JP2012229732A

JP2012229732A - フランジ付管体構造、及びフランジ付管体構造の構築方法

Info

Publication number: JP2012229732A
Application number: JP2011097907A
Authority: JP
Inventors: Hideo Iwai; 英夫岩井; Shingo Sudo; 新吾須藤; Hiroshi Moritake; 博森武; Michiaki Sasayama; 道章笹山
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2012-11-22

Abstract

【課題】本発明は、簡単な作業にて他の管体に接続することができる新規なフランジ付管体構造、及びこのフランジ付管体構造の構築方法を提供することを目的とする。
【解決手段】管体２の外周面２１１に、凹凸加工を施すことによって係止部２４を形成し、ガラス繊維からなる索体５を、係止部２４の凹凸を埋めつつ、管体２の外周面２１１を周回する方向に巻き回してガラス繊維巻付層５１を形成し、ガラス繊維巻付層５１に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体２の外周面２１１と、フランジ継手３の短管３１の内周面３１１と、の間に存する間隙部４１に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層４を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、管体にフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造、及びフランジ付管体構造の構築方法に関する。

管体同士を接続することによって管路を構築するにあたっては、通常、接続される管体同士を受け挿しし、接着剤で固定する手段（接着手段）、又は、各管体に設けられたフランジ部の接合面同士を突き合わせ、ボルト等の締結部材を用いて固定する手段（締結手段）のいずれかの手段が用いられる。

接着手段によって管体同士を接続する場合、接続箇所における接着剤の接続強度を十分に高くしなければ、管路に応力が負荷された際に接続箇所において管体が外れたりする場合がある。

一方、締結手段は、ボルト等の締結力によって管体同士を接続することから、その接続強度は前記接着手段に比べて非常に高い。但し、締結手段を行うにあたっては、接続される管体同士にそれぞれフランジ部が設けられていることが前提となる。そのため、フランジ部が設けられていない管体同士を締結手段によって接続するにあたっては、「フランジ継手」と称される短管の一端にフランジ部が設けられた部材を管体に固定する必要が生じる。

管体にフランジ継手を固定するにあたっては、接着剤による固定が一般的に行われているが、接着剤による固定強度を十分に高くしなければ、管路に応力が負荷された際に管体からフランジ継手が外れるため、管体及びフランジ継手の素材に応じて適当な接着剤を選択する必要が生じる。

しかしながら、例えば、高圧配管等として利用されている複合管は、その外周面に積層されたガラス繊維強化樹脂層（ＦＲＰ層）の接着性が悪く、この種の複合管に対し、接着剤を用いてフランジ継手を十分な固定強度にて固定することは困難であった。

そのため、この種の複合管にフランジ継手を固定する場合にあっては、複合管における接合箇所のＦＲＰ層を剥ぎ取って硬質塩化ビニル層を露出させ、露出させた硬質塩化ビニル層とフランジ継手の内周面との間に充填型接着剤を介在させて固定する手段が行われている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００３‐２０７０８７号公報

しかしながら、複合管からＦＲＰ層を剥ぎ取るにあたっては、複合管におけるＦＲＰ層に対し、硬質塩化ビニル層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ＦＲＰ層を剥ぎ取るといった非常に煩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、ＦＲＰ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。

本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであり、管体にフランジ継手が十分な固定強度にて固定されてなる新規なフランジ付管体構造、及びこのフランジ付管体構造の構築方法を提供することを目的とする。

本発明のフランジ付管体構造は、中空円筒状の基管の外周面にガラス繊維強化樹脂層が積層された管体に、フランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造であって、外周面に、凹凸加工が施された係止部が設けられてなる管体と、短管の一端にフランジ部が形成されてなり、短管の内周面が係止部に対峙させられた状態で、管体に外装されるフランジ継手と、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成される接着樹脂層と、を具備し、管体に外装されたフランジ継手が、前記接着樹脂層によって、管体に固定されてなり、前記接着樹脂層には、少なくとも係止部の凹凸を埋めた状態で、管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるガラス繊維巻付層に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部が形成されてなることを特徴とする（以下、本発明管体構造と称する。）。

本発明管体構造においては、短管の内周面が、他端から一端に向かって連続的、或いは段階的に内径を拡径するテーパ面となされたものが好ましい態様となる。

本発明管体構造においては、接着樹脂層には、ガラス繊維巻付層と短管の内周面との間に介在させたガラスマット、ガラスクロス、又はガラス繊維プリフォームからなる保形材に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化した保形材含有部が形成されてなるものが好ましい態様となる。

本発明管体構造においては、ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のストランド又はロービングであるものが好ましい態様となる。

本発明管体構造においては、ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のバルキーロービングであるものが好ましい態様となる。

本発明管体構造においては、ガラス繊維巻付層が、ねじられた状態で管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるものが好ましい態様となる。

本発明のフランジ付管体構造の構築方法は、中空円筒状の基管の外周面にガラス繊維強化樹脂層が積層された管体に対し、短管の一端にフランジ部が形成されてなるフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造を構築するフランジ付管体構造の構築方法であって、管体の外周面に、凹凸加工を施すことによって係止部を形成する係止部形成工程と、ガラス繊維からなる索体を、係止部の凹凸を埋めつつ、管体の外周面を周回する方向に巻き回すことによってガラス繊維巻付層を形成する巻付層形成工程と、短管の内周面をガラス繊維巻付層に対峙させた状態で、フランジ継手を管体に外装するフランジ継手外装工程と、ガラス繊維巻付層に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層を形成する樹脂充填工程と、を実行することを特徴とする（以下、本発明方法と称する。）。

本発明方法においては、樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、樹脂注入口から間隙部に向かって熱硬化性樹脂を圧入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填することが好ましい態様となる。

又、本発明方法においては、樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、空気排出口から間隙部内の空気を吸引すると共に、樹脂注入口から熱硬化性樹脂を間隙部内に導入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填することが好ましい態様となる。

本発明によれば、簡単な作業で、フランジ継手を十分な固定強度にて管体に固定することができる。

図１は、実施形態１に係る本発明管体構造を示す側面断面図である。図２は、実施形態１に係る本発明管体構造を他の管体に接合してなる管路構造を示す側面断面図である。図３（ａ）〜（ｆ）は、実施形態１に係る本発明管体構造を構築する工程を示す側面図であり、図３（ｅ）、及び図３（ｆ）において断面状態を示している。図４（ａ）は、実施形態１に係る本発明管体構造を構築する際の樹脂充填工程を示す側面断面図であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、それぞれ樹脂充填工程において用いた封止円盤を示す正面図、及び側面断面図である。図５は、実施形態２に係る本発明管体構造を示す側面断面図である。図６は、実施形態２に係る本発明管体構造を他の管体に接合してなる管路構造を示す側面断面図である。図７（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２に係る本発明管体構造を構築する工程を示す側面図であり、図７（ｄ）及び図７（ｅ）において断面状態を示している。図８（ａ）は、実施形態３に係る本発明管体構造を示す側面断面図であり、図８（ｂ）は、本発明管体構造を構築する際に用いた保形材を示す斜視図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ固定強度試験に用いた板材Ａと板材Ｂとを示す斜視図であり、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、試験片を作成する工程を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

＜実施形態１＞
‐本発明管体構造１‐
図１に示す本実施形態に係る本発明管体構造１は、管体２と、フランジ継手３と、接着樹脂層４とを具備する。

管体２は、基管２１としての硬質塩化ビニル管の外周がガラス繊維強化樹脂層２２で補強されてなる中空円筒状の複合管である（口径３００ｍｍ（管外径３５４ｍｍ、管内径２８８ｍｍ））。管体２の外周面２１１には、外周面２１１を周回する凹溝（深さ５ｍｍ、幅１０ｍｍ）２３が複数条設けられることによって、係止部２４が形成されている。

フランジ継手３は、ガラス繊維強化樹脂を素材として形成されたものであり、中空円筒状の短管３１の一端３１２に、環状のフランジ部３２が形成されている。このフランジ継手３は、短管３１の内周面３１１が前記管体２に設けた係止部２４に対峙する位置にて、前記管体２に外装されている。短管３１の一端３１２から他端３１３までの長さ（短管３１の管長）は、１８５ｍｍである。

フランジ部３２は、後述する別の管体Ｐとの接合の際に、別の管体Ｐに設けられたフランジ部Ｆと対向させる接合面３２１と、接合面３２１に対し反対側の面となる裏面３２２を有する。フランジ部３２には、その外縁近くにおいて、フランジ部３２を貫通する接続孔３２３が設けられている。この接続孔３２３は、後述する別の管体Ｐとの接続の際に用いられるボルト等の締結部材が挿入される部位となる。

接着樹脂層４は、管体２の外周面２１１と短管３１の内周面３１１との間に存する間隙部４１に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成されたものである。本実施形態においては、熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂を用いた。

又、接着樹脂層４には、ガラス繊維の索体５を、係止部２４の凹溝２３を埋めつつ、管体２の外周面２１１を周回する方向に巻き付けることによって形成されたガラス繊維巻付層５１に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部５２が形成されている。即ち、ガラス繊維含有部５２は、接着樹脂層４におけるガラス繊維巻付層５１によって強化された部位である。そして、ガラス繊維含有部５２の一部は、係止部２４に存する凹溝２３に嵌まり込んだ状態で硬化している。

間隙部４１に熱硬化性樹脂を充填し、係る熱硬化性樹脂が硬化して接着樹脂層４を形成すれば、接着樹脂層４を間隙部４１に介在させた状態で、フランジ継手３が管体２に固定される。即ち、管体２の外周面２１１と接着樹脂層４とが、熱硬化性樹脂の接着力によって接着固定され、更に、フランジ継手３における短管３１の内周面３１１と接着樹脂層４とが、熱硬化性樹脂の接着力によって接着固定された状態となる。

本実施形態においては、ガラス繊維巻付層５１によって強化されたガラス繊維含有部５２の一部が、係止部２４に存する凹溝２３に嵌まり込んでいるから、このガラス繊維含有部５２における係止部２４に嵌まり込んだ部分がアンカーとなって、管体２の外周面２１１と接着樹脂層４とが物理的な嵌合状態となる。これより、フランジ継手３が十分な固定強度にて管体２に固定される。

なお、本実施形態においては、管体２の外周面２１１において、深さ５ｍｍ、幅１０ｍｍの凹溝２３を複数条設けることによって係止部２４を形成しているが、凹溝２３の深さ、及び幅としては、係止部２４に対しガラス繊維の索体５を巻き付けた際に、ガラス繊維の索体５が嵌まり込み得る程度の深さがあれば、特に限定されるものではない。具体的には、凹溝２３の深さとしては、１〜１０ｍｍ程度、幅としては、１〜３０ｍｍ程度とすることが好ましい。又、凹溝２３、管体２の外周面２１１を周回する方向に形成されたものに限られず、管体２の外周面２１１を螺旋状に周回する螺旋溝としたり、管体２の外周面２１１をサンダ等で粗面加工することによって形成したりしても良い。但し、凹溝２３の深さが深すぎて、凹溝２３の底部において管体２の基管２１としての硬質塩化ビニル管が露出すると、管体２の強度が不足する場合があるため、凹溝２３の深さとしては、ガラス繊維強化樹脂層２２の層厚の５０％以内とすることが好ましい。

又、図２に示すように、本発明管体構造１は、フランジ部３２が別の管体Ｐのフランジ部Ｆに接合されることによって、管路構造１０を形成するが、別の管体Ｐとしては、本発明管体構造１におけるフランジ部３２と接合することができるフランジ部Ｆを有し、本発明管体構造１と共に管路構造１０を形成し得るものであれば特に限定されるものではない。別の管体Ｐとしては、例えば、直管、曲管、ソケット、スリーブ、チーズ、レジューサ、インクリーザ、ヘッダー及びキャップ等を挙げることができる。勿論、本発明管体構造１同士を接合して管路構造１０を形成しても良い。

‐本発明方法‐
続いて、実施形態１に係る本発明管体構造１を構築する本発明方法について説明する。

本発明方法は、係止部形成工程と、巻付層形成工程と、フランジ継手外装工程と、樹脂充填工程とを実行する。

係止部形成工程においては、管体２の外周面２１１に凹凸加工を施すことによって係止部２４を形成する。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、管体２の外周面２１１に、外周面２１１を周回する凹溝２３を複数条設けることによって、係止部２４を形成した。凹溝２３は、旋盤による溝加工（特許請求の範囲における凹凸加工に相当する。）によって設けられたものであり、管体２の開口（後述する別の管体Ｐとの接続の際に、接続側となる開口）２５から一定距離の代幅ｔを取った上で、管体２の外周面２１１に一定のピッチで五条設けられている。

巻付層形成工程においては、ガラス繊維からなる索体５を、係止部２４の凹凸を埋めつつ、管体２の外周面２１１を周回する方向に巻き付けることによってガラス繊維巻付層５１を形成する。本実施形態においては、不飽和ポリエステル樹脂の溶液に、ガラス繊維の索体５をくぐらせた後、一の凹溝２３内に沿ってガラス繊維の索体（ガラス繊維のロービング）５を巻き付けてゆき（図３（ｂ）参照）、巻き付けられたガラス繊維の索体５によって、一の凹溝２３が埋められたら、隣接する他の溝部２３内に沿ってガラス繊維の索体５を巻き付け（図３（ｃ）参照）、すべての凹溝２３がガラス繊維の索体５によって埋められた後、係止部２４全体を覆うようにしてガラス繊維の索体５を巻き付けることによって、ガラス繊維巻付層５１を形成した（図３（ｄ）参照）。

フランジ継手外装工程においては、短管３１の内周面３１１をガラス繊維巻付層５１に対峙させた状態で、フランジ継手３を管体２に外装する。本実施形態においては、フランジ継手３の短管３１に管体２を挿入し、更に、短管３１の内周面３１１がガラス繊維巻付層５１に対峙する位置まで、フランジ継手３を移動させることによって管体２にフランジ継手３を外装させた（図３（ｅ）参照）。

樹脂充填工程においては、ガラス繊維巻付層５１に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体２の外周面２１１と短管３１の内周面３１１との間に存する間隙部４１に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層４を形成する（図３（ｆ）参照）。

本実施形態において、間隙部４１への熱硬化性樹脂の注入は、間隙部４１に通じる樹脂注入口６１及び空気排出口６２を確保した状態で、間隙部４１を短管３１の一端３１２側と他端３１３側とにおいて封止し、樹脂注入口６１から間隙部４１に向かって熱硬化性樹脂を圧入することによって行った（図４（ａ）参照）。

短管３１の一端３１２側における封止は、図４（ｂ）、（ｃ）に示す封止用円盤６を用いて行った。この封止用円盤６は、一定の厚みを有し、その正面形状が、フランジ継手３におけるフランジ部３２ほぼ同径の円盤形状を有する。この封止用円盤６は、その外縁近くにおいて、表裏を貫通する取付孔６３が複数設けられている。各取付孔６３は、封止用円盤６をフランジ部３２における接合面３２１に対向させた状態で配置した際に、フランジ部３２に設けられた各接続孔３２３と対向し、連続した貫通孔を形成するものである。従って、取付孔６３と接続孔３２３とが連続する貫通孔にボルトなどの締結部材を貫通させて締結すれば、封止用円盤６が、フランジ部３２に取り付けられて、短管３１の一端３１２側が封止される。

封止用円盤６がフランジ部３２に取り付けられた際に、封止用円盤６における間隙部４１と接する位置には、環状の肉厚部６４が設けられている。この肉厚部には、封止用円盤６を貫通する四つの小孔（６１、６２）が、４５度の位相差をもって設けられている。この小孔のうち、封止用円盤６がフランジ部３２に取り付けられた際、最も下位に位置させられた小孔が樹脂注入口６１となり、その他の貫通孔が空気排出口６２となる。

一方、短管３１の他端３１３側における封止は、短管３１の他端３１３側に、ガラスクロス及び熱硬化性樹脂を用いたハンドレイアップ法によって形成されたガラス繊維強化樹脂の硬化体からなる仮固定用部材８を設け、この仮固定用部材８にて短管３１における他端３１３側の隙間を封止することによって行った。

このように、間隙部４１を短管３１の一端３１２側と他端３１３側とにおいて封止し、樹脂注入口６１から間隙部４１に向かって熱硬化性樹脂を圧入すれば、間隙部４１に存する空気を押し出しながら熱硬化性樹脂が充填され、押し出された空気が空気排出口６２から順次排出される。これによって、空気残存（ボイド）の少ない接着樹脂層４を形成することができる。

なお、本実施形態においては、ガラス繊維巻付層５１中へ効率よく熱硬化性樹脂が含浸していくように、巻付層形成工程において、ガラス繊維の索体５を不飽和ポリエステル樹脂の溶液にくぐらせているが、例えば、粘度が低く、ガラス繊維巻付層５１中への浸透性が高い熱硬化性樹脂を用いる場合にあっては、ガラス繊維の索体５をそのまま直接巻き付けても良い。

＜実施形態２＞
‐本発明管体構造１‐
図５に示す本実施形態に係る本発明管体構造１は、管体２と、フランジ継手３と、接着樹脂層４とを具備する。

前記管体２は、前記実施形態１において用いた管体２と同様のものである。

フランジ継手３は、短管３１の内周面３１１が、他端３１３から一端３１２に向かって連続的に内径を拡径するテーパ面となされている。又、フランジ継手３の短管３１には、短管３１の管壁を貫通する樹脂注入口６１が設けられている。更にフランジ継手３の短管３１における一端３１２には、短管３１の軸心方向に向かって突出し、内周面３１１に沿って周回するように立設された環状の封止部６４が設けられてなり、この封止部６４の所定箇所において、封止部６４を貫通する空気排出口６２が形成されている。

この空気排出口６２と前記樹脂注入口６１とは、フランジ継手３を短管３１の一端３１２側から見た際に、空気排出口６２と樹脂注入口６１とが、短管３１の中心軸を基軸として１８０度の位相差をもって配置される位置関係にある。従って、図５に示すように、樹脂注入口６１を管体２の下側に位置させれば、空気排出口６２は、管体２の上側に位置する。フランジ継手３のその余は、前記実施形態１において用いたフランジ継手３と同様である。

接着樹脂層４は、管体２の外周面２１１と短管３１の内周面３１１との間に存する間隙部４１に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成されたものである。本実施形態においては、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いた。

又、接着樹脂層４には、ガラス繊維の索体５を、係止部２４の凹溝２３を埋めつつ、管体２の外周面２１１を周回する方向に巻き付けることによって形成されたガラス繊維巻付層５１に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部５２が形成されている。

図６に示すように、本発明管体構造１は、フランジ部３２が別の管体Ｐの開口に接合されることによって、管路構造１０を形成する。この管路構造１０を、例えば、高圧配管などに利用し、管路内に流体を圧送（図中破線矢印で示す。）すると、管路内の内圧ＩＰが増加し、係る内圧ＩＰを受けた管体２が、図中右側に向かって移動しようとする。又、別の管体Ｐが曲管等である場合にあっては、管路内に圧送させた流体が管体Ｐの曲がり角に衝突することによってスラスト力が生じ、スラスト力を受けた別の管体Ｐは図中左側に移動しようとする。同時に別の管体Ｐの開口部に設けられたフランジ部Ｆも図中左側に移動しようとする。

この際、本実施形態においては、短管３１の内周面３１１がテーパ面となされていることから、管体２及びフランジ継手３の間に介在された接着樹脂層４が、いわゆる「くさび」として機能する。これによって、管体２からフランジ継手３が抜け出すことが好適に防止される。

‐本発明方法‐
続いて、実施形態２に係る本発明管体構造１を構築する本発明方法について説明する。

本実施形態において、係止部形成工程は、前記実施形態１と同様の手順にて行うことにより、係止部２４を形成した（図７（ａ）参照）。なお、本実施形態においては、係止部形成工程の後、後述する巻付層形成工程を行う前に、フランジ継手３の短管３１に管体２を挿入し、管体２に沿ってフランジ継手３を移動させることによって、フランジ継手３を係止部２４より奥側の位置に配置した（図７（ｂ）参照）。

本実施形態において、巻付層形成工程は、前記実施形態１と同様の手順にて行うことにより、ガラス繊維巻付層５１を形成した（図７（ｃ）参照）。

フランジ継手外装工程においては、係止部２４より奥側に配置させていたフランジ継手３を、短管３１の内周面３１１がガラス繊維巻付層５１に対峙する位置まで移動させることによって管体２にフランジ継手３を外装させた（図７（ｄ）参照）。

樹脂充填工程においては、間隙部４１に通じる樹脂注入口６１及び空気排出口６２を確保した状態で、間隙部４１を短管３１の一端３１２側と他端３１３側とにおいて封止し、空気排出口６２から間隙部４１内の空気を吸引すると共に、樹脂注入口６１から熱硬化性樹脂を間隙部４１内に導入することによって、間隙部４１に樹脂を充填した（図７（ｅ）参照）。

この樹脂充填工程において、短管３１の一端３１２側における封止は、短管３１の一端３１２に存する隙間を樹脂Ｒで埋めることによって行い、短管３１の他端３１３側における封止は、短管３１の他端３１３側に存する隙間を樹脂Ｒで埋めることによって行った。

このように、間隙部４１を短管３１の一端３１２側と他端３１３側とにおいて封止し、空気排出口６２から間隙部４１に存する空気を吸引すると共に、樹脂注入口６１から間隙部４１に向かって熱硬化性樹脂を導入すれば、空気残存（ボイド）の少ない接着樹脂層４を形成することができる。

＜実施形態３＞
‐本発明管体構造１‐
図８（ａ）に示す本実施形態に係る本発明管体構造１は、管体２と、フランジ継手３と、接着樹脂層４とを具備する。

フランジ継手３は、短管３１の内周面３１１が、他端３１３から一端３１２に向かって連続的に内径を拡径するテーパ面となされている。

更に、接着樹脂層４には、ガラス繊維プリフォームからなる保形材７１に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化した保形材含有部７が形成されている。保形材７１は、多数のガラス繊維連続ストランド同志を熱可塑性樹脂からなる有機バインダーを用いてマット状に成形することによってガラスマットを作製した後、これを加熱しつつ、圧縮成形したものである（図７（ｂ）参照）。なお、保形材７１の凸側の湾曲面７２は、フランジ継手３における短管３１の内周面３１１（テーパ面）に沿う形状になされている。保形材含有部７は、複数個（本実施形態においては２個）の保形材７１がガラス繊維巻付層５１の周囲を覆うように配置され、この状態で間隙部４１に熱硬化性樹脂が充填された際に、熱硬化性樹脂が保形材７１に含浸し、硬化することによって形成されたものである。即ち、保形材含有部７は、接着樹脂層４を保形材７１によって強化する部位である。これより、接着樹脂層４の保形性が高められる。

なお、本実施形態に係る本発明管体構造１は、前記実施形態１において説明した本発明方法とほぼ同様の手順にて構築することができる。

＜固定強度試験＞
［実施例１］
本発明管体構造１における管体２を模した擬似管体Ａとして、硬質塩化ビニル層Ｖの表面にガラス繊維強化樹脂層Ｇを積層してなる板状体（縦ｘ３０ｍｍ×横ｙ１５ｍｍ×厚みｚ２８ｍｍ（硬質塩化ビニル層Ｖの厚み１２ｍｍ、ガラス繊維強化樹脂層Ｇの厚み１６ｍｍ））を用いた。なお、擬似管体Ａにおけるガラス繊維強化樹脂層Ｇが積層されている側の面には、横幅方向に沿って、深さ３ｍｍ、幅６ｍｍの凹溝２３が形成されている（図９（ａ）参照）。

本発明管体構造１におけるフランジ継手３を模した擬似フランジ継手Ｂとして、ガラスクロス（日東紡社製、商品名：ＷＲ５７０Ｃ（番手：５７０番））に不飽和ポリエステル樹脂（ユピカ社製、商品名：ユピカ４５１６）を含浸させ、硬化させることによって形成した板状体（縦ｘ３０ｍｍ、横ｙ１５ｍｍ×厚みｚ２０ｍｍ）を用いた。なお、板材Ｂにおける一面には、縦方向に沿って一端Ｂ１から他端Ｂ２に向かってその厚みを２０ｍｍから１５ｍｍまで減じるテーパ面が形成されており、他端Ｂ２において、高さ５ｍｍの支持突起Ｂ３が設けられている（図９（ｂ）参照）。

擬似管体Ａに形成された凹溝２３を埋めつつ、ガラス繊維の索体５としてのガラスロービング（日東紡社製、商品名：ＲＳＥ２４０ＲＬ（番手：２４００ｇ／１０００ｍ）を擬似管体Ａ全体にわたって巻き回すことによってガラス繊維巻付層５１を形成し（図９（ｃ）参照）、次いで、擬似管体Ａと擬似フランジ継手Ｂの縦横方向をそろえた上で、擬似管体Ａにおけるガラス巻付層５１を形成した方の面に擬似フランジ継手Ｂのテーパ面をあてがい、更に、熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂（ユピカ社製、商品名：ユピカ４５１６）を擬似管体Ａと擬似フランジ継手Ｂとの間に存するの間隙４１に充填し、硬化させることによって、擬似管体Ａと擬似フランジ継手Ｂとが熱硬化性樹脂の硬化体（接着樹脂層４）によって固定されてなる試験片Ｔを得た（図９（ｄ）参照）。

この試験片Ｔは、本発明管体構造１を擬似的に現したものであり、擬似管体Ａが管体２、擬似フランジ継手Ｂがフランジ継手３における短管３１、熱硬化性樹脂の硬化体が接着樹脂層４に相当する。

［実施例２］
ガラス繊維の索体５としてのガラスロービングをねじりながら擬似管体Ａに巻き付けた以外は、前記実施例１と同様にして試験片Ｔを作成した。

［実施例３］
ガラス繊維の索体５として、バルキーロービング（日東紡社製、商品名：ＲＳ３１０ＡＴ０２５ＡＳ（番手：３０００ｇ／１０００ｍ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして試験片Ｔを作成した。

［比較例］
擬似管体ＡのＦＲＰ層及び擬似フランジ継手Ｂの接着部分を１００番のサンディングペーパーにて粗面加工をしてエポキシ樹脂系接着剤（積水化学工業社製、商品名エスロン４００＃）を表面に塗布、圧着して試験片Ｔを作成した。

‐固定強度の評価‐
実施例１〜３、及び比較例において得られた試験片Ｔを、ＪＩＳＫ６８２５「接着剤の圧縮せん断試験方法」に準拠して、せん断接着強度試験に供した。得られたせん断接着強さ、及びこのせん断接着強さを基に耐水圧を試算した結果を表１に示す。

なお、耐水圧は、
軸力＝耐水圧×π×（管体の内径／２）²
接着面積＝管体の外径×フランジ継手の短管の長さ
せん断力＝軸力／接着面積
に基づき、得られせん断接着強さから実施形態１の本発明管体構造１の耐水圧を試算したものである。

表１に示す結果から、実施例１〜３に係る試験片Ｔのせん断接着強さは、接着剤だけで固定した比較例に係る試験片Ｔのせん断接着強さと比較して、非常に大きな値を示すことが確認された。

又、ガラス繊維の索体５としてのガラスロービングをねじりながら巻き付けた実施例２に係る試験片Ｔ、及びガラス繊維の索体５としてバルキーロービングを用いた実施例３に係る試験片Ｔは、いずれも２０ＭＰａ以上となっており、比較例に係る試験片Ｔのせん断接着強さと比較して２倍以上の値を示すことが確認された。これは、ガラス繊維の索体５としてのガラスロービングをねじりながら巻き付けたり、ガラス繊維の索体５としてバルキーロービングを用いたりすると、擬似管体Ａの厚み方向にもガラス繊維が配向することになり、その結果、せん断接着強さが向上しているものと予想される。

本発明は、簡単な作業にて管体同士を接合することができ、従来、接続作業が非常に煩雑であった複層管等の接続作業を非常に容易にする。

１本発明管体構造（フランジ付管体構造）
２管体
２１基管
２１１外周面
２２ガラス繊維強化樹脂層
２３凹溝
２４係止部
３フランジ継手
３１短管
３１１内周面
３１２一端
３１３他端
３２フランジ部
４接着樹脂層
４１間隙部
５ガラス繊維の索体
５１ガラス繊維巻付層
５２ガラス繊維含有部
６封止用円盤
６１樹脂注入口
６２空気排出口
６３取付孔
６４封止部
７保形材含有部
７１保形材
７２湾曲面
１０管路構造

Claims

中空円筒状の基管の外周面にガラス繊維強化樹脂層が積層された管体に、フランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造であって、
外周面に、凹凸加工が施された係止部が設けられてなる管体と、
短管の一端にフランジ部が形成されてなり、短管の内周面が係止部に対峙させられた状態で、管体に外装されるフランジ継手と、
管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に充填させた熱硬化性樹脂が、硬化して形成される接着樹脂層と、
を具備し、
管体に外装されたフランジ継手が、前記接着樹脂層によって、管体に固定されてなり、
前記接着樹脂層には、少なくとも係止部の凹凸を埋めた状態で、管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるガラス繊維巻付層に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化したガラス繊維含有部が形成されてなることを特徴とするフランジ付管体構造。
請求項１に記載のフランジ付管体構造において、
短管の内周面が、他端から一端に向かって連続的、或いは段階的に内径を拡径するテーパ面となされたフランジ付管体構造。
請求項１又は２に記載のフランジ付管体構造において、
接着樹脂層には、ガラス繊維巻付層と短管の内周面との間に介在させたガラスマット、ガラスクロス、又はガラス繊維プリフォームからなる保形材に、熱硬化性樹脂が含浸して硬化した保形材含有部が形成されてなるフランジ付管体構造。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフランジ付管体構造において、
ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のストランド又はロービングであるフランジ付管体構造。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフランジ付管体構造において、
ガラス繊維の索体が、ガラス繊維のバルキーロービングであるフランジ付管体構造。
請求項４又は５に記載のフランジ付管体構造において、
ガラス繊維巻付層が、ねじられた状態で管体の外周面を周回する方向に巻き付けられたガラス繊維の索体からなるフランジ付管体構造。
中空円筒状の基管の外周面にガラス繊維強化樹脂層が積層された管体に対し、短管の一端にフランジ部が形成されてなるフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造を構築するフランジ付管体構造の構築方法であって、
管体の外周面に、凹凸加工を施すことによって係止部を形成する係止部形成工程と、
ガラス繊維からなる索体を、係止部の凹凸を埋めつつ、管体の外周面を周回する方向に巻き回すことによってガラス繊維巻付層を形成する巻付層形成工程と、
短管の内周面をガラス繊維巻付層に対峙させた状態で、フランジ継手を管体に外装するフランジ継手外装工程と、
ガラス繊維巻付層に熱硬化性樹脂を含浸させつつ、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙部に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって接着樹脂層を形成する樹脂充填工程と、
を実行することを特徴とするフランジ付管体構造の構築方法。
請求項７に記載のフランジ付管体構造の構築方法において、
樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、樹脂注入口から間隙部に向かって熱硬化性樹脂を圧入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填するフランジ付管体構造の構築方法。
請求項７に記載のフランジ付管体構造の構築方法において、
樹脂充填工程では、間隙部に通じる樹脂注入口及び空気排出口を確保した状態で、間隙部を短管の一端側と他端側とにおいて封止し、空気排出口から間隙部内の空気を吸引すると共に、樹脂注入口から熱硬化性樹脂を間隙部内に導入することによって、間隙部に熱硬化性樹脂を充填するフランジ付管体構造の構築方法。