(57)【要約】【課題】外形形状を高精度に成形した繊維強化樹脂製管分岐部を製造する。【解決手段】本発明は雄型に相当するマンドレル１０を中空弾性体にて成形し、そして、該マンドレル１０と金属製の雌型１４との間に装填されている強化繊維を含む樹脂等から成る素材１３を硬化させて繊維強化樹脂製管分岐部を製造するとき、該マンドレル１０の中空部１０ａに圧力気体を注入して該マンドレル１０を膨張変形させ、そして、前記素材１３が外方へ押圧され、且つ、該雌型１４の反力を受けて該素材１３の外形形状が高精度に成形されるように構成されて成るものである。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造されるように形成された繊維強化樹脂製管分岐部の製造法に於いて、
前記マンドレルは中空弾性体にて成形されて成り、該マンドレルの中空部に圧力気体を圧入して該マンドレルの中空内側面を押圧させることにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形されることを特徴とする繊維強化樹脂製管分岐部の製造法。
【請求項２】
上記マンドレルの中空部に圧力気体を注入するための気体注入口を該マンドレルの端部開放部を閉塞している蓋体に設けたことを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂製管分岐部の製造法。
【請求項３】
繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造されるように形成された繊維強化樹脂製管分岐部の製造法に於いて、
前記マンドレルは中実弾性体にて成形されて成り、該マンドレルを加熱することにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形されることを特徴とする繊維強化樹脂製管分岐部の製造法。
【請求項４】
繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造される繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置に於いて、
前記マンドレルは中空弾性体にて成形されて成り、該マンドレルの中空部に圧力気体を圧入して該マンドレルの中空内側面を押圧させることにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形されることを特徴とする繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置。
【請求項５】
上記マンドレルの中空部に圧力気体を注入するための気体注入口を該マンドレルの端部開放部を閉塞している蓋体に設けたことを特徴とする請求項３記載の繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置。
【請求項６】
繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造される繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置に於いて、
前記マンドレルは中実弾性体にて成形されて成り、該マンドレルを加熱することにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形されることを特徴とする繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂にて成形される管分岐部の製造法及び製造装置に関するものであり、特に、マンドレルを雄型とし、このマンドレルの外面に所定間隔を有して固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填されて成形される繊維強化樹脂製管分岐部の製造法並びに製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の此種繊維強化樹脂製管分岐部の製造法又は製造装置を図７及び図８に従って説明する。図７はＲＴＭ（ｒｅｓｉｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｍｏｌｄｉｎｇ）  成形法並びにその装置を示す。
【０００３】
同図に於いて、符号１はマンドレルである。該マンドレル１は中実（無垢）の金属にて成形されており、図示例ではＴ字形の管分岐部を製造するための雄型に相当する。而して、該雄型のマンドレル１に対応して金属にて成型された雌型２が該マンドレル１と所定間隔を有して該マンドレル１の外面に固定されるのであるが、ＲＴＭ成形法に於いては、前記マンドレル１の表面に強化繊維を巻き付け又は編成等の手段にて装着した後、前記雌型２を固定し、そして、マンドレル１及び雌型２の端部に固定される蓋体３にて該マンドレル１と雌型との間に形成される空間部Ｍも該蓋体３にて閉塞し、更に、該空間部Ｍの位置に対峙する蓋体３の一部に樹脂注入口４を設け、更に、該樹脂注入口４と反対側に固定されている蓋体３であって、前記空間部Ｍに対峙する個所にバキューム連結口５を開設してある。尚、図示例では前記樹脂注入口４とバキューム連結口５とは左右上下の各１個所に設けられている。
【０００４】
そこで、前記バキューム連結口５を開放し、前記樹脂注入口４より樹脂溶液を注入し、前記バキューム連結口５から該樹脂が流出したとき該バキューム連結口５を閉塞して、前記空間部Ｍに配設されている前記強化繊維に万遍なく該樹脂溶液を浸潤させる。このとき、前記樹脂注入口４からの注入ポンプによる圧力により、前記浸潤した樹脂溶液に生じている気泡等を除去して該樹脂溶液を前記強化繊維に気密に浸潤させると共に該樹脂が加熱加圧され、所定時間経過後、樹脂の硬化を待って脱型して繊維強化樹脂製管分岐部を製造する。
【０００５】
図８は従来例のオートクレーブ圧又は大気圧によって該繊維強化樹脂製管分岐部を製造する状態を示す。同図に於いて、符号６は中実（無垢）の金属にて成形されたマンドレルを示す。該マンドレル６も図７に示すマンドレル１と同様に金属製であってＴ字形の管分岐部を製造するための雄型に相当する。而して、該マンドレル６は主管部形成部６ａ及び枝管部形成部６ｂの双方の各先端部は前記管分岐部に相当する部分より外側方向へ突出するように形成されている。そこで、該マンドレル６を用いて管分岐部を製造する際には、該マンドレル６の端部を残して該マンドレル６の表面に強化繊維を含有している樹脂を装着する。そして、樹脂の硬化を待って脱型されるのであるが、該樹脂を硬化させる手段としては、図８に示すように、前記樹脂を含浸した強化繊維の上面をシール部７，７を介してフィルム状の柔軟な雌型８にて密閉し、そして、オートクレーブ圧又は大気圧によって該樹脂を加圧硬化させる。このとき、前記雌型８の夫々の一部にバキューム連結口９，９，９を設けて該雌型８内を真空にし、そして、該雌型８内の負圧及び前記オートクレーブ圧又は大気圧の作用により該雌型８が該樹脂表面を押圧し、該樹脂の外形形状を成形して該樹脂を硬化させ、脱型して管分岐部を製造する。
【０００６】
その他、マンドレルの外表面に硬化性樹脂含浸強化繊維を巻き付け、そして、該マンドレルの周りに巻き付けた前記硬化性樹脂含浸強化繊維の外面からヒーター等の手段で加熱して硬化させ、脱型してＴ字形の管分岐部を製造するように構成されたものも知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００７】
特許文献１：  特開平６−３３５９７２号
特許文献２：  特開平１０−１２８８５８号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のうち、ＲＴＭ成形法による繊維強化樹脂製管分岐部を製造する方法に用いられる金型は、雄型及び雌型とも金属製であるため、該雌雄の金型内に真空引きと相俟ってポンプ等の手段によって樹脂が圧入されるのであるが、ポンプ圧等にて圧入される樹脂はどうしても均一な分布が期待できない。更に又、前記オートクレーブ圧或いは真空圧によって管分岐部の外形形状を成形するとき、及び前記引用文献１並びに２に開示されている製造法によって該管分岐部を製造する場合に於いても、該管分岐部の外形寸法の高精度を維持することは困難である。
【０００９】
そこで、外形形状を高精度に成形して成る繊維強化樹脂製管分岐部を製造するために解決せられるべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案せられたものであり、繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造されるように形成された繊維強化樹脂製管分岐部の製造法に於いて、前記マンドレルは中空弾性体にて成形されて成り、該マンドレルの中空部に圧力気体を圧入して該マンドレルの中空内側面を押圧させることにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形される繊維強化樹脂製管分岐部の製造法、及び、上記マンドレルの中空部に圧力気体を注入するための気体注入口を該マンドレルの端部開放部を閉塞している蓋体に設けた繊維強化樹脂製管分岐部の製造法、並びに、繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造されるように形成された繊維強化樹脂製管分岐部の製造法に於いて、前記マンドレルは中空弾性体にて成形されて成り、該マンドレルを加熱することにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形される繊維強化樹脂製管分岐部の製造法、及び、繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造される繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置に於いて、前記マンドレルは中実弾性体にて成形されて成り、該マンドレルの中空部に圧力気体を圧入して該マンドレルの中空内側面を押圧させることにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形される繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置、及び、上記マンドレルの中空部に圧力気体を注入するための気体注入口を該マンドレルの端部開放部を閉塞している蓋体に設けた繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置、並びに、繊維強化樹脂製管分岐部であって、該管分岐部はマンドレルを雄型とし、該マンドレルと所定間隔を有して該マンドレルの外面に固定される雌型との間に強化繊維を含む樹脂が装填され、該樹脂の硬化後、脱型して製造される繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置に於いて、前記マンドレルは中実弾性体にて成形されて成り、該マンドレルを加熱することにより、該マンドレルが膨張変形して前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形される繊維強化樹脂製管分岐部の製造装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図６に従って詳述する。図１乃至図４は請求項１及び２並びに４及び５記載の発明の実施の形態を示す。図１に於いて符号１０は中空弾性体から成るマンドレル１０である。図示例のマンドレル１０は図６に示すＴ字形の管分岐部１１を製造するための雄型に相当するものであるが、之に限定せられるべきではなく、４本以上の管分岐部を有する多連型の管分岐部を製造するための雄型相当のマンドレルであってもよい。
【００１２】
而して、該マンドレル１０はゴム製を可とする。然るときは、柔軟性が確保され、後述するように該マンドレル１０の中空部に圧力空気を注入したとき、該マンドレル１０の弾性力にて適正な膨張変形が期待できる。而して、前記圧力空気は窒素等の他の気体を用いることもできる。然るときは、圧力空気の作用と同様の作用が期待できる。
【００１３】
図２は該マンドレル１０の中空部１０ａに芯体１２を嵌着した状態を示す断面図である。該芯体１２は金属または硬化プラスチックにて成形され、そして、図３に示すように前記マンドレル１０の表面に強化繊維又はプリプレグ等から成る素材１３を巻き付ける際に、該芯体１２を該マンドレル１０の中空部に嵌合させることによって柔軟な物質より成るマンドレル１０の形状を適正に保持させて前記素材１３の巻き付け等の装着作業が円滑に実行されるように為されている。尚、前記強化繊維又はプリプレグ等から成る素材１３を前記マンドレル１０に装着する手段は従来一般に用いられる方法を採択するものとし、特定されるものではない。
【００１４】
図４は該マンドレル１０の表面に前記素材１３を巻装した後、該素材１３の表面に金属から成る雌型１４を前記マンドレル１０と所定間隔を有して固定し、管分岐部１１を製造する課程を示す縦断面図である。同図に示すように、該雌型１４の各端部には前述のＲＴＭ成形法と同様に蓋体１５，１５，１５が蓋装され、そして、マンドレル１０の中空部１０ａ及び該マンドレル１０と前記雌型１４との間に巻装されている前記素材１３に対峙する面が閉塞される。又、該蓋体１５の何れかであって、且つ、該マンドレル１０の中空部１０ａに向って圧力空気を注入するための空気注入口１６を設けると共に、前記素材１３と対面する個所の蓋体１５に樹脂注入口１７を設け、該樹脂注入口１７を介し注入ポンプ（図示せず）等により樹脂を圧入する。又、前記雌型１４の任意の個所にバキューム連結口１８，１８が設けられており、前記素材１３の部位を負圧にすることにより前記樹脂注入口１７からの樹脂注入を助成する。
【００１５】
尚、図４及び図５の図示例では、前記樹脂注入口１７に対向する面にシール１９が設けられているが、該樹脂注入口１７を介して樹脂を注入する場合には、該樹脂注入口１７は前記シール１９を回避する個所に設けられることは当然である。
【００１６】
即ち、前記素材１３が強化繊維であって、該強化繊維が当初該マンドレル１０の表面に巻装されている場合は、前記雌型１４を固定した後、前記バキューム連結口１８，１８を開放して前記樹脂注入口１７から樹脂を注入し、そして、注入される樹脂が前記バキューム連結口１８，１８より流出し始めたとき、該バキューム連結口１８，１８を閉塞して樹脂の漏洩を防止し、更に、注入された該樹脂が加熱されて硬化することになるのであるが、前記樹脂注入段階に於いても前記バキューム連結口１８，１８を介する負圧及び空気注入口１６からの圧力によって、樹脂内部に生じている気泡を除去し、該樹脂が前記強化繊維中に万遍なく気密に浸潤されるように実行されるのである。
【００１７】
又、前記素材１３をプリプレグを用いて該マンドレル１０の表面に巻装した場合は、該プリプレグは炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維に各種樹脂が含浸されて成るシート類であるから、該プリプレグ自体には既に半硬化状態の樹脂が含浸されているので、前記雌型１４を固定した後には前記樹脂注入口１７を介して樹脂を新めて注入する必要はない。但し、別途樹脂注入を禁止するものではない。
【００１８】
斯くの如く、柔軟性あるマンドレル１０の表面に強化繊維を含む樹脂が装填されたときには、前記空気注入口１６から所定圧の圧力空気を該マンドレル１０の中空部１０ａに圧入する。然るときは、該マンドレル１０は柔軟性物質にて形成されているので、該圧力空気により外方へ平均して膨張変形し、該マンドレル１０の外面が前記素材１３の内側面を押圧する。このように、マンドレル１０が膨張変形して前記素材１３を外方へ押圧するとき、該素材１３は前記固定された金属製の雌型１４の内側面の反力を受けて該雌型１４の内側面に密着した状態で該素材１３の外形形状が高精度に成形される。そして、該素材１３の硬化を待って脱型され、繊維強化樹脂製管分岐部１１が製造されるのである。
【００１９】
尚、上記本発明は雄型相当のマンドレル１０を中空弾性体にて形成し、且つ、該マンドレル１０の中空部１０ａ内に圧力空気を圧入して該マンドレル１０を膨張変形させて前記素材１３を加圧し、金属製の雌型１４の反力をうけて該素材１３の外形形状を高精度に成形するところに特徴を有するものであるから、その余の製造課程等は特に限定せられるものではない。
【００２０】
尚、図４中、符号１９はシールを示す。該シール１９によって素材１３の介装空間の気密性を保持する。
図５は請求項３及び６記載の発明の一実施の形態を示す。同図に示す管分岐部の製造法及び製造装置は図４に示す製造法及び装置と本質的に同一である。唯、図５に示すマンドレル２０が中実（無垢）弾性体にて成形され、そして、該マンドレル２０の膨張変形によって前記素材１３が押圧される点が異る。従って、図５に於いては、図４に示す空気注入口１６を有していないが、その余の技術事項は図４に示す製造法及び製造装置と全く同一であるから、図５に於いては図４と共通する構成部分は同一符号を付してその説明を省略すると共に、その構成による製造法も省略するものとする。
【００２１】
而して、前記マンドレルは前述したように中実弾性体にて成形されて成るものである。好ましくは、該マンドレル２０は熱膨張率の高い柔軟物質が選択されるを可とする。即ち、該マンドレル２０を熱源（図示せず）に接続したとき、該マンドレル２０は容易に熱膨張して変形する材質にて成形されるものとする。例えば、シリコンゴム、  アクリルゴム、フッ素ゴム等を列挙することができる。
【００２２】
但し、マンドレル２０が熱膨張して変形し、そして、前記強化繊維を含む樹脂が加圧され、且つ、該樹脂の外側面が金属製の雌型１４の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に成形され、そして、該樹脂が硬化して脱型するとき、該マンドレル２０と該樹脂とが融合せず、容易に離型できるように該マンドレル２０の表面処理等が施されることは当然である。
【００２３】
而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態にて詳述したように、繊維強化樹脂製管分岐部を製造するとき、柔軟な物質にて形成された弾性体から成る雄型のマンドレルの表面にプリプレグのような樹脂を含浸した強化繊維等から成る素材を巻装し、そして、その上面に金属製の雌型を固定して前記繊維強化樹脂製管分岐部を製造するとき、該マンドレルの膨張変形により該マンドレルが前記素材を外方へ押圧し、そして、該マンドレルによって押圧された該素材は前記雌型の内側面の反力を受けて該強化繊維を含む樹脂の外形形状が高精度に整形される。そこで、該樹脂の硬化を待って脱型し、高精度の外形形状を有する繊維強化樹脂製管分岐部が製造されることができる等、正に、著大なる効果を奏する発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマンドレルを示し、その縦断面図。
【図２】図１のマンドレルに芯体を嵌着した状態を示す縦断面図。
【図３】図２のマンドレル表面に樹脂を含浸した強化繊維を巻き付けた状態を示す縦断面図。
【図４】図３に示す樹脂を含浸した強化繊維をマンドレルに巻き付け、その上面に雌型を固定した状態であって、請求項１及び２並びに４及び５記載の発明の一実施の形態を示す縦断面図。
【図５】請求項３及び６記載の発明の実施の形態を示し、その縦断面図。
【図６】本発明によって製造した繊維強化樹脂製管分岐部の斜面図。
【図７】従来例のＲＴＭ成形法によって繊維強化樹脂製管分岐部を製造する状態を示す縦断面図。
【図８】従来例のオートクレーブ圧及び真空圧によって繊維強化樹脂製管分岐部を製造する状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１０，２０    マンドレル
１０ａ        中空部
１１          管分岐部
１２          芯体
１３          素材
１４          雌型
１５          蓋体
１６          空気注入口
１７          樹脂注入口
１８          バキューム連結口
【図１】
2004181658.tif 000003
【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】
2004181658.tif 000008
【図７】
2004181658.tif 000009
【図８】
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