JPH0232133B2 - - Google Patents
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- JPH0232133B2 JPH0232133B2 JP61087132A JP8713286A JPH0232133B2 JP H0232133 B2 JPH0232133 B2 JP H0232133B2 JP 61087132 A JP61087132 A JP 61087132A JP 8713286 A JP8713286 A JP 8713286A JP H0232133 B2 JPH0232133 B2 JP H0232133B2
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- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
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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。
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。
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。
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４図は、従来の中空パイプの引抜成形方法と
装置の基本概念を説明する構成図として、特開昭
51−58467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の
マツト、２はマツト繰り出し部からホツトダイ間
に保持固定された芯金、３は芯金外周のマツト積
層体にマトリクス樹脂を強制的に含浸させる機
構、４は樹脂含浸された積層体を加熱する予熱機
（ここでは加熱手段としてラジオフリケンシーを
用いている）、５は硬化成形用のホツトダイ、６
は成形品を把持し連続的に右方に移動させるため
の駆動機構で、７は前記駆動機構６により右方に
移動する成形物の中空パイプである。
装置の基本概念を説明する構成図として、特開昭
51−58467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の
マツト、２はマツト繰り出し部からホツトダイ間
に保持固定された芯金、３は芯金外周のマツト積
層体にマトリクス樹脂を強制的に含浸させる機
構、４は樹脂含浸された積層体を加熱する予熱機
（ここでは加熱手段としてラジオフリケンシーを
用いている）、５は硬化成形用のホツトダイ、６
は成形品を把持し連続的に右方に移動させるため
の駆動機構で、７は前記駆動機構６により右方に
移動する成形物の中空パイプである。
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のマツト１を芯金に積
層させ、芯金外周にマツトの積層体を形成する。
この積層体にマトリクス樹脂を強制的に含浸させ
予備成形物を得る。この予備成形物を予熱材４を
通すことにより加熱させ、その後ホツトダイ５で
余分な樹脂を除去すると共に全体の外径を整え、
更に硬化を行ない所定の成形品７を得る。
から繰り出される補強繊維のマツト１を芯金に積
層させ、芯金外周にマツトの積層体を形成する。
この積層体にマトリクス樹脂を強制的に含浸させ
予備成形物を得る。この予備成形物を予熱材４を
通すことにより加熱させ、その後ホツトダイ５で
余分な樹脂を除去すると共に全体の外径を整え、
更に硬化を行ない所定の成形品７を得る。
この場合、引抜機構６により成形品７のみを把
持し右方への引抜力を得るがこの機構は、２基の
把持部が交互に掴み替える手段により連続引抜動
作が可能になつている。
持し右方への引抜力を得るがこの機構は、２基の
把持部が交互に掴み替える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、積層後のマツトに樹脂を合浸させ
る方法であるが、他に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。
る方法であるが、他に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。
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、Page １
〜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。
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、Page １
〜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。
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その比
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％（複合側による理論値に対する成形品
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。
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その比
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％（複合側による理論値に対する成形品
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。
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
もこの際、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、繊維合有
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。
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
もこの際、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、繊維合有
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。
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。
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
ダイの樹脂しぼりゾーンの絞り角度を大きくする
かあるいは多段しぼ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する。この場
合、絞り角度を小さくする手段が考えられるが、
余剰樹脂の除去量が多い成形のケースでは、樹脂
の除去効率を下げることになり、又除去量の少な
い成形の場合では、しぼりゾーンに滞留する樹脂
が長尺時間の成形によりゲル化を起こし、粘度の
上昇や逆張力の増加につながるため、やはり炭素
繊維の破断やROM％を低下させる原因となる。
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
ダイの樹脂しぼりゾーンの絞り角度を大きくする
かあるいは多段しぼ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する。この場
合、絞り角度を小さくする手段が考えられるが、
余剰樹脂の除去量が多い成形のケースでは、樹脂
の除去効率を下げることになり、又除去量の少な
い成形の場合では、しぼりゾーンに滞留する樹脂
が長尺時間の成形によりゲル化を起こし、粘度の
上昇や逆張力の増加につながるため、やはり炭素
繊維の破断やROM％を低下させる原因となる。
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パ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。
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パ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
にホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて新規
の熱硬化性樹脂を供給するようにすることによ
り、滞留レジンのゲル化およびそれによる炭素繊
維の破断を防止して、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。
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
にホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて新規
の熱硬化性樹脂を供給するようにすることによ
り、滞留レジンのゲル化およびそれによる炭素繊
維の破断を防止して、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。
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、熱硬化性樹脂を合浸
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
スチツクパイプを連続的に成形するもので、この
ときホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて熱
硬化樹脂を前記積層体の外周に所定の温度に制御
して均一に供給するようにしたものである。
続成形方法及びその装置は、熱硬化性樹脂を合浸
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
スチツクパイプを連続的に成形するもので、この
ときホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて熱
硬化樹脂を前記積層体の外周に所定の温度に制御
して均一に供給するようにしたものである。
本発明は、熱硬化性樹脂を合浸したテープ状炭
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
ホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて新規の
熱硬化性樹脂を供給することにより、滞留レジン
のゲル化およびそれによる炭素繊維の破断を防止
できる。
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
ホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて新規の
熱硬化性樹脂を供給することにより、滞留レジン
のゲル化およびそれによる炭素繊維の破断を防止
できる。
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
面図である。
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
面図である。
図において、８は芯金で、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１２
Ａ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
分の中心には、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。１
４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。１７
Ａ，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硬化させて成形されCFRP
成形品となる。
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１２
Ａ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
分の中心には、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。１
４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。１７
Ａ，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硬化させて成形されCFRP
成形品となる。
尚１８はホツトダイ前半部の樹脂しぼりゾーン
に熱硬化性樹脂を所定温度に加熱制御させて供給
することのできる樹脂供給機構である。
に熱硬化性樹脂を所定温度に加熱制御させて供給
することのできる樹脂供給機構である。
第２図、第３図において、１９は成形品、１５
Ａは樹脂しぼりゾーン（ホツトダイ前半部）、１
５Ｂは樹脂ゲル化ゾーン、２０は熱硬化性樹脂の
供給機構１８からの配管系路であり矢印Ｂは、熱
硬化性樹脂の流れる方向に示す。又、２１はホツ
トダイ内周に沿つた複数個の吐出穴もしくはリン
グ状の吐出溝を示す。
Ａは樹脂しぼりゾーン（ホツトダイ前半部）、１
５Ｂは樹脂ゲル化ゾーン、２０は熱硬化性樹脂の
供給機構１８からの配管系路であり矢印Ｂは、熱
硬化性樹脂の流れる方向に示す。又、２１はホツ
トダイ内周に沿つた複数個の吐出穴もしくはリン
グ状の吐出溝を示す。
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。CFプリプ
レグテープ１１例えば商品名トレカ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１３
に所定のバツクテンシヨンをかけながら、このリ
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。
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。CFプリプ
レグテープ１１例えば商品名トレカ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１３
に所定のバツクテンシヨンをかけながら、このリ
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や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。
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や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基の把持機構１７Ａ，１７Ｂの引抜駆
動力により第１図右方にプリプレグ積層体と芯金
が一体となつて移動し高周波予熱機１４を通過す
る。この高周波予熱機１４として、周波数10〜
50KHz帯の高周場を供給するものを用いた場合、
芯金８として磁性材料で形成したものにすれば、
芯金のみが誘導加熱の原理により発熱し、CFプ
リプレグテープ１１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。
１１は、２基の把持機構１７Ａ，１７Ｂの引抜駆
動力により第１図右方にプリプレグ積層体と芯金
が一体となつて移動し高周波予熱機１４を通過す
る。この高周波予熱機１４として、周波数10〜
50KHz帯の高周場を供給するものを用いた場合、
芯金８として磁性材料で形成したものにすれば、
芯金のみが誘導加熱の原理により発熱し、CFプ
リプレグテープ１１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。
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と共に次にホツトダイ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と樹脂硬化ゾーンで構成され各々別
個に温度調節されている。
１１は芯金８と共に次にホツトダイ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と樹脂硬化ゾーンで構成され各々別
個に温度調節されている。
又、樹脂しぼりゾーン１５Ａのテーパ部と平担
部の交点付近には、内周に沿つた複数個の吐出穴
もしくはリング状の吐出溝が設けられており樹脂
供給機構１８と配管系路１９で結ばれている。
又、このホツトダイ１５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に例えば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１５Ａ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、次の樹脂硬化ゾーン１５Ｂに移動し、ここで
硬化成形がなされる。
部の交点付近には、内周に沿つた複数個の吐出穴
もしくはリング状の吐出溝が設けられており樹脂
供給機構１８と配管系路１９で結ばれている。
又、このホツトダイ１５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に例えば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１５Ａ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、次の樹脂硬化ゾーン１５Ｂに移動し、ここで
硬化成形がなされる。
尚、２１の吐出穴もしくは吐出溝から強制供給
することにより新規の熱硬化樹脂により、しぼり
ゾーン付近の絞り作用による余分の樹脂の除去効
果が促進され、樹脂がしぼりゾーン入口側に流出
する。この時、供給される樹脂温度が、前記のし
ぼられた余分の樹脂のそれと同じか、もしくはそ
れ以上の温度に調節する。これは低い温度の樹脂
を供給した場合、粘度の増加を起こし繊維の配向
乱れや破断の要因となるためである。更には、炭
素繊維の折れを防ぐために樹脂しぼりゾーン１５
Ａのしぼり角度を小さくした場合、余剰樹脂の廃
出が滞おり易くなりゲル化発生による幣害が生じ
易くなるが、前記の樹脂供給によりゲル化が防げ
る為、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。
することにより新規の熱硬化樹脂により、しぼり
ゾーン付近の絞り作用による余分の樹脂の除去効
果が促進され、樹脂がしぼりゾーン入口側に流出
する。この時、供給される樹脂温度が、前記のし
ぼられた余分の樹脂のそれと同じか、もしくはそ
れ以上の温度に調節する。これは低い温度の樹脂
を供給した場合、粘度の増加を起こし繊維の配向
乱れや破断の要因となるためである。更には、炭
素繊維の折れを防ぐために樹脂しぼりゾーン１５
Ａのしぼり角度を小さくした場合、余剰樹脂の廃
出が滞おり易くなりゲル化発生による幣害が生じ
易くなるが、前記の樹脂供給によりゲル化が防げ
る為、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。
なおこの成形には芯金は、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
を被う成形された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。
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
を被う成形された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。
上述した実施例においては、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。
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、樹脂しぼりゾーンに供給する熱硬化性樹脂
の供給機構は、前記しぼりゾーン内に存在する余
分のしぼり樹脂の温度を直接検知し供給機構本体
側の樹脂を加熱制御する機能を備えるものが好ま
しい。
の供給機構は、前記しぼりゾーン内に存在する余
分のしぼり樹脂の温度を直接検知し供給機構本体
側の樹脂を加熱制御する機能を備えるものが好ま
しい。
以上説明したように本発明は、熱硬化性樹脂を
合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、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。
合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、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
ることができる。更にはホツトダイしぼりゾーン
に新規の熱硬化性樹脂を強制的に供給するように
したため、プリプレグ積層体よりしばられた余分
の樹脂の廃出効率を促進しゾーン内滞留レンジの
ゲル化に起因する炭素繊維の折れや配向乱を防止
出来、これらの結果として例えば肉厚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。
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
ることができる。更にはホツトダイしぼりゾーン
に新規の熱硬化性樹脂を強制的に供給するように
したため、プリプレグ積層体よりしばられた余分
の樹脂の廃出効率を促進しゾーン内滞留レンジの
ゲル化に起因する炭素繊維の折れや配向乱を防止
出来、これらの結果として例えば肉厚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。
第４図は従来の引抜成形方法と装置の概念的構
成図である。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
は樹脂硬化ゾーン、１８は樹脂供給機構、１９は
成形品である。
成図である。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
は樹脂硬化ゾーン、１８は樹脂供給機構、１９は
成形品である。
Claims (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
プを連続的に成形する工程において、前記ホツト
ダイ前半部の樹脂しぼりゾーンにて熱硬化性樹脂
を前記積層体の外周に均一に供給することを特徴
とする炭素繊維強化プラスチツクパイプの連続成
形方法。 ２ 樹脂しぼりゾーンに供給される際の樹脂温度
が、樹脂しぼりゾーンにてしぼられた炭素繊維プ
リプレグ積層体からの余剰の樹脂と同じか、もし
くはそれ以上の温度に調節されることを特徴とす
る特許請求の範囲第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 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、ホツトダイと引抜駆動機構、このホツ
トダイ前半部の樹脂しぼりゾーンに熱硬化性樹脂
を供給する機構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。 ４ 樹脂しぼりゾーンに供給される樹脂の温度
を、樹脂しぼりゾーンにてしぼられた炭素繊維プ
リプレグ積層体からの余剰の樹脂の温度を検知
し、この温度と同じか、もしくはそれ以上の任意
の温度に加熱調節させる樹脂供給機構を備えた特
許請求の範囲第３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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61087132A JPS62244621A (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 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 |
| US07/029,961 US4772438A (en) | 1986-04-17 | 1987-03-25 | Method and apparatus for continuous shaping of carbon-fiber-reinforced plastic tubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61087132A JPS62244621A (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62244621A JPS62244621A (ja) | 1987-10-26 |
| JPH0232133B2 true JPH0232133B2 (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=13906437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61087132A Granted JPS62244621A (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 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 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4772438A (ja) |
| JP (1) | JPS62244621A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6001300A (en) * | 1989-12-06 | 1999-12-14 | C.A. Lawton Company | Method for making rigid three-dimensional preforms using directed electromagnetic energy |
| US5217656A (en) * | 1990-07-12 | 1993-06-08 | The C. A. Lawton Company | Method for making structural reinforcement preforms including energetic basting of reinforcement members |
| EP0531667B1 (en) * | 1991-07-18 | 1996-02-07 | Joseph Allen Carmien | Composite tool handle and method of making same |
| AU659963B2 (en) * | 1991-07-18 | 1995-06-01 | Joseph Allen Carmien | Composite tool handle and method of making same |
| US5407616A (en) * | 1991-12-19 | 1995-04-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for making cylindrical preforms |
| US5338497A (en) * | 1992-04-03 | 1994-08-16 | Ford Motor Company | Induction heating method for forming composite articles |
| US5492583A (en) * | 1992-11-16 | 1996-02-20 | Geotek, Inc. | Apparatus and method for in-line coating of pultrusion profiles |
| US5493758A (en) * | 1993-04-08 | 1996-02-27 | Carmien; Joseph A. | Extension pole |
| GB2315450B (en) * | 1996-07-20 | 2000-10-11 | Mckechnie Plastics Ltd | Improved method and apparatus for shaping thermoplastic tubes |
| US5709917A (en) * | 1996-08-02 | 1998-01-20 | Carmien; Joseph Allen | Hydraulic solid rod for use in, for example, trench shields |
| JP2001206778A (ja) * | 2000-01-24 | 2001-07-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 繊維強化複合部材の製造方法およびその装置 |
| US7824595B2 (en) * | 2004-08-13 | 2010-11-02 | Perma-Pipe, Inc. | Method and system for cast molding a fluid conduit |
| US20080072988A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-03-27 | Perma-Pipe, Inc. | Glass Syntactic Polyurethane Insulated Product |
| US20090093794A1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-09 | Tyco Healthcare Group Lp | Bolus tube assembly |
| GB0822996D0 (en) * | 2008-12-18 | 2009-01-28 | Crompton Technology Group Ltd | Fibre reinforced composite tubes |
| US20110290405A1 (en) * | 2009-02-13 | 2011-12-01 | Martin Kaenzig | Method for the production of composite hollow articles |
| DE102012018429A1 (de) * | 2012-06-20 | 2013-12-24 | Thomas Gmbh + Co. Technik + Innovation Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines mindestens eine Querverstärkung aufweisenden hohlen Kunststoffgegenstands |
| JP6374048B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-08-15 | 三菱重工業株式会社 | 流体機械の羽根車回転体の製造方法 |
| JP7099270B2 (ja) * | 2018-11-15 | 2022-07-12 | 村田機械株式会社 | フィラメントワインディング装置 |
| CN112848364A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-28 | 江苏集萃碳纤维及复合材料应用技术研究院有限公司 | 一种用于碳纤维实芯拉索制备的集成式成形固化装备 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3497413A (en) * | 1964-01-20 | 1970-02-24 | Owens Corning Fiberglass Corp | Apparatus for making a tubular body of fibrous glass |
| US3529050A (en) * | 1967-02-06 | 1970-09-15 | Koppers Co Inc | Method and apparatus for producing a resin rich surface |
| US3530212A (en) * | 1967-02-16 | 1970-09-22 | Gen Motors Corp | Method of making glass resin laminates |
| CH577882A5 (ja) * | 1974-05-24 | 1976-07-30 | Contraves Ag | |
| US3985483A (en) * | 1975-01-31 | 1976-10-12 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Apparatus for making foamed plastic pipe insulation |
| DE2507979B1 (de) * | 1975-02-25 | 1976-07-29 | Marquet & Cie Noel | Verfahren und extrusionswerkzeug zur herstellung von profilen durch extrudieren |
| JPS61199933A (ja) * | 1985-03-02 | 1986-09-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 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 |
-
1986
- 1986-04-17 JP JP61087132A patent/JPS62244621A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-25 US US07/029,961 patent/US4772438A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62244621A (ja) | 1987-10-26 |
| US4772438A (en) | 1988-09-20 |
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