JPH09248859A - 中空状繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空状繊維強化樹脂成形体の内面及び外面を
良好なる平滑面にすること。 【解決手段】 金型５に設けたテーパー孔内面６と略同
一勾配のテーパー軸芯７と、該テーパー軸芯７に巻き付
けた繊維強化樹脂素材１１とからなる成形素材Ｂを、前
記テーパー孔内面６に挿入すること。前記成形素材Ｂを
軸方向の窄まる方向に適宜移動させて該繊維強化樹脂素
材１１を押圧させること。この状態にて硬化させて中空
状繊維強化樹脂成形体１２を成形すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、中空状繊維強化樹
脂成形体の内面及び外面を良好なる平滑面にすることが
できる中空状繊維強化樹脂成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、軸芯の周囲にシート
状、あるいはテープ状の成形素材を巻き付け成形するフ
ィラメントワインディング法（ＦＷ法）、可撓性が良好
な筒体の周囲に成形素材を配備し、筒体に円圧を加えて
膨張させることで、成形素材を型円面に押圧し成形する
内圧成形法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のＦＷ法は成形品
内面は平滑で内径精度は良好であるが、外面は凹凸大で
精度が悪い欠点があった。また、内圧成形法では、外面
は平滑で外径精度は良好であるが内面は凹凸で精度が悪
い、さらに、共に肉厚の均一性が得られない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで発明者は、前記課
題を解決することを目的とし、鋭意，研究を重ねた結
果、その発明を、金型に設けたテーパー孔内面と略同一
勾配のテーパー軸芯と、該テーパー軸芯に巻き付けた繊
維強化樹脂素材とからなる成形素材を、前記テーパー孔
内面に挿入し、前記成形素材を軸方向の窄まる方向に適
宜移動させて該繊維強化樹脂素材を押圧させ、この状態
にて硬化させて中空状繊維強化樹脂成形体を成形する中
空状繊維強化樹脂成形体の製造方法としたことにより、
内面及び外面を共に平滑に成形でき、前記課題を解決し
たものである。

【０００５】

【実施の形態】以下、本発明の第１実施の形態の製造法
について図１乃至図４に基づいて説明する。まず、その
構成部材について説明すると、図１には、装置の全体が
示されている。Ａはプレス装置であって、そのプレス本
体１は略Ｕ字状をなし、その一側の垂直状部側には、ヒ
ーター等の加熱体及び冷却管が埋設された固定板２が設
けられ、その他側の垂直状部側には、可動板３が駆動用
シリンダー４により可動可能に設けられている。このた
め、前記可動板３は、固定板２に対して平行移動して適
宜の圧力にて押圧できるように構成されている。

【０００６】符号５はアルミ合金製等の金型であって、
左右型に分割され、この内部には、下側にゆくにしたが
って窄まるようなテーパー孔内面６が形成されている。
該テーパー孔内面６の表面は高精度に平滑状に形成され
ている。このような垂直状のテーパー孔内面６箇所で円
形断面の中央位置で左右側に分割されている。該テーパ
ー孔内面６のテーパー孔の勾配と略同一の勾配を有する
テーパー軸芯７（通称「マンドレル」ともいう）が備え
られ、該テーパー軸芯７の表面も高精度に平滑状に形成
されている。該テーパー軸芯７の上下には、同一軸芯上
に上部摺動管８ａ，下部摺動管８ｂが設けられ、それぞ
れの上部摺動管８ａ，下部摺動管８ｂは、前記金型５の
上下に設けた上部ガイド９ａ，下部ガイド９ｂの孔部に
挿通されて、上下方向に摺動可能に構成されている。前
記テーパー軸芯７の下端の下部摺動管８ｂの下端には、
下方に引っ張る牽引手段１０が設けられている。該牽引
手段１０としては、液圧による駆動シリンダーや螺子駆
動機などがあるが、場合によっては、重錘にて牽引する
こともある。

【０００７】次に、第１実施の形態の製造法について説
明すると、まず、前記テーパー軸芯７に対して、炭素繊
維等が含浸された合成樹脂なる繊維強化樹脂素材１１を
巻付けたものを成形素材Ｂとして配備する。そして、該
成形素材Ｂを型締めした金型５内に挿入する。その成形
素材Ｂに設けた下部摺動管８ｂを牽引手段１０を介して
下方に牽引しつつ、前記金型５を成形温度の２００数温
度に加熱する。すると、前記繊維強化樹脂素材１１は内
部のテーパー軸芯７の引く圧力と、前記テーパー孔内面
６とで押圧される。これによって繊維強化樹脂素材１１
の内面及び外面は平滑状に形成される。このような工程
を経て、一定時間後、前記金型５を樹脂のグラス遷移温
度である数十度まで冷却し、硬化した成形素材Ｂ（成形
品）を金型５から取り出す。その後、成形素材Ｂよりテ
ーパー軸芯７を取り出し、硬化した中空状繊維強化樹脂
成形体１２を製造する。

【０００８】次に、第２実施の形態の製造法について説
明する。この製造法によれば、中空状の繊維強化樹脂素
材１１の外径側が軸方向に対し、勾配なしの製品が得ら
れる。この製造法に使用される構成部材としては、特
に、図５（Ｂ）に示すように、金型２０には、キャビテ
ィが軸方向に勾配０とした直線孔内面２１が形成され、
且つ繊維強化樹脂素材１１の外径側の軸方向を勾配０に
するための肉厚調整用素材２２が設けられる。他の構成
部材は、第１の実施の形態の場合と同一であるため、説
明を省略する。

【０００９】その第２実施の形態の製造法では、テーパ
ー軸芯７に、繊維強化樹脂素材１１を巻付け、且つ繊維
強化樹脂素材１１の外径側の軸方向を勾配０にするため
の肉厚調整用素材２２を設ける。具体的には、軸芯径が
小さくなる方向に一定間隔ずらしながら肉厚調整用素材
２２を積層していく。この間隔は、繊維強化樹脂素材１
１の軸方向の肉厚変化と、肉厚調整用素材２２の成形後
の肉厚により調整するものである。繊維強化樹脂素材１
１と肉厚調整用素材２２とがテーパー軸芯７に積層され
た後は、第１実施の形態の製造法と同様に成形を行な
う。

【００１０】

【実施例】第１実施の形態の製造法の実施例であり、前
記繊維強化樹脂素材１１を強化繊維としての連続炭素繊
維とマトリックス樹脂としてのナイロン樹脂連続繊維
に、連続炭素繊維が６０重量％混繊され、組成されて得
られるＮｙ６／ｃｆ丸打ブレードとした繊維強化樹脂素
材１１を、キャビティ（勾配１／５００）のテーパー軸
芯７に２層積層して成形素材Ｂとし、これを前記テーパ
ー孔内面６に挿入して、金型５を成形温度２５０〜２５
５°Ｃに加熱する。成形温度に達した後、前記牽引手段
１０の牽引力を１００kg／cm² （成形品断面積に対し
て）にし、一定時間（例えば、どの位か）経過した後、
金型５を、ナイロンのグラス遷移温度である約５０°Ｃ
まで冷却し、硬化した繊維強化樹脂素材１１を型から取
り出し、その後、成形素材Ｂよりテーパー軸芯７を取り
出し、硬化した中空状繊維強化樹脂成形体１２を製造す
る。

【００１１】次に、第２実施の形態の製造法の実施例で
は、繊維強化樹脂素材１１としてＮｙ６／ｃｆ丸打ちブ
レード２層を、キャビティ（勾配１／５００）のテーパ
ー軸芯７に積層し、ついで肉厚調整用素材２２として、
ベース素材の１／４のヤーン径のＮｙ６／ｃｆ丸打ブレ
ードを軸芯径が小さくなる方向に一定間隔ずらしながら
積層する。このようにして繊維強化樹脂素材１１と肉厚
調整用素材２２とをテーパー軸芯７に積層して、その外
径側の軸方向を勾配０に成形して成形素材として製造
し、この後の製造法は第１実施例と同様に行い、これに
よって、外径の勾配０の硬化した中空状繊維強化樹脂成
形体１３を製造する。

【００１２】第１実施例及び第２実施例により得られた
中空状繊維強化樹脂成形体１２は内外面とも平滑であ
り、内外径とも高精度である。実施例１の成形品では、
均肉性が優れており、その肉厚のバラツキは１％以内で
あった。

【００１３】

【発明の効果】まず、請求項１の発明では、金型５に設
けたテーパー孔内面６と略同一勾配のテーパー軸芯７
と、該テーパー軸芯７に巻き付けた繊維強化樹脂素材１
１とからなる成形素材Ｂを、前記テーパー孔内面６に挿
入し、前記成形素材Ｂを軸方向の窄まる方向に適宜移動
させて該繊維強化樹脂素材１１を押圧させ、この状態に
て硬化させて中空状繊維強化樹脂成形体１２を成形する
中空状繊維強化樹脂成形体の製造方法としたことによ
り、該中空状繊維強化樹脂成形体１２は、内外面とも平
滑であり、内外径とも高精度であり、また均肉性が良好
に製造できる。

【００１４】この効果について詳述すると、繊維強化樹
脂素材１１は、内面側のテーパー軸芯７と、外面側がテ
ーパー孔内面６とで挟持されており、そのテーパー軸芯
７をその窄まる方向に移動させると、該テーパー軸芯７
の外周で、前記繊維強化樹脂素材１１をテーパー孔内面
６に押圧する作用が働き、繊維強化樹脂素材１１は圧縮
作用を受けることとなる。このため、該繊維強化樹脂素
材１１の内面及び外面はテーパー軸芯７の外面、テーパ
ー孔内面６の内面に追従して、それぞれの面と同等なる
平滑面を得ることができる。その後に硬化した中空状繊
維強化樹脂成形体１２の内外面を平滑にでき、且つ肉厚
を均一にできる大きな利点がある。

【００１５】次に、請求項２の発明では、請求項１にお
いて、移動方向を重力方向と同方向とし、前記テーパー
軸芯７を牽引手段１０にて牽引してなる中空状繊維強化
樹脂成形体の製造方法としたことにより、そのテーパー
軸芯７を牽引するのに重力方向であり、簡単にテーパー
軸芯７を移動させる牽引力を与えることができ、安価に
提供できる製造法にできる。また、その中空状繊維強化
樹脂成形体１２の外径が小径であったり、或いは長尺成
形品では、その軸芯が重力方向以外では撓むことが極め
て多いが、重力方向にして製造することで、その撓み防
止は確実にできる最大の利点がある。

【００１６】また、請求項３の発明では、テーパー軸芯
７に繊維強化樹脂素材１１を巻き付けて、該繊維強化樹
脂素材１１の外周が直線筒面となるように肉厚調整用素
材２２を用いて形成した繊維強化樹脂素材１１と肉厚調
整用素材２２とテーパー軸芯７とからなる成形素材Ｂ₂
を、金型２０に設けた直線孔内面２１に挿入し、前記成
形素材Ｂ₂ を前記テーパー軸芯７の軸方向の窄まる方向
に適宜移動させて前記繊維強化樹脂素材１１と肉厚調整
用素材２２とを押圧させ、この状態にて硬化させて中空
状繊維強化樹脂成形体１３を成形する中空状繊維強化樹
脂成形体の製造方法としたことにより、前記テーパー軸
芯７にて前記繊維強化樹脂素材１１と肉厚調整用素材２
２とが圧縮作用を受けることとなり、その繊維強化樹脂
素材１１と肉厚調整用素材２２からなる中空状素材の内
面，外面を平滑状に成形できる。特に、この場合には、
その外面が、テーパーなしの直線筒面にできる製品を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第２実施の形態の製造法に用いる装置
の一部断面とした側面図

【図２】テーパー軸芯に繊維強化樹脂素材を巻いた状態
の一部拡大断面図

【図３】図２のものを金型内に挿入した状態の一部拡大
断面図

【図４】（Ａ）は金型内に挿入した繊維強化樹脂素材付
きテーパー軸芯を下方に移動させて成形素材を押圧して
いる状態の一部拡大断面図 （Ｂ）は成形後に繊維強化樹脂素材付きテーパー軸芯を
取り出し、該テーパー軸芯から成形素材を外し、内外面
が平滑状に形成された状態の一部拡大断面図

【図５】（Ａ）は本発明の第２実施の形態の製造法に用
いるテーパー軸芯に繊維強化樹脂素材及び肉厚調整用素
材を巻いた状態の一部拡大断面図 （Ｂ）は（Ａ）を金型内に挿入してテーパー軸芯を下方
に移動させて成形素材を押圧し、内外面を平滑状に成形
した状態の一部拡大断面図

【符号の説明】

５，２０…金型 ６…テーパー孔内面 ７…テーパー軸芯 １０…牽引手段 １１…繊維強化樹脂素材 １２，１３…中空状繊維強化樹脂成形体 ２２…肉厚調整用素材 Ｂ，Ｂ₂ …成形素材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型に設けたテーパー孔内面と略同一勾
   配のテーパー軸芯と、該テーパー軸芯に巻き付けた繊維
   強化樹脂素材とからなる成形素材を、前記テーパー孔内
   面に挿入し、前記成形素材を軸方向の窄まる方向に適宜
   移動させて該繊維強化樹脂素材を押圧させ、この状態に
   て硬化させて中空状繊維強化樹脂成形体を成形すること
   を特徴とする中空状繊維強化樹脂成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、移動方向を重力方向
   と同方向とし、前記テーパー軸芯を牽引手段にて牽引し
   てなることを特徴とする中空状繊維強化樹脂成形体の製
   造方法。
3. 【請求項３】 テーパー軸芯に繊維強化樹脂素材を巻き
   付けて、該繊維強化樹脂素材の外周が直線筒面となるよ
   うに肉厚調整用素材を用いて形成した繊維強化樹脂素材
   と肉厚調整用素材とテーパー軸芯とからなる成形素材
   を、金型に設けた直線孔内面に挿入し、前記成形素材を
   前記テーパー軸芯の軸方向の窄まる方向に適宜移動させ
   て前記繊維強化樹脂素材と肉厚調整用素材とを押圧さ
   せ、この状態にて硬化させて中空状繊維強化樹脂成形体
   を成形することを特徴とする中空状繊維強化樹脂成形体
   の製造方法。