JPH07100943A - 繊維強化樹脂製パイプ - Google Patents
繊維強化樹脂製パイプInfo
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- JPH07100943A JPH07100943A JP5250659A JP25065993A JPH07100943A JP H07100943 A JPH07100943 A JP H07100943A JP 5250659 A JP5250659 A JP 5250659A JP 25065993 A JP25065993 A JP 25065993A JP H07100943 A JPH07100943 A JP H07100943A
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Landscapes
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充分な実質的強度、剛性、耐久性を有しなが
ら、振動減衰性、耐衝撃性にも優れており、使用環境に
依り上記特性の変化が少ない繊維強化樹脂製パイプを提
供する。 【構成】 繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹
脂とからなる繊維強化樹脂製パイプにおいて、繊維強化
熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界で熱硬化性
樹脂と熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
と強化繊維が混在する領域が存在することを特徴とす
る。
ら、振動減衰性、耐衝撃性にも優れており、使用環境に
依り上記特性の変化が少ない繊維強化樹脂製パイプを提
供する。 【構成】 繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹
脂とからなる繊維強化樹脂製パイプにおいて、繊維強化
熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界で熱硬化性
樹脂と熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
と強化繊維が混在する領域が存在することを特徴とす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自転車の構造部材、ゴ
ルフシャフトや釣竿などのスポーツレジャー分野、航空
宇宙分野の構造部材等に用いられる繊維強化樹脂製パイ
プに関するものである。
ルフシャフトや釣竿などのスポーツレジャー分野、航空
宇宙分野の構造部材等に用いられる繊維強化樹脂製パイ
プに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自転車の構造部材、ゴルフシャフ
トや釣竿などのスポーツレジャー分野、航空宇宙分野の
構造部材等に軽量性、高剛性、高強度、耐久性等の特徴
を生かして繊維強化樹脂製パイプが用いられるようにな
ってきている。それに用いられる強化用繊維の形態とし
ては、長繊維、短繊維、ウィスカー等が、マトリックス
樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が主流で
あるが、一部でナイロン、ポリフェニレンエーテル、ポ
リエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂が使用され
ている。
トや釣竿などのスポーツレジャー分野、航空宇宙分野の
構造部材等に軽量性、高剛性、高強度、耐久性等の特徴
を生かして繊維強化樹脂製パイプが用いられるようにな
ってきている。それに用いられる強化用繊維の形態とし
ては、長繊維、短繊維、ウィスカー等が、マトリックス
樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が主流で
あるが、一部でナイロン、ポリフェニレンエーテル、ポ
リエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂が使用され
ている。
【0003】通常、繊維強化樹脂製パイプは炭素繊維の
様な高強度、高弾性率の繊維で強化された熱硬化性樹脂
から一体的に成形されている。この材料は剛性が高く優
れたものであるが、衝撃を受けた時に振動が発生し易
く、又破壊しやすいという欠点がある。近年、、強化用
繊維として長繊維を使用した繊維強化熱可塑性樹脂製の
パイプも一部見られ、熱可塑性樹脂の有する靱性の高さ
を反映して、従来の熱硬化性樹脂製パイプでは達し得な
かった耐衝撃性、振動減衰性などの特性が得られる。し
かし、一般に熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂に比較し、弾
性率の環境依存性が大きく、パイプの使用環境に依り、
剛性等の特性が変化し易いという欠点がある。
様な高強度、高弾性率の繊維で強化された熱硬化性樹脂
から一体的に成形されている。この材料は剛性が高く優
れたものであるが、衝撃を受けた時に振動が発生し易
く、又破壊しやすいという欠点がある。近年、、強化用
繊維として長繊維を使用した繊維強化熱可塑性樹脂製の
パイプも一部見られ、熱可塑性樹脂の有する靱性の高さ
を反映して、従来の熱硬化性樹脂製パイプでは達し得な
かった耐衝撃性、振動減衰性などの特性が得られる。し
かし、一般に熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂に比較し、弾
性率の環境依存性が大きく、パイプの使用環境に依り、
剛性等の特性が変化し易いという欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、充分な実質
的強度、剛性、耐久性を有しながら、振動減衰性、耐衝
撃性が優れており、使用環境に依り特性変化が少ない繊
維強化樹脂製パイプを提供するものである。
的強度、剛性、耐久性を有しながら、振動減衰性、耐衝
撃性が優れており、使用環境に依り特性変化が少ない繊
維強化樹脂製パイプを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は繊維強化熱硬化
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂とからなる繊維強化樹脂
製パイプにおいて、繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱
可塑性樹脂の境界で熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂または
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂と強化繊維が混在する領域
が存在することを特徴とする繊維強化樹脂製パイプであ
る。
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂とからなる繊維強化樹脂
製パイプにおいて、繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱
可塑性樹脂の境界で熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂または
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂と強化繊維が混在する領域
が存在することを特徴とする繊維強化樹脂製パイプであ
る。
【0006】本発明における繊維強化熱硬化性樹脂のマ
トリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂をはじめ
各種熱硬化性樹脂を使用できる。これらの樹脂は、単独
で用いてもよく、また混合して用いてもよい。更に、該
熱硬化性樹脂とゴム、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラスト
マー等を混合して用いてもよい。好ましくは、エポキシ
樹脂、エポキシ樹脂を用いた混合樹脂が使用できる。ま
た、硬化前の熱硬化性樹脂を一定昇温速度で加熱しなが
ら粘度測定した際、30℃での粘度と最低粘度との比が
100以下、好ましくは50以下、更に好ましくは10
以下の熱硬化性樹脂を使用する事が好ましい。このよう
な樹脂は、公知の増粘効果を有する成分或いは粒子を適
宜添加する事で得られる。例えば、アエロジルの添加に
よる増粘により、所望の樹脂が得られる。30℃におけ
る粘度は1000〜50000ポイズ、好ましくは50
00〜20000ポイズである。繊維強化熱硬化性樹脂
の室温でのハンドリング性と硬化時の流動挙動制御を両
立させるには上記粘度であることが好ましい。
トリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂をはじめ
各種熱硬化性樹脂を使用できる。これらの樹脂は、単独
で用いてもよく、また混合して用いてもよい。更に、該
熱硬化性樹脂とゴム、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラスト
マー等を混合して用いてもよい。好ましくは、エポキシ
樹脂、エポキシ樹脂を用いた混合樹脂が使用できる。ま
た、硬化前の熱硬化性樹脂を一定昇温速度で加熱しなが
ら粘度測定した際、30℃での粘度と最低粘度との比が
100以下、好ましくは50以下、更に好ましくは10
以下の熱硬化性樹脂を使用する事が好ましい。このよう
な樹脂は、公知の増粘効果を有する成分或いは粒子を適
宜添加する事で得られる。例えば、アエロジルの添加に
よる増粘により、所望の樹脂が得られる。30℃におけ
る粘度は1000〜50000ポイズ、好ましくは50
00〜20000ポイズである。繊維強化熱硬化性樹脂
の室温でのハンドリング性と硬化時の流動挙動制御を両
立させるには上記粘度であることが好ましい。
【0007】本発明における繊維強化熱硬化性樹脂の強
化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化
珪素繊維、アルミナ繊維など公知の高強度、高弾性率繊
維が単独または組み合わせて用いられるが、強化効率、
軽量化の観点から炭素繊維が最も好ましく用いられる。
強化繊維としては長繊維、短繊維、ウィスカー等が利用
できるが、強化効率の点から長繊維が好ましく用いられ
る。
化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化
珪素繊維、アルミナ繊維など公知の高強度、高弾性率繊
維が単独または組み合わせて用いられるが、強化効率、
軽量化の観点から炭素繊維が最も好ましく用いられる。
強化繊維としては長繊維、短繊維、ウィスカー等が利用
できるが、強化効率の点から長繊維が好ましく用いられ
る。
【0008】本発明における繊維強化熱可塑性樹脂のマ
トリックス樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオキ
シメチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレ
ンエーテル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテ
ルスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリ
エーテルイミド樹脂などを用いる事ができる。これらは
共重合体、アロイ、ブレンド、コンパウンドに成ってい
ても良い。
トリックス樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオキ
シメチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレ
ンエーテル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテ
ルスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリ
エーテルイミド樹脂などを用いる事ができる。これらは
共重合体、アロイ、ブレンド、コンパウンドに成ってい
ても良い。
【0009】繊維強化熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂
の融点または軟化点は繊維強化熱硬化性樹脂のマトリッ
クス樹脂が硬化前の状態で最低粘度となる温度以上であ
る事が好ましく、更に該最低粘度となる温度以上、30
0℃以下である事が好ましい。成形温度、成形時の界面
制御、成形体の物性より上記温度範囲が好ましい。吸水
によるパイプの特性変化を抑制するために、繊維強化熱
可塑性樹脂のマトリックス樹脂のASTM D570に
依り測定した吸水率が1.5%以下、更に好ましくは
0.5%以下である事が好ましい。
の融点または軟化点は繊維強化熱硬化性樹脂のマトリッ
クス樹脂が硬化前の状態で最低粘度となる温度以上であ
る事が好ましく、更に該最低粘度となる温度以上、30
0℃以下である事が好ましい。成形温度、成形時の界面
制御、成形体の物性より上記温度範囲が好ましい。吸水
によるパイプの特性変化を抑制するために、繊維強化熱
可塑性樹脂のマトリックス樹脂のASTM D570に
依り測定した吸水率が1.5%以下、更に好ましくは
0.5%以下である事が好ましい。
【0010】繊維強化熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂
としては、融点、吸水率が上記範囲であり、更にガラス
転移点が室温以下で室温における振動減衰性が熱可塑性
樹脂の中でも特に優れるポリプロピレン樹脂、酸化クラ
ッキングにより変性したポリプロピレン樹脂、酸変性ポ
リプロピレン樹脂、ポリプロピレン樹脂または酸化クラ
ッキングにより変性したポリプロピレン樹脂または酸変
性ポリプロピレン樹脂を成分とする共重合体、アロイ、
ブレンド、コンパウンドが好ましく使用される。特に他
樹脂及び強化繊維との接着性に優れる酸化クラッキング
により変性したポリプロピレン樹脂、酸変性ポリプロピ
レン樹脂、酸化クラッキングにより変性したポリプロピ
レン樹脂または酸変性ポリプロピレン樹脂を成分とする
共重合体、アロイ、ブレンド、コンパウンドが好ましく
使用される。
としては、融点、吸水率が上記範囲であり、更にガラス
転移点が室温以下で室温における振動減衰性が熱可塑性
樹脂の中でも特に優れるポリプロピレン樹脂、酸化クラ
ッキングにより変性したポリプロピレン樹脂、酸変性ポ
リプロピレン樹脂、ポリプロピレン樹脂または酸化クラ
ッキングにより変性したポリプロピレン樹脂または酸変
性ポリプロピレン樹脂を成分とする共重合体、アロイ、
ブレンド、コンパウンドが好ましく使用される。特に他
樹脂及び強化繊維との接着性に優れる酸化クラッキング
により変性したポリプロピレン樹脂、酸変性ポリプロピ
レン樹脂、酸化クラッキングにより変性したポリプロピ
レン樹脂または酸変性ポリプロピレン樹脂を成分とする
共重合体、アロイ、ブレンド、コンパウンドが好ましく
使用される。
【0011】本発明における繊維強化熱可塑性樹脂の強
化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化
珪素繊維、アルミナ繊維など公知の高強度、高弾性率繊
維が単独または組み合わせて用いられるが、強化効率、
軽量化の観点から炭素繊維が最も好ましく用いられる。
強化繊維としては長繊維、短繊維、ウィスカー等が利用
できるが、強化効率の点から長繊維が好ましく用いられ
る。長繊維とは実質的に連続した繊維及び長さ5mm以
上の不連続繊維のことである。強化長繊維の形態として
は実質的に繊維長方向を一方向に引き揃えて配列した
物、織物、ランダムマット等が使用でき、実質的に繊維
長方向を一方向に引き揃えて配列した物が、最も効果的
にマトリックス樹脂を強化でき、好ましい。
化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化
珪素繊維、アルミナ繊維など公知の高強度、高弾性率繊
維が単独または組み合わせて用いられるが、強化効率、
軽量化の観点から炭素繊維が最も好ましく用いられる。
強化繊維としては長繊維、短繊維、ウィスカー等が利用
できるが、強化効率の点から長繊維が好ましく用いられ
る。長繊維とは実質的に連続した繊維及び長さ5mm以
上の不連続繊維のことである。強化長繊維の形態として
は実質的に繊維長方向を一方向に引き揃えて配列した
物、織物、ランダムマット等が使用でき、実質的に繊維
長方向を一方向に引き揃えて配列した物が、最も効果的
にマトリックス樹脂を強化でき、好ましい。
【0012】繊維強化熱可塑性樹脂の成形材料としては
不連続長繊維、短繊維、ウィスカー等を含有した熱可塑
性樹脂ペレット、ランダムマットに熱可塑性樹脂を含浸
したいわゆるスタンピングシート、長繊維織物に熱可塑
性樹脂を含浸した物、実質的に繊維長方向を一方向に引
き揃えて配列した物に熱可塑性樹脂を含浸した物、強化
長繊維と熱可塑性長繊維を引き揃えたまたは混繊した繊
維束を組み紐形態としたものや、すだれ状の形態にした
もの、縦糸に強化長繊維または上記の強化長繊維と熱可
塑性長繊維を引き揃えた、または混繊した繊維束を使用
し、横糸に熱可塑性長繊維を使用して製造した織物、実
質的に繊維長方向を一方向に引き揃えて配列した強化長
繊維集合体と熱可塑性繊維のシートからなる複合シート
であって、該熱可塑性繊維が該シートを構成する強化長
繊維の間に入り込んで交絡一体化している複合シート、
該複合シートを円筒形の組み紐状に加工した物等が使用
できる。ハンドリンク性の良さ、成形時の熱可塑性樹脂
の含浸性の良さ、強化効率の高さから、実質的に繊維長
方向を一方向に引き揃えて配列した強化長繊維集合体と
熱可塑性繊維のシートからなる複合シートであって、該
熱可塑性繊維が該シートを構成する強化長繊維の間に入
り込んで交絡一体化している複合シート、該複合シート
を円筒形の組み紐状に加工した物を利用する事が好まし
い。上記各種の繊維強化熱可塑性樹脂の成形材料を製造
する方法は公知の方法を利用できる。
不連続長繊維、短繊維、ウィスカー等を含有した熱可塑
性樹脂ペレット、ランダムマットに熱可塑性樹脂を含浸
したいわゆるスタンピングシート、長繊維織物に熱可塑
性樹脂を含浸した物、実質的に繊維長方向を一方向に引
き揃えて配列した物に熱可塑性樹脂を含浸した物、強化
長繊維と熱可塑性長繊維を引き揃えたまたは混繊した繊
維束を組み紐形態としたものや、すだれ状の形態にした
もの、縦糸に強化長繊維または上記の強化長繊維と熱可
塑性長繊維を引き揃えた、または混繊した繊維束を使用
し、横糸に熱可塑性長繊維を使用して製造した織物、実
質的に繊維長方向を一方向に引き揃えて配列した強化長
繊維集合体と熱可塑性繊維のシートからなる複合シート
であって、該熱可塑性繊維が該シートを構成する強化長
繊維の間に入り込んで交絡一体化している複合シート、
該複合シートを円筒形の組み紐状に加工した物等が使用
できる。ハンドリンク性の良さ、成形時の熱可塑性樹脂
の含浸性の良さ、強化効率の高さから、実質的に繊維長
方向を一方向に引き揃えて配列した強化長繊維集合体と
熱可塑性繊維のシートからなる複合シートであって、該
熱可塑性繊維が該シートを構成する強化長繊維の間に入
り込んで交絡一体化している複合シート、該複合シート
を円筒形の組み紐状に加工した物を利用する事が好まし
い。上記各種の繊維強化熱可塑性樹脂の成形材料を製造
する方法は公知の方法を利用できる。
【0013】本発明においては、繊維強化熱硬化性樹脂
と繊維強化熱可塑性樹脂が同一のパイプに同時に存在す
る事が必要である。繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱
可塑性樹脂の存在様式は特に限定されない。パイプの断
面において、内層から発泡合成樹脂−繊維強化熱可塑性
樹脂−繊維強化熱硬化性樹脂の順序で積層された、また
は発泡合成樹脂−繊維強化熱硬化性樹脂−繊維強化熱可
塑性樹脂の順序で積層された存在様式、内層から熱可塑
性樹脂チューブ−繊維強化熱可塑性樹脂−繊維強化熱硬
化性樹脂の順序で積層された、または熱可塑性樹脂チュ
ーブ−繊維強化熱硬化性樹脂−繊維強化熱可塑性樹脂の
順序で積層された存在様式、内層から繊維強化熱可塑性
樹脂−繊維強化熱硬化性樹脂の順序で積層された、また
は繊維強化熱硬化性樹脂−繊維強化熱可塑性樹脂の順序
で積層された存在様式が例示される。繊維強化熱硬化性
樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂が交互に積層された存在様
式も例示される。上記パイプの断面における存在様式が
パイプ全長にわたって存在しても良く、パイプの一部で
存在様式が変化しても良い。また、繊維強化熱可塑性樹
脂と繊維強化熱硬化性樹脂が同時に存在する部分がパイ
プの一部分のみで、その他の部分が繊維強化熱可塑性樹
脂または繊維強化熱硬化性樹脂のみから成っていても良
い。もちろん、存在様式は上記例示に限定されない。
と繊維強化熱可塑性樹脂が同一のパイプに同時に存在す
る事が必要である。繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱
可塑性樹脂の存在様式は特に限定されない。パイプの断
面において、内層から発泡合成樹脂−繊維強化熱可塑性
樹脂−繊維強化熱硬化性樹脂の順序で積層された、また
は発泡合成樹脂−繊維強化熱硬化性樹脂−繊維強化熱可
塑性樹脂の順序で積層された存在様式、内層から熱可塑
性樹脂チューブ−繊維強化熱可塑性樹脂−繊維強化熱硬
化性樹脂の順序で積層された、または熱可塑性樹脂チュ
ーブ−繊維強化熱硬化性樹脂−繊維強化熱可塑性樹脂の
順序で積層された存在様式、内層から繊維強化熱可塑性
樹脂−繊維強化熱硬化性樹脂の順序で積層された、また
は繊維強化熱硬化性樹脂−繊維強化熱可塑性樹脂の順序
で積層された存在様式が例示される。繊維強化熱硬化性
樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂が交互に積層された存在様
式も例示される。上記パイプの断面における存在様式が
パイプ全長にわたって存在しても良く、パイプの一部で
存在様式が変化しても良い。また、繊維強化熱可塑性樹
脂と繊維強化熱硬化性樹脂が同時に存在する部分がパイ
プの一部分のみで、その他の部分が繊維強化熱可塑性樹
脂または繊維強化熱硬化性樹脂のみから成っていても良
い。もちろん、存在様式は上記例示に限定されない。
【0014】本発明で最も肝要な点は、繊維強化熱硬化
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界で、熱硬化性樹脂
と熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂と強
化繊維が混在する事である。混在する事に依り、接着性
が必ずしもいいとは限らない繊維強化熱硬化性樹脂と繊
維強化熱可塑性樹脂の接着性が大幅に向上し、両樹脂間
での剥離等による破壊強度が向上する。従って、パイプ
としての耐久性、耐衝撃性も向上する。
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界で、熱硬化性樹脂
と熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂と強
化繊維が混在する事である。混在する事に依り、接着性
が必ずしもいいとは限らない繊維強化熱硬化性樹脂と繊
維強化熱可塑性樹脂の接着性が大幅に向上し、両樹脂間
での剥離等による破壊強度が向上する。従って、パイプ
としての耐久性、耐衝撃性も向上する。
【0015】混在させる方法としては繊維強化樹脂のマ
トリックス樹脂として相溶性の熱硬化性樹脂と熱可塑性
樹脂が分子レベルで混在した物、或いは溶融状態では相
溶しているが、硬化または凝固が進行すると相分離する
樹脂の組み合わせでミクロ相分離構造を持つ様に混在さ
せた物を用いると良い。該樹脂同志とウィスカー、短繊
維等の強化繊維を混練して用いても良い。また、非相溶
性の熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂がマクロレベルで混在
し、海島構造、ドメイン構造等をとっている物を用いて
も良い。海島構造、ドメイン構造を抑制し、両樹脂間の
接着性を高める為に、相溶化剤を併用する事は好ましい
実施態様である。
トリックス樹脂として相溶性の熱硬化性樹脂と熱可塑性
樹脂が分子レベルで混在した物、或いは溶融状態では相
溶しているが、硬化または凝固が進行すると相分離する
樹脂の組み合わせでミクロ相分離構造を持つ様に混在さ
せた物を用いると良い。該樹脂同志とウィスカー、短繊
維等の強化繊維を混練して用いても良い。また、非相溶
性の熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂がマクロレベルで混在
し、海島構造、ドメイン構造等をとっている物を用いて
も良い。海島構造、ドメイン構造を抑制し、両樹脂間の
接着性を高める為に、相溶化剤を併用する事は好ましい
実施態様である。
【0016】また、別の混在方法としては、熱硬化性樹
脂または熱可塑性樹脂からなる予め多孔構造を持った発
泡体やスパンボンド法、メルトブロー法、スパンレース
法等で得られた網目構造を有する不織布等を成形前の繊
維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界に配
置し多孔構造、網目構造内に熱硬化性樹脂または熱可塑
性樹脂を含浸させて混在してもよい。成形前の繊維強化
熱硬化性樹脂または繊維強化熱可塑性樹脂がもともと多
孔構造、網目構造を持つものであれば、その境界に別の
発泡体や不織布等を配置させなくても、混在部分を得る
ことができるので好ましい。
脂または熱可塑性樹脂からなる予め多孔構造を持った発
泡体やスパンボンド法、メルトブロー法、スパンレース
法等で得られた網目構造を有する不織布等を成形前の繊
維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界に配
置し多孔構造、網目構造内に熱硬化性樹脂または熱可塑
性樹脂を含浸させて混在してもよい。成形前の繊維強化
熱硬化性樹脂または繊維強化熱可塑性樹脂がもともと多
孔構造、網目構造を持つものであれば、その境界に別の
発泡体や不織布等を配置させなくても、混在部分を得る
ことができるので好ましい。
【0017】発泡体や不織布等を構成する樹脂は、熱可
塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも、また、強化繊維を含む
熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも良いが、熱可塑性樹
脂または繊維強化熱可塑性樹脂が好ましい。また、用い
る熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂は、それぞれ繊維強化熱
硬化性樹脂や繊維強化熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂
と同種の樹脂を用いる事が好ましい。
塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも、また、強化繊維を含む
熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも良いが、熱可塑性樹
脂または繊維強化熱可塑性樹脂が好ましい。また、用い
る熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂は、それぞれ繊維強化熱
硬化性樹脂や繊維強化熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂
と同種の樹脂を用いる事が好ましい。
【0018】より具体的には、耐熱性チューブ(例えば
シリコーンゴム、フッソゴムなどの大きな伸びを有する
ゴムチューブやポリイミド、パラ配向アラミドなどの不
融耐熱性重合体のチューブなど)を芯材にし、該耐熱性
チューブに繊維強化熱可塑性樹脂を被覆し、さらに、そ
の外層に連通多孔性の熱可塑性樹脂シート、繊維強化熱
硬化性樹脂で被覆した後、金型内にセットし、耐熱性チ
ューブに液体または気体を送り圧力をかけるとともに成
形材料を加熱成形し、耐熱性チューブを取り除く方法が
挙げられる。連通多孔性の熱可塑性樹脂シートは繊維強
化熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と同種の樹脂である
事が好ましい。連通多孔に繊維強化熱硬化性樹脂のマト
リックス樹脂が含浸するためには、連通多孔性の熱可塑
性樹脂は融点または軟化点が繊維強化熱硬化性樹脂のマ
トリックス樹脂が硬化前の状態で最低粘度となる温度以
上である事が好ましく、更に該最低粘度となる温度以
上、300℃以下である事が好ましい。連通多孔に繊維
強化熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂が含浸しすぎ、繊
維強化熱可塑性樹脂にまで達すると多孔性シートを配置
した効果が低下するので、成形条件を最適化すると供
に、硬化前の繊維強化熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂
は一定昇温速度で加熱しながら粘度測定した際、30℃
での粘度と最低粘度との比が100以下、好ましくは5
0以下、更に好ましくは10以下である事が好ましい。
連通多孔性の熱可塑性樹脂シートの代わりに網目構造を
有する不織布を用いても良い。
シリコーンゴム、フッソゴムなどの大きな伸びを有する
ゴムチューブやポリイミド、パラ配向アラミドなどの不
融耐熱性重合体のチューブなど)を芯材にし、該耐熱性
チューブに繊維強化熱可塑性樹脂を被覆し、さらに、そ
の外層に連通多孔性の熱可塑性樹脂シート、繊維強化熱
硬化性樹脂で被覆した後、金型内にセットし、耐熱性チ
ューブに液体または気体を送り圧力をかけるとともに成
形材料を加熱成形し、耐熱性チューブを取り除く方法が
挙げられる。連通多孔性の熱可塑性樹脂シートは繊維強
化熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と同種の樹脂である
事が好ましい。連通多孔に繊維強化熱硬化性樹脂のマト
リックス樹脂が含浸するためには、連通多孔性の熱可塑
性樹脂は融点または軟化点が繊維強化熱硬化性樹脂のマ
トリックス樹脂が硬化前の状態で最低粘度となる温度以
上である事が好ましく、更に該最低粘度となる温度以
上、300℃以下である事が好ましい。連通多孔に繊維
強化熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂が含浸しすぎ、繊
維強化熱可塑性樹脂にまで達すると多孔性シートを配置
した効果が低下するので、成形条件を最適化すると供
に、硬化前の繊維強化熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂
は一定昇温速度で加熱しながら粘度測定した際、30℃
での粘度と最低粘度との比が100以下、好ましくは5
0以下、更に好ましくは10以下である事が好ましい。
連通多孔性の熱可塑性樹脂シートの代わりに網目構造を
有する不織布を用いても良い。
【0019】耐熱性チューブの代わりに発泡合成樹脂、
熱可塑性樹脂チューブを芯材として用いても良い。芯材
へ被覆する順序は上記例示の順序に限定されるものでは
ない。実質的に繊維長方向を一方向に引き揃えて配列し
た強化長繊維集合体と熱可塑性繊維のシートからなる複
合シートであって、該熱可塑性繊維が該シートを構成す
る強化長繊維の間に入り込んで交絡一体化している複合
シートで、該熱可塑性繊維のシートが網目構造を有する
不織布である複合シート、該複合シートを円筒形の組み
紐状に加工した物を繊維強化熱可塑性樹脂の成形材料と
して用いる事は好ましく、この場合、予め多孔構造、網
目構造とした熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を成形前
の繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界
に配置する必要はない。さらに熱可塑性繊維のシートを
強化長繊維集合体の片面のみに配し交絡一体化した、片
面で強化長繊維が露出した複合シートを用いると、露出
面に熱硬化性樹脂を配することによって、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂の両方が強化長繊維集合体に含浸する
ため、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂と強化長繊維が混在
した領域ができ、優れた接着性が得られ、特に好まし
い。
熱可塑性樹脂チューブを芯材として用いても良い。芯材
へ被覆する順序は上記例示の順序に限定されるものでは
ない。実質的に繊維長方向を一方向に引き揃えて配列し
た強化長繊維集合体と熱可塑性繊維のシートからなる複
合シートであって、該熱可塑性繊維が該シートを構成す
る強化長繊維の間に入り込んで交絡一体化している複合
シートで、該熱可塑性繊維のシートが網目構造を有する
不織布である複合シート、該複合シートを円筒形の組み
紐状に加工した物を繊維強化熱可塑性樹脂の成形材料と
して用いる事は好ましく、この場合、予め多孔構造、網
目構造とした熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を成形前
の繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界
に配置する必要はない。さらに熱可塑性繊維のシートを
強化長繊維集合体の片面のみに配し交絡一体化した、片
面で強化長繊維が露出した複合シートを用いると、露出
面に熱硬化性樹脂を配することによって、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂の両方が強化長繊維集合体に含浸する
ため、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂と強化長繊維が混在
した領域ができ、優れた接着性が得られ、特に好まし
い。
【0020】パイプの形状は特に限定されず、用途に応
じて最適な形状を選択する。例えば、断面形状が円、四
角形、五角形以上の多角形のいずれでも構わない。途中
で形状が変化しても良く、例えば円と四角形を接合した
ような形状でも構わない。断面の大きさも限定されず、
長さ方向に一定の大きさでも良く、テーパーの如く連続
的に大きさが変化しても良く、段付きの如く不連続的に
大きさが変化しても良い。直管でも曲管でも構わない。
じて最適な形状を選択する。例えば、断面形状が円、四
角形、五角形以上の多角形のいずれでも構わない。途中
で形状が変化しても良く、例えば円と四角形を接合した
ような形状でも構わない。断面の大きさも限定されず、
長さ方向に一定の大きさでも良く、テーパーの如く連続
的に大きさが変化しても良く、段付きの如く不連続的に
大きさが変化しても良い。直管でも曲管でも構わない。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明は、実施例により限定されるものではない。尚表1
に、以下の方法により得られた各パイプの特性を示す。
発明は、実施例により限定されるものではない。尚表1
に、以下の方法により得られた各パイプの特性を示す。
【0022】
【表1】
【0023】物性は全て比較例2、20℃の物性を10
0とした相対値である。 1):スパン300mmで曲げ荷重を加えた時の四点曲
げ破壊強度。 2):ハンマーで先端部を叩いた時、末端部で検出され
る振幅が初期振幅の1/10になるまでの時間の逆数。 3):アイゾット衝撃強度。 4):四点曲げ試験で破壊荷重の20%の荷重を繰り返
し加えた時、破壊するまでの回数。
0とした相対値である。 1):スパン300mmで曲げ荷重を加えた時の四点曲
げ破壊強度。 2):ハンマーで先端部を叩いた時、末端部で検出され
る振幅が初期振幅の1/10になるまでの時間の逆数。 3):アイゾット衝撃強度。 4):四点曲げ試験で破壊荷重の20%の荷重を繰り返
し加えた時、破壊するまでの回数。
【0024】
【実施例1】シリコンチューブに炭素繊維強化エポキシ
樹脂プリプレグをシートワインディング法で被覆した
後、マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂のメルトブロー
法による不織布を被覆し、更に実質的に繊維長方向を一
方向に配列した炭素繊維集合体にマレイン酸変性ポリプ
ロピレン樹脂を溶融含浸したシートをシートワインディ
ング法で被覆した。このプリフォームをパイプ金型に装
着した。シリコンチューブの両端より10kg/mm2
の空気圧をかけ、200℃で20分加熱した後、130
℃で30分加熱して外径25mm、内径20mmのパイ
プを作製した。シリコンチューブは室温まで冷却した
後、パイプから取り除いた。炭素繊維強化エポキシ樹脂
プリプレグのマトリックス樹脂は最低粘度を示す温度が
約120℃であり、30℃での粘度と最低粘度の比が約
25であるため、200℃までの昇温過程で軟化流動し
て、上記不織布の網目構造内に含浸したが最低粘度が高
い為、繊維強化熱可塑性樹脂シートまでは到達せず不織
布内に留まった。さらに約160℃で該不織布と繊維強
化熱可塑性樹脂シートのマトリックス樹脂が溶融し一体
化して、繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂
の境界に網目構造に由来する三次元的に熱硬化性樹脂と
熱可塑性樹脂が絡まりあって混在する領域が生成した。
樹脂プリプレグをシートワインディング法で被覆した
後、マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂のメルトブロー
法による不織布を被覆し、更に実質的に繊維長方向を一
方向に配列した炭素繊維集合体にマレイン酸変性ポリプ
ロピレン樹脂を溶融含浸したシートをシートワインディ
ング法で被覆した。このプリフォームをパイプ金型に装
着した。シリコンチューブの両端より10kg/mm2
の空気圧をかけ、200℃で20分加熱した後、130
℃で30分加熱して外径25mm、内径20mmのパイ
プを作製した。シリコンチューブは室温まで冷却した
後、パイプから取り除いた。炭素繊維強化エポキシ樹脂
プリプレグのマトリックス樹脂は最低粘度を示す温度が
約120℃であり、30℃での粘度と最低粘度の比が約
25であるため、200℃までの昇温過程で軟化流動し
て、上記不織布の網目構造内に含浸したが最低粘度が高
い為、繊維強化熱可塑性樹脂シートまでは到達せず不織
布内に留まった。さらに約160℃で該不織布と繊維強
化熱可塑性樹脂シートのマトリックス樹脂が溶融し一体
化して、繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂
の境界に網目構造に由来する三次元的に熱硬化性樹脂と
熱可塑性樹脂が絡まりあって混在する領域が生成した。
【0025】図1にパイプの断面、図2に繊維強化熱硬
化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界の拡大模式図を
示す。
化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界の拡大模式図を
示す。
【0026】
【比較例1】マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂のメル
トブロー法による不織布を被覆しない以外は実施例1と
同様にしてパイプを作製した。繊維強化熱硬化性樹脂と
繊維強化熱可塑性樹脂は明瞭な界面を示し、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の混在する領域は存在しなかった。
トブロー法による不織布を被覆しない以外は実施例1と
同様にしてパイプを作製した。繊維強化熱硬化性樹脂と
繊維強化熱可塑性樹脂は明瞭な界面を示し、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の混在する領域は存在しなかった。
【0027】
【実施例2、3】シリコンチューブに炭素繊維強化エポ
キシ樹脂プリプレグをシートワインディング法で被覆し
た後、更に実質的に繊維長方向を一方向に配列した炭素
繊維集合体にマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂のメル
トブロー法による不織布を両面に配置し(実施例2)ま
たは、片面のみに配置し(実施例3)、高圧水流により
炭素繊維集合体の間にマレイン酸変性ポリプロピレン樹
脂の繊維が入り込んで一体化した複合シートをシートワ
インディング法で被覆した。このプリフォームをパイプ
金型に装着した。シリコンチューブの両端より10kg
/mm2 の空気圧をかけ、200℃で20分加熱した
後、130℃で30分加熱して外径25mm、内径20
mmのパイプを作製した。シリコンチューブは室温まで
冷却した後、パイプから取り除いた。炭素繊維強化エポ
キシ樹脂プリプレグのマトリックス樹脂は最低粘度を示
す温度が約120℃であり、30℃での粘度と最低粘度
の比が約25であった。実施例2では200℃までの昇
温過程で該マトリックス樹脂が軟化流動して、上記不織
布の網目構造内に含浸したが最低粘度が高い為、繊維強
化熱可塑性樹脂シート内の炭素繊維までは到達せず不織
布内に留まった。さらに約160℃で繊維強化熱可塑性
樹脂シートのマトリックス樹脂が溶融し、シートを構成
する炭素繊維内に含浸するとともに、繊維強化熱硬化性
樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂が一体化し、繊維強化熱硬
化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界に網目構造に由
来する三次元的に熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が絡まり
あって混在する領域が生成した。実施例3では炭素繊維
が露出した繊維強化熱可塑性樹脂シートと繊維強化熱硬
化性樹脂を用いることで、三次元的に熱硬化性樹脂と熱
可塑性樹脂が絡まりあって混在する領域に炭素繊維も共
存するため、より強固な境界が形成される。図3に実施
例3における繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性
樹脂の境界の拡大模式図を示す。
キシ樹脂プリプレグをシートワインディング法で被覆し
た後、更に実質的に繊維長方向を一方向に配列した炭素
繊維集合体にマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂のメル
トブロー法による不織布を両面に配置し(実施例2)ま
たは、片面のみに配置し(実施例3)、高圧水流により
炭素繊維集合体の間にマレイン酸変性ポリプロピレン樹
脂の繊維が入り込んで一体化した複合シートをシートワ
インディング法で被覆した。このプリフォームをパイプ
金型に装着した。シリコンチューブの両端より10kg
/mm2 の空気圧をかけ、200℃で20分加熱した
後、130℃で30分加熱して外径25mm、内径20
mmのパイプを作製した。シリコンチューブは室温まで
冷却した後、パイプから取り除いた。炭素繊維強化エポ
キシ樹脂プリプレグのマトリックス樹脂は最低粘度を示
す温度が約120℃であり、30℃での粘度と最低粘度
の比が約25であった。実施例2では200℃までの昇
温過程で該マトリックス樹脂が軟化流動して、上記不織
布の網目構造内に含浸したが最低粘度が高い為、繊維強
化熱可塑性樹脂シート内の炭素繊維までは到達せず不織
布内に留まった。さらに約160℃で繊維強化熱可塑性
樹脂シートのマトリックス樹脂が溶融し、シートを構成
する炭素繊維内に含浸するとともに、繊維強化熱硬化性
樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂が一体化し、繊維強化熱硬
化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界に網目構造に由
来する三次元的に熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が絡まり
あって混在する領域が生成した。実施例3では炭素繊維
が露出した繊維強化熱可塑性樹脂シートと繊維強化熱硬
化性樹脂を用いることで、三次元的に熱硬化性樹脂と熱
可塑性樹脂が絡まりあって混在する領域に炭素繊維も共
存するため、より強固な境界が形成される。図3に実施
例3における繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性
樹脂の境界の拡大模式図を示す。
【0028】
【比較例2】炭素繊維強化エポキシ樹脂のみでパイプを
作製した。
作製した。
【0029】
【発明の効果】本発明のパイプは繊維強化熱硬化性樹脂
と繊維強化熱可塑性樹脂の境界で熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂または該両樹脂と強化繊維が混在する物であるた
め、実質的な強度、剛性、耐久性を有しながら、振動減
衰性、耐衝撃性に優れており、さらに上記特性が使用環
境に依り変化することが少ない。従って、自転車の構造
部材、ゴルフシャフトや釣竿などのスポーツレジャー分
野、航空宇宙分野の構造部材等として好適な繊維強化樹
脂製パイプが得られる。
と繊維強化熱可塑性樹脂の境界で熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂または該両樹脂と強化繊維が混在する物であるた
め、実質的な強度、剛性、耐久性を有しながら、振動減
衰性、耐衝撃性に優れており、さらに上記特性が使用環
境に依り変化することが少ない。従って、自転車の構造
部材、ゴルフシャフトや釣竿などのスポーツレジャー分
野、航空宇宙分野の構造部材等として好適な繊維強化樹
脂製パイプが得られる。
【図1】実施例1におけるパイプの断面図である。
【図2】実施例1におけるパイプ断面の繊維強化熱硬化
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界の拡大模式図であ
る。
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界の拡大模式図であ
る。
【図3】実施例3におけるパイプ断面の繊維強化熱硬化
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界の拡大模式図であ
る。
性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の境界の拡大模式図であ
る。
1 繊維強化熱硬化性樹脂 2 繊維強化熱可塑性樹脂 3 熱硬化性樹脂 4 熱可塑性樹脂 5 炭素繊維 6 中空部 7 熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、
熱可塑性樹脂、炭素繊維が混在している領域
熱可塑性樹脂、炭素繊維が混在している領域
Claims (2)
- 【請求項1】 繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑
性樹脂とからなる繊維強化樹脂製パイプにおいて、少な
くとも繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の
境界で熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が混在することを特
徴とする繊維強化樹脂製パイプ。 - 【請求項2】 繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑
性樹脂とからなる繊維強化樹脂製パイプにおいて、少な
くとも繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂の
境界で熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂と強化繊維が混在す
ることを特徴とする繊維強化樹脂製パイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5250659A JPH07100943A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 繊維強化樹脂製パイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5250659A JPH07100943A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 繊維強化樹脂製パイプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07100943A true JPH07100943A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17211143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5250659A Withdrawn JPH07100943A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 繊維強化樹脂製パイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07100943A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002130544A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 流体搬送用パイプ |
| JP2006044262A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-02-16 | Toray Ind Inc | 中空成形体およびその製造方法 |
| JP2008506894A (ja) * | 2004-06-04 | 2008-03-06 | エプシロン コンポジット サルル | 「高剛性複合材料管およびその製造方法」 |
| JPWO2020235486A1 (ja) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | ||
| JPWO2021246466A1 (ja) * | 2020-06-03 | 2021-12-09 |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP5250659A patent/JPH07100943A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002130544A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 流体搬送用パイプ |
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| JPWO2020235486A1 (ja) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | ||
| JPWO2021246466A1 (ja) * | 2020-06-03 | 2021-12-09 | ||
| CN115697681A (zh) * | 2020-06-03 | 2023-02-03 | 东丽株式会社 | 纤维增强塑料、一体成型品、及预浸料坯 |
| CN115697681B (zh) * | 2020-06-03 | 2026-04-28 | 东丽株式会社 | 纤维增强塑料、一体成型品、及预浸料坯 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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