JPH0369344A - Frp中空製品の製造方法 - Google Patents

Frp中空製品の製造方法

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JPH0369344A
JPH0369344A JP1204886A JP20488689A JPH0369344A JP H0369344 A JPH0369344 A JP H0369344A JP 1204886 A JP1204886 A JP 1204886A JP 20488689 A JP20488689 A JP 20488689A JP H0369344 A JPH0369344 A JP H0369344A
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諸橋 和夫
Tetsushi Ikeda
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    • B29C70/521Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement before the die
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はFRP製中空製品の製造方法に関するものであ
り、特に機械的物性に優れ、寸法精度の要求される長尺
のFRP製薄肉中空製品を引抜成形法により製造する方
法に関するものである。
【従来の技術] FRPの成形方法において、引抜成形法はパイプ、ロッ
ド、アングル等の一定断面形状を有する長尺製品を連続
的にかつ大量に製造する方法として知られている。
引抜成形法は、補強繊維を引き揃え、熱硬化性樹脂を含
浸させた後、一定の開口形状の全形を通すことにより樹
脂を硬化させるのが一般的な方法である。また、中空の
製品は所定形状のマンドレルを金型の内側に配置させる
ことにより得られる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような方法では、補強繊維は主に長
手方向にしか配置できないため、補強繊維に垂直方向の
強度は一般に低く、引抜成形法による製品の欠点となっ
ており、特に薄肉中空製品での大きな問題点であった。
近年、このような薄肉中空製品の問題点を改善するため
、長手方向だけでなく、円周ワインダーを用いて周方向
にも補強繊維を配置させることの可能な、引抜成形にフ
ィラメントワインディング(F/W)を組み合わせたよ
うな方法が提案されている。このような引抜成形装置の
一例の概略図を第1図に示す。同図において、1a〜1
dは補強繊維、2a〜2dは樹脂混合物、3はマンドレ
ル、4a〜4bは円周ワインダー 5a〜5bは周方向
樹脂含浸補強繊維層、5cは長手方向樹脂含浸補強繊維
層、6は金型、7は最終製品をそれぞれ示す。
しかし、このような方法においては、第1図に示すよう
に装置の構造上5mを越えるような長尺のマンドレル3
が必要となり、そのためマンドレルのたわみ、振動等に
より高い寸法精度を有する薄肉中空製品を得ることは困
難であった。
このため、約2m単位の短いマンドレルを連結させ、製
品と等速度でマンドレルを移動させながら寸法精度の高
い薄肉中空バイブを成形する方法等も提案されているが
(特開昭61−199933号公報)、マンドレルの継
目の所で正確に製品を切断することが必要等、装置的に
複雑になり実用的ではない。
本発明は前記課題を解消し、機械的物性に優れかつ高い
寸法精度を有する薄肉中空製品を得ることを可能とした
FRP中空製品の製造方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] 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意検討した結果、
本発明に到達した。
すなわち、本発明は熱硬化性樹脂を含浸した補強繊維を
長手方向に引き揃え、マンドレルおよび金型でつくられ
る開口部を通すことにより薄肉の中空硬化物にした後、
この中空硬化物を芯材にしてさらに合成樹脂を含浸した
補強繊維を周方向および長手方向に配置させ、再び金型
を通すことによりFRP中空製品を製造する方法である
本発明における熱硬化性樹脂を含浸させた補強繊維が長
手方向に引き揃えられる工程において、補強繊維として
は炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が用いられる
。また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹
脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。補強
繊維に熱硬化性樹脂を含浸させる方法としては樹脂槽中
に補強繊維を導入する通常の方法で行うことができるが
、予め熱硬化性樹脂を含浸させたテープ等を用いてもよ
い。
このようにして熱硬化性樹脂を含浸させた補強繊維は長
手方向に引き揃えられ、所定形状のマンドレルおよび金
型でつくられる開口部に導入され、加熱硬化される。金
型の温度は該熱硬化性樹脂の硬化温度以上に設定され、
通常は120〜250℃に設定される。この開口部を通
過させて得られた薄肉中空硬化物の厚みは通常1〜51
1m5好ましくは1〜2mlであることが望ましい。L
rm未満のときは、得られた中空硬化物の圧壊強度が低
く、次の工程において芯材として機能することが難しい
また、5IInを越える厚みの中空硬化物をつくる場合
は、硬化に要する時間が長くなり、ラインスピードを上
げられず実用的でない。また、中空硬化物の厚みを均一
にして、最終製品の寸法精度を高いものにするため、マ
ンドレルの長さは必要以上に長くしないことが重要であ
る。
次に、このようにして得られた薄肉中空硬化物を芯材と
して合成樹脂を含浸した補強繊維を周方向および長手方
向に配置させる。この工程で用いられる補強繊維として
は炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が挙げられる
。合成樹脂としCは熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が
用いられる。
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フラ
ン樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。また熱可塑性
樹脂としてはポリアミド、液晶性芳香族ポリアミド、ポ
リエステル、液晶性芳香族ポリエステル、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、
ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポ
リエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等を挙
げることができる。補強繊維にこれら合成樹脂を含浸さ
せる方法としては樹脂槽中に補強繊維を導入する通常の
方法で行うことができるが、予め合成樹脂を含浸させた
テープ等を用いてもよい。
合成樹脂を含浸した補強繊維を周方向に配置させる方法
は、長手方向に対し所定角度で正逆両方向に巻き付ける
機能を有する円周ワインダーを用いて行うことができる
。周方向に配置させる補強繊維の角度は長手方向に対し
通常±lO〜±80度、好ましくは±30〜±60度、
より好ましくは±45度となるように配置される。
このようにして、薄肉中空硬化物を芯材として合成樹脂
を含浸した補強繊維を周方向に配置させた後、続いてそ
の周囲に合成貌脂を含浸した補強繊維を長手方向に配置
させ、所定形状の金型で熱処理され、最終製品であるF
RP中空製品が得られる。周方向に補強繊維を配置した
後、長手方向に補強繊維を配置させるのは、長手方向の
物性を向上させること以外に、周方向に配置させた補強
繊維が金型を通過する際、繊維配列が乱れるのを防止す
る効果があるためである。
金型における熱処理は熱硬化性樹脂を用いたときは該熱
硬化性樹脂の硬化温度以上で行い、通常は120〜25
0℃で行う。熱可塑性樹脂を用いたときは該熱可塑性樹
脂の融点以上、通常は120〜350℃に加熱した後、
冷却、固化させる。
最終製品における断面積において占める割合は、芯材と
なる薄肉中空硬化物の層が20〜40%、周方向に配置
された補強繊維からなる層が20〜50%、最外層の長
手方向に配置された補強繊維からなる層が10〜60%
の範囲にあることが好ましい。
[発明の効果] 本発明の製造方法によれば、従来法に比ベマンドレルの
長さを著しく短かくすることができる。
従って、マンドレルのたわみ、振動等を生ぜず、高い寸
法精度を有する薄肉中空製品が得られるばかりか、従来
のFRP引抜成形品に比べ、機械物性、特にねじり物性
において優れている。
[実施例] 以下に実施例等により本発明を説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。
実施例1 第2図は本発明に係わる装置の一例を示す概略図であり
、同図において、40〜4dは円周ワインダー 8a〜
8dは補強繊維、9a〜9d樹脂混合物、lOはマンド
レル、lla〜llbは金型、12は中空硬化物、13
.14は周方向樹脂含浸補強繊維層、15は長手方向樹
脂含浸補強繊維層、18は最終製品をそれぞれ示す。
先ず、補強繊維8aとして強度350Kgf/llll
112弾性率24t f / rnrtt 2の炭素繊
維を使用し、熱硬化性樹脂としてビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂、アミン系硬化剤、充填剤(炭酸カルシウム
〉、内部離形剤を所定量加えた樹脂混合物9aを調製し
、炭素繊維8aに含浸させ長手方向に引き揃えた補強繊
維束を得た。
補強繊維束をマンドレル10および金型11aからつく
られる開口部に導入し、内径32am、厚み1.0鷹の
薄肉中空硬化物12を得た。マンドレル10は全長1.
5m 、金型11aは長さ 0,5mで、温度180℃
に設定した。
得られた中空硬化物12を芯材として、円周ワイングー
40により+45度の補強繊維(炭素繊維)8bと樹脂
混合物9aと同一組成の樹脂混合物9bからなる周方向
樹脂含浸補強繊維jii13および円周ワイングー4d
により一45度の補強繊維(炭素繊維)8cと樹脂混合
物9aと同一組成の樹脂混合物9Cからなる周方向樹脂
含浸補強繊維層J4を配置し、さらに補強繊維(炭素繊
維)8dと樹脂混合物9aと同一組成の樹脂混合物9d
からなる繊維束を長子方向に配置し長手方向樹脂含浸補
強繊維層15を形成した後、180℃に加熱した長さ0
.5mの金型11bに導入した。
得られた最終製品16は内径”a2mrtrs外径38
#、厚み3mの丸パイプで、薄肉中空硬化物12、補強
繊維層13〜15の厚みは各々 1.0mm5 0.5
In!ns  0.5#711%1.0ma+であった
このようにして得られた最終製品の断面図を第3図に示
す。
また、得られたパイプねじり試験結果および寸法精度測
定結果を第1表に示す。
比較例1 実施例1において、円周ワインダーを使用せず、すべて
長手方向に補強繊維を配置し、実施例1で得られた最終
製品16と同一寸法の丸バイブを得て、実施例1と同様
の評価を行った。結果を第1表に示す。
比較例2 第1図に示した引抜成形装置を用いて、実施例1で得ら
れた最終製品16と同一構成の丸パイプを成形し、得ら
れたパイプについて実施例と同様の評価を行った。結果
を第1表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は円周ワインダーを設置した従来の引抜成形装置
の一例を示す概略図、 第2図は本発明に係わる装置の一例を示す概略図、そし
て、 第3図は本発明により得られる最終製品の断面図である
。 第 表 a a 3 : a a C 6: a a lO: 12: i3: 〜1d:補強繊維、 〜2d :樹脂混合物、 マンドレル、 〜4d 二円周ワインダー 〜5b=周方向樹脂含浸補強繊維層、 :長手方向樹脂含浸補強繊維層、 金型、 7二B&終製品、 〜8d :補強繊維、 〜9d :樹脂混合物、 マンドレル、  lla 、 fib :金型、中空硬
化物、 周方向樹脂含浸補強繊維層(+45度層)、14:周方
向樹脂含浸補強繊維層(−45度層)、15:長手方向
樹脂含浸補強繊維層、 18:最終製品。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、熱硬化性樹脂を含浸した補強繊維を長手方向に引き
    揃え、マンドレルおよび金型でつくられる開口部を通す
    ことにより薄肉の中空硬化物にした後、この中空硬化物
    を芯材にしてさらに合成樹脂を含浸した補強繊維を周方
    向および長手方向に配置させ、再び金型を通すことによ
    りFRP中空製品を製造する方法。
JP1204886A 1989-08-09 1989-08-09 Frp中空製品の製造方法 Expired - Lifetime JPH085139B2 (ja)

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EP19900308792 EP0412823A3 (en) 1989-08-09 1990-08-09 Method of manufacturing frp-made hollow products

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EP0412823A3 (en) 1992-07-08

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