JP2001071337A - 空所構造を有する繊維強化プラスチック成形体の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空構造や溝構造のような空所構造を有する繊
維強化プラスチック製成形品の製造に有効な製造方法を
提供する。 【解決手段】 繊維強化プラスチック成形体の空所構造
に対応する溶剤溶解性成形型の表面に、硬化性樹脂及び
繊維を含有する繊維強化プラスチック成形体用組成物に
よる繊維強化プラスチック被覆層を形成し、該被覆層の
樹脂を硬化させ、ついで該溶剤溶解性成形型を溶剤で溶
解除去して、空所構造を有する繊維強化プラスチック成
形体を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複雑な形状、構造
を有する繊維強化プラスチック製成形体を、簡単な作業
で、安価に製造することができる方法に関する。特に本
発明は、中空構造や溝構造のような空所構造を有する繊
維強化プラスチック製成形体の製造に有効な製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種構造材料としてのステンレス
材に代わって繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰとも
いう）材料が進出してきている。ＦＲＰは、強度、耐腐
食性等がステンレスと同等もしくはそれ以上であり、し
かもステンレス材に比べてはるかに軽量であることか
ら、構造材として強度、耐腐食性が要求される分野にお
いてステンレス材に代わる材料としての利用が拡大して
いる。

【０００３】例えば、煙突の内筒身などもステンレス製
パイプ代わってＦＲＰパイプが利用されるようになって
きており、それによって、パイプの大口径化が可能とな
るとともに、設置施工の作業性が改善され、施工時間も
大幅に短縮されている。このＦＲＰパイプで煙突内筒身
を形成する場合、複数本のＦＲＰパイプを接続すること
が必要となるが、このＦＲＰパイプ同士の接合手法とし
ては、突き合わせ接合法、テーパーソケット接合法、フ
ランジ接合法、ベル アンド スピゴット接合法などの
接合方法が適用可能である。そして、大口径管になるほ
どベルアンド スピゴット接合法が適していることか
ら、煙突の内筒身用のパイプ同士を接続する方法として
はベル アンド スピゴット接合法が適用されているの
が普通である。

【０００４】このベル アンド スピゴット接合法は、
簡単には、図９及び図１０に示すように、一端部の内壁
が階段状に拡張されてベル部１７（ソケット部）が形成
されており、他端部は該ベル部の底部に先端が当接する
スピゴット部１８（差し込み部）となるように形成され
ている筒身ユニット同士を、各筒身のベル部内壁面及び
スピゴット部外壁面に接合用樹脂２０を塗布して嵌合
し、樹脂を硬化させることによって継ぎ目部分を固定す
る手法である。しかし、この手法は、ベル部とスピゴッ
ト部の嵌合部分に塗布したＦＲＰ樹脂が嵌合時に嵌合部
から筒身の内外部に押し出されて接合部に樹脂不足の箇
所が生じ、そのために接合強度が不足する場合があるた
め、図１１に示すように筒身内壁の該接合部をＦＲＰ積
層２１によって補強することが必要となり、その部分が
内壁面で突出することに起因する不都合が生じる場合が
ある等、改善すべき点が多い。

【０００５】このベル アンド スピゴット用のＦＲＰ
製筒身の接合部の品質を改善し、筒身接合時の作業性を
向上させた、ベル部を二重管状受口部とする改良型ベル
アンド スピゴット用ＦＲＰ製筒身ユニットとその製
造方法が特開昭５７−２０４７１８号公報に記載されて
いる。この改良型筒身ユニットの製造方法は、簡単に
は、図１２に示すように、ＦＲＰ筒身の内径を筒身中心
部から端部に向かって階段状に２段階に拡張した一端部
からなるベル部２２と、筒身中心部側の段部から、拡張
された筒身の端部に至る長さの管体２３とを用意し（図
１２のａ）、該管体２３の外壁面と筒身端部２２の内壁
面が接する部分に接着用樹脂を塗布して嵌合し、管体２
３の先端部と筒身端部２２の段差部が当接する箇所を覆
って、内壁面にＦＲＰ積層２４を施して補強することに
よって二重管状の受け口部７を有するベル部（図１２の
ｂ）を形成するものである。

【０００６】このような二重管状受け口部７を有するベ
ル部を備えた改良型筒身ユニットは、図４に示すよう
に、そのベル部受け口内に接着用樹脂を充填した後、他
の筒身ユニットのスピゴット部を挿入嵌合させるだけで
確実に接合できるものであり、作業性が良く、接合部か
らの筒身内部流体の漏れ問題も改善されているベルアン
ドスピゴット接合用筒身ユニットである。

【０００７】しかし、上記の改良型筒身ユニットの場
合、別々に製造した２種の管体を接着して凹型溝（受け
口部）を有するベル部を形成する作業が熟練を要する手
作業であることから、製造に多くの時間を要するし、安
定した品質を維持することも困難である。また、かかる
方法で製造した凹型端部を有するパイプに他のパイプを
接続した場合、ベル部を形成するためにパイプ内壁面に
施されるＦＲＰ積層による凸部が存在することから、前
記の煙突の内筒身とした場合には、煙突内の気流に乱れ
が生じてミスト発生の原因ともなるというような問題を
有している。

【０００８】このような問題を抱えながらも、改良型ベ
ル アンド スピゴット用の筒身ユニットが上記方法で
製造されてきている理由は、たとえば、図２に示すよう
に、マンドレル５上で鉄製の型（１，１’）を用いてＦ
ＲＰ組成物で凹型及びＬ型形状の両端部を有するＦＲＰ
筒身４を形成し、樹脂硬化させるという通常のＦＲＰ成
形品の製造法を採用した場合、ＦＲＰ組成物は樹脂硬化
の際に収縮するため、硬化後にＦＲＰ成形品から鉄製の
型を引き抜くことが極めて困難であることに原因があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＦＲＰ成形
品を製造するために使用される原料ＦＲＰ組成物が有す
る性質、すなわち、樹脂硬化時に収縮が起きるという性
質の影響を受けない成形方法として、製造時間を短縮で
き、かつ工場生産品として安定した品質を維持すること
ができる、溝構造や中空構造のような空所を有するＦＲ
Ｐ成形品を製造することができる方法を提供することを
目的とするものである。

【００１０】特に本発明は、凹部構造又は空所構造を有
するＦＲＰ製構造体の製造方法として、製造時間が短縮
でき、かつ工場生産品として安定した品質を維持するこ
とができる製造方法を提供することを目的とするもので
ある。さらに、本発明は、煙突のような気体が流れる使
用環境下においてミスト発生原因となるような凹凸を内
壁に形成することのない、前記改良型ベル アンドスピ
ゴット接合に適した筒身ユニットとその製造方法を提供
すること目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
とができる本発明の成形方法は、所望の空所構造に対応
する形状の溶剤溶解性成形型（以下、「中子」又は「中
子スペーサー」ともいう）を用いることを特徴とするも
のであり、以下の各発明を包含する。

【００１２】（１）成形体の空所構造に対応する溶剤溶
解性成形型を使用して該成形体の空所構造を形成するこ
とを特徴とする、空所構造を有する繊維強化プラスチッ
ク成形体の製造方法。

【００１３】（２）成形体の空所構造に対応する溶剤溶
解性成形型の表面に、硬化性樹脂及び繊維を含有する繊
維強化プラスチック成形体用組成物による被覆層を形成
し、該被覆層の樹脂を硬化させ、ついで該溶剤溶解性成
形型を溶剤で溶解し除去することを特徴とする、空所構
造を有する繊維強化プラスチック成形体の製造方法。

【００１４】（３）前記溶剤溶解性成形型は、発泡ポリ
スチレン製成形型であることを特徴とする、（１）項又
は（２）項に記載の空所構造を有する繊維強化プラスチ
ック成形体の製造方法。 （４）前記溶剤溶解性成形型は、溶剤非溶解性で可撓性
の被覆材中に封入されていることを特徴とする、（１）
項、（２）項又は（３）項に記載の空所構造を有する繊
維強化プラスチック成形体の製造方法。

【００１５】（５）成形体中に単一又は複数の中空路を
有する成形体を製造することを特徴とする、（１）項〜
（４）項のいずれか１項に記載の空所構造を有する繊維
強化プラスチック成形体の製造方法。 （６）前記成形体中に単一又は複数の中空路を有する成
形体は、繊維強化プラスチック製管体であることを特徴
とする、（５）項記載の空所構造を有する繊維強化プラ
スチック成形体の製造方法。

【００１６】（７）前記空所構造を有する繊維強化プラ
スチック成形体は、繊維強化プラスチック製管体端部に
他の管体の端部を嵌合接続するための溝状空所を有する
管体であることを特徴とする、（１）項〜（４）項のい
ずれか１項に記載の空所構造を有する繊維強化プラスチ
ック成形体の製造方法。 （８）前記空所構造を有する繊維強化プラスチック成形
体は、他端のスピゴット部が嵌合する溝状空所が形成さ
れたベル端部を有する、ベル アンド スピゴット接合
用の筒身ユニットであることを特徴とする、（７）項記
載の空所構造を有する繊維強化プラスチック成形体の製
造方法。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のＦＲＰ製成形品の製造に
使用されるＦＲＰ組成物としては、通常、ＦＲＰ成形品
に使用されている組成物が使用される。例えば、強化材
としてのガラス繊維やその他の繊維材料、及びそれらの
織布、不織布等と、熱硬化性樹脂としてのビニルエステ
ル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂等
から構成される。

【００１８】本発明のＦＲＰ成形品の製造に使用される
成形型は、成形品の空所構造に対応する形状に製造され
ている溶剤溶解性の材料から製造されている成形型（中
子又は中子スペーサー）である。溶剤溶解性の型は、溶
剤溶解性材料だけでＦＲＰ成形体の空所構造に対応する
形状に形成されてもよいし、該溶剤溶解性の型を密接に
覆う被溶剤溶解性の包装体中に包装された状態に形成さ
れてもよい。

【００１９】このような溶剤溶解性の型形成用材料とし
ては、各種の溶剤溶解性で、成形条件下で固体であり、
かつＦＲＰ組成物の樹脂硬化時に生起する収縮現象に耐
える強度を有する材料であれば特に制限なく使用するこ
とができる。特に発泡ポリスチレンから形成された型
は、ＦＲＰ組成物中の樹脂硬化時の収縮圧に良く耐え、
しかもアセトンやリモネンのような溶剤に良く溶解する
ことから好ましい。

【００２０】これらの溶剤溶解性材料は、ＦＲＰ製成形
品の空所構造に対応する形状を有する雄型として形成さ
れ、その周囲をＦＲＰ組成物で覆った後、ＦＲＰ組成物
の樹脂を硬化させ、十分に硬化させた後、型材料を溶解
する溶媒によって型材料を溶出させるか、又は前記溶剤
に非溶解性の包装材料中に封入されている場合には、該
包装体中に溶剤を注入することによって該型形成材料を
包装体中で溶解させ、ついで溶解した型材料を含んでい
る包装材料を、そのままの状態でＦＲＰ成形品中より引
き抜くことにより、該包装型の形状に相当する空所をＦ
ＲＰ成形品内に形成する。

【００２１】溶剤溶解性の型を包装して使用するための
溶剤に非溶解性の包装材料としては、型形成材料を溶解
する溶剤に非溶解性である材料からなる樹脂フィルムや
綿布等によって形成されている袋体などが好適である
が、型形成材料を溶解する溶剤に非溶解性である材料か
らなり、型の形状に追随する可撓性や熱収縮性があり、
ＦＲＰ組成物の樹脂硬化後に溶解した型形成材料ととも
に成形品中から引き抜くことができる強度を備えたもの
であれば特に制限はない。

【００２２】ＦＲＰ組成物を硬化させた後に型を溶解さ
せるために使用される溶剤は、型形成材料を良く溶解す
るが、ＦＲＰ成形品に対しては溶解性を示さない種類の
ものであれば特に制限はない。型形成材料が発泡ポリス
チレンである場合には、通常、アセトンやリモネンが使
用される。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の方法に使用する溶剤溶解性の成
形型の１例である中子スペーサーの斜視図であり、図２
は図１の中子スペーサを使用したＦＲＰ製管体の成形工
程の中間段階における状態を示す断面図であり、図３は
図２で製造されるＦＲＰ製管体（筒身ユニット）６の断
面図を示す。図４は２本のＦＲＰ製管体の接合工程を説
明する図である。また、図５は本発明で使用できる中子
スペーサーの他の例であり、図６は、図５の中子スペー
サーを用いて製造されたＦＲＰ製成形体の空所部断面図
であり、図７及び図８は、本発明の方法で製造した他の
形状の空所を有するＦＲＰ成形体の空所部断面図又は部
分破断図である。図９〜図１２は従来の製造工程を説明
する図である。

【００２４】図中、符号１は、板状の本発明の中子スペ
ーサーの１例を示しており、２は溶剤溶解性樹脂成形体
部分を示し、３は溶剤溶解性樹脂成形体を覆う溶剤非溶
解性樹脂皮膜部分、４はＦＲＰ組成物層又はその硬化
層、５はＦＲＰ成形体の製造に用いられる芯金（マンド
レル）を示している。

【００２５】実施例１ 図１の斜視図に示されているように、本発明の方法に使
用する中子スペーサー１は、所望の厚みと幅を有する溶
剤溶解性である発泡ポリスチレン製板状体２の外面を溶
剤非溶解性である熱収縮性プラスチックフィルム、たと
えば、ポリ塩ビフィルム３で覆って製造されている。図
２にしたがって、図３に示すベルアンドスピゴット接合
用の大口径のＦＲＰ製筒身ユニットを製造する工程を説
明する。まず、図２に示されているように、芯金５面に
ＦＲＰ組成物を用いて、筒身ユニット６のベル部７の溝
型凹部８の内壁部９となる部分を形成し、樹脂を硬化さ
せ、ついで、該内壁９部分となるＦＲＰ硬化層の上部分
と筒身ユニット６の他端部１０（スピゴット部）となる
芯金上の両方に図１の板状中子１，１’を図示のように
巻き付け固定した。

【００２６】つぎに、中子スペーサー１の上部分から中
間の芯金表面部分を経て中子スペーサー１’の上部分に
至る表面部分を図２に示すＦＲＰ層４を形成するように
所定の厚みのＦＲＰ組成物層で覆い、ＦＲＰ組成物層の
樹脂を硬化させた。ＦＲＰ組成物層が硬化した後、中子
を覆っているポリ塩化ビニル皮膜を破り、内部にアセト
ンを注入して発泡ポリスチレンを溶解した。最後に、発
泡ポリスチレン溶液を溶解したアセトン溶液を含むポリ
塩化ビニル皮膜を硬化成形体から引き抜いて図３に示さ
れるベル端部とスピゴット端部を備えたベル アンド
スピゴット接合用の筒身ユニット６を製造した。

【００２７】ＦＲＰ樹脂層が硬化した段階では、ＦＲＰ
樹脂層４の収縮によって大口径の円筒状中子１はそのま
まの状態では硬化ＦＲＰによって全周にわたって締めつ
けられているので引き抜くことはできなかったが、中子
をアセトンに溶解してから除くことによってＦＲＰ成形
体の空所構造に影響を与えることなく、中子部分を容易
に引き抜くことができた。

【００２８】上記方法で成形された筒身ユニット６は、
正確に中子１及び１’の形状の空所構造が形成されてい
るＦＲＰ成形体であった。この筒身ユニットは、図４に
示すベル アンド スピゴット接合方式にしたがって簡
単な作業でつなぎ合わせることができる。上記実施例で
は、中子として発泡ポリスチレンをポリ塩ビフィルムで
被覆し、熱収縮させて密着させたものを使用したが、発
泡ポリスチレン板をそのままの状態で、前記したと同様
に芯金に巻き付け固定して使用することもむろん可能で
ある。

【００２９】実施例２ 図５に示される形状を有する発泡ポリスチレン成形品の
外面を熱収縮性ポリ塩ビフィルムで覆い、熱収縮させて
中子１を製造した。この中子１を使用し、まず、所定の
型内に中子を固定した。その固定した中子の周りをＦＲ
Ｐ組成物層で覆い、ついでＦＲＰ組成物層の樹脂を硬化
させた。最後に、硬化ＦＲＰ体を型から外し、中子を覆
っているポリ塩化ビニルフィルムの一部を破り、内部の
発泡ポリスチレンをアセトンにより溶解した後、ポリ塩
化ビニルフィルムと共に引き抜いて図６に示す空所構造
１２を有する成形体を得た。ポリ塩ビフィルムは内部の
発泡ポリスチレンが溶解して除かれているため、容易に
形成された中空部分から引き出すことができ、使用した
中子１の形状に正確に一致した空所１２を内部に有する
ＦＲＰ成形体１１を得ることができた。この実施例で
は、発泡ポリスチレン製中子をポリ塩化ビニルフィルム
で被覆し、熱収縮させて密着させたものを用いたが、発
泡ポリスチレンの中子スペーサーをそのまま使用するこ
とも可能である。

【００３０】実施例３ 図７は、図示の形状の中空部１４（管路）を有するＦＲ
Ｐ製管体１３の例であり、図８は、図示の形状の螺旋型
凹部１６を管体内面に有するＦＲＰ製管体１５の例を示
している。各図に示すような複雑な空所を有するＦＲＰ
成形体も、実施例１及び実施例２で説明したと同様の方
法に従い、対応する形状に成形された溶剤溶解性中子を
使用することによって一体成形することができた。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の方法に
より、図４に示すベル アンド スピゴット接合用の筒
身ユニット６のような端部に溝型の凹部を有するＦＲＰ
成形体や、図６、図７及び図８に示すような複雑な中空
部分を有するＦＲＰ一体成形体を極めて容易に製造する
ことができるようになり、工場生産作業における製造時
間を大幅に短縮することができるとともに、品質の安定
した製品を提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶剤溶解性の板状中子を１例を示す図。

【図２】本発明のＦＲＰ製成形品の製造工程を示す図。

【図３】本発明の方法で製造したＦＲＰ製管体を示す
図。

【図４】図３のＦＲＰ製管体同士をつなぎ合わせる工程
を示す図。

【図５】溶剤溶解性の板状中子を他の例を示す図。

【図６】図５の中子を使用して製造したＦＲＰ製成形品
の断面図。

【図７】本発明の方法で製造される他のＦＲＰ製管体の
断面図。

【図８】本発明の方法で製造されるＦＲＰ製管体内部螺
旋溝を示す部分破断面図。

【図９】従来のベルアンドスピゴット接合用筒身ユニッ
ト図。

【図１０】図９の筒身ユニットの接合状態を示す図。

【図１１】図１０に続く内面積層状態を示す図。

【図１２】従来の筒身ユニットにおけるベル部の製造工
程を示す図。

【符号の説明】

１：成形型（中子）、２：溶剤溶解性樹脂、３：溶剤非
溶解性皮膜、４：ＦＲＰ層、５：芯金、６：筒身ユニッ
ト、７：ベル部、８：溝型凹部、９：ベル部内壁、１
０：スピゴット部、１１：ＦＲＰ成形体、１２：空所、
１３：ＦＲＰ製管体、１４：管路、１５：ＦＲＰ成形
体、１６：管内壁螺旋溝、１７：ベル部、１８：スピゴ
ット部、ＦＲＰ筒身、２０：接合用樹脂、２１：内面積
層、２２：ＦＲＰ管体の拡張端部、２３：ＦＲＰ管体、
２４：ＦＲＰ積層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野田 実 静岡県富士市前田90番地 富士化工株式会 社内 Ｆターム(参考） 4F205 AA13 AA15 AA36 AD12 AD16 AE01 AG07 AG08 AG23 AG28 AJ03 AJ09 GA15 GB01 GC01 GE01 GE02 GE27 GF06 GF23 GN28 GN29 GW31 HA17 HA23 HA33 HA35 HA43 HB01 HF23 HK05 HK08 HK17 HK31 HW01 HW31

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化プラスチック成形体の空所構造
   に対応する溶剤溶解性成形型を使用することを特徴とす
   る、空所構造を有する繊維強化プラスチック成形体の製
   造方法。
2. 【請求項２】 繊維強化プラスチック成形体の空所構造
   に対応する溶剤溶解性成形型の表面に、硬化性樹脂及び
   繊維を含有する繊維強化プラスチック成形体用組成物に
   よる被覆層を形成し、該被覆層の樹脂を硬化させ、つい
   で該溶剤溶解性成形型を溶剤で溶解除去することを特徴
   とする、空所構造を有する繊維強化プラスチック成形体
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記溶剤溶解性成形型は、発泡ポリスチ
   レン製成形型であることを特徴とする、請求項１又は請
   求項２に記載の空所構造を有する繊維強化プラスチック
   成形体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記溶剤溶解性成形型は、溶剤非溶解性
   で可撓性の被覆材中に封入されていることを特徴とす
   る、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の空所構造
   を有する繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
5. 【請求項５】 繊維強化プラスチック成形体中に単一又
   は複数の中空路を有する成形体を製造することを特徴と
   する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の空所
   構造を有する繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記繊維強化プラスチック成形体中に単
   一又は複数の中空路を有する成形体は、繊維強化プラス
   チック製の大径筒体であることを特徴とする、請求項５
   記載の空所構造を有する繊維強化プラスチック成形体の
   製造方法。
7. 【請求項７】 前記空所構造を有する繊維強化プラスチ
   ック成形体は、繊維強化プラスチック製筒体の一端部に
   凹状溝を有し、他端部は、同形の他の筒体の凹状溝に嵌
   入する形状を有する筒体であることを特徴とする、請求
   項１〜請求項４のいずれか１項に記載の空所構造を有す
   る繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記空所構造を有する繊維強化プラスチ
   ック成形体は、ベルアンド スピゴット接合用筒身ユニ
   ットであることを特徴とする、請求項７記載の空所構造
   を有する繊維強化プラスチック成形体の製造方法。