JP7474293B2 - 熱収縮チューブ付き複合強化棒及びその製造方法 - Google Patents
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Description
第5の発明の要旨は、棒方向に強化繊維の各構成繊維糸を糸長方向に揃えて棒状に束ねた芯材を、熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の溶融マトリックス樹脂に含浸させた後、硬化一体化させた複合強化棒を作製し、続いて、該複合強化棒を、その棒径よりも筒内径が大の筒状体にして且つ該複合強化棒よりも短尺の熱収縮チューブに挿通して、加熱により長さ方向よりも径方向に大きく収縮する該熱収縮チューブを前記複合強化棒の曲げ加工部位に配設するようにしたことを特徴とする熱収縮チューブ付き複合強化棒の製造方法にある。第6の発明たる熱収縮チューブ付き複合強化棒の製造方法は、第5の発明で、複合強化棒を熱収縮チューブに挿通して、前記複合強化棒の曲げ加工部位に該熱収縮チューブを配設し、その後、熱を加えて、前記マトリックス樹脂の軟化点よりも低い温度で該熱収縮チューブを収縮させ、前記複合強化棒に密着保持させるようにしたことを特徴とする。第7の発明たる熱収縮チューブ付き複合強化棒の製造方法は、第5又は6の発明で、芯材を炭素繊維のトウで形成し、且つ前記マトリックス樹脂を現場重合型熱可塑エポキシ樹脂としたことを特徴とする。
熱収縮チューブ付き複合強化棒は、複合強化棒1と熱収縮チューブ5とを具備する(図1,図2)。
複合強化棒1は、強化繊維の各構成繊維糸21を糸長方向に揃えて棒状に束ねた芯材2が、熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂のマトリックス樹脂3に埋設されて一体化している棒状体である。棒状になるよう、強化繊維の各構成繊維糸21が糸長方向に揃えて束ねられた芯材2を、熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の液状マトリックス樹脂3Aに含浸、硬化させて、芯材2とマトリックス樹脂3とが一体化している。強化繊維とは、複合強化棒1の機械的強度を高めるためのマトリックス樹脂強化用の繊維をいう。例えば無機繊維としてガラス繊維,炭素繊維等があり、有機繊維としてはアラミド繊維等がある。
ている。炭素繊維の直径21Dが数μのフィラメントを数千~数万本を束ねたトウ2Aで形成された芯材2を、クリールから引き出し、マトリックス樹脂3として例えば現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の溶融母材3Aに含浸後、硬化させて、図1のような棒状品に成形した複合強化棒1である。該棒状品を必要長さにカットし、複合強化棒1としている。
熱収縮チューブ付き複合強化棒の製造方法は、例えば以下のようにして造られる。まず、(1)熱収縮チューブ付き複合強化棒で述べた前記複合強化棒1を、図5のようにして造る。クリールCRから強化繊維の各構成繊維糸21を糸長方向に揃えて棒状に束ねられた芯材2を引き出す。この芯材2に、熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の液状マトリックス樹脂3Aを含浸させた後、棒状に硬化一体化させた複合強化棒1を作製する。
芯材2に係る各構成繊維糸21の繊維内部にマトリックス樹脂3を含浸させるべく、該マトリックス樹脂3を溶融温度以上に加熱し、溶融マトリックス樹脂(溶融母材)3Aの状態に保たれた槽4中に、芯材2を通過させる。そうして、芯材2に係る各構成繊維糸21の内部及び芯材2の表層部にマトリックス樹脂3が含浸、着層した後、該マトリックス樹脂3付き芯材2を金型T、後硬化炉Hに通して、強固な成形品の複合強化棒1とする。
次に、こうして得た熱収縮チューブ付き複合強化棒に曲げ加工を施す一加工方法を作用とともに説明する。
熱収縮チューブ5は前述した株式会社オーム電機の「収縮チューブ 6.0K」、型番DZ-TR60/Kを用い、チューブ内径が6mmφのものである。複合強化棒1は炭素繊維フィラメント糸のトウ2Aにして長繊維束の芯材2が、現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の溶融樹脂槽4を通過して、長繊維束のフィラメント糸21間に溶融状態にある現場重合型熱可塑エポキシ樹脂が含浸し、硬化一体化している複合強化棒1とする(図5)。この複合強化棒1の棒径は約5mmφである。
ここでは、上記熱収縮チューブ5が上記複合強化棒1に僅かの隙間εを確保して遊嵌され、該複合強化棒1の曲げ加工部位14に熱収縮チューブ5を被せた図1ごとくの熱収縮チューブ付き複合強化棒を用いる。
このように構成した熱収縮チューブ付き複合強化棒及びその製造方法によれば、マトリックス樹脂3に熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂を用いるので、棒状に成形された複合強化棒であっても、再度熱をかけて軟化させることができる。この軟化状態下で、曲げ加工等の二次成形が行えるので、幅広い分野で使用可能な汎用性の高い複合強化棒1になる。そして、棒状の複合強化棒1であると、一定断面の成形品にして成形容易で、且つ剛性が最も高い棒状方向に炭素繊維等の強化繊維の各構成繊維糸21を簡単に配設できるので、安価でしかも強固な複合強化棒1の成形品を得ることができる。
加工を行う時に、構成繊維糸21が図7(ロ)のようにバラけてしまうのを該熱収縮チューブ5で押しとどめることができる。曲げ加工部位14での複合強化棒1の曲げ作業時には、マトリックス樹脂3が軟化状態にあり、曲げ度合が進むにつれ、強化繊維の例えば炭素繊維の構成繊維糸21は曲げ力を受けてバラけて剥離し易くなるが、複合強化棒1に係る曲げ加工部位14の周面14aに熱収縮チューブ5が当接してこれを抑制する。 加えて、複合強化棒1の曲げ加工部位14に遊嵌配置された熱収縮チューブ5が、加熱によりマトリックス樹脂3の軟化点よりも低い温度で収縮すると、曲げ加工時には、複合強化棒1の曲げ加工周面14aに熱収縮チューブ5が収縮力を伴って密着するので、前記炭素繊維が曲げ力を受けてバラけて剥離するのを、より効果的に抑え込むことができる。熱収縮チューブ5を曲げ加工部位14に密着保持させることで、複合強化棒だけを用いていた従来法と比較して、表1からも明らかに曲げ加工部位14での外観品質を良好に保ち、さらに曲げ加工部位14での強度不足も解消している。
1D 棒径
2 芯材
2A トウ
21 構成繊維糸(フィラメント糸)
3 樹脂マトリックス
5 熱収縮チューブ
51d 熱収縮チューブの当初の内径(当初の筒内径)
Claims (5)
- 熱収縮チューブと、繊維糸を束ねた芯材が熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂のマトリックス樹脂に埋設されている複合強化棒と、を具備し、前記熱収縮チューブが前記複合強化棒に遊嵌されていることを特徴とする熱収縮チューブ付き複合強化棒。
- 熱収縮チューブと、繊維糸を束ねた芯材が熱可塑性樹脂又は現場重合型熱可塑エポキシ樹脂のマトリックス樹脂に埋設されている複合強化棒と、を具備し、前記複合強化棒は前記熱収縮チューブ内に配置され、前記複合強化棒は前記熱収縮チューブに密着していることを特徴とする熱収縮チューブ付き複合強化棒。
- 前記芯材が筒状である請求項1又は2に記載の熱収縮チューブ付き複合強化棒。
- 前記繊維糸が組み紐又は撚り紐である請求項1又は2に記載の熱収縮チューブ付き複合強化棒。
- 繊維糸を束ねた筒状の芯材が現場重合型熱可塑エポキシ樹脂のマトリックス樹脂に埋設されている複合強化棒。
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