JPS61211018A - 繊維強化プラスチツクの製造法 - Google Patents
繊維強化プラスチツクの製造法Info
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- JPS61211018A JPS61211018A JP60052476A JP5247685A JPS61211018A JP S61211018 A JPS61211018 A JP S61211018A JP 60052476 A JP60052476 A JP 60052476A JP 5247685 A JP5247685 A JP 5247685A JP S61211018 A JPS61211018 A JP S61211018A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は繊維強化プラスチックの製造法に関する。よシ
詳しくは樹脂含浸糸条がオフ・アクシスに巻き付けられ
て成る繊維強化プラスチックに関する。
詳しくは樹脂含浸糸条がオフ・アクシスに巻き付けられ
て成る繊維強化プラスチックに関する。
繊維強化プラスチックにおける繊維と樹脂との配置につ
いては種々の構成が知られている。織物、編物およびフ
ィラメントワインディング法（以下ＦＷ法と称す）を用
いた場合では、一般に繊維が互いにクロスオーバーして
おり、このクロスオーバーする部分で繊維が曲がって応
力が集中し、これが繊維強化プラスチックの破壊の原因
とされている。この破壊の原因を極力排除するためＫ、
クロス織物コンポジットに於いてはこのクロスオーバ一
部での繊維曲率を低下させるように、フィラメント数の
少ない糸条を用いたシ糸条を幅方向に拡げたシ、あるい
は異稽繊維材料等の組み合せｔ行りたシする等の試みが
なされている。しかしこのような試みではいずれの場合
も一方向デリプレグの積層配向によるコンポジットはど
の性能は発揮されない。−例として、カーＲン繊維／マ
トリックス樹脂系を用いて形成された一方向デリゾレグ
の♂／９０′交互積層コンポジットと８枚朱子織コンポ
ジットの力学的特性を比較して第１表忙示す。第１表よ
り明らかなようにクロスオーバ一部で繊維の曲がシ絡ら
みの生じていない一方向デリゾレグによる積層コンポジ
ットは力学的特性特に引張強度において優れている。こ
のように、繊維強化プラスチックの高性能化特に引張強
度を上げるためには、繊維のクロスオーバー金極力発生
しないようにすることが必要である。
いては種々の構成が知られている。織物、編物およびフ
ィラメントワインディング法（以下ＦＷ法と称す）を用
いた場合では、一般に繊維が互いにクロスオーバーして
おり、このクロスオーバーする部分で繊維が曲がって応
力が集中し、これが繊維強化プラスチックの破壊の原因
とされている。この破壊の原因を極力排除するためＫ、
クロス織物コンポジットに於いてはこのクロスオーバ一
部での繊維曲率を低下させるように、フィラメント数の
少ない糸条を用いたシ糸条を幅方向に拡げたシ、あるい
は異稽繊維材料等の組み合せｔ行りたシする等の試みが
なされている。しかしこのような試みではいずれの場合
も一方向デリプレグの積層配向によるコンポジットはど
の性能は発揮されない。−例として、カーＲン繊維／マ
トリックス樹脂系を用いて形成された一方向デリゾレグ
の♂／９０′交互積層コンポジットと８枚朱子織コンポ
ジットの力学的特性を比較して第１表忙示す。第１表よ
り明らかなようにクロスオーバ一部で繊維の曲がシ絡ら
みの生じていない一方向デリゾレグによる積層コンポジ
ットは力学的特性特に引張強度において優れている。こ
のように、繊維強化プラスチックの高性能化特に引張強
度を上げるためには、繊維のクロスオーバー金極力発生
しないようにすることが必要である。
一般に、高性能の繊維強化プラスチックの製造方法とし
てはＦＷ法が優れているとされている。
てはＦＷ法が優れているとされている。
しかし従来ＦＷによりてマンドレル等の金型に巻き付け
られる糸条（複数本の繊維から成る）は９♂巻き（周巻
き）、♂巻き（−−ラー巻き）ｔ−除いて、いづれの場
合も繊維の配向はオン・アクシス（ｏＡ番−ａｘｉｍ
）の積層構成になり、繊維にクロスオーバ一部を形成す
るような巻き方になる。
られる糸条（複数本の繊維から成る）は９♂巻き（周巻
き）、♂巻き（−−ラー巻き）ｔ−除いて、いづれの場
合も繊維の配向はオン・アクシス（ｏＡ番−ａｘｉｍ
）の積層構成になり、繊維にクロスオーバ一部を形成す
るような巻き方になる。
これは従来ＦＷ法に用いられるフィラメントワインディ
ング機ではトラバースの往復運動中にマンドレルの回転
方向が一定に保たれていることに起因する。
ング機ではトラバースの往復運動中にマンドレルの回転
方向が一定に保たれていることに起因する。
前記従来の構成を有するワインディング機上用いてもＦ
Ｗ法によってオフ・アクシス（ｏｆｆ−ａｘｌｍ）の積
層構成をつくることは可能である。すなわち−回のトラ
バースでマンドレルの全表面金糸条を構成する繊維で被
覆するようにトラバース装置の移動とマンドレルの一方
方向の回転を定めればよい。例えば往きのトラバースで
巻付角＋４５″でマンドレルの全表面を被覆し、帰シの
トラバースで巻付角−４５′でマンドレルの全表面を被
覆して一往復で＋４ ｒ：／−４ｓ’の２層のオフ・ア
クシスの繊維配向層を形成すればよい。
Ｗ法によってオフ・アクシス（ｏｆｆ−ａｘｌｍ）の積
層構成をつくることは可能である。すなわち−回のトラ
バースでマンドレルの全表面金糸条を構成する繊維で被
覆するようにトラバース装置の移動とマンドレルの一方
方向の回転を定めればよい。例えば往きのトラバースで
巻付角＋４５″でマンドレルの全表面を被覆し、帰シの
トラバースで巻付角−４５′でマンドレルの全表面を被
覆して一往復で＋４ ｒ：／−４ｓ’の２層のオフ・ア
クシスの繊維配向層を形成すればよい。
しかしこの方法は多くの問題点を有する。すなわちこの
方法を実施するために必要とする数多くのトウ又はロー
ビングを用いた多錘供給方式はクリールや含浸設備が大
がかりになること、および１ストローク当シの積層肉厚
の増加にしたがって被覆表面が大きくなシ供給トウ、ロ
ービング数を増加しないと繊維間のギャップを生じるな
どの問題点がある。したがって前述の方法では使用に耐
えるオフ・アクシスの繊維配向層を得ることができない
のが現状である。
方法を実施するために必要とする数多くのトウ又はロー
ビングを用いた多錘供給方式はクリールや含浸設備が大
がかりになること、および１ストローク当シの積層肉厚
の増加にしたがって被覆表面が大きくなシ供給トウ、ロ
ービング数を増加しないと繊維間のギャップを生じるな
どの問題点がある。したがって前述の方法では使用に耐
えるオフ・アクシスの繊維配向層を得ることができない
のが現状である。
本発明は前述の従来公知の繊維強化プラスチックの製造
法の有する問題点を解消して、繊維間にクロスオーバー
や絡らみのない積層構造を有する高性能な繊維強化プラ
スチック？Ｆ’Ｗ法によって製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
法の有する問題点を解消して、繊維間にクロスオーバー
や絡らみのない積層構造を有する高性能な繊維強化プラ
スチック？Ｆ’Ｗ法によって製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明の目的は、正逆回転可能なマンドレルとそのマン
ドレルの軸線方向に平行に往復運動可能なトラバース装
置を有し、且つ前記マンドレルの駆動系と前記トラバー
ス装置の駆動系がマンドレルの回転方向とトラバース装
置の移動方向とを独立して切換可能に連携されているフ
ィラメントワインディング機を用いて、樹脂含湿糸条全
前記トラバース装置で案内させながら巻き付けて成る繊
維強化プラスチックの製造法であって、前記トラバース
装置の往復運動に対する前記マンドレルの回転方向をト
ラバース装置の１ストロークの移動毎に逆転させ、それ
によって前記糸条を所定の巻付角で複数のストローク巻
取ってオフ・アクシスの繊維配向層を形成し、続いて同
一又は異なる巻付角を有するオフ・アクシスの繊維配向
層が所定の暦数だけ順次積層されるように前記糸条を巻
き付けてなる繊維強化プラスチックの製造法によって達
成される。
ドレルの軸線方向に平行に往復運動可能なトラバース装
置を有し、且つ前記マンドレルの駆動系と前記トラバー
ス装置の駆動系がマンドレルの回転方向とトラバース装
置の移動方向とを独立して切換可能に連携されているフ
ィラメントワインディング機を用いて、樹脂含湿糸条全
前記トラバース装置で案内させながら巻き付けて成る繊
維強化プラスチックの製造法であって、前記トラバース
装置の往復運動に対する前記マンドレルの回転方向をト
ラバース装置の１ストロークの移動毎に逆転させ、それ
によって前記糸条を所定の巻付角で複数のストローク巻
取ってオフ・アクシスの繊維配向層を形成し、続いて同
一又は異なる巻付角を有するオフ・アクシスの繊維配向
層が所定の暦数だけ順次積層されるように前記糸条を巻
き付けてなる繊維強化プラスチックの製造法によって達
成される。
本発明の繊維強化プラスチックの製造法において用いら
れる糸条を構成する強化繊維としては、炭素繊維、黒鉛
繊維、ガラス繊維、ＳｔＣ繊維、ケブラー繊維等を用い
ることができる。又マトリックス樹脂としてはエポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、
ポリイミド樹脂等の熱硬化樹脂を用いることができる。
れる糸条を構成する強化繊維としては、炭素繊維、黒鉛
繊維、ガラス繊維、ＳｔＣ繊維、ケブラー繊維等を用い
ることができる。又マトリックス樹脂としてはエポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、
ポリイミド樹脂等の熱硬化樹脂を用いることができる。
以下添付図面を参照して本発明の繊維強化デラスチクク
展造法を詳述する。
展造法を詳述する。
第１図に本発明の製造法に用いられるフィラメントワイ
ンディング機を示す、第１図に示すフィラメントワイン
ディング機において、一端に駆動源連結部９を有するマ
ンドレル１は矢印４で示す正回転と矢印５で示す逆回転
を行うことができるように構成されている。上部に樹脂
含湿槽３を有するトラバース装置ＺＦｉガイドフレーム
７上をマンドレル１の軸線方向忙往復動可能に構成され
ている。複数の糸条８（それぞれの糸条は通常複数の繊
維すなわち単糸フィラメントから構成されている）は樹
脂含湿槽３を通過することによってマトリックス樹脂が
付与された後、トラバース装置２の先端のデリバリアイ
６を通過し、マンドレル１上忙案内される。マンドレル
ｌは矢印４又は５の方向に回転し、トラバース装置２＃
′ｉ矢印１０のよう忙往復動するので、糸条は第１図の
如くマンドレルｌ上圧巻き付けられる。次に巻付角＋４
５゜でオフ・アクシスで繊維配向層を形成する場合を第
２ａ ＃ ２ｂおよび２ａ図を参照して説明する。
ンディング機を示す、第１図に示すフィラメントワイン
ディング機において、一端に駆動源連結部９を有するマ
ンドレル１は矢印４で示す正回転と矢印５で示す逆回転
を行うことができるように構成されている。上部に樹脂
含湿槽３を有するトラバース装置ＺＦｉガイドフレーム
７上をマンドレル１の軸線方向忙往復動可能に構成され
ている。複数の糸条８（それぞれの糸条は通常複数の繊
維すなわち単糸フィラメントから構成されている）は樹
脂含湿槽３を通過することによってマトリックス樹脂が
付与された後、トラバース装置２の先端のデリバリアイ
６を通過し、マンドレル１上忙案内される。マンドレル
ｌは矢印４又は５の方向に回転し、トラバース装置２＃
′ｉ矢印１０のよう忙往復動するので、糸条は第１図の
如くマンドレルｌ上圧巻き付けられる。次に巻付角＋４
５゜でオフ・アクシスで繊維配向層を形成する場合を第
２ａ ＃ ２ｂおよび２ａ図を参照して説明する。
各図においてＨ，Ｓとはマンドレル駆動部側を、Ｔ、Ｓ
とはその反対側を示す。先ずマンドレル１が第２ａ図に
示すように正回転し、トラバース装置２は矢印１０Ｈの
方向に移動し、その結果図示の如く巻付角＋４５′で糸
条８工がマント°レルｌ上に巻き付けられる。ここに云
う巻付角は糸条とマンドレル１の軸線との交叉角で示し
、糸条が右下がりの場合は土層とし、左下がシの場合は
一層とする・トラバース装置２が巻き端部に達したとこ
ろで糸条８１はＤＷ＠ １１状態でマンドレルｌに固定
される。続いてマンドレル１は第２ｂ図に示すように逆
回転して、既に巻き上げられた糸条８１の隣りの部分か
ら逆方向１０Ｌに移動するトラバース装置２によって巻
付角＋４５ａに巻き付けられて糸条８２となる。この往
復の巻き付はサイクルは第２ｃ図１ｃ８１ 、８２・８
７ 、８８−・・とじて示すようにマンドレル１の表面
が全部糸条で被覆される迄続けられてオフ・アクシスの
一層の繊維配向層が形成される０次に第３ａ ＃ ３ｂ
、および３ａ図に示すように巻付角−４−のオフ・ア
クシスの繊維配向層が形成される。すなわちＩＯＲ方向
のトラバース装置の移動に際してはマンドレル１は逆回
転し、ＩＯＬ方向の移動に際しては正回転し、順次これ
が繰返えされて第３ｃ図に８１’、 ８２’・・・８６
’、 ８７’・・・として示すようにマンドレルの表面
を被覆する巻付角−４５′のオフ・アクシスの繊維配向
層が形成される。
とはその反対側を示す。先ずマンドレル１が第２ａ図に
示すように正回転し、トラバース装置２は矢印１０Ｈの
方向に移動し、その結果図示の如く巻付角＋４５′で糸
条８工がマント°レルｌ上に巻き付けられる。ここに云
う巻付角は糸条とマンドレル１の軸線との交叉角で示し
、糸条が右下がりの場合は土層とし、左下がシの場合は
一層とする・トラバース装置２が巻き端部に達したとこ
ろで糸条８１はＤＷ＠ １１状態でマンドレルｌに固定
される。続いてマンドレル１は第２ｂ図に示すように逆
回転して、既に巻き上げられた糸条８１の隣りの部分か
ら逆方向１０Ｌに移動するトラバース装置２によって巻
付角＋４５ａに巻き付けられて糸条８２となる。この往
復の巻き付はサイクルは第２ｃ図１ｃ８１ 、８２・８
７ 、８８−・・とじて示すようにマンドレル１の表面
が全部糸条で被覆される迄続けられてオフ・アクシスの
一層の繊維配向層が形成される０次に第３ａ ＃ ３ｂ
、および３ａ図に示すように巻付角−４−のオフ・ア
クシスの繊維配向層が形成される。すなわちＩＯＲ方向
のトラバース装置の移動に際してはマンドレル１は逆回
転し、ＩＯＬ方向の移動に際しては正回転し、順次これ
が繰返えされて第３ｃ図に８１’、 ８２’・・・８６
’、 ８７’・・・として示すようにマンドレルの表面
を被覆する巻付角−４５′のオフ・アクシスの繊維配向
層が形成される。
前記繊維配向層の積層数は目的とする繊維強化プラスチ
ックの用途によって任意に選定すればよく、又このよう
にして形成されるオフ・アクシスの繊維配向層は巻付角
を士げ〜±８５″の間で任意に選定することによって可
能である。なお１つの繊維強化プラスチックを異なる巻
付角を有する複数の繊維配向層で形成してもよい。
ックの用途によって任意に選定すればよく、又このよう
にして形成されるオフ・アクシスの繊維配向層は巻付角
を士げ〜±８５″の間で任意に選定することによって可
能である。なお１つの繊維強化プラスチックを異なる巻
付角を有する複数の繊維配向層で形成してもよい。
第４図に示すように、外径７３１ｍφのマンドレルに内
層よシー４４）”／＋ ４５”／−４？／＋ ４５’／
−４５５”／＋ ４５’／−４！５”／＋４ ｓ／−４
５”／＋４５’／−４５１／＋４ｃ：の巻付角の１２層
、厚さ１．７ｍのオブアクシスの繊維配向層を形成し、
その上ｃ−１ｓ／＋１５’／−１５’／＋ １５’／−
１５’／＋１５°の巻付角の６層、厚さ１．３■のオフ
・アクシスの繊維配向層を形成して内径７３５ｗｍφ外
径７９−φの繊維強化プラスチック円筒金製造した。
層よシー４４）”／＋ ４５”／−４？／＋ ４５’／
−４５５”／＋ ４５’／−４！５”／＋４ ｓ／−４
５”／＋４５’／−４５１／＋４ｃ：の巻付角の１２層
、厚さ１．７ｍのオブアクシスの繊維配向層を形成し、
その上ｃ−１ｓ／＋１５’／−１５’／＋ １５’／−
１５’／＋１５°の巻付角の６層、厚さ１．３■のオフ
・アクシスの繊維配向層を形成して内径７３５ｗｍφ外
径７９−φの繊維強化プラスチック円筒金製造した。
得られた繊維強化プラスチツク円筒の円筒軸方向引張強
度は９２ｋＩＩ／■２でありた。従来法でクロスオーバ
ー巻きした円筒では７５ ｋｑＩ／ｍ”の強度であるの
で本発明方法による円筒は強度に優れる。
度は９２ｋＩＩ／■２でありた。従来法でクロスオーバ
ー巻きした円筒では７５ ｋｑＩ／ｍ”の強度であるの
で本発明方法による円筒は強度に優れる。
本発明の繊維強化プラスチックの製造法は前述のように
構成されているので、この方法を用いて作られた繊維強
化プラスチツク中には繊維のクロスオーバーや絡らみが
なく、したがりて力学的特性、特に引張強度において優
れたものが得られる。
構成されているので、この方法を用いて作られた繊維強
化プラスチツク中には繊維のクロスオーバーや絡らみが
なく、したがりて力学的特性、特に引張強度において優
れたものが得られる。
又この方法はマンドレルの回転方向をトラバース装置の
移動方向忙対して所定の計画に基づいて逆転させること
だけで行うことができるので、使用するフィラメントワ
インディスク機を大幅に改造することな〈実施すること
ができる。
移動方向忙対して所定の計画に基づいて逆転させること
だけで行うことができるので、使用するフィラメントワ
インディスク機を大幅に改造することな〈実施すること
ができる。
第１図は本発明の繊維強化プラスチックの製造法に用い
られるフィラメントワインディング機を略示する斜視図
であり、第２＆図、第２ｂ図および第２ｃ図は＋４５′
の巻付角で糸条をオフ・アクシスに巻付ける方法を説明
する模式図であシ、第３ａ図、第３ｂ図および第３ｃ図
は一４５°の巻付角の場合の第２ａ図、第２ｂ図および
第２ｃ図と同様の図である。第４図は異なる巻付角を有
する複数の繊維配向層から成る繊維強化プラスチックの
一例を説明する斜視図である。 １・・・マンドレル、２・・・トラバース装置、３・・
・樹脂含浸槽、４・・・マンドレル回転方向（正回転）
、５・・・マンドレル回転方向（逆回転）、８−・・糸
条、１０・・・トラバース装置の移動方向、８１．８２
・・・８７．８８・・・巻付角＋４ｒ：でのマンドレル
上の糸条、８１’、 ８２’・８６’、 ８７’−・・
巻付角−４ｒ：マノマンドレル上の糸条。 ０Ｒ １０Ｌ Ｈ，Ｓ、 ７．５゜０Ｌ
られるフィラメントワインディング機を略示する斜視図
であり、第２＆図、第２ｂ図および第２ｃ図は＋４５′
の巻付角で糸条をオフ・アクシスに巻付ける方法を説明
する模式図であシ、第３ａ図、第３ｂ図および第３ｃ図
は一４５°の巻付角の場合の第２ａ図、第２ｂ図および
第２ｃ図と同様の図である。第４図は異なる巻付角を有
する複数の繊維配向層から成る繊維強化プラスチックの
一例を説明する斜視図である。 １・・・マンドレル、２・・・トラバース装置、３・・
・樹脂含浸槽、４・・・マンドレル回転方向（正回転）
、５・・・マンドレル回転方向（逆回転）、８−・・糸
条、１０・・・トラバース装置の移動方向、８１．８２
・・・８７．８８・・・巻付角＋４ｒ：でのマンドレル
上の糸条、８１’、 ８２’・８６’、 ８７’−・・
巻付角−４ｒ：マノマンドレル上の糸条。 ０Ｒ １０Ｌ Ｈ，Ｓ、 ７．５゜０Ｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、正逆回転可能なマンドレルと該マンドレルの軸線方
向に平行に往復運動可能なトラバース装置を有し、且つ
前記マンドレルの駆動系と前記トラバース装置の駆動系
がマンドレルの回転方向とトラバース装置の移動方向と
を独立して切換可能に連携されているフィラメントワイ
ンディング機を用いて、樹脂含湿糸条を前記トラバース
装置で案内させながら巻き付けて成る繊維強化プラスチ
ックの製造法であって、 前記トラバース装置の往復運動に対する前記マンドレル
の回転方向をトラバース装置の１ストロークの移動毎に
逆転させ、それによって前記糸条を所定の巻付角で複数
のストローク巻取ってオフ・アクシスの繊維配向層を形
成し、続いて同一又は異なる巻付角を有するオフ・アク
シスの繊維配向層が所定の層数だけ順次積層されるよう
に前記糸条を巻き付けてなる繊維強化プラスチックの製
造法。 ２、前記相連続して巻き付けられて成る繊維配向層のそ
れぞれの巻付角が隣接する繊維配向層毎に同一の巻付角
で且つ相互に正負反対方向である特許請求の範囲第１項
記載の製造法。 ３、前記隣接する繊維配向層毎に同一で且つ相互に正負
反対方向の巻付角を用いて複数層の繊維配向層を形成し
、続いて異る巻付角を用いて複数層の繊維配向層を形成
する特許請求第１項記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60052476A JPS61211018A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 繊維強化プラスチツクの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60052476A JPS61211018A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 繊維強化プラスチツクの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61211018A true JPS61211018A (ja) | 1986-09-19 |
Family
ID=12915772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60052476A Pending JPS61211018A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 繊維強化プラスチツクの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61211018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000102986A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-04-11 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 繊維強化プラスチック製パイプの製造方法 |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP60052476A patent/JPS61211018A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000102986A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-04-11 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 繊維強化プラスチック製パイプの製造方法 |
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