JPH0321434A - 繊維強化プラスチックパイプの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維強化プラスチックから成るパイプの製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製のバイブは、軽量か
つ高強度、高剛性である利点を活かして、ゴルフシャフ
ト、釣竿、自動車のプロペラシャフト、自転車フレーム
用パイプ等広く用いられている。従来、ＦＲＰパイブの
製造方法としては、（Ａ）　　引き抜き成形により製造
する方法、（Ｂ）　　フィラメントワインディングによ
り成形する方法、 （Ｃ）　　可撓性チューブの上に樹脂を含浸させた繊維
を巻き付け、雌型内で可撓性チューブに内圧をかけ、樹
脂を加熱、硬化させてパイプを作る方法（ＰＪえば、プ
ラスチック・エージ　１９８８年６月号　Ｐ　Ｌ３４〜
１４０参照）、 （Ｄ）　　フィルム状の素材からなる袋の外側に、樹脂
を含浸させた繊維を巻き付け、雌型内で加熱、硬化させ
てパイプを作る方法（例えば、第２回複合材料シンポジ
ウムテキスト（炭素繊維協会）１９８９年３月２日，３
日参照） などが知られている。

しかし、これらの方法は例えば（Ａ）の方法では、一様
断面をもった真直パイプしか作ることはできない。　（
Ｂ）の方法でも、製造し得るパイプは軸対称の形状に限
られる。　（Ｃ）の方法では、最終目的断面と相似形状
の断面で、かつ若干小さい可撓性チューブを準備する必
要があり、成形し得る形状の自由度は低く、工程も複雑
となる。　（Ｄ）の方法は、テニスラケットの製造に用
いられており、任意の断面、任意の形状を有するパイプ
の製造に適用可能であるが、フィルム状の素材からなる
袋に直接、樹脂を含浸させた繊維を巻き付けるため、肉
厚の制御が困難となり、偏肉を生ずる場合が多く、成形
したパイプの肉厚が、最大の部分と最小の部分で２倍も
の差を生ずる場合もある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前記の従来技術による繊維強化プラスチック
によ．るパイプの製造方法と異なる手法を用い、安価に
、かつ複合材料としての特性を活かして、任意の形状の
パイプの製造に適用でき、肉厚の制御が可能で、高い寸
法精度を有する繊維強化プラスチックパイプの製造方法
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、中子を中に入れた袋を準備し、前記中子を含
む袋の外側に樹脂を含浸させた繊維素材を被覆してから
、全体を雌型内に移し、次いて、袋の内側に内圧をかけ
、前記雌型内に密着させたまま成形し、その後、中子を
取り除くことを特徴とする繊維強化プラスチックパイプ
の製造方法である。

（作　　用） 以下、本発明の製造方法を、図面をもとに詳細に説明す
る。

第１図に示すように、最終成形体の内径よりも若干（３
〜５ＩＩ＋！程度）小さい寸法を有する中子１をフィル
ム状の素材からなる袋２の中に入れ、その袋の外側に樹
脂を含浸させた繊維素材３を被覆する。袋の口より流体
流入用チューブ５を挿入し、そのチューブの中を通して
空気圧等の流体圧をかける。その際、袋２とチューブ５
の継目は、針金等ひも状のもので縛り、流体の漏れを防
止する。

また、中子を最終形状の内径よりも若干小さくしておく
ことは、繊維素材巻き付けの際に生ずる繊維素材間の隙
間を許容して作業性に支障を生じさせないためである。

ここで生ずる繊維素材間の隙間は、加圧成形の際の、繊
維、樹脂の流動により埋められる。

第２図に示すように、硬化、或形する際、中子を入れた
袋２の外側に樹脂を含浸した繊維素材３を巻き付け、全
体を雌型４内に移し雌型を締め付け、次いで、流体流入
用チューブ５より流体圧をかけ、袋２を膨らませ、樹脂
を含浸させた繊維素材３を雌型４の内側に密着させたま
ま硬化させた後、流体圧を抜き、フィルムを切開して中
子を抜き去る。中子の抜き方は、パイプの形状により、
片側から抜いてもよいし、分割方式にしてパイプの両側
から抜いてもよい。また、袋の材質にもよるが、袋とと
もに剥離してもよい。雌型４内で流体圧による内圧で加
圧する際、流体圧による袋２の破裂を防止するために、
雌型の両端にふたをすることが好ましい。流体流入側の
ふたには、流体流入用チューブ５を神人するための穴を
あけておくが、他方のふたは封止する。

本発明において、繊維強化プラスチックパイプ成形後、
中子は抜き去り中空にするが、フィルム状の素材からな
る袋は、パイプ内に放置しても、取り除いてもよい。

中子としては、フィルム状の素材からなる袋を介して樹
脂を含浸させた繊維素材を、最終形状に近い形に安定に
巻き付けるために十分な剛性を持つもの、さらには使用
する樹脂を映化させる加熱条件に耐え得るものであれば
よい。また、任意の形状の成形体を得るために、容易に
成形しやすい素材であることが望ましい。例えばポリウ
レタンフォームのようなものが挙げられるが、木村、各
種の耐熱プラスチック等も用いることができる。

こういった素材は、フィルム状の素材からなる袋に使用
される素材との離型性を考慮して、適宜選択することが
望ましい。

本発明において使用するフイルム状の素材からなる袋に
用いる素材としては、ナイロン等のシートが挙げられる
が、使用する樹脂を成形する加熱条件、加圧条件に耐え
得るものであれば特に限定するものではない。

本発明で繊維強化プラスチックとして使用できる樹脂と
しては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル
樹脂等の熱硬化性樹脂、及びナイロン、ＰＰＳ　（ポリ
・フエニレン・サルファイド）等の熱可塑性樹脂が挙げ
られる。本発明の実施において成形には一般に熱映化性
樹脂、熱可塑性樹脂ともに加熱処理が行われるが、常温
で映化する熱硬化性樹脂については特別の加熱処理は行
わない。

本発明の実施において、強化用繊維としては、繊維強化
プラスチックに使用可能な繊維であればよいが、特に炭
素繊維、アラミド繊維が、袖強効果が大きいので望まし
い。

本発明で用いられる成形体を得るための雌型としては、
ＦＲＰ製、金属製などが使用可能で、使用する樹脂を成
形する加熱条件に耐え得るものであればよい。

流体流入用チューブとしては、例えばテフロンチューブ
等が使用されるが、使用する樹脂を成形する加熱条件に
耐え得るものであればよい。

加圧或形の際、フィルム状の素材からなる袋を介して加
圧する媒体としては、圧縮空気、又は他の気体及び液体
が用いられる。加圧する内圧としては、　０，５〜３．
０気圧程度が好ましい。

本発明によって得られる繊維強化プラスチックパイプは
、雌型の内側の形状を精密に再現することができ、かつ
中子を使用して繊維素材を巻き付けているために偏向の
無い、優れた寸法精度を有するパイプとなる。偏肉が無
い均一な肉厚のパイプであるため、強度的にも有利であ
り、複合月料の持つ比強度、比剛性の高さを有効に利用
して軽量化を推進することができる。また、フィルム状
の素材からなる袋を介して加圧する方法であるため、作
り得るパイプの形状の自由度が極めて高く、任意の形状
、肉厚のバイブを作ることができる。

用途としては、例えば自転車フレーム材、車椅子用フレ
ーム材等、軽量化が要求され、かつ形状を自由に選びた
い場合に有効である。

（実　施　例） 第３図に示すような、長径５６開、短径２６ｍｍの卵形
断面を有し、長さ２００問のポリウレタンフォームを中
子とし、ナイロンフィルム（真空バッグ成形用）で作っ
た袋の中にいれ、第１図に示すようにテフロンチューブ
を流体流入用チューブとしてその袋の口に針金を用いて
縛って装着した。その外側に厚さ０．１２５ｍｍのエポ
キシ樹脂を含浸させた炭素繊維のいわゆるブリブレグ（
繊維体積含ａ率５５〜６０％）を、軸心と４５度の角度
をなして８層巻き付け、内側の形状が、長径６０ｍｍ，
短径３０ｍの卵形断面で、長さ２　０　０　ｉｎである
ＦＲＰｉの雌型内に入れ、雌型の両端にふたをして、雌
型を万力で締め、テフロンチューブを通してナイロンフ
ィルムの袋内に圧縮空気（１．２気圧）を送り込んで雌
型の内面に繊維素材を密着させつつ、｛２０℃の熱風オ
ーブン内に２時間入れて硬化させた。冷却後、バイブを
雌型からはずし、袋を切開してパイプの一端から中子を
抜き去り、繊維強化プラスチックバイブを得た。

゛バイブの端面を研磨して断面の諸寸法を測定したとこ
ろ、パイプの外径については雌型寸法に対して−０．０
３ｍｍ以内であった。肉厚については、最大肉厚１．０
５ｍｍ、最小肉厚０．９８ｍｒｍであり、プリプレグの
目付量、成形体の繊維体積含有率（５５％）から算出し
た見込み肉厚１．０ｍｒａに対し、誤差５％以内という
精度の高さであった。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、Ｆｆ意の形状を有する
繊維強化プラスチックパイプが容易に得られしかも所望
の肉厚にルリ御し、高い寸法精度を何する製品を安価に
製造することができるため工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明の実施王程を説明するための
図で、第１図は中子を入れた袋に繊維素材を巻いたもの
の横断面図で、第２図は、前記のものを雌型内に入れ、
Ｎ型を締めたものの断面図である。第３図は、丈施例に
用いた中子の断面図である。 ｌ・・・巾　子　　　　　　　２・・・中子を入れる袋
３・・・繊維索材　　　　　　４・・・雌　型５・・・
流体流入用チューブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中子を中に入れた袋を準備し、前記中子を含む袋の外側
   に樹脂を含浸させた繊維素材を被覆してから、全体を雌
   型内に移し、次いで、袋の内側に内圧をかけ、前記雌型
   の内側に密着せさたまま成形し、その後、中子を取り除
   くことを特徴とする繊維強化プラスチックパイプの製造
   方法。