JPS59185626A - フイラメントワインデイング法 - 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】 発明の関連する技術分野 この発明はフィラメントワインディング法の改善に関す
るものである。

従来技術 従来のフィラメントワインディング法としては、日刊工
業新聞社発行の［フィラメントワインディング」（田部
井清著）には例えば樹脂強化用繊維を樹脂”含浸用樹脂
槽に通し、次いで適当な大きさの絞シ孔を備えた絞り板
を通して余分な樹脂を除去した後マンドレルに巻きつけ
て行う方法がある。

第１図はこの方法を用いて、異形マンドレルに繊維を巻
き付ける場合の説明図で、長い強化用繊維を複数木蓮べ
て巻きつけたボビン１から繊維Ｆを引き出し２、繊維ガ
イド２を通して温調用ヒーター８を組み込んだ樹脂浴槽
８に導入しローラー４を介して含浸液中を通過させて繊
維に樹脂を含浸させ、浴槽の側面寸たは外部に別に設け
られた適当な大きさの絞り孔６を有する絞り板５によっ
て、余分な樹脂を絞シとり、繊維の樹脂含有率を制御し
、しかる後巻き取り用マンドレル７に巻きつけ、これを
覗定回回転させ、これをオーブン等で加熱硬化させ、製
品とするか、Ｂステージ化（若干粘度増加）させて、プ
リプレグとされている。

しかしながら、との工うな従来法に用いられている装置
の絞り板は固定式であるため１樹脂を含んだ繊維は、絞
ｐ板を通過した後、マンドレルの位置または形状により
異なるが、絞り板に対し角度をなし、顕著な場合は、繊
維がこすれたり、マンドレルが異型の場合や、スパイラ
ル巻きの両端部付近と中央部では、繊維の通過角度が変
動する。

また、マンドレルを回転させながら、上下または左右に
移動させる機構、例えばトラバーサのようなものまたは
樹脂浴槽をマンドレルに同期させて移動するようにした
装置が４うる。しかし前者ではガラス繊維等のような小
さな曲率の曲げに弱い繊維では、毛羽立ち等の損傷を受
は易く、特に繊維の曲げ角度が急になると損傷を一層受
けるようになる。更にマンドレルが異型の場合では、同
期的に変化する巻きとり角度によって繊維の樹脂含有量
が変化しやすく、また空気の再まき込みがおこり、でき
上ったＦＲＰブレグリグリ性能にバラツキ・を生じさせ
る。またこれを解決するための後者の方法では繊維がマ
ンドレルに巻きつけられ方は均一になるが絞り孔では繊
維がしごかれるという問題は解決されていなかったシ浴
槽を動かすため装置がきわめて複雑となり、高価になる
ばかりが、保守点検が大変であるという間叩点があった
。

発明の開示 この発明は上述のような従来の問題点に着目してなされ
たもので、絞シ板として可動式絞シ板を用い、樹脂を含
んだ繊維が絞り孔を通過する際の繊維の進行方向がほぼ
変らないように絞り板を繊維の進行経路の変化に追従さ
せつつ移動することにエリ上記問題点を解決したもので
ある。

即ちこの発明は樹脂強化用繊維を樹脂含浸用樹脂槽に通
し、次いで適当な大きさの絞り孔を備えた絞り板を通し
て余分な樹脂を除去した後マンドレルに巻きつけるフィ
ラメントワインディング法において、前記絞り板として
可動式絞り板を用い、樹脂を含んだ繊維が絞り孔を通過
する際の繊維の進行方向がほぼ変らないように絞り根を
繊維の移動経路に追従させつつ移動させることを特徴と
するものであり、このため絞り孔の前と後でのｈｋＨの
進行経路の変化する角度をほぼ零せたは極〈小さくてき
絞り孔を通過する繊維の進行方向をほぼ一定に保つこと
が可能となり、繊維が絞り板を通過する際の損傷、空気
の巻き込みおよび樹脂の含浸量の不均一等の欠点がすべ
て解消される。かがる可動式絞り板は、樹脂浴槽の側面
から連続した可撓性を有する導出管にとりつけるのが好
ましい。

このようにすると導出管の向きをかえることにより、絞
シ板を所望方向に容易に向けることができる。この際可
撓性導出管はマンドレルに同期させ機械的に動かすこと
が可能であり、更にコンピューターにより作動させるこ
とも可能である。

以下この発明を図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す図である。

図示する例では、樹脂強化用繊維Ｆを巻いたボビンｌか
ら繊維Ｆを引き出し、ガイド（スネル）２を通し、次い
で繊維を引く方向に対して角度をもつように支持された
少くとも１個以上（図示する例では２個）のローラー４
を備え且つ温調用ヒーター８を組み込んだ樹脂浴槽８内
の含浸液中に導入し、ローラー４が回転するように通過
させて繊維に樹脂を含浸させ、浴槽８の側面に設けた７
ランジ９にエリ取付けた可撓性導出管１０を経て、該導
出管１０の先端に装着した絞り板５に設けた絞り孔６で
余分な樹脂を除去した後、繊維Ｆ′をＪ［マンドレル７
に巻きつける。この際可撓性導出管１０は絞り販５が所
望方向に向くようにセットされているため、繊維は絞り
板５により進行方　　　　□向を殆んど変えられること
なく、ホぼ一定の方向に導かれ異型マンドレル７に親定
回数巻きとられる。これをオーブン等で加熱硬化させ製
品とする。

第８図に可倭性を有する導出骨１０お工びこの導出管１
０に装着した絞り板５を拡大して示す。図示する工うに
樹脂浴槽８の側面に設けたフランジ９と絞り板５の間は
、可撓性を有する導出管ｌＯにエリ連結されており、樹
脂を含んだ繊維は紋り孔６で学会な樹脂が除去されＦ′
としてローラー４の位置から実質的に方向を変えること
なく一定方向に引張られる。このような構成は、−Ｊと
に多数のロービングを用いる場合には、その本数に必要
な個数の政り孔６を備えた絞り板、さらにその絞９板に
十分な断面積、断面形状を有する導出管から成る。前記
可撓性を有する弾性体の導出管に°使用できる材料とし
ては、天然ゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプ
レンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン、ニトリルゴ
ム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコー
ンゴム、フッ素コム等のゴム類や熱可塑性樹脂によるエ
ラストマー類があるが、これらの材料がら使用する樹脂
の種類や溶剤によって適当に選定すればよい。

オたこの導出管は、円形や長方形の断面形状を有するも
のや、蛇腹状のもの、甘だ糸のテンションが高い場合等
では、その糸の方向に繊維強化されたゴム等が用いられ
る。さらにこの導出管の可撓性は断面形状、長さ、材料
の厚みなどによって変わるが、引張強さ等が許容される
範囲内で、やわらかいものがよい。発明者らの実験では
（蛇腹構造でない場合）硬度９０以下のものが望寸しか
った。前記絞り板５は、本桐造ではなるべく軽くするこ
とが望ましく、アルミニウム板、テフロンなどの樹脂製
板等が用いられる。また絞り孔としては、かかる材料か
ら成る板に直接孔を明けたものや、規定の大きさの孔を
有するアルミニウム、チタン系等のセラミックやザファ
イア等を前記絞す板にはめ込んだものがある。

発明の実施例 実施例　１ 第２図に示す装置を用い直径２３μのガラスフィラメン
ト２０００本から成るロービング１０巻を同時に厚さく
ｄ）　１０　ｍｍになるように箱型のマンドレルに巻回
し、加熱硬化させて製品（ＦＲＰ　）　Ｂとし、比較の
ため従来の固定式絞り板を用い同様にしてＦＲＰをつく
り製品Ａとした。とｆｌ等の製品Ａお工びＢの気泡含有
率および曲げ強度を測定した。

気泡含有率は第４図ａに示すように各製品から長さく／
）　８００　ｍｍを取り５等分してサンプルとした。

これ等のサンプルの気泡含有率を第４図すに示す。

この結果から実施例のＦＲＰは、比較例のＦＲＰに対し
て気泡含有率のバラツキが少いことがわかる。

次に製品Ａ、Ｂ共５個の製品より各々４個ずつ（ｎ＝４
）のサンプルをとシ、測定した曲げ試験の結果を第５図
に示す。第５図からサンプル（Ｂ）の曲げ強度のバラツ
キは比較例のサンプル（Ａ）に比して少ないことが明白
である。比較例のサンプルでは一部に白化して見える箇
所もあり、この発明の方法が有効であることは明白であ
る。このことは、樹脂浴槽において充分に樹脂を含んだ
繊維Ｆ′が弾性体により保持されたノズルを通過するの
で、ケバ立ちおよび損傷を受けることなく、空気の再ま
き込みもなく、含浸樹脂量のバラツキを回避し常に孔の
断面に対してほぼ直角に通過するためになし得たもので
ある。

同絞り板に対する繊維の曲り角度を種々変えて毛羽立ち
の状態を実験した結果角度が約２５°以内ではケバ立ち
は少ながった。

実施例　２ 直径２８μのガラスフィラメント２０００本から成るロ
ービングを１本としてエポキシ系樹脂を含浸させた後第
６図に示すように可撓性導出管１゜を経て絞り板５の絞
シ孔６を通し、次いでトラバース・ガイド１１を介して
円柱状（直径約８０Ｑｍｍ　ｘ長さ５００　ｍｒｎ　）
のマンドレル１２　ニＪＩＦｉ次巻きとってゆき、その
まま約８０℃でＢステージ化させ、これをプリプレグシ
ート（幅５００ｍｍｘ長さ１　、０００　ｔｎｍ　）と
した。この場合、トラバースガイド１１は直径２０？ル
ｍのテフロン製丸棒２本を絞り孔６の内径の２倍位の間
隙で立設してあり、ここテハマンドレルの端部にフィラ
メントを巻付けるときには屈曲するが屈曲部の最少半径
は２０　ｒｎｍもあり、悪影響はなかった。

比較のため固定板によるプリプレグシート（幅５００　
ｍｍ　ｘ長さ１　、０００　ｒｎｍ　）を作成した。

これらの２枚のシートの外観は巻き始め付近、巻き終り
付近に著しい差が認められ、固定式絞り板によるもので
は、毛羽立ちが目立つのに比し、本実施例の方法で得た
ものは毛羽立ちゃ白化は見られず、均一であった。また
これらのプリプレグシートの幅方向に５個のサンプルを
各々切り覗りガラス繊維の体積含有率を測定したところ
、プリプレグの幅方向位置によるガラス含有率（Ｖｒ％
）の変動は第１表に示すようになった。

第１表 第１表の結果からこの発明の方法によると幅方向による
ガラス含有率のバラツキが小さくなるという効果が認め
られる。

発明の詳細 な説明してきたように、この発明によると、樹脂含浸繊
維の樹脂含有率制御を、従来の固定式絞り板から可動式
絞り板とし、マンドレルの形状捷たは巻きつけ角度によ
る繊維の絞り孔での絞り板に対する曲げ角度が、樹脂液
中から液外へ出る時のみのものを、液中へも分散し、絞
り孔から出る樹脂含浸繊維の角度変化を小さく保つよう
にしたため、繊維束の毛羽立ち、損傷を著しく小にでき
、異型マンドレルや幅の大きいマンドレルに１本のロー
ビングでフィラメントワインティング−ＦＲ’Ｐｆ：た
はプリプレグシートの製作において、樹脂含浸繊維のガ
ラス含有率を一定にするため、場所による変化を小さく
できる。更に１これらの効果に基づいて強度のバラツキ
を小さくできるという効果が得られる。

良にこの発明の方法に工り、異型マンドレルによるＦＲ
Ｐの製造では、樹脂浴槽重たはマンドレル等の上下（左
右）移動のための複雑な装置を併設しなくても簡単な装
置で同様の効果が得られ、設備のコスト低減だけでなく
、日常の保守点検も、軽減できる。またプリプレグシー
トの製造などでは、幅方向の使用可能範囲が広がるため
歩留りが良くなり、コストダウンにつながるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフィラメントワインディング法の説明図
、 第２図はこの発明のフィラメントワインディング法の説
明図、 第８図は第２図に示す樹脂浴槽に設けた可撓性導出管部
分の拡大断面図、 第４図ａは気泡含有率測定サンプルの斜視図、第４図す
は第４図ａのザンプルの場所による気泡含有率の関係を
示す線図、 第５図は実施例１の製品Ａお工びＢの各５０ツトの破損
時応力を示す線図、 第６図は実施例２で用いた装置の樹脂浴槽の可撓性導出
管部分からマンドレルまでの装置の配置図である。 １・・・ボビン　　　　　　２・・・繊維ガイド８・・
・樹脂浴槽　　　　　４・・・ローラー５・・・絞り板
　　　　　　６・・・絞シ孔７・・・マンドレルまたは
異型マンドレル８・−・温調用ヒーター　　９・・・フ
ランジｌＯ・・・可撓性導出管　　１１・・・トラバー
ス・ガイド１２・・・円柱状マンドレル。 第１図 第２図 第３図 第４図ａ　　　　第４．図す で〉１′リーグ”箇所於 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　樹脂強化用繊維を樹脂含浸用樹脂槽に通し次いで
   適当な大きさの絞り孔を備えた絞り板を通して余分な樹
   脂を除去した後マンドレルに巻きつけるフィラメントワ
   インディング法において、絞シ板として可動式絞り板を
   用い、樹脂を含んだ繊維が絞り孔を通過する際の繊維の
   進行方向がほぼ変らない工うに絞り板を繊維の進行経路
   の変化に追従させて移動させるようにしたことを特徴と
   するフィラメントワインディング法。