JPS6123096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフイラメントワインデイング方法に関
し、特に肉厚方向に繊維含有率が一様となるフイ
ラメントワインデイング方法に関する。

フイラメンワインデイング（以下FWと略）法
による繊維強化プラスチツクスの成形は他の方法
に較べて繊維含有率（以下Vfと略）が高く、繊
維の物性を最大限に活用できる方法としてパイプ
等種々の用途に用いられるものの、肉厚方向の
Vfを考えると最内層から順次最外層へとVfは
徐々に低くなる傾向がみられ、外層部分の強度を
必要とする例えば回転体等の用途では、信頼性の
見地からもVfの一様化したFW成形品が望まれて
いる。

また、FW法による厚肉巻付品は、例えばフラ
イホイール、厚肉パイプといつたように近年重要
な課題となつているものの、 １ 肉厚方向にVfが一定でなく、外周部のVfが
低いため所定強度が得られない。

２ 成形後に層間に亀裂が生じ易い。

３ 周方向にシワが発生し、所定強度が得られな
い。

といつた問題があり実用化への障害となつている
のが現状である。

そこで本発明者等は上記問題点について種々検
討した結果、余剰の樹脂分がこれらの現象を生ぜ
しめている点に着目し、本発明を完成するに至つ
た。

すなわち、樹脂を含浸した繊維を金型に巻付る
にしたがつて余剰の樹脂分が表層に湧出してくる
が、この余剰の樹脂分は巻付層数を増やすにした
がい、徐々に湧出するものであつて、ために最内
層ではVfが高くなるものの、最外層に向かうに
したがつてVfは下がる傾向がみられるととも
に、余剰の樹脂分が湧出経路をつくりだすための
に表層に向かうにしたがい繊維の広がりは悪くな
る。したがつて表層ではVfが低下し、湧出経路
の樹脂余剰層が残留ストレスを増大せしめるため
に層間の亀裂の一因となり、また表層でのVfの
低下から表層部分では繊維の張力が低下し、これ
が周方向のシワの一因となることを見出した。た
めに、本発明者等は余剰の樹脂分をとり除く方法
について検討し、如何にVfの一様なFW成形品を
提供するかについて研究した結果本発明を完成す
るに至つたのである。

すなわち、樹脂を連続的に含浸した繊維をボビ
ン２層以上巻付け、繊維中の樹脂分を高め、かつ
内層から外層にゆくにつれてVfが低くなるよう
にしたのち、FWを行なうことにより、成形品の
外層部に予めVfの高い繊維を巻付ることによつ
て、懸案となつていた外層部でのVfの低下を妨
ぐことができ、成形品のVfが一様でかつ肉厚品
でも亀裂およびシワの発生のないものの提供が可
能となつたのである。

以下に本発明について具体的に詳述する。

一般的にFW法による成形は第１図に示す如
く、サプライ部に設けた長繊維を含浸槽で樹脂含
浸し、トラバース部を通じて金型に巻付けられ
る。

Vfを一様にするためには、 １ 含浸槽から金型に至る部分で余剰の樹脂分を
取除く方法。

２ 金型面で余剰の樹脂分を取除く方法。

３ 本発明にかかる一旦FWによりボビンに巻付
けた繊維を巻戻す方法。

とが考えられがる。

まず、１の方法では例えば樹脂含浸した繊維を
狭い間隙部を通すことによつて余剰の樹脂分を取
除く訳であるが、この場合、間隙部を繊維が通過
する際、繊維を損傷する恐れがあり、また間隙部
での無理な張力のため繊維切れが起こり易いとい
つた問題があり、Vfを一様にするどころか繊維
の物性を低下さることにもなりかねない。

また、２の方法においては、金型に巻付られた
繊維の表層に出現する樹脂分を取除きつつ、巻付
を行なう方法であるが、この場合、前述のごとく
余剰樹脂分の湧出しは巻付層数の増大に伴ない、
最下層からも徐々に起こるものであるから、完全
なVfコントロールは不可能で、特に厚肉成形の
場合にはVfは不均一となり余剰樹脂分の湧出し
経路を完全に断つことはべきないため、亀裂・シ
ワの発生を解決できない。

したがつてこの方法は薄肉円筒等には若干効果
のあるものの厚肉円筒には不適である。

しかし本発明にかかるFW法によれば、前述の
如く一度ボビンに巻付ることによつて余剰の樹脂
分をとり除く方法で、具体的には第１図に示す方
法で金型の替りにボビンを用いここに繊維を巻付
け、余剰の樹脂分を取除き、ボビンから直接第２
図に示すように予め樹脂を含浸した繊維をトラバ
ース部を通して金型に巻付る。

この方法によれば、１の方法にみられる繊維の
損傷のおそれもなく、またボビンに巻取られた樹
脂含浸した繊維は最内層でVfが高く、外層にゆ
くにしたがいVfが低い分布をしており、このボ
ビンから金型に直接巻付けられるために、外層部
にVfの高い繊維を巻付けることができるためVf
の均一化は可能となり、また、全体として余剰の
樹脂分は取除かれているため、余剰樹脂分による
樹脂の湧出経路は殆んどなくなり、厚肉品の場合
にも亀裂・シワの発生をなくすことも可能とな
る。またこの方法によれば、２の方法では困難で
あつた円板状の巻付についても適用できる。

さらに予めボビンに含浸した繊維を巻付るにあ
たつてはフープ巻、ヘリカル巻が可能であり、低
角巻にするにしたがつてVfを下げることがで
き、成形品の肉厚によつて適当な角度を選択でき
るが、ターン部でのすべりを考えると巻付角は軸
方向に対して高い方がよく、少くとも45゜以上と
するのが有効である。

また表層の樹脂分の除去の程度によつてもVf
のコントロールが可能となる。

次にボビンに巻取られた繊維を金型に巻付ける
にあたつては、予め巻付けに必要な繊維量をボン
に巻取り、これを巻付けることによりVfコント
ロールするか、複数回分の繊維量を巻取り、最後
の方の樹脂量の少ない部分については、逆に樹脂
を塗布しながら巻付けることもVfコントロール
の目的からは効果的である。

さらに本発明にかかるFWにおいては繊維に含
浸された樹脂量が少なく層間に気泡が混入し易い
ため、樹脂が粘稠状態となる前に巻付を完了する
のが望ましいが、所謂プリプレグの状態にしたの
ち巻付ることも可能である。ただしこの場合はボ
ビン部、金型部を加熱し、樹脂の粘度を下げ、巻
付に際しての気泡のまきこみをできるだけ避ける
配慮が必要なことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なフイラメントワインデイング
法の概略図であり、第２図は本発明にかかる含浸
したボビンを用いるフイラメントワインデイング
法の概略図である。 １……サプライ、２……含浸層、３……トラバ
ース、４……金型、５……含浸したボビンを用い
たサプライ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維に樹脂を連続的に含浸させる工程と、該
   繊維をボビンに２層以上巻取る工程と繊維を巻取
   つたボビンの表層に湧出した余剰樹脂をとり除く
   工程によつて得られた繊維を用いることを特徴と
   するフイラメントワインデイング方法。 ２ ボビンへの巻付角度が軸方向に対して45゜以
   上である特許の請求範囲１記載のフイラメントワ
   インデング方法。 ３ 繊維に含浸した樹脂が半硬化状態となるまで
   にワインデイング工程を終了することを特徴とす
   る特許請求の範囲１，２記載のフイラメントワイ
   ンデイング方法。