JPH042094B2

JPH042094B2 -

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Publication number: JPH042094B2
Application number: JP7179484A
Authority: JP
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1992-01-16
Also published as: JPS60217139A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明はセラミツク管をFRPで被覆するセラ
ミツク複合管の製造方法に関する。

［従来技術］セラミツクは耐摩性、耐蝕性、耐薬品性に優れ
ているので、この特性を生かして粉体輸送、スラ
リー輸送、あるいは腐蝕性流体輸送の配管材料と
して用いられることがあるが、その一方において
材質的に脆いという欠点を持ち合せている。この
ため、配管材料として、セラミツク管そのものを
単体で使用することを避け、上記用途に対し鉄、
コンクリートその他の補強物で補強したセラミツ
ク複合管が用いられることがある。このセラミツ
ク複合管を製造するにあたつて、通常単体のセラ
ミツク管を鉄、コンクリート等で被覆したりある
いは鉄、コンクリート製等の管内にセラミツク板
を貼り付けたり、セラミツク管を鉄、コンクリー
ト製等の管内に挿入固定するということが行われ
ている。

［従来技術の欠点］これら従来の製造方法のうち、セラミツク管を
鉄、コンクリート製等の管内に挿入固定する方法
はセラミツク管と補強物である管との間にクツシ
ヨンとなるモルタル等の可塑物を充填する工程を
必要とし、このため設備が大掛りになり管全体の
厚さ及び管径が大きくなるという問題がある。セ
ラミツク板を管内に貼り付ける方法にあつては管
径の大きいものには適用可能であつてもエルボ
や、管径の小さいものあるいは管長の長いものに
は適さないという欠点がある。

また、単体のセラミツク管を鉄、コンクリート
等で被覆する方法にあつても管長の長いものや、
曲率半径の大きいエルボを製造することは技術的
に困難かつ精度的に劣るので、現実的には管長の
短いものしか製造できないという欠点がある。更
にこのような方法で製造された複合管にあつては
多数の接手を必要とするので、配管施行が非常に
面倒であるという問題もある。

［発明の目的］本発明は上記欠点を解消するためになされたも
のであり、その目的は管径の小さいもの、管長の
長いもの、曲率半径の大きいベンドまたはエルボ
にも適用できしかも実用上容易に製造可能なセラ
ミツク複合管の製造方法を提供することにある。
本発明はさらにコスト、設備費の低廉化をも目的
とする。

［発明の概要］上記目的を達成するため、本発明方法は焼成後
のセラミツク短管の両端を切断して接合可能な短
管を形成し、これら短管を接合し、その接合部外
周を適当な幅で繊維強化樹脂（以下「FRP」と
称する）補強することにより所望のセラミツク管
を製造し、次にセラミツク管の両端外周を所定の
幅でFRP被覆し、更にその上からフランジを形
成し、その後にFRPの補強帯およびフランジを
含むセラミツク管の外周をFRP被覆することを
特徴とする。

セラミツク短管を鋳込成形法で製造すれば、押
出成形法と比べて製造設備が廉化であり、管自体
歪のないものが得られる。しかもこの方法だと、
直管ばかりでなく、曲管の製造もでき、管の肉
厚、管の曲率も自由に変えることができる。この
方法で所望の厚みを有するセラミツク短管が形成
され、乾燥後所定の温度で焼成される。この方法
を用いて短いセラミツク管を製造することにした
のは歩留の向上や精度的保証を確保するためであ
る。

なお、セラミツク短管を形成する材料にはアル
ミナ、炭化珪素、窒化硅素、ムライト、ジルコニ
ア、サイアロン、アルミナ配合磁器等の種々の材
料が適宜選択されて用いられる。

セラミツク製管の製造法には一般にプレス法、
射出法の他に押出し成形法があり安価で製作する
には押出成形法が考えられるがこの方法は高価な
押出機が必要であり大径のものは特に装置が大型
化する欠点がある。また口金から押し出された成
形品に歪あるいは密度の差が残つていると焼成時
に変形する恐れがあり成形時の管理が大変であ
る。押出成形はセラミツク粉末と可塑性物質との
混合物を脱気加圧することにより成形体を得る方
法であり、曲管を成形する場合は押出しと同時に
曲がりを与える必要がある。そのため特に曲管の
場合一定曲率のものを押出法で得ることは複雑な
装置を必要とし、非常に困難である。

これに対し、鋳込方法によれば、原型と石膏型
により成形できるため簡便であると共に正確な曲
率半径をもつてかつ歪の少ない曲管も容易に成形
できる。鋳込法の基本的考え方は第３図に示すよ
うな型を用いるものであり全工程の手順としては
(1)鋳込型の製作、(2)鋳込泥漿の調製、(3)泥漿の鋳
込型への注入→型への吸水→余剰スラリーの排出
→離型、(4)乾燥(5)焼成(6)仕上加工が標準的であ
る。原型から石膏型を作りスラリー（例えば
Al₂O₃70〜97重量％SiO₂重量30〜５％水分20〜40
重量％）を注入して成形する。この場合石膏型は
２つ割れにするのが普通である。

離型後は底部のあるものが得られ、この底部を
切断することにより正確な寸法のグリーン短管を
得る。この底部は、離型時の載置部として有用で
ある。パイプの肉厚はスラリーの注入後の時間を
調節することによりコントロールする。鋳込法に
よれば、肉厚のうすいものもかなり厚いものも歪
なく成形できる。

成形品は徐々に乾燥後約1300℃以上で焼成して
焼成品を得る。焼成品は必要に応じて（特に端面
を）仕上加工する。但し、焼成前に加工できるも
のは上記の如く生加工する方が効果的である。

焼成後のセラミツク短管はその両端が切断さ
れ、接合可能な短管に形成される。切断は研削に
よつて行うことができる。成形したままのセラミ
ツク短管の両端は歪が生じていることが多いの
で、両端を適当な位置で切断することは短管の精
度を保つ上で、また短管の接合を滑らかにする上
で重要である。

セラミツク複合管が曲率でセラミツク短管も同
一曲率半径を有する場合はこの短管の軸方向に直
角に切断する。また、直管に形成されたセラミツ
ク短管を用いて、所望の近似した曲率を有するセ
ラミツク複合管を製造するときは、接合後のセラ
ミツク管が全体として所望の曲率を有するように
セラミツク短管の端面は管軸に対して直角方向に
切断する。

上記工程によりセラミツク複合管は所望の曲り
角度θを有する例えば30゜，45゜，60゜，90゜ベンド
として製造される。

セラミツク複合管が直管であるときは直管に形
成されたセラミツク短管の両端を軸方向に直角に
切断する。

これら切断加工された短管は所望の長さまたは
所望の角度のベンドになるまで接合され、その接
合部外周には所定幅のFRPが被覆される。FRP
の補強材としてはガラス繊維製のマツト、クロス
等が使用される。この場合、FRPの接着性を利
用し、接合と被覆を同時に行うこともできる。

このようにして形成されたセラミツク管の両端
外周は所定幅のFRPで被覆され、更にその上か
らフランジが形成される。フランジはFRP製ま
たは金属製その他FRM等複合材料製のものであ
つても良い。FRPの被覆幅はフランジの厚みよ
り広くすることが望ましい。このような方法をと
ることにより、セラミツク管とフランジとの固着
を強固にすることができる。

その後にFRPの補強帯およびフランジを含む
セラミツク管外周をハンドレイアツプ法またはス
プレイアツプ法等を用いてFRP層が所定厚みに
なるまで被覆する。被覆方法としてハンドレイア
ツプ法あるいはスプレイアツプ法等を採用したの
は大掛りな設備を必要とせず、管径、管長、曲率
の異なる複合管の製造に素早く対応できるからで
ある。FRP樹脂には不飽和ポリエステル樹脂、
エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フエノール樹脂、
シリコン樹脂等が用いられる。FRP補強材には
上述のガラス繊維のほかカーボン繊維、ポリアミ
ド繊維、金属繊維等が使用態様に応じて選択され
る。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第１図は本発明方法で製造された90゜エル
ボのセラミツク複合管の断面図を示したものであ
る。このセラミツク複合管の構成は次の通りであ
る。すなわち、セラミツク管１はセラミツク製の
短い曲管２がFRPの補強帯３で接合されて90゜ベ
ンドに形成されている。各曲管２は鋳込成形法に
より形成されたセラミツク曲管を所定の温度で焼
成し、その両端を接合が滑らかになるように切断
したものである。

セラミツク管１の両端外周には所定幅のFRP
被覆層４が形成されその上からフランジ５が形成
されている。これらFRPの補強帯３およびフラ
ンジ５を含むセラミツク管１の外周にはFRPで
被覆された一定厚みの外被６が形成されている。
この外被６上に生じた凸環部７は外力に対するク
ツシヨン的な役割を果しセラミツク管１を保護す
る。

次にその製造方法について述べる。

鋳込成形法は原型から吸水性のある鋳型例えば
石膏型を形成しこの石膏型に泥漿を流し込み所定
時間経過後に排泥して一定厚みの成形体を得る方
法である。本発明方法では一工程としてこの鋳込
成形法を選んだもので、第２図に示す短いセラミ
ツク曲管２ａがこの方法により形成される。所望
の曲管２を得るためにはセラミツク曲管２ａの原
型を乾燥収縮および焼成収縮更に加工しろを見込
んで予め大きく形成する。原型としては木、プラ
スチツク、金属などが用いられるが設備費の軽減
から言えば木型が最適である。この木型を基にし
て第３図に示すような石膏型８が形成される。本
実施例のように曲管２を形成するときは、石膏型
８は割型９とすることが望ましい。割型９は脱型
を考慮してセラミツク曲管２ａの曲率面上で割目
を得るようにする。これら割型９は正確に組み合
せられ鋳込み中に動かないようにする。この石膏
型８内に泥漿が注ぎ込まれて一定厚みのセラミツ
ク曲管２ａが形成される。泥漿としては、例えば
Al₂O₃70〜97重量％、SiO₂5〜30重量％、水分20
〜24重量％のものが用いられる。その他種々の泥
漿が使用目的に応じて用いられる。セラミツク曲
管２ａを形成するにあたつて、石膏型８内の底面
１０にパラフインを塗布して底無の曲管を形成し
ても良いし、あるいは底付の曲管を形成しても良
い。セラミツク曲管２ａの肉厚は泥漿注入後、排
泥までの時間を調節することにより自由に変える
ことができる。例えば外径12cm、長さ20cm、曲率
半径100cmのものであれば、肉厚は５〜15mmの範
囲で選ぶのが妥当である。肉厚が15mm以上になる
と焼成が難しくまた全体の重量が重くなつて取扱
いが面倒であるし、また肉厚が５mm以下であると
強度的な問題が生じてくる。

所定の厚みになつたら、排泥し、石膏型８内で
乾燥収縮させてセラミツク曲管２ａを脱型させ
る。このセラミツク曲管２ａを徐々に乾燥させ、
1300〜1800℃で適当時間焼成する。第１図に示す
曲管２の接合が滑らかになるように焼成後のセラ
ミツク曲管２ａの両端を軸方向に直角に機械加工
し更に端面を研摩して接合端面の接着性を良好に
する。

次に接着剤を用いて、曲管２を接合し、90゜ベ
ンドのセラミツク管１を形成する。その後、曲管
２の接合部外周を適当な幅でFRP被覆し、補強
帯３を形成して接合部の強化を図る。被覆方法は
ハンドレイアツプ法あるいはスプレイアツプ法等
が良好である。

90゜ベンドのセラミツク管１が形成されたら、
その両端外周に所定幅のFRPを上記方法を用い
て被覆し、その上にフランジ５を形成する。この
FRP被覆層４と補強帯３の形成は同時に行つて
も良い。曲管２とフランジ５との間は予め接着剤
等を用いて固定しても良い。

その後、FRPの補強帯３およびフランジ５を
含むセラミツク管１の外周をハンドレイアツプ法
あるいはスプレイアツプ法等を用いてFRP被覆
する。ハンドレイアツプ法を用いるときはセラミ
ツク管１外周にサーフエシングマツトあるいはチ
ヨツプストランドマツトを所定厚みに積層し、そ
の上から樹脂を含浸させ、その後所定形状の内面
を有する割型で押えて形を整えながら乾燥させ、
乾燥後に離型するという工程がとられる。割型の
内面には当然離型剤が塗布されて型の脱離が容易
にされる。乾燥時間は40〜60℃のとき２時間以
上、常温のとき４時間以上とるのが望ましいが樹
脂の種類により適宜変更する。

また、スプレイアツプ法を用いるときはセラミ
ツク管１を回転させながら移動させ、ガラスロー
ビングを吹付ガン部の前で１〜２インチの長さに
切断し、樹脂と同時にセラミツク管１外周に所定
厚みだけ吹付けることにより行われる。場合によ
つては外被６を割型で押えて形を整える。

セラミツク複合管相互の接続は第４図に示す如
く行われる。セラミツク複合管のフランジ５，５
を突き合わせてボルト１１を通しナツト１１ａで
固定する。

第５図は本願発明の他の実施例を示したもの
で、直管に形成されたセラミツク短管１２，１２
ａを所望の近似した曲率を有する曲管１ｂに接合
させ、所望の曲り角度すなわち90゜ベンドとして
製造したセラミツク複合管の断面図である。

第６図に示すセラミツク複合管は45゜ベンドで
ある。

直管に形成されたセラミツク短管１２，１２ａ
の両端は接合して得られたセラミツク管１ａ，１
ｂが所望の近似した曲率を有するように管軸方向
に対しある角度をもたせて切断されている。その
後の工程は前実施例と同様である。

この方法によれば、セラミツク直管であらゆる
ベンドを形成できるので設備費が軽減され、また
精度・品質の良いものが製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により製造されたセラミツ
ク複合管の縦断面図、第２図は鋳込成形されたセ
ラミツク短管の斜視図、第３図は鋳込成形用の石
膏型の組立分解斜視図、第４図はセラミツク複合
管の接続状態を示した断面図、第５図および第６
図は他の実施例を示した断面図である。１ａ，１ｂ……接合されたセラミツク管、２…
…短いセラミツク曲管、２ａ……加工前のセラミ
ツク短管、３……補強帯、４……フランジ部被覆
層、５……フランジ、６……FRP外被、８……
石膏型、９……割型、１０……底面、１１……ボ
ルト、１１ａ……ナツト、１２，１２ａ……短い
セラミツク直管。

Claims

【特許請求の範囲】１焼成後のセラミツク短管の両端を切断して接
合可能な短管を形成し、これら短管を接合し、そ
の接合部外周を適当な幅で繊維強化樹脂補強する
ことにより所望のセラミツク管を製造し、次にセ
ラミツク管の両端外周を所定の幅で繊維強化樹脂
被覆し、更にその上からフランジを形成し、その
後に繊維強化樹脂の補強帯およびフランジを含む
セラミツク管の外周を繊維強化樹脂被覆すること
から成るセラミツク複合管の製造方法。２特許請求の範囲第１項において、前記セラミ
ツク短管を鋳込成形法により形成することを特徴
とするセラミツク複合管の製造方法。３特許請求の範囲第１項又は第２項において、
前記セラミツク短管を曲管に形成し、接合して所
望の曲率および所望の曲り角度を有するセラミツ
ク管を製造することを特徴とするセラミツク複合
管の製造方法。４特許請求の範囲第１項又は第２項において、
前記セラミツク短管を直管に形成することを特徴
とするセラミツク複合管の製造方法。５特許請求の範囲第４項において、前記セラミ
ツク短管の両端を適当な角度で切断し、これら短
管を接合して所望の近似した曲率および所望の曲
り角度を有するセラミツク管を製造することを特
徴とするセラミツク複合管の製造方法。６特許請求の範囲第４項において、前記セラミ
ツク短管の両端を直角に切断し、これら短管を接
合して所望の長さのセラミツク管を製造すること
を特徴とするセラミツク複合管の製造方法。７特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
か１において、前記セラミツク管の外周をハンド
レイアツプ法またはスプレイアツプ法を用いて繊
維強化樹脂被覆することを特徴とするセラミツク
複合管の製造方法。