JPH0781566A - 湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイプ並びにタンクの製造方法 - Google Patents
湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイプ並びにタンクの製造方法Info
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- JPH0781566A JPH0781566A JP5183404A JP18340493A JPH0781566A JP H0781566 A JPH0781566 A JP H0781566A JP 5183404 A JP5183404 A JP 5183404A JP 18340493 A JP18340493 A JP 18340493A JP H0781566 A JPH0781566 A JP H0781566A
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- fibers
- reinforced resin
- curved
- fiber reinforced
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイプ並び
にタンクを製造する。 【構成】 鉄、アルミ等の湾曲ハット型薄肉パイプ並び
にタンク外周に軸力を受け持つ一方向プリプレグをハン
ドレイアップする。繊維に樹脂を含浸したフィラメント
ワインディング法においてトルク、周方向圧壊力を受け
持つ±４５°〜９０°繊維を成形し硬化させる。
にタンクを製造する。 【構成】 鉄、アルミ等の湾曲ハット型薄肉パイプ並び
にタンク外周に軸力を受け持つ一方向プリプレグをハン
ドレイアップする。繊維に樹脂を含浸したフィラメント
ワインディング法においてトルク、周方向圧壊力を受け
持つ±４５°〜９０°繊維を成形し硬化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量で高強度、高弾性
の要求が高まりつつある高速鉄道車両へ炭素繊維強化樹
脂複合材部材を適用するための湾曲ハット型繊維強化樹
脂複合材パイプ並びにタンクの製造法に関するものであ
る。
の要求が高まりつつある高速鉄道車両へ炭素繊維強化樹
脂複合材部材を適用するための湾曲ハット型繊維強化樹
脂複合材パイプ並びにタンクの製造法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】比強度、比剛性が優れた炭素繊維強化樹
脂複合材は、航空、宇宙用素材からスポーツ素材等とし
て重要な地位を占めている。現在、炭素繊維強化樹脂複
合材の製造法として炭素繊維と樹脂をマンドレル（金
属、セラミックス等）に巻とり円筒状の成形体を製造す
るＦＷ法は、成形の容易性や成形時間の早さに優れるた
め、このＦＷ法を使用した炭素繊維強化樹脂複合材成形
体は、一般工業用等の分野でロール等の製品として使用
され始めている。
脂複合材は、航空、宇宙用素材からスポーツ素材等とし
て重要な地位を占めている。現在、炭素繊維強化樹脂複
合材の製造法として炭素繊維と樹脂をマンドレル（金
属、セラミックス等）に巻とり円筒状の成形体を製造す
るＦＷ法は、成形の容易性や成形時間の早さに優れるた
め、このＦＷ法を使用した炭素繊維強化樹脂複合材成形
体は、一般工業用等の分野でロール等の製品として使用
され始めている。
【０００３】現在のところ、炭素繊維強化樹脂複合材は
荷重を受け持つ割合の比較的低い部位に用いられている
が、その強度、弾性率を活かして、本発明の利用分野で
ある高速鉄道車体に使用され易い湾曲ハット型繊維強化
樹脂複合材パイプ並びにタンクを提供するものである。
荷重を受け持つ割合の比較的低い部位に用いられている
が、その強度、弾性率を活かして、本発明の利用分野で
ある高速鉄道車体に使用され易い湾曲ハット型繊維強化
樹脂複合材パイプ並びにタンクを提供するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＦＷ法は、円筒直管を
製造するに適した製造法である。現在の高速鉄道車両台
車の梁としては湾曲ハット型をした物が多いので、溶接
接続方法が不可能な炭素繊維強化樹脂複合材では、接着
法か一体成形法しか考えられない。しかし、接着法では
高強度を補償することが困難である。また現在のところ
一体成形法としては、プリプレグのハンドレイアップ法
だけで製造するしかなく、作業性が悪くかつ湾曲部は成
形できなかった。しかし高速化が非常に求められる現在
構造の軽量化は、非常に重要ポイントで軽量かつ高強度
を達成できる可能性の高い炭素繊維強化樹脂複合材で湾
曲ハット型の梁を作ることが求められている。
製造するに適した製造法である。現在の高速鉄道車両台
車の梁としては湾曲ハット型をした物が多いので、溶接
接続方法が不可能な炭素繊維強化樹脂複合材では、接着
法か一体成形法しか考えられない。しかし、接着法では
高強度を補償することが困難である。また現在のところ
一体成形法としては、プリプレグのハンドレイアップ法
だけで製造するしかなく、作業性が悪くかつ湾曲部は成
形できなかった。しかし高速化が非常に求められる現在
構造の軽量化は、非常に重要ポイントで軽量かつ高強度
を達成できる可能性の高い炭素繊維強化樹脂複合材で湾
曲ハット型の梁を作ることが求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では高速鉄道車体
用の梁として使用するために、鉄、アルミ等の湾曲ハッ
ト型薄肉パイプ並びにタンクの外周に軸力を受け持つ一
方向プリプレグをハンドレイアップした後、繊維に樹脂
を含浸したＦＷ法においてトルク、周方向圧壊力を受け
持つ軸方向に対して±４５°〜９０°繊維を成形し一体
成形で硬化させて湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイ
プ並びにタンクを製造した。
用の梁として使用するために、鉄、アルミ等の湾曲ハッ
ト型薄肉パイプ並びにタンクの外周に軸力を受け持つ一
方向プリプレグをハンドレイアップした後、繊維に樹脂
を含浸したＦＷ法においてトルク、周方向圧壊力を受け
持つ軸方向に対して±４５°〜９０°繊維を成形し一体
成形で硬化させて湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイ
プ並びにタンクを製造した。
【０００６】
【作用】以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
【０００７】本発明に用いられる補強用の炭素繊維は、
原料としてはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レー
ヨン系、ピッチ系のいずれであっても良い。また炭素繊
維は、連続繊維で、この繊維に含浸する樹脂は、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂等のいずれの樹脂であっても良
い。
原料としてはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レー
ヨン系、ピッチ系のいずれであっても良い。また炭素繊
維は、連続繊維で、この繊維に含浸する樹脂は、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂等のいずれの樹脂であっても良
い。
【０００８】図１の様な湾曲ハット型をした厚み１〜３
ｍｍの鉄、アルミ薄肉パイプ並びにタンクに電蝕防止の
ためのガラス短繊維をマットにしたプリプレグをハンド
レイアップする。これに軸方向の力をもたせる一方向性
炭素繊維プリプレグをハンドレイアップする。
ｍｍの鉄、アルミ薄肉パイプ並びにタンクに電蝕防止の
ためのガラス短繊維をマットにしたプリプレグをハンド
レイアップする。これに軸方向の力をもたせる一方向性
炭素繊維プリプレグをハンドレイアップする。
【０００９】この時屈曲部はハンドレイアップ出来ない
ので図２の様にスリットをいれたプリプレグを３０〜１
００ｍｍオーバーラップさせながら所定の厚みまで積層
する。プリプレグのスリットは繊維方向と同じ方向であ
るため繊維を切断しないので、成形体の弾性、強度を損
なうことがない。
ので図２の様にスリットをいれたプリプレグを３０〜１
００ｍｍオーバーラップさせながら所定の厚みまで積層
する。プリプレグのスリットは繊維方向と同じ方向であ
るため繊維を切断しないので、成形体の弾性、強度を損
なうことがない。
【００１０】また、オーバーラップ幅を３０ｍｍ未満に
すると梁全体の弾性率、強度の低下を招くことになり、
１００ｍｍ以上になっても弾性、強度に変化がなくオバ
ーラップが多くなり均一に成形出来なくなってしまう。
このプリプレグ成形体を離型テープで締め込み加圧しプ
リプレグの接着性を向上させる。離型テープを取った後
樹脂を含浸した炭素繊維をＦＷ法で軸方向に対して±４
５°〜９０°の角度に成形する。図２の湾曲角度θが５
°以下の場合は、全てＦＷ法により直管と大差無く成形
できるが、一般に高速鉄道車両等に使用される湾曲ハッ
ト型梁は、湾曲角度θが２０〜３０°あり軸に対して４
５°以下の繊維は型に沿わないためＦＷ法で、成形する
ことは理論上不可能である。
すると梁全体の弾性率、強度の低下を招くことになり、
１００ｍｍ以上になっても弾性、強度に変化がなくオバ
ーラップが多くなり均一に成形出来なくなってしまう。
このプリプレグ成形体を離型テープで締め込み加圧しプ
リプレグの接着性を向上させる。離型テープを取った後
樹脂を含浸した炭素繊維をＦＷ法で軸方向に対して±４
５°〜９０°の角度に成形する。図２の湾曲角度θが５
°以下の場合は、全てＦＷ法により直管と大差無く成形
できるが、一般に高速鉄道車両等に使用される湾曲ハッ
ト型梁は、湾曲角度θが２０〜３０°あり軸に対して４
５°以下の繊維は型に沿わないためＦＷ法で、成形する
ことは理論上不可能である。
【００１１】このＦＷ品を硬化炉で約１２０℃の温度で
硬化させ製品とする。
硬化させ製品とする。
【００１２】
【実施例】図１の外径φ１００ｍｍ、肉厚２ｍｍ、屈曲
部Ｒ＝７００ｍｍのアルミパイプにガラス短繊維をマッ
トにしたプリプレグ（約０．１２ｍｍ）をハンドレイア
ップした後、ピッチ系炭素繊維プリプレグを図１Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの四個所でオバーラップ幅５０ｍｍで肉厚約
２ｍｍになるようにハンドレイアップした。幅５ｍｍの
離型テープをテンション約１ｋｇかけて巻締めた後、取
り外した。これにピッチ系炭素繊維にエポキシ樹脂を含
浸させＦＷ法を用いて±６０°、９０°の角度で適切な
設計厚みで巻き付けた（図３）。この成形体を硬化炉で
１２０℃約３時間で硬化させクランク型炭素繊維強化樹
脂複合材高速車体ビームを製作した。長さ２５００ｍｍ
で三点曲げを実施した所、破壊荷重２．５ｔｏｎで重量
約１４ｋｇの梁であった。
部Ｒ＝７００ｍｍのアルミパイプにガラス短繊維をマッ
トにしたプリプレグ（約０．１２ｍｍ）をハンドレイア
ップした後、ピッチ系炭素繊維プリプレグを図１Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの四個所でオバーラップ幅５０ｍｍで肉厚約
２ｍｍになるようにハンドレイアップした。幅５ｍｍの
離型テープをテンション約１ｋｇかけて巻締めた後、取
り外した。これにピッチ系炭素繊維にエポキシ樹脂を含
浸させＦＷ法を用いて±６０°、９０°の角度で適切な
設計厚みで巻き付けた（図３）。この成形体を硬化炉で
１２０℃約３時間で硬化させクランク型炭素繊維強化樹
脂複合材高速車体ビームを製作した。長さ２５００ｍｍ
で三点曲げを実施した所、破壊荷重２．５ｔｏｎで重量
約１４ｋｇの梁であった。
【００１３】
【発明の効果】上記で明かな様に、本発明で超軽量高弾
性、高強度の湾曲ハット型梁を開発したために、高速鉄
道車両としてより軽く、高速に適した車両を製造できる
ようになる。
性、高強度の湾曲ハット型梁を開発したために、高速鉄
道車両としてより軽く、高速に適した車両を製造できる
ようになる。
【図１】湾曲ハット型アルミパイプの投影図を示す図で
ある。
ある。
【図２】一方向プリプレグのカットパターンの一例を示
す図である。
す図である。
【図３】実施例の成形積層図を示す図である。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ プリプレグオオバーレイ部 Ｅ スリット部 ３１ １．５ｍｍ ９０度ＦＷ積層部 ３２ １．８ｍｍ ±４５度ＦＷ積層部 ３３ ２．０ｍｍ ０度一方向プリプレグ ３４ ガラス短繊維をマットにしたプリプレグ ３５ ３．０ｍｍアルミパイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｌ 31:30 (72)発明者 安東 正行 東京都中央区銀座５−13−16 新日鐵化学 株式会社内 (72)発明者 滝山 修司 東京都中央区銀座５−13−16 新日鐵化学 株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 鉄、アルミ等の湾曲ハット型薄肉パイプ
並びにタンク外周に軸力を受け持つ一方向プリプレグを
ハンドレイアップした後、繊維に樹脂を含浸したフィラ
メントワインディング法（以下ＦＷ法と称する）におい
てトルク、周方向圧壊力を受け持つ±４５°〜９０°繊
維を成形し硬化させることを特徴とする湾曲ハット型繊
維強化樹脂複合材パイプ並びにタンクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183404A JPH0781566A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイプ並びにタンクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183404A JPH0781566A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイプ並びにタンクの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0781566A true JPH0781566A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=16135190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5183404A Withdrawn JPH0781566A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 湾曲ハット型繊維強化樹脂複合材パイプ並びにタンクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781566A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4889831B2 (ja) * | 2010-02-15 | 2012-03-07 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両用台車枠 |
| JP2015145104A (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | 本田技研工業株式会社 | 軸状複合部材及びその製造方法 |
| US20160311467A1 (en) * | 2013-12-10 | 2016-10-27 | Continental Structural Plastics Inc. | I-beam with reinforced skin |
| CN110588897A (zh) * | 2019-11-01 | 2019-12-20 | 连云港神鹰复合材料科技有限公司 | 一种一体成型碳纤维转向架摇枕安全吊的制备方法 |
| CN116080103A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-05-09 | 北京羲复新材料科技有限公司 | 大壁厚环形复合材料产品的成型装置及成型方法 |
| CN116946294A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-10-27 | 蔡文堂 | 滑板转向架组件及滑板车轮架的制作方法 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5183404A patent/JPH0781566A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4889831B2 (ja) * | 2010-02-15 | 2012-03-07 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両用台車枠 |
| US20160311467A1 (en) * | 2013-12-10 | 2016-10-27 | Continental Structural Plastics Inc. | I-beam with reinforced skin |
| JP2015145104A (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | 本田技研工業株式会社 | 軸状複合部材及びその製造方法 |
| CN110588897A (zh) * | 2019-11-01 | 2019-12-20 | 连云港神鹰复合材料科技有限公司 | 一种一体成型碳纤维转向架摇枕安全吊的制备方法 |
| CN110588897B (zh) * | 2019-11-01 | 2021-03-26 | 连云港神鹰复合材料科技有限公司 | 一种一体成型碳纤维转向架摇枕安全吊的制备方法 |
| CN116080103A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-05-09 | 北京羲复新材料科技有限公司 | 大壁厚环形复合材料产品的成型装置及成型方法 |
| CN116946294A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-10-27 | 蔡文堂 | 滑板转向架组件及滑板车轮架的制作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |