JP2007203723A - Tube made of fiber-reinforced plastic, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業機械部品、土木建築用構造材等に用いられる炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等の強化繊維を用いた繊維強化プラスチック(FRP)製管体及びその製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber reinforced plastic (FRP) tube using a reinforcing fiber such as carbon fiber, glass fiber, or organic fiber used for industrial machine parts, structural materials for civil engineering and the like, and a method for manufacturing the same.
炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等の強化繊維を用いたFRP製管体は従来、汎用的に使用されてきた鉄鋼、アルミ等の金属製管体と比較し、軽量、高剛性、高強度、優れた耐腐食性等の特徴を有し、製紙、印刷機械の紙、フィルム等の搬送ロールや巻き取りロール等の工業用ロールの胴部部品として使用されている。 FRP pipes using reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, organic fiber, etc. are lighter, higher rigidity, higher strength compared to metal pipes such as steel and aluminum that have been used for general purposes. It has excellent characteristics such as corrosion resistance, and is used as a body part of industrial rolls such as transport rolls and take-up rolls for papermaking, paper for printing machines, films and the like.
一般に、工業用ロールの胴部部品として、FRP製管体を使用する場合、管体の表面に研削加工を実施した後、メッキ、ゴムライニング、樹脂コーティング等の表面処理を実施する。 In general, when an FRP tube is used as a body part of an industrial roll, after the surface of the tube is ground, surface treatment such as plating, rubber lining, and resin coating is performed.
FRP製管体の製造方法としては従来、連続繊維に樹脂を含浸させながら、回転するマンドレル(筒状で金属製が多い)に所定の角度で巻き付けるフィラメントワインディング法(FW法)や、予め樹脂を含浸した繊維材料であるプリプレグを回転するマンドレルに巻き付けるシートワインディング法(SW法)等が採用されている。 As a manufacturing method of FRP tube, conventionally, a filament winding method (FW method) in which a continuous fiber is impregnated with a resin and wound around a rotating mandrel (cylindrical and often made of metal) at a predetermined angle, or a resin in advance is used. A sheet winding method (SW method) in which a prepreg, which is an impregnated fiber material, is wound around a rotating mandrel is employed.
SW法は、プリプレグを所定の角度、大きさにカットする必要があり、繊維の配向角に関して自由度が低い。また、製造装置によっては、製造できるFRP製管体の大きさが制限され、生産効率も低くなる。 The SW method requires cutting the prepreg into a predetermined angle and size, and has a low degree of freedom with respect to the fiber orientation angle. In addition, depending on the manufacturing apparatus, the size of the FRP pipe body that can be manufactured is limited, and the production efficiency is lowered.
一方、FW法では、繊維の配向角に関して自由度が高い。また、可能な限り長尺なマンドレルを用いて、多数のマンドレルを並列に配置し、巻き付け作業を同時に実施する事により、SW法と比較し、生産効率も高くなる。 On the other hand, the FW method has a high degree of freedom with respect to the fiber orientation angle. Further, by using a mandrel that is as long as possible and arranging a large number of mandrels in parallel and performing the winding operation at the same time, the production efficiency becomes higher compared to the SW method.
一方、SW法にて製造したFRP製管体と比較し、FW法にて製造した管体は、研削加工後の表面に樹脂も強化繊維も存在しない空隙(ピット)が多く発生する場合があるため、表面品質が劣る。 On the other hand, in comparison with the FRP tube manufactured by the SW method, the tube manufactured by the FW method may generate a lot of voids (pits) in which neither resin nor reinforcing fibers exist on the surface after grinding. Therefore, the surface quality is inferior.
研削加工後、メッキ、ゴムライニング、樹脂コーティング等の表面処理を実施する場合、表面処理面に、空隙(ピット)が存在すると、表面処理が困難、もしくは非常に手間がかかり非効率的になる。 When surface treatment such as plating, rubber lining, resin coating, etc. is performed after grinding, if there are voids (pits) on the surface treatment surface, the surface treatment becomes difficult or very time consuming and inefficient.
この課題を解決するために、本発明者らは、特許文献1に示されているように、強化繊維束が交差していない角度層を研削層に配置することにより、表面処理面に空隙を少なくする方法を提案した。
しかしながら、更に研究実験を行った結果、
(1)強化繊維束の交差部位以外でのピット発生を、防止する事が非常に困難である。
(2)更に、使用する強化繊維種、樹脂種、製造条件が変化した場合、ピットの少ない良好な品質を安定して得ることが困難である。
ことが分かった。
However, as a result of further research experiments,
(1) It is very difficult to prevent the occurrence of pits other than at the intersection of the reinforcing fiber bundles.
(2) Furthermore, when the reinforcing fiber type, the resin type, and the production conditions to be used are changed, it is difficult to stably obtain good quality with few pits.
I understood that.
そこで、本発明の目的は、表面研削加工後の管体の表面にピットの発生がなく、表面品質に優れた繊維強化プラスチック(FRP)製管体及びその製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fiber reinforced plastic (FRP) tube body that is free from pits on the surface of the tube body after surface grinding and has excellent surface quality, and a method for manufacturing the same.
本発明の他の目的は、生産性の向上を図ることができ、しかも、表面研削加工後の管体の表面にピットの発生がなく表面品質に優れたFRP製管体を、安定して製造することのできるFRP製管体の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to improve the productivity, and stably produce an FRP tubular body having excellent surface quality without generating pits on the surface of the tubular body after surface grinding. It is providing the manufacturing method of the FRP pipe body which can do.
上記目的は本発明に係るFRP製管体及びその製造方法にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、複数の繊維強化プラスチック層を有し、最外層が研削用の繊維強化プラスチック層とされる繊維強化プラスチック製管体の製造方法において、
最外層の研削用繊維強化プラスチック層以外の他の繊維強化プラスチック層は、フィラメントワインディング法にて作製し、最外層の研削用繊維強化プラスチック層は、テープワインディング法又はシートワインディング法により作製することを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
The above object is achieved by the FRP pipe body and the manufacturing method thereof according to the present invention. In summary, according to one aspect of the present invention, in a method of manufacturing a fiber reinforced plastic tube having a plurality of fiber reinforced plastic layers, the outermost layer being a fiber reinforced plastic layer for grinding,
The fiber reinforced plastic layer other than the outermost grinding fiber reinforced plastic layer should be made by the filament winding method, and the outermost grinding fiber reinforced plastic layer should be made by the tape winding method or the sheet winding method. A method for producing a fiber reinforced plastic tube is provided.
本発明の一実施態様によれば、前記テープワインディング法は、幅5〜100mmの連続したテープ状のマットに樹脂を含浸させながら、また、前記シートワインディング法は、シート状のマットに樹脂を含浸させながら、フィラメントワインディング法にて成型された硬化前の、又は、半硬化された、又は、完全に硬化された繊維強化プラスチック層から成る管状体の上に巻き付けることにより行う。 According to one embodiment of the present invention, the tape winding method impregnates a continuous tape-like mat having a width of 5 to 100 mm with resin, and the sheet winding method impregnates the sheet-like mat with resin. While being cured, it is performed by wrapping on a tubular body made of a fiber-reinforced plastic layer before curing, semi-cured, or completely cured, which is formed by a filament winding method.
本発明の他の実施態様によれば、前記シートワインディング法は、フィラメントワインディング法にて成型され、硬化前の、又は、半硬化された、又は、完全に硬化された繊維強化プラスチック層から成る管状体に、シート状のマットプリプレグ、UDプリプレグ、又はクロスプリプレグを巻き付けることにより行う。 According to another embodiment of the present invention, the sheet winding method is a tubular structure comprising a fiber reinforced plastic layer formed by a filament winding method and having been cured, semi-cured, or fully cured. It is performed by winding a sheet-like mat prepreg, UD prepreg, or cross prepreg around the body.
本発明の他の実施態様によれば、硬化後に、前記最外層の研削用繊維強化プラスチック層を研削加工する。 According to another embodiment of the present invention, the ground fiber reinforced plastic layer for grinding is ground after curing.
本発明の他の態様によれば、複数の繊維強化プラスチック層を有し、最外層が研削用の繊維強化プラスチック層とされる繊維強化プラスチック製管体において、
フィラメントワインディング法にて作製された繊維強化プラスチック層と、テープワインディング法又はシートワインディング法により作製された最外層の研削用繊維強化プラスチック層と、を有することを特徴とする繊維強化プラスチック製管体が提供される。
According to another aspect of the present invention, in a fiber reinforced plastic tube having a plurality of fiber reinforced plastic layers, the outermost layer being a fiber reinforced plastic layer for grinding,
A fiber reinforced plastic tube comprising a fiber reinforced plastic layer produced by a filament winding method and an outermost fiber reinforced plastic layer for grinding produced by a tape winding method or a sheet winding method. Provided.
本発明の一実施態様によれば、前記最外層は、マット層であるか、UDプリプレグで成型されたUD層であるか、又は、クロスプリプレグで成型されたクロス層である。前記最外層の研削用繊維強化プラスチック層は研削加工される。 According to an embodiment of the present invention, the outermost layer is a mat layer, a UD layer molded with a UD prepreg, or a cross layer molded with a cross prepreg. The outermost ground fiber reinforced plastic layer for grinding is ground.
上記本発明にて、一実施態様によれば、前記繊維強化プラスチック層は、炭素繊維、ガラス繊維、又は有機繊維の1種又は複数種に、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を含浸したもので構成されている。 In the present invention, according to one embodiment, the fiber reinforced plastic layer is formed of one or more of carbon fiber, glass fiber, or organic fiber, epoxy resin, vinyl ester resin, MMA resin, unsaturated polyester. It is comprised by what impregnated resin or phenol resin.
本発明によれば、フィラメントワインディング(FW)法にて製造されたFRP製管状体の最外層として、マット層、マットプリプレグ層、UDプリプレグ層、又はクロスプリプレグ層が研削用の繊維強化プラスチック層として構成されるので、表面研削加工後の管体表面にピットが発生することがなく、表面品質に優れている。また、本発明の製造方法によれば、FRP製管体を生産性良く、安定的に製造することができる。 According to the present invention, as an outermost layer of an FRP tubular body manufactured by a filament winding (FW) method, a mat layer, a mat prepreg layer, a UD prepreg layer, or a cross prepreg layer is used as a fiber-reinforced plastic layer for grinding. Since it is configured, pits are not generated on the surface of the tubular body after surface grinding, and the surface quality is excellent. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, a FRP pipe body can be manufactured stably with high productivity.
以下、本発明に係るFRP製管体及びその製造方法を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, the FRP pipe body and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施例1
図1に、本発明に係る繊維強化プラスチック(FRP)製管体の一実施例の概略断面構成を示す。
Example 1
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration of an embodiment of a fiber reinforced plastic (FRP) tube according to the present invention.
本発明のFRP製管体10は、強化繊維に樹脂が含浸された繊維強化プラスチックが層状に積層された多層構成とされ、本実施例では、内層領域を形成する内層管状体20と、内層管状体20の外周に形成された研削用の最外層30とを有する。本実施例では、内径(D1)が40〜200mm、外径(D2)が60〜250mm、長さが500mm〜4000mm程度とされる管体とされるが、これに限定されるものではない。
The FRP
また、本実施例にて、内層管状体20は、内層より外層へと、第1層、第2層、第3層の繊維強化プラスチック層20a、20b、20cにて形成され、最外層の第4層の繊維強化プラスチック層30は、研削加工される繊維強化プラスチック層である。
In this embodiment, the inner layer
本発明に従うと、最外層の、本実施例では、第4層の研削用繊維強化プラスチック層30は、テープワインディング法又はシートワインディング法により作製し、最外層30以外の内層管状体20を形成する他の繊維強化プラスチック層、即ち、本実施例では第1層、第2層、第3層の繊維強化プラスチック層20a、20b、20cは、フィラメントワインディング法にて作製される。
According to the present invention, the outermost layer, in this embodiment, the fourth layer of fiber reinforced
本実施例にて、第1層の繊維強化プラスチック層20aは、+45°と−45°の配向角(α1)にて交互にトラバースして±45°層とされる。同様に、第2層の繊維強化プラスチック層20bは、+10°と−10°の配向角(α2)にて交互にトラバースして±10°層とされ、第3層の繊維強化プラスチック層20cは、配向角(α3)が90°とされた90°層とされる。
In this embodiment, the first fiber reinforced
上記第1〜第3層の繊維強化プラスチック層20a、20b、20cは、強化繊維としては、炭素繊維、例えば直径5〜15μmの炭素繊維フィラメントを6000〜48000本収束した炭素繊維束が好適に使用可能であるが、これに限定されるものではない。強化繊維としては、炭素繊維の他に、ガラス繊維、又は、アラミド、ナイロン、ポリエステル、PBOなどの有機繊維を一種、又は、複数種混入して使用可能である。
The first to third fiber reinforced
又、樹脂は、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。 The resin may be a thermosetting resin. As the thermosetting resin, a room temperature curing type or thermosetting type epoxy resin, vinyl ester resin, MMA resin, unsaturated polyester resin, or phenol resin may be used. It can be preferably used.
強化繊維の体積含有量は、一般に、40〜70体積%、通常60体積%程度とされる。 The volume content of the reinforcing fibers is generally 40 to 70% by volume, usually about 60% by volume.
また、本実施例にて、最外層の繊維強化プラスチック層30は、樹脂が含浸されたマット層とされる。
In this embodiment, the outermost fiber reinforced
更に具体的には、マット層に使用するマットとしては、シート状或いはテープ状のチョップドストランドマット、連続ストランドマットなどを使用することができ、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、又は、アラミド、ナイロン、ポリエステル、PBOなどの有機繊維を一種、又は、複数種混入して使用可能である。 More specifically, as the mat used for the mat layer, a sheet-like or tape-like chopped strand mat, a continuous strand mat, or the like can be used, and the reinforcing fiber can be carbon fiber, glass fiber, or aramid. , Nylon, polyester, PBO, and other organic fibers can be used singly or in combination.
また、マットに含浸する樹脂は、他の繊維強化プラスチック層にて使用したと同様の熱硬化性樹脂とすることができる。即ち、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。強化繊維の体積含有量は、一般に、10〜70体積%、通常30体積%程度とされる。つまり、マットシートの目付けは10〜200g/m2、通常、50g/m2程度とされる。又、マット層14の厚さは、0.2〜3.0mmとされ、通常、1.5mm程度とされる。
Further, the resin impregnated in the mat can be a thermosetting resin similar to that used in other fiber-reinforced plastic layers. That is, as the thermosetting resin, room temperature curing type or thermosetting type epoxy resin, vinyl ester resin, MMA resin, unsaturated polyester resin, or phenol resin can be preferably used. The volume content of the reinforcing fibers is generally 10 to 70% by volume, usually about 30% by volume. That is, the basis weight of the
従って、本実施例によれば、最外層のマット層とされる繊維強化プラスチック層30に、空隙或いは樹脂過剰部などは形成されず、最外層30を表面研削加工しても、管体の表面層にピットが発生することはない。これにより、研削加工後のメッキ、ゴムライニング、樹脂コーティングなどの表面処理が極めて容易となり、短時間で処理することができ効率的である。
Therefore, according to the present embodiment, the fiber reinforced
本実施例の繊維強化プラスチック管体10の層構成は、図1に示した上記構成に限定されるものではなく、種々の構成が可能である。例えば製造上の問題により場合によっては、研削後の表面層の上に更に他の層が形成されることがある。
The layer configuration of the fiber reinforced
しかしながら、本実施例にて重要なことは、上述のように、少なくとも成型後において研削加工され、表面層となる繊維強化プラスチック層が樹脂含浸硬化されたマット層で形成されていることである。 However, what is important in the present embodiment is that, as described above, the fiber-reinforced plastic layer that is ground at least after molding and is a surface layer is formed of a mat layer that is cured by resin impregnation.
実施例2
次に、上記実施例1にて説明した繊維強化プラスチック管体10の製造方法について説明する。
Example 2
Next, the manufacturing method of the fiber reinforced
先ず、本実施例にて、第1層から第3層までの内層管状体20(20a、20b、20c)を形成するフィラメントワインディング法について説明する。 First, a filament winding method for forming the inner layer tubular body 20 (20a, 20b, 20c) from the first layer to the third layer will be described in the present embodiment.
図2に、内層管状体20をFW法にて製造するための製造装置50の一実施例の概略構成を示す。本実施例によると、製造装置50は、マンドレル1を備えたフィラメントワインディング装置51を有し、マンドレル1の軸部2は回転支持手段52に回転自在に支持されている。また、マンドレル1は、電動モータなどとされる駆動手段Mに接続されており、所望の回転方向に任意の回転速度で回転駆動可能とされる。
In FIG. 2, schematic structure of one Example of the
本実施例にて、FW法に使用されるマンドレル1は、図3及び図4に示すように、胴部1aと、その両端軸方向に一体的に設けられた軸部(回転軸)2とを有する。また、本実施例では、マンドレル1の胴部両端には、外周辺に多数のピン4が植設されたピン付きリング3(3a、3b)が着脱自在に装着されている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the mandrel 1 used in the FW method includes a
このピン付きリング3は、マンドレル1の胴部1aに巻き付ける強化繊維束Fの端部における滑り止め治具として機能する。
The pinned ring 3 functions as a non-slip jig at the end of the reinforcing fiber bundle F wound around the
斯かる構成のマンドレル1を用いてFW法を実施するに際して、先ず、マンドレル1の胴部1aの両端にピン付きリング3a、3bを取り付け、マンドレル1をフィラメントワインディング装置51に装着する。
When the FW method is performed using the mandrel 1 having such a configuration, first, the
フィラメントワインディング装置51に隣接して強化繊維供給装置60が配置される。強化繊維供給装置60は、多数本の強化繊維束fを供給するボビンスタンド61を備え、ボビンスタンド61からの強化繊維束fは樹脂槽62にて樹脂Lが含浸されて強化繊維束Fとされ、次いで、この強化繊維束Fは、トラバース装置63へと送給される。トラバース装置63は、回転するマンドレル1の長手方向に沿って移動しながら、マンドレル1に樹脂が含浸された強化繊維束Fを供給する。
A reinforcing
従って、マンドレル1の外周面には、強化繊維束Fが所定の配向角(螺旋角)αで螺旋状に巻き付けられる。マンドレル1の回転速度、及びトラバース装置63の移動方向及び移動速度は、所望の配向角(α)及び層厚の繊維強化プラスチック層を得るべく適宜選択される。
Accordingly, the reinforcing fiber bundle F is spirally wound around the outer peripheral surface of the mandrel 1 at a predetermined orientation angle (spiral angle) α. The rotational speed of the mandrel 1 and the moving direction and moving speed of the
本実施例によると、図1に示す構成の、即ち、繊維強化プラスチックが内層より外層へと、第1層、第2層、第3層の繊維強化プラスチック層20a、20b、20cにて形成される内層管状体20を作製するものとして説明する。
According to the present embodiment, the fiber reinforced plastic having the structure shown in FIG. 1 is formed from the inner layer to the outer layer by the first layer, the second layer, and the third layer of fiber reinforced
先ず、樹脂Lを含浸させた強化繊維束Fは、配向角(α)=+45°の角度にて巻き付けを行う。つまり、マンドレル1の第1端、即ち、ピン付きリング3a側からマンドレル1の胴部1に巻き付けられた強化繊維束Fは、マンドレル1の他側の第2端、即ち、ピン付きリング3bに達すると、ピン付きリング3bのピン4の間を通り他のピン4の間を通ってターンし、再びマンドレル胴部1aに戻り、第1端側のピン付きリング3aに向かう。この時マンドレル1の回転方向は、変えることなく一定方向とされる。従って、マンドレル1に巻き付けられる強化繊維束Fは、配向角(α)が−45°とされる。強化繊維束Fは、第1端側のピン付きリング3aにおいても、前述と同様にしてターンし、第2端側に向かって巻き付けが行われる。このトラバースの往復動作を繰り返すことにより、マンドレル上に所定の厚さの第1層(±45°層)20aが形成される。
First, the reinforcing fiber bundle F impregnated with the resin L is wound at an angle of orientation angle (α) = + 45 °. That is, the reinforcing fiber bundle F wound around the body 1 of the mandrel 1 from the first end of the mandrel 1, that is, the pinned
同様にして、第1層の±45°層20aの上に第2層の±10°層20bを形成する。そして、第2層の±10°層20bの上に第3層の90°層20cを形成する。
Similarly, the ± 10 °
次に、図5(A)、(B)を参照して、最外層のマット層30の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
製造例1
本実施例によると、上述のようにしてFW法により成型された内層管状体20の外層として、引き続いてマット層30を成型する(図5(A))。
Production Example 1
According to the present embodiment, the
先ず、厚さ(t)が3.0mm以下、通常0.5〜1.0mmのマットシートの巻き物を、図5(B)に示すように、幅(w)5〜100mm、通常、40〜60mm程度のテープ状にスリットし、マットテープ30Tを作製する。厚さ(t)が1mmを超え、又、幅(w)が100mmを超えると、幅方向に一定の張力をかけられず、しわなどの不具合がでる、といった問題が発生するので好ましくない。
First, a roll of mat sheet having a thickness (t) of 3.0 mm or less, usually 0.5 to 1.0 mm, as shown in FIG. 5B, has a width (w) of 5 to 100 mm, usually 40 to 40 mm. The
斯かる構成、形状とされるマットテープ30Tに樹脂を含浸させながら、図5(B)に示すようにマットテープ30Tを内層管状体20に巻き付け、最外層としてのマット層30を形成する。マット層30が所定の厚さ(T)となるまで、所定の往復回数を巻き付けた後、加熱硬化炉へ配置し、樹脂を硬化して、FRP製管体10を得る。通常、厚さ(T)は、0.5〜2.0mmとされる。
While the
マットテープ30Tは、内層管状体20の外周面に、螺旋角度をαとしたとき、図5(B)に示すように、0°<α<90°にて、密巻き、或いは、所定のピッチ間隔Pにて巻き付けることができる。ピッチ間隔Pは、これに限定されるものではないが、通常、P=0〜20w(wは、マットテープ30Tの幅)とされる。
The
上述のように、マット層30は、1層である必要はなく、必要に応じて、複数層積層して設けることができ、このとき、各マット層30は、その螺旋角度、螺旋方向、ピッチ間隔などは、必要に応じて任意に設定することができる。
As described above, the
マットテープ30Tを巻きつけるタイミングは、上記のように硬化前の内層管状体20に巻き付ける場合のみならず、半硬化後、又は、完全硬化後にマットテープ30Tを巻きつけても良い。この場合、内層管状体20はマンドレル1に付いたままでも良いが、マンドレル1から引き抜き、適当な長さに切断した後、マットテープ30Tを巻きつけても良い。
The timing of winding the
製造例2
上記製造例1では、最外層としてのマット層30は、マットテープ30Tに樹脂を含浸させながら、このマットテープ30Tを内層管状体20に巻き付けて形成する、所謂、テープワインディングにより作製するものとして説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
Production Example 2
In the production example 1 described above, the
例えば、シート状のマットに樹脂を予め含浸させた、所謂、マットプリプレグシートを使用することもできる。 For example, a so-called mat prepreg sheet in which a sheet-like mat is impregnated with a resin in advance can be used.
フィラメントワインディング法により複数の繊維強化プラスチック層20a、20b、20cが成型されたマンドレル1をフィラメントワインディング装置51より外して加熱炉(図示せず)へと配置し、半硬化、或いは、完全に硬化した成形体である内層管状体20を得る。次いで、内層管状体20をマンドレル1から引き抜き、適当な長さに切断する。通常、生産性を上げるために、フィラメントワインディング装置51では、長さが4m程度の管状体20を形成し、2m程度の長さに切断することが行われる。
The mandrel 1 formed with a plurality of fiber reinforced
本実施例では、このようにして得られた内層管状体20にシートワインディング法にて、マットプリプレグシートが巻き付けられる。場合によっては、マンドレル1を引き抜かない、硬化前の内層管状体20にマットプリプレグシートを巻き付けることも可能である。
In the present embodiment, a mat prepreg sheet is wound around the inner layer
図6に、シートワインディングにて使用する装置の一例を示す。つまり、本実施例にて、シートワインディング装置70は、図6に示すように、回転駆動される二つの支持ローラ71、72を備えており、内層管状体20を二つの支持ローラ71、72の上に載せて回転させる。次いで、この回転する内層管状体20にシート状のマットプリプレグ30Pを供給して、このマットプリプレグシート30Pを押圧ローラ73により内層管状体20の外周面に押し付ける。これにより、マットプリプレグシート30Pは、内層管状体20に巻き付けられる。所定の厚さだけ巻き付けることにより最外層のマット層30が形成される。マット層30は、硬化後、研削加工される。
FIG. 6 shows an example of an apparatus used in sheet winding. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the
上記説明では、シート状のマットプリプレグシートを使用して内層管状体20にマット層30を成型したが、上記シートワインディング法を用いると、マットプリプレグシートの代わりに、樹脂が未だ含浸されていない無含浸のシート状のマットを使用し、このマットシートに樹脂を含浸させながら、内層管状体20に巻き付けることもできる。
In the above description, the
上記製造例1、2に記載する本実施例によれば、最外層の研削用繊維強化プラスチック層30以外の他の繊維強化プラスチック層20(20a、20b、20c)は、フィラメントワインディング法にて作製し、最外層の研削用繊維強化プラスチック層30は、テープワインディング法又はシートワインディング法により作製する構成としたことにより、生産性に優れ、安定して繊維強化プラスチック製管体10を製造することができる。
According to the present embodiment described in Production Examples 1 and 2, the fiber reinforced plastic layers 20 (20a, 20b, 20c) other than the outermost ground fiber reinforced
又、本実施例によれば、最外層30は、テープワインディング或いはシートワインディング法により成型されたマット層、又は、シートワインディングされたマットプリプレグ層で作成されているので、空隙が無く、最外層を研削加工しても、表面層にピットが発生することはない。これにより研削加工後のメッキ、ゴムライニング、樹脂コーティングなどの表面処理が極めて容易となる。
In addition, according to the present embodiment, the
なお、上記製造法にて、内層管状体20をマンドレル(金型)1から引き抜き、半硬化後、又は、完全硬化後にマット層を成型する方法によれば、フィラメントワインディング装置及び硬化炉の専有時間を少なくすることができ、マンドレルの再利用が可能となり、また、マンドレルから引き抜かれた内層管状体20は重量が軽く可搬性が良く、作業性の向上を図ることが可能となる。
In addition, according to the method of drawing the inner layer
実施例3
上記実施例1、2では、最外層の繊維強化プラスチック層30は、テープ状マットに樹脂含浸しながら行うテープワインディング法、シート状マットに樹脂含浸しながら行うシートワインディング法、或いは、マットプリプレグを利用したシートワインディング法にて作製されるものとして説明した。
Example 3
In Examples 1 and 2, the outermost fiber reinforced
しかしながら、最外層の繊維強化プラスチック層30は、強化繊維を一方向に配列して作製される強化繊維シートに樹脂を含浸させ半硬化状態としたUDプリプレグ、又は、織物とされる強化繊維シートに樹脂を含浸させ半硬化状態としたクロスプリプレグを使用して、それぞれ、UD層又はクロス層を成型することによっても作製することができる。
However, the outermost fiber reinforced
UDプリプレグ及びクロスプリプレグは、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、又は、アラミド、ナイロン、ポリエステル、PBOなどの有機繊維を一種、又は、複数種混入して使用可能である。 The UD prepreg and the cross prepreg can be used as a reinforcing fiber by mixing one or more organic fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid, nylon, polyester, PBO.
また、強化繊維に含浸する樹脂は、他の繊維強化プラスチック層にて使用したと同様の熱硬化性樹脂とすることができる。即ち、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。強化繊維の体積含有量は、一般に、40〜70体積%、通常55体積%程度とされる。つまり、プリプレグの目付けは100〜400g/m2、通常、250g/m2程度とされる。又、UD層或いはクロス層30の厚さ(T)は、0.1〜0.4mmとされ、通常、0.25mm程度とされる。
The resin impregnated in the reinforcing fiber can be the same thermosetting resin as that used in the other fiber-reinforced plastic layer. That is, as the thermosetting resin, room temperature curing type or thermosetting type epoxy resin, vinyl ester resin, MMA resin, unsaturated polyester resin, or phenol resin can be preferably used. The volume content of the reinforcing fibers is generally 40 to 70% by volume, usually about 55% by volume. That is, the prepreg of basis weight 100 to 400 g / m 2, typically a 250 g / m 2 approximately. Further, the thickness (T) of the UD layer or the
本実施例によると、先ず、シート状のUDプリプレグ或いはクロスプリプレグを所定の大きさにカットする。 According to this embodiment, first, a sheet-like UD prepreg or cross prepreg is cut into a predetermined size.
所定の大きさとされるUDプリプレグシート及びクロスプリプレグシート30Pは、例えば実施例2にて図6を参照して説明したシートワインディング装置70を使用して、シートワインディング法により、内層管状体20に巻き付けられる。内層管状体20は、硬化前の状態か、半硬化状態にあるか、或いは、完全に硬化したものとされる。プリプレグシート30Pを所定の厚さだけ巻き付けることにより形成され、最外層にUD層或いはクロス層が形成されたFRP製管体10は、加熱硬化炉へと搬送し、硬化される。硬化後、最外層30は研削加工される。
The UD prepreg sheet and the
本実施例において、最外層にはプリプレグを使用したシートワインディング法にてUD層或いはクロス層が成型されているので、空隙が無く、最外層を研削加工しても、表面層にピットが発生することはない。これにより研削加工後のメッキ、ゴムライニング、樹脂コーティングなどの表面処理が極めて容易となる。 In this embodiment, since the UD layer or the cloth layer is formed by a sheet winding method using a prepreg in the outermost layer, there is no void, and even if the outermost layer is ground, pits are generated in the surface layer. There is nothing. As a result, surface treatment such as plating, rubber lining and resin coating after grinding is extremely facilitated.
UDプリプレグ或いはクロスプリプレグを巻きつけるタイミングは、上記のように半硬化後のFRP製管体に巻き付ける場合のみならず、硬化前、又は、完全硬化後にUDプリプレグ或いはクロスプリプレグを巻きつけても良い。 The timing for winding the UD prepreg or the cross prepreg is not limited to the case where the UD prepreg or the cross prepreg is wound around the FRP tubular body after semi-curing as described above, but the UD prepreg or the cross prepreg may be wound before curing or after complete curing.
しかしながら、内層管状体20をマンドレルから引き抜き、半硬化後、又は、完全硬化後に最外層を成型する方法によれば、フィラメントワインディング装置及び硬化炉の専有時間を少なくすることができ、マンドレル(金型)の再利用が可能となり、また、マンドレルから引き抜かれた内層管状体20は重量が軽く可搬性が良く、作業性の向上を図ることが可能となる。
However, according to the method of drawing the inner layer
1 マンドレル
10 繊維強化プラスチック製管体
20 内層管状体
30 最外層(研削用繊維強化プラスチック層)
51 フィラメントワインディング装置
70 シートワインディング装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
51
Claims (9)
最外層の研削用繊維強化プラスチック層以外の他の繊維強化プラスチック層は、フィラメントワインディング法にて作製し、最外層の研削用繊維強化プラスチック層は、テープワインディング法又はシートワインディング法により作製することを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法。 In a method for manufacturing a fiber reinforced plastic tube having a plurality of fiber reinforced plastic layers and the outermost layer being a fiber reinforced plastic layer for grinding,
The fiber reinforced plastic layer other than the outermost grinding fiber reinforced plastic layer should be made by the filament winding method, and the outermost grinding fiber reinforced plastic layer should be made by the tape winding method or the sheet winding method. A method for producing a fiber-reinforced plastic tubular body.
フィラメントワインディング法にて作製された繊維強化プラスチック層と、テープワインディング法又はシートワインディング法により作製された最外層の研削用繊維強化プラスチック層と、を有することを特徴とする繊維強化プラスチック製管体。 In a fiber reinforced plastic pipe body having a plurality of fiber reinforced plastic layers and the outermost layer being a fiber reinforced plastic layer for grinding,
1. A fiber-reinforced plastic tube comprising: a fiber-reinforced plastic layer produced by a filament winding method; and an outermost fiber-reinforced plastic layer for grinding produced by a tape winding method or a sheet winding method.
The fiber reinforced plastic layer is composed of one or more of carbon fiber, glass fiber, or organic fiber impregnated with epoxy resin, vinyl ester resin, MMA resin, unsaturated polyester resin, or phenol resin. The fiber-reinforced plastic pipe body according to any one of claims 6 to 8, wherein the pipe body is made of fiber reinforced plastic.
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