JP2781257B2 - 繊維状熱可塑性被覆を有する複合材料の管およびそのような管を製造する方法 - Google Patents

繊維状熱可塑性被覆を有する複合材料の管およびそのような管を製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱硬化性バインダーを有する繊維複合材料か
ら製造される管に関し、さらに特定的には、特にいかな
る圧力レベルでも作動するオイル生産チューブの応用の
ための繊維熱可塑性内側被覆を備える管およびその製造
方法に関する。
（従来技術とその問題点） この特定の分野において使用される管は、熱硬化性マ
トリックス例えばエポキシ樹脂で包まれた（encapsulat
ed）繊維、例えばアラミド、ガラスまたは炭素繊維を捲
いて作るのが通常である。使用時350バールのオーダー
の高い内部圧力で気密（または液密）であるために、こ
れらの管は、気密性（または液密性）を確保する製品の
層で内部的に包まれることが必要である。現在、複合管
は、エラストマーの内側被覆を備えているが、原油また
はガスを移送するためには、このものは周知のようにそ
の著しい割合が原油中に存在しているガス、例えばヒド
ロ硫酸、H2Sのようなガスの存在下にあるとき一般に非
常に使用寿命が限定されるという大きな欠点を有する。
従って、現在までに知られているエラストマー被覆は石
油流出物に対し殆んどまたは全く感受性を持たない材料
で置換されねばならないので、このため適切なエラスト
マーが欠如しているにも拘らず、熱可塑性であり、従っ
て、熱硬化性マトリックスで結合された繊維によって構
成される複合材料の管の内面に置かれるべきポリアミド
被覆が使用されている。
それらを置くために用いられる第一の方法は複合材料
管が作られた後にその内側に純ポリアミドのさや（shea
rh）を挿入することである。しかし、この方法は、石油
産業に現在用いられているチューブの断面の長さ（20ヤ
ードあたりまで）では、さやが構造複合材料に完全に結
合されねばならないということで一層、非常に困難であ
る。さらに、ポリアミドは、もしこのような方法が200
℃のオーダーの温度までの加熱を必要とするならば、熱
硬化性マトリックスを有する複合体で構成された支持体
と相容性がない液体あるいは粉体で供給されてはならな
い。最後に、この方法は、管の長さの少くとも半分に等
しい長さを有する熱可塑性材料を供給するための道具立
てを必要とするだろう。
従来法の対照となる第二の方法は、今回はマンドレル
上に予め適合された純ポリアミド｛例えば、リルサン
（Rilsan）｝の管状さやの上に管をおき、フィラメント
の捲付繊維（ガラス、アラミドまたはカーボン）で、前
記の管を作るのである。
この方法は２つの欠点を有する。
即ち、第一は、15ヤード以上の長さとなるかも知れな
いマンドレル上に薄くて従ってもろいチュープを嵌める
のが困難であり、また、他方では、結合方法がポリアミ
ドのさやを複合材料に結合するに十分であったとして
も、このような方法はさやに残存ストレスの発生する原
因となり、さやを特に使用時にもろくする。
さらに、このパイプ上で補強材によって形成される補
強性材料の捲きに柔軟性フィラメントのみならず熱可塑
性ポリマーの同様なフィラメントを加え、次にこれらの
材料の熱可塑性フィラメントを有するパイプの外面を溶
融することから成る補強性熱可塑性ポリマーの成型パイ
プを補強する方法が知られている。この外部から応用で
きる補強技術は熱可塑性材料のパイプ自体には適してい
るが、熱可塑性フィラメントと一緒に溶融できない熱硬
化性複合体については用いられない。
〔発明の目的〕
本発明は熱硬化性材料と熱可塑性材料とをまとめるこ
とを可能にする解決法を提供し、被覆を先に述べた通り
に、製造と特殊な用途条件で使用する双方の際に、複合
材料の管の機械的抵抗性のある構造上に離れることなく
維持することを可能にすることによって、これらの既知
技術の欠点を克服することを意図したものである。
〔発明の概要〕
本発明は、先ず第一に、バインダーの役割をする熱硬
化性マトリックスで包んだ繊維の構造性部分から本質的
になる複合材料の管に関し、その管は熱硬化性バインダ
ーを有する管状構造性部分が、 界面繊維が重合によってこの管状部分の熱硬化性部分
のバインダーに固く結合している熱可塑性バインダーを
有する繊維状複合材料の第一の内側被覆と、 この第一の内側被覆の下で、前記第一の内側被覆の熱
可塑性バインダーに結合した純ポリアミドによって構成
される熱可塑性材料の第二の付加的内側被覆とを備える
ものである。熱硬化性バインダーを有する管状構造部分
には、熱可塑性バインダーを有する繊維複合材料の外側
被覆を持つことが用意され、その界面繊維は重合によっ
て、この管状部分の熱硬化性部分のバインダーに固く結
合される。
本発明の他の目的は、このような複合材料の管を製造
する方法に関するものであり、その方法では、熱可塑性
ポリアミドマトリックスを含浸した繊維が管状マンドレ
ル上で捲き上げられ、マトリックスの結合のために加熱
され、繊維の構造性部分と熱硬化性樹脂が、この層上の
周辺温度で捲き上げられ、最後に熱硬化性材料の熱重合
がアセンブリーを加熱することによって行われるのであ
る。
本発明のその他の特殊な特徴によれば、ポリアミドマ
トリックスを含浸した繊維を捲き上げるに先立ち、純ポ
リアミドのフィルムがマンドレルの上に捲き付けられ
る。
本発明のさらなる特徴と利点とは、複合材料の管の部
分断面における模式的図面を表わす唯一の図に関連して
与えられる態様の一形式の以下の記載の研究から現われ
るだろう。
（発明の具体的説明） 図はバインダーの役割をする熱硬化性マトリックスで
包まれた複合繊維の構造部分１および、例えば、熱可塑
性バインダーで含浸されるガラス繊維の上に捲くことに
よって得られた繊維複合材料の内側被覆２から本質的に
構成される管を示す。
この繊維状熱可塑性層は、繊維補強によってチューブ
の製造後にも製造寸法を保有する。この層２は界面繊維
が重合によって管状部分１の熱硬化性部分に固く結合し
ている内側管状被覆を形成し、構造部分で形成される管
状部分に真近く近接して位置し、石油製品によって発生
するガスおよびさらされる高圧に耐えることができる。
しかしながら、非常に高圧を包含する用途の場合、50
0バールのオーダーで、微少なクラックが繊維間に発達
する場合がある。管は、その内側の面にあり、その直ぐ
下の層２の上に純ポリアミドで構成され、捲き上げで得
られた熱可塑性材料の追加層３を備えており、それに対
しては、繊維状熱可塑性の層２を構成する同一の熱可塑
性材料で含浸される繊維が結合されるであろう。
態様の他の形式によれば、捲き上げられるポリアミド
繊維の外側被覆を作ることが可能となろう。熱可塑性バ
インダーを有する繊維状複合材料のこの外側被覆４は、
その界面繊維が重合によって管状部分の熱硬化性部分の
バインダーに固く結合されており、かくして構造部分１
の上に直接に置かれており、非常に長い管の場合におい
ても容易に施工されるであろう。即ち、それによって、
構造性複合材料１を保護し、外側の水密性を改善する。
この被覆４は構造性複合体１に対してよい熟成条件に導
くものである。さらに、このものは衝撃に対して効果的
な保護を与える。
（実施例） このような管を製造するための方法は以下の通りであ
る。純ポリアミド３のフィルムを軸６を有する中央管状
金属マンドレルの周囲に捲き付ける。繊維２、例えばポ
リアミド（熱可塑性）マトリックスを含浸したガラス繊
維を次にそのフィルム上に捲上機の助けで捲き付ける。
被覆を安定化させる繊維の凝集力を、バインダーまたは
熱可塑性マトリックスの加熱と結合によって確保する。
有利なことには、熱可塑性樹脂によって予備被覆した繊
維をそれ自体が加熱されて回転機で回転しているマンド
レル５に捲くにつれて加熱する。包まれた繊維の加熱に
より、先行する捲きの間に既に沈着した繊維を被覆する
樹脂に結合している樹脂の軟化を起こす。
次に熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂と繊維の構
造部分１）を周囲温度で、このようにして得られた層２
の上に捲く。
最後に、層４の補足的捲き上げをポリアミドマトリッ
クスで含浸した繊維、例えば、ケブラー繊維を用いて行
う。この最後の操作を加熱して行い熱可塑性バインダー
の結合を行う。
捲き上げ操作が一度完成するとアセンブリーをオーブ
ン中にいれて熱硬化性材料の熱重合を行う。熱硬化性材
料の重合を、熱可塑性層２の溶融温度より遥かに低い温
度で行われることに注目すべきである。例えば、熱可塑
性物の溶融温度が200乃至220℃であり、一方、熱硬化性
材料の重合温度が重合にとって圧力下で140乃至160℃30
分間に限定されている。さらに捲き上げ操作が既知のフ
ィラメント捲き上げ技術を用いて行われる時にどの捲き
上げ操作でも何らの困難がもたらされない。
層１を形成する熱硬化性マトリックスを有するフィラ
メント複合体を熱可塑性マトリックスを有する複合体か
ら作られた層２および４で形成される２つのスキンの間
で重合する。この囲まれた重合技術は、管構造が高樹脂
含量を維持し、それが海中環境におけるエージングに関
して特に有利であるということを確保する利益を有す
る。
本発明は、一般に、所謂、熱可塑性材料の層を熱硬化
性材料上に積層し、効果的に結合することを必要とする
どんな管の製造にも適用される。
【図面の簡単な説明】
図は本発明により構成される管の部分的断面を示す模式
的図を示す。 １……構成部分、２……第一の内側被覆、３……第二の
内側被覆、４……外側被覆、５……マンドレル、６……
軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン‐ルイ、テイスヌ フランス国マルティニャ、アレー、ド ゥ、サン‐ジュリアン、４ (72)発明者 ピエール、オドル フランス国フォントネ、シュール、ボ ワ、リュ、パブロ、ピカソ、７ (56)参考文献 特開 昭54−123175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−166242（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−48884（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−81411（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−44276（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭44−25110（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16L 9/14 F16L 11/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バインダーの役割を果たす熱硬化性マトリ
    ックスで包まれた繊維の構造性部分で本質的に形成され
    た複合材料の管において、熱硬化性バインダーを有する
    管状構造部分（１）が 熱可塑性バインダーを有し、界面の繊維が重合によって
    前記管状部分の熱硬化性部分のバインダーに固く結合さ
    れている、繊維複合材料の第一の内側被覆（２）と、 この第一の内側被覆の下で、前記の第一内側被覆の熱可
    塑性バインダーに結合された純ポリアミドで形成された
    熱可塑性材料の第二の補助的内側被覆（３）とを備える
    ことを特徴とする複合材料の管。
  2. 【請求項２】熱硬化性バインダーを有する管状構造部分
    （１）が、熱可塑性バインダーを有し、界面繊維が重合
    によってこの管状部分の熱硬化性部分のバインダーに固
    く結合している繊維複合材料の外側被覆（４）を備えて
    いる請求項第１項に記載の複合材料の管。
  3. 【請求項３】管状のマンドレル（５）の上に、熱可塑性
    ポリアミドマトリックスを含浸させた繊維（２）を捲き
    付け、加熱してマトリックスを結合させ、次に繊維と熱
    硬化性樹脂の構造部分１をこの層上で周囲温度で巻き付
    け、 最後にアセンブリーを加熱することによってマトリック
    スを熱重合することからなることを特徴とする請求項第
    １項に記載の複合材料の管を製造する方法。
  4. 【請求項４】ポリアミドマトリックスで含浸された繊維
    （２）の捲き付けに先立ち、ポリアミドフィルム（３）
    がマンドレル（５）に捲き付けられる、請求項第３項に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】熱可塑性樹脂で予備被覆された繊維（２）
    が、それ自体が加熱されて回転機械で回転しているマン
    ドレル（５）の上に巻き付けられるに従って加熱される
    請求項第３項に記載の方法。
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