JP2953803B2 - 繊維強化樹脂製t字管の製造方法 - Google Patents

繊維強化樹脂製t字管の製造方法

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JP2953803B2
JP2953803B2 JP3060443A JP6044391A JP2953803B2 JP 2953803 B2 JP2953803 B2 JP 2953803B2 JP 3060443 A JP3060443 A JP 3060443A JP 6044391 A JP6044391 A JP 6044391A JP 2953803 B2 JP2953803 B2 JP 2953803B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、繊維強化樹脂T字管
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フィラメントワインディング法(FW
法)により、T字状管体を製造する方法として、例え
ば、特開平1−200941号公報には、基準面内に、
主管部と枝管部とからなるT字管マンドレルを主管部軸
を中心として回転させる軸芯を設定し、上記T字管マン
ドレルをその主管部軸を上記基準面内の回転軸芯に位置
させて配設し、上記マンドレルの主管部及び枝管部のそ
れぞれの軸を中心とする円筒面で、該主管部及び枝管部
をそれぞれ内含するものからなる閉曲面を設定し、上記
マンドレル上に繊維が滑ることなく張力をかけて巻ける
巻き線を求めると共に、この巻き線を予め多数に分割し
ておき、巻かれる繊維の上記巻線上の1分割点における
巻線が上記閉曲面と交わる点の上記基準面を含む直交座
標系におけるこの点の位置(X1,1 ,Z1 )を求め
て、ここにフィードアイを位置させ、次に、上記巻線上
の次の分割点における接線が上記閉曲面と交わる点の座
標(X2, 2 ,Z2 )を上記基準面を任意の角度(θ)
回転させた新基準面を含む直交座標系上で求め、マンド
レルを上記角度(θ)回転させると共に、フィードアイ
を上記座標(X2,2 ,Z2 )に移動させて繊維を巻く
操作を行い、ついで次の分割点について上記操作を繰返
すことにより、FRP製積層T字管を成形する方法が記
載されている。
【0003】つまり、T字管マンドレルの回転と、フィ
ードアイの三次元的移動により、繊維をマンドレルに巻
く操作を行って、FRP製積層T字管を製造する方法が
提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記成形法は、マンド
レルの回転角とフィードアイの三次元的移動の動きの運
び方に自由度があるので、誤差の出やすい枝管部におい
て精度良く繊維を巻くことができるとしている。
【0005】ところで、樹脂含浸強化繊維(以下、単に
繊維という場合がある)を効率的にマンドレルに巻き付
けるためには、クロステープや多数本のロービングをテ
ープ状に引き揃えて巻き付けるのがよい。
【0006】しかし、上記のフィードアイの三次元的移
動による巻付けでは、テープ状に引き揃えられて繰り出
される繊維は、枝管部に巻き付ける際、フィードアイの
繰り出し口で曲げられることになる。それ故、テープ状
に引き揃えられた繊維はその曲げ角度に応じてテープ幅
が狭くなったり、捩れてひも状化し易い。従って、枝管
部に巻かれた繊維層は、繊維の巻き密度が増えるところ
や、逆に巻き密度が少ないところが出たりして、均一厚
さに繊維を巻き付けることができないという問題が依然
として残っていた。
【0007】この発明は、これらの問題を解消した繊維
強化樹脂製T字管の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の繊維強化樹脂
製T字管の製造方法は、主管部と枝管部とからなるT字
状マンドレルに、樹脂含浸強化繊維を巻き付け、該樹脂
を硬化させて繊維強化樹脂層を形成した後、マンドレル
を脱型して繊維強化樹脂製T字管を製造する方法であっ
て、前記マンドレルを主管部を回転軸として回転させる
とともに、樹脂含浸強化繊維を次の作動機能を持つフィ
ードアイにより、前記マンドレルに供給して巻付けるこ
とを特徴としている。
【0009】(1) マンドレルの回転軸の軸方向に沿って
往復移動する作動。 (2) マンドレルの回転軸を含む水平面上でマンドレルの
回転軸に対して近接離反移動する作動。
【0010】(3) マンドレルの回転軸を含む垂直面に沿
って上下移動する作動。 (4) マンドレルの回転軸を含む水平面上で回動する作
動。 (5) 樹脂含浸強化繊維の繰り出し方向を回転軸として回
転する作動。
【0011】この発明において、使用される繊維として
は特に限定されるものでないが、ガラス繊維、炭素繊維
等の無機繊維、あるいはアラミド繊維、ポリエチレンテ
レフタレート繊維(PET繊維)等の有機繊維があげら
れ、これらの繊維からなるロービング、クロステープが
好適に用いられる。そして、この繊維に含浸される樹脂
としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂が好適に使用される。
【0012】この発明におけるフィードアイの作動は、
前記従来技術のフィードアイの三次元的移動に加え、更
に上記のとおりの回動作動と回転作動とを必要とするも
のであるが、これらの作動は、常時、同時に作動する必
要はない。繊維の巻付け位置に対応してこれらの作動が
幾つかが連動して作動することになるが、具体的には図
3を参照して後述するとおりである。
【0013】更に、この発明方法を図面を参照しながら
具体的に説明する。図1は、この発明方法の概要を示す
説明図であり、1はT字状マンドレル(以下、マンドレ
ルということがある)、2はフィードアイ、3は樹脂含
浸装置、4は樹脂含浸強化繊維である。図2は、図1の
マンドレル1及びフィードアイ2の作動を説明する斜視
図である。図3は、繊維4をマンドレル1に巻く場合の
説明図である。
【0014】マンドレル1は、主管部11と枝管部12
とが離脱可能に組み立てられることにより構成されてお
り、図2に示すとおり、主管部11の軸13を回転軸と
して回転可能にされている。また、フィードアイ2は、
図2に示すとおり、マンドレル1の軸13に沿うX軸方
向の移動作動、マンドレル1に近接離反するZ軸方向の
移動作動及び上下方向のY軸方向の移動作動の三次元的
移動と、Vで示される回動作動及びUで示される回転作
動が可能とされている。
【0015】また、多数のロービング繊維41、42、
43を樹脂含浸装置3を通すことにより樹脂含浸強化繊
維4とされる。なお、31は熱硬化性の不飽和ポリエス
テル樹脂液やエポキシ樹脂液等の樹脂液が入れられた含
浸槽、32は樹脂含浸ロールであり、ロービング繊維4
1、42、43は、便宜的に三本を図示しているが、実
際には10本以上の多数本が使用されることが多い。ま
た、多数のロービング繊維41、42、43の代わり
に、クロステープ(ロービングを、例えば井桁状に織っ
たものでその織り方やテープ幅は特に限定されない)を
使用してもよい。
【0016】フィードアイ2より繰り出された繊維4
を、軸13を回転軸として回転するマンドレル1に巻付
け、樹脂含浸強化繊維層を形成する。ここで、繊維4を
主管部11及び枝管部12に巻くときのフィードアイ1
の作動を図2及び図3を参照して説明すると次のとおり
である。なお、通常は主管部11及び枝管部12のいず
れの巻付けに当たっても、マンドレル1をその主管部1
1を回転軸として回転している。
【0017】先ず、図3 (a)に示すとおり、主管部11
へ繊維4を巻付ける場合には、フィードアイ1を、マン
ドレル1の回転軸の軸方向に沿うX軸方向に移動させる
作動と、Vで示される回動作動とによって操作する。こ
のフィードアイ2の回動作動は、特に繊維を複数本幅方
向に揃えてテープ状にして巻く場合やクロスロービング
を巻く場合には、引き揃えた繊維4やクロスロービング
の繰り出し方向を適宜角度にすることによりその幅を維
持することができるので必要な作動である。
【0018】次に、図3 (b)で示すとおり、繊維4が主
管部11から枝管部12に移り始める時には、フィード
アイ2は、上記X軸方向の移動作動と、マンドレルの回
転軸を含む水平面上でマンドレル1に近接離反するZ方
向の移動作動、及び繊維4の繰り出し方向を回転軸とす
る回転作動によって操作される。ここで、Uで示される
回転作動により繊維4の捩じれが防止される。
【0019】その後の枝管部への繊維の巻付けの場合に
は、図3(C)から理解されるように、上記の三つの作
動に加え、回動作動及びY方向の上下移動作動が必要と
される。すなわち、フィードアイ2の五つの作動全てを
作動させることになる。
【0020】これらの操作を順次行うことにより、マン
ドレル1上に所定の厚さの樹脂含浸強化繊維層が形成さ
れる。次いで、図示していない硬化炉において樹脂含浸
強化繊維層を硬化させ、マンドレル1の枝管部12及び
主管部11を順次脱型し、必要に応じて仕上げを施し、
繊維強化樹脂製T字管を得る。
【0021】なお、これらの操作をプログラム化し、フ
ィードアイ2の作動及びマンドレル1の回転作動をコン
ピューター制御するようにすれば高精度化、効率化され
るので好ましい。
【0022】
【作用】以上のとおり、フィードアイが三次元的な移動
作動に加え、回動作動及び回転作動ができるようになっ
ているので、主管部に繊維を供給して巻き付ける際、フ
ィードアイの回動作動を行わしめることにより、常にフ
ィードアイの向きを繊維の出る方向に揃えることがで
き、複数本のテープ状に引き揃えた繊維の幅やクロスロ
ービングの幅を狭めることなく、マンドレルに巻付ける
ことができる。
【0023】また、枝管部の成形にあたっては、フィー
ドアイの三次元的な移動作動及び回動作動によって常に
フィードアイの向きを繊維の出る方向に揃えるととも
に、上記各作動に加えフィードアイを回転させることに
より、繊維が捩れることが防止される。
【0024】
【実施例】以下、この発明の実施例及び比較例を説明す
る。実施例1 先ず、図1に示すとおり、ガラス繊維ロービング(番手
1220g/km)の10本を引き揃え、これを樹脂含
浸槽31を通して樹脂含浸繊維4とした。樹脂含浸槽3
1中の樹脂液としては、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂(LY−556:日本チバガイギー社製)と脂環式酸
無水物系硬化剤(HY−917:日本チバガイギー社
製)と硬化促進剤(DY−070:日本チバガイギー社
製)からなるものを使用した。
【0025】この樹脂含浸繊維4を、図2及び図3を参
照して既に説明したとおりのフィードアイ2の作動によ
りマンドレル1に巻付け、主管部分及び枝管部分の厚さ
が5mm、主管部分と枝管部分との合流部分の厚さが1
0mmとなるようにヘリカル状に巻付けて積層した。次
いで、これを硬化炉で130℃、2時間加熱硬化させた
後、脱型してチーズ型管継手を得た。なお、マンドレル
1において、主管部分の長さを700mm、内径を16
5mmに設定した。
【0026】得られたチーズ型管継手の主管部分及び枝
管部分の厚みが5.5±1mm、主管部分と枝管部分と
の合流部分の厚みが11.5±1mmであり、40kg
/cm2 の水圧で破壊せず十分な強度を持つものであっ
た。
【0027】実施例2 ガラス繊維ロービングの代わりに、番手2220g/k
mのガラスロービングを縦横に織った幅100mmのク
ロステープを使用した他は、実施例1と同様にしてチー
ズ型管継手を得た。
【0028】得られたチーズ型管継手の主管部分及び枝
管部分の厚みが5.5±1mm、主管部分と枝管部分と
の合流部分の厚みが11.5±1mmであり、40kg
/cm2 の水圧で破壊せず、実施例1のチーズ型管継手
とほぼ同じ品質のものが得られた。
【0029】なお、この実施例では、クロステープを使
用することにより2方向のロービングを同時に巻付ける
ことになるのでその巻付け時間は、実施例1の場合の巻
付け時間のほぼ1/2に短縮された。
【0030】実施例3 実施例2と同じクロステープ及びマンドレルを使用し、
クロステープを実施例2と同様にして厚さ2.5mmで
巻付けて積層した後、更に、図4で示されるとおり、主
管部分と枝管部分との合流部分T1 、及び管接続部のゴ
ムリング装着部T2 、T3 、T4 に実施例1と同じロー
ビングを厚さ2.5mmで巻付けて積層し、実施例1と
同様にして加熱硬化させた後、脱型してチーズ型管継手
を得た。
【0031】得られたチーズ型管継手の主管部分及び枝
管部分の厚みが5.5±1mm、主管部分と枝管部分と
の合流部分の厚みが11.5±1mmであり、40kg
/cm2 の水圧で破壊せず、実施例1のチーズ型管継手
とほぼ同じ品質のものが得られた。
【0032】比較例 フィードアイ2の回動作動と回転作動がないようにした
他は、実施例1と同様してチーズ型管継手を得た。
【0033】得られたチーズ型管継手の主管部分及び枝
管部分の厚みが5.5±1.5mm、主管部分と枝管部
分との合流部分の厚みが11.5±2.5mmであり、
耐水圧は30kg/cm2 であって、肉厚のばらつきが
大きく、チーズ型管継手の重量は実施例1のものの1.
3〜1.5倍であったにもかかわらず、耐水圧が実施例
1より小さいものであった。
【0034】
【発明の効果】この発明の繊維強化樹脂製T字管の製造
方法は、以上のとおり、複数本のテープ状に引き揃えた
繊維の幅やクロスロービングの幅を狭めることがなく、
また、繊維やクロスロービングが捩れることがなく、繊
維等をマンドレルに巻付けることができる。従って、樹
脂含浸強化繊維はマンドレルに均一に積層されるように
なり、高強度の繊維強化樹脂製T字管を効率的に製造で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の繊維強化樹脂製T字管の製造方法に
用いられる装置例の説明図である。
【図2】図1の装置において、フィードアイの作動を説
明する斜視図である。
【図3】樹脂含浸強化繊維をT字状マンドレルに巻く場
合の説明図である。
【図4】この発明方法により得られた繊維強化樹脂製T
字管の一例の正面図である。
【符号の説明】
1 マンドレル 11 主管部 12 枝管部 2 フィードアイ 3 樹脂含浸装置 4 樹脂含浸強化繊維 T 繊維強化樹脂製T字管

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主管部と枝管部とからなるT字状マンド
    レルに、樹脂含浸強化繊維を巻き付け、該樹脂を硬化さ
    せて繊維強化樹脂層を形成した後、マンドレルを脱型し
    て繊維強化樹脂製T字管を製造する方法であって、前記
    マンドレルを主管部を回転軸として回転させるととも
    に、樹脂含浸強化繊維を次の作動機能を持つフィードア
    イにより、前記マンドレルに供給して巻付けることを特
    徴とする繊維強化樹脂製T字管の製造方法。 (1) マンドレルの回転軸の軸方向に沿って往復移動する
    作動。 (2) マンドレルの回転軸を含む水平面上でマンドレルの
    回転軸に対して近接離反移動する作動。 (3) マンドレルの回転軸を含む垂直面に沿って上下移動
    する作動。 (4) マンドレルの回転軸を含む水平面上で回動する作
    動。 (5) 樹脂含浸強化繊維の繰り出し方向を回転軸として回
    転する作動。
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CN110948894B (zh) * 2019-12-12 2021-09-07 四川福翔科技有限公司 一种一体成型的三通胶管制备方法及三通胶管

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