(57)【要約】【課題】チョップドストランドを用いることなく、クラックのない繊維強化樹脂パイプを簡単に製造する。【解決手段】補強繊維の各ロール体Ｒから引き出された一方の補強繊維群ＦＡを含浸装置６の含浸槽６１を通過させ、光重合開始剤が配合された重合性樹脂組成物を含浸させた後、回転する成形型２に巻き取らせる。また、補強繊維の各ロール体Ｒから引き出された他方の補強繊維群ＦＣをコイルワインディング供給装置７に導き、重合性樹脂組成物が含浸されて成形型２に巻き取られる一方の補強繊維群ＦＡに供給する。この際、他方の補強繊維群ＦＣの各補強繊維は、ランダムに蛇行して一方の補強繊維群ＦＡに載置され、重合性樹脂組成物によりその状態に粘着される。そして、一方の補強繊維群ＦＡに他方の補強繊維群ＦＣを積層した状態で成形型２に巻き取った後、光照射装置３を介して光を照射し、重合性樹脂組成物を硬化させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型が回転自在に軸支されるとともに、光照射装置が設けられた成形部と、複数個の補強繊維のロール体が配列され、各補強繊維ロール体からそれぞれ引き出された補強繊維群を下流側に導く補強繊維集積部と、光重合開始剤を含む重合性樹脂組成物が貯留された含浸槽を備え、一方の補強繊維群に重合性樹脂組成物を含浸させる含浸装置とともに、他方の補強繊維群の各補強繊維を、重合性樹脂組成物が含浸されて回転する成形型に巻き取られる一方の補強繊維群上にそれぞれランダムに蛇行するように供給するフィラメントワインディング供給装置が設けられた補強繊維供給部と、から構成され、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群上にランダムに蛇行した他方の補強繊維群を積層した状態の補強繊維群を回転する成形型に巻き取るとともに、成形型に巻き取られた補強繊維群に光照射装置を介して光を照射して重合性樹脂組成物を硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項２】
前記含浸装置に、一方の補強繊維群の巻き取り方向の下流側に位置して櫛状のガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項３】
前記フィラメントワインディング供給装置から供給される他方の補強繊維群の単位時間あたりの長さが、成形型に巻き取られる一方の補強繊維群の単位時間あたりの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項４】
前記フィラメントワインディング供給装置に、他方の補強繊維群の供給方向の下流側に位置して他方の補強繊維群の幅方向の蛇行を規制するガイド板を設けたことを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項５】
前記成形部に、成形型の外周面に光を照射可能な補助光照射装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項６】
前記成形型が型開き、型閉め可能であることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項７】
前記光照射装置が、成形型の外周面に対向する照射位置と退避位置間を進退自在であることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項８】
前記補強繊維供給部が、成形型に接近する作業位置と、離隔した退避位置間を往復移動可能であることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【請求項９】
前記成形型の下方に位置して重合性樹脂組成物を回収するトレーが設置され、その流出開口にフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂パイプの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂パイプの製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、繊維強化樹脂パイプは、金属管、コンクリート管に比べて軽量であることから、施工性に優れており、このため、広く普及している。
【０００３】
このような繊維強化樹脂パイプは、軸方向に移動しつつ周方向に回転する芯型の周囲に、複数本の周方向強化用長繊維補強材を連続的に巻回するとともに、下側と上側に巻回される周方向強化用長繊維補強材の間に、軸方向強化用長繊維補強材を周方向強化用長繊維補強材に交差するように規則的な蛇行形状で連続的に供給し、これらの長繊維補強材に重合性樹脂組成物を含浸させ、重合性樹脂組成物を熱硬化させることにより製造されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５６−１０４０２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した繊維強化樹脂パイプは、周方向強化用長繊維補強材の層と軸方向強化用長繊維補強材の層とを比較すると、周方向強化用長繊維補強材の層の樹脂比率が高いため、かつ、軸方向強化用長繊維補強材は、規則的に蛇行して供給されることから、その変曲点において、周方向強化用長繊維補強材と略平行となり、補強繊維が集中するため、急激な重合反応時に周方向強化用長繊維補強材層と軸方向強化用長繊維補強材層の間において、特に、軸方向強化用長繊維補強材の変曲点部分に集中してクラックが入るおそれがあった。
【０００６】
このような問題点から、軸方向強化用長繊維補強材に代えてチョップドストランドを用いて繊維強化樹脂パイプを製造することが現在採用されている。具体的には、重合性樹脂組成物を芯型上もしくは含浸槽にて含浸させた周方向強化用長繊維補強材を芯型に巻回するとともに、必要に応じてチョップドストランドを芯型上に振りかけてパイプ状に賦形し、賦形後にヒータなどにより重合性樹脂組成物を硬化させて繊維強化樹脂パイプを製造するものであり、この結果、チョップドストランドがほぼランダムに分布し、繊維方向の集中によるクラックの発生を防止することができる。
【０００７】
ところで、このようにして繊維強化樹脂パイプを製造するに際しては、次のような問題点がある。
（１）  重合性樹脂組成物が、常温以下で反応が開始される低温反応型重合開始剤によって重合するようになっているため、重合完了までに時間がかかり、生産性が低い。
（２）  余剰の重合性樹脂組成物を芯型などの下方に設けた容器で受けて再利用を図るようにしているが、重合性樹脂組成物には、常温以下で反応が開始される低温反応型重合開始剤が配合されているため、常温で放置している間も硬化が進行し、十分に再利用が図れない。また、回収された重合性樹脂組成物にチョップドストランドが混入するため、チョップドストランドを除去する必要があり、作業効率が悪い。
（３）  チョップドストランドが振りかけられる直前に、ガラス繊維ロービングをチョッパーで切断してチョップドストランドを得るようにしているため、切断時および振りかけ時に、チョップドストランドが作業場内に飛散し、作業環境が悪化するおそれがある。したがって、大がかりな排気設備などが必要となり、設備コストがかかる。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、チョップドストランドを用いることなく、重合反応を短時間で完了させてクラックのない繊維強化樹脂パイプを簡単に製造することのできる製造装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形型が回転自在に軸支されるとともに、光照射装置が設けられた成形部と、複数個の補強繊維のロール体が配列され、各補強繊維ロール体からそれぞれ引き出された補強繊維群を下流側に導く補強繊維集積部と、光重合開始剤を含む重合性樹脂組成物が貯留された含浸槽を備え、一方の補強繊維群に重合性樹脂組成物を含浸させる含浸装置とともに、他方の補強繊維群の各補強繊維を、重合性樹脂組成物が含浸されて回転する成形型に巻き取られる一方の補強繊維群上にそれぞれランダムに蛇行するように供給するフィラメントワインディング供給装置が設けられた補強繊維供給部と、から構成され、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群上にランダムに蛇行した他方の補強繊維群を積層した状態の補強繊維群を回転する成形型に巻き取るとともに、成形型に巻き取られた補強繊維群に光照射装置を介して光を照射して重合性樹脂組成物を硬化させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、補強繊維集積部に配置された各ロール体の補強繊維の一半部は、一方の補強繊維群として、含浸装置を経て重合性樹脂組成物を含浸されて引き出され、回転する成形型に巻き取られる。また、補強繊維の他半部は、他方の補強繊維群として、フィラメントワインディング供給装置まで引き出され、フィラメントワインディング供給装置によって繰り出される。
【００１１】
他方の補強繊維群を成形型に巻き取られる一方の補強繊維群に向けて供給すれば、他方の補強繊維群は、ランダムに蛇行しながら一方の補強繊維群上に載置されるとともに、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群に粘着されてランダムに蛇行した状態に保持される。したがって、回転する成形型には、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群上にランダムに蛇行して粘着された他方の補強繊維群を積層した状態の補強繊維群が巻き取られる。
【００１２】
このようにして成形型に補強繊維群が巻き取られて一定の厚みに到達すれば、含浸装置による一方の補強繊維群の重合性樹脂組成物の含浸を停止するとともに、フィラメントワインディング供給装置を停止させ、さらに、成形型の回転を停止した後、一方の補強繊維群および他方の補強繊維群を切断する。
【００１３】
次いで、成形型を回転させるとともに、光照射装置を介して光を照射すると、成形型に積層された補強繊維群に含浸された重合性樹脂組成物には、光重合開始剤が配合されているため、光を受けて硬化を開始する。そして、一定時間にわたって光を照射することにより、重合性樹脂組成物が硬化して繊維強化樹脂パイプが製造されたならば、光照射を停止させるとともに、成形型の回転を停止させ、製造された繊維強化樹脂パイプを取り出す。
【００１４】
この結果、製造された繊維強化樹脂パイプは、その周方向に一方の補強繊維群が積層され、その軸線方向には、ランダムに蛇行した他方の補強繊維群が積層されることになり、一方の補強繊維群の補強繊維と、他方の補強繊維群の補強繊維が集中する箇所は発生せず、クラックの発生を確実に防止することができる。
【００１５】
また、重合性樹脂組成物に光重合開始剤を配合していることにより、光を照射すれば、速やかに硬化が開始されるため、繊維強化樹脂パイプを短時間に製造することが可能となり、作業効率を向上させることができる。また、光を照射しなければ硬化が開始されないことから、余剰の重合性樹脂組成物を回収して再利用を図ることができる。
【００１６】
本発明において、前記含浸装置に、一方の補強繊維群の巻き取り方向の下流側に位置して櫛状のガイド部材を設けると、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群における各補強繊維が櫛状のガイド部材の各歯間を通過することにより、それらの補強繊維の間隔を保持して下流側に導くことができる。このため、一方の補強繊維群の補強繊維同士が重合性樹脂組成物によって束状に粘着して空隙が発生し、一方の補強繊維群上に供給される他方の補強繊維群が空隙から脱落するのを確実に防止することができる。
【００１７】
本発明において、前記フィラメントワインディング供給装置から供給される他方の補強繊維群の単位時間あたりの長さが、成形型に巻き取られる一方の補強繊維群の単位時間あたりの長さよりも大きいと、成形型に巻き取られる一方の補強繊維群上に他方の補強繊維群を供給するとき、他方の補強繊維群における各補強繊維は、その速度の速い分だけ一方の補強繊維群上で弛むことになり、前後左右方向にランダムに蛇行しながら載置される。しかも、一方の補強繊維群に重合性樹脂組成物が含浸されているため、他方の補強繊維群の各補強繊維は、一方の補強繊維群に粘着されてランダムに蛇行した状態に保持される。
【００１８】
本発明において、前記フィラメントワインディング供給装置に、他方の補強繊維群の供給方向の下流側に位置して他方の補強繊維群の幅方向の蛇行を規制するガイド板を設けると、他方の補強繊維群が、重合性樹脂組成物が含浸されて成形型に巻き取られる一方の補強繊維群の幅を越えて逸脱するのを規制することができ、一方の補強繊維群に他方の補強繊維群の各補強繊維を脱落させることなく確実に載置することができる。
【００１９】
本発明において、前記成形部に、成形型の外周面に光を照射可能な補助光照射装置を設けると、後になるほど補強繊維が厚く積層されて光が透過しにくく、硬化しにくくなるような箇所においては、重合性樹脂組成物を含浸した一方の補強繊維群が成形型に巻き取られて積層される際、硬化しにくい箇所に光を照射することができる。このため、一方の補強繊維群の巻き取り開始段階で重合性樹脂組成物を硬化させることができ、硬化しにくい箇所が未硬化のまま繊維強化樹脂パイプが製造されるのを防止することができる。
【００２０】
この場合、補助光照射装置としては、安全性の観点から、紫外線を含むものの、可視光リッチとなっていることが好ましい。
【００２１】
本発明において、前記成形型が型開き、型閉め可能であると、型閉めすることにより、製造された繊維強化樹脂パイプを成形型から簡単に取り出すことができるため、好ましい。
【００２２】
本発明において、前記光照射装置が、成形型の外周面に対向する照射位置と退避位置間を進退自在であると、光照射装置を退避位置に移動させることにより、成形型を回転させて補強繊維群を巻き取る際、成形型と光照射装置との干渉を防止することができるとともに、製造された繊維強化樹脂パイプを取り出す際、円滑に作業することができる。
【００２３】
本発明において、前記補強繊維供給部が、成形型に接近する作業位置と、離隔した退避位置間を往復移動可能であると、補強繊維供給部を前進させて、回転する成形型に補強繊維群を巻き取って一定厚み積層することができ、一方、成形型に一定厚み積層された補強繊維群に光を照射して含浸された重合性樹脂組成物を硬化させる際、光照射装置の邪魔にならないように補強繊維供給部を後退させることができる。また、直径の異なる繊維強化樹脂パイプに対してそれぞれ補強繊維供給部の作業位置を決めることができ、１台の製造装置によって各種直径の繊維強化樹脂パイプを製造することができる。
【００２４】
本発明において、前記成形型の下方に位置して重合性樹脂組成物を回収するトレーが設置され、その流出開口にフィルターが設けられていると、成形型を回転して重合性樹脂組成物が含浸された補強繊維群を積層する際、滴下する重合性樹脂組成物とともに、余剰に含浸された重合性樹脂組成物を押し出して、滴下する余剰の重合性樹脂組成物をトレーに回収することができる。すなわち、重合性樹脂組成物は、未だ光が照射されていないため、硬化は開始されておらず、再利用が可能である。このため、重合性樹脂組成物の可使時間が長くなる。また、トレーにフィルターが設けられているため、ゴミなどが混入することを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
まず、本発明の繊維強化樹脂パイプ１０の製造装置１を説明するのに先立って、繊維強化樹脂パイプ１０について説明する。
【００２７】
繊維強化樹脂パイプ１０は、土木用配管、その他の配管の端部同士を接続する配管用継手であって、図１２に示すように、ゴム製リング１１と、該ゴム製リング１１の外周面を覆ってその同心上に積層された筒状の繊維強化樹脂層１２と、から形成されている。
【００２８】
ゴム製リング１１は、繊維強化樹脂パイプ１０の両端近傍に配設され、外周面に複数個の凹部１１ａが形成されている。
【００２９】
繊維強化樹脂層１２は、その内周面に前述したゴム製リング１１の凹部１１ａに対応した凸部１２ａが形成されており、繊維強化樹脂層１２とゴム製リング１１が相互に離脱しないようになっている。
【００３０】
このような繊維強化樹脂パイプ１０に土木用配管などを挿入することにより、ゴム製リング１１の内周面が土木用配管などの外周面に密着し、両者を止水する。
【００３１】
次に、このような繊維強化樹脂パイプ１０を製造する本発明の製造装置１の一実施形態について、図１乃至図２に基づいて説明する。
【００３２】
この製造装置１は、成形部１Ａと、成形部１Ａから離隔して設置された補強繊維集積部１Ｂと、成形部１Ａと補強繊維集積部１Ｂとの間に配設された補強繊維供給部１Ｃと、から構成されている。
【００３３】
成形部１Ａには、成形型２が回転自在に軸支されるとともに、光重合開始剤が配合された重合性樹脂組成物を硬化させる光照射装置３が設けられている。
【００３４】
成形型２は、図３乃至図５に示すように、一端面側にフランジ部材２１（図５参照）が一体に固定され、繊維強化樹脂パイプ１０の内径に相当する外径の外周面を有する固定金型２２と、固定金型２２の外周面の外径と同一の外径の外周面を有し、固定金型２２の両端部にそれぞれ回動自在に軸支された一対のスイング金型２３と、固定金型２２の外周面の外径と同一の外径の外周面を有し、固定金型２２に対して昇降自在な昇降金型２４と、固定金型２２に固定されたフランジ部材２１と対向するように、固定金型２２、スイング金型２３および昇降金型２４の各他端面側に対して着脱自在なフランジ部材２５と、からなり、図示しない駆動装置を介して成形型２を型開きすることにより、図３に示すように、固定金型２の外周面、一対のスイング金型２３の外周面および昇降金型２４の外周面によって繊維強化樹脂パイプ１０の内径に相当する外径の連続する円周面を形成する。
【００３５】
一方、成形型２が型開き状態にあるとき、図示しない駆動装置を介して成形型２を型閉めすることにより、図４に示すように、固定金型２２に対して昇降金型２４が上昇するとともに、一対のスイング金型２３が内方に回動し、型開きしたときの成形型２の外径よりも、固定金型２２の外周面とスイング金型２３の外周面との間隔が縮小する。この状態において、固定金型２２、一対のスイング金型２３および昇降金型２４に対してフランジ部材２５を着脱することができるとともに、ゴム製リング１１を装着することができる。
【００３６】
また、昇降金型２４は、固定金型２２に設けたリニアガイド２２２に案内されて昇降する。
【００３７】
また、固定金型２２、一対のスイング金型２３および昇降金型２４の各外周面には、前述したゴム製リング１１の断面形状に略対応する形状の周溝がそれらの取付位置に対応する位置に形成されるとともに、他端面側近傍に位置して凹部が形成され（図５に固定金型２２の周溝２２ａおよび凹部２２ｂが示されているが、一対のスイング金型２３および昇降金型２４についても、図示しないが、固定金型２２の周溝２２ａおよび凹部２２ｂに連続する周溝および凹部が形成されている。）、成形型２の型開き時において、それらの周溝および凹部は、周方向に連続するようになっている。
【００３８】
一方、フランジ部材２５の内周面には、連続する固定金型２２の凹部２２ｂ、スイング金型２３の凹部および昇降金型２４の凹部の断面形状に対応する形状の凸部２５ａがそれらの形成位置に対応して形成されており、フランジ部材２５は、型開きした固定金型２２、一対のスイング金型２３および昇降金型２４の各凹部にそれぞれ凸部２５ａが嵌合することにより相互に位置決めされる。
【００３９】
光照射装置３は、成形部１Ａに上下方向に間隔をおいて左右方向（図２の上下方向）に敷設された一対のガイドレール３１と、ガイドレール３１上に摺動自在に載置された摺動フレーム３２と、摺動フレーム３２に一体に連結され、一対のＵＶランプ３４（図１参照）が配設されたランプシェード３３と、からなり、ランプシェード３３には、図示しない送風機に接続された送排気ダクト３５が接続されている。
【００４０】
そして、詳細には図示しないが、成形部１Ａに設置された電動モータを回転駆動させることにより、スクリュー軸が回転し、スクリュー軸が螺合された摺動フレーム３２がガイドレール３１に沿って左右方向に移動し、ランプシェード３３を成形型２の上方側外周面に対向する照射位置と、成形部１Ａに退避した退避位置との間を往復移動することができる。また、同様に、光照射装置３は、図示しない電動モータとスクリュー軸の組み合わせを利用して成形部１Ａに対して昇降自在となっており、成形型２の直径の大小に対応することができる。
【００４１】
また、光照射装置３のランプシェード３３の周囲には、ＵＶランプ３４の点灯時、有害な紫外線が外部に漏洩しないように、カーテン（図示せず）が垂設されている。また、必要に応じて製造装置１の周囲に遮光カーテン（図示せず）を張りめぐらせることができ、その際、作業者の立ち入りを規制するようにしている。
【００４２】
なお、成形部１Ａには、前述した光照射装置３と合わせて、紫外線を含むものの、可視光をより多く含む光を照射可能なランプ３６１を備えた補助光照射装置３６が設けられており、成形型２の外周面に対向する照射位置（図２の鎖線状態）と、成形型２から離隔した格納位置（図２の実線状態）との間を回動することができる。
【００４３】
ここで、補助光照射装置３６が照射位置に回動した場合、ゴム製リング１１の外側端面と、成形型２の外周面と、フランジ部材２１，２５の内端面とによって形成されるＡ部分（図５参照）に主に光を照射できるように、スリットを形成したカバー（図示せず）がランプ３６１に装着されている。
【００４４】
また、成形部１Ａには、成形型２の下方側外周面に対向して重合性樹脂組成物を回収するトレイ９が配設されており、その勾配の合流部に形成された開口には、フィルター９１が設けられている。このフィルター９１を通過した重合性樹脂組成物は回収マス９２に回収され、回収ポンプ９３を介して後述する含浸装置６の含浸槽６１に回収される。
【００４５】
補強繊維集積部１Ｂは、ガラスロービングなどの補強繊維Ｆのロール体Ｒを荷台４上に複数個配列して構成され、荷台４には、各補強繊維Ｆをそれぞれ挿通させる多数の穴を形成したガイド４１が固定されている。そして、各ロール体Ｒからそれぞれ引き出された補強繊維Ｆは、ガイド４１を経て引き揃えられて二分され、その一半部が後述する補強繊維供給部１Ｃの含浸装置６に、その他半部がフィラメントワインディング供給装置７にそれぞれ導かれている。
【００４６】
ここで、含浸装置６に導かれた補強繊維群を、一方の補強繊維群と記載して符号ＦＡを用い、また、フィラメントワインディング供給装置７に導かれた補強繊維群を、他方の補強繊維群と記載してに符号ＦＣを用いるものとする。
【００４７】
なお、補強繊維供給部１Ｃの含浸装置６に導く複数個の補強繊維Ｆのロール体Ｒと、フィラメントワインディング供給装置７に導く補強繊維Ｆのロール体Ｒとを各装置に合わせて個別に配置し、各装置に供給するようにしてもい。
【００４８】
補強繊維供給部１Ｃは、前後方向（図１の左右方向）に移動自在な供給フレーム５と、供給フレーム５にそれぞれ設けられた含浸装置６と、フィラメントワインディング供給装置７と、押圧ローラ装置８と、から構成されている。
【００４９】
供給フレーム５は、図６および図７に示すように、前後方向に敷設された一対のガイドレール５１と、ガイドレール５１上に摺動自在に載置されたフレーム本体５２と、フレーム本体５２に設けられた電動モータ５３と、その出力軸に設けられた鎖車５４と、フレーム本体５２に回転自在に軸支された回転軸５５と、回転軸５５に固定された鎖車５６およびピニオン５７と、一対のガイドレール５１間に敷設されたラック５８と、からなり、鎖車５４，５６間にはチェーン５９が無端状に巻回され、また、ピニオン５７がラック５８と噛合されている。
【００５０】
したがって、電動モータ５３を回転駆動させることにより、鎖車５４，５６およびチェーン５９を介して設定された減速比で回転軸５５を回転させると同時に、ラック５８と噛み合うピニオン５７を回転させる。このため、ラック５８に対してフレーム本体５２をガイドレール５１に沿って前後方向に移動させることができる。
【００５１】
なお、供給フレーム５のフレーム本体５２には、前述した補強繊維集積部１Ｂから引き出された他方の補強繊維群ＦＣの各補強強繊Ｆを方向を変えてフィラメントワインディング供給装置７に導くため、各補強繊維Ｆを挿通させる多数の穴が形成されたガイド５９が設けられている。
【００５２】
また、供給フレーム５のフレーム本体５２には、一方の補強繊維群ＦＡの下方に位置するとともに、下流側に向けて樋５０（図１参照）が延設されている。このため、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群ＦＡから滴下した重合性樹脂組成物を集めてトレイ９に導くことができる。この場合、供給フレーム５の進退距離に合わせて、樋５０の長さが設定されている。
【００５３】
含浸装置６は、図８に詳細に示すように、供給フレーム５のフレーム本体５２に固定され、光重合開始剤が配合された重合性樹脂組成物を貯留する含浸槽６１と、含浸槽６１の前後各端部上方にそれぞれ一対ずつ設けられたガイドローラ６２と、フレーム本体５２に固定された昇降シリンダ６３（図１参照）と、昇降シリンダ６３のピストンロッドに固定され、図示しないガイドに沿って昇降自在なカバー６４と、カバー６４に垂設された一対の含浸ローラ６５と、からなり、昇降シリンダ６３を伸長作動させることにより、左右各一対のガイドローラ６２間において、カバー６４を介して一対の含浸ローラ６５を下降させ、左右各一対のガイドローラ６２間を通過する一方の補強繊維群ＦＡを含浸槽６１に貯留された重合性樹脂組成物に浸漬させることができる。
【００５４】
さらに、含浸槽６１には、前方のガイドローラ６２の下流側に位置して櫛状のガイド部材６６が設けられている。このガイド部材６６は、重合性樹脂組成物が含浸されて前方に導かれた一方の補強繊維群ＦＡの各補強繊維Ｆが重合性樹脂組成物を介して付着し、束状となることによって一方の補強繊維群ＦＡに空隙が生じるのを防止している。すなわち、後述するように、他方の補強繊維群ＦＣを一方の補強繊維群ＦＡ上に供給するとき、一方の補強繊維群ＦＡに形成された空隙を通して他方の補強繊維群ＦＣの各補強繊維Ｆが地上に落下するのを防止する。
【００５５】
なお、後方のガイドローラ６２の上流側に位置して、前述した補強繊維集積部１Ｂから引き出された一方の補強繊維群ＦＡの各補強強繊Ｆを方向を変えて、ほぼ水平にガイドローラ６２に導くため、各補強繊維Ｆを挿通させる多数の穴が形成されたガイド６７が設けられている。
【００５６】
フィラメントワインディング供給装置７は、図９および図１０に示すように、供給フレーム５のフレーム本体５２に左右方向に間隔をおいて上下方向に延びる一対のガイドレール７１と、ガイドレール７１に摺動自在に載置された昇降フレーム７２と、フレーム本体５２に回転自在に軸支されるとともに、昇降フレーム７２に螺合されたハンドル７３１を有するスクリュー軸７３と、昇降フレーム７２に回転自在に軸支された供給ローラ７４と、供給ローラ７４の外周面に接して昇降フレーム７２に回転自在に軸支された補助ローラ７４１と、昇降フレーム７２に設けられた電動モータ７５と、電動モータ７５の出力軸に設けられた鎖車７６と、供給ローラ７４の回転軸に設けられた鎖車７７と、鎖車７６，７７間に無端状に巻回されたチェーン７８と、からなり、電動モータ７５を回転駆動させることにより、鎖車７６，７７およびチェーン７８を介して設定された減速比で供給ローラ７４を回転させると同時に、供給ローラ７４に接する補助ローラ７４１を逆方向に回転させることができる。この際、供給ローラ７４および補助ローラ７４１間を通過するように導かれた他方の補強繊維群ＦＣをその前方に向けて供給することができる。
【００５７】
ここで、供給ローラ７４の回転速度、すなわち、単位時間当たりの他方の補強繊維群ＦＣの供給長さは、前述した成形型２の周速、すなわち、単位時間当たりの一方の補強繊維群ＦＡの巻き取り長さよりも若干大きく設定されている。このため、後述するように、引き揃えられて成形型２に巻き取られる一方の補強繊維群ＦＡ上に他方の補強繊維群ＦＣを供給するとき、他方の補強繊維群ＦＣにおける各補強繊維Ｆは、その速度の速い分だけ一方の補強繊維群ＦＡ上で弛むことになり、一方の補強繊維群ＦＡ上に前後左右方向にランダムに蛇行しながら載置される（図１１参照）。
【００５８】
この場合、ハンドル７３１を回転操作することにより、スクリュー軸７３が回転し、該スクリュー軸７３に螺合された昇降フレーム７２をガイドレール７１に沿って昇降させることができる。すなわち、成形型２に巻き取られる一方の補強繊維群ＦＡの通過する高さに合わせて、他方の補強繊維群ＦＣの供給高さ位置を調整することができる。
【００５９】
なお、昇降フレーム７２には、その前方に位置して一対のガイド板７９が支持ロッド７２１回りに回動自在に装着されている。このガイド板７９は、フィラメントワインディング供給装置７を介して供給される他方の補強繊維群ＦＣが、一方の補強繊維群ＦＡの幅を超えて逸脱しないように規制するものである。
【００６０】
また、供給フレーム５には、補強繊維集積部１Ｂから引き出されて、供給フレーム５に設けたガイド５９を通過した他方の補強繊維群ＦＣの各補強強繊Ｆを方向を変えて、ほぼ水平に供給ローラ７４に導くため、各補強繊維Ｆを挿通させる多数の穴が形成されたガイド７０が設けられている。
【００６１】
押圧ローラ装置８は、図１および図２に示すように、供給フレーム５のフレーム本体５２に左右方向に間隔をおいて上下方向に延びるガイドレール８１と、ガイドレール８１上に摺動自在に載置された昇降フレーム８２と、昇降フレーム８２に水平軸回りに回動自在に軸支されたアーム８３と、アーム８３と昇降フレーム８２間に配設された押圧シリンダ８４と、アーム８３の先端に回転自在に軸支された押圧ローラ８５と、昇降フレーム８２に設けられた電動モータ８６と、電動モータ８６の出力軸に連結されて、昇降フレーム８２に螺合されたスクリュー軸８７と、からなり、押圧シリンダ８４を伸縮作動させることにより、押圧ローラ８５を成形型２の外周面に接する押圧位置と、その外周面から離隔した退避位置との間に揺動させることができる。また、電動モータ８６を回転駆動させることにより、スクリュー軸８７が回転し、スクリュー軸８７が螺合された昇降フレーム８２をガイドレール８１に沿って上下方向に移動させることができ、成形型２の大きさに合わせて、押圧ローラ８５を成形型２の外周面に接するように調整することができる。
【００６２】
次に、このように構成された製造装置１の作動について説明する。
【００６３】
まず、図４に示すように、成形型２を型閉めする。次いで、フランジ部材２５を簡易クレーンなどを利用して固定金型２２から取り外した後、型閉めされた成形型２の固定金型２２の周溝２２ａにゴム製リング１１を装着する。そして、フランジ部材２５を再び固定金型２５に装着する。この際、固定金型２２の凹部２２ｂにフランジ部材２５の凸部２５ａを嵌合させ、固定金型２２に対してフランジ部材２５を位置決めする。
【００６４】
フランジ部材２５を装着したならば、図３に示すように、成形型２を型開きする。この際、各スイング金型２３の凹部および昇降金型２４の凹部をフランジ部材２５の凸部２５ａに嵌め込むことにより、それぞれ位置決めする。また、各ゴム製リング１１を各スイング金型２３の各周溝および昇降金型２４の各周溝にそれぞれ装着する。
【００６５】
一方、補強繊維集積部１Ｂに配置された各ロール体Ｒの補強繊維Ｆは、ガイド４１の各穴に挿通され、引き揃えられて二分された後、その一半部は、一方の補強繊維群ＦＡとして、含浸装置６のガイド６７の各穴に挿通され、次いで、前後各一対ずつのガイドローラ６２に挟み込まれるように、それらの間に挿通され、さらに、ガイド部材６６の各歯間を通過して含浸槽６１の下流側まで引き出される。
【００６６】
また、他半部は、他方の補強繊維群ＦＣとして、フレーム本体５２に設けたガイド５９，５９の各穴に挿通された後、フィラメントワインディング供給装置７のガイド７０の各穴に挿通され、供給ローラ７４および補助ローラ７４１に挟み込まれるように、それらの間に挿通され、その下流側に引き出される。
【００６７】
この後、供給フレーム５の電動モータ５３を駆動させ、鎖車５４，５６およびチェーン５９を介してラック５８に噛み合うピニオン５７を回転させ、フレーム本体５２を作業位置まで前進させる。
【００６８】
次いで、含浸装置６まで引き出された一方の補強繊維群ＦＡを図示しない治具に結束した後、治具を成形型２に係止して成形型２を若干回転させ、一方の補強繊維群ＦＡを成形型２の外周面に略１周ほど巻き付ける。この際、詳細には図示しないが、成形型２の外周面に巻き付けられた一方の補強繊維群ＦＡに重合性樹脂組成物を塗布し、成形型２に粘着させる。また、ハンドル７３１を回転操作して昇降フレーム７２を昇降させ、供給ローラ７４および補助ローラ７４１の高さを調整する。合わせて、押圧ローラ装置８の電動モータ８６を駆動させ、押圧ローラ８５が成形型２の外周面に接するように、高さを調整する。
【００６９】
さらに、補助光照射装置３６を照射位置に回動させ、成形型２の外周面に対向させる。また、含浸装置６の昇降シリンダ６３を伸長作動させ、押圧ローラ６５を含浸槽６１の内部に進入させ、前後各一対ずつのガイドローラ６２間にわたって引き出された一方の補強繊維群ＦＡを含浸槽６１の重合性樹脂組成物に浸漬させる。
【００７０】
この後、図示しない治具を成形型２から離脱させて成形型２を回転させると、成形型２の外周面に粘着された一方の補強繊維群ＦＡは、成形型２の外周面に巻き取られる。この際、一方の補強繊維群ＦＡは、含浸槽６１に貯留された重合性樹脂組成物中を通過するため、重合性樹脂組成物が含浸されて成形型２に巻き取られる。ここで、補助光照射装置３６のランプ３６１を点灯すれば、ゴム製リング１１の外側端面と、成形型２の外周面と、フランジ部材２１，２５の内端面とによって形成されるＡ部分に光が照射され、このＡ部分に積層された一方の補強繊維群ＦＡに含浸された重合性樹脂組成物は光硬化する。
【００７１】
すなわち、Ａ部分に巻き付けられた一方の補強繊維群ＦＡに含浸された重合性樹脂組成物は、後になるほど一方の補強繊維群ＦＡが積層されて光が透過しにくく、硬化しにくくなる。したがって、重合性樹脂組成物を一方の補強繊維群ＦＡの巻き取り開始段階で光硬化させることにより、Ａ部分が未硬化のまま繊維強化樹脂パイプ１０が製造されるのを防止することができる。
【００７２】
この場合、補助光照射装置３６のランプ３６１は、紫外線を含むものの、可視光リッチとなっているため、安全性に問題はない。
【００７３】
このように、成形型２の回転により、成形型２のＡ部分に積層された一方の補強繊維群ＦＡに含浸された重合性樹脂組成物が補助光照射装置３６によって光硬化しつつ、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群ＦＡが成形型２に巻き取られる。
【００７４】
この状態で、一方の補強繊維群ＦＡを一定時間にわたって成形型２に巻き付け、成形型２の外周面から突出するゴム製リング１１の高さとほぼ厚みだけ積層されたならば、いったん成形型２の回転を停止し、補助光照射装置３６を退避位置に格納する。そして、再び成形型２を回転させると同時に、フィラメントワインディング供給装置７の電動モータ７５を駆動させることにより、供給ローラ７４および補助ローラ７４１を回転させ、他方の補強繊維群ＦＣを繰り出す。
【００７５】
ここで、供給ローラ７４の回転速度、すなわち、単位時間当たりの他方の補強繊維群ＦＣの供給長さは、成形型２の周速、すなわち、単位時間当たりの一方の補強繊維群ＦＡの巻き取り長さよりも若干大きく設定されていることから、成形型２に巻き取られる一方の補強繊維群ＦＡ上に他方の補強繊維群ＦＣを供給するとき、他方の補強繊維群ＦＣにおける各補強繊維Ｆは、その速度の速い分だけ一方の補強繊維群ＦＡ上で弛むことになり、図１１に示したように、前後左右方向にランダムに蛇行しながら載置される。
【００７６】
この際、一方の補強繊維群ＦＡの補強繊維Ｆは、ガイド部材６６の各歯間を通過して互いの間隔が維持されており、重合性樹脂組成物によって束状に粘着して空隙が発生するのを確実に防止している。このため、各補強繊維Ｆがほぼ一定の間隔をおいて移動する一方の補強繊維群ＦＡに、他方の補強繊維群ＦＣの各補強繊維Ｆが確実に載置される。
【００７７】
また、一方の補強繊維群ＦＡの幅を越えて他方の補強繊維群ＦＣの各補強繊維Ｆが逸脱しようとしても、左右一対のガイド板７９によって規制されているため、確実に一方の補強繊維群ＦＡ上に載置される。しかも、一方の補強繊維群ＦＡに重合性樹脂組成物が含浸されているため、他方の補強繊維群ＦＣの各補強繊維Ｆは、一方の補強繊維群ＦＡに粘着されてランダムに蛇行した状態に保持される。
【００７８】
この結果、回転する成形型２には、重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群ＦＡ上にランダムに蛇行して粘着された他方の補強繊維群ＦＣを積層した状態の補強繊維群が巻き取られる。すなわち、成形型２の外周面の周方向には、一方の補強繊維群ＦＡが積層され、その軸線方向には、ランダムに蛇行した他方の補強繊維群ＦＣが積層され、一方の補強繊維群ＦＡの補強繊維Ｆと、他方の補強繊維群ＦＣの補強繊維Ｆとが集中する箇所を発生することなく成形型２に補強繊維群が巻き取られる。
【００７９】
成形型２に重合性樹脂組成物が含浸された一方の補強繊維群ＦＡ上にランダムに蛇行して粘着された他方の補強繊維群ＦＣを積層した状態の補強繊維群が巻き取られて一定の厚みに到達すれば、具体的には、フランジ部材２１，２５の外周面にほぼ一致する厚みまで積層されたならば、昇降シリンダ６３を縮小作動させ、含浸ローラ６５を重合性樹脂組成物から引き上げるとともに、フィラメントワインディング供給装置７の電動モータ７５の駆動を停止させる。さらに、その状態で一定長さ巻き取ったならば、成形型２の回転を停止した後、一方の補強繊維群ＦＡおよび他方の補強繊維群ＦＣをフィラメントワインディング供給装置７の下流側で切断し、供給フレーム５を補強繊維集積部１Ｂ側に後退させる。
【００８０】
その後、成形型２を再び回転させ、詳細には図示しないが、積層された補強繊維群にローラを押し当て、積層された補強繊維群に混入した空気を排出するとともに、余剰に含浸された重合性樹脂組成物を押し出す。押し出された余剰の重合性樹脂組成物は、成形型２からトレー９に滴下し、成形型２の回転時に滴下した重合性樹脂組成物とともにフィルター９１を経て回収マス９２に回収された後、回収ポンプ９３によって再び含浸槽７１に回収される。すなわち、重合性樹脂組成物は、未だ光が照射されていないため、硬化は開始されておらず、再利用が可能である。このため、重合性樹脂組成物の可使時間が長くなる。
【００８１】
この際、トレー９に設けられたフィルター９１により、ゴミなどが混入することが防止される。
【００８２】
脱泡作業が終了すれば、光照射装置３の図示しない電動モータを駆動させ、摺動フレーム３２、すなわち、ランプシェード３３を成形型２の上方外周面に対向する照射位置まで移動させるとともに、成形型２の外周面までの間隔を調整する。そして、製造装置１の周囲に図示しない遮光カーテンを張りめぐらせた後、成形型２を回転させるとともに、ＵＶランプ３４の光を照射させる。
【００８３】
この際、成形型２に積層された補強繊維群に含浸された重合性樹脂組成物には、光重合開始剤が配合されているため、ＵＶランプ３４からの紫外線リッチの光を受けて硬化を開始する。そして、一定時間ＵＶランプ３４の光を照射することにより、重合性樹脂組成物が硬化したならば、すなわち、繊維強化樹脂パイプ１０が製造されたならば、ＵＶランプ３４の光の照射を中止し、退避位置に移動させるとともに、成形型２の回転を停止する。合わせて、遮光カーテンを元の位置に戻す。
【００８４】
次いで、前述とは逆に、成形型２を型閉めした後、フランジ部材２５を固定金型２２から離脱させる。そして、製造された繊維強化樹脂パイプ１０の周囲にバンドなどを掛け回して天井クレーンなどによって吊り上げ、次の工程に移動させる。
【００８５】
このようにして製造された繊維強化樹脂パイプ１０は、その周方向には、一方の補強繊維群ＦＡが積層され、その軸線方向には、ランダムに蛇行した他方の補強繊維群ＦＣが積層されることになり、一方の補強繊維群ＦＡの補強繊維Ｆと、他方の補強繊維群ＦＣの補強繊維Ｆが集中する箇所は発生せず、クラックの発生を確実に防止することができる。
【００８６】
また、重合性樹脂組成物に光重合開始剤を配合していることにより、光を照射すれば、速やかに硬化が開始されるため、繊維強化樹脂パイプ１０を短時間に製造することが可能となり、作業効率を向上させることができる。また、光を照射しなければ硬化が開始されないことから、余剰の重合性樹脂組成物を回収して再利用を図ることができる。
【００８７】
なお、前述した実施形態においては、一方の補強繊維群ＦＡを成形型２に直接巻き取る場合を説明したが、成形型２の外周面との離型性を考慮して、繊維強化樹脂パイプ１０の製造に先立って、成形型２の外周面に離型フィルムを巻き付けてから作業を開始することが好ましい。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、チョップドストランドを用いることなく、重合反応を短時間で完了させてクラックのない繊維強化樹脂パイプを簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維強化樹脂パイプの製造装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の製造装置を一部省略して示す平面図である。
【図３】型開き状態の成形型を示す正面図である。
【図４】型閉め状態の成形型を示す正面図である。
【図５】図３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】補強繊維供給機構を構成する供給フレームを一部省略して示す正面図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】補強繊維供給機構を構成する含浸装置を一部省略して示す斜視図である。
【図９】補強繊維供給機構を構成するフィラメントワインディング供給装置を示す正面図である。
【図１０】図９の側面図である。
【図１１】含浸装置を経て引き出された一方の補強繊維上にフィラメントワインディング供給装置を経て供給された他方の補強繊維との関係を模式的に示す概略図である。
【図１２】繊維補強樹脂パイプを一部破断して示す断面図である。
【符号の説明】
１  製造装置
１Ａ  成形部
２  成形型
３  光照射装置
３４  ＵＶランプ
３６  補助光照射装置
１Ｂ  補強繊維集積部
４  荷台
１Ｃ  補強繊維供給部
５  供給フレーム
６  含浸装置
６１  含浸槽
６６  ガイド部材
７  フィラメントワインディング供給装置
７４  供給ローラ
７９  ガイド板
１０  繊維強化樹脂パイプ
１１  ゴム製リング
１２  繊維強化樹脂層
Ｆ  補強繊維
ＦＡ  一方の補強繊維群
ＦＣ  他方の補強繊維群
【図１】
2004249505.tif 000003
【図２】
2004249505.tif 000004
【図３】
2004249505.tif 000005
【図４】
2004249505.tif 000006
【図５】
2004249505.tif 000007
【図６】
2004249505.tif 000008
【図７】
2004249505.tif 000009
【図８】
2004249505.tif 000010
【図９】
2004249505.tif 000011
【図１０】
2004249505.tif 000012
【図１１】
2004249505.tif 000013
【図１２】
2004249505.tif 000014