JPS5845926A - ねじ継手を有する繊維強化プラスチツク製パイプの製造法 - 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】 本発明は、軽量で高強度なねじ継手を有する繊維強化プ
ラスチック（以下ＦＲＰと呼ぶ）製バイブの製造法に関
するものである。

ＦＲＰ製パイプは、軽量で強度、弾性率も高く、耐熱性
にもすぐれており、構造材としての用途も広がりつつあ
る。

ただ、このＦＲＰ製パイプは金属パイプ等に比べて接続
がむずかしい欠点がある。通常金属パイプ等のパイプは
、パイプに機械加工を施し、ねじ山を形成して、ねじに
よる接続法を行なうことが多い。

しかしながら、ＦＲＰ製パイプは、パイプ成形後繊維を
切断し、ねじを切削するとささくれを生じ、刃先の摩耗
も大きいばかりでなく、繊維の切断により、強度低下す
る恐れがある。　゛ そのため、あらかじめねじ部を設けた金型を用意し、こ
の外周に樹脂含浸を行なった繊維を暮きつけ、硬化、脱
型するか、または繊維を金型に巻きつけた後、樹脂含浸
を行ない硬化、脱型することにより、機械加工を行なわ
ないで、ねじ継手を有するＦＲＰ製パイプを製作する方
法が用いられる。

この場合、金型に設けたねじ底に繊維を落しこむことが
必要であるが、ヘリカル巻きの場合には、繊維の巻きつ
け張力のため、落しこみは不可能であり、落しごみが容
易なパラレル周巻きの場合には、せん断強度が低いとい
う欠点がある。

本発明は、このよう全欠点を解□消し、軽量で高強度な
ねじ継手を有するＦＲＰ製パイプの製造法を提供するも
のである。

すなわち、ねじ部最内層の繊維構成を編組状または組み
ひも状の筒型繊維束にし、その表面を、パラレル周巻き
か、または高角のヘリカル巻きを行なうことにより、′
ねじ底に筒型繊維束の落し込みを可能とし、外観上は機
械加工を行なったねじと同様のものであり、かつねじ継
手として著るしくせん断応力を高めたことを特徴とする
ものである。

さらに本発明は上記方法に加えて、該筒型繊維束を、ね
じ部のみでなく、パイプ全体に連続させ、その繊維角度
を軸方向に対し５°〜２ｏ０の範囲に設定することによ
り、パイプの強度を高めさせることも可能であり、通常
、そう人が困難である軸方向層も、該筒型繊維束を軸方
向層の上にかぶせ、軸方向に引張ることにより、軸方向
層を周方向に均一にしめつけることにより容易にそう人
することができ、より高強度のＦＲＰ製パイプを得るこ
とができるという特徴も有している。

以下本発明について図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明に用いるねじ継手を有するＦＲＰ製パ
イプ成形用の巻きつけ金型１．２と金型に巻きつけたＦ
ＲＰパイプ８の断面図である。

この金型は中央で左右の型１．２が分割マき、ねじ山に
そって左右の型を回転させることにより、各々脱型が容
易に、できるよう工夫されたものである。

ＦＲＰ製パイプの成形は、第１図に示すような金型に、
エポキシ、ポリエステルフェノール等の熱硬化性樹脂を
含浸させた繊維を巻きつけ、加熱硬化、脱型を行なう方
法で可能であるし、また別の、／ 方法として樹脂を含浸していない□繊維を金型に巻きつ
け後、真空含浸等により樹脂含浸を行ない、加熱、硬化
、脱型を行なう方法でも可能である。

本発明も同様であり、樹脂含浸工程は、巻きつけの前後
どちらでも可能である。

第２図は、本発明に用いる編組状または組みひも状に形
成された筒型繊維束の拡大図であり、本発明の方法は、
この筒型繊維束をねじ付き金型１゜２のねじ部にかぶせ
、筒型繊維束の伸縮自在性を利用し、ねじ底部に繊維束
を落しこみ、繊維束の上から、パラレル周巻きを行なう
か、または、高角ヘリカル巻きを行なうことにより、金
型ねじ部に繊維を密着させ、その後で、パイプ全体を讐
角ヘリカル巻き、または、ヘリカル巻きと軸方向層の組
合せ等の構成で巻きつけを行ない加熱、硬化、脱型する
ことにより、ねじ継手を有するＦＲＰ製パイプを得る製
造法である。

このように本発明の方法によれば、繊維は容易にねじ底
に落ちこむため、ねじ山部の樹脂かけもなく、金属のね
じ加工後と同様な外観をもつねじ継手を簡単にかつ短時
間で製作することが可能である。それに加えて、連続繊
維どうしがからみあって山谷部を形成しているため、ね
じ継手の−せん断応力を著じるしく高めることができる
。

実施例として、繊維として炭素繊維、熱硬化性樹脂とし
てエポキシ樹脂を用い、Ｍ１８のねじを有する金型に、
従来方法のパラレル周巻きのみを行ない、加熱、硬化し
てねじ継手を形成した場合と、第３図に示す本発明の方
法によるエポキシ樹脂を含浸した炭素繊維の編組４をね
じ部にかぶせ、その上から樹脂含浸を行なった繊維を用
い、パラレル周巻き５を行ない、加熱、硬化して、ねじ
継手を形成した場合のねじ部のせん断応力を求め比較し
た。

ねじ部のせん断応力Ｔ、、、は Ｔ、、ｌ＝Ｐ、、ｌ／π・Ｄ−Ｐ−ｎ（１）式ここで、
Ｐ７：最大耐荷重 Ｄ　：ねじ底置径 Ｐ　：ねじピッチ ｎ　：ねじの山数 （１）、より求めた。表１に両方法の結果を示す。

表１　せん断応力の比較 このように本発明の方法によるねじ部のせん断応力は、
従来法の８倍強の値を示した。また、この筒状繊維束を
ねじ部だけでなく、パイプ全体に□−１１ 連続させ、しかもその繊維角度が軸方向に対゛し、５〜
２０°の範囲に設定すれば、パイプ全体の軸方向弾性率
および強度を高めることになるばかりでなく、細巾のテ
ープを巻きつけていくのに比べ、成形時間の非常に短か
いねじ継手を有す′るＦＲＰ　’製パイプの製造が可能
である。

さらに、軸方向の強度、弾性率に対し一番有効な軸方向
層をそう人する場合、図２に示す筒型繊維束を使用し、
軸方向層のうえから筒型繊維束をかぶせ、軸方向に引張
ることにより、周方向を均一にしめつけ軸方向層の繊維
のみだれ、シワの発生を防止させることができる。特に
ねじ部の繊維のみだれを防止でき、軸方向層としての機
能を十分に発揮させることができる。

第４図に本発明の実施例として、軸方向層をそう人する
場合の層構成の一例を示す。最内層６は、上述したねじ
部のせん断応力を高め、かつ軸方向の荷重に対しても有
効となり得る編組状または組みひも状に形成された筒型
繊維束を、ねじ部のみパラレル周巻きでおさえこんだ層
を示している。

中間層７は軸方向層を示し、その外側層８は６と同じ筒
型繊維束を示し、最外層９はパラレル周巻きを示してい
る。

このような構成であれば、フィラメントワインディング
法を用いることが少なくてすみ、非常に簡単にしかも短
時間に軽くて高強度、高弾性率のねじ継手を有するＦＲ
Ｐ製パイプを製造することができる。

ＦＲＰ用繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、ケプラ
ー繊維（米国ディポン社の商品名）等があるが、これら
のうち、炭素繊維はすべり易さ、およびかたさがあり、
本発明の製造法には最適といえる。

以上述べたように、本発明の方法を用いれば、軽量で高
強度なねじ継手を有するＦＲＰ製パイプを短時間にしか
も容易に成形できるため量産化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図はねじ
継手を有するＦＲＰ製パイプ成形用の型およびＦＲＰパ
イプの断面図であゆ、第２図は、筒型繊維束の拡大図で
ある。第８図は、本発明のＦＲＰ製パイプの断面を示し
ており、４は編組、５はパラレル周巻きを示している。 第４図は、本発明の方法による層構成の一例を示す断面
図であり、６．８は編組状または組みひも状に形成され
た筒型繊維束、７は軸方向層、９はパラレル周巻き層を
示している。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維に樹脂を含浸させた後、ねじ部を設けた金型
   に巻きつけ、硬化、脱型するかまたは繊維を金型に巻き
   つけた後、樹脂含浸を行ない、硬化、脱型してパイプを
   成形する方法において、ねじ部数内層の繊維構成が編組
   状または、組みひも状に形成された筒型繊維束からなる
   ことを特徴とするねじ継手を有する繊維強化プラスチツ
   ク製パイプの製造法
2. （２）編組状または組みひも状に形成された筒型繊維束
   がねじ部だけでな（、パイプ全体に連続しており、その
   繊維束の繊維角度が軸方向に対し、５゜〜２０°の範囲
   にある特許請求の範囲第（１）項記載のねじ継手を有す
   る繊維強化プラスチツク製パイプの製造法
3. （３）編組状または組みひも状に形成された筒型繊維束
   が、パ４ブ全体に連続する軸方向層のすぐ外側にあり、
   該繊維束を軸方向に引張ることにより軸方向層を周方向
   に均一にしめつけ、軸方向繊維のみだれを防止した特許
   請求の範囲第（１）項記載のねじ継手を有する繊維強化
   プラスチツク製パイプの装填法
4. （４）繊維が炭素繊維からなる特許請求の範囲第（１）
   、（２）、（３）項記載のねじ継手を有する繊維強化プ
   ラスチツク製パイプの製造法