JP3588501B2 - 繊維強化樹脂製フランジ付き管状体 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、フィラメントワインディング(FW)法等によって製造される繊維強化樹脂(FRP)製フランジ付き管状体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、FW法によるFRP製フランジ付き管状体の製造方法としては、例えば、特開平2─300592号公報に記載の如く、FRP管の端部にフランジ部形成用の2枚の型板を定着し、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、型板を脱型してFRP製フランジ付管を得る方法や、特開昭62─127589号公報に記載の如く、管部分と2枚の型板間に、熱硬化性樹脂に浸漬されたガラス織物片を螺旋状に巻回することによってフランジを形成する方法等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の方法の如く、硬化性樹脂をマトリックスとする通常のFRP成形材料を用いてフランジを形成した場合には、硬化性樹脂の硬化に伴う収縮が避けられない問題であり、平滑性が最も要求されるフランジ座側表面に、硬化性樹脂の収縮によるクラックが発生したり、ボイドが発生して欠陥となる場合が多いという問題点がある。
【0004】
そこで一般的には、硬化性樹脂の硬化に伴う収縮を押さえるために、硬化性樹脂中に低収縮化剤を配合する方法が採用されるが、上記の如き方法において、低収縮化剤を配合したFRP成形材料を用いてフランジを形成した場合には、フランジを型板に密着させた状態にて硬化させると、密着されている部分の低収縮効果が一番大きくなるために、型板が密着していた部分だけが白化してしまい、FRP成形材料中に顔料を配合している場合には、特にその白化部分と他の部分との色差が顕著になり、後にゲルコート加工を施さねばならないという問題点がある。
【0005】
本発明は、上記の如き従来の問題点を解消することを目的としてなされたものであって、表面が平滑で、クラックやボイドのないフランジ座側表面を有し、更には、白化現象のないフランジ座側表面を有する繊維強化樹脂製フランジ付き管状体を提供することを目的としてなされたものてある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、管状体部の一端部にフランジが設けられたFRP製フランジ付き管状体であって、フランジの座面側表面に、不織布埋設層が設けられていて、少なくとも管状体部を形成する樹脂中に低収縮化剤が混入されており、不織布埋設層の樹脂中には低収縮化剤が混入されていないFRP製フランジ付き管状体である。
【0007】
本発明において、管状体部には、ソケット管だけでなく、ベンド管、T字管、短管、レジューサーのようなものも含まれ、水道用の内圧管、その他フランジ連結される管路構造材として好適に使用される。
【0008】
本発明において、フランジの外径は、ボルト締結が可能なように、通常は管状体部の外径の1.1〜1.7倍とされるのが好ましい。
【0009】
本発明において、FRPを形成する樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂が使用される。
【0010】
FRPを形成する強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維をはじめとする無機繊維、あるいはアラミド繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維をはじめとする有機繊維等が使用される。
強化繊維の形態としては、例えば、ロービング繊維をはじめ、ロービングクロステープやカラスクロステープ、すだれテープ、チョップドストランドテープ、コンティニュアステープ等のテープ状のもの挙げられる。
【0011】
本発明において、不織布としては、例えば、ガラス繊維等の無機繊維、又はポリエステル繊維等の有機繊維をバインダーにて接着して布状にしたもの等が使用される。
【0012】
不織布埋設層は、上記の樹脂中に不織布が埋設され、フランジの座面側表面を形成するように成形された構造を有している。
【0013】
本発明においては、管状体部の受口部の最内周面やフランジの座面側最表面には、ウィーピング防止層が設けられるのが好ましい。ウィーピング防止層を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、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、ポリカーボネート、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、ポリエーテル・エーテルケトン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
【0014】
本発明において、低収縮化剤としては、例えば、酢酸ビニルモノマー、酢酸ビニル─スチレンブロック共重合体等が使用される。
【0015】
本発明におけるFRP製フランジ付き管状体を製造するのに使用されるマンドレルの材質としては、できるだけ剛性が高く、且つ軽量なものが好適に使用され、例えば、軟鋼(SS)、ステンレス(SUS)、アルミニウム(AL)、ジュラルミンをはじめとする金属材料を主体にしたものや、その他ポリウレタン等のゴム材が挙げられる。マンドレルとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等からなるブロー型も適宜使用することができる。
【0016】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図1は、本発明のFRP製フランジ付き管状体の一例を示す断面図である。
1はFRP製フランジ付き管状体であって、管状体部11の一端部にフランジ12が設けられている。管状体部11の他端部には受口部が形成されており、受口部の内周面にはウィーピング防止層111が設けられている。
【0017】
フランジ12の座面側表面には、不織布が埋設された不織布埋設層121が設けられている。
不織布埋設層121中には低収縮化剤が混入されておらず、不織布埋設層121を除く管状体部11及びフランジ12の硬化性樹脂中には低収縮化剤が混入されている。
【0018】
次に、図1に示すFRP製フランジ付き管状体の使用態様を、図2を参照して説明する。
FRP製フランジ付き管状体1のフランジ12に、水道管用鋳鉄管等のフランジ付き管6のフランジ61がパッキング62を介してボルト63で連結され、受口部にその内周面に設けられたウィーピング防止層111を介して水道管用FRP管等の直管7がゴムリング71並びに抜け止めリング72を介在するようにして接続される。
この際、FRP製フランジ付き管状体1のフランジ12の座面側表面に設けられた不織布埋設層121は、平滑でクラックやボイドのないものであるので、水密性が高い。
【0019】
次に、図1に示すFRP製フランジ付き管状体をFW法により製造する工程を図3及び図4を参照して説明する。
図3(a)に示すように、ボビン41からから引き出される連続繊維材42を樹脂含浸槽のロール塗布により硬化性樹脂43を含浸させた硬化性樹脂含浸強化連続繊維材4を、フィードアイ3を経て回転中のマンドレル2の周りに巻回していく。
【0020】
フィードアイ3の作動を、図3(b)を参照して説明する。
フィードアイ3は、図示しないトラバース台に取り付けられ、マンドレル2の軸方向にX軸方向の移動作動、マンドレル2に水平に近接離反するZ軸方向の移動作動、及び垂直上下方向のY軸方向の移動作動が可能とされている。更に、フィードアイ3は、マンドレル2の回転軸を含む水平面上で回動するVで示される回動作動、フィードアイ3への硬化性樹脂含連続繊維材4の送り出し方向を回転軸として回転するUで示される回転作動が可能とされている。
【0021】
そして、フィードアイ3の作動及びマンドレル2の回転は、コンピューター制御で予め定められたプログラムにより制御するようになされているのが好ましい。
【0022】
マンドレル2として、図4(a)に示すように、基端部側に鍔板211が固設されマンドレル本体21に中心軸22が挿通され、マンドレル本体21の先端部側に受口部形成用スペーサー23が着脱自在に装着され、先端に繊維係止用治具24が着脱自在に取着されたものを使用する。
【0023】
まず、図4(a)に示すように、中心軸25を挿通した状態のマンドレル本体21に、鍔板211の先端側表面の全面に、低収縮化剤を混入していない硬化性樹脂を含浸させたドーナツ状の不織布をセットするか、又は、ドーナツ状の不織布をセットした後低収縮化剤を配合していない硬化性樹脂を含浸させるかして硬化性樹脂含浸不織布121′を当接する。
【0024】
そして、マンドレル本体21の先端部上に、外周面に予め成形した筒状のウィーピング防止用成形体111′をセットした受口部形成用スペーサー23を装着し、その先端側に繊維係止用治具24を装着して、マンドレル2を組み立てる。
【0025】
次に、図4(b)に示すように、マンドレル2の中心軸22を図示しない巻回装置に取り付けて、マンドレル2を回転させつつ、その先端部側に装着した受口部形成用スペーサー23の周りからマンドレル本体21の基端部側の周りにかけて、筒状のウィーピング防止用成形体111′を介して、フィードアイ3により繊維係止用治具24を経て、低収縮化剤を混入した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材4を巻回積層し、いったんマンドレル2の回転を停止させる。
【0026】
次に、図4(c)に示すように、鍔板211の先端側に所定間隙をあけるようにして環状の型板51を配設する。型板51はアーム52により支持されており、アーム52は中心軸22上を摺動固定可能とされたリング53に連結されている。
【0027】
この状態にて、マンドレル2の回転を再開させ、鍔板211の先端側表面と型板51との間に、硬化性樹脂含浸不織布121′を介して、フィードアイ3により、低収縮化剤を混入した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材4を巻回積層した後、マンドレル2の回転を停止する。
【0028】
この状態にて、マンドレル2を取り外して、図示しない硬化庫等内にて硬化性樹脂を硬化させて、図1に示すようなFRP製フランジ付き管状体1を得る。
【0029】
【作用】
本発明のFRP製フランジ付き管状体は、フランジの座面側表面に、不織布埋設層が設けられていることにより、フランジを形成する硬化性樹脂の硬化による収縮による影響が不織布の存在により緩和されるので、表面が平滑でクラックやボイドのないフランジ座側表面を有している。
【0030】
本発明のFRP製フランジ付き管状体は、更に、少なくとも管状体部を形成する樹脂中に低収縮化剤が混入されており、不織布埋設層の樹脂中には低収縮化剤が混入されていないことにより、フランジの形成時にマンドレルの鍔板に密着していた部分が白化することがないので、白化現象のないフランジ座側表面を有している。
【0031】
【実施例】
実施例
図2及び図3を参照して説明した工程により、呼び径150、フランジの外径300mm、フランジの厚み26mmの図1に示すようなFRP製フランジ付き管継手の製造を行った。
【0032】
ウィーピング防止層成形用成形体としては、厚さ1mmのポリ塩化ビニルシートの成形品を用いた。
不織布に含浸させる硬化性樹脂としては、オルソ系不飽和ポリエステル(スチレン約40重量%とナフテン酸コバルト含有)100重量部に対して、硬化剤としてのメチルエチルケトンパーオキサイド0.7重量部と、顔料(ダークブルー)3重量部とを配合したものを用いた。
【0033】
硬化性樹脂含浸強化連続繊維材を構成する硬化性樹脂としては、上記の硬化性樹脂に更に低収縮化剤としてスチレン─酢酸ビニル共重合体17重量部を配合したものを用いた。連続繊維材としては、ガラスロービング(番手45000g/km)を10本引き揃えたものを用いた。
【0034】
不織布としては、厚さ3mmのポリエステル繊維製のフェルト状の不織布(日本バイリーン社製)を用いた。
フィードアイの作動は、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、U回転作動の4作動にて行った。
【0035】
図3(b)に示すように、マンドレル2を回転させつつ、その先端部側に装着した受口部形成用スペーサー22の周りからマンドレル本体21の基端部側の周りにかけて、筒状のウィーピング防止用成形体を介して、フィードアイ3により繊維係止用治具24を経て、低収縮化剤を配合した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材4を90°±60°の角度にて巻回積層し、いったんマンドレル2の回転を停止させた。
【0036】
次に、図3(c)に示すように、鍔板211の先端側に所定間隙をあけるようにして環状の型板51を配設し、マンドレル2の回転を再開させ、鍔板211の先端側表面と型板51との間に、ドーナツ状のウィーピング防止用成形体と硬化性樹脂含浸不織布を介して、フィードアイ3により、低収縮化剤を配合した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材4を巻回積層した後、マンドレル2の回転を停止し後、硬化炉内にて70℃にて1.5時間硬化させて脱型して、図1に示すようなFRP製フランジ付き管継手を得た。
【0037】
この一連の成形時間は1個あたり9分間であった。
得られたFRP製フランジ付き管継手のフランジ座面側表面の白化及びボイド等の欠陥はみられなかった。
【0038】
又、得られたFRP製フランジ付き管継手について、その両端に蓋をして、その蓋より静水圧を負荷することにより静水圧試験を行ったところ、最大静水圧40kg/cm2 を十分クリアーできるものであった。
【0039】
比較例
不織布埋設層を設けなかったこと以外は実施例と同様にして、FRP製フランジ付き管継手を得た。
この一連の成形時間は1個あたり8分間であった。
得られたFRP製フランジ付き管継手のフランジ座面側表面には、白化及びボイドが数箇所にわたって見られた。
【0040】
【発明の効果】
本発明のFRP製フランジ付き管状体は、上記の如き構成とされていることにより、表面が平滑でクラックやボイドのないフランジ座側表面を有している。
【0041】
更に、本発明のFRP製フランジ付き管状体は、上記の如き構成とされていることにより、更に、白化現象のないフランジ座側表面を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のFRP製フランジ付き管状体の一例を示す一部切欠き正面図である。
【図2】図1に示すFRP製フランジ付き管状体の使用態様の例を説明する一部切り正面図である。
【図3】本発明のFRP製フランジ付き管状体の製造工程の概略の説明図であり、(a)は、その全体を説明する正面図、(b)はフィードアイの作動状態を説明する斜視図である。
【図4】本発明のFRP製フランジ付き管状体の製造工程の一例の説明図であり、(a)はその前半の工程を説明する一部切欠き正面図、(b)は中間の工程を説明する一部切欠き正面図、(c)は後半の工程を説明する一部切欠き正面図である。
【符号の説明】
1 FRP製フランジ付き管状体
11 管状体部
12 フランジ
121 不織布埋設層
Claims (1)
- 管状体部の一端部にフランジが設けられた繊維強化樹脂製フランジ付き管状体であって、フランジの座面側表面に、不織布埋設層が設けられていて、少なくとも管状体部を形成する樹脂中に低収縮化剤が混入されており、不織布埋設層の樹脂中には低収縮化剤が混入されていないことを特徴とする繊維強化樹脂製フランジ付き管状体。
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JP09861595A JP3588501B2 (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 繊維強化樹脂製フランジ付き管状体 |
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