JP2001270005A - 繊維強化樹脂管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性を低下させることなく、耐食性並びに
耐摩耗性の一層優れたＦＲＰ複合管等を製造することの
できる繊維強化樹脂管の製造方法を提供する。 【解決手段】 軸心回りに回転しつつ軸心方向に移動す
る円筒状型面Ｃの外周に、少なくとも繊維強化材８及び
未硬化の熱硬化性樹脂１０を含む成形材料８，９，１
０，１１，１２，１３を順次供給した後、硬化炉内で加
熱することにより未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させる繊
維強化樹脂管の製造方法において、型面Ｃの外周に最初
に供給する成形材料を放射線硬化樹脂とし、該放射線硬
化樹脂により所定肉厚の内面保護層７を形成してその外
周に次の成形材料８を供給する前に、前記放射線硬化樹
脂を硬化させる放射線を内面保護層７に照射して、該内
面保護層７を硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合ＦＲＰ管等の
繊維強化樹脂管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人は、従来より、長尺のガラス
繊維を強化材とする内外の強化樹脂層の間に熱硬化性樹
脂を原料とするレジンコンクリート（レジンモルタル）
等の中間層を設けた積層構造のＦＲＰ複合管の開発を行
っている（例えば、特開昭５４−１１１５８３号公報、
特開平７−２９３８５公報等参照）。かかるＦＲＰ複合
管は、一般のコンクリート管に比して耐食性並びに強度
に優れ、軽量であるという利点を有する。

【０００３】上記ＦＲＰ複合管の製造は、例えば、ベロ
ック社製の連続成形装置を用いることにより柔軟な管設
計を行うことができるとともに、良好な生産性を得るこ
とができる。即ち、従来は、軸心回りに回転する円筒状
型面の外周に、内面保護層、ＦＲＰ層を形成するための
繊維強化材、未硬化の熱硬化性樹脂、レジンモルタルな
どを順次供給して積層させ、これを硬化炉内で加熱する
ことにより未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させることで製
造している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＦＲＰ複合
管では、内面保護層の形成のためにガラス織物、ガラス
不織布、ポリエステル不織布、ガラス繊維チョップ等を
用いており、これらの材料の厚み（嵩）を利用して保護
層としての層厚を確保している。しかしながら、かかる
繊維材料を用いた保護層では、管内を流れる流体が微量
ながらも繊維をつたってＦＲＰ層にまで浸透してＦＲＰ
を浸食し、耐久性を劣化させる要因となっていた。ま
た、繊維が管内面に突出することも多く、管内を流れる
液体や粒体との摩擦抵抗が大きくなり、管内面の摩耗も
進行し易いと考えられる。

【０００５】そこで、本発明は、生産性を低下させるこ
となく、耐食性並びに耐摩耗性の一層優れたＦＲＰ複合
管等を製造することのできる繊維強化樹脂管の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】繊維強化樹脂管の内部を
流れる液体が浸透することによる浸食に対しては、所定
の厚み（嵩）を確保するための基材は必要ではなく、逆
に繊維材からなる基材を用いると、繊維が水道となって
ＦＲＰ層やレジンコンクリート層にまで液体が浸透し、
浸食を進行させる要因となる。

【０００７】一方、ＦＲＰは耐摩耗性に劣り、高硬度の
セラミックやゴム等の弾性体などの材料が優れている。

【０００８】そこで、本願発明者は、熱硬化性樹脂のみ
からなる保護層を最内面に成形することを試みたが、熱
硬化性樹脂の硬化速度が遅いために、該樹脂が硬化する
前にＦＲＰ層を形成する繊維補強材の巻き付けが行わ
れ、該補強材が上記樹脂に押し付けられてしまうため、
保護層が樹脂のみによって形成されず、結果的に補強材
を構成する繊維の一部が管内面に露出してしまう。

【０００９】そこで、本願発明者は、繊維補強材の巻き
付け工程前に、内面保護層を形成する樹脂を事前に硬化
させておくことで、耐摩耗性及び耐食性に優れた繊維強
化樹脂管を製造し得ることを見出した。即ち、本発明
は、軸心回りに回転する円筒状型面の外周に、少なくと
も繊維強化材及び未硬化の熱硬化性樹脂を含む成形材料
を順次供給した後、硬化炉内で加熱することにより未硬
化の熱硬化性樹脂を硬化させる繊維強化樹脂管の製造方
法において、型面の外周に最初に供給する成形材料を放
射線硬化樹脂とし、該放射線硬化樹脂により所定肉厚の
内面保護層を形成してその外周に次の成形材料を供給す
る前に、前記放射線硬化樹脂を硬化させる放射線を内面
保護層に照射して、該内面保護層を硬化させることを特
徴とするものである。

【００１０】かかる本発明の製造方法によれば、最内層
に樹脂のみからなる内面保護層が形成されるので、耐食
性及び耐摩耗性に優れたものとなる。さらに、内面保護
層は、放射線硬化樹脂を型面外周に供給した後、すぐに
放射線を照射することによって硬化させるので、かかる
硬化時間が短くなり、生産性の低下が抑えられるととも
に、その外周側に繊維補強材を巻き付けても、この補強
材が内面保護層に食い込むことがない。このように、本
発明によれば、保護層としての樹脂の性能を最大限に発
揮させることが可能で、また、内面保護層に基材を使用
する必要がないのでコスト低減を図ることも可能であ
る。

【００１１】なお、放射線硬化樹脂としては、高エネル
ギー放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、中性子
線、紫外線など）を照射することで硬化する種々のもの
を用いることができ、例えば紫外線硬化樹脂や電子線硬
化樹脂などを用いることが可能である。また、光重合反
応型、光変性型、光架橋反応型などの種々の硬化反応形
態の感光性樹脂を用いてもよい。

【００１２】光重合反応型の感光性硬化樹脂は、ある種
のモノマーが光重合開始剤によりラジカル重合を開始す
るという性質を利用したものである。即ち、アクリルア
ミド、アクリロニトリル、アクリル酸エステルなどのア
クリロイル基（ＣＨ₂=ＣＨ-ＣＯ-）を持つモノマーは、
光重合開始剤によりラジカル重合を開始し、特に二官能
性モノマーが存在すると重合と同時に光橋かけを行う。
また、これら二官能性モノマーを感光性のないポリマー
（ポリアミドやポリエステルなど）と混合すると、モノ
マーの重合により生じた三次元網目構造中にポリマーを
絡め込んで硬化するため、強固な内面保護層を得ること
が可能である。光照射によりカチオン重合開始剤を発生
させる光カチオン重合系は、光照射終了後の加熱により
有効なポストキュアができることや、多種多様なモノマ
ーの重合が可能であるという利点を備えている。光カチ
オン重合は、重合が一旦始まると暗所でも重合を継続す
るリビング重合であり、この点が光照射時のみ重合が進
行する光ラジカル重合と異なる。芳香族ジアゾニウム
塩、ジアリールヨードニウム塩、スルホニウム塩、スル
ホン酸エステルなどは、光照射によりルイス酸やブレン
ステッド酸を発生し、各種エポキシ樹脂、環状エーテ
ル、ラクトン、ビニルモノマーなど、広範囲のモノマー
をカチオン重合することができる。

【００１３】光重合開始型の中でも、特に紫外線硬化樹
脂は、無溶剤による低公害、高速硬化による高い生産
性、省スペース、低エネルギー硬化などの利点を備えて
おり、本発明の繊維強化樹脂管に好適に利用できる。

【００１４】なお、光硬化に用いられる樹脂としては、
オルソフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂、イソフタル
酸系不飽和ポリエステル樹脂、ビスフェノール系不飽和
ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、ウレタン樹
脂などを挙げることができる。これら樹脂の組成は、用
途に応じて適宜のものとすることができる。例えば、粘
度調整は、モノマーの量や分子量によって調整すること
が可能である。

【００１５】光架橋反応型の感光性樹脂は、光架橋反応
によりポリマーが不溶化することを利用したもので、ポ
リマー間の架橋は、側鎖官能基間の二量化反応によるも
のと、樹脂中に分散されている低分子の光架橋剤がポリ
マー間の架橋を行うものとに大別できる。

【００１６】光変性型の感光性樹脂は、高分子中の感光
基又は高分子バインダー中の感光性物質が、光によりそ
の分子構造の一部を変化させ、それにより物質変化、特
に溶解度の変化をひき起こす反応を利用したものであ
る。

【００１７】また、本発明は、型面を、軸心回りに回転
しつつ軸心方向へ移動させ、各成形材料を、それぞれ所
定の軸方向位置で型面の外周に供給することで連続成形
を行う上記繊維強化樹脂管の製造方法において、内面保
護層を形成する放射線硬化樹脂を、他の成形材料のいず
れよりも上流側で供給し、該供給位置の近傍に設けた放
射線照射装置を用いて内面保護層を硬化させることがで
きる。これによれば、耐食性及び耐摩耗性を向上するた
めの樹脂のみからなる内面保護層を有する繊維強化樹脂
管を、生産性を低下させることなく、かつ、製造装置全
体の管軸方向長さが過大になることなく製造することが
でき、連続成形法による効率の良い繊維強化樹脂管の製
造を行うことが可能である。

【００１８】さらに、上記本発明の製造方法において、
放射線硬化樹脂の型面への供給位置に、型面に接触する
当接部と該当接部よりも下流側に位置して型面との間に
所定間隔のスリットを形成する肉厚規定部とを備える均
し部材を設けておき、型面の外周に供給された放射線硬
化樹脂を前記スリットを通過させることにより所定肉厚
の内面保護層を形成することができる。

【００１９】なお、本発明の繊維強化樹脂管は、ＦＲＰ
複合管のみならず、ＦＲＰ単層構造の繊維強化樹脂管を
も含む。また、熱硬化性樹脂は、無機充填材を含有する
いわゆるレジンモルタルの状態で成形されるものでもよ
く、充填材を含有しないものであってもよい。また、上
記ＦＲＰ複合管は、内外のＦＲＰ層の間にレジンモルタ
ル層を設けたもののみならず、レジンモルタル層の一面
側にのみＦＲＰ層を設けたものとすることが可能であ
る。また、ＦＲＰ層及びレジンモルタル層の他、保護層
などを適宜設けることが可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２１】図１は、本発明の製造方法を実施するため
の成形装置１の一例を示している。まず、この成形装置
１の構成について説明すると、装置本体２から水平に延
出された回転軸３を中心にして回転する一側が開放され
た円筒形のマンドレル４を備え、このマンドレル４に無
端のスチールベルト５（コア形成材）が螺旋状に巻回さ
れていて、スチールベルト５の外表面により形成される
円筒状型面Ｃがマンドレル４の回転により、軸心回りに
回転しつつ軸方向に前進するようになっている。そし
て、マンドレル４の開放端に達したスチールベルト５
は、マンドレル４の内部を通って元の位置に戻り再びマ
ンドレル４に巻回されるように構成されている。また、
マンドレル４は、その開放端側が硬化炉６内に臨むよう
に配置されている。

【００２２】上記型面Ｃの外周には、硬化炉６に至るま
での間に、内面保護層７を形成する紫外線硬化樹脂材
料、内面ＦＲＰ層の周方向補強繊維８及び軸方向補強繊
維９、レジンモルタル１０、外面ＦＲＰ層の軸方向補強
繊維１１及び周方向補強繊維１２、外面保護層１３を形
成する熱硬化性樹脂材料などの成形材料が順次供給さ
れ、内面保護層／内面ＦＲＰ層／レジンモルタル層／外
面ＦＲＰ層の積層構造からなるＦＲＰ複合管が積層形成
される。その後、硬化炉６内で加熱することにより未硬
化の熱硬化性樹脂が全て硬化される。

【００２３】上記レジンモルタル１０は、結合剤として
例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル
エステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含有し、これに砂、炭
酸カルシウム、クレー等の無機材料などを充填材として
含有するものである。

【００２４】なお、図示していないが、型面に巻回され
た内層側補強繊維８，９及び外層側補強繊維１１，１２
に対し、未硬化の液状の熱硬化性樹脂を滴下含浸させる
ことも適宜必要に応じて行うことができる。

【００２５】本発明の特徴は、内面保護層７の成形装置
並びに成形法にある。即ち、図２にも示すように、内面
保護層７の成形装置は、スチールベルト５によって形成
される型面Ｃの上流端側の外周に配設された均し部材２
０を備えている。この均し部材２０は、型面Ｃに摺接す
る当接部２１と、該当接部２１よりも下流側に位置して
型面Ｃとの間に所定間隔のスリットＳを形成する肉厚規
定部２２とを備えている。図示例の均し部材２０におい
ては、当接部２１は大径ローラによって構成され、該当
接部２１は型面周囲に接触することで回転する。肉厚規
定部２２は小径ローラによって構成され、これら大径ロ
ーラからなる当接部２１と小径ローラからなる当接部２
２とは同心上とされているとともに、型面の回転軸心と
平行な軸心回りに一体回転するものである。小径ローラ
からなる肉厚規定部２２の軸長は、スチールベルト５の
幅よりも大きく、好ましくはスチールベルト５の幅の２
倍程度となされている。

【００２６】上記均し部材２０は、内面保護層７を形成
する紫外線硬化樹脂の型面Ｃへの供給位置に設けられて
おり、型面Ｃの外周に供給された紫外線硬化樹脂は、肉
厚規定部２２と型面との間に形成されたスリットＳを通
過することによって所定肉厚の内面保護層７が形成され
る。

【００２７】また、内面保護層７の形成位置（紫外線硬
化樹脂の供給位置）の近傍には、型面Ｃの周囲から内面
保護層７を形成する樹脂に対して紫外線を照射する紫外
線照射装置３０（放射線照射装置）が設けられている。
該装置３０は、水銀灯３１と、該水銀灯３１から照射さ
れる紫外線を型面Ｃの周方向一定領域に均一に照射させ
るためのリフレクター３２とを備えている。したがっ
て、型面上に未硬化の状態で供給された紫外線硬化樹脂
は、上記照射装置３０から照射される紫外線によって即
座に硬化され、樹脂のみからなる内面保護層７を形成す
るようになっている。

【００２８】上記紫外線硬化樹脂としては、不飽和ポリ
エステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂又はウレタン樹脂
などを用いることができ、これに光重合開始剤を添加混
合したものを利用できる。光重合開始剤としては種々の
ものを利用でき、例えばＢＡＳＦ社製の「ルシリンＴＰ
Ｏ」や、チバガイギー社製のラジカル系光重合開始剤で
ある「イルガキュア８１９」などを好適に用いることが
できる。

【００２９】なお、上記実施の形態において、好ましく
はマンドレル４を回転させてスチールベルト５によって
形成された型面Ｃを硬化炉６方向へ前進させながら離型
紙（図示せず）を螺旋状に巻回し、この離型紙が巻回さ
れた型面Ｃに対して、最初に、紫外線硬化樹脂を供給し
て均し部材２０により所定肉厚の内面保護層７を形成す
るとともに、その上に次の成形材料を巻回する前に、紫
外線照射装置３０から紫外線を照射することによって内
面保護層７を形成する樹脂を短時間で硬化させることが
できる。

【００３０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、適宜設計変更することが可能である。例
えば、上記実施形態ではベロック社製の成形装置を用い
て連続的にＦＲＰ複合管を成形するようにしているが、
バッチ式の成形工程を採用することもできる。また、均
し部材は、上記実施形態ではローラ状のものとしたが、
図３乃至図５に示すようにプレート状のものとしてもよ
い。また、上記実施形態では紫外線硬化樹脂を用いた
が、その他の放射線硬化型の樹脂、例えば電子線硬化樹
脂などを用いることもできる。

【００３１】また、比較的肉厚の大きい内面保護層を形
成する場合には、均し部材２０を管軸方向に複数設け、
各均し部材２０を設けた位置にそれぞれ放射線硬化樹脂
を供給して即座に所定肉厚で硬化させ、段階的に内面保
護層の肉厚が大きくなるように成形することが可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、最内層に樹脂のみから
なる内面保護層が形成された繊維強化樹脂管を製造する
ことができ、耐食性及び耐摩耗性に優れた繊維強化樹脂
管を高い生産性で得ることができる。即ち、内面保護層
は、放射線硬化樹脂を型面外周に供給した後すぐに放射
線を照射することによって硬化させるので、硬化時間が
短く、生産性の低下が抑えられるとともに、その外周側
に繊維補強材を巻き付けても補強材が内面保護層に食い
込むことがなく、確実に樹脂のみからなる内面保護層を
形成することができる。したがって、保護層としての樹
脂の性能を最大限に発揮させることが可能で、また、内
面保護層に基材を使用する必要がないのでコスト低減を
図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を実施するためのＦＲＰ複合
管の連続成形装置の第１実施形態を示す簡略側面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】本発明の製造方法を実施するためのＦＲＰ複合
管の連続成形装置の第２実施形態を示す簡略側面図であ
る。

【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視図である。

【図５】第２実施形態の成形装置の内面保護層の均し部
材の平面図である。

【符号の説明】

１ 繊維強化樹脂管の製造装置 ４ マンドレル ５ コア形成材 ６ 硬化炉 ７ 内面保護層 ８ 繊維補強材 １０ レジンモルタル（熱硬化性樹脂組成物） Ｃ 型面 Ｓ スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心回りに回転する円筒状型面の外周
   に、少なくとも繊維強化材及び未硬化の熱硬化性樹脂を
   含む成形材料を順次供給した後、硬化炉内で加熱するこ
   とにより未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させる繊維強化樹
   脂管の製造方法において、 型面の外周に最初に供給する成形材料を放射線硬化樹脂
   とし、該放射線硬化樹脂により所定肉厚の内面保護層を
   形成してその外周に次の成形材料を供給する前に、前記
   放射線硬化樹脂を硬化させる放射線を内面保護層に照射
   して、該内面保護層を硬化させることを特徴とする繊維
   強化樹脂管の製造方法。
2. 【請求項２】 型面を、軸心回りに回転しつつ軸心方向
   へ移動させ、各成形材料を、それぞれ所定の軸方向位置
   で型面の外周に供給することで連続成形を行う請求項１
   に記載の繊維強化樹脂管の製造方法において、内面保護
   層を形成する放射線硬化樹脂を、他の成形材料のいずれ
   よりも上流側で供給し、該供給位置の近傍に設けた放射
   線照射装置を用いて内面保護層を硬化させることを特徴
   とする繊維強化樹脂管の製造方法。
3. 【請求項３】 放射線硬化樹脂の型面への供給位置に、
   型面に接触する当接部と該当接部よりも下流側に位置し
   て型面との間に所定間隔のスリットを形成する肉厚規定
   部とを備える均し部材を設けておき、型面の外周に供給
   された放射線硬化樹脂を前記スリットを通過させること
   により所定肉厚の内面保護層を形成することを特徴とす
   る請求項２に記載の繊維強化樹脂管の製造方法。