JPH0339235A - Ｆｒｐ補強塩化ビニル系樹脂製管継手及びその製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は主として高温の酸やアルカリを示す化学薬品や
高温の温泉水等の輸送配管に使用されるＦＲＰ　（繊維
強化熱硬化性樹脂）補強塩化ビニル系樹脂製管継手及び
その製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、高温の腐食性を有する上記化学薬品や高温の温泉
水等の輸送配管に使用されるＦＲＰ補強塩化ビニル系樹
脂製管継手（以下ＦＲＰ補強ｐｖｃ管継手と略称する）
は、よく知られている。該管継手の製造方法は、通常ハ
ンドレイアップ法（手積成形法）が殆ど採用されている
が、該ハンドレイアップ法は手作業であるため、能率が
悪く、また、熟練を要し、生産性が非常に悪い。しかも
均質な成形品を得ることが困難で、外観も悪い等の問題
があった。

これらの問題点を解決した方法として、最近においては
レジンインジェクション法（以下Ｒ１法と略称する）が
脚光を浴びてきており、例えば、該方法によるＦＲＰ補
強フランジ付ソケットの成形方法が特開昭６１−１４９
２０号公報に開示されている。

該公報に開示された成形方法は、上型と下型に分割され
た金型のキャビティ内に、塩化ビニル樹脂製のフランジ
付ソケントにガラス繊維を巻回した原形を挿入した後、
ゲート部より熱硬化性樹脂を注入し、キャビテイ面と原
形との隙間に熱硬化性樹脂を圧入させて、該熱硬化性樹
脂を原形のガラス繊維中に含浸・硬化させるものである
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記方法に代表されるＲ１法によるＦＲ
Ｐ補強ＰＶＣ管継手の成形においては、以下のような問
題が発生しやすい。

１）塩化ビニル系樹脂製管継手（以下ｐｖｃ管継手と略
称する）にガラス繊維等の補強繊維を均一に巻回するこ
とが困難である。特にリブなどの複雑な形状が付加され
た部分や曲部、角部において該繊維層を均一な厚みに保
持させることが困難である。

２）同様に補強繊維が巻回された管継手原形をレジンモ
ールド用金型ヘセットするにおいても、該補強繊維の変
形によりレジンモールド空間が均等になるように該原形
をセットすることが困難である。

３）上記１）、２）の理由により、補強繊維が均一に巻
回されていないため、モールドされる熱硬化性樹脂も均
一に挿填されない。特に、補強繊維の密度の高い部分で
は熱硬化性樹脂の浸透が悪くなり、熱硬化性樹脂が充填
されない部分も生じる。

４）モールドされる熱硬化性樹脂の粘度が比較的低いた
め、内包された空気を型外へ押し出すことができず、ボ
イドが発生し易い。

５）上記３）の理由に加えて、熱硬化性樹脂が浸透して
いない例えばガラス繊維部分は白くまだら状に見え、又
、上記４）の理由も加味され、外観的に良好なものを得
ることが困難である。

本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、補強繊維および熱硬
化性樹脂が均一分散されかつ十分に充填補強された外観
良好なＦＲＰ補強ＰｖＣ管継手及びその製造方法を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上記従来技術の問題点を解決するために
種々検討した結果、ＦＲＰ補強層にバルクモールディン
グコンパウンド（以下ＢＭＣと略記する）又はシートモ
ールデイングコンバウンド（以下ＳＭＣと略記する）を
使用することで、上記目的が達成されることを見出し本
発明を威すに至った。

すなわち、本発明はＦＲＰ層で補強したＰｖＣ系樹脂製
管継手において、ＦＲＰ層がＢＭＣ又はＳＭＣを使用し
て成形されて戒ることを特徴とするＦＲＰ補強ＰｖＣ系
樹脂製管継手と、予め成形されたＰＶＣ系樹脂製管継手
を、ＢＭＣ又はＳＭＣを用いたＦＲＰ層にて補強一体化
することを特徴とするＦＲＰ補強ＰＶＣ系樹脂製継手の
製造方法にある。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明で使用されるＰＶＣ管継手の材質は、般に使用さ
れている硬質塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、
エチレン−塩化ビニル共重合体樹脂、又は酢酸ビニル−
塩化ビニル共重合体樹脂等が好適なものとして挙げられ
る。また、その管継手の種類は、フランジ、ソケット、
チーズ、工ルボ、ベンド、キャップ等が好適なものとし
て挙げられる。

ＢＭＣは、ブリミックスとも呼ばれ、樹脂及び補強繊維
のほかに必要に応じて充填材等を加え、混練してパテ状
にした成形材料である。一方、ＳＭＣは補強繊維マット
に樹脂を含浸させたのち、ゲル化させた成形材料をいう
。いずれも、金型内に適当量を挿填し、加熱、加圧して
成形するが、樹脂を液状のまま使用しないので金型の構
造上の制約があまりないという特徴を有する成形材料で
ある。

ＦＲＰ補強層を形成するＢＭＣ又はＳＭＣに使用される
補強繊維は、一般に使用されているガラス繊維、ポリビ
ニルアルコール繊維、芳香族ポリアミド繊維、又はカー
ボン繊維等が好適なものとして挙げられる。又、その形
状は、３〜２５ａｍにカットされたチョツプドストラン
ドが好適なものとして挙げられる。

ＢＭＣ又はＳＭＣに使用される熱硬化性樹脂は、不飽和
ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂
、又はフェノール樹脂等が挙げられるが、中でも不飽和
ポリエステル樹脂が種々の面で好適なものとして挙げら
れる。該不飽和ポリエステル樹脂は、多価アルコールと
不飽和多塩基酸及び飽和多塩基酸とのエステル化合物を
不飽和結合と共重合することのできるスチレン等のモノ
マーに溶解した液状のものであればいずれでもよい。

また、ＢＭＣ又はＳＭＣは、上記した補強繊維や熱硬化
性樹脂の他に必要に応じ硬化剤、増粘剤、充填材、着色
剤等を添加して構成される。

ＢＭＣ又はＳＭＣば上記各原料を配合することにより得
られるがその組成物配合の好適な一例を示すと以下のよ
うになる。

不飽和ポリエステル樹脂　　　　　１００重量部ガラス
繊維（チョツプド　　　１５〜１２０重量部ストランド
６閣） 充填材（重質炭酸カルシウム）０〜１５０重量部離型剤
（ステアリン酸亜鉛）　　　０〜２重量部増粘剤（Ｍｇ
Ｏ）　　　　　　　　　０．５〜５重量部硬化剤　　　
　　　　　　　　　１〜４重量部着色剤　　　　　　　
　　　　　　０−１０重量部硬化促進剤　　　　　　　
　　　０〜１重量部ＢＭＣ又はＳＭＣの製造方法は一般
に採用されている方法が好ましく適用できる。例えば、
ＢＭＣの製造方法を挙げると、熱硬化性樹脂、離型剤、
着色剤、硬化剤等を予め混合したものと、充填材とをニ
ーダ−で混練し、次いで増粘剤を混合した後、補強繊維
を均一に分散する。ニーダ−からその混合物を取出し所
定の大きさ形状となし、熟成してＢＭＣとする。又ＳＭ
Ｃの製造方法を挙げると、熱硬化性樹脂、充填材、離型
剤、着色剤、硬化剤等を均一に混線分散した混合物に増
粘剤を混合したコンパウンドをポリエチレンフィルム上
に塗布し、所定の補強繊維に圧着含浸してシート状とし
た後、ロール巻きし、室温ないし加温下で熟成してＳＭ
Ｃとする。

つぎにＰＶＣ管継手をＢＭＣ又はＳＭＣと加熱加圧一体
成形する場合に用いられるＢＭＣ又はＳＭＣについて説
明する。この場合の金型温度は、ＰｖＣ管継手の変形が
生じない温度、すなわち、１２０℃以下に設定すること
が必要である。したがってＢＭＣ又はＳＭＣは、その硬
化温度が４０〜１２０℃１さらに好ましくは６０〜１０
０’Ｃのものが好適なものとして使用される。該硬化温
度とはその温度の金型にて該ＢＭＣ又はＳＭＣを使用し
て１００Ｘ１００　Ｘ　Ｉｏｎｌｍの板状成形品を得る
のに必要な成形温度が５分ないし１０分となる温度であ
る。例えば、硬化温度８０℃のＢＭＣ又はＳＭＣとは、
８０″Ｃの金型にて上記成形品を得るのに必要な成形時
間が５〜１０分であるＢＭＣ又はＳＭＣのことである。

４０℃未満の硬化温度では３９　Ｂ　Ｍ　Ｃ又はＳＭＣ
の長期保存が困難となり、一方１２０℃を越えると成形
時間が長くなり生産性が低下する。

以上のような理由からこの場合のＢＭＣ又はＳＭＣに用
いられる硬化剤は一般に使用される硬化剤よりも低温で
反応するものであることが必要である。例えば、不飽和
ポリエステル樹脂を用いた硬化温度が７０℃であるＢＭ
Ｃの硬化剤としては、１０時間半減期温度が４０〜５０
゛Ｃ程度である過酸化物が好ましく使用される。

また、この場合のＢＭＣ又はＳＭＣの製造時においては
、原料混合物の温度は、その混合物が硬化しない低温に
保つことが必要であり、その熟成も同様に低温で行う必
要がある。例えば、不飽和ポリエステル樹脂を用いた硬
化温度が８０゛ＣであるＢＭＣの製法としては、２０℃
にて不飽和ポリエステル樹脂、充填材、離型剤、増粘剤
、硬化剤等を予備混合し、補強繊維とこの予備混合物を
ヘンセルミキサーで混合して混合物を得た後、該混合物
を密封して２０℃にて１日間ＰＩｆｃすることによりＢ
ＭＣを得る方法が採用される。

つぎにＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手の製造方法について説明
する０本発明のＦＲＰ補強ＰｖＣ管継手は、あらかじめ
成形されたＰＶＣ管継手をＢＭＣ又はＳＭＣを用いたＦ
ＲＰ層にて補強一体化することによって得られる。両者
の一体化方法は、限定されるものではないが、あらかじ
め成形されたＰＶＣ管継手をインサートとして金型内に
固定し、さらにＢＭＣ又はＳＭＣを挿填後加熱加圧する
一体成形方法と、あらかじめ成形されたＰＶＣ管継手と
あらかしめ成形されたＦＲＰ補強層とを接着剤にて接着
接合する方法が好適なものとして挙げられる。

まず、一体成形方法について説明する。あらかじめ射出
成形機等で成形されたＰＶＣ管継手を４０〜１２０“Ｃ
さらに好ましくは６０−１２０℃に加熱された金型に固
定し、ＢＭＣ又はＳＭＣ（硬化温度４０〜１２０℃）を
規定量金型内に挿填後加圧一体成形するものである。金
型温度が１２０”Ｃを越えると、該ＰＶＣ管継手にふく
れ等の変形が生じ、一方、４０℃未満では成形時間が長
く生産性が低くなりいづれも好ましくない。

つぎに、接着接合する方法について説明する。

ＢＭＣ又はＳＭＣをあらかじめ金型にて加熱加圧成形し
、ＦＲＰ補強層の形状の成形品あるいはＦＲＰ補強層の
形状を数ピースに分割した成形品を得る。該成形品を接
着剤を用いてＰＶＣ管継手の補強面に接合一体化する０
本方法に用いるＢＭＣ又はＳＭＣは前記した硬化温度４
０〜１２０’Ｃのものに限定されるものではなく、１２
０’Ｃ以上で成形される一般に市販されているものも好
適に使用できる。

なお、一体成形においては、該ＰＶＣ管継手のＦＲＰ補
強層との接合面に硬化後ゴム弾性を有する接着剤を塗布
しＦＲＰ補強層との間にゴム弾性を有する接着剤層を形
成せしめて一体成形するのがさらに好ましい、また、接
着接合する方法に用いられる接着剤も同じく硬化後ゴム
弾性を有するものがさらに好ましい、該接着剤からなる
接着剤層は、ＰＶＣ管継手とＦＲＰ補強層とを強固に接
合し、また、ＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手に内水圧が加わっ
た場合に、ＦＲＰ補強層に生じたクラックのＰＶＣ管継
手への伝播を阻止する働きをする。

したがって、ＦＲＰ補強ＰｖＣ管継手の耐水圧強度は、
該接着剤を使用しないものに比べさらに向上する。該接
着剤としては特に限定されるものではないが、ニトリル
ゴム接着剤、ブチルゴム接着剤等のゴム系接着剤、ポリ
エステル系接着剤又はウレタン系接着剤等が好適なもの
として挙げられる。

（実施例〕 以下、好適な実施例にもとづいて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは、
言うまでもない。

（ＢＭＣの製造） 不飽和ポリエステル樹脂　　　　　１００重量部（ポリ
マール６７０９、武田薬品工業ｖ：Ｊ製）炭酸カルシウ
ム　　　　　　　　　　２０重量部ガラスチョツプドス
トランド　　　　８０重量部（１３ｕ） ステアリン酸亜鉛　　　　　　　　　　５重量部酸化マ
グネシウム　　　　　　　　　　２重量部硬化剤（パー
カドックス１６、　　　１．５重量部化薬ヌーリー■製
） まず、上記ガラスチョツプドストランドを除く全原料を
配合し、撹拌混合して予備混合物を準備する。つぎにガ
ラスチョツプドストランドを冷却したヘンセルミキサー
に投入し、さらに核子（Ｉｌｌ混合物を投入し、約１分
間撹拌混合する。そして得られた混合物をミキサーから
取り出し２０℃で約１日間密封して熟成させることによ
りＢＭＣを得た。

得られたＢＭＣの硬化温度は７０℃であった。

〔実施例１〕 第１図ないし第３図に基づいて説明する。

呼び径１００Ａの硬質塩化ビニル樹脂製フランジ付ソケ
ット（以下ＰｖＣフランジと略称する）２を中型ｌを用
いて下型３に固定する。つぎに７０〜８０℃に加熱され
た外型４を下型３に固定し、直ちに、前記で得られた８
ＭＣ６を６００ｇ外型内空間５に投入する（第１図）、
つぎに、７０〜８０℃に加熱された上型７を外型４内に
嵌入させ（第２図）、７０〜８０℃に加熱された熱プレ
スで、成形圧力５０Ｋｇｆ　／　ｃ＋ａ。

加圧時間１５分の条件にて、加圧一体成形を行い（第３
図）、ＦＲＰ補強ＰｖＣフランジを得た（第４図）。

〔実施例２〕 ＰＶＣフランジのかわりにＦＲＰ補強面に硬化後ゴム弾
性を有するウレタン系接着剤を塗布したＰｖＣフランジ
を使用した以外は、実施例１と同様な方法にてＦＲＰ補
強ＰｖＣフランジを得た。

〔実施例３〕 Ｓ　Ｍ　Ｃ（ＭＣ２１４、昭和高分子■製）をＦＲＰ補
強補強層月形用金型００ｇ挿填後、１５０℃１成形圧力
１００Ｋｇｆ／ｃｄ、加圧時間１０分の条件で成形し、
ＰＶＣフランジ用ＦＲＰ補強層を得た。つぎに、ＰＶＣ
フランジの補強面に硬化後ゴム弾性を有するウレタン系
接着剤を塗布し、これと該ＦＲＰ補強層とを接合一体化
して、ＦＲＰ補強ＰＶＣフランジを得た。

〔比較例１〕 熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂（ユビカ
４５２１、日本ユビカ側製〉、補強繊維としてガラスチ
ゴップドストランドマ・ント及びガラスロービングクロ
スを用いて、ハンドレイアンプ法ニテ、１００ＡのＰｖ
Ｃフランジに積層し、ＦＲＰ補強ｐｖｃフランジを得た
。

〔比較例２〕 ガラスチｆｆ７１トストランドマットを所定の形状に裁
断し、該マットで１０ＯＡのＰＶＣフランジを覆った後
、ガラステープで巻回し原型を得る。

該原型をレジンインジェクシゴン用金型に挿入した後、
レジン注入口より硬化剤入り不飽和ポリエステル樹脂（
ユビカ４５４０、日本ユピカ■製）をを注入し硬化させ
、ＦＲＰ補強ＰｖＣフランジを得た。

なお、上記実施例及び比較例におけるＦＲＰ補強層の厚
みは同一に設定した。

実施例及び比較例で得られたＦＲＰ補強ＰｖＣフランジ
について作業性、外観、ガラス繊維の分布、耐水圧強度
の比較を行った。その結果を表１に示す。

表　　　　１ なお、ガラス繊維の分布は、ＦＲＰ補強層の任意の箇所
を数箇所切り取り、ＪＩＳＫ７０５２に基づいてガラス
含有率を測定し、そのバラツキで判断した。

また、耐水圧強度は第５図に示す様にＦＲＰ補強ＰｖＣ
フランジ１１を金属フランジ９．ＩＯでボルト１３（１
本のみ図示）を用いて挟持し２０’Ｃにて水圧を１分間
に１０Ｋｇｆ／ｃ４の割合で上昇させ破壊したときの水
圧を圧力ゲージにて測定した値を示した。

〔発明の効果〕

以上、説明したごとく本発明によるＦＲＰ補強ＰＶＣ管
継手は、従来のハンドレイアンプ法（手積成形法）によ
るものに比べ、寸法精度及び外観が非常に良好であり、
作業性及び生産性も向上したものとなっている。また、
従来のＲＩ法に比べ、待に複雑形状の管継手の端々まで
補強繊維を均一に充填することが可能となり、また、ボ
イド等の発生も無くなり物性及び外観ともに安定したも
のが得られるようになった。したがって、本発明により
得られるＦＲＰ補強ＰｖＣ管継手は内面がＰｖＣ製であ
るため耐食性に優れ、また、該フランジの補強層がＦＲ
Ｐ製であるため耐熱性及び強度において優れており、高
温の腐食性を有する前記化学薬品や高温の温泉水等の輸
送配管に長時間にわたって使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は実施例１によるＦＲＰ補強ＰＶＣフラ
ンジ威形成形を示す各状態の要部縦断面図、第４図は実
施例Ｉの方法で得られたＦＲＰ補強ＰｖＣフランジの一
部切欠斜視図、第５図はＦＲＰ補強ＰＶＣフランジの耐
水圧強度測定方法の略図である。 Ｉ・・・中型、　　　　　　　２・・・ＰＶＣフランジ
、３・・・下型、　　　　　　　４・・・外型、５・・
・空間、　　　　　　６・・・ＢＭＣ。 ７・・・上型、　　　　　　８・・・ＢＭＣ補強層、９
・・・金属フランジ、　　１０・・・金属フランジ、１
１・・・ＦＲＰ補強ＰｖＣフランジ、１２・・・水入口
、　　　　　１３・・・ボルト、１４・・・ゴムパツキ
ン、　　１５・・・Ｏリング。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維強化熱硬化性樹脂（ＦＲＰ）層で補強した塩化
   ビニル系樹脂製管継手において、ＦＲＰ層がバルクモー
   ルディングコンパウンド（ＢＭＣ）又はシートモールデ
   ィングコンパウンド（ＳＭＣ）を使用して成形されて成
   ることを特徴とするＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継
   手。 ２、ＦＲＰ補強層と塩化ビニル系樹脂製管継手との間に
   硬化後ゴム弾性を有する接着剤層をもうけた請求項１記
   載の管継手。 ３、予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継手を、バル
   クモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）又はシートモ
   ールディングコンパウンド（ＳＭＣ）を用いた繊維強化
   熱硬化性樹脂（ＦＲＰ）層にて補強一体化することを特
   徴とするＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製継手の製造方法
   。 ４、予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継手をインサ
   ートとして金型内に固定し、さらにＢＭＣ又はＳＭＣを
   挿填後、４０〜１２０℃で加圧一体成形する請求項３記
   載の方法。５、予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継
   手のＦＲＰ層との接合面に、硬化後ゴム弾性を有する接
   着剤を塗布する請求項３又は４記載の方法。 ６、予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継手と予め成
   形されたＦＲＰ補強層とを接着剤にて接合する請求項３
   記載の方法。 ７、接着剤が硬化後ゴム弾性を有する接着剤である請求
   項６記載の方法。