JP2022081847A - 成形物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱可塑性樹脂を用いた中空状の成形物をテープラッピング法で製造する製造方法を提供する。【解決手段】繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグ１を被巻付体５に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグ１に樹脂テープ３を巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグ１と前記樹脂テープ３とを加熱する加熱工程とを含む成形物の製造方法であって、前記樹脂テープ３を構成する樹脂の融点が前記加熱工程における加熱温度よりも高い。【選択図】図１
Description
本発明は、繊維束と熱可塑性樹脂とからなる成形物の製造方法に関するものである。
従来から、パイプや容器等の中空状の成形物を製造する方法として、シートワインディング法やフィラメントワインディング法によりマンドレルやコア材等の被巻付体に繊維束を巻き付けた後に、樹脂テープを巻き付け、加熱硬化する、所謂、テープラッピング法が知られている（例えば、特許文献１、２）。
しかしながら、樹脂テープを用いたテープラッピング法は、主に熱硬化性樹脂に適用できるが、融点の高い熱可塑性樹脂には適用しにくい傾向にある。
しかしながら、樹脂テープを用いたテープラッピング法は、主に熱硬化性樹脂に適用できるが、融点の高い熱可塑性樹脂には適用しにくい傾向にある。
本発明は、熱可塑性樹脂を用いた中空状の成形物をテープラッピング法で製造することを目的とする。
本発明に係る成形物の製造方法は、繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグを被巻付体に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグに樹脂テープを巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグと前記樹脂テープとを加熱する加熱工程とを含む成形物の製造方法であって、前記樹脂テープを構成する樹脂の融点が前記加熱工程における加熱温度よりも高い。
本発明の成形物の製造方法によれば、熱可塑性樹脂を用いた中空状の成形物をテープラッピング法で製造できる。
＜概要＞
実施形態の一態様に係る成形物の製造方法は、繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグを被巻付体に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグに樹脂テープを巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグと前記樹脂テープとを加熱する加熱工程とを含む成形物の製造方法であって、前記樹脂テープを構成する樹脂の融点が前記加熱工程における加熱温度よりも高い。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを含む。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記樹脂テープを構成する樹脂は、半芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂又は芳香族ポリイミド樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記樹脂テープを構成する樹脂は、多環芳香族骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記樹脂テープを構成する樹脂は、ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記加熱温度は、前記熱可塑性樹脂の流動可能温度より高い。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記加熱温度の上限は、前記熱可塑性樹脂の熱分解温度以下である。
実施形態の一態様に係る成形物の製造方法は、繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグを被巻付体に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグに樹脂テープを巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグと前記樹脂テープとを加熱する加熱工程とを含む成形物の製造方法であって、前記樹脂テープを構成する樹脂の融点が前記加熱工程における加熱温度よりも高い。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを含む。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記樹脂テープを構成する樹脂は、半芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂又は芳香族ポリイミド樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記樹脂テープを構成する樹脂は、多環芳香族骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記樹脂テープを構成する樹脂は、ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）である。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記加熱温度は、前記熱可塑性樹脂の流動可能温度より高い。
実施形態の別態様に係る成形物の製造方法において、前記加熱温度の上限は、前記熱可塑性樹脂の熱分解温度以下である。
（１）成形物
成形物は、繊維束と熱可塑性樹脂とからなり、中空状をしている。中空状の成形物としては、例えば、マンドレル等にプリプレグを巻き付けて成形した後に、マンドレルを脱型した成形物、発泡材やハニカム材、金属材、樹脂材等のコア体にプリプレグを巻き付けて成形し、内部にコア体が残存する成形物等がある。つまり、成形物は、テープラッピング法で製造されるものすべてを含む。
成形物の形状は、樹脂テープを巻き付ける際の回転軸と平行な方向（以下、「軸方向」ともいう）の両端部が開放する筒形状、軸方向の一方の端部が塞がった筒形状、軸方向の両端部が塞がった容器形状を含む。
筒形状の横断面形状は、特に限定するものではないが、例えば、円形状、楕円形状、長円形状、三角形状等の多角形状等の他、これらの形状を組み合わせたような形状がある。
成形物は、繊維束と熱可塑性樹脂とからなり、中空状をしている。中空状の成形物としては、例えば、マンドレル等にプリプレグを巻き付けて成形した後に、マンドレルを脱型した成形物、発泡材やハニカム材、金属材、樹脂材等のコア体にプリプレグを巻き付けて成形し、内部にコア体が残存する成形物等がある。つまり、成形物は、テープラッピング法で製造されるものすべてを含む。
成形物の形状は、樹脂テープを巻き付ける際の回転軸と平行な方向（以下、「軸方向」ともいう）の両端部が開放する筒形状、軸方向の一方の端部が塞がった筒形状、軸方向の両端部が塞がった容器形状を含む。
筒形状の横断面形状は、特に限定するものではないが、例えば、円形状、楕円形状、長円形状、三角形状等の多角形状等の他、これらの形状を組み合わせたような形状がある。
（２）プリプレグ
プリプレグは、繊維束と熱可塑性樹脂とからなり、その形態は特に限定するものではないが、その形態の例として、シート状、テープ状、ストランド状等がある。プリプレグは、被巻付体に巻き付け可能な厚み、幅、太さに調整されている。なお、プリプレグは、あらかじめ繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるため、プリプレグを使用することで含浸不良の少ない成形物が得られる。
シート状のプリプレグは、繊維束から構成される繊維基材の片面又は両面に熱可塑性樹脂が供給された後に加熱・加圧されて製造されたものが好ましい。繊維基材は、例えば、複数本の繊維束を一方向に引き揃えた一方向材、複数本の繊維束を織った織物材等がある。
テープ状のプリプレグは、例えば、シート状のプリプレグを所定の幅にスリットして製造される。
ストランド状のプリプレグは、１本又は複数本の繊維束に熱可塑性樹脂が供給された後に加熱・加圧されて製造されたものが好ましい。
プリプレグは、繊維束と熱可塑性樹脂とからなり、その形態は特に限定するものではないが、その形態の例として、シート状、テープ状、ストランド状等がある。プリプレグは、被巻付体に巻き付け可能な厚み、幅、太さに調整されている。なお、プリプレグは、あらかじめ繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるため、プリプレグを使用することで含浸不良の少ない成形物が得られる。
シート状のプリプレグは、繊維束から構成される繊維基材の片面又は両面に熱可塑性樹脂が供給された後に加熱・加圧されて製造されたものが好ましい。繊維基材は、例えば、複数本の繊維束を一方向に引き揃えた一方向材、複数本の繊維束を織った織物材等がある。
テープ状のプリプレグは、例えば、シート状のプリプレグを所定の幅にスリットして製造される。
ストランド状のプリプレグは、１本又は複数本の繊維束に熱可塑性樹脂が供給された後に加熱・加圧されて製造されたものが好ましい。
（２－１）繊維束
繊維束を構成する繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維等がある。特に、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として利用できる。これらの強化繊維は、比強度及び比弾性率が高く、軽量かつ高強度の成形物（繊維強化樹脂材料）が得られる。
繊維束を構成する繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維等がある。特に、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維を強化繊維として利用できる。これらの強化繊維は、比強度及び比弾性率が高く、軽量かつ高強度の成形物（繊維強化樹脂材料）が得られる。
（２－２）熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂、及びその共重合体やブレンド物であるポリオレフィン系樹脂、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１２等の脂肪族ポリアミド系樹脂、酸成分として芳香族成分を有する半芳香族ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂（ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等）、ポリ乳酸系などの脂肪族ポリエステル系樹脂などがあげられる。これらは単独でもしくは併用して用いられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂を使用することが好ましい。
また、熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂とともにポリカーボネート樹脂を併用することが好ましい。このように、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを併用する場合、樹脂テープに離型処理を施さなくても、成形物に樹脂テープが粘着（一体化）するのを防止できるという利点がある。ポリプロピレン樹脂に対するポリカーボネート樹脂の重量比率は、０～８０％の範囲が好ましい。また、テープラッピング用の樹脂テープの耐熱温度と、成形物を成形する加熱工程での加熱温度との関係において、加熱温度は熱可塑性樹脂の流動可能温度より高いことが好ましく、樹脂テープの耐熱温度よりも低い。本発明において、熱可塑性樹脂の流動可能温度とは、熱可塑性樹脂の粘度が７０Ｐａ・ｓとなる温度をいう。加熱温度は、熱可塑性樹脂の流動可能温度より高いことがより好ましい。加熱温度の上限は、熱可塑性樹脂の熱分解温度以下であることが好ましい。
熱可塑性樹脂は、樹脂テープとして後述のＰＥＮテープを使用する場合、流動可能温度が、２６０℃以下、好ましくは２５５℃以下、より好ましくは２５０℃以下となるように構成されている。なお、成形物としたときの所望の特性を向上させるために、熱硬化性樹脂等の粒子を添加剤として含有してもよい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂、及びその共重合体やブレンド物であるポリオレフィン系樹脂、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１２等の脂肪族ポリアミド系樹脂、酸成分として芳香族成分を有する半芳香族ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂（ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等）、ポリ乳酸系などの脂肪族ポリエステル系樹脂などがあげられる。これらは単独でもしくは併用して用いられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂を使用することが好ましい。
また、熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂とともにポリカーボネート樹脂を併用することが好ましい。このように、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを併用する場合、樹脂テープに離型処理を施さなくても、成形物に樹脂テープが粘着（一体化）するのを防止できるという利点がある。ポリプロピレン樹脂に対するポリカーボネート樹脂の重量比率は、０～８０％の範囲が好ましい。また、テープラッピング用の樹脂テープの耐熱温度と、成形物を成形する加熱工程での加熱温度との関係において、加熱温度は熱可塑性樹脂の流動可能温度より高いことが好ましく、樹脂テープの耐熱温度よりも低い。本発明において、熱可塑性樹脂の流動可能温度とは、熱可塑性樹脂の粘度が７０Ｐａ・ｓとなる温度をいう。加熱温度は、熱可塑性樹脂の流動可能温度より高いことがより好ましい。加熱温度の上限は、熱可塑性樹脂の熱分解温度以下であることが好ましい。
熱可塑性樹脂は、樹脂テープとして後述のＰＥＮテープを使用する場合、流動可能温度が、２６０℃以下、好ましくは２５５℃以下、より好ましくは２５０℃以下となるように構成されている。なお、成形物としたときの所望の特性を向上させるために、熱硬化性樹脂等の粒子を添加剤として含有してもよい。
（３）樹脂テープ
樹脂テープは、加熱工程中の熱により収縮するテープである。この収縮力を利用して、被巻付体に巻き付けられたプリプレグを加圧して一体化する。つまり、加熱により、プリプレグの熱可塑性樹脂が溶融し、隣接する他のプリプレグの熱可塑性樹脂と接着（結合）すると共に、樹脂テープの収縮による径方向の押圧力により、プリプレグ同士が径方向に圧縮されて密着する。これにより、プリプレグ間に存在した空隙等がなくなる。
樹脂テープは、加熱工程中の加熱温度（つまり、加熱工程中の熱可塑性樹脂の温度と略等しい）よりも高い融点を有する樹脂により構成される。
樹脂テープを構成する樹脂は、加熱工程中の加熱温度よりも高い融点を有する樹脂であれば限定はしないが、例えば、半芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリイミド樹脂などが挙げられる。半芳香族ポリエステル樹脂としては、半芳香族ポリエステル骨格として、多環芳香族骨格を有するものが好ましく、ポリアルキレンナフタレート骨格を有するものがより好ましい。多環芳香族骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂は、特に熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂又はポリカーボネート樹脂とを単独、もしくは他の樹脂と併用して用いた場合に、熱可塑性樹脂との離型性に優れ、離型剤を用いなくても成形後の成形物から樹脂テープを取り除くことができる等、成形時の取り扱い性の観点から特に好ましい。一方で、芳香族ポリエステル樹脂は、より高い温度で成形することができるため、より耐熱性の高い熱可塑性樹脂の成形に好適に用いることができる。
ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が好ましい。
ＰＥＮは、例えば、２，６－ナフタレンジカルボン酸ジメチル（ＤＭＮＤＣ）と、エチレングリコール（ＥＧ）とをエステル交換反応させてモノマー：ビスヒドロキシエチレン－２，６－ナフタレート（ＢＨＥＮ）を得た後、重縮合反応させることによって製造することができる。
樹脂テープは、加熱工程中の熱により収縮するテープである。この収縮力を利用して、被巻付体に巻き付けられたプリプレグを加圧して一体化する。つまり、加熱により、プリプレグの熱可塑性樹脂が溶融し、隣接する他のプリプレグの熱可塑性樹脂と接着（結合）すると共に、樹脂テープの収縮による径方向の押圧力により、プリプレグ同士が径方向に圧縮されて密着する。これにより、プリプレグ間に存在した空隙等がなくなる。
樹脂テープは、加熱工程中の加熱温度（つまり、加熱工程中の熱可塑性樹脂の温度と略等しい）よりも高い融点を有する樹脂により構成される。
樹脂テープを構成する樹脂は、加熱工程中の加熱温度よりも高い融点を有する樹脂であれば限定はしないが、例えば、半芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリイミド樹脂などが挙げられる。半芳香族ポリエステル樹脂としては、半芳香族ポリエステル骨格として、多環芳香族骨格を有するものが好ましく、ポリアルキレンナフタレート骨格を有するものがより好ましい。多環芳香族骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂は、特に熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂又はポリカーボネート樹脂とを単独、もしくは他の樹脂と併用して用いた場合に、熱可塑性樹脂との離型性に優れ、離型剤を用いなくても成形後の成形物から樹脂テープを取り除くことができる等、成形時の取り扱い性の観点から特に好ましい。一方で、芳香族ポリエステル樹脂は、より高い温度で成形することができるため、より耐熱性の高い熱可塑性樹脂の成形に好適に用いることができる。
ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が好ましい。
ＰＥＮは、例えば、２，６－ナフタレンジカルボン酸ジメチル（ＤＭＮＤＣ）と、エチレングリコール（ＥＧ）とをエステル交換反応させてモノマー：ビスヒドロキシエチレン－２，６－ナフタレート（ＢＨＥＮ）を得た後、重縮合反応させることによって製造することができる。
（４）製造方法
成形物の製造方法は、主に、繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグを被巻付体に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグに樹脂テープを巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグと前記樹脂テープとを加熱する加熱工程とを含む。
第１巻付工程は、プリプレグを被巻付体に巻き付けることができればよく、巻き付け方法は特に限定するものではないが、例えば、ストランド状のプリプレグを利用する場合のフィラメントワインディング法やブレーディング（組紐）法、テープ状のプリプレグを利用する場合のテープワインディング法、シート状のプリプレグを利用する場合のシートワインディング法を利用できる。
第２巻付工程は、被巻付体に巻き付けられたプリプレグの外周をラップするように、樹脂テープを巻き付けることができればよく、その巻き付け方法は特に限定するものではない。
加熱工程は、オーブン等の加熱装置を利用し、隣接するプリプレグの熱可塑性樹脂同士が溶融するまで加熱する。その際に、プリプレグが被巻付体から剥離しないようにプリプレグを固定するとともに、テープの熱収縮性を利用してプリプレグに成形圧力を付与し、よりボイドの少ない良好な品質の成形物が得られる。その後、冷却した後、被巻付体が抜かれるとともにラッピングテープ（樹脂テープ）が除去される。
成形物の製造方法は、主に、繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグを被巻付体に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグに樹脂テープを巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグと前記樹脂テープとを加熱する加熱工程とを含む。
第１巻付工程は、プリプレグを被巻付体に巻き付けることができればよく、巻き付け方法は特に限定するものではないが、例えば、ストランド状のプリプレグを利用する場合のフィラメントワインディング法やブレーディング（組紐）法、テープ状のプリプレグを利用する場合のテープワインディング法、シート状のプリプレグを利用する場合のシートワインディング法を利用できる。
第２巻付工程は、被巻付体に巻き付けられたプリプレグの外周をラップするように、樹脂テープを巻き付けることができればよく、その巻き付け方法は特に限定するものではない。
加熱工程は、オーブン等の加熱装置を利用し、隣接するプリプレグの熱可塑性樹脂同士が溶融するまで加熱する。その際に、プリプレグが被巻付体から剥離しないようにプリプレグを固定するとともに、テープの熱収縮性を利用してプリプレグに成形圧力を付与し、よりボイドの少ない良好な品質の成形物が得られる。その後、冷却した後、被巻付体が抜かれるとともにラッピングテープ（樹脂テープ）が除去される。
＜実施例１＞
プリプレグ１は、図１に示すように、テープ状をし、炭素繊維束と、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを７０：３０の質量比で混合）とから構成される。この熱可塑性樹脂の融点は１８０℃であり、流動可能温度は２３０℃であった。プリプレグ１の厚みは０．１ｍｍであり、幅は２５ｍｍである。
樹脂テープ３はＰＥＮにより構成される。ＰＥＮの融点は２６５℃、重量平均分子量は約７０，０００である。樹脂テープ３の厚みは、５０μｍであり、幅は２５ｍｍである。
プリプレグ１は、図１に示すように、テープ状をし、炭素繊維束と、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを７０：３０の質量比で混合）とから構成される。この熱可塑性樹脂の融点は１８０℃であり、流動可能温度は２３０℃であった。プリプレグ１の厚みは０．１ｍｍであり、幅は２５ｍｍである。
樹脂テープ３はＰＥＮにより構成される。ＰＥＮの融点は２６５℃、重量平均分子量は約７０，０００である。樹脂テープ３の厚みは、５０μｍであり、幅は２５ｍｍである。
成形物は、テープワインディング法とテープラッピング法とで製造される。成形物は、図１に示すように、テープ状のプリプレグ１をマンドレル５に巻き付ける第１巻付工程（図中の（ａ）である）と、マンドレル５に巻き付けたプリプレグ１（図中の（ｂ）である）の外周に樹脂テープ３を巻き付ける第２巻付工程（図中の（ｃ）である）と、テープラッピングされたプリプレグ１を加熱装置（図示省略）で加熱する加熱工程（加熱温度：２５０℃）とを経て製造される。なお、ここでは、加熱工程後、熱可塑樹脂が固化すると、マンドレル５を脱型し、筒状の成形物が得られる。
この際、樹脂テープ３を構成する樹脂（ＰＥＮ）の融点が２６５℃であり、加熱温度（２５０℃）よりも高いため、加熱工程で樹脂テープ３が溶融することなく、自己の熱収縮によりプリプレグ１に対して圧縮力を作用させることができる。
このように、熱硬化性樹脂と同様にテープラッピング法により成形物を製造できる。これにより、熱硬化性樹脂の成形装置を利用できるほか、容易に成形物を製造できる。また、収縮チューブ（例えば、シリコンチューブ）を用いて成形する場合に比して安価に成形できる。特に、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを混合した樹脂を使用し、樹脂テープにＰＥＮを使用することにより、樹脂テープに離型処理を施さなくても、成形物に樹脂テープが粘着（一体化）するのを防止できる。
この際、樹脂テープ３を構成する樹脂（ＰＥＮ）の融点が２６５℃であり、加熱温度（２５０℃）よりも高いため、加熱工程で樹脂テープ３が溶融することなく、自己の熱収縮によりプリプレグ１に対して圧縮力を作用させることができる。
このように、熱硬化性樹脂と同様にテープラッピング法により成形物を製造できる。これにより、熱硬化性樹脂の成形装置を利用できるほか、容易に成形物を製造できる。また、収縮チューブ（例えば、シリコンチューブ）を用いて成形する場合に比して安価に成形できる。特に、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを混合した樹脂を使用し、樹脂テープにＰＥＮを使用することにより、樹脂テープに離型処理を施さなくても、成形物に樹脂テープが粘着（一体化）するのを防止できる。
＜実施例２＞
プリプレグ１１は、図２に示すようにシート状をし、実施例１と同様に、炭素繊維束と熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂）とから構成される。なお、プリプレグ１の厚みは０．１ｍｍである。
樹脂テープ３は、実施例１と同じ、ＰＥＮにより構成されている。
成形物は、シートワインディング法と、テープラッピング法とで製造される。成形物は、図２に示すように、シート状のプリプレグ１１をマンドレル１５に巻き付ける第１巻付工程（図中の（ａ）である）と、マンドレル１５に巻き付けたプリプレグ１１の外周に樹脂テープ３を巻き付ける第２巻付工程（図中の（ｂ）である）と、テープラッピングされたプリプレグ１１（図中の（ｃ）である）を加熱装置（図示省略）で加熱する加熱工程（加熱温度：２５０℃）とを経て製造される。なお、ここでは、加熱工程後、熱可塑樹脂が固化すると、マンドレル１５を脱型し、筒状の成形物が得られる。
この際、樹脂テープ３は、融点が２６５℃であり、加熱温度（２５０℃）よりも高いため、加熱工程で樹脂テープ３が溶融することなく、自己の熱収縮によりプリプレグ１１に対して圧縮力を作用することができる。
このように、熱硬化性樹脂と同様にテープラッピング法により成形物を製造できる。これにより、熱硬化性樹脂の成形装置を利用できるほか、容易に成形物を製造できる。また、収縮チューブ（例えば、シリコンチューブ）を用いて成形する場合に比して安価に成形できる。特に、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを混合した樹脂を使用し、樹脂テープにポリエチレンナフタレートを使用することにより、樹脂テープに離型処理を施さなくても、成形物に粘着（一体化）するのを防止できる。
プリプレグ１１は、図２に示すようにシート状をし、実施例１と同様に、炭素繊維束と熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂）とから構成される。なお、プリプレグ１の厚みは０．１ｍｍである。
樹脂テープ３は、実施例１と同じ、ＰＥＮにより構成されている。
成形物は、シートワインディング法と、テープラッピング法とで製造される。成形物は、図２に示すように、シート状のプリプレグ１１をマンドレル１５に巻き付ける第１巻付工程（図中の（ａ）である）と、マンドレル１５に巻き付けたプリプレグ１１の外周に樹脂テープ３を巻き付ける第２巻付工程（図中の（ｂ）である）と、テープラッピングされたプリプレグ１１（図中の（ｃ）である）を加熱装置（図示省略）で加熱する加熱工程（加熱温度：２５０℃）とを経て製造される。なお、ここでは、加熱工程後、熱可塑樹脂が固化すると、マンドレル１５を脱型し、筒状の成形物が得られる。
この際、樹脂テープ３は、融点が２６５℃であり、加熱温度（２５０℃）よりも高いため、加熱工程で樹脂テープ３が溶融することなく、自己の熱収縮によりプリプレグ１１に対して圧縮力を作用することができる。
このように、熱硬化性樹脂と同様にテープラッピング法により成形物を製造できる。これにより、熱硬化性樹脂の成形装置を利用できるほか、容易に成形物を製造できる。また、収縮チューブ（例えば、シリコンチューブ）を用いて成形する場合に比して安価に成形できる。特に、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを混合した樹脂を使用し、樹脂テープにポリエチレンナフタレートを使用することにより、樹脂テープに離型処理を施さなくても、成形物に粘着（一体化）するのを防止できる。
＜比較例１＞
ＰＥＮの代わりにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ＰＥＴ融点：２３０℃）により構成された樹脂テープを使用した以外は実施例１と同様に２５０℃の加熱温度で成形を実施した。その結果、樹脂テープは成形中に溶け、成形物に粘着（一体化）し、加圧ができなかった。得られた成形物は、ボイドが存在した。
ＰＥＮの代わりにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ＰＥＴ融点：２３０℃）により構成された樹脂テープを使用した以外は実施例１と同様に２５０℃の加熱温度で成形を実施した。その結果、樹脂テープは成形中に溶け、成形物に粘着（一体化）し、加圧ができなかった。得られた成形物は、ボイドが存在した。
＜比較例２＞
プリプレグの熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂単体（流動可能温度：２６０℃）を使用した以外は実施例１と同様に成形を実施した。その結果、樹脂テープ（ＰＥＮ）は溶けなかったものの、成形時の加熱工程でポリカーボネート樹脂の適切な加熱温度である２８０℃まで温度を上げることができなかったため、ボイドの多い成形物となった。
プリプレグの熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂単体（流動可能温度：２６０℃）を使用した以外は実施例１と同様に成形を実施した。その結果、樹脂テープ（ＰＥＮ）は溶けなかったものの、成形時の加熱工程でポリカーボネート樹脂の適切な加熱温度である２８０℃まで温度を上げることができなかったため、ボイドの多い成形物となった。
＜＜変形例＞＞
以上、実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態に限られない。
以上、実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態に限られない。
１ プリプレグ
３ 樹脂テープ
５ マンドレル
３ 樹脂テープ
５ マンドレル
Claims (9)
- 繊維束と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグを被巻付体に巻き付ける第１巻付工程と、巻き付けられたプリプレグに樹脂テープを巻き付ける第２巻付工程と、巻き付けられた前記プリプレグと前記樹脂テープとを加熱する加熱工程とを含む成形物の製造方法であって、
前記樹脂テープを構成する樹脂の融点が前記加熱工程における加熱温度よりも高い
成形物の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂である
請求項１に記載の成形物の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン樹脂とポリカーボネート樹脂とを含む
請求項１に記載の成形物の製造方法。 - 前記樹脂テープを構成する樹脂は、半芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂又は芳香族ポリイミド樹脂である
請求項１～３の何れか１項に記載の成形物の製造方法。 - 前記樹脂テープを構成する樹脂は、多環芳香族骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂である
請求項１～３の何れか１項に記載の成形物の製造方法。 - 前記樹脂テープを構成する樹脂は、ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂である
請求項１～３の何れか１項に記載の成形物の製造方法。 - 前記ポリアルキレンナフタレート骨格を有する半芳香族ポリエステル樹脂は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）である
請求項６に記載の成形物の製造方法。 - 前記加熱温度は、前記熱可塑性樹脂の流動可能温度より高い
請求項１～７の何れか１項に記載の成形物の製造方法。 - 前記加熱温度の上限は、前記熱可塑性樹脂の熱分解温度以下である
請求項１～８の何れか１項に記載の成形物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2020193036A JP2022081847A (ja) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 成形物の製造方法 |
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| JP2022081847A true JP2022081847A (ja) | 2022-06-01 |
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| JP2020193036A Pending JP2022081847A (ja) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 成形物の製造方法 |
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-
2020
- 2020-11-20 JP JP2020193036A patent/JP2022081847A/ja active Pending
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