JPH09104075A

JPH09104075A - 複合管の製造方法

Info

Publication number: JPH09104075A
Application number: JP7262958A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Nakagawa; 裕英中川; Kimitoku Takao; 公徳高尾
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ドルストホルム法に代わる方法であって簡単
な設備で足り、直径５００ｍｍを越える様な大口径の管
をも製造することができる複合管の製造方法の提供をす
る。【解決手段】合成樹脂の樹脂製帯状体６を製管機１に
よって螺旋状に賦型して帯製円筒体７を形成する。これ
と平行して、帯製円筒体７の内面に、スプレーガン１０
で繊維強化樹脂を吹き付けて積層し、同時に当該帯製円
筒体７の外面に、樹脂含浸繊維１８を巻き付けて積層
し、帯製円筒体内外面の樹脂を硬化させて帯製円筒体に
繊維強化樹脂層を積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂製複合管の製
造方法に関するものであり、特に大口径の管を連続的に
製造する方法として適するものである。

【０００２】

【従来の技術】大口径の樹脂製の管を連続的に製造する
方法として、特開昭５２−９１０７４号公報に開示のド
ルストホルム法と称される方法が知られている。ドルス
トホルム法では、回転しながら軸方向に移動する芯金に
合成樹脂の帯状体を連続的に巻き付け、連続した管が成
形される。またこのドルストホルム法を応用した技術と
して、特開昭６２−１３３２４号公報に開示された方法
がある。特開昭６２−１３３２４号公報に開示された方
法では、成形管を未硬化の状態で芯金から取り出し、そ
の後に硬化される。

【０００３】またドルストホルム法以外の方法として、
特公昭６４−９９３４号に開示された方法が知られてい
る。特公昭６４−９９３４４号に開示された方法は、熱
可塑性樹脂を平板状に押出し、これを回転する片持ち支
持のマンドレル上に螺旋状に巻き付ける。そしてさらに
その上に繊維強化樹脂層を積層するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の製造方法の
内、特開昭５２−９１０７４号公報や特開昭６２−１３
３２４号公報に開示された方法は、確かに連続的に大口
径の樹脂管を成形することができるものの、ドルストホ
ルム法に使用する装置、特に製管機や硬化炉が大がかり
であり、高額の設備投資を余儀なくされる欠点がある。
また特開昭６２−１３３２４号公報に開示された方法
は、前者に比べていくらか少ない設備投資で足りるもの
の、樹脂管を未硬化の状態で芯金から取り出すため樹脂
管の真円度が損なわれると言う本質的な欠点がある。

【０００５】また特公昭６４−９９３４４号公報に開示
された方法は、直径５００ｍｍ以下の管の製造に際して
は概ね良好な結果が得られるものの、直径５００ｍｍを
越える管を製造することは実際上困難である。すなわち
特公昭６４−９９３４４号公報に開示された方法は、マ
ンドレルを片持ち状態で支持するため、製造しようとす
る管の直径が５００ｍｍを越えるとマンドレル自身が撓
んでしまい、これを回転するとマンドレルは偏心して振
れ回ってしまう。

【０００６】そこで本発明は、ドルストホルム法に代わ
る方法であって簡単な設備で足り、直径５００ｍｍを越
える様な大口径の管をも製造することができる複合管の
製造方法の提供を課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１記載の発明は、合成樹脂の帯状体を螺旋状
に賦型して帯製円筒体を形成し、これと並行して、該帯
製円筒体の内面に、繊維強化樹脂を吹き付けて積層し、
該樹脂を硬化させて帯製円筒体に繊維強化樹脂層を積層
することを特徴とする複合管の製造方法である。

【０００８】本方法の複合管の製造方法では、合成樹脂
の帯状体を螺旋状に賦型して帯製円筒体を形成し、この
内面に繊維強化樹脂を吹き付けて積層するものである。
従って帯製円筒体の内面には繊維強化樹脂層が積層さ
れ、強度が増す。また繊維強化樹脂層によって帯状体と
帯状体との間の接合力も強化され、繊維強化樹脂層と共
に帯製円筒体が一体化し、管としての実用的な強度を発
揮する。また本方法では、帯製円筒体の形成と並行して
その内面に繊維強化樹脂を吹き付けるので、管体の形成
と、剛性や耐蝕性の付与等を一連の工程として行うこと
ができ、大口径の複合管を連続的に製造することができ
る。

【０００９】同様の課題を達成するための請求項２記載
の発明は、合成樹脂の帯状体を螺旋状に賦型して帯製円
筒体を形成し、これと並行して、該帯製円筒体の外面
に、樹脂含浸繊維を巻き付けて積層し、該樹脂を硬化さ
せて帯製円筒体に繊維強化樹脂層を積層することを特徴
とする複合管の製造方法である。

【００１０】請求項２記載の方法は、帯製円筒体の外面
に、樹脂含浸繊維を巻き付けて積層するものである。従
って帯製円筒体の外面には繊維強化樹脂層が積層され、
強度が増す。また繊維強化樹脂層によって帯と帯との間
の接合力も強化され、繊維強化樹脂層と共に帯製円筒体
が一体化し、管としての実用的な強度を発揮する。また
本発明も先の発明と同様に、管体の形成と、剛性や耐蝕
性の付与等を一連の工程として行うことができ、大口径
の複合管を連続的に製造することができる。

【００１１】さらに請求項１記載の発明の特徴と請求項
２記載の発明の特徴を兼ね備えた発明は、合成樹脂の帯
状体を螺旋状に賦型して帯製円筒体を形成しこれと並行
して、該帯製円筒体の内側に、繊維強化樹脂を吹き付け
て積層し、同時に当該帯製円筒体の外面に、樹脂含浸繊
維を巻き付けて積層し、帯製円筒体内外面の樹脂を硬化
させて帯製円筒体に繊維強化樹脂層を積層することを特
徴とする複合管の製造方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下さらに本発明の実施の形態を
図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る複合
管の製造方法を示す概略斜視図である。図２は、樹脂製
帯状体の一部断面斜視図である。図３は、本発明の製造
方法によって製造された複合管の斜視図である。図４
は、複合管の断面構成を示す図３のＡ方向断面図であ
る。図５は、変形例における複合管の断面構成を示す図
３のＡ方向断面図である。図６は、別の変形例における
複合管の断面構成を示す図３のＡ方向断面図である。図
７は、さらに別の変形例における複合管の断面構成を示
す図３のＡ方向断面図である。

【００１３】本発明の複合管の製造方法は、図１の様
に、製管機１と、管支持用のロール２，３、加熱装置５
等を使用することによって行われる。これらを簡単に説
明すると、製管機１は、樹脂製帯状体６を順次繰り出し
て螺旋状に賦型変形し、帯製円筒体７を形成するもので
ある。ロール２，３は製管機１の出口側にあり、自由回
転する。加熱装置５は、赤外線等のヒータが活用可能で
ある。

【００１４】本発明の複合管の製造方法を順次説明する
と、前述の製管機１に、樹脂製帯状体６を導入し、成形
しようとする複合管に合わせて帯製円筒体７を成形す
る。ここで樹脂製帯状体６の材質としては、ポリ塩化ビ
ニル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂などの熱可塑
性樹脂や、引き抜き成形などで得られる繊維強化樹脂な
どを用いることができる。ただし、コストの面からは、
ポリ塩化ビニルが有利である。

【００１５】樹脂製帯状体６の断面形状は、図２（ａ）
の様な平坦な長方形であっても良く、また（ｂ），
（ｃ）の様に、表面に補強のためのリブ８，９が設けら
れたものであっても良い。図２（ｂ），（ｃ）の様にリ
ブ８，９を突設した構成は、賦型しにくいと言う欠点は
あるものの、重量当たりの断面係数が大きく、軽くて剛
性が高いと言う利点がある。図２（ｃ）の樹製帯状体６
は、多数あるリブの内、一方の端に設けられたリブ９ａ
は高さが低く、かつ先端部分が丸くなって嵌合突起が形
成されている。また多数あるリブの内、他方の端に設け
られたリブ９ｂは、背面側に凹溝が設けられている。そ
して樹脂製帯状体６は、筒状に巻かれる際に、リブ９ａ
の嵌合突起がリブ９ｂの凹溝に嵌合し、管状に賦型され
る樹脂製帯状体６の肉厚は選択の範囲が広く５〜５０ｍｍ
程度が採用可能である。例えば直径１ｍ程度の複合管を
製造する場合は１０乃至１７ｍｍ程度とすると、無理
なく管状に賦型できる。

【００１６】このようにして賦型形成した帯製円筒体７
は、製管機１によって連続的に形成され、回転しつつ伸
び進んで行く。そして撓まないようにローラ２，３によ
って支持される。本発明では、上記した帯製円筒体７の
形成と並行して直ちに、言い換えれば製管機１に帯製円
筒体７が繋がったままの状態で、内部に繊維強化樹脂を
吹き付けて積層する。すなわち、樹脂保有率のよいスプ
レーレイアップ用のスプレーガン１０を製管機１の背面
側から帯製円筒体７の内面部に入れて樹脂を内面に吹き
付けると同時に、別途製造したカット繊維１２を帯製円
筒体７の内面に吹き付け、帯製円筒体７の内面上で繊維
と樹脂とを混合し、繊維強化樹脂層とする。帯製円筒体
７は、製管機１に帯製円筒体７が繋がったままの状態で
あり、回転しているので、帯製円筒体７内への樹脂の広
がりは円滑である。

【００１７】帯製円筒体の内面に吹き付けるカット繊維
１２は、ロービング繊維１５をカッター１６によって１
／２乃至４インチの長さに切断したものである。帯製円
筒体７の内面部の繊維強化樹脂は、剛性を向上させる作
用がある他、耐蝕層としての作用を付与することもでき
る。従って複合管の内部を通る流体が帯製円筒体７の素
材を浸すものである場合には、ぜひとも帯製円筒体７の
内面に繊維強化樹脂を吹き付けるべきである。繊維強化
樹脂の層の肉厚は耐蝕効果を目的とするには、３〜７ｍ
ｍ程度が望ましい。カット繊維の長さは、２インチ程度
とすることにより、高強度を発現することができる。ま
たスプレーガン１０から吹き付けられる樹脂は、不飽和
ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂
などの熱硬化性の樹脂が採用可能である。

【００１８】そして上記した帯製円筒体７の内部への繊
維強化樹脂の吹きつけと並行して帯製円筒体７の外周に
は、樹脂含浸繊維１８を望ましくは２〜５ｍｍ程度の肉
厚に積層する。樹脂含浸繊維１８は帯状体のものを使用
することにより、中心軸を中心に回転している帯製円筒
体７の外周に連続的に積層することができる。

【００１９】樹脂含浸繊維１８は樹脂が含浸された帯状
のロービング長繊維１８ａが採用されるが、本実施形態
では、ロービング長繊維１８ａの巻装に加えて、ロービ
ング２０をカッター２１によって１／２〜４インチに切
断したカット繊維１８ｂを振り掛けて、樹脂を含浸させ
たものが併用される。ロービング長繊維１８ａ及びカッ
ト繊維１８ｂの材質は、ガラス繊維、炭素繊維を始めと
する無機繊維、あるいはアラミド繊維、ＰＥＴ繊維を始
めとする有機繊維が採用可能である。カット繊維１８ｂ
の長さは２インチ程度とすると、高強度を発現すること
ができる。また、樹脂含浸繊維１８にはロービングクロ
ステープ、スダレテープも強度の必要に応じて付加す
る。もちろんカット繊維１８ｂやロービングクロス、ス
ダレ等の採用は任意であり、ロービング長繊維１８ａだ
けを採用することも可能である。樹脂含浸繊維１８に含
浸される樹脂は、帯製円筒体７の内部へ吹き付けた樹脂
と同様、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹
脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が採用可能であ
る。

【００２０】この樹脂含浸繊維１８に含浸させた樹脂が
硬化すると、図３に示す様な長い複合管２２が連続的に
形成される。以上の工程によって製造された複合管２２
の断面形状は、図４に示す様に、中間層としての帯製円
筒体７の外周に外層２３を有し、内周に内層２４を有す
るものとなる。外層２３は、帯製円筒体７のリブ８，９
の間に埋まるロービング長繊維１８ａが硬化したフープ
層２６と、スダレ層２９と、フープ層２６の表面に付着
した状態のカット繊維１８ｂが硬化したチョップ層２７
とからなる。内層２４はスプレーレイアップによって設
けられた繊維強化樹脂層２５が積層したものである。

【００２１】本発明は上記の実施の形態に限定すること
なく、本発明の要旨内において設計変更することができ
る。例えば、帯製円筒体７の内側に吹き付けられる繊維
強化樹脂や、帯製円筒体７の外側のそれは、繊維強化樹
脂間に粒子を混入した粒子強化樹脂を使用することがで
きる。粒子の種類としては、ケイ砂、硬質砂岩などの山
砂、炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム、廃
棄プラスチックの粉砕材料がある。特に、コストに対す
る剛性の寄与率からは、砂又はプラスチックの粉砕材料
を主に用いるのが望ましい。砂を用いる場合は、樹脂と
の接着を考慮し、シランカップリング処理を施す。粒子
は肉厚によって物性が異なることもあるが、１，０００
μｍ〜５，０００μｍ程度の主骨材と５，００μｍ以下
の細骨材と微粒材として約２μｍの炭酸カルシウムとを
ブレンドしたものを用いるのが望ましい。

【００２２】また帯製円筒体の内面あるいは外面のいず
れか一方だけに繊維強化樹脂層を積層しても良い。すな
わち図５に示すように、帯製円筒体７の内面だけに内層
２４である繊維強化樹脂層２５を積層し、外面にはフー
プ層やチョップ層を積層しない仕様にすることもでき
る。また図６又は図７に示すように、帯製円筒体７の内
面には内層を積層せず、外面だけに外層２３を積層する
こともできる。外層２３は帯製円筒体７の表面でロービ
ング長繊維１８ａが硬化したフープ層２６と、スダレ層
２９と、フープ層２６の表面に付着した状態のカット繊
維１８ｂが硬化したチョップ層２７とからなる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の効果を確認するための実施例
について説明する。本発明に係る複合管の製造方法の実
施例として、表１のような材料を使用して複合管を製造
した。

【００２４】

【表１】

【００２５】そして表１の樹脂製帯状体を製管機によっ
て２ｍの口径に賦型し、その内面にスプレーレイアップ
によって繊維強化樹脂層を６ｍｍ積層し、連続的に内面
の繊維強化樹脂層を強化させて複合管を得た。製造され
た複合管には、外周面の繊維強化樹脂層は無く、断面形
状は、図５と同様である。樹脂の硬化には、管外面に設
けた赤外線ヒータを使用し、管の表面温度が７０°Ｃに
なるまで加熱し、この温度を２０分間維持した。こうし
て製造された複合管の管端に盲フランジを取り付け、内
部を５kg／cm²に加圧して耐圧漏水試験を行った。その
結果複合管からの漏水は認められなかった。なお、同等
の内径であって同等の耐圧力を有するＦＲＰＭ管に比べ
て、本実施例の製造方法によって製造された複合管は、
約１／３の重量であった。また本実施例で製造された複
合管で採用されるイソ系ポリエステル樹脂は、ポリ塩化
ビニル接着成分を含有した樹脂であり、塩化ビニル樹脂
に直接積層しても容易に接着可能である。

【００２６】さらに本発明に係る複合管の製造方法の第
２の実施例として、表２のような材料を使用して複合管
を製造した。

【００２７】

【表２】

【００２８】そして表の樹脂製帯状体を製管機によって
２ｍの口径に賦型し、その外周面にフープ巻きを行った
後にスダレ層を形成し、最後に３ｍｍのチョップフープ
層を形成し、連続的に内面の繊維強化樹脂層を硬化させ
て複合管を得た。外周のフープ巻きは、樹脂製帯状体の
リブ間に埋まるように配慮した。製造された複合管に
は、内周面の繊維強化樹脂層は無く、断面形状は、図７
の様である。樹脂の硬化には、管外面に設けた赤外線ヒ
ータを使用し、管の表面温度が７０°Ｃになるまで加熱
し、この温度を２０分間維持した。こうして製造された
複合管の管端に盲フランジを取り付け、内部を７．５kg
／cm²に加圧して耐圧漏水試験を行った。その結果複合
管からの漏水は認められなかった。なお、同等の内径で
あって同等の耐圧力を有するＦＲＰＭ管に比べて、本実
施例の製造方法によって製造された複合管は、約１／２
の重量であった。また本実施例で製造された複合管で採
用されるイソ系ポリエステル樹脂は、ポリ塩化ビニル接
着成分を含有した樹脂であり、塩化ビニル樹脂に直接積
層しても容易に接着可能である。

【００２９】さらに本発明に係る複合管の製造方法の第
３の実施例として、表３のような材料を使用して複合管
を製造した。

【００３０】

【表３】

【００３１】そして表の樹脂製帯状体を製管機によって
２ｍの口径に賦型し、その内面にスプレーレイアップに
よって繊維強化樹脂層を６ｍｍ積層した。またこれと並
行して帯製円筒体の外周面にフープ巻きを行った後にス
ダレ層を形成し、最後に３ｍｍのチョップフープ層を形
成し、連続的に内面の繊維強化樹脂層を硬化させて複合
管を得た。外周のフープ巻きは、樹脂製帯状体のリブ間
に埋まるように配慮した。製造された複合管の断面形状
は、図４の様である。樹脂の硬化には、管外面に設けた
赤外線ヒータを使用し、管の表面温度が７０°Ｃになる
まで加熱し、この温度を２０分間維持した。

【００３２】こうして製造された複合管の管端に盲フラ
ンジを取り付け、内部を７．５kg／cm²に加圧して耐圧
漏水試験を行った。その結果複合管からの漏水は認めら
れなかった。なお、同等の内径であって同等の耐圧力を
有するＦＲＰＭ管に比べて、本実施例の製造方法によっ
て製造された複合管は、約２／３の重量であった。また
本実施例で製造された複合管で採用されるイソ系ポリエ
ステル樹脂は、ポリ塩化ビニル接着成分を含有した樹脂
であり、塩化ビニル樹脂に直接積層しても容易に接着可
能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、芯型の型組作業や、複
合管をマントルから脱型する作業が不要である。そのた
め本発明の複合管の製造方法は、作業工程が少なく製造
が容易であるという効果がある。また本発明の複合管の
製造方法は、トルストホルム法のような大規模な設備は
不要であり、設備投資に要する費用が易いと言う経済的
効果もある。

【００３４】さらに本発明の複合管の製造方法によって
製造された複合管は、帯製筒状体の内側あるいは外側が
繊維強化樹脂によって強化されており、埋設等の外圧や
水圧等の内圧に対して十分な強度を持たせることができ
ると同時に、帯製筒状体の許容歪が繊維強化樹脂に比べ
て大きいため、埋設時などにおいて、局部への衝撃に対
しても、内層が損傷することがなく、またクラックが発
生することもなくなる。したがって、複合管内の溶液が
漏洩することがなく、より安全な構造とすることができ
る。加えて本発明の方法によって製造された複合管は、
従来技術によって製造されたものに比べて軽量であると
言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合管の製造方法を示す概略斜視
図である。

【図２】樹脂製帯状体の一部断面斜視図である。

【図３】本発明の製造方法によって製造された複合管の
斜視図である。

【図４】複合管の断面構成を示す図３のＡ方向断面図で
ある。

【図５】変形例における複合管の断面構成を示す図３の
Ａ方向断面図である。

【図６】別の変形例における複合管の断面構成を示す図
３のＡ方向断面図である。

【図７】さらに別の変形例における複合管の断面構成を
示す図３のＡ方向断面図である。

【符号の説明】

１製管機６樹脂製帯状体７帯製円筒体１０スプレーガン１２カット繊維１５ロービング繊維１８樹脂含浸繊維１８ａロービング長繊維１８ｂカット繊維２０ロービング２２複合管２５繊維強化樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｌ 9:00 23:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂の帯状体を螺旋状に賦型して帯
製円筒体を形成し、これと並行して、該帯製円筒体の内
面に、繊維強化樹脂を吹き付けて積層し、該樹脂を硬化
させて帯製円筒体に繊維強化樹脂層を積層することを特
徴とする複合管の製造方法。
【請求項２】合成樹脂の帯状体を螺旋状に賦型して帯
製円筒体を形成し、これと並行して、該帯製円筒体の外
面に、樹脂含浸繊維を巻き付けて積層し、該樹脂を硬化
させて帯製円筒体に繊維強化樹脂層を積層することを特
徴とする複合管の製造方法。
【請求項３】合成樹脂の帯状体を螺旋状に賦型して帯
製円筒体を形成し、これと並行して、該帯製円筒体の内
面に、繊維強化樹脂を吹き付けて積層し、同時に当該帯
製円筒体の外面に、樹脂含浸繊維を巻き付けて積層し、
帯製円筒体内外面の樹脂を硬化させて帯製円筒体に繊維
強化樹脂層を積層することを特徴とする複合管の製造方
法。