JPH08267583A - 繊維強化樹脂管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】接続部に外力が作用したときに破損することが
なく、複雑な製造装置を必要とすることなく製造が容易
な繊維強化樹脂管の製造方法を提供する。 【構成】芯管１の外周面に、切断されていない連続繊維
を巻回する工程と硬化性樹脂をスプレー機５にて吹き付
ける工程とを経て繊維強化樹脂層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として推進工法によ
り地中に埋設する繊維強化樹脂管の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】地中に管を埋設する推進工法とは、立杭
内に推進管を配設し管を横向き地中に押し込み、この管
の後端に次の管の先端を継いで押し込み、これを次々と
繰り返して管路を形成するものである。

【０００３】従来は、コンクリート管（ヒューム管）や
鋳鉄管を使用されているが、これらの管は重量が大きい
ことや、内周面の流水抵抗が大きいという欠点があるた
め、プラスチック管が一部使用されはじめたが、その
後、樹脂モルタルからなる中間層の両表面にガラス繊維
に熱硬化性樹脂を含浸して強化した繊維強化樹脂からな
る表面層が形成された繊維強化樹脂管が強度及び経済性
の上で有利とされ、使用される割合が増加してきてい
る。この製管方法は、フィラメントワインディング成形
法といわれ、切断されていない連続ガラス繊維をマンド
レルに巻き付け、その上から熱硬化性樹脂を落として含
浸させている。

【０００４】この繊維強化樹脂管を推進工法にて継いで
いくとき、図６に示す如く、繊維強化樹脂管ａの両端の
挿口間をソケット式の管継手ｂにて接続するのが通常の
方法である。この場合に用いられる繊維強化樹脂管ａ
は、通常、連続的に成形硬化しこものを一定長さに切断
し、その後、挿口に相当する所望の段差分を切削加工す
るので、段差の表面には樹脂モルタル層が露出してい
る。このような接続部を有する管路に外力が作用したと
きに、挿口部分に曲げ応力が集中し、この部分が破損し
易いという問題点がある。

【０００５】そこで、接続部の強度を向上させるため、
例えば、実公平４─１０３１９号公報には、図７に図示
する如く、樹脂モルタル層ｃ，ｄを管軸方向に分割する
少なくとも一層の中間強化プラスチック層ｅを含み受口
ｇは外周面側の強化プラスチック層ｆで庇状に延出して
形成し、嵌入部における受口ｇ内面と差口ｈ外面間に止
水用ゴムｉを介装するとともに、受口ｇ奥部段部と差口
ｈ先端面との突き合わせ部に樹脂製の当て板ｊを介入し
た継手構造が提案されている。ところで、ＦＲＰ製品を
製造する場合、３〜２５ｍｍの短ガラス繊維と熱硬化性
樹脂をスプレー機により吹き付け、ローラーで含浸させ
るスプレーアップ成形法が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな継手構成とするには、使用する繊維強化樹脂管を製
造するのに中間強化プラスチック層ｅを形成するための
材料供給装置を備えた製造装置を必要とする他、繊維強
化樹脂管の両端に切削加工により受口ｇ及び差口ｈを設
ける必要があるので加工工程が複雑である上に、樹脂モ
ルタル層が多いので繊維強化樹脂管が重いという問題点
がある。更に、スプレーアップ成形法は、短ガラス繊維
が、スプレー機で吹き付けるため飛散し、作業環境が悪
い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、接続部に外力が作用したときに破損することがな
く、複雑な製造装置を必要とすることなく製造が容易な
繊維強化樹脂管の製造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】本願の請求項１に記載の
発明（以下、本発明１という）は、芯管の外周面に、切
断されていない連続繊維を巻回する工程と硬化性樹脂を
スプレー機にて吹き付ける工程とを経て繊維強化樹脂層
を形成する繊維強化樹脂管の製造方法である。

【０００９】本願の請求項２に記載の発明（以下、本発
明２という）は、繊維強化樹脂からなる芯管を周方向に
回転させながら、その芯管の両管端部以外の外周面に、
切断されていない連続繊維を巻回する工程と硬化性樹脂
をスプレー機にて吹き付ける工程とを経て増肉層を形成
する繊維強化樹脂管の製造方法である。

【００１０】本願の請求項３に記載の発明（以下、本発
明３という）は、硬化性樹脂が、粘度１０〜３０ＰＳの
ものである本発明１又は本発明２に記載の繊維強化樹脂
管の製造方法である。

【００１１】本願の請求項４に記載の発明（以下、本発
明４という）は、芯管が樹脂モルタルからなる中間層の
内外面に繊維強化樹脂からなる表面層が形成されたもの
からなる本発明１、本発明２及び本発明３に記載の繊維
強化樹脂管の製造方法である。

【００１２】本発明１〜４（以下、併せて本発明とい
う）において、連続繊維の材質は、特に限定されるもの
ではく、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（ＰＥ
Ｔ繊維）等の有機繊維が挙げられる。連続繊維の形態の
種類としては、ロービング繊維をはじめ、ロービングク
ロステープ、ガラスクロステープ、すだれ状編みテー
プ、チョップドストランドテープ、コンテニュアステー
プ等が挙げられる。連続繊維の太さとしては、２４００
ＴＥＸ以下の番手のロービングが好適に使用される。番
手が大きすぎると、その中へ硬化性樹脂が充分含浸せ
ず、所望の強度の繊維強化樹脂層又は増肉層を有する繊
維強化樹脂管を得ることが難しくなる。

【００１３】本発明において、硬化性樹脂としては、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、場合によっては光硬化性樹
脂の使用も可能である。硬化性樹脂には、必要に応じ
て、アエロジル、ガラスバルーン、炭酸カルシウム、タ
ルク等の充填剤が添加されてもよい。

【００１４】硬化性樹脂には、一般に硬化剤や硬化促進
剤が添加されるが、従来公知のものが使用されてよく、
熱硬化剤としては、例えば、メチルエチルケトンパーオ
キサイド、ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられ、硬
化促進剤としては、例えば、ナフテン酸コバルト、ナフ
テン酸マンガン、ジメチルアニリン等が挙げられる。

【００１５】本発明１，２において、繊維強化樹脂層又
は増肉層を形成する硬化性樹脂としては、本発明３に記
載の、粘度が１０〜３０ＰＳであるものが好適に使用さ
れる。粘度が低すぎると、連続繊維の表面に硬化性樹脂
が定着せずに落下し易く、高すぎると、連続繊維中に均
一に含浸させることが難しくなる。

【００１６】本発明１において、芯管としては、プラス
チック管、繊維強化強化樹脂管（樹脂モルタルからなる
中間層の両面に繊維強化樹脂からなる表面層が形成され
たものを含む）、金属性の筒状のマンドレル等が挙げら
れる。

【００１７】本発明２において、芯管を形成する繊維強
化樹脂としては、上記と同様の硬化性樹脂と連続繊維か
らなるものが適宜使用される。芯管としては、本発明４
に記載の、樹脂モルタルからなる中間層の内外面に繊維
強化樹脂からなる表面層が形成されたものが好適に使用
される。

【００１８】本発明４において、中間層を成形する材料
としては、樹脂モルタルが用いられ、その樹脂モルタル
は、硬化性樹脂と骨材とからなる。樹脂モルタル中の硬
化性樹脂としては、上記の硬化性樹脂が適宜用いられ
る。樹脂モルタル中の骨材としては、川砂、珪砂等が用
いられる。

【００１９】本発明において、芯管の外周面に連続繊維
と硬化性樹脂を吹き付ける際に、通常のスプレー法にて
行われる如く短繊維に切断しながら吹き付けるのではな
くて、そのまま切断することなく連続繊維のままで吹き
付ける。

【００２０】以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の繊維強化樹脂管の製造方法の一例を説
明する斜視図である。

【００２１】図１において、１は芯管であって、樹脂モ
ルタルからなる中間層１１の内外面に繊維強化樹脂層１
２，１３が設けられている。

【００２２】まず、図２に示す如く、芯管１の両端挿口
部分に環状スペーサー２を予め装着する。この芯管１の
両端を、回転可能とされた軸３１の両端に配設されたチ
ャック３２にて支持する。

【００２３】次に、図３に示す如く、芯管１の上方には
その軸方向に沿ってレール４が設けられており、そのレ
ール４上にスプレー機５が往復移動することができるよ
うに配設されている。そして、その移動はシーケンス制
御され、例えば、芯管１が周方向に１回転する間に１往
復移動することができるようにされている。

【００２４】この状態にて、芯管１を周方向に回転させ
ながら、芯管１の環状スペーサー２が設けられた部分以
外の外周面に、レール４上をスプレー機５を往復移動さ
せつつ、硬化性樹脂タンク６から供給される硬化性樹脂
を樹脂ノズル５１から吹き付けることにより、ガイド５
２を経て連続繊維を吹き付けていって、順次増肉層１４
を形成していく。この状態にて、増肉層を適当な硬化手
段、例えば、加熱又は紫外線照射等により硬化させて、
芯管１の外周面に、硬化された増肉層１４を形成する。

【００２５】然る後に、チャック３２を外し、環状スペ
ーサー２を取り外し、端部挿口部分を研磨し、その部分
にシールゴムを装着する。

【００２６】これにより、図４に示す如く、樹脂モルタ
ルからなる中間層１１の内外面に繊維強化樹脂層１２，
１３が形成された芯管１の両端挿口部分にシールゴム７
が装着され、それ以外の部分が一定の厚さの増肉層１４
が形成された推進用の繊維強化樹脂管Ａを得る。

【００２７】尚、繊維強化樹脂管の用途によっては、環
状スペーサーを用いることなく、芯管の外周面の全面に
単に繊維強化樹脂層を形成するようにしても何ら構わな
い。

【００２８】次に、得られた推進用の繊維強化樹脂管Ａ
の使用態様の一例を図５を参照して説明する。図５に示
す如く、８はソケット型管継手であって、中央部内方に
周方向に突条８１が設けられ、両端部に受口部８２，８
３が設けられている。図示しない立杭内に繊維強化樹脂
管Ａを横向き地中に押し込み、この繊維強化樹脂管Ａの
後端の挿口部分と、次に押し込む繊維強化樹脂管Ａ′の
前端の挿口部分とを、それぞれ、ソケット型管継手８の
受口８２，８３内シールゴム７，７′を介して連結する
如くして、次々と繰り返して管路を形成していく。

【００２９】

【作用】本発明１の繊維強化樹脂管の製造方法は、芯管
の外周面に、切断されていない連続繊維を巻回する工程
と硬化性樹脂をスプレー機にて吹き付ける工程とを経て
繊維強化樹脂層を形成することにより、吹き付け時の高
圧のエアーにより、硬化性樹脂をミスト状となすことが
できるとともに、連続繊維を開繊状態となすことができ
るので、連続繊維間に硬化性樹脂を含浸し易く、その繊
維強化樹脂材料を落下させることなく芯型の外周面上に
堆積させて、芯管の外周面の必要箇所に任意の厚さの強
度に優れた繊維強化樹脂層を簡単に形成することができ
る。又、連続繊維を切断することなく用いるので、従来
のスプレーアップ法の如く、短繊維が飛散するようなこ
とがなく、複雑な工程と工数を要する切削加工等の二次
加工を必要とすることもなく、簡単な製造設備を用いて
容易に繊維強化樹脂管を製造することができる。

【００３０】本発明２の繊維強化樹脂管の製造方法は、
繊維強化樹脂からなる芯管を周方向に回転させながら、
その芯管の両管端部以外の外周面に、切断されていない
連続繊維を巻回する工程と硬化性樹脂をスプレー機にて
吹き付ける工程とを経て増肉層を形成することにより、
吹き付け時の高圧のエアーにより、硬化性樹脂をミスト
状となすことができるとともに、連続繊維を開繊状態と
なすことができるので、連続繊維間に硬化性樹脂を含浸
し易く、その繊維強化樹脂材料を落下させることなく芯
型の外周面上に堆積させて、芯管の外周面の必要箇所に
任意の厚さだけ増肉した強度に優れた増肉層を簡単に形
成することができる。又、連続繊維を切断することなく
用いるので、従来のスプレーアップ法の如く、短繊維が
飛散するようなことがなく、複雑な工程と工数を要する
切削加工等の二次加工を必要とすることもなく、簡単な
製造設備を用いて容易に推進管として用いられる繊維強
化樹脂管を製造することができる。又、得られる繊維強
化樹脂管は、挿口部分には繊維強化樹脂層が存在するの
で、この接続部に外力が作用した場合に応力が集中して
破損することがない。

【００３１】

【実施例】実施例１ ドロストホルム社の成形装置を用いて、内径６００ｍ
ｍ、厚さ１３ｍｍ（中間層厚さ９ｍｍ、強化樹脂層厚さ
各々２ｍｍ）、長さ２４３５ｍｍの繊維強化樹脂管１を
成形した。

【００３２】次に、繊維強化樹脂からなる芯管１の両端
挿口部分に、各々内径６２６ｍｍ、厚さ９ｍｍ、幅１０
０ｍｍのゴムリングからなる環状スペーサー２，２を装
着した。この芯管１の両端を、軸３１の両端に配設され
たチャック３２，３２にて支持した。軸３１をゆっくり
回転させるようにして、芯管１の露出する外周面をグラ
インダーにて荒らした。

【００３３】芯管１を周方向に１回転する間に、スプレ
ー機５がシール４上を１往復移動するようにシーケンス
設定をした。この状態にて、芯管１を周方向に回転させ
ながら、芯管１の環状スペーサー２が設けられた部分以
外の外周面に、レール４上をスプレー機５を往復移動さ
せつつ、樹脂ノズル５１から硬化性樹脂を吹き付けるこ
とにより、ガイド５２を経て連続繊維を吹き付けていっ
て、順次増肉層１４を形成した。

【００３４】尚、硬化性樹脂としては、不飽和ポリエス
テル樹脂（武田薬品社製）１００重量部に対して、アエ
ロジル（日本アエロジル社製、商品名「アエロジル２０
０」）５重量部と、メチルエチルケトンパーオキサイド
１重量部とを添加したものであって、粘度が１５ＰＳの
ものを用いた。連続繊維としては、ガラスダイレクトロ
ービング（日東紡績社製、商品名「２２００ＴＥＸ」）
２本を用いた。

【００３５】次に、芯管１の外周面に形成された増肉層
の表面に、ガラス織布（２００ｇ／ｍ² ）を巻回した。
この状態にて芯管１を回転させつつ、硬化性樹脂に紫外
線を照射して、硬化した増肉層を形成した。

【００３６】然る後に、チャック３２，３２を外し、環
状スペーサー２，２を取り外し、端部挿口部分を研磨
し、その部分にシールゴムを装着した。これにより、図
５に示す如く、樹脂モルタルからなる中間層１１の内外
面に繊維強化樹脂層１２，１３が形成された繊維強化樹
脂管１の両端挿口部分にシールゴム７が装着され、それ
以外の部分が厚さ約９ｍｍの増肉層１４が形成された推
進用の繊維強化樹脂管Ａを得た。

【００３７】成形中、連続繊維の飛散は全くなかった。
成形時間と１２分であった。得られた推進用の繊維強化
樹脂管Ａについて、３００ｍｍ幅に切断して管圧壊強度
を測定するとともに、増肉層片を焼却分析して繊維含有
率の測定を行った。その結果、管圧壊強度は４０ＫＮ／
３００ｍｍ幅であり、増肉層の繊維含有率は１６重量％
であった。

【００３８】実施例２ 熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂（武田薬
品社製）１００重量部に対して、アエロジル（日本アエ
ロジル社製、商品名「アエロジル２００」）７重量部
と、メチルエチルケトンパーオキサイド１重量部とを添
加したものであって、粘度が２０ＰＳのものを用いたこ
と、連続繊維としては、ガラスダイレクトロービング
（日東紡績社製、商品名「１５０ＴＥＸ」）２本を用い
たこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１と同様
の構成の推進用の繊維強化樹脂管Ａを得た。

【００３９】成形中、連続繊維の飛散は全くなかった。
成形時間と２０分であった。得られた推進用の繊維強化
樹脂管Ａについて、管圧壊強度の測定と、増肉層の繊維
含有率の測定を行った。その結果、管圧壊強度は３１Ｋ
Ｎ／３００ｍｍ幅であり、増肉層の繊維含有率は８重量
％であった。

【００４０】

【発明の効果】本発明１の繊維強化樹脂管の製造方法
は、上記の如き構成とされているので、連続繊維間に硬
化性樹脂を含浸し易く、その繊維強化樹脂材料を落下さ
せることなく芯型の外周面上に堆積させて、芯管の外周
面の必要箇所に任意の厚さの強度に優れた繊維強化樹脂
層を簡単に形成することができる。又、従来のスプレー
アップ法の如く、短繊維が飛散するようなことがなく、
複雑な工程と工数を要する切削加工等の二次加工を必要
とすることもなく、簡単な製造設備を用いて容易に繊維
強化樹脂管を製造することができる。

【００４１】本発明２の繊維強化樹脂管の製造方法は、
上記の如き構成とされているので、連続繊維間に硬化性
樹脂を含浸し易く、その繊維強化樹脂材料を落下させる
ことなく芯型の外周面上に堆積させて、芯管の外周面の
必要箇所に任意の厚さだけ増肉した強度に優れた増肉層
を簡単に形成することができる。従来のスプレーアップ
法の如く、短繊維が飛散するようなことがなく、複雑な
工程と工数を要する切削加工等の二次加工を必要とする
こともなく、簡単な製造設備を用いて容易に推進管とし
て用いられる繊維強化樹脂管を製造することができる。
又、得られる繊維強化樹脂管は、挿口部分には繊維強化
樹脂層が存在するので、この接続部に外力が作用した場
合に応力が集中して破損することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維強化樹脂管の製造方法の一例にお
ける芯管の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の繊維強化樹脂管の製造方法の一例にお
ける芯管を回転可能とした工程を説明する一部切欠き上
面図である。

【図３】本発明の繊維強化樹脂管の製造方法の一例にお
ける芯管管の外周面に増肉層を形成する工程を説明する
正面図である。

【図４】本発明の実施例により得られた繊維強化樹脂管
の一例を示す一部切欠き上面図である。

【図５】本発明の実施例により得られた繊維強化樹脂管
の使用態様を説明する一部切欠き正面図である。

【図６】従来の繊維強化樹脂管を用いて推進工法にて継
いでいく状態の一例を示す断面図である。

【図７】従来の繊維強化樹脂管を用いて推進工法にて継
いでいく状態の別の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 芯管 １１ 中間層 １２，１３ 表面層 １４ 増肉層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯管の外周面に、切断されていない連続
   繊維を巻回する工程と硬化性樹脂をスプレー機にて吹き
   付ける工程とを経て繊維強化樹脂層を形成することを特
   徴とする繊維強化樹脂管の製造方法。
2. 【請求項２】 繊維強化樹脂からなる芯管を周方向に回
   転させながら、その芯管の両管端部以外の外周面に、切
   断されていない連続繊維を巻回する工程と硬化性樹脂を
   スプレー機にて吹き付ける工程とを経て増肉層を形成す
   ることを特徴とする繊維強化樹脂管の製造方法。
3. 【請求項３】 硬化性樹脂が、粘度１０〜３０ＰＳのも
   のであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   の繊維強化樹脂管の製造方法。
4. 【請求項４】 芯管が樹脂モルタルからなる中間層の内
   外面に繊維強化樹脂からなる表面層が形成されたものか
   らなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項
   ３に記載の繊維強化樹脂管の製造方法。