JP7218517B2 - Fiber-reinforced plastic molding and method for producing the same - Google Patents

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Description

本開示は、繊維強化プラスチック成形物及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to fiber-reinforced plastic moldings and manufacturing methods thereof.

繊維強化プラスチック成形物の製造方法として、シートワインディング法が知られている。このシートワインディング法では、プリプレグシートが巻回される。このシートワインディング法では、シートの巻き終わり縁部が起き上がる現象(起き上がり)が生じる。アングルシートは、繊維が長手方向に沿っていないため、起き上がりが生じやすい。特開2002-65194号公報は、アングルシートの「起き上がり」を防止するために、このアングルシートの外側に巻き付けられたプリプレグテープを開示する。 A sheet winding method is known as a method for manufacturing fiber-reinforced plastic moldings. In this sheet winding method, a prepreg sheet is wound. In this sheet winding method, a phenomenon (rising) occurs at the winding end edge of the sheet. Since the angle sheet does not have fibers along the longitudinal direction, it tends to rise up. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-65194 discloses a prepreg tape wrapped around the outside of the angle sheet in order to prevent the angle sheet from "raising".

特開2002-65194号公報JP-A-2002-65194

アングルシートを巻き付けてアングル層を形成する場合、シートの継ぎ目が必須的に生じる。この継ぎ目は、軸方向の全体に亘って存在する。この継ぎ目は、破壊の起点となりうる。また、当該継ぎ目では、繊維が切断されている。この繊維の切れ目が破壊の起点となりうる。 When the angle sheets are wound to form the angle layers, seams of the sheets are inevitably formed. This seam exists along the entire axial direction. This seam can be the starting point of fracture. Also, the fibers are cut at the seams. This fiber break can be the starting point of fracture.

本開示の目的は、アングル層の強度に優れた繊維強化プラスチック成形物の提供にある。 An object of the present disclosure is to provide a fiber-reinforced plastic molding having an angle layer with excellent strength.

ある側面において、繊維強化プラスチック成形物は、長手方向を有する。この繊維強化プラスチック成形物は、繊維強化プラスチック層を含んでいてもよい。前記繊維強化プラスチック層が、前記長手方向に対して傾斜して配向した斜行繊維を含むアングル層を有していてもよい。前記アングル層が、螺旋状に延在するテープ状プリプレグにより形成されたテープ層を有していてもよい。前記テープ状プリプレグが、その延在方向に平行な連続繊維を含んでいてもよい。この連続繊維が前記斜行繊維を構成していてもよい。 In one aspect, the fiber-reinforced plastic molding has a longitudinal direction. This fiber-reinforced plastic molding may contain a fiber-reinforced plastic layer. The fiber-reinforced plastic layer may have an angle layer containing oblique fibers oriented obliquely with respect to the longitudinal direction. The angle layer may have a tape layer formed of a spirally extending tape-shaped prepreg. The tape-shaped prepreg may contain continuous fibers parallel to its extending direction. The continuous fibers may constitute the oblique fibers.

他の側面において、繊維強化プラスチック成形物の製造方法は、マンドレルを含むベース部材に、張力を付与しながらテープ状プリプレグを螺旋状に巻回する巻回工程と、前記巻回工程の後になされ、前記テープ状プリプレグに含まれるマトリクス樹脂が固化した状態で前記マンドレルを抜き取るマンドレル抜き取り工程とを含んでいてもよい。前記巻回工程では、前記張力によりテープ幅を調整しながら前記テープ状プリプレグが巻回されてもよい。 In another aspect, a method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded product includes a winding step of spirally winding a tape-shaped prepreg while applying tension to a base member including a mandrel, and after the winding step, and a mandrel removing step of removing the mandrel in a state in which the matrix resin contained in the tape-shaped prepreg is solidified. In the winding step, the tape-shaped prepreg may be wound while the tape width is adjusted by the tension.

他の側面において、繊維強化プラスチック成形物の製造方法は、マンドレルを含むベース部材に、張力を付与しながらテープ状プリプレグを螺旋状に巻回する巻回工程と、前記巻回工程の後になされ、前記テープ状プリプレグに含まれるマトリクス樹脂が固化した状態で前記マンドレルを抜き取るマンドレル抜き取り工程とを含んでいてもよい。前記巻回工程では、前記マトリクス樹脂の粘度が、前記張力によりテープ幅が変化しうる粘度とされていてもよい。 In another aspect, a method for manufacturing a fiber-reinforced plastic molded product includes a winding step of spirally winding a tape-shaped prepreg while applying tension to a base member including a mandrel, and after the winding step, and a mandrel removing step of removing the mandrel in a state in which the matrix resin contained in the tape-shaped prepreg is solidified. In the winding step, the viscosity of the matrix resin may be such that the tape width can be changed by the tension.

アングル層の強度に優れた繊維強化プラスチック成形物が提供されうる。 A fiber-reinforced plastic molding having an angle layer with excellent strength can be provided.

図1は、繊維強化プラスチック成形物の製造方法の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a method for producing a fiber-reinforced plastic molding. 図2(a)及び図2(b)は、テープ幅の調整について説明するための図である。2(a) and 2(b) are diagrams for explaining the adjustment of the tape width. 図3は、実施例1から3の積層構成を示す展開図である。FIG. 3 is an exploded view showing the lamination structure of Examples 1 to 3. FIG. 図4は、比較例1の積層構成を示す展開図である。FIG. 4 is an exploded view showing the laminated structure of Comparative Example 1. FIG. 図5は、ねじり破壊エネルギーの測定方法を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a method for measuring torsional fracture energy.

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本開示が詳細に説明される。 Hereinafter, the present disclosure will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.

本開示の繊維強化プラスチック成形物は、長手方向を有する。例えば、この繊維強化プラスチック成形物は、管状体である。この管状体は、外径が変化していてもよく、外径が一定であってもよい。この管状体は、内径が変化していてもよく、内径が一定であってもよい。管状体の中心線が直線である場合、この中心線の方向が長手方向である。 The fiber-reinforced plastic molding of the present disclosure has a longitudinal direction. For example, this fiber-reinforced plastic molding is a tubular body. The tubular body may have a varying outer diameter or a constant outer diameter. The tubular body may have a varying inner diameter or a constant inner diameter. If the centerline of the tubular body is straight, the direction of this centerline is the longitudinal direction.

この管状体の具体例として、ゴルフクラブのシャフト、釣竿、テニスラケットのフレーム、ドライブシャフト等が挙げられる。管状体以外であってもよい。 Specific examples of this tubular body include golf club shafts, fishing rods, tennis racket frames, and drive shafts. It may be other than a tubular body.

図1は、管状体200の製造方法の一例を説明するための工程図である。 FIG. 1 is a process drawing for explaining an example of a method for manufacturing the tubular body 200. FIG.

なお、以下において「内側」とは、管状体の半径方向における内側を意味し、「外側」とは、管状体の半径方向における外側を意味する。本願において、「軸方向」とは、管状体の軸方向を意味する。 In the following description, the term “inner side” means the inner side of the tubular body in the radial direction, and the term “outer side” means the outer side of the tubular body in the radial direction. In the present application, "axial direction" means the axial direction of the tubular body.

管状体200は、1又は2以上の繊維強化樹脂層を備えた積層体である。管状体200は中空構造を有する。 The tubular body 200 is a laminate having one or more fiber reinforced resin layers. Tubular body 200 has a hollow structure.

管状体200の製造では、テープ状プリプレグTP1が用いられる。 A tape-shaped prepreg TP1 is used in manufacturing the tubular body 200 .

テープ状プリプレグTP1は、繊維とマトリクス樹脂とを含むテープである。テープ状プリプレグTP1は、例えば、プリプレグから切り出される。典型的なテープ状プリプレグTP1は、プリプレグを所定の幅でカットすることで得られる。 The tape-shaped prepreg TP1 is a tape containing fibers and matrix resin. The tape-shaped prepreg TP1 is cut out from a prepreg, for example. A typical tape-shaped prepreg TP1 is obtained by cutting a prepreg to a predetermined width.

テープ状プリプレグTP1では、その長手方向に沿って、繊維が配向している。UDプリプレグから作製されたテープ状プリプレグでは、一方向に揃えられた繊維の方向が、テープ状プリプレグの長手方向に一致している。 In the tape-shaped prepreg TP1, fibers are oriented along its longitudinal direction. In the tape-shaped prepreg produced from the UD prepreg, the direction of the fibers aligned in one direction matches the longitudinal direction of the tape-shaped prepreg.

市販されているプリプレグを切断するだけで、テープ状プリプレグTP1が作製されうる。プリプレグと同様に、繊維種類、厚み、繊維弾性率、繊維目付、プリプレグ目付、樹脂含有率等が異なる多種のテープ状プリプレグTP1が市販されている。テープ状プリプレグTP1は、規定された厚みを有している。プリプレグと同様に、テープ状プリプレグTP1は、厚みの精度に優れる。テープ状プリプレグTP1は、厚みの均一性に優れる。 A tape-shaped prepreg TP1 can be produced simply by cutting a commercially available prepreg. As with prepregs, a variety of tape-shaped prepregs TP1 with different fiber types, thicknesses, fiber elastic moduli, fiber basis weights, prepreg basis weights, resin contents, etc. are commercially available. The tape-shaped prepreg TP1 has a specified thickness. Similar to prepreg, the tape-shaped prepreg TP1 has excellent thickness accuracy. The tape-shaped prepreg TP1 is excellent in thickness uniformity.

プリプレグは、プリプレグシートとも称される。プリプレグは、繊維に樹脂を含浸させたシート状の材料である。含浸されている樹脂は、マトリクス樹脂とも称される。マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が好ましく、熱硬化性樹脂がより好ましい。 A prepreg is also called a prepreg sheet. A prepreg is a sheet-like material in which fibers are impregnated with resin. The impregnated resin is also called matrix resin. The matrix resin is preferably a thermosetting resin or a thermoplastic resin, more preferably a thermosetting resin.

プリプレグにおける繊維の形態は、限定されない。典型的なプリプレグは、UDプリプレグである。UDとは、ユニディレクションの略である。UDプリプレグでは、繊維が実質的に一方向に配向している。UDプリプレグ以外のプリプレグとして、例えば、繊維が編まれているプリプレグが知られている。テープ状プリプレグTP1の材料としてのプリプレグは、UDプリプレグが好ましい。 The form of fibers in the prepreg is not limited. A typical prepreg is a UD prepreg. UD is an abbreviation for unidirection. In UD prepreg, the fibers are oriented substantially in one direction. As prepregs other than UD prepregs, for example, prepregs in which fibers are woven are known. A prepreg as a material of the tape-shaped prepreg TP1 is preferably a UD prepreg.

多くの種類のプリプレグが市販されている。プリプレグの品種によって、繊維の種類、厚み、繊維弾性率、繊維目付、プリプレグ目付、樹脂含有率等が異なる。これらのプリプレグを用いることで、多くの種類のテープ状プリプレグTP1が作製されうる。 Many types of prepregs are commercially available. The type of fiber, thickness, fiber elastic modulus, fiber basis weight, prepreg basis weight, resin content, etc. differ depending on the type of prepreg. By using these prepregs, many kinds of tape-shaped prepregs TP1 can be produced.

プリプレグ及びテープ状プリプレグTP1に用いられる繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維及び炭化ケイ素繊維が例示される。これらの繊維の2種以上が併用されてもよい。成形体の強度の観点から、炭素繊維が好ましい。 Carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, boron fiber, alumina fiber and silicon carbide fiber are exemplified as fibers used in the prepreg and tape-shaped prepreg TP1. Two or more of these fibers may be used in combination. Carbon fiber is preferable from the viewpoint of the strength of the molded article.

炭素繊維として、PAN系、ピッチ系及びレーヨン系の炭素繊維が例示される。引張強度の観点から、PAN系の炭素繊維が好ましい。炭素繊維の形態としては、前駆体繊維に撚りをかけて焼成して得られる炭素繊維(いわゆる有撚糸)、その有撚糸の撚りを解いた炭素繊維(いわゆる解撚糸)、前駆体繊維に実質的に撚りをかけずに熱処理を行う無撚糸などが挙げられる。炭素繊維は、黒鉛繊維を含んでいてもよい。 Examples of carbon fibers include PAN-based, pitch-based and rayon-based carbon fibers. From the viewpoint of tensile strength, PAN-based carbon fibers are preferred. The forms of carbon fibers include carbon fibers obtained by twisting and firing precursor fibers (so-called twisted yarn), carbon fibers obtained by untwisting the twisted yarn (so-called untwisted yarn), and precursor fibers that are substantially Examples include non-twisted yarns that are heat-treated without twisting. The carbon fibers may contain graphite fibers.

成形品の強度及び剛性の観点から、成形品に含まれる繊維の引張弾性率は、10t/mm以上が好ましく、23.5t/mm以上がより好ましく、70t/mm以下が好ましく、50t/mm以下がより好ましい。この引張弾性率は、JIS R 7601:1986「炭素繊維試験方法」に準拠して測定される。 From the viewpoint of the strength and rigidity of the molded product, the tensile modulus of the fibers contained in the molded product is preferably 10 t/mm 2 or more, more preferably 23.5 t/mm 2 or more, preferably 70 t/mm 2 or less, and 50 t. /mm 2 or less is more preferable. This tensile modulus is measured according to JIS R 7601:1986 "Testing methods for carbon fiber".

アングル層の強度の観点から、テープ状プリプレグTP1に含まれる繊維の引張弾性率は、10t/mm以上が好ましく、23.5t/mm以上がより好ましく、70t/mm以下が好ましく、50t/mm以下がより好ましい。 From the viewpoint of the strength of the angle layer, the tensile modulus of the fibers contained in the tape-shaped prepreg TP1 is preferably 10 t/mm 2 or more, more preferably 23.5 t/mm 2 or more, preferably 70 t/mm 2 or less, and 50 t/mm 2 or more. /mm 2 or less is more preferable.

軽量化と強度とのバランスの観点から、成形品における繊維の含有率は、65質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、85質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。同様の理由で、テープ状プリプレグTP1における繊維の含有率は、65質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、85質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。 From the viewpoint of balance between weight reduction and strength, the fiber content in the molded product is preferably 65% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less. For the same reason, the fiber content in the tape-shaped prepreg TP1 is preferably 65% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.

テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂を構成する樹脂組成物として、エポキシ樹脂組成物が好ましい。エポキシ樹脂組成物の基材樹脂は、エポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂成分は、分子内に2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が好ましい。換言すれば、このエポキシ樹脂成分は、2官能のエポキシ樹脂を含有するのが好ましい。2官能のエポキシ樹脂の具体例として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびその水素添加物、ビスフェノールF型エポキシ樹脂およびその水素添加物、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。ビスフェノール型エポキシ樹脂は、単独で用いられても良く、2種以上を混合して用いられても良い。エポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含有することが好ましい。典型的な硬化剤として、ジシアンジアミドが挙げられる。この硬化剤には、硬化活性を高めるための硬化助剤を組み合わせることができる。硬化助剤としては、尿素に結合する水素の少なくとも1つが、炭化水素基で置換された尿素誘導体が好ましい。エポキシ樹脂組成物は、さらに、オリゴマー、高分子化合物、有機粒子、無機粒子等を含んでいてもよい。 As the resin composition constituting the matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1, an epoxy resin composition is preferable. The base resin of the epoxy resin composition is an epoxy resin. The epoxy resin component contained in this epoxy resin composition is preferably an epoxy resin having two epoxy groups in the molecule. In other words, the epoxy resin component preferably contains a bifunctional epoxy resin. Specific examples of bifunctional epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin and its hydrogenated products, bisphenol F type epoxy resin and its hydrogenated products, bisphenol S type epoxy resin, tetrabromobisphenol A type epoxy resin, and bisphenol AD type epoxy resin. Bisphenol-type epoxy resins such as resins can be used. Bisphenol-type epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. The epoxy resin composition preferably contains a curing agent. Typical curing agents include dicyandiamide. This curing agent can be combined with a curing aid for enhancing curing activity. As the curing aid, a urea derivative in which at least one of the hydrogens bonded to urea is substituted with a hydrocarbon group is preferred. The epoxy resin composition may further contain oligomers, polymer compounds, organic particles, inorganic particles, and the like.

このようなテープ状プリプレグTP1で、管状体200のアングル層が形成される。 An angle layer of the tubular body 200 is formed from the tape-shaped prepreg TP1.

管状体200の製造では、巻回工程がなされる。図1が示すように、この巻回工程では、マンドレル100を含むベース部材102に、テープ状プリプレグTP1が螺旋状に巻回される。ベース部材とは、マンドレル100又はマンドレル100に他の層が巻回されたものを意味する。ベース部材に巻回された他の層は、テープ状プリプレグTP1によって形成されるアングル層よりも内側の層である。図1の実施形態では、ベース部材102は、マンドレル100である。 A winding process is performed in manufacturing the tubular body 200 . As shown in FIG. 1, in this winding process, a tape-shaped prepreg TP1 is spirally wound around a base member 102 including a mandrel 100. As shown in FIG. By base member is meant the mandrel 100 or the mandrel 100 wrapped with other layers. Other layers wound around the base member are layers inside the angle layers formed by the tape-shaped prepreg TP1. In the embodiment of FIG. 1, base member 102 is mandrel 100 .

なお、管状体200(繊維強化プラスチック成形物)は、テープ状プリプレグTP1で形成されたアングル層以外のアングル層を有していても良い。強度及び軽量化の観点から、管状体200(繊維強化プラスチック成形物)のアングル層が、テープ状プリプレグTP1で形成されたアングル層のみであるのが好ましい。 The tubular body 200 (fiber-reinforced plastic molding) may have angle layers other than the angle layers formed of the tape-shaped prepreg TP1. From the viewpoint of strength and weight reduction, it is preferable that the angle layers of the tubular body 200 (fiber-reinforced plastic molding) are only angle layers formed of the tape-shaped prepreg TP1.

巻回工程において、巻回テープ状プリプレグTP1には、張力Fが付与される。張力Fが付与されつつ、テープ状プリプレグTP1は巻回される。この巻回工程は、自動機械により実施されてもよいし、人間の手によって実施されてもよい。 In the winding process, tension F is applied to the wound tape-shaped prepreg TP1. The tape-shaped prepreg TP1 is wound while a tension F is applied. This winding process may be performed by an automatic machine or by human hands.

この巻回工程では、テープ状プリプレグTP1が巻回された後、必要に応じて、他の層が巻回される。この他の層は、テープ状プリプレグTP1よりも外側の層を構成する。 In this winding process, after the tape-shaped prepreg TP1 is wound, other layers are wound as necessary. Other layers constitute layers outside the tape-shaped prepreg TP1.

この巻回工程の後、好ましくは、テープラッピング工程及び加熱工程がなされる。テープラッピングにより、管状体内のボイドが除去されうる。加熱工程により、熱硬化性樹脂が硬化する。更に、マンドレル抜き取り工程がなされる。このマンドレル抜き取り工程では、前記テープ状プリプレグに含まれるマトリクス樹脂が固化した状態で、マンドレル100が抜き取られる。更に、必要に応じて、テープラッピング除去工程がなされる。更に表面研磨工程がなされてもよい。このようにして、管状体200が得られる。 This winding step is preferably followed by a tape wrapping step and a heating step. Voids in the tubular body can be eliminated by tape wrapping. The heating step cures the thermosetting resin. Additionally, a mandrel stripping step is performed. In this mandrel removing step, the mandrel 100 is removed while the matrix resin contained in the tape-shaped prepreg is solidified. Further, if necessary, a tape wrapping removal step is performed. Furthermore, a surface polishing step may be performed. Thus, tubular body 200 is obtained.

螺旋状に巻回されたテープ状プリプレグTP1は、全体として1つの円筒状の層を形成している。前述の通り、テープ状プリプレグTP1に含まれる繊維は、テープ状プリプレグTP1の長手方向に沿って配置されている。よって、この繊維は、テープ状プリプレグTP1と同様に、螺旋状に配置されている。この繊維は、管状体200の長手方向(軸方向)に対して傾斜している。 The spirally wound tape-shaped prepreg TP1 forms one cylindrical layer as a whole. As described above, the fibers contained in the tape-shaped prepreg TP1 are arranged along the longitudinal direction of the tape-shaped prepreg TP1. Therefore, this fiber is arranged in a spiral like the tape-shaped prepreg TP1. The fibers are inclined with respect to the longitudinal direction (axial direction) of tubular body 200 .

このテープ状プリプレグTP1によって形成された層が、管状体200におけるアングル層である。アングル層に含まれる繊維の角度(絶対値)は、長手方向(軸方向)に対して、20°以上が好ましく、30°以上がより好ましく、40°以上が更に好ましい。アングル層に含まれる繊維の角度(絶対値)は、長手方向(軸方向)に対して、70°以下が好ましく、60°以下がより好ましく、50°以下が更に好ましい。 A layer formed by this tape-shaped prepreg TP1 is an angle layer in the tubular body 200 . The angle (absolute value) of the fibers contained in the angle layer is preferably 20° or more, more preferably 30° or more, and still more preferably 40° or more with respect to the longitudinal direction (axial direction). The angle (absolute value) of the fibers contained in the angle layer is preferably 70° or less, more preferably 60° or less, and even more preferably 50° or less with respect to the longitudinal direction (axial direction).

図2(a)及び図2(b)は、巻回工程におけるテープ幅Wの調整方法を示している。 2(a) and 2(b) show a method of adjusting the tape width W in the winding process.

巻回工程では、張力Fによりテープ幅Wを調整しながら、テープ状プリプレグTP1が巻回される。テープ幅Wとは、テープ状プリプレグTP1の幅である。 In the winding process, the tape-shaped prepreg TP1 is wound while the tape width W is adjusted by the tension F. The tape width W is the width of the tape-shaped prepreg TP1.

巻回工程において、テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂は、固化していない。このため、テープ状プリプレグTP1のテープ幅Wは、変化しうる状態にある。巻回工程において、テープ幅Wは、張力Fによって変化しうる。張力Fが大きくなると、テープ状プリプレグTP1に含まれる繊維同士が寄り集まろうとする。このため、張力Fが増加すると、テープ幅Wが減少する。テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂は、張力Fによってテープ幅Wが変化しうる状態にある。 In the winding process, the matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1 is not solidified. Therefore, the tape width W of the tape-shaped prepreg TP1 is in a variable state. During the winding process, the tape width W can vary with the tension F. When the tension F increases, the fibers contained in the tape-shaped prepreg TP1 tend to gather together. Therefore, as the tension F increases, the tape width W decreases. The matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1 is in a state where the tape width W can be changed by the tension F.

この巻回工程では、張力Fによりテープ幅Wが調整されうる。張力Fが大きいほど、テープ幅Wが小さくなる。図2(a)が示すように、張力Fがより小さな張力F1であるとき、より大きなテープ幅W1が達成されうる。図2(b)が示すように、張力Fがより大きな張力F2であるとき、より小さなテープ幅W2が達成されうる。張力Fを大きくすることでテープ幅Wが小さくされうる。また、張力Fを小さくすることでテープ幅Wが大きくされうる。 In this winding process, the tension F allows the tape width W to be adjusted. The greater the tension F, the smaller the tape width W. As FIG. 2(a) shows, a larger tape width W1 can be achieved when the tension F is a smaller tension F1. As FIG. 2(b) shows, a smaller tape width W2 can be achieved when the tension F is a greater tension F2. By increasing the tension F, the tape width W can be decreased. Also, by reducing the tension F, the tape width W can be increased.

マトリクス樹脂の粘度は、張力Fによりテープ幅Wが調整されうるような粘度とされる。粘度が高すぎると、張力Fを変えてもテープ幅Wが変化しない。テープ幅Wの調整性の観点から、テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂の粘度は、低いのが好ましい。巻回工程において、巻き付け箇所M1におけるマトリクス樹脂の粘度は、1.0×10Pa・s以下が好ましく、1000Pa・s以下がより好ましく、100Pa・s以下が更に好ましい。この粘度が過小であると、粘着性が過剰となって、テープ状プリプレグTP1の取り扱い性が低下しうる。また、この粘度が過小であると、テープ幅Wが変動しすぎて、テープ幅Wの調整精度が低下しうる。これらの観点から、巻き付け箇所M1におけるマトリクス樹脂の粘度は、5Pa・s以上が好ましく、8Pa・s以上がより好ましく、10Pa・s以上が更に好ましい。 The viscosity of the matrix resin is such that the tape width W can be adjusted by the tension F. If the viscosity is too high, the tape width W will not change even if the tension F is changed. From the viewpoint of adjustability of the tape width W, the viscosity of the matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1 is preferably low. In the winding step, the viscosity of the matrix resin at the winding location M1 is preferably 1.0×10 5 Pa·s or less, more preferably 1000 Pa·s or less, and even more preferably 100 Pa·s or less. If the viscosity is too low, the tackiness becomes excessive, and the handleability of the tape-shaped prepreg TP1 may deteriorate. On the other hand, if the viscosity is too low, the tape width W fluctuates too much, and the adjustment accuracy of the tape width W may deteriorate. From these points of view, the viscosity of the matrix resin at the winding portion M1 is preferably 5 Pa·s or more, more preferably 8 Pa·s or more, and even more preferably 10 Pa·s or more.

テープ幅Wの調整性の観点から、巻き付け箇所M1において、テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂は、以下の状態にあるのが好ましい。当該マトリクス樹脂が熱可塑性樹脂の場合、この樹脂の温度は、ガラス転移温度以上であるのが好ましく、分解開始温度以下(更には分解開始温度未満)であるのが好ましい。当該マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、この樹脂はBステージにあるのが好ましい。Bステージの樹脂とは、硬化反応の中間段階にある熱硬化性樹脂である。Aステージでは、テープ状プリプレグTP1の取り扱い性が低下する。Cステージでは、熱硬化性樹脂が完全に硬化しているため、ベース部材への巻き付けが困難である。なお、Aステージ、Bステージ及びCステージは、JIS K 6900-1994(ISO 472:1988)に規定されている。巻回時のテープ状プリプレグTP1の取り扱い性の観点から、テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂の基材樹脂は、熱硬化性樹脂であるのが好ましく、エポキシ樹脂であるのがより好ましい。 From the viewpoint of adjustability of the tape width W, it is preferable that the matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1 is in the following state at the winding portion M1. When the matrix resin is a thermoplastic resin, the temperature of the resin is preferably higher than the glass transition temperature and lower than the decomposition initiation temperature (more preferably lower than the decomposition initiation temperature). If the matrix resin is a thermosetting resin, it is preferably in the B-stage. A B-stage resin is a thermosetting resin that is in an intermediate stage of the curing reaction. At the A stage, the handleability of the tape-shaped prepreg TP1 is deteriorated. At the C stage, the thermosetting resin is completely cured, so it is difficult to wind it around the base member. The A stage, B stage and C stage are defined in JIS K 6900-1994 (ISO 472:1988). From the viewpoint of ease of handling the tape-shaped prepreg TP1 during winding, the base resin of the matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1 is preferably a thermosetting resin, more preferably an epoxy resin.

なお、巻き付け箇所M1とは、前記巻回工程におけるテープ状プリプレグTP1上の位置であって、前記ベース部材102に接触している部分と接触していない部分との境界の位置を意味する。換言すれば、巻き付け箇所M1は、巻き付けが開始された位置である。ベース部材102が円筒である場合、巻き付け箇所M1は、軸方向に沿った線状部分である。 The winding location M1 is a position on the tape-shaped prepreg TP1 in the winding process, and means a boundary position between a portion in contact with the base member 102 and a portion not in contact with the base member 102 . In other words, the winding point M1 is the position where the winding starts. When the base member 102 is cylindrical, the winding location M1 is a linear portion along the axial direction.

テープ幅Wの調整性の観点から、巻回工程では、テープ状プリプレグTP1を加熱しながら巻回するのが好ましい。この加熱により、上述の好ましい粘度が達成されうる。言い換えれば、好ましい粘度となるように加熱がなされるのが好ましい。加熱は、巻き付け箇所M1においてなされるのが好ましい。テープ幅Wの調整が可能となるように、加熱される領域が選択される。 From the viewpoint of adjustability of the tape width W, it is preferable to wind the tape-shaped prepreg TP1 while heating it in the winding step. This heating can achieve the preferred viscosities described above. In other words, it is preferred that the heating is done so as to achieve the desired viscosity. Heating is preferably done at the winding point M1. The areas to be heated are selected to allow adjustment of the tape width W.

図1、図2(a)及び図2(b)において符号HTで示されているのは、ヒーター(加熱装置)である。少なくとも巻き付け箇所M1が加熱されるのが好ましい。好ましいヒーターHTとして、赤外線ヒーターが挙げられる。 A heater (heating device) is indicated by symbol HT in FIGS. 1, 2(a) and 2(b). Preferably, at least the winding point M1 is heated. Preferred heaters HT include infrared heaters.

特に、マトリクス樹脂が熱硬化性樹脂の場合に、この加熱がなされるのが好ましい。この加熱により、上述した好ましい粘度が達成されうる。 In particular, this heating is preferably performed when the matrix resin is a thermosetting resin. This heating can achieve the preferred viscosity described above.

このような方法で製造された管状体200は、繊維強化プラスチック成形物の一例である。この管状体200は、次のような構成を有する。 A tubular body 200 manufactured by such a method is an example of a fiber-reinforced plastic molding. This tubular body 200 has the following configuration.

管状体200は、繊維強化プラスチック層を含んでおり、この繊維強化プラスチック層が、管状体200の長手方向に対して傾斜して配向した斜行繊維を含むアングル層を有している。このアングル層が、螺旋状に延在するテープ状プリプレグTP1により形成されたテープ層である。 The tubular body 200 includes a fiber-reinforced plastic layer, and this fiber-reinforced plastic layer has angle layers containing oblique fibers oriented obliquely with respect to the longitudinal direction of the tubular body 200 . This angle layer is a tape layer formed of a spirally extending tape-shaped prepreg TP1.

テープ状プリプレグTP1は、その延在方向に平行な連続繊維を含んでいる。この連続繊維が斜行繊維を構成している。テープ状プリプレグTP1を管状体200の長手方向に対して傾斜させることで、テープ状プリプレグTP1に含まれる繊維も当該長手方向に対して傾斜する。斜行繊維の角度(絶対値)は、長手方向(軸方向)に対して、20°以上が好ましく、30°以上がより好ましく、40°以上が更に好ましい。斜行繊維の角度(絶対値)は、長手方向(軸方向)に対して、70°以下が好ましく、60°以下がより好ましく、50°以下が更に好ましい。 The tape-shaped prepreg TP1 contains continuous fibers parallel to its extending direction. This continuous fiber constitutes the oblique fiber. By inclining the tape-shaped prepreg TP1 with respect to the longitudinal direction of the tubular body 200, the fibers included in the tape-shaped prepreg TP1 are also inclined with respect to the longitudinal direction. The angle (absolute value) of the oblique fibers is preferably 20° or more, more preferably 30° or more, and still more preferably 40° or more with respect to the longitudinal direction (axial direction). The angle (absolute value) of the oblique fibers is preferably 70° or less, more preferably 60° or less, and even more preferably 50° or less with respect to the longitudinal direction (axial direction).

テープ状プリプレグTP1は、マトリクス樹脂と前記連続繊維とを含んでいる。前記テープ層の形成において、前記テープ状プリプレグは、前記マトリクス樹脂が固化していない状態で、張力Fによりテープ幅Wを調整しながら巻回されている。 The tape-shaped prepreg TP1 contains a matrix resin and the continuous fibers. In forming the tape layer, the tape-shaped prepreg is wound while the tape width W is adjusted by tension F in a state in which the matrix resin is not solidified.

図2(a)の拡大部には、テープ層110の断面図が示されている。図2(b)の拡大部には、テープ層120の断面図が示されている。テープ層110及びテープ層120は、同じテープ状プリプレグTP1から形成されている。それにもかかわらず、テープ層110とテープ層120とは相違している。テープ層110では、テープ縁部112が、隣接するテープ縁部114に重なっている。すなわち、テープ層110は、オーバーラップを有する。一方、テープ層120では、テープ縁部112が、隣接するテープ縁部114に重なっていない。すなわち、テープ層120では、テープ状プリプレグTP1は、オーバーラップの無い状態で螺旋状に巻回されている。 A cross-sectional view of the tape layer 110 is shown in the enlarged portion of FIG. 2(a). A cross-sectional view of the tape layer 120 is shown in the enlarged portion of FIG. 2(b). The tape layer 110 and the tape layer 120 are formed from the same tape-shaped prepreg TP1. Nevertheless, tape layers 110 and 120 are different. In tape layer 110 , tape edge 112 overlaps adjacent tape edge 114 . That is, tape layer 110 has an overlap. On the other hand, in tape layer 120 , tape edge 112 does not overlap adjacent tape edge 114 . That is, in the tape layer 120, the tape-shaped prepreg TP1 is spirally wound without overlapping.

更に、テープ層120では、テープ縁部112が、隣接するテープ縁部114に突き合わされている。すなわち、テープ層120において、テープ状プリプレグTP1は、実質的に隙間の無い状態で螺旋状に巻回されている。なお本願において、「実質的に隙間のない状態とは、隙間が0.2mm以下であることを意味し、より好ましくは、0.1mm以下、更に好ましくは0.05mm以下である。隙間が完全に無くてもよい。 Further, in tape layer 120 , tape edge 112 abuts adjacent tape edge 114 . That is, in the tape layer 120, the tape-shaped prepreg TP1 is spirally wound with substantially no gaps. In the present application, the term “substantially no gap” means that the gap is 0.2 mm or less, more preferably 0.1 mm or less, and still more preferably 0.05 mm or less. can be omitted.

図2(a)で示されるテープ層110では、前記オーバーラップの存在に起因して、空間R1が形成される。加熱工程で、この空間R1には樹脂が流れ込み、樹脂だまりが形成される。この樹脂だまりは、炭素繊維を含まないため、弱い。樹脂だまりは、破壊の起点となりうる。樹脂だまりは、成形物の強度を低下させる。 In the tape layer 110 shown in FIG. 2(a), a space R1 is formed due to the presence of the overlap. In the heating process, resin flows into this space R1 to form a resin pool. This resin pool is weak because it does not contain carbon fiber. A resin puddle can be a starting point of destruction. A resin puddle reduces the strength of the molding.

図2(b)で示されるテープ層120では、前記オーバーラップの不存在に起因して、樹脂だまりが形成されない。このため、成形物の強度が高まる。 In the tape layer 120 shown in FIG. 2(b), resin pools are not formed due to the absence of the overlap. For this reason, the strength of the molding is increased.

隙間なくテープ状プリプレグTP1を巻回するのは難しい。テープ幅Wに対応させて巻き付け角度を調整したとしても、巻き付け角度が微妙にズレると、オーバーラップが生じる。また、マンドレル100にテーパーが存在する場合、巻き付け角度が不可避的に変化するため、隙間なくテープ状プリプレグTP1を巻回するのは難しい。 It is difficult to wind the tape-shaped prepreg TP1 without gaps. Even if the winding angle is adjusted according to the tape width W, if the winding angle is slightly deviated, an overlap occurs. Moreover, when the mandrel 100 has a taper, the winding angle inevitably changes, so it is difficult to wind the tape-shaped prepreg TP1 without gaps.

上記実施形態では、張力Fによりテープ幅Wを調整することができるので、実質的に隙間なくテープ状プリプレグTP1を巻回することができる。したがって、樹脂だまりの形成が抑制され、強度の高いアングル層が形成されうる。加えて、このアングル層には、シートワインディング法に見られるようなシートの継ぎ目がない。更に、このアングル層では、繊維が切れずに連続している。したがって、このアングル層は、強度に優れる。このアングル層は、成形物の強度、特に捻れ強度を高める。 In the above embodiment, since the tape width W can be adjusted by the tension F, the tape-shaped prepreg TP1 can be wound substantially without gaps. Therefore, the formation of resin pools is suppressed, and a strong angle layer can be formed. In addition, the angle plies do not have sheet seams, such as those found in sheet winding processes. Furthermore, in this angle layer, the fibers are continuous without being broken. Therefore, this angle layer is excellent in strength. This angle layer enhances the strength of the molding, particularly torsional strength.

本実施形態は、フィラメントワインディング法と比べて、次のような効果を有する。 This embodiment has the following effects as compared with the filament winding method.

フィラメントワインディング法では、トウプリプレグが用いられる。このトウプリプレグは、テープ状プリプレグTP1に比較して、断面形状が円形に近く、且つ、断面形状の精度が低い。このため、高い精度で前記隙間を調整することが困難である。また、円形に近い断面形状に起因して、樹脂だまりが形成されやすい。 A tow prepreg is used in the filament winding method. This tow prepreg has a cross-sectional shape closer to a circle and a lower cross-sectional accuracy than the tape-shaped prepreg TP1. Therefore, it is difficult to adjust the gap with high accuracy. In addition, resin pools are likely to be formed due to the nearly circular cross-sectional shape.

また、常温において、トウプリプレグは、その樹脂粘度が低く、ベタベタしている。したがって、トウプリプレグは、テープ状プリプレグTP1と比べて、取り扱い性及び作業性に劣る。テープ状プリプレグTP1は、取り扱い性及び作業性に優れる。好ましくは、テープ状プリプレグTP1のマトリクス樹脂の粘度は、20℃で、10000Pa・s以上200000Pa・s以下である。 Moreover, at room temperature, the tow prepreg has a low resin viscosity and is sticky. Therefore, the tow prepreg is inferior to the tape-shaped prepreg TP1 in handleability and workability. The tape-shaped prepreg TP1 is excellent in handleability and workability. Preferably, the viscosity of the matrix resin of the tape-shaped prepreg TP1 is 10000 Pa·s or more and 200000 Pa·s or less at 20°C.

テープ状プリプレグTP1では、加熱されている箇所だけ局所的に粘度を下げることができ、加熱されていない箇所では高い粘度を維持できる。このため、テープ幅Wの調整性と取り扱い性との両立が可能である。 In the tape-shaped prepreg TP1, the viscosity can be locally reduced only at the heated portions, and the high viscosity can be maintained at the unheated portions. Therefore, it is possible to achieve both adjustability of the tape width W and ease of handling.

以下、実施例によって本開示の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本開示が限定的に解釈されるべきではない。 Although the effects of the present disclosure will be clarified by examples below, the present disclosure should not be construed in a limited manner based on the description of the examples.

[実施例1]
図3は、実施例1の管状体の積層構成を示す展開図である。この実施例1では、第1シートS1から第8シートS8までの、8つのプリプレグシートが用いられた。第1シートS1及び第2シートS2は、テープ状プリプレグTP1とされた。第3シートS3から第8シートS8までは、通常のシートワインディング法で用いられる四角形のプリプレグシートとされた。この四角形の4つの辺のすべてで、繊維が切断されている。
[Example 1]
FIG. 3 is an exploded view showing the laminated structure of the tubular body of Example 1. FIG. In this Example 1, eight prepreg sheets from the first sheet S1 to the eighth sheet S8 were used. The first sheet S1 and the second sheet S2 were tape-shaped prepreg TP1. The third sheet S3 to the eighth sheet S8 were square prepreg sheets used in a normal sheet winding method. Fibers are cut on all four sides of this square.

各シートには、以下のプリプレグが用いられた。シートS1及びシートS2は、下記のプリプレグを、炭素繊維に沿ってテープ状にカットすることで得た。
・第1シートS1:805S-3(東レ社製)
・第2シートS2:805S-3(東レ社製)
・第3シートS3:TR350C-150S(三菱レイヨン社製)
・第4シートS4:TR350C-100S(三菱レイヨン社製)
・第5シートS5:805S-3(東レ社製)
・第6シートS6:TR350C-100S(三菱レイヨン社製)
・第7シートS7:805S-3(東レ社製)
・第8シートS8:TR350C-100S(三菱レイヨン社製)
The following prepregs were used for each sheet. The sheets S1 and S2 were obtained by cutting the following prepreg into tapes along the carbon fibers.
・ First sheet S1: 805S-3 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
・Second sheet S2: 805S-3 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
・Third seat S3: TR350C-150S (manufactured by Mitsubishi Rayon)
・Fourth seat S4: TR350C-100S (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
・ Fifth sheet S5: 805S-3 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
・Sixth seat S6: TR350C-100S (manufactured by Mitsubishi Rayon)
・Seventh sheet S7: 805S-3 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
・8th seat S8: TR350C-100S (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)

第1シートS1及び第2シートS2は、アングル層である。シートS1の繊維とシートS2の繊維とは、互いに逆方向に傾斜している。第3シートS3は、ストレート層である。ストレート層では、繊維が軸方向に沿って配向しており、繊維角度は軸方向に対して0°である。第4シートS4もストレート層である。第5シートS5はフープ層である。フープ層では、繊維が軸方向に直角であり、繊維角度は軸方向に対して90°である。第6シートS6はストレート層である。第7シートS7はフープ層である。第8シートS8はストレート層である。 The first sheet S1 and the second sheet S2 are angle layers. The fibers of the sheet S1 and the fibers of the sheet S2 are inclined in opposite directions. The third sheet S3 is a straight layer. In the straight layer, the fibers are oriented along the axial direction and the fiber angle is 0° with respect to the axial direction. The fourth sheet S4 is also a straight layer. The fifth sheet S5 is a hoop layer. In the hoop layer, the fibers are perpendicular to the axial direction and the fiber angle is 90° to the axial direction. The sixth sheet S6 is a straight layer. The seventh sheet S7 is a hoop layer. The eighth sheet S8 is a straight layer.

外径が一定のマンドレル100が用意された。このマンドレル100を治具にセットし、このマンドレル100を回転させながら、シートS1(テープ状プリプレグ)をマンドレル100に螺旋状に巻き付けた。手で張力Fを調整しながら、巻き付けを行った。図1に示されるように、巻き付け箇所M1をヒーターHTで加熱しながらシートS1を巻き付けた。ヒーターHTとして、ヘリウス社製の短波長赤外線ヒーター「ZKB600/80G」が用いられた。シートS1(テープ)の延在方向は、マンドレル100の軸方向に対して+45°であった。したがって、シートS1に含まれる繊維CFも、マンドレル100の軸方向に対して+45°に配向した。次に、シートS1と同様にして、シートS2(テープ状プリプレグ)を螺旋状に巻き付けた。シートS2(テープ)の延在方向は、マンドレル100の軸方向に対して-45°であった。したがって、シートS2に含まれる繊維CFも、マンドレル100の軸方向に対して-45°に配向した。続いて、通常のシートワインディング法で、シートS3からシートS8を順次巻回した。 A mandrel 100 with a constant outer diameter was prepared. The mandrel 100 was set on a jig, and the sheet S1 (tape-shaped prepreg) was helically wound around the mandrel 100 while rotating the mandrel 100 . Winding was performed while adjusting the tension F by hand. As shown in FIG. 1, the sheet S1 was wound while heating the winding location M1 with the heater HT. As the heater HT, a short wavelength infrared heater "ZKB600/80G" manufactured by Helius was used. The extending direction of the sheet S1 (tape) was +45° with respect to the axial direction of the mandrel 100 . Therefore, the fibers CF included in the sheet S1 were also oriented at +45° with respect to the axial direction of the mandrel 100. Next, a sheet S2 (tape-shaped prepreg) was spirally wound in the same manner as the sheet S1. The extending direction of the sheet S2 (tape) was −45° with respect to the axial direction of the mandrel 100. FIG. Therefore, the fibers CF contained in the sheet S2 were also oriented at −45° with respect to the axial direction of the mandrel 100. FIG. Subsequently, sheets S3 to S8 were sequentially wound by a normal sheet winding method.

巻回工程が終了した後、ラッピングテープを巻き付け、オーブンで130°の温度で2時間加熱した。その後、マンドレルを引き抜き、ラッピングテープを除去して、実施例1の管状体を得た。管状体の長さは、400mmであった。 After the winding process was finished, the wrapping tape was wrapped and heated in an oven at a temperature of 130° for 2 hours. After that, the mandrel was pulled out, the wrapping tape was removed, and the tubular body of Example 1 was obtained. The length of the tubular body was 400 mm.

実施例1の巻回工程では、巻き付け箇所M1におけるシートS1及びシートS2のマトリクス樹脂の粘度は、10Pa・sであった。 In the winding process of Example 1, the viscosity of the matrix resin of the sheet S1 and the sheet S2 at the winding location M1 was 10 Pa·s.

[実施例2]
ヒーターHTによる加熱の度合いを調整して、巻き付け箇所M1におけるシートS1及びシートS2のマトリクス樹脂の粘度が5Pa・sとされた他は実施例1と同様にして、実施例2の管状体を得た。
[Example 2]
A tubular body of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the degree of heating by the heater HT was adjusted so that the viscosity of the matrix resin of the sheets S1 and S2 at the winding portion M1 was 5 Pa·s. rice field.

[実施例3]
ヒーターHTによる加熱の度合いを調整して、巻き付け箇所M1におけるシートS1及びシートS2のマトリクス樹脂の粘度が100000Pa・sとされた他は実施例1と同様にして、実施例3の管状体を得た。
[Example 3]
A tubular body of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the degree of heating by the heater HT was adjusted so that the viscosity of the matrix resin of the sheets S1 and S2 at the winding portion M1 was 100000 Pa·s. rice field.

[比較例1]
図4は、比較例1の管状体の積層構成を示す展開図である。この比較例1でも、第1シートS1から第8シートS8までの、8つのプリプレグシートが用いられた。各シートの品番は、実施例1-3と同じとされた。各シートの重量も、実施例1-3と同じとされた。ただし、第1シートS1及び第2シートS2は、テープ状とはされなかった。すなわち、第1シートS1及び第2シートS2は、通常のシートワインディング法で用いられる四角形のプリプレグシートとされた。この四角形のシートの4つの辺の全てで、繊維が切断されている。繊維の配向は、実施例1から3と同様に、シートS1が+45°であり、シートS2が-45°とされた。その他は実施例1と同様にして、比較例1の管状体を得た。
[Comparative Example 1]
FIG. 4 is a developed view showing the laminated structure of the tubular body of Comparative Example 1. FIG. Also in Comparative Example 1, eight prepreg sheets from the first sheet S1 to the eighth sheet S8 were used. The product number of each sheet was the same as in Examples 1-3. The weight of each sheet was also the same as in Examples 1-3. However, the first sheet S1 and the second sheet S2 were not tape-shaped. That is, the first sheet S1 and the second sheet S2 were square prepreg sheets used in a normal sheet winding method. Fibers are cut on all four sides of this square sheet. As in Examples 1 to 3, the fiber orientation was +45° for sheet S1 and -45° for sheet S2. Otherwise, the tubular body of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1.

[評価方法]
得られた管状体のねじり破壊エネルギーを、以下の方法で評価した。
[Evaluation method]
The torsional fracture energy of the obtained tubular body was evaluated by the following method.

[ねじり破壊エネルギー]
図5は、ねじり破壊エネルギーの測定方法を示す。試験器として、日本フェイウィック社製のゴルフシャフトねじり破壊試験器「TT9501」を用いた。管状体200の一端部が、長さ50mmに亘って、治具G1に固定された。管状体200の他端部が、長さ50mmに亘って、治具G2に固定された。治具G1と治具G2との間の距離(スパン)は、300mmとされた。治具G2を治具G1に対して110(deg/sec)の回転速度で回転させ、ねじり破壊が生じたときの変形角度θ(degree)及びトルクT(N・m)が測定された。ねじり破壊エネルギー(Nm・deg)は、θ×Tにより算出される。
[Torsion breaking energy]
FIG. 5 shows a method for measuring torsional fracture energy. As a tester, a golf shaft torsion fracture tester "TT9501" manufactured by Fawick Japan Co., Ltd. was used. One end of tubular body 200 was fixed to jig G1 over a length of 50 mm. The other end of tubular body 200 was fixed to jig G2 over a length of 50 mm. The distance (span) between the jig G1 and the jig G2 was set to 300 mm. The jig G2 was rotated with respect to the jig G1 at a rotation speed of 110 (deg/sec), and the deformation angle θ (degree) and the torque T (N·m) when torsional failure occurred were measured. Torsional breaking energy (Nm·deg) is calculated by θ×T.

実施例1から3及び比較例1のねじり破壊エネルギーは、以下の通りであった。これらの値は、比較例1に対する比率で示されている。
・実施例1:1.31
・実施例2:1.17
・実施例3:1.08
・比較例1:1.00
The torsional fracture energies of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were as follows. These values are shown as ratios to Comparative Example 1.
・Example 1: 1.31
・Example 2: 1.17
- Example 3: 1.08
・Comparative Example 1: 1.00

実施例1から3において、シートS1及びS2を巻回する工程では、張力Fを調整することで、オーバーラップを無くし且つテープ縁部同士の隙間をできるだけ無くすように努めた。しかし、マトリクス樹脂の粘度によってテープ幅Wの調整性に差があったため、実施例1から3の間で、ねじり破壊エネルギーに差が生じた。これに対して、比較例1では、アングルシートS1、S2にシートの継ぎ目があり、当該継ぎ目において繊維が切断されているため、ねじり破壊エネルギーが実施例1~3よりも低かった。 In Examples 1 to 3, in the process of winding the sheets S1 and S2, the tension F was adjusted to eliminate overlap and minimize the gap between the tape edges. However, since there was a difference in adjustability of the tape width W depending on the viscosity of the matrix resin, there was a difference in torsional breaking energy between Examples 1 to 3. On the other hand, in Comparative Example 1, the angle sheets S1 and S2 had seams, and the fibers were cut at the seams.

以上の評価結果からも、本開示の優位性は明らかである。 From the above evaluation results, the superiority of the present disclosure is clear.

上述の実施形態に関して、以下の付記を開示する。
[付記1]
長手方向を有する繊維強化プラスチック成形物であって、
繊維強化プラスチック層を含んでおり、
前記繊維強化プラスチック層が、前記長手方向に対して傾斜して配向した斜行繊維を含むアングル層を有しており、
前記アングル層が、螺旋状に延在するテープ状プリプレグにより形成されたテープ層を有しており、
前記テープ状プリプレグが、その延在方向に平行な連続繊維を含んでおり、この連続繊維が前記斜行繊維を構成している繊維強化プラスチック成形物。
[付記2]
前記テープ状プリプレグが、マトリクス樹脂と前記連続繊維とを含んでおり、
前記テープ層の形成において、前記テープ状プリプレグは、前記マトリクス樹脂が固化していない状態で、張力によりテープ幅を調整しながら巻回されている付記1に記載の繊維強化プラスチック成形物。
[付記3]
前記テープ層において、前記テープ状プリプレグは、オーバーラップの無い状態で螺旋状に巻回されている付記2に記載の繊維強化プラスチック成形物。
[付記4]
前記テープ層において、前記テープ状プリプレグは、実質的に隙間の無い状態で螺旋状に巻回されている付記3に記載の繊維強化プラスチック成形物。
[付記5]
前記マトリクス樹脂の基材樹脂がエポキシ樹脂である付記1から4のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形物。
[付記6]
前記繊維強化プラスチック層に含まれる繊維が、炭素繊維である付記1から5のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形物。
[付記7]
ゴルフクラブシャフトである付記1から6のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形物。
[付記8]
マンドレルを含むベース部材に、張力を付与しながらテープ状プリプレグを螺旋状に巻回する巻回工程と、
前記巻回工程の後になされ、前記テープ状プリプレグに含まれるマトリクス樹脂が固化した状態で前記マンドレルを抜き取るマンドレル抜き取り工程とを含んでおり、
前記巻回工程では、前記張力によりテープ幅を調整しながら前記テープ状プリプレグが巻回される繊維強化プラスチック成形物の製造方法。
[付記9]
前記巻回工程において、巻き付け箇所における前記マトリクス樹脂の粘度が5Pa・s以上1.0×10Pa・s以下である付記8に記載の製造方法。
[付記10]
前記巻回工程において、前記テープ状プリプレグが加熱されつつ巻回される付記8又は9に記載の製造方法。
[付記11]
マンドレルを含むベース部材に、張力を付与しながらテープ状プリプレグを螺旋状に巻回する巻回工程と、
前記巻回工程の後になされ、前記テープ状プリプレグに含まれるマトリクス樹脂が固化した状態で前記マンドレルを抜き取るマンドレル抜き取り工程とを含んでおり、
前記巻回工程では、前記マトリクス樹脂の粘度が、前記張力によりテープ幅が変化しうる粘度とされている繊維強化プラスチック成形物の製造方法。
The following remarks are disclosed with respect to the above-described embodiments.
[Appendix 1]
A fiber-reinforced plastic molding having a longitudinal direction,
contains a fiber-reinforced plastic layer,
The fiber-reinforced plastic layer has an angle layer containing oblique fibers oriented obliquely with respect to the longitudinal direction,
The angle layer has a tape layer formed of a spirally extending tape-shaped prepreg,
A fiber-reinforced plastic molded product, wherein the tape-like prepreg contains continuous fibers parallel to its extending direction, and the continuous fibers constitute the oblique fibers.
[Appendix 2]
The tape-shaped prepreg contains a matrix resin and the continuous fibers,
The fiber-reinforced plastic molded product according to appendix 1, wherein in the formation of the tape layer, the tape-shaped prepreg is wound while the tape width is adjusted by tension while the matrix resin is not solidified.
[Appendix 3]
The fiber-reinforced plastic molded article according to appendix 2, wherein in the tape layer, the tape-shaped prepreg is spirally wound without overlapping.
[Appendix 4]
3. The fiber-reinforced plastic molding according to appendix 3, wherein in the tape layer, the tape-shaped prepreg is spirally wound with substantially no gaps.
[Appendix 5]
5. The fiber-reinforced plastic molding according to any one of Appendices 1 to 4, wherein the base resin of the matrix resin is an epoxy resin.
[Appendix 6]
6. The fiber-reinforced plastic molding according to any one of Appendices 1 to 5, wherein the fibers contained in the fiber-reinforced plastic layer are carbon fibers.
[Appendix 7]
7. The fiber-reinforced plastic molding according to any one of appendices 1 to 6, which is a golf club shaft.
[Appendix 8]
A winding step of spirally winding a tape-shaped prepreg while applying tension to a base member including a mandrel;
a mandrel removing step of removing the mandrel after the winding step and removing the mandrel in a state in which the matrix resin contained in the tape-shaped prepreg is solidified;
The method for producing a fiber-reinforced plastic molding, wherein the winding step includes winding the tape-shaped prepreg while adjusting the tape width by the tension.
[Appendix 9]
The manufacturing method according to appendix 8, wherein in the winding step, the viscosity of the matrix resin at the winding location is 5 Pa·s or more and 1.0×10 5 Pa·s or less.
[Appendix 10]
10. The manufacturing method according to appendix 8 or 9, wherein in the winding step, the tape-shaped prepreg is wound while being heated.
[Appendix 11]
A winding step of spirally winding a tape-shaped prepreg while applying tension to a base member including a mandrel;
a mandrel removing step of removing the mandrel after the winding step and removing the mandrel in a state in which the matrix resin contained in the tape-shaped prepreg is solidified;
In the winding step, the viscosity of the matrix resin is such a viscosity that the tape width can be changed by the tension.

本開示は、管状体をはじめとして、あらゆる繊維強化プラスチック成形物に適用されうる。 The present disclosure can be applied to any fiber-reinforced plastic molding including tubular bodies.

100・・・マンドレル
102・・・ベース部材
200・・・管状体(繊維強化プラスチック成形物)
TP1・・・テープ状プリプレグ
HT・・・ヒーター
W・・・テープ幅
S1~S8・・・プリプレグシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Mandrel 102... Base member 200... Tubular body (fiber reinforced plastic molding)
TP1: Tape-shaped prepreg HT: Heater W: Tape width S1 to S8: Prepreg sheet

Claims (4)

マンドレルを含むベース部材に、張力を付与しながらテープ状プリプレグを螺旋状に巻回する巻回工程と、
前記巻回工程の後になされ、前記テープ状プリプレグに含まれるマトリクス樹脂が固化した状態で前記マンドレルを抜き取るマンドレル抜き取り工程とを含んでおり、
前記テープ状プリプレグが、規定の厚み及び樹脂含有率でシート状に成形されたUDプリプレグシートで作製されたものであり、
前記巻回工程では、前記マトリクス樹脂が固化していない状態で、前記張力によりテープ幅を調整しながら前記テープ状プリプレグが加熱されつつ巻回される繊維強化プラスチック成形物の製造方法。
A winding step of spirally winding a tape-shaped prepreg while applying tension to a base member including a mandrel;
a mandrel removing step of removing the mandrel after the winding step and removing the mandrel in a state in which the matrix resin contained in the tape-shaped prepreg is solidified;
The tape-shaped prepreg is made of a UD prepreg sheet molded into a sheet with a specified thickness and resin content,
In the winding step, the tape-shaped prepreg is heated and wound while the tape width is adjusted by the tension while the matrix resin is not solidified.
前記巻回工程では、前記テープ状プリプレグが、オーバーラップが無く且つ実質的に隙間の無い状態で螺旋状に巻回されるように、前記張力により前記テープ幅を調整しながら加熱されつつ巻回されている請求項に記載の製造方法。 In the winding step, the tape-shaped prepreg is wound while being heated while adjusting the tape width by the tension so that the tape-shaped prepreg is spirally wound with no overlap and substantially no gap. The manufacturing method according to claim 1 . 前記巻回工程において、巻き付け箇所における前記マトリクス樹脂の粘度が5Pa・s以上1.0×10Pa・s以下である請求項に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 2 , wherein in the winding step, the viscosity of the matrix resin at the winding location is 5 Pa.s or more and 1.0.times.10.sup.5 Pa.s or less. 前記巻回工程では、前記マトリクス樹脂の粘度が、前記張力によりテープ幅が変化しうる粘度とされている請求項からのいずれか1項に記載の製造方法。 4. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 , wherein in the winding step, the viscosity of the matrix resin is such that the tape width can be changed by the tension.
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