JPH0970898A - フランジ付t字管の成形方法 - Google Patents

フランジ付t字管の成形方法

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JPH0970898A
JPH0970898A JP7227861A JP22786195A JPH0970898A JP H0970898 A JPH0970898 A JP H0970898A JP 7227861 A JP7227861 A JP 7227861A JP 22786195 A JP22786195 A JP 22786195A JP H0970898 A JPH0970898 A JP H0970898A
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JP
Japan
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mandrel
fiber
roving
pipe portion
branch pipe
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JP7227861A
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English (en)
Inventor
Tadashi Tanaka
正 田中
Yuji Yamamoto
祐司 山本
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 T字形のマンドレルの表面に繊維強化樹脂を
積層するT字管の生産性が悪かった。 【解決手段】 マンドレル10の枝管部13を回転軸に
してマンドレル10を回転させる。枝管部13には、フ
ィールドアイ24から導出したロービング繊維20を巻
き付ける。ロービング繊維20には硬化性樹脂を含浸し
ておく。枝管部13の端部には鍔板14と割型板16と
を間隔を開けて取り付け、その間にもロービング繊維2
0を巻き付けてフランジ1を形成する。次に、マンドレ
ル10の主管部11を回転軸にしてマンドレル10を回
転させ、ロービング繊維20を主管部11にも巻き付け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフィラメントワイン
ディング(FW)法を応用して繊維強化樹脂製のフラン
ジ付T字管を成形する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】繊維強化樹脂管は、軽量であるにもかか
わらず剛性が高く、高圧の流体を搬送する配管材料とし
て普及している。またこの繊維強化樹脂管の接続には、
同じく繊維強化樹脂製の配管接続部材が利用される。繊
維強化樹脂製の配管接続部材の内、例えばT字管は、従
来、次のような方法によって製造されていた。
【0003】(1)短繊維を用いたモールド成形による
製造方法。 (2)マンドレルに手作業によって繊維強化樹脂を積層
していくハンドレイアップ成形による製造方法。 (3)T字形のマンドレルを座標系で捉え、フィードア
イを予め求めた位置に移動させることにより成形する製
造方法(特開平1−200939、特開平1−2009
40、特開平1−200941)。 (4)第1と第2の係止ピンを使用して、偏肉の少ない
T字管を巻残り部がないように成形する製造方法(特願
平3−64701)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで繊維強化樹脂
管の用途は、近年急速に広がり、配管接続部材について
も、あらゆる種類のものが要求されている。需要者の要
求の中に、枝管部にフランジを有するT字管がある。枝
管部にフランジを有するT字管を製造する方法として
は、上述の4つの方法の内、(1)のモールド成形によ
る方法や、(2)のハンドレイアップ成形による方法が
容易に適用可能である。しかしながら短繊維を用いたモ
ールド成形による製造方法は、短繊維を中心に積層する
ので、補強繊維のもっている引っ張り強さが活かされな
い。そのため、十分な強度を得ることができず、ウィー
ピングや破壊が起こりやすくなる。
【0005】また、ハンドレイアップ成形による製造方
法は、手作業であるので生産性が低く、コストも割高と
なる。また、製造する作業者の個人差により、性能にバ
ラツキがあるため、製品の安定性、信頼性も極めて低
い。
【0006】これに対して、上記した(3)のフィード
アイを移動させる製造方法や、(4)の第1と第2の係
止ピンを使用する製造方法は、強度が充分であり、また
作業者によるばらつきは小さいものの、フランジ部分の
成形が困難であると言う問題がある。すなわち、(3)
のフィードアイを移動させる製造方法や、(4)の第1
と第2の係止ピンを使用する製造方法によって、枝管部
にフランジを有するT字管を製造する方法は、従来技術
に開示が無い。
【0007】加えて、(3)のフィードアイを移動させ
る製造方法(特開平1−200939、特開平1−20
0940、特開平1−200941)は、T字形のマン
ドレルの回転軸を含めて2軸によりT字管を成形するた
め、繊維を積層する角度が限定され、その積層するため
の時間が大幅に長くなり、生産性が悪いと言う問題があ
る。
【0008】さらに(4)の第1と第2の係止ピンを使
用する製造方法(特願平3−64701)は、主管軸を
中心に回転するため、枝管部を一周、巻くためにはフィ
ードアイを一周、動かさなくてはならず、枝管部に繊維
を積層するのに相当な時間が必要である。また、このよ
うなフィードアイの動きは制御するための軸数が3軸以
上、必要であり、動きが非常に複雑になるため、コンピ
ュータによってその動きを制御することが困難である。
【0009】そこで本発明は、単純なプログラムによる
コンピュータ制御で生産性よく、省力化したうえで、十
分な強度を有するフランジ付T字管の成形方法を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の手段は、主管部と枝管部とを有するマンドレル
に、繊維強化樹脂を積層して成形するフランジ付T字管
の成形方法であって、マンドレルの少なくとも一つの端
部にフランジ付管状体を取り付ける工程と、マンドレル
を回転させて、硬化性樹脂を含浸させたロービング繊維
を主管部又は枝管部に巻き付ける工程と、ロービング繊
維に含浸させた硬化性樹脂を硬化させ、マンドレルを脱
型する工程とを含むことを特徴とするフランジ付T字管
の成形方法。である。
【0011】本発明のフランジ付T字管の成形方法で
は、マンドレルの端部にフランジ付管状体を取り付ける
工程を有し、フランジ付管状体に重ねてロービング繊維
を巻き付ける。そのためマンドレルの主管部等に成形さ
れたロービング繊維による管体と、マンドレルの端部に
取り付けたフランジ付管状体が一体化される。従ってマ
ンドレルを脱型すると、ロービング繊維による管体と、
マンドレルの端部に取り付けたフランジ付管状体が一体
化されたフランジ付T字管を得ることができる。
【0012】上記目的を達成するための第2の手段は、
主管部と枝管部とを有するマンドレルに、繊維強化樹脂
を積層して成形するフランジ付T字管の成形方法であっ
て、マンドレルの少なくとも一つの端部に鍔板を取り付
け、マンドレルを回転させて、硬化性樹脂を含浸させた
ロービング繊維をマンドレルの主管部又は枝管部に巻き
付ける工程と、ロービング繊維の巻き付け箇所をマンド
レルの鍔板側に位置させると共に、ロービング繊維を挟
む位置の主管部又は枝管部に型板を配置する工程と、マ
ンドレルの鍔板と型板とに挟まれた部分に硬化性樹脂を
含浸させたロービング繊維を巻き付けてフランジ部を形
成する工程と、マンドレルを回転させて、硬化性樹脂を
含浸させたロービング繊維を、ロービング繊維が未だ巻
き付けられていない方のマンドレルの主管部又は枝管部
に巻き付ける工程と、ロービング繊維に含浸させた硬化
性樹脂を硬化させ、マンドレルを脱型する工程とを含む
ことを特徴とするフランジ付T字管の成形方法である。
【0013】本発明の方法では、マンドレルの少なくと
も一つの端部に鍔板が取り付けられ、ロービング繊維を
挟む位置の主管部又は枝管部に型板が配置される。そし
てマンドレルの鍔板と型板とに挟まれた部分に硬化性樹
脂を含浸させたロービング繊維を巻き付けてフランジ部
が形成される。すなわち本発明では、鍔板と型板となよ
って挟まれる空隙内に、ロービング繊維を何重にも重ね
て巻き付け、ロービング繊維をもってフランジを形成す
る。このフランジは、ロービング繊維によってマンドレ
ル上に形成された管体と一体である。そして、マンドレ
ルを脱型し、ロービング繊維による管体と、マンドレル
の端部に取り付けたフランジ付管状体が一体化されたフ
ランジ付T字管を得る。
【0014】また上記の方法を応用して台付フランジ付
T字管を得る方法は、第1又は第2の手段によって成形
されたフランジ付T字管を、予め成形した繊維強化樹脂
製台座に対し、繊維強化樹脂によって一体化する工程を
含むことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図1な
いし図6を参照して説明する。図1は、本発明の実施形
態において使用するマンドレルおよび鍔板の斜視図であ
る。図2は、枝管部に繊維強化硬化樹脂を積層し、フラ
ンジ部を形成する際の斜視図である。図3は、硬化性樹
脂を含浸させたロービング繊維の通過工程図である。図
4は、主管部に繊維強化硬化樹脂を積層する際の斜視図
である。図5は、繊維強化硬化樹脂を積層したマンドレ
ルと台座とを一体化する際の斜視図で、(a)は一体化
前、(b)は一体化後である。図6は、他の実施形態に
おいて使用するマンドレルおよびフランジ付管状体の斜
視図である。図7(a)(b)は、さらに別の実施形態
を説明する概略正面図である。
【0016】本発明に係るフランジ付T字管の成形方法
は、脱型が可能で、図1に示すようなT字形のマンドレ
ル10を使用して行う。このマンドレル10は主管部1
1と枝管部13を有し、主管部11の両側の先端周上に
多数のピン12を突設している。そして最初の工程とし
て、枝管部13の先端部端面に鍔板14を固着する。
尚、鍔板14は、取り外しが可能である。
【0017】次に、必要に応じて、マンドレル10の主
管部11と枝管部13との結合部分15に、ハンドレイ
アップによる補強、あるいはUV硬化シートを積層す
る。これは、この結合部分15にロービング繊維20を
積層することが困難であるからである。この結合部分1
5でのUV硬化シート等の積層数は、フランジ付T字管
の許容内圧あるいは外圧等の製品仕様に相当するものと
し、特に内圧が高い場合は積層数を多くする。
【0018】次に、結合部分15に積層したUV硬化シ
ート等が半硬化あるいは硬化した状態で、図2に示すよ
うにマンドレル10の枝管部13を回転機21の回転軸
21a(X軸)に固定する。そしてマンドレル10を回
転し、マンドレル10の枝管部13に、複数のロービン
グ繊維20を積層する。ロービング繊維20は図3に示
すように、繊維テンショナー22から導出されて、硬化
性樹脂の溶液の含浸槽23に浸漬され、フィードアイ2
4に挿通されたものである。
【0019】硬化性樹脂を含浸したロービング繊維20
はフィードアイ24から枝管部13の先端側に接合し、
回転機21によって、枝管部13を中心にマンドレル1
0を回転させる。そしてフィードアイ24を枝管部13
の軸方向(Y軸)に移動させると、硬化性樹脂を含浸し
たロービング繊維20が枝管部13の先端側から結合部
分15側へ巻き付く。ロービング繊維20は、使用圧力
に応じたプライ数を巻き上げ、T字管の枝管本体部を形
成する。
【0020】枝管本体部の成形の最終時において、回転
機21を一旦停止し、硬化性樹脂を含浸したロービング
繊維20の巻き付け箇所を鍔板14側に位置させた後、
割型板16を枝管部13の先端部からやや結合部分15
寄りに嵌合する。割型板16はドーナツ状の板を半分に
分割し、一方の接合部をヒンジなどで連結し、他方の接
合部を接離できるようにしたものである。したがって、
割型板16が開いた状態から、前記したロービング繊維
20が巻き付けられたマンドレル10の枝管部13を中
心に挟むことができる。このような割型板16と鍔板1
4とに挟まれた部分には、図4に示すように前記した硬
化性樹脂を含浸したロービング繊維20の巻きつき部分
の端部が位置した状態となる。そして、回転機21によ
ってマンドレル10を再度回転させると、割型板16と
鍔板14とに挟まれた部分にフランジ1が形成される。
すなわち、割型板16と鍔板14との間に、極めて多数
回ロービング繊維20を巻き付け、当該部分の厚さを極
めて厚くしてフランジ1を形成する。
【0021】フランジ1を形成した後、自動制御又は手
動によってマンドレル10の主管部11に回転機21の
回転軸を挿通させて固定し、図4に示すように、そのマ
ンドレル10の主管部11に対してロービング繊維20
を巻き付け、積層する。ロービング繊維20は上記の枝
管本体部を形成したときと同様、硬化性樹脂を含浸させ
てフィードアイ24に挿通したものを、マンドレル10
の主管部11に接合する。勿論、自動制御によってマン
ドレル10を装置から外すこと無く主管部11を中心に
回転する場合は、フランジ1を成形したロービング繊維
20が連続して主管部11に巻き付けられる。
【0022】フィードアイ24はマンドレル10の2軸
の動きに同期するようにコンピュータによって制御す
る。コンピュータの制御は成形するためのプログラムを
手動あるいは成形プログラム作成用ソフトを使用して、
自動的に作成する。制御精度はコンピュータで制御する
ので、コンピュータ制御の際の常識的な精度が出せれ
ば、本発明の実施において目標とする精度として問題は
なく、具体的には0.1mm 以上の精度があれば十分であ
る。
【0023】コンピュータによって制御されるフィード
アイ24から導出されたロービング繊維20が、回転機
21によって回転しているマンドレル10の主管部11
に巻き付いて、主管部11にも硬化性樹脂が積層され
る。このとき、主管部11の先端周上に突設したピン1
2にロービング繊維20が引っ掛かる状態となって、ロ
ービング繊維20は主管部11を往復することができ
る。
【0024】このようにロービング繊維20を巻き付け
て枝管部13と主管部11とに硬化性樹脂を積層したマ
ンドレル10は回転機21から取り外し、加熱炉(図示
せず)に入炉する。すると、ロービング繊維20に含浸
していた硬化性樹脂が硬化する。その後、マンドレル1
0を加熱炉から取り出し、マンドレル10の端部の鍔板
14を取り外してマンドレルを脱型する。その後端面を
カットすると、フランジ付T字管が完成する。
【0025】このフランジ付T字管はさらに、図5に示
すようにハンドレイアップ成形法などにより台座25と
一体化することもできる。台座25はプリミックス成形
などにより、繊維強化硬化性樹脂から成形する。台座2
5は図5(a)に示すように、ブロックの上面にフラン
ジ付T字管の主管部11と係合する樋状の凹部を形成し
たものである。台座25の成形方法としては、プリミッ
クス成形法で、所定の形状の型枠に熱硬化性樹脂とガラ
ス繊維と充填材とを、所要の強度が得られるように配合
し、熱硬化させた後、脱型することができる。図5
(b)の点線で示した部分がハンドレイアップ補強部分
となる。
【0026】なお、止水パッキンなどの凹凸は、ロービ
ング繊維20を円周方向に巻き付け、凹凸がない状態に
してから、ヘリカル巻する。また、仕様により得られた
製品に水圧などが負荷される場合は、ロービング積層前
にウィーピング防止層を形成する。
【0027】次に、本発明の他の実施形態について、図
6を参照しつつ説明する。本実施形態は、先の実施形態
にくらべて、フランジの成形をより簡便にしたものであ
る。本実施形態では、先の実施形態と同様の、主管部1
1と枝管部13を有し、主管部11の両側の先端周上に
多数のピン12を突設したマンドレル10を使用する。
そしてこのマンドレル10の枝管部13に別工程によっ
て予め成形したフランジ付管状体30を装着する。フラ
ンジ付管状体30は、ロービング繊維20に含浸された
硬化性樹脂との接着性が良好であることが望ましい。そ
して前記した方法と同様、必要に応じて、マンドレル1
0の主管部11と枝管部13との結合部分15に、UV
硬化シートによる補強を施し、UV硬化シートなどが半
硬化あるいは硬化した状態で、マンドレル10の枝管部
13を回転機21の回転軸21a(X軸)に固定する。
【0028】次にマンドレル10の枝管部13に、複数
のロービング繊維20を積層する。すなわち、マンドレ
ル10の枝管部13の内、マンドレル10が直接露出し
ている部位だけでなく、フランジ付管状体30の管部分
についても、重ねてロービング繊維20を積層し、マン
ドレル10が直接露出する部分に形成される管状の部位
と、予め成形された管とを合体させる。
【0029】枝管部分の成形が完了すると、マンドレル
10の主管部11軸に回転機21の回転軸を挿通させて
固定し、図4に示すように、そのマンドレル10の主管
部11に対してロービング繊維20を巻き付け、積層す
る。さらに枝管部13と主管部11とに硬化性樹脂を積
層したマンドレル10を回転機21から取り外し、加熱
炉(図示せず)に入炉して硬化性樹脂を硬化させる。そ
の後、マンドレル10を加熱炉から取り出し、マンドレ
ル10を抜き出すと、後に予め成形されたフランジ付管
状体30と、ロービング繊維20の巻き付けによって成
形された主管部および枝管部が結合されたフランジ付T
字管が完成する。
【0030】またこのフランジ付T字管はさらに、前述
の実施形態と同様の工程を経て台座25と一体化するこ
ともできる。
【0031】本発明は上記の実施の形態に限定すること
なく本発明の要旨内おいて設計変更することができる。
例えば、使用軸数は上記のX軸、Y軸の2軸以外にも、
フィードアイ24の軸に関する回転(V軸)、水平方向
の回転(W軸)、前後(Z軸)、上下(U軸)などがあ
る。
【0032】具体的には図7(a)(b)に示すよう
に、マンドレル10の主管部11を45°の方向に傾斜さ
せた姿勢とし、主管部11の一端部11aを回転手段4
0が片持ち状態に保持する。回転手段40は、回転軸4
1から直角方向にアーム42を取り付けたもので、その
アーム42の先端部に主管部11の一端部11aを保持
する。したがって、回転手段40の回転軸41が回転す
ることによって、アーム42の先端部が円状に回転す
る。このため、アームの先端部に取り付けられた主管部
11の一端部11aも、図7(a)に示す状態から図7
(b)に示すように円状に回転する。主管部11は45°
の姿勢に保持されているため、主管部11の他端部11
bも円状に回転する。
【0033】このようにマンドレル10が傾斜した姿勢
で回転することによって、硬化性樹脂を含浸し、適宜、
移動するガイド44に纏掛けたロービング繊維20をマ
ンドレル10の枝管部13と主管部11とに巻き付ける
ことができる。すなわち、マンドレル10は主管部又は
枝管部を中心にしたX軸とY軸以外を回転軸として、回
転させることができる。
【0034】ここでロービング繊維20の幅安定のため
にはV軸が制御可能であることが望ましい。また枝管部
13の根元まで形成する(巻残り部が少ない)ためには
W軸が制御可能であることが望ましい。さらにフィード
アイ24の動きを小さくするためにはZ軸が制御可能で
ある方が望ましい。また、各軸のモータはACサーボモ
ータを使用することが望ましい。フランジを取り付ける
部位は、枝管部だけでなく、主管部に取り付けることも
可能である。
【0035】
【実施例】マンドレル10と台座25の樹脂は不飽和ポ
リエステル樹脂やエポキシ樹脂などを使用できるが、コ
ストや硬化条件などの面から不飽和ポリエステル樹脂が
望ましい。硬化剤は熱硬化系(常温、中温、高温)、U
V硬化系などを使用できる。例えば、不飽和ポリエステ
ル樹脂(エスターR235;三井東圧)と硬化剤(カヤ
メックM;化薬アクゾ)0.6部と促進剤(コバルト6
%溶液)0.5部とを混合したものとすることができ
る。マンドレル10と台座25とをハンドレイアップ成
形法により一体化するには、ガラス繊維としてマットと
ロービングクロスを使用する。
【0036】主管部11と枝管部13との結合部分15
に積層するハンドレイアップ層は150×100のチョ
ップドストランドマット(#450)及びロービングク
ロス(#330;両方とも旭ファイバーグラス)を上記
と同じ配合の樹脂で積層し、自然放置(60分)させ、
半硬化した後、ポリエステル繊維でできたフェルト状
(肉厚3mm)の不織布を1周巻き付けてから成形する。
【0037】ロービング繊維20としては、ガラス繊
維、炭素繊維をはじめとする無機繊維、あるいはアラミ
ド繊維、PET繊維をはじめとする有機繊維を使用する
ことができる。コストなどの面においては、ガラス繊維
が有利である。ガラス繊維は例えば2230g/km×10本
を使用する。ロービング繊維20の巻き付け角度は、内
圧に対して適当な角度を選択するべきであり、極力同一
の巻き付け角度をもって巻き付ける。
【0038】以上の実施例によって150×75のフラ
ンジ付T字管を成形し、耐圧試験を行ったところ、38
kg/cm2より管の首部より漏水が始まり、最大45kg/cm2
までの耐圧を示した。また以上の方法によってフランジ
付T字管を成形した場合の成形時間(ロービング繊維2
0の巻き付けに要した時間)は、約30分であった。比
較実験として、同様仕様のフランジ付T字管をハンドレ
イアップ法によって成形したところ、約45分を要し
た。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、従来困難であった、フ
ランジ付のT字管の成形の自動化を実現することができ
る効果がある。また本発明によれば、X,Yの2軸以上
の動きを有するFW成形機をプログラムによるコンピュ
ータ制御することにより、型の取り外しのみ手動とな
り、他の工程は自動成形することができるため、生産性
が手作業によるハンドレイアップ成形に比べ、倍以上、
向上し、かつ材料費も2/3に抑えることができる。し
たがって、製品のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】枝管部の端面に鍔板を取り付けたマンドレルの
斜視図である。
【図2】枝管部に繊維強化硬化樹脂を積層し、フランジ
部を形成する際の斜視図である。
【図3】硬化性樹脂を含浸させたロービング繊維の通過
工程図である。
【図4】主管部に繊維強化硬化樹脂を積層する際の斜視
図である。
【図5】繊維強化硬化樹脂を積層したマンドレルと台座
とを一体化する際の斜視図で、(a)は一体化前、
(b)は一体化後である。
【図6】他の実施形態において使用するマンドレルおよ
びフランジ付管状体の斜視図である。
【図7】別の実施形態を説明する概略正面図である。
【符号の説明】 10 マンドレル 11 主管部 13 枝管部 14 鍔板 16 割型板 20 ロービング繊維 25 台座 30 フランジ付管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主管部と枝管部とを有するマンドレル
    に、繊維強化樹脂を積層して成形するフランジ付T字管
    の成形方法であって、マンドレルの少なくとも一つの端
    部にフランジ付管状体を取り付ける工程と、マンドレル
    を回転させて、硬化性樹脂を含浸させたロービング繊維
    を主管部又は枝管部に巻き付ける工程と、ロービング繊
    維に含浸させた硬化性樹脂を硬化させ、マンドレルを脱
    型する工程とを含むことを特徴とするフランジ付T字管
    の成形方法。
  2. 【請求項2】 主管部と枝管部とを有するマンドレル
    に、繊維強化樹脂を積層して成形するフランジ付T字管
    の成形方法であって、マンドレルの少なくとも一つの端
    部に鍔板を取り付け、マンドレルを回転させて、硬化性
    樹脂を含浸させたロービング繊維をマンドレルの主管部
    又は枝管部に巻き付ける工程と、ロービング繊維の巻き
    付け箇所をマンドレルの鍔板側に位置させると共に、ロ
    ービング繊維を挟む位置の主管部又は枝管部に型板を配
    置する工程と、マンドレルの鍔板と型板とに挟まれた部
    分に硬化性樹脂を含浸させたロービング繊維を巻き付け
    てフランジ部を形成する工程と、マンドレルを回転させ
    て、硬化性樹脂を含浸させたロービング繊維を、ロービ
    ング繊維が未だ巻き付けられていない方のマンドレルの
    主管部又は枝管部に巻き付ける工程と、ロービング繊維
    に含浸させた硬化性樹脂を硬化させ、マンドレルを脱型
    する工程とを含むことを特徴とするフランジ付T字管の
    成形方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載のフランジ付T字
    管の成形方法によって成形されたフランジ付T字管を、
    予め成形した繊維強化樹脂製台座に対し、繊維強化樹脂
    によって一体化する工程を含むことを特徴とするフラン
    ジ付T字管の成形方法。
JP7227861A 1995-09-05 1995-09-05 フランジ付t字管の成形方法 Pending JPH0970898A (ja)

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