JPH0137259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱硬化性樹脂をガラス長繊維で補強
したFRP層を熱可塑性樹脂による内芯層と被覆
層とで挾んだ多層構造のFRP複合管である繊維
強化プラスチツク管の製造方法及びその装置に関
する。

従来、熱可塑性樹脂管とガラス繊維強化樹脂
（FRP）との複合管を製造する引抜き成形法はあ
るが、樹脂の性質が一方の熱可塑性樹脂は冷却に
より硬化し、他方の熱硬化性樹脂は加熱により硬
化するという相異なる性質のものであるために、
両樹脂を組合せて成形する場合に高温加熱により
FRPを硬化させようとすると熱可塑性樹脂が変
形し複合化が困難であることからFRPの硬化を
常温もしくは熱可塑性樹脂が変形しない温度範囲
で行なわなければならないものであつた。しかし
ながら、この低中温で熱硬化性樹脂を硬化させよ
うとする場合は、例え硬化促進剤を添加しても硬
化時間に長時間を要し、複合管の製造においても
この硬化時間に左右されて生産性が0.5ｍ／分〜
2.0ｍ／分と低く経済的に好適ではないものであ
つた。

本発明は、上述のような従来のFRP複合管の
製造における欠点に鑑み研究がなされ、これを解
決する製造方法及び装置を完成させたもので、そ
の目的とするところは、FRPの硬化を熱可塑性
樹脂が変形しない温度範囲における短時間硬化方
法及び装置を採用することで連続成形を可能と
し、同時に３ｍ／分以上の生産性を確保する等
様々な長所を有する繊維強化プラスチツク管の製
造方法及びその装置を提供することに存する。

次に、本発明の繊維強化プラスチツク管（以下
FRP複合管と称す）の製造方法を以下詳細に説
明する。

まず、本発明のFRP複合管の製造方法は、熱
可塑性樹脂による内芯層製造工程と、同内芯層の
外周に囲繞配置したガラス繊維を含む熱硬化性樹
脂によるFRP層製造工程と、同FRP層を被覆す
る熱可塑性樹脂による被覆層製造工程と、前記工
程を経て製造したFRP複合管を切断する切断工
程と、一定時間温風を供給してFRP層を完全硬
化させる後硬化工程との連続する一連の工程から
なるものである。

そして、各工程を順次説明すると、まず内芯層
製造工程は、押出成形により熱可塑性樹脂管を連
続的に製造し、次いで水冷等により冷却し、次に
同冷却した管を一定速度で引取る工程を言うもの
である。

ここで、熱可塑性樹脂管とは、塩化ビニル管
（耐熱、耐衝撃性塩化ビニル管を含む。）、ABS
管、ポリプロピレン管、ポリエチレン管等の熱可
塑性樹脂を主原料とした押出成形管をいう。

また、熱可塑性樹脂管を押出成形した後、冷却
直前において管の真円度を矯正すればより好まし
く、さらに内芯層の熱可塑性樹脂がFRP層の熱
硬化性樹脂と化学的親和性を保有しない場合は、
（例えば塩化ビニルと不飽和ポリエステル樹脂と
の場合等）物理的に両層の親和性を保有させるた
めに内芯層製造工程において表面に親和用の凹凸
面を形成させてもよい。

次に、FRP層製造工程は、硬化剤や紫外線開
始剤や紫外線吸収剤等を添加した熱硬化性樹脂を
含浸させたガラスロービングを前記内芯層の外周
に軸方向に沿つて囲繞したのち、絞りダイスを通
して外形を整え、次いでガラスロービングを内含
する熱硬化性樹脂の表面に綾掛状のグラスヤーン
を捲回し、次いで、紫外線による表面硬化と遠赤
外線による内部硬化を施こした工程を言うもので
ある。

尚、紫外線による表面硬化の前に賦形リング等
により再度外形を整えるのが寸法精度の優れた
FRP管を製造するためには好ましい。

ここで、熱硬化性樹脂とは、不飽和ポリエステ
ル樹脂、アクリル樹脂、オリゴアクリレート樹
脂、エポキシ樹脂、フエノール樹脂等をいう。そ
して、本発明で用いる熱硬化性樹脂とは、紫外線
による表面硬化のために紫外線開始剤（ターシヤ
ル・ブチル・パーベンゾエート等）や紫外線吸収
剤を添加すると共に遠赤外線による内部硬化のた
めの常温硬化剤（メチルエチルケトンパーオキサ
イドや６％ナフテン酸コバルト等）や高温硬化剤
を添加した添加剤混合による熱硬化性樹脂をい
う。

また、紫外線による表面硬化とは、熱硬化性樹
脂をエネルギーレベルの高い電子線で活性化しラ
ジカル重合させて表面を硬化させることを言い、
遠赤外線による内部硬化とは、熱により樹脂内部
のスチレンモノマーを架橋させて内部を硬化させ
ることを言う。

次に、被覆層製造工程は、FRP層の表面にポ
リエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を押出被覆し、
次いで、水冷等により冷却し、次に同冷却した管
を一定速度で引取る工程を言うものである。

この被覆層製造工程においての冷却では樹脂が
収縮するものであるが、FRP層に綾掛状のグラ
スヤーンを捲回しているために周方向の収縮でこ
のグラスヤーンと緊密に係合し、軸方向の収縮は
生じなく整然と被覆することができる。

次に、切断工程は、前述の連続的に製造した内
芯層とFRP層と被覆層とからなる複合管を一定
の長さで自動切断するものである。

次に、後硬化工程は一定時間温風を供給して
FRP層を完全硬化させるものである。これは、
上述の工程におけるFRP層の硬化は製造上にお
いて支障のない程度の硬化であつて完全硬化とは
言い難く、そのまま放置した場合には数日間を要
して完全硬化をさせなければ使用することができ
ないので行なうもので、これにより、大気に放置
する場合と違つて短時間に使用に耐え得る程度の
完全硬化を達成することができるものである。

次に、本発明の製造方法を具体的実施の一例に
基いて説明する。

まず、内径36mm、外径39mmの硬質塩化ビニル管
を４ｍ／分の速度で押出成形し、同管の表面に凹
凸面を形成して冷却引取りを行ない内芯層を形成
し、続いて150本のガラスロービングを添加剤を
配合した不飽和ポリエステル樹脂に含浸させ内芯
層の軸方向に均一に配置した状態で外径を調整す
ると共にガラスロービング中の空気を抜くために
絞りをかけて45mmの外径に形成し、次いでガラス
ロービングを内含する樹脂の表面にグラスヤーン
を管軸と30〜40の角度に綾掛けして捲回し、次い
で紫外線による表面硬化と遠赤外線による内部硬
化を施こしてFRP層を形成し、続いてポリエチ
レン樹脂を押出被覆し、次いで水冷及び引取りを
経て肉厚１mmの被覆層を形成し、続いて一定の長
さで切断し、続いて70℃の温風で約10時間かけて
FRP層を完全硬化させ三層構造のFRP複合管を
製造するものである。

そして、この実施一例により得たFRP複合管
は、第６図に示すように、物理的親和性を保有さ
せるための凹凸面ｉを形成した内芯層Ｉと、軸方
向にガラスロービングｍを内含し表面に綾掛状の
グラスヤーンm′を捲回したFRP層Ｍと、グラス
ヤーンm′に係合状態で被覆した被覆層Ｏとから
構成されたものであつて、FRP層により曲げ強
度やたわみ強度や圧縮強度等が高いきわめて強靭
な複合管を得ることができ、その応用分野も海洋
関係・電気ガス水道関係・農業土木関係・化学工
場関係・建築関係等と広範にわたるものである。

従つて、本発明のFRP複合管の製造方法によ
れば、FRPの硬化を熱可塑性樹脂が変形しない
温度範囲で短時間に行なう方法を採用しているこ
とにより連続的なFRP複合管の製造を可能とし、
これによつてFRP複合管の生産性を著しく高く
し得る効果を奏し、併せて廉価にFRP複合管を
提供し得る効果を奏する。又、本発明では内芯層
の外周にガラスロービングを囲繞させたのち絞り
ダイスを通して外形を整え、紫外線硬化炉内にお
いてはFRP層の表面層の硬化だけを行なうよう
にしているので、紫外線硬化炉中の石英ガラス管
内に未硬化の熱硬化性樹脂が付着して引抜きが出
来なくなるというようなことがなく、寸法精度の
高いFRP複合管を円滑かつ連続して生産するこ
とができるという効果もある。

次に、本発明の複合管製造装置を以下詳細に説
明する。

まず、本発明のFRP複合管の製造装置は、熱
可塑性樹脂による内芯層を製造する内芯層製造ユ
ニツトと、ガラス繊維を含む熱硬化性樹脂による
FRP層を製造するFRP層製造ユニツトと、熱可
塑性樹脂による被覆層を製造する被覆層製造ユニ
ツトと、前記製造ユニツトにより製造したFRP
複合管を切断する自動切断装置と、切断装置に続
いて一定時間温風を供給してFRP層を完全硬化
させる後硬化炉とからなる一連の装置を順次配列
したものである。

そして、各ユニツトを第１図及び第２図に示す
図面に従つて順次説明すると、内芯層製造ユニツ
トは、熱可塑性樹脂管押出機１と散水シヤワー等
を設けた冷却装置２と水平対向ベルトによる引取
機３とからなるものである。

ここで、冷却装置２にサイジング板を設ければ
管の真円度が矯正されて好ましく、さらに内芯層
にFRP層との親和用凹凸を形成させるために内
芯層製造ユニツトに管表面凹凸用ダイスを設けて
もよいものである。

次に、FRP層製造ユニツトは、ガラスロービ
ングを供給するガラスロービング架台４と、硬化
剤や紫外線開始剤や紫外線吸収剤等を加えた熱硬
化性樹脂をガラスロービングに含浸させる樹脂含
浸槽と前記内芯層の軸方向外周に同ロービングを
囲繞したのち余分の樹脂を絞ると共にガラスロー
ビングの空気を抜きかつ外形を整える絞りダイス
を設けたFRP層形成装置５と、綾掛状にグラス
ヤーンを捲回するグラスヤーン綾掛機６と、高圧
水銀灯１４を配置して表面硬化を行なう紫外線硬
化炉７と遠赤外ランプ１５を配置して内部硬化を
行なう遠赤外線硬化炉８とからなるものである。
尚、紫外線硬化炉７の前に弾性素材で形成した賦
形リングを設ければ、寸法精度の優れたFRP管
を連続して生産することができる。

また、グラスヤーン綾掛機６の実施例は、正逆
回転板に巻取グラスヤーンを多数配列したグラス
ヤーンワインダーを用いたものであるが、この実
施例に限らず要するに綾掛状にグラスヤーンを捲
回できる装置であればよい。

また、紫外線硬化炉７の実施例は、第３図に示
すように、上下左右の四方に配置した高圧水銀灯
１４による硬化炉(A)と45度の斜め四方に配置した
高圧水銀灯１４による硬化炉(B)との組合せによる
硬化炉であつて、紫外線照射の均一化を達成でき
て好ましいものであるが、高圧水銀灯１４を八方
に配置した硬化炉等であつてもよい。尚、第３図
中１６で示すものは石英ガラス管であつて、未硬
化の管ｐからの樹脂滴下防止と管ｐの表面から発
生する爆発性スチレンモノマーによる爆発防止を
達成するために設けたものである。

また、遠赤外線硬化炉８の実施例は、第４図に
示すように、上下に配置した遠赤外ランプ１５に
より構成されたものであるが、この実施例に限る
ことなく効果的な熱硬化を達成できる構成であれ
ばよい。

次に、被覆層製造ユニツトは、熱可塑性樹脂を
FRP層の表面に被覆させる被覆用押出機９と散
水シヤワー等を設けた冷却装置１０と水平対向ベ
ルトによる引取機１１とからなるものである。

ここで、被覆用押出機９の実施例は、クロスヘ
ツドダイスを設けた横型の押出機であるが、この
実施例に限らず竪型であつてもよいものである。

次に、自動切断装置１２の実施例は、長さを感
知するリミツトスイツチ等を設け、同感知器によ
る感知によつて水の供給を受けているカツター１
７が作動し、定尺にてFRP複合管を切断するよ
うにしたものである。

次に、後硬化炉１３は、一定時間温風を供給し
てFRP層を完全硬化させるもので、これは、上
述の装置におけるFRP層の硬化は製造上におい
て支障のない程度の硬化であつて完全硬化とは言
い難く、そのまま放置した場合には数日間を要し
て完全硬化をさせなければ使用することができな
いからで、これにより、大気に放置する場合と違
つて短時間に使用に耐え得る程度の完全硬化を達
成することができるもので、具体的な実施例で
は、第５図に示すように、円筒状炉体１８に低速
で回転する回転板１９を設け、同炉体１８に温風
機２０を配置し、一端面にFRP複合管供給口２
１を他端面にFRP複合管排出口２２を開口した
構成で、搬入コンベア２３により供給された
FRP複合管Ｐを高温雰囲気の炉体１８内で回転
板１９による回転を与えながら硬化し、搬出コン
ベア２４により排出するようにしたものである。

従つて、本発明のFRP複合管製造装置によれ
ば、各層を形成硬化する一連の装置を順次配置す
ることができるものであるために寸法精度の優れ
たFRP複合管の生産性を著しく高めることがで
き得る効果を奏し、併せて廉価にFRP複合管を
提供し得る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維強化プラスチツク管の製
造装置を示す側面図、第２図は同装置の平面図、
３図は同装置の紫外線硬化炉を示す縦断面図、第
４図は同装置の遠赤外線硬化炉を示す縦断面図、
第５図は同装置の後硬化炉を示す縦断面図、第６
図は同装置により得られた繊維強化プラスチツク
管の一例を示す斜視図である。 １：熱可塑性樹脂管押出機、２：冷却装置、
３：引取機、４：ガラスロービング架台、５：
FRP層形成装置、６：グラスヤーン綾掛機、
７：紫外線硬化炉、８：遠赤外線硬化炉、９：被
覆用押出機、１０：冷却装置、１１：引取機、１
２：自動切断装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 押出成形により熱可塑性樹脂管を連続的に製
   造し冷却し引取りを行なう内芯層製造工程と；硬
   化剤や紫外線開始剤や紫外線吸収剤等を添加した
   熱硬化性樹脂を含浸させたガラスロービングを前
   記内芯層の外周に軸方向に沿つて囲繞し、次いで
   ガラスロービングを内含する熱硬化性樹脂の表面
   に綾掛状にグラスヤーンを捲回し、次いで紫外線
   による表面硬化と遠赤外線による内部硬化を施こ
   してなるFRP層製造工程と；同FRP層の表面に
   熱可塑性樹脂を押出被覆し冷却し引取りを行なう
   被覆層製造工程と；前記の連続的に製造した内芯
   層とFRP層と被覆層とからなる複合管を一定の
   長さで自動切断する切断工程と；該切断工程に続
   いて一定時間温風を供給してFRP層を完全硬化
   させる後硬化工程と；の連続する一連の工程から
   なる繊維強化プラスチツク管の製造方法におい
   て、内芯層の外周にガラスロービングを囲繞させ
   たのち絞りダイスを通して外形を整え、紫外線硬
   化炉内においてはFRP層の表面層の硬化だけを
   行なうようにしたことを特徴とする繊維強化プラ
   スチツク管の製造方法。 ２ 熱可塑性樹脂管押出機１と冷却装置２と引取
   機３とからなる内芯層製造ユニツトと；ガラスロ
   ービングを供給するガラスロービング架台４と、
   添加剤を加えた熱硬化性樹脂をガラスロービング
   に含浸させる樹脂含浸槽と前記内芯層の軸方向外
   周にガラスロービングを囲繞したのち外形を整え
   る絞りダイスを設けたFRP層形成装置５と、綾
   掛状にグラスヤーンを捲回するグラスヤーン綾掛
   機６と、高圧水銀灯１４を配置して表面硬化を行
   なう紫外線硬化炉７と、遠赤外ランプ１５を配置
   して内部硬化を行なう遠赤外線硬化炉８とからな
   るFRP層製造ユニツトと；熱可塑性樹脂をFRP
   層の表面に被覆させる被覆用押出機９と冷却装置
   １０と引取機１１とからなる被覆層製造ユニツト
   と；長さを感知してカツター１７が作動する自動
   切断装置１２と；該自動切断装置１２に続いて一
   定時間温風を供給してFRP層を完全硬化させる
   後硬化炉１３と；からなる一連の装置を順次配列
   したことを特徴とする繊維強化プラスチツク管の
   製造装置。