JP2010215338A - Tubular body - Google Patents

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Toshiki Okauji
敏樹 岡氏
Toru Yasumatsu
徹 安松
Reki Horimoto
歴 堀本
Mitsutoshi Fuji
充利 藤
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Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Kurimoto Kasei Kogyo KK
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Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Kurimoto Kasei Kogyo KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve tensile strength in the direction crossing the orientation of reinforcing fiber, which has been aligned in one direction, of a prepreg sheet. <P>SOLUTION: Glass fiber 15 orthogonally crossing the orientation of carbon fiber 13a is provided on a reinforced fiber sheet 13 comprised of the carbon fiber 13a, as reinforcing fiber, which has been aligned in one direction to form a sheet. The prepreg sheet 11 is wound on a core material 23 while having the direction of the glass fiber 15 crossing the axial direction of the core material 23. Since this prepreg sheet 11 has been provided with the glass fiber 15, the prepreg sheet 11 has an improved tensile strength in the same direction as the orientation of the glass fiber 15. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、強化繊維シートにマトリックス樹脂を含侵したプリプレグシートが離形される芯材の表面に巻回することで形成される管状体に関するものである。   The present invention relates to a tubular body formed by winding a prepreg sheet impregnated with a matrix resin on a reinforcing fiber sheet around a surface of a core material to be released.

従来、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として用いられる管状体は、通常、フィルム等の搬送、巻き取りに伴って高速回転されるものであり、高速回転に耐え得る曲げ強度を備え、回転慣性が小さくなるように軽量であることが好ましい。   Conventionally, tubular bodies used as industrial rolls such as transport rolls and take-up rolls for papermaking, paper for printing machines, films, etc. are usually rotated at a high speed with the transport and take-up of films, etc. It is preferable to have a bending strength that can withstand high-speed rotation and to be lightweight so as to reduce rotational inertia.

また、近年、フィルム等の大型化に伴い、工業用ロールの長尺化が進み、長尺の管状体が求められている。長尺の管状体は、その自重や巻き取られたフィルム等の重みで、撓みが生じ、巻き取られたフィルム等にしわが発生するという問題があった。   In recent years, with the increase in size of films and the like, the length of industrial rolls has increased, and a long tubular body has been demanded. The long tubular body has a problem that it is bent due to its own weight or the weight of the wound film or the like, and the wound film or the like is wrinkled.

このような不具合を解消するため、金属製管体と比較して、軽量、高剛性、高強度等の特徴を有する繊維強化プラスチック(FRP)製の管状体が使用されている。FRP製の管状体は、強化繊維にマトリックス樹脂を含侵したプリプレグシートを離形される芯材の表面に巻回しすることで形成される。   In order to eliminate such problems, a tubular body made of fiber reinforced plastic (FRP) having characteristics such as light weight, high rigidity, and high strength is used as compared with a metallic pipe body. The tubular body made of FRP is formed by winding a prepreg sheet impregnated with a reinforcing resin and a matrix resin around the surface of a core material to be released.

FPR製の管状体を上記工業用ロールとして使用する場合、表面を平滑にする必要があるため、表面に研削加工を施した後、金属メッキを施したものが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。   When an FPR tubular body is used as the industrial roll, it is necessary to smooth the surface, and therefore, a surface that has been subjected to grinding and then subjected to metal plating has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2003−321163号公報JP 2003-321163 A

前記特許文献1に記載されたプリプレグシートは、強化繊維を一方向に引き揃えてシート状に形成し、その強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸しBステージまで硬化させたものである。このプリプレグシートをその強化繊維の配向を芯材の軸方向に揃えた状態で、芯材に巻回することにより、管状体の軸方向と強化繊維の配向が同じ方向となる。   The prepreg sheet described in Patent Document 1 is a sheet in which reinforcing fibers are aligned in one direction to form a sheet, and the reinforcing fiber sheet is impregnated with a matrix resin and cured to the B stage. By winding the prepreg sheet around the core material in a state where the orientation of the reinforcing fibers is aligned in the axial direction of the core material, the axial direction of the tubular body and the orientation of the reinforcing fibers become the same direction.

このように強化繊維が配向されると、管状体が巻き取られたフィルム等の重量により軸方向に対して直交する荷重を受けたとき、その荷重を強化繊維によって受けることができるので、管状体の撓みの発生を抑えることができる。   When the reinforcing fibers are oriented in this way, when the load perpendicular to the axial direction is received by the weight of the film or the like wound around the tubular body, the load can be received by the reinforcing fibers. The occurrence of bending can be suppressed.

さらに、プリプレグシートをその強化繊維の配向が芯材の軸方向に対して傾斜するように交差する角度に、芯材に巻回し、積層化して、管状体の撓みのみならずねじれに対する強度を高め、管状体としての剛性の向上をはかることが可能となる。   Furthermore, the prepreg sheet is wound around the core material at an angle that intersects so that the orientation of the reinforcing fiber is inclined with respect to the axial direction of the core material, and is laminated to increase the strength against twisting as well as bending of the tubular body. The rigidity of the tubular body can be improved.

ところで、管状体を形成する際、特許文献1に記載されたプリプレグシートは芯材の表面と密着させるために、芯材の軸方向に対して直交方向にテンションを掛けた状態で巻回する場合がある。このとき、強化繊維の配向を芯材の軸方向に揃えた状態でプリプレグシートを巻回する場合、プリプレグシートに掛かるテンション方向は、強化繊維の配向に対して直交方向となる。   By the way, when forming the tubular body, the prepreg sheet described in Patent Document 1 is wound in a state in which tension is applied in a direction orthogonal to the axial direction of the core material in order to closely contact the surface of the core material. There is. At this time, when the prepreg sheet is wound in a state in which the orientation of the reinforcing fibers is aligned with the axial direction of the core material, the tension direction applied to the prepreg sheet is a direction orthogonal to the orientation of the reinforcing fibers.

したがって、プリプレグシートは、前記のテンション方向に対しては、強化繊維による機械的強度が十分に発揮されず、機械的強度(特に、引張強度)が不足する。このため、テンションを掛けたプリプレグシートは、一部が破れたり、裂けたりすることがあり、芯材に対して巻回することが困難となり、プリプレグシートを芯材の表面に密着させることが難しい。   Therefore, the prepreg sheet does not sufficiently exhibit the mechanical strength due to the reinforcing fibers in the tension direction, and the mechanical strength (particularly, tensile strength) is insufficient. For this reason, a part of the prepreg sheet to which tension is applied may be torn or torn, making it difficult to wind around the core material, making it difficult to make the prepreg sheet adhere to the surface of the core material .

そこで、この発明の課題は、プリプレグシートの一方向に引き揃えられた強化繊維の配向に対して交差する方向の引張強度を向上させることである。   Then, the subject of this invention is improving the tensile strength of the direction which cross | intersects with the orientation of the reinforced fiber aligned in one direction of the prepreg sheet.

上記の課題を解決するために、この発明は、強化繊維からなる強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸したプリプレグシートが離形される芯材に巻回されることで形成される管状体において、前記強化繊維シートが一方向に引き揃えてシート状とした炭素繊維からなり、前記プリプレグシートは、一方向に引き揃えられ、かつ前記炭素繊維の配向に対して交差するガラス繊維を備え、そのガラス繊維の配向を前記芯材の軸方向に対して交差させた状態で前記芯材に巻回される構成を採用したのである。
ここで、炭素繊維、ガラス繊維などの繊維とは、JISに規定された糸、織物などの構成単位で、太さに比べて十分の長さをもつ、細くてたわみやすいものを意味する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a tubular body formed by winding a prepreg sheet impregnated with a matrix resin into a reinforcing fiber sheet made of reinforcing fibers around a core material to be released. The reinforcing fiber sheet is made of carbon fibers that are aligned in one direction to form a sheet, and the prepreg sheet includes glass fibers that are aligned in one direction and intersect the orientation of the carbon fibers, and the glass fibers. A configuration is adopted in which the core is wound around the core material in a state where the orientation is crossed with respect to the axial direction of the core material.
Here, the fibers such as carbon fiber and glass fiber are structural units such as yarns and woven fabrics defined in JIS, which are thin and flexible with sufficient length compared to the thickness.

この構成によると、プリプレグシートは、これに炭素繊維の配向に対して交差するガラス繊維が設けられているので、ガラス繊維の配向と同方向に対する引張強度が向上する。引張強度が向上したプリプレグシートは、芯材の軸方向に対して交差する方向に、すなわち、ガラス繊維の配向と同方向にテンションを掛けながら芯材に巻回させることができる。したがって、上述した従来の管状体のプリプレグシートのように、芯材に巻回する際、その一部が破れることなく、芯金の表面に密着させることが可能となる。   According to this structure, since the glass fiber which cross | intersects with respect to the orientation of a carbon fiber is provided in the prepreg sheet | seat, the tensile strength with respect to the orientation of a glass fiber improves. The prepreg sheet with improved tensile strength can be wound around the core while applying tension in a direction intersecting the axial direction of the core, that is, in the same direction as the orientation of the glass fibers. Therefore, like the above-described conventional tubular prepreg sheet, when wound around the core material, it is possible to make it adhere to the surface of the core metal without being partially broken.

前記強化繊維シートにガラス繊維が設けられた構成を採用する場合、前記ガラス繊維を強化繊維シートに設ける手段としては、強化繊維シートにガラス繊維を織り込むもの、あるいは、ガラス繊維を編み込むものなど、種々考えられるが、例えば、前記ガラス繊維が前記強化繊維シートに対して縫うことにより設けられた構成を採用することができる。また、炭素繊維をシート状に保形するために、ポリエステル繊維からなる編み糸を用いる場合、炭素繊維とともに、ガラス繊維も一体的に編み込むことにより、ガラス繊維が強化繊維シートに設けられた構成とすることができる。   When adopting a configuration in which the reinforcing fiber sheet is provided with glass fibers, means for providing the glass fibers on the reinforcing fiber sheet include various types such as those in which the glass fibers are woven into the reinforcing fiber sheet or those in which the glass fibers are knitted. Though conceivable, for example, a configuration in which the glass fiber is sewn with respect to the reinforcing fiber sheet can be employed. Further, in the case of using a knitting yarn made of polyester fiber to keep the carbon fiber in a sheet shape, the glass fiber is integrally knitted together with the carbon fiber so that the glass fiber is provided in the reinforcing fiber sheet. can do.

ガラス繊維を備えたプリプレグシートにおいて、前記ガラス繊維が前記マトリックス樹脂を含浸した状態で前記プリプレグシートに設けられた構成を採用することができる。このようにすると、予め、炭素繊維からなる強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸させてプリプレグシートを形成しておくことができるので、従来のプリプレグシートを活用することができる。   In the prepreg sheet provided with glass fibers, a configuration provided on the prepreg sheet in a state where the glass fibers are impregnated with the matrix resin can be adopted. If it does in this way, since a prepreg sheet can be formed by impregnating a reinforcing fiber sheet made of carbon fiber in advance with a matrix resin, a conventional prepreg sheet can be utilized.

これらの構成において、前記ガラス繊維が前記炭素繊維の配向に対して同方向に間隔をおいて複数箇所に設けられた構成を採用することができる。このようにすると、プリプレグシートは、炭素繊維の配向に対して同方向を幅方向とした場合、幅方向に間隔をおいてガラス繊維が複数箇所に設けられる。このため、より広い幅においてガラス繊維の配向と同方向に対する引張強度が高められ、芯材に巻回可能な幅を広幅にすることができ、より長尺の管状体を得ることが可能となる。   In these configurations, it is possible to employ a configuration in which the glass fibers are provided at a plurality of locations at intervals in the same direction with respect to the orientation of the carbon fibers. If it does in this way, when the same direction is made into the width direction with respect to the orientation of carbon fiber, a glass fiber will be provided in multiple places at intervals in the width direction. For this reason, the tensile strength in the same direction as the orientation of the glass fiber is increased in a wider width, the width that can be wound around the core material can be increased, and a longer tubular body can be obtained. .

プリプレグシートの強化繊維に含浸するマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂の場合、不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂が好ましい。これらの樹脂は、マトリックス樹脂として一般的に適用されるエポキシ樹脂と比較して、強化繊維と樹脂との間における接着強度は劣るものの硬化速度が速く、短時間で管状体を成形することが可能であるためである。   In the case of a thermosetting resin, an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin is preferable as the matrix resin impregnated into the reinforcing fibers of the prepreg sheet. These resins, compared with epoxy resins commonly used as matrix resins, have poor adhesive strength between the reinforcing fibers and the resin, but have a fast curing speed and can form a tubular body in a short time. This is because.

以上のように、この発明は、プリプレグシートが一方向に引き揃えられたガラス繊維を備えているので、ガラス繊維の向きと同じ方向での引張強度が向上し、プリプレグシートをガラス繊維の向きが芯材の軸方向に対して交差する状態でテンションを掛けながら芯材に巻回可能となり、表面を平滑に仕上げることができる。   As described above, according to the present invention, since the prepreg sheet is provided with glass fibers aligned in one direction, the tensile strength in the same direction as the direction of the glass fibers is improved, and the direction of the glass fibers is changed to the prepreg sheet. The core material can be wound while tension is applied in a state intersecting the axial direction of the core material, and the surface can be finished smoothly.

第1実施形態の管状体を示す斜視図The perspective view which shows the tubular body of 1st Embodiment. (a)同上のプリプレグシートを示す正面図、(b)図2(a)でのA−Aにおける断面図(A) Front view showing prepreg sheet same as above, (b) Cross section taken along line A-A in FIG. 同上の他の態様のプリプレグシートを示す正面図The front view which shows the prepreg sheet | seat of the other aspect same as the above (a)同上のプリプレグシートの変形例を示す正面図、(b)図4(a)でのB−Bにおける断面図(A) The front view which shows the modification of a prepreg sheet | seat same as the above, (b) Sectional drawing in BB in Fig.4 (a) 同上の他の態様のプリプレグシートを示す正面図The front view which shows the prepreg sheet | seat of the other aspect same as the above 同上のプリプレグシートの巻回装置を示す概略図Schematic showing the prepreg sheet winding device same as above 同上の管状体の平巻層を成形した状態を示す正面図The front view which shows the state which shape | molded the flat wound layer of the tubular body same as the above 同上の管状体の螺旋巻層の成形過程を示す正面図Front view showing the forming process of the spirally wound layer of the tubular body same as above (a)第2実施形態のプリプレグシートを示す正面図、(b)図9(a)でのA−Aにおける断面図(A) Front view showing prepreg sheet of second embodiment, (b) Cross-sectional view taken along line AA in FIG. 同上の他の態様のプリプレグシートを示す正面図The front view which shows the prepreg sheet | seat of the other aspect same as the above

以下、この発明の第1実施形態を図1から図8に基づいて説明する。
この実施形態の管状体10は、プリプレグシート11を芯材の表面にテンションを掛けながら円筒状に複数層巻回し、加熱・加圧してプリプレグシート11を硬化させ、芯材を抜き取る(脱型する)ことにより成形される(図1参照)。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the tubular body 10 of this embodiment, the prepreg sheet 11 is wound in a plurality of layers in a cylindrical shape while applying tension to the surface of the core material, heated and pressurized to cure the prepreg sheet 11, and the core material is extracted (demolded). ) (See FIG. 1).

プリプレグシート11は、図2(a)、(b)に示すように、強化繊維シート13にマトリックス樹脂14を含浸乾燥させ、Bステージまで硬化させたものを使用することができる。   As the prepreg sheet 11, as shown in FIGS. 2A and 2B, a reinforced fiber sheet 13 impregnated and dried with a matrix resin 14 and cured to the B stage can be used.

プリプレグシート11の基材となる強化繊維シート13は、図2(a)に示すように、一方向に引き揃えられシート状とされた強化繊維としての炭素繊維13aが、その配向に対して直交方向にポリエステル繊維13bにより編まれたものである。   As shown in FIG. 2 (a), the reinforced fiber sheet 13 serving as the base material of the prepreg sheet 11 has carbon fibers 13a as reinforcing fibers that are aligned in one direction and are orthogonal to the orientation. It is knitted with polyester fiber 13b in the direction.

ポリエステル繊維13bからなる編み糸は、炭素繊維13aの配向に対して直交方向を長さ方向とした場合、強化繊維シート13の全長にわたって設けられる。また、炭素繊維13aの配向を幅方向とした場合、その幅方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。   The knitting yarn made of the polyester fiber 13b is provided over the entire length of the reinforcing fiber sheet 13 when the length direction is perpendicular to the orientation of the carbon fiber 13a. Moreover, when the orientation of the carbon fibers 13a is the width direction, the carbon fibers 13a are provided at a plurality of locations at intervals in the width direction.

強化繊維シート13の表面には、図2(b)に示すように、一方向に引き揃えられ、かつ炭素繊維13aの配向に対して直交方向にガラス繊維15が設けられる。このガラス繊維15は強化繊維シート13の表面に前記幅方向に間隔をおいて複数箇所に配列されている。なお、ガラス繊維15は炭素繊維13aとともにポリエステル繊維13bからなる編み糸により一体的に編みこまれ、その炭素繊維13aと一体化されている。   As shown in FIG. 2B, glass fibers 15 are provided on the surface of the reinforcing fiber sheet 13 in one direction and perpendicular to the orientation of the carbon fibers 13a. The glass fibers 15 are arranged at a plurality of locations on the surface of the reinforcing fiber sheet 13 at intervals in the width direction. The glass fiber 15 is integrally knitted by a knitting yarn made of polyester fiber 13b together with the carbon fiber 13a, and is integrated with the carbon fiber 13a.

このガラス繊維15は、炭素繊維13aの配向に対して交差する方向に配向させるものであればよいが、直交方向に配向させることで、プリプレグシート11のうち、引張強度が最も低くなる前記直交方向における引張強度を向上させることが可能となる。   Although this glass fiber 15 should just be orientated in the direction which cross | intersects with the orientation of the carbon fiber 13a, the said orthogonal direction where tensile strength becomes the lowest among the prepreg sheets 11 by orienting in an orthogonal direction. The tensile strength at can be improved.

また、ガラス繊維15が複数箇所に設けられると、プリプレグシート11は、前記幅方向のより広い範囲においてそのガラス繊維15の配向と同方向での引張強度が高められる。このため、芯材に巻回可能な幅を広幅とすることができ、より長尺の管状体10を得ることが可能となる。   Moreover, when the glass fiber 15 is provided in several places, the tensile strength in the same direction as the orientation of the glass fiber 15 will be raised for the prepreg sheet 11 in the wider range of the said width direction. For this reason, the width | variety which can be wound around a core material can be made wide, and it becomes possible to obtain the elongate tubular body 10. FIG.

ここで、強化繊維シート13の炭素繊維13a、ポリエステル繊維13b及びガラス繊維15の繊維とは、JISに規定された糸、織物などの構成単位で、太さに比べて十分の長さをもつ、細くてたわみやすいものを意味する。   Here, the carbon fibers 13a, the polyester fibers 13b, and the fibers of the glass fibers 15 of the reinforcing fiber sheet 13 are structural units such as yarns and woven fabrics defined in JIS, and have a sufficient length compared to the thickness. It means thin and flexible.

また、強化繊維シート13の炭素繊維13aとしては、比重が小さく、比強度、比弾性率に優れたものが好適であり、その単繊維の繊度、フィラメント数および総繊度は、管状体の規格、用途、あるいは、管状体に要求される機械的強度等に基づいて設定される。   Further, as the carbon fiber 13a of the reinforcing fiber sheet 13, one having a small specific gravity and excellent in specific strength and specific elastic modulus is suitable, and the fineness, the number of filaments and the total fineness of the single fiber are the standards of the tubular body, It is set based on the use or mechanical strength required for the tubular body.

さらに、ガラス繊維15はプリプレグシート11を芯材に巻回する際、プリプレグシート11に掛かるテンションに耐え得る引張強度を備えたものであれば、特に限定されないが、炭素繊維13aの平均厚みよりも小さいものが好ましい。この場合、ガラス繊維15を設けた強化繊維シート13表面の凹凸を小さくすることができる。   Furthermore, the glass fiber 15 is not particularly limited as long as it has a tensile strength that can withstand the tension applied to the prepreg sheet 11 when the prepreg sheet 11 is wound around the core material, but it is more than the average thickness of the carbon fibers 13a. Small ones are preferred. In this case, the unevenness on the surface of the reinforcing fiber sheet 13 provided with the glass fibers 15 can be reduced.

ガラス繊維15が設けられた強化繊維シート13にマトリックス樹脂14が含浸乾燥され、Bステージまで硬化させることでプリプレグシート11が製作される。   The reinforced fiber sheet 13 provided with the glass fibers 15 is impregnated and dried with the matrix resin 14 and cured to the B stage, whereby the prepreg sheet 11 is manufactured.

強化繊維シート13に含浸させるマトリックス樹脂14としては、熱硬化性樹脂が適用可能であるが、不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂が好ましい。これらの樹脂は、マトリックス樹脂として一般的に適用されるエポキシ樹脂と比較して、強化繊維と樹脂との間における接着強度は劣るものの、硬化速度が速く、短時間で管状体を成形することが可能であるためである。   As the matrix resin 14 impregnated in the reinforcing fiber sheet 13, a thermosetting resin can be applied, but an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin is preferable. Although these resins have a lower adhesive strength between the reinforcing fiber and the resin than epoxy resins that are generally applied as matrix resins, they have a high curing rate and can form a tubular body in a short time. This is because it is possible.

強化繊維シート13においては、図3に示すように、シート状とされた炭素繊維13aが、その配向に対して交差する方向に傾斜するポリエステル繊維13bにより編まれたものとすることができる。この場合、ガラス繊維15は、その配向がポリエステル繊維13bからなる編み糸と平行に設けられる。   In the reinforcing fiber sheet 13, as shown in FIG. 3, the sheet-like carbon fibers 13 a can be knitted with polyester fibers 13 b inclined in a direction intersecting with the orientation. In this case, the glass fiber 15 is provided in parallel with the knitting yarn composed of the polyester fiber 13b.

ポリエステル繊維13bの配向が強化繊維シート13の長さ方向と同一方向である場合、この強化繊維シート13からなるプリプレグシート11は、後述するマンドレル23に対して螺旋状に巻回される際、炭素繊維13aの配向がマンドレル23の軸方向に沿って平行とされる(図8参照)。   When the orientation of the polyester fiber 13b is the same direction as the length direction of the reinforcing fiber sheet 13, the prepreg sheet 11 made of the reinforcing fiber sheet 13 is carbonized when being wound spirally around a mandrel 23 described later. The orientation of the fibers 13a is made parallel along the axial direction of the mandrel 23 (see FIG. 8).

この状態でプリプレグシート11が巻回されると、成形する管状体10は炭素繊維13aの配向がマンドレル23の軸方向に沿って平行となるので、管軸方向に対する引張り強度を確保することができる。   When the prepreg sheet 11 is wound in this state, the orientation of the carbon fibers 13a of the tubular body 10 to be formed becomes parallel along the axial direction of the mandrel 23, so that the tensile strength in the tube axial direction can be ensured. .

前記強化繊維シート13はこれを基材とするプリプレグシート11が芯材に巻回される際にかかるテンションを受けることが可能な限り、適宜に変更することができる。一例として変形した強化繊維シート13を基材とするプリプレグシート11を図4(a)、(b)に示す。なお、以下においては、前述した強化繊維シート13の構成に対する相違点を中心に述べ、同一に考えられる構成に同符号を用いる。   The reinforcing fiber sheet 13 can be appropriately changed as long as it can receive a tension applied when the prepreg sheet 11 based on the reinforcing fiber sheet 13 is wound around the core material. As an example, a prepreg sheet 11 having a deformed reinforcing fiber sheet 13 as a base material is shown in FIGS. In the following, differences from the above-described configuration of the reinforcing fiber sheet 13 will be mainly described, and the same reference numerals will be used for the same configuration.

この変形例での強化繊維シート13は、ガラス繊維15が縫うことにより設けられたものである。すなわち、ガラス繊維15は炭素繊維13aの配向に対して直交する方向(ポリエステル繊維13bの配向に対して平行)に縫われたものである。   The reinforcing fiber sheet 13 in this modification is provided by sewing the glass fibers 15. That is, the glass fiber 15 is sewn in a direction orthogonal to the orientation of the carbon fiber 13a (parallel to the orientation of the polyester fiber 13b).

縫われたガラス繊維15は、強化繊維シート13の前記幅方向に間隔をおいて複数箇所に設けられる(図4(a)参照)。なお、ガラス繊維15の縫い目の長さ、縫い目の間隔は、管状体10の規格、用途に応じて適宜設定される。   The sewn glass fibers 15 are provided at a plurality of locations at intervals in the width direction of the reinforcing fiber sheet 13 (see FIG. 4A). The length of the seam of the glass fiber 15 and the interval between the seams are appropriately set according to the standard and use of the tubular body 10.

また、この変形例においても、強化繊維シート13は、図5に示すように、シート状とされた炭素繊維13aが、その配向に対して交差する方向に傾斜するポリエステル繊維13bにより編まれたものとすることができる。この場合も、図3に示す強化繊維シート13と同様、ガラス繊維15の配向がポリエステル繊維13bからなる編み糸と平行に設けられる。この強化繊維シート13からなるプリプレグシート11は、後述するマンドレル23に対して螺旋状に巻回される際、炭素繊維13aの配向がマンドレル23の軸方向に沿って平行とされる(図8参照)。   Also in this modified example, as shown in FIG. 5, the reinforcing fiber sheet 13 is a sheet-like carbon fiber 13a knitted by polyester fibers 13b inclined in a direction intersecting with the orientation. It can be. Also in this case, like the reinforcing fiber sheet 13 shown in FIG. 3, the orientation of the glass fiber 15 is provided in parallel with the knitting yarn made of the polyester fiber 13b. When the prepreg sheet 11 made of the reinforcing fiber sheet 13 is spirally wound around a mandrel 23 described later, the orientation of the carbon fibers 13a is parallel to the axial direction of the mandrel 23 (see FIG. 8). ).

この実施形態の管状体10は、一般的にプリプレグシート11をシートワインディング法により、芯材に巻回し、加熱後、その芯材を抜き取ることにより成形される。
図6にシートワインディング法において使用する装置の一例を示す。すなわち、シートワインディング装置20は、図6に示すように、回転駆動される二つの支持ローラ21、22を備えており、芯材としてのマンドレル23を二つの支持ローラ21、22の上に載せて回転させる。
The tubular body 10 of this embodiment is generally formed by winding a prepreg sheet 11 around a core material by a sheet winding method, and extracting the core material after heating.
FIG. 6 shows an example of an apparatus used in the sheet winding method. That is, as shown in FIG. 6, the sheet winding apparatus 20 includes two support rollers 21 and 22 that are rotationally driven, and a mandrel 23 as a core material is placed on the two support rollers 21 and 22. Rotate.

この回転するマンドレル23に、予め供給ローラ24に巻き取られている図2(a)に示す強化繊維シート13からなるプリプレグシート11を供給し、そのプリプレグシート11を押圧ローラ25によりマンドレル23の外周面に押し付ける。プリプレグシート11は、炭素繊維13aの配向がマンドレル23の軸方向に平行となる状態(ガラス繊維15の配向がマンドレル23の軸方向に対して直交方向となる状態)で供給される。   The rotating mandrel 23 is supplied with the prepreg sheet 11 made of the reinforcing fiber sheet 13 shown in FIG. 2A that has been wound around the supply roller 24 in advance, and the prepreg sheet 11 is pressed by the pressing roller 25 to the outer periphery of the mandrel 23. Press against the surface. The prepreg sheet 11 is supplied in a state where the orientation of the carbon fibers 13 a is parallel to the axial direction of the mandrel 23 (a state where the orientation of the glass fibers 15 is perpendicular to the axial direction of the mandrel 23).

この状態のプリプレグシート11は、マンドレル23の表面に密着させるため、供給ローラ24をガラス繊維15の配向と同方向に引っ張ることによりその方向にテンションが掛けられる。このとき、プリプレグシート11は、テンション方向に対してガラス繊維15が設けられているので、引張強度が向上しており、マンドレル23の表面に密着させた状態でマンドレル23に巻回することが可能となる。   Since the prepreg sheet 11 in this state is brought into close contact with the surface of the mandrel 23, tension is applied in that direction by pulling the supply roller 24 in the same direction as the orientation of the glass fibers 15. At this time, since the prepreg sheet 11 is provided with the glass fibers 15 in the tension direction, the tensile strength is improved, and the prepreg sheet 11 can be wound around the mandrel 23 while being in close contact with the surface of the mandrel 23. It becomes.

上記ワインディング法で、マンドレル23に巻回されたプリプレグシート11により、積層した平巻層31が形成される(図7参照)。この後、図8に示すように、図3に示す強化繊維シート13からなるプリプレグシート11を、螺旋状(ヘリカル状ともいい、マンドレル23の軸方向とプリプレグシート11の炭素繊維13aが平行となる状態)に巻回して2層目の螺旋巻層32が平巻層31の外側に形成される。   The laminated flat wound layer 31 is formed by the prepreg sheet 11 wound around the mandrel 23 by the winding method (see FIG. 7). Thereafter, as shown in FIG. 8, the prepreg sheet 11 made of the reinforcing fiber sheet 13 shown in FIG. 3 is spiral (also called helical), and the axial direction of the mandrel 23 and the carbon fibers 13a of the prepreg sheet 11 are parallel to each other. The second spiral wound layer 32 is formed outside the flat wound layer 31.

この螺旋巻層32の形成の際にも、プリプレグシート11はガラス繊維の配向と同方向に引っ張ることによりその方向にテンションを掛けることが可能である。この後、所要の厚みとなるまで、平巻層31と螺旋巻層32とを交互に形成する。   Also in the formation of the spirally wound layer 32, the prepreg sheet 11 can be tensioned in that direction by pulling in the same direction as the orientation of the glass fiber. Thereafter, the flat wound layer 31 and the spirally wound layer 32 are alternately formed until the required thickness is obtained.

さらに、プリプレグシート11により平巻層31、螺旋巻層32が形成されたマンドレル23に加熱処理を施し、その後、マンドレル23を抜き取ることにより、図1に示す管状体10が成形される。この管状体10は、平巻層31および螺旋巻層32が形成されているが、例えば、内側に螺旋巻層32、外側に平巻層31を形成してもよい。また、平巻層31と螺旋巻層32とを交互に積層した3層以上の構造に形成してもよい。   Further, the mandrel 23 on which the flat wound layer 31 and the spirally wound layer 32 are formed by the prepreg sheet 11 is subjected to heat treatment, and then the mandrel 23 is removed, whereby the tubular body 10 shown in FIG. 1 is formed. In the tubular body 10, the flat wound layer 31 and the spiral wound layer 32 are formed. However, for example, the spiral wound layer 32 may be formed on the inner side and the flat wound layer 31 may be formed on the outer side. Moreover, you may form in the structure of 3 or more layers which laminated | stacked the flat winding layer 31 and the spiral winding layer 32 alternately.

なお、前記の平巻層31の形成時においては、図4(a)に示す変形例での強化繊維シート13からなるプリプレグシート11を、螺旋巻層32の形成時においては、図5に示す変形例での強化繊維シート13からなるプリプレグシート11をそれぞれ使用することもできる。   When the flat wound layer 31 is formed, the prepreg sheet 11 made of the reinforcing fiber sheet 13 in the modified example shown in FIG. 4A is shown in FIG. The prepreg sheet 11 made of the reinforcing fiber sheet 13 in the modified example can also be used.

この発明の第2実施形態を図9(a)、(b)、図10に示す。
第2実施形態に係る管状体では、プリプレグシート11に備えたガラス繊維15は、強化繊維シート13に設けられる代わりに、強化繊維シート13にマトリックス樹脂14を含浸させたプリプレグシート11に設けられている。プリプレグシート11に対してガラス繊維15を設けた位置以外の構成は、前記第1実施形態と同様であり、第1実施形態の構成と同じ構成と考えられるものには、同じ符号を付してその説明を省略する。
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), and 10. FIG.
In the tubular body according to the second embodiment, the glass fiber 15 provided in the prepreg sheet 11 is provided in the prepreg sheet 11 in which the reinforcing fiber sheet 13 is impregnated with the matrix resin 14 instead of being provided in the reinforcing fiber sheet 13. Yes. The configuration other than the position where the glass fiber 15 is provided with respect to the prepreg sheet 11 is the same as that of the first embodiment, and the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.

この実施形態における強化繊維シート13は、一方向に引き揃えられシート状とされた炭素繊維13aが、その炭素繊維13aの配向に対して直交する方向にポリエステル繊維13bにより編まれたものであり、その強化繊維シート13にマトリックス樹脂14を含浸させてプリプレグシート11が形成される。   The reinforcing fiber sheet 13 in this embodiment is a sheet-like carbon fiber 13a that is aligned in one direction and is knitted with polyester fibers 13b in a direction orthogonal to the orientation of the carbon fiber 13a. The reinforced fiber sheet 13 is impregnated with the matrix resin 14 to form the prepreg sheet 11.

プリプレグシート11の表面には、図9(b)に示すように、マトリックス樹脂、例えば、不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂を含浸させた状態のガラス繊維15が設けられている。   As shown in FIG. 9B, glass fibers 15 impregnated with a matrix resin, for example, an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin, are provided on the surface of the prepreg sheet 11.

ガラス繊維15は、一方向に引き揃えられ、かつ強化繊維シート13の炭素繊維13aの配向に対して直交方向に設けられ、炭素繊維13aの配向と同方向(幅方向)において複数箇所に配列されている。   The glass fibers 15 are aligned in one direction and provided in a direction orthogonal to the orientation of the carbon fibers 13a of the reinforcing fiber sheet 13, and are arranged at a plurality of locations in the same direction (width direction) as the orientation of the carbon fibers 13a. ing.

ガラス繊維15がプリプレグシート11に設けられることで、予め、炭素繊維13aからなる強化繊維シート13にマトリックス樹脂14を含浸させてプリプレグシート11を形成しておくことができるので、従来のプリプレグシートを活用することができる。   Since the glass fiber 15 is provided on the prepreg sheet 11, the prepreg sheet 11 can be formed by impregnating the reinforcing fiber sheet 13 made of the carbon fiber 13 a with the matrix resin 14 in advance. Can be used.

また、この実施形態において、強化繊維シート13は、図10に示すように、シート状とされた炭素繊維13aが、その配向に対して交差する方向に傾斜するポリエステル繊維13bにより編まれたものとすることができる。この場合、ガラス繊維15は、その配向がポリエステル繊維13bからなる編み糸と平行に設けられる。   Further, in this embodiment, the reinforcing fiber sheet 13 is knitted by polyester fibers 13b inclined in a direction in which the sheet-like carbon fibers 13a intersect the orientation as shown in FIG. can do. In this case, the glass fiber 15 is provided in parallel with the knitting yarn composed of the polyester fiber 13b.

ポリエステル繊維13bの配向が強化繊維シート13の長さ方向と同一方向である場合、前述の第1実施形態の場合と同様、マンドレル23に対してプリプレグシート11が螺旋状に巻回される際、炭素繊維13aの配向がマンドレル23の軸方向に沿って平行とされる。   When the orientation of the polyester fiber 13b is the same direction as the length direction of the reinforcing fiber sheet 13, as in the case of the first embodiment, when the prepreg sheet 11 is spirally wound around the mandrel 23, The orientation of the carbon fibers 13 a is parallel along the axial direction of the mandrel 23.

このように巻回すれば、炭素繊維13aの配向がマンドレル23の幅方向に沿って平行となり、管状体10の管軸方向に対する引張り強度を確保することができる。   By winding in this way, the orientation of the carbon fibers 13a becomes parallel along the width direction of the mandrel 23, and the tensile strength in the tube axis direction of the tubular body 10 can be ensured.

10 管状体
11 プリプレグシート
13 強化繊維シート
13a 炭素繊維
13b ポリエステル繊維
14 マトリックス樹脂
15 ガラス繊維
20 シートワインディング装置
21、22 支持ローラ
23 マンドリル
24 供給ローラ
25 押圧ローラ
31 平巻層
32 螺旋巻層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tubular body 11 Prepreg sheet 13 Reinforcement fiber sheet 13a Carbon fiber 13b Polyester fiber 14 Matrix resin 15 Glass fiber 20 Sheet winding device 21, 22 Support roller 23 Mandrill 24 Supply roller 25 Press roller 31 Flat wound layer 32 Spiral wound layer

Claims (6)

強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸したプリプレグシートが離形される芯材に巻回されることで形成される管状体において、
前記強化繊維シートが一方向に引き揃えてシート状とした炭素繊維からなり、前記プリプレグシートは、一方向に引き揃えられ、かつ前記炭素繊維の配向に対して交差するガラス繊維を備え、そのガラス繊維の配向を前記芯材の軸方向に対して交差させた状態で前記芯材に巻回されることを特徴とする管状体。
In a tubular body formed by winding a prepreg sheet impregnated with a matrix resin into a reinforcing fiber sheet and wound around a core material to be released,
The reinforcing fiber sheet is composed of carbon fibers that are aligned in one direction to form a sheet, and the prepreg sheet includes glass fibers that are aligned in one direction and intersect the orientation of the carbon fibers, and the glass. A tubular body which is wound around the core material in a state in which the orientation of fibers intersects the axial direction of the core material.
前記ガラス繊維が前記強化繊維シートに設けられたことを特徴とする請求項1に記載の管状体。   2. The tubular body according to claim 1, wherein the glass fiber is provided on the reinforcing fiber sheet. 前記ガラス繊維が前記強化繊維シートに対して編むことにより設けられたものであることを特徴とする請求項2に記載の管状体。   The tubular body according to claim 2, wherein the glass fiber is provided by knitting the reinforcing fiber sheet. 前記ガラス繊維が前記マトリックス樹脂を含浸した状態で前記プリプレグシートに設けられたことを特徴とする請求項1に記載の管状体。   The tubular body according to claim 1, wherein the glass fiber is provided on the prepreg sheet in a state of being impregnated with the matrix resin. 前記ガラス繊維が前記炭素繊維の配向に対して同方向に間隔をおいて複数箇所に設けられたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の管状体。   The tubular body according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass fibers are provided at a plurality of locations at intervals in the same direction with respect to the orientation of the carbon fibers. 前記マトリックス樹脂が不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の管状体。   The tubular body according to any one of claims 1 to 5, wherein the matrix resin is an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin.
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