JPH08276504A - 繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横一列に一定の間隔で硬化性樹脂含浸繊維引き
通し用スリット２１を有し、送られてくる樹脂含浸繊維
３０を上記スリット２１に通過させるフィ−ドアイ２を
マンドレル１の回転軸線方向に往復移動させつつ、上記
フィ−ドアイ２を通過した樹脂含浸繊維を回転中のマン
ドレル１に巻き付けた後に樹脂を硬化させる、成形品の
製造方法において、巻き付け角度βが異なっても、樹脂
含浸繊維を一様に巻き付けることを可能にする。 【構成】フィ−ドアイ２をフィ−ドアイの走行方向側端
ｅ’を低所位置側とする斜め方向に角度αで傾斜させる
と共に上記スリット２１の横一列方向ｘ’とフィ−ドア
イ２を通過した樹脂含浸繊維３１との間の角度θを繊維
の巻き付け角度βよりも大とする（角度γを０〜９０⁰
とする）。

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成形品の製
造方法、詳しくは、フィラメントワインディング法によ
る製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化樹脂成形品を成形する場合、未
硬化樹脂を含浸した繊維、例えば、ロ−ビング（多数本
のフィラメントを集束したストランドを多数本引き揃え
たもの）をフィ−ドアイの繊維引き通し間隙に一本あて
引き通し、これらの通過繊維の多条を回転中のマンドレ
ルに、上記フィ−ドアイを該マンドレルに沿い往復移動
させつつ巻き付ける方法、すなわち、フィラメントワイ
ンディング法を使用することがある。

【０００３】従来、上記フィ−ドアイとしては、図１１
に示すように、基台２３’にガイドピン取付け用枠２
５’を固定し、この枠２５’にマンドレルの回転軸方向
に直交するガイドピン２４’を複数本、所定の間隔で取
付けたもの、マンドレルの回転軸方向に直交するピンを
基台に直接に複数本、所定の間隔で横一列に立設したも
の等が公知であり（例えば、特公平５−５４４１６号公
報）、従来のフィラメントワインディングにおいては、
各ピン間のスリット２１’に樹脂含浸ロ−ビングを通
し、ピンの並設方向とフィ−ドアイの走行方向とを並行
にして、即ち、フィ−ドアイを水平に保持してフィ−ド
アイを往復走行させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記フィラメントワイ
ンディングにおいて、フ−プ巻きの場合は、図１２の
（イ）（平面説明図）並びに図１２の（ロ）〔図１２の
（イ）におけるロ−ロ断面説明図〕に示すようにピン２
４’，２４’間での繊維３１’の分布が一様であって
も、ヘリカル巻きの場合は、図１３の（イ）（平面説明
図）並びに図１３の（ロ）〔図１３の（イ）におけるロ
−ロ断面説明図〕に示すように、繊維の巻き付け角βに
応じ繊維の方向がピン２４’において変化し、繊維張力
ｆのために、繊維にフィ−ドアイ２’の走行方向とは逆
方向の分力ｆcosβが作用するので、ピン間の繊維がフ
ィ−ドアイの走行方向とは逆方向に寄せられて偏在し、
かかる偏在状態のままでマンドレルに巻き付けられてい
くので、巻き付け繊維分布の不均一化が惹起され、ボイ
ド含有率の増大、製品強度の低下等が避けられない。

【０００５】かかる不具合は、巻き付け角が小となるに
従い、ピン間隔の小なるフィ−ドアイを使用すれば解消
可能であるが、巻き付け角が異なるごとにフィ−ドアイ
を交換し、繊維量を調整する必要がある等、やっかいで
あり、また、マンドレル一回転当たりの繊維巻き付け量
も減少するので、かかる点からも、製造速度の低下が余
儀なくされる。

【０００６】上記のフィ−ドアイを使用したフィラメン
トワインディングにおいて、ピン間隔をａ、ピン本数を
ｍとすれば、樹脂含浸繊維の全巻き付け巾はａｍであ
り、従来においては、生産性を確保するために、ｍをか
なり多くしているが、マンドレルに比較的巾の狭い環状
凹部がある場合、この部分のワインディングがやっかい
である。

【０００７】本発明の目的は、繊維強化樹脂成形品をフ
ィラメントワインディング法により製造する場合、繊維
の巻き付け角が異なっても、フィ−ドアイを交換するこ
となく、同一のフィ−ドアイで繊維を充分に均一な分布
で巻き付けることを可能とする繊維強化樹脂成形品の製
造方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、
各層の繊維巻き付け角度が異なる多層の繊維強化樹脂成
形品をフィラメントワインディング法により製造する場
合、全層のワインディングを共通のフィ−ドアイで各層
の繊維分布の均一性を充分に保証しつつ行うことを可能
とする繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供することに
ある。

【０００８】更に、本発明の目的は、マンドレルに比較
的巾の狭い環状凹部がある場合でも、良好な作業性を保
証できるフィラメントワインディング法による繊維強化
樹脂成形品の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る繊維強化樹
脂成形品の製造方法は、横一列に一定の間隔で硬化性樹
脂含浸繊維引き通し用スリットを有し、送られてくる樹
脂含浸繊維を上記スリットに通過させるフィ−ドアイを
マンドレルの回転軸線方向に往復移動させつつ、上記フ
ィ−ドアイを通過した樹脂含浸繊維を回転中のマンドレ
ルに巻き付けた後に樹脂を硬化させる、成形品の製造方
法であり、上記フィ−ドアイを上記スリットに送られて
くる樹脂含浸繊維の方向の軸線の周り及び同スリットに
送られてくる樹脂含浸繊維を含む面に垂直な軸心の周り
に回動可能とし、フィ−ドアイをフィ−ドアイの走行方
向側端を低所位置側とする斜め方向に傾斜させると共に
上記スリットの横一列方向とフィ−ドアイを通過した樹
脂含浸繊維との間の角度を繊維の巻き付け角度よりも大
とすることを特徴とする構成である。

【００１０】以下、図面を参照しつつ本発明の構成を説
明する。図１の（イ）は、本発明に係る繊維強化樹脂成
形品の製造方法に使用するフィラメントワインディング
法を示す説明図、図１の（ロ）は図１の（イ）を平面図
で示した説明図である。図１の（イ）及び（ロ）におい
て、１はマンドレルを示している。２はフィ−ドアイを
示し、横一列に一定の間隔でスリット２１，…を有し、
ア−ム状台板２２の先端に取り付けられ、スリット２
１，…の横一列の方向ｘ’と台板２２の長手方向ｙ’と
の間の角度が直角とされ、台板２２上に沿い一直線状で
送られてくる繊維３０がスリット２１を通過し、台板２
２がスリット２１に送られてくる繊維３０の方向の軸線
の周り及び同スリット２１に送られてくる樹脂含浸繊維
３０を含む面に垂直な軸心の周りにそれぞれ回動可能と
されている。

【００１１】このフィ−ドアイ２には、図２に示すよう
に、基台２３の上面に例えば、板状のガイド２４を一定
の間隔で並設し、基台２３の両端に柱部２５を設け、並
設ガイド２４，…のマンドレル側において、ほぼ円柱状
の横バ−２６を上下に配置し、これらの横バ−２６を柱
部２５にピンで固定し、隣合うガイドと上下の横バ−と
で囲まれた空間をスリットしたものを使用することがで
きる。

【００１２】図１の（イ）及び（ロ）において、３１，
…はフィ−ドアイ２を通過させた硬化性樹脂含浸繊維を
示し、マンドレル１（回転数ｎ、半径ｒ）にフィ−ドア
イ２をマンドレル１の回転軸線方向Ｘに走行させつつ
（走行速度ｖ）巻き付けており、βは巻き付け角を示
し、tanβ＝２πｒｎ／ｖの関係がある。上記フィ−ド
アイ２は、図１の（イ）に示すように、フィ−ドアイ２
の走行方向側端ｅ’を低所位置側として斜め上方向に角
度αで傾斜させると共に図１の（ロ）に示すように、上
記スリット２１，…の横一列方向ｘ’とフィ−ドアイ２
を通過した樹脂含浸繊維３１との間の角度θを繊維の巻
き付け角度βよりも大とするように、角度γで傾かせて
ある。

【００１３】上記の角度α及び角度γに対し、α＝０及
びγ＝０の場合（従来例）、各スリット２１を通過する
樹脂含浸繊維には、当該繊維をフィ−ドアイ２の走行方
向とは反対方向に片寄らせる分力が作用し、その分力ｆ
₁は、繊維の張力をｆとすれば、 ｆ₁＝ｆcosβ で与えられることは既述した通りである。

【００１４】これに対し、α≠０，γ＝０の場合を考察
する。図３の（イ）は、上記したα＝０，γ＝０の場合
でのスリット２１内の繊維３１の力学的状態を示してい
る。他方、図２の（ロ）は、図２の（イ）のα＝０，γ
＝０の場合に対し、フィ−ドアイ２をフィ−ドアイの走
行方向側端ｅ’を低所位置側とする斜め上方向に、角度
αで傾斜させた場合でのスリット２１内の繊維の力学的
状態を示している。フィ−ドアイ２をフィ−ドアイの走
行方向側端ｅ’を低所位置側とする斜め上方向に傾斜さ
せているから、スリット２１の底面がスリット２１内で
の上記繊維の片寄せに逆らい、その底面で繊維を摺動さ
せる力ｆ₂は、 ｆ₂＝ｆ₁cosα で与えられる。

【００１５】また、図２の（ロ）においては、図２の
（イ）に対し、繊維ｅ₂のフィ−ド位置が繊維ｅ₁のフィ
−ド位置に対し、半径一定ａ（スリット中心点間の間
隔、即ち繊維フィ−ド間隔）のもとで角αだけずらされ
ているが、フィ−ドアイの走行速度ｖ、マンドレルの回
転数ｎ、巻き付け半径ｒがそのままであるから、繊維ｅ
₂の巻き付け角度はβのままであり、図２の（ロ）中、
点線ｆ’は、図２の（イ）における繊維ｅ₂のフィ−ド
位相を示している（すなわち、α＝０のときの繊維ｅ₂
のフィ−ド位相を示している）。

【００１６】図２の（ロ）において、間隔ｅ₁ｐ₁／間隔
ｅ₁ｐ₂は繊維の間隔変化の比を示すものであり、結局、
巻き付け角β、フィ−ドアイの傾き角α、フィ−ドアイ
での繊維フィ−ド間隔ａの場合、図２の（ロ）におい
て、三角形ｅ₁ｐ₁ｐ₃に対する正弦定理より、ａ／sin
(π−β）＝間隔ｅ₁ｐ₁／sin(β−α）の関係があるか
ら、マンドレルに巻き付けられた繊維間の間隔Ｌは、Ｌ
＝ａsin(β−α）／sinβで与えられ、間隔の変化比率
ηは η＝sin(β−α）／sinβ で与えられる。

【００１７】次に、γ≠０，α＝０の場合を考察する。
この場合、図１の（ロ）から明らかなように、各スリッ
ト２１を通過する樹脂含浸繊維にフィ−ドアイ２の走行
方向とは反対方向に片寄らせる方向に作用する分力ｆ₁
は ｆ₁＝ｆcos（β＋γ） で与えられる。

【００１８】また、繊維間の間隔の変化比率ηは η＝sin(β＋γ）／sinβ で与えられる。従って、γ≠０，α≠０の場合、各スリ
ット２１の底面で繊維を摺動させる力ｆ₃は、式のｆ₁
に式に導入して、 ｆ₃＝ｆcos（β＋γ）cosα で与えられ、繊維間の間隔の変化比率ηは式との間
隔変化の相乗から η＝sin(β−α）sin(β＋γ）／sin²β で与えられ、スリットの箇数をｍとすれば、樹脂含浸繊
維の全巻き付け巾Ｗは、 Ｗ＝ａｍsin(β−α）sin(β＋γ）／sin²β で与えられる。

【００１９】本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方
法によれば、巻き付け角βが小のヘリカル巻きでも、フ
ィ−ドアイの傾き角α及びγを調整することにより、繊
維の片寄りを起こす式で示す摺動力の低減により、マ
ンドレルでのヘリカル巻きにおける巻き付け繊維の分布
の均一性を充分に保持できる。本発明に係る繊維強化樹
脂成形品の製造方法によれば、フィ−ドアイの傾き角α
及びγを調整することにより、式で求め得る繊維束巾
を常に一定にして巻回できる。

【００２０】本発明においては、巻き付け角の異なる繊
維強化樹脂成形品をフィラメントワインディングする場
合、各巻き付け角に対し、後述の標準のスリットのもと
で巻き付け繊維の分布を均一にできるフィ−ドアイの傾
き角α及びγを予め求めておき、共通の標準のフィ−ド
アイを使用して、それらの繊維強化樹脂成形品を成形す
ることができる。

【００２１】本発明においては、各層の巻き付け角度が
異なる多層の繊維強化樹脂成形品をフィラメントワイン
ディングする場合、各層の巻き付け角に対し、後述の標
準のスリットのもとで巻き付け繊維の分布を均一にでき
るフィ−ドアイの傾き角α及びγを予め求めておき、全
層を途中でフィ−ドアイを交換することなく連続の作業
でフィラメントワインディングすることができる。

【００２２】本発明においては、上記式から明らかな
ように、樹脂含浸繊維の全巻き付け巾Ｗをフィ−ドアイ
の傾き角α及びγの調整により変えることができるか
ら、マンドレルに環状凹部が存在する場合、例えば、図
４に示すように受口に環状凹部が存在する管継手を成形
するマンドレルの場合、マンドレル１の凹部１１への樹
脂含浸繊維３１の巻き付けに対し、樹脂含浸繊維３１の
全巻き付け巾Ｗ₀を凹部１１の巾にほぼ等しくするよう
に設定した角度α及びγでフィ−ドアイ２を傾かせて巻
回をを行い、その凸部への樹脂含浸繊維３１の巻き付け
に対しは、樹脂含浸繊維３１の全巻き付け巾Ｗ₀を凹部
１１の巾よりも広くするように設定した角度α及びγで
フィ−ドアイ２を傾かせて巻回を行うことも可能であ
る。

【００２３】本発明においては、ワインディングの進行
に伴い巻き付け角βが変化する場合、フィ−ドアイの傾
き角α及びγの調整をその巻き付け角βの変化に連動さ
せて行うことも可能である。上記スリットの標準寸法
は、引き通す繊維の番手によって異なるが、通常、巾が
３〜２０ｍｍ、厚みが２〜８ｍｍに設定される。

【００２４】上記ガイド２４には、図５の（イ）に示
す、厚さｔが２〜５ｍｍ、奥行きｓが５〜２０ｍｍの平
板、または図５の（ロ）に示す、前後端厚さｔが２〜６
ｍｍ、両側曲面の曲率半径が５０ｍｍ以上、奥行きｓが
５〜２５ｍｍの曲面板を使用することができる（細い丸
形ピンでは、繊維の毛羽立ちによるスリットの詰り、繊
維の糸切れが生じ易い）。

【００２５】本発明により繊維強化樹脂成形品を製造す
るには、フィ−ドアイを除き公知のフィラメントワイン
ディング設備を使用でき、図６はその設備の一例を示し
ている。図６において、４１，…は繊維供給ボビンを、
４２は樹脂含浸槽を、４３は含浸ロ−ルを、１はマンド
レルを、２はフィ−ドアイをそれぞれ示し、フィラメン
トワインディングにあたっては、マンドレル１の回転に
より繊維３をボビン４１から引き出し、更に、樹脂含浸
槽４２に通して樹脂を含浸し、次いでこの樹脂含浸繊維
をフィ−ドアイ２をマンドレル回転軸線方向に往復移動
させつつマンドレル１に巻き付けていく。

【００２６】このフィラメントワインディングによる樹
脂含浸繊維の成形後は、成形体をマンドレルと共に加熱
炉に搬入して硬化し、脱型のうえ製品を得る。上記繊維
の形態としては、通常、ロ−ビングが使用されるが、ロ
−ビングクロステ−プ、ガラスクロステ−プ、すだれテ
−プ、チョップドストランドテ−プ、コンティニュアン
ステ−プ等のテ−プ状のものの使用も可能である。ま
た、繊維の種類としては、ガラス繊維や炭素繊維等の無
機繊維、アラミド繊維やポリエチレンテレフタレ−ト繊
維等の有機繊維を使用できるが、機械的強度とコストの
両面からして、ガラス繊維が好適である。

【００２７】上記の硬化性樹脂には、通常、不飽和ポリ
エステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノ−ル樹脂、
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されるが、紫外線
硬化性樹脂の使用も可能である。上記フィ−ドアイ２に
ついては、図７においてスリット２１に送られてくる繊
維３１の方向ｙ’の軸線の周りにフィ−ドアイを回動可
能とすること（Ｕ方向回転）、マンドレル回転軸線を含
む水平面に垂直な軸線の周りにフィ−ドアイを回動可能
とすること（Ｖ方向回転）並びにマンドレル回転軸線方
向（Ｘ軸方向）に往復移動可能とすることが不可欠であ
る。更に、通常は、マンドレルに水平に近接離反するＺ
軸方向移動、垂直上下のＹ軸方向移動等も可能とされて
いる。

【００２８】このフィ−ドアイの移動・回転の制御は、
マンドレルの形状や運動パタ−ンに応じて相違し、マン
ドレルの形状や運動パタ−ンが複雑になる場合は、コン
ピュ−タ−により予め定めたプログラムに従って制御す
ることが好ましい。本発明に係る繊維強化樹脂成形品の
製造方法は、各種の管状製品の製造に使用でき、直線管
状製品の他、曲管状製品や分岐管状製品の製造にも使用
できる。

【００２９】図８の（イ）は、曲管状製品の製造に使用
されるマンドレルの一例を示し、ほぼ中央で曲成されて
左右対称の曲成部５１が形成され、内部が中空とされ、
両端に端面部５２が着脱可能に取り付けられ、各端面部
５２のほぼ中央に軸５３が突設され、曲成部の中央が内
面側からの着脱可能な結着により左右に分割可能とされ
ており、端面部５２を脱離し、内面側からその分割部の
結合（通常、ボルト締結）を解除することにより左右に
分割することができる。

【００３０】上記マンドレルの両端には、フィラメント
ワインディングの方向を反転する際、巻回層の巻き崩れ
を防止するための繊維係止用ピンが突設されているが、
図示はされていない。上記において、曲管状製品の少な
くとも一端に管受け口部（パッキング装着溝や抜け止め
リング装着溝を有していてもよい）を設ける場合は、受
け口成形用の分割型をマンドレルの少なくとも一端に着
脱自在に装着することができる。

【００３１】図８の（ロ）は、上記マンドレルを装備し
た巻き付け装置を示し、対向する回転軸５４１，５４２
に円弧状ガイドア−ム５５が取り付けられ、マンドレル
両端の各軸５３にガイドシュ−５３１が取り付けられ、
各ガイドシュ−５３１が各円弧状ガイドア−ム５５に摺
動可能に支承され、上記の両円弧状ガイドア−ムの円弧
中心とマンドレルの中心とがほぼ一致され、また、上記
回転軸５４１，５４２を結ぶ線が両円弧状ガイドア−ム
５５，５５の円弧中心を通過している。マンドレル５０
を円弧状ガイドア−ム５５をガイドとして回動させるた
めに、両円弧状ガイドア−ムの少なくとも一方側におい
て、マンドレルの軸と円弧状ガイドア−ムとの間に、圧
力式伸縮シリンダ−が連結されているが、図には示はさ
れていない。

【００３２】上記巻き付け装置を用いて本発明により上
記マンドレルに樹脂含浸繊維を巻き付けるには、図９の
（イ）に示すように、マンドレル５０の一端側の軸５３
を両回転軸５４１，５４２と同一軸線上に位置させ、回
転軸５４１の駆動でマンドレル５０を所定の回転速度で
回転させる共に、フィ−ドアイ２を前記した所定の傾き
角度α及びγのもとでＸ軸方向（回転軸の軸方向）に所
定の速度で走行させて、マンドレル５０の左半部のフィ
ラメントワインディングを進めていく。

【００３３】マンドレル５０の左半部のフィラメントワ
インディングを終了すれば、図９の（ロ）に示すよう
に、マンドレル５０を回動させ、図９の（ハ）に示すよ
うにマンドレル５０の他端側の軸５３を両回転軸５４
１，５４２と同一軸線上に位置させ、マンドレル５０の
右半部のフィラメントワインディングを進めていく。マ
ンドレル５０の右半部のフィラメントワインディングを
終了したのちは、フィ−ドアイの走行方向を反転し、こ
の反転中に、フィ−ドアイの傾き角を上記の傾き角＋α
及び＋γに対しそれぞれ負の−α及び−γにし、更に、
上記とは逆の図９の（ハ）⇒図９の（ロ）⇒図９の
（イ）の順序で逆方向のフィラメントワインディングを
行っていく。

【００３４】本発明はＴ字型管継手（主管部の中央から
枝管部が突設され、各受口の内面にゴムリング装着溝や
止めリング装着溝が形成されている）の製造にも使用で
き、この場合、Ｔ字型マンドレルには、図１０の（イ）
に示すように、主管形成部６２と枝管形成部６１とに分
離可能であり、各成形部を縮径可能なセグメント構造と
したものを用いることができる。

【００３５】本発明によりこのＴ字型マンドレルに樹脂
含浸繊維を巻き付けるには、まず、図１０の（ロ）に示
すように、Ｔ字型マンドレルの枝管形成部６１の頭部に
巻き付け装置の駆動軸側チャック６１０を、主管形成部
６２の背面中央部位に巻き付け装置の従動軸側心押し部
６２０をそれぞれ当接してマンドレルを巻き付け装置の
軸間に挾持し、駆動軸６１１でマンドレルを所定の回転
数速度で回転させる共に、フィ−ドアイを所定の傾き角
α及びγのもとでＸ軸方向（回転軸の軸方向）に所定の
速度で往復走行させて、マンドレルの枝管形成部６１の
フィラメントワインディングを進めていく。

【００３６】マンドレルの枝管形成部６１のフィラメン
トワインディングを終了すれば、上記枝管形成部の挾持
を解除し、図１０の（ハ）に示すように、マンドレルの
主管部６２の両端頭部を駆動軸側チャック６１０と従動
軸チャック６２１とで挾持し、駆動軸６１１でマンドレ
ルを所定の回転数速度で回転させる共に、フィ−ドアイ
を所定の傾き角α及びγのもとでＸ軸方向（回転軸の軸
方向）に所定の速度で往復走行させて、マンドレルの主
管形成部６２のフィラメントワインディングを進めてい
く。

【００３７】なお、マンドレルの材質としては、剛性が
高く、かつ軽量なものが好適であり、例えば、軟鋼、ス
テンレス、アルミニウム、ジュラルミン等の金属型、ウ
レタンゴム等のゴムやポリプロピレン、ポリエチレン等
のプラスチックで成形したブロ−型等を使用できる。

【００３８】

【作用】フィ−ドアイの傾き角α及びγが共に０の場合
（従来）、樹脂含浸繊維が巻き付け角βと繊維張力ｆの
ために分力ｆcosβを受けフィ−ドアイのスリット内に
おいて、フィ−ドアイの走行方向と反対方向に片寄ろう
とする。これに対し、本発明で使用するフィラメントワ
インディング法においては、フィ−ドアイの傾き角α並
びにγのために、上記繊維をスリット底面に沿って摺動
させようとする力がｆcos（β＋γ）cosαとなり、ヘリ
カル巻きのために、巻き付け角βが０⁰に近くても、傾
き角γが正である（９０⁰＞γ＞０⁰）ので（スリットの
横一列方向とフィ−ドアイを通過した樹脂含浸繊維との
間の角度を繊維の巻き付け角度よりも大とすることか
ら、この条件が成立する）、更に、傾き角αが０⁰＜α
＜９０⁰であるので（フィ−ドアイをフィ−ドアイの走
行方向側端を低所位置側とする斜め方向に傾斜させるこ
とから、この条件が成立する）、その摺動させようとす
る力を充分に低減できる。したがって、フィ−ドアイの
傾き角α並びにγの調整によってスリット底面に沿った
繊維の摺動力を小にできるから、巻き付け角βが小のヘ
リカル巻きの場合でも、スリット内での繊維の片寄りを
よく防止できる。

【００３９】本発明によれば、巻き付けられる繊維の間
隔をａsin(β−α）sin(β＋γ）／sin²βにでき、従っ
て、当該間隔をsin(β−α）sin(β＋γ）／sin²βの比
で狭くでき、上記片寄りにより繊維密度がピ−クとなる
点の間隔を狭くできるので、ピ−クの分散間隔を密にで
きる。従って、本発明によれば、スリット内繊維の片寄
りを小にでき、更に、その小なる片寄りを距離的に密に
生じさせて、全体としての繊維分布の不均一化を軽度に
とどめ得る。

【００４０】更に、傾き角α単独または傾き角γ単独の
場合に較べ、相乗作用により効果を増大できる。

【００４１】

【実施例】

〔実施例１〕製造した繊維強化樹脂成形品は呼び径１５
０の４５⁰ベンド管である。硬化性樹脂組成物には、オ
ルソ系不飽和ポリエステル樹脂（スチレン含有量は約４
０重量％である。また、硬化促進剤として６％ナフテン
酸コバルトを含有している）１００重量部、メチルエチ
ルケトンパ−オキサイド（硬化剤）０．７重量部を使用
し、繊維にはガラス繊維ロ−ビング（番手４５０００ｇ
／ｋｍ）１０本を使用した。

【００４２】マンドレル並びに巻き付け装置には図８の
（イ）並びに（ロ）に示したものを使用し、フィ−ドア
イにはスリット数が１０箇、ガイド板が厚さ３ｍｍ，奥
行き１０ｍｍ，曲率半径５０ｍｍの曲面板であるものを
使用し、図９により既に説明した要領でフィラメントワ
インディングを行った。まず、巻き付け角β＝９０⁰、
フィ−ドアイの傾き角α＝０⁰、γ＝０⁰でフ−プ巻きを
施した。次いで、フィ−ドアイの傾き角αを３０⁰に、
傾き角γを４５⁰にそれぞれ調整し、巻き付け角β＝６
０⁰でマンドレルの一端から他端に向けて巻き付けてい
き、マンドレル他端側での折り返し中にフィ−ドアイの
傾き角αを−３０⁰に、傾き角γを−４５⁰にそれぞれ調
整し、更にマンドレルの他端側から一端側に向け巻き付
け角β＝−６０⁰で巻き付けるヘリカル巻き所定の厚さ
に達するまで繰返した。

【００４３】このようにして、曲がりマンドレルにフィ
ラメントワインディングを施したのち、繊維強化樹脂成
形品をマンドレルと共に硬化炉に搬入し、温度８０℃，
２時間で硬化を行い、脱型して繊維強化樹脂製ベンド管
を製作した。このようにしてベンド管を連続して２０箇
した。一箇当たりの製造時間は平均８分であった。ま
た、フィ−ドアイのスリットでの毛羽、糸切れは観られ
なかった。

【００４４】〔比較例１〕実施例１に対し、フィ−ドア
イの傾き角α及びγの調整を行わず、α＝０，γ＝０と
した以外、実施例１に同じとした。これらの実施例品並
びに比較例品につき、静水圧４０ｋｇ／ｃｍ²の耐内圧
試験を行ったところ、実施例１では、２０箇全てが合格
した。これに対し、比較例１では、２０箇中１２個が不
合格であった。

【００４５】〔実施例２〕製造した繊維強化樹脂成形品
は呼び径１５０のＴ字型管継手であり、管受口内面に
は、ゴムリング装着溝並びに止めリング装着溝が設けら
れている。硬化性樹脂組成物並びに繊維には実施例１の
場合と同じものを使用した。フィ−ドアイについては、
ガイドに厚み３ｍｍ，奥行き１０ｍｍの平板を用いた以
外、実施例１と同じとした。

【００４６】Ｔ字型マンドレルに図１０の（イ）に示す
ものを使用し、まず、図１０の（ロ）に示すように、Ｔ
字型マンドレルの枝管部形成部にフィラメントワインデ
ィングを施した。この枝管部形成部のフィラメントワイ
ンディングにおいては、最初に、交差部を除く枝管部形
成部に巻き付け角β＝９０⁰、フィ−ドアイの傾き角α
＝０⁰、γ＝０⁰でフ−プ巻きを施した。次いで、フィ−
ドアイの傾き角αを６０⁰に、傾き角γを４５⁰にそれぞ
れ調整し、マンドレルの一端から交差部に向け交差部を
含めて巻き付け角β＝３０⁰で巻き付け、マンドレル交
差部での折り返し中にフィ−ドアイの傾き角αを−６０
⁰に、傾き角γを−４５⁰にそれぞれ調整し、更にマンド
レルの交差部から一端に向け巻き付け角β＝−３０⁰で
巻き付けてヘリカル巻きを施し、次いで、フィ−ドアイ
の傾き角αを２０⁰、傾き角γを４５⁰にそれぞれに調整
し、マンドレルの一端から交差部に向け巻き付け角β＝
７０⁰で巻き付け、マンドレル交差部での折り返し中に
フィ−ドアイの傾き角αを−２０⁰に、傾き角γを−４
５⁰にそれぞれ調整し、更にマンドレルの交差部から一
端に向け巻き付け角β＝−７０⁰で巻き付けてヘリカル
巻きを施し、次いで、交差部を除く枝管部形成部に上記
のフ−プ巻きを再度施した。

【００４７】このようにして、Ｔ字型マンドレルの枝管
部形成部のフィラメントワインディングを行ったのち、
図１０の（ハ）に示すように、Ｔ字型マンドレルの主管
部形成部のフィラメントワインディングを、交差部を含
む主管部形成部のβ＝９０⁰，α＝０⁰，γ＝０⁰のフ−
プ巻き、交差部を含む主管部形成部のβ＝±３０⁰，α
＝±６０⁰，γ＝±４５⁰のヘリカル巻き、交差部を含む
主管部形成部のβ＝±７０⁰，α＝±２０⁰，γ＝±４５
⁰のヘリカル巻き、交差部を含む主管部形成部のβ＝９
０⁰，α＝０⁰，γ＝０⁰のフ−プ巻きで行った。

【００４８】このようにして、同一のフィ−ドアイを使
用し、Ｔ字型マンドレル全体のフィラメントワインディ
ングを行ったのち、繊維強化樹脂成形品をマンドレルと
共に硬化炉に搬入し、温度８０℃，２時間で硬化を行
い、脱型してＴ字型繊維強化樹脂製管継手を製作した。
このようにしてＴ字型繊維強化樹脂製管継手を連続して
２０箇製造した。製造中、糸切れの発生はなく、一箇当
たりの製造時間は平均１２分であった。また、フィ−ド
アイのスリットでの毛羽立ちは観られなかった。

【００４９】〔比較例２〕実施例２に対し、フィ−ドア
イの傾き角α及びγの調整を行わず、α＝０，γ＝０と
した以外、実施例２に同じとした。ヘリカル巻回時での
フィ−ドアイのスリット内でのロ−ビングの片寄りが著
しく（ロ−ビング巾がフ−プ巻回時の３０％程度になっ
た）、ピンでの毛羽立ちが観られ、繊維屑が堆積し、繊
維が断線し、生産性が悪く、一箇当たりの製造時間は平
均３５分であった。

【００５０】〔比較例３〕実施例２に対し、フィ−ドア
イの傾き角α及びγの調整を行わず、α＝０，γ＝０と
し、フィ−ドアイにガイドが円形ピンであるものを使用
した以外、実施例２に同じとした。ヘリカル巻回時での
フィ−ドアイのスリット内でのロ−ビングの片寄りが著
しく（ロ−ビング巾がフ−プ巻回時の２０％程度になっ
た）、ピンに繊維屑が堆積し、１５箇目の製品製造中に
繊維が断線し、一箇当たりの製造時間は平均３８分であ
った。

【００５１】実施例２並びに比較例２，３の製品につ
き、上記と同様、静水圧４０ｋｇ／ｃｍ²の耐内圧試験
を行ったところ、実施例品では、２０箇全てが合格した
が、比較例２では、２０箇中１５個が不合格であり、比
較例４では、２０箇中１８個が不合格であった。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係る繊維強化樹脂製品の製造方
法によれば、ヘリカル巻きの場合でも、同一フィ−ドア
イの使用のもとで、フ−プ巻きの場合と同様、繊維の巻
き付け分布を充分均一にでき、特に薄肉成形時に肉厚を
著しく安定化でき、品質及び信頼性に優れた繊維強化樹
脂成形品を成形できる。

【００５３】また、ロ−ビングの巾を拡げて巻回して
も、これらの効果を保証でき、生産性の大幅な向上が期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は本発明に係る繊維強化樹脂製品
の製造方法を示す斜視説明図、図１の（ロ）は図１の
（イ）の平面図である。

【図２】本発明において使用するフィ−ドアイの一例を
示す説明図である。

【図３】図３の（イ）は、フィ−ドアイの傾き角α及び
γが共に０の場合のスリット内の繊維の分布状態を示す
説明図、図３の（ロ）はフィ−ドアイの傾き角α≠０，
γ＝０の場合のスリット内の繊維の応力状態を示す説明
図である。

【図４】本発明に係る繊維強化樹脂製品の製造方法の上
記とは別の例を示す説明図である。

【図５】図２のフィ−ドアイに使用するガイドの異なる
例を示す斜視図である。

【図６】本発明において使用するフィラメントワインデ
ィング装置の一例を示す説明図である。

【図７】本発明において使用するフィ−ドアイの運動方
向を示す説明図である。

【図８】図８の（イ）は本発明において使用するマンド
レルの一例を、図８の（ロ）及び（ハ）は同マンドレル
の回転装置の一例をそれぞれ示す正面図である。

【図９】図９の（イ）、（ロ）及び（ハ）は、それぞれ
図８のマンドレル並びに回転装置を使用して本発明の製
造方法の作業手順を示す説明図である。

【図１０】図１０の（イ）、（ロ）及び（ハ）はＴ字型
マンドレル及びそのマンドレルを使用しての本発明の製
造方法の作業手順を示す説明図である。

【図１１】従来のフィ−ドアイを示す斜視図である。

【図１２】図１２の（イ）は、従来のフィラメントワイ
ンディング法によるフ−プ巻きを示す平面説明図、図１
２の（ロ）は図１２の（イ）におけるロ−ロ断面図であ
る。

【図１３】図１３の（イ）は、従来のフィラメントワイ
ンディング法によるヘリカル巻きを示す平面説明図、図
１３の（ロ）は図１３の（イ）におけるロ−ロ断面図で
ある。

【符号の説明】

１ マンドレル Ｘ マンドレル回転軸線方向 ２ フィ−ドアイ ２１ スリット ｘ’ スリットの横一列方向 ３０ スリットに送られてくる繊維 ３１ 樹脂含浸繊維（フィ−ドアイを通過した繊
維） β 巻き付け角 α フィ−ドアイの傾き角 γ フィ−ドアイの傾き角

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【手続補正書】

【提出日】平成７年９月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】図８の（イ）は本発明において使用するマンド
レルの一例を、図８の（ロ）は同マンドレルの回転装置
の一例をそれぞれ示す正面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】横一列に一定の間隔で硬化性樹脂含浸繊維
   引き通し用スリットを有し、送られてくる樹脂含浸繊維
   を上記スリットに通過させるフィ−ドアイをマンドレル
   の回転軸線方向に往復移動させつつ、上記フィ−ドアイ
   を通過した樹脂含浸繊維を回転中のマンドレルに巻き付
   けた後に樹脂を硬化させる、成形品の製造方法であり、
   上記フィ−ドアイを上記スリットに送られてくる樹脂含
   浸繊維の方向の軸線の周り及び同スリットに送られてく
   る樹脂含浸繊維を含む面に垂直な軸心の周りに回動可能
   とし、フィ−ドアイをフィ−ドアイの走行方向側端を低
   所位置側とする斜め方向に傾斜させると共に上記スリッ
   トの横一列方向とフィ−ドアイを通過した樹脂含浸繊維
   との間の角度を繊維の巻き付け角度よりも大とすること
   をを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。