JPS60162612A - 複合管材の製造方法およびその方法により製造される複合管 - 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、回転鋳型ドラムの内壁上に材料層の形成に伴
なって、充てん材および／または強化材として液状プラ
スチックが導入され管壁が形成される５回転鋳型ドラム
内で管材を製造する管材の方法に関する。

〔従来の技術〕

金属材料を使用しない管状加工物の製造においてはがな
りの開発がなされてきた。種々の異なる製造方法が公知
であり、これらのすべて方法においては、少くともその
一部は、−以上の種類のプラスチックの材料で作られる
。一種類のシラスチックから作られて、たとえば押出成
形機によって容易に製造されるような、ｏイブライン部
品は別として大口径のＡ４ノに関しては、種々の製造方
法が知られており、この場合、使用するプラスチックは
添加物によって強化される。炭素、ガラス、ボロンなど
の繊維状材料を用イて、このようなノミイブライン部品
用のプラスチックを強化することが公知である。

パイプライン部品で特に大口径の、も、のの場合、この
ような部品はプラスチックのみによるものよりも大ぎい
寸法的剛性をもっことが望まれることが多い。従って、
プラスチックに異種の材料、たとえば繊維を混ぜること
によってプラスチック製・ξイブライン部品の柔軟性を
低下させることは周知である（米国特許４１７１６２６
）。

さらに、構成材料例えば異った数種の＃Ｌかへなる成形
品（ＤＥ−Ｏ８２３５２８４３）が公知である。この目
的のために、無機質材料をこれに付随する結合剤、たと
えばモルタルまたはコンクリートと共に使用してもよい
。このような材料から作られた成形品は所望の寸法的剛
性を有し、かつ、一般にこのような材料はプラスチック
より安価であるという利点があるが、モルタルまたはコ
ンクリートとプラスチックとの間の信頼性ある結合を得
ることは不可能が不十分である。

寸法的剛性のある管状部品を繊維強化プラスチックを用
いて製造する方法に関して、所望の径をもつ回転トゝラ
ムを用い、これに繊維添加物が混入されたプラスチック
を液状で導入することが公知である。ドラムが回転する
とドラムに入れられたプラスチックによって生じる遠心
作用によって材料の均一な分布が得られ、その結果、均
一な寸法的剛性と強度を備えた管状材料が得られる。し
かし、プラスチックの所要量が多いので、このような管
状部品のコストは高い。

〔発明が解決しよへ）＋−を六曲軸よ）ｒ四調上を解決するための手段〕

本発明の目的は、管状の加工品を、寸法的剛性を備えか
つ安価に製造しうる、前述の種類の製造方法を提供する
ことにある。

本発明によれば、この問題は、次のようにして、すなわ
ち管壁は、プラスチックの層と無機材料の層とを積層す
ることで構成され、少くとも一層の無機材料層が中心層
として形成され、内壁および外壁部分としてはプラスチ
ック層が形成される。

本発明のもうひとつの目的は、この製造工程の利点が特
に有利に生かされているような複合管を提供することで
、この問題は、本発明によれば、次のようにして解決さ
れている。すなわち、管壁に関して、鉱物質の充てん材
を含むか、または含まないセメントモルタルまたはコン
クリートからなる中心層が、充てん材と強化材を含まな
いポリエステル接着剤の接合層によってれている回転鋳
型ドラムが、この種の管状加工品の製造に使用されるこ
とが特にふされしいという考えに基いている。プラスチ
ックのみからなる管状加工品を製造するのには、従来こ
の種のドラムを用いるのが唯一の方法であり、寸法的剛
性は強化繊維を加えることによって得られていた。

しかし、本発明の目的は、後述するように、寸法的に安
定な管状加工品を製造することのほかに、安価にこれを
実施するということにある。

〔実施例〕

本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、回転ドラムの中で製造しうる複合管１の詳細
を垂直断面で示す。その構造は従来、ドラム内で製造さ
れてきた繊維強化プラスチック製の管状加工品とは全く
異っている。

第１図において、複合管の完成品１は、一部しか図示さ
れていないドラム２の中にある。複合管１はドラム２中
において、層をなして形成され、第１図はその最終状態
を示している。しかし図においては、理解の容易のため
に、各層の厚さは実際の比率通りではなく、ある部分は
厚く、ある部分は薄く画いである。

複合管１を製造するために、ドラム２はその内壁３０周
速が２０７７１　／　Ｓ以上になるように回転させられ
る。まず、保護層４が内壁３に形成されるが、そのため
には液状のシラスチックが移動可能な投与腕、すなわち
計量腕によって、ドラム２の開口を通してその内部に導
入され製造される複合管１の全長にわたって均等に分布
され、その結果厚さ０７ないし１．２朋の均等な厚さの
層が得られる。これには、不飽和ポリエステル樹脂が強
化繊維なしで使用される。保護層４は内側の層を保護す
る役目を担うので、次の層が注入される前に完全に硬化
させる必要がある。保護層４は硬化剤の添加によって数
分間で硬化する。

保護層４の硬化に続いて、ポリエステル樹脂とある割合
の繊維の混合物からなる強化層５が形成される。この樹
脂は回転ドラムに液状で注入される硬化剤を混入すると
温度が約８０℃かそれ以上にまで上昇する。液状の樹脂
が注入される間、繊維（ガラス繊維が望ましい）が混入
される。この混入は、たとえば、樹脂が保護層４に到達
する直前に行なわれる。このガラス繊維はリールに巻か
れて運ばれ、注入腕又は供給腕に取付けられている切断
機に供給され、切断機はガラス繊維を約４．５儂に切断
し、切断されたガラス繊維は、直ちに流入しつつある樹
脂に混入される。強化層の厚さは管状加工品の用途に応
じて決めればよいが、１，５から６．０の間である。繊
維の混合率も、管状加工品の使用目的によって選べばよ
いが、１０ないし５０重量ノノー−ントである。ガラス
繊維の含有率をより高めても有利にはならない。ガラス
繊維には、耐アルカリ性を持たせるために、例えばシラ
ンによる表面処理が施されているからである。次に接合
層６が強化層５の上に施行されるが、強化層はその時初
めて初期硬化を受ける。

接合層６は、ポリエステル樹脂で構成することが望まし
く、これに水と水酸化アルミニウムを硬化剤と共に混合
して用いる。しかし、添加剤、特に強化材としての繊維
を混ぜたりはしない。これは大切なことで、その理由は
、接合層６が、強化層５と次に来る中間層７とを十分に
接合するという機能をもつからである。゛樹脂混合物が
このような組成であることと、添加剤や強化剤を含まぬ
ことの結果として、この樹脂は強化層５の上に、気泡も
含まず０．５ないし２．０顛の厚さで均等に形成される
。硬化剤の混合は、ダイヘッドの中で、施行直前に行な
われるので完全に硬化する所要時間は非常に短いもので
足りる。

接合層６がペースト状のうちに、すなわち指先で凹ませ
られうる程度の時に、中央層７が形成される。この層は
、鉱物質の充てん材を含むかまたは含まないセメント・
モルタルまたはコンクリートで構成される。これに適当
なコンクリートは、例えば、セメントの重量の割合の基
準として粒径１ないし４１１１１の砂を２５重量％、セ
メントを１０重量％、水を４６％重量パーセント含むも
のである。しかし、特に管径が太きいときは、より大き
い粒径を用いることができ、これはモールディングサン
ドと呼ばれている。

砂とセメントは供給腕の上流で直接に配合され混合され
るが、水は鋳型に入る直前において加えられる。然し、
コンクリートはこの段階では未だ固化しない。

このコンクリートが完全に固化される前に、第２の接合
層８が中央層の上に形成され、その組成は接合層６と全
く同じである。

接合層８がペースト状になったら、直ちに第２の強化層
９が形成される。この組成と厚さは実質的に第１の強化
層５と同じであるが、しかし、より厚く、例えば３．５
ないし６朋にしてもよい。この加工品の用途やかかる応
力によって第２強化層９の厚さは前述の範囲内で変化す
ることができる。

場合によっては、保護層１０を硬化ずみの第２強化層９
の上に形成される。保護層１０は多くの場合耐蝕機能を
もち、例えば不飽和、またはイソフタリックポリエステ
ル樹脂、ビニールエステル、または他の化学的に安定な
特殊樹脂等から成る。保護層１０の厚さは、約０．７な
いし１．８　＠、の範囲内で変化させることができ、こ
の層の厚さは製品の用途によってきまる。

しかし、多くの用途では、この保護層１０はなくてもす
むので、第１図ではこれを破線で示した。

管状部材ｌの構造が前述の通りであるので、一方では所
望の寸法的安定性が得られると共に、他方では適切な強
度と耐蝕性が得られることになる。寸法的剛性は中央層
７によって確保されるが、この厚さは、例えば８　ｉＫ
から３００ｍｍあるいはそれ以上とかなり広範囲に変え
られる。

必要とする引張強度は２つの強化層５，９によって確保
されるので、この厚さは生ずる応力を信頼性をもって吸
収するのに十分であればよい。

前に既に示したように、必要とするプラスチックは比較
的少量ですむ。

回転ドラム２の中で管状部材１を製造することは比較的
簡単である。層の材料を均等に分布させること、材料を
計量投与することは容易に行なえる。肝要なのは、強度
を受持つ２層の強化層５．９と中央層７との間の信頼性
のある接合を確保することである。この問題は、２層の
接合層６．８が充てん材や繊維材を混入されることなし
に形成されるという、非常に簡単な方法で解決されてい
る。強化層５，９に用いられる合成ｉ脂と同じタイプの
合成樹脂がこれに用いられ、この樹脂は接着性を有し、
中央層７の粗い面上に、気泡を含むことなく分布し、さ
らに、これが、糊状を保つ限り、中央層の粗い面と緊密
に繋合する。中央層７のセメント・モルタルまたはコン
クリートが凝固する際に、この層は約３０℃の熱を受け
、また繋合している樹脂の層は、約８０℃あるいはそれ
以上の硬化温度に達する。その結果、この管状部材ｌの
強度を保っている２層の強化層５．９と、寸法的剛性を
確保する中央層７その間の十分な接合が達成されること
がわかった。この結果、非常に径の大きい、例えば４ｍ
以上もある管を比較的限られた費用で製造することが可
能となった。

第２図と第３図は、既述の管状部材１０２つの通用例を
示している。

第２図は、前述の積層構造からなる管状部材１に、ソケ
ット１２を設けたものを示す。このようなソケットつき
管の製造も、第１図に示す管状部材ｌのために前述した
と同様の方法で行うことができる。この場合には、鋳型
ドラム２は、ソケット１２に対応した拡径部を備えてい
る必要があり、ソケット１２部分は、内外壁のプラスチ
ック層以外は、別の材料で作ることが望ましい。これに
適する材料としては、例えば、シラスチック・コンクリ
ート、すなわち、結合剤として無機材料の代りにプラス
チック、例えばポリエステル樹脂を使ったコンクリート
がある。

外壁のプラスチック層が形成されたのち、先にソケット
１２部分が製造され、そのあとで、前述の手法で管状部
材ｌが製造される。このようにすれば、ソケット１２の
材料と管状部材１０合成樹脂との間の緊密な接合が得ら
れる。第２図では、管状部材１の積層構造部分を２本の
破線を用いた図でしか示していない。しかし、この管状
部材１は第１図に記述された方法で製造されたものであ
る。

第３図はスラスト管を示し、これの管状部材１は前述の
手法で製造されるが、図では、２本の破線で示すだけに
とどめた。この末端部分にはプラスチック・コンクリー
ト１５、例えばポリエステル・コンクリートが用いられ
ている。

段差部分１３が形成される。管材１の他端には、金属の
リング１４が固定されている。このリング１４は、管の
製造開始前に鋳型ドラムの中に置かれ、そのあとで管材
ｌは前述の積層手法により成形される。管材１０層によ
りリング１４の部分が覆われていないので、つながれる
次の管のリング１４のこの部分を、段差１３０部分には
め合わせることができる。このようにして。

第３図による管は、正確に金属製の管と全く同様にして
敷設することができる。

下水管の製造に使用されるタイプの、直径Ｄ＝　１１０
０　ｍｗ、長さＬ＝４　ｆｉの直管の１例に関して、前
述の管材の製造方法をさらに記述しよう。

すべての材料は、鋳型ドラムの中に、液状で注入される
ので、これは固化を待たずに次に進める工程であり、こ
の管の構成は下記の通りである。

保護層４　層厚０−９１１１Ｋ　＋材質不覆和ポリエス
テル樹脂 第１強化層５　層厚２．０　ｍｍ　＋樹脂率６５重量％
、ガラス繊維率３５重量％ 第１接合層６　層厚１．５顛 中央層７　層厚５０龍１組成：セメントの重量の一割合
の基準として、 粒径ｌ〜４　ＮＩＩＬの砂、ｌ！５重量％。

セメント１０重量％、水４６ 重量％ 第２接合層８　層厚１．５ｕ 第２強化層９　層厚４．０１に、樹脂率６５重量％。

ガラス繊維率３５重量％ 保護層１０　層厚１．０１！ｌ　、材質：不飽和ポリエ
ステル樹脂 接合層６．８は次の２成分を混合したもので、そのｌ成
分は、水４０重量％、水酸化アルミニウム５５重量％、
ＢＰ硬化剤５重量％。もうひとつの成分は、ＵＰ２９２
ポリエステル樹脂５０重量％、ＵＰ　１３０ポリエステ
ル樹脂５０重量％である。

ドラムの周速２０　ｍ　／　ｓにおいて、材料が鋳型ド
ラムの中に注入された。１００分経過後にこの管が鋳型
から取外され、最終的な形状が得られていた。

製造所要時間が短縮されるためには、セメント混合機と
樹脂供給ポンプの容量を増せばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によって製造される複合管の一実施例
の部分の縦断面図、第２図は同複合管で一端にソケット
を備えたものの縦断面図、第３図はスラスト管として形
成された同複合管の縦断面図である。 １・・・・・・複合管 ２・・・・・・回転鋳型ドラム ３・・・・・・ドラム内壁 ４・・・・・・第１保護層 ５・・・・・・第１強化層 ６・・・・・・第１接合層 ７・・・・・・中央層 ８・・・・・・第２接合層 ９・・・・・・第２強化層 １０・・・第２保護層 １２・・・ソケット １３・・・段差部分 １４・・・リング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳型ドラムの内壁上に材料の層の形成が伴なって、
   液状のプラスティックのみならず充てん材料および／ま
   たは強化材料を注入することによって管壁が形成される
   、回転鋳型Ｐラム内で管材を製造する管材の製造方法に
   おいて、 プラスティックおよび無機質の両方の材料からなる層を
   連続的に形成することによって管壁が形成され、少なく
   とも１つの無機質材料の層が中央層として形成され、こ
   の中央層と結合されて種々のプラスティック層が外壁部
   分と内壁部分として形成されることを特徴とする複合管
   の製造方法。 ２、成形可能なプラスティックの保護層を部分的に重合
   し、または硬化させて導入する工程と、 液状の繊維強化プラスチックの第１の強化層を形成し、
   これを硬化させる工程と、前記第１の強化層に、液状の
   第１の接合層を形成し、これを硬化させる工程と、 鉱物質の充てん材を含むかまたは含まな（Ｓセメントモ
   ルタル、もしくはコンクリートの中央層を未だペースト
   状の第１の接合層に形成する工程と、 前記中央層にプラスチックからなる第２の接合層を形成
   し、それを初期硬化させる工程と、 液状の繊維強化プラスチックの第２の強化層を形成し、
   それを硬化させる工程と、回転ドラム内でパイプ部分を
   硬化する工程からなる特許請求の範囲第１項記載の複合
   管の製造方法。 ３、　たとえば腐食防止を目的として第２の強イし層に
   対して、プラスチックの保護層が形成される特許請求の
   範囲第２項に記載の複合管の製造方法。 ４　繊維強化層の繊維が、この層を形成する前に切断さ
   れ、プラスチックと混合される特許請求の範囲第２項ま
   たは第３項に記載の複合管の製造方法。 ５、　初期硬化された第１の接合層に対して、中央層が
   湿った未硬化の状態で形成される特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の複合管の製造方法。 ６、　複合管の管壁において、鉱物質の充てん材を含む
   かまたは含まないセメントモルタル、もしくはコンクリ
   ートからなる中央層がいずれの場合も、充てん材および
   強化材を含まないポリエステル接着材によって強化層に
   接合されている特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれか１項の製造方法に従って製造される複合管。 ７、　第２の強化層が第１の強化層よりも厚い特許請求
   の範囲第６項に記載の複合管。 ８、　繊維強化の強化層が１０〜５０重量パーセントの
   ガラス繊維を含有する特許請求の範囲第６項または第７
   項に記載の複合管。 ９、　プラスチックコンクリートから作られたソケット
   が１つの管端に形成されている特許請求の範囲第６項な
   いし第８項のいずれか１項に記載の複合管。 ＩＱ、一方の管端においてパイプから突出した金属リン
   グを有するスラスト・ぐイゾとして管が形成され、他方
   の管端には、それに接続する・ξイゾのリングを受ける
   だめの段差部分が形成されている特許請求の範囲第６項
   ないし第９項のいずれか１項に記載の複合管。