JPH0153628B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はハニカムサンドイツチ筒体の製造方法
に関するものであり、更に詳しくは、ハニカム状
芯材を中間層とし内外層を繊維強化熱硬化性樹脂
（以下、FRPという。）で構成された軽量で剛性
の高い筒体の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来よりFRP製の筒体、なかでも不飽和ポリ
エステル樹脂とガラス繊維とを用いて成るFRP
製の筒体は、成形性が良く、しかも軽量で耐食性
に富むことから浄化槽、サイロ、下水管等種々の
用途に用いられて来た。しかしながら、FRP製
筒体は、弾性率が小さいFRPからできているた
めに、加えられる応力に対する変形量が大きくな
り、使用条件によつては種々の制約を受けるもの
であつた。中でも地下埋設時のように外圧を受け
るような用途においては、弾性率が直接に座屈強
度に影響するためかなり肉厚の筒体を作成する必
要があつた。このような肉厚の筒体を作成するこ
とは、使用材料が多く工数もかさみかつ重量が増
えるために輸送、施工においても困難を来たすも
のであつた。

かかる状況を改善するためにこれまでに種々の
検討がなされており、例えば発泡体を芯材とする
サンドイツチ構造とすることが提案されている。
しかしこのような構造の筒体を製造することは作
業性が悪く、また芯材と内外層との接着不良が発
生し易いため望ましいものではない。また、筒体
製造後に補強リブを接着することも行われている
が、このような後加工も多くの工数を必要とする
ことから望ましいものではない。

一方、FRP製の構造物の剛性を高めかつ軽量
化する一つの方法として、ペーパーハニカム等の
芯材を中間材とし、表裏にFRPを一体に接合せ
しめてサンドイツチ構造材とすることが知られて
いる（例えば特公昭37−11434）。このようなサン
ドイツチ構造とすることは、高い剛性でかつ軽量
の材料を得る目的に対しては非常に効果的なもの
ではあるが、かかるサンドイツチ構造材の製造方
法は平板状の板材に適用することは出来ても円筒
状の構造材に適用することは難しく、また、区筒
状の構造材が得られてもハニカム状芯材とFRP
層の接着強度やハニカム層の強度の点で満足ので
きるものではなかつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者等はかかる現状に鑑み鋭意研究した結
果、水平に置かれた軸を中心として回転する円筒
状の型上でハニカム状芯材を中間層とするFRP
製の筒体を製造すれば、軽量で剛性の高い筒体を
効率良く生産出来ることを見出し本発明に至つた
ものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

すなわち本発明は水平に置かれた軸を中心とし
て回転する略円筒状の型に離型処理を施したの
ち、該型上に常温硬化型熱硬化性樹脂組成物とガ
ラスチヨツプドストランドとをスプレイアツプし
つつ連続繊維状補強材を巻回して第１のFRP層
を形成し、次いでハニカム状芯材を第１のFRP
層上に巻回して固定し、さらに該ハニカム状芯材
上に繊維質シートを巻回したのち、常温硬化型熱
硬化性樹脂組成物とガラスチヨツプドストランド
とをスプレイアツプしつつ連続繊維状補強材を巻
回して第２のFRP層を形成し、しかる後に型を
回転しつつ全体を一体に硬化せしめたのち脱型す
ることを特徴とするハニカムサンドイツチ筒体の
製造方法に関するものである。

本発明に用いられる常温硬化型熱硬化性樹脂組
成物は、例えば二塩基酸とグリコールを縮合して
得られる不飽和ポリエステルを反応性単量体に溶
解せしめた不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹
脂に不飽和酸を反応して得られるビニルエステル
を反応性単量体に溶解せしめたビニルエステル樹
脂等の熱硬化性樹脂に、必要に応じて硬化剤、禁
止剤、促進剤、顔料、充填剤等の添加剤を加えて
成るものである。

本発明に用いられる連続繊維状補強材は、連続
した繊維からなり有機、無機を問わず自由に使用
することができるが、中でもFRP業界で慣用の
ガラスロービング、ガラスチヨツプドストランド
マツト、ガラスクロス等のガラス製補強材が好ま
しく、さらに中でもガラスロービングが巻回の容
易さ等の作業性の点から特に好ましい。

本発明に用いられるハニカム状芯材は、紙、ア
ルミニウム、樹脂フイルム等のシート状の材料を
角柱状、円柱状あるいはハニカム状等の多数のセ
ルを有する板状に成形し、必要に応じて尿素樹
脂、フエノール樹脂等を添加あるいは含浸せしめ
て成るもので、開口端が第１及び第２のFRP層
と接するように予め一定の厚さに裁断されたもの
を用いることができる。中でも紙を素材とするハ
ニカム状芯材は常温硬化型熱硬化性樹脂との接着
性に優れ、軽量で取り扱いも簡便であり望まし
い。

本発明に用いられる繊維質シートは、例えばガ
ラス繊維やポリエステル、ポリプロピレン、レー
ヨン、アクリル、セルロース等の繊維をシートも
しくはフイルム状に成形したもので、具体例には
各種繊維の織布や不織布並びに紙を挙げることが
できるが、該繊維質シートは巻回する時に切れな
い程度の強度を有し、かつ常温硬化型熱硬化性樹
脂組成物が含浸して硬化することが可能なもので
あれば特に限定すること無く用いることができ
る。

また、本発明で使用される略円筒状の型は、断
面形状が真円、楕円あるいは外に凸な多角形であ
り、このような断面を有する円柱、楕円柱、多角
柱あるいは円錐、楕円錐、多角錐の一部を構成す
るような形状のものである。また該型の軸方向の
外面は必ずしも直線で構成される必要は無く曲線
で構成されていてもよく、例えば俵状や鼓状の型
であつても良い。

本発明を実施するにあたつては、まず水平に置
かれた軸を中心として回転する略円筒状の型にワ
ツクス等の離型剤を塗布するかあるいはポリエス
テルフイルム等の離型フイルムを巻回す等の離型
処理を施し、次いで該型上に常温硬化型熱硬化性
樹脂組成物とガラスチヨツプドストランドとをス
プレイアツプしつつ連続繊維状補強材を巻回して
第１のFRP層を形成する。この際、通常業界で
行われているように、最内層にゲルコート塗装を
施したのち第１のFRP層を形成することや、あ
るいは最内層に耐食層を設けるため、不織布を巻
回して耐食性樹脂を塗布したのち第１のFRP層
を形成する等の操作を行うことも可能である。さ
らに得られた第１のFRP層上に必要に応じて繊
維質シートを巻回してもよい。この繊維質シート
は、次工程でハニカム状芯材を第１のFRP層上
に巻回す際に第１のFRP層が脱落するのを防止
するためのものであり、連続繊維状補強材として
ガラスロービングを使用する場合や第１のFRP
層の流動性が高い場合に特に有効に作用するもの
であり、この場合、繊維質シートは第１のFRP
層の最外層を形成する。

次に第１のFRP層上にハニカム状芯材を巻回
して固定するが、そのためには帯状のハニカム状
芯材をスパイラル状に巻き付けても良く、あるい
は短冊状のハニカム状芯材をガラスロービング等
の糸状材で押さえて貼付しても良く、第１の
FRP層上にほぼ密接してハニカム状芯材が敷き
詰められるような方法であれば、いかなる手段を
用いても良い。また、必要に応じてハニカム状芯
材を巻回し固定する前に予めハニカム状芯材に常
温硬化型熱硬化性樹脂組成物を含浸しておいた
り、固定後のハニカム状芯材に該樹脂組成物をス
プレイアツプ等の人為的手段により供給して含浸
してもよい。もちろん、常温硬化型熱硬化性樹脂
組成物が第１のFRP層及び次工程で形成される
第２のFRP層から十分に供給される場合は、こ
れらのハニカム状芯材の含浸操作を省略すること
ができる。但し最終的にハニカム状芯材の層に供
給される常温硬化型熱硬化性樹脂組成物の量は後
述のとおりFRP層とハニカム状芯材の層との接
着及びハニカム状芯材の層の強度に大きく影響す
るので十分に制御する必要がある。

次に該ハニカム状芯材の上に繊維質シートを巻
回するが、この繊維質シートは次工程で第２の
FRP層を形成する際に必要以上に常温硬化型熱
硬化性樹脂組成物がハニカム状芯材の層内に流入
するのを防止し、かつスプレイアツプ時にガラス
チヨツプドストランドがハニカム状芯材の層内に
入り込むのを避けるためのものである。繊維質シ
ートを巻回しないで第２のFRP層を形成するた
めのスプレイアツプを行うと、ハニカム状芯材の
セル内がFRPで充填される結果、実質的に第２
のFRP層を形成することができない。ハニカム
状芯材上に繊維質シートを巻回したのち、常温硬
化型熱硬化性樹脂組成物とガラスチヨツプドスト
ランドとをスプレイアツプしつつ連続繊維状補強
材を巻回して第２のFRP層を形成せしめる。そ
の後、以上の工程で形成されたハニカム状芯材を
中間層とする未硬化のFRP製の筒体を型ととも
に回転させつつ硬化せしめ、全体を一体と為さし
める。この際第１及び第２のFRP層からの移行
や必要により人為的手段によつてハニカム状芯材
の層に供給された常温硬化型熱硬化性樹脂組成物
は、型の回転に従つて変化する重力の方向に応じ
て流動し、ハニカム状芯材とFRP層との接合面
に充分に行き渡り、かつ除々に増粘しつつ硬化し
てハニカム状芯材の壁面に沿つて第１のFRP層
と第２のFRP層をつなぐ柱状の硬化物を形成す
る。かかる作用は硬化時に繰り返し方向が変化す
る重力を与えられることによるもので、この作用
により内外層のFRPと中間層のハニカム状芯材
が強固に接着し、かつハニカム状芯材の層の強度
が非常に大きいサンドイツチ構造体を製造するこ
とができる。したがつて型の回転速度は発生する
遠心力が重力を下回る程度にとどめなくてはなら
ず、ハニカム状芯材に作用する最大の遠心力が
0.5G（Ｇは重力加速度）以下となるように回転速
度を設定することが望ましい。ハニカム状芯材に
作用する最大の遠心力が0.5Gを越える大きな値
となるような回転速度で硬化を行つた場合は、外
層を形成する第２のFRP層とハニカム状芯材と
の界面に常温硬化型熱硬化性樹脂が集中し、内層
を形成する第１のFRP層とハニカム状芯材との
界面に常温硬化型熱硬化性樹脂が集中し、内層を
形成する第１のFRP層とハニカム状芯材との界
面に常温硬化型熱硬化性樹脂が不足してその接着
強度が損なわれ、しかも第１のFRP層と第２の
FRP層をつなぐ柱状の硬化物が出来にくくなり
がちで、全体としてのハニカムサンドイツチ筒体
の強度を損ない易いので望ましくない。また、型
を回転させずに硬化を行つた場合は、常温硬化型
熱硬化性樹脂の分布が不均一となり、全体として
のハニカムサンドイツチ筒体の強度を損なうので
好ましくない。

本発明における型の回転を行いつつ硬化する工
程を経て最終的にハニカム状芯材の層に供給され
る常温硬化型熱硬化性樹脂組成物の量は、必要な
ハニカム状芯材とFRP層との接着強度及びハニ
カム状芯材の層の強度が得られ、かつ可能な限り
軽量化出来るように調整されることが望ましく、
ハニカム状芯材のセル形状やFRP層の構成等を
考慮して決定されるものである。本発明の方法に
従えば、ハニカム状芯材の層への常温硬化型熱硬
化性樹脂組成物の供給は、該樹脂組成物のガラス
チヨツプドストランドに対する使用量を少なくし
た流動性の低いFRP層を加熱によつて該樹脂組
成物の流動性を高めるような手段によらずとも、
常温で比較的流動性の高いFRP層を用いたり型
の回転速度を調節したりすることで、円滑に行う
ことができ、したがつて、ハニカム状芯材の層へ
の該樹脂組成物の供給量の制御が比較的容易であ
る。また、硬化にあたつてはFRP層とハニカム
状芯材の層との接着強度の点から、少なくともハ
ニカム状芯材にする第１のFRPの外層、第２の
FRPの内層及びハニカム層の常温硬化型熱硬化
性樹脂組成物は同時に硬化せしめることが望まし
い。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明によるハニカムサン
ドイツチ筒体の製造方法に従えば、ハニカム状芯
材を中間層とする未硬化のFRP製の筒体を型と
ともに回転させつつ一体に硬化させるだけで、ハ
ニカム状芯材への常温硬化型熱硬化性樹脂の供給
が充分かつ筒体の一部分に偏ることなく行われる
結果、ハニカム状芯材とFRP層との接着強度が
高くしかもハニカム状芯材の層の強度が大きい筒
体を得ることが出来、従来得られなかつた軽量で
高い剛性を有する筒体を効率良く生産することが
できる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明
する。

実施例 １ 直径4000mm、高さ5000mmで、水平に置かれた軸
を中心に回転することができる型の表面に厚さ20
ミクロン離型用テトロンフイルムを巻回し、しか
るのちに、ガラスロービング（ユニチカ(株)製、
ER2310SU−11）を１インチの長さにカツトしつ
つ、不飽和ポリエステル樹脂（日本触媒化学工業
(株)製、Ｇ−753）に硬化剤（メチルエチルケトン
パーオキサイド55％ジメチルフタレート溶液）１
％を混合して得た不飽和ポリエステル樹脂組成物
（以下、組成物（）と称する。）を散布し、同時
にガラスロービング（日本電気硝子(株)製、
ER2310F−183）60本を連続的に巻回し、第１の
FRP層を形成した。

次に、ポリエステル製不織布（日本バイリーン
(株)製、OL−150）を一層巻回し、その後厚さ10mm
のペーパーハニカム（新日本コア(株)製、ロールコ
アＳ−140）を一層、該不織布上にガラスロービ
ングで固定して敷き詰め、しかる後に組成物
（）を800ｇ／m²の割合でペーパーハニカムに散
布した。次いで同じ不織布を該ハニカム上に一層
巻回し、その後第１のFRP層を形成したのと全
く同様にして第２のFRP層を形成した。

型を４回／分の回転速度（遠心力として
0.04G）で回転させつつ、ハニカム状芯材を中間
層とする未硬化のFRP製筒体を一体として硬化
せしめ、しかる後に脱型してペーパーハニカムサ
ンドイツチ筒体を得た。得られたペーパーハニカ
ムサンドイツチ筒体の第１のFRP層及び第２の
FRP層の厚さはいずれも約３mmでガラス含有量
はいずれも約50重量パーセントであつた。また、
全体の厚さは約16mmであつた。

FRP層とペーパーハニカム層は強固に接着し
ており、ペーパーハニカムの壁面に沿つて、第１
のFRP層と第２のFRP層をつなぐ組成物（）
の硬化物よりなる柱状物が多数形成されていた。
得られたペーパーハニカムサンドイツチ筒体から
巾10cmに切り出した試験片の周方向曲げ剛性は３
×10⁷Kg・mm²であつた。また、得られたペーパー
ハニカムサンドイツチ筒体の展開面積当たり重量
は8.5Kg／m²であつた。

比較例 １ 実施例１で用いたのと同じ型に実施例１と同様
の離型処理を施したのち、実施例１と同様のガラ
スロービングと組成物（）を用いてFRP層を
形成し、厚さを約11mmとした後全体を硬化せし
め、その後脱型してFRP製の筒体を得た。得ら
れたFRP製筒体のガラス含有量は約50重量パー
セントであつた。

得られたFRP製筒体から実施例１と同様に切
り出した試験片の周方向曲げ剛性は１×10⁷Kg・
mm²であつた。また、得られたFRP製筒体の展開
面積当たり重量は14Kg・mm²であつた。

比較例 ２ 実施例１で用いたのと同じ型上で、実施例１と
全く同様にしてハニカム状芯材を中間層とする未
硬化のFRP製筒体を作成し、その後型の回転を
止めた状態で前記未硬化のFRP製筒体を一体に
硬化せしめ、しかる後に脱型してペーパーハニカ
ムサンドイツチ筒体を得た。得られたペーパーハ
ニカムサンドイツチ筒体の第１のFRP層及び第
２のFRP層の厚さは場所によつて異なり２mm〜
４mmの範囲であつた。また、ガラス含有量も場所
により異なり、70重量パーセントから30重量パー
セントの範囲であつた。さらにFRP層とペーパ
ーハニカム層は場所により十分に接合しておら
ず、第１のFRP層と第２のFRP層をつなぐ組成
物（）の硬化物よりなる柱状物はほとんど形成
されていなかつた。

得られたペーパーハニカムサンドイツチ筒体か
ら巾10cmに切り出した試験片の周方向曲げ剛性は
１×10⁶Kg・mm²の小さな値であつた。

実施例 ２ 実施例１で用いたのと同じ型上で、実施例１と
全く同様にしてハニカム状芯材を中間層とする未
硬化のFRP製筒体を作成した。その後型を17
回／分の回転速度（遠心力として0.65G）で回転
させつつ、前記未硬化のFRP製筒体を一体に硬
化せしめ、しかる後に脱型してペーパーハニカム
サンドイツチ筒体を得た。得られたペーパーハニ
カムサンドイツチ筒体の第１のFRP層及び第２
のFRP層の厚さはいずれも約３mmでガラス含有
量はいずれも約50重量パーセントであつた。ま
た、FRP層とペーパーハニカム層の接着に関し
ては、第２のFRP層とペーパーハニカムは強固
に接着していたが第１のFRP層とペーパーハニ
カムは接着はしているものの組成物（）が不足
している状態であつた。また、第１のFRP層と
第２のFRP層をつなぐ組成物（）の硬化物よ
りなる柱状物はあまり形成されていなかつた。得
られたペーパーハニカムサンドイツチ筒体から巾
10cmに切り出した試験片の周方向曲げ剛性は１×
10⁷Kg・mm²であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平に置かれた軸を中心として回転する略円
   筒状の型に離型処理を施したのち、該型上に常温
   硬化型熱硬化性樹脂組成物とガラスチヨツプドス
   トランドとをスプレイアツプしつつ連続繊維状補
   強材を巻回して第１の繊維強化熱硬化性樹脂層を
   形成し、次いでハニカム状芯材を第１の繊維強化
   熱硬化性樹脂層上に巻回して固定し、さらに該ハ
   ニカム状芯材上に繊維質シートを巻回したのち、
   常温硬化型熱硬化性樹脂組成物とガラスチヨツプ
   ドストランドとをスプレイアツプしつつ連続繊維
   状補強材を巻回して第２の繊維強化熱硬化性樹脂
   層を形成し、しかる後に型を回転しつつ全体を一
   体に硬化せしめたのち脱型することを特徴とする
   ハニカムサンドイツチ筒体の製造方法。 ２ ハニカム状芯材は紙を素材とするものである
   特許請求の範囲第１項記載のハニカムサンドイツ
   チ筒体の製造方法。 ３ 全体を一体に硬化せしめる際に回転させる型
   の回転速度は、回転に依つてハニカム状芯材に発
   生する最大の遠心力が0.5G（Ｇは重力加速度）以
   下となるような回転速度である特許請求の範囲第
   １項記載のハニカムサンドイツチ筒体の製造方
   法。