JPH05338062A - 線状材強化熱可塑性樹脂管体の製造方法 - Google Patents

線状材強化熱可塑性樹脂管体の製造方法

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JPH05338062A
JPH05338062A JP16835092A JP16835092A JPH05338062A JP H05338062 A JPH05338062 A JP H05338062A JP 16835092 A JP16835092 A JP 16835092A JP 16835092 A JP16835092 A JP 16835092A JP H05338062 A JPH05338062 A JP H05338062A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
linear material
reinforcing
mandrel
tube body
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JP16835092A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kawaguchi
裕 川口
Naoya Akiyama
直也 秋山
Hiroichi Inokuchi
博一 井ノ口
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Nitto Boseki Co Ltd
Original Assignee
Nitto Boseki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 多くの種類の補強材および熱可塑性樹脂原料
にも対応でき、ボイド残りが少なく、補強材比率および
繊維配向が自由に設計できる、実施が容易で、廉価に熱
可塑性樹脂の管体を製造できる線状材強化熱可塑性樹脂
管体の製造方法を提供すること。 【構成】 マンドレル1に、帯状熱可塑性樹脂フィルム
2に一定の張力を掛けながら補強用線状材3を挟持する
ように巻き付け、それにより得られた管体前駆管状物4
の端部および外周表面を耐熱性熱可塑性樹脂テープで被
覆し、気相中で加熱することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂複合材料
の製造方法に関し、とくに、ガラス繊維などの補強繊維
に代表される線状材で補強された熱可塑性樹脂製の管体
(パイプ)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、繊維強化熱可塑性樹脂製の管体の
製造法として、樹脂のヤーンと補強材のヤーンによるフ
ィラメントワインディング法、熱溶融または有機溶剤に
溶解させた熱可塑性樹脂を強化繊維クロスに含浸させて
得たプリプレグをマンドレルに巻き付ける方法、熱溶融
または有機溶剤に溶解させた熱可塑性樹脂と補強材のヤ
ーンによるフィラメントワインディング法など様々な方
法が生み出され、また採用されてきた。
【0003】それらのような管体の製造法では、プリプ
レグを用いるものであれば、例えば特開昭59−158
227号公報に記載されているいわゆる内圧成形法も今
や繊維強化熱可塑性樹脂に対して適用がなされ、それに
より成形されて得られた炭素繊維強化ポリエーテルエー
テルケトン製のパイプなどは、極めて高い衝撃エネルギ
ー吸収性能を有していることで注目を浴びている。
【0004】ところで、上記の管体の製造法はそれぞれ
ポリエーテルエーテルケトンのような材料の特性を引き
出す上で優れた方法なのであるが、上記の内圧成形法の
場合、加熱時の高温状態での内圧保持がむずかしく、そ
のため製造上のコストが極めて高くなり、加えて装置も
大掛かりなものとなる。また、内圧成形法でないまで
も、フィラメントワインディング法、プリプレグを用い
た方法は、含浸または接着のための特別な装置が必要で
あり、しかも熱可塑性樹脂を用いる場合それら装置の調
節、保全等の取扱いに高度な技術をしばしば要する。
【0005】さらに、プリプレグの積層成形物は一般的
に剛性が強く曲率半径の小さいパイプの製造には向かな
い。また、この点を改良するため熱可塑性樹脂と強化繊
維の混織クロスを熱可塑性樹脂の融点近くで短時間加熱
したもの、あるいは熱可塑性樹脂フィルムと強化繊維の
クロスを少ない積層枚数でやはり融点近くで短時間加熱
したものなど、半含浸プリプレグとでも呼ぶべきものを
用いることもなされる。しかし、半含浸プリプレグを使
用した場合、ボイドの残りを消滅させることが極めて難
しい。
【0006】実際、近年現れた熱可塑性樹脂の中でも、
ポリエーテルエーテルケトンに代表されるようなスーパ
ーエンプラを原料として想定し、また用いる場合、製造
者は当初から高付加価値の産業分野を意識することか
ら、大掛かりな装置により精巧な成形物を作る発想に傾
きやすく、またその事から優れた成形物並びにその製造
方法及び製造装置の発明は数多くなされてきた。とはい
え、そう言った高価な材料を用いた成形物や部材につい
ても、高い水準の性質を求められるポイントはそれ程多
くない場合もしばしばあり、むしろ廉価で量産性が良
く、しかも(二次)成形、製造など実施の容易な成形物
並びにその製造方法及び製造装置への需要は市場におい
て大きいものがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明の目
的は、径の小さい熱可塑性樹脂の管体の製造において、
補強材の径が十数マイクロメートルから数百マイクロメ
ートルのサイズの線状材を使用することができ、比較的
多くの種類の熱可塑性樹脂原料にも対応しやすく、ボイ
ド残りが少なく、補強材比率および繊維配向が自由に設
計できる、実施が容易で廉価に熱可塑性樹脂の管体を製
造できる製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究した
結果、基本的には、単に帯状の熱可塑性樹脂フィルムに
一定の張力を掛けながら補強用線状材を挟持するように
してマンドレルに巻き付けることによって、上記目的を
達成できることを発見し、それに基づいて本発明を完成
させた。
【0009】すなわち、本発明は、マンドレルに、帯状
熱可塑性樹脂フィルムに一定の張力を掛けながら補強用
線状材を挟持するように巻き付けて管体前駆管状物を
得、該管体前駆管状物の端部および外周表面を耐熱性熱
可塑性樹脂テープで被覆し、気相中で加熱することを特
徴とする線状材強化熱可塑性樹脂管体の製造方法を要旨
とするものである。
【0010】以下本発明を詳細に説明する。
【0011】マンドレルには、主に鉄芯が用いられる。
鉄芯の径は、目的とする管体の軸長にもよるが、1cm
〜20cmの範囲が好ましい。むろん、鉄芯以外にも、
強度が高く、加熱に強い円柱状物または円筒状物であれ
ば、用いることができる。マンドレルの径は、軸1mに
対して1mm前後の勾配を有することが、管体の引き抜
きが容易であることからも好ましい。
【0012】帯状熱可塑性樹脂フィルムとは、幅5.0
〜50mm、厚さ20〜2000μmの熱可塑性樹脂の
フィルムテープをいう。熱可塑性樹脂としては、特に限
定はないが、例示すれば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、
ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ブタ
ジエン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン
−スチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリメタクリル
酸メチル、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミ
ド6,10、ポリアミド12、ポリアミドイミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレ
ンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン
などを用いることができる。ただし、ポリ塩化ビニルの
ように加工しにくい樹脂については、可塑剤を添加して
フィルム化したものを用いる。
【0013】掛けるべき張力は、用いる樹脂フィルムの
素材、厚さ、幅および共に用いる補強用線状材の形状、
材質により異なるが、一般には、マンドレルに樹脂フィ
ルムおよび補強用線状材が巻き取られる位置において、
3〜5kg重/cmの範囲となるように調整する。
【0014】補強用線状材としては、フィラメント径が
十数マイクロメートルから数百マイクロメートルのサイ
ズの線状材を用いることができ、素材としては、例え
ば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などのストラ
ンド、鉄線、銅線、ニクロム線などの金属線、または、
金属めっきをされた樹脂繊維などは充分に用いることが
できる。これらの中で特に好ましいものは、樹脂の含浸
性がよいことから、ウオータージェット等で開繊処理を
されたガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などのスト
ランドである。
【0015】管体前駆管状物の端部および外周表面を被
覆するのに用いる耐熱性熱可塑性樹脂テープとしては、
耐熱性のポリイミド、ポリアミドイミドまたはポリテト
ラフルオロエチレンなどのテープを用いる。テープの幅
および厚さは通常、幅0.5〜50mm、厚さ20〜2
000μmの範囲のものを用いる。
【0016】気相中での加熱は、オーブン、オートクレ
ーブ等で行う。加熱温度、圧力、加熱時間などは、用い
る樹脂、管体の大きさなどの条件から決定される。この
場合の気相とは、通常は空気中を指すが、高温状態での
樹脂の酸化を防止するために不活性ガス、または真空状
態を用いることも差支えない。
【0017】
【作用】本発明においては、マンドレルに、帯状熱可塑
性樹脂フィルムに一定の張力を掛けながら補強用線状材
を挟持するように巻き付ける点が主たる特徴であり、こ
れだけで様々な形状の補強用線状材を用いて容易にかつ
ボイド残りのないパイプが得られる。
【0018】帯状熱可塑性樹脂フィルムおよび補強用線
状材の巻き付け方については、帯状熱可塑性樹脂フィル
ムが補強用線状材をマンドレル上の同じ位置で覆い被さ
るようにまき重ねても良く、あるいは補強用線状材をマ
ンドレルに巻いてからそれを覆うように帯状熱可塑性樹
脂フィルムをまき重ねても良い。
【0019】帯状熱可塑性樹脂フィルムにより補強用線
状材を挟持させるために、両者をマンドレルに巻き付け
る前に一体物としておくことは好ましい。例えば、熱可
塑性樹脂を溶融し、フィルム化するとき、整経された補
強用線状材を押し付けて埋め込み、あらかじめ一体物と
しておく。あるいは、2枚の熱可塑性樹脂フィルムで補
強用線状材を挟みつつ加熱し、樹脂と補強用線状材の一
体物フィルムとしておく。逆に、1枚の熱可塑性樹脂フ
ィルムの両面に整経された補強用線状材を押し付けて埋
め込んで一体物フィルムとしても良い。いかなる方法で
いかように帯状熱可塑性樹脂フィルムと補強用線状材と
をあらかじめ一体物に調製するかは、求めるパイプの形
状、性質に則して決定すればよい。
【0020】
【実施例】以下、図面に示す本発明の実施例を説明す
る。
【0021】図1は、本発明の実施例のマンドレル周方
向から見た模式説明図、図2は、マンドレル軸方向から
見た模式説明図であり、以下、これら2つの図面を参照
して本発明を具体的に説明する。
【0022】マンドレル1に帯状熱可塑性樹脂フィルム
2および補強用線状材3を交互に、または同時に(図
1、図2では同時に巻き付ける場合を示す)一定の張力
を掛けながら巻き付けて、マンドレル1上に管体前駆管
状物4を形成させる。このとき、マンドレル1には、剥
離剤を塗布しておくか、剥離紙で被覆しておく。図1で
は、巻き付けが終わって管体前駆管状物4が形成された
部分に対し、巻き付けられている部分を強調して示す。
張力を一定に維持しながら帯状熱可塑性樹脂フィルム2
および補強用線状材3を供給する機構としては、従来用
いられてきたようなテンションブレーキをもちいればよ
い。また図1では、巻方はパラレル型で示されているが
帯状熱可塑性樹脂フィルム2と補強用線状材3の種類の
組み合わせ次第では、ヘリカル型もむろん可能である。
管体前駆管状物4形成のために、帯状熱可塑性樹脂フィ
ルム2および補強用線状材3の巻き付け位置をマンドレ
ル1の軸線方向に往復運動させる機構は、当業者が通常
用いる駆動機構を、マンドレル1または、帯状熱可塑性
樹脂フィルム2および補強用線状材3の供給側(図示省
略)に設置すれば良い。
【0023】巻き付けがなされると、帯状熱可塑性樹脂
フィルム2は伸縮性を有するので、マンドレル1に巻き
付けられると管体前駆管状物4を形成する際にシュリン
クし、これにより補強用線状材3を上下層の帯状熱可塑
性樹脂フィルム2に挟持し、閉じ込める際、層間に脱泡
作用が働きボイド発生を抑制する。
【0024】帯状熱可塑性樹脂フィルム2および補強用
線状材3の巻き付けを終了する際は、帯状熱可塑性樹脂
フィルム2が管体前駆管状物4の周囲および端部を被覆
するようにする。
【0025】得られた管体前駆管状物4に対し、外周面
および端部を被覆するように耐熱性のポリイミドテープ
をまきつけ(図示省略)、常法にしたがってオーブンで
加熱し、冷却して線状材強化熱可塑性樹脂管体を得る。
このとき加熱は、マンドレル1に管体前駆管状物4を巻
き付けたままの状態で行う。
【0026】実施例1 実際に、本発明者は、以下の条件で線状材強化熱可塑性
樹脂管体の製造を行った。
【0027】 マンドレル外径 25mm フィルムの材質 ポリアミド6 フィルムの厚さと幅 50μm×10mm(1本) 補強用線状材 ガラス繊維ストランド(3本) 線状材の規格 135Tex (フィラメント径 13μm, フィラメント本数 400本) フィルムと補強用線状材にかけた張力 3kg重/cm 耐熱性テープの材質 ポリイミド オーブンによる加熱 270℃×30分 加熱後の冷却 オーブン内で自然冷却
【0028】実施例2 また、本発明者は、実施例1の補強用線状材のガラス繊
維ストランドを、ウォータージェットにより開繊処理さ
れたガラス繊維ストランドとし、それ以外の他の条件は
実施例1と同様にして線状材強化熱可塑性樹脂管体の製
造を行った。
【0029】実施例1、2で得られた管体は、共に補強
用線状材含有率50重量%の、歪みのない外観の良好
な、外周直径27mm×軸長300mmの円筒物であっ
た。それらのマンドレル軸方向の断面の薄片を反射照明
対物レンズを装着した顕微鏡で観察したところ、実施例
1の管体の断面では拡大倍率100倍でもボイドはとこ
ろどころまばらにみられるに過ぎず、実施例2の管体の
断面では拡大倍率400倍で観察してもボイドはほとん
ど見られないほど良好な樹脂の含浸状態を示した。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、補強材については径が
十数マイクロメートルから数百マイクロメートルのサイ
ズの線状材まで使用することができ、多くの種類の熱可
塑性樹脂原料にも対応しやすく、得られた管体のボイド
残りが小さく、補強材比率および繊維配向が自由に設計
でき、容易かつ廉価に線状材強化熱可塑性樹脂の管体を
製造できる。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のマンドレル周方向から見た模
式説明図である。
【図2】本発明の実施例のマンドレル軸方向から見た模
式説明図である。
【符号の説明】
1:マンドレル 2:帯状熱可塑性樹脂フィルム 3:補強用線状材 4:管体前駆管状物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 23:22 4F

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マンドレルに、帯状熱可塑性樹脂フィル
    ムに一定の張力を掛けながら補強用線状材を挟持するよ
    うに巻き付けて管体前駆管状物を得、該管体前駆管状物
    の端部および外周表面を耐熱性熱可塑性樹脂テープで被
    覆し、気相中で加熱することを特徴とする線状材強化熱
    可塑性樹脂管体の製造方法。
JP16835092A 1992-06-04 1992-06-04 線状材強化熱可塑性樹脂管体の製造方法 Pending JPH05338062A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009138858A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Toyota Motor Corp タンクの製造方法、タンクの製造設備及びタンク
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