JPH02121832A - プラスチック、無機充填材及びグラスファイバーから成る管部材ならびにその製造法 - Google Patents

プラスチック、無機充填材及びグラスファイバーから成る管部材ならびにその製造法

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JPH02121832A
JPH02121832A JP1245384A JP24538489A JPH02121832A JP H02121832 A JPH02121832 A JP H02121832A JP 1245384 A JP1245384 A JP 1245384A JP 24538489 A JP24538489 A JP 24538489A JP H02121832 A JPH02121832 A JP H02121832A
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resin
filler
layer
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glass fibers
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Boerge Carlstroem
ボルイェ・カルルストレム
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Hobas Engineering AG
Hobas Engineering and Durotec AG
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Hobas Engineering AG
Hobas Engineering and Durotec AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明の対象は多層管部材、即ちプラスチック、無機
充填材及びグラスファイバーから成る管及び継手の製造
方法である。
〔従来の技術および課題〕
この種の公知の方法では、回転する母型内にポリエステ
ル樹脂、グラスファイバー及び砂を供給することによっ
て互いに連結された層が形成され、且つ引き続き全体の
硬化が行われる。使用目的（圧力導管、又は非圧力導管
の製造）に応じて、グラスファイバーもしくは充填材の
含有率が異なる層もしくは実質的に純粋な充填材層が形
成される。しかし個々の管壁の構成材料を別個に供給す
ると、実際上様々な欠点が生じる。特に直径が比較的小
さく、それに対応して壁厚が薄い導管の場合、導管の密
封性を保証するなめにグラスファイバー強化された層を
充分密封性が高いものに製造しえず、グラスファイバー
の必要性も比較的多い。
〔課題を解決するための手段〕
従って前記の欠点をなくするため、この発明では一方で
は、導管の直径にかかわりなく、ひいては各々の層の個
々の層の厚さもしくは状態にかがわりなく、その都度の
使用目的に最も適した充填材及びグラスファイバーの含
有率を達成可能であり、他方では層が互いに一体化する
ことによって、互いに非分離的に連結されることが可能
に６る。
このことは発明に基づき、個々の層を形成するため、混
合比が１：２以上の充填材と樹脂との流体状の混合物が
回転する母型に誘導され、且つ所定時間にわたり母型の
回転数を制御することによって、形成される層内で樹脂
と充填材との所定の分離が行われ、その後、所定の回転
数で回転する母型に、グラスファイバーが少なくとも内
部の、分離によって樹脂成分が多くなった層部分に浸透
するように供給され、その後、この手順全体が少なくと
ももう一度繰り返されることによって達成される。
このようにして必要に応じて、複数の外部から内部へと
連続する層が生成され、その都度供給される混合物の量
及び混合比、充填材の種類、母型の回転数、供給される
グラスファイバーの量と大きさ、並びに個々の層用の形
成時間は製造される導管部材の種類と大きさに適応させ
ることができる。その際実験によって、製造された導管
部材の強度及び密閏度は壁厚が少なく、高価なグラスフ
ァイバーが少なくても、公知の導管と比較して改善され
ることが明確に示されている。
つぎにこの発明の実施例を添付刃面を参照しつつ詳細に
説明する。
以下の説明で使用される“分離”と言う表現は次の意味
である。
充填材の含有率がＸ重量％の、樹脂と充填材との混合物
が回転する母型に誘導される。所定時間後、供給された
層の各半分ごとに充填材の平均値が確認される。それが
７重量％の範囲内にある場合は、分離叶はパーセントで
次のように表される。
ＥＭ＝　（１−３７／Ｘ　）、１００ 測定結果が充填材の半分に達しない場合はこれは別個に
表記される。
実」１例」２（圧力管の製造用） 内径２２５Ｉの回転母型に重量比２：１の充填材とポリ
エステル樹脂が供給された。回転数は毎分５４３回転で
あり、これは３３のＧ−値に対応するものである。２分
後に７．０５％の分離率に達し、樹脂含有率は外部層で
２０重量％、内部層で３８重置火である。内部層内では
、切断されたグラスファイバー（ロービング）が毎分３
８０回転の回転数にて遠心分離される。
その後、同じ充填材／樹脂混合物が毎分３８０回転の回
転数にて添加され、これはＧ−値１６．１に対応する。
１分後にこの第２の層内で６．１％の分離が行われる。
第１図に示すように、切断されたロービングが双方の層
に浸透する。この手順が２度繰り返され、引き続いて弾
性樹脂の０．４　ｍｍの薄いカバー層が供給される。硬
化後に第１図に示す壁構造の管が得られる。外部層には
グラスファイバーは殆ど無い。何故ならば、そこでは充
填材の含有率が極めて高く、グラスファイバーは他の層
のように浸透できないからである。弾性樹脂から成る内
部層は、硬化した状態で伸び率が１０％以上であること
が特徴である。
１１１ｕ　（非圧力管、即ち圧力がかがらない用との管
製造用） 内径３１５ｍｍの回転する母型に重量比２・１の充填材
と樹脂が、毎分４３８回転（Ｇ＝３４）の回転数で供給
される。２分後には分離は７０％になった。内部の樹脂
が多い層に毎分２５４回転の回転数にて切断されたロー
ビングが添加された。その後、再度４３８回転に加速さ
れた回転数にて充填材含有率が７１％の充填材／樹脂混
合物が添加された。３分後に層の厚みの２／３では充填
材の含有率は８０％であり、残りの１／２では５５％に
なるように分離が調整された。この樹脂が多い層内で切
断されたロービングが遠心分離され、後に弾性樹脂の薄
い層の遠心分離が行われた。硬化後、第２図に示すよう
な壁ｉｌｌ造の管が得られた。
実−すび巳（管継手製造用） 内径３４７＋ａｍの回転する母型に層の厚さが４１に達
するまで重量比６０の充填材と、重量比１００のポリエ
ステル樹脂が供給された。回転数の毎分２０３回転であ
り、Ｇは８である。３分後に６７％の分離が達成され、
充填材の含有率は外側部分が５０重量％、内側部分１６
．７重量％である。双方の層で長さ５０ｍｍのロービン
グが遠心分離された。
その後、この手順がもう一度繰り返された。その後同じ
回転数で重量比１００の充填材と重量比１００のポリエ
ステル樹脂の混合物が誘導された。
３０秒後、５０％の分離が達成され、充填材の含有率は
この第３の層の内部では３３．３％、外部では６０％で
あった。双方の層内で長さ２０１の短いグラスファイバ
ーが遠心分離された。この手順がもう一度繰り返された
。硬化後、必要な渭の切削を行うことができる。このよ
うにして第３図に示すような壁の継手リングを得ること
ができる。このリングは外径３４０ｍｎ＋の管と共に使
用できる。
これまで述べた例から明らかであるように、その都度供
給される混合物の充填材／樹脂１′ＩｔＭＯ，比は常に
１＝２以上であり、その際、個々の層の実際の重量比は
その都度の分離工程によって生成される。
極めて微細な充填材の場合、充填材／樹脂の質量比２：
１以上の場合に、粘度が５０００　ｃｐｓ以上になるこ
とがある。このような粘度では分離は極めて少なく、通
常の回転数と処理時間で２−５％である。この場合、双
方の層部分で充填材の含有率と粘度は高くなる。にもか
がわらず管と継手の場合のように製造される導管部材の
良好な強度を保つなめには、極めて多くの薄い層を生成
しなければならない。直径が２００−４００ｍｍ　、壁
厚が１０ｍｍの管の場合、層の厚さが０．１−０．７ｍ
ｍのときに最適な経済性が達成されることが明らかにな
っている。
譲Ｅ鮮Ａ 内径２２５ｍｍの回転する母型に重量比２００の充填材
と重量比１００のポリエステル樹脂が供給された。この
混合物の粘度は６０００　ｃｐｓである。回転数は毎分
３５０回転である。３０秒後、２％の分離が達成された
。その後、切断されたロービングが供給された６個々の
層の厚さは全体で０．６５ｍｍである。その後この手順
が９度繰り返され、壁厚６．５　ｍｍの管が得られた。
グラスファイバーの含有率は１５重量％、破裂圧は５０
バールである。
え１肩ｊ 内径２５３Ｉの回転する母型を用いて、０．６５ｍｍの
層を生成するための実施例４の個別手順を２０度繰り返
してリングを製造し、それから環状溝を切削することに
よって第４図に壁断面が示された管継手を製造すること
ができる。この継手は外径２２５１＊Ｉ１１の管用に１
０バールの動作圧で使用することができる。
護り則 内径２２５Ｉの回転する母型に３５０／分の回転数で粘
度が６０００ｃｐｓであり、質量比２００の充填材と質
量比１００のポリエステル樹脂の混合物が供給される。
その直後に切断されたロービングの形態のグラスファイ
バーが導入されるが、その際材料は個別層の厚さが最大
０　、６５ｎ＋ｍになる僅がな量だけが使用される。こ
の手順はさらに８度繰り返される。最後に１分間の待機
時間を置いて純粋な朋脂を供給すると、第５図に示した
管壁が得られ、この場合勿論純粋な充填材層は幾分かの
グラスファイバーをも含んでいる。
その後充填材／樹脂の混合物が供給され、約１分間の待
機時間の後、グラスファイバーが、そして最後に純粋な
樹脂が供給される。
犬！、、［ 実施例４にしたがった方法を８回繰り返した。
その際、実施例６におけるように、充填材／樹脂の混合
物の供給の直後にグラスファイバーを導入した。前記し
たように、また第６図に示されるように、９回の２部層
または部分を生じた。これは、主として少量のグラスフ
ァイバーを含む充填材／樹脂の混合物と、充填材／樹脂
混合物で含浸されたグラスファイバーでなっている。
その後充填材／樹脂の混合物を供給し、約１分間の待機
時間の後、グラスファイバーが、そして最後に樹脂が供
給された。
適切な充填材は水酸化アルミニウム、超微細水晶粉末、
各種粘土の粉末、白雲岩の粉末及び白墨（炭化カルシウ
ム）である。粒子の大きさが０．１ｍｍ以下のこれらの
粉末状無機充填材は純粋に、又は混合して使用すること
ができる。
粒子の大きさが０．１乃至１ｍｌ１１のけい砂、長石、
当の骨材も通例のようらこの方法において添加すること
ができる。通例ではこれは中間層、特に例えば■プレス
管の用な壁厚の管で使用される。
及隨Ｍ多 内径１２２８ｍｍ、長さ６ｍの回転する母型内に線状部
材を用いて質量比１５０の充填材と質量比１００の樹脂
の充填材／ｆｌ脂混合物が供給される。線状部材の推進
速度は６ｍ／分であり、混合物の供給後は再度同じ速度
で戻る。その後母型には線状部材を用いて５０ｍｍの長
さに切断されたロービングの形態のグラスファイバーが
同じ一定の水平速度で供給される。そこで二つの層が形
成される。即ち充填材層７５％、樹脂的２５％の外部層
と、約３５％のグラスファイバーと充填材／樹脂の配列
から成る補強層である。
つぎに多層の砂、グラスファイバー、及び１５０／１０
０の充填材／樹脂混合物を加えることによって再度管の
製造が行われる。そこで約３％のグラスファイバー、１
８％の樹脂、２７％の充填材及び５２％の砂を含む層が
生成される。
その後更にもう一層の充填材／樹脂混合物が供給され、
線状部材が戻される。それからグラスファイバーだけが
、最後に樹脂だけが供給される。
それによって壁厚２５ｍｍの管が得られる。この管は強
度１１２００　Ｎ７ｍ”で、延び変形率は一１９％であ
る。
炭酸塩粉末が充填材もしくは充填材の成分としてとくに
適していることが明らかになっている。
炭酸塩は耐酸性ではないがこのような充填材として、極
めて良好な結果が得られることが分かっている。そのた
め、特に例えば地中敷設管のような高い曲げ応力がかか
るグラスファイバー強化製品の腐食耐性を高めることが
できる。
グラスファイバー強化管の周囲方向に応力をかけ、且つ
硫酸用に使用すると、内部亀裂が生ずることがある。硫
酸はこの亀裂を通って管壁内に侵入し、グラスファイバ
ーに到達することがある。
グラスファイバーは硫酸によって腐食され、Ｃａ０−群
がガラス表面から分離する。それによって管の曲げ強さ
が大幅に減少し、機能不良が生ずる。
このメカニズムは専門家によって“ひすみ腐食”と呼ば
れている。“ひずみ腐食”に対する耐性を高めるため通
常のＥ−ガラスの代わりにいわゆるＥＣＲ−ガラスが使
用される。ＥＣＲ−ガラス製のグラスファイバーは、Ｅ
−ガラス製のグラスファイバーよりも高価であり入手し
にくい。炭酸塩を含有する充填材を使用することによっ
て、“ひずみ腐食”は発生しない。
高い強度を保つため、ファイバーの長さを変えることが
好適である１例えば１０　１６ｎ＋ｍ、２０３０ｍｍ、
及び３５　６０ｍｍの短、中及び長の各長さのものを併
用することが好適である。
この発明は小さい直径の導管部材の製造に限定されるも
のではない。直径が大きい場合でもこの発明を利用する
ことができる。直径６００ｍｎ＋以上の管の場合もこの
発明は特に管の内部、即ち遮蔽層の製造に利用すること
ができる。
充分な破裂強さを確保するため、この種の公知の管部材
は高価なポリエステル樹脂例えばビニールエステルを用
いて製造される。このことと関連して、壁厚の管部材、
例えば継手の場合に生ずる高い発熱温度によって、高い
残留応力が生ずる。
強度がより強く且つグラスファイバーに粘着し易い樹脂
を用いないと、前記残留応力によって薄片層の剥離及び
漏れが生ずることがある。本発明によって、公知の継手
よりも６０％も安価で、内圧強度が高い継手を製造する
ことが可能である。
この発明は遠心分離方式を利用すると最も好適であるが
、これに限定されるものではない、特に“ひずみ腐食”
に対する耐性を高めるために巻付は方式にも利用できる
。その場合は次のようにするのが有利である。外径５０
０Ｉの回転する核に充填材／樹脂混合物を含浸したグラ
スファイバー製のマットを巻き付ける。混合物は重量比
７０の充填材と１００のポリエステル樹脂を含んでいる
。
層の厚さが２．５　ｍｍになった後、壁厚全体が５ｍｍ
になるまでポリエステル樹脂を含浸したロービングが巻
き込まれる。通常の樹脂に含まれている混合物中の充填
材として白墨を使用すると、“ひずみ腐食”に対する耐
性が特に高い管が得られる。
前述の実施例において、゛通常のポリエステル樹脂”と
言う表現は正フタール酸又はイソフタール酸をベースに
した樹脂であると理解されたい。
しかしこの発明は、これらの２つの種類のポリエステル
樹脂に限定されるものではない。使用目的に応じて、テ
レフタール酸樹脂、及びビニール樹脂を使用することも
可能である。特に圧力管の場合に、曲げに強い樹脂を用
いることが重要である。
その際曲げ強さは３−４％であることが必要であり、弾
性樹脂を添加することによって、更に曲げ強さを高める
ことができる。
炭酸塩を含有する充填材は、地中敷設導管用の管及び継
手の製造に特に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は圧力管の適宜の層構造を有する壁断面図である
。 第２図は非圧力管の対応する横断面図である。 第３図は継手の対応するＷＩＩｒＩｒ面図である。 第４区は管継手及びこれに付属する管部分の断面図であ
る。 第５図は実施例６に基づく管の壁の断面図である。 第６図は実施例７に基づく管の壁の断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、プラスチック、無機充填材、及びグラスファイバー
    から成る管部材の製造法において、互いに非分離的に結
    合された個々の層を形成するため、混合比が１：２以上
    の充填材と樹脂との流体状の混合物が回転している母型
    に供給され、且つ所定時間にわたり母型の回転数を制御
    することによって、形成される層内で樹脂と充填材との
    所定の分離が行われ、その後、所定の回転数で回転する
    母型に、グラスファイバーが少なくとも内部の、分離に
    よって樹脂成分が多くなった層部分に浸透するように供
    給され、その後、この手順全体が少なくとももう一度繰
    り返されることを特徴とする、管部材の製造法。 ２、微粒子充填材とポリエステル樹脂から成る混合物は
    重量比が１：２以上であることを特徴とする、請求項１
    記載の製造法。 ３、外側から内側へと連続する層を形成するため、その
    つど混合比が１：１以上の充填材／樹脂混合物が１５以
    上のＧ−値にされた回転数の母型に供給されることを特
    徴とする、内圧応力が高い導管材を製造するための請求
    項２記載の製造法。 ４、各層を形成するため、重量比２：１の充填材／樹脂
    混合物が使用され、その際径方向外側の層内ではその他
    の層よりも多くの分離がなされ、且つ充填材／樹脂混合
    物を供給した後、各層にはグラスファイバーが径方向外
    側の層では該層の樹脂成分が多くなった内部にのみ浸透
    し、一方他の層では樹脂成分が少なくなった層部分にも
    浸透するようにグラスファイバーが供給されることを特
    徴とする、請求項３記載の製造法。 ５、径方向外側から内側へと連続する層を形成するため
    、重量比が１：１以上の充填材／樹脂混合物が使用され
    、且つ径方向外側の層用の充填材／樹脂混合物は径方向
    内側の層の質量比よりも大きい重量比を有し、その際、
    双方の層内の分離は径方向外側の層の多くの部分が径方
    向内側の層よりも樹脂成分が少なく、充填材成分が多く
    なるように制御され、且つ双方の層へのグラスファイバ
    ーの供給はグラスファイバーがそのつど樹脂成分が多く
    なった層部分だけに浸透するように行われることを特徴
    とする、非圧力導管の管部材を製造するための請求項２
    記載の製造法。 ６、外部から内部へと連続する層を形成するため、重量
    比が少なくとも１：１の充填材／樹脂混合物が使用され
    、且つ個々の層の分離は径方向外側の層が径方向内側の
    層よりも樹脂分が多い内部層部分が得られるように制御
    され、その際、グラスファイバーの供給は径方向内側の
    層が径方向外側の層よりも少ないように、しかし全ての
    層に連続的にグラスファイバーが得られるように行われ
    、且つ、全ての層の硬化後、パッキン・リングを収納す
    るための溝が径方向内側の層内に研削されることを特徴
    とする、継手を製造するための請求項２記載の製造法。 ７、分離度が５％以下であるように粘度が高い微粒子充
    填材とポリエステル樹脂からなる混合物が使用され、グ
    ラスファイバー層の含浸が基本的に充填材／樹脂混合物
    から樹脂成分の多い部分がグラスファイバー層内に浸透
    することによって行われるように、個々の層が薄く形成
    されることを特徴とする、請求項２記載の製造法。 ８、厚さ０．７ｍｍ以下の個別層が生成されることを特
    徴とする、請求項７記載の製造法。 ９、最も外側の層内では後続の層よりも多くの分離が行
    われることを特徴とする、請求項８記載の製造法。 １０、最も内側の充填材／樹脂層内では先行する層より
    も多くの分離が行われることを特徴とする、請求項８記
    載の製造法。 １１、最も内側のグラスファイバー層の厚さは他のグラ
    スファイバー層の厚さよりも少なくとも３０％厚いこと
    を特徴とする、請求項９または１０記載の製造法。 １２、微粒子充填材として、水酸化アルミニウム群から
    成る粉末、水晶粉末、石膏、各種粘土から成る粉末、白
    雲岩粉末及び白墨（炭化カルシウム）又はこれらの粉末
    の少なくとも二つの混合物が使用され、その際、粉末粒
    子の直径は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする、請
    求項１乃至１１のいずれか１項に記載の製造法。 １３、樹脂として正フタール酸又はイソフタール酸をベ
    ースにしたポリエステル樹脂又はテレフタール酸樹脂、
    ビスフェノール樹脂又は弾性樹脂を添加又は添加しない
    ビニール樹脂が使用されることを特徴とする、請求項１
    乃至１２のいずれか１項に記載の製造法。 １４、長さが例えば１０−１６ｍｍ、２０−３０ｍｍ、
    及び３０−６０ｍｍの、長さが等しい、又は異なる切断
    されたグラスファイバーが使用されることを特徴とする
    、請求項１乃至１・３のいずれか１項に記載の製造法。 １５、炭素を含有する充填材が使用されることを特徴と
    する、地中に敷設する管部材の製造のための請求項１２
    乃至１４のいずれか１項に記載の製造法。 １６、少なくとも一つのグラスファイバー層に引き続き
    、核の直径が０．１乃至１ｍｍの骨材が配設されること
    を特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項記載の製
    造法。 １７、骨材として砂、けい砂、又は長石が使用されるこ
    とを特徴とする、請求項１６記載の製造法。 １８、回転する核上に先ず充填材と樹脂の流動的な混合
    物を含浸したグラスファイバーのマットが巻付けられ、
    次に樹脂だけを含浸したロービングが巻付けられること
    を特徴とする、プラスチック、充填材及びグラスファイ
    バーから成る管部材の製造法。 １９、請求項１乃至１８のいずれかに基づいて製造され
    ることを特徴とする、ポリエステル樹脂、充填材及びグ
    ラスファイバーから成る管部材、管又は管継手。 ２０、グラスファイバーを含む層とグラスファイバーを
    含まない層とが交互に続くように導管部材が互いに一体
    化する薄壁層から成っており、グラスファイバーを含ま
    ない層は少なくとも５０％の充填材を、又グラスファイ
    バーを含む層は少なくとも３０％の充填材を含むことを
    特徴とする、請求項１９記載の管部材。
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