JP2009039962A - Composite pipe and its manufacturing method - Google Patents

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二治男 小和田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite pipe which has excellent dimensional tolerance and is free from the generation of particles. <P>SOLUTION: This composite pipe 1 is of a two-tier structure made up of a hollow pultrusion piece 2 obtained by impregnating a plurality of fibrous yarns with a heat-curable resin composition and curing the impregnated intermediate product while allowing it to pass through a heating mold and a metal pipe 3 fixed to at least, both ends of the outer surface of the hollow pultrusion piece 2. Further, this composite pipe is fabricated by a centerless machining process. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、中空引き抜き成形品の外表面に金属性パイプを被せたコンポジットパイプ及びその製造方法に関し、特に、携帯電話基地局のアンテナや液晶パネル等の搬送に用いられる搬送用シャフトに適したコンポジットパイプに関する。   The present invention relates to a composite pipe in which a metallic pipe is covered on the outer surface of a hollow pultruded product and a method for manufacturing the same, and in particular, a composite suitable for a transport shaft used for transporting an antenna, a liquid crystal panel or the like of a mobile phone base station. Regarding pipes.

中空引き抜き成形品は、プリント基板、液晶、シャドーマスク等の電子部品の搬送用装置で用いるシャフト等に幅広く使われている。特に半導体搬送装置に使用されるシャフトは反りねじれ規格が厳しく0.3mm/m以内、また製品径の仕上がり公差がh7を目標とした規格が求められている。   Hollow pultruded products are widely used for shafts and the like used in devices for conveying electronic parts such as printed boards, liquid crystals, and shadow masks. In particular, the shaft used in the semiconductor transfer device has a severe warp and torsion standard and is required to be within 0.3 mm / m, and the product diameter has a final tolerance of h7.

従来のシャフトは、剛性の高い金属を用いることが一般的であったが、装置の大型化により、今まで以上の軽量化が必要となり、カーボン繊維を基材としてエポキシ樹脂により成形した中空引き抜き成形品が多く使用されるようになってきている。   Conventional shafts typically use high-rigidity metals, but due to the increased size of the equipment, it is necessary to reduce the weight more than before, and hollow pultrusion molding using carbon fiber as the base material and epoxy resin Many products have been used.

これまで、ガラス繊維やカーボン繊維引抜に熱硬化性樹脂を含浸硬化した成形品は、ハンドレイアップ法、フィラメントワインディング法で行われていた。しかしながら、ハンドレイアップ法は手作業であるため、また、フィラメントワインディング法は工程が複雑なため、いずれの方法も生産性が劣り、成形コストもかかり、また、寸法精度も劣っていた。   Until now, molded products obtained by impregnating and curing glass fibers and carbon fibers with a thermosetting resin have been performed by the hand lay-up method and the filament winding method. However, since the hand lay-up method is a manual operation and the filament winding method has complicated processes, both methods have poor productivity, high molding costs, and poor dimensional accuracy.

そして、引き抜き成形法の改良方法としては、引き出したロービングにさらにマット層を重ね合わせて成形する等の方法も提案されているが、寸法制度を改良する方法については開示されていない(例えば、特許文献1参照。)。   Further, as a method for improving the pultrusion molding method, a method of superimposing and molding a mat layer on the drawn roving has been proposed, but a method for improving the dimensional system is not disclosed (for example, patents). Reference 1).

また、引き抜き成形品の外径装飾による性能向上例としては、繊維強化樹脂成形体の外側面に人工大理石層を形成する等の例があるが寸法精度向上に関しては考慮されていない(例えば、特許文献2参照。)。
特開平8−34066号公報 特開平7−137187号公報
In addition, as an example of performance improvement by the outer diameter decoration of a pultruded molded product, there is an example of forming an artificial marble layer on the outer surface of a fiber-reinforced resin molded body, but no consideration is given to improving dimensional accuracy (for example, patents) Reference 2).
JP-A-8-34066 JP 7-137187 A

このような搬送シャフトの場合、シャフトにローラー、ベアリングが取り付けられるが、取り付けの際、部品とシャフトとの間の寸法公差が厳しく、金型成形のみでは寸法公差をクリアーできない。そこで、CFRPの表面をセンターレス加工することで寸法公差をクリアーすることが出来るが、この場合、パーティクルの問題が生じてしまう。   In the case of such a conveying shaft, a roller and a bearing are attached to the shaft, but the dimensional tolerance between the component and the shaft is strict at the time of attachment, and the dimensional tolerance cannot be cleared only by molding. Therefore, dimensional tolerance can be cleared by centerless processing the surface of CFRP, but in this case, a problem of particles occurs.

そこで、本発明は、寸法公差が優れたものであって、パーティクルを生じることのないコンポジットパイプを提供することを目的とするものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite pipe that has excellent dimensional tolerance and does not generate particles.

本発明者らは、上記の問題点を解決するために鋭意検討を進めた結果、寸法公差をクリアーし、かつ、CFRPの表面からパーティクルが生じて搬送物を汚染することがないように、CFRPの表面を金属パイプで覆い、その後センターレス加工を行なうことにより、課題を解決できることを見出し、本発明を完成したものである。   As a result of diligent investigations to solve the above problems, the present inventors have cleared the dimensional tolerances, and the CFRP surface is not contaminated by particles generated from the surface of the CFRP. The present invention has been completed by finding that the problem can be solved by covering the surface of the substrate with a metal pipe and then performing centerless processing.

すなわち、本発明のコンポジットパイプは、複数本の繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱金型を通過させながら硬化させて得られた中空引き抜き成形品と、該中空引き抜き成形品の外表面の少なくとも両端に被せて固定された金属製パイプとからなる2層構造を有し、センターレス加工が施されたことを特徴とするものである。   That is, the composite pipe of the present invention comprises a hollow pultruded product obtained by impregnating a plurality of fiber yarns with a thermosetting resin composition and cured while passing through a heating mold, and the hollow pultruded molded product. It has a two-layer structure consisting of metal pipes fixed on at least both ends of the outer surface, and is centerlessly processed.

また、本発明のコンポジットパイプの製造方法は、複数本の繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱金型を通過させながら硬化させて中空引き抜き成形品を得る工程と、中空引き抜き成形品の外表面の少なくとも両端に、金属製パイプを被せて固定する工程と、金属製パイプが固定された中空引き抜き成形品をセンターレス加工する工程と、を有することを特徴とするものである。   Further, the method for producing a composite pipe of the present invention includes a step of impregnating a plurality of fiber yarns with a thermosetting resin composition and curing the composition while passing through a heating mold to obtain a hollow pultruded molded product, It comprises a step of covering and fixing a metal pipe on at least both ends of the outer surface of the product, and a step of centerless processing a hollow pultruded product to which the metal pipe is fixed.

本発明と類似の形状のものとしては、プリプレグをマンドレルに巻き、それをSUSパイプに挿入させ、その状態で硬化させて内部がCFRPで外側がSUSであるコンポジットパイプが存在するが、作成に時間がかかると共に、コストも高くなってしまう。   As a similar shape to the present invention, there is a composite pipe in which a prepreg is wound around a mandrel, inserted into a SUS pipe and cured in that state, and the inside is CFRP and the outside is SUS. Costs and costs increase.

本発明のコンポジットパイプによれば、寸法公差をクリアーし、かつ、CFRPの表面からパーティクルが生じて搬送物を汚染することがなく、例えば、搬送用シャフト等のような寸法精度に優れ、かつ、高い信頼性が求められる製品を低コストで提供することができる。さらに、本発明のコンポジットパイプは、カーボン繊維が長手方向に一方向となって形成されているため、パイプ軸の垂直方向への撓みが小さいものである。   According to the composite pipe of the present invention, the dimensional tolerance is cleared, and particles are not generated from the surface of the CFRP to contaminate the conveyed product, for example, excellent in dimensional accuracy such as a conveying shaft, and the like. Products that require high reliability can be provided at low cost. Furthermore, since the composite pipe of the present invention is formed such that the carbon fibers are unidirectional in the longitudinal direction, the pipe shaft is less bent in the vertical direction.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のコンポジットパイプは、複数本の繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱金型を通過させながら硬化させる中空引き抜き成形品の外面の少なくとも両端に金属製パイプを被せた2層構造を有するものであり、例えば、図1に示すように、コンポジットパイプ1は、中空引き抜き成形品2の外面に金属製パイプ3を被せたものである。なお、図1は、コンポジットパイプ1の端部を拡大して示した切欠き図である。   The composite pipe of the present invention has a two-layer structure in which a plurality of fiber yarns are impregnated with a thermosetting resin composition and cured while passing through a heating mold, and at least both ends of the outer surface of a hollow pultruded product covered with metal pipes For example, as shown in FIG. 1, the composite pipe 1 is formed by covering a metal pipe 3 on the outer surface of a hollow pultruded product 2. FIG. 1 is a cutaway view showing an enlarged end portion of the composite pipe 1.

中空引き抜き成形品2は、複数本の繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱金型を通過させながら硬化させる、通常の中空引き抜き成形品の製造と同様に行うことができ、以下、中空引き抜き成形品の製造について説明する。   The hollow pultruded molded product 2 can be carried out in the same manner as the production of an ordinary hollow pultruded molded product, in which a plurality of fiber yarns are impregnated with a thermosetting resin composition and cured while passing through a heating mold. The production of the hollow pultruded product will be described.

本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂をベース樹脂として用いることができ、ビニルエステル樹脂であることが好ましい。   The thermosetting resin composition used in the present invention can use a thermosetting resin such as an epoxy resin, a vinyl ester resin, or an unsaturated polyester resin as a base resin, and is preferably a vinyl ester resin.

この熱硬化性樹脂組成物としては、例えば、(A)ビニルエステル樹脂と、(B)架橋剤と、(C)低収縮剤と、(D)無機充填材と、(E)離型剤と、(F)有機過酸化物とを必須成分として含有するものが好ましい。   Examples of the thermosetting resin composition include (A) a vinyl ester resin, (B) a crosslinking agent, (C) a low shrinkage agent, (D) an inorganic filler, and (E) a release agent. (F) The thing containing an organic peroxide as an essential component is preferable.

本発明に用いる(A)ビニルエステル樹脂は、成形材料として一般に使用されているものであれば特に限定されずに使用することができ、例えば、D−953(大日本インキ工業株式会社製、商品名)等が挙げられる。このような(A)ビニルエステル樹脂は、(a)酸性分と(b)エポキシ樹脂成分を反応させて得られるものである。   The (A) vinyl ester resin used in the present invention can be used without particular limitation as long as it is generally used as a molding material. For example, D-953 (Dainippon Ink Industries, Ltd., product) Name). Such (A) vinyl ester resin is obtained by reacting (a) an acidic component and (b) an epoxy resin component.

ここで(a)酸成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸等の不飽和一塩基酸が挙げられ、さらに必要に応じてフタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸等の二塩基酸を2種類以上混合して使用することもできる。   Here, examples of the acid component (a) include unsaturated monobasic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and sorbic acid, and phthalic acid, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, A mixture of two or more dibasic acids such as tetrahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic acid, hexahydrophthalic anhydride, and adipic acid can also be used.

また、(b)エポキシ樹脂成分としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量等に制限されることなく広く用いることができ、具体的には、ビスフェノール型、ノボラック型、ビフェニル型の芳香族基を有するエポキシ樹脂、ポリカルボン酸がグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体にエポキシ基が縮合した脂環式の基を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独又は2種類以上を混合して使用することができる。さらに、エポキシ樹脂成分としては、これらの他に必要に応じて液状のモノエポキシ樹脂を併用成分として使用することができる。   In addition, as the (b) epoxy resin component, as long as it has two or more epoxy groups in one molecule, it can be widely used without being limited by molecular structure, molecular weight, etc. Specifically, Examples thereof include an epoxy resin having a bisphenol type, novolak type or biphenyl type aromatic group, an epoxy resin in which a polycarboxylic acid is glycidyl etherified, and an epoxy resin having an alicyclic group in which an epoxy group is condensed to a cyclohexane derivative. These epoxy resins can be used individually or in mixture of 2 or more types. Furthermore, as an epoxy resin component, in addition to these, a liquid monoepoxy resin can be used as a combined component as required.

この(A)ビニルエステル樹脂の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中に70〜90質量%の範囲であることが好ましい。   It is preferable that the compounding quantity of this (A) vinyl ester resin is the range of 70-90 mass% in a thermosetting resin composition.

本発明に用いる(B)架橋剤としては、(A)ビニルエステル樹脂と重合可能な二重結合を有するものであれば使用可能であり、例えば、スチレンモノマー、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレートモノマー、メタクリル酸メチル、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。この(B)架橋剤の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中に1〜2質量%の範囲であることが好ましい。   As the (B) cross-linking agent used in the present invention, any one having a double bond polymerizable with the (A) vinyl ester resin can be used. For example, styrene monomer, divinylbenzene, diallyl phthalate monomer, methacrylic acid Examples include methyl and triallyl isocyanurate. It is preferable that the compounding quantity of this (B) crosslinking agent is the range of 1-2 mass% in a thermosetting resin composition.

本発明に用いる(C)低収縮材としては、熱可塑性樹脂であるポリエチレン樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ゴム、ポリエチレン等が使用可能であるが、耐薬品性、軽量性、低収縮性の観点からポリエチレン樹脂であることが好ましい。このうちガラス転移点が70〜120℃のポリエチレン樹脂粉末が耐薬品性及び成形収縮率の向上のために特に好ましい。この(C)低収縮材の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中に0.5〜1.5質量%の範囲であることが好ましい。   As the (C) low shrinkage material used in the present invention, polyethylene resin, saturated polyester resin, rubber, polyethylene, etc., which are thermoplastic resins, can be used. From the viewpoint of chemical resistance, light weight, and low shrinkage, polyethylene is used. A resin is preferred. Among these, a polyethylene resin powder having a glass transition point of 70 to 120 ° C. is particularly preferable for improving chemical resistance and molding shrinkage. It is preferable that the compounding quantity of this (C) low shrinkage | contraction material is the range of 0.5-1.5 mass% in a thermosetting resin composition.

本発明に用いる(D)無機充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラスバルーン等の通常用いられているものが挙げられ、特に限定されるものではない。この(D)無機充填材の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中に10〜28質量%の範囲であることが好ましい。   Examples of the (D) inorganic filler used in the present invention include those usually used such as barium sulfate, calcium carbonate, aluminum hydroxide, silica, and glass balloon, and are not particularly limited. The blending amount of the (D) inorganic filler is preferably in the range of 10 to 28% by mass in the thermosetting resin composition.

本発明に用いる(E)離型剤は、成形材料として通常使用される離型剤であればよく、例えば、市販のシリコーンオイルが挙げられ、中でもエポキシ変性シリコーンオイルが好ましい。この(E)離型剤の配合量は熱硬化性樹脂組成物中に0.01〜2質量%であることが好ましい。   The (E) mold release agent used in the present invention may be any mold release agent that is usually used as a molding material. Examples thereof include commercially available silicone oils, and among these, epoxy-modified silicone oils are preferred. It is preferable that the compounding quantity of this (E) mold release agent is 0.01-2 mass% in a thermosetting resin composition.

本発明に用いる(F)有機過酸化物としては、ビニルエステル樹脂の硬化剤として通常用いられる化合物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ジ−t−ブチル、過酸化イソブチリル等が挙げられる。この(F)有機過酸化物の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中に0.1〜2質量%の範囲であることが好ましい。   The organic peroxide (F) used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound that is usually used as a curing agent for vinyl ester resins, and examples thereof include benzoyl peroxide and di-t-butyl peroxide. And isobutyryl peroxide. It is preferable that the compounding quantity of this (F) organic peroxide is the range of 0.1-2 mass% in a thermosetting resin composition.

このビニルエステル樹脂組成物において、低収縮材としてポリエチレンを使用すると、耐薬品性、軽量性及び寸法安定性を満足し、サポート製品としての長期信頼性を満足することができ、さらに低コストな引き抜き成形品として製造することができる。これは不飽和ポリエステル樹脂をベース樹脂とした場合にも同様のことがいえる。   In this vinyl ester resin composition, when polyethylene is used as the low shrinkage material, it can satisfy chemical resistance, light weight and dimensional stability, can satisfy long-term reliability as a support product, and can be drawn at low cost. It can be manufactured as a molded product. The same applies to the case where an unsaturated polyester resin is used as the base resin.

次に、本発明に使用する繊維糸は、繊維を収束して得られたものであって、従来、引き抜き成形品の製造に用いられてきた繊維糸により得られるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、ザイロン繊維、全芳香族ポリエステル繊維、耐薬品性の有機繊維等からなる繊維糸が挙げられる。この繊維糸としては、一般に市販されているものが適用可能であり、ガラス繊維としては、例えば、E−ガラス繊維、T−ガラス繊維、D−ガラス繊維等、カーボン繊維としてはPAN型、PITCH型等、アラミド繊維としては、パラ系やメタ系の繊維等、のように一般に繊維基材用として市販されているものが適用可能である。   Next, the fiber yarn used in the present invention is obtained by converging the fibers, and is particularly limited as long as it can be obtained by the fiber yarn that has been conventionally used for producing a pultruded product. Examples thereof include fiber yarns made of glass fibers, carbon fibers, xylon fibers, wholly aromatic polyester fibers, chemical-resistant organic fibers, and the like. As this fiber yarn, commercially available products can be applied. Examples of the glass fiber include E-glass fiber, T-glass fiber, D-glass fiber, etc., and carbon fiber as PAN type and PITCH type. As the aramid fiber, those commercially available as fiber base materials, such as para-type and meta-type fibers, can be applied.

また、ここで用いる繊維糸、特にガラス繊維、カーボン繊維は、表面にシランカップリング材によりサイジング処理を行い、耐薬品性を維持するようにすることが好ましく、このサイジング処理を行うサイジング剤としては、アルカリ成分との反応性が低く、マトリックス樹脂に対するぬれ性が良い薬剤が挙げられ、具体的には、メタクリルシランやウレイドシラン等のシランカップリング剤又はそれらの混合品であることが好ましい。   In addition, the fiber yarns used here, particularly glass fibers and carbon fibers, are preferably subjected to sizing treatment with a silane coupling material on the surface to maintain chemical resistance, and as a sizing agent that performs this sizing treatment Examples thereof include agents having low reactivity with an alkali component and good wettability with respect to a matrix resin. Specifically, a silane coupling agent such as methacryl silane or ureido silane or a mixture thereof is preferable.

繊維基材としては、上記の繊維糸を単独で又は複数種を混合してもよく、特に、ガラス繊維、カーボン繊維をそれぞれ単独で、又はガラス繊維とカーボン繊維との混合物として複合系の繊維基材として用いることが好ましい。   As the fiber base material, the above fiber yarn may be used alone or a plurality of types may be mixed. In particular, a glass fiber and a carbon fiber may be used alone or as a mixture of glass fiber and carbon fiber. It is preferable to use it as a material.

この繊維糸の含有量は、成形品中の繊維基材の平均体積含有率(体積比率)で、50〜80%とすることが好ましい。50%未満であると成形品の剛性が乏しくなってしまい、80%を越えると繊維強化材に樹脂組成物が含浸していない部分ができ、引き抜き成形品の物性低下を引き起こしてしまう。   The fiber yarn content is preferably 50 to 80% in terms of the average volume content (volume ratio) of the fiber substrate in the molded product. If it is less than 50%, the rigidity of the molded product becomes poor, and if it exceeds 80%, a portion where the resin composition is not impregnated in the fiber reinforcing material is formed, and the physical properties of the pultruded product are deteriorated.

引き抜き成形用の熱硬化性樹脂組成物と繊維糸との混合は、繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、樹脂組成物が繊維糸に付着した状態とすることが好ましい。繊維糸が引き抜き成形時の引き抜き力に耐え得ることが必要であるので、繊維糸の構成を、繊維糸のロービングを引き抜き方向に配向させて使用することが好ましい。   The mixing of the thermosetting resin composition for pultrusion and the fiber yarn is preferably performed by impregnating the fiber yarn with the thermosetting resin composition so that the resin composition adheres to the fiber yarn. Since it is necessary for the fiber yarn to be able to withstand the pulling force at the time of pultrusion molding, it is preferable to use the fiber yarn configuration with the fiber yarn roving oriented in the drawing direction.

そして、ここで用いる引き抜き成形品の製造方法においては、上記した繊維の複数本、例えば50〜500本の繊維を収束して得られた繊維糸に熱硬化性樹脂組成物ワニスに含浸させ、この繊維強化樹脂組成物を、加熱金型内を通すことによって熱硬化性樹脂組成物を硬化させ、金型形状により外形を整えて引き抜き、成形品を形成するものであり、この引き抜き成形においては、用いる樹脂組成物に応じて、加熱温度及び引き抜き速度を適宜選択して行うことができる。   And in the manufacturing method of the pultruded article used here, the thermosetting resin composition varnish is impregnated into the fiber yarn obtained by converging a plurality of the above-mentioned fibers, for example, 50 to 500 fibers, The fiber reinforced resin composition is passed through a heating mold, the thermosetting resin composition is cured, the outer shape is adjusted according to the shape of the mold, and the molded article is formed. Depending on the resin composition used, the heating temperature and the drawing speed can be selected as appropriate.

ここで、熱硬化性樹脂組成物を含浸した繊維糸は、そのまま金型内に引き込まれ、加熱された金型内を通過することで、加熱硬化して所定の形状に成形されるが、このとき用いる金型としては、引き抜き成形に用いられる金型であれば特に限定されるものではなく、従来用いられていた方法により加熱硬化すればよい。   Here, the fiber yarn impregnated with the thermosetting resin composition is directly drawn into the mold and passes through the heated mold to be cured by heating and molded into a predetermined shape. The mold used sometimes is not particularly limited as long as it is a mold used for pultrusion molding, and may be heat-cured by a conventionally used method.

本発明における金型は、樹脂の硬化により引き抜き成形品を得るためにヒーター等で加熱制御されている。ここで金型の温度は、70〜170℃であることが好ましい。金型温度が70℃未満であると、繊維強化樹脂組成物が未硬化の状態で引き抜かれやすくなってしまい、170℃を超えると、硬化反応が急激に起こるため成形品にクラックや反りの不良を生じさせる可能性が高くなってしまう。   The mold in the present invention is heated and controlled by a heater or the like in order to obtain a pultruded product by curing the resin. Here, the temperature of the mold is preferably 70 to 170 ° C. If the mold temperature is less than 70 ° C., the fiber reinforced resin composition is easily pulled out in an uncured state, and if it exceeds 170 ° C., the curing reaction occurs rapidly, so cracks and warpage of the molded product are poor. This will increase the possibility of causing

このとき、引き抜き時間(金型中を通過する時間)は0.5〜3.0分の範囲内となるようにすることが好ましく、このような引き抜き時間とする引き抜き速度は、一般的には、10〜120cm/分の範囲であることが好ましく、20〜35cm/分であることが特に好ましい。引き抜き速度が10cm/分未満であると、成形金型中での硬化が早い時点で完了してしまい、引き抜く際の抵抗が大きくなり安定的に連続成形できなくなってしまい、一方、引き抜き速度が120cm/分を超えると、繊維強化樹脂組成物が未硬化の状態で引き抜かれ易くなってしまう。   At this time, it is preferable that the drawing time (time to pass through the mold) is within a range of 0.5 to 3.0 minutes. The range of 10 to 120 cm / min is preferable, and the range of 20 to 35 cm / min is particularly preferable. When the drawing speed is less than 10 cm / min, curing in the molding die is completed at an early stage, and resistance at the time of drawing becomes large and stable continuous molding cannot be performed. On the other hand, the drawing speed is 120 cm. When it exceeds / min, the fiber-reinforced resin composition is easily pulled out in an uncured state.

すなわち、引き抜き成形では、繊維強化樹脂組成物を、加熱された金型内に連続的に引き込み、金型内通過中に樹脂を所定の温度に付して硬化させると共に、金型出口から所定の時間で引き抜くのである。この引き抜き成形で用いられる装置は、通常用いられている引き抜き成形品の製造装置と同様の構成とすればよく、特に限定されずに使用することができる。また、金型部分は上記説明したものであることが好ましい。   That is, in the pultrusion molding, the fiber reinforced resin composition is continuously drawn into a heated mold, and the resin is subjected to a predetermined temperature while passing through the mold to be cured, and at a predetermined outlet from the mold outlet. Pull out in time. The apparatus used in the pultrusion molding may be configured in the same manner as a commonly used pultrusion product manufacturing apparatus, and can be used without any particular limitation. Moreover, it is preferable that a metal mold | die part is what was demonstrated above.

これによって、硬化樹脂組成物を効率的に硬化させることができ、操作性よく成形することができる。このようにして得られた成形品は、低収縮剤を混合することにより、体積収縮が小さく、外観及び物性にも優れた成形品とすることができる。   Thereby, the cured resin composition can be efficiently cured and can be molded with good operability. The molded product thus obtained can be made into a molded product having a small volume shrinkage and excellent appearance and physical properties by mixing a low shrinkage agent.

金属製パイプ3は、ステンレス、鉄、チタン等が使用できるが、特にステンレス製のものが好ましい。これにより、均等肉厚で高真円度、反りねじれが少なく、軽量性、成形収縮率、外形寸法の優れた引き抜き成形品を得ることができる。   The metal pipe 3 can be made of stainless steel, iron, titanium, or the like, but stainless steel is particularly preferable. Thereby, it is possible to obtain a pultruded product having a uniform wall thickness, high roundness, little warping, and excellent lightness, molding shrinkage, and outer dimensions.

この金属製パイプ3は、中空引き抜き成形品2に被せて使用することができるものであればよいため、このとき金属製パイプ3の内径は中空引き抜き成形品2の外径に対応したものである。ここで、外径に対応したとは、中空引き抜き成形品2を金属製パイプ3の内部に挿入し、接着剤により固定することができるものであればよい。また、このとき、金属製パイプ3の肉厚は、特に限定されるものではないが、薄すぎると強度が不十分となり、シャフトとしたときの寿命が短くなってしまい、厚すぎるとコストが上昇してしまうため、0.3〜1.5mmであることが好ましい。ちなみに中空引き抜き成形品の肉厚は、シャフトの主構成であり十分な強度を確保するため1.5〜3mmであることが好ましい。   Since the metal pipe 3 may be any one that can be used by being put on the hollow pultruded product 2, the inner diameter of the metal pipe 3 corresponds to the outer diameter of the hollow pultruded product 2 at this time. . Here, the term “corresponding to the outer diameter” means that the hollow drawn product 2 can be inserted into the metal pipe 3 and fixed with an adhesive. Further, at this time, the thickness of the metal pipe 3 is not particularly limited, but if it is too thin, the strength becomes insufficient, and the life of the shaft becomes short, and if it is too thick, the cost increases. Therefore, the thickness is preferably 0.3 to 1.5 mm. Incidentally, the thickness of the hollow pultruded product is preferably 1.5 to 3 mm in order to ensure the sufficient strength of the main structure of the shaft.

そして、これらの固定は、接着剤4を外表面に塗付した引き抜き成形品2を金属製パイプ3の内部へ挿入し、接着剤4を硬化させることで引き抜き成形品2と金属製パイプ3とを接着固定する。このとき、接着剤4は、引き抜き成形品2の外表面ではなく、金属製パイプ3の内表面に塗付しておいてもよい。   These fixings are performed by inserting the pultruded product 2 with the adhesive 4 applied to the outer surface thereof into the metal pipe 3 and curing the adhesive 4 so that the pultruded product 2 and the metal pipe 3 Adhere and fix. At this time, the adhesive 4 may be applied not to the outer surface of the pultruded product 2 but to the inner surface of the metal pipe 3.

この接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、酢酸ビニル系接着剤が挙げられ、特に、接着剤を硬化させてコンポジットパイプとするときの加熱、自然冷却による温度変化によって、中空引き抜き成形品2と金属製パイプ3がそれぞれ線膨張係数の違いにより、異なる反りを生じるが、それを緩和して両者の接続を安定して維持できるように硬化後に弾性を有する接着剤であることが好ましい。   Examples of the adhesive include an epoxy resin adhesive, a polyester adhesive, and a vinyl acetate adhesive, and in particular, by heating when the adhesive is cured to form a composite pipe, by temperature change due to natural cooling. The hollow pultruded product 2 and the metal pipe 3 each have a different warp due to the difference in linear expansion coefficient, but it is an adhesive that has elasticity after curing so that it can be relaxed and the connection between the two can be stably maintained. Preferably there is.

そして、この金属製パイプ3は、中空引き抜き成形品2の外表面の少なくとも両端に被せて2層構造を有するコンポジットパイプとすればよく、外表面全てを覆うようにすることが好ましい。また、両端に被せたものとした場合は、少なくとも端部から50〜100mmの部分を覆うようにすることが好ましい。   The metal pipe 3 may be a composite pipe having a two-layer structure that covers at least both ends of the outer surface of the hollow pultruded product 2 and preferably covers the entire outer surface. Moreover, when it was made to have covered on both ends, it is preferable to cover at least the part of 50-100 mm from an edge part.

このように金属製パイプ3を固定して得られたコンポジットパイプ1をセンターレス加工することにより、搬送用シャフト等に有用な寸法精度の高いものとすることができ、寸法公差を小さくすることができる。また、本発明のコンポジットパイプでは、中空引き抜き成形品2ではなく、金属製パイプ3がセンターレス加工により加工されるため、パーティクルによる汚染を生じさせることがない。   By performing centerless processing of the composite pipe 1 obtained by fixing the metal pipe 3 in this way, it is possible to achieve high dimensional accuracy useful for a conveyance shaft and the like, and to reduce the dimensional tolerance. it can. In the composite pipe of the present invention, not the hollow pultruded product 2 but the metal pipe 3 is processed by centerless processing, so that no contamination by particles occurs.

また、このようにして得られるコンポジットパイプ1のサイズは、例えば、搬送用シャフトに適用するものである場合には、その外径が10〜30mm程度、シャフトの長さが1000〜2000mm程度であることが好ましい。   Moreover, the size of the composite pipe 1 obtained in this way is, for example, when applied to a conveying shaft, the outer diameter is about 10 to 30 mm, and the shaft length is about 1000 to 2000 mm. It is preferable.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.

(実施例1)
熱硬化性樹脂成分として、ビニルエステル樹脂(大日本インキ工業株式会社製、商品名:UE3505) 22質量部、スチレンモノマー(日本ユピカ株式会社製、商品名:スチレンモノマー) 0.35質量部、ポリエチレン(住友精化株式会社製、商品名:フローセンUF−1.5) 0.25質量部、硫酸バリウム(堺化学工業株式会社製、商品名:沈降性硫酸バリウム−100) 3.7質量部、有機過酸化物1(日本油脂株式会社製、商品名:パーブチルO) 0.06質量部、有機過酸化物2(日本油脂株式会社製、商品名:パーヘキサHC) 0.35質量部、離型剤(小桜商会株式会社製、商品名:INT−1850HT〔有機酸、グリセリド、合成樹脂縮合体〕) 0.35質量部を混練機(ディスパー)にいれ、約20分間混練し、熱硬化性樹脂成形材料を得た。
Example 1
As thermosetting resin components, 22 parts by mass of vinyl ester resin (Dainippon Ink Industries, trade name: UE3505), styrene monomer (trade name: Styrene monomer, manufactured by Nippon Yupica Co., Ltd.) 0.35 parts by mass, polyethylene (Product name: Flowsen UF-1.5, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) 0.25 parts by mass, barium sulfate (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., product name: precipitated barium sulfate-100), 3.7 parts by mass, Organic peroxide 1 (Nippon Yushi Co., Ltd., trade name: Perbutyl O) 0.06 parts by mass, Organic peroxide 2 (Nippon Yushi Co., Ltd., trade name: Perhexa HC) 0.35 parts by mass, mold release Agent (manufactured by Kozakura Shokai Co., Ltd., trade name: INT-1850HT [organic acid, glyceride, synthetic resin condensate]) 0.35 parts by mass in a kneader (disper) and kneaded for about 20 minutes A thermosetting resin molding material was obtained.

次に、基材としてカーボン繊維 UT−500−24K(東邦テナックス株式会社製、商品名)60本を、得られた熱硬化性樹脂成形材料の入った樹脂槽に含浸させ、この樹脂成形材料を含浸させたカーボン繊維を、押出し成形治具に通した後、連続的に160℃に加熱し、中子付き金型(長さ:800mm、内径:15mm)に送り込み十分に硬化させ、20cm/分のスピードで引き抜いて中空引き抜き成形品を連続的に得て、これを切断装置で切断し、カーボン繊維の体積比率が70%の引き抜き成形品を得た。中子治具(長さ:500mm、外形:10mm、設定温度:140℃)は、金型の10cm手前から繊維に接触するように設置した。   Next, 60 carbon fibers UT-500-24K (manufactured by Toho Tenax Co., Ltd., trade name) are impregnated into a resin tank containing the obtained thermosetting resin molding material as a base material. The impregnated carbon fiber is passed through an extrusion molding jig, and then continuously heated to 160 ° C., sent to a core mold (length: 800 mm, inner diameter: 15 mm), and sufficiently cured, 20 cm / min. The hollow pultruded molded product was continuously obtained by drawing at a speed of, and this was cut with a cutting device to obtain a pultruded molded product with a volume ratio of carbon fiber of 70%. A core jig (length: 500 mm, outer shape: 10 mm, set temperature: 140 ° C.) was installed so as to come into contact with the fiber from 10 cm before the mold.

得られた中空引き抜き成形品の真円度及び反りねじれ、外形寸法を測定し、この結果を表1に示した。   The roundness, warpage, and outer dimensions of the obtained hollow pultruded product were measured, and the results are shown in Table 1.

次にステンレス製のパイプ(材質:SUS304、外形寸法:φ16mm、長さ:1500mm)を接着剤を介して図1のようにして引き抜き成形品の全面に被せて接着固定し、センターレス加工を施すことによりコンポジットパイプを製造した。このときの寸法精度を表2に示した。   Next, a stainless steel pipe (material: SUS304, external dimensions: φ16 mm, length: 1500 mm) is covered with an adhesive as shown in FIG. A composite pipe was manufactured. The dimensional accuracy at this time is shown in Table 2.

Figure 2009039962
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Figure 2009039962
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(比較例1)
実施例1と同様に得られた中空引き抜き成形品に、ステンレス製のパイプを接着固定せずに、センターレス加工を施してφ14mmの外形寸法となるように形成した中空引き抜き成形品を得た。その寸法精度を表3に示した。
(Comparative Example 1)
The hollow pultruded product obtained in the same manner as in Example 1 was subjected to centerless processing without attaching a stainless steel pipe to the hollow pultruded product so as to obtain an outer dimension of φ14 mm. The dimensional accuracy is shown in Table 3.

Figure 2009039962
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また、実施例1のコンポジットパイプは外表面からパーティクルを生じることがなく、搬送用シャフトに適したものであり、一方、比較例1のセンターレス加工した引き抜き成形品では、その外表面からパーティクルが生じ、搬送時に搬送対象物を汚染してしまうものであった。   In addition, the composite pipe of Example 1 does not generate particles from the outer surface, and is suitable for a conveyance shaft. On the other hand, in the pultruded product subjected to centerless processing of Comparative Example 1, particles are generated from the outer surface. This occurred and contaminated the object to be conveyed during conveyance.

本発明のコンポジットパイプの端部部分の構成を示した一部拡大図である。It is the elements on larger scale which showed the structure of the edge part of the composite pipe of this invention. 本発明のコンポジットパイプの側面図である。It is a side view of the composite pipe of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…コンポジットパイプ、2…中空引き抜き成形品、3…金属製パイプ、4…接着剤   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Composite pipe, 2 ... Hollow drawing molded product, 3 ... Metal pipe, 4 ... Adhesive

Claims (6)

複数本の繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱金型を通過させながら硬化させて得られた中空引き抜き成形品と、該中空引き抜き成形品の外表面の少なくとも両端に被せて固定された金属製パイプと、からなる2層構造を有し、センターレス加工が施されたことを特徴とするコンポジットパイプ。   A hollow pultruded product obtained by impregnating a plurality of fiber yarns with a thermosetting resin composition and cured while passing through a heating mold, and fixing over at least both ends of the outer surface of the hollow pultruded product A composite pipe having a two-layer structure comprising a metal pipe and a centerless process. 前記中空引き抜き成形品の肉厚が1.5〜3.0mm、前記金属製パイプの肉厚が0.3〜1.5mmであることを特徴とする請求項1記載のコンポジットパイプ。   2. The composite pipe according to claim 1, wherein the hollow drawn product has a thickness of 1.5 to 3.0 mm, and the metal pipe has a thickness of 0.3 to 1.5 mm. 前記金属製パイプがステンレス製であることを特徴とする請求項1又は2記載のコンポジットパイプ。   The composite pipe according to claim 1 or 2, wherein the metal pipe is made of stainless steel. 前記繊維が、ガラス繊維及び/又はカーボン繊維で構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のコンポジットパイプ。   The composite pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the fiber is composed of glass fiber and / or carbon fiber. 前記熱硬化性樹脂組成物が、(A)ビニルエステル樹脂と、(B)架橋剤と、(C)低収縮剤と、(D)無機充填材と、(E)離型剤と、(F)有機過酸化物と、を必須成分とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のコンポジットパイプ。   The thermosetting resin composition comprises (A) a vinyl ester resin, (B) a crosslinking agent, (C) a low shrinkage agent, (D) an inorganic filler, (E) a release agent, and (F 5. The composite pipe according to claim 1, wherein an organic peroxide is an essential component. 複数本の繊維糸に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱金型を通過させながら硬化させて中空引き抜き成形品を得る工程と、
前記中空引き抜き成形品の外表面の少なくとも両端に、金属性パイプを被せて固定する工程と、
前記金属製パイプが固定された中空引き抜き成形品をセンターレス加工する工程と、
を有することを特徴とするコンポジットパイプの製造方法。
Impregnating a plurality of fiber yarns with a thermosetting resin composition and curing while passing through a heating mold to obtain a hollow pultruded molded product;
A process of covering and fixing a metallic pipe on at least both ends of the outer surface of the hollow pultruded product,
Centerless processing a hollow pultruded product to which the metal pipe is fixed;
A method for producing a composite pipe, comprising:
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