JP2002357284A

JP2002357284A - 複合パイプ

Info

Publication number: JP2002357284A
Application number: JP2001166759A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Takano; 恒男高野; Yutaka Yamaguchi; 豊山口; Tatsuo Nakajima; 達雄中島
Original assignee: NTN Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】亀裂やクラックの発生が抑制され、かつ耐座
屈性が向上した繊維強化樹脂パイプを金属パイプに内挿
することにより、機械的特性に優れた複合パイプを提供
する。【解決手段】複合パイプが、金属パイプ１に繊維強化
樹脂パイプ２が内挿された複合パイプにおいて、強化繊
維が繊維強化樹脂パイプの軸方向に対して０°に配向し
た０°配向層と、強化繊維が繊維強化樹脂パイプの軸方
向に対して９０°に配向した９０°配向層とからなるも
のである。または、繊維強化樹脂パイプには、強化繊維
が繊維強化樹脂パイプの軸方向に対して０°に配向した
一層以上の０°配向層と、強化繊維が繊維強化樹脂パイ
プの軸方向に対して９０°に配向した一層以上の９０°
配向層とが予め積層された二方向性布帛が用いられてい
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属パイプと繊維
強化樹脂パイプとから構成される複合パイプに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】金属パイプに繊維強化樹脂パイプを内挿
した複合パイプは、金属パイプの特性と繊維強化樹脂パ
イプの特性とをともに備えているため有用である。例え
ば、外側のパイプは金属からなるため、他部品とのジョ
イントなどの取り付け性が良好である。さらに、金属は
優れた耐擦傷性を有するので、金属パイプは保護層とし
ての役割を果たす。一方、内側の繊維強化樹脂パイプ
は、軽量であり、剛性が高いので、金属パイプと複合化
することにより、パイプを軽量にし、剛性を高めること
ができる。このような複合パイプは、それぞれの利点が
複合した性能が特に要求される動力伝達シャフトや荷重
支持アームに非常に有用である。

【０００３】金属パイプに繊維強化樹脂を内挿する方法
としては、機械的に圧入するのが一般的である。また、
金属パイプ内に繊維強化樹脂パイプを固定する方法は、
金属パイプの塑性加工により縮径させる方法、金属パイ
プと繊維強化樹脂パイプとの間隙に接着剤を注入し、硬
化させて固定する方法などが例示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繊維強
化樹脂パイプ外径と金属パイプ内径とは、それぞれに寸
法公差があるため、単純な円筒の繊維強化樹脂パイプを
金属パイプに内挿する場合には、微小な嵌合合わせをし
なければならず、繊維強化樹脂パイプ外径と金属パイプ
内径とを高精度に組み合わせる作業が必要であった。ま
た、圧入する際の力も管理しなければならず、内挿作業
が著しく複雑になる場合があった。また、繊維強化樹脂
パイプを金属パイプに内挿する際に、繊維強化樹脂パイ
プに亀裂やクラックが発生した場合には、繊維強化樹脂
の性能を発揮できず、複合パイプの有効性が損なわれる
おそれがあった。

【０００５】そこで、繊維強化樹脂パイプにスリットを
設け、このスリットの隙間の間隔を短縮し、縮径させ
て、金属パイプに内挿する方法が提案されている。この
方法は、金属パイプと繊維強化樹脂パイプとの微小な嵌
合合わせが不要になり、かつ繊維強化樹脂の内挿時の圧
入力を管理する必要がない。しかしながら、繊維強化樹
脂パイプを縮径させた時、パイプ中心軸に対してスリッ
トと対称な位置に周方向の引張応力が発生し、繊維強化
樹脂パイプのスリット幅が大きいほど、この周方向の引
張応力は大きくなるため、繊維強化樹脂パイプに亀裂が
発生する可能性が高かった。

【０００６】また、複合パイプに用いられる繊維強化樹
脂パイプは、一般的に薄肉太径であるが、薄肉太径で
は、周方向からの押し潰しに対する耐性、すなわち耐座
屈性が低く、縦割れやクラックがより生じ易い傾向にあ
った。また、繊維強化樹脂パイプは、曲げ剛性を効率よ
く向上させることを目的として、全ての強化繊維をパイ
プ軸方向に配列させることがある。しかしながら、この
ような場合、外力による応力以外にも、熱膨張または熱
収縮により発生する応力によって縦割れやクラックが生
じるおそれがあった。

【０００７】本発明は、前記事情を鑑みて行われたもの
であり、亀裂やクラックの発生が抑制され、かつ耐座屈
性が向上した繊維強化樹脂パイプを金属パイプに内挿す
ることにより、機械的特性に優れた複合パイプを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の複合パイプは、
金属パイプに繊維強化樹脂パイプが内挿された複合パイ
プにおいて、繊維強化樹脂パイプは、強化繊維が前記繊
維強化樹脂パイプの軸方向に対して０°に配向した一層
以上の０°配向層と、強化繊維が前記繊維強化樹脂パイ
プの軸方向に対して９０°に配向した一層以上の９０°
配向層とからなるものである。また、本発明の複合パイ
プは、金属パイプに繊維強化樹脂パイプが内挿された複
合パイプにおいて、前記繊維強化樹脂パイプには、強化
繊維が前記繊維強化樹脂パイプの軸方向に対して０°に
配向した一層以上の０°配向層と、強化繊維が前記繊維
強化樹脂パイプの軸方向に対して９０°に配向した一層
以上の９０°配向層とが予め積層された二方向性布帛が
用いられているものである。

【０００９】その際、前記繊維強化樹脂パイプは、前記
９０°配向層の比率が１〜３０体積％であることが好ま
しい。また、前記繊維強化樹脂パイプは、シートラッピ
ング法によって成形されたことが好ましい。また、前記
繊維強化樹脂パイプは、その略軸方向全長にスリットが
形成され、該スリットの隙間が短縮され、縮径されて、
金属パイプに内挿されていることが好ましい。前記繊維
強化樹脂パイプの縮径前の外径をＤ１とし、前記金属
パイプの内径をＤ２とした場合に、Ｄ１／Ｄ２の値が
１より大きく１．３以下であることが好ましい。また、
前記強化繊維は、引張弾性率が１９６ＧＰａ以上の炭素
繊維であることが好ましい。

【００１０】また、前記繊維強化樹脂パイプの肉厚をＴ
１、前記金属パイプの肉厚をＴ２とした場合に、Ｔ１／
Ｔ２の値が０．０１以上１０以下であることが好まし
い。また、前記繊維強化樹脂パイプと前記金属パイプと
は、接着剤によって接合されていることが好ましい。さ
らに、前記接着剤は、軸方向の中央部近傍のみに使用さ
れていることが好ましい。さらに、前記金属パイプの内
周面または前記繊維強化樹脂パイプの外周面のいずれか
一方の前記中央部近傍には、周方向に沿った溝が形成さ
れ、該溝に接着剤が充填されていることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の複合パイプの一実施形態を図１に示す。この複
合パイプは、金属パイプ１に繊維強化樹脂パイプ２が内
挿されたものであり、繊維強化樹脂パイプ２はその軸方
向全長にスリット３が形成されている。金属パイプ１
は、繊維強化樹脂パイプ２の保護層としての役割を担う
ものである。金属パイプ１の材質には特に制限はなく、
例えば、鉄、アルミ、銅、チタン、タングステン、ニッ
ケルなどが挙げられる。また、これらの金属の合金であ
ってもよい。金属パイプ１の肉厚については、保護層と
しての役割を担えば特に制限されないが、好ましくは、
１〜１０ｍｍである。１ｍｍ未満では金属パイプの運搬
時や繊維強化樹脂パイプの内挿時に金属パイプを破損す
る場合があり、１０ｍｍを超えると、重くなりすぎて軽
量化の目的を達成できない場合がある。

【００１２】このような金属パイプ１に内挿される繊維
強化樹脂パイプ２は、強化繊維が繊維強化樹脂パイプ２
の軸方向に対して０°に配向した一層以上の０°配向層
と、強化繊維が繊維強化樹脂パイプ２に対して９０°に
配向した一層以上の９０°配向層とからなるものであ
る。０°配向層によって、最終的に得られる複合パイプ
の剛性を向上させることができる。また、９０°配向層
によって、繊維強化樹脂パイプ２を金属パイプ１に内挿
する際に亀裂やクラックの発生を抑制することができる
上に、最終的に得られる複合パイプの耐座屈性を向上さ
せることができる。また、９０°配向層によって熱膨張
または熱収縮により発生する応力による縦割れやクラッ
クの発生も抑制することができる。また、亀裂やクラッ
クの発生を回避することができれば、０°配向層と９０
°配向層の数や層配置は特に制限されず、任意に配置す
ることができる。例えば、０°配向層と９０°配向層を
交互に２層以上積層させた層配置が挙げられる。

【００１３】また、繊維強化樹脂パイプ２には、強化繊
維が前記繊維強化樹脂パイプの軸方向に対して０°に配
向した一層以上の０°配向層と、強化繊維が前記繊維強
化樹脂パイプの軸方向に対して９０°に配向した一層以
上の９０°配向層とが予め積層された二方向性布帛を用
いることもできる。このような二方向性布帛を繊維強化
樹脂パイプ２に用いると、０°配向層および９０°配向
層が予め積層されているので、繊維強化樹脂パイプ２の
製造が簡略化される。また、二方向性布帛は、０°配向
層と９０°配向層の両方を含むので、耐座屈性と曲げ剛
性を同時に効率的に向上させることができる。また、二
方向性布帛としてたて糸条とよこ糸条が互いに交差して
いる二方向性織物を用いることもできる。

【００１４】また、繊維強化樹脂パイプ２は、繊維強化
樹脂パイプ２中の９０°配向層の比率が、１〜３０体積
％の範囲であることが好ましい。９０°配向層の比率が
１体積％未満であると、後述するように、スリットを有
する繊維強化樹脂パイプ２を縮径して金属パイプ１内に
挿入する際に、亀裂やクラックの発生を抑制できないお
それがある。また、耐座屈性を向上させることができな
いおそれがある。一方、３０体積％を超えると、最終的
に得られる複合パイプの曲げ剛性が不十分となる場合が
ある。

【００１５】繊維強化樹脂パイプ２に用いられるマトリ
クス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が使
用される。また、これら樹脂は、必要に応じて、硬化
剤、硬化促進剤、充填剤、離型剤などの各種の添加剤を
含有してもよい。繊維強化樹脂パイプ２中のマトリクス
樹脂の割合は、特に制限されないが、好ましくは、１５
〜５０重量％である。１５重量％未満ではマトリックス
樹脂にボイド等が発生し含浸不良となる場合があり、５
０重量％を超えると、曲げ剛性が不十分となる場合があ
る。

【００１６】繊維強化樹脂パイプ２に用いられる強化繊
維としては、密度が小さく弾性率の高い材料が好まし
く、例えば、ＰＡＮ系およびピッチ系炭素繊維、ガラス
繊維、アラミド繊維などが挙げられる。これらの強化繊
維は２種以上の強化繊維を組み合わせて用いてもよい。
例えば、比強度を向上させることができるＰＡＮ系炭素
繊維と、比弾性率を向上させることができるピッチ系炭
素繊維とを組み合わせて、最終的に得られる複合パイプ
の機械的特性を高めることもできる。また、炭素繊維同
士、炭素繊維とガラス繊維とを組み合わせて、コストを
低減させることもできる。また、強化繊維の引張弾性率
は、好ましくは１９６ＧＰａ（２０，０００ｋｇｆ／ｍ
ｍ²）以上であり、さらに好ましくは、２４５ＧＰａ
（２５，０００ｋｇｆ／ｍｍ²）以上である。強化繊維
の引張弾性率が１９６ＧＰａ未満では、断面２次モーメ
ントを向上させる効果が低いので、繊維強化樹脂の強化
繊維配向角をどのようにしても、複合パイプの機械的特
性が向上しないおそれがある。

【００１７】図１の例の複合パイプに用いられている繊
維強化樹脂パイプ２には、図２に示すように、軸方向の
全長にスリット３が形成されている。このようにスリッ
ト３が形成された繊維強化樹脂パイプ２を用いると、ス
リット３の隙間を短縮し、縮径しつつ、これを金属パイ
プ１に内挿することができる。これにより、容易に繊維
強化樹脂パイプ２を金属パイプ１に挿入できるので、微
小な嵌合合わせや圧入力を管理する必要がなくなり、内
挿作業を簡略化できる。また、繊維強化樹脂パイプ２に
スリット３が形成されていても、繊維強化樹脂パイプ２
は、９０°配向層を含んでいるため、繊維強化樹脂パイ
プ２を縮径させた時に、パイプ中心軸に対してスリット
３と対称な位置の周方向引張強度が向上しているので、
繊維強化樹脂パイプ２に亀裂が発生する可能性が低くな
る。

【００１８】スリット３の断面形状や繊維強化樹脂パイ
プ２にスリット３を形成させる方法については特に制限
されない。また、スリット３は、図３に示すように、軸
方向に対して必ずしも平行でなくてもよく、バイアス角
度θを有して形成されていてもよいが、繊維強化樹脂パ
イプ２の軸方向を０°とした場合に、バイアス角度θは
±３０°以内であることが好ましい。バイアス角度θが
この範囲外となると、０°配向層の強化繊維は繊維長が
短いものが多くなるので、曲げ剛性を向上させることが
できないおそれがある。

【００１９】また、スリット３の幅は、繊維強化樹脂パ
イプ２に応力が発生していない自然状態において、繊維
強化樹脂パイプ２の外周長さの０．０１％以上４０％以
下であることが好ましい。スリット３の幅が繊維強化樹
脂パイプ２の外周長さの０．０１％より小さいと、繊維
強化樹脂パイプ２を縮径して金属パイプ１に圧入するこ
とが困難となる場合がある。一方、スリット３の幅が繊
維強化樹脂パイプ２外周長さの４０％よりも大きいと、
パイプの形状が不均一になり、最終的に得られる複合パ
イプの性能が損なわれるおそれがある。

【００２０】また、スリット３が形成された繊維強化樹
脂パイプ２の縮径前の外径は、金属パイプ１の内径より
も大きく設定される。このように設定すると、繊維強化
樹脂パイプ２を金属パイプ１に内挿した際に、繊維強化
樹脂パイプ２は金属パイプ１内で弾性変形が回復し、縮
径前の外径に復元しようとして、繊維強化パイプ２が金
属パイプ１を押し付けるので、金属パイプ１内に繊維強
化樹脂パイプ２を容易に固定させることができる。好ま
しくは、スリット３を有する繊維強化樹脂パイプ２の縮
径前の外径をＤ１、金属パイプ１の内径をＤ２とした
場合に、Ｄ１／Ｄ２の値は１より大きく１．３以下であ
る。Ｄ１／Ｄ２の値が１以下では繊維強化樹脂パイプ２
を金属パイプ１に内挿した際に、金属パイプ１と繊維強
化樹脂パイプ２との間に隙間を生じてしまう。一方、Ｄ
１／Ｄ２の値が１．３より大きいと、繊維強化樹脂パイ
プ２の縮径時の変形が弾性変形域を超える場合があり、
繊維強化樹脂パイプ２が割れてしまうおそれがある。

【００２１】繊維強化樹脂パイプ２の長さは、最終的に
得られる複合パイプが所望の機械的特性になれば特に制
限されないが、繊維強化樹脂パイプ２の長さをＦＬ、金
属パイプ１の長さをＰＬとした場合に、ＦＬ／ＰＬの値
が０．１以上１．０以下であることが好ましい。ＦＬ／
ＰＬの値が０．１より小さいと、たとえ比弾性率の大き
い繊維強化樹脂パイプ２を金属パイプ１に内挿しても複
合による効果が十分に発揮されない。一方、ＦＬ／ＰＬ
の値が１．０より大きいと、繊維強化樹脂パイプ２が金
属パイプ１より長くなり、金属パイプ１と繊維強化樹脂
パイプ２との接合に障害が発生する場合がある。

【００２２】また、金属パイプ１と繊維強化樹脂パイプ
２の肉厚比は、最終的に得られる複合パイプが所望の機
械的特性になれば特に制限されないが、繊維強化樹脂パ
イプ２の肉厚をＴ１、金属パイプ１の肉厚をＴ２とした
場合に、Ｔ１／Ｔ２の値が０．０１以上１０以下である
ことが好ましい。Ｔ１／Ｔ２の値が０．０１より小さい
と、たとえ比弾性率の大きい繊維強化樹脂パイプ２を金
属パイプ１に内挿しても複合による効果が十分に発揮さ
れないおそれがある。一方、Ｔ１／Ｔ２の値が１０より
大きいと、繊維強化樹脂パイプ２によって複合パイプの
曲げ剛性は向上するが、外径が一定の場合、断面２次モ
ーメントは向上効果が小さくなる。また、使用する繊維
強化樹脂量が相対的に多くなるため製造コストが高くな
る場合がある。

【００２３】上述のような繊維強化樹脂パイプ２は、シ
ートラッピング法によって成形されるのが好ましい。シ
ートラッピング法とは、平行に引き揃えられたロービン
グに熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のプリプレグを
マンドレルに巻き付け、熱硬化性樹脂を熱硬化させた後
に、マンドレルを抜いて成形する方法である。このシー
トラッピング法によると、予め強化繊維をプリプレグ内
で所望のように配向させることができるので、強化繊維
の配向精度を高くできる。このような方法により、強化
繊維が繊維強化樹脂パイプ２に対して０°または９０°
になるように配向したプリプレグを順次、所望のように
積層させ、熱硬化させて、０°配向層と９０°配向層が
形成された繊維強化樹脂パイプ２を成形することができ
る。このような方法によると、配向角の異なる繊維強化
樹脂層を任意に組み合わせることができるので、最終的
に得られる複合パイプの曲げ剛性やねじり剛性を高精度
に制御できる。

【００２４】金属パイプ１と繊維強化樹脂パイプ２と
は、接着剤によって接合できる。使用される接着剤は特
に制限されないが、例えば、エポキシ系、ポリエステル
系、アクリル系、ゴム系などが挙げられる。また、より
望ましい接着剤としては、溶液タイプのエポキシ系接着
剤にアルミ粉もしくは酸化鉄粉を含有し、スポット溶接
に代表される抵抗溶接を可能にした構造用接着剤が挙げ
られる。

【００２５】また、金属パイプ１と繊維強化樹脂パイプ
２とを接着剤によって接合する場合には、接着剤は軸方
向の一箇所、特に中央部近傍のみに使用されていること
が好ましい。これにより、金属パイプ１と繊維強化樹脂
パイプ２の接触面の全面が固定されないので、複合パイ
プの環境温度が変化した場合に、金属パイプ１と繊維強
化樹脂パイプ２との熱膨張率の違いによって発生する複
合パイプの内部応力を抑制することができる。その結
果、複合パイプの破損を防止できる。具体的には、金属
パイプ１の内周面または繊維強化樹脂パイプ２の外周面
のいずれか一方の中央部近傍には、周方向に沿った溝が
形成され、この溝に接着剤が充填されていることが好ま
しい。この溝に接着剤を充填することにより、接合時の
接着剤の広がりを抑制し、所望の部位のみを適切な接着
剤量で接合できる。

【００２６】上述した複合パイプにあっては、繊維強化
樹脂パイプ２は、強化繊維が繊維強化樹脂パイプ２の軸
方向に対して０°に配向した一層以上の０°配向層と、
強化繊維が繊維強化樹脂パイプ２の軸方向に対して９０
°に配向した一層以上の９０°配向層とからなるので、
曲げ剛性が向上し、繊維強化樹脂パイプ２を金属パイプ
１に内挿する際に亀裂やクラックの発生を抑制できる。
また、熱膨張または熱収縮により発生する応力による縦
割れやクラックの発生も抑制することができる。また、
耐座屈性を向上させることができる。その結果、最終的
に得られる複合パイプの機械的特性を向上させることが
できる。

【００２７】また、前記０°に配向した一層以上の０°
配向層と、９０°に配向した一層以上の９０°配向層は
予め積層された二方向性布帛を用いることもできる。

【００２８】また、繊維強化樹脂パイプ２は、９０°配
向層の比率が１〜３０体積％であると、最終的に得られ
る複合パイプの機械的特性がさらに優れる。また、繊維
強化樹脂パイプ２は、シートラッピング法によって成形
されたことで、最終的に得られる複合パイプの曲げ剛性
やねじり剛性を高精度に制御できる。また、繊維強化樹
脂パイプ２は、その略軸方向全長にスリット３が形成さ
れ、このスリット３の隙間が短縮され、縮径させて、金
属パイプ１に内挿されていることで、内挿作業を簡略化
できる。

【００２９】また、繊維強化樹脂パイプ２の縮径前の外
径をＤ１とし、金属パイプ１の内径をＤ２とした場合
に、Ｄ１／Ｄ２の値が１より大きく１．３以下である
と、金属パイプ１内に繊維強化樹脂パイプ２を容易に固
定できる。また、繊維強化樹脂パイプ２に用いられる強
化繊維は、引張弾性率が１９６ＧＰａ以上の炭素繊維で
あると、複合パイプの機械的特性をさらに向上できる。
また、繊維強化樹脂パイプ２の肉厚をＴ１、金属パイプ
１の肉厚をＴ２とした場合に、Ｔ１／Ｔ２の値が０．０
１以上１０以下であると、複合パイプの製造コストを低
くしたまま、機械的特性を向上できる。

【００３０】また、接着剤は、金属パイプ１または繊維
強化樹脂パイプ２の軸方向の中央部近傍に使用されてい
ることで、複合パイプの破損を防止できる。また、金属
パイプ１の内周面または繊維強化樹脂パイプ２外周面の
いずれか一方に周方向に沿った溝が形成され、この溝に
接着剤が充填されていることで、複合パイプの安定接着
が可能となる。

【００３１】また、上述したような複合パイプを、動力
伝達シャフトや荷重支持アームに用いることにより、こ
れらの機械的特性を向上できる。

【００３２】

【実施例】引張弾性率２５５ＧＰａ（２６０００ｋｇｆ
／ｍｍ²）のＰＡＮ系炭素繊維トウ（パイロフィルＴＲ
Ｈ５０、三菱レイヨン製）に未硬化エポキシ樹脂を含浸
させてシート状プリプレグを作製した。このプリプレグ
は一方向に配向した強化繊維を含む。そして、最終的に
得られる繊維強化樹脂パイプが内側から０°配向層／０
°配向層／０°配向層／０°配向層／９０°配向層／０
°配向層／９０°配向層の構成となるようにプリプレグ
を積層させた。なお、０°配向層の厚みは２００μｍ、
９０°配向層の厚みは１００μｍである。次いで、この
積層したシート状プリプレグを外径７８ｍｍのマンドレ
ルに巻き付けた。次いで、このマンドレルに巻き付けら
れたプリプレグに、ナイフを用いて幅６ｍｍのスリット
を形成させた。そして、プリプレグの上に熱収縮テープ
を巻き付け、これを１５０℃で２時間加熱し、未硬化エ
ポキシ樹脂を熱硬化させた。

【００３３】次いで、マンドレルの脱芯を行って、肉厚
１．２ｍｍ、長さ１．１ｍの繊維強化樹脂パイプを得
た。このスリットを有する繊維強化樹脂パイプの軸方向
の中央部近傍外周面に深さ０．１ｍｍ、幅１０ｍｍの周
方向に沿った溝を形成し、この溝に接着剤（サンスター
技研（株）製、ペンギンセメント＃１０８１Ｌ）を充填
した。次いで、上述した繊維強化樹脂パイプを、外径８
２．６ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ１．２ｍのＳＴＫＭ１３
Ｂ材のパイプに内挿し、加熱接着、固定して、複合パイ
プを作製した。そして、この複合パイプの曲げ剛性を評
価するために、自由支持条件における曲げ１次固有振動
数を測定したところ、３６０Ｈｚであった。単体のＳＴ
ＫＭ１３Ｂ材パイプの曲げ１次固有振動数は、３３０Ｈ
ｚであったので、曲げ剛性の向上が認められた。また、
−４０℃の環境が７２時間、１００℃の環境が７２時間
となるセットを３回繰り返すサーマルサイクル試験を行
った後に、複合パイプの曲げ１次固有振動数を測定した
が、サーマルサイクル試験前と変化は認められなかっ
た。

【００３４】［比較例］９０°配向層を有さず、５層の
０°配向層であるシート状プリプレグを使用した以外は
実施例と同様に行った。この繊維強化樹脂パイプに６ｍ
ｍ幅のスリットを形成し、これを金属パイプに内挿しよ
うと周方向に変形させたところ、繊維強化樹脂パイプ表
面にクラックが発生した。これにより、この繊維強化樹
脂パイプを金属パイプに内挿しても、繊維強化樹脂パイ
プは金属パイプ内で復元せず、金属パイプとは接着する
ことができなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の複合パイプによれば、強化繊維
が繊維強化樹脂パイプの軸方向に対して０°に配向した
０°配向層によって、最終的に得られる複合パイプの剛
性を向上させることができる。また、強化繊維が繊維強
化樹脂パイプの軸方向に対して９０°に配向した９０°
配向層によって、繊維強化樹脂パイプを金属パイプに内
挿する際に亀裂やクラックの発生を抑制することができ
る上に、熱膨張または熱収縮により発生する応力による
縦割れやクラックの発生も抑制することができる。ま
た、耐座屈性を向上させることができる。その結果、最
終的に得られる複合パイプの機械的特性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合パイプの一実施形態を示す断面
図である。

【図２】本発明の繊維強化樹脂パイプの一実施形態を
示す斜視図である。

【図３】本発明の繊維強化樹脂パイプの他の実施形態
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１金属パイプ２繊維強化樹脂パイプ３スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口豊愛知県豊橋市牛川通四丁目１番地の２三菱レイヨン株式会社豊橋事業所内 (72)発明者中島達雄静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA01 BA15 BA28 CA52 CB03 CB14 CB22 4F100 AB01A AD11B AK27 AK53 BA02 CB00 DA01B DA11 DC13B DD05B DH01B EJ82 GB51 JK01 JK07B JK14 YY00B

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属パイプに繊維強化樹脂パイプが内挿
された複合パイプにおいて、前記繊維強化樹脂パイプは、強化繊維が前記繊維強化樹
脂パイプの軸方向に対して０°に配向した一層以上の０
°配向層と、強化繊維が前記繊維強化樹脂パイプの軸方
向に対して９０°に配向した一層以上の９０°配向層と
からなることを特徴とする複合パイプ。
【請求項２】金属パイプに繊維強化樹脂パイプが内挿
された複合パイプにおいて、前記繊維強化樹脂パイプには、強化繊維が前記繊維強化
樹脂パイプの軸方向に対して０°に配向した一層以上の
０°配向層と、強化繊維が前記繊維強化樹脂パイプの軸
方向に対して９０°に配向した一層以上の９０°配向層
とが予め積層された二方向性布帛が用いられていること
を特徴とする複合パイプ。
【請求項３】前記繊維強化樹脂パイプは、前記９０°
配向層の比率が１〜３０体積％であることを特徴とする
請求項１または２に記載の複合パイプ。
【請求項４】前記繊維強化樹脂パイプは、シートラッ
ピング法によって成形されたことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の複合パイプ。
【請求項５】前記繊維強化樹脂パイプは、その略軸方
向全長にスリットが形成され、該スリットの隙間が短縮
され、縮径されて、金属パイプに内挿されていることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複合パイ
プ。
【請求項６】前記繊維強化樹脂パイプの縮径前の外径
をＤ１とし、前記金属パイプの内径をＤ２とした場
合に、Ｄ１／Ｄ２の値が１より大きく１．３以下である
ことを特徴とする請求項５に記載の複合パイプ。
【請求項７】前記強化繊維は、引張弾性率が１９６Ｇ
Ｐａ以上の炭素繊維であることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載の複合パイプ。
【請求項８】前記繊維強化樹脂パイプの肉厚をＴ１
、前記金属パイプの肉厚をＴ２とした場合に、Ｔ１
／Ｔ２の値が０．０１以上１０以下であることを特徴と
する請求項１乃至７のいずれかに記載の複合パイプ。
【請求項９】前記繊維強化樹脂パイプと前記金属パイ
プとは、接着剤によって接合されていることを特徴とす
る請求項１乃至８のいずれかに記載の複合パイプ。
【請求項１０】前記接着剤は、軸方向の中央部近傍の
みに使用されていることを特徴とする請求項９に記載の
複合パイプ。
【請求項１１】前記金属パイプの内周面または前記繊
維強化樹脂パイプの外周面のいずれか一方の前記中央部
近傍には、周方向に沿った溝が形成され、該溝に接着剤
が充填されていることを特徴とする請求項１０に記載の
複合パイプ。