JP2008506551A - 引抜成形により得られる複合管とその製造方法 - Google Patents

Abstract

発明の対象は次の段階の連続、すなわち、牽引応力を支持する１方向、０度の布あるいは繊維が含まれる駆動層１の引抜成形による設置、第１層１上に＋５度と＋６０度あるいはー５度とー６０度の間に含まれる管の長手軸に関する角度で設置されるｎ本の糸が含まれる層２の引抜成形による設置、層２上に該層２と必ず符合が反対であるー５度とー６０度の間あるいは＋５度と＋６０度の間に含まれる管の長手軸に関する角度で設置されるｎ本の糸が含まれる層２'の引抜成形による設置、そして、該層２'上に1方向の層３の０度の角度での引抜成形による設置ならびに全体のその後の重合化からなることを特徴とする樹脂の事前浸透あるいは樹脂の直接浸透による糸の層の重ね合わせによる引抜成形での複合材料管の製造方法である。
本発明には得られる管もまた含まれる。
【選択図】単独図

Description

本発明は引抜成形による複合管の製造方法に関する。

本発明には本発明による方法を実施して得られる製品も含まれる。

複合材料で製作される管の数多くの利用が知られている。炭素が優先される方法の繊維およびエポキシあるいは熱硬化性樹脂の類で特別に選択されるが非限定的である樹脂に関する一連の記述につき複合材料のことが耳にされる。本特許請求中で利用される用語「管」はその断面が円あるいは楕円、どのようなものであってもあらゆるタイプの管と理解される。

極めて高性能な管の全く特殊な用途とは機能性のロールあるいは誘導ロールのものである。

追求される性能は、一般的に、製造出荷時そのままの製品に関して１０分の１ミリメートルのオーダーの非常に小さな許容誤差の直線度および／または真円度の精度に焦点が当てられる。

既に非常に精確であるこれらの管でも、必要ならばさらに一層精密な精度が得られるよう矯正が行われるべきである。

このような材料の利用によりもたらされる軽量性の利点が知られているが、非常に強い加速度を受ける可能性のある部品に適用されるとメリットは尚一層増加する。

誘導装置の用途では、例えば、繊維材料あるいはプラスチック材料の帯に関する作動機械では、この問題が極めて重要である。

同様に、円形断面管に関する剛性すなわち軸変形強度だけでなく曲げ強度も改善されるべき重要なパラメーターである。

本発明の目的は、これらの技術上の応力に応える管の製造方法だけでなく、その他の材料では達成が不可能である、ある一定の用途に関してはその他のタイプのロールによる、また、ある一定のその他の用途に関しては高まった性能による置き換えが可能となる原価に通じる方法も提案することにある。

本発明による方法による製造により無限の長さの管の製作も可能となる結果、必要に応じて輪切りにされるのが容易になって、製品の管理や顧客やユーザーの要求に大きな柔軟性ももって臨めるようになる。
（技術課題）

課せられた応力に部分的に応じ易い管の製造に関しては、先行技術では競争力ある価格がもたらされるよう繊維状コイルと言われる方法が利用されている。
この方法により、従って、コイルが同一の性能項目およびある一定のパラメーター値により制約される大きなコイル角度でのみ作動するよう強いられる。

先行技術の方法により生じる問題は、特にコイル角度が大きい場合の、幾何学上の変形が起こる重合化時の樹脂の収縮にあることが知られている。

本方法の段階の実施に関しては引抜成形が使われる。引抜成形は樹脂が事前浸透されるかあるいは通過時に浸透されるリール出口の糸の誘導兼設置装置の頭部を横断する通行により管が製作されることからなる。

糸の設置は準備される様々な糸の布に応じてかつ予め決定された方向で実行される。管は回転なしの平行移動だけを受け、設置頭部だけが回転すると同時に平行移動状態で固定される。
こうして製作される管は前記の樹脂重合化の確保用加熱器の頭部を横断する通行を受ける。

このように形成された管はローラー原動機により管軸の平行移動で出口へと引き出される。

製造はこのように使用可能な場所により、また、求められる管の長さにより制約される不定の長さで連続して実施される。このため、管の移動に平行して連結される切断装置により、必要に応じて断面の輪切りが確保される。
管の直径は頭部で与えられ全体に関して一定である。

本発明による方法は炭素の糸の場合、糸の層の最小限の連続する重ね合わせによる管の構成が準備されることからなるが、ガラスあるいはこれと等価な自然の繊維あるいは糸でも適切であろう。すなわち、駆動層１には引張り応力を支持する１方向の糸の布あるいは繊維が含まれる。１方向にある糸は管の長手軸と０度の角度をなす方向を有する。該糸はこの管の母線と合流する。この布により製作される管の全体が牽引されることが可能となる。この層は重要なパラメーターとしての厚さが薄くなくてはならない。層２には＋５度と＋６０度あるいはー５度とー６０度の間に含まれる管の長手軸に関する角度で置かれる糸が含まれる。符合＋あるいはーにより設置が管の横断面に関して両側で実行可能であるという事実が示される。角度は小さいほど表面が覆われるための糸の本数が増えなくてはならない点が注目される。

実際、管の横断方向断面に沿って見える糸の断面は糸の幅に近い。実際、設置される糸は幅ｌおよび厚さeがほぼ長方形の断面を有する。傾斜角をα、管の直径をＤ、糸の本数をｎとすると、糸の本数は公式ｎ＝（CosαｘπＤ／ｌ）により与えられ、直径に関してコイル角度に比例することが認められ、いずれにしても非継ぎ合わせ層の０度の角度の１方向の層３場合にはより少ない糸本数が使用され得る。この層には非織物系の帯等その他の補強材が含まれる。

全体は使用される樹脂のタイプに応じて既知の方法の温度で重合化される。
この構成によりほどほどの高性能である３層による最低の実施形態が構成される。

製造される製品の対称性と均衡性が配慮されると同時にこれらの力学特性が最適化されるために、本方法には傾斜角度が層２のそれと対称である追加の層２'が含まれる連続した層の製作が見込まれる。こうして、層２に関して＋６０度の角度が選択されるとすると、層２'に関する角度は―６０度が選択される。

このようにして次の連続した層、すなわち１方向０度の層１、±５度と±６０度の間に含まれる角度でｎ本の糸が置かれる層２、±５度と±６０度の間に含まれる角度で該層２と必ず符合が反対の角度を伴う、例えば、層２がー５度とー６０度であれば、層２'は必ず＋５度と＋６０度であるｎ本の糸が置かれる層２' ならびに０度の１方向の層３を伴った管が得られる。

全体は重合化される。
実施形態例がさらに最適化されるためには、本発明による方法は極端に高性能な管に通ずることになる二重の中間層を伴う複雑な層の連続が見込まれる。

この精巧な実施形態において、本方法には、次の連続した層、すなわち、１方向、角度０度の層１、±５度と±６０度の間に含まれる角度でｎ本の糸が置かれる層２、±５度と±６０度の間に含まれる角度で該層２と必ず符合が反対の角度が伴うｎ本の糸が置かれる層２'、１方向、０度の層３、±５度と±６０度の間に含まれる角度のｎ本の糸が置かれる層４、±５度と±６０度の間に含まれる角度で該層４と必ず符合が反対の角度であるｎ本の糸が設置される層４'とが見込まれる。

その後全体が重合化される。これが中央の層１と外側までの層４'の複数の層が正確な順番で図式的に表示されている実施形態の例である。

特別な方法では、炭素の糸をベースにしたコイルの場合、高性能に対応する剛性の確保のため、少なくとも５０％の炭素が含まれる炭素の糸による各実施形態の層３の構成が目論まれる。

同様にまたこの場合、既知の方法で該方法の実施により仕上げられて得られる管に特に最終的な矯正が受け入れられる余地のあるよう適合された表面状態が与えられるように、外側表面に繊維の薄布の設置が可能である。すべてのその他の最終被覆は０度の１方向の糸の最終層を含めて用途に応じて考えられ得る。
こうして製造出荷時に得られる管は0．05ミリ／メーター未満の直線度を有する。

炭素の豊富な第３実施形態例の中間の１方向の１層を伴うサンドイッチ構造の製作といった層の均衡により得られる管には特に高度な特性が与えられる。

実施形態例には極高弾性係数の炭素繊維が使われる方法が実施される場合に特別なある用途が見いだされ、これは引抜成形の方法により可能である。

この場合、ピッチといわれる糸、すなわち三菱化学会社の「ＤＩＡＬＥＡＤ」という市販商品名の参考のものとに知られる石油ピッチが大きなベースにされた糸が引合いに出され得る。

本方法の実施により製作された管により弾性係数値が繊維状コイルにより得られる値よりも２０から４０％高くなる。

層２、２'および４、４'による高性能な解決策が利用されると先行技術のものよりも非常にはっきりした結果が得られる。このように繊維状コイルにより一般的に得られる２００から２５０ＧＰaに比べて少なくとも３００ＧＰaの曲げ弾性係数Ｅの値が達成される。

例えば印刷業における用途は、この産業ではフレクソ印刷で６００ｍ／分の速度が達成されるように作業速度が増やされる極めて高性能の管あるいはフェルトロールが求められるので、数が多い。

最適化された角度が満たされかつ決められるためには、次の点が考慮されるべきである。すなわち、管が短い場合には曲げの問題よりも多くは圧損の問題に陥りやすい。この場合に、糸の傾斜角が増やされるべきであり、管が長い場合には曲げがより際だつ。この場合には硬度が増すよう角度は減らされるべきである。

割合においては、特別な実施形態では、糸全量の２０％が含まれる牽引層、糸全量の３０％の中間層の層２および２'、層４および４'ならびに５０％の１方向の層３が必要とされる。

こうして構成された層は重ね合わせにより繰り返されても良いが、重大な障害になる恐れのある費用が考慮されるべきである。

本発明による方法は、次に、その最も好ましい実施例における本方法により得られる管の単独図面が含まれる様々な層が現れる部分的な相貫線を伴う図に関して説明される。
（図）単独図

Claims (9)

1. 次の段階の連続、すなわち、引張応力を支持する１方向０度の糸布あるいは織物が含まれる駆動層の引抜成形による設置、管の長手方向軸に関して＋５度と＋６０度の間あるいはー５度とー６０度の間に含まれる角度で設置されるｎ本の糸が含まれる層２の該第１層上への引抜成形による設置、管の長手軸に関してー５度とー６０度あるいは＋５度と＋６０度の間に含まれる角度でかつ該層２と必ず符合の反対の角度で設置されるｎ本の糸が含まれる層２'の該層２上への引抜成形による設置、ならびに０度の角度の１方向の層３の該２'層上への引抜成形による設置、ならびにこれら全体のその後の重合化からなることを特徴とする事前樹脂浸透あるいは直接樹脂浸透の糸の層の重ね合わせによる引抜成形による複合材料管の製造方法
2. 次の連続した層の設置、すなわち、０度の１方向層の引抜成形による層１、±５度と±６０度の間に含まれる角度でｎ本の糸が引抜成形による層２、±５度と±６０度の間に含まれる角度でかつ該層２と必ず符合が反対である角度であるｎ本の糸の引抜成形による層２'、０度の１方向層の引抜成形による層３、±５度と±６０度の間に含まれる角度のｎ本の糸の引抜成形による層４、±５度と±６０度の間に含まれる角度でかつ該層４と必ず符合が反対であるｎ本の糸の引抜成形による層４' という中間層の重なりを伴うと同時に、その後これら全体の重合化を伴う複合的な層の連続が含まれることを特徴とする請求項１による複合材料管の製造方法
3. 仕上げの最終層が最後の層に設置される追加の段階が含まれることを特徴とする請求項１あるいは請求項２のいずれかの請求項による複合材料管の製造方法
4. 仕上げの最終層として１方向の糸の層が設置されることを特徴とする請求項３による複合材料管の加工方法
5. 仕上げの最終層として薄布が設置されることを特徴とする請求項３による複合材料管の製造方法
6. 請求項１から請求項５までの任意の請求項による方法で実施されて得られる複合材料管
7. 曲げ弾性係数Ｅが少なくとも３００ＧＰａを示すことを特徴とする請求項６による複合材料管
8. １方向糸の層３に少なくとも５０％の炭素が含まれることを特徴とする請求項６あるいは請求項７による複合材料管
9. 層の配分が、牽引層１に全糸量の２０％が含まれ、層２、２'層４，４'と名付けられる中間層に全糸量の３０％が含まれるとともに、１方向の層３に全糸量の５０％が含まれるという割合で実施されることを特徴とする請求項６、請求項７あるいは請求項８による複合材料管

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