JPH04105927A - Long-sized fiber reinforced composite resin pipe having odd-shaped interior face - Google Patents

Long-sized fiber reinforced composite resin pipe having odd-shaped interior face

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JPH04105927A
JPH04105927A JP2224185A JP22418590A JPH04105927A JP H04105927 A JPH04105927 A JP H04105927A JP 2224185 A JP2224185 A JP 2224185A JP 22418590 A JP22418590 A JP 22418590A JP H04105927 A JPH04105927 A JP H04105927A
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JP
Japan
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long
pipe
frp pipe
resin pipe
reinforced composite
Prior art date
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Pending
Application number
JP2224185A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Hiyamizu
冷水 恵次
Yoshihiro Oki
大木 良弘
Yasutaka Ishida
石田 安隆
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Publication of JPH04105927A publication Critical patent/JPH04105927A/en
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Abstract

PURPOSE:To permit a fully rigid resin pipe to be manufactured with a high degree of accuracy and efficiency by using a cylindrical mandrel by a method wherein each end of the pipe is provided with a reduced diameter and this pipe is made narrow and long with the annularly-shaped reinforcing ribs formed in its interior in the axial direction at a predetermined interval. CONSTITUTION:A long-sized fiber-reinforced composite resin pipe 1 is a generally cylindrical one-piece structure having length L and predetermined outside diameter D and inside diameter (d). The end parts 2 and 4 of said pipe provided with a predetermined width W has the inside diameter smaller than the reduced inside diameter (d) thereof in order to mount a metal flange therein and the interior thereof is provided with a plurality of annularly-shaped reinforcing ribs 6 formed integrally there with in the axial direction at a predetermined interval. This long-sized FRP pipe can be manufactured with a high degree of accuracy and efficiency and at low costs by using a common cylindrical mandrel and can display the full strength, since it has no connection.

Description

【発明の詳細な説明】 産   の 1   里 本発明は、−Mには細長の長尺繊維強化複合樹脂管(以
後「長尺FRP管」という。)に関するものであり、更
に詳しく言えば、内面が−様な内径とはされない(本明
細書では「異形内面」という。)長尺FRP管に関する
ものである。斯かる異形内面を有した長尺FRP管は、
薄膜とされるフィルムの送りロール、高速で運転される
製紙用の送りロール、或は紙コータ用ロールなどに好適
に使用し得る軽量のロール、又は、構造物に用いる柱、
梁或はパイプ、自転車のフレームなどに使用し得る軽量
パイプとして、更には、例えば土木分野、石油開発等に
於けるポーリング機械の掘削用連結管或は自動車、船舶
、航空機等の輸送機械の動力伝達用プロペラシャフト等
に好適に使用し得る回転トルク伝達用管として好適に使
用される。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to -M, a long and narrow fiber-reinforced composite resin pipe (hereinafter referred to as a "long FRP pipe"), and more specifically, This invention relates to a long FRP pipe that does not have an irregular inner diameter (herein referred to as an "unshaped inner surface"). A long FRP pipe with such a deformed inner surface is
A lightweight roll that can be suitably used as a thin film feed roll, a paper manufacturing feed roll operated at high speed, or a paper coater roll, or a pillar used in a structure.
As a lightweight pipe that can be used for beams or pipes, bicycle frames, etc., it can also be used as a connecting pipe for drilling of poling machines in the civil engineering field, oil exploration, etc., or as a power source for transportation machines such as automobiles, ships, and aircraft. It is suitably used as a rotary torque transmission pipe that can be suitably used for a transmission propeller shaft, etc.

微速Jと支距 例えば、合成樹脂フィルムのような20〜30μmとさ
れる薄膜のフィルムを製造するときなどに使用される送
りロール或は紙コータ用ロールなどは、高速にて回転さ
れると共に、回転の始動、停止を円滑に行なうことが極
めて重要である。もし送りロールの重量が大である場合
には送りロールの慣性が大となり搬送される薄膜フィル
ムに皺が発生するといった問題が生じる。
For example, feed rolls or paper coater rolls used when manufacturing thin films of 20 to 30 μm such as synthetic resin films are rotated at high speeds and It is extremely important to start and stop rotation smoothly. If the weight of the feed roll is large, the inertia of the feed roll will be large, causing a problem such as wrinkles in the thin film being transported.

そこで、このような送りロールは、現在は、アルミニウ
ムなどの軽量金属材料を使用して機械加工により作製さ
れているか、機械的強度の点で問題があると共に、軽量
化が不十分なために、場合によっては各ロールをモータ
などからベルトを介して駆動しなければならないことが
ある。
Therefore, such feed rolls are currently manufactured by machining using lightweight metal materials such as aluminum, or they have problems in terms of mechanical strength and are not sufficiently lightweight. In some cases, each roll must be driven by a motor or the like via a belt.

上記問題を解決する手段として、近年、このような送り
ロールとしてFRP管を使用することが提案されている
As a means to solve the above problem, it has recently been proposed to use FRP pipes as such feed rolls.

このようなFRP管は、通常は、円筒状のマンドレルの
外表面を覆ってフィラメントワインディング法によるか
、或は、プリプレグを用いてシートワインディング法に
より繊維強化樹脂層を形成し、該繊維強化樹脂層を硬化
した後、マンドレルを引き抜くことにより製造される。
Such FRP pipes are usually made by forming a fiber-reinforced resin layer by covering the outer surface of a cylindrical mandrel by a filament winding method or by a sheet winding method using prepreg. After curing, the mandrel is pulled out.

が  しようとする 題 このようにして製造されるFRP管は、一般には、内径
か軸線方向に沿って一定の形状とされる。又、上記従来
の製造法によれば、特に細長形状の長尺FRP管を製造
する場合には、硬化された繊維強化樹脂層(FRP管)
をマンドレルから引き抜く際に、マンドレルとFRP管
との抵抗が極めて犬であって、マンドレルの引抜作業が
極めて困難であり、FRP管の長さが大となる場合には
マンドレルの引き抜きが不可能な場合も生じた。
The FRP pipe manufactured in this manner generally has a constant shape along the inner diameter or the axial direction. Moreover, according to the above conventional manufacturing method, especially when manufacturing a long and slender FRP pipe, the hardened fiber reinforced resin layer (FRP pipe)
When pulling out the FRP pipe from the mandrel, the resistance between the mandrel and the FRP pipe is extremely strong, making it extremely difficult to pull out the mandrel, and when the FRP pipe is long, it is impossible to pull out the mandrel. There have also been cases.

そのために、例えば外径(D)100mm、長さ(L)
3000mm、両端部の内径(Do )が90mmとさ
れる細長の、長尺FRP管100を製造する場合には、
先ず、第4図に図示されるように、マンドレルからの引
抜きが可能な形状寸法に、即ち、外径(D)100mm
、長さCA)1000mm、内径(D。)が90mmと
される円筒形状のFRP管101.102.103を、
上記通常方法にて作製し、その後各FRP管101.1
02.103の内面を一点鎖線にて図示されるように機
械加工する。つまり、FRP管101.103は、片側
の端部の内径(d)が96mmとなるように内面加工し
、FRP管102は、内径(d)が96mmとなる。よ
うに切削する。
For that purpose, for example, the outer diameter (D) is 100 mm, the length (L)
When manufacturing a long FRP pipe 100 with a length of 3000 mm and an inner diameter (Do) of 90 mm at both ends,
First, as shown in FIG.
, a cylindrical FRP pipe 101.102.103 with a length CA) 1000 mm and an inner diameter (D) of 90 mm,
Each FRP pipe 101.1 is manufactured using the above-mentioned normal method, and then
The inner surface of 02.103 is machined as shown by the dashed line. That is, the FRP pipes 101 and 103 are internally processed to have an inner diameter (d) of 96 mm at one end, and the FRP pipe 102 has an inner diameter (d) of 96 mm. Cut like this.

このようにして作製されたFRP管101.102.1
03を、第3図に図示するように、互に端部が当接する
ようにして配置し、その接続部には、それぞれ、外径が
FRP管の内径(d)と同じで、内径がFRP管の端部
内径(Do)と同じとされる、FRP管と同じ材料にて
作製された接続リング104を配置し、該接続リング1
04を介して、各FRP管は接着剤にて一体に接続され
る。これにより、細長の長尺FRP管100が製造され
る。場合によっては、接続リング104はFRP管の外
面に配置される。
FRP pipe 101.102.1 produced in this way
03 are arranged so that their ends are in contact with each other, as shown in FIG. A connecting ring 104 made of the same material as the FRP pipe and having the same inner diameter (Do) at the end of the pipe is arranged, and the connecting ring 1
04, each FRP pipe is connected together with adhesive. As a result, a long and narrow FRP pipe 100 is manufactured. In some cases, the connecting ring 104 is placed on the outer surface of the FRP pipe.

しかしながら、上述したような従来の方法で作製された
長尺FRP管は、次のような欠点を有している。
However, long FRP tubes manufactured by the conventional method as described above have the following drawbacks.

(1)FRP管の中間部に接続部が形成されるために強
度的に劣る。
(1) Since the connection part is formed in the middle part of the FRP pipe, the strength is poor.

(2)FRP管の中間部に接続部が形成されるために、
フィルム送りロールなどに使用された場合にはフィルム
の皺の原因となる。
(2) Since the connection part is formed in the middle part of the FRP pipe,
When used in film feed rolls, etc., it causes wrinkles in the film.

(3)FRP管の内面を機械加工により切削するので、
材料の損失を招き、延いてはコスト高となる。
(3) Since the inner surface of the FRP pipe is cut by machining,
This results in material loss, which in turn increases costs.

(4)FRP管の内面を機械加工するために、加工時間
が必要とされる。
(4) Machining time is required to machine the inner surface of the FRP pipe.

(5)更に重要なことには、FRP管の内面を切削する
ことにより繊維が切断され、強度低下をもたらす。
(5) More importantly, cutting the inner surface of the FRP pipe cuts the fibers, resulting in a decrease in strength.

従って、本発明の目的は、通常の円筒状マンドレルを使
用し、極めて高精度にて且つ効率良く低コストにて製造
することができ、しかも、接続部を有せず十分な強度を
発揮することのできる、異形内面を有した長尺FRP管
を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to use an ordinary cylindrical mandrel, to be able to manufacture it with extremely high precision, efficiency, and low cost, and to exhibit sufficient strength without having any connecting parts. An object of the present invention is to provide a long FRP pipe having a deformed inner surface that can be used as a base material.

課題を ゛するための 上記目的は本発明に係る長尺FRP管にて達成される。to accomplish the task The above object is achieved by the long FRP pipe according to the present invention.

要約すれば本発明は、両端部の内面が縮径され、且つ内
面には軸線方向に所定間隔にて補強用の環状リブを形成
したことを特徴とする細長形状の、異形内面を有した一
体構造の長尺繊維強化複合樹脂管である。
In summary, the present invention provides an integral body having an elongated and deformed inner surface, the inner surfaces of both ends being reduced in diameter, and reinforcing annular ribs formed at predetermined intervals in the axial direction. The structure is a long fiber-reinforced composite resin pipe.

及■j 次に、本発明に係る長尺FRP管を図面に即して更に詳
しく説明する。
Next, the long FRP pipe according to the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図に、本発明に係る長尺FRP管の一実施例が図示
される。本実施例によると、長尺FRP管1は、長さ(
I−)の、一定の外径(D)及び内径(d)を有した概
略円筒形状の一体構造とされる。又、FRP管1の所定
の幅(W)を有した両端部2.4の内面は、金属フラン
ジ(図示せず)などを取付けるためにその内径(D。)
が縮径(d>D。)され、且つ内面には軸線方向に沿っ
て所定間隔(f2)にて補強用の環状リブ6が複数個、
本実施例では3個、一体に形成される。
FIG. 1 shows an embodiment of a long FRP pipe according to the present invention. According to this embodiment, the long FRP pipe 1 has a length (
I-), it has a generally cylindrical integral structure with a constant outer diameter (D) and inner diameter (d). In addition, the inner surface of both ends 2.4 of the FRP pipe 1 having a predetermined width (W) has an inner diameter (D) for attaching a metal flange (not shown) or the like.
is reduced in diameter (d>D.), and the inner surface has a plurality of reinforcing annular ribs 6 at predetermined intervals (f2) along the axial direction,
In this embodiment, three pieces are integrally formed.

環状リブ6の内径は両端部2.4の内径り。と同じとす
ることもでき、文具なるように形成することもできる。
The inner diameter of the annular rib 6 is the inner diameter of both ends 2.4. It can also be the same as, or can be formed into stationery.

又、環状リブ6の幅(w)は、配置される環状リブ6の
個数との関係にて任意に設計することができるが、例え
ば上述した、外径(D)1.00mm、内径(cl)9
6mm、長さ(L)3000mm、両端部の内径(D。
Further, the width (w) of the annular rib 6 can be arbitrarily designed in relation to the number of annular ribs 6 arranged, but for example, the width (w) of the annular rib 6 may be designed as described above, with an outer diameter (D) of 1.00 mm and an inner diameter (cl. )9
6mm, length (L) 3000mm, inner diameter of both ends (D).

)が90mm、輻(W)が150mmとされる細長の、
長尺FRP管1の場合には互に600mm離間して環状
リブが3個形成され、その時、100mmとすることに
より十分な強度を発揮し得た。
) is 90mm and the radius (W) is 150mm.
In the case of the long FRP pipe 1, three annular ribs were formed at a distance of 600 mm from each other, and sufficient strength could be exhibited by setting the ribs to 100 mm.

次に、上記構成の本発明の長尺FRP管1の製造法を第
2図を参照して説明する。
Next, a method of manufacturing the long FRP pipe 1 of the present invention having the above structure will be explained with reference to FIG.

先ず、第2図に図示するように、外形り。、長さり。の
細長のマンドレル10を用意しく工程(イ))、マンド
レル10に対し、互に幅Wだけ離間するようにして長さ
(ρ)にわたってシート部材12(12a、12b、1
2c、12d)を巻き付ける(工程(ロ))。このとき
、本実施例によれば、シート部材12の巻き付は厚さは
、外径(d)となるようにされる。
First, as shown in Figure 2, the external shape. , length. In step (a)), sheet members 12 (12a, 12b, 1
2c, 12d) (step (b)). At this time, according to this embodiment, the sheet member 12 is wound so that its thickness is equal to the outer diameter (d).

シート部材12としては、後述の繊維強化樹脂層2を硬
化する際の熱に耐え得るものであれば任意のものを使用
することができ、例えば、普通紙、或はプリプレグなど
に使用されている離型紙などの紙製品、又は、ナイロン
、PETなどの耐熱用樹脂フィルム、更には水溶紙など
を好適に使用することができる。又、シート部材12は
、連続したウェブ状とすることもでき、−枚づつに分離
されたカットシート状の形態とする。こともできる。
As the sheet member 12, any material can be used as long as it can withstand the heat during curing of the fiber-reinforced resin layer 2, which will be described later. For example, the material used is plain paper or prepreg. Paper products such as release paper, heat-resistant resin films such as nylon and PET, and water-soluble paper can be suitably used. Further, the sheet member 12 may be in the form of a continuous web, or may be in the form of a cut sheet separated into pieces. You can also do that.

好ましくは、シート部材12を上述の如くにしてマンド
レル10上に巻き付けた後、巻き付けられたシート部材
12の外画上に離型フィルム(図示セず)を1〜2層巻
き付け、シート部材12及び離型フィルムが緩まないよ
うに、例えばテフロンテープのような耐熱テープ(図示
せず)にて外周囲が固定される。又、離型フィルムの代
わりにシート部材12の外面に離型テープ(図示せず)
を全面に巻いても良い。
Preferably, after the sheet member 12 is wound on the mandrel 10 as described above, one or two layers of release film (not shown) are wound on the outside of the wound sheet member 12, and the sheet member 12 and To prevent the release film from loosening, the outer periphery is fixed with a heat-resistant tape (not shown) such as Teflon tape. Also, a release tape (not shown) is applied to the outer surface of the sheet member 12 instead of the release film.
You can also wrap it all over.

次いで、マンドレル10上に巻き付けられたシート部材
12a、12dの外側に所定の幅(W)にて、更に、各
シート部材12a〜12dの隙間(w)に、そ2′1ぞ
れ、繊維強化樹脂層1.4 a、141)が、シー ト
部材12と同じ外径(d)どなるように形成される(工
程(ハ))。
Next, a fiber-reinforced material is added to the outside of the sheet members 12a and 12d wound on the mandrel 10 at a predetermined width (W), and in the gaps (w) between each of the sheet members 12a to 12d. The resin layer 1.4a, 141) is formed to have the same outer diameter (d) as the sheet member 12 (step (c)).

繊維強化樹脂層14a、14bは、フィラメントワイン
ディング法によるか、或は、プリプレグを用いてシート
ワインディング法により形成することができる。
The fiber reinforced resin layers 14a and 14b can be formed by a filament winding method or by a sheet winding method using prepreg.

更に、マンドレル10上に巻き付けられたシート部材1
2及び繊維強化樹脂層14a、14bの外周囲を被覆し
て繊維強化樹脂層14cが、フィラメントワインディン
グ法によるか、或は、プリプレグを用いてシートワイン
ディング法により、所望されるFRP管の外径りとなる
ように形成される(工程(ニ))。
Furthermore, the sheet member 1 wound on the mandrel 10
2 and the outer periphery of the fiber-reinforced resin layers 14a and 14b, the fiber-reinforced resin layer 14c is formed by a filament winding method or a sheet winding method using prepreg to obtain the desired outer diameter of the FRP pipe. (Step (d)).

繊維強化樹脂層1.4(14a、14b、14c)を形
成するための強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維
、アラミド繊維、その他種々の繊維を使用することがで
き、マトリクス樹脂として(Jエボギシ、不飽和ポリエ
ステル、ウレタンアクリレート、ビニルエステル、フェ
ノール、ポリウレタン等が好適に使用さ第1る。
Carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, and other various fibers can be used as the reinforcing fibers for forming the fiber-reinforced resin layers 1.4 (14a, 14b, 14c). , unsaturated polyester, urethane acrylate, vinyl ester, phenol, polyurethane and the like are preferably used.

工程(ハ)、(ニ)において繊維強化樹脂層14を、プ
リプレグを使用したシートワインディング法にて形成す
る場合には、成形性を良くするためにこれらプリプレグ
を、巻き付ける途中において圧着ローラ(図示せず)に
てマンドレル面に対し所定大きさの長手方向線荷重にて
加圧するのが好ましい。場合によっては、圧着ローラの
代わりに、高テンションにてテープを巻き付け、15分
〜1時間後に除去することによってプリプレグをマンド
レルに対して加圧することもできる。
When the fiber-reinforced resin layer 14 is formed by the sheet winding method using prepreg in steps (c) and (d), the prepreg is wrapped with a pressure roller (not shown) in the middle of winding to improve moldability. It is preferable to pressurize the mandrel surface with a longitudinal line load of a predetermined magnitude in step 1). In some cases, the prepreg can be pressed against the mandrel by wrapping a tape at high tension instead of the pressure roller and removing it after 15 minutes to 1 hour.

次いで、繊維強化樹脂層14は熱硬化されるが、その際
に、巻付けられたプリプレグの形状保持のために繊維強
化樹脂層14の外周囲に熱収縮テープのような外装テー
プ(図示せず)が巻き付けられる。
Next, the fiber-reinforced resin layer 14 is thermally cured, but at that time, an exterior tape (not shown) such as a heat-shrinkable tape is placed around the outer periphery of the fiber-reinforced resin layer 14 to maintain the shape of the wrapped prepreg. ) is wrapped around it.

引き続いて、硬化炉を使用して繊維強化樹脂層4を加熱
硬化する。硬化温度は、使用されるマトリクス樹脂によ
って若干具なるが、エポキシ樹脂を使用した場合には、
10°C/分の割合で120℃〜140°Cまで昇温し
、2時間保持した後、10℃/分の割合にて冷却するの
が好ましい。
Subsequently, the fiber reinforced resin layer 4 is heated and cured using a curing furnace. The curing temperature varies slightly depending on the matrix resin used, but when using epoxy resin,
Preferably, the temperature is raised to 120°C to 140°C at a rate of 10°C/min, maintained for 2 hours, and then cooled at a rate of 10°C/min.

冷却後、マンドレル10を、第2図(ニ)に図示するよ
うに軸線方向に矢印方向へと引抜く。このとき、特に、
シート部材12として離型紙を使用した場合には、マン
ドレル10は極めて容易に引き抜(ことができた。
After cooling, the mandrel 10 is pulled out in the axial direction in the direction of the arrow as shown in FIG. 2(d). At this time, especially
When release paper was used as the sheet member 12, the mandrel 10 could be pulled out very easily.

マンドレル10が引き抜かれた繊維強化中空管1′の外
表面から熱収縮テープが除去され、両端面部は適宜切断
し、整形される(工程(ホ))。
The heat shrink tape is removed from the outer surface of the fiber-reinforced hollow tube 1' from which the mandrel 10 has been pulled out, and both end surfaces are appropriately cut and shaped (step (e)).

シート部材12、及び離型フィルム又は離型テープは、
マンドレル10が引き抜かれた後、適当な時期に、機械
的に巻き解すことにより、或は、適当な溶剤にて溶解す
ることにより、中空管1゛の内方より除去される。
The sheet member 12 and the release film or release tape are
After the mandrel 10 is pulled out, it is removed from the inside of the hollow tube 1' by mechanically unwinding it or by dissolving it in a suitable solvent at an appropriate time.

上記各工程によって、第1図に図示するような、異形内
面を有した長尺のFRP管1が製造される。該長尺FR
P管1は、その後必要に応じて外表面が研磨される。
Through each of the above steps, a long FRP pipe 1 having a deformed inner surface as shown in FIG. 1 is manufactured. The long FR
The outer surface of the P tube 1 is then polished as required.

1豆二力1 以上の如くに構成される本発明に係る異形内面を有した
長尺FRP管は、通常の円筒状マントルルを使用し、極
めて高精度にて且つ効率良く低コストにて製造すること
ができ、しかも、接続部を有していないために、十分な
強度を発揮することができるという特長を有する。
The long FRP pipe with a deformed inner surface according to the present invention constructed as described above can be manufactured with extremely high precision, efficiency, and low cost using an ordinary cylindrical mantle. Moreover, since it does not have a connecting part, it has the advantage of being able to exhibit sufficient strength.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に係る異形内面を有した長尺FRP管
の一実施例の断面図である。 第2図(イ)〜(ホ)は、本発明に係る長尺FRP管の
製造法を説明するための工程説明図である。 第3図は、従来の長尺FRP管の断面図である。 第4図は、従来の長尺FRP管の製造法を説明するため
の説明図である。 1・長尺FRP管 6:環状リブ 14:繊維強化樹脂中空管(層) 10:マンドレル
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a long FRP tube having a deformed inner surface according to the present invention. FIGS. 2(A) to 2(E) are process explanatory diagrams for explaining the method for manufacturing a long FRP pipe according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a conventional long FRP pipe. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a conventional long FRP pipe manufacturing method. 1. Long FRP tube 6: Annular rib 14: Fiber reinforced resin hollow tube (layer) 10: Mandrel

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)両端部の内面が縮径され、且つ内面には軸線方向に
所定間隔にて補強用の環状リブを形成したことを特徴と
する細長形状の、異形内面を有した一体構造の長尺繊維
強化複合樹脂管。
1) A long fiber with an elongated shape and a monolithic structure having a deformed inner surface, the inner surface of both ends being reduced in diameter, and reinforcing annular ribs formed on the inner surface at predetermined intervals in the axial direction. Reinforced composite resin pipe.
JP2224185A 1990-08-28 1990-08-28 Long-sized fiber reinforced composite resin pipe having odd-shaped interior face Pending JPH04105927A (en)

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