JP4461460B2 - 強化プラスチック管の成形方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、アンテナカバー等の保護部材や、フィルム、シート類の巻取芯、あるいは、流体輸送管等、各種円筒形状の強化プラスチック管の成形方法に関するものである。

円筒形状の強化プラスチック製品（以下、ＦＲＰ管という）を成形する方法として、ＨＬＵ（ハンドレイアップ成形法）、ＦＷ（フィラメントワインディング成形法）、引き抜き成形法、ＳＷ（シートワインディング成形法）などの手法がある。
いずれの成形法においても、設計上必要な強化繊維を用いたロービング又は織布に最適な量の樹脂を含浸させ、それを円筒形状に形成して硬化成形させるものである。

一般に、ＦＲＰの機械的物性には強化繊維の配置方向が大きく影響する。例えば、ＦＲＰ管の場合、本発明の実施形態の説明図である図２（ａ）に示すＦＲＰ管１’のように、ＦＲＰ層の強化繊維４の配置方向が管軸方向に沿って並行な場合と、従来例の説明図である図２（ｂ）に示すＦＲＰ管１０のように並行でない場合とを比較すると、管軸方向の引張強度、曲げ強度及び曲げ剛性は、前者のように並行な場合の方が大きくなる。
したがって、ＦＲＰ管の軸方向強度物性について、より剛性、強度を大きいものとするためには、強化繊維の配置方向は、ＦＲＰ管の管軸方向に沿って並行であることが望ましい。なお、図２（ａ）（ｂ）に示す符号１２は、樹脂を含浸した織布３，１３のさらに外側に適宜設けられる保護層である。

なお、強化繊維の配置方向を、ＦＲＰ管の管軸方向に沿って並行に設けた例としては、例えば、特許文献１が挙げられる。

特開２００１−１７１０１１号公報（第６頁第２図）

通常、テープワインディング成型等によってＦＲＰ管を成形する場合、図３に示すように、ロール状に巻き取られた強化繊維の織布３を芯材２の周囲に巻回する。このとき、その強化繊維の織布３は、強化繊維（ヨコ糸）４の向きが、ロール５の幅方向、すなわち巻取り方向（長さ方向）に対して直角方向となったスダレ状の織布等が使用される。
このような強化繊維のロール５を使用してＦＲＰ管を形成すると、その織布３は、芯材２の周囲にピッチ角βのヘリカル状に巻回されるので、強化繊維４の配置方向を管軸方向に沿って並行にすることができない（図２（ｂ）に示す角度α参照）。

そこで、この発明は、ＦＷによってＦＲＰ管を形成する場合において、強化繊維の配置方向を、ＦＲＰ管の管軸方向に沿って並行にすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、ＦＷで使用するロール状に巻き取られた強化繊維の織布を、その強化繊維の向きが、ロール幅方向に対して斜めになるようにし、その斜め方向の強化繊維のロール幅方向に対する角度を、芯材への巻回の際のピッチ角と同じ角度に設定する手段を採用したのである。
このようにすれば、強化繊維の織布を芯材に巻回させた際に、その強化繊維が、ＦＲＰ管の管軸方向に沿って並行に配置される。この巻回作業は、従来の巻回作業と変わりないので、設備や工程に影響を及ぼすことなく、強化繊維を管軸方向に沿って並行に配置したＦＲＰ管を容易に形成することが可能となる。

この発明は、ＦＷによってＦＲＰ管を形成する場合において、強化繊維の配置方向を、ＦＲＰ管の管軸方向に沿って並行にすることができる。

一実施形態を図１及び図２（ａ）に示す。この実施形態のＦＲＰ管１の成形方法は、ロール状に巻き取られた強化繊維（ガラス繊維）４の織布３を、芯材２の周囲にヘリカル状に巻回し、その強化繊維４の織布３に所定量の樹脂を含浸させて、その樹脂を硬化させることにより筒状に成形するものである。その織布３及び樹脂によって形成されたＦＲＰ層のさらに外側には、適宜、同材料又は他の材料からなる保護層１２が設けられて、用途に応じたＦＲＰ管１’として形成される。なお、保護層は内面にも成形する。

このＦＲＰ管１（１’）の製造において、ロール５に巻き取られた織布３の強化繊維４の向きは、図１に示すように、そのロール５の幅方向に対して斜め方向に配置されており、それを、芯材２にヘリカル状に巻回する際のそのつる巻きらせんのピッチ角βを、前記ロール５の幅方向と前記斜め方向の強化繊維４との成す角度と同一としている。
このため、上記織布３を芯材２に巻回した後の強化繊維４の向きは、図２（ａ）に示すように、ＦＲＰ管１の管軸方向に沿って並行となる。

図２（ａ）に示すＦＲＰ管１’と、図２（ｂ）に示す従来例のＦＲＰ管１０とを製作し、両者の強度、剛性等を比較した実験結果を下記に示す。

表中に示すデータは、ＪＩＳ Ｋ ７０１７による曲げ強度、曲げ弾性率である。実験例では、新スダレを採用したことにより、従来品と比較して曲げ強度、曲げ弾性率が向上した。

一実施形態を示し、芯材に強化繊維を巻回してＦＲＰ管を形成する際の方法を示す斜視図。 （ａ）は、強化繊維の向きを管軸方向に並行に配置したＦＲＰ管を示し、（ｂ）は、強化繊維の向きが管軸方向に並行でないＦＲＰ管を示す。 従来の実施形態を示す斜視図。

符号の説明

１，１’，１０ 強化プラスチック管（ＦＲＰ管）
２ 芯材
３，１３ 織布
４，１４ 強化繊維（ガラス繊維）
１２ 保護層
β ピッチ角

Claims (1)

1. ロール状に巻き取られた強化繊維の織布（３）を、芯材（２）の周囲にヘリカル状に巻回し、前記ヘリカル状の巻回により、前記芯材（２）の軸心方向に隣り合う前記強化繊維の織布（３）同士が、それぞれ少なくとも前記芯材（２）の外周面に直接巻回された部分を有する強化プラスチック管をテープワインディング成形法により形成し、
   上記ロール状に巻き取られた織布（３）の強化繊維（４）の向きを、そのロールの幅方向に対して斜め方向に配置し、上記巻回の際のヘリカルのピッチ角を、前記ロールの幅方向と前記斜め方向の強化繊維（４）との成す角度と同一として、その巻回後の強化繊維（４）の向きを、上記強化プラスチック管の管軸方向に沿って並行としたことを特徴とする強化プラスチック管の成形方法。

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