JP2010190270A - 繊維補強複合管および繊維補強複合管の端末処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 保護層のみを容易に除去可能であり、繊維補強層の厚みを厚くすることなく、耐内圧特性に優れた繊維補強複合管を提供する。
【解決手段】 樹脂管３の外周には、繊維補強層５が設けられる。繊維補強層５は、繊維補強シート９により構成される。繊維補強シート９は、高張力繊維１３が繊維補強シート９の長さ方向に複数平行に並べて配置され、フィルム１１ａ、１１ｂによって挟まれて形成される。繊維補強層５の外周には保護層７が設けられる。フィルム１１ａ、１１ｂ同士は、保護層７と繊維補強層５との付着力よりも強固に接着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維補強層の外部に保護層が設けられた、繊維補強管複合管および繊維補強複合管の端末処理方法に関するものである。

従来、上水道や農水、工業配管、消火配管等に供される樹脂管は、鋼管等の金属管よりも耐内圧特性が低いため、高圧管としては使用することができなかった。そこで、金属管と同等の圧力で使用することができるように、樹脂管の周囲に内圧補強層としてステンレス等の金属テープを巻きつけて使用されていた。通常、内圧補強層の外周は、水や異物の混入を防ぐため、保護層が設けられる。

一方、補強管の軽量化や耐食性の向上のため、ステンレステープに代えて高張力繊維等の繊維による補強管も使用されている。これは、樹脂管の周方向に繊維を巻きつけた構造であり、内圧に対しては繊維層が内圧補強層の役割を果たす。繊維補強管は、軽量化、耐食化が計れる。

しかし、繊維補強管は、管の接続やメンテナンス時には、外部の保護層を除去する必要がある。しかし、保護層は、内圧補強層や樹脂管と張り付いてしまい、その除去（剥離）作業が非常に困難であった。そこで、このような保護層の除去作業が容易な繊維補強複合管が要求されている。

このような補強管としては、たとえば、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る繊維補強複合管がある（特許文献１）。

また、熱可塑性合成樹脂管と繊維強化樹脂層との間に、熱可塑性合成樹脂フィ
ルム又はシート、又はこれらを延伸したフィルム又はシートが積層されている繊維補強複合管がある（特許文献２）。

特開２００１−２１０９０号公報 特開２００３−１９４２６２号公報

しかし、特許文献１および特許文献２に記載の繊維補強複合管は、補強層として繊維補強樹脂層が設けられるため、補強の厚みが厚くなり、また、繊維補強樹脂層と熱可塑性合成樹脂管との間の離型性のみが考慮され、常に繊維補強樹脂層自体が除去される熱可塑性合成樹脂管から繊維補強樹脂層を剥離する際の剥離性をよくするために離型剤を設けたものを開示しているが、本発明は繊維補強層と保護層との間の剥離性をよくすることを目的としている。

また、高張力繊維の一部を切断する必要がある場合、繊維のほつれなどが生じる恐れがある。また、メンテナンス後に保護層を元に戻す際に、繊維補強樹脂層を元の状態に戻すことは困難であるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、保護層のみを容易に除去可能であり、繊維補強層の厚みを厚くすることなく、耐内圧特性に優れた繊維補強複合管および繊維補強複合管の端末処理方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、樹脂管と、前記樹脂管の外部に設けられた繊維補強層と、前記繊維補強層の外部に設けられた保護層と、を具備し、前記繊維補強層は、内面側に設けられる第１のフィルムと外面側に設けられる第２のフィルムとで高張力繊維が挟まれた繊維補強シートで形成され、前記第１および第２のフィルム同士の接着力は、前記保護層と前記繊維補強層との間の接着力よりも強いことを特徴とする繊維補強複合管である。

なお、ここでいう接着力とは、接着剤による接着のみならず、その他種々の方法で付着、融着する場合による付着力や融着力等をも含むものである。すなわち、接着力が強いとは、二つの部材がくっついた状態から、剥がすのにより大きな力が必要であることを意味するものとする。

前記第２のフィルムの外面には離型剤が塗布されることが望ましい。また、前記第２のフィルムの外部に、さらに第３のフィルムが設けられ、前記第１および第２のフィルム同士の接着力は、前記第２および第３のフィルム同士の接着力よりも強いことが望ましい。

前記保護層は、ポリエチレン押出被覆層または自己融着性ポリエチレンテープ層であり、前記第１のフィルムおよび前記第２のフィルムおよび／または前記第３のフィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることが望ましい。また、前記繊維補強シートは、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムの間に設けられる高張力繊維がポリアリレート繊維やアラミド繊維からなることが望ましい。

第１の発明によれば、繊維補強層が一対のフィルムで補強繊維を挟み込んだ繊維補強シートにより形成されるため、極めて薄い補強層を得ることができる。また、補強繊維を挟み込んだフィルム同士の接着力が、外部の保護層と繊維補強シートとの接着力よりも強いため、保護層を除去する際に、補強層を形成するフィルム同士がはがれることがなく、容易に保護層を除去することができる。

また、保護層を除去後も、繊維補強シートで形成された繊維補強層は、内部の樹脂管に巻きつけられた状態を維持するため、保護層を除去した部分の耐内圧特性を低下させることがなく、また、保護層を元の状態に戻せば、そのまま使用を継続することもできる。

補強層と保護層との剥離性は、繊維補強シートを構成する外周側のフィルムの外面に離型剤を塗布することでより高くすることができる。

また、繊維補強シートの外面にさらにフィルムを設けることで、繊維補強シートと外面に追加されたフィルムとが容易に剥離できれば、外部の保護層をさらに容易に剥離することができる。

第２の発明は、第１の発明の繊維補強複合管を用い、前記繊維補強複合管の端部の前記保護層を前記繊維補強層から剥離し、巻きつけられた前記繊維補強層を一旦前記樹脂管からほどき、前記樹脂管を剥き出しにした状態で、前記繊維補強複合管の端部を管継手に接続し、前記繊維補強複合管と前記継手との接合部近傍に、再度、前記繊維補強層巻き戻し、外周に新たに保護層を設けることを特徴とする繊維補強複合管の端末処理方法である。

第２の発明によれば、前記樹脂管の接続後、前記繊維補強層を前記樹脂管に巻き戻し、固定するため、保護層を除去しても繊維補強層が管体の全周にわたり維持されるため、耐内圧特性を維持したまま、繊維補強複合管の端末加工を行うことができる。

本発明によれば、保護層のみを容易に除去可能であり、繊維補強層の厚みを厚くすることなく、耐内圧特性に優れた繊維補強複合管および繊維補強複合管の端末処理方法を提供することができる。

繊維補強複合管１を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 繊維補強シート９を示す図で、（ａ）は構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 繊維補強複合管１の保護層７を剥離した状態を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。 繊維補強複合管２０の断面図である。 繊維補強シート３０を示す図である。 繊維補強複合管３１の保護層７を剥離した状態を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。 保護層と補強繊維層との接着力を示す図である。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、繊維補強複合管１を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。繊維補強複合管１は、主に樹脂管３、繊維補強層５、保護管７等から構成される。

樹脂管３は、例えばポリエチレン製であり、可撓性を有する。樹脂管３内部に輸送物が流れされる。樹脂管３の外周には、繊維補強層５が設けられる。樹脂管３のみでは、内部からの圧力に対する耐内圧特性が高くないため、単体で高圧流体を輸送することはできないが、繊維補強層５によって、樹脂管３の耐内圧特性を高め、高圧管として利用することができる。

繊維補強層５は、後述する高張力繊維を有する繊維補強シートから構成される。繊維補強層５は、樹脂管３の外周に繊維補強シートが巻きつけられることで形成される。繊維補強シートの詳細については後述する。

繊維補強層５の外周には保護層７が設けられる。保護層７は、例えばポリエチレン製の被覆層であり、繊維補強層５や樹脂管３を外部からの損傷や紫外線から保護するためのものである。

保護層７は、樹脂管３のサイズによってその成型方法を変える場合がある。たとえば、５０〜１００φ程度の比較的小径の樹脂管３の場合は、押出し被覆により形成される。この場合、極めて容易に保護層７を形成することができる。一方、１５０〜２００φ程度の比較的大径の樹脂管３の場合には、自己融着性ポリエチレン保護テープ等を繊維補強層５の外周に巻きつけて形成される。

次に、繊維補強シートについて説明する。図２は、繊維補強シート９を示す図であり、図２（ａ）は繊維補強シート９の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

繊維補強シート９は、主にフィルム１１ａ、１１ｂ、および高張力繊維１３等から構成される。高張力繊維１３は、繊維補強シート９の長さ方向に複数平行に並べて配置され、フィルム１１ａ、１１ｂによって挟まれている。繊維補強シート９が樹脂管３に巻きつけられた際には、高張力繊維１３は樹脂管３の周方向に配置される。なお、図示を省略するが、高張力繊維１３を整列させるために、あらかじめポリエステル繊維等に高張力繊維１３を編みこんでおくことが望ましい。この場合、フィルム１１ａ、１１ｂには、ポリエステル繊維および高張力繊維１３が挟まれた構造となる。

高張力繊維１３としては、ある程度のやわらかさとヤング率を備えていれば良く、例えばポリアリレート繊維やポリアラミド繊維等が使用できる。ここで、繊維補強層の厚さを抑えるために１００〜９０００ｄｔｅｘのフィラメントを配列するものを使用すれば良い。繊維補強層の繊維の配置が１００ｄｔｅｘより少ない場合は、補強に必要な繊維本数が多くなり、コストアップやシート製造時のボビン数が多くなりすぎ製造性の低下をまねく。また、９０００ｄｔｅｘより大きい場合は、繊維補強層の厚さが増し管径が大きくなってしまう。さらに、高張力繊維１３は１１００〜３３００ｄｔｅｘ程度のフィラメントを配置されることが望ましく、例えば、６０ｍｍ幅の繊維補強シート９に対して、５０本程度配置すればよい。

フィルム１１ａ、１１ｂは、高張力繊維１３を挟み込んで互いに接着剤等により接着している。接着方法としては、例えば、ポリアミド系の接着剤による接着や、熱ラミネートなどの方法が使用できる。なお、フィルム１１ａ、１１ｂの接着強度は、保護層７と繊維補強層５との接着力よりも強固であることが望ましい。

また、フィルム１１ａ、１１ｂは、ある程度のやわらかさがあれば良く、例えば厚さ２５μｍ程度の樹脂製である。なお、繊維補強層５の外周に保護層７を押し出し被覆する場合には、被覆時に繊維補強シート９に熱が加わる。このため、繊維補強シート９に熱が加わるような場合には、フィルム１１ａ、１１ｂを例えば耐熱性を有するポリエチレンテレフタレート等の高融点フィルムとすることが望ましい。

次に、繊維補強複合管１の使用時における保護層７の剥離について説明する。繊維補強複合管１は、例えば接続部等において、端末加工を施す必要がある。端末加工は、繊維補強複合管１の外層である保護層７を一度剥離して、継手等と接合した後、再度保護層によって継手部が被覆される。また、繊維補強複合管１に異常が見られた場合に、繊維補強複合管１の補修部についても同様に保護層７を剥離する必要がある。補修が終了した後、保護層によって再び被覆される。

このように、繊維補強複合管１は、保護層７を剥離する必要がある場合がある。このような場合において、保護層７が補強繊維と貼りついてしまうと、保護層７の剥離の際に繊維補強層５までもが剥離する恐れがある。繊維補強層５は前述の通り樹脂管３に巻きつけられているため、一度破断等してしまうと補修が困難である。また、保護層７と高張力繊維が一体化してしまうと、保護層７の剥離が非常に困難となる。

図３は、本実施形態の繊維補強複合管１に対して、保護層７を剥離した状態を示す図であり、図３（ａ）は保護層７の一部を剥離した状態の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ部拡大図である。

繊維補強複合管１では、高張力繊維１３（図示せず）はフィルム１１ａ、１１ｂ（図示せず）によって挟まれている。したがって、高張力繊維１３と保護層７とは直接に接触しない。また、保護層７と繊維補強層５との間は、押出し被覆や自己融着性ポリエチレンテープ等により接着している。一方、フィルム１１ａ、１１ｂ同士の接着力は、保護層７と繊維補強層５との付着力よりも強固である。

したがって、図３（ｂ）に示すように、保護層７は繊維補強層５のフィルム１１ｂ（繊維補強層５の外周側のフィルム）との間で剥離する。すなわち、保護層７を剥離した状態では、繊維補強層５は損傷を受けず、高張力繊維１３等が破断したり、高張力繊維１３の配置が乱れたりするようなことがない。

以上説明したように、第１の実施形態にかかる繊維補強複合管１によれば、繊維補強層５が一対のフィルム１１ａ、１１ｂで高張力繊維１３を挟み込んだ繊維補強シート９により形成されるため、極めて薄い補強層５を得ることができる。また、高張力繊維１３を挟み込んだフィルム１１ａ、１１ｂ同士の接着力が、外周の保護層７と繊維補強シート９との接着力よりも強いため、保護層７を除去する際に、繊維補強層５を形成するフィルム１１ａ、１１ｂ同士がはがれることがなく、容易に保護層７を除去することができる。このため、保護層７を剥離する際に、フィルム１１ａ、１１ｂ同士が剥離することがなく、このため高張力繊維１３が破断したり乱れたりすることがない。

また、保護層７を除去後も、繊維補強シート９で形成された繊維補強層５は、内部の樹脂管３に巻きつけられた状態を維持するため、保護層７を除去した部分の耐内圧特性を低下させることがない。例えば、保護層７のみを除去した後、繊維補強層５をほどくことで、樹脂管３を露出させることで容易に管継手等との接続を行うことができ、また、この際、繊維補強層５が損傷を受けないので、繊維補強層５を巻き戻せば、容易に耐内圧特性を元に戻すことができる。さらにこの上に、新たに保護層を巻きつけることで、耐内圧特性を低下させることなく、容易に管体の端末加工を行うことができる。

また、保護層７が押出し被覆等で形成される場合のように熱が加わる場合には、フィルム１１ａ、１１ｂをポリエチレンテレフタレートなどの高融点フィルムとすることで、熱によって溶融等することがない。なお、保護層７が自己融着性ポリエチレンテープ層であれば、熱が加わることがないため、フィルム１１ａ、１１ｂに耐熱性は不要である。また、補修等においても再度自己融着性ポリエチレンテープを巻きつければよいため作業が容易である。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、図１〜図３に示す繊維補強複合管１等と同一の機能を果たす構成要素には、図１〜図３と同一番号を付し、重複した説明を避ける。

図４は、第２の実施の形態にかかる繊維補強複合管２０を示す図である。繊維補強複合管２０は、繊維補強複合管１に対して更に離型層２１を有する点で異なる。繊維補強複合管２０は、繊維補強層５と保護層７との間に離型層２１が設けられる。

離型層２１は、離型剤を塗布した層である。例えば繊維補強層５の外周に位置するフィルムの外周面にあらかじめ離型剤を塗布しておき、離型剤の上から保護層７を被覆する。離型層２１は、保護層７が繊維補強層５と強固に接着することを防ぎ、保護層７の剥離性を高めるためのものである。離型剤としては、例えばシリコーン樹脂が使用できる。

第２の実施の形態にかかる繊維補強複合管２０によれば、繊維補強複合管１と同様の効果を得ることができる。また、離型層２１を有するため、保護層７と繊維補強層５との剥離性が高まる。このため、繊維補強層５を構成するフィルム１１ａ、１１ｂ同士の接着が保護層７の剥離の際にはがれることがなく、高張力繊維１３の破断や乱れをより確実に防止することができる。また、保護層７と線補強層５との接着力が小さくなるため、保護層７の剥離が極めて容易である。

次に、第３の実施の形態にかかる繊維補強シート３０について説明する。繊維補強シート３０は、繊維補強シート９に対して、さらにフィルム１１ｃが貼り付けられる点で異なる。繊維補強シート３０は、フィルム１１ｃが最外周に来るように樹脂管３に巻きつけられる。すなわち、繊維補強層５は、内側から、フィルム１１ａ、高張力繊維１３、フィルム１１ｂ、フィルム１１ｃの順に構成される。

フィルム１１ｂとフィルム１１ｃとは容易にはがせる程度の接着力を有すれば良く、接着剤等を使用しなくともよい。なお、フィルム１１ｃは、樹脂管３の外周にフィルム１１ａ、１１ｂからなる繊維補強シート９を巻きつけたのち、さらに外周にフィルム１１ｃを巻きつけてもよい。

図６は、本実施形態の繊維補強複合管３１に対して、保護層７を剥離した状態を示す図であり、図６（ａ）は保護層７の一部を剥離した状態の断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ部拡大図である。

図６（ｂ）に示すように、保護層７を剥離した際に、保護層７はフィルム１１ｃとともにはがされるが、フィルム１１ｂおよびフィルム１１ａの接着は剥がれない。すなわち、フィルム１１ｂとフィルム１１ｃとの接着力が極めて小さいため、保護層７の剥離時には、フィルム１１ｂ、１１ｃ間で剥離し、フィルム１１ａ、１１ｂ間の接着が剥離することはない。

第３の実施の形態にかかる繊維補強複合管３１によれば、繊維補強複合管１と同様の効果を得ることができる。また、フィルム１１ｃを有するため、保護層７と繊維補強層５との剥離性が高まる。このため、繊維補強層５を構成するフィルム１１ａ、１１ｂ同士の接着が保護層７の剥離の際にはがれることがなく、高張力繊維１３の破断や乱れをより確実に防止することができる。また、保護層７の剥離が極めて容易である。

本発明にかかる繊維補強複合管１および繊維補強複合管２０等に使用される保護層と繊維補強層を構成するフィルムとの接着強度および、繊維補強層を構成するフィルム同士の接着強度を調査した。

保護層としては、自己融着性ポリエチレンテープを用いた。自己融着性ポリエチレンテープは、時間の経過とともに接着力が強くなるため、接着強度の経時変化についても合わせて調査した。

フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート製のフィルムを用いた。また、離型剤としてはシリコーン樹脂を用いた。離型剤を使用する場合には、あらかじめフィルム上に離型剤を塗布し、その上から自己融着性ポリエチレンテープを張り付けた。

フィルム同士の接着にはポリアミド系の接着剤を用いた。なお、接着剤を使用しない状態でのフィルム同士は、静電気による張り付きはあるものの、接着力はほとんど有さないため、試験から除外した。

接着力の試験はＪＩＳ Ｋ６８５４−３「接着剤−はく離接着強さ試験方法−第３部：Ｔ型剥離」に規定された剥離試験に準じて行った。各試験片は幅２５ｍｍとし、各試験対象の接着面を２ｋｇのローラにて１往復させて接着した。剥離速度は１０ｍｍ／分として、１５分間剥離を行った。剥離試験における平均剥離力を接着強度として求めた。

結果を図７に示す。図７は、剥離試験を行った結果の接着強度について接着後の径時変化を調査したものである。図中Ｃはフィルム同士の接着、Ｄは自己融着性ポリエチレンテープとフィルムとの接着、Ｅは自己融着性ポリエチレンテープとフィルムとの間に離型剤を塗布した場合の接着を示す。なお、フィルム同士の接着を行わない場合には、接着力は略０となる。

結果より、フィルム同士の接着（Ｃ）は径時変化がなく、高い接着力を示した。これに対し、自己融着性ポリエチレンテープとフィルムとの接着（Ｄ、Ｅ）は、日数が経過するにつれて徐々に接着強度が高くなるが、フィルム同士の接着に比べて接着力は低かった。したがって、自己融着性ポリエチレンテープをはがすと、フィルム同士の接着が剥がれるよりも先に、自己融着性ポリエチレンテープとフィルムとの接着がはがれることが分かる。

また、ＤとＥとを比較すると、離型剤を塗布したＥの方がより接着強度が低くなった。このため、離型剤を塗布することにより、より確実にフィルム同士の接着が剥離することを防止できることが分かった。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、２０、３１………繊維補強複合管
３………樹脂層
５………繊維補強層
７………保護層
９、３０………繊維補強シート
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ………保護層
１３………高張力繊維
２１………離型層

Claims (6)

1. 樹脂管と、
   前記樹脂管の外部に設けられた繊維補強層と、
   前記繊維補強層の外部に設けられた保護層と、
   を具備し、
   前記繊維補強層は、内面側に設けられる第１のフィルムと外面側に設けられる第２のフィルムとで高張力繊維が挟まれた繊維補強シートで形成され、
   前記第１および第２のフィルム同士の接着力は、前記保護層と前記繊維補強層との間の接着力よりも強いことを特徴とする繊維補強複合管。
2. 前記第２のフィルムの外面には離型剤が塗布されることを特徴とする請求項１記載の繊維補強複合管。
3. 前記第２のフィルムの外部に、さらに第３のフィルムが設けられ、前記第１および第２のフィルム同士の接着力は、前記第２および第３のフィルム同士の接着力よりも強いことを特徴とする請求項１記載の繊維補強複合管。
4. 前記保護層は、ポリエチレン押出被覆層または自己融着性ポリエチレンテープ層であり、前記第１のフィルムおよび前記第２のフィルムおよび／または前記第３のフィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の繊維補強複合管。
5. 前記繊維補強シートは、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムの間に設けられる高張力繊維がポリアリレート繊維やアラミド繊維からなることを特徴とする請求項４に記載の繊維補強複合管。
6. 請求項１〜請求項５の繊維補強複合管を用い、前記繊維補強複合管の端部の前記保護層を前記繊維補強層から剥離し、巻きつけられた前記繊維補強層を一旦前記樹脂管からほどき、前記樹脂管を剥き出しにした状態で、前記繊維補強複合管の端部を管継手に接続し、前記繊維補強複合管と前記継手との接合部近傍に、再度、前記繊維補強層巻き戻し、外周に新たに保護層を設けることを特徴とする繊維補強複合管の端末処理方法。

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