JPH01163045A - 炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品及びその製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ 本発明は、炭素繊維束に樹脂を含浸させ、金型（グイ）
の中に引込んで所定形状に賦形固化することにより製造
される円形断面又は非円形断面を有した炭素繊維強化複
合樹脂引抜成形品及びその製造法に関するものである。

本発明に係る炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品は円形又
は非円形の様々な断面形状を有した細長のパイプ又は形
材として具体化され、軸方向の引張力、圧縮力に耐え得
るのみならず横方向のねじり強度も大とされる軽量且つ
高強度の、更には腐食しない材料として好適に使用し得
るものであり、例えば土木、建築分野における柱、梁等
の骨組構造材或いは流体輸送用配管等として、又は、航
空、宇宙、自動車、船舶、鉄道、その他種々の分野にお
けるフレーム、機械部品として幅広く使用することがで
きる。

の　　　　　　び　エ 従来、上述した種々の分野で軽量で且つ高強度の円形又
は非円形断面を有したパイプ又は形材が要求されており
、斯る材料として特に非円形断面形状をしたパイプ又は
形材の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品が注目を浴びて
いる。

従来、該炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品は、樹脂含浸
された炭素繊維を軸方向に整列させて金型にて引抜き、
賦形固化させることにより成形された。このような炭素
繊維強化複合樹脂引抜成形品は軸方向の引張り及び圧縮
強度は得られるが、横方向の強度、例えばねじり及び曲
げ強度等の点で問題があった。この問題を解決するべく
マンドレル上に樹脂含浸炭素繊維を螺旋状に巻付け、そ
の後金型にて所望形状に賦形固化し所望の成形品を得る
。所謂オーバーワインディング法が提案された。該オー
バーワインディング法にて製造された成形品は、横方向
強度は増大するものの軸方向強度の点で問題がある。

本発明者等は、上記問題点を解決するべく多くの研究、
実験を行なった結果、強化繊維を軸方向に整列して形成
される軸方向ｍ！ｉ層と１強化繊維を軸線に対し螺旋状
に巻付けることにより形成される螺旋方向繊維層とを具
備することにより、従来それぞれ単独で得られていた以
上の軸方向及び横方向の強度が得られることを見出し、
先に、強化繊維を軸方向に整列して形成される軸方向繊
維層と、強化繊維を軸線に対し螺旋状に巻付けることに
より形成される螺旋方向繊維層とを有した繊維強化複合
樹脂引抜成形品を提案した。

斯る繊維強化複合樹脂引抜成形品は所期の目的を達成し
、極めて大きな軸方向及び横方向強度を発揮するもので
あった。

しかしながら、更に本発明者等の研究実験によると、特
に強化繊維として炭素繊維を使用してこのような繊維強
化複合樹脂引抜成形品をオーバワインダにより製造する
場合に、特に軸方向炭素繊維強化樹脂層及び螺旋方向炭
素繊維強化樹脂層から成る未硬化炭素繊維強化樹脂層積
層体を金型（グイ）へと引込んで所定の寸法形状に賦形
する工程において、軸方向炭素繊維強化樹脂層と螺旋方
向炭素繊維強化樹脂層とが相対的に運動し、螺旋方向炭
素繊維が等間隔で挿入されないので所望の厚さ及び形状
の炭素繊維強化樹脂層積層体を形成するのが困難である
ことが分かった。

本発明者等は、この問題を解決するべく、特に炭素繊維
強化複合樹脂引抜成形品の構造及び製造法を研究し、実
験した結果、軸方向炭素繊維強化樹脂層或いは螺旋方向
炭素繊維強化樹脂層のいずれか又は両方に炭素繊維とは
異なる異種の繊維、特に該異種の繊維が毛羽立った状態
のもの（単繊維が乱配向した毛糸状の繊維束をいう、）
を所定の割合にて含ませることにより上記問題が解決さ
れ、又、引抜成形品の軸方向及び横方向強度も実質的に
変らないことを見出した。これは、炭素繊維層に異種の
繊維を混入することにより線層における摩擦抵抗が増大
し、線層の上又は下に重ね合せられる層との間の相対運
動が阻止され、未硬化炭素繊維強化樹脂層積層体を金型
へと引込んだ際の積層体の乱れが防止されるからである
と考えられる。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

光」ＬΩ」Ｌ狼− 本発明の目的は、軸方向及び横方向の強度が従来の成形
品に比較し飛躍的に向上した円形断面又は非円形断面形
状を有した炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、円形断面形状のみならず、特に非
円形断面形状を有した炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品
を極めて簡単に且つ連続的にオーバーワインディング法
を利用して製造し得る製造法を提供することである。

。　　　　　る。

上記諸口的は本発明に係る炭素繊維強化複合樹脂引抜成
形品及びその製造法によって達成される。要約すれば本
発明は、炭素繊維を軸方向に整列して形成される軸方向
炭素繊維強化樹脂層と、炭素繊維を軸線に対し螺旋状に
巻付けることにより形成される螺旋方向炭素繊維強化樹
脂層とを有した炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品であっ
て、前記軸方向炭素繊維樹脂層或いは螺旋方向炭素繊維
強化樹脂層のいずれか又は両方に炭素繊維とは異種の繊
維を１〜２０％含むことを特徴とする炭素ｍ！強化複合
樹脂引抜成形品である。軸方向炭素繊維強化樹脂層と螺
旋方向炭素繊維強化樹脂層とは互い違いに複数層形成さ
れ、又、好ましくは、異種の繊維は毛羽立った繊維とさ
れ、ガラス繊維束又はアラミド繊維束にて形成される。

本発明の円形断面形状を有した炭素繊維強化複合樹脂引
抜成形品は、（ａ）円形断面を有した細長のマンドレル
を用意する工程：　（ｂ）前記マンドレルの上に樹脂含
浸炭素繊維を軸方向に配置するか又は螺旋方向に巻付け
て、所定の肉厚を有した第１の炭素繊維強化樹脂層を形
成する工程；（ｅ）前記第１の炭素繊維強化樹脂層を固
化するに先立って該炭素ａ＃１強化樹脂層の上に樹脂含
浸炭素繊維を前記第１の炭素繊維強化樹脂層とは異なる
方向に配列することにより第２の炭素繊維強化樹脂層を
形成する工程；　（ｄ）必要に応じて。

前記（ｂ）、（ｃ）工程を所望回数繰り返し行ない、軸
方向炭素繊維強化樹脂層及び螺旋方向炭素繊維強化樹脂
層から成る未硬化炭素繊維強化樹脂層積層体を形成する
工程；　（ｅ）前記軸方向炭素繊維強化樹脂層成いは螺
旋方向炭素繊維強化樹脂層のいずれか又は両方に炭素繊
維とは異種の繊維が１〜２０％含まれていること；　（
ｆ）前記積層体を金型へと引込んで所定の寸法形状に賦
形する工程；　（ｇ）次いで、前記炭素繊維強化樹脂層
積層体を固化する工程；を有することを特徴とする製造
法にて製造され、又、本発明の非円形断面形状を有した
炭素繊維強化樹脂引抜成形品は、（ａ）所定長さの円形
断面部分と、該円形断面部・分に連接し、所定の断面形
状へと漸次連続的に変化する非円形断面部分とを有した
細長のマンドレルを用意する工程；　（ｂ）前記マンド
レルの円形断面部分の上に樹脂含浸炭素繊維を軸方向に
配置するか又は螺旋方向に巻付けて、所定の肉厚を有し
た第１の炭素繊維強化樹脂層を形成する工程；（ｃ）前
記第１の炭素繊維強化樹脂層を固化するに先立って該炭
素繊維強化樹脂層の上に樹脂含浸炭素繊維を前記第１の
炭素繊維強化樹脂層とは異なる方向に配列することによ
り第２の炭素繊維強化樹脂層を形成する工程；　（ｄ）
必要に応じて、前記（ｂ）、（ｃ）工程を所望回数繰り
返し行なった後、前記軸方向炭素繊維強化樹脂層及び螺
旋方向炭素繊維強化樹脂層から成る未硬化炭素繊維強化
樹脂層積層体を形成する工程：　（ｅ）前記軸方向炭素
繊維強化樹脂層成いは螺旋方向炭素繊維強化樹脂層のい
ずれか又は両方に異種の繊維が１〜２０％含まれている
こと；　（ｆ）前記積層体を前記マンドレルの非円形断
面部分に導き、次いで金型へと引込んで所定形状に賦形
する工程；（ｇ）次いで、前記炭素繊維強化樹脂層積層
体を固化する工程；を有する製造法にて好適に製造され
る。

実ｊＥ例 次に１本発明に係る炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品に
ついて更に詳しく説明する。

第１図〜第７図には本発明に従った非円形断面形状及び
円形断面形状を有した炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品
が例示される０本発明によれば、例えば第１図及び第２
図に図示されるように矩形断面の、更には他の任意の断
面をした中空のパイプ状炭素繊維強化複合樹脂引抜成形
品が提供されるし、又第３図〜第５図に図示するような
Ｌ、Ｈ，Ｉ型、その他任意の断面形状をした形材である
炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品が、更には第６図及び
第７図に図示するような円形断面形状をした中空のパイ
プ状炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品が提供される。

第１図を参照し、本発明に係る炭素繊維強化複合樹脂引
抜成形品について説明すると１本発明にて製造される炭
素繊維強化複合樹脂引抜成形品ｌは、強化繊維として使
用される炭素繊維を軸方向に整列して形成される軸方向
炭素繊維強化樹脂層２と１強化繊維を軸線に対し所定角
度にて螺旋状に巻付けることにより形成される螺旋方向
炭素繊維強化樹脂層４とを具備する。成形品の最内層は
螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４とすることも可能である
が、好ましくは図示されるように、軸方向炭素繊維強化
樹脂層２とされる。又、軸方向炭素Ｍ＆雄雄花化樹脂層
と螺旋方向炭素ｍ雄花化樹脂層４とは、第２図に図示さ
れるように、互い違いに複数層形成することも可能であ
り、この場合に最外層は図示されるように軸方向炭素繊
維強化樹脂層２とすることもでき、又螺旋方向炭素繊維
強化樹脂層４とすることもできるが、成形品の最内層は
、好ましくは上述のように、軸方向炭素繊維強化樹脂層
２とされる。この理由は、成形品の最内層を軸方向炭素
繊維強化樹脂層２とすることにより成形品の連続製造に
際し、円滑な運転が可能となるからである。

螺旋方向炭素繊維強化樹脂７ｉ１４における軸線方向に
対する巻付は角度、及び各炭素繊維強化樹脂ＷＪ２．４
における繊維の密度１層厚さ等は任意に選択し得るが、
−例を挙げれば、巻付は角度は、４５°〜８０’とされ
、炭素繊維強化樹脂層２゜４における繊維含有量は□体
積％で５０〜６０％とされるのが好適である。

又、炭素繊維に含浸されるマトリクス樹脂はエポキシ、
不飽和ポリエステル、ビニルエステル等の熱硬化性樹脂
、及び手イロン６、ナイロン６６、ポリカーボネート、
ポリアセタール、ポリフェニレンスルファイド、ポリプ
ロピレン等の熱可塑性樹脂とされる。

本発明に従えば、軸方向炭素繊維強化樹脂層或いは螺旋
方向炭素繊維強化樹脂層のいずれか又は両方に、炭素繊
維とは異なる異種の繊維、例えばガラス繊維束、アラミ
ド繊維束等が、核層に含まれる全繊維に対し１〜２０％
、好ましくは４〜１０％含まれる。異種の繊維の含有量
が１％より小さいと効果が顕著に現われず、２０％を越
えると゛強度の点で問題が生じてくる。

又、本発明者等の研究実験の結果によると、該異種の繊
維束は、毛糸状繊維束、即ち、単繊維が乱配向した毛糸
状の繊維束であるのが好ましいことが分かった０例えば
、英国Ｐ　Ｉ　ＬＫ　Ｉ　ＮＧＴＯＮ社製のガラス繊維
束ｒｓＰＡＮＥＤ　　ＬＯＶＩＮＧ　（スパンロービン
グ）Ｊ　　（２４００ＴＥＸ）等にて高結果を得ること
ができた。

このような異種の繊維は、軸方向炭素繊維強化樹脂層２
或いは螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４のいずれか又は両
方に含ませることもできるが、例えば第２図のように、
軸方向炭素繊維樹脂層２と螺旋方向炭素繊維樹脂層４と
が互い違いに複数層形成され、螺旋方向炭素繊維樹脂層
４を挟持して軸方向炭素繊維樹脂層２が配置された場合
には。

軸方向炭素繊維樹脂層２の少なくともいずれか一方に異
種の繊維を含ませることができ、又第１θ図に示される
構成の成形品の場合には、最内層と最外層の繊維樹脂層
２に含ませることができる。

上記説明では矩形断面の中空管とされる炭素繊維強化複
合樹脂引抜成形品について説明したが、上述のように、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第３図
〜第５図に図示するようにり、Ｈ，Ｉ形、その他任意の
断面形状をした形材、更には第６図及び第７図に図示す
るような円形断面形状をしたパイプ状成形品も同様に製
造することができる。

次に、本発明に係る炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品の
製造法について説明する。

第８図には上記非円形断面形状を有した炭素繊維強化複
合樹脂引抜成形品ｌを製造するための引抜成形ｆｉｌＯ
の一実施例が示される０本実施例では、特に、第１０図
に図示されるように、最内層より軸方向炭素繊維強化樹
脂層２、螺旋方向炭素ａ雄花化樹脂層４、軸方向炭素繊
維強化樹脂層２、螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４及び軸
方向炭素繊維強化樹脂層２から成る５層構成の炭素繊維
強化複合樹脂引抜成形品ｌが製造されるものとする。

本引抜成形機ｌＯによれば、炭素繊維１２が巻付けられ
た多数のクリール１４がクリールスタンド１６　（１６
ａ、１６ｂ）に軸架される０本実施例では、クリールス
タンド１６は３基設けられ。

第１のクリールスタンド１６ａからの炭素繊維１２ａは
ガイド板１８により樹脂含浸槽２０へと導入され、マト
リクス樹脂が含浸される。余分の樹脂が絞られた樹脂含
浸炭素繊＄＄　１２　ａはガイド板２２によりオーバー
ワイングー２４に供給され、該オーバーワイングー２４
に取付けられたマンドレル２６に対し軸線方向に整列し
て縦添えされる（最内層となる軸方向炭素繊維強化樹脂
層２の形成）、同時に、該オーバーワイングー２４は該
オーバーワイングー２４に搭載された複数個のクリール
２４ａから繰り出される炭素繊維２４ｂが、上記縦添え
された軸方向炭素繊維強化樹脂層２の上に所定の角度、
例えば７０度の巻付は角度にて巻付けられ、螺旋方向炭
素繊維強化樹脂層４が形成される。クリール２４ａから
の炭素繊維にはマトリクス樹脂は含浸されていないが、
マンドレルに巻付けられたとき、下層の軸方向炭素繊維
強化樹脂層及び次の工程にて縦添えされる軸方向炭素繊
維強化樹脂層からの余剰マトリクス樹脂が含浸される。

第２及び第３のクリールスタンド１６ｂはクリールスタ
ンド１６ａを挟んで対称に配置され、同様に作動するた
めに、第８図では図面上手前側のクリールスタンド１６
ｂのみを詳細に図示し説明し、他方のクリールスタンド
１６ｂの説明は省略する。クリールスタンド１６ｂから
の炭素繊維１２ｂの中の一部の繊維１２ｃはガイド板２
８により樹脂含浸槽３０へと導入され、マトリクス樹脂
が含浸される。余分の樹脂が絞られた樹脂含浸炭素繊維
１２　ｃはガイド板３２．３４によりオーバーワイング
ー３６に供給される。該樹脂含浸炭素繊維１２ｃは、オ
ーバーワイングー２４．３６の中心部を貫通する。今や
軸線方向及び螺旋方向の２層の強化炭素繊維強化樹脂層
が形成されているマンドレル２６に対し軸方向へと供給
され、螺旋状の炭素繊維２４ｂ上に縦添えされる（２番
目の軸方向炭素繊維強化樹脂層２の形成）、同時に、該
オーバーワイングー３６は該オーバーワイングー３６に
搭載された複数個のクリール３６ａから繰り出される炭
素繊維３６ｂが、上記縦添えされた軸方向炭素繊維強化
樹脂層２の上に所定の角度、例えば７０度の巻付は角度
にて巻付けられ、螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４が形成
される。該オーバーワイングー３６は前記オーバーワイ
ングー２４とは逆方向に回転され、従ってオーバーワイ
ングー３６にて形成される螺旋方向炭素繊維強化樹脂層
４の巻付方向と、オーバーワイングー２４にて形成され
た螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４の巻付方向とは逆向き
となる。クリール３６ａからの炭素繊維にはマトリクス
樹脂は含浸されていないが、マンドレルに巻付けられた
とき、下層の軸方向炭素繊維強化樹脂層及び次の工程に
て縦添えされる軸方向炭素繊維強化樹脂層からの余剰マ
トリクス樹脂が含浸される。

前記螺旋状に巻付けられた炭素＠＠３６ｂの上には、第
２のクリールスタンド１６ｂからの炭素縁１１１２ｂの
残余の繊維１２ｄであって、ガイド板４０．４２により
樹脂含浸槽４４へと導入され、マトリクス樹脂が含浸さ
れ、次いで余分の樹脂が絞られ、ガイド板４６．４８に
より案内供給された樹脂含浸炭素繊維１２ｄが軸線方向
に整列して配置され、最外層の軸方向炭素繊維強化樹脂
層２が形成される。

このようにしてマンドレル２６上には軸方向炭素繊維強
化樹脂層２及び螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４が所定層
だけ積層された炭素繊維強化樹脂層積層体５０が形成さ
れる。

又、樹脂含浸槽２０．３０．４４には樹脂液が収容され
ており、該樹脂液は、エポキシ、不飽和ポリエステル、
ウレタンアクリレート、ビニルエステル、フェノール、
ポリウレタン等の熱硬化性樹脂、及びナイロン６、ナイ
ロン６６、ナイロンｌ２、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ポリカーボ
ネート、ポリアセタール、ポリフェニレンスルファイド
、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルファ
イド、ポリフェニレンオキシド、ノリル、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニール等の熱可塑性樹脂から選択された
任意のマトリクス樹脂と、所望に応じ、ＣａＣＯ３、？
イカ、Ａ１（ＯＨ）３　、　タルク等の充填剤と、更に
は耐熱性、耐候性を改良するための添加剤及び着色剤等
にて調製される。

本発明に従えば、軸方向炭素繊維強化樹脂層を形成する
炭素繊！＊１２ａ、１２ｂ　（１２ｃ、１２ｄ）の全て
、又は任意の繊維に、好ましくは炭素繊維１２ｃ、１２
ｄには、上に定義したような形態の異種の繊維、より好
ましくは毛糸状のガラス繊維束（スパンロービング）、
又はアラミド繊維束が混入される。

上述のようにしてマンドレル２６上に内側より樹脂含浸
炭素繊維から成る軸方向炭素繊維強化樹脂層２．螺旋方
向炭素繊維強化樹脂層４．軸方向炭素繊維強化樹脂層２
、螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４及び軸方向炭素繊維強
化樹脂Ｎ２の５層から構成される炭素繊維強化樹脂層積
層体５０が形成される。

本発明において、本実施例のように、矩形断面形状を有
した中空管状の繊維強化複合樹脂引抜成形品１を製造す
る場合に使用されるマンドレル２６は、第９図に図示さ
れるように、断面形状が円形をした部分２６ａと、断面
が矩形とされる非円形部分２８ｂとを有し１円形部分２
６ａから非円形部分２６ｂへとは漸次変形するように形
成される。このとき１１円形部分２６ａの周長と、非円
形部分２６ｂの周長とは同じとされる。マンドレル２６
はその大半が、つまりオーバーワインダー２４．３６．
更には金型５２の直前に至るまではその断面形状は円形
とされ、軸方向炭素繊維強化樹脂層２及び螺旋方向炭素
繊維強化樹脂層４から成る繊維強化樹脂層積層体５０は
該円形断面形状をしたマンドレルの円形部分２６ａ上に
形成される。

該円形断面マンドレル２６ａ上に形成された炭素繊維強
化樹脂層５０は次いで、マンドレル２６の非円形部分、
本実施例では矩形状部分２６ｂへと送給され、引続き、
矩形断面形状を有した金型５２内へと引入れられる。

このとき、本実施例によれば、各炭素繊維強化樹脂層５
０は、所定の軸方向炭素繊維強化樹脂層２に異種の繊維
が混入されているために、該繊維が螺旋方向炭素繊維強
化繊維層４に食込み、従来見受けられたように、炭素繊
維強化樹脂Ｗ！５０を金型５２内に引入れる際に螺旋方
向炭素繊維強化樹脂層が乱れ、所望の形状への賦形を困
難とし、更に成形されたとしても繊維の破損、配向の乱
れが生じ、物性が低下するといっ−た事態が回避される
。当然に、異種の繊維は軸方向炭素繊維強化樹脂Ｍりに
代えて、又は該樹脂層２と共に螺旋方向炭素繊維強化樹
脂層４に混入することも可能である。

このようにして、極めて好適に金型５２にて所定形状寸
法に賦形された繊維強化樹脂層５０は加熱装置（図示せ
ず）を利用することにより固化（硬化）され、炭素繊維
強化複合樹脂引抜成形品１が形成される。金型５２の下
流側には引抜機５４及びカッター５６が配置され、マン
ドレル２６上から該炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品１
を抜取ると共に、該炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品ｌ
を所定長さにて切断する。引抜機５４及びカッター５６
の構造及び作用は当業者には周知であるのでこれ以上の
説明は省略する。

以上の構成とされる製造方法及び引抜成形機を使用して
、外形が２０Ｘ２０ｍｍ、各炭素繊維強化樹脂層の厚さ
各々０．５ｍｍとされた肉厚２゜５ｍｍの矩形の炭素繊
維強化中空樹脂管を１　ｍ　７分の速度にて製造するこ
とができた。

炭素繊維として線径７Ｊ１ｍ、強度３４０ｋｇ／ｍｒｎ
’の炭素繊維を使用し、各樹脂含浸槽にはマトリクス樹
脂としてはエポキシ樹脂１００ｗｔ％と、充填剤として
炭酸カルシウムを１０ｗｔ％加えた樹脂液を調製して収
容し、炭素繊維に含浸させた。異種の繊維としては、前
記ガラス繊維束（スパンロービング）が全軸方向炭素繊
維強化層２に５％混入された。

このようにして製造した引抜成形品１の強度は表１に示
す通りであった。従来の成形品に比較し優れていること
が理解されるであろう。

表１　ねじり試験結果 比較例１：本発明と同じ寸法形状の正面角柱状のマンド
レルでオーバーワインディング なし 比較例２：本発明と同じ寸法形状の正面角柱状のマンド
レルでオーバーワインディング あり 第１１ｒ！４には１本発明に従って成形される、例えば
第３図に図示されるようなＬ字形状のロッド状の炭素繊
維強化複合樹脂引抜成形品ｌを製造する場合に使用され
るマンドレル２６と金型５２の一実施例が示される。マ
ンドレル２６は断面形状が円形をした円形部分２６ａか
ら、断面がＬ字形状とされる非円形部分２８ｂへと漸次
変形するように形成される。このとき、円形部分２６ａ
の周長と、非円形部分２６ｂの周長とは同じとされる。

マンドレル２６はその大半が、つまりオーバーワインダ
ー２４．３６．更には金型５２の直前に至るまでその断
面形状は円形とされ、軸方向炭素繊維強化樹脂層２及び
螺旋方向炭素繊維強化樹脂層４から成る繊維強化樹脂層
５０は該円形断面形状をしたマンドレルの円形部分２６
ａ上に形成される。

勿論、軸方向炭素繊維強化樹脂層２或いは螺旋方向炭素
繊維強化樹脂層のいずれか又は両方に上述したと同様の
異種の繊維が混入される。

次いで、このようにして円形断面マンドレル２６ａ上に
形成された炭素繊維強化樹脂層５ｏは、マンドレル２６
の非円形部分１本実施例ではＬ字形状部分２６ｂへと送
給される。該炭素繊維強化樹脂層５０は、第１２図に図
示されるように、適当な形状をしたガイド部材６０を使
用することによりマンドレル２６ｂの凹部に押付けられ
、従ってマンドレル２６ｂの外形状に倣った形状へと変
形される。金型５２は所望のＬ字形状の案内溝５２ａが
形成されており、マンドレル２６ｂからの樹脂層５０を
引入れ、所望形状に賦形する。

このように本発明に従えば、マンドレル２６及び金型５
２を所望の形状に形成することにより、任意の例えば、
上記り形を始め、Ｈ形、■形、矩形等の所望の断面形状
をした非円形の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品ｌを連
続的に製造することができる。

従来、例えば中空角材のような非円形断面の炭素繊維強
化複合樹脂引抜成形品を得るには、−旦外形が円形とさ
れる成形品を引抜いた後再度外形を矩形状に加工すると
いった工程が必要であり。

その製造は極めて困難であり、角部の繊維が少なくなり
、繊維分布が不均一となるといった問題を有し良好な品
質のものを得ることが難しかった。

又、例えばり、Ｈ，Ｉ形等の非円形断面の繊維強化複合
樹脂引抜成形品を上述のようなオーバーワインディング
法にて得ることは不可能であった。

本発明に従えば非円形成形品であっても角部における各
炭素繊維強化樹脂層は一様の厚さ及び−様の繊維分布を
持ち、円形成形品と同様の高強度を達成し得る。

本発明に従った円形断面の成形品を製造する場合には、
上記実施例にて使用したマンドレルの代りに所定の直径
を有したマンドレルを使用することにより同様の装置及
び製造方法にて製造し得る。

上記各実施例では異種の繊維は、軸方向炭素繊維強化樹
脂層２に混入されるものとして説明したが１本発明に従
えば、軸方向炭素繊維強化樹脂層のみならず螺旋方向炭
素繊維強化樹脂層に、又はいずれか一方に選択的に混入
することができ、同等の破断応力、剪断剛性を得ること
ができた。

完」Ｌの」１釆 以上説明したように、本発明に従った炭素繊維強化複合
樹脂引抜成形品は軸方向及び横方向の強度が従来の成形
品に比較し飛躍的に向上したものとなり、又本発明によ
る製造方法によると斯る炭素繊維強化複合樹脂引抜成形
品が極めて簡単に且つ連続的に製造し得るという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明に係る炭素繊維強化複合樹脂
引抜成形品の実施例の断面図である。 第８図は、本発明に従って炭素繊維強化複合樹脂引抜成
形品を製造する際に使用する引抜成形機の一実施例の概
略説明図である。 第９図は、第１図及び第２図の炭素繊維強化複合樹脂引
抜成形品を製造する際に使用するマンドレル及び金型を
示す斜視図である。 第１０図は、第８図の装置にて製造される本発明に係る
炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品の断面図である。 第１１図は、第３図の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品
を製造する際に使用するマンドレル及び金型を示す斜視
図である。 第１２図は、第３図の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品
を製造する際に使用するマンドレルに適合されるガイド
部材の斜視図である。 １：炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品 ２：軸方向炭素繊維強化樹脂層 ４：螺旋方向炭素繊維強化樹脂層 ２６：マンドレル ５２：金型 第１図　　　第２図 第４図　　　　第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炭素繊維を軸方向に整列して形成される軸方向炭素
   繊維強化樹脂層と、炭素繊維を軸線に対し螺旋状に巻付
   けることにより形成される螺旋方向炭素繊維強化樹脂層
   とを有した炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品であって、
   前記軸方向炭素繊維樹脂層或いは螺旋方向炭素繊維強化
   樹脂層のいずれか又は両方に炭素繊維とは異種の繊維を
   １〜２０％含むことを特徴とする炭素繊維強化複合樹脂
   引抜成形品。 ２）軸方向炭素繊維樹脂層と螺旋方向炭素繊維樹脂層と
   は互い違いに複数層形成されて成る特許請求の範囲第１
   項記載の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品。 ３）成形品の最内層は軸方向炭素繊維樹脂層である特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の炭素繊維強化複合樹
   脂引抜成形品。 ４）異種の繊維はガラス繊維束又はアラミド繊維束とさ
   れる特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかの項に記
   載の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品。 ５）異種の繊維は、単繊維が乱配向した毛糸状の繊維束
   である特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかの項に
   記載の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品。 ６）軸線方向に対し垂直方向にとつた横断面形状は、円
   形断面とされる特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれ
   かの項に記載の炭素繊維強化複合樹脂引抜成形品。 ７）軸線方向に対し垂直方向にとつた横断面形状は、矩
   形、Ｌ形、Ｈ形、Ｉ形等の非円形断面とされる特許請求
   の範囲第１項〜第５項のいずれかの項に記載の炭素繊維
   強化複合樹脂引抜成形品。 ８）（ａ）円形断面を有した細長のマンドレルを用意す
   る工程； （ｂ）前記マンドレルの上に樹脂含浸炭素繊維を軸方向
   に配置するか又は螺旋方向に巻付けて、所定の肉厚を有
   した第１の炭素繊維強化樹脂層を形成する工程； （ｃ）前記第１の炭素繊維強化樹脂層を固化するに先立
   つて該炭素繊維強化樹脂層の上に樹脂含浸炭素繊維を前
   記第１の炭素繊維強化樹脂層とは異なる方向に配列する
   ことにより第２の炭素繊維強化樹脂層を形成する工程； （ｄ）必要に応じて、前記（ｂ）、（ｃ）工程を所望回
   数繰り返し行ない、軸方向炭素繊維強化樹脂層及び螺旋
   方向炭素繊維強化樹脂層から成る未硬化炭素繊維強化樹
   脂層積層体を形成する工程（ｅ）前記軸方向炭素繊維強
   化樹脂層或いは螺旋方向炭素繊維強化樹脂層のいずれか
   又は両方に炭素繊維とは異種の繊維が１〜２０％含まれ
   ていること； （ｆ）前記積層体を金型へと引込んで所定の寸法形状に
   賦形する工程； （ｇ）次いで、前記炭素繊維強化樹脂層積層体を固化す
   る工程； を有することを特徴とする円形断面を有した炭素繊維強
   化複合樹脂引抜成形品の製造法。 ９）第１の炭素繊維強化樹脂層は軸方向炭素繊維強化樹
   脂層である特許請求の範囲第８項記載の製造法。 １０）異種の繊維は、ガラス繊維束又はアラミド繊維束
   とされる特許請求の範囲第８項又は第９項記載の製造法
   。 １１）異種の繊維は、単繊維が乱配向した毛糸状の繊維
   束である特許請求の範囲第８項〜第１０項のいずれかの
   項に記載の製造法。 １２）（ａ）所定長さの円形断面部分と、該円形断面部
   分に連接し、所定の断面形状へと漸次連続的に変化する
   非円形断面部分とを有した細長のマンドレルを用意する
   工程； （ｂ）前記マンドレルの円形断面部分の上に樹脂含浸炭
   素繊維を軸方向に配置するか又は螺旋方向に巻付けて、
   所定の肉厚を有した第１の炭素繊維強化樹脂層を形成す
   る工程； （ｃ）前記第１の炭素繊維強化樹脂層を固化するに先立
   つて該炭素繊維強化樹脂層の上に樹脂含浸炭素繊維を前
   記第１の炭素繊維強化樹脂層とは異なる方向に配列する
   ことにより第２の炭素繊維強化樹脂層を形成する工程； （ｄ）必要に応じて、前記（ｂ）、（ｃ）工程を所望回
   数繰り返し行なつた後、前記軸方向炭素繊維強化樹脂層
   及び螺旋方向炭素繊維強化樹脂層から成る未硬化炭素繊
   維強化樹脂層積層体を形成する工程； （ｅ）前記軸方向炭素繊維強化樹脂層或いは螺旋方向炭
   素繊維強化樹脂層のいずれか又は両方に炭素繊維とは異
   種の繊維が１〜２０％含まれていること； （ｆ）前記積層体を前記マンドレルの非円形断面部分に
   導き、次いで金型へと引込んで所定形状に賦形する工程
   ； （ｇ）次いで、前記炭素繊維強化樹脂層積層体を固化す
   る工程； を有することを特徴とする非円形断面を有した炭素繊維
   強化複合樹脂引抜成形品の製造法。 １３）第１の炭素繊維強化樹脂層は軸方向炭素繊維強化
   樹脂層である特許請求の範囲第１２項記載の製造法。 １４）異種の繊維は、ガラス繊維束又はアラミド繊維束
   とされる特許請求の範囲第１２項又は第１３項記載の製
   造法。 １５）異種の繊維は、単繊維が乱配向した毛糸状の繊維
   束である特許請求の範囲第１２項〜第１４項のいずれか
   の項に記載の製造法。