JPS6250127A - 繊維強化プラスチツク製ベロ−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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰとよぶ）製
ベローズ付円筒体を一体で成形する方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

ＦＲＰは強化繊維をマトリックス樹脂で硬化させたもの
で比強度、比弾性が大きく、また耐蝕性も優れ種々の製
品に適用されている。特に、炭素繊維強化プラスチック
は比強度、比弾性が非常に大きく金属以上の特性を有し
、高速回転円筒体等の素材として適している。このよう
な回転円筒体にベローズを設けることは、軸方向の曲げ
弾性率を下げ、回転時に発生する曲げ振動を吸収しやす
くし、高速回転させる時のふれのバランスをとりやすく
することに効果がある。

しかしＦＲＰは繊維の配向により特性が変わる異方性を
示すため、ベローズ部の凸型形状に繊維を適切に配置さ
せることや、またそれを本体円筒部と一体に成形して高
速回転に十分耐える特性をもたせることは、配向乱れ等
から困難であった。

ベローズ付高速回円筒体を一体で成形することは種々検
討されてきたが、金型構造が複雑であったり、一度マン
ドレルに配置させた強化繊維層をベローズの所だけ切除
し、その部分に特別な工程を加える方法がとられたり、
生産性、性能面からまだ十分とはいえなかった。そこで
本体部とベローズ部を別々に成形してそれを接着する方
法がとられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述の従来の方法では、特性のばらつきやボイ
ドの発生が考えられ、工程数が多く生産性に劣るだけで
なく、高速回転時に生じる周方向応力や振動から生じる
曲げ応力に対する強度の信頼性が乏しかったり、高速回
転中に円筒内の気体や液体がリークし易い問題があった
。また、本体部の繊維を切断し一体成形する方法は分割
型の金型形状を工夫してベローズ部を成形していたが、
成形可能な形状に限度があり、適切な形状のベローズが
得られにくい問題もあった。本発明はこれらの問題点を
解決し、強度が安定した繊維強化プラスチック製ベロー
ズ付円筒体を生産性よ＜、一体的に製造する方法を提供
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は円柱状の芯体の周囲にシリコーンゴムでベロー
ズ部成形部分を有する分割可能な円柱状マンドレルを形
成し、該マンドレルの外周にマトリックス樹脂を含浸さ
せた強化繊維層をを配置させ、その外側を金属製の分割
可能型で被い、その後成形加工することを特徴とする。

以下、本発明を図面に従って説明する。第１図は成形型
の断面図である。第２図はベローズ付円筒体の断面図で
ある。第３図はシリコーンゴムマンドレルの分割法を示
した説明図である。

ベローズ付円筒体は円筒体本体１とベローズ部２および
両端の細径部３からなっている。成形型は円柱状の芯体
４の周囲に分割可能なシリコーンゴムで円柱状マンドレ
ル５を形成しである。円柱状の芯体は、外径を変えるこ
とによりシリコーンゴムの厚さを調整でき、ゴムの温度
上昇速度が変えられ、硬化時間の短縮化に役立ち、膨張
圧力の調整もしやすくなる。また芯体を抜くことにより
、ＦＲＰ成形品が分割したシリコーンゴム型を容易に脱
型でき作業性を向上できる。芯体の形状は外周が円形で
あればよく、中実でも中空でもかまわない。また抜きテ
ーパーがついていてもよい。材質はシリコーンゴムより
熱膨張率が小さく剛性が高く膨張圧で変形しにくいもの
であればよ＜ＦＲＰでも金属でもよい。しかし、ＦＲＰ
の外側の分割型の材質は強度上金属が適しているので、
同じ材質の金属である方が熱膨張も等しく好ましい。

分割可能なシリコーンゴムの形状は本体部が円形で、そ
の一部に凸型のベローズ部成形部分を有した形状で、両
端はストレートな形状でもよい。

また、両端に取りつける固定＠板の形状に応じ、両端の
径を端板よりしぼり込み、両端の径を本体部より細（し
、端板との取り付けを容易にしてもよい。分割可能なシ
リコーンゴムの長手方向に垂直な断面形状は、加熱硬化
後、中の円柱状の芯体を抜いた後ＦＲＰから容易に脱型
できるように一つ以上中心側に抜けやすいテーパーを有
した台形形状にするとよく、それにより、シリコーンゴ
ムの損傷が少なくなり、使用回数が増え、生産性も向上
する。また、シリコーンゴムは注形可能で、熱膨張率約
１〜１０×１０１４の範囲のものが成形しやすい。

シリコーンゴムのマンドレルと外側の金属型とは同心円
になっている。そこでシリコーンゴムは外側の金属型の
内側にシートワックスをはり、注形法でつくるとよい。

またシリコーンゴムの分割面を正確に一致させるため厚
さ１鶴以下の薄い離型性の優れたシートで被い固定する
とＦＲＰの寸法精度が向上する。シートの材質はシリコ
ーンゴム、テフロン、マイラー等耐熱性の高いシートが
よい。また、シリコーンゴムマンドレルに密着する面に
粘着剤が塗布されている方が作業性がよい。

分割したシリコーンゴムの合わせ面の線が成形後のＦＲ
Ｐ円筒の内面に生じる場合があるが、シリコーンゴムを
シートで被うことによりほとんどなくなり、高速回転円
筒体として強度が向上し、回転バランスもとりやすくな
る。

次にこのようにして形成したマンドレルにマトリックス
樹脂としてエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂やＰＲＥＫ（ポリエーテルエー
テルケトン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）
等の熱可塑性樹脂を含浸させた強化繊維たとえば、炭素
繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維を配置させる。繊維形
態はロービング状、一方向シート状、織物のいずれでも
よい。所定量をマンドレル上に配置した後、その上に金
属製の分割可能型で被い型をボルト等で固定する。金属
は鉄が一般的であるが、他の材質でもよい。この金属型
を加熱させ、シリコーンゴムを膨張させながら、繊維強
化層を金属型に密着させ成形加工する。

熱硬化性樹脂の場合は加熱硬化させ、また熱可塑性樹脂
の場合は加熱溶融させ、その後冷却し、形状保持させる
。その後、外側の金属型をはずし、円柱状の芯体を抜き
、シリコーンゴムを取りはずす。こうして本体部とベロ
ーズ部を全く一体で成形することができる。

〔実施例〕

以下実施例に基づいて説明する。

第２図の円筒体を成形する。円筒の外径は１５０鳳鳳、
肉厚２１１．ベローズ部外径１６０ｍ＋＋、両端細径部
の外径１００　ｉｎ、長さ５０ｍｍ、および円筒の全長
６００１の形状である。

第１図の型において、外径５０籠の鉄製の円柱４にベロ
ーズ成形部分が凸型になっている分割可能なＲＴＶ７５
００　　（ダウコーニング社製シリコーンゴム商品名）
製シリコーンゴムマンドレル５を設置する。その上から
厚さ０．２　ｍの裏面に粘着剤のついたテフロンシート
９を一層巻きシリコーンゴムマンドレルを固定する。シ
リコーンゴムマンドレルの外径は外側の鉄製の２分割型
１１の内径より３１鳳小さく作成した。その上にカーボ
ン繊維（ＰＡＮ系カーボン繊維Ｔ３００　東し株式会社
製）を一方向にひきそろえ、マトリックス樹脂としてエ
ポキシ樹脂を含浸させた一方向ブリプレグシート１０を
２鶴厚さ相当積層するベローズ部はプリプレグがずれな
いようにていねいに積層した。この上に鉄製の２分割型
１１を被せる。割型の内面は第１図で示した円筒の形状
をしており、型を締める時、内側のプリプレグシートの
繊維を切断しないように注意した。そして割型を締めた
後両端の固定板１２を締めつけた。その後１２０℃の硬
化炉で加熱し４時間後に炉から取り出した。

そして固定端板１２、割型１１、円柱状芯体４、シリコ
ーンゴムマンドレル５の順に分解した。

シリコーンゴムマンドレルの分割法を第３図に示す。分
割型５および８は鉄製の円柱状芯体４を抜くと容易に分
解できるよう中心側に抜けやすいテーパーが付けである
。他の分割型６および７は普通の扇型形状である。シリ
コーンゴムマンドレルは初めに５．８を抜き、その後他
の分割部分をぬくことにより、容易にはずすことができ
た。こうしてベローズ部を一体で成形した炭素繊維強化
プラスチック製円筒を得ることができた。

〔発明の効果〕

本発明により、ベローズ部を有する円筒体が一体で成形
できるようになった。またこの製造方法は円筒の内外面
とも型に接しているため精度がよく、しかも平滑面が得
られ、機械加工の必要がないため強度が安定しており、
リークおおそれがなく、また型の構造分解法も容易でし
かもシリコーンゴムマンドレルも再使用でき、生産性に
も優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は成形型の断面図である。第２図はベローズ付円
筒体の断面図である。第３図はシリコーンゴムマンドレ
ルの分割法を示した説明図である。 符号の説明 １　円筒体本体　　　　２　ベローズ ３　細径部　　　　　　４　円柱状芯体５　シリコーン
ゴム　　６　シリコーンゴムマンドレル　　　　　　マ
ンドレル （抜きテーパー付） ７　シリコーンゴム　　８　シリコーンゴムマンドレル
　　　　　　マンドレル （抜きテーパー付） ９　テフロンシート　１０　プリプレグシート１１２分
割型　　　　１２　固定板端板　　　　　、１１、代理
人　弁理士　若林邦彦Ｌ’　１．、、＋ミ、’、）・　
ＩＩ： １０フ０゛〕ブしり”し−ト 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円柱状の芯体の周囲に分割可能なシリコーンゴムで
   ベローズ部成形部分を有する円柱状マンドレルを形成し
   、該マンドレルの外周にマトリックス樹脂を含浸させた
   強化繊維層をを配置させ、その外側を金属製の分割可能
   型で被い、その後成形加工することを特徴とする繊維強
   化プラスチック製ベローズ付円筒体の製造方法。 ２、円柱状の芯体が金属である特許請求の範囲第１項記
   載の繊維強化プラスチック製ベローズ付円筒体の製造方
   法。 ３、円柱状のマンドレルの両端の径が本体部より細くな
   っている特許請求の範囲第１項または第２項記載の繊維
   強化プラスチック製ベローズ付円筒体の製造方法。 ４、円柱状のマンドレルが分割可能なシリコーンゴムの
   外周を厚さ１ｍｍ以下の離型性の優れたシートで被って
   形成されている特許請求の範囲第１項、第２項または第
   ３項記載の繊維強化プラスチック製ベローズ付円筒体の
   製造方法。 ５、分割可能なシリコーンゴムの長手方向に垂直な断面
   形状の一つ以上が中心側に抜けやすいテーパーを有する
   台形形状である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
   または第４項記載の繊維強化プラスチック製ベローズ付
   円筒体の製造方法。