JPS6341131A - Ｆｒｐ中空角材の製造法 - 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ＦＲＰ中空角材の製造法に関する。

（従来の技術） Ｆ　ＲＰ　（＃Ｊｉ維強化グラステックラ、特に炭素繊
維を補強材として用いたＣＦＲＰは＠汝で、しか吃強度
、剛性にすぐれろため、種々の分野において構造材とし
て利用されている。その中でもバイク状などの中空体は
軽量、高剛性という長所を最大限に生かせろことから、
特に軽量化が要求さｎる用途に需要が大きい。

このようなＦＲＰ中空体の製造方法としては、−ｆｔｌ
ｃｆ工ＦＷ（フィラメントワインディング」法が採用さ
れている。これは金属製の芯材（マンドレル）ＩＣ熱硬
化性樹脂を含浸させた繊維全巻きつけて、それを加熱硬
化後、中央のマンドレルを引き抜いて除去する方法であ
る。この方法においてマンドレルを成形品から容易に引
き抜けるようにするにはマンドレルにテーパーをつける
方法が一般的である。また、ＣＦＲＰにおいては加熱成
形後、冷却するとＣＦＲＰの繊維方向の熱膨張係数はほ
とんどゼロに近いため、中空部断面が大きく、しかもマ
ンドレルの尚方向に多くの繊維を配向させたものではマ
ンドレルが冷却により収縮することによってマンドレル
と成形品の間に間隙全土じ、容易に脱型することができ
る。

（発明が解決しょうとする問題点ン ところがＦＲＰ中空体において、その中空部の断面形状
が縦横比３以上の長方形状であり、しかもＦＲＰＩ：ｌ
：Ｉ空体の長手方向にテーパーをつけることができない
ものでは、底形に用いるマンドレルである金属製芯を引
き抜いて除去することが困難である。

このようなことから本発明者ら＆を以前、この工うなＦ
ＲＰ中空体の金属製芯の引き抜ｆ！を容易にする方法と
して、用いる金属製芯金その短辺が短くなろ工うに３枚
以上の板に分割して使用する方法を考え、特許出願した
（特願昭６ｌ−５１０６９）。

この方法ｖｃ工れば金属製芯を分割しないものに比べて
金属製芯の引き抜きを工容易になる。しかし、これだけ
ではＦＲＰ中空体の長さが長くなったり、あるいは繊維
の配列方向が長さ方向に多く配列したものなどでは、分
割した金ＦＡ製芯同士がこすれ合うことにより、摩耗あ
るいはかじることにより金属製芯が傷だらけになり再使
用ができなくなる。また、さらに金属製芯同士が強（か
じるとそこからの金属製芯の引き抜きが不可能になるこ
とがある。

本発明はこの欠点を改良し、このようなＦＲＰ中空体の
製造において金属製芯をさらに容易に脱型できるように
する方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段及び作用）すなわち、本
発明は中空断面形状が縦横比３以上の長方形状であるＦ
ＲＰ中空角材の製造において、用いる金Ｍ裂芯をその短
辺が短（なるように３枚以上の板に分割し、さらにこの
工うに分割した金属製芯同士の接触面に潤滑剤を介在さ
せることを特徴とするものである。

つまり、分割された板状の金属製芯を、その金属製芯と
他の金Ｍ製芯との接触面に潤滑剤を塗布して重ね合わせ
、その周囲にＦＷ法あるいｔニブリグレグを巻回して積
層するなどの方法によりＦＲＰ層を形成し、加熱加圧す
ることで樹脂を硬化させる。次に重ね会わせた板状の金
属製芯のうち、ＦＲＰ成形品の断面の長辺部と接しない
、両面が他の金属製芯と接している金属製芯を引き抜い
て除去する。その後、その他の金属製芯を順次引き抜い
て除去し、ＦＲＰ中空中空金材Ｇるのである。

本発明のように分割された金属製芯同士の接触面に潤滑
剤を塗布するのは、金属製芯同士の摩擦による摩耗ある
いはさらに傷がつくことによる金属製芯のかじりを防止
し、金Ｍ製芯の引き抜きを容易にするためである。

ＦＲＰ中空角材を製造するには金属製芯の周囲にＦＲＰ
ｔ−成形後、金Ｒ製芯を引き抜いて除去する方法が一般
的に考えろｎるが、中空断面形状の縦横比が３以上の長
方形の場合、その短辺の長さが、長辺の長さにくらべて
短いために短辺方向でのＦＲＰ成形後のＦＲＰと金属製
芯との熱膨張係数の差による長辺部におけるＦＲＰと金
属製芯との間の′Ｉ！！ｉ着性の低下は望めない。

そのために金属製芯を引き抜いて除去するには非常に大
きな力が必要であり、成形品の長さが長くなるとさらに
大きな力が必要になるために、金属製芯の引き抜き時に
成形品を破壊したり、あるいは金属製芯を変形させたり
する恐れがある。

そこで先に本発明者らが特許出願した％１ＩＡＷ３６１
−５１０６９に示すごとく、金Ｍ製芯をその短辺が短く
なるように５枚以上の板に分割して使用することにより
、金属製芯の引き抜きを改良することができた。すなわ
ち、３枚以上に板状に分割した金ＭＭ芯のうち、その長
辺部がＦＲＰ成形品と接していない金属製芯を最初に引
き抜いて除去することが効果があるのである。

このようにすることにより残りの金属製芯はＦＲＰとの
接触圧から開放されるために容易に引き抜いて除去する
ことが可能になるのである。

ところが、この方法による場合、ＦＲＰ中空体の中空断
面形状が小さい場合、また、ＦＲＰの収縮が大きく、成
形品を冷却後に金属製芯を引き抜く場合、あるいは成形
品の長さが長い場合などにおいては、金属製芯同士の接
触面には非常に大きな圧力が作用するために、特に最初
の金属製芯の引き抜きに非常に大きな力を必要とする。

そのために金属製芯を引き抜く際に、金属製芯同士の摩
擦により、金ＩＡ製芯に傷がつきやすく、さらにその傷
が拡大するとその部分で、金属裂芯同士が互いにかみ合
ってしまい、そこからの金属製芯の引き抜きが困難にな
る場合もある。また、このようにして発生した金属製芯
の傷は次の成形時にを工除去しなければならず、作業性
が悪（なる。また、このように金属製芯の傷を底形する
度にサンディング等により除去していると、しだいに金
属製芯の寸法が変化していき、七ｎＫよって成形品の寸
法Ｍ度も悪化していく。

この工うな欠点を解決するのに、本発明のように金属芯
同士の接触面に潤滑剤全塗布するのが有効なのである。

潤滑剤ｔ−塗布することにＬって金属製芯同士の接触面
の摩擦を小さくすることができ、引き抜き力が著しく低
下し、引き抜きが非常に容易になる。ざらに金属製芯の
傷の発生も防止されるので作業性、成形品の中空部の寸
法精度も著しく改善される。

本発明に用いろ潤滑剤は、グリース、オイル、二硫化モ
リブデン系等の一般に用いられている潤滑剤ならどれで
も有効であるが、これらの中でも特にグリース、ｆたＱ
工二硫化モリブデン系潤滑剤が、ＦＲＰ成形時の高温で
の潤滑特性および形状保持性の点から好ましい。

なお、本発明のＦＲＰの成形法としてはＦＷ法、あるい
はプリプレグを金属製芯に巻回して８１層し、こｎｋプ
レス、あるいはオートクレーブ等に工り熱圧成形する方
法が適用される。

また、ＦＲＰの樹脂は不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、エボ牟シ桐脂、ポリイミド樹脂など、補
強繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維な
どを用いることができる。

以上、述べてきた工５に本発明の方法に工れば、ＦＲＰ
中空角材の金属製芯を用いた製造において、その金属製
芯のＦＲＰ成形品からの引き抜きを容易に行うことがで
き、従来の方法では金属製芯の除去が困難であつた形状
のＦＲＰ中空角材を容易に得ろことができろ。

以下、実施例を挙げて不発明の詳細な説明する。

（実施例） 〔実施例１〕 ＠１図に示す中窒断面形状ＣＰ：Ｊ側寸法６０ｍ×９Ｑ
ｍｍ、縦横比１５）で厚さ２ｍｎ＋、長さ１．６ｍのＦ
ＲＰ中空角材１を成形するにあたり、第２図に示す厚さ
２１１１１１１．幅９０ＩＩＩ１１．長さ１．８ｍのス
テンレス板３全第３図に示すごとく、こｎらのステンレ
ス板３同士の接融面にグリース４（部品名：マルティノ
ックグリース、日本石油製）を塗布してから重ね合わせ
て芯材とした。この芯材にエポキシ樹脂含浸炭素繊維ク
ロスプリプレグを巻きつけるように所定枚数積層した。

これを成形用金型にセットして底形温度１６０℃、成形
圧カフ　ｋｇ／ａｎ’の条件で９０分間成形し、金型か
ら脱型した。得られた成形品から芯材を引き抜いて除去
するにあたり、まず、３枚、重ね合わせたステンレス製
芯材の中央の１枚を引き抜いて除去した。この引き抜き
に要する開会り荷重は約４２０ｋｇであり、芯金の引き
抜きが進むにつれても、芯金同士の単匁による鵠の発生
は認められず、そのために引き抜き荷重もけぼ一定のま
ま、容易に引き抜き除去することができた。さらに残っ
た２枚の芯＃は中央の芯材を除去したため、そこに空隙
ができたことにより簡単に引き抜いて除去することがで
きた。

また、便用した３枚のステンレス製芯材は傷の発生は認
めらｎず、そのまま、次の成形に使用することができた
。

〔実施例２〕 実施例１と同様の成形を行うにあたり、ステンレス製芯
材３に塗布する潤滑剤として二硫化モリブデン系潤滑剤
（商品名：とタゾル、日立粉末冶金製）を使用した。

この場合の最初の芯材の引き抜き荷重は３５３　ｋｇで
あり、実施例と同様、芯材への傷の発生は全（認めら牡
なかった。

〔比較例〕

実施例（！−同様の成形を行うにあたり、３枚のステン
レス製芯材３に溝滑剤を塗布することなく、重ね合わせ
、その他は実施例と同様の条件でＦＲＰ中空体を成形し
た。

最初のステンレス製芯材３の除去に要する引張荷重は初
期は８００ｋｇ程度であったが、引き抜きが進行するに
従い、芯材に傷が発生し、そのために芯材同士がかじり
てしｆい、荷Ｚ＋Ｘ徐々知大きくなり、最大時で約２０
００ｋｇを要した。

使用した芯材には傷が多数発生した。特に突出した傷を
１次の成形時にはその一！までは障害になるのでこれを
ヤスリ、サンドペーパー等で除去するのに多大な時間？
：要した。

（発明の効果２ 以上のよう沈木発明の方法によれば、従来の方法では成
形後の金Ｆ４裂芯の除去に非常に大きな引き抜き荷重を
要するために困難であったＦＲＰ中空角材の成形を容易
にすることができ、しかも金Ｉ４製芯の引き抜ｆ！″時
に金属調芯同士の摩擦により生ずる金属製芯の傷の発生
も防止し得るために、金ｓｍ芯同士のかじりに工ろ引抜
きの進行に伴う引抜き荷重の上昇を防止できる。

また、金属製芯には傷が発生しなくなるため、そのまま
で次の成形に使用でき、作業性も改良される。

この方法により、織機用ベルトフレームの横部材などの
軽量でしかも高剛性を要求さｎる用途に、それに適した
形状のＦＲＰ中空角材を量産性よく供給することが可能
となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で底形したＦＲＰ中空角材の斜
視図、第２図は本発明の実施例で使用した金Ｆ４１Ｒ芯
の斜視図、第３図は本発明の実施例１で使用したグリー
スを塗布した金属製芯の重ね合わせ時の断面図である。 符号の説明 Ｉ　　ＦＲＰ中空角材　　２　中空部 ３　ステンレス製芯　　４　グリース 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製芯にＦＲＰ成形材料を巻回して成形後、金属
   製芯を除去する中空部断面の縦横比が５以上の長方形状
   であるＦＲＰ中空角材の製造において、用いる金属製芯
   をその短辺が短くなるように３枚以上に分割し、その分
   割面に油滑剤を塗布して用いることを特徴とするＦＲＰ
   中空角材の製造法。 ２、潤滑剤がグリースである特許請求の範囲第１項記載
   のＦＲＰ中空角材の製造法。 ３、潤滑剤が二硫化モリブデンを主成分とするものであ
   る特許請求の範囲第１項記載のＦＲＰ中空角材の製造法
   。