８ａ  芯
９    曲げ加工用芯材
９ａ  帯状部材
Ｅ１，Ｅ２  曲げ予定領域以外の領域
Ｓ    連続炭素繊維
ＶＥ  曲げ予定領域
θ１  配向角度
θ３  曲げ角度
【図１】
2019059038.tif 000003
【図２】
2019059038.tif 000004
【図３】
2019059038.tif 000005
【図４】
2019059038.tif 000006
【図５】
2019059038.tif 000007
【図６】
2019059038.tif 000008
【図７】
2019059038.tif 000009
【図８】
2019059038.tif 000010
【図９】
2019059038.tif 000011
【図１０】
2019059038.tif 000012