JPS63167185A - 繊維強化複合樹脂管の製造法 - 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】 産−一の万Ｃノ 本発明は、一般には繊維強化複合樹脂管（以後ｒＦＲＰ
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１例えば土木
分野に於けるポ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プロペラシャフト等に好
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２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。

【Ｌ立且遣 従来、例えばポ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
イプの両端部には雄ねじを形成し、接続用の雌ねじ付短
管で両パイプを接続する方法もとられている。

が　　　　　　　−− 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ポ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、特別に該掘削用パイプの
ための支持構造体が必要とされる。

（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。

といった問題があった。

値」レユＪコ１− 未発明の目的は、屯肇を軽減し、腐食の問題をなくり、
ｆＬつ耐引張り、耐内圧性が大きく、接続に尺化可俺な
ＦＲＰ管及びその製造法を提供することである。

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、接続長尺化が回部なＦＲＰ管及びその製造
法を提供することである。

閤＋６１す　た 上記諸口的は本発明に係るＦＲＰ管によって達成される
。要約すれば本発明は、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ざを有した管接続…の金属製
短管を取り付けたことを特徴とする接続長尺化可能の繊
維強化複合樹脂管である。本発明の好ましい実施態様に
よると、金属製短管には雄ねじ又は雌ねじが形成され、
接続長尺化の便に供せられる。

＋ｉるＦＲＰ管は、所定の長さ及び断面形状を有した細
長のマンドレルを用意し、該マンドレル上に樹脂含浸繊
維を巻き付け、所定の肉厚を有した繊維強化樹層層を形
成する工程、該繊維強化樹層層を硬化するに先立って両
端部に接続用金属！Ｖ短管を取り付ける工程、次いで前
記繊維強化樹層層を硬化する工程を有することを特徴と
する製造法にて好適に製造される。又、該ＦＲＰ管は、
所定の長さ及び断面形状を有した細長のマンドレルを用
意し、該マンドレルの両端部に接続用金属製短管を取り
付ける工程、該マンドレルと金属製短管の上に樹脂含浸
１ｉｌＩ雑を巻き付け、所定の肉厚を有した繊維強化樹
層層を形成する工程１次いで前記ｔａ雄強化樹脂層を硬
化する工程を有することを特徴とする製造法にても好適
に製造し得る。

１皇１ 次に、本発明に係るＦＲＰ管を図面に側して更に詳しく
説明する。

第１図には本発明に係るＦＲＰ管の一実施例が示される
０本発明に係るＦＲＰ管ｌは、繊維強化樹脂にて形成さ
れた中空管２と、該中空管２の両端部分に取付けられた
所定の長さを有する管接続用の金属製短管４，６とを有
する。一方の金属製短管４は端部に凹所４ａが形成され
、他方の金属製短管６には端部に前記凹所４ａに嵌合し
得る凸ｉ’ｉｌ＋６ａが形成される。従って、斯る構成
のＦＲＰ管は一つのＦＲＰ管の金属短管の凹所４ａと他
のＦＲＰ管の凸部６ａを係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。

又、好ましくは、第１図に図示されるように、金属製短
管４，６の凹所４ａ及び凸部６ａにはそれぞれ管接続用
の雌ねじ及び又は雄ねじを形成し、一つのＦＲＰ管の金
属短管４の雌ねじ４ａと他のＦＲＰ管の金属短管６の雄
ねじ６ａとを螺合させ、ＦＲＰ管を複数本星いに効率よ
く接続し長尺化することができる。

又、中空管２と金属製短管４．６との接続は、圧入、接
着剤による接合、又は螺合せしめることにより行なうこ
とができるが、圧入及び接着剤による接合の場合には、
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。

繊維強化樹脂中空管２は１強化繊維としては炭素繊維、
ガラスｌｉ！ｌ雄又はアラミド繊維が使用され、−Ｆ）
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、フェノール、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、ポリフェニレンスルファイド、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルファイ
ド、ポリフェニレンオキシド、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充填材としてＣａｃＯ３、マ
イカ、Ａｎ　（ＯＨ）］　、タルク等を添加しても構わ
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。

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。

ｌＪ口ｌ」 第２図及び第３図に図示されるように、全長りが２００
０ｍｍの細長マンドレル１０を用、ｅした。該マンドレ
ル１Ｇは艮手力向中心部で二つのマンドレルユニットｌ
Ｏａ、　　１ｏｂに分ｓさり。

該二つのマンドレルユニットの当接部１０Ｃには一方に
凸部を、他方に凹部を形成し、該凸部と凹部とを互いに
分離自在に結合することにより一体のマンドレルｌＯが
形成される。本実施例において、マンドレル１０の両端
部１１は３５０ｍｍとされ、且つ第２図（Ｂ）に図示さ
れるように、断面形状が長袖１２０ｍｍ、短軸１００ｍ
ｍの楕円とされ、中間部交２は１２００ｍｍとされ、断
面形状が直径１００ｍｍの円形とされた。中間部文２と
両端顔見１を連結する５０ｍｍ長さの遷移顔見３は円形
と楕円とを円滑に接続する態様で変形する形状とされた
。又、３５０ｍｍとされる両端部皇１は端部に向けて１
６：１の下リテーパが設けられた。

該マンドレルに対し、第４図に図示されるように、その
中間部領域１５００ｍｍにわたって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、又は強化繊
維として炭素繊維を使用したエポキシ樹脂フィラメント
若しくはエポキシ樹脂プリプレグテープを通常のワイン
ディング法により巻付け、厚さ６　ｍ　ｍの繊維強化樹
層層２０を形成した。これにより中間部（４ｚ）１２０
０ｍｍ、各遷移部Ｃ１３）５０ｍｍ、両端部（立１）の
１５０ｍｍ長の部分に前記繊維強化樹層層２０が形成さ
れた。

本実施例では、前記エポキシ樹脂プリプレグ又はプリプ
レグテープを使用した場合には成形性を良くするために
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ｔ　５　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ
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槽内部分を除いて形状保持
のための外装テープ（図示せず）を巻き付け、両端槽内
部分は、第５図に図示されるような同形状の半割り金型
２２が装着され、プリプレグ等を外側より締付けて楕円
形状を保つようにした。

次いで、オートクレーブを使用して該成形品を加熱硬化
した。硬化温度は樹脂によって若干光なるが本実施例で
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。

冷却後両端部の半割金型２２を取り外し、中間部テープ
を取り除いた後マンドレルを中心部で分離すべく両端８
８両方向より引き合って分離し、且つ前記繊維強化樹層
層２０から軸線方向外方へと抜きとった。これにより、
第６図に図示されるように、断面が円形をした１２００
ｍｍの中間部文こと、断面が楕円形をした１５０ｍｍの
両端部文盲とを有した炭素繊維強化樹脂中空管２が得ら
れた。

本発明に従い、繊維強化樹脂中空管２の両端部に所定の
長さを有した管接続用の金属製短管が接着剤で取り付け
られた。管接続用金属製短管は、第７図及び第８図に図
示されるように、雄ねじ短管６と、雌ねじ短管４とから
成り、各端管とも本実施例では全長３００ｍｍとされた
。

更に説明すれば、雄ねじ短管６は、第７図に図示するよ
うに、片方の端部６ｂは、長さ１５０ｍｍにわたって外
形が直径１５０ｍｍの円形状とされ、内側部分は、片方
の端部からｌ　ＯＯｍ　ｍの長さ部分は長径１３２ｍｍ
、短径１１２ｍｍの楕円断面形状とされ、且つ本実施例
では、前記繊維強化樹脂中空管の両端部外形状と合致す
るように長手方向に１６＝１のテーパが形成される。も
う一方の片端部６ａは、端部から１５０ｍｍの部分は、
その内側形状が内径１００ｍｍの真円断面とされ、外形
状は例えばＪ　Ｉ　Ｓ　、　ＰＦ５に規定される管用モ
行雄ねじが形成される。又、該短管の内側の前記楕円形
状部と真円形状部との間の遷移部Ｂｅ（５０ｍｍ長）は
両形状を円滑に接続する形状とされた。

又、雌ねじ短管４は、叢８図に図示されるように、外形
は全長にわたって直径１５０ｍｍの円形状とされ１片端
部４ｂの内側形状は端部から１００ｍｍ長の部分は雄ね
じ短管６と同様に、長径１３２ｍｍ、短径１１２ｍｍの
楕円断面形状とされ、［１つ本実施例では、前記繊維強
化樹脂中空管２の両端部外形状と合致するように長手方
向に１６：ｌのテーパが形成される。もラ一方の片端部
４ａの内側形状は、端部から１５０ｍｍの部分は、例え
ばＪＩＳ、ＰＦＳ管用管用平行口が形成される。又、該
短管の内側の前記楕円形状部と雌ねじ部との間の遷移部
４ｃ（５０ｍｍ長）は両形状を円滑に接続する形状とさ
れた。

Ｅ述のように構成された繊維強化樹脂中空管２の両端部
外形状部に、上記構成の雄ねじ短管６及び雌ねじ短管４
とが合致するように適合して接着剤で固着され、本発明
に徒った繊維強化複合樹脂管１が形成された。

本実施例では、各短管の内側の前記楕円形状部と真円形
状部との間に遷移部４ｃ、６ｃが形成されたが、短管の
内側の楕円形状部と真円形状部とを実質的に同径とする
ことにより遷移部をなくすることもできる。

’１ＬｆＬヱ 本実施例では、先ず第９図及び第１０図に図示するよう
に、雌ねじ短管４及び雄ねじ短管６を作製した。雌ねじ
短管４は、第９図に図示するように、内径が１００ｍｍ
外径が１２０ｍｍの円筒状管とされ、片方の端部の内側
に１５０ｍｍにわたって例えばＪＩＳ、ＰＦ４に規定さ
れる管用平行雌ねじ４ａが形成される。

同様に、雄ねじ短管６は、第１０図に図示するように、
内径が１００ｍｍ外径が１２０ｍｍの円筒状管とされ、
片方の端部の内側に１５０ｍｍにわたって例えばＪＩＳ
、ＰＦ４に規定される管用平行雄ねじ６ａが形成される
。

このようにして雄ねじ、雌ねじ短管を用意した後、該両
短管４，６を、第１１図に示すように。

外径１２０ｍｍ、内径１００ｍｍのマンドレルｌＯの両
端部に突合せにて接合した。マンドレル１０は５　ｋ　
ｇ　／　ｃ　ｍ程度の長子方向線゛荷重に耐えられる剛
性を持つものであれば良く、本実施例では合成樹脂管及
びガラス繊維強化樹脂管等を使用した。

次いで、ねじ付き短管４，６が接合されたマンドレル１
０に対し実施例１で使用したと同様の炭素Ｈ＆維強化エ
ポキシ樹脂プレプレグを厚さ６ｍｍで巻付け、繊維強化
樹層層２０、つまり繊維強化樹脂管２０を形成した。該
プレプレグを巻付ける区間は雄ねじ短管の雄ねじ部分を
除き全外面とした。

その後、実施例１と同様にして該成形品の加熱硬化は行
ない、本発明に従ったＦＲＰ管ｌを製造した。

北」Ｌの」ＬＪ 本発明に係るＦＲＰ管は以上の如くに構成されるために
、重駿を軽減し、腐食の問題をなくし、ｒｔつ耐引張り
、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ＩＩＴ能であり、種々の用途に好
適に採用し得る。

【図面の簡単な説明】

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（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第１図の本発明に
係るＦＲＰ管を製造する際に使用するマンドレルの正面
図及び右側端面図である。 第３図（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第１図の本発明に
係るＦＲＰ管を製造する際に使用するマンドレルの平面
図及び右側端面図である。 第４図は、マンドレルに繊維強化樹層層を形成した状態
を示す正面図である。 第５図は、繊維強化樹層層の端部を締付けるための金型
の斜視図である。 第６図は、繊維強化樹脂中空管の正面図である。 第７図（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第１図の本発明に
係るＦＲＰ管を製造する際に使用する接続用雄ねじ短管
の断面図及び右側端面図である。 第８図（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第１図の本発明に
係るＦＲＰ管を製造する際に使用する接続用雌ねじ短管
の断面図及び右側端面図である。 第９図は、本発明に係るＦＲＰ管を製造する際に使用す
る接続用雌ねじ短管の断面図である。 第１０図は、本発明に係るＦＲＰ管を製造する際に使用
する接続用雄ねじ短管の断面図である。 第１１図は、本発明に係るＦＲＰ管を製造する際に使用
する接続用短管とマンドレルの接合体を示す断面図であ
る。 第１２図は、本発明に係るＦＲＰ管の他の実施例の断面
図である。 １　：　ＦＲＰ管 ２：繊維強化樹脂中空管 ４．６：管接続用金ａｍ短管 代理人　　弁理士　　倉　橋　　　暎　　′代理人　　
弁理士　　久保１）耕　平　・−第３図 （Ａ）　　　　　　　　旧） 第４図 銅５図 ｖ４６図 第７図 第８図 第９図　　　　　第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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たこ
   とを特徴とする接続長尺化可能の繊維強化複合樹脂管。 ２）繊維強化樹脂中空管の両端部は円形又は楕円径とさ
   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。 ３）各金属製短管は繊維強化樹脂中空管の両端部分の外
   周囲に取付けられ、且つそれぞれ雄ねじ及び雌ねじが形
   成されて成る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の繊
   維強化複合樹脂管。 ４）各金属製短管は繊維強化樹脂中空管の両端部分の内
   周囲に取付けられ、且つそれぞれ雄ねじ及び雌ねじが形
   成されて成る特許請求の範囲第１項叉は第２項記載の繊
   維強化複合樹脂管。 ５）繊維強化樹脂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
   〜第４項のいずれかの項に記載の繊維強化複合樹脂管。 ６）所定の長さ及び断面形状を有した細長のマンドレル
   を用意し、該マンドレル上に樹脂含浸繊維を巻き付け、
   所定の肉厚を有した繊維強化樹脂層を形成する工程、該
   繊維強化樹層層を硬化するに先立つて両端部に接続用金
   属製短管を取り付ける工程、次いで前記繊維強化樹脂層
   を硬化する工程を有することを特徴とする繊維強化複合
   樹脂管の製造法。 ７）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６項
   記載の繊維強化複合樹脂管の製造法。 ８）所定の長さ及び断面形状を有した細長のマンドレル
   を用意し、該マンドレルの両端部に接続用金属製短管を
   取り付ける工程、該マンドレルと金属製短管の上に樹脂
   含浸繊維を巻き付け、所定の肉厚を有した繊維強化樹脂
   層を形成する工程、次いで前記繊維強化樹脂層を硬化す
   る工程を有することを特徴とする繊維強化複合樹脂管の
   製造法。 ９）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８項
   記載の繊維強化複合樹脂管の製造法。