JPH0691769A - 繊維強化合成樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】引っ張り、折り曲げ、衝撃等の機械的強度に優
れた中空状の繊維強化合成樹脂成形体の製造方法の提
供。 【構成】強化用繊維１４に マトリツクス用樹脂１２を
含浸したプリプレグ繊維１５を芯金１０の表面を囲んで
軸心方向に多数本配備した後軸心に対して所定の角度配
向させ、プリプレグ繊維１５を押圧ローラ２５で芯金１
０に熱圧着させた後冷却し芯金を取り除く。 【効果】補強用繊維が軸心方向に連続して配向している
ので機械的強度が強く、しかも製造法は簡便である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成樹脂の成形方法に係
り、特に中空状の繊維強化合成樹脂成形体の成形方法に
関するものである。

【０００２】

【従来技術】最近、強化用繊維としてガラス繊維の他に
炭素繊維（ＣＦ）、アラミツド繊維（ＡｒＦ）等の機械
的強度や耐薬品性に優れた繊維が開発され、またマトリ
ツクス用の合成樹脂としても、従来のポリエステル及び
エポキシの熱硬化性樹脂の他にポリエーテルエーテルケ
トン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポ
リアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリフエニレン
サルフアイド（ＰＰＳ）等の耐熱性、耐薬品性、機械的
強度等の物性に優れた高機能の熱可塑性樹脂が開発され
たので繊維強化合成樹脂成形体が多方面で利用されるよ
うになつた。

【０００３】繊維強化合成樹脂の成形方法には、射出成
形法、圧縮成形法、ハンドレイアツプ法、スプレイアツ
プ法、マツチドダイ法、フイラメントワインデイング法
等種々の成形法がある。

【０００４】これらの成形法の中で、フイラメントワイ
ンデイング法を除く他の成形法は、一定長さに切断され
た比較的短い繊維または織物を補強材とする成形材料を
用いる成形法であり、補強材が連続していないとともに
その配向方向も様々なので、補強材の持つ強度を十分に
生かした補強は行えない。

【０００５】このため、特に強度を必要とする成形体を
得たい場合には、補強材としての連続した繊維をそのま
まマトリツクス樹脂で固める図７に示すようなフイラメ
ントワインデイング法が利用されている。

【０００６】図７において、１が成形体に応じて適当な
形状に設計された金属パイプ或は石膏若しくは低融点合
金等の消失性材料製の芯金であり、３はこの芯金１を取
り付けた回転軸２を回転させるモータ、４が糸巻き５及
び６に巻かれた強化用繊維、７が熔融したマトリツクス
用樹脂８の入った樹脂含浸槽、９がマトリツクス用樹脂
を含浸した強化用繊維であるプリプレグ繊維である。

【０００７】このような装置を利用してフイラメントワ
インデイング法により中空状の繊維強化合成樹脂成形体
を形成する方法について説明すると、糸巻き５及び６に
巻かれた強化用繊維４を樹脂含浸槽７に送り熔融したマ
トリツクス用樹脂８を含浸させまずプリプレグ繊維９を
形成し、次いでこのプリプレグ繊維９をモータ３によつ
て回転させられている芯金１に所定の角度で巻き付け、
ワインデング層を形成する。

【０００８】このようにして形成されたワインデイング
層をそのまま常温に放置するか或は硬化炉の中で硬化さ
せた後芯金１を引き抜いたり或は消失させて取り除き、
ロケツトモータケース、薬品槽、パイプ、ミサイルボデ
イ、耐圧容器等の様々中空状の成形体を得る。

【０００９】前記したようなフイラメントワインデイン
グ法による成形体は、強化用繊維４が連続しているの
で、軸心方向の引っ張り及び折り曲げや衝撃に対してか
なり強い成形体を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たようなフイラメントワインデイング法による成形体の
場合は、その強化用繊維は芯金にスパイラル状に巻かれ
ているので配向方向が段階的に異なるので必ずしも十分
な補強効果が発揮されず、ワインデイングの角度が軸心
に対して直角に近い場合には軸心方向の引っ張りや衝撃
及び折り曲げに対して弱くなり、これを避けるために軸
心に対して平行に近いワインデング角度とするにはワイ
ンデイングの作業が難しくなる。

【００１１】また、強化用繊維を逐次芯金に巻き付けて
行くものであつて多重のワインデイング層を作る場合に
は時間が掛かり、必ずしも生産性が高くなく、さらに装
置が大掛かりであるとともにワインデイングの角度や張
力の調節が難しいので自動化しにくい。

【００１２】本発明は、前記したような従来技術の欠点
を解消し、強化用繊維の配向方向を連続的に一定方向と
し、衝撃や折り曲げに対して強く、しかも簡単な装置で
高い生産性で中空状の繊維強化合成樹脂成形体を形成す
る方法を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、強化
用繊維にマトリツクス用樹脂を含浸したプリプレグ繊維
を芯金の表面を囲んで軸心方向に揃えて多数本配列する
工程、前記プリプレグ繊維を一体的に軸心に対して所定
角度配向させる工程、このプリプレグ繊維を芯金の表面
に熱圧着する工程、及び芯金を取り除く工程とにより中
空状の成形体を形成することを特徴とする繊維強化合成
樹脂成形体の製造方法である。

【００１４】

【発明の作用】本発明は前記したように構成され、強化
用繊維の総てが軸心に対して所定の角度で一定方向を向
いて全体的に補強されているので、軸心方向の引っ張り
に対して強いことは勿論、折り曲げや衝撃に対しても非
常に強い強度を示す。

【００１１５】また、芯金の周囲に複数本のプリプレグ
繊維を軸心方向に揃えて配備し、この繊維を所定の角度
だけ全体的に配向させることは簡単な装置で容易に一括
して行え、しかも多重の層を一度に形成することもでき
るので、簡便な設備で高い生産性で成形できる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について次に図面に基づいて
説明するが、図１に本発明の成形体を形成する装置が示
され、１０が上下動自在の保持具（図示せず）に保持さ
れた心金である。

【００１７】この芯金１は、通常のフイラメントワイン
デイングの場合と同様に、金属パイプ或は石膏、低融点
合金等の消失性材料を用いて成形体に応じて適当な形状
に設計されたものである。

【００１８】１１が樹脂含浸槽で、この樹脂含浸槽１１
には例えばヒータ１３によつて熔融されたＰＥＥＫ樹脂
のような液状のマトリツクス用樹脂が入っている。

【００１９】１４が複数本の強化用繊維であり、この強
化用繊維１４としては、束、糸、織物等の各種の形態を
した長尺状のＧＦ、ＣＦ、ＡｒＦのような高い強度を持
った繊維が用いられ、１５は樹脂含浸槽１１でこの強化
用繊維１４にマトリツクス樹脂１２が含浸した後引き上
げることにより形成された複数本のプリプレグ繊維であ
る。

【００２０】１６はプリプレグ繊維１５を保持して上に
引き上げる上保持リング、１９はプリプレグ繊維１５を
案内するとともに保持も行う下保持リングであり、この
上下の保持リング１６及び１９は、図２及び図３に示す
ように共に２枚のリング１７、１８及び２０、２１を互
いに回動可能に組み合わせて形成されている。

【００２１】この上下の保持リング１６及び１９を構成
するリング１７、１８、２０、２１は同一の構成となつ
ており、内周に沿って内周面に達する切り欠けを有する
複数の案内穴２２或は２３が同一位置に同一の大きさで
設けられるとともに、芯金１０の着脱及びプリプレグ繊
維１５の保持を容易にするためダボ２４を介して自由に
分離したり組み立てたりできるようになつている。

【００２２】図４には上保持リング１６によつてプリプ
レグ繊維１５を保持する機構が示されており、互いに揃
った位置にある状態の案内穴２２及び２３に挿入されて
いたプリプレグ繊維１５は、リング１７とリング１８と
を互いに逆方向に回転させることにより両リングのＲを
持たせたエツジ部間に挟まれて保持され、勿論下保持リ
ング１９の保持も同様にして行われる。

【００２３】２４はプリプレグ繊維１５を保温するため
プリプレグ繊維１５の通路を囲む保温炉、２５はプリプ
レグ繊維を芯金１０に圧着するための芯金１０周囲に設
けられた押圧ローラ、２６は押圧ローラ２５によりプリ
プレグ繊維１５を芯金に圧着する際に加熱を行うために
芯金１０に向い周囲から熱風を吹き出す熱風吹出装置で
ある。

【００２４】以上のように構成される装置を用いて本発
明の成形体を形成する手順を次に説明する。

【００２５】強化用繊維１４を前記したようにして上保
持リング１６に保持させて上方に引き上げ樹脂含浸槽１
１に溶融して入っているマトリツクス用樹脂１２を含浸
させた後保温炉１５で保温されたプリプレグ繊維１５を
下保持リング１９の案内穴２７、２８で案内しつつ、図
５に示すように、芯金１０の周囲に複数本同時に配備す
る。

【００２６】このようにして芯金１０の周囲に軸心方向
に揃えて配備されたプリプレグ繊維１５は、上保持リン
グ１６の場合と同様に、リング２０と２１とを互いに逆
回転させて下保持リング１９で保持させた後、上保持リ
ング１６を所定角度回転させ、図６に示すように、全体
的に軸心に対して所定の角度配向させた状態とする。

【００２７】その後、プリプレグ繊維１５を熱風吹出装
置２６から吹き出される熱風で加熱しつつ押圧ローラ２
５を上下動させて押圧して芯金１０に熱圧着し、プリプ
レグ繊維１５の上下両端を切断した後芯金１０を装置か
ら取り外し冷却する。

【００２８】熱圧着されたプリプレグ繊維１５が冷却さ
れた後芯金１０を取り除くと成形体が得られるが、プリ
プレグ繊維１５を配向する角度を互いに変え複数層を重
ね合わせたより強度の強い成形体も容易に得られる。

【００２９】以上説明した本発明の成形法により、強化
用繊維１４としてのフイラメント数６０００、単繊維径
７ミクロンの炭素繊維に、マトリツクス用樹脂１２とし
てＰＥＥＫ樹脂を含浸したプリプレグ繊維１５を用い、
繊維の配向する角度を互いに１０°づつずらして４層重
ねとして直径２５ｍｍのパイプを形成し、１平方ｍｍ当
たり、引っ張り強さ１２６Ｋｇ、曲げ強さ９７Ｋｇの成
形体を得た。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上のような構成及び作用のも
のであり、本発明により、軸心方向に対する強化用繊維
の補強効果に優れ、機械的強度の強い中空状の繊維強化
合成樹脂成形体を効率良く製造できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の成形装置、

【図２】 装置のプリプレグ繊維保持機構、

【図３】 装置のプリプレグ繊維保持機構、

【図４】 装置のプリプレグ繊維保持機構、

【図５】 プリプレグ繊維の配向状態、

【図６】 プリプレグ繊維の配向状態、

【図７】 従来例の成形装置。

【符号の説明】

１０ 芯金 １２ マトリツクス用樹脂 １４ 強化用繊維 １５ プリプレグ繊維 ２５ 押圧ローラ ２６ 熱風吹出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強化用繊維にマトリツクス用樹脂を含浸し
   たプリプレグ繊維を芯金の表面を囲んで軸心方向に揃え
   て多数本配列する工程、前記プリプレグ繊維を一体的に
   軸心に対して所定角度配向させる工程、このプリプレグ
   繊維を芯金の表面に熱圧着する工程、及び芯金を取り除
   く工程とにより中空状の成形体を形成することを特徴と
   する繊維強化合成樹脂成形体の製造方法。