拱棚栽培用棚架及其製造方法
2023-05-29 03:10:16
專利名稱：：拱棚栽培用棚架及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及拱棚栽培用棚架，詳細而言，涉及質量輕且耐久性、尺寸穩定性、施工作業性優異、可形成倒u字狀拱棚的纖維增強合成樹脂制拱棚栽培用棚架。
背景技術：
：農作物栽培時採用所謂的拱棚栽培，即在田地等的農田上架設拱形棚架，在該棚架上鋪設農業用聚氯乙烯膜、薄細布、無紡布等，從而促進農作物的生長發育、調節生長發育等。從可望賦予農作物均一的環境，實現更勻質的生長發育、使收穫物均一化以及降低風的阻力來看，拱棚栽培用棚架的架設後的形狀優選為所謂的倒u字狀的形狀。如圖1所示的倒u字狀棚架1具有下述的形狀由頂棚部2、扁平彎曲部3、豎立設置部4和土中埋設部5形成拱形，地面與豎立設置部4形成的架設角0接近90°。目前，作為拱棚栽培中使用的棚架，市售的有在薄壁鋼管上實施了竹節狀的合成樹脂被覆而形成的棚架(以下稱為"被覆鋼管")；在鋼絲上實施了樹脂被覆而形成的棚架；將玻璃纖維等用不飽和聚酯等固化性樹脂粘接而成的FRP線材；和FRP制中空管狀物(以下稱為"FRP管")等。被覆鋼管是事先以與栽培時的壟寬相對應的尺寸形狀來彎曲變形成為拱形的形狀進行市售的。因此，在不使用時不能成為直線狀，因而不便於收納。而且存在下述的問題被覆鋼管的棚架易發生塑性變形，一旦產生過度的變形，則易從該部分開始折損，若合成樹脂的被覆破裂，則鋼管上鏽，發生腐蝕，耐久性劣化等。FRP線材(實心狀棒)是將補強纖維用固化性樹脂粘接而成的複合材料，因此具有彈性回復性，可進行從直線狀變形為拱形，以及反過來從拱形變成直線狀的保管操作，從而在操作上比較方便。而且，還由於其具有可撓性、輕質性、耐腐蝕性、耐久性等特點，被廣泛用作拱棚栽培用棚架。但是，FRP製品通常其長度方向的截面形狀均一，因此當架設為栽培用拱棚時，形成大致半圓狀的拱形，難以使拱棚上部變得平坦。於是，本申請人先前提出了如下方案作為可形成倒U字狀的FRP制拱棚栽培用棚架，使用被熱塑性樹脂被覆後的纖維增強合成樹脂來形成，且在長度方向的適當位置設置使橫截面形狀變形而得到的扁平部的實心棚架(參照專利文獻l)。但是，上述專利文獻1中的拱棚栽培用棚架由於截面為實心狀和扁平部分的尺寸等原因，因而存在下述問題(1)和(2)。(1)該拱棚栽培用棚架基於與栽培農作物對應的壟寬、高度來決定拱棚即拱形的大小，基於對農業用薄膜等鋪設時承受的風壓、雨、雪等的耐載荷的觀點和拱形架設作業的容易性的觀點，考慮彎曲剛性(EI)並決定棚架的粗細。因此，若壟寬擴大，則必須使用直徑更粗的棚架，導致單位重量(g/m)增加，成本提高。(2)作為形成倒U字狀的起點的扁平部分較短，約7cm左右，因此，必然使其扁平程度變得非常大，或者有可能在實際應用時應力集中，從而從扁平部分開始折損。另一方面，對於FRP制拱棚栽培用棚架，為了實現輕質化、低成本化，將實心狀棒轉變為中空狀管。這是因為，若製成管狀，則採用相同重量的材料可以獲得更高剛性。為了確保所需剛性，製成外徑大的FRP管。本申請人曾提出以下方案由ABS樹脂等熱塑性樹脂形成的中芯、配置在該中芯外周的單方向增強FRP層和配置在該FRP層外周的ABS樹脂等熱塑性樹脂被覆層這3層結構所形成的單方向纖維增強中空結構體(參照專利文獻2)。但是，即使將該FRP管作為拱棚栽培用棚架使用時，所形成的拱形也為半圓弧狀，存在與上述同樣的問題。專利文獻l:日本實開昭64-13949號公報專利文獻2:日本特開平10-178942號公報
發明內容本發明是為解決上述以往技術的問題點而完成的，其目的在於提供質量輕且耐久性、尺寸穩定性、施工作業性優異、可形成倒U字狀拱棚的纖維增強合成樹脂制拱棚栽培用棚架。尤其以提供能滿足近來輕質化、低成本化要求的由FRP管形成的拱棚栽培用棚架及其製造方法為目的。本發明人們為了實現上述目的，進了潛心研究，結果發現對由頂棚部、豎立設置部和土中埋設部形成的棚架，將構成頂棚部、豎立設置部的一部分以及土中埋設部的主體部分和從頂棚部向豎立設置部過渡的扁平彎曲部的橫截面形狀改變，且調整主體部分的剛性(Rm)和扁平彎曲部的剛性(Rf)，從而可以解決上述課題。本發明是基於上述發現而完成的。艮P，本發明提供(1)一種農作物的拱棚栽培用棚架，其特徵在於，其是由含有纖維增強合成樹脂的長條體形成且由扁平彎曲部和主體部分構成的拱形狀棚架，該扁平彎曲部和該主體部分的截面形狀不同，該主體部分的剛性(Rm)與該扁平彎曲部的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為2.04.0;以及(2)—種拱棚栽培用棚架的製造方法，其特徵在於，其是由頂棚部、豎立設置部、土中埋設部以及扁平彎曲部形成拱形並具有三層結構的截面的棚架的製造方法，其中，將熱塑性樹脂連續擠出成中空管狀並成型固化後，在其外周上沿長度方向縱向添加浸漬有未固化狀的熱固化性樹脂的補強纖維並將其外周拉伸成型至規定的外徑後，將其外周用熔融狀熱塑性樹脂以環狀被覆後，擠壓與從豎立設置部向頂棚部以及從頂棚部向豎立設置部過渡的扁平彎曲部相當的部分以使該部分扁平化，同吋將表面的熱塑性樹脂被覆層冷卻固化，接著導入至熱固化槽中而將內部的熱固化性樹脂固化，然後按可構成頂棚部、扁平彎曲部、豎立設置部以及土中埋設部的規定長度進行切斷。圖1表示倒u字狀拱棚栽培用棚架的架設狀態的模式圖。圖2表示本發明的拱棚栽培用棚架在土中架設之前的形態的一個例子的俯視圖(I)以及截面的放大說明圖(11)。圖3表示本發明的拱棚栽培用棚架的扁平彎曲部截面的另一例子。圖4表示本發明的拱棚栽培用棚架的扁曲角的說明圖。圖5表示本發明的具有三層結構截面的拱棚栽培用棚架的製造方法的一個例子的說明圖。圖6表示本發明的具有三層結構截面的拱棚栽培用棚架的製造方法中的擠壓狀況的一個例子的說明圖。符號說明1倒U字狀拱棚栽培用棚架2棚架的頂棚部3棚架的扁平彎曲部(扁平部分)4豎立設置部5棚架的土中埋設部6棚架的扁平彎曲部的扁平部分7熱塑性樹脂中芯管8纖維增強合成樹脂層9熱塑性樹脂被覆層10(a)土中埋設部的A-A'截面10(b)扁平彎曲部的B-B'截面10(c)頂棚部的C-C'截面10(d)扁平彎曲部的D-D'截面10(e)土中埋設部的E-E，截面11、15熔融擠出機12、17、19冷卻水槽13樹脂浸漬補強纖維14收束模具16擠壓裝置18熱固化槽20拉取機21切斷機22上部滾筒23下部滾筒具體實施例方式本發明的拱棚栽培用棚架的特徵在於，其是由含有纖維增強合成樹脂的長條體形成且由扁平彎曲部和主體部分構成的拱形狀棚架，該扁平彎曲部和該主體部分的截面形狀不同，該主體部分的剛性(Rm)與該扁平彎曲部的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為2.04.0。圖2是表示本發明的拱棚栽培用棚架在土中架設之前的形態的一個例子的俯視圖。在圖2中，棚架l為直線狀，但在架設後，構成頂棚部2、扁平彎曲部3、豎立設置部4及土中埋設部5各個部位，構成頂棚部、豎立設置部以及土中埋設部的主體部分的橫截面形狀呈圓形，如10(a)、10(c)以及10(e)所示。如上所述，在本發明中，基於來源於作為拱棚栽培用棚架在土中架設後的狀態下的部位、功能等的稱呼來進行表述，對於製造階段的棚架、未架設的直線狀棚架也將其部位標記為"扁平彎曲部"、"頂棚部"、"土中埋設部"、"豎立設置部"等。而且，"扁平部"或"扁平部分"這樣的用語是根據其形狀來表述經過施加擠壓等外力而變形為扁平的部分的用語，用於區別未變形的"主體部分(非扁平部分)"和其它部位。扁平彎曲部3的橫截面形狀如10(b)和10(d)所示，是具有使圓形的相對側面變形而成的扁平部6的形狀，構成頂棚部2、豎立設置部4及土中埋設部5的主體部分與扁平彎曲部3的橫截面形狀不同。土中埋設部5的橫截面形狀如10(a)和10(e)所示，而且橫截面呈圓形，與頂棚部2及豎立設置部的橫截面形狀相同。另外，該棚架具有包含熱塑性樹脂中芯管7、纖維增強合成樹脂層8、熱塑性樹脂被覆層9這三層結構的截面。而且，扁平彎曲部3的橫截面形狀也可以是圖3所示的形狀。另外，熱塑性樹脂中芯管7不一定必須為圓形，也可以是矩形狀方管或橢圓狀。在本發明的拱棚栽培用棚架中，扁平彎曲部通常有兩處，但若在頂棚部的中央也設置扁平彎曲部而形成3處扁平彎曲部，則可以形成從頂棚中央部向左右傾斜的類似屋頂的近似房屋型形狀的拱棚，其具有容易使積雪向左右滑落等特點。在設有兩處扁平彎曲部時，若改變左右的扁平程度，則可以改變頂棚部的左右傾斜，還可以形成具有考慮到由環境特徵產生的風向和日照條件等而形成的非左右對稱的扁平彎曲部的拱棚。若頂棚部的橫截面形狀與豎立設置部及土中埋設部的橫截面形狀相同，則以連續行進的長條體的定形部分為主體部分，對相當於扁平彎曲部的部分進行擠壓等以使該部分扁平化即可，因此易於連續生產。圖4是本發明的拱棚栽培用棚架的扁曲角的說明圖。在本發明的拱棚栽培用棚架中，在連續行進的長條體上形成扁平彎曲部時，由於擠壓部和拉取部的關係、固化條件、扁平彎曲部形成時的非對稱性等，有時出現扭曲。此時，將與扁平彎曲部相鄰的主體部分的中立面(連續生產時為中立面，中央水平面mnp)與各自的扁平彎曲部(扁平部分)的中立面(棚架長軸方向的假想中立面fiip)所成的角度作為扁曲角(Y)時，若扁曲角(Y)在30度以下，則可不受影響地作為拱棚栽培用棚架應用。在本發明的拱棚栽培用棚架中，扁平彎曲部的橫截面形狀是具有使圓形的相對圓周面變形而成的扁平部分的形狀，若頂棚部和豎立設置部及土中埋設部的橫截面形狀構成為圓形，則優選使剛性比在規定的範圍內。對本發明中使用的纖維增強合成樹脂沒有特別限制。例如，可列舉出對補強纖維浸漬固化性樹脂並固化形成的纖維增強固化性樹脂(FRP)、纖維增強熱塑性樹脂(FRTP)等。作為纖維增強固化性樹脂(FRP)中使用的固化性樹脂，可列舉出熱或紫外線固化性的不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等，熱固化性樹脂是通常使用的，所以是優選的。作為纖維增強熱塑性樹脂(FRTP)中使用的熱塑性樹脂，可列舉出聚烯烴樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂等。其中，從拱棚栽培用棚架在不使用時彈性回復至直線狀的觀點出發，更優選纖維增強固化性樹脂(FRP)。在纖維增強固化性樹脂中，可以添加公知的固化用催化劑、碳酸鈣、二氧化矽等無機填充劑等。纖維增強固化性樹脂可以通過對補強纖維以溶液狀浸漬未固化的熱固化性樹脂後，沿中芯管的長度方向縱向添加或在中芯管的外周表面塗布未固化的熱固化性樹脂液後，使補強纖維附著，從而形成長條體。作為在本發明中使用的補強纖維，通常為連續長絲狀的玻璃纖維、玻璃粗紗等，也可以是碳纖維等無機纖維，芳香族聚醯胺纖維、聚酯纖維、維尼綸纖維等在FRP中使用的高強度、低伸度的有機纖維。在本發明的拱棚栽培用棚架中，為了使棚架架設時構成頂棚部2、豎立設置部的一部分4及土中埋設部5的主體部分(頂棚部2)與扁平彎曲部3的橫截面形狀不同，且主體部分的剛性(Rm)與扁平彎曲部分的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為2.04.0，可以是下述結構中的任一種製成使棚架長度方向的相當於扁平彎曲部3的部分扁平化而將厚度減少的結構，或者製成使相當於主體部分2的部分為厚壁的結構。關於棚架的橫截面形狀，若棚架製造時作為基準尺寸的主體部分(頂棚部及豎立設置部的一部分及土中埋設部)為中空圓環狀、矩形管狀、或實心的圓狀、矩形狀、T字形等，且可扁平化，則對棚架的橫截面形狀沒有限制，但中空圓環狀(管狀)因為質量輕、易扁平化，以及在使主體部分與扁平彎曲部的剛性比為恆定時，與實心的圓形相比，中空圓環狀可以減少扁平化所需量，因此是優選的。關於將本發明棚架的扁平彎曲部3扁平化，例如可以通過在纖維增強固化性樹脂(FRP)的FRP部未固化或半固化狀態時，擠壓其截面圓形的相對圓周面以減少厚度，在該狀態下固化來進行扁平化。此外，也可以對在截面保持圓形等的狀態下固化而成的FRP長條體(管等)進行切削加工來減少厚度。對於纖維增強熱塑性樹脂(FRTP)，可列舉出如下方法作為一個例子將主體部分的FRTP線狀物在加熱軟化的狀態下擠壓以減少厚度，並冷卻固化。關於將相當於頂棚部2的部分製成厚壁的結構，可列舉出如下方法在纖維增強固化性樹脂(FRP)的情況下，將扁平彎曲部3製成棚架的主體尺寸(基準尺寸)，在其上沿相當於頂棚部2部分的整個長度，巻繞在補強纖維或補強帶等上浸漬了固化性樹脂而形成的物質，然後進行固化，並進行粗徑化。另一方面，在纖維增強熱塑性樹脂(FRTP)的情況下，可列舉出如下方法將浸漬有粘接劑的長條狀纖維、膠帶等與上述同樣地進行巻繞並固化。主體部分2的剛性(Rm)與扁平彎曲部3的扁平部的剛性(Rf)之比[Rm/Ri]必須為2.04.0，若低於2.0，則頂棚部2難以扁平化，只能架設成近似於半圓的拱形，若高於4.0，則易因橫風、雨、積雪等外部應力而變形，無法維持穩定的拱棚形狀。中主體部分的長度變長，可以減少用於使截面形狀變形的擠壓操作次數，且在土中由於沒有方向性，可以防止架設後棚架的傾倒。扁平部分的長度由壟寬及設置高度、架設角、架設後的拱棚的剛性、拱棚內溫度等來決定，對於壟寬為1.5m、高為0.75m的拱棚而言，優選大約為3001000mm。若低於300mm，則在架設時應力易於集中，在高溫時有折斷的危險，若超過1000mm，則作為拱棚時的剛性不足，對橫風和積雪的耐受性不充分。關於用纖維增強合成樹脂管構成棚架，可以採用下述方法來進行(1)在設置有心軸的拉拔模具中，通過浸漬有未固化狀固化性樹脂的補強纖維，將該拉拔模具加熱而進行半固化後，使相當於扁平彎曲部3的部分扁平化，接著，在加熱裝置中完全固化，或(2)使用紫外線固化性樹脂，形成未固化狀中空物，在紫外線固化爐中製成半固化狀態，使所需部分扁平化，接著與上述同樣地進行完全固化。關於具有在熱塑性樹脂管的外周上形成了纖維增強合成樹脂層的二層結構的截面的拱棚栽培用棚架的製造，可以通過下述步驟來進行連續擠出熱塑性樹脂管，在其外周上縱向添加浸漬有固化性樹脂的補強纖維，或者如果進一步需要的話，則巻繞補強纖維或加強帶，與上述同樣地操作來製成半固化狀態，對其也與上述同樣地依次進行扁平化、完全固化。關於具有在熱塑性樹脂管的外周上形成纖維增強合成樹脂層(FRP層)並進一步在其外周上形成熱塑性樹脂被覆層而成的三層結構的截面的棚架，優選至少內層的熱塑性樹脂層和FRP發生化學性粘接，可以在兩層間塗布粘接劑，或用與未固化狀的固化性樹脂具有相容性的熱塑性樹脂來構成內層的熱塑性樹脂管。作為上述熱塑性樹脂，優選與固化性樹脂具有化學親和力的熱塑性樹脂，例如，使用含有苯乙烯作為交聯性單體的熱塑性樹脂時，可列舉出含有苯乙烯作為構成成分的聚苯乙烯樹脂(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯樹脂(AS)、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯樹脂(AAS)、丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯樹脂(AES)等，其它樹脂還可以列舉出聚碳酸酯樹脂(PC)、改性聚苯醚樹脂(PPE)、聚氯乙烯樹脂(PVC)等。特別優選含有苯乙烯作為構成成分的苯乙烯系樹脂。通過上述樹脂的組合，使內層管與FRP層牢固地粘接，因此可以得到能協同應對外力作用的高物性的棚架。若最外層的熱塑性樹脂被覆層也選用上述樹脂，則與作為中間層的FRP層粘接而得到高物性的棚架。但是，從經濟性等的觀點出發，作為最外層的熱塑性樹脂，可以使用低密度聚乙烯等聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等聚烯烴樹脂等廣泛使用的熱塑性樹脂。通過將用於形成扁平部分的FRP被覆層的壓潰比設定在扁平部3/主體部分(頂棚部)2=0.450.75，因而可以得到所需剛性比即[Rm/Rf]=2.04.0。更具體而言，將內層的熱塑性樹脂管的外徑作為中芯外徑時，若中芯外徑/FRP外徑比在0.75以上，則FRP被覆層的表面積小，無法充分變形，因而難以使剛性比在2.0以上。另一方面，若在0.45以下，則FRP被覆層過剩，反而導致單位重量增加，無法達到當初的輕質化目標。由該三層結構的FRP制管形成的拱棚栽培用棚架，將主體部分(頂棚部)的剛性設定在400030000kN'mn^為宜。當主體部分(頂棚部)的剛性在4000kNmm2以下時，由於將頂棚部2扁平化(異型化)、輕質化後產生的影響，剛性過弱，形成拱棚時形狀易變形，支柱易因橫風、積雪等發生傾倒。當主體部分(頂棚部)的剛性在30000kN'mn^以上時，剛性過強，難以進行向土中插入的作業等拱棚形成作業。另外，本發明中的剛性是指作為本棚架材料的楊氏模量(N/mm2)乘以截面慣性距(mm4)而得到的數值的彎曲剛性，具體而言，對試料片以支點間距離L(mm)進行三點彎曲試驗，基於此時的載荷-形變(撓度)曲線，用材料力學的關係式(1)求得的值。彎曲剛性PL3/485(N'mm2)(1)式(1)中，P表示載荷(N)，L表示支點間距離(mm)，S表示載荷P時的撓度量(mm)。關於具有上述三層結構的截面的棚架即由頂棚部2和扁平彎曲部3、豎立設置部4和土中埋設部5形成拱形的拱棚栽培用棚架的製造方法，沒有特別限制，優選使用圖5所示的裝置，按如下方法製造。首先，利用第1熔融擠出機11將熱塑性樹脂連續擠出成中空管狀，用冷卻水槽12冷卻固化而得到中芯管7，然後在其外周上將浸漬有未固化狀的熱固化性樹脂的玻璃粗紗等補強纖維13沿長度方向縱向添加，將其外周用收束模具14收縮成形至規定外徑後，插入熔融擠出機15的頭部，將其外周用熔融狀熱塑性樹脂以環狀被覆後，用擠壓裝置16按規定間隔擠壓相當於扁平彎曲部3的部分，使扁平彎曲部3的形成部分扁平化，同時用冷卻水槽17將表面的熱塑性樹脂被覆層冷卻固化，然後導入至熱固化槽18中而將內部的熱固化性樹脂固化，經過冷卻水槽19，由拉取機20連續拉取，同時通過切斷機21按可構成頂棚部2、扁平彎曲部3、豎立設置部4以及土中埋設部5的規定長度進行切斷來製得。關於通過玻璃粗紗等的巻繞法進行的向FRP制中空管外周上被覆熔融狀熱塑性樹脂，是使其從具有中空管的外徑+0.5mm左右大小的頭部的熔融擠出機中通過來進行的。使中空管上的樹脂被覆量為適量，使巻繞的玻璃粗紗等不偏離。關於玻璃粗紗等的粗紗支數，從表面平滑的精加工和生產率的觀點出發，通常為500TEX3000TEX，優選為1000TEX2500TEX。擠壓裝置16可以改變從熔融擠出機15的頭部的被覆位置到擠壓裝置16的把持位置之間的距離，可以根據被覆用熱塑性樹脂的種類、擠出溫度、被覆厚度等，在考慮扁平程度的同時調整距離。利用擠壓裝置16的擠壓手段，可列舉出利用氣缸、液壓缸、電磁閥等擠壓手段的滾筒方式或傳送帶方式等，優選能迅速進行擠壓動作、以及解除動作的手段。作為特別優選的方式，可列舉出滾筒方式。圖6表示滾筒方式的擠壓裝置16的概要。利用上述擠壓手段，將未固化狀中空管在必要部位擠壓，而且旋轉驅動的一對滾筒22、23的直徑D根據製品直徑d選擇最適合的直徑即可，特別是使用是製品直徑d的3倍以上(D》3d)的直徑。若使用3倍以下的直徑，則被覆內部的未固化狀樹脂容易在滾筒的把持位置被捋動而滯留下來，有時出現成型不良。上述直徑的上限在技術上沒有限制，但若考慮到作業性和裝置成本等，則優選為10倍左右為止。另外，在擠壓裝置16中，還可以設置在滾筒內部使致冷劑循環等的可進行冷卻的裝置。一根棚架1例如由分別具有規定長度的土中埋設部5-豎立設置部4-扁平彎曲部3-頂棚部2-扁平彎曲部3-豎立設置部4-土中埋設部5所構成。棚架1的切斷優選是按照使頂棚部2的中央和各部分的長度對稱且相同的方式來進行。固化後，由於難以在恰當時機切斷以幾m/分鐘的速度連續行進的長條體，因此切斷裝置21優選可以在行進方向上自行行進並切斷，且能調整切斷起始位置。另外，例如，當將土中埋設部5設定為350mm長時，扁平彎曲部3的形成位置優選設計成使扁平部3的中央距離兩端為650mm左右的位置，且將其前後150(200)500(400)mm製成為扁平的扁平彎曲部，形成位置可以根據製品長度以及壟寬、拱棚的高度來任意地設定。根據用於使長條體扁平化的時機、以及工作時間和切斷工序的切斷時機之間的相關聯性，即掌握上述擠壓裝置16和切斷裝置21的距離L，基於擠壓裝置16的動作開始信號或動作結束信號以及動作次數和上述距離L之間的關係，算出恰當的切斷開始時間或切斷開始距離，開始切斷，如果按照棚架的規定長度進行切斷，則拉出時即可得到規格品，可以提高成品率。實施例下面，通過實施例和比較例說明本發明，但本發明不限於這些實施例。另外，製造裝置採用已做過說明的圖5及圖6所示的裝置。棚架的彎曲試驗按如下方法進行。-彎曲試驗利用具有半徑為5mm的抵接面的支點以及加載夾具，在支點間距離為200mm、彎曲載荷速度為20mm/分鐘的條件下，進行中央集中3點彎曲試驗，由其載荷-撓度曲線求出彎曲強度，並且由上述式(1)算出彎曲剛性。實施例l熔融擠出ABS樹脂，形成外徑為4.3mm、內徑為2.9mm的中芯管，然後以玻璃粗紗(2250TEX)為補強纖維，對該補強纖維浸漬不飽和聚酯，將其在中芯外周上並絲，然後拉伸成型至外徑為8.5mm，將其插入十字頭模具，利用低密度聚乙烯以環狀被覆成外徑為9.5mm後，立即使用具有可從上下方向同時擠壓的外徑為30mm的一對滾筒22、23且通過電磁閥(未圖示)賦予擠壓作用的擠壓裝置，將相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分距離端部200800mm之間)從外徑為9.5mm擠壓至外徑為6.1mm來設置扁平部分後，使滾筒暫時離開，使相當於頂棚部2的部分(主體部分距離端部8001600mm之間)即主體部分的外徑為9.5mm。然後，與上述同樣，通過擠壓裝置從外徑為9.5mm擠壓至外徑為6.1mm，設置相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分距離端部16002200mm之間)，使滾筒離開。然後使整體從冷卻槽內通過以進行冷卻，接著從加熱固化槽通過而使其固化後，在扁平部分跟前200mm的位置處切斷，得到包含2個扁平部分且具有三層結構的截面的FRP制棚架。得到的棚架的形狀為玻璃纖維的體積含有率為54.5%，主體部分的橫截面的外徑為9.5mm，扁平部分的橫截面的外徑(厚度)為6.1mm，寬為13.4mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1200N，彎曲剛性為8820kN'mm2，扁平部分的彎曲強度為613N,彎曲剛性為3560kN'mm2，頂棚部(主體部分)2的剛性(Rm)與扁平的扁平彎曲部3的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為2.5。另外，將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.75m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。另外，扁曲角Y為7度。關於扁平彎曲部的位置即扁平化的位置，可以根據製品長度以及壟寬來任意設定。比較例1基於實施例l，對形狀進行改變以使得中芯的外徑為6.5mm、內徑為5.1mm、拉伸成型後的外徑為9.0mm、環狀被覆後的外徑為10.0mm，其餘均在與實施例1同樣的條件下製造棚架。所得到的棚架的玻璃纖維體積含有率為52，5%，棚架形狀為主體部分的橫截面的外徑為10.0mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為8.2mm，寬為11.3mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為647N，彎曲剛性為8330kN.mm2，扁平部分的彎曲強度為588N，彎曲剛性為5490kN*mm2，頂棚部(主體部分)2的剛性(Rm)與扁平的扁平彎曲部3的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為1.5。另外，將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.79m(而以往沒有扁平彎曲部3的棚架為0.82m)，且大致呈半圓形，與以往的棚架無太大差別，未能實現跨越整個壟寬的植被的課題和滿足耐橫風性的結果。比較例2基於實施例l，對形狀進行改變以使得中芯的外徑為4.0mm、內徑為2.6mm、拉伸成型後的外徑為10.0mm、環狀被覆後的外徑為ll.Omm，其餘均在與實施例1同樣的條件下製造棚架。0f得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為ll.Omm，扁平部分的橫截面的製品(厚度)為5.3mm，寬為17.9mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1764N，彎曲剛性為17440kN，mm2，扁平部分的彎曲強度為490N，彎曲剛性為4020kN，mm2，頂棚部(主體部分)2的剛性(Rm)與扁平的扁平彎曲部3的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為4.3。另外，將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.65m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。但是，剛性比高達4.3時，製成拱棚形狀時難以進行插入操作，缺乏實用性。實施例2將被覆樹脂變為AAS樹脂，擠壓滾筒直徑變為40mm，在與實施例1同樣的條件下成型，得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面外徑為9.5mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為5.8mm,寬為13.3mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1160N，彎曲剛性為8740kN*mm2，扁平部分的彎曲強度為600N,彎曲剛性為3120kN，mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.8。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.72m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。另外，扁曲角Y為9度。將所得到的棚架的被覆剝去，測定被覆厚度，結果主體部分的平均厚度為0.5mm。而且，在扁平部中，上側為0.48mm，下側為0.46mm，操作側為0.52mm，操作相反側為0.54mm,成型均勻。實施例3按照將相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分)設置在距離端部200500mm之間、然後將相當於頂棚部2的部分(主體部分)設置在距離端部5001900mm之間、進一步設置相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分距離端部19002200mm之間)的方式進行改變以外，其餘均在與實施例2同樣的條件下成型，得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為9.5mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為5.8mm，寬為13.3mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1160N，彎曲剛性為8740kN"mm2，扁平部分的彎曲強度為600N，彎曲剛性為3120kN，mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.8。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.70m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例4按照將相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分)設置在距離端部2001050mm之間、然後將相當於頂棚部2的部分(主體部分)設置在距離端部10501350mm之間、進一步設置相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分距離端部13502200mm之間)的方式進行改變以外，其餘均在與實施例2同樣的條件下成型，得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為9.5mrn，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為5.8mm，寬為13.3mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1160N，彎曲剛性為8740kN'mm2，扁平部分的彎曲強度為600N，彎曲剛性為3120kN*mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.8。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.73m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例5按照將相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分)設置在距離端部2001200mm之間、然後將相當於頂棚部2的部分(主體部分)設置在距離端部12001500mm之間、進一步設置相當於扁平彎曲部3的部分(扁平部分距離端部15002500mm之間)的方式進行改變以外，其餘均在與實施例2同樣的條件下成型，得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為9.5mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為5.8mm，寬為13.3mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1160N，彎曲剛性為8740kN"mm2，扁平部分的彎曲強度為600N，彎曲剛性為3120kN.mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.8。將該長為2.7m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.85m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.97m。實施例6基於實施例1，進行改變以使得中芯外徑為5.1mm、內徑為3.7mm、拉伸成型後的外徑為9.4mm、環狀被覆後的外徑為10.4mm，被覆樹脂變為AES樹脂，進一步使擠壓滾筒直徑為40mm，其餘均在與實施例1相同的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為10.4mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為6.3mm，寬為14.1mm。進行彎曲試驗的試驗結果是主體部分的彎曲強度為1160N，彎曲剛性為13690kN'mm2，扁平部分的彎曲強度為900N，彎曲剛性為5500kNmm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.5。將該長為2.4mm棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.74m，而以往的沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例7將擠壓滾筒直徑變為lOOmm，其餘均在與實施例6同樣的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為10.4mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為6.2mm，寬為14.3mm。進行彎曲試驗的試驗結果是主體部分的彎曲強度為1180N，彎曲剛性為13800kN.mm2，扁平部分的彎曲強度為880N，彎曲剛性為5400kNmm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.6。將該長為2.4mm的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.73m，而以往的沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例8熔融擠出ABS樹脂，成型為外徑為6.5mm、內徑為5.1mm的中芯管，然後以玻璃粗紗為補強纖維，對該補強纖維浸漬不飽和聚酯，並在中芯外周上並絲，然後拉伸成型至外徑為11.5mm，將其插入十字頭模具，利用AES樹脂以環狀被覆成外徑為12.5mm後，立即使用能從上下方向同時擠壓的擠壓裝置，將距離端部200S00mm之間從外徑為12.5mm擠壓至外徑為7.9mm來設置扁平部分後，使滾筒暫時離開，將距離端部8001600mm之間製成作為主體部分的外徑12.5mm。之後，與上述同樣用擠壓裝置將距離端部16002200mm之間從外徑為12.5mm擠壓至外徑為7.9mm來設置扁平部，使滾筒離開。然後，將整體從冷卻槽內通過以進行冷卻，接著從加熱固化槽通過以進行固化後，在扁平部分跟前200mm的位置處切斷，得到包含2個扁平部分且具有三層結構的截面的FRP制棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的製品外徑為12.5mm，扁平部分的製品外徑為7.9mm厚，17.9mm寬。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1961N，彎曲剛性為27440kN*mm2。另一方面，扁平部分的彎曲強度為1079N，彎曲剛性為9900kN.mm2，主體部分與扁平部的剛性之比為2.7。另夕卜，將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.70m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例9對形狀進行改變以使得中芯外徑為4.3mm、中芯內徑為2.9mm、拉伸成型後的外徑為7.7mm、環狀被覆後的外徑為8.7mm後，其餘均在與實施例6同樣的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的製品外徑為8.7mm，扁平部分的製品厚度為5.8mm，寬為l:2.0mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為883N，彎曲剛性為5780kNmm2。另一方面，扁平部分的彎曲強度為481N，彎曲剛性為2330kN*mm2，主體部分與扁平部的剛性比為2.5。另外，將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.73m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例10在與實施例2同樣的條件下成型，得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為9.5mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為5.4mm，寬為14.0mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1200N，彎曲剛性為8740kNTtim2，扁平部分的彎曲強度為520N,彎曲剛性為2350kN，mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為3.7。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.68m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。另外，扁平角Y為13度。實施例11在與實施例6同樣的條件下成型，得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為10.4mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為7.2mm，寬13.8mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1330N，彎曲剛性為13360kN'mm2，扁平部分的彎曲強度為890N，彎曲剛性為5990kN*mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.2。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.76m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。另夕卜，扁曲角Y為25度。實施例12基於實施例6，對形狀進行改變以使得拉伸成型後的外徑為12.1mm、環狀被覆後的外徑為13.5mm，其它均在與實施例1同樣的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的製品外徑為13.5mm，扁平部分的製品外徑為8.5mm厚，19.4mm寬。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為2256N，彎曲剛性為35500kN.mm2。另一方面，扁平部分的彎曲強度為1275N，彎曲剛性為12370kN.mm2，主體部分與扁平部的剛性比為2.9。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.68m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。但是，若主體部分的剛性達到35500kNmm2，則製成拱棚形狀的插入作業變得稍微困難。實施例13基於實施例6，對形狀進行改變以使得中芯外徑為4.3mm、中芯內徑為2.9mm、拉伸成型後的外徑為7.0mm、環狀被覆後的外徑為8.0mm，其餘均在與實施例1同樣的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的製品外徑為8.0mm，扁平部分的製品外徑為5.7mm厚，10.4mm寬。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為735N，彎曲剛性為3800kNmm2。另一方面，扁平部分的彎曲強度為392N，彎曲剛性為1740kN*mm2，主體部分與扁平部的剛性比為2.2。另外，將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.76m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。但是，若主體部分的剛性為3800kN*mm2，則作為拱棚的剛性較弱，會產生變形。若進一步施加風雨和積雪等來自外部的載荷，則易傾倒。實施例14基於實施例6，將擠壓滾筒直徑變為26mm，其餘均在與實施例1同樣的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為10.4mm，扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為6.3mm，寬14.1mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1140N，彎曲剛性為13500kN*mm2，扁平部分的彎曲強度為920N，彎曲剛性為5700kN*mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.4。但是，當擠壓滾筒直徑與製品直徑之比為2.5時，因接觸點小，被捋動的樹脂量變多，在扁平部出現樹脂的滯留部，對連續生產產生影響，並且擠壓後，在滾筒未完全冷卻的情況下，被覆樹脂熔融粘接在滾筒上。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.75m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。實施例15基於實施例6，將擠壓滾筒直徑變為130mm，其餘均在與實施例1同樣的條件下得到棚架。所得到的棚架的形狀為主體部分的橫截面的外徑為10.4mm,扁平彎曲部的橫截面的外徑(厚度)為6.3mm，寬為14.1mm。彎曲試驗的結果是主體部分的彎曲強度為1150N，彎曲剛性為13550kN*mm2，扁平部分的彎曲強度為900N，彎曲剛性為5500kN*mm2，主體部分的剛性與扁平彎曲部的剛性之比為2.5。但是，若擠壓滾筒直徑與製品直徑之比也達到12，則使用的滾筒直徑過大，難以進行擠壓開始位置的調製作業。將該長為2.4m的棚架製成壟寬為1.5m的拱棚形狀，結果中央部分高度為0.74m，而以往沒有扁平彎曲部的棚架為0.82m。將上述實施例、比較例的棚架的形狀、主要構成等和拱棚設置試驗中頂部的高度等進行歸納並示於表l-l、1-2中。表l畫ltableseeoriginaldocumentpage26表l-2tableseeoriginaldocumentpage27本發明的拱棚栽培用棚架的質量輕且耐久性、尺寸穩定性、施工作業性優異，在架設成拱形的狀態下，呈倒u字狀，因而可以減少由壟寬的位置引起的栽培農作物的生長發育不均，可以獲得更均勻的農作物，能夠在農作物栽培中得到有效利用。權利要求1.一種農作物的拱棚栽培用棚架，其特徵在於，其是由含有纖維增強合成樹脂的長條體形成且由扁平彎曲部和主體部分構成的拱形狀棚架，該扁平彎曲部和該主體部分的截面形狀不同，該主體部分的剛性Rm與該扁平彎曲部的剛性Rf之比Rm/Rf為2.0～4.0。2.根據權利要求1所述的農作物的拱棚栽培用棚架，其中，所述扁平彎曲部的剛性為200015000kNmm2的範圍，主體部分的剛性為400030000kNmm2的範圍。3.根據權利要求1或2所述的拱棚栽培用棚架，其具有由頂棚部、豎立設置部和土中埋設部構成的主體部分，以及連接頂棚部和豎立設置部的扁平彎曲部。4.根據權利要求13任一項所述的拱棚栽培用棚架，其中，頂棚部的橫截面形狀與豎立設置部的一部分以及土中埋設部的橫截面形狀相同。5.根據權利要求14任一項所述的拱棚栽培用棚架，其具有2個以上的扁平彎曲部，且該扁平彎曲部的橫截面形狀相同，而且扁平彎曲部的中立面與棚架的長軸方向的假想中立面所成的扁曲角在30度以下。6.根據權利要求15任一項所述的拱棚栽培用棚架，其中，扁平彎曲部的橫截面形狀是具有使圓形的相對圓周面變形而成的扁平部分的形狀，頂棚部和豎立設置部的一部分以及土中埋設部的橫截面形狀為圓形。7.根據權利要求16任一項所述的拱棚栽培用棚架，其中，棚架由纖維增強合成樹脂管形成。8.根據權利要求7所述的拱棚栽培用棚架，其中，纖維增強合成樹脂管具有二層結構的截面，所述二層結構是在熱塑性樹脂管的外周上形成纖維增強合成樹脂層而成的。9.根據權利要求7所述的拱棚栽培用棚架，其中，纖維增強合成樹脂管具有三層結構的截面，所述三層結構是在熱塑性樹脂管的外周上形成纖維增強合成樹脂層並進一步在其外周上設置熱塑性樹脂被覆層而成的。10.根據權利要求9所述的農作物的拱棚栽培用棚架，其中，所述熱塑性樹脂被覆層是含有苯乙烯作為構成成分的熱塑性樹脂。11.根據權利要求810任一項所述的拱棚栽培用棚架，其中，熱塑性樹脂管的中空部的截面形狀在扁平彎曲部和主體部分是相同的。12.根據權利要求811任一項所述的拱棚栽培用棚架，其中，所述熱塑性樹脂管是圓環狀管，扁平彎曲部的橫截面形狀維持圓形。13.根據權利要求112任一項所述的拱棚栽培用棚架，其中，扁平彎曲部的長度為3001000mm。14.一種拱棚栽培用棚架的製造方法，其特徵在於，其是由頂棚部、豎立設置部、土中埋設部以及扁平彎曲部形成拱形並具有三層結構的截面的棚架的製造方法，其中，將熱塑性樹脂連續擠出成中空管狀並成型固化後，在其外周上沿長度方向縱向添加浸漬有未固化狀的熱固化性樹脂的補強纖維並將外周拉伸成型至規定的外徑後，將其外周用熔融狀熱塑性樹脂以環狀被覆後，擠壓相當於扁平彎曲部的部分以使該部分扁平化，同時將表面的熱塑性樹脂被覆層冷卻固化，接著導入至熱固化槽中而將內部的熱固化性樹脂固化，然後按可構成頂棚部、豎立設置部以及土中埋設部的規定長度進行切斷。15.根據權利要求14所述的拱棚栽培用棚架的製造方法，其中，採用直徑為製品直徑即非扁平化部分的直徑的310倍的滾筒來進行擠壓相當於扁平彎曲部的部分以使該部分扁平化的所述工序。16.根據權利要求14或15所述的具有三層結構的截面的纖維增強合成樹脂制拱棚栽培用棚架的製造方法，其中，使所述擠壓的工作時機以及工作時間和切斷工序的切斷時機相關聯。全文摘要本發明提供一種農作物的拱棚栽培用棚架，其特徵在於，其是由含有纖維增強合成樹脂的長條體形成且由扁平彎曲部和主體部分構成的拱形狀棚架，該扁平彎曲部和該主體部分的截面形狀不同，該主體部分的剛性(Rm)與該扁平彎曲部的剛性(Rf)之比[Rm/Rf]為2.0～4.0。本發明還提供由頂棚部、扁平彎曲部、豎立設置部以及土中埋設部形成拱形並具有三層結構的截面的棚架的製造方法，以及提供可形成倒U字狀拱棚的纖維增強合成樹脂制的拱棚栽培用棚架。文檔編號A01G13/02GK101193549SQ20068002045公開日2008年6月4日申請日期2006年6月5日優先權日2005年6月7日發明者入江良樹,巖田達美,福原淳申請人:宇部日東化成株式會社