JPH0576229A - 繊維強化樹脂管及び刈払い機用連結杆 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂管の肉厚を薄くすることができ、重量が
大巾に軽減され、操作性に優れている。更に、振動減衰
特性も優れたものとなり、例えばこの繊維強化樹脂管で
刈払い機の連結杆を作製した場合には、動力源或は刃物
部からハンドルに伝わる振動が著しく軽減され、作業者
の疲労を和らげ、作業能率の向上を図ることができる。
更に又、靭性が増大し、耐衝撃性が向上し、衝撃による
繊維強化樹脂管の亀裂或は折損が防止される。 【構成】 繊維強化樹脂管１００は、少なくとも内層か
或は外層に設けられた炭素繊維強化複合樹脂層１１’
と、ガラス繊維強化複合樹脂層７’とを備え、ガラス繊
維強化複合樹脂層７’は、金属箔の少なくとも一方の面
に樹脂層が形成された金属箔複合シートをガラス繊維強
化樹脂層の一側に貼着して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量であり且つ機械的
特性に優れており、特に靭性があり振動減衰特性及び耐
衝撃特性に優れ、種々の機械部品として使用することの
できる繊維強化樹脂管に関するものである。本発明の繊
維強化樹脂管は、機械的強度と共に、特に、振動減衰特
性が要求される機械部品、例えば草などの刈り取り作業
を行なうための刈払い機における動力源或は電源と刃物
部とを連結する連結杆などに有効に使用し得る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、草などの刈り取り作業を行なう
ための刈払い機は、図３に図示されるように、中空状の
連結杆１の一端に動力源２を取付けると共に、連結管１
の他端にはギヤケース３と刈刃４を取付け、連結杆１中
に動力源２とギヤケース３とを連結する伝動軸（図示せ
ず）を配置して構成される。又、連結杆１には、ギヤケ
ース３側に安全カバー５が固定され、更に、所望に応じ
て連結杆１の適所にハンドル６が設けられている。

【０００３】このような刈払い機は、操作性を良くする
ために軽量であることが望まれており、連結杆１として
はアルミニウムパイプが使用されている。しかしなが
ら、近年、農業或は林業などにおける刈払い機の使用者
の高齢化或は婦人化が進むに伴なって、刈払い機のより
軽量化が所望されると共に、刈払い機に発生する振動の
低減が希求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、軽量で且つ振動
減衰特性が良いという理由から、例えば炭素繊維、ガラ
ス繊維或はケブラーなどを強化繊維とした繊維強化複合
樹脂製パイプを連結杆１として使用し、刈払い機の軽量
化と振動の低減が試みられている。

【０００５】繊維強化複合樹脂製パイプは、確かにアル
ミニウムパイプに比較すると、より軽量で且つ振動減衰
特性が優れているという特長を有する反面、耐衝撃特性
に問題を有している。従って、刈払い機のように長尺の
連結杆１を振り回す作業機においては、連結杆１などを
切断対象物に激突させたり、立ち木又は建造物などの障
害物に突き当てたり、更には、刈払い機を転倒させた
り、落下させることなどにより、連結杆１に直接衝撃が
加わることが多く、従来の繊維強化複合樹脂製の連結杆
では、亀裂が生じたり、或は折損事故を起こすことが頻
繁に生じた。

【０００６】このような問題を解決するべく、図４に図
示するように、繊維強化複合樹脂製パイプＡの内部を、
場合によってはパイプの外部をアルミニウムパイプＢで
補強した連結杆が提案されている。このような構成の連
結杆１は、高強度であり、耐衝撃特性も優れたものとな
るが、現在のパイプ製造技術では、アルミニウムパイプ
の最小肉厚に制限があり、必然的に、重量が増大し、大
幅な軽量化が困難である。一般に、刈払い機などに使用
されている連結杆では、アルミニウムパイプの肉厚は
０．５ｍｍ程度にまで薄くするのが限界である。

【０００７】従って、本発明の目的は、軽量化、低振動
化を図ることができると共に、耐衝撃特性にも優れた繊
維強化樹脂管を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、上記繊維強化樹脂管
にて作製される、機械的強度、特に耐衝撃性にも優れた
刈払い機用連結杆を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
繊維強化樹脂管及び刈払い機用連結杆によって達成され
る。要約すれば、本発明は、少なくとも内層か或は外層
に設けられた炭素繊維強化複合樹脂層と、ガラス繊維強
化複合樹脂層とを備え、前記ガラス繊維強化複合樹脂層
は、金属箔の少なくとも一方の面に樹脂層が形成された
金属箔複合シートをガラス繊維強化樹脂層の一側に貼着
して構成されることを特徴とする繊維強化樹脂管であ
る。このような繊維強化樹脂管は、刈払い機用連結杆と
して極めて有効に使用し得る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る繊維強化樹脂管を図面に
則して更に詳細に説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）を参
照すると、本発明に従って構成される繊維強化樹脂管の
断面構造が示される。

【００１１】本発明の繊維強化樹脂管１００は、内、外
層の複数の炭素繊維強化複合樹脂層１１’と、該内外層
の炭素繊維強化複合樹脂層の間に設けられたガラス繊維
強化複合樹脂層７’とにて構成される。炭素繊維強化複
合樹脂層１１’及びガラス繊維強化複合樹脂層７’の層
数は、所望される必要強度、軽量化要求重量に応じて任
意に設計される。又、場合によっては、内層或は外層の
いずれかの炭素繊維強化複合樹脂層１１’は、省略する
ことも可能である。

【００１２】炭素繊維強化複合樹脂層１１’は、強化繊
維として炭素繊維を使用した通常の炭素繊維強化プリプ
レグ１１にて、更には、主たる強化繊維として炭素繊維
を使用したハイブリッドプリプレグにて形成することが
できる。

【００１３】つまり、炭素繊維強化複合樹脂層１１’を
形成する炭素繊維強化プリプレグ１１は、強化繊維とし
ては炭素繊維（黒鉛繊維をも含む）、更には他の異なる
繊維をも併用して使用し、マトリクス樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂などの熱
硬化性マトリクス樹脂が使用可能である。又、更に、硬
化温度が５０〜２００℃となるように硬化剤その他の付
与剤、例えば可撓性付与剤などが適当に添加される。

【００１４】又、ガラス繊維強化複合樹脂層７’は、図
２にて理解されるように、ガラス繊維強化樹脂層１０’
の一側に、金属箔８の両面に樹脂層９、９が形成された
金属箔複合シート８’を重畳して構成される。樹脂層
９、９は、金属箔８の一方の面、好ましくはガラス繊維
強化樹脂層１０’に対面する側の樹脂層９は省略するこ
とも可能である。

【００１５】斯るガラス繊維強化複合樹脂層７’は、好
ましくはガラス繊維強化プリプレグ１０の一側に、金属
箔８の両面に樹脂層９、９が形成された金属箔複合シー
ト８’を重畳して構成されるガラス繊維強化複合プリプ
レグ７にて形成される。金属箔としては、通常、アルミ
ニウム箔が好適に使用されるが、他にはステンレススチ
ール箔、チタン箔などが使用可能である。又、樹脂層
９、９は、金属箔８の一方の面、好ましくはガラス繊維
強化プリプレグ１０に対面する側の樹脂層９は省略する
ことも可能である。

【００１６】更に、ガラス繊維強化複合プリプレグ７に
ついて説明すると、ガラス繊維強化プリプレグ１０は、
通常のものであって良く、一方向に配列するか、或はク
ロスとされるガラス繊維にマトリクス樹脂を含浸して作
製される。マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフ
タレ−ト樹脂、フェノ−ル樹脂などの熱硬化性マトリク
ス樹脂が使用可能である。又、更に、硬化温度が５０〜
２００℃となるように硬化剤その他の付与剤、例えば可
撓性付与剤などが適当に添加される。

【００１７】好ましい一例を挙げれば、マトリクス樹脂
としてはエポキシ樹脂が好ましく、使用可能のエポキシ
樹脂としては、例えば、（１）グリシジルエ−テル系エ
ポキシ樹脂（ビスフェノ−ルＡ、Ｆ、Ｓ系エポキシ樹
脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノ−ル
Ａ系エポキシ樹脂）；（２）環式脂肪族エポキシ樹脂；
（３）グリシジルエステル系エポキシ樹脂；（４）グリ
シジルアミン系エポキシ樹脂；（５）複素環式エポキシ
樹脂；その他種々のエポキシ樹脂から選択される１種又
は複数種が使用され、特に、ビスフェノ−ルＡ、Ｆ、Ｓ
グリシジルアミン系エポキシ樹脂が好適に使用される。
又、硬化剤としてはアミン系硬化剤、例えばジシアンジ
アミド（ＤＩＣＹ）、ジアミノジフェニルスルフォン
（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）；酸
無水物系、例えばヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰ
Ａ）、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ）
などが使用されるが、特にアミン系硬化剤が好適に使用
される。

【００１８】ガラス繊維強化プリプレグ１０における強
化繊維とマトリクス樹脂の配合割合は任意に調整し得る
が、一般に、体積％で、強化繊維：マトリクス樹脂＝
（４５〜５５）：（５５〜４５）とされるであろう。
又、ガラス繊維強化プリプレグ１０の厚さは、使用され
る強化繊維の繊維径程度のものを作製し得るが、通常、
３０μｍ〜２００μｍとされる。

【００１９】金属箔複合シート８’を構成する金属箔８
は、本発明では箔状或は薄板状の金属材料を意味し、例
えば、厚さ０．０３〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０５
〜０．１ｍｍのアルミニウム箔とされ、例えば昭和アル
ミニウム株式会社製のアルミニウム箔が好適に使用され
る。他の金属箔８としては、厚さ０．００５〜０．１ｍ
ｍ、好ましくは０．０１〜０．０３ｍｍの、例えば竹内
金属箔粉工業株式会社製のチタン箔が好適に使用され
る。

【００２０】又、金属箔８の両面或は片面に形成される
樹脂層９は、金属箔８の電気化学的腐食を防止する作用
をなすものであって、任意の樹脂を使用し得るが、ガラ
ス繊維強化プリプレグ１０に使用されたマトリクス樹脂
と同じものを使用するのが好適である。樹脂層９の厚さ
は０．０２〜０．１ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．０
５ｍｍとされる。

【００２１】次に、本発明に従って構成される繊維強化
樹脂管の一実施例に係る製造法について説明する。

【００２２】本発明の繊維強化複合樹脂製軽量パイプ１
００は、マンドレル（図示せず）上に複数枚の炭素繊維
強化プリプレグ１１を巻き付け、その上に、上記長尺の
ガラス繊維強化複合プリプレグ７を複数回、例えば３回
巻き付けるか（図１（Ａ））、或は短く切断されたシー
ト状のガラス繊維強化複合プリプレグ７を重ねて複数
枚、例えば３枚巻き付け（図１（Ｂ））、更にその上に
複数枚の炭素繊維強化プリプレグ１１を重ねて巻き付
け、その後硬化することによって製造される。図２に図
示されるように、シート状のガラス繊維強化複合プリプ
レグ７を複数枚重ねる場合には、プリプレグシートの合
口１２は互にずれた位置に位置するように、本実施例で
は１２０°だけ互にずれるようにするのが好適である。

【００２３】つまり、本発明によると、内、外層の複数
の炭素繊維強化複合樹脂層１１’と、該内外層の炭素繊
維強化複合樹脂層の間に設けられたガラス繊維強化複合
樹脂層７’とを備えた繊維強化樹脂管１００が形成され
る。

【００２４】上記実施例は、金属箔複合シート８’にお
ける金属箔８は、フィルム状であるとして説明したが、
網状とすることもできる。

【００２５】以上の如くにして作製された上記構成の本
発明に係る繊維強化樹脂管は、本発明者らの実験結果に
よると、炭素繊維複合樹脂製のパイプに比較して、より
軽量化され、しかも振動減衰特性及び耐衝撃特性に優れ
ていた。又、刈払い機に使用したところ、操作性が良
く、長期間使用したが、連結杆に亀裂が生じたり、折損
することはなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の繊維強化樹
脂管は、炭素繊維強化複合樹脂層と、金属箔を有したガ
ラス繊維強化複合樹脂層とにて形成されるために、樹脂
管の肉厚を薄くすることができ、重量が大巾に軽減さ
れ、操作性に優れている。更に、本発明の繊維強化樹脂
管によれば、振動減衰特性も優れたものとなり、例えば
この繊維強化樹脂管で刈払い機の連結杆を作製した場合
には、動力源或は刃物部からハンドルに伝わる振動が著
しく軽減され、作業者の疲労を和らげ、作業能率の向上
を図ることができる。更に、本発明の繊維強化樹脂管
は、金属箔を有したガラス繊維強化複合樹脂層が存在す
るために、靭性が増大し、耐衝撃性が向上し、衝撃によ
る繊維強化樹脂管の亀裂或は折損が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る繊維強化樹脂管の断面図である。

【図２】金属箔複合シートの斜視図である。

【図３】刈払い機の一実施例の斜視図である。

【図４】従来の繊維強化樹脂管の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 連結杆 ７、７’ ガラス繊維強化複合プリプレグ（ガラス
繊維強化複合樹脂層） ８、８’ 金属箔（金属箔複合シート） ９ 樹脂層 １０、１０’ ガラス繊維強化プリプレグ（ガラス繊維
強化樹脂層） １１、１１’ 炭素繊維強化プリプレグ（炭素繊維強化
複合樹脂層）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも内層か或は外層に設けられた
   炭素繊維強化複合樹脂層と、ガラス繊維強化複合樹脂層
   とを備え、前記ガラス繊維強化複合樹脂層は、金属箔の
   少なくとも一方の面に樹脂層が形成された金属箔複合シ
   ートをガラス繊維強化樹脂層の一側に貼着して構成され
   ることを特徴とする繊維強化樹脂管。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の繊維強化樹脂管にて作
   製された刈払い機用連結杆。