JP3040456B2 - 織物と樹脂をベースとする複合材料製管の製造方法 - Google Patents

織物と樹脂をベースとする複合材料製管の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複合材料製の管、つまり繊維強化材料から
なる管に関する。特に、本発明は、かかる管の製造方法
に関する。
従来の技術 従来、樹脂と強化用繊維材とからなる複合材料製の管
の製造方法として、次の過程を有するものがある。
ａ） 適当な形状（例えばマストまたは釣竿用に、円筒
形、円錐形）の芯棒を製造する過程。
ｂ） 素材シートを、ある広さのもの（本明細書の他の
箇所では、シート片と称する）に切断する過程。その各
シート片の形状及び大きさは管の大きさと、以降で為す
巻回の数とに依存する。
ｃ） 複合材料のマトリクスを構成する樹脂を、上記素
材に予備含浸（注入）する過程。この予備含浸の後に、
「プリプレグ」として知られる被予備含浸材料を、次の
過程に供給する。
ｄ） 芯棒の母線に沿ってプリプレグ・シート片のエッ
ジを固定する過程。通常、この操作はスチームアイロン
を用いた熱封着によって実施する。まず、プリプレグの
エッジを、母線上に位置決めし、次いで、スチームアイ
ロンをかける。熱の影響によって、また加圧の結果とし
て、最初は外観上乾燥し非粘着性のプリプレグは、粘着
性を持つようになり、芯棒に固着する。
ｅ） 横方向移動加熱テーブルのような適当なシステム
を用いて芯棒の回りに（シート片を）巻回する過程。
ｆ） このように形成された管を、封入材、即ちプラス
チックフィルムまたはセロファンフィルムによって覆う
過程。これは、次の過程の間、管の一体性を維持するた
めである。
ｇ） 複合材料の架橋、芯棒の取り外し、更に上記プラ
スチック封入材の除去を実施する過程。
ｈ） 場合により熱処理を為す過程。
この種の製法は、特願昭54−155727号によって記述さ
れている。
発明の目的 本発明の第１の目的は、従来のプロセスよりも経済的
な複合材料製管の製造方法を提供することにある。実
際、複合材料の発展はその原料のコストに一部起因する
複合材料のコスト高及び成形のコスト高によって妨げら
れている。幾つかの過程、例えばシート片の切断過程
が、ある程度まで自動化されたときでさえ、少量生産に
起因して手作業で実施する他の過程が生産性を抑圧し、
自動化の導入を遅らせているのである。
この点に関して、特にもし、管の直径が小さい場合
（例えば直径20mm未満）であってしかも大変長い場合
（例えば長さ500mmを超える場合）であるならば、プリ
プレグ・シート片を芯棒の母線に沿って固定する過程
は、特に時間がかかり、厄介である。
本発明の主な目的は、上記した欠点を克服できるプリ
プレグ・シート片の固定過程を提供することにある。本
発明の他の目的は以下の記載から明らかとなるであろ
う。
本発明の内容 本発明の要旨は、以下のものである（第１図乃至第４
図を理解の便宜のため参照されたい）。
ある面積（幅）に切断された強化用シートを用い、そ
れに樹脂を含浸すること、その各被予備注入シート片を
芯棒に固定すること、芯棒の回りにそのプリプレグを巻
回すること、それをプラスチック製の封入材内に配置す
ること、前記樹脂を架橋すること、プラスチック製の封
入材からの取り出しと芯棒の除去を実施すること、及
び、得られた管を場合によりコークス化することからな
る複合材料製管の製造方法において、前記強化用シート
１として、面状部（ストリップ）２と、均質且つ滑らか
な内表面を有ししかも芯棒の大きさに適応する大きさを
もった収容部（ケース）３とからなるものを使用するこ
と、更には芯棒４の回転が面状部２の巻回を引き起こす
ように、そして均質且つ滑らかな内表面をもった管が得
られるように、前記収容部３に芯棒を挿入することによ
って、前記強化用シートから得られた被予備含浸シート
片を芯棒に固定することとを特徴とする複合材料製管の
製造方法である。
従って、本発明は、芯棒の母線に沿ってシート片のエ
ッジを位置決めしなくて済むとともに、加熱アイロンで
の固着が不要となる。実際、芯棒は収容部の中にスライ
ドすることだけが必要である。芯棒の直径Ｄは、収容部
の内径ｄに大変近似している。つまり、僅かに大きい
（第１〜第４図参照）。それで、材料には適当な弾性が
あるという事実に照らすと、芯棒は容易にスライド可能
であると共に、芯棒と収容部との間の摩擦力が面状部を
充分巻回可能とする。
本製造法は、自動化が容易である。実際、複数の被予
備含浸シート片を重ね始めると、シート片の収容部の開
口は、芯棒の１端に直面するように自動的に位置決めさ
れる。その開口は、例えば２つの噴出穴をもった装置を
利用して、不完全ながら開けられ、その結果、芯棒が導
入可能となる（第３図参照）。その後、巻回（ローリン
グ）操作を公知の方法で実施する。
この製造法のもう１つの利点は、管の内表面が均一で
滑らかとなることである。この特徴は、ある用途にはほ
とんど意味をもたないが、これ以後の説明で示すよう
に、他の用途にとっては重要である。
最後に、固着片（スチームアイロンの適用部分）がな
いことが、管の内表面の均質化に寄与し、芯棒の除去を
容易とする。
本発明によれば、面状部を構成する材料の厚さｅは、
収容部を構成する材料部分の厚さｅ′の２倍であると有
利である。実際、被含浸素材、即ちプリプレグを製造す
るには、樹脂を含浸し、次いで樹脂量を制御する圧延
（ロール間）乾燥操作を実施する。第２図からわかるよ
うに、平面状となった収容部は、面状部と厚さが同一で
あるので、樹脂は、シート片の全体に渡って均質とな
る。これは管の最終品質にとって有効である。
面状部用及び収容部用に生地の異なる強化用シト１
を、特に収容部３と面状部２においてホールのメッシュ
が異なる強化用シートを、選択することが有効である。
用途に応じて、小メッシュ穴、例えば50μｍ未満のもの
を面状部用に、そして大メッシュ穴、例えば500 μｍを
越えるものを収容部用に、あるいはその逆、つまり収容
部用に小メッシュ穴のもの、面状部用に大メッシュ穴の
ものを選択する。
管の厚さ方向における非対称性（アシンメトリ）は、
特に、ろ過にとって好ましい。この様な用途では、架橋
処理の後に得られた管をコークス化する。そうして、そ
のまままたはろ過膜支持体としてろ過に際して使用でき
る多孔性管を得る。非対称ろ過用部材の意義は、公知で
ある。即ち、細孔層は、分離操作が実行されるのを保障
する。一方、液の放出による留分喪失を防止する他の
層は保持機能の実行を保障する。ろ過すべき液体、ろ過
用管の中を一般に循環する。その場合、収容部は小メッ
シュ穴を有し、面状部は大メッシュ穴を有していること
となろう。この種の管は、特に破壊に対して耐性であ
る。
既述したように、本発明によって得られた管は、均質
で滑らかな内表面をもつ。この特徴は、特にろ過操作へ
の利用にとって望ましい。
強化用シートは最終複合材料の機械的性質を増強する
ために、公知の繊維を織って形成する。この繊維は、炭
素繊維、その前駆体、ガラス繊維、ケブラー（登録商
標）タイプのポリアミド繊維から選択することが好まし
い。しかし、管をろ過に使用する意図であるなら、好ま
しい繊維は、炭素繊維またはその前駆体である。
本発明の管のマトリクスは、樹脂、例えばエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂またはフ
ラン樹脂から選択した熱硬化性樹脂によって構成する。
ろ過の用途に使用するなら、コークス化した後に、強
化繊維材を結合するに充分な炭素量を提供可能とするフ
ェノール樹脂またはフラン樹脂を選択するのが好まし
い。
本発明によれば、管は、好ましくは、円筒状または円
錐台形であるが、例えば方形断面の管を製造することも
可能とする。
本発明の実施に際して大きさ、長さ又は直径、に制限
はないが、本発明の有効な適用領域、つまり生産量が増
大する領域は、10cm、より限定的には20mm未満の小さな
直径をもつ、大量生産による製品、特に釣竿、ゴルフク
ラブ、ボートのマスト、ウインドサーフィンボード、そ
して多孔性管、つまりろ過用部材またはろ過用膜支持体
としてそれ自身使用可能な多孔性管である。
実施例 次のような炭素−炭素管を製造した。外径8.5mm±0.2
mm、内径6mm±0.05mm、長さ1200mm。
この管を製造するため、面状部と収容部とからなり炭
素繊維を織ったシートを利用した。幅が85mm、厚さ0.6m
mのシートは、18g/m線状面サージである。面状部は幅75
mm、収容部は幅10mmであり、収容部の内径は5.77mm、そ
の厚さは0.3mmであった。
シートに水に溶かしたフェノール製樹脂を含浸した。
２つのローラ間で乾燥して、樹脂48％を保持させた後、
重縮合操作を実施してプリプレグを得た。
次いで、剥離用ワックスで予め被覆されているステン
レス製芯棒の上に、上記プリプレグを導入した。
芯棒は、長さ1200mmのシート用に、長さ1300mmであっ
た。それは直径6mmである。
その後、面状部を120℃の加熱用テーブル上で巻回し
た。その全体を、20mm幅のセロファンテープで螺旋状に
巻回することによって直ぐに、密封した。
その後、プリプレグの硬化サイクルの後に、芯棒を除
去した。このようにして得られた管を、1000℃より高い
温度で加熱処理した。管は、均質な多孔性であり、内表
面は大変滑らかであった。これは、ろ過用部材またはろ
過膜支持体として使用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、厚さｅの面状部２と、それが巻かれない状態
であり、内径d,厚さｅ′の収容部３とからなる強化用シ
ート１の斜視（断面）図、第２図は、平面状態で長さＬ
の面状部と、幅１の収容部の厚さが同じであるシート片
を示す図、第３図は収容部を不完全に開き、芯棒４を挿
入するための２つの噴出穴をもつ装置を示す図、第４図
は巻回操作の前の状態のシート片と芯棒４とを示す図で
ある。 なお、これらの図において、発明の説明を容易にするた
めに厚さを他の次元より誇張してある。 １……シート片 ２……面状部 ３……収容部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 73:00 105:08 Ｂ２９Ｌ 31:52 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 70/16 B29C 70/06

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】強化用シートを切断してシート片とするこ
    と、その強化用シートのシート片に樹脂を含浸してプリ
    プレグ・シート片とすること、その各プリプレグ・シー
    ト片を芯棒に固定すること、芯棒の回りにそのプリプレ
    グ・シート片を巻回すること、それをプラスチック製の
    封入材内に配置すること、前記樹脂を架橋すること、プ
    ラスチック製の封入材からの取り出しと芯棒の除去を実
    施すること、及び、得られた管を場合によりコークス化
    することからなる複合材料製管の製造方法において、前
    記強化用シートとして、面状部と、均質且つ滑らかな内
    表面を有ししかも芯棒の大きさに適応する大きさをもっ
    た収容部とからなるものを使用すること、更には芯棒の
    回転が面状部の巻回を引き起こすように、そして均質且
    つ滑らかな内表面をもった管が得られるように、前記収
    容部に芯棒を挿入することによって前記プリプレグ・シ
    ート片を芯棒に固定することを特徴とする複合材料製管
    の製造方法。
  2. 【請求項２】面状部の厚さｅが収容部の厚さｅ′の２倍
    であり、その結果シートの全体が実質的に同じ厚さであ
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】面状部の織物組織が収容部の織物組織と異
    なっている請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】収容部では、そのメッシュ穴が50μｍ未満
    のメッシュ構造を有し、面状部は、500μｍより大きい
    メッシュ穴をもったメッシュ織物である請求項３に記載
    の方法。
  5. 【請求項５】面状部では、そのメッシュ穴が50μｍ未満
    のメッシュ織物であり、収容部は、500μｍより大きい
    メッシュ穴のメッシュ織物である請求項３に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】前記強化用シートは、炭素繊維、その前駆
    体、ガラス繊維またはケブラー（登録商標）タイプの繊
    維から選ばれた繊維を織った織物である請求項１ないし
    ５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記樹脂がエポキシ樹脂、不飽和ポリエス
    テル樹脂、フェノール樹脂、またはフラン樹脂から選ば
    れた熱硬化性樹脂である請求項１ないし６のいずれか一
    項に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記管は、円錐台形、または円筒形であり
    得、最大直径が10cm未満である請求項１ないし７のいず
    れか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】強化用シートは炭素繊維またはその前駆体
    で織られ、前記プラスチックフィルムと前記芯棒が除去
    された後に獲得される管を、コークス化して前記管を多
    孔性とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の方
    法。
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JPH03176125A JPH03176125A (ja) 1991-07-31
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US (1) US5114762A (ja)
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