JPH07205315A - Method and apparatus for producing frp tubular member - Google Patents

Method and apparatus for producing frp tubular member

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JPH07205315A
JPH07205315A JP6014101A JP1410194A JPH07205315A JP H07205315 A JPH07205315 A JP H07205315A JP 6014101 A JP6014101 A JP 6014101A JP 1410194 A JP1410194 A JP 1410194A JP H07205315 A JPH07205315 A JP H07205315A
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JP
Japan
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resin
mandrel
tubular body
fiber bundle
reinforcing fiber
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Application number
JP6014101A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Toyoda
靖之 豊田
Yukitane Kimoto
幸胤 木本
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH07205315A publication Critical patent/JPH07205315A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an FRP tubular member having desired uniform physical properties over the total length thereof and enhanced in finish accuracy up to the end parts thereof. CONSTITUTION:An engaging means 22 capable of engaging a resin impregnated reinforcing fiber bundle is attached to the end part of a mandrel 19 and, after the resin impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the mandrel 19 so as to form a predetermined number of layers, a resin is heated and cured in such a state that the engaging means 22 is involved in the fiber bundle layers and, thereafter, the engaging means involved part is removed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、FRP(繊維強化プ
ラスチック)製管状体の製造方法および製造装置に関
し、とくに、フィラメントワインディング成形法による
FRP製管状体の製造方法および製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an FRP (fiber reinforced plastic) tubular body, and more particularly to a method and an apparatus for producing an FRP tubular body by a filament winding molding method.

【0002】[0002]

【従来の技術】樹脂含浸バスで強化繊維束に樹脂を含浸
し、樹脂含浸強化繊維束を回転中のマンドレルに所定の
角度で巻きつけていく、いわゆるフィラメントワインデ
ィング成形法と呼ばれるFRP製管状体の製造方法が知
られている。この成形法においては、通常、樹脂含浸強
化繊維束がマンドレル上に、所定の角度で所定層数層状
に巻きつけられていくので、マンドレルの端部において
は、巻きつけられる樹脂含浸強化繊維束は折り返されな
くてはならない。
2. Description of the Related Art A resin-impregnated bath is used to impregnate a reinforcing fiber bundle with a resin, and the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around a rotating mandrel at a predetermined angle. Manufacturing methods are known. In this molding method, usually, the resin-impregnated reinforced fiber bundle is wound on the mandrel in a predetermined number of layers at a predetermined angle, so at the end of the mandrel, the wound resin-impregnated reinforced fiber bundle is It has to be folded back.

【0003】このマンドレル端部における樹脂含浸強化
繊維束の折り返しを、強化繊維のずれや巻角度のずれを
防止しつつ円滑に行い、かつ、成形されたFRP製管状
体の端部の機械的強度を向上するために、外周面に複数
のピンを植設したリング部材をマンドレルの両端に嵌着
し、その上に樹脂含浸強化繊維束を巻きつけその上で該
強化繊維束を折り返し、最終的に上記リング部材をFR
P製管状体と一体化してしまう成形方法が知られている
(特公平4−15731号公報)。
The folding of the resin-impregnated reinforcing fiber bundle at the end of the mandrel is smoothly performed while preventing the displacement of the reinforcing fiber and the displacement of the winding angle, and the mechanical strength of the end of the molded FRP tubular body. In order to improve the above, a ring member in which a plurality of pins are planted on the outer peripheral surface is fitted to both ends of the mandrel, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound on the mandrel, and the reinforcing fiber bundle is folded back, and finally. FR the above ring member
A molding method in which the P-shaped tubular body is integrated is known (Japanese Patent Publication No. 4-15731).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
成形方法においては、最終的にリング状部材がFRP製
管状体と一体化されるので、出来上がったFRP製管状
体の端部には、リング状部材の多数のピンが埋設された
状態となる。これらピンは、FRP製管状体にとっては
異物であるから、必ずしもFRP製管状体の機械的強度
向上にはつながらず、場合によっては、逆に機械的強度
を低下させるおそれもある。少なくとも、ピンが埋設さ
れた部位は、他の部位と比べ、物性上異なってしまう。
However, in the above-mentioned conventional molding method, since the ring-shaped member is finally integrated with the FRP tubular body, a ring is formed at the end of the finished FRP tubular body. A large number of pins of the strip-shaped member are embedded. Since these pins are foreign substances to the FRP tubular body, they do not necessarily lead to improvement in the mechanical strength of the FRP tubular body, and in some cases conversely may reduce the mechanical strength. At least, the part in which the pin is embedded differs in physical properties from other parts.

【0005】また、リング状部材が一体化される結果、
少なくともこの部分ではFRP製管状体の肉厚が増加し
てしまうので、FRP製管状体の端部を所望の寸法精度
に仕上げることが困難になる。
Further, as a result of the ring-shaped member being integrated,
Since the wall thickness of the FRP tubular body increases at least in this portion, it becomes difficult to finish the end portion of the FRP tubular body to a desired dimensional accuracy.

【0006】この発明の目的は、上記のような従来のフ
ィラメントワインディング成形法における問題点を解決
し、全長にわたって所望の均一な物性が得られ、かつ、
所望の寸法精度に仕上げることが可能な、FRP製管状
体の製造方法および製造装置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems in the conventional filament winding molding method, to obtain desired uniform physical properties over the entire length, and
It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a tubular body made of FRP that can be finished to a desired dimensional accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のFRP製管状体の製造方法は、マンドレ
ルに熱硬化性の樹脂を含浸した強化繊維束を巻きつけた
後樹脂を加熱硬化してFRP製管状体を成形するに際
し、マンドレルの端部に、樹脂含浸強化繊維束を係止可
能な係止手段を取り付け、マンドレル上に所定の層数樹
脂含浸強化繊維束を巻き付けた後、前記係止手段を巻き
込んだまま樹脂を加熱硬化し、加熱硬化後に係止手段巻
込み部を除去することを特徴とする方法からなる。
In order to achieve the above object, in the method for producing an FRP tubular body of the present invention, a mandrel is wound with a reinforcing fiber bundle impregnated with a thermosetting resin, and then the resin is heated. After curing and molding the FRP tubular body, after attaching a locking means capable of locking the resin-impregnated reinforcing fiber bundle to the end of the mandrel and winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle with a predetermined number of layers on the mandrel The method is characterized in that the resin is heat-cured while the locking means is still wound, and the locking means winding portion is removed after heat-curing.

【0008】また、この発明に係るFRP製管状体の製
造装置は、マンドレルに熱硬化性の樹脂を含浸した強化
繊維束を巻きつけた後樹脂を加熱硬化してFRP製管状
体を成形する装置において、マンドレルの端部に、樹脂
含浸強化繊維束を係止可能な係止手段を、樹脂の加熱硬
化後に除去可能に装着したことを特徴とするものから成
る。
The apparatus for manufacturing an FRP tubular body according to the present invention is an apparatus for forming a FRP tubular body by winding a reinforcing fiber bundle impregnated with a thermosetting resin around a mandrel and then heat curing the resin. In the above, the end portion of the mandrel is characterized in that a locking means capable of locking the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is removably mounted after the resin is heated and cured.

【0009】上記製造装置においては、係止手段が、環
状体の外周面に複数の針状体を設けた係止治具からな
り、該係止治具がマンドレルの軸部に嵌着される。ある
いは、係止手段は、テープに多数の針状体が固着された
テープ状係止治具からなり、該テープ状係止治具が、マ
ンドレルの端部に針状体の先端部がマンドレルの端面か
ら突出するように巻きつけられる。
In the above manufacturing apparatus, the locking means comprises a locking jig having a plurality of needle-shaped bodies provided on the outer peripheral surface of the annular body, and the locking jig is fitted on the shaft portion of the mandrel. . Alternatively, the locking means comprises a tape-shaped locking jig in which a large number of needle-shaped bodies are fixed to a tape, and the tape-shaped locking jig has a mandrel having a tip end portion of the needle-shaped body of the mandrel. It is wrapped so that it projects from the end face.

【0010】[0010]

【作用】上述のこの発明に係るFRP製管状体の製造方
法および製造装置においては、マンドレル端部に取り付
けられた係止手段に、巻きつけられていく樹脂含浸強化
繊維束が係止され、係止された状態で樹脂含浸強化繊維
束が折り返されていく。所定の層数層状に巻きつけられ
た後、係止手段を巻き込んだまま樹脂が加熱硬化される
が、加熱硬化時にも、巻きつけられている樹脂含浸強化
繊維束はマンドレル端部で係止手段により係止された状
態で折り返されているので、フィラメントワインディン
グ時の巻きつけ張力を解放することなく樹脂が硬化され
る。したがって、マンドレル端部においても、繊維の乱
れがなく所定の配向角を保ったまま硬化され、強度、弾
性率の発現率の高い高性能のFRP製管状体が得られ
る。
In the FRP tubular body manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention described above, the wound resin-impregnated reinforcing fiber bundle is locked by the locking means attached to the end of the mandrel. The resin-impregnated reinforcing fiber bundle is folded back in a stopped state. After being wound in a predetermined number of layers, the resin is heat-cured while the locking means is still wound.However, even during heat-curing, the wound resin-impregnated reinforced fiber bundle has locking means at the end of the mandrel. Since it is folded back in a state of being locked by, the resin is cured without releasing the winding tension during filament winding. Therefore, even at the end of the mandrel, the fiber is not disturbed and is cured while maintaining a predetermined orientation angle, and a high-performance FRP tubular body having a high expression rate of strength and elastic modulus can be obtained.

【0011】そして、加熱硬化後には、係止手段巻込み
部が、たとえば切断により除去されるので、製品となる
べきFRP製管状体は、全長にわたって均一な物性のも
のが得られる。また、係止手段巻込み部の除去により、
FRP製管状体製品部は、容易に目標とする寸法に仕上
げられる。
After the heating and curing, the engaging means winding portion is removed by cutting, for example, so that the FRP tubular body to be a product has uniform physical properties over the entire length. Also, by removing the locking means winding part,
The FRP tubular body product part is easily finished to a target size.

【0012】この係止手段が、外周面に複数の針状体を
備えた環状体からなる場合、たとえば、その環状体から
なる係止治具を嵌着するマンドレルの軸部をテーパ面に
形成しておくことにより、係止治具は加熱硬化後にも容
易にマンドレルの軸方向に抜くことができる。
When the locking means is formed of an annular body having a plurality of needle-shaped bodies on the outer peripheral surface, for example, the shaft portion of the mandrel for fitting the locking jig formed of the annular body is formed on the tapered surface. By doing so, the locking jig can be easily pulled out in the axial direction of the mandrel even after heating and curing.

【0013】また、係止手段がテープ状係止治具からな
る場合には、該テープ状係止治具をマンドレルの径の大
小に拘らず容易に装着することができ、一層成形の容易
化をはかることが可能である。さらに、このテープ状係
止治具は使い捨てが可能であり、低コストで実施し得
る。
Further, when the locking means is a tape-shaped locking jig, the tape-shaped locking jig can be easily attached regardless of the diameter of the mandrel, and the molding is further facilitated. It is possible to measure. Furthermore, this tape-shaped locking jig is disposable and can be implemented at low cost.

【0014】[0014]

【実施例】以下に、この発明のFRP製管状体の製造方
法および製造装置の望ましい実施例を、図面を参照して
説明する。図1は、この発明の一実施例に係るFRP製
管状体の製造装置を示している。図1において、1は、
強化繊維糸(例えば炭素繊維糸)を巻いたボビン2を多
数設置したクリールスタンドを示している。クリールス
タンド1の各ボビン2から繰り出された強化繊維糸3
は、所定本数引き揃えられて強化繊維束4とされ、セパ
レートロール5へと送られる。強化繊維としては、炭素
繊維に限らず、たとえばガラス繊維、アラミド繊維等を
使用することが可能であり、これらを併用することも可
能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a method and an apparatus for manufacturing an FRP tubular body of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an apparatus for manufacturing an FRP tubular body according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is
1 shows a creel stand in which a large number of bobbins 2 wound with reinforcing fiber threads (for example, carbon fiber threads) are installed. Reinforcing fiber yarn 3 fed from each bobbin 2 of the creel stand 1
Are bundled to form a reinforcing fiber bundle 4 and sent to a separate roll 5. The reinforcing fiber is not limited to carbon fiber, and for example, glass fiber, aramid fiber or the like can be used, and these can be used together.

【0015】セパレートロール5は、本実施例では、実
質的に水平方向に延びる一対のフリー回転ロール6a、
6bと、その下流側の、実質的に上下方向に延びる一対
のフリー回転ロール7a、7bと、からなっている。こ
のセパレートロール5により、概ね所定断面形状に引き
揃えられた強化繊維束4は、フリー回転ローラからなる
ガイドロール8を介して樹脂含浸バス9へと導入され
る。
The separate roll 5 in this embodiment is a pair of free rotating rolls 6a extending substantially horizontally.
6b and a pair of free rotating rolls 7a, 7b on the downstream side thereof that extend substantially vertically. The reinforcing fiber bundles 4 which are roughly aligned in a predetermined cross-sectional shape by the separate rolls 5 are introduced into the resin impregnation bath 9 via the guide rolls 8 which are free rotating rollers.

【0016】樹脂含浸バス9内には、FRP製管状体の
マトリクス樹脂となる、未硬化の樹脂10が収容されて
いる。マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する。
The resin impregnated bath 9 contains an uncured resin 10 which serves as a matrix resin for the FRP tubular body. As the matrix resin, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a vinyl ester resin or an unsaturated polyester resin is used.

【0017】樹脂含浸バス9内には、本実施例では、回
転駆動される、あるいは、フリー回転の、ローラ11
a、11b、11cが設けられている。強化繊維束4
は、これら回転ローラ11a、11b、11c上を順次
案内され、バス9内で強化繊維束4に樹脂10が含浸さ
れる。
In the resin impregnated bath 9, in this embodiment, a roller 11 that is rotationally driven or is free to rotate.
a, 11b, and 11c are provided. Reinforcing fiber bundle 4
Are sequentially guided on these rotating rollers 11a, 11b, 11c, and the reinforcing fiber bundle 4 is impregnated with the resin 10 in the bath 9.

【0018】樹脂10が含浸された強化繊維束、つまり
樹脂含浸強化繊維束12は、ガイド手段13により、フ
ィードローラ14へと案内される。ガイド手段13は、
本実施例では3本のガイド13a、13b、13cから
なっており、樹脂含浸強化繊維束12は、これらガイド
13a、13b、13c上を順に案内される。
The reinforcing fiber bundle impregnated with the resin 10, that is, the resin impregnating reinforcing fiber bundle 12 is guided to the feed roller 14 by the guide means 13. The guide means 13 is
In this embodiment, three guides 13a, 13b, 13c are provided, and the resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 is guided on these guides 13a, 13b, 13c in order.

【0019】複数のガイド13a、13b、13cのう
ち、本実施例では、上流側の2本のガイド13a、13
bが、回転自在なローラに構成され、下流側(マンドレ
ル側)のガイド13cが固定ガイドに構成されている。
ただし、ガイド13a、13bも、固定ガイドに構成さ
れていてもよい。
In this embodiment, of the plurality of guides 13a, 13b, 13c, two guides 13a, 13 on the upstream side are provided.
b is a rotatable roller, and the downstream side (mandrel side) guide 13c is a fixed guide.
However, the guides 13a and 13b may also be configured as fixed guides.

【0020】ローラ13a、13b上には、たとえばゴ
ムからなるパッド15a、15bが設けられており、パ
ッド15a、15bは適当な押圧力で各ローラ13a、
13b上に付勢されている。このローラ13a、13b
の表面とパッド15a、15bにて、この間を通過する
樹脂含浸強化繊維束12をしごいて、余分な樹脂を絞り
取るようになっている。ただし、ローラ13a、13b
のみで、十分に余分な樹脂を絞り取ることができる場合
には、パッド15a、15bは必ずしも必要ではない。
Pads 15a and 15b made of, for example, rubber are provided on the rollers 13a and 13b. The pads 15a and 15b are pressed by the rollers 13a and 15b with an appropriate pressing force.
Biased above 13b. These rollers 13a, 13b
The surplus resin is squeezed out by squeezing the resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 passing between the surfaces and the pads 15a and 15b. However, the rollers 13a, 13b
The pads 15a and 15b are not always necessary when the excess resin can be sufficiently squeezed out.

【0021】ガイド手段13からの樹脂含浸強化繊維束
12は、フィードローラ14へと案内される。本実施例
では、フィードローラ14は、樹脂含浸強化繊維束12
の送り方向に配列された一対のローラ14a、14bか
らなっている。一対のローラ14a、14bは、ブラケ
ット16に回転自在に支持されており、ブラケット16
は、キャリッジスタンド17に回転自在に支持されたシ
リンダ18上に固定されている。樹脂含浸強化繊維束1
2は、シリンダ18の中空部18aを挿通された後、一
対のフィードローラ14a、14bを介して、マンドレ
ル19上へと送られるようになっている。フィードロー
ラ14a、14bは、シリンダ18、キャリッジスタン
ド17とともに、マンドレル19の回転軸19aに沿う
方向に移動されるようになっている。
The resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 from the guide means 13 is guided to the feed roller 14. In this embodiment, the feed roller 14 includes the resin-impregnated reinforced fiber bundle 12
It is composed of a pair of rollers 14a and 14b arranged in the feeding direction. The pair of rollers 14a and 14b are rotatably supported by a bracket 16, and the bracket 16
Are fixed on a cylinder 18 rotatably supported by a carriage stand 17. Resin impregnated reinforced fiber bundle 1
After being inserted through the hollow portion 18a of the cylinder 18, the second member 2 is fed onto the mandrel 19 via the pair of feed rollers 14a and 14b. The feed rollers 14a and 14b are configured to move together with the cylinder 18 and the carriage stand 17 in the direction along the rotation shaft 19a of the mandrel 19.

【0022】マンドレル19は、マンドレル回転駆動手
段20により、所定の回転速度で回転駆動される。マン
ドレル回転駆動手段20は、たとえばモータ、あるいは
モータと減速機との組合せ等からなっている。マンドレ
ル19上に所定の角度で所定の層数巻き付けられること
により、樹脂未硬化のFRP製管状体21が形成され、
樹脂を加熱硬化させることにより、FRP製管状体21
の成形品が得られる。
The mandrel 19 is rotationally driven at a predetermined rotational speed by the mandrel rotational driving means 20. The mandrel rotation driving means 20 is composed of, for example, a motor or a combination of a motor and a speed reducer. By winding a predetermined number of layers on the mandrel 19 at a predetermined angle, a resin-uncured FRP tubular body 21 is formed,
By heating and curing the resin, the FRP tubular body 21
A molded product of is obtained.

【0023】上記のように構成された実施例装置におい
ては、クリールスタンド1から送り出されてきた強化繊
維糸1が、複数本引き揃えられて強化繊維束4が形成さ
れる。強化繊維束4は、セパレートロール5を通過した
後、ガイドロール8を介して樹脂含浸バス9内に導入さ
れる。樹脂含浸バス9内にて、強化繊維束4は、ローラ
11a、11b、11c上を案内されつつ、樹脂10が
含浸される。
In the embodiment apparatus configured as described above, a plurality of reinforcing fiber yarns 1 sent from the creel stand 1 are aligned and a reinforcing fiber bundle 4 is formed. After passing through the separate roll 5, the reinforcing fiber bundle 4 is introduced into the resin impregnation bath 9 via the guide roll 8. In the resin impregnation bath 9, the reinforcing fiber bundle 4 is impregnated with the resin 10 while being guided on the rollers 11a, 11b and 11c.

【0024】樹脂10が含浸された強化繊維束12は、
ガイド13a、13b、13c上を順に案内されるが、
まず、ローラ13a、13bとパッド15a、15bと
の間を通過することにより、この部分で余分な樹脂が絞
り取られる。そして、固定ガイド13c上を通過するこ
とにより、この部分でしごかれて効率よく余分な樹脂が
絞り取られる。絞り取られた樹脂は、下方の樹脂含浸バ
ス9へと戻される。
The reinforcing fiber bundle 12 impregnated with the resin 10 is
You will be guided in order on the guides 13a, 13b, 13c,
First, by passing between the rollers 13a and 13b and the pads 15a and 15b, excess resin is squeezed out at this portion. Then, by passing over the fixed guide 13c, the excess resin is squeezed at this portion and the excess resin is squeezed out efficiently. The squeezed resin is returned to the resin impregnation bath 9 below.

【0025】樹脂含浸強化繊維束12から余分な樹脂が
絞り取られるので、樹脂含浸強化繊維束12の粘着力が
適当に弱められ、下流のフィードローラ14a、14b
への巻付きが防止される。
Since the excess resin is squeezed out from the resin-impregnated reinforced fiber bundle 12, the adhesive force of the resin-impregnated reinforced fiber bundle 12 is appropriately weakened, and the downstream feed rollers 14a, 14b.
Wrapping around is prevented.

【0026】樹脂含浸強化繊維束12は、さらに、シリ
ンダ18の中空部18aを通してフィードローラ14
a、14bへと送られ、フィードローラ14bからマン
ドレル19上へと送られる。マンドレル19上への巻き
つけは、図2に示すように、あるいは図3、図4に示す
ように行われる。
The resin-impregnated reinforced fiber bundle 12 is further fed through the hollow portion 18a of the cylinder 18 to the feed roller 14
a, 14b, and is fed from the feed roller 14b onto the mandrel 19. The winding on the mandrel 19 is performed as shown in FIG. 2 or as shown in FIGS. 3 and 4.

【0027】図2に示す方法においては、マンドレル1
9の端部(本実施例では両端部)に、樹脂含浸強化繊維
束12を係止可能な係止手段としての係止治具22が設
けられる。係止治具22は、環状体23の外周面に複数
の針状体24を周方向に配列して固着した部材からなっ
ている。係止治具22は、外周面がテーパ面25に形成
されたマンドレル19の軸部19bに嵌着されている。
In the method shown in FIG. 2, the mandrel 1
Locking jigs 22 as locking means capable of locking the resin-impregnated reinforced fiber bundles 12 are provided at the ends (both ends in the present embodiment) of 9. The locking jig 22 is composed of a member in which a plurality of needle-shaped bodies 24 are circumferentially arranged and fixed to the outer peripheral surface of an annular body 23. The locking jig 22 is fitted to the shaft portion 19b of the mandrel 19 whose outer peripheral surface is formed into the tapered surface 25.

【0028】また、係止治具22とマンドレル19の端
面19cとの間には、相対回転防止機構が設けられてい
る。この機構は、マンドレル19の端面19cに形成さ
れたピン穴19dと、係止治具22側に設けられたピン
26とから構成されている。
A relative rotation preventing mechanism is provided between the locking jig 22 and the end surface 19c of the mandrel 19. This mechanism is composed of a pin hole 19d formed on the end surface 19c of the mandrel 19 and a pin 26 provided on the locking jig 22 side.

【0029】係止治具22が、マンドレル19の軸部1
9bに嵌着された状態で、図2に示すように、マンドレ
ル19上および係止治具22上に、樹脂含浸強化繊維束
が、所定層数巻きつけられていく。樹脂含浸強化繊維束
は、マンドレル19の端部において、係止治具22の針
状体24によって係止され、係止された状態で折り返さ
れ、次の層としてマンドレル19上に巻きつけられてい
く。所定層数巻きつけられると、係止治具22を巻き込
んだ状態で、加熱され、樹脂の硬化が行われる。
The locking jig 22 is the shaft portion 1 of the mandrel 19.
As shown in FIG. 2, the resin-impregnated reinforced fiber bundle is wound on the mandrel 19 and the locking jig 22 in a predetermined number of layers in a state in which the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is attached to the 9b. The resin-impregnated reinforcing fiber bundle is locked by the needle-shaped body 24 of the locking jig 22 at the end of the mandrel 19, folded back in the locked state, and wound on the mandrel 19 as the next layer. Go. When the predetermined number of layers are wound, the locking jig 22 is heated and heated to cure the resin.

【0030】加熱硬化後に、A部でFRP層が切離さ
れ、切離されたFRP層および係止治具22がマンドレ
ル19から抜かれ、除去される。係止治具22とマンド
レル19の軸部19bとの間はテーパ面25を介しての
嵌着構造となっているから、上記除去は、加熱硬化後で
あっても容易に行われる。
After heat curing, the FRP layer is separated at the portion A, and the separated FRP layer and the locking jig 22 are pulled out from the mandrel 19 and removed. Since the locking jig 22 and the shaft portion 19b of the mandrel 19 have a fitting structure with the tapered surface 25 interposed therebetween, the above removal can be easily performed even after heat curing.

【0031】また、上記テーパ面の嵌着構造のみでは係
止治具22を固定できず、係止治具22がマンドレル1
9に対し相対回転しようとする場合には、上記ピン26
とピン穴19dによる相対回転防止機構が有効に働き、
係止治具22はマンドレル19と一体的に回転される。
この相対回転防止機構は、上記の構造に限らず、たとえ
ば、キーとキー溝機構等、公知の各種機構を用いること
ができる。また、テーパ面による嵌着のみで完全に相対
回転を阻止できる場合には、この相対回転防止機構は必
ずしも必要ではない。
Further, the locking jig 22 cannot be fixed only by the above-mentioned taper surface fitting structure, and the locking jig 22 is used as the mandrel 1.
When trying to rotate relative to 9, the pin 26
And the relative rotation prevention mechanism by the pin hole 19d works effectively,
The locking jig 22 is rotated integrally with the mandrel 19.
The relative rotation preventing mechanism is not limited to the above structure, and various known mechanisms such as a key and a key groove mechanism can be used. Further, when the relative rotation can be completely prevented only by the fitting by the tapered surface, this relative rotation prevention mechanism is not always necessary.

【0032】図3、図4に示す方法では、図3に示すよ
うな、テープ27に多数の針状体28が固着されたテー
プ状係止治具29が予め準備されている。針状体28の
先端部は、テープ27の幅方向にテープ端面から突出し
ている。
In the method shown in FIGS. 3 and 4, a tape-like locking jig 29 having a large number of needle-like bodies 28 fixed to the tape 27 as shown in FIG. 3 is prepared in advance. The tip of the needle-shaped body 28 projects from the tape end surface in the width direction of the tape 27.

【0033】このテープ状係止治具29から、図4に示
すように、マンドレル19の端部外周面に、所定長だ
け、外周面を一周するように巻きつけられる。テープ状
係止治具29が巻き付けられた状態では、針状体28は
マンドレル19の端面外周面上を周方向に配列されると
ともに、各針状体28の先端部はマンドレル19の端面
19cから外側に向けて突出している。
As shown in FIG. 4, the tape-shaped locking jig 29 is wound around the outer peripheral surface of the end portion of the mandrel 19 so as to go around the outer peripheral surface for a predetermined length. In the state where the tape-shaped locking jig 29 is wound, the needle-shaped bodies 28 are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the end surface of the mandrel 19, and the tips of the needle-shaped bodies 28 are separated from the end surface 19c of the mandrel 19. It projects toward the outside.

【0034】この状態にて、マンドレル19上に前記同
様樹脂含浸強化繊維束12が所定層数巻きつけられる。
マンドレル19の端部では、針状体28に樹脂含浸強化
繊維束12が係止され、係止された状態で折り返され
る。そして、所定層数の巻きつけが完了すると、テープ
状係止治具29を巻き込んだ状態のまま、加熱硬化され
る。加熱硬化後には、テープ状係止治具29を巻き込ん
でいる部分が切離される。
In this state, the resin-impregnated reinforced fiber bundle 12 is wound around the mandrel 19 in a predetermined number of layers as described above.
At the end of the mandrel 19, the resin-impregnated reinforced fiber bundle 12 is locked to the needle-shaped body 28 and folded back in a locked state. Then, when the winding of the predetermined number of layers is completed, the tape-shaped locking jig 29 is heated and hardened while being wound. After the heating and curing, the part in which the tape-shaped locking jig 29 is wound is separated.

【0035】上記のようなFRP製管状体の製造におい
ては、係止手段を巻き込んだ部分が加熱硬化後に除去さ
れるので、製品となるFRP製管状体は、全長にわたっ
て均一な物性となる。また、係止手段により係止されつ
つフィラメントワインディングが行われるので、加熱硬
化前において、成形されるべきFRP製管状体の端部の
繊維の乱れは防止され、所定の配向角に保たれ、かつそ
の状態が加熱硬化後にも維持される。したがって、高強
度、高弾性率の均一なFRP製管状体の成形が可能とな
る。
In the production of the FRP tubular body as described above, the portion around which the locking means is wound is removed after being hardened by heating, so that the product FRP tubular body has uniform physical properties over the entire length. In addition, since the filament winding is performed while being locked by the locking means, the fiber at the end of the FRP tubular body to be molded is prevented from being disturbed before being heat-cured, and is maintained at a predetermined orientation angle, and That state is maintained even after heat curing. Therefore, it is possible to mold a uniform FRP tubular body having high strength and high elastic modulus.

【0036】なお、上記のフィラメントワインディング
成形においては、樹脂含浸強化繊維束12をマンドレル
19に巻き付ける際に、樹脂の温度を下げてその粘度を
上げることが好ましい。樹脂の粘度が低いと巻き込みボ
イド(気泡)を押し出しにくいが、粘度を上げて巻き付
け、径方向に圧力を加えることにより、容易にボイドが
外部に排出されるようになり、品質が向上する。
In the above filament winding molding, when the resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 is wound around the mandrel 19, it is preferable to lower the temperature of the resin and increase its viscosity. If the viscosity of the resin is low, it is difficult to push out entrained voids (air bubbles), but by increasing the viscosity and winding it and applying pressure in the radial direction, the voids are easily discharged to the outside, and the quality is improved.

【0037】すなわち、熱硬化性樹脂においては、未硬
化の状態では、一般に図5に示すような特性を有する。
成形のため樹脂を硬化させる場合には、温度を上げて矢
印Bで示すように粘度を高めるが、上記においては、ボ
イド排出のため、矢印Cで示すように一旦温度を下げ、
粘度を上げるのである。温度を下げるには、マンドレル
への巻き付け直前に樹脂含浸強化繊維束12に冷風を吹
き付ければよい。また、注水による冷却も可能である。
That is, the thermosetting resin generally has the characteristics shown in FIG. 5 in the uncured state.
When the resin is cured for molding, the temperature is raised to increase the viscosity as shown by arrow B, but in the above, the temperature is once lowered as shown by arrow C for void discharge.
It increases the viscosity. In order to lower the temperature, cold air may be blown to the resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 immediately before the winding around the mandrel. Further, cooling by pouring water is also possible.

【0038】また、フィラメントワインディング成形法
においては、所定径のマンドレル19上に樹脂含浸強化
繊維束12を巻き付けていくので、形成されるFRP製
管状体21は、内径律則で成形される。FRP製管状体
21は、現実には、外径の仕上り径が所定の径となるよ
うに要求されることが多い。これを達成するために、図
6に示すような方法が挙げられる。
In the filament winding molding method, since the resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 is wound around the mandrel 19 having a predetermined diameter, the formed FRP tubular body 21 is formed according to the inner diameter rule. In reality, the FRP tubular body 21 is often required so that the finished diameter of the outer diameter becomes a predetermined diameter. In order to achieve this, there is a method as shown in FIG.

【0039】すなわち、マンドレル19上に形成された
樹脂未硬化状態のFRP製管状体21の外表面に、複数
のローラ30(図示例では3本)からなる組合せローラ
を、それぞれFRP製管状体21の表面上に径方向に押
圧しながら、FRP製管状体21の回転軸に沿う方向に
走行させる。このとき、マンドレル19およびFRP製
管状体21は矢印方向に回転しているので、FRP製管
状体21の周方向には、FRP製管状体21の外表面と
各ローラ30の表面との間には滑りが生じる。各ローラ
30は、自身の回転軸を含む断面でみたとき、FRP製
管状体21の目標成形外径(目標仕上げ径)に相当する
円弧面を有している。
That is, on the outer surface of the FRP tubular body 21 in the resin uncured state formed on the mandrel 19, a combination roller composed of a plurality of rollers 30 (three in the illustrated example) is provided respectively on the FRP tubular body 21. While being pressed in the radial direction on the surface of the FRP tubular body 21, the FRP tubular body 21 is caused to travel in the direction along the rotation axis. At this time, since the mandrel 19 and the FRP tubular body 21 are rotating in the direction of the arrow, in the circumferential direction of the FRP tubular body 21, between the outer surface of the FRP tubular body 21 and the surface of each roller 30. Slips. Each roller 30 has an arcuate surface corresponding to a target forming outer diameter (target finish diameter) of the FRP tubular body 21 when viewed in a cross section including its rotation axis.

【0040】このように組合せローラ30を押しつける
ことにより、未硬化状態のFRP製管状体21の樹脂が
絞られ、押圧力およびFRP製管状体21表面上の走行
回数を調整することにより、外径律則の成形が可能とな
り、正確に目標とする外径仕上げ寸法が得られるように
なる。また、ローラ30の押圧により、巻き込まれてい
たボイドが排出され、成形されるFRP製管状体21の
強度が向上し、品質が向上する。
By pressing the combination roller 30 in this manner, the resin of the uncured FRP tubular body 21 is squeezed, and by adjusting the pressing force and the number of times of traveling on the surface of the FRP tubular body 21, the outer diameter is adjusted. This allows for the formation of a law, and the target outer diameter finish dimension can be obtained accurately. Further, by the pressing of the roller 30, the voids that have been caught are discharged, and the strength of the molded FRP tubular body 21 is improved and the quality is improved.

【0041】なお、ローラ30の表面仕上状態は、鏡面
仕上および梨地仕上のいずれでもよいが、切断糸等がロ
ーラ表面にもっていかれにくい点で、梨地仕上がより好
ましい。
The surface finish of the roller 30 may be either a mirror finish or a satin finish, but a satin finish is more preferable in that the cutting thread or the like is difficult to get onto the roller surface.

【0042】さらに、図7に示すように、FRP製管状
体21の目標仕上径に相当する内径を有するリング40
を、たとえばキャリッジスタンド17と一体的に走行さ
せることもできる。樹脂含浸強化繊維束12は、リング
40に対し所定の角度を保ちながら接しつつ、マンドレ
ル19に巻き付けられていく。樹脂含浸強化繊維束12
は、リング40により樹脂が絞られながら巻き付けられ
ていくとともに、空気の巻き込みが抑えられる。また、
成形されつつある未硬化のFRP製管状体21の外径が
目標径近くになると、部分的に目標径をオーバーした部
分が生じたとしても、その部分はリング40によって絞
られ目標径に納められるので、最終的に外径律則の成形
が可能となり、目標とする仕上げ径が正確に得られる。
Further, as shown in FIG. 7, a ring 40 having an inner diameter corresponding to the target finishing diameter of the FRP tubular body 21.
Can also be made to travel integrally with the carriage stand 17, for example. The resin-impregnated reinforcing fiber bundle 12 is wound around the mandrel 19 while being in contact with the ring 40 while maintaining a predetermined angle. Resin impregnated reinforced fiber bundle 12
The resin is wound while being squeezed by the ring 40, and the entrainment of air is suppressed. Also,
When the outer diameter of the uncured FRP tubular body 21 that is being molded comes close to the target diameter, even if there is a portion that partially exceeds the target diameter, that portion is narrowed by the ring 40 and stored in the target diameter. Therefore, the outer diameter rule can be finally formed, and the target finish diameter can be accurately obtained.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、係止手段によって樹脂含浸強化繊維束を、乱れを生
じさせることなく所定の巻角度でマンドレルの端部まで
均一に巻きつけることができ、加熱硬化後には係止手段
巻込み部を除去することによって、製品となるFRP製
管状体は、全長にわたって均一な物性となり、かつ高強
度、高弾性率のFRP製管状体とすることが可能とな
り、しかも、端部まで所望の精度に仕上げられたFRP
製管状体を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle can be evenly wound up to the end of the mandrel at a predetermined winding angle without causing any disturbance by the locking means. By removing the engaging means winding portion after heat curing, the FRP tubular body to be the product has uniform physical properties over the entire length and can be made into a FRP tubular body with high strength and high elastic modulus. FRP that has become possible and has been finished to the desired accuracy up to the end
A tubular body can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るFRP製管状体の製造
装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an FRP tubular body manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置のマンドレルおよびFRP製管状体
の成形時の様子を示す部分拡大縦断面図である。
FIG. 2 is a partially enlarged vertical cross-sectional view showing a state during molding of the mandrel and the FRP tubular body of the apparatus of FIG.

【図3】テープ状係止治具の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a tape-shaped locking jig.

【図4】図3にテープ状係止治具をマンドレル上に装着
した状態を示すマンドレルの部分正面図である。
FIG. 4 is a partial front view of the mandrel showing a state in which the tape-shaped locking jig is mounted on the mandrel in FIG.

【図5】未硬化状態の熱硬化性樹脂の温度と粘度との関
係図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between temperature and viscosity of an uncured thermosetting resin.

【図6】マンドレル上での好ましいFRP製管状体成形
法を示す概略縦断面図である。
FIG. 6 is a schematic vertical cross-sectional view showing a preferable FRP tubular body forming method on a mandrel.

【図7】マンドレル上での別の好ましいFRP製管状体
成形法を示す部分概略斜視図である。
FIG. 7 is a partial schematic perspective view showing another preferable FRP tubular body forming method on a mandrel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クリールスタンド 2 ボビン 3 強化繊維糸 4 強化繊維束(樹脂含浸前) 5、6a、6b、7a、7b セパレートロール 8 ガイドロール 9 樹脂含浸バス 10 樹脂 11a、11b、11c ローラ 12 樹脂含浸強化繊維束 13 ガイド手段 13a、13b、13c ガイド 14、14a、14b フィードローラ 15a、15b パッド 16 ブラケット 17 キャリッジスタンド 18 シリンダ 18a 中空部 19 マンドレル 19a マンドレルの回転軸 19b マンドレルの軸部 19c マンドレルの端面 19d ピン穴 20 回転駆動手段 21 FRP製管状体 22 係止治具 23 環状体 24 針状体 25 テーパ面 26 ピン 27 テープ 28 針状体 29 テープ状係止治具 30 ローラ 40 リング 1 Creel Stand 2 Bobbin 3 Reinforcing Fiber Yarn 4 Reinforcing Fiber Bundle (Before Resin Impregnation) 5, 6a, 6b, 7a, 7b Separate Roll 8 Guide Roll 9 Resin Impregnation Bath 10 Resin 11a, 11b, 11c Roller 12 Resin Impregnation Reinforced Fiber Bundle 13 Guide Means 13a, 13b, 13c Guides 14, 14a, 14b Feed Rollers 15a, 15b Pads 16 Brackets 17 Carriage Stands 18 Cylinders 18a Hollows 19 Mandrels 19a Mandrel Rotation Shafts 19b Mandrel Shafts 19c Mandrel End Faces 19d Pin Holes 20 Rotation driving means 21 FRP tubular body 22 Locking jig 23 Annular body 24 Needle-like body 25 Tapered surface 26 Pins 27 Tape 28 Needle-like body 29 Tape-like locking jig 30 Roller 40 Ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 23:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area B29L 23:00

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マンドレルに熱硬化性の樹脂を含浸した
強化繊維束を巻きつけた後樹脂を加熱硬化してFRP製
管状体を成形するに際し、マンドレルの端部に、樹脂含
浸強化繊維束を係止可能な係止手段を取り付け、マンド
レル上に所定の層数樹脂含浸強化繊維束を巻き付けた
後、前記係止手段を巻き込んだまま樹脂を加熱硬化し、
加熱硬化後に係止手段巻込み部を除去することを特徴と
する、FRP製管状体の製造方法。
1. When a reinforcing fiber bundle impregnated with a thermosetting resin is wound around a mandrel and then the resin is heat-cured to form an FRP tubular body, a resin-impregnated reinforcing fiber bundle is attached to the end of the mandrel. After attaching a locking means capable of locking and winding a resin-impregnated reinforcing fiber bundle with a predetermined number of layers on the mandrel, the resin is heat-cured while the locking means is wound,
A method of manufacturing a tubular body made of FRP, characterized in that the winding portion of the locking means is removed after heat curing.
【請求項2】 マンドレルに熱硬化性の樹脂を含浸した
強化繊維束を巻きつけた後樹脂を加熱硬化してFRP製
管状体を成形する装置において、マンドレルの端部に、
樹脂含浸強化繊維束を係止可能な係止手段を、樹脂の加
熱硬化後に除去可能に装着したことを特徴とする、FR
P製管状体の製造装置。
2. An apparatus for forming a FRP tubular body by winding a reinforcing fiber bundle impregnated with a thermosetting resin around a mandrel and then heat-curing the resin to form an FRP tubular body,
FR, characterized in that locking means capable of locking the resin-impregnated reinforced fiber bundle is removably attached after the resin is heated and cured.
Device for manufacturing P tubular body.
【請求項3】 前記係止手段が、環状体の外周面に複数
の針状体を設けた係止治具からなり、該係止治具がマン
ドレルの軸部に嵌着されている、請求項2のFRP製管
状体の製造装置。
3. The locking means comprises a locking jig in which a plurality of needle-shaped bodies are provided on an outer peripheral surface of an annular body, and the locking jig is fitted on a shaft portion of a mandrel. Item 2. The FRP tubular body manufacturing apparatus according to item 2.
【請求項4】 前記マンドレルの軸部の外周面がテーパ
面に形成されている、請求項3のFRP製管状体の製造
装置。
4. The apparatus for manufacturing an FRP tubular body according to claim 3, wherein the outer peripheral surface of the shaft portion of the mandrel is formed into a tapered surface.
【請求項5】 前記係止治具とマンドレルとの間に相対
回転防止機構が設けられている、請求項3又は4のFR
P製管状体の製造装置。
5. The FR according to claim 3, wherein a relative rotation preventing mechanism is provided between the locking jig and the mandrel.
Device for manufacturing P tubular body.
【請求項6】 前記係止手段が、テープに多数の針状体
が固着されたテープ状係止治具からなり、該テープ状係
止治具が、マンドレルの端部に針状体の先端部がマンド
レルの端面から突出するように巻きつけられている、請
求項2のFRP製管状体の製造装置。
6. The locking means comprises a tape-shaped locking jig in which a large number of needle-shaped bodies are fixed to a tape, and the tape-shaped locking jig is attached to the end of the mandrel. The apparatus for manufacturing an FRP tubular body according to claim 2, wherein the portion is wound so as to project from the end surface of the mandrel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020141596A1 (en) * 2019-01-02 2020-07-09 三井化学株式会社 Cylindrical body manufacturing device, restraining member, and cylindrical body manufacturing method

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