JPH0723755B2 - 繊維強化複合樹脂管の製造法 - Google Patents

繊維強化複合樹脂管の製造法

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JPH0723755B2
JPH0723755B2 JP61314295A JP31429586A JPH0723755B2 JP H0723755 B2 JPH0723755 B2 JP H0723755B2 JP 61314295 A JP61314295 A JP 61314295A JP 31429586 A JP31429586 A JP 31429586A JP H0723755 B2 JPH0723755 B2 JP H0723755B2
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尚宏 大堀
守 榎本
雄司 石田
寛 井上
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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。)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管の製造法に関するものであり、このFRP管
は、例えば土木分野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
明にて得られる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。
従来の技術 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
り直接両パイブを接続し、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。
発明が解決しようとする問題点 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。
といつた問題があつた。
このような鋼製掘削用パイプに代わるものとして、軽量
で、腐食の問題がなく、且つ機械的強度も良好な、繊維
強化樹脂にて形成された繊維強化複合樹脂管が提案され
ている。
斯る繊維強化複合樹脂管を、例えば掘削用連結管として
使用するためには、そ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、接続長尺化を実現す
ることが必要である。
一般には、内径が一定の繊維強化複合樹脂管は、外径が
一定とされる細長形状のマンドレルの上に樹脂含浸繊維
を巻き付け、繊維強化樹脂層を形成し、次いで、硬化し
た後、マンドレルをいずれかの方向に引抜くことによっ
て、製造することができる。
しかしながら、繊維強化複合樹脂管の両端部分は、金属
製短管を取り付けるために、長手方向中央部より、両端
部において大径とされることが望まれることがある。こ
のような繊維強化複合樹脂管は、上記マンドレルを使用
した製造法では作製することができない。即ち、このよ
うな繊維強化樹脂管を製造するには、マンドレルの両端
部が中央部より大径となり、成形後に管から引抜くこと
ができないからである。
そこで、本発明者らは、マンドレルとして、長手方向中
心部で分割可能な細長のマンドレルを使用することによ
って、このような特殊な形状の繊維強化樹脂管を好適に
製造し得ることを見出した。本発明は斯る本発明者らの
新規な知見に基づくものである。
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、
且つ耐引張り、耐内圧性が大きく、接続長尺化可能なFR
P管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、接続長尺化が可能なFRP管の製造法を提供
することである。
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管の製造法によつて達成
される。要約すれば本発明は、所定の長さ及び断面形状
を有し、長手方向中心部で分割可能な細長のマンドレル
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
繊維強化樹脂層を硬化する工程、次いで、前記マンドレ
ルをその中心部で分離することにより、前記繊維強化樹
脂層の両端部から長手方向外方へとそれぞれ引抜く工
程、を有することを特徴とする繊維強化複合樹脂管の製
造法である。
実施例 次に、本発明に係るFRP管の製造法を図面に側して更に
詳しく説明する。
第1図には本発明にて製造されるFRP管の一実施例が示
される。このFRP管1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
部6aが形成される。従つて、斯る構成のFRP管は一つのF
RP管の金属短管の凹所4aと他のFRP管の凸部6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管を複数本互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、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
中には充填材としてCaCO3、マイカ、Al(OH)3、タルク等
を添加しても構わない。更に耐熱性、耐侯性を改良する
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管の製造方法を実
施例についてより具体的に説明する。
実施例1 第2図及び第3図に図示されるように、全長Lが2000mm
の細長マンドレル10を用意した。該マンドレル10は長手
方向中心部で二つのマンドレルユニツト10a、10bに分割
され、該二つのマンドレルユニツトの当接部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10
が形成される。本実施例において、マンドレル10の両端
部l1は350mmとされ、且つ第2図(B)に図示されるよ
うに、断面形状が長軸120mm、短軸100mmの楕円とされ、
中間部l2は1200mmとされ、断面形状が直径100mmの円形
とされた。中間部l2と両端部l1を連結する50mm長さの遷
移部l3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l1は端部に向
けて16:1の下り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にわたつ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イラメント若しく
はエポキシ樹脂プリプレグテープを通常のワインデイン
グ法により巻付け、厚さ6mmの繊維強化樹脂層20を形成
した。これにより中間部(l2)1200mm、各遷移部(l3
50mm、両端部(l1)の150mm長の部分に前記繊維強化樹
脂層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
レグ等は楕円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、両端楕円部分は、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。
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部両
方向より引き合つて分離し、且つ前記繊維強化樹脂層20
から軸線方向外方へと抜きとつた。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1200mmの中間部
l2と、断面が楕円形をした150mmの両端部l1とを有した
炭素繊維強化樹脂中空管2が得られた。
本発明の製造方によれば、上述のように、両端部の径が
長手方向中心部の径より大きなマンドレル10を使用し、
そしてこのマンドレル10を中心部で分割可能とすること
により、マンドレル10を繊維強化樹脂中空管2の長手方
向外方向へと引抜いて取り出すことが可能となり、両端
部の内径が中心部の内径より大きな繊維強化樹脂中空管
2を好適に製造することができる。
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にわたつて外形が直
径150mmの円形状とされ、内側部分は、片方の端部から1
00mm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。もう一方の片短部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JIS.PF5に規定される管用平行雄ね
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6c(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、第8図に図示されるように、外形
は全長にわたつて直径150mmの円形状とされ、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、
且つ本実施例では、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16:1のテーパが形成
される。もう一方の片端部4aの内側形状は、端部から15
0mmの部分は、例えばJIS.PF5管用平行雌ねじが形成され
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。
上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
に従つ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。
発明の効果 本発明の製造法によれば、両端部の径が長手方向中心部
の径より大きなマンドレルを使用し、そしてこのマンド
レルが中心部で分離可能とされるので、マンドレルを繊
維強化樹脂中空管の長手方向外方向へと引抜いて取り出
すことが可能となり、両端部の内径が中心部の内径より
大きな繊維強化樹脂中空管を好適に製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の製造法にて製造される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
従つて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
従つて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脂層を形成した状態
を示す正面図である。 第5図は、繊維強化樹脂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、本発明の製造法にて製造された繊維強化樹脂
中空管の正面図である。 第7図は(A)及び(B)は、それぞれ第1図の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図は(A)及び(B)は、それぞれ第1図の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、本発明に従つて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、本発明に従つて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。 1:FRP管 2:繊維強化樹脂中空管 4、6:管接続用金属製短管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)所定の長さ及び断面形状を有し、長
    手方向中心部で分割可能な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、 (b)該繊維強化樹脂層を硬化する工程、次いで、 (c)前記マンドレルをその中心部で分離することによ
    り、前記繊維強化樹脂層の両端部から長手方向外方へと
    それぞれ引抜く工程、 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。
  2. 【請求項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1項記載の繊維強化複合樹脂管の製造法。
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