JPS6071232A - 繊維強化プラスチツクス製ペロ−ズ付円筒体の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、繊維強化プラスチックス（Ｆ　Ｒｐ”、製
ベローズ付円筒体の製造方法に関し、さらに詳しくは、
連続繊維を用いたＦＲＰにより、円筒部とベローズ部を
一体に成形する方法に関するものである。

（ロ）従来技術 炭素繊維強化プラスチックス等のＦＲ’Ｐにょっ優れて
いることから、ガスや液体の移送管等に使用され、また
比強度、比弾性において優れた特徴をもつため、高速回
転円筒等にも使用され、その用途は広い。

こめような円筒体にベローズを設けることは、例えば、
移送管を曲げ易くしたり、“高速回転円筒の弾性曲げ振
動を吸収し回転を容易にするなどのメリットを生む。

しかしながら、ＦＲＰは、均一材料と異なり、極端な異
方性を示すため、これをベローズ形状に成形するには種
々の問題があり、充分に満足できるものは未だ得られて
いない。

すなわち、ベローズ部の役割を考えると、直径方向には
円筒体の他の部分と同程度に強く、かつ形状的には曲が
り易く、また曲げに対して座屈し難いことが必須の要件
となるが、ＦＲＰの強度は、繊維の配列、密度および連
続性に大きく依存する。したがって、従来ベローズ付円
筒体を製作する場合には、繊維の配列が容易であり体積
繊維含有率Ｖ（の高いワインディング法をベースとし、
上記の問題点を少なくするために、円筒部とベローズ部
を別々に製作し、両者を接着嵌合する方法をとっていた
。

ｉ／→　発明によって解決しようとする問題点上記の従
来法は、円筒部とベローズ部を別々に製作したのち組立
でるものであるため、工数が多く量産性に劣る問題点が
あった。また、接合の際の接着剤の塗布方法、嵌合代等
にばらつきが生じ易く、したがってガス、液体等がリー
クし易いという問題もあった。更に、真直に接続するこ
とが難しく、特に高速回転円筒として使用するに必要な
真直度が得難い欠点もあった。

また、ベローズの性能を発揮させるためには、円筒部に
対してベローズの剛性を下げることが必要であるが、ベ
ローズの凹凸の屈曲度合を余りに大きくとると、成形が
困難になり、また使用上流体の流れに無用の抵抗を及ぼ
す問題があり、有効でない。

日　問題点を解決するための手段 上記のごとき問題点を解決するために、この発明は、ベ
ローズ部を高角巻層により形成するとともに、円筒部を
低角巻層と高角巻層により形成することにより、ベロー
ズ部に比べて円筒部を厚内化しかつ軸方向の剛性を高め
たベローズ付円筒体を製造する方法を提供することを第
１の目的とするものであり、その方法は、次の■〜■の
工程を逐次的に実施することである。

■　円筒部成形部分とベローズ部成形部分を有する金型
上に、全周多条角度可変巻付は手段によって円筒部成形
部分にはマトリックス樹脂含浸繊維による低角巻層を、
またベローズ部成形部分には高角巻層をそれぞれ形成す
る。

■　上記円筒部成形部分には高角巻手段により同様の繊
維による高角巻層を形成する。

■　その後硬化成形を行なう。

（以下、これを第１発明という。） 次に、この発明の第２の目的は、上記の第１発明の方法
によって得られるベローズ付円筒体のベローズ部と円筒
部の境界部分に補強層を形成することにあり、その方法
は、上記■、■の工程を行なったのち、下記の■〜■の
工程を逐次的に実施するものである。

■　ベローズ部成形部分の高角巻層に第１外型を被せ、
その第１外型と所定の間隔をおいて円筒部成形部分の高
角巻層に第２外型を被せる。

■　上記両性型間の間隙に前記と同様の繊維による補強
層を形成し、その補強層に第３外型を被せる。

■　その後硬化成形を行なう。

（以下、これを第２発明という。） なお、ここに全周多条角度可変巻付は手段とは、金型の
全周にその金型の軸心と一定角度をもって多数条のマト
リックス樹脂含浸繊維を供給しつつ金型の一端から他端
に相対的に移動して巻付けを行なう手段であり、金型と
の相対的な回転角を変化させることにより、巻付は角を
変化できるものをいう。

また、低角巻層とは繊維の巻付角が軸心に対して約０度
から４０度程度、高角巻層とは同じく約６０度から９０
度程度の巻付角の層をいう。

また、マトリックス樹脂含浸繊維はウェット又はドライ
のいずれの状態であ′つてもよい。

（ホ）、実施例 以下、まず第１発明の実施例を添付図面に基づいて説明
する。

第１図は、第１発明の実施によって得られるベローズ付
円筒体の一例であり、この円筒体は、円筒部１とベロー
ズ部２とから成る。

第２図は成形用の内金型３であり、この内金型３は芯型
４と、その外周に所要の間隔をおいて挿入された複数の
スリーブ状の円筒部成形用金型５と、その金型５の相互
間に介在されるベローズ部成形用金型６とから成るもの
である。上記のベローズ部成形用金型６は、その両端縁
が芯型４と円筒部成形用金型５との間に挿入され、これ
によって両方の金型５．６が長さ方向及び半径方向に位
置決めされるようになっている。

第３図は、全周多条角度可変巻付は手段の一例として、
環状キャリッジ７を使用して巻付けを行なうものを示し
ている。このキャリッジ７は、第４図に示すようにリン
グ８に一定間隔をおいて、供給する繊維の数だけケース
９を支持軸１０を介して支持軸１０に対して回転自在に
取付けたものであり、ケース９内には第５図に示すよう
に、マトリックス樹脂含浸繊維 設けられ、マトリックス樹脂を含浸した繊維１３に一定
の巻付は角（内金型３の軸心に対する傾き角、第３図参
照）を与え、これを内金型３の全周に供給しつつその一
端から他端に移動するようになっており、１回の移動に
より所要の巻付けを完了する。この場合、ケース９は支
持軸１０の周りに回転し、ケース９の姿勢を一定に保つ
ので樹脂がこぼれることはない。また、繊維１３の巻付
は角は、内金型３とキャリッジ７の相対的な回転角度の
差により任意の大きさに設定することができる。

上記のキャリッジ７により、円筒部成形用金型５の外周
には低角巻層１４（第６図参照）を形成し、またベロー
ズ部成形用金型３の外周においては巻付は角を変え、高
角巻層１５を形成する。

一方、上記の低角巻層１４の上に、適宜な高角巻手段に
より、同様の繊維１６を供給する。この場合は、例えば
円周方向に供給し、円周巻層１７を形成する。

上記の円周巻層１７は、前記のキャリッジ７による巻付
′けに際し、低角巻層１４から高角巻層１５に移る場合
の巻付角の変化による巻乱れ或いは滑りを抑えるために
施こされるものである。したがって、円周巻層１７は、
キャリッジ７による巻付けと連動し、かつその繊維の内
金型３に対する接触位置で巻付くようにすることが望ま
しい。上記の低角巻層１４高角巻層１５は所定の巻付は
角をもっているので、そのままではねじれを生じる傾向
がある。そのため、第７図に示すように、本道の巻付は
角をもった巻付は層ｉ４．’　、　１５’をもう一層形
成することが望ましい。この場合もその巻付は層の上に
円周巻層１７′が形成される。

なお、前記の全周多条角度可変巻付は手段は、供給する
繊維の数に相当するケース９を設けた例を示したが、１
ケース９に数本の供給繊維を通すことも可能である。

また、繊維の繰出し部分、樹脂含浸槽をケース９外に設
け、キャリッジ７に単に樹脂含浸繊維のガイド装置のみ
を設け、キャリッジ７を軸方向にのみ移動し、芯型３を
回転させるようにすることもできる。

更に、全周多条角度可変巻付は手段の他の例として編組
機がある。この編組機は、マトリックス樹脂含浸繊維に
よる筒状の編組体１８（組物）（第８図参照）を内金型
３の周りに形成し、前述の場合と同様の低角巻層１４と
高角巻層１５を形成するものである。

その他の手段として、第９図に示すように、広幅テープ
状のマｌ−ＩＪソックス脂含浸繊維の帯２４を内型３の
周りにヘリカルに巻付け、前述の低角巻１４と高角巻層
１５を形成するようにしてもよい。この場合帯２４の幅
Ｗは、はぼ２πｒ／ｃｏｓα（但し、ｒは内型３の半径
、αは巻角度）に設定され、常に先に巻付けられた部分
に突き合わ゛されてすき間なく巻付けられる。上記の低
角巻層−１４上には円周巻層１７が形成される。なお、
この場合も第７図と同様に、逆の巻付は角をもった巻付
は層を形成することが望ましい。

以上のようにして巻付けを終了すると、外型を被せ、又
は外型を被せることなく硬化成形を行ない、外型゛を被
せない場合は硬化成形終了後機械加工によって仕上げを
行なう。

次に、第２発明の実施例を第１０図に基づいて説明する
。

第２発明における低角巻層１４、高角巻層１５の形成、
及び低角巻層１４上への円周巻層１７の形成は、第１発
明の場合と同様に行なわれる。第２発明の場合は、上記
の円周巻層１７の形成終了後、ベローズ部成形用金型３
の外周において高角巻層１５の外周に第１外型１９を被
せる。この外型１９は、ゴム等の弾性体によりなる一体
型或いは分割金型により構成される。

上記の外型１９を被せたのち、円筒部成形用金型５の外
周にもう一層の円周巻層２０を形成し、その外周に、前
記の第１外型１９と所要の間隔をおいて第２外型−２１
を被せ、両方の外型１９，２１間の間隙に円周巻きによ
る補強層２２を形成する。

この補強層２２は、円筒部２とベローズ部１の境界部分
に形成され、その部分を補強する。なお、上記の円周巻
層２０は円筒部を所要の厚さにするために設けられるも
のであり、場合によっては省略される。

上記の補強層２２の外周に第３外型２３を被せる。これ
らの外型２１，２３も前記の場合と同様に、ゴム等の弾
性体による一体型又は分割金型が使用される。

以上のようにして巻付けを終了すると、硬化成形を行な
う。この場合は、成形終了後特に機械加工を施さなくて
もよい。

（へ）効果 以上述べたように、第１発明及び第２発明によると、円
筒部の低角巻層とベローズ部の高角巻層を全周多条角度
可変手段の一回の移動により形成できるので能率よく製
造することができる。

また、ベローズ部は上記手段により高角巻層により形成
され、円筒部は上記手段と高角巻手段により、低角巻層
と高角巻層（実施例の場合は円周巻層）が形成されるの
で、ベローズ部に比べ円筒部が厚内かつ剛直性をもった
ベローズ付円筒体を得ることができる。

また、円筒部とベローズ部は一体成形されるので、リー
クのおそれがなく、かつ真直なベローズ付円筒体を製作
できる効果がある。

更に、全周多条角度付巻付は手段による巻付けと、円周
巻き手段に゛よる巻付けとを併用することにより、前者
の手段による巻層れや滑りを防止しつつ巻付けを行なう
ことができる。

また、第２発明によると、円筒部とベローズ部との間に
補強層が形成されるので、両部間境界部が補強され、信
頼性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は製品の正面図、第２図は内分割金型の断面図、
第３図は製造過程の正面図、第４図はキャリッジの一部
拡大正面図、第５図はキャリッジに取付けられたケース
の断面図、第６図は巻付は状態の断面図、第７図は巻付
は状態の他の例の断面図、第８図は編組体の一部正面図
、第９図は他の巻付は方法を示す１製造過程における正
面図、第１０図は第２発明の製造過程における断面図で
ある。 １・・・円筒部、２・・・ベローズ部、３・・・内金型
、４・・・芯型、５・・・円筒部成形用金型、６・・・
ベローズ部成形用金型、７・・・キャリッジ、１４・・
・低角巻層、１５・・・高角巻層、１７・・・円周巻層
、１９・・・第１外型、２１・・・第２外型、２２・・
・補強層、２３・・・第３外型 特許出願人　任友亀気工朶株式会社 同　代理人　鎌　１）文　二 第１図 ２１ 第２図 ５　６　旦 ｌ第３図 第４図 ０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒部成形部分とベローズ部成形部分を有する金
   型上に、全周多条角度可変巻付は手段によって円筒部成
   形部分にはマトリックス樹脂含浸繊維による低角巻層を
   、またベローズ部成形部分には高角巻層をそれぞれ形成
   し、上記円筒部成形部分には高角巻手段により同様の繊
   維による高角巻層を形成し、その後硬化成形を行なう繊
   維強化プラスチックス製ベローズ伺円筒体の製造方法。
2. （２）　上記高角巻手段によって形成される高角巻層が
   円周巻きである特許請求の範囲第１項に記載の繊維強化
   プラスチックス製ベローズ付円筒体の製造方法。
3. （３）円筒部成形部分とベローズ部成形部分を有する金
   型上に、全周多条角度可変巻付は手段によって円筒部成
   形部分にはマトリックス樹脂含浸繊維による低角巻層を
   、またベローズ部成形部分には高角巻層をそれぞれ形成
   し、上記円筒部成形部分には高角巻手段により同様の繊
   維による高角巻層を形成し、その後」１記ベローズ部成
   形部分の高角巻層に第１外型を被せ、その外型と所定の
   間隔をおいて上記円筒部成形部分の高角巻層に第２外型
   を被せ、上記面外型間の間隙に同様の繊維による補強層
   を形成し、その補強層に第３外型を被せ、その後硬化成
   形を行なう繊維強化プラスチックス製ベローズ付Ｐ［体
   の製造方法。