JPH06155591A

JPH06155591A - 繊維強化樹脂製曲管継手の製造方法

Info

Publication number: JPH06155591A
Application number: JP4317081A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Nakagawa; 裕英中川; Kimitoku Takao; 公徳高尾; Satoyuki Kobayashi; 智行小林
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-03

Abstract

(57)【要約】【目的】曲成マンドレルへの樹脂含浸繊維を安定して巻
き付けることにより、高精度、高性能の繊維強化樹脂製
曲管継手を、省力、省時間、低コストにて製造する方法
を提供する。【構成】曲成マンドレル１を、第３の仮想直線１４を回
転軸として回転するように、成形装置４の軸５のチャッ
ク５１にセットし、第３の仮想軸線１４を回転軸として
回転させて、その周りに硬化性樹脂含浸繊維３を巻き付
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂からなる
ベンド、エルボ等の繊維強化樹脂製曲管継手の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化樹脂製管体を製造するのに、フ
ィラメントワインディング（ＦＷ）法が用いられること
はよく知られている。管体が直線状であればＦＷ法を適
用するのは比較的容易である。しかし、エルボ型管継手
のような直線状でない管体をＦＷ法により製造する場
合、特に曲成部に硬化性樹脂含浸繊維を均一に巻き付け
るのは難しい。

【０００３】しかして、従来、例えば、特公平１─３８
６６５号公報に記載の如く、芯型をその軸芯の一部を常
に回転軸芯にほぼ接するように往復移動させながら芯型
全体を回転軸芯の周りに回転させて、芯型の周りに成形
材料を巻き付ける方法が提案され、特開平３─２５６７
２９号公報に記載の如く、キャリッジ支持台上に、マン
ドレルが、揺動、回転、スライド自在に設けられたＦＷ
装置が提案され、特開平５９─１５９３１６号公報の記
載の如く、芯型を両端面略中心を結ぶ仮想軸芯を中心と
して回転させると共に、糸導出部材を、ロービング繊維
をたえず一定角度になるように仮想軸線と平行な軸線に
沿うトラバース運動を含めて作動させる成形方法が提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平１─３
８６６５号公報に記載の方法は、機械が複雑であり、モ
ーター間の同期や継手品種等の自由度が非常に小さく、
成形中のトラブル、品種換え等に手間がかかり、生産性
が悪いという問題点がある。

【０００５】又、特開平３─２５６７２９号公報に記載
の装置は、マンドレルが片持ちであるため、芯型イナー
シャルにより回転数を大きくできず、生産性が悪く、
又、マンドレルの剛性も大きくする必要があり、型が重
たくなり作業性が悪いという問題点がある。

【０００６】更に、特開平５９─１５９３１６号公報に
記載の方法は、芯型が仮想軸線を中心として回転すると
きに、芯型の回転半径が大きくて、芯型の周りに糸を巻
き付けるときの糸のたるみが大きくて糸の巻き付け状態
が不安定になり、又、振動を押さえるために設備が大型
化する上に、回転速度を上げることがでないので生産性
が悪く、又、芯型を１回転させる間に、糸導出部材を大
きくトラバースさせる必要があるために、時間がかかり
生産性が悪く、糸が糸導出部に擦られるため、毛羽、切
れ等が発生しやすく、成形安定性に欠けるという問題点
があった。

【０００７】本発明は、上記の如き従来の問題点を解消
し、曲管マンドレルへの硬化性樹脂含浸繊維を安定して
巻き付けることにより、高精度、高性能の繊維強化樹脂
製曲管継手を、省力、省時間、低コストにて製造する方
法を提供することを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化樹脂製
曲管継手の製造方法は、曲管マンドレルに硬化性樹脂含
浸繊維を巻き付け、樹脂を硬化させて繊維強化樹脂層を
形成した後、曲管マンドレルを脱型して繊維強化樹脂製
曲管を製造する方法であって、曲管マンドレルを、その
両端面の略中心を結ぶ第１の仮想直線と、曲管マンドレ
ルの中心軸線の接線であって第１の仮想直線と平行をな
す第２の仮想直線との略中間に位置する第３の仮想直線
を回転軸として回転させて、その曲管マンドレルの周り
に硬化性樹脂含浸繊維を巻き付ける工程を有する。

【０００９】本発明において、曲管継手としては、例え
ば、受口の形状にかかわりなく、Ｒを持ったいわゆるベ
ンド、直管をつなぎ合わせるエルボ等が挙げられる。一
端と他端との角度は、特に限定されるものではないが、
曲げ角度最大が９０°までのものが好適である。曲げ角
度最大が９０°を超える場合には、その周りに硬化性樹
脂含浸繊維を巻き付けにくくなる傾向がある。

【００１０】本発明において、曲管マンドレルとして
は、できるだけ剛性が高く、軽量のものが好適に使用さ
れ、例えば、構造用鋼、ステンレス、アルミニウム、ジ
ュラルミン等の金属材料からなる中空型、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等の合成樹脂をブロー成形したブロー
型等が挙げられる。これらの曲管マンドレルの端面は盲
にされていてもよく、場合によっては、ポリウレタン等
のゴム材料等からなる中実型でもよい。

【００１１】本発明において、使用する繊維としては、
特に限定されるものではないが、ガラス繊維、炭素繊維
等の無機繊維、あるいはアラミド繊維、ポリエチレンテ
レフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）等の有機繊維等が挙げ
られ、これらの繊維からなるロービング、クロステープ
（ロービング繊維を、例えば井桁状に織ったもので織り
方や幅は特に限定されない）が好適に用いられる。そし
て、この繊維に含浸される樹脂としては、例えば、不飽
和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が
好適に用いられるが、場合によっては、光硬化性樹脂を
用いてもよい。

【００１２】機械成形時の制御精度は、１ｍｍ以上の精
度があれば十分である。尚、各軸のモーターには、ＡＣ
サーボモーターを使用するのが好ましい。又、成形時に
プログラムは、幾何学的に求めることも可能であるが、
ティーチングプレーバック法で機械的に移動すべき座標
を教える方法でもよい。

【００１３】以下、本発明を図面を参照にしながら具体
的に説明する。図１は、本発明に使用する曲管マンドレ
ルの一例を示す正面図である。曲管マンドレル１は、ポ
リエチレン等をブロー成形することにより作製された成
形品であって、略中央でヘ字状に曲成されて曲成部１ａ
が形成され、内部は中空とされ、横断面外形が円形とさ
れ、両端面が閉塞されたものである。曲管マンドレル１
の両端部１ｂは管接続用の受口形成部とされ、その受口
成形部には、特に図示しないが、パッキングや抜け止め
等を装着する凹溝部を形成するための突条部が周方向に
沿って設けられている。

【００１４】この曲管マンドレル１は、その両端面の略
中心を結ぶ第１の仮想直線１１と、曲管マンドレル１の
軸芯１２をなす曲線の接線であって第１の仮想軸線１１
と平行をなす第２の仮想直線１３との略中間に位置する
第３の仮想直線１４を回転軸として回転される。

【００１５】図２は、本発明に使用するフィードアイの
作動を示す説明図である。フィードアイ２は、曲管マン
ドレル１の回転軸に沿うＸ軸方向の移動作動、曲管マン
ドレル１に近接離反するＺ軸方向の移動作動および上下
方向のＹ軸方向の移動作動の三次元的移動作動と、曲管
マンドレル１の回転軸を含む水平面上で回動するＶで示
される回動作動及び硬化性樹脂含浸繊維３の繰り出し方
向を回転軸として回転するＵで示される回転作動が可能
とされている。

【００１６】図３は、本発明の繊維強化樹脂製曲管継手
の製造方法の一例における、図１に示す曲管マンドレル
１の周りに、図２に示すフィードアイ２を用いて硬化性
樹脂含浸繊維３を巻き付ける工程を示す説明図である。
曲管マンドレル１の両端部を、成形装置４の軸５のチャ
ック５１に真空吸引させ、第３の仮想直線１４を回転軸
として回転するようにセットする。尚、必要に応じて、
ボルトによる締め付け等、適当な固定手段を採用しても
よい。

【００１７】軸５を回転させることにより、曲管マンド
レル１を第３の仮想直線１４を回転軸として回転させ、
フィードアイ２を用い、例えば、複数本のガラスロービ
ングに熱硬化性樹脂液等を含浸させた硬化性樹脂含浸繊
維３を、曲管マンドレル１の一端部１ｂから中央の曲成
部１ａを経て他端部１ｂまで巻き付けていく。

【００１８】尚、フィードアイ２は、曲管マンドレル１
の回転軸に沿うＸ軸方向の移動作動、曲管マンドレル１
に近接離反するＺ軸方向の移動作動および上下方向のＹ
軸方向の移動作動の三次元的移動作動を基本とし、必要
に応じて、曲管マンドレル１の回転軸を含む水平面上で
回動するＶで示される回動作動及び硬化性樹脂含浸繊維
３の繰り出し方向を回転軸として回転するＵで示される
回転作動を行わせる。そして、曲管マンドレル１の曲成
部１ａを中心とした中央部の周りはヘリカル巻きを、両
端部１ｂの管接続用の受口部形成部に形成された突条部
の周りは円周巻きを適宜行う。

【００１９】この際、曲管マンドレル１を第３の仮想直
線１４を回転軸として回転されるので、曲管マンドレル
１の回転軸から最大に膨らんで回転する部分の回転半径
を最小とすることができる。即ち、図１に図示する如
く、第３の仮想直線１４を回転軸として回転させた場合
には、第１の仮想直線１１を回転軸として回転させた場
合に比べて、第１の仮想直線１１と第３の仮想直線１４
間の距離Ａ分だけ、又、第２の仮想直線１３を回転軸と
して回転させた場合に比べて、第２の仮想直線１３と第
３の仮想直線１４間の距離Ｂ分だけ、曲管マンドレル１
の回転半径を小さくすることができる。

【００２０】これにより、曲管マンドレル１上の所定位
置に、硬化性樹脂含浸繊維３を、フィードアイ２をでき
るだけ接近させた状態でたるみなく安定した状態で巻き
付けることができると共に、設備を大型化する必要がな
く、成形速度も上げることができる。これにより、高精
度、高性能の繊維強化樹脂製曲管継手を、省力、省時
間、低コストにて製造することができる。

【００２１】曲管マンドレル１の周りに硬化性樹脂含浸
繊維３の巻き付けを終了した時点で、軸５の回転を停止
し、軸５のチャック５１より曲管マンドレル１の周りに
硬化性樹脂含浸繊維が巻き付けられたものを取り外し、
図示しないヒーターにより樹脂を加熱硬化させて繊維強
化樹脂層を形成した後、繊維強化樹脂層内より曲管マン
ドレル１を押し潰すようにして脱型して、繊維強化曲管
継手を得る。

【００２２】

【作用】本発明の繊維強化樹脂製曲管継手の製造方法
は、曲管マンドレルを、その両端面の略中心を結ぶ第１
の仮想直線と、曲管マンドレルの中心軸線の接線であっ
て第１の仮想直線と平行をなす第２の仮想直線との略中
間に位置する第３の仮想直線を回転軸として回転させ
て、その曲管マンドレルの周りに硬化性樹脂含浸繊維を
巻き付けることにより、曲管マンドレルの回転軸から最
大に膨らんで回転する部分の回転半径を最小とすること
ができるので、曲管マンドレル上の所定位置に、硬化性
樹脂含浸繊維を、フィードアイをできるだけ接近させた
状態でたるみなく安定した状態で巻き付けることができ
ると共に、設備を大型化する必要がなく、成形速度も上
げることができる。これにより、高精度、高性能の繊維
強化樹脂製曲管継手を、省力、省時間、低コストにて製
造することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例１図１に示す曲管マンドレル１を用い、図２に示すフィー
ドアイ２、図３に示す如き成形機４をを用いて、図３に
示す如く、曲管マンドレル１の周りに硬化性樹脂含浸繊
維３を巻き付けて、樹脂を硬化して繊維強化樹脂層を形
成した後、脱型して、口径１５０ｍｍ、４５°ベントの
管継手の製造を行った。

【００２４】尚、曲管マンドレル１として、ポリプロピ
レン樹脂（三井石油化学社製：商品名「Ｊ−７００」）
からなる厚さ３．０ｍｍのブロー成形したものを用い
た。熱硬化性樹脂組成物として、ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂（チバ・ガイギー社製：商品名「ＬＹ５５
６」１００重量部と、チバガイギー社製：商品名「ＨＹ
９１７」９０重量部）１９０重量部と、硬化促進剤（チ
バ・ガイギー社製：商品名「ＤＹ０７０５」）０．５重
量部との混合物を用いた。硬化性樹脂含浸繊維中の繊維
として、ガラスロービング（番手２２３０ｇ／ｋｍ）１
０本を用いた。フィードアイ２に、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の
作動を行わせた。ヒーターによる樹脂の硬化は、１３０
℃で２時間行った。

【００２５】成形は、内面に軟質な不飽和ポリエステル
（武田薬品社製：商品名「６３２０Ｆ」）を塗布し、ウ
ィーピングが起こらない状態にして成形し、中央部の周
りのヘリカル巻きは±６０°に巻き、肉厚はその±６０
°のヘリカル巻き層が３ｍｍとなるようにした。両端部
の周りは９０°の円周巻きで平滑になるまで積層した。

【００２６】曲管マンドレル１を成形機４の軸５のチャ
ック５１に固定し始めてから、その周りに硬化性樹脂含
浸繊維が巻き付けられた曲管マンドレル１を取り外すま
での成形時間は１７分であった。得られた管継手に管を
配管して、静水圧破壊試験を行った。その結果、水漏れ
及び破壊を起こすことのない耐圧強度は、４２ｋｇ／ｃ
ｍ²以上であった。

【００２７】尚、静水圧破壊試験は、図４に示す如く、
本発明により得られた管継手６の各管接続部６１に、テ
ーパー受口付き短管７をパッキング及び抜け止めを介し
て接続し、そのテーパー受口にパッキングを介してテー
パーフランジ８にて蓋することにより行った。静水圧破
壊試験は、水圧を上げていったときの水漏れ及び破壊を
観察することにより行った。

【００２８】比較例１成形機を用いることなく、実施例１で用いた曲管マンド
レル１の周りにハンドレアップ法により、硬化性樹脂含
浸繊維の巻き付けを行ったこと以外は、実施例１と同様
にして、口径１５０ｍｍ、４５°ベントの管継手の製造
を行った。

【００２９】曲管マンドレル１を成形機４の軸５のチャ
ック５１に固定し始めてから、その周りに硬化性樹脂含
浸繊維が巻き付けられた曲管マンドレル１を取り外すま
での成形時間は２７分であった。得られた管継手に管を
配管して、静水圧破壊試験を行った。その結果、常に４
０ｋｇ／ｃｍ²以上の耐圧強度を常に満足させることが
できず、常に実施例と同様に４０ｋｇ／ｃｍ²以上の耐
圧強度がある製品を得るためには、平均肉厚を１５ｍｍ
とする必要があった。

【００３０】実施例２樹脂配合として、不飽和ポリエステル（三井東圧社製：
商品名「エスターＲ２３５」）１００重量部と、常温硬
化剤（化薬アクゾ社製：商品名「カヤメックＭ」）０．
６重量部と、硬化促進剤（コバルト６％含有）０．５重
量部との混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様に
して、口径１５０ｍｍ、４５°ベントの管継手の製造を
行った。

【００３１】曲管マンドレル１を成形機４の軸５のチャ
ック５１に固定し始めてから、その周りに硬化性樹脂含
浸繊維が巻き付けられた曲管マンドレル１を取り外すま
での成形時間は２３分であった。

【００３２】得られた管継手に管を配管して、静水圧破
壊試験を行った。その結果、水漏れ及び破壊を起こすこ
とのない耐圧強度は、４０ｋｇ／ｃｍ²以上であった。

【００３３】比較例２成形機を用いることなく、実施例２で用いた曲管マンド
レル１の周りにハンドレアップ法により、硬化性樹脂含
浸繊維の巻き付けを行ったこと以外は、実施例２と同様
にして、口径１５０ｍｍ、４５°ベントの管継手の製造
を行った。

【００３４】曲管マンドレル１を成形機４の軸５のチャ
ック５１に固定し始めてから、その周りに硬化性樹脂含
浸繊維が巻き付けられた曲管マンドレル１を取り外すま
での成形時間は３５分であった。得られた管継手に管を
配管して、静水圧破壊試験を行った。その結果、常に４
０ｋｇ／ｃｍ²以上の耐圧強度を常に満足させることが
できず、常に実施例と同様に４０ｋｇ／ｃｍ²以上の耐
圧強度がある製品を得るためには、平均肉厚を１５ｍｍ
とする必要があった。

【００３５】

【発明の効果】本発明繊維強化樹脂製曲管継手の製造方
法は、上記の如き構成とされているので、曲管マンドレ
ル上の所定位置に、硬化性樹脂含浸繊維をたるみなく安
定した状態で巻き付けることができると共に、設備を大
型化する必要がなく、成形速度も上げることができる。
これにより、高精度、高性能の異種のベント、例えば、
曲部のＲが小さくて曲がり方が急激な、９０°ベンド、
４５°ベンド等の繊維強化樹脂製曲管継手を、省力、省
時間、低コストにて製造することができる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する曲管マンドレルを示す正面図
である。

【図２】本発明に使用するフィードアイの作動を示す説
明図である。

【図３】本発明の繊維強化樹脂製曲管継手の製造方法の
一例における、曲管マンドレルの周りに、硬化性樹脂含
浸繊維を巻き付ける工程を示す説明図である。

【図４】静水圧破壊試験を行う状態を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１曲管マンドレル２フィードアイ３硬化性樹脂含浸繊維４成形装置５軸１１第１の仮想直線１２中心軸線１３第２の仮想直線１４第３の仮想直線５１チャック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曲管マンドレルに硬化性樹脂含浸繊維を
巻き付け、樹脂を硬化させて繊維強化樹脂層を形成した
後、曲管マンドレルを脱型して繊維強化樹脂製曲管を製
造する方法であって、曲管マンドレルを、その両端面の
略中心を結ぶ第１の仮想直線と、曲管マンドレルの中心
軸線の接線であって第１の仮想直線と平行をなす第２の
仮想直線との略中間に位置する第３の仮想直線を回転軸
として回転させて、その曲管マンドレルの周りに硬化性
樹脂含浸繊維を巻き付ける工程を有することを特徴とす
る繊維強化樹脂製曲管継手の製造方法。