JPS6056949B2 - 強化プラスチツク管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強化プラスチック管の構成に関するもので特に
管体成形用の芯型外周に熱硬化性樹脂材を含浸した不織
布を巻き付け、その外周に一般強化プラスチック管製造
に用いられると同様なフイラメントワインデング法を用
いて管体を成形し、必要によつてはその外周に樹脂モル
タル層を形成して再びフィラメントワインディング法を
用いて外層を形成して熱処理し、熱処理後難型して製造
するような強化プラスチック管において、その水密性を
高めると共に耐久性および強度を増大するため、少なく
とも最内層に樹脂含浸不織布を配し、それより外周側に
、ガラス短繊維を不揃いに散布してなるガラス短繊維散
布層を構成し、該ガラス短繊維散布層は熱硬化性樹脂材
によつて緊密に接合し、補助樹脂層を形成したことを要
旨とするものである。

以下強化プラスチック管の構成についてその１例を示す
。第１図は従来よく知られた強化プラスチック管の製造
過程を説明する平面略図で、特に連続成形装置を用いた
強化プラスチック管の連続成形法を例示し、しかもこの
強化プラスチック管は内層と外層の中間にモルタル層を
構成した３層から成るものを示したが、本発明は単独の
芯型を定位置で回転させて巻層成形するもの、或は単独
の芯型を回転させながら特定距離を移動させて巻層成形
する方式、若しくは多数の単独芯型を順次芯型軸方向ま
たは横方向に移行させながら回転して巻層するような方
式にも利用できる。また強化プラスチック管は図示した
ごとくモルタル層を設けたものに限定される理由はなく
単層に成形される場合もあり、要は強化プラスチック管
を成形するために熱硬化性樹脂材を含浸した樹脂層が利
用されるものであれば本発明が適用されるものである。
第１図において１は芯金駆動形成機構を略示したもので
、該機構にはマンドレル２をほぼ水平に保持すると共に
マンドレル２を一定方向に回転させる保持駆動機構と、
マンドレル２の外周面にエンドレス●スチールベルト３
を隙間なく巻回してスチールベルトの巾ずつスチールベ
ルトをマンドレル２の先端方向に順次押しやる押圧送り
機構とを備える。しかしてマンドレル２上のスチールベ
ルト３は成形管の芯金を形成すると共に、その外周には
後述する管成形材を巻回積層する。マンドレル２の内部
および外周部に設けた熱処理装置は管成形材を硬化させ
る。又硬化後は、芯金を形成するスチールベルト３はそ
の先端から解かれ、マンドレル２の中心部を貫いて前記
芯金駆動形成機構１に導かれ再びマンドレル２の−外周
に螺旋状に巻回されるものてある。これらの芯型成形連
続製造装置は、例えばドルストホルム装置として従来よ
く知られたものを利用する。４は離型材てシリコン系樹
脂を塗布してもよいがセロファンフィルムが好ましく、
図はセロフアンテ．−ープ４を巻回する場合を示す。

なおこのセロファンテープ４は硬化成形後において離型
されてから取り除くものてある。５は熱硬化性樹脂例え
ば不飽和ポリエステル系樹脂やエポキシ系樹脂などに硬
化剤や硬化促進剤などを添加した樹脂を含浸し５た不織
布であつて、該不織布はポリエステル系繊維等有機繊維
の綴合布が用いられる。

６はガラス繊維の連続繊条で一般にローピングと称され
、その多数が並んて熱硬化性樹脂材の貯槽をくぐつて樹
脂を付着し、回転する芯部に巻き付けられて強ｔ化プラ
スチック管の主体部を形成する。

なおローピング６を巻き付けてから樹脂材を塗布する場
合もある。しかしてローピング６は主として管周の補強
をなすものてあつて管軸方向の強力を保持し得ない。従
つて図で示すよう縦筋用ガラス繊条７が用いられ、該縦
筋用繊条７はローピング６の巻回中に直接巻取部に供給
したり、或は縦筋専用のキャリア繊条を用いて巻層して
もよい力吊−ピング６と一緒にして巻回することが好ま
しく、図は再びローピング６を用いその上に縦筋用繊条
７を配置して供給するものを示した。これらのローピン
グ６および縦筋用繊条７の巻き付けを一般にフイラメン
トワインデングと称しており、以下単にｊワインデング
と呼ぶ。８はモルタル混練押出装置で、硅砂などの粒状
物および結合剤並びに適当な添加剤を混練してスクリュ
ー押出装置て押し出す。

押し出されたモルタル帯１０は適当な形状例えば偏平な
矩形断面に形成されてワインデング６，７の外周に巻か
れる。９は吐出案内部で押し出されたモルタル帯１０に
密着して巻くように案内する。

１２はモルタル帯１０の保持部材で、モルタル帯１０の
付着力が少なく巻付層から離れるのを防止する作用と、
次いで巻かれるワインディングの巻付張力によつてモル
タル帯１０が変形するのを防止する作用を有し、モルタ
ル帯１０に沿つて供給される。

そして該保持部材１２としては前記不織布５と同じよう
な不織布が利用される。１１は保持部材１２のガイドロ
ーラでありかつモルタル帯１０の圧着巻き付けを援助す
る。１３，１４は外層を形成するワインディングで、前
記内層形成ワインディングで述べたローピング６および
縦筋用繊条７と同様に構成されて巻き取られる。

１５は必要によつて巻かれる表面被覆材であり、１６は
熱硬化処理装置を示す。

しかして内層成形ワインディング６，７に先がけて巻か
れる樹脂含浸不織布は、熱硬化性樹脂材を管状に保持す
る役目と、構成繊維か樹脂層に埋もれて強力を保持する
補護材の役割をなし、しかもこれらは相乗的効果を発揮
するものであるが、その含浸樹脂或は含浸状態によつて
管の性能が左右される。例えば水密性に欠けたり、管内
部から侵蝕されて耐久性に欠けたり、時として管内層面
が粗面となつて繊維が露呈するなどの欠点が発生するこ
とがあつた。本発明はこれらに着目しその原因を追究し
てなされたものてある。

第２図は第１図て例示した管製造によつて成形された強
化プラスチック管の管肉を管軸方向に裁断した一部を示
したものて、５は不織布、６は巻回ローピング（以下横
筋という）でその中間には縦筋用繊条７（以下縦筋とい
う）が配置されて内層Ａを形成し、その外層側には樹脂
モルタル帯１０と前記モルタル帯の保持部材１２とでモ
ルタル層Ｂを構成する。モルタル層Ｂの外層側には再び
縦筋１４を挾んで横筋１３，１３が巻き付けられ最外層
には表面被覆材１５が配置されている。しかるにこの種
の強化プラスチック管は比較的大口径の管に利用され、
大きな内水圧が働く場合があり、強度は勿論のこと水密
性を高める必要がある。しかるに前記したような強化プ
ラスチック管の強度は、ガラス繊維のローピングたる横
筋および縦筋の巻き付け量に左右され、水密性は樹脂の
含浸量に左右される。即ち横筋６，６，１３，１３は管
径方向の強力を、縦筋７，１４は管軸方向の強力を主と
して保持する役割を果しており、これらは樹脂材で埋も
れるように接合されるのが理想であるが横筋及び縦筋を
多くすると繊条間の空隙が少なくなり、かつ樹脂を絞り
取りながら巻き付けるので含浸樹脂量も少なくなつて水
密性に欠けるようになる。また前記横筋及び縦筋は直交
して巻付けられるのでその方向に対しては充分な強力が
保持できるが、他の方向の強力は専ら接合樹脂に頼つて
いる。従つて不均一で種々な方向に作用する内水圧を受
ける場合は、第２図に例示したような強化プラスチック
管では不安があつた。そのためには充分に樹脂材を含み
、且つあらゆる方向の強度を保持した層を管肉の一部に
設ける必要が生じた。また管の水密性や耐食性はこれら
の層に形成される亀裂或はピンホールなどにより左右さ
れる場合もあり、これらの亀裂防止やピンホール閉塞を
はかるためにも前記したような強度を保持し、かつ樹脂
材を多く保有した層を形成することが望まれる。また強
化プラスチック管の内層には前記したような不織布５が
用いられ、該不織布５には、第３図て説明するように、
巻芯に至る間、若しくは巻付直前で樹脂材が滴下式で含
浸される。即ち１７は樹脂タンクで該タンク１７には樹
脂供給バイブ１８が接続され、タンク１７の下部には滴
出口があつて不織布５上に樹脂材を供給する。なおこの
滴出口付近には制御開閉装置を設けて不織布５の速度に
応じた供給量を維持し、かつ不織布５が停止するときは
樹脂供給を中断するような手段を構することは当然であ
る。また不織布５に適用される樹脂材は他の縦・横筋用
の樹脂材と同じか或はよりよくなじむものが利用され比
較的低粘度で浸透性をよくしたものが利用される。また
不織布５自体も、樹脂浸透性を向上若しくは均一にする
ように構成されるが、均一に樹脂を含浸させることは困
難である。しかのみならずこれらの樹脂含浸は不織布５
の上面から行なわれている。従つて図示したように樹脂
材が充分に浸透した含浸部２０と充分に浸透しない樹脂
希薄部１９が発生する。そしてこれらは縦・横筋で圧縛
され含浸部が平均化すると考えられるが、これは極めて
楽観的で現実には希薄部１９は依然として残り亀裂、ピ
ンホール或は耐食性不足の原因となつていた。よつて本
発明は前記強化プラスチック管の補強、水密性の向上及
び亀裂或はピンホールによる欠点をなくそうと発明され
たもので特に内層の一部に不織布層や縦・横筋層とは全
く別に、熱硬化性樹脂材によつて緊密に接合されてなる
、ガラス短繊維を不揃いに散布したガラス短繊維散布層
を形成したことを特徴とするものてある。

第４図は本発明に係る強化プラスチック管を前第２図に
準じて示したものでその１例を示し、前記短繊維散布部
は２１で示すように不織布５の外層部に設けられる。該
短繊維散布層は前もつて帯体に形成することなく、不織
布５の上面に直接樹脂を塗布するか、或は含浸した樹脂
上に散布して形成し、必要によつて更に樹脂材を供給し
繊維層の内部に浸透させ、不揃い短繊維と樹脂からなる
補助樹脂層（ガラス短繊維散布部）を形成したものであ
る。第５図は第１図に例示した装置によつて本発明の強
化プラスチック管を製造する手段を示したもので本例は
不織布５の外周に補助樹脂層を形成する場合を例示する
。第６図は第５図の切断線６−６に沿う矢印方向断面図
でこれらの図において２１はガラス短繊維（以下チョッ
プということがある）供給装置全体を示し、該装置２１
は第５図に示したように離型材として用いられるセロフ
ァンテープ４を介して巻き付けられた不織布５の巻回−
頂面に位置される。しかしてチョップ供給装置２１は従
来利用されたものを利用することができるがその１例を
第６図で示す。２２は機枠で適当な支持部材で支持され
、その内部にカッターローラ２３，２３拡散装置２５を
設けて適当に駆動される。

２６は繊維投出口、２４はガイドローラである。

しかしてチョップ用繊条２７はガイドローラ２４を介し
てカッターローラ２３，２３で５〜１５顛の長さに一定
若しくは不揃いに切断し、その下部に位置した回転部材
から構成された拡散装置２５で切断繊維を分散させて不
揃いにし、投出口２６から前記したような位置に投出す
る。２８は樹脂ノズルで適当な圧力吐出ノズル或は噴霧
ノズルが利用できる。

２９は樹脂バイブ、３０は調節弁で前記した不織布５に
供給する樹脂タンク１７に設けられたと同じような制御
装置が設けられる。

よつてチョップ供給装置２１の繊維投出口２６の下部に
は樹脂層が形成され、投出されたチョップ繊維はこの樹
脂層に付着してチョップ堆積層３１を形成する。よつて
第４図のごとく内層側の不織布５の外周にチョップ層２
１を形成し、該チョップ層２１には樹脂を充分に含浸す
る。従来の繊維層に樹脂を適用する場合は繊維層の上部
から滴下するものであつたが前記チョップ層２１はあら
かじめ塗布された樹脂上に短繊維を投入して形成するも
ので、前記した不織布５に樹脂を供給するとき生じたよ
うな樹脂希薄部ができず、極めて緊密な樹脂層と不揃い
ガラス短繊維とのチョップ層を形成する。該チョップ層
は凡ての方向に強力を保持し亀裂やピンホール等の欠点
を防止するのに役立つた。なおチョップ用繊条２７はガ
ラス繊条が好適てあつたが、他の繊維を利用することも
できる。またチョップ層２１は内層Ａの不織布５と縦・
横筋７，６，６の間に設けたものを示したが、この部に
限定される必要はなく例えば第７図．に示すように内層
Ａの外周でモルタル層１０の内層に配置したり、或は第
８図に示すごとく内層Ａの縦・横筋の中間に配置しても
よく、これらは第５図に示したチョップ供給装置２「の
配置を適当に移動して設けることによつて達成すること
がζ゜Ｃきる。第９図はモルタル層１『，１『が前記例
と異なり成形中に外周部から散布して形成されるもので
このような構成による複層管に本発明を用いたものであ
る。また第１０図はモルタル層を有しない強化プラスチ
ック管に本発明を用いたも−のであつて前第９図と同じ
ように内層Ａの不織布５の外層にチョップ層２１を形成
したものを例示したが第７図および第８図と同じように
内層Ａ中の適当部に配置してもよい。なお縦・横筋はい
ずれも３層のもので中間層に６″，７″，６″或は７″
，６″，７″を示したがこれらは適当に増減してもよい
。本発明は以上述べたように強化プラスチック管の成形
において、不織布の外周若しくはフイラメントワインデ
ング中に不織布及びローピングを構成する繊維配置と異
なるチョップ繊維での層を形成し、しかもこのチョップ
層はあらかじめ樹脂を配置した面に散布するように形成
したから樹脂は）確実に繊維間に浸透し、不織布に比較
して極めて緻密な強化プラスチック層を形成することが
できた。

従つて不織布に不測の樹脂不足部或は偏在部が生じても
、チョップ層がこれを補い前記したょうなピンホールや
亀裂等の発生を防ぎ、かつ耐食性も向上して、水密性が
高く信頼度のよい強化プラスチック管を得ることができ
るようになつたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の強化プラスチック管製造法を説明する平
面略図、第２図は第１図の製造例によつて製造された管
の軸方向一部断面図、第３図は不織布の樹脂含浸説明図
、第４図は本発明による管の断面図、第５図は本発明管
の製造を第１図例に用いた平面略図、第６図は第５図の
切断線６−６に沿う矢印方向断面図で一部は省略して示
す。 第７図、第８図、第９図および第１０図はいずれも本発
明に係る管の断面図て第２図と同様にして例示したもの
である。１・・・・・・芯金駆動形成機構、２・・・・
・・マンドレル、３０Ｉ●●●●エンドレス●スチニル
ベルト、４Ｉ０●●●●離型材、５・・・・・・樹脂含
浸不織布、６・・・・・・連続糸条、７・・・・縦筋用
繊条、８・・・・・・モルタル混練押出装置、９・・・
・・・吐出案内部、１０・・・・・・モルタル帯、１１
・・・・・・ガイドローラ、１２・・・・・・保持部材
、１３・・・・・・外層用連続織条、１４・・・・・・
縦筋用繊条、１５・・・・・・表面被覆材、１６・・・
・・・硬化処理装置、１７・・・・・・樹脂タンク、１
８・・・・・・樹脂バイブ、１９・・・・・・希薄部、
２０・・・・・・含浸部、２１・・・・・チョップ層、
２「・・・チョップ供給装置、２２・・・・・・機枠、
２３・・・・・・カッターローラ、２４・・・・・・ガ
イドローラ、２５・・拡散装置、２６・・・・・・投出
口、２７・・・・・・チョップ用繊条、２８・・・・・
・樹脂ノズル、２９・・・・・・樹脂バイブ、３０・・
・・・・調整弁、３１・・・・・・チョップ堆積層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱硬化性樹脂材を含む巻回繊条層を有する強化プラ
   スチック管であつて、該管は少なくとも最内層に樹脂含
   浸不織布を配し、それより外周側にガラス短繊維を不揃
   いに散布してなるガラス短繊維散布層を構成し、該ガラ
   ス短繊維散布層は熱硬化性樹脂材によつて緊密に接合さ
   れてなることを特徴とする強化プラスチック管。 ２ 複数の熱硬化性樹脂含浸巻回繊条層を有し、その中
   間にモルタル層を設けてなる特許請求の範囲第１項記載
   の強化プラスチック管。 ３ ガラス短繊維散布層を巻回繊条層の内周に沿つて設
   けてなる特許請求の範囲第１又は２項記載の強化プラス
   チック管。 ４ ガラス短繊維散布層を巻回繊条層の中間に設けてな
   る特許請求の範囲第１又は２項記載の強化プラスチック
   管。 ５ ガラス短繊維散布層を巻回繊条層の外周に設けてな
   る特許請求の範囲第１又は２項記載の強化プラスチック
   管。 ６ 熱硬化性樹脂材をあらかじめ供給した後、その上に
   ガラス短繊維を散布してなる特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれかに記載の強化プラスチック管。 ７ ガラス短繊維散布層上から熱硬化性樹脂を供給して
   なる特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の強化
   プラスチック管。