(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含浸した繊維束を、ガイド体によりガイドするとともに配向体により適宜な配向状態にしてマンドレルに連続的に巻回し、続いて、熱硬化性樹脂を加熱硬化せしめ、続いて、前記マンドレルを脱型することにより筒状の繊維強化樹脂部材を成形する方法であって、前記熱硬化性樹脂として２３〜２４℃での粘度が２９５〜４７５ｃｐｓで且つ５０℃での粘度が４６〜４５２ｃｐｓである熱硬化性樹脂を採用し、前記配向体は前記熱硬化性樹脂が貯められた樹脂貯め部中に配設され、前記繊維束を、前記樹脂貯め部に貯められた熱硬化性樹脂中を前記ガイド体及び配向体に当接させて通過させることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記熱硬化性樹脂が貯められた樹脂貯め部には該熱硬化性樹脂の液面を複数に区分する仕切部が設けられていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項３】
請求項２記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記樹脂貯め部の熱硬化性樹脂中を通過した前記繊維束が該熱硬化性樹脂の液面から現出する位置の繊維繰り出し上流側に仕切部が設けられ、且つ前記繊維束が最後に当接する前記配向体が前記位置の繊維繰り出し上流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項４】
請求項２記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束が前記熱硬化性樹脂の液面から現出する位置と前記繊維束が最後に当接する前記配向体との間に仕切部が設けられ、且つ前記繊維束が最後に当接する前記配向体が前記位置の繊維繰り出し上流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項５】
請求項２〜４いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束が前記樹脂貯め部の熱硬化性樹脂の液面に没入する位置の繊維繰り出し下流側に仕切部が設けられ、且つ前記繊維束が最初に当接するガイド体が前記位置の繊維繰り出し下流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項６】
請求項２〜４いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束が前記熱硬化性樹脂の液面に没入する位置と前記繊維束が最初に当接するガイド体との間に仕切部が設けられ、且つ前記繊維束が最初に当接するガイド体が前記位置の繊維繰り出し下流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記熱硬化性樹脂として脱泡処理を施した熱硬化性樹脂を採用したことを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束に前記熱硬化性樹脂を付着させる樹脂付着工程を予備含浸工程と本含浸工程とに分け、また、この予備含浸工程及び本含浸工程双方において前記熱硬化性樹脂が採用されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱硬化性樹脂の含浸率を可及的に高めた筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から筒状の繊維強化樹脂部材を成形する常套手段としてフィラメントワインディング法（ＦＷ法）と呼ばれる方法がある（以下、従来法という。）。
【０００３】
この従来法は図１に図示したように、繊維束31、例えばガラス繊維束を巻回した繊維束巻体32からガラス繊維束を引き出し、適宜な熱硬化性樹脂33、例えばエポキシ樹脂を貯めた樹脂貯め部34内をガイドローラ37を経由させながら通過させて該ガラス繊維束に該エポキシ樹脂を含浸せしめ、該エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維束をくし歯状の配向板36を通過させて適宜な配向状態、例えば図２に図示したようにヘリカル巻±４５°で棒状のマンドレル35に連続的に巻回し、その後該エポキシ樹脂を加熱硬化させ、続いて、マンドレル35を抜きとって筒状の繊維強化樹脂部材を成形する方法である。
【０００４】
ところで、上記のような従来法に係る筒状の繊維強化樹脂部材は、例えば、電気絶縁性が良好な筒状の繊維強化樹脂部材が要求される場面においては可及的にボイドが少ない部材、即ち、熱硬化性樹脂の樹脂含浸率が高い筒状の繊維強化樹脂部材が要求されることになる。
【０００５】
しかし、従来法では、ガラス繊維束が配向板36を通過する際に、ガラス繊維束に付着した熱硬化性樹脂に空気が取り込まれ、ボイドとなってしまう。
【０００６】
また、繊維束31がガイドローラ37で屈曲されるときに繊維束31内のボイドにより樹脂貯め部34内の熱硬化性樹脂33の表面に泡が発生し、熱硬化性樹脂33が含浸された繊維束31が樹脂貯め部34内の熱硬化性樹脂33の表面を通過するときに該泡が繊維束31に付着して熱硬化性樹脂中のボイドとなってしまい、熱硬化性樹脂中のボイドが少ないものを製造することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するもので、樹脂含浸率が非常に高い筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
熱硬化性樹脂３を含浸した繊維束２を、ガイド体９によりガイドするとともに配向体９Ａにより適宜な配向状態にしてマンドレル１に連続的に巻回し、続いて、熱硬化性樹脂３を加熱硬化せしめ、続いて、前記マンドレル１を脱型することにより筒状の繊維強化樹脂部材を成形する方法であって、前記熱硬化性樹脂３として２３〜２４℃での粘度が２９５〜４７５ｃｐｓで且つ５０℃での粘度が４６〜４５２ｃｐｓである熱硬化性樹脂３を採用し、前記配向体９Ａは前記熱硬化性樹脂３が貯められた樹脂貯め部４中に配設され、前記繊維束２を、前記樹脂貯め部４に貯められた熱硬化性樹脂３中を前記ガイド体９及び配向体９Ａに当接させて通過させることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１０】
また、請求項１記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記熱硬化性樹脂３が貯められた樹脂貯め部４には該熱硬化性樹脂３の液面を複数に区分する仕切部10が設けられていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１１】
また、請求項２記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記樹脂貯め部４の熱硬化性樹脂３中を通過した前記繊維束２が該熱硬化性樹脂３の液面から現出する位置Ａの繊維繰り出し上流側に仕切部10Ａが設けられ、且つ前記繊維束２が最後に当接する前記配向体９Ａが前記位置Ａの繊維繰り出し上流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１２】
また、請求項２記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束２が前記熱硬化性樹脂３の液面から現出する位置Ａと前記繊維束２が最後に当接する前記配向体９Ａとの間に仕切部10Ａが設けられ、且つ前記繊維束２が最後に当接する前記配向体９Ａが前記位置Ａの繊維繰り出し上流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１３】
また、請求項２〜４いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束２が前記樹脂貯め部４の熱硬化性樹脂３の液面に没入する位置Ｂの繊維繰り出し下流側に仕切部10Ｂが設けられ、且つ前記繊維束２が最初に当接するガイド体９Ｂが前記位置Ｂの繊維繰り出し下流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１４】
また、請求項２〜４いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束２が前記熱硬化性樹脂３の液面に没入する位置Ｂと前記繊維束２が最初に当接するガイド体９Ｂとの間に仕切部10Ｂが設けられ、且つ前記繊維束２が最初に当接するガイド体９Ｂが前記位置Ｂの繊維繰り出し下流側に設定されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１５】
また、請求項１〜６いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記熱硬化性樹脂３として脱泡処理を施した熱硬化性樹脂３を採用したことを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜７いずれか１項に記載の筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法において、前記繊維束２に前記熱硬化性樹脂３を付着させる樹脂付着工程を予備含浸工程と本含浸工程とに分け、また、この予備含浸工程及び本含浸工程双方において前記熱硬化性樹脂３が採用されていることを特徴とする筒状の繊維強化樹脂部材の成形方法に係るものである。
【００１７】
【発明の作用及び効果】
配向体９Ａを樹脂貯め部４の熱硬化性樹脂３中に配設すると、繊維束２が配向体９Ａを通過する際にも繊維束２に空気が取り込まれたりすることがなく、ボイドａ，ｂが少なくて樹脂含浸率が高い筒状の繊維強化樹脂部材が得られる。
【００１８】
一方、樹脂貯め部４の熱硬化性樹脂３中に繊維束２を通過させる際に、繊維束２が該繊維束２の移動方向を変えるガイド体９に当接されると、繊維束２中のボイドａが気泡となって熱硬化性樹脂３の液面に泡を形成する。
【００１９】
この泡の発生量は、繊維束２が最初に当接するガイド体９Ｂが最大で、その後は徐々に減少していき、場合によっては無くなる。
【００２０】
従って、樹脂貯め部４に貯めた熱硬化性樹脂３の液面を区分する仕切部10により、熱硬化性樹脂３の液面は泡の多い場所と泡の無い（少ない）場所とに区分することができる。
【００２１】
よって、繊維束２が熱硬化性樹脂３の液面に没入する位置Ｂや、繊維束２が熱硬化性樹脂３の液面から現出する位置Ａを泡の無い（少ない）場所に設定することにより、繊維束２（或いは繊維束２に含浸された熱硬化性樹脂３。）に泡が付着せず、ボイドａ，ｂが少なくて熱硬化性樹脂３の樹脂含浸率が高い筒状の繊維強化樹脂部材が得られる。
【００２２】
本発明は上述のようにするから、極めて樹脂含浸率が高い実用性に秀れた筒状の繊維強化樹脂部材を成形することができる。
【００２３】
【実施例】
図３は本発明の一実施例を図示したもので、以下に説明する。
【００２４】
繊維束２、この場合ガラス繊維束２を巻回した繊維巻体７を設け、この繊維巻体７からガラス繊維束２を連続的に引き出し、適宜な熱硬化性樹脂３、この場合、エポキシ樹脂３を貯めた予備含浸槽８、本含浸槽６を通過させ、本含浸層６内のガイド体９（ガイドローラ）を通過させた後、本含浸層６内に設けたくし歯状の配向体９Ａ（配向体９Ａも繊維束２の移動方向を変えるガイド体９の一種である。）により適宜な配向でガラス繊維束２をマンドレル１へ巻回する。尚、本実施例でいう繊維束２とは、一本もののフィラメント（繊維）を寄り合わせたり、揃えたり、集束したものである。
【００２５】
本実施例に係る方法は本含浸槽６中のガイド体９を多くし、ガラス繊維束２がエポキシ樹脂３中においてなるべく多くのガイド体９とこすられるように構成し、可及的にガラス繊維束２内にエポキシ樹脂３が含浸せしめられるように配慮している。
【００２６】
また、本含浸槽６には、該本含浸槽６に貯められたエポキシ樹脂３の液面を該本含浸槽６の前後方向に沿って区分する仕切部10を設けている。尚、本実施例では仕切部10を多数設けて仕切部10同志の間隔を狭め、エポキシ樹脂３の液面に発生した泡をくみ出し廃棄し易いように構成している。
【００２７】
この仕切部10の内、繊維束２がエポキシ樹脂３の液面から現出する位置Ａと繊維束２が最後に当接するエポキシ樹脂３中のガイド体９（配向体９Ａ）との間に設けた仕切部10Ａは、繊維束２がエポキシ樹脂３の液面から現出する位置Ａを泡の無い（少ない）エポキシ樹脂３の液面とすることにより、エポキシ樹脂３を含浸したガラス繊維束２がエポキシ樹脂３の液面から現出するときに、ガラス繊維束２に含浸されたエポキシ樹脂３に前記エポキシ樹脂３の液面の泡が付着しないよう設けたものである。
【００２８】
また、仕切部10の内、繊維束２がエポキシ樹脂３の液面に没入する位置Ｂと繊維束２が最初に当接するエポキシ樹脂３中のガイド体９Ｂとの間に設けた仕切部10Ｂは、繊維束２がエポキシ樹脂３の液面に没入する位置Ｂを泡の無い（少ない）エポキシ樹脂３の液面とすることにより、ガラス繊維束２がエポキシ樹脂３の液面から没入するときに、ガラス繊維束２に前記エポキシ樹脂３の液面の泡が付着しないよう設けたものである。
【００２９】
尚、請求項のいう繊維繰り出し上流側とは、図３の右側のことである（矢印が繊維繰り出し方向である。）。
【００３０】
また、本実施例では仕切部10以外にも熱硬化性樹脂中のボイドを減少させるため、下記の理論に基づく成形方法を採用して併用している。
【００３１】
成形される筒状の繊維強化樹脂部材の樹脂含浸率を可及的に高めるには、図４，５に図示したように、
【００３２】
１．  繊維束２中のボイドａを可及的に減少させる（図４参照）。
【００３３】
２．  熱硬化性樹脂３中のボイドｂを可及的に減少させる（図４参照）。
【００３４】
３．  マンドレル１への巻回の際においては、周囲の空気が取り込まれるため、繊維束２の外表面に付着している熱硬化性樹脂３にボイドｃが内包されてしまう。このようなボイドｃが内包された熱硬化性樹脂３を可及的に減少させる（図５参照）。
の３つの点が重要となる。
【００３５】
本実施例によれば、予備含浸工程により繊維束２中に内包されたボイドａが追い出され、その後、本含浸工程を行う為、繊維束２中に残存するボイドａが可及的に減少する。この点は上記１．に関することである。
【００３６】
尚、実験により確認したところ、含浸工程を単一槽の樹脂貯め部４で樹脂含浸を行う場合は、樹脂貯め部４の長さを予備含浸工程と本含浸工程とを合わせた長さに設定することにより、繊維束２中に内包されたボイドａが追い出され、繊維束２中に残存するボイドａが可及的に減少する。この点も上記１．に関することである。
【００３７】
また、低粘度の熱硬化性樹脂３を採用すれば、ボイドｂが多量に内包された熱硬化性樹脂３の繊維束２への付着を減少させ得る。低粘度の熱硬化性樹脂３は、重力で落下し易く、余分な熱硬化性樹脂３は落下除去される。従って、マンドレル１への巻回に際して熱硬化性樹脂３にボイドｃが取り込まれても該ボイドｃが取り込まれた熱硬化性樹脂３も落下するため、多量のボイドｃが内包された熱硬化性樹脂３の繊維束２への付着は減少することになる。この点は上記３．に関することである。
【００３８】
また、予備含浸工程、本含浸工程双方において低粘度の熱硬化性樹脂３を採用することは、熱硬化性樹脂３中のボイドが高粘度の場合に比し逃げ易くなる為、熱硬化性樹脂３中のボイドｂを可及的に減少させることにも貢献することになる。この点は上記２．に関することである。
【００３９】
また、予備含浸工程、本含浸工程で採用される熱硬化性樹脂３に脱泡処理を施せば、それだけ該熱硬化性樹脂３中のボイドｂは減少することになる。この点も上記２．に関することである。
【００４０】
また、配向体９Ａを樹脂貯め部４の樹脂液に配設しているから、繊維束２中にボイドが取り込まれることが防止される。即ち、空気中に配向体36が存する前記従来法のような構成であると、配向体９Ａと繊維束２とが擦られ、繊維束２中や熱硬化性樹脂３中にボイドが混入してしまうが、本発明によればこのようなことは生じない。このことは上記１．，２．に関することである。
【００４１】
以上から本実施例に係る方法により成形された筒状の繊維強化樹脂部材は極めて樹脂含浸率が高いものとなり、よって、例えば電気絶縁特性等が良好な筒状の繊維強化樹脂部材が得られることになる。
【００４２】
以下、本実施例の作用効果を裏付ける実験例を示す。
【００４３】
本実施例に係る予備含浸槽８、本含浸槽６中のエポキシ樹脂の具体的なデータは次の通りである。
【００４４】
（１）  ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂
主剤：ＡＴ−７（東都化成(株)）
硬化剤：ペンタハード＃５０００（東燃化学(株)）
促進剤：カオライザーＮＳ２０（花王(株)）
【００４５】
（２）  ５０℃に加温して粘度を１３０ｃｐｓにした上記（１）
【００４６】
（３）  真空脱泡した上記（１）
【００４７】
この本実施例に係る方法により成形した筒状の繊維強化樹脂部材と前記従来法により成形した筒状の繊維強化樹脂部材（比較例）との特性は以下の表１の通りである。
【００４８】
尚、比較例のエポキシ樹脂の具体的なデータは次の通りである。
【００４９】
（１)'  ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂
主剤：ＡＴ−７（東都化成(株)）
硬化剤：ペンタハード＃５０００（東燃化学(株)）
促進剤：カオライザーＮＳ２０（花王(株)）
【００５０】
（２)'  常温（２３℃）のままであり、粘度は１０００ｃｐｓ
【００５１】
（３)'  脱泡処理なし
【００５２】
【表１】
0003868072.tif 000002
【００５３】
また、図６は、本実施例に係る方法により成形した筒状の繊維強化樹脂部材と比較例との電子顕微鏡写真のコピーである。図６中の黒色部はエポキシ樹脂、白い丸はガラス繊維である。ボイドは透明であり、輪郭を明確に確認できる。
【００５４】
表１、特に表１中の５項及び上記図６から明らかなように、本実施例に係る方法により成形した筒状の繊維強化樹脂部材は樹脂含浸率が非常に高く（樹脂中に内包されるボイドが少なく）、よって、電気絶縁性が良好（表１中の２，３，４項参照）な筒状の繊維強化樹脂部材となる。
【００５５】
また、本実施例に係る方法により成形した筒状の繊維強化樹脂部材は、ボイドが少ない為、可及的に透明な部材となり（屈折率が均質化する。）、この点においての用途も期待し得るものとなる。尚、ボイドが多いとボイドと樹脂との界面において乱反射が生じ、不透明な部材となる。
【００５６】
尚、本実施例に係る方法や、本実施例の別例である単一槽の樹脂貯め部を使用する方法において、次の具体的なデータのエポキシ樹脂を使用して実験を行った場合にも本実施例と同様の秀れた特性結果が得られた。
【００５７】
（１)"  ビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂
主剤：エピコート８０６（油化シェルエポキシ(株)）
硬化剤：リカシッドＭＨ−７００（新日本理化(株)）
促進剤：ＤＭＰ−３０（島貿易(株)）
【００５８】
（２)"  常温（２３〜２４℃）のままであり、促進剤の添加部数が０．１〜０．３部
で粘度は２９５〜４７５ｃｐｓ
【００５９】
（３)"  ５０℃に加温して、促進剤の添加部数が０．１〜０．５部で粘度は４６〜４
５２ｃｐｓにした上記（１）
【００６０】
（４)"  真空脱泡した上記（１)"
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来法の工程説明図である。
【図２】  マンドレルへの繊維の巻回説明図である。
【図３】  本実施例の工程説明図である。
【図４】  本実施例の説明図である。
【図５】  本実施例の説明図である。
【図６】  本実施例に係る方法により成形した筒状の繊維強化樹脂部材と比較例とを電子顕微鏡で見たときの状態を表した説明図である。
【符号の説明】
１  マンドレル
２  繊維
３  熱硬化性樹脂
４  樹脂貯め部
９・９Ｂ  ガイド体
９Ａ  配向体，ガイド体
10・10Ａ・10Ｂ  仕切部
Ａ  位置
Ｂ  位置
【図１】
0003868072.tif 000003
【図２】
0003868072.tif 000004
【図３】
0003868072.tif 000005
【図４】
0003868072.tif 000006
【図５】
0003868072.tif 000007
【図６】
0003868072.tif 000008