JPH0745198B2 - Fiber-reinforced composite resin pipe and method for producing the same - Google Patents

Fiber-reinforced composite resin pipe and method for producing the same

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JPH0745198B2
JPH0745198B2 JP62260574A JP26057487A JPH0745198B2 JP H0745198 B2 JPH0745198 B2 JP H0745198B2 JP 62260574 A JP62260574 A JP 62260574A JP 26057487 A JP26057487 A JP 26057487A JP H0745198 B2 JPH0745198 B2 JP H0745198B2
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fiber
resin
pipe
reinforced
reinforced resin
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▲吉▼平 山本
朗 小林
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東燃株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般には繊維強化複合樹脂管(以後「FRP
管」という。)及びその製造法に関するものであり、更
に詳しく言えば接続長尺化が可能で、特に回転トルクの
伝達に適したFRP管に関するものであり、例えば土木分
野、石油開発等に於けるボーリング機械の掘削用連結管
及び自動車、船舶、航空機等の輸送機械の動力伝達用プ
ロペラシヤフト等に好適に使用し得るものである。勿
論、本発明のFRP管は回転トルク伝達用に限定されるも
のではなく、例えば建築分野等における柱、梁、流体輸
送用配管等のような引張力、圧縮力のかかる高強度構造
用材料としても好適に使用可能である。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to fiber-reinforced composite resin pipes (hereinafter “FRP”).
"Tube". ) And its manufacturing method, and more specifically, it relates to an FRP pipe that can be made longer in connection and is particularly suitable for transmitting rotational torque. For example, in the field of civil engineering and oil development, etc. It can be suitably used for a connecting pipe for excavation and a propeller shaft for power transmission of transportation machines such as automobiles, ships and aircrafts. Of course, the FRP pipe of the present invention is not limited to the transmission of rotational torque, for example, as a high-strength structural material to which a tensile force or a compressive force is applied, such as a pillar, a beam, a pipe for fluid transportation in the field of construction, etc. Can also be suitably used.

従来の技術及び問題点 従来、例えばボーリング機械に使用される掘削用連結管
としては鋼製パイプが使用されている。該鋼製パイプを
掘削用連結管、つまり掘削用パイプとして使用する場合
には、該各パイプの両端部に夫々雄ねじ及び雌ねじを予
め形成し、連結すべき隣接する二つのパイプの当接端部
に形成された該雄ねじと雌ねじを螺合せしめることによ
り直接両パイプを接続し、所望の長さに連結する方法が
採用されている。又、別法として、各パイプの両端部に
は雌ねじを形成し、接続用の雄ねじ付短管で両パイプを
接続する方法もとられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, steel pipes have been used as connecting pipes for excavation used in, for example, boring machines. When the steel pipe is used as a connecting pipe for excavation, that is, an excavating pipe, male and female screws are formed in advance at both ends of each pipe, and abutting end portions of two adjacent pipes to be connected to each other. A method of directly connecting both pipes by screwing the male screw and the female screw formed in the above and connecting them to a desired length is adopted. Further, as another method, female threads are formed at both ends of each pipe, and both pipes are connected by a short pipe with a male thread for connection.

上述のように、従来の掘削用パイプは鋼製とされるため
に、 (1)重量が大であり作業性が悪いのみならず、特に数
千メートルのボーリングになると掘削用パイプの荷重だ
けでも数百トンとなり、特別に掘削用パイプのための支
持構造体が必要とされる。
As described above, since the conventional drill pipe is made of steel, (1) not only the weight is heavy and the workability is poor, but especially when the drilling length is several thousand meters, the load of the drill pipe is not enough. Hundreds of tons, special support structures for drilling pipes are required.

(2)石油、天然ガスの掘削に見られる酸処理作業時に
は、使用される塩酸により掘削用パイプが腐食する。
(2) During the acid treatment work found in oil and natural gas drilling, the hydrochloric acid used corrodes the drilling pipe.

等といつた問題があつた。There was a problem with me.

このような問題を解決するべく、繊維強化樹脂にて形成
された中空管の両端部分に所定の長さを有した管接続用
の金属製短管を取り付け、該金属製短管には雄ねじ又は
雌ねじが形成されたことを特徴とする接続長尺化可能の
FRP管が本出願人により提案されている(特願昭61−314
295号及び特願昭61−314296号を参照せよ。)。
In order to solve such a problem, a metal short pipe for pipe connection having a predetermined length is attached to both ends of a hollow pipe made of fiber reinforced resin, and the male short pipe is attached with a male screw. Or, it is possible to increase the length of the connection characterized by forming a female screw.
An FRP tube has been proposed by the applicant (Japanese Patent Application No. 61-314).
See No. 295 and Japanese Patent Application No. 61-314296. ).

発明が解決しようとする問題点 上記FRP管は従来の鋼製の掘削用パイプが有する問題点
を解決するものではあったが、繊維強化樹脂にて形成さ
れた中空管と接続用金属製短管との接続は、(イ)圧
入、接着剤による接合、又は(ロ)繊維強化樹脂製中空
管及び金属製短管にネジ切りを行ない螺合せしめること
により行なわれており、前者(イ)の場合には接合強度
に限度があり、大トルクの伝達には不適であり、又後者
の(ロ)の場合にはネジ切り加工により特に繊維強化樹
脂製中空管の強度が減少され、好ましいものではなかっ
た。
Problems to be Solved by the Invention Although the above FRP pipes were intended to solve the problems of conventional steel pipes for excavation, hollow pipes made of fiber reinforced resin and short metal pipes for connection were used. Connection with the pipe is performed by (a) press-fitting, joining with an adhesive, or (b) threading and screwing the hollow pipe made of fiber reinforced resin and the short pipe made of metal and screwing them together. In the case of), there is a limit to the joint strength and it is not suitable for transmitting large torque. In the case of the latter (b), the strength of the fiber reinforced resin hollow tube is reduced especially by thread cutting. It was not preferable.

本発明者等は、多くの研究実験の結果、繊維強化樹脂製
中空管の両端部内周部に係合する各金属製短管の外周囲
にローレツト加工の如き凹凸形状を形成することにより
FRP管が有する上記欠点が大幅に改善されることを見出
した。本発明者等は、更に、斯るFRP管を効率よく製造
する方法をも考慮しながら研究実験を行なった。
As a result of many research experiments, the inventors of the present invention have found that by forming an uneven shape, such as a ROLLET process, on the outer circumference of each metal short tube that engages with the inner peripheral portions of both ends of the fiber-reinforced resin hollow tube.
It has been found that the above-mentioned drawbacks of FRP pipes are greatly improved. The present inventors further conducted a research experiment while also considering a method for efficiently producing such an FRP pipe.

先ず、本発明者等は、マンドレルに所定間隔をおいて接
続用金属製短管を配置し、そして、この金属製短管及び
マンドレルを覆ってフィラメントワインディング法によ
り樹脂含浸繊維を巻き付け、FRP管を作製した。
First, the present inventors arrange the connecting metal short tube at a predetermined interval on the mandrel, and cover the metal short tube and the mandrel with the resin-impregnated fiber by the filament winding method to form the FRP tube. It was made.

この方法によると、金属製短管部分の外径とその他の部
分の外径とに差ができ、外径一定の真直なFRP管を製造
することができない。このようなFRP管は、外観上問題
があるだけでなく、FRP管の永続、分離作業時にクラン
プする位置によって、クランプ工具の調整が必要とな
り、クランプ作業効率が悪いという問題があった。更に
重要なことは、フィラメントワインディング法の代わり
に繊維強化プリプレグを用いたワインディング法により
製造した場合には、金属製短管外径部分とその他の外径
部分との間に段差があるために、一様にプリプレグを巻
き付けることができないという問題があった。例え、プ
リプレグを巻き付けたとしても、段差部分で皺が発生し
たり、プリプレグ中の繊維の配列が乱れたりし、作製さ
れたFRP管の強度が低下するという欠点が生じることが
分かった。本発明は斯る新規な知見に基づくものであ
る。
According to this method, there is a difference between the outer diameter of the metal short pipe portion and the outer diameter of other portions, and it is not possible to manufacture a straight FRP pipe having a constant outer diameter. Such an FRP pipe has not only a problem in appearance, but also a problem that the clamp work is inefficient because the clamp tool needs to be adjusted depending on the position where the FRP pipe is clamped during permanent or separation work. More importantly, when manufactured by a winding method using a fiber reinforced prepreg instead of the filament winding method, since there is a step between the outer diameter portion of the metal short pipe and the other outer diameter portion, There is a problem that the prepreg cannot be wound evenly. For example, it was found that even if the prepreg is wound, wrinkles are generated in the step portion, the arrangement of fibers in the prepreg is disturbed, and the strength of the manufactured FRP pipe is lowered. The present invention is based on such a new finding.

発明の目的 本発明の目的は、重量を軽減し、腐食の問題をなくし、
且つ後機械加工等により繊維強化樹脂製中空管の強度を
低下させることがなく、耐引張り、耐内圧性が大きく、
接続長尺化可能なFRP管及びその製造法を提供すること
である。
OBJECT OF THE INVENTION The purpose of the present invention is to reduce weight, eliminate the problem of corrosion,
Moreover, the strength of the hollow tube made of fiber reinforced resin is not lowered by post-machining, etc., and the resistance to tension and internal pressure is large,
An object of the present invention is to provide an FRP pipe that can be connected to a long length and a manufacturing method thereof.

本発明の他の目的は、相当大きな回転トルクを伝達する
ことができ、接続長尺化が可能なFRP管及びその製造法
を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an FRP pipe capable of transmitting a considerably large rotating torque and capable of lengthening the connection, and a manufacturing method thereof.

問題点を解決するための手段 上記諸目的は本発明に係るFRP管によつて達成される。
要約すれば本発明は、繊維強化複合樹脂にて形成された
中空管と、この中空管の両端部にそれぞれ配置され、そ
して両端部内周部に係合するべく、外周囲が凹凸形状に
形成された接続用の金属製短管を備えた接続長尺化可能
の繊維強化複合樹脂管であって、前記繊維強化複合樹脂
中空管は、前記金属製短管の内部端面に当接した所定の
長さを有した第1の繊維強化樹脂にて形成された中空管
と、該第1繊維強化樹脂中空管及び両金属製短管の外周
囲を被覆して形成された第2の繊維強化樹脂にて形成さ
れた中空管とから成ることを特徴とする接続長尺化可能
の繊維強化複合樹脂管にて形成される。
Means for Solving Problems The above-mentioned objects are achieved by the FRP pipe according to the present invention.
In summary, the present invention provides a hollow tube formed of a fiber-reinforced composite resin and a hollow tube disposed at both ends of the hollow tube and having an outer peripheral surface with an uneven shape so as to engage with the inner peripheral portions of both ends. A fiber-reinforced composite resin pipe capable of lengthening a connection, which comprises a formed metal short pipe for connection, wherein the fiber-reinforced composite resin hollow pipe is in contact with an inner end surface of the metal short pipe. A hollow tube formed of a first fiber-reinforced resin having a predetermined length, and a second tube formed by coating the outer periphery of the first fiber-reinforced resin hollow tube and both metallic short tubes. And a hollow tube formed of the fiber-reinforced resin, which is characterized in that it is formed of a fiber-reinforced composite resin tube capable of lengthening the connection.

斯るFRP管は、(a)一定の直径を有し所定の長さとさ
れた本体部と、該本体部に一体に連接し、縮径された一
端部とを有した細長のマンドレルを用意する工程、
(b)該マンドレルの本体部の上に所定の肉厚を有した
第1の繊維強化樹脂層を形成し、所望に応じて硬化する
工程、(c)前記マンドレルの両端部よりそれぞれ外周
囲が凹凸形状に形成された接続用金属製短管を挿入し、
前記第1の繊維強化樹脂層の両短部に当接せしめる工
程、(d)次いで前記第1繊維強化樹脂層及び両金属製
短管の外周囲を被覆して、所定の肉厚を有した第2の繊
維強化樹脂層を形成し、硬化する工程、(e)前記マン
ドレルを軸線方向一方向に引抜く工程、を少なくとも有
することを特徴とする製造法にて好適に製造し得る。好
ましい実施態様に従えば、(1)第1及び第2繊維強化
樹脂層は、それぞれ第1及び第2樹脂含浸繊維を用いて
フィラメントワインディング法により形成されるか、
(2)第1繊維強化樹脂層は樹脂含浸繊維を用いてフィ
ラメントワインディング法により形成され、第2繊維強
化樹脂層はプリプレグを用いてワインディング法により
形成されるか、(3)第1及び第2繊維強化樹脂層共に
プリプレグを用いてワインディング法により形成され
る。
Such an FRP pipe is provided with (a) a slender mandrel having a main body portion having a constant diameter and a predetermined length, and one end portion integrally connected to the main body portion and having a reduced diameter. Process,
(B) a step of forming a first fiber-reinforced resin layer having a predetermined wall thickness on the main body of the mandrel and curing it as desired, (c) the outer circumferences of the mandrel at both ends are Insert the connecting metal short tube formed in the uneven shape,
A step of contacting both short parts of the first fiber reinforced resin layer, (d) then covering the outer peripheries of the first fiber reinforced resin layer and both metal short pipes to have a predetermined wall thickness The second fiber-reinforced resin layer is formed and cured, and (e) the mandrel is pulled out in one axial direction. According to a preferred embodiment, (1) the first and second fiber-reinforced resin layers are formed by a filament winding method using the first and second resin-impregnated fibers, respectively,
(2) Whether the first fiber-reinforced resin layer is formed by a filament winding method using resin-impregnated fibers, and the second fiber-reinforced resin layer is formed by a winding method using a prepreg. (3) First and second The fiber reinforced resin layer is formed by a winding method using a prepreg.

実施例 次に、本発明に係るFRP管を図面に即して更に詳しく説
明する。
Examples Next, the FRP pipe according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図には本発明に係るFRP管の一実施例が示される。
本発明に係るFRP管1は、繊維強化樹脂にて形成された
所定長さ(L)及び所定直径(D)とされる繊維強化複
合樹脂中空管2と、該中空管2の両端部内周部分に取付
けられた管接続用の金属製短管4、6とを有する。繊維
強化複合樹脂中空管2は、本実施例では金属製短管の内
部端面に当接した所定の長さを有した第1の繊維強化樹
脂にて形成された中空管2aと、該第1繊維強化樹脂中空
管2a及び両金属製短管4、6の外周囲を被覆して形成さ
れた第2の繊維強化樹脂にて形成された中空管2bとから
構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the FRP pipe according to the present invention.
The FRP pipe 1 according to the present invention comprises a fiber-reinforced composite resin hollow tube 2 formed of a fiber-reinforced resin and having a predetermined length (L) and a predetermined diameter (D), and inside both ends of the hollow tube 2. It has metal short pipes 4 and 6 for pipe connection attached to the peripheral portion. In this embodiment, the fiber-reinforced composite resin hollow tube 2 comprises a hollow tube 2a made of a first fiber-reinforced resin having a predetermined length which is in contact with an inner end surface of a metallic short tube, It is composed of a first fiber-reinforced resin hollow tube 2a and a hollow tube 2b made of a second fiber-reinforced resin formed by coating the outer circumferences of both metal short tubes 4 and 6.

又、一方の金属製短管4は端部に雌ねじ4aが形成され、
他方の金属製短管6には端部に前記雌ねじ4aに螺合し得
る雄ねじ6aが形成される。該雄ねじ6a部分は、図示され
るように、第2の繊維強化樹脂中空管2bより外方へと突
出して形成される。斯る構成のFRP管1は一つのFRP管の
金属短管の雌ねじ4aと他のFRP管の雄ねじ6aを螺合せし
めることにより複数本を互いに接続し長尺化することが
できる。
Further, one metal short tube 4 has an internal thread 4a formed at the end,
The other metal short pipe 6 is formed at its end with a male screw 6a which can be screwed into the female screw 4a. The male screw 6a portion is formed so as to project outward from the second fiber-reinforced resin hollow tube 2b as shown in the drawing. The FRP pipe 1 having such a structure can be made long by connecting the female screw 4a of the metal short pipe of one FRP pipe and the male screw 6a of the other FRP pipe by connecting them to each other.

又、両金属短管4、6の外周部4c、6bには、第2図及び
第3図に図示されるように、凹凸形状が形成される。該
凹凸形状は、ローレット加工にて形成することもでき、
例えばJIS B 0951に規定される平目又はアヤ目とす
ることができ、例えばモジュール(m)が0.5の平目又
アヤ目とすることができる。更には、JIS規格のアヤ目
ローレット加工に類似しているが、ローレット加工角度
(軸線方向に対するアヤ目のなす角度)をJIS規定の30
度から45度に変更したもの、或いは、凸状に形成された
各目の項部を偏平にしたもの等を使用することができ
る。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, uneven shapes are formed on the outer peripheral portions 4c and 6b of both the metal short tubes 4 and 6. The uneven shape can be formed by knurling,
For example, it may be flat or crocheted in accordance with JIS B 0951, for example, the module (m) may be 0.5 or flattened. Furthermore, although it is similar to the JIS standard knurling, the knurling angle (angle formed by the iris with respect to the axial direction) is 30
It is possible to use one in which the degree is changed to 45 degrees, or one in which the nub portions of each eye formed in a convex shape are flat.

従って、中空管2、本実施例では第2繊維強化樹脂中空
管2bと金属製短管4、6との接続は、繊維強化樹脂中空
管2aの両端部内周部が各金属製短管の外周囲に形成され
たローレツト加工の如き凹凸形状部に緊密に突入するこ
とにより極めて大きな回転トルクにも耐え得るような強
度にて接合される。更に好ましくは、繊維強化樹脂中空
管2aの両端部内周部及び各金属製短管の外周囲の互いに
嵌合する部分の形状を円形ではなく、楕円又は多角形の
如き非円形断面とし、相当大きな回転トルクを伝達する
ことができるように構成することも可能である。
Therefore, the hollow tube 2, in the present embodiment, the second fiber-reinforced resin hollow tube 2b and the metallic short tubes 4, 6 are connected to each other at the inner peripheral portions of both ends of the fiber-reinforced resin hollow tube 2a. By tightly plunging into the uneven portion formed on the outer periphery of the pipe, such as a knurling process, it is joined with a strength that can withstand an extremely large rotational torque. More preferably, the shape of the inner peripheral portion of both ends of the fiber-reinforced resin hollow tube 2a and the outer peripheral portion of each metal short tube that fit together is not circular but a non-circular cross section such as an ellipse or a polygon. It is also possible to configure so that a large rotational torque can be transmitted.

上記第1及び第2繊維強化樹脂中空管2a、2bは、(1)
それぞれ第1及び第2樹脂含浸繊維を用いてフィラメン
トワインディング法により形成するか、(2)第1繊維
強化樹脂中空管2aは樹脂含浸繊維を用いてフィラメント
ワインディング法により形成され、第2繊維強化樹脂中
空管2bはプリプレグを用いてワインディング法により形
成するか、又は(3)第1及び第2繊維強化樹脂中空管
2a、2b共にプリプレグを用いてワインディング法により
形成される。
The first and second fiber-reinforced resin hollow tubes 2a, 2b are (1)
Either the first and second resin-impregnated fibers are used to form the filament winding method, or (2) the first fiber-reinforced resin hollow tube 2a is formed from the resin-impregnated fibers by the filament winding method, and the second fiber-reinforced resin is used. The resin hollow tube 2b is formed by a winding method using a prepreg, or (3) first and second fiber-reinforced resin hollow tubes
Both 2a and 2b are formed by a winding method using a prepreg.

繊維強化樹脂中空管2、本実施例においては第1の繊維
強化樹脂中空管2a及び第2の繊維強化樹脂中空管2bは、
強化繊維としては炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊
維が使用され、マトリクス樹脂としてはエポキシ、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、フエノール、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂及び、
ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、PBT、PET、ポリ
カーボネート、ポリアセタール、ポリフエニレンスルフ
アイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルス
ルフアイド、ポリフエニレンオキシド、ノリル、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニール等の熱可塑性樹脂が好適に
使用され、またこれら樹脂の中にはCaCO3、マイカ、Al
(OH)、タルク等の充填剤を添加しても構わない。更
に耐熱性、耐候性を改良するための添加剤及び着色剤等
を添加することもできる。
The fiber-reinforced resin hollow tube 2, the first fiber-reinforced resin hollow tube 2a and the second fiber-reinforced resin hollow tube 2b in the present embodiment,
Carbon fiber, glass fiber or aramid fiber is used as the reinforcing fiber, and epoxy, unsaturated polyester, urethane acrylate, vinyl ester, phenol, thermosetting resin such as polyurethane as the matrix resin, and
Thermoplastic of nylon 6, nylon 66, nylon 12, PBT, PET, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether sulphide, polyphenylene oxide, noryl, polypropylene, polyvinyl chloride, etc. Resins are preferably used, and among these resins, CaCO 3 , mica, Al
A filler such as (OH) 3 or talc may be added. Further, additives and colorants for improving heat resistance and weather resistance can be added.

以上の構成とされる本発明に係るFRP管及びその製造方
法を実施例についてより具体的に説明する。
The FRP pipe and the manufacturing method thereof according to the present invention configured as described above will be described more specifically with reference to Examples.

実施例1 第1図に図示されるように、本体部10aの長さL1が1600m
m、縮径部10bの長さが250mmの細長のマンドレル10を用
意した(第4図(イ))。該マンドレル10は断面が円形
とされ、本体部10aの直径D1は98.0mm、縮径部10bの直径
D2は85.0mmとされた。
Example 1 As shown in FIG. 1, the length L1 of the main body 10a is 1600 m.
An elongated mandrel 10 having a length of m and a reduced diameter portion 10b of 250 mm was prepared (Fig. 4 (a)). The mandrel 10 has a circular cross section, the diameter D1 of the main body portion 10a is 98.0 mm, and the diameter of the reduced diameter portion 10b.
D2 was set to 85.0 mm.

該マンドレル10に対し、その本体部領域(l+2Δl)
1000mmにわたつて第1の繊維強化樹脂層2aが厚さ6.0mm
にて形成された。該第1の繊維強化樹脂層2aは、強化繊
維としてガラス繊維、マトリックス樹脂としてエポキシ
樹脂を使用して作製されたガラス繊維クロスを通常のワ
インディング法により巻付けることにより形成した。
For the mandrel 10, its main body area (l + 2Δl)
The first fiber-reinforced resin layer 2a has a thickness of 6.0 mm over 1000 mm.
Formed in. The first fiber-reinforced resin layer 2a was formed by winding a glass fiber cloth prepared by using glass fiber as a reinforcing fiber and epoxy resin as a matrix resin by an ordinary winding method.

第1の強化繊維樹脂層2aを硬化した後、該樹脂層2aの両
端部をΔl=30mmにわたって切断し、所定の長さl=94
0mmの第1の強化繊維樹脂層、つまり中空管2aを形成し
た(第4図(ロ))。
After curing the first reinforcing fiber resin layer 2a, both end portions of the resin layer 2a are cut over Δl = 30 mm to obtain a predetermined length l = 94.
A 0 mm first reinforcing fiber resin layer, that is, a hollow tube 2a was formed (Fig. 4 (b)).

次いで、マンドレル10の両端部よりそれぞれ外周囲が凹
凸形状に形成された、鋼製の接続用金属製短管4、6を
挿入し、前記第1の繊維強化樹脂層、つまり第1繊維強
化樹脂中空管2aの両短部に当接せしめた(第4図
(ハ))。
Then, the short metal pipes 4 and 6 made of steel for connection, each of which the outer periphery is formed in an uneven shape from both ends of the mandrel 10, are inserted, and the first fiber-reinforced resin layer, that is, the first fiber-reinforced resin is inserted. The hollow tube 2a was brought into contact with both short portions (Fig. 4 (C)).

マンドレル10の本体部10aに装着された接続用金属製短
管4は、第2図に図示されるような雌ねじ短管とされ、
内径98.0mmの例えばJIS.PF5管用平行ねじ溝が形成され
た雌ねじ部4aと、内径98.5mmの取付け部4bとから成り、
又、外径は110.0mmとされ、その外周面4cにはJIS B
0951に規定されるモジュール(m)が0.5のアヤ目であ
り、特に、ローレット加工角度(軸線方向に対するアヤ
目のなす角度)をJIS規定の30度から45度に変更したロ
ーレット加工による凹凸形状を形成した。
The connecting metal short pipe 4 attached to the main body portion 10a of the mandrel 10 is a female screw short pipe as shown in FIG.
For example, an internal thread 9a having an inner diameter of 98.0 mm and a parallel thread groove 4a for a PF5 pipe formed and a mounting portion 4b having an inner diameter of 98.5 mm,
The outer diameter is 110.0 mm, and the outer peripheral surface 4c has JIS B
The module (m) specified in 0951 has a crease of 0.5, and in particular, the knurling angle (the angle formed by the crease with respect to the axial direction) is changed from 30 degrees of JIS to 45 degrees Formed.

又、マンドレル10の縮径部2bに装着される接続用金属製
短管6は、第3図に図示されるような雄ねじ短管とさ
れ、内径部はマンドレル10の縮径部2bと相補形状に形成
され、内径が85.5mmと、98.5mmの2段形状とされる取付
け孔部6aと、外径が110.0mmとされる外周面6bと、外径9
8.0mmの例えばJIS.PF5管用平行ねじが形成された雄ねじ
部6cとを有する。その外周面6bには、雌ねじ短管4と同
様の凹凸形状が形成された。
Further, the connecting metal short pipe 6 attached to the reduced diameter portion 2b of the mandrel 10 is a male screw short pipe as shown in FIG. 3, and the inner diameter portion has a shape complementary to the reduced diameter portion 2b of the mandrel 10. And has an inner diameter of 85.5 mm and a 98.5 mm two-step mounting hole 6a, an outer diameter of 110.0 mm and an outer peripheral surface 6b, and an outer diameter 9
For example, it has a male thread portion 6c having a parallel thread of 8.0 mm of JIS.PF5 pipe. On the outer peripheral surface 6b, the same concavo-convex shape as that of the female screw short tube 4 was formed.

各短管とも、ねじ部4a、6cの長さw2は本実施例では130m
mとされ、凹凸形状とされる外周面4c、6bの長さw1、w3
はそれぞれ130、300mmとされた。
In each short pipe, the length w2 of the screw portions 4a and 6c is 130 m in this embodiment.
The lengths w1 and w3 of the outer peripheral surfaces 4c and 6b which are m and have an uneven shape
Were set to 130 and 300 mm, respectively.

次いで、前記第1の繊維強化樹脂層、つまり第1繊維強
化樹脂中空管2a及び両金属製短管4、6の外周囲を被覆
して第2の繊維強化樹脂層2bを形成した。該第2繊維強
化樹脂層2bは、強化繊維として炭素繊維を使用したエポ
キシ樹脂プリプレグを厚さ6.0mmにて通常のワインデイ
ング法により巻付けることにより形成された(第4図
(ニ))。
Then, the first fiber-reinforced resin layer, that is, the first fiber-reinforced resin hollow tube 2a and both metal short tubes 4 and 6 were covered to form a second fiber-reinforced resin layer 2b. The second fiber-reinforced resin layer 2b was formed by winding an epoxy resin prepreg using carbon fiber as a reinforcing fiber with a thickness of 6.0 mm by an ordinary winding method (Fig. 4 (d)).

本実施例では、前記エポキシ樹脂プリプレグを使用した
場合には成形製を良くするためにこれらプリプレグを圧
着ローラ(図示せず)にてマンドレル面に対し長手方向
線荷重5kg/cm以上の荷重で加圧した。更に又、本実施例
においては、巻付けられたプリプレグ等は形状保持のた
めの外装テープ、本実施例では熱収縮テープ(図示せ
ず)を巻き付けた。
In the present embodiment, when the epoxy resin prepreg is used, these prepregs are applied to the mandrel surface with a load of 5 kg / cm or more in the longitudinal direction on the mandrel surface in order to improve molding. Pressed. Furthermore, in this embodiment, the wound prepreg or the like is wrapped with an exterior tape for maintaining the shape, and in this embodiment, a heat shrink tape (not shown) is wound.

次いで、オートクレーブを使用して第2繊維強化樹脂
層、つまり第2繊維強化中空管2bを加熱硬化した。硬化
温度は樹脂によつて若干異なるが本実施例では10℃/分
の割合で120℃〜140℃まで昇温し、2時間保持した後、
10℃/分の割合にて冷却した。
Then, the second fiber-reinforced resin layer, that is, the second fiber-reinforced hollow tube 2b was heat-cured by using an autoclave. Although the curing temperature is slightly different depending on the resin, in this embodiment, the temperature was raised from 120 ° C. to 140 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and after being held for 2 hours,
It was cooled at a rate of 10 ° C / min.

冷却後、熱収縮テープを取り除いた後マンドレル10を、
第4図(ニ)に図示するように矢印方向へと引抜いた。
第2繊維強化中空管2bの両端面部は適宜切断し、整形す
ることができる。これにより、第1図に図示されるよう
に、断面が円形をした全長Lが1500mm(雄ねじ突出部w2
=130mm)、外径Dが122.0mmの炭素繊維強化樹脂中空管
1が得られた。
After cooling, remove the heat shrink tape and then remove the mandrel 10.
It was pulled out in the direction of the arrow as shown in FIG.
Both end surfaces of the second fiber-reinforced hollow tube 2b can be cut and shaped appropriately. As a result, as shown in FIG. 1, the total length L having a circular cross section is 1500 mm (male screw protrusion w2
= 130 mm), and an outer diameter D of 122.0 mm was obtained as a carbon fiber reinforced resin hollow tube 1.

このようにして得られた物理的特性は表1に示す通りで
あつた。
The physical properties thus obtained are shown in Table 1.

表1 縦弾性係数 E = 118 Gpa (*) 剪断弾性係数 G = 29 Gpa (**) 最大耐久トルク Tmax = 2.3×104N・m (***) 軸方向耐圧縮荷重 Pcomp = 100ton (*) 12000Kgf/mm2 (**) 3000Kgf/mm2 (***) 2400Kgf・mm2 上記実施例で、第1繊維強化樹脂層2aはガラス繊維強化
樹脂層であるとして説明したが、第2繊維強化樹脂層2b
と同じく炭素繊維強化樹脂層とすることもでき、又、第
2繊維強化樹脂層2bは、強化繊維として炭素繊維を使用
したエポキシ樹脂プリプレグを用いたがエポキシ樹脂フ
イラメントを通常のワインデイング法により巻付けるこ
とにより形成することも可能であり、又、他の繊維強化
樹脂層を他の方法で形成することもできる。
Table 1 Longitudinal elastic modulus E = 118 Gpa (*) Shear elastic modulus G = 29 Gpa (**) Maximum endurance torque Tmax = 2.3 x 10 4 Nm (***) Axial compression load Pcomp = 100ton (* ) 12000Kgf / mm 2 (**) 3000Kgf / mm 2 (***) 2400Kgf · mm 2 In the above example, the first fiber reinforced resin layer 2a was described as a glass fiber reinforced resin layer, but the second fiber Reinforced resin layer 2b
The carbon fiber reinforced resin layer can also be used in the same manner as described above, and the second fiber reinforced resin layer 2b uses an epoxy resin prepreg that uses carbon fiber as the reinforcing fiber, but the epoxy resin filament is wound by a normal winding method. It is also possible to form it by attaching it, and it is also possible to form another fiber-reinforced resin layer by another method.

つまり、第1及び第2繊維強化樹脂層は、種々の強化繊
維及びマトリクス樹脂を使用して、(1)それぞれが第
1及び第2樹脂含浸繊維を用いてフィラメントワインデ
ィング法により形成するか、(2)第1繊維強化樹脂層
は樹脂含浸繊維を用いてフィラメントワインディング法
により形成され、第2繊維強化樹脂層はプリプレグを用
いてワインディング法により形成するか、又は(3)第
1及び第2繊維強化樹脂層共にプリプレグを用いてワイ
ンディンゲ法により形成することができる。又、上記
(3)の方法のように第1及び第2繊維硬化樹脂層が共
にプリプレグを用いたときは、第1繊維強化樹脂層形成
時には硬化処理を行なわず、次の第2繊維強化樹脂層を
形成した後、第1、第2繊維強化樹脂層の硬化処理を行
なうこともできる。
That is, the first and second fiber-reinforced resin layers are formed by the filament winding method using various reinforcing fibers and matrix resin, and (1) using the first and second resin-impregnated fibers, respectively. 2) The first fiber reinforced resin layer is formed by a filament winding method using resin-impregnated fibers, and the second fiber reinforced resin layer is formed by a winding method using a prepreg, or (3) first and second fibers Both the reinforcing resin layers can be formed by the Windinge method using a prepreg. Further, when the prepreg is used for both the first and second fiber-cured resin layers as in the method (3), the curing treatment is not performed when forming the first fiber-reinforced resin layer, and the following second fiber-reinforced resin is used. After forming the layers, the first and second fiber-reinforced resin layers may be cured.

発明の効果 本発明に係るFRP管は以上の如くに構成されるために、
一定の外径を有し、重量を軽減し、腐食の問題をなく
し、且つ後機械加工等により樹脂管の強度を低下させる
ことがなく、耐引張り、耐内圧性が大きく、接続長尺化
が可能であるという効果を有する。更に本発明のFRP管
は相当大きな回転トルクを伝達することも可能であり、
種々の用途に好適に採用し得る。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the FRP pipe according to the present invention is configured as described above,
It has a constant outer diameter, reduces the weight, eliminates the problem of corrosion, does not reduce the strength of the resin pipe by post-machining, etc., has a high resistance to pulling and internal pressure, and has a long connection length. It has the effect of being possible. Furthermore, the FRP pipe of the present invention can also transmit a considerably large rotational torque,
It can be suitably adopted for various uses.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明に係るFRP管の一実施例の断面図であ
る。 第2図及び第3図は、それぞれ第1図の本発明に係るFR
P管を製造する際に使用する接続金属製短管の斜視図で
ある。 第4図(イ)〜(ニ)は、本発明に係るFRP管を製造す
る工程を説明する工程説明図である。 1:FRP管 2:繊維強化樹脂中空管 2a:第1の繊維強化樹脂中空管(層) 2b:第2の繊維強化樹脂中空管(層) 4、6:管接続用金属製短管
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the FRP pipe according to the present invention. 2 and 3 are FRs according to the present invention shown in FIG. 1, respectively.
It is a perspective view of a connecting metal short pipe used when manufacturing a P pipe. FIGS. 4 (a) to 4 (d) are process explanatory views for explaining the process for manufacturing the FRP pipe according to the present invention. 1: FRP pipe 2: Fiber reinforced resin hollow pipe 2a: First fiber reinforced resin hollow pipe (layer) 2b: Second fiber reinforced resin hollow pipe (layer) 4, 6: Metal short for pipe connection tube

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】繊維強化複合樹脂にて形成された中空管
と、この中空管の両端部にそれぞれ配置され、そして両
端部内周部に係合するべく、外周囲が凹凸形状に形成さ
れた接続用の金属製短管を備えた接続長尺化可能の繊維
強化複合樹脂管であって、前記繊維強化複合樹脂中空管
は、前記金属製短管の内部端面に当接した所定の長さを
有した第1の繊維強化樹脂にて形成された中空管と、該
第1繊維強化樹脂中空管及び両金属製短管の外周囲を被
覆して形成された第2の繊維強化樹脂にて形成された中
空管とから成ることを特徴とする接続長尺化可能の繊維
強化複合樹脂管。
1. A hollow tube made of a fiber-reinforced composite resin, and a hollow tube disposed at both ends of the hollow tube, and having an outer periphery having an uneven shape so as to engage with the inner peripheral portions of both ends. A fiber-reinforced composite resin pipe capable of lengthening the connection, which comprises a metal short pipe for connection, wherein the fiber-reinforced composite resin hollow pipe is a predetermined one abutting on an inner end surface of the metal short pipe. A hollow tube formed of a first fiber-reinforced resin having a length, and a second fiber formed by coating the outer periphery of the first fiber-reinforced resin hollow tube and both metal short tubes A fiber-reinforced composite resin pipe capable of lengthening the connection, characterized by comprising a hollow pipe formed of a reinforced resin.
【請求項2】金属製短管の一方には雄ねじが、又他方に
は雌ねじが形成されて成る特許請求の範囲第1項記載の
繊維強化複合樹脂管。
2. The fiber-reinforced composite resin pipe according to claim 1, wherein one of the short metal pipes is formed with a male screw and the other is formed with a female screw.
【請求項3】繊維強化樹脂中空管の強化繊維は炭素繊
維、ガラス繊維又はアラミド繊維であり、マトリクス樹
脂はエポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル等
の熱硬化性樹脂、及びナイロン6、ナイロン66、ポリカ
ーボネート、ポリアセタール、ポリフエニレンスルフア
イド、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂である特許請求
の範囲第1項又は第2項に記載の繊維強化複合樹脂管。
3. Reinforcing fibers of the fiber reinforced resin hollow tube are carbon fibers, glass fibers or aramid fibers, and the matrix resin is a thermosetting resin such as epoxy, unsaturated polyester or vinyl ester, and nylon 6, nylon 66. The fiber-reinforced composite resin tube according to claim 1 or 2, which is a thermoplastic resin such as, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene sulfide, polypropylene, or the like.
【請求項4】(a)一定の直径を有し所定の長さとされ
た本体部と、該本体部に一体に連接し、縮径された一端
部とを有した細長のマンドレルを用意する工程; (b)該マンドレルの本体部の上に所定の肉厚を有した
第1の繊維強化樹脂層を形成し、所望に応じて硬化する
工程; (c)前記マンドレルの両端部よりそれぞれ外周囲が凹
凸形状に形成された接続用金属製短管を挿入し、前記第
1の繊維強化樹脂層の両短部に当接せしめる工程; (d)次いで前記第1繊維強化樹脂層及び両金属製短管
の外周囲を被覆して、所定の肉厚を有した第2の繊維強
化樹脂層を形成し、硬化する工程; (e)前記マンドレルを軸線方向一方向に引抜く工程; を少なくとも有することを特徴とする繊維強化複合樹脂
管の製造法。
4. (a) A step of preparing an elongated mandrel having a main body portion having a constant diameter and a predetermined length, and one end portion integrally connected to the main body portion and having a reduced diameter. (B) a step of forming a first fiber-reinforced resin layer having a predetermined thickness on the main body of the mandrel and curing it as desired; (c) outer peripheries of both ends of the mandrel. A step of inserting a connecting metal short tube formed in an uneven shape into contact with both short portions of the first fiber reinforced resin layer; (d) then the first fiber reinforced resin layer and both metal A step of coating the outer periphery of the short tube to form a second fiber reinforced resin layer having a predetermined wall thickness and curing the same; (e) a step of pulling out the mandrel in one axial direction; A method for producing a fiber-reinforced composite resin pipe, which is characterized in that
【請求項5】第1及び第2繊維強化樹脂層は、それぞれ
第1及び第2樹脂含浸繊維を用いてフィラメントワイン
ディング法により形成されて成る特許請求の範囲第4項
記載の製造法。
5. The method according to claim 4, wherein the first and second fiber-reinforced resin layers are formed by a filament winding method using the first and second resin-impregnated fibers, respectively.
【請求項6】第1繊維強化樹脂層は樹脂含浸繊維を用い
てフィラメントワインディング法により形成され、第2
繊維強化樹脂層はプリプレグを用いてワインディング法
により形成されて成る特許請求の範囲第4項記載の製造
法。
6. The first fiber-reinforced resin layer is formed by a filament winding method using resin-impregnated fiber,
The manufacturing method according to claim 4, wherein the fiber-reinforced resin layer is formed by a winding method using a prepreg.
【請求項7】第1及び第2繊維強化樹脂層は、それぞれ
プリプレグを用いてワインディング法により形成されて
成る特許請求の範囲第4項記載の製造法。
7. The manufacturing method according to claim 4, wherein the first and second fiber-reinforced resin layers are each formed by a winding method using a prepreg.
【請求項8】第1及び第2繊維強化樹脂層の強化繊維は
炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維であり、マトリ
クス樹脂はエポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエス
テル等の熱硬化性樹脂、及びナイロン6、ナイロン66、
ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフエニレンス
ルフアイド、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂である特
許請求の範囲第4項〜第7項のいずれかの項に記載の繊
維強化複合樹脂管の製造法。
8. The reinforcing fibers of the first and second fiber reinforced resin layers are carbon fibers, glass fibers or aramid fibers, and the matrix resin is a thermosetting resin such as epoxy, unsaturated polyester or vinyl ester, and nylon 6 , Nylon 66,
The method for producing a fiber-reinforced composite resin pipe according to any one of claims 4 to 7, which is a thermoplastic resin such as polycarbonate, polyacetal, polyphenylene sulfide, polypropylene or the like.
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