(57)【要約】【課題】ＦＲＰ円筒の強度を確保して破壊が起こりにくいＦＲＰ円筒及びその製造方法を提供する。【解決手段】複数のプリプレグを巻回して熱硬化させることでＦＲＰ層とするＦＲＰ円筒であって、前記ＦＲＰ層は、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する一対の捩り剛性保持プリプレグと円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグとを重ねた状態で複数プライ連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含んでおり、前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている、ことを特徴とするＦＲＰ円筒。【選択図】図４
2019193979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプリプレグを巻回して熱硬化させることでＦＲＰ層とするＦＲＰ円筒であって、
前記ＦＲＰ層は、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する一対の捩り剛性保持プリプレグと円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグとを重ねた状態で複数プライ連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含んでおり、
前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている、
ことを特徴とするＦＲＰ円筒。
【請求項２】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグは、内層側から外層側に向かって順に、前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグとが重ねられた状態で少なくとも２プライ連続して巻回され、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも１プライ巻回されるようにオフセットされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ円筒。
【請求項３】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグは、内層側から外層側に向かって順に、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも２プライ巻回され、前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグとが重ねられた状態で少なくとも２プライ連続して巻回され、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも１プライ巻回されるようにオフセットされている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＦＲＰ円筒。
【請求項４】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回開始位置が互いに異なるようにオフセットされている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＦＲＰ円筒。
【請求項５】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグは長繊維方向が円筒軸線方向に±α°（０＜α＜９０）で斜交する一対のバイアスプリプレグからなり、前記座屈防止プリプレグは長繊維方向が円筒軸線方向に直交する９０°プリプレグからなる、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＦＲＰ円筒。
【請求項６】
複数のプリプレグを巻回して熱硬化させることでＦＲＰ層とするＦＲＰ円筒の製造方法であって、
前記複数のプリプレグを巻回する際に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する一対の捩り剛性保持プリプレグと円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグとを重ねた状態で複数プライ連続して巻回する同時多層巻回工程を含んでおり、
前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットした、
ことを特徴とするＦＲＰ円筒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ円筒及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のＦＲＰ層とするＦＲＰ円筒及びその製造方法が開示されている。複数のＦＲＰ層中には、複数のプリプレグを重ねてなるセットプリプレグを複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層が含まれている。
【０００３】
特許文献１、２において、セットプリプレグは、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ（例えばバイアスプリプレグ）と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ（例えば９０°プリプレグ）とから構成されている。あるいは、セットプリプレグは、上述した捩り剛性保持プリプレグと座屈防止プリプレグに、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグ（例えば０°プリプレグ）を加えて構成されている。
【０００４】
特許文献１、２では、セットプリプレグにおける捩り剛性保持プリプレグと座屈防止プリプレグの巻回開始位置を互いに異ならせて、同時多層巻回層における捩り剛性保持層と座屈防止層をオフセットさせている。例えば、特許文献２では、セットプリプレグにおける捩り剛性保持プリプレグと座屈防止プリプレグの巻回開始位置が、座屈防止プリプレグが単独で少なくとも１プライ巻回され、その後、捩り剛性保持プリプレグと座屈防止プリプレグが重ねられた状態で少なくとも２プライ連続して巻回されるように、互いにオフセットされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０８４８０９号
【特許文献２】特開２０１４−１７２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２のＦＲＰ円筒及びその製造方法は、ＦＲＰ円筒の強度が不十分であるために、破壊（例えば剥離や捩り疲労破壊）が起こりやすいという問題がある点で、改良の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題意識に基づいて完成されたものであり、ＦＲＰ円筒の強度を確保して破壊が起こりにくいＦＲＰ円筒及びその製造方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＦＲＰ円筒は、複数のプリプレグを巻回して熱硬化させることでＦＲＰ層とするＦＲＰ円筒であって、前記ＦＲＰ層は、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する一対の捩り剛性保持プリプレグと円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグとを重ねた状態で複数プライ連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含んでおり、前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている、ことを特徴としている。
【０００９】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグは、内層側から外層側に向かって順に、前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグとが重ねられた状態で少なくとも２プライ連続して巻回され、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも１プライ巻回されるようにオフセットされていてもよい。
【００１０】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグは、内層側から外層側に向かって順に、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも２プライ巻回され、前記一対の捩り剛性保持プリプレグと前記座屈防止プリプレグとが重ねられた状態で少なくとも２プライ連続して巻回され、前記座屈防止プリプレグが単独で少なくとも１プライ巻回されるようにオフセットされていてもよい。
【００１１】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回開始位置が互いに異なるようにオフセットされていてもよい。
【００１２】
前記一対の捩り剛性保持プリプレグは長繊維方向が円筒軸線方向に±α°（０＜α＜９０）で斜交する一対のバイアスプリプレグからなってもよい。前記座屈防止プリプレグは長繊維方向が円筒軸線方向に直交する９０°プリプレグからなってもよい。
【００１３】
本発明のＦＲＰ円筒の製造方法は、複数のプリプレグを巻回して熱硬化させることでＦＲＰ層とするＦＲＰ円筒の製造方法であって、前記複数のプリプレグを巻回する際に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する一対の捩り剛性保持プリプレグと円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグとを重ねた状態で複数プライ連続して巻回する同時多層巻回工程を含んでおり、前記一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットした、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＦＲＰ円筒の強度を確保して破壊が起こりにくいＦＲＰ円筒及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態によるＦＲＰ円筒を示す斜視図である。
【図２】本実施形態による複数のプリプレグの構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態による複数のプリプレグの積層構造の一例を示す図である。
【図４】本実施形態による複数のプリプレグの巻回終了位置を拡大して示す図である。
【図５】角度層（バイアス層）の巻回終了位置に応じた剥離箇所の違いを示す概念図である。
【図６】本実施形態によるＦＲＰ円筒を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本実施形態によるＦＲＰ（Fiber  Reinforced  Plastics）円筒１を示す斜視図である。ＦＲＰ円筒１は、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させることでＦＲＰ層１０としたものである。図１において、ＦＲＰ円筒１の長さをＬとし、ＦＲＰ円筒１の外径をΦとし、ＦＲＰ円筒１の内径をφとしている。ＦＲＰ円筒１の長さＬは、ＦＲＰ円筒１の用途（例えば、車両のプロペラシャフトやドライブシャフト等）に応じて適宜設定することができる。外径Φと内径φの差分（Φ−φ）であるＦＲＰ円筒１の厚みは、複数のプリプレグの各種パラメータ（種類、厚み、枚数、プライ数等）によって適宜設定することができる。
【００１７】
図２は、本実施形態による複数のプリプレグの構成の一例を示す図である。作図の便宜上の理由により、複数のプリプレグの厚みを誇張して大きめに描いている。厳密には、ＦＲＰ円筒１の内層側から外層側に向かうに連れて、同じプライ数でも必要なプリプレグの幅が漸増するが、その点は無視して描いている。
【００１８】
ＦＲＰ円筒１のＦＲＰ層１０を構成する複数のプリプレグは、内層側から外層側に向かって順に、曲げ剛性保持プリプレグ２０と、セットプリプレグ３０とを有している。セットプリプレグ３０は、内層側から外層側に向かって順に、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と、座屈防止プリプレグ３３とを有している。
【００１９】
曲げ剛性保持プリプレグ２０は、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有しており、円筒軸線方向と平行をなす方向に加わる力（曲げ）に対する強度を受け持つものである。曲げ剛性保持プリプレグ２０は、長繊維方向が円筒軸線方向と平行をなす０°プリプレグから構成することができる。曲げ剛性保持プリプレグ２０は、マンドレルＭの外周に２プライ巻回できる幅に設定されている。なお、曲げ剛性保持プリプレグ２０の幅には自由度があり、例えば、マンドレルＭの外周に少なくとも２プライ巻回できる幅とすることができる。
【００２０】
一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２は、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有しており、円筒軸線方向に斜交する方向に加わる力（捩り）に対する強度を受け持つものである。一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２は、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°（０＜α＜９０）で斜交する一対のバイアスプリプレグから構成することができる。斜交角度αは、例えば、±３０°、±４５°又は±６０°に設定することができるが、具体的な値には自由度があり、種々の設計変更が可能である。一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２は、マンドレルＭの外周に１１プライ巻回できる幅に設定されている。なお、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の幅には自由度があり、例えば、マンドレルＭの外周に少なくとも２プライ巻回できる幅とすることができる。
【００２１】
一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２は、巻回開始位置と巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている。より具体的に、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２のうち、外層側の捩り剛性保持プリプレグ３２が先に巻回開始されて内層側の捩り剛性保持プリプレグ３１が後に巻回開始され、且つ、外層側の捩り剛性保持プリプレグ３２が先に巻回終了されて内層側の捩り剛性保持プリプレグ３１が後に巻回終了される。これにより、捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了位置から進展する層間剥離を防止することができる。
【００２２】
なお、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２のうち、内層側の捩り剛性保持プリプレグ３１が先に巻回開始されて外層側の捩り剛性保持プリプレグ３２が後に巻回開始され、且つ、内層側の捩り剛性保持プリプレグ３１が先に巻回終了されて外層側の捩り剛性保持プリプレグ３２が後に巻回終了されてもよい。この場合、捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了位置から進展する層間剥離を防止することができる。
【００２３】
一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回開始位置と巻回終了位置のオフセット量をどのように設定するかには自由度があり、種々の設計変更が可能である。一例として、ＦＲＰ円筒１の内径φが３３ｍｍであり外径Φが４４ｍｍであるとき、オフセット量を３０ｍｍ程度に設定することができる。
【００２４】
一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回開始位置と巻回終了位置のオフセット量Ｏ（単位はｍｍ）は、例えば、ＦＲＰ円筒１の外周長Ｒ（単位はｍｍ）との関係で、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）、の下限を下回ると、オフセット量Ｏが小さくなりすぎて、ＦＲＰ円筒１の強度が不十分となって破壊（例えば剥離や捩り疲労破壊）が起こりやすくなってしまう。条件式（１）の上限を上回ると、オフセット量Ｏが大きくなりすぎて、捩り方向に対する強度が不十分となってしまう。条件式（１）を満足することにより、ＦＲＰ円筒１の強度（捩り方向に対する強度を含む）を確保して破壊（例えば剥離や捩り疲労破壊）を起こりにくくすることができる。以上の作用効果は、例えば、以下の条件式（１’）さらには条件式（１”）を満足することで、より一層顕著に得ることができる。
（１）０．１＜Ｏ／Ｒ＜０．５
（１’）０．２＜Ｏ／Ｒ＜０．４
（１”）０．２５＜Ｏ／Ｒ＜０．３５
【００２５】
なお、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了位置だけを互いに異ならせて、巻回開始位置を一致させてもよい。この場合、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２のうち、先に巻回終了する方の幅を相対的に小さくし、後に巻回終了する方の幅を相対的に大きくすることができる。
【００２６】
座屈防止プリプレグ３３は、円筒軸線方向に直交する繊維層を有しており、円筒軸線方向に直交する方向に加わる力（座屈）に対する強度を受け持つものである。座屈防止プリプレグ３３は、長繊維方向が円筒軸線方向に直交する９０°プリプレグから構成することができる。座屈防止プリプレグ３３は、マンドレルＭの外周に１４プライ巻回できる幅に設定されている。なお、座屈防止プリプレグ３３の幅には自由度があり、例えば、マンドレルＭの外周に少なくとも２プライ巻回できる幅とすることができる。
【００２７】
座屈防止プリプレグ３３は、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２に対する巻回開始位置と巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている。より具体的に、座屈防止プリプレグ３３は、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回開始位置より２プライ分だけ巻回開始方向に突出しており、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回開始前に２プライ分だけ単独で巻回される。また、座屈防止プリプレグ３３は、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了位置より１プライ分だけ巻回終了方向に突出しており、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了後に１プライ分だけ単独で巻回される。なお、ここでは、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回開始位置と巻回終了位置のオフセットを無視して、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２のいずれかの巻回開始位置と巻回終了位置を基準としている。
【００２８】
なお、座屈防止プリプレグ３３は、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２に対する巻回開始位置及び／又は巻回終了位置を一致させてもよい。この場合、座屈防止プリプレグ３３の幅を一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の幅と略同一に設定することができる。
【００２９】
ＦＲＰ円筒１を製造する場合、曲げ剛性保持プリプレグ２０とセットプリプレグ３０（一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３）をマンドレルＭに巻回していく。図３は、本実施形態による複数のプリプレグの積層構造の一例を示す図である。まず、曲げ剛性保持プリプレグ２０を単独で２プライ巻回する。次いで、曲げ合成保持プリプレグの外周にセットプリプレグ３０を巻回する。より具体的に、座屈防止プリプレグ３３を単独で２プライ巻回し、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３を重ねた状態で１１プライ連続して巻回し（３×１１＝３３プライ）、座屈防止プリプレグ３３を単独で１プライ巻回する。以上の合計巻回数は３８プライとなる。プリプレグ巻回工程は、各プリプレグを密着させるために、所定の予熱状態で行うことが好ましい。
【００３０】
プリプレグ巻回工程が終了したら、張力を与えながら熱収縮テープを巻回して外圧力を加えた状態で、加熱装置（例えばオーブン等）により加熱してプリプレグを硬化させる。この加熱硬化工程は、真空雰囲気中で実施することが好ましい。この加熱硬化により、マンドレルＭに巻回された複数のプリプレグが加熱硬化してＦＲＰ層１０となる。最後にマンドレルＭを引き抜くことにより、マンドレルＭの外径に対応する内径φと、この内径φにＦＲＰ層１０の厚みを加えた外径Φと、プリプレグの長さに対応する長さＬとを有するＦＲＰ円筒１が完成される（図１）。
【００３１】
以上のＦＲＰ円筒１の製造方法は、複数のプリプレグを巻回する際に、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３を重ねた状態で複数プライ（一例として１１プライ）連続して巻回する同時多層巻回工程を有している。従って、ＦＲＰ円筒１のＦＲＰ層１０は、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３を重ねた状態で複数プライ（一例として１１プライ）連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を有している。これにより捩り方向と座屈方向に対する強度が高いＦＲＰ円筒１を得ることができる。また、セットプリプレグ３０に含まれる一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３の樹脂量を減らしつつ強化繊維量を増やせるので、ＦＲＰ円筒１の軽量化と高強度化を図ることができる。
【００３２】
図４は、本実施形態による複数のプリプレグの巻回終了位置を拡大して示す図である。図４に示すように、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている。より具体的に、外層側の捩り剛性保持プリプレグ３２が先に巻回終了されて、内層側の捩り剛性保持プリプレグ３１が後に巻回終了される。さらに、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３の同時多層巻回の終了後、座屈防止プリプレグ３３が続けてもう１プライ連続して巻回される。
【００３３】
本発明者は、ＦＲＰ円筒の捩り疲労破壊が起こるメカニズムについて鋭意研究を重ねた結果、角度層（バイアス層）の巻回終了位置から進展する層間剥離が大きな影響を及ぼすことを見出した。すなわち、ＦＲＰ円筒に捩り方向の力が加わることにより、角度層（バイアス層）の巻回終了位置に、外径方向に剥離する力が局所的に発生する。角度層（バイアス層）は、円筒軸線方向に±α°で斜交する一対のバイアスプリプレグ（例えば±４５°プリプレグ）で構成されることが多く、この一対のバイアスプリプレグの巻回終了位置が同じであると、＋方向と−方向の両方で同じ位置で外径方向に剥離する力を受けることになり、剥離進展が加速する。
【００３４】
これに対し、本実施形態では、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回終了位置を互いに異ならせる（オフセットする）ことにより、角度層（バイアス層）の巻回終了位置から進展する層間剥離を効果的に防止することができる（層間剥離の起点を分散させることができる）。
【００３５】
図５Ａ、図５Ｂは角度層（バイアス層）の巻回終了位置に応じた剥離箇所の違いを示す概念図である。図５Ａは角度層（バイアス層）の巻回終了位置が同じである場合の剥離箇所を示しており、層間剥離の起点が大きいために剥離進展が加速していることが分かる。図５Ｂは角度層（バイアス層）の巻回終了位置を異ならせた場合の剥離箇所を示しており、層間剥離の起点を分散させることで層間剥離が効果的に防止されていることが分かる。
【００３６】
また本実施形態では、セットプリプレグ３０の一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３が、内層側から外層側に向かって順に、座屈防止プリプレグ３３が単独で少なくとも２プライ巻回され、一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２と座屈防止プリプレグ３３とが重ねられた状態で少なくとも２プライ連続して巻回され、座屈防止プリプレグ３３が単独で少なくとも１プライ巻回されるようにオフセットされている。
【００３７】
捩り方向の力を負担することなく径方向の力に対して有効に働く周方向の繊維層（９０°層）を、角度層（バイアス層）を含む同時多層巻回層の巻回終了位置を完全に覆うように少なくとも１プライ（好ましくは１．５プライ以上）巻回することにより、角度層（バイアス層）の巻回終了位置の剥離を抑えるとともに、捩り疲労強度を飛躍的に向上させることが可能になる。
【００３８】
図６は、本実施形態によるＦＲＰ円筒１を示す断面図である。図６に示すように、ＦＲＰ円筒１の最外層に捩りに対して直接的に荷重を受けない最外層の９０°層を少なくとも２プライに亘って設けることにより、角度層（バイアス層）に多少の層間剥離が発生した場合であってもその悪影響を最低限に抑えることができる。また、ＦＲＰ円筒１の周方向における層間剥離範囲を抑制することができる。
【００３９】
本発明者は、図２〜図４の積層構造を有する一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置を互いに異ならせたＦＲＰ円筒（以下、本実施形態のＦＲＰ円筒と呼ぶ）、及び、使用するプリプレグはそのままで一対の捩り剛性保持プリプレグの巻回終了位置を一致させたＦＲＰ円筒（以下、比較例のＦＲＰ円筒）を実際に作製して、捩り疲労破壊試験を行った。捩り疲労破壊試験は、株式会社鷺宮製作所のＲＦＨ電気サーボねじり疲労試験機（形式２１３-０５０）を用いてＦＲＰ円筒の一端を固定し、他端について試験トルク３ｋＮｍ、試験速度０．１〜１Ｈｚのようにして行った。
【００４０】
本実施形態のＦＲＰ円筒と比較例のＦＲＰ円筒を各３本ずつ作製して、捩り疲労破壊試験を３回行った。捩り疲労破壊に至るまでの試行回数は、平均ベースで、本実施形態のＦＲＰ円筒が比較例のＦＲＰ円筒の約７倍となっており、本実施形態のＦＲＰ円筒が比較例のＦＲＰ円筒よりも飛躍的に高い捩り疲労強度を実現できていることが分かる。
ＦＲＰ円筒    破壊までの試行回数
本実施形態１  ４７８５８回
本実施形態２  ５７０１８回
本実施形態３  ４４６３８回
平均          ４９８３８回
比較例１      ５６８３回
比較例２      ６３５３回
比較例３      ９４３３回
平均          ７１５６回
【００４１】
セットプリプレグ３０を構成する座屈防止プリプレグ３３を一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２の巻回開始前に２プライ分だけ単独で巻回することにより、ＦＲＰ円筒１の静強度を向上させることができる。セットプリプレグ３０の最内層に角度層（バイアス層）を設けた場合、捩りトルクによってプリプレグの巻き始めが内径方向に剥離しやすいが、本実施形態のようにセットプリプレグ３０の最内層に座屈防止プリプレグ（９０°プリプレグ）３３を支持することで、プリプレグの巻き始めが内径方向に剥離するのを効果的に防止することが可能になる。
【００４２】
ＦＲＰ円筒１のＦＲＰ層１０の最内層は、曲げ剛性保持プリプレグ（０°プリプレグ）２０を単独で２プライ巻回して熱硬化した曲げ剛性保持層（０°層）となっている。これにより、ＦＲＰ円筒１の内周面にセレーションを挿入（圧入）したとき、セレーションの谷部の隙間を曲げ剛性保持層（０°層）が埋めることで、ＦＲＰ層１０の最内層の剥離を抑制して、セレーションとの接合強度を向上させることができる。
【００４３】
このように本実施形態では、ＦＲＰ円筒１のＦＲＰ層１０が、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する一対の捩り剛性保持プリプレグ（一対のバイアスプリプレグ）３１、３２と円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ（９０°プリプレグ）３３とが重ねられた状態で複数プライ連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含んでおり、一対の捩り剛性保持プリプレグ（一対のバイアスプリプレグ）３１、３２の巻回終了位置が互いに異なるようにオフセットされている。これにより、ＦＲＰ円筒１の強度を確保して破壊（例えば剥離や捩り疲労破壊）を起こりにくくすることができる。
【００４４】
以上の実施形態では、セットプリプレグ３０の一対の捩り剛性保持プリプレグ３１、３２を一対のバイアスプリプレグから構成するとともに、セットプリプレグ３０の座屈防止プリプレグ３３を９０°プリプレグから構成する場合を例示して説明した。しかし、一対の捩り剛性保持プリプレグと座屈防止プリプレグとして、織物プリプレグの繊維方向を適宜設定したものを用いることも可能である。織物プリプレグとしては、例えば、平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する平織物プリプレグ、三軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する三軸織物プリプレグ、四軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する四軸織物プリプレグを使用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  ＦＲＰ円筒
１０  ＦＲＰ層
２０  曲げ剛性保持プリプレグ（０°プリプレグ）
３０  セットプリプレグ
３１  ３２  一対の捩り剛性保持プリプレグ（一対のバイアスプリプレグ）
３３  座屈防止プリプレグ（９０°プリプレグ）
【図１】
2019193979.tif 000003
【図２】
2019193979.tif 000004
【図３】
2019193979.tif 000005
【図４】
2019193979.tif 000006
【図５】
2019193979.tif 000007
【図６】
2019193979.tif 000008