JP2009066968A - Ｆｒｐパイプ継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受け口を要さず、継手の外側を後加工で削る必要がなく、内径の大きな変化がなく肉厚制御が容易で、かつ、十分な強度を有する継手を工業的に製造する方法を提供するを提供する。
【解決手段】補強繊維と熱硬化性樹脂からなるＦＲＰパイプ継手の製造方法において、シール用フィルムを介して連続した補強繊維をコアに巻き付け、更にその外側に外径を規制する外型を配設し、シール用フィルムの両端部を外型に固着してシールし、シール用フィルムと外型に囲まれ、補強繊維を内包する空間を形成させ、該空間内を減圧して、該空間内に熱硬化性樹脂を注入させて成型する方法であって、該補強繊維をコアに巻き付けるに際し、巻き付けられた補強繊維が減圧により吸引され、外型に密着された状態に拡径しうるように余裕を持たせて成るものとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＦＲＰパイプ継手の製造方法に関し、さらに詳しくは受け口を要さず、継手の外側を後加工で削る必要がなく、内径の大きな変化がなく肉厚制御が容易で、かつ、十分な強度を有するＦＲＰパイプ継手を工業的に製造する方法に関するものである。

従来、ＦＲＰパイプ継手を製造するには、コア金型に含浸したロービングを巻き付けて、かつ、ガラスマットやガラスクロスをハンドレで含浸しながら行う方法（例えば、特許文献１参照）が一般的である。
しかし、この方法は、内径規制のため、継手に受け口を付けてパイプを継手の内側に差し込む必要があるために、内径の大きな変わり目ができることから、そこでの肉厚の制御が困難であるという問題があった。

また、差し口を製作してパイプやカラーを継手の外側にはめ込む場合、さらに継手の外面を削る後加工が必要なため、コストアップになるという問題があった。
また、短繊維を樹脂に混合して、継手の形状の金型に流し込んで成形する方法もあるが、長繊維の補強に比べて、強度に劣るという問題があった。

特開平６−３２８６２４号公報

本発明は、このような事情の下、受け口を要さず、継手の外側を後加工で削る必要がなく、内径の大きな変化がなく肉厚制御が容易で、かつ、十分な強度を有するＦＲＰパイプ継手を工業的に製造する方法を提供することを課題とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、連続繊維で補強したＦＲＰパイプ継手を外径規制で成型すること、補強繊維を予め配設してから、減圧して補強繊維を外径側に拡径しつつ樹脂を注入させて成型することにより、上記課題が達成されることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、補強繊維と熱硬化性樹脂からなるＦＲＰパイプ継手の製造方法において、シール用フィルムを介して連続した補強繊維をコアに巻き付け、更にその外側に外径を規制する外型を配設し、シール用フィルムの両端部を外型に固着してシールし、シール用フィルムと外型に囲まれ、補強繊維を内包する空間を形成させ、該空間内を減圧して、該空間内に熱硬化性樹脂を注入させて成型する方法であって、該補強繊維をコアに巻き付けるに際し、巻き付けられた補強繊維が減圧下外型に密着された状態に拡径しうるように余裕を持たせることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、コアに突起を設け、突起を介して、コアに補強繊維を巻き付けることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１または２の発明において、突起が、その突出長さを巻き付けの進行するにつれ小さくするようにしたものであることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法が提供される。

また、本発明の第４の発明によれば、第１ないし３のいずれかの発明において、補強繊維が、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維またはポリエステル繊維からなることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法が提供される。

また、本発明の第５の発明によれば、第１ないし４のいずれかの発明において、補強繊維が、捲縮性または伸縮性のものであることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法が提供される。

また、本発明の第６の発明によれば、第１ないし５のいずれかの発明において、熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂またはユリア樹脂からなることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法が提供される。

本発明の製造方法によれば、受け口を要さず、継手の外側を後加工で削る必要がなく、内径の大きな変化がなく肉厚制御が容易で、かつ、十分な強度を有するＦＲＰパイプ継手を工業的に製造しうるという顕著な効果が奏される。

本発明の製造方法（以下、これを本発明方法ともいう）は、補強繊維と熱硬化性樹脂からなるＦＲＰパイプ継手についてのものであって、コア（芯型／内型）に、フィルムと樹脂を含浸していない連続した補強繊維を巻き付け、その外側に外径を規制する型（外型）を配設し、該フィルムを外径を規制する型に巻き付け、シールして減圧を行い、熱硬化性樹脂を注入して成型するものである。

補強繊維としては、連続長繊維を少なくとも一部使用するのが好ましく、全てを連続長繊維としてもよい。その他に繊維をランダムにシート状にしたマット、繊維を編織したクロスやすだれを用いてもよい。連続長繊維だけでは、軸方向の十分な強度を発現出来ないため、マットやクロス、すだれなどを併用することが望ましい。

繊維の素材は特に問われず、例えばガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維などであり、コストパフォーマンスを考えると、ガラス繊維が望ましい。

コアは、それにシール用フィルムを介して補強繊維が巻き付けられるが、最終的には取り外す必要があるため、簡易に取り外すことができる構造、例えば、縮径できる構造や帯状の板を螺旋状に巻回した構造のものが好ましい。コアの素材としては、特に問われず、例えば鉄製、アルミ製、ＳＵＳ製、ＦＲＰ製などが挙げられる。

本発明方法においては、コアに補強繊維を巻き付けるに際し、巻き付けられた補強繊維が後述の外型に減圧下、吸引されたり或いは押しやられる（シール用フィルム側から吸引される場合）などして、密着された状態に拡径しうるように余裕を持たせるようにすることが肝要である。

このためには、コアに突起を設けるのがよい。そうすることにより、コアに巻き付けられた補強繊維が拡径された時に、周方向に余裕を持たせることができる。
突起の数や位置は、特に限定されない。要するに、適当な周方向長さを確保するためのものなので、突起の高さの総和を製品の内周長とコアの外周長の差の７０％以上１５０％以下とするのが望ましい。

また、突起は、その突出長さを適宜変化させるのがよく、特に突出長さを巻き付けの進行するにつれ徐々に小さくするのがよい。それは、コア付近に巻き付けられた内側の補強繊維は、最終的に巻き付けられた外側の補強繊維と周長さの差が大きいが、巻き付けが進行して外径付近になると、最終製品との周長さの差が小さくなるため、補強繊維の余裕長さを調整する突起の突出長さも、徐々に小さくするのがよいためである。
突出長さの変化の回数は、巻き付けの進行に合わせて段階的に行うことが望ましいが何回に分けて行うかは特に問われない。

補強繊維に余裕を持たせるには、捲縮性や伸縮性を有する補強繊維も用いられる。かかる補強繊維としては、縮み加工された補強繊維、中でもバルキーロービングのものが好ましく、その他マットもある程度伸展しうるので用いられる。これらの補強繊維は適当なテンションでコアに巻き付ければよいが、弛みを発生させて巻き付けても構わず、この場合マットの方がより好ましい。
また、補強繊維がクロスやすだれの場合、円周方向に繊維が配設されると伸展しえないので、長繊維と同様に弛みを発生させて巻き付ける必要がある。
円周方向に対して一定の角度で繊維が配設されるようにクロスやすだれを配設すると拡径した場合伸展しうるが、長繊維と同様に弛みを発生させて巻き付けても構わない。

コアに巻き付けるフィルムは、減圧時にシールを行い、かつ、樹脂注入時に樹脂が漏れ出さないために使用されるので、その用途に合うならば、素材や厚さは特に問われない。

フィルムと補強繊維の間に離型用のシートを配設しても構わない。

外径を規制する外型は、成型後、分解する必要があるため、例えば、２つの部分に分割できる割り型など簡単に分解できる型が望ましい。
外型の素材は、特に問われないが、減圧に耐える強度が必要である。又、型と製品との離型を円滑に行う必要があるため、型との接触面には、離型剤又は、離型シートなどを配設する必要がある。

シール用フィルムは外型へ固着されるが、それには、例えば、該フィルムを外型に巻き込むようにして、接続面にテープを貼り付けるなどしてシールすることによればよい。

本発明方法において、減圧するのは、例えば、シール用フィルムと外型に囲まれた空間に減圧ポンプに接続した管やホースを差し込んで行われる。
減圧の程度は、大きい程、補強繊維への浸透速度が早いため望ましい。

樹脂の注入は、減圧による吸引力だけでの注入又は、減圧と注入圧力による注入のいずれでも構わない。例えば、シール用フィルムと外型に囲まれた空間に樹脂槽につながっている管やホースを差し込んで行う。また、樹脂槽からポンプで吸い上げた樹脂を、シール用フィルムと外型に囲まれた空間に管やホースで供給する。

注入し終わった後は、予め熱硬化性樹脂に混合されている反応促進剤、例えば触媒や硬化剤等で硬化を進行させることが望ましい。
更に反応を促進させるためには、型を加熱しても構わない。加熱手段は、例えば、型に予め取り付けたヒーターや、加熱炉等によればよい。

本発明の製造方法に用いられる諸部材の一例の概略図を図１に示す。図１において１は芯型をなすコアであり、２はシール用フィルムであり、３はシール用フィルム２を介してコア１に余裕を持って巻き付けられた補強繊維であり、４は外型である。
また、本発明の製造方法に用いられる諸部材の別の例の概略図を図２に示す。図２において１は芯型をなすコアであり、それには突起１１が設けられている。２はシール用フィルムであり、３はシール用フィルム２を介してコア１にその突起１１により適当な周方向長さを確保しうるように巻き付けられた補強繊維であり、４は外型である。

本発明方法により得られるＦＲＰパイプ継手は、その形状は、特に問われず、例えばベント管、エルボ管、レジューサー管、チーズ管などが挙げられ、また、その大きさも特に問われない。

本発明方法により得られるＦＲＰパイプ継手は、継手の接合部の外径が外型による規制で規定されるので、それとサイズを合わせて、パイプと直接、或いはカラー管を介してパイプと接合することができる。

本発明の製造方法は、受け口を要さず、継手の外側を後加工で削る必要がなく、内径の大きな変化がなく肉厚制御が容易で、かつ、十分な強度を有するＦＲＰパイプ継手を工業的に製造することを可能にし、産業上大いに有用である。

本発明の製造方法に用いられる諸部材の一例の概略図 本発明の製造方法に用いられる諸部材の別の例の概略図。

符号の説明

１ コア
１１ 突起
２ シール用フィルム
３ 補強繊維
４ 外型

Claims (6)

1. 補強繊維と熱硬化性樹脂からなるＦＲＰパイプ継手の製造方法において、シール用フィルムを介して連続した補強繊維をコアに巻き付け、更にその外側に外径を規制する外型を配設し、シール用フィルムの両端部を外型に固着してシールし、シール用フィルムと外型に囲まれ、補強繊維を内包する空間を形成させ、該空間内を減圧して、該空間内に熱硬化性樹脂を注入させて成型する方法であって、該補強繊維をコアに巻き付けるに際し、巻き付けられた補強繊維が減圧下外型に密着された状態に拡径しうるように余裕を持たせることを特徴とするＦＲＰパイプ継手の製造方法。
2. コアに突起を設け、突起を介して、コアに補強繊維を巻き付けることを特徴とする請求項１記載のＦＲＰパイプ継手の製造方法。
3. 突起が、その突出長さを巻き付けの進行するにつれ小さくするようにしたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のＦＲＰパイプ継手の製造方法。
4. 補強繊維が、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維またはポリエステル繊維からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＦＲＰパイプ継手の製造方法。
5. 補強繊維が、捲縮性または伸縮性のものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＦＲＰパイプ継手の製造方法。
6. 熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂またはユリア樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＦＲＰパイプ継手の製造方法。

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