JP2015052330A

JP2015052330A - プラスチック複合管

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Publication number: JP2015052330A
Application number: JP2013183842A
Authority: JP
Inventors: 浩章西坂; Hiroaki Nishizaka; 友裕従野; Tomohiro Yorino
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-03-19

Abstract

【課題】プラスチック複合管に高圧水が作用する場合において、接続部が拘束部として作用したとしてもレジンモルタル層にクラックが発生するのを可及的に防止する。【解決手段】レジンモルタル層２と、このレジンモルタル層２の外面及び内面をそれぞれ補強する外面ＦＲＰ層３及び内面ＦＲＰ層４とからなるプラスチック複合管１であって、前記レジンモルタル層２にガラス繊維のチョップドストランドが添加されている。これにより、プラスチック複合管におけるレジンモルタル層の許容たわみを向上させ、クラックの発生を防止することができる。【選択図】図２

Description

この発明は、プラスチック複合管に関するものである。

一般に、ガラス繊維、不飽和ポリエステル樹脂及び硅砂からなるプラスチック複合管が市販され、上下水道管や農業用水管、電線保護管等に使用されている。このプラスチック複合管は、円筒状のレジンモルタル層と、このレジンモルタル層の外面及び内面をそれぞれ補強する外面ＦＲＰ層及び内面ＦＲＰ層とからなる積層構成を有している。

ここで、レジンモルタル層を構成するレジンモルタルは、不飽和ポリエステル樹脂に、硅砂及び炭酸カルシウムを添加して形成される。また、外面ＦＲＰ層及び内面ＦＲＰ層を構成するＦＲＰは、それぞれ周方向及び軸方向に配されたガラス繊維に不飽和ポリエステル樹脂を含浸させてなるガラス繊維強化プラスチックである（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２７１４８８号公報第３図

ところで、前述したプラスチック複合管に高圧水が作用するとき、プラスチック複合管の挿し口を受け口に接合して互いに接続する場合は、水圧によって管体が膨張すると、挿し口や受け口の継手部も追従して膨張する。一方、プラスチック複合管を鋼製継輪を介して接続する場合や、水圧試験時における鋼製フランジを介して接続する場合は、それらの接続部が拘束部として作用し、管体の膨張に追従して膨張することができない。これにより、プラスチック複合管に、接続部と管体との間の変位差に基づいて曲げ応力が発生する。この場合、プラスチック複合管を構成する外面ＦＲＰ層及び内面ＦＲＰ層は、軸方向に強化層（ガラス繊維）が存在するものの、レジンモルタル層においては、軸方向に明確な補強層は存在しない。このため、圧力や管径によってはレジンモルタル層にクラックが発生するおそれがある。レジンモルタル層にクラックが発生すると、それを起点にクラックが進行し、プラスチック複合管の破壊につながるものとなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、プラスチック複合管に高圧水が作用する場合において、接続部が拘束部として作用したとしてもレジンモルタル層にクラックが発生するのを可及的に防止することのできるプラスチック複合管を提供するものである。

本発明は、レジンモルタル層と、このレジンモルタル層の外面及び内面をそれぞれ補強する外面ＦＲＰ層及び内面ＦＲＰ層とからなるプラスチック複合管であって、前記レジンモルタル層にガラス繊維のチョップドストランドが添加されることを特徴とするものである。

本発明によれば、プラスチック複合管に高圧水が作用する場合において、プラスチック複合管の接続部が拘束部として作用したとしても、レジンモルタル層に添加されたガラス繊維のチョップドストランドが補強層として機能し、プラスチック複合管に作用する曲げ応力に抗することができる。また、レジンモルタル層の伸び率を向上させて外面ＦＲＰ層及び内面ＦＲＰ層の伸び率との差を縮小することができる。これにより、レジンモルタル層にクラックが発生することを可及的に防止することができる。

なお、ガラス繊維のチョップドストランドは、その目的からできるだけ軸方向と平行に配向することが望ましい。また、成形性との兼ね合いから、不飽和ポリエステル樹脂への含浸に適した収束剤が用いられていることが望ましい。

本発明において、前記ガラス繊維のチョップドストランドの長さが９ｍｍ以上であって、ガラス繊維のチョップドストランドの添加量がレジンモルタル層の５重量％以上、または、ガラス繊維のチョップドストランドの長さが１３ｍｍ以上であって、ガラス繊維のチョップドストランドの添加量がレジンモルタル層の３重量％以上、または、ガラス繊維のチョップドストランドの長さが２５ｍｍ以上であって、ガラス繊維のチョップドストランドの添加量がレジンモルタル層の２重量％以上であることが好ましい。すなわち、レジンモルタル層の許容たわみを向上させるためには、ガラス繊維長が９ｍｍ以上、かつ、ガラス繊維の添加量が５重量％以上、または、ガラス繊維長が１３ｍｍ以上、かつ、ガラス繊維の添加量が３重量％以上、または、ガラス繊維長が２５ｍｍ以上、かつ、ガラス繊維の添加量が２重量％以上である必要がある。

本発明によれば、プラスチック複合管に高圧水が作用する場合において、接続部が拘束部として作用したとしてもレジンモルタル層にクラックが発生するのを可及的に防止することができる。

本発明のプラスチック複合管の一実施形態を一部破断して示す斜視図である。図１のＡ部拡大図である。比較例及び実施例の試験片の試験結果を示すグラフである。

以下、本発明のプラスチック複合管１の一実施形態を図面に基づいて説明する。

この実施形態のプラスチック複合管１も、前述したように、円筒状のレジンモルタル層２と、このレジンモルタル層２の外面及び内面をそれぞれ補強する外面ＦＲＰ層３及び内面ＦＲＰ層４とからなる積層構成を有している（図１、図２参照）。

ただし、レジンモルタル層２を構成するレジンモルタルは、不飽和ポリエステル樹脂に、硅砂及び炭酸カルシウムともにガラス繊維のチョップドストランドを添加して形成されている。

また、外面ＦＲＰ層３及び内面ＦＲＰ層４を構成するＦＲＰは、それぞれ周方向及び軸方向に配されたガラス繊維３ａ，４ａに不飽和ポリエステル樹脂３ｂ，４ｂを含浸させてなるガラス繊維強化プラスチックである。

次に、このようなプラスチック複合管１を構成するレジンモルタル層２について、試験片を作成し、ＪＩＳＫ７０１７「繊維強化プラスチック−曲げ特性の求め方」に準拠して３点曲げ試験を実施し、たわみを求めた。

ここで、ガラス繊維のチョップドストランドとしては、日本電気硝子社製のＡＣＳ９ＰＨ−９０１Ｘ（カット長９ｍｍ、繊維径１８μｍ）、ＡＣＳ１３ＰＨ−９０１Ｘ（カット長１３ｍｍ、繊維径１８μｍ）、ＡＣＳ１９ＰＨ−９０１Ｘ（カット長１９ｍｍ、繊維径１８μｍ）、ＡＣＳ２５ＰＨ−９０１Ｘ（カット長２５ｍｍ、繊維径１８μｍ）をそれぞれ用いた。

実施例の試験片は、プラスチック複合管を構成するレジンモルタル層の配合と同配合の硅砂、炭酸カルシウム、不飽和ポリエステル樹脂に設定長さのガラス繊維をそれぞれレジンモルタル層の重量に対する割合を変えて添加して混練し、所定サイズの型枠に充填して硬化させ、脱型して作成した。

具体的には、実施例１として、ＡＣＳ９ＰＨ−９０１Ｘを用い、レジンモルタル層の重量に対して２重量％、３重量％、５重量％に変えてそれぞれ６本ずつ試験片（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×長さ１７０ｍｍ）を作成した（実施例１−１〜１−３）。

実施例２として、ＡＣＳ１３ＰＨ−９０１Ｘを用い、レジンモルタル層の重量に対して２重量％、３重量％、５重量％に変えてそれぞれ６本ずつ試験片（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×長さ１７０ｍｍ）を作成した（実施例２−１〜２−３）。

実施例３として、ＡＣＳ１９ＰＨ−９０１Ｘを用い、レジンモルタル層の重量に対して２重量％、３重量％、５重量％に変えてそれぞれ６本ずつ試験片（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×長さ１７０ｍｍ）を作成した（実施例３−１〜３−３）。

実施例４として、ＡＣＳ２５ＰＨ−９０１Ｘを用い、レジンモルタル層の重量に対して２重量％、３重量％、５重量％に変えてそれぞれ６本ずつ試験片（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×長さ１７０ｍｍ）を作成した（実施例４−１〜４−３）。

比較例は、プラスチック複合管を構成するレジンモルタル層の配合と同配合の硅砂、炭酸カルシウム、不飽和ポリエステル樹脂を混練し、所定サイズの型枠に充填して硬化させ、脱型して作成した３本の試験片（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×長さ１７０ｍｍ）である。

これらの実施例及び比較例の各試験片についての３点曲げ試験の結果を下記の表１及び図３に示す。

（考察）
試験片の厚み３０ｍｍは、直径２０００ｍｍのプラスチック複合管の厚みにほぼ相当する。また、直径２０００ｍｍのプラスチック複合管の負荷試験時における最大たわみは、フランジ端部より約３００ｍｍ離れた位置において、４．６ｍｍである。

なお、ＪＩＳＫ７０１７より、たわみは、支点間距離の２乗に比例することから、試験時の支点間距離９０ｍｍを実際のプラスチック複合管のたわみに換算するためには、試験片のたわみを（３００／９０）＾２≒１１．１倍すればよい。例えば、比較例の許容たわみ（最大値）は、０．３９８ｍｍであるから、プラスチック複合管に換算すると、０．３９８ｍｍ×１１．１≒４．４２ｍｍとなり、これは、実際のプラスチック複合管１のたわみ４．６ｍｍより小さくなっている。

一方、これまでの経験則により、負荷試験時の物性特性に対しては、少なくとも１．１倍程度の安全率を確保する必要があることが把握されており、実施例のたわみ（最小値）からプラスチック複合管のたわみに換算し、この換算値が、比較例の換算値４．４２ｍｍに安全率１．１を乗じた値４．８６２ｍｍよりも大きなものを選択すると、実施例１−３，２−２，２−３，３−２，３−３，４−１〜４−３となる。

なお、曲げ試験時における最大荷重点における外観を観察した場合、比較例においては大きなクラックが発生したのに対し、何れの実施例においても外観上目立ったクラックの発生は認められなかった。

これらのことから明らかなように、実施例１−３，２−２，２−３，３−２，３−３，４−１〜４−３は、レジンモルタル層の厚みを大きくすることなく、すなわち、重量を大きくすることなくレジンモルタル層の許容たわみを向上させてクラックの発生を防止することができる。したがって、例えば、農業用水の長距離送水に対応して圧力を上昇させた高圧水を供給する場合において、プラスチック複合管１を鋼製継輪等を介して接続する場合においても、レジンモルタル層２にクラックが発生することを可及的に防止することができる。

１プラスチック複合管
２レジンモルタル層
３外面ＦＲＰ層
４内面ＦＲＰ層

Claims

レジンモルタル層と、このレジンモルタル層の外面及び内面をそれぞれ補強する外面ＦＲＰ層及び内面ＦＲＰ層とからなるプラスチック複合管であって、前記レジンモルタル層にガラス繊維のチョップドストランドが添加されることを特徴とするプラスチック複合管。
請求項１に記載のプラスチック複合管において、前記ガラス繊維のチョップドストランドの長さが９ｍｍ以上であって、ガラス繊維のチョップドストランドの添加量がレジンモルタル層の５重量％以上、または、ガラス繊維のチョップドストランドの長さが１３ｍｍ以上であって、ガラス繊維のチョップドストランドの添加量がレジンモルタル層の３重量％以上、または、ガラス繊維のチョップドストランドの長さが２５ｍｍ以上であって、ガラス繊維のチョップドストランドの添加量がレジンモルタル層の２重量％以上であることを特徴とするプラスチック複合管。