JPH085137B2 - 繊維強化プラスチックの引抜成形法 - Google Patents

繊維強化プラスチックの引抜成形法

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JPH085137B2
JPH085137B2 JP63189382A JP18938288A JPH085137B2 JP H085137 B2 JPH085137 B2 JP H085137B2 JP 63189382 A JP63189382 A JP 63189382A JP 18938288 A JP18938288 A JP 18938288A JP H085137 B2 JPH085137 B2 JP H085137B2
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JP
Japan
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fiber
woven fabric
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誠一 田井中
泰博 西
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/521Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement before the die
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/302Details of the edges of fibre composites, e.g. edge finishing or means to avoid delamination

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、桁材等として使用する、繊維強化プラス
チック(FRP)製のH型材、T型材、I型材、L型材、
C型材等の型材を成形するのに好適な引抜成形法に関す
る。
(従来の技術) プルトルージョン法とも呼ばれる引抜成形法は、よく
知られているように、補強繊維に樹脂を含浸し、加熱ダ
イに通して成形するもので、FRPの各種の成形法のなか
でも工程が比較的単純であり、しかも、最も量産に向い
た方法であるため、型材等の成形によく使われている。
さて、そのような型材を成形する場合、シート状補強
繊維基材、たとえば補強繊維織物を、所望の枚数重ね合
わせ、その重ね合せ体を、樹脂を含浸した後に加熱ダイ
を通すようにするのが一般的であるが、重ね合せ体の、
特に側端部においては、側端縁が、いわゆる自由端を形
成しているため、引抜力が加わると容易にずれ、織物を
構成している補強繊維の配列が大きく乱れてしまう。補
強繊維の配列の乱れに伴って、当然、樹脂の分布も乱
れ、また、著しい場合にはボイドガできたりして、機械
的特性が低下するばかりでなく、製品間の特性のばらつ
きも大きくなる。
(発明が解決しようとする課題) この発明の目的は、従来の方法の上述した問題点を解
決し、重ね合せ体の側端部における補強繊維の配列を乱
れを防止することができ、機械的特性に優れているはが
りか、製品間の特性のばらつきをも小さくすることがで
きる引抜成形法を提供するにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、この発明においては、シ
ート状補強繊維基材の重ね合せ体に樹脂を含浸し、その
樹脂含浸重ね合せ体を加熱ダイに通して引き抜き、成形
するに際し、上記基材の重ね合せ体の側端部に、側端縁
を覆うように、一方向性織物を、その一方向性織物の経
糸が引抜方向になるように配置し、かつ上記基材に接合
しておくことを特徴とする、繊維強化プラスチックの引
抜成形法が提供される。
この発明をさらに詳細に説明するに、この発明で使用
するシート状補強繊維基材は、炭素繊維、ガラス繊維、
ポリアラミド繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド
繊維等の高強度、高弾性率補強繊維からなる織物、フェ
ルト、マットのようなもので、用途等に応じて適宜の基
材を選定する。
この発明においては、まず、上記補強繊維基材を所望
の枚数重ね合わせ、必要に応じて縫合しておく。重ね合
せ枚数は、用途等に応じて任意に選び得る。また、異な
る補強繊維基材を組み合わせて重ね合わせることもでき
る。さらに、重ね合せに際して、用途等に応じて、補強
繊維の配列方向を選定する。
次に、基材を重ね合せ体の側端部に、側端縁を抱き込
み、覆うように、一方向性織物を、その一方向性織物の
経糸が後述する引抜方向になるように配置し、上記基材
に接合する。
上記一方向性織物は、上述した高強度、高弾性率補強
繊維を経糸とし、その経糸の配列を、好ましくは上述し
た高強度、高弾性率繊維からなる緯糸で保持してなるも
のである。緯糸は、単に経糸の配列を保持しているだけ
であるから、経糸にくらべて相当細く、しかも、粗く配
列されている。経糸や緯糸に、樹脂の補強繊維とは呼べ
ない、ポリエステル繊維やナイロン繊維等の合成繊維を
使用することも可能ではあるが、補強繊維を使用したほ
うが、成形されるFRP中における補強繊維含有率を上げ
ることができので好ましい。
一方向性織物の基材への接合は、縫合によってもよ
く、また、各種の接着剤によってもよい。しかしなが
ら、いちいち縫合するのはやっかいであるし、接着剤の
使用は、その量によっては後の樹脂含浸が困難になるこ
ともある。そのため、一方向性織物に、ナイロン、ポリ
エステル、塩化ビニリデン、塩化ビニル等の低融点熱可
塑性ポリマー糸を混織しておき、一方向性織物を加熱し
て熱可塑性ポリマー糸を軟化または溶融させて熱融着す
ることによるのが好ましい。熱可塑性ポリマー糸の混織
は、一方向性織物の製織時に、一方向性織物を構成する
経糸または緯糸に熱可塑性ポリマー糸をカバリングして
供給したり、上記経糸または緯糸と熱可塑性ポリマー糸
とを引き揃えて供給することによって行うことができ
る。好ましいのは、一方向性織物の側端部のみに、数本
の経糸の沿って熱可塑性ポリマー糸を混織しておくこと
である。そうすると、一方向性織物と基材との接合を、
一方向性織物の側端部のみで行うことができるようにな
り、後の樹脂含浸性がほとんど損われることがなくな
る。
別の接合法として、ポリエステル樹脂やナイロン樹脂
等の熱可塑性樹脂の粉末を利用する方法がある。この方
法は、一方向性織物と基材との間に上記粉末を散布し、
加熱して粉末を軟化または溶融させて融着する方法であ
る。この場合、粉末の散布量が多すぎて後の樹脂含浸が
困難にならないよう、注意する必要がある。
この発明においては、次に、側端部に一方向性織物を
配置、接合した重ね合せ体に樹脂を含浸し、加熱ダイに
通して引き抜き、成形する。これにより、FRPが得られ
る。このとき、一方向性織物は、引抜力によって、重ね
合せ体を構成している基材の補強繊維の配列が重ね合せ
体の側端部において乱れるのを防止する。
重ね合せ体に含浸する樹脂は、B−ステージのエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビ
ニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂である。もっとも、
ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹
脂等の熱可塑性樹脂を含浸することもできる。
ところで、重ね合せ体が厚い場合、樹脂の含浸を一気
に行うことが困難なことがある。その場合には、基材の
重ね合せ枚数を減らし、その、枚数を減らした重ね合せ
体の側端部に一方向性織物を配置、接合したものに樹脂
を含浸し、そのように樹脂含浸したものを所望の枚数だ
けさらに重ね合わせるようにするとよい。
(実 施 例) 第1図は、横断面がコの字状の型材を引抜成形してい
る様子を示すもので、クリール1、1から、後述するよ
うに、側端部に一方向性織物が配置、接合されている、
炭素繊維織物(基材)の重ね合せ体2、22を引き出し、
樹脂浴3、3に浸漬して樹脂を含浸した後、ガイドロー
ル4、4からなる合せロール11を通して一つにまとめ、
さらに賦型ガイド5、6に通して横断面を徐々にコの字
状に賦型した後、マニホルド7でさらに樹脂を加圧、含
浸し、加熱ダイ8に通して引き抜き、成形する。加熱ダ
イ8による成形品(FRP)の引き抜きは、ロール9、9
からなるプルロール12で行う。成形品は、連続的に得ら
れるので、プルロール12の後に設けたカッタ10で所望の
長さに切断する。
炭素繊維織の重ね合せ体2、2には、それぞれ、第2
図に示すように、重ね合せ体2の各側端部に、側端縁に
覆うように、炭素繊維を経糸とし、ガラス繊維を緯糸と
する一方向性織物13、13を、その経糸が引抜方向になる
ように配置し、接合している。接合は、図示していない
が、一方向性織物13、13として、経糸に沿ってナイロン
繊維を混織したものを用い、そのナイロン繊維による熱
融着によって行っている。ナイロン繊維は、一方向性織
物の各側端部において、数本の経糸のみについて混織し
ており、接合は、その側端部のみで行っている。
上記実施例において、各重ね合せ体は、補強繊維によ
って縫合されていてもよい。たとえば、織物を構成して
いる炭素繊維よりも破断伸度の大きい炭素繊維や、ガラ
ス繊維や、ポリアラミド繊維で単環縫いし、一体に縫合
しておくことができる。
上記実施例においては、樹脂含浸を樹脂浴を用いて行
っているが、樹脂の粘度は、高すぎると含浸性が悪くな
って成形品にボイドができたり、低ずぎるとしたたり落
ちて作業環境が悪くなったりするので、5〜50ポイズ程
度に調整すのが好ましい。
賦型ガイドは、実施例では2個示したが、重要なこと
は、あまり急激に賦型しないで、徐々に賦型することで
ある。そのため、もっと増やしてもよい。2〜10個程度
配置することもある。
マニホルドは、特に必要なものではないが、厚物を成
形する場合には、重ね合せ体の内部にも充分な樹脂含浸
が可能になることから、設けたほうがよい。
加熱ダイの温度、すなわち成形温度は、樹脂の種類や
引抜速度等によって異なるものの、120〜180℃程度であ
る。なお、引抜速度は、通常、0.3〜2m/分程度である。
また、プルロールに代えて、トラクタを使用すること
もできる。
第3図は、H型ないしはI型の型材を成形するとき
の、また、第4図は、とい状の成形品を得るときの、そ
れぞれ一方向性織物の配置状況を示すもので、基材の重
ね合せ体2のすべての側端部に一方向性織物13を配置
し、接合している。
(発明の効果) この発明は、基材の重ね合せ体の側端部に、側端縁を
覆うように、一方向性織物を、その一方向性織物の経糸
が引抜方向になるように配置し、かつ上記基材に接合し
ておくので、引抜時に、重ね合せ体の側端部において、
基材を構成している補強繊維の配列が乱れるのを防止す
ることができ、機械的特性に優れ、しかも、製品間の特
性ばらつきが少ないFRPを引抜成形することができるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の方法を実施している様子を示す概
略斜視図、第2図は、第1図に示した補強繊維織物(基
材)の重ね合せ体の側端部に一方向性織物を配置し、接
合した状態を示す概略斜視図、第3図は、H型ないしは
I型の型材を成形するときの、第4図は、とい状の成形
品を得るときの、それぞれ一方向性織物の配置状況を示
す概略斜視図である。 1:クリール 2:炭素繊維織物(基材)の重ね合せ体 3:樹脂浴 4:ガイドロール 5:賦型ガイド 6:賦型ガイド 7:マニホルド 8:加熱ダイ 9:ロール 10:カッタ 11:合せロール 12:プルロール 13:一方向性織物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シート状補強繊維基材の重ね合せ体に樹脂
    を含浸し、その樹脂含浸重ね合せ体を加熱ダイに通して
    引き抜き、成形するに際し、上記基材の重ね合せ体の側
    端部に、側端縁を覆うように、一方向性織物を、その一
    方向性織物の経糸が引抜方向になるように配置し、かつ
    上記基材に接合しておくことを特徴とする、繊維強化プ
    ラスチックの引抜成形法。
JP63189382A 1988-07-28 1988-07-28 繊維強化プラスチックの引抜成形法 Expired - Lifetime JPH085137B2 (ja)

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CN110154422A (zh) * 2019-07-03 2019-08-23 常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司 风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺

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