JPH0725142B2

JPH0725142B2 - 自己カール性繊維強化熱可塑性樹脂シートと、それを原料とする樹脂管及び樹脂管の製造方法

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Publication number: JPH0725142B2
Application number: JP1289384A
Authority: JP
Inventors: 修柴崎; 和総森口
Original assignee: Somar Corp
Current assignee: Somar Corp
Priority date: 1989-11-06
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH03150135A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、自己カール性繊維強化熱可塑性樹脂シート
と、それを原料とする樹脂管及び樹脂管の製造方法に関
するものである。

（従来技術及びその問題点）繊維強化樹脂管を製造するための方法として、シートワ
インディング法、フィラメントワインディング法、テー
プワインディング法等が知られている。しかし、このよ
うな方法は主に可とう性に富む熱硬化性樹脂プリプレグ
に対して適用されるもので、熱可塑性樹脂プリプレグに
対しては適用困難である。例えば、シートワインディン
グ法により繊維強化樹脂管を製造する場合、熱可塑性樹
脂では、シート状繊維に樹脂を含浸させて形成した樹脂
シートは弾力性があり、曲げ加工の困難なものである
上、その曲げ加工に際して樹脂シートにクラックが生じ
る等の問題があり、品質の良い熱可塑性樹脂管を製造す
ることは非常に困難である。フィラメントワインディン
グ法やテープワインディング法による場合は、熱硬化性
樹脂の場合とは異なり、熱可塑性樹脂では、これを高温
に加熱し、熱溶融させて繊維に含浸させて形成する必要
があるため、製造装置が複雑になるという問題がある。
このような理由により、従来は、前記のようなワインデ
ィング法では繊維強化熱可塑性樹脂管は殆んど製造され
ていない。

（発明の課題）本発明は、繊維強化樹脂管製造用の成形シートと、それ
を原料として用いる樹脂管及びその製造方法を提供する
ことをその課題とする。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、補強繊維で強化された熱可塑性
樹脂管を得るための成形用シートであって、該成形用シ
ートは、そのシートの上面部と下面部との内部収縮応力
の差異による自己カール性を有する補強繊維強化熱可塑
性樹脂シートからなり、式（式中、Ｘは目的とする樹脂管の曲率半径を意味し、Ｒ
は自己カール性曲率を示し、前記シートが自己カールし
たときのカール状物の曲率を意味する）を満足する自己カール性曲率Ｒを有することを特徴とす
る成形用シートが提供される。

また、本発明によれば、前記成形用シートを用いて得ら
れる補強繊維で強化された熱可塑性樹脂管が提供され
る。

さらに、本発明によれば、前記成形用シートをその自己
カール性を利用して曲率半径Ｘのマンドレルに巻成し、
一体の管状体に熱成形した後、マンドレルから取りはず
すことを特徴とする補強繊維で強化された熱可塑性樹脂
管の製造方法が提供される。

さらにまた、本発明によれば、成形用シートを、その自
己カール性を利用して硬化樹脂管又は金属管に巻成し、
一体の管状体に熱成形することを特徴とする補強繊維で
強化された熱可塑性樹脂管の製造方法が提供される。

本発明においては、補強繊維で強化された熱可塑性樹脂
管（以下、単に樹脂管とも言う）の成形用シートとして
補強繊維で強化された熱可塑性樹脂からなる自己カール
性を有するシート（以下、単に自己カール性シートとも
言う）を用いる。この場合、自己カール性シートとは、
そのシート自体の上面部と下面部との内部収縮応力の差
異が原因となってカール状物を形成する性質を有するシ
ートを意味する。このようなシートは、その平面シート
を特別の外力を加えずに放置するだけで自然にカールし
てそのカール状態を保持し、またいったん外力を加えて
特定方向にカールさせると、その外力を除いても、その
カール状態を保持する。また、自己カールシートとは、
前記自己カール性によりカールしたシートを意味する。

本発明の自己カール性成形用シートにおいて、その自己
カール性の強さ（大きさ）は、自己カールしたときのカ
ール状物の自己カール性曲率で表わされ、次式を満足す
るものである。

前記式中、Ｒは成形用シートの自己カール性曲率を意味
し、Ｘは製造目的とする樹脂管の曲率半径を意味する。
また、自己カール性曲率Ｒとは、シートを自己カールさ
せて得られるカール状物（管状体）の内径についての曲
率を意味する。

前記成形用シートの自己カール性曲率Ｒは、その自己カ
ール状物の曲率半径の逆数であることから、前記式を自
己カール状物の曲率半径Ｙ（Ｙ＝1/R）で表わすと、次
式のようになる。

本発明の成形用シートにおいて、その好ましい自己カー
ル性曲率Ｒは、である。自己カール性曲率Ｒが1/（5X）よりも小さくな
ると（即ち、自己カール状物の曲率半径Ｙが5Xよりも大
きくなると）、成形用シートが自己カールしたときのカ
ール状物の曲率半径Ｙが、製造目的とする樹脂管の曲率
半径Ｘよりも大きくなりすぎるため、成形用シートを、
曲率半径Ｘの樹脂管が得られるように、曲率半径Ｘのマ
ンドレル等の管体に巻成しようとするときに、大きな引
張り力を要することとなり、場合によっては、その巻成
に際して、その引張り力により成形用シートにクラック
を生じるようになるので好ましくない。自己カール性曲
率Ｒの上限は特に制約されないが、製造目的とする樹脂
管の曲率（1/X）の２倍以下、好ましくは1.5倍以下にす
るのがよく、これによって曲率半径Ｘのマンドレル等に
密接に巻成することが容易になる。

補強繊維としては、従来公知のもの、例えば、ガラス繊
維、アルミナ繊維等の無機繊維、ステンレススチール繊
維、銅繊維等の金属繊維の他、カーボン繊維、難溶融性
又は非溶融性の天然又は合成有機繊維等が挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、従来公知の各種のもの、例え
ば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリアセタール、ポリアクリル系樹脂、PPS、ABS等
が挙げられる。

自己カール性を有する繊維強化熱可塑性樹脂シートは、
その表面部の収縮応力と裏面部の収縮応力とに差異を生
じさせることによって得ることができ、その製造方法と
しては、以下に示す如き各種の方法が挙げられる。

（１）繊維強化樹脂シート（又は樹脂含有補強繊維）
を、その補強繊維の配向方向が交差するように積層し、
熱圧着させる方法。

この方法で用いる積層用原料シートは、２枚又はそれ以
上であることができ、３枚以上のシートを積層する場
合、最上層を形成するシートの補強繊維の配向方向と、
最下層を形成するシートの補強繊維の配向方向とが交差
するように積層する。このようなシートでは、内面を形
成するシートの補強繊維の配向方向がカール状物の軸方
向と一致するように自己カールさせることができる。

第１図に、この方法で得られたシートの断面構造図を示
す。この図において、１はシート全体を示し、２は樹脂
層、３及び４は樹脂層中に配置された補強繊維を示す。
補強繊維３及び４は、その繊維配向方向が相互に直角に
交差するように配置されている。このシート１において
は、矢印（ａ）の方向に対して、第１補強繊維層部５の
収縮応力に比べて第２補強繊維層部６の収縮応力の方が
著しく大きい。即ち、矢印（ａ）の方向に対し、第１補
強繊維層部５は、その方向に配向する連続した繊維が存
在するため、その収縮応力が著しく緩和されているのに
対し、第２補強繊維層部６は、その繊維配向方向がその
矢印（ａ）の方向と直交し、矢印ａの方向には連続した
繊維が存在しないため、その収縮応力は大きい。このシ
ート１に対しては、矢印（ｂ）の方向への力が作用し、
矢印（ｂ）の方向に自己カールさせることができる。第
２図に、シート１の自己カール状態の説明断面図を示
す。第２図において、上面部第１補強繊維層部５の繊維
配向方向は矢印（ｃ）方向（周方向）であり、第２補強
繊維層部６の繊維配向方向は軸方向と同じである。

また前記の説明から明らかなように、シート１は、繊維
３と直交する繊維４の配向方向に対しては、逆に、第１
補強繊維層部５に比べて第２補強繊維層部６の収縮応力
が著しく大きい。従って、シート１は、第２補強繊維層
部６を外表面にし、その繊維４の配向方向を周方向と一
致させ、また第１補強繊維層５を内表面にし、その繊維
３の配向方向をカール状物の軸方向と一致させるように
自己カールさせることもできる。

前記したシート１の自己カール性の強さ（自己カール
度）は、第１補強繊維層部５と第２補強繊維層部６の繊
維密度の調節や、繊維３と繊維４の交差角度の調節等に
よってコントロールすることができる。例えば、シート
１の自己カール性は、繊維３と繊維４との交差角度を大
きくすることによって強くすることができ、交差角度90
度の時に自己カール性の強さは最大となる。この場合、
同じ交差角度でも補強繊維と樹脂熱膨張率の差が大きい
程、また樹脂の弾性率が高い程自己カール性は強くな
る。また、第１補強繊維層部５の繊維密度を大にし、第
２補強繊維層部６の繊維密度を小にすることにより、矢
印（ｂ）の方向への自己カール性を強めることができ
る。

この方法において用いる繊維強化樹脂シート又は樹脂含
有補強繊維シートとしては、例えば、次に示すようなも
のを用いることができる。

（ｉ）平行に整列された繊維（UD繊維）で強化された樹
脂シート。

（ii）熱可塑性樹脂繊維と補強用繊維とを混織した織布
からなる樹脂含有補強繊維シート。

（２）UD繊維層の上に、別のUD繊維層をそれらの繊維配
向方向が交差するように重ね、その上に熱可塑性樹脂フ
ィルム、粉体、ペレット、繊維等を積層し、ホットプレ
ス等で加熱加圧する方法。

（３）補強繊維を縦糸及び横糸として含む織布を用いて
繊維強化樹脂シートを製造する場合に、その縦糸と横糸
の打込み密度を変える方法。

この方法で得られるシートは密度の高い補強繊維の配向
方向の収縮応力が密度の低い補強繊維の配向方向の収縮
応力よりも緩和されているために、密度の高い補強繊維
の配向方向が周方向になるように自己カールさせること
ができる。シートの自己カール性は、縦糸と横糸の打込
み密度の差を大きくすることにより強めることができ
る。

補強繊維の織布で強化された樹脂シートを製造する方法
としては、従来公知の方法を用いることができる。例え
ば、補強繊維の織布に、熱可塑性樹脂のフィルム、粉
体、ペレット、繊維等を積層し、ホットプレス等で加熱
・加圧する方法、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との混紡
繊維からなる織布を加熱加圧する方法等が挙げられる。

（４）熱膨張率が相互に異なる２種の補強繊維をそれぞ
れ縦糸及び横糸とする補強繊維織物を用いて繊維強化樹
脂シートを得る方法。

この方法で得られるシートは、熱膨張率の大きい方の補
強繊維の配向方向の収縮応力が大きく、熱膨張率の小さ
い方の補強繊維の配向方向の収縮応力が小さいために、
熱膨張率の大きい補強繊維の配向方向がカール状物の軸
方向となるようにして自己カールさせることができる。

また、一般に、自己カール性シートを製造する場合に、
シートの上面と下面の冷却速度を変化させることによ
り、その自己カール性の強さを大きくすることができ
る。

本発明に用いる自己カール性を有する繊維強化樹脂シー
トの製造は、前記した方法を適当に組合せて実施するこ
とができる。また、前記で示した自己カール性付与原理
を用いることにより、種々の層構成の補強繊維を含む自
己カール性繊維強化樹脂シート、例えば、UD繊維と織布
からなる繊維で強化された樹脂シート等を得ることがで
きる。

本発明で用いる好ましい自己カール性繊維強化樹脂シー
トは、自己カール性曲率Ｒが所望する樹脂等の曲率の２
倍以下、好ましくは1.5倍以下のものである。即ち、Ｒ
≦2/X、好ましくはＲ≦1.5/Xであり、Ｙ≧1/2・Ｘ、好
ましくはＹ≧1/1.5・Ｘである。

本発明の樹脂管の製造は、熱硬化性樹脂プリプレグシー
トを用いて樹脂管を得るのに用いられている従来公知の
シートワインディング法に準じて実施することができ
る。即ち、原料シートとして、前記した自己カール性繊
維強化樹脂シートをマンドレル上に巻成し、一体の管状
体に熱成形した後、マンドレルを除去することにより所
望の樹脂管を得ることができる。マンドレルに巻成する
原料シートの巻回数は１回であっても複数回であっても
よく、所望する管の肉厚に応じて決める。マンドレルに
巻成した原料シートの巻成物は、テーピング等で適当に
固定する。熱成形温度は樹脂が軟化もしくは溶融する温
度である。巻成物の固定及び熱成形には金型を用いるこ
ともできる。

また、原料シートの自己カール性曲率は、原料シートを
所望の自己カール性曲率が得られるように外力を加えて
カールさせ、この状態で熱処理することにより調節する
ことができる。例えば、自己カール性シートをその自己
カール性曲率よりも大きい曲率のマンドレルに巻成固定
化した後、樹脂の軟化温度で熱処理することにより、自
己カール性曲率のさらに大きくなった自己カール性シー
トを得ることができる。そして、このような自己カール
性曲率の大きくなったシートは、これをそれよりもさら
に大きな曲率のマンドレルに巻成することができる。こ
のようにして、自己カール性曲率を段階的に大きくする
ことにより、極細の樹脂管製造に適した自己カール性シ
ートを得ることができる。

本発明において、肉厚の樹脂管を得るには、巻成シート
の長さを大きくし、マンドレルへの巻回数を増加させる
か、又は長さの短い多数のシートをマンドレルへ次々に
多数回巻成すればよい。

また、前記のようにして得た熱可塑性樹脂管の外面に、
補強繊維で強化された硬化樹脂層を形成させて、熱可塑
性樹脂と硬化樹脂からなる複合樹脂管とすることもでき
る。この場合、補強繊維で強化された硬化樹脂層は、前
記樹脂管の表面に、繊維強化熱硬化性樹脂層を形成し、
これを加熱することにより形成される。この加熱条件と
しては、熱可塑性樹脂が溶融しない条件の使用が好まし
く、通常は、樹脂管を構成する熱可塑性樹脂の融点以下
の温度が用いられる。樹脂管上に繊維強化熱硬化性樹脂
層を形成させる方法としては、従来公知のプリプレグシ
ートワインディング法や、フィラメントワインディング
法等が用いられる。

さらに、本発明においては、繊維強化熱硬化性樹脂管の
内面に、補強繊維で強化された硬化樹脂層又は金属層を
形成することができる。補強繊維で強化された硬化樹脂
層を内面に有する樹脂管は、プリプレグシートワインデ
ィング法や、フィラメントワインディング法等の従来公
知の方法に従って形成した繊維強化硬化樹脂管上に、補
強繊維で強化された自己カール性熱可塑性樹脂シート
を、その自己カール性を利用して巻成し、一体の管状体
に熱成形することによって製造される。また、内面に金
属層を有する樹脂管は、金属管上に、補強繊維で強化さ
れた自己カール性熱可塑性樹脂シートを、その自己カー
ル性を利用して巻成し、一体の管状体に熱成形すること
によって製造することができる。

前記硬化樹脂層を与える熱硬化性樹脂としては、エポキ
シ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、
ビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられる。

本発明による樹脂管の製造においては、その成形用シー
トが自己カール性のものであるため、成形用シートを加
熱軟化させる必要はなく、かつクラック等の不都合を生
じさせることもなく、マンドレル上に容易に巻成させる
ことができる。自己カール性のない成形用シートは、加
熱軟化させない限りマンドレルに巻成することが困難で
あり、無理に力を加えて巻成しようとするとクラックが
生じてしまうが、本発明の場合はこのような不都合は生
じない。

本発明により樹脂管を製造する場合、所望する樹脂管の
曲率半径をＸとすると、成形用シートとしては、自己カ
ール性曲率半径Ｙが、Ｙ≦5X、好ましくはＹ≦4Xの関係
を示すものの使用が好ましい。このような関係にある自
己カール性シートは所望半径がＸのマンドレルに容易に
巻成することができる。

（発明の効果）本発明によれば、成形用シートとして、自己カール性を
有する繊維強化熱可塑性樹脂シートを用いたことから、
マンドレルに対する巻成を容易に行うことができ、従来
のシートワインディング技術に従って、繊維強化熱可塑
性樹脂管を容易に製造することができる。本発明では、
内径2mm以上の樹脂管をクラックを生じることなく、経
済的に製造することができる。また、マンドレルの形状
に応じて、円筒状の他、円錐状等の管状体を容易に得る
ことができる。

本発明によれば、熱可塑性樹脂としてポリエーテルイミ
ドやポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性のものを用
いるとともに、補強繊維として炭素繊維等の高強度、高
弾性のものを用いることにより、耐熱性にすぐれた高強
度、高弾性の繊維強化熱可塑性樹脂管を容易に得ること
ができる。

（実施例）次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

参考例表−１に示した各種の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ
シートから、基準辺に対する繊維配向方向が０、45、9
0、−45（度）となるように切断した縦横各100mmのプリ
プレグシートを用い、その二枚を基準辺を一致させて積
層し、表−２に示すプレス条件で熱圧着し、自己カール
性シートを製造した。このようにして得た自己カール性
シートのカール状物の内径についての曲率（自己カール
性曲率）及び曲率半径（自己カール性曲率半径）を表−
２に示す。

なお、表−２の積層構成の項における「0/90」は、繊維
配向方向が０度と90度のシートを積層熱圧着した積層シ
ートを示し、「45/−45」は、繊維配向方向が45度と−4
5度のシートを積層熱圧着したシートを示し、「0/45」
は、繊維配向方向が０度と45度のシートを積層熱圧着し
たシートを示す。

次に、カール状物の形状を第３図及び第４図に示す。第
３図は、繊維配向方向が０度のシートを内層として自己
カールさせた積層シート（0/90、0/45）の自己カール状
態図を示す。第４図は繊維配向方向が45度のシートを内
層として自己カールさせた積層シート（0/45、45/−4
5）の自己カール状態を示す。第３図及び第４図におい
て自己カール状物の内面シートの繊維の配向方向は、い
ずれもカール状物の軸方向と一致する。

実施例１繊維体積含有率:60％、シート厚み:0.125mm、幅:520mm
×520mmのポリエーテルケトンをマトリックスとした一
方向引き揃え炭素繊維強化シートを二枚、各繊維方向が
直交するように積層して、ホットプレス成形機にて温
度:380℃、圧力:20kg/cm²で20分間保持した後、室温ま
で冷却し、厚み:0.25mm、内径：約60mmの管状体（自己
カール性曲率Ｒ＝1/30mm^-1）に自己カールした積層板を
得た。この自己カール状物は、第２図に示すように、外
表面部の繊維配向方向が周方向と一致し、内表面部の繊
維配向方向が軸方向と一致するものであった。このカー
ル状積層板を、その自己カール性を利用して直径:40mm
（曲率半径Ｘ＝20mm）のマンドレルに外表面部の繊維配
向方向がマンドレルの軸方向に対して直交するように巻
き付け、その上にポリイミドフィルム（幅:25mm、厚さ:
25μｍ）でテーピングして固定した。これにブリーダー
としてガラスクロス（目付け:395g/m²、平織）を巻き付
け、さらにバギングフィルムで包みその内部を脱気して
真空にした。これを、加熱炉に入れ、温度:380℃で30分
間保持した後室温まで冷却した。次いで、外部のバギン
グフィルム、ブリーダー、ポリイミドフィルムを順次除
去し、マンドレルから取りはずして内径:40mm、外径:42
mm、長さ520mmの表面性の良好な繊維強化樹脂パイプ
（曲率半径Ｘ＝20mm）を得た。

実施例２ガラス繊維体積含有率:60％のポリエーテルイミド繊維
を横糸、ガラス繊維を縦糸に使用した厚み:0.07mm、幅:
520mm×520mmの混織布を二枚、ガラス繊維方向が直交す
るように積層して、ホットプレス成形機にて温度:260
℃、圧力:20kg/cm²で20分保持した後、室温まで冷却
し、厚み:0.14mm、内径：約80mmの管状体に自己カール
した積層板（Ｒ＝1/40mm^-1）を得た。この自己カール状
物は、第２図に示すように、外表面部の繊維配向が周方
向と一致し、内表面部の繊維配向が軸方向と一致するも
のであった。このカール状積層板をその自己カール性を
利用して、直径:40mmのマンドレル（Ｘ＝20mm）に外表
面部の繊維配向方向がマンドレルの軸方向に対して直交
するように巻き付け、ポリイミドフィルム（幅:25mm、
厚さ:25μｍ）でテーピングして固定した。これにブリ
ーダーとしてガラスクロス（目付け:395g/m²、平織）を
巻き付け、さらにバギングフィルムで包みその内部を脱
気して真空にした。これを、加熱炉に入れ、温度:260℃
で30分保持した後室温まで冷却した。次いで、バキング
フィルム、ガラスクロス、ポリイミドフィルムを順次除
去しマンドレルから脱離して、内径:40mm、外径:41mm、
長さ:520mmの表面性の良好な繊維強化樹脂パイプ（Ｘ＝
20mm）を得た。

実施例３実施例１において、バキングフィルムを用いない以外は
同様にして実験を行なった。この場合にも、内径:40m
m、外径:42mm、長さ:520mmの表面性の良好な繊維強化樹
脂パイプ（Ｘ＝20mm）を得た。

実施例４繊維体積含有率:60％、シート厚み:0.125mmのポリエー
テルエーテルケトンをマトリックスとした一方向引き揃
え炭素繊維強化シートを二枚、繊維方向が35゜と０゜と
なるように積層して、ホットプレス成形機にて温度:380
℃、圧力:20kg/cm²の条件で20分保持した後、室温まで
冷却し、厚み:0.25mm、内径：約100mmの管状体に自己カ
ールした積層板（Ｒ＝1/50mm^-1）を得た。この自己カー
ル状物は、表面部の繊維配向方向が周方向に対して、55
度の角度をなすものであった。このカール状積層板を、
直径25mmのマンドレル（Ｘ＝12.5mm）に外表面部の繊維
方向がマンドレルの軸方向に対して35度になるように巻
き付け、ポリイミドフィルム（幅:25mm、厚さ:25μｍ）
でテーピングして固定した。これを、加熱炉に入れ、温
度:380℃で30分保持した後室温まで冷却した。外部のポ
リミドフィルムを除去し、マンドレルからはずして、内
径:25mm、外径:26mmの表面性の良好なスパイラル積層状
のパイプ（Ｘ＝12.5mm）を得た。

実施例５繊維体積含有率:60％、シート厚み:0.125mm、幅:500m
m、シート長さ（炭素繊維方向の長さ）:520mmのポリエ
ーテルエーテルケトンをマトリックスとした一方向引き
揃え炭素繊維強化シートと、繊維含有率:62％、目付け
重量:295g/m²の炭素繊維とポリエーテルエーテルケトン
繊維の混紡繊維からなる幅:500mm、長さ:520mm（織布を
構成する縦横の混紡繊維の方向はそれぞれ幅方向を長さ
方向とに一致している）の織布を積層して、ホットプレ
ス成形機にて温度:380℃、圧力:20kg/cm²で20分保持し
た後、室温まで冷却し、厚み:0.25mm、内径：約100mmの
管状体に自己カールした積層板（Ｒ＝1/50mm^-1）を得
た。このカール状積層板を、直径:25mmのマンドレル
（Ｘ＝12.5mm）に外表面部の繊維配向方向がマンドレル
の軸方向に対して直交するように巻き付け、ポリイミド
フィルム（幅:25mm、厚さ:25μｍ）でテーピングして固
定した。これを加熱炉に入れ、温度:380℃で30分保持し
た後室温まで冷却した。次いで、外側のポリイミドフィ
ルムを除去し、マンドレルからはずして、内径:25mm、
外径:28mm、長さ:520mmの表面性の良好なパイプ（Ｘ＝1
2.5mm）を得た。

実施例６繊維体積含有率:60％、シート厚み:0.125mm、幅:500m
m、シート長さ（炭素繊維方向の長さ）:500mmのポリエ
ーテルエーテルケトンをマトリックスとした一方向引き
揃え炭素繊維強化シートと、繊維含有率:62％、目付け
重量:300g/m²、幅:500mm、長さ:500mmの炭素繊維を横
糸、ポリエーテルエーテルケトン繊維を縦糸に使用した
混紡織布とを、それぞれの炭素繊維方向が直交するよう
に積層して、ホットプレス成形機にて温度:380℃、圧
力:20kg/cm²で20分保持した後、室温まで冷却し、厚み:
0.25mm、内径：約100mmの管状体に自己カールした積層
板（Ｒ＝1/50mm^-1）を得た。このカール状積層板を、直
径:25mmのマンドレル（Ｘ＝12.5mm）に外表面部の繊維
方向がマンドレルの軸方向に対して直交するように巻き
付け、ポリイミドフィルム（幅:25mm、厚さ:25μｍ）で
テーピングして固定した。これを加熱炉に入れ、温度:3
80℃で30分間保持した後室温まで冷却した。次いで、外
側のポリイミドフィルムを除去して、内径:25mm、外径:
28mm、長さ500mmの表面性の良好なパイプ（Ｘ＝12.5m
m）を得た。

実施例７目付け重量:214g/m²の織組織が朱子織の炭素繊維からな
る織布と、ポリエーテルエーテルケトンシートを積層し
ホットプレス成形機にて温度:380℃、圧力:20kg/cm²で2
0分間保持した後、室温まで冷却し、厚み:0.25mm、内
径:100mmの管状体に自己カールした積層板（Ｒ＝1/50mm
^-1）を得た。このカール状積層板を、直径:25mmのマン
ドレル（Ｘ＝12.5mm）にマンドレルに軸方向に対して炭
素繊維の打ち込み密度が少ない繊維方向が直交するよう
に巻き付け、ポリイミドフィルム（幅:25mm、厚さ:25μ
ｍ）でテーピングして固定した。これを加熱炉に入れ、
温度:380℃で30分間保持した後室温まで冷却した。次い
で、外側のポリイミドフィルムを除去して、内径:25m
m、外径:28mmの表面性の良好なパイプ（Ｘ＝12.5mm）を
得た。

実施例８繊維体積含有率:60％、シート厚み:0.125mmのポリエー
テルエーテルケトンをマトリクスとした一方向引き揃え
炭素繊維強化シートを幅150mm×長さ476mm寸法に切断
し、繊維が長手方向配列したシートと、繊維方向が短手
方向に配列したシートを得た。これらの２枚のシートを
繊維方向を直交させて積層し、実施例１の条件でホット
プレス成形し、内径約40mm、長さ150mm、巻回数約2.5回
の円筒状に自己カールしたシート（Ｒ＝1/20mm^-1）を得
た。

これを直径:60mmのマンドレル（Ｘ＝30mm）に巻きポリ
イミドフィルムでテーピングして固定し、オートクレー
ブ中で4Kg/cm²、30分間保持した後、冷却し、オートク
レーブから取出し、ポリイミドフィルムを除去した。こ
れをマンドレルにとりつけた状態で外表面をセンタレス
研磨し外径寸法を出した後、その上にさらに前記円筒状
に自己カールしたシートを巻きつけ、前記と同様にし
て、テーピング、オートクレーブ操作を行うことにより
肉厚を厚くした。この操作を繰返して、肉厚4mmのPEEK/
CFパイプを得た。このパイプの上に炭素繊維で強化され
た熱硬化性エポキシ樹脂プリプレグシートを巻きつけ、
OPPフィルムでテープングし、加熱炉中で130℃、60分の
条件で硬化させ、冷却後テープを除去し、マンドレルか
ら取り外した。このようにして内径60mm、肉厚13mmの内
側が熱可塑性樹脂で外側が硬化樹脂で形成されたパイプ
（Ｘ＝30mm）を得た。

実施例９繊維体積含有率:60％、目付け重量:81g/m²、幅:580mm、
長さ:400mmの炭素繊維を横糸、ナイロン12繊維を縦糸に
使用した混紡織布の２枚を、それぞれの炭素繊維方向が
直交するように積層して、ホットプレス成形機にて温
度:260℃、圧力:20kg/cm²で20分間保持した後、室温ま
で冷却し、厚さ:0.1mm、内径：約80mmの管状体に自己カ
ールした積層板（Ｒ＝1/40mm^-1）を得た。このカール状
積層板５枚を、炭素繊維強化の耐熱性エポキシ樹脂パイ
プ（内径40mm、外径44mm、長さ400mmでマンドレルに固
定）（Ｘ＝22mm）に巻き付け、ポリイミドフィルムでテ
ーピングして固定した。これをオートクレーブに入れ、
窒素雰囲気中、温度:260℃、圧力:3kg/cm²で20分間保持
した後、室温まで冷却し、オートクレーブより取り出し
てポリイミドフィルムを除去して、内径40mm、外径48m
m、長さ400mmの内層が硬化樹脂、外層が熱可塑性樹脂で
形成されたパイプ（Ｘ＝22mm）を得た。

【図面の簡単な説明】第１図は自己カール性樹脂シートの断面構造図、第２図
はそのカール状物の説明断面図を示す。第３図及び第４
図は参考例で得られた自己カール性シートのカール状態
図を示す。１……自己カール性シート、２……熱可塑性樹脂、 3,4……補強繊維、５……第１補強繊維層、６……第２
補強繊維層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強繊維で強化された熱可塑性樹脂管を得
るための成形用シートであって、該成形用シートは、そ
のシートの上面部と下面部との内部収縮応力の差異によ
る自己カール性を有する補強繊維強化熱可塑性樹脂シー
トからなり、式（式中、Ｘは目的とする樹脂管の曲率半径を意味し、Ｒ
は自己カール性曲率を示し、前記シートが自己カールし
たときのカール状物の曲率を意味する）を満足する自己カール性曲率Ｒを有することを特徴とす
る成形用シート。
【請求項２】平行に整列された補強繊維と、該補強繊維
の配向方向と交差するように配置された平行に整列され
た補強繊維によって強化されている請求項１の成形用シ
ート。
【請求項３】少なくとも２枚の補強繊維強化熱可塑性樹
脂シートの積層体からなり、最上層を形成するシートの
補強繊維の配向方向と、最下層を形成するシートの補強
繊維の配向方向とが交差している請求項１の成形用シー
ト。
【請求項４】最上層を形成するシートの補強繊維の配向
方向と最下層を形成するシートの補強繊維の配向方向と
の交差角度が90度である請求項３の成形用シート。
【請求項５】縦糸と横糸の打込み密度が異なる補強繊維
織物により強化された請求項１の成形用シート。
【請求項６】少なくとも２枚の補強繊維強化熱可塑性樹
脂シートを積層し、熱圧着した後、その積層熱圧着体の
上面と下面の冷却速度を変えて冷却することによって形
成された請求項１の成形用シート。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかの成形用シートを
用いて得られる補強繊維で強化された熱可塑性樹脂管。
【請求項８】請求項１〜６のいずれかの成形用シートを
その自己カール性を利用して曲率半径Ｘのマンドレルに
巻成し、一体の管状体に熱成形した後、マンドレルから
取りはずすことを特徴とする補強繊維で強化された熱可
塑性樹脂管の製造方法。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかの成形用シート
を、その自己カール性を利用して硬化樹脂管又は金属管
に巻成し、一体の管状体に熱成形することを特徴とする
補強繊維で強化された熱可塑性樹脂管の製造方法。