JPS5871119A - チユ−ブ状複合材料の継手の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、チューブ状複合材料の高強度継手の製作方法
に関するものである。

この種技術に関する先行技術は、余り類例音光ないが、
従来より考えられている１手製作方法を複合材料（例え
ば炭素線維／エボキシブリブレグ等のような強化樹脂成
形材料を指す）に用いた場合の概要とその欠点を第１図
と表１に示す。

／′ ／′ ／ ／ ７／ 、／ ／ ／ ／ ／ ／ 一方、航空、宇宙機器の開発に伴ない、−次構造部材と
してのチューブ状に成形した複合材料の開発と共に、軽
量かつ高応力全有効に伝達できる継手の開発が必要とな
っている。

そこで不発明では、表１に示す欠点を取除いた軽量かつ
高強度金石するチューブ状複合材料の継手の製作方法を
提供するものである。

すなわち本発明は、チューブ状複合材料の継手の製作方
法において、ステップ状継手部材のステップ面に接着剤
金塗布した後、該接着剤全予備硬化し、次いで該ステッ
プ状継手部材全成形用マンドレルにセットし、該マンド
レルト継手部材上に複合材料成形素材を巻付は積層後、
熱処理７行い上記成形素材の硬化と前記継手部材への接
合とを同時に行うこと全特徴とするチューブ状複合材料
の継手の製作方法に関するものである。

本発明においては、ステップ階段状に加工した継手部材
を用い、該部材の材料としては用途に応じて各種のもの
が用いられるが、特に軽量、高強度全必要とする場合に
は、〒１　　合金（熱膨張率も小）が最良であり、ムを
合金では熱膨張率が大であるし、鋼では重量的に不利で
ある。

また本発明においては、複合材料成形素材（硬化前のプ
リプレグ全指す〕をチューブ状に巻付は積層した後、熱
処理して硬化すると同時に上記継手部材への接合全行う
のでおるが、この接合の接着剤としては複合材料成形素
材と相容性の良いものを用い、継手部分で複合材料の弱
点の１つである繊維の折れ曲り會なくすために接着剤の
厚さ全成形後の成形素材の１層分に相当する厚さとする
ことが重要で、この接着層厚さを保持するために接着剤
全適切な条件で予備硬化するのである。

以上の結果、軽量・高強度かつ成形加工性の優れた継手
が得られるのである。

本発明は、継手部材を有するチューブ状複合材料ケ用い
る製品のすべてに応用でき、例えば（１）　　航空機宇
宙機器構造部材 （２）一般産業機器構造部材 （３）スポーツ用品 等があげられる。

以下、添付図面全参照して本発明方法會詳細に説明する
。

第２図は、本発明方法の一実施純様例を示す図である。

先ず、第２図（ム）に示す多段ステップ継手部材１の前
処理全行う。該前処理は、接着性全考慮した化学処理法
が好ましい。

この継手部材１のステップ面に、第２而（Ｂ）において
フィルム状接着材２を塗布、乾燥し友後、該接着剤２の
予備硬化全行い、接着層厚さを保持させる。この予備硬
化は、接着層厚さの均一化のために行うもので、次工程
〔第２図（Ｃ）〕での最終硬化の妨げにならない範囲の
加熱・加圧条件で行われる。例えば、加熱温度は接着剤
がフローする下限温度８０℃以上で、架橋反応速度ケ遅
くするのに必要な上限温度１２５℃以下とし、加圧は均
一厚さと端れを得るのに必要な下限圧力５　ｐｓ１以上
で、接着層厚さを余り薄くしない上限圧カフ　ｐｓｉ以
下とすることが好ましい０ 次いで、上記の継手部材１を第２図（０）の（ａ）に示
すように、離型処理済みマンドレル５に装着し、図示省
略の成形素材巻付装置にて複合材料成形素材４′ｆ！：
巻付け、第２図（０）の（ｂ）に示すように積層する。

この積層数は最終製品の複合材料の板厚で決定される。

なお、継手部材１のステップ数も同様に最終製品の複合
材料の板厚で決定される。

硬化条件で決定される。なお、加熱・加圧の手段として
は、例えばオートクレーブ等が使用される。

上記の硬化が完了したなら、マンドレル５會脱芯し、第
２図（Ｄ）に示す最終製品を得る。

以上のように、継手部材１に複合材料成形素材４を巻付
けて該素材の硬化と同時に該部材１への接合を行うこと
により、継手部材１と複合材料成形素材４との接着面の
接着強度が向上すると共に、多段ステップによる応力集
中全防ぎ従来に力い軽量かつ高強度の継手を得ることが
できる。

また本発明方法においては、第３図に示すように両面ス
テップ加工した継手部材１を使用することもでき、この
継手部材１１ｒ用いた場合も第２図の場合と同様の方法
が適用される。

以上説明した本発明方法による効果を表２にまとめて示
す〇 、／″ ／／ 表２　本発明方法による効果 また、従来の継手製作方法で本発明方法による継手と同
程度の強度を得る丸めには、二次接着結合方法の場合は
、直径で２〜３倍、重量で２〜５倍必要であり、またフ
ァスナ結合方法の場合は、複合材料の板厚で約２倍、重
ｌ“で約１．４倍必要となることを確認している。

次に本発明の実施例をあげる。

実施例１ 第５図に示す形式の継手全製作し九。

Ｔｉ　製継手部材１のステップ面に接着剤としてエポキ
シ系フィルム状接着剤奮α２５ｍの厚さで塗布後、１２
０℃、３〜７ｐｓｉで９０分間の予備硬化を行い、次い
で成形用マンドレルにセットし、複合材料成形素材とし
てカーボン／エポキシ樹脂プリプレグ（樹脂金８４１％
、揮発分１．４　％　）　ｒ巻付は積層（１３層）１〜
だ後、１７７℃、９５　ｐｓｉで２時間のｊｌ：終硬化
を行った０ 上記のようにして得られた継手について圧縮、引張試験
を行った。この結果ケ表３に示す０表３　試験結果 参考例１（予備硬化の効果？示すための例〕第６図（ム
）に示す形式の継手全製作した。

第６図（ム）において、１は工２■厚さの平板（ステッ
プ加工？していない）　Ｔｉ　　の継手部材であり、４
け実施例１と同じ複合材料成形素材全用いて得られた複
合材料である。

この継手の製作方法は、Ｔｉ　継手部材１の表面処理後
、実施例１と同じ接着剤全塗布し、１２０℃、３〜７　
ｐｓｉで４０分間の予備硬化を行い、次いで複合材料成
形素材を巻付は積層後、オートクレーブ中で１７７℃、
９５℃で２時間の最終硬化を行うものと、予備硬化を行
わない以外上記と同様にするものとの２通りとした。

得られた継手について引張せん断強さ全測定したところ
、第６図（Ｂ）の結果が得られた。

第６図（Ｂ）から明らかなように、予備硬化全行ったも
のは、予備硬化を行わないものに比し、かなりの引張せ
ん断強さの向上が得られることが判る。

参考例２（同時接着の効果を示すための例）第７図（ム
）に示す形式の継手を製作した。第７図（ム）の材料お
よび寸法は一考例１の第６図（Ａ）と同様であるが、製
作方法は本発明方法の同時接着と従来法の二次接着（複
合材料の成形＝１７７℃、９５　ｐｓｉ、２時間、継手
部材との接５１１１：１７７℃、５０　ｐｓｉ、１時間
）と１採用した。

これらの継手につｂて引張せん断強さ全測定した。この
結果を第７図（Ｂ）に示す。

第７図の）から明らかなように、同時接着ケ行つ九もの
が、二次接着全行ったものに比し、かなりの引張せん断
強さの向上が得られることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の継手製作方法の概要を示す図、第２図は
本発明方法の一実施態様例を示す図、第３図は本発明方
法で用いられる他の継手部材を示す図、第４図は本発明
方法の効果の一つであるせん新地力集中緩和を説明する
九めの図、第５図は本発明の実施例１で製作し友継手の
形状を示す図、第６図は本発明の参考例１で製作した継
手の形状と、該継手の引張せん断強さの測定結果？示す
図、第７図は本発明の参考例２で製作し友継手の形状と
、該継手の引張せん断強さの測定結果を示す図である。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 第１図（Ａ） （Ｂ’） （Ｃ） 馬６図 （β）（Ａ） 篤７図 （８）　　　　　　　　　　（Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チューブ状複合材料の継手の製作方法において、ステッ
   プ状継手部材のステップ面に接着剤全塗布した後、該接
   着剤を予備硬化し、次いで該ステップ状継手部材全成形
   用マ／ドレルにセットし、該マンドレルと継手部材上に
   複合材料成形素材全巻付は積層後、熱処理紮行い上記成
   形素材の硬化と前記継手部材への接合とを同時に行うこ
   と１ｒ％徴とするチューブ状複合材料の継手の製作方法
   。