JP2651457B2

JP2651457B2 - テーパ管用中間体およびテーパ管の製造方法ならびにテーパ管用中間体の製造装置

Info

Publication number: JP2651457B2
Application number: JP5351436A
Authority: JP
Inventors: 輝昭村松; 善博遠藤
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH07195540A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテーパ管を成形するため
のテーパ管用中間体およびテーパ管の製造方法ならびに
テーパ管用中間体の製造装置に係り、とくにシート状に
作製された繊維強化熱可塑性樹脂含浸物をテーパ付マン
ドレルにワインディングしてテーパ管用中間体を製造す
る方法および該中間体を用いて成形されるテーパ管の製
造方法ならびに上記中間体の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱硬化性樹脂をマトリックスとした繊維
強化プラスチック（ＦＲＰＦｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏ
ｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃ）から成るパイプ形状物中、
例えば釣竿やゴルフシャフト等に見られるようなテーパ
管は、マンドレルにシート状あるいはテープ状に形成さ
れたプリプレグをローリングテーブルで巻付けて製造さ
れている。

【０００３】一方ＦＲＰに比べて靭性、耐衝撃性、振動
減衰性等の特性が優れ、しかも環境問題に関連してリサ
イクルの面でも注目されている熱可塑性樹脂をマトリッ
クスとした繊維強化プラスチック（ＦＲＴＰＦｉｂｅ
ｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉ
ｃ）から成るパイプ形状物も、例えば特開平５−６９４
９２号公報に開示されているような方法で製造できるよ
うになっている。

【０００４】上記の公報に記載の製法は、シート状に形
成されたプリプレグのマトリックス樹脂と同種の樹脂を
溶融状態にして接着剤として適用したことを特徴として
いる。具体的には、予め表面温度が３００〜３５０℃に
なっているマンドレルの表面に熱可塑性樹脂粉末を加熱
状態で付着した後に、ローリングテーブルを用いてプリ
プレグをマンドレルに巻付けることを可能にしたもので
あって、巻付けにおける作業性を向上させるようにした
製造方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の製
造方法によればプリプレグの端部をマンドレルに接着し
た後に、巻始め部分の初期賦型が必要となる。またマン
ドレルを加熱する工程、マンドレルに予め接着用の樹脂
を付着させる工程を必要とし、ローリングテーブルで巻
付け作業を行なうまでに最低３つの工程が必要になり、
パイプ形状物の生産性を低下させる問題があった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、繊維強化熱可塑性樹脂含浸物のワイン
ディングにおいて接着と巻始め部分の初期賦型を必要と
せず、直ちにマンドレルへの巻付けを可能とした方法な
らびにそのための装置を提供することを目的とする。と
くに本発明は、テーパ管成形用中間体の生産性の向上を
図り、テーパ管の量産を可能とすることを目的とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、繊維強化
熱可塑性樹脂から成るテーパ管用中間体を製造する方法
であって、シート状に作製された繊維強化熱可塑性樹脂
含浸物をテーパ付マンドレルにワインディングしてテー
パ管用中間体を製造する方法において、柔軟なフィルム
状またはシート状の誘導体上で前記繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物を加熱および加圧し、前記誘導体を断面Ｕ字状
に屈曲させながら該誘導体上で前記テーパ付マンドレル
を転動させ、このときに前記誘導体と前記テーパ付マン
ドレルとの間に介在されているシート状の前記繊維強化
熱可塑性樹脂含浸物を前記テーパ付マンドレルにワイン
ディングするようにしたことを特徴とするテーパ管用中
間体の製造方法に関するものである。

【０００８】第２の発明は、上記第１の発明において、
前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物のマトリックス樹脂の
熱変形温度以上であって流動点または融点以下の温度範
囲で前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を加熱しながらワ
インディングすることを特徴とするテーパ管用中間体の
製造方法に関するものである。

【０００９】第３の発明は、上記第１の発明において、
前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を前記テーパ付マンド
レルにワインディングする前に加熱するとともに、前記
テーパ付マンドレルにワインディングされた前記繊維強
化熱可塑性樹脂含浸物を強制的に冷却するようにしたこ
とを特徴とするテーパ管用中間体の製造方法に関するも
のである。

【００１０】第４の発明は、シート状の繊維強化熱可塑
性樹脂含浸物を加熱しながら柔軟なフィルム状またはシ
ート状の誘導体によってテーパ付マンドレルにワインデ
ィングしてテーパ管用中間体を作製し、前記中間体を加
熱および加圧して成形するようにしたことを特徴とする
テーパ管の製造方法に関するものである。

【００１１】第５の発明は、上記第４の発明において、
前記中間体の中孔の中に熱膨張部材または袋状物を挿入
し、前記熱膨張部材または袋状物に内圧を加えて成形す
るようにしたことを特徴とするテーパ管の製造方法に関
するものである。

【００１２】第６の発明は、互いに対向するように配さ
れる上板および下板と、前記上板および下板の長さ方向
に延びるように上板と下板とに加圧挟着された状態で配
されるテーパ付マンドレルと、前記上板および下板の一
方の長さ方向の両端が上下動するように揺動可能であっ
て垂直な軸線を中心として旋回可能に支持する支持手段
と、前記上板および下板の内の他方を幅方向および長さ
方向に移動可能に支持する支持手段と、前記上板および
下板に両端が止着された状態で前記テーパ付マンドレル
に約半周巻付けられるように断面Ｕ字状に屈曲される柔
軟なフィルム状またはシート状の誘導体と、前記上板と
下板の内の他方が一方に対して幅方向に移動されるとき
に前記誘導体が前記テーパ付マンドレルに巻込まれる方
の上板または下板に設けられている加熱手段と、をそれ
ぞれ具備し、前記上板と下板の内の他方を幅方向および
長さ方向に移動させ、前記加熱手段によって加熱しなが
ら前記誘導体によって前記テーパ付マンドレルに前記繊
維強化熱可塑性樹脂含浸物をワインディングするように
したことを特徴とするテーパ管用中間体の製造装置に関
するものである。

【００１３】第７の発明は、上記第６の発明において、
前記上板と下板の内の他方が一方に対して幅方向に移動
されるときに前記誘導体が前記テーパ付マンドレルから
繰出される方の上板または下板に強制冷却手段を設け、
前記テーパ付マンドレルにワインディングされた前記熱
可塑性樹脂含浸物を強制的に冷却するようにしたことを
特徴とするテーパ管用中間体の製造装置に関するもので
ある。

【００１４】

【作用】第１の発明によれば、誘導体上でテーパ付マン
ドレルを転動させることによって、誘導体とテーパ付マ
ンドレルとの間に介在されているシート状の繊維強化熱
可塑性樹脂含浸物がテーパ付マンドレルにワインディン
グされ、これによってテーパ管用中間体が製造される。

【００１５】第２の発明によれば、繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物のマトリックス樹脂の熱変形温度以上であって
流動点または融点以下の温度範囲で繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物が加熱されてテーパ付マンドレルにワインディ
ングされる。

【００１６】第３の発明によれば、繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物はテーパ付マンドレルにワインディングする前
に加熱され、しかもテーパ付マンドレルにワインディン
グされた後に強制的に冷却されることになり、これによ
って効率的にテーパ管用中間体が製造される。

【００１７】第４の発明によれば、シート状の繊維強化
熱可塑性樹脂含浸物を加熱しながら誘導体によってテー
パ付マンドレルにワインディングすることによってテー
パ管用中間体が作製される。そしてこの中間体を加熱お
よび加圧して成形することによりテーパ管が製造され
る。

【００１８】第５の発明によれば、中間体の中孔の部分
に熱膨張部材または袋状物を挿入するとともに、これら
の熱膨張部材または袋状物によって内圧を加えて成形す
ることによってテーパ管が得られる。

【００１９】第６の発明によれば、上板と下板の内の一
方を他方に対して幅方向に移動させることによって、柔
軟なフィルム状またはシート状の誘導体とマンドレルと
の間に介在される繊維強化熱可塑性樹脂含浸物がマンド
レルに巻付けられる。このときに上板と下板の一方はテ
ーパ付マンドレルの傾斜にならうように傾くとともに、
垂直な軸線を中心として旋回し、上板および下板の内の
他方は幅方向および長さ方向に移動するようになり、こ
れによってテーパ付マンドレルに繊維強化熱可塑性樹脂
含浸物がずれることになくワインディングされる。

【００２０】第７の発明によれば、テーパ付マンドレル
にワインディングされた繊維強化熱可塑性樹脂含浸物は
誘導体がテーパ付マンドレルから繰出される方の上板ま
たは下板に設けられている強制冷却手段によって強制的
に冷却されることになる。

【００２１】

【実施例】本実施例は、予めシート状に作製した繊維強
化熱可塑性樹脂含浸物を巻くシートワインディング法に
係り、従来予めシート状に作製された繊維強化熱硬化性
樹脂含浸物のシートワインディング法に適用されている
ローリングテーブル方式に類似するものである。従来の
ローリングテーブル方式によれば、必要に応じてドレー
プ性もタック性も有していない繊維強化熱可塑性樹脂含
浸物を巻くことができなかった。

【００２２】本実施例においては、繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物を加熱条件下におくことによって、ドレープ性
とタック性とを生じさせ、柔軟なフィルム状またはシー
ト状の誘導体を利用し、上記繊維強化熱可塑性樹脂含浸
物をテーパ付マンドレルと上記誘導体との間に介在さ
せ、上記マンドレルを挟着するように配されている上板
と下板とによって加圧しながら上板と下板の内の一方を
他方に対して移動させることにより、繊維強化熱可塑性
樹脂含浸物を導入した誘導体が外側からテーパ付マンド
レルに対して押え付けることによって、接着剤や初期賦
型を必要とせずに、巻始め部分においてもスムーズにテ
ーパ付マンドレルに密着しながら巻付けることを可能に
したものである。

【００２３】上記テーパ付マンドレルを挟着するように
配されている上板と下板の内の一方は揺動および回転自
在になっており、他方はその長さ方向と幅方向とにそれ
ぞれ移動可能になっているために、一方の揺動運動と旋
回運動を他方の２方向への移動運動に組合わせることに
よって、テーパ付マンドレルを展開した扇形の軌跡を達
成できるようになる。

【００２４】このようなワインディングの際に、誘導体
の一端を止着している一方の板を加熱手段で加熱すると
ともに、他方の板を冷却手段で積極的に冷却することに
より、誘導体の上に置かれて軟化している繊維強化熱可
塑性樹脂含浸物をテーパ付マンドレルに巻付けながら固
定することができる。これによってテーパ管成形用中間
体の生産性が著しく向上することになる。

【００２５】本実施例において使用可能な繊維強化熱可
塑性樹脂含浸物の強化材は、炭素繊維、ガラス繊維、芳
香族ポリアミド繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、アル
ミナ繊維等であるが、これらにとくに限定されない。強
化材の形態においても一方向材、織物、マット等が用い
られてよい。また一方向材や織物の場合においては、繊
維の巻角度についてもとくに限定されない。

【００２６】上記強化材と組合わせて用いられるマトリ
ックス用樹脂としては、熱可塑性樹脂の全般が適用可能
であってとくに限定されない。例えばポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエス
テル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、
ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等である。

【００２７】さらに上記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物の
形態はとくに限定されないが、テーパ付マンドレルに巻
付けるようにしている上記樹脂含浸物を厚さ方向につい
て短時間で十分に加熱するためには、厚さを１ｍｍ以下
にすることが好ましい。また取扱い性を重視する場合に
は、作製しようとしているパイプの軸線方向について１
００〜１０００ｍｍであって、巻取り方向について、４
０〜６００ｍｍ程度の寸法のものが好ましい。厚肉のパ
イプは数回に分けて巻くことで製造できる。

【００２８】本実施例の方法で繊維強化熱可塑性樹脂含
浸物のシートをマンドレルに巻付けるために用いられる
柔軟なフィルム状またはシート状の誘導体は、基本的に
マンドレルに密着できるようなドレープ性を有し、ワイ
ンドしようとしている繊維強化熱可塑性樹脂含浸物のマ
トリックス樹脂の流動点または融点以上の耐熱性を有し
ていればよく、離型性に優れている、例えば、フッソ樹
脂フィルム、あるいはガラスクロス等のような耐熱繊維
の織物にフッソ樹脂のような離型性の高い樹脂をコーテ
ィングしたシートのようなものや離型処理を施したポリ
イミドフィルム、ステンレス箔フィルム等が好ましい
が、とくにこれらに限定されるものではない。

【００２９】上記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物をテーパ
付マンドレルに巻付ける際の加熱条件は、使用したマト
リックス樹脂によって定まるが、その下限は使用したマ
トリックス樹脂の熱変形温度以下（ＡＳＴＭ−Ｄ６４８
１８．６ｋｇ／ｃｍ²に準拠）であり、上限はマトリ
ックス樹脂が分解しない温度であればとくに限定されな
い。マトリックス樹脂の熱履歴による分解を考慮する場
合には、流動点あるいは融点付近に設定するのが好まし
い。またこの加熱のための方法はとくに限定されない
が、オイルヒータ、スチーム電熱等によって加熱すれば
よい。このような加熱手段は、テーパ付マンドレルを挟
着するように配されている上板または下板に内蔵されて
よい。

【００３０】マンドレルに巻付けられた繊維強化熱可塑
性樹脂含浸物のシートを強制冷却する場合には、水、圧
空、オイル等の冷却用媒体を冷却装置内あるいは冷却さ
れるプレート内で循環させて行なえばよい。冷却された
プレートの温度は、基本的にはマトリックス樹脂のガラ
ス転移温度以下であればとくに制限されない。テーパ付
マンドレルにワインドアップされた繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物を自然放冷によって冷却することも可能であっ
て、この場合には強制冷却手段は必要でない。

【００３１】テーパ付マンドレルに対する繊維強化熱可
塑性樹脂含浸物の巻取り速度は、基本的に加熱温度が一
定であれば、冷却温度を低くすることで向上できる。生
産性や巻易さの点から、好ましくは巻取り速度が１０ｍ
／ｍｉｎ程度の値になるように、加熱冷却条件を設定す
るとよい。

【００３２】テーパ付マンドレルにワインディングされ
る繊維強化熱可塑性樹脂含浸物に作用させる圧力は、こ
のマンドレルに繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を密着さ
せ、かつマンドレルがスムーズに転動できる程度の圧力
であってよい。マンドレルに対する繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物の密着度を得、しかもスムーズに繊維強化熱可
塑性樹脂含浸物を巻取るには、線圧として０．５〜５ｋ
ｇ／ｃｍ程度の圧力をかけるのが好ましい。テーパ付マ
ンドレルは中実体でも中空体でもよく、またその材質は
本実施例の方法で加えられる荷重に耐えられるものであ
ればとくに限定されないが、スチール製のものを使用す
るのが好ましい。

【００３３】使用できるテーパ付マンドレルの巻径は作
製しようとするテーパ管の寸法に依存するものであっ
て、任意に設定可能であり、とくに限定されない。作製
したテーパ管形成用中間体の離型性を向上させるため
に、素材自体が離型性に優れるか、あるいは離型処理を
施したマンドレルを使用するとよい。

【００３４】本実施例の方法において、誘導体上で加熱
されることによってドレープ性とタック性とを付与され
た繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を、導入された誘導体が
巻始め部分においても外側から樹脂含浸物を押え付ける
ように作用するために、接着や初期賦型等の操作を必要
とせずに、スムーズにマンドレルに密着させながら巻付
けることができる。さらに巻付けた後に冷却手段で強制
的に冷却しておくことで、軟化した繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物をマンドレルに巻付けながら固化できる。この
ために繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を自動的に巻くこと
が可能になり、樹脂含浸物から成るテーパ管成形用中間
体の生産性の向上が図られることになる。

【００３５】上記のような方法で得られたテーパ管成形
用中間体を成形することによって、目標とするテーパ管
を容易に製造することができる。このようなテーパ管の
製造方法としては、通常のパイプ成形に用いられる方法
であればよく、とくに限定されない。このような成形方
法は、図４に示すように、内圧成形法と外圧成形法とに
分けられる。

【００３６】外圧成形法は、マンドレルにレイアップし
たシート状の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物の外側に収縮
テープをラップするか、収縮チューブを配置し、加熱し
たときのテープあるいはチューブの熱収縮を利用して加
圧するか、加圧型でテーパ付マンドレルにレイアップし
た繊維強化熱可塑性樹脂含浸物の外側から加熱しながら
加圧するような外圧成形法が用いられてよい。

【００３７】これに対して内圧成形法は、例えば図５に
示すように、繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４１をテーパ
付マンドレル３１にレイアップした後に脱芯し、テーパ
管状に賦型した繊維強化熱可塑性樹脂含浸物の中間体４
２の内側に可撓性を有する袋状物あるいは熱膨張性を有
する熱膨張性物体４３を挿入し、この状態で金型４４内
にセットアップする。そしてテーパ管状に賦型した繊維
強化熱可塑性樹脂含浸物の中間体４２の内側から加圧し
ながら加熱してテーパ管４５を成形するような内圧成形
法が用いられる。

【００３８】ここで熱膨張性を有する物体４３として
は、例えばシリコンゴムやポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、ポリ弗化アルコキシエチレン樹脂（ＰＦ
Ａ）、弗化エチレンプロピレンエーテル共重合体（ＦＥ
Ｐ）等のフッソ系樹脂が用いられてよい。

【００３９】内側から加圧しながら加熱するような内圧
成形方法は、成形物を外側に広げるように力を加えるこ
とになるので、成形物の外観は、金型の内表面が反映さ
れ、十分に美しく仕上り、トリミング等の後加工を省く
ことができる。また成形時の繊維の乱れが外側から加圧
しながら加熱する外圧成形法と比較して小さくなり、よ
り好ましいテーパ管４５が得られる。

【００４０】つぎに以上のような繊維強化熱可塑性樹脂
含浸物をワインディングしてテーパ管用中間体を製造す
る装置について図１および図２により説明する。この装
置は互いに対向する上板１１と下板１２とを備えてい
る。上板１１の上面の長さ方向の中間位置には支持板１
３が取付けられており、この支持板１３の上側には一対
の突部１４が形成されるとともに、これらの突部１４に
それぞれ設けられているピン孔１５を貫通するピン１６
が旋回軸１７の基端部１８を貫通している。このような
構成によって、上板１１は旋回軸１７を中心として旋回
可能であって、しかもピン１６を中心として、長さ方向
の両端が上下に移動するように揺動可能に支持されるこ
とになる。

【００４１】上記上板１１の内部には冷却用媒体を移動
させるための冷却用配管１９が配されており、このよう
な冷却用配管１９内を強制循環する媒体によって強制冷
却を行なうようにしている。これに対して下板１２の内
部には加熱手段を構成するヒータ２３が内蔵されるよう
になっている。

【００４２】下板１２の下面にはガイドブロック２４が
固着されるとともに、このガイドブロック２４によって
案内レール２５上をＹ軸方向に下板１２が移動可能に支
持されている。案内レール２５はその端部をベース２６
によって支持されている。しかもベース２６の下面には
ガイドブロック２７が固着されており、このガイドブロ
ック２７を貫通する案内レール２８によってベース２６
がＸ軸方向に移動可能に支持されている。従って下板１
２はベース２６を介してＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞ
れ移動可能に支持されることになる。

【００４３】互いに対向する上板１１の下面と下板１２
の上面にそれぞれ挟着されるようにテーパ付マンドレル
３１が配されている。しかもこのマンドレル３１を巻込
むように誘導体３２が配されている。誘導体３２はその
両端をそれぞれ上板１１と下板１２の表面に止着された
状態で保持されている。そして誘導体３２は図２に示す
ように、ほぼＵ字状に屈曲され、これによってテーパ付
マンドレル３１の約半周に巻付けられるとともに、この
誘導体３２によって繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４１を
テーパ付マンドレル３１にワインディングするようにな
っている。

【００４４】移動手段によって下板１２をＸ軸方向に上
板１１に対して移動させる。このときに上板１１をピン
１６を中心として長さ方向の両端が上下動するように揺
動可能にし、マンドレル３１のテーパに添って傾斜させ
ることにより、マンドレル３１のテーパに上板１１がな
らうことになる。そして旋回軸１７を回転させながら下
板１２をＹ軸方向に移動させることによって、上記マン
ドレル３１を展開した扇形の軌跡を達成することが可能
になる。

【００４５】テーパ付マンドレル３１を転動させると、
扇形の軌跡を描く。すなわちテーパ付マンドレル３１は
転動の際、その延長線上に存在する中心点を中心に円運
動を行なう。この円運動を達成しないと、マンドレル３
１を転動することができない。また、テーパ付マンドレ
ル３１は、転動の際の円運動に伴い、幅方向とともに軸
線方向に向って移動する。このためプレート１２の幅方
向の直線的な移動だけではマンドレル３１を円滑に転動
することができない。

【００４６】そこで上板１１を旋回できるようにして、
マンドレルの円運動に伴う扇形の旋回運動を達成し、併
せて、下板１２を幅方向（Ｘ軸方向）とともに長さ方向
（Ｙ軸方向）に運動できるようにすることで、軸線方向
先端側に向って移動するマンドレル３１を、見かけ上直
線的に移動させる。このようにして、テーパ付マンドレ
ル３１を円滑に転動させ、繊維強化熱可塑性樹脂含浸物
のプリプレグを巻付けるようにした。このようなシステ
ムにすることで、下板１２に直線的な駆動を与えるだけ
で、テーパ付マンドレル３１への巻付けを円滑に行なう
ことができる。

【００４７】次に上記の装置によって繊維強化熱可塑性
樹脂含浸物４１をワインディングする動作について説明
する。まず繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４１は予めヒー
タ２３によって加熱されている下板１２上でマンドレル
３１と誘導体３２との間に先端部を挟んでセットされ
る。この状態で上板１１が下降し、マンドレル３１およ
び繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４１を固定する。このと
きに誘導体３２はマンドレル３１に密着し、弛まないよ
うに一定のテンションを加えるのが好ましい。

【００４８】この時点で上板１１はピン１６を中心に揺
動して傾斜し、マンドレル３１のテーパにならうように
なる。このような状態において下板１２をＸ軸方向に移
動させると、上板１１が旋回軸１７を中心に旋回して扇
形の軌跡を描きながら転動するマンドレル３１の転動に
追従する。また下板１２をレール２５によってＹ軸方向
にマンドレル３１の大径部の方向に移動して転動時にお
けるマンドレル３１の軸線方向のストロークを吸収す
る。これによってマンドレル３１の展開した扇形の軌跡
を達成しながらマンドレル３１を転動させることが可能
になる。

【００４９】そしてこのときに下板１２内に内蔵された
ヒータ２３によって加熱されて軟化している繊維強化熱
可塑性樹脂含浸物４１は誘導体３２によって外側からマ
ンドレル３１の外周面に押え付けられるために、巻始め
部分においてもスムーズに、マンドレル３１に密着しな
がら巻付けられる。さらに巻付けられた繊維強化熱可塑
性樹脂含浸物４１は上板１１の冷却用配管１９から成る
強制冷却手段によって強制的に冷却固化されるようにな
り、繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４１がマンドレル３１
に巻付けられて賦型される。

【００５０】テーパ管用中間体の製造装置は必ずしも上
記のような構成に限定されない。すなわち一対の板１
１、１２は一方が他方に対して相対的に移動するもので
あればよく、また加熱手段２３および冷却手段１９の配
置も誘導体３２がマンドレル３１に巻込まれる方の板に
加熱手段２３が設けられ、誘導体３２がマンドレル３１
から繰出される方の板に強制冷却手段１９が設けられる
ものであればよく、移動側の板に強制冷却手段１９を設
け、固定側の板に加熱手段を設けてもよい。

【００５１】具体例繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４１として、ベスファイト
／ポリカーボネート（ＰＣ）一方向プリプレグ（東邦レ
ーヨン株式会社製）を用いる。ＣＦ目付けが１５５ｇ／
ｍ²であって樹脂含有率（以下ＲＣとし、重量％で表わ
す。）が３８％のものであり、厚さが０．２５ｍｍのも
のが用いられる。プリプレグ４１の形状は図３に示すよ
うな台形状であって、上底ａが３１ｍｍ、下底ｃが５５
ｍｍ、高さｂが７００ｍｍのものであって、繊維が軸方
向に対して＋４５°、−４５°のものが用いられる。

【００５２】テーパ付マンドレル３１はその小径部の直
径が４．５ｍｍであって、大径部の直径が１２．５ｍｍ
であり、長さが１０００ｍｍであって、ストレートテー
パがついたスチール製のものが用いられてよい。また誘
導体３２としては、ガラスクロスに４フッ化エチレン樹
脂をコーティングしたフローグラスが使用されてよい。

【００５３】図３に示すようにして貼合わされた繊維強
化熱可塑性樹脂含浸物４１が図１および図２に示すよう
に、下板１２上の誘導体３２の上に配される。そして上
板１１を下降させる。このときに上板１１はピン１６を
中心にテーパ付マンドレル３１に添うように、しかもそ
の全面に圧力がかかるように傾斜させる。

【００５４】このような状態において圧力を線圧で４ｋ
ｇ／ｃｍの割合で加えながらレール２８に沿って下板１
２とベース２６とを一緒に移動させる。すると誘導体３
２がテーパ付マンドレル３１の外周面に密着した状態
で、下板１２に追随しながらテーパ付マンドレル３１を
転動させる。このときに樹脂含浸物４１はヒータ２３に
よって誘導体３２上で約２１０℃に加熱されている。こ
のためにドレープ性とタック性とを生じている繊維強化
熱可塑性樹脂含浸物４１は、テーパ付マンドレル３１と
誘導体３２との間に介在され、テーパ付マンドレル３１
の外周面に密着されながら巻付けられる。

【００５５】このときに繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４
１はテーパ付マンドレル３１の上方において、冷却用配
管１９内を循環する冷却水によって強制的に冷却され、
約１５℃になっている上板１１と接触するために、テー
パ付マンドレル３１に巻付けられながら固化される。こ
のようにしてテーパ管用中間体が得られる。ここで得ら
れた中間体は繊維の乱れがほとんど見られず、良好な外
観を有していた。

【００５６】このような中間体４２からテーパ付マンド
レル３１を脱芯した後に、図５に示すようにこの中間体
４２の中孔の内部にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）のテーパ状物４３を挿入した後に金型４４にセッ
トし、Ｎ₂雰囲気中で３２０℃に加熱し、ＰＴＦＥを膨
張させる内圧成形法で形成を行ない、繊維強化熱可塑性
樹脂のテーパ管４５を得た。

【００５７】比較例繊維強化熱可塑性樹脂含浸物として、ベスファイト／ポ
リカーボネート（ＰＣ）一方向プリプレグ（東邦レーヨ
ン株式会社製）を用いる。ＣＲ目付けが１５５ｇ／ｍ²
であって、樹脂含有率（ＲＣとし、重量％で表わす。）
が３８％のものであって、厚さが０．２５ｍｍのものが
用いられる。

【００５８】プリプレグの形状は図３に示すような台形
状であり、上底ａが３１ｍｍ、下底ｃが５５ｍｍ、高さ
ｂが７００ｍｍのものであって、繊維が軸方向に対して
＋４５°、−４５°のものが用いられる。またテーパ付
マンドレル３１はその小径部の直径が４．５ｍｍであっ
て、大径部の直径が１２．５ｍｍであり、長さが１００
０ｍｍのストレートテーパが付いたスチール製のものが
用いられる。

【００５９】上記テーパ付マンドレル３１を３００℃に
加熱する。次に粉末状のポリカーボネートを上記マンド
レルの表面に付着させる。ここでポリカーボネート粉末
の平均分子量は２３０００（融点２４０℃）、粒径は６
０メッシュパス、マンドレル表面への付着量は４〜７ｇ
／ｍ²とした。次にマンドレルを再び加熱炉で３００℃
×１５分間保持し、ポリカーボネート粉末を溶融状態と
した。

【００６０】その後ローリングテーブル上で上記マンド
レルにプリプレグを巻付けようとしたが、材料の剛性が
高く、また表面に付着させたポリカーボネートが加熱軟
化しているために、プリプレグが上記マンドレルに巻込
まれる前にはね返り、巻付けることができなかった。す
なわちこの方法によって巻付けるためには、予めプリプ
レグを上記マンドレルに添うように賦型するよう必要が
あった。

【００６１】

【発明の効果】第１の発明は、誘導体を断面Ｕ字状に屈
曲させながら誘導体上でテーパ付マンドレルを転動さ
せ、このときに誘導体とテーパ付マンドレルとの間に介
在されているシート状の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を
加熱および加圧しながらテーパ付マンドレルにワインデ
ィングするようにしたものである。従ってテーパ管用中
間体の製造工程におけるレイアップ操作において、接着
および初期賦型操作を省略でき、これによって生産の自
動化と生産性の改善とを達成できるようになる。

【００６２】第２の発明は、繊維強化熱可塑性樹脂含浸
物の熱変形以上であって流動点または融点以下の温度範
囲で繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を加熱しながらワイン
ディングするようにしたものである。従って本発明によ
れば、テーパ付マンドレルにワインディングされる繊維
強化熱可塑性樹脂含浸物に対して適度なドレープ性とタ
ック性とを付与することが可能になる。

【００６３】第３の発明は、繊維強化熱可塑性樹脂含浸
物をテーパ付マンドレルにワインディングする前に加熱
するとともに、テーパ付マンドレルにワインディングさ
れた繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を強制的に冷却するよ
うにしたものである。従って円滑なテーパ付マンドレル
への巻付けを行なうとともに、その後直ちに冷却するこ
とによってワインディングされた繊維強化熱可塑性樹脂
含浸物の冷却が可能になる。

【００６４】第４の発明は、シート状の繊維強化熱可塑
性樹脂含浸物を加熱しながら柔軟なフィルム状またはシ
ート状の誘導体によってテーパ付マンドレルにワインデ
ィングしてテーパ管用中間体を作製し、この中間体を加
熱および加圧して成形するようにしたテーパ管の製造方
法に関するものである。従って繊維強化熱可塑性樹脂含
浸物から成るテーパ管の生産性が改善され、効率的にテ
ーパ管を製造することが可能になる。

【００６５】第５の発明は、中間体の中孔の中に熱膨張
部材または袋状物を挿入し、熱膨張部材または袋状物に
内圧を加えて成形するようにしたものである。従って成
形物の外観が美しく仕上り、トリミング等の後加工を省
くことができるとともに、成形時の繊維の乱れが少なく
なる。

【００６６】第６の発明は、上板と下板の内の他方を幅
方向に移動させながら上板または下板に設けられている
加熱手段によって加熱し、誘導体によってテーパ付マン
ドレルに繊維強化熱可塑性樹脂含浸物をワインディング
するようにしたものであって、このときに上板と下板の
一方を長さ方向の両端が上下動するように揺動させてテ
ーパ付マンドレルのテーパにならうように傾斜させると
ともに、垂直な軸線を中心として旋回させ、扇形の軌跡
を描いて転動するマンドレルに追従させる。これに対し
て上板および下板の内の他方を幅方向および長さ方向に
移動調整し、とくに幅方向の移動によって扇形の軌跡を
描くマンドレルの軸線方向のストロークを吸収し、テー
パ付マンドレルの展開された扇形の形状の軌跡を達成す
るようにしたテーパ管用中間体の製造装置に関するもの
である。

【００６７】従ってこのような装置を用いることによっ
て、シート状の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を正しくテ
ーパ付マンドレルに巻付けることが可能になり、テーパ
管用中間体の製造の効率化が達成されることになる。

【００６８】第７の発明は、上記中間体の製造装置にお
いて、誘導体がテーパ付マンドレルから繰出される方の
上板または下板に強制冷却手段を設け、この強制冷却手
段によってマンドレルに巻付けられた繊維強化熱可塑性
樹脂含浸物を強制的に冷却するようにしたものである。
従って巻付けられた繊維強化熱可塑性樹脂含浸物が直ち
に冷却され、より効率的に中間体が製造されることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】テーパ管用中間体を製造する装置の分解斜視図
である。

【図２】同装置の縦断面図である。

【図３】シート状の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物の重合
わせの状態を示す平面図である。

【図４】テーパ管用中間体およびテーパ管の製造プロセ
スを示すフローチャートである。

【図５】テーパ管用中間体およびテーパ管を製造するプ
ロセスを示す工程図である。

【符号の説明】

１１上板１２下板１３支持板１４突部１５ピン孔１６ピン１７旋回軸１８基端部１９冷却用装置２３ヒータ（加熱手段）２４ガイドブロック２５案内レール２６ベース２７ガイドブロック２８案内レール３１テーパ付マンドレル３２誘導体４１繊維強化熱可塑性樹脂含浸物４２テーパ管用中間体４３熱膨張性物体４４金型４５テーパ管

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維強化熱可塑性樹脂から成るテーパ管用
中間体を製造する方法であって、シート状に作製された
繊維強化熱可塑性樹脂含浸物をテーパ付マンドレルにワ
インディングしてテーパ管用中間体を製造する方法にお
いて、柔軟なフィルム状またはシート状の誘導体上で前記繊維
強化熱可塑性樹脂含浸物を加熱および加圧し、前記誘導体を断面Ｕ字状に屈曲させながら該誘導体上で
前記テーパ付マンドレルを転動させ、このときに前記誘
導体と前記テーパ付マンドレルとの間に介在されている
シート状の前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を前記テー
パ付マンドレルにワインディングするようにしたことを
特徴とするテーパ管用中間体の製造方法。
【請求項２】前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物のマトリ
ックス樹脂の熱変形温度以上であって流動点または融点
以下の温度範囲で前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を加
熱しながらワインディングすることを特徴とする請求項
１に記載のテーパ管用中間体の製造方法。
【請求項３】前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を前記テ
ーパ付マンドレルにワインディングする前に加熱すると
ともに、前記テーパ付マンドレルにワインディングされ
た前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を強制的に冷却する
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載のテーパ管
用中間体の製造方法。
【請求項４】シート状の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を
加熱しながら柔軟なフィルム状またはシート状の誘導体
によってテーパ付マンドレルにワインディングしてテー
パ管用中間体を作製し、前記中間体を加熱および加圧して成形するようにしたこ
とを特徴とするテーパ管の製造方法。
【請求項５】前記中間体の中孔の中に熱膨張部材または
袋状物を挿入し、前記熱膨張部材または袋状物に内圧を
加えて成形するようにしたことを特徴とする請求項４に
記載のテーパ管の製造方法。
【請求項６】互いに対向するように配される上板および
下板と、前記上板および下板の長さ方向に延びるように上板と下
板とに加圧挟着された状態で配されるテーパ付マンドレ
ルと、前記上板および下板の一方の長さ方向の両端が上下動す
るように揺動可能であって垂直な軸線を中心として旋回
可能に支持する支持手段と、前記上板および下板の内の他方を幅方向および長さ方向
に移動可能に支持する支持手段と、前記上板および下板に両端が止着された状態で前記テー
パ付マンドレルに約半周巻付けられるように断面Ｕ字状
に屈曲される柔軟なフィルム状またはシート状の誘導体
と、前記上板と下板の内の他方が一方に対して幅方向に移動
されるときに前記誘導体が前記テーパ付マンドレルに巻
込まれる方の上板または下板に設けられている加熱手段
と、をそれぞれ具備し、前記上板と下板の内の他方を幅方向
および長さ方向に移動させ、前記加熱手段によって加熱
しながら前記誘導体によって前記テーパ付マンドレルに
前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物をワインディングする
ようにしたことを特徴とするテーパ管用中間体の製造装
置。
【請求項７】前記上板と下板の内の他方が一方に対して
幅方向に移動されるときに前記誘導体が前記テーパ付マ
ンドレルから繰出される方の上板または下板に強制冷却
手段を設け、前記テーパ付マンドレルにワインディング
された前記熱可塑性樹脂含浸物を強制的に冷却するよう
にしたことを特徴とする請求項６に記載のテーパ管用中
間体の製造装置。