JPS62256633A - 炭素繊維強化引抜成形棒 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は釣竿の穂先、ラジコンカー用車軸、各種支持棒
、バネ材、ロボット部品等各種産業用途に使用し得る炭
素繊維強化引抜成形棒に関する。

〔従来の技術〕

炭素繊維を強化材とする引抜成形棒は従来各種用途に使
用されているが、その軽量、高剛性の特性を利用して、
テーパー状に研削し、釣竿の穂先として好んで使用され
ている。釣竿の穂先は、研削後の真直度が商品価値を決
める上で極めて重要な要素であり、従来の引抜成形法で
得られたものは必ずしも良好な真直性能を与えていなか
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、真直度を向上するため種々の検討を行っ
た結果、炭素繊維の存在形態が引抜成形棒の真直度や強
度、剛性に大きな影響を与えることを見出した。特にテ
ーパー状研削後に高度な真直性と強度を得る炭素繊維引
抜成形棒を得るべく検討を行った結果、サイジング剤付
着量が０．５　ｗｔ％以上の無撚の炭素繊維フィラメン
トとマトリックス樹脂からなる引抜成形物では、製品内
部においてフィラメントの形態が安定せず糸のゆらぎ発
生等のため真直度の高い製品を高歩留りで得ることが困
難である他、サイジング剤がマトリックス樹脂と炭素繊
維の境界に存在するため充分な強度を得難いのに対し、
サイジング剤を一定量以下に除去した撚糸された炭素繊
維を用いることにより、真直度と強度が共に向上するこ
とを見出し、本発明に到達した。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち本発明の要旨は、少くとも５０重量％以上が炭素繊
維からなる強化繊維フィラメント束とこれを結合するマ
トリックス樹脂からなる引抜成形棒に於いて、サイジン
グ剤付着量が０．３ｗｔ％以下に調節された炭素繊維フ
ィラメント束を使用したことを特徴とする繊維強化引抜
成形棒にあり、好適には少くとも５０重ｔ％以上が炭素
繊維からなる強化繊維フィラメント束は撚糸されている
ことが好ましい。

本発明においてサイジング剤付着量をＱ、３ｗｔ％以下
に調節した有撚の炭素繊維フィラメント束な使用するこ
とにより、成形張力をかけた時、フィラメント束が円断
面を形作って収束し、糸の成形物中での整列が行われ、
且つ樹脂の含浸性も向上し、サイジング剤の多い無撚の
フィラメント束を使用する場合に比し、成形物の断面構
造がマクロ的に均質化し、成形物の真直度及びテーパー
研削後の真直度が向上する。また炭素繊維に付着するサ
イジング剤が低減されることにより、マトリックス樹脂
と炭素繊維間の結合が強化され、成形品の強度、剛性の
向上が図れるものと考えられる。

尚、本発明において炭素繊維フィラメント束のサイジン
グ剤量をコントロールする方法としては、（１）炭素繊
維の焼成段階においてサイジング剤の付着レベルを低位
にコントロールする方法と、（２１０，５〜５　ｗｔ％
のサイジング剤の付着された糸を、かせ又は穴あきボビ
ンに捲きつけ、サイジング剤の溶剤や熱水で抽出する方
法をとることが出来る。

本発明で使用する炭素繊維フィラメント束は好ましくは
撚りピッチ（Ｌ）と見掛繊維直径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）
＝１０〜１０００の範囲にあるＳもしくは２の一方向撚
糸又はこれらの下撚糸を複数本集束して、２もしくはＳ
方向の上撚をかけた多重撚糸フィラメント束を使用する
。

この際フィラメント束が製品断面内に於いて中心対称多
層構造を形成するように配列されると特性をより高度に
発揮させることが出来る。

こび場合Ｓもしくは２撚糸したものを適宜中心層と周辺
層に分割して中心対称多層構造を形Ｉ＃−Ｆ六、′Ｐシ
ー　凱Ａいは由、ｆｌ、層ｆ−雪白下撚フイラメント束
な複数重合せて逆方向に撚った多重撚糸フィラメント束
を配置し、周辺層にＳもしくは２方向撚りフィラメント
束を配置させることは好ましいことである。

本発明において使用される強化繊維は、例えば引張強度
２００　’ｎ／ｍｘ’以上、引張弾性率１９ｔｏｎ／Ｉ
ｍ”以上の炭素繊維を単独又は主構成材料として使用し
、必要に応じてガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊
維、ｇｉｃ繊維、スチール繊維等を併用することが出来
る。

マトリックス樹脂は不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂又はポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート
、ｐｐｓ、ｐｇｓ。

ＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂を使用することが出来る。

又、必要に応じて１〜１０　ｗｔ％の割合で炭酸カルシ
ウム、水酸化アルミニウム、テフロン等の粉末やガラス
繊維、炭素繊維のミルドファイバー等を充填剤として併
用することが出来る。

本発明に於いて引抜成形棒を製造するには、例えば炭素
ｆＲ維フィラメント束をマトリックス樹脂液に含浸し、
過剰樹脂を絞りつつデリバリ−ガイドを通して強化繊維
の配列を決め、成形加熱ダイスを通し、２段グリップ方
式又は無限軌道方式の引抜機構を通して硬化と同時に賦
型な行う方法が行われる。

尚、本発明において研削後の真直度を高度に得るために
素材棒の段階で６００ｎ当りの中央歪みが０．６朋以下
であることが望ましい。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明する。

「先端振れ１０」以内の合格率」は、１０００韮長の引
抜成形棒の元部を把持し、これを一回転させて先端の振
れを測定し、先端振れ直径がＩｏｍｓ以下に入る割合を
合格率とする。

実施例１ 引張強度３５０　Ｊ／ｍｘ２、引張弾性率２４　ｔｏｎ
／ｌｌ１１２、フィラメント径約７μの炭素繊維フィラ
メントが６０００本収束されたエポキシ樹脂系サイジン
グ剤の付着量約０．７　ｗｔ％の炭素繊維フィラメント
束な穴あきプラスチックボビンに撚糸しつつ捲き取り、
熱水中に浸漬することによりサイジング剤付着量０．１
　ｗｔ％、撚係数１００のＳ撚炭素繊維フィラメント束
を得た。

この炭素繊維フィラメント束をビニルエステル樹脂配合
物に含浸させ、デリバリ−ガイドを通し、中心層と周辺
層に分割して加熱ダイスに導入し、グリッパ−引抜機構
により引抜くことによって直径約３＊１Ｌの炭素繊維強
化引抜成形棒を得た。その断面構成は第１図イに示す通
りであった。本成形品は６００鶴長当りの中央部歪み量
が平均０．３０　ｙｉｘと良好な真直性を示し、長さ約
１０００ｍｍの素材を先端径０．７龍、元部２．８翼翼
の太さに研削した時の先端振れ１０＋ｍ以内の合格率は
８５％であり、素材曲げ強度は１８５に９／ｍｔｘ”で
あった。真直度、強度、魚信感度の優れた釣竿穂先とし
て好適であった。

比較例１〜２ 実施例１における炭素繊維として、サイジング剤を除去
する前の無撚及び有撚のフィラメント束を用いる他は実
施例１と同様にして引抜成形棒を成形したところ、素材
の５００ｍ当りの中央部歪みがそれぞれ０．４０ｍｘ、
０．３５Ｂであり、長さ約１０００ｙ＋ｚの素材を先端
径０．７ｍ。

元部２．８龍の太さに研削したところ、先端振れ１０ｓ
ｉ以内の合格率はそれぞれ４０％、７０％であった。

素材の曲げ強度は無撚フィラメント束使いで１８２に９
７ｍ”、有撚フィラメント東使いで１７８に９／ｍ鵞で
あった。

無撚フィラメント束からなる成形棒の断面は第１図口の
ようであった。

実施例２ ポリアクリロニトリル系プリカーサ−を焼成して炭素繊
維を製造するに当り、サイジング剤付着量を０，１ｗｔ
％以下にコントロールして付着せしめた引張強度３５０
　ｋＦ／／ｍｘ”、引張弾性率３０ｔ　Ｏｎ　／龍２、
フィラメント径約７μの炭素繊維フィラメントが６００
０本集束された中弾性炭素繊維フィラメント束な得た。

このフィラメント束をチーズから横引出し方式により、
Ｌ／Ｄが約３００のＳ撚糸と２撚糸とし、これらを対に
して引き揃えながら、実施例１と同様にして引抜成形を
行い、６００＋ｚ当りの素材歪み量が平均０．４ｆｌの
引抜成形棒を得た。

本成形棒を約１０００ｕｔ長、先端径０．７　Ｉ！ｘ　
。

元部２．８　ｒｔｒｘの太さに研削したところ、先端振
れ１０ｆｉｍ以内の合格率９２％の真直度、強度、魚信
感度の優れた釣竿の穂先が得られた。

実施例３ 実施例１におけるサイズ剤を除去したＳ撚り炭素繊維を
３本合せて同撚数Ｚ撚りを行い、３子撚糸を得た。

実施例２におけるサイジング剤レベルを低下せしめた中
弾性炭素繊維をＳ、ｚ対になるよう撚りをかゆながら引
抜成形棒の周辺構造を形成し、中心に上記３子撚糸を配
置することにより素材の真直度レベル０．２５ｓ＋ｍ／
　６００＋ｒｘの引抜成形棒を得た。

この引抜成形棒を長さ約１０００＋ｍ、先端径０．７　
ｍ　、元部２．８　ｍｕのテーパー状研削物としたとこ
ろ、先端去れ量１０隨以内の合格率９８％と云う真直度
、強度の優れた釣竿穂先が得られた。

実施例４ 実施例３と同様の方法により、引抜成形棒を構成する中
心層及び周辺層の材料を変更することにより、繊維体積
含有率的６０％、直径約３．０罪の引抜成形棒を得た。

その特性は第１表に示す通りであった。

第　　１　　表 〔効果〕 本発明の引抜成形棒は、研削後の真直度の高い中実引抜
成形棒が得られ、引抜成形と云う高生産性成形手段が産
業界で有効に活用し得るようになり、各種産業用途に好
ましく使用される。

テーパー状に研削を行ったものは釣竿用穂先として特に
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図イは有撚フィラメント束を使用した本発明の引抜
成形棒の中心対称多層構造断面例を示し、口は無撚糸を
使用した場合の多層構造断面例を各示す。 肴　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも５０重量％以上が炭素繊維からなる強化繊
   維フィラメント束とこれを結合するマトリックス樹脂か
   らなる引抜成形棒に於いて、サイジング剤付着量が０．
   ３ｗｔ％以下に調節された炭素繊維フィラメント束を使
   用したことを特徴とする炭素繊維強化引抜成形棒。 ２、強化繊維フィラメント束が撚糸されたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の成形棒。 ３、撚糸された強化繊維フィラメント束が、撚りピッチ
   （Ｌ）と見掛繊維直径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）＝１０〜１
   ０００の一方向撚糸フィラメント束、又はこれらの下撚
   糸を複数本集束してＺもしくはＳ方向撚を施した多重撚
   糸フィラメント束であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の成形棒。 ４、強化繊維フィラメント束が中心対称多層構造を形成
   するよう配列されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の成形棒。