JPH05269866A - 炭素繊維強化複合材の製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化複合材の製造方法Info
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- JPH05269866A JPH05269866A JP4070532A JP7053292A JPH05269866A JP H05269866 A JPH05269866 A JP H05269866A JP 4070532 A JP4070532 A JP 4070532A JP 7053292 A JP7053292 A JP 7053292A JP H05269866 A JPH05269866 A JP H05269866A
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- JP
- Japan
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- carbon fiber
- resin
- composite material
- mandrel
- reinforced composite
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィラメント・ワインディング法による均一
かつ強固な炭素繊維強化複合材を製造することを目的と
する。 【構成】 フィラメント・ワインディング法によって炭
素繊維と樹脂とを原料とする炭素繊維強化複合材を製造
する方法において、炭素繊維をその周囲に樹脂が存在す
る状態で高周波誘導加熱する炭素繊維強化複合材の製造
方法にある。 【効果】 炭素繊維束の中に樹脂が均一に含浸すること
から、ボイドの抜けも良好となり、その結果極めて均一
かつ強固な炭素繊維強化複合材を生産性良く製造するこ
とが出来る。
かつ強固な炭素繊維強化複合材を製造することを目的と
する。 【構成】 フィラメント・ワインディング法によって炭
素繊維と樹脂とを原料とする炭素繊維強化複合材を製造
する方法において、炭素繊維をその周囲に樹脂が存在す
る状態で高周波誘導加熱する炭素繊維強化複合材の製造
方法にある。 【効果】 炭素繊維束の中に樹脂が均一に含浸すること
から、ボイドの抜けも良好となり、その結果極めて均一
かつ強固な炭素繊維強化複合材を生産性良く製造するこ
とが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフィラメント・ワインデ
ィング法において高周波誘導加熱を使用した炭素繊維強
化複合材の製造方法に関するものである。
ィング法において高周波誘導加熱を使用した炭素繊維強
化複合材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、比強度、比剛性が優れた炭素繊維
強化複合材は、航空、宇宙用素材からスポ−ツ素材等と
して重要な地位を占めている。そして現在、炭素繊維強
化複合材の製造法として炭素繊維と樹脂をマンドレル
（金属、セラミックス等）に巻き取り円筒状の成形体を
製造するフィラメント・ワインディング法は、成形の容
易性や成形時間の速さに優れるため、このフィラメント
・ワインディング法を使用した炭素繊維強化複合材成形
体は、一般工業用等の分野でロ−ル等の製品として使用
されはじめている。そのような、上記のフィラメント・
ワインディング法での炭素繊維強化複合材の製造は、熱
硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂等を予
め加熱して置いた浴槽中に炭素繊維を通し、その後マン
ドレルに繊維と樹脂を巻き取り成形体にする方法が行わ
れている。
強化複合材は、航空、宇宙用素材からスポ−ツ素材等と
して重要な地位を占めている。そして現在、炭素繊維強
化複合材の製造法として炭素繊維と樹脂をマンドレル
（金属、セラミックス等）に巻き取り円筒状の成形体を
製造するフィラメント・ワインディング法は、成形の容
易性や成形時間の速さに優れるため、このフィラメント
・ワインディング法を使用した炭素繊維強化複合材成形
体は、一般工業用等の分野でロ−ル等の製品として使用
されはじめている。そのような、上記のフィラメント・
ワインディング法での炭素繊維強化複合材の製造は、熱
硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂等を予
め加熱して置いた浴槽中に炭素繊維を通し、その後マン
ドレルに繊維と樹脂を巻き取り成形体にする方法が行わ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、樹脂浴槽で粘度を調整し炭素繊維に樹脂を
含浸する際、繊維束は冷えているため樹脂が内部まで均
一に含浸されにくい。このため炭素繊維の予備加熱や、
樹脂浴槽中の滞留時間を長くする必要が出てくる。ま
た、均一に内部まで含浸されたとしてもマンドレルに巻
き取られるまでの温度が下がり、巻き取られた成形体が
均一になりにくい。加えて、溶融温度が低い熱硬化性樹
脂では不均一でも成形できるが、熱可塑性樹脂にあって
は同程度の加熱温度では熱硬化性樹脂に比べて溶融粘度
が高く、現在の方法では大がかりなフィラメント・ワイ
ンディング装置全体を取り入れなければ成形できない。
従って、この種のフィラメント・ワインディング法には
殆ど利用されていないのが実情である。
た方法では、樹脂浴槽で粘度を調整し炭素繊維に樹脂を
含浸する際、繊維束は冷えているため樹脂が内部まで均
一に含浸されにくい。このため炭素繊維の予備加熱や、
樹脂浴槽中の滞留時間を長くする必要が出てくる。ま
た、均一に内部まで含浸されたとしてもマンドレルに巻
き取られるまでの温度が下がり、巻き取られた成形体が
均一になりにくい。加えて、溶融温度が低い熱硬化性樹
脂では不均一でも成形できるが、熱可塑性樹脂にあって
は同程度の加熱温度では熱硬化性樹脂に比べて溶融粘度
が高く、現在の方法では大がかりなフィラメント・ワイ
ンディング装置全体を取り入れなければ成形できない。
従って、この種のフィラメント・ワインディング法には
殆ど利用されていないのが実情である。
【０００４】本発明は、炭素繊維と樹脂を原料とするフ
ィラメント・ワインディング法において、樹脂を均一に
繊維束中に含浸させ、かつ均一成形体を製造でき、しか
も熱可塑性樹脂をも利用できる炭素繊維強化複合材の製
造方法を提供することを目的とするものである。
ィラメント・ワインディング法において、樹脂を均一に
繊維束中に含浸させ、かつ均一成形体を製造でき、しか
も熱可塑性樹脂をも利用できる炭素繊維強化複合材の製
造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためのフィラメント・ワインディング法による炭素
繊維強化複合材の製造方法であって、その要旨とすると
ころは、（１）フィラメント・ワインディング法によっ
て炭素繊維と樹脂とを原料とする炭素繊維強化複合材を
製造する方法において、炭素繊維をその周囲に樹脂が存
在する状態で高周波誘導加熱することを特徴とする炭素
繊維強化複合材の製造方法、（２）炭素繊維を樹脂浴槽
に浸漬することによって炭素繊維の周囲に樹脂を付着さ
せる（１）記載の炭素繊維強化複合材の製造方法、
（３）炭素繊維に樹脂粉体を吹付けることによって炭素
繊維の周囲に樹脂を付着させる（１）記載の炭素繊維強
化複合材の製造方法、（４）炭素繊維に樹脂テ−プを巻
き付ける（１）記載の炭素繊維強化複合材の製造方法に
ある。
するためのフィラメント・ワインディング法による炭素
繊維強化複合材の製造方法であって、その要旨とすると
ころは、（１）フィラメント・ワインディング法によっ
て炭素繊維と樹脂とを原料とする炭素繊維強化複合材を
製造する方法において、炭素繊維をその周囲に樹脂が存
在する状態で高周波誘導加熱することを特徴とする炭素
繊維強化複合材の製造方法、（２）炭素繊維を樹脂浴槽
に浸漬することによって炭素繊維の周囲に樹脂を付着さ
せる（１）記載の炭素繊維強化複合材の製造方法、
（３）炭素繊維に樹脂粉体を吹付けることによって炭素
繊維の周囲に樹脂を付着させる（１）記載の炭素繊維強
化複合材の製造方法、（４）炭素繊維に樹脂テ−プを巻
き付ける（１）記載の炭素繊維強化複合材の製造方法に
ある。
【０００６】以下本発明について詳細に説明する。
【作用】本発明は上述のように、炭素繊維と樹脂を原料
として、フィラメント・ワインディング法によって炭素
繊維強化複合材を製造する方法において、高周波誘導加
熱を用いて炭素繊維みずからを発熱させることにより、
樹脂を均一に繊維束中に含浸させ、かつ均一成形体を製
造するものである。すなわち微細である炭素繊維を非接
触でかつ内部加熱により均一に加熱するため、炭素繊維
束の中に樹脂を均一に含浸させて、かつボイドの抜けも
良好であるため均一かつ強固な炭素繊維強化複合材を生
産性良く量産出来る。しかも内部加熱であるため、現在
までフィラメント・ワインディング法に殆ど利用されて
いない熱可塑性樹脂をも活用して複合材を成形出来る。
なお、レ−ザ−加熱や通常のヒ−タ−による加熱も考え
られるが、レ−ザ−加熱は装置が大がかりとなりコスト
的にも問題があり、また、通常のヒ−タ−加熱によって
は上記のような作用は全く期待できない。
として、フィラメント・ワインディング法によって炭素
繊維強化複合材を製造する方法において、高周波誘導加
熱を用いて炭素繊維みずからを発熱させることにより、
樹脂を均一に繊維束中に含浸させ、かつ均一成形体を製
造するものである。すなわち微細である炭素繊維を非接
触でかつ内部加熱により均一に加熱するため、炭素繊維
束の中に樹脂を均一に含浸させて、かつボイドの抜けも
良好であるため均一かつ強固な炭素繊維強化複合材を生
産性良く量産出来る。しかも内部加熱であるため、現在
までフィラメント・ワインディング法に殆ど利用されて
いない熱可塑性樹脂をも活用して複合材を成形出来る。
なお、レ−ザ−加熱や通常のヒ−タ−による加熱も考え
られるが、レ−ザ−加熱は装置が大がかりとなりコスト
的にも問題があり、また、通常のヒ−タ−加熱によって
は上記のような作用は全く期待できない。
【０００７】本発明に用いられる補強用の炭素繊維は、
ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レ−ヨン系、ピッ
チ系のいずれであっても良く、また炭素質、黒鉛質のい
ずれでも良い。上記炭素繊維は、連続繊維であり、樹脂
は、熱硬化性の樹脂でも、熱可塑性の樹脂であっても使
用できる。炭素繊維の周囲に樹脂を付着させる方法は樹
脂浴槽への浸漬或いは樹脂粉体の吹き付けによって行
う。また、熱可塑性樹脂テ−プを繊維に絡めてもよい。
この前駆体を回転マンドレルの直前で高周波誘導加熱用
のコイル中を通す。コイル形状は、繊維束の大きさに可
変でき、樹脂が炭素繊維束に含浸していく適正粘度にな
るように炭素繊維発熱温度を調整できる長さを選択す
る。この樹脂含浸炭素繊維束をマンドレルに巻き取り成
形体とする。熱可塑性樹脂の場合は、マンドレルより脱
芯することにより完成であるが、熱硬化性樹脂の場合
は、マンドレルにつけたまま硬化炉で硬化後脱芯する。
ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レ−ヨン系、ピッ
チ系のいずれであっても良く、また炭素質、黒鉛質のい
ずれでも良い。上記炭素繊維は、連続繊維であり、樹脂
は、熱硬化性の樹脂でも、熱可塑性の樹脂であっても使
用できる。炭素繊維の周囲に樹脂を付着させる方法は樹
脂浴槽への浸漬或いは樹脂粉体の吹き付けによって行
う。また、熱可塑性樹脂テ−プを繊維に絡めてもよい。
この前駆体を回転マンドレルの直前で高周波誘導加熱用
のコイル中を通す。コイル形状は、繊維束の大きさに可
変でき、樹脂が炭素繊維束に含浸していく適正粘度にな
るように炭素繊維発熱温度を調整できる長さを選択す
る。この樹脂含浸炭素繊維束をマンドレルに巻き取り成
形体とする。熱可塑性樹脂の場合は、マンドレルより脱
芯することにより完成であるが、熱硬化性樹脂の場合
は、マンドレルにつけたまま硬化炉で硬化後脱芯する。
【０００８】
【実施例】炭素繊維１に熱硬化性の樹脂であるエポキシ
樹脂を原料として、炭素繊維を樹脂浴槽２へ浸漬あるい
は樹脂粉体の吹き付けを行い、炭素繊維に付着させる。
この前駆体を回転マンドレルの直前で、高周波発生装置
のコイル中に通し、炭素繊維自身から発熱させることに
より、樹脂を均一に炭素繊維束中に含浸させる。この場
合、高周波誘導加熱の条件、すなわち波長（λ）出力
（ｗ）、コイル巻き数及び炭素繊維一コイル間距離など
は、炭素繊維の温度が５０〜８０℃になるように設定す
る。この樹脂含浸炭素繊維束を１００〜１５０ｒｐｍの
マンドレル回転数をもって、トラバ−ス速度３０〜５０
ｍ／分、前後進速度３０〜５０ｍ／分、揺動速度２００
度／秒なるデリバリ−アイ４の作動条件にてマンドレル
５に適正張力を与えながら巻き付け任意な厚さに積層
し、熱硬化させた後、脱型する。これによって、均一か
つ強固な炭素繊維強化複合材を生産性良く量産すること
が出来る。なお、高周波誘導加熱の条件は樹脂の種類に
応じて適宜変更することなく、例えば熱可塑性樹脂であ
るポリイミドを使用する場合は、炭素繊維の温度が１０
０〜３００℃になるように設定するとよい。
樹脂を原料として、炭素繊維を樹脂浴槽２へ浸漬あるい
は樹脂粉体の吹き付けを行い、炭素繊維に付着させる。
この前駆体を回転マンドレルの直前で、高周波発生装置
のコイル中に通し、炭素繊維自身から発熱させることに
より、樹脂を均一に炭素繊維束中に含浸させる。この場
合、高周波誘導加熱の条件、すなわち波長（λ）出力
（ｗ）、コイル巻き数及び炭素繊維一コイル間距離など
は、炭素繊維の温度が５０〜８０℃になるように設定す
る。この樹脂含浸炭素繊維束を１００〜１５０ｒｐｍの
マンドレル回転数をもって、トラバ−ス速度３０〜５０
ｍ／分、前後進速度３０〜５０ｍ／分、揺動速度２００
度／秒なるデリバリ−アイ４の作動条件にてマンドレル
５に適正張力を与えながら巻き付け任意な厚さに積層
し、熱硬化させた後、脱型する。これによって、均一か
つ強固な炭素繊維強化複合材を生産性良く量産すること
が出来る。なお、高周波誘導加熱の条件は樹脂の種類に
応じて適宜変更することなく、例えば熱可塑性樹脂であ
るポリイミドを使用する場合は、炭素繊維の温度が１０
０〜３００℃になるように設定するとよい。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を実施するこ
とによって、炭素繊維束の中に樹脂が均一に含浸するこ
とから、ボイドの抜けも良好となり、その結果極めて均
一かつ強固な炭素繊維強化複合材を生産性良く製造する
ことが出来る。加えて、従来フィラメント・ワインディ
ング法に殆ど利用されていなかった熱可塑性樹脂をも利
用して炭素繊維強化複合材を製造出来る。
とによって、炭素繊維束の中に樹脂が均一に含浸するこ
とから、ボイドの抜けも良好となり、その結果極めて均
一かつ強固な炭素繊維強化複合材を生産性良く製造する
ことが出来る。加えて、従来フィラメント・ワインディ
ング法に殆ど利用されていなかった熱可塑性樹脂をも利
用して炭素繊維強化複合材を製造出来る。
【図１】本発明の製法を実施するための装置の一例を示
す概略図である。
す概略図である。
１ 炭素繊維強 ２ 樹脂浴槽 ３ 高周波発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 俊明 千葉県君津市陽光台２−８−３
Claims (4)
- 【請求項１】 フィラメント・ワインディング法によっ
て炭素繊維と樹脂とを原料とする炭素繊維強化複合材を
製造する方法において、炭素繊維をその周囲に樹脂が存
在する状態で高周波誘導加熱することを特徴とする炭素
繊維強化複合材の製造方法。 - 【請求項２】 炭素繊維を樹脂浴槽に浸漬することによ
って炭素繊維の周囲に樹脂を付着させる請求項１記載の
炭素繊維強化複合材の製造方法。 - 【請求項３】 炭素繊維に樹脂粉体を吹付けることによ
って炭素繊維の周囲に樹脂を付着させる請求項１記載の
炭素繊維強化複合材の製造方法。 - 【請求項４】 炭素繊維に樹脂テ−プを巻き付ける請求
項１記載の炭素繊維強化複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070532A JPH05269866A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 炭素繊維強化複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070532A JPH05269866A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 炭素繊維強化複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269866A true JPH05269866A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=13434244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4070532A Withdrawn JPH05269866A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 炭素繊維強化複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05269866A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010519074A (ja) * | 2007-02-24 | 2010-06-03 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 誘導補助的な製造法 |
| JP2010234658A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 複合容器の製造方法 |
| JP2012218221A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Toyota Motor Corp | ガスタンクの製造方法及び熱硬化装置 |
| WO2021106745A1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Air Force | Fiber reinforced polymer composite structures and electromagnetic induction process for making same |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4070532A patent/JPH05269866A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010519074A (ja) * | 2007-02-24 | 2010-06-03 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 誘導補助的な製造法 |
| JP2010234658A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 複合容器の製造方法 |
| JP2012218221A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Toyota Motor Corp | ガスタンクの製造方法及び熱硬化装置 |
| WO2021106745A1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Air Force | Fiber reinforced polymer composite structures and electromagnetic induction process for making same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |