JPS6347129A - 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） ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、籍に炭素繊維を補強
材として用い１こＣＦＲＰは＠量で、しかも強度、剛性
にすぐするため種々の分野において構造材として利用さ
れている。その中でもパイプ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ることから、特に＠量
化が要求される用途に需要が大きい。

この工うなＦＲＰ中空体の製造方法としては、一般Ｉｆ
Ｃ＆’ｆ、ＦＷ（フィラメント・ワインディング）法が
採用さ粁ている。これは金楓製の芯材（マンドレ／Ｌ−
）　ＶＣ熱硬化性樹脂を含浸させたＭＭを巻きつけて、
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１こめ、中空部断面が大
きく、しかもマンドレルの周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を生じ、容易に脱型
することができろ。

（発明が解決しようとする問題点ン 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ＦＲＰ中空体
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
、成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は以前、このよりなＦＲ
Ｐ中空体の金属製芯の引き抜きを容易にする方法として
、用いる金属製芯をその短辺が短くなる工５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）。

この方法によれは金属製芯を分割しないものに比べて金
属製芯の引き抜きは容易になる。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
た金属製芯同士がこすｔ合うことにエリ、岸耗あるいは
かじることにエリ金属製芯が傷だらけになり書使用がで
きなくなる。また、さらに金属製芯同士が強くかじると
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、この工うな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６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（なるように６枚以上の板に分割し、さらに
このように分割した金属製芯を重ね合わせてこれに離型
フィルムを巻回し、その上にＦＲＰｉ形成することを特
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重ね合わせ、それ
に離型フィルムを巻きつける。その上にＦＷ法あるいは
プリプ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
に車ね合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、最後
にＦＲＰ中空部に残った離型フィルムを除去するのであ
る。

本発明のように金属製芯に離型フィルムを巻回するのは
成形時に流動した樹脂が金属製芯同士の層間に入って硬
化して樹脂バリとなり、金属製芯を引き抜く際の抵抗と
なり、金属製芯同士がかじって引き抜きが困難になるの
全防止するためである。

ＦＲＰ中空角材全製造するには金属製芯の周囲にＦＲＰ
ｋ成形後、金属製芯を引き抜いて除去する方法が一般的
に考えられるが、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
芯との間の密着性の低下は望めない。

そのために金属製芯全引き抜いて除去するＫ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特願昭６１−５１
０６９に示すごとく、金属製芯をその短辺が短くなる工
う［３枚以上の板に分割して使用することにより、金檎
製芯の引き抜きを改良することができた。すなわち、３
枚以上の板状に分割した金属製芯のうち、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Ａ（芯はＦＲＰと
の接触圧から開放される１こめに容易に引き抜いて除去
することが可能と７′Ｉ：るのである。

ところがこの方法による場合、金属製芯を３枚以上の板
状に分割しているために、これらの金属製芯の層間にＦ
ＲＰＦｊ、形時に流動した樹脂が浸入しやすく、それら
の樹脂は金属製芯の層間で硬化してしまう。この工うな
状態になるとＦＲＰ成形後、金属製芯を引き抜く際に、
金属製芯の層間の樹脂パリが大きな引き抜き抵抗となり
、引き抜きには太さな力を必要とする。また、さらに金
属製芯の引き抜きが進行するにつれて、樹脂パリは引き
抜か扛た金属製芯には付着せず、内部に蓄積されていく
ので、さらに抵抗は増大する。このような状態になると
引き抜きに要する力が大きくなるばかりでなく、金属表
意同士の摩擦も大きくなるために金属製芯に傷が発注す
る。このようになると金属表意同士がかじるためにさら
に引き抜きは困難になる。

また、傷がついた金属製芯は次の成形に使用するＫはヤ
スリ、サンドペーパー等により傷を除去しなければなら
す、作業性が低下する。

このような欠点を解決するのに、本発明のように金属製
芯に離型フィルムを巻回してその上［ＦＲＰを形成する
のが有効なのである。離型フィルムを金属製芯に巻きつ
げることによって金属製芯の層間への樹脂の流入全防止
でき、したがって樹脂パリによる金属製芯の引き抜き荷
重の増大をなくすことが可能となるのである。

本発明に用いる金属製芯に巻回する離型フィルムとして
は、一般のプラスチック成形等に用いられるテフロン、
テトラ（ポリ弗化ビニル）、クリコーンなどの樹脂と接
着性がないフィルム、あるいはポリエチレン、ポリプロ
ピレン、マイラー（ポリエチレンテレ２タレート）、ポ
リイミド、塩ビ等のフィルムに離型処理を施したものが
１更用できる。

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ｈ４製芯に巻回して積層し、これをプ
レス、あるいはオートクレーブ等にＬ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、エポキシ位ｊ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ろ。

以上、述べてきたように本発明の方法によれば、ＦＲＰ
中空角材の金属製芯を用いた製造において、その金ＭＷ
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てあった形状
のＦＲＰ中空角材を容易に得ることができる。

以下、実施例を挙げて本発明全詳ａ［収明する。

（実施例） 〔実施例１〕 第１図に示すような中空部２を有し、中空断面形状（内
側寸法６ｍｍＸ９０１１ｍ、縦倒比１５）の厚さが２１
ｎｌ１１．長さが１．６ｍのＦＲＰ中空角材１を成形す
るにあたり、第２図に示す、厚さ２ＬｎＩ１１１幅９［
１ｍｎ＋、長さ１．８ｍのステンレス叛６を３枚重ね合
わせ、第５図に示すごとく、重ね合わせたステンレス製
芯材にテトラ２イルム（厚さ３５μｍ）４を巻回した。

この芯材にエボキ７樹脂含浸炭素繊維クロスプリプレグ
全巻きつけろ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、成形温度１６０℃、圧カフ　ｋｇ／ａ
ｆ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
、６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引張荷重は約７２０ｋｇであり、
脱型機により容易に引き抜き除去することができた。ま
た、この時、ステンレス製芯材にはテドラフィルムを巻
きつけておいたためにステンレス製芯材の層間への樹脂
の流入はなく、樹脂パリによる引き抜きに資する荷重の
増大、及びステンレス製芯材同士のかじりハ認められな
かった。

〔比較例１〕 実施例と同様の成形を行うにあたり、重ね合わせた３枚
のステンレス製芯材に離型フィルムを巻回することなく
、他は実施例と同様の条件でＦＲＰ中空体を成形し１こ
。

最初のステンレス製芯材の除去に要する引張荷重は初期
は８００ｋｇ程度であったが、ステンレス製芯材の層間
には樹脂が流入し、樹脂パリが生成し引き抜き時の抵抗
となり、引き抜きが進行するに従い、引き抜きに要する
荷重は増大し、最大時で約２０００ｋｇを要した。また
、樹脂パリの存在により芯材同士がかじうてしまい、芯
材には互いにけずられたような傷が多数発生した。

（発明の効果） 以上のように本発明の方法によれば、従来の方法では成
形後の金属製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
することができる。

しかも金属製芯に離型フィルム全巻きつけることによっ
て、成形時の金属製芯の層間への樹脂の流入、樹脂パリ
の発生を防止し得るために、樹脂パリによる引き抜き抵
抗の増大、さらには樹脂パリに工ろ金属製芯のかじり、
傷の発生をなくすことができ、それに伴う引き抜きに９
する荷重の増大を抑止することが可能となる。

この方法に工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れる用途に、それに適した形
状のＦＲＰ中空角材を量産性工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、本発明の実施例で成形した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属製芯の
斜視図、第３図は本発明の実施例で使用した重ね合わせ
た金属製芯にＳ型フィルムを巻回したところを示す断面
図である。 符号の説明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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３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、それら
   を重ね合わせたものに離型フィルムを巻回し、その上に
   ＦＲＰを形成することを特徴とするＦＲＰ中空角材の製
   造法。