JPS62282920A - 繊維強化プラスチツクスの成形法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、繊維強化プラスチックス、特に、長繊維を
用いたｍｍ強化プラスチックス（以下、ＦＲＰと略称す
る）をフィラメントワインディング法（以下ではＦＷ法
と云う）で成形する方法、中でも、低角巻付けと高角巻
付けとを組合せた所謂複合巻きを、短時にかつ高精度に
行い得る方法に関する。

〔従来の技術〕

高性能ＦＲＰの成形法としては、プレス成形、レジンイ
ンジエクンヨン等が挙げられるが、円筒体等、回転対称
の製品には、繊維配列の均一性と任意性及び高体積繊維
含有率性等からＦＷ法が採用されている。

ＦＷ法は、第５図に示すように、サプライ部１から供給
される長繊維Ａを、レジンパス２に通して樹脂含浸し、
さらに引揃えた後、往復運動するキャレ、ヂトラバース
３のアイ４に通し、このアイを経由して集束された長繊
維を回転運動するマンドレル５に所定の厚さに巻取った
ら、加熱する等してマトリックス樹脂を硬化させ、この
後に脱型する手法である。

このＦＷ法によって得られる構造用ＦＲＰは、一部の例
を除いて周方向及び軸方向の２方向に力を受ける用途に
利用されるが、ＦＲＰの場合、繊維の配列方向とこれに
対する直角方向とで強度、弾性率とも１０／１程度の差
異があり、従って、高角、低角の複合巻きとして高角巻
き（フープ長さ）で周方向性能を、また、通常は４０°
以下とされる低角巻き（ヘリカル巻き）で軸方向性能を
確保するケースが多い。

ところで、ＦＷ法においては、巻付は繊維のテープ幅が
アイの構造で一義的に決定されるにも拘らず、従来は、
複合巻きに際しても、円環の基体の内側面（繊維の案内
面）を円弧にした第６図に示す如き周知の引抜きダイス
に似たアイ４を使用し、これを、フープ巻き繊維とヘリ
カル巻き繊維の集束に共用している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＦＷ法に基づいてＦＲＰを大量生産しようとする場合、
先ず、第１番目に巻付けのスピードアップを計ることが
考えられるが、この方法は、繊維への樹脂の含浸性が悪
くなるほか、繊維の毛羽立ち等も激しくなり、ＦＲＰの
性能低下につながる。

従って、次の手段として、巻付はテープの広幅化を考え
ざるを得ない。

ところが、上述したように、フープ巻きとヘリカル巻き
を第６図のアイを共用して行うと、次の問題が生じてく
る。即ち、まず、ヘリカルパスについて考えると、アイ
に導入された繊維は、アイの内側面に当り、ここで集束
されて口出しされるが、低角ヘリカル巻きでは、マンド
レル面上の繊維に加わる巻張力がフープ巻き部よりも小
さく、一方、アイ部での集束性はフープ巻き部よりも大
きくなる。このため、ヘリカル巻きのテープ巾（肉厚）
は、さほど広くないフープ巻きのテープ巾よりも更に狭
くなり、フープ、ヘリカル両テープの配列むらのでない
同一ピッチでの巻付けが困■になると共に、繊維の集束
本数が増加するにつれて、その引揃えも難しくなってく
る・また、フープ巻きでは、テープ幅を１ピツチとして
巻付けるが、テープ幅が広くなると自ずとフープ巻きの
差付角度が小さくなり、繊維配向も設計通りに行われた
高品ｆｆＦＲＰを得る上で、このことも問題になってく
る。

この発明は、上述の問題を無（して、長繊維の複合巻き
を短時に、高精度に行い得るようにすることを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するこの発明の方法は、ＦＷ法に採用
されるキャレフヂトラバースに、第１図に示すようなア
イ、即ち、並列する複数個の空隙部１）を備えるアイ１
０を設けてこのアイの空隙部に樹脂を含浸した長繊維Ａ
を少なくとも１本ずつ通し、空隙部のマンドレル回転軸
Ｃと垂直な部分１）ａでヘリカルパスＡ′を、軸Ｃと平
行な部分１）ｂでフープバスＡ’を通すことを特徴とし
ている。

なお、空隙部１）は、軸Ｃと垂直な軸線Ｓを基準線にし
て対称形状にしておくのが望ましい、特に、必要に応し
てマンドレル回転軸Ｃと平行な部分１）ｂに第３図に示
すような直線部を含めた上で線Ｓに対し対称形状にして
おくことは上述の問題解決に橿めて有効なことである。

また、繊維の接触する各部１）ａ、１）ｂの案内面を、
繊維の滑り易い第２図に示すような曲面としておくこと
も重要なことである。このような曲面は、プレート状の
アイ基材に機械加工、放電加工等で設けてもよいが、第
４図に示すように、丸線を屈曲させて生じさせるとアイ
の製作が容易になる。

〔作用〕

上述したこの発明の方法によれば、ヘリカル巻き繊維の
巻付けに際し、マンドレル回転軸方向の繊維のつき合わ
せ（引揃え）を、巻付は部での集束力を弱めるように作
用するアイ部での口出し点間の距＃１　（第２図参照）
を利用して、一方繊維の広がり方向の引揃えは、集束力
の弱い空隙部の垂直部１）ａに繊維を添わせることによ
って各々正確に行うことができる。しかも、繊維の広が
り幅も、垂直部１）ａを直線部の含まれた形状にするこ
とにより、従来よりも大きくすることができる。従って
、空隙部１）のマンドレル回転軸方向と、ｌの値と等し
くなる設置ピッチを調整することにより、細幅のテープ
を巻くときと同様の広がりを有するヘリカル巻きが可能
になる。

また、フープ巻きでは、空隙部のマンドレル回転軸と平
行な部分１）ｂで口出しを行うため、１）ｂ部の形状を
従来のアイと同じ形、もしくは、必要に応じて第３図の
ような直線部を含めた形にすることによって、テープ幅
を拡げることができる。なお、フープ巻き部の広幅化に
伴う巻付は角度の低下の問題は、本発明の場合、各口出
し部でそれぞれつき合わせ巻きが行われるので、換言す
れば、第１図を例に採った場合、最も右側の繊維による
フープ巻き層上に右から２番目の繊維がフープ巻きされ
、さらに、この層上に右から３番目の繊維によるフープ
巻き層が形成されると云う具合に、広幅化が多重巻きに
変換されるので、全く発生しない。

従って、フープ、ヘリカルのテープ幅を１組のアイを使
って広くすると同時に等しくし、同一ピッチで効率良く
巻付けることが可能になり、これによって、上記の目的
が達成されることになる。

〔効果〕

以上述べたように、この発明の方法は、マンドレル回転
軸に垂直な部分と平行な部分のついた空隙を複数個並列
配置したアイを採用して、フープ、ヘリカルのテープ幅
を広げると同時に正確に引揃えて同一幅に保ごとを可能
にしたので、高角−低角の複合巻きを必要とする回転軸
対称体を高精度、高能率に成形することが可能であり、
ＦＲＰの品質の安定化、大量生産の実施に大きく寄与で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法の基本概念を示す図、第２図
は第１図のアイのｘ−Ｘ線に沿った断面図、第３図はア
イの他の実施例を示す平面図、第４図はアイの更に他の
実施例を示す斜視図、第５図の（イ）はＦＷ法の概要を
示す側面図、同図の（ロ）は（イ）のマンドレル部の正
面図、第６図は従来のアイ構造の一例を示す断面図であ
る。 １・・・・・・サプライ部、２・・・・・・レジンパス
、３・・・・・・キャレッヂトラバース、５・・・・・
・マンドレル、１０・・・・・・アイ、１）・・・・・
・空隙部、１）ａ・・・・・・マンドレル回転軸に対す
る垂直部、１）ｂ・・・・・・マンドレル回転軸に対す
る平行部、Ａ・・・・・・長繊維、Ａ″・・・・・・長
繊維のへりカルパス部、Ａ″・・・・・・長繊維のフー
プパス部。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 同　代理人　　鎌　　１）　文　　二 第３図 １）ａ 第５図 第６図 ■］ヒ４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂を含浸した複数本の連続繊維を、往復運動す
   るキャレッヂトラバースを経て回転運動するマンドレル
   の外周面に巻付け、硬化・成形する繊維強化プラスチッ
   クスの成形法において、上記キャレッヂトラバースに、
   並列する複数個の空隙部を備えるアイを設けてこのアイ
   の各空隙に樹脂を含浸した連続繊維を少なくとも１本ず
   つ通し、空隙部のマンドレル回転軸と垂直な部分でヘリ
   カルパスを、平行な部分でフープパスを通すことを特徴
   とする繊維強化プラスチックスの成形法。
2. （２）上記空隙部の各々は、マンドレルの回転軸と垂直
   な部分が直線部を有し、かつ、回転軸に平行な部分も含
   めて垂直軸を基準線とした対称形状であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の繊維強化プラスチ
   ックスの成形法。
3. （３）上記空隙部の繊維案内面が曲面であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の
   繊維強化プラスチックスの成形法。