JPH04105926A - 補強耐火性複合管の製造方法 - 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、一般には、複合材料の製造方法に関する。よ
り詳細には、繊維量が極めて多く多孔性が極めて低い補
強耐火性複合管の形成方法に関する。

（従来の技術及びその課題） 補強複合管は、構造骨組の架設など数多くの目的に役立
つものである。斯かる構造用管は、高い比強度及び比弾
性率たけでなく、低温及び高温の両極端にあっても、高
い引張り強さ及び圧縮強さを有することが望ましい。

現在まで、耐火性複合管、例えばセラミック及びグラフ
ァイトをマトリックスとする管は、フレード（ｂｒａｉ
ｄｅｄ）補強布から造るか又は複雑なレイアップ法（１
ａｙ−ｕｐ　ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて造ってきた。多
くの目的に適うものの、ブレード複合管は、−射的に主
荷重方向（ｐｒｉｍａｒｙ　１ｏａｄ　ｄｉｒｅｃｔｉ
ｏｎ）における繊維量が少なくなっており、このことが
、その有用性を減じることがある。複雑なローリング技
術により製造された耐火性複合管は、（改良された繊維
配向が達成されるため）一般に、より高い強度を有して
いるが、製造が比較的困難である。その様な技術の一つ
においては、一連の細長い補強布のストリップが重なり
合うように互いに層をなしている。硬化中、この層に圧
力をかけるが、捕捉された空気を逃がすのに中間のガス
抜き布（ｂｌｅｅｄｅｒ　ｃｌｏｔｈｓ）がしばしば必
要となる。その様な複雑な技術によって製造された耐火
性複合管は、極端な温度変化にさらされたときに層剥離
をおこしやすい。ブレード複合管も複雑な手法で製造さ
れた複合管も、相当な寸法偏差をかあるので、再現性の
ある寸法を有する製品を得ることが困難である。

従って、最適の繊維量と繊維配向をもつ選択可能な強度
特性をもたらす、繊維量が多く多孔性が低い補強耐火性
複合管の製造方法を提供することが望ましい。斯かる方
法は、また、皺や他の機械的欠陥がほとんどなく、高精
度で再現性の高い寸法を有するとともに、製造の際にガ
ス抜き布を使＝　５− 用することを必ずしも必要としない、管を提供するもの
でなければならない。得られる管は、補強層又はフィラ
メントがマトリックスから離脱することなしに、厳しい
温度変化及び温度周期に耐えることが出来るものでなけ
ればならない。

釣竿及びその他の苛酷でない用途に適した可撓性複合管
は、非耐火性布のプレプレグ（予備含浸物）から、カリ
フォルニア州、サンディエゴのセンチユリ−デザインズ
　インク（ｃｅｎｔｕｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎｓ、Ｉｎｃ、
、Ｓａｎ　Ｄｉｅｇｏ　Ｃａ１ｊ、ｆｏｒｎｉａ）等の
供給者より入手可能なローリングプレート及び剪断式ラ
ッパーを用いて製造されている。本発明においても使用
可能なこの種の３本バー式ラッパー（ｔｈｒｅｅ−ｂａ
　ｒ　ｗｒａｐｐｅｒ　）は、舟のマストや棒高飛びの
棒（ｐｏｌｅ　ｖａｕｌｔ　ｐｏｌｅ）等に用いる非耐
火性複合材（例えば、ガラス繊維強化プラスチック）を
製造するのに用いられてきた。真空バッグを用いて非耐
火性複合材物品を硬化することは、公知である。

本発明は、建築における構造要素として特に有用な、補
強耐火性複合管の形成方法である。本発明の方法により
製造された管は、従来の耐火性複合管に特有の皺、ひた
、繊維の歪、起伏等の機械的欠陥が殆ど無い。その様な
欠陥は、それらが構造破損、特に補強布の層間の剥離や
繊維のマトリックスからの離脱等の開始部位として作用
するため望ましくない。

（課題を解決するための手段） 本発明の方法は、マンドレル、典型的には円筒状のマン
ドレルに、補強布の連続シートを巻き付ける工程を含ん
でいる。この補強布は、好適なマトリックス前駆体に含
浸され、及び／又は好適な熱可塑性プラスチックが供給
されており、該巻き付け工程は、該布に張力をかけなが
ら、加熱及び加圧下で行われるため、重ねられた層には
殆ど機械的欠陥がない。斯かる欠陥の発生を減少させる
ことに加え、該布の巻き付け工程は、完成した複合体の
繊維密度を、典型的には少なくとも約１゜４倍、通常は
少なくとも１．７倍、しばしば１゜９倍又はそれ以上に
増加させる。この複合体は、その後硬化、即ち外圧のか
かった高温の真空バッグ内で熔融される。真空バッグを
用いると、外圧をかけやすくなるとともに、マトリック
スの硬化の際の反応生成物の放出に起因するマトリック
ス前駆体の発泡を抑制する。この硬化した、即ち結合し
た布の層は、次いてマトリックスの性質に応じて熱分解
及び／又は高密度化される。典型的には、多工程の高密
度化法が採用され、該方法においては、含浸剤が液体又
は気体で導入され、最終的な所望の密度が得られるまで
、少なくとも２工程で、典型的には少なくとも４工程で
、時には］０工程で、最終的なマトリックスの状態に変
換する。

好ましい実施態様においては、本発明の方法は、複合管
の膨張率よりも大きな膨張率を有するマンドレルを用い
る。そのようなマンドレルは、硬化及び熱分解の間、管
の壁に外向きの圧力をかけることになる、異なる膨張率
を有する。特に、この圧力は、硬化の際に生ずるマトリ
ックスの圧密化度を高め、改良された微細構造を作り出
して、機械的な欠陥の殆ど無い更に高強度の製品をもた
らす。特に好ましい実施態様においては、硬化及び熱分
解の際に異なるマンドレル材料を用い、この場合に硬化
の際に用いる材料は（熱分解の際に用いる材料に比べて
）１１張率がより高く、温度許容度がより低いものであ
る。

補強複合管は、変形を施してそれらの相互連結を容易に
するように修正しても良い。特に、管の端部にテーパー
を付けるか、又は管を互いに又は他の構造部材と連結す
ることの出来る、厚めに形成した平らな又はＵ字状の面
を設けるのが良い。

このテーパー端は、管の製造中に、一端が所望のテーパ
ーに形作られたマンドレルを用いることにより形成され
る。次いて、布を上記の様に巻き付け、そして真空状態
での硬化工程の間にテーパーを形成する。硬化の後、テ
ーパーを所望の最終寸法まで削り、管を高密度化する。

随意に、金属又は他の補！！Ｉ！Ｈをテーパーに導入し
ても良く及び／又は管の端部を丸くしたり成形をしたり
して、相互連結ピン又は接着により接続しＣも良い。

（実施例） 本発明の補強複合管は、平織、バスケット織、又は、ハ
ーネス織（ｈａｒｎｅｓｓ　ｗｅａｖｉｎｇ）等の従来
の二次元的な製織技術によって製造された比較的可撓性
の補強布から形成される。該布は、形成する管の全長に
わたって広がるのに充分な巾を有する連続シートに形成
される。該布の長さは、後述するように該布を巻き付け
る際に、所望の数の層くプライ）を作るのに充分な長さ
にする。ある場合には、２枚以上の別々に分れたシート
を用いることが必要であるか、又は望ましいが、通常は
１枚の連続シートが用いられる。シートは、−１Ｇ的に
は１枚の層の材料からなるものであるが、ある場合には
１枚の布のシートになった２枚以上の層を用いる。

前記布のシー１−は、補強ストランド織物から形成され
、該ストランドは個々の繊維と繊維の東（ヤーン）の両
方を含み、該補強ストランドの寸法及び引張り強さは、
管の所望の強さ及び使用する材料の性質に応じて変化す
る。典型的には、モノフィラメントは、約１〜１５０μ
ｍ、通常は約５〜１０μｍの範囲の直径を有しているが
、ヤーンは複数の個々のモノフィラメントからなり、典
型的には約１００〜２００００本のモノフィラメントを
含み、通常は少なくとも約３０００〜６０００本のモノ
フィラメントを有しており、各々のモノフィラメントは
約１〜２０μｍの範囲の直径を有している。補強布に用
いるモノフィラメント及びヤーンのデニールはどちらも
、典型的には約５００〜５０００ｍｇ／ｍの範囲、通常
１０００〜２０００ｍｇ／ｍの範囲である。

好適な補強材料は通常、セラミックス、炭素及びグラフ
ァイト、ガラス及びアラミド材料等の無機フィラメント
からなる。好適なセラミック材料としては、ミシガン州
、ミツドランドのダウ・コニング社（Ｄｏｗ−Ｃｏｒｎ
ｉｎｇ、　Ｍｉｄｌａｎｄ　、Ｍｊｃｈｉｇａｎ）、マ
サチューセッツ州、ローウェルのＡＶＣＤ特殊材料部（
ＡＶＣＯ５ｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｄ
ｉｖｉｓｉｏｎ、Ｌｏｗｅｌｌ。

Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ　）及びミネソタ州、ミネ
アポリスのスリーエム社（３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｉ
ｎｎｅａｐｏｌｉｓ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）等の供給者
から人手可能な炭化珪素、アルミナ、窒化珪素、ホウ素
／タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素及びジルコニ
ア等のフィラメント及びヤーン等が挙げられる。炭素及
びグラファイトのフィラメント及びヤーンは、プラウエ
ア州、ウィルミントンのハークルズ社（ｔ（ｅｒｃｌ、
ｅｓ、Ｉｎｃ、、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａ
ｒｅ）　、ニューシャーシー州、チェイサムのセラニー
ズ　エンジニアリング（ｃｅｌａｎｅｓｅ　Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ、Ｃｈａｔｈａｍ、Ｎｅｗ　Ｊｅｒｓｅｙ
）　、コネチカット州、ダンバリーのユニオンカーバイ
ド社、特殊高分子及び複合材料部（［Ｊｎｉｏｎ　Ｃａ
ｒｂｉｄｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、５ｐｅｃｉａｌ
ｔｙ　Ｐｏ］ｙｍｅｒｓ　ａｎｒ］　Ｃｏｍｐｏｓｉｔ
ｅｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ、　Ｄａｎｂｕｒｙ、Ｃｏｎｎ
ｅｃｔｉｃｕｔ）及びカリフォルニア州、ガーデナのヒ
ラトコ社（Ｈｉｔ、ｃｏ、Ｇａｒｄｅｎａ。

Ｃａｒｉｆｏｒｎｉａ　）から入手可能である。好適な
ガラスのフィラメント及びヤーンとしては、プラウエア
州、ウィルミントンのデュポン社（ＤｕＰｏｎｔ、Ｗｉ
ｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ）　、オハイオ州
、ト１／ドのオーガラス・コーニング　ファイバーグラ
ス社（ＯｗｅｎｓＣｏｒｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒｇ］ａｓ
ｓ　Ｃｏｒｐ、、Ｔｏｌｅｄｏ、０ｈｉｏ）及びペンシ
ルバニア州、ビッツハーグのピーピージ−インダストリ
ーズ（ＰＰＧ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｐｉｔｔｓｂｕ
ｒｇ、Ｐｅｎｎ５ｙｌｖａｎ１ａ）等の広範な供給者か
ら入手可能なｍＴＫ’ｌシリカ（石英ガラス）、「Ｃ」
ガラス、「Ｄ」ガラス、「Ｅ」ガラス、ｒＨ」ガラス、
「Ｓ」ガラス、Ｘ２２８５、Ｘ２１２４、ＶＡＲＬ　３
４４、ＶＡＲＬ　４１７及びＰＲＤ−４９等が挙げられ
る。アラミドのフィラメント及びヤーンは、プラウエア
州、ウィルミントンのデュポン　ドゥヌムー（ＤｕＰｏ
ｎｔ　ｄｅ　Ｎｅｍｏｕｒｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、
Ｄｅｌａｗａｒｅ）等の製造・販売元から市販されてお
り、ケブラー（Ｋｅｙ］、ａｒ）の商品名で市販されて
いるものも好適である。

補強布は、２種類以上のいろいろな材料を用いることが
望ましい場合もあるが、通常は、１種類の補強材料から
成る。同様に、種々の材料の特性を組み合わせることが
望ましい場合には、補強布の個々のヤーンは２種類以上
のフィラメント材料からなるのがよい。

随意に、補強布の個々の補強ストランドには、同時係属
している米国特許出願第８５２０６６号明細書に記載さ
れているように、それ自身モノフィラメント１３ ントでもマルチフィラメント東（ヤーン）ても良い熱可
塑性プラスチックの糸を巻き付け（５ｅｒｖｅ）でも良
い。該熱可塑性プラスチックの被覆材（ｓｅｒｖｉｎｇ
　）は、後述する巻き付け作業中に加熱及び圧力下で熔
融し、固化して中間ヤーン及び中間層結合（ｉｎｔｅｒ
ｙａｒｎ　ａｎｄ　１ｎｔｅｒｐｌｙ　ｂｏｎｄｉｎｇ
）をなし、そのあとの炭素、炭化珪素、窒化珪素その他
の化学蒸着のような高密度化作業中、所望の形状（ｇｅ
ｏｍｅｔｒｙ）を保つ硬質の構造を形成する。

本発明の補強複合管は、炭素やセラミックのマトリック
スを形成する従来の液体マトリックス前駆体を用いて形
成される。

炭素あるいはグラファイトのマトリックスは、フェノー
ル樹脂、エポキシ、ポリエステル、ポリアミド、ポリイ
ミド、フルフルアルデヒド、液体ピッチ、及び他の大部
分の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂等の好適な液体有機
前駆体を用いて形成される。好適なセラミックの前駆体
としては、ポリカルボシラン（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｓｉ
ｌａｎｅｓ）及び液体酸化アルミニウム（アルミナ）等
のシリコーン及び有機金属前駆体等が挙げられる。これ
らの材料は、後述するように高密度化に用いる含浸剤と
してたけてなく、予備含浸剤としての役目を果す。

補強布を従来の方法で織った後、通常は該布に、液体マ
トリックス前駆体を典型的にはスプレー浸漬又は塗布に
よって付けるが、該布をマンドレルに巻き付ける前に、
随意、前駆体をある程度硬化させても良い。被覆された
（　５ｅｒｖｅｄ　）補強ス１〜ランドから形成された
布は、斯かる予備含浸を通常は必要としない。

被覆及び／又は予備含浸された補強布は、所望の形状、
典型的には円筒状又は円錐状のマンドレルに、所定の張
力、典型的には１　ｃｒｎの巾あたり約１７８、６ｇ〜
１７８６ｇ　（１インチの巾あたり約１〜１０ボンド）
の張力をかけながら巻き付けられる。該布をマンドレル
に巻き付けているときに、典型的には布を巻き付けてい
る際にマンドレルに押し付けられる向かい合ったローラ
ー及びバーを用いて１箇所又はそれ以上の箇所に熱及び
圧力が加えられる。

オーフン等の加熱された環境内で巻きつけの工程を行う
ことも可能であるが、］個又はそれ以上のローラー又は
バーを内側から加熱するのが好都合である。

円筒状及び円錐状のマンドレル上に補強布を巻き付ける
のに特に好都合なシステムが、第１−図Ａ及び第１図Ｂ
に示されている。図示するように、システム１０は、一
対の下側の円筒状のバー１４及び１６に支持された円筒
状のマンドレル１２を備えている。バー１−４及び１６
は、バーの間の間隔を調整することが出来るように、順
次各々の端部がテーブル（図示せず）に摺動可能に支持
されている。ローラー１８がマンドレル１２の上に配置
され、固定されたコネクター２２に枢着されたレバーア
ーム２０（これらのうちの一つのみ図示する）に取り付
けられている。上端が固定され、ピストンロッド２６に
よりレバーアーム２０に取り付けられたピストン／シリ
ンダー組立体２４によって、下方向の力がローラー１８
に加えられる。

バー１４及び１６並びにローラー１８は、（円筒状のマ
ンドレルと）軸線方向に整合しており、マンドレル１２
はそれらの間に回転可能に設けられている。向かい合う
バー１４及び１６の間の間隔にテーパーを付けることに
より、テーパーした、即ち円錐状のマンドレルをこのシ
ステムに収容することが出来る。

布３０は、先ず布をマンドレルに当接させることにより
、マンドレルに巻き付けられる。次いで、マンドレル１
２は通常１〜１０ｐｐｍで回転し、一定の引張り力を該
布に加える。同時に、下方向の力、典型的には］、　ｃ
ｍの巾あたり約８９３ｇ　〜３５．７２ｋｇ　Ｃ１イン
チの巾あたり約５〜２００ボンド）の力を、ピストン／
シリンダー組立体２４によってローラー１８に加える。

更に、支持バー１４及び１６の一方又は両方を、内部の
スチームあるいは電気抵抗加熱素子によって典型的には
約１２１°Ｃ（２５０°Ｆ）まで加熱し、それにより、
補強布をマンドレル１２に巻き（−ｆけているときに、
熱を直接補強布に加える。

被覆材及び／又は予備含浸剤がローラー１８との最初の
接触点に到達する前に熔融するように、少なくとも第一
のへ−１４を加熱することが好ましい。マンドレル１２
は、充分な回転数だけ回転して、所望の数の補強布の層
、典型的には約２〜５０層、通常は約２〜１０層、より
普通には約４層を、マンドレルに付けるようにする。熱
及び圧力は、共働して、継続的に付着される層を圧縮し
ながら被覆材及び／又は予備含浸剤を熔かして、得られ
るプレフォームの繊維密度をを増加させる役目をする。

巻き付け作業は、プレフォームの硬化に先立って行われ
、本発明の改良された製品に初期のフィラメント配向及
び密度を与える。同時に行う引張り及び圧縮作用により
、硬化作業中に圧力のみで繊維密度を増加させた場合に
生ずる皺や他の機械的欠陥をもたらすことなしに、かか
る高繊維密度を与える。

本発明による硬化は、プレフォームがまだマンドレルに
載置されている間にプレフォームのまわりに密封された
弾性のジャケット内で行われる。

このジャケットは排気され、その結果得られる真空状態
によりジャケットの壁がプレフォームを内方に圧縮する
。更に、この真空状態は、硬化作業の間に発生した反応
生成物を抜き出す役割を果し、揮発性の反応生成物の除
去を容易にするガス抜き布（ｂｌｅｅｄｅｒ　ｃｌｏｔ
ｈ）を殺ける必要性をしばしば除去するものであり、真
空状態のない場合には、この揮発性の反応生成物はマト
リックスに捕捉されてしまう。しかしながら、壁の厚さ
が約０．２５４ｃｍ（０，１０インチ）をよりも大きな
管の場合には、一般にガス抜き布を用いることが望まし
い。

ジャケットは、シリコーンゴム等の熱硬化性エラストマ
ーから、ジャケット材料を（補強材料のない状態で）マ
ンドレルの周りに嵌め、ジャケラｌ〜を高温、通常は約
２０４°Ｃ（４００“Ｆ）の高温に４時間さらし、残存
する揮発物を追い出すことによって形成するのが好都合
である。このようにして、ジャケットは、完成品の所望
の形状に対応するマンドレルの形状とぴったり同じ形状
をもつ。好適なシリコーンゴムには、ゼネラル　エレク
トリック　８７５　（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ　８７５）及びダウ　コニング　エイチシーエス　８
０　（Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ　ＨＧＳ８０）等がある
。

形成された補強布の硬化は、予備含浸剤の性質に応じて
、高温で、典型的には約３７１〜４２７°Ｃ（７００〜
８００’Ｆ）の範囲の温度で行われる。通常、硬化は、
高圧下て、典型的には１５〜３００ｐｓｉｇの範囲、よ
り典型的には７５〜１１００ｐｓｉの範囲の高圧下で行
われる。硬化は、真空バッグを、該真空バッグが離れた
真空ソースに接続されたまま、真空バッグの温度及び外
圧を制御することが出来るオートクレーブ内に入れて行
うことが好都合である。あるいはまた、好適な圧力容器
内に外圧をかけながらマンドレルを内側から加熱するこ
とによって行っても良い。硬化は、通常約５分〜３時間
、より一般的には約１〜２時間行う。

ポリカルボシラン含浸剤及び液体酸化アルミニウム前駆
体含浸剤の硬化の具体的方法が、米国特許出願第０４６
９５６号明細書及び米国特許出願第１６６９５８号明細
書に記載されており、その開示の内容が本明細書におい
て参照されている。

ひとたび管プレフォームを硬化させると、硬化されたマ
トリックス前駆体を、典型的には約２０４〜８１６°Ｃ
（４００〜１５００°Ｆ）の範囲の高温で熱分解するこ
とにより、最終マトリックス材料に変換することが必要
である。ポリカルボシラン前駆体及び酸化アルミニウム
前駆体の特定の硬化方法が、上述した特許出願に記載さ
れている。液体有機前駆体は、約２６０〜８１６’　Ｃ
（５００〜１５００’Ｆ）の範囲の温度で、典型的には
約１〜２４時間熱分解することにより炭素に変換するこ
とが出来る。

マンドレルは、製造するマトリックスよりも大きなＭｆ
ｅ　’Ｊ％率を有する材料から造られることが好ましく
、典型的には該マトリックスの膨張率の１．１〜１０倍
の範囲の大きさのＢＥ　張車である。このマンドレルと
硬化、又は変換を受ける管の膨張率の差が、マトリック
スと補強布との間の結合を改善するフープ荷重（ｈｏｏ
ｐ　ｌｏａｄｉｎｇ）を管にもたらすことがわかった。

出来上がる管は、ミクロ座屈及びマクロ座屈（ｍｉｃｒ
ｏ　ａｎｄ　ｍａｃｒｏ　ｂｕｃｋｌｉｎｇｓ）のどぢ
らに対してもより大きな抵抗力を有している。

選択するマンドレルの材料は、勿論、工程条件に耐える
ものでなければならないが、硬化（低温）には熱分解（
高温）に用いるよりも膨張率の大きな材料を用いること
が望ましい。

硬化及び熱分解に有用なマンドレルの構成に好適な材料
には以下のものがある。

熱膨張率 １程　　ＮＮ　　　　　　　　　　（ｊｎ／ｉｎ／“Ｆ
）硬化　　　　アルミニウム　　　　　　　　　　　　
　　　　　１２．５ｘｌＯ−６１／　　　　　　スチー
＋ｋ（１，０２０）　　　　　　　　　　　　　　　６
．５ｘｌＯ−”／／　　　　　　スチール（１０４０）
　　　　　　　　　　　　　　６．３χ１０−６〃　　
　　　スチー１ｋ（１０８０）　　　　　　　　　　　
　　　６．０ｘｌＯ−６熱分解　Ａｌ２Ｏ３５，０Ｘ１
０−６ ／／　　　　　ＳｉＣ２，５ｘｌＯ” 〃　　　　り゛ラファイト　（ハ゛ルタ（Ｂｕｌ、ｋ）
）　　　　３．０ｘｌＯ−６マトリツクス前駆体の変換
により、通常はマトリックスの体積が減少するため、追
加の液体のマトリックス前駆体材料を、ある程度高密度
化されたものに付けることが必要である。この液体の前
駆体材料は、前駆体を予備含浸剤として用いた場合には
それと同じものでも異なるものでも良い。

追加の液体の前駆体材料は、従来の方法てスプレ、浸漬
あるいは塗布により付けられ、上記のように一般に重合
によって所望のマトリックス材料に変換される。合計で
２〜１０回の高密度化工程を行い、密度が約１．２〜２
．７ｇ／ｃｒｎ２の範囲の最終的な複合管を形成する。

たった全説明した複合管の形成方法は、管同士を相互に
連結するのに有用なテーパー付きの管端部を設けるよう
に修正しても良い。第２図に示すようにテーパー端４２
を有する円筒状のマンドレル４０を用いることにより、
補強布がマンドレルのテーパー部分を覆って延びるよう
に、補強布はマンドレルに巻かれる。マンドレルに巻か
れた補強布を硬化用真空バッグに入れると、巻かれた布
に外圧がかかり、テーパーと同じ形をとる。テーパー４
２の先端を越えて延びるのに充分な補強材料を与えるこ
とにより、第３図に示すように平らな部分を設けても良
い。通常、真空バッグは、テーパーが正確に所望の形状
をとるように形成される。硬化の後、余分な材料を削っ
て、第３図に見られるような最終製品を形成する。第３
図において、管５０は、円筒状部分５２とテーパー端５
４とを備えており、該テーパー端は、該テーパー端から
延びて平らな延長部５６を有している。穴５８を該延長
部に形成し、端部をナツト及びボルト等の従来の留め具
を用いて留めても良い。管５０は、通常第２のテーパー
端６０を備えているが、第２のテーパー端は、普通は円
筒状の壁５２及び第１のテーパー端５４と同じ製造工程
で形成されることはない。両方のテーパー端を同時に形
成することが出来ない理由は、マンドレル４０を複合管
５０の内側から取り外さなければならないので、第２の
端部は開いたままにしておかなければならないからであ
る。第２のテーパー端は、別個に、本発明の方法あるい
は他の方法によって形成することが出来る。しかる後、
二つの部品を、適当な接着剤あるいは機械的留め具で結
合する。

以上に、本発明を、明確な理解を目的として、図面及び
実施例によって詳しく説明したが、特許請求の範囲の内
容の範囲内で、変更や改良を行うことが出来ることは明
らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及び第１図Ｂは、本発明の方法による、補強布
を引張力をかけながら円筒状のマンドレルに巻き付ける
のに好ましい方法を示す。 第２図は、本発明の方法による、テーパー端を有する複
合管を形成するためのテーパー付きのマンドレルを示す
。 第３図は、本発明により形成された両端にテーパー端を
有する複合管を示す。 １０　・ １２　・ ］　４． １８　・ ３０　・ ４０　・ ４２　・ ５０　・ 補強布の巻き付けシステム マンドレル ６・・バー ローラー 補強布 円筒状マンドレル テーパー 両端にテーパー端を有する複合管

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強耐火性複合管の形成方法であって、該方法が
   、 （ａ）熱及び圧力を同時に加え、引張り力をかけながら
   、連続した補強布をマンドレルに巻き付ける工程であっ
   て、該布は、耐火性マトリックス前駆体で予備含浸され
   ているか、又は熱可塑性プラスチックが供給されており
   、該布の連続した層が、機械的欠陥を伴うことなく圧縮
   される工程、（ｂ）巻かれた補強布の耐火性マトリック
   ス前駆体又は熱可塑性プラスチックを真空下、高温で硬
   化させる工程、 （ｃ）巻かれた補強布の硬化した耐火性マトリックス前
   駆体又は熱可塑性プラスチックを、熱分解により対応す
   る耐火性マトリックスに変換する工程であって、該変換
   が、巻かれた補強布が、耐火性マトリックスの熱膨張率
   の１．１〜１０倍の熱膨張率を有するマンドレル上にあ
   る間に行われる工程、 （ｄ）巻かれた補強布に追加のマトリックス前駆体を含
   浸させる工程、 （ｅ）追加のマトリックス前駆体をマトリックスに変換
   する工程、及び （ｆ）所望のマトリックス密度に達するまで、工程（ｄ
   ）及び（ｅ）を繰り返す工程、 からなることを特徴とする補強耐火性複合管の形成方法
   。
2. （２）前記巻かれた補強布が第１のマンドレル上にある
   間に工程（ｂ）を行い、該巻かれた補強布が第２のマン
   ドレル上にある間に工程（ｃ）を行い、第１のマンドレ
   ルが、第２のマンドレルよりも高い熱膨張率を有するこ
   とを特徴とする請求項（１）に記載の方法。
3. （３）工程（ｄ）の前に、前記巻かれた補強布の一端に
   テーパーを付ける工程を更に含み、それにより該テーパ
   ー端が、補強複合管の取付け箇所としての役目を果すこ
   とが出来ることを特徴とする請求項（１）に記載の方法
   。
4. （４）マンドレルのテーパー端を覆って形成することに
   より、前記一端に、テーパーを付けることを特徴とする
   請求項（３）に記載の方法。
5. （５）前記補強布が、グラファイト、セラミック、ガラ
   ス及びアラミドから選択された材料からなることを特徴
   とする請求項（１）に記載の方法。
6. （６）前記布に、液体有機前駆体、ポリカルボシラン、
   及び液体酸化アルミニウムから選択された有機マトリッ
   クス前駆体材料を含浸させることを特徴とする請求項（
   １）に記載の方法。
7. （７）マンドレルが円筒状であり、一対のバーに支持さ
   れ、少なくとも一つの反対側のローラーがその上にあり
   、該バーの少なくとも一つが加熱されることを特徴とす
   る請求項（１）に記載の方法。
8. （８）前記巻き付け工程が、前記補強布の密度を少なく
   とも約１．４倍増加させることを特徴とする請求項（１
   ）に記載の方法。
9. （９）マトリックス前駆体の硬化を、前記巻かれた布を
   ぴったりあった真空バッグに入れ、該真空バッグの外部
   に高圧をかけ、該巻かれた布を支持しているマンドレル
   を内側から加熱することにより行うことを特徴とする請
   求項（１）に記載の方法。
10. （１０）工程（ｂ）及び工程（ｃ）を、前記巻かれた補
    強布が同じマンドレル上にある間に行うことを特徴とす
    る請求項（１）に記載の方法。