JPS59159315A - 管状繊維強化樹脂の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管状繊維強化樹脂の成形方法に関し、さらに詳
しくは、繊維強化樹脂製の釣竿やゴルフシャフトなどの
管状体を成形づるのに好適な方法に関する。

釣竿やゴルフシャツ！〜などの管状の繊維強化樹脂（以
下、繊維強化樹脂をＦＲＰという）は、従来、炭素繊維
やガラスＩ４１紺などの補強［ｆを一方向に互に並行か
つシー１へ状に引き揃えたものまたは上記補強繊維の織
物に、マトリクス樹脂たるＢ−ステージの熱硬化性樹脂
を含浸してなるプリプレグを、前型剤を塗布したテーパ
ー付マンドレルに、補強繊維がマンドレルの長手方向に
対して所望の方向になるように巻き付け、さらにその十
にセロハンテープを少しづつオーバーラツプさせながら
螺旋状に巻ぎ付け、次いで加熱炉に入れ、セロハンテー
プの熱収縮による締付力を付与しながらマトリクス樹脂
を硬化させ、加熱炉から取り出して冷却した後セロハン
テープを取り除き、マンドレルを引き抜くことによって
成形している。しかしながら、かかる従来の方法は、成
形時にプリプレグがマンドレルの大径側から小径側に向
かって移動する、いわゆる炉落ちが発生するという欠点
があった。

すなわち、マトリクス樹脂は、加熱に伴って−［１軟化
し、流動性をもつようになる。一方、＋１１１熱はンン
ドレルに巻きイ・１けたプリプレグの外側から（ｊわれ
るので、マンドレルの温度士！７７１．よせ［］ハハン
チ−やプリプレグのそれ（こくらべ（かなり遅くなる。

したがって、［［１ハンデーゾの熱収縮による締付力が
加わり始めてもマンドレルに接する部分の７１〜リクス
樹脂Ｃａｔまだかなりの流動性をし・）でいる。このよ
うな状態で締付力が加わると、マンドレルが−ｊ−パー
を有しているために、その人１￥側から小径側に向かう
方向の、締イ（ｉ力の分力ができ、その分力によってプ
リプレグがマンドレル十を大径側から小径側に向か−）
で移動せしめられるのぐある。この、いわゆる短溝らが
発生りると、補強繊維やマトリクス樹脂の分布にむらが
でき、所望の特性を右で−る管状「Ｒ１）を得ることが
できなくなる。また、特に直径の小さい部分０反りがて
゛ぎるＪともある。

一方、特開昭５７−２２６３６号公報には、マンドレル
へのプリプレグの谷付けに先立って、糸よｌこは熱硬化
性樹脂を含浸した糸をマンドレルの長手ｆ５向に対して
３０〜４５′″の角度−（゛螺旋状に粗巻きしでおき、
その糸とプリブ１ノグとの摩１察（、二Ｊ、っ−Ｃ短溝
らを防止する方法が提案されている。１しかしくヱが１
）、このブ）法は、短溝ｔ３の防■−効渠が十分でない
ばかりか、マンドレル（こ巻き例（ｊた糸が「Ｒ「）中
に残存してぞの調子を変化さ１！るのて・。

特に剛性や）弾性率などの諸特性におい（微妙’ＴＫ調
了が要求される釣竿などの管状Ｆ　ＲＰ　８成形する場
合には問題がある。

本発明の目的は、従来の方法の上記欠点を解決し、成形
時の短溝らを防止することができ、所望の特性を有する
管状ＦＲＰを成形することができるばかりか、反りの少
ない管状「（マ［）を＋Ｅｆることができる方法を捉供
するにある。

上記目的を達成づるための本発明は、補強繊維に［３−
ステージ（たとえば、［ブフスチツク］−業辞典−１、
第１０７頁、１９７３年９［−］　２５　Ｅｌ、株式会
ン１工業調査会刊）の熱硬化竹樹脂を含浸しくなるプリ
プレグをテーパ・−イ１マンドレルに谷きイＮ１け、そ
の−１Ｌ二熱収縮性テープを巻きイ・ローＪ、加熱して
前記熱硬化性樹脂を硬化させた後前記マンドレルを引さ
庚いて管状の繊維強化樹脂を成形する方法にあい（、前
記マンドレルに、前記プリプレグの巻回に先ｆｔって、
１３０℃におけるゲルタイムが、前記熱硬化ｆ１樹脂の
それの８０％以上であり、かつ８０へ一７′１００秒で
ある熱硬化性樹脂を塗作する管状繊維強化樹脂の成形方
法を特徴とするものである。

本発明の方法をざらに詳細に説明するに、本発明におい
て番よ、まずシリプレグを準備４る。このシリプレグは
、たとえば、炭素ｌｌ１ｎ、ガラスＩｊｉ１ｔ、有機高
弾性ＩＩＮ（たとえば、ポリアラミドＩＮ紐など゛）、
シリ」ンカーバイド繊紺、ボロン繊維等の高強度、高弾
性繊維からなる補強繊維を一方向にＨに並行かつシー１
〜状に引き揃えたものまたは」Ｌ記補強繊雛の織物に、
７１−リクス樹脂たるＢ−ステージの熱硬化竹樹脂、た
とλば、エポキシ樹脂、不飽和ポリニーステル樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを含浸してなるもの
である。上記補強ＩＩＮは、同一の１リブレグについて
ただ１種５− 類のものを使用してもＪ、いし、責なる種類の補強繊維
を交ｎに規則性をも−、）で、まｔ、菖ま不規則に並べ
たり、混繊織物の形でイガ用してもよい。

上記７トリクス樹脂は、Ｊ３おむね成形温石の中心渇１
（に相当づる１３０℃（こお（」るゲルタイムが２００
　”□　６００秒のもので゛あるのが好ましい。づなわ
ら、１３０℃におけるゲルタイムが極端に長いものは、
成形］７稈にｊ３りる加熱温度を高くしなければならず
、そのためマンドレルの熱膨服が大きくなったり、冷却
後のＦＲＰの残存応力が大きくなるので好ましくない。

また、１３０℃にお番」るゲルタイムが極端に知いもの
は、成形］稈でマトリクス樹脂の硬化が早く起こりづぎ
゛、熱収縮性デーゾによる締イ」力が十分に加わらなく
４（るのでやはり好ましくない。

本発明において、１３０℃におけるゲルタ、イムは次の
」、うにして測定したものである。Ｉｊ−なわち、上記
７１〜リクス樹脂またはその溶液を１３０　：ｉ：　’
１℃に保った熱板上に少量溝とし、それが小さな円を描
くようにスパヂコラ状の棒Ｃ直ちに攪拌を始６− める１、撹拌を続〔）でゆくと、樹脂が熱板−１から剥
蹟し、ｌ記捧に巻きイー１くか、またはひき糸）！１を
失・）（外周（こ押しｉｒｖ　＋Ｂれ、攪拌範囲の外に
食み出す、」、う（こイする１、これを終点とする。ゲ
ルタイｌ＼は、熱根十に７トリクス樹脂またはその溶液
を落とした時から−Ｉ記終点までの時間で゛ある。

−／’Ｊ　ｚ適当イｃ　’ｒ−−バーをもつマンドレル
を準備し、そのマンドレルの外周面にシリ−１−ン樹脂
や四−ノッ化−Ｔ−ｆｌノン樹脂などの離型剤を塗布し
た後、ぞの１ｌｌｌｌ　！ｖｊ剤の１−に、刷毛塗り、
スプレー、溶液への浸油イＣどの方法によ・）で、マ］
・リクス樹脂の場合と同様に定義した１３０℃に４３け
るゲルタイムが、ｌ−記７１−リタス樹脂のでれの８０
％以下であり、かつ８０・−４００秒、好ましく　４１
１００へ・２００秒である熱硬化性樹脂を塗布する。以
下、この熱硬化性樹脂を下塗樹脂という。

１−記において、下塗樹脂は、上記７トリクス樹脂ど同
様、Ｊボキシ樹脂、不飽和ポリニスデル樹脂、ノ１ノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂り目うなり
、かつマトリクス樹脂と同系のものであるのがりＹまし
い１、すなわち、マトリクス樹脂ど下塗樹脂の種類が異
なると、′Ｆ塗樹脂によ・）で７１ヘリクス樹脂の硬化
特性が変わることがある。最も好４ニジいのは、両者が
ともに王ポキシ樹脂である場合である。

そ１ノで、本発明においては、上述したように１３０℃
におけるゲルタイムが、７１−リクス樹脂のそれの８０
％以下であり、かっ８０−・４００秒、好ましくは１０
０〜２００秒である下塗樹脂をマンドレルに塗布づる。

このゲルタイムが」記範囲外であると、上述した７１〜
リクス樹脂の場合と同様の問題を生ずるほか、ゲルタイ
ムが７１−リクス樹脂のぞれの８０％以下でない場合に
はマトリクス樹脂の硬化が先行し、炉落ちを防止するこ
とができなくなる。

上記において、７１ヘリクス樹脂や下塗樹脂のゲルタイ
ｌいは、樹脂の種類、混合割合、混合条件１６ｃどを適
当に選ぶことによって容易に調整することができる。た
とえば、シェル王ポギシ株式会社製Ｔボキシ樹脂゛エピ
ロー１へ”１５４と、同″゛Ｔビニ１−１−”１００１
とを小吊比で６０：４０の割合で１００　’Ｃに加熱さ
れたニーダ−に入れ、約１時間混練した後ニーダ−の温
度を６０℃に下げ、さらに硬化剤として二−ノッ化ホウ
素ｔノ上デルアミンを５重ｔ６部添加し、３０分間混練
、溶解覆ると、１３０”ＣにＡ３　Ｌ、ｉるゲルタイム
が約２４０秒である樹脂が得られる。また、１００重量
部の上記１ポキシ樹脂゛′二１−ビ］−１・”　１００
１を１０３重吊部のメブル王ヂルク１〜ン溶液に溶解し
、さらに硬化剤どして２−１−デル−４−メヂルイミダ
ゾールを３重蛸部加えｌｌｉ拌、溶解づるど、１３０’
Ｃにお（Ｊるゲルタイムが約１７０秒である樹脂が得ら
れる。

次に、上記プリプレグを、−［−記ンンドレルに、その
補強繊維が所望の方向を向くように、かつ所望の回数巻
き付ける。たとえば、釣竿を成形する場合には、長手方
向に所望の弾性率や剛性が得られるように、また所望の
曲げ座屈強度が得られるように、まず補強繊維が７ンド
レルのほぼ円周方向になるように巻き付（′ｊ１その一
トにこ／υどはほぼ＝９− 長手方向になるように巻き付（］る。また、ゴゴルフシ
ャツへを成形づる場合には、所望のねじり強度が１ｑら
れるように、補強繊維がマンドレルの長手方向に対して
±３０　’−・±４５°である巻層をざらに加える。巻
付回数は、成形したい管状ＦＲＰの特性に応じて任意に
定める。

次に、マンドレルに巻き付けたプリプレグの上に、後述
する成形温度、つまり８０−１８０℃、好ましくは９０
−１５０℃で熱収縮可能な、たとえばセロハンテープや
ポリエチレンテープ、ポリエステルテープなどの熱収縮
性テープを、少しづつＡ−バーラップさせながら所望の
張力で螺旋状に巻ぎ付ける。

次に、これを加熱炉に入れ、８０・〜１８０℃、好まし
くは９０〜１５０℃で加熱し、熱収縮性テープの熱収縮
力による加圧力を与えながら７１〜リクス樹脂を硬化さ
せる。

ン１ヘリクス樹脂が硬化した後、加熱炉から取り出し、
冷却した後マンドレルを引き抜くと管状「ＲＰが得られ
る。

１０− 以上説明したＪ、うに、本発明の方法は、マンドレルに
プリプレグを巻き付Ｃ」るのに先で１つて、そのマンド
レルに、１３０°Ｃにおけるゲルタイムが、プリ７１ノ
グの７１−リクス樹脂のそれの８０％以上であり、かつ
８０〜４００秒Ｃある■ζ塗樹脂を塗布するからして、
成形時にこの１ζ塗樹脂が７１〜リクス樹脂よりも先に
硬化し、マンドレルどの−ｑべりが防止される。イのた
め、成形時にマンドレル十を１リブレグが移動する、い
わゆる短溝ちを防止づることができ、補強繊維や７１−
リクス樹脂の分布のむらが少４１りなり、所望の特性を
有づる管状Ｆ　Ｒｌ）を１ｑることがて・′さる。また
、補強繊維や７１〜リクス樹脂の分布のむらが少なくな
ることから、冷却後における残留応力が小さく、反りの
発生を防１（ニすることができる。

実施例 小径１．　Ｏｍｍ、大径１１．０…ｍ１長さ１８５０１
１１１１１のテーパーイ・４ンンドレルを、米国デコー
ポン椙装ポリ四ノッ化丁チレン系顛型剤Ｖ　Ｙ　ＤΔＸ
−５２５中に浸漬した後取り出し、１０分間風乾（〕て
表面に離型処即を施した。

次に、シェルエポキシ株式会社製１ボキシ樹脂″Ｔビニ
］−１〜”１００１と、２−’ｉブＪレー４−メチルイ
ミダゾール（硬化剤）と、メチルＩ−チルク［−ンとを
重量比で１００：３：１０３の割合Ｔ：混合して４する
、１３０”Ｃにおけるゲルタイムが１７０秒である一Ｌ
ボキシ樹脂を下塗樹脂とし−Ｃ［記マンドレルに刷毛塗
りし、メチルエチルクトンが１％以１・になるまで風乾
した。

一方、東し株式会桓製炭素繊雛Ｉｆ　ｌ−レカ”ｒ−３
００（単糸数６０００本）を一方向にＬ７に平行かつシ
ー１−状に引き揃え、これにシＪルＴボ１シ株式会社製
ＴボＡ−シ樹脂パエビ］−１−”１５４と、同゛Ｔピー
］−１−’ＭＯＯと、三フッ化ホウ素七ノ］ニヂルアミ
ン（硬化剤）とを重量比？１″６０　：　４０　：５の
割合で混合してなる、１３０℃におけるゲルタイムが２
４０秒であるエポキシ樹脂を７１〜リクス樹脂として含
浸し、−右向性プリプレグを得た。

このプリプレグの目付は１２５Ｑ／ｍ２であり、炭素繊
維の含有早は６３重量％である。

次に、上記プリプレグの一面に、−１−ｉｔ［！マ［・
リクス樹脂を含浸しｌ、ニガラス織物プリプレグ（目イ
」２５ｇ／ｍ２、ガラス繊維の含有ｍ７５重量％）を貼
り合わせ、貼合せプリプレグを１９ｋ。

次に、上記貼合せプリプレグを、上記１ノンドレルに、
小径側Ｃ”　３層、人忰側で６層にイｒるように巻さ（
ｉｊ　ｌｘＪいさらにその上にシリコーンで離型処理し
たボリエスデルデーブ（幅１０ｍｍ、厚み１６μ）を２
．３ＫＯの力で少しづつＡ−バーラップさ１！ながら巻
きイ・１けＩ、二。

次に、これを１３０℃の加熱炉内で２時間加熱して７１
〜リクス樹脂を硬化させ、加熱炉から取り出し、冷ＦＪ
Ｉ　Ｌ、た後マンドレルを抜き取って管状「１又Ｐを得
た。

全く同様にしで、含ｉｔ　１０本の管状「Ｒ１）を得た
。いずれの場合も短溝ノうは全く発生せず、また反りも
認められなかった。

比較のため、■記上塗樹脂は使用（）ないで、離型処理
したマンドレルに１−記プリブレグを直接巻き付け、他
の条（１については−１−記と同様にして１−１３＝ ０本の管状「ＲＰを成形したところ、４本について短溝
ｆうが発生し、また７本について反りが発生し　ｌこ　
。

特許出願人　　東し株式会ネ［ −１／Ｉ−−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強繊維にＢ−スデージの熱硬化性樹脂を含浸してなる
   プリプレグをテーパーイ・１マンドレルに巻き付け、そ
   の上に熱収縮性テープを巻き付け、加熱して前記熱硬化
   性樹脂を硬化させた後前記マンドレルを引き抜いて管状
   の繊維強化樹脂を成形する方法において、前記マンドレ
   ルに、前記プリプレグの巷間に先立って、１３０℃にお
   けるゲルタイムが、前記熱硬化性樹脂のそれの８０％以
   下であり、かつ８０〜４００秒である熱硬化性樹脂を塗
   布することを特徴とづる管状繊維強化樹脂の成形方法。