JPH04101831A - フィラメントワインディング方法 - Google Patents
フィラメントワインディング方法Info
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- JPH04101831A JPH04101831A JP2220526A JP22052690A JPH04101831A JP H04101831 A JPH04101831 A JP H04101831A JP 2220526 A JP2220526 A JP 2220526A JP 22052690 A JP22052690 A JP 22052690A JP H04101831 A JPH04101831 A JP H04101831A
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Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、繊維強化プラスチツク成形法の一つであるフ
ィラメントワインディング方法に関する。
ィラメントワインディング方法に関する。
従来の技術
カーボン／カーボン複合材料（カーボン／カーボンコン
ポジット）により形成される円筒状の繊維強化プラスチ
ツク成形品の成形に多用されるフィラメントワインディ
ング方法は、例えば第２図に示すように繊維供給装置１
から繰り出された炭素繊維２を樹脂槽３中の樹脂４に浸
漬させて樹脂４を含浸させ、これを、繊維の整列と繊維
同士の集束とを「１的としたガイドローラ５，６等に通
した上で、回転するマンドレル７に規則正しく巻き付け
ることを基本とする。そして、炭素繊維２に含浸される
マトリックス樹脂としては、例えばフェノール樹脂ある
いはフラン樹脂等の樹脂基材に黒鉛フィラー（固定炭素
分９７％以」２１粒径０゜５〜１０ミクロン）を混合し
たもの（いわゆる液状ピッチ混合物）が用いられる。
ポジット）により形成される円筒状の繊維強化プラスチ
ツク成形品の成形に多用されるフィラメントワインディ
ング方法は、例えば第２図に示すように繊維供給装置１
から繰り出された炭素繊維２を樹脂槽３中の樹脂４に浸
漬させて樹脂４を含浸させ、これを、繊維の整列と繊維
同士の集束とを「１的としたガイドローラ５，６等に通
した上で、回転するマンドレル７に規則正しく巻き付け
ることを基本とする。そして、炭素繊維２に含浸される
マトリックス樹脂としては、例えばフェノール樹脂ある
いはフラン樹脂等の樹脂基材に黒鉛フィラー（固定炭素
分９７％以」２１粒径０゜５〜１０ミクロン）を混合し
たもの（いわゆる液状ピッチ混合物）が用いられる。
発明が解決しようとする課題
従来のフィラメントワインディング方法においては、炭
素繊維２に樹脂４を含浸させる際に、炭素繊維２自体の
開繊性（糸束が開く程度）不良を原因とする樹脂付着む
らが発生するほか、マトリックス樹脂に含まれる黒鉛フ
ィラーが繊維内部に十分に分散されないという傾向があ
る。
素繊維２に樹脂４を含浸させる際に、炭素繊維２自体の
開繊性（糸束が開く程度）不良を原因とする樹脂付着む
らが発生するほか、マトリックス樹脂に含まれる黒鉛フ
ィラーが繊維内部に十分に分散されないという傾向があ
る。
その結果、例えば肉厚が２０ｘｘ以上の比較的厚肉のカ
ーボン／カーボン複合材料製の最終成形品を得ようとす
る場合に、何回かの高密度化処理を繰り返したとしても
かさ密度として１．６程度の値しか得られないばかりで
なく、成形品の断面に層間剥離が発生し、成形できるカ
ーボン／カーボン複合材料製の成形品の肉厚に限界があ
った。
ーボン／カーボン複合材料製の最終成形品を得ようとす
る場合に、何回かの高密度化処理を繰り返したとしても
かさ密度として１．６程度の値しか得られないばかりで
なく、成形品の断面に層間剥離が発生し、成形できるカ
ーボン／カーボン複合材料製の成形品の肉厚に限界があ
った。
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、とりわけ種々の成形欠陥の原
因となる炭素繊維の樹脂付着むらを防止したフィラメン
トワインディング方法を提供することにある。
その目的とするところは、とりわけ種々の成形欠陥の原
因となる炭素繊維の樹脂付着むらを防止したフィラメン
トワインディング方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明は、炭素繊維を樹脂槽中に浸漬させて樹脂を含浸
させる際に、樹脂槽中の樹脂に超音波振動を与えること
を特徴としている。
させる際に、樹脂槽中の樹脂に超音波振動を与えること
を特徴としている。
より具体的には、樹脂槽中もしくは槽外の底部に超音波
発生装置を設け、例えば周波数が２８〜４３ｋＨｚ程度
の超音波振動を加える。
発生装置を設け、例えば周波数が２８〜４３ｋＨｚ程度
の超音波振動を加える。
作用
この方法によると、超音波振動のために樹脂槽中の樹脂
組成物がよくまぜ合わされるとともに、炭素繊維内部へ
の樹脂の含浸効率が著しく向上し、炭素繊維の樹脂付着
むらを解消できる。
組成物がよくまぜ合わされるとともに、炭素繊維内部へ
の樹脂の含浸効率が著しく向上し、炭素繊維の樹脂付着
むらを解消できる。
実施例
第１図は本発明の一実施例を示す図で、従来例と共通す
る部分には同一符号を付しである。
る部分には同一符号を付しである。
第１図に示すように、樹脂槽３の内部もしくは槽外の底
部に超音波発生装置８を取り付け、２８〜４３ｋＨｚの
周波数で樹脂槽３内の樹脂４に超音波振動を与えておき
、この樹脂槽３の中に従来と同様に炭素繊維２を浸漬さ
せて樹脂４を含浸させた上で、この炭素繊維２をマンド
レル７に巻き付ける。
部に超音波発生装置８を取り付け、２８〜４３ｋＨｚの
周波数で樹脂槽３内の樹脂４に超音波振動を与えておき
、この樹脂槽３の中に従来と同様に炭素繊維２を浸漬さ
せて樹脂４を含浸させた上で、この炭素繊維２をマンド
レル７に巻き付ける。
本実施例では、第１図のフィラメントワインディング装
置により肉厚が２０１１Ｎ以上の円筒状の予備成形体を
成形した上、この予備成形体を公知のキュア工程におい
て加熱しつつ加圧して硬化成形体とし、この硬化成形体
を炭火・黒鉛化工程において炭火・黒鉛化処理を施す。
置により肉厚が２０１１Ｎ以上の円筒状の予備成形体を
成形した上、この予備成形体を公知のキュア工程におい
て加熱しつつ加圧して硬化成形体とし、この硬化成形体
を炭火・黒鉛化工程において炭火・黒鉛化処理を施す。
この炭火・黒鉛化処理により硬化成形体中のマトリック
ス樹脂の熱分解のためにガスが発生して硬化成形体が疎
の状スルとなることから、この疎の状態の硬化成形体に
液状ピンチを含浸させた上、再度炭火・黒鉛化処理を施
す。そして、上記のピッチ含浸および炭火・黒鉛化処理
を２〜３回繰り返し、これによってカーボン／カーボン
複合材料製の最終成形品を得る。
ス樹脂の熱分解のためにガスが発生して硬化成形体が疎
の状スルとなることから、この疎の状態の硬化成形体に
液状ピンチを含浸させた上、再度炭火・黒鉛化処理を施
す。そして、上記のピッチ含浸および炭火・黒鉛化処理
を２〜３回繰り返し、これによってカーボン／カーボン
複合材料製の最終成形品を得る。
この最終成形品のかさ密度は１．７２となり、従来例の
１．６よりも向上した。また、成形品の断面での層間剥
離も全く発生せず、引張強度は従来よりも向」ニした。
１．６よりも向上した。また、成形品の断面での層間剥
離も全く発生せず、引張強度は従来よりも向」ニした。
これらの性能向上は、先に述べたように超音波振動がｔ
すえられている樹脂槽３の中に炭素繊維２を浸漬させて
樹脂を含浸させているためて、振動付与により槽内の樹
脂基材と黒鉛フィラーとが満偏なくまぜ合わされ、しか
もこれら樹脂基材と黒鉛フィラーとが振動付与のために
炭素繊維内部に均一に含浸されるからである。これは、
繊維体積含有率Ｖｆ（％）のばらつきが従来の１０％か
ら５％へと著しく減少したことからも明らかである。
すえられている樹脂槽３の中に炭素繊維２を浸漬させて
樹脂を含浸させているためて、振動付与により槽内の樹
脂基材と黒鉛フィラーとが満偏なくまぜ合わされ、しか
もこれら樹脂基材と黒鉛フィラーとが振動付与のために
炭素繊維内部に均一に含浸されるからである。これは、
繊維体積含有率Ｖｆ（％）のばらつきが従来の１０％か
ら５％へと著しく減少したことからも明らかである。
また、先に述べた引張強度の向上は、上記の方法により
成形した外径７０ｙｘ内径６０ｙｚｘ幅１０ＪＩｊ＋の
幅狭の円形リングを試験片として用いてＮＯＬリング引
張試験法により評価したところ（ただし、引張速度は１
ｘｘ／分）、従来方法で成形された成形品の場合には引
張強度６Ｔが５〜Ｉ ＯｋＷ／ ｍｙ”であったのに対
し、」二記実施例方法で得た成形品の場合には１５〜２
５にυ／ｚｘ″と向上したことからも裏付けられる。
成形した外径７０ｙｘ内径６０ｙｚｘ幅１０ＪＩｊ＋の
幅狭の円形リングを試験片として用いてＮＯＬリング引
張試験法により評価したところ（ただし、引張速度は１
ｘｘ／分）、従来方法で成形された成形品の場合には引
張強度６Ｔが５〜Ｉ ＯｋＷ／ ｍｙ”であったのに対
し、」二記実施例方法で得た成形品の場合には１５〜２
５にυ／ｚｘ″と向上したことからも裏付けられる。
Ｎｏｔ、リング引張試験は、第３×に示すように円形の
リングＷの中に半円形の割型Ｍを挿入した上、引張荷重
Ｐのもとに直径方向に引っ張る方法である。
リングＷの中に半円形の割型Ｍを挿入した上、引張荷重
Ｐのもとに直径方向に引っ張る方法である。
ここで、樹脂槽３に付′ｊすべき超音波振動の周波数を
２８〜４３ ｋ Ｉ−（ｚとしたのは次のような理由に
よる。
２８〜４３ ｋ Ｉ−（ｚとしたのは次のような理由に
よる。
つまり、周波数が２８ｋ）ｌ ７以下の場合、炭素繊維
２の開繊がなおも十分でなく、繊維内部への黒鉛フィラ
ーの含浸が不十分で超音波振動を付与しない場合と大差
がないためである。
２の開繊がなおも十分でなく、繊維内部への黒鉛フィラ
ーの含浸が不十分で超音波振動を付与しない場合と大差
がないためである。
一方、周波数が４３ ｋ Ｈｚを越えると、フィラメン
トワインディング装置ではマントルルアに巻き付けられ
る炭素繊維２の張力制御を行っているにもかかわらず、
樹脂槽３内で炭素繊維２が異常振動（共振）を起こすた
めにかえって黒鉛フィラーの含浸が不十分となり、同時
に炭素繊維２の切断するおそれがあるためである。
トワインディング装置ではマントルルアに巻き付けられ
る炭素繊維２の張力制御を行っているにもかかわらず、
樹脂槽３内で炭素繊維２が異常振動（共振）を起こすた
めにかえって黒鉛フィラーの含浸が不十分となり、同時
に炭素繊維２の切断するおそれがあるためである。
発明の効果
以上のように本発明によれば、炭素繊維を樹脂槽中に浸
漬させて樹脂を含浸させる際に、樹脂槽中の樹脂に超音
波振動を与えるようにしたことにより、炭素繊維の開繊
性がよくなって樹脂含浸効率が向上し、樹脂付着むらが
解消されて樹脂含浸の均一化が図られることから、従来
と比べて成形品質の向上と併せてかさ密度を高めること
ができることはもちろんのこと、最終成形品の引張強度
等の機械的強度が大幅に向上し、従来は困難とされてい
た厚肉の円筒状の成形品をフィラメントワインディング
法を基本として成形できるようになる。
漬させて樹脂を含浸させる際に、樹脂槽中の樹脂に超音
波振動を与えるようにしたことにより、炭素繊維の開繊
性がよくなって樹脂含浸効率が向上し、樹脂付着むらが
解消されて樹脂含浸の均一化が図られることから、従来
と比べて成形品質の向上と併せてかさ密度を高めること
ができることはもちろんのこと、最終成形品の引張強度
等の機械的強度が大幅に向上し、従来は困難とされてい
た厚肉の円筒状の成形品をフィラメントワインディング
法を基本として成形できるようになる。
第１図は本発明の一実施例を示す工程説明図、第２図は
従来のフィラメントワインディング法の工程説明図、第
３図はＮＯＩ、’Ｊソング張試験の説明図である。 １・・・繊維供給装置、２・・・炭素繊維、３・・・樹
脂槽、４・・・樹脂、７・・・マンドレル、８・・・超
音波発生装置。 第１図 第２図 ご 第３図 １ 繊維供給装置 ２ 炭素繊維 ３−１ｆ脂撞 ４ 樹脂 ７−マンドレル ８ 超音波発生装置
従来のフィラメントワインディング法の工程説明図、第
３図はＮＯＩ、’Ｊソング張試験の説明図である。 １・・・繊維供給装置、２・・・炭素繊維、３・・・樹
脂槽、４・・・樹脂、７・・・マンドレル、８・・・超
音波発生装置。 第１図 第２図 ご 第３図 １ 繊維供給装置 ２ 炭素繊維 ３−１ｆ脂撞 ４ 樹脂 ７−マンドレル ８ 超音波発生装置
Claims (1)
- （１）連続した炭素繊維を樹脂槽に浸漬させて樹脂を含
浸させながら、この炭素繊維をマンドレルに巻き付けて
円筒状に成形するようにしたフィラメントワインディン
グ方法におて、 炭素繊維に樹脂を含浸させる際に、樹脂槽中の樹脂に超
音波振動を与えることを特徴とするフィラメントワイン
ディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220526A JPH04101831A (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | フィラメントワインディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220526A JPH04101831A (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | フィラメントワインディング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04101831A true JPH04101831A (ja) | 1992-04-03 |
Family
ID=16752389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2220526A Pending JPH04101831A (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | フィラメントワインディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04101831A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6230775B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-05-15 | Electric Boat Corporation | High temperature wet filament winding arrangement |
| KR100761386B1 (ko) * | 2005-12-13 | 2007-10-04 | 주식회사 케이시알 | 필라멘트 와인딩 설비의 초음파 수지 함침 장치 |
| WO2015172913A1 (de) * | 2014-05-12 | 2015-11-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Druckbehälter mit nassgewickeltem cfk |
| CN105439607A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-03-30 | 安徽弘昌新材料有限公司 | 一种硬质碳纤维保温毡及其制备方法 |
| CN111978092A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-24 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法 |
| CN113334629A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 四川兴宇航科技有限公司 | 一种高频振动连续纤维预浸料生产装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS57109612A (en) * | 1980-12-27 | 1982-07-08 | Hino Motors Ltd | Manufacture of leaf spring made of fiber reinforced resin |
| JPS6119311A (ja) * | 1984-07-07 | 1986-01-28 | Toyoda Boshoku Kk | 強化プラスチツク製造方法 |
| JPS621527A (ja) * | 1979-02-02 | 1987-01-07 | ピ−ピ−ジ− インダストリ−ズ インコ−ポレ−テツド | 樹脂シ−トの成形方法 |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2220526A patent/JPH04101831A/ja active Pending
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