JPH06312461A

JPH06312461A - テーパ付き筒状樹脂製品の製造方法及び装置

Info

Publication number: JPH06312461A
Application number: JP5104289A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Morohashi; 和夫諸橋; Hideyuki Ono; 秀幸大野
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JP3122918B2

Abstract

(57)【要約】【目的】テーパ面を有する筒状樹脂製品に皺等の発生を
防止する。【構成】支軸２の周りに一端部が回動自由に支持され
て、円弧状に回動する基板４と、該基板４の上方で上下
動される押し板10と、の間に、テーパ面を有するマンド
レル20を前記支軸２の放射方向に於いて挟持させ、該押
し板10を、前記マンドレル20の軸線に対し常に直角とな
る方向に支持された支軸11の周りに回動自由に支持する
ことにより、基板４及び押し板10に対しマンドレル20に
巻回されたプリプレグシートＰに緩み及び相対すべりが
無いようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テーパ付き筒状樹脂製
品の製造方法及び装置に関し、特に、ゴルフシャフトや
釣竿等のような小径で小さなテーパ角度の大略円錐面を
有する棒状成形品或いは大きなテーパ角度の棒状成形品
を得るのに好適な繊維強化複合材製筒状樹脂製品の成形
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の一般的な装置としては、
例えば、以下のようなものが知られている。すなわち、
基板と押し板との間にテーパ付き棒状マンドレルを密接
して挟持させ、該基板をその平面内を直線的に平行移動
させる一方、押し板は、この基板の移動方向に延びる軸
線を中心にして、マンドレルのテーパに沿うべく回動自
由に支持されている。そして、熱硬化性樹脂をガラス等
の繊維に含浸させて形成した繊維強化複合材シート（以
下、「プリプレグシート」と言う。）を基板の上に敷
き、この上面にマンドレルを基板の移動方向に直交する
ように置き、さらに、このマンドレルを押し板で押圧し
ながら、基板を所定の方向に直線移動する。これによ
り、マンドレルは、その外周面をプリプレグシートに接
触しながら基板の上面を転動し、プリプレグシートをマ
ンドレルの外周面に圧着積層できるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記マンドレルが図４
に示す様にテーパの無い丸棒状の場合は殊更問題は無い
が、図５に示す様な緩テーパを有する細長い円錐形の場
合には、基板を直線移動させると、マンドレルが自転す
ると共に、その円錐形の頂点を中心にして円弧状にころ
がり運動しようとする。しかし、従来の装置では、基板
と押し板は直線状にしか移動できないため、該基板及び
押し板との間にプリプレグシートの摩擦すべりが大きく
発生するおそれがあり、更にはマンドレルの径の小さい
部分の外周面からプリプレグシートが離れて浮き上がっ
て、プリプレグシートを構成する繊維が折損し、成形品
の強度の低下、延いては成形品の品質を低下させてしま
うというおそれがあった。

【０００４】特に、内部の補強層を有する製品を得る目
的で、マンドレルの軸方向の部位によりテーパ角が２段
もしくはそれ以上に異なる形状の、例えば図６に示すマ
ンドレルを用いる場合には、マンドレルのテーパが大き
い急テーパ部分に対してプリプレグシートが緩く巻かれ
てしまい、成形品の前記品質の低下を大きく招くおそれ
があった。

【０００５】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たもので、テーパ付きマンドレルを使用して筒状樹脂製
品を成形する際に、マンドレルの周りに、プリプレグシ
ートのような熱硬化性樹脂シートを緩みなく圧着して積
層し、延いては成形品の品質を向上できるテーパ付き筒
状樹脂製品の製造方法及び装置の提供を目的とする。更
に、本発明は、緩急複数段のテーパを備えたマンドレル
に対しても熱硬化性樹脂シートを緩みなく積層出来るテ
ーパ付き筒状樹脂製品の製造方法及び装置の提供を目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかるテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法及
び装置は、テーパ付きマンドレルを、基板と押し板との
間に挟持した状態で、マンドレルの周面に、供給手段か
ら熱硬化性樹脂シートを供給する。押し板は、マンドレ
ルのテーパ面に沿わせるよう傾斜させながら、前記基板
を、所定の第１の軸線を中心に、該基板の平面内を回動
させることにより、前記マンドレルをその軸線の回りに
転動させて、マンドレル外周面に前記熱硬化性樹脂シー
トを積層し、その積層したマンドレルを基板と押し板と
の間から取り出して、加熱処理する。

【０００７】前記所定の第１の軸線は、前記マンドレル
の軸線と基板との交点、例えば円錐状のマンドレルの場
合は円錐の頂点の近傍、とするのが良い。なお、前記所
定の第１の支軸と前記基板との相対距離を可変な構成と
して、前記所定の第１の軸線の基板に対する距離をマン
ドレルのテーパに応じ自由に設定することも出来る。

【０００８】加熱処理した熱硬化性樹脂シートは、マン
ドレルと共に、そのまま製品とすることも出来るが、マ
ンドレルから抜き取って製品としても良い。押し板をマ
ンドレルのテーパ面に沿わせるには、押し板を、基板の
回動方向に対して接線方向に延びる第２の軸線の回りを
受動的に回動させても良く、更に第２の軸線及び前記基
板に対して略直角な第３の軸線の回りを受動的に回動さ
せることも出来る。

【０００９】熱硬化性樹脂シートに用いる熱硬化性樹脂
としては、通常の複合材料に使用されるものであれば、
すべて使用することができ、例えば不飽和ポリエステル
樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシアネート樹
脂等が挙げられる。中でも、エポキシ樹脂組成物が、汎
用性が高いために好ましい。

【００１０】特に前記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性
樹脂を繊維に含浸させて形成したプリプレグシートであ
るのが、その使用目的に応じて好ましい場合がある。該
プリプレグシートは、特に限定されず、従来より複合材
料に使用されているものを使用することができる。プリ
プレグシートに使用される強化繊維としては、例えばガ
ラス繊維、アラミド繊維、ポリアクリロニトリル系炭素
繊維、ピッチ系炭素繊維等の無機または有機繊維が挙げ
られる。特に、炭素繊維を用いると、軽量かつ高強度、
高弾性率の成形体が得られるので好ましい。

【００１１】また、強化繊維の形態としては、例えば一
方向( 通常シートのＭＤ方向、機械方向) 材、平織、綾
織、三軸織物、組紐状繊維等の織物、不織布、あるいは
これらの積層物を挙げることができる。特に一方向材を
用いると、強化繊維の特徴を発揮しやすく、積層方向に
よる設計も行いやすいため、特に望ましい。本発明は、
繊維で強化されてなる熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂
からなるプリプレグシートの中でも、熱硬化性樹脂を繊
維に含浸してなるプリプレグシート、特に繊維の配列方
向として一方向の繊維配列に熱硬化性樹脂を含浸させて
なるプリプレグシートが最も適したものである。

【００１２】前記テーパ付きマンドレルは、単純なテー
パが付された棒状体である以外に、比較的小角度のテー
パを有する緩テーパ部と、該緩テーパ部の小径側端部に
連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ部と、を
有する２段或いはそれ以上の段数のテーパ付き棒状体で
も良い。後者の場合は、先に急テーパ部に熱硬化性樹脂
シートを積層してから、小及び急テーパ部外周を全体的
に熱硬化性樹脂シートで積層する。この場合、小径部よ
りも大径部の方の巻付け圧力を大とし、小径部側の積層
厚さを大径部側よりも大とするのが好ましい。

【００１３】

【作用】従って上記構成によれば、テーパ付きマンドレ
ルを、基板と押し板との間に挟持し、該マンドレルの周
面に熱硬化性樹脂シートを供給しながら、基板を所定の
第１の軸線を中心に、基板の平面内を回動させる。する
と基板と押し板との相対回動により、マンドレルがその
軸線の周りに転動し、熱硬化性樹脂シートがマンドレル
の周面に積層される。

【００１４】この時、マンドレルは、仮に基板が無く、
押し板の下面を単に転動するものとすれば、そのテーパ
付き周面の為に、テーパ面の延長上の収束頂点を中心
に、円弧を描いて転動しようとする。一方、上記マンド
レルは、基板の円弧状の回動運動によって上記円弧運動
を行うのであるから、マンドレルと基板との間に相対滑
りはない。望ましくは、基板の回動は、前記マンドレル
の軸線と基盤との交点近傍を通る前記第１の軸線を回動
中心とすると、マンドレルの転動に滑りが少なく、熱硬
化性樹脂シートに皺或いは折損が発生しにくい。従っ
て、基盤と前記所定の第１の支軸との距離は調整自由と
して、可能な限り前記第１の支軸をマンドレルのテーパ
面の収束頂点に求めるのが好ましくなる。

【００１５】一方、押し板をマンドレルのテーパ面に対
して一様に接触させる方法として、２つ例示することが
出来る。すなわち１つは、押し板を、前記基盤の回動方
向に対して接線方向に延びる第２の軸線の周りをマンド
レルのテーパ面に対して受動的に回動させることであ
り、第２は、これに加え更に、第２の軸線及び前記基盤
に略直角な第３の軸線の周りを、同様にマンドレルのテ
ーパ面に対して受動的に回動させることである。前者に
よると、マンドレルの転動においてマンドレルの軸線に
対して前記第２の軸線が略直角領域であれば、押し板の
前記第２の軸線周りの回動は、マンドレルの軸線を含む
面内となるから、略正確に押し板がマンドレルのテーパ
面に沿って傾斜することとなる。また後者によれば、マ
ンドレルの転動につれ、マンドレルのテーパ面に応じて
押し板が更に第３の軸線の周りにも受動的に回動され得
るから、第２の軸線は、常に、転動するマンドレルの軸
線に対して直角に向けられることとなり、この第２の軸
線の周りを押し板が受動的に回動出来ることにより、マ
ンドレルの転動領域の全部にわたってそのテーパ面に押
し板が正確に沿うことが出来る。

【００１６】本発明による方法は、熱硬化性樹脂シート
として、プリプレグシートを用いることにより、成形時
にプリプレグシートに必要方向以上の応力がかからない
ため、高弾性率を有する炭素繊維を用いた場合であって
も無理なく成形でき、さらに軽量かつ高強度・高弾性率
を有する成形体を得ることができる。従って筒状樹脂製
品として強度が増加するから、例えばゴルフクラブのシ
ャフトのような長尺物の筒状樹脂製品に適する。

【００１７】前記テーパ付きマンドレルが、２段或いは
それ以上の段数のテーパ付き棒状体である場合は、先に
急テーパ部に熱硬化性樹脂シートを積層積層すると、大
角度の急テーパ部に先に熱硬化性樹脂シートが積層され
て、急テーパが小角度となり、小角度の緩テーパとの段
差が小さくなりあるいは無くなるから、次には外周面を
全体的に熱硬化性樹脂シートで連続的に積層することが
出来る様になる。これにより、シートに緩みが発生する
ことなく、急テーパ部の熱硬化性樹脂シート積層が可能
となる。

【００１８】この場合、小径部よりも大径部の方の巻付
け圧力を大とし、小径部側の積層厚さを大径部側よりも
大とすると、巻付け圧力の大の方が小よりも積層厚さが
薄くなるから、小径部の積層厚さが大となって、その結
果急テーパ部と緩テーパ部との段差がより小さくなり、
従って全体としてより滑らかに連続したテーパ外周面の
熱硬化性樹脂シートの積層を行うことが出来る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、ベース１の上面には、該上面に立
設された支軸２に、これより半径方向に延びる連結ロッ
ド３を介して、扇形の基板４が該基板４を含む水平面内
を回動自由に軸支されていて、ベース１の上面に設けら
れたローラ５が該基板４の上記水平回動を下面から支持
する。そして前記連結ロッド３及びベース１の一部にそ
れぞれ両端が軸支されたエアシリンダ６等のアクチュエ
ータの伸縮動により、基板４を駆動し上記水平回動を行
わせる。

【００２０】基板４の上方には押し板10が対峙してい
る。押し板10は、その上面に固定して設けられた支軸11
に、その周りを外力に応じて受動的に回動自由に軸支さ
れている。支軸11は、その軸線及び基板４に対して直角
上方に延びる軸線Ｌの周りを、押し板10に作用する外力
に対応して受動的に回動自由に、ベアリング12に支持さ
れている。また当該ベアリング12は、ベース１に起立す
る支持部材13に支持されると共に支軸11及びベース１上
面に対して直角上方に伸縮作動する垂直動エアシリンダ
14等のアクチュエータの出力端に連結されていて、ベー
ス１に対して接近または離間する。

【００２１】従って押し板10は、ベアリング12により支
軸11を介しベース１の上面に対して大略平行に回動可能
に支持されると共に、垂直動エアシリンダ14によりベー
ス１に対し接近または離間が可能となる。なおここにお
いて、支軸11は、基板４の支軸２周りの回動方向である
円弧Ａ−Ａ線に対し円弧Ａ−Ａ線上の予め設定された１
点において接線Ｂ−Ｂ方向に延びている。

【００２２】一方、基板４の上面には、プリプレグシー
トＰが載置され、その上に、小さなテーパを有する細長
い裁頭円錐状棒材からなるマンドレル20が、その軸芯を
前記連結ロッド３の延びる方向に一致するように向けて
載置される。マンドレル20は、その軸線と基板４との延
長上の交点近傍位置に前記支軸２があるような予め定め
た位置に配置するのが好ましい。マンドレル20に巻かれ
るプリプレグシートＰが、基板４または押し板10との間
で滑りが可及的に発生しないようにするためである。同
様な目的で、前記連結ロッド３は、その長さが可変な構
成であるようにすることも出来る。これにより、基板４
と支軸２との相対距離が可変となり、ひいては、支軸２
を中心とする放射方向の基板４上にプリプレグシートＰ
を載置した後に、連結ロッド３の長さを調節し、もって
マンドレル20と支軸２との位置関係を上記の要求に容易
に適合させることが可能となる。

【００２３】プリプレグシートＰは、既述したように、
ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維等のシートにエポ
キシ、ポリエステル、ビニルエステル等の熱硬化性樹脂
を含浸させて形成され、３０〜４０゜Ｃで粘着性が適当
になり、８０〜１８０゜Ｃで硬化する特性を有する。こ
のプリプレグシートＰは別個に用意した供給ロールから
連続的に若しくは定寸定形に切断したものをその都度マ
ンドレル20の周面に供給すれば良い。

【００２４】このような構成において、小さなテーパ角
度の裁頭円錐面を有するプリプレグシート製の筒状製品
は次のようにして成形される。まず、供給ロール等の供
給手段から基板４の上面に帯状のまたは扇形のプリプレ
グシートＰを敷き、この上に棒状のマンドレル20を、そ
の軸芯が支軸２の放射方向に沿うように置き、さらに、
プリプレグシートＰがマンドレル20の外周面から分離し
ない程度に、プリプレグシートＰをマンドレル20の外周
面に適当な中心角だけ巻き付けて仮留めする。例えばこ
の仮留め作業は、プリプレグシートＰをマンドレル20の
外周面に半周ぐらい巻き付け、プリプレグシートＰの端
部をアイロン等で３０〜４０゜Ｃで加熱し、マンドレル
20の外周面に融着する。プリプレグシートＰの端部を接
着剤または粘着テープでマンドレル20の外周面に接着す
るようにしてもよい。

【００２５】次に、垂直動エアシリンダ14を伸長して押
し板10を下降させると、押し板10は、その下端がマンド
レル20またはマンドレル20の外表面に巻回されたプリプ
レグシートＰに当接し、支軸11の周りを受動的に回動し
て、マンドレル20のテーパに沿ってマンドレル20外表面
のプリプレグシートＰを押圧する。かかる状態で、エア
シリンダ６を伸長すると、基板４が支軸２の回りに図１
矢印方向に回動され、これに伴って、マンドレル20が支
軸２の回りを円弧Ａ−Ａ方向に公転すると共に、基板４
上を自転し、プリプレグシートＰをマンドレル20の外周
面に圧着積層する。

【００２６】ここにおいて、基板４は、マンドレル20の
テーパ面に関連して、マンドレル20の軸線とベース１の
上面との交点近傍に位置する支軸２を中心に回動するか
ら、基板４とマンドレル20外周のプリプレグシートＰと
の間に隙間及び相対すべりはない。一方、押し板10は、
マンドレル20に巻回されたプリプレグシートＰ層に当接
して、支軸11の周りを受動的に回動しつつ、支軸11及び
基板４に直角に上方に延びる支軸Ｌの周りを水平に回動
可能であるから、マンドレル20の転動によりマンドレル
20の軸線に対し支軸11が直角にならなくなろうとして
も、この場合は、マンドレル20の大径部分の方が小径部
分よりも基板４の圧接力が大きくなり、これを避けて均
一の圧接力となるべく、支軸Ｌの周りを基板４が受動的
に回動して旧位に復する。これにより支軸11は、常にマ
ンドレル20の軸線に略直角を向くべく姿勢制御され、そ
のため基板４は、マンドレル20の母線すなわちテーパ面
に沿うべく単に支軸11の周りを受動的に回動するだけ
で、大径部分から小径部分にわたるマンドレル20の軸線
方向全長に隙間なく基板４を沿わせてプリプレグシート
Ｐをマンドレル20に向け押圧し（図２参照）マンドレル
20と押し板10との間に隙間及び実質的な相対すべりは生
じない。従って、プリプレグシートＰはマンドレル20の
全外周に緩みなく積層され、皺等が発生することがな
く、ひいてはプリプレグシートＰにおける強化繊維の折
損等の品質劣化要因が排除され得る。

【００２７】なお、テーパ角が小さい場合、あるいはプ
リプレグシートＰの積層数が少なくてマンドレルの転動
角度がさほど大きくない場合には、必ずしも支軸11が軸
線Ｌの周りに回動自由に支持される必要はない。支軸11
の周りを回動自由に基板４を支持するだけで、実質的に
基板４をマンドレル20のテーパに沿わせることが可能で
ある。

【００２８】マンドレル20にプリプレグシートＰを必要
数だけ巻付け積層した後は、垂直動エアシリンダ14を作
動させて押し板10を上昇させ、プリプレグシートＰが圧
着し積層されたマンドレル20に、必要に応じ熱収縮テー
プ等でテーピングをした後、マンドレル20と共に筒状体
となったプリプレグシートＰを取り出し、これを図示し
ない公知の加熱装置により中間温度３０〜４０°を経由
して８０〜１８０゜Ｃで加熱する。すると、中間温度領
域でプリプレグシートＰの各層相互間が加熱融着されて
一体的に結合し、次に高温度領域において熱硬化する。
この硬化された筒状のプリプレグシートＰを図示しない
分離装置によりマンドレル20から分離し、筒状の繊維強
化複合材を得る。

【００２９】成形品をマンドレル20と一体にして使用に
供する場合は、マンドレルを製品の一部としてそのまま
製品とするが、そうでない場合は、適当な保持装置によ
りプリプレグシートＰの筒状体を固定保持した状態で、
図示しない分離装置を用いてマンドレル20から筒状のプ
リプレグシートＰのみを分離し、マンドレルを除去した
筒状樹脂製品を得る。

【００３０】上記において、マンドレル20は、使用目的
に合わせて金属、木、紙、コンクリート、樹脂等の種々
の材料で製作可能であるが、形状保持の為に適当な剛性
が必要である。なお、垂直動エアシリンダ14は、マンド
レル20周りのプリプレグシートＰの積層数に対応して押
し板10の基板４に対する押圧力を制御できるようになっ
ている。

【００３１】このように、本実施例では、プリプレグシ
ートＰをマンドレル20に切れ目なく連続して短時間に圧
着し積層できる。また押し板10を垂直動エアシリンダ14
により上下動させてマンドレル20を着脱作業するから、
繊維強化複合材を成形する際の作業性を著しく向上する
ことができる。また、前記実施例において、必要に応じ
基板４あるいは押し板10を加熱する装置を設け、マンド
レル20に巻回されるプリプレグシートＰの粘性を下げ、
積層されるプリプレグシートＰの各層間及びプリプレグ
シートＰとマンドレルとの加熱融着を促すように構成し
ても良い。

【００３２】次に、図６に示すように、上記裁頭円錐形
の細長い棒状のマンドレル30が、比較的小角度のテーパ
を有する緩テーパ部31と、該緩テーパ部31の小径側端部
に連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ部32
と、の複数段のテーパを有するような２段またはそれ以
上の段数のテーパ部を有する場合には、先の実施例と同
様な装置またはこれよりも小型の装置を用いて、プリプ
レグシートＰを急テーパ部32外周面に圧着積層すること
ができる。

【００３３】特に、急テーパ部32及び緩テーパ部31を含
むマンドレル30全体にプリプレグシートＰを積層して、
略単一の緩テーパを有する様に形成する場合には、図７
に示すように、先に急テーパ部32にプリプレグシートＰ
₁を積層してから、緩及び急の複数段のテーパ部外周を
全体的にプリプレグシートＰ₂で積層する。この場合、
急テーパ部32の小径部よりも大径部の方の巻付け圧力を
大とし、小径部側の積層厚さを大径部側よりも大とする
と、巻付け圧力の大の方が小よりも積層厚さが薄くなる
から、小径部の積層厚さが大となり、更にはプリプレグ
シートＰ₁終端の形状を鋭角にして小径部側程プリプレ
グシートＰ₁の積層数を多くすることにより、急テーパ
部32のテーパが小角度となり、小角度の緩テーパとの段
差が小さくなりあるいは無くなるから、次には緩急両テ
ーパ部31、32の外周面を全体的にプリプレグシートＰ₂
で連続的に積層することが出来るようになる。これによ
り、シートに緩みが発生することなく、全体としてより
滑らかに連続したテーパ外周面のプリプレグシートＰ₂
の積層を行うことが可能になる。

【００３４】なお本発明では、プリプレグシートに限ら
ず、繊維強化のなされていない熱硬化性樹脂シート一般
を用いて筒状樹脂製品を成形することが出来るものであ
ることは言うまでもない。本出願人は、本発明に係る筒
状樹脂製品の成形装置を用いて実験を行い、以下のよう
な好ましい結果を得た。

【００３５】実験例１使用したマンドレルは、先端径3.4 mm、元径13mm、長さ
1500mmの金属製の剛性あるマンドレルであり、使用した
プリプレグシートは、エポキシ樹脂を含浸させた石油ピ
ッチ系炭素繊維からなる炭素繊維一方向プリプレグシー
ト（商品名グラノックプリプレグＥ４０２５；日本
石油株式会社製）および石油ピッチ系炭素繊維織物にエ
ポキシ樹脂を含浸させてなる炭素繊維織物プリプレグシ
ート（日本石油株式会社製）である。

【００３６】まず、炭素繊維一方向プリプレグシート
を、その繊維方向をマンドレルの軸方向に対し±45°に
てマンドレルに８層巻き付け、次に、その上に炭素繊維
一方向プリプレグシートを、その繊維方向をマンドレル
の軸方向と平行にしてマンドレルに４層巻き付け、さら
に、その上に炭素繊維織物プリプレグシートを２層巻き
付けた後、ポリプロテープとポリエステルテープで最外
層周面をテーピングし、熱硬化炉で１３０゜Ｃで１時
間、加熱硬化させた。

【００３７】その結果、先端部内径3.8 mm、厚さ1.6 m
m、長さ1120mmの炭素繊維複合材製のパイプが得られ、
このパイプを切断し、断面を観察したところ、ボイドな
どの欠陥が認められず、炭素繊維複合材製のパイプの品
質の向上を図ることができた。実験例２使用したマンドレルは、図７において、先端径Ｄ₁が2.
0 mm、緩テーパ部31の小径部Ｄ₂が5.3m、元径Ｄ₃が13
mm、軸方向長さが、緩テーパ部31で1200mm、急テーパ部
32で300mm の剛性ある金属製マンドレルであり、使用し
たプリプレグシートは、実験例１と同様である。

【００３８】まず、図７に示す様に、先端鋭角形状の炭
素繊維一方向プリプレグシートＰ₁を、図３に示した装
置を用い、その繊維方向をマンドレル30の軸方向に対し
て±０°にて、マンドレルの急テーパ部32に、その先端
の小径部側よりも大径の元部側の巻付け力を強くして５
層巻き付けた。急テーパ部32への巻き付けが終了した時
点では、巻付け力の相違により急テーパ部32の先端部分
の積層厚さが元部側よりも厚く、かつ巻付け数も多くな
るために、急テーパ部32のプリプレグシートＰ ₁外周面
のテーパが小角度となり、緩テーパ部31との段差がほぼ
解消された。

【００３９】次いで、図２に示した装置を用い、マンド
レル30全体に炭素繊維一方向プリプレグシートＰ₂を、
その線方向をマンドレルの軸方向に対して±45°にて軸
方向に等圧力で８層巻き付けた。次に、その上に炭素繊
維一方向プリプレグシートＰ ₂を、その繊維方向をマン
ドレルの軸方向に対して±０°（平行）にて４層巻き付
け、更にその上に炭素繊維織物プリプレグシートＰ₂を
２層巻き付けた後、ポリプロテープとポリエステルテー
プで最外層周面をテーピングし、熱硬化炉において 130
°Ｃで１時間、加熱硬化させた。

【００４０】その結果、先端部内径2.7mm 、元部内径1
1.0mm、先端部厚さ2.2m、元部厚さ1.6mm 、全長1120mm
の炭素繊維複合材料製の、全体にわたりほぼ均一なテー
パ角度のパイプが得られた。このパイプを截断し、断面
を観察したところ、ボイドなどの欠陥が認められず、炭
素繊維強化複合材料製のパイプの品質の向上を図ること
が出来た。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板を所定の第１の軸線を中心に基板の平面内を回動さ
せ、かつ押し板を基板回動方向に対して接線方向に延び
る第２の軸線の周りを受動的に回動自由に支持したの
で、マンドレルに積層される熱硬化性樹脂シートと基板
及び押し板との間に相対すべりが生じない。

【００４２】また上記に加え、押し板が更に第３の軸線
の周りにも回動することを可能とすると、第２の軸線
は、転動するマンドレルの軸線に対して常に直角に向け
られるから、マンドレルの転動領域の全部にわたってそ
のテーパ面に押し板が更に正確に沿うことが出来る。こ
れにより、マンドレルの周りに熱硬化性樹脂シートを圧
着積層する工程で、熱硬化性樹脂シートと基板及び押し
板との間で、両者間の隙間の発生が無くかつ相対すべり
が生じないから、熱硬化性樹脂シートに浮き上がり、皺
或いは折損が発生しにくく、製品の強度低下が防止さ
れ、品質向上が図られる。

【００４３】基板の回動中心を、前記マンドレルの軸線
と基盤との交点近傍を通る前記第１の軸線とすると、マ
ンドレルの転動に滑りがより少なくなり、上記効果がよ
り促進される。従って、基盤と前記所定の第１の支軸と
の距離を調整自由とすれば、可能な限り前記第１の支軸
をマンドレルのテーパ面の収束頂点に求めることが容易
となる。

【００４４】熱硬化性樹脂シートとして、プリプレグシ
ートを用いても、成形時にプリプレグシートに必要方向
以上の応力がかからないため、高弾性率を有する炭素繊
維を用いた場合であっても無理なく成形でき、さらに軽
量かつ高強度・高弾性率を有する成形体を得ることがで
きる。従って筒状樹脂製品として強度が増加するから、
本発明による方法及び装置は例えばゴルフクラブのシャ
フトのような長尺物の筒状樹脂製品に適する。

【００４５】また、マンドレルは、本発明にかかる装置
に対して自由に着脱出来るから、マンドレルの着脱作業
が容易となり、作業性を著しく向上することができる。
更に、緩急のテーパ面を複数有する、複数段のテーパ付
きマンドレルに対しても、それぞれのテーパ面に沿って
熱硬化性樹脂シートを積層することが出来るから、急テ
ーパ部における熱硬化性樹脂シートの浮き上がり、皺の
発生あるいは折損を防止することが出来る。

【００４６】この場合、急テーパ部に巻回積層する熱硬
化性樹脂シートの巻付け圧力を、急テーパ部の大径部程
強くすることにより、熱硬化性樹脂シートの積層厚さを
薄くすることが出来るから、急テーパ部に積層された熱
硬化性樹脂シートの外周は、緩テーパ部のテーパ角度に
接近し、もって、その後マンドレル全体外周に熱硬化性
樹脂シートを滑らかに積層することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る筒状樹脂製品の成形装置の一実施
例を示す斜視図である。

【図２】棒状のマンドレルを基板と押し板の間に挟持し
た状態にある図１の筒状樹脂製品の成形装置の正面図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例を示す正面図である。

【図４】テーパの無い棒状マンドレルの斜視図である。

【図５】本発明が適用される単一のテーパ外周面を有す
る棒状マンドレルの斜視図である。

【図６】本発明が適用される複数段のテーパ外周面を有
する棒状マンドレルの斜視図である。

【図７】図６に示すマンドレルにプリプレグシートを積
層する、本発明の実施例を説明する縦断面図である。

【符号の説明】

１ベース２支軸（第１の軸線）３連結ロッド４基板６エアシリンダ（第１のアクチュエータ）１０押し板１１支軸（第２の軸線）１２ベアリング１４垂直動エアシリンダ（第２のアクチュエータ）
（第３の軸線）２０マンドレル３０マンドレル（複数段テーパ付き）３１緩テーパ部３２急テーパー部Ｐ、Ｐ₁、Ｐ₂ プリプレグシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テーパ付きマンドレルを、基板と押し板と
の間に挟持し、前記マンドレルの周面一部に熱硬化性樹脂シートを供給
し、前記押し板を、マンドレルのテーパ面に沿わせて傾斜さ
せながら、前記基板を、所定の第１の軸線を中心に、該
基板を含む平面内を回動させることにより、前記マンド
レルをその軸線の回りに転動させて、マンドレル外周面
に前記熱硬化性樹脂シートを積層し、該熱硬化性樹脂シートを積層したマンドレルを基板と押
し板との間から取り出して、加熱処理することを特徴と
するテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項２】前記所定の第１の軸線は、前記マンドレル
の軸線と基板との交点近傍である請求項１記載のテーパ
付き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項３】前記加熱処理した熱硬化性樹脂シートを、
前記マンドレルから抜き取る請求項１又は請求項２記載
のテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項４】前記押し板を、前記基板の回動方向に対し
て接線方向に延びる第２の軸線の回りを受動的に回動自
由に支持することにより、前記押し板をマンドレルのテ
ーパ面に沿わせる請求項１〜請求項３のいずれか１つに
記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項５】前記押し板を、前記基板の回動方向に対し
て接線方向に延びる第２の軸線の回りを受動的に回動自
由に支持すると共に、該第２の軸線並びに前記基板に略
直角な第３の軸線の回りを受動的に回動自由に支持する
ことにより、前記押し板をマンドレルのテーパ面に沿わ
せる請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のテーパ
付き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項６】前記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性樹脂
を繊維に含浸させて形成した繊維強化複合材シートであ
る請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のテーパ付
き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項７】前記テーパ付きマンドレルは、比較的小角
度のテーパを有する緩テーパ部と、該緩テーパ部の小径
側端部に連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ
部と、の複数段のテーパを有し、先に急テーパ部に熱硬
化性樹脂シートを積層してから、緩及び急の複数段のテ
ーパ部外周を全体的に熱硬化性樹脂シートで積層する請
求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のテーパ付き筒
状樹脂製品の製造方法
【請求項８】急テーパ部に熱硬化性樹脂シートを積層す
るにあたり、小径部よりも大径部の方の巻付け圧力を大
とし、小径部側の積層厚さを大径部側よりも大とする請
求項７に記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
【請求項９】平面内に延び、かつ所定の第１の支軸の回
りを前記平面内で回動可能な基板と、該基板を前記第１の支軸の周りに所定量回動させる第１
のアクチュエータと、前記基板の一側の面に対向して配置され、かつ前記基板
の回動方向に対して接線方向に延びる第２の支軸の回り
を受動的に回動可能に支持された押し板と、前記基板に向け往復動可能でありかつ前記押し板を押圧
する第２のアクチュエータと、前記基板の略回動半径方向に延び、かつ前記基板と押し
板との間に転動自由に挟持されるテーパ付きマンドレル
と、熱硬化性樹脂シートを前記マンドレルの周面に供給する
供給手段と、を含んで構成され、前記基板と前記押し板とを相対移動
させることにより前記マンドレルの周面に熱硬化性樹脂
シートを積層することを特徴とするテーパ付き筒状樹脂
製品の製造装置
【請求項10】前記第２の支軸は、前記マンドレル並びに
前記基板に対して直角な軸線の回りに受動的に回動可能
に構成された請求項９に記載のテーパ付き筒状樹脂製品
の製造装置
【請求項11】前記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性樹脂
を繊維に含浸させて形成した繊維強化複合材シートであ
る請求項９または請求項10に記載のテーパ付き筒状樹脂
製品の製造装置
【請求項12】前記所定の第１の支軸は、前記マンドレル
の軸線と基板との交点近傍に位置する請求項９〜請求項
11のいずれか１つに記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製
造装置
【請求項13】前記所定の第１の支軸と前記基板との相対
距離が可変な構成である請求項９〜請求項12のいずれか
１つに記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造装置
【請求項14】前記テーパ付きマンドレルは、比較的小角
度のテーパを有する緩テーパ部と、該緩テーパ部の小径
側端部に連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ
部と、の複数段のテーパを有する請求項９〜請求項13の
いずれか１つに記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造装
置