(57)【要約】【課題】フィラメントワインディング法によるＦＲＰ成形体の製造方法において、繊維束の巻き付け易さを損なわず、且つ、成形体の形状の不均一や物性の低下を招くことのないように、繊維束を接合する。【解決手段】繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法において用いられる繊維束の接合方法であって、繊維束ｆ１の一方の端部と、繊維束ｆ５の一方の端部との周囲に、熱収縮チューブ１を配置する工程（ａ）と、熱収縮チューブ１材料を加熱して収縮させることにより、繊維束ｆ１と繊維束ｆ５とを接合する工程（ｂ）とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法において用いられる繊維束の接合方法であって、
第１の繊維束の一方の端部と、第２の繊維束の一方の端部との周囲に、熱収縮材料を配置する工程（ａ）と、
前記熱収縮材料を加熱して収縮させることにより、前記第１の繊維束と前記第２の繊維束とを接合する工程（ｂ）と、
を備える繊維束の接合方法。
【請求項２】
工程（ａ）は、前記第１の繊維束の一方の端部と、前記第２の繊維束の一方の端部とを、接続して配置することを含む、請求項１記載の繊維束の接合方法。
【請求項３】
工程（ａ）は、前記第１の繊維束の一方の端面と、前記第２の繊維束の一方の端面とを、対面させて接続することを含む、請求項２記載の繊維束の接合方法。
【請求項４】
第１の繊維束と、
第２の繊維束であって、一方の端面が、前記第１の繊維束の一方の端面に接続されている第２の繊維束と、
前記第１の繊維束と前記第２の繊維束との接合部の周囲に配置された熱収縮材料と、
を備える繊維束。
【請求項５】
前記繊維束は、繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法において用いられる、請求項４記載の繊維束。
【請求項６】
繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法によるＦＲＰ成形体の製造方法であって、
巻き付けに使用中の第１の繊維束の後端部と、次に使用される第２の繊維束の先端部との周囲に、熱収縮材料を配置する工程（ａ）と、
前記熱収縮材料を加熱して収縮させることにより、前記第１の繊維束と前記第２の繊維束とを接合する工程（ｂ）と、
を備えるＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項７】
工程（ａ）は、前記第１の繊維束の後端部と、前記第２の繊維束の先端部とを、接続して配置することを含む、請求項６記載のＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項８】
工程（ａ）は、前記第１の繊維束の後端面と、前記第２の繊維束の先端面とを、対面させて接続することを含む、請求項７記載のＦＲＰ成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法によるＦＲＰ（繊維強化プラスチック）成形体の製造方法、並びに、そこで用いられる繊維束とその接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ成形体の製造方法の１つとして、フィラメントワインディング（ＦＷ）法がある。ＦＷ法とは、樹脂を含浸させた繊維束をワーク（回転部材）に巻き付けることによって成形体を作製する方法である。さらに、この成形体を加熱して樹脂を硬化させることにより、ＦＲＰ成形体が完成する。ＦＷ法によれば、円柱や球等の回転体形状を有するＦＲＰ製品を効率良く作製できるので、パイプや高圧ガスタンク等の製造工程において利用されている。
【０００３】
ＦＷ装置には、繊維束が巻かれたボビンが備えられており、そこからワークに対して繊維束が連続的に供給される。そのため、ボビンに巻かれた繊維束を使い終えると、新しいボビンに交換する交換作業が行われる。
【特許文献１】特開２０００−９４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つのＦＲＰ成形体を作製している途中でボビンを交換する場合には、使用済みのボビンの繊維束の巻き終わりと新しいボビンの繊維束の巻き始めとを接合しなければならない。その際に、両者を結索すると、結び目付近が開繊されない状態で成形体内に取り込まれてしまう。すると、成形体表面から結び目部分が盛り上がる等、形状が不均一になってしまい、美観上好ましくない。また、結び目周辺の強度が低下する等、部分的に物性が低下するおそれもある。
【０００５】
或いは、１つのＦＲＰ成形体の作製中にボビン交換をしないで済むように、ボビンに繊維束が残っていても、新しいボビンに交換してからＦＷ装置の動作を開始させる場合もある。しかし、この場合には、繊維束の歩留まりが低下すると共に、ボビン交換の際に糸（繊維束）通し等の手間が生じるため、装置の稼働率が低下してしまう。
【０００６】
関連する技術として、特許文献１には、射出成形同時絵付装置で用いられるシート巻出装置において、ロールシートの終了端と新しいロールシートの開始端とを接着剤によって接合することが開示されている。
【０００７】
しかしながら、この方法をＦＷ法に適用し、単に接着剤を用いて繊維束同士を接合すると、接合部における柔軟性が低下してしまうので、繊維束をワークに巻き付け難くなってしまう。また、硬化した接合部はワークの形状に沿い難くなるので、やはり、形状の不均一や部分的な物性の低下を招くことになる。
【０００８】
そこで、上記の問題点に鑑み、本発明は、ＦＷ法によるＦＲＰ成形体の製造方法において、繊維束の巻き付け易さを損なわず、且つ、成形体の形状の不均一や物性の低下を招くことのないように、繊維束を接合すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の１つの観点に係る繊維束の接合方法は、繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法において用いられる繊維束の接合方法であって、第１の繊維束の一方の端部と第２の繊維束の一方の端部との周囲に、熱収縮材料を配置する工程（ａ）と、前記熱収縮材料を加熱して収縮させることにより、前記第１の繊維束と前記第２の繊維束とを接合する工程（ｂ）とを備える。
かかる構成とすることにより、第１の繊維束と第２の繊維束とを、熱収縮材料が配置された領域、即ち、接合部の柔軟性を保ったまま接合することができる。
【００１０】
ここで、工程（ａ）において、前記第１の繊維束の一方の端部と前記第２の繊維束の一方の端部とを、接続して配置することが望ましい。
また、工程（ａ）において、前記第１の繊維束の一方の端面と前記第２の繊維束の一方の端面とを、対面させて接続することにより、接合部をあまり太くせずに両者を接合することができる。
【００１１】
本発明の１つの観点に係る繊維束は、第１の繊維束と、第２の繊維束であって、一方の端面が、前記第１の繊維束の一方の端面に接続されている第２の繊維束と、前記第１の繊維束と前記第２の繊維束との接合部の周囲に配置された熱収縮材料とを備える。前記繊維束は、繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法において用いられる。
【００１２】
本発明の１つの観点に係るＦＲＰ成形体の製造方法は、繊維束を回転部材に巻き付けるフィラメントワインディング法によるＦＲＰ成形体の製造方法であって、巻き付けに使用中の第１の繊維束の後端部と、次に使用される第２の繊維束の先端部との周囲に、熱収縮材料を配置する工程（ａ）と、前記熱収縮材料を加熱して収縮させることにより、前記第１の繊維束と前記第２の繊維束とを接合する工程（ｂ）とを備える。
【００１３】
かかる構成とすることにより、第１の繊維束と第２の繊維束との接合部の柔軟性を保つことができるので、繊維束を回転部材に巻く際に、接合部についても他の部分と同程度の巻き易さを維持することができる。また、繊維束を巻き付けた成形体表面を、回転部材の形状に沿ってほぼ均一にすることができる。
【００１４】
ここで、工程（ａ）において、前記第１の繊維束の後端部と前記第２の繊維束の先端部とを、接続して配置することが望ましい。
また、工程（ａ）において、前記第１の繊維束の後端面と前記第２の繊維束の先端面とを、対面させて接続することにより、接合部をあまり太くせずに両者を接合することができるので、繊維束を回転部材に均一に巻き付けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成形体の表面やピッチがほぼ均一になるように繊維束を回転部材に巻き付けることができ、また、接合部付近についても、他の部分と同様の物性を維持することができる。従って、そのようなＦＲＰ成形体が適用される製品の性能を十分に発揮させることが可能になる。
【００１６】
また、本発明によれば、繊維束の端部同士を容易且つ短時間に接合することができる。さらに、使用中の繊維束を使い切ることができるので、材料の歩留まりを向上させることが可能になる。加えて、繊維束を使い切った後で連続して次の繊維束を供給するので、ＦＷ装置への糸通し作業等の手間及び時間を省いて、装置の稼働率を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、この方法は、フィラメントワインディング（ＦＷ）法によりＦＲＰ成形体を製造する方法である。
【００１８】
また、図２は、ＦＷ装置の概略的な構成を示す図である。このＦＷ装置は、繊維束供給部１０と、樹脂含浸部２０と、給糸部３０と、ワーク（回転部材）４０とを含んでいる。ワーク４０としては、円筒形状の型（マンドレル）や、多層構造の内側の容器（ライナ）等が取り付けられ、図２においては、ワーク４０として高圧タンクのライナが示されている。
【００１９】
まず、工程Ｓ１０において、繊維束供給部１０に備えられたボビン１１ａ〜１１ｄに、繊維束ｆ１〜ｆ４が十分に残っているか否かを確認する。そして、繊維束ｆ１〜ｆ４が残っている場合には、ＦＷ装置の動作を開始させ、繊維束（繊維）ｆ１〜ｆ４を繊維束供給部１０から樹脂含浸部２０に供給する。
【００２０】
次に、工程Ｓ１１において、含浸ローラ２２及び２３によって案内することにより、繊維束ｆ１〜ｆ４を樹脂槽２１内の樹脂に浸す。樹脂を含浸した繊維束ｆ１〜ｆ４は、給糸部３０に送られる。なお、繊維束ｆ１〜ｆ４としては、ドライ（樹脂を含浸させていない繊維束）及びプリプレグ（予め樹脂を含浸させてある繊維束）のいずれを使用しても良いが、後者を用いる場合には、工程Ｓ１１は省略される。
【００２１】
次に、工程Ｓ１２において、給糸部３０において繊維束ｆ１〜ｆ４を１列に束ねることにより繊維束Ｆを形成し、これをワーク４０に供給する。ここで、給糸部３０は、ワーク４０の長手方向に往復移動可能な状態で設置されている。一方、ワーク４０は、回転駆動部４１により駆動されて、回転運動している。このような給糸部３０の往復運動とワーク４０の回転運動とを同期させることにより、繊維束Ｆをワーク４０に対して所定の角度で巻き付ける。
【００２２】
さらに、工程Ｓ１３において、繊維束Ｆを巻き終えたワーク４０をＦＷ装置から取り外し、加熱炉において所定の温度で加熱する。それにより、繊維束Ｆに含浸している樹脂が硬化し、ＦＲＰ製の高圧タンクの本体が完成する。
【００２３】
一方、工程Ｓ１０において、ボビン１１ａ〜１１ｄのいずれかにおいて繊維束ｆ１〜ｆ４の残りが僅かとなっている場合には、交換用の新しい繊維束を用意する（工程Ｓ２１）。
【００２４】
そして、工程Ｓ２２において、図３に示すように、残りが僅かとなった使用中の繊維束（例えば、繊維束ｆ１）の後端部と、新しい繊維束ｆ５の先端部とを、熱収縮性樹脂によって形成されたチューブ（熱収縮チューブ）１の中に配置する。その際には、繊維束ｆ１と繊維束ｆ５との間に、長さ方向の隙間ができないように、両者を接続して配置することが望ましい。さらには、繊維束ｆ１と繊維束ｆ５とが重ならないように、それぞれの端面同士を接触させることが望ましい。
【００２５】
熱収縮チューブ１としては、熱収縮させた際に硬化せず、且つ、繊維束ｆ１〜ｆ４及びそこに含浸させる樹脂にあまり影響を与えない材料（例えば、含浸させる樹脂と同種の成分を含む材料）が用いられる。
【００２６】
次に、工程Ｓ２３において、図４に示すように、ヒータ２によって熱収縮チューブ１を加熱することにより収縮させる。それにより、繊維束ｆ１と繊維束ｆ５とが接合される。さらに、新しい繊維束ｆ５が巻かれたボビンをボビン１１ａ（図２）の代わりに取り付け、ＦＷ装置の動作を開始させる。
【００２７】
以上の説明においては、熱収縮チューブを用いて繊維束を接合したが、熱収縮性を有する樹脂材料であればどのような形態であっても利用することができる。例えば、熱収縮シートを繊維束ｆ１及びｆ５の周囲に巻きつけても良い。
また、工程Ｓ２１〜Ｓ２３については、ＦＷ装置の動作開始時だけでなく、ＦＷ装置の稼働中に繊維束の残量を確認しながら（工程Ｓ１０）、必要に応じて随時行うようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＦＲＰ成形体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】フィラメントワインディング装置の概略的な構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る繊維束の接合方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る繊維束の接合方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…熱収縮チューブ、２…ヒータ、ｆ１〜ｆ５…繊維束
【図１】
2008221723.tif 000003
【図２】
2008221723.tif 000004
【図３】
2008221723.tif 000005
【図４】
2008221723.tif 000006