JP4859975B2 - プリプレグ巻回方法及び装置 - Google Patents

プリプレグ巻回方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4859975B2
JP4859975B2 JP2009292128A JP2009292128A JP4859975B2 JP 4859975 B2 JP4859975 B2 JP 4859975B2 JP 2009292128 A JP2009292128 A JP 2009292128A JP 2009292128 A JP2009292128 A JP 2009292128A JP 4859975 B2 JP4859975 B2 JP 4859975B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mandrel
prepreg
surface plate
roll
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009292128A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011131467A5 (ja
JP2011131467A (ja
Inventor
崇人 中村
紀生 松本
尚紀 木元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Composites Inc
Original Assignee
Fujikura Rubber Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2009292128A priority Critical patent/JP4859975B2/ja
Application filed by Fujikura Rubber Ltd filed Critical Fujikura Rubber Ltd
Priority to KR1020127015151A priority patent/KR101449497B1/ko
Priority to US13/517,300 priority patent/US8882950B2/en
Priority to CN201080058495.3A priority patent/CN102666074B/zh
Priority to PCT/JP2010/059076 priority patent/WO2011077769A1/ja
Priority to EP10839006.3A priority patent/EP2517864B1/en
Priority to TW099123997A priority patent/TWI482731B/zh
Publication of JP2011131467A publication Critical patent/JP2011131467A/ja
Publication of JP2011131467A5 publication Critical patent/JP2011131467A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4859975B2 publication Critical patent/JP4859975B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/562Winding and joining, e.g. winding spirally spirally
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2023/00Tubular articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

本発明は、プリプレグ巻回方法及び装置に関する。
近年、各種産業分野でFRP(Fiber Reinforced Plastics:繊維強化プラスチックス)円筒が用いられている。FRP円筒の製造方法として、炭素繊維を樹脂に含浸させながらマンドレルに巻いてゆくフィラメントワインディング法(特許文献1)、及び炭素繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のFRP層とするプリプレグ法が知られている(特許文献2)。
特開2006−62355号公報 特開2001−96635号公報
しかしながら、フィラメントワインディング法によるFRP円筒は、所定量以上の樹脂を必要とし、且つ炭素繊維の体積含有率に上限があるため、軽量化と高強度化の要望に充分に応えることができないという問題がある。
一方、プリプレグ法によるFRP円筒は、一般的に、必要最小限の樹脂量でも炭素繊維の体積含有率を高くできるという特徴があり、軽量化と高強度化を同時に図る上で有利である。本出願人は、プリプレグを用いたFRP円筒であって、自動車(二輪車)のプロペラシャフトやドライブシャフトとして用いることが可能な強度を持つFRP円筒を提案した(特願2009-11142号)。しかし、このようなFRP円筒を製造するには、プリプレグを如何にしわや層間の隙間無く多重円筒状に巻回するかという点が新たな技術課題である。
本発明は、以上の問題意識に基づき、プリプレグをしわや層間の隙間無く多重円筒状に効率的に巻回できるプリプレグ巻回方法及び装置を得ることを目的とする。
本発明のプリプレグの巻回方法は、その一態様では、定盤と、この定盤に対して接離移動可能なマンドレルと、このマンドレルに対して接離移動可能な該マンドレルと平行な軸線を有する押圧ロールとを準備するステップ;上記定盤上に、熱硬化性樹脂シート中に強化繊維を含浸させてなる複数枚のプリプレグを各プリプレグの間に離型シートを介在させた状態で積層した積層プリプレグを載置するステップ;この定盤上に位置させた上記積層プリプレグの先端をマンドレルに巻き付け、該マンドレルと定盤との間及びマンドレルと押圧ロールとの間に該積層プリプレグを挟んだ状態で、該定盤とマンドレル及びマンドレルと押圧ロールとの間に押圧力を作用させるステップ;及びこの定盤、マンドレル及び押圧ロールの押圧状態において、該定盤とマンドレルとの間に、マンドレルの軸線と平面的に見て直交する方向の相対移動力を与えることにより、該マンドレル及び押圧ロールを回転させて該マンドレルに上記積層プリプレグを巻回するとともに、このマンドレルへの巻回中に、上記離型シートを抜去するステップ;を有することを特徴としている。
本発明のプリプレグの巻回方法は、別の態様では、定盤と、この定盤に対して接離移動可能なマンドレルと、このマンドレルに対して接離移動可能な該マンドレルと平行な軸線を有する弾性材料からなる押圧ロールと、この押圧ロールを軸線方向の異なる位置において押圧し、該押圧ロールを介してマンドレルを定盤に接近する方向へ押圧する複数の加圧ロールと、この複数の加圧ロールと押圧ロールの接触圧力を調整することで上記押圧ロールをマンドレルに押圧する押圧力を変化させる加圧ロール圧力調整シリンダ装置と、を準備するステップ;上記定盤上に、熱硬化性樹脂シート中に強化繊維を含浸させてなるプリプレグを載置するステップ;この定盤上に位置させたプリプレグの先端をマンドレルに巻き付け、該マンドレルと定盤との間及びマンドレルと押圧ロールとの間に該プリプレグを挟んだ状態で、該定盤とマンドレル及びマンドレルと押圧ロールとの間に押圧力を作用させるステップ;上記押圧ロールの周面に上記複数の加圧ロールを弾接させるステップ;この弾接状態で、上記加圧ロール圧力調整シリンダ装置により、上記複数の加圧ロールと押圧ロールの接触圧力を調整することで、上記押圧ロールをマンドレルに押圧する押圧力を変化させるステップ;及び上記定盤、マンドレル及び押圧ロールの押圧状態において、該定盤とマンドレルとの間に、マンドレルの軸線と平面的に見て直交する方向の相対移動力を与えることにより、該マンドレル及び押圧ロールを回転させて該マンドレルにプリプレグを巻回するステップ;を有することを特徴としている。
この態様では、上記プリプレグを、複数枚のプリプレグを各プリプレグの間に離型シートを介在させた状態で積層した積層プリプレグとして、マンドレルへの巻回中に、離型シートを抜去するステップを含んでいてもよい。
マンドレルは、最も簡単には円柱状とするが、テーパ状マンドレルにも本発明は適用できる。
本発明は、プリプレグの巻回装置の態様では、熱硬化性樹脂シート中に強化繊維を含浸させてなるプリプレグを載置する載置平面を有する定盤;及びこの定盤のプリプレグ載置平面と平行な方向に移動自在に支持された前後移動枠;を備え、上記前後移動枠は、上記定盤のプリプレグ載置平面に対し、その軸線を平行にして、かつ該軸線を上記前後移動枠の移動方向と直交する方向に向けて回転自在に支持したマンドレル;該マンドレルを上記定盤のプリプレグ載置平面に対して接離移動させる相対マンドレル移動機構;その軸線をマンドレルの軸線に平行に維持し、該マンドレルに対して接離移動可能な押圧ロール;上記押圧ロールを軸線方向の異なる位置において押圧し、該押圧ロールを介してマンドレルを定盤に接近する方向へ押圧する複数の加圧ロール;及び上記押圧ロールを定盤及びマンドレルに対して昇降させる相対押圧ロール昇降機構;及び上記複数の加圧ロールと押圧ロールの接触圧力を調整することで、上記押圧ロールをマンドレルに押圧する押圧力を変化させる加圧ロール圧力調整シリンダ装置;を備え、上記前後移動枠を移動させることにより、上記マンドレル及び押圧ロールを、定盤に対し、上記プリプレグ載置平面の平面方向において、マンドレルの軸線と平面的に見て直交する方向に相対移動させることを特徴としている。
本発明のプリプレグ巻回方法及び装置によれば、プリプレグを巻回してFRP円筒を構成するに際し、プリプレグをしわや層間の隙間無く多重円筒状に効率的に巻回することができる。
本発明によるプリプレグの巻回方法を実施するための一実施形態の要素を示す側面図である。 本発明によるプリプレグの巻回方法の一実施形態を示す行程図である。 図1のプリプレグを積層プリプレグとしたプリプレグ構造を示す図である。 積層プリプレグに含まれる各プリプレグの繊維方向の一例を示す図である。 本発明によるプリプレグ巻回装置の一実施形態を示す正面図である。 図5の側面図である。 図5のVII-VII線に沿う断面図である。 図5の斜視図である。 マンドレル単体の斜視図である。
図1は、本発明によるプリプレグの巻回方法の一実施形態を示す原理図である。本発明方法を実施するための必須の要素は、定盤10、マンドレル20及び押圧ロール30である。マンドレル20と押圧ロール30は、定盤10の上方に順に位置してダブルロールブロックBに保持されており、定盤10のプリプレグ載置平面10Pと直交する方向(図の上下方向Z)に相対移動可能である。マンドレル20は定盤10に対する上下方向Zの接離移動が可能であり、押圧ロール30はマンドレル20に対する上下方向Zの接離移動が可能である。マンドレル20と押圧ロール30(を保持したダブルロールブロックB)と定盤10は、プリプレグ載置平面10Pに沿う所定方向(図の左右方向X)に相対的に往復移動可能である。マンドレル20と押圧ロール30の互いに平行な軸線20Cと軸線30Cは、図の左右方向Xと上下方向Zの双方に直交する方向に延びており、プリプレグ載置平面10Pに沿う左右方向Xと交差せずに直交する位置関係にある。マンドレル20は、金属製の円柱材料から構成し、押圧ロール30は、ゴム等の弾性材料から構成する。マンドレル20と押圧ロール30は回転自在であるが、積極的な回転力は与えない。
以上の構成要素によってプリプレグPをマンドレル20に巻き取るステップについて、図2を参照しながら説明する。
(1)定盤10のプリプレグ載置平面10P上に、平面矩形のプリプレグPを載置する(図2(A))。このときプリプレグPの先端辺をマンドレル20の軸線20Cと平行にして、つまりプリプレグPの左右辺をマンドレル20の軸線20Cと交わらずに直交する方向に向ける。このプリプレグPのセットが完了したら、定盤10とマンドレル20、マンドレル20と押圧ロール30をそれぞれ接触させた状態において(図2(B))、定盤10をマンドレル20と押圧ロール30(ダブルロールブロックB)に対して相対的に右行させる。すると、定盤10のプリプレグ載置平面10P上のプリプレグPの先端(図2(A)の右端)が、マンドレル20に巻き付けられ、マンドレル20と押圧ロール30の間から顔を出す(図2(C))。この状態を初期巻付状態とする。この初期巻付状態を完成させるためには、必要に応じ、定盤10とマンドレル20、あるいはマンドレル20と押圧ロール30を離間させ、プリプレグPの先端がマンドレル20に巻き付くように、作業者が補助作業を施す。
(2)以上の初期巻付が完了したら、定盤10とマンドレル20、及びマンドレル20と押圧ロール30の接触圧力を調整し、定盤10をマンドレル20に対してさらに相対的に右行させる。すると、定盤10との相対移動力によってマンドレル20が回転し、マンドレル20の回転力によって押圧ロール30が回転するという運動が生じ、その過程で、マンドレル20の周囲に、全てのプリプレグPが巻き取られる(図2(D))。マンドレル20と押圧ロール30には、積極的な(動力による)回転力を与えることなく、定盤10とマンドレル20、マンドレル20と押圧ロール30の摩擦接触力によって回転を与えるため、プリプレグPにしわが発生することがなく、プリプレグ層間の隙間も生じない。
(3)以下同様に、必要な枚数のプリプレグPを重ね巻きし、円筒状の多重巻プリプレグを完成させる。完成した多重巻き円筒状プリプレグは、加熱硬化後、マンドレル20から外してFRP円筒とする。重ね巻きする際には、複数のプリプレグPの巻回開始位置が円周方向に均等に分布するように、巻回開始位置を互いに異ならせることができる。
(4)本実施形態の巻回方法は、プリプレグPとして、予め複数枚のプリプレグを重ね合わせた積層プリプレグ(セットプリプレグ)PPを用いる場合に特に有効である。積層プリプレグPPは、図3に示すように、各プリプレグPの間に離型シート(剥離紙)Hを挟み込んだ状態で予め準備する。この積層プリプレグPPの各プリプレグPの先端は、図3のように揃える他、若干位置を異ならせて、マンドレル20への初期巻付状態で各プリプレグPが階段状になるようにしてもよい。また、離型シートHの先端(図中の右端)は、初期巻付状態では、マンドレル20へ巻き付けられない位置に位置させ、後端(図中の左端)は、抜去を容易にするため、各プリプレグPから突出する長さとする。離型シートHは、例えばPTFEフィルムやPFAフィルム等のフッ素樹脂(コーティング)シートを用いることができる。
(5)この積層プリプレグPPをマンドレル20に巻き付ける手順は、以上の手順と同じである。唯一追加する作業は、巻回中に、積層プリプレグPP中の離型シートHを抜き取る(抜去する)作業である。離型シートHを抜去しながら以上の巻取方法でマンドレル20に積層プリプレグPPを巻き付けると、積層状態の複数のプリプレグPを複数回(2円周以上)しわや隙間を生じることなく、確実にマンドレル20に巻き付けることができる。
本実施形態は、積層プリプレグPPを構成する各プリプレグPの構成を問うものではないが、特願2009-11142号で提案した具体例を挙げると次の通りである。
図3の積層プリプレグPPは、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ2と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ3とを、各プリプレグ2と3の間に、離型シートHを挟んで重ね合わせたものである。
図4は、積層プリプレグPPを構成する各プリプレグ2、3の繊維方向を示すため、これらを重ね合わせる前の状態を描いている。捩り剛性保持プリプレグ2は、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°(0<α<90)で斜交する一対のバイアスプリプレグ2A、2Bである。この斜交角度αは、例えば±30°、±45°又は±60°である。座屈防止プリプレグ3は、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグである。
積層プリプレグPP(捩り剛性保持プリプレグ2と座屈防止プリプレグ3)の幅Wは、これらを筒状に巻回したときの周長の約3倍強に設定されており、積層プリプレグPPを筒状に3回連続して巻回することができる。積層プリプレグPPは一対のバイアスプリプレグ2A、2Bとフーププリプレグ3の3枚のプリプレグからなるので、積層プリプレグPPを3回連続して巻回することにより合計9プライとなる。積層プリプレグPPの長さLは、FRP円筒の用途に応じて設計されるもので、マンドレル20の有効長未満の適当な長さである。
上述の捩り剛性保持プリプレグ2及び座屈防止プリプレグ3を含む各種のプリプレグに含まれる強化繊維としては、炭素繊維のほかに、アルミナ繊維、アラミド繊維、チラノ繊維、アモルファス繊維又はガラス繊維などを用いることができる。即ち、糸の種類は基本的に限定されない。
捩り剛性保持プリプレグ2(一対のバイアスプリプレグ2A、2B)、及び座屈防止(フープ)プリプレグ3等の一方向強化繊維プリプレグ(長繊維方向が一方向に引き揃えられたプリプレグ)の場合、糸の太さは、好ましくは、24K(1Kはフィラメント1000本)以下であるのがよい。24Kを超えるとプリプレグが厚くなりすぎるとともに、均一な繊維物性を確保できない虞があり、またマンドレルに巻き付ける作業性が悪くなる虞がある。
このような強化繊維に含浸させる樹脂は、基本的にいかなるものでも使用し得る。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、ビニルエステル樹脂、ピーク樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。
プリプレグの重さは、300g/m2以下であるのが好ましく、250g/m2以下であるのがより好ましい。300g/m2を超えると、厚くなりすぎ製造時にマンドレルに巻回するのが困難になる。プリプレグの樹脂量は、20から45重量%であるのが好ましく、25から40重量%であるのがより好ましい。20重量%未満であると、樹脂量が少なすぎて十分な強度を有するシャフトを製造できない虞があり、45重量%を超えると、円筒が同重量の場合には捩り剛性が低下する虞がある。
以上の積層プリプレグPPを巻回した後加熱硬化させて形成したFRP円筒は、円筒本体をなす複数のFRP層中に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ2と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ3とが複数回連続して巻回されているので、捩り方向と座屈方向に対する強度を高めることができる。
また、一対のバイアスプリプレグ2A、2Bとフーププリプレグ3の3枚のプリプレグを重ね合わせ、これらをマクロな視点での1枚のプリプレグ(積層プリプレグPP)として捉えて巻回しているので、同量の材料を個別に巻回した場合に比べ、座屈防止の効果の発現により、FRP円筒の軽量化と高強度化を同時に図ることができる。
次に、本発明のプリプレグ巻回方法を実施するための巻回装置の一実施形態を、図5ないし図9を用いて説明する。機枠11上に、平面矩形でその上面を水平なプリプレグ載置平面10Pとした定盤10と、この定盤10の両側部に位置するガイドレール12が固定されている。機枠11上にはまた、回転駆動系13によって回転駆動されるガイドレール12と平行な送りねじ14が支持されている。以下、ガイドレール12と送りねじ14の軸線方向を前後方向(X方向)とする。
ガイドレール12上には、前後移動枠(ダブルロールブロック)15が移動自在に支持されており、この前後移動枠15に、送りねじ14に螺合するナット部材16が固定されている。従って、回転駆動系13を介して送りねじ14を正逆に回転駆動すると、前後移動枠15がガイドレール12に沿って正逆にX方向に往復直線運動する。前後移動枠15を前後方向に移動させるガイドレール12、回転駆動系13、送りねじ14及び前後移動枠15は、前後移動枠15と定盤10をX方向に相対移動させる相対定盤移動機構を構成する。
前後移動枠15には、その下部に、マンドレル20を昇降可能に支持する一対のシリンダ装置ブラケット21が固定されている。以下、マンドレル20の軸線20C方向を左右方向とする。左右のシリンダ装置ブラケット21には、上下方向(プリプレグ載置平面10Pと直交する方向)に向けてマンドレル昇降シリンダ装置22が固定されており、この左右のマンドレル昇降シリンダ装置22のピストンロッド23に、マンドレル着脱ブロック24が固定されている。左右のマンドレル着脱ブロック24は、マンドレル20の両端軸部に突出させた左右軸突起20Xを着脱可能及び回転自在に支持する。図9は、マンドレル20の単体形状を示している。この前後移動枠15に支持されたシリンダ装置ブラケット21、マンドレル昇降シリンダ装置22、ピストンロッド23及びマンドレル着脱ブロック24は、マンドレル20を定盤10に対して相対的に昇降させる相対マンドレル移動機構を構成する。
前後移動枠15には、図5ないし図7に示すように、左右一対の上下方向のガイドレール31が固定されており、このガイドレール31に、ガイドピース33を介して、昇降枠32が昇降自在に支持されている。前後移動枠15の上部枠15Aには、上下方向の昇降枠昇降シリンダ装置34が固定されており、この昇降枠昇降シリンダ装置34のピストンロッド35が昇降枠32に固定されている。
昇降枠32には、図7に示すように、左右一対の上下方向のガイドレール36が固定されており、このガイドレール36に、ガイドピース37を介して、押圧ロール30を回転自在に支持した押圧ロールブラケット38が昇降自在に支持されている。
昇降枠32には、押圧ロール30の軸線30C方向に離間させて、複数(図5では4個)の加圧ロール圧力調整シリンダ装置40が上下方向に向けて固定されている。各加圧ロール圧力調整シリンダ装置40のピストンロッド41には、加圧ロール支持ブラケット42が固定されており、この加圧ロール支持ブラケット42に、押圧ロール30の周面にその上方から弾接する加圧ロール43が回転自在に支持されている。この加圧ロール圧力調整シリンダ装置40によって、加圧ロール43と押圧ロール30との接触圧力を調整することができる。昇降枠32と押圧ロールブラケット38との間にはさらに、押圧ロール昇降シリンダ装置39が設けられており、この押圧ロール昇降シリンダ装置39によって、昇降枠32の上昇時における押圧ロール30の上下方向相対位置が保持され、シリンダ下死点までの降下を防ぐことができる。図8では、加圧ロール43の図示を省略し、押圧ロール昇降シリンダ装置39を描いている。
以上のガイドレール31、昇降枠32、ガイドピース33、昇降枠昇降シリンダ装置34及びピストンロッド35は、押圧ロール30をマンドレル20に対して接離移動させる相対押圧ロール昇降機構を構成し、加圧ロール圧力調整シリンダ装置40、ピストンロッド41、加圧ロール支持ブラケット42及び加圧ロール43は、押圧ロール30のマンドレル20に対する押圧力を変化させる押圧力可変機構を構成する。
上記構成の本プリプレグ巻回装置は、機枠11上に、前後方向(定盤10のプリプレグ載置平面10P方向)に移動可能な前後移動枠(ダブルロールブロック)15が備えられ、この前後移動枠15に独立して昇降可能にマンドレル20及び押圧ロール30が支持されている。マンドレル20は、シリンダ装置ブラケット21、マンドレル昇降シリンダ装置22、ピストンロッド23及びマンドレル着脱ブロック24(相対マンドレル移動機構)によって定盤10に対して相対的に昇降し、押圧ロール30は、ガイドレール31、昇降枠32、ガイドピース33、押圧ロール昇降シリンダ装置39(相対押圧ロール昇降機構)によってマンドレル20(定盤10)に対して昇降する。すなわち、マンドレル20と押圧ロール30は、独立して、定盤10に対して昇降運動することができる。さらに、マンドレル20に対する押圧ロール30の接触圧力は、押圧ロール30の軸線30Cの方向に複数配設した、独立して加圧力を調整可能な加圧ロール圧力調整シリンダ装置40(加圧ロール43)により、押圧ロール30(マンドレル20)の延長方向において異ならせることができる。
従って、定盤10のプリプレグ載置平面10P上にプリプレグP(積層プリプレグPP)を載置し、マンドレル20、押圧ロール30の高さ位置を変化させながら、前後移動枠15を前後方向に移動させて、マンドレル20にプリプレグP(積層プリプレグPP)の先端を巻き付け(初期巻付)、その後、マンドレル20を定盤10に押し付け、マンドレル20に押圧ロール30を押し付け、前後移動枠15を前後方向に移動させることで、図1及び図2で説明した本発明のプリプレグ巻回方法を確実に実施することができる。
また、以上のようにして外周面にプリプレグP(または積層プリプレグPP)を必要量巻回したプリプレグ20は、その両端に突出させた左右軸突起20Xをマンドレル着脱ブロック24から外して、前後移動枠15から離脱させ、次の加熱硬化行程に供することができる。
以上の実施形態の押圧ロールの押圧力可変機構(加圧ロール圧力調整シリンダ装置40、ピストンロッド41、加圧ロール支持ブラケット42及び加圧ロール43)は、設置することが好ましいが省略することも可能である。すなわち、昇降枠32に固定的に押圧ロール30を回転自在に支持しても、本発明方法は実施できる。
P プリプレグ
PP 積層プリプレグ
H 離型シート
B ダブルロールブロック
10 定盤
10P プリプレグ載置平面
11 機枠
12 ガイドレール
13 回転駆動系
14 送りねじ
15 前後移動枠
20 マンドレル
20C 軸線
20X 左右軸突起
21 シリンダ装置ブラケット
22 マンドレル昇降シリンダ装置
23 ピストンロッド
24 マンドレル着脱ブロック
30 押圧ロール
30C 軸線
31 ガイドレール
32 昇降枠
33 ガイドピース
34 昇降枠昇降シリンダ装置
35 ピストンロッド
36 ガイドレール
37 ガイドピース
38 押圧ロールブラケット
39 押圧ロール昇降シリンダ装置
40 加圧ロール圧力調整シリンダ装置
41 ピストンロッド
42 加圧ロール支持ブラケット
43 加圧ロール

Claims (5)

  1. 定盤と、この定盤に対して接離移動可能なマンドレルと、このマンドレルに対して接離移動可能な該マンドレルと平行な軸線を有する押圧ロールとを準備するステップ;
    上記定盤上に、熱硬化性樹脂シート中に強化繊維を含浸させてなる複数枚のプリプレグを各プリプレグの間に離型シートを介在させた状態で積層した積層プリプレグを載置するステップ;
    この定盤上に位置させた上記積層プリプレグの先端をマンドレルに巻き付け、該マンドレルと定盤との間及びマンドレルと押圧ロールとの間に該積層プリプレグを挟んだ状態で、該定盤とマンドレル及びマンドレルと押圧ロールとの間に押圧力を作用させるステップ;及び
    この定盤、マンドレル及び押圧ロールの押圧状態において、該定盤とマンドレルとの間に、マンドレルの軸線と平面的に見て直交する方向の相対移動力を与えることにより、該マンドレル及び押圧ロールを回転させて該マンドレルに上記積層プリプレグを巻回するとともに、このマンドレルへの巻回中に、上記離型シートを抜去するステップ;
    を有することを特徴とするプリプレグの巻回方法。
  2. 定盤と、この定盤に対して接離移動可能なマンドレルと、このマンドレルに対して接離移動可能な該マンドレルと平行な軸線を有する弾性材料からなる押圧ロールと、この押圧ロールを軸線方向の異なる位置において押圧し、該押圧ロールを介してマンドレルを定盤に接近する方向へ押圧する複数の加圧ロールと、この複数の加圧ロールと押圧ロールの接触圧力を調整することで上記押圧ロールをマンドレルに押圧する押圧力を変化させる加圧ロール圧力調整シリンダ装置と、を準備するステップ;
    上記定盤上に、熱硬化性樹脂シート中に強化繊維を含浸させてなるプリプレグを載置するステップ;
    この定盤上に位置させたプリプレグの先端をマンドレルに巻き付け、該マンドレルと定盤との間及びマンドレルと押圧ロールとの間に該プリプレグを挟んだ状態で、該定盤とマンドレル及びマンドレルと押圧ロールとの間に押圧力を作用させるステップ;
    上記押圧ロールの周面に上記複数の加圧ロールを弾接させるステップ;
    この弾接状態で、上記加圧ロール圧力調整シリンダ装置により、上記複数の加圧ロールと押圧ロールの接触圧力を調整することで、上記押圧ロールをマンドレルに押圧する押圧力を変化させるステップ;及び
    上記定盤、マンドレル及び押圧ロールの押圧状態において、該定盤とマンドレルとの間に、マンドレルの軸線と平面的に見て直交する方向の相対移動力を与えることにより、該マンドレル及び押圧ロールを回転させて該マンドレルにプリプレグを巻回するステップ;
    を有することを特徴とするプリプレグの巻回方法。
  3. 請求項2記載のプリプレグの巻回方法において、
    上記プリプレグは、複数枚のプリプレグを各プリプレグの間に離型シートを介在させた状態で積層した積層プリプレグであり、マンドレルへの巻回中に、離型シートを抜去するステップを含むプリプレグの巻回方法。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載のプリプレグの巻回方法において、
    上記マンドレルは、円柱状であるプリプレグの巻回方法。
  5. 熱硬化性樹脂シート中に強化繊維を含浸させてなるプリプレグを載置する載置平面を有する定盤;及び
    この定盤のプリプレグ載置平面と平行な方向に移動自在に支持された前後移動枠;
    を備え、
    上記前後移動枠は、
    上記定盤のプリプレグ載置平面に対し、その軸線を平行にして、かつ該軸線を上記前後移動枠の移動方向と直交する方向に向けて回転自在に支持したマンドレル;
    該マンドレルを上記定盤のプリプレグ載置平面に対して接離移動させる相対マンドレル移動機構;
    その軸線をマンドレルの軸線に平行に維持し、該マンドレルに対して接離移動可能な押圧ロール;
    上記押圧ロールを軸線方向の異なる位置において押圧し、該押圧ロールを介してマンドレルを定盤に接近する方向へ押圧する複数の加圧ロール;
    上記押圧ロールを定盤及びマンドレルに対して昇降させる相対押圧ロール昇降機構;及び
    上記複数の加圧ロールと押圧ロールの接触圧力を調整することで、上記押圧ロールをマンドレルに押圧する押圧力を変化させる加圧ロール圧力調整シリンダ装置;
    を備え、
    上記前後移動枠を移動させることにより、上記マンドレル及び押圧ロールを、定盤に対し、上記プリプレグ載置平面の平面方向において、マンドレルの軸線と平面的に見て直交する方向に相対移動させることを特徴とするプリプレグ巻回装置。
JP2009292128A 2009-12-24 2009-12-24 プリプレグ巻回方法及び装置 Active JP4859975B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009292128A JP4859975B2 (ja) 2009-12-24 2009-12-24 プリプレグ巻回方法及び装置
US13/517,300 US8882950B2 (en) 2009-12-24 2010-05-28 Prepreg winding method and apparatus
CN201080058495.3A CN102666074B (zh) 2009-12-24 2010-05-28 预浸材料缠绕方法以及装置
PCT/JP2010/059076 WO2011077769A1 (ja) 2009-12-24 2010-05-28 プリプレグ巻回方法及び装置
KR1020127015151A KR101449497B1 (ko) 2009-12-24 2010-05-28 프리프레그 권회방법 및 장치
EP10839006.3A EP2517864B1 (en) 2009-12-24 2010-05-28 Prepreg winding method and apparatus
TW099123997A TWI482731B (zh) 2009-12-24 2010-07-21 預浸帶的纏繞方法及裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009292128A JP4859975B2 (ja) 2009-12-24 2009-12-24 プリプレグ巻回方法及び装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2011131467A JP2011131467A (ja) 2011-07-07
JP2011131467A5 JP2011131467A5 (ja) 2011-08-25
JP4859975B2 true JP4859975B2 (ja) 2012-01-25

Family

ID=44195321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009292128A Active JP4859975B2 (ja) 2009-12-24 2009-12-24 プリプレグ巻回方法及び装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8882950B2 (ja)
EP (1) EP2517864B1 (ja)
JP (1) JP4859975B2 (ja)
KR (1) KR101449497B1 (ja)
CN (1) CN102666074B (ja)
TW (1) TWI482731B (ja)
WO (1) WO2011077769A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103707496B (zh) * 2012-10-08 2017-03-15 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种热塑性纤维缠绕成型的管材及其成型工艺
CN103317733B (zh) * 2012-10-12 2015-04-15 北京航空航天大学 仿蚕茧缠绕编织结构的复合材料车厢蒙皮及其制备方法
US20140265050A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Bell Helicopter Textron Inc. Multi-layer and Multi-fiber Orientation Compression Rolling Process
WO2015105762A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-16 Carbon3D, Inc. Materials and methods for three-dimensional fabrication
CN108262987B (zh) * 2016-12-31 2024-01-09 浙江双林机械股份有限公司 连续纤维塑料复合压力管缠绕设备及缠绕方法
JP6892270B2 (ja) * 2017-01-27 2021-06-23 三菱ケミカル株式会社 巻回体の製造装置及び製造方法
US10661492B2 (en) * 2017-11-17 2020-05-26 Purple Innovation, Llc Molding systems, mold extractor systems, and related methods
JP7112314B2 (ja) * 2018-10-29 2022-08-03 藤倉コンポジット株式会社 車両用ベルト
CN113882089B (zh) * 2021-10-27 2022-11-08 浙江毅聚新材料有限公司 一种连续法制备预浸料的工艺

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4319750A (en) * 1979-04-30 1982-03-16 Aldila, Inc. Golf shaft having controlled flex zone
JPS56105884A (en) * 1979-09-06 1981-08-22 Asahi Chem Ind Co Ltd Inertia type friction welding equipment
JPS5939296B2 (ja) * 1980-10-02 1984-09-21 株式会社シマノ 断面非円形状をなすテ−パ−状管材の製造法
JPH0696269B2 (ja) * 1986-07-09 1994-11-30 石川島播磨重工業株式会社 プリプレグシ−ト段付円筒の製造装置
US4938824A (en) * 1987-01-23 1990-07-03 Thiokol Corporation Method for making a composite component using a transverse tape
FR2632244B1 (fr) * 1988-06-03 1991-02-15 Pechiney Materiau composite metal-fibres-resine et son procede de fabrication par enroulement en spirale a spires jointives
US4963301A (en) * 1988-06-28 1990-10-16 Kaiser Aerotech Method for fabrication of refractory composite tubing
JPH0671766B2 (ja) * 1991-02-08 1994-09-14 株式会社ゼロワン Frp用強化繊維の巻付け装置
JPH0569492A (ja) * 1991-05-24 1993-03-23 Yamaha Corp 中空棒状体の製造方法
US5262118A (en) 1991-03-22 1993-11-16 Yamaha Corporation Method for producing a hollow FRP article
US5280706A (en) * 1992-06-25 1994-01-25 Thiokol Corporation Composite/metal hybrid rocket motor case and methods for manufacturing
JP2613844B2 (ja) * 1993-12-03 1997-05-28 小松化成株式会社 繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法及びその装置
US5585062A (en) * 1993-12-29 1996-12-17 Toho Rayon Co., Ltd. Process for making a cylindrical product of fiber reinforcement-thermoplastic resin composite
AU3397497A (en) * 1996-06-18 1998-01-07 Quadrax Corporation Composite golf club shaft and method of and apparatus for making same
JP2000127254A (ja) * 1998-10-26 2000-05-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 管状体の製造方法と、プリプレグを芯材へ巻き付ける巻付け部材及び巻付け装置
JP3595213B2 (ja) 1999-09-29 2004-12-02 株式会社東芝 Frpチューブの成形方法
JP3738302B2 (ja) * 2001-10-10 2006-01-25 株式会社グラファイトデザイン プリプレグシートのローリング装置
JP4771209B2 (ja) 2004-07-28 2011-09-14 東レ株式会社 Frp筒体およびその製造方法
US7703480B1 (en) * 2005-08-01 2010-04-27 Hillerich & Bradsby Co. Composite tubes and method of manufacturing same
JP4350776B2 (ja) 2007-05-28 2009-10-21 関西電力株式会社 分散電源の単独運転検出システムおよび単独運転検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8882950B2 (en) 2014-11-11
TW201121865A (en) 2011-07-01
EP2517864A1 (en) 2012-10-31
CN102666074B (zh) 2015-06-03
KR20120115265A (ko) 2012-10-17
US20120247652A1 (en) 2012-10-04
WO2011077769A1 (ja) 2011-06-30
EP2517864B1 (en) 2018-05-16
EP2517864A4 (en) 2016-12-14
CN102666074A (zh) 2012-09-12
TWI482731B (zh) 2015-05-01
KR101449497B1 (ko) 2014-10-14
JP2011131467A (ja) 2011-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4859975B2 (ja) プリプレグ巻回方法及び装置
CA2883361C (en) Methods and systems for automated ply layup for composites
US6736168B2 (en) Fiber reinforced plastic pipe and filament winding apparatus
JP2011131467A5 (ja)
JP5937894B2 (ja) 複合材ストリンガーの連続プリフォーム装置
JP2001521839A (ja) 繊維配置装置の供給制御システム
CN105773975B (zh) 一种基于三维打印的嵌入预张紧碳纤维的方法和装置
CN102555235B (zh) 一种树脂基复合材料预浸料铺层压实和剪口的装置
JP5587916B2 (ja) 複合部品の製造方法
CN214265829U (zh) 一种半固化片边料卷绕收料装置
US9321221B2 (en) Continuous preform device for composite stringer
KR101733185B1 (ko) 프리프레그 적층시트 제조장치
JP5937546B2 (ja) フィラメントワインディング装置
CN215509305U (zh) 一种制造开槽蜂窝芯用的设备
JP5726371B2 (ja) 強化繊維基材の積層装置及び強化繊維基材の積層方法
JP6756275B2 (ja) フィラメントワインディング装置
US20140174638A1 (en) Thread displacement device
JPH0634092Y2 (ja) 加熱圧縮含浸装置
US20240100787A1 (en) Method of producing preform and method of molding composite material
CN219218519U (zh) 一种用于碳纤维预浸布的裁剪装置
JPH11114953A (ja) プリプレグの製造方法およびその装置
JPH0834066A (ja) 連続引抜き成形装置
KR20240030439A (ko) 프리프레그 적층 성형 장치
JP2024047485A (ja) テープ送り出し用のローラユニット、繊維積層装置及び複合材成形方法
JP2012166508A (ja) 繊維強化樹脂の製造装置及び繊維強化樹脂の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110708

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110708

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20110708

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20110727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111003

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111101

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4859975

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250