JPS6219443A - 織布を用いた強化プラスチツクからなる回転体 - Google Patents
織布を用いた強化プラスチツクからなる回転体Info
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- JPS6219443A JPS6219443A JP60160522A JP16052285A JPS6219443A JP S6219443 A JPS6219443 A JP S6219443A JP 60160522 A JP60160522 A JP 60160522A JP 16052285 A JP16052285 A JP 16052285A JP S6219443 A JPS6219443 A JP S6219443A
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- Japan
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- woven fabric
- rotating body
- resin
- fiber
- reinforced plastic
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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。
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、引張シ強度、曲げ強度、眉間剪断強度、圧縮
強度などの機械的強度がすぐれ、かつ耐久性もあシ、温
度変化にともなう寸法安定性の良好な精密機械部品に用
いられる繊維強化プラスチックからなる回転体に関する
。
強度などの機械的強度がすぐれ、かつ耐久性もあシ、温
度変化にともなう寸法安定性の良好な精密機械部品に用
いられる繊維強化プラスチックからなる回転体に関する
。
従来の技術
機械的強度がすぐれ、熱的にも安定な精密機械部品に適
する回転体の材料としておもに鋳鉄が用いられている。
する回転体の材料としておもに鋳鉄が用いられている。
ところが、鋳鉄は密度が約ａｌｌ／ｄと大きいので、重
量がかさむという致命的欠点を有し、精密加工にも手間
がかかる。そこで、密度が約２Ｉｉ／−と小さく、加工
性も良好で、機械的強度も具備している繊維強化プラス
チツク材料で、鋳鉄に代替できれば非常な軽量化が実現
できる。
量がかさむという致命的欠点を有し、精密加工にも手間
がかかる。そこで、密度が約２Ｉｉ／−と小さく、加工
性も良好で、機械的強度も具備している繊維強化プラス
チツク材料で、鋳鉄に代替できれば非常な軽量化が実現
できる。
繊維強化プラスチックの中で、数−の長さを有する短繊
維を樹脂マトリックス中に分散させたものは、鋳鉄と比
較し機械的強度が小さく、寸法安定性も良好でない。ロ
ービングまたは織布で強化されたプラスチックは、その
繊維方向の機械的強度は鋳鉄と同等以上であシ、またそ
の方向の熱膨張係数も、繊維の含有割合によって小さく
なシ寸法安定性もある。このような長繊維で強化された
プラスチック材料を用いた回転体として、円柱のまわシ
に樹脂を含浸させたロービングあるいは織布をコアの円
筒転に巻きつけ、圧縮硬化させる方法（フィラメントワ
インディング法または筒巻き法）によシ、第３図ａ、ｂ
に示すような回転体が存在する。同図において１ｏは織
布、１１はマトリック樹脂である。また、一方向ロービ
ング朱子織布の裁断片を円形状に配列し、積層すること
よシなる繊維強化プラスチックからなる高速回転体（特
開昭５４−５４１７７号公報参照）も考案されている。
維を樹脂マトリックス中に分散させたものは、鋳鉄と比
較し機械的強度が小さく、寸法安定性も良好でない。ロ
ービングまたは織布で強化されたプラスチックは、その
繊維方向の機械的強度は鋳鉄と同等以上であシ、またそ
の方向の熱膨張係数も、繊維の含有割合によって小さく
なシ寸法安定性もある。このような長繊維で強化された
プラスチック材料を用いた回転体として、円柱のまわシ
に樹脂を含浸させたロービングあるいは織布をコアの円
筒転に巻きつけ、圧縮硬化させる方法（フィラメントワ
インディング法または筒巻き法）によシ、第３図ａ、ｂ
に示すような回転体が存在する。同図において１ｏは織
布、１１はマトリック樹脂である。また、一方向ロービ
ング朱子織布の裁断片を円形状に配列し、積層すること
よシなる繊維強化プラスチックからなる高速回転体（特
開昭５４−５４１７７号公報参照）も考案されている。
発明が解決しようとする問題点
密度の大きな鋳鉄に変わシうるものとして、上述したよ
うにロービングあるいは織布で強化されたプラスチック
からなる回転体があるが、その繊維の配向方向によって
種々の問題点が生じる。
うにロービングあるいは織布で強化されたプラスチック
からなる回転体があるが、その繊維の配向方向によって
種々の問題点が生じる。
すなわち、フィラメントワインディング法あるいは筒巻
き法によって得られる回転体においては、その軸方向（
第３図すのＢ方向）、直径方向（第３図ａの入方向）の
熱膨張係数が、それぞれ５Ｘ１０ 。
き法によって得られる回転体においては、その軸方向（
第３図すのＢ方向）、直径方向（第３図ａの入方向）の
熱膨張係数が、それぞれ５Ｘ１０ 。
５ｏ×１Ｏ−６（１／℃）くらいになる。鋳鉄の熱膨張
係数は、１０×１Ｏ−６（１／℃）程度であるから、直
径方向における寸法安定性が劣る。すなわち、直径方向
においては、温度の変化に対して鋳鉄の約５倍の伸びを
示すことになる。さらに、このような膨張、収縮を繰り
返すことにより、繊維と樹脂との界面に応力が生じつい
には破壊してしまう危険性もあシ、これらの方法で積層
されたものは実用上好ましくない。一方、円形状に配列
する方法においては、逆にその軸方向の熱膨張係数が、
５０Ｘ１０＝（１／℃）（らいになり同様に寸法安定性
に欠け、機械的強度も劣る。以上、従来考案されている
密度が小さく、ある程度の機械的強度も有するように繊
維で強化されたプラスチックからなる回転体は、全方向
に対しては寸法安定性が良好ではなく直径方向や軸方向
に温度変化で膨張収縮するので寸法安定性に劣９、実用
上充分満足するものではなかった。
係数は、１０×１Ｏ−６（１／℃）程度であるから、直
径方向における寸法安定性が劣る。すなわち、直径方向
においては、温度の変化に対して鋳鉄の約５倍の伸びを
示すことになる。さらに、このような膨張、収縮を繰り
返すことにより、繊維と樹脂との界面に応力が生じつい
には破壊してしまう危険性もあシ、これらの方法で積層
されたものは実用上好ましくない。一方、円形状に配列
する方法においては、逆にその軸方向の熱膨張係数が、
５０Ｘ１０＝（１／℃）（らいになり同様に寸法安定性
に欠け、機械的強度も劣る。以上、従来考案されている
密度が小さく、ある程度の機械的強度も有するように繊
維で強化されたプラスチックからなる回転体は、全方向
に対しては寸法安定性が良好ではなく直径方向や軸方向
に温度変化で膨張収縮するので寸法安定性に劣９、実用
上充分満足するものではなかった。
問題点を解決するための手段
回転体の中心から、放射線様に樹脂を含浸させた織布を
配置することによシ形成される積層構造を有する回転体
においては、織布により、機械的強度も充分満足し、そ
の軸方向および直径方向に熱膨張係数の小さい繊維が配
置されているので、すべての方向における熱膨張係数が
、小さくなシ、寸法安定性が良好な回転体を得られる。
配置することによシ形成される積層構造を有する回転体
においては、織布により、機械的強度も充分満足し、そ
の軸方向および直径方向に熱膨張係数の小さい繊維が配
置されているので、すべての方向における熱膨張係数が
、小さくなシ、寸法安定性が良好な回転体を得られる。
作 用
繊維で強化されたプラスチックは、その繊維方向の熱膨
張係数は、その繊維と樹脂との体積割合によシ、小さく
なるが、繊維と直角の方向の熱膨張係数は、樹脂の熱膨
張係数とほぼ等しくなる。
張係数は、その繊維と樹脂との体積割合によシ、小さく
なるが、繊維と直角の方向の熱膨張係数は、樹脂の熱膨
張係数とほぼ等しくなる。
それ故、回転体の中心から放射線様に樹脂を含浸させた
織布を配置することにより、その軸方向および直径方向
と直角に織布が積層されていないので、前述したフィラ
メントワインディング法や筒巻き法および円形状に配置
する方法と比較して、その熱膨張係数はすべての方向に
おいて小さな値となシ寸法安定性がきわめて良好となる
。
織布を配置することにより、その軸方向および直径方向
と直角に織布が積層されていないので、前述したフィラ
メントワインディング法や筒巻き法および円形状に配置
する方法と比較して、その熱膨張係数はすべての方向に
おいて小さな値となシ寸法安定性がきわめて良好となる
。
それは、本発明においては、積層方向と直角の方向、す
なわち回転体の円周方向の熱膨張が樹脂のそれとほぼ等
しくなシ、膨張−収縮しようとするが、円周方向は端が
閉じているので膨張・収縮は極端におさえられる。この
ように、温度変化による膨張・収縮が小さいので、熱膨
張係数の大きく異なる繊維と樹脂との界面に大きな応力
が生じる危険もなく、機械的強度が他の積層構造に比べ
て大きくなり、耐久性もあるというすぐれた、特性をも
生じ、実用に耐えうる強化プラスチックからなる回転体
を与える。
なわち回転体の円周方向の熱膨張が樹脂のそれとほぼ等
しくなシ、膨張−収縮しようとするが、円周方向は端が
閉じているので膨張・収縮は極端におさえられる。この
ように、温度変化による膨張・収縮が小さいので、熱膨
張係数の大きく異なる繊維と樹脂との界面に大きな応力
が生じる危険もなく、機械的強度が他の積層構造に比べ
て大きくなり、耐久性もあるというすぐれた、特性をも
生じ、実用に耐えうる強化プラスチックからなる回転体
を与える。
実施例
炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ガラス繊維などを２
次元的に編んだ織布に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂
、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリル
フタレート樹脂などの熱硬化性樹脂を加温することによ
り流動化させ、含浸サセる。種々の繊維で編まれた織布
の中でも炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維は、繊維
方向の熱膨張係数が、約−１×１０ （１／℃）程度
と非常に小さくまた機械的強度も大きく好ましい。
次元的に編んだ織布に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂
、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリル
フタレート樹脂などの熱硬化性樹脂を加温することによ
り流動化させ、含浸サセる。種々の繊維で編まれた織布
の中でも炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維は、繊維
方向の熱膨張係数が、約−１×１０ （１／℃）程度
と非常に小さくまた機械的強度も大きく好ましい。
樹脂を含浸させた織布３を円柱の金属の芯４のまわりに
第２図に示すように放射線状になるように配置する。金
属芯に近い方は、織布が密につまっているが、半径が大
きな部分になると、空隙６が生じてくる。この空隙のあ
るまま加圧加熱して硬化させると気泡の原因になるので
、これを回避するだめの３つの手段を用いる。まず第１
に、第１図Ａに示すように放射線状に織布を配置したも
のを１、円柱の容器に挿入し、そこへ含浸させた、樹脂
と同様のものを流動化させて流し込むことにより、空隙
を埋める方法を用いた。第２に、放射線状に配置した後
巻きとることにより、第１図Ｂに示すように織布がわん
曲したような状態にして、織布が密につまった円柱形状
にした。この方法を用いるには、樹脂を含浸させた織布
が、自由な形に曲げられるように樹脂がゲル化した状態
であることが好ましい。第３に、空隙を埋めるために、
さらに空隙部分に小さく裁断されたところの樹脂を含浸
させた織布を挿入することを繰り返すことにより、第１
図Ｃのような配置状態にして空隙を除去した。以上、い
ずれかの方法で空隙を除去した後、その樹脂を、加圧・
・加熱することにより硬化させ、冷却後加工・研摩など
の後処理を行うことにより本発明の強化プラスチックか
らなる回転体を得る空隙を除去する方法はこれに限るも
のではなく、以上のものを組み合わせることもできる。
第２図に示すように放射線状になるように配置する。金
属芯に近い方は、織布が密につまっているが、半径が大
きな部分になると、空隙６が生じてくる。この空隙のあ
るまま加圧加熱して硬化させると気泡の原因になるので
、これを回避するだめの３つの手段を用いる。まず第１
に、第１図Ａに示すように放射線状に織布を配置したも
のを１、円柱の容器に挿入し、そこへ含浸させた、樹脂
と同様のものを流動化させて流し込むことにより、空隙
を埋める方法を用いた。第２に、放射線状に配置した後
巻きとることにより、第１図Ｂに示すように織布がわん
曲したような状態にして、織布が密につまった円柱形状
にした。この方法を用いるには、樹脂を含浸させた織布
が、自由な形に曲げられるように樹脂がゲル化した状態
であることが好ましい。第３に、空隙を埋めるために、
さらに空隙部分に小さく裁断されたところの樹脂を含浸
させた織布を挿入することを繰り返すことにより、第１
図Ｃのような配置状態にして空隙を除去した。以上、い
ずれかの方法で空隙を除去した後、その樹脂を、加圧・
・加熱することにより硬化させ、冷却後加工・研摩など
の後処理を行うことにより本発明の強化プラスチックか
らなる回転体を得る空隙を除去する方法はこれに限るも
のではなく、以上のものを組み合わせることもできる。
以下に、その具体的実施例を示す。
（実施例１）
厚さ０．２ｍのエポキシ樹脂を含浸させである炭素繊維
織布からなるプリプレグを５０Ｘ５０ｍｍの大きさにタ
ガネを用いてプレスすることにより裁断し、円柱状に中
をくりぬいた金型わくの中に第２図に示すように配置し
た。そこへ、エポキシ樹脂を７００℃前後に加温し、流
動化した状態にして流し込んだ。このようにして、空隙
をある程度埋め、さらに加温、真空脱泡を繰り返すこと
により気泡を完全に取り除いた。その後、１ｏＫ９／７
の圧力で、１３０’Ｃにて２時間放置することにより
完全硬化させることにより回転体を得た。
織布からなるプリプレグを５０Ｘ５０ｍｍの大きさにタ
ガネを用いてプレスすることにより裁断し、円柱状に中
をくりぬいた金型わくの中に第２図に示すように配置し
た。そこへ、エポキシ樹脂を７００℃前後に加温し、流
動化した状態にして流し込んだ。このようにして、空隙
をある程度埋め、さらに加温、真空脱泡を繰り返すこと
により気泡を完全に取り除いた。その後、１ｏＫ９／７
の圧力で、１３０’Ｃにて２時間放置することにより
完全硬化させることにより回転体を得た。
この軸方向、直径方向の熱膨張係数は、それぞれ３ Ｘ
１０ ｔ １０ Ｘ １０ （１／Ｃ）となった
。また、その機械的強度は、軸および直径方向において
、炭素繊維で強化したため飛躍的に向上した。
１０ ｔ １０ Ｘ １０ （１／Ｃ）となった
。また、その機械的強度は、軸および直径方向において
、炭素繊維で強化したため飛躍的に向上した。
（実施例２）
厚さ約０ 、２ ｒｔｒｍのエポキシ樹脂を含浸させた
芳香族ポリアミド繊維織布を、５０Ｘ５０ｍの大きさに
裁断し２５０枚積放した。ここにおいて、エポキシ樹脂
はＢステージ状態でゲル化させであるので自由な形に曲
げられる。
芳香族ポリアミド繊維織布を、５０Ｘ５０ｍの大きさに
裁断し２５０枚積放した。ここにおいて、エポキシ樹脂
はＢステージ状態でゲル化させであるので自由な形に曲
げられる。
そこで、この積層体を、金属の芯のまわシに渦巻き状に
なるように巻きつけてゆくことによシ、第１図Ｂに示す
ような積層構造にした。
なるように巻きつけてゆくことによシ、第１図Ｂに示す
ような積層構造にした。
その後、実施例１と同様に樹脂を硬化させて、回転体を
得た。この軸方向、直径方向の熱膨張係数は、それぞれ
ｌＸ１０−６，５Ｘ１０ （１／Ｃ）となった。
得た。この軸方向、直径方向の熱膨張係数は、それぞれ
ｌＸ１０−６，５Ｘ１０ （１／Ｃ）となった。
（実施例３）
ポリイミド樹脂を含浸させた炭素繊維織布を、第２図に
示すように放射線状に配置した後、その間隙に小さく裁
断された樹脂含浸織布を埋め込むことにより、第１図Ｃ
に示す如くに完全に密につまった積層構造にした。
示すように放射線状に配置した後、その間隙に小さく裁
断された樹脂含浸織布を埋め込むことにより、第１図Ｃ
に示す如くに完全に密につまった積層構造にした。
コノ円柱状物を２００ Ｋｇ／ｃｒＡ の圧力で、２
６０℃で２０分硬化させさらに２００℃、１２時間アフ
タキュアすることによシ、回転体Ｃを得た。この軸方向
および直径方向の熱膨張係数は、１×１Ｏ−６（１／Ｃ
）となった。
６０℃で２０分硬化させさらに２００℃、１２時間アフ
タキュアすることによシ、回転体Ｃを得た。この軸方向
および直径方向の熱膨張係数は、１×１Ｏ−６（１／Ｃ
）となった。
得られた回転体を、高速で回転゛させてもその遠心力に
耐えうるだけの強度を有し、温度変化による膨張収縮を
繰シ返えさせても破損したシ亀裂がはいるという現象は
起らなかった。また、得゛られた回転体Ａ、Ｂ、Ｃの繊
維の体積含有率は、それぞれ約３０．５０．６０チ程度
になっている。
耐えうるだけの強度を有し、温度変化による膨張収縮を
繰シ返えさせても破損したシ亀裂がはいるという現象は
起らなかった。また、得゛られた回転体Ａ、Ｂ、Ｃの繊
維の体積含有率は、それぞれ約３０．５０．６０チ程度
になっている。
ここで樹脂の熱膨張係数は、５０〜１ｏＯ×１Ｏ−６（
１／℃）と非常に大きな値を示す。そこに、炭素繊維、
芳香族ポリアミド繊維、ガラス繊維、炭化珪素繊維、ア
ルミナ繊維、ボロン繊維セラミック繊維などの熱膨張係
数の小さな繊維と複合化するとその繊維方向の熱膨張は
、繊維の体積含有率が大きくなるに従い小さくなる。繊
維の体積含有率が７Ｃ）％を越えると熱膨張は変らず、
逆に樹脂が少ないので機械的強度が低下したり、成型が
容易でないという不利益を生じる。また、繊維の体積含
有率が１０チに満たなければ繊維方向の熱膨張は極端に
小さくならない。それ故、本発明のすべての方向に熱膨
張を小さくするという作用が著しくあられれるのは、線
維の体積含有率が、１０％以上７ｏ％以下の範囲である
ことが望ましい。
１／℃）と非常に大きな値を示す。そこに、炭素繊維、
芳香族ポリアミド繊維、ガラス繊維、炭化珪素繊維、ア
ルミナ繊維、ボロン繊維セラミック繊維などの熱膨張係
数の小さな繊維と複合化するとその繊維方向の熱膨張は
、繊維の体積含有率が大きくなるに従い小さくなる。繊
維の体積含有率が７Ｃ）％を越えると熱膨張は変らず、
逆に樹脂が少ないので機械的強度が低下したり、成型が
容易でないという不利益を生じる。また、繊維の体積含
有率が１０チに満たなければ繊維方向の熱膨張は極端に
小さくならない。それ故、本発明のすべての方向に熱膨
張を小さくするという作用が著しくあられれるのは、線
維の体積含有率が、１０％以上７ｏ％以下の範囲である
ことが望ましい。
発明の効果
回転体の中心から放射線様に樹脂を含浸させた織布を配
置することによシ形成される積層構造を採用することに
よって、その回転体のすべての方向の熱膨張係数が小さ
な値となりその結果として寸法安定性がきわめて良好と
なる。
置することによシ形成される積層構造を採用することに
よって、その回転体のすべての方向の熱膨張係数が小さ
な値となりその結果として寸法安定性がきわめて良好と
なる。
さらに、温度変化にともなう膨張・収縮が小さいので、
熱膨張の大きく異なる繊維と樹脂との界面に亀裂が入っ
て破損する可能性もなく、実用に充分耐えうる織布を用
いた強化プラスチックからなる回転体を与えるものであ
る。
熱膨張の大きく異なる繊維と樹脂との界面に亀裂が入っ
て破損する可能性もなく、実用に充分耐えうる織布を用
いた強化プラスチックからなる回転体を与えるものであ
る。
インク法や筒巻き法によシ作成される円筒状回転体の平
面図および正面図である。 １・・・・・・織布、２・・・・・・マトリックス樹脂
、３・・・・・・樹脂含浸織布、４・・・・・・金属の
芯、６・・・・・・空隙。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （ハ’ （１５３（Ｃ） 区 へ 呂 ３綜
面図および正面図である。 １・・・・・・織布、２・・・・・・マトリックス樹脂
、３・・・・・・樹脂含浸織布、４・・・・・・金属の
芯、６・・・・・・空隙。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （ハ’ （１５３（Ｃ） 区 へ 呂 ３綜
Claims (5)
- （１）熱硬化性樹脂を含浸させた織布を、回転体の回転
軸から放射線状に配置して形成した積層構造を有するこ
とを特徴とする織布を用いた強化プラスチックからなる
回転体。 - （２）熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂
、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリル
フタレート樹脂のいずれかからなる特許請求の範囲第１
項記載の織布を用いた強化プラスチックからなる回転体
。 - （３）織布が、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ガラ
ス繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、石
英繊維、セラミック繊維からなる群の少くとも１つを含
む織布である特許請求の範囲第１項記載の織布を用いた
強化プラスチックからなる回転体。 - （４）織布の体積割合が、回転体の体積の１０％〜７０
％である特許請求の範囲第１項記載の織布を用いた強化
プラスチックからなる回転体。 - （５）回転体が、円柱もしくは円筒の形状である特許請
求の範囲第１項記載の織布を用いた強化プラスチックか
らなる回転体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160522A JPS6219443A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 織布を用いた強化プラスチツクからなる回転体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160522A JPS6219443A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 織布を用いた強化プラスチツクからなる回転体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6219443A true JPS6219443A (ja) | 1987-01-28 |
Family
ID=15716775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60160522A Pending JPS6219443A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 織布を用いた強化プラスチツクからなる回転体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6219443A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1044027C (zh) * | 1993-02-23 | 1999-07-07 | 有日田株式会社 | 带齿的皮带 |
| JP2012153109A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 繊維強化プラスチック板及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60160522A patent/JPS6219443A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1044027C (zh) * | 1993-02-23 | 1999-07-07 | 有日田株式会社 | 带齿的皮带 |
| JP2012153109A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 繊維強化プラスチック板及びその製造方法 |
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