JPH0655455B2 - セラミツクコ−テイングｆｒｐ製パイプの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐磨耗性にすぐれるＦＲＰ製パイプの製造法に
関する。

（従来の技術） ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）は軽量、高強度、高耐
食性などのすぐれた特長をもつことから、種々の分野で
広く利用されている。それらの用途の中にＦＲＰの特長
を生かしたものとしてＦＲＰ製パイプがある。これはＦ
ＲＰの軽量で高強度、高剛性である点、耐食性にすぐれ
る点を利用したものであり、各種配管に用いられてい
る。その製造法は、金属製の芯材、いわゆるマンドレル
に、ガラス繊維、炭素繊維、ケブラー繊維などのロービ
ングにエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させながら巻き
つけ、その後加熱加圧して樹脂を硬化させ、完全に硬化
した後、マンドレルを成形体から引き抜いて除去する方
法が一般的である。

パイプの使用目的に応じて肉厚、径、長さはもちろんの
こと、樹脂、繊維の種類、繊維の配向すなわちロービン
グの巻き角度が様々に変えることができる。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、ＦＲＰ製パイプの欠点の一つに耐磨耗性が低
いという点がある。これはＦＲＰの表面は樹脂層である
ためで、金属製のパイプに比べるとどうしても耐磨耗性
が低いのである。そのために、パイプ内を流れる流体が
粉体を含むものである等、パイプ内壁に対して磨耗力を
もつ場合は除去にＦＲＰ製パイプ内壁の樹脂が磨耗し、
内部の繊維が露出してしまう。これが内部を流れる流体
に汚れとなってあらわれ、さらにはパイプ自体が破壊に
至る恐れもある。このようなことからＦＲＰ製パイプは
その用途を制限されてしまっている。

この欠点を改良する方法としては耐磨耗性にすぐれたセ
ラミックをＦＲＰ製パイプにコーティングする方法が考
えられる。材料の耐磨耗性を改善するセラミックコーテ
ィング法として最も一般的なのは、その量産性、形状の
自由度から溶射法が挙げられる。しかし、溶射法をＦＲ
Ｐ製パイプへのセラミックコーティングにそのまま適用
するには問題点がある。

第１はＦＲＰ等のプラスチック材料へのセラミック溶射
は密着性が十分でない点である。したがってＦＲＰ製パ
イプにセラミック溶射によりセラミック層を形成して
も、使用時に密着性が不十分であるために簡単にセラミ
ック層が剥離してしまう。第２は溶射法では溶射ガンが
入らないような小径のパイプ内面への溶射は行えない点
である。したがって小径のＦＲＰ製パイプへのセラミッ
ク溶射を行えず形状的な制約が大となる。

本発明はこれらの欠点を改良し、セラミック溶射法を用
いて耐磨耗性にすぐれたセラミックコーティングＦＲＰ
製パイプを容易に得る方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は有機質フィルムにセラミックを溶射し
てセラミック層を形成し、そのセラミック溶射フィルム
をセラミック層が外面になるようにマンドレルに巻回し
た後、その表面にフィラメントワインディング法により
ＦＲＰを形成して、セラミック溶射層とＦＲＰを一体化
することを特徴とするものである。

セラミックを溶射する有機質フィルムはセラミック溶射
時の熱の影響、耐食性等からポリエステルフィルムが好
適であるが、その他にポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ弗化ビニ
ル、ポリテトラ弗化ビニルなどを用いることができる。

溶射法はガス溶射法、アーク溶射法、プラズマ溶射法、
水プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法などが適用で
き、溶射するセラミックは、アルミナ、チタニア、ジル
コニア、スピネル、ムライト、タングステンカーバイ
ド、窒化ホウ素などの単体あるいはこれらの混合物が用
いられる。

マンドレルへのセラミック溶射フィルムの巻きつけは、
セラミック層が外面になるようにする。これはセラミッ
ク層とＦＲＰの密着性を確保するためである。セラミッ
ク溶射層は焼結体とは異なり気孔率１〜１５vol％のポ
ーラス体である。したがってセラミック溶射層の上にフ
ィラメントワインディング法によりＦＲＰ層を形成する
際、未硬化の樹脂はセラミック溶射層に容易に含浸す
る。それによってセラミック層とＦＲＰの樹脂が複雑に
からみ合い、大きな密着性が得られるのである。

マンドレルへのセラミック溶射フィルムの巻きつけ方法
はマンドレルに一回転セラミック溶射フィルムを巻き、
端部を重ね合わせて、重ね合わせ部分を接着剤、両面粘
着テープ等で貼り合わせて固定する方法、あるいはマン
ドレルの径が小さい、長さが長いなどの場合は、テープ
状にしたセラミック溶射フィルムを一定の巻き角度で端
部を少し重ね合わせながら、連続で巻きつけていく方法
などによることができる。

このようにしてセラミック溶射フィルムを表面に巻きつ
けたマンドレルへのフィラメントワインディング法によ
るＦＲＰ層の形成は通常のフィラメントワインディング
法と全く同じ方法で行うことができ、樹脂は不飽和ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂な
ど、繊維はガラス繊維、炭素繊維、ケブラー繊維などが
適用できる。

以上の方法により得られたセラミックコーティングＦＲ
Ｐ製パイプの最内層面に当たる有機質フィルムはそのま
まの状態で使用しても良いが、有機質フィルムとセラミ
ック溶射層の密着性はセラミック溶射層とＦＲＰ層の密
着性に比べると極めて小さいため、容易にセラミック溶
射層から引きはがすことができる。

（作用） 本発明の方法のようにセラミックを溶射したフィルムを
マンドレルに巻き、その上にフィラメントワインディン
グ法でＦＲＰ層を形成すれば、セラミック溶射層の気孔
に樹脂が含浸するために、ＦＲＰに直接セラミックを溶
射した場合に比べて大きな密着性が得られる。また、こ
の方法によれば溶射ガンが入らないために溶射が不可能
である小径パイプの内面へのセラミック溶射層の形成も
可能であり、また、パイプの長さの制約もなくなる。

さらにＦＲＰ形成後にマンドレルを引き抜いて除去し、
パイプ内面の有機質フィルムをはがすのも、有機質フィ
ルムとセラミック溶射層との密着性は小さいので容易で
ある。また、このようにして得たセラミック溶射層の表
面は有機質フィルムの表面を転写するので、表面平滑性
にすぐれ、従来の直接セラミック溶射では得られない表
面を得ることができる。

（実施例） 厚さ５０μｍのポリエステルフィルムの片面にプラズマ
溶射法によってアルミナを溶射し、厚さ約１００μの溶
射層をもつポリエステルフィルムを得た。

このアルミナ溶射ポリエステルフィルムを直径１００m
m、長さ1.5ｍのマンドレルにアルミナ層が外面になるよ
うに巻きつけた。巻きつけ方法はアルミナ溶射ポリエス
テルフィルムを幅２００mmとして巻き角度４５°、重ね
合わせ幅５mmでマンドレルを回転させながら行い、端部
は両面粘着テープとマイラーテープを用いて固定した。

このマンドレルの上にガラス繊維ロービングをエポキシ
樹脂に含浸させながらフィラメントワインディング法に
より厚さ２mmのＦＲＰ層を形成し、加熱炉に入れて樹脂
を硬化させた。硬化後、マンドレルを引き抜いたのち、
内面表面のポリエステルフィルムを引きはがして除去
し、第１図に示す断面構成をもつアルミナコーティング
ＦＲＰ製パイプを得た。

得られたパイプは内面に厚さ１００μｍのアルミナ層１
を有するもので、アルミナ溶射層の気孔にはフィラメン
トワインディング時にエポキシ樹脂が含浸したため、ア
ルミナ層１とＦＲＰ層２との密着力は大きく、ヒートシ
ョックによっても剥離等の欠陥は生じなかった。また、
パイプ内面のアルミナ層１の表面はポリエステルフィル
ムの表面を転写しているために表面平滑性にすぐれ、研
磨等の工程が不要で、そのまま実用できるものであっ
た。

（発明の効果） 以上のように本発明の方法によれば従来の方法では不可
能であった、内面にセラミックコーティングを施したＦ
ＲＰ製パイプを容易に得ることができる。また、この方
法によって得られるセラミックコーティングＦＲＰ製パ
イプのセラミック層とＦＲＰとの密着性は、セラミック
溶射層の気孔にＦＲＰの樹脂が含浸しているために非常
に大きく、表面も平滑性にすぐれるものである。

本発明の方法によりこれまでのＦＲＰ製パイプの最大の
欠点である耐磨耗性を改善でき、ＦＲＰ製パイプの適用
分野を大きく広げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で得られたセラミックコーティ
ングＦＲＰ製パイプの断面図である。 符号の説明 １……アルミナ層、２……ＦＲＰ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機質フィルムにセラミックを溶射してセ
   ラミック溶射層を形成し、該セラミック溶射フィルムを
   セラミック溶射層が外面になるようにマンドレルに巻回
   した後、その表面にフィラメントワインディング法によ
   りＦＲＰを形成して、セラミック溶射層とＦＲＰを一体
   化することを特徴とするセラミックコーティングＦＲＰ
   製パイプの製造法。
2. 【請求項２】有機質フィルムがポリエステルフィルムで
   ある特許請求の範囲第１項記載のセラミックコーティン
   グＦＲＰ製パイプの製造法。