JP2772388B2 - Method and apparatus for manufacturing fiber reinforced thermoplastic resin pipe - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化熱可塑性樹脂パ
イプの製造方法および製造装置に係り、とくに熱可塑性
樹脂をマトリックスとする繊維強化熱可塑性樹脂プリプ
レグをマンドレルにワインディングして繊維強化熱可塑
性樹脂パイプを製造する方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe, and more particularly, to a fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg obtained by winding a fiber-reinforced thermoplastic prepreg having a thermoplastic resin as a matrix onto a mandrel. The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a pipe.
【０００２】[0002]
【従来の技術】熱硬化性樹脂をマトリックスとした繊維
強化樹脂から成るパイプ形状物の中で、例えば釣竿やゴ
ルフシャフト等は数多くの工程を経て製造されている。
このような成形物はプリプレグをワインディングした後
に、その内側から加圧する内圧成形法や外側から加圧す
る外圧成形法のどちらかが適用されて成形されるのが一
般的である。2. Description of the Related Art Among pipe-shaped articles made of a fiber-reinforced resin having a thermosetting resin as a matrix, for example, fishing rods, golf shafts and the like are manufactured through a number of steps.
Such a molded product is generally formed by winding the prepreg and then applying either an internal pressure molding method in which pressure is applied from the inside or an external pressure molding method in which pressure is applied from the outside.
【０００３】内圧成形法においては、例えば脱芯後に熱
膨張体あるいは袋状物を挿入する工程、金型にセットア
ップして加熱・加圧する工程、および冷却後に脱型する
工程をそれぞれ必要とする。これに対して外圧成形法に
おいては、例えば収縮テープをラッピングする工程、加
熱・加圧する工程、および冷却後にラッピングしたテー
プを除去する工程、芯金を脱芯する工程が必要になる。[0003] In the internal pressure molding method, for example, a step of inserting a thermally expandable body or a bag-like material after decentering, a step of setting up in a mold, heating and pressurizing, and a step of releasing after cooling are required. On the other hand, in the external pressure molding method, for example, a step of wrapping a shrink tape, a step of heating and pressurizing, a step of removing the wrapped tape after cooling, and a step of decentering a core metal are required.
【０００４】これに対して上記の繊維強化プラスチック
に比べて短時間成形が期待され、靭性、耐衝撃性、振動
減衰性等の特性に優れ、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材料として、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から成る
パイプ形状物が提案されている。このようなパイプ形状
物は例えば国際公開番号ＷＯ９０−０９２７公報に開示
されている方法や、あるいは特開平５−６４９２号公報
に開示されているような方法で製造されるようになって
いる。On the other hand, molding in a shorter time is expected as compared with the above-mentioned fiber reinforced plastics, and it is excellent in properties such as toughness, impact resistance and vibration damping property. As a material, a pipe-shaped article made of fiber reinforced plastic using a thermoplastic resin as a matrix has been proposed. Such a pipe-shaped article is manufactured by, for example, a method disclosed in International Publication No. WO90-0927 or a method disclosed in JP-A-5-6492.
【０００５】国際公開番号ＷＯ９０−０９２７号公報に
記載の製造方法は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）の熱膨張を利用した内圧成形法を適用した製造方
法に関するものである。この方法において熱可塑性樹脂
プリプレグを巻付ける工程を手作業に依存しているため
に、作業性が悪く生産性を低下させていた。[0005] The production method described in International Publication No. WO90-0927 discloses a polytetrafluoroethylene (PT
The present invention relates to a manufacturing method to which an internal pressure molding method utilizing thermal expansion of FE) is applied. In this method, since the step of winding the thermoplastic resin prepreg depends on manual work, workability is poor and productivity is reduced.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このような低い生産性
を改善することを目的として、例えば特開平５−６４２
９号公報に記載の方法は、シート状に成形されたプリプ
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
接着剤として応用し、熱可塑性樹脂プリプレグの巻付け
作業を改善するようにしている。For the purpose of improving such low productivity, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-642 is proposed.
In the method described in Japanese Patent Application Publication No. 9 (1999), the same kind of resin as the matrix resin of the prepreg formed into a sheet is melted and applied as an adhesive to improve the winding operation of the thermoplastic resin prepreg.
【０００７】しかしながら上記のいずれの製造方法にお
いても、従来の繊維強化プラスチックパイプの製造に適
用されている製造工程をそのまま繊維強化熱可塑性樹脂
パイプの製造工程に適用しているに過ぎない。このよう
な製造工程においては、図８に示すように、数多くの工
程を必要としている。However, in any of the above manufacturing methods, the manufacturing process applied to the conventional manufacturing of fiber-reinforced plastic pipes is simply applied to the manufacturing process of fiber-reinforced thermoplastic resin pipes. Such a manufacturing process requires a number of steps as shown in FIG.
【０００８】この工程はその前半部分が筒状中間体を製
造する工程であって、シート状のプリプレグをマンドレ
ル等に巻付けて筒状中間体を製造する工程から構成され
る。これに対してその後半部分がパイプの成形工程から
構成され、内圧成形あるいは外圧成形によってパイプ状
の形状に成形される。In this step, the first half is a step of manufacturing a cylindrical intermediate, and is a step of winding a sheet-shaped prepreg around a mandrel or the like to manufacture a cylindrical intermediate. On the other hand, the latter half is constituted by a pipe forming process, and is formed into a pipe-like shape by internal pressure forming or external pressure forming.
【０００９】このような方法によれば、上述の如く数多
くの工程を必要とし、これによって工程に要する時間が
長くなるとともに、その生産性が低いという欠点を内蔵
している。According to such a method, as described above, a number of steps are required, which increases the time required for the steps and has the disadvantage that the productivity is low.
【００１０】[0010]
【発明の目的】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、とくにマトリックス樹脂が熱可塑性
樹脂から成る繊維強化熱可塑性樹脂パイプの好ましい製
造方法およびその装置を提供することを目的とするもの
であり、とくにマンドレルに熱可塑性樹脂プリプレグを
ワインディングすると同時に成形を完了させることによ
って、繊維強化熱可塑性樹脂パイプの生産性を向上さ
せ、その量産を可能とするようにした方法および装置を
提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a preferable method of manufacturing a fiber reinforced thermoplastic resin pipe in which a matrix resin is made of a thermoplastic resin and an apparatus therefor. A method and apparatus for improving the productivity of a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe and enabling mass production, particularly by winding a thermoplastic resin prepreg on a mandrel and completing the molding at the same time. The purpose is to provide.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、予めシート状
に作製された熱可塑性樹脂プリプレグを巻いて成形する
シートワインディング法に係り、とくに従来予めシート
状に作製された熱硬化性樹脂をマトリックスとしたプリ
プレグのシートワインディング法に適用されているロー
リングプレート方式に類似するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a sheet winding method for winding and molding a thermoplastic resin prepreg previously formed into a sheet. This is similar to the rolling plate method applied to the prepreg sheet winding method.
【００１２】本発明において、熱可塑性樹脂プリプレグ
はマンドレルとローリングプレートを構成する上板・下
板間に導入された柔軟なフィルム状またはシート状の誘
導体の間に介在され、加熱条件下において上記プリプレ
グを溶融・軟化させてこのプリプレグにドレープ性を生
じさせ、加圧しながら上板と下板の内のいずれかを移動
させるときに、導入された誘導体が熱可塑性樹脂プリプ
レグを外側からマンドレルに対して押え付けるために、
接着剤や初期賦型を必要とせずに、巻始め部分において
もスムーズにマンドレルに密着させながら巻付けること
ができるという特徴を有している。In the present invention, the thermoplastic resin prepreg is interposed between a flexible film-like or sheet-like derivative introduced between an upper plate and a lower plate constituting a mandrel and a rolling plate. Is melted and softened to cause drapability in this prepreg, and when one of the upper plate and the lower plate is moved while applying pressure, the introduced derivative causes the thermoplastic resin prepreg to move from the outside to the mandrel. In order to hold down
It has the characteristic that it can be wound while closely contacting the mandrel even at the beginning of winding without the need for an adhesive or initial shaping.
【００１３】このようなワインディングの際に、ローリ
ングプレートの上板と下板の内の一方を強制冷却手段に
よって強制的に冷却しておくことによって、誘導体の上
に置かれて溶融・軟化しているプリプレグがマンドレル
に約半周巻付けられたところで瞬間的に冷却・固化さ
れ、これによってマンドレルの形状に添って賦型され
る。At the time of such a winding, one of the upper plate and the lower plate of the rolling plate is forcibly cooled by a forced cooling means, so that the rolling plate is placed on the derivative and melted and softened. The prepreg is cooled and solidified instantaneously when it is wound around the mandrel for about a half turn, whereby the prepreg is shaped according to the shape of the mandrel.
【００１４】このような工程によってパイプの第１層が
形成される。そしてこの後に半周に相当する角度だけマ
ンドレルが転動されると、マンドレルの形状にならうよ
うに賦型されたプリプレグが再び加熱され、溶融・軟化
して新たなプリプレグと接触して密着することで層間の
融着がなされる。このような動作を繰返しながら、熱可
塑性樹脂プリプレグを必要とする回数マンドレルにワイ
ンディングして成形される。The first layer of the pipe is formed by such a process. Then, when the mandrel is rolled by an angle corresponding to a half circumference, the prepreg shaped to conform to the shape of the mandrel is heated again, melted and softened, and comes into contact with a new prepreg and adheres. The layers are fused together. While repeating such an operation, the thermoplastic resin prepreg is wound onto the mandrel as many times as necessary and molded.
【００１５】そして所定の回数のワインディングが行な
われた後に、上板と下板の内の加熱側の板に設けられて
いる第２の強制手段によって形成される冷却ゾーンにマ
ンドレルにワインディングされたプリプレグを送込むこ
とによって、ワインディングの最終工程でプリプレグが
冷却固化されるとともに、パイプの形状が付与されるよ
うになり、これによって繊維強化熱可塑性樹脂パイプが
極めて短時間で製造される。After a predetermined number of windings have been performed, the prepreg wound on the mandrel in the cooling zone formed by the second forcing means provided on the heating side plate of the upper plate and the lower plate. , The prepreg is cooled and solidified in the final step of winding, and the shape of the pipe is given, whereby the fiber-reinforced thermoplastic resin pipe is manufactured in a very short time.
【００１６】本発明の方法に用いられる強化材として
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ってよ
く、とくに限定されるものはない。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、繊維巻付け角度につ
いてもとくに限定されない。The reinforcing material used in the method of the present invention may be carbon fiber, glass fiber, aromatic polyamide fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, alumina fiber, etc., and is not particularly limited. In the form of the reinforcing material, a unidirectional material, a woven fabric, a mat, or the like may be used. In the case of a unidirectional material or a woven fabric, the fiber winding angle is not particularly limited.
【００１７】上記のような強化材によって補強されるマ
トリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂全般が適用可能
であり、とくに限定されない。例示すれば、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。As the matrix resin reinforced by the above-mentioned reinforcing material, thermoplastic resins in general can be applied, and there is no particular limitation. For example, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, aromatic polyamide, aromatic polyester, aromatic polycarbonate, polyetherimide, polyarylene oxide, thermoplastic polyimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, Polyethylene, polypropylene and the like.
【００１８】また本発明において使用されるプリプレグ
は、熱可塑性樹脂ができるだけ空隙を残さずに繊維間を
埋めつくしてマトリックス層を形成しているものであれ
ばよく、例えば特公平４−１２８４９号公報に開示され
ているような方法で作製された、高含浸性のものを用い
るのが重要である。このようなプリプレグを使用するこ
とで、強化材に樹脂を含浸させるような条件を与えなく
ても、プリプレグ層間を密着させ、融着することのみで
ボイドレスのパイプを得ることができるからである。ま
たプリプレグ層間の融着のみで製品が得られるために、
生産性が向上する利点がある。The prepreg used in the present invention may be any as long as the thermoplastic resin forms a matrix layer by filling the spaces between the fibers without leaving voids as much as possible. It is important to use a highly impregnated material produced by a method as disclosed in the above. By using such a prepreg, a voidless pipe can be obtained only by bringing the prepreg layers into close contact with each other and fusing them without giving a condition for impregnating the reinforcing material with the resin. Also, since the product can be obtained only by fusion between the prepreg layers,
There is an advantage that productivity is improved.
【００１９】熱可塑性樹脂プリプレグの形態は、とくに
限定されないが、マンドレルに巻付けようとしている熱
可塑性樹脂プリプレグを厚さ方向に巻いて短時間で十分
に加熱冷却するには、好ましくは厚さが１ｍｍ以下であ
ってよい。またプリプレグの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方向について、１
００〜１８０ｍｍの寸法であって、巻取り方向について
は、１０〜６００ｍｍ程度の寸法のものが好ましい。肉
厚のパイプは、数回に分けて巻くことで製造される。The form of the thermoplastic resin prepreg is not particularly limited. However, in order to wind the thermoplastic resin prepreg to be wound around the mandrel in the thickness direction and sufficiently heat and cool it in a short time, the thickness is preferably It may be 1 mm or less. When the prepreg handleability is important, the axial direction of the pipe to be manufactured should be 1
It is preferably a size of 00 to 180 mm and a size of about 10 to 600 mm in the winding direction. A thick pipe is manufactured by winding it several times.
【００２０】本発明の方法で熱可塑性樹脂プリプレグの
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、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
ている熱可塑性樹脂プリプレグ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ることを要す
る。また離型性に優れていることが好ましい。この点に
おいて例えばフッソ樹脂フィルムあるいはガラスクロス
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、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用い
られてよく、とくに限定されない。The flexible film or sheet-like derivative used for winding the thermoplastic resin prepreg sheet on the mandrel in the method of the present invention has a drape property that can adhere to the mandrel, and is about to be wound. It is necessary that the thermoplastic resin prepreg has heat resistance higher than the pour point or melting point of the matrix resin. Further, it is preferable that the releasability is excellent. In this regard, for example, a sheet coated with a highly releasable resin such as a fluororesin film or a heat-resistant fiber fabric such as a glass cloth, a polyimide film subjected to a release treatment, a stainless steel foil film, or the like is used. May be used, and is not particularly limited.
【００２１】ワインディング動作の際に、誘導体には好
ましくはテンションが付加され、これによってマンドレ
ルと密着するとともに、誘導体が弛むのが防止される。During the winding operation, a tension is preferably applied to the derivative so that the derivative adheres to the mandrel and prevents the derivative from being loosened.
【００２２】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、その下限はヒータから成る加熱手段の
設定を、使用したマトリックス樹脂の溶融温度あるいは
流動温度を超える温度とし、上限はマトリックス樹脂が
熱分解しない温度であればとくに限定されない。加熱方
法はとくに限定されないが、オイルヒータ、スチーム、
電熱、超音波、誘電加熱等よって加熱すればよい。また
加熱は熱可塑性樹脂プリプレグ全体を加熱してもよい
し、マンドレルに巻上げられる部分のみを加熱してもよ
い。The heating conditions are determined by the matrix resin used. The lower limit is set to a temperature exceeding the melting temperature or flow temperature of the used matrix resin, and the upper limit is set so that the matrix resin does not thermally decompose. The temperature is not particularly limited. The heating method is not particularly limited, but includes an oil heater, steam,
What is necessary is just to heat by electric heating, an ultrasonic wave, dielectric heating, etc. The heating may be performed by heating the entire thermoplastic resin prepreg, or may be performed by heating only the portion wound around the mandrel.
【００２３】マンドレルに巻付けられた熱可塑性樹脂プ
リプレグのシートを強制冷却する場合には、冷却される
上板または下板に冷却装置を接続して行なうか、あるい
は上板または下板に水、圧空、オイル等の媒体を直接循
環させて行なえばよい。冷却された板の温度は、マトリ
ックス樹脂のガラス転移温度未満であればとくに限定さ
れない。When the sheet of the thermoplastic resin prepreg wound around the mandrel is forcibly cooled, a cooling device is connected to the upper plate or the lower plate to be cooled, or water or water is added to the upper plate or the lower plate. What is necessary is just to circulate a medium, such as compressed air and oil, directly. The temperature of the cooled plate is not particularly limited as long as it is lower than the glass transition temperature of the matrix resin.
【００２４】マンドレルに対するプリプレグのワインデ
ィングの際の巻取り速度は、加熱条件が一定であれば冷
却温度を低くすることによって向上でき、冷却温度に応
じてその速度が調整可能である。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
なるような冷却条件を設定するのが好ましい。The winding speed at the time of winding the prepreg on the mandrel can be improved by lowering the cooling temperature if the heating conditions are constant, and the speed can be adjusted according to the cooling temperature. From the viewpoint of productivity and ease of winding, it is preferable to set cooling conditions so that the winding speed is preferably about 10 m / min.
【００２５】巻取り速度を一定としたときに、成形物内
のボイド率と温度−圧力の関係が図２に示される。マト
リックス樹脂によって条件が異なるが、図２から明らか
なように、温度条件が下限がマトリックス樹脂の溶融温
度あるいは流動温度を超える温度であって、上限が熱分
解温度未満の温度に好ましい条件が存在する。巻取り速
度が一定であれば、温度と圧力を調整することによって
図３に示すように、ボイドを排除できる条件が定められ
る。FIG. 2 shows the relationship between the void ratio in the molded product and the temperature-pressure when the winding speed is constant. Although the conditions differ depending on the matrix resin, as is clear from FIG. 2, there is a preferable condition that the lower limit is a temperature exceeding the melting temperature or the flowing temperature of the matrix resin and the upper limit is a temperature lower than the thermal decomposition temperature. . If the winding speed is constant, the conditions for eliminating voids are determined by adjusting the temperature and pressure, as shown in FIG.
【００２６】熱可塑性樹脂プリプレグに作用させる圧力
については、マンドレルと熱可塑性樹脂プリプレグおよ
びこのプリプレグの層間を密着させ、かつマンドレルが
スムーズに転動できる程度かければよい。マンドレルと
熱可塑性樹脂プリプレグの密着度およびこのプリプレグ
層間の密着度を得、かつ円滑に熱可塑性樹脂プリプレグ
を巻取るには、１センチ当りの荷重で表わした線圧にし
て、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ程度の荷重をかけるのが好
ましい。The pressure applied to the thermoplastic resin prepreg may be such that the mandrel is brought into close contact with the thermoplastic resin prepreg and between the layers of the prepreg, and the mandrel can roll smoothly. To obtain the degree of adhesion between the mandrel and the thermoplastic resin prepreg and the degree of adhesion between the layers of the prepreg, and to smoothly wind the thermoplastic resin prepreg, a linear pressure expressed by a load per centimeter is 0.5 to 10 kg. / Cm is preferably applied.
【００２７】ワインディングのために用いられるマンド
レルは中実体であってもよく、中空体であってもよい。
またこのマンドレルの材質は本発明の方法で加えられる
荷重および加熱条件に耐えられるものであればとくに限
定されない。またその断面方向の寸法、とくに直径は作
製しようとする繊維強化熱可塑性樹脂パイプの形状によ
って、任意に定まるものであってとくに限定されない。
作製した繊維強化熱可塑性樹脂パイプの離型性を向上す
るために、マンドレルは離型処理を施したものかあるい
は離型性に優れるものが好ましい。The mandrel used for winding may be solid or hollow.
The material of the mandrel is not particularly limited as long as it can withstand the load and heating conditions applied by the method of the present invention. The size in the cross-sectional direction, particularly the diameter, is arbitrarily determined according to the shape of the fiber-reinforced thermoplastic resin pipe to be produced, and is not particularly limited.
In order to improve the releasability of the produced fiber-reinforced thermoplastic resin pipe, it is preferable that the mandrel be subjected to a release treatment or be excellent in releasability.
【００２８】最終的に繊維強化熱可塑性樹脂パイプを得
るために、好ましくはマトリックス樹脂のガラス転移温
度未満まで、より好ましくは熱変形温度（ＡＳＴＭ−Ｄ
６４８ １８．６ｋｇ／ｃｍ2 に準拠）未満になるよう
に、所定の回数のワインディングが行なわれた後に最終
的な強制冷却が行なわれるように、加熱手段を有する板
に冷却ゾーンを設ける必要がある。In order to finally obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe, it is preferable to lower the glass transition temperature of the matrix resin, more preferably, to the heat deformation temperature (ASTM-D).
648 (in accordance with 18.6 kg / cm 2 ), it is necessary to provide a cooling zone in the plate having the heating means so that the final forced cooling is performed after a predetermined number of windings are performed. .
【００２９】例えば図４に示すように、加熱手段を有す
る下側の板１２に冷却ゾーン２９を設け、ワインディン
グ動作の中でプリプレグ層間を融着した後にこの冷却ゾ
ーン２９にマンドレル３１に巻付けられたパイプを送込
むことによって、冷却を速やかに行なうことができる。
このような方法を適用することで、パイプ製造工程中
の、ワインディング、プリプレグ層間の融着、冷却・製
品取出し工程を一連の動作として、１つの装置の中で行
なうことが可能になる。For example, as shown in FIG. 4, a cooling zone 29 is provided in the lower plate 12 having a heating means, and the prepreg layers are fused during the winding operation, and then the mandrel 31 is wound around the cooling zone 29. By feeding the pipe, the cooling can be performed quickly.
By applying such a method, the winding, fusing between the prepreg layers, the cooling and product removal steps in the pipe manufacturing process can be performed as a series of operations in one apparatus.
【００３０】このような方法の実施のために用いられる
製造装置は互いに対向するように配される上板および下
板を備え、これらの板の長さ方向に延びるように断面が
ほぼ円形のマンドレルが配される。そして上記一対の板
に両端が止着された状態で断面がＵ字状に屈曲されてマ
ンドレルに約半周巻付けられるように柔軟なフィルム状
またはシート状の誘導体が取付けられる。The manufacturing apparatus used for carrying out such a method comprises an upper plate and a lower plate which are arranged opposite to each other, and which has a substantially circular cross section so as to extend in the longitudinal direction of these plates. Is arranged. Then, a flexible film or sheet-like derivative is attached so that the cross section is bent in a U-shape with both ends fastened to the pair of plates and wound about half a round around the mandrel.
【００３１】上板と下板の内の一方の他方が一方に対し
て幅方向に移動されたときに、誘導体がマンドレルに巻
込まれる方の上板または下板に加熱手段が設けられ、こ
の加熱手段によってマンドレルに巻付けられたプリプレ
グが溶融・軟化される。When one of the upper plate and the lower plate is moved in the width direction with respect to the other, a heating means is provided on the upper plate or the lower plate on which the derivative is wound around the mandrel. The prepreg wound on the mandrel is melted and softened by the means.
【００３２】また上板と下板の内の他方が一方に対して
移動されるときに誘導体がマンドレルから繰出される上
板または下板に設けられている第１の冷却手段によって
ほぼ１／２回のワインディング毎にワインディングされ
たプリプレグが冷却・固化される。さらにワインディン
グ完了時にマンドレルに巻付けられたプリプレグが接触
するように加熱手段を有する上板または下板に設けられ
ている第２の強制冷却手段によって最終的な冷却が行な
われるようになっている。When the other of the upper plate and the lower plate is moved with respect to one of the upper plate and the lower plate, the derivative is pulled out from the mandrel, and the first cooling means provided on the upper plate or the lower plate substantially reduces the half. The prepreg that has been wound is cooled and solidified for each winding. Further, the final cooling is performed by the second forced cooling means provided on the upper plate or the lower plate having the heating means so that the prepreg wound on the mandrel is brought into contact when the winding is completed.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明の方法によれば、誘導体上で加熱
されることによって溶融・軟化してドレープ性を付与さ
れた熱可塑性樹脂プリプレグは、導入された誘導体が巻
始め部分においても外側から押え付けるように作用する
ために、接着剤や初期賦型等の操作を必要とせず、この
ためにスムーズにマンドレルに密着しながら巻付けられ
る。According to the method of the present invention, the thermoplastic resin prepreg, which is melted and softened by being heated on the derivative and imparted with drapability, can be introduced from the outside even at the beginning of winding of the introduced derivative. Since it acts to hold down, there is no need for an operation such as an adhesive or initial shaping, so that it can be wound while closely contacting the mandrel.
【００３４】このようなマンドレルへのワインディング
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、他方の板を第１の冷却手段で積
極的に冷却することによって、誘導体上に配され、溶融
・軟化している熱可塑性樹脂プリプレグがマンドレルに
巻付けられながら固化される。In winding such a mandrel, one plate to which one end of the derivative is fixed is heated by the heating means, and the other plate is actively cooled by the first cooling means. Thus, the molten and softened thermoplastic resin prepreg arranged on the derivative is solidified while being wound around the mandrel.
【００３５】このような動作を繰返しながら、熱可塑性
樹脂プリプレグをマンドレルに巻付けることができ、ワ
インディングの一連の動作の中で、加熱されているプレ
ート側に設けられている第２の冷却手段、すなわち冷却
ゾーンに送込むことによって、最終的な冷却が行なわ
れ、繊維強化熱可塑性樹脂パイプが製作される。While repeating such operations, the thermoplastic resin prepreg can be wound around the mandrel. In a series of winding operations, the second cooling means provided on the heated plate side, That is, by feeding the mixture into the cooling zone, final cooling is performed, and a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe is manufactured.
【００３６】このようにプリプレグ間を融着することに
よってボードレスのパイプが得られるようになり、パイ
プの製造工程の中のワインディング、プリプレグ層間融
着、冷却・製品取出しの工程を一連の動作として、１つ
の装置の中で円滑に行なうことができる。これによって
繊維強化熱可塑性樹脂パイプの生産性の向上が図られる
ことになる。By thus fusing between prepregs, a boardless pipe can be obtained. The steps of winding, prepreg interlayer fusion, cooling and product removal in the pipe manufacturing process are a series of operations. 1 can be performed smoothly in one device. As a result, the productivity of the fiber reinforced thermoplastic resin pipe is improved.
【００３７】[0037]
【実施例１】熱可塑性樹脂プリプレグとして、ベスファ
イト／ポリアミド１２一方向プリプレグ（東邦レーヨン
株式会社製）を用いた。炭素繊維の目付けが１６４ｇ／
ｍ2であって、樹脂含有率（以下ＲＣとし、重量％で表
わす。）が３３％のものであり、厚さが０．２５ｍｍの
ものが用いられた。プリプレグの形状は図６に示すよう
に、その巻取り方向の寸法が１４０ｍｍであって、軸方
向の寸法が７００ｍｍの長方形の形状をなし、しかも繊
維が軸方向に対して＋４５°／−４５°ものを用いてい
る。Example 1 Vesfite / polyamide 12 unidirectional prepreg (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) was used as a thermoplastic resin prepreg. 164 g / weight of carbon fiber
m 2 , a resin content (hereinafter referred to as RC, and expressed in terms of% by weight) of 33% and a thickness of 0.25 mm were used. As shown in FIG. 6, the shape of the prepreg has a rectangular shape with a dimension of 140 mm in the winding direction and a dimension of 700 mm in the axial direction, and the fiber is + 45 ° / −45 ° with respect to the axial direction. Use something.
【００３８】製造装置は図４に示すように上板１１と下
板１２とから成り、これらの板の端部に両端が止着され
た誘導体３２がＵ字状に屈曲されるとともに、この誘導
体３２によってマンドレル３１が挟着されるように配さ
れる構造をなしており、ここでは上板１１が固定される
とともに、下板１２が上板１１に対して右方に移動しな
がらマンドレル３１上にプリプレグ４１を巻付けるよう
になっている。The manufacturing apparatus comprises an upper plate 11 and a lower plate 12, as shown in FIG. 4. A derivative 32 having both ends fixed to the ends of these plates is bent in a U-shape. The upper plate 11 is fixed and the lower plate 12 is moved rightward with respect to the upper plate 11 while the upper plate 11 is fixed to the upper surface of the mandrel 31. Is wound around the prepreg 41.
【００３９】この装置に用いられるマンドレル３１はそ
の外径が１４ｍｍであって長さが１００ｍｍのストレー
トな形状をなし、表面に離型処理を施したスチール製の
マンドレルである。The mandrel 31 used in this apparatus is a steel mandrel having a straight shape having an outer diameter of 14 mm and a length of 100 mm and having a surface subjected to a release treatment.
【００４０】またこのマンドレル３１に対してプリプレ
グ４１を巻付けるための誘導体３２として、ガラスクロ
スに四フッ化エチレン樹脂をコーティングしたシートが
用いられている。As the derivative 32 for winding the prepreg 41 around the mandrel 31, a sheet obtained by coating a glass cloth with an ethylene tetrafluoride resin is used.
【００４１】図６に示すように複数枚のシートを貼合わ
せた熱可塑性樹脂プリプレグ４１は図４−Ａに示すよう
に、下板１２の上において誘導体３２上に配される。そ
して固定されている上板１１に対して下板１２を上昇さ
せ、線圧で３ｋｇ／ｃｍの圧力を加えながら下板１２を
その幅方向に１０ｍｍ／ｍｉｎで移動させる。すると誘
導体３２がマンドレル３１に密着した状態で移動プレー
ト１２に追従しながらマンドレル３１上を転動する。As shown in FIG. 6, the thermoplastic resin prepreg 41 to which a plurality of sheets are bonded is disposed on the derivative 32 on the lower plate 12 as shown in FIG. Then, the lower plate 12 is raised with respect to the fixed upper plate 11, and the lower plate 12 is moved at a rate of 10 mm / min in the width direction while applying a pressure of 3 kg / cm by linear pressure. Then, the derivative 32 rolls on the mandrel 31 while following the moving plate 12 in a state of being in close contact with the mandrel 31.
【００４２】このときに熱可塑性プリプレグ４１は下板
１２の加熱手段によって誘導体３２上で２５０℃に加熱
される。従って溶融・軟化してドレープ性を生じた熱可
塑性樹脂プリプレグ４１は、マンドレル３１と誘導体３
２との間に介在され、マンドレル３１の外周面に密着さ
れながら巻付けられた。At this time, the thermoplastic prepreg 41 is heated to 250 ° C. on the derivative 32 by the heating means of the lower plate 12. Therefore, the thermoplastic resin prepreg 41 which has been dipped and melted / softened is composed of the mandrel 31 and the derivative 3
2 and wound around the mandrel 31 in close contact with the outer peripheral surface thereof.
【００４３】このときに熱可塑性樹脂プリプレグ４１は
半周ワインディングされたところで、マンドレル３１の
上方において、冷却用配管１９内を冷却する冷却水によ
って冷却され、１５℃になっている上板１１に接触する
ことによって、瞬間的に１５０℃まで冷却され、マンド
レル３１の形状に添って賦型される。At this time, when the thermoplastic resin prepreg 41 has been wound half way around, it is cooled by the cooling water for cooling the inside of the cooling pipe 19 above the mandrel 31 and contacts the upper plate 11 at 15 ° C. Thereby, it is cooled to 150 ° C. instantaneously, and is shaped according to the shape of the mandrel 31.
【００４４】この後さらに半周転動されると、下板１２
内の加熱手段によって加熱され、溶融・軟化している熱
可塑性樹脂プリプレグ４１に密着し、これによってワイ
ンディングされたプリプレグ４１と下側のプリプレグ４
１とが溶着される。After this, the lower plate 12 is further rolled a half turn.
The prepreg 41, which is heated by the heating means in the inside and adheres to the molten and softened thermoplastic resin prepreg 41, thereby being wound and the lower prepreg 4
1 is welded.
【００４５】このようにマンドレル３１は熱可塑性樹脂
プリプレグ４１を巻付けながら３回転した後に、冷却水
がその中を循環する冷却用配管３０を有し、１５℃にな
っている下板１２側に設けられている冷却ゾーン２９に
送込まれ、強制的に４０℃まで冷却された。このように
して内径が１４ｍｍであって、肉厚が１ｍｍ、長さが７
００ｍｍで、繊維体積含有率が５５％の繊維強化熱可塑
性樹脂パイプが得られた。このような繊維強化熱可塑性
樹脂パイプを得るまでの所要時間は、材料をセットして
から約１分であった。As described above, the mandrel 31 has the cooling pipe 30 through which the cooling water circulates after the thermoplastic resin prepreg 41 is wound three times while being wound thereon, and is provided on the lower plate 12 side at 15 ° C. It was sent to the cooling zone 29 provided and was forcibly cooled to 40 ° C. Thus, the inner diameter is 14 mm, the thickness is 1 mm, and the length is 7
A fiber-reinforced thermoplastic resin pipe having a fiber volume content of 55 mm and a fiber volume content of 55 mm was obtained. The time required to obtain such a fiber reinforced thermoplastic resin pipe was about 1 minute after the material was set.
【００４６】このようにして得られた繊維強化熱可塑性
樹脂パイプは繊維の乱れがなく、良好な外観を有してい
た。また顕微鏡観察の結果、内部にボイドが存在せず、
良好なパイプを得ることができた。さらに曲げ強度（Ｊ
ＩＳ Ｋ６９１１−１９７９に準拠して測定）において
も、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を加熱・
膨張する内圧成形法で得たパイプとほぼ同等の強度を示
した。The fiber-reinforced thermoplastic resin pipe obtained in this manner had no fiber disorder and had a good appearance. Also, as a result of microscopic observation, there is no void inside,
A good pipe could be obtained. Further bending strength (J
IS K6911-1979), heating polytetrafluoroethylene (PTFE).
It showed almost the same strength as the pipe obtained by the expanding internal pressure molding method.
【００４７】[0047]
【実施例２】熱可塑性樹脂プリプレグとして、ベスファ
イト／ポリカーボネート一方向プリプレグ（東邦レーヨ
ン株式会社製）を用いた。炭素繊維の目付けが１５６ｇ
／ｍ2 であって樹脂含有率が４０％のものであり、厚さ
が０．２５ｍｍのものを用いた。Example 2 As a thermoplastic resin prepreg, Vesfite / polycarbonate one-way prepreg (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) was used. 156 g of carbon fiber basis weight
/ M 2 , a resin content of 40%, and a thickness of 0.25 mm.
【００４８】プリプレグの形状は図６に示すように、巻
取り方向に１４０ｍｍであって、軸方向に７００ｍｍの
長方形であって、繊維が軸方向に対して＋４５°／−４
５°それぞれ傾斜したものを用いた。As shown in FIG. 6, the shape of the prepreg is a rectangle of 140 mm in the winding direction and 700 mm in the axial direction, and the fiber is + 45 ° / -4 with respect to the axial direction.
Those inclined at 5 ° were used.
【００４９】またこのときのマンドレル３１として、外
径が１４ｍｍであって、長さが１００ｍｍのストレート
な形状のものが用いられた。このようなマンドレルはそ
の表面に離型処理を施したスチール製のものである。As the mandrel 31 at this time, a straight mandrel having an outer diameter of 14 mm and a length of 100 mm was used. Such a mandrel is made of steel whose surface has been subjected to a release treatment.
【００５０】このようなマンドレル３１を用いた図４に
示す装置において、誘導体３２として、ガラスクロスに
四フッ化エチレン樹脂をコーティングしたシートを使用
した。In the apparatus shown in FIG. 4 using such a mandrel 31, a sheet obtained by coating a glass cloth with an ethylene tetrafluoride resin was used as the derivative 32.
【００５１】図４に示すように、複数枚のシートを貼合
わせた熱可塑性樹脂プリプレグ４１は下板１２上におい
て誘導体３２の上に配された。そして上板１１に対して
下板１２を上昇させ、このような状態において圧力を線
圧で３ｋｇ／ｃｍ2 加えながら下板１２をその幅方向に
１０ｍｍ／ｍｉｎで移動させた。すると誘導体３２がマ
ンドレル３１に密着した状態で、移動プレート１２に追
従しながらマンドレル３１が転動した。このときに熱可
塑性樹脂プリプレグ４１は加熱プレート１２によって誘
導体３２上で２６０℃に加熱されている。このために溶
融・軟化してドレープ性を生じている熱可塑性樹脂プリ
プレグ４１は、マンドレル３１と誘導体３２との間に介
在され、マンドレル３１の外周面に密着されながら巻付
けられた。As shown in FIG. 4, the thermoplastic resin prepreg 41 to which a plurality of sheets were bonded was disposed on the lower plate 12 and on the derivative 32. Then, the lower plate 12 was raised with respect to the upper plate 11, and in such a state, the lower plate 12 was moved at a rate of 10 mm / min in the width direction while applying a pressure of 3 kg / cm 2 at a linear pressure. Then, the mandrel 31 rolled while following the moving plate 12 while the derivative 32 was in close contact with the mandrel 31. At this time, the thermoplastic resin prepreg 41 is heated to 260 ° C. on the derivative 32 by the heating plate 12. For this reason, the thermoplastic resin prepreg 41 which has been dipped and melted and softened is interposed between the mandrel 31 and the derivative 32 and wound around the mandrel 31 in close contact with the outer peripheral surface thereof.
【００５２】このときに熱可塑樹脂プリプレグ４１は約
半周転動したところで、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冷却さ
れて１５℃になっている上板１１に接触することによっ
て、瞬間的に２００℃まで冷却され、マンドレル３１の
形状に添って賦型された。At this time, when the thermoplastic resin prepreg 41 has rolled about half a turn, it contacts the upper plate 11, which has been cooled to 15 ° C. by the cooling water circulating in the cooling pipe 19 above the mandrel 31. As a result, the temperature was instantaneously cooled to 200 ° C., and the shape was shaped according to the shape of the mandrel 31.
【００５３】この後さらに半周ワインディングされると
下板１２によって再び加熱され、溶融・軟化している熱
可塑性樹脂プリプレグ４１に密着し、プリプレグ同士が
融着された。このようにマンドレル３１は熱可塑性樹脂
プリプレグ４１を巻付けながら所要の回数、例えば３回
転した後に、冷却水によって１５℃になっている下板１
２に設けられている冷却ゾーン２９に移動され、ここで
強制的に９０℃まで冷却された。Thereafter, after further half-winding, the lower plate 12 heats again and adheres to the molten and softened thermoplastic resin prepreg 41, and the prepregs are fused together. As described above, the mandrel 31 is rotated a required number of times, for example, three times while winding the thermoplastic resin prepreg 41, and then cooled to 15 ° C. by the cooling water.
2 and was forcibly cooled to 90 ° C. here.
【００５４】このようにして内径が１４ｍｍであって、
肉厚が１ｍｍで、長さが７００ｍｍで、繊維体積含有率
が５０％の繊維強化熱可塑性樹脂パイプが得られた。上
記繊維強化熱可塑性樹脂パイプを得るまでの所要時間
は、材料をセットしてから約１分である。Thus, the inner diameter is 14 mm,
A fiber-reinforced thermoplastic resin pipe having a wall thickness of 1 mm, a length of 700 mm, and a fiber volume content of 50% was obtained. The time required to obtain the fiber reinforced thermoplastic resin pipe is about one minute after setting the material.
【００５５】得られた繊維強化熱可塑性樹脂パイプは繊
維の乱れがなく、良好な外観を有していた。また顕微鏡
観察の結果、内部にはボイドが存在せず、良好なパイプ
を得ることができた。さらに曲げ強度（ＪＩＳ Ｋ６９
１１−１９７９に準拠して測定）においても、表１に示
すように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を
加熱・膨張する内圧成形法で得られたパイプと比べ、ほ
ぼ同等の強度を示すことが判明した。The obtained fiber reinforced thermoplastic resin pipe had no fiber disorder and had a good appearance. As a result of microscopic observation, there was no void inside, and a good pipe could be obtained. Further bending strength (JIS K69
11-1979), as shown in Table 1, it is possible to exhibit almost the same strength as a pipe obtained by an internal pressure molding method in which polytetrafluoroethylene (PTFE) is heated and expanded. found.
【００５６】[0056]
【比較例１】熱可塑性樹脂プリプレグとして、ベスファ
イト／ポリアミド１２一方向プリプレグ（東邦レーヨン
株式会社製）を用いた。炭素繊維目付けが１６４ｇ／ｍ
2 であって樹脂含有率（ＲＣ）が４１％のものであり、
厚さが０．２５ｍｍのものを用いた。Comparative Example 1 Vesfite / polyamide 12 unidirectional prepreg (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) was used as a thermoplastic resin prepreg. Carbon fiber basis weight is 164g / m
2 , having a resin content (RC) of 41%,
The one having a thickness of 0.25 mm was used.
【００５７】プリプレグの形状は図６に示すものと同じ
く、巻取り方向に１４０ｍｍであって、軸方向に７００
ｍｍの長方形の形状をなし、繊維が軸方向に対して＋４
５°／−４５°のものを用いた。The shape of the prepreg is 140 mm in the winding direction and 700 mm in the axial direction, as shown in FIG.
mm rectangular shape, the fiber is +4 in the axial direction
5 ° / −45 ° was used.
【００５８】マンドレル３１は外径が１４ｍｍで、長さ
が１００ｍｍのストレートな形状をなし、離型処理を施
したスチール製のものが用いられた。The mandrel 31 had a straight shape with an outer diameter of 14 mm and a length of 100 mm, and was made of steel subjected to a release treatment.
【００５９】上下の板１１、１２の間に配され、マンド
レル３１に対してプリプレグ４１を巻付ける誘導体３２
として、ガラスクロスに四フッ化エチレン樹脂をコーテ
ィングしたシートが使用された。A derivative 32 which is disposed between the upper and lower plates 11 and 12 and winds a prepreg 41 around a mandrel 31
A sheet in which a glass cloth was coated with a tetrafluoroethylene resin was used.
【００６０】シートを積層した長方形の形状をなす熱可
塑性樹脂プリプレグ４１は下板１２側において誘導体３
２上に配置され、そして下板１２に対して上板１１を下
降した。The thermoplastic resin prepreg 41 having a rectangular shape formed by laminating sheets is provided with the derivative 3 on the lower plate 12 side.
2 and lowered the upper plate 11 relative to the lower plate 12.
【００６１】このような状態で、圧力を線圧で４ｋｇ／
ｃｍ加えながら下板１２をその幅方向に１０ｍ／ｍｉｎ
で移動させた。すると誘導体３２がマンドレル３１に密
着した状態で、移動プレート１２に追従しながらマンド
レル３１を転動させる。このときに熱可塑性樹脂プリプ
レグ４１は加熱プレート１２によって誘導体３２上で１
８０℃に加熱される。このために加熱・軟化してドレー
プ性を生じている熱可塑性樹脂プリプレグは、マンドレ
ル３１と誘導体３２との間に介在され、マンドレル３１
の外周面に密着させながら冷却することなく巻付けられ
る。In such a state, the pressure was increased to 4 kg / linear pressure.
cm while adding 10 cm / min in the width direction.
Moved. Then, the mandrel 31 is rolled while following the moving plate 12 while the derivative 32 is in close contact with the mandrel 31. At this time, the thermoplastic resin prepreg 41 is
Heat to 80 ° C. For this reason, the thermoplastic resin prepreg, which has been heated and softened to generate drapability, is interposed between the mandrel 31 and the derivative 32, and
It is wound without being cooled while being in close contact with the outer peripheral surface of the.
【００６２】放冷後に脱芯したパイプ成形用中間体にポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の丸棒を挿入し
た後に金型にセットアップし、Ｎ2 雰囲気中で３００℃
に加熱し、ポリテトラフルオロエチレンを膨張させる内
圧成形法によって成形を行ない、内径が１４ｍｍで、肉
厚が１ｍｍで、長さが７００ｍｍのパイプを得た。なお
このパイプの繊維体積含有率は５５％であった。このよ
うな繊維強化熱可塑性樹脂パイプを製造するのに要した
所要時間は約１２０分であった。[0062] Set up the mold after insertion of the rod of polytetrafluoroethylene (PTFE) in Intermediate pipe molding was Datsushin after cooling, 300 ° C. in a N 2 atmosphere
To form a pipe having an inner diameter of 14 mm, a wall thickness of 1 mm, and a length of 700 mm. The fiber volume content of this pipe was 55%. The time required to produce such a fiber reinforced thermoplastic resin pipe was about 120 minutes.
【００６３】[0063]
【比較例２】熱可塑性樹脂プリプレグとして、ベスファ
イト／ポリカーボネート一方向プリプレグ（東邦レーヨ
ン株式会社製）を用いた。炭素繊維の目付けが１５６ｇ
／ｍ2 であって樹脂含有率が４５％のものであり、厚さ
が０．２５ｍｍのものが用いられた。Comparative Example 2 As a thermoplastic resin prepreg, a Vesfite / polycarbonate one-way prepreg (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) was used. 156 g of carbon fiber basis weight
/ M 2 , a resin content of 45%, and a thickness of 0.25 mm.
【００６４】プリプレグの形状は図６に示すように、巻
取り方向に１４０ｍｍであって、軸方向に７００ｍｍの
長方形をなし、繊維が軸方向に対して＋４５°／−４５
°のものが用いられた。As shown in FIG. 6, the shape of the prepreg is 140 mm in the winding direction, is a rectangle of 700 mm in the axial direction, and the fiber is + 45 ° / −45 with respect to the axial direction.
° was used.
【００６５】マンドレル３１はその外径が１４ｍｍで、
長さが１０００ｍｍのストレート形状であり、離型処理
を施したスチール製のものが用いられた。またこのマン
ドレル３１に巻付けられる誘導体３２として、ガラスク
ロスに四フッ化エチレン樹脂をコーティングしたシート
が用いられた。The mandrel 31 has an outer diameter of 14 mm.
A steel shape having a straight shape with a length of 1000 mm and subjected to a release treatment was used. As the derivative 32 wound around the mandrel 31, a sheet in which a glass cloth was coated with a tetrafluoroethylene resin was used.
【００６６】図６に示すように貼合わせた熱可塑性樹脂
プリプレグはローリングプレートの下板１２側において
誘導体３２上に配された。そしてローリングプレートの
上板１１を下降した。As shown in FIG. 6, the bonded thermoplastic resin prepreg was disposed on the derivative 32 on the lower plate 12 side of the rolling plate. Then, the upper plate 11 of the rolling plate was lowered.
【００６７】このような状態で線圧で４ｋｇ／ｃｍの線
圧を加えながら下板１２をその幅方向に移動させ、１０
ｍ／ｍｉｎで移動させた。すると誘導体３２がマンドレ
ル３１に密着した状態で移動プレート１２に追従しなが
らマンドレル３１を転動させた。このときに熱可塑性樹
脂プリプレグ４１は加熱プレート１２によって誘導体３
２上で２２０℃に加熱された。このために加熱・軟化し
てドレープ性を生じている熱可塑性樹脂プリプレグ４１
は、マンドレル３１と誘導体３２との間に介在され、マ
ンドレル３１の外周面に密着させながら冷却しないで巻
付けられた。In this state, the lower plate 12 is moved in the width direction while applying a linear pressure of 4 kg / cm with a linear pressure, and
It was moved at m / min. Then, the mandrel 31 was rolled while following the moving plate 12 while the derivative 32 was in close contact with the mandrel 31. At this time, the thermoplastic resin prepreg 41 is heated by the heating plate 12 so that the derivative 3
2 to 220 ° C. For this reason, the thermoplastic resin prepreg 41 which is heated and softened to generate drape properties
Was wound between the mandrel 31 and the derivative 32 without cooling while being in close contact with the outer peripheral surface of the mandrel 31.
【００６８】放冷後に脱芯して得られたパイプ成形用中
間体にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の丸棒
を挿入した後に金型にセットアップし、Ｎ2 雰囲気中で
３２０℃に加熱し、ポリテトラフルオロエチレンを膨張
させる内圧成形を行ない、内径が１４ｍｍであって、厚
さが１ｍｍで、長さが７００ｍｍであって、しかも繊維
体積含有率が５０％の繊維強化熱可塑性樹脂パイプを得
た。このパイプを製造するまでの所要時間は１２０分で
あった。After inserting a round rod of polytetrafluoroethylene (PTFE) into a pipe forming intermediate obtained by cooling and then decentering, the pipe was set up in a mold and heated to 320 ° C. in an N 2 atmosphere. An internal pressure molding for expanding polytetrafluoroethylene is performed to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe having an inner diameter of 14 mm, a thickness of 1 mm, a length of 700 mm, and a fiber volume content of 50%. Was. The time required to produce this pipe was 120 minutes.
【００６９】[0069]
【実施例３】熱可塑性樹脂プリプレグとして、ベスファ
イト／ポリカーボネート一方向プリプレグ（東邦レーヨ
ン株式会社製）が用いられた。このプリプレグは炭素繊
維の目付けが１５６ｇ／ｍであって、樹脂含有率が４１
％で、厚さが０．２５ｍｍのものである。Example 3 As a thermoplastic resin prepreg, a Vesfite / polycarbonate one-way prepreg (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) was used. This prepreg has a carbon fiber weight of 156 g / m and a resin content of 41 g / m.
% And a thickness of 0.25 mm.
【００７０】プリプレグ４１の形状は図７に示すような
台形状をなし、上底ａが６２ｍｍで下底ｃが１１０ｍｍ
で、高さｂが７００ｍｍであって、繊維が軸方向に対し
て＋４５°／−４５°のものを用いた。The prepreg 41 has a trapezoidal shape as shown in FIG. 7, and the upper base a is 62 mm and the lower base c is 110 mm
The height b was 700 mm, and the fiber used was + 45 ° / −45 ° with respect to the axial direction.
【００７１】また図５に示す装置のマンドレル３１はそ
の小径部の直径が４．５ｍｍで、大径部の直径が１２．
５ｍｍであり、長さが１０００ｍｍのストレートテーパ
付きのマンドレルを用いた。このマンドレル３１はスチ
ール製であって、その表面に離型処理が施されたものを
用いた。またこのマンドレル３１の外側に巻付けられる
誘導体３２として、ガラスクロスに四フッ化エチレン樹
脂をコーティングしたシートが使用された。The mandrel 31 of the apparatus shown in FIG. 5 has a small diameter portion of 4.5 mm and a large diameter portion of 12.1.
A mandrel with a straight taper of 5 mm and a length of 1000 mm was used. The mandrel 31 was made of steel and had its surface subjected to a release treatment. Further, as the derivative 32 wound around the outside of the mandrel 31, a sheet obtained by coating a glass cloth with an ethylene tetrafluoride resin was used.
【００７２】図５に示す装置はテーパ状のパイプを成形
する装置であって、上板１１と下板１２とを備え、上板
１１の上面に支持板１３が取付けられるとともに、この
支持板１３の突部１４に設けられているピン孔を挿通す
るピン１６によって、旋回軸１７の下端に設けられてい
る基端部１８に旋回可能に支持されるようになってい
る。なお上板１１にはその内部を冷却水を循環させる冷
却用配管１９が設けられている。The apparatus shown in FIG. 5 is an apparatus for forming a tapered pipe. The apparatus comprises an upper plate 11 and a lower plate 12, and a support plate 13 is mounted on the upper surface of the upper plate 11. A pin 16 is inserted through a pin hole provided in the projection 14 of the projection 14 so as to be rotatably supported by a base end 18 provided at the lower end of a pivot shaft 17. The upper plate 11 is provided with a cooling pipe 19 for circulating cooling water inside the upper plate 11.
【００７３】これに対して下板１２はその内部に加熱手
段２３を備えるとともに、案内レール２５によってＹ軸
方向に移動可能になっている。案内レール２５はベース
２６上に設けられ、しかもベース２６が案内レール２８
によってＸ軸方向に移動可能に支持されている。しかも
この下板１２には、その幅方向の端部に冷却用配管３０
を備えた冷却ゾーン２９が設けられている。この冷却ゾ
ーン２９が第２の冷却手段を構成している。On the other hand, the lower plate 12 has a heating means 23 therein and is movable in the Y-axis direction by a guide rail 25. The guide rail 25 is provided on a base 26, and the base 26 is
Movably in the X-axis direction. Moreover, the lower plate 12 has a cooling pipe 30 at its end in the width direction.
Is provided. This cooling zone 29 constitutes a second cooling means.
【００７４】図７に示すように貼合わされた熱可塑性樹
脂プリプレグ４１は図５に示す装置の下板１２側におい
て誘導体３２上に配された。そしてローリングプレート
上板１１を下降させた。このときに上板１１は支点ピン
１６をを中心として傾斜し、マンドレル３１のテーパに
添うように傾き、これによってマンドレル３１の外周面
の長さ方向にわたって同じ圧力がかかるようにされた。
このような状態で、線圧で３ｋｇ／ｃｍの圧力が加えら
れた。The thermoplastic resin prepreg 41 bonded as shown in FIG. 7 was disposed on the derivative 32 on the lower plate 12 side of the apparatus shown in FIG. Then, the rolling plate upper plate 11 was lowered. At this time, the upper plate 11 is inclined around the fulcrum pin 16 and is inclined along the taper of the mandrel 31, so that the same pressure is applied over the length direction of the outer peripheral surface of the mandrel 31.
In such a state, a linear pressure of 3 kg / cm was applied.
【００７５】このような状態において下板１２はベース
２６とともに案内レール２８に添ってＸ軸方向、すなわ
ち下板１２の幅方向に移動された。しかもこのときに下
板１２は案内レール２５によってベース２６に対して若
干ではあるがＹ軸方向に移動され、これによってマンド
レル３１の展開した外周面の扇形の形状の軌跡を達成
し、誘導体３２が密着した状態でマンドレル３１が円滑
に転動された。In such a state, the lower plate 12 has been moved along the guide rail 28 along with the base 26 in the X-axis direction, that is, in the width direction of the lower plate 12. Moreover, at this time, the lower plate 12 is slightly moved in the Y-axis direction with respect to the base 26 by the guide rail 25, thereby achieving the fan-shaped locus of the developed outer peripheral surface of the mandrel 31. The mandrel 31 was smoothly rolled while in close contact.
【００７６】このときに熱可塑性樹脂プリプレグ４１は
下板１２の内部に内蔵されている加熱手段２３によって
誘導体３２上で２６０℃に加熱された。従って溶融・軟
化してドレープ性を生じた熱可塑性樹脂プリプレグ４１
は、マンドレル３１と誘導体３２との間に介在され、マ
ンドレル３１の外周面に密着させながら巻付けられた。At this time, the thermoplastic resin prepreg 41 was heated to 260 ° C. on the derivative 32 by the heating means 23 built in the lower plate 12. Accordingly, the thermoplastic resin prepreg 41 which has been dipped and melted and softened has
Was wound between the mandrel 31 and the derivative 32 while being in close contact with the outer peripheral surface of the mandrel 31.
【００７７】そして熱可塑性樹脂プリプレグ４１はマン
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、１５℃になってい
るローリングプレート上板１１に接触するために、マン
ドレル３１に巻付けられて半周ワインディングされたと
ころで固化されることになる。The thermoplastic resin prepreg 41 is forcibly cooled by the cooling water circulating in the cooling pipe 19 above the mandrel 31 and contacts the rolling plate upper plate 11 at 15 ° C. When it is wound around the mandrel 31 and wound half a round, it is solidified.
【００７８】マンドレル３１は熱可塑性樹脂プリプレグ
４１を巻付けながら３回転した後に、冷却用配管３０内
を循環する冷却水によって１５℃になっている下板１２
側に設けられている冷却ゾーン２９側に送込まれ、ここ
で強制的に冷却された。After rotating the mandrel 31 three times while winding the thermoplastic resin prepreg 41, the lower plate 12, which is kept at 15 ° C. by the cooling water circulating in the cooling pipe 30.
It was sent to the cooling zone 29 provided on the side, where it was forcibly cooled.
【００７９】このようにして小さい方の内径が４．５ｍ
ｍであって、大きい方の内径が１２．５ｍｍで、肉厚が
１ｍｍで、しかも長さが７００ｍｍで、繊維体積含有率
が５０％のテーパ管が得られた。Thus, the smaller inner diameter is 4.5 m
m, a tapered tube having a larger inner diameter of 12.5 mm, a wall thickness of 1 mm, a length of 700 mm, and a fiber volume content of 50% was obtained.
【００８０】このようなテーパ管を得るまでの所要時間
は、材料をセットしてから約１分であった。得られたテ
ーパ管は繊維の乱れがなく、良好な外観を有していた。
また顕微鏡観察の結果、内部にボイドが存在せず、良好
なパイプを得ることができた。The time required to obtain such a tapered tube was about one minute after setting the material. The obtained tapered tube had no fiber disorder and had a good appearance.
As a result of microscopic observation, no void was present inside, and a good pipe could be obtained.
【図１】繊維強化熱可塑性樹脂パイプを製造する工程を
示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing steps of manufacturing a fiber reinforced thermoplastic resin pipe.
【図２】ボイド率と温度−圧力条件の関係を示す斜視図
である。FIG. 2 is a perspective view showing a relationship between a void ratio and a temperature-pressure condition.
【図３】ボイド率と温度−圧力条件の関係を示す斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view showing a relationship between a void ratio and a temperature-pressure condition.
【図４】ストレートパイプを製造する装置による製造方
法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method using an apparatus for manufacturing a straight pipe.
【図５】テーパ状のパイプを製造する装置の斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view of an apparatus for manufacturing a tapered pipe.
【図６】ストレートパイプ用プリプレグの貼合わせ工程
を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a step of attaching a prepreg for a straight pipe.
【図７】テーパ状パイプを製造するためのプリプレグの
貼合わせ工程を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a prepreg laminating step for manufacturing a tapered pipe.
【図８】従来の繊維強化熱可塑性樹脂パイプの製造プロ
セスを示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of a conventional fiber-reinforced thermoplastic resin pipe.
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 冷却用配管 ２３ ヒータ（第１の加熱手段） ２５ 案内レール ２６ ベース ２３ 案内レール ２９ 冷却ゾーン（第２の冷却手段） ３０ 冷却用配管 ３１ マンドレル ３２ 誘導体 ４１ 熱可塑性樹脂プリプレグ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Upper plate 12 Lower plate 13 Support plate 14 Protrusion 15 Pin hole 16 Pin 17 Rotating shaft 18 Base end 19 Cooling pipe 23 Heater (first heating means) 25 Guide rail 26 Base 23 Guide rail 29 Cooling zone (No. 2 cooling means) 30 cooling pipe 31 mandrel 32 derivative 41 thermoplastic prepreg
Claims (3)
インディングして繊維強化熱可塑性樹脂パイプを製造す
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プリ
プレグをそのマトリックス樹脂の溶融温度あるいは流動
温度を超える温度であって熱分解温度未満の温度で加熱
し、 前記プリプレグが前記マンドレルと前記誘導体との間に
加圧された状態で介在されるように前記誘導体をＵ字状
に屈曲させて前記マンドレルに巻付け、 Ｕ字状に屈曲されて前記マンドレルに巻付けられている
前記誘導体の一端側が前記マンドレルに次第に巻付けら
れるとともに他端側が前記マンドレルから次第に送出さ
れるように前記誘導体を移動させかつ該誘導体の上で前
記マンドレルを転動させて前記プリプレグを前記マンド
レルにワインディングし、 しかもワインディングの完了にほぼ同期して前記プリプ
レグをそのマトリックス樹脂の融点または流動点以下の
温度に強制的に冷却する、 ようにしたことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂パイ
プの製造方法。1. A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe by winding a thermoplastic resin prepreg on a mandrel, wherein the prepreg is formed on a flexible film-like or sheet-like derivative by melting or flowing the matrix resin. Heating at a temperature less than the thermal decomposition temperature, and bending the derivative into a U-shape so that the prepreg is interposed in a pressurized state between the mandrel and the derivative. Wrap the mandrel, move the derivative so that one end of the derivative bent into a U-shape and wound around the mandrel is gradually wound around the mandrel, and the other end is gradually sent out from the mandrel. And rolling the mandrel on the derivative so that the prepreg is attached to the mandrel. Wherein the prepreg is forcibly cooled to a temperature equal to or lower than the melting point or pour point of the matrix resin substantially synchronously with the completion of winding. .
約半周のワインディング毎に加熱と強制冷却とが繰返さ
れるとともに、所定の回数のワインディングが行なわれ
た後に最終的な強制冷却が行なわれるようにしたことを
特徴とする請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂パイ
プの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein heating and forced cooling are repeated for each half winding of the prepreg with respect to the mandrel, and final forced cooling is performed after a predetermined number of windings are performed. The method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin pipe according to claim 1, wherein:
プレートを構成する上板および下板と、 前記上板および下板の間において該上板および下板の相
対的移動方向と直角な方向に延びるように配される断面
がほぼ円形のマンドレルと、 前記上板および下板に両端が止着された状態で断面がＵ
字状に屈曲されて前記マンドレルに約半周巻付けられる
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前記マンドレ
ルの軸線方向とほぼ直角な方向に移動されたときに前記
誘導体の前記マンドレルに巻付けられる側の端部が止着
されている上板または下板に設けられている加熱手段
と、 前記上板と下板の内の他方が一方に対して前記マンドレ
ルの軸線方向とほぼ直角な方向に移動されるときに前記
誘導体の前記マンドレルから送出される側の端部が止着
されている上板または下板に設けられている第１の強制
冷却手段と、 ワインディングの完了時に前記マンドレルに巻付けられ
たプリプレグが接触するように前記加熱手段を有する上
板または下板に設けられている第２の強制冷却手段と、 をそれぞれ具備する繊維強化熱可塑性樹脂パイプの製造
装置。3. An upper plate and a lower plate which are arranged so as to face each other and constitute a rolling plate, and extend between the upper plate and the lower plate in a direction perpendicular to a relative movement direction of the upper plate and the lower plate. A mandrel having a substantially circular cross section, and a cross section U having both ends fixed to the upper and lower plates.
A flexible film-like or sheet-like derivative that is bent in the shape of a letter and wound around the mandrel approximately half way, and a direction in which the other of the upper plate and the lower plate is substantially perpendicular to an axial direction of the mandrel with respect to one of the upper plate and the lower plate A heating means provided on an upper plate or a lower plate to which an end of the derivative wound on the mandrel when moved is fixed, and the other of the upper plate and the lower plate is On the other hand, when the mandrel is moved in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the mandrel, an end on the side of the mandrel that is sent out from the mandrel is provided on an upper plate or a lower plate to which the end is fixed. 1 forced cooling means, and second forced cooling means provided on the upper plate or the lower plate having the heating means so that the prepreg wound on the mandrel comes into contact when winding is completed. Equipment for producing fiber reinforced thermoplastic resin pipes.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242349A JP2772388B2 (en) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | Method and apparatus for manufacturing fiber reinforced thermoplastic resin pipe |
| US08/366,323 US5585062A (en) | 1993-12-29 | 1994-12-29 | Process for making a cylindrical product of fiber reinforcement-thermoplastic resin composite |
| EP94120901A EP0661147B1 (en) | 1993-12-29 | 1994-12-29 | Process for producing a cylindrical product of fiber reinforcement-thermoplastic resin composite and an apparatus for producing the same |
| DE69420688T DE69420688T2 (en) | 1993-12-29 | 1994-12-29 | Method and device for producing a cylindrical object from fiber composite material |
| US08/959,537 US5840347A (en) | 1993-12-29 | 1997-10-24 | Apparatus for making a cylindrical product of fiber reinforcement-thermoplastic resin composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242349A JP2772388B2 (en) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | Method and apparatus for manufacturing fiber reinforced thermoplastic resin pipe |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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1994
- 1994-09-08 JP JP6242349A patent/JP2772388B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0872157A (en) | 1996-03-19 |
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