JP2010260344A - 管状体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の製造方法は、マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂部材を巻回して中間成形体を得る工程と、上記中間成形体に、張力を付与しつつラッピングテープを巻き付ける工程と、加熱により上記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程と、上記硬化工程の後に上記マンドレルの引き抜き及び上記ラッピングテープの除去を行って硬化管状体を得る工程とを含む。上記ラッピングテープの基体のベースポリマーは、ポリオレフィン系樹脂及び/又はポリエステル系樹脂である。上記硬化工程は、70℃以上90℃以下の温度で120分以上4320分以下の時間に亘って加熱する第一加熱ステップと、120℃以上200℃以下の温度で5分以上20分以下の時間に亘って加熱する第二加熱ステップとを含む。
【選択図】図2
Description
(1)マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂部材を巻回して中間成形体を得る工程。
(2)上記中間成形体の外周面に、張力を付与しつつラッピングテープを巻き付けるテープ巻き付け工程。
(3)上記ラッピングテープが巻き付けられた上記中間成形体を加熱することにより、上記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程。
(4)上記硬化工程の後に上記マンドレルの引き抜き及び上記ラッピングテープの除去を行って硬化管状体を得る工程。
(1)ポリオレフィン系樹脂
(2)ポリエステル系樹脂
(3)ポリオレフィン系樹脂及びポリエステル系樹脂
(1)ポリオレフィン系樹脂
(2)ポリエステル系樹脂
(3)ポリオレフィン系樹脂及びポリエステル系樹脂
(1)ポリオレフィン系樹脂
(2)ポリエステル系樹脂
(3)ポリオレフィン系樹脂及びポリエステル系樹脂
La=St/Sn ・・・(1)
ただし、式(1)において、Stは巻き付けられた状態におけるラッピングテープ8の内面の総面積(mm2)であり、Snは巻き付けられたラッピングテープ8と接触する部分における中間成形体6の表面積(mm2)である。この総面積Stは、巻かれているラッピングテープ8の長さNt(mm)とラッピングテープ8の幅Wa(mm)との積である。即ちSt=Nt×Waである。長さNtは、ラッピングテープ8の長手方向に沿って測定される。長さNtは、中間成形体6から解かれた状態において測定されるラッピングテープ8の長さNkと実質的に等しいか、又は、この長さNkよりも長い。Nt>Nkとなりうる場合は、張力によって引き延ばされた状態でラッピングテープ8が巻き付けられている場合である。幅Waは、中間成形体6から解かれた状態において測定されるラッピングテープ8の幅W1と実質的に等しいか、又は、この幅W1よりも狭い。W1>Waとなりうる場合は、張力によって引き延ばされた状態でラッピングテープ8が巻き付けられている場合である。平均ラッピング層数Laは整数とならない場合がある。
硬化管状体のバット端Btから75mm隔てた位置の上側と、このバット端Btから215mm隔てた位置の下側とが支持点とされた。これらの二点が支持された状態で、硬化管状体の軸線方向が水平とされた。次に、バット端Btから1039mm隔てた荷重点Kに、2.7kgの錘りを掛けた。錘りにより硬化管状体が曲がり、上記荷重点Kが下方へと移動した。荷重点Kの鉛直方向における移動量が、順式フレックスFjとして下記の表1及び表2に示される。
ラッピングテープ8の厚さd2は、JIS L 1096に準拠して、デジマチックマイクロメータを用いて測定された。240g/cm2の一定圧力を付与させて10秒間経過した後、240g/cm2の圧力のもとで測定がなされた。測定は5箇所で行われた。5箇所のデータの平均値が、「厚さd2」として下記の表に示される。
ボイド率Rbは、シャフト先端から90mm隔てた地点の断面の画像によりボイド面積Sb及びシャフト断面積Smを求め、下記式により算出した。
Rb(%)=(Sb/Sm)×100
SG式三点曲げ強度試験が採用された。これは、製品安全協会が定める試験である。図4は、SG式三点曲げ強度試験の測定方法を示す。図4が示すように、2つの支持点e1、e2においてシャフト20を下方から支持しつつ、荷重点e3において上方から下方に向かって荷重Fを加える。荷重点e3の位置は、支持点e1と支持点e2とを二等分する位置である。荷重点e3が、測定点である。測定点は、T点、A点、B点及びC点とされた。T点は、チップ端位置Tpから90mmの点である。A点は、チップ端位置Tpから175mmの点である。B点は、チップ端位置Tpから525mmの点である。C点は、バット端位置Btから175mmの点である。シャフト20が破損したときの荷重Fの値(ピーク値)が測定された。T点が測定される場合、上記スパンSは、150mmとされる。A点、B点及びC点が測定される場合、上記スパンSは、300mmとされる。
以下の基準に従い、4段階で評価された。評価Aが、最も生産性が高く、良好である。評価Dは、最も生産性が低い。
A・・・硬化工程における加熱時間が4時間以内である。
B・・・硬化工程における加熱時間が4時間を超えて24時間以内である。
C・・・硬化工程における加熱時間が24時間を超えて72時間以内である。
D・・・硬化工程における加熱時間が72時間を超える。
図1で示すマンドレルに離型剤を塗布した後、このマンドレルに6枚のプリプレグを巻き付け、中間成形体を得た。これら6枚のプリプレグの構成は、図1で示された通りとされた。シートs1からs6のプリプレグ種類及びプリプレグ構成が、下記の表3で示されている。シートs1からs6は、いずれも東レ社製のプリプレグである。表3における「先端ply数」とは、チップ端Tpにおけるプリプレグの巻回数を示している。表3における「繊維角度」は、シャフト軸線方向に対する炭素繊維の配向角度である。各プリプレグにおいてマトリクス樹脂はエポキシ樹脂である。各プリプレグの品番及び炭素繊維の種類(品番)は表3に示す通りである。
表1で示される仕様以外は実施例1と同様にして、各例の硬化管状体を得た。これらの仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
表3で示されるプリプレグ構成のうち、シートs5が、品番「2256S−10」(東レ社製)に置換された。この置換により、繊維含有率S1を向上させた。このプリプレグ構成及び表1で示される仕様の他は実施例1と同様にして、実施例7の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
ラッピングテープとして、PETフィルムテープが用いられた。このPETフィルムテープとして、信越フィルム社製の商品名「PET−25K」が用いられた。表1で示される仕様以外は実施例1と同様にして、実施例8の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
ラッピングテープとして、一体化テープが用いられた。この一体化テープは、幅が15mmで且つ厚さが100μmである「ナイロンタフタ」と、幅15mmで且つ厚さが30μmのPPフィルムテープとが、加熱及び圧着により一体化されたテープである。この一体化テープの厚みは、115μmである。商品名「ナイロンタフタ」は、キンキテープ社が販売している。この「ナイロンタフタ」は、ナイロン繊維が平織りで織られたテープである。このナイロン繊維を構成するナイロンの種類は、ナイロン6である。表1で示される仕様以外は実施例1と同様にして、実施例9の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
第一加熱ステップの温度が90℃とされた他は実施例1と同様にして、実施例10の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
第一加熱ステップの温度が70℃とされた他は実施例1と同様にして、実施例11の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
第二加熱ステップの温度が150℃とされた他は実施例1と同様にして、実施例12の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
第二加熱ステップの時間が5分とされた他は実施例1と同様にして、実施例13の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
ラッピングテープとして、上記ポリオレフィン系樹脂からなる層と、上記ポリエステル系樹脂からなる層とが重ねられたフィルム(複合樹脂フィルム)が用いられた。このフィルムは、実施例1で用いられたポリプロピレン(PP)フィルムテープと、実施例8で用いられたPETフィルムテープとが重ねられたテープである。ポリプロピレンフィルムテープが内側(PETフィルムテープが外側)とされて、巻き付けがなされた。その他は実施例1と同様にして、実施例14の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
表2に示される仕様以外は実施例1と同様にして、比較例1、2及び4の硬化管状体を得た。これらの仕様と評価結果とが下記の表2で示される。
プリプレグ構成が実施例7と同じとされた。また、ラッピングテープが、上記「ナイロンタフタ」とされた。このプリプレグ構成及び表2で示される仕様の他は実施例1と同様にして、比較例3に係る硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
第一加熱ステップの時間が100分とされた他は実施例1と同様にして、比較例5の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表2に示される。
第二加熱ステップの時間が3分とされた他は実施例1と同様にして、比較例6の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表2に示される。
第二加熱ステップの時間が30分とされた他は実施例1と同様にして、比較例7の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表2に示される。
第一加熱ステップの温度が60℃とされた他は実施例1と同様にして、比較例8の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表2に示される。
第二加熱ステップの温度が210℃とされた他は実施例1と同様にして、比較例9の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
第二加熱ステップの温度が100℃とされた他は実施例1と同様にして、比較例10の硬化管状体を得た。この仕様と評価結果とが下記の表1に示される。
4・・・プリプレグ(繊維強化樹脂部材)
6・・・中間成形体
8・・・ラッピングテープ
s1、s2、s3、s4、s5、s6・・・切断されたプリプレグシート
20・・・シャフト(管状体)
Claims (6)
- マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂部材を巻回して中間成形体を得る工程と、
上記中間成形体の外周面に、張力を付与しつつラッピングテープを巻き付けるテープ巻き付け工程と、
上記ラッピングテープが巻き付けられた上記中間成形体を加熱することにより、上記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程と、
上記硬化工程の後に上記マンドレルの引き抜き及び上記ラッピングテープの除去を行って硬化管状体を得る工程とを含み、
上記ラッピングテープの基体のベースポリマーが、ポリオレフィン系樹脂及び/又はポリエステル系樹脂であり、
上記硬化工程が、
70℃以上90℃以下の温度で120分以上4320分以下の時間に亘って加熱する第一加熱ステップと、
上記第一加熱ステップの後になされ、120℃以上200℃以下の温度で5分以上20分以下の時間に亘って加熱する第二加熱ステップとを含む管状体の製造方法。 - 上記テープ巻き付け工程において上記ラッピングテープに付与される引張応力T1が20(Mpa)以上200(Mpa)以下である請求項1に記載の製造方法。
- 上記ラッピングテープの内面に、シリコーン系又はフッ素系のコーティング材が設けられている請求項1又は2に記載の製造方法。
- 上記中間成形体の繊維含有率S1が50質量%以上92質量%以下である請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載された製造方法により製造された管状体。
- ボイド率Rbが0.5%以下である請求項5に記載の管状体。
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