JPH02310039A - 金属管付き繊維強化樹脂管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力容器等として用いる金属管付き繊維強化
樹脂管に関する。

〔従来の技術〕

従来、ダミー層としての非金属直胴管の両端に金属管を
配置し、これら金属管と直胴管との外周面全体に亘って
管軸方向に対する繊維角度がほぼＯｏの内層とほぼ９０
″の外層からなる繊維強化樹脂層を積層させるようにし
た金属管イリき繊維強化樹脂管がある。しかし、金属管
が表面をテーパー状にしたものである場合は、上記繊維
角度が９０°の外層゛を金属管のテーパー面に形成させ
ようとすると、樹脂含浸長繊維の剛性が高いために長繊
維がテーパー面に馴染みにくく、繊維束の端が浮き上が
った状態になりやすい。特に、金属管のテーパーが両端
の外径が小さく長手方向中央部に行くにつれて大きくな
った山形をしたものでは、その山形の頂点で繊維束が逃
げることが起こりやすいので均一な巻き付けを行うこと
ができない。このため、寸法安定性や強度が低下し、耐
圧性も悪くなり、圧力容器として用いた場合に内部の媒
体がその巻き乱れ箇所から漏れる等の問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、テーパー付き金属管を使用する場合であって
も、上述のような強化用長繊維の巻き乱れ箇所が生しる
ことがなく、寸法安定性および耐圧性等に優れた金属管
付き繊維強化樹脂管を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の金属管付き繊維強化樹脂管は、ダミー層として
設けた直胴部の両端に表面がテーパー状の金属管を配置
すると共に、前記直胴部および該金属管の外周面に亘っ
て管軸方向に対する繊維角度がほぼＯｏの内層とほぼ９
０°の外層からなる繊維強化樹脂層を積層させた金属管
付き繊維強化樹脂管において、前記外層を前記直胴部に
対応する内層の外周面に又は該外周面と共に前記金属管
の内端部に対応する内層の外周面にかけて配置し、前記
外層が配置されていない残りの内層の外周面に短繊維強
化樹脂層を積層させてなるものである。

以ド、この手段につき図に示す実施例を参照して詳しく
説明する。

第１図および第２図は、それぞれ、本発明の金属管付き
繊維強化樹脂管の一例の長手方向断面説明図である。こ
れらの図において、直胴部６の両端には、表面がテーパ
ー状の金属管１がそれぞれ配置されている。金属管１は
、複数本の繊維強化樹脂管を接続して使用するときの継
手として利用される。第１図では、金属管１の外径が内
側端から外側端に行くにつれて徐々に太き（なっていく
テーパーを形成している。第２図では、金属管１の外径
が内外両端からそれぞれ長手方向中央部に行くにつれて
大きくなるテーパを形成し、その長手方向断面か全体と
して山形となっている。直胴部６ば、両方の金属管１の
間の空間を埋めるためのダミー層として配されるもので
あるので、その厚さを金属管］の内側端の厚みと実質的
に同一になるようムこしである。

直胴部６および金属管１の外周面には、全体にまたがる
ように接着剤層５を介して繊維強化樹脂層７が積層され
ている。なお、ダミー層の場合には接着剤層５は、必ず
しも必要ではなく、直胴部６と繊維強化樹脂層７の種類
に応して設しノられる。

繊維強化樹脂層７は、第２図におけるＡ部を拡大した第
３図に示すように、内層４と外層３とからなる。内層イ
は、金属管付き繊維強化樹脂管の長手方向（軸方向）に
、複数の束状の樹脂含浸長繊維を管軸方向に対する繊維
角度がほぼ０°となるように配列させたものである。一
方、外層３ば、金属管付き繊維強化樹脂管の周方向に、
束状の樹脂含浸長繊維を管軸方向に対する繊維角度がほ
ぼ９０６となるように巻回して形成したものである。た
だし、この外層３は、従来の繊維強化樹脂管のように内
Ｎ４の全域に巻回するのではなく、直胴部６に対応する
内層４の外周面に配置されるか又は直胴部６およびこの
直胴部６から金属管１の内端部にかけた部分に対応する
内層４の外周面に配置されるようにするごとが重要であ
る。外層３が配置されていない内層４の外周面には、短
繊維強化樹脂層２を積層するようにするのである。

内層４および外層３を構成する樹脂含浸長繊維は、樹脂
を長繊維に含浸させたプリプレグを使用するのが一般的
である。この場合の樹脂としては、例えば不飽和ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられ
る。長繊維は、補強効果の大きい高強力、高剛性のもの
が好ましく、例えば炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維
、又はポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、ナイ
ロン繊維等のを機繊維を挙げることができる。

短繊維強化樹脂層２を構成する樹脂含浸短繊維は、特定
されるものではなく、例えば短繊維に樹脂を含浸させて
シート状のプリプレグとしたＳＭＣ（シー１−・モール
ディング・コンパウンド）などを使用することができる
。この場合に用いる短繊維および樹脂は、−ト述した内
層４および外層３を構成する樹脂含浸長繊維におけるも
のと同種のものでよい。短繊維の長さは特定されるもの
ではなく、一般には１０　ｍｍ−３０ｍｍの長さのもの
がよい。

金属管ｌの材質は、例えばスチール、アルミニウムなど
である。この金属管１は、第１図および第２図に示すよ
うに、内径は直胴部６と同しであるが、表面がテーパー
状となって外径が内側端から外側端方向に徐々に大きく
なっている。その剛性を滑らかに変化させ、直胴部６と
つなかる部分で応力の段差が生じないようにするためで
ある。

直胴部６は、前述したように両方の金属管ｌの間の空間
を埋めるためのダミー層として配されるものであるので
、その材質は特に限定されるものではない。しかし、好
ましくは繊維強化樹脂層７におｉＪるように内層４およ
び外層３と同様な構成である方がよい。

このようにしてなる金属管付き繊維強化樹脂管を製造す
るには、第４図（Ａ）〜（Ｆ）のような工程で行−）こ
とができる。

まず、第４図（Ａ）に示すようにマンドレル１０の外Ｔ
、〜］血にダミー層を配置して直胴部６を形成する。

つぎに、第４図（Ｂ）に示すように、直胴部６の両端に
テーパー状の外表面を有する金属管１を嵌め込んでその
内側端を直胴部６に突き当てて位置決めする。このよう
に位置決めされた金属管１の外側端は、紙製の固定用リ
ング８で押さえて固定する。さらに、金属管１の外周面
および直胴部６のうち両端から内側へ１０ｍｍまでの外
周面には、それぞれ接着剤５を塗布する。

直胴部６の全体の外周面に塗布しないのは、応力集中が
金属管１の内側端イ」近に起こるので直胴部６の中間部
分はその必要性がないためである。ただし、ダミー層と
繊維強化樹脂層７との材質差により接着が悪い場合には
、接着剤５を直胴部６の全体の外周面に塗布してもよい
。

ついで、第４図（Ｃ）に示すように、直胴部６および金
属管１の外周面に亘って、マンドレル１０の管軸方向に
対する繊維角度がほぼ０°の樹脂含浸長繊維の内層４を
２層積層させる。この内層４を設のるには、長繊維を一
方向に引き揃えてなるプリプレグシートを、その繊維の
方向がマン１−レル１０の軸方向となるように、巻きイ
〈ｊりるとよい。

さらに、第４図（Ｄ）に示すように、マンドレル１０の
軸方向に対する繊維角度がほぼ９０°の樹脂含浸長繊維
の外層３を、直胴部６に対応する内層４の外周面に積層
させるか又は直胴部６と共にさらに直胴部６から金属管
１の内端部にかげての領域に対応する内層４の外周面に
積層さ一已る。外層３を設けるには、樹脂含浸長繊維を
マンドレル１０の軸方向に対する繊維角度かはぼ９０°
となるようにフィラメントワインディング法により内層
４の上に巻き付ければよい。この外層３を設けることに
より、内層４の径方向の膨張が抑えられるので、最終的
に得られる金属管付き繊維強化樹脂管の耐圧性を向上さ
せるごとが可能となる。このように、本発明では、外層
３を内層４の全域に亘って巻回するのではなく、金属管
ｌに対応する内層４においては、その内端部にのみ（直
胴部から３〜５１位まで）巻回するようにする。これに
よって、巻き乱れが生ずるのを防ぐことができる。また
、金属管１に対応する内層４の外周面の全体に外層３を
設りなくとも、金属管１自体が大きな耐圧性を有してい
るので、金属青石］き繊維強化樹脂管の耐圧性が低減す
ることはない。

つぎに、外層３が積層されていない金属管ｌに対応する
内層４の外周面に短繊維強化樹脂層２を積層させる。こ
の短繊維強化樹脂層２の成形は、例えば、第４図（Ｅ）
のようにＳＭＣを計量して人だプレフォーム用上下金型
１２の間に上記外周面を挟んで加圧する。この場合の金
型には、第４図（Ｆ）のように、金属管に対応する部分
だけでなく全体を覆うようにした全体型金型１１を使用
してもよい。

この後、加熱処理して全体的に繊維強化樹脂層の樹脂を
硬化せしめてからマンドレルを抜き取る。この加熱処理
は、」一連したようにして得られる未硬化の金属管（］
き繊維強化樹脂管を金型から取り出して熱収縮テープ（
チューブ）で締め、オーブン中で加圧下に加熱するか、
又は金型から取り出さずにそのまま圧縮プレス等で加圧
加熱することにより行うことができる。

このようにして、金属管１の外側の内層４の外周面に、
巻き乱れのない均一な短繊維強化樹脂層２を形成するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の金属管付き繊維強化樹脂管
は、金属管に対応する内層の外周面には短繊維強化樹脂
層を積層させているために、長繊維強化樹脂層を積層さ
せる場合のように長繊維のテーパー面での巻き乱れを発
生させることがなく、均一な緻密な層を形成することが
できる。また、金属管自体が耐圧性を有しているので、
金属管に対応する内層の外周面に繊維角度がほぼ９０°
の繊維強化樹脂層を設けなくとも十分な耐圧性を発揮す
ることができる。したがフて、金属管付き繊維強化樹脂
管の寸法安定性や耐圧性や外観が向上すると共に、圧力
容器等として使用するとき、内部の媒体の漏れを十分に
防止することができる。また、両端に金属管が付いてい
るために、これを継手として使用すれば複数個を長手方
向に容易に連結できるので便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の金属管付き繊維
強化樹脂管の一例の長手方向断面説明図、第３図は第２
図のＡ部拡大図、第４図（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の金属
管付き繊維強化樹脂管の製造工程の一例を示す説明図で
ある。 １・・・金属管、２・・・短繊維強化樹脂層、３・・・
外層、４・・・内層、５・・・接着剤、６・・・直胴部
、７・・・繊維強化樹脂層、ＩＯ・・・マンドレル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダミー層として設けた直胴部の両端に表面がテーパー状
   の金属管を配置すると共に、前記直胴部および該金属管
   の外周面に亘って管軸方向に対する繊維角度がほぼ０°
   の内層とほぼ９０°の外層からなる繊維強化樹脂層を積
   層させた金属管付き繊維強化樹脂管において、前記外層
   を前記直胴部に対応する内層の外周面に又は該外周面と
   共に前記金属管の内端部に対応する内層の外周面にかけ
   て配置し、前記外層が配置されていない残りの内層の外
   周面に短繊維強化樹脂層を積層させてなる金属管付き繊
   維強化樹脂管。