JPH04299126A - Ｆｒｐ製積層管継手の成形方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｔ字型のＦＲＰ製積層
管継手をフィラメントワインディング法により製造する
ための成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィラメントワインディング法によるＴ
字型のＦＲＰ製積層管継手は、一般に、Ｔ字型のマンド
レル管を主管部軸を中心に回転させるとともにフィード
アイを移動させることにより、マンドレル管の外周に樹
脂含浸ロービング繊維をヘリカル状に巻き付けて積層し
樹脂を硬化させ脱型することにより製造される。この場
合、フィードアイの移動とマンドレル管の回転は、一般
にコンピューター制御で予め定められたプログラムによ
り行われる（例えば、特開平１−２００９３９号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような成形方法に
おいて、得られるＦＲＰ製積層管継手のＦＲＰ層の肉厚
を出来るかぎり均一にするには、樹脂含浸ロービング繊
維を途中で設定角度を変えずに一定角度でＴ字型のマン
ドレル管に沿わせ、これをヘリカル状に巻き付けて積層
するのが好ましい。

【０００４】しかし、このように樹脂含浸ロービング繊
維を一定角度でＴ字型のマンドレル管に巻き付けると、
このマンドレル管の全面を覆うことは不可能である。す
なわち、樹脂含浸ロービング繊維を途中で設定角度を変
えずに一定角度でＴ字型のマンドレル管に沿わせ、これ
をヘリカル状に巻き付ける場合は、巻き付けが進行する
につれてマンドレル管の主管部と枝管部とにかけて綾状
に交互に交差して架け渡された樹脂含浸ロービング繊維
が現れ、これが次第に増えていく。

【０００５】このような綾状に交互に交差して架け渡さ
れた樹脂含浸ロービング繊維が現れると、この部分の樹
脂含浸ロービング繊維はマンドレル管の表面から浮いた
状態となりマンドレル管の表面に沿わなくなる。そのた
め、これ以上樹脂含浸ロービング繊維を一定角度でマン
ドレル管に巻き付けるわけにはいかない。

【０００６】この場合、マンドレル管の主管部或いは枝
管部の一部には、樹脂含浸ロービング繊維が綾状に交差
して巻かれている部分と、一方向にしか巻かれていない
部分と、全く巻かれていない部分とが発生する。この発
生位置は、設定された巻き角度によって多少異なる。し
たがって、その後の工程で巻き角度を種々変更して、樹
脂含浸ロービング繊維が全く巻かれない部分及び一方向
にしか巻かれていない部分に、新たに樹脂含浸ロービン
グ繊維を巻き付けて全面を覆う必要がある。

【０００７】ところが、全く巻かれない部分及び一方向
にしか巻かれていない部分がかなり多く発生発するため
、巻き付け角度を種々変更して樹脂含浸ロービング繊維
を巻き付ける操作は非常に面倒で時間を要する。しかも
、このような部分を覆う際には、どうしてもその他の部
分にも樹脂含浸ロービング繊維が巻き付けられるため、
全体として肉厚が著しく不均一となるという問題がある
。

【０００８】本発明は、上記の問題を解決するもので、
その目的とするところは、樹脂含浸ロービング繊維を一
定角度でＴ字型のマンドレル管にヘリカル状に巻付ける
際に、全面を比較的均一に覆うように樹脂含浸ロービン
グ繊維が巻き付けられ、それにより偏肉の少ない製品を
生産性良く得ることのできるＦＲＰ製積層管継手の成形
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のＦＲＰ製積層管
継手の成形方法は、Ｔ字型のマンドレル管を主管部軸を
中心に回転させるとともにフィードアイを移動させるこ
とにより、マンドレル管の外周に樹脂含浸ロービング繊
維をヘリカル状に巻き付けて積層し樹脂を硬化させ脱型
してＦＲＰ製積層管継手を成形する方法において、樹脂
含浸ロービング繊維をマンドレル管の主管部と枝管部と
にかけて綾状に交互に交差して架け渡されるようにヘリ
カル状に順次巻き付け、その後この架け渡された樹脂含
浸ロービング繊維の張力を緩め、これに樹脂含浸ロービ
ング繊維をヘリカル状に巻き付けることにより、架け渡
された樹脂含浸ロービング繊維をマンドレル管の表面に
押し付けることを特徴としている。

【００１０】本発明において、樹脂含浸ロービング繊維
をマンドレル管の主管部と枝管部とにかけて綾状に交互
に交差して架け渡されるようにヘリカル状に順次巻き付
ける方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、
マンドレル管の管端部の周囲に多数の第１係止ピンを設
け、さらに、周囲に多数の第２係止ピンを設けたガイド
を一定の間隔をおいて、管端部の外側方に位置する管軸
に取り付け、樹脂含浸ロービング繊維を第２係止ピンと
第１係止ピンとの両方に引っ掛け、これをマンドレル管
の主管部と枝管部とにかけて綾状に交互に交差して架け
渡されるようにヘリカル状に順次巻き付ける方法が採用
される。

【００１１】また、このようにして架け渡された樹脂含
浸ロービング繊維の張力を緩める方法としては、種々の
方法が考えられる。例えば、上記の第２係止ピンを設け
たガイドを管軸方向に移動可能に管軸に取り付け、この
ガイドを管端部側に移動させることにより張力を緩める
方法が採用される。さらに、別の方法として、上記の第
２係止ピンと第１係止ピンとの間の樹脂含浸ロービング
繊維を切断することにより張力を緩める方法も採用され
る。なお、この樹脂含浸ロービング繊維を切断する方法
を採用する場合は、第２係止ピンを設けたガイドは管軸
に固定されるように取り付けられ、管軸方向に移動可能
に取り付ける必要はない。

【００１２】

【作用】本発明方法において、樹脂含浸ロービング繊維
をマンドレル管の主管部と枝管部とにかけて綾状に交互
に交差して架け渡されるように一定角度でヘリカル状に
順次巻き付け、その後この架け渡された樹脂含浸ロービ
ング繊維の張力を緩め、これに樹脂含浸ロービング繊維
を上記と同じ一定角度でヘリカル状に順次巻き付けると
、架け渡された樹脂含浸ロービング繊維は緩んだ状態に
あるので、その上に巻き付けられる樹脂含浸ロービング
繊維の張力によりマンドレル管に自然に押し付けられる
。

【００１３】それゆえ、従来方法で一定角度で巻き付け
る場合に発生する巻残り部分が、上記の押し付けられる
樹脂含浸ロービング繊維により覆われる。このようにし
て、最終的にはマンドレル管の全面が、一定角度でヘリ
カル状に巻付けられる樹脂含浸ロービング繊維により覆
われる。

【００１４】

【実施例】次ぎに、本発明方法の一例を図面により説明
する。図１は本発明方法を説明するための要部を示す正
面図、図２は本発明方法を説明するための要部を示す斜
視図、図３は本発明方法の概要を示す説明図である。図
３において、多数のロービング繊維１１、１２、１３は
、それぞれ案内ロール２１、２２、２３を経て、繊維送
りロール３１と樹脂含浸ロール４０と繊維送りロール３
２とをこの順に通される。多数のロービング繊維１１、
１２、１３としては、一般にガラス繊維ロービングや炭
素繊維ロービングなどが用いられる。多数のロービング
繊維１１、１２、１３は、便宜的に三本を図示している
が、実際には数十本が使用される。

【００１５】含浸槽４１には、一般に熱硬化性の不飽和
ポリエステル樹脂液やエポキシ樹脂液等の樹脂液が入れ
られており、多数のロービング繊維１１、１２、１３が
含浸槽４１の樹脂含浸ロール４０に接して通過する際に
、この樹脂含浸ロール４０により樹脂液が多数のロービ
ング繊維１１、１２、１３に適量含浸される。このよう
にして形成された多数の樹脂含浸ロービング繊維１１’
　、１２’　、１３’　は、引き揃えられた状態でフィ
ードアイ５０に通され、ここでテープ状に収束される。 引き続いて、Ｔ字型のマンドレル管７０の外周に一定角
度でヘリカル状に巻き付けられる。

【００１６】上記のフィードアイ５０は、ドーナツ状の
アイ等の公知のフィードアイを使用することができる。 しかし、テープ状に良好に収束されるように、例えば口
径を大きくしたドーナツ状のアイや長円状のアイを用い
たり、或いは多数の隙間を有する櫛状のピンとこのピン
と直交し接近して配設された一対のスリットバーとから
なるフィードアイを用いその各隙間とスリットとをこの
順に通すようにする等、特別に工夫をしたフィードアイ
を使用するのが好ましい。

【００１７】なお、このフィードアイ５０は、図では省
略しているが、トラバース台に取付けられ、上下方向、
左右方向、前後方向に移動可能に構成され、さらに水平
な中心軸及びこの中心軸に対して垂直な中心軸に対して
それぞれ正逆方向に回動可能に構成されている。そして
、フィードアイ５０の移動及びマンドレル管７０の回転
は、コンピューター制御で予め定められたプログラムに
より作動するようになされている。

【００１８】また、Ｔ字型のマンドレル管７０は、図１
及び図２に示すように、分解及び組立てが可能な主管部
７１と枝管部７２とから構成され、主管部７１には回転
軸７３が通されており、Ｔ字型のマンドレル管７０は回
転軸７３により主管部軸を中心に回転可能になされてい
る。そして、主管部７１の両端部及び枝管部７２の管端
部には、その周囲に多数の第１係止ピン７４が規則正し
く突設されている。図１においては各２本が示され、他
のピンは省略されている。この第１係止ピン７４は予め
適当な部材の周囲に突設しておき、これを主管部７１の
両端及び枝管部７２の管端に嵌め込むようにして設けて
もよい。

【００１９】さらに、主管部７１の両端部及び枝管部７
２の管端部には、周囲に多数の第２係止ピン８１を規則
正しく突設したガイド８０が、一定の間隔をおいて取付
けられている。この場合、この主管部７１のガイド８０
は回転軸７３に通され、管軸方向に移動可能に取付けら
れており、また枝管部７２のガイド８０は固定軸７５に
通され、管軸方向に移動可能に取付けられている。そし
て、このガイド８０は、通常は止めネジ或いは止めキー
等で回転軸７３及び固定軸７５に動かないように固定さ
れている。

【００２０】以下、テープ状の樹脂含浸ロービング繊維
（以下、繊維と略称する）６０を、例えば主管部軸に対
して±２５〜５５度の範囲の一定角度で、Ｔ字型のマン
ドレル管７０にヘリカル状に巻き付けて積層する場合に
ついて述べる。この場合、繊維６０は、一方（図１にお
いて左側）の主管部７１→枝管部７２→他方（図１にお
いて右側）の主管部７１→枝管部７２→一方（図１にお
いて左側）の主管部７１へとヘリカル状に巻き付けてい
くパスライン（枝管部軸側のパスライン）と、一方（図
１において左側）の主管部７１→他方（図１において右
側）の主管部７１→一方（図１において左側）の主管部
７１へとヘリカル状に巻き付けていくパスライン（主管
部軸側のパスライン）とに、分けてプログラムが設定さ
れる。

【００２１】先ず、繊維６０は、プログラムにしたがっ
て、マンドレル管７０の一方の主管部７１にある第２係
止ピン８１から第１係止ピン７４へと引っ掛けられ、隣
接する第１係止ピン同士の間を通された後、一定の角度
で主管部７１から枝管部７２へと巻き付けられ、さらに
枝管部７２にある第１係止ピン７４に引っ掛けられ（こ
の場合、枝管部７２の第２係止ピン８１は使用しない）
、そこで方向転換して枝管部７２から他方（図１におい
て右側）の主管部７１へと巻付けられる。引き続いて、
他方の主管部７１にある第１係止７４ピンから第２係止
ピン８１へと引っ掛けられ、そこで方向転換して他方の
主管部７１にある第１係止ピン７２へと引っ掛けられた
後、上記と同様なプロセスが繰り返されてヘリカル状に
順次巻付けられる（枝管部軸側のパスライン）。なお、
この場合、Ｔ字型のマンドレル管７０の肩口に巻く押し
付け用の繊維６０のパスライン（枝管部軸側のパスライ
ン）を、予め１パスだけ残しておくようにプログラムが
設定される。

【００２２】このように、例えば主管部軸に対して±２
０〜５５度の範囲の一定角度で、ヘリカル状に順次巻き
付けられていくと、設定角度により多少範囲は異なるが
、枝管部７２の管端部から中途にかけては、繊維６０が
良好にマンドレル管の表面に沿ってヘリカル状に巻き付
けられていく（この場合、Ｔ字型のマンドレル管を用い
るので、枝管部軸に対しては±７０〜３５度の範囲の一
定角度でヘリカル状に順次巻き付けられていくことにな
る）。しかし、主管部７１と枝管部７２との合流部分か
ら枝管部７２の中途にかけては、繊維６０が綾状に交互
に交差して架け渡されるようにヘリカル状に巻き付けら
れていき、マンドレル管７０の表面から浮いてくる。６
１は綾状に交互に交差して架け渡された繊維を示す。こ
の時、繊維６０は、一方の主管部７１にある第１係止７
４ピンの外側（主管部７１の端面側）の位置にある。

【００２３】次いで、この繊維６０は、方向転換して第
１係止ピン７４に引っ掛けられ、第１係止ピン７４の内
側の近くでほぼ周方向に１回巻き付けられる。６２はほ
ぼ周方向に１回巻き付けられた繊維を示す。そして、こ
の繊維６０は、再び方向転換して一方の主管部７１にあ
る第１係止７４ピンを経て第２係止ピン８１に引っ掛け
られる。このように、繊維６０を第１係止ピン７４の内
側でほぼ周方向に巻き付ける操作は、綾状に交互に交差
して架け渡された繊維６０が後述のように緩められた際
に、この部分の繊維６０がばらばらに分離するの防止す
るのに有効である。しかし、この周方向に巻き付ける操
作は必ずしも必要としない。また、繊維６０を巻き付け
る代わりにプラスチックバンド等を巻き付けてもよい。 この部分は後で切断除去するので製品とはならず、異種
の材料でも支障はない。

【００２４】その後、第２係止ピン８１に引っ掛けられ
た繊維６０を第１係止ピン７４の方へ方向転換させると
同時に、止めネジ或いは止めキーを操作してガイド８０
の固定を緩めると、繊維６０の張力によりガイド８０は
主管部７１の管端部側に移動し、それにより一方の主管
部側に架け渡された繊維６１の張力が緩められる。そし
て、これに繊維６０が主管部軸側のパスラインで、主管
部７１の表面に沿って１パスだけヘリカル状に巻き付け
られる。６３は１パスだけヘリカル状に巻き付けられた
繊維を示す。この時、一方の主管部７１の管端部から巻
き付けられた繊維６０は、他方の主管部７１の管端部の
第２係止ピン８１に引っ掛けられ、方向転換して第１係
止ピン７４の内側の近くでほぼ周方向に１回巻き付けら
れる。この周方向に巻き付ける操作は必ずしも必要とせ
ず、また、繊維６０を巻き付ける代わりにプラスチック
バンド等を巻き付けてもよい。以後上記と同様のプロセ
スで他方の主管部側の架け渡された繊維６１の張力が緩
められ、これに繊維６０が主管部軸側のパスラインで、
主管部７１の表面に沿って１パスだけヘリカル状に巻き
付けられる。６３’　は１パスだけヘリカル状に巻き付
けられた繊維を示す。

【００２５】引き続いて、前にマンドレル管７０の肩口
に巻くために残しておいたパスラインに沿って繊維６０
が１パスだけヘリカル状に巻き付けられる。６４は肩口
に１パスだけヘリカル状に巻き付けられた繊維を示す。 これにより綾状に交互に交差して架け渡された上記繊維
６１がマンドレル管７０の表面に良好に押し付けられる
。最後に、繊維６０は主管部７１の表面に沿ってヘリカ
ル状に順次巻き付けられる（主管部軸側のパスライン）
。このようにして、全面の巻き付けが終了する。なお、
設定角度の関係から、一般にマンドレル管７０の肩口の
コーナーに巻き付け不可能な部分が僅かに生じるが、こ
の部分は初めの設定角度を変更して繊維６０が巻き付け
られる。これは従来方法と同様である。

【００２６】このようにして、繊維６０はＴ字型のマン
ドレル管７０の外周に、予め決められたパターンで一定
角度でヘリカル状に巻き付けられ所望の厚さに積層され
、その後は公知の工程、例えばマンドレル管の端部の不
要な積層繊維を切断除去する工程などを経て、加熱炉等
に入れられ加熱硬化され、最後にマンドレル７０から脱
型される。かくして、Ｔ字型のＦＲＰ製積層管継手が成
形される。

【００２７】上述の例では、例えば主管部軸に対して±
２０〜５５度の範囲の一定角度で繊維６０を巻き付ける
場合について説明したが、例えば主管部軸に対して±５
５〜６５度の範囲の一定角度で繊維６０巻き付ける場合
（この場合は、枝管部軸に対しては±３５〜２５度の範
囲の一定角度でヘリカル状に順次巻き付けられていくこ
とになる）については、次ぎのような方法が採用される
。

【００２８】この場合も、繊維６０は、枝管部軸側のパ
スラインと主管部軸側のパスラインとに分けてプログラ
ムが設定される。そして、繊維６０は、プログラムにし
たがって、前に説明した±２０〜５５度の巻き角度の場
合と同様な工程でマンドレル管７０に巻き付けられる。 但し、主管部７１の両端部の第２係止ピン８１は使用せ
ずに、枝管部７２の第２係止ピンが使用される。そして
、マンドレル管７０の主管部７１と枝管部７２とにかけ
て綾状に交互に交差して架け渡された繊維６０は、枝管
部７２のガイド８０を管端部側に移動させることにより
その張力が緩められる。なお、この場合は、巻き角度が
大きくなるにつれて主管部軸側のパスラインが少なくな
り、巻き角度が主管部軸に対して６０度を越えると、架
け渡された繊維６０は、枝管部軸側のパスラインだけで
マンドレル管７０の表面に押し付けられ、ヘリカル状に
所望の厚さに積層される。

【００２９】

【発明の効果】上述の通り、本発明の成形方法によれば
、Ｔ字型のマンドレル管に一定角度でヘルカル状に樹脂
含浸ロービング繊維を巻付ける際に、マンドレル管の主
管部と枝管部とにかけて綾状に交互に交差して架け渡さ
れる樹脂含浸ロービング繊維の張力を緩めて、これをマ
ンドレル管の表面に沿わせることができるので、全く巻
かれない部分が発生しない。

【００３０】したがって、従来方法のように、その後の
工程で巻き角度を種々変更して、全く巻かれない部分に
樹脂含浸ロービング繊維を巻き付けて全面を覆う操作は
必要がなく、生産性が向上する。しかも、余分な部分に
巻付けられる樹脂含浸ロービング繊維が少なくなり、そ
れにより偏肉の少ないＴ字型のＦＲＰ製積層管継手を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を説明するための要部を示す正面図

【図２】本発明方法を説明するための要部を示す斜視図

【図３】本発明方法の概要を示す説明図

【符号の説明】

６０　　樹脂含浸ロービング繊維 ６１　　綾状に架け渡された樹脂含浸ロービング繊維７
０　　Ｔ字型のマンドレル管 ７１　　マンドレル管の主管部 ７２　　マンドレル管の枝管部 ７３　　回転軸 ７４　　第１係止ピン ７５　　固定軸 ８０　　ガイド ８１　　第２係止ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｔ字型のマンドレル管を主管部軸を中
   心に回転させるとともにフィードアイを移動させること
   により、マンドレル管の外周に樹脂含浸ロービング繊維
   をヘリカル状に巻き付けて積層し樹脂を硬化させ脱型し
   てＦＲＰ製積層管継手を成形する方法において、樹脂含
   浸ロービング繊維をマンドレル管の主管部と枝管部とに
   かけて綾状に交互に交差して架け渡されるようにヘリカ
   ル状に順次巻き付け、その後この架け渡された樹脂含浸
   ロービング繊維の張力を緩め、これに樹脂含浸ロービン
   グ繊維をヘリカル状に巻き付けることにより、架け渡さ
   れた樹脂含浸ロービング繊維をマンドレル管の表面に押
   し付けることを特徴とするＦＲＰ製積層管継手の成形方
   法。