(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体部の一端部にフランジが設けられた繊維強化樹脂製フランジ付き管状体であって、フランジの座面側表面に、不織布埋設層が設けられていて、少なくとも管状体部を形成する樹脂中に低収縮化剤が混入されており、不織布埋設層の樹脂中には低収縮化剤が混入されていないことを特徴とする繊維強化樹脂製フランジ付き管状体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、フィラメントワインディング（ＦＷ）法等によって製造される繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製フランジ付き管状体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＦＷ法によるＦＲＰ製フランジ付き管状体の製造方法としては、例えば、特開平２─３００５９２号公報に記載の如く、ＦＲＰ管の端部にフランジ部形成用の２枚の型板を定着し、これらの型板間を埋めるようにして硬化性樹脂含浸繊維材を巻回し、この巻回体の樹脂を硬化後、型板を脱型してＦＲＰ製フランジ付管を得る方法や、特開昭６２─１２７５８９号公報に記載の如く、管部分と２枚の型板間に、熱硬化性樹脂に浸漬されたガラス織物片を螺旋状に巻回することによってフランジを形成する方法等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の方法の如く、硬化性樹脂をマトリックスとする通常のＦＲＰ成形材料を用いてフランジを形成した場合には、硬化性樹脂の硬化に伴う収縮が避けられない問題であり、平滑性が最も要求されるフランジ座側表面に、硬化性樹脂の収縮によるクラックが発生したり、ボイドが発生して欠陥となる場合が多いという問題点がある。
【０００４】
そこで一般的には、硬化性樹脂の硬化に伴う収縮を押さえるために、硬化性樹脂中に低収縮化剤を配合する方法が採用されるが、上記の如き方法において、低収縮化剤を配合したＦＲＰ成形材料を用いてフランジを形成した場合には、フランジを型板に密着させた状態にて硬化させると、密着されている部分の低収縮効果が一番大きくなるために、型板が密着していた部分だけが白化してしまい、ＦＲＰ成形材料中に顔料を配合している場合には、特にその白化部分と他の部分との色差が顕著になり、後にゲルコート加工を施さねばならないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記の如き従来の問題点を解消することを目的としてなされたものであって、表面が平滑で、クラックやボイドのないフランジ座側表面を有し、更には、白化現象のないフランジ座側表面を有する繊維強化樹脂製フランジ付き管状体を提供することを目的としてなされたものてある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、管状体部の一端部にフランジが設けられたＦＲＰ製フランジ付き管状体であって、フランジの座面側表面に、不織布埋設層が設けられていて、少なくとも管状体部を形成する樹脂中に低収縮化剤が混入されており、不織布埋設層の樹脂中には低収縮化剤が混入されていないＦＲＰ製フランジ付き管状体である。
【０００７】
本発明において、管状体部には、ソケット管だけでなく、ベンド管、Ｔ字管、短管、レジューサーのようなものも含まれ、水道用の内圧管、その他フランジ連結される管路構造材として好適に使用される。
【０００８】
本発明において、フランジの外径は、ボルト締結が可能なように、通常は管状体部の外径の１．１〜１．７倍とされるのが好ましい。
【０００９】
本発明において、ＦＲＰを形成する樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂が使用される。
【００１０】
ＦＲＰを形成する強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維をはじめとする無機繊維、あるいはアラミド繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維をはじめとする有機繊維等が使用される。
強化繊維の形態としては、例えば、ロービング繊維をはじめ、ロービングクロステープやカラスクロステープ、すだれテープ、チョップドストランドテープ、コンティニュアステープ等のテープ状のもの挙げられる。
【００１１】
本発明において、不織布としては、例えば、ガラス繊維等の無機繊維、又はポリエステル繊維等の有機繊維をバインダーにて接着して布状にしたもの等が使用される。
【００１２】
不織布埋設層は、上記の樹脂中に不織布が埋設され、フランジの座面側表面を形成するように成形された構造を有している。
【００１３】
本発明においては、管状体部の受口部の最内周面やフランジの座面側最表面には、ウィーピング防止層が設けられるのが好ましい。ウィーピング防止層を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル─ブタジエン─スチレン共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテル・エーテルケトン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
【００１４】
本発明において、低収縮化剤としては、例えば、酢酸ビニルモノマー、酢酸ビニル─スチレンブロック共重合体等が使用される。
【００１５】
本発明におけるＦＲＰ製フランジ付き管状体を製造するのに使用されるマンドレルの材質としては、できるだけ剛性が高く、且つ軽量なものが好適に使用され、例えば、軟鋼（ＳＳ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（ＡＬ）、ジュラルミンをはじめとする金属材料を主体にしたものや、その他ポリウレタン等のゴム材が挙げられる。マンドレルとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等からなるブロー型も適宜使用することができる。
【００１６】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体の一例を示す断面図である。
１はＦＲＰ製フランジ付き管状体であって、管状体部１１の一端部にフランジ１２が設けられている。管状体部１１の他端部には受口部が形成されており、受口部の内周面にはウィーピング防止層１１１が設けられている。
【００１７】
フランジ１２の座面側表面には、不織布が埋設された不織布埋設層１２１が設けられている。
不織布埋設層１２１中には低収縮化剤が混入されておらず、不織布埋設層１２１を除く管状体部１１及びフランジ１２の硬化性樹脂中には低収縮化剤が混入されている。
【００１８】
次に、図１に示すＦＲＰ製フランジ付き管状体の使用態様を、図２を参照して説明する。
ＦＲＰ製フランジ付き管状体１のフランジ１２に、水道管用鋳鉄管等のフランジ付き管６のフランジ６１がパッキング６２を介してボルト６３で連結され、受口部にその内周面に設けられたウィーピング防止層１１１を介して水道管用ＦＲＰ管等の直管７がゴムリング７１並びに抜け止めリング７２を介在するようにして接続される。
この際、ＦＲＰ製フランジ付き管状体１のフランジ１２の座面側表面に設けられた不織布埋設層１２１は、平滑でクラックやボイドのないものであるので、水密性が高い。
【００１９】
次に、図１に示すＦＲＰ製フランジ付き管状体をＦＷ法により製造する工程を図３及び図４を参照して説明する。
図３（ａ）に示すように、ボビン４１からから引き出される連続繊維材４２を樹脂含浸槽のロール塗布により硬化性樹脂４３を含浸させた硬化性樹脂含浸強化連続繊維材４を、フィードアイ３を経て回転中のマンドレル２の周りに巻回していく。
【００２０】
フィードアイ３の作動を、図３（ｂ）を参照して説明する。
フィードアイ３は、図示しないトラバース台に取り付けられ、マンドレル２の軸方向にＸ軸方向の移動作動、マンドレル２に水平に近接離反するＺ軸方向の移動作動、及び垂直上下方向のＹ軸方向の移動作動が可能とされている。更に、フィードアイ３は、マンドレル２の回転軸を含む水平面上で回動するＶで示される回動作動、フィードアイ３への硬化性樹脂含連続繊維材４の送り出し方向を回転軸として回転するＵで示される回転作動が可能とされている。
【００２１】
そして、フィードアイ３の作動及びマンドレル２の回転は、コンピューター制御で予め定められたプログラムにより制御するようになされているのが好ましい。
【００２２】
マンドレル２として、図４（ａ）に示すように、基端部側に鍔板２１１が固設されマンドレル本体２１に中心軸２２が挿通され、マンドレル本体２１の先端部側に受口部形成用スペーサー２３が着脱自在に装着され、先端に繊維係止用治具２４が着脱自在に取着されたものを使用する。
【００２３】
まず、図４（ａ）に示すように、中心軸２５を挿通した状態のマンドレル本体２１に、鍔板２１１の先端側表面の全面に、低収縮化剤を混入していない硬化性樹脂を含浸させたドーナツ状の不織布をセットするか、又は、ドーナツ状の不織布をセットした後低収縮化剤を配合していない硬化性樹脂を含浸させるかして硬化性樹脂含浸不織布１２１′を当接する。
【００２４】
そして、マンドレル本体２１の先端部上に、外周面に予め成形した筒状のウィーピング防止用成形体１１１′をセットした受口部形成用スペーサー２３を装着し、その先端側に繊維係止用治具２４を装着して、マンドレル２を組み立てる。
【００２５】
次に、図４（ｂ）に示すように、マンドレル２の中心軸２２を図示しない巻回装置に取り付けて、マンドレル２を回転させつつ、その先端部側に装着した受口部形成用スペーサー２３の周りからマンドレル本体２１の基端部側の周りにかけて、筒状のウィーピング防止用成形体１１１′を介して、フィードアイ３により繊維係止用治具２４を経て、低収縮化剤を混入した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材４を巻回積層し、いったんマンドレル２の回転を停止させる。
【００２６】
次に、図４（ｃ）に示すように、鍔板２１１の先端側に所定間隙をあけるようにして環状の型板５１を配設する。型板５１はアーム５２により支持されており、アーム５２は中心軸２２上を摺動固定可能とされたリング５３に連結されている。
【００２７】
この状態にて、マンドレル２の回転を再開させ、鍔板２１１の先端側表面と型板５１との間に、硬化性樹脂含浸不織布１２１′を介して、フィードアイ３により、低収縮化剤を混入した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材４を巻回積層した後、マンドレル２の回転を停止する。
【００２８】
この状態にて、マンドレル２を取り外して、図示しない硬化庫等内にて硬化性樹脂を硬化させて、図１に示すようなＦＲＰ製フランジ付き管状体１を得る。
【００２９】
【作用】
本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体は、フランジの座面側表面に、不織布埋設層が設けられていることにより、フランジを形成する硬化性樹脂の硬化による収縮による影響が不織布の存在により緩和されるので、表面が平滑でクラックやボイドのないフランジ座側表面を有している。
【００３０】
本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体は、更に、少なくとも管状体部を形成する樹脂中に低収縮化剤が混入されており、不織布埋設層の樹脂中には低収縮化剤が混入されていないことにより、フランジの形成時にマンドレルの鍔板に密着していた部分が白化することがないので、白化現象のないフランジ座側表面を有している。
【００３１】
【実施例】
実施例
図２及び図３を参照して説明した工程により、呼び径１５０、フランジの外径３００ｍｍ、フランジの厚み２６ｍｍの図１に示すようなＦＲＰ製フランジ付き管継手の製造を行った。
【００３２】
ウィーピング防止層成形用成形体としては、厚さ１ｍｍのポリ塩化ビニルシートの成形品を用いた。
不織布に含浸させる硬化性樹脂としては、オルソ系不飽和ポリエステル（スチレン約４０重量％とナフテン酸コバルト含有）１００重量部に対して、硬化剤としてのメチルエチルケトンパーオキサイド０．７重量部と、顔料（ダークブルー）３重量部とを配合したものを用いた。
【００３３】
硬化性樹脂含浸強化連続繊維材を構成する硬化性樹脂としては、上記の硬化性樹脂に更に低収縮化剤としてスチレン─酢酸ビニル共重合体１７重量部を配合したものを用いた。連続繊維材としては、ガラスロービング（番手４５０００ｇ／ｋｍ）を１０本引き揃えたものを用いた。
【００３４】
不織布としては、厚さ３ｍｍのポリエステル繊維製のフェルト状の不織布（日本バイリーン社製）を用いた。
フィードアイの作動は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｕ回転作動の４作動にて行った。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、マンドレル２を回転させつつ、その先端部側に装着した受口部形成用スペーサー２２の周りからマンドレル本体２１の基端部側の周りにかけて、筒状のウィーピング防止用成形体を介して、フィードアイ３により繊維係止用治具２４を経て、低収縮化剤を配合した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材４を９０°±６０°の角度にて巻回積層し、いったんマンドレル２の回転を停止させた。
【００３６】
次に、図３（ｃ）に示すように、鍔板２１１の先端側に所定間隙をあけるようにして環状の型板５１を配設し、マンドレル２の回転を再開させ、鍔板２１１の先端側表面と型板５１との間に、ドーナツ状のウィーピング防止用成形体と硬化性樹脂含浸不織布を介して、フィードアイ３により、低収縮化剤を配合した硬化性樹脂を含浸させた硬化性樹脂含連続繊維材４を巻回積層した後、マンドレル２の回転を停止し後、硬化炉内にて７０℃にて１．５時間硬化させて脱型して、図１に示すようなＦＲＰ製フランジ付き管継手を得た。
【００３７】
この一連の成形時間は１個あたり９分間であった。
得られたＦＲＰ製フランジ付き管継手のフランジ座面側表面の白化及びボイド等の欠陥はみられなかった。
【００３８】
又、得られたＦＲＰ製フランジ付き管継手について、その両端に蓋をして、その蓋より静水圧を負荷することにより静水圧試験を行ったところ、最大静水圧４０ｋｇ／ｃｍ2 を十分クリアーできるものであった。
【００３９】
比較例
不織布埋設層を設けなかったこと以外は実施例と同様にして、ＦＲＰ製フランジ付き管継手を得た。
この一連の成形時間は１個あたり８分間であった。
得られたＦＲＰ製フランジ付き管継手のフランジ座面側表面には、白化及びボイドが数箇所にわたって見られた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体は、上記の如き構成とされていることにより、表面が平滑でクラックやボイドのないフランジ座側表面を有している。
【００４１】
更に、本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体は、上記の如き構成とされていることにより、更に、白化現象のないフランジ座側表面を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体の一例を示す一部切欠き正面図である。
【図２】図１に示すＦＲＰ製フランジ付き管状体の使用態様の例を説明する一部切り正面図である。
【図３】本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体の製造工程の概略の説明図であり、（ａ）は、その全体を説明する正面図、（ｂ）はフィードアイの作動状態を説明する斜視図である。
【図４】本発明のＦＲＰ製フランジ付き管状体の製造工程の一例の説明図であり、（ａ）はその前半の工程を説明する一部切欠き正面図、（ｂ）は中間の工程を説明する一部切欠き正面図、（ｃ）は後半の工程を説明する一部切欠き正面図である。
【符号の説明】
１  ＦＲＰ製フランジ付き管状体
１１  管状体部
１２  フランジ
１２１  不織布埋設層
【図１】
0003588501.tif 000002
【図２】
0003588501.tif 000003
【図３】
0003588501.tif 000004
【図４】
0003588501.tif 000005