JPH04175148A - 熱膨張性マンドレルの再生方法 - Google Patents

熱膨張性マンドレルの再生方法

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JPH04175148A
JPH04175148A JP2302612A JP30261290A JPH04175148A JP H04175148 A JPH04175148 A JP H04175148A JP 2302612 A JP2302612 A JP 2302612A JP 30261290 A JP30261290 A JP 30261290A JP H04175148 A JPH04175148 A JP H04175148A
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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〕 本発明は熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維強化複
合材料（以下、ＦＲＰと称する）製の中空成形品の成形
に使用される熱膨張性マンドレルの再生方法に関する。
〔従来の技術〕
熱膨張性マンドレルを使用するＦＲＰ製中空成形品の成
形方法は、第１図に示すように、外型１に予めＦＲＰ成
形材料を中空状にしたプリフォーム２をセントし、この
プリフォーム２の中空部Ｈに熱膨張性マンドレル３を挿
入した後、これら全体をオーブン等に入れて加熱し、プ
リフォーム２を軟化溶融させると共に熱膨張性マンドレ
ル３を膨張させ、第２図に示すように、外型ｌとマンド
レル３との間でプリフォーム２を成形型締めする。次い
で、急冷してプリフォーム２を固化すると共にマンドレ
ル３を収縮させて抜き取り、外型１がらＦＲＰ製中空成
形品を取り出す方法である。
このような成形方法において、熱膨張マンドレルの成形
性能は、その熱膨張性のみならず、上述の加熱−冷却サ
イクルにおいて弾性を保持しＦＲＰ成形材料を充分に型
締めする性質（以下、弾性保持性と称する）及び加熱−
冷却サイクルに対応して膨張−収縮する際に相似形の形
状を保持する性質（以下、形状保持性と称する）に大き
く影響される。
従来、上述の熱膨張性マンドレルには、ポリテトラフル
オロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略す）のような熱
膨張性に優れた弗素樹脂が使用されている。しかし、弗
素樹脂製マンドレルは、加熱下で大きな変形を受けた状
態で長時間曝されると、応力緩和もしくはクリープと呼
ばれる現象が発生し、上述の加熱過程における弾性保持
性が低下するため、プリフォームを外型内面ムこ充分に
型締めできなくなり、成形品に変形、ボイド、デラミネ
ーション等の欠陥を生しるという問題がある。
また、加熱状態から急冷すると、たとえ弾性変形したも
のであっても、形状が元に戻らないうちに冷やされて変
形してしまうという問題がある。
したがって、弗素樹脂製マンドレルは２〜３回の使用回
数が限度であり、それ以上の繰り返し使用は殆ど不可能
であった。
〔発明が解消しようとする課題〕
本発明の目的は、繰り返し使用しても弗素樹脂製マンド
レルの当初の弾性保持性及び形状保持性を維持し、繰り
返し使用回数を大幅に増大する弗素樹脂製マンドレルの
再生方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕 このような目的を達成する本発明は、使用済みの弗素樹
脂製マンドレルを実質的に無負荷状態で、該弗素樹脂の
結晶化温度以上の温度に加熱し、次いで該結晶化温度以
下の温度まで徐冷することを特徴としている。
このように弗素樹脂製マンドレルを実質的に無負荷状態
で弗素樹脂の結晶化温度以上に加熱　−することにより
変形を除くことができ、さらにその状態から前記結晶化
温度以下の温度まで徐冷することにより、全体を温度分
布なく均一に冷却し、形状を相似形のままで戻し、かつ
非晶から結晶に転じるための結晶成長を促進するため、
弾性に冨む状態に戻すことができる。すなわち、初期の
弾性保持性及び形状保持性を維持し、繰り返し使用回数
を大幅に増大することができる。
本発明のマンドレルを構成する弗素樹脂は、高い熱膨張
性を有することで特徴づけられ、上述のＰＴＦＥのほか
、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン
共重合体樹脂、ポリクロルトリフルオロエチレン樹脂等
がある。
これらの中でも加熱により体積が５０〜６０％も膨張す
るＰＴＦＥが最も好ましい。
マンドレルの形状は成形品の中空形状によって定められ
るが、好ましくはマンドレル自体が中空部を有する形態
であることが望ましい。
本発明において、このような使用済みの弗素樹脂製マン
ドレルを再生するには、先ず実質的に無負荷状態で弗素
樹脂の結晶化温度以上の温度で加熱する。好ましくはマ
ンドレルの形状を保持するのに必要な弗素樹脂の分解又
は流動開始温度以下の温度であって、成形に実際に使用
する温度付近に加熱するのがよい。そして、マンドレル
全体が同温度となり、変形が充分に除かれるまで加熱す
るのがよい。
また、実質的に無負荷状態とは、弗素樹脂製マンドレル
に外力が加わらないようにすると共に、弗素樹脂製マン
ドレルの成形面にマンドレル自体の荷重が加わらないよ
うにした状態をいい、形状が原形の近くまで戻るのを助
ける意味で、若干の負荷を加えることは構わない。具体
的には、弗素樹脂製マンドレルをオーブン内に垂直に立
てたり、懸垂させたりすることである。
弗素樹脂製マンドレルを実質的に無負荷状態で結晶化温
度以上の温度に加熱することにより、成形工程で受けた
マンドレルの変形（歪み）を除去することができる。ま
た、上記条件下に充分に時間をかけて加熱することによ
り、弗素樹脂製マンドレルが相当に大きな変形を受けて
いてもその変形を除去することができ、当初の形状を回
復させることができる。具体的な条件としては、ＰＴＦ
Ｅ製マンドレルの場合は３８０℃〜４００℃の温度範囲
内で３０〜１２０分間加熱することが望ましい。
加熱によって変形が除去されたら、次いで上記弗素樹脂
製マンドレルを徐冷する。この徐冷は、上述の加熱によ
り非晶状態にもたらされた弗素樹脂を結晶化状態に転移
する際の結晶成長の促進効果を増大し、これによって弗
素樹脂製マンドレルの弾性保持性を初期の状態に戻すこ
とができる。
また、徐冷することによって、熱処理された弗素樹脂製
マンドレル全体に温度分布が生しないように均一に冷却
することができるため、熱処理前と後のマンドレルの形
状を相似形に保持することができる。たとえば円柱状で
あったものを徐冷しないときは、鋭角な部分から先に固
まるため形状が鼓状等になってしまうが、このような変
形を防止することができる。
徐冷速度は、できるだけマンドレルの弾性を大きくする
ような条件を選択するのがよい。この徐冷速度が小さす
ぎると、熱処理時間が長くなるのみならず、上述の結晶
成長の促進効果が増大しすぎて粒径の大きな球晶が形成
されるため、弗素樹脂製マンドレルが裂は易くなる。他
方、徐冷速度が大きすぎると弾性保持性を充分に大きく
することができない。このため、徐冷速度は１℃／分〜
１０℃／分の範囲内とすることが望ましい。特に、ＰＴ
ＦＥ製マンドレルの徐冷速度は２℃／分程度が最適であ
る。
この徐冷によって弗素樹脂製マンドレルは、弗素樹脂の
結晶化温度以下の温度まで冷却する。
好ましくはこの結晶化温度よりも５０°Ｃ以上低い温度
まで冷却するのがよい。ＰＴＦＥ製マンドレルの場合は
、２５０°Ｃ程度の温度まで徐冷した後室温で放冷する
。このように室温で放冷するのが望ましいが、使用済み
弗素樹脂製マンドレルを急いで再生する必要がある場合
は、２５０℃の温度まで徐冷してあれば、後は水冷等に
より急冷してもよい。
本発明のマンドレルか使用される被中空成形品のＦＲＰ
としては、主に熱可塑性樹脂をマトリックスとする繊維
強化複合材であり、公知の各種ＦＲＰを使用することが
できる。このＦＲＰの補強繊維としては、たとえば、炭
素繊維、ガラス繊維、窒化珪素繊維、ボロン繊維、アル
ミナ繊維等があるが、好ましくは炭素繊維がよい。また
、マトリックス樹脂としては、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリテトラメチレンテレフタレート等の熱可塑性
樹脂、Ｂステージ段階の熱可塑性を有するエポキシ系樹
脂組成物等を挙げることができる。
〔実施例〕
外径２８ｍｍ、内径１３ｍｍ、長さ１００ｍｍのＰＴＦ
Ｅ製マンドレルを用いて、ポリエーテルエーテルケトン
と炭素繊維とからなる外径３２ｍｍ　、内径３０ｍｍの
ＦＲＰ製パイプを成形した。このときの成形材料の中空
プリフォームの内径は２８．５ｍｍ〜２９ｍｍに８周整
した。
この１回使用済みのマンドレルを、３８０℃のオーブン
中で３０分間放置し、次いで一り℃／分の徐冷速度で２
５０°Ｃまで冷却し、次いで室温に放置することにより
再生処理した。この再生マンドレルの寸法は当初のマン
ドレルの原寸に回復していた。
この再生マンドレルを使用し、前述のＦＲＰ製バイブの
成形を行い、このマンドレルの再生処理とＦＲＰ製パイ
プの成形とを何度も繰り返した。その結果、３０回まで
は良好なパイプを成形することができたが、３１回目に
マンドレルにクラックを生した。成形パイプ本数は最初
のマンドレルによる１本を加えて合計３１本であった。
一方、前記１回使用済みのマンドレルを再生を行わない
で、前述のＦＲＰ製パイプの成形を繰り返し行ったが、
マンドレルは第１回目の成形により端部の膨れが増大し
ていたため、成形の都度、その膨れを削らないとプリフ
ォームに挿入することができなかった。また、前記端部
の膨れを削り第３回目の成形を行ったが、型締め機能が
不十分になり、ＦＲＰ製プリプリフォーム型に充分押圧
することができず、良好な成形製品が得られなかった。
結果として、繰り返し使用回数は２回が限界であった。
このため、良品としての成形パイプ本数は初回のマンド
レルによる１本を加えて合計３本であった。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、使用済み弗素樹
脂製マンドレルを実質的に無負荷状態で、前記弗素樹脂
の結晶化温度以上の温度に加熱した後、前記結晶化温度
以下の温度まで徐冷することにより、初期の弾性保持性
及び形状保持性を回復させ、熱膨張性マンドレルの繰り
返し使用回数を大幅に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は、それぞれ熱膨張性マンドレルを使
用したＦＲＰ中空体の成形方法を説明するための断面図
である。 １・・・外型、２・・・プリフォーム、３・・・熱膨張
性マンドレル。 代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 使用済みの弗素樹脂製マンドレルを実質的に無負荷状態
    で、該弗素樹脂の結晶化温度以上の温度に加熱し、次い
    で該結晶化温度以下の温度まで徐冷する熱膨張性マンド
    レルの再生方法。
JP2302612A 1990-11-09 1990-11-09 熱膨張性マンドレルの再生方法 Pending JPH04175148A (ja)

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