JPS61163835A - 繊維強化樹脂製フレ−ム構造体の製造方法 - Google Patents

繊維強化樹脂製フレ−ム構造体の製造方法

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JPS61163835A
JPS61163835A JP60004464A JP446485A JPS61163835A JP S61163835 A JPS61163835 A JP S61163835A JP 60004464 A JP60004464 A JP 60004464A JP 446485 A JP446485 A JP 446485A JP S61163835 A JPS61163835 A JP S61163835A
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JP
Japan
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resin
continuous fiber
impregnated
fiber bundle
tubular body
Prior art date
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Pending
Application number
JP60004464A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiro Matsuba
國弘 松葉
Takayasu Niimi
新美 孝庸
Takashi Yamamoto
孝 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Boshoku Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Boshoku Corp
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Boshoku Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Boshoku Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、樹脂を含浸した連続繊維束からなる繊維強化
樹脂製フレーム構造体の製造方法に関する。
(従来の技術) 近年、英国特許出願公報GB2004835A号に記載
されているように、炭素繊維、カラス繊維等の連続繊維
の束(ロービングまたはストランド)に樹脂を含浸させ
、巻付治具等に巻付け所定形状に成形し、その後、樹脂
を硬化させて繊維強化樹脂構造体を製造する方法が開発
された。この製法によれば、穐々多彩な形状の構造体を
裏作できる可能性がある。
(発明が解決しようとする問題点) しかして、上記方法で製造された繊維強化樹脂構造体は
、連続繊維束の長さ方向の応力に対しては非常に強いの
で、自転車フレームなどの構造体に適用でき、鉄パイプ
製のフレームに比べて軽くて着色もしやすいメリットを
有するが、単に巻付けただけでは連続繊維束が構造体の
表面を粗くシ、外観品質が悪いというデメリットがある
。又、連続繊維束に樹脂を含浸させる際や、連続繊維束
を巻付治具に巻付ける際に、連続繊維間や連続繊維束間
に空気が巻込まれて気泡の入った構造体となり、その結
果、気泡の入った分だけ構造体の強度が低下するという
問題点がある。
連続繊維束に混入した気泡を除くため、樹脂含浸槽から
引き上げられた連続繊維束をダイスで強くしごく方法も
考えられるが、強くしごくと連続繊維束を傷付けたり切
断させるなど新たな問題が生ずる。
また、繊維強化樹脂構造体は、前述したようにその長さ
方向の応力に対しては強い反面、該長さ方向と直角な方
向の応力に対しては連続繊維同士の接着が剥離するなど
して弱いという問題を有している。
本発明は、表面が滑らかで強度が大きい繊維強化樹脂製
フレーム構造体の製造方法を提供せ−んとするものであ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明の繊維強化樹脂(FRP)製フレーム構造体の製
造方法は、複数の前付治具間に樹脂含浸連続繊維束を掛
は渡して所定のフレーム形状の積層体を形成し、この後
、樹脂含浸連続繊維束よりなる積層体の外周面に、切れ
凹部を有する筒体または割り型を被着し、含浸樹脂を硬
化させた彼、該フレーム形状の積層体から筒体ま本発明
において樹脂含浸連続繊維束とは、連続した長繊維のロ
ービングまたはストランドなどの繊維束に合成樹脂を含
浸させたものをいい、長繊維としては、ガラス繊維、炭
素繊維、ポリアミド繊維などを用いることができる。ま
た、合成樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、フェノール樹脂の熱硬化塑性樹脂を用いるこ
とができる。
複数の巻付治具は、目的とするフレーム構造体の形状に
応じて、巻付装置の回転軸の周囲に配置し、回転軸を回
転させることにより各巻付治具間に樹脂含浸連続繊維束
を掛は渡して巻きつけ積層し、これにより所定の太さの
フレーム形状積層体を形成する。フレーム形状積層体を
形成したら、樹脂を硬化する萌に、前記積層体の外周に
筒体または割り型を被着し、ついで、この状態のまま樹
脂を硬化させ、硬化後、筒体または割り型を前記積層体
から取り外す。
筒体または割り型はその内面が平滑に仕上げられたもの
を使用し、150〜140℃位の温度に耐うえる材料で
あれば、金属でも非金属でもよく、テフロンなどの耐熱
性のある樹脂も使用できる。
筒体を用いる場合は、その軸方向に切り目の入ったもの
を採用し、これを広げて切れ目部分よりフレーム形状積
層体に被着する。ここで、第4図に示すように、筒体1
の切れ凹部2の両側が離間した状態でフレーム形状積層
体3に被着されると、該切れ凹部2の成形性が損われる
ので、第1図、第2図にそれぞれ例示するように、筒体
1の切れ凹部2の両側を互いに密着させた状態でフレー
ム形状積層体5に被着するものとする。したがって、筒
体1の材質としては、復元力を有するバネ鋼材を用いる
のが好ましい。
あるいは第3図に示すように、切れ凹部2の両側に互に
嵌合しあう凸部2a、凹部2bを有する筒体1を用いて
もよい。また、筒体1としては形状記憶合金でも製作で
き、この場合、樹脂硬化時に内側へ湾曲収縮して切れ目
部分の両側が密着するように設定すればよい。割り型を
用いる場合は、一対の割り型でフレーム形状積層体をそ
の両側から挾み、この状態でボルト等の締付具によって
一対の割り型同士を連結固定するものとする。
筒体または割り型の巻付治具と接触する側の端部は、被
着の際に筒体または割り型が巻付治具と干渉することな
く確実基こ被着できるよう、巻付治具の外周形状と対ろ
する形状に形成する。
鋼材等よりなる筒体の場合は、必要により筒体の内面に
離型剤を塗って被着するのが好ましい。
(作用) このように樹脂含浸連続繊維束でフレーム形状積層体を
形成したのち、該樹脂含浸連続繊維束よりなる積層体に
筒体または割り型を被着して成形すれば、該連続繊維束
に含浸された余分な樹脂が外に押し出されるとともに、
前記連続繊維束内に存在する気泡も外に押し出される。
したがって、余分な樹脂が押し出されて樹脂含浸連続繊
維束が筒体または割り型の内面lこ密着して成形される
ことにより、フレーム構造体の表面が平滑に仕上げられ
る。また、気泡が押し出されて樹脂含浸連続繊維束が筒
体または割り型によって緻密に形成されることにより、
該連続繊維束を傷つけることなくフレーム構造体の強度
が向上する。同時に、該連続繊維束が互いに緻密に配列
された状態で樹脂硬化されるため、連続繊維同士の接着
力が強まり、その長さ方向と直角な方向の応力lこよる
連続繊維の剥離が防止される。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面により説明する。本実施
例は、第5図に示す自転車フレーム4′の装造方法に通
用したものである。第6図において、5aはガラス繊維
等の連続繊維にエポキシ樹脂等を含浸させた樹脂含浸連
続繊維束で、樹脂含浸連ifc繊維束5aは巻付装置5
に巻き付けられる。巻付装置5は、回転軸6と、該回転
軸6に固着したひし形状の枠体7と、該枠体7の各頂点
に取り付けた巻付治具8.9.10.11゜12からな
っており、巻付治具8と9は連結ビン15により互いに
取外し可能に同軸上に連結されている。樹脂含浸連続繊
維束3aを巻きつける際は、回転軸6を第6図中矢印人
方向へ回転させ、まず巻付治具8と10間に巻きつけて
所定の太さに積層し、第5図に示される自転車フレーム
(フレーム形状積層体)4の下部4aを形成する。この
後、続いて巻付治具10と11と12間に樹脂含浸連続
繊維束5aを巻きつけて積層することにより、自転車フ
レーム4の中央部4b1上部4cおよび前部4dを形成
し、最後に、同様にして巻付治具11と9間に樹脂含浸
連続繊維束5aを巻きつけて積層することにより、自転
車フレーム4の後部4eを形成する。
以上のようにして自転車フレーム4を形成した後、樹脂
を硬化させる前に、第7図に示す筒体゛を自転車7′−
6“の各部位“°・“5・“°・   )4d、46の
外周面に被着する。筒体1は切れ色部2を有し適当な復
元力をもつバネ鋼材より製作されており、この筒体1を
被着するときは、内面に離型剤を塗ったうえで、切れ色
部2の両側を広げて前記各部位4a、 4b、 4c、
 4d、 4eの外周面lこ密接−こ被着する。被着状
態において、筒体1はその復元力により切れ色部2の両
側同士が重なって密着しあう。なお、筒体1の各巻付治
具8.9.10.11.12と接触する側の端部は、第
7図中想偉線で示すように、当該巻付治具8.9.10
.11.12の外周形状の曲率半径と見合った立体形状
に形成されている。このため、装着時に筒体1が前記巻
付治具8.9.10.11゜12と干渉することなく所
定位置に確実に被着される。
このように、樹脂含浸連続繊維束50よりなる各部位4
a、4b、4c、4d、4eに筒体1を装置して各部位
4a、4b、4c、4d、4eを成形すると、バネ鋼製
筒体1が有する内側方向への復元力によって、lI?J
記各部位4a、 4b、 4c、 4d。
4eの外周部は内方へ若干収縮変形し、このことにより
、樹脂含浸連続繊維束5aに含まれていた余分な樹脂お
よび気泡が、絞られるようにして外へ強制的に押し出さ
れる。次に、このまま100〜120℃位の条件下で含
浸樹脂を硬化させる。該樹脂を硬化させた後、筒体1を
前記各部位4a、4b、4c、4d、4eから取り外す
ことにより、目的とする自転車フレーム4が製作される
こととなる。
得られた自転車フレーム4は、余分な樹脂および気泡を
除い゛たのち樹脂を硬化しているので、表面がかなり平
滑なものとなるとともにフレーム強度が著しく増大する
。加えて、樹脂含浸連続繊維5a同士は、筒体1内にお
いて緻密な状態のまま硬化するので、該連続繊維束53
間の接着強度が向上するものとなる。
上記実施例ではフレーム形状積層体に被着される部材と
して切れ目の入った筒体を用いたが、第8図に示すよう
な一対の割りm14,14を用いてもよい。一対の割り
型14.14はフレーム形状積層体をその両側から挾持
するようにして被着し、ボルト等で一対の割り型14.
14を互いに締付けて固定する。第8図の符号15.1
!5’は一対の割り型14.14’の相対向する合わせ
部分に設けた一対の縦フランジで、これには適宜間隔を
あけて複数のボルト挿入用孔16.16が形成されてい
る。この場合、縦フランジ15と15の一方を蝶番で連
結して開閉自在な構造としてもよい。
本発明はフレーム構造体であれば自転車フレームに限定
されることはなく、種々なる立体形状の構造体に通用で
き、例えば各種目動車部品の支持用フレームまたは補強
用フレームなどにも勿論通用できる。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、樹脂含浸連続繊維束
に含まれている余分な樹脂や気泡を押し出したのち樹脂
を硬化させるので、従来に比べて表面がかなり平滑なも
のとなり、繊維強化樹脂製フレーム構造体の外観品質を
著しく高めることができ、同時に、連続繊維束を傷付け
ることなく、フレーム構造体の強度を従来に比べ向上さ
せることができる。特に、樹脂含浸連続繊維を緻密な状
態のまま硬化するので、該連続繊維間の接着力が強まり
剥離を防止し、長さ方向と直角な方向の応力に対する強
度が大幅に増大する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明に係る筒体を示す図で、第
1図は切れ目の両側端面を密着させて被着したときの斜
視図、第2図は切れ目の両側縁辺部を重合、密着させて
被着したときの斜視図、第5図は切れ目の両側の凹部と
凸部を嵌め合わせて被着したときの斜視図、w14図は
切れ目の両側を離間させて被着したときの斜視図、第5
図ないし第8図は本発明の実施例を示す図で、第5図は
自転車フレームを示す平面図、1・・・筒体、  2・
・・切れ口部、  3・・・積層体、5a・・・樹脂含
浸連続繊維束、 4・・・自転車フレーム、5・・・巻
付装置、 8,9.10,11.12・・・巻付治具、
14.14’・・・割り型。 第1図 第2図 ワ 第3図 第4図 フ 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 樹脂含浸連続繊維束を複数の巻付治具間にかけ渡して巻
    き付け所定の太さに積層した後、該樹脂含浸連続繊維束
    よりなる積層体の外周面に、切れ目の入った筒体または
    割り型を被着して、含浸樹脂を硬化せしめた後、前記筒
    体または割り型を前記積層体から外すことを特徴とする
    繊維強化樹脂製フレーム構造体の製造方法。
JP60004464A 1985-01-14 1985-01-14 繊維強化樹脂製フレ−ム構造体の製造方法 Pending JPS61163835A (ja)

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Cited By (5)

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