JPH0622953B2 - 複数の樹脂モルタル層からなる強化プラスチック複合管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内層，外層を繊維強化プラスチック層で形成し
その中間を樹脂モルタル層で形成する強化プラスチック
複合管に係る。

［従来の技術］ 繊維強化プラスチックの強度，耐食性，軽量性などの特
性に着目し、剛性を強化するために中間層として樹脂モ
ルタル層を挾圧させる複合管は地下埋設用の下水道管と
して広く使用されている。

両材料の特性を活用することによって地下に埋設したと
きの腐食条件に耐え土砂の重量による外圧にも耐え得る
し、地震や重車両の通過に伴う振動，衝撃，不均等な押
圧など予期せぬ外力に対して信頼性の高い耐力を具えて
いる。

このような複合管は内層および外層を形成する繊維強化
プラスチック層と、中間層である樹脂モルタル層とが一
体的に緊密に重なり合って負荷される外圧に一体となっ
て対抗する構成が必要であり、この製造方法としていく
つかの提案が発表されてきた。

その一例としてたとえば特公昭４８−３７１３９号公報
・第４図(イ)(ロ)においてはマンドレル１ａ上へボール紙
などの帯状体３ａを螺旋状に巻き回して芯筒４ａを形成
し、その上へ熱硬化性プラスチック液を含浸した繊維
（あるいは織布または不織布）の帯状体６ａを巻き回し
て内層７ａを形成し、引き続き砂などの基材に熱硬化性
プラスチックを混練した材料を所望の厚さＴに搾出した
帯状体９ａを螺旋状に巻き回して樹脂モルタル層１０ａ
を形成する。この帯状体の成形については種々の方法が
適用できるが、この引例では内部に回転スクリュー５０
を軸支した円筒５１の一端上部から前記の混練材料を供
給し、他端へ向けてスクリューで強制的に送給しつつ他
端の矩形に絞った開口部から圧蜜成形された帯状体を押
し出す搾出器８ａを採っている。この帯状体９ａはその
まま送り出されて内層７ａの上に緊密に巻き重ねられ、
さらにこの上から再び熱硬化性プラスチック液を含浸し
た繊維の帯状体６ｂを巻き回して外層１３ａを形成す
る。ここまでが複合管の成形工程であって、マンドレル
とその外面に形成した３重の累積層はそのまま進み硬化
オーブン１２ａ内で外周から均等に加熱されると、内
層，外層およびその中間層にそれぞれ配合されている熱
硬化性樹脂が硬化し三者一体となった強固な複合管を形
成する。

なお該技術分野においては前述のように相当数の提案が
公開されていて、別の例として特公昭５９−１１７７号
公報・第５図(イ)(ロ)のように樹脂モルタル層を搾出する
のに供給機５３から自然落下した混練材料が両側の仕切
板５４，５４と回転ローラ５５との間で形成する矩形状
の開口部から自重と回転ローラの摩擦によって帯状に絞
り出す構成を採るものもある。

［発明が解決しようとする課題］ 最近のように樹脂モルタル層を介在する強化プラスチッ
ク管の用途が広がり、かつ管の内径も増大する要請が高
まることは都市機能の向上から自然の成行きと言える。
管径を大きくすれば管へ負荷する土圧や突発的な振動な
ども当然増幅するからこれに耐えるには管の肉厚を増加
して対処しなければならない。この場合、たとえば管厚
が１２mmにおける各層の構成を内層（繊維強化プラスチ
ック層）１．５mm、中間層（樹脂モルタル層）９mm、外
層（内層と同じ）１．５mmとするのが強度と剛性のバラ
ンス上最良の組合せであるならば、管厚を３倍に増加す
る必要のあるときにも前記の比率をそのまま流用して内
層４．５mm、中間層２７mm、外層４．５mm、合計３６mm
とするのが最もバランスのとれた構成であるとみなされ
ている。

しかしながら実際には管厚がある上限を越えるとこの目
算は成り立たなくなることが経験的に知られている。た
とえば中間層の厚さが２５mmを越すと管の単位面積当り
の強度，剛性は著しく低下することが認められる。

その主な原因は樹脂モルタル層の形成過程にあると考え
られる。すなわちモルタルの定義とおり樹脂モルタルは
砂粒に液状樹脂を配合して混練したものであり、樹脂量
にもよるが一般にペースト状を呈し押し出しにしろ絞り
出しにしろ狭い開口部から搾出されれば帯状に成形はさ
れるが、単独ではこの形を保つことが難しく、第４図
(ロ)における不織布などの帯状体５２をモルタル層の底
に添わせて移動中の形崩れを防ぐ程度である。第５図に
おけるテープ５６も同様である。

このような性状のモルタルは開口部を変えれば成形され
た帯状体の厚さを変えることができるが、搾出の手段が
同じである以上成形体が厚くなればその圧密度は次第に
小さくならざるを得ない。

成形過程における樹脂モルタル層の層厚の限度とは別
に、加熱硬化による課題も生じる。

すなわち層厚が大きくなると外周からの全面加熱時間が
増大することは当然の帰結であり、連続的な製造工程に
おける全ての工程はここで平衡を崩し異常な低生産性に
苦しむこととなる。

また、単一の樹脂モルタル層を中間層として挾圧するの
ではなく、複数の樹脂モルタル層を累積して複合管とす
る従来技術も幾つか認められる。たとえば、特開昭５１
−１４７５７９号公報では、内外層を増量材を含む、ま
たは含まない液状熱硬化性樹脂を含浸した繊維糸、繊維
布を硬化させた熱硬化樹脂層で形成し、中間層を珪砂、
増量材、液状熱硬化樹脂を配合して硬化させた樹脂モル
タル層を中間に挾む交互累積層で形成し、このときの前
記増量材の一部または全部を長さ0.1〜5mmの短繊維とし
たことを特徴とする構成を開示し、また、特開昭５１−
１４７５８０号公報では、前例と同じ前提において樹脂
モルタル層に配合する液状熱硬化樹脂が、硬化後の伸び
率10〜40％であることを要旨としている。

さらに特開昭５４−６０７８号公報においては、樹脂モ
ルタル層を比較的薄い層で複数に分けて巻き回し、各樹
脂モルタル層間へ補強樹脂を挟んだ製造方法を示してい
る。この製造方法によれば、成形時のトラブルがなく、
かつ硬化後の強度にも好影響を与えることは容易に推定
され、その点の評価はできる。

しかし、繰り返して言うまでもなく、どのように改善し
た成形方法を採っても、重ね合わせた樹脂モルタル層の
合計した層厚が一定限度を超えれば、加熱硬化後強度が
低下するという点については、条件は従来と何も変ると
ころはないから、依然として厚肉に伴う課題の基本的な
解決には及ばないことが明らかである。

本発明は以上に述べた課題を解決するために管の肉厚が
増大しても単位当りの強度が劣化しない厚肉用の強化プ
ラスチック複合管の製造方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る強化プラスチック複合管の製造方法は、マ
ンドレル上へ帯状体を螺旋状に巻き回して芯筒を形成
し、該芯筒上へ熱硬化性プラスチック液を含浸した繊維
からなるプラスチック強化帯状体を螺旋状に巻き回して
内層を形成し、該内層上へ砂などと熱硬化性プラスチッ
クを混練した材料をあらかじめ設定した上限以下の厚さ
に搾出した帯状体を螺旋状に巻き回して第一の樹脂モル
タル層を形成し、該第一の樹脂モルタル層上へ再びプラ
スチック強化帯状体を螺旋状に巻き回して中間強化層を
形成し、前記三層の重合体を外周から均等に加熱硬化し
た後、該重合体の上へ第一の樹脂モルタル層とほぼ同様
に帯状体を螺旋状に巻き回して第二の樹脂モルタル層を
形成し、製品として必要な管厚に達するまで中間強化層
と樹脂モルタル層とを交互に螺旋状に巻き回してはその
都度加熱硬化を繰り返し、所望の管厚が強力で一体的に
累積した樹脂モルタル層と中間強化層とが重合形成され
た後、その最外層へプラスチック強化帯状体を螺旋状に
巻き回して全体を緊密に被覆することによって前記の課
題を解決した。

さらに搾出される樹脂モルタル帯状体の厚さがいずれも
それぞれ２５mmを越えないことを最も望ましい実施態様
として示した。

［作用・実施例］ 第１図は本発明のうち製造方法の実施例を示す正面図で
ある。

マンドレル１は一端を支持枠２によって水平に支持され
ていて、この上へボール紙などの帯状体３が芯材として
斜めに巻きつけて芯筒４を連続的に形成する。なおこの
図では無端ベルト５を回動して帯状体３とベルトの摩擦
によって帯状体はマンドレル上に螺旋状に巻き付けられ
滑りながら図の右方へ移動して連続的に芯筒４を形成し
て行く望ましい実施例を示している。

ガラス繊維を熱硬化性プラスチック液に含浸したプラス
チック強化帯状体６Ａをこの芯筒４の上に螺旋状に巻き
回して内層７を形成する。

砂粒などへ熱硬化性プラスチックを配合混練した材料を
搾出器８Ａから帯状体９Ａに成形して第一の樹脂モルタ
ル層１０Ａを形成し、さらにこの上から同様にプラスチ
ック強化帯状体６Ｂを螺旋状に巻き付けて第一の中間強
化層１１を形成する。

引続きこの累積層は一体的に右方へ移って第一の硬化オ
ープン１２Ａの内部へ進入する。硬化オープンはトンネ
ル炉式に管状物を全周から均等に加熱するもので図の右
端から退出するまでにたとえば内層に至るまで１３０℃
程度に加熱し硬化させる。この場合樹脂モルタル層１０
Ａの層厚はあらかじめ経験的に知られた限界値以下に設
定してしておくことが要件で現在公知の強化プラスチッ
ク複合管の樹脂モルタル層では２５mmを限度とするのが
最も望ましい。

第一の硬化オープン１２Ａから退出した管状体に引き続
き第二の搾出器８Ｂから第二の帯状体９Ｂが螺旋状に表
面に巻き回され第二の樹脂モルタル層１０Ｂを形成す
る。さらに第三のプラスチック強化帯状体６Ｃを螺旋状
に巻き回して再び第二の硬化オープン１２Ｂ内へと誘導
される。この段階で管厚が所望の寸法に達しているとき
は、この第三のプラスチック強化帯状体６Ｃによって形
成された表層はそのまま外層１３となるし、まだ管厚が
不足のときはこの表層は第二の中間層となってさらに同
じ手順を繰返すこととなる。

このようにして成形硬化した長管は適宜所定の長さに切
断して完成品となるが、必要あるときは完全冷却後に最
内部の芯筒４を引き抜いて内層７を内面に露出させる。

第２図は完成品の一部断面図であって比較的緻密な複数
の樹脂モルタル層を複合して肉厚にほぼ比例する曲げ応
力に対する強度を保持する作用が発現する。

［発明の効果］ 本発明は中間に複数の樹脂モルタル層を形成し、その各
々が個別には緻密さの限界内の層厚に制限され、別々に
適当な時間の外熱を受けて加熱硬化して各々単独の樹脂
モルタル層の持つ強度の総和にほぼ等しい強度を得るこ
とができる。

各々の制限された層厚に基づく適当な加熱時間だけを外
周から加えられるから流れ作業では複数の熱硬化が同時
別個に進行する。従来のように限度を越えた厚肉の樹脂
モルタル層を硬化するためには長時間の加熱やそれに伴
う内外層の温度むら、外層付近の過熱劣化などの弊害が
誘発していたから、作業能率の向上とともに品質面での
顕著な改善も認められる。

従来技術と対比して、本発明の効果を第３図(イ)(ロ)に例
示する。

第３図(イ)は外圧試験結果で、同図(ロ)に示すようにゴム
板Ｇで上下を挟んだ管へ線荷重Ｐを加えたときの荷重と
撓みの関係を示している。

二本の曲線は、共に内径2000mm，管厚４０mmの強化プラ
スチック複合管の試験結果であるが、鎖線で示す本発明
によって製作した管は、実線で示す従来技術によって製
作した管に比べ、強度および剛性が著しく高いことがわ
かる。

本発明により製作した管は、樹脂モルタル層を２層で形
成し、両層間に繊維強化プラスチック層を挾圧させてい
るが、それ以外は従来技術の管と同一条件で製作したも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法の実施例を示す正面図、第２
図は同じく製品の実施例を示す垂直断面図の一部、第３
図(イ)(ロ)は実施例の外圧試験結果を示す線図とその試験
方法、第４図(イ)(ロ)は従来技術を示す正面図と側面図、
第５図(イ)(ロ)は別の従来例を示す正面図と側面図。 １……マンドレル ３……帯状体（芯材） ４……芯筒 6A，6B……プラスチック強化帯状体 ７……内層 8A，8B……搾出器 9A，9B……帯状体（樹脂モルタル） 10A，10B……樹脂モルタル層 11……中間強化層 12A，12B……硬化オープン 13……外層 Ｔ……帯状体（樹脂モルタル層）の厚さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マンドレル上へ帯状体を螺旋状に巻き回し
   て芯筒を形成し、該芯筒上へ熱硬化性プラスチック液を
   含浸した繊維からなるプラスチック強化帯状体を螺旋状
   に巻き回して内層を形成し、該内層上へ砂などと熱硬化
   性プラスチックを混練した材料をあらかじめ設定した上
   限以下の厚さに搾出した帯状体を螺旋状に巻き回して第
   一の樹脂モルタル層を形成し、該第一の樹脂モルタル層
   上へ再びプラスチック強化帯状体を螺旋状に巻き回して
   中間強化層を形成し、前記三層の重合体を外周から均等
   に加熱硬化した後、該重合体の上へ第一の樹脂モルタル
   層とほぼ同様に帯状体を螺旋状に巻き回して第二の樹脂
   モルタル層を形成し、製品として必要な管厚に達するま
   で中間強化層と樹脂モルタル層とを交互に螺旋状に巻き
   回してはその都度加熱硬化を繰り返し、所望の管厚が強
   力で一体的に累積した樹脂モルタル層と中間強化層とで
   重合形成された後、その最外層へプラスチック強化帯状
   体を螺旋状に巻き回して全体を緊密に被覆することを特
   徴とする複数の樹脂モルタル層からなる強化プラスチッ
   ク複合管の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において搾出される樹脂モルタル
   帯状体のあらかじめ設定された上限の厚さが、いずれも
   それぞれ25ｍｍであることを特徴とする複数の樹脂モル
   タル層からなる強化プラスチック複合管の製造方法。