JP3044360B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体および繊維強化熱可塑性樹脂パイプの製造方法ならびに筒状中間体の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
パイプを成形するための筒状中間体および繊維強化熱可
塑性樹脂パイプの製造方法ならびに筒状中間体の製造装
置に係り、とくにシート状に作製された前含浸タイプの
繊維強化熱可塑性樹脂含浸物をマンドレルにワインディ
ングして筒状中間体を製造する方法および該筒状中間体
を用いて成形される繊維強化熱可塑性樹脂パイプの製造
方法ならびに上記筒状中間体の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂あ
るいは熱可塑性樹脂を使用した繊維強化樹脂パイプを製
造するためのワインディング技術として、フィラメント
ワインディング法、テープワインディング法、シートワ
インディング法等が従来より用いられている。これらの
ワインディング法は、比較的粘度が低く、かつ室温にお
いてドレープ性とタック性とを有する熱硬化性樹脂をマ
トリックスとした繊維強化熱硬化性樹脂含浸物に対して
有利な方法であり、実際にパイプ製造技術として実施さ
れている。

【０００３】一方熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊
維強化熱可塑性樹脂含浸物については、強化繊維と例え
ば、繊維状あるいはパウダー状のマトリックス樹脂とを
混在させたもので、強化繊維相互がマトリックス樹脂で
接着されていないために、室温においてタック性は有さ
ないがドレープ性を有している、例えば特開昭６０−２
８５４３号、特開平１−９２２３２号、特開平２−１４
０３９号のそれぞれの公報に開示されているようないわ
ゆる後含浸タイプのものと、強化繊維間にマトリックス
樹脂を例えば、溶剤法あるいはホットメルト法によって
含浸させたもので、強化繊維相互がマトリックス樹脂で
接着されているために室温においてドレープ性もタック
性も有さない、例えば特公昭５２−３９８２号、特公昭
５８−２９６５１号、特公平４−１２８９４号のそれぞ
れの公報に開示されているような前含浸タイプのものと
に大別できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】後含浸タイプの繊維強
化熱可塑性樹脂含浸物について上記のワインディング方
法を適用すると、かさ高くなり、繊維が乱れ易く、成形
時に樹脂を含浸させるためにかなり厳しい圧力条件と長
い保持時間とが必要になる等の問題があり、とくにパイ
プの成形用には不適当なものである。

【０００５】このような問題点に鑑みて、前含浸タイプ
のものが望まれているが、室温においてドレープ性もタ
ック性も有しない前含浸タイプの繊維強化熱可塑性樹脂
含浸物はセットアップの点で、後含浸タイプのものに劣
る。従って従来は、上記のワインディング方法の適用が
困難であった。しかるに前含浸タイプのものの素材形態
を活かし、かつパイプ成形物の生産性を向上させる場合
には、シートワインディング法を適用するのが望まし
い。

【０００６】例えば国際公開番号ＷＯ９０−０９２７２
号公報においては、上記のワインディング法を繊維強化
熱可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体の作製に適用して
いる。しかしながらその際に繊維強化熱可塑性樹脂含浸
物の巻ほぐれを防止し、巻物プライ間の隙間を低減させ
るために、巻回途中の適当なところで半田ゴテ等を用い
て仮止めするハンドレイアップ的な要素を含み、人手を
要するとともに、生産性を低下させる原因になってい
る。

【０００７】

【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、前含浸タイプの繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物のワインディング方法を提供し、繊維強化熱可
塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体の生産性の向上を図
り、繊維強化熱可塑性樹脂パイプの量産を可能にするこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、予めシート状
に作製した前含浸タイプの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、従来の予めシー
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。従来のローリングテーブル方式では、
室温においてドレープ性もタック性も有しない繊維強化
熱可塑性樹脂含浸物を巻くことが困難であった。

【０００９】本発明においては、前含浸タイプの繊維強
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導入し、上記繊維強化熱
可塑性樹脂含浸物をマンドレルと導入された誘導体との
間に介在させ、好ましくは負荷圧を加えながら一方のプ
レートを移動させるときに、介在された繊維強化熱可塑
性樹脂含浸物を導入した誘導体が外側から押え付けるこ
とで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を可能にしたものである。

【００１０】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他方のプレートを加熱手段で加熱
するとともに、一方のプレートを冷却手段で強制的に冷
却することにより、誘導体上におかれて軟化している繊
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
固化することができる。これによって繊維強化熱可塑性
樹脂パイプ成形用筒状中間体の生産性が向上することに
なる。

【００１１】本発明の方法に使用できる前含浸タイプの
繊維強化熱可塑性樹脂含浸物の強化材としては、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、アルミナ繊維等が挙げられる。強化材
の形態においても、ＵＤ、織物、マット等が用いられて
よい。またＵＤや織物の場合においては、繊維巻角度に
ついてもとくに限定されない。

【００１２】マトリックス用樹脂としては、熱可塑性樹
脂系全般に適用可能であり、とくに限定するものはな
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。

【００１３】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、生産性を向上する場合
には、好ましくは厚さが１ｍｍ以下であって、作製しよ
うとしているパイプの軸線方向について、１００〜１０
００ｍｍ、巻取り方向について、４０〜６００ｍｍ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
て巻くことで製造できる。繊維角度を変える場合も同様
の方法で達成できる。

【００１４】本発明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前含浸タイプの繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物のマトリックス樹脂の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ポリイミドフ
ィルム、ステンレス箔フィルム、フッ素樹脂フィルム、
あるいはガラスクロスのような耐熱繊維の織物にフッ素
樹脂のような離型性の高い樹脂をコートしたシートのよ
うなものであればよく、とくに限定されない。

【００１５】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、下限は使用したマトリックス樹脂の熱
変形温度以上（ＡＳＴＭ−Ｄ６４８ １８．６ｋｇ／ｃ
ｍ²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。生産性の向上を
図るためには流動点あるいは融点以下に設定するのが好
ましい。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、電熱等により加熱すればよい。

【００１６】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Ｔｇ温度以
下であればとくに限定されない。

【００１７】巻取り速度は加熱・冷却条件で設定でき
る。基本的に加熱温度が一定であれば、冷却温度を低く
することで巻取り速度を向上できる。生産性や巻易さの
点から、好ましくは加熱・冷却条件で巻取り速度を１０
ｍ／ｍｉｎ程度の値に設定することが好ましい。

【００１８】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負荷圧を作用させる場合の負荷
圧は、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転動できる程度にかければよい。
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、かつスムーズに繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を
巻取るには、荷重にして５０〜２００ｋｇ程度かけるの
が好ましい。マンドレルは中実体でも中空体でもよく、
また材質は本発明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。

【００１９】使用できるマンドレルの巻径はとくに限定
されないが、生産性の向上の点から言えば、３〜１５０
ｍｍ程度にするのが好ましい。また作製した筒状中間体
の離型性を向上させるためには、マンドレルに離型剤を
塗布しておいてもよい。

【００２０】本発明の方法によれば、誘導体上で加熱さ
れてドレープ性とタック性とを付与された前含浸タイプ
の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を、導入した誘導体で巻
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。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
るために、ハンドレイアップ的要素を含まず、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筒状中間体の生産性の向
上が図られるようになる。

【００２１】上記のような方法で得られた筒状中間体を
成形することによって、繊維強化熱可塑性樹脂パイプを
容易に製造することができる。成形方法としては、通常
パイプの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。これらの方法は図５に示すように、内圧成
形方法と外圧成形方法とに区分される。

【００２２】より具体的には、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圧しながら加熱す
るような外圧成形方法が用いられてよい。あるいはまた
図６に示すように、繊維強化熱可塑性含浸物２３をマン
ドレル１３にレイアップした後に脱芯し、円筒状に賦型
した繊維強化熱可塑性含浸物２６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物体２７を挿入し、
これを金型２８にセットアップした後に、円筒状に賦型
した繊維強化熱可塑性含浸物２６の内側から加圧しなが
ら加熱してパイプ３０を成形するような内圧成形方法等
が挙げられる。

【００２３】内側から加圧しながら加熱するような内圧
成形方法は、成形物を外側に拡げるように力を加えるこ
とになるので、成形時の繊維の乱れが比較的少なくて好
ましい。また可撓性の袋状物を膨張体として使用した場
合に、内圧成形方法を適用し、外型を選定することで、
楕円、多角形断面等の異形の直管または曲管も容易に得
られるようになる。

【００２４】次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筒状中間体を製造する装置に
ついて図１〜図４を参照して説明すると、この装置は例
えば円柱状のマンドレル１３を具備する。このマンドレ
ル１３を挟むようにその両側に移動プレート１６と固定
プレート１１が配置されるようになる。しかもいずれか
一方のプレート、例えば固定プレート１１側には加熱手
段１２を埋設するか、この固定プレート１１の外側に加
熱手段を接合して配置する。

【００２５】樹脂含浸物のシート２３をマンドレル１３
に巻付けるために用いられる誘導体２２は、移動プレー
ト１６と固定プレート１１とに両端が止着された状態で
マンドレル１３に約半周にわたって巻付けられ、Ｕ字状
に屈曲させた状態で配される。そして加熱された固定プ
レート１１上の誘導体２２の上側に樹脂含浸物のシート
２３を配置するとともに、このシート２３の先端部が誘
導体２２とマンドレル１３との接触部に臨むようにす
る。

【００２６】このような状態において移動プレート１６
を固定プレート１１に対して相対的に移動させるととも
に、マンドレル１３を加熱された固定プレート１１およ
び誘導体２２上で転動させる。すると加熱されたプレー
ト１１側において誘導体２２上に配置されかつ加熱手段
１２によって加熱された繊維強化熱可塑性樹脂含浸物２
３がマンドレル１３にワインディングされるようにな
る。そして好ましくは他方のプレート、例えば移動プレ
ート１６側に設けられている冷却手段１８によってマン
ドレル１３に巻付けられた樹脂含浸物２３が強制的に冷
却固化されるようになる。

【００２７】筒状中間体の製造装置の構成は必ずしも上
記のような構成に限定されない。すなわち一対のプレー
ト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、また加熱手段および強制冷却手段の配置も、誘導
体がマンドレルに巻込まれる方のプレート側に加熱手段
が設けられ、誘導体がマンドレルから繰出される方のプ
レートに強制冷却手段が設けられるものであればよく、
移動側のプレートに加熱手段を設け、固定側のプレート
に強制冷却手段を設けてもよい。またマンドレルにワイ
ンドアップされた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
手段が必要でなくなる。

【００２８】

【実施例】実施例１ 前含浸タイプの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（東邦レーヨン社製）を用いる。ＣＦ目付けが１６２
ｇ／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。

【００２９】このような樹脂含浸物を表１に示すように
繊維が軸方向に対して±４５°で巻取れるように準備し
た。寸法は軸方向について１５０ｍｍであって巻取り方
向について５５ｍｍとし、肉厚が０．３ｍｍ程度のパイ
プが得られように設定した。これを表１に示すワインデ
ィング方法および条件によって直径が１５ｍｍのマンド
レルに巻付けた。

【００３０】本実施例において用いられる筒状中間体の
製造装置は図１〜図４に示す構造になっている。この装
置はベース１０を備えるとともに、ベース１０上に固定
プレート１１が配されている。固定プレート１１内には
図１に示すようにプレートヒータ１２が埋設されてい
る。また固定プレート１１上を転動可能にマンドレル１
３が配置されている。

【００３１】これに対してマンドレル１３の上方には移
動プレート１６が配されており、図１に示すように両側
の案内用ベアリング１７によってレール１８の下面に沿
って移動可能になっている。また上記移動プレート１６
の上部にはクーラ１９が配されており、このクーラ１９
によって移動プレート１６を介して樹脂含浸物の冷却を
行なうようにしている。そして上記誘導体２２として、
ここではカプトン２００Ｈフィルム（東レ・デュポン社
製）を使用した。

【００３２】図３に示すように、前含浸タイプの繊維強
化熱可塑性樹脂含浸物２３が固定プレート１１側におい
て誘導体２２上に配される。そして冷却装置１９を下降
させて負荷圧をかけながら案内用ベアリング１７上を滑
らせて移動プレート１６を移動させる。すると誘導体２
２が移動プレート１６に引摺られてマンドレル１３に密
着しながらこのマンドレル１３を固定プレート１１上で
転動させる。このために加熱装置１２によって誘導体２
２上で繊維強化熱可塑性樹脂含浸物２３が２１０℃に加
熱される。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２３は、マンドレル１３と誘導体
２２との間に介在され、マンドレル１３の外周面に密着
させながら巻付けられる。このときに繊維強化熱可塑性
樹脂含浸物２３はマンドレル１３の上方において、クー
ラ１９によって強制的に冷却されている移動プレート１
６に接触するために、マンドレル１３に巻付けられなが
ら固化される。このようにして繊維強化熱可塑性樹脂パ
イプ成形用筒状中間体が得られることになる。

【００３３】表１に示すようにして得られた筒状中間体
は繊維の乱れがなく、良好な外観を有しており、肉厚も
巻終りの部分を除いてほぼ均一であった。さらにこの筒
状中間体にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹
脂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、ＰＴＦＥ樹脂丸棒を膨張
させる内圧成形法でパイプ成形した。その結果表１に示
すように外観において繊維の乱れがなく、また成形物内
部にボイドがない繊維強化熱可塑性樹脂パイプが得られ
た。

【００３４】比較例１ 実施例１と同じ条件のベスファイト／ＰＣ一方向プリプ
レグを準備し、表１に示すように局部加熱を行ないなが
らマンドレルに、ハンドレイアップ法で繊維強化熱可塑
性樹脂含浸物を巻付け、繊維強化熱可塑性樹脂パイプ成
形用筒状中間体を作製した。得られた繊維強化熱可塑性
樹脂パイプ成形用筒状中間体はプリプレグ積層部の密着
度が低く、かさ高になっており、しかも繊維の乱れも見
られた。

【００３５】とくに上記筒状中間体端部においては繊維
方向にプリプレグが裂け易く、この部分を半田ゴテ等で
仮止めする等の操作が必要になった。さらにこの筒状中
間体を成形したところ、表１に示すように外観において
は繊維が乱れ、かつ筒状中間体を作製する際に、プリプ
レグ積層部に生じた空隙を排除しきれずにボイドを残す
結果になった。

【００３６】実施例２ 実施例１と同様のベスファイト／ＰＣ一方向プリプレグ
を軸方向に対して９０°で巻取れるように準備した。寸
法は軸方向および巻取り方向についてそれぞれ１５０ｍ
ｍとし、肉厚が０．５ｍｍ程度のパイプが得られるよう
に設定した。そして実施例１と同様の装置を用い、直径
が１５ｍｍのマンドレルに巻付けた。なお表１のよう
に、ワインディング方法およびその条件は実施例１と同
様である。

【００３７】表１に示すように、得られた繊維強化熱可
塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体は、外観において繊維
の乱れもなく良好であり、また肉厚も巻終りの部分を除
いて均一になっていた。またこの筒状中間体を成形した
結果、表１に示すように外観においては繊維の乱れがな
く、また実施例１と同様に成形物内部にボイドのない繊
維強化熱可塑性樹脂パイプが得られている。

【００３８】比較例２ 実施例２と同じ条件のベスファイト／ＰＣ一方向プリプ
レグを準備し、表１に示すように局部加熱を行ないなが
らハンドレイアップ法で繊維強化熱可塑性樹脂パイプ成
形用筒状中間体を作製した。得られた筒状中間体はプリ
プレグ積層部の密着度が低く、かさ高になっており、し
かも繊維の乱れも見られた。さらにこの筒状中間体を成
形したところ、表１に示すように外観においては繊維が
乱れ、かつ筒状中間体を作製する際に、プリプレグの積
層部に生じた空隙を排除しきれずに、比較例１と同様に
ボイドを残す結果になっている。

【００３９】比較例３ イ．実施例２と同じ条件のベスファイト／ＰＣ一方向プ
リプレグを準備し、表１に示すように、図７のような誘
導体２２を導入していない装置で繊維強化熱可塑性樹脂
パイプ成形用筒状中間体の作製を試みた。図７に示す装
置においては、プリプレグ２３上をマンドレル１３が転
がるだけで繊維強化熱可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間
体は作製されなかった。なおこのときのワインディング
条件は表１に示す通りである。

【００４０】ロ．また比較例３においては、実施例２と
同じ条件のベスファイト／ＰＣ一方向プリプレグを準備
し、巻始めのプリプレグ端部をマンドレルに密着させる
目的で、図８のように予め厚さが５０μｍのＰＣフィル
ム１４をマンドレル１３に巻付けた場合でも、繊維強化
熱可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体の作製を図７の装
置で試みた。ワインディング条件は表１の通りである。
この結果プリプレグ２３とマンドレル１３の接着性は向
上し、巻始め部分においては良好に貼付いていたが、樹
脂が加熱軟化しているために、冷却プレートに接触する
前にプリプレグ２３はマンドレル１３から剥離し、巻付
けることができなかった。

【００４１】ハ．さらに比較例３によれば、実施例２と
同じ条件のベスファイト／ＰＣ一方向プリプレグを準備
し、この一部を予め局部的に加熱しながらハンドレイア
ップ法で図９に示すようにマンドレル１３に第１層２３
´を巻付け、その後に図７に示す装置で繊維強化熱可塑
性樹脂パイプ成形用筒状中間体の作製を試みた。この結
果図７の装置でも筒状中間体を作製できたが、ハンドレ
イアップ的要素を含んでおり、生産性は向上されなかっ
た。またプリプレグ２３をマンドレルに密着させて巻く
ことができず、その形状が作製された筒状中間体の形状
に反映され、良好なものが得られなかった。

【００４２】実施例３ 実施例１と同様のベスファイト／ＰＣ一方向プリプレグ
を軸方向に対して０／９０°で巻取れるように準備し
た。寸法は軸方向については１５０ｍｍであって巻取り
方向については５５ｍｍとし、肉厚が０．３ｍｍ程度の
パイプが得られるように設定し、直径１５ｍｍのマンド
レルに巻付けた。ワインディング方法およびその条件は
表１の通りである。

【００４３】表１に示すようにして得られた筒状中間体
は繊維の乱れもなく、良好な外観を有しており、肉厚も
巻終りの部分を除いて均一になっていた。またこの筒状
中間体を成形した結果、表１に示すように外観において
は繊維の乱れもなく、かつ成形物内部にボイドのない繊
維強化熱可塑性樹脂パイプが得られた。

【００４４】比較例４ 実施例３と同じ条件のベスファイト／ＰＣ一方向プリプ
レグを準備し、表１に示すように局部加熱を行ないなが
らのハンドレイアップ法で繊維強化熱可塑性樹脂パイプ
成形用筒状中間体を作製した。得られた筒状中間体はプ
リプレグ積層部の密着度が低く、かさ高になっており、
しかも繊維の乱れも見られた。さらにこの筒状中間体を
成形したところ、表１に示すように外観においては繊維
が乱れ、かつ筒状中間体を作製する際にプリプレグの積
層部に生じた空隙を排除しきれずにボイドを残す結果に
なった。

【００４５】参考までに実施例３で得られたベスファイ
ト／ＰＣパイプ（最外層９０°）と比較例４で得られた
ベスファイト／ＰＣパイプ（最外層９０°）の断面写真
をそれぞれ図１０および図１１に示す。断面写真のよう
に本発明の方法で得られた繊維強化熱可塑性樹脂パイプ
成形用筒状中間体を用いて成形したものにはボイドがな
かった。局部加熱を行ないながらハンドレイアップ法で
得た繊維強化熱可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体を用
いて成形したものには、積層部にボイドが存在してい
た。

【００４６】実施例４ 本実施例で使用した前含浸タイプの繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物はベスファイト／ポリアミド樹脂（ＰＡ１２）
一方向プリプレグ（東邦レーヨン社製）であり、ＣＦ目
付けが１５５ｇ／ｍ² 、ＲＣが３５％のものであり、厚
さが０．２５ｍｍのものである。

【００４７】これを表１に示すように軸方向に対して±
４５°で巻取れるように準備した。寸法は軸方向につい
て５００ｍｍであって、巻取り方向については６００ｍ
ｍとし、肉厚が３ｍｍ程度のパイプが得られるように
し、これを３枚用意した。そしてこれを直径が３０ｍｍ
の芯金に３回に分けて巻付けた。ワインディング方法お
よび条件は表１の通りである。

【００４８】表１に示すようにして得られた繊維強化熱
可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体は繊維の乱れもな
く、良好な外観を有しており、肉厚も巻終り部分を除い
て均一であった。さらに上記筒状中間体を成形した結
果、表１に示すように外観においては繊維の乱れがな
く、かつ成形物内部にボイドのない繊維強化熱可塑性樹
脂パイプが得られている。

【００４９】比較例５ 実施例４と同じ条件のベスファイト／ＰＡ１２一方向プ
リプレグを準備し、表１に示すように局部加熱を行ない
ながらハンドレイアップ法で繊維強化熱可塑性樹脂パイ
プ成形用筒状中間体を作製した。得られた繊維強化熱可
塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体はプリプレグ積層部の
密着度が低く、かさ高くなっており、しかも繊維の乱れ
も見られた。

【００５０】とくに筒状中間体の端部においては繊維が
溶け易く、この部分を半田ゴテ等で止める等の操作が必
要になっていた。しかも３回に分けて巻いているため
に、筒状中間体端部においてのかさ高さは、比較例１よ
りも大きくなっていた。さらにこの筒状中間体を成形し
たところ、表１に示すように外観においては繊維が乱
れ、かつ筒状中間体を作製する際に、プリプレグの積層
部に生じた空隙を排除しきれずに、ボイドを残す結果に
なった。

【００５１】実施例５ 本実施例で使用した前含浸タイプの繊維強化熱可塑性樹
脂含浸物は、目付けが２００ｇ／ｍ² の炭素繊維織物Ｗ
３１０１（東邦レーヨン社製）にＰＣをマトリックスと
して含浸させたＲＣ４０％（重量）の樹脂含浸物であ
る。

【００５２】これを表１のように軸方向に対して０°で
巻取れるように準備した。寸法は軸方向について１５０
ｍｍ、巻取り方向について５５ｍｍとし、肉厚が０．３
ｍｍ程度のパイプが得られるように設定し、直径が１５
ｍｍのマンドレルに巻付けた。ワインディング方法およ
びその条件は表１の通りである。なお本実施例では、誘
導体にステンレス箔フィルムを使用した。

【００５３】表１に示すようにして得られた繊維強化熱
可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体は繊維の乱れもな
く、良好な外観を有しており、肉厚も巻終り部分を除い
て均一であった。さらに筒状中間体を作製した結果、表
１に示すように外観においては繊維の乱れもなく、かつ
成形物内部にボイドのない繊維強化熱可塑性樹脂パイプ
が得られている。

【００５４】比較例６ 実施例５と同じ条件のＷ３１０１／ＰＣ含浸物を準備
し、表１に示すように局部加熱を行ないながらハンドレ
イアップ法で繊維強化熱可塑性樹脂パイプ成形用筒状中
間体を作製した。得られた筒状中間体は周方向で円形の
形状をしておらず、しかも繊維の乱れも見られた。さら
にこの筒状中間体を成形したところ、表１に示すように
外観において繊維が乱れ、成形物内部では巻終り部分に
ボイドを残す結果になった。

【表１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、繊維強化
熱可塑性樹脂パイプの成形工程におけるレイアップ操作
においてハンドレイアップ的要素を排除でき、これによ
って繊維の乱れを防ぐことができるとともに、繊維強化
パイプの設計をさらに容易にできる。またハンドレイア
ップ的要素が必要でなくなることから、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。

【００５５】また加熱されて軟化している繊維強化樹脂
含浸物が新たに導入された誘導体によって巻始め部分に
おいてもスムーズにマンドレルに密着されながらワイン
ディングが行なわれることになり、ワインディングの動
作が円滑に行なわれる。しかもマンドレルに巻取られた
樹脂含浸物を強制的に冷却することによって、繊維強化
熱可塑性樹脂含浸物を連続的に巻付けながら固化するこ
とが可能になり、樹脂含浸物から成る筒状中間体の生産
性を向上させ、ひいては繊維強化熱可塑性樹脂パイプの
生産性が改善されることになる。

【００５６】また上記熱可塑性樹脂含浸物から成るシー
トをワインディングして製造される筒状中間体を金型内
にセットし、加熱および加圧することによって繊維強化
熱可塑性樹脂パイプが成形されるようになる。従って上
記筒状中間体を用いて繊維強化熱可塑性樹脂パイプの量
産が可能になる。また上記筒状中間体の中空の部分に熱
膨張性部材または袋状物を挿入し、筒状中間体に内圧を
加えて成形することにより、金型のキャビティに密着さ
せた状態で成形することができ、寸法精度の高い繊維強
化熱可塑性樹脂パイプが生産されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に用いられる筒状中間体の製造装
置の要部正面図である。

【図２】同装置の要部側面図である。

【図３】同装置によるワインディング動作を示す側面図
である。

【図４】同装置によるワインディング動作を示す側面図
である。

【図５】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。

【図６】繊維強化熱可塑性樹脂パイプの製造プロセスを
示す工程の断面図である。

【図７】誘導体を用いない装置の側面図である。

【図８】比較例３−ロの筒状中間体の製造方法を示す側
面図である。

【図９】比較例３−ハの筒状中間体の製造方法を示す側
面図である。

【図１０】実施例３で得られたパイプにおける繊維の断
面形状を示す写真である。

【図１１】比較例４で得られたパイプにおける繊維の断
面形状を示す写真である。

【符号の説明】

１０ ベース １１ 固定プレート １２ プレートヒータ １３ マンドレル １４ ＰＣフィルム １６ 移動プレート １７ 案内用ベアリング １８ レール １９ クーラ ２２ 誘導体 ２３ 繊維強化熱可塑性樹脂含浸物（プリプレグ） ２６ 筒状中間体 ２７ 熱膨張性物体 ２８ 金型（外型） ３０ 成形パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29D 22/00 B29C 70/16

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状に作製された前含浸タイプの繊
   維強化熱可塑性樹脂含浸物をマンドレルにワインディン
   グして筒状中間体を製造する方法において、 前記マンドレルを挟むようにその両側に第１および第２
   のプレートを配し、前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を
   両端が前記第１および第２のプレートに止着された柔軟
   なフィルム状またはシート状の誘導体上において加熱
   し、 前記第１および第２のプレートの内の一方を他方に対し
   て相対的に移動させ、前記誘導体を前記マンドレルに約
   半周巻付けるようにＵ字状に屈曲させながら該誘導体上
   において前記マンドレルを転動させ、このときに前記誘
   導体と前記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マンドレルに
   ワインディングしながら前記第１および第２のプレート
   によって加圧することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹
   脂パイプ成形用筒状中間体の製造方法。
2. 【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
   加熱することを特徴とする請求項１に記載の繊維強化熱
   可塑性樹脂パイプ成形用筒状中間体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を前記
   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に記載の繊維強化熱可塑性樹脂
   パイプ成形用筒状中間体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記誘導体を介して前記繊維強化熱可塑
   性樹脂含浸物を加圧しながら前記第１および第２のプレ
   ートの内の一方を他方に対して相対的に移動させるとき
   に、前記誘導体を前記マンドレルに巻込まれる方のプレ
   ート側から加熱して前記マンドレルにワインディングす
   ることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化熱可塑性
   樹脂パイプ成形用筒状中間体の製造方法。
5. 【請求項５】 シート状に作製された前含浸タイプの繊
   維強化熱可塑性樹脂含浸物をマンドレルにワインディン
   グして作成される筒状中間体を経由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、 前記マンドレルを挟むようにその両側に第１および第２
   のプレートを配し、前記繊維強化熱可塑性樹脂含浸物を
   両端が前記第１および第２のプレートに止着された柔軟
   なフィルム状またはシート状の誘導体上において加熱
   し、 前記第１および第２のプレートの内の一方を他方に対し
   て相対的に移動させ、前記誘導体を前記マンドレルに約
   半周巻付けるようにＵ字状に屈曲させながら該誘導体上
   において前記マンドレルを転動させ、このときに前記誘
   導体と前記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マンドレルに
   ワインディングしながら前記第１および第２のプレート
   によって加圧して筒状中間体を製造し、 前記筒状中間体を加熱および加圧して成形することを特
   徴とする繊維強化熱可塑性樹脂パイプの成形方法。
6. 【請求項６】 前記筒状中間体の中孔の部分に熱膨張性
   部材または袋状物を挿入し、該熱膨張性部材または袋状
   物によって前記筒状中間体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５に記載の繊維強化熱可
   塑性樹脂パイプの成形方法。
7. 【請求項７】 シート状の繊維強化熱可塑性樹脂含浸物
   をワインディングして筒状の形状を付与するマンドレル
   と、 前記マンドレルを挟むようにその両側に配されている第
   １および第２のプレートと、 前記第１および第２のプレートに両端が止着された状態
   で前記マンドレルに約半周巻付けられるように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、 前記マンドレルを転動させながら前記第１および第２の
   プレートの内の一方を他方に対して相対的に移動させる
   移動手段と、 前記移動手段によって一方のプレートが他方のプレート
   に対して相対的に移動されるときに前記誘導体が前記マ
   ンドレルに巻込まれる方のプレート側に設けられている
   加熱手段と、をそれぞれ具備し、 前記一方のプレートを他方のプレートに対して相対的に
   移動させ、加熱手段によって加熱しながら前記誘導体に
   よって前記マンドレルにシート状の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
   徴とする筒状中間体の製造装置。
8. 【請求項８】 前記移動手段によって一方のプレートが
   他方のプレートに対して相対的に移動されるときに前記
   誘導体が前記マンドレルから繰出される方のプレート側
   に強制冷却手段が設けられ、前記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７に記載の筒状中
   間体の製造装置。