JP2002283466A - Ｆｒｐパイプ用組布及びｆｒｐパイプ - Google Patents
Ｆｒｐパイプ用組布及びｆｒｐパイプInfo
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Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 破壊強度の高いＦＲＰパイプ及び強化材とし
てこれに好適に使用されるＦＲＰ用組布を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明は、パイプ状のＦＲＰの強化材と
して用いられるＦＲＰパイプ用組布２０において、連続
繊維束１１〜１６が複数方向に配されており、一の方向
の連続繊維束１１，１６の目付量よりも、他の方向の連
続繊維束１２〜１５の目付量が大きいことを特徴とす
る。連続繊維束１１，１６がパイプの軸方向に沿うよう
にすることで、ＦＲＰパイプ８０の周方向の破壊強度を
高めることができる。
てこれに好適に使用されるＦＲＰ用組布を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明は、パイプ状のＦＲＰの強化材と
して用いられるＦＲＰパイプ用組布２０において、連続
繊維束１１〜１６が複数方向に配されており、一の方向
の連続繊維束１１，１６の目付量よりも、他の方向の連
続繊維束１２〜１５の目付量が大きいことを特徴とす
る。連続繊維束１１，１６がパイプの軸方向に沿うよう
にすることで、ＦＲＰパイプ８０の周方向の破壊強度を
高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ（Fiber Re
inforced Plastic：繊維強化プラスチック）橋の橋桁や
液体輸送用パイプ等として利用されるＦＲＰパイプ及び
これに好適に用いられるＦＲＰ用組布に関するものであ
る。
inforced Plastic：繊維強化プラスチック）橋の橋桁や
液体輸送用パイプ等として利用されるＦＲＰパイプ及び
これに好適に用いられるＦＲＰ用組布に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】液体輸送用パイプ等の各種土木構造物と
して、パイプ状のＦＲＰが利用されている。このような
ＦＲＰパイプは、例えば強化材としての複数本のガラス
繊維のロービングとこれに含浸させた樹脂によって形成
されており、合金製のパイプ等と比較して耐久性に優れ
る等の利点を有している。
して、パイプ状のＦＲＰが利用されている。このような
ＦＲＰパイプは、例えば強化材としての複数本のガラス
繊維のロービングとこれに含浸させた樹脂によって形成
されており、合金製のパイプ等と比較して耐久性に優れ
る等の利点を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＦＲＰパイプには、次のような問題があった。すなわ
ち、液体輸送等の高い内圧が作用する状況では、パイプ
が破壊して水漏れが起こることがあった。
ＦＲＰパイプには、次のような問題があった。すなわ
ち、液体輸送等の高い内圧が作用する状況では、パイプ
が破壊して水漏れが起こることがあった。
【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、破壊強度の高いＦＲＰパイプ及び強化
材としてこれに好適に使用されるＦＲＰ用組布を提供す
ることを目的とする。
れたものであり、破壊強度の高いＦＲＰパイプ及び強化
材としてこれに好適に使用されるＦＲＰ用組布を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、パイプ状のＦ
ＲＰの強化材として用いられるＦＲＰパイプ用組布にお
いて、連続繊維束が複数方向に配されており、一の方向
の連続繊維束の目付量よりも、他の方向の連続繊維束の
目付量が大きいことを特徴とする。
ＲＰの強化材として用いられるＦＲＰパイプ用組布にお
いて、連続繊維束が複数方向に配されており、一の方向
の連続繊維束の目付量よりも、他の方向の連続繊維束の
目付量が大きいことを特徴とする。
【０００６】本発明者らは、上記目的を達成するため
に、まず、ＦＲＰパイプの破壊のメカニズムについて検
討した。そして、ＦＲＰパイプに高い内圧を加えた場
合、パイプの長手方向よりも円周方向の方が破壊し易い
ことに着目した。この原因は、閉断面の円筒状パイプや
角状パイプなどに内圧が作用した場合に、パイプの周方
向の応力値が長手方向の応力値の約２倍になることによ
る。
に、まず、ＦＲＰパイプの破壊のメカニズムについて検
討した。そして、ＦＲＰパイプに高い内圧を加えた場
合、パイプの長手方向よりも円周方向の方が破壊し易い
ことに着目した。この原因は、閉断面の円筒状パイプや
角状パイプなどに内圧が作用した場合に、パイプの周方
向の応力値が長手方向の応力値の約２倍になることによ
る。
【０００７】そこで、本発明のように、一の方向の連続
繊維束の目付け量よりも他の方向の連続繊維束の目付量
を大きくし、目付量の大きな方向がパイプの円周方向に
沿うようにＦＲＰパイプを作製することで、当該ＦＲＰ
パイプの破壊強度を著しく向上させることができる。
繊維束の目付け量よりも他の方向の連続繊維束の目付量
を大きくし、目付量の大きな方向がパイプの円周方向に
沿うようにＦＲＰパイプを作製することで、当該ＦＲＰ
パイプの破壊強度を著しく向上させることができる。
【０００８】また、本発明のＦＲＰ用組布において一の
方向の連続繊維束の軸方向に対して、軸方向が３０°〜
６０°傾いた連続繊維束と、−３０°〜−６０°傾いた
連続繊維束と、７５°〜１０５°傾いた連続繊維束とを
有し、一の方向の連続繊維束の目付量を１とした場合
に、３０°〜６０°傾いた連続繊維束の目付量、−３０
°〜−６０°傾いた連続繊維束の目付量、及び７５°〜
１０５°傾いた連続繊維束の目付量の合計が１．５以上
であることが好ましい。
方向の連続繊維束の軸方向に対して、軸方向が３０°〜
６０°傾いた連続繊維束と、−３０°〜−６０°傾いた
連続繊維束と、７５°〜１０５°傾いた連続繊維束とを
有し、一の方向の連続繊維束の目付量を１とした場合
に、３０°〜６０°傾いた連続繊維束の目付量、−３０
°〜−６０°傾いた連続繊維束の目付量、及び７５°〜
１０５°傾いた連続繊維束の目付量の合計が１．５以上
であることが好ましい。
【０００９】本発明者らによる有限要素法を用いた数値
解析の結果、このように各連続繊維束を配することで、
ＦＲＰパイプの軸方向と円周方向の強度がほぼ等しくな
り、内圧が作用している場合の応力状態が非常に効率よ
いものとなることが判明した。有限要素法の数値解析に
おいては、目的関数をＦＲＰパイプの強度とし、設計変
数を連続繊維束の配向及び構成とし、目的関数であるＦ
ＲＰパイプの強度が最大となるように数値実験を繰り返
した。
解析の結果、このように各連続繊維束を配することで、
ＦＲＰパイプの軸方向と円周方向の強度がほぼ等しくな
り、内圧が作用している場合の応力状態が非常に効率よ
いものとなることが判明した。有限要素法の数値解析に
おいては、目的関数をＦＲＰパイプの強度とし、設計変
数を連続繊維束の配向及び構成とし、目的関数であるＦ
ＲＰパイプの強度が最大となるように数値実験を繰り返
した。
【００１０】また、本発明のＦＲＰ用組布において、一
の方向の連続繊維束の軸方向に対して、軸方向が４５°
〜７５°傾いた連続繊維束と、−４５°〜−７５°傾い
た連続繊維束と、を有することも好ましい。
の方向の連続繊維束の軸方向に対して、軸方向が４５°
〜７５°傾いた連続繊維束と、−４５°〜−７５°傾い
た連続繊維束と、を有することも好ましい。
【００１１】上記数値解析の結果、このような構成とし
た場合も、ＦＲＰパイプの軸方向及び円周方向の強度が
ほぼ等しくなることが判明した。
た場合も、ＦＲＰパイプの軸方向及び円周方向の強度が
ほぼ等しくなることが判明した。
【００１２】また、本発明のＦＲＰ用組布において、目
付量が多い方向の連続繊維束は、目付量が小さな方向の
連続繊維束よりもテックス番手が大きくなるようにして
もよい。このように、テックス番手を調整して目付量を
増やすことで、上記本発明の効果を容易に得ることがで
きる。
付量が多い方向の連続繊維束は、目付量が小さな方向の
連続繊維束よりもテックス番手が大きくなるようにして
もよい。このように、テックス番手を調整して目付量を
増やすことで、上記本発明の効果を容易に得ることがで
きる。
【００１３】また、本発明のＦＲＰ用組布において、連
続繊維束はガラス繊維で構成され、且つ、ニードリング
処理によって開繊されていることが好ましい。
続繊維束はガラス繊維で構成され、且つ、ニードリング
処理によって開繊されていることが好ましい。
【００１４】ニードリング処理を施して開繊させること
により、樹脂含浸性が高まるとともに、組布の交点の密
着性が向上して目ズレを防止することができる。
により、樹脂含浸性が高まるとともに、組布の交点の密
着性が向上して目ズレを防止することができる。
【００１５】また、本発明のＦＲＰパイプは、上記のＦ
ＲＰパイプ用組布が、上記一の方向の連続繊維束がパイ
プの軸方向に沿うようにパイプ状に巻かれ、且つ、ＦＲ
Ｐパイプ用組布にマット状の繊維基材が重ねられ、これ
に樹脂が含浸されたことを特徴とする。
ＲＰパイプ用組布が、上記一の方向の連続繊維束がパイ
プの軸方向に沿うようにパイプ状に巻かれ、且つ、ＦＲ
Ｐパイプ用組布にマット状の繊維基材が重ねられ、これ
に樹脂が含浸されたことを特徴とする。
【００１６】上述のように、上記ＦＲＰパイプ用組布を
用いることで、ＦＲＰパイプの破壊強度を著しく向上さ
せることができる。また、ＦＲＰパイプ用組布に例えば
コンティニュアスストランドマット等のマット状の繊維
基材を重ねることで、外観品質及び強度をさらに向上さ
せることができる。
用いることで、ＦＲＰパイプの破壊強度を著しく向上さ
せることができる。また、ＦＲＰパイプ用組布に例えば
コンティニュアスストランドマット等のマット状の繊維
基材を重ねることで、外観品質及び強度をさらに向上さ
せることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るＦＲＰパイプ用組布及びＦＲＰパイプの好適な
実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同
一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
明に係るＦＲＰパイプ用組布及びＦＲＰパイプの好適な
実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同
一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１８】図１は、本実施形態の４軸組布（４軸不織
布ともいう）２０を示す平面図である。４軸組布２０
は、ＦＲＰパイプの強化材として用いられるＦＲＰパイ
プ用組布である。４軸組布２０は、上から順に、ガラス
連続繊維束としての経糸１１と、これに９０°傾いた緯
糸１２と、経糸１１に対して−４５°傾いた斜交糸１３
と、経糸１１に対して４５°傾いた斜交糸１４と、経糸
１１に対して９０°傾いた緯糸１５と、経糸１１と平行
な経糸１６と、を備えている。上下に重なり合う各糸
は、樹脂によって接着されている。
布ともいう）２０を示す平面図である。４軸組布２０
は、ＦＲＰパイプの強化材として用いられるＦＲＰパイ
プ用組布である。４軸組布２０は、上から順に、ガラス
連続繊維束としての経糸１１と、これに９０°傾いた緯
糸１２と、経糸１１に対して−４５°傾いた斜交糸１３
と、経糸１１に対して４５°傾いた斜交糸１４と、経糸
１１に対して９０°傾いた緯糸１５と、経糸１１と平行
な経糸１６と、を備えている。上下に重なり合う各糸
は、樹脂によって接着されている。
【００１９】尚、本実施形態では４軸組布２０を構成す
る各連続繊維束はガラス繊維によって形成されている
が、この他、炭素繊維、アルミナ繊維、又はアラミド繊
維等によって形成してもよい。
る各連続繊維束はガラス繊維によって形成されている
が、この他、炭素繊維、アルミナ繊維、又はアラミド繊
維等によって形成してもよい。
【００２０】また、経糸１１，１６の目付量よりも、他
の方向の糸すなわち斜交糸１３，１４及び緯糸１２，１
５の目付量は大きくなっている。具体的には、斜交糸１
３，１４及び緯糸１２，１５のテックス番手（連続繊維
束１０００ｍ当りの重量（ｇ））を大きくして、目付量
を大きくしている。ここで、本発明でいう目付量とは、
同じ方向を向いた連続繊維束の集合体（例えば経糸１１
の集合体）の単位面積（１ｍ2）あたりの重量を意味す
る。４軸組布２０の構成を更に詳説すると、経糸１１，
１６の目付量を１とした場合に、斜交糸１３，１４の目
付量及び緯糸１２，１５の目付量の合計値が１．５以上
となる関係にある。好ましくは、経糸１１，１６の目付
量、斜交糸１３の目付量、斜交糸１４の目付量、緯糸１
２，１５の目付量は、１：１：１：２の関係にあること
がよい。
の方向の糸すなわち斜交糸１３，１４及び緯糸１２，１
５の目付量は大きくなっている。具体的には、斜交糸１
３，１４及び緯糸１２，１５のテックス番手（連続繊維
束１０００ｍ当りの重量（ｇ））を大きくして、目付量
を大きくしている。ここで、本発明でいう目付量とは、
同じ方向を向いた連続繊維束の集合体（例えば経糸１１
の集合体）の単位面積（１ｍ2）あたりの重量を意味す
る。４軸組布２０の構成を更に詳説すると、経糸１１，
１６の目付量を１とした場合に、斜交糸１３，１４の目
付量及び緯糸１２，１５の目付量の合計値が１．５以上
となる関係にある。好ましくは、経糸１１，１６の目付
量、斜交糸１３の目付量、斜交糸１４の目付量、緯糸１
２，１５の目付量は、１：１：１：２の関係にあること
がよい。
【００２１】次に、図２を参照して、ＦＲＰパイプを製
造するための引抜き成形装置を説明する。
造するための引抜き成形装置を説明する。
【００２２】本実施形態では、上記の４軸組布２０及び
ガラス繊維で形成されたマット状の繊維基材であるコン
ティニュアスストランドマット３０を重ねたものを引抜
いて、ＦＲＰパイプを製造する。４軸組布２０は、経糸
１１，１６が引抜き方向に沿うように配される。コンテ
ィニュアスストランドマット３０は、ガラス連続繊維を
ランダムに且つ均一に分散させバインダーでマット状に
したものであり、４軸組布２０の表裏面を覆うように配
される。
ガラス繊維で形成されたマット状の繊維基材であるコン
ティニュアスストランドマット３０を重ねたものを引抜
いて、ＦＲＰパイプを製造する。４軸組布２０は、経糸
１１，１６が引抜き方向に沿うように配される。コンテ
ィニュアスストランドマット３０は、ガラス連続繊維を
ランダムに且つ均一に分散させバインダーでマット状に
したものであり、４軸組布２０の表裏面を覆うように配
される。
【００２３】引抜き成形装置１０は、触媒や硬化剤を混
合した溶融樹脂４２を収容した樹脂槽４０と、内部に円
筒状の引抜き用の通路が形成された金型５０と、４軸組
布２０及びコンティニュアスストランドマット３０を金
型５０を通して引抜くプーラー６０と、パイプ状に形成
されたＦＲＰを所望の長さにカットする切断機７０と、
を備えている。
合した溶融樹脂４２を収容した樹脂槽４０と、内部に円
筒状の引抜き用の通路が形成された金型５０と、４軸組
布２０及びコンティニュアスストランドマット３０を金
型５０を通して引抜くプーラー６０と、パイプ状に形成
されたＦＲＰを所望の長さにカットする切断機７０と、
を備えている。
【００２４】樹脂槽４０の上流側には、４軸組布２０の
表裏面にコンティニュアスストランドマット３０を積層
して樹脂槽４０に浸漬させるためのスリット部材４４が
設けられている。但し、このスリット部材４４は必ずし
も設ける必要はない。樹脂槽４０に滞留させる溶融樹脂
４２としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステ
ル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メタアクリレ
ート樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂等の種々の熱可塑性樹脂を利用することがで
きる。
表裏面にコンティニュアスストランドマット３０を積層
して樹脂槽４０に浸漬させるためのスリット部材４４が
設けられている。但し、このスリット部材４４は必ずし
も設ける必要はない。樹脂槽４０に滞留させる溶融樹脂
４２としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステ
ル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メタアクリレ
ート樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂等の種々の熱可塑性樹脂を利用することがで
きる。
【００２５】樹脂槽４０の下流に位置する金型５０は、
ＳＫＤやＳＣＭのダイス鋼で形成されており、上型５０
ａと下型５０ｂを締結することで円筒状の通路が形成さ
れる。また、金型５０内を通過する成形品はヒータ５２
によって加熱され、４軸組布２０等に含浸した樹脂が硬
化する。金型５０の上流には、４軸組布２０及びコンテ
ィニュアスストランドマット３０の内部まで溶融樹脂４
２を浸透させるとともに余剰の溶融樹脂４２を取り除
き、且つ、４軸組布２０等を金型５０の通路に導入する
ための３つのローラからなるローラ群５４が設けられて
いる。
ＳＫＤやＳＣＭのダイス鋼で形成されており、上型５０
ａと下型５０ｂを締結することで円筒状の通路が形成さ
れる。また、金型５０内を通過する成形品はヒータ５２
によって加熱され、４軸組布２０等に含浸した樹脂が硬
化する。金型５０の上流には、４軸組布２０及びコンテ
ィニュアスストランドマット３０の内部まで溶融樹脂４
２を浸透させるとともに余剰の溶融樹脂４２を取り除
き、且つ、４軸組布２０等を金型５０の通路に導入する
ための３つのローラからなるローラ群５４が設けられて
いる。
【００２６】プーラー６０は、金型を通過した成形品を
回転するローラで上下から挟み込むいわゆるキャタピラ
方式のものである。プーラー６０は、機械的、油圧的に
往復動する２台のクランプで成形品を引抜くいわゆるク
ランプユニット方式としてもよい。切断機７０は、ブレ
ードをモータＭの駆動力で回転させて、成形品を切断す
る。
回転するローラで上下から挟み込むいわゆるキャタピラ
方式のものである。プーラー６０は、機械的、油圧的に
往復動する２台のクランプで成形品を引抜くいわゆるク
ランプユニット方式としてもよい。切断機７０は、ブレ
ードをモータＭの駆動力で回転させて、成形品を切断す
る。
【００２７】以上が、引抜き成形装置１０の構成であ
る。次に、同装置を用いてＦＲＰパイプを製造する方法
を説明する。
る。次に、同装置を用いてＦＲＰパイプを製造する方法
を説明する。
【００２８】まず、プーラー６０を回転駆動させ、ドラ
ム状に巻かれた４軸組布２０及びコンティニュアススト
ランドマット３０，３０を引き出す。その後、スリット
部材４４でマット３０，３０が４軸組布２０の表裏面を
覆うように重ねられ、樹脂槽４０内で溶融樹脂４２に含
浸される。
ム状に巻かれた４軸組布２０及びコンティニュアススト
ランドマット３０，３０を引き出す。その後、スリット
部材４４でマット３０，３０が４軸組布２０の表裏面を
覆うように重ねられ、樹脂槽４０内で溶融樹脂４２に含
浸される。
【００２９】樹脂槽４０を通過した４軸組布２０等は、
ローラ群５４で圧接されて樹脂が内部まで浸透し、金型
５０の円筒状の通路内に引き込まれる。この際、４軸組
布２０とマット３０の積層体は、金型５０の通路に倣っ
て円筒状に丸められながら引き抜かれる。また、円筒の
長手方向すなわち引抜き方向に、４軸組布２０の経糸１
１，１６の軸方向が沿っている。金型５０の後段におい
て、成形品はヒータ５２によって加熱され、含浸した溶
融樹脂４２が硬化する。
ローラ群５４で圧接されて樹脂が内部まで浸透し、金型
５０の円筒状の通路内に引き込まれる。この際、４軸組
布２０とマット３０の積層体は、金型５０の通路に倣っ
て円筒状に丸められながら引き抜かれる。また、円筒の
長手方向すなわち引抜き方向に、４軸組布２０の経糸１
１，１６の軸方向が沿っている。金型５０の後段におい
て、成形品はヒータ５２によって加熱され、含浸した溶
融樹脂４２が硬化する。
【００３０】金型５０から引抜かれた長尺の成形品は切
断機７０によって所望の長さに切断されて、本実施形態
のＦＲＰパイプ８０を得ることができる。
断機７０によって所望の長さに切断されて、本実施形態
のＦＲＰパイプ８０を得ることができる。
【００３１】図３に、得られたＦＲＰパイプ８０の斜視
図を示し、図４に、図３の領域Ｓの拡大図を示す。図３
に示すように、ＦＲＰパイプ８０には４軸組布２０とコ
ンティニュアスストランドマット３０のラップ部とし
て、パイプ内側に強度を向上させるための平坦部８２が
形成されている。また、図４に示すように、ＦＲＰパイ
プ８０は、外側から順に、マット３０、経糸１１の層、
緯糸１２の層、斜交糸１３の層、斜交糸１４の層、緯糸
１５の層、経糸１６の層、マット３０という積層構造と
なっている。このように溶融樹脂４２が含浸し易いコン
ティニュアスストランドマット３０を４軸組布２０に重
ねることで、ＦＲＰパイプ８０の外観品質及び強度を向
上させることができる。
図を示し、図４に、図３の領域Ｓの拡大図を示す。図３
に示すように、ＦＲＰパイプ８０には４軸組布２０とコ
ンティニュアスストランドマット３０のラップ部とし
て、パイプ内側に強度を向上させるための平坦部８２が
形成されている。また、図４に示すように、ＦＲＰパイ
プ８０は、外側から順に、マット３０、経糸１１の層、
緯糸１２の層、斜交糸１３の層、斜交糸１４の層、緯糸
１５の層、経糸１６の層、マット３０という積層構造と
なっている。このように溶融樹脂４２が含浸し易いコン
ティニュアスストランドマット３０を４軸組布２０に重
ねることで、ＦＲＰパイプ８０の外観品質及び強度を向
上させることができる。
【００３２】ここで、本実施形態では、ＦＲＰパイプ８
０の円周方向に沿った各緯糸１２，１５及び円周方向に
対して４５°傾いた各斜交糸１３，１４の目付量が、軸
方向の経糸１１，１６の目付量よりも大きくなっている
ため、ＦＲＰパイプ８０の周方向の強度は高いものにな
っている。パイプに内圧が加えられた場合、パイプの軸
方向よりも円周方向にかかる応力の方が高くなるが、こ
のような構成とすることで軸方向と円周方向の強度がほ
ぼ等しくなり、円周方向の破壊を防止することができ
る。このため、ＦＲＰパイプ８０を大きな内圧がかかる
液体輸送用パイプ等として利用しても、ＦＲＰパイプ８
０の周方向に破壊が生じることを抑制できる。
０の円周方向に沿った各緯糸１２，１５及び円周方向に
対して４５°傾いた各斜交糸１３，１４の目付量が、軸
方向の経糸１１，１６の目付量よりも大きくなっている
ため、ＦＲＰパイプ８０の周方向の強度は高いものにな
っている。パイプに内圧が加えられた場合、パイプの軸
方向よりも円周方向にかかる応力の方が高くなるが、こ
のような構成とすることで軸方向と円周方向の強度がほ
ぼ等しくなり、円周方向の破壊を防止することができ
る。このため、ＦＲＰパイプ８０を大きな内圧がかかる
液体輸送用パイプ等として利用しても、ＦＲＰパイプ８
０の周方向に破壊が生じることを抑制できる。
【００３３】また、閉断面のパイプに内圧が作用した場
合、周方向にかかる応力はパイプの軸方向にかかる応力
の約２倍となる。上記のように、経糸１１，１６の目付
量を１として、これに対して軸方向が各々−４５°，４
５°傾いた斜交糸１３，１４の目付量及び経糸に対して
９０°傾いた緯糸１２，１５の目付量の合計値が１．５
以上の場合に、ＦＲＰパイプ８０の軸方向及び周方向の
強度のバランスが優れたものとなる。好ましくは、経糸
１１，１６の目付量、これに対して軸方向が−４５°傾
いた斜交糸１３の目付量、４５°傾いた斜交糸１４の目
付量、経糸に対して９０°傾いた緯糸１２，１５の目付
量は、１：１：１：２の関係にあることがよい。これら
のことは、本発明者らが有限要素法を用いた解析の結
果、見出した事項である。
合、周方向にかかる応力はパイプの軸方向にかかる応力
の約２倍となる。上記のように、経糸１１，１６の目付
量を１として、これに対して軸方向が各々−４５°，４
５°傾いた斜交糸１３，１４の目付量及び経糸に対して
９０°傾いた緯糸１２，１５の目付量の合計値が１．５
以上の場合に、ＦＲＰパイプ８０の軸方向及び周方向の
強度のバランスが優れたものとなる。好ましくは、経糸
１１，１６の目付量、これに対して軸方向が−４５°傾
いた斜交糸１３の目付量、４５°傾いた斜交糸１４の目
付量、経糸に対して９０°傾いた緯糸１２，１５の目付
量は、１：１：１：２の関係にあることがよい。これら
のことは、本発明者らが有限要素法を用いた解析の結
果、見出した事項である。
【００３４】また、斜交糸１３、斜交糸１４、及び経糸
１２，１５は、経糸１１，１６に対して必ずしも−４
５、４５°、及び９０°傾いている必要はなく、各々−
３０°〜−６０°、３０°〜６０°、及び７５°〜１０
５°の傾きを有すれば同様の効果を得ることができる。
１２，１５は、経糸１１，１６に対して必ずしも−４
５、４５°、及び９０°傾いている必要はなく、各々−
３０°〜−６０°、３０°〜６０°、及び７５°〜１０
５°の傾きを有すれば同様の効果を得ることができる。
【００３５】また、本実施形態では、ＦＲＰ用組布とし
て４軸組布を用いたが、この他、３軸組布等の複数方向
に連続繊維束が配された様々な組布を用いることができ
る。有限要素法を用いた解析の結果、３軸組布を用いる
場合は、経糸に対して軸方向が４５°〜７５°（好まし
くは６０°）傾いた斜交糸と、−４５°〜−７５°（好
ましくは−６０°）傾いた斜交糸を設けることで、ＦＲ
Ｐパイプの軸方向及び円周方向の強度がほぼ等しくなる
ことが判明した。
て４軸組布を用いたが、この他、３軸組布等の複数方向
に連続繊維束が配された様々な組布を用いることができ
る。有限要素法を用いた解析の結果、３軸組布を用いる
場合は、経糸に対して軸方向が４５°〜７５°（好まし
くは６０°）傾いた斜交糸と、−４５°〜−７５°（好
ましくは−６０°）傾いた斜交糸を設けることで、ＦＲ
Ｐパイプの軸方向及び円周方向の強度がほぼ等しくなる
ことが判明した。
【００３６】さらに、本実施形態において、４軸組布２
０にニードリング処理を施して開繊させてもよい。この
ようにニードリング処理を施して毛羽立たせることによ
り、樹脂含浸性が高まるとともに、組布の交点の密着性
が向上して目ズレを防止することができる。
０にニードリング処理を施して開繊させてもよい。この
ようにニードリング処理を施して毛羽立たせることによ
り、樹脂含浸性が高まるとともに、組布の交点の密着性
が向上して目ズレを防止することができる。
【００３７】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明をより具体的
に説明する。
に説明する。
【００３８】本実施例では、図１に示した４軸組布を強
化材とし、これに不飽和ポリエステルを含浸させて、図
２の引抜き成形装置によってＦＲＰパイプを作製した。
上記のように、ＦＲＰパイプは、コンティニュアススト
ランドマット、経糸（０°）の層、緯糸（９０°）の
層、斜交糸（−４５°）の層、斜交糸（４５°）の層、
緯糸（９０°）の層、経糸（０°）の層、コンティニュ
アスストランドマットという積層構造となっている。
化材とし、これに不飽和ポリエステルを含浸させて、図
２の引抜き成形装置によってＦＲＰパイプを作製した。
上記のように、ＦＲＰパイプは、コンティニュアススト
ランドマット、経糸（０°）の層、緯糸（９０°）の
層、斜交糸（−４５°）の層、斜交糸（４５°）の層、
緯糸（９０°）の層、経糸（０°）の層、コンティニュ
アスストランドマットという積層構造となっている。
【００３９】一方、比較例として、連続ガラス繊維を並
列させたものの表裏面にコンティニュアスストランドマ
ットを積層し、これに不飽和ポリエステルを含浸させ
て、ＦＲＰパイプを作製した。
列させたものの表裏面にコンティニュアスストランドマ
ットを積層し、これに不飽和ポリエステルを含浸させ
て、ＦＲＰパイプを作製した。
【００４０】表１に、ＦＲＰパイプの両端を閉鎖し、水
によって内水圧を加えて圧力破壊試験を行った結果を示
す。
によって内水圧を加えて圧力破壊試験を行った結果を示
す。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１に示す破壊の方向と破壊圧力値から判
るように、実施例のＦＲＰパイプは比較例のパイプに比
して破壊圧力値が約４倍以上強化されており、また、軸
方向で破壊が生じていることから、周方向強度が要求さ
れる用途においては非常に有用であるといえる。
るように、実施例のＦＲＰパイプは比較例のパイプに比
して破壊圧力値が約４倍以上強化されており、また、軸
方向で破壊が生じていることから、周方向強度が要求さ
れる用途においては非常に有用であるといえる。
【００４３】以上、本発明者らによってなされた発明を
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、ＦＲＰパイ
プは円筒状に限られず、角筒形状等にしてもよい。
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、ＦＲＰパイ
プは円筒状に限られず、角筒形状等にしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一の方向の連続繊維束の目付量よりも他の方向の連続繊
維束の目付量が大きくなっており、一の方向の連続繊維
束をパイプの軸方向に沿わせることで、ＦＲＰパイプの
破壊強度を著しく向上させることができる。
一の方向の連続繊維束の目付量よりも他の方向の連続繊
維束の目付量が大きくなっており、一の方向の連続繊維
束をパイプの軸方向に沿わせることで、ＦＲＰパイプの
破壊強度を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＲＰ用組布（４軸組布）を示す平面
図である。
図である。
【図２】本発明のＦＲＰパイプを製造するために用いる
引抜き成形装置を示す概略構成図である。
引抜き成形装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明のＦＲＰパイプを示す斜視図である。
【図４】図３に示す領域Ｓの拡大図である。
１０…引抜き成形装置、１１…経糸（０°）、１２…緯
糸（９０°）、１３…斜交糸（−４５°）、１４…斜交
糸（４５°）、１５…緯糸（９０°）、１６…経糸（０
°）、２０…４軸組布（ＦＲＰパイプ用組布）、３０…
コンティニュアスストランドマット（マット状の繊維基
材）、４０…樹脂槽、４２…溶融樹脂、４４…スリット
部材、５０…金型、５２…ヒータ、５４…ローラ群、６
０…プーラー、７０…切断機、８０…ＦＲＰパイプ、８
２…パイプ平坦部。
糸（９０°）、１３…斜交糸（−４５°）、１４…斜交
糸（４５°）、１５…緯糸（９０°）、１６…経糸（０
°）、２０…４軸組布（ＦＲＰパイプ用組布）、３０…
コンティニュアスストランドマット（マット状の繊維基
材）、４０…樹脂槽、４２…溶融樹脂、４４…スリット
部材、５０…金型、５２…ヒータ、５４…ローラ群、６
０…プーラー、７０…切断機、８０…ＦＲＰパイプ、８
２…パイプ平坦部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 将義 福島県福島市郷野目字東１番地 日東紡績 株式会社内 (72)発明者 平山 紀夫 福島県郡山市富久山町福原字塩島１番地 株式会社ニットーボー・エフアールピー研 究所内 Ｆターム(参考） 4F205 AA41 AD16 AG08 HA05 HA27 HA33 HA34 HB02 HC06 HC07 HM03 HT13 HT14 4L047 AA05 AB03 AB07 BA03 BA12 BD03 CA02 CA19 CB01 CB10 CC13
Claims (5)
- 【請求項１】 パイプ状のＦＲＰの強化材として用いら
れるＦＲＰパイプ用組布において、 連続繊維束が複数方向に配されており、 一の方向の前記連続繊維束の目付量よりも、他の方向の
連続繊維束の目付量が大きいことを特徴とするＦＲＰ用
組布。 - 【請求項２】 一の方向の連続繊維束の軸方向に対し
て、軸方向が３０°〜６０°傾いた連続繊維束と、−３
０°〜−６０°傾いた連続繊維束と、７５°〜１０５°
傾いた連続繊維束とを有し、 前記一の方向の連続繊維束の目付量を１とした場合に、
前記３０°〜６０°傾いた連続繊維束の目付量、前記−
３０°〜−６０°傾いた連続繊維束の目付量、及び前記
７５°〜１０５°傾いた連続繊維束の目付量の合計が
１．５以上であることを特徴とする請求項１記載のＦＲ
Ｐ用組布。 - 【請求項３】 一の方向の連続繊維束の軸方向に対し
て、軸方向が４５°〜７５°傾いた連続繊維束と、−４
５°〜−７５°傾いた連続繊維束と、を有することを特
徴とする請求項１記載のＦＲＰ用組布。 - 【請求項４】 前記連続繊維束はガラス繊維で構成さ
れ、且つ、ニードリング処理によって開繊されているこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項記
載のＦＲＰ用組布。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のうち何れか一項記
載のＦＲＰパイプ用組布が、前記一の方向の連続繊維束
がパイプの軸方向に沿うようにパイプ状に巻かれ、且
つ、前記ＦＲＰパイプ用組布にマット状の繊維基材が重
ねられ、これに樹脂が含浸されたことを特徴とするＦＲ
Ｐパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001088428A JP2002283466A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Ｆｒｐパイプ用組布及びｆｒｐパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001088428A JP2002283466A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Ｆｒｐパイプ用組布及びｆｒｐパイプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002283466A true JP2002283466A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18943525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001088428A Pending JP2002283466A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Ｆｒｐパイプ用組布及びｆｒｐパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002283466A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198939A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 繊維束多軸組布及びその製造方法 |
| JP2009107337A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-21 | General Electric Co <Ge> | ほぼ円筒形の複合材物品及びファンケーシング |
| JP2010125660A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Fukui Fibertech Co Ltd | Ｆｒｐ製引抜き構造部材およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001088428A patent/JP2002283466A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198939A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 繊維束多軸組布及びその製造方法 |
| JP2009107337A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-21 | General Electric Co <Ge> | ほぼ円筒形の複合材物品及びファンケーシング |
| US9017814B2 (en) | 2007-10-16 | 2015-04-28 | General Electric Company | Substantially cylindrical composite articles and fan casings |
| JP2010125660A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Fukui Fibertech Co Ltd | Ｆｒｐ製引抜き構造部材およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041221 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050217 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050404 |