JP2009028961A - Manufacturing method and manufacturing system of FRP molded body - Google Patents
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Abstract
【課題】フィラメント・ワインディング法により、所望の繊維体積含有率を有するFRP成形体を製造する方法及びシステムを提供する。
【解決手段】FRP成形体の製造方法は、導電性を有する繊維束に、熱硬化性の樹脂を含浸させる工程(a)と、樹脂を含浸した繊維束の一部に通電しながら、繊維束を回転部材の周囲に巻き付ける工程(b)とを備える。また、FRP成形体の製造システムは、導電性を有する繊維束に熱硬化性の樹脂を含浸させる樹脂含浸部30と、ワーク50を回転駆動する回転駆動部53と、樹脂を含浸した繊維束をワーク50の方向に導くことにより、ワーク50の周囲に繊維束Fを巻き付ける繊維束ガイド40と、繊維束Fの長さ方向の一部に電流を供給する電源装置60とを備える。
【選択図】図1A method and system for manufacturing an FRP molded body having a desired fiber volume content by a filament winding method.
A method for manufacturing an FRP molded body includes a step (a) of impregnating a fiber bundle having conductivity with a thermosetting resin, and a fiber bundle while energizing a part of the fiber bundle impregnated with the resin. And (b) wrapping around the rotating member. In addition, the FRP molded body manufacturing system includes a resin impregnating unit 30 for impregnating a conductive fiber bundle with a thermosetting resin, a rotation driving unit 53 for rotationally driving a work 50, and a fiber bundle impregnated with a resin. A fiber bundle guide 40 that winds the fiber bundle F around the workpiece 50 by being guided in the direction of the workpiece 50, and a power supply device 60 that supplies current to a part of the length of the fiber bundle F are provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、フィラメント・ワインディング法によりFRP(Fiber Reinforced Plastics:繊維強化プラスチック)成形体を製造する方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a method and a system for manufacturing an FRP (Fiber Reinforced Plastics) molded body by a filament winding method.
近年、燃料電池システムに用いられる高圧水素タンクの開発が進んでいる。特に、車載用の燃料電池システムにおいては、強度の確保や軽量化等の観点から、FRP製のガスタンクが有力視されている。 In recent years, development of high-pressure hydrogen tanks used in fuel cell systems has been progressing. In particular, in an in-vehicle fuel cell system, a gas tank made of FRP is regarded as promising from the viewpoint of securing strength and reducing weight.
FRP製のガスタンクは、一般に、フィラメント・ワインディング法(以下、「FW法」という)を用いて製造される。FW法においては、未硬化(液体状又はゲル状)の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維(例えば、炭素繊維)を、回転するライナ(内容器)の周囲に数層から数十層巻きつけることにより樹脂含浸繊維層を形成し、この層を加熱することにより樹脂を熱硬化させる。それにより、繊維及び熱硬化樹脂からなる繊維強化プラスチック(FRP)層が形成される。
ところで、FW法によって作製されたFRP成形体においては、FRP層の内で比較的外表面に近い側(以下、「外層」という)に比べて、内側、即ちライナに近い側(以下、「内層」という)の繊維体積含有率(fiber volume content:Vf)が高くなる傾向がある。ここで、繊維体積含有率とは、FRP層の単位体積に占める繊維の割合のことである。以下において、繊維体積含有率が高くなる現象のことを「高Vf化」ともいう。 By the way, in the FRP molded body produced by the FW method, the inner side, that is, the side closer to the liner (hereinafter referred to as “inner layer”) than the side relatively close to the outer surface (hereinafter referred to as “outer layer”) in the FRP layer. ”) Has a tendency to increase in fiber volume content (Vf). Here, the fiber volume content is the ratio of the fiber to the unit volume of the FRP layer. Hereinafter, the phenomenon in which the fiber volume content increases is also referred to as “high Vf”.
高Vf化の主な原因としては、樹脂含浸繊維のライナへ巻き付けが進み、積層量が増加するに従って、樹脂含浸繊維にかかる張力による巻き締め効果により、繊維に含浸させた樹脂が染み出してしまうことが挙げられる。また、FW工程(樹脂含浸繊維の巻き付け工程)の間に受ける遠心力により、樹脂がライナの外側に向かって染み出し易くなる。 The main cause of the high Vf is that as the winding of the resin-impregnated fiber is wound around the liner and the amount of lamination increases, the resin impregnated into the fiber oozes due to the tightening effect due to the tension applied to the resin-impregnated fiber. Can be mentioned. Also, the centrifugal force received during the FW process (resin-impregnated fiber winding process) makes it easier for the resin to bleed out toward the outside of the liner.
このような内層の高Vf化は、ガスタンクの使用圧力が高圧になるほど顕著となる。ガスタンクに強度を付与するために、樹脂含浸繊維を巻く層数を増やして、繊維強化プラスチック層を厚くする必要があるからである。しかしながら、ガスタンクにおいては内層に最も大きな応力がかかるため、内層のVfが高過ぎると疲労耐久性能が大幅に低下し、内層に亀裂が生じてしまうおそれがある。そのため、内層の高Vf化を抑制することにより、所望のVfを得られるFRP成形体の製造方法が望まれている。 Such a higher Vf of the inner layer becomes more significant as the working pressure of the gas tank becomes higher. This is because in order to give strength to the gas tank, it is necessary to increase the number of layers around which the resin-impregnated fiber is wound and to increase the thickness of the fiber-reinforced plastic layer. However, since the largest stress is applied to the inner layer in the gas tank, if Vf of the inner layer is too high, the fatigue endurance performance is significantly lowered, and the inner layer may be cracked. Therefore, a method for producing an FRP molded body that can obtain a desired Vf by suppressing the increase in the Vf of the inner layer is desired.
ところが、繊維からの樹脂の染み出しを抑制するために、例えば、樹脂含浸繊維の張力を小さくすると、タンクの強度は低下してしまう。或いは、樹脂の粘度を高くしても、樹脂が繊維に染み込み難くなるので、やはりタンクの強度がかえって低下してしまう。そのため、樹脂含浸繊維を巻いている途中での樹脂の染み出しを抑制することは困難である。 However, for example, if the tension of the resin-impregnated fiber is reduced in order to suppress the seepage of the resin from the fiber, the strength of the tank is reduced. Alternatively, even if the viscosity of the resin is increased, the resin is less likely to permeate into the fibers, so that the strength of the tank is also lowered. Therefore, it is difficult to suppress the seepage of the resin while winding the resin-impregnated fiber.
一方、樹脂の硬化温度は一般に100℃以上と高いので、電気炉等の設備を使用せざるを得ない。そのため、現在のFRP成形体の製造においては、FW工程が終了した後で、樹脂含浸繊維層が形成されたライナ等を電気炉に移動させ、樹脂の熱硬化工程を開始している。ところが、この熱硬化工程には長時間(例えば、3〜5時間)を要するので、その間に繊維から未硬化の樹脂が染み出して、Vfが変化してしまう場合もある。
さらに、この熱硬化工程のために、FRP成形体の製造に時間がかかってしまうという問題も生じている。
On the other hand, since the curing temperature of the resin is generally as high as 100 ° C. or higher, facilities such as an electric furnace must be used. Therefore, in the manufacture of the current FRP molded body, after the FW process is completed, the liner or the like on which the resin-impregnated fiber layer is formed is moved to an electric furnace, and the resin thermosetting process is started. However, since this thermosetting process takes a long time (for example, 3 to 5 hours), the uncured resin may ooze out from the fiber during that time, and Vf may change.
Furthermore, due to this thermosetting step, there is a problem that it takes time to manufacture the FRP molded body.
製造工程を短縮するために、例えば、ライナ等の周囲にヒータを配置し、樹脂含浸繊維層を加熱しながらFW工程を行うことも考えられる。しかしながら、このような配置で樹脂含浸繊維層を十分に加熱することは容易ではない。それに加えて、加熱中にも樹脂含浸繊維がライナに次々と巻き付けられるため、熱硬化を促進させることはやはり困難である。 In order to shorten the manufacturing process, for example, a heater may be disposed around a liner or the like, and the FW process may be performed while heating the resin-impregnated fiber layer. However, it is not easy to sufficiently heat the resin-impregnated fiber layer in such an arrangement. In addition, since the resin-impregnated fibers are wound around the liner one after another during heating, it is still difficult to promote thermosetting.
関連する技術として、特許文献1には、樹脂含浸繊維をタンクに巻きつけながら加熱して硬化させる筒状構造体の成型方法が開示されている。また、特許文献2には、管に巻いた後の樹脂含浸カーボン繊維に通電して樹脂を硬化させる繊維強化プラスチック管の製造方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1及び2のいずれにも、繊維からの樹脂の染み出しや、高Vf化といった問題点は、一切記載されていない。
As a related technique, Patent Document 1 discloses a method for molding a cylindrical structure in which resin-impregnated fibers are heated and cured while being wound around a tank. Patent Document 2 discloses a method for producing a fiber-reinforced plastic tube in which a resin is impregnated by energizing resin-impregnated carbon fibers wound around the tube.
However, neither of Patent Documents 1 and 2 describes any problems such as seepage of resin from the fibers and high Vf.
そこで、上記の問題点に鑑み、本発明は、所望の繊維体積含有率を有するFRP成形体を製造する方法及びシステムを提供することを第1の目的とする。また、本発明は、FRP成形体の製造における熱硬化工程を短縮することを第2の目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the first object of the present invention is to provide a method and system for producing an FRP molded body having a desired fiber volume content. Moreover, this invention makes it the 2nd objective to shorten the thermosetting process in manufacture of a FRP molded object.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るFRP成形体の製造方法は、フィラメント・ワインディング法によりFRP成形体を製造する方法であって、導電性を有する繊維に、熱硬化性の樹脂を含浸させる工程(a)と、前記樹脂を含浸した前記繊維の長さ方向の一部に通電しながら、前記繊維を回転部材の周囲に巻き付ける工程(b)とを備える。
このように、繊維を通電により発熱させながら繊維を回転部材に巻き付けるので、繊維に含浸した樹脂を素早く熱硬化させることができる。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing an FRP molded body according to the first aspect of the present invention is a method for manufacturing an FRP molded body by a filament winding method. A step (a) of impregnating the resin, and a step (b) of winding the fiber around the rotating member while energizing a part of the length of the fiber impregnated with the resin.
Thus, since the fiber is wound around the rotating member while the fiber is heated by energization, the resin impregnated in the fiber can be quickly thermoset.
ここで、工程(b)において、少なくとも前記回転部材に巻き付けられた繊維に通電することにより、回転部材の周囲において、繊維に含浸している樹脂を素早く熱硬化させることができる。また、回転部材に巻き付けられた繊維の発熱により、回転部材自体も加熱されるので、回転部材の周囲における樹脂の熱硬化がさらに促進される。 Here, in the step (b), by energizing at least the fibers wound around the rotating member, the resin impregnated in the fibers can be quickly thermoset around the rotating member. Further, since the rotating member itself is heated by the heat generated by the fibers wound around the rotating member, the thermosetting of the resin around the rotating member is further promoted.
また、工程(b)においては、前記繊維の張力、又は、前記樹脂の粘度、又は、所望する繊維体積含有率に基づいて、前記繊維への通電量を制御しても良い。即ち、繊維の張力や樹脂材料の特性を変更することなく、所望の繊維体積含有率が得られるように、繊維の発熱量や回転部材の温度を調整して、樹脂を所望の速度で熱硬化させることができる。 In the step (b), the energization amount to the fiber may be controlled based on the tension of the fiber, the viscosity of the resin, or a desired fiber volume content. That is, without changing the fiber tension or resin material properties, the heat generation of the fiber and the temperature of the rotating member can be adjusted so that the desired fiber volume content can be obtained, and the resin can be thermoset at the desired speed. Can be made.
本発明の第2の観点に係るFRP成形体の製造方法は、フィラメント・ワインディング法によりFRP成形体を製造する方法であって、導電性を有する繊維に、熱硬化性の樹脂を含浸させる工程(a)と、前記樹脂を含浸した前記繊維を回転部材の周囲に巻きつけることにより、樹脂含浸繊維層を形成する工程(b)と、前記繊維に通電しながら、前記樹脂含浸繊維層を加熱炉において加熱する工程(c)とを備える。
このように、加熱炉において樹脂含浸繊維層をその外側から加熱するのと並行して、繊維に通電して発熱させることにより、樹脂含浸繊維層の内部からも樹脂の熱硬化を促進することができる。
The method for producing an FRP molded product according to the second aspect of the present invention is a method for producing an FRP molded product by a filament winding method, wherein a conductive fiber is impregnated with a thermosetting resin ( a), a step (b) of forming a resin-impregnated fiber layer by winding the fiber impregnated with the resin around a rotating member, and a furnace for heating the resin-impregnated fiber layer while energizing the fiber And (c) a heating step.
In this way, in parallel with heating the resin-impregnated fiber layer from the outside in the heating furnace, by energizing the fiber to generate heat, it is possible to promote the thermosetting of the resin also from the inside of the resin-impregnated fiber layer. it can.
本発明の第1の観点に係るFRP成形体の製造システムは、フィラメント・ワインディング法によりFRP成形体を製造するシステムであって、導電性を有する繊維に熱硬化性の樹脂を含浸させる樹脂含浸部と、回転部材を回転駆動する回転駆動部と、前記樹脂を含浸した前記繊維を前記回転部材の方向に導くことにより、前記回転部材の周囲に前記繊維を巻き付ける繊維ガイドと、前記繊維の長さ方向の一部に電流を供給する電源装置とを備える。
ここで、前記電源装置は、少なくとも前記回転部材に巻き付けられた繊維に電流を供給することが望ましい。
A manufacturing system for an FRP molded body according to a first aspect of the present invention is a system for manufacturing an FRP molded body by a filament winding method, and impregnates a thermosetting resin into a conductive fiber. A rotation drive unit that rotates the rotation member, a fiber guide that winds the fiber around the rotation member by guiding the fiber impregnated with the resin in the direction of the rotation member, and a length of the fiber And a power supply device that supplies current to a part of the direction.
Here, it is preferable that the power supply device supplies current to at least the fiber wound around the rotating member.
また、前記FRP成形体の製造システムは、前記電源装置から前記繊維に供給される電流又は電圧を制御する制御部をさらに備えても良い。それにより、繊維の発熱量や回転部材の温度を調節して、所望の速度で樹脂を熱硬化させることができる。 Moreover, the manufacturing system of the said FRP molded object may further be equipped with the control part which controls the electric current or voltage supplied to the said fiber from the said power supply device. Accordingly, the resin can be thermally cured at a desired speed by adjusting the heat generation amount of the fiber and the temperature of the rotating member.
この制御部は、前記樹脂の粘度、又は、所望する繊維体積含有率に基づいて、前記繊維に供給される電流又は電圧を制御しても良い。即ち、樹脂材料の特性を変更することなく、所望の繊維体積含有率が得られるように、繊維に含浸している樹脂の熱硬化速度を調節することができる。 The controller may control the current or voltage supplied to the fiber based on the viscosity of the resin or the desired fiber volume content. That is, the thermosetting speed of the resin impregnated in the fibers can be adjusted so that a desired fiber volume content can be obtained without changing the characteristics of the resin material.
さらに、前記FRP成形体の製造システムは、前記繊維の張力を測定する張力測定部をさらに備え、前記制御部は、前記張力測定部の測定結果に基づいて、前記繊維に供給される電流又は電圧を制御しても良い。即ち、繊維の張力を変更することなく、所望の繊維体積含有率が得られるように、繊維に含浸している樹脂の熱硬化速度を調節することができる。 Further, the FRP molded body manufacturing system further includes a tension measuring unit that measures the tension of the fiber, and the control unit is configured to supply current or voltage to the fiber based on a measurement result of the tension measuring unit. May be controlled. That is, the thermosetting speed of the resin impregnated in the fiber can be adjusted so that a desired fiber volume content can be obtained without changing the tension of the fiber.
本発明の第2の観点に係るFRP成形体の製造システムは、フィラメント・ワインディング法によりFRP成形体を製造するシステムであって、加熱炉と、前記加熱炉に配置された回転部材の周囲に形成された樹脂含浸繊維層に含まれる導電性を有する繊維に電流を供給する電源装置とを備える。
このように、加熱炉において樹脂含浸繊維層をその外側から加熱するのと並行して、繊維に電流を供給して発熱させることにより、内部からも樹脂の熱硬化を促進することができる。
An FRP molded body manufacturing system according to a second aspect of the present invention is a system for manufacturing an FRP molded body by a filament winding method, and is formed around a heating furnace and a rotating member arranged in the heating furnace. And a power supply device for supplying current to the conductive fibers contained in the resin-impregnated fiber layer.
Thus, in parallel with heating the resin-impregnated fiber layer from the outside in the heating furnace, heat generation of the resin can be promoted also from the inside by supplying current to the fiber to generate heat.
本発明によれば、繊維への通電量を調節することにより、樹脂の熱硬化速度を容易に制御することができるので、樹脂材料の特性や、繊維の張力等の設計事項を変更することなく、所望の繊維体積含有率を有するFRP成形体を製造することが可能になる。従って、十分な強度及び耐久性を有するFRP製の高圧ガスタンク等を製造することも可能となる。 According to the present invention, the thermosetting speed of the resin can be easily controlled by adjusting the amount of current applied to the fiber, so that the design matters such as the characteristics of the resin material and the tension of the fiber are not changed. It becomes possible to produce an FRP molded body having a desired fiber volume content. Therefore, it is possible to manufacture a high-pressure gas tank made of FRP having sufficient strength and durability.
また、本発明によれば、繊維に発熱させることにより、樹脂含浸繊維層の内部からも樹脂を加熱するので、樹脂の熱硬化に要する時間を短縮し、その間に繊維体積含有率が変化するのを抑制することが可能となる。 In addition, according to the present invention, since the resin is heated from the inside of the resin-impregnated fiber layer by causing the fiber to generate heat, the time required for the thermosetting of the resin is shortened, and the fiber volume content changes during that time. Can be suppressed.
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を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係るFRP成形体の製造方法及びシステムについて説明する。図1に示すFRP成形体の製造システムは、フィラメント・ワインディング(FW)法により回転部材(ワーク)の周囲に繊維強化プラスチック(FRP)層を形成するシステムであり、繊維束供給部10と、張力測定器20と、樹脂含浸部30と、繊維束ガイド(アイロ)40と、ワーク50と、電源装置60と、制御部70とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
A method and system for manufacturing an FRP molded body according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The FRP molded body manufacturing system shown in FIG. 1 is a system in which a fiber reinforced plastic (FRP) layer is formed around a rotating member (workpiece) by a filament winding (FW) method. The measuring
繊維束供給部10には、繊維束f1〜f3が巻き付けられた複数(図1においては3つ)のボビン11a〜11cが備えられている。繊維束f1〜f3としては、カーボン繊維や金属繊維等の導電性を有する繊維が用いられ、本実施形態においては、カーボン繊維の無撚りのマルチフィラメントを用いている。なお、マルチフィラメントは、フィラメント数が3000〜96000本程度である。
繊維束供給部10は、繊維束f1〜f3の張力を調整して張力測定器20に送り出す。
The fiber
The fiber
張力測定器20は、繊維束f1〜f3の張力を測定し、その測定結果を制御部70に出力する。
The
樹脂含浸部30は、未硬化の状態(液体又はゲル状)の熱硬化性の樹脂が貯留された樹脂槽31と、繊維束f1〜f3を樹脂槽31の所定の位置に案内する含浸ローラ32〜34とを備えており、繊維束f1〜f3に樹脂槽31内の樹脂を含浸させる。熱硬化性の樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。
The
繊維束ガイド40は、樹脂を含浸した繊維束f1〜f3を1つに束ねることにより繊維束Fを形成し、これをワーク50に案内する。繊維束ガイド40は、ワーク50の長手方向及びそれに垂直な方向に往復可能であり、且つ、ワーク50に対する角度を変更できるように回転可能な状態で設置されている。
The fiber bundle guide 40 forms a fiber bundle F by bundling the fiber bundles f <b> 1 to f <b> 3 impregnated with resin into one, and guides this to the
ワーク50は、例えば、円筒等の回転体形状の型(マンドレル)やタンクを製造する場合の内容器(ライナ)等であり、金属や、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等の硬質樹脂によって形成されている。なお、図1には、高圧ガスタンクのライナが示されている。
The
ワーク50は、その軸心を中心に回転可能となるように、支持部52を介して回転駆動部53に取り付けられている。回転駆動部53は可変速モータを有しており、このモータによってワーク50を回転駆動する。このようなワーク50の回転運動と繊維束ガイド40の往復運動とを同期させることにより、繊維束Fがワーク50に所定のパターンで巻き付けられる。それにより、ワーク50の周囲に樹脂含浸繊維層51が形成される。繊維束Fの巻き方(パターン)については特に限定されず、例えば、フープ巻きやヘリカル巻きや、それらを組み合わせた巻き方であっても良い。
加圧ポンプ54は、樹脂含浸繊維層51の形成中にワーク50が凹むのを防ぐために、ワーク50の内部を加圧する。
The
The pressurizing pump 54 pressurizes the inside of the
電源装置60の一方の端子(例えば、プラス)は、導線61及びクリップ62を介して繊維束Fの端部(巻き始め)に電気的に接続されており、他方の端子(例えば、マイナス)は、導線63及び繊維束ガイド40を介して、ワーク50に供給される繊維束Fに電気的に接続されている。電源装置60は、導線61〜繊維束F〜導線63によって形成される閉回路に電流を供給することにより、繊維束Fに発熱させる。
なお、繊維束供給部10〜樹脂含浸部30までは電気的に絶縁されているため、繊維束ガイド40に供給される前の繊維束Fが通電されることはない。
One terminal (for example, plus) of the
Since the fiber
制御部70は、FRP成形体の製造システムの運転を制御するプログラムを備えている。制御部70は、このプログラムに従って電源装置60から供給される電流若しくは電圧又はその両方を調整することにより、繊維束Fの発熱量を制御し、それにより、ワーク50の温度や、そこに巻き付けられた繊維束Fに含浸している樹脂の熱硬化速度を調節する。
The
電源装置60から供給される電流及び電圧の値(即ち、通電量)は、制御部70において、繊維束Fの張力(張力測定器20の測定結果)及び樹脂の粘度等の製造パラメータや、所望するVfの値等に基づいて決定される。例えば、繊維束Fを高くする場合や、粘度の低い樹脂を用いる場合には、樹脂が繊維束Fから染み出し易くなる。従って、この場合には、繊維束Fがワーク50に巻き付けられると速やかに樹脂が熱硬化するように、繊維束Fへの通電量を多くする。また、Vfを低くする場合にも、樹脂が速やかに熱硬化するように、通電量を多くする。反対に、Vfを高くする場合には、樹脂の染み出しを見込んで、通電量を少なくしても良い。
The values of the current and voltage supplied from the power supply device 60 (that is, the energization amount) are determined in the
次に、図2を参照しながら、制御部70による電源装置60の制御の例を説明する。
高圧ガスタンク等の容器を作製する際には、樹脂含浸繊維層51の内側ほどより高い応力が発生するので、繊維から樹脂が染み出し易くなる。そこで、本実施形態においては、内側の樹脂含浸繊維層51、即ち、ワーク50への巻き始めにおいて樹脂を早く硬化させることにより、繊維からの樹脂の染み出しを極力抑えて、所定のVfを実現する。
Next, an example of control of the
When a container such as a high-pressure gas tank is produced, a higher stress is generated on the inner side of the resin-impregnated
まず、制御部70は、ワーク50への繊維束Fの巻き始めの時間帯(時刻t0〜tS)において、電流値を高くして繊維束Fの発熱量を多くすることにより、ワーク50の温度を素早く上昇させる。この繊維束Fの発熱量(又は、電流値)は、ワーク50及び周囲の系の熱容量を考慮して決定される。ワーク50の温度が樹脂の熱硬化温度に至ると、繊維束Fに含浸している樹脂は、ワーク50に巻き付けられると速やかに熱硬化するようになる。
First, the
ここで、繊維束Fがワーク50に巻き付けられる前に、そこに含浸している樹脂が熱硬化するのを防ぐために、繊維束F自体の温度は熱硬化温度Tよりも低くなくてはならない。一方、繊維束Fの発熱により樹脂がある程度温まっていれば、ワーク50に巻き付けられた際にすぐに熱硬化温度Tに至って熱硬化する。そのため、特に、巻き始めの時間帯においては、繊維束Fの温度が熱硬化温度Tを超えない範囲で、ワーク50の温度がなるべく早く所望の値まで上昇するように、繊維束Fの発熱量(電流値)を制御することが重要である。
Here, before the fiber bundle F is wound around the
ワーク50の温度が熱硬化温度Tに至ると、制御部70は、その温度が維持されるように繊維束Fの発熱量を制御する。ここで、ワーク50の周囲に熱硬化済みの樹脂含浸繊維層51がある程度形成されると、熱源となる繊維束Fの量が増加するのに対して、熱硬化した樹脂のために放熱量は減少するので、単位長さ当たりの繊維束Fの発熱量は少なくて済む。そのため、制御部70は、繊維束Fに供給される電流値を下げ、発熱量を抑える。
When the temperature of the
さらに、ワーク50への繊維束Fの巻き付けが終了すると、制御部70は繊維束Fへの電流の供給を停止する。それにより、熱硬化済みの樹脂含浸繊維層51の温度が降下し、FRP成形体(高圧ガスタンク)が完成する。
Furthermore, when the winding of the fiber bundle F around the
なお、その後で、FRP成形体を炉においてさらに加熱しても良い。それにより、樹脂含浸繊維層51に部分的に未硬化の部分があったとしても、これを完全に熱硬化させることができる。この場合においても、樹脂含浸繊維層51は概ね熱硬化しているので、Vfが大幅に変化してしまうことはない。
Thereafter, the FRP compact may be further heated in a furnace. Thereby, even if the resin-impregnated
次に、本発明の第2の実施形態に係るFRP成形体の製造方法及びシステムについて、図3を参照しながら説明する。
図3は、本実施形態に係るFRP成形体の製造システムの一部である加熱炉80を示す模式図である。この加熱炉80の内部には、ヒータ81と、樹脂含浸繊維層51が形成されたワーク50を保持する保持部82とが備えられている。また、加熱炉80の外側には、電源装置90が設置されている。電源装置90の一方の端子(例えば、プラス)は、導線91及びクリップ92を介して、樹脂含浸繊維層51を形成する繊維束Fの一方の端部(例えば、巻き始め)に電気的に接続されている。また、電源装置90の他方の端子(例えば、マイナス)は、導線93及びクリップ94を介して、繊維束Fの他方の端部(例えば、巻き終り)に電気的に接続されている。電源装置90は、導線91〜クリップ92〜繊維束F〜クリップ94〜導線93を含む閉回路に電流を供給する。
Next, the manufacturing method and system of the FRP molded object which concerns on the 2nd Embodiment of this invention are demonstrated, referring FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a
本実施形態において、熱硬化性の樹脂を含浸した繊維束Fのワーク50への巻き付けは、通常のFW法と同様に、繊維束Fに通電させることなく行われる。そして、樹脂含浸繊維層51を加熱炉80において熱硬化させる際に、繊維束Fに通電して発熱させる。それにより、樹脂含浸繊維層51は、外側だけでなく、その内部からも加熱されるので、樹脂の熱硬化に要する時間を短縮することができる。
In the present embodiment, the fiber bundle F impregnated with the thermosetting resin is wound around the
f1〜f3、F…繊維束、20…張力測定器、30…樹脂含浸部、40…繊維束ガイド、50…ワーク、51…樹脂含浸繊維層、53…回転駆動部、60、90…電源装置、70…制御部、80…加熱炉 f1 to f3, F ... fiber bundle, 20 ... tension measuring device, 30 ... resin impregnated part, 40 ... fiber bundle guide, 50 ... work, 51 ... resin impregnated fiber layer, 53 ... rotational drive part, 60, 90 ... power supply device , 70 ... control unit, 80 ... heating furnace
Claims (10)
導電性を有する繊維に、熱硬化性の樹脂を含浸させる工程(a)と、
前記樹脂を含浸した前記繊維の長さ方向の一部に通電しながら、前記繊維を回転部材の周囲に巻き付ける工程(b)と、
を備えるFRP成形体の製造方法。 A method for producing an FRP molded body by a filament winding method,
A step (a) of impregnating a fiber having conductivity with a thermosetting resin;
A step (b) of winding the fiber around a rotating member while energizing a portion of the fiber impregnated with the resin in the length direction;
The manufacturing method of a FRP molded object provided with.
導電性を有する繊維に、熱硬化性の樹脂を含浸させる工程(a)と、
前記樹脂を含浸した前記繊維を回転部材の周囲に巻きつけることにより、樹脂含浸繊維層を形成する工程(b)と、
前記繊維に通電しながら、前記樹脂含浸繊維層を加熱炉において加熱する工程(c)と、
を備えるFRP成形体の製造方法。 A method for producing an FRP molded body by a filament winding method,
A step (a) of impregnating a fiber having conductivity with a thermosetting resin;
A step (b) of forming a resin-impregnated fiber layer by winding the fiber impregnated with the resin around a rotating member;
(C) heating the resin-impregnated fiber layer in a heating furnace while energizing the fibers;
The manufacturing method of a FRP molded object provided with.
導電性を有する繊維に熱硬化性の樹脂を含浸させる樹脂含浸部と、
回転部材を回転駆動する回転駆動部と、
前記樹脂を含浸した前記繊維を前記回転部材の方向に導くことにより、前記回転部材の周囲に前記繊維を巻き付ける繊維ガイドと、
前記繊維の長さ方向の一部に電流を供給する電源装置と、
を備えるFRP成形体の製造システム。 A system for producing an FRP molded body by a filament winding method,
A resin-impregnated portion for impregnating a fiber having conductivity with a thermosetting resin;
A rotation drive unit for rotating the rotation member;
A fiber guide for winding the fiber around the rotating member by guiding the fiber impregnated with the resin in the direction of the rotating member;
A power supply for supplying a current to a part of the fiber in the longitudinal direction;
FRP molded body manufacturing system.
前記制御部は、前記張力測定部の測定結果に基づいて、前記繊維に供給される電流又は電圧を制御する、請求項7又は8記載のFRP成形体の製造システム。 A tension measuring unit for measuring the tension of the fiber;
The said control part is a manufacturing system of the FRP molded object of Claim 7 or 8 which controls the electric current or voltage supplied to the said fiber based on the measurement result of the said tension | tensile_strength measurement part.
加熱炉と、
前記加熱炉に配置された回転部材の周囲に形成された樹脂含浸繊維層に含まれる導電性を有する繊維に電流を供給する電源装置と、
を備えるFRP成形体の製造システム。 A system for producing an FRP molded body by a filament winding method,
A heating furnace;
A power supply device for supplying current to conductive fibers contained in a resin-impregnated fiber layer formed around a rotating member disposed in the heating furnace;
FRP molded body manufacturing system.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2007193651A JP2009028961A (en) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Manufacturing method and manufacturing system of FRP molded body |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-07-25 JP JP2007193651A patent/JP2009028961A/en active Pending
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