JPH03161326A - 繊維強化複合材料製フランジ付パイプおよびその製造方法 - 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〕 この発明は繊維強化複合材料製フランジ付パイプ（以下
、フランジ付パイプと略記する．）に関するものである
． 〔従来の技術〕 第５図は従来のフランジ付パイプの断面図であり、図に
おいて（１）はフランジ付パイプ、（２）は繊維強化プ
ラスチックにより戒形、加工されたパイプ部、（３）は
あらかじめ繊維強化プラスチックにより成形され、パイ
プ部（２）に挿入できるように機械加工されたフランジ
部、（４）はパイプ部（２）上にフランジ部（３）を固
定させるための補強材である，パイプ部（２）、フラン
ジ部（３）および補強材（４）はそれぞれ，熱硬化性樹
脂等のマトリックス（５）中に炭素繊維、ガラス繊維等
の強化繊維（６）を埋設した繊維強化複合材料からなる
． 上記のフランジ付パイプ（１）は、フランジ部（３）に
パイプ部（２）を挿入し、熱硬化性樹脂からなるマトリ
ックス（５）を含浸した未硬化の補強材（４）によりパ
イプ部（２）とフランジ部（３）を接着し、治工兵（図
示していない）等を使用して加圧保持し、補強材（４）
のマトリックス（５）を加熱硬化することにより製造さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに上記のような従来のフランジ付パイプにおいて
は、パイプ部（２）の繊維（６）とフランジ部（３）の
繊維（６）は連続しておらず，補強材（４）のマトリッ
クス（５）の接着力のみでフランジ部（３）が取付けら
れているため固着力が小さく，フランジ部（３）を他の
構造部材と接続した状態で曲げモーメント等の応力を受
けると破損しやすく、フランジ部（３）の接合強度を上
げるためには補強材（４）を複数層積層する等の必要が
あり、フランジ部（３）が厚内になるなどの問題点があ
った． この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ねじり強度，曲げ強度等の強度が大きく、か
つパイプ部とフランジ部との固着力が大きくて曲げモー
メント等の応力により破損しにくく、補強材等が不要で
、フランジ部をパイプ部と一体に、しかも繊維密度が高
く薄肉化および軽量化でき、安価で高品質の繊維強化複
合材料製フランジ付パイプ、およびその製造方法を提供
することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 本発明は次の繊維強化複合材料製フランジ付パイプおよ
びその製造方法である． （１）パイプ部およびフランジ部を通して連続した交差
方向の２０〜４５゜配向連続繊維およびＯ゜配向連続繊
維の編組織と、９０゜配向連続繊維とからなる強化繊維
、ならびにこの強化繊維を埋設した状態で硬化したマト
リックスからなる繊維強化複合材料製フランジ付パイプ
． （２）交差方向の２０〜４５゜配向連続繊維およびＯ゜
配向連続繊維からなるスリーブ状の編組織にフランジ形
成部を形成する工程と、前記スリーブ状の編繊維をマン
ドレルに装着してパイプ形成部を形成する工程と、マン
ドレルに装着した編組織の上に９０゜配向連続繊維を巻
付けて強化繊維を形成する工程と、連続したパイプ或形
キャビティおよびフランジ成形キャビティを有する成形
型に、前記マンドレルに装着した強化繊維をセットする
工程と、強化繊維にマトリックスを含浸させる工程と、
マトリックスを硬化させる工程とからなる繊維強化複合
材料製フランジ付パイプの製造方法．本発明のフランジ
付パイプは繊維強化複合材料からなるフランジ部とパイ
プ部とからなり、形状としては円筒、円錐，角筒、ある
いは角錐等任意の形状が採用できる． 本発明で用いる繊維強化複合材料としては、たとえばマ
トリックスとしてアルミニウムやマグネシウム等の金属
や合金を用いる繊維強化金属（ＦＲＭ）や，ポリアミド
等の樹脂を用いる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）など
があげられ、樹脂としては熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹
脂でもよい．強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維
、アラミド繊維、あるいはこれらの混合物などを例示で
きる。

本発明の製造方法においては、各工程は前記順序で行う
必要はなく、順序を入替えて行ってもよい． 〔作　用〕 本発明の繊維強化複合材料製フランジ付パイプは、パイ
プ部とフランジ部を通して連続した交差方向の２０〜４
５゜配向連続繊維およびＯ゜配向連続繊維の編組織と、
９０゜配向連続繊維とからなる強化繊維を埋設して、パ
イプ部とフランジ部が一体に形成されているため、２０
〜４５゜配尚の連続繊維はねじり強度を増加させ，０゜
配向連続繊維は曲げ強度を増加させ、９０゜配向連続繊
維はねじり強度を増加させる．また、パイプ部とフラン
ジ部との固着力が大きく、応力を受けても破損しにくい
。

本発明の繊維強化複合材料製フランジ付パイプの製造方
法では、交差方向の２０〜４５゜配向連続繊維およびＯ
０配向連続繊維からなるスリーブ状の編組織を手繰り寄
せて、フランジ形成部を形威することにより、パイプ形
成部とフランジ形成部の繊維を連続させることができる
。そしてその上から９０゜配向連続繊維をフィルムワイ
ンディングにより券付けることにより、編組織を巻締め
て配向の乱れを防止するとともに、繊維密度を高め、薄
肉化および軽量化することができる。そしてこのように
して形處される強化繊維をマンドレルに装着した状態で
成形型に配直し、マトリックスを含浸、硬化させること
によりパイプ部とフランジ部が一体化したフランジ付パ
イプが容易に製造される。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は実施例のフランジ付パイプの断ｉｒｔｉ図、第２図
は成形型の断面図、第３図は編組織の正［「１１図、第
４図（ａ）は予備成形後の編組織の正面図、（ｂ）はそ
の側面図であり、図において、第５図と同一符号は同一
または相当部分を示す。

第１図において、フランジ付パイプ（１）はパイプ部（
２）およびフランジ部（３）を通して連続した繊維のｇ
！和織（６Ａ）と、その上に巻込まれた９０゜配向連続
繊維（６Ｂ）とからなるスリーブ状の強化繊維（６）、
ならびにこの強化繊維（６）を埋設した状態で硬化した
マトリックス（５）からなる繊維強化複合材料により一
体的に形成されている。編組ｗｔ（６Ａ）は第３図に示
すように、長手方向に対して交差方向の２０〜４５゜配
向連続繊維（６ａ）、（６ｂ）と、Ｏ゜配向連続繊維（
６ｃ）のスリーブ状の編組織からなり、パイプ部（２）
およびフランジ部（３）に対応してパイプ形威部（７）
およびひだ状のフランジ形戊部（８）が形成されている
。

第２図において、（１１）は強化繊維（６）を装着する
マンドレル、（１２）は成形型で、パイプ成形型（ｌ３
）およびフランジ威形型（ｌ４）からなり、それぞれ割
型であって、マンドレル（ｌｌ）との間に連続したパイ
プ成形キャビティ（ｌ５）およびフランジ或形キャビテ
ィ（ｌ６）を形成し、ボルト（１７）により締付けられ
るようになっている． フランジ付パイプ（１）の製造方法は，まず第３図に示
す状態のスリーブ状の編組織（６Ａ）の両端部を手繰り
寄せて、第４図に示すように、ひだ状のフランジ形威部
（８）を形成して予備成形する。この状態で編組ｍ　（
６Ａ）をマンドレル（１１）に装着してパイプ形成部（
７）を形成する。この上にフランジ形成部（８）を形戊
した他の編組織（６Ａ）を被せて、第１図に示すように
編組ｗｉ（６Ａ）を積層する。フランジ形成部（８）の
形成はマンドレル装着後に積層状態で行ってもよい。そ
の後、パイプ形成部（７）の上に９０’配向連続繊維（
６Ｂ）をフィルムワインディングにより巻付けて強化繊
維（６）を形成する。

そして成形型（１２）のパイプ或形型（１３）およびフ
ランジ成形型（ｌ４）をマンドレル（１ｌ）の周囲に装
着して、強化繊維（６）のパイプ形成部（７）をパイプ
或形キャビティ（ｌ５）に、またフランジ形成部（８）
をフランジ成形キャビティ（１６）にセットし、ボルト
（ｌ７）により固定する。その後、真空含浸等の手段に
より，キャビティ（１５）、（ｌ６）にマトリックス（
５）を導入し、強化繊維（６）に含浸させ、この状態で
マトリックス（５）を硬化させてフランジ付パイプ（１
）を得る。マトリックス（５）の含浸は硬化前の任意の
段階で行うことができ，樹脂等の場合は予め含浸させた
強化繊維を用いてもよい． 上記により得られるフランジ付パイプ（１）は、パイプ
部（２）とフランジ部（３）を通して連続した２０〜４
５゜配向連続繊維（６ａ）　，　（６ｂ）およびＯ゜配
向連続繊維（６ｃ）のスリーブ状の編組織（６Ａ）と、
９０’配向連続繊維（６Ｂ）とからなる強化繊維（６）
を埋設して、パイプ部（２）とフランジ部（３）が一体
に形成されているため，２０〜４５゜配向連続繊維（６
ａ）　，　（６ｂ）および９０゜配向連続繊維（６Ｂ）
はねじり強度を増加させ、Ｏ゜配向連続繊維（６ｃ）は
曲げ強度を増加させる．またパイプ部（２）とフランジ
部（３）との固着力が大きく、応力を受けても破損しに
くい． 上記の製造方法では、連続した編組織からなるスリーブ
状の編組織（６Ａ）を手繰り寄せて、フランジ形成部（
８）を形威することにより、パイプ形戊部（７）とフラ
ンジ形成部（８）の繊維を容易に連続させることができ
る。そしてその上から９０゜配向連続繊維（６Ｂ）をフ
ィルムワインデイングにより巻付けることにより、編組
織（６Ａ）を巻締めて配尚の乱れを防止するとともに、
繊維密度を高め、薄肉化および軽量化することができる
。そしてこのようにして形成された強化繊維（６）をマ
ンドレル（１ｌ）に装着した状態で成形型（ｌ２）に配
置し、マトリックス（５）を含浸，硬化させることによ
り、パイプ部（２）とフランジ部（３）が一体化したフ
ランジ付パイプ（１）が効率よく製造される。

なお、第１図ないし第５図では、強化繊維（６）として
１〜２層を図示しているが、実際には多数の繊維が編込
まれたり、積層されたものが使用できる． 〔発明の効果〕 以上の通り，本発明のフランジ付パイプは、パイプ部お
よびフランジ部を通して連続した交差方向の２０〜４５
゜配向連続繊維およびＯ゜配向連続繊維の編組織と、９
０゜配向連続繊維とからなる強化繊維をマトリックス中
に埋設しているため、全体のねじり強度、曲げ強度等の
強度が大きく，またパイプ部とフランジ部との固着力が
大きくて曲げモーメント等の応力により破損しに＜＜，
補強材等が不要で、フランジ部をパイプ部と一体に、し
かも配尚の規則性および繊維密度を高め、薄肉化および
軽量化することができる． 本発明のフランジ付パイプの製造方法によれば、マンド
レルおよび成形型を使用して、パイプ形成部およびフラ
ンジ形成部の形成と、フィラメントワインディング，マ
トリックスの含浸，硬化によりフランジ付パイプを或形
するため、上記のような優れた品質のフランジ付パイプ
を効率よく、安価にｖｌｉ造することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のフランジ付パイプの断面図、第２回は
成形型の断面図、第３図は編組織の正面図、第４図（ａ
）は予備成形後の編組織の正面図，（ｂ）はその側面図
、第５図は従来のフランジ付パイプの断面図である．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイプ部およびフランジ部を通して連続した交差
   方向の２０〜４５゜配向連続繊維および０゜配向連続繊
   維の編組織と、９０゜配向連続繊維とからなる強化繊維
   、ならびにこの強化繊維を埋設した状態で硬化したマト
   リックスからなることを特徴とする繊維強化複合材料製
   フランジ付パイプ。
2. （２）交差方向の２０〜４５゜配向連続繊維および０゜
   配向連続繊維からなるスリーブ状の編組織にフランジ形
   成部を形成する工程と、前記スリーブ状の編組織をマン
   ドレルに装着してパイプ形成部を形成する工程と、マン
   ドレルに装着した編組織の上に９０゜配向連続繊維を巻
   付けて強化繊維を形成する工程と、連続したパイプ成形
   キャビティおよびフランジ成形キャビティを有する成形
   型に、前記マンドレルに装着した強化繊維をセットする
   工程と、強化繊維にマトリックスを含浸させる工程と、
   マトリックスを硬化させる工程とからなることを特徴と
   する繊維強化複合材料製フランジ付パイプの製造方法。