玻璃纖維增強塑料筒狀體及其製造方法
2023-05-29 12:02:56
專利名稱：玻璃纖維增強塑料筒狀體及其製造方法
技術領域：
本發明涉及玻璃纖維增強塑料(FRP)筒狀體，尤其涉及長的、直徑大的或彎曲的FRP筒狀體及其製造方法。
背景技術：
作為重量輕而且強度高的原料，FRP(纖維增強塑料)在各個產業領域中都受到注目，其中，CFRP(碳纖維增強塑料)由於其優良的機械特性等而受到注目。不過，在用金屬做的大型筒狀體的情況下，重量大，操縱性不良。還有，有生鏽的擔心。在施工中，需要大型的重型機械，必需把地基的基礎做成堅固的。另一方面，在彎曲的支柱的情況下，自重撓度大，橫臂的長度有限制。另外，由於吸收衝擊的能力沒有那樣高，故例如在汽車撞到支柱上的場合，汽車的損傷大，同時，對乘車人的影響也大。
另一方面，在成形用FRP做的筒狀體的場合，通常雖然採用繞絲法和採用樹酯膠片的方法，但是，它們也有下面這樣的問題。
在用繞絲法成形FRP筒狀體的場合，雖然通常在卷取裝置上裝以芯棒，在芯棒上纏繞以浸透樹脂的增強纖維，但是，在用繞絲法成形長的與直徑大的FRP筒狀體例如外徑5m、長度10m左右的大型圓筒體時，除去發生來自作業環境、衛生、安全等方面的各種問題外，還有整體重量變得過大等設備情況的限定。還有，在普魯託魯瓊(プルトル一ジョン)法中，因拉拔力過大，事實上不能成形。
還有，雖然有將樹酯膠片纏繞在芯體上的方法，但是，由於必須將樹酯膠片在加熱爐中加熱，使之硬化，故能夠成形的直徑與長度仍然有限度，成形直徑大的與長的FRP筒狀體有困難。還有，由於需要有樹酯膠片本身的成形工序或準備工序、將其纏繞的工序、加熱硬化的工序，故有所謂的製造成本提高的問題。再有，由於樹酯膠片通常具有粘性(稠性)，故存在所謂的加工性不良的問題。
發明內容
本發明涉及可以容易而且廉價地製造的直徑大的和長的或彎曲的用FRP做的筒狀體的構造及製造方法。
本發明涉及用FRP做的筒狀體的製造方法，其特徵為，在圓筒狀或實心的芯體的外周或內周上配置樹脂擴散介質(它也可以兼任心材與芯體)及增強纖維基材，至少在用氣密性材料覆蓋該樹脂擴散介質及增強纖維基材後，使內部成為真空，再將樹脂注入並使之向樹脂擴散介質的表面方向擴散，同時，浸透在增強纖維基材中。在與本發明有關的用FRP做的筒狀體的製造方法中，採用沿圓周方向分割成兩個以上的芯體，通過將所得到的沿圓周方向分割成兩個以上的用FRP做的筒狀體做成一體，可做成直徑更大的FRP筒狀體。另一方面，也可以用空心的管子作為芯體，在其周圍配置樹脂擴散介質與增強纖維基材，採用具有空腔的模型作為氣密材料，使其內部成為真空狀態，使空心管膨脹，以後，注入樹脂，並通過樹脂擴散介質將增強纖維基材浸透，在使筆直的部分與彎曲的部分連續的狀態下，成形成一體。
還有，本發明涉及用FRP做的圓筒體，其特徵為，FRP層與樹脂擴散介質可同心地做成一體化。本發明的筒狀體，如果由具有筆直的部分和彎曲的部分的構造並用沿周向分割成兩個以上的構件做成，則該分割的構件可做成彼此接合成一體的構造。再有，也可以利用仍舊保留的筒狀的芯體，通過使用表面上有槽的樹脂擴散介質，並在樹脂擴散介質的內外表面上配置增強纖維基材，做成有夾層結構的大型筒狀體。
圖1為與本發明的一個實施形式有關的FRP筒狀體的局部透視圖。
圖2為示出圖1的FRP筒狀體的製造方法的透視圖。
圖3為示出另一FRP筒狀體的製造方法的筒狀芯體的透視圖。
圖4為與本發明的另一實施形式有關的FRP筒狀體的局部透視圖。
圖5為圖4的FRP筒狀體的心材的透視圖。
圖6為示出圖4的FRP筒狀體的製造方法的透視圖。
圖7為與本發明的一個實施形式有關的用FRP做的彎曲的支柱的側視圖。
圖8為圖7的支柱在具有法蘭構件的場合，該法蘭構件周圍的放大剖視圖。
圖9為示出一體成形的法蘭部分的一個例子的支柱的局部剖視圖。
圖10為與本發明的另一實施形式有關的用FRP做的筒狀體的橫截面圖。
圖11為示出分割構件彼此間的其它接合結構的局部剖視圖。
圖12為示出分割構件彼此間的又一種其它接合結構的局部剖視圖。
圖13為局部剖視圖，它示出在分割構件上採用夾層結構的場合的一個例子。
圖14為示出筒部的另一形狀的例子的概略透視圖。
圖15為示出筒部的又一種其它形狀的例子的概略透視圖。
圖16為示出筒部的又一種其它形狀的例子的概略透視圖。
圖17為示出筒部的又一種其它形狀的例子的概略透視圖。
圖18為示出筒部的又一種其它形狀的例子的概略透視圖。
具體實施例方式
與本發明有關的FRP筒狀體的製造方法為這樣的方法，其特徵為，在芯體的外周上配置樹脂擴散介質並在其外周上配置增強纖維基材，在用氣密材料(袋的基材)將整個覆蓋以後，使被氣密材料覆蓋的內部成為真空狀態，然後將樹脂注入，使之朝前述樹脂擴散介質的表面方向擴散，同時使之浸透在前述增強纖維基材中。
在上述這樣的FRP筒狀體中，FRP層可以構造成具有在筒狀的心材的內外兩面均配以FRP層的夾層結構。在此情況下，芯材最好是具有擴散樹脂用的槽的心材兼樹脂擴散介質。還有，心材最好為了重量輕而是發泡體。
也就是說，與本發明有關的FRP筒狀體的製造方法的一個例子為這樣一種方法，其特徵為，在芯體的外周上，依次配置第一增強纖維基材、具有擴散樹脂用的槽的筒狀心材兼樹脂擴散介質、第二增強纖維基材，在用氣密材料將整個覆蓋以後，使被氣密材料覆蓋的內部成為真空狀態，然後將樹脂注入前述樹脂擴散介質的槽內，使之朝樹脂擴散介質的表面方向擴散，同時使之浸透在第一、第二增強纖維基材中。在此方法中，也可在芯體的外周與第一增強纖維基材之間裝以樹脂擴散介質，使注入的樹脂也朝樹脂擴散介質的表面方向擴散，同時使之更確實地浸透在第一增強纖維基材中。
更詳細一些，在上述兩種製造方法中，將被成形體的芯體與增強纖維基材等按水平配置，並在筒狀體上配置的狀態的最頂部的一個或兩個地方，設置沿縱向延伸的真空抽吸管路。另一方面，在最底部的一個或兩個地方設置樹脂注入管路，在兩個地方的場合，也可以同時開始注入樹脂。如果產生時間差，則沿周向流動的樹脂的左右方向的平衡崩潰，產生晚的一方的樹脂的流動不良的情況。
還有，根據情況(特別是直徑為數米的情況等)，也可將真空抽吸管路設置在最頂部以外的中途，在從最底部注入的樹脂到達該真空抽吸管路的場合，重新從該真空抽吸管路注入樹脂(由於從注入部分沿樹脂流動方向，樹脂的阻力小的一方的流動性好)。
雖然採用筒狀物作為芯體，並將其仍然作為FRP筒狀體的一部分而保留，但是，由於要求進一步重量輕，故在FRP成形後必須將筒狀芯體脫芯的場合，可在該芯體與增強纖維基材尤其是與第一增強纖維基材之間，在成形之前夾入尼龍布(根據情況，在表面上施加特氟隆塗層等)等分型材料，並在成形後將該分型材料與筒狀芯體一起脫芯。在保留筒狀芯體的場合，由於筒狀芯體本身成為支承體，故不需要另外的大規模的成形裝置，而且，對長度與直徑實質上沒有限制。因此，容易製造長的物體與外形1m以上的大直徑物體。
還有，有這樣的情況，保留的筒狀芯體與樹脂擴散介質，對於在其上作用的彎曲應力與扭轉應力等力學特性不同的負荷，可與FRP層分擔，在筒狀體內希望封入氣體、液體等的場合，不僅要能保持更高的氣密性，而且即使萬一在FRP層中產生裂縫與破損的場合，也可防止氣體與液體洩漏。
再有，用金屬作為筒狀芯體的場合，除去上述優點以外，在將筒狀體與其它構件連接的場合，由於可以對金屬芯體進行精密加工，故可以高精度地連接。還有，筒狀芯體在工程塑料和預先另外成形的FRP的場合，可以做成增強的用FRP做的筒狀體並仍然保持重量輕。
另一方面，本發明的FRP筒狀體可做成具有一體成形的支柱部分與從該支柱部分彎曲延伸的橫臂部分的用FRP做的彎曲的支柱，此時，彎曲延伸的橫臂部分的相對於支柱部分的角度最好在5～120度的範圍內。與本發明有關的用FRP做的彎曲的支柱特別適合於支持部分與橫臂部分的合計長度為3m以上的長物體。
此用FRP做的彎曲支柱雖然也可只由支柱部分與橫臂部分構成，但是，在支柱部分的與橫臂相反的一側的端部，通過設置法蘭構件，也可容易地固定在地基及其它安裝用的構件上。法蘭構件也可與支柱部分構成另外一件，通過粘接與夾緊連接與支柱部分連接而與支柱部分形成一體，還有，也可在接合部分的周圍再次配置增強纖維基材，根據本發明進行真空成形。
在與本發明有關的用FRP做的彎曲的支柱的製造方法中，在表面上形成樹脂流路的芯材兼樹脂擴散介質的周圍，配置增強纖維基材，將其放入作為氣密材料的具有彎曲的腔的模型內，並使內部成真空狀態，然後通過注入樹脂，使之朝前述增強纖維基材的表面擴散，同時浸透在增強纖維基材中，使支柱部分與橫臂部分成形成一體。
還有，在作為芯體的空心管子的周圍配置樹脂擴散介質，同時，在其上配置增強纖維基材，並將它們放入具有彎曲的腔的模型內，並使內部成真空狀態，然後注入樹脂，使其向前述樹脂擴散介質的表面上擴散，同時浸透在增強纖維基材中，並且，通過在前述空心管子中施加內壓，使支柱部分與橫臂部分成形成一體。
在上述這樣的與本發明有關的用FRP做的彎曲的支柱中，由於支柱部分與橫臂部分是同時用FRP做的，故與過去的用金屬做的相比，可大幅度地減輕重量，操縱性優良。由於重量輕，故在施工時不需要大型的重型機械，對基礎的強度要求也降低。還有，由於是用FRP做的，本質上沒有生鏽的問題。再有，由於容易成形，故可以在設置該支柱的地方現場成形，力求通過減少運輸費用而降低成本。
再有，由於不僅是支柱部分，即使是從其彎曲延伸的橫臂也大幅度地減輕重量，故與用金屬做的情況相比，自重撓度可減小，可將橫臂的長度做成大的。還有，與用金屬做的相比，用FRP做的彎曲的支柱由於在吸收衝擊的能力方面優越，故在汽車衝撞的場合，可減小汽車的損場，而且可減小對乘車人員的影響。
這樣，通過與本發明有關的前述製造方法，具有從未有過的優越特性的用FRP做的彎曲支柱可以容易而確實地並且是廉價地製造。
還有，在本發明中，可採用沿圓周方向分割成兩個以上的物體作為芯體，並將所得到的沿圓周方向分割成兩個以上的分割構件做成一體化，做成大型的用FRP做的筒狀體。
就上述分割構件彼此間的接合而言，採用各種形式。例如，可以做成這樣的結構，即在鄰接的分割構件的相對的端面上形成臺階，同時在相對的端面之間插入接合構件，通過接合構件與臺階部分的嵌合，使分割構件彼此接合。
還有，也可做成這樣的構造，即在鄰接的分割構件的相對的端面上，形成凹部，在兩凹部中嵌合接合構件，同時，使相對的端面彼此對接。
再有，也可做成這樣的構造，即在鄰接的分割構件的相對端面上，形成相互嵌合的凹凸部分，使端面彼此直接接合。
分割構件自身雖然也可以做成FRP單片板結構，但是，為了一面保持整個重量輕，一面使筒狀體有高的強度和剛度，前述分割部件最好做成在心材(兼樹脂擴散介質)的兩面上配置FRP外板層的夾層結構。
用FRP做的筒狀體的筒部並不限於圓筒狀的形狀，也可以是圓錐形，也可以是橫截面為三角形、四角形和多角形的筒狀體。在具有橫載面為圓形或橢圓形的筒部的場合，最好用圓弧狀構件構成分割構件，而在具有橫截面為三角形、四角形和多角形的筒部的場合，則最好用析板狀的嵌板構成分割構件，該嵌板為將平板狀物或平板組合成L字形或コ字形而成。
在將分割構件做成一體化的場合，分割構件的數目可以是兩個以上，但最好根據最終形成的筒部的外徑決定分割的數目。最好是外徑越大，分割的數目越多，由此，由於每個分割構件做成小的，故成形變得容易。
這樣一來，在用沿周向按兩個以上分割而成的構件構成筒狀體的筒部的場合，在外徑為3m以上的大型筒部中，每個分割部件的尺寸變小。因此，通過採取適當的分割數目，各個分割構件成為接近比較平面的小構件，故使成形、成形時的增強纖維的配置和疊層都大大地容易。還有，不需要使用大型的成形模型，可以進一步降低製造成本。
還有，由於分割構件彼此可通過接合構件與端面的彼此嵌合而接合，故可以進行在現場的接合和裝配。因此，在搬運到現場時，可以用小型的各個分割構件，故搬運容易而且價格低廉。
再有，由於採取大的分割數目，故過去實質上不能製造的外徑10m以上的大型的用FRP做的筒狀體的製造成為可能。
下面一面參照附圖，一面說明本發明的受歡迎的實施形式。
圖1示出與本發明的一個實施形式有關的FRP筒狀體。在本實施形式中，FRP筒狀體1由筒狀芯體2、在其外周上配置的FRP層3和放置在筒狀芯體2與FRP層3之間的樹脂擴散介質4組成，筒狀芯體2與FRP層3通過樹脂做成一體化。
筒狀芯體2用樹脂做還是用FRP做都可以。樹脂擴散介質4例如用網狀體做成，能在成形時使樹脂向表面方向擴散，同時浸透在增強纖維基材中。
因此，這樣的FRP筒狀體1可例如如圖2所示被製造。也就是說，其方法為，在筒狀芯體2的外周上配置樹脂擴散介質4，在其外周上配置增強纖維基材5，然後整個用氣密材料6(例如袋膜)覆蓋以後，抽吸用氣密材料覆蓋的內部，成為真空狀態(減壓狀態)，再將樹脂注入，並使之向樹脂擴散介質4的表面方向擴散，同時浸透在增強纖維基材5中，在此方法中，在浸透以後，使樹脂硬化，將FRP層3與筒狀芯體2做成一體。筒狀芯體2仍然作為FRP筒狀體1的一部分而一體地被保留。
也可以不用上述網狀體做成的樹脂擴散介質4，而是在筒狀芯體2的外周上形成擴散樹脂用的槽，並賦予該槽以樹脂擴散介質的功能。例如，如圖3所示，在筒狀芯體11的外周上，刻有沿縱向延伸的大槽12和沿周向延伸的小槽13，做成筒狀芯體兼樹脂擴散介質，並從大槽12的端部注入樹脂，使樹脂一方面擴散，一方面浸透在增強纖維基材中。
還有，在本發明中，可以將FRP筒狀體的FRP含有層做成具有夾層結構的物體。例如，如圖4所示，將在筒狀芯體21的外周上配置的FRP含有層22構造成在筒狀的心材23的內外兩面上配置FRP層24a、24b的夾心結構，並通過樹脂將此FRP層22與筒狀芯體21構造成一體化的結構。在FRP層22與筒狀芯體21之間，也可介以前述那種樹脂擴散介質，而在筒狀芯體21的外周上，也可刻出擴散樹脂用的槽，作為筒狀芯體兼樹脂擴散介質。
另一方面，在心材23中，最好例如如圖5所示，刻出擴散樹脂用的槽，作為心材兼樹脂擴散介質。在圖5所示的例子中，在心材23的外表面上，刻有沿縱向延伸的大槽25與沿周向延伸的小槽26，樹脂從大槽25的端部注入，一面擴散，一面浸透在增強纖維基材中。這樣的槽24、25，在構成圖4那樣的夾層結構的場合，最好也設在心材23的內表面上。還有，為了容易形成刻有槽的心材，也可以沿周向分割。
上述大槽25雖然在圓周上至少在一個地方有，最好在反對側還在另一個地方有，但是隨著直徑加大，可以增加。雖然在最底部設置的上述大槽25可用作樹脂注入管路，但是，在其以外設置的大槽，也可根據情況作為兼用，用作真空抽吸管路。
還有，具有這樣的夾層結構的FRP層22的FRP筒狀體27也可用與前述相同的方法製造。例如如圖6所示，其方法為，在筒狀芯體21的外周上，按次序配置第一增強纖維基材28a、在內外表面上具有用於擴散樹脂的槽的筒狀心材兼樹脂擴散介質23和第二增強纖維基材28b，用氣密材料29將整個覆蓋，然後使被氣密材料29覆蓋的內部成真空狀態，從大槽25的端部注入樹脂，使其一面擴散，一面浸透在增強纖維基材28a、28b中，在此方法中，使浸透後的樹脂硬化，將FRP層22與筒狀芯體21做成一體化。
還有，在圖1、2、4、6中，也可通過在筒狀芯體與(第一)增強纖維基材之間介入由可能產生分型的織布(所示圖中略去)做成的分型材料，在FRP成形後使該筒狀芯體從FRP筒狀成形體脫芯，由此，與前述將筒狀芯體與FRP做成一體化的物體相比，進一步實現重量減輕。
圖7示出與本發明的一個實施形式有關的用FRP做的彎曲的支柱31。用FRP做的彎曲的支柱31具有支柱部分32和從該支柱部分32的上端彎曲並傾斜地延伸的橫臂33，此支柱部分32與橫臂33一體地成形。
雖然保留以上結構並完成與本發明有關的用FRP做的彎曲的支柱31的結構，但是，由於在現實中有很多在地基上安裝施工的場合，故如圖7的用雙點劃線所示的那樣，在支柱部分32的與橫臂的相反側的端部，也就是本實施形式中的支柱部分32的下端，最好設置裝在地基上的用於固定的法蘭構件34。
此法蘭構件34，例如如圖8所示，可做成使法蘭構件34與支柱部分32分別形成，並通過粘接和夾緊連接將此法蘭構件34接合在支柱部分32上。單獨構成的法蘭構件34可以採用例如FRP的單獨成形品和不鏽鋼等不腐爛的金屬形成，並可根據情況，做成FRP與金屬的混合物而形成。
還有，法蘭構件也可與支柱部分32一體地成形。例如，如圖9所示，在支柱部分32的下端，用FRP做成的法蘭部分34a可與支柱部分32一體地成形。在此情況下，不需要通過粘接與夾緊連接的接合，而且，作為與支柱部分32連接而成的FRP成形體，還可確保法蘭部分34a有十分高的強度與剛度。
這樣的用FRP做的彎曲支柱31即使是3m以上的長物體，也可通過後述那樣的製造方法容易而且廉價地製造。與過去的用金屬做的物體相比，用FRP做的彎曲的支柱31非常輕，即使是3m以上的長物體，也操縱性優良，在施工時不需要大型的重型機械。還有，由於整個支柱的重量大幅度減輕，故作用在地基上的負荷也減小，對地基的強度要求也降低。
就支柱本身而言，根據使用目的，可通過適當設定增強纖維的種類與含有率、樹脂的種類等而確保有十分高的強度與剛度。還有，由於重量輕，故自重撓度極小，容易實現長的支柱。再有，由於是用FRP做的，故基本上沒有生鏽的問題。還有，用與金屬做的物體相比，吸收衝擊的能力優越，對於汽車的衝撞起著有利的作用。
具有上述那種優越的特性的用FRP做的彎曲的支柱31，作為代表，可通過前述的與本發明有關的兩種製造方法的任一種容易而且廉價地製造。也可以將法蘭構件做成另一件，接合在成形後的用FRP做的彎曲的支柱的支柱部分上，也可以將模型的形狀做成包含法蘭構件的形狀，與上述支柱部分一體地成形。通過上述任一種方法，也可以容易一體地成形形狀給定的用FRP做的彎曲的支柱，儘管是長的物體，也能簡單而且廉價地製造。
雖然與本發明有關的用FRP做的支柱的用途並沒有特別的限制，但是較適合於例如汽車庫的支柱和廣告、道路標牌等的顯示板的支柱，支承加汽油站等中那樣的屋頂構件的支柱，房簷與陽臺的支柱等。
圖10示出與本發明的另一實施形式有關的用FRP做的筒狀體41的筒部的橫截面。此用FRP做的筒狀體41的筒部42的外徑在3m以上，它作為沿其周向分割成2個以上(圖中所示例子為分割成4個)的構件43的接合體構成。各個分割構件43做成圓弧狀的構件，相互鄰接的分割構件43彼此通過在其間介入的接合構件44接合成一體。
在鄰接的分割構件43的相對的端面上形成凹凸狀的臺階45，在接合構件44的兩個端面上也形成凹凸狀的臺階46，分割構件43這一邊的臺階45與接合構件44這一邊的臺階46相互嵌合。在接合構件44嵌合以後，用粘接等固定，分割構件43、接合構件44、分割構件43沿周向連續地而且一體地接合。
此接合構件44與分割構件43是分別成形的，雖然其材料也可以是金屬和其它材料，但是，為了保證整個筒狀體的重量輕，還有，為了確保與分割構件43有良好的接合性能，故最好用與分割構件43相同的FRP做成。
在分割部件彼此接合成一體時，也可採用上述以外的構造。例如如圖11所示，可做成這樣的結構，即在相互鄰接的分割構件53的相對端面54上，分別形成凹部55，在兩凹部55內嵌合平板狀接合構件56，同時，使相對的端面54彼此對接。
還有，如圖12所示，可做成這樣的結構，即將相互鄰接的分割構件63的相對端面64做成相互嵌合的凹凸部分，不通過接合構件直接彼此接合該端面64。
還有，分割構件自身雖然也可以做成FRP的單片板結構，但是，根據重量輕、強度、剛度都滿足這一點，它最好是FRP外板間配置心材的夾層結構。
例如最好是如圖13所示，心材71的兩面配置FRP外板72a、72b的夾層結構的分割部件73。在這樣的夾層結構中，可根據需要，以適當的間隔在適當的位置上設置加強筋74。通過加強筋74，可進一步提高強度和剛度，同時提高形態保持性。作為加強筋74的材料，雖然也可以是木材和金屬，但是，如果考慮與FRP外板72a、72b的一體成形性和接合性，最好是仍然用FRP做成。作為心材71的材料，可以採用木材與發泡體，但是從重量輕這一點，最好是比重小的發泡體。尤其是，通過這樣的心材71的使用，可提高隔熱性。
與本發明有關的用FRP做的筒狀體的筒部的形狀不限於筒狀體，可採用任何形狀的物體。可採用前述圖10所示那種圓筒形狀以外的構造，例如圖14所示的那種截錐形狀的筒部81、圖15所示的那種母線進一步為曲線的截錐形狀的筒部82、圖16所示的那種橫截面為四角形的筒部83、圖17所示的那種橫截面為六角形的筒部84、圖18所示的那種橫截面為八角形的筒部85等構造。
還有，根據上述那些筒部的各種形狀，也可自由改變各分割部件的形狀。與圖10所示的、斷面形狀實質上由一定的圓弧形構件做成的分割構件43相反，例如在圖14與圖15所示的筒部81、82的場合，一方面是圓弧狀的構件，一方面做成其截面形狀連續地變化。還有，在圖16至圖18所示的筒部83、84、85的場合，一方面將各分割構件做成一塊平板狀的形狀，一方面做成L字形與コ字形的嵌板狀構件。
這樣，在將構成筒部的構件沿周向分割成多個構件的場合，可將各分割構件做成小的，成形變成簡單的，在實際中容易而且廉價地製造外徑3m以上的大型的用FRP做的筒狀體41。
還有，通過採用如圖10～圖12所示的分割構件的彼此接合的結構，還可進行在現場的接合、裝配。
再有，即使整個筒狀體為大型的，由於各分割構件可以做成小形的，故就分割構件自身的形狀而言，實質上沒有成形方面的制約，可以容易而且自由地製造如圖14～圖18所示的各種形狀的筒狀體，可以力求擴大用途。
作為上述那些FRP筒狀體中的FRP層的增強纖維，最好單獨或混合使用碳素纖維的單向材料、織物、墊子、線股和玻璃纖維的單向材料、織物、墊子、編繩等。特別是，為了最大限度地發揮減輕重量的效果，最好使用碳素纖維。而且，雖然其碳素纖維在一根碳素纖維線中的絲數不是通常用的不到10000根，而是10000～30000根的範圍、最好是50000～150000根的範圍內的短麻狀的碳素纖維線，但是，就樹脂的浸透性、作為增強纖維基材的操縱性進而是增強纖維基材的經濟性而言，碳素纖維都比較優越，因此是理想的。還有，如果在FRP筒狀體的表面配置碳素纖維的織物，則可提高表面的圖案創意性，這是更理想的。還有，根據需要，或根據所要求的機械特性，做成將增強纖維層疊層或多層的增強纖維基材，在其增強纖維基材中浸透樹脂。在疊層的增強纖維層中，可以適當地疊層朝一個方向拉齊的纖維層和織物層，而其纖維的取向則可根據所要求的強度方向適當地選擇。
作為FRP的樹脂，根據成形性、價格等，最好是環氧樹脂、不飽和聚酯、酚、乙烯樹脂等熱固性樹脂。但是，也可使用尼龍與ABS樹脂等熱塑性樹脂，以及熱固性樹脂與熱塑性樹脂的混合樹脂。
作為心材，可以用發泡體與木材等，但從重量輕方面，最好是發泡體。作為發泡體的材料，採用聚胺酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、PVC(聚氯乙烯)、矽酮等，其比重最好在0.02至0.2之間選擇。可根據FRP筒狀體的要求特性、所用的樹脂的種類選擇心材的材料、比重。如果採用比重不到0.02之物，則有不能得到充分的強度的擔心。還有，如果比重超過0.2，雖然強度變高，但是重量加大，變成與所謂的重量減輕的目的相反。
作為這種與本發明有關的用FRP做的筒狀體的用途，向例如大型容器以外的排氣管道(煙筒、高速道路隧道內的排氣管道等)、冷卻塔容器、筒倉、水路擋板、廣播塔、天線杆、遊園地的迴轉圓筒體、路燈支柱等發展。
如上所述，根據本發明的FRP筒狀體及其製造方法，就沒有長度與直徑的實質上的限制，容易而且廉價地成形長的、直徑大的FRP筒狀體。還有，由於不需要特別的成形裝置，故可以從這方面容易而且廉價地製造所要求的FRP筒狀體。
還有，本發明的用FRP做的彎曲的支柱的重量輕，操縱性良好，施工時不需要大型的重型機械，可以降低地基的強度，實質上沒有生鏽的問題，而且，自重撓度小，橫臂的長度容易做成大的，而且，對於汽車的衝撞等能發揮優越的衝擊吸收能力，能實現具有過去的用金屬做的物品所沒有的極優越的特性的支柱。
再有，如果用多個周向分割構件構成筒部，則各分割部件的成形變得容易，能容易而且廉價地製造3m以上進而是10m以上的大型用FRP做的筒狀體。還有，不需要大型的成形模型，在這一方面，也可以力求製造容易，製造成本低。再有，通過採用如圖10～圖12所示的分割構件的彼此接合的結構，容易進行在現場的接合與組裝。還有，由於各分割構件做成小型的，故在搬運時也容易而且廉價。
權利要求
1.玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵為，在圓筒狀或實心的芯體的外周或內周上配置樹脂擴散介質及增強纖維基材，至少在用氣密性材料覆蓋該樹脂擴散介質及增強纖維基材後，使內部成為真空，將樹脂注入並使之向樹脂擴散介質的表面方向擴散，同時，浸透在增強纖維基材中。
2.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它採用在表面上有槽的樹脂擴散介質。
3.如權利要求2的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它的擴散樹脂用的槽做成沿筒狀體的縱向延伸的大槽和沿周向管伸的小槽。
4.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它用網狀物作為樹脂擴散介質。
5.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它在樹脂擴散介質的內外兩面都配置增強纖維基材。
6.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它大體水平地配置芯體、樹脂擴散介質與增強纖維基材，在大致最頂部設置沿縱向延伸的真空抽吸管路，在大致最底部設置樹脂注入管路。
7.如權利要求6的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它同時設置多個真空抽吸管路和/或樹脂注入管路。
8.如權利要求6或7的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，除了在最頂部以外，它在最頂部與最底部的中間部分也設置真空抽吸管路。
9.如權利要求6或7的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它將設置在中間部分的真空抽吸管路兼用作樹脂注入管路。
10.如權利要求3的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它將沿縱向延伸的大槽兼用作真空抽吸管路。
11.如權利要求1或5的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它在有張力的情況下沿芯體和/或樹脂擴散介質的外周纏繞織物狀的增強纖維基材。
12.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵為，在芯體與增強纖維基材之間配置具有分型性的材料，在FRP成形後，將芯體從用FRP做的筒狀體剝離。
13.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵為，用空心管子作為芯體，在其周圍配置樹脂擴散介質與增強纖維基材，採用具有彎曲的腔的模型作為氣密材料，使其內部成為真空狀態而使空心管子膨脹，以後，將樹脂注入，並通過樹脂擴散介質被浸透在增強纖維基材中，以一體地成形筆直的部分與彎曲的部分。
14.如權利要求13的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵在於，它在空心管子中施以內壓。
15.如權利要求1的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵為，芯體為沿圓周方向分割成兩個以上的物體，將所得到的沿圓周方向分割成兩個以上的用FRP做的筒狀體做成一體。
16.如權利要求15的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵為，通過沿圓周方向分割成兩個以上的用FRP做的筒狀體的端面的彼此嵌合而做成一體。
17.如權利要求15的玻璃纖維增強塑料制筒狀體的製造方法，其特徵為，通過在沿圓周方向分割成兩個以上的用FRP做的筒狀體的端面間設置的接合構件而做成一體。
18.玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵為，玻璃纖維增強塑料層與樹脂擴散介質同心地做成一體。
19.如權利要求18的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，它在內層具有芯體。
20.如權利要求19的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其樹脂擴散介質介於芯體與FRP層之間。
21.如權利要求18的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，它具有在樹脂擴散介質的內外兩面配置FRP層的夾層結構。
22.如權利要求18的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其樹脂擴散介質具有擴散樹脂用的槽。
23.如權利要求18的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，它具有筆直的部分與彎曲的部分。
24.如權利要求23的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其長度總共為3m以上。
25.如權利要求23的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，它在端部上設有法蘭。
26.如權利要求25的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其法蘭與用FRP做的筒狀體一體成形。
27.玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，它用沿周向分割成兩個以上的分割構件做成，該分割構件彼此接合成一體。
28.如權利要求27的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其FRP層與樹脂擴散介質同心地做成一體。
29.如權利要求27的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其直徑為3m以上。
30.如權利要求27的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，在其鄰接的分割構件的相對端面上形成相互嵌合的凹凸部分，端面彼此直接接合。
31.如權利要求27的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，該分割構件通過接合構件接合成一體。
32.如權利要求27的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其分割構件用圓弧形構件做成。
33.如權利要求27的玻璃纖維增強塑料制筒狀體，其特徵在於，其分割構件用平板狀或折板狀嵌板構件做成。
全文摘要
用於用FRP做的筒狀體的製造方法,其特徵為,它包括下列步驟:在圓筒狀或實心的芯體的外周或內周上配置樹脂擴散介質和增強纖維基材,在使內部真空之前用氣密性材料覆蓋介質與基材,注入樹脂,以便向介質的表面方向擴散並浸透在基材中;一用FRP做的筒狀體,其特徵為,FRP層與樹脂擴散介質彼此同心地做成一體;和一用FRP做的筒狀體,它包括兩個或更多的沿周向分割的構件,該構件接合成一體;由此,能容易而且廉價地製造更長或直徑更大的FRP筒狀體。
文檔編號B29C70/34GK1341051SQ00803968
公開日2002年3月20日 申請日期2000年2月8日 優先權日1999年2月17日
發明者關戶俊英, 伊藤俊弘 申請人:東麗株式會社