| 【発明の名称】 |
補強複合管及びその接合方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】上岡 博次
【氏名】高尾 英明
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| 【要約】 |
【課題】熱可塑性合成樹脂管の耐圧性や耐熱性等の機械的強度が高く、軽量であり、且つ、配管工事の施工性の良好な補強複合管及び補強複合管のＦＲＰ層を剥離する手数等を軽減し、強固な接合強度を有する補強複合管の接合方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂管の外周に繊維強化樹脂層を設けてなる補強複合管であって、熱可塑性合成樹脂管と繊維強化樹脂層の間に、両者間の接着力を低下させる離型層を設けてなることを特徴とする補強複合管。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 熱可塑性合成樹脂管の外周に繊維強化樹脂層を設けてなる補強複合管であって、熱可塑性合成樹脂管と繊維強化樹脂層の間に、両者間の接着力を低下させる離型層を設けてなることを特徴とする補強複合管。
【請求項２】 請求項１記載の補強複合管の接合方法であって、管端部の繊維強化樹脂層を所定長さ剥離する工程、繊維強化樹脂層が剥離された熱可塑性合成樹脂管部分及びこれに連なる繊維強化樹脂層にテーパー仕上げを施し差し口を形成する工程及び他の補強複合管の受け口（継手）に接着剤を介して上記テーパー仕上げを施された差し口を繊維強化樹脂層が挿入されるように接合し、接着する工程からなることを特徴とする補強複合管の接合方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は補強複合管及びその接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質塩化ビニル樹脂管等の熱可塑性合成樹脂管の耐圧性や耐熱性等の機械的強度を高め、熱膨張による管の伸縮を抑制するために、熱可塑性合成樹脂管の外周に繊維強化樹脂層（Fiber Reinfoced Plastics層、以下、ＦＲＰ層と略称する）を設けた補強複合管は、例えば、特開平５−２７２６９０号公報に記載されているように、各種分野、特に、酸・アルカリ類や、高温液体の移送を伴う各種プラント設備等において耐食金属管等に伍して使用されてきた。
【０００３】従来、上記ＦＲＰ層を設けた補強複合管の接合は、公知のＴＳ接合法（Tapersized Solvent wedding method）による接合法が用いられることが多かった。
【０００４】しかしながら、図２に示されるように、従来の補強複合管１０は、熱可塑性合成樹脂管２０とその外周に設けられたＦＲＰ層３０とが、プライマー層４０を介して強固に結合され、これによって、前記する耐圧性や耐熱性等の機械的強度を高め、熱膨張による管の伸縮を抑制してきたのであるが、反面、ＴＳ接合法を用いる配管工事に際しては、管端部付近のＦＲＰ層３０を、熱可塑性合成樹脂管２０に無用の損傷を与えることなく、且つ、接合を円滑に実施する程度に剥離することは仲々面倒であって、ＦＲＰ層３０の加熱剥離に、多大の労力と時間を要するものであった。
【０００５】接合施工法としては、例えば、ガスバーナーを用いてＦＲＰ層３０を焼却除去して熱可塑性合成樹脂管２０を露出させ、管接合後、熱可塑性合成樹脂管２０の露出部分に新たなＦＲＰ層３１を形成させて熱可塑性合成樹脂管２０を補強するという加熱剥離工法等が知られているが、上記方法における剥離寸法は口径が大きくなる程、長く広くなり、時には加熱によって熱可塑性合成樹脂管２０表面が焦げたり変形したりしてＴＳ接合後の接合強度を低下させるという問題点を有するものであった。
【０００６】一方、上記補強複合管の新たな用途の一つとして、農村集落排水事業等の排水管敷設工事への展開がある。上記排水管敷設延長距離は長く、従って、接合箇所が多く、且つ、集落内を貫流し、或いは周辺の河川の橋梁添架を必ずといっていいほど伴うものであり、既存の橋梁の中には老朽化したものもあり、これ等の橋梁に対しても添架がなされるのである。これらの橋梁添架において、使用配管に対する要求品質としては、事業の対象からして耐圧性や耐熱性等の機械的強度の強化は若干後退しても、軽量化、配管工事の施工性の改善が優先して厳しく求められることになる。
【０００７】上記用途に対しては、鋳鉄管等の金属管類、コンクリート系管類に比して上記補強複合管は、軽量である特性を十分発揮し得るものであるが、配管工事の施工性において、より効率的な施工方法ないしはこれに伴う補強複合管の改善が求められるものである。前記する補強複合管の製造方法において、然らば、熱可塑性合成樹脂管とその外周に設けられたＦＲＰ層との間のプライマー層を排除することも考えられるが、このような条件下では、可塑性合成樹脂管とＦＲＰ層との接着品質が安定せず、時には、上記接着力が低下し、ＦＲＰ層の剥離が容易であるものも得られるが、得られる補強複合管の可塑性合成樹脂管とＦＲＰ層との接着力のバラツキが大きく、ＦＲＰ層の剥離が容易でないものも多く、これらの補強複合管は、本発明において取り上げる品質レベルから遠く外れたものでしかない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、熱可塑性合成樹脂管の耐圧性や耐熱性等の機械的強度が高く、軽量であり、且つ、配管工事の施工性の良好な補強複合管及び補強複合管のＦＲＰ層を剥離する手数等を軽減し、強固な接合強度を有する補強複合管の接合方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の補強複合管は、熱可塑性合成樹脂管の外周に繊維強化樹脂層を設けてなる補強複合管であって、熱可塑性合成樹脂管と繊維強化樹脂層の間に、両者間の接着力を低下させる離型層を設けてなることを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明の補強複合管の接合方法は、請求項１記載の補強複合管の接合方法であって、管端部の繊維強化樹脂層を所定長さ剥離する工程、繊維強化樹脂層が剥離された熱可塑性合成樹脂管部分及びこれに連なる繊維強化樹脂層にテーパー仕上げを施し差し口を形成する工程及び他の補強複合管の受け口（継手）に接着剤を介して上記テーパー仕上げを施された差し口を繊維強化樹脂層が挿入されるように接合し、接着する工程からなることを特徴とする。
【００１１】本発明の補強複合管に用いられる熱可塑性合成樹脂管としては、給排水管として使用し得る、酸・アルカリ等に対する耐薬品性、耐食性等の長期の耐久性に優れた熱可塑性合成樹脂管であって、接着剤を用いる冷間接合方法が可能であれば、特に限定されるものではないが、例えば、硬質塩化ビニル樹脂管、高密度ポリエチレン管等が挙げられる。
【００１２】上記ＦＲＰ層に用いられる強化用繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維等が挙げられ、これらの強化用繊維は単独で用いられてもよいが、２種以上を組み合わせて併用されてもよい。又、上記強化用繊維は、ガラスロービング等の繊維状のまま用いられてもよいが、織布、不織布、もしくは熱や接着剤を用いて絡み合った繊維の交点のみを結着したマット類等の形態で用いられてもよい。
【００１３】上記強化用繊維による強化の形態は、熱可塑性合成樹脂管の耐熱性、耐圧性等の機械的強度を強化する所期目的を果たし得るものであれば特に限定されるものではないが、例えば、通常、ＦＲＰ層の形成に用いられるハンドレイアップ法、スプレイアップ法、フィラメントワインディング法等が挙げられる。
【００１４】上記ＦＲＰ層に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ビニルエステル系樹脂等が挙げられる。
【００１５】上記離型層は、熱可塑性合成樹脂管とＦＲＰ層の間にあって、ＦＲＰ層のＴＳ接合に必要な所定長さの熱可塑性合成樹脂管を露出させるに際し、ＦＲＰ層の剥離除去を容易にするためのものである。上記ＦＲＰ層の剥離除去の容易さとは、ＴＳ接合に必要な所定長さのＦＲＰ層に環状の切り込みを入れ、環状のＦＲＰ層をシート状に切り出すために、例えば、環状切り込み片の円周方向に対してこれを斜めに切断する展開用の切り口を入れ、その切り口の一端を引っ張った時、へら等の簡単な治具を用いて容易に剥離し得る程度以下の接着力を示すことをいう。上記環状の切り込みは、作業を容易にするため、必要に応じてＴＳ接合に必要な所定長さを複数に分割し、分割された複数の環状切り込み片を剥離除去するようになされてもよい。
【００１６】上記離型層としては、離型紙や離型剤が用いられる。離型剤は、熱可塑性合成樹脂管の表面性質に応じて適宜選択使用されるものであるが、例えば、硬質塩化ビニル樹脂管に対して、流動パラフィン、天然パラフィン、マイクロクリスタラインワックス、合成パラフィン、ポリエチレンワックス等の炭化水素系ワックス類；塩素化ナフタリンや三フッ化塩化エチレン低重合物、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ベヘニン酸、アラキジン酸、12−オキシステアリン酸等の高級脂肪酸又はオキシ脂肪酸類；ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレイルアミド、リノレンアミド、カプリルアミド、カプリンアミド、ラウリルアミド、ミリスチルアミド、メチレンビスステアリルアミド、エチレンビスステアリルアミド等の脂肪酸アミド類；グリセリルトリ（ステアレート）、グリセリルトリ（12−ヒドロキシステアレート）、セチルパルミテート、ステアリルステアレート、ミリシルパルミテート、ミリシルセロテート、モンタン酸のエチレングリコールエステルワックス等の脂肪酸エステル類；ステアリン酸鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸類；ステアリルアルコール、セチルアルコールとステアリルアルコールの等量混合物、パルミチルアルコールを主体とするステアリルアルコール、ミリスチルアルコール等の混合物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等の脂肪族アルコール類；上記脂肪酸と多価アルコールの部分エステル類；これらの複合物類；高分子量物質として、ポリエチレン系樹脂等が挙げられる。
【００１７】上記離型層の形成手段は、特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性合成樹脂管の外周に、液状もしくは固体状の離型剤を液状もしくは溶融状態で塗工して形成される方法、熱可塑性合成樹脂管と共押出法によって押出成形され、押出成形されつつある離型層上にＦＲＰ層が同一工程内で一体に積層される方法等が挙げられる。
【００１８】請求項２記載の発明の補強複合管の接合方法において、管端部の繊維強化樹脂層を剥離する所定長さとは、ＴＳ接合に必要な長さであって、受け口に挿入される長さではない。受け口に挿入される長さは、上記剥離長さに、次工程のテーパー仕上げされたＦＲＰ層端部付近を含めた長さである。
【００１９】上記ＦＲＰ層端部付近を含めた熱可塑性合成樹脂管のテーパー仕上げの手段は、特に限定されるものではないが、例えば、通常、熱可塑性合成樹脂管のテーパー仕上げに用いられるヤスリやベルトサンダーを用いる方法が挙げられる。
【００２０】本発明の接着工程で用いられる接着剤は、用いられる熱可塑性合成樹脂管及びＦＲＰ層を所定接着強度で接着し得るものであれば特に限定されるものではないが、例えば、硬質塩化ビニル系樹脂管の外周に、シラン系カップリング剤処理されたガラス繊維と不飽和ポリエステル系樹脂バインダーを用いてフィラメントワインディング法によるＦＲＰ層が設けられた補強複合管では、塩化ビニル系樹脂を、アセトン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン等の溶剤に溶解した硬質塩化ビニル系樹脂管用の接着剤が挙げられる。
【００２１】（作用）請求項１記載の発明の補強複合管は、上述するように、耐圧性や耐熱性等の機械的強度が高く、軽量であり、且つ、補強複合管の熱可塑性合成樹脂管とＦＲＰ層間の接着力を離型層が低下させるものであるので、ＴＳ接合に必要な所定長さのＦＲＰ層を熱可塑性合成樹脂管表面から剥離除去する工程に、特殊なＦＲＰ層剥離用バーナー等の工具を必要とせず、又、熱可塑性合成樹脂管表面に無用の焦げや変形が生じ、ＴＳ接合本来の接合強度を失うおそれもなく、環状に切り込みを入れたＦＲＰ層の展開用の切り口の一端をを引っ張るだけか、使ってもへら等の簡単な治具だけで極めて容易にＴＳ接合に必要な所定長さのＦＲＰ層を剥離除去することができる。
【００２２】請求項２記載の発明の補強複合管の接合方法は、上述するように、ＦＲＰ層を所定長さ剥離する工程、露出された熱可塑性合成樹脂管部分及びこれに連なるＦＲＰ層にテーパー仕上げを施し差し口を形成する工程及び他の補強複合管の受け口に接着剤を介して上記差し口をＦＲＰ層の一部が上記受け口内に挿入されるように接合し、接着する工程からなるものであるので、ＴＳ接合工数としては、熱可塑性合成樹脂管単管のＴＳ接合工数と殆ど変わらず、しかも、ＴＳ接合部は、熱可塑性合成樹脂管の管軸方向にＦＲＰ層が実質的に切れ目無く熱可塑性合成樹脂管表面を被覆して補強しているので、ＴＳ接合部に改めて新たなＦＲＰ層を被覆して補強する必要はない。このように、本発明の補強複合管の接合方法は、材料費、施工費共に極めて安価で済み、しかも、補強複合管の有する耐熱性、耐圧性等の機械的強度を損なうこと無く接合し得るものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図１に示された本発明の補強複合管の一実施例及び該補強複合管を補強複合管継手（ソケット）に本発明の接合方法によってＴＳ接合された一実施例を参照しながら更に詳細に説明する。
【００２４】図１に示されるように、本発明の補強複合管１は、熱可塑性合成樹脂管２外周に離型層４を介してＦＲＰ層３が被覆されてなるものである。上記補強複合管１は、ＴＳ接合に際して、差し口を作製するために、先ず、管端部のＦＲＰ層３が所定長さ剥離される。管接合の際の管端部のＦＲＰ層３の剥離長さは、管（外）径が大きくなるに従って長くなるが、管径より若干短い長さで管径毎に設定されている。
【００２５】上記設定値に従って、補強複合管１の管端より剥離必要長さをＦＲＰ層３上に、記入した後、記入した環状の切込み線に沿って手引鋸等を使用してＦＲＰ層３に切り込みを入れ、次いで、ＦＲＰ層３の環状切り込み片の円周方向に対してこれを斜めに切断する展開用の切り口を入れ、その切り口の一端を引っ張ってＦＲＰ層３の環状切り込み片を剥離除去する。上記補強複合管１が、ＦＲＰ強化硬質塩化ビニル管（積水化学工業社製、商品名「ＶＰＦＷ」）であり、例えば、呼び径１００（外径１１４±０．４ｍｍ）の場合には、ＦＲＰ層３の剥離長さは１０５ｍｍである。
【００２６】管端部のＦＲＰ層３が環状に剥離除去された補強複合管１は、加熱剥離工法を用いる従来法と異なり、ＦＲＰ層３の剥離面の熱可塑性合成樹脂管２表面は、焦げやＦＲＰ層３の残渣は存在しないので、改めて熱可塑性合成樹脂管２表面の仕上げや加熱による変形の修正工程は不要となる。次いで、差し口を形成する工程において、ヤスリやベルトサンダーを用いてＦＲＰ層３の剥離された熱可塑性合成樹脂管２露出部とこれに連なるＦＲＰ層３にテーパー仕上げが施される。上記テーパー仕上げは、熱可塑性合成樹脂管２露出部に連なるＦＲＰ層３にもテーパー仕上げが施される点を除けば、従来の熱可塑性合成樹脂管２のテーパー仕上げと変わるところはない。
【００２７】テーパー仕上げが施され差し口が形成された補強複合管１は、接着工程において、先ず、差し口及び接合される管継手１１の受け口を各々清浄化した後、耐熱硬質塩化ビニル管用接着剤（積水化学工業社製、商品名「エスロン接着剤＃１１０」）を用いて接合される。上記接合の手段は、テーパー仕上げされた差し口のＦＲＰ層３部分が受け口内に挿入されることを除けば、図１に示されるように、従来の熱可塑性合成樹脂管２のＴＳ接合と変わるところはない。
【００２８】
【発明の効果】請求項１記載の発明の補強複合管は、上述のように構成されているので、従来用いられている鋳鉄管に比べて、約１／５の重量と軽量であり、優れた耐熱性、耐圧性等の機械的強度を有し、且つ、ＴＳ接合に必要な所定長さのＦＲＰ層を熱可塑性合成樹脂管表面から剥離除去する工程に、特殊なＦＲＰ層剥離用バーナー等の工具を必要とせず、又、熱可塑性合成樹脂管表面に無用の焦げや変形が生じ、ＴＳ接合本来の接合強度を失うおそれもなく、環状に切り込みを入れたＦＲＰ層の展開用の切り口の一端をを引っ張るだけか、使ってもへら等の簡単な治具だけで極めて容易にＴＳ接合に必要な所定長さのＦＲＰ層を剥離除去することができる。
【００２９】請求項２記載の発明の補強複合管の接合方法は、上述するように構成されているので、ＴＳ接合工数としては、熱可塑性合成樹脂管単管のＴＳ接合工数と殆ど変わらず、しかも、ＴＳ接合部は、熱可塑性合成樹脂管の管軸方向にＦＲＰ層が実質的に切れ目無く熱可塑性合成樹脂管表面を被覆しているので、ＴＳ接合部に改めて新たなＦＲＰ層を被覆して補強する必要はなく、材料費、施工費共に極めて安価で済み、しかも、補強複合管の有する耐熱性、耐圧性等の機械的強度を損なうこと無く接合し得るものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１６４３７９
【氏名又は名称】九州積水工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年７月５日（１９９９．７．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２９５６
【弁理士】
【氏名又は名称】九十九 高秋
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１０９０（Ｐ２００１−２１０９０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月２６日（２００１．１．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１９０５４３ |
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