JPH03281231A - フィラメントワインディングによる管状体の成形方法 - 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、炭素繊維、ガラス１ａ維、アラミド繊維等の
強化繊維を用いてフィラメント・ワインディング法（以
ト璽ＦにＦＷ法とする）により管状体を成形する方法に
関する。

［従来の技術］ ＦＷ法は、連続繊維に樹脂を含浸させなから、回転する
マンドレル（筒状９金属製が多い）に適宜の巻き付は角
て巻き付けて所定の形状に成形する方法であり、この方
法は、繊維の強度、弾性率を最高限に引き出すことが出
来ること、及び積層方向が精密で信頼性が高いこと等の
利点がある。

しかしで、ｌ’Ｗ法により得られた管状体製品に要求さ
れる特性から、マンドレルに対する繊維の巻き付は角度
（繊維配向）を適宜選択することが必要とされる。この
ため巻き付は角度としては、マンドレル＋ｌｑｂに゛ト
行な００から軸に市直な９０　”まての範囲内で任意に
選ぶことができることが望ましい。

［発明が解決しようとする課題］ ｌノかしながら、通常の筒状マンドレルを用いてＦＷ法
により管状体を成形する場合、繊維の巻き付は角度は糸
の滑りという問題から余り低くはできず、大体３００程
度が限度であった。

木発明者らは、より−層の低角度巻き付けを可能にする
成形方法を開発すべく、種々検討実験を重ねた結果、マ
ンドレル軸部の径を可及的に小径にし、マンドレル胴部
両端に充分な段部（肩部）を形成せしめ、この段部に繊
維をかけ廻すことにより、低角度巻き付けが達成される
マンドレルとこれを用いた成形方法を完成した（別途出
願中）。

しかし、この巻き付は方法においても、巻き付は角度な
０パに近づける程、或は繊維の断裂の防止を考慮してマ
ンドレル段部面を曲面に形成する程、やはり繊維の滑り
が問題となる。また、逆に段部巻き付は時、巻きイ入］
け角度が大きくなる場合にも、繊維のマンドレル中心側
への滑りが問題となることもある。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、いかなる
巻き付は角度であっても安定した巻き付けが行え、所要
の性能の管状体が容易に得られる成形方法を提供するこ
とを第１の目的とする。また、本発明は併せて、巻き付
は成形後得られた成形体からのマンドレルの抜き取りを
円滑に行える成形方法を提（ｊｊすることを第２の目的
とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため′の本発明に係る成形方法は、
樹脂を含浸させた連続繊維をマンドレルに巻き付は管状
体を成形するフィラメントワインディングによる成形方
法において、マンドレル胴部の両端軸部に滑り止め治具
を装着し、繊維を該滑り止め治具を通るごとくターンさ
せて適宜角度で巻き付けを行うことを特徴とする。

また、滑り止め治具は、マンドレル軸部にはめ込まれて
胴部端部に接触するピン付リング、又は円板状歯付リン
グ、或は円環状治具と差し込みピン付治具の組合せ、の
いずれかが選択される。

更に、巻き付は成形終了後のマンドレルの引抜きに際し
ては、上記の工程に、マンドレルの一端側の巻き付けを
最終的に太径にし、巻き付は成形終了後この太径部と反
対側の成形体の端部を切断し、マンドレルを切断側から
引抜くと同時に太径部にリングをはめ込み、成形体を逆
方向に引っ張りマンドレルを引抜く工程を付加すること
が好ましい。

［作用］ 本発明では、マンドレルの段部を利用した繊維の巻き付
けに際し、必ず滑り止め治具にかけて巻くことから、巻
き付は角度をいがなる角度にしても、繊維が滑ることは
なく、安定した巻き付は操作が可能となる。また、マン
ドレルの成形体からの引抜きに際しては、マンドレルに
引張力を付与しつつ成形体の反対側の端部を保持固定し
て逆方向に引っ張ることも可能であることから、円滑な
引抜きが行われる。

「実施例］ 図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の成形方法に用いるマンドレルの一例を
示すもので、例えば胴部１とその両端軸方向に一体的に
連設する軸部２（回転軸）とからなり、該軸部２は胴部
１の端部に充分な広さの段部１ａが形成されるように、
可及的に小径に構成される。また、マンドレルの胴部両
端には、軸部２とほぼ同径の穴３ａを有するピン付リン
グ３が装着されている。

ピンイ・１リング３は、巻き（＝Ｊける繊維の滑り１１
め冶（支の機能な東ずもので、第２図に示すように、そ
の径を仔かに゛７ントレル胴部１の径より太径のドーナ
ツ状とし、一端側の円周縁部を切削してＲ面或は傾斜面
をイ」す゛すると」（に、該面に多数本の金属なとから
なるピン４を定ビ・ソチかつ角度をつけて台設し・たも
のである。このピン付リング３は、ｒａｗ法における加
熱Ｉ桿の温度（２００℃程度）に耐える耐熱性と、ファ
イバの巻きイ入１け成形後の成１Ｆ４体の切断時に容易
に切断可能な性状を４１−することか必要とされるため
、例えば乾燥木材の如き材質で製作される。勿論、木材
以外にも同様の封′？′ｔをイ１するものであわば、使
用可能である。

このピンイ（１リング３を装着したマンドレルを用いて
ＦＷを実施する場合を説明する。まず、マンドレルの両
端にピン付リング３を装着して、マンドレル胴部］どリ
ング３との境１−１をデーピンクしてから、マンドレル
な所定のＩｉＷ装置に取付け、樹脂を含浸させた強化繊
維を送給し、例えは低角度の巻き付けを行う。マンドレ
ルに対する繊維の巻き付けは、第３図に小）ｊ如＜、１
飼部ｌに巻きイ・１いて端部に至る繊１Ｅ５は、ピン付
リング３のピン４間を通りリング段部３ｂを経て他のピ
ン間を通って再び胴部１に戻り、他端側のピン付リング
３に向い同様にしてターンすることによって行われる。

この操作を繰り返して所望の巻数・積層数の巻き付けを
終了した後、樹脂の加熱硬化を行い成形体６を得る。次
いで一力のピン付リング３の位置にて成形体６の切断を
行う。

なお、第４図に加熱硬化後の成形状態を示ずか、Ｃか切
断装置を示し、この位置で成形体６の端をピン付リング
３と共に切断した後、マンドレルの軸部２の　力に設け
た切込部７に引抜き機構を接続し、マンドレルの引抜き
を行う。図では成形体６の切断側と反対側の端部の径が
大となっているが、これはファイバの巻きイ」け時にこ
の部分を他の部分より余分に巻き付けた結果である。

この太径部６ａを形成することによってマン［・レル引
抜きを容易にする。

すなわち、通常のマンドレル引抜きの場合、マン］・レ
ルを・軸方向に引っ張ると同時に、成形体のマンドレル
引張側の端１ｎｆを逆方向に押していた。

しかｌノこ才ｔでは成形体のマンドレル引張側と反対側
の端部に中心に向う圧縮力が働き、成形体とマンドレル
とはかえって強く接触し、円滑に抜けないことかある（
緊密にファイバを巻き付ける程この傾向か強い）。これ
に対ｌノ第４図の如く太径部１、ｉ　ａに環状冶、μ８
をはめ、これによりマンドレル引張側断側反対力向に成
形体を引っ張れば、成形体には前述したような１ト縮力
が牛し１゛、容易にマンドレルか抜ける。

マンドレル引抜き後は成形体の他端側の切断を′Ｉｊい
、所定の端部処理等を施してから製品とする。

次に、第５図は本発明の他の例を示すもので、マンドレ
ルの端部に装着する滑り止め治具とし・Ｃ１歯Φ状冶其
９を用いたものである。ファイバ゛５は該治具９の歯に
よって係ＩＩ−され、滑ることがない。なお、治具９の
歯は、図ボの外周トに設ける他に、リングの一面に軸方
向に張り出すように設けてもよい。この例も低角度巻き
付けを行う場台に有効である。

更に、第６図は本発明の別の他の例を示すもので、特に
マンドレルの段部１ａを利用して比較的大きい角度で巻
き付けるのに有効な場合である。この例では、まず最初
にマンドレル両端の軸部に円板状治具ｌＯをはめ込み、
ファイバ５を該治具ｌＯにより滑りを由めなから巻き付
け、この治具１０を埋め込む状態で巻き付けを継続する
。そして次層の巻き付けに際しては、第６図（ｂ）、（
Ｃ）に示すように、−面にピンを植設した円板状治具１
１をピンをファイバ前層１２に刺して止め、そのトから
巻きイマ１けを１１つ。成形路Ｙ後適宜成形体の端部を
切り離し、治具を取り出せば、再使用することが出来る
。

［発明の効果］ 以ト説明した本発明成形方法によりば、マンドレルの両
端段部を利用していかなる角度でも強化繊維を巻き伺け
ることが出来るため、種々の性状をイｆする管状体を作
り出すことが可能となり、産業−１−寄−リーするとこ
ろ人である。また、マンドレル　０ 端側の巻き付けを太径にすれば、マンドレル引抜きも円
滑になる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するのに使用するマンドレル
の一例を示す正面図、第２図（ａ）　（ｂ）はマンドレ
ルに装着するピン付リングの平面図と側面図、第３図は
本発明方法とマンドレル引抜きを説明するの断面図、第
４図は本発明方法を実施するための他のマンドレル例を
示す概略図、第５図（ａ）　（ｂ）は本発明方法を実施
するための他のマンドレル例を示す正面図と側面図、第
６図（ａ）　（ｂ）は同じく本発明方法を実施するため
の他のマンドレル例を示す正面図と側面図、第６図（Ｃ
）は（ｂ）で用いるピン付治具の具体例を示す正面図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂を含浸させた連続繊維をマンドレルに巻き付け
   管状体を成形するフィラメントワインディングによる成
   形方法において、マンドレル胴部の両端軸部に滑り止め
   治具を装着し、繊維を該滑り止め治具を通るごとくター
   ンさせて適宜角度で巻き付けを行うことを特徴とする、
   フィラメントワインディングによる管状体の成形方法。 ２、滑り止め治具は、マンドレル軸部にはめ込まれて胴
   部端部に接触するピン付リングであり、成形体の切断を
   該ピン付リングの位置で行う請求項１記載の成形方法。 ３、滑り止め治具は、マンドレル軸部にはめ込まれる円
   板状歯付リングである請求項１記載の成形方法。 ４、滑り止め治具は、マンドレル軸部に最初にはめ込ま
   れる円環状歯治具と、次に前層の繊維に取付けられる差
   し込みピン付リングである請求項１記載の成形方法。 ５、マンドレルに繊維を巻き付けるに際し、マンドレル
   の一端側の巻き付けを最終的に太径にし、巻き付け成形
   終了後この太径部と反対側の成形体の端部を切断し、マ
   ンドレルを切断側から引抜くと同時に太径部にリングを
   はめ込み、成形体を逆方向に引っ張りマンドレルを引抜
   くことを特徴とする、請求項１，２，３又は４記載の成
   形方法。