JP2000186787A

JP2000186787A - 繊維強化樹脂管

Info

Publication number: JP2000186787A
Application number: JP11268567A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Imai; 克彦今井; Shinji Nishibori; 真治西堀
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、補強繊維として耐アルカリ
性に優れたガラス繊維を用いることにより、アルカリ性
物質が樹脂中に浸透しても、強度の低下が少ない繊維強
化樹脂管を提供することである。【解決手段】ＺｒＯ₂ を１４％以上含有し、耐アルカ
リ性に優れたガラス繊維が補強材として配合されてなる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐アルカリ性に優れた
ガラス繊維を補強材として用いた繊維強化樹脂管に関
し、特に下水管として適した繊維強化樹脂管に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より下水管としては、セメントコン
クリート管が主に用いられているが、最近の下水は酸性
化傾向にあるため、セメント系材料の腐食が目立つよう
になってきている。

【０００３】このような事情から、近年では、セメント
コンクリート管に代わって、ガラス繊維を熱硬化性樹脂
の補強材として配合した繊維強化樹脂管（ＦＲＰ管）が
用いられている。

【０００４】また特開平５−２７８１７７号に記載され
ているように、ガラス繊維を分散させた硬化性樹脂液を
増粘させたシートモールディングコンパウンド（ＳＭ
Ｃ）を主体とするシート物からＦＲＰ製の強固な管を形
成し、これをすでに埋設されているセメントコンクリー
ト管の内側に配設することによって、セメントコンクリ
ート管を補強する方法も採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したＦＲＰ管の補
強材としては、一般に安価なＥガラス繊維が使用されて
いるが、このようなＦＲＰ管を下水管として長期間に亘
って使用すると、下水管を固定するためのコンクリート
やセメントコンクリート管からアルカリ性物質が溶出
し、このアルカリ性物質が樹脂中に浸透し、これによっ
てガラス繊維が侵食され、ＦＲＰ管の強度が低下するこ
とにより、ＦＲＰ管が割れ、漏水する虞れがあった。

【０００６】本発明の目的は、補強繊維として耐アルカ
リ性に優れたガラス繊維を用いることにより、アルカリ
性物質が樹脂中に浸透しても、強度の低下が少ない繊維
強化樹脂管を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化樹脂管
は、ＺｒＯ₂ を１４％以上含有し、耐アルカリ性に優れ
たガラス繊維が補強材として配合されてなることを特徴
とする。

【０００８】本発明の繊維強化樹脂管は、補強材として
耐アルカリ性に優れたガラス繊維を用いているため、樹
脂中にアルカリ性物質が浸透しても、ガラス繊維が侵食
され難い。従ってアルカリ性物質に接触する用途に用い
ても、ガラス繊維と樹脂との界面の強固な接着が確保さ
れると共に、ガラス繊維自体の強度の低下が小さくな
り、長期間に亘ってガラス繊維の補強効果が維持され、
樹脂管の耐久性を著しく高めることができる。

【０００９】また上記したように近年、下水管は、下水
の酸性化傾向が強まっており、管内を通過する下水中の
酸性物質がＦＲＰ管に浸透しやすく、従って耐アルカリ
性と共に、耐酸性も要求されるため、耐アルカリ性及び
耐酸性に優れたガラス繊維を使用することが望ましい。

【００１０】耐酸性及び耐アルカリ性に優れるガラス繊
維の具体的組成は、重量％で、ＳｉＯ₂ ５４〜６５
％、ＺｒＯ₂ １４〜２５％、Ｌｉ₂ Ｏ０〜５％、Ｎ
ａ₂ Ｏ１０〜１７％、Ｋ₂ Ｏ０〜８％、ＲＯ（ただ
し、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）０
〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜７％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜２％
であり、より好ましくは、重量％で、ＳｉＯ₂ ５７〜
６４％、ＺｒＯ₂ １９〜２４％、Ｌｉ₂ Ｏ０．５〜
３％、Ｎａ₂ Ｏ１１〜１５％、Ｋ₂ Ｏ１〜５％、Ｒ
Ｏ（ただし、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表
す）０．２〜８％、ＴｉＯ₂ ０．５〜５％、Ａｌ₂
Ｏ₃ ０〜１％である。

【００１１】このようにガラス繊維の組成を限定した理
由は、次のとおりである。

【００１２】ＳｉＯ₂ は、ガラスの骨格を構成する成分
であり、ガラスの耐酸性と耐アルカリ性を向上させる作
用を有するが、５４％より少ないと、その効果が小さ
く、一方、６５％より多いと、ガラスの溶融が困難とな
るため好ましくない。より好ましい範囲は、５７〜６４
％である。

【００１３】ＺｒＯ₂ は、ガラスの耐アルカリ性を向上
させる成分であるが、１４％より少ないと、その効果が
小さく、一方、２５％より多いと、ガラスの溶融が困難
となるため好ましくない。より好ましい範囲は、１９〜
２４％である。

【００１４】Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ及びＫ₂ Ｏのアルカリ
金属酸化物は、いずれも融剤として作用し、ガラスの溶
融を促進すると共にガラス繊維の紡糸温度（ＴＦ）を引
き下げ、紡糸を容易にする成分である。しかしながらＬ
ｉ₂ Ｏは、原料が非常に高価であるため、５％より多く
なると、製品のコストを押し上げるので好ましくない。
またＮａ₂Ｏが１０％より少なくなると、上記効果が小
さく、一方、１７％より多くなると、ガラスの失透温度
（ＴＬ）が高くなり、紡糸が困難となるため好ましくな
い。さらにＫ₂ Ｏが８％より多くなると、ＴＬが上昇す
るため好ましくない。尚、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ及びＫ₂
Ｏを組み合わすことにより、ＴＬを低下させることが可
能であり、これらの各成分のより好ましい範囲は、Ｌｉ
₂ Ｏ０．５〜３％、Ｎａ₂ Ｏ１１〜１５％、Ｋ₂ Ｏ
０．１〜５％である。

【００１５】ＲＯ（アルカリ土類金属酸化物）は、ガラ
スの耐水性と耐酸性を向上させる成分であるが、１０％
より多くなると、ＴＬが上昇するため好ましくない。Ｒ
Ｏのより好ましい範囲は、０．２〜８％である。

【００１６】ＴｉＯ₂ は、耐酸性を向上すると共にＴＬ
を下げる成分であるが、７％より多くなると、ガラスの
溶融が困難となるため好ましくない。より好ましい範囲
は、０．５〜５％である。

【００１７】Ａｌ₂ Ｏ₃ が多すぎると、ＴＬが著しく上
昇するため、２％以下、好ましくは１％以下とする。

【００１８】ただしＢ₂ Ｏ₃ は、ガラスの溶融を促進す
るという利点はあるが、ガラスの耐酸性を低下させる成
分であるため１％以下に限定され、できれば全く含有し
ないことが望ましい。

【００１９】また本発明で用いられる熱硬化性樹脂は特
に限定されないが、成形性や材料コスト等を考慮する
と、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル
樹脂が適しており、熱硬化性樹脂に対するガラス繊維の
含有率は、１０〜８０重量％とすることが好ましい。す
なわちガラス含有率が１０重量％未満では、ガラス繊維
の補強効果が十分に得られず、一方、８０重量％より多
いと、樹脂の含浸性が悪くなり、生産性が低下するため
である。

【００２０】本発明の繊維強化樹脂管を作製する方法と
しては、例えば複数本のガラスロービングを１本に集束
し、それを樹脂槽に導いて樹脂を含浸させた後、回転マ
ンドレルに巻き付けながら繊維強化樹脂管を作製するフ
ィラメントワインディング法や、パイプ状の型を回転さ
せ、その内部にチョップドストランド、マット、クロス
といった形態のガラス繊維を樹脂と共に注ぎ込み、それ
らの材料を遠心力によって型内面に付着させて繊維強化
樹脂管を作製する遠心法等の方法が採られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の繊維強化樹脂管を
詳細に説明する。

【００２２】表１、２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．
１〜５）と、比較例（試料Ｎｏ．６）をそれぞれ示して
いる。因みに試料Ｎｏ．６は、Ｅガラス繊維の組成を示
すものである。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】各試料は、次のようにして調製した。

【００２６】まず表中の各組成を有するガラス長繊維
（直径１６μｍ）を紡糸し、これを２０００本集束する
ことによって、番手１１００テックスのＤＷＲ（ダイレ
クト・ワインディング・ロービング）を作製した。次い
でこのＤＷＲを２０本集束し、イソ系ポリエステル樹脂
（日本触媒株式会社製エポラックＮ−３５０Ｌ）を用い
て引き抜き成形した後、１２０℃、１時間の熱処理を行
うことによって直径５ｍｍのＦＲＰロッドを作製した。
尚、このＦＲＰロッドのガラス繊維含有率は、６５重量
％とした。

【００２７】その後、これらのＦＲＰロッドを５５０ｍ
ｍの長さに切断し、その両端を木綿糸で結ぶことによ
り、歪が３％となるようにアーチ型（半円型）に湾曲さ
せた試料を２つづつ準備した。そして一方の試料の略中
央部分を長さ１００ｍｍに亘って６０℃、２０重量％の
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液に浸漬し、また他方
の試料の略中央部分を長さ１００ｍｍに亘って３０℃、
２０重量％の硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄ ）溶液に浸漬し、各試料
が破損する（折れる）までの時間を測定し、その結果を
表１、２に示した。

【００２８】表１、２から分かるように、Ｅガラスを使
用した比較例である試料Ｎｏ．６を水酸化ナトリウム溶
液に浸漬すると、３０時間で折れたが、実施例である試
料Ｎｏ．１〜５を１７０時間浸漬しても折れることがな
く、いずれも優れた耐アルカリ性を有していた。さらに
試料Ｎｏ．６を硫酸溶液に浸漬すると、５分間で折れた
が、試料Ｎｏ．１〜５を７２時間浸漬しても折れること
がなく、いずれも優れた耐酸性を有していた。

【００２９】また表３は、表１の試料Ｎｏ．１で用いた
ガラス繊維とＥガラス繊維を、アルカリ性溶液（８０
℃、１０重量％ＮａＯＨ溶液）と酸性溶液（８０℃、１
０重量％Ｈ₂ ＳＯ₄ 溶液）に１６時間浸漬した後の引張
強度保持率を示したものである。

【００３０】

【表３】

【００３１】表３から明らかなように、試料Ｎｏ．１の
ガラス繊維は、アルカリ性溶液と酸性溶液のいずれも、
浸漬後の引張強度が、浸漬前の引張強度の８０％を維持
していたが、Ｅガラス繊維は、いずれの溶液についても
浸漬後の引張強度が、浸漬前のわずか１％であり、著し
く低下していた。

【００３２】尚、この引張強度保持率は、繊維径１３．
５μｍ、フィラメント数４００本からなるガラスストラ
ンドを８０℃、１０重量％ＮａＯＨ溶液あるいは８０
℃、１０重量％Ｈ₂ ＳＯ₄ 溶液で１６時間処理する前後
の引張強度をＪＩＳＲ３４２０に記載されたガラス糸
の引張強度測定方法に基づいて測定することにより求め
たものである。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明の繊維強化樹脂管
は、補強材として耐アルカリ性に優れたガラス繊維を用
いているため、アルカリ性物質が樹脂中に浸透しても、
強度の低下が少ない。

【００３４】また耐アルカリ性と共に、耐酸性にも優れ
たガラス繊維を用いることによって、アルカリ性物質と
酸性物質のいずれに接触する用途にも適用でき、特に下
水管として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｒＯ₂ を１４重量％以上含有し、耐ア
ルカリ性に優れたガラス繊維が補強材として配合されて
なることを特徴とする繊維強化樹脂管。
【請求項２】ガラス繊維が、重量百分率で、ＳｉＯ₂
５４〜６５％、ＺｒＯ₂ １４〜２５％、Ｌｉ₂ Ｏ
０〜５％、Ｎａ₂ Ｏ１０〜１７％、Ｋ₂ Ｏ０〜８％、
ＲＯ（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表
す）０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜７％、Ａｌ₂ Ｏ₃
０〜２％を含有し、耐アルカリ性及び耐酸性に優れてい
ることを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂管。
【請求項３】ガラス繊維が、重量百分率で、ＳｉＯ₂
５７〜６４％、ＺｒＯ₂ １９〜２４％、Ｌｉ₂ Ｏ
０．５〜３％、Ｎａ₂ Ｏ１１〜１５％、Ｋ ₂ Ｏ１〜
５％、ＲＯ（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚ
ｎを表す）０．２〜８％、ＴｉＯ₂ ０．５〜５％、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ０〜１％を含有することを特徴とする請求項
１、２記載の繊維強化樹脂管。
【請求項４】下水管として用いられることを特徴とす
る請求項１〜３記載の繊維強化樹脂管。