JP5512439B2 - Flat wire and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5512439B2 JP2010164622A JP2010164622A JP5512439B2 JP 5512439 B2 JP5512439 B2 JP 5512439B2 JP 2010164622 A JP2010164622 A JP 2010164622A JP 2010164622 A JP2010164622 A JP 2010164622A JP 5512439 B2 JP5512439 B2 JP 5512439B2
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Description

この発明は,パイプまたはケーブルの補強材として用いられるフラット・ワイヤおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a flat wire used as a reinforcing material for pipes or cables and a method for manufacturing the same.

原油,ガスなどを輸送する輸送パイプ,送電線,通信線などを束ねた海底(海中)ケーブル,その他のパイプまたはケーブルの外周には,水,油,ガス等の漏洩,もしくは侵入の防止,補強,被覆等のための層が幾重にも設けられている(たとえば,特許文献1)。   Prevents or reinforces leakage, intrusion, or penetration of water, oil, gas, etc. around the seabed (underwater) cable bundled with transport pipes for transporting crude oil, gas, etc., power transmission lines, communication lines, etc. Layers for coating and the like are provided in layers (for example, Patent Document 1).

パイプまたはケーブルの強度を高めるために,横断面が長方形のフラット状の鋼線をパイプまたはケーブルの外周面上にらせん状に巻き付けることが行われている。フラット鋼線は1,500Mpa程度の高い強度を有し,らせん状のくせ付け(プレフォーム)も可能であり,パイプまたはケーブルの補強材として比較的好都合な特性を有している。   In order to increase the strength of a pipe or cable, a flat steel wire having a rectangular cross section is spirally wound around the outer peripheral surface of the pipe or cable. Flat steel wire has a high strength of about 1,500 Mpa, can be helically (preformed), and has relatively favorable properties as a reinforcement for pipes or cables.

しかしながら,パイプ中を流れる原油に硫化水素が含まれていると鋼線は腐食することがある。また,鋼線は比重が 7.8程度と大きく,重い。自重の問題からフラット形状の鋼線を補強材として用いたパイプまたはケーブルの長尺化には制限ないし限界がある。   However, steel wire may corrode if the crude oil flowing in the pipe contains hydrogen sulfide. Steel wire has a large specific gravity of about 7.8 and is heavy. Due to the problem of its own weight, there is a limit or limit to lengthening a pipe or cable using a flat steel wire as a reinforcing material.

国際公開WO2009/087348International Publication WO2009 / 087348

この発明は,軽く,腐食が生じないフラット・ワイヤの提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a flat wire that is light and does not cause corrosion.

この発明はまた,時間が経過してもらせん形状に変化が生じにくいフラット・ワイヤの提供を目的とする。   Another object of the present invention is to provide a flat wire in which the spiral shape hardly changes over time.

この発明によるフラット・ワイヤは,熱硬化樹脂が含浸された多数本の炭素繊維から構成され,横断面が長方形であり,常に内方を向く内面と常に外方を向く外面をもつように,長手方向に一定の径でらせん状に型付けられており,上記内面から上記外面に向かうにしたがって上記炭素繊維の長さが次第に長くなっていることを特徴とする。横断面の形状は,長方形の4つの隅に丸みがあるものでもよく,若干の弧状の湾曲を持つものであってもよい。   The flat wire according to the present invention is composed of a large number of carbon fibers impregnated with thermosetting resin, has a rectangular cross section, and has an inner surface that always faces inward and an outer surface that always faces outward. The carbon fiber is shaped in a spiral shape with a certain diameter in the direction, and the length of the carbon fiber gradually increases from the inner surface toward the outer surface. The shape of the cross section may be rounded at the four corners of the rectangle or may have a slight arcuate curvature.

この発明によるフラット・ワイヤは熱硬化樹脂が含浸された多数本の炭素繊維を,横断面が長方形となるように束ねたもので,有限の長さを有しかつその全長にわたって長手方向に一定の径でらせん状に型付けられている。フラット・ワイヤの全長にわたって横断面の長方形の形状は同一である。横断面に表れる長方形の長辺がフラット・ワイヤの幅に,短辺がフラット・ワイヤの厚さにそれぞれ相当する。   The flat wire according to the present invention is a bundle of a large number of carbon fibers impregnated with a thermosetting resin so as to have a rectangular cross section, and has a finite length and a constant length in the longitudinal direction over its entire length. It is spirally shaped with a diameter. The rectangular shape of the cross section is the same over the entire length of the flat wire. The long side of the rectangle in the cross section corresponds to the width of the flat wire, and the short side corresponds to the thickness of the flat wire.

この発明のフラット・ワイヤは長さの異なる多数本の炭素繊維から構成されている。すなわち,所定長さのらせん状のフラット・ワイヤにおいて,フラット・ワイヤの内面を構成する炭素繊維の長さが最も短く,外面を構成する炭素繊維の長さが最も長い。内面から外面に向かうほど,次第に炭素繊維の長さが長くなっている。   The flat wire of the present invention is composed of a large number of carbon fibers having different lengths. That is, in a spiral flat wire having a predetermined length, the carbon fiber constituting the inner surface of the flat wire has the shortest length, and the carbon fiber constituting the outer surface has the longest length. The length of the carbon fiber gradually increases from the inner surface toward the outer surface.

この発明によると,らせん状のフラット・ワイヤの内面から外面に向かうにしたがって炭素繊維の長さが次第に長くなっている(外面に近づくほど炭素繊維の長さが長く,内面に近づくほど炭素繊維の長さが短い)ので,フラット・ワイヤはひずみ(内部応力)がほとんど無いまたは少ない。時間が経過してもらせん形がそのまま保たれ(らせん形に変化が生じにくく),型くずれが発生しにくい。   According to the present invention, the length of the carbon fiber gradually increases from the inner surface to the outer surface of the spiral flat wire (the closer the outer surface is, the longer the carbon fiber length is; The flat wire has little or no strain (internal stress). The spiral shape is maintained as time passes (the spiral shape is less likely to change), and it is less likely to lose shape.

長手方向に一定の径でらせん状に型付けられた横断面が長方形のフラット・ワイヤは,厚さ方向の各位置ごとのらせんの経路長が異なる。所定長さのフラット・ワイヤにおいて,内面におけるらせんの経路長が最も短く,外面におけるらせんの経路長が最も長い。内面から外面に向かうにしたがってらせんの経路長は次第に長くなる。一実施態様では,上記厚さ方向に沿う各位置ごとの炭素繊維が上記各位置ごとのらせんの経路長と同一の長さを有している。伸びおよび縮みのない状態の多数本の炭素繊維によってらせん形のフラット・ワイヤが構成されるので,ひずみ(内部応力)の無いフラット・ワイヤとなり,そのらせん形を長期間にわたって保つことができる。   A flat wire with a rectangular cross-section that is spirally shaped with a constant diameter in the longitudinal direction has a different spiral path length at each position in the thickness direction. In a flat wire of a predetermined length, the spiral path length on the inner surface is the shortest, and the spiral path length on the outer surface is the longest. The spiral path length gradually increases from the inner surface toward the outer surface. In one embodiment, the carbon fiber at each position along the thickness direction has the same length as the spiral path length at each position. Since a helical flat wire is composed of a large number of carbon fibers that are not stretched or contracted, it becomes a flat wire without strain (internal stress), and the helical shape can be maintained for a long period of time.

フラット・ワイヤの厚さ方向に沿い,内面から外面に向かう方向を正とするx軸を考える。厚さ方向の中央(内面と外面の中間)をx軸の原点(x=0)として,厚さ方向の中央(上記x軸の原点)に位置するらせん状の炭素繊維の長さをL,厚さ方向の中央に位置するらせん状の炭素繊維の曲率半径を1/κとすると,フラット・ワイヤの厚さ方向に沿う各位置におけるらせん状の炭素繊維の長さは,L(1+κx)によって表される。たとえば,フラット・ワイヤの厚さをtとすると,フラット・ワイヤの外面にある炭素繊維の長さはL(1+κt/2)によって表され,内面にある炭素繊維の長さはL(1−κt/2)によって表される。らせんの曲率半径1/κおよびフラット・ワイヤの厚さtにしたがって,フラット・ワイヤの厚さ方向に沿う各位置ごとのらせん状の炭素繊維の長さが規定される。   Consider the x-axis along the flat wire thickness direction, with the direction from the inner surface to the outer surface being positive. The length of the helical carbon fiber located at the center in the thickness direction (the origin of the x-axis) is L, where the center in the thickness direction (the middle between the inner surface and the outer surface) is the x-axis origin (x = 0). When the radius of curvature of the spiral carbon fiber located in the center of the thickness direction is 1 / κ, the length of the spiral carbon fiber at each position along the thickness direction of the flat wire is given by L (1 + κx). expressed. For example, if the thickness of the flat wire is t, the length of the carbon fiber on the outer surface of the flat wire is represented by L (1 + κt / 2), and the length of the carbon fiber on the inner surface is L (1−κt / 2). According to the radius of curvature 1 / κ of the helix and the thickness t of the flat wire, the length of the helical carbon fiber at each position along the thickness direction of the flat wire is defined.

この発明のフラット・ワイヤは,典型的には,原油,ガス等を輸送する輸送パイプ,または送電線,通信線などを束ねた海底(海中)ケーブルの補強材として用いられる。多数のフラット・ワイヤが,輸送パイプまたは海底ケーブルの長手方向にその長手方向を向けて,輸送パイプまたは海底ケーブルの外周面上に並べられる。多数のらせん状のフラット・ワイヤは輸送パイプまたは海底ケーブルの外周面上にらせん状に巻付けられ,多数のフラット・ワイヤによって輸送パイプまたは海底ケーブルの周囲が覆われる。上述のように,この発明によるフラット・ワイヤは時間が経過してもらせん形状に変化が生じにくい。このため,フラット・ワイヤの製造から時間を経た後に輸送パイプまたは海底ケーブルの外周面上にフラット・ワイヤを設ける場合であっても,フラット・ワイヤに型付けられているらせん形状は製造時のまま維持されている。フラット・ワイヤを輸送パイプまたは海底ケーブルの外周面上に容易に巻付けることができる。   The flat wire of the present invention is typically used as a reinforcing material for a transport pipe for transporting crude oil, gas, or the like, or a submarine (undersea) cable in which power transmission lines, communication lines, and the like are bundled. A number of flat wires are arranged on the outer peripheral surface of the transport pipe or submarine cable with the longitudinal direction of the transport pipe or submarine cable oriented in the longitudinal direction. A number of spiral flat wires are spirally wound on the outer periphery of a transport pipe or submarine cable, and the periphery of the transport pipe or submarine cable is covered by a number of flat wires. As described above, the flat wire according to the present invention hardly changes in the helical shape over time. For this reason, even when a flat wire is provided on the outer peripheral surface of a transport pipe or submarine cable after a long time has elapsed since the flat wire was manufactured, the spiral shape molded on the flat wire is maintained at the time of manufacture. Has been. A flat wire can be easily wrapped around the outer circumference of a transport pipe or submarine cable.

この発明によるフラット・ワイヤは多数本の炭素繊維を束ねたものであるので,同一形状および同一寸法の鋼線よりも軽量で,金属材料に特有の経年腐食および水素脆弱性の問題もない。このようなフラット・ワイヤを補強材として用いたパイプまたはケーブルは,軽量であり,耐久性および強度にすぐれている。フラット・ワイヤによって補強された軽量のパイプまたはケーブルを製作することできるので,パイプまたはケーブルの長尺化も実現される。   Since the flat wire according to the present invention is a bundle of a large number of carbon fibers, it is lighter than a steel wire having the same shape and the same dimensions, and there is no problem of aging corrosion and hydrogen fragility peculiar to metal materials. A pipe or cable using such a flat wire as a reinforcing material is lightweight and has excellent durability and strength. Since a lightweight pipe or cable reinforced with a flat wire can be manufactured, the length of the pipe or cable can be increased.

この発明によるフラット・ワイヤの製造方法は,炭素繊維が巻き回された複数台の繰出しリールのそれぞれから,すべての炭素繊維に等しい張力を与えながら炭素繊維を繰出し,繰出しリールから繰出された炭素繊維に熱硬化樹脂を含浸し,熱硬化樹脂が含浸した炭素繊維を,その横断面が長方形となるようにボイスによって成形して束にし,成形された熱硬化樹脂が含浸された炭素繊維の束を,加熱しながら,胴部にらせん状の溝が形成された円筒状の溝付きロールに複数回巻回した後に上記溝付きロールから送り出し,溝付きロールから送り出されるらせん状に型付けられた炭素繊維の束を巻取りリールに巻取る。   The flat wire manufacturing method according to the present invention is such that a carbon fiber is fed from each of a plurality of feeding reels around which carbon fibers are wound while applying equal tension to all the carbon fibers, and the carbon fibers fed from the feeding reel are The carbon fiber impregnated with thermosetting resin is molded into a bundle by voice so that the cross section of the carbon fiber is rectangular, and a bundle of carbon fibers impregnated with the molded thermosetting resin is formed. , While heated, a carbon fiber that is wound in a cylindrical grooved roll with a spiral groove formed in the body and then fed out from the grooved roll and then spirally shaped from the grooved roll. The bundle is wound on a take-up reel.

熱硬化樹脂が硬化する前に,胴部にらせん状の溝が形成された円筒状の溝付きロールに,熱硬化樹脂が含浸された炭素繊維の束が,上記らせん状の溝に沿って複数回巻き回される。熱硬化樹脂が硬化していない状態では,炭素繊維はその長手方向に移動(位置ずれ)可能である。溝付きロールの胴部は円筒状であるから,炭素繊維の束の内面(溝付きロールに接している面)に位置する炭素繊維よりも外面(溝付きロールから最も離れた面)に位置する炭素繊維の方が,らせんの中心線(溝付きロールの回転軸)から離れた位置を通過し,通過する経路の長さが長くなる。これにより,外面に向かうほど長い炭素繊維を含み,内面に向かうほど短い炭素繊維を含むフラット・ワイヤが製造される。すべての炭素繊維は等しい張力で繰出しロールから繰出され,炭素繊維の束の外面を構成する炭素繊維を繰出す繰出しリールからは内面を構成する炭素繊維を繰出す繰出しリールよりも速いスピードで炭素繊維が繰り出される。フラット・ワイヤを構成するすべての炭素繊維に伸びおよび縮みはほぼ生じず,ひずみの無いまたは少ないフラット・ワイヤを得ることができ,長期間にわたってらせん形が変化することが無いまたは変化しにくいフラット・ワイヤを製造することができる。   Before the thermosetting resin is cured, a plurality of carbon fiber bundles impregnated with the thermosetting resin are formed along the spiral groove on a cylindrical grooved roll having a helical groove formed on the body. It is wound around. When the thermosetting resin is not cured, the carbon fiber can move (displace) in the longitudinal direction. Since the body of the grooved roll is cylindrical, it is located on the outer surface (the surface farthest from the grooved roll) than the carbon fiber located on the inner surface of the carbon fiber bundle (the surface in contact with the grooved roll). The carbon fiber passes through a position away from the center line of the helix (rotation axis of the grooved roll), and the length of the path that passes is longer. This produces a flat wire that contains carbon fibers that are longer toward the outer surface and shorter carbon fibers toward the inner surface. All the carbon fibers are fed out from the feeding roll with equal tension, and the carbon fiber at a higher speed than the feeding reel that feeds out the carbon fibers constituting the inner surface from the feeding reel that feeds out the carbon fibers constituting the outer surface of the bundle of carbon fibers. Is paid out. All the carbon fibers that make up the flat wire are hardly stretched or shrunk, and a flat wire with little or no strain can be obtained. A wire can be manufactured.

上記熱硬化樹脂としては,たとえばエポキシ樹脂が用いられる。   For example, an epoxy resin is used as the thermosetting resin.

フレキシブル・パイプの正面図である。It is a front view of a flexible pipe. フラット・ワイヤの正面図である。It is a front view of a flat wire. 図2のIII−III線に沿うフラット・ワイヤの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the flat wire which follows the III-III line of FIG. フラット・ワイヤの一部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of a part of flat wire. 弾性体の横断面図である。It is a cross-sectional view of an elastic body. フラット・ワイヤの製造装置を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows the manufacturing apparatus of a flat wire roughly. 図6に示すフラット・ワイヤの製造装置の正面図である。It is a front view of the manufacturing apparatus of the flat wire shown in FIG.

図1は,原油,ガスなどを輸送するためのフレキシブル・パイプ1の正面図である。図1において,フレキシブル・パイプ1を構成する導管2,内側シース3,圧力層4,2つの張力層5,6のそれぞれが露出して示されている。   FIG. 1 is a front view of a flexible pipe 1 for transporting crude oil, gas, and the like. In FIG. 1, the conduit 2, the inner sheath 3, the pressure layer 4, and the two tension layers 5 and 6 constituting the flexible pipe 1 are shown exposed.

フレキシブル・パイプ1は導管2がその中心に配置されている。導管2の外周に,内側シース3,圧力層4,2つの張力層5,6,および外側シース7がこの順番で設けられている。   The flexible pipe 1 has a conduit 2 disposed at its center. On the outer periphery of the conduit 2, an inner sheath 3, a pressure layer 4, two tension layers 5, 6, and an outer sheath 7 are provided in this order.

導管2は,ステンレス・スチール製の多数の同一形状の円環状部材2aをその内周面および外周面を一致させて一列に並べることで形成されている。隣接する円環状部材2aは円筒を形成するようにしてその周端部同士が噛合わせ機構(図示略)によって係合されている。導管2の内周は中空であり,ここを原油,ガス等が通過する。   The conduit 2 is formed by aligning a large number of annular members 2a made of stainless steel and having the same shape with their inner and outer peripheral surfaces aligned. The adjacent annular members 2a are engaged with each other by a meshing mechanism (not shown) so as to form a cylinder. The inner circumference of the conduit 2 is hollow, through which crude oil, gas, and the like pass.

導管2の外周面上にナイロン等の熱可塑性樹脂が被覆されており,これが内側シース3を構成する。   A thermoplastic resin such as nylon is coated on the outer peripheral surface of the conduit 2, and this constitutes the inner sheath 3.

内側シース3の外周面上に圧力層4が設けられている。圧力層4も導管2と同様,多数の同一形状のステンレス・スチール製の円環状部材4aから構成され,隣接する円環状部材4aは円筒を形成するようにしてその周端部同士が噛合わせ機構(図示略)によって係合されている。   A pressure layer 4 is provided on the outer peripheral surface of the inner sheath 3. Similarly to the conduit 2, the pressure layer 4 is composed of a large number of stainless steel annular members 4a having the same shape, and the adjacent annular members 4a form a cylinder so that their peripheral ends mesh with each other. (Not shown).

圧力層4の外周面上に2層の張力層5,6が設けられている。張力層5はらせん状に型付けられた多数のフラット・ワイヤ10から構成されている。らせん状に型付けられた多数のフラット・ワイヤ10が,フレキシブル・パイプ1の長手方向にその長手方向を向けて,圧力層4の周囲に並べられてらせん状に巻付けられることによって張力層5が構成され,これにより圧力層4の周囲が覆われている。張力層6もらせん状に型付けられた多数のフラット・ワイヤ20から構成されている。らせん状に型付けられたフラット・ワイヤ20が張力層5の周囲にらせん状に並べられて巻付けられることによって張力層6が構成され,これにより張力層5の周囲が覆われている。フラット・ワイヤ10,20はらせんの方向が互いに反対向きとなるように巻付けられており,フレキシブル・パイプ1をその一端から他端に向けて見たとき,たとえばフラット・ワイヤ10が時計回りのらせん状で圧力層4の外周面上に巻付けられている場合には,フラット・ワイヤ20は反時計回りのらせん状で張力層5の外周面上に巻付けられる。   Two tension layers 5 and 6 are provided on the outer peripheral surface of the pressure layer 4. The tension layer 5 is composed of a number of flat wires 10 that are spirally shaped. A large number of flat wires 10 spirally shaped are wound around the pressure layer 4 in a spiral manner so that the tension layer 5 is wound around the pressure layer 4 with the longitudinal direction thereof oriented in the longitudinal direction of the flexible pipe 1. Thus, the periphery of the pressure layer 4 is covered. The tension layer 6 is also composed of a number of flat wires 20 that are spirally shaped. The tension wire 6 is formed by winding the spirally shaped flat wire 20 in a spiral manner around the tension layer 5, thereby covering the tension layer 5. The flat wires 10 and 20 are wound so that the spiral directions are opposite to each other. When the flexible pipe 1 is viewed from one end to the other end, for example, the flat wire 10 is clockwise. When spirally wound on the outer peripheral surface of the pressure layer 4, the flat wire 20 is wound on the outer peripheral surface of the tension layer 5 in a counterclockwise spiral shape.

張力層6の外周面上にナイロン等の熱可塑性樹脂が被覆されており,これが外側シース7を構成する。   A thermoplastic resin such as nylon is coated on the outer peripheral surface of the tension layer 6, and this constitutes the outer sheath 7.

フレキシブル・パイプ1は,たとえば,海底油田から船舶に原油,ガス等を輸送するために用いられる。フレキシブル・パイプ1は,可撓性を有し,水密または気密で,外部からの圧力(水圧)および内部から圧力のいずれにも耐えうる強度を持つ。   The flexible pipe 1 is used, for example, for transporting crude oil, gas, etc. from a subsea oil field to a ship. The flexible pipe 1 has flexibility, is watertight or airtight, and has a strength capable of withstanding both external pressure (water pressure) and internal pressure.

図2は二周期分の長さのフラット・ワイヤ10の正面図である。図3は図2のIII−III線に沿う拡大断面図である。図4は一周期分の長さのフラット・ワイヤ10を示す斜視図である。図4に示すフラット・ワイヤ10は,分かりやすくするために,その幅および厚さがかなり強調して描かれている。   FIG. 2 is a front view of the flat wire 10 having a length of two periods. FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the flat wire 10 having a length corresponding to one cycle. The flat wire 10 shown in FIG. 4 is drawn with a considerable emphasis on its width and thickness for clarity.

フラット・ワイヤ10は,熱硬化性樹脂(たとえばエポキシ樹脂)を含浸させた多数本(18万本〜48万本程度)の炭素繊維31から構成されている,いわゆる炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic )(CFRP)製のもので,有限の長さを持ち,かつらせん状の周期的な形状を持つ。すなわち,フラット・ワイヤ10の全体的な形状は,らせんの中心線S(図3において黒丸で,図4において一点鎖線でそれぞれ示す)を中心に,そのまわりを回転しながら中心線Sに沿ってのびる形状を有する。らせんの径(層心径a)(図3参照)は一定である。   The flat wire 10 is a so-called carbon fiber reinforced plastic (Carbon Fiber Reinforced) composed of a large number (about 180,000 to 480,000) of carbon fibers 31 impregnated with a thermosetting resin (for example, epoxy resin). Plastic) (CFRP), has a finite length, and has a spiral and periodic shape. That is, the overall shape of the flat wire 10 is centered on the center line S of the helix (shown by a black circle in FIG. 3 and by a one-dot chain line in FIG. 4), and rotates around the center line S along the center line S. It has an extended shape. The diameter of the helix (layer core diameter a) (see FIG. 3) is constant.

フラット・ワイヤ10は扁平状であり,その横断面はほぼ長方形で,横断面に表れる2つの長辺がフラット・ワイヤ10の幅に,2つの短辺がフラット・ワイヤ10の厚さにそれぞれ相当する。フラット・ワイヤ10は6mm〜20mmの幅を有し,かつ2mm〜6mmの厚さを持つように形成され,その全長は最終製品としてのフレキシブル・パイプ1(図1)の長さに依存(好ましくは合致)する。   The flat wire 10 is flat and has a substantially rectangular cross section, with the two long sides appearing in the cross section corresponding to the width of the flat wire 10 and the two short sides corresponding to the thickness of the flat wire 10 respectively. To do. The flat wire 10 is formed to have a width of 6 mm to 20 mm and a thickness of 2 mm to 6 mm, and its total length depends on the length of the flexible pipe 1 (FIG. 1) as a final product (preferably Match).

フラット・ワイヤ10は,その全長にわたって,上記フラット・ワイヤ10の幅をなす一方の面11が常に外方(らせんの中心線Sから離れる方向)を向き,反対側の他方の面12が常に内方(らせんの中心線Sに向かう方向)を向いている。以下,常に外方を向くフラット・ワイヤ10の面11を外面11と呼び,常に内方を向く面12を内面12と呼ぶ。図4では,分かりやすくするために,フラット・ワイヤ10の外面11が黒く塗られている。   As for the flat wire 10, the one surface 11 forming the width of the flat wire 10 is always directed outward (direction away from the center line S of the helix) and the other surface 12 on the opposite side is always inward. It faces in the direction (toward the center line S of the helix). Hereinafter, the surface 11 of the flat wire 10 always facing outward is referred to as the outer surface 11, and the surface 12 always facing inward is referred to as the inner surface 12. In FIG. 4, the outer surface 11 of the flat wire 10 is painted black for easy understanding.

フラット・ワイヤ10は,上述のように多数本の炭素繊維31を束にして形成されており,フラット・ワイヤ10のらせん形に沿って多数本の炭素繊維31もらせん状に配置されている。たとえば,フラット・ワイヤ10の外面11に位置する炭素繊維31は常にフラット・ワイヤ10の外面11に位置する。フラット・ワイヤの内面12に位置する炭素繊維31は常にフラット・ワイヤ10の内面12に位置する。すなわち,多数本の炭素繊維31のそれぞれは,フラット・ワイヤ10のどの位置で断面としても,断面における位置は同じである。多数本の炭素繊維31のそれぞれはたとえば7μmの直径を有する。図4では,分かりやすくするために,多数本の炭素繊維31の直径がかなり強調して描かれている。   The flat wire 10 is formed by bundling a large number of carbon fibers 31 as described above, and a large number of carbon fibers 31 are also arranged in a spiral along the spiral shape of the flat wire 10. For example, the carbon fiber 31 located on the outer surface 11 of the flat wire 10 is always located on the outer surface 11 of the flat wire 10. The carbon fiber 31 located on the inner surface 12 of the flat wire is always located on the inner surface 12 of the flat wire 10. That is, each of the multiple carbon fibers 31 has the same position in the cross section regardless of the position of the flat wire 10. Each of the multiple carbon fibers 31 has a diameter of 7 μm, for example. In FIG. 4, for easy understanding, the diameters of a large number of carbon fibers 31 are drawn with considerable emphasis.

フラット・ワイヤ10は,多数本の炭素繊維31の長さが,その厚さ方向に沿う位置ごとに異なっている。   In the flat wire 10, the lengths of a large number of carbon fibers 31 are different for each position along the thickness direction.

炭素繊維31の長さを定量的に表現するために,横断面が長方形の弾性体について,常に内方を向く内面と常に外方を向く外面をもつように長手方向に一定の径でらせん状に変形した状態を考える。弾性体70の横断面を示す図5を参照して,その中間面72(厚さ方向の中央位置)を原点(x=0)とし,らせん状の変形によって圧縮力が働く内面73から引張力が働く外面71に向かう方向を正とするx軸を規定する。また,らせん状に変形された弾性体70の中間面72における曲率半径を1/κする。上記圧縮力および引張力を,弾性体70の横断面の厚さ方向の任意の位置xに生じるひずみε(x)によって表現すると,上記ひずみε(x)は次式によって表される。   In order to quantitatively express the length of carbon fiber 31, an elastic body having a rectangular cross section is spiral with a constant diameter in the longitudinal direction so that it always has an inner surface facing inward and an outer surface always facing outward. Consider the deformed state. Referring to FIG. 5 showing the cross section of the elastic body 70, the intermediate surface 72 (center position in the thickness direction) is the origin (x = 0), and the tensile force is applied from the inner surface 73 on which the compressive force is applied by helical deformation. An x-axis is defined in which the direction toward the outer surface 71 on which is acting is positive. Further, the radius of curvature at the intermediate surface 72 of the elastic body 70 deformed in a spiral shape is 1 / κ. When the compressive force and tensile force are expressed by a strain ε (x) generated at an arbitrary position x in the thickness direction of the cross section of the elastic body 70, the strain ε (x) is expressed by the following equation.

ひずみε(x)={(1/κ+x)−1/κ}/(1/κ)=κx ・・・式1   Strain ε (x) = {(1 / κ + x) −1 / κ} / (1 / κ) = κx Equation 1

弾性体70の厚さをtで表すと,たとえば上記引張力によって外面71に生じる生じるひずみ(以下,外面ひずみε1 という)および上記圧縮力によって内面73に生じるひずみ(以下,内面ひずみε2 という)は,式1から次式のように表される。   When the thickness of the elastic body 70 is represented by t, for example, the strain generated on the outer surface 71 by the tensile force (hereinafter referred to as outer surface strain ε1) and the strain generated on the inner surface 73 by the compressive force (hereinafter referred to as inner surface strain ε2) are , Expression 1 is expressed as the following expression.

外面ひずみε1
={(1/κ+t/2)−1/κ}/(1/κ)=κt/2 ・・・式2
内面ひずみε2
={(1/κ−t/2)−1/κ}/(1/κ)=−κt/2 ・・・式3
External strain ε1
= {(1 / κ + t / 2) −1 / κ} / (1 / κ) = κt / 2 Equation 2
Internal strain ε2
= {(1 / κ−t / 2) −1 / κ} / (1 / κ) = − κt / 2 Equation 3

フラット・ワイヤ10は,上述のひずみ(圧縮力および引張力)が生じることがないように多数本の炭素繊維31の長さが異なっており,上述したひずみを解消する分,厚さ方向に沿う位置ごとの長さの違いが生じている。この長さの違いが生じるように,フラット・ワイヤ10を製造するときにフラット・ワイヤ10を構成する炭素繊維31は長手方向に位置移動される(ずらされる)(フラット・ワイヤ10の製造についての詳細は後述する。)。別の表現をすると,フラット・ワイヤ10を構成する多数本の炭素繊維31は,それぞれフラット・ワイヤ10の厚さ方向の各位置ごとのらせんの経路長と同じ長さを有しており,多数本の炭素繊維31のいずれにも伸びおよび縮みが無く,したがってフラット・ワイヤ10にひずみが無い。   In the flat wire 10, the lengths of a large number of carbon fibers 31 are different so that the above-described strain (compressive force and tensile force) does not occur. There is a difference in length for each position. In order to produce this difference in length, the carbon fiber 31 constituting the flat wire 10 is moved (shifted) in the longitudinal direction when the flat wire 10 is manufactured (for the production of the flat wire 10). Details will be described later). In other words, each of the multiple carbon fibers 31 constituting the flat wire 10 has the same length as the spiral path length at each position in the thickness direction of the flat wire 10. None of the carbon fibers 31 are stretched or shrunk, so the flat wire 10 is not distorted.

図4を参照して,所定長(1周期分)の長さのフラット・ワイヤ10において,厚さ方向の中央位置Cにおける炭素繊維31の長さ(らせんに沿う経路長と同じ)を基準にしてこの長さをLで表すとする。また,上記中央位置Cにおけるらせん状の炭素繊維31の曲率半径を1/κで表すとする。この場合,式1から,フラット・ワイヤ10の厚さ方向の任意の位置x(図5と同様のx軸を考える)における,フラット・ワイヤ10を構成する炭素繊維31の長さは,次式によって表される。   Referring to FIG. 4, in the flat wire 10 having a predetermined length (one period), the length of the carbon fiber 31 at the center position C in the thickness direction (same as the path length along the spiral) is used as a reference. Let the length of the lever be represented by L. Further, it is assumed that the radius of curvature of the helical carbon fiber 31 at the center position C is represented by 1 / κ. In this case, the length of the carbon fiber 31 constituting the flat wire 10 at an arbitrary position x in the thickness direction of the flat wire 10 (considering the same x axis as in FIG. 5) Represented by

炭素繊維31の長さ=L(1+κx) ・・・式4   Length of carbon fiber 31 = L (1 + κx) Equation 4

たとえば,フラット・ワイヤ10の外面11の位置Aにおける炭素繊維31の長さおよび内面12の位置Bにおける炭素繊維31の長さは,上述した外面ひずみε1 (式2)および内面ひずみε2 (式3)から,次式によって表される長さを有する。   For example, the length of the carbon fiber 31 at the position A of the outer surface 11 of the flat wire 10 and the length of the carbon fiber 31 at the position B of the inner surface 12 are the above-described outer strain ε1 (Equation 2) and inner strain ε2 (Equation 3 ) Has a length represented by the following formula.

外面11の位置Aにおける炭素繊維31の長さ=L{1+(κt/2)} ・・・式5
内面12の位置Bにおける炭素繊維31の長さ=L{1−(κt/2)} ・・・式6
Length of carbon fiber 31 at position A of outer surface 11 = L {1+ (κt / 2)} Equation 5
The length of the carbon fiber 31 at the position B of the inner surface 12 = L {1- (κt / 2)} Equation 6

なお,フラット・ワイヤ10の撚り角度(図2参照)(厚さ方向の中央位置Cにおける炭素繊維31の撚り角度である)をφ,フラット・ワイヤ10の層心径(厚さ方向の中央位置Cにおける炭素繊維31のらせんの半径である)(図3参照)をaとすると,フラット・ワイヤ10の厚さ方向の中央位置Cの曲率κは次式によって算出される。   The twist angle of the flat wire 10 (see FIG. 2) (which is the twist angle of the carbon fiber 31 at the center position C in the thickness direction) is φ, and the core diameter of the flat wire 10 (the center position in the thickness direction) The curvature κ of the central position C in the thickness direction of the flat wire 10 is calculated by the following equation, where a is the radius of the helix of the carbon fiber 31 at C (see FIG. 3).

曲率κ=sinφ/a ・・・式7 Curvature κ = sin 2 φ / a Equation 7

上述のように,フラット・ワイヤ10を構成する多数本の炭素繊維31は,フラット・ワイヤ10にひずみを生じさせない長さの違いをその厚さ方向に沿う位置ごとに有している。そして,厚さ方向に沿う位置ごとの炭素繊維31の長さは上記式4によって定量的に表現することができる。上記式4をフラット・ワイヤ10の構造の観点から表現すると,フラット・ワイヤ10を構成する多数本の炭素繊維31は,外面11に向かうにつれてその長さが長くなっており,逆に内面12に向かうにつれてその長さが短くなっている,と言うことができる。フラット・ワイヤ10にひずみが無いので,時間が経過してもフラット・ワイヤ10のらせん形が変化せず,フラット・ワイヤ10の製造からフレキシブル・パイプ1の製造までの間,製造当初の曲率κ(曲率半径1/κ),撚り角度φおよび層心径aがそのまま保たれる。フレキシブル・パイプ1の製造工程において当初の設計どおりに圧力層4の外周面上にフラット・ワイヤ10を巻付けることができる。   As described above, the multiple carbon fibers 31 constituting the flat wire 10 have a difference in length that does not cause distortion in the flat wire 10 for each position along the thickness direction. The length of the carbon fiber 31 at each position along the thickness direction can be expressed quantitatively by the above equation 4. Expressing the above equation 4 from the viewpoint of the structure of the flat wire 10, the lengths of the multiple carbon fibers 31 constituting the flat wire 10 become longer toward the outer surface 11. It can be said that the length is getting shorter as it goes. Since the flat wire 10 is not distorted, the helical shape of the flat wire 10 does not change over time, and the curvature κ at the beginning of manufacture is between the manufacture of the flat wire 10 and the manufacture of the flexible pipe 1. (Curvature radius 1 / κ), twist angle φ and layer core diameter a are maintained as they are. In the manufacturing process of the flexible pipe 1, the flat wire 10 can be wound on the outer peripheral surface of the pressure layer 4 as originally designed.

張力層6を構成するらせん状のフラット・ワイヤ20についても,上述のフラット・ワイヤ10と同様に多数の炭素繊維31から構成され,多数本の炭素繊維31の長さは上述のひずみがフラット・ワイヤ20に生じることがないように異なっており,フラット・ワイヤ20の外面に向かうにつれてその長さが長く,逆に内面に向かうにつれてその長さが短くなっている。フラット・ワイヤ20にひずみが無いので,長期間にわたってフラット・ワイヤ20のらせん形が保たれる。   The helical flat wire 20 constituting the tension layer 6 is also composed of a large number of carbon fibers 31 as in the flat wire 10 described above, and the length of the multiple carbon fibers 31 is such that the strain described above is flat. The lengths of the wires 20 are different from each other so that they do not occur in the wires 20, and the lengths of the wires 20 are longer toward the outer surface of the flat wires 20, and the lengths of the wires 20 are shorter toward the inner surface. Since the flat wire 20 is not distorted, the helical shape of the flat wire 20 is maintained over a long period of time.

図6は,上述のらせん状のフラット・ワイヤ10の製造装置を概略的に示す平面図である。図7は図6に示す製造装置を横から見た正面図である。   FIG. 6 is a plan view schematically showing an apparatus for manufacturing the above-described spiral flat wire 10. 7 is a front view of the manufacturing apparatus shown in FIG. 6 as viewed from the side.

複数台(15〜40台程度)の繰出しリール41のそれぞれに炭素繊維31が巻き回されている(図6には6台の繰出しリール41のみが,図7には9台の繰出しリール41のみがそれぞれ図示されている)。炭素繊維31の素線は非常に細く(上述のように,直径約7μm),このため,各繰出しリール41において,あらかじめ,たとえば12,000本の炭素繊維31が一まとまりにされている。各繰出しリール41の回転軸にはトルク制御装置(たとえば,パーマトルク)(図示略)がそれぞれ取付けられており,複数台の繰出しリール41のそれぞれからは等しい張力によって 120,000本の炭素繊維31が繰出される。分かりやすくするために,図7には,製造されるフラット・ワイヤ10の外面11(図3,図4参照)を構成する炭素繊維31の一部を繰出す繰出しリール41が符号41Aによって,フラット・ワイヤ10の厚さ方向の中央位置を構成する炭素繊維31の一部を繰出す繰出しリール41が符号41Cによって,フラット・ワイヤ10の内面12を構成する炭素繊維31の一部を繰出す繰出しリール41が符号41Bによって,それぞれ区別して示されている。   Carbon fiber 31 is wound around each of a plurality of reels 41 (about 15 to 40) (only six reels 41 are shown in FIG. 6 and only nine reels 41 are shown in FIG. 7). Are shown respectively). The strands of the carbon fibers 31 are very thin (as described above, the diameter is about 7 μm). For this reason, for example, 12,000 carbon fibers 31 are grouped in advance on each feeding reel 41. A torque control device (for example, permanent torque) (not shown) is attached to the rotation shaft of each supply reel 41, and 120,000 carbon fibers 31 are supplied from each of the plurality of supply reels 41 with equal tension. Is done. For the sake of clarity, FIG. 7 shows a feed reel 41 for feeding out a part of the carbon fiber 31 constituting the outer surface 11 (see FIGS. 3 and 4) of the flat wire 10 to be manufactured. A feeding reel 41 for feeding out a part of the carbon fiber 31 constituting the central position in the thickness direction of the wire 10 feeds out a part of the carbon fiber 31 constituting the inner surface 12 of the flat wire 10 by reference numeral 41C. The reels 41 are distinguished from each other by reference numeral 41B.

等しい張力で複数台の繰出しリール41から繰出された炭素繊維31は,ガイドロール51,52を経た後,ガイドロール53に進み,ガイドロール53の位置でエポキシ樹脂浴槽55に溜められた液状のエポキシ樹脂56に浸される。エポキシ樹脂浴槽55において炭素繊維31にエポキシ樹脂56が含浸する。エポキシ樹脂56が含浸した炭素繊維31がガイドロール54を経てボイス57に進む。   The carbon fibers 31 fed from a plurality of feeding reels 41 with the same tension pass through the guide rolls 51 and 52, then proceed to the guide roll 53, and are liquid epoxy stored in the epoxy resin bath 55 at the position of the guide roll 53. Immerse in resin 56. In the epoxy resin bath 55, the carbon fiber 31 is impregnated with the epoxy resin 56. The carbon fiber 31 impregnated with the epoxy resin 56 advances to the voice 57 through the guide roll 54.

ボイス57には通過穴57aが形成されている。通過穴57aはその横断面が長方形で,入口から出口に向かうにつれて先細に形成されている。エポキシ樹脂56が含浸した炭素繊維31はボイス57の通過穴57aをその入口から出口に向けて通されて,ここで多数本の炭素繊維31が束にされる。束にされた炭素繊維31の横断面の形状は,通過穴57aの横断面の形状に相当する形状,すなわち長方形になる。   A passage hole 57 a is formed in the voice 57. The passage hole 57a has a rectangular cross section and is tapered from the entrance toward the exit. The carbon fiber 31 impregnated with the epoxy resin 56 is passed through the passage hole 57a of the voice 57 from the inlet to the outlet, where a large number of carbon fibers 31 are bundled. The cross-sectional shape of the bundled carbon fibers 31 is a shape corresponding to the cross-sectional shape of the passage hole 57a, that is, a rectangle.

ボイス57を通過した炭素繊維31の束は加熱炉59に進む。加熱炉59には,胴部にらせん状の溝58aが形成された円筒状の溝付きロール(成形ロール)58が設けられている。炭素繊維31の束は,らせん状の溝58aに沿って溝付きロール58の胴部に複数回巻回された後に,溝付きロール58から送り出される。   The bundle of carbon fibers 31 that has passed through the voice 57 proceeds to the heating furnace 59. The heating furnace 59 is provided with a cylindrical grooved roll (forming roll) 58 in which a spiral groove 58a is formed in the body portion. The bundle of carbon fibers 31 is wound around the body of the grooved roll 58 along the spiral groove 58a a plurality of times, and then sent out from the grooved roll 58.

加熱炉59内は高温に加熱されており,加熱炉59内において炭素繊維31に含浸されているエポキシ樹脂56は次第に硬化するが,加熱炉59に入ってすぐの炭素繊維31はエポキシ樹脂56が硬化していず,炭素繊維31はその長手方向に移動(位置ずれ)可能である。溝付ロール58が円筒状であるので,溝付ロール58の胴部のらせん状の溝58aに巻回されるとき,炭素繊維31の束の内面(溝付ロール58の溝58aに接している面)に位置する炭素繊維31よりも,外面(溝付ロール58の溝58aから最も離れた面)に位置する炭素繊維31の方がらせんの中心線(溝付きロール58の回転軸)から離れた位置を通過し,通過する経路の長さが長くなる。このため,溝付ロール58に巻回されるとき,炭素繊維31の束のうち外面に位置する炭素繊維31は,内面に位置する炭素繊維31に比べて長さの長い炭素繊維31を包含するようになり,内面から外面に向かうにつれて炭素繊維31の長さが次第に長くなる。   The inside of the heating furnace 59 is heated to a high temperature, and the epoxy resin 56 impregnated in the carbon fiber 31 in the heating furnace 59 is gradually cured, but the carbon fiber 31 immediately after entering the heating furnace 59 The carbon fiber 31 is not cured and can move (displace) in the longitudinal direction. Since the grooved roll 58 is cylindrical, the inner surface of the bundle of carbon fibers 31 (in contact with the groove 58a of the grooved roll 58 is touched when wound on the helical groove 58a of the body of the grooved roll 58. The carbon fiber 31 located on the outer surface (the surface farthest from the groove 58a of the grooved roll 58) is further away from the center line of the helix (rotation axis of the grooved roll 58) than the carbon fiber 31 located on the surface). The length of the route that passes through this position becomes longer. For this reason, when wound on the grooved roll 58, the carbon fiber 31 located on the outer surface of the bundle of carbon fibers 31 includes the carbon fiber 31 that is longer than the carbon fiber 31 located on the inner surface. Thus, the length of the carbon fiber 31 is gradually increased from the inner surface toward the outer surface.

上述のように,すべての炭素繊維31は等しい張力で繰出しリール41から繰出されるので,炭素繊維31の束を構成する複数本の炭素繊維31にはその伸びに起因する長さの違いはない。現実には複数本の炭素繊維31には伸びおよび縮みはほとんど生じない。炭素繊維31の長さの違いは上述のように円筒状の溝付ロール58への巻回しによって生じる。図7を参照して,炭素繊維31の束の外面を構成する炭素繊維31を繰出す繰出しリール41Aからは,内面を構成する炭素繊維31を繰出す繰出しリール41Bよりも速いスピードで炭素繊維31が繰出される。炭素繊維31の束の厚さ方向の中央に位置する炭素繊維31を繰出す繰出しリール41Cからは,繰出しリール41A,41Bの繰出し速度の中間程度の速度で炭素繊維31が繰出される。これにより,炭素繊維31の伸びまたは縮みに起因しない,厚さ方向に沿う位置ごとの炭素繊維31の長さの違いが生じる。   As described above, since all the carbon fibers 31 are fed from the feeding reel 41 with equal tension, the plurality of carbon fibers 31 constituting the bundle of carbon fibers 31 have no difference in length due to their elongation. . In reality, the plurality of carbon fibers 31 hardly stretch or shrink. The difference in the length of the carbon fiber 31 is caused by winding around the cylindrical grooved roll 58 as described above. Referring to FIG. 7, carbon fiber 31 is fed at a faster speed from feeding reel 41 </ b> A that feeds carbon fiber 31 that forms the outer surface of the bundle of carbon fibers 31 than feeding reel 41 </ b> B that feeds carbon fiber 31 that forms the inner surface. Is paid out. The carbon fiber 31 is fed out from the feeding reel 41C that feeds out the carbon fiber 31 located in the center of the bundle of the carbon fibers 31 at a middle speed between the feeding speeds of the feeding reels 41A and 41B. Thereby, the difference in the length of the carbon fiber 31 at each position along the thickness direction, which is not caused by the expansion or contraction of the carbon fiber 31, occurs.

上述のように,加熱炉59においてエポキシ樹脂56は次第に硬化する。溝付ロール58のらせん状の溝58aに複数回巻回されることによって炭素繊維31の束はらせん状に型付けられ,溝付ロール58から送出されて加熱炉59の外に出るときにはエポキシ樹脂56がほぼ完全に硬化し,らせん状に型付けられたフラット・ワイヤ10となる(図2,図3,図4参照)。フラット・ワイヤ10に型付けられるらせん形の曲率半径1/κ,撚り角度φおよび層心径aは,溝付ロール58の直径および溝付ロール58に形成されるらせん状の溝58aの角度に応じて定められ,フラット・ワイヤ10の厚さtは炭素繊維31の本数(繰出しリール41の数)に応じて定められる。溝付きロール58の直径,溝付ロール58に形成されるらせん状の溝58aの角度,炭素繊維31の本数等は,最終製品としてのフレキシブル・パイプ1の直径等に応じて適宜定められる。   As described above, the epoxy resin 56 is gradually cured in the heating furnace 59. A bundle of carbon fibers 31 is formed into a spiral shape by being wound around the spiral groove 58a of the grooved roll 58, and is sent out of the grooved roll 58 and out of the heating furnace 59. Is hardened almost completely, resulting in a spirally shaped flat wire 10 (see FIGS. 2, 3 and 4). The spiral radius of curvature 1 / κ, the twist angle φ, and the layer core diameter a molded on the flat wire 10 depend on the diameter of the grooved roll 58 and the angle of the spiral groove 58a formed on the grooved roll 58. The thickness t of the flat wire 10 is determined according to the number of carbon fibers 31 (the number of feed reels 41). The diameter of the grooved roll 58, the angle of the spiral groove 58a formed in the grooved roll 58, the number of the carbon fibers 31, and the like are appropriately determined according to the diameter of the flexible pipe 1 as the final product.

らせん状に型付けられたフラット・ワイヤ10は,巻取りリール60にらせん状の型付けを保ったまま巻取られる。たとえば, 3,000m程度の長さのフラット・ワイヤ10が巻取リール60によって巻取られる。フラット・ワイヤ10が巻き取られた巻取リール60が,その後フレキシブル・パイプ1の製造工場等に搬送され,必要に応じて所要の長さに切断されてフレキシブル・パイプ1(図1)が製造される。   The flat wire 10 that has been spirally shaped is wound on the take-up reel 60 while keeping the spiral-shaped shaping. For example, a flat wire 10 having a length of about 3,000 m is taken up by a take-up reel 60. The take-up reel 60 on which the flat wire 10 has been taken up is then transported to a flexible pipe 1 manufacturing plant or the like and cut to a required length as necessary to produce the flexible pipe 1 (FIG. 1). Is done.

フラット・ワイヤ20も,上述のフラット・ワイヤ10の製造工程と同様の製造工程を経て作成される。   The flat wire 20 is also produced through the same manufacturing process as that of the flat wire 10 described above.

フラット・ワイヤ10,20は同一形状および同一寸法の鋼線よりも軽量(1/5程度)であり,金属材料に特有の経年腐食および水素脆弱性の問題もない。また,2,000Mpa以上の高い強度を発揮する。このようなフラット・ワイヤ10,20を用いたフレキシブル・パイプ1は,軽量であり,耐久性および強度にすぐれている。フラット・ワイヤ10,20を備えたフレキシブル・パイプ1の軽量化も図られるので,フレキシブル・パイプ1の長尺化が実現される。   The flat wires 10 and 20 are lighter (about 1/5) than steel wires of the same shape and dimensions, and do not have the problems of aging corrosion and hydrogen fragility unique to metal materials. In addition, it exhibits high strength of over 2,000Mpa. The flexible pipe 1 using such flat wires 10 and 20 is lightweight and excellent in durability and strength. Since the flexible pipe 1 provided with the flat wires 10 and 20 can be reduced in weight, the length of the flexible pipe 1 can be increased.

らせん状に型付けられたフラット・ワイヤ10,20を巻取リール60で巻取るにあたって,フラット・ワイヤ10,20は弾性変形する。フラット・ワイヤ10,20の内部亀裂の発生およびクリープ現象(長期間の応力負荷によるらせん形の変形)の発生を抑制するために,巻取リール60には,フラット・ワイヤ10,20の全体に生じるひずみを0.005(0.5%)以下に抑えることができる直径(胴径)を持つものが用いられる。   When the flat wires 10 and 20 formed in a spiral shape are wound by the take-up reel 60, the flat wires 10 and 20 are elastically deformed. In order to suppress the occurrence of internal cracks and creep phenomenon (helical deformation due to long-term stress loading) of the flat wires 10 and 20, the take-up reel 60 includes the entire flat wires 10 and 20 Those having a diameter (body diameter) that can suppress the generated strain to 0.005 (0.5%) or less are used.

1 フレキシブル・パイプ
10,20 フラット・ワイヤ
11 外面
12 内面
31 炭素繊維
41 繰出リール
56 エポキシ樹脂
58 溝付ロール
61 巻取リール
1 Flexible pipe
10, 20 flat wire
11 Exterior
12 Inside
31 Carbon fiber
41 Reel
56 Epoxy resin
58 Grooved roll
61 Take-up reel

Claims (6)

熱硬化樹脂が含浸された多数本の炭素繊維から構成され,
横断面が長方形であり,常に内方を向く内面と常に外方を向く外面をもつように,長手方向に一定の径でらせん状に型付けられており,
上記内面から上記外面に向かうにしたがって上記炭素繊維の長さが次第に長くなっている,
フラット・ワイヤ。
Consists of many carbon fibers impregnated with thermosetting resin,
It has a rectangular cross section and is spirally shaped with a constant diameter in the longitudinal direction so that it always has an inner surface facing inward and an outer surface always facing outward.
The length of the carbon fiber gradually increases from the inner surface toward the outer surface.
Flat wire.
上記内面から上記外面に向かう各位置ごとの炭素繊維が,上記各位置ごとのらせんの経路長と同一の長さを有している,
請求項1に記載のフラット・ワイヤ。
The carbon fiber at each position from the inner surface toward the outer surface has the same length as the spiral path length at each position.
The flat wire according to claim 1.
伸びおよび縮みのない炭素繊維によって構成されている,
請求項1または2に記載のフラット・ワイヤ。
Composed of carbon fiber without stretch and shrinkage,
The flat wire according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載の多数のフラット・ワイヤが,パイプまたはケーブルの外周面上にらせん状に巻付けられている,補強パイプまたは補強ケーブル。   A reinforcing pipe or a reinforcing cable, wherein a number of flat wires according to any one of claims 1 to 3 are spirally wound on the outer peripheral surface of the pipe or cable. 炭素繊維が巻き回された複数台の繰出しリールのそれぞれから,すべての炭素繊維に等しい張力を与えながら炭素繊維を繰出し,
繰出しリールから繰出された炭素繊維に熱硬化樹脂を含浸し,
熱硬化樹脂が含浸した炭素繊維を,その横断面が長方形となるようにボイスによって成形して束にし,
成形された熱硬化樹脂が含浸された炭素繊維の束を,加熱しながら,胴部にらせん状の溝が形成された円筒状の溝付きロールに複数回巻回した後に上記溝付きロールから送り出し,
溝付きロールから送り出されるらせん状に型付けられた炭素繊維の束を,巻取りリールに巻取る,
フラット・ワイヤの製造方法。
Carbon fiber is fed from each of a plurality of reels wound with carbon fiber while applying equal tension to all the carbon fibers.
Impregnating the carbon fiber fed from the feeding reel with a thermosetting resin,
Carbon fiber impregnated with thermosetting resin is molded into a bundle by voice so that its cross section is rectangular,
A bundle of carbon fibers impregnated with a molded thermosetting resin is heated and wound several times around a cylindrical grooved roll having a spiral groove formed in the body, and then sent out from the grooved roll. ,
Winding a spirally shaped bundle of carbon fibers fed from a grooved roll onto a take-up reel,
Flat wire manufacturing method.
上記熱硬化樹脂がエポキシ樹脂である,
請求項5に記載のフラット・ワイヤの製造方法。
The thermosetting resin is an epoxy resin,
The method for producing a flat wire according to claim 5.
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