JPH01222927A - 繊維強化樹脂製部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、強度、耐熱性、＃食性などが要求される部
材を製造する際に利用するのに好適な繊維強化樹脂製部
材の製造方法に関するものである。 （従来の技術） 近年、新しい機能や特性の向上をねらった複合材料の開
発が盛んに進められており、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の
開発も、ｍ維強化金属（ＦＲＭ）、繊維強化セラミック
ス（ＦＲＣ）。 炭素／炭素複合材料（Ｃ／Ｃ）などの開発とともに盛ん
に行われている。 このような繊維強化樹脂の製造方法としては、例えば、
樹脂槽中を通過させたのちの繊維をマンドリルに張力を
かけて巻き付けるフィラメントワインディング法や、＃
Ｉ維をプリフォームして　。 樹脂を注入するバッグ法や、ＳＭＣシートを型にセット
して加熱加圧するＳＭＣ成形法などがあり、これらのほ
かにも各種のものがある（例えば、　　ｒ化学便覧」　
第６４４頁〜第６４５頁社団法人　日本化学会線　昭和
６１年１０月１５日発行）。 第３図は、高強度を有する補強用の繊維を所要数量束ね
た繊維束中に樹脂を含浸させた樹脂含浸ｔｉｅｍ束を用
いて繊維強化樹脂製部材を製造する要領を示すもので、
第３図（ａ）に示すように、樹脂含浸＃ａ維束３１　（
第３図（ｂ）参照）がすべて収まるほどの深さを有する
１部間口のＵ形溝３２ａを形成した下５３２と、前記Ｕ
形溝３２ａ内にその上方から挿入しうる下向きの突出部
３３ａを有し且つ下面に円弧状抑圧面３３ｂを有する上
型３３とを用い、下型３２のＵ形溝３２ａ内に樹脂含浸
繊維束３１をセットしたのち、Ｌ型３３を降下させてそ
の突出部３３ａをＵ形溝３２ａ内に挿入し、Ｕ形溝３２
ａの円弧状底面３２ｂと文Ｗ部３３ａの円弧状押圧面３
３ｂとの間で加圧・加熱することによって、丸棒状の繊
維強化樹脂製部材を得るようにしていた。 また、第４図に示すように、下型３２と上型３３とにお
ける分割面を第３図のものとは異ならせたものにして、
樹脂含浸ｍＭ１束３１を加圧金加熱することによって、
丸棒状のｌａ維強化樹脂製部材を得るようにすることも
あった。 （発明が解決しようとする課題） このような従来のｍ維強化樹脂製部材の製造方法にあっ
ては、樹脂含浸ｍ維束３１を、下型３２と上型３３との
間で加圧・加熱成形する際に、空気のまき込みを生する
ことがあり、空気の巻き込みを生じた場合にはその排出
が十分になされえないために、成形後に繊維強化樹脂製
部材内に気泡が発生し１強度劣化の要因となることがあ
るという問題点があり、空気のまき込みによる気泡の発
生に起因する強度の低下を防ぐことが課題として残され
ていた。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、空気のまき込みおよびその他の原因によるガ
ス成分の残留によって、内部に気泡が発生することによ
り強度の低下が生ずるのを防ぐことが可能である繊維強
化樹脂製部材の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） この発明に係るｌａ維強化樹脂製部材の製造方法は、樹
脂を含浸させた樹脂含浸繊維束に熱収縮性の筒状体をか
ぶせ、前記筒状体をその長さ方向に順次加熱して当該筒
状体の内径方向への熱収縮を順次長さ方向に進行させる
ことにより内部のガス成分を筒状体の未収縮部分から外
部に排出し、次いで所定の形状で加熱および／または加
圧等することにより所定の形状に成形するようにしたこ
とを特徴としており、このような構成を従来の課題を解
決するための手段としたものである。 この発明に従って製造されるＭｌｉ維強化樹脂製部材に
おいて用いられる高強度を有する補強用の繊維としては
、特に宇宙航空機器などのごとくより優れた耐熱性、＃
食性および高い比強度等が要求される部材の場合に、カ
ーボンａｍ、グラファイト繊維、シリカ繊維、ガラスａ
ｍ、アスベスト繊Ｉｍ（公害に注意する必要はある。）
などが使用され、その他の金属繊維、セラミックスＦａ
維やポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、芳
香族ポリアミドなどの有機繊維などの各種のものが使用
される。 このような高強度を有する補強用の繊維を用いて、樹脂
を含浸させた樹脂含浸＃ａｍ束を得るに際しては、例え
ば、高強度を有する補強用のｌａ雄をワインディングし
て繊維束とし、このｔａｇ東を樹脂中に含浸させたのち
取り出すことによって、樹脂含浸ｍ維束を得るようにし
た手法や、高強度を有する補強用のＭｌｌｍを樹脂中に
通過させたのちワインディングして束状にすることによ
って樹脂含浸ｍｒｔｔｂ束を得るようにした手法などが
ある。 この樹脂含浸繊維束を構成する樹脂としては、特に宇宙
航空機器などのごとくより優れた耐熱性、＃食性および
高い比強度等が要求される部材の場合に、フェノール樹
脂やエポキシ樹脂などが使用され、その他不飽和ポリエ
ステル樹脂やビニルエステル樹脂などの各種のものが使
用される。 次いで、上記の樹脂含浸繊維束には熱収縮性の筒状体が
かぶせられるが、この熱収縮性の筒状体としては、加熱
によって内径方向への収縮が大きくかつより望ましくは
軸方向への収縮が小さいもの１例えば、主鎖が炭素結合
からなり、屈曲しやすく可塑性の大きいポリオレフィン
からなるものを使用することができる。 そして、樹脂含浸繊維束に上記熱収縮性の筒状体をかぶ
せたのち、前記筒状体をその長さ方向に順次加熱して当
該筒状体の内径方向への熱収縮を順次長さ方向に進行さ
せることにより内部のガス成分を前記筒状体の未収縮部
分から外部に排出させる。 かくして、内部のガス成分を外部に排出したのちに、所
定の形状に加熱および／または加圧等の成形をすること
により、繊維強化樹脂製部材を得る。 この場合、繊維強化樹脂製部材が、例えば棒状をなすも
のであるときには、前記のごとく内部のガス成分を外部
に排出したのちの繊維束の両端で荷重を加えることによ
り、繊維束が真直状態のものとなるようにし、この状態
で加熱および／または加圧等により成形し、必要に応じ
て表面の熱収縮後の筒状体を除去することによって、繊
維方向が真直状態となった棒状の繊維強化樹脂製部材を
得る。 また、ｌａ維強化樹脂製部材が、例えばコイル状をなす
ものであるときには、前記のごとく内部のガス成分を外
部に排出したのちの繊維束を例えばらせん状の溝を設け
た治具に巻き付け、この治具に巻き付けた状態で加熱お
よび／または加圧等により成形し、必要に応じて表面の
熱収縮後の筒状体を除去することによって、繊維方向が
らせん状態となったコイル状の繊維強化樹脂製部材（例
えば、コイルばね）を得る。 （作用） この発明に係るＭ＆維強化樹脂製部材の製造方法は、上
述したように、補強用の繊維を所要数量束ねた繊維束中
に樹脂を含浸させ、あるいは樹脂中を通過させた補強用
の繊維を束状にするなどして作製した樹脂含浸繊維束に
熱収縮性の筒状体をかぶせ、前記筒状体をその長さ方向
に順次加熱して当該筒状体の内径方向への熱収縮を順次
長さ方向に進行させるようにしているので、樹脂含浸ｗ
Ａ維束中および筒状体中のガス成分は、内径方向への筒
状体の熱収縮によって押し出され、筒状体の熱収縮され
ていない部分から順次外部に排出されるので、内部にガ
ス成分が残留しないものとなり、加熱および／または加
圧等により成形されたａｍ強化樹脂製部材の内部には気
泡が存在しないものとなっている。 （実施例） 第１図はこの発明に係る繊維強化樹脂製部材の製造方法
を工程に従って説明したものである。 まず、第１図（ａ）に示すように、基台１に所定の間隔
をおいてピン２．３を固定したワインディング治具４を
用い、樹脂強化に使用する高強度の補強用カーボン繊維
５をピン２．３間で繰り返し巻き付けてワインディング
し、中央部分を耐熱性のある粘着テープ６で止めて繊維
束７を得る。 次いで、ワインディング治具４から繊維束７を取り出し
、第１図（ｂ）に示すように樹脂としてフェノール樹脂
８を入れた樹脂槽９内に前記繊維束７を浸漬したのち取
り出すことによって、第１図（Ｃ）に示すように、繊維
束７中に樹脂８を含浸させた樹脂含浸繊維束１０を得る
。 次に、樹脂含浸繊維束１０の粘着テープ６の部分で二つ
折りにしたのち、第１図（ｄ）に示すように、ポリオレ
フィンで作製した熱収縮性の筒状体１１に挿入したかぎ
棒１２のフック部１２ａに、前記二つ折りにした樹脂含
浸繊維束１０の粘着テープ６部分を引っ掛ける。この場
合に使用する熱収縮性の筒状体１１は、その両端に、外
側に向けて広がるテーパ状開口部１１ａ、ｌｌｂを有し
ていると共に、内面には離型剤を塗布しである。 続いて、かぎ棒１２を第１図（ｄ）の右方向に引くこと
によって、第１図（ｅ）に示すように。 筒状体１１の内部に樹脂含浸繊維束１０を装入したのち
、第１図（ｆ）に示すように、筒状体１１の中央部分を
最初に加熱して当該部分の筒状体１１を内径方向に、熱
収縮させ、次いで筒状体１１の中央部分から左方向に熱
源を順次相対的に移動させながら加熱することによって
、筒状体１１をその中央部分から左方向に向けて順次内
径方向に収縮させ、内部に存在するガス成分を左方向に
順次移動させながら左端のテーパ状開口部１１ａより外
部に排出させ、また、筒状体１１の中央部分から右方向
に熱源を順次相対的に移動させながら加熱することによ
って、筒状体１１をその中央部分から右方向に向けて順
次内径方向に収縮させ、内部に存在するガス成分を右方
向に順次移動させながら右端のテーパ状開口部ｆｉｂよ
り外部に排出させることによって、熱収縮後の被ｍｔａ
ｍ束２０を得る。 次に、第１図（ｇ）に示すように、基台１５の一方側に
掛止具１６を固定していると共に他方側に回転自在なシ
ーブ１７を備え、シーブ１７には、軟質の線状部１８ａ
の一端に硬質のフック部１８ｂを有すると共に他端に重
り１８ｃを有する緊張具１８を備えた成形治具１９を用
い、この成形治具１９の掛止具１６とフック部１８ｂと
に前記熱収縮後の被覆繊維束２０を掛け１重り１８ｃに
よって繊ｆｉ５の軸方向に荷重を付加することにより、
その繊維方向に緊張させた状態とする。 続いて、この緊張状態において加熱することにより、熱
硬化性樹脂であるフェノール樹脂８を硬化させ、第１図
（ｈ）に示すように、表面に熱収縮後の筒状体１１が被
覆されたｆａ維強化樹脂２１を得る。 そして、第１図（ｉ）に示すように、熱収縮後の筒状体
１１を長手方向に切断することによって、丸棒状のｍ維
強化樹脂製部材２２を得る。 この実施例によれば、フェノール樹脂８を加熱硬化させ
るに際して、重り１８ｃによって常に軸方向の荷重を加
えるようにしているため、繊維５の真直性が十分良好な
ものとなっている繊維強化樹脂製部材２２を得ることが
可能であり、気泡の存在していないことと相まって、強
度の著しく向上したものを得ることができる。また、従
来の成形型（下型３２．上型３３）を用いた場合のよう
に、成形型（３２，３３）の分割面にばりが発生すると
いうような不具合はなく、したがってばりを除去するた
めの作業も必要としない、さらに、プレスによる加圧成
形では荷重が一方向であるため、ｍ維にかたよりを発生
することがあり。 均一な繊維分布のものが得にくいという欠点力あるが、
この実施例においてはそのような欠点がない。 第２図はこの発明の他の実施例を示すものである。 まず、前記実施例の第１図（ａ）から第１図（ｆ）まで
の工程を経ることによって、熱収縮性筒状体１１の内径
方向への熱収縮を順次長手方向に移動させることにより
内部のガス成分を排出したのちの被覆繊維束２０を得る
。 次いで、ＷＳ２図（ａ）に示すように、らせん方向に溝
２５ａを設けたマンドレル２５の前記溝２５ａに沿って
、前記被覆繊維束２０を巻き付け、第２図（ｂ）に示す
ように、マンドレル２５に被覆繊維束２０を巻き付けた
状態で加熱することにより、熱硬化性樹脂であるフェノ
ール樹脂８を硬化させ、熱収縮後の筒状体１１を除去す
ることによって、繊維強化樹脂よりなるコイルスプリン
グ（繊維強化樹脂製部材）を得る。 この実施例により得られたコイルスプリングは、補強用
の１８８５がらせん方向にきれいにそろって配向された
ものとなっており、強度的に優れたものである。

【発明の効果】

以上説明してきたように、この発明に係る１重雄強化樹
脂製部材の製造方法は、樹脂含浸ｍ、ｍ束に熱収縮性の
筒状体をかぶせ、前記筒状体をその長さ方向に順次加熱
して当該筒状体の内径方向への熱収縮を順次長さ方向へ
進行させることにより内部のガス成分を筒状体の未収縮
部分から外部排出し、次いで所定の形状に成形するよう
にしたから、内部のガス成分が加熱および／または加圧
等による成形前に除去されていることとなり、成形後の
ｍ！ｉ強化樹脂製部材には気泡の発生に起因する強度の
低下がなくなり、高強度の繊維強化樹脂製部材を得るこ
とが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｉ）はこの発明に係る繊維強化樹脂製
部材の製造方法の一実施例を工程順に示す説明図、第２
図（ａ）（ｂ）はこの発明に係る繊維強化樹脂製部材の
製造方法の他の実施例における最終工程部分を示す説明
図、第３図（ａ）（ｂ）は上型と下型を用いて繊維強化
樹脂製部材を製造する従来の場合の各々上型と下型の斜
面図および加圧状態の説明図、第４図は第３図の上型お
よび下型の他の構造を加圧状態とともに示す説明図であ
る。 ５・・・補強用の繊維、７・・・繊維束、８・・・樹脂
、１０・・・樹脂含浸繊維束、１１・・・熱収縮性の筒
状体、２２・・・繊維強化樹脂製部材。 特許出願人　　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　小　　１１１　　　　豊第１図（ｂ） 第１図（Ｃ）　ＩＱ ７′ １１箇状体 第１図（ｆ） ２１−ｏ／１１ 第１図（ｉ） 第２図（ｂ） 第３図（０） ３２ｂ　　　　第４図 手ｆｔ、売ネ市正書 昭、和６３年０６月２９０ 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第４９１６３号 ２、発明の名称 譲維強化樹脂製部材の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所（居所）　神奈川県横浜市神奈用区宝町２番地氏名
（名称〕　日産自動車株式会社 代表者　　久　米　　さ ４、代理人 住所（居所）〒１０４東京都中央区＃ｉ座二丁目８番９
号木挽館銀座ビル　電話０３（５Ｂ？）２７８１番（代
表）′准写０３（５６７）７９３３番（ＧＩＮ）７、補
正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 １、明細書第５頁第１４行〜第１５行を次のとおり補正
する。 ［ト繊維、シリカ繊維、ガラス臓維などが使用ざ」 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂を含浸させた樹脂含浸繊維束に熱収縮性の筒
   状体をかぶせ、前記筒状体をその長さ方向に順次加熱し
   て当該筒状体の内径方向への熱収縮を順次長さ方向に進
   行させることにより内部のガス成分を未収縮部分から外
   部に排出し、次いで所定の形状に成形することを特徴と
   する繊維強化樹脂製部材の製造方法。