JPH0193331A - パイプ状繊維強化プラスチック構造材 - 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］ 本発明は軽量で高強度のパイプ状ａｍ強化プラスチック
構造材に関するものである。　更に詳しくは、金属エン
ド部材を挿入して使用されるパイプ状繊維強化プラスチ
ック構造材の金属エンドにより集中する局部負荷を軽減
したパイプ状繊維強化プラスチック構造材に関するもの
である。

［従来法及び問題点〕 従来、繊維強化プラスチック製パイプ材に金属エンドを
取り付ける場合、接着剤により固定する方法や、冷やし
はめにより固定する方法が採られている。

このような方法に於て、金属エンド固定部に比較ヒ１維
強化プラスチックパイプ本体部は弾性率が低いために、
金属エンドより伝わる荷重が繊維強化プラスチックパイ
プの端部では局所荷重となり、パイプ内径を押し拡げ破
損することがある。また、冷やしはめによる固定方法を
採った場合、固定後の金属エンドの膨鷹により＃ａ繊維
強化プラスチック製パイプ内圧がかかりパイプ端部が破
損する場合がある。

このようなパイプ端部の破損を防止するために、パイプ
端部を補強することが行われている。

例えば、■強化材繊維を±８０〜９０度に配向した層を
パイプの最内層全面に設ける（第１図）、■パイプの端
部に補強層を設ける（第２図）等の方法により繊維強化
プラスチック製パイプの端部の強度を向上させることは
よく知られている。

上記■の方法は強化ｌ！雌の配向角度を±８０〜９０度
とした層を配したことによりパイプ端部内径の押し拡げ
を防止し強度の向上の効果は得られるが、パイプ中央部
の±８０〜９０度暦は不必要でありこの暦のために軽量
化の効果は一部損なわれる。上記■の方法はパイプ端部
が肉厚となるため、外径が変り補強部において段差が生
じるという問題とともに、段差部においてパイプの破壊
が生じやすいとう問題がある。

本発明はこのような問題を解決するものである。

［発明の構成］ 本発明は下記の構成からなる。

（イ）金属エンド部材を挿入して使用されるパイプ状＃
ａＭ１強化プラスチック構造材において、パイプ軸に対
し±８０〜９０度方向に強化材繊維が配向し且つエンド
部材の挿入長さより短い長さの端部補強部を、該エンド
部材の挿入端よりパイプ端側に有し、しかも補強部によ
って内径又は外径に段差を持たないパイプ状繊維強化プ
ラスチック構造材。

（ロ）パイプ状繊維強化プラスチック構造材の強化材ｍ
雄が炭素繊維である前記（イ）記載のパイプ状ｍ維強化
プラスチック構造材。

（ハ）端部補強部の繊維強化材が伸度２％以上のＩａ雌
である前記（イ）記載のパイプ状ｍａ強化プラスチック
構造材。

（ニ）マトリックス樹脂がエポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、お
よびポリイミド樹脂である前記（イ）記載のパイプ状繊
維強化プラスチック構造材。

本発明のパイプ状席維強化プラスチック構造材は、パイ
プと金属エンドとの接合部における強度が高く、補強部
に於て外径に段差がなく軽量なパイプ状ｍ雄強化プラス
チック構造材である。

本発明を図面によって税引する。

第３図は、本発明パイプ状ａｍ強化プラスチック構造材
端部の軸方向断面図を示したものである。

第４図は１本発明パイプ状繊維強化プラスチック構造材
に金属エンドを挿入した状態の端部軸方向断面図を示し
たものである。

第３図、第４図番コおいて、３はパイプ状繊維強化プラ
スチック構造材本体部、４は端部補強部、２は金属エン
ド部材を示す。

パイプ状繊維強化プラスチック構造材本体部３は、炭素
Ｉａｍ、硝子＃ａＭ１、芳香族ポリアミド繊維のような
品弾性繊維を強化材とした繊維強化プラスチックである
。

特に炭素＃ａ雄を強化材としたものは軽量化、高弾性の
点に慣れている。

このパイプ状繊維強化プラスチック構造材本体部は、直
管、曲管、テーパー管のいずれでもよく、用途に応じ曲
げ剛性１曲げ強度、ねじり剛性、ねじり強度等を満足す
るよう設計される。

端部補強部４は、線錐強化材がパイプ軸に対し±８０〜
９０度の配向し、しかも端部補強部の長さは、挿入され
る金属エンドの挿入長さより知く、金属エンドの挿入端
よりパイプの浅い位置に配されている。

このように配設することにより１通常はパイプの軸方向
の歪に対しては殆んど寄与しない±８０〜９０度配向層
が、パイプ端部の金属エンドの挿入長さより短くしかも
パイプ端側に、段差を有することなく配されているため
、パイプの軸方向の機械的特性を損なうことがない。

この端部補強部４の強化繊維は、炭素＃ａｍ、ガラス繊
維、アラミド繊維、ボロンｔａｘｓ等が適切である。特
に強化＃ａ雄の引張伸度が２％以上あるものは、パイプ
本体の軸方向衝撃荷重に対し効果がある。補強識雄の形
態は、平織物、朱子織物等でもよく、此等の織物の一部
の繊維の繊維軸がパイプ軸に対し±８０〜９０度となる
ように配設することもできる。

端部補強部４のマトリックス樹脂は、パイプ本体部と同
じ樹脂を使用することが好ましい。

［発明の効果〕 本発明のパイプ状＃ａ雄強化プラスチック構造材は軽量
であると共にパイプ本体部と端部補強部の接合部分の強
度が高い、しかも端部補強部によって積層層に段差を生
じさせずしかも金属エンド部材の挿入長さより、短い端
部補強部がパイプ端側にあるため接合部分に応力集中が
なく高い破壊応力を有する。

本発明のパイプ状繊維強化プラスチック構造材は、自転
車、ベビーカー、ハングライダー等のＪＩＩｙ造材とし
て好適である。

以下に実施例について説明する 実施例　１ 高強度タイプ炭素縁＆ｌ（東邦レーヨン■製ベスファイ
ト代）を一方向に引揃えたフェノールノボラックタイプ
エポキシ樹脂プリプレグ（硬化温痩１３０℃）を外径２
０ｍｍの鉄製マンドレルに軸方向に対し内層の繊維角度
を４５度。

外層の＃ａｍ角度を０度にそれぞれ配向し、パイプの曲
げ弾性率が９００　Ｏｋ　ｇ　／　ｍ　ｍ　’の直管と
なるよう積層し、ＰｉｉＪＢ部は補強＃ａ維后が配され
る部分の積層数を少なくした。

両端部はガラス繊維を一方向に引揃えた、前記、と同様
のエポキシ樹脂プリプレグを繊維方向が軸に対し９０度
、厚さ０．４ｍｍとなるようパイプ端部より３０ｍｍの
間に積層し、パイプの肉厚は全体が同一となるよう調製
した。

このプリフォームを硬化炉にて１３０℃、１２０分間熱
処理し、冷却後マンドレルを引き抜いて、炭素繊維強化
プラスチック製パイプを得た。

このパイプに３４５Ｃ製の金属エンドを長さ５０ｍｍ挿
入しパイプ物性の測定と、曲げ破壊テストを行った９ 比較のため、実施例１と同じ寸法及び積層で両端部補強
部のガラス繊維（繊維角度９０度）層の長さを金属エン
ドの挿入長さ（５０ｍｍ）と同じとした炭素繊維強化プ
ラスチック製パイプ（比較例１・第６面断面図）を成形
した。

他の比較例として内径寸法を実施例１と同じとし、ガラ
ス繊Ａｉ暦Ｃｍ維角度９０度）をパイプ最内層全面に設
け、曲げ強度が実施４Ｎｌのパイプと同じになる様に炭
素繊維層を配設した炭素繊維強化プラスチック製パイプ
（比較例２＠第７図断面図）を成形した。

それぞれの炭素繊維強化プラスチック製パイプについて
、物性の測定と、まげ破壊テストを行なった。その結果
を第１表に示す。

この結果より１本発明の炭素＃ａ雄強化プラスチック製
パイプは曲げ剛性が同じでありながら、破壊モーメント
が大きいことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の端部を補強したパイプ状繊維強
化プラスチック構造材の軸方向断面図を示したものであ
る。 第３図は本発明パイプ状繊維強化プラスチック構造材の
端部断面図を示したものである。 第４図は本発明パイプ状繊維強化プラスチック構造材に
金属エンドを挿入した状態の端部断面図を示したもので
ある。 第５図は本発明実施例１のパイプの断面図を示したもの
である。 第６図は比較例１のパイプの断面図を示したものである
。 第７図は比較例２のパイプの断面図を示したものである
。 各図面において　　１：パイプ本体 ２：金属エンド ３：パイプ本体層 ４：端部補強層 ５：端部補強層の長さ ６−金属エンドの挿入ム を夫々示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属エンド部材を挿入して使用されるパイプ状繊
   維強化プラスチック構造材において、パイプ軸に対し±
   ８０〜９０度方向に強化材繊維が配向し且つエンド部材
   の挿入長さより短い長さの端部補強部を、該エンド部材
   の挿入端よりパイプ端側に有し、しかも補強部によって
   内径又は外径に段差を持たないパイプ状繊維強化プラス
   チック構造材。
2. （２）パイプ状繊維強化プラスチック構造材の強化材繊
   維が炭素繊維である特許請求の範囲（１）記載のパイプ
   状繊維強化プラスチック構造材。
3. （３）端部補強部の繊維強化材が伸度２％以上の繊維で
   ある特許請求の範囲（１）記載のパイプ状繊維強化プラ
   スチック構造材。
4. （４）マトリックス樹脂がエポキシ樹脂、不飽和ポリエ
   ステル樹脂、ビニルエスルル樹脂、フェノール樹脂、お
   よびポリイミド樹脂である特許請求の範囲（１）記載の
   パイプ状繊維強化プラスチック構造材。