JPH045544B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な組織体を構成する補強材を付加
することにより単に長さ方向のみならず断面方向
にも補強効果を充分に発揮させ得た引抜き成形加
工成形物及びその製造方法に係るものである。 更に詳細に説明するならば、従来法により熱硬
化性或いは熱可塑性樹脂を未硬化の状態で成形熱
硬化をせしめるか、マトリツクス樹脂を熱可塑化
状態で成形し冷却せしめることによつて作られて
いた。又強度の高い引き抜き成形物を得る場合に
は、引抜き加工機の樹脂投入部に補強材を並行挿
入するか、もしくは補強材に予め樹脂を含浸さ
せ、直接成形ダイスに導入、熱処理して硬化成形
する方法が取られてきた。しかし、かかる引抜き
加工によつて得られる成形物は樹脂のみの場合の
様に強度物性に方向性のないものはあらゆる方向
に対して強度が等しいものとなるが、補強材を付
加する場合はその長さが非常に短く切断してマト
リツクス樹脂に練込むと、やはり等方に強度が発
揮されるが、補強材の長さが短いため、その補強
性には限度がある。又他面、補強材たり得る繊維
例えばガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、炭素
繊維の如きフイラメント糸条のトウを複数本供給
して引抜き方向にトウを配列させて成形加工した
複合材料は、その繊維トウの配列が引抜き方向に
平行となるため、その軸方向に対する補強力は充
分であるが、その軸に対して断面方向（断面とは
引抜き軸方向以外の全ての方向を指すものとす
る）にはトウ同志を拘束するものが存在しないた
め、補強硬化が殆んど働かない。 上記の如く、成形物の引抜き軸方向の補強は補
強繊維の連続体を引抜き加工装置に導入マトリツ
クス樹脂と複合化することによつて容易になされ
るがその断面方向に対する補強は皆無に等しく例
えば上記方法によつて得られたパイプ状成形物
は、補強繊維を混入してもその潰し強度は極めて
低く補強繊維を使用しない樹脂のみから作られた
パイプ成形物と同程度の低い潰し強度のものしか
得られない。かくの如き欠点を解消すべく引抜き
軸に対して、その断面方向に補強材を同時に配向
させる方法として補強繊維織物状態を成形加工装
置に導入することも検討されたが、この様な方法
では、平板、角材の如く補強材を互に平行に配向
させる場合は問題ないが、織物状補強物を例えば
中実又は中空状成形物に対して適用した場合この
補強物を軸に対してその断面方向に平面状に配す
る限り必らず補強用織物端が存在し、結果的に成
形物断面方向の補強材が不連続となり、かかる個
所の補強効果は著しく低いものとなる。本発明者
等は、上記の如き欠陥のない引抜き成形物を得る
ことを目的として検討して本発明を完成した。 本発明は、上記の如き引抜き加工に於ける補強
効果を単に引抜き方向の軸に対してのみならず軸
に対して断面方向にも連続的に補強材を配向せし
めることにより、その方向の補強効果を充分に発
揮せしめんとするものである。その内容は次の通
りである。即ち、その骨子となるところは引抜き
軸に対する断面方向に補強材なる繊維トウを引抜
き成形加工時に、引抜き軸方向の補強繊維の供給
と同時に導入し、両者が組織体を形成すると共に
マトリツクス樹脂を引抜き成形加工機に導入する
ことによつて前述の引抜き軸及びその断面方向の
補強を同時に行わしめた引抜き加工成形物とする
ものである。又、本発明で特記すべきはその組織
体が効率よく夫々の軸に対して平行に補強用繊維
トウが配列されるため、得られる引抜き成形加工
物の軸方向の強度は勿論のこと、その潰し強度も
高い性能のものが得られる点である。 上記特殊補強は例えばパイプ状成形物を加工す
る場合、パイプの寸法に沿つて適宜編状織物を形
成することによつてされるものである。第１図
は、その織物の構成を示すものである。即ち同図
に於て筒方向に配列したトウ１群に対して筒の周
方向にトウ１群に交絡しながら捲回しているトウ
２群によつて丁度円筒織物が織成されると同じ原
理である。かかる組織体は筒の方向及び周方向と
もにトウが連続して配置されるためこれらトウに
よる補強効果は非常に高く、又均整である。そし
て補強の方向も筒方向及び周方向に向いており、
充分なる補強効果が得られる。 第２図は本発明の技法を使つて得られた引き抜
き成形加工物の例を示す斜視図であり、パイプ状
物の最内層３は樹脂によつて構成される。４はパ
イプ状物を引抜き成形加工する際、その軸方向に
配列された補強用繊維トウの配向を示すものであ
り、最内層の樹脂層を軸方向に覆つてパイプ状物
を軸方向に補強する。次に第１図に示した如く、
軸に対する断面方向に補強繊維トウ１，２が互に
交絡して最内層樹脂３、及び軸方向補強材４を被
覆しながら連続的に第１図に示す組織体を形成す
ることにより軸方向１及びその周方向２の補強を
なさしめる。ここで留意すべき点は組織体を構成
するトウ１は引抜き軸と同一方向を配列されてい
ることであり、このことは図で示す軸方向のみの
補強トウ４は組織体を形成するトウ１によつてお
き換えることも可能であり、場合によつてはトウ
４を省略することができる。５は最外層の樹脂層
を示すものであり、補強トウを完全に被覆するも
のである。尚、本図は説明のための図であり本来
樹脂層３，５は補強材に含浸されるため、つなが
つて一体となるものである。 第３図は通常の引抜き成形加工方法及び装置例
の概略を示すものであり、同図に於て補強用トウ
を捲いたボビン６から解糸されたトウＡ群がガイ
ド７，７′及び８を経て熱硬化樹脂液槽９に到り、
回転ローラー１０により樹脂液槽９内にトウＡが
充分浸漬されることによつて樹脂を含浸する。然
る后、ガイド１１を経て成形硬化装置に到る。成
形硬化装置の入口前には成形する断面形状に応じ
て均一に断面に対してトウＡ群が分布する如く供
給されるようにガイド穴１２の位置が決定され
る。該ガイド１２を通過したトウは成形硬化用ダ
イス１３に投入されトウＡに含浸された樹脂液と
が適当な比率でダイス内に一定時間滞在し加熱ヒ
ーター１４によつてダイス１３を加熱、トウＡと
共に移動する樹脂液を暫時硬化せしめる。そして
ダイス１３内を通過して外部に出たところでは完
全に硬化が終了し、成形加工物１５がプラー１
６，１６′把持され引抜かれ、かかる操作を連続
的に行わしめる。かくして得られた通常の成形加
工物は第４図に示す如く、樹脂による最内層３、
次いで中層に補強用トウ４が引抜き軸に沿つて配
列し、最外層を再び樹脂５で被覆した構成とな
る。 次に第２図に示す如く本発明の複合材料引抜き
加工成形物を得る方法及び装置例を説明する。第
５図にその方法及び装置例の概略を示すが、図に
於て補強用トウＡはボビン６より解糸されてガイ
ド７，７′及び８を経て熱硬化性樹脂の未硬化液
槽に導入され、回転ローラー１０によつてトウＡ
に樹脂液９が含浸される。かくの如き樹脂液を含
浸したトウＡはガイド１１を経てガイド１２に到
る。このガイド穴１２は引抜き加工する成形物の
断面形状に応じて断面に均一にトウが分布するよ
うに配置される。樹脂含浸トウはこれら配置され
たガイド穴１２を通過した后、成形硬化用ダイス
１３に導入されヒーター１４によつて加熱された
該ダイス１３内に於て成形硬化され外部ヘプラー
１６，１６による引抜かれて成形加工物２２とな
る。本発明の特徴となる断面方向の補強は第５図
に於て補強用トウＡが樹脂を含浸され成形加工ダ
イス１３に入る前にこれら補強用トウＡの外部を
覆う様に断面方向の補強すべく組織体を形成せし
めるものであり、第５図に於て第１図に示す組織
体を織成する機構を取入れたものである。即ち織
成機構の基板１７，１７′に取付けられたキヤリ
アー１８，１８′がまず隣り合うキヤリアー同志
の基板の中心に対して前后動しながらボビン１９
よりＡと同種又は異種の補強用トウを送り出しな
がらリングガイド２２を通過する。一方キヤリア
ー１８，１８′の間に存在する別のキヤリアー２
０がキヤリアー１８，１８′の前后動の合間を縫
う如く円運動をしながらボビン２１から補強用ト
ウを解糸してリングガイド２２，２２′に到達せ
しめ、リングガイド２２，２２′の位置でトウＡ
群を囲む様にして組織体を織成し、その状態で内
層のトウＡ群とともに成形硬化用ダイスに入り、
トウＡ群が得た樹脂を一部受入れ含浸して硬化一
体となりダイスを通過することによつて硬化成形
物２４を得るものである。尚、組織体の織成する
際の直径は捲付棒２３の太さに依つて規制され
る。 又、かかる工程に於て前述の如く、組織体を織
成する場合、本発明の織成方法では必らず引抜き
軸と同方向の配列をなすトウが存在するため、第
２図に示す内層の補強用トウＡは常に必要とする
ものではない。かかる場合には第５図に示す如く
トウＡの供給は不要となり、組織体のみの織成及
び織成后の樹脂含浸を行えばよい。 上記の方法及び装置によると、第２図に示す如
く引抜き軸に対する補強は勿論のこと、断面方向
にも組織体により均整にして充分なる補強がなさ
れるのである。又、熱可塑性樹脂を用いる場合に
は、樹脂のトウがダイスへの導入前に於ける含浸
を特に必要とせず押出し機及びダイスを経て樹脂
の熔融、含浸処理をなさしめることが可能であ
る。 実施例 第５図に示す如き引抜き成形加工機に円筒織物
織成機構を取付け円筒方向のトウ供給用キヤリア
ー30本、円筒の周囲方向に捲回させるキヤリアー
２本を取付け夫々のキヤリアーに炭素繊維トウ
（直径約8μ、6000本をまとめたもの）を巻付けた
ボビンをセツトした。一方、第５図に於てボビン
６にも同種のトウを巻き54本を供給することとし
た。又、樹脂にはポリエステル系の熱硬化型の未
硬化液（イソフタル酸タイプ不飽和ポリエステル
100部、BPO1部、炭酸カルシウム10部、ステア
リン酸亜鉛１部の混合物）を樹脂槽９に投入し
た。 かくして、夫々の補強用トウを含浸、織成させ
た后、ダイス１３に導きダイスの温度を130℃に
セツト、プラー１６，１６′の引抜き速度を0.5
ｍ／分に設定トウの端部をプラー１６，１６′に
結束した。又、織成機構では、キヤリアー２０の
回転数を60回／分に設定した。次に加工物の形状
が中空パイプを形成するべく内径25ｍ／ｍ、外径
33ｍ／ｍ寸法のものとなる如くダイスを設計し
た。 上記条件にて引抜き加工を実施し、一方、第３
図に示す如く組織体の構成なき通常のパイプ状物
も同時に加工した。これらパイプ状引抜き成形加
工物の引抜き軸方向の引張破断強度及び軸に対し
て90°方向の潰し破壊強度を夫々測定し、その結
果を下表に示した。

【表】 表から明らかな様に引抜き軸方向の引張破断強
度は両パイプ状物で実質差（配列本数を考慮に入
れて）はないものの、潰し破壊強度はその断面方
向に於て本発明による補強を行つた場合飛躍的に
向上させることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、組織体の糸配向の状態を示す斜視図
であり、第２図は本発明の引抜き加工成形物の部
分展開図であり、第３図は従来法による引抜き成
形加工装置の工程図を第４図は第３図に示した方
法によつて作成した引抜き加工成形物の部分展開
部を有する斜視図であり、第５図は本発明の引抜
き加工成形物を得るための工程概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 引き抜き成形物の引抜き軸に平行に配向する
   複数の補強材と、これらに交叉する方向に配向す
   る同種又は異種の補強材とが互に交絡し、かつ、
   夫々の補強材が連続状態で形成された組織体にマ
   トリツクス樹脂が含浸されていることを特徴とす
   る複合材料の引抜き成形加工物。 ２ 引抜き成形加工に於て、引抜き軸に平行な方
   向に複数本の補強材を配しこれらと交叉する方向
   に前記補強材と同種又は異種の補強材を供給し、
   互に交絡させて組織体を形成せしめ、引続きマト
   リツクス樹脂を引抜き成形加工装置に導き引き抜
   き成形加工することを特徴とする複合材料製引抜
   き成形加工物を得る方法。