(57)【要約】【課題】手作業での取扱い性に優れ、軽量性と高剛性を両立でき、比較的安価で実用性に富む、ＦＲＰ製の海苔養殖用支柱の提供。【解決手段】熱可塑性樹脂からなる中芯層と、その外周に形成されたＦＲＰ層と、ＦＲＰ層の外周に形成された被覆層とを有する密着一体化した複合構造の海苔養殖用支柱であって、中芯層は、ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成され、該ＦＲＰ層は、中芯層の長手方向の外周にガラス繊維と炭素繊維を含む長繊維の強化繊維が縦添い状に結着され、炭素繊維は該ＦＲＰ層の外周側に配置され、ＦＲＰ層の横断面におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比が６０：４０〜９５：５であり、被覆層は、前記マトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成される海苔養殖用支柱である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる中芯層と、該中芯層の外周に形成されたＦＲＰ層と、該ＦＲＰ層の外周に形成された被覆層とを有する密着一体化した複合構造の海苔養殖用支柱であって、
該中芯層は、少なくともその外周面が該ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成され、
該ＦＲＰ層は、該中芯層の長手方向の外周に少なくともガラス繊維と炭素繊維を含む長繊維の強化繊維が縦添い状に結着され、該炭素繊維は該ＦＲＰ層の外周側に配置され、該ＦＲＰ層の横断面における該ガラス繊維と炭素繊維の断面積比が６０：４０〜９５：５であり、
該被覆層は、少なくともその内周面が該ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成されることを特徴とする海苔養殖用支柱。
【請求項２】
前記ＦＲＰ層におけるガラス繊維と炭素繊維との断面積比が８０：２０〜９５：５である請求項１に記載の海苔養殖用支柱。
【請求項３】
前記ＦＲＰ層におけるガラス繊維と炭素繊維との断面積比が９０：１０〜９５：５であり、該ＦＲＰ層の長手方向に直交する断面において、炭素繊維の束が該ＦＲＰ層の外周面側に互いに略同一の中心角で配置されてなる請求項１に記載の海苔養殖用支柱。
【請求項４】
下記の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の海苔養殖用支柱の製造方法。
（ｉ）長繊維状の強化繊維として所要本数のガラス繊維束及び炭素繊維束を準備し、集合ガイドの所定のガイド孔に、ガラス繊維束及び炭素繊維束のそれぞれを挿通し、さらに、これらを平行に配列させて含浸槽の含浸操作ガイド、中芯層の外周に所定配置で縦添いさせるための絞りダイス、被覆層用押出機及び製造ラインを通して強化繊維束を引取り可能に準備する工程、
（ｉｉ）含浸層に熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む液状の硬化性樹脂組成物を注入する工程、
（ｉｉｉ）中芯層を形成する熱可塑性樹脂を溶融押出機から所定寸法の円管状に連続的に押出し、製造ラインを経て連続的に引取る中芯層製造工程、
（ｉｖ）前記（ｉ）で準備された強化繊維束を引取りつつ、含浸槽に含浸操作ガイドを下降させて、強化繊維束に硬化性樹脂組成物を含浸し、これを絞りダイスの孔部の中央を走行する中芯層の外周に縦添いして、余剰の樹脂を絞りダイスにより段階的に絞り、中芯層に強化繊維束が縦添された未硬化状管状物とする工程、
（ｖ）該未硬化状管状物を、溶融押出機のクロスヘッドに通して、被覆層用の熱可塑性樹脂により円環状に押出被覆し、該被覆層を冷却する溶融被覆工程、
（ｖｉ）被覆された未硬化状管状物を、硬化槽に導いて内部の未硬化状熱硬化性樹脂組成物を熱硬化し、密着一体化した複合構造の管状物を引取る工程、及び
(ｖｉｉ)引取られた管状物を海苔養殖用支柱としての所定の長さに切断する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海苔養殖用支柱、及びその製造方法に関する。
【０００２】
海苔養殖は海中に竹などを支柱として、等間隔に配置し、支柱間に網を設置してその網の上で養殖を行う。近年、竹材が入手しにくいことや、太さや長さが不均一であること、耐久性の問題などから、太さの均一化が可能な繊維強化合成樹脂（以下、「ＦＲＰ」と称する。）製の支柱が使用されるようになった。
【０００３】
海苔養殖用のＦＲＰ製支柱の製造方法としては、強化繊維に未硬化状の熱硬化性樹脂組成物を含浸して、加熱された円環状の金型でパイプ状に引抜きながら硬化させつつ連続的に引取る、いわゆる引抜き成形法（１）によるものや、パイプの内径に相当する外径の長尺状マンドレルに、未硬化状の熱硬化性樹脂組成物を含浸した強化繊維をトラバースしながら所定の巻角にて卷回してパイプ層を形成しつつ硬化してパイプ状の支柱を形成する方法（２）などが知られている。
さらに、強化繊維に合成樹脂としてエポキシ樹脂を用いたシート状の繊維強化樹脂材料を、支柱形成用のマンドレルに卷回積層して形成した繊維強化樹脂層を有する構成のＦＲＰ製支柱が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、前記の金型による引抜き成形法（１）では、金型から硬化ないし半硬化したＦＲＰ製支柱を引取るには、金型との摩擦抵抗力の存在により高い引取り力を要し、装置が大型化し、消費エネルギー及び設備コストの増大を余儀なくされる。
一方、特許文献１に記載のＦＲＰ製支柱の製造方法では、支柱形成用のマンドレルにシート状の繊維強化樹脂材料を卷回積層して形成するため、マンドレルの長さの制約等から、全長が６ｍ程度のものが最大長となる。しかし、海苔養殖の漁場の水深としては、１２ｍ程度のところもあり、連続的に長い支柱を得る製造方法としては採用できない。
【０００５】
また、海苔養殖用ＦＲＰ製支柱は、取り扱い時にＦＲＰ層の一部が剥離して手指に突き刺ってけがをすることの防止や、海水中に立設して使用する際のＦＲＰ層の加水分解の防止、ＦＲＰ層の耐候劣化の防止等を目的に、ＦＲＰ層の外表面は、熱可塑性樹脂等で被覆されていることが好ましい。また、ＦＲＰ層の内表面も、海水中に立設して使用する際のＦＲＰ層の加水分解の防止の観点から被覆されていることが望ましい。
本出願人は、このような機能を備える、熱可塑性樹脂による中芯層、その外周に長繊維状のガラス繊維をマトリックス樹脂で結着したＦＲＰ層、ＦＲＰ層の外周に熱可塑性樹脂被覆層を備えた、熱可塑性樹脂中芯層／ＦＲＰ層／熱可塑性樹脂被覆層の三層構造を有し、外径が３５〜５７ｍｍのＦＲＰ製支柱を商品名：「コンポーズ、登録商標」として海苔養殖用支柱として上市し、取り扱い性、耐久性、竹に比較した利点などに富むことから、海苔養殖業者に実用上の高い評価を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５９８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記三層構造のＦＲＰ製の海苔養殖用支柱でも以下の様な課題が挙げられている。
(ｉ)海苔養殖用支柱の設置は人の手作業で実施されるため、重量が重いと作業がし辛い。
(ｉｉ) 海苔養殖用支柱を手でつかむときに太いとつかみにくく作業がし辛く、一方、支柱を単純に細くすると、通常のＦＲＰでは剛性が低下して海中で自立し辛く、網が流されやすくなる。
(ｉｉｉ)養殖場まで通常は船で養殖用支柱などの機材を運搬するが、支柱が嵩高いと運搬の頻度が増加して作業により多くの時間を要する。
（ｉｖ）上記課題を解決するためにＦＲＰ材料として炭素繊維の利用が考えられるが、炭素繊維のみでＦＲＰ製支柱を作製した場合には非常にコスト高となり実用性に乏しい。
【０００８】
そこで、本発明者らは、手作業での取扱い性に優れ、軽量性と高剛性を両立でき、比較的安価で実用性に富む、ＦＲＰ製の海苔養殖用支柱について鋭意検討して本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の〔１〕〜〔４〕の発明を提供する。
〔１〕熱可塑性樹脂からなる中芯層と、該中芯層の外周に形成されたＦＲＰ層と、該ＦＲＰ層の外周に形成された被覆層とを有する密着一体化した複合構造の海苔養殖用支柱であって、該中芯層は、少なくともその外周面が該ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成され、該ＦＲＰ層は、該中芯層の長手方向の外周に少なくともガラス繊維と炭素繊維を含む長繊維の強化繊維が縦添い状に結着され、該炭素繊維は該ＦＲＰ層の外周側に配置され、該ＦＲＰ層の横断面における該ガラス繊維と炭素繊維の断面積比が６０：４０〜９５：５であり、該被覆層は、少なくともその内周面が該ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成されることを特徴とする海苔養殖用支柱。
〔２〕前記ＦＲＰ層におけるガラス繊維と炭素繊維との断面積比が８０：２０〜９５：５である前記〔１〕に記載の海苔養殖用支柱。
〔３〕前記ＦＲＰ層におけるガラス繊維と炭素繊維との断面積比が９０：１０〜９５：５であり、該ＦＲＰ層の長手方向に直交する断面において、炭素繊維の束が該ＦＲＰ層の外周面側に互いに略同一の中心角で配置されてなる前記〔１〕に記載の海苔養殖用支柱。
〔４〕下記の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の工程を有することを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の海苔養殖用支柱の製造方法。
（ｉ）長繊維状の強化繊維として所要本数のガラス繊維束及び炭素繊維束を準備し、集合ガイドの所定のガイド孔に、ガラス繊維束及び炭素繊維束のそれぞれを挿通し、さらに、これらを平行に配列させて含浸槽の含浸操作ガイド、中芯層の外周に所定配置で縦添いさせるための絞りダイス、被覆層用押出機及び製造ラインを通して強化繊維束を引取り可能に準備する工程、
（ｉｉ）含浸層に熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む液状の硬化性樹脂組成物を注入する工程、
（ｉｉｉ）中芯層を形成する熱可塑性樹脂を溶融押出機から所定寸法の円管状に連続的に押出し、製造ラインを経て連続的に引取る中芯層製造工程、
（ｉｖ）前記（ｉ）で準備された強化繊維束を引取りつつ、含浸槽に含浸操作ガイドを下降させて、強化繊維束に硬化性樹脂組成物を含浸し、これを絞りダイスの孔部の中央を走行する中芯層の外周に縦添いして、余剰の樹脂を絞りダイスにより段階的に絞り、中芯層に強化繊維束が縦添された未硬化状管状物とする工程、
（ｖ）該未硬化状管状物を、溶融押出機のクロスヘッドに通して、被覆層用の熱可塑性樹脂により円環状に押出被覆し、該被覆層を冷却する溶融被覆工程、
（ｖｉ）被覆された未硬化状管状物を、硬化槽に導いて内部の未硬化状熱硬化性樹脂組成物を熱硬化し、密着一体化した複合構造の管状物を引取る工程、及び
(ｖｉｉ)引取られた管状物を海苔養殖用支柱としての所定の長さに切断する工程。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の海苔養殖用支柱は、ガラス繊維のみで構成していた従来のＦＲＰ層よりも同外径では高剛性で軽量にできる。また、従来と同程度の剛性としたいのであれば、外径をより細径にすることができ、軽量化と、細径化による取扱い性の向上を図ることができる。
また、本発明の海苔養殖用支柱の製造方法は、手作業での取扱い性に優れ、軽量性と高剛性を両立でき、比較的安価で実用性に富む、本発明の海苔養殖用支柱を、再現性よく安定して、且つ経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例４による海苔養殖用支柱の模式断面図である。
【図２】本発明の海苔養殖用支柱の製造方法に用いられる製造ラインの一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる代表的な実施形態の一例を説明するための図面であり、寸法などは実体に適合したものでなく、これらの図面により本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１３】
本発明の海苔養殖用支柱は、熱可塑性樹脂からなる中芯層と、該中芯層の外周に形成されたＦＲＰ層と、該ＦＲＰ層の外周に形成された被覆層とを有する密着一体化した複合構造の海苔養殖用支柱であって、該中芯層は、少なくともその外周面が該ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成され、該ＦＲＰ層は、該中芯層の長手方向の外周に少なくともガラス繊維と炭素繊維を含む長繊維の強化繊維が縦添い状に結着され、該炭素繊維は該ＦＲＰ層の外周側に配置され、該ＦＲＰ層の横断面における該ガラス繊維と炭素繊維の断面積比が６０：４０〜９５：５であり、該被覆層は、少なくとも内周面が該ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から構成されることを特徴としている。
【００１４】
本発明の海苔養殖用支柱１０は、長手方向に直交する断面の層構成の一例を図１に示すように、熱可塑性樹脂からなる中芯層１、強化繊維として所定断面積比率のガラス繊維２ａと炭素繊維２ｂをマトリックス成分としての熱硬化性樹脂硬化物２ｃで結着したＦＲＰ層２、及びＦＲＰ層２の外周に形成された熱可塑性樹脂からなる被覆層３から形成されている。
本発明の海苔養殖用支柱１０は、海苔網を支持し、海中に立設して使用される際の波浪に耐えるに必要な剛性等から、外径が概ね３５ｍｍ〜６０ｍｍであって、この外径のものを海底に立設する主体部とする。海底側の先端には円錐状の先端部があり、海面側には、接手を介して、外径が１０〜２０ｍｍ、長さが１ｍ〜２．０ｍのアンテナと称し、満潮時に網綱の保持を確保するための先端部が接続されている。本発明は、上記の海苔養殖用支柱の主体部に係る発明であり、その長さは、漁場の海深との関係から、概ね４〜１５ｍである。
【００１５】
（中芯層の熱可塑性樹脂）
本発明の海苔養殖用支柱の製造方法との関連において、中芯層は熱可塑性樹脂を溶融押出して製造される。そして、当該中芯層は、少なくともその外周面がＦＲＰ層の最内層の界面と化学的親和性によって密着(接着)していることを要する。そのため、中芯層に用いられる熱可塑性樹脂は、ＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有する熱可塑性樹脂から選択され、たとえばＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレンプロピレンゴム・スチレン樹脂）、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン樹脂）、ＡＡＳ（アクリロニトリル−アクリル−スチレン樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）、ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂；ポリフェニレンとポリスチレンとのグラフト共重合体）、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
中芯層の内径は概ね３０.５〜５０．５ｍｍ、層厚みが概ね１．５〜３.０ｍｍである。中芯層は、少なくとも外周面がＦＲＰ層を構成するマトリックス成分である熱硬化性樹脂と化学的親和性を有していればよく、外周面のみにマトリックス成分と相溶性を有する上記の熱可塑性樹脂や、接着性向上のために変性された熱可塑性樹脂共重合体等を複層押出して形成してもよい。
【００１６】
〔ＦＲＰ層〕
本発明の海苔養殖用支柱のＦＲＰ層は、中芯層の長手方向の外周に少なくともガラス繊維と炭素繊維を含む長繊維の強化繊維が縦添い状にマトリックス成分により結着され、該炭素繊維は該ＦＲＰ層の外周側に配置され、該ＦＲＰ層断面における該ガラス繊維と炭素繊維の断面積比が６０：４０〜９５：５である。
本発明の海苔養殖用支柱の製造方法との関連において、ＦＲＰ層は、先ず、連続して押出成形される中芯層の外周に、（ｉｖ）強化繊維として所定の断面積比率で集合された長尺状のガラス繊維束及び炭素繊維束に硬化性樹脂組成物を含浸して縦添いして、余剰の樹脂を絞りダイスにより段階的に絞り、中芯層に強化繊維が縦添された未硬化状管状物とする工程を経て、次工程に移行する。
次いで、（ｖ）該未硬化状管状物を、溶融押出機のクロスヘッドに通して、被覆層用の熱可塑性樹脂により円環状に押出被覆し、該被覆層を冷却する溶融被覆工程を経て、（ｖｉ）被覆された未硬化状管状物を、硬化槽に導いて内部の未硬化状熱硬化性樹脂組成物を熱硬化し、密着一体化した複合構造の管状物を引取る工程により形成される。
【００１７】
（強化繊維及びＦＲＰ層における断面積比率）
本発明において使用できる強化繊維は、平均直径５〜１０μｍである強化繊維の単繊維を１，０００〜５０，０００本束ねた繊維束状のものを利用できる。強化繊維の比強度は１，０００ｋＮ・ｍ/ｋｇ以上、比弾性率は２０，０００ｋＮ・ｍ/ｋｇ以上が好ましい。
本発明の海苔養殖用支柱のＦＲＰ層に用いられる長繊維の強化繊維には、少なくともガラス繊維と炭素繊維が併用される。海苔養殖用支柱の長手方向のＦＲＰ層断面におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比は、６０：４０〜９５：５であり、より好ましくは、８０：２０〜９５：５であり、さらに好ましくは、９０：１０〜９５：５である。ＦＲＰ層断面におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比が６０：４０、すなわち炭素繊維が面積比で４０％以下であれば、炭素繊維による原料コストの増加を許容できる安価で、高剛性、軽量性、作業性の向上効果を発現できる海苔養殖用支柱を提供することができ、９５：５、すなわち炭素繊維が面積比で５％以上であれば、炭素繊維による高剛性、軽量性、作業性の向上効果が発現できる。
ＦＲＰ層断面におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比を８０：２０〜９５：５とすれば、より安価な海苔養殖用支柱を提供できる。
なお、ＦＲＰ層断面における強化繊維の断面積比は、ＦＲＰ層に使用するガラス繊維及び炭素繊維の断面積を、それぞれの使用本数、繊度、密度から計算して求めることができる。
【００１８】
さらに、添加する炭素繊維の効果を最大限に利用した構成とし、炭素繊維の使用量を抑えるには前記ＦＲＰ層におけるガラス繊維と炭素繊維との断面積比が９０：１０〜９５：５である場合に、以下の２要件を満足させることで、より好適なものを提供することができる。
（Ａ）ＦＲＰ層において炭素繊維(束)をガラス繊維より外周側に配置していること。
（Ｂ）支柱の中心に対して炭素繊維（束）をＦＲＰ層の外周側に略同一の中心角θで対称に配置していること。
炭素繊維（束）がＦＲＰ層の外周側に配置され、且つ、支柱の中心に対して炭素繊維が略同一の中心角θで対称に配置されていると、高弾性率の炭素繊維が外周側にあるので、支柱の長手方向に曲げられた際に、中立軸からより距離のある炭素繊維(束)が曲げに抗するので、高剛性の支柱を得ることができる。
また、支柱の中心に対して炭素繊維（束）がＦＲＰ層の外周側に略同一の中心角θで対称に配置していると、長手方向の断面において炭素繊維（束）が均等に配置されるので、支柱が長手方向に偏奇したり、使用時に異方性が生じたりする弊害を生じることなく、実用上必要な程度の真直性や真直回復性が保たれる。
なお、炭素繊維量の軽減、並びに強度保持の観点からは、炭素繊維束の扁平率は、０．３３〜０．８３が好ましく、アスペクト比は３：２〜６：１が好ましい。
【００１９】
本発明の海苔養殖用支柱のＦＲＰ層の強化繊維として使用できるガラス繊維としては、例えば、Ｅガラス繊維（電気用）、Ｃガラス繊維（耐食用）、Ｓガラス繊維、Ｔガラス繊維などが挙げられる。繊維の形態としては、ガラス繊維（フィラメント）を束ねたガラスロービングが、ＦＲＰ層の使用に適している。使用できるガラス繊維としては例えば、日東紡績株式会社製の品名：ＲＳ１１０ＱＬ−５３３ＡＨ、ＲＳ２２０ＲＬ−５１０ＡＨ、ＲＳ４４０ＲＲ−５３１ＡＨや、セントラル硝子株式会社製の品名：ＥＲＳ２２００−８２０/ＬＸ、ＥＲＳ４４００−８２０/ＬＸ、重慶国際複合材料有限公司(ＣＰＩＣ社)製の品名：ＥＲ４６９−４４００、ＥＲ４６９−２２００、及び巨石集団有限公司製の品名：ＥＤＲ１７−１１５０−３８６Ｔ、巨石集団有限公司  ＥＤＲ２２−２２００−３１２Ｔ、などが挙げられる。
【００２０】
本発明の海苔養殖用支柱のＦＲＰ層の強化繊維として使用できる炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維を原料とするＰＡＮ系炭素繊維、石油タールや石油ピッチを原料とするピッチ系炭素繊維、ビスコースレーヨンや酢酸セルロースなどを原料とするセルロース系炭素繊維、炭化水素などを原料とする気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが挙げられる。これら炭素繊維のうち、強度と弾性率のバランスに優れる点で、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましく用いられる。入手して使用できる炭素繊維としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製、品名：ＴＲＷ４０  ５０Ｌ  ３７５０ｔｅｘ、及びＺｏｌｔｅｋ Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ, Ｉｎｃ.製、品名：ＰＸ３５（５０Ｋ）などが挙げられる。
【００２１】
（マトリックス成分）
本発明の海苔養殖用支柱のＦＲＰ層のマトリックス成分は熱硬化性樹脂組成物を硬化して形成される。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、不飽和物カルボン酸変性ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらのうち、熱硬化性であり、汎用性、経済性等の観点から不飽和ポリエステル樹脂が好ましく用いられる。
また、不飽和ポリエステル樹脂はモノマー成分としてスチレンを含み、中芯層及び被覆層の熱可塑性樹脂に化学的親和性を有するものを選択でき、熱硬化後において、これらの三層を密着一体化したものを用いることもできる。
熱硬化性樹脂は、熱硬化触媒（硬化剤）、粘度調整のための炭酸カルシウムなど、必要に応じて超微粒子シリカであるアエロジル（商品名）などの揺変剤を添加混合した熱硬化性樹脂組成物として準備され、強化繊維に含浸されて、最終的に熱硬化されてマトリックス成分を構成する。
【００２２】
（被覆層）
本発明の海苔養殖用支柱の被覆層は、被覆層の少なくとも内周面を構成する熱可塑性樹脂が、スチレンを成分として含む熱可塑性樹脂から選択され、前記ＦＲＰ層のマトリックス成分を構成する熱硬化性樹脂がスチレンモノマーを単量体成分として含む不飽和ポリエステル樹脂との未硬化状での接触によって、化学的親和性により熱硬化性樹脂の硬化後に、ＦＲＰ層／被覆層が相互に接着一体化してなる、構成とすることもできる。
【００２３】
〔海苔養殖用支柱の製造方法〕
本発明の海苔養殖用支柱の製造方法は、下記の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の工程を含むことを特徴とする。以下、各工程について順次説明する。
【００２４】
（ｉ）強化繊維の準備工程
図２に示すように繊維状の強化繊維として所要本数のガラス繊維束２ａ及び炭素繊維束２ｂを準備し、ＦＲＰ層での配置を考慮して、表面層側に炭素繊維を配置する場合は、２つの含浸槽１４及び１６を準備しそれぞれの集合ガイド（目板）（図示省略）の所定のガイド孔（図示省略）に、ガラス繊維束及び炭素繊維束のそれぞれを挿通し、さらに、これらを平行に配列させて含浸槽の含浸操作ガイド（図示省略）、定常走行時に中芯層１の外周に所定配置で縦添いさせ、余剰の熱硬化性樹脂を絞るための絞りダイス、被覆層用押出機及びそれ以降(下流側)の製造ラインを通して引取り可能に準備する工程である。なお、この強化繊維の準備工程の段階では、中芯層の押出、熱硬化性樹脂含浸槽での強化繊維束への樹脂含浸操作、絞り成形、被覆押出機での被覆は、行わず、定常運転時の製造ラインに強化繊維の配置を可能に準備する工程である。
【００２５】
（ｉｉ）硬化性樹脂組成物の準備工程
含浸槽１４、１６に熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む液状の硬化性樹脂組成物を注入する工程である。熱硬化性樹脂としては、前記のものから選択して使用され、熱硬化性樹脂は、所定量の熱硬化触媒（硬化剤）、粘度調整のための炭酸カルシウムなど、及び要すれば超微粒子シリカであるアエロジル（商品名）などの揺変剤を添加して攪拌混合したものを熱硬化性樹脂組成物として攪拌混合して含浸槽１４、１６に注入される。攪拌混合は事前に行ってもよいし、定常生産状態に移行した後には、熱硬化性樹脂組成物を構成する物質につきそれぞれ所定量を計量して、ミキシング装置で混合しながら、熱硬化性樹脂組成物の消費量に対応して連続的に含浸槽に注入してもよい。
【００２６】
（ｉｉｉ）中芯層製造工程
中芯層１を形成する熱可塑性樹脂を溶融押出機１１から内径をマンドレルで、若しくは、外径を型で規制しながら所定寸法の円管状に連続的に押出し、製造ラインを経て連続的に引取る中芯層製造工程によって、事後において長繊維の強化繊維に含浸された未硬化状樹脂組成物を所定の外径に絞り成形し、被覆押出機１８で被覆可能とする工程である。
【００２７】
（ｉｖ）未硬化状管状部の製造工程
前記（ｉ）で準備された強化繊維を引取りつつ、含浸槽１４、１６に向けて、含浸操作ガイド（図示省略）を下降させて、強化繊維束に硬化性樹脂組成物を含浸し、これを絞りダイス１７の孔部の中央を走行する中芯層１の外周に縦添いして、余剰の樹脂を絞りダイスにより段階的に絞り、中芯層に強化繊維が縦添された未硬化状管状物４とする工程である。
【００２８】
（ｖ）未硬化状管状物の溶融被覆、冷却工程
前記未硬化状管状物４を、溶融押出機１８のクロスヘッドに通して、被覆層用の熱可塑性樹脂により円環状に押出被覆し、直ちに該被覆層を冷却槽１９で冷却固化して被覆層付未硬化状管状物５を得る溶融被覆、冷却工程である。
【００２９】
（ｖｉ）未硬化状熱硬化性樹脂組成物の熱硬化、及び引取工程
被覆層付き未硬化状管状物５を、硬化槽２０に導いて内部の未硬化状熱硬化性樹脂組成物を熱硬化し、中芯層１、ＦＲＰ層２、被覆層３の三層が密着一体化した複合構造の管状物（複合管状物）６をゴムベルト式、或いはキャタピラー式引取機（図示省略）等で引取る工程である。
【００３０】
(ｖｉｉ)複合管状物を所定の長さに切断する工程
引取られた複合管状物６は高剛性でありドラム等に巻取ることは困難なので、使用時の長さに応じて所定の長さに切断される。
【００３１】
（その他の工程）
本発明の主要部ではないので、詳細な記載は割愛するが、上記のようにして得られた切断された複合管状物は、海苔養殖用支柱の主体部として使用され、一端側には海底への突き刺用円錐状先端部材（図示省略）、他端側には接続部材を介して細径の所定長さの複合管状物が先端部材（いわゆる「アンテナ」）として接続されて、海苔養殖用支柱として供される。これらの部材の接続は、切断工程に連続したラインで行われることが効率的である。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下、図面も参照して説明する。
【００３３】
実施例１
以下に示す材料を使用して海苔養殖用支柱の主体部の複合管を作製した。
〔材料構成〕
（中芯層用熱可塑性樹脂）
・ＡＢＳ樹脂：東レ株式会社製、トヨラック（登録商標）６００-３０９Ｎ
（熱硬化性樹脂組成物）
・不飽和ポリエステル樹脂１００質量部：日本ユピカ株式会社製、ユピカ（登録商標）３４６４
・炭酸カルシウム１０質量部：日東粉化工業株式会社製、ＮＳ＃２００
・有機過酸化物-１  ４質量部：化薬アクゾ株式会社製、カヤエステル（登録商標）Ｏ-５０Ｅ
・有機過酸化物-２  １質量部：化薬アクゾ株式会社製、トリゴノックス(登録商標)１１７
（強化繊維）
・ガラス繊維ロービング  １６８本：日東紡績株式会社製、ＲＳ２２０ＲＬ−５１０ＡＨ（２２００ｔｅｘ）
・炭素繊維トウ  １２本：三菱ケミカル株式会社製、ＰＹＲＯＦＩＬ（登録商標）、 ＴＲＷ４０ ５０
（被覆用熱可塑性樹脂）
・ＡＢＳ樹脂：東レ株式会社製、トヨラック（登録商標）６００-３０９Ｎ、ＦＢ−１６８２（黒色着色マスターバッチ）
（未硬化状熱硬化性樹脂の調合、準備）
ＦＲＰ層を構成する強化繊維に含浸させる未硬化状の熱硬化性樹脂組成物として、上記の不飽和ポリエステル樹脂、有機過酸化物、及び充てん剤としての炭酸カルシウムをそれぞれ所定量計量し、攪拌装置を備える調合タンクで攪拌混合し、含浸槽１４及び１６に注入した。
【００３４】
図２に示すように中芯用溶融押出機１１より上記ＡＢＳ樹脂を外径３５．６ｍｍ、内径３１．８ｍｍのパイプ状に中芯層１として連続状に押出した。
その外周にクリール１３（詳細な図示省略）に配置されたガラス繊維ロービング２ａを集束して含浸槽１４の熱硬化性樹脂組成物を含浸させて、内径が段階的に最終的にＦＲＰ層の外径４１．５ｍｍに収斂する複数の絞りダイスを備える絞りダイス装置１７に導いた。
一方、炭素繊維は、クリール１５（詳細な図示省略）に配置された炭素繊維を集束して、含浸槽１６の熱硬化性樹脂組成物を含浸させてＦＲＰ層において外周側に配置されるように、絞りダイス装置１７の下流側（被覆層用押出機側）の絞りダイスから導いた。なお、ＦＲＰ層の断面において炭素繊維１２本を外周側に長手方向の中心軸に対して対称に配列するため、３６０／１２＝３０°毎に案内孔を有する目板（図示省略）を導入する絞りダイスの前に配置した。
中芯層の外周にガラス繊維２ａとそれに含浸された硬化性樹脂組成物により形成された層とその外周に中心角３０°で配置された炭素繊維とそれに含浸された硬化性樹脂組成物とを縦添いして最終の絞りダイスで成形し、外径４１．５ｍｍの未硬化状管状物４とし、引き続いて、被覆層用溶融押出機１８のクロスヘッド部に導いて、着色用ブラック樹脂を含む上記ＡＢＳ樹脂により被覆し、直ちに冷却水槽１９に導いて、被覆層付未硬化状管状物５を得た。
次いで、被覆層付き未硬化状管状物５を熱媒として熱湯を用いた熱硬化槽２０に導いて、内部未硬化状ＦＲＰ層を熱硬化し、冷却水槽(図示省略)で冷却して、三層構造の複合管状物６を得、切断装置（図示省略）で１０ｍの長さに切断した。得られた支柱（複合管状物）の外径は、４２．８ｍｍであった。得られた支柱のガラス繊維／炭素繊維の断面積比、単位重量、曲げ弾性率、性能評価の結果等まとめて、表１に示す。
【００３５】
実施例２
実施例１において外径が３７．６ｍｍ、内径が３３．８ｍｍの中芯層を押出して、ガラス繊維ロービング９６本、炭素繊維トウ２６本に変更した以外は実施例1と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４２．８ｍｍであった。
【００３６】
実施例３
実施例１において、外径が４１．０ｍｍ、内径が３７.０ｍｍの中芯をパイプ状に押出して、ガラス繊維ロービング１７１本、炭素繊維トウ４本に変更した以外は実施例１と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。得られた支柱の外径は４６．２ｍｍであった。
【００３７】
実施例４
実施例３においてガラス繊維ロービング１６２本、炭素繊維トウ８本に変更した以外は実施例３と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００３８】
実施例５
実施例３においてガラス繊維ロービング１４４本、炭素繊維トウ１５本に変更した以外は実施例３と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００３９】
実施例６
実施例３においてガラス繊維ロービング１２６本、炭素繊維トウ２３本に変更した以外は実施例３と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００４０】
実施例７
実施例３においてガラス繊維ロービングを日東紡績株式会社製、ＲＳ４４０ＲＲ−５３１ＡＨ（４４００ｔｅｘ）６０本、炭素繊維トウ４６本に変更した以外は実施例３と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００４１】
実施例８
実施例１において、外径が４４．３ｍｍ、内径が４１．０ｍｍの中芯層をパイプ状に押出して、ガラス繊維ロービング、ＲＳ４４０ＲＲ−５３１ＡＨ８２本、炭素繊維トウ１８本に変更した以外は実施例１と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。得られた支柱の外径は５０．０ｍｍであった。
【００４２】
比較例１
実施例２において、ガラス繊維ロービングを１５０本に変更し、炭素繊維トウを使用しなかったこと以外は実施例２と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４２．８ｍｍであった。
【００４３】
比較例２
実施例１において、クリール１３に炭素繊維トウ１２本、クリール１５にガラス繊維ロービング１６６本を準備し、これらに硬化性樹脂組成物を含浸して中芯層の長手方向に縦添いする順番を、実施例１とは逆にした以外は同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４２．８ｍｍであった。
【００４４】
比較例３
実施例３において、ガラス繊維ロービングを１７１本から１８０本に変更し、炭素繊維トウを使用なかったこと以外は実施例３と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００４５】
比較例４
実施例４において、炭素繊維の配置を長手方向の中心軸に対して半円側を６０°とし、もう一方の半円側を３６°の位置で非対称にした以外は実施例４と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００４６】
比較例５
実施例３において、ガラス繊維ロービング１７１本と炭素繊維トウ４本の中芯層の長手方向に添わせる順番を逆にした以外は実施例３と同様の方法により、長さ１０ｍのサンプルを得た。外径は４６．２ｍｍであった。
【００４７】
比較例６
中芯用押出機より実施例１と同じＡＢＳ樹脂を用いて外径４４．３ｍｍ、内径４１．０ｍｍのパイプ状に中芯層を押出した。中芯層の外周に実施例１と同じ熱硬化性樹脂組成物を含浸させたガラス繊維ロービングＲＳ４４０ＲＲ−５３１ＡＨ１３２本を長手方向に添わせ、絞り工程で余剰樹脂を除去し、外径５０．５ｍｍの未硬化状物とした。
これを、さらに被覆用押出機より実施例１と同じＡＢＳ樹脂を用いて溶融被覆し、以下実施例１と同様にして長さ１０ｍのサンプルを得た。得られた支柱の外径は５２．０ｍｍであった。
【００４８】
実施例及び比較例により得られた海苔養殖用支柱サンプルの評価
(重量)
物性測定用サンプルとして採取した０．５ｍの重量をデジタル秤にて計量し単位重量（ｇ/ｍ）に換算した。
（反り）
長さ４ｍの海苔支柱サンプルを、直線が表示された水平な床面に置いて、該直線に両端を添わせて静置し、直線からの距離が最大となる点を反り量として金尺により計測し、２ｃｍ以下を「〇」、２ｃｍ超を「×」とした。
（支柱サンプル断面の寸法）
長手方向に直交して丸鋸型チップソーカッターにより切断し、断面における中芯層の内径、外径、ＦＲＰ層の外径、被覆層の外径をノギス（（株）Ｍitutoyo製、ＣＤ−２０ＣＰＸ）により測定した。測定個数ｎを５点としその平均で表した。
（ＦＲＰ層の強化繊維の体積含有率、及びＦＲＰ層横断面におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比）
上記断面寸法からＦＲＰ層の断面積Ｓｆを計算する。各実施例、比較例におけるガラス繊維ロービング、及び炭素繊維トウについて使用本数及び、それぞれの繊度、密度からガラス繊維の断面積Ｓｇ、炭素繊維の断面積Ｓｃを算出して，〔（Ｓｇ＋Ｓｃ）／Ｓｆ〕×１００により計算した。
また、ＦＲＰ層断面におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比は、上記ガラス繊維の断面積Ｓｇと、炭素繊維の断面積Ｓｃを用いて表記した。
なお、ガラス繊維ロービング（日東紡績株式会社製、ＲＳ２２０ＲＬ−５１０ＡＨ、及びＲＳ４４０ＲＲ−５３１ＡＨ：Ｅガラス)の密度を２．５４ｇ／ｃｍ３、炭素繊維炭素繊維トウ（三菱ケミカル株式会社製、ＰＹＲＯＦＩＬ（登録商標）、ＴＲＷ４０ ５０)の密度を１．８１ｇ／ｃｍ３として計算した。
【００４９】
（曲げ剛性）
ＪＩＳ  Ｋ  ７０７４：１９８８を参考として、３点曲げ試験（ｎ＝５）で以下の条件で測定した。
・曲げ方向：繊維強化樹脂管状体の長手方向に対し、垂直方向かつ繊維強化樹脂管状体の径がもっとも短くなる方向（平行部に直交する方向）に曲げた。
・試験片の径Ｄ：圧子直下における、荷重方向の繊維強化樹脂管状体の幅をノギスにより測定（ｎ＝１）・支点の半径：２．０ｍｍ・圧子の半径 ：５．０ｍｍ・支点間距離Ｌm：（４０±８）×Ｄ  ｍｍ （ＪＩＳでは中実の厚みＨで算出しているところを試験片の径Ｄで算出した）
・試験片長さｌm ：Ｌm＋２０  ｍｍ
・試験速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ （ＪＩＳでは０．０１Ｌm２／６Ｈ）
・曲げ強度：破壊時の荷重、支点間距離、試験片の断面二次モーメント、重心距離より次式により求めた。
曲げ強度σｍａｘ、破壊時の荷重Ｐm、支点間距離Ｌm、試験片の断面二次モーメントＩ、重心距離ｄとして、
σｍａｘ＝ＦＬmｄ／８Ｉ  で算出した。
・曲げ弾性率（Ｅ）：荷重−たわみ曲線の直線部勾配、支点間距離、試験片の断面二次モーメントより求めた。
すなわち、曲げ弾性率Ｅ、荷重―たわみ曲線の直線部の勾配Ｐm／δ、支点間距離Ｌm、試験片の断面二次モーメントＩとすると
Ｅ＝（Ｌm３／４８Ｉ）× Ｐm／δ
・曲げ剛性（ＥＩ）：荷重−たわみ曲線の直線部の勾配Ｐm／δ及び支点間距離Ｌmより次式で求めた。
ＥＩ＝（Ｌm３／４８）× Ｐm／δ
【００５０】
(握り易さ)
海苔養殖用支柱の立て付け作業性を考慮すると、支柱の外径をΦ５０ｍｍ以下にすることが好ましい。これは、一般財団法人  人間生活工学研究センターの高齢者対応基盤整備データーベースにおける“握りやすい太さ”の調査結果からも読み取れるが、「これ以上太くなると握りにくくなる太さ」として示されているのは、性別や年齢、握り方などによって違いがあるものの、おおよそΦ４５〜５０ｍｍの間にある。このため、Φ４５ｍｍに近い外径の支柱は握り易く作業しやすいが、Φ５０ｍｍに近くなる若しくは、以上である場合は握りにくく作業性が悪化するものと考えられる。そこで、海苔養殖用支柱の外径が５０ｍｍを超えるものの評価を「×」とした。
【００５１】
各実施例、比較例の海苔養殖用支柱サンプルの断面寸法形状、炭素繊維束の配置部位、ガラス繊維／炭素繊維の断面体積比、及び性能評価としての曲げ剛性、単位重量、長手方向の反り、並びに握り易さについてまとめて表１に示す。
【００５２】
【表１】
2020162421.tif 000002
【００５３】
表１に示すように、従来のガラス繊維のみからなる強化繊維を用いた支柱外径４２．８ｍｍの比較例１では曲げ剛性が２，０６０（Ｎ・ｍ２）、重量７５４（ｇ／ｍ）であるが、ＦＲＰ層厚みが２．０で同じ実施例２では、ＦＲＰ層のガラス繊維／炭素繊維の断面積比を６０．７：３９．３と炭素繊維を最大の比率にしたので、重量は７２３ｇ／ｍ、剛性は３，３５４（Ｎ・ｍ２）となり、約４％の軽量化と、１．６１倍の剛性増加が達成できる。これは、比較例１は、剛性が低いため、水深が浅く、若しくは潮流が弱い環境での使用など使用場所の制限があったのに対し、実施例２は、握り易くて軽い支柱外径４２．８ｍｍを海苔養殖用支柱として広範囲の使用場所に展開できることを示す。さらに、前述の如く高剛性であるため広範囲に使用可能な汎用性の高い海苔養殖用支柱として利用でき、従来において汎用されている外径４６．２ｍｍの比較例３の支柱に対して約１４％の軽量化ができ作業負荷の低減が期待できる。
【００５４】
実施例３〜７は、中芯層の内径／外径が３７．０ｍｍ／４１．０ｍｍ、ＦＲＰ層外径が４５．１ｍｍ、ＦＲＰ層厚みが２．１ｍｍで、支柱外径を４６．２ｍｍとして、ＦＲＰ層におけるガラス繊維と炭素繊維の断面積比を変更している。
炭素繊維断面積の増加に伴い、曲げ剛性は、３，１２４〜５，１９２（Ｎ・ｍ２）に増加し、重量は、８３３〜７５６（ｇ／ｍ）に減少している。一方、比較例３として示す、同一寸法でガラス繊維のみからＦＲＰを構成した場合は、重量が８３８（ｇ／ｍ）で剛性は、２，８９０（Ｎ・ｍ２）であり、所望とされる剛性、或いは重量に合わせて、炭素繊維の断面積比率を調整することによって、海苔養殖用支柱を製造することができる。
【００５５】
また、海深１５ｍ程度の深場で使用する場合、剛性の観点から、従来においては、比較例６に示す外径５２ｍｍで、剛性が５，１６９（Ｎ・ｍ２）、重量１，１８７（ｇ／ｍ）のものが要求されるが、剛性を満足するには、実施例７の、重量７５６（ｇ／ｍ）で外径４６．２ｍｍの支柱や、重量９１１（ｇ／ｍ）で外径５０ｍｍの支柱を選択できる。
なお、炭素繊維のＦＲＰ層での配置は、実施例１と比較例２の対比から、より高い剛性を得るためには、ＦＲＰ層の外側に配置することを要することが確認された。
また、炭素繊維に関する中心軸対称性に関しては、実施例４と、比較例４の対比から、非対称の比較例４では反りが発生し、剛性も劣っていることから、炭素繊維はＦＲＰ層の外周面側に互いに略同一の中心角で配置することが好ましいことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の海苔養殖用支柱は、従来においてガラス繊維のみで構成していたＦＲＰ層よりも同外径では高剛性で軽量な海苔養殖用支柱として利用できる。また、従来と同程度の剛性としたいのであれば、外径をより細径にすることができ、軽量化と、細径化による取扱い性の向上を図ることができる海苔養殖用支柱として利用できる。
また、本発明の海苔養殖用支柱の製造方法は、手作業での取扱い性に優れ、軽量性と高剛性を両立でき、比較的安価で実用性に富む、本発明の海苔養殖用支柱を、再現性よく安定して、且つ経済的に製造する方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１        中芯層
２        ＦＲＰ層
２ａ      ガラス繊維
２ｂ      炭素繊維
２ｃ      マトリックス成分
３        熱可塑性樹脂被覆層
４        未硬化状管状物
５        被覆層付き未硬化状管状物
６        複合管状物
１０        海苔養殖用支柱
１１        中芯層用溶融押出機
１２        冷却槽
１３        ガラス繊維ロービング用クリール
１４        熱硬化性樹脂含浸槽
１５        炭素繊維トウ用クリール
１６        熱硬化性樹脂含浸槽
２ａ’、２ｂ’未硬化状熱硬化性樹脂組成物含浸繊維
１７        絞りダイス装置
１８        被覆層用溶融押出機
１９        冷却水槽
２０        熱硬化槽
【図１】
2020162421.tif 000003
【図２】
2020162421.tif 000004