JP2562805B2 - Fiber reinforced thermoplastic resin hollow molding - Google Patents
Fiber reinforced thermoplastic resin hollow moldingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、管等の中空成形体に関
し、特に熱可塑性樹脂を補強繊維によって補強した繊維
補強熱可塑性樹脂中空成形体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hollow molded article such as a pipe, and more particularly to a fiber reinforced thermoplastic resin hollow molded article in which a thermoplastic resin is reinforced with reinforcing fibers.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、管等の中空構造の繊維補強樹脂成
形体として次のようなものが知られている。 一方向にひき揃えた補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸
させた、いわゆるプリプレグ材料を芯棒に巻きつけ、加
熱、加圧して成形された繊維補強樹脂管（ＦＲＰ管）。 あらかじめ熱可塑性樹脂を含浸させた薄いシート材
を芯棒に巻きつけ、ポリイミドテープをその上に巻きつ
け、加熱することによるポリイミドテープの収縮力によ
り、圧をかけ成形された繊維補強熱可塑性樹脂成形管
（ＦＲＴＰ管）。 補強繊維と熱可塑性樹脂繊維を、繊維の状態で撚り
合わせたり、コミングルしたり、プリプレグにする等
し、熱可塑性樹脂が溶融するよう加熱し、これを芯棒に
巻きつけ、熱ローラー等で脱泡しながらフィラメントワ
インディングにより成形されたＦＲＴＰ管。 補強繊維のみからなるブレード材料と熱可塑性樹脂
のフィルム状のチューブを交互になるように被せ合わ
せ、この内側にシリコンチューブをセットして、この材
料を加熱したのち、シリコンチューブ内に窒素又は空気
ガスを送り込み、材料内側より加圧して成形されたＦＲ
ＴＰ管。 補強繊維と熱可塑性樹脂繊維をそれぞれ交互に隣り
合う様に配置して、互いに交差する方向に均一に織り込
んで筒状にブレードしたスリーブを、複数個被せ合わ
せ、この内側にシリコンチューブをセットして、この材
料を加熱したのち、シリコンチューブ内に窒素又は空気
ガスを送り込み、材料内側より加圧して成形されたＦＲ
ＴＰ管。2. Description of the Related Art Conventionally, the following is known as a fiber-reinforced resin molding having a hollow structure such as a tube. A fiber-reinforced resin pipe (FRP pipe) formed by winding a so-called prepreg material, which is obtained by impregnating reinforcing fibers arranged in one direction with a thermosetting resin, around a core rod, and heating and pressing. Fiber-reinforced thermoplastic resin molding that is formed by winding a thin sheet material that has been impregnated with a thermoplastic resin in advance around a core rod, wrapping a polyimide tape on it, and then compressing it by the shrinking force of the polyimide tape by heating. Tube (FRTP tube). Reinforcement fiber and thermoplastic resin fiber are twisted in the fiber state, commingled, made into a prepreg, etc., heated so that the thermoplastic resin melts, wound around a core rod, and removed with a heat roller etc. FRTP tube molded by filament winding while foaming. A blade material consisting only of reinforcing fibers and a film tube of thermoplastic resin are covered alternately so that a silicon tube is set inside this, and after heating this material, nitrogen or air gas in the silicon tube. FR that was sent by pressing from the inside of the material
TP tube. Reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers are alternately arranged next to each other, and weave a plurality of sleeves that are uniformly woven in the direction intersecting with each other and braided in a tubular shape, and set a silicon tube inside this. After heating this material, send nitrogen or air gas into the silicon tube and pressurize from the inside of the material to form FR
TP tube.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の管にはいずれも次のような問題点があった。 上記のＦＲＰ管 ア）樹脂の流動性が良すぎる為、補強繊維の体積含有率
のコントロールが困難である。 イ）ドレープ性に乏しく、作業性が悪い。 ウ）積層構成が複雑で、積層工程が比較的長時間。 エ）熱硬化性樹脂ゆえにそのパイプ成形物は硬くて脆
い。 上記のＦＲＴＰ管 ア）作業性、ドレープ性が悪い。 イ）圧力コントロールが出来ない。 ウ）含浸不良によるボイドが発生しやすい。 上記のＦＲＴＰ管 ア）工程が多く、コストが高い。 イ）ドレープ性が悪い。 上記のＦＲＴＰ管 ア）補強繊維同志が織り込まれているため、補強繊維同
志の交点が多く、その交点部に含浸不良によるボイドが
発生しやすい。 イ）成形体中に樹脂だまりが出来やすく、材料の均一性
に乏しい。 ウ）補強繊維同志の交点が多く、この交点部において補
強繊維が厚み方向に凹凸形状に湾曲しており、この湾曲
によりのＦＲＰ管に比べ、補強効果が少ない。 エ）補強繊維同志の交点部での凹凸のため、表面平滑性
が悪い。 上記のＦＲＴＰ管 ア）補強繊維同志が織り込まれた所謂交織タイプのた
め、補強繊維同志の交点が多く、その交点部に含浸不良
によるボイドが発生しやすい。 イ）成形体中に樹脂だまりが出来やすく、材料の均一性
に乏しい。 ウ）補強繊維同志の交点が多いため、のＦＲＰ管に比
べ、補強効果が少ない。 エ）補強繊維同志の交点部での凹凸のため、表面平滑性
が悪い。 オ）太番手繊維では、樹脂の含浸が不十分となり、繊維
補強効果が充分に得られず、ＦＲＴＰ管の曲げ強度、ね
じり強度が低くなる。このような太番手繊維を用いた物
で含浸性を挙げるには、成形圧力を上げたり、加圧時間
を延長したり、成形温度を高める等の対策が挙げられる
が、いずれもコストアップの要因となり、好ましくな
い。However, all of these conventional tubes have the following problems. It is difficult to control the volume content of the reinforcing fiber because the FRP tube a) resin has too good fluidity. B) Drapability is poor and workability is poor. C) The lamination structure is complicated and the lamination process takes a relatively long time. D) The pipe molding is hard and brittle because of the thermosetting resin. The above FRTP tube a) Workability and drapeability are poor. B) The pressure cannot be controlled. C) Voids are likely to occur due to poor impregnation. The above-mentioned FRTP tube a) has many steps and the cost is high. B) Drapability is poor. The FRTP tube a) Since the reinforcing fibers are woven together, there are many intersections of the reinforcing fibers, and voids are likely to occur at the intersections due to impregnation failure. B) Resin is liable to accumulate in the molded body, resulting in poor material uniformity. C) There are many intersecting points of the reinforcing fibers, and the reinforcing fibers are curved in the thickness direction in a concavo-convex shape at the intersecting points, and the reinforcing effect is less than that of the FRP pipe due to this curvature. D) The surface smoothness is poor due to the unevenness at the intersection of the reinforcing fibers. The above-mentioned FRTP tube a) Since it is a so-called interwoven type in which the reinforcing fibers are woven together, there are many intersections of the reinforcing fibers, and voids are likely to occur at the intersections due to impregnation failure. B) Resin is liable to accumulate in the molded body, resulting in poor material uniformity. C) Since there are many intersections of reinforcing fibers, the reinforcing effect is less than that of the FRP pipe. D) The surface smoothness is poor due to the unevenness at the intersection of the reinforcing fibers. E) With thick count fibers, the resin impregnation becomes insufficient, the fiber reinforcing effect is not sufficiently obtained, and the bending strength and twisting strength of the FRTP pipe become low. In order to increase the impregnating property with such a thick count fiber, there are measures such as increasing the molding pressure, extending the pressurizing time, and increasing the molding temperature. Is not preferable.
【０００４】本発明はかかる従来の問題点を解決すべく
なされたもので、含浸不良やボイドの発生が少なく、樹
脂だまりの発生が少なく、均一性が高く、更に補強効果
の大きい、耐衝撃特性、振動減衰性、表面平滑性等に優
れた繊維補強熱可塑性樹脂中空成形体を提供することを
目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and has less impregnation defects and voids, less resin accumulation, high uniformity, and a large reinforcing effect, and impact resistance characteristics. It is an object of the present invention to provide a fiber-reinforced thermoplastic resin hollow molding excellent in vibration damping property, surface smoothness and the like.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本願第一の発明は、補強
繊維と熱可塑性樹脂繊維とを、前記補強繊維が一方向に
のみ配列されるように筒状にブレードしてなる一方向性
スリーブを単体で若しくは積層して成形された中空成形
体であって、各一方向性スリーブによって形成される繊
維補強樹脂層では補強繊維がらせん状に連続した形態で
一方向にのみ配列されていることを特徴とする繊維補強
熱可塑性樹脂中空成形体を要旨とする。The first invention of the present application is a unidirectional sleeve in which reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers are braided in a tubular shape so that the reinforcing fibers are arranged in only one direction. A hollow molded body formed by singly or by laminating, and in the fiber reinforced resin layer formed by each unidirectional sleeve, the reinforcing fibers are arranged in only one direction in a spiral continuous form. The gist is a fiber-reinforced thermoplastic resin hollow molded article.
【０００６】また、本願第二の発明は、主補強繊維と、
その主補強繊維に対して３０体積％以下の副補強繊維
と、熱可塑性樹脂繊維とを、前記主補強繊維が一方向に
のみ配列され、副補強繊維がそれに交差する方向にのみ
配列されるように筒状にブレードしてなる準一方向性ス
リーブを単体で若しくは積層して成形された中空成形体
であって、各準一方向性スリーブによって形成される繊
維補強樹脂層では主補強繊維がらせん状に連続した形態
で一方向にのみ配列されており、その主補強繊維に対し
て３０体積％以下の副補強繊維がらせん状に連続した形
態で前記主補強繊維に交差する方向にのみ配列されてい
ることを特徴とする繊維補強熱可塑性樹脂中空成形体を
要旨とする。A second invention of the present application is to provide a main reinforcing fiber,
30% by volume or less of sub-reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers with respect to the main reinforcing fibers are arranged so that the main reinforcing fibers are arranged only in one direction and the sub-reinforcing fibers are arranged only in a direction intersecting with the main reinforcing fibers. A hollow molded body formed by stacking quasi-unidirectional sleeves, which are bladed in a cylindrical shape on a single body or by laminating, and the main reinforcing fibers are helical in the fiber-reinforced resin layer formed by each quasi-unidirectional sleeve. Are arranged in one direction only in a continuous shape, and 30% by volume or less of the main reinforcing fibers are arranged in a spiral shape only in a direction intersecting with the main reinforcing fibers. The gist is a fiber-reinforced thermoplastic resin hollow molded article.
【０００７】以下、本発明を更に詳細に説明する。本願
第一の発明になる中空成形体は、補強繊維と熱可塑性樹
脂繊維とを、前記補強繊維が一方向にのみ配列されるよ
うに筒状にブレードしてなる一方向性スリーブを成形し
たものである。この一方向性スリーブに使用される熱可
塑性樹脂繊維としては、ポリアミド、ポリエステル、ポ
リプロピレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂を通
常の方法で溶融紡糸して得られるフィラメント径５〜１
００ミクロン程度のマルチフィラメント糸の形態のもの
が使用される。無論、モノフィラメントやフィルムをス
リットしたスリットヤーンの形態のものであってもよ
く、繊維状態のものでブレーディング機にかかるものな
らば何でも使用できる。補強繊維としては、カーボンフ
ァイバー、ガラスファイバー、アラミドファイバー、ア
ルミナファイバー等の連続繊維が使用され、通常、フィ
ラメント径３〜５０ミクロン程度のマルチフィラメント
の形態で使用される。The present invention will be described in more detail below. The hollow molded article according to the first invention of the present application is obtained by molding a unidirectional sleeve formed by braiding a reinforcing fiber and a thermoplastic resin fiber in a tubular shape so that the reinforcing fiber is arranged only in one direction. Is. The thermoplastic resin fiber used in this unidirectional sleeve is a filament diameter obtained by melt-spinning a thermoplastic resin such as polyamide, polyester, polypropylene, polycarbonate, polyetherimide, or polyetheretherketone by a usual method. 5-1
A multifilament yarn in the form of about 00 microns is used. Needless to say, it may be in the form of a slit yarn obtained by slitting a monofilament or a film, and any fiber-shaped one that can be applied to a braiding machine can be used. As the reinforcing fibers, continuous fibers such as carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, and alumina fibers are used, and usually, they are used in the form of multifilaments having a filament diameter of about 3 to 50 microns.
【０００８】これらの補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との
使用割合は、補強繊維が全体の３０〜７０体積％程度と
する事が望ましい。The proportion of these reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers used is preferably about 30 to 70% by volume of the reinforcing fibers.
【０００９】この一方向性スリーブを構成する補強繊維
と熱可塑性樹脂繊維とは、通常、それぞれ別個の糸とし
てブレードされる。一般に、ブレードによって作られた
スリーブは、一方向（Ｓ撚り方向）にらせん状に配列さ
れた糸と、それに交差する方向（Ｚ撚り方向）にらせん
状に配列された糸とからなるが、本発明で使用する一方
向性スリーブでは、補強繊維の糸をいずれかの一方向の
みに配列している。熱可塑性樹脂繊維の糸は、補強繊維
の糸に交差する方向のみに配列してもよいし、両方向に
配列してもよい。図１（ａ）は、本願第一の発明に使用
する一方向性スリーブの１例の一部を示す概略平面図で
ある。この例の一方向性スリーブ１では、一方向（Ｓ撚
り方向）には補強繊維の糸２のみが配列され、それに交
差する方向（Ｚ撚り方向）には熱可塑性樹脂繊維の糸３
のみが配列されている。一方向性スリーブを構成する糸
の組み組織は特に限定されるものではなく、例えば図１
に示す構成とすることができる。The reinforcing fiber and the thermoplastic resin fiber forming the unidirectional sleeve are usually braided as separate threads. Generally, a sleeve made by a blade is composed of threads arranged in a spiral in one direction (S twist direction) and threads arranged in a direction intersecting with it (Z twist direction). In the unidirectional sleeve used in the invention, the threads of reinforcing fibers are arranged in only one direction. The yarns of the thermoplastic resin fibers may be arranged only in the direction intersecting with the yarns of the reinforcing fibers, or may be arranged in both directions. FIG. 1A is a schematic plan view showing a part of an example of the unidirectional sleeve used in the first invention of the present application. In the unidirectional sleeve 1 of this example, only the reinforcing fiber yarns 2 are arranged in one direction (S twisting direction), and the thermoplastic resin fiber yarns 3 are arranged in a direction intersecting with the reinforcing fiber yarns 2 (Z twisting direction).
Only are arranged. There is no particular limitation on the braiding structure of the yarns forming the unidirectional sleeve.
The configuration shown in FIG.
【００１０】一方向性スリーブの具体的なブレーディン
グ方法は、例えば、図１（ａ）に示す一方向性スリーブ
１については、予めそれぞれ製紐管に巻き取った熱可塑
性樹脂繊維糸と補強繊維糸とを、それぞれのグループに
分け、製紐機の右周りの管差しには補強繊維糸を巻き取
った製紐管を、左周りの管差しには熱可塑性樹脂繊維糸
を巻き取った製紐管を、という様に仕掛けを行う。どら
らのグループをどちらの管差しに仕掛けるかは、製造し
ようとする製品によって決めればよく、特に決められた
ものではない。それらの糸を用いてブレーディングする
ことにより、筒状の一方向性スリーブを製造できる。な
お、一方向性スリーブは、補強繊維の糸と、熱可塑性樹
脂繊維の糸とをそれぞれ別個の糸としてブレードしたも
のに限らず、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とを合わせた
糸を用いてブレードしたものであってもよい。A specific braiding method of the unidirectional sleeve is as follows. For the unidirectional sleeve 1 shown in FIG. 1 (a), for example, the thermoplastic resin fiber yarn and the reinforcing fiber which are respectively wound around the cord making pipe in advance. The yarns are divided into respective groups, and the right side of the cord making machine is made up of a winding pipe made of a reinforcing fiber yarn and the left hand side is made of a thermoplastic resin yarn. A string tube is used to do the work. Which tube group the gadget is to be attached to depends on the product to be manufactured, and is not specifically determined. A tubular unidirectional sleeve can be manufactured by braiding using those threads. The unidirectional sleeve is not limited to one in which a reinforcing fiber thread and a thermoplastic resin fiber thread are braided as separate threads, and a braid using a thread in which a reinforcing fiber and a thermoplastic resin fiber are combined is used. It may be one.
【００１１】本願第一の発明による中空成形体は、上記
した筒状の一方向性スリーブを単体で若しくは積層して
成形したものである。その成形は、例えば次のようにし
て行う。The hollow molded article according to the first invention of the present application is obtained by molding the above-mentioned tubular unidirectional sleeve alone or by laminating it. The molding is performed as follows, for example.
【００１２】まず、芯棒に、上記した一方向性スリーブ
を、成形体に要求される肉厚に対応した枚数だけ被せ
る。この際、一方向性スリーブは自身が筒状となってお
り、且つフレキシブルであるので、芯棒へ重ねて被せる
作業は極めて容易である。ここで、複数枚の一方向性ス
リーブを用いる場合には、補強繊維がＳ撚り方向に配列
された一方向性スリーブとＺ撚り方向に配列された一方
向性スリーブとを用意しておき、補強繊維の方向が交差
するように両者を交互に被せてゆく。これにより、出来
上がった成形体に補強繊維が交差する方向に配列され、
成形体の方向性を均一化することができ、且つ、成形体
のそりやねじれの発生を防止できる。また、製品の使用
目的に応じた強度、剛性を得るために、一方向性スリー
ブ層間に０°、９０°等に補強繊維を引き揃えたプリプ
レグ、又は交織タイプのスリーブ又は交織織物を配置し
てもよい。First, the core rod is covered with the above-described unidirectional sleeve in a number corresponding to the thickness required for the molded body. At this time, since the unidirectional sleeve itself has a tubular shape and is flexible, the work of stacking the unidirectional sleeve on the core rod is extremely easy. Here, when using a plurality of unidirectional sleeves, a unidirectional sleeve in which the reinforcing fibers are arranged in the S twist direction and a unidirectional sleeve in which the reinforcing fibers are arranged in the Z twist direction are prepared and reinforced. Both are covered alternately so that the directions of the fibers intersect. As a result, the reinforcing fibers are arranged in the direction intersecting the finished molded body,
The directionality of the molded body can be made uniform, and warpage and twist of the molded body can be prevented. In order to obtain strength and rigidity according to the intended use of the product, a prepreg in which reinforcing fibers are aligned at 0 °, 90 ° or the like, or a woven type sleeve or a woven fabric is arranged between the unidirectional sleeve layers. Good.
【００１３】次に、芯棒を抜き、その代わりにシリコー
ン等の内圧用チューブをセットする。このセットした物
を所定の金型に入れ、加熱しながら内圧用チューブに窒
素若しくは空気ガス等を注入し、加圧する。加圧は５〜
２０ｋｇ／ｃｍ2 程度、温度は使用する樹脂の融点より
３０〜５０°Ｃ程度高い温度が適当である。この加熱加
圧により、一方向性スリーブ内の熱可塑性樹脂繊維が溶
融し、補強繊維に含浸されてマトリックスとなる。補強
繊維は溶融せずに残る。その後、金型を冷却し、溶融状
態の熱可塑性樹脂マトリックスを固化させ、金型より成
形体を取り出す。以上の操作により、補強繊維で補強さ
れた熱可塑性樹脂の中空成形体が得られる。Next, the core rod is pulled out, and an internal pressure tube made of silicone or the like is set in place of the core rod. The set product is put into a predetermined mold, and nitrogen or air gas is injected into the internal pressure tube while heating to pressurize. Pressurization is 5
It is suitable that the temperature is about 20 kg / cm 2 and the temperature is about 30 to 50 ° C. higher than the melting point of the resin used. By this heating and pressing, the thermoplastic resin fibers in the unidirectional sleeve are melted and impregnated with the reinforcing fibers to form a matrix. The reinforcing fibers remain unmelted. Thereafter, the mold is cooled, the molten thermoplastic resin matrix is solidified, and the molded product is taken out from the mold. By the above operation, a hollow molded body of a thermoplastic resin reinforced with reinforcing fibers can be obtained.
【００１４】このようにして作った中空成形体では、各
一方向性スリーブが繊維補強樹脂層を構成し、その繊維
補強樹脂層が積層された形態となっている。そして、図
１（ｂ）に示すように、各一方向性スリーブによって形
成された繊維補強樹脂層１′では、補強繊維２′がらせ
ん状に連続した形態で一方向にのみ配列されている。こ
のため、補強繊維同志の交点部を有する織物構造をもっ
ていた場合には、補強繊維が交点部と交点部の間で厚み
方向に凹凸形状に屈曲した状態即ち波状となるが、本願
発明では、このような補強繊維の屈曲が生じることがな
く、平坦に並んだ状態となっている。In the hollow molded article thus produced, each unidirectional sleeve constitutes a fiber-reinforced resin layer, and the fiber-reinforced resin layer is laminated. Then, as shown in FIG. 1B, in the fiber-reinforced resin layer 1 ′ formed by each unidirectional sleeve, the reinforcing fibers 2 ′ are arranged in one direction in a spirally continuous form. Therefore, in the case of having a woven structure having an intersection of reinforcing fibers, the reinforcing fiber is bent in an uneven shape in the thickness direction between the intersections, that is, in a wavy shape. The reinforcing fibers do not bend like this, and the fibers are arranged in a flat state.
【００１５】この構成は次のような利点をもらたす。す
なわち、一方向性スリーブ内で補強繊維同志が交差する
交点部を持っていないため、成形時に樹脂の含浸不良を
生じにくく、太番手繊維を使用した場合であっても、成
形によって形成された繊維補強樹脂層は含浸性が良く、
ボイドが少ない。また、その繊維補強樹脂層内で各補強
繊維が厚み方向に屈曲せず、平坦に並んでいるので、補
強効果が大きく、また樹脂だまりの発生が少ないので、
物性の均一性が高い。更に、補強繊維の凹凸がないの
で、成形体の表面平滑性が高い。This structure has the following advantages. That is, since the reinforcing fibers do not have intersection points in the unidirectional sleeve, the impregnation of the resin is unlikely to occur during molding, and even when thick count fibers are used, the fibers formed by molding The reinforcing resin layer has good impregnation properties,
There are few voids. In addition, since the reinforcing fibers in the fiber-reinforced resin layer do not bend in the thickness direction and are arranged in a flat manner, the reinforcing effect is great, and the occurrence of resin accumulation is small,
Highly uniform physical properties. Furthermore, since the reinforcing fibers have no irregularities, the surface smoothness of the molded product is high.
【００１６】なお、複数の一方向性スリーブを積層して
成形する際、隣接した一方向性スリーブ間では補強繊維
が交差し、交点を形成することがあるが、成形後、これ
らの補強繊維は、交織タイプの場合とは異なり、交点部
で単に平坦な状態で重なっているのみであり、この為、
交織織物における補強繊維同志の交点部によって生じる
含浸不良、補強効果の低下等の欠点はほとんど生じな
い。When a plurality of unidirectional sleeves are laminated and molded, the reinforcing fibers may cross each other between adjacent unidirectional sleeves to form an intersection. Unlike the mixed weave type, they only overlap in a flat state at the intersection point.
Almost no defects such as impregnation failure and reduction of reinforcing effect caused by the intersection of reinforcing fibers in the mixed woven fabric occur.
【００１７】次に、本願第二の発明になる中空成形体
は、上記した第一の発明による中空成形体と同様に、補
強繊維と熱可塑性樹脂繊維とを筒状にブレードしてなる
スリーブを成形したものであるが、そのスリーブにおけ
る補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との配列を若干変えてい
る。すなわち、本願第二の発明に用いるブレードは、使
用する補強繊維を主補強繊維と、その主補強繊維に対し
て３０体積％以下の副補強繊維とに分け、主補強繊維を
一方向のみに配列し、副補強繊維をそれに交差する方向
に配列した準一方向性のものである。なお、熱可塑性樹
脂繊維は、副補強繊維と同方向のみに配列してもよい
し、両方向に配列してもよい。ここで、主補強繊維と副
補強繊維とは、同一種類、同一番手の補強繊維を用いて
もよいし、異なる種類或いは異なる番手の補強繊維を用
いてもよい。図２（ａ）は、この準一方向性スリーブの
１例の一部を示す概略平面図である。この例の準一方向
性スリーブ５では、一方向（Ｓ撚り方向）には主補強繊
維の糸６ａのみが配列され、それに交差する方向（Ｚ撚
り方向）には、副補強繊維６ｂと熱可塑性樹脂繊維の糸
７が１：３の割合で配列されている。ここで主補強繊維
の糸６ａと副補強繊維の糸６ｂとは同一種類、同一番手
のものが使用されている。従って、副補強繊維６ｂは主
補強繊維６ａに対して１／４＝２５体積％だけ、使用さ
れている。準一方向性スリーブを構成する糸の組み組織
は特に限定されるものではなく、例えば図２（ａ）に示
す構成とすることができる。Next, the hollow molded article according to the second invention of the present application is, like the hollow molded article according to the first invention, a sleeve formed by braiding a reinforcing fiber and a thermoplastic resin fiber into a tubular shape. Although formed, the arrangement of the reinforcing fibers and the thermoplastic resin fibers in the sleeve is slightly changed. That is, the blade used in the second invention of the present application divides the reinforcing fibers to be used into main reinforcing fibers and sub-reinforcing fibers of 30% by volume or less with respect to the main reinforcing fibers, and arranges the main reinforcing fibers only in one direction. However, it is a quasi-unidirectional one in which the sub-reinforcing fibers are arranged in a direction intersecting with the sub-reinforcing fibers. The thermoplastic resin fibers may be arranged only in the same direction as the auxiliary reinforcing fibers, or may be arranged in both directions. Here, as the main reinforcing fiber and the sub-reinforcing fiber, reinforcing fibers of the same type and the same number may be used, or reinforcing fibers of different types or different numbers may be used. FIG. 2A is a schematic plan view showing a part of an example of the quasi-unidirectional sleeve. In the quasi-unidirectional sleeve 5 of this example, only the yarn 6a of the main reinforcing fiber is arranged in one direction (S twisting direction), and in the direction intersecting with it (Z twisting direction), the secondary reinforcing fiber 6b and the thermoplastic The resin fiber threads 7 are arranged at a ratio of 1: 3. Here, the yarn 6a of the main reinforcing fiber and the yarn 6b of the auxiliary reinforcing fiber are of the same type and have the same count. Therefore, the sub-reinforcing fiber 6b is used by 1/4 = 25% by volume with respect to the main reinforcing fiber 6a. There is no particular limitation on the braiding structure of the yarns forming the quasi-unidirectional sleeve, and for example, the structure shown in FIG. 2A can be adopted.
【００１８】この準一方向性スリーブの具体的なブレー
ディング方法は、例えば、図２（ａ）に示す準一方向性
スリーブ５については、予めそれぞれ製紐管に巻き取っ
た熱可塑性樹脂繊維糸と補強繊維糸とを、それぞれのグ
ループに分け、製紐機の右周りの管差しには補強繊維糸
を巻き取った製紐管のみを、左周りの管差しには補強繊
維糸を巻き取った製紐管と熱可塑性樹脂繊維糸を巻き取
った製紐管を１：３の割合となるように仕掛ける。どら
らのグループをどちらの管差しに仕掛けるかは、製造し
ようとする製品によって決めればよく、特に決められた
ものではない。それらの糸を用いてブレーディングする
ことにより、筒状の準一方向性スリーブ５を製造でき
る。A specific blading method for this quasi-unidirectional sleeve is, for example, for the quasi-unidirectional sleeve 5 shown in FIG. And the reinforcing fiber yarns are divided into respective groups, and only the braiding pipe with the reinforcing fiber yarns wound on the right-hand side of the braiding machine and the reinforcing fiber yarns on the left-hand side. The braided pipe and the braided pipe in which the thermoplastic resin fiber yarn is wound are set in a ratio of 1: 3. Which tube group the gadget is to be attached to depends on the product to be manufactured, and is not specifically determined. The tubular quasi-unidirectional sleeve 5 can be manufactured by braiding using those threads.
【００１９】この準一方向性スリーブに使用される補強
繊維及び熱可塑性樹脂繊維も本願第一の発明に用いる一
方向性スリーブの場合と同様のものを使用できる。ま
た、この準一方向性スリーブも、補強繊維と熱可塑性樹
脂繊維を合わせた糸を用いてブレードしたものであって
もよい。準一方向性スリーブ内における補強繊維の割合
も、一方向性スリーブと同様に３０〜７０体積％とする
ことが好ましい。As the reinforcing fiber and the thermoplastic resin fiber used in this quasi-unidirectional sleeve, the same ones as in the case of the unidirectional sleeve used in the first invention of the present application can be used. Further, this quasi-unidirectional sleeve may also be braided using a yarn in which reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers are combined. The proportion of reinforcing fibers in the quasi-unidirectional sleeve is also preferably 30 to 70% by volume, as in the unidirectional sleeve.
【００２０】本願第二の発明による中空成形体は、上記
した筒状の準一方向性スリーブを単体で若しくは積層し
て成形したものである。その成形も第一の発明による中
空成形体の場合と同様に行うことができる。The hollow molded article according to the second invention of the present application is obtained by molding the above-mentioned tubular quasi-unidirectional sleeve alone or by laminating it. The forming can also be performed as in the case of hollow molded body according to the first invention.
【００２１】ここで、複数枚の準一方向性スリーブを積
層する場合には、主補強繊維がＳ撚り方向に配列された
準一方向性スリーブとＺ撚り方向に配列された準一方向
性スリーブとを用意しておき、主補強繊維の方向が交差
するように両者を交互に被せてゆくことが好ましい。こ
れにより、得られた成形体の方向性を均一化することが
でき、成形体のそりやねじれ等を防止できる。また、成
形体の使用目的に応じた強度、剛性を得るために、準一
方向性スリーブ層間に０°、９０°等に補強繊維を引き
揃えたプリプレグ、又は交織タイプのスリーブを配置し
てもよい。更には、必要に応じ本願第一の発明に用いた
一方向性スリーブを併用してもよい。When a plurality of quasi-unidirectional sleeves are laminated, the main reinforcing fibers are arranged in the S twist direction in a quasi-unidirectional sleeve and in the Z twist direction in a quasi-unidirectional sleeve. It is preferable to prepare and to cover both of them alternately so that the directions of the main reinforcing fibers intersect. As a result, the directionality of the obtained molded body can be made uniform, and warpage and twist of the molded body can be prevented. In addition, in order to obtain strength and rigidity according to the intended use of the molded product, a prepreg in which reinforcing fibers are aligned at 0 °, 90 °, or the like or a woven type sleeve is arranged between the quasi-unidirectional sleeve layers. Good. Further, if necessary, the unidirectional sleeve used in the first invention of the present application may be used in combination.
【００２２】本願第二の発明による中空成形体において
も、各準一方向性スリーブが繊維補強樹脂層を構成し、
その繊維補強樹脂層が積層された形態となっている。そ
して各準一方向性スリーブによって形成された繊維補強
樹脂層では、例えば図２（ｂ）に示す繊維補強樹脂層
５′に見られるように、主補強繊維６ａ′がらせん状に
連続した形態で一方向にのみ配列され、副補強繊維６
ｂ′がその主補強繊維６ａ′に交差する方向に配列され
ている。ここで、主補強繊維に対し副補強繊維の使用比
率（体積％）を３０体積％以下ときわめて小さくしてい
るため、両方向に同量の補強繊維を用いた交織タイプの
場合に比べて、主補強繊維、副補強繊維の太さがほぼ同
じ場合には補強繊維同志の交点の数がきわめて少なくな
り、また、副補強繊維が主補強繊維に比べて細い場合に
は、補強繊維同志の交点部の大きさが小さく且つ薄くな
る。このため、補強繊維同志の交点部によって生じる欠
点を大幅に解消することができる。すなわち、本願第二
の発明による中空成形体においても、成形時に樹脂の含
浸不良を生じにくく、太番手繊維を使用した場合であっ
ても、成形によって形成された繊維補強樹脂層は含浸性
が良く、ボイドが少ない。また、その繊維補強樹脂層内
において、補強繊維には厚み方向の屈曲が少ししか発生
しないため、補強効果が大きく、また樹脂だまりの発生
が少なくなり、物性の均一性が高い。更に、補強繊維の
凹凸が少ないので、成形体の表面平滑性が高い。これら
の特性は、補強繊維同志の交点を有していない本願第一
の発明による中空成形体に比べれば、若干劣るが、交織
タイプのものを用いた従来のものに比べれば、はかるに
優れている。Also in the hollow molded article according to the second invention of the present application, each quasi-unidirectional sleeve constitutes a fiber-reinforced resin layer,
The fiber-reinforced resin layer is laminated. In the fiber-reinforced resin layer formed by the quasi-unidirectional sleeves, the main reinforcing fibers 6a 'are spirally continuous as shown in, for example, the fiber-reinforced resin layer 5'shown in FIG. 2 (b). Secondary reinforcing fibers 6 arranged in only one direction
b'is arranged in a direction intersecting with the main reinforcing fiber 6a '. Here, since the use ratio (volume%) of the sub-reinforcing fiber to the main reinforcing fiber is made extremely small at 30 volume% or less, compared to the case of the interwoven type using the same amount of the reinforcing fiber in both directions, When the reinforcing fibers and the sub-reinforcing fibers have almost the same thickness, the number of intersections of the reinforcing fibers is extremely small, and when the sub-reinforcing fibers are thinner than the main reinforcing fibers, the intersections of the reinforcing fibers are Is smaller and thinner. Therefore, it is possible to largely eliminate the defects caused by the intersections of the reinforcing fibers. That is, also in the hollow molded article according to the second invention of the present application, poor impregnation of resin is unlikely to occur during molding, and even when a thick count fiber is used, the fiber-reinforced resin layer formed by molding has good impregnability. , There are few voids. Further, in the fiber-reinforced resin layer, since the reinforcing fiber is slightly bent in the thickness direction, the reinforcing effect is large, the resin accumulation is less likely to occur, and the physical properties are highly uniform. Further, since the reinforcing fibers have few irregularities, the surface smoothness of the molded product is high. These characteristics are slightly inferior to the hollow molded article according to the first invention of the present application, which does not have the intersections of the reinforcing fibers, but are considerably superior to the conventional one using the interwoven type. There is.
【００２３】ところで、本願第一の発明では、補強繊維
同志が交点を持たないので交点部によって生じていた欠
点を充分に解消できる。ところが、補強繊維同志の交点
が全く無い場合、成形時に樹脂の流れによって補強繊維
が流れ、繊維補強樹脂層内における補強繊維の配向に乱
れを生じ、成形体内での物性むらを生じることがある。
本願第二の発明では、主補強繊維に対して少量の副補強
繊維を交差させて配置したことにより、このような成形
時における補強繊維の流れを防止し、成形体内における
物性むらを防止できる。ここで、副補強繊維は少しでも
あれば、それに交差する主補強繊維の流れを防止する作
用を果たし、その副補強繊維が多い方が主補強繊維の流
れ防止効果は増加する。しかしながら、副補強繊維を主
補強繊維に対して３０体積％を越える量とすると、主補
強繊維の流れ防止効果はさほど増加しないが補強繊維同
志の交点数が増加してしまい、この交点部による含浸不
良等の欠点が大きくなって好ましくない。このため、本
願第二の発明では、副補強繊維を主補強繊維に対して３
０体積％以下としたものである。なお、上記したよう
に、副補強繊維は少しでもあれば、それに交差する主補
強繊維の流れを防止する作用を果たしており、且つ副補
強繊維は少ないほど、補強繊維同志の交点を少なくでき
るので、副補強繊維の下限量は特に制限されないが、主
補強繊維の流れ防止の点からは５体積％程度以上とする
ことが好ましい。By the way, in the first invention of the present application, since the reinforcing fibers do not have intersections, the drawbacks caused by the intersections can be sufficiently eliminated. However, if there is no intersection between the reinforcing fibers, the reinforcing fibers flow due to the resin flow during molding, and the orientation of the reinforcing fibers in the fiber-reinforced resin layer may be disturbed, resulting in uneven physical properties in the molded body.
In the second invention of the present application, a small amount of the sub-reinforcing fibers are arranged so as to cross the main reinforcing fibers, so that the flow of the reinforcing fibers at the time of such molding can be prevented and the unevenness of the physical properties in the molded body can be prevented. Here, the sub-reinforcing fibers have a function of preventing the flow of the main reinforcing fibers intersecting with the sub-reinforcing fibers, and the flow-preventing effect of the main reinforcing fibers is increased as the number of the sub-reinforcing fibers increases. However, if the amount of the sub-reinforcing fiber exceeds 30% by volume with respect to the main reinforcing fiber, the flow preventing effect of the main reinforcing fiber does not increase so much, but the number of intersections of the reinforcing fibers increases, and the impregnation by the intersection points occurs. It is not preferable because defects such as defects become large. Therefore, in the second invention of the present application, the sub-reinforcing fiber is 3 times larger than the main reinforcing fiber.
It is 0% by volume or less. As described above, if the sub-reinforcing fiber is even a little, it acts to prevent the flow of the main reinforcing fiber intersecting it, and as the number of sub-reinforcing fibers is smaller, the number of intersections of the reinforcing fibers can be reduced, The lower limit of the sub-reinforcing fibers is not particularly limited, but it is preferably about 5% by volume or more from the viewpoint of preventing the flow of the main reinforcing fibers.
【００２４】上記した本願第一及び第二の発明になる中
空成形体の平面形状は、直線状、湾曲した形状等任意で
あり、また、断面形状は円形、楕円形、矩形等任意であ
り、使用目的に応じて適宜定めればよい。また、その中
空成形体の用途は、流体輸送用の管、各種機械や道具に
おけるフレーム等任意である。The planar shape of the above-mentioned hollow molded article according to the first and second inventions is arbitrary such as linear shape and curved shape, and the cross-sectional shape is arbitrary such as circular shape, elliptical shape and rectangular shape. It may be appropriately determined according to the purpose of use. The hollow molded article may be used for any purpose such as a pipe for fluid transportation and a frame for various machines and tools.
【００２５】[0025]
【作用】本願第一及び第二の発明になる中空成形体は、
補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とを筒状にブレードした一
方向性スリーブ或いは準一方向性スリーブを成形したも
のであるので、それらのスリーブがフレキシブルで取り
扱いやすく、このため成形作業が容易である。一方向性
スリーブを成形して得た本願第一の発明の中空成形体
は、各一方向性スリーブによって形成された繊維補強樹
脂層内には補強繊維同志の交点が全く無いので、交点部
に生じ勝ちな未含浸部がほとんどなく、しかも補強繊維
に厚み方向の屈曲がないので、補強効果が高く、且つ表
面平滑性に優れるという特性を持つ。また、準一方向性
スリーブを成形して得た本願第二の発明の中空成形体
は、各準一方向性スリーブによって形成された繊維補強
樹脂層内には補強繊維同志の交点部の個数がきわめて少
ないか、交点部が小さく且つ薄くなっているので、やは
り、未含浸部が少なく、しかも補強繊維に厚み方向の屈
曲が少ないので、補強効果が高く、且つ表面平滑性に優
れるという特性を持つ。更に、この場合には、一方向に
配列された主補強繊維に少量の副補強繊維が交差してい
るので、補強繊維の配向に乱れが生じにくく、物性むら
の発生が少ない。更に、本願第一及び第二の発明になる
中空成形体は、マトリックスが熱可塑性樹脂であるた
め、強靭で耐衝撃性、振動減衰性に優れるという性能を
持つものである。The hollow molded article according to the first and second inventions of the present application is
Since the unidirectional sleeve or the quasi-unidirectional sleeve in which the reinforcing fiber and the thermoplastic resin fiber are braided in a tubular shape is molded, these sleeves are flexible and easy to handle, and therefore the molding operation is easy. The hollow molded article of the first invention of the present application obtained by molding a unidirectional sleeve has no intersection of reinforcing fibers in the fiber-reinforced resin layer formed by each unidirectional sleeve. Since there are almost no unimpregnated parts that tend to occur and the reinforcing fibers do not bend in the thickness direction, they have the characteristics of high reinforcing effect and excellent surface smoothness. Further, the hollow molded article of the second invention of the present application obtained by molding the quasi-unidirectional sleeve, the fiber-reinforced resin layer formed by each quasi-unidirectional sleeve, the number of intersection points of the reinforcing fibers are Very few or the intersections are small and thin, so there are also few unimpregnated parts, and since the reinforcing fibers have little bending in the thickness direction, they have a high reinforcing effect and excellent surface smoothness. . Further, in this case, since a small amount of the sub-reinforcing fibers intersect with the main reinforcing fibers arranged in one direction, the orientation of the reinforcing fibers is less likely to be disturbed and unevenness in physical properties is less likely to occur. Furthermore, since the matrix is a thermoplastic resin, the hollow molded article according to the first and second inventions of the present application has the performance of being tough and having excellent impact resistance and vibration damping.
【００２６】[0026]
【実施例】実施例１ 次の条件にて、６Ｋカーボンファイバー／ナイロン６の
一方向性スリーブを作製した。 （１）使用材料： 熱可塑性樹脂繊維の糸 材質 ナイロン６ フィラメント ３６本 フィラメント径 ８２ミクロン 糸番手 ２３０Ｔｅｘ 補強繊維の糸 材質 ６Ｋカーボンファイバー 〔東レ（株）製；トレカＴ−３００〕 フィラメント ６０００本 フィラメント径 ７ミクロン 糸番手 ３９６Ｔｅｘ （２）ブレーディング 打ち数 ６４ 角度 ４５° スリーブ直径 ２２ｍｍ 左周りの管差しにカーボンファイバー、右周りの管差し
にナイロンファイバーを仕掛ける、所謂Ｚ撚り方向補強
スリーブと、右周りの管差しにカーボンファイバー、左
周りの管差しにナイロンファイバーを仕掛ける、所謂Ｓ
撚り方向補強スリーブを作製した。Example 1 A 6K carbon fiber / nylon 6 unidirectional sleeve was produced under the following conditions. (1) Material used: Thermoplastic resin fiber thread Material Nylon 6 filaments 36 filament diameter 82 micron Thread count 230Tex Reinforcing fiber thread Material 6K carbon fiber [Toray Industries, Inc .; Trading Card T-300] filament 6000 filament diameter 7 micron Thread count 396Tex (2) Braiding Number of strokes 64 Angle 45 ° Sleeve diameter 22mm Carbon fiber to left handed tube, nylon fiber to right handed tube, so-called Z twist direction reinforcing sleeve and right handed The so-called S , in which the carbon fiber is inserted into the tube and the nylon fiber is inserted into the tube around the left,
A twist direction reinforcing sleeve was produced.
【００２７】次に、そのＺ撚り方向補強スリーブとＳ撚
り方向補強スリーブを用いて、次の条件でＦＲＴＰ管を
作製した。 積層構成 Ｚ、Ｓ、Ｚ、Ｓ 計４プライ 成形条件 ２５０°Ｃ、２０分、内圧１０ｋｇ／ｍｍ2 冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ ８０°Ｃ以下で脱型Next, the Z twist direction reinforcing sleeve and the S twist
An FRTP tube was produced under the following conditions using the reverse direction reinforcing sleeve. Laminated structure Z, S, Z, S 4 plies total molding conditions 250 ° C, 20 minutes, internal pressure 10 kg / mm 2 cooling 15 ° C / min Demolding at 80 ° C or less
【００２８】得られたＦＲＴＰ管は外径２２ｍｍ、肉厚
１．１ｍｍであり、補強繊維の含有率は５４体積％であ
った。その機械的特性を測定した結果を表１に示す。The FRTP tube obtained had an outer diameter of 22 mm and a wall thickness of 1.1 mm, and the reinforcing fiber content was 54% by volume. The results of measuring the mechanical properties are shown in Table 1.
【００２９】実施例２ 次の条件にて、６Ｋカーボンファイバー／ナイロン６の
準一方向性スリーブを作製した。 （１）使用材料： 熱可塑性樹脂繊維の糸 材質 ナイロン６ フィラメント ３６本 フィラメント径 ９３ミクロン 糸番手 ２９５Ｔｅｘ 補強繊維の糸 材質 ６Ｋカーボンファイバー 〔東レ（株）製；トレカＴ−３００〕 フィラメント ６０００本 フィラメント径 ７ミクロン 糸番手 ３９６Ｔｅｘ （２）ブレーディング 打ち数 ６４ 角度 ４５° スリーブ直径 ２２ｍｍ 左周りの管差しにはカーボンファイバーのみを、右周り
の管差しにはカーボンファイバーとナイロンファイバー
を１：７の割合で仕掛け（カーボンファイバー一本の次
にナイロンファイバー７本を仕掛け、以後それを繰り返
す）、所謂Ｚ撚り方向補強スリーブを作製する。また、
この構成とは左右を逆転させてカーボンファイバー、ナ
イロンファイバーを仕掛け、所謂Ｓ撚り方向補強スリー
ブを作製した。得られたスリーブでは、一方向に配列さ
れた主補強繊維に対して、１／８の即ち１２．５体積％
の副補強繊維が交差する構成となっている。Example 2 A quasi-unidirectional sleeve of 6K carbon fiber / nylon 6 was produced under the following conditions. (1) Material used: Thermoplastic resin fiber thread Material Nylon 6 filament 36 filament diameter 93 micron Thread count 295Tex Reinforcing fiber thread Material 6K carbon fiber [Toray Industries, Inc .; Trading Card T-300] filament 6000 filament diameter 7 micron Thread count 396Tex (2) Braiding Number of strokes 64 Angle 45 ° Sleeve diameter 22mm Carbon fiber only for left handed tube, carbon fiber and nylon fiber for right handed tube in a ratio of 1: 7 A device (a carbon fiber and then seven nylon fibers are installed and then repeated), that is, a so-called Z twist direction reinforcing sleeve is produced. Also,
A carbon fiber and a nylon fiber were mounted by reversing the left and right with respect to this configuration, and a so-called S twist direction reinforcing sleeve was manufactured. The obtained sleeve has 1/8 or 12.5% by volume with respect to the main reinforcing fibers arranged in one direction.
The sub-reinforcing fibers are crossed.
【００３０】次に、そのＺ撚り方向補強スリーブとＳ撚
り方向補強スリーブを用いて、次の条件でＦＲＴＰ管を
作製した。 積層構成 Ｚ、Ｓ、Ｚ、Ｓ 計４プライ 成形条件 ２５０°Ｃ、２０分、内圧１０ｋｇ／ｍｍ2 冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ ８０°Ｃ以下で脱型Next, the Z twist direction reinforcing sleeve and the S twist
An FRTP tube was produced under the following conditions using the reverse direction reinforcing sleeve. Laminated structure Z, S, Z, S 4 plies total molding conditions 250 ° C, 20 minutes, internal pressure 10 kg / mm 2 cooling 15 ° C / min Demolding at 80 ° C or less
【００３１】得られたＦＲＴＰ管は外径２２ｍｍ、肉厚
１．２ｍｍであり、補強繊維の含有率は５４体積％であ
った。その機械的特性を測定した結果を表１に示す。The FRTP tube obtained had an outer diameter of 22 mm and a wall thickness of 1.2 mm, and the reinforcing fiber content was 54% by volume. The results of measuring the mechanical properties are shown in Table 1.
【００３２】実施例３ 次の条件にて、６Ｋカーボンファイバー／ナイロン６の
準一方向性スリーブを作製した。 （１）使用材料： 熱可塑性樹脂繊維の糸 材質 ナイロン６ フィラメント ３６本 フィラメント径 １０６ミクロン 糸番手 ３８４Ｔｅｘ 補強繊維の糸 材質 ６Ｋカーボンファイバー 〔東レ（株）製；トレカＴ−３００〕 フィラメント ６０００本 フィラメント径 ７ミクロン 糸番手 ３９６Ｔｅｘ （２）ブレーディング 打ち数 ６４ 角度 ４５° スリーブ直径 ２２ｍｍ 左周りの管差しにはカーボンファイバーのみを、右周り
の管差しにはカーボンファイバーとナイロンファイバー
を１：３の割合で仕掛け（カーボンファイバー１本の次
にナイロンファイバー３本を仕掛け、以後それを繰り返
す）、所謂Ｚ撚り方向補強スリーブを作製した。また、
この構成とは左右を逆転させてカーボンファイバー、ナ
イロンファイバーを仕掛け、所謂Ｓ撚り方向補強スリー
ブを作製した。得られたスリーブでは、一方向に配列さ
れた主補強繊維に対して、１／４の即ち２５体積％の副
補強繊維が交差する構成となっている。Example 3 A 6K carbon fiber / nylon 6 quasi-unidirectional sleeve was produced under the following conditions. (1) Material used: Thermoplastic resin fiber thread Material Nylon 6 filament 36 filament size 106 micron Thread count 384Tex Reinforcing fiber thread Material 6K carbon fiber [Toray Industries, Inc .; Trading Card T-300] filament 6000 filament diameter 7 micron Yarn count 396Tex (2) Braiding Number of strokes 64 Angle 45 ° Sleeve diameter 22mm Carbon fiber only for left handed tube, carbon fiber and nylon fiber for right handed tube at a ratio of 1: 3 Device (1 carbon fiber, 3 nylon fibers were installed, and then repeated), a so-called Z twist direction reinforcing sleeve was produced. Also,
A carbon fiber and a nylon fiber were mounted by reversing the left and right with respect to this configuration, and a so-called S twist direction reinforcing sleeve was manufactured. The obtained sleeve has a structure in which 1/4, that is, 25% by volume of the sub-reinforcing fibers intersects the main reinforcing fibers arranged in one direction.
【００３３】次に、そのＺ撚り方向補強スリーブとＳ撚
り方向補強スリーブを用いて、次の条件でＦＲＴＰ管を
作製した。 積層構成 Ｚ、Ｓ、Ｚ、Ｓ 計４プライ 成形条件 ２５０°Ｃ、２０分、内圧１０ｋｇ／ｍｍ2 冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ ８０°Ｃ以下で脱型Next, the Z twist direction reinforcing sleeve and the S twist
An FRTP tube was produced under the following conditions using the reverse direction reinforcing sleeve. Laminated structure Z, S, Z, S 4 plies total molding conditions 250 ° C, 20 minutes, internal pressure 10 kg / mm 2 cooling 15 ° C / min Demolding at 80 ° C or less
【００３４】得られたＦＲＴＰ管は外径２２ｍｍ、肉厚
１．４ｍｍであり、補強繊維の含有率は５４体積％であ
った。その機械的特性を測定した結果を表１に示す。The FRTP tube obtained had an outer diameter of 22 mm and a wall thickness of 1.4 mm, and the reinforcing fiber content was 54% by volume. The results of measuring the mechanical properties are shown in Table 1.
【００３５】比較例１ 次の条件にて、６Ｋカーボンファイバー／ナイロン６の
交織タイプのスリーブを作製した。 （１）使用材料： 熱可塑性樹脂繊維の糸 材質 ナイロン６ フィラメント ３６本 フィラメント径 ８２ミクロン 糸番手 ２３０Ｔｅｘ 補強繊維の糸 材質 ６Ｋカーボンファイバー 〔東レ（株）製；トレカＴ−３００〕 フィラメント ６０００本 フィラメント径 ７ミクロン 糸番手 ３９６Ｔｅｘ （２）ブレーディング 打ち数 ６４ 角度 ４５° スリーブ直径 ２２ｍｍ 左周り、右周り共にカーボンファイバー、ナイロンファ
イバーの製紐管をそれぞれ１本おきに管差しに仕掛け、
補強繊維が互いに交差する方向に等量配列された交織タ
イプのスリーブを作製した。Comparative Example 1 A 6K carbon fiber / nylon 6 interwoven type sleeve was produced under the following conditions. (1) Material used: Thermoplastic resin fiber thread Material Nylon 6 filaments 36 filament diameter 82 micron Thread count 230Tex Reinforcing fiber thread Material 6K carbon fiber [Toray Industries, Inc .; Trading Card T-300] filament 6000 filament diameter 7 micron Yarn count 396Tex (2) Braiding Number of shots 64 Angle 45 ° Sleeve diameter 22mm Both left and right turns are made of carbon fiber and nylon fiber cord pipes, one by one, respectively.
A woven type sleeve was produced in which reinforcing fibers were arranged in equal amounts in a direction intersecting with each other.
【００３６】次に、その交織タイプのスリーブを用い
て、次の条件でＦＲＴＰ管を作製した。 積層構成 計４プライ 成形条件 ２５０°Ｃ、２０分、内圧１０ｋｇ／
ｍｍ2 冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ ８０°Ｃ以下で脱型Then, using the sleeve of the interwoven type, an FRTP tube was produced under the following conditions. Lamination composition 4 plies Total molding conditions 250 ° C, 20 minutes, internal pressure 10 kg /
mm 2 Cooling 15 ° C / min Demolding at 80 ° C or less
【００３７】得られたＦＲＴＰ管は外径２２ｍｍ、肉厚
１．１ｍｍであり、補強繊維の含有率は５４体積％であ
った。その機械的特性を測定した結果を表１に示す。The FRTP tube obtained had an outer diameter of 22 mm and a wall thickness of 1.1 mm, and the reinforcing fiber content was 54% by volume. The results of measuring the mechanical properties are shown in Table 1.
【００３８】比較例２ 次の条件にて、カーボンファイバー／エポキシのプリプ
レグからなるＦＲＰ管を作製した。 （１）使用材料：ＣＦＵＤプリプレグ〔東レ（株）製；Ｐ３０５１−２５〕 熱硬化性樹脂 材質 エポキシ 補強繊維 材質 ６Ｋカーボンファイバー 〔東レ（株）製；トレカＴ−３００〕 フィラメント径 ７ミクロン 単位重量 ２５０ｇ／ｍ2 （２）ＦＲＰ管成形 積層構成 Ｚ、Ｓ、Ｚ、Ｓ 計４プライ 成形条件 １８０°Ｃ、２０分、内圧１０ｋｇ／ｍｍ2 冷却１５°Ｃ／ｍｉｎ ８０°Ｃ以下で脱型 成形動作：一方向に引き揃えられた炭素繊維〔東レ
（株）製；トレカＴ−３００〕にエポシキ樹脂を含浸さ
せた、所謂プリプレグ状の材料を、成形パイプの長さ方
向に対し、炭素繊維が４５°になるようにカットし、こ
れを＋４５°、−４５°となるように交互に４プライ積
層する。この材料を芯棒付きのシリコンチューブに巻き
付け、シリコンチューブの一方は止め栓をし、一方はＮ
2 ガスボンベに接続するための金具に取り付ける。その
後、これを加熱しながら内圧用チューブに窒素ガスを注
入し、加圧する。Comparative Example 2 An FRP tube made of carbon fiber / epoxy prepreg was prepared under the following conditions. (1) Material used: CFUD prepreg [ Toray Industries, Inc .; P3051-25 ] Thermosetting resin Material Epoxy Reinforcing fiber Material 6K carbon fiber [Toray Industries, Inc .; Trading Card T-300] Filament diameter 7 microns Unit weight 250g / M 2 (2) FRP pipe molding Laminated structure Z, S, Z, S 4 plies total molding conditions 180 ° C, 20 minutes, internal pressure 10 kg / mm 2 cooling 15 ° C / min Mold removal at 80 ° C or less Molding operation : Carbon fiber aligned in one direction [Toray
Torayca T-300] manufactured by Co., Ltd. , a so-called prepreg-shaped material impregnated with epoxy resin is cut so that the carbon fiber becomes 45 ° with respect to the length direction of the molded pipe, and this is + 45 °. , −45 ° are alternately laminated to form four plies. This material is wrapped around a silicon tube with a core rod, one side of the silicon tube is stoppered and the other side is N
2 Attach to the metal fitting for connecting to the gas cylinder. Then, while heating this, nitrogen gas is injected into the internal pressure tube and pressurized.
【００３９】得られたＦＲＴＰ管は外径２２ｍｍ、肉厚
１．０ｍｍであり、補強繊維の含有率は５５体積％であ
った。その機械的特性を測定した結果を表１に示す。The FRTP tube obtained had an outer diameter of 22 mm and a wall thickness of 1.0 mm, and the reinforcing fiber content was 55% by volume. The results of measuring the mechanical properties are shown in Table 1.
【００４０】[0040]
【表１】 [Table 1]
【００４１】なお、表１における曲げ強さは、測定すべ
きＦＲＴＰ管を、支持点が５０ｍｍ離れるように配置さ
れた一対の下圧子で支え、その上面中央を、５ｍｍ／分
の速度で降下する上圧子で押し、破壊強度を測定して求
めた。この時に使用した上下圧子のＦＲＴＰ管に接触す
る部分は半径５ｍｍの円筒面である。また、ねじれ強度
は、１０００ｍｍ長さのＦＲＴＰ管の両端１００ｍｍに
金属パイプをかぶせ、エポキシ等の接着剤で接着し、そ
のＦＲＴＰ管を両端の金属パイプを利用してねじれ試験
機に取り付け、ねじれ試験機でＦＲＴＰ管をねじって、
破壊トルク強度を測定して求めた。ボイド率の測定法
は、ＪＩＳ Ｋ ７０５３による。表面平滑性は目視に
より判定した。For the bending strength in Table 1, the FRTP tube to be measured is supported by a pair of lower indenters arranged so that the supporting points are separated by 50 mm, and the center of the upper surface is lowered at a speed of 5 mm / min. It was determined by pressing with an upper indenter and measuring the breaking strength. The part of the upper and lower indenters used at this time that comes into contact with the FRTP tube is a cylindrical surface with a radius of 5 mm. In addition, the torsional strength is that the FRTP tube with a length of 1000 mm is covered with a metal pipe on both ends of 100 mm and adhered with an adhesive such as epoxy, and the FRTP tube is attached to a torsion tester using the metal pipes on both ends, and a torsion test is performed. Machine twist the FRTP tube,
The breaking torque strength was measured and determined. The void ratio is measured according to JIS K7053. The surface smoothness was visually determined.
【００４２】表１から良く分かるように、一方向性スリ
ーブを使用した実施例１及び準一方向性スリーブを使用
した実施例２、３では、交織タイプのスリーブを使用し
た比較例１に比べて、曲げ強さ、ねじれ強度共に大きく
なっており、また、ボイド率も低下している。更に、こ
れらの実施例１〜３は、プリプレグを使用して成形した
ＦＲＰ管に比べても、優れた特性を備えている。As can be seen from Table 1, in Example 1 using the unidirectional sleeve and Examples 2 and 3 using the quasi-unidirectional sleeve, as compared with Comparative Example 1 using the interwoven sleeve. Bending strength and torsional strength are both high, and the void ratio is also low. Further, these Examples 1 to 3 have excellent characteristics even when compared with the FRP pipe formed by using the prepreg.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上に説明したように、本願第一の発明
は、補強繊維を一方向にのみ配列した一方向性スリーブ
を単体で或いは積層して成形したものであるので、各一
方向性スリーブから構成された繊維補強樹脂層内には、
補強繊維同志の交点がなく、このため、成形時に樹脂の
含浸不良を生じにくく、太番手繊維を使用した場合であ
っても含浸性が良く、ボイドが少ない。また、その繊維
補強樹脂層内で各補強繊維が厚み方向に屈曲せず、平坦
に並んでいるので、補強効果が大きく、また樹脂だまり
の発生が少ないので、物性の均一性が高い。更に、補強
繊維の凹凸がないので、成形体の表面平滑性が高い。ま
た、マトリックスが熱可塑性樹脂であるため、強靭で耐
衝撃性、振動減衰性に優れている。かくして、本願第一
の発明になる中空成形体は、強度、耐衝撃性、振動減衰
性等の特性に優れ、且つ表面平滑性が高いという効果を
有している。As described above, according to the first invention of the present application, since the unidirectional sleeves in which the reinforcing fibers are arranged in only one direction are formed alone or by laminating, the respective unidirectional sleeves are formed. In the fiber reinforced resin layer composed of the sleeve,
Since there is no intersection of reinforcing fibers, impregnation of resin is unlikely to occur during molding, and even when thick count fibers are used, impregnation is good and there are few voids. In addition, since the reinforcing fibers are not bent in the thickness direction and are arranged in a flat manner in the fiber-reinforced resin layer, the reinforcing effect is large, and the occurrence of resin accumulation is small, so that the physical properties are highly uniform. Furthermore, since the reinforcing fibers have no irregularities, the surface smoothness of the molded product is high. Further, since the matrix is a thermoplastic resin, it is tough, and has excellent impact resistance and vibration damping. Thus, the hollow molded article according to the first invention of the present application has the effects of excellent properties such as strength, impact resistance, and vibration damping, and high surface smoothness.
【００４４】また、本願第二の発明は、一方向に主補強
繊維を配列し、それに対して３０体積％以下の副補強繊
維を交差する方向に配列した準一方向性スリーブを単体
で或いは積層して成形したものであるので、各準一方向
性スリーブから構成された繊維補強樹脂層内には、補強
繊維同志の交点部の個数がきわめて少ないか、或いは交
点部が小さく且つ薄くなっており、このため、補強繊維
同志の交点を全く有していない上記第一の発明よりは少
し劣るが、従来の交織タイプのスリーブを用いた場合よ
りは、はるかに含浸性が良く、且つ補強効果が高く、ま
た、表面平滑性もよい。しかも、この場合には少量の補
強繊維が交差しているので、形成時に補強繊維が樹脂で
流され、配向が乱れるということが少なく、このため物
性むらが少ない。かくして、本願第二の発明になる中空
成形体は、強度、耐衝撃性、振動減衰性等の特性に優
れ、物性むらが少なく、しかも表面平滑性が高いという
効果を有している。In the second invention of the present application, a quasi-unidirectional sleeve in which main reinforcing fibers are arranged in one direction and 30% by volume or less of sub-reinforcing fibers are arranged in a direction intersecting with each other is used alone or as a laminate. Since the fiber-reinforced resin layer composed of each quasi-unidirectional sleeve has a very small number of intersections of reinforcing fibers, or the intersections are small and thin. For this reason, although slightly inferior to the first invention having no intersection of reinforcing fibers, the impregnating property is far better than that in the case of using a conventional interwoven type sleeve, and the reinforcing effect is higher. It has high surface smoothness. Moreover, in this case, since a small amount of the reinforcing fibers intersect, the reinforcing fibers are less likely to be washed away by the resin during the formation, and the orientation is less disturbed, which results in less unevenness of the physical properties. Thus, the hollow molded article according to the second invention of the present application is excellent in properties such as strength, impact resistance, and vibration damping, has less unevenness in physical properties, and has high surface smoothness.
【図１】（ａ）は本願第一の発明の中空成形体の成形に
用いる一方向性スリーブの１例の１部を示す概略平面図 （ｂ）はその一方向性スリーブの成形によって形成され
た繊維補強樹脂層の一部を示す概略平面図FIG. 1 (a) is a schematic plan view showing a part of an example of a unidirectional sleeve used for molding a hollow molded article of the first invention of the present application. FIG. 1 (b) is formed by molding the unidirectional sleeve.
Schematic plan view showing a part of the fiber-reinforced resin layer
【図２】（ａ）は本願第二の発明の中空成形体の成形に
用いる準一方向性スリーブの１例の１部を示す概略平面
図 （ｂ）はその準一方向性スリーブの成形によって形成さ
れた繊維補強樹脂層の一部を示す概略平面図FIG. 2 (a) is a schematic plan view showing a part of an example of a quasi-unidirectional sleeve used for molding the hollow molded body of the second invention of the present application. schematic plan view showing a part of the formed fiber reinforced resin layer
１ 一方向性スリーブ １′ 繊維補強樹脂層 ２ 補強繊維の糸 ２′ 補強繊維 ３ 熱可塑性樹脂繊維の糸 ５ 準一方向性スリーブ ５′ 繊維補強樹脂層 ６ａ 主補強繊維の糸 ６ａ′ 主補強繊維 ６ｂ 副補強繊維の糸 ６ｂ′ 副補強繊維 ７ 熱可塑性樹脂繊維の糸 1 Unidirectional Sleeve 1'Fiber Reinforced Resin Layer 2 Reinforcing Fiber Yarn 2'Reinforcing Fiber 3 Thermoplastic Resin Fiber Yarn 5 Quasi Unidirectional Sleeve 5'Fiber Reinforcing Resin Layer 6a Main Reinforcing Fiber Yarn 6a 'Main Reinforcing Fiber 6b Sub-reinforcing fiber thread 6b 'Sub-reinforcing fiber 7 Thermoplastic resin fiber thread
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 敏晴 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (72)発明者 室井 國昌 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (72)発明者 樋山 邦夫 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (56)参考文献 特開 平４−201241（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiharu Fukushima 10-1 Nakazawa-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Yamaha stock company (72) Inventor Kunimasa Muroi 10-1 Nakazawa-machi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Yamaha stock company (72) Inventor Kunio Hiyama 10-1 Nakazawa-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Yamaha Corporation (56) Reference JP-A-4-201241 (JP, A)
Claims (2)
補強繊維が一方向にのみ配列されるように筒状にブレー
ドしてなる一方向性スリーブを単体で若しくは積層して
成形された中空成形体であって、各一方向性スリーブに
よって形成される繊維補強樹脂層では補強繊維がらせん
状に連続した形態で一方向にのみ配列されていることを
特徴とする繊維補強熱可塑性樹脂中空成形体。1. A hollow formed by reinforced or reinforced thermoplastic fibers and a thermoplastic resin fiber as a single body or by laminating a unidirectional sleeve obtained by braiding the reinforcing fibers in a tubular shape so that the reinforcing fibers are arranged in only one direction. Molded body, wherein the fiber-reinforced resin layer formed by each unidirectional sleeve has reinforcing fibers arranged in only one direction in a spirally continuous form, and fiber-reinforced thermoplastic resin hollow molding body.
３０体積％以下の副補強繊維と、熱可塑性樹脂繊維と
を、前記主補強繊維が一方向にのみ配列され、副補強繊
維がそれに交差する方向にのみ配列されるように筒状に
ブレードしてなる準一方向性スリーブを単体で若しくは
積層して成形された中空成形体であって、各準一方向性
スリーブによって形成される繊維補強樹脂層では主補強
繊維がらせん状に連続した形態で一方向にのみ配列され
ており、その主補強繊維に対して３０体積％以下の副補
強繊維がらせん状に連続した形態で前記主補強繊維に交
差する方向にのみ配列されていることを特徴とする繊維
補強熱可塑性樹脂中空成形体。2. A main reinforcing fiber, a sub-reinforcing fiber of 30% by volume or less with respect to the main reinforcing fiber, and a thermoplastic resin fiber, wherein the main reinforcing fiber is arranged in only one direction, and the sub-reinforcing fiber is A hollow molded body formed by singly or laminating quasi-unidirectional sleeves formed by blades in a tubular shape so as to be arranged only in the direction intersecting with the unidirectional sleeves, and formed by each quasi-unidirectional sleeve. In the fiber-reinforced resin layer, the main reinforcing fibers are arranged in one direction in a spiral continuous form, and 30% by volume or less of the main reinforcing fibers are spirally continuous in the main reinforcing fiber. A fiber-reinforced thermoplastic resin hollow molded article, which is arranged only in a direction intersecting with reinforcing fibers.
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