JPH0217343B2 - - Google Patents

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JPH0217343B2
JPH0217343B2 JP60040318A JP4031885A JPH0217343B2 JP H0217343 B2 JPH0217343 B2 JP H0217343B2 JP 60040318 A JP60040318 A JP 60040318A JP 4031885 A JP4031885 A JP 4031885A JP H0217343 B2 JPH0217343 B2 JP H0217343B2
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JP
Japan
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carbon fiber
core metal
resin
zone
reinforced plastic
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Takahiko Watanabe
Toshuki Sugano
Yasushi Yamamoto
Kunihiko Murayama
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPH0217343B2 publication Critical patent/JPH0217343B2/ja
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    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
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    • B29C53/581Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material
    • B29C53/582Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material comprising reinforcements, e.g. wires, threads
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    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/84Heating or cooling
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    • B29C70/525Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C70/527Pulling means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭素繊維強化プラスチツク(以下
CFRPと略称する)パイプの連続成形方法及びそ
の装置に関し、例えば大型宇宙構造体用部材とし
て用いられるような軽量、長尺で高い機械的強度
を有するCFRP薄肉パイプの連続成形に適用でき
る方法ならびにそれに用いられる装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
熱硬化性樹脂を含浸してマトリクスとした繊維
強化プラスチツク(以下FRPと略称する)パイ
プのような一定断面形状を有する長尺成形品の連
続成形法としては引抜成形方法がよく知られてお
り、従来から強化材としてガラス繊維を用いた厚
肉の絶縁管や耐食管などの製造が実際に行なわれ
ている。
第8図は、中実ロツドの成形品例ではあるが、
従来の引抜成形方法と装置の基本概念を説明する
構成図として、特開昭50−75263号公報から引用
したものであり、図において、1はボビンから繰
り出される補強繊維、2は熱硬化性樹脂を含浸さ
せる槽、3は樹脂含浸した繊維集合体、4は集合
体3を加熱する予熱機(ここでは加熱手段として
RFを用いている)、5A,5Bは集合体3から余
分な樹脂を除去すると共に全体の外形を整える絞
り治具、6は硬化成形用のホツトダイ、7は成形
品を把持し右方に移動させるためのベルト式連続
引抜駆動機構である。
ここでの成形方法について説明すると、ボビン
から繰り出される補強繊維1を集合させた後、樹
脂槽2を通過させることにより熱硬化性樹脂を含
浸させた繊維集合体3を得る。この集合体3を予
熱機4を通すことにより加熱させ同時にもしく
は、予熱機4通過後絞り治具5A,5Bにより余
分な樹脂を除去するとともに全体の外形を整え、
その後ホツトダイ6で硬化を行ない所定の成形品
を得る。この場合、引抜機構7により成形品を把
持し右方への引抜力を得るがこの機構はベルト式
手段により連続引抜動作が可能になつている。
上記の例は中実ロツドを得るためのものである
が、中空パイプを得る方法として熱硬化性樹脂を
含浸させた繊維集合体を芯金に巻き付けた後引抜
き成形を行なう方法が特開昭53−96067号や特開
昭56−124号公報に記述されている。又、引抜機
構として2基の把持部を交互に動作させて連続引
抜を可能にしたタイプ成形方法が特開昭51−
58467号公報に記述されている。
更には、オーブン式の硬化手段を用いてはいる
が2基の把持部よりなる引抜機構で成形物と芯金
を一体で移動させることを特徴とした成形方法が
「第36回(’81)SPI年次総会」(セツシヨン15−
F、ページ1〜6)(the 36th(1981)Annual
Society of Plastics、Session 15−F、Page1〜
6)においてゴールドワージイ(W.B.
goldsworthy)等により報告されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような従来の成形方法で
は、例えば大型宇宙構造体用部材として用いられ
るような、強化繊維として炭素繊維を用いて比強
度および比弾性率の優位性を生かした軽量・薄肉
のCFRP長尺パイプの成形には充分対応できな
い。すなわちこのような目的の成形品には必要強
度に対する極限の軽量化が要求され、その為に
は、例えば肉厚1mm以下の薄肉化と成形精度によ
るROM%(複合側による論理値に対する成形品
の強度保持率)の向上が必要であるが、従来の成
形方法ではこのROM%に対する配慮がなされて
いない。
これは、引抜成形法が、本来ガラス繊維を補強
繊維として用いたもので厚肉品を高効率で得るた
めの成形法であるためであり、これら従来技術を
炭素繊維のような高弾性、いわゆる折れやすい補
強繊維を用い、しかも肉厚1mm以下の薄肉品のよ
うな精密成形に、そのまま実施しようとすれば、
繊維の破断、配向の乱れや偏在等補強繊維の状態
や繊維と樹脂の比率更には樹脂の均一硬化性等に
依存するROM%の低下ははなはだしくその値は
宇宙構造体用途等の高性能製品の場合、無視しえ
ないものとなるばかりでなく、肉厚0.5mm以下の
パイプの成形は全く不可能である。
これを従来例の各機構毎に述べれば、まず従来
例では補強繊維をボビン留めから繊維集合体(以
下ロービングと略称する)の状態で繰り出し、熱
硬化性樹脂を含浸させた後、芯材に巻き付けるか
もしくは巻き付けた後、同樹脂を含浸させて次の
予熱工程に移つてゆく工程がある。いずれにして
もその際、繊維は直接各機構に接触したり無理な
屈曲を受けるため、炭素繊維を用いた場合には、
けば立ち(繊維の割れ)、繊維破断が起きやすく
なる。又このような樹脂の含浸手段は、繊維含有
率(繊維と樹脂の比率で以下Vfと略称する)の
制御が難しく製品として必要強度に対する極限の
軽量化は達成しにくい。
又、ロービング形態での補強繊維の供給には、
多量のボビンを一斉に必要とするため材料供給部
の大型化と占有面積(場所)の増大はさけられず
生産ラインに組み込んだ場合、工場管理や材料管
理等の運営上の問題も生ずる。
次の予熱工程では、従来、使用周波数2GHz以
上のマイクロ波加熱機により、炭素繊維に熱硬化
性樹脂を含浸させたCFRP部のみを樹脂の誘電特
性を利用して直接誘電加熱する方法がとられてい
るが、この方法では、熱容量の大きい芯金への放
熱現象があるためCFRP部分の熱制御が難しく、
硬化前の溶融樹脂粘度の不均一による次の硬化成
形工程での繊維の配向乱や繊維の偏在を招くばか
りでなく、樹脂の硬化速度の不均一にも結び付
き、これらのことも又高性能CFRPの成形を阻害
する要因となる。
更に従来の硬化成形工程では、本来厚肉品を対
称としたものが主であるため余分の熱硬化性樹脂
の除去量が多く、例えば硬化成形のためのホツト
ダイの絞り部の絞り角度を大きくするかあるいは
多段絞りが行なわれているが、このことは炭素繊
維の破断を生じやすくなる。又絞り部での逆張力
を抑えるため熱硬化性樹脂のゲル化がホツトダイ
の後半になるように引抜き速度や温度を設定して
おり、このことは溶融・流動状態での移動距離や
長くなり繊維の配向乱が生じやすく、いずれも
ROM%を低下させる原因となる。
引抜駆動方式について言えば最新の例として2
基の把持機構による成形物と芯金を一体で移動さ
せる方式があるが、この場合把持面材質に充分な
配慮がはらわれていないためホツトダイを通過し
た直後の高温状態の成形品を熱容量の大きな低温
物体で把むことになり急冷による熱衝撃で成形品
の破壊や熱歪による変形を招きやすい、又つかみ
替えも把持部の位置検出方式で行なうため、つか
み替えの際、瞬間的に停止状態が存在し、このた
め脈動による炭素繊維の座屈や配向性を生じ、い
ずれも高性能CFRPの成形を阻害する要因となつ
ている。
尚、ROM%を重視した高性能CFRPの成形法
としてフイラメントワインデイングとオートクレ
ーブ硬化を組み合せたバツチ成形法があるが、こ
れは大型宇宙構造物への対応としてはなはだしく
生産性が悪く本目的には適用できない。
本発明は、上記のような問題点を解消するため
になされたもので、熱硬化性樹脂を含浸したテー
プ状炭素繊維プリプレグを用いることにより、材
料供給、芯金への積層工程での繊維の破断が防止
でき、Vfや樹脂特性の制御が容易となり、さら
に2基の把持機構を用い、一方の把持機構の引抜
力が残つている間に他方の把持機構の引抜力を発
生させるようにすることにより、繊維の座屈を防
止して、薄肉の炭素繊維強化プラスチツクパイプ
を連続成形しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の炭素繊維強化プラスチツクパイプの連
続成形方法及びその装置は、熱硬化性樹脂を含浸
したテープ状炭素繊維プリプレグを芯金に積層
し、上記芯金に積層した積層体を予熱し、予熱し
た上記積層体を上記芯金と一体でホツトダイ中を
引抜いてゲル化させ硬化させて炭素繊維強化プラ
スチツクパイプを成形すると共に、このときの上
記引抜きを第1、第2把持機構で交互に、しかも
第1把持機構の引抜力が残つている間に第2把持
機構の引抜力を発生させて連続的に引抜き、かつ
上記ホツトダイの前半部で上記積層体のゲル化を
完了させるようにしたものである。
又、磁性材料で形成した芯金に熱硬化性樹脂を
含浸したテープ状炭素繊維プリプレグを積層し、
上記芯金に積層した積層体を高周波予熱機内に通
すことにより、上記芯金を誘導加熱し間接的に上
記積層体を予熱するようにしたものである。
〔作用〕
本発明は、熱硬化性樹脂を含浸したテープ状炭
素繊維プリプレグを用いることにより、材料供
給、芯金への積層工程での繊維の破断が防止で
き、Vfや樹脂特性の制御が容易となり、さらに
2基の把持機構を用い、一方の把持機構の引抜力
が残つている間に他方の把持機構の引抜力を発生
させるようにすることにより、繊維の座屈を防止
できる。
又、磁性芯金の誘導加熱によりプリプレグを間
接予熱することにより硬化成形の温度制御が精度
良くできるようになる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第1図は、この発明の一実施例による方法を
説明する装置の構成図、第2図はホツトダイと把
持機構部分の拡大した断面構成図、第3図は第2
図に示すホツトダイの一部を更に拡大して示す断
面図、第4図は第1図に示す把持機構の拡大した
断面図、第5図は第4図の示す把持機構の一部を
拡大して示す断面図、第6図は把持機構の一部を
拡大して示す平面図、第7図は把持機構の動作を
制御する制御構成図である。
図において、8は磁性材料で形成された芯金
で、ベース9に固定された芯金支持台10に長手
方向に移動自在に保持されている。11は炭素繊
維(以下CFと略称する)プリプレグテープで、
リングワインダー12に固定された軸に嵌め込ま
れ回転し得るように支持されたボビン13から引
出され芯金8に巻付けられる。リングワインダー
12の回転リング12Aのボス部分は回転リング
支持台12Bに収容された軸受により回転自在に
支持され、回転リング12Aはモータ、減速機等
の通常の作動手段(図示せず)により回転する。
回転リング12Aのボス部分の中心は、芯金8の
太さよりも十分大きな孔が加工され、芯金8はこ
の孔を貫通している。14は高周波予熱機、15
はホツトダイで、ベース9に固定された架台16
に固定されている。17A,17Bは、成形品を
つかみ矢印A方向に引き抜く第1、第2把持機構
である。芯金8に巻き付けられたCFプリプレグ
テープはホツトダイ15を通過してゲル化させて
成形されCFRP成形品となる。
第2図、第3図において、18は成形品、15
Aは樹脂しぼりゾーン、15Bは樹脂ゲル化ゾー
ン、15Cは樹脂硬化ゾーン、19は断熱用温度
調節機構であり矢印Bは熱及び冷媒の流れる方向
を示す。
次に成形方法並びにそれを用いる成形装置につ
いて説明する。ここでは、CFRPの構成素材とし
てテープ状CFプリプレグ11を用いる。CRプリ
プレグテープ11例えば商品名トリカP405(東レ
株式会社製)セツトされたボビン13はリングワ
インダー12にとりつけられておりこのボビン1
3に所定のバツクテンシヨンをかけながら、これ
リングワインダー12すなわち回転リング12A
が、中心を通過する芯金8のまわりを回転するこ
とによりボビン13から繰り出されたCFプリプ
レグテープ11は芯金8に巻き付けられてゆく。
この時、リングワインダー12の回転速度を引抜
駆動に用いられる2基の把持機構17A,17B
の移動速度に同調させることにより、巻き付け速
度を制御する。又テープ11の巻き付け角度は、
用いるテープの巾とボビン13の取り付け角度に
より任意の角度を選択する。
このように、CFプリプレグテープを用いるこ
とにより折れ易い炭素繊維は樹脂層を介して各機
構に接触したり曲げ動作を受けるため樹脂層の緩
衝効果によりケバ立ちや破断が非常に少なくな
る。更にはプリプレグが本来予め所定のVfと硬
化レベルになつており、又、繊維が均一配列され
た形態のものであるため、硬化成形時、樹脂のし
ぼり条件や硬化条件の制御がVf調整が容易であ
り、繊維の偏在や配向乱れを最低限に抑えること
が可能である。
芯金8に巻き付けられたCFプリプレグテープ
11は、2基に把持機構17A,17Bの引抜駆
動力により第1図右方に移動し高周波予熱機14
を通過する。この高周波予熱機14は、周波数10
〜50KHz帯域の高周波場を供給するものであり、
この場合磁性材料で形成した芯金8のみが誘導加
熱の原理により発熱し、CFプレプレグテープ1
1は、間接的に予熱されることになる。なおこの
高周波予熱機14は、芯金の材質や放熱等の変動
要因に対処するためその出力を容易にかつ任意に
調整できる能力を有するものを用いるのが好まし
い。
このように熱容量の大きい芯金の温度調節の場
合、環境変化に左右され難いため、このプリプレ
グテープの間接予熱方式は硬化成形時の各条件、
すなわち、温度に依存する絞り時の樹脂粘度の調
整条件や樹脂の硬化条件等の制御が容易となり安
定した成形条件が得られ易くなる。
高周波予熱機14により予熱されたプリプレグ
11は芯金8と共にホツトダイ15を通過し引抜
き成形される。ホツトダイ15は樹脂しぼりゾー
ン15A、樹脂ゲル化ゾーン15B、樹脂硬化ゾ
ーン15Cの3種のゾーンで構成され各ゾーン1
5A,15B,15Cはそれぞれ個別に温度調節
されている。しかも各ゾーン15A,15B,1
6Cは後での分解掃除を容易にするため、軸に平
行な断面方向例えば2つに割れる合せ構造になつ
ている。CFプリプレグ11は樹脂絞りゾーン1
5A通過時に所定の加熱により一旦流動状態に戻
され、余分の樹脂が絞り作用により除去されると
共に平たん部15Dで全体の外径が整えられ、さ
らに繊維が引き揃えられ、次の樹脂ゲル化ゾーン
15Bに移動して行く。
なお樹脂絞りゾーン15Aの絞り角度は、炭素
繊維の折れを防ぐためかなり小さくなつており、
その角度は4゜〜6゜の範囲内であることが好まし
い。この範囲は種々の検討結果から設定されたも
のであり6゜以上ではROM%の低下、4゜以下では
絞り効果の低下による逆張力の増加が顕著になる
ためである。また樹脂絞りゾーン15Aは含浸さ
れている熱硬化性樹脂がほとんどゲル化を起こす
ことがなく、しかも粘度が最低となるような比較
的低い温度(例えば熱硬化性樹脂が耐熱グレード
の場合90℃±10℃が好ましい)に調節されている
のに対し、次の樹脂ゲル化ゾーン15Bでは前半
の短い移動距離でゲル化を完了させるよう高温
(例えば上記グレードの場合140℃±10℃が好まし
い)に調節されており、しかもこれら両ゾーン1
5A,15Bの連結部は炭素繊維の折れを防ぐた
め密着した形になつている。したがつてこの連結
部での温度差が50℃以上になりゾーン15A,1
5B全体の温度調節だけでは不充分なため、樹脂
絞りゾーン15Aの平たん部15Dに、例えば熱
または冷媒の循環路のような温度調節機構19が
組み込まれている。(矢印Bは熱および冷媒の流
れる方向を示す。)このため樹脂絞りゾーン15
A内でのゲル化は起り難く、万が一にもゲル化が
生じてもその範囲は平たん部15Dにとどまり、
逆張力の増加には結びつかない。
樹脂絞りゾーン15Aから樹脂ゲル化ゾーン1
5Bに移動して来た芯金8に巻付けられたプリプ
レグ11の熱硬化性樹脂は、上述のような樹脂ゲ
ル化ゾーン15Bが高温に設定されているため直
ちにゲル化を起こし、短時間すなわち前半の比較
的短い移動距離の間に一定のゲル化状態に達する
ため、その後の繊維の配向乱れは起こり難い。し
たがつて成形品18の形状が変形しない程度まで
のゲル化を樹脂ゲル化ゾーン15Bで行なえば、
後は硬化を完全にさせるだけでよいので、樹脂硬
化ゾーン15Cの径は成形品18の径すなわち樹
脂ゲル化ゾーン15Bの径より若干オーバーサイ
ズにすることができ、その結果接触抵抗による逆
張力を低く抑えることができる。なお樹脂硬化ゾ
ーン15Cの温度は例えばこの場合160℃以上で
ある。
このように樹脂しぼりゾーンの絞り角度を4゜〜
6゜と小さくし樹脂絞りゾーンと樹脂ゲル化ゾーン
との間に間隙を設けないで両者を連結することに
より炭素繊維の折れを極力抑えると共に、樹脂ゲ
ル化ゾーンでのゲル化を前半の短かい移動距離で
行なわせることにより繊維の配向乱れをなくする
ことができる。これは樹脂絞りゾーンと樹脂ゲル
化ゾーンとの間にゾーン全体の温度調節機構の他
に断熱用温度調節機構を組み込むことにより、そ
れぞれのゾーンが完全に独立して温度調節できる
ようにしたためで、樹脂絞りゾーン内でのゲル化
発生による逆張力の増加がなくなり、繊維の折れ
や配向乱れに起因するROM%低下の少ない
CFRP薄肉パイプを連続的に得ることができる。
さらにこの発明における成形は2基の把持機構
17A,17Bによる引抜駆動により行なわれる
が、その動作を説明する。
第4図、第5図において把持機構17A,17
Bのつかみ上部材20をシリンダ21により押し
付け、つかみ下部材22との間に芯金8と一体で
成形品18をはさみ加圧することによつてつか
み、全体が右方に移動することにより引抜き駆動
が行なわれる。なおつかみ上部材20及び下部材
22の断面は半円形状である。この場合、引抜力
の向上及び成形品の急冷防止を図るため、つかみ
上部材20及び下部材22の構造を第5図の如く
把持面にウレタンエラストマー24を用いフレー
ム構造とした空間にガラスウール等の断熱材23
を充填した構造にするのが好ましい。第6図、第
7図において把持機構17A,17Bの移動は操
作棒25A,25Bを介して、モータ、油圧シリ
ンダなど駆動アクチエータの動作を通常用いられ
る減速機、継手等を介して操作棒に伝える手段に
よつて行なわれる。まず第1把持機構17Aが所
定の距離を移動し、成形品18を解放して移動を
停止し、向きを変えて左方に移動してもとの位置
に戻り始めると同時に、第2把持機構17Bが成
形品18をつかみ、右方に移動を始め、成形品1
8の引抜動作は継続される。第2把持機構17B
も所定の距離だけ移動し、成形品18を放し、も
とに位置に戻り始めると、同時に既にもとの位置
に復帰している第1把持機構17Aが成形品18
をつかみ右方へ移動し、引抜きを開始する。この
ような動作を繰り返すことによつて成形品18は
連続して引抜かれ成形は継続される。なお把持機
構17A,17Bの所定位置検出は、通常行なわ
れるようにマイクロスイツチなどの信号を用いる
制御方法で行なわれる。そして引抜き継続されて
いる間に、この把持機構の右方への移動速度をフ
イードバツクさせ同調させた速度でリングワイン
ダダー12を回転させCFプリプレグテープ11
を芯金8に巻き付ける。
第1、第2の把持機構17A,17Bのつかみ
替えは、力の急変を避けるため各々の引抜力を検
知した形で行なう。このつかみ替えの制御の仕方
を第7図の制御構成図を中心に説明する。
第1、第2把持機構17A,17Bを操作棒2
5A,25Bを介して右方に移動させる時の動か
し力は引抜力に等しい。従つて操作棒25A,2
5Bにセツトした検知器すなわち歪ゲージ26
A,26Bにより引抜力が検知出来る。歪ゲージ
26A,26Bは、そのリード線27A,27B
が制御盤28内の制御器29に接続され、信号は
引抜力に換算される。第1、第2把持機構17
A,17Bを駆動アクチエータ30A,30Bで
駆動する。把持機構のシリンダの電磁弁31A,
31Bは、同じく制御器29に接続されている。
いま、第1把持機構17Aにより成形品18を引
き抜いているとすれば、操作棒25Aには引抜力
が加わり、歪ゲージ26Aに歪が発生し、制御器
29は所定の引抜力発生を検知している。このと
き操作棒25Bには引抜力が作用していないた
め、歪ゲージ26Bでは力は検知されていない。
第1把持機構17Aが所定距離だけ移動したと
き、第2把持機構17Bの駆動アクチユエータ3
0Bを作動させ、第2把持機構17Bの移動速度
を第1把持機構17Aに等しく、電磁弁31Bを
作動させて成形品18をつかみ、このあと第2把
持機構17Bの移動速度を第1把持機構17Aよ
りやや速くすれば、第2把持機構17Bに加わる
力は徐々に増加する。この力を歪ゲージ26Bに
よつて検知し、上記の所定引抜力に近づいたとき
又は同等以上になつたときに第1把持機構17A
のつかみを解放し、移動を停止すれば、第2把持
機構17Bに加わる衝撃は極く小さなものとな
る。第2把持機構17Bから第1把持機構17A
につかみ換えるときも同様に制御し、これを繰り
返すことにより、成形品18の引抜きは滑らかに
継続される。
このように、引抜力の検知を行なつてつかみ換
えを行なうことにより、つかみ換え時の力の急変
がなく滑りも発生しないため、脈動による炭素繊
維の座屈や配向乱を防ぐことが出来、更には成形
品の傷や破損を防止することが出来る。又把持面
にウレタン系エラストマーを装着させ、断熱効果
を持たせたため、把持面の摩擦係数の向上により
従来のものより低い把持力で高い引抜力が得られ
装置の能力向上が図れるばかりでなく薄肉成形品
を破損させずに把持・引抜くことが可能となつ
た。更には断熱効果により急冷による熱衝撃を成
形品に与えずに済むため成形品の破壊や熱歪によ
る変形を防ぐことが可能となつた。
なお芯金は、例えば2m単位のものが、先端、
後端に設けた雄ねじ、雌ねじでねじ着して連続さ
れ、長くしたものを使用する。芯金を被う成形さ
えたCFRPパイプは2m単位の芯金に合わせて切
断され、芯金を2m単位で取はずし、その後、芯
金を被う成形されたCFRPパイプが芯金より脱形
される。
上述したた実施例において、プリプレグテープ
の芯金への積層をリングワインダーユニツトによ
り周方向のみの巻付で説明したが、軸方向強化の
ための引揃えユニツトを組み込むことにより、軸
方向の強化を図つた成形品を得ることも可能であ
り、更には、各ユニツトの配置をかえることによ
り任意の積層構成を有する成形品を得ることが可
能となる。
又、樹脂絞りゾーンに断熱用温度調節機構を設
けた場合について説明したが樹脂ゲル化ゾーンに
設けてもよい。又樹脂の種類によつては断熱用温
度調節機構やなくても同様の効果は得られる。
又、プリプレグ予熱後のホツトダイ絞りゾーン
の直前に、逆張力の増加を最小限に留め、炭素繊
維を傷付けぬようその内径を若干オーバーサイズ
に設定し、所定の温度に調節した予備しぼりリン
グをおくことにより、プリプレグ巻き付け時に介
在した層間ボイドを抜くことが出来、より精度の
より成形品を得ることが出来る。
又、成形品を芯金と一体で引抜くときの引抜力
の検知は、モータ電流の増加による引抜力の検知
など、他の代替手段によつても可能である。
以上説明したように本発明は、熱硬化性樹脂を
含浸したテープ状炭素繊維プリプレグを芯金に積
層し、上記芯金に積層した積層体を予熱し、予熱
した上記積層体を上記芯金と一体でホツトダイ中
を引抜いてゲル化させ硬化させて炭素繊維強化プ
ラスチツクを成形すると共に、このときの上記引
抜きを第1、第2把持機構で交互に、しかも第1
把持機構の引抜力が残つている間に第2把持機構
の引抜力を発生させて連続的に引抜き、かつ上記
ホツトダイの前半部で上記積層体のゲル化を完了
させるようにしたので、材料供給、芯金への積層
工程での繊維の破断が防止でき、Vfや樹脂特性
の制御が容易となり、ホツトダイの前半部でのゲ
ル化により、繊維の配向乱れや偏在を防止でき、
さらに2基の把持機構を用い、一方の把持機構の
引抜力が残つている間に他方の把持機構の引抜力
を発生させるようにすることにより、繊維の座屈
を防止でき、薄肉の炭素繊維強化プラスチツクパ
イプを連続成形できる。
又、磁性芯金のの誘導加熱により、プリプレグ
を間接予熱するならば、従来における熱容量の大
きい芯金への放熱現象がなく、したがつて硬化成
形時の温度制御が精度良くできるようになる。そ
の結果、炭素繊維の折れや配向乱れに起因し、繊
維偏在やVf精度等樹脂の溶融から硬化に到る温
度管理に相関して生ずるROM%の低下を極力抑
え、例えば肉厚1.0mm以下の薄肉のCFRPパイプ
を容易に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による方法を説明す
る装置の構成図、第2図はホツトダイと把持機構
部分の拡大した断面構成図、第3図は第2図に示
すホツトダイの一部を更に拡大して示す断面図、
第4図は第1図に示す把持機構の拡大した断面
図、第5図は第4図に示す把持機構の一部を拡大
して示す断面図、第6図は把持機構の一部を拡大
して示す平面図、第7図は把持機構の動作を制御
する制御構成図、第8図は従来の引抜成形方法と
装置の概念的構成図である。 図において、8は芯金、11は炭素繊維プリプ
レグテープ、12はリングワインダー、14は高
周波予熱機、15はホツトダイ、17A,17B
は把持機構、15Aは樹脂しぼりゾーン、15B
は樹脂ゲル化ゾーン、15Cは樹脂硬化ゾーン、
18は成形品、19は断熱用温度調節機構、26
A,26Bは検知器、29は制御器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱硬化性樹脂を含浸したテープ状炭素繊維プ
    リプレグを芯金に積層する工程、上記芯金に積層
    した積層体を予熱する工程、予熱した上記積層体
    を上記芯金と一体でホツトダイ中を引抜いてゲル
    化させ硬化させて炭素繊維強化プラスチツクパイ
    プを成形すると共に、このときの上記引抜きを第
    1、第2把持機構で交互に、しかも第1把持機構
    の引抜力が残つている間に第2把持機構の引抜力
    を発生させて連続的に引抜き、かつ上記ホツトダ
    イの前半部で上記積層体のゲル化を完了させる工
    程を施す炭素繊維強化プラスチツクパイプの連続
    成形方法。 2 磁性材料で形成した芯金に熱硬化性樹脂を含
    浸したテープ状炭素繊維プリプレグを積層し、上
    記芯金に積層した積層体を高周波予熱機内に通す
    ことにより、上記芯金を誘導加熱し間接的に上記
    積層体を予熱するようにした特許請求の範囲第1
    項記載の炭素繊維強化プラスチツクパイプの連続
    成形方法。 3 炭素繊維プリプレグを芯金の引抜速度と同調
    した速度で連続的に上記芯金に巻付けるようにし
    た特許請求の範囲第1項又は第2項記載の炭素繊
    維強化プラスチツクパイプの連続成形方法。 4 炭素繊維プリプレグを芯金の引抜速度と同調
    した速度で連続的に上記芯金にこの芯金の軸方向
    に引揃えながら積層するようにした特許請求の範
    囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の炭素繊
    維強化プラスチツクパイプの連続成形方法。 5 ホツトダイは樹脂絞りゾーンと樹脂ゲル化ゾ
    ーンと樹脂硬化ゾーンで構成されている特許請求
    の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の炭
    素繊維強化プラスチツクパイプの連続成形方法。 6 樹脂絞りゾーンの絞り角度が4〜6゜の範囲で
    ある特許請求の範囲第5項記載の炭素繊維強化プ
    ラスチツクパイプの連続成形方法。 7 樹脂絞りゾーンと樹脂ゲル化ゾーンと樹脂硬
    化ゾーンは、それぞれ個別に温度調節され、かつ
    上記樹脂絞りゾーンと樹脂ゲル化ゾーンとの間に
    断熱用温度調節機構を設けて、両ゾーン間を断熱
    するようにした特許請求の範囲第5項記載の炭素
    繊維強化プラスチツクパイプの連続成形方法。 8 第1把持機構の引抜力に対して第2把持機構
    の引抜力が同等以上になつたときに第1把持機構
    のつかみを解放するようにした特許請求の範囲第
    1項ないし第7項のいずれかに記載の炭素繊維強
    化プラスチツクパイプの連続成形方法。 9 把持機構の把持面をウレタン系エラストマー
    で形成した特許請求の範囲第8項記載の炭素繊維
    強化プラスチツクパイプの連続成形方法。 10 熱硬化性樹脂を含浸したテープ状炭素繊維
    プリプレグを芯金に芯金移動速度に同期させて積
    層する機構、上記芯金に積層した上記プリプレグ
    を予熱する機構、予熱した上記プリプレグを上記
    芯金と一体で引抜き、ゲル化させ硬化させて炭素
    繊維強化プラスチツクパイプを成形する、樹脂絞
    りゾーンと樹脂ゲル化ゾーンと樹脂硬化ゾーンで
    構成され、各ゾーンがそれぞれ独立に温度制御さ
    れるホツトダイ、並びに成形品を上記芯金と一体
    で上記ホツトダイ中からつかんで引抜く第1、第
    2把持機構と、各把持機構の引抜力を検知する第
    1、第2検知器と、これらで検知した引抜力によ
    り第1把持機構の引抜力が残つている間に第2把
    持機構の引抜力を発生させる制御器を有する引抜
    駆動手段を備えた炭素繊維強化プラスチツクパイ
    プの連続成形装置。 11 磁性材料で形成した芯金に熱硬化性樹脂を
    含浸したテープ状炭素繊維プリプレグを積層し、
    これを10〜50KHz帯の高周波で誘導加熱して芯金
    を加熱し、間接的に炭素繊維プリプレグを予熱す
    るようにした特許請求の範囲第10項記載の炭素
    繊維強化プラスチツクパイプの連続成形装置。 12 樹脂絞りゾーンの絞り角度を4〜6゜の範囲
    にした特許請求の範囲第10項又は第11項記載
    の炭素繊維強化プラスチツクパイプの連続成形装
    置。 13 テープ状炭素繊維プリプレグを芯金に積層
    する機構が、上記芯金の周方向に巻付けるユニツ
    トと、軸方向に引揃えながら積層するユニツトか
    ら構成されている特許請求の範囲第10項ないし
    第12項のいずれかに記載の炭素繊維強化プラス
    チツクパイプの連続成形装置。
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