(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その外周面に第１型面を有し、その一端に第１当接端を有し、その他端に第１規制端を有し、前記第１規制端の直径は前記第１当接端の直径より大きい第１金型と、
その外周面に第２型面を有し、その一端に第２当接端を有し、その他端に第２規制端を有し、前記第２規制端の直径は前記第２当接端の直径より大きく、前記第２当接端は前記第１当接端に押付け、前記第２型面は前記第１型面に当接して成形面を形成する第２金型と、
前記第１金型と前記第２金型との外側に位置し、前記第１金型及び前記第２金型との間に封止空間が形成され、真空ポンプに接続されており、前記真空ポンプは前記封止空間と連通する真空袋フィルムと、を含み、
更に、補助成形ジャーを備え、前記第１金型と前記第２金型と前記真空袋フィルムとは、前記補助成形ジャーの内部に設けられており、
前記補助成形ジャーの内部には、更に、動力源を有する回転台が設けられており、前記回転台は、前記動力源の上部にプラットフォームが設けられており、複合材料チューブは、前記補助成形ジャー内の前記プラットフォームに置き込まれることを特徴とする、
複合材料チューブの作製装置。
【請求項２】
前記第１金型は、互いに対向する、第１裏側と、第１外側と、を有し、前記第１型面は前記第１外側に位置し、前記第１裏側から前記第１外側へ延びる方向を拡張方向とし、前記第１型面は、前記第１当接端から前記第１規制端へ前記拡張方向に沿って拡張し、前記第２型面は、前記第２当接端から前記第２規制端へ前記拡張方向に沿って拡張することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料チューブの作製装置。
【請求項３】
請求項１に記載の複合材料チューブの作製装置を利用し、
基材と、第１金型と、第２金型と、を用意し、前記基材はチューブであり、前記基材は貫通孔を有し、前記貫通孔は、一端が第１開放口を有し、他端が第２開放口を有し、前記第１金型と前記第２金型とを、前記基材の両端へそれぞれ移動し、前記第１金型を前記第１開放口から前記基材の前記貫通孔に入れ、前記第２金型を前記第２開放口から前記基材の前記貫通孔に入れて、前記第１金型の前記第１当接端を前記第２金型の前記第２当接端に押付けて、前記第１型面と前記第２型面とは当接して前記成形面を形成し、これにより、前記基材が前記成形面を覆う型締めステップと、
少なくとも一つの複合材料と少なくとも一つの金属材料とを前記基材に交互に敷き、前記複合材料は、樹脂と、繊維と、を含むロードステップと、
前記第１金型と前記第２金型との外に前記真空袋フィルムを置いて前記第１金型と前記第２金型とを封止し、これにより、前記真空袋フィルムと前記第１金型及び前記第２金型との間に封止空間が形成される真空袋フィルム覆いステップと、
真空ポンプにより、前記封止空間内の空気を抜いて、前記封止空間が真空状態となり、前記封止空間の内外の空気圧の差により、前記真空袋フィルムが前記複合材料と前記金属材料とに緊密に覆うことにより、前記基材と前記複合材料と前記金属材料とに圧力が加えられ、前記複合材料の前記樹脂により、前記基材と前記複合材料と前記金属材料とが結合されて複合材料チューブを形成するエア抜きステップと、
前記第１金型と前記第２金型とから前記真空袋フィルムを取り外す真空袋フィルム取り外しステップと、
前記第１金型と前記第２金型とを分離させることにより、成形された前記複合材料チューブを離型して、前記複合材料チューブを取り出す型開きステップと、を含むことを特徴とする、
複合材料チューブの作製方法。
【請求項４】
前記エア抜きステップの後、更に、加圧ステップを備え、前記補助成形ジャーに、前記第１金型と前記第２金型と前記真空袋フィルムとを置き込んで、前記補助成形ジャーにより、前記第１金型と前記第２金型と前記真空袋フィルムとを加圧して、前記真空袋フィルムの前記複合材料と前記金属材料とを押さえる力を増加可能であり、これにより、前記基材と前記複合材料と前記金属材料との結合が更に堅実となることを特徴とする、請求項３に記載の複合材料チューブの作製方法。
【請求項５】
前記エア抜きステップの後、更に、加熱ステップを備え、前記補助成形ジャーによって、前記基材と前記複合材料と前記金属材料とを加熱することにより、前記基材と前記複合材料と前記金属材料との固化効果が更に良くなることを特徴とする、請求項３に記載の複合材料チューブの作製方法。
【請求項６】
前記加圧ステップの後、更に、加熱ステップを備え、前記補助成形ジャーによって、前記基材と前記複合材料と前記金属材料とを加熱することにより、前記基材と前記複合材料と前記金属材料との固化効果が更に良くなることを特徴とする、請求項４に記載の複合材料チューブの作製方法。
【請求項７】
前記ロードステップにおいて、前記複合材料は、炭素繊維複合材料、カラット繊維複合材料、ガラス繊維複合材料、染色繊維複合材料、又は混紡繊維複合材料を採用し、前記樹脂は熱硬化性樹脂であり、前記繊維の織り方式は、一方向配列方式、平織り方式、サテン織り方式、ツイル織り方式及び多方向織り方式のうちの一つを採用することを特徴とする、請求項３に記載の複合材料チューブの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ用作製方法とその装置に関し、特に、複合材料チューブの作製方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
市販している金属チューブの用途は極めて広汎である。長い金属チューブは、気体や液体を輸送するためのものである。金属の硬さが高いため、より高い圧力を受けることが可能である。しかし、一般的な金属チューブは、重量がその他の材質を採用するチューブの重量より重く、価格がより高い。極めて短い金属チューブは、異なる工事に合わせるために、複雑な輪郭に成形されて、異なる方向からの力を受けることが可能である。これにより、中空なディスク状を呈する構造体、リム、又はホイールのフレームなどを成形可能である。あるメーカは、金属と複合材料とから構成される複合材料チューブを開発した。このような複合材料チューブは、重量が軽くて価格が安いが、強度及び硬さは一般的な金属チューブに劣らない。
【０００３】
従来の複合材料チューブ用作製装置は、図１に示すように、第１金型９１と、第２金型９２と、を含む。第１金型９１と第２金型９２との外周面には、凹部Ｕがそれぞれ設けられている。第１金型９１と第２金型９２とは互いに連接するため、第１金型９１の凹部Ｕと第２金型９２の凹部Ｕとから、型溝Ｕ１が形成される。
【０００４】
次に、従来の複合材料チューブ用作製装置の使用方法を説明する。
【０００５】
まず、基材Ｋと少なくとも一つの複合材料プリプレグ布層Ｌとを型溝Ｕ１に順次敷く。複合材料プリプレグ布層Ｌは、繊維Ｌ１と、樹脂Ｌ２と、を備える。
【０００６】
この後、型溝Ｕ１の周囲を加熱することにより、型溝Ｕ１内に位置する、基材Ｋと、複合材料プリプレグ布層Ｌとが加熱されて、樹脂Ｌ２が粘着効果を生じる。これにより、基材Ｋと複合材料プリプレグ布層Ｌとは、結合して複合材料チューブを形成する。
【０００７】
次に、第１金型９１と第２金型９２を分離させると、当該複合材料チューブを取り出すことが可能である。
【０００８】
従来の複合材料チューブ用作製装置は、型溝Ｕ１内に位置する基材Ｋと複合材料プリプレグ布層Ｌとを加熱することにより、基材Ｋと複合材料プリプレグ布層Ｌを結合する。しかしながら従来の複合材料チューブ用作製装置は、材料の分布が均一ではなく、材料の厚さも均一ではなく、均一に加熱することができない。このため、基材Ｋと複合材料プリプレグ布層Ｌの結合が良くなく、複合材料チューブの構造を堅実にすることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の主な目的は、複合材料チューブの構造を堅実にすることが可能であり、成形効果が良くなる複合材料チューブの作製方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の次の目的は、複合材料チューブの構造を堅実にすることが可能であり、成形効果が良くなる複合材料チューブの作製方法を利用する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の複合材料チューブ用作製装置は、その外周面に第１型面を有し、その一端に第１当接端を有し、その他端に第１規制端を有し、第１規制端の直径は第１当接端の直径より大きい第１金型と、その外周面に第２型面を有し、その一端に第２当接端を有し、その他端に第２規制端を有し、第２規制端の直径は第２当接端の直径より大きく、第２当接端は第１当接端に押付け、第２型面は第１型面に当接して成形面を形成する第２金型と、第１金型と第２金型との外側に位置し、第１金型及び第２金型との間に封止空間が形成され、真空ポンプに接続されており、真空ポンプは封止空間と連通する真空袋フィルムと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の複合材料チューブの作製方法は、基材と、第１金型と、第２金型と、を用意し、基材はチューブであり、基材は貫通孔を有し、貫通孔は、一端が第１開放口を有し、他端が第２開放口を有し、第１金型と第２金型とを、基材の両端へそれぞれ移動し、第１金型を第１開放口から基材の貫通孔に入れ、第２金型を第２開放口から基材の貫通孔に入れて、第１金型の第１当接端を第２金型の第２当接端に押付けて、第１型面と第２型面とは当接して成形面を形成し、これにより、基材が成形面を覆う型締めステップと、少なくとも一つの複合材料と少なくとも一つの金属材料とを基材に交互に敷き、複合材料は、樹脂と、繊維と、を含むロードステップと、第１金型と第２金型との外に真空袋フィルムを置いて第１金型と第２金型とを封止し、これにより、真空袋フィルムと第１金型及び第２金型との間に封止空間が形成される真空袋フィルム覆いステップと、真空ポンプにより、封止空間内の空気を抜いて、封止空間が真空状態となり、封止空間の内外の空気圧の差により、真空袋フィルムが複合材料と金属材料とに緊密に覆うことにより、基材と複合材料と金属材料とに圧力が加えられ、複合材料の樹脂により、基材と複合材料と金属材料とが結合されて複合材料チューブを形成するエア抜きステップと、第１金型と第２金型とから真空袋フィルムを取り外す真空袋フィルム取り外しステップと、第１金型と第２金型とを分離させることにより、成形された複合材料チューブを離型して、複合材料チューブを取り出す型開きステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合材料チューブの作製方法とその装置は、型締めステップと、ロードステップと、真空袋フィルム覆いステップと、エア抜きステップと、加圧ステップと、加熱ステップと、真空袋フィルム取り外しステップと、型開きステップと、を順次行うことで、構造を堅実にすることが可能であり、成形効果が良くなる複合材料チューブを得ることが可能である。そして動力源を有する回転台に合わせると、チューブを成形しているときに、回転台の回転による遠心力により、チューブの複合材料の各種類の樹脂が、固化する前に、チューブの周面に均一に分布することが可能であるため、表面品質が極めて良い完成品を得ることが可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の複合材料チューブの作製装置を示す模式図である。
【図２】本発明に係る複合材料チューブの作製装置を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明に係る複合材料チューブの作製装置の型締めステップを示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明に係る複合材料チューブの作製装置の型締めステップを示す模式図である。
【図４】本発明に係る複合材料チューブの作製装置のロードステップと真空袋フィルム覆いステップとを示す模式図である。
【図５】本発明に係る複合材料チューブの作製装置のエア抜きステップを示す模式図である。
【図６】本発明に係る複合材料チューブの作製装置の加圧ステップと加熱ステップとを示す模式図である。
【図７】本発明に係る複合材料チューブに、動力源を有する回転台を合わせて作業を行う状態を示す図である。
【図８】本発明に係る複合材料チューブの作製装置の型開きステップを示す模式図である。
【図９】本発明に係る複合材料チューブの作製方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
本発明に係る複合材料チューブの作製装置は、図２に示すように、第１金型１０と、第２金型２０と、真空袋フィルム４０と、補助成形ジャー５０と、を含む。
【００１７】
第１金型１０は、その外周面に第１型面１１を有し、その一端に第１当接端１２を有し、その他端に第１規制端１３を有し、第１規制端１３の直径は第１当接端１２の直径より大きい。
第１金型１０は、互いに対向する、第１裏側１０１と、第１外側１０２と、を有する。第１型面１１は第１外側１０２に位置する。第１裏側１０１から第１外側１０２へ延びる方向を拡張方向Ｌとする。第１型面１１は、第１当接端１２から第１規制端１３へ拡張方向Ｌに沿って拡張する。
【００１８】
第２金型２０は、その外周面に第２型面２１を有し、その一端に第２当接端２２を有し、その他端に第２規制端２３を有し、第２規制端２３の直径は第２当接端２２の直径より大きい。
第２当接端２２は第１当接端１２に当接する。第２型面２１は第１型面１１と連接して成形面３０を形成する。第２型面２１は、第２当接端２２から第２規制端２３へ拡張方向Ｌに沿って拡張する。
【００１９】
真空袋フィルム４０は、第１金型１０と第２金型２０との外側に位置し、第１金型１０及び第２金型２０との間に封止空間４１が形成される。真空袋フィルム４０により、封止空間４１は外部の大気と連通しない。真空袋フィルム４０は真空ポンプ４２に接続されている。真空ポンプ４２は封止空間４１と連通する。
【００２０】
第１金型１０と第２金型２０と真空袋フィルム４０とは、補助成形ジャー５０の内部に設けられている。補助成形ジャー５０は、第１金型１０と第２金型２０と真空袋フィルム４０とに対して加圧及び加熱を行うためのものである。
補助成形ジャー５０の内部には、図７に示すように、更に、動力源５１０を有する回転台５１が設けられている。回転台５１は、動力源５１０の上部にプラットフォーム５１１が設けられている。複合材料チューブは、補助成形ジャー５０内のプラットフォーム５１１に置き込まれる。
【００２１】
図３Ａから図９を参照する。本発明に係る複合材料チューブの作製方法は、型締めステップＡと、ロードステップＢと、真空袋フィルム覆いステップＣと、エア抜きステップＤと、加圧ステップＥと、加熱ステップＦと、真空袋フィルム取り外しステップＧと、型開きステップＨと、を含む。
【００２２】
型締めステップＡは、図３Ａ、図３Ｂ及び図９に示すように、基材６０と、第１金型１０と、第２金型２０と、を用意し、基材６０は、チューブ状を呈し、貫通孔６１を有し、貫通孔６１は、一端が第１開放口６１１を有し、他端が第２開放口６１２を有する。
第１金型１０と第２金型２０とを、基材６０の両端へそれぞれ移動し、第１金型１０を第１開放口６１１から基材６０の貫通孔６１に入れ、第２金型２０を第２開放口６１２から基材６０の貫通孔６１に入れて、第１金型１０の第１当接端１２を第２金型２０の第２当接端２２に押付けて、第１型面１１と第２型面２１とは当接して成形面３０を形成する。これにより、基材６０は成形面３０を覆い可能である。
【００２３】
ロードステップＢは、図４及び図９に示すように、少なくとも一つの複合材料７０と少なくとも一つの金属材料８０とを基材６０に交互に敷く。複合材料７０の材質は、製品の応用によって決める。
複合材料７０は、炭素繊維複合材料、カラット繊維複合材料、ガラス繊維複合材料、染色繊維複合材料、又は混紡繊維複合材料を採用する。複合材料７０は、樹脂７１と、繊維７２と、を含む。樹脂７１は熱硬化性樹脂である。繊維７２の織り方式は、一方向配列方式、平織り方式、サテン織り方式、ツイル織り方式及び多方向織り方式のうちの一つを採用する。
【００２４】
真空袋フィルム覆いステップＣは、図４及び図９に示すように、第１金型１０と第２金型２０との外に真空袋フィルム４０を置いて第１金型１０と第２金型２０とを封止する。これにより、真空袋フィルム４０と第１金型１０及び第２金型２０との間に封止空間４１が形成される。
【００２５】
エア抜きステップＤは、図５及び図９に示すように、真空ポンプ４２により、封止空間４１内の空気を抜いて、封止空間４１が真空状態となる。封止空間４１の内外の空気圧の差により、真空袋フィルム４０が複合材料７０と金属材料８０とに緊密に覆うことにより、基材６０と複合材料７０と金属材料８０とに圧力が加えられる。複合材料７０の樹脂７１により、基材６０と複合材料７０と金属材料８０とが結合されて複合材料チューブを形成する。
【００２６】
加圧ステップＥは、図６及び図９に示すように、補助成形ジャー５０に、第１金型１０と第２金型２０と真空袋フィルム４０とを置き込む。補助成形ジャー５０により、第１金型１０と第２金型２０と真空袋フィルム４０とを加圧して、真空袋フィルム４０の複合材料７０と金属材料８０とを押さえる力を増加可能である。これにより、基材６０と複合材料７０と金属材料８０との結合が、更に堅実となる。
【００２７】
加熱ステップＦは、図６及び図９に示すように、補助成形ジャー５０によって、基材６０と複合材料７０と金属材料８０とを加熱することにより、基材６０と複合材料７０と金属材料８０との固化効果が更に良くなる。
【００２８】
真空袋フィルム取り外しステップＧは、図８に示すように、第１金型１０と第２金型２０とから真空袋フィルム４０を取り外す。
【００２９】
型開きステップＨは、図８及び図９に示すように、第１金型１０と第２金型２０とを分離させることにより、成形された複合材料チューブを離型して、複合材料チューブを取り出す。
【００３０】
以上より、本発明の複合材料チューブの作製方法によれば、型締めステップＡと、ロードステップＢと、真空袋フィルム覆いステップＣと、エア抜きステップＤと、加圧ステップＥと、加熱ステップＦと、真空袋フィルム取り外しステップＧと、型開きステップＨと、を順次行うことで、構造を堅実にすることが可能であり、成形効果が良くなる複合材料チューブを得ることが可能である。
そして動力源５１０を有する回転台５１に合わせると、補助成形ジャー５０内のプラットフォーム５１１にチューブを置き込んで、加熱ステップＦにおいて、回転台５１の回転による遠心力により、チューブの複合材料の各種類の樹脂は、固化する前に、チューブの周面に均一に分布することが可能であるため、表面品質が極めて良い完成品を得ることが可能となる。
【００３１】
本発明は、複合材料チューブに適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０    第１金型
１１    第１型面
１２    第１当接端
１３    第１規制端
２０    第２金型
２１    第２型面
２２    第２当接端
２３    第２規制端
３０    成形面
４０    真空袋フィルム
４１    封止空間
４２    真空ポンプ
５０    補助成形ジャー
５１    回転台
６０    基材
６１    貫通孔
７０    複合材料
７１    樹脂
７２    繊維
８０    金属材料
９１    第１金型
９２    第２金型
１０１  第１裏側
１０２  第１外側
５１０  動力源
５１１  プラットフォーム
６１１  第１開放口
６１２  第２開放口
Ａ      型締めステップ
Ｂ      ロードステップ
Ｃ      真空袋フィルム覆いステップ
Ｄ      エア抜きステップ
Ｅ      加圧ステップ
Ｆ      加熱ステップ
Ｇ      真空袋フィルム取り外しステップ
Ｈ      型開きステップ
Ｋ      基材
Ｌ      複合材料プリプレグ布層
Ｌ      拡張方向
Ｌ１    繊維
Ｌ２    樹脂
Ｕ      凹部
Ｕ１    型溝
【図１】
0006310537.tif 000002
【図２】
0006310537.tif 000003
【図３Ａ】
0006310537.tif 000004
【図３Ｂ】
0006310537.tif 000005
【図４】
0006310537.tif 000006
【図５】
0006310537.tif 000007
【図６】
0006310537.tif 000008
【図７】
0006310537.tif 000009
【図８】
0006310537.tif 000010
【図９】
0006310537.tif 000011