(57)【要約】【課題】 ガラス繊維強化樹脂層を剥ぎ取る工程を不要とする結合を可能とするとともに、高圧に耐えるフランジ継手およびその製造方法を提供する。【解決手段】  フランジ継手は、筒部およびフランジ部を有し、筒部の外周面とフランジ部の軸方向内側面とにまたがって周方向に所定間隔で三角形状のリブが設けられているガラス繊維強化樹脂製一体品である。フランジ継手の製造方法は、フランジ部の軸方向外側面および外周面ならびに筒部の内周面を形成するための下型21と、リブ形成用凹部23が設けられてフランジ部の軸方向内側面ならびに筒部の外周面および端面を形成するための上型22とを使用し、下型21に、筒部およびフランジ部を補強するガラス基材を配置し、上型22に、フランジ部軸方向外側面およびリブを補強するガラス基材を配置し、真空注入成形によって樹脂を注入することによって製造する。【選択図】    図４
2013036497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒部およびフランジ部を有するフランジ継手であって、筒部の外周面とフランジ部の軸方向内側面とにまたがって周方向に所定間隔で三角形状のリブが設けられており、真空注入成形法によって全体がガラス繊維強化樹脂製一体品とされていることを特徴とするフランジ継手。
【請求項２】
ガラス基材として、フランジ部の軸方向内側面に沿う環状のフランジ補強部と、リブの傾斜面に沿って延びるリブ補強部とからなるプレ成型品が使用されていることを特徴とする請求項１のフランジ継手。
【請求項３】
ガラス基材として、リブと筒部との境界部分に、軸方向に延びる一方向ロービングクロスが配置されていることを特徴とする請求項１または２のフランジ継手。
【請求項４】
筒部およびフランジ部を有し、筒部の外周面とフランジ部の軸方向内側面とにまたがって周方向に所定間隔で三角形状のリブが設けられているガラス繊維強化樹脂製一体品のフランジ継手を製造する方法であって、フランジ部の軸方向外側面および外周面ならびに筒部の内周面を形成するための下型と、リブ形成用凹部が設けられてフランジ部の軸方向内側面ならびに筒部の外周面および端面を形成するための上型とを使用し、下型に、筒部およびフランジ部を補強するガラス基材を配置し、上型に、フランジ部軸方向内側面およびリブを補強するガラス基材を配置し、真空注入成形によって樹脂を注入することによって製造することを特徴とするフランジ継手の製造方法。
【請求項５】
ガラス基材として、フランジ部の軸方向内側面に沿う環状のフランジ補強部と、リブの傾斜面に沿って延びるリブ補強部とからなるプレ成型品を使用することを特徴とする請求項４のフランジ継手の製造方法。
【請求項６】
ガラス基材として、リブと筒部との境界部分に、軸方向に延びる一方向ロービングクロスを配置することを特徴とする請求項４または５のフランジ継手。
【請求項７】
上型の平坦面にガラス基材を配置し、該ガラス基材は、上型の平坦面に沿う環状の部分と、環状の部分の内周から径方向内方に延びる部分と、リブ形成用凹部の開口を覆う部分とを有していることを特徴とする請求項４から６までのいずれかに記載のフランジ継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フランジ継手およびその製造方法に関し、特に、外周面がガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）層で強化された硬質塩化ビニル樹脂管からなる複層管の結合に使用するのに適したフランジ継手およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外周面がガラス繊維強化樹脂層で強化された硬質塩化ビニル樹脂管からなる複層管の結合に際しては、充填型接着剤を使用することが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の結合においては、複合管からガラス繊維強化樹脂管を剥ぎ取るに当たっては、複合管におけるガラス繊維強化樹脂層に対し、硬質塩化ビニル間まで切り込まないように注意しながらノコギリ等で切込みを入れ、剥ぎ取る箇所をバーナー等で加熱した後、ペンチ等を用いてガラス繊維強化樹脂層を剥ぎ取るといった繁雑な作業工程を要する。特に、高圧配管として使用される複合管においては、ガラス繊維強化樹脂層が非常に厚く設けられており、剥ぎ取り作業をより困難なものにしていた。
【０００５】
この発明の目的は、ガラス繊維強化樹脂層を剥ぎ取る工程を不要とする結合を可能とするとともに、高圧に耐えるフランジ継手およびその製造方法を提供することにある。.
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるフランジ継手は、筒部およびフランジ部を有するフランジ継手であって、筒部の外周面とフランジ部の軸方向内側面とにまたがって周方向に所定間隔で三角形状のリブが設けられており、真空注入成形法によって全体がガラス繊維強化樹脂製一体品とされていることを特徴とするものである。
【０００７】
従来、外周面がガラス繊維強化樹脂層で強化された硬質塩化ビニル樹脂管からなる複層管の結合に際しては、ガラス繊維強化樹脂層を剥ぎ取って、充填型接着剤を使用する方法が採られていたが、このフランジ継手を使用することで、ガラス繊維強化樹脂層の剥ぎ取り工程が不要な結合（フランジ継手構造）が可能となる。フランジ継手は、所定間隔でリブが設けられていることで、強度が高いものとなり、高圧に耐えることができる。
【０００８】
真空注入成形法は、公知のもので、ガラス基材を成形型にセットした後、成形型を組み立てて、硬化剤などを加えて撹拌した樹脂を成形型に注入するとともに、成形型内の空気を吸引し、成形型内に配置したガラス基材に樹脂を含浸させて常温で硬化させることで、成形品を得るものである。この成形法を使用することで、ガラス基材の割合を高めることができ、強度確保の点で有利となる。
【０００９】
この発明によるフランジ継手の製造方法は、筒部およびフランジ部を有し、筒部の外周面とフランジ部の軸方向内側面とにまたがって周方向に所定間隔で三角形状のリブが設けられているガラス繊維強化樹脂製一体品のフランジ継手を製造する方法であって、フランジ部の軸方向外側面および外周面ならびに筒部の内周面を形成するための下型と、リブ形成用凹部が設けられてフランジ部の軸方向内側面ならびに筒部の外周面および端面を形成するための上型とを使用し、下型に、筒部およびフランジ部を補強するガラス基材を配置し、上型に、フランジ部軸方向内側面およびリブを補強するガラス基材を配置し、真空注入成形によって樹脂を注入することによって製造することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の製造方法によると、従来困難であった高圧に耐え得るリブ付きフランジ継手のガラス繊維強化樹脂製一体品の製造を可能とすることができる。
【００１１】
ガラス基材として、フランジ部の軸方向内側面に沿う環状のフランジ補強部と、リブの傾斜面に沿って延びるリブ補強部とからなるプレ成型品が使用されていることが好ましい。プレ成型品のガラス基材は、特に限定されるものではなく、種々のものが使用できる。
【００１２】
また、ガラス基材として、リブと筒部との境界部分に、軸方向に延びる一方向ロービングクロスが使用されていることが好ましい。一方向ロービングクロスは、ロービングを縦糸として、横糸で結束したものである。
【００１３】
さらにまた、上型の平坦面にガラス基材を配置し、該ガラス基材は、上型の平坦面に沿う環状の部分と、環状の部分の内周から径方向内方に延びる部分と、リブ形成用凹部の開口を覆う部分とを有していることが好ましい。ガラス基材は、特に限定されるものではなく、種々のものが使用できる。
【００１４】
上記のガラス基材の構成を一部または全部使用することにより、充填するガラス基材の割合を高めることができる（ガラスコンテント５０％以上が可能）とともに、部分的なガラス基材の過不足が抑えられ、樹脂リッチに伴うクラックの発生を防止することができる。
【００１５】
なお、真空注入成形時に使用する樹脂としては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノールなどを適宜使用することができる。プレ成型品製作時に使用する樹脂についても、これらの樹脂を適宜使用すればよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のフランジ継手によると、筒部の外周面とフランジ部の軸方向内側面とにまたがって周方向に所定間隔で三角形状のリブが設けられており、真空注入成形法によって全体がガラス繊維強化樹脂製一体品とされているので、外周面がガラス繊維強化樹脂層で強化された硬質塩化ビニル樹脂管からなる複層管を結合する際に、ボルト等の締結部材を使用した締結が可能となり、ガラス繊維強化樹脂層を剥ぎ取る作業を不要とすることができ、結合作業を簡単なものとすることができる。また、リブが設けられたガラス繊維強化樹脂製一体品であることから、高い強度を有しており、高圧に耐えることができる。
【００１７】
この発明のフランジ継手の製造方法によると、フランジ部の軸方向外側面および外周面ならびに筒部の内周面を形成するための下型と、リブ形成用凹部が設けられてフランジ部の軸方向内側面ならびに筒部の外周面および端面を形成するための上型とを使用し、下型に、筒部およびフランジ部を補強するガラス基材を配置し、上型に、フランジ部軸方向外側面およびリブを補強するガラス基材を配置し、真空注入成形によって樹脂を注入することによって製造するので、充填するガラス基材の割合を高めることができるとともに、部分的なガラス基材の過不足が抑えられ、樹脂リッチに伴うクラックの発生を防止することができる。こうして、従来困難であった高圧に耐え得るリブ付きフランジ継手のガラス繊維強化樹脂製一体品の製造を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、この発明によるフランジ継手を示す斜視図である。
【図２】図２は、この発明によるフランジ継手を使用した複層管結合構造を示す縦断面図である。
【図３】図３は、この発明によるフランジ継手の製造方法で使用される金型（下型および上型）の断面図である。
【図４】図４（ａ）は、この発明によるフランジ継手の製造方法で使用される上型を上下逆にして示す斜視図であり、図４（ｂ）は、下型を示す斜視図である。
【図５】図５は、この発明によるフランジ継手の製造方法における下型へのガラス基材配置工程を示す斜視図である。
【図６】図６は、この発明によるフランジ継手の製造方法における上型へのガラス基材配置工程の１つを示す斜視図である。
【図７】図７は、この発明によるフランジ継手の製造方法における上型へのガラス基材配置工程の１つで使用されるプレ成型品を示す斜視図である。
【図８】図８は、この発明によるフランジ継手の製造方法における上型へのガラス基材配置工程の１つを示す斜視図である。
【図９】図９は、図８で使用されているガラス基材である一方向ロービングクロスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明によるガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製フランジ継手を示しており、図２は、このフランジ継手(11)を使用した複層管結合構造(1)を示している。
【００２１】
フランジ継手(11)は、筒部(12)と、筒部(12)の一端に設けられたフランジ部(13)と、フランジ部(13)の軸方向内側の面に周方向に所定間隔で設けられた複数の三角形状のリブ(14)と、フランジ部(13)の外周寄り部分にリブ(14)と同じ間隔で設けられた複数のボルト挿通孔(15)とを有している。
【００２２】
各リブ(14)は、筒部(12)の外周面とフランジ部(13)の軸方向内側面とにまたがって形成されており、１対の三角形面(14a)と、三角形面(14a)の斜辺同士を連結する傾斜面(14b)とを有している。
【００２３】
複層管結合構造(1)は、外周面がガラス繊維強化樹脂層で強化された硬質塩化ビニル樹脂管をフランジ継手を使用して結合する構造であって、硬質塩化ビニル樹脂管(3)およびその外周面に設けられたガラス繊維強化樹脂層(4)からなる複層管(2)と、複層管(2)の外周に嵌められた中子(5)と、中子(5)の外周面に嵌められたフランジ継手(11)とを備えている。
【００２４】
複層管(2)のガラス繊維強化樹脂層(4)には、２本の環状溝(4a)が形成されており、中子(5)には、この環状溝(4a)に嵌め合わされる環状凸部(5a)が形成されている。中子(5)は、２つの半円筒状体からなる２つ割構造とされることで、複層管(2)に嵌め合わせ可能とされている。中子(5)の外周面は、テーパ面とされている。フランジ継手(11)の内周面は、中子(5)のテーパ面に対応するテーパ面とされており、フランジ継手(11)は、中子(5)を取り付ける前に、複層管(2)に嵌められて、中子(5)を取り付けた後に、複層管(2)に沿って軸方向外方に移動させられることで、中子(5)の外周に嵌め合わせられる。
【００２５】
複層管結合構造(1)は、フランジ継手(11)と相手側のフランジ継手または継手部材のフランジ部(17)とが重ね合わされて、ボルト挿通孔(15)に挿通されたボルト(16)によって結合される。
【００２６】
この発明によるフランジ継手の製造方法は、上記のガラス繊維強化樹脂製フランジ継手(11)を真空注入成形法により製造するものである。
【００２７】
真空注入成形法は、ガラス基材を成形型に配置した後、成形型を組み立てて、硬化剤などを加えて撹拌した樹脂を成形型に注入するとともに、成形型内の空気を吸引し、成形型内に配置したガラス基材に樹脂を含浸させて常温で硬化させることで、成形品を得るものである。
【００２８】
フランジ継手(11)の製造では、図３および図４に示す下型(21)と上型(22)とが使用される。
【００２９】
下型(21)には、フランジ部(13)の軸方向外側面を形成するための環状平坦面(21a)と、フランジ部(13)の外周面を形成するための短円筒面(21b)と、筒部(12)の内周面（テーパ面）を形成するための柱状部(21c)とが形成されている。
【００３０】
上型(22)には、フランジ部(13)の軸方向内側面を形成するための環状平坦面(22a)と、筒部(12)の外周面（テーパ面）を形成するための内周面(22b)と、筒部(12)の端面を形成するための頂面(22c)と、複数のリブ形成用凹部(23)とが設けられている。
【００３１】
１対の三角形面(14a)および傾斜面(14b)を有している各リブ(14)に対応して、各リブ形成用凹部(23)は、図４に示すように、三角形面形成部(23a)および傾斜面形成部(23b)を有している。リブ形成用凹部(23)が設けられていることによって、平坦面(22a)には、リブ形成用凹部(23)の開口が存在し、平坦面(22a)の内周は、凹凸状になっている。
【００３２】
下型(21)には、図５に示すように、筒部(12)を補強するためのガラス基材(31)およびフランジ部(13)を補強するためのガラス基材(32)が配置される。上型(22)には、図６から図９までに示すように、フランジ部(13)を補強するためのガラス基材(33)(34)およびリブ(14)を補強するためのガラス基材(35)(36)が配置される。
【００３３】
下型(21)および上型(22)にガラス基材(33)(34)(35)(36)を配置した後、下型(21)に上型(22)が重ねられて、樹脂が注入される。樹脂注入は、図３に示す下型(21)に設けられた１つの注入口(21d)から行い、同図に示す上型(22)に設けられた２つの吐出口(22d)から内部空気が抜き出される。筒部(12)のフランジ部(13)が設けられていない方の端部は、図３に示すように、蓋(12a)付きで形成され、後加工で蓋(12a)が切除されることで、図１に示すような開放形状とされる。ボルト挿通孔(15)も後加工で形成される。なお、注入口(21d)と吐出口(22d)の数は、１つの注入口(21d)に対して２つの吐出口(22d)に限定されるものではなく、適宜設定可能であり、例えば２つの注入口および２つの吐出口とすることもでき、この場合、蓋(12a)を無くすようにしてもよい。注入口(21d)および吐出口(22d)の位置についても、適宜変更できる。
【００３４】
次いで、図６から図９までに示す上型(22)へのガラス基材配置工程を詳しく説明する。
【００３５】
上型(22)へのガラス基材配置工程では、まず、図６に示すように、フランジ部(13)の軸方向内側面(13a)に相当する部分にガラス基材(33)(34)を配置する。この際、まず、図６（ａ）に示すように、上型(22)の平坦面(22a)に沿うように第１層のガラス基材(33)を配置し、その後、第２層のガラス基材(34)を配置する。第２層のガラス基材(34)は、図６（ｂ）に示すように、上型(22)の平坦面(22a)に沿う環状の部分（第１層のガラス基材(33)と同じ形状の部分）(34a)と、環状の部分(34a)の内周から径方向内方に延びる部分(34b)と、リブ形成用凹部(23)の開口を覆う部分(34c)とを有している。径方向内方に延びる部分(34b)は、リブ形成用凹部(23)を避けて設けられている。リブ形成用凹部(23)の開口を覆う部分(34c)は、中央に設けられた切断線(34d)で２つに分けられている。第１層のガラス基材(33)および第２層のガラス基材(34)としては、例えばチョップドストランドマットが使用される。
【００３６】
次いで、図７に示すプレ成型品(35)を配置する。プレ成型品(35)は、図７に示す状態から上下を逆にして図４（ａ）に示す上型(22)に配置されるもので、フランジ部(13)の軸方向内側面(13a)に沿う環状のフランジ補強部(35a)と、リブ(14)の傾斜面(14b)に沿って延びる複数のリブ補強部(35b)とからなる。プレ成型品(35)は、型を使用して成型されたガラス繊維強化樹脂部品であり、例えばハンドレイアップ法により製作することができる。フランジ補強部(35a)には、リブ形成用凹部(23)の開口に対応する凹所(35c)が設けられており、各リブ補強部(35b)は、凹所(35c)の底面(35d)から立ち上がるように（上型(22)に配置される状態では垂れ下がるように）設けられている。
【００３７】
フランジ補強部(35a)は、上型(22)の平坦面(22a)に沿うように、すなわち、図６（ａ）に示す第１層のガラス基材(33)および図６（ｂ）に示す第２層のガラス基材(34)の環状の部分(34a)に重ねられるように配置され、リブ補強部(35b)は、リブ形成用凹部(23)に嵌め入れられる。リブ補強部(35b)がリブ形成用凹部(23)に嵌め入れられることで、プレ成型品(35)は、上型(22)から外れにくくなり、上型(22)を逆にした場合でも、プレ成型品(35)が上型(22)から脱落することはない。
【００３８】
次いで、図８に示すように、上型(22)の平坦面(22a)から略軸方向に延びているリブ形成用凹部(23)に沿うように、ガラス基材(36)を配置する。このガラス基材(36)は、帯状とされて、リブ形成用凹部(23)の各三角形面形成部(23a)と内周面(22b)とにまたがるように配置されている。ガラス基材(36)の配置は、一端部を図６（ａ）に示す第１層のガラス基材(33)の下に潜り込ませるようにして行うことができ、図７に示すプレ成型品(35)の配置の前でも後でも可能である。帯状のガラス基材(36)としては、図９に示すように、同じ方向に並列配置された縦糸としてのロービング(37a)が大きい間隔をおいて配置された横糸(37b)で結束された一方向ロービングクロス(37)とされている。一方向ロービングクロス(37)は、ロービング方向が強化されて、ロービング方向と直交する方向には曲がりやすいものとなっている。一方向ロービングクロス(37)としては、例えばユニチカ社製タテスダレＲ４５０Ｎ（商品名）が使用される。
【００３９】
なお、プレ成型品(35)のリブ補強部(35b)についても、一方向ロービングクロス(37)が使用されており、図８に示すガラス基材(36)と補強方向が同じとされている。
【００４０】
次いで、図示省略するが、リブ形成用凹部(23)の残っている空間に、ガラス基材（例えばチョップドストランドマット）を詰め込むことで上型(22)へのガラス基材配置が終了する。この後、上型(22)を下型(21)に重ねて、真空注入成型により金型内に樹脂が充填される。
【００４１】
図１に示すフランジ継手(11)において、Ｐ，ＱおよびＳで示す三角形状のリブ(14)の周辺箇所は、樹脂リッチとなってクラックが生じやすい箇所であり、上記のガラス基材配置工程によって、ガラス基材が増設され、樹脂リッチに伴うクラックが防止されている。Ｐは、リブ(14)と筒部(12)との境界のＲ部分で、Ｑは、リブ(14)とフランジ部(13)との境界のＲ部分で、Ｓは、筒部(12)とフランジ部(13)との境界のＲ部分である。
【００４２】
Ｐで示すリブ(14)と筒部(12)との境界のＲ部分のガラス基材増設は、図８に示すガラス基材(36)を一方向ロービングクロス(37)とすることで達成されている。すなわち、軸方向に延びる一方向ロービングクロス(37)とされたガラス基材(36)は、リブ(14)と筒部(12)との境界部分に沿って曲がることことから、リブ(14)と筒部(12)との境界のＲ部分に十分な量のガラス基材が配置され、しかも、軸方向の強度が高められて耐久性が確保される。
【００４３】
Ｑで示すリブ(14)とフランジ部(13)との境界のＲ部分のガラス基材増設は、図６に示す第２層のガラス基材(34)のリブ形成用凹部(23)の開口を覆う部分(34c)によって達成されている。すなわち、第２層のガラス基材(34)のリブ形成用凹部(23)の開口を覆う部分(34c)は、下型(21)に上型(22)が重ね合わされた際に、リブ(14)の付け根に沿うように曲がることから、リブ(14)とフランジ部(13)との境界のＲ部分に十分な量のガラス基材が配置される。
【００４４】
Ｓで示す筒部(12)とフランジ部(13)との境界のＲ部分のガラス基材増設は、図６に示す第２層のガラス基材(34)の径方向内方に延びる部分(34b)によって達成されている。すなわち、第２層のガラス基材(34)の径方向内方に延びる部分(34b)は、下型(21)に上型(22)が重ね合わされた際に、上型(22)の内周面(22b)に沿うように曲がることから、筒部(12)とフランジ部(13)との境界のＲ部分に十分な量のガラス基材が配置される。
【００４５】
こうして得られたフランジ継手(11)は、Ｐ，ＱおよびＳで示す三角形状のリブ(14)の周辺箇所のガラス基材増設が確実に行われているので、これらの部分でクラック等の発生がないガラス繊維補強されたリブ付きのものとなり、極めて強固であり、数ＭＰａの高圧にも耐えることができる。
【符号の説明】
【００４６】
(11)      フランジ継手
(12)      筒部
(13)      フランジ部
(14)      リブ
(21)      下型
(22)      上型
(23)      リブ形成用凹部
(34)      第２層のガラス基材
(34a)     上型の平坦面に沿う環状の部分
(34b)     径方向内方に延びる部分
(34c)     リブ形成用凹部の開口を覆う部分
(35)      プレ成型品
(35a)     フランジ補強部
(35b)     リブ補強部
(36)      ガラス基材（一方向ロービングクロス）
【図１】
2013036497.tif 000003
【図２】
2013036497.tif 000004
【図３】
2013036497.tif 000005
【図４】
2013036497.tif 000006
【図５】
2013036497.tif 000007
【図６】
2013036497.tif 000008
【図７】
2013036497.tif 000009
【図８】
2013036497.tif 000010
【図９】
2013036497.tif 000011