JP2741330B2 - 回転体用金属被覆炭素繊維強化プラスチックパイプ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内層のエポキシ樹
脂からなる熱硬化性樹脂をマトリックスとする炭素繊維
強化プラスチック層とその外層のＡＢＳ樹脂からなる熱
可塑性樹脂との密着力の高い寸法安定性に優れた繊維強
化プラスチック（以下ＦＲＰという）パイプ表面に該Ａ
ＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂層との密着力が高い無電
解メッキ金属層を有する回転体用金属被覆炭素繊維強化
プラスチックパイプ及びその製造方法に関する。

【０００２】詳細には、本発明は、エポキシ樹脂からな
る熱硬化性樹脂をマトリックスとした炭素繊維強化プラ
スチック（以下ＣＦＲＰという）にＡＢＳ樹脂からなる
熱可塑性樹脂層を被覆してなり、更に該ＣＦＲＰパイプ
の表面が少なくとも無電解メッキ法により金属メッキ層
が形成されてなる回転体用金属被覆炭素繊維強化プラス
チックパイプに関するのものであり、この場合に、エポ
キシ樹脂マトリックスと炭素繊維強化材とからなるＣＦ
ＲＰパイプ内層とその表面にエポキシ樹脂及び金属メッ
キ層との密着強度に優れたＡＢＳ樹脂外層と無電解メッ
キ外層を選択使用したので、それら間の密着強度が高
く、寸法安定性に優れ耐衝撃性が著しく向上した複合Ｃ
ＦＲＰを与え、且つ通常の電解メッキのように導電層や
予備メッキ層等の余分な層の形成の必要がないので、薄
く且つ軽量でしかも表面硬度ならびに耐摩粍性に優れた
回転体用金属被覆炭素繊維強化プラスチックパイプ及び
その製造方法を提供する。

【０００３】また、上記金属被覆炭素繊維強化プラスチ
ックパイプの製造に当たり、その内外層を一体で熱硬化
・熱圧着したので、高い密着強度を有し、耐衝撃性を向
上したＣＦＲＰパイプの製造方法を提供するものであ
る。これらのパイプは、応用製品として自動車のドライ
ブシャフトやフィルム搬送、印刷用ロール等の回転体に
好適に使用できる。

【０００４】

【従来の技術】従来、ＦＲＰパイプは、例えばガラス繊
維や炭素繊維等の無機繊維、或いはアラミド繊維等の有
機繊維を強化材とし、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等を
マトリックスとして含浸・硬化するか、或いは金型、引
き抜き又は押出し等によりパイプ成形が行われる。この
ような原材料の中でも、近年比強度、比弾性率に優れた
炭素繊維強化プラスチックス（以下ＣＦＲＰという）が
主流となっている。また、マトリックス樹脂としては、
耐熱性、耐水性、耐溶剤性、耐薬品性、寸法安定性等の
観点から熱硬化性樹脂が使われるケースが多く、その中
でも特に炭素繊維との密着性が良いエポキシ樹脂をマト
リックスとする場合が多い。

【０００５】そして、炭素繊維にこれらエポキシ樹脂を
含浸し、Ｂ−ステージ化（液状の熱硬化性樹脂を乾燥さ
せてある程度重合させた状態）したプリプレグが市販さ
れており、これを用いて所定のマンドレルに巻回し、加
熱硬化してパイプを成形することができる。また、繊維
束（ストランド又はフィラメント）をエポキシ樹脂に含
浸して、そのままマンドレルに或る角度でフィラメント
ワインデイングし、その後硬化して成形することもでき
る。これらの方法によって成形されたパイプはそのまま
でも使用できるが、パイプ表面の平滑性が必要な時、塗
装等を行う時或いは高速回転体の用途に要求される真円
度を出す時等では、成形後に表面研磨を施す場合が多
い。

【０００６】この表面研磨により、パイプ表面には炭素
繊維と樹脂との両方が露出することになり、研磨中に炭
素繊維がささくれ立って表面欠陥を作ったり、脱型後に
切断されたパイプの両端部は硬く脆いため、研磨作業中
にちょっとした衝撃によりその角部を欠落させたり、強
化繊維の積層構成によっては割れてしまうことさえしば
しば生じてきた。

【０００７】これらの問題点を解決する手段として、パ
イプ表面を炭素繊維の露出しない樹脂のみの均一な表面
にすることや少々の衝撃にも耐える強靱な表面にするこ
とが要求されるている。しかし、現在のパイプ製造技術
においては、成形の際にプリプレグや樹脂含浸フィラメ
ントを巻回したマンドレルの表面を収縮テープで巻き締
めながら樹脂を締め出して硬化する方法を採用している
ため、表面にある程度厚く樹脂を残しておくことが難し
いという問題点を抱えている。そのため、このような、
いわゆる樹脂を被覆したＦＲＰパイプの例としては、従
来、ＦＲＰパイプ表面に樹脂塗布と硬化を繰り返して厚
く施す方法が一般的に採用されている。

【０００８】また、ＦＲＰパイプの表面に離型性を付与
するために、テフロン等の熱収縮チューブをＦＲＰパイ
プ表面に熱収縮させて被覆する方法や、ガラス繊維強化
変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）製パイプの外観
性を向上させるために、パイプ表面に変性ＰＰＥを同時
押出しして複合パイプとする方法がある。しかし、これ
らの方法は、工程数が多くなってコストアップの要因に
なったり、テフロン収縮チューブ内面とＦＲＰ表面との
密着性が悪く使用中に剥離したり、或いは炭素繊維との
密着性に欠ける熱可塑性樹脂であったりして、外層に樹
脂をある程度厚く被覆したＦＲＰパイプを作る簡便な技
術は現状では見られなかった。

【０００９】また、ＦＲＰパイブの用途として、表而の
静電気対策や或いは表面硬度改善や耐摩粍性改善の要求
から表面金属被覆処理が施されることが多い。そのため
に、このような表面金属被覆に関しても種々提案されて
いる。例えば、ＣＦＲＰパイプを研磨して樹脂と炭素繊
維を露出させ、炭素繊維の導電性を利用して電気メッキ
によって銅を被覆する方法がある。しかし、この方法で
は、ＣＦＲＰ表面とメッキ銅との密着強度が数１０ｇ／
ｃｍ程度の低さであり、メッキ途中に浮きが発生した
り、その後の研磨時に浮きが生じたりすることが多々あ
る。

【００１０】そこで、この低い密着強度を補うために、
銅メッキを約５００μｍ程度に厚く行っているのが通常
である。このように厚くメッキすることは、ＣＦＲＰを
用いる従来の軽量性が失われるだけでなく、回転体とし
て使われる用途においては慣性モーメントも大きくなる
ため、ＣＦＲＰ本来の性能を十分に発揮することはでき
ない。

【００１１】メッキ銅との密着強度を上げるために、こ
のＣＦＲＰパイプの研磨された表面にＡｇ粉体を配合し
た導電樹脂層を塗布・硬化させて電気メッキを行う例が
特公平３−１２５４１号公報に開示されている。また、
特開昭６２−１２４２７８号公報では、メッキ施工前に
ＦＲＰ等に金属コロイドを吸着させ、次に無電解メッキ
を施して電導性を付与する技術が開示されている。しか
し、これらの技術でも、密着力や導電性の改善が十分で
なく、むしろ、工程が複雑になったり、コストアップの
原因になっている。

【００１２】一方、プラスチックの金属メッキ被覆を考
えた場合、一般に熱可塑性樹脂であるＡＢＳ樹脂やポリ
プロピレン樹脂等では、無電解メッキによって優れた密
着力を有するものを得ることができる。しかし、これら
の無電解メッキ可能な熱可塑性樹脂をマトリックスとし
たＣＦＲＰの場合は、炭素繊維との密着性が弱いばかり
でなく、耐熱性に欠ける欠点があり、またパイプ形状に
成形した場合に成形時或いはその後に供せられる環境温
度によって熱膨張或いは収縮による変形を生じたりする
ケースがあり、寸法安定性に優れたパイプを作るのは難
しかった。

【００１３】なお、実公昭６１−４０５３２号公報に
は、自動二輪車のフロントフォークのダンパー部のイン
ナーチューブの平滑な摺動面を構成する部材として、基
材（通常金属製）上に形成されたＣＦＲＰ層と金属電気
メッキ層との密着を確保するため、エポキシ樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂等の樹脂層を介在させることが提案されている
が、この場合、露出する炭素繊維の保護と表面平滑によ
る摺動性の担保とダンパー用油の漏出阻止が目的であっ
て、本発明のように、回転体に要求される高度の剛性、
高い寸法安定性、優れた耐衝撃性を意図して設計された
ものでもなく、しかも電気メッキ層の形成に当たり、密
着強度を高めるのに銅等のメッキ層を厚くするとか、予
め導電層や予備メッキ層等の余分な層の形成を要して回
転体に要求される薄膜・軽量化に反するものとなってい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、内層
がエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂をマトリックスと
し、更にその外層にＡＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂層
がある複合ＣＦＲＰパイプであるので、内外層間の密着
強度が高く、寸法安定性に優れかつ耐衝撃性が向上し、
且つ該パイプ表面に無電解メッキによる金属メッキ被覆
層を有するので薄く、軽量でしかも表面硬度並びに耐摩
耗性に優れた回転体用金属被覆炭素繊維強化プラスチッ
クスパイプを提供し、及びそれら内外層を一体で熱硬化
・熱圧着して、高い密着強度を有し、耐衝撃性を向上し
た回転体用金属被覆炭素繊維強化プラスチックパイプの
製造方法を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
種々検討した結果、ＣＦＲＰパイプの成形において、内
層のエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂を炭素繊維から
なる強化繊維に含浸し、Ｂ−ステージ化した未硬化のプ
リプレグシート巻回内層とその外層のＡＢＳ樹脂からな
る熱可塑性樹脂シート又はテープを巻回した層とを設
け、一体で内外層を熱硬化・熱圧着させることによっ
て、内外層間の密着強度が高く、耐衝撃性が向上したＣ
ＦＲＰパイプが得られ、しかも最外層に無電解メッキ法
による金属メッキ層を形成した金属被覆ＣＦＲＰパイプ
とすることにより、ＡＢＳ樹脂がエポキシ樹脂マトリッ
クスと該金属メッキ層との密着強度を十分に高くでき
て、金属メッキ層の薄膜化が達成され軽量でしかも表面
硬度並びに耐摩耗性に優れた回転体用金属被覆ＣＦＲＰ
パイプが製造できることを見出し、本発明を完成するに
至った。

【００１６】すなわち、本発明は： 内層のエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂をマトリ
ックスとし炭素繊維を強化繊維とするプリプレグシート
巻回層とその外層のＡＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂シ
ートもしくはテープの巻回層とが一体で熱硬化・熱圧着
されてなる繊維強化プラスチックパイプの表面層に少な
くとも無電解メッキ金属層を有する、回転体用金属被覆
炭素繊維強化プラスチックパイプを提供する。また、

【００１７】 マンドレル上にエポキシ樹脂からなる
熱硬化性樹脂をマトリックスとし炭素繊維を強化繊維と
するプリプレグシートを巻回して内層を形成し、次にそ
の内層上にＡＢＳ樹脂である熱可塑性樹脂シートもしく
はテープを巻回して外層を形成した後、該熱硬化性樹脂
の硬化条件にて一体で熱硬化・熱圧着して繊維強化プラ
スチックパイプを製造し、次いで該繊維強化プラスチッ
クパイプの少なくとも表面に無電解メッキを施して金属
層を形成する、回転体用金属被覆炭素繊維強化プラスチ
ックパイプの製造方法を提供する。

【００１８】以下、本発明を詳細に説明する。 （Ａ）繊維強化プラスチックパイプの製造 まず、内層がエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂をマト
リックスとしたＦＲＰであり、その外層がＡＢＳ樹脂か
らなる熱可塑性樹脂である断面構造を持つＦＲＰパイプ
の製造方法は、マンドレル上に該熱硬化性樹脂をマトリ
ックスとするプリプレグシートを巻回して内層を形成
し、次にその内層上に該熱可塑性樹脂シートもしくはテ
ープを巻回して外層を形成した後、一体で熱硬化・熱圧
着させ、脱型してパイプを製造することに特徴がある。

【００１９】本発明で内層となるエポキシ樹脂からなる
熱硬化性樹脂をマトリックスとするプリプレグシートに
おいて、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いる
ことは勿論のこと、それに従来プリブレグに慣用されて
いる熱硬化性樹脂を使用目的に応じて適宜混合して用い
られる。該熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂（ビス
フェノール型、ノボラック型など）の使用が好ましく、
他の熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、ユリア樹
脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。こ
れらの熱硬化性樹脂は、通常硬化剤及び必要に応じて硬
化促進剤と共に用いられ、この硬化剤や硬化促進剤は、
使用する熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜選ばれる。特
に、強度や接着性などの点で熱硬化性エポキシ樹脂と硬
化剤とを主成分とするものが好適である。

【００２０】例えば、該熱硬化性エポキシ樹脂として
は、ビスフェノールＡ、エポキシ化フェノールノボラッ
ク、エポキシ化クレゾールノボラック、エポキシ化ｐ−
ｔブチルフェノールノボラック、脂環式環状オキシラン
及び脂環式グリシジルエステルなどが用いられる。ま
た、該エポキシ樹脂の硬化剤としては、脂肪族アミン、
芳香族アミン、第三アミン、酸無水物、三フッ化ホウ素
−アミンコンプレックス、フェノール樹脂オリゴマー等
が用いられる。

【００２１】硬化速度を速めるために用いる該エポキシ
樹脂の硬化促進剤としては、イミダゾール類、メルカプ
タン類などを用いることができる。本発明で用いる強化
繊維としては、マトリックスとして使用するエポキシ樹
脂との高い密着性の点から炭素繊維の使用が好適であ
る。この場合、炭素繊維を用いることは勿論のこと、他
の強化繊維を適宜混合しても良い。他の強化繊維とし
て、ガラス繊維、アラミド繊維あるいはセラミック繊維
（例えばシリコンカーバイド、ボロン、アルミナ、アル
ミナーシリカ等）などの高強度、高弾性繊維を挙げるこ
とができる。

【００２２】本発明のプリプレグシートにおいて、炭素
繊維からなる強化繊維は繊維状シート物又は紙状物の形
態で構成され、具体的には１方向引揃シート、不織布、
マット、クロス（織物、編物）などを挙げることができ
る。本発明のプリプレグシートとしては、上記炭素繊維
からなる強化繊維のシート状物又は紙状物にエポキシ樹
脂からなる熱硬化性樹脂を含浸した後、加熱乾燥して半
硬化（Ｂ−ステージ）状態にしたものが好ましい。

【００２３】このプリプレグシートは、マンドレルの上
に予め離型剤を塗るか離型シートを施した後に、所定の
角度に複数層巻回され（すなわち、シートワインデング
され）内層を形成する。プリプレグシートの巻き角度及
び層の厚み（複層の程度）については所定の目的に応じ
て任意に選定でき、例えばマンドレルの長手方向に或る
角度（例えば直角に、斜めになど）で巻き付けるとか又
はその途中で周期的に又はランダムに角度を変えて、或
いはそれらの組合せで巻き付けることができる。

【００２４】また、外層となる熱可塑性樹脂シートもし
くはテープとしては、内層を形成するＣＦＲＰのマトリ
ックスと密着性の良いＡＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂
のシートもしくはテープを選択することが望ましい。ま
た、マトリックスとの密着性をさらに改善するために、
該熱可塑性樹脂シートもしくはテープに湿式又は乾式の
表面改質、例えば酸化処理やシラン処理或いはプラズマ
処理などを行っても良い。

【００２５】この場合、該熱可塑性樹脂として、ＡＢＳ
樹脂を用いることは勿論のこと、他の熱可塑性樹脂を適
宜混合しても良い。他の熱可塑性樹脂としては、一般に
汎用樹脂として知られているポリエチレン（ＰＥ）、ポ
リプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、メ
タクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等を挙げることができる。ま
た、他の熱可塑性樹脂として、エンジニアリングプラス
チックも使用でき、例えば、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ナイロン６（１Ａ）、ポリアセタールコポリマー
（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、
ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、変性ポリフェニレ
ンエーテル（ＰＰＥ）等の汎用エンプラやポリエーテル
スルホン（ＰＥＳ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリフ
ェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の特殊エンプラ等を
挙げることができる。

【００２６】その中でも、価格的或いはメッキ性能上の
観点から、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ、ＰＯＭを用いる
ことが好適と考えられ、特に金属メッキとの密着性の高
いＡＢＳ樹脂がより好ましい。従って、それらを用いた
金属メッキ被覆ＦＲＰパイプを製造することができる。
具体的には、市販されているＡＢＳ樹脂、ＰＣ、ＰＯＭ
を用いることにより金属メッキ被覆ＦＲＰパイプを製造
することができる。ＡＢＳ樹脂中に含まれるゴム成分
（市販品では通常１０〜３０重量％程度含まれている）
は、一体成形時にエポキシ樹脂中へ拡散し、マトリック
スとしてのエポキシ樹脂に対して可撓性付与のための強
靱化成分として働き、ＡＢＳ樹脂に対して耐衝撃性向上
に寄与し、しかも両者の界面はＡＢＳ樹脂中に分散して
いるゴム成分を介して強く接着されている。

【００２７】市販されているＡＢＳ樹脂としては、
（株）電気化学製ＭＥ（ゴム含量＝２０重量％）、三菱
レーヨン（株）製ダイヤペットＡＢＳ３００１Ｍ等が挙
げられる。さらには、他の熱可塑性樹脂としては、
（株）ユニチカ製Ａ３５００及びＡ３６００（ＰＡ−
６）、三菱化成（株）製ノバメートＰＬ５０（ＰＣ）、
帝人化成（株）製マルチロンＭＫ１０００Ａ（ＰＣ）、
旭化成（株）製テナックＰＴ３００（ＰＯＭ）、ポリプ
ラスチック（株）製ジェラコンＭＰ−０１及びＭＰ−０
２（ＰＯＭ）、旭化成（株）製ザイロンＸ６５０１、ア
モコジャパンリミテッド製ＭＩＮＤＥＬ Ａ−６７０
（ＰＳＦ）等がある。

【００２８】上記の熱可塑性樹脂シートもしくはテープ
は、上記プリプレグシートの巻回層と一体化されて該プ
リプレグシートが十分に硬化されるためには、硬化温度
で十分に柔軟性を有し、しかも該樹脂シート自身の巻回
されて重ね合わされた部分が十分に融着・接着される状
態になる組合せを選択することが必要である。例えば、
内層となる熱硬化性樹脂が１２０〜１３０℃の硬化温度
であるエポキシ樹脂をマトリックスとしたプリプレグを
使用した場合、その外層の熱可塑性樹脂としては、その
熱変形温度が硬化温度より低いものを選択する必要があ
る。

【００２９】上述の熱可塑性樹脂の中で、ＡＢＳ樹脂は
熱変形温度が約８０〜１００℃程度であり、この場合、
ＡＢＳ樹脂の熱変形温度がエポキシ樹脂の硬化温度より
低いため、ＡＢＳ樹脂は変形を受け易くなる。この硬化
温度から冷却されると、ＡＢＳ樹脂の体積収縮率がエポ
キシ樹脂の硬化収縮率より大きいので、円周方向から中
心方向へ収縮応力が働き、そのために両者の界面は強力
に接着されるのである。

【００３０】この場合に、熱硬化と熱圧着が同時に達成
でき、実際に板状の積層硬化物（炭素繊維のエポキシプ
リプレグ一方向積層物の上下に厚さ０．２ｍｍのＡＢＳ
樹脂シートを一枚づつ積層してオートクレーブ成形した
もの）の曲げ試験を行ったところ、内層のＣＦＲＰ層と
外層のＡＢＳ樹脂層との界面での剥離は観察されず、Ｃ
ＦＲＰ層内で繊維軸方向へ亀裂が伝播していた。つま
り、マトリックスであるエポキシ樹脂とＡＢＳ樹脂の密
着強度はＣＦＲＰ層内の炭素繊維とエポキシ樹脂の密着
強度より強かったことを示している。

【００３１】パイプの成形における熱可塑性樹脂シート
もしくはテープの巻回層の形成は、以下の方法で行うこ
とができる。内層に巻回した熱硬化性プリプレグの硬化
温度より低い温度で変形する熱可塑性樹脂シートもしく
はテープをＦＲＰの内層上に緊密に巻回した後、熱収縮
テープを一定間隔で緊密に巻いた後に所定の温度で硬化
させれば良い。熱収縮テープによる円周方向から中心へ
働く外力によって外層のＡＢＳ樹脂シート同士も緊密に
接着される。この際に、上記熱収縮テープを用いる代わ
りに、金型内に入れたり、オートクレーブを用いて加圧
・加熱し熱圧着、溶着させることも可能である。このよ
うに熱収縮テープ等の緊張手段を用いて内外層を一体的
に熱硬化・熱圧着するので、内外層間の密着強度を高
く、耐衝撃性を向上できる。

【００３２】また、ＡＢＳ樹脂は従来よりメッキ用樹脂
として自動車部品等で使用されてきた経緯があり、その
メッキ技術は既に確立されているだけでなく、そのメッ
キ金属との密着強度は、上記熱可塑性樹脂の中では最も
高いものの一つであることは良く知られている。そし
て、価格も安価である。従って、ＡＢＳ樹脂は、本発明
に供せられる熱可塑性樹脂として熱硬化性樹脂にエポキ
シ樹脂を採用した場合に最も好ましい樹脂である。熱可
塑性樹脂シートもしくはテープの厚みとしては、成形の
し易さから薄膜のものが好ましいが、成形工数或いは成
形パイプに必要とされる熱可塑性樹脂層の厚みを考慮し
て適宜選ばれる。一般的には樹脂の硬度にもよるが、
０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲のものが好ましい。

【００３３】（Ｂ）無電解メッキの施工 金属被覆ＦＲＰパイプを製造する場合には、本発明のＦ
ＲＰパイプの表面のＡＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂層
に無電解メッキを施して金属被覆層付与することができ
る。この場合に、該メッキ層の形成が無電解メッキによ
るので、導電層の形成や銅メッキ層のような予備金属層
の形成など余分の層の形成の必要がないので、薄層にで
き、軽量のものが製造可能となる。

【００３４】無電解メッキとは、一般に溶液中の金属イ
オンを化学薬品によって還元析出させ、被メッキ体の上
に金属被膜を作る方法を指すものであり、電気メッキで
は金属被膜を形成できない絶縁物に対して金属被膜を形
成する手段として広く利用されており、自動車部品や電
気・電子部品などに利用範囲を拡げている。例えば、ま
ず、ＡＢＳ樹脂で被覆したＣＦＲＰ上にアルカリ脱脂処
理（苛性ソーダ液処理等）、エッチング処理（クロム硫
酸混液処理等）による粗面化を行う。その後、一般的に
増感（塩化第１スズ処理など）、活性化又は触媒処理
（パラジウム触媒処理など）を行って後に、銅、又はニ
ッケルなどによる無電解メッキ処理（例えば、硫酸銅＋
ロッシェル塩＋苛性ソーダ＋ホルマリン溶液処理など）
を施す。

【００３５】ＡＢＳ樹脂以外の熱可塑性樹脂あるいはア
ンカーリング効果向上のために炭酸カルシウム等の充填
材を入れた該樹脂等についても公知の方法で無電解メッ
キ処理を施すことができる。該無電解メッキ処理後、さ
らに電気メッキ等の方法でパイプの用途に応じた厚み、
性能を有する、例えば硬質クロム層を容易に付与するこ
ともできる。

【００３６】

【実施例】本発明は、下記実施例により具体的に説明さ
れるが、これらは本発明の範囲を制限しない。 ＜ＣＦＲＰパイプの製造＞ （実施例１） 外径φ１００ｍｍ、長さ２，０００ｍｍ、肉厚５ｍｍの
ＳＵＳ３０４製マンドレルに引張強度３２０ｋｇ／ｍｍ
^２、引張弾性率６２×１０^３ｋｇ／ｍｍ^２を持つピッチ
系炭素繊維ストランド（２ｋｇ）にエポキシ樹脂〔ＥＰ
１５４（７０重量部）、ＥＰ８２８（１０重量部）、Ｅ
Ｐ１００１（２０重量部）、硬化剤としてジシアンジア
ミド（ＤＩＣＹ）をエポキシ樹脂１００重量部に対して
５重量部、ジクロロジメチルウレア（ＤＣＭＵ）５重量
部を含浸して得たプリブレグ（目付け量１００ｇ／
ｍ^２、樹脂含有量３１．５重量％）をマンドレルの長手
方向に対し９０゜方向に９層さらに０゜方向に９層巻回
し、この積層物の上にＡＢＳ樹脂〔（株）電気化学製Ｍ
Ｅ（ゴム含量＝２０重量％）〕シート（厚さ０．２５ｍ
ｍ）を２層積層し、熱収縮テープを巻いた後、１３０
℃、２時間の一体硬化・熱圧着を行った。

【００３７】硬化後のＡＢＳ樹脂被覆ＣＦＲＰパイプに
おいて、重ね合わせＡＢＳ樹脂シート部は剥離せず、Ａ
ＢＳ樹脂層全体も十分に接着されていた。また、この重
ね合わせ部をＳＥＭ観察したところ、境界はなく、界面
は十分に密着していることを確認できた。このパイプを
１０本作製し５ｍの高さから落下させたが、どのパイプ
にも割れ目は生じなかった。

【００３８】＜金属被覆ＣＦＲＰパイプの製造＞ （実施例２） 実施例１と同様の炭素繊維プリプレグを一方向に１８枚
積層し、その上下に厚さ０．２５ｍｍの実施例１記載の
ＡＢＳ樹脂シートを２枚づつ積層し、３ｋｇ／ｃｍ^２、
１３０℃で２時間オートクレーブ中で硬化成形して得た
ＡＢＳ樹脂被覆ＣＦＲＰ板に対して、脱脂（苛性ソーダ
溶液処理）、エッチング（クロム−硫酸混合液処理）、
増感（塩化第一スズ溶液処理）、活性化（塩化パラジウ
ム溶液処理）、無電解銅メッキ（硫酸銅、ロシェル塩苛
性ソーダ、ホルマリン混液）を行い、約５μｍの厚さの
銅メッキ被覆を得た。その後、電気メッキ（硫酸銅溶
液、陽極；銅板）を行って、約３０μｍの厚みの銅被覆
ＣＦＲＰ板を得、剥離強度測定用の供試体とした。この
供試体に１ｃｍ巾の刻みを入れ、その１端をピール試験
機にて引張り、その剥離強度を測定したところ、１．２
ｋｇ／ｃｍであった。

【００３９】（実施例３） 実施例１で得たＣＦＲＰパイプに実施例２の銅メッキ
（約３０μｍ厚み）を施したが、浮きやピンホールの発
生は見当たらなかった。また、電気メッキで約１５０μ
ｍの厚みの銅被覆ＣＦＲＰパイプを作製し、表面研磨で
約５０μｍ厚さで銅被覆を削り落としても、銅被覆層に
は浮きが見当たらず、強固な密着性を示した。

【００４０】＜ＣＦＲＰパイプの製造＞ （比較例１） ＡＢＳ樹脂を被覆しない以外は、実施例１と同様の巻回
積層構成にてＣＦＲＰパイプを作製し、実施例１と同様
の落下テストを実施したところ１０本中６本に０゜方向
に沿った割れが発生していた。

【００４１】＜金属被覆ＣＦＲＰパイプの製造＞ （比較例２） 実施例１に用いた炭素繊維ブリプレグを一方向に１８枚
積層し、３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力、１３０℃、２時間のオ
ートクレーブ中で硬化成形したＣＦＲＰ板に実施例２に
記載の方法で約３０μｍの銅をメッキし、剥離強度を測
定したところ、２５ｇ／ｃｍであった。

【００４２】（比較例３） 比較例１のパイプの表面を研磨し、一部の炭素繊維を表
面に露出させ、約１５０μｍの厚みの電気銅メッキを実
施したが、浮きやピンホールが多数発生した。

【００４３】

【発明の効果】強化繊維として炭素繊維を用い、内層の
エポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂プリプレグシート巻
回層とその内層の上に巻回したＡＢＳ樹脂からなる熱可
塑性樹脂外層とを一体で熱硬化・熱圧着成形することに
より、内外層の両樹脂の密着強度が高く、寸法安定性に
優れ、耐衝撃性を著しく向上したＣＦＲＰパイプが得ら
れ、更にその熱可塑性樹脂層の表面を少なくとも無電解
メッキすることで薄層・軽量で表面硬度が高く、耐摩耗
性に優れた回転体用金属メッキ被覆ＣＦＲＰ製パイプが
製造できる。本発明の金属被覆ＣＦＲＰパイプは、表面
にＡＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂、さらにはその上に
無電解メッキ金属被覆層が強固に密着しているので、耐
衝撃性、耐摩粍性ならびに軽量化が飛躍的に改善された
ものとなっている。本発明の金属被覆ＣＦＲＰパイプ
は、以上の多くの技術的要素を有機的に組み合わせた構
成を有していることにより、高度の剛性、高い寸法安定
性、優れた耐衝撃性を有し、且つ該ＣＦＲＰ層と高い密
着力で無電解メッキ金属層が形成されていて、薄層・軽
量で表面硬度が高くて耐摩耗性に優れているので、回転
体に適用して有効である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内層のエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹
   脂をマトリックスとし炭素繊維を強化繊維とするプリプ
   レグシート巻回層とその外層のＡＢＳ樹脂からなる熱可
   塑性樹脂シートもしくはテープの巻回層とが一体で熱硬
   化・熱圧着されてなる繊維強化プラスチックパイプの表
   面層に少なくとも無電解メッキ金属層を有することを特
   徴とする、回転体用金属被覆炭素繊維強化プラスチック
   パイプ。
2. 【請求項２】 マンドレル上にエポキシ樹脂からなる熱
   硬化性樹脂をマトリックスとし炭素繊維を強化繊維とす
   るプリプレグシートを巻回して内層を形成し、次にその
   内層上にＡＢＳ樹脂である熱可塑性樹脂シートもしくは
   テープを巻回して外層を形成した後、該熱硬化性樹脂の
   硬化条件にて一体で熱硬化・熱圧着して繊維強化プラス
   チックパイプを製造し、次いで該繊維強化プラスチック
   パイプの少なくとも表面に無電解メッキを施して金属層
   を形成することを特徴とする、回転体用金属被覆炭素繊
   維強化プラスチックパイプの製造方法。