JPH07156143A - 繊維予備成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＷ法により製造する繊維予備成形体の繊維
にずれを発生させないようにする。 【構成】 金型のキャビティ内にセットされ、該金型内
に注入される反応射出成形用のマトリクス樹脂を含浸さ
せて繊維強化樹脂製品を成形する繊維予備成形体の製造
方法である。ロービング、テープ、ヤーン、モノフィラ
メントあるいはクロス形態の強化繊維をサイジング剤溶
液に浸漬しながらフィラメントワインディング法で、マ
ンドレル、マンドレルにかぶせた中子あるいは中実体か
らなる中子の外周面に所要の角度で巻き付ける。繊維角
度にずれが発生しやすい部分の強化繊維を浸漬するサイ
ジング剤溶液の濃度をその他の部分の強化繊維を浸漬す
るサイジング剤溶液の濃度よりも高く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂製品の製
造に用いられる繊維予備成形体の製造方法に関し、詳し
くは、金型のキャビティ内にセットされ、該金型内に注
入されるＲＩＭナイロンやシクロペンタジエン等からな
る反応射出成形用のマトリクス樹脂を含浸させて繊維強
化樹脂製品を成形する繊維予備成形体をフィラメントワ
インディング法（以下、ＦＷ法と略す）で成形する場合
に発生しやすい繊維角度のずれの発生を防止するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＦＷ法で成形した繊維を強化繊維
とする繊維強化樹脂製品を製造する場合、通常、繊維を
マンドレルに巻く前に、未硬化の樹脂を繊維に含浸さ
せ、この繊維を連続的に供給して、回転しながら軸線方
向に移動するマンドレルに巻き付けて、マンドレルの外
周面全体に繊維を巻き付けた状態のまま硬化させ、その
後、マンドレルから引き抜いて繊維強化樹脂成形品を得
ている。

【０００３】上記した従来の方法では、必要とする成形
品の形状が屈曲形状である場合、マンドレルも屈曲形状
としておく必要があるが、この屈曲形状のマンドレルに
繊維を自動的に巻き付けることが困難であり、また、仮
に、屈曲管形状のマンドレルの外周面に繊維を巻き付け
たとしても、マンドレルに巻き付けた状態のままで硬化
している屈曲管形状の成形品をマンドレルから引き抜く
ことが困難で、製品形状によっては引き抜きができない
場合が多い。さらに、上記のように、繊維をＦＷする前
に、前以て樹脂に含浸させる方法では、反応射出成形に
用いる樹脂、例えば、ＲＩＭナイロンやシクロペンタジ
エンをマトリクス樹脂として用いることができなかっ
た。

【０００４】上記した問題に対して、本出願人は先に、
ＦＷした強化繊維を用いて反応射出成形で成形品を製造
する場合、未硬化の樹脂をＦＷする強化繊維に含浸せず
に、反応射出成形時に重合阻害を発生させないサイジン
グ剤、例えば、水またはアルコールに可溶なナイロンか
らなるサイジング剤溶液に浸漬した後、ＦＷ法でマンド
レルにかぶせたチューブあるいは中実体からなる中子に
巻き付けて、繊維予備成形体を形成し、ついで、チュー
ブの場合はマンドレルから脱型して強化繊維をチューブ
に巻き付けた形態からなる繊維予備成形体、あるいは強
化繊維を中実体に巻き付けた形態からなる繊維予備成形
体を、金型のキャビティ内にセットし、金型内で反応射
出成形(ＲＩＭ)を行って所要の形状の成形品を得る繊維
強化樹脂製品の製造方法を提供している。（特願平３−
２７１５６６号、特願平３−２７１５７０号）

【０００５】上記方法によると、屈曲形状の成形品を製
造できると共に、繊維をサイジング剤溶液に浸漬した後
にＦＷしているため、浸漬後にアイを通してマンドレル
にかぶせたチューブ又は中実体からなる中子に巻き付け
る過程において、アイの部分での摩擦が減少され、繊維
にほつれが生じることができると共に、中子に巻き付け
る最中にも繊維は濡れている状態であるため、繊維間に
は結束力が生じてばらけるのが防止でき、繊維を設計し
た配向状態に保持することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記サイジング剤とし
ては、反応射出成形時に重合阻害を発生させないため
に、繊維上に残留させないことが好ましく、サイジング
剤の濃度を低く設定する必要がある。しかし、サイジン
グ剤の濃度が低いと、サイジング剤が乾燥した時の繊維
間の結束力が低下する。

【０００７】一方、サイジング剤として、繊維上に残留
させても重合阻害を生じない水又はアルコールに可溶性
のナイロンを用いることも考えられるが、ナイロンの混
合量を多くして高濃度とすると、このサイジング剤とし
て用いるナイロンは反応射出成形されるナイロンより強
度、弾性率が劣るため、成形された繊維強化樹脂製品の
物性が低下してしまう。よって、サイジング剤の濃度は
通常５％以下に設定する必要があり、水またはアルコー
ルが蒸発して乾燥した後は、繊維間の結束力は低下す
る。

【０００８】上記のように、サイジング剤の乾燥後は繊
維間の結束力が低下するため、例えば、図７に示すよう
に、直管状のマンドレルＭに繊維Ｆの巻付角度を変えて
巻き付ける場合、強化繊維間に隙間が発生している巻付
角度がθからψに切り替わる部分（角度切替部Ｋ）で
は、繊維角度にずれが発生しやすい。さらに、巻き付け
た強化繊維が曲面上の２点間の最短距離の経路（測地
線）を通らない場合にも、繊維角度にずれが発生しやす
い。例えば、図８（Ａ）は、円錐形状の中子Ｍ’に対し
て繊維Ｆを一定角度としてヘリカル巻きをした場合を示
すが、円錐体の測地線は例えば図８（Ｂ）となる。同様
に、図９（Ａ）は楕円球の中子Ｍ”に一定角度でヘリカ
ル巻きをした場合を示すが、楕円球の測地線は例えば図
９（Ｂ）となる。図８（Ａ）、図９（Ａ）に示すよう
に、繊維Ｆが測地線を通らない場合、曲面上において繊
維の長さが余っているため、マンドレルからＦＷした繊
維予備成形体を抜き出して持ち運びする時、あるいは、
チューブ状の中子や弾性を有する中実体を屈折する時な
ど、繊維に外力が加わると、繊維角度にずれが発生しや
すく、設計通りとはならない。よって、成形された製品
に設計通りの強度や剛性が得られない問題が発生する。

【０００９】本発明は上記した問題に鑑みてなさたもの
で、サイジング剤溶液に繊維を浸漬しながらＦＷして繊
維予備成形体を製造する方法において、サイジング剤溶
液が乾燥、蒸発した後も、ＦＷで巻き付けられた設計通
りの角度で繊維を保持できるようにすることを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、繊維角度にずれが発生しやすい部分の強
化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度を他の部分の
強化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度よりも高く
設定することを特徴とする繊維予備成形体の製造方法を
提供するものである。

【００１１】詳しくは、本発明は、金型のキャビティ内
にセットされ、該金型内に注入される反応射出成形用の
マトリクス樹脂を含浸させて繊維強化樹脂を成形する繊
維予備成形体の製造方法であって、ロービング、テー
プ、ヤーン、モノフィラメントあるいはクロス形態の強
化繊維をサイジング剤溶液に浸漬しながらフィラメント
ワインディング法で、マンドレル、マンドレルにかぶせ
た中子あるいは中実体からなる中子の外周面に所要の角
度で巻き付け、繊維角度にずれが発生しやすい部分の強
化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度をその他の部
分の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度よりも
高く設定していることを特徴とする繊維予備成形体の製
造方法を提供するものである。

【００１２】上記サイジング剤溶液の濃度を高く設定す
る部分は、強化繊維の巻付角度を切り替えた部分、およ
び曲面上の２点を結ぶ最短の経路である測地線を通らな
い経路で、強化繊維を中子に巻き付けた部分である。

【００１３】上記サイジング剤溶液は、サイジング剤を
アルコールまたは水に可溶なナイロンとし、水または有
機溶媒にからなる溶解液に溶解したものが好ましい。

【００１４】上記繊維角度にずれが発生しやすい部分の
強化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度が５％以上
であり、その他の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶液
の濃度が５％未満である。

【００１５】上記有機溶媒は、メタノール、四塩化炭
素、クロロホルム、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、
１，２−ジククロエタン、メタノール、エタノール、イ
ソブロパノール、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキ
サン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテ
ルから選択される。上記可溶性ナイロンとしては、東レ
社製ＡＱナイロンや帝国化学産業社製トレジンを用いる
ことが好ましい。

【００１６】また、上記ＦＷ法により強化繊維として用
いる繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊
維、炭化ケイ素繊維、スチール繊維、アモルファス金属
繊維、有機繊維及び／またはそれらの混合物が好適に用
いられる。

【００１７】さらに、上記繊維予備成形体に対してマト
リクス樹脂として含浸させて反応射出成形法またはレジ
ントランスファーモールディングに用いる樹脂は、ＲＩ
Ｍナイロン、シクロペンタジエン、エポキシ、ウレタン
あるいはポリエステル等が好適に用いられる。例えば、
ＲＩＭナイロンである場合、金型内に重合触媒と重合開
始剤とを含む溶融したラクタム類を注入し、これを加熱
によりポリアミド重合とするモノマーキャスティング法
により成形される。

【００１８】上記モノマーであるω−ラクタム類として
は、α−ピロリドン、α−ピペリドン、ω−エナントラ
クタム、ε−カプロラクタム、ω−カプリロラクタム、
ω−ペラルゴノラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウ
ンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム、あるいはこれ
らのｃ−アルキル置換−ω−ラクタム、並びにこれらの
二種以上のω−ラクタムの混合物があげられる。また、
ω−ラクタムは必要に応じて改良成分(ソフト成分)を含
むことができる。該ソフト成分は分子中に使用する開始
剤と反応する官能基を有し、しかも、Ｔｇの低い化合物
で、通常の官能基を有するポリエーテルや液状ポリブタ
ジエンなどが使用される。

【００１９】上記ω−ラクタム類として使用される市販
の原料としては、宇部興産(株)会社のＵＢＥナイロン
(ＵＸ−２１)等がある。これはアルカリ触媒とカプロラ
クタムからなるＡ成分と、ソフト成分を含むプレポリマ
ーとカプロラクタムからなるＢ成分とから構成されてい
る。

【００２０】上記重合触媒としては、水素化ナトリウム
が好ましいが、その他のナトリウム、カリウム、水素化
リチウム等の公知のω−ラクタムの重合触媒を使用する
ことができる。その添加量はω−ラクタムに対して０.
１〜０.５モル％の範囲が好ましい。

【００２１】また、重合開始剤(活性剤)としては、Ｎ−
アセチル−ε−カプロラクタムが用いられるが、その他
のトリアリルイソシアヌレート、Ｎ−置換エチレンイミ
ン誘導体、１.１’−カルボニルビスアジリジン、オキ
サゾリン誘導体、２− (Ｎ−フェニルベンズイミドイ
ル)アセトアニリド、２−Ｎ−モリホリノ−シクロヘキ
セン−１.３−ジカルボキサニリド等や公知のイソシア
ナート、カルボジイミド等の化合物を用いることができ
る。上記重合開始剤の添加量はω−ラクタムの量に対し
て０.０５〜１.０モル％の範囲内にあることが好まし
い。

【００２２】マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン
樹脂を用いる場合、該シクロペンタジエン樹脂となる重
合性モノマーとしては、ジシクロペンタジエンのほか、
ジヒドロジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエ
ン、テトラシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−
メチルシクロペンタジエン共二重体等が用いられる。

【００２３】上記シクロペンタジエン樹脂の重合触媒と
しては、タングステン、モリブデン、タンタル等のハロ
ゲン化物、オキシハロゲン化物、酸化物、有機アンモニ
ウム塩等が好適に用いられる。重合開始剤としては、周
期率表第Ｉ族〜第ＩＩＩ族の金属のアルキル化物を中心
とする有機金属化合物、アルコール、フェノール等の酸
素含有化合物等が好適に用いられる。さらに、上記重合
触媒および活性剤(重合開始剤)を含む溶液は、重合反応
が非常に速く開始されるので、成形用金型に充分に流れ
込まない間に硬化が起こることがあるため、活性調節剤
としてアルキレングリコールまたはポリアルキレングリ
コールから選ばれるグリコール化合物のモノエーテルお
よび／またはモノエステルが好適に用いられる。

【００２４】上記金型への射出成形に際しては、金型温
度を通常４０〜１３０℃の範囲とし、通常１〜５分間重
合反応を行っている。

【００２５】上記した方法で成形される繊維予備成形体
が直管形状の場合はマンドレルにサイジング剤溶液に浸
漬した強化繊維をＦＷするが、繊維予備成形体の形状が
曲管等の場合はマンドレルにかぶせたチューブからなる
中子に強化繊維をＦＷしている。このチューブとして
は、ナイロン、セロファン、ゴム、ポリエステル、ポリ
エーテルケトン等の可撓性を有するチューブ状のものが
用いられる。また、中子として中実体を用いる場合は、
繊維予備成形体とした後に曲げを要する場合にはウレタ
ンフォーム等の弾性体より形成することが好ましい。た
だし、曲げ等の変形を要しない場合は、板材や金属材等
の剛性を有するものが使用できる。

【００２６】

【作用】本発明に係る繊維予備成形体の製造方法では、
強化繊維の巻付角度を切り替えた部分や曲面上の２点を
結ぶ最短の経路である測地線を通らない経路で強化繊維
を中子に巻き付けた部分、すなわち、繊維角度にずれが
発生しやすい部分の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶
液の濃度を５％以上に設定し、その他の部分の強化繊維
を浸漬するサイジング剤溶液の濃度を５％未満に設定し
ており、繊維角度にずれが発生しやすい部分のサイジン
グ剤溶液の濃度をその他の部分よりも高く設定している
ため、繊維相互合が強く結合され、設計された通りの繊
維角度を保持できる。

【００２７】また、本発明に係る繊維予備成形体の製造
方法では、サイジング剤溶液の濃度を高く設定するの
は、中子に巻き付けた強化繊維全体ではなく、強化繊維
の角度にずれが発生しやすい部分のみであるため、本発
明の製造方法に係る繊維予備成形体を用いて製造した繊
維強化樹脂製品は、上記サイジング剤の存在により弾性
率、強度等の物性が低下してしまうことがない。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明に係わる方法で製造された直管形状
の繊維予備成形体１を示し、可撓性チューブ２からなる
中子の表面に所要角度でＦＷして巻き付けた強化繊維３
を備えている。

【００２９】上記強化繊維３は図２に示すように、直管
の両側と中央部の角度切替部Ｋ１，Ｋ２とで巻付角度を
変えており、両側部分では繊維角度を軸線Ｌに対して２
０°、中央部分では３８°としている。

【００３０】上記繊維予備成形体１は図３に示す方法で
製造している。即ち、マンドレル５には可撓性チューブ
２からなる中子をかぶせた状態としている。該記マンド
レル５を、周知のＦＷ機と同様に、駆動手段（図示せ
ず）により回転作動および軸線方向へ直線往復作動させ
る。なお、マンドレル５側を強制駆動せずに、繊維巻き
付け側を回転および直線往復作動させるようにしても良
い。一方、ロール６から引き出した強化繊維３は、アイ
７、テンションロール８を通した後、可撓性チューブ２
の外周面に巻き付けていく。この際、上記角度切替部Ｋ
１，Ｋ２で強化繊維３の巻き付け角度を切り替える。

【００３１】図３中、１０Ａは、繊維角度にずれが発生
しにくい部分、すなわち、巻付角度が一定の部分の強化
繊維３を浸漬するためのサイジング剤溶液９Ａを貯溜し
た第１容器であり、上記ロール６から引き出された強化
繊維３は、上記アイ７、テンションロール８を通過した
後、常にこの第１容器１０Ａ内を通過してサイジング剤
溶液９Ａに含浸される。

【００３２】上記サイジング剤溶液９Ａは、アルコール
可溶性ナイロンをサイジング剤としており、アルコール
可溶性ナイロンの濃度は５％未満に設定している。

【００３３】図３中、１０Ｂは、繊維角度にずれが発生
しやす部分、すなわち、上記図２中、角度切替部Ｋ１，
Ｋ２の部分の強化繊維３を浸漬するサイジング剤溶液９
Ｂを貯溜している第２容器である。この第２容器１０Ｂ
の上方には、図中上下方向に移動する可動ローラ１１を
設けている。巻付角度切替部Ｋ１，Ｋ２の部分に強化繊
維３を巻き付ける際には、可動ローラ１１が第２容器１
０Ｂ内に降下して、上記第１容器１０Ａ内でサイジング
剤溶液９Ａに浸漬した強化繊維３をさらにサイジング剤
溶液９Ｂに浸漬する。一方、その他の部分に強化繊維３
を巻き付ける際には、上記可動ローラ１１は図中上方位
置に位置し、上記第１容器１０Ａ内でサイジング剤溶液
９Ａに浸漬した強化繊維３を、第２容器１０Ｂ内を通過
させることなく、可撓性チューブ２に巻き付ける。

【００３４】上記サイジング剤溶液９Ｂは、アルコール
可溶性ナイロンをサイジング剤とし、アルコール可溶性
ナイロンの濃度は５％以上に設定している。このように
本実施例では、強化繊維３の角度切替部Ｋ１，Ｋ２で
は、強化繊維３を浸漬するサイジング剤溶液９Ｂの濃度
を、その他の部分に巻き付ける強化繊維３を浸漬するサ
イジング剤溶液９Ａよりも高く設定している。

【００３５】強化繊維３の所定の巻き付けが終了し、強
化繊維３に付着したサイジング剤溶液が蒸発して乾燥し
た後、マンドレル５より中子２と共に引き抜き、図１に
示す繊維予備成形体１を得る。

【００３６】図４は本発明の第２実施例を示している。
この第２実施例では、上記第１実施例における第２容器
１０Ｂを省略しており、角度切り替え部Ｋ１，Ｋ２の強
化繊維３、その他の部分の強化繊維３も第１容器１０Ａ
内の５％未満のサイジング剤溶液９Ａに浸漬して可撓性
チューブ２に巻き付けている。

【００３７】第２実施例では、さらに、強化繊維３を可
撓性チューブ２に巻き付けた後に、サイジング剤溶液９
Ａが乾燥する前に、角度切替部Ｋ１、Ｋ２の部分にのみ
５％以上の濃度のサイジング剤溶液９Ｂを刷毛１３によ
り塗布する。そして、サイジング剤溶液９Ａ，９Ｂが蒸
発して乾燥した後に、マンドレル５より中子２を引き抜
いて繊維予備成形体１を得る。

【００３８】また、上記したように図８（Ａ）および図
９（Ａ）は円錐や楕球に角度一定のヘリカル巻きを行う
と、測地線を通らない例であり、図８（Ｂ）および図９
（Ｂ）はこれらの形状の測地線を通る例であるから、図
８（Ｃ）および図９（Ｃ）に示すように、形状の一部に
円錐や楕球形状を含む場合には、当該部分にのみ５％以
上のサイジング剤溶液を使用し、それ以外の部分には５
％未満の濃度のサイジング剤溶液を使用すればよい。

【００３９】なお、上記第１及び第２実施例ではマンド
レルにかぶせたチューブからなる中子に強化繊維を巻き
付けているが、マンドレルに強化繊維を直接ＦＷする場
合、あるいは、マンドレルを用いずに中実体からなる中
子に強化繊維をＦＷする場合にも適用することができ
る。

【００４０】上記のように製造した繊維予備成形体１を
用いて、図５に示す方法で、反応射出成形法で繊維強化
樹脂製品を製造している。即ち、上記繊維予備成形体１
を図５（Ａ）に示すように、金型２０のキャビティ２１
の形状(直管のパイプ形状)に沿うように、チューブ２に
強化繊維３を巻付けている繊維予備成形体１をキャビテ
ィ２１内にセットする。ついで、図５(Ｂ)に示すよう
に、金型２０の上下型２０Ａ，２０Ｂの型締を行い、チ
ューブ２内にエアを注入した状態で、金型の注入口２２
より反応射出成形する樹脂の未反応溶液をキャビティ２
１内に充填し、重合反応を生じさせて成形する。数分後
に硬化した後、金型を離型し、図５(Ｃ)に示すキャビテ
ィ形状の繊維強化樹脂製品３０を取り出す。なお、繊維
予備成形体１には、従来の未硬化樹脂を浸漬していた場
合に生じる硬化が発生しておらず、かつ、浸漬したサイ
ジング剤溶液は乾燥後に容易に折り曲げることができる
ため、繊維予備成形体１は折り曲げることが可能な状態
となっている。よって、成形する製品が曲管形状である
場合は、手で折り曲げて、曲管形状とした金型のキャビ
ティ内にセットして成形することができる。

【００４１】

【実験例】上記本発明の実施例に係る製造方法により繊
維予備成形体１を３種類（実験例１、実験例２、実験例
３、）製造し、ついで、この製造した繊維予備成形体１
を用いて、繊維強化樹脂製品３０を以下の如く製造し
た。直管形状の直径１４mmのＳＵＳ製のマンドレル５に
内径１５.３mmの６６ナイロン製チューブ２を通し、そ
の上に、炭素繊維ロービング(東邦レーヨン社製 ＨＴＡ
−７−１２０００)からなる強化繊維を、アルコール可
溶性ナイロン(東レ製ＡＱナイロンＫ８０）のメタノー
ル溶液からなるサイジング剤溶液に浸漬した後マンドレ
ル５の軸線方向に対して、図２に示すように２０°、３
８°、２０°の角度でＦＷ法により巻き付けた。

【００４２】上記サイジング剤溶液の濃度は、実験例１
では、強化繊維３の角度切替部Ｋ１、Ｋ２では、１０％
であり、その他の部分では５％未満である。また、実験
例２では、角度切替部Ｋ１，Ｋ２では、１０％であり、
その他の部分では４％である。さらに、実験例３では、
角度切替部Ｋ１、Ｋ２では、６％であり、その他の部分
では０.５％である。

【００４３】上記サイジング剤溶液が蒸発して乾燥した
のち、マンドレル１よりチューブ２、強化繊維３からな
る繊維予備成形体１を引き抜いた。

【００４４】ついで、金型２０に設けた断面直径１８.
５mm、全長が４２０mmの直管パイプ状のキャビティ２１
内に上記した繊維予備成形体１をセットし、キャビティ
内を真空ポンプで減圧しながら、金型温度を１５０℃に
昇温し、かつ、可撓性チューブ２の内部に内圧をかけな
がら、宇部興産社製ＲＩＭナイロンＵＸ−２１を圧力を
かけて注入し、反応射出成形(ＲＩＭ)により成形した。
詳細には、所要量のＲＩＭナイロンを２つの容器に分け
て入れ、一方には重合触媒を、他方には重合開始剤と活
性調整剤と添加し、２種類の安定した反応溶液を調整し
ている。この２種類の反応溶液を２液反応射出成形装置
のミキシングヘッドで瞬間的に混合させ、混合液を直ち
に上記金型のキャビティ内に注入した。注入された混合
液はキャビティ内に配置した繊維予備成形体１に含浸さ
せながら反応を生じ、１〜５分間重合反応をおこなっ
て、混合液が硬化した。硬化後、金型を開いて成形され
た製品を取り出した。

【００４５】上記した工程により、炭素繊維をＦＷした
繊維予備成形体１により補強され、マトリクス樹脂をナ
イロンとした繊維強化樹脂製の全長４２０mm、外径１
８.５mm、内径１５.８mmの直管状パイプを得ることがで
きた。

【００４６】上記本発明に係る実験例１、実験例２、実
験例３の繊維予備成形体１を用いて製造したパイプの強
度および弾性率をテストした。テストは、上記実施例で
製造した実験例１、実験例２、実験例３のパイプと、こ
れら実験例１から実験例３と同一条件で、図２に示す繊
維角度切り替え部分Ｋ１、Ｋ２の部分の強化繊維３を浸
漬するサイジング剤溶液の濃度及びその他の部分の強化
繊維３を浸漬するサイジング剤溶液の濃度を異なる値に
設定した、４種類の比較例（比較例１、比較例２、比較
例３、比較例４）を使用した。

【００４７】上記比較例１では、角度切替部Ｋ１，Ｋ２
の部分のサイジング剤溶液の濃度を１０％、その他の部
分のサイジング剤溶液の濃度を６％に設定した。また、
上記比較例２では、角度切替部Ｋ１，Ｋ２の部分のサイ
ジング剤溶液の濃度と、その他の部分のサイジング剤溶
液の濃度を共に１０％に設定した。比較例３では、繊維
角度切替部Ｋ１，Ｋ２の部分のサイジング剤溶液の濃度
を０.５％、その他の部分のサイジング剤溶液の濃度を
４％に設定した。さらに、比較例４では、角度切替部分
Ｋ１，Ｋ２の部分のサイジング剤溶液の濃度と、その他
の部分のサイジング剤溶液の濃度を共に０.５％に設定
した。

【００４８】テストは図６に示すように、長さ３００mm
の支持台４０上の両側から突設させた支柱４１上にテス
トピースのパイプ３０を載置し、上方より一対の加圧バ
ー４２を連結枠４３より突設した加圧具４４で曲げスピ
ード２.５mm／分で４点曲げテストを行った。支柱４２
と加圧バー４２の間の距離は夫々１００mmとしている。

【００４９】実験例１から実験例３並びに比較例１から
比較例４のパイプの重量及び上記テストにより得られた
曲げ弾性率、強度は下記の表に示す通りであった。

【００５０】

【表１】

【００５１】上記表１より明らかなように、実験例１か
ら実験例３は、比較例１から比較例４より曲げ弾性率お
よび強度とも優れている。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
に係わる繊維予備成形体の製造方法によれば、強化繊維
の巻き付け角度の切り替え部分や、測地線を通らない経
路で強化繊維を中子に巻き付ける部分のように、ＦＷす
る強化繊維の繊維角度にずれが発生しやすい部分の強化
繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度を５％以上と
し、その他の部分の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶
液の濃度を５％未満に設定し、上記繊維角度にずれが発
生しやすい部分のサイジング剤溶液の濃度を、その他の
部分よりも高く設定しているため、中子に巻き付けた強
化繊維の巻き付け角度にずれが発生しないように保持す
ることができる。すなわち、繊維角度のずれが発生しや
すい部分のサイジング剤溶液の濃度が高いため、この部
分の強化繊維相互が強固に結合され、設計された通りの
繊維角度を保持できる。

【００５３】また、本発明に係る繊維予備成形体では、
上記のように強化繊維の繊維角度にずれが発生しやすい
部分のみサイジング剤溶液の濃度を高く設定しているた
め、反応射出成型により繊維強化樹脂製品を製造した場
合に、この繊維強化樹脂製品の、強度、弾性率等の物性
がサイジング剤により低下することがない。

【００５４】このように、本発明の製造方法により製造
した繊維予備成形体は、ＦＷした繊維角度にずれを発生
させずに設計通りに保持できるため、この繊維予備成形
体を用いて製造した繊維強化樹脂製品は、各部分に設計
通りの角度で巻かれた強化繊維を備え、各部分に所要の
強度を持たせることができる。また、本発明では、単に
繊維予備成形体の全体でサイジング剤溶液の濃度を高く
設定するのではなく、上記のように強化繊維の繊維角度
にずれが発生しやす部分のみサイジング剤溶液の濃度を
高く設定しているため、上記繊維強化樹脂製品の、強
度、弾性率等の物性はサイジング剤により低下すること
がない。よって、本発明の方法による繊維予備成形体を
用いて繊維強化樹脂製品を製造すれば、各部を所要の強
度、弾性率等の所望の物性を得ることができる。

【００５５】さらに、本発明の製造方法により製造した
繊維予備成形体を用いれば、反応射出成形する樹脂をマ
トリクス樹脂とした繊維強化樹脂製品の製造が可能とな
り、耐衝撃性、振動減衰性、および耐熱性等のすぐれた
特性を有するＲＩＭナイロンやシクロペンタジエンをマ
トリクス樹脂として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係わる繊維予備成形体
の斜視図である。

【図２】 第１実施例における強化繊維の巻付角度を示
す概略図である。

【図３】 本発明の繊維予備成形体の製造方法の第１実
施例を示す概略図である。

【図４】 本発明の繊維予備成形体の製造方法の第２実
施例を示す概略図である。

【図５】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明に係わる繊
維予備成形体を用いた反応射出成形法による繊維強化樹
脂製品の製造方法を示す概略図である。

【図６】 本発明の製造方法により製造した繊維予備成
形体の曲げ弾性率及び強度をテストする装置の概略図で
ある。

【図７】 ＦＷする繊維の巻き付け角度を変えた場合を
示す概略図である。

【図８】 円錐体に強化繊維をＦＷする場合を示し、
（Ａ）はＦＷする繊維が円錐体の測地線を通らない場合
を示す概略図、（Ｂ）は測地線を場合を示す概略図、
（Ｃ）は一部に円錐体を含む場合の概略図である。

【図９】 楕円球に強化繊維をＦＷする場合を示し、
（Ａ）はＦＷする繊維が測地線を通らない場合を示す概
略図、（Ｂ）は測地線を場合を示す概略図、（Ｃ）は一
部に楕円球を含む場合を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 繊維予備成形体 ２ 可撓性チューブ（中子） ３ 強化繊維 ６ ロール ９Ａ，９Ｂ サイジング剤溶液 １０Ａ 第１容器 １０Ｂ 第２容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 23:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型のキャビティ内にセットされ、該金
   型内に注入される反応射出成形用のマトリクス樹脂を含
   浸させて繊維強化樹脂製品を成形する繊維予備成形体の
   製造方法であって、 ロービング、テープ、ヤーン、モノフィラメントあるい
   はクロス形態の強化繊維をサイジング剤溶液に浸漬しな
   がらフィラメントワインディング法で、マンドレル、マ
   ンドレルにかぶせた中子あるいは中実体からなる中子の
   外周面に所要の角度で巻き付け、繊維角度にずれが発生
   しやすい部分の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の
   濃度をその他の部分の強化繊維を浸漬するサイジング剤
   溶液の濃度よりも高く設定することを特徴とする繊維予
   備成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 上記サイジング剤溶液の濃度を高く設定
   する部分は、強化繊維の巻付角度を切り替えた部分、お
   よび曲面上の２点を結ぶ最短の経路である測地線を通ら
   ない経路で、強化繊維を中子に巻き付けた部分である請
   求項１記載の繊維予備成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 上記サイジング剤がアルコールまたは水
   に可溶なナイロンである請求項１または請求項２に記載
   の繊維予備成形体の製造方法。
4. 【請求項４】 上記繊維角度にずれが発生しやすい部分
   の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶液の濃度が５％以
   上であり、その他の強化繊維を浸漬するサイジング剤溶
   液の濃度が５％未満であることを特徴とする請求項３記
   載の繊維予備成形体の製造方法。