JPH0327375B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は繊維強化プラスチツクの製造方法に
関し、更に詳しくは編組巻を用いた繊維強化プラ
スチツクの製造方法に関する。 繊維強化プラスチツク（以下、FRPと称する）
の製造方法として、軸対称体の成型にはフイラメ
ントワインデイング法が多く用いられている。そ
の理由は、連続繊維を任意方向に配列し易く、か
つ繊維含有率が高いためFRPとしての性能に優
れていること、及び軸対称体の成型のし易さによ
る。しかるに、フイラメントワインデイング法の
場合、円筒形又はコーン形などの曲面の形状は成
型可能であるが、凹形曲面を有する軸対称体の成
型については、型表面上の繊維の滑りが生じるた
め極めて困難であつた。また開孔を有する軸対称
体の場合、フイラメントワインデイング法では開
孔を設けながら巻付けることが難しいため、一旦
成型したのちに機械加工によつて孔開けを行わな
ければならず、工数が増えること、信頼性に乏し
いなどの問題があつた。 そこで、この発明はフイラメントワインデイン
グ法によつて成型することが困難な軸対称体を、
フイラメントワインデイング法のもつ性能を損う
ことなく、簡易に製造できる方法を提供すること
を目的としている。 この発明は上記の目的を達成するために、編組
巻きを採用することに着目したが、編組巻きの場
合、以下詳述するように、マトリツクスの含浸方
法が難しいこと、繊維含有率が低いこと、が問題
となる。そこで、この発明者らは上記問題につい
て検討した結果、金型表面上に連続繊維を直接編
組巻きする工程、巻付けた繊維にマトリツクスを
含浸する工程、及び更にゴム状弾性体を介して外
圧をかけて成型する工程とを必須の工程として採
用することにより、上記の目的を達成し得る製造
方法の発明を完成するに到つた。 以下、具体例を示して詳述するが、勿論この発
明はこれらの具体例の方法に限定されるものでは
ない。 金型上に繊維を連続的に編組巻きしてFRP化
する方法は、例えば米国特許第3586058号に示さ
れている如く、従来公知である。しかしながら、
この方法は、マトリツクスの含浸方法について
は、例えばマトリツクスを含浸した連続繊維を編
組巻きすると、ガイド孔及び繊維間の交絡のため
にケバ立ちが多く、ひいては繊維切れが起り易い
問題があり、また連続繊維を含浸しながら編組巻
きする方法では、ボビン自身が或る回転半径をも
つて動くため、含浸槽自体をその動きに応じて動
かさなければならず、そのため含浸槽の大きさが
制限されるので量産向きとはいえない。また、編
組巻きを導入する目的は、互いに繊維を編むこと
によつて滑りに対する抵抗を与え、傾斜部等の巻
付けを可能にすることにあるが、マトリツクスを
含浸した繊維の場合、マトリツクスが潤滑剤の役
割を果すため繊維が滑り易くなるため、上記の両
方法はともに適当な方法とはいえない。そのた
め、編組巻きしたのちに別途マトリツクス含浸工
程を設ける必要があり、ハケ塗り等の手段が提案
されているが、ボイド率が高く信頼性に乏しい。 このような問題点を解消するために、この発明
者らが減圧下でマトリツクスを含浸させる方法を
とつたところ、後述の実施例に示す通り極めて短
期間にマトリツクスの含浸が可能となり、ボイド
率も低減することを見出した。しかし、この方法
によつて成型したFRPでも未だ繊維含有率が低
く、フイラメントワインデイング法によつて製造
したFRPと同等とは評価できない。 そこで、更に発明者らは繊維含有率を向上する
方法について検討し、ゴム状弾性体を介して外圧
をかけて成型する工程を設けることにより良好な
結果を得この発明を完成するに到つた。 次に、上述の発明を添付図面に基づいて具体的
に説明する。 第１図は凹曲面１を有する金型２の外周に連続
繊維によつて編組巻き３を行なつた状態を示して
いる。この編組巻き３に用いる繊維としては、ガ
ラス繊維、ケブラー繊維、炭素繊維、ボロン繊維
等の連続繊維を使用することができ、高性能の
FRPを提供する目的からいえば、炭素繊維が最
適である。 第２図は、上記の編組巻き３を施した状態の金
型２を減圧含浸槽４内のマトリツクス５中の浸漬
し、且つその槽４に設けた排気口６から真空引き
することにより内部を減圧状態に維持する減圧含
浸工程を示している。上記のマトリツクス５とし
ては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、
フエノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹
脂を用いることができる。 次に、第３図は外圧負荷工程を示している。外
圧負荷装置は、円筒形支持体７、ゴム状弾性体８
及び押え環９から成る。支持体７はその両端部の
内周面に支持突条１０を有すると共に胴部に空気
孔１１を有する。また弾性体８は内周面が前記の
金型２に施した編組巻き３の外周に適合するよう
形成された筒形のものであつて、その両端に外向
きのフランジ１２を設けてあり、このフランジ１
２を上記の突条１０と押え環９の間で挾着され密
閉構造になつている。 なお、ゴム状弾性体８の素材としては、ネオプ
レンゴム、イソプレンゴム、EPDM（エチレンプ
ロピレンゴム）、フツ素ゴム等のゴム体、又はこ
れらに補強メンバーとしてケブラー、ポリエステ
ル等の織布を入れたものを使用することができ、
特に寸法精度を問題にしなければゴム状態であれ
ば特に限定されるものではない。 前述の減圧含浸工程においてマトリツクスの含
浸を終了した編組巻き状態の金型２は、上記外圧
負荷装置の空気孔１１から真空引きを行なつて弾
性体８の内周を拡大せしめた状態でその内部に挿
入され、次に真空引きから加圧状態に切り替え
る。かくして、編組巻き３部分は、弾性体８と金
型２の間で加圧成型される。 なお、加圧成型は次のように行なつてもよい。
即ち、第４図に示すように、第３図に示した外圧
負荷装置１３を外圧負荷槽１４内に収納し、上記
の空気孔１１を通気管１５によつて外部に引出す
と共に、槽１４の内部を減圧するための空気孔１
６を設けてあり、通気管１５を通じて外圧負荷装
置１３の支持体７の内部を前述の場合と同様に減
圧し、その状態で金型２を挿入したのち、槽１４
の内部を空気孔１６を通じて真空引きすることに
より減圧する。このように、弾性体８の内外を減
圧することにより弾性体８をその弾力によつて編
組巻き３の外周面に接触させたのち、通気管１５
を加圧状態に切り替え、弾性体８の外周面を加圧
し、編組巻き３部分を加圧成型する。 以上の第３図及び第４図に示した二つの外圧負
荷方法は、いずれも繊維含有率の見地からは良好
な方法であるといえるが、金型挿入の際のボイド
に伴う外表面の仕上り状態から見れば、第４図に
示した方法が好適である。 また、以上の説明においては、凹曲面を有する
FRPの製造方法についてのみ述べたが、開孔部
を有する円筒体又は凹曲面に開孔部を有する軸対
称体のFRPの製造方法の場合も同様に適用する
ことができる。 次に、この発明の実施例を比較例と共に示す。 実施例 凹曲面をもつた軸対称体を成型するにあたり、
炭素繊維（東レ社製Ｔ−300）を用い、まず第１
図に示す如き金型に編組巻きを施し、次にエポキ
シ樹脂を入れた減圧含浸槽内に５分間浸漬した。
その後、第４図に示す如き外圧負荷槽内の外圧負
荷装置に入れて、３Kg／cm²の外圧をかけて成型し
硬化せしめた。得られたCFRP（炭素繊維強化プ
ラスチツクス）の物性値を第１表に示す。同表に
おいては、従来のフイラメントワインデング法を
用いて成型した円筒体（凹曲面なし）と、次に示
す比較例１及び２の場合を示してある。 比較例 ２ 上記実施例と全く同様に、編組巻き、減圧含浸
を行ない、この状態で成型した硬化せしめ、外表
面を機械加工し樹脂層を取除いたCFRPの物性値
を第１表に示す。 比較例 ２ 実施例と全く同様に炭素繊維を編組巻きして常
圧でエポキシ樹脂を含浸し、第４図に示す方法で
外圧をかけ成型したCFRPの物性値を第１表に示
す。

【表】 以上のように、この発明は金型表面に連続繊維
を編組巻きする工程、巻付けた繊維にマトリツク
スを減圧含浸する工程及びゴム状弾性体を介して
外圧をかけて成型する工程を順次実施することを
必須とすることにより、凹曲面又は開孔を有する
軸対称体を従来のフイラメントフインデイング法
によるものと同等の繊維含有率をもつて製造する
ことができ、また外表面の仕上りも良好である、
等の効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は金型に編組巻きを施した状態の断面
図、第２図は減圧含浸工程の断面図、第３図は外
圧負荷工程の断面図、第４図は外圧負荷工程の他
の例を示す断面図である。 ２……金型、３……編組巻き、４……減圧含浸
槽、５……マトリツクス、７……支持体、８……
ゴム状弾性体、１３……外圧負荷装置、１４……
外圧負荷槽。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型表面に連続繊維を編組巻きする工程、巻
   付けた繊維にマトリツクスを減圧含浸する工程、
   及びゴム状弾性体を介して外圧をかけて成型する
   工程を順次実施することを特徴とする繊維強化プ
   ラスチツクの製造方法。