JP3724593B2 - 線状繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチックケーブルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、円型断面の繊維強化線状プラスチックの製造方法およびこれを用いた繊維強化プラスチックケーブルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、強化繊維に樹脂を含浸して得られる繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）製品の一つとして円型断面の線状ＦＲＰがある。このような円型断面の線状ＦＲＰを得るための従来技術として、（１）熱硬化または熱可塑性樹脂を含浸せしめた強化糸条を円型ダイスまたは円型金型で引抜成型を行う方法、（２）樹脂を含浸せしめた強化糸条に加撚を処し、そのまま硬化せしめる方法、（３）樹脂を含浸せしめた強化糸条の外周に糸条またはテープ状物を緊密に巻付け、円型断面を得る方法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、本質的には前記（２）の加撚法によるものであるが、従来の加撚法により円型断面を得るためにはまず強化糸条に樹脂を含浸せしめ（この場合、強化糸条の樹脂含浸物の剛性を下げることを考慮して熱硬化性樹脂が使用されるのが一般的である。）次いで加撚を処し、そのまま硬化する方法が採用される。しかしながら、この場合、含浸−加撚の２つのプロセスが必要であり、未硬化の流動性のある強化糸条の樹脂含浸物に加撚を施す必要があった。
【０００４】
さらに、このようにして得た線状ＦＲＰを合撚してＦＲＰケーブルを得る場合には、硬化した円形断面の線状ＦＲＰにさらに追撚した上で合撚を与えてケーブルを得ることが必要であった。
【０００５】
本発明は一工程で円型断面の線状ＦＲＰを得る新規な製造方法であると同時にこの方法を複数化することにより一工程で合撚ＦＰＲケーブルを得ることが出来る画期的なプロセスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の要旨は、実質的に無撚の強化繊維糸条に樹脂を含浸したのち、仮撚を付与しながら加撚側で樹脂の軟化と硬化を行う線状繊維強化プラスチックの製造方法であり、第２の要旨は、実質的に無撚の強化繊維糸条に樹脂を含浸したのち、仮撚を付与しながら加撚側で樹脂の軟化と硬化を行って得た線状繊維強化プラスチックを複数本引揃え加撚しながら巻取る繊維強化プラスチックケーブルの製造方法にある。
【０００７】
本発明の線状ＦＲＰおよびＦＲＰケーブルの製造に使用される強化繊維糸条は実質的に無撚の繊維であることが必要である。特にその種類を限定するものではないが、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の高強度繊維好ましく用いられる。
【０００８】
本発明を図に基づいて詳細に説明する。
本発明の線状ＦＲＰの製造方法の一例を示した概略図である。実質的に無撚の強化繊維糸条１は樹脂含浸部２において強化用樹脂を含浸され樹脂含浸糸条３となる。当該強化用樹脂は熱硬化性、熱可塑性、光硬化、または電子線硬化等、いずれの樹脂でも用いることが可能である。またその含浸方法についても特に限定するものではない。さらにオフラインで樹脂含浸された糸条を得ることも可能である。
【０００９】
樹脂含浸糸条３は糸条物の樹脂量および形態の制御のため、ダイス４を通過させることが好ましいが必須ではない。含浸された強化用樹脂が熱可塑性樹脂の場合、ダイス４は当然加熱するる必要がある。
【００１０】
ダイス４を経た樹脂含浸糸条５は仮撚装置６によって加撚される。この時、含浸された強化用樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、仮撚装置６により加えられた撚は樹脂含浸糸条３が未だ硬化しないダイス４近傍で主として加撚され、また含浸された強化用樹脂が熱可塑状樹脂の場合は加熱装置７において、主として加撚されることになる。
【００１１】
このように仮撚装置６の加撚側（図１において仮撚装置６の左側）に樹脂軟化と樹脂硬化を行う加熱炉、冷却装置等設け、仮撚を付与しながら樹脂軟化、硬化を行うことにより、仮撚装置６近傍の加撚側において加撚により円型断面が維持された加撚硬化糸条８を得ることができるのである。樹脂軟化は、熱硬化性樹脂の場合は加熱による樹脂の低粘度化、熱可塑性樹脂の場合は加熱による可塑化をいい、樹脂硬化は熱硬化樹脂の場合は加熱による硬化、熱可塑性樹脂の場合は冷却による固化を意味する。
【００１２】
さらに、樹脂が光硬化、電子線硬化等の熱以外のエネルギーによる硬化性樹脂の場合には、樹脂軟化部として加熱装置、樹脂硬化部として光照射、電子線照射硬化装置を設置して達成できる。
【００１３】
本発明で用いられる仮撚装置の最も簡便な方法は、図２に示すような円筒６１内部に自由回転する複数個のロール６２を設け、加撚硬化糸条８をニップした上で円筒６１をロール６２とともに回転せしめることにより仮撚装置を構成することができるが、本発明は当該仮撚方法、装置に限定するものではない。
【００１４】
図１において、加撚装置６の右側は解撚部であり、加撚硬化糸条８が一定速度で左方から右方に引取られる時、加撚硬化糸条８は仮撚装置６を通過した以後はその撚数は実質的にゼロとなるが加撚側で仮撚状態で硬化されたため、解撚側では実質的に撚数はゼロであるが加撚・硬化に相当する撚りトルクのみが残存することになる。この後、撚りトルクが残留した加撚硬化糸条９は必要に応じて表面被覆用ダイス１０を通過せしめて被覆線状ＦＲＰを得ることもできる。
【００１５】
このようにして得た線状ＦＲＰ１１は巻き取りボビン１２に巻き取られるが、巻取られた線状ＦＲＰ１１は実質的に撚数ゼロで加撚・硬化に相当する撚トルクを有するものとなる。
【００１６】
以上に詳述した本発明の線状ＦＲＰの製造方法の利点は、実質的に無撚の強化糸条を無撚状態で樹脂含浸が可能であり（加撚された糸条の樹脂含浸は著しく困難である）、これに連続して仮撚を行うことにより加撚側において糸条の円型断面の維持と撚による樹脂含浸の促進、強化繊維の最密充填化が図られること、さらに解撚側において円型断面形状を維持しつつ、撚トルクを有する硬化糸条を一工程で連続して得ることが可能となることであり、特に撚トルクを有する無撚の線状ＦＲＰが得られることは、これを複数化してＦＲＰケーブルとする時、下撚加撚が不要となる利点があり極めて合理的な製造方法となる。
【００１７】
次に本発明のＦＲＰケーブルの製造方法を図に基づき詳細に説明する。図３は、本発明のＦＲＰケーブルの製造方法を示す模式図である。複数本の実質的に無撚の強化繊維糸条（それぞれが合糸された状態でも可能である）１は樹脂含浸部２、ダイス４を経て、仮撚装置６に別々に導かれ、それぞれ同一条件の仮撚数が与えられる。得られた無撚であり残留撚トルクを有する線状ＦＲＰ１１はガイドプレート１３で相対位置を制御した上で加撚巻取ボビン１５上に巻取られる。
【００１８】
この時、加撚巻取りボビン１５は矢印Ｂの方向に回転することによって複数の線状ＦＲＰの有する撚トルクの消去に相当する加撚を行うと同時に矢印Ｃの方向に回転することによって加撚巻き取りボビン１５上にＦＲＰケーブル１４を得ることが出来る。この時、図１において１０で示した表面被覆用ダイスを仮撚装置６の後に組込み（図示せず）、ＦＲＰケーブルの各素線間の内部摩擦、或いは磨耗を低下しせめることも可能である。
【００１９】
本発明の方法によって得られるＦＲＰケーブルの構造は、従来のケーブルが下撚と上撚の２つの撚構造を持つのに対し、本発明の方法により得られるケーブルは上撚のみ構造である。
【００２０】
線状ＦＲＰ、ＦＲＰケーブルにおいて、加撚することにより強力利用率は低下するのが一般的であるが、本発明の線状ＦＲＰは、素線に撚を有しないため強力利用率を向上せしめることが可能となる利点がある。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例によって本発明の方法をさらに詳細に説明する。
第４図に示す如く、１ｍ当たり ０．８ｇの目付を有する炭素繊維トウ（３本）を分離した状態でエポキシ樹脂をいれた樹脂含浸部２中に連続的に浸漬し、次いで同心円上にある３個の直径約１ｍｍの孔を有するダイス４に通しそれ以降は３本のトウを合わせ、直径約１．７ｍｍのダイスガイド４’および炉長５ｍの加熱部７を経て仮撚装置６に導いた。
【００２２】
なお、加熱装置と仮撚装置の間に冷却部（図示せず）を設け仮撚装置におけるニップ部の安定性を図った。この系を７組並列に置き、トウの移動速度毎分２．５ｍ、仮撚装置の回転数を毎分５０回転として連続的に直径約１．７ｍｍの線状ＦＲＰ１６を７本同時に製作し、引続き図５に示すように同心円上に６個、中心部に１個のガイドを有するガイドプレート１３により位置制御を行った上で、加撚巻取ボビン１５を１分間２５回転（Ｂ方向の回転）しながら巻取ボビン上に直径約５ｍｍ、撚数１ｍ当たり１０回のＦＲＰケーブル１７を得た。
【００２３】
【発明の効果】
上述の如く構成された本発明によれば、従来、含浸−加撚の２つのプロセスが必要であった線状ＦＲＰの製造が一工程で済むとともに、本発明の方法で得られる線状ＦＲＰは撚を有しないため強力利用率を従来方法の線状ＦＲＰに比べ向上せしめることが可能である。あわせて、本発明の製造方法により得られるＦＲＰケーブルは上撚のみ構造であるので強力利用率を従来方法のＦＲＰケーブルに比べ向上せしめることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線状ＦＲＰの製造方法の一例を示した概略図である。
【図２】仮撚装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明のＦＲＰケーブルの製造方法の一例を示した概略図である。
【図４】複数本（３本の場合）のトウを用いて１本の線状ＦＲＰを得るための主として加撚側の概略図である。
【図５】７本の線状ＦＲＰからＦＲＰケーブルを得るための加撚部の安定化のためのガイド部の概略図である。
【符号の説明】
１ 強化繊維糸条（実質的に無撚）
２ 樹脂含浸部
３ 樹脂含浸糸条
４ ダイス
５ 樹脂含浸糸条（ダイス通過後）
６ 仮撚装置 ６１ 仮撚装置を構成する円筒
６２ 仮撚装置を構成するロール
７ 加熱装置
８ 円型断面の加撚硬化糸条
９ 円型断面の無撚硬化糸条（撚りトルク残留）
１０ 表面被覆用ダイス被覆装置
１１ 線状ＦＲＰ
１２ 巻き取りボビン
１３ ガイドプレート
１４ ＦＲＰケーブル
１５ 加撚巻き取りボビン
１６ 線状ＦＲＰ（炭素繊維トウ３本からなる）
１７ ＦＲＰケーブル（線状ＦＲＰ１６×３本からなる）
【産業上の利用分野】
本発明は、円型断面の繊維強化線状プラスチックの製造方法およびこれを用いた繊維強化プラスチックケーブルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、強化繊維に樹脂を含浸して得られる繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）製品の一つとして円型断面の線状ＦＲＰがある。このような円型断面の線状ＦＲＰを得るための従来技術として、（１）熱硬化または熱可塑性樹脂を含浸せしめた強化糸条を円型ダイスまたは円型金型で引抜成型を行う方法、（２）樹脂を含浸せしめた強化糸条に加撚を処し、そのまま硬化せしめる方法、（３）樹脂を含浸せしめた強化糸条の外周に糸条またはテープ状物を緊密に巻付け、円型断面を得る方法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、本質的には前記（２）の加撚法によるものであるが、従来の加撚法により円型断面を得るためにはまず強化糸条に樹脂を含浸せしめ（この場合、強化糸条の樹脂含浸物の剛性を下げることを考慮して熱硬化性樹脂が使用されるのが一般的である。）次いで加撚を処し、そのまま硬化する方法が採用される。しかしながら、この場合、含浸−加撚の２つのプロセスが必要であり、未硬化の流動性のある強化糸条の樹脂含浸物に加撚を施す必要があった。
【０００４】
さらに、このようにして得た線状ＦＲＰを合撚してＦＲＰケーブルを得る場合には、硬化した円形断面の線状ＦＲＰにさらに追撚した上で合撚を与えてケーブルを得ることが必要であった。
【０００５】
本発明は一工程で円型断面の線状ＦＲＰを得る新規な製造方法であると同時にこの方法を複数化することにより一工程で合撚ＦＰＲケーブルを得ることが出来る画期的なプロセスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の要旨は、実質的に無撚の強化繊維糸条に樹脂を含浸したのち、仮撚を付与しながら加撚側で樹脂の軟化と硬化を行う線状繊維強化プラスチックの製造方法であり、第２の要旨は、実質的に無撚の強化繊維糸条に樹脂を含浸したのち、仮撚を付与しながら加撚側で樹脂の軟化と硬化を行って得た線状繊維強化プラスチックを複数本引揃え加撚しながら巻取る繊維強化プラスチックケーブルの製造方法にある。
【０００７】
本発明の線状ＦＲＰおよびＦＲＰケーブルの製造に使用される強化繊維糸条は実質的に無撚の繊維であることが必要である。特にその種類を限定するものではないが、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の高強度繊維好ましく用いられる。
【０００８】
本発明を図に基づいて詳細に説明する。
本発明の線状ＦＲＰの製造方法の一例を示した概略図である。実質的に無撚の強化繊維糸条１は樹脂含浸部２において強化用樹脂を含浸され樹脂含浸糸条３となる。当該強化用樹脂は熱硬化性、熱可塑性、光硬化、または電子線硬化等、いずれの樹脂でも用いることが可能である。またその含浸方法についても特に限定するものではない。さらにオフラインで樹脂含浸された糸条を得ることも可能である。
【０００９】
樹脂含浸糸条３は糸条物の樹脂量および形態の制御のため、ダイス４を通過させることが好ましいが必須ではない。含浸された強化用樹脂が熱可塑性樹脂の場合、ダイス４は当然加熱するる必要がある。
【００１０】
ダイス４を経た樹脂含浸糸条５は仮撚装置６によって加撚される。この時、含浸された強化用樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、仮撚装置６により加えられた撚は樹脂含浸糸条３が未だ硬化しないダイス４近傍で主として加撚され、また含浸された強化用樹脂が熱可塑状樹脂の場合は加熱装置７において、主として加撚されることになる。
【００１１】
このように仮撚装置６の加撚側（図１において仮撚装置６の左側）に樹脂軟化と樹脂硬化を行う加熱炉、冷却装置等設け、仮撚を付与しながら樹脂軟化、硬化を行うことにより、仮撚装置６近傍の加撚側において加撚により円型断面が維持された加撚硬化糸条８を得ることができるのである。樹脂軟化は、熱硬化性樹脂の場合は加熱による樹脂の低粘度化、熱可塑性樹脂の場合は加熱による可塑化をいい、樹脂硬化は熱硬化樹脂の場合は加熱による硬化、熱可塑性樹脂の場合は冷却による固化を意味する。
【００１２】
さらに、樹脂が光硬化、電子線硬化等の熱以外のエネルギーによる硬化性樹脂の場合には、樹脂軟化部として加熱装置、樹脂硬化部として光照射、電子線照射硬化装置を設置して達成できる。
【００１３】
本発明で用いられる仮撚装置の最も簡便な方法は、図２に示すような円筒６１内部に自由回転する複数個のロール６２を設け、加撚硬化糸条８をニップした上で円筒６１をロール６２とともに回転せしめることにより仮撚装置を構成することができるが、本発明は当該仮撚方法、装置に限定するものではない。
【００１４】
図１において、加撚装置６の右側は解撚部であり、加撚硬化糸条８が一定速度で左方から右方に引取られる時、加撚硬化糸条８は仮撚装置６を通過した以後はその撚数は実質的にゼロとなるが加撚側で仮撚状態で硬化されたため、解撚側では実質的に撚数はゼロであるが加撚・硬化に相当する撚りトルクのみが残存することになる。この後、撚りトルクが残留した加撚硬化糸条９は必要に応じて表面被覆用ダイス１０を通過せしめて被覆線状ＦＲＰを得ることもできる。
【００１５】
このようにして得た線状ＦＲＰ１１は巻き取りボビン１２に巻き取られるが、巻取られた線状ＦＲＰ１１は実質的に撚数ゼロで加撚・硬化に相当する撚トルクを有するものとなる。
【００１６】
以上に詳述した本発明の線状ＦＲＰの製造方法の利点は、実質的に無撚の強化糸条を無撚状態で樹脂含浸が可能であり（加撚された糸条の樹脂含浸は著しく困難である）、これに連続して仮撚を行うことにより加撚側において糸条の円型断面の維持と撚による樹脂含浸の促進、強化繊維の最密充填化が図られること、さらに解撚側において円型断面形状を維持しつつ、撚トルクを有する硬化糸条を一工程で連続して得ることが可能となることであり、特に撚トルクを有する無撚の線状ＦＲＰが得られることは、これを複数化してＦＲＰケーブルとする時、下撚加撚が不要となる利点があり極めて合理的な製造方法となる。
【００１７】
次に本発明のＦＲＰケーブルの製造方法を図に基づき詳細に説明する。図３は、本発明のＦＲＰケーブルの製造方法を示す模式図である。複数本の実質的に無撚の強化繊維糸条（それぞれが合糸された状態でも可能である）１は樹脂含浸部２、ダイス４を経て、仮撚装置６に別々に導かれ、それぞれ同一条件の仮撚数が与えられる。得られた無撚であり残留撚トルクを有する線状ＦＲＰ１１はガイドプレート１３で相対位置を制御した上で加撚巻取ボビン１５上に巻取られる。
【００１８】
この時、加撚巻取りボビン１５は矢印Ｂの方向に回転することによって複数の線状ＦＲＰの有する撚トルクの消去に相当する加撚を行うと同時に矢印Ｃの方向に回転することによって加撚巻き取りボビン１５上にＦＲＰケーブル１４を得ることが出来る。この時、図１において１０で示した表面被覆用ダイスを仮撚装置６の後に組込み（図示せず）、ＦＲＰケーブルの各素線間の内部摩擦、或いは磨耗を低下しせめることも可能である。
【００１９】
本発明の方法によって得られるＦＲＰケーブルの構造は、従来のケーブルが下撚と上撚の２つの撚構造を持つのに対し、本発明の方法により得られるケーブルは上撚のみ構造である。
【００２０】
線状ＦＲＰ、ＦＲＰケーブルにおいて、加撚することにより強力利用率は低下するのが一般的であるが、本発明の線状ＦＲＰは、素線に撚を有しないため強力利用率を向上せしめることが可能となる利点がある。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例によって本発明の方法をさらに詳細に説明する。
第４図に示す如く、１ｍ当たり ０．８ｇの目付を有する炭素繊維トウ（３本）を分離した状態でエポキシ樹脂をいれた樹脂含浸部２中に連続的に浸漬し、次いで同心円上にある３個の直径約１ｍｍの孔を有するダイス４に通しそれ以降は３本のトウを合わせ、直径約１．７ｍｍのダイスガイド４’および炉長５ｍの加熱部７を経て仮撚装置６に導いた。
【００２２】
なお、加熱装置と仮撚装置の間に冷却部（図示せず）を設け仮撚装置におけるニップ部の安定性を図った。この系を７組並列に置き、トウの移動速度毎分２．５ｍ、仮撚装置の回転数を毎分５０回転として連続的に直径約１．７ｍｍの線状ＦＲＰ１６を７本同時に製作し、引続き図５に示すように同心円上に６個、中心部に１個のガイドを有するガイドプレート１３により位置制御を行った上で、加撚巻取ボビン１５を１分間２５回転（Ｂ方向の回転）しながら巻取ボビン上に直径約５ｍｍ、撚数１ｍ当たり１０回のＦＲＰケーブル１７を得た。
【００２３】
【発明の効果】
上述の如く構成された本発明によれば、従来、含浸−加撚の２つのプロセスが必要であった線状ＦＲＰの製造が一工程で済むとともに、本発明の方法で得られる線状ＦＲＰは撚を有しないため強力利用率を従来方法の線状ＦＲＰに比べ向上せしめることが可能である。あわせて、本発明の製造方法により得られるＦＲＰケーブルは上撚のみ構造であるので強力利用率を従来方法のＦＲＰケーブルに比べ向上せしめることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線状ＦＲＰの製造方法の一例を示した概略図である。
【図２】仮撚装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明のＦＲＰケーブルの製造方法の一例を示した概略図である。
【図４】複数本（３本の場合）のトウを用いて１本の線状ＦＲＰを得るための主として加撚側の概略図である。
【図５】７本の線状ＦＲＰからＦＲＰケーブルを得るための加撚部の安定化のためのガイド部の概略図である。
【符号の説明】
１ 強化繊維糸条（実質的に無撚）
２ 樹脂含浸部
３ 樹脂含浸糸条
４ ダイス
５ 樹脂含浸糸条（ダイス通過後）
６ 仮撚装置 ６１ 仮撚装置を構成する円筒
６２ 仮撚装置を構成するロール
７ 加熱装置
８ 円型断面の加撚硬化糸条
９ 円型断面の無撚硬化糸条（撚りトルク残留）
１０ 表面被覆用ダイス被覆装置
１１ 線状ＦＲＰ
１２ 巻き取りボビン
１３ ガイドプレート
１４ ＦＲＰケーブル
１５ 加撚巻き取りボビン
１６ 線状ＦＲＰ（炭素繊維トウ３本からなる）
１７ ＦＲＰケーブル（線状ＦＲＰ１６×３本からなる）
Claims (2)
- 実質的に無撚の強化繊維糸条に樹脂を含浸したのち、仮撚を付与しながら加撚側で樹脂の軟化と硬化を行う線状繊維強化プラスチックの製造方法。
- 実質的に無撚の強化繊維糸条に樹脂を含浸したのち、仮撚を付与しながら加撚側で樹脂の軟化と硬化を行って得た線状繊維強化プラスチックを複数本引揃え加撚しながら巻取る繊維強化プラスチックケーブルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18263294A JP3724593B2 (ja) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | 線状繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチックケーブルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18263294A JP3724593B2 (ja) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | 線状繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチックケーブルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0839680A JPH0839680A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3724593B2 true JP3724593B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=16121688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18263294A Expired - Lifetime JP3724593B2 (ja) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | 線状繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチックケーブルの製造方法 |
Country Status (1)
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| JP5698517B2 (ja) * | 2010-12-20 | 2015-04-08 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 扁平形状繊維強化プラスチック線材の製造方法 |
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-
1994
- 1994-08-03 JP JP18263294A patent/JP3724593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPH0839680A (ja) | 1996-02-13 |
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