JP3418459B2 - 繊維強化樹脂製フランジ付管状体の製造方法 - Google Patents
繊維強化樹脂製フランジ付管状体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化樹脂製フランジ
付管状体、例えば、繊維強化樹脂製フランジ付管継手の
製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと称
する）製のフランジ付管を製造する場合、ＦＲＰ製フラ
ンジ部材を別途製作し、このＦＲＰ製フランジ部材を既
に成形硬化したＦＲＰ管に接着すること（例えば、特公
平２−２９９１６号公報）、または、既に成形硬化した
ＦＲＰ管の端部にフランジ形成用の２枚の型板を装着
し、これらの型板間を埋めるようにして硬化性樹脂含浸
繊維材を巻回し、この巻回体の樹脂を硬化後、型板を脱
型すること（例えば、特開平２−３００５９２号公報）
等が公知である。 【０００３】周知の通り、ＦＲＰ製管状体を、高圧下、
特に脈動負荷条件下で使用すると、例えば、水道管の管
継手として使用すると、内部の水が発汗状に漏水する現
象、すなわちウィ−ピング現象が発生し、このウィ−ピ
ング現象によって管の使用内圧が制限されることが多
い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記従来のＦＲＰ製フ
ランジ付管においては、管本体部とフランジ部との界面
が、硬化体同士の接着剤による接着、または硬化体への
ＦＲＰ材の硬化接着により構成されており、所謂、２次
接着であって、高分子鎖の絡み合いによる有効な相互拡
散的結合が期待し難いために、その界面の強度、特に剪
断強度は充分とは言い難い。この場合でも、使用内圧が
ＦＲＰ管本体部のウィ−ピングにより決まってしまえ
ば、上記した従来のＦＲＰ製フランジ付管でも、フラン
ジ部の破壊が問題となることはない。 【０００５】しかしながら、ＦＲＰ管本体部にウィ−ピ
ング発生防止手段を付加する場合は、使用内圧の増大の
結果、管本体部とフランジ部との界面破壊が問題となる
ケ−スが多くなると推定される。 【０００６】また、ＦＲＰのマトリックスとして熱硬化
性樹脂を使用する以上、樹脂の硬化収縮に起因する支障
が不可避であり、通常、熱硬化性樹脂と相溶性の良い低
収縮化剤を混合して低収縮化を図っているが、この場
合、低収縮効果が最大の型板密着部分に大なる応力が発
生し、層間剥離が惹起され、光の透過性が低下し、剥離
界面での光反射により白色化することがあり、上記の成
形硬化したＦＲＰ管にフランジ成形用の型板を装着し、
それらの型板間に硬化性樹脂含浸繊維材を巻回し、その
巻回体の硬化後、型板を離型する場合（例えば、特開平
２−３００５９２号公報）では、硬化時や離型時に、Ｆ
ＲＰフランジ部と型板との界面やＦＲＰフランジ部と既
硬化管本体との界面に過大な応力が作用し、白化が発生
し易く、特に、顔料を用いている場合は、白化部分と他
の部分との色の差が顕著となって、後でゲルコ−ト塗装
が余儀なくされることが多い。 【０００７】更に、上記何れの公知例においても、管本
体部の成形工程とフランジ部の成形工程との連続化を図
ることが難しく、生産性に問題があり、また、上記何れ
の公知例においても、管本体部とフランジ部とを別々に
硬化しているので、硬化工程上、重複乃至は無駄があ
り、更に、硬化が終了するまで型板を次ぎの成形に使用
できず、型板の回転率が悪く、このことも、低生産性の
原因となっている。【０００８】 本発明の 目的は、ＦＲＰ管本体部にウィ−
ピング発生防止手段を付加してＦＲＰ管の使用内圧を高
くする場合でも、フランジ部での破壊を充分に回避でき
る繊維強化樹脂製フランジ付管状体を良好な生産性で、
しかも、白化をよく防止して製造できる繊維強化樹脂製
フランジ付管状体の製造方法を提供することにある。【０００９】 【課題を解決するための手段】 本発明の 繊維強化樹脂製
フランジ付管状体の製造方法は、一端側に鍔板を有する
マンドレルの他端部上に、ウィーピング防止用成形体を
スペーサを介して支着した上で、該マンドレルに、フィ
−ドアイからの硬化性樹脂含浸繊維材を巻回積層して未
硬化の管本体部を形成し、この形成の最終時における硬
化性樹脂含浸繊維材の巻き付け箇所を鍔板側に位置さ
せ、次いで、フランジ部形成用のアーム付きの割り型板
を、そのアームをマンドレル軸にクランプするようにし
てその硬化性樹脂含浸繊維材を上記鍔板とで挾んで上記
未硬化の管本体部上に抱着し、更に、これらの鍔板と型
板間に上記フィ−ドアイからの硬化性樹脂含浸繊維材を
巻回して未硬化のフランジ部を形成し、而るのち、割り
型板を取外したうえで、加熱により全体の樹脂を硬化さ
せ、その後、マンドレルを脱型することを特徴とする構
成である。【００１０】 以下、本発明の構成を図面を参照しつつ説
明する。図１の（イ）は、本発明の繊維強化樹脂製フラ
ンジ付管状体の製造方法において使用する通常のフィラ
メントワインディング（以下、ＦＷと称する）装置の概
略を示し、連続繊維材がボビン１１から引き出され、こ
の連続繊維材に樹脂含浸槽１２において硬化性樹脂が含
浸され、この硬化性樹脂含浸連続繊維材が、図１の
（ロ）にも示すように、フィ−ドアイ１３を経て、回転
機１４により回転中のマンドレル１に巻回積層されてい
く。【００１１】 上記フィ−ドアイ１３においては、図１の
（ロ）に示すように、製品であるＦＲＰ製のフランジ付
管状体に応じて、硬化性樹脂含浸繊維材を所定の巻き付
け角度並びに積層層数で巻回し得るように、マンドレル
１の回転軸に平行なＸ軸方向の正逆走行、このＸ軸に対
するＹ軸方向の正逆走行、更にＺ軸方向の正逆走行、Ｚ
軸に垂直な面での正逆回転（Ｕ運動）並びにＹ軸に垂直
な面での正逆回転（Ｖ運動）等が可能とされている。【００１２】 これらの走行・回転の制御には通常、サ−
ボモ−タが使用される。制御方式としては、近接スイッ
チ等を使用したフィ−ドバック方式、予め移動座標を記
憶させたプログラムに従いコンピュ−タで制御するティ
−チインプレ−バック方式等が使用される。【００１３】 図２は本発明の製造方法の製造対象物であ
る繊維強化樹脂製フランジ付管状体の一例としてのＦＲ
Ｐ製のフランジ付管継手２を示している。図２におい
て、２１はＦＲＰ製の継手本体部である。２０は受口内
面に固着したウィ−ピング防止用成形体であり、ゴムリ
ング装着溝並びに抜け止めリング装着溝を備えている。
２２は継手本体部２１の後端に設けたＦＲＰ製のフラン
ジ部である。【００１４】 このフランジ付管継手による管の接続にお
いては、図３に示すように、一端にフランジ３１を有す
る管３２、例えば、水道管用鋳鉄管の管端フランジに当
該管継手２のフランジ部２２がパッキング３３を介して
ボルト３４で連結され、当該管継手２の受口に水道管用
ＦＲＰ管３５がゴムリング３６並びに抜け止めリング３
７を介し差し込み方式により接続される。この場合、ウ
ィ−ピング防止用成形体２０は、管継手２のＦＲＰ面へ
の抜け止めリング３７、ゴムリング３６、水道管用ＦＲ
Ｐ管先端部等の直接接触によるＦＲＰのマイクロクラッ
クを阻止し、かつ成形体２自体の優れた水密性によって
管継手２のウィ−ピング現象を防止し、使用内圧の高圧
化を可能にしている。【００１５】 本発明に よって上記のＦＲＰ製フランジ付
管継手を製造するには、図４の（イ）に示すように、片
端側（ＦＷ装置の回転機の軸に連結される側、またはそ
の反対側の何れかの側）に鍔部１５を有し、他端に繊維
係止用治具４１を着脱自在に取付けたマンドレル１の他
端部上にウィ−ピング防止用成形体２０をスペ−サ４２
を介して支着したうえで、前記と同様、硬化性樹脂含浸
繊維材ａをフィ−ドアイ１３の少なくともＸ軸方向のト
ラバ−ス走行のもとで、回転中のマンドレル１に巻回
し、各繊維係止用治具４１のピンへの引っ掛けにより巻
き返しを行って、所定の巻き付け角度、所定の積層層数
で巻回積層して、未硬化の管継手本体部２１０を形成
し、この未硬化の管継手本体部２１０の形成の最終時に
おいて、硬化性樹脂含浸繊維材ａが未硬化管継手本体部
２１０の鍔板１５側に到来したときに、一旦、マンドレ
ル１の回転を停止し、図４の（ロ）に示すように、図５
に示すようなフランジ形成用の割り型板５１０（図示の
２つ割りが好ましいが、２っ割り以上の割り構造とする
ことも可能である）を鍔板１５の手前の位置にて管継手
本体部２１０上に抱着し（耳部５１１をボルト締めする
ことにより抱着することができる）、フィ−ドアイ１３
から未硬化管継手本体部２１０に至る硬化性樹脂含浸繊
維材ａの管継手本体部近傍部分ａ’を型板５１０と鍔板
１５との間に挾み込み（割り型板５１にはア−ム５２付
きのものを使用し、このア−ムをマンドレル軸１１１に
クランプする）、更に、マンドレル１の回転を再開し、
型板５１０と鍔板１５との間に硬化性樹脂含浸繊維材ａ
を通常は円周巻で巻き付けて未硬化のフランジ部を形成
し、この未硬化のＦＲＰフランジ部の形成後は、型板５
１０を取り外した状態で未硬化の半製品をマンドレルと
共に加熱炉に搬入し、樹脂を硬化させ、この硬化体から
マンドレルを脱型し、硬化体両端のトリミングを行い、
これにて、ＦＲＰ製のフランジ付管継手の製造を終了す
る。【００１６】 本発明において、管本体部形成のための硬
化性樹脂含浸繊維材の巻き付け角は、通常、±３０°〜
±７５°とされ、フランジ部形成のための硬化性樹脂含
浸繊維材の巻き付け角は、通常、ほぼ９０°とされる。
この場合、フィ−ドアイをＹ軸に垂直な面内で正逆回転
させることが好ましく、例えば、巻き付け角が±３０°
（マンドレルの回転軸の方向を基準とし、反時計回りの
方向を＋とする）の場合、±６０°の範囲で傾かせるこ
とが好ましい。このようにすることにより、フィ−ドア
イのスリット内での硬化性樹脂含浸繊維材の滑り移動を
防止でき〔図１の（ロ）において、フィ−ドアイ１３の
＋Ｘ走行方向に対し、フィ−ドアイ１３を尻上がりの方
向に傾かせれば、スリット１３１内での繊維の−Ｘ方向
滑りを防止できる）、硬化性樹脂含浸繊維の巻き付け密
度の均一性を向上できる。【００１７】 上記ＦＲＰの繊維材（連続繊維材）として
は、ロ−ビング繊維をはじめ、ロ−ビングクロステ−
プ、ガラスクロステ−プ、すだれ状編みテ−プ、チヨッ
プドストランドテ−プ、コンティニアステ−プ等を使用
できる。【００１８】 これらの繊維材の材質としては、ガラス繊
維、炭素繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレ
ンテレフタレ−ト繊維等の有機繊維が挙げられる。上記
硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、フェノ−ル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げ
られ、紫外線照射により硬化される光硬化型樹脂も使用
可能である。これらの硬化性樹脂には、必要に応じ、低
収縮化剤、フィラ−、顔料等を添加することができる。【００１９】 上記したウィ−ピング防止用成形体におい
ては、緻密な樹脂組織を有することが要求され、その成
形には、真空成形法（プラスチックプレ−ト原反を真空
成形金型を使用して、加熱下で減圧吸引成形し、成形品
の端面をカットする）、ブロ−成形法（押出機からのバ
リソンを膨張させてブロ−成形型で成形し、成形品の端
面をカットする）または射出成形法等を使用できるが、
管挿口の管受口への挿入上の寸法精度を保障するため
に、内径寸法精度に優れた射出成形法または真空成形法
を使用することが好ましい。【００２０】 このウィ−ピング防止用成形体の樹脂とし
ては、管または管継手の受口の内面形状に成形可能なも
のであればよく、具体的には、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル、ビニルエステル樹脂、フェノ−ル樹脂等の
熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリスチレン、ポリ
カ−ボネ−ト、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエ−テ
ル・エ−テルケトン等の熱可塑性樹脂等を使用できる。【００２１】 上記マンドレルの材質としては、剛性が高
く軽量なもの、例えば、軟鋼（ＳＳ）、ステンレス（Ｓ
ＵＳ）、アルミニウム、ジュラルミン等の金属、ウレタ
ン等のゴム材、ポリプロピレン、ポリエチレン等のブロ
−成形型を使用できる。【００２２】 なお、上記の説明は、フランジ付管状体が
フランジ付ソケット管継手の場合にについてなされてい
るが、本発明はフランジ付のベンド管、Ｔ字管、短管、
レジュ−サ等のフランジ付管継手、更には、水道管等の
内圧管、その他、フランジ接合される管状構造材等の製
造にも適用できる。これらのＦＲＰ製フランジ付管状体
において、フランジ部の外径はボルト締結が可能なよう
に、通常、フランジ箇所の管本体部の内径の１．１〜
１．７倍とされる。【００２３】 【作用】フランジ部の形成のために硬化性樹脂含浸繊維
材を巻き付ける際、管本体部がまだ未硬化状態であるか
ら、その後の加熱硬化によって、管本体部とフランジ部
とを、高分子鎖を充分に絡み合わせて分子構造的に一体
化でき、管本体部とフランジ部との境界箇所の接着が強
力となる。従って、ＦＲＰ管本体部にウィ−ピング防止
手段が付加され、ＦＲＰフランジ部の応力状態でフラン
ジ付ＦＲＰ管の使用内圧が決せられるようになっても、
これに対処できるＦＲＰ製フランジ付管状体を提供する
ことができる。【００２４】 また、管本体部とフランジ部とを共通のフ
ィラメントワインディング装置を使用して連続的に成形
でき、管本体部とフランジ部とを一度に硬化できるか
ら、生産性を向上できる。しかも、型板に２つ割り型板
を使用するので、その着脱も簡易に行い得るから、かか
る点からも作業性を向上できる。【００２５】 更に、型板 を取外した状態でフランジ部の
硬化が行われるため、硬化収縮や離型時での発生応力を
軽減でき、ＦＲＰフランジ部での層間剥離を抑制でき、
白化をよく防止できる他、型板に割り型板を使用してい
るので、型板の着脱が容易であり、硬化工程前に離型し
た型板を次の使用のために待機させ得、型板の使用回転
率の面からも生産性の向上を図ることができる。【００２６】 【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 〔実施例１〕本発明の 実施例であり、製品は呼び径１５０、フランジ
部の外径３００ｍｍ、フランジ部の厚み２６ｍｍの図２
に示すフランジ付管継手である。【００２７】 ウィ−ピング防止用成形体２０には、厚さ
１ｍｍの塩化ビニル樹脂シ−トのブロ−成形品を使用し
た。繊維にはガラス繊維ロ−ビング（番手４５０００ｇ
／ｋｍ）を１０本引き揃えたものを使用した。硬化性樹
脂組成物には、オルソ系不飽和ポリエステル樹脂（スチ
レン約４０％及び６％ナフテン酸コバルト含有）１００
部（重量部、以下同じ）、低収縮化剤としてのスチレン
−酢酸ビニル共重合体１７部、顔料としてのダ−クブル
−３部、硬化剤としてのメチルエチルケトンパ−オキサ
イド０．７部を使用した。樹脂含浸繊維束におけるガラ
ス繊維ロ−ビングの含有量は６０体積％とした。【００２８】 まず、フ−プ巻きによりウィ−ピング防止
用成形体の外面凹部を埋めて平滑にし、その上に、厚み
４ｍｍの±６０°のヘリカル巻きを行って管継手本体部
を形成し、次いで、型板〔図５の割り型板を使用）をフ
ランジ部厚みを２６ｍｍとするように装着し、フ−プ巻
きによりフランジ部を形成し、而るのち、型板を取外 し
たうえで、硬化炉において、７０℃、１時間で硬化し、
型板並びにマンドレルを脱型のうえ、両端をトリミング
して製品を得た。【００２９】 〔比較例１〕 管継手本体部の形成までは実施例１に同じとし、管継手
本体部を形成したのちは、硬化炉において、７０℃、１
時間で硬化し、次いで、硬化ＦＲＰ製管継手本体部を付
けたままのマンドレルに、型板を装着し、再度、フィラ
メントワインディング装置にセットし、実施例１と同様
にして未硬化のフランジ部を形成し、再度硬化炉に搬入
し、７０℃、１時間で硬化し、型板並びにマンドレルを
脱型し、両端をトリミングして製品を得た。使用したウ
ィ−ピング防止用成形体、繊維、硬化性樹脂組成物、製
品の種類・寸法等は実施例１に同じとした。【００３０】 〔比較例２〕 管継手本体部の形成までは実施例１に同じとし、管継手
本体部を形成したのち、硬化炉において、７０℃、１．
０時間で硬化し、マンドレルを脱型して硬化ＦＲＰ製管
継手本体部を得た。他方、鍔板と型板とから組み立てた
フランジ成形用型をマンドレルに装着し、未硬化のフラ
ンジを形成し、硬化炉において、７０℃、１．０時間で
硬化し、脱型して硬化ＦＲＰ製フランジを得た。次い
で、硬化ＦＲＰ製管継手本体部に硬化ＦＲＰ製フランジ
を接着剤で接着して製品を得た。使用したウィ−ピング
防止用成形体、繊維、硬化性樹脂組成物、製品の種類・
寸法等は実施例１に同じとした。【００３１】 実施例１ において、管継手本体部並びにフ
ランジ部の成形に要した合計時間は、約９分であった
が、比較例１並びに比較例２において、管継手本体部並
びにフランジ部の成形に要した合計時間は、フィラメン
トワインディングの中断のための時間ロスのために、３
０分にも達した。【００３２】 また、実施例１において、硬化に要した時
間は６０分であったが、比較例１並びに比較例２におい
て、管継手本体部とフランジ部とを個々に硬化したの
で、硬化に要した合計時間は、１２０〜１３０分にも達
した。【００３３】 また、フランジ部の白化については、実施
例１では５０箇中零であったのに対し、比較例１では、
フランジ部と管継手本体部との境界に顕著な白化が観察
され（硬化済の管継手本体部にフランジ部が形成硬化さ
れるために、その境界に過大な応力が作用した結果と推
定される）、比較例２ではフランジの両面に顕著な白化
が観察された。【００３４】 また、実施例品並びに各比較例品の継手の
フランジ部に蓋板をパッキングを介してボルトで取付
け、一端に加圧配管を接続した短管を継手受口に図３に
示すように、パッキングと抜け止めリングを介して接続
し、静水圧破壊試験を行ったところ、実施例品１並びに
２ともに、水圧４０ｋｇ／ｃｍ2 のもとでも何らの異常
も観られなかったが、比較例１並びに比較例２のもので
は、ほぼ水圧２０ｋｇ／ｃｍ2 にて、フランジ部と継手
本体部との接合箇所が破壊した。【００３５】 【発明の効果】本発明によれば、ＦＲＰ管本体部へのウ
ィ−ピング防止手段の付加により使用内圧が高くされ、
ＦＲＰフランジ部に作用する応力でＦＲＰ管の使用内圧
が決せられるような場合でも、フランジ部に充分な耐圧
性を付与できるＦＲＰ製フランジ付管状体を、白化を排
除し、良好な生産性で製造できるから、ＦＲＰ製フラン
ジ付管の使用内圧の高圧化に極めて有用である。
付管状体、例えば、繊維強化樹脂製フランジ付管継手の
製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと称
する）製のフランジ付管を製造する場合、ＦＲＰ製フラ
ンジ部材を別途製作し、このＦＲＰ製フランジ部材を既
に成形硬化したＦＲＰ管に接着すること（例えば、特公
平２−２９９１６号公報）、または、既に成形硬化した
ＦＲＰ管の端部にフランジ形成用の２枚の型板を装着
し、これらの型板間を埋めるようにして硬化性樹脂含浸
繊維材を巻回し、この巻回体の樹脂を硬化後、型板を脱
型すること（例えば、特開平２−３００５９２号公報）
等が公知である。 【０００３】周知の通り、ＦＲＰ製管状体を、高圧下、
特に脈動負荷条件下で使用すると、例えば、水道管の管
継手として使用すると、内部の水が発汗状に漏水する現
象、すなわちウィ−ピング現象が発生し、このウィ−ピ
ング現象によって管の使用内圧が制限されることが多
い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記従来のＦＲＰ製フ
ランジ付管においては、管本体部とフランジ部との界面
が、硬化体同士の接着剤による接着、または硬化体への
ＦＲＰ材の硬化接着により構成されており、所謂、２次
接着であって、高分子鎖の絡み合いによる有効な相互拡
散的結合が期待し難いために、その界面の強度、特に剪
断強度は充分とは言い難い。この場合でも、使用内圧が
ＦＲＰ管本体部のウィ−ピングにより決まってしまえ
ば、上記した従来のＦＲＰ製フランジ付管でも、フラン
ジ部の破壊が問題となることはない。 【０００５】しかしながら、ＦＲＰ管本体部にウィ−ピ
ング発生防止手段を付加する場合は、使用内圧の増大の
結果、管本体部とフランジ部との界面破壊が問題となる
ケ−スが多くなると推定される。 【０００６】また、ＦＲＰのマトリックスとして熱硬化
性樹脂を使用する以上、樹脂の硬化収縮に起因する支障
が不可避であり、通常、熱硬化性樹脂と相溶性の良い低
収縮化剤を混合して低収縮化を図っているが、この場
合、低収縮効果が最大の型板密着部分に大なる応力が発
生し、層間剥離が惹起され、光の透過性が低下し、剥離
界面での光反射により白色化することがあり、上記の成
形硬化したＦＲＰ管にフランジ成形用の型板を装着し、
それらの型板間に硬化性樹脂含浸繊維材を巻回し、その
巻回体の硬化後、型板を離型する場合（例えば、特開平
２−３００５９２号公報）では、硬化時や離型時に、Ｆ
ＲＰフランジ部と型板との界面やＦＲＰフランジ部と既
硬化管本体との界面に過大な応力が作用し、白化が発生
し易く、特に、顔料を用いている場合は、白化部分と他
の部分との色の差が顕著となって、後でゲルコ−ト塗装
が余儀なくされることが多い。 【０００７】更に、上記何れの公知例においても、管本
体部の成形工程とフランジ部の成形工程との連続化を図
ることが難しく、生産性に問題があり、また、上記何れ
の公知例においても、管本体部とフランジ部とを別々に
硬化しているので、硬化工程上、重複乃至は無駄があ
り、更に、硬化が終了するまで型板を次ぎの成形に使用
できず、型板の回転率が悪く、このことも、低生産性の
原因となっている。【０００８】 本発明の 目的は、ＦＲＰ管本体部にウィ−
ピング発生防止手段を付加してＦＲＰ管の使用内圧を高
くする場合でも、フランジ部での破壊を充分に回避でき
る繊維強化樹脂製フランジ付管状体を良好な生産性で、
しかも、白化をよく防止して製造できる繊維強化樹脂製
フランジ付管状体の製造方法を提供することにある。【０００９】 【課題を解決するための手段】 本発明の 繊維強化樹脂製
フランジ付管状体の製造方法は、一端側に鍔板を有する
マンドレルの他端部上に、ウィーピング防止用成形体を
スペーサを介して支着した上で、該マンドレルに、フィ
−ドアイからの硬化性樹脂含浸繊維材を巻回積層して未
硬化の管本体部を形成し、この形成の最終時における硬
化性樹脂含浸繊維材の巻き付け箇所を鍔板側に位置さ
せ、次いで、フランジ部形成用のアーム付きの割り型板
を、そのアームをマンドレル軸にクランプするようにし
てその硬化性樹脂含浸繊維材を上記鍔板とで挾んで上記
未硬化の管本体部上に抱着し、更に、これらの鍔板と型
板間に上記フィ−ドアイからの硬化性樹脂含浸繊維材を
巻回して未硬化のフランジ部を形成し、而るのち、割り
型板を取外したうえで、加熱により全体の樹脂を硬化さ
せ、その後、マンドレルを脱型することを特徴とする構
成である。【００１０】 以下、本発明の構成を図面を参照しつつ説
明する。図１の（イ）は、本発明の繊維強化樹脂製フラ
ンジ付管状体の製造方法において使用する通常のフィラ
メントワインディング（以下、ＦＷと称する）装置の概
略を示し、連続繊維材がボビン１１から引き出され、こ
の連続繊維材に樹脂含浸槽１２において硬化性樹脂が含
浸され、この硬化性樹脂含浸連続繊維材が、図１の
（ロ）にも示すように、フィ−ドアイ１３を経て、回転
機１４により回転中のマンドレル１に巻回積層されてい
く。【００１１】 上記フィ−ドアイ１３においては、図１の
（ロ）に示すように、製品であるＦＲＰ製のフランジ付
管状体に応じて、硬化性樹脂含浸繊維材を所定の巻き付
け角度並びに積層層数で巻回し得るように、マンドレル
１の回転軸に平行なＸ軸方向の正逆走行、このＸ軸に対
するＹ軸方向の正逆走行、更にＺ軸方向の正逆走行、Ｚ
軸に垂直な面での正逆回転（Ｕ運動）並びにＹ軸に垂直
な面での正逆回転（Ｖ運動）等が可能とされている。【００１２】 これらの走行・回転の制御には通常、サ−
ボモ−タが使用される。制御方式としては、近接スイッ
チ等を使用したフィ−ドバック方式、予め移動座標を記
憶させたプログラムに従いコンピュ−タで制御するティ
−チインプレ−バック方式等が使用される。【００１３】 図２は本発明の製造方法の製造対象物であ
る繊維強化樹脂製フランジ付管状体の一例としてのＦＲ
Ｐ製のフランジ付管継手２を示している。図２におい
て、２１はＦＲＰ製の継手本体部である。２０は受口内
面に固着したウィ−ピング防止用成形体であり、ゴムリ
ング装着溝並びに抜け止めリング装着溝を備えている。
２２は継手本体部２１の後端に設けたＦＲＰ製のフラン
ジ部である。【００１４】 このフランジ付管継手による管の接続にお
いては、図３に示すように、一端にフランジ３１を有す
る管３２、例えば、水道管用鋳鉄管の管端フランジに当
該管継手２のフランジ部２２がパッキング３３を介して
ボルト３４で連結され、当該管継手２の受口に水道管用
ＦＲＰ管３５がゴムリング３６並びに抜け止めリング３
７を介し差し込み方式により接続される。この場合、ウ
ィ−ピング防止用成形体２０は、管継手２のＦＲＰ面へ
の抜け止めリング３７、ゴムリング３６、水道管用ＦＲ
Ｐ管先端部等の直接接触によるＦＲＰのマイクロクラッ
クを阻止し、かつ成形体２自体の優れた水密性によって
管継手２のウィ−ピング現象を防止し、使用内圧の高圧
化を可能にしている。【００１５】 本発明に よって上記のＦＲＰ製フランジ付
管継手を製造するには、図４の（イ）に示すように、片
端側（ＦＷ装置の回転機の軸に連結される側、またはそ
の反対側の何れかの側）に鍔部１５を有し、他端に繊維
係止用治具４１を着脱自在に取付けたマンドレル１の他
端部上にウィ−ピング防止用成形体２０をスペ−サ４２
を介して支着したうえで、前記と同様、硬化性樹脂含浸
繊維材ａをフィ−ドアイ１３の少なくともＸ軸方向のト
ラバ−ス走行のもとで、回転中のマンドレル１に巻回
し、各繊維係止用治具４１のピンへの引っ掛けにより巻
き返しを行って、所定の巻き付け角度、所定の積層層数
で巻回積層して、未硬化の管継手本体部２１０を形成
し、この未硬化の管継手本体部２１０の形成の最終時に
おいて、硬化性樹脂含浸繊維材ａが未硬化管継手本体部
２１０の鍔板１５側に到来したときに、一旦、マンドレ
ル１の回転を停止し、図４の（ロ）に示すように、図５
に示すようなフランジ形成用の割り型板５１０（図示の
２つ割りが好ましいが、２っ割り以上の割り構造とする
ことも可能である）を鍔板１５の手前の位置にて管継手
本体部２１０上に抱着し（耳部５１１をボルト締めする
ことにより抱着することができる）、フィ−ドアイ１３
から未硬化管継手本体部２１０に至る硬化性樹脂含浸繊
維材ａの管継手本体部近傍部分ａ’を型板５１０と鍔板
１５との間に挾み込み（割り型板５１にはア−ム５２付
きのものを使用し、このア−ムをマンドレル軸１１１に
クランプする）、更に、マンドレル１の回転を再開し、
型板５１０と鍔板１５との間に硬化性樹脂含浸繊維材ａ
を通常は円周巻で巻き付けて未硬化のフランジ部を形成
し、この未硬化のＦＲＰフランジ部の形成後は、型板５
１０を取り外した状態で未硬化の半製品をマンドレルと
共に加熱炉に搬入し、樹脂を硬化させ、この硬化体から
マンドレルを脱型し、硬化体両端のトリミングを行い、
これにて、ＦＲＰ製のフランジ付管継手の製造を終了す
る。【００１６】 本発明において、管本体部形成のための硬
化性樹脂含浸繊維材の巻き付け角は、通常、±３０°〜
±７５°とされ、フランジ部形成のための硬化性樹脂含
浸繊維材の巻き付け角は、通常、ほぼ９０°とされる。
この場合、フィ−ドアイをＹ軸に垂直な面内で正逆回転
させることが好ましく、例えば、巻き付け角が±３０°
（マンドレルの回転軸の方向を基準とし、反時計回りの
方向を＋とする）の場合、±６０°の範囲で傾かせるこ
とが好ましい。このようにすることにより、フィ−ドア
イのスリット内での硬化性樹脂含浸繊維材の滑り移動を
防止でき〔図１の（ロ）において、フィ−ドアイ１３の
＋Ｘ走行方向に対し、フィ−ドアイ１３を尻上がりの方
向に傾かせれば、スリット１３１内での繊維の−Ｘ方向
滑りを防止できる）、硬化性樹脂含浸繊維の巻き付け密
度の均一性を向上できる。【００１７】 上記ＦＲＰの繊維材（連続繊維材）として
は、ロ−ビング繊維をはじめ、ロ−ビングクロステ−
プ、ガラスクロステ−プ、すだれ状編みテ−プ、チヨッ
プドストランドテ−プ、コンティニアステ−プ等を使用
できる。【００１８】 これらの繊維材の材質としては、ガラス繊
維、炭素繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレ
ンテレフタレ−ト繊維等の有機繊維が挙げられる。上記
硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、フェノ−ル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げ
られ、紫外線照射により硬化される光硬化型樹脂も使用
可能である。これらの硬化性樹脂には、必要に応じ、低
収縮化剤、フィラ−、顔料等を添加することができる。【００１９】 上記したウィ−ピング防止用成形体におい
ては、緻密な樹脂組織を有することが要求され、その成
形には、真空成形法（プラスチックプレ−ト原反を真空
成形金型を使用して、加熱下で減圧吸引成形し、成形品
の端面をカットする）、ブロ−成形法（押出機からのバ
リソンを膨張させてブロ−成形型で成形し、成形品の端
面をカットする）または射出成形法等を使用できるが、
管挿口の管受口への挿入上の寸法精度を保障するため
に、内径寸法精度に優れた射出成形法または真空成形法
を使用することが好ましい。【００２０】 このウィ−ピング防止用成形体の樹脂とし
ては、管または管継手の受口の内面形状に成形可能なも
のであればよく、具体的には、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル、ビニルエステル樹脂、フェノ−ル樹脂等の
熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリスチレン、ポリ
カ−ボネ−ト、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエ−テ
ル・エ−テルケトン等の熱可塑性樹脂等を使用できる。【００２１】 上記マンドレルの材質としては、剛性が高
く軽量なもの、例えば、軟鋼（ＳＳ）、ステンレス（Ｓ
ＵＳ）、アルミニウム、ジュラルミン等の金属、ウレタ
ン等のゴム材、ポリプロピレン、ポリエチレン等のブロ
−成形型を使用できる。【００２２】 なお、上記の説明は、フランジ付管状体が
フランジ付ソケット管継手の場合にについてなされてい
るが、本発明はフランジ付のベンド管、Ｔ字管、短管、
レジュ−サ等のフランジ付管継手、更には、水道管等の
内圧管、その他、フランジ接合される管状構造材等の製
造にも適用できる。これらのＦＲＰ製フランジ付管状体
において、フランジ部の外径はボルト締結が可能なよう
に、通常、フランジ箇所の管本体部の内径の１．１〜
１．７倍とされる。【００２３】 【作用】フランジ部の形成のために硬化性樹脂含浸繊維
材を巻き付ける際、管本体部がまだ未硬化状態であるか
ら、その後の加熱硬化によって、管本体部とフランジ部
とを、高分子鎖を充分に絡み合わせて分子構造的に一体
化でき、管本体部とフランジ部との境界箇所の接着が強
力となる。従って、ＦＲＰ管本体部にウィ−ピング防止
手段が付加され、ＦＲＰフランジ部の応力状態でフラン
ジ付ＦＲＰ管の使用内圧が決せられるようになっても、
これに対処できるＦＲＰ製フランジ付管状体を提供する
ことができる。【００２４】 また、管本体部とフランジ部とを共通のフ
ィラメントワインディング装置を使用して連続的に成形
でき、管本体部とフランジ部とを一度に硬化できるか
ら、生産性を向上できる。しかも、型板に２つ割り型板
を使用するので、その着脱も簡易に行い得るから、かか
る点からも作業性を向上できる。【００２５】 更に、型板 を取外した状態でフランジ部の
硬化が行われるため、硬化収縮や離型時での発生応力を
軽減でき、ＦＲＰフランジ部での層間剥離を抑制でき、
白化をよく防止できる他、型板に割り型板を使用してい
るので、型板の着脱が容易であり、硬化工程前に離型し
た型板を次の使用のために待機させ得、型板の使用回転
率の面からも生産性の向上を図ることができる。【００２６】 【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 〔実施例１〕本発明の 実施例であり、製品は呼び径１５０、フランジ
部の外径３００ｍｍ、フランジ部の厚み２６ｍｍの図２
に示すフランジ付管継手である。【００２７】 ウィ−ピング防止用成形体２０には、厚さ
１ｍｍの塩化ビニル樹脂シ−トのブロ−成形品を使用し
た。繊維にはガラス繊維ロ−ビング（番手４５０００ｇ
／ｋｍ）を１０本引き揃えたものを使用した。硬化性樹
脂組成物には、オルソ系不飽和ポリエステル樹脂（スチ
レン約４０％及び６％ナフテン酸コバルト含有）１００
部（重量部、以下同じ）、低収縮化剤としてのスチレン
−酢酸ビニル共重合体１７部、顔料としてのダ−クブル
−３部、硬化剤としてのメチルエチルケトンパ−オキサ
イド０．７部を使用した。樹脂含浸繊維束におけるガラ
ス繊維ロ−ビングの含有量は６０体積％とした。【００２８】 まず、フ−プ巻きによりウィ−ピング防止
用成形体の外面凹部を埋めて平滑にし、その上に、厚み
４ｍｍの±６０°のヘリカル巻きを行って管継手本体部
を形成し、次いで、型板〔図５の割り型板を使用）をフ
ランジ部厚みを２６ｍｍとするように装着し、フ−プ巻
きによりフランジ部を形成し、而るのち、型板を取外 し
たうえで、硬化炉において、７０℃、１時間で硬化し、
型板並びにマンドレルを脱型のうえ、両端をトリミング
して製品を得た。【００２９】 〔比較例１〕 管継手本体部の形成までは実施例１に同じとし、管継手
本体部を形成したのちは、硬化炉において、７０℃、１
時間で硬化し、次いで、硬化ＦＲＰ製管継手本体部を付
けたままのマンドレルに、型板を装着し、再度、フィラ
メントワインディング装置にセットし、実施例１と同様
にして未硬化のフランジ部を形成し、再度硬化炉に搬入
し、７０℃、１時間で硬化し、型板並びにマンドレルを
脱型し、両端をトリミングして製品を得た。使用したウ
ィ−ピング防止用成形体、繊維、硬化性樹脂組成物、製
品の種類・寸法等は実施例１に同じとした。【００３０】 〔比較例２〕 管継手本体部の形成までは実施例１に同じとし、管継手
本体部を形成したのち、硬化炉において、７０℃、１．
０時間で硬化し、マンドレルを脱型して硬化ＦＲＰ製管
継手本体部を得た。他方、鍔板と型板とから組み立てた
フランジ成形用型をマンドレルに装着し、未硬化のフラ
ンジを形成し、硬化炉において、７０℃、１．０時間で
硬化し、脱型して硬化ＦＲＰ製フランジを得た。次い
で、硬化ＦＲＰ製管継手本体部に硬化ＦＲＰ製フランジ
を接着剤で接着して製品を得た。使用したウィ−ピング
防止用成形体、繊維、硬化性樹脂組成物、製品の種類・
寸法等は実施例１に同じとした。【００３１】 実施例１ において、管継手本体部並びにフ
ランジ部の成形に要した合計時間は、約９分であった
が、比較例１並びに比較例２において、管継手本体部並
びにフランジ部の成形に要した合計時間は、フィラメン
トワインディングの中断のための時間ロスのために、３
０分にも達した。【００３２】 また、実施例１において、硬化に要した時
間は６０分であったが、比較例１並びに比較例２におい
て、管継手本体部とフランジ部とを個々に硬化したの
で、硬化に要した合計時間は、１２０〜１３０分にも達
した。【００３３】 また、フランジ部の白化については、実施
例１では５０箇中零であったのに対し、比較例１では、
フランジ部と管継手本体部との境界に顕著な白化が観察
され（硬化済の管継手本体部にフランジ部が形成硬化さ
れるために、その境界に過大な応力が作用した結果と推
定される）、比較例２ではフランジの両面に顕著な白化
が観察された。【００３４】 また、実施例品並びに各比較例品の継手の
フランジ部に蓋板をパッキングを介してボルトで取付
け、一端に加圧配管を接続した短管を継手受口に図３に
示すように、パッキングと抜け止めリングを介して接続
し、静水圧破壊試験を行ったところ、実施例品１並びに
２ともに、水圧４０ｋｇ／ｃｍ2 のもとでも何らの異常
も観られなかったが、比較例１並びに比較例２のもので
は、ほぼ水圧２０ｋｇ／ｃｍ2 にて、フランジ部と継手
本体部との接合箇所が破壊した。【００３５】 【発明の効果】本発明によれば、ＦＲＰ管本体部へのウ
ィ−ピング防止手段の付加により使用内圧が高くされ、
ＦＲＰフランジ部に作用する応力でＦＲＰ管の使用内圧
が決せられるような場合でも、フランジ部に充分な耐圧
性を付与できるＦＲＰ製フランジ付管状体を、白化を排
除し、良好な生産性で製造できるから、ＦＲＰ製フラン
ジ付管の使用内圧の高圧化に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＲＰ製フランジ付管状体の製造に使
用するＦＷ装置を示す説明図である。 【図２】本発明により製造されるＦＲＰ製フランジ付管
継手を一部を側面図で示す断面図である。 【図３】図２に示す管継手の使用状態を、一部を側面図
で示す断面図である。【図４】 本発明の ＦＲＰ製フランジ付管状体の製造方法
を示す説明図であり、図４の（イ）は未硬化管本体部の
形成直後を、図４の（ハ）は割り型板の装着直後をそれ
ぞれ示している。【図５】 本発明において使用する割り型板の一例を示す
斜視図である。 【符号の説明】 １ マンドレル １５ 鍔板 ２ フランジ付管状体 ２１ 管本体部 ２２ フランジ部 ２１０ 未硬化の管本体部 ａ 硬化性樹脂含浸繊維材 ａ’ 硬化性樹脂含浸繊維材の未硬化管本体
部の近傍部分 ５１ 型板 ５１０ 割り型板
用するＦＷ装置を示す説明図である。 【図２】本発明により製造されるＦＲＰ製フランジ付管
継手を一部を側面図で示す断面図である。 【図３】図２に示す管継手の使用状態を、一部を側面図
で示す断面図である。【図４】 本発明の ＦＲＰ製フランジ付管状体の製造方法
を示す説明図であり、図４の（イ）は未硬化管本体部の
形成直後を、図４の（ハ）は割り型板の装着直後をそれ
ぞれ示している。【図５】 本発明において使用する割り型板の一例を示す
斜視図である。 【符号の説明】 １ マンドレル １５ 鍔板 ２ フランジ付管状体 ２１ 管本体部 ２２ フランジ部 ２１０ 未硬化の管本体部 ａ 硬化性樹脂含浸繊維材 ａ’ 硬化性樹脂含浸繊維材の未硬化管本体
部の近傍部分 ５１ 型板 ５１０ 割り型板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 70/00 - 70/88
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 一端側に鍔板を有するマンドレルの他端部
上に、ウィーピング防止用成形体をスペーサを介して支
着した上で、該マンドレルに、フィ−ドアイからの硬化
性樹脂含浸繊維材を巻回積層して未硬化の管本体部を形
成し、この形成の最終時における硬化性樹脂含浸繊維材
の巻き付け箇所を鍔板側に位置させ、次いで、フランジ
部形成用のアーム付きの割り型板を、そのアームをマン
ドレル軸にクランプするようにしてその硬化性樹脂含浸
繊維材を上記鍔板とで挾んで上記未硬化の管本体部上に
抱着し、更に、これらの鍔板と型板間に上記フィ−ドア
イからの硬化性樹脂含浸繊維材を巻回して未硬化のフラ
ンジ部を形成し、而るのち、割り型板を取外したうえ
で、加熱により全体の樹脂を硬化させ、その後、マンド
レルを脱型することを特徴とする繊維強化樹脂製フラン
ジ付管状体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22309994A JP3418459B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 繊維強化樹脂製フランジ付管状体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22309994A JP3418459B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 繊維強化樹脂製フランジ付管状体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0885158A JPH0885158A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3418459B2 true JP3418459B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=16792817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22309994A Expired - Fee Related JP3418459B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 繊維強化樹脂製フランジ付管状体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418459B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5555433B2 (ja) * | 2009-02-27 | 2014-07-23 | 積水化学工業株式会社 | 繊維強化樹脂管継手の製造方法 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22309994A patent/JP3418459B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0885158A (ja) | 1996-04-02 |
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