JP3142394B2 - 強化プラスチック管およびその製造方法 - Google Patents

強化プラスチック管およびその製造方法

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JP3142394B2 JP04274085A JP27408592A JP3142394B2 JP 3142394 B2 JP3142394 B2 JP 3142394B2 JP 04274085 A JP04274085 A JP 04274085A JP 27408592 A JP27408592 A JP 27408592A JP 3142394 B2 JP3142394 B2 JP 3142394B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外圧に対して優れた強
度を持つ強化プラスチック管およびその製造方法に関
し、さらに詳しくは、繊維補強材によって補強された樹
脂製の内層および外層との間に樹脂モルタル製の中間層
が設けられた3層構造の強化プラスチック管およびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、金属管、コンクリート管に比べて
軽量であるために施工性に優れた強化プラスチック管が
普及している。特に、繊維補強材により補強された繊維
強化プラスチックにより内層と外層とを構成し、この内
層と外層との間に樹脂モルタルにより構成された中間層
を有する3層構造の強化プラスチック管が、あらゆる分
野において使用できるために、その用途も拡大してい
る。このような3層構造の強化プラスチック管は、運搬
中、配管作業中、あるいは配管後等に受ける外力に対し
て高強度が要求されるにもかかわらず、通常、樹脂モル
タルにより構成された中間層の伸びが、繊維強化樹脂製
の内層および外層の伸びよりも小さいために、内層およ
び外層が破断する前に内層および外層と中間層とのそれ
ぞれの層間において剥離するという欠点がある。
【0003】この欠点を解消するために、例えば、特公
昭53-25877号公報には、繊維強化プラスチック製の内層
および外層と、樹脂モルタル製の中間層との間に、充填
材が含有されているガラス繊維強化プラスチック層をそ
れぞれ介在させた5層構造の強化プラスチック管が開示
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この公報に開示された
強化プラスチック管は、内層および外層の伸びと中間層
の伸びとの差を、内層および外層と中間層との間にそれ
ぞれ設けられた層によって吸収するようになっているた
めに、内層および外層と中間層とがそれぞ剥離すること
はある程度抑制される。しかし、隣接する各層同士が強
固に接着されていないために、内層および外層と中間層
との剥離を確実に防止できるものではなく、外力に対す
る強度が十分に得られるものではない。
【0005】本発明は上記従来の問題を解決するもので
あり、その目的は、外力に対して高強度を有する強化プ
ラスチック管および該強化プラスチック管を効率よく製
造でき強化プラスチック管の製造方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の強化プラスチッ
ク管は、連続する繊維補強材により補強された樹脂によ
り構成された内層および外層と、該内層と外層との間に
設けられており、表面に突起が設けられたローラの突起
によってその一部が内部に嵌入された補強材にて補強さ
れた樹脂モルタルにより構成された中間層と、を有する
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0007】本発明の強化プラスチック管の製造方法
は、離型処理された筒状金型の周面に未硬化の樹脂層を
積層する工程と、該樹脂層の上に繊維補強材を積層する
工程と、未硬化の樹脂モルタルをシート状に押し出し
て、連続する繊維補強材をその各表面に接触させた後
に、表面に突起が設けられたローラ間に通して、各繊維
補強材の一部を樹脂モルタル内に嵌入させる工程と、樹
脂層に積層された繊維補強材上に、連続する繊維補強
が各表面に設けられた樹脂モルタルを積層する工程と、
樹脂層および樹脂モルタルにおける樹脂を硬化させる工
程と、を包含するものであり、そのことにより上記目的
が達成される。
【0008】
【作用】本発明の強化プラスチック管では、表面に突起
が設けられたローラの突起によってその一部が内部に嵌
入された補強材が内層と外層との間に設けられた中間層
の樹脂モルタル内に嵌入した状態になっており、内層お
よび外層と中間層とが一体的に連結された状態になって
いる。
【0009】本発明の強化プラスチック管の製造方法で
は、繊維補強材が積層された樹脂層上に、中間層となる
樹脂モルタルシートが積層される。樹脂モルタルの各表
面には、予め、連続した繊維補強材が設けられており、
その繊維補強材の一部が樹脂モルタル内に嵌入した状態
となっているために、樹脂モルタルが積層される樹脂お
よび樹脂モルタル内の樹脂が硬化することにより、樹脂
モルタルの各表面に設けられた各繊維補強材が樹脂内に
浸漬された状態で硬化する。これにより、樹脂モルタル
表面の繊維補強材が内層および外層の補強材となるとと
もに、内層および外層の間の中間層内にその補強材の一
部が嵌入した状態の強化プラスチック管が製造される。
【0010】
【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。
図1は本発明の強化プラスチック管の一例を示す縦断断
面図である。この強化プラスチック管は、繊維強化樹脂
により構成された内周側の内層10と、同様に繊維強化
樹脂により構成された外周側の外層20と、内層10お
よび外層20との間に設けられた樹脂モルタルE1によ
り構成された中間層30と、を有する3層構造になって
いる。内層10は、補強材として、ガラスペーパーC、
ガラスストランドD、およびガラス繊維マットE2が使
用されたガラス繊維強化樹脂(FRP)により構成され
ており、また、外層20も、補強材として、ガラスペー
パーG、ガラスストランドF、およびガラス繊維マット
E3が使用されたガラス繊維強化樹脂により構成されて
いる。そして、中間層30は、ガラス繊維マットE2の
一部およびガラス繊維マットE3の一部が、樹脂モルタ
ルE1内に嵌入した状態になっている。
【0011】図2は、このような本発明の補強プラスチ
ック管の製造に使用される装置の概略構成図である。こ
の装置は、ドロストホルム式の成形装置であって、装置
本体1から水平方向に延出された回転軸2を有してい
る。該回転軸2には、該回転軸2を中心にして回転する
ように円筒形の金型3の基端部が連結されている。金型
3の先端は開放されており、その開放端部は硬化炉8内
に挿入されている。
【0012】金型3には、無端のスチールベルト4が螺
旋状に巻回されている。螺旋状のスチールベルト4は、
その外周面が型面5を構成しており、該型面5上に樹脂
等が順次積層されて強化プラスチック管が製造される。
型面5を有するスチールベルト4は、金型3の回転に伴
って該金型3の先端部である開放端部側へと移動され
る。金型3の開放端部に到達したスチールベルト4は、
金型3の内部を通って装置本体1へと戻されて、再度、
金型3に巻回されるようになっている。
【0013】金型3の基端部に巻回されたスチールベル
ト4の型面5に対向して、熱可塑性樹脂を供給する樹脂
供給ホース6が配置されており、また、該樹脂供給ホー
ス6よりも金型3先端部側位置には、スチールベルト4
の型面5に対向して、樹脂モルタル供給器7が配置され
ている。
【0014】このような構成の成形装置により、本発明
の製造方法が次のように実施されて、図1の強化プラス
チック管が製造される。
【0015】金型3を回転させて、該金型3に巻回され
たスチールベルト4を金型3の先端部側へと順次移動さ
せながら、該スチールベルト4の外周面である型面5上
に、離型シートAを螺旋状に巻回する。そして、型面5
上に巻回された離型シートA上に樹脂供給ホース6から
硬化性樹脂Bが供給されて熱硬化性の樹脂層を積層す
る。次に、該樹脂層上に、内層の補強材としてのガラス
ペーパーCおよびガラスストランドDを積層する。そし
て、ガラスペーパーCおよびガラスストランドDが積層
された樹脂層上に、樹脂モルタル供給器7によって補強
材であるガラス繊維マットとともに供給される強化樹脂
モルタルEを積層する。
【0016】樹脂モルタル供給器7は、図3に示すよう
に、熱硬化性樹脂を用いた樹脂モルタルE1をシート状
に押し出す押出器7aを有する。該押出器7aから押し
出されたシート状の樹脂モルタルE1は、押し出し直後
にガラス繊維マットE2およびE3により挟まれて、一
対のローラ7bおよび7b間へと挿入される。各ローラ
7bは、図4(a)に示すように、外周面全体に所定ピ
ッチで突設された三角錘状の多数の突起7cを有してお
り、各ローラ7b間に強化樹脂モルタルEが通過される
ことにより、各ローラ7b表面に設けられた多数の突起
7cにより、ガラス繊維マットE2およびE3が、樹脂
モルタルE1内に嵌入される。
【0017】なお、ローラ7bの表面に形成される突起
7cとしては、図4(b)に示すように、半球状であっ
てもよい。
【0018】ガラス繊維マットE2およびE3の目付け
は、50〜200g/m2が好ましい。ガラス繊維マットの目付
けが50g/m2未満になれば、樹脂モルタル内に嵌入され
るガラス繊維マットにより樹脂モルタルは十分な補強効
果が得られず、また、200g/m2を超えるとガラス繊維マ
ット自体の剛性が高まって樹脂モルタルE1内にガラス
繊維マットの一部を十分に嵌入させることができなくな
る。
【0019】ガラス繊維マットE2を供給する際のテン
ションは、50g/cm幅〜1kg/cm幅が好ましい。50g/cm
幅以下であるとガラス繊維マットがたるんでしまう。1
kg/cm幅以上であると、ガラス繊維マットE2の張りが
強く樹脂モルタルの内部に嵌入しにくくなる。
【0020】このようにして、樹脂モルタルE1の各表
面に配置されたガラス繊維マットE2およびE3それぞ
れの一部が樹脂モルタルE1内に嵌入された状態になっ
た強化樹脂モルタルEが樹脂モルタル供給器7から供給
されると、該強化樹脂モルタルEがガラスペーパーCお
よびガラスストランドDが積層された樹脂層上に積層さ
れる。その後に、外層の補強材であるガラスストランド
FおよびガラスペーパーGが、強化樹脂モルタルE上に
さらに積層される。
【0021】金型3が回転されてる間に、螺旋状に巻回
されたスチールベルト4上に樹脂層が積層されて、さら
に、該樹脂層が未硬化状態で、ガラスペーパーC、ガラ
スストランドD、補強樹脂モルタルE、ガラスストラン
ドFおよびガラスペーパーGが順次積層されると、これ
らが樹脂層内に埋め込まれた状態になり、これらが、ス
チールベルト4とともに硬化炉8内へ搬送されて、該硬
化炉8により、樹脂層および樹脂モルタルが硬化され
る。このとき、強化樹脂モルタルEにおけるガラス繊維
マットE2およびE3には、未硬化の熱硬化性樹脂およ
び樹脂モルタルE1の余剰樹脂が含浸される。
【0022】これにより、ガラスペーパーC、ガラスス
トランドDおよびガラス繊維マットE2によって補強さ
れたガラス繊維強化樹脂製の内層10と、ガラスストラ
ンドF、ガラスペーパーGおよびガラス繊維マットE3
によって補強された外層20と、ガラス繊維マットE2
の一部およびガラス繊維マットE3の一部が樹脂モルタ
ル内に嵌入した中間層30と、を有する強化プラスチッ
ク管が製造される。
【0023】このようにして製造される強化プラスチッ
ク管は、内層10と中間層30とが、ガラス繊維マット
E2によって連結された状態になっており、また、外層
20と中間層30とが、ガラス繊維マットE3によって
連結された状態になっているために、内層10と中間層
30、および外層20と中間層30の剥離が防止され
る。従って、この強化プラスチック管は、外圧に対して
高強度を示す。
【0024】本発明の強化プラスチック管に使用される
樹脂、即ち、内層10および外層20を構成する熱硬化
性樹脂、および中間層30の樹脂モルタルにおける樹脂
は、特に限定されず、例えば不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等が使用できる。特
に、ビニルエステル樹脂は、耐薬品性に優れているため
に好適に使用される。
【0025】また、本発明の強化プラスチック管では、
中間層30に嵌入される補強材としては、ガラス繊維マ
ットE2およびE3に限定されるものではなく、ガラス
チョップも使用し得る。また、繊維の材質はガラスに限
らず、例えばカーボン、更にはポリエステル等の有機繊
維でもよい。内層10および外層20の補強材としてガ
ラスチョップを用いる場合には、図5に示すように、シ
ート状の樹脂モルタルE1を押出器7aから押し出す際
に、その押し出し方向に延びる複数本の線材E5上にガ
ラスチョップE4をそれぞれ固定し、それらの各線材E
5をシート状に押し出される樹脂モルタルE1の各表面
に配置した状態で、該樹脂モルタルE1が各ローラ7b
間に挿入される。これにより、線材E5により連続状態
になったガラスチョップE4が樹脂モルタルE1内に嵌
入された強化樹脂モルタルEが得られる。この場合、ガ
ラスチョップE4の量としては、50〜200g/m2が好まし
い。ガラスチョップE4の量が50g /m2未満になれば、
樹脂モルタル内に嵌入されたガラスチョップE4により
十分な補強効果が得られず、また、200g/m2を超えると
ガラスチョップE4の剛性が高まって樹脂モルタルE1
内に十分に嵌入させることができなくなる。ガラスチョ
ップが固定される線材としては、ビニロン、ポリエステ
ル等が使用される。
【0026】次に、本発明の強化プラスチック管の具体
例を示す。図2および図3に示す装置を用いて外径800m
mの強化プラスチック管を製造した(サンプルA)。樹
脂モルタル表面に設けられるた補強材として100g/m2
ガラ繊維スマットを使用し、内層および外層の補強材と
して、2200番手のガラスストランドを使用した。また、
不飽和ポリエステル樹脂(硬化剤1phr、促進剤0.5%を
含む)を、内層および外層の樹脂として使用した。成型
速度を20m/hとした。得られた強化プラスチック管は、
内層および外層の層厚が、各2.5mm、管の厚さが16mmで
あった。製造された強化プラスチック管を切断してそれ
ぞれの層の間について観察すると、内層および外層を構
成する繊維強化樹脂と、中間層を構成する樹脂モルタル
とが、連続する補強材であるガラス繊維マットによって
一体的に補強されていた。
【0027】ガラス繊維マットに替えて、ガラスチョッ
プ(120g/m2)を使用し、該ガラスチョップを樹脂モル
タル表面に固定するストランド(線材)としてビニロン
を用いたこと以外は、上述の例と同様にして強化プラス
チック管を製造した(サンプルB)。この場合にも、内
層および外層を構成する繊維強化樹脂と、中間層を構成
する樹脂モルタルとが、ストランドに固定されたガラス
チョップにより一体的に補強されていた。
【0028】比較のために、樹脂モルタルの各表面に補
強材を設けることなく、樹脂層に積層して、強化プラス
チック管を製造した(サンプルC)。
【0029】サンプルA、B、Cについて、強化プラス
チック管を300mmの長さに切断して圧壊試験およびシャ
ルピー衝撃試験を行った。結果を表1に示す。本発明の
強化プラスチック管であるサンプルAおよびBは、比較
例であるサンプルCに比して、外圧に対する強度が著し
く高かった。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】本発明の強化プラスチック管は、このよ
うに、表面に突起が設けられたローラの突起によってそ
の一部が内部に嵌入された補強材の一部が中間層に嵌入
されており、その補強材によって、内層および外層と中
間層とが強固に連結されているために、層間の剥離強度
が非常に高く、外圧に対して優れた強度を示す。
【0032】また、本発明の強化プラスチック管の製造
方法は、樹脂モルタルの表面に繊維補強材を設けて、表
面に突起が設けられたローラ間を通過させることによ
り、補強材を樹脂モルタルに嵌入させているために、本
発明の強化プラスチック管を比較的少ない工数で連続的
に能率よく製造できる。また、設備においても大型化し
ないために、経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の強化プラスチック管の一例を示す縦断
側面図。
【図2】本発明の製造方法の実施に適した装置の全体構
成を示す概略図。
【図3】シート供給器の構成を示す概略図。
【図4】(a)はシート供給器のローラの正面図、
(b)はそのシート供給器のローラの他の例を示す正面
図。
【図5】シート供給器の他の例を示す側面図。
【符号の説明】
10 内層 20 外層 30 中間層 E 強化樹脂モルタル E1 樹脂モルタル E2 ガラス繊維マット E3 ガラス繊維マット

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続する繊維補強材により補強された樹
    脂により構成された内層および外層と、該内層と外層と
    の間に設けられており、表面に突起が設けられたローラ
    の突起によってその一部が内部に嵌入された補強材にて
    補強された樹脂モルタルにより構成された中間層と、を
    有する強化プラスチック管。
  2. 【請求項2】 離型処理された筒状金型の周囲に未硬化
    の樹脂層を積層する工程と、該樹脂層の上に繊維補強材
    を積層する工程と、未硬化の樹脂モルタルをシート状に
    押し出して、連続する繊維補強材をその各表面に接触さ
    せた後に、表面に突起が設けられたローラ間に通して、
    各繊維補強材の一部を樹脂モルタル内に嵌入させる工程
    と、樹脂層に積層された繊維補強材上に、連続する繊維
    補強材が各表面に設けられた樹脂モルタルを積層する工
    程と、樹脂層および樹脂モルタルにおける樹脂を硬化さ
    せる工程と、を包含する強化プラスチック管の製造方
    法。
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