筒状体及筒状体的制造方法与流程

本公开涉及纤维增强树脂制的筒状体及筒状体的制造方法。

背景技术：

1、纤维增强树脂制的筒状体虽然轻量，但是强度优良，所以作为面向汽车、飞机等的结构材料、或高尔夫球杆、网球拍等体育用品被广泛使用。即使在筒状体中，例如径向截面为多边形的方管与径向截面为圆形的圆管相比，截面惯性矩也大。因此，弯曲刚性优良，作为结构材料有用。

2、作为这样的方管，有使用单向材料的成型品，所述单向材料是包含在单向取向的增强纤维的纤维增强树脂片。通过在芯材的周围层积多个单向材料，并通过加热使其固化，从而该成型品成型。这样的单向材料根据方管所要求的特性，一边适当调整增强纤维的取向方向一边层积。方管的弯曲刚性能通过沿着方管的轴线取向的增强纤维提高，由此，能得到结构材料需要的强度。

3、在方管使用单向材料的情况下，在方管的角部容易产生大的孔隙。这是由于：在方管成型时，在与轴线正交的方向取向的增强纤维难以沿着角部赋形，增强纤维变为诸如支起的状态。其结果，在层间容易产生空洞。并且，由于成型时的加热，空洞的容积变大，或者多个空洞相连，或者在成型品中以孔隙的方式出现。当发生以孔隙为起点的断裂时，作为方管的强度降低。另外，在角部，树脂量变多，也有时发生方管整体上的树脂量的不均。

4、作为车辆、飞机等的结构材料，有使用纤维增强树脂片的成型品，该纤维增强树脂片使树脂浸渍于编织增强纤维得到的织物。作为纤维增强树脂片的织物材料因为增强纤维在经线及纬线交叉的部分卷曲，所以容易沿着曲面状部分。因此，作为纤维增强树脂片的织物材料在成型复杂形状的情况下有利。

5、专利文献1公开一种装配于汽车车身的树脂制燃料箱。燃料箱具备将织物材料层积而成型的纤维增强层。通过具备纤维增强层，从而能使燃料箱轻量化并且赋予高刚性。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2017—1618号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、因此，本发明人考虑到如下：如果用织物材料成型方管，则能抑制角部的孔隙的产生，由此能抑制弯曲刚性的降低。假设作为用于将汽车用顶盖等加强的结构材料使用方管，用织物材料成型方管。其结果，能确认如下：在用织物材料成型的方管中，可抑制角部的孔隙的产生，与用单向材料成型的情况下相比弯曲刚性提高。

3、但是，得到如下知识：弯曲刚性提高的另一方面，在方管断裂时产生课题。这是指：当对方管施加较大的弯曲载荷而使方管开始断裂时，发生方管完全被切断的现象。假设在汽车与电线杆碰撞这样的情况下发生该现象，当由于碰撞时的冲击而对作为结构材料的方管施加较大的弯曲负荷时，则方管不能承受弯曲负荷，完全切断。其结果，可能引起切断的方管扎入未预料的部位等不好的情况。

4、用于解决课题的方案

5、本公开的一方式的筒状体，是作为车辆的结构材料使用的纤维增强树脂制的筒状体，所述筒状体在外周面具备沿着该筒状体的轴线延伸的一个以上角部。所述筒状体是织物层和多个单向材料层层积而成的筒状层积体，所述织物层是多个织物材料层积而成的织物层，各织物材料包含增强纤维编织成的织物、和浸渍于所述织物的树脂，所述多个单向材料层的各单向材料层包含在单向取向的增强纤维、和浸渍于所述增强纤维的树脂。所述各单向材料层的增强纤维沿着所述筒状层积体的轴线取向。所述多个单向材料层包括：外侧单向材料层，层积于所述织物层的外周面；和内侧单向材料层，层积于所述织物层的内周面。

6、在此，将“纤维增强树脂制的筒状体”具备的“沿着轴线延伸的角部”按如下定义。即，在筒状体的外周面包括多个平面的情况下，是指如下：在径向截面中，相邻的平面相交的直线状的交叉部分是角部，该直线状的交叉部分沿着轴线延伸。另外，在筒状体的外周面包括平面和曲面的情况下，是指如下：在径向截面中，平面和曲面相交的交叉部分、且径向截面中的切线的倾斜不连续地变化的部分是角部，该交叉部分沿着轴线延伸。进一步地，在筒状体的外周面包括多个曲面的情况下，是指如下：在径向截面中，相邻的曲面呈曲线状相交的交叉部分、且径向截面中的切线的倾斜不连续地变化的部分是角部，该交叉部分沿着轴线延伸。此外，“角部”也包括被倒角而弯曲的部分。被倒角的部分是指与筒状体的外周面的平面或者曲面相比曲率较小的弯曲形状。

7、根据上述的结构，筒状体包括多个织物材料层积的织物层，各织物材料包含增强纤维编织成的织物、和浸渍于织物的树脂。在织物层中，增强纤维在经线及纬线交叉的部分卷曲，因此增强纤维容易沿着筒状体的角部的形状。因此，可抑制织物材料的层间中的孔隙的产生。另外，筒状体的弯曲刚性优良。

8、

9、另外，在织物层的内周面和外周面分别层积有单向材料层，各单向材料层包括在单向取向的增强纤维、和浸渍于增强纤维的树脂。这样的筒状体即使在施加弯曲负荷的情况下也可抑制筒状体完全切断。因此，筒状体的弯曲刚性优良，并且可抑制完全切断。

10、本公开的一方式的筒状体的制造方法，是作为车辆的结构材料使用的纤维增强树脂制的筒状体的制造方法，所述筒状体在外周面具备沿着该筒状体的轴线延伸的一个以上角部。所述方法包括将四个以上成型基材层积于芯材的周围。所述四个以上成型基材包含：多个单向材料，各单向材料包含在单向取向的增强纤维、和浸渍于该增强纤维的树脂；和多个织物材料，各织物材料包含增强纤维编织成的织物、和浸渍于所述织物的树脂。所述方法进一步包括将配置于所述芯材的周围的所述四个以上成型基材加热。所述层积包括：以增强纤维沿着所述芯材的轴线取向的方式将至少一个所述单向材料配置于所述芯材的周围；在所述至少一个单向材料的周围配置所述多个织物材料；以及以增强纤维沿着所述芯材的轴线取向的方式将至少一个所述单向材料配置于所述多个织物材料的周围。

11、根据上述的结构，包含增强纤维编织成的织物、和浸渍于织物的树脂的多个织物材料配置于单向材料的周围。在织物材料中，增强纤维在经线及纬线交叉的部分卷曲，因此即使芯材或者模具具有角部，增强纤维也容易沿着模具的内表面形状。因此，角部的赋形性良好，能将可抑制角部的孔隙产生的筒状体成型。因此，得到弯曲刚性优良的筒状体。

12、另外，在配置织物材料的前后配置单向材料。由此，在多个织物材料层积的织物层的内周面和外周面分别层积单向材料层。单向材料的增强纤维沿着芯材的轴线取向。因此，在所成型的筒状体中，在内周面及外周面分别露出单向材料层。因此，即使是施加弯曲负荷的情况，也可抑制筒状体完全被切断。因此，能制造弯曲刚性优良并且可抑制完全被切断的筒状体。

技术特征：

1.一种筒状体，是作为车辆的结构材料使用的纤维增强树脂制的筒状体，所述筒状体在外周面具备沿着该筒状体的轴线延伸的一个以上角部，

2.根据权利要求1所述的筒状体，其中，

3.根据权利要求1或2所述的筒状体，其中，

4.一种筒状体的制造方法，是作为车辆的结构材料使用的纤维增强树脂制的筒状体的制造方法，所述筒状体在外周面具备沿着该筒状体的轴线延伸的一个以上角部，所述筒状体的制造方法包括：

5.根据权利要求4所述的筒状体的制造方法，其中，

6.一种筒状体的制造方法，包括：

7.根据权利要求6所述的筒状体的制造方法，其中，进一步包括：

技术总结
作为车辆的结构材料使用的纤维增强树脂制的筒状体(1)在外周面具备沿着筒状体(1)的轴线延伸的角部(4)。筒状体(1)是多个织物材料层积的织物层(12)、和多个单向材料层(11、13)层积的筒状层积体。各织物材料包含增强纤维编织成的织物、和浸渍于织物的树脂。各单向材料层(11、13)包含在单向取向的增强纤维、和浸渍于增强纤维的树脂。各单向材料层(11、13)的增强纤维沿着筒状层积体的轴线取向。多个单向材料层(11、13)包括：外侧单向材料层(13)，层积于织物层(12)的外周面；和内侧单向材料层(11)，层积于织物层的内周面。

技术研发人员：齐藤毅,广濑诚,加岛匠,矢野弘树,田中力,奥山智仁,柴原多卫,元木正纪
受保护的技术使用者：美津浓科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16