JPH0653393B2 - 繊維強化プラスチツクスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、繊維強化プラスチックス、特に、長繊維を
用いた繊維強化プラスチックス（以下、ＦＲＰと略称す
る）をフィラメントワインディング法（以下ではＦＷ法
と云う）で成形する方法、詳しくは、高品質の製品を効
率良く生産するため、均質かつ広幅でのテープ巻付けを
可能ならしめた方法に関する。

〔従来の技術〕

高性能ＦＲＰの成形法としては、ブレス成形、レジンイ
ンジェクション等が挙げられるが、円筒体等、回転対称
の製品には、繊維配列の均一性と任意性及び高体繊維含
有率性等からＦＷ法が採用されている。

ＦＷ法は、第５図に示すように、サプライ部１から供給
される長繊維Ａを、レジンバス２に通して樹脂含浸し、
さらに引揃えた後、往復運動するキャレッヂトラバース
３のアイ４に通して、集束し、これを回転運動するマン
ドレル５に巻取ったら、加熱する等してマトリックス樹
脂を硬化し、しかる後、脱型する手法である。

なお、上記のＦＷ法においては、巻付け繊維のテープ幅
がアイの構造で一義的に決定されるが、従来は、伸線ダ
イスに似た、第６図に示す如きドーナツ状の円環のアイ
を用いるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＦＷ法に基づいてＦＲＰを大量生産しようとする場合、
先ず、巻付けのスピードアップを計ることが考えられる
が、この方法では、繊維への樹脂の含浸性が悪くなるほ
か、繊維の毛羽立ち等も激しくなり、ＦＲＰの性能を低
下させる恐れがある。

そこで、もう一つの方法として、巻付け時の繊維本数を
増やすことが考えられる。ところが、この場合、各層毎
の肉厚が限定される精密巻付けを可能にするには、マン
ドレルへの巻付けテープを広幅化して増加繊維によるテ
ープ厚みの増加を無くすことが要求される。これに対
し、上述した従来のアイ構造では、アイに導入された繊
維がアイの内側面に当たり、ここで集束されて口出しさ
れるため、集束本数が多くなればなる程その引揃えが難
しくなり、かつ、アイの内半径も大きくしなければなら
ないと云う問題が生じてくる。

なお、かかる問題の対策として、アイ穴を、内側面の曲
率半径を無限大に大きくした長孔とすることが考えられ
るが、この方法を採ると、アイ部でのアイ孔長手方向の
繊維集束力が殆んどなくなり、このために、アイ部にお
ける繊維の繰出点が一定せず、繊維の巻角が一定に保た
れなくなって巻付けが不可能になる。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、高品質ＦＲ
Ｐの高能率生産のために、均質かつ広幅でのテープ巻付
けを可能ならしめることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するこの発明の方法は、ＦＷ法におけ
るキャレッヂトラバースに、そのトラバースのアイ部を
通過した樹脂含浸連続繊維をマンドレル面に向けて繰出
すガイド棒を設け、マンドレルへの繊維巻付け中に、ガ
イド棒からマンドレルに向かう連続繊維の進行方向に対
して上記ガイド棒の軸心の向きを可及的に９０゜に維持
するようにしたところに特徴を有する。

〔作用〕

マンドレルへの繰出し繊維に対してガイド棒の向き（繰
出繊維との挟み角）を90゜に近づけると、ガイド棒上の
巻付け繊維が滑り難くなるため、ガイド棒の曲率を大き
くとることができ、最終的にはガイド棒をストレートの
円柱とすることも可能になる。

このため、従来のアイに比べ、ガイド棒上での繊維集束
力は小さくなる。但し、この集束力の低下によって繊維
の広がり性は良くなるが、所定幅以上の広がりは、アイ
によって阻止される。従って、繊維テープの安定な広幅
化、良好な引揃えが可能になり、マンドレルへの繰出点
も一定に保たれるようになる。

〔実施例〕

添付第１図乃至第４図に基いて、この発明の方法の一例
を説明する。第２図および第３図は、この発明の方法を
可能にするアイの一例を示している。このアイ６は、キ
ャレッヂに固定定される鍔付きの外円筒６１と、この外
円筒にベアリング６２を介して回転可能に支持された鍔
付きの内円筒６３と、内円筒の下端部に垂下して取付け
た対の支軸６４、６４間に横架支持される円柱状のガイ
ド棒６５とから成る。そして、その内円筒の鍔外周に取
付けたアーム６６に、シリンダアクチュエータやサーボ
モータと云った駆動手段６７の駆動軸６８がヒンジピン
で連続されて駆動軸６８の進退により、内円筒６３がガ
イド棒６５と共に、正逆方向に所定角度回転せしめられ
るようになっている。

なお、第３図に示す駆動軸６８は、マンドレル５の回転
或いはキャレッヂトラバース３の軸方向位置と同期する
ことが必要であり、キャレッヂトラバースの右行時の回
転角をα（第３図参照）とすれば、左行時の回転角は当
然のことながら−αとなる。

以上のようにしてガイド棒６５の軸心の向きを第１図に
示す長繊維Ａの繰出し方向に可及的に90゜に保ち、マン
ドレル５に長繊維Ａを繰出していくのがこの発明の方法
であって、これによれば、ガイド棒６５上での連続繊維
の繰出し位置が一定化し、かつ、ガイド棒により繊維は
充分に広幅化されて本願の所期の目的が達成される。

なお、第１図において、アイ６の入口側に、ガイド棒６
５と向きの異なる第２ガイド棒７を設置し、ガイド棒６
５上での繊維の重心位置と第２ガイド棒７上での繊維の
重心位置とを結ぶ線上にガイド棒６５の回転中心を配置
することは、ガイド棒６５上での巻付け繊維の滑りをよ
り少なくする上で有効なことである。

また、巻付け繊維のマンドレル軸となす角度は、マンド
レルの両端部において連続的或いは不連続に変化する。
この変化に対し、前述の駆動手段６７を同期させてガイ
ド棒６５の向きを常に90゜の挟み角が保たれるように調
整することも可能であるが、例えば、第４図に示すよう
に、アイの内円筒６３に従来のアイの如き環状のＲ突起
６９を設けてその突起の内半径ｒ_２内での繊維の滑りを
許容することにより、マンドレル両端部での微妙な巻角
変化に対し、ガイド棒の向きを＋αの回転位置と、−α
の回転位置の２つのみで対処することも作業の簡略化の
面からは有効なことと云える。

〔効果〕

以上述べたように、この発明の方法は、アイの出口側に
ガイド棒を設け、そのガイド棒をマンドレルへの繰出点
とした繊維巻付け中に、ガイド棒の向きをマンドレルに
向かう繊維との挟み角が可及的に90゜に保たれるように
繊維して、繊維の安定した広がりを実現したものである
から、繊維本数を増加させた幅広テープの巻付けを、紐
幅テープと同様の肉厚状態に引揃えて均質に巻付けるこ
とが可能になると云う効果が得られ、肉厚精度が要求さ
れる回転体等のＦＲＰ円筒体の大量生産に利用すると極
めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法のマンドレルに対する繊維巻
付け工程を示す正面線図、第２図はその方法に用いるア
イの一例を示す断面図、第３図はその平面図、第４図は
アイの内円筒の変形例を示す部分断面図、第５図の(イ)
は従来のＦＷ法の側面線図、同図の(ロ)は(イ)図のマンド
レル部の正面線図、第６図は従来のアイの一部破断正面
図である。 １……サプライ部、２……レジンパス、３……キャレッ
ヂトラバース、６……アイ、６１……外円筒、６３……
内円筒、６４……支軸、６５……ガイド棒、６７……駆
動手段、Ａ……長繊維。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 真太郎 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−220826（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂を含浸した連続繊維を、往復運動する
   キャレッヂトラバースを経て回動運動するマンドレルの
   外周面に巻付け、硬化・成形する繊維強化プラスチック
   スの成形法において、上記キャレッヂトラバースに、そ
   のトラバースのアイ部を通過した樹脂含浸連続繊維をマ
   ンドレル面に向けて繰出すガイド棒を設け、マンドレル
   への繊維巻付け中に、ガイド棒からマンドレルに向かう
   連続繊維の進行方向に対して上記ガイド棒の軸心の向き
   を可及的に90゜に維持することを特徴とする繊維強化プ
   ラスチックスの製造方法。
2. 【請求項２】上記ガイド棒を、マンドレル軸と平行面上
   で回転可能に支持し、かつ、その回転中心を、ガイド棒
   上での繊維の重心位置とアイ部の入口側に別途設けた第
   ２ガイド棒上での繊維の重心位置とを結ぶ線上に置いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の繊維強
   化プラスチックスの製造方法。