JPS60220715A - 炭素繊維強化プラスチツク円筒の連続成形方法 - Google Patents
炭素繊維強化プラスチツク円筒の連続成形方法Info
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- JPS60220715A JPS60220715A JP59065158A JP6515884A JPS60220715A JP S60220715 A JPS60220715 A JP S60220715A JP 59065158 A JP59065158 A JP 59065158A JP 6515884 A JP6515884 A JP 6515884A JP S60220715 A JPS60220715 A JP S60220715A
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- resin
- carbon fiber
- reinforced plastic
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、炭素繊維強化プラスチック(以下0FRP
と略称する)円筒の連続成形方法に関し。
と略称する)円筒の連続成形方法に関し。
特に大型宇宙構造体用部材として用いられるような軽量
、長尺で高い機械的強度を有する0FRP薄肉円筒の連
続成形にも適用できる方法に関するものである。
、長尺で高い機械的強度を有する0FRP薄肉円筒の連
続成形にも適用できる方法に関するものである。
熱硬化性樹脂を含浸してマトリクスとした繊維強化プラ
スチック(以下FRPと略称する)円筒のような一定断
面形状を有する長尺成形品の連続成形方法としては引抜
成形方法がよく知られており。
スチック(以下FRPと略称する)円筒のような一定断
面形状を有する長尺成形品の連続成形方法としては引抜
成形方法がよく知られており。
従来から強化材としてガラス繊維を用いた厚肉の絶縁管
や耐食管などの製造が実際に行なわれている。
や耐食管などの製造が実際に行なわれている。
第1図は従来の引抜成形方法を説明する断面図である。
図において、(1)は熱硬化性樹脂を含浸した繊維集合
体、(2)は芯金、(3)は引取り機構であり。
体、(2)は芯金、(3)は引取り機構であり。
この例ではローラ、(4)は加熱成形型すなわちホット
ダイ、(5)はホットダイ(41入口の絞り部、(6)
は平たん部である。
ダイ、(5)はホットダイ(41入口の絞り部、(6)
は平たん部である。
次に成形方法について説明する。熱硬化性樹脂を含浸し
た繊維集合体(11を芯金(2)に巻付け、これを引取
り機構(3)を矢印人の方向に回転させること罠より矢
印Bの方向に移東1j シ、ホットダイ(4)入口の絞
りMX151で上記繊維集合体から余分な樹脂を除去す
ると共圧全体の外形を整え、平たん部(6)で硬化を行
ない円筒状の成形品を得る。
た繊維集合体(11を芯金(2)に巻付け、これを引取
り機構(3)を矢印人の方向に回転させること罠より矢
印Bの方向に移東1j シ、ホットダイ(4)入口の絞
りMX151で上記繊維集合体から余分な樹脂を除去す
ると共圧全体の外形を整え、平たん部(6)で硬化を行
ない円筒状の成形品を得る。
しかしながら、このような成形方法では1例えば大型宇
宙構造体用部材として用いられるような。
宙構造体用部材として用いられるような。
強化繊維として炭素繊維を用いその比強度および比弾性
率の優位性を生かした軽量、薄肉の0FRP長尺円筒の
成形には充分対応できない。すなわち。
率の優位性を生かした軽量、薄肉の0FRP長尺円筒の
成形には充分対応できない。すなわち。
このような成形品には必要強度に対する極限の軽量化が
要求され、その為には薄肉化と成形精度による30M%
(複合剤による理論値に対する成形品の強度保持率)の
向上が必要であるが、従来の成形方法ではこの30M%
に対する配慮がなされていない。
要求され、その為には薄肉化と成形精度による30M%
(複合剤による理論値に対する成形品の強度保持率)の
向上が必要であるが、従来の成形方法ではこの30M%
に対する配慮がなされていない。
従来の引抜成形方法は厚肉品を対称としたものが主であ
り、余分の熱硬化性樹脂の除去量が多いため2例えば、
絞り部(5)の絞り角度を大きくするかあるいは多段絞
りが行なわtているが、このことは本来脆性を有する炭
素繊維を折れやすくする。
り、余分の熱硬化性樹脂の除去量が多いため2例えば、
絞り部(5)の絞り角度を大きくするかあるいは多段絞
りが行なわtているが、このことは本来脆性を有する炭
素繊維を折れやすくする。
また、絞り剖(5)での逆張力を抑えるため熱硬化性樹
脂のゲル化がホットダイ(4)の後半になるように引抜
き速度や温度を設定しており、このことは流動状態での
移動距離が長くなり繊維の配向乱れが生じやすく、何れ
も30M%を低下させる原因となっていた。
脂のゲル化がホットダイ(4)の後半になるように引抜
き速度や温度を設定しており、このことは流動状態での
移動距離が長くなり繊維の配向乱れが生じやすく、何れ
も30M%を低下させる原因となっていた。
この発明は以上のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、ホットダイを樹脂絞りゾーン、樹
脂ゲル化ゾーン、および樹脂硬化ゾーンの3個のゾーン
で構成し、これら谷ゾーンをそれぞれ個別に温度調節し
、かつ上記樹脂ゲル化ゾーンの前半部でゲル化を完了さ
せるようにすることにより、炭素繊維の折れや配向乱れ
忙起因するROM%低下の少ない0FRP円筒を連続的
に得ることを目的としている。
めになされたもので、ホットダイを樹脂絞りゾーン、樹
脂ゲル化ゾーン、および樹脂硬化ゾーンの3個のゾーン
で構成し、これら谷ゾーンをそれぞれ個別に温度調節し
、かつ上記樹脂ゲル化ゾーンの前半部でゲル化を完了さ
せるようにすることにより、炭素繊維の折れや配向乱れ
忙起因するROM%低下の少ない0FRP円筒を連続的
に得ることを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第2
図はこの発明の一実施例による方法を説明する断面図、
第3図は第2図の一部を拡大して示す断面図である。図
において、(7)は熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維プ
リプレグであり、一般には、繊維を熱硬化性樹脂槽(図
示せず)に通して含浸させながら使用する場合と、あら
かじめ熱硬化性樹脂を含浸させたシート状もしくはテー
プ状のもの(プリプレグ)を用いる場合とがあるが。
図はこの発明の一実施例による方法を説明する断面図、
第3図は第2図の一部を拡大して示す断面図である。図
において、(7)は熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維プ
リプレグであり、一般には、繊維を熱硬化性樹脂槽(図
示せず)に通して含浸させながら使用する場合と、あら
かじめ熱硬化性樹脂を含浸させたシート状もしくはテー
プ状のもの(プリプレグ)を用いる場合とがあるが。
炭素繊維の場合は、折れるのを極力抑えるために後者を
用いるのが好ましい。(8)は芯金、(9)は引取り機
構、QOはホットダイ、Iは樹脂絞りゾーン。
用いるのが好ましい。(8)は芯金、(9)は引取り機
構、QOはホットダイ、Iは樹脂絞りゾーン。
02は樹脂ゲル化ゾーン、住jは樹脂硬化ゾーン、 +
141は樹脂絞りゾーンの平たん都、19は断熱用温度
調節機構である。
141は樹脂絞りゾーンの平たん都、19は断熱用温度
調節機構である。
次に形成方法について説明する。熱硬化性樹脂を含浸し
た炭素繊維プリプレグのテープまたはシートを芯金(8
)に巻付け、これを引取り機構(9)でつかんで矢印0
の方向に移動することにより、ホットダイa値を通して
連続的に引抜く。ホットダイQ[Iは樹脂しぼりゾーン
aυ、樹脂ゲル化ゾーン(LZ、樹脂硬化ゾーン0列の
3個の円筒状のゾーンで構成され、各ゾーンaυ、 (
12,+13はそれぞれ個別に温度調節されている。し
かも各ゾーンaυ、 (12,Q3は、後での分解掃除
を容易にするため0円筒の軸に平行な断面方向に例えば
2つに割れる合せ型構造になっている。
た炭素繊維プリプレグのテープまたはシートを芯金(8
)に巻付け、これを引取り機構(9)でつかんで矢印0
の方向に移動することにより、ホットダイa値を通して
連続的に引抜く。ホットダイQ[Iは樹脂しぼりゾーン
aυ、樹脂ゲル化ゾーン(LZ、樹脂硬化ゾーン0列の
3個の円筒状のゾーンで構成され、各ゾーンaυ、 (
12,+13はそれぞれ個別に温度調節されている。し
かも各ゾーンaυ、 (12,Q3は、後での分解掃除
を容易にするため0円筒の軸に平行な断面方向に例えば
2つに割れる合せ型構造になっている。
芯金(8)に巻付けられた炭素繊維プリプレグすなわち
繊維集合体(7)は樹脂絞りゾーンa9通過時に所定の
加熱により一旦流動状態に戻され、余分の樹脂が絞り作
用により除去されると共に、平たん部Iで全体の外径が
整えられ、さらに繊維が引き揃えられ1次の樹脂ゲル化
ゾーンf13に移動して行く。
繊維集合体(7)は樹脂絞りゾーンa9通過時に所定の
加熱により一旦流動状態に戻され、余分の樹脂が絞り作
用により除去されると共に、平たん部Iで全体の外径が
整えられ、さらに繊維が引き揃えられ1次の樹脂ゲル化
ゾーンf13に移動して行く。
なお、樹脂硬化ゾーンc111の絞り角度は炭素繊維の
折れを防ぐためかなシ小さくなっており、その角度は4
°〜6°の範囲内であることが好ましい。この範囲は種
々の検討結果から設定されたものであシ。
折れを防ぐためかなシ小さくなっており、その角度は4
°〜6°の範囲内であることが好ましい。この範囲は種
々の検討結果から設定されたものであシ。
6°以上では80M%の低下、4°以下では絞シ効果の
低下による逆張力の増加が顕著になるためである。また
、樹脂絞りゾーン(Il+は、゛含浸されている熱硬化
性樹脂がほとんどゲル化を起こすことが無<、シかも粘
度が最低となるような比較的低い温度(例えば90°C
±10°Cであジこの例では90°)に調節されている
のに対し1次の樹脂ゲル化ゾーン02では前半の短い移
駿距離でゲル化を完了させるよう高温(例えば140°
C±20°Cであシこの例で1d140°C)に調節さ
れており、しかもこれら両ゾーンaD、α2の連結部は
炭素繊維の折れを防ぐため密着した形になっている。し
たがって、この連結部での温度差が約50°C〜100
°Cになシロゾーンan、 a’tr全体の温度調節だ
けでは不充分なため、樹脂絞シゾーンtillの平たん
都住4に1例えば熱または冷媒の循環路のような温度調
節機構(ハ)が組み込まれている。、(矢印りは熱およ
び冷媒の流れる方向を示す。)このため、絞シゾーン+
Ill内でのゲル化は起こり難り、万が−にもゲル化が
生じてもその範囲は平たん部a4にととまり、逆張力の
増加には結びつかない。
低下による逆張力の増加が顕著になるためである。また
、樹脂絞りゾーン(Il+は、゛含浸されている熱硬化
性樹脂がほとんどゲル化を起こすことが無<、シかも粘
度が最低となるような比較的低い温度(例えば90°C
±10°Cであジこの例では90°)に調節されている
のに対し1次の樹脂ゲル化ゾーン02では前半の短い移
駿距離でゲル化を完了させるよう高温(例えば140°
C±20°Cであシこの例で1d140°C)に調節さ
れており、しかもこれら両ゾーンaD、α2の連結部は
炭素繊維の折れを防ぐため密着した形になっている。し
たがって、この連結部での温度差が約50°C〜100
°Cになシロゾーンan、 a’tr全体の温度調節だ
けでは不充分なため、樹脂絞シゾーンtillの平たん
都住4に1例えば熱または冷媒の循環路のような温度調
節機構(ハ)が組み込まれている。、(矢印りは熱およ
び冷媒の流れる方向を示す。)このため、絞シゾーン+
Ill内でのゲル化は起こり難り、万が−にもゲル化が
生じてもその範囲は平たん部a4にととまり、逆張力の
増加には結びつかない。
樹脂絞りゾーン+111から樹脂ゲル化ゾーンa3に移
動して来た芯金(8)に巻付けらjた繊維集合体(7)
の熱硬化性樹脂は、上述のように樹脂ゲル化ゾーンf1
2が高温に設定されているためM′c)にゲル化を起こ
し、短時間すなわち前半の比較的短い移動距離の間に一
定のケル化状態に達するため、その後の繊維の配向乱れ
は起こシ難い。したがって、成形品の形状が変形しガい
程度までのゲル化を樹脂ゲル化ゾーン(I2で行なえば
、後は熱のみの硬化を完全にさせるだけでよいので、樹
脂硬化ゾーンα騰の径は成形品(7)の径すなわち樹脂
ゲル化ゾーンα2のいる。
動して来た芯金(8)に巻付けらjた繊維集合体(7)
の熱硬化性樹脂は、上述のように樹脂ゲル化ゾーンf1
2が高温に設定されているためM′c)にゲル化を起こ
し、短時間すなわち前半の比較的短い移動距離の間に一
定のケル化状態に達するため、その後の繊維の配向乱れ
は起こシ難い。したがって、成形品の形状が変形しガい
程度までのゲル化を樹脂ゲル化ゾーン(I2で行なえば
、後は熱のみの硬化を完全にさせるだけでよいので、樹
脂硬化ゾーンα騰の径は成形品(7)の径すなわち樹脂
ゲル化ゾーンα2のいる。
このように、上述の実施例によれば、樹脂絞りゾーンa
υの絞9角度を4°〜6°と小さくシ、樹脂絞りゾーン
aυと樹脂ゲル化ゾーンazとの間に間隙を設けないで
両者を連結することによシ炭素繊維の折れを極力抑える
と共に、樹脂ゲル化ゾーンα2でのゲル化を前半の短か
い移動距離で行なわせることによシ繊維の配向乱れを無
くすることができる。
υの絞9角度を4°〜6°と小さくシ、樹脂絞りゾーン
aυと樹脂ゲル化ゾーンazとの間に間隙を設けないで
両者を連結することによシ炭素繊維の折れを極力抑える
と共に、樹脂ゲル化ゾーンα2でのゲル化を前半の短か
い移動距離で行なわせることによシ繊維の配向乱れを無
くすることができる。
これは、樹脂絞シゾーンt111と樹脂ゲル化ゾーンα
2との間に、ゾーンu、 Q2全体の温度調節機構(図
示せず)の他に断熱用温度調節機構を組み込むことによ
シロそれぞれのゾーンαB、α2が完全に独立して温度
調節できるようにしたためで、樹脂絞りゾーンO1内で
のゲル化発生による逆張力の増加が無くなり、繊維の折
れや配向乱れに起因するROM%低下の少ない0FRP
薄肉円筒を連続的に得ることができる。
2との間に、ゾーンu、 Q2全体の温度調節機構(図
示せず)の他に断熱用温度調節機構を組み込むことによ
シロそれぞれのゾーンαB、α2が完全に独立して温度
調節できるようにしたためで、樹脂絞りゾーンO1内で
のゲル化発生による逆張力の増加が無くなり、繊維の折
れや配向乱れに起因するROM%低下の少ない0FRP
薄肉円筒を連続的に得ることができる。
なお、上記実施例では引取シ機楡(9)として第2図に
示すものについて説明したが、これに限らず。
示すものについて説明したが、これに限らず。
例えば第1図に示すローラ(3)など他のものであって
もよい。
もよい。
また、上記実施例では樹脂絞シゾーンαBに断熱用温度
調節機構α9を設けた場合について説明したが、樹脂ゲ
ル化ゾーンα2に設けてもよい。ただしこの場合は0両
ゾーンαn、 a”aの連結の状態は、第3図とは逆圧
樹脂絞シゾーンfiυが凹み、樹脂ゲル化ゾーンa2が
突出している力が望ましい。また。
調節機構α9を設けた場合について説明したが、樹脂ゲ
ル化ゾーンα2に設けてもよい。ただしこの場合は0両
ゾーンαn、 a”aの連結の状態は、第3図とは逆圧
樹脂絞シゾーンfiυが凹み、樹脂ゲル化ゾーンa2が
突出している力が望ましい。また。
熱硬化性樹脂の稲畑など場合によっては断熱用温度調節
機構α9が無くても上記実施例と同様の効果を奏する。
機構α9が無くても上記実施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例では接触抵抗による逆張力を低く抑え
るために樹脂硬化ゾーンα9の径を樹脂ゲル化ゾーンα
2の径よシ若干大きくした場合について説明したが、必
ずしも太きくシカ<てもかなりの80M%の向上が期待
できる。
るために樹脂硬化ゾーンα9の径を樹脂ゲル化ゾーンα
2の径よシ若干大きくした場合について説明したが、必
ずしも太きくシカ<てもかなりの80M%の向上が期待
できる。
以上のように、この発明によれば、ホットダイを樹脂絞
シゾーン、樹脂ゲル化ゾーン、および樹脂硬化ゾーンの
3個のゾーンで構成し、これら各ゾーンをそれぞれ個別
に温度調節し、かつ上記樹脂ゲル化ゾーンの前半部でゲ
ル化を完了させるようにしたので、炭素繊維の折れや配
向乱れに起因するROM低下の少ない0FRP円筒を連
続的に得ることができる効果がある。
シゾーン、樹脂ゲル化ゾーン、および樹脂硬化ゾーンの
3個のゾーンで構成し、これら各ゾーンをそれぞれ個別
に温度調節し、かつ上記樹脂ゲル化ゾーンの前半部でゲ
ル化を完了させるようにしたので、炭素繊維の折れや配
向乱れに起因するROM低下の少ない0FRP円筒を連
続的に得ることができる効果がある。
第1図は従来の引抜成形方法を説明する断面図。
第2図はこの発明の一実施例による成形方法を説”、′
A 、―する断面図、第3図は第2図の一部を拡大して゛示
す断面図である。 図において、(1)は熱硬化性樹脂を含浸した繊維集合
体、 +21. +81は芯金、+31. (91は引
取り機構、 +41゜α〔はホットダイ、(5)は絞シ
部、(6)は平たん部、(7)は炭素繊維プリプレグ、
αBは樹脂絞りゾーン、(12は樹脂ゲル化ゾーン、α
9は樹脂硬化ゾーンである。 々お5図中同一符号は同一または相当部分な示すものと
する。 出願人 工業技術院長 用田裕部 痛 1 凶 箔 2 旧 第 3 囚 手続補正書(自発) 昭和60年号月λλ日 特許庁長官殿 1、事件の表示 %願昭59−65158 号2、発明
の名称 炭素繊維強化プラスチツク円節の連続成形方法4、補正
をする者 住所 同 所 氏名 工業技術院 次世代産業技術企画官室シ話(50
1)1511内線4601〜46054 補正の対象 明a書の発明の詳細な説明の掴 5、補正の内容 (υ 明細書の第5頁第8行〜9行の「(7)は熱硬化
性樹脂を」を「(7)は熱硬化性樹脂(この例ではエポ
キシ樹脂)を」と訂正する。 (2)同、第9頁第19行〜第10頁第4行の[また上
記実施例では〜が望ましい。」を剛除す(4)同、第1
0頁第20行の「ROM低下」を「ROM%低下」と訂
正する。 以上
A 、―する断面図、第3図は第2図の一部を拡大して゛示
す断面図である。 図において、(1)は熱硬化性樹脂を含浸した繊維集合
体、 +21. +81は芯金、+31. (91は引
取り機構、 +41゜α〔はホットダイ、(5)は絞シ
部、(6)は平たん部、(7)は炭素繊維プリプレグ、
αBは樹脂絞りゾーン、(12は樹脂ゲル化ゾーン、α
9は樹脂硬化ゾーンである。 々お5図中同一符号は同一または相当部分な示すものと
する。 出願人 工業技術院長 用田裕部 痛 1 凶 箔 2 旧 第 3 囚 手続補正書(自発) 昭和60年号月λλ日 特許庁長官殿 1、事件の表示 %願昭59−65158 号2、発明
の名称 炭素繊維強化プラスチツク円節の連続成形方法4、補正
をする者 住所 同 所 氏名 工業技術院 次世代産業技術企画官室シ話(50
1)1511内線4601〜46054 補正の対象 明a書の発明の詳細な説明の掴 5、補正の内容 (υ 明細書の第5頁第8行〜9行の「(7)は熱硬化
性樹脂を」を「(7)は熱硬化性樹脂(この例ではエポ
キシ樹脂)を」と訂正する。 (2)同、第9頁第19行〜第10頁第4行の[また上
記実施例では〜が望ましい。」を剛除す(4)同、第1
0頁第20行の「ROM低下」を「ROM%低下」と訂
正する。 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (11熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維プリプレグを芯
金に巻付け、これをホットダイを通して連続的に引抜い
て連続成形するものにおいて、上記ホットダイを樹脂絞
りゾーン、樹脂ゲル化ゾーン。 および樹脂硬化ゾーンの3個のゾーンで構成し。 これら各ゾーンを、それぞれ個別に温度調節し、かつ上
記樹脂ゲル化ゾーンの前半部でゲル化を完了させるよう
にしたことを特徴とする炭素繊維、強化プラスチック円
筒の連続成形方法。 (2)倒脂絞すゾーンの絞り角度が4°〜6°の範囲内
であり、上記樹脂絞りゾーンと樹脂ゲル化ゾーンとの間
に断熱用温度調vI6機構な有している%計請求の範囲
第1項記載の炭素繊維強化プラスチック円筒の連続成形
方法、 (31谷ゾーンは芯金の軸に沿って分離可能な合せ型構
造となっている特許請求の範囲w1項または第2項記載
の炭素繊維強化プラスチツク円筒の連続成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065158A JPS60220715A (ja) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | 炭素繊維強化プラスチツク円筒の連続成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065158A JPS60220715A (ja) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | 炭素繊維強化プラスチツク円筒の連続成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60220715A true JPS60220715A (ja) | 1985-11-05 |
| JPH0119335B2 JPH0119335B2 (ja) | 1989-04-11 |
Family
ID=13278789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59065158A Granted JPS60220715A (ja) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | 炭素繊維強化プラスチツク円筒の連続成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60220715A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4673541A (en) * | 1985-03-02 | 1987-06-16 | Agency Of Industrial Science And Technology | Method and apparatus for continuous shaping of carbon-fiber-reinforced plastic tubes |
| US5174844A (en) * | 1986-11-26 | 1992-12-29 | Industrial Technology Research Institute | Method and means for making pultruded fiber reinforced articles |
-
1984
- 1984-04-03 JP JP59065158A patent/JPS60220715A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4673541A (en) * | 1985-03-02 | 1987-06-16 | Agency Of Industrial Science And Technology | Method and apparatus for continuous shaping of carbon-fiber-reinforced plastic tubes |
| US5174844A (en) * | 1986-11-26 | 1992-12-29 | Industrial Technology Research Institute | Method and means for making pultruded fiber reinforced articles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0119335B2 (ja) | 1989-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |