JPH02209929A - 繊維強化プラスチック成形用プリフォーム及びその製造方法 - Google Patents
繊維強化プラスチック成形用プリフォーム及びその製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［Ｍ層上の利用分野］
本発明は繊維強化プラスチックを成形する際に樹脂中に
埋設され、その樹脂を強化するために使用するＩ！ｉ維
プリフォーム材に関し、更に詳しくは、フィラメントワ
インディング法によって形成される新規なプリフォーム
及びその製造法に関する。
埋設され、その樹脂を強化するために使用するＩ！ｉ維
プリフォーム材に関し、更に詳しくは、フィラメントワ
インディング法によって形成される新規なプリフォーム
及びその製造法に関する。
プリフォームには従来から種々の形態のものがあり、又
、その形成方法にも多くの方法が知られているが、その
−例として特公昭６２−７８０＠にはガラス短ａｎマッ
ト状物とガラスＳ維織布とが、両者間に配置されていた
熱溶融性短４１ｉ維ウェブの有する熱溶融能に基づいて
接着されたプリフォームが、又、特開昭６３−１５２６
３７号公報にはたて糸およびよこ糸の少なくとも一方に
熱可塑性ポリマーを付着せしめてなる補強繊維織物基材
の積層構成を有し、かつ相隣接する前記基材同士が前記
ポリマーにより接合され一体化されているもの、及び前
記補強繊維織物基材と熱可塑性ポリマーが付着せしめら
れていない他の補強繊維基材との交互積層構成を有し、
かつ相隣接する前記基材と前記他の基材同士が前記ポリ
マーによって接合され一体化されているプリフォームが
開示されている。 然しながら前者即ち特公昭６２−７８０号公報に示され
たものはガラス短繊維マット状物とガラス繊維織布の組
合せであるために形成されたプリフォームは嵩高となり
易く、一方向に高強度を有するｌｉｔ維強化プラスチッ
ク成形用のプリフォームの形成は困難であり、又、後者
即ち特開昭６３−１５２６３７号公報に示されたものは
レジンインジェクション成形法用などのプリフォーム材
であるので、補強繊維の含有口は２５〜３５重量％程度
であり、バキュームレジンインジェクション法でも４０
〜５０重量％であって、これ以上補強繊維の含有量が高
くなると成形がｔｔｔ、くなる。また、繊維の方向性も
補強繊維織物基材を積層したものであるので、一定方向
にのみ高強度を有する成形物用のプリフォーム材の形成
は不可能であり、上記のような成形法では補強４１ｉ維
の含有量を高くできないため、全体的に強度の高い強化
プラスチック成形品を得るには限界がある。 Ｋ発明が解決しようとする課題】 ＩＩＡ維強化プラスチックの成形に当って、ガラス繊維
のような連続補強繊維の含有率を高めるには、フィラメ
ントワインディング法として芯型上に樹脂含浸ガラス繊
維を巻き付けた後加熱硬化させる方法が知られている。 しかしながら、そのような方法によっては、成型品の形
状は芯型によって決められたものとなり、また、芯型を
成型品より取外し可能なものに限られる。 そこで、本発明者は、連続したＩＩｉ維が緊張状態に配
列されたプリフォームを形成しこのプリフォームを用い
て連続ｍ維の配列方向に高強度、高剛性を具えたｍ維強
化プラスチックを得るために、回転マンドレル上に緊張
状態に置かれた連ａａｎ束例えばガラス繊維ロービング
をトラバースしながら層状に巻付けてプリフォームを形
成する方法を試みたが、単にロービングをマンドレル上
に巻付はプリフォームを形成するだけでは、形成後置プ
リフォームをマンドレルから取外す際、或いは取外した
プリフォームを取吸う際に、プリフォームの巻層が崩れ
てしまうなどの問題点があった。 この発明は所謂フィラメントワインディング法によりプ
リフォームの嵩高を押え、Ｓ雑念有量を高めると共に、
連続補強ｍ維の配列方向に高強度。 高剛性を備え、しかも、芯型からプリフォームを取外す
際や成形時に巻層の崩れが生じないＩＩ維強化プラスチ
ック成形用のプリフォームを得ることを目的とする。 【課題を解決するための手段１ 本発明による繊維強化プラスチック成形用プリフォーム
は、巻装によって形成される整列した連続補強ｌＩｉ維
よりなる補強ｍ離層と、該補強繊維層上に巻装される熱
溶融性ａ重層とが交互に複数層重層されると共に、最外
層が補強繊維層となるように重層され、該補強繊維層が
熱溶融性繊維によって相互に溶着され、一体化されてな
る新規なプリフォームである。 該４Ｉ雑強化プラスチック成形用プリフォームは、芯型
上に連続補強繊維を巻装して補強繊維層を形成後、核層
上にテープ状熱溶融性繊維ウェアを巻装して熱溶融性繊
維層を形成し、補強繊維層及び熱溶融性繊維層を交互に
複数層形成し、最外層に補強ＳＶ層を形成後、核熱溶融
性繊維を加熱溶融せしめ、冷却後積層されたプリフォー
ムを芯型より離脱することによって製造される。 本発明においては、熱溶融性繊維層は熱溶融性繊維フィ
ラメントを巻装して形成することもできるが、テープ状
の熱溶融性短繊維ウェアを連続補強４Ｉ維を巻装するこ
とによって形成した補強繊維層上に巻き付けて行なうこ
とが好ましい。熱溶融性１１１１の使用量は、連続補強
Ｓ維の量に対し４〜１０重量％の範囲とするのが最も適
当であって、４Ｉｆｆ１％以下の場合プリフォームとし
ての保形性が次第に低下し、また１０重量％を超えると
きは保形性は良好となるが、繊維強化プラスチック成形
の際樹脂の含浸性を阻害し成形品の強度が低下する場合
がある。 本発明によって得られるプリフォームは、芯型より離脱
してそのまま樹脂を含浸して加圧成形を行なう他、筒状
に形成したプリフォームを必要に応じ任意加熱して曲管
状のプリフォームを形成して曲げ管状の成形品を得る他
、筒状のプリフォームを圧潰して平板状のプリフォーム
を形成して、平板状プリフォーム単独、又は任意枚数を
任意方向に適宜配置、積層してプレス成形により平板状
の成形品を製造することも出来る。 本発明において使用される連続補強繊維としてはガラス
繊維、炭素繊維、アラミドｍ維等の連続補強繊維が用い
られるが、連続した補強繊維として用いるためにガラス
ａ雑のみならず、炭素繊維。 アラミド繊維などの高強度、高弾性のマルチフィラメン
トも使用でき、より高強度の繊維強化プラスチックの製
造が可能となる。ガラス４１維ロービングの場合ｉ 、
ｏｏｏ乃至１，２００テツクスのガラス繊維ロービン
グを使用することができる。又、熱溶敵性繊維としては
比較的溶融温度の低い酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニ
ル共重合体、ポリアミド。 ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性合成繊維か
ら任意のものを選択使用するが、上記の熱可塑性合成繊
維よりなる１０乃至１００ｇ／ｍ程度の不織布性テープ
状の熱溶融性短Ｓ維ウェブを使用することが好ましい。 熱溶融性短Ｓ維ウェブは、成形品の形状、用途に応じて
連続補強繊維に対し適宜比率で使用する。 本発明におけるプリフォームの補強繊維層間に形成され
た熱溶融性Ｓ離層は、使用量が成形品の高強度を損わな
い程度に抑えられると共にプリフォームを芯型から離脱
する際、及びプレス成形等の成形時の繊維配向の乱れも
防止する。 前記連続補強ｆＩａＮ及びテープ状熱溶融性短ａｌｉ維
ウェブを巻層するに当っては、従来からフィラメントワ
インディングに使用されている装置をそのまま使用する
ことができる。巻層は回転するマンドレル上に連続補強
繊維をトラバースしながら任意角度で所望型巻付けた後
−旦該連続補強ｍ維を切断し、形成された補強繊維層上
に前記短繊維ウェアをトラバースしながら所望０巻付け
た後これを切断し、これを繰返して巻層を形成しても、
或いは回転するマンドレル上に連続補強８１＃をトラバ
ースしながら所望量巻付けた後−旦トラバース範囲外に
待機せしめ、形成された補強ｍ離層上に前記短繊維ウェ
アをトラバースしながら所望量巻付け、−旦トラバース
範囲外に待機せしめ、以下補強繊維層とｉｓ維ウェブ層
を同様にして交互に重層して巻層を形成しても良い。そ
して、マンドレルは断面形状が円形のもののみならず楕
円形。 三角形、四角形、その他任意の多角形とすることができ
る。 前記巻層形成後の加熱時間は使用されたテープ状熱溶融
性短繊維ウェブの種類により異なるが、１３０乃至１７
０℃の熱風炉中で２時間程度、冷却は通常放冷により行
なわれ、これによりテープ状熱溶融性短繊維ウェアは溶
融して補強繊維層間を溶着してプリフォームを形成する
。この場合、加熱手段を備えたマンドレルを用いれば熱
風炉中の加熱時間は３０分程度に大幅に短縮することが
できる。 そして形成されたプリフォームのマンドレルからの離脱
はプリフォームをマンドレルの回転軸方向に引抜くこと
により行なわれる。 Ｋ実 施 例１ 図面により本発明の詳細な説明する。 第１図乃至第３図に示すプリフォームは、周方向に連続
する連続補強繊維１からなる補強！繊維離層ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄと、周方向に連続するテープ状熱溶融性短ｓ
ｉウェブ３からなるウェブ同４ａ、４ｂ、４ｃとが交互
に重層され、然も最内層と最外層とが前記補強繊維層２
ａ、 ２ｄからなり、且つ前記ウェア１１４ａ、４ｂ、
４ｃはその熱溶融能によりこれに接する上下層を互いに
溶着した筒状プリフォーム５に関するものであって、該
プリフォーム５は回転マンドレル６上に連続補強繊維１
をトラバースしながら巻装して補強繊維層２ａを形成し
、更にその上にテープ状熱溶融性繊維ウェブ３と前記連
続補強Ｓ維１を交互に複数回巻装し、最外層に補強繊維
１１２−ｄを形成した後前２短繊維ウェブ３の溶融温度
に加熱して該ウェブ３を溶融し、各層間を溶着し冷却固
化後置巻層をマンドレル５から離脱することにより製造
することができる。 なお、図においては４層の補強繊維層の各層間にテープ
状態溶融性＃ａ雑ウェブ１が介在したプリフォームを示
しているが必ずしもこの重層数に限るものでないことは
勿論である。 以下本発明の実施例１乃至３及び参考例を、又、これと
対比するための比較実施例１及び２を挙げて説明する。 １１■ユ 外径２９．の円筒状回転マンドレルの表面に１，１００
テツクスのガラスｌ繊維ロービングを軸方向に対し２０
度の角度でトラバースしながら巻付は補強繊維層を形成
し、その上に５５闇幅で４０ｇ／ｍのテープ状ポリアミ
ド短ｌ１ｉＮウェブを−巻き巻きつけて短繊維ウェア層
を形成し、更に補強繊維層と短繊維ウェア層を交互に重
層して補強４１ｉ１１ｕｌｌが４層。 短４１ｆｌｌウェア層が３層からなる巻層を形成した。 得られた巻層は短繊維ウェアの含有量が連続補強ｍ維吊
に対し４．６重量％であった。これを熱風炉内で１５０
℃２時間加熱後取出して自然冷却し、マンドレルから取
外して、内径２９關、外径３４關。 長さ１．ＯＯＯｍａｙの円筒状のプリフォームを得た。 得られたプリフォームを１５０℃で３０分間加熱して溶
着を緩和した後圧漬して平板状とし、不飽和ポリエステ
ル樹脂を含浸しながら３０℃で１０分間加熱、加圧成形
し、取出して自然冷却して幅６０ｍｍ。 厚さ５１！１１１．長さ１．０００／ＪＲの平板を得た
。 得られた繊維強化プラスチック板の性能を表１に示す。 本実施例で得られたプリフォームの樹脂含浸性は良好で
あり、成型品の４１雑含有率は７２．５重量％と高く、
成型品の長手方向への曲げ強さ。 曲げ弾性も極めて優れたものであって板バネ材として使
用するに適したものであった。 １展■λ 実施例１に示したテープ状ポリアミド短ｌｌ１ｉ雑ウェ
ブを二巻き巻きつけた以外実施例１と全く同様にして巻
層を形成した。得られた巻層は短繊維ウェブの含量が連
続補強ａｎ量に対し９．５重量％であった。これを熱風
炉内で１５０℃２時間加熱後取出して自然冷却し、マン
ドレルから取外して内径２ｈｆｉ、外径３４ｓ、長さ１
、 ＯＯＯ閣の円筒状ノフリフォームを得た。得られ
たプリフォームを１５０℃で３０分間加熱して溶着を緩
和した後任潰して平板状とし、不飽和ポリエステル樹脂
を含浸しながら３０℃で１０分間加熱、加圧成形し、取
出して自然冷却して幅６０ｍｍ、厚さ５１１１３１．長
さ１，０００ｍの平板を得た。 得られたｉ維強化プラスチック板の性能を表１に示す。 友Ｕユ 実施例１によって得られた直円筒状のプリフォームを１
５０℃で１時間加熱し軟化して溶着を緩和させ、曲管状
のプリフォームを形成する。第４図に示すような注入孔
７を設けた成形上型８と成形下型９との間に、第５図に
示すように中子としてゴムバッグ１０を使用し、しぼん
だ状態のゴムバッグ１０と曲管状プリフォーム材１１を
セット後、型締めを行なう。次いでゴムバッグ１０に空
気人口弁１２側から空気を圧入後、型とゴムバッグ１０
の間に挟持されたプリフォーム材１１中に不飽和ポリエ
ステル樹脂を注入し、室温で３０分間硬化を行なう。脱
型後、空気止め弁１３側よりゴムバッグ１０中の空気を
抜き、成形品よりゴムバッグを除去し、内径２９ａ、外
径３５ｆｆｆｆｉ、長さｉ、ｏｏｏ闇の曲管を得、た。 バイブ状のままでの曲げ試験の結果は、従来のプリフォ
ームマットを用いて同様のレジンインジェクションを行
なって得た曲管成形品に比較して、曲げ強さ９弾性率と
もに３倍強の値を示した。 実施例１に示したテープ状ポリアミド短繊維ウェブを、
四巻き巻きつけた以外実施例１と全く同様にして巻層を
形成した。得られた巻層は短繊維ウェアの含１が連続補
強ａ雑石に対し１８重量％であった。これを熱風炉内で
１５０℃°２時間加熱後取出して自然冷却し、マンドレ
ルから取外して内径２９闇、外径３４Ｍ、長さ１，０Ｏ
Ｏｓ＋の円筒状のプリフォームを得た。得られたプリフ
ォームを１５０℃で３０分間加熱して溶着を緩和した後
圧潰して平板状とし、不飽和ポリエステル樹脂を含浸し
ながら３０℃で１０分間加熱、加圧成形し、取出して自
然冷却して幅６０順、厚さ５闇、長さ１，０ＯＯａの平
板を得た。 得られた繊維強化プラスチック板の性能を表１に示す。 比較例１ ２９ｍｍの円筒状回転マンドレルの表面に４５０ｇ／尻
のガラス繊維チョツプドストランドマットを巻きつけて
マット層を形成しその上に４０！？／ＴＩｔ、 １１
０間幅のテープ状ポリアミド繊維ウェアを巻きつけてウ
ェア層を形成し、更にその上に５７０ｇ／ｍのガラスｌ
ｌｉ維ロービングクロスを巻きつけてロービングクロス
層を形成する。そして、この上に更にウェア層、ガラス
繊維マット層、ウェア層、ガラス繊維ロービングクロス
層、ウェア層、ガラス１１ｉ維マット層を形成し巻層を
構成する。 得られた巻層中のポリアミド繊維ウェアの量は６．５重
量％であった。これを熱風炉内で１５０℃２時間加熱後
取出して自然冷却し、マンドレルから取外して内径２９
Ｍ、外径３４Ｍ、長さ１ 、０００Ｍの円筒状のプリフ
ォームを得た。得られたプリフォームを１５０℃で３０
分間加熱して溶着を緩和した後圧潰して平板状とし、不
飽和ポリエステル樹脂を含浸しながら３０℃で１０分間
加熱、加圧成形し、取出して自然冷却して幅６０ｍ＋、
厚さ５Ｍ、長さ ｉ、ｏｏ。 層の平板を得た。 得られた４Ｉ雑強化プラスチック板の性能を表１に示す
。 ｍｊｕ引２ 断面形状が平板状の回転マンドレル上に１，１００テツ
クスのガラス繊維ロービングに不飽和ポリエステルを含
浸しながら巻きつけた後室温で硬化させ、厚さ５１１１
の平板状繊維強化プラスチックを成形した。 得られたＳ雑強化プラスチックの性能を第１表に示す。 第１表 註、試験方法はＪＩＳ−Ｋ ６９１１に準拠した。 維ウェブの溶融による溶着により繊維の配列を乱すこと
のないすぐれた保形性を保ち、これに樹脂を含浸硬化し
て直筒状の繊維強化プラスチックを成形することができ
るほか、プリフォームに再度熱を加えて溶着を緩和し、
筒状のプリフォームを屈曲して曲管状のプリフォームを
形成し、或いは圧潰して平板状のプリフォームを形成し
、種々の形状の強化プラスチック成形用基材として使用
することができ、その結果、該プリフォームに樹脂を含
浸硬化成形することによって繊維の配列を乱すことなく
連続補強Ｓ維の配列方向に高い強度と剛性を持った各種
形状の繊維強化プラスチック成形品を得ることができた
。 本発明によるプリフォームは上述の通り構造部材として
の形状設計の自由度が大きいので、自動車、車輌等のフ
レーム、板バネ等に使用する高強度、高剛性のプラスチ
ック成形品を製造するのに好適である。
、その形成方法にも多くの方法が知られているが、その
−例として特公昭６２−７８０＠にはガラス短ａｎマッ
ト状物とガラスＳ維織布とが、両者間に配置されていた
熱溶融性短４１ｉ維ウェブの有する熱溶融能に基づいて
接着されたプリフォームが、又、特開昭６３−１５２６
３７号公報にはたて糸およびよこ糸の少なくとも一方に
熱可塑性ポリマーを付着せしめてなる補強繊維織物基材
の積層構成を有し、かつ相隣接する前記基材同士が前記
ポリマーにより接合され一体化されているもの、及び前
記補強繊維織物基材と熱可塑性ポリマーが付着せしめら
れていない他の補強繊維基材との交互積層構成を有し、
かつ相隣接する前記基材と前記他の基材同士が前記ポリ
マーによって接合され一体化されているプリフォームが
開示されている。 然しながら前者即ち特公昭６２−７８０号公報に示され
たものはガラス短繊維マット状物とガラス繊維織布の組
合せであるために形成されたプリフォームは嵩高となり
易く、一方向に高強度を有するｌｉｔ維強化プラスチッ
ク成形用のプリフォームの形成は困難であり、又、後者
即ち特開昭６３−１５２６３７号公報に示されたものは
レジンインジェクション成形法用などのプリフォーム材
であるので、補強繊維の含有口は２５〜３５重量％程度
であり、バキュームレジンインジェクション法でも４０
〜５０重量％であって、これ以上補強繊維の含有量が高
くなると成形がｔｔｔ、くなる。また、繊維の方向性も
補強繊維織物基材を積層したものであるので、一定方向
にのみ高強度を有する成形物用のプリフォーム材の形成
は不可能であり、上記のような成形法では補強４１ｉ維
の含有量を高くできないため、全体的に強度の高い強化
プラスチック成形品を得るには限界がある。 Ｋ発明が解決しようとする課題】 ＩＩＡ維強化プラスチックの成形に当って、ガラス繊維
のような連続補強繊維の含有率を高めるには、フィラメ
ントワインディング法として芯型上に樹脂含浸ガラス繊
維を巻き付けた後加熱硬化させる方法が知られている。 しかしながら、そのような方法によっては、成型品の形
状は芯型によって決められたものとなり、また、芯型を
成型品より取外し可能なものに限られる。 そこで、本発明者は、連続したＩＩｉ維が緊張状態に配
列されたプリフォームを形成しこのプリフォームを用い
て連続ｍ維の配列方向に高強度、高剛性を具えたｍ維強
化プラスチックを得るために、回転マンドレル上に緊張
状態に置かれた連ａａｎ束例えばガラス繊維ロービング
をトラバースしながら層状に巻付けてプリフォームを形
成する方法を試みたが、単にロービングをマンドレル上
に巻付はプリフォームを形成するだけでは、形成後置プ
リフォームをマンドレルから取外す際、或いは取外した
プリフォームを取吸う際に、プリフォームの巻層が崩れ
てしまうなどの問題点があった。 この発明は所謂フィラメントワインディング法によりプ
リフォームの嵩高を押え、Ｓ雑念有量を高めると共に、
連続補強ｍ維の配列方向に高強度。 高剛性を備え、しかも、芯型からプリフォームを取外す
際や成形時に巻層の崩れが生じないＩＩ維強化プラスチ
ック成形用のプリフォームを得ることを目的とする。 【課題を解決するための手段１ 本発明による繊維強化プラスチック成形用プリフォーム
は、巻装によって形成される整列した連続補強ｌＩｉ維
よりなる補強ｍ離層と、該補強繊維層上に巻装される熱
溶融性ａ重層とが交互に複数層重層されると共に、最外
層が補強繊維層となるように重層され、該補強繊維層が
熱溶融性繊維によって相互に溶着され、一体化されてな
る新規なプリフォームである。 該４Ｉ雑強化プラスチック成形用プリフォームは、芯型
上に連続補強繊維を巻装して補強繊維層を形成後、核層
上にテープ状熱溶融性繊維ウェアを巻装して熱溶融性繊
維層を形成し、補強繊維層及び熱溶融性繊維層を交互に
複数層形成し、最外層に補強ＳＶ層を形成後、核熱溶融
性繊維を加熱溶融せしめ、冷却後積層されたプリフォー
ムを芯型より離脱することによって製造される。 本発明においては、熱溶融性繊維層は熱溶融性繊維フィ
ラメントを巻装して形成することもできるが、テープ状
の熱溶融性短繊維ウェアを連続補強４Ｉ維を巻装するこ
とによって形成した補強繊維層上に巻き付けて行なうこ
とが好ましい。熱溶融性１１１１の使用量は、連続補強
Ｓ維の量に対し４〜１０重量％の範囲とするのが最も適
当であって、４Ｉｆｆ１％以下の場合プリフォームとし
ての保形性が次第に低下し、また１０重量％を超えると
きは保形性は良好となるが、繊維強化プラスチック成形
の際樹脂の含浸性を阻害し成形品の強度が低下する場合
がある。 本発明によって得られるプリフォームは、芯型より離脱
してそのまま樹脂を含浸して加圧成形を行なう他、筒状
に形成したプリフォームを必要に応じ任意加熱して曲管
状のプリフォームを形成して曲げ管状の成形品を得る他
、筒状のプリフォームを圧潰して平板状のプリフォーム
を形成して、平板状プリフォーム単独、又は任意枚数を
任意方向に適宜配置、積層してプレス成形により平板状
の成形品を製造することも出来る。 本発明において使用される連続補強繊維としてはガラス
繊維、炭素繊維、アラミドｍ維等の連続補強繊維が用い
られるが、連続した補強繊維として用いるためにガラス
ａ雑のみならず、炭素繊維。 アラミド繊維などの高強度、高弾性のマルチフィラメン
トも使用でき、より高強度の繊維強化プラスチックの製
造が可能となる。ガラス４１維ロービングの場合ｉ 、
ｏｏｏ乃至１，２００テツクスのガラス繊維ロービン
グを使用することができる。又、熱溶敵性繊維としては
比較的溶融温度の低い酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニ
ル共重合体、ポリアミド。 ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性合成繊維か
ら任意のものを選択使用するが、上記の熱可塑性合成繊
維よりなる１０乃至１００ｇ／ｍ程度の不織布性テープ
状の熱溶融性短Ｓ維ウェブを使用することが好ましい。 熱溶融性短Ｓ維ウェブは、成形品の形状、用途に応じて
連続補強繊維に対し適宜比率で使用する。 本発明におけるプリフォームの補強繊維層間に形成され
た熱溶融性Ｓ離層は、使用量が成形品の高強度を損わな
い程度に抑えられると共にプリフォームを芯型から離脱
する際、及びプレス成形等の成形時の繊維配向の乱れも
防止する。 前記連続補強ｆＩａＮ及びテープ状熱溶融性短ａｌｉ維
ウェブを巻層するに当っては、従来からフィラメントワ
インディングに使用されている装置をそのまま使用する
ことができる。巻層は回転するマンドレル上に連続補強
繊維をトラバースしながら任意角度で所望型巻付けた後
−旦該連続補強ｍ維を切断し、形成された補強繊維層上
に前記短繊維ウェアをトラバースしながら所望０巻付け
た後これを切断し、これを繰返して巻層を形成しても、
或いは回転するマンドレル上に連続補強８１＃をトラバ
ースしながら所望量巻付けた後−旦トラバース範囲外に
待機せしめ、形成された補強ｍ離層上に前記短繊維ウェ
アをトラバースしながら所望量巻付け、−旦トラバース
範囲外に待機せしめ、以下補強繊維層とｉｓ維ウェブ層
を同様にして交互に重層して巻層を形成しても良い。そ
して、マンドレルは断面形状が円形のもののみならず楕
円形。 三角形、四角形、その他任意の多角形とすることができ
る。 前記巻層形成後の加熱時間は使用されたテープ状熱溶融
性短繊維ウェブの種類により異なるが、１３０乃至１７
０℃の熱風炉中で２時間程度、冷却は通常放冷により行
なわれ、これによりテープ状熱溶融性短繊維ウェアは溶
融して補強繊維層間を溶着してプリフォームを形成する
。この場合、加熱手段を備えたマンドレルを用いれば熱
風炉中の加熱時間は３０分程度に大幅に短縮することが
できる。 そして形成されたプリフォームのマンドレルからの離脱
はプリフォームをマンドレルの回転軸方向に引抜くこと
により行なわれる。 Ｋ実 施 例１ 図面により本発明の詳細な説明する。 第１図乃至第３図に示すプリフォームは、周方向に連続
する連続補強繊維１からなる補強！繊維離層ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄと、周方向に連続するテープ状熱溶融性短ｓ
ｉウェブ３からなるウェブ同４ａ、４ｂ、４ｃとが交互
に重層され、然も最内層と最外層とが前記補強繊維層２
ａ、 ２ｄからなり、且つ前記ウェア１１４ａ、４ｂ、
４ｃはその熱溶融能によりこれに接する上下層を互いに
溶着した筒状プリフォーム５に関するものであって、該
プリフォーム５は回転マンドレル６上に連続補強繊維１
をトラバースしながら巻装して補強繊維層２ａを形成し
、更にその上にテープ状熱溶融性繊維ウェブ３と前記連
続補強Ｓ維１を交互に複数回巻装し、最外層に補強繊維
１１２−ｄを形成した後前２短繊維ウェブ３の溶融温度
に加熱して該ウェブ３を溶融し、各層間を溶着し冷却固
化後置巻層をマンドレル５から離脱することにより製造
することができる。 なお、図においては４層の補強繊維層の各層間にテープ
状態溶融性＃ａ雑ウェブ１が介在したプリフォームを示
しているが必ずしもこの重層数に限るものでないことは
勿論である。 以下本発明の実施例１乃至３及び参考例を、又、これと
対比するための比較実施例１及び２を挙げて説明する。 １１■ユ 外径２９．の円筒状回転マンドレルの表面に１，１００
テツクスのガラスｌ繊維ロービングを軸方向に対し２０
度の角度でトラバースしながら巻付は補強繊維層を形成
し、その上に５５闇幅で４０ｇ／ｍのテープ状ポリアミ
ド短ｌ１ｉＮウェブを−巻き巻きつけて短繊維ウェア層
を形成し、更に補強繊維層と短繊維ウェア層を交互に重
層して補強４１ｉ１１ｕｌｌが４層。 短４１ｆｌｌウェア層が３層からなる巻層を形成した。 得られた巻層は短繊維ウェアの含有量が連続補強ｍ維吊
に対し４．６重量％であった。これを熱風炉内で１５０
℃２時間加熱後取出して自然冷却し、マンドレルから取
外して、内径２９關、外径３４關。 長さ１．ＯＯＯｍａｙの円筒状のプリフォームを得た。 得られたプリフォームを１５０℃で３０分間加熱して溶
着を緩和した後圧漬して平板状とし、不飽和ポリエステ
ル樹脂を含浸しながら３０℃で１０分間加熱、加圧成形
し、取出して自然冷却して幅６０ｍｍ。 厚さ５１！１１１．長さ１．０００／ＪＲの平板を得た
。 得られた繊維強化プラスチック板の性能を表１に示す。 本実施例で得られたプリフォームの樹脂含浸性は良好で
あり、成型品の４１雑含有率は７２．５重量％と高く、
成型品の長手方向への曲げ強さ。 曲げ弾性も極めて優れたものであって板バネ材として使
用するに適したものであった。 １展■λ 実施例１に示したテープ状ポリアミド短ｌｌ１ｉ雑ウェ
ブを二巻き巻きつけた以外実施例１と全く同様にして巻
層を形成した。得られた巻層は短繊維ウェブの含量が連
続補強ａｎ量に対し９．５重量％であった。これを熱風
炉内で１５０℃２時間加熱後取出して自然冷却し、マン
ドレルから取外して内径２ｈｆｉ、外径３４ｓ、長さ１
、 ＯＯＯ閣の円筒状ノフリフォームを得た。得られ
たプリフォームを１５０℃で３０分間加熱して溶着を緩
和した後任潰して平板状とし、不飽和ポリエステル樹脂
を含浸しながら３０℃で１０分間加熱、加圧成形し、取
出して自然冷却して幅６０ｍｍ、厚さ５１１１３１．長
さ１，０００ｍの平板を得た。 得られたｉ維強化プラスチック板の性能を表１に示す。 友Ｕユ 実施例１によって得られた直円筒状のプリフォームを１
５０℃で１時間加熱し軟化して溶着を緩和させ、曲管状
のプリフォームを形成する。第４図に示すような注入孔
７を設けた成形上型８と成形下型９との間に、第５図に
示すように中子としてゴムバッグ１０を使用し、しぼん
だ状態のゴムバッグ１０と曲管状プリフォーム材１１を
セット後、型締めを行なう。次いでゴムバッグ１０に空
気人口弁１２側から空気を圧入後、型とゴムバッグ１０
の間に挟持されたプリフォーム材１１中に不飽和ポリエ
ステル樹脂を注入し、室温で３０分間硬化を行なう。脱
型後、空気止め弁１３側よりゴムバッグ１０中の空気を
抜き、成形品よりゴムバッグを除去し、内径２９ａ、外
径３５ｆｆｆｆｉ、長さｉ、ｏｏｏ闇の曲管を得、た。 バイブ状のままでの曲げ試験の結果は、従来のプリフォ
ームマットを用いて同様のレジンインジェクションを行
なって得た曲管成形品に比較して、曲げ強さ９弾性率と
もに３倍強の値を示した。 実施例１に示したテープ状ポリアミド短繊維ウェブを、
四巻き巻きつけた以外実施例１と全く同様にして巻層を
形成した。得られた巻層は短繊維ウェアの含１が連続補
強ａ雑石に対し１８重量％であった。これを熱風炉内で
１５０℃°２時間加熱後取出して自然冷却し、マンドレ
ルから取外して内径２９闇、外径３４Ｍ、長さ１，０Ｏ
Ｏｓ＋の円筒状のプリフォームを得た。得られたプリフ
ォームを１５０℃で３０分間加熱して溶着を緩和した後
圧潰して平板状とし、不飽和ポリエステル樹脂を含浸し
ながら３０℃で１０分間加熱、加圧成形し、取出して自
然冷却して幅６０順、厚さ５闇、長さ１，０ＯＯａの平
板を得た。 得られた繊維強化プラスチック板の性能を表１に示す。 比較例１ ２９ｍｍの円筒状回転マンドレルの表面に４５０ｇ／尻
のガラス繊維チョツプドストランドマットを巻きつけて
マット層を形成しその上に４０！？／ＴＩｔ、 １１
０間幅のテープ状ポリアミド繊維ウェアを巻きつけてウ
ェア層を形成し、更にその上に５７０ｇ／ｍのガラスｌ
ｌｉ維ロービングクロスを巻きつけてロービングクロス
層を形成する。そして、この上に更にウェア層、ガラス
繊維マット層、ウェア層、ガラス繊維ロービングクロス
層、ウェア層、ガラス１１ｉ維マット層を形成し巻層を
構成する。 得られた巻層中のポリアミド繊維ウェアの量は６．５重
量％であった。これを熱風炉内で１５０℃２時間加熱後
取出して自然冷却し、マンドレルから取外して内径２９
Ｍ、外径３４Ｍ、長さ１ 、０００Ｍの円筒状のプリフ
ォームを得た。得られたプリフォームを１５０℃で３０
分間加熱して溶着を緩和した後圧潰して平板状とし、不
飽和ポリエステル樹脂を含浸しながら３０℃で１０分間
加熱、加圧成形し、取出して自然冷却して幅６０ｍ＋、
厚さ５Ｍ、長さ ｉ、ｏｏ。 層の平板を得た。 得られた４Ｉ雑強化プラスチック板の性能を表１に示す
。 ｍｊｕ引２ 断面形状が平板状の回転マンドレル上に１，１００テツ
クスのガラス繊維ロービングに不飽和ポリエステルを含
浸しながら巻きつけた後室温で硬化させ、厚さ５１１１
の平板状繊維強化プラスチックを成形した。 得られたＳ雑強化プラスチックの性能を第１表に示す。 第１表 註、試験方法はＪＩＳ−Ｋ ６９１１に準拠した。 維ウェブの溶融による溶着により繊維の配列を乱すこと
のないすぐれた保形性を保ち、これに樹脂を含浸硬化し
て直筒状の繊維強化プラスチックを成形することができ
るほか、プリフォームに再度熱を加えて溶着を緩和し、
筒状のプリフォームを屈曲して曲管状のプリフォームを
形成し、或いは圧潰して平板状のプリフォームを形成し
、種々の形状の強化プラスチック成形用基材として使用
することができ、その結果、該プリフォームに樹脂を含
浸硬化成形することによって繊維の配列を乱すことなく
連続補強Ｓ維の配列方向に高い強度と剛性を持った各種
形状の繊維強化プラスチック成形品を得ることができた
。 本発明によるプリフォームは上述の通り構造部材として
の形状設計の自由度が大きいので、自動車、車輌等のフ
レーム、板バネ等に使用する高強度、高剛性のプラスチ
ック成形品を製造するのに好適である。
第１図は本発明のプリフォームの製造方法を示す斜視図
、Ｍ２図は本発明のプリフォームの拡大部分断面図、第
３図は本発明のプリフォームの斜視図、第４図は本発明
の曲管状プリフォーム成形用の成形型を示す斜視図、第
５図は第４図の成形型ヘセットした状態を示す部分切欠
平面図である。 １・・・連続補強繊維。 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｒｊ−・・補強ｍ離層。 ３・・・テープ状熱溶融性短繊維ウェア。 ４ａ、４ｂ、４ｃ ・・・テープ状熱溶融性短１１維ウェブ廟。 ５・・・プリフォーム、 ６・・・マンドレル特許出願
人 日東紡績株式会社 代理人 弁理士 大 野 克 躬 代理人 弁理士 大 野 令 子
、Ｍ２図は本発明のプリフォームの拡大部分断面図、第
３図は本発明のプリフォームの斜視図、第４図は本発明
の曲管状プリフォーム成形用の成形型を示す斜視図、第
５図は第４図の成形型ヘセットした状態を示す部分切欠
平面図である。 １・・・連続補強繊維。 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｒｊ−・・補強ｍ離層。 ３・・・テープ状熱溶融性短繊維ウェア。 ４ａ、４ｂ、４ｃ ・・・テープ状熱溶融性短１１維ウェブ廟。 ５・・・プリフォーム、 ６・・・マンドレル特許出願
人 日東紡績株式会社 代理人 弁理士 大 野 克 躬 代理人 弁理士 大 野 令 子
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、巻装によつて形成される整列した連続補強繊維より
なる補強繊維層と、該補強繊維層上に巻装される熱溶融
性繊維層とが交互に複数層重層されると共に、最外層が
補強繊維層となるように重層され、該補強繊維層が熱溶
融性繊維によつて相互に溶着され、一体化されてなる繊
維強化プラスチック成形用プリフォーム。 ２、該熱溶融性繊維の含有量が連続補強繊維の４〜１０
重量％の範囲にある請求項１に記載の繊維強化プラスチ
ック成形用プリフォーム。 ３、芯型上に連続補強繊維を巻装して補強繊維層を形成
後、該層上にテープ状熱溶融性繊維ウェブを巻装して熱
溶融性繊維層を形成し、補強繊維層及び熱溶融性繊維層
を交互に複数層形成し、最外層に補強繊維層を形成後、
該熱溶融性繊維を加熱溶融せしめ、冷却後積層されたプ
リフォームを芯型より離脱することを特徴とする繊維強
化プラスチック成形用プリフォームの製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1030440A JPH06336B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 繊維強化プラスチック成形用プリフォーム及びその製造方法 |
| US07/478,967 US5221391A (en) | 1989-02-09 | 1990-02-09 | Process for producing a preform for forming fiber reinforced plastics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1030440A JPH06336B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 繊維強化プラスチック成形用プリフォーム及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02209929A true JPH02209929A (ja) | 1990-08-21 |
| JPH06336B2 JPH06336B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=12303993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1030440A Expired - Lifetime JPH06336B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 繊維強化プラスチック成形用プリフォーム及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5221391A (ja) |
| JP (1) | JPH06336B2 (ja) |
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