(57)【要約】補強繊維および熱硬化性樹脂が均一分散され、十分に充填補強され、外観良好で破損しにくいＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手及びその製造方法を提供することを目的とする。内部にキャビティが形成された上型と下型からなる金型を用い下型にＦＲＰ層を形成する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）を挿填し、下型に予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継手を固定し、塩化ビニル系樹脂製管継手の上部にＢＭＣ又はＳＭＣを挿填した後、上型と下型を閉止して加圧一体成形する。
2009020054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にキャビティが形成された上型と下型からなる金型を用いた繊維強化熱硬化性樹脂（ＦＲＰ）層で補強したＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法であって、
前記下型に前記ＦＲＰ層を形成する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）を挿填し、
前記下型に予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継手を固定し、
前記塩化ビニル系樹脂製管継手の上部に前記ＢＭＣ又は前記ＳＭＣを挿填した後、
前記上型と前記下型を閉止して加圧一体成形してなる、
ことを特徴とするＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法。
【請求項２】
前記金型に油圧シリンダで駆動されるスライドコアが設けられ、前記塩化ビニル系樹脂製管継手の各開口部に前記スライドコアが各々挿嵌されて固定される、ことを特徴とする請求項１記載のＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法。
【請求項３】
前記スライドコアに前記ＦＲＰ補強塩化ビニル系管継手の開口部の端面と当接する当接面が設けられ、前記当接面が前記ＦＲＰ補強塩化ビニル系管継手の開口部の端面の位置より０．３〜０．８ｍｍ突出してなる、ことを特徴とする請求項２記載のＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法。
【請求項４】
前記上型と前記下型の閉止が段階的に行なわれ、
前記上型と前記下型の全開時の開度１００％から、
開度１５〜２５％まで閉止した状態で一旦停止し、
その後、開度３〜８％まで閉止した状態で一旦停止し、
その後、開度０％の全閉状態とする、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法。
【請求項５】
前記金型の上型および／または下型の当接面の少なくとも一部が、前記キャビティの周縁部を先端として鋭角に形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法で製造されてなるＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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管継手と記す）は、通常ハンドレイアップ法（手積成形法）が採用されているが、ハンドレイアップ法は手作業で行われるため、能率が悪く、また、熟練を要し、製造後に廃棄される無駄な材料が多く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、外観も悪く外径寸法が一定にならない等の問題があった。これらの問題点を解決する方法として、ＦＲＰ補強熱可塑性樹脂製フランジ付き管継手の製造方法がある（特開平５−１８５５３６号公報参照）。その構成は、繊維強化熱硬化性樹脂でなるＦＲＰ層により補強された合成樹脂製フランジ付き管継手を製造するに当たり、フランジ付き管継手素材の外面形状に対応する内面形状を有して管継手素材のセット時に継手素材の外面との間に一定の樹脂厚を確保しうる型を用意し、先ずハンドレイアップ法により上記管継手素材の外面に繊維強化熱硬化性樹脂を積層した。次に、その管継手素材を型にセットして全体的に均一に加圧しながら繊維強化熱硬化性樹脂を硬化させ、その樹脂が完全に硬化した後に脱型して仕上げるものである。この方法は、管継手素材におけるフランジ外面やフランジ根元等の樹脂の行き渡り難い部分に対しても、均一に繊維強化熱硬化性樹脂層（以下、ＦＲＰ層と記す）を密着させることができるので、フランジ各部形状の揃った良好な外観を有し且つＦＲＰとフランジとの界面やＦＲＰ内に気泡のない製品を得ることはできる。
また、ソケットやエルボなどのＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手の他の製造方法として、フィラメントワインディング法による強化樹脂管継手の製造方法がある（特開平４−４５９１８号公報参照）。その構成は、管継手の分岐変形部を有する中央部の内層をあらかじめ樹脂あるいは強化樹脂で成形して成形体とし、成形体に受口部の形状を成形する芯型を装着した後、芯型および成形体の外周にフイラメントワインディング法により強化樹脂成形材料を供給して管継手を成形し、硬化させた後、芯型を抜去するものであり、継手の均質化が図れ、内圧に対する強度が強く、受口部の寸法精度も良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来のＦＲＰ補強合成樹脂製フランジ付き管継手の製造方法は、最初にハンドレイアップ法により管継手素材にセットする型をＦＲＰ（繊維強化熱硬化性樹脂）を積層して作成する工程が必要となり、管継手の製造には手間や時間が掛かるという問題がある。また、管継手の中ではフランジ形状のもの以外には有効性が低く、ソケットや、特にエルボやチーズのような屈曲した流路を持つ円筒形状の管継手に対して本製造方法を用いた場合、不具合が生じるという問題がある。これは、仮にエルボ形状の管継手に対して本製造方法を用いると、管継手素材であるエルボの両側面からセットされる二つ割りの型をＦＲＰを積層して作成し、管継手素材を二つの型で挟んだ状態で加圧しながら製造することになる。しかし、二つの型をＦＲＰを積層して各々作らなければならないので、型の製造工程が二倍となり、管継手の製造により手間と時間が掛かる。また、二つの型の合わせ面となるウェルドラインの部分の強度が他の部分に比べて劣るので、特にウェルドラインは応力の集中し易い継手の屈曲部分に形成されるため、ウェルドラインから破損し易いという問題があった。型の形状を工夫して継手の屈曲部分にウエルドラインができない形状にする方法も考えられるが、型の形状が複雑になるので成形が困難となる。
また、前記強化樹脂管継手の製造方法は、エルボやチーズなどの形状に対応できるが、芯材に樹脂を含浸させたガラス繊維をワインディングして製造するのでワインディングを行うための製造設備を新たに設ける必要があり、製造設備の費用が多く掛かると共に製造設備の設置スペースを多く取るという問題がある。また、ワインディング作業の工程が増え、１つの管継手を製造するのに時間が掛かる（特にワインディング工程）という問題や、受口部の寸法精度が良い反面外径寸法が一定にならないため、配管施工時に管継手部分にサポートを取り付ける作業が困難になるという問題がある。
上記問題に鑑み、本発明はＦＲＰ層で補強した塩化ビニル系樹脂製管継手において、補強繊維および熱硬化性樹脂が均一分散され、且つ十分に充填補強された、外観良好で破損しにくい主にエルボやチーズ形状のＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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ィングコンパウンド（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成すに至った。
すなわち本発明は、内部にキャビティが形成された上型と下型からなる金型を用いた繊維ＦＲＰ層で補強したＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法であって、前記下型に前記ＦＲＰ層を形成するＢＭＣ又はＳＭＣを挿填し、前記下型に予め成形された塩化ビニル系樹脂製管継手を固定し、前記塩化ビニル系樹脂製管継手の上部に前記ＢＭＣ又は前記ＳＭＣを挿填した後、前記上型を閉止して加圧一体成形してなることを第一の特徴とする。
また、前記金型に油圧シリンダで駆動されるスライドコアが設けられ、前記塩化ビニル系樹脂製管継手の各開口部に前記スライドコアが各々挿嵌されて固定されることを第二の特徴とする。
前記スライドコアに前記ＦＲＰ補強塩化ビニル系管継手の開口部の端面と当接する当接面が設けられ、前記当接面が前記ＦＲＰ補強塩化ビニル系管継手の開口部の端面の位置より０．３〜０．８ｍｍ突出してなることを第三の特徴とする。
前記上型と前記下型の閉止が段階的に行なわれ、前記上型と前記下型の全開時の開度１００％から、開度１５〜２５％まで閉止した状態で一旦停止し、その後、開度３〜８％まで閉止した状態で一旦停止し、その後、開度０％の全閉状態とすることを第四の特徴とする。
また、前記金型の上型および／または下型の当接面の少なくとも一部が、前記キャビティの周縁部を先端として鋭角に形成されている、ことを第五の特徴とする。
さらに、これらのＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手の製造方法で製造されてなるＦＲＰ補強塩化ビニル系樹脂製管継手であることを第六の特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は以上の様な構成をしており、これを使用することにより以下の優れた効果が得られる。
（１）エルボやチーズなどの円筒形状の塩化ビニル系樹脂製管継手（以下、ＰＶＣ管継手と記す）に対して、容易で製造工程を多くすることなくＦＲＰ層を形成してＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手を製造することができ、材料の無駄がなく廃棄物が少なく製造することができる。
（２）複雑形状な管継手の構成であっても端々まで補強繊維を全周に亘って均一に設けることができ、物性及び外観ともに安定し、外径寸法が一定となるＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手が得られる。
（３）均一な肉厚のＦＲＰ層を形成でき、ウェルドライン部分の強度を有するため、高い耐水圧強度を維持し破損しにくい継手を得ることができる。
（４）固定されるＰＶＣ管継手の寸法がずれていた場合でも、加熱されたスライドコアを挿嵌して加圧一体成形することで、成形時に受口のテーパや継手の角度のずれ等の寸法を矯正することができ、寸法精度の良いＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手を得ることができる。
（５）バリが発生しても金型内でバリを切断してＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手を取り出すことができる。
（６）上型と下型の閉止を段階的に行なうことにより、確実なエア抜きを行うことができるので金型内にエアが残ることでボイドや成形ムラが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は下型にＢＭＣを挿填した時の金型を示す縦断面図である。
図２は図１からＰＶＣ管継手を設置してＰＶＣ管継手の上部にＢＭＣを挿填した時の金型を示す縦断面図である。
図３は図２から上型を閉止して加圧一体成形したときの金型を示す縦断面図である。
図４はＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手を示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図１は下型にＢＭＣを挿填した時の金型を示す縦断面図である。図２は図１からＰＶＣ管継手を設置してＰＶＣ管継手の上部にＢＭＣを挿填した時の金型を示す縦断面図である。図３は図２から上型を閉止して加圧一体成形したときの金型を示す縦断面図である。図４はＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手を示す縦断面図である。
図において、１は金型の下型であり、内部にはＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２のキャビティ３が形成されている。下型１の２方（ＰＶＣエルボ８の両開口部側）には油圧式のシリンダ４が開口部と略同一の軸線上に各々設置され、シリンダ４には、後記ＰＶＣエルボ８の開口部に挿嵌されるスライドコア５が各々設けられている。また、下型１の下部にはＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を取り出すための突き出しピン（図示せず）が設けられている。
スライドコアをＰＶＣエルボ８の各開口部に各々挿嵌することで、ＰＶＣエルボ８を金型に固定する作業を簡略化し、ＰＶＣエルボ８が動かないように固定すると共に、成形中にＰＶＣエルボ８の変形することを防止することができる。ここで、スライドコア５の外周寸法は、ＰＶＣエルボ８の内周寸法と０．１〜０．３ｍｍのクリアランスで形成されており、加圧一体成形時にＰＶＣエルボ８が軟化して変形しようとしてもスライドコア５によって設定された寸法に矯正することができる。このとき、固定されるＰＶＣエルボ８が射出成形時に内部応力によって寸法がずれていた場合でも、加熱されたスライドコアをＰＶＣエルボ８の開口部に各々挿嵌して加圧一体成形することで、成形時に受口のテーパや継手の角度のずれ等の寸法を正確な寸法に矯正することができ、寸法精度の良いＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を得ることができる。また、スライドコア５には、ＰＶＣエルボ８及びＦＲＰ層１０からなるＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２の開口部端面が当接する当接面１２が形成され、スライドコア５をＰＶＣエルボ８に挿嵌した時に、当接面１２がＰＶＣエルボ８端面の位置より０．３〜１．０ｍｍほど突出するようになっている。これにより、加圧一体成形時に当接面１２がＰＶＣエルボ８及びＦＲＰ層１０からなるＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２の開口部端面を押圧して、端面がシールされた状態となり、ＰＶＣエルボ８の端面や内周にＢＭＣ９が漏れ入ることが防止される。ここで、当接面１２の突出量は、ＰＶＣエルボ８端面を押圧させるために０．３ｍｍ以上である必要があり、ＰＶＣエルボ８端面への押圧の力が大きくなってＰＶＣエルボ８に負荷がかからないように１．０ｍｍ以下である必要がある。
また、シリンダ４の使用圧力は、加圧一体成形時にキャビティ３内に加わる内圧と同等以上であることが好ましい。さらに、上型６と下型１が閉止した時に上型６及び／又は下型１にスライドコア５又はシリンダ４に係合可能なストッパ部（図示せず）を設けることが好ましい。これは例えば、上型６に凸状のストッパ部を設け、スライドコア５にストッパ部と嵌合可能な凹状の嵌合部を設け、上型６と下型１を閉止した時にストッパ部と嵌合部が嵌合されるように形成することで、加圧一体成形時にキャビティ３内に加わる内圧によってスライドコア５が移動することを防止し、寸法精度の良いＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を得ることができる。また、ストッパ部を設けると、シリンダの使用圧力が加圧一体成形時にキャビティ３内に内圧より低くても良好な成形ができるので好適である。
６は金型の上型であり、内部にＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２のキャビティ３が形成されている。下型１と当接する上型６の当接面のうちキャビティ３の周縁部７は、キャビティ３の周縁部７を先端として鋭角になるように形成されている。このときの周縁部７の角度θは下型１との当接面に対して４５°になるように設けられている。
８は金型内に設置される予め射出成形にて成形されたＰＶＣ管継手であるＰＶＣエルボである。なお、本実施形態ではＰＶＣ管継手はエルボであるが、エルボ、ベンド、チーズ、ソケットが特に好適なものとして挙げられ、フランジ、キャップなどでも良い。
９は下型１、上型６に挿填されたＢＭＣであり、ＰＶＣエルボ８をＦＲＰ補強したときのＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２においてＦＲＰ層１０を形成する。
本発明で使用される予め成形されたＰＶＣ管継手の材質は特に限定されないが、一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。
ＢＭＣは、プ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、混練して粘土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シート状の成形材料をいう。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。特にＢＭＣは１回の成形に必要な材料を配分し易く、材料の無駄がなく廃棄物が少なく成形することができ、成形時にキャビティに合うように形を合わせて成形し易いので好適である。
本発明の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。不飽和ポリエステル樹脂は、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂であるとＰＶＣ継手にＦＲＰ層を形成する際にある程度の時間をかけて硬化することでエルボのような屈曲した流路を有する形状の継手に対して均質なＦＲＰ層を形成できるので好適であり、不飽和ポリエステル樹脂の多価アルコール成分として少なくとも一部にビスフェノール付加物を用いたもので、ビスフェノールを含む多価アルコール成分と、多塩基性酸成分を反応して得られる不飽和ポリエステル樹脂をスチレンモノマーに溶解し、重合禁止剤、重合触媒などを添加した液状樹脂が好適である。また、不飽和ポリエステル樹脂は、高分子量ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂含有液状樹脂と低分子量ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂含有液状樹脂からなるマトリックス液状樹脂を用いると、ＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手の耐アルカリ性が向上するので好適である。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。
また、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１００重量部に対して、補強繊維５０〜１５０重量部を配合することが好ましい。これは、補強用樹脂組成物の強度を得るために５０重量部以上である必要があり、組成物製造時の混練がやりやすい範囲内であり、成形後の表面に繊維が出て外観が悪くならないように１５０重量部以下である必要がある。また、ＦＲＰ層を形成するＢＭＣ又はＳＭＣに使用される補強繊維は、ガラス繊維が特に好ましいものとして挙げられ、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、３〜２５ｍｍにカットされたチョップドストランドが好適なものとして挙げられる。
また、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して無機充填材が０．２重量部〜１０重量部を配合することが好ましい。これは、組成物の熱伝導性を向上させるために０．２重量部以上である必要があり、組成物の貯蔵安定性を良好にして、耐衝撃性を低下させないために１０重量部以下である必要がある。また、本発明における無機充填材は、炭酸カルシウム、マイカ、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、クレー、パーライト、シラスバルーン、けいそう土、焼成アルミナ、ケイ酸カルシウム、タルク、などが挙げられる。この中でもシリカや炭酸カルシウムが特に好適である。
また、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、硬化剤を０．５〜４重量部を配合することが好ましい。樹脂組成物を好適な成形条件で硬化させるために０．５重量部以上である必要があり、樹脂が早く硬化しすぎて成形困難にならないように４重量部以下である必要がある。また、硬化剤としては低温用のものが望ましく、ビス（４−ターシャルブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（パーカドックス１６）、ターシャルアミルパーオキシ２−エチルヘキサノエート（トリゴノックス）、ベンゾイルパーオキサイド（カドックス）等が好適なものとして挙げられる。
また、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、その他に必要に応じて離型剤、増粘剤、着色剤、硬化促進剤等を添加することにより構成されても良い。各々の添加剤については、添加剤の硬化が発揮できる程度配合すれば良く、離型剤０〜２重量部、増粘剤０〜５重量部、着色剤０〜１５重量部、硬化促進剤０〜１重量部を配合してなることが好ましい。
また、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、充填材とをニーダーで混練し、次いで増粘剤を混合した後、補強繊維を均一に分散する。ニーダー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。また、ＳＭＣ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練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ＳＭＣとする。
ここで、上型６と下型１とからなる金型の温度は、４０〜１２０℃に設定する必要があり、６０〜１００℃がより好ましい。これは、ＢＭＣ９が硬化する時間を長くさせずに成形効率を上げるために金型温度は４０℃以上が良く、ＰＶＣエルボ８に膨れなどの変形が生じないために金型温度は１２０℃以下が良い。これにより、ＢＭＣ９の硬化温度は、４０〜１２０℃、より好ましくは６０〜１００℃であることが好適である。成形時間を長くさせずに生産性を向上させるために硬化温度は４０℃以上が良く、ＢＭＣ９の長期間使用できるように材質の劣化を抑えるために硬化温度は１２０℃以下が良い。ここで硬化温度とは、その温度の金型にてＢＭＣ９又はＳＭＣを使用して１００×１００×１０ｍｍの板状成形品を得るのに必要な成形時間が５分乃至２０分となるときの温度である。例えば、硬化温度８０℃のＢＭＣ９とは、８０℃の金型にて成形品を得るのに必要な成形時間が５〜２０分であるＢＭＣ９のことである。
これにより、ＢＭＣ９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７０℃であるＢＭＣ９の硬化剤としては、１０時間半減期温度が４０〜５０℃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ＢＭＣ９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℃であるＢＭＣ９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、混合物を密封して２０℃にて１日間熟成することによりＢＭＣ９を得る方法が採用される。
また、本発明の金型は上型および／または下型の当接面の少なくとも一部が、キャビティの周縁部７を先端として鋭角に形成されていることが好ましい。周縁部７の角度θは３０〜６０°で設けることが望ましく、３０〜４５°がより望ましい。鋭角とした周縁部７の先端強度を得るために３０°以上が良く、キャビティ３からはみ出たＢＭＣを金型で切断させるために６０°以下が良い。
次にＦＲＰ補強ＰＶＣ管継手の製造方法について説明する。
まず、８０℃に加熱された下型１にＢＭＣ９を挿填する（図１の状態）。次に、下型１の挿填されたＢＭＣ９の上に予め外周にプライマーを塗布したＰＶＣエルボ８を設置し、スライドコア５をＰＶＣエルボ８の各々の開口部に挿嵌させることでＰＶＣエルボ８を固定する。次に、ＰＶＣエルボ８の上部にＢＭＣ９を挿填する（図２の状態）。このとき、ＢＭＣ９の挿填量は、下型１にはキャビティ体積の２５〜４０％、ＰＶＣエルボ８の上部にはキャビティ体積の６０〜８０％を挿填する。また、ＰＶＣエルボ８の上部に挿填されるＢＭＣ９は、屈曲部分（図４の屈曲部分１１に相当するキャビティ３の位置）が多めになるように挿填する。
次に、８０℃に加熱された上型６と下型１を段階的に閉止する。ＢＭＣ９を挿填したときの上型６と下型１の全開時を開度１００％とすると、第一段階として開度１５〜２５％まで閉止した状態で一旦停止させて約１分間保持する。このとき上型６の凸部１３と下型１の凹部１４が半分程度まで嵌合した状態となり、金型内でＢＭＣ９が加熱されると共に、金型内のエア抜きが行なわれる。第二段階として開度３〜８％まで閉止した状態で一旦停止させて約１分間保持する。このとき上型６と下型１は僅かに隙間がある状態となり、ＢＭＣ９がキャビティ３内に行き渡るように押圧変形されると共にエア抜きが行なわれる。第三段階として開度０％の全閉状態で加圧一体成形が行われる。加圧一体成形して一定時間保持した後に、ＰＶＣエルボ８にＦＲＰ層１０が設けられてＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を形成し（図３の状態）、上型６を開いてスライドコア５を抜いた後、エジェクタピンでＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を押し出す。
以上の製造方法により、上型６と下型１の閉止を段階的に行なうことで確実なエア抜きを行うことができ、金型内にエアが残ることでボイドや成形ムラが発生することを防止でき、ＢＭＣ９を効率良く加熱することができる。また、本実施形態では下型１にキャビティ体積の２５〜４０％、ＰＶＣエルボ８の上部にキャビティ体積の６０〜８０％のＢＭＣ９を挿填しているが、ＢＭＣ９をＰＶＣエルボ８の上部に多く挿填しているのは、下型１とＰＶＣエルボ８の上部に同量のＢＭＣ９を挿填した時に、加圧一体成形時に下型１側のＢＭＣ９を上方向へ押し上げてキャビティ３内に充填させるより、ＰＶＣエルボ８の上部に挿填するＢＭＣ９の量を多くして、加圧一体成形時にＰＶＣエルボ８側のＢＭＣ９を下方向へ押し下げてキャビティ３内へ充填するほうが、ＢＭＣ９をキャビティ３内により効率よく行き渡らせることができるため好適である。管継手がエルボ、ベンド、チーズなどの流路の屈曲部分を有する場合、キャビティ３の屈曲部分にＢＭＣ９が多めになるように挿填すると、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２の使用時に流体圧が掛かると応力の集中するＰＶＣエルボ８の屈曲部分１１に強い強度を得て破損しにくくなるので好適である。
ここで、ＢＭＣ９の挿填量の合計はキャビティ体積に対して１０５〜１１５％の範囲内であることが望ましい。１００％を超えても良い理由は、キャビティ体積より少し多めに挿填することで金型内でＢＭＣ９がより強く加圧されて密度の高いＦＲＰ層１０を継手の全周に亘って均一に過不足なく形成させるためである。また、余分なＢＭＣ９がバリとして金型から漏れ出ることがあるが、金型から漏れ出たバリは、金型の当接面のキャビティの周縁部７の先端が鋭角に設けられていることにより、鋭角な周縁部７の先端でバリを切断することができ、発生したバリは金型内で切断された状態でＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を取り出すことができる。これにより、バリを取り外す手間を省くことができ、より短い時間で成形することができる。また、本発明の製造方法はＢＭＣを用いて成形することで、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボを製造する方法の中でも１回の成形に必要な材料の配分が容易で正確に行うことができる。このため、外径寸法の安定したＦＲＰ補強ＰＶＣエルボを成形できると共に、成形時の材料の無駄がなくなるので廃棄物が少なく成形を行うことができる。
上記の製造方法によって得られたＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２は、均一な肉厚のＦＲＰ層が形成されており、ウェルドライン部分の強度が他の部分と同等の強度が得られており、応力の集中し易い屈曲部分１１が破損しにくいため、高い耐水圧強度を有している。また、加熱されたスライドコアを挿嵌して加圧一体成形することで、受口のテーパや管継手の角度のずれ等の寸法を矯正して寸法精度の良いＦＲＰ補強ＰＶＣエルボを得ることができる。さらに、加圧一体成形により良好な外観を有しており、精度の良い外径寸法を得ることができる。そのため、配管施工した時のサポートの取り付けが行い易くなり好適である。
また、本発明の製造方法において、ＰＶＣエルボ８とＦＲＰ層１０との間にプライマー層（図示せず）を形成しても良く、ＰＶＣエルボ８の外周に予めプライマーを塗布しておき、ＦＲＰ層１０を形成しても良い。プライマー層（図示せず）を形成することにより、ＰＶＣエルボ８とＦＲＰ層１０とを強固に接合させ、ＰＶＣエルボ８とＦＲＰ層１０間に隙間が発生することを防止し確実な補強を行うことができる。また、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２に内水圧が加わった時に、ＦＲＰ層１０にクラックが生じた場合にはクラックがＰＶＣエルボ８へ伝播することを阻止することができ、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２の耐水圧強度を向上することができる。
次に、本発明のＦＲＰ補強ＰＶＣエルボを成形し、その性能を以下に示す試験方法で評価した。
（１）耐水圧強度試験
ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボの両開口部を密閉した状態で満水にした後、液温を上昇させて内部液温が９０℃となった状態で２時間保持し、その後徐々に水圧を上昇させ、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボが破損した時の水圧を測定した。
試験に使用したＢＭＣは以下の方法で製造した。
ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂を１００重量部、補強繊維として１３ｍｍにカットされたガラスチョップドストランド９５重量部、無機充填材としてシリカ粉末を１重量部、硬化剤を２．５重量部、着色剤を８重量部、ステアリン酸亜鉛を２重量部、酸化マグネシウムを２重量部とし、まず不飽和ポリエステル樹脂と着色剤と硬化剤を添加して約１分間ほど撹拌混合した後に上記ガラスチョップドストランドを除く残りの原料を添加して約３分間ほど撹拌混合する。次にガラスチョップドストランドを添加して約１０分間ほど攪拌混合する。そして得られた混合物を熟成させることによりＢＭＣを得た。
【実施例１】
【０００８】
呼び径１００ｍｍのＰＶＣエルボ８に、本実施形態の手順でＦＲＰ層１０を形成し、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２を得た。成形時の作業性と、成形後のＦＲＰ補強ＰＶＣエルボの外観と、耐水圧強度の評価を行なった。試験結果を表１に示す。
＜比較例１＞
熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、補強繊維としてガラスチョップドストランドマット及びガラスロービングクロスを用いて、ハンドレイアップ法にて、呼び径１００ｍｍのＰＶＣエルボに積層し、ＦＲＰ補強ＰＶＣエルボを得た。ＦＲＰ層の厚みは実施例１と同一に設定した。成形時の作業性と、成形後のＦＲＰ補強ＰＶＣエルボ２の外観と、耐水圧強度の評価を行なった。試験結果を表１に示す。
【表１】
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表１より、作業性においては、実施例１は作業が簡単で特に困難な作業がなく手間が掛からずに作業性が良好であったのに対し、比較例１ではハンドレイアップでＰＶＣエルボ全体にＦＲＰ層を設けるので作業が困難で手間が掛かるので作業性は悪かった。また、比較例１では成形中に廃棄物が多く出るため材料の無駄が多かったのに対し、実施例１ではバリが少し出た以外は廃棄されるものは無く、廃棄物は少なくて済んだ。また、外観においては、実施例１はＦＲＰ層が均一な肉厚で形成されて外径寸法が安定しており、表面がなめらかで光沢があり外観が良好であるのに対し、比較例１ではＦＲＰ層の肉厚にばらつきがあり、外径寸法も安定しておらず、表面にざらつきがあり光沢がなく外観は悪かった。また、耐水圧強度においては、強度自体は共に継手として使用するのに必要な強度を有しており、あまり大きな差はないが、肉厚が均一でありＦＲＰ層の密度が高く形成された実施例１の方が比較例１より耐圧強度は若干高くなり、より高い水圧に対して使用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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