(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備えるとともに繊維強化樹脂層を外層に備え、直管本体部と該直管本体部の両端部のフランジ部とを有するフランジ付き複層管の製造方法において、
円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ前記金型の軸方向に吐出位置を移動させて軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給し、前記直管本体部及びフランジ部の軟質合成樹脂層を一体の管状に形成する内層成形工程と、
熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を積層して前記直管本体部及びフランジ部の繊維強化樹脂層を一体に形成する外層成形工程とを含み、
前記内層成形工程では、前記軟質合成樹脂層を前記金型の両端部ほど厚肉に形成し、前記外層成形工程では、前記金型の両端部において、前記長繊維材料を鍔返し状に積層し、前記フランジ部を直管本体部に連続させて鍔状に成形することを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項２】
耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備えるとともに繊維強化樹脂層を外層に備え、直管本体部と該直管本体部の両端部のフランジ部とを有するフランジ付き複層管の製造方法において、
耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備え、繊維強化樹脂層を外層に備えたフランジ部付きの短管２つを、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面にそれぞれ対向させるとともに各短管のフランジ部を該金型の端部側に位置するように配置して該金型に装着し、
前記短管と短管との間の区間において、前記金型の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ該金型の軸方向に吐出位置を移動させて軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給し、管状の軟質合成樹脂層を形成する内層成形工程と、
熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を管状に積層して繊維強化樹脂層を成形する外層成形工程とを含み、
前記外層成形工程では、前記長繊維材料を、各短管の外周面に部分的に重ね合わせて積層し、前記短管の繊維強化樹脂層と一体の繊維強化樹脂層を形成することを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のフランジ付き複層管の製造方法において、
前記短管のフランジ部を挟持しうる挟持部を備えた固定治具を前記金型に装着し、該金型の外周面に前記短管を仮固定することを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項４】
耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備えるとともに繊維強化樹脂層を外層に備え、直管本体部と該直管本体部の両端部のフランジ部とを有するフランジ付き複層管の製造方法において、
円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ前記金型の軸方向に吐出位置を移動させて軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給し、前記直管本体部及びフランジ部の軟質合成樹脂層を一体の管状に形成する内層成形工程と、
熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を積層して前記直管本体部及びフランジ部の繊維強化樹脂層を一体に形成する外層成形工程とを含み、
前記外層成形工程では、前記軟質合成樹脂層の両端部を覆うように長繊維材料を積層し、前記軟質合成樹脂層の軸方向の端面を繊維強化樹脂層で被覆するとともに、前記金型の両端部において、前記長繊維材料を鍔返し状に積層し、前記フランジ部を直管本体部に連続させて鍔状に成形することを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載のフランジ付き複層管の製造方法において、
前記フランジ部の軸方向の端面に、軟質合成樹脂材からなる止水層を周設する工程を含むことを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載のフランジ付き複層管の製造方法において、
前記内層成形工程は、軟質合成樹脂材料を前記金型に螺旋状に供給する第一工程と、供給した軟質合成樹脂材料が未硬化である間に軟質合成樹脂層の表面を均す第二工程とを含むことを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載のフランジ付き複層管の製造方法において、
前記内層成形工程と前記外層成形工程との間に、熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維シート状物を前記軟質合成樹脂層の表面に巻きつける工程を含むことを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載のフランジ付き複層管の製造方法において、
前記内層成形工程の後、層間の接着強度を高めるプライマーを、前記軟質合成樹脂層の外周面に塗布するプライマー塗布工程を含むことを特徴とするフランジ付き複層管の製造方法。
【請求項９】
耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備え、繊維強化樹脂層を外層に備えるフランジ付き複層管であって、
前記軟質合成樹脂層は、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、軟質合成樹脂材料が螺旋状に供給されて成形された管状体であり、
前記繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料が前記軟質合成樹脂層の外周面に積層されて形成され、
前記軟質合成樹脂層は、軸方向の両端部に厚肉部を有することを特徴とするフランジ付き複層管。
【請求項１０】
耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備え、繊維強化樹脂層を外層に備えるフランジ付き複層管であって、
前記軟質合成樹脂層は、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、軟質合成樹脂材料が螺旋状に供給されて成形された管状体であり、
前記繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料が前記軟質合成樹脂層の外周面に積層されて形成され、
前記軟質合成樹脂層は、軸方向の端面が繊維強化樹脂層により被覆されていることを特徴とするフランジ付き複層管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ付き複層管の製造方法、及びこの製造方法により製造されたフランジ付き複層管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、港湾や航路等の浚渫には、水底から採取する土砂の種類や採取の方法により各種の方式が採用されており、特に砂地の浚渫には浚渫土量の大きいポンプ方式が適するとして多用されている。このポンプ方式は、ポンプ船に備えたポンプの吸水管で水底の土砂を水とともに吸い上げ、水と混合した状態の土砂を、水中や地上に配設した排砂管を経由して埋め立て地や土砂捨場等の適宜の場所に送るものである。
【０００３】
排砂管には、高い強度を有する長尺の鋼管が用いられている。鋼管同士の接合部には、長尺の排砂管を折曲自在に支持するためにゴム材からなる可撓性スリーブが備えられ、排砂管のフランジ部（ルーズフランジ型）と可撓性スリーブの継手フランジ（固定フランジ型）とが連結ボルトにより連結されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このように接合して長距離にわたって配設された排砂管は、浚渫対象域の変更に際しては、排砂管と可撓性スリーブを接合した状態のまま、クレーン等により水面に引き上げて移動する作業を行わなければならない。このとき、鋼管の重量が大きいことから重機を必要とする上、作業工程が煩雑であって作業人数及び作業時間のかかるものとなっていた。また、水底に配管されていた排砂管は、腐食により脆くなっており、可撓性スリーブを取り外したり、撤去作業を行ったりする際に破損を生じやすく、新たな排砂管に交換しなければならないことが多かった。しかしながら、近年の建築資材の価格高騰に伴って、鋼管からなる排砂管の価格も上昇していることから、新たな排砂管に交換すると非常にコストがかかってしまうという問題点も抱えていた。
【０００５】
上記のような従来の鋼管からなる排砂管に対し、軽量で作業性に富み、材料コストの低減を図ることのできる合成樹脂製の排砂管の開発が望まれた。しかしながら、合成樹脂製の排砂管とする場合、鋼管に劣らない十分な強度を備えさせ、土砂によっても内周面が摩耗しにくいようにすることが大きな課題点であった。
【０００６】
この点で、例えば、特許文献２には、超高分子量ポリエチレンからなる内層と、繊維強化プラスチックからなる外層とを備えた複合パイプについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６３−４９７７１号公報
【特許文献２】特開昭５８−６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献２に開示されたような複合パイプを現実に製造することができれば、内層によって耐摩耗性を備えさせることができ、外層の繊維強化プラスチックにより強度を確保することが可能となって、土砂等の摩耗性流体を移送するのにも適したものとなる。しかしながら、現状で、かかる内層及び外層を備えた複層管について、安価で生産性よく製造する方法は確立されておらず、特許文献２にも具体的な製造方法に関する記載は全くない。
【０００９】
また、排砂管に適用できる複層管としては、接合用のフランジ部に可撓性スリーブを連結して用いることから、直管部分のみならずフランジ部においても十分な強度を有することが求められる。つまり、フランジ部には、可撓性スリーブが連結ボルトにより緊結されて高い軸方向力及び摩擦力が作用し、管内の土砂を含む流水や浚渫機械等からの衝撃力も作用する。したがって、これらによってフランジ部に大きな剪断力が作用しても、フランジ部が破損しないように、十分な強度を持たせる必要がある。しかし、従来の合成樹脂製の複層管において、このような課題点を解決する手法は見出されておらず、排砂管に適用可能な複層管として開発が望まれた。
【００１０】
そこで本発明は、上記のような問題点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内面に備え、強度を高める繊維強化樹脂層を外面に備えたフランジ付き複層管に係る生産性の高い製造方法を確立し、土砂等の摩耗性流体の移送に用いることのできる十分な強度、軽量性、耐久性、及び耐腐食性のいずれにも優れたフランジ付き複層管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備えるとともに繊維強化樹脂層を外層に備え、直管本体部と該直管本体部の両端部のフランジ部とを有するフランジ付き複層管の製造方法を前提とする。この複層管の製造方法に対し、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ前記金型の軸方向に吐出位置を移動させて軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給し、前記直管本体部及びフランジ部の軟質合成樹脂層を一体の管状に形成する内層成形工程と、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を積層して前記直管本体部及びフランジ部の繊維強化樹脂層を一体に形成する外層成形工程とを含ませる構成としている。そして、前記内層成形工程では、前記軟質合成樹脂層を前記金型の両端部ほど厚肉に形成し、前記外層成形工程では、前記金型の両端部において、前記長繊維材料を鍔返し状に積層し、前記フランジ部を直管本体部に連続させて鍔状に成形することを特徴としている。
【００１２】
このような特定事項により、軟質合成樹脂層及び繊維強化樹脂層を所望の長さで管状に積層成形して複層管を得ることができる。前記金型に対しては、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出するとともに該金型の軸方向に吐出位置を移動させて、軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給することによって、耐摩耗性を備えた内層を管状に成形することができる。また、前記軟質合成樹脂層に繊維強化樹脂層を積層成形して外層を備えさせ、複層管としての強度を高めることができる。この繊維強化樹脂層は、前記金型の両端部では、長繊維材料を鍔返し形状に積層して形成されるので、フランジ部と直管本体部とに連続させて長繊維材料を配設することができ、直管本体部に一体のフランジ部を形成することができる。また、複層管の端部における軟質合成樹脂層が厚肉となり、土砂等の摩耗性流体の衝突が集中しやすい箇所である複層管の端部において、軟質合成樹脂層を厚肉に形成することができる。そのため、複層管の耐摩耗性及び耐久性を一層向上させることができる。これにより、フランジ部における破損を防止し、強度の高いフランジ付き複層管を形成することができる。
【００１３】
また、前記の目的を達成するための本発明の他の解決手段は、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備えるとともに繊維強化樹脂層を外層に備え、直管本体部と該直管本体部の両端部のフランジ部とを有するフランジ付き複層管の製造方法を前提とする。この複層管の製造方法に対し、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備え、繊維強化樹脂層を外層に備えたフランジ部付きの短管２つを、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面にそれぞれ対向させるとともに各短管のフランジ部を該金型の端部側に位置するように配置して該金型に装着し、前記短管と短管との間の区間において、前記金型の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ該金型の軸方向に吐出位置を移動させて軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給し、管状の軟質合成樹脂層を形成する内層成形工程と、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を管状に積層して繊維強化樹脂層を成形する外層成形工程とを含ませる構成とする。そして、前記外層成形工程では、前記長繊維材料を、各短管の外周面に部分的に重ね合わせて積層し、前記短管の繊維強化樹脂層と一体の繊維強化樹脂層を形成することを特徴としている。
【００１４】
この場合、２つの短管を用いてフランジ付き複層管を形成する。その際、複層管の直管本体部の繊維強化樹脂層を、２つの短管の外周面に前記長繊維材料を部分的に重ねて成形している。これにより、別体として形成したフランジ部付きの短管に対し、前記軟質合成樹脂層と、繊維強化樹脂層とを連続させて積層成形することができ、一体的なフランジ部と直管本体部とからなる複層管を得ることができる。得られた複層管は、直管本体部及びフランジ部ともに、軟質合成樹脂層による耐摩耗性と、繊維強化樹脂層による十分な強度とを有するものとなり、フランジ部の破損も防止しうるものとなる。
【００１７】
また、前記フランジ付き複層管の製造方法においては、前記短管のフランジ部を挟持しうる挟持部を備えた固定治具を前記金型に装着し、該金型の外周面に前記短管を仮固定することが好ましい。
【００１８】
これにより、フランジ部付きの短管を用いた場合の各成形工程において、軸まわりに回転する金型の外周面に配置された短管が、がたついたり位置ずれしたりするのを防止することができる。
【００１９】
また、前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備えるとともに繊維強化樹脂層を外層に備え、直管本体部と該直管本体部の両端部のフランジ部とを有するフランジ付き複層管の製造方法を前提とする。このフランジ付き複層管の製造方法に対し、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ前記金型の軸方向に吐出位置を移動させて軟質合成樹脂材料を螺旋状に供給し、前記直管本体部及びフランジ部の軟質合成樹脂層を一体の管状に形成する内層成形工程と、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を積層して前記直管本体部及びフランジ部の繊維強化樹脂層を一体に形成する外層成形工程とを含ませる構成としている。そして、前記外層成形工程では、前記軟質合成樹脂層の両端部を覆うように長繊維材料を積層し、前記軟質合成樹脂層の軸方向の端面を繊維強化樹脂層で被覆するとともに、前記金型の両端部において、前記長繊維材料を鍔返し状に積層し、前記フランジ部を直管本体部に連続させて鍔状に成形することが好ましい。
【００２０】
これにより、軟質合成樹脂層の端面を、より硬質であって高い強度を有する繊維強化樹脂層で被覆し、作用する軸方向力を繊維強化樹脂層で受ける構造とすることができ、軟質合成樹脂層と繊維強化樹脂層との界面が剥離するのを防ぐことも可能となる。また、軟質合成樹脂層に繊維強化樹脂層を積層成形して外層を備えさせ、フランジ付き複層管としての強度を高めることができる。この繊維強化樹脂層は、前記金型の両端部では、長繊維材料を鍔返し形状に積層して形成されるので、フランジ部と直管本体部とに連続させて長繊維材料を配設することができ、直管本体部に一体のフランジ部を形成することができる。
【００２１】
また、前記フランジ付き複層管の製造方法における前記内層成形工程のより具体的な構成として次のものが挙げられる。つまり、前記内層成形工程は、軟質合成樹脂材料を前記金型に螺旋状に供給する第一工程と、供給した軟質合成樹脂材料が未硬化である間に軟質合成樹脂層の表面を均す第二工程とを含む構成とすることである。
【００２２】
このように、第一工程にて前記金型に供給した軟質合成樹脂材料が、硬化しないうちにその表面を均す作業を第二工程として行うことによって、均一な肉厚の軟質合成樹脂層を得ることができる。また、軟質合成樹脂層が均一な肉厚で形成されることで、繊維強化樹脂層の肉厚も一定に管理することが容易となり、複層管としての所定の強度を発現させることが可能となる。
【００２３】
また、前記フランジ付き複層管の製造方法において、前記内層成形工程と前記外層成形工程との間に、熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維シート状物を前記軟質合成樹脂層の表面に巻きつける工程を行ってもよい。
【００２４】
これにより、軟質合成樹脂層の表面を均一に均すことができるので、前記第二工程に代わる工程として行うことができる。したがって、この場合にも、繊維強化樹脂層の肉厚も一定に管理することが容易となり、複層管としての所定の強度を発現させることが可能となる。
【００２５】
また、前記フランジ付き複層管の製造方法においては、前記内層成形工程の後、層間の接着強度を高めるプライマーを、前記軟質合成樹脂層の外周面に塗布するプライマー塗布工程を行うことが好ましい。
【００２６】
これにより、前記内層成形工程にて形成した軟質合成樹脂層に対して繊維強化樹脂層の付着性及び一体性を高めることができる。
【００２７】
また、前記フランジ付き複層管の製造方法においては、前記フランジ部の軸方向の端面に、軟質合成樹脂材からなる止水層を周設する工程を含むことが好ましい。
【００２８】
このような止水層を設けることにより、接合用のフランジ端面が止水層で被覆され、複層管同士の接合部における止水性を高めることが可能になる。また、複層管の端部における軟質合成樹脂層と繊維強化樹脂層との界面を止水層が塞ぐので、軟質合成樹脂層と繊維強化樹脂層との間への流水の浸入を防止し、層間剥離を防ぐことが可能となる。
【００２９】
また、上述した各解決手段に係るフランジ付き複層管の製造方法により製造されたフランジ付き複層管も本発明の技術的思想の範疇である。
【００３０】
つまり、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備え、繊維強化樹脂層を外層に備えるフランジ付き複層管であって、前記軟質合成樹脂層は、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、軟質合成樹脂材料が螺旋状に供給されて成形された管状体であり、前記繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料が前記軟質合成樹脂層の外周面に積層されて形成され、前記軟質合成樹脂層は、軸方向の端面が繊維強化樹脂層により被覆された構成とされる。
【００３１】
また、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を内層に備え、繊維強化樹脂層を外層に備えるフランジ付き複層管であって、前記軟質合成樹脂層は、円柱状の外周面を有して軸まわりに回転する金型の外周面に、軟質合成樹脂材料が螺旋状に供給されて成形された管状体であり、前記繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料が前記軟質合成樹脂層の外周面に積層されて形成され、前記軟質合成樹脂層は、軸方向の両端部に厚肉部を有する構成であってもよい。
【００３２】
このような構成に係るフランジ付き複層管は、内層の軟質合成樹脂層が耐摩耗性を有し、外層の繊維強化樹脂層が高い強度を確保するので、フランジ部及び直管本体部ともに、強度、軽量性、耐久性、及び耐腐食性のいずれにも優れたものとなり、土砂等の摩耗性流体の移送にも好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、内層に耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層を備え、外層に繊維強化樹脂層を備えるフランジ付き複層管を生産性よく製造することができ、土砂等の摩耗性流体を移送するのに適した複層管を形成することができる。また、フランジ部においても直管本体部と同等の十分な強度を確保することができ、軽量性、耐久性、及び耐腐食性のいずれにも優れた複層管とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態に係るフランジ付き複層管を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係るフランジ付き複層管の接合形態の一例を示す側面図である。
【図３】実施形態１に係るフランジ付き複層管の製造方法において、内層成形工程を模式的に示す説明図である。
【図４】実施形態１に係る外層成形工程を模式的に示す説明図である。
【図５】実施形態１に係るフランジ付き複層管の端部を模式的に示す半断面図である。
【図６】実施形態１に係るフランジ付き複層管の他の例を模式的に示す半断面図である。
【図７】実施形態１に係るフランジ付き複層管のさらに他の例を模式的に示す半断面図である。
【図８】実施形態２に係るフランジ付き複層管の端部を模式的に示す半断面図である。
【図９】実施形態２に係るフランジ付き複層管の他の例を模式的に示す半断面図である。
【図１０】実施形態３に係るフランジ付き複層管の製造方法において、準備工程を模式的に示す説明図である。
【図１１】図１０の次工程を示す説明図である。
【図１２】実施形態３に係る内層成形工程を終えた状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】実施形態３に係る外層成形工程を終えた状態を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態に係るフランジ付き複層管の製造方法及びその製造方法により得られるフランジ付き複層管について、図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
図１は、実施の形態に係るフランジ付き複層管を示す断面図である。図２は、実施の形態に係るフランジ付き複層管の接合形態の一例を示す側面図である。
【００３７】
フランジ付き複層管１（以下、単に複層管１という。）は、直管本体部１１と、この直管本体部１１の両端部のフランジ部１２とを有する。複層管１は、管全体にわたって、内層に耐摩耗性の軟質合成樹脂層２を備え、外層に繊維強化樹脂層３を備えている。両端のフランジ部１２のフランジ端面には、軟質合成樹脂材からなる止水層４が周設されている。また、直管本体部１１の軟質合成樹脂層２は、両端部において厚肉となるように形成されている。
【００３８】
軟質合成樹脂層２は、ポリウレタン、ポリエチレン等の高強度で耐摩耗性に優れた合成樹脂材料、又は合成ゴム材からなる。
【００３９】
また、繊維強化樹脂層３は、繊維強化複合材料より構成され、複合材料の母材樹脂（マトリックス）と、補強材である高強度繊維の組合せは多様である。好ましい例を挙げると、高強度繊維には、高強度及び高弾性率であるガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等を用いることができ、かかる高強度繊維からなる織布、不織布、又は高強度繊維を平行に引き揃えた基材を用いる。また、母材樹脂としては熱硬化性樹脂が好ましく、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチルテレフタレート樹脂等を用いることができる。
【００４０】
このような複層管１を排砂管として用いる場合、図２に示すように、複数本の複層管１を折曲自在に連結するために、フランジ部１２に可撓性スリーブ９が設けられる。複層管１の両端部のフランジ部１２は、可撓性スリーブ９の継手フランジ９１に挟持され、連結ボルト９２を締め付けて固定される。
【００４１】
これにより、これらの複層管１が、水底の土砂を、水とともに排送する排砂管を構成する。その際、耐摩耗性のある軟質合成樹脂層２が複層管１の内面を保護するので、内面の損傷を生じにくくし、繊維強化樹脂層３が複層管１の全体強度を確保して耐久性の高い排砂管とすることができる。また、所定箇所の浚渫を終えて次の浚渫箇所へ移動する場合には、水中部分の排砂管を可撓性スリーブと接合した状態のまま、クレーン等により水面に引き上げて、移動させる。この際、複層管１が合成樹脂製であるため、従来の鋼管からなる排砂管に比べ軽量で作業性に富み、腐食しにくい構成であるため、簡単に撤去作業を行うことができる。
【００４２】
このように排砂管として好適な複層管１は、円柱状外周面を有して軸まわりに回転する金型を用いて成形される。すなわち、複層管１は、前記金型の外周面に未硬化の軟質合成樹脂材料を吐出しつつ該金型の軸方向（長手方向）に吐出位置を移動させて、管状の軟質合成樹脂層２を形成し（内層成形工程）、さらに、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を積層して繊維強化樹脂層３を管状に成形する（外層成形工程）ことによって形成される。
【００４３】
ここで、複層管１の直管本体部１１に対しフランジ部１２を一体に形成する手法は、複数のバリエーションがある。以下では、複層管１の製造方法について、直管本体部１１とフランジ部１２とを同一工程により成形して複層管１を得る方法（実施形態１及び２）と、フランジ部１２を備える短管に対して直管本体部１１を成形して複層管１を得る方法（実施形態３）について説明する。
【００４４】
（実施形態１）
図３〜図５は、実施形態１に係るフランジ付き複層管１の製造方法を示し、図３は、内層成形工程を模式的に示す説明図、図４は、外層成形工程を模式的に示す説明図である。図５は、複層管の端部を模式的に示す拡大断面図である。
【００４５】
複層管１の製造は、円筒状又は円柱状の外周面を有する回転体である金型６を用いて行う。
【００４６】
先ず、図３に示すように、軸まわりに回転する金型６の外周面に未硬化の軟質合成樹脂材料２１を吐出しながら、吐出位置を金型６の軸方向に移動させて、軟質合成樹脂材料２１を螺旋状に供給する（内層成形工程）。金型６の外周面には、複層管１の製品長さに対応する範囲で、あらかじめポリエチレンフィルムを巻き付けて軟質合成樹脂材料２１の流動性を高めるようにしてもよい。
【００４７】
軟質合成樹脂材料２１には、耐摩耗性が良好であって、外層の繊維強化樹脂層３との接着性に優れた材料を選定することが好ましい。具体的には、軟質合成樹脂層２の硬さをＪＩＳ  Ｋ  ６２３５のタイプＡデュロメータ硬さ（ＨＡ）で３０〜１１０とすることにより、耐摩耗性を十分に備えさせることができる。例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６２３５のタイプＡデュロメータで計測される硬さが４０〜８０であって、引張強度が３〜１５ＭＰａであるポリウレタン樹脂材が、この軟質合成樹脂材料２１として好適である。
【００４８】
ここで、軟質合成樹脂層２の材料であるポリウレタン樹脂材を金型６に吐出するには、ポリオール成分とイソシアネート成分とを、ミキシングヘッドにて撹拌混合後、ミキシングヘッド先端に取り付けた吐出ノズル７から混合原液（軟質合成樹脂材料２１）を吐出させる。その際、図３に示すように、吐出ノズル７を、回転する金型６の外周面を軸方向に移動させることによって、金型６の外周面に対して軟質合成樹脂材料２１を螺旋状に供給することができる。この供給された軟質合成樹脂材料２１は、金型６の外周面にて反応が急速に進行して硬化する。これにより、管状の成形体である軟質合成樹脂層２を形成することができる。
【００４９】
軟質合成樹脂層２の肉厚は、金型６の回転速度、吐出ノズル７の移動速度、及び吐出量により制御することができる。金型６が低速回転である場合、供給された軟質合成樹脂材料２１の表面に凹凸を生じやすく、螺旋状となった材料同士の重合部分に段差を生じてしまいやすい。このため、金型６の回転速度は比較的高速であることが好ましく、高速回転させた金型６に対する吐出ノズル７の移動速度によって、軟質合成樹脂層２の肉厚を制御することが最も好ましい。
【００５０】
また、内層成形工程では、軟質合成樹脂層２を金型６の両端部において厚肉に形成する（図５参照）。これは、軟質合成樹脂材料２１を供給する第一工程において、吐出量を増大させ、又は吐出ノズルの移動速度を低下させることで、軟質合成樹脂層２の端部を厚肉とすることができる。これにより、軟質合成樹脂層２と、後述するフランジ部１２の端面に設ける止水層４との接着面積を増大させることができ、これらの一体性を高めることが可能となる。
【００５１】
かかる内層成形工程において、軟質合成樹脂材料２１を金型６の外周面に螺旋状に供給する前記工程を第一工程とし、さらに、供給した軟質合成樹脂材料２１が未硬化である間に軟質合成樹脂層２の表面を均す第二工程とを続けて行うことが好ましい。
【００５２】
前記のように、第一工程では、軟質合成樹脂材料２１を供給することで、金型６の外周面をその混合原液の反応性流体が螺旋状を描くように順に覆っていく。このとき、直前に供給された軟質合成樹脂材料２１と、これに接して、直後に供給された軟質合成樹脂材料２１とは、部分的に重なり合う。この重合部分が、そのまま硬化すると、軟質合成樹脂層２の表面に段差を生じ、平滑な表面が得られにくい。
【００５３】
そこで、内層成形工程の第二工程として、軟質合成樹脂材料２１が未硬化である間に、その表面の重合部分を平滑に均す作業を行う。軟質合成樹脂層２の表面を均す手段は、金型６の大きさや、軟質合成樹脂材料２１の硬化速度に合わせて適宜選択することができる。例えば、ブロアにより圧縮空気を吹き付けて軟質合成樹脂材料２１を金型６の外周面に流動させて平滑にしたり、軟質合成樹脂層２の表面に沿う形状のプレート、ヘラ、又はローラ等で均したりする等の手段があげられる。これにより、均一な肉厚の軟質合成樹脂層２が得られる。
【００５４】
また、軟質合成樹脂層２の表面を均すことに代えて、内層成形工程の第二工程として、軟質合成樹脂層２の表面にガラス繊維シート状物を巻きつけて積層させ、軟質合成樹脂層２の表面を平滑にする処理を行ってもよい。この場合、軟質合成樹脂層２には、表面にプライマー（接着を促進する塗布材料）を塗布し、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維シート状物を全面に巻きつける。これにより、軟質合成樹脂材料２１の材料同士の重合部分がガラス繊維シート状物により被覆され、軟質合成樹脂層２の表面に生じている段差を解消することができる。また、ガラス繊維シート状物が、この軟質合成樹脂層２と、次工程で形成する繊維強化樹脂層３との間に介装されることになるので、ガラス繊維のアンカー効果によって繊維強化樹脂層３を安定化させ、軟質合成樹脂層２と繊維強化樹脂層３との密着性を高めるものとなる。かかるガラス繊維シート状物としては、例えばガラス繊維からなるガラスマットやガラスペーパー等を用いることができる。
【００５５】
次に、軟質合成樹脂層２の表面に、次工程で形成する繊維強化樹脂層３との接着強度を高めるため、プライマーを塗布する（プライマー塗布工程）。プライマーには、例えば、イソシアネートを酢酸エチルやジクロロメタン等の溶剤で希釈したものを使用することができる。プライマーの塗布量は、軟質合成樹脂層２の表面を薄く覆う程度でよく、例えば１５０ｇ／ｍ2の塗布量で足りる。プライマー塗布後、３０〜６０分間放置し、プライマーを定着させる。
【００５６】
次に、プライマーを塗布した軟質合成樹脂層２の表面に、図４に示すように、長繊維材料３１を積層し、熱硬化性樹脂３２を含浸させて、繊維強化樹脂層３を成形する（外層成形工程）。長繊維材料３１は、高強度繊維からなる織布、不織布、又は平行に引き揃えた高強度繊維材とされる。
【００５７】
具体的には、長繊維材料３１としてガラス繊維からなる長尺のガラスマットに、熱硬化性樹脂３２としての不飽和ポリエステル樹脂を含浸させ、回転する金型６に供給する。つまり、図４に示すように、軟質合成樹脂層２の上に、長繊維材料３１を螺旋状に巻き回しながら、熱硬化性樹脂３２を含浸させていく。
【００５８】
次に、巻き回した長繊維材料３１を金型６の外周面に固定するため、ガーゼ等の保持シート材を全体に巻き付ける。さらに、熱硬化性樹脂３２である不飽和ポリエステル樹脂を含浸させたガラスロービング（長繊維材料３１）を、前記保持シート材の上から巻き回して積層成形する。
【００５９】
かかる長繊維材料３１は、ガラスマット、ガラスロービングのほか、ガラスペーパーやガラスロービングクロス等であってもよく、また、材質はガラス繊維のほか、炭素繊維等であってもよい。熱硬化性樹脂３２は、不飽和ポリエステル樹脂のほか、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等であってもよく、適宜、硬化剤や架橋剤を混合してもよい。
【００６０】
この外層成形工程において、成形体の両端部においては、熱硬化性樹脂３２を含浸したシート状の長繊維材料３１を重ね、鍔返し状に積層していく。これにより、図５に示すように、直管本体部１１に連続させて鍔状のフランジ部１２を積層成形することができる。
【００６１】
さらに、熱硬化性樹脂３２を含浸した長繊維材料３１の上に、図示しないバッグフィルムを巻き、繊維強化樹脂層３の表面を平滑に整える。熱硬化性樹脂３２は、約３０分でゲル化し、その後硬化して、複合繊維基材を構成する。
【００６２】
フランジ部１２のフランジ端面には、軟質合成樹脂材からなる円環状の止水層４を接着する。この止水層４は、フランジ部１２のフランジ端面を被覆するパッキンとなる。止水層４の軟質合成樹脂材には、内層成形工程と同様のポリウレタン樹脂材を用いることができる。また、止水層４は、軟質合成樹脂材の硬さを、タイプＡデュロメータ硬さ（ＨＡ）で５０〜７０とすることにより、十分な止水性及び耐摩耗性を発揮させることができる。
【００６３】
止水層４は、図１に示すように、端部の厚肉とされた軟質合成樹脂層２及び繊維強化樹脂層３に接着して一体化され、複層管１の端部における軟質合成樹脂層２と繊維強化樹脂層３との界面の剥離を防ぐ。また、複層管１の端部における軟質合成樹脂層２が厚肉であるので、フランジ端面に止水層４を設ける際の、軟質合成樹脂層２と止水層４との接着面積を大きく確保でき、両者の接着性を高めることができる。
【００６４】
以上の各工程により、軟質合成樹脂層２を内層に備えて耐摩耗性を有し、繊維強化樹脂層３を外層に備えて高い強度を確保した複層管１を得ることができる。この複層管１は、両端部において、熱硬化性樹脂３２を含浸した長繊維材料３１を鍔返し形状に積層させることでフランジ部１２が形成されているので、フランジ部１２と直管本体部１１とにまたがって補強繊維材が連続的に配置されており、高い剪断強度を備えたものとなる。これにより、複層管１を、強度、軽量性、耐久性、及び耐腐食性のいずれにも優れたものとし、土砂等の摩耗性流体を移送するのに適したものとすることができる。
【００６５】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係るフランジ付き複層管の製造方法及びその製造方法により得られるフランジ付き複層管について説明する。図６〜図９は、実施形態２に係るフランジ付き複層管の端部をそれぞれ模式的に示した半断面図である。
【００６６】
複層管１においては、図１及び図５に示した形態のほか、軟質合成樹脂層２の厚肉に形成する範囲を広げ、図６〜図９に示すような各断面形状の軟質合成樹脂層２としてもよい。
【００６７】
すなわち、図６に示す形態では、軟質合成樹脂層２は、直管本体部１１の軸方向の中央部においては、一定の肉厚で形成されている。これに対し、直管本体部１１の端部寄りから、フランジ部１２の端部までの範囲では、軟質合成樹脂層２は、漸次拡径して厚肉に形成され厚肉部２３を構成している。このような軟質合成樹脂層２の厚肉部２３は、例えば管径が２０００ｍｍである複層管１では、管端部から軸方向に約３００〜７００ｍｍの範囲に形成される。また、直管本体部１１の軸方向の中央部における軟質合成樹脂層２の肉厚が約３ｍｍであるのに対し、管端部においては約４〜８ｍｍの肉厚となるように厚肉部２３が形成される。
【００６８】
図７に示す形態では、軟質合成樹脂層２は、直管本体部１１の端部寄りからフランジ部１２端部にかけて一定の厚さの厚肉部２３が形成されている。例えば、管径が２０００ｍｍである複層管１では、直管本体部１１の軸方向の中央部における軟質合成樹脂層２が約３ｍｍの厚さであるのに対し、直管本体部１１の端部及びフランジ部１２にかけて形成された厚肉部２３では、約４〜８ｍｍの範囲内での一定の肉厚で形成される。
【００６９】
軟質合成樹脂層２の厚肉部２３は、前記実施形態１と同様、軟質合成樹脂材料２１を供給する第一工程において、フランジ部１２から直管本体部１１の端部にかけて又は直管本体部１１の端部からフランジ部１２にかけて、軟質合成樹脂材料２１の吐出量を増大させ若しくは吐出ノズルの移動速度を低下させることによって、厚肉に形成されている。
【００７０】
フランジ部１２の軸方向の端面には、軟質合成樹脂材からなる円環状の止水層４を接着する。この止水層４は、フランジ部１２のフランジ端面を被覆するパッキンとなる。止水層４は、軟質合成樹脂層２の厚肉部２３及び繊維強化樹脂層３に接着して一体化され、複層管１の端部における軟質合成樹脂層２と繊維強化樹脂層３との界面の剥離を防ぐ。特に、軟質合成樹脂層２に厚肉部２３が設けられることにより、接着性の良い軟質合成樹脂層２と止水層４との接着面積を増大させることができ、両者の一体性を高めることが可能となる。
【００７１】
また、図２に示したように、複数本の複層管１を可撓性スリーブ９を介して折曲自在に連結して排砂管として用いる場合、複層管１のフランジ部１２近傍で管路が曲げられるため、フランジ部１２の内周面において土砂等の摩耗性流体の衝突が集中することになる。よって、図６及び図７に示すように、軟質合成樹脂層２に厚肉部２３を設けることで、耐摩耗性及び耐久性を一層向上させることができる。
【００７２】
さらに、図８又は図９に示すように、複層管１において、軟質合成樹脂層２の軸方向の端面を繊維強化樹脂層３で被覆した断面構造としてもよい。
【００７３】
図８は、図６に示した複層管１に対し、繊維強化樹脂層３を軟質合成樹脂層２の端面まで被覆させて、繊維強化樹脂層３の端部に環状突部３４を設けた例を示す。また、図９は、図７に示した複層管１に対し、繊維強化樹脂層３の端部に同様の環状突部３４を設けた例を示す。これらの場合、外層成形工程において、厚肉部２３を備えた軟質合成樹脂層２の軸方向の端部を、熱硬化性樹脂３２を含浸したシート状の長繊維材料３１で包むように折り込んで積層する。その後、長繊維材料３１を反対側へ鍔返し状に積層する。これにより、複層管１として、直管本体部１１と鍔状のフランジ部１２とに連続する繊維強化樹脂層３を形成する。加えて、複層管１のフランジ部１２においては、繊維強化樹脂層３に環状突部３４を形成し、軟質合成樹脂層２の端面（厚肉部２３の端部）を繊維強化樹脂層３で被覆した断面形状とすることができる。
【００７４】
このように軟質合成樹脂層２の端面を被覆する環状突部３４は、軟質合成樹脂層２よりも硬質であって高い強度を有している。また、フランジ部１２の端面には止水層４（パッキン）が設けられ、複層管１同士の連結により圧潰される。この際、止水層４に作用する軸方向力を、硬質の環状突部３４で受けることができる。そのため、止水層４は十分に圧潰され、止水性能を向上させることができる。また、環状突部３４を形成することにより、軟質合成樹脂層４の厚肉部２３に対して軸方向力が作用するのを回避できるので、複層管１の端部において軟質合成樹脂層２と繊維強化樹脂層３との界面が剥離するのを防ぐことができる。
【００７５】
なお、繊維強化樹脂層３の環状突部３４の大きさは、軸方向力を受けた際に十分な強度を発揮し、かつ、複層管１の内周面に露出する熱硬化性樹脂３２の面積を少なく抑えて耐摩耗性を低下させない範囲で設定されることが好ましい。そのため環状突部３４は、例えば、管径が２０００ｍｍである複層管１では、フランジ部１２の端部から軸方向に５〜１５ｍｍの長さで形成されることが好ましい。
【００７６】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係るフランジ付き複層管の製造方法について説明する。図１０〜図１３は、実施形態３に係る複層管１の製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。
【００７７】
なお、この実施形態３では、内層成形工程と外層成形工程との基本構成が実施形態１とほぼ同様であるため、重複する内容及び構成部材については同符号を用いて説明を省略し、この形態の特徴部分について説明を行うこととする。
【００７８】
実施形態３では、フランジ部１２を備えた短管５を２つ用いて複層管１を形成する。短管５は、耐摩耗性を有する軟質合成樹脂層５１からなる内層と、繊維強化樹脂層５２からなる外層とを有する。また、短管５は、繊維強化樹脂層５２が、短管２の先端部（フランジ部１２の反対側端部）に向けて、漸次縮径しておりテーパー面が形成されている。
【００７９】
先ず、図１０に示すように、２つの短管５、５をそれぞれ金型６の両端部寄りに対向させて装着する。このとき、装着する２つの短管５は、それぞれ、フランジ部１２が金型６の端部側に位置するように、先端部同士を対向させて配置する。
【００８０】
図１１に示すように、軸まわりに回転する金型６に対して、各短管５を、固定治具６１を用いて仮固定することが好ましい。例示の形態に係る固定治具６１は、金型６の端部に装着される支持部６２と、支持部６２に対してフランジ部１２を挟み込み、ボルト締結によりフランジ部１２を挟持する挟持部６３とを備えている。固定治具６１の支持部６２は、ビス又はボルト等の止着具により金型６の端部に取り付けられ、容易に取り外すことのできる構成とされている。かかる固定治具６１を金型６の両端部に、少なくとも１つずつ取り付けて短管５のフランジ部１２を保持する。これにより、短管５が金型６に仮固定され、後の工程での短管５のがたつきや位置ずれを抑えることができる。なお、固定治具６１を、金型５の端部に、均等間隔で複数個取り付けて、短管５をより安定的に固定するようにしてもよい。
【００８１】
次に、短管５と短管５との間の区間において、内層成形工程を行う。つまり、回転する金型６の外周面に、未硬化の軟質合成樹脂材料２１を吐出ノズル７から吐出しながら金型６の軸方向に移動させて、軟質合成樹脂材料２１を螺旋状に供給する（図３参照）。これにより、図１２に示すように、２つの短管５、５の間に、管状の軟質合成樹脂層２を形成することができる。
【００８２】
次に、軟質合成樹脂層２の表面に、次工程で形成する繊維強化樹脂層３との接着強度を高めるため、プライマー（接着を促進する塗布材料）を塗布する（プライマー塗布工程）。
【００８３】
続いて、図１３に示すように、短管５と短管５との間の区間において、外層成形工程を行う。つまり、図４に示した態様で、長繊維材料３１に熱硬化性樹脂３２を含浸させつつ、軟質合成樹脂層２に巻き回して繊維強化樹脂層３を管状に積層成形する。図１０に示したように、短管５の繊維強化樹脂層５２は、先端部に向けて漸次縮径されている。外層成形工程では、長繊維材料３１を短管５の繊維強化樹脂層５２の外周面に部分的に重ね合わせて積層する。これにより、図１３に示すように、短管５の繊維強化樹脂層５２と、積層成形する繊維強化樹脂層３とを一体に形成することができ、これらの接着面積を増大させることができる。
【００８４】
なお、短管５は、軟質合成樹脂層５１を、繊維強化樹脂層５２の先端部から延出させて、部分的に露出させておいてもよい。このような短管５を金型６に装着することで、内層成形工程においては、軟質合成樹脂層２を短管５の軟質合成樹脂層５１に接合させて成形することができ、これらの接着性を高めることが可能となる。
【００８５】
以上の各工程により、２つの短管５、５に連続させて直管本体部１１の軟質合成樹脂層２と繊維強化樹脂層３とを管状に成形することができ、直管本体部１１と両端部のフランジ部１２とを一体に形成することができる。フランジ部１２は、あらかじめ短管５に設けられており、短管５に対して軟質合成樹脂層２及び繊維強化樹脂層３を連続させて成形するので、フランジ部１２における一定の強度を確保した状態で複層管１を形成することができる。これにより、複層管１を、強度、軽量性、耐久性、及び耐腐食性のいずれにも優れたものとし、土砂等の摩耗性流体を移送するのに適したものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、両端部にフランジを備えたフランジ付き複層管に対して好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１      フランジ付き複層管
１１    直管本体部
１２    フランジ部
２      軟質合成樹脂層
２１    軟質合成樹脂材料
２３    厚肉部
３      繊維強化樹脂層
３１    長繊維材料
３２    熱硬化性樹脂
３４    環状突部
４      止水層
５      短管
５１    軟質合成樹脂層
５２    繊維強化樹脂層
６      金型
６１    固定治具
６２    支持部
６３    挟持部
７      吐出ノズル
９      可撓性スリーブ
９１    継手フランジ
９２    連結ボルト
【図１】
0005702659.tif 000002
【図２】
0005702659.tif 000003
【図３】
0005702659.tif 000004
【図４】
0005702659.tif 000005
【図５】
0005702659.tif 000006
【図６】
0005702659.tif 000007
【図７】
0005702659.tif 000008
【図８】
0005702659.tif 000009
【図９】
0005702659.tif 000010
【図１０】
0005702659.tif 000011
【図１１】
0005702659.tif 000012
【図１２】
0005702659.tif 000013
【図１３】
0005702659.tif 000014