JPH0768650A - 引き抜き可能なマンドレルに巻き付け敷設することによって複合材料中空製品を製造する方法および該方法によって得られる製品 - Google Patents

引き抜き可能なマンドレルに巻き付け敷設することによって複合材料中空製品を製造する方法および該方法によって得られる製品

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JPH0768650A
JPH0768650A JP6154121A JP15412194A JPH0768650A JP H0768650 A JPH0768650 A JP H0768650A JP 6154121 A JP6154121 A JP 6154121A JP 15412194 A JP15412194 A JP 15412194A JP H0768650 A JPH0768650 A JP H0768650A
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mandrel
fiber
fibers
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circumferential
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JP6154121A
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Jean-Louis Darrieux
ダリユ ジャン−ルイ
Hugues Canfranc
カンフラン ユゲ
Christian Picosson
ピコソン クリスチャン
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Airbus Group SAS
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    • B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 膨張可能なマンドレル上に予備含浸ファイバ
ーを巻き付け敷設して得られる、内部へのアクセス用オ
リフィスを少なくとも１つ備えた中空製品の製造に関す
る。 【構成】 本発明の方法では、膨張可能なマンドレルに
巻き付け敷設することによって少なくとも１つのアクセ
ス用オリフィスを備えた複合材料からなる中空製品を製
造する方法であって、膨張可能で引き抜き可能でたとえ
ば復元可能なマンドレル（６、１２；１５）上に予備含
浸ファイバーを配置し、複合材料が重合されるときに適
当な成形部材（２３）の内部で上記マンドレルを膨張さ
せ、上記ファイバーは、周方向ファイバーに対しては上
記マンドレルの軸線（１３）に沿って９０度に接近する
か９０度に達するような適当な角度をなすように前記マ
ンドレル上に巻き付け敷設されており、少なくとも周方
向ファイバーは、上記マンドレルの半径方向膨張の際に
周方向に膨張できるように、上記マンドレル上において
湾曲線（１４）を形成するかあるいは不連続要素（Ｔ１
乃至Ｔ４）からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、膨張可能なマンドレル上に予備
含浸ファイバーを巻き付け敷設して得られる、内部への
アクセス用オリフィスを少なくとも１つ備えた中空製品
の製造に関する。
【０００２】膨張可能なマンドレルに配置された予備含
浸ファイバーからなる接合ロッドのような中空部材を製
造する方法はすでに公知である。この方法ではマンドレ
ルが膨張され、ファイバーを被覆する樹脂が重合される
間中マンドレルを包囲する成形部材の内壁に対してファ
イバーを圧縮する。
【０００３】フランス国特許第２，５５０，１２３号に
は、上記技術が記載されている。しかしながら、この特
許に記載の技術では、一方向ファイバーの接合ロッド
を、さらに特定すれば接合ロッドの軸線方向に配置され
たファイバーからなる接合ロッドを製造することを目的
としている。事実、マンドレルの半径方向の膨張のため
に、ファイバーが一旦配置されると、特に周方向にファ
イバーをマンドレル上に巻き付けることが不可能であ
る。通常はカーボンファイバーであるファイバーの弾性
特性が過度に弱く、その抵抗性が強いために、マンドレ
ルの膨張が妨げられる。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、周方向にまたはマンドレルの軸線と０度から９０
度までの範囲の角度をなすようにファイバーを巻き付け
敷設して部材を製造することを可能にすることである。
【０００５】この目的のために、本発明によれば、膨張
可能なマンドレルに巻き付け敷設することによって少な
くとも１つのアクセス用オリフィスを備えた複合材料か
らなる中空製品を製造する方法であって、膨張可能で引
き抜き可能でたとえば復元可能なマンドレル上に予備含
浸ファイバーを配置し、複合材料が重合されるときに適
当な成形部材の内部で上記マンドレルを膨張させ、上記
ファイバーは、周方向ファイバーに対しては上記マンド
レルの軸線に沿って９０度に接近するか９０度に達する
ような適当な角度をなすように前記マンドレル上に巻き
付け敷設されており、少なくとも周方向ファイバーは、
上記マンドレルの半径方向膨張の際に周方向に膨張でき
るように、上記マンドレル上において湾曲線を形成する
かあるいは不連続要素からなることを特徴とする。
【０００６】ここで、ファイバーとは、紡毛糸タイプの
不連続重ね合わせフィラメントのストリップまたは束を
形成することのできる集成連続フィラメントの束であ
る。巻き付けの場合、数個のファイバーを同時に巻き付
けることはできるが、ファイバーは個別ファイバーであ
る。しかしながら、敷設の場合、ファイバーは単一ファ
イバーであっても、織物糸の要素（たて糸またはよこ
糸）のいずれかであってもよい。
【０００７】単一ファイバーの場合、ファイバーに所定
量のゆるみを付与しながら、すなわちマンドレルとの接
触領域においてマンドレルの周方向に正弦波のような湾
曲線を形成するように、ファイバーを巻き付けるのがよ
い。この巻き付けは、通常の巻き付け位置に対して周期
的に横方向に振幅するように巻き付けヘッドを駆動する
ことによって、容易に実施される。
【０００８】この正弦波状の線の特徴、すなわち振幅お
よびピッチは、ファイバーの性質、ファイバーが巻き付
けられた面の曲げ半径、および当該ファイバー層からマ
ンドレルの回転軸線までの距離によって変化させるのが
よい。マンドレルの半径方向の膨張の間中、成形部材の
内壁に対して巻き付けファイバー層の積層を圧縮するこ
とにより、外側層から距離を隔てるにしたがって同心層
がより圧縮または圧密される。正弦波状の巻き付けは、
たとえばマンドレルにより近接した層においてより大き
な波動振幅で行われる。
【０００９】層の列にしたがって、ファイバーの波動形
状の特徴が変化するのが好ましい。マンドレルが完全に
膨張されると、すべての層の周方向ファイバーまたはほ
ぼ周方向のファイバーがその湾曲性を失い、全く波動形
状なしに普通に巻き付けられたかのように完全ならせん
性質を取り戻すように、コンピュータによる計算によっ
て容易に決定し、巻き付けヘッドへの制御指令によって
自動的に行うことができる。
【００１０】また、単一ファイバーの場合、端と端を合
わせた周方向ファイバー部分すなわち部分被覆を介した
巻き付けまたは敷設によって配置される。各ファイバー
部分は、完全な１巻回、ほぼ１巻回、または１巻回の一
部分に亘って延びている。こうして、マンドレルが膨張
したとき、周方向のファイバー部分は、ファイバー方向
のわずかな相対移動をもって動きに追従することができ
る。もし、ファイバーが紡毛糸すなわち粗に撚ったタイ
プのファイバーであれば、マンドレルの膨張の際にファ
イバーを構成する重なりあったフィラメントがファイバ
ー方向に互いに伸びるので、ファイバー配置は通常の巻
き付けを介して行われる。
【００１１】最後に、たとえばファイバーが織物のたて
糸を構成している場合、織物部材を適当なサイズおよび
形状に切断し、織物部材のたて糸がマンドレルの周方向
に位置決めされるようにマンドレル上に敷設される。こ
こで、織物部材のたて糸は、織物部材の重ね合わせ配置
または端と端を合わせた位置決めによって、マンドレル
の完全な１巻回またはその一部分に亘って延びている。
【００１２】この方法により、非常に厳格な仕様を満足
することのできる寸法特性および表面品質特性を有する
外側部分を備えた巻き付けまたは敷設ファイバーからな
る中空製品を製造することができる。本発明の方法は、
特にしかし非限定的に、顕著な表面特性を有し且つ、表
面粗さの欠点やファイバーの破断のないような、ストラ
ップ付きの中空接合ロッドに適用可能である。
【００１３】これらのタイプの接合ロッドを製造すると
き、膨張可能で引き抜き可能でたとえば復元可能なマン
ドレルは、三次元パズルのように部材の分解可能な組み
立てによって構成され、製造すべき中空製品に接近する
ためのアクセス用オリフィスにしたがう通路を介して、
予め設定された順序で部材を取り除くことによって、重
合の後に引き抜きすることができるように、上記部材の
形状および寸法が決められており、マンドレルは、従来
技術にしたがってファイバーが配置される膨張可能なブ
ラダーによって被覆されている。
【００１４】本発明の他の特徴および利点は、例示的に
なされる後述の本発明の方法の実施例の記載および添付
図面を参照して、さらに明らかになるであろう。
【００１５】図１は、本発明の方法によって製造するこ
とのできる標準的な接合ロッドの概略斜視図である。こ
の接合ロッドは、２つの同一形状を有するストラップ状
の接合ロッドヘッド２と、それを結ぶように一定の壁厚
を有する直線中空円筒部分１とからなる。接合ロッドヘ
ッド２は、直線部分１の直径よりもわずかに小さい直径
を有する円筒形に内接している。２つのストラップは、
変断面を有し且つ徐々に増加する壁厚を有する中間部分
３を介して直線部分１に連結され、ストラップ２におい
て直線部分１が広くなっている。各ストラップ２は、そ
れぞれ矩形断面を有し且つ２つの対向する孔５が形成さ
れた２つの平行な両側板４からなる。
【００１６】図２乃至図４は、図１の型式であってモノ
ブロック形の複合材料からなる接合ロッドを製造するた
めの本発明の方法にしたがう好適な標準マンドレルを概
略的に示している。
【００１７】本発明によれば、このマンドレルは、たと
えば金属製の１組の部材からなる復元可能な装置によっ
て形状付けられている。この１組の部材は、三次元的パ
ズルのように組み立ておよび分解可能である。また、こ
の１組の部材は、まず組み立て状態では図１の中空接合
ロッドの内容積にほぼ対応する体積を構成し、次にマン
ドレル上に位置決めされたファイバーの樹脂の重合が終
了した後すべての部材を引き抜くことができるように、
その寸法および形態が決められている。この引き抜き
は、両側板４の間の接合ロッドの開放端の一方を介して
行われる。
【００１８】このため、マンドレルは、一定の矩形断面
を有する中央棒材６を備えている。すべての部材が所定
位置に位置決めされた状態において接合ロッドの直線部
分１および中間部分３の体積にほぼ対応する体積を規定
するように、この棒材６の周囲には様々な形態、寸法お
よび所定位置を有する複数の部材が取り付けられている
（図４）。
【００１９】図４は、接合ロッドの円筒直線部分１に対
応する線IV−IVに沿った断面図である。図４は、この直
線部分に対応するマンドレル部分が、中央部材（棒材
６）と、この棒材を包囲する様々な断面（台形、レンズ
形または他の形状）の部材６2乃至６15とからなる。こ
こで参照符号６の添数は、上述の部材を取り除くための
特定のシーケンスにしたがう順序を示している。最初に
取り除かれるのは、棒材６である。
【００２０】図２は、中央棒材６の下方に位置決めされ
た部材を示していない。部材６2 乃至６15は、接合ロッ
ドの中間部分３に対面する両端部分を除き一定の断面形
を有する。部材６2 乃至６15は、その両端部分では直線
または膨張傾斜面（７）を有する。
【００２１】いくつかの部材（６2 乃至６12）の中央棒
材６の方に方向付けられた面には、フックと係合し引き
抜きのために引き続き分離することのできる凹部８が形
成されている。接合ロッドのストラップ２に対応するマ
ンドレル部分は、中央棒材６だけによって構成されてい
る。
【００２２】シェル９ａ、９ｂが、中央部材６の両端に
従来技術にしたがって位置決めされている。このシェル
は棒材６を包囲して洋梨状部分（以下、「リターンピ
ア」という）を形成している。このリターンピアによっ
て、適当な樹脂を用いた予備含浸カーボンファイバーの
ようなファイバーを配置するためのヘッドの戻りに際し
ループを確実に巻き付けることができる。
【００２３】中央棒材６の両端には入口孔１０が形成さ
れ、従来技術にしたがってマンドレルとブラダー１２と
の間の空間に穿孔１１を介して加圧空気が供給される。
ブラダー１２は、たとえば筒状のシリコン（珪素）スリ
ーブであり、２つのリターンピア（９ａ、９ｂ）の間で
マンドレルに装着され且つ圧縮される。組立集合体部材
（６、６2 、６15）からマンドレルを形成するために、
組み立てられた部材の束が２つのブラケット上に水平に
置かれる。部材の束は、弾性リンク部材を介してベルト
によって支持され、マンドレルの上にブラダー１２を装
着するための時間を提供する。弾性リンク部材は、ブラ
ダーの装着が終わると徐々に取り除かれ、次いでブラダ
ーは弾性的にリンク部材を保持する。
【００２４】シェル９ａ、９ｂは、ブラダーの両端の上
に最後に位置決めされる。図２のマンドレルは、ファイ
バーで被覆することが可能になった状態にある。このた
め、マンドレルは、棒材６の軸線１３周りにマンドレル
を回転駆動するための装置の２つのポペットの間に従来
技術にしたがって位置決めされる。１９９３年５月２６
日付けで本出願人名義で出願されたフランス国特許出願
番号９３ ０６６１３号明細書に記載されているよう
に、従来技術にしたがって巻き付けおよび／または敷設
によって、ファイバーが配置される。
【００２５】しかしながら、マンドレル上に配置された
ファイバー、特に本発明にしたがって周方向またはほぼ
周方向に巻き付けられまたは敷設されたファイバーが受
ける半径方向の膨張に着目し、この配置は、すべての同
心ファイバー層の半径方向の膨張を許容する不連続要素
によって構成された湾曲線をマンドレル上で形成するよ
うな特定の方法にしたがって行われる。
【００２６】第１の実施例によれば、連続集成要素から
なる個別ファイバーの場合には、このファイバーはたと
えば正弦波状の湾曲線をマンドレル上で周方向に形成す
ることによって巻き付けられる。この正弦波状の線１４
を図８に示す。図８において、参照番号１５は回転軸１
３を有するマンドレルであり、参照番号１３は巻き付け
ヘッドを示している。正弦波状の線１４に沿ったこの配
置では、ヘッド１６を拘束制御することによって、マン
ドレルの軸線１３に平行な方向に、且つファイバーＦの
通常の巻き付け位置の両側で調節可能な振幅で、交互移
動させるのが容易である。
【００２７】マンドレル１５上にファイバーＦを正弦波
状に位置決めする振幅は、図８では故意に誇張されてい
る。ファイバーの性質、マンドレル１５上に配置された
ファイバーの一般軸線の軸線１３に対する傾斜度、マン
ドレルの半径方向の膨張の振幅、ファイバーが配置され
ている局部領域面の直径のような様々なパラメータにし
たがって、正弦波１４の振動の振幅およびそのピッチの
双方を変化させることが可能である。さらにパラメータ
として、図１の接合ロッドのような製造された製品のの
壁厚を局部的に規定する同心層の積層において、そのフ
ァイバー層からのマンドレルに対する層列または距離が
ある。
【００２８】マンドレルの軸線に対してファイバーの所
与の傾斜角度を得るには、正弦波１４の波動形状の振幅
は、同心層の積層において各層の層列にしたがって異な
る。図１０（ａ）は、マンドレル１５上に形成された４
つの連続同心層Ｃ１乃至Ｃ４の積層および成形部材の内
壁１７を示している。形成部材の内壁１７上において、
マンドレルの膨張に際して上述の層が圧縮されるように
なっている。また、図１０（ａ）では、マンドレル１５
の膨張前であって成形部材が位置決めされたとき、層Ｃ
１乃至Ｃ４と成形部材との間に存在する約０．５ｍｍか
ら１ｍｍ程度のクリアランス（空隙）を参照番号１８で
示している。
【００２９】図１０（ｂ）は、マンドレルの膨張の後の
層Ｃ１乃至Ｃ４を示している。外側層Ｃ４は成形部材の
壁１７に押圧され、他の層Ｃ１乃至Ｃ３は層Ｃ４に押圧
されている。そして、層がマンドレルに近接しているほ
ど、成形部材の方向の変異は大きい。その結果、マンド
レルの軸線に対して様々なファイバー層のファイバーの
所与の傾斜角度を得るには、層Ｃ２のファイバーよりも
大きな波動形状を付与しながら層Ｃ１のファイバーを巻
き付ける必要がある。また、層Ｃ２のファイバーの波動
形状は層Ｃ３のファイバーの波動形状よりも小さく、以
下同様である。
【００３０】図１０（ａ）のマンドレルの膨張前の状態
から図１０（ｂ）の膨張状態に変化するとき、周方向の
ファイバーがすべての波動形状を失って連続的巻回を有
する単純ならせん状になるように、様々な層のファイバ
ーの波動形状振幅の決定は、計算によって容易に行うこ
とができる。こうして、様々な層の巻き付けは、コンピ
ュータによって容易にプログラムされ制御される。
【００３１】この場合、上記クリアランス１８が無いか
極端に小さい状態でファイバーに被覆されたマンドレル
に成形部材を位置決めする際に、最終層を全く波動形状
のない完全に周方向のまたはほぼ周方向のファイバーに
よって形成することが可能であることに注目すべきであ
る。マンドレルの円筒部分について上述した事項は、接
合ロッドの中間部分３に対応する部分（７）およびスト
ラップ２に対応する部分（６）についても同様である。
【００３２】マンドレル上で周方向に巻き付けられ波動
形状を形成するファイバーばかりでなく、マンドレルの
軸線に対して９０度よりも小さい角度で巻き付けられた
ファイバーも配置されている。この角度が９０度よりも
ちいさければ小さいほど、波動形状の振幅は小さくな
る。約４５度よりも小さなファイバー巻き付け角度に対
しては、ファイバーに波動形状を付けるのを回避するこ
とが可能になる。マンドレルの半径方向の膨張成分のう
ちファイバーの軸線にしたがう成分は、ファイバーによ
って耐えることができるからである。
【００３３】正弦波１４の波動形状は、マンドレルの全
周に亘って延びていてもよいし、あるいは図９（ａ）に
示すように１巻回のうちの一部だけであってもよい。個
別ファイバーＦの場合を対象とした本発明の方法の第２
の実施例によれば、図９（ｂ）乃至（ｅ）に示すよう
に、周方向のファイバーが端と端を合わせて扇状にある
いは部分的な被覆によって位置決めされており、周方向
のファイバーには波動形状を付けていない。
【００３４】図９（ｂ）には、端と端を合わせた１／４
円の４つのファイバー部分Ｔ１乃至Ｔ４によって被覆さ
れたマンドレルの周囲を示している。マンドレル上の隣
接した次の巻回は同じように形成されるべきであるが、
巻き付け体積部分の円筒の母線方向に上述のファイバー
部分が整列しないように、間隙１９のレベルでオフセッ
ト部分を作るのが好ましい。同様に、ある１つの層から
次の同心層にかけて、各層の間隙１９が互いに重ならな
いように、ファイバー配置を行うべきである。
【００３５】図９（ｃ）は、それぞれ半円形の２つのフ
ァイバー部分Ｔ′１およびＴ′２と、隣接する巻回と同
一形状であるが角度的にオフセットされた２つのファイ
バー部分Ｔ″１およびＴ″２とを示している。角度的な
オフセットはたとえば１巻きの１／４であり、その結果
間隙１９の整列が回避される。所与の配列は上方の同心
層に対して推奨される。そして、上方層の２つのファイ
バー部分（不図示）は下方層の２つのファイバー部分に
亘って取り付けされるべきである。
【００３６】図９（ｄ）では、完全な一巻きを形成する
複数のファイバー部分（Ｔ'''1、Ｔ'''2、・・・Ｔ'''
7）が互いに部分的な被覆をなしている。次の層では、
同じ層が被覆が形成されるが、１つのファイバー部分か
ら別のファイバー部分に移動するとき厚さの差がなるべ
く均等に分配されるようにオフセット配置するべきであ
る。
【００３７】図９（ｅ）では、単一のファイバー部分
Ｔ''''１が３６０度よりも大きな円弧に亘って延びてい
る。次のファイバー部分Ｔ''''２は、第１のファイバー
部分Ｔ''''１と同じ長さを有し、端と端を合わせて位置
決めされている。ファイバー部分の配列についてはいろ
いろな組み合わせが可能であり、コンピュータによって
制御されるファイバー部分敷設ヘッドによって自動的に
実施される。これらのファイバーを配置するために、フ
ランス国特許出願第９３ ０６６１３号に記載されてい
る敷設巻き付け機械を使用することができる。
【００３８】波動形状を付与して位置決めされたファイ
バーについては、部分分割ファイバーによる敷設技術
は、マンドレルの半径方向膨張を吸収するように、マン
ドレルの軸線に対して４５度よりも大きな角度をなし、
この技術の使用を正当化することができる周方向のファ
イバーの巻き付けに適用される。
【００３９】図９（ｆ）は、個別周方向ファイバーでは
なくたとえば予備含浸ファイバーからなる一片の織物の
たて糸Ｃからなる場合を示している。このため、たとえ
ばＭ１、Ｍ２およびＭ３で示す３つの織物が適当な寸法
をもって切断され、たて糸がＣがマンドレルの周方向に
位置決めされるように、敷設によってマンドレル１５上
で端と端を合わせて配置されている。こうして、マンド
レルの全周に亘って端と端をほぼ合わせて配置された３
つの織物部材Ｍ１乃至Ｍ３のたて糸Ｃは、図９（ｂ）の
個別ファイバーのファイバー部分Ｔ１乃至Ｔ４のように
作用して、マンドレル１５の直径膨張を吸収する。ただ
し、よこ糸Ｔは、この直径膨張に対して無関係である。
【００４０】織物部材Ｍ１乃至Ｍ３は、図９（ｄ）のフ
ァイバー部分のようにあるいは図９（ｃ）および（ｅ）
のように、部分的に相互被覆している。織物部材Ｍ１乃
至Ｍ３は、適用されるマンドレル１５の局部的な形状に
したがって寸法付けられ且つ形態つけられている。ま
た、ファイバーは、個別ファイバーではない一方向織物
すなわち一方向集成ファイバーからなる織物であっても
よい。
【００４１】この織物は、上述した織物部材Ｍ１乃至Ｍ
３のように適当な形状および寸法に切断され、周方向に
あるいはマンドレルの軸線に対する他の傾斜角に沿って
ファイバーを位置決めすることによって、マンドレル上
の所望の位置に敷設によって配置される。
【００４２】「紡毛糸」タイプのファイバーを使用する
ことも可能である。このタイプのファイバーの構成によ
り、マンドレルの膨張の際に糸のスライバーを構成する
比較的短い個別ファイバーがその軸線方向に互いにある
程度滑動することができるので、通常の巻き付け敷設が
すなわち波動形状や部分分割をすることなく巻き付け敷
設することが可能になる。
【００４３】図５は、領域２０において変化する厚さを
有する接合ロッド壁を構成するファイバーによって被覆
された図２のマンドレルを示している。領域２０は、将
来の直線部分１に対向する領域２１よりも幅広な将来の
ストラップ２に対向している。中間部分２２は、ストラ
ップ領域（２０）から直線部分の領域（２１）まで減少
するような厚さを有する。
【００４４】ファイバーは、所望の厚さおよび技術的仕
様を満足するように、巻き付けまたは敷設または織物部
材の敷設によって、領域（２０、２１、２２）に沿って
位置決めされる。これらのすべての領域２０乃至２２に
おいて、マンドレルの周方向にあるいは軸線１３に対し
て大きな角度をもって位置決めされたファイバーは、本
発明の方法によって配置されるべきである。
【００４５】ファイバーが配置されると、対称形の２つ
の半部分２３からなる成形型が領域２０乃至２２を完全
に包囲する（図５）。半部分２３の内壁１７は、保護フ
ィルムまたは型剥離剤の層で被覆されているのが好まし
い。リターンピア（９ａ、９ｂ）の周りに巻き付けられ
たファイバーの領域は、成形部材２３に密封フランジ２
５を取り付けるために（図６）、シェル９ａ、９ｂとと
もに参照番号２４において切断され除去される。
【００４６】ブラダー１２は、棒材６とフランジ２５と
の間で密封状態に保持される。こうして、マンドレルと
ブラダー１２との間の空間に孔１０、１１を介して加圧
空気を送給することができる。ブラダー１２を膨張させ
ることにより、ファイバー層（２０乃至２２）を成形部
材２３の内壁１７に向かって圧縮（押圧）する。このブ
ラダー１２の膨張は、樹脂を軟化させるために複合材料
の温度を約８００°Ｃに上昇させた後に行われる。
【００４７】ブラダー１２の中に送給される空気圧力は
漸増し、数バールにまで達する。樹脂の性質によって
は、複合材料の温度を約１６０°Ｃまでに上昇させて膨
張を実行することもある。重合サイクルが完了すると、
フランジ２５および成形部材２３が取り外され（図
７）、次いでマンドレル部分（６、６2 乃至６15）が図
４に示す順序を守りながら引き抜かれる。
【００４８】まず第１に、棒材６が取り外される。これ
によって、棒材６によって以前占められていた空間に部
材６2 、６3 を位置ずれさせ、同様に抜き出すことがで
きる。こうして、すべての部材が、一体式の複合材料ユ
ニットの端部分２０の一方の矩形断面を有するトンネル
部分を通過する。すべての部材が取り除かれると、ブラ
ダー１２が同様に引き抜かれ、引き続き再使用される。
【００４９】部分２０において接合ロッドのストラップ
２の寸法について機械加工が行われるともに、面仕上
げ、孔５の穿孔、検査、塗装等の仕上げ作業が行われ
る。重合は熱処理によって行われるが、イオン化のよう
な他の手段によっても行うことができる。外側ファイバ
ー層を成形部材２３の内壁面に圧縮しているので、製造
された接合ロッドは特に顕著な表面仕上げを有する。さ
らに、接合ロッドの一体式の複合素材の圧縮（圧密）は
優れている。
【００５０】たとえば所与のファイバー層上において接
合ロッドの領域に沿ってファイバーの傾斜角度、接着フ
ィルムまたは挿入ガラス織物層、接合ロッドの領域に沿
ってファイバーの数、敷設された織物部材からなる局部
補強要素などを変えることによって、本出願人名義で１
９９３年５月２６日に出願されたフランス国特許出願第
９３ ０６６１４に記載されているファイバーの巻き付
けまたは敷設特性を接合ロッドは有することができる。
【００５１】本発明の方法は、巻き付け敷設によるあら
ゆる中空体の製造に適用可能である。中空体は、マンド
レルの位置決めおよび引き抜きを可能にする少なくとも
１つの開口部を備えてさえいれば、回転体であっても、
中心軸線を有していても中心軸線からはずれていてもよ
い。かくして、たとえば膨らんだ底部を有する球殻状ま
たは円筒状のボトルや容器を、あるいは一端にストラッ
プを他端に単純な平坦ヘッドを有する中空接合ロッドを
製造することが可能である。平坦壁を有する中空製品、
たとえば正方形、矩形または多角形断面を有するボック
スまたはチャンバを製造することも可能である。
【００５２】最後に、製造された複合製品の全体に悪影
響を与えることなくブラダーを膨張させることのできる
別の方法で引き抜き可能なマンドレルを使用することが
可能である。このようなマンドレルとして、たとえば上
記フランス国特許出願第９３０６６１４号に記載され
「アレニル（arenyl）」として商業的に知られた材料の
ような融解可能な材料からなるマンドレルがある。本発
明の方法により、産業製品の機械化が可能になり、非常
に良好な再生産（複製）が可能になる。
【００５３】最後に、本発明は上述した方法の実施およ
び実施例に限定されることはなく、逆にすべての可能な
変形例を含む。特に、予備含浸ファイバーの性質、製造
される製品の構成的な特性（ファイバー層の数、層の性
質および厚さ、ファイバーまたは織物の巻き付け敷設特
性、中間接着フィルム）や、一端だけが開口していよう
と両端が開口していようと複合材料からなる中空製品の
寸法および形状を変化させて得られる変形例を、本発明
は含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法により製造可能な接合ロッドの斜
視図である。
【図２】本発明にしたがう解体によって引き抜き可能で
膨張可能なマンドレルの縦部分切断図である。
【図３】図２の装置の左側面図である。
【図４】図２の線IV−IVに沿った軸線に垂直な面におけ
るマンドレルの切断図である。
【図５】巻き付けおよび成形型の配置後における図４の
マンドレルを示す図である。
【図６】マンドレル膨張段階における図５の装置を示す
図である。
【図７】マンドレルが型から取り除かれ且つ解体される
様子を示す図である。
【図８】マンドレル上に湾曲線に沿ってファイバーを周
方向に巻き付ける様子を示す図である。
【図９】（ａ）乃至（ｆ）は、本発明にしたがって周方
向にファイバーを配置するための様々な態様を示す図で
ある。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、マンドレルの膨張に
よって、成形部材の内壁面に同心ファイバー層が押圧さ
れる様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 接合ロッド ２ ストラップ ３ 中間部分 ４ 両側板 ５ 孔 ６ 中央棒材 ９ リターンピア １０、１１ 孔 １２ ブラダー １３ マンドレルの軸線 １４ 湾曲線 １５ マンドレル １６ ヘッド ２３ 成形部材 ２５ フランジ Ｔ１〜Ｔ４ ファイバー部分 Ｆ ファイバー Ｃ たて糸 Ｔ よこ糸 Ｍ１〜Ｍ３ 織物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ルイ ダリユ フランス国 33160 サン メダール ア ン ジャレ リュ アルシド ブション 13 (72)発明者 ユゲ カンフラン フランス国 33160 サン オバン ドゥ メドック レジダンス 「レ パン」 アペー． 33 バチマン 「レ ビダオ ス」（番地なし) (72)発明者 クリスチャン ピコソン フランス国 33460 マコー シュマン デ ペイレット 26

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 膨張可能なマンドレルに巻き付け敷設す
    ることによって少なくとも１つのアクセス用オリフィス
    を備えた複合材料からなる中空製品を製造する方法であ
    って、 膨張可能で引き抜き可能でたとえば復元可能なマンドレ
    ル（６、１２；１５）上に予備含浸ファイバーを配置
    し、 複合材料が重合されるときに適当な成形部材（２３）の
    内部で上記マンドレルを膨張させ、 上記ファイバーは、周方向ファイバーに対しては上記マ
    ンドレルの軸線（１３）に沿って９０度に接近するか９
    ０度に達するような適当な角度をなすように前記マンド
    レル上に巻き付け敷設されており、少なくとも周方向フ
    ァイバーは、上記マンドレルの半径方向膨張の際に周方
    向に膨張できるように、上記マンドレル上において湾曲
    線（１４）を形成するかあるいは不連続要素（Ｔ１乃至
    Ｔ４）からなることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 上記ファイバー（Ｆ）は個別ファイバー
    であり、上記マンドレル（６、１２；１５）と接触する
    領域において周方向またはほぼ周方向に上記マンドレル
    上で湾曲線、特に正弦波（１４）を形成するように巻き
    付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記巻き付けは、上記マンドレル（６、
    １２；１５）の軸線（１３）に平行な方向に交互駆動さ
    れるヘッド（１６）によって行われることを特徴とする
    請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記マンドレル（６、１２；１５）上に
    配置されたファイバーの波動形状は、上記マンドレルの
    全巻回または１巻回の一部分に亘って延びていることを
    特徴とする請求項２または３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記ファイバーの波動形状（１４）の振
    幅やピッチは、１つのファイバー層と次のファイバー層
    とで変化することを特徴とする請求項２乃至４のいずれ
    か１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 上記変化は、外側層に接近するにつれて
    上記波動形状（１４）の振幅を次第に減少させることに
    よってなされることを特徴とする請求項５に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 上記マンドレルの膨張前には上記成形部
    材（２３）とファイバーが被覆された上記マンドレル
    （６、１２；１５）との間にはクリアランスが実質的に
    なく、上記外側層は、波動形状を有しない完全にまたは
    ほぼ周方向のファイバーからなることを特徴とする請求
    項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記ファイバーの波動形状（１４）の振
    幅やピッチは、上記マンドレルの軸線（１３）に対する
    傾斜角度にしたがって変化することを特徴とする請求項
    ２乃至６のいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 上記マンドレルの軸線に対するファイバ
    ーの所与の傾斜角度に対して、上記ファイバーの波動形
    状（１４）の振幅やピッチは、ファイバーが配置されて
    いる局部領域面から上記マンドレルの軸線（１３）まで
    の距離にしたがって変化することを特徴とする請求項２
    乃至６のいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 上記ファイバーは個別ファイバーであ
    り、たとえば周方向の巻き付けまたは敷設によって位置
    決めされた比較的短い重ね合わされたフィラメントによ
    って構成されたスリバーからなり、上記線を構成する不
    連続要素は上記スリバーのフィラメントによって形成さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 上記ファイバーは個別ファイバーであ
    り、上記マンドレル（６、１２；１５）の１巻回の一部
    分に亘って延びる部分長さにしたがって徐々にファイバ
    ーを選択することによって、ファイバー部分（Ｔ１乃至
    Ｔ４；Ｔ′１、Ｔ′２；Ｔ″１、Ｔ″２；Ｔ'''1乃至
    Ｔ'''7；Ｔ''''１、Ｔ''''２）の巻き付けまたは敷設に
    よって位置決めされていることを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 上記ファイバー部分（Ｔ１乃至Ｔ４；
    Ｔ′１、Ｔ′２；Ｔ″１、Ｔ″２）は、端と端を合わせ
    て位置決めされていることを特徴とする請求項１１に記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 上記ファイバー部分（Ｔ'''1乃至
    Ｔ'''7）は、長さ方向に互いに重ね合わさっていること
    を特徴とする請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 上記マンドレル（６、１２；１５）の
    周りのある巻回から次の巻回にかけて、あるいはあるフ
    ァイバー層から次の層にかけて（Ｃ１乃至Ｃ４）、端と
    端を合わせた２つのファイバー部分を隔てる間隙（１
    ９）または相互被覆に起因する厚さの差が、得られた複
    合材料の全体において均等に分配されるように、上記フ
    ァイバー部分は角度方向にオフセットされていることを
    特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 上記ファイバーは織物のたて糸（Ｃ）
    またはよこ糸（Ｔ）であり、織物部材（Ｍ１乃至Ｍ３）
    が適当な寸法および形状に切断され、上記たて糸（Ｃ）
    またはよこ糸（Ｔ）が上記マンドレルに対して周方向ま
    たはほぼ周方向に位置決めされるように、上記織物部材
    は上記マンドレル（６、１２；１５）に敷設されること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 上記ファイバーは適当な寸法および形
    状に切断された一方向織物のファイバーであり、上記フ
    ァイバーが上記マンドレルに対して周方向またはほぼ周
    方向に位置決めされるように、上記一方向織物は上記マ
    ンドレル（６、１２；１５）に敷設されることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 上記織物部材（Ｍ１乃至Ｍ３）は、部
    分的な相互重ね合わせまたは端と端を合わせる位置決め
    によって、マンドレル（６、１２；１５）の１巻回に亘
    って延びていることを特徴とする請求項１５または１６
    に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 上記膨張可能で引き抜き可能でたとえ
    ば復元可能なマンドレルは、三次元パズルのように部材
    （６、６2 乃至６15）の分解可能な組み立てによって構
    成され、 製造すべき中空製品に接近するためのアクセス用オリフ
    ィスにしたがう通路を介して、予め設定された順序で部
    材を取り除くことによって、重合の後に引き抜きするこ
    とができるように、上記部材の形状および寸法が決めら
    れており、 上記マンドレルは、ファイバーが配置される膨張可能な
    ブラダー（１２）によって被覆されていることを特徴と
    する請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１乃至１８のいずれか１項に記
    載の方法によって得られるモノブロック形の中空複合材
    料製品であって、少なくとも１つのアクセス用オリフィ
    スを備えていることを特徴とする製品。
  20. 【請求項２０】 円筒形直線部分（１）と、厚さが変化
    する中間部分（３）を介して上記直線部分（１）に接合
    された少なくとも１つのストラップ（２）とを備えた接
    合ロッドであることを特徴とする請求項１９に記載の製
    品。
  21. 【請求項２１】 球殻状または円筒形のボトルあるいは
    凸状の底部を有する容器であることを特徴とする請求項
    １９に記載の製品。
  22. 【請求項２２】 平坦な壁を有し、正方形、矩形または
    多角形の断面を有するボックスまたはチャンバであるこ
    とを特徴とする請求項１９に記載の製品。
JP6154121A 1993-06-14 1994-06-13 引き抜き可能なマンドレルに巻き付け敷設することによって複合材料中空製品を製造する方法および該方法によって得られる製品 Pending JPH0768650A (ja)

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