JP4879893B2 - トンネル栽培用フレーム及びその製造方法 - Google Patents
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Description
トンネル栽培用フレームは、作物に均一な環境を与え、より均質な生育と、収穫物の均一化及び風の抵抗の低減を期待することから、立設後の形状としては、いわゆる逆U字状の形状が好まれている。第1図に示すように、逆U字状のフレーム1は、天井部2、偏曲部3、立設部4、土中埋設部5でアーチを形成し、地面と立設部4がなす立設角θが90°に近い形状をしている。
被覆鋼管は、予め栽培時の畝幅に応じた寸法形状で、アーチ状に曲げ変形した形状で市販されている。このため、不使用時に直線状にならないので収納に不便である。また、被覆鋼管のフレームは塑性変形しやすく、一旦過度の変形が生じるとその部分から折損しやすく、合成樹脂の被覆が破れると、鋼管に錆、腐食が生じ、耐久性に劣るなどの問題がある。
しかし、FRP製品は、一般に長手方向の断面形状が均一であるため、栽培用トンネルとして敷設した場合に、略半円状のアーチ状を形成し、トンネル上部を平坦にすることが困難である。
しかし、この特許文献1のトンネル栽培用フレームは、断面が中実状であることや、偏平部分の寸法から、下記(1)及び(2)の問題を有していた。
(1)このトンネル栽培用フレームは、栽培作物に応じた畝幅、高さから、トンネルすなわちアーチの大きさが決定され、農業用フィルム等の張設時に受ける、風圧、雨、雪等の耐荷重の点と、アーチ架設作業のしやすさの点から、曲げ剛性(EI)を考慮してフレームの太さは決定される。そのため、畝幅が広くなるとより太径のフレームを使用する必要があり、単位重量(g/m)が増加し、コスト高となる。
(2)逆U字状を形成する起点となる偏平部分が約7cm程度と短いので、その偏平度合いを非常に大きくしなければならなかったり、実用時に応力が集中して偏平部分から折損するおそれがある。
本出願人は、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂よりなる中芯と、この中芯の外周に配置された一方向強化FRP層と、このFRP層の外周に配置されたABS樹脂等の熱可塑性樹脂被覆層の3層構造より成る一方向繊維強化中空構造体(特許文献2参照)を提案しているが、このFRPパイプをトンネル栽培用フレームとして使用したとしても、形成されるアーチは半円弧状であって、上記と同様の問題がある。
とりわけ、近時の軽量化、低コスト化の要請に対応できる、FRPパイプによるトンネル栽培用フレームとその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、天井部と立設部と土中埋設部からなるフレームにおいて、天井部、立設部の一部及び土中埋設部構成する主体部分と天井部から立設部に跨る偏曲部の横断面形状を変え、かつ主体部分の剛性(Rm)と偏曲部の剛性(Rf)を調整することにより、上記課題を解決できることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
2 フレームの天井部
3 フレームの偏曲部(偏平部分)
4 立設部
5 フレームの土中埋設部
6 フレームの偏曲部の偏平部分
7 熱可塑性樹脂中芯パイプ
8 繊維強化合成樹脂層
9 熱可塑性樹脂被覆層
10(a) 土中埋設部のA−A’断面
10(b) 偏曲部のB−B’断面
10(c) 天井部のC−C’断面
10(d) 偏曲部のD−D’断面
10(e) 土中埋設部のE−E’断面
11,15 溶融押出機
12,17、19 冷却水槽
13 樹脂含浸補強繊維
14 絞りダイス
16 押圧装置
18 熱硬化槽
20 引取機
21 切断機
22 上部ローラー
23 下部ローラー
第2図は、本発明のトンネル栽培用フレームの土中敷設前の形態の一例を示す平面図である。図2において、フレーム1は直線状であるが、敷設後において、天井部2と偏曲部3と立設部4及び土中埋設部5の各部位を構成するもので、天井部、立設部及び土中埋設部を構成する主体部分の横断面形状は、10(a)、10(c)及び10(e)に示すように円形となっている。
なお、本発明においては、前記のように、トンネル栽培用フレームとして土中に敷設された状態での部位、機能等に由来する呼称を中心に表現するものとし、製造段階のフレームや、未敷設で直線状のフレームも、その部位を「偏曲部」、「天井部」「土中埋設部」「立設部」等と表記するものである。
また、「偏平部」又は「偏平部分」の用語は、押圧などの外力を付加して偏平に変形させた部分を、その形状に由来して表現するもので、変形していない「主体部(非偏平化部分)やその他の部位と区別するために使用するものである。
偏曲部3の横断面形状は、10(b)及び10(d)に示すように、円形の相対する側面を変形させた偏平部6を有する形状となっており、天井部2、立設部4及び土中埋設部5を構成する主体部分と偏曲部3の横断面形状が異なっている。また、土中埋設部5の横断面形状は、10(a)及び10(e)に示すように、横断面が円形となっており、天井部2及び立設部の横断面形状と同じである。
なお、このフレームは、熱可塑性樹脂中芯パイプ7、繊維強化合成樹脂層8、熱可塑性樹脂被覆層9を有する三層構造の断面を有する。また、偏曲部3の横断面形状は、第3図に示すような形状であってもよい。
また、熱可塑性樹脂中芯パイプ7は、必ずしも円形である必要はなく、矩形状の角パイプや楕円状であってもよい。
また、偏曲部を2箇所設ける場合、左右の偏平度合を変化させれば、天井部の左右の傾斜を変化させることができ、環境の特徴による風向きと、日照条件などを配慮した左右非対称の偏曲部を有するトンネルの形成も可能となる。
また、天井部の横断面形状と立設部及び土中埋設部の横断面形状が同一である構成とすれば、連続して走行する長尺物の定形部分を主体部分とし偏曲部に相当する部分を押圧等して偏平化すれば良いので、連続生産しやすい。
本発明のトンネル栽培用フレームにおいて、連続的に走行する長尺物に偏曲部を形成する場合、押圧部と引取部との関係や、硬化条件、偏曲部形成時の非対称性等から、捩れが生じる場合がある。この場合において、偏曲部に隣接する主体部分の中立面(連続生産時に中立面となるべき、中央水平面 mnp)と、それぞれの偏曲部(偏平部分)の中立面(フレームの長手軸方向の仮想中立面 fnp)とのなす角を偏曲角(γ)とするとき、偏曲角(γ)が30度以下であれば、トンネル栽培用フレームとして支障なく実用できる。
本発明のトンネル栽培用フレームにおいては、偏曲部の横断面形状が、円形の相対する周面を変形させた偏平部分を有する形状であり、天井部と立設部及び土中埋設部の横断面形状が円形の構成とすれば、剛性比を所定の範囲とする上で好ましい。
繊維強化硬化性樹脂(FRP)に用いられる硬化性樹脂としては、熱又は紫外線硬化性の不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられるが、熱硬化性の樹脂が一般的であり、好ましい。
繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
これらの中では、トンネル栽培用フレームの不使用時に直線状に弾性回復する点から、繊維強化硬化性樹脂(FRP)がより好ましい。
本発明で用いられる補強繊維としては、連続したフィラメント状のガラス繊維、ガラスロービング等が一般的であるが、炭素繊維などの無機繊維や、芳香族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維などFRPに用いられる高強度、低伸度の有機繊維であってもよい。
フレームの横断面形状は、フレームの製造において基準寸法とする主体部分(天井部及び立設部の一部及び土中埋設部)が、中空の円環状、矩形パイプ状、又は中実の円状、矩形状、T字状等であって、偏平化可能であれば、その横断面形状を制限されないが、中空の円環状(パイプ状)が、軽量性、偏平化のし易さ、さらに、主体部と偏曲部との剛性比を一定にする場合に、中実の円状よりも中空の円環状のほうが、偏平化すべき量を少なくすることができる点で好ましい。
繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)においては、主体部分のFRTP線状物を加熱軟化した状態で押圧して厚みを減じ、冷却固化する方法が一例として挙げられる。
天井部2に相当する部分を肉厚の構成とするには、繊維強化硬化性樹脂(FRP)の場合は、偏曲部3をフレームの主体的寸法(基準寸法)として、これに天井部2相当部分の長さにわたって、補強繊維または補強テープ等に硬化性樹脂を含浸したものを巻回し、しかる後硬化して、太径化する方法が挙げられる。
一方、繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)の場合は、接着剤が含浸された長尺状繊維,テープ等を前記同様に巻回し硬化する方法が挙げられる。
また、土中埋設部5の横断面形状は、天井部2と同一とすれば、フレーム長における主体部の長さが長くなり、断面形状変形のための押圧操作回数を少なくでき、かつ土中において、方向性がないので、敷設したフレームの傾倒を防止できる。
300mm以下では、敷設時に応力が集中しやすく、高温時に折れのトラブルが発生する危惧があり、1000mmを超えると、トンネルとしての剛性が不足して、横風や積雪に対する耐性が不足する傾向となる。
熱可塑性樹脂パイプの外周に繊維強化合成樹脂層を形成した二層構造の断面を有するトンネル栽培用フレームの製造は、熱可塑性樹脂パイプを連続的に押出し、その外周に硬化性樹脂を含浸した補強繊維を縦沿いし、更に要すれば、補強繊維又は補強テープを巻回して、上記同様にして半硬化状態として、これも前記同様に順次、偏平化、完全硬化することにより行うことができる。
このような熱可塑性樹脂としては、硬化性樹脂と化学的親和力を有するものが好ましく、例えば、スチレンを架橋性モノマーとして含むものを使用する場合は、スチレンを構成成分として含む、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS)、アクリロニトリル−アクリル−スチレン樹脂(AAS)、アクリロニトリル−エチレン-プロピレン-ジエン−スチレン樹脂(AES)等が挙げられ、その他の樹脂としてポリカーボネート樹脂(PC)、変性ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)等が挙げられる。特に、スチレンを構成成分として含むスチレン系樹脂が好ましい。
最外層の熱可塑性樹脂被覆層も上記の樹脂を選択すれば、中間層であるFRP層と接着して高物性のフレームが得られる。しかし、経済性等の点から、最外層の熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン等のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン樹脂等の汎用熱可塑性樹脂を使用することができる。
より具体的には、内層の熱可塑性樹脂パイプの外径を中芯外径とするとき中芯外径/FRP外径比が0.75以上では、FRP被覆層の表面積が小さく、十分に変形をさせることができないので剛性比を2.0以上にすることが困難である。一方、0.45以下では、FRP被覆層が過剰となり、逆に目付増加につながって当初の軽量化の目的が果たせなくなる。
主体部分(天井部)の剛性が4,000kN・mm2以下では、天井部2をフラット化(異形化)、軽量化したことの影響から、剛性が弱すぎて、トンネル形成時に形状が歪みやすく、横風、積雪などで支柱が倒れやすくなる。
また、主体部分(天井部)の剛性が30,000kN・mm2以上では、剛性が強すぎて、土中への差込作業等のトンネル形成作業がしにくくなる。
なお本発明における剛性とは、本フレーム材料のヤング率(N/mm2)に断面2次モーメント(mm4)を乗じた数値である曲げ剛性を意味し、具体的には、試料片を支点間距離L(mm)で三点曲げ試験を行い、その際の荷重―歪み(撓み)曲線から、材料力学の関係式(1)を用いて求められる値である。
曲げ剛性=PL3/48δ (N・mm2) (1)
式(1)において、Pは荷重(N)、Lは支点間距離(mm)、δは荷重Pにおける撓み量(mm)を示す。
まず、第1溶融押出機11により熱可塑性樹脂を中空パイプ状に連続的に押出して冷却水槽12で冷却固化した中芯パイプ7を得た後、その外周に、未硬化状の熱硬化性樹脂を含浸したガラスロービング等の補強繊維13を長手方向に縦添えし、その外周を絞りダイス14で所定の外径に絞り成形した後、溶融押出機15のヘッド部に挿通して、その外周を溶融状熱可塑性樹脂で環状に被覆した後、押圧装置16で偏曲部3に相当する部分を所定間隔で押圧し、偏曲部3の形成部分を偏平化しつつ表面の熱可塑性樹脂被覆層を冷却水槽17で冷却固化し、引き続いて熱硬化槽18に導いて、内部の熱硬化性樹脂を硬化し、冷却水槽19を経て、引取機20で連続的に引取りつつ、切断機21により、天井部2、偏曲部3、立設部4及び土中埋設部5を構成できる所定の長さに切断することにより製造することができる。
押圧装置16による押圧手段は、エアーシリンダー、油圧シリンダー、電磁弁等の押圧手段によるローラー方式やコンベア方式などが挙げられるが、押圧作動、解除が迅速に行われるものが好ましい。
フレーム1の切断は、天井部2の中央と各部の長さが対称かつ同一となるように行うことが好ましい。硬化後に、数m/分の速度で連続的に走行する長尺物をタイミング良く切断するのは難しいため、切断装置21は、走行方向に自走しつつ切断が可能で、かつ、切断開始点を調整可能とするのが好ましい。
なお、例えば、土中埋設部5を350mmの長さとするとき、偏曲部3の形成位置は、両端より偏平部3の中央が650mm程度の位置にくるように設計し、その前後150(200)〜500(400)mmを偏平な偏曲部とすることが好ましいが、形成位置については、製品長及び畝幅、トンネルの高さに応じて任意に設定可能である。
また、フレームの曲げ試験は、次ぎの方法により行った。
・曲げ試験:半径5mmの当接面を有する支点及び加重治具によって、支点間距離200mm、曲げ荷重速度20mm/分の条件で中央集中3点曲げ試験を行い、その荷重−撓み曲線から曲げ強力及び前記の式(1)から曲げ剛性を算出した。
ABS樹脂を溶融押出して外径4.3mm、内径2.9mmの中芯パイプを成形し、続いてガラスロービング(2250TEX)を補強繊維とし、これに不飽和ポリエステルを含浸して、中芯外周に引き揃え、外径8.5mmに絞り成形し、これを、クロスヘッドダイスに挿通し、低密度ポリエチレンによって外径9.5mmに環状に被覆した直後に、上下方向から同時に押圧できる外径30mmの一対のローラー22、23を有し、電磁弁(図示省略)により押圧作用を付与する押圧装置を使用し、偏曲部3に該当する部分(偏平部分:端部から200〜800mmの間)を外径9.5mmから外径6.1mmにまで押圧して偏平部分を設けた後、一旦ローラーを離して天井部2に該当する部分(主体部分:端部から800〜1,600mmの間)を主体部分である外径9.5mmとした。その後、前記同様に押圧装置にて外径9.5mmから外径6.1mmにまで押圧して偏曲部3に該当する部分(偏平部分:端部から1,600〜2,200mmの間)を設け、ローラーを離した。その後全体を冷却槽内に通して冷却し、次いで加熱硬化槽に通して硬化させた後、偏平部分の手前200mmの位置で切断し、2個所の偏平部分を有する三層構造の断面を有するFRP製のフレームを得た。
なお、偏曲部の位置、すなわち偏平化の位置については、製品長及び畝幅に応じて任意に設定可能である。
実施例1において、中芯の外径6.5mm、内径5.1mm、絞り成形後の外径9.0mm、環状被覆後の外径10.0mmに形状を変更し、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを製造した。
得られたフレームのガラス繊維体積含有率が52.5%、フレーム形状は、主体部分の横断面は外径10.0mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)8.2mm、幅11.3mmであった。
曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ647N、曲げ剛性、8,330kN・mm2、偏平部分では、曲げ強さ588N、曲げ剛性5,490kN・mm2であり、天井部(主体部)2の剛性(Rm)と偏平な偏曲部3の剛性(Rf)との比〔Rm/Rf〕は、1.5であった。また、この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとして、トンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の変曲部3を持たないフレームが0.82mに対して0.79mとなり、略半円形状を示し従来のフレームと大差が見られず、畝幅全域に渡る植生という課題や、耐横風性を満足させられる結果が得られなかった。
実施例1において、中芯の外径4.0mm、内径2.6mm、絞り成形後の外径10.0mm、環状被覆後の外径11.0mmに形状を変更し、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを製造した。
得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径11.0mmであり、偏平部分の横断面は製品(厚さ)5.3mm、幅17.9mmであった。
曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,764N、曲げ剛性17,440kN・mm2、偏平部分では、曲げ強さ490N、曲げ剛性4,020kN・mm2であり、天井部(主体部)2の剛性(Rm)と偏平な偏曲部3の剛性(Rf)との比〔Rm/Rf〕は、4.3であった。また、この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとして、トンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mに対して0.65mであった。しかし、剛性比が4.3にもなるとトンネル形状にする際の差込が困難であり、実用性には乏しい結果となった。
被覆樹脂をAAS樹脂、押圧ローラー径40mmに変更し実施例1と同様の条件にて成形しフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径9.5mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)5.8mm、幅13.3mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,160N、曲げ剛性8,740kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ600N、曲げ剛性3,120kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.8であった。この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.72mであった。
また、偏曲角γは9度であった。また、得られたフレームの被覆を剥し、被覆厚みを測定したところ、主体部では、平均して厚み0.5mmであった。また、偏平部では上が0.48mm、下が0.46mm、操作側0.52mm、反操作側0.54mmと均等に成形されていた。
偏曲部3に該当する部分(偏平部分)を端部から200〜500mmの間、次いで天井部2に該当する部分(主体部分)を端部から500〜1,900mmの間、さらに偏曲部3に該当する部分(偏平部分:端部から1,900〜2,200mmの間)を設けるように変更した以外は、実施例2と同様の条件にて成形しフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径9.5mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)5.8mm、幅13.3mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,160N、曲げ剛性8,740kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ600N、曲げ剛性3,120kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.8であった。この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.70mであった。
偏曲部3に該当する部分(偏平部分)を端部から200〜1,050mmの間、次いで天井部2に該当する部分(主体部分)を端部から1,050〜1,350mmの間、さらに偏曲部3に該当する部分(偏平部分:端部から1,350〜2,200mmの間)を設けるように変更した以外は、実施例2と同様の条件にて成形しフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径9.5mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)5.8mm、幅13.3mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,160N、曲げ剛性8,740kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ600N、曲げ剛性3,120kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.8であった。この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.73mであった。
偏曲部3に該当する部分(偏平部分)を端部から200〜1,200mmの間、次いで天井部2に該当する部分(主体部分)を端部から1,200〜1,500mmの間、さらに偏曲部3に該当する部分(偏平部分:端部から1,500〜2,500mmの間)を設けるように変更した以外は、実施例2と同様の条件にて成形しフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径9.5mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)5.8mm、幅13.3mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,160N、曲げ剛性8,740kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ600N、曲げ剛性3,120kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.8であった。この長さ2.7mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.97mであったのに対し、0.85mであった。
実施例1において、中芯外径5.1mm、内径3.7mm、絞り成形後の外径9.4mm、環状被覆後の外径を10.4mm、被覆樹脂をAES樹脂に変更し、更に押圧ローラー径を40mmにして、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径10.4mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)6.3mm、幅14.1mmであった。曲げ試験の試験を行った結果、主体部分では、曲げ強さ1,160N、曲げ剛性13,690kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ900N、曲げ剛性5,500kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.5であった。
この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.74mであった。
押圧ローラー径を100mmに変更し、その他は実施例6と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径10.4mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)6.2mm、幅14.3mmであった。曲げ試験の試験を行った結果、主体部分では、曲げ強さ1,180N、曲げ剛性13,800kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ880N、曲げ剛性5,400kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.6であった。
この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.73mであった。
ABS樹脂を溶融押出して外径6.5mm、内径5.1mmの中芯パイプを成形し、続いてガラスロービングを補強繊維とし、これに不飽和ポリエステルを含浸して、中芯外周に引き揃え、外径11.5mmに絞り成形し、これを、クロスヘッドダイスに挿通し、AES樹脂によって外径12.5mmに環状に被覆した直後に、上下方向から同時に押圧できる押圧装置を使用し、端部から200〜800mmの間を外径12.5mmから外径7.9mmにまで押圧して偏平部分を設けた後、一旦ローラーを離して端部から800〜1,600mmの間を主体部分である外径12.5mmとした。その後、前記同様に押圧装置にて端部から1,600〜2,200mmの間を外径12.5mmから外径7.9mmにまで押圧して偏平部を設け、ローラーを離した。その後全体を冷却槽内に通して冷却し、次いで加熱硬化槽に通して硬化させた後、偏平部分の手前200mmの位置で切断し、2個所の偏平部分を有する三層構造の断面を有するFRP製のフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分は製品外径12.5mmであり、偏平部分は製品外径7.9mm厚,17.9mm幅であった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強力1,961N、曲げ剛性27,440kN・mm2であった。一方偏平部分では、曲げ強力1,079N、曲げ剛性9,900kN・mm2であり、主体部と偏平部の剛性比は2.7であった。また、この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとして、トンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の変曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.70mであった。
中芯外径を4.3mm、中芯内径を2.9mm、絞り成形後の外径7.7mm、環状被覆後の外径8.7mmに形状を変更し、その他は実施例6と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分は製品外径8.7mmであり、偏平部分は製品厚み5.8mm、12.0mm幅であった。曲げ試験の結果、主体部分では曲げ強力883N、曲げ剛性5,780kN・mm2であった。一方偏平部分では曲げ強力481N、曲げ剛性2,330kN・mm2であり主体部と偏平部の剛性比は2.5であった。またこの長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとして、トンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の変曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.73mであった。
実施例2と同様の条件に成形しフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径9.5mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)5.4mm、幅14.0mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,200N、曲げ剛性8,740kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ520N、曲げ剛性2,350kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、3.7であった。この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.68mであった。また、偏曲角γは13度であった。
実施例6と同様の条件に成形しフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径10.4mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)7.2mm、幅13.8mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,330N、曲げ剛性13,360kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ890N、曲げ剛性5,990kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.2であった。この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.76mであった。また、偏曲角γは25度であった。
実施例6において、絞り成形後の外径12.1mm、環状被覆後の外径13.5mmに形状を変更し、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は主体部分は製品外径13.5mmであり、偏平部分は製品外径8.5mm厚、19.4mm幅であった。曲げ試験の結果、主体部分では曲げ強力2,256N、曲げ剛性35,500kN・mm2であった。一方偏平部分では曲げ強力1,275N、曲げ剛性12,370kN・mm2であり主体部と偏平部の剛性比は2.9であった。また、この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとして、トンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の変曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.68mであった。但し、主体部の剛性が35,500kN・mm2ともなるとトンネル形状にする差込作業がややしにくくなった。
実施例6において、中芯外径を4.3mm、中芯内径を2.9mm、絞り成形後の外径7.0mm、環状被覆後の外径8.0mmに形状を変更し、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の製品外径8.0mmであり、偏平部分は製品外径5.7mm厚、10.4mm幅であった。曲げ試験の結果、主体部分では曲げ強力735N、曲げ剛性3,800kN・mm2であった。一方偏平部分では曲げ強力392N、曲げ剛性1,740kN・mm2であり主体部と偏平部の剛性比は2.2であった。またこの長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとして、トンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の変曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.76mであった。但し、主体部の剛性が3,800kN・mm2になると、トンネルとしての剛性が弱く歪みを生じる。更に風雨や積雪等など外部からの負荷がかかると倒れやすくなった。
実施例6において、押圧ローラー径を26mmに変更して、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径10.4mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)6.3mm、幅14.1mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,140N、曲げ剛性13,500kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ920N、曲げ剛性5,700kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.4であった。しかし、押圧ローラー径と製品径との比が2.5では、接点が小さい為にしごかれる樹脂量が多くなり、偏平部に樹脂の溜まり部が生じて連続生産に支障を来たし、かつ、押圧後にローラーが完全に冷却しきらず、被覆樹脂がローラーに融着することがあった。
この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.75mであった。
実施例6において、押圧ローラー径を130mmに変更して、その他は実施例1と同様の条件下でフレームを得た。得られたフレームの形状は、主体部分の横断面は外径10.4mmであり、偏曲部の横断面は外径(厚さ)6.3mm、幅14.1mmであった。曲げ試験の結果、主体部分では、曲げ強さ1,150N、曲げ剛性13,550kN・mm2であり、偏平部分では曲げ強さ900N、曲げ剛性5,500kN・mm2であり、主体部の剛性と偏曲部の剛性との比は、2.5であった。但し、押圧ローラーと製品径との比が12にもなると使用するローラー径が大きくなりすぎて、押圧開始位置の調製作業がしにくくなった。
この長さ2.4mのフレームを畝幅1.5mとしてトンネル形状にしたところ中央部高さは、従来の偏曲部を持たないフレームが0.82mであったのに対し、0.74mであった。
Claims (16)
- 繊維強化合成樹脂を含む長尺物からなり、偏曲部と主体部分から構成されるアーチ状フレームであって、該偏曲部と該主体部分の断面形状が異なり、該主体部分の剛性(Rm)と該偏曲部の剛性(Rf)との比〔Rm/Rf〕が2.0〜4.0であること特徴とする農作物のトンネル栽培用フレーム。
- 前記偏曲部の剛性が2,000〜15,000kN・mm2、主体部分の剛性が4,000〜30,000kN・mm2 の範囲である請求項1に記載の農作物のトンネル栽培用フレーム。
- 天井部、立設部及び土中埋設部で構成される主体部分、並びに天井部と立設部を連接する偏曲部を有する請求項1または2に記載のトンネル栽培用フレーム。
- 天井部の横断面形状と立設部の一部及び土中埋設部の横断面形状が同一である請求項1〜3のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- 2以上の偏曲部を有し、かつ該偏曲部の横断面形状が同一であって、かつ偏曲部の中立面とフレームの長手軸方向の仮想中立面とのなす偏曲角度が30度以下である請求項1〜4のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- 偏曲部の横断面形状が、円形の相対する周面を変形させた偏平部分を有する形状であり、天井部と立設部の一部及び土中埋設部の横断面形状が円形である請求項1〜5のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- フレームが繊維強化合成樹脂パイプからなるものである請求項1〜6のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- 繊維強化合成樹脂パイプが、熱可塑性樹脂パイプの外周に繊維強化合成樹脂層を形成した二層構造の断面を有するものである請求項7に記載のトンネル栽培用フレーム。
- 繊維強化合成樹脂パイプが、熱可塑性樹脂パイプの外周に繊維強化合成樹脂層を形成し、さらにその外周に熱可塑性樹脂被覆層を設けてなる三層構造の断面を有するものである請求項7に記載のトンネル栽培用フレーム。
- 前記熱可塑性樹脂被覆層が、スチレンを構成成分として含む熱可塑性樹脂である請求項9に記載の農作物のトンネル栽培用フレーム。
- 熱可塑性樹脂パイプの中空部の断面形状が、偏曲部と主体部分とで同一である請求項8〜10のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- 前記熱可塑性樹脂パイプが円環状パイプであり、偏曲部の横断面形状が円形を維持している請求項8〜11のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- 偏曲部の長さが、300〜1000mmである請求項1〜12のいずれかに記載のトンネル栽培用フレーム。
- 天井部と立設部と土中埋設部及び偏曲部とでアーチを形成する三層構造の断面を有するフレームの製造方法であって、熱可塑性樹脂を中空パイプ状に連続的に押出して成形固化した後、その外周に、未硬化状の熱硬化性樹脂を含浸した補強繊維を長手方向に縦添えし、外周を所定の外径に絞り成形した後、その外周を溶融状熱可塑性樹脂で環状に被覆した後、偏曲部に相当する部分を押圧して偏平化しつつ表面の熱可塑性樹脂被覆層を冷却固化し、引き続いて、熱硬化槽に導いて、内部の熱硬化性樹脂を硬化した後、天井部、立設部及び土中埋設部を構成できる所定の長さに切断することを特徴とするトンネル栽培用フレームの製造方法。
- 前記の偏曲部に相当する部分を押圧して偏平化する工程を、製品径(非偏平化部分の径)に対して3〜10倍の直径を有するローラーを用いて行う請求項14記載のトンネル栽培用フレームの製造方法。
- 前記押圧の作動タイミング及び作動時間と切断工程の切断タイミングとを連関させてなる請求項14または15に記載の三層構造の断面を有する繊維強化合成樹脂製トンネル栽培用フレームの製造方法。
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