JP2023173101A

JP2023173101A - 繊維強化樹脂製曲管およびその製造方法

Info

Publication number: JP2023173101A
Application number: JP2022085103A
Authority: JP
Inventors: 聡間宮; Satoshi Mamiya; 昌也硲; Masaya Hazama
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2022-05-25
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2023-12-07

Abstract

【課題】複数のＦＲＰ製短管の接合によって製造されるＦＲＰ製曲管の剛性を高める。【解決手段】ＦＲＰ製曲管を構成する複数のＦＲＰ製短管１の外周面に、ＦＲＰ製短管１どうしを接合する積層体２を有しており、その積層体２の内側のマット層２ａを形成するシート体であるガラスマットと、外側の補強繊維層２ｂを形成するシート体であるガラスクロスが、それぞれ樹脂含浸された状態で、曲管の一端側から他端側まで切れ目なく、かつ幅方向端部が重なる形態で螺旋状に巻き付けられている構成とすることにより、補強繊維層を互いに縫合されていない複数のシートで形成する場合よりも高い剛性が得られるようにしたのである。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の繊維強化樹脂製短管の接合によって製造される繊維強化樹脂製曲管と、その製造方法に関する。

繊維強化樹脂（ＦＲＰ）で形成したＦＲＰ管は、金属管に比べて軽量で耐食性にも優れるため、水輸送管の分野でも広く用いられている。水輸送管としてＦＲＰ管を配管する際、管路の方向が変化する位置には、通常、少なくとも一端面が管軸方向に対して傾斜した複数の繊維強化樹脂製短管（ＦＲＰ製短管）を、曲管状となるように端面どうしを突き合わせた状態で接合した繊維強化樹脂製曲管（ＦＲＰ製曲管）が使用される。これは、単一のＦＲＰ管で滑らかな円弧状の管（スムースベンド管）を製造することが技術的に難しいことによる。

このＦＲＰ製曲管の製造方法は、通常、予め直管状のＦＲＰ管を管軸方向に対して所定の角度で切断して、上記のＦＲＰ製短管を複数製作しておき、これらの各ＦＲＰ製短管を上記のように突き合わせた状態で、それぞれの突き合わせ部の外周面に接続層を形成することによって接合している。

例えば、特許文献１等では、ＦＲＰ製短管どうしを接合する接続層として、突き合わせ部の外周面に、繊維の方向性がランダムなマット層とクロス状に織られた補強繊維層とを積層した積層体を形成している。

特許第５８３７６２８号公報

上記特許文献１のＦＲＰ製曲管の製造方法は、最初に２つのＦＲＰ製短管を接合し、その一つのＦＲＰ製短管に別のＦＲＰ製短管を接合していく作業を繰り返して、所定長さの曲管とするものである。このようにして製造されたＦＲＰ製曲管は、隣り合うＦＲＰ製短管どうしを接合する積層体が接合部ごとに別々に形成されており、このために管全体の剛性の点で改良の余地を残している。

そこで、本発明は、複数のＦＲＰ製短管の接合によって製造されるＦＲＰ製曲管の剛性を高めることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の繊維強化樹脂製曲管（ＦＲＰ製曲管）は、少なくとも一端面が管軸方向に対して傾斜した複数の繊維強化樹脂製短管（ＦＲＰ製短管）が全体として曲管状となるように端面どうしを突き合わされ、前記各繊維強化樹脂製短管の外周面に、繊維の方向性がランダムなマット層と、織物状または編物状の補強繊維層とが積層された積層体を有する繊維強化樹脂製曲管において、前記マット層および前記補強繊維層はそれぞれシート体からなり、そのうちの少なくとも前記補強繊維層を形成するシート体が、一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻かれている構成（構成１）を採用した。ここで、「切れ目なく」とは、シート体が切れ目のない一体のものであることのほか、複数のシートを縫合したものであることも含むものとする。また、ＦＲＰ製曲管およびＦＲＰ製短管とは、それぞれ管体がＦＲＰ層とその間に挟まれるモルタル層で形成されたＦＲＰＭ製曲管およびＦＲＰＭ製短管を含むものとする（以下同じ）。

すなわち、ＦＲＰ製曲管を構成する複数のＦＲＰ製短管の外周面に積層される積層体のうち、少なくとも補強繊維層を形成するシート体をＦＲＰ製曲管の一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻き付けることにより、補強繊維層を互いに縫合されていない複数のシートで形成する場合よりも高い剛性が得られるようにしたのである。

また、上記構成１において、前記補強繊維層を形成するシート体だけでなく、前記マット層を形成するシート体も、ＦＲＰ製曲管の一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻かれている構成（構成２）とすれば、さらに剛性を高めることができる。

ここで、上記構成１または２において、前記補強繊維層を形成するシート体は、その幅方向端部が重なる形態で巻かれていること（構成３）が望ましい。また、上記構成２または３において、マット層を形成するシート体を切れ目なく螺旋状に巻く場合も、その幅方向端部が重なる形態で巻かれていること（構成４）が望ましい。

また、上記構成１乃至４のいずれにおいても、前記積層体の最内層は前記マット層で構成されていること（構成５）が望ましい。水輸送管として用いる場合、マット層を最内層とした方が水密性の確保に有利だからである。

そして、本発明の繊維強化樹脂製曲管の製造方法は、上記構成１乃至５のいずれかの繊維強化樹脂製曲管の製造方法において、前記複数の繊維強化樹脂製短管を仮固定して仮曲管を形成した後、前記マット層を形成するシート体と前記補強繊維層を形成するシート体を、樹脂含浸された状態で、前記仮曲管の一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻き付けるものである。

本発明は、上述したように、ＦＲＰ製曲管の外周面に積層されるマット層と補強繊維層のうち、少なくとも補強繊維層を形成するシート体を、一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻くようにしたので、補強繊維層を互いに縫合されていない複数のシートで形成する場合よりもＦＲＰ製曲管の剛性を高めることができる。

実施形態のＦＲＰ製曲管の縦断面図図１の要部を拡大した縦断面図図１のＦＲＰ製曲管の正面図図１のＦＲＰ製曲管の外観斜視図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は実施形態のＦＲＰ製曲管の一端側の約半部を示す。このＦＲＰ製曲管は、２種類のＦＲＰ製短管１（１ａおよび１ｂ）を、曲管状となるように端面どうしを突き合わせた状態で接合した水輸送管用のものであり、互いに隣接する２つのＦＲＰ製短管１の管軸方向のなす角度（各節ごとの角度の振り）は特に限定されない。なお、以下では、ＦＲＰ製曲管を単に「曲管」、ＦＲＰ製短管を単に「短管」とも称する。また、短管１のうち、曲管の両端に配されるものを接続用短管１ａ、曲管の中間部すなわち両接続用短管１ａの間に配されるものを中間短管１ｂと称する。

各短管１は、いずれもＦＲＰ製の直管を管軸方向に対して所定の角度で切断して製作したものである。そのうち、接続用短管１ａは、一端面のみが管軸方向に対して傾斜しており、他端側が接続管を介して水輸送管の直線部を構成するＦＲＰ製直管に接続される（図示省略）。一方、中間短管１ｂは、接続用短管１ａよりも短尺で、両端面が管軸方向に対して傾斜しており、隣接する接続用短管１ａまたは中間短管１ｂと接合される。

そして、全体として曲管状となるようにつなげられた各短管１の外周面に、各短管１を接合するための積層体２が形成されている。

積層体２は、図２に示すように、繊維の方向性がランダムな布状シート（シート体）であるガラスマットを樹脂含浸させたマット層２ａと、織物状の補強繊維シート（シート体）であるガラスクロスを樹脂含浸させた補強繊維層２ｂとを積層したもので、水密性の確保に適したマット層２ａを内層に、接合強度を高めるのに適した補強繊維層２ｂを外層に配している。なお、ガラスマットおよびガラスクロスに含浸させる樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂が使用されている。

また、図２乃至図４に示すように、マット層２ａを形成するガラスマットと、補強繊維層２ｂを形成するガラスクロスは、それぞれ一端側から他端側まで切れ目なく、幅方向端部が重なる形態で螺旋状に巻かれている。

このＦＲＰ製曲管の製造方法は、まず、複数の短管１を端面どうしで突き合わせて所定長さの曲管状につなげ、この状態で仮固定して仮曲管を形成する。次に、仮曲管の外周面に、樹脂含浸させた帯状のガラスマットを仮曲管の一端側から他端側まで切れ目なく、かつ幅方向端部が重なる形態で螺旋状に巻き付けてマット層２ａを形成する。そして、そのマット層２ａの表面に、樹脂含浸させた帯状のガラスクロスを仮曲管の一端側から他端側まで切れ目なく、かつ幅方向端部が重なる形態で螺旋状に巻き付けて補強繊維層２ｂを形成する。これにより、各短管１がマット層２ａと補強繊維層２ｂとからなる積層体２で接合されたＦＲＰ製曲管が得られる。

このＦＲＰ製曲管は、上記の構成であり、外周部の積層体２を構成するマット層２ａと補強繊維層２ｂが、それぞれガラスマットおよびガラスクロスを一端側から他端側まで切れ目なく、かつ幅方向端部が重なる形態で螺旋状に巻き付けることによって形成されているので、積層体を構成する各層を互いに縫合されていない複数のシートで形成した従来のものよりも高い剛性が得られ、使用中の撓みが効果的に抑えられる。併せて、曲管の長手方向強度が向上することで、水流による遠心力や水圧の不均等により発生するスラスト力に対する抵抗力を従来のものよりも向上させることができる。このため、埋設用途に使用した場合は、通常の曲管の撓み抑制のための防護コンクリート打設を省略できるようになる可能性もある。

ここで、マット層を形成するガラスマットは、繊維の方向性がランダムな他のシート体に代えることができ、補強繊維層を形成するガラスクロスは、織物状の他のシート体（ロービングクロス等）または編物状のシート体に代えることができる。

また、積層体内におけるマット層と補強繊維層の配置は任意に変更できるが、水密性の確保の点からは、実施形態のようにマット層を最内層に配することが望ましい。

また、ＦＲＰ製曲管の水密性をさらに向上させるために、各ＦＲＰ製短管１の突き合わせ部の内周面に、繊維の方向性がランダムなシート体からなるマット層を設けるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、実施形態では、マット層と補強繊維層の両方を、一端側から他端側まで切れ目なく、かつ幅方向端部が重なる形態で螺旋状に巻き付けたシート体で形成したが、少なくとも補強繊維層を形成するシート体が、一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻かれていれば、従来のものよりも剛性を高めることができる。

また、マット層や補強繊維層の螺旋状の巻き付け方については、実施形態のものに限らず、曲管の対象部分にマット層や補強繊維層を形成するシート体を、最終的に隙間が生じないように巻き付けるものであればよく、部分的に螺旋状に巻き付けるものも含む。例えば、シート体の幅方向端部が重ならない形態での螺旋状の巻き付けを、仮曲管の一端側から他端側までと他端側から一端側までとで繰り返し行って、最終的に隙間が生じないようにすることもできる。

また、実施形態では、仮曲管の外周面にマット層を形成するシート体を巻き付けた後、その表面に補強繊維層を形成するシート体を巻き付けるようにしたが、予めマット層を形成するシート体と補強繊維層を形成するシート体を重ね合わせておき、その重ね合わせた２つのシート体を同時に仮曲管の外周面に巻き付けるようにしてもよい。

１ＦＲＰ製短管
１ａ接続用短管
１ｂ中間短管
２積層体
２ａマット層
２ｂ補強繊維層

Claims

少なくとも一端面が管軸方向に対して傾斜した複数の繊維強化樹脂製短管が全体として曲管状となるように端面どうしを突き合わされ、前記各繊維強化樹脂製短管の外周面に、繊維の方向性がランダムなマット層と、織物状または編物状の補強繊維層とが積層された積層体を有する繊維強化樹脂製曲管において、
前記マット層および前記補強繊維層はそれぞれシート体からなり、そのうちの少なくとも前記補強繊維層を形成するシート体が、一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻かれていることを特徴とする繊維強化樹脂製曲管。
前記マット層を形成するシート体が、一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻かれていることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂製曲管。
前記補強繊維層を形成するシート体は、その幅方向端部が重なる形態で巻かれていることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化樹脂製曲管。
前記マット層を形成するシート体は、その幅方向端部が重なる形態で巻かれていることを特徴とする請求項２に記載の繊維強化樹脂製曲管。
前記積層体の最内層が前記マット層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化樹脂製曲管。
請求項２に記載の繊維強化樹脂製曲管の製造方法において、前記複数の繊維強化樹脂製短管を仮固定して仮曲管を形成した後、前記マット層を形成するシート体と前記補強繊維層を形成するシート体を、樹脂含浸された状態で、前記仮曲管の一端側から他端側まで切れ目なく螺旋状に巻き付けることを特徴とする繊維強化樹脂製曲管の製造方法。