JPS59224335A - 複合材料成形物及び加工方法 - 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】 することにより単に長さ方向のみならず断面方向にも補
強効果を充分に況揮させ得た引抜き成形加工成形物及び
その製造方法に係るものである。

更に詳細に説明するならば、従来法により熱硬化性或い
は熱可塑性樹脂を未硬化の状態で成形熱硬化せしめるか
、マトリックス樹脂を熱可塑化状態で成形し冷却せしめ
ることによって作られてい／こ。又強度の高い引き抜き
成形物を得る場合には、引抜き加工機の樹脂投入部に補
強材を並行挿入するか、もしくは補強材に予め樹脂を含
浸させ、直接成形ダイスに導入、熱処理して硬化成形す
る方法が取られてきた。しかし、かかる引抜き加工によ
って得られる成形物は樹脂のみの場合の様に強度物性に
方向性のないものはあらゆる方向に対して強度が等しい
ものとなるが、補強材を付加する場合はその長さが非常
に短く切断してマトリックス樹脂に練込むと、やけｐ等
方に強度が発揮されるが、補強材の長さが短いため、そ
の補強性には限度がある。又他面、補強材だシ得る繊維
例えばガラス繊＃ｆ＃　、芳香族ポリアミド繊維、炭素
繊維の如きフィラメント糸条のトウを複数本供給して引
抜き方向にトウを配列させて成形加工した複合材料は、
その繊維トつの配列が引抜き方向に平行となるため、そ
の軸方向に対する補強力は充分であるが、その軸に対し
て断面方向（断面とは引抜き１１々１１方向以外の全て
の方向を指すものとする）にはトつ同志を拘束するもの
が存在しないため、補強効果が殆んど働かない。

上記の如く、成形物の引抜き軸方向の補強は補強繊糸ｆ
ｔの連続体を引抜き加工装置に導入マトリックス樹脂と
複合化することによって容易になされるがその断面方向
に対する補強は皆無に等しく例えば上記方法によって得
られたパイプ状成形物は、袖強繊託を混入してもその潰
し強度は極めて低く補強繊維を使用しない樹脂のみから
作られたノｅイブ成形物と同程度の低い潰し強度のもの
しか得られない。かくの如き欠点を解消すべく引抜き軸
に対して、その断面方向に補強Ｓ　を同時に配向させる
方法として補強繊維織物状態を成形加工装置に導入する
ことも検討されだが、この様な方法では、平板、角材の
如く補強拐を互に平行に配向さする場合は問題ないが、
織物状補強物を例えば中実又は中空状成形物に対して１
用した場合この補強物を軸に対してその断面方向に平面
状に配する限り必らず補強用織物端が存在し、結果的に
成形物断面方向の補強材が不連続となり、かかる個所の
補強効果は著しく低いものとなる。本発明者等は、上記
の如き欠陥のない引抜き成形物を得ることを目的として
検討して本発明・１完成した。

本発明は、上記の如き引抜き加工に於ける補強効果を単
に引抜き方向の軸に対してのみならず軸に対して断面方
向にも連続的に補強材を配向せしめることによシ、その
方向の補強効果を充分に熱押せしめんとするものである
。その内容は次の通りである。即ち、その骨子となると
ころは引抜きｉＲＩ＋に対する断面方向に補強材なる繊
維トウを引抜き成形加工時に、引抜き軸方向の補強繊維
の供給と同時に導入し、両者が組織体を形成すると共に
マトリックス樹脂を引抜き成形加工機に導入することに
よって前述の引抜き軸及びその断面方向の補強を同時に
行わしめた引抜き加工成形物とするものである。又、本
発明で特記すべきはその組織体が効率よく夫々の軸に対
して平行に補強用繊維トつが配列されるため、得られる
引抜き成形加工物の軸方向の強度は勿論のこと、その潰
し強度も高い性能のものが得られる点である。

上記特殊補強は例えばパイプ状成形物を加工する場合、
パイプの寸法に沿って適宜編状織物を形成することによ
ってなされるものである。第１図は、その織物の構成を
示すものである。即ち同図に於て周方向に配列したトウ
（１）群に対して筒の周方向にトウ（１）群に交絡しな
がら捲回しているトウ２群によって丁度円筒織′吻が織
成されると同じ原理である。かかる組織体は筒の方向及
び周方向ともにトウが連続して配置されるためこれらト
つにＪ：る補強効果は非常に高く、又均整である。そし
て補強の方向も周方向及び周方向に向いておシ、充分な
る補強効果が得られる。

第２図は本発明の技法を使って得られた引き抜き成形加
工物の例を示す斜視図で１、パイプ状物の最内層（３）
は樹脂によって構成される。（４）はパイプ状物を引抜
き成形加工する際、その軸方向に配列された補強用繊維
トウの配向を示すものであり、最内層の樹脂層を軸方向
に覆って・やイゾ状物を軸方向に補強する。次に第１図
に示した如く、軸に対する断面方向に補強繊維トウ（１
）　、　（２）が互に交絡して最内層樹脂（３）、及び
軸方向補強材（４）を被覆しながら連続的に第１図に示
す組織体を形成することによシ軸方向（１）及びその周
方向（２）の補強をなさしめる。ここで留意すべき点は
組織体を構成するトウ（１）は引抜き軸と同一方向を配
列されていることであシ、このことは図で示す軸方向の
みの補強トウ（４）は組織体を形成するトウ（υによっ
ておき換えることも可能であり、場合によってはトウ′
、４）を省略することができる。（５）は最外層の樹脂
層を示すものであシ、補強トウを完全に被覆するもので
ある。尚、本図は説明のだめの図であシ本来樹脂層（３
３、（５）は補強材に含浸されるため、つながって一体
となるものである。

第３図は通常の引抜き成形加工方法及び装置例の概略を
示すものであシ、同図に於て補強用トウを捲いたボビン
（６）から消光されたトウ（Ａ）群がガイド（７）　、
　（７つ及び（８）を経て熱硬化性樹脂液槽（９）に到
り、回転ローラー（１つによシ樹脂液槽（９）内にトウ
（Ａ）が充分浸漬されることによって樹脂を含浸する。

然る后、ガイド（１りを経て成形硬化装置に到る。成形
硬化装置の入口前には成形する断面形状に応じて均一に
断面に対して［・つ（Ａ）群が分布する如く供給される
ようにガイド穴（１２）の位置が決定される。該ガイド
（１，２斤通過したトウは成形硬化用ダイス（１３）Ｋ
投入されトウ（Ａ）に含浸された樹脂液とが適当な比率
でダイス内に一定時間滞在し加熱ヒーター（１４）によ
ってダイス（１３）を加熱、ｌ・つ（Ａ）と共に移動す
る樹脂液を暫時硬化せしめる。そし′てダイス（］３）
内を通過して外部に出たところでは完全に硬化が終了し
、成形加工物（１つがプラー（１６）　、　（１６’）
に把持され引抜かれ、かかる操作を連続的に行わしめる
。かくしてイ４Ｉられた通常の成形加工物は第４図に示
す如く、樹脂による最内層（３）、次いで中層に補強用
トつ（４）が引抜き軸に沿って配列し、最外層を再び樹
脂（５）で被覆した構成となる。

次に第２図に示す如く本発明の複合材料引抜き加工成形
物を得る方法及び装置例を説明する。第５図にその方法
及び装置例の概略を示すが、図に於て補強用トウ（Ａ）
はボビン（６）より消光されてガイド（７）　、　（７
’）及び（８）を経て熱硬化性樹脂の未硬化液槽に導入
され、回転ローラー（１０）によってトウ（Ａ）に樹脂
液（９）が含浸される。かくの如き樹脂液を含浸したト
ウ（Ａ）はガイド（１１ンを経てガイド（１２）に到る
。このガイド穴（１２）は引抜き加工する成形物の断面
形状に応じて断面に均一にトウが分布するように配置さ
れる。樹脂含浸トウはこれら配置されたガイド穴（４２
）を通過した后、成形硬化用ダイス０３）に導入されヒ
ーター（１４）によって加熱された該ダイス０３ノ内に
於て成形硬化され外部ヘゾラー（１６）　、　（１６：
）によシ引抜かれて成形加工物（２２ンとなる。本発明
の特徴となる断面方向の補強は第５図に於て補強用トウ
（Ａ）が樹脂を含浸され成形加工ダイス０３２に入る前
にこれら補強用トウ（Ａ）の外部を覆う様に断面方向の
補強すべく組織体を形成せしめるものであシ、第゛５図
に於て第１図に示す組織体を織成する機構を取入れたも
のである。即ち織成機構の基板（１７）。

（］　７’）に取付けられ／ζキャリアー（１Ｂ）、（
１８つがまず隣シ合うキャリアー同志の基板の中心に対
して前后動しながらＪ？ボビン１９）よシトつ（Ａ）と
同種又は異種の補強用トウを送り出しながらリングガイ
ド区２２）を通過する。一方キャリアー（１８）　、　
（１Ｂ’）の間に存在する別のキャリアー（２０）がキ
ャリアー０８）、（１８ツの前后動の合間を縫う如く円
運動をしながらボビン（２１）がら補強用トウを消光し
てリングガイド（２２ン、　（２２〕に到達せしめ、リ
ングガイド（２２）　、　（２２Ｕの位置でトウ（榎群
を囲む様にして組織体を織成し、その状態で内層のトつ
（Ａ１群とともに成形硬化用ダイスに入シ、ドパＡ２群
が得た樹脂を一部受入れ含浸して硬化一体とな９グイス
を通過することによって硬化成形物２／を得るものであ
る。尚、組織体の織成する際の直径は捲付棒（２３）の
太さに依って規制される。

又、かかる工程に於て前述の如く、組織体を織成する場
合、本発明の織成方法では必らず引抜き軸と同方向の配
列をなすトウが存在するため、第ものではない。かかる
場合には第５図に示す如くトウ（Ａ）の供給は不要とな
り、組織体のみの織成及び織成后の樹脂含浸を行えばよ
い。

上記の方法及び装置によると、第２図に示す如く引抜き
軸に対する補強は勿論のこと、断面方向にも組織体によ
り均整にして充分なる補強がなされるのである。又、熱
可塑性樹脂を用いる場合には、樹脂のトウがダイスへの
導入前に於ける含浸を特に必要とせず押出し機及びダイ
スを経て樹脂の熔融、含浸処理をなさしめることが可能
である。

実施例　第５図に示す如き引抜き成形加工機に円筒織物
織成機構を取付は円筒方向のトウ供給用キャリアー３０
本、円筒の周囲方向に捲回させるキャリアー２木を取付
は夫々のキャリアーに炭素繊維トウ（直径約８μ、６０
００本をまとめたもの）を巻伺けたボビンをセットした
。一方、第５図に於てボビン（６）にも同種のトウを巻
き５４本を供給することとした。又、樹脂にはポリエス
テル系の熱硬化型の未硬化液（イソフタル酸タイプ不飽
和号？リエステル１００部、３２０１部、炭酸カルシウ
ム１０部、ステアリン酸亜鉛１部の混合物）を樹脂槽（
９）に投入した。

かくして、夫々の補強用トつを含浸、織成させた后、ダ
イス（１：すに導きダイスの温度を１３０℃に十ソト、
プシー（１，６）　、　Ｃ１りの引抜き速度を０．５　
ｔｎ１分に設定トつの１１部部全シラー（ｘ６＞　、　
０６）に結束した。

叉、織成板溝では、キャリアー（２０）の回転数を６０
回／分に設定した。次に加工物の形状が中空パイプを形
成するべく内径２５　ｍ／＋ｒｒ、外径３３　ｎＪｍ寸
法のものとなる如くダイスを設計した。

」−記条件にて引抜き加工を実施し、一方、第３図に示
す如＜ａｉ絨体の構成なき通常の・ぐイブ状物も同１１
０に加工した。これらパイプ状引抜き成形加工物の引抜
き軸方向の引張破断強度及び軸に対して９０°方向の潰
し破壊強度を夫々測定し、その結果を［−表に示した。

表から明らかな様に引抜き軸方向の引張破断強度は両パ
イプ状物で実質差（配列本数を考慮に入れて）はないも
のの、潰し破壊強度はその断面方向に於て本発明による
補強を行った場合飛躍的に向上させることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、組織体の未配向の状態を示す斜視図であυ、
第２図は本発明の引抜き加工成形物の部分展開図であシ
、第３図は従来法による引抜き成形加工装置の工程図を
第４図は第３図に示した方法によって作成した引抜き加
工成形物の部分展開部を有する斜視図であり、第５図は
本発明の引抜き加工成形物を得るだめの工程概略図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）引き抜き成形物の引抜き軸に平行に配向する複数
   の補強材と、これらに交叉する方向に配向する同種又は
   異種の補強材とが互に交絡し、かつ、夫々の補強材が連
   続状態で形成された組織体に７トリノクス樹脂が含浸さ
   れていることを特徴とする複合材料の引抜き成形加工物
   。
2. （２）　　引抜き成形加工に於て、引抜き軸に平行な方
   向に複数本の補強材を配しこれらと交叉する方向にｉ’
   ＋ｉＪ記補強拐と同種又は異種の補強材を供給し、互に
   交絡させて組織体を形成せしめ、引続きマトリックス樹
   脂を引抜き成形加工装置に導き引き抜き成形加工するこ
   とを特徴とする複合材料製引抜き成形加工物を得る方法
   。