JPH03277529A - ねじ継手部付きｆｒｐ管およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＦＲＰ管の少なくとも一方の端部外周面に雄
ねじ部が形成されたねし継手部材きＦＲＰ管およびその
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ＦＲＰ管は、軽量・高強度・高耐食性といった特徴を生
かして、化学プラント配管、温泉配管、海水配管から原
油、天然ガス輸送用ラインバイブや原油掘削用油井管に
至る広い範囲に用途が拡がっている。

配管において最も重要かつ技術的に難しい点は継手シス
テムであり、ＦＲＰ管の場合も同様である。

ＦＲＰ管の継手ノステムとしては、現在差し込み接着継
手、フランジ継手、ねじ継手あるいは各種メカニカル継
手が用いられているが、原油輸送用ラインパイプや油井
管等の高圧配管には、ねし継手、とりわけＡＰＩ（アメ
リカ石油協会）規格に規定されるねし継手が多用されて
いる。

原油輸送用ラインパイプや油井管等の高圧配管に使用さ
れるＦＲＰ管は、通常フィラメントワインディング法以
下（ＦＷ法）というにより製造される。ＦＷ法は、樹脂
を含浸させた連続長繊維（ロービング）を張力をかけな
がらマンドレル金型のまわりに巻付けて管状に成形する
方法であミＦＷ法にて成形されるＦＲＰ管にねし継手部
イ付与する方法としては、雌ねし部については、左ねし
形状を付与したマンドレル金型を使用してノイズ本体部
同様に巻付けを行う方法が用いられイこの方法は機械加
工によらないことから繊維がち断されるおそれがなく、
高い強度が期待できる。

一方、誰ねし部については、管成形後に管端部り周面に
機械加工を施してねじを形成するのが一尾的である。こ
の場合は繊維が切断されることにゐるため、強度の高い
雄ねじ部を得ることが困難ヱあった。雄ねじ部の強度を
高める方法は、時開Ｗ６０−１１３４５号公報に開示さ
れているが、これは引抜き成形によるＦＲＰ製丸棒を対
象とするものであり、ＦＷ法によるＦＲＰ管には適用不
可能である。

ところで、管のねし継手に作用する力としては内圧力と
軸方向の引張力とがある。このうち軸方向引張力による
破壊は、ねじ底面の剪断破壊の形で発生する。従って、
破壊強度の高い雄ねじ部を得るためには、ねし部を剪断
力に対して強化する必要があり、ＦＷ法によるＦＲＰ管
では、ねし部内厚方向に繊維を配向させて眉間剪断力を
向上させるのが有効と考えられる。この考えに沿って、
本発明者等は三次元方向に繊維が配向した繊維補強織物
を雄ねじ形成に用いることを特開昭６３２４２５２３号
公報にて提案した。

［発明が解決しようとする課題］ 三次元織物というのは、たて糸とよこ糸とにより構成さ
れる繊維二次元配向の織物を複数枚積層したクロス積層
体の厚み方向に垂直系を配向したものであり、これを使
用すれば、機械加工後においても垂直系が残り、それが
各ねじ山部の高さ方向に存在してその眉間剪断強度（軸
力）のきわめて高い雄ねじ部が実現されることになるの
である。

しかるに、三次元繊維は高価であるため、これを雄ねじ
形成部分に用いたＦＲＰ管は、製造コストが嵩み、−船
釣に普及し難いという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は雄ねじ部強度が高く、しかも製造コストが安いね
し継手部材きＦＲＰ管およびその製造方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明のねし継手部材きＦＲＰ管は、管端部外層の雄ね
じ形成部分が起立植毛した樹脂含浸短繊維からなること
を特徴としてなる。

ＦＲＰ管の端部外周面に短繊維を起立植毛する方法とし
ては、例えば静電植毛法を適用することができる。

本発明の製造方法は、樹脂を含浸した繊維をマンドレル
に巻付けるＦＷ法によるＦＲＰ管の製造において、マン
ドレルへの繊維巻付けにより得られた管の雄ねじ形成予
定端部外周面に静電植毛法により短繊維を起立植毛した
後、その植毛部分に樹脂を含浸・硬化させて機械加工に
より雄ねじを形成することを特徴としてなる。

〔作　　用〕

第１図は本発明の一実施態様を示すＦＲＰ管の管端部断
面図である。

このＦＲＰ管では、雄ねじ形成端部Ａが、ＦＷ法によっ
て管状に成形された薄肉のＦＷ部１０と、その外周面全
周に設けられた樹脂含浸起立植毛部２０とよりなり、樹
脂含浸起立植毛部２ｏの外周面に機械加工を施すことに
より雄ねじ部Ｂが形成されている。雄ねじ形成端部Ａ以
外の部分はＦＷ部１０の単層構造とされている。

第２図は本発明の別の実施態様を示しており、雄ねじ形
成端部ＡはＦＷ部１０．１０の間に樹脂含浸起立植毛部
２０を挟んだ三層構造になっている。そして、雄ねじ部
Ｂは、樹脂含浸起立植毛部２０に達して形成されている
。

このように、ＦＲＰ管の管端部外層に位置する雄ねじ形
成部分を樹脂含浸起立植毛部２ｏとすることにより、雄
ねじ形成部分が内層のＦＷＩＩＯにより補強され、しか
も、雄ねじ形成部分では、肉厚方向に繊維が配向され、
雄ねじ加工後も優れた眉間剪断力が確保されることによ
り、軸方向引張力に対して高い強度が発揮される。

樹脂含浸起立植毛部２０は、例えば静電植毛法等の使用
により簡単に形成される。静電植毛法とは、高電圧で短
繊維を負にチャージし、アースされた基体に対して静電
気力によって起立付着させる方法である。植毛後は、こ
れに樹脂を含浸・硬化させて樹脂含浸起立植毛部２０と
なす。

樹脂含浸起立植毛部２０に使用される短繊維としては、
長さが１〜３ｓｏ程度のものが好ましい。

短繊維の長さが短いと、肉厚方向の配向が難しく、雄ね
じ形成部分の軸方向引張強度が低下する。ただし、繊維
長が長くなっても雄ねじ形成部分の軸方向引張強度は変
わらない。

短繊維の種類としては、ガラス繊維、カーボン繊維、あ
るいはポリアミド、ポリプロプレン、ポリエステルとい
った繊維等を用いることができる。

短繊維に含浸させる樹脂としては、エポキシ、ポリエス
テル、ビニルエステル、フェノール等の熱硬化性樹脂が
好ましく、速硬化型のものがよい。

樹脂硬化時間が長いと、作業に時間がかかり、製造コス
トの上昇を招く。

速硬化で特に好ましい硬化は、不飽和ポリエステル樹脂
、ビニルエステル樹脂等を用いて行う光硬化である。光
硬化によると、例えば可視光（４００〜５００ｍ）を用
いて、２０〜３０　ｍＷ／ｄの光強度により２〜７分で
硬化を終えることが出来る。また、光硬化以外にも、熱
硬化あるいは硬化剤配合等により短時間硬化を行うこと
ができれば、その方法も適用し得る。

樹脂含浸起立植毛部２０は、雄ねじ部Ｂを含み得る厚み
が必要であるが、厚くなりすぎると内層のＦＷ部ｌＯが
薄くなり、ＦＲＰ管としての強度を確保するのが難しく
なる。従って、管肉厚の５０％より厚くしないことが望
まれる。

雄ねじ部Ｂを形成する前の樹脂含浸起立植毛部２０は、
第２図に示すように、上からＦＷ部１０で薄く覆うこと
ができる。こうすることにより、樹脂含浸起立植毛部２
０に雄ねじ部Ｂを形成した後に、雄ねじ形成端部Ａの表
面にＦＷ部１０と樹脂含浸起立植毛部２０との不連結部
が発生するのが防止され、雄ねじ形成端部Ａの強度が向
上する。

樹脂含浸起立植毛部２０をＦＷ６６１０で覆う場合には
、起立植毛された部分を樹脂で硬化させた後にＦＷ部１
０を形成する。起立植毛された状態でそのままＦＷ法が
実施されると、植毛された繊維が圧縮され、起立状態で
なくなるために、肉厚方向に繊維が配向されなくなる。

〔実施例］ 以下に本発明の実施例を比較例と対比させて説明する。

ＡＰＩ規格（５Ｂ）に規定される８山／ｉｎ、のラウン
ドねしよりなる雄ねじ部を端部に有する第３図のＦＲＰ
管について次の製造実験を行った。

ＦＷ法による管成形には、巻付は繊維としてガラスロー
ビング（商品名グラスロン：旭ファイバーグラス■製）
を用い、含浸樹脂としてはビスフェノール型エポキシ樹
脂（商品名エピコート８２８：油化シェルエポキシ■製
）と酸無水物硬化剤（商品名ＨＮ−２２００：日立化成
■製）とを１００／８０（ｗｔ）で混合したものを用い
た。

まず、外径が２゜９９２インチの直管成形マンドレルを
用いてＦＷ法により５１１Ｉ１１の厚みのＦＲＰ管を成
形した。

次いで、その雄ねじ形成端部（８０ｇ長さ）の外周面に
、直径１３μ細長さ２ｍのガラス繊維を静電植毛機（Ｅ
ＩＩＮＳＴ　ＲＯＥＤＥＲ５ＴＥＩＮ社製ＥＲＯ−ＦＬ
ＯＣＫ−ＢＧ１９７８−７００１型）を用イテ電圧８０
ｋＶにより植毛した。引き続き、ビニルエステル樹脂（
リポキシＲ８０２：昭和高分子■製）に光硬化剤（■Ｌ
Ｃ−１．ＶＬＣ−２：日本油脂■製）を添加したものを
植毛繊維に含浸させ、これをタングステンランプにより
３０ｍＷ／ｃｄの光強度で２分間照射して硬化させるこ
とにより、厚み４−の樹脂含浸起立植毛部を形成した。

しかる後、外周面全長にＦＷ法により４．６−の厚みで
ＦＲＰ管を積層した。最後に、その雄ねじ形成端部外周
面に機械加工により雄ねじ部を形成した。雄ねじ部の形
成により樹脂含浸起、立植毛部の大部分が雄ねじ部外周
面に露出した（第２図参照）。

樹脂含浸起立植毛部に使用する繊維を直径２０μ鋤、長
さ２−のポリアミド繊維とした以外は、実験１と同様と
した。

樹脂含浸起立植毛部に使用する樹脂として、ビニルエス
テルＰＪ脂１００重量部にナフテン酸コバルト０．５ｐ
ｈｒ、メチルエチルケトンパーオキサイド１．　Ｑ　ｐ
ｈｒを添加したものを用い、これを熱風（９０°Ｃ×２
０分）で硬化させた以外は、実験１と同様とした。

樹脂含浸起立植毛部（厚み４．６　ｍ　）を雄ねじ形成
端部の最外層に配した以外は実験１と同様とした（第１
図参照）。

爽肢ｌユ止較１ 雄ねじ形成端部全体を他の部分と同じＦＷ法で成形した
。ＦＷ法の条件は実験１と同一である。

裏駁■」ル較１ 起立植毛部に樹脂の含浸硬化を行わずにＦＷ法を実施し
た。それ以外は実験１と同様とした。

実験１〜６で製造されたＦＲＰ管の雄ねじ部に軸引張試
験を実施した。ねしコンパウンドは米国ＯＣＲ社ＬＯＲ
−１０５を使用し、締付トルクは２５ｋｇ−ｍとした。

結果を第１表に示す。平均剪断強度は破壊荷重を雄ねじ
部面積で除した値である。第１表から明らかなように、
本発明例では誰ねし部の軸方向強度が著しく向上してい
る。

第　　　１　　　表 なお、本発明のＦＲＰ管では、その雄ねじ部は一方の管
端部に設けられていてもよいし、両方の管端部に設けら
れていてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明のねし部継手付
きＦＲＰ管は、軸方向強度の著しく便れた雄ねじ部を有
し、しかも、その雄ねじ形成端部の成形が容易で、製造
コストが安い。また、本発明の製造方法は、雄ねじ部に
著しく優れた軸方向強度を付与し、しかも、その雄ねじ
形成端部を経済性よく成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施ａ樟を示す断面図、
第３図は本発明の実施例で製造したＦＲＰ管の形状を示
す断面図である。 ｌＱ：ＦＷ部、２０：樹脂含浸起立植毛部、Ａ：雄ねじ
形成端部、Ｂ：雄ねじ部。 第 勢 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管端部外層の雄ねじ形成部分が起立植毛した樹脂
   含浸短繊維からなることを特徴とするねじ継手部材きＦ
   ＲＰ管。
2. （２）樹脂を含浸した繊維をマンドレルに巻付けるフィ
   ラメントワインディング法によるＦＲＰ管の製造におい
   て、マンドレルへの繊維巻付けにより得られた管の雄ね
   じ形成予定端部外周面に静電植毛法により短繊維を起立
   植毛した後、その植毛部分に樹脂を含浸・硬化させて機
   械加工により雄ねじを形成することを特徴とするねじ継
   手部材きＦＲＰ管の製造方法。