JPH03162932A - シートワインディング成形法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は繊維材料にマトリックス樹脂を含浸させたプリ
プレグのシートワインデイング戒形法、殊に大径の筒状
体を製造することを可能とするシートワインディング成
形法に関する。

〔従来の技術〕

従来、シートワインディング威形法としてはローリング
・テーブル法と３本ロール法とが知られている。前者の
ローリング・テーブル法はマンドレルを一対のテーブル
の間に挟み込んでテーブルの相対運動により、プリプレ
グをマンドレルに巻き付けるものであり、簡便な方法で
あるが、通常６０＋ｎ＋ｎ以下の径の細物専用に供され
る。

一方、後者の３本ロール法は３本の回転するロールの間
にマンドレルとプリブレグを挟み込んで、マンドレルを
回転させながらプリプレグをマンドレルに巻き付ける方
法である。

この３本ロール法はローリング・テーブル法によるより
も大物バイブの戒形に適しており、通常、その径は５０
〜．１０００開程度が実用的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

今日、炭素繊維等の複合材料が普及し、その用途が拡大
するに伴い、より大径の管状体を製造することが要請さ
れる。

しかし、前述の３本ロール法はプリプレグを巻き付ける
マンドレルを３本ロールのうちの頭部ロールにより強制
的に押し付ける方式によるものであるため、より大きい
径になる程、装置構造が複雑になる。

また、機械長より比較的短い管状体を製造する場合、加
圧力が不均一となり、管状体長手方向の肉厚が不等とな
り、有利に製造することは困難である。

本発明は従来のシートワインディング威形法によって通
常製造し得なかった、比較的大径の底形体を製造し得る
シートワインディング威形法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり
、繊維材料にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグ
のシートワインディング戒形法において、相対して平行
に設置した２本の底部ロール上に１本のマンドレルを載
置して該マンドレルの自重により該マンドレルと底部ロ
ール間に発生した締付力により、該マンドレルと前面底
部ロール間に装入するプリプレグを該マンドレルに巻き
付けることを特徴とするシートワインディング威形法、
および液体を封入した中空のマンドレルによる前記のシ
ートワインディング威形法に係る。

本発明は従来の３本ロール法においてマンドレルを押付
けのための頭部ロールを排して、マンドレルに本来のプ
リプレグを巻き付ける役割に加えて、その自重に起因し
てプリプレグへの締付力を付与する役割をも果させるも
のである。

すなわち、本発明シートワインディング法はマンドレル
と２本のロールという構威によって大径の筒状体を製造
する画期的な方法であるということができる。

以下、本発明を、更に詳しく説明する。

本発明のプリプレグを構威するための繊維材料には炭素
繊維、ガラス繊維、アラξド繊維等があり、これらはマ
トリックス樹脂と一体となって、大径に巻回でき、強化
繊維たりうるための用途に応じ各種の材料、形態のもの
を使用できる。

また、繊維材料に含浸させるマトリックス樹脂は通常熱
硬化性樹脂であり、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等がある。かかる樹脂には、製品に要求される性質
に応じ、他の物質を適宜添加することができる。

上述した繊維材料に樹脂を予備含浸することによりいわ
ゆるプリプレグがしつらえられる。プリプレグはロール
とマンドレルに装入すべくパターンカットすることがで
きる。

マンドレルは当該マンドレルに巻回すべきプリプレグの
筒状体の長さ、寸法から、その仕様が定まる。本発明で
は、マンドレルは大型化することができ、従来の３ロー
ル法では製造することが困難であった、例えば１５００
ｍｍ以上の径の製品に対するものを使用することができ
る。

マントレルが大径化すると、その自重によリマンドレル
とロール間に、必要とされる大きさ以上の締付力を発生
させ、またマンドレルとロール間に過度の負荷を与える
ことになるので、マンドレルは中空にした方がよい。

また、中空構造として、そのマンドレルの材料より比重
の軽い材料、例えば水等の液体を封入して、本発明にお
けるマンドレルの自重の一部とすることにより、その自
重を調整することができる。

この場合、プリプレグを構或する熱硬化性樹脂の硬化を
促進するため加熱した液体を供給することにより、熱硬
化性樹脂を昇温するための熱源とすることができる。か
くすれば、プリプレグのマンドレルへの巻回威形と硬化
加熱を同時的に遂行でき、作業上また設備上、メリット
がある。なお、ここで封入とは液体を密封する場合のほ
か、マンドレル表面の温度を一定に保持すべく液体をマ
ンドレルの中空部へ流通．循環する場合を含めての意味
である。

マンドレルは製品自体の内層としてそのままその製品の
一部とされることもあるが、一般にはシートワインディ
ング成形設備としての芯金であって、次の作業のために
再使用される。芯全は主に鋼材、アルミ材等の金属材で
ある。

マンドレルは底部ロール上に自由に載置されるが、水平
方向にはハウジング等によりその移動を拘束できるよう
にしてもよい。

マンドレルの回転は、底部ロールの一方又は双方を回転
駆動させて、従属的にマンドレルを回転させても良いが
、このような駆動方式であると駆動体と従動体との間に
生しる剪断力が巻回されたプリプレグを逆に緩める方向
に作用する。そこで、むしろマンドレルをチェーン等に
より直接回転させる方が好ましく、このような駆動方式
とすれば、前記剪断力が巻回されたプリプレグを更に巻
き締める方向に作用し、緻密な成形体が得られることに
なる。また、この方式に加えて更に底部ロールの一方又
は双方に、マンドレル回転駆動に抵抗するブレーキ力も
しくは逆方向トルクを付加すれば、一段と好ましい結果
が得られる。かかるマンドレルと底部ロール間にプリプ
レグを装入するが、その巻き付けの態様はフープ巻き、
交叉巻き等があり、目的に応じて随意にその態様を選択
することができる。

この場合、プリプレグは通常同一仕様のものを巻き付け
るものであるが、目的に応じ筒状体の各層、或は各部に
おいて別異のプリプレグを巻き付けてもよく、また巻き
付けるプリプレグ層間にプリブレグとは別異の材料を介
在させてもよい。

次いで、本発明を実施するための装置例を第１図により
説明する。

第１図において、マンドレル２が２本の底部ロール３上
に載置され、底部ロール３は支持ロール５により支持さ
れる。マンドレル２は軸部４を備え、軸部４によりチェ
ーン６を介してモーター７に連係し、モーター７の駆動
により回転する。マンドレル２を回転させることにより
、支持ロール５上に回転自由に支持された底部ロール３
が従属的に回転する。

かかる装置の構威において、プリプレグ１を装入し、マ
ンドレル２によるマンドレル２と底部ロール３間の接触
力に起因する締付力によりプリプレグ１をマンドレル２
に巻回することができる。

マンドレル２は中空部８を有し、液体を封入することが
できる。

また、マンドレルには離型剤塗布、タックレジン塗布を
適宜行うものである。

なお、本発明を実施する別の態様として、底部ロールを
共通とする２本ないし数本のマンドレルを底部ロールの
軸方向に沿って載置する場合も、一つのプリプレグに１
本のマンドレルが関与するものであるので、本発明の構
威における１本のマンドレルの態様に含まれるものであ
る。

〔実施例〕

本発明方法は第１図に示す装置例により次のごとく実施
した。

実施例１ 炭素繊維にエボキシ樹脂を含浸させた巾１０００ｍｍ×
厚み０．８ｎ＋ｎ＋のプリプレグを外径３００ｍｍＸ長
さ１２００ｍｍのマンドレル（但し、内実）、外径１５
０ｍ　ｍ　％長さ１５００ｍｍの底部ロール間に装入し
、フープ巻きにより、１５巻きし、長さ１２００ｍｍ，
外径３２４ｍｍ、内径３００ｍｍの筒状体とし、加熱硬
化、離型させて炭素繊維の大径筒状複合材料を製造する
ことができた。なお、上記厚み０．８ｍｍのプリプレグ
は、厚み０．２１のものを４層重ねたもので、それ９ らの積層方向は＋４５゜／−４５゜／０゜／０゜であっ
た。

実施例２ 炭素繊維にエボキシ樹脂を含浸させた中１２０Ｏｎ＋ｍ
×厚み１．０１のプリブレグを外径１６００ｍｍ　Ｘ内
径１５７０ｍｍのマンドレル（中空）、外径１５０ｍｍ
、長さ１５００ｍｍの底部ロール間に装入し、フープ巻
きにより、１５巻きし、長さ１２００ｎｍ、外径１６３
０ｍｍ，内径１６００ｍｍの筒状体とし、加熱硬化、離
型させて炭素繊維の大径筒状複合材料を製造することが
できた。なお、上記厚み１．　０　ｍｍのプリプレグは
、厚み０．２ＩＩＩＩｌＯものを５層重ねたもので、そ
れらの積層方向は＋４５゜／−４５゜／０゜／０゜／０
゜であった。

実施例３ ガラス繊維クロスに不飽和ポリエステル樹脂を含浸させ
た巾１０００ｍｍ　ｘ厚み０．３２ｍＩＩ１のプリプレ
グを外径１５００ｍｍ　Ｘ内径１４７６ｍｍで中空部に
８０℃の水を軸端より循環させたマンドレル、外径１５
０　＋ａｍ、長さ１５００ｍｍの底部ロール間に装入し
、フープ巻き１０ により、１０巻きし、長さ１０００ｍｍ、外径１５６４
ｍｍ、内径１５００ｍｍの筒状体とし、前記加熱水によ
り加熱硬化、離型させてガラス繊維クロスの大径筒状複
合材料を製造することができた。

〔発明の効果〕

本発明はマンドレルと２本の底部ロールとから構威され
、マンドレルの自重を利用してプリプレグをマンドレル
に圧着巻回するための締付力を発生させるものであるの
で、大径のマンドレルを使用することができ、筒状体の
長さ方向について均一な加圧力を得ることができる。ま
た、大径の筒状体を製造する場合でも設備がより簡易な
成形法である。そして、大径化したマンドレルを中空と
し、また更には必要に応じ中空部に液体を封入すること
により、当該マンドレルの径に対応して要求されるマン
ドレルの自重を調整することにより、巻回に最適の締付
力を得ることができる。

また、マンドレルの中空部に加熱した液体を封入する場
合においてはプリプレグのマンドレルへの巻回と樹脂の
熱硬化のための昇温とを同時に行１１ うことかできる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明を実施するための装置例を示す。 １・・・プリプレグ、２・・・マンドレル、３・・・底
部ロール、８・・・中空部 １２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維材料にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレ
   グのシートワインディング成形法において、相対して平
   行に設置した２本の底部ロール上に１本のマンドレルを
   載置して該マンドレルの自重により該マンドレルと底部
   ロール間に発生した締付力により、該マンドレルと前面
   底部ロール間に装入するプリプレグを該マンドレルに巻
   き付けることを特徴とするシートワインディング成形法
   。 ２、液体を封入した中空のマンドレルによる請求項１記
   載のシートワインディング成形法。