JP3283315B2

JP3283315B2 - 繊維強化合成樹脂複合管

Info

Publication number: JP3283315B2
Application number: JP00912293A
Authority: JP
Inventors: 浩一足立; 宏菅原; 清康藤井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH06218852A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内層と外層との間に、
中間層として１層もしくは２層以上の繊維強化樹脂層が
設けられてなる繊維強化合成樹脂複合管に関し、更に詳
しくは、特に冷熱繰り返しの流水環境下で用いても、優
れた耐久性を示す繊維強化合成樹脂複合管に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化合成樹脂複合管は、金属管に比
べて軽量で錆びず、また合成樹脂単独で形成された管に
比べて高強度であるため、配管用部材や構造用部材とし
て広く用いられている。通常、この繊維強化合成樹脂管
は、内層に熱可塑性樹脂層を配し、その外周囲に１層も
しくは２層以上の強化繊維層を形成し、更に熱可塑性樹
脂もしくは熱硬化性樹脂からなる外層を被覆して、強化
繊維層をサンドイッチした多層管構造を採るのが一般的
である。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、この多層
管を長期間にわたって使用し、且つその際に、高温の流
体を連続的にもしくは断続的に流したり、空調用の冷温
水を流したりすると、通湯の際に発生した水蒸気が多層
管の外側方向に向かって浸透し、各層の界面、特に外層
とその直下の強化繊維層との界面に集結して所謂、「ふ
くれ現象（或いは蒸気溜まり）、以下これをブリスター
という」が発生する。このブリスターが発生すると、そ
の界面から剥離して各層が本来の機能を充分に発揮しな
いこととなる。また、この剥離した層が高温膨張時に膨
張破壊を起こすという問題もあった。

【０００４】ところで、このブリスター発生防止を狙い
とした技術は、未だに見当たらないのが現状である。本
発明は、上記従来の繊維強化合成樹脂複合管が抱えてい
る欠点を解消し、冷熱繰り返しの相当過酷な条件下で使
用されてもブリスターが発生せず、長期間にわたって使
用可能な耐久性に優れた繊維強化合成樹脂複合管を提供
することを目的としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「熱可塑性樹脂
からなる内層と、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂か
らなる外層との間に、中間層として１層もしくは２層以
上の繊維強化樹脂層が設けられた繊維強化合成樹脂複合
管において、外層の水蒸気透過性が内層のそれよりも高
くなされていることを特徴とする繊維強化合成樹脂複合
管」をその要旨とするものである。

【０００６】即ち、多層管における外層を形成する合成
樹脂の水蒸気透過性を、内層のそれよりも高く設定する
ことにより、主として直下の繊維強化樹脂層との間に発
生する水蒸気を、管内に吸収乃至管外に逸散させ、もっ
てブリスターの発生を防止することを狙いとするもので
ある。

【０００７】本発明において、外層として優れた水蒸気
透過性を具備したものを得る手段としては、．内層を
形成する熱可塑性樹脂層の水蒸気透過性よりも、水蒸気
透過性の高い樹脂を外層形成用樹脂として用いる方法、
．外層に微細な孔を設けることで水蒸気透過性を高く
する方法等がある。

【０００８】の手段を採る場合には、内外層の合成樹
脂の組合せ、及び各層の厚みに左右され、後述する本発
明において各層に使用する樹脂の中から、複合管の使用
目的によって適切な組合せのものを選択使用すればよ
い。一例としてあげると、熱可塑性樹脂では、高密度ポ
リエチレンよりも低密度ポリエチレン、低密度ポリエチ
レンよりも軟質塩化ビニル、軟質塩化ビニルよりもポリ
アミドの方が、それぞれ水蒸気透過性が高い。

【０００９】の手段をとる場合、この微細な孔の孔径
は、直径０．００４μｍ〜１ｍｍ程度がよく、さらに好
ましくは０．１μｍ〜０．１ｍｍの範囲内のものであ
る。もし、孔径が０．００４μｍ以下であると、発生し
た水蒸気を通しにくく、ブリスター防止に係る所期の効
果が見られない。また１ｍｍ以上の場合、理論上、水蒸
気透過性に優れたものとなるが、外観が悪くなるばかり
でなく、孔を大きくしたことにより機械的強度の低下
等、管の性能を低下させる原因になる。尚、この微細な
孔は、外層内を径方向或いは長手方向のいずれの方向に
貫通したものであってもよいし、独立した盲孔を無数に
設けたものであってもよい。

【００１０】この微細な孔を設ける方法としては、具体
的には、．熱可塑性樹脂中に骨粉、ガラスパウダー、
シラスバルーン、ウイスカー等の無機物の粉粒体を混合
して成形する方法、．外層を形成する本来の樹脂中
に、該樹脂と相溶性の悪い他の種類の樹脂を混合したも
のを材料とし、これを成形時に延伸しながら積層する方
法、．外層用樹脂の形状として粉末樹脂を使用し、且
つこれを充分に練り込まない状態で、成形時に繊維強化
樹脂層の上に振り掛け、これを加熱し溶着することによ
り成形する方法、．連続もしくは独立気泡を有する発
泡シートを積層する方法、．一旦複合管を形成後、そ
の最外層に例えば多数の針を植設したロールを走らせ
て、機械的手段により直接穿孔する方法等がある。

【００１１】本発明で言う「水蒸気透過性」は、「水蒸
気透過度」の測定によって評価できる。外層の水蒸気透
過度の数例について、基準となる内層の熱可塑性樹脂と
比較して以下に示す。（１）試験方法及び条件試験機；Ｌｕｓｓｙ全自動水蒸気透過度テスターによる
試験試験温度；４０℃ 相対湿度差；９０ＲＨ％（２）試料．内層用熱可塑性樹脂Ａ（塩素化ポリ塩化ビニル：重
合度７００、塩素化度６６％）単独で成形した板状体の
場合。．内層用熱可塑性樹脂Ａ１００重量部に対して、ガラ
スパウダー１０重量部を配合してなる樹脂Ｂを材料とし
た板状体を２倍に延伸したものの場合。．内層用熱可塑性樹脂Ａ１００重量部に対して、発泡
剤３重量部を配合してなる樹脂Ｃを材料とした板状発泡
体の場合。（３）試験結果上記３種類の試料について、それぞれ厚み＝１ｍｍ、幅
＝１１０ｍｍ×１１０ｍｍの試料を作成し、それぞれの
水蒸気透過度を測定した。その結果を表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】本発明における外層の水蒸気透過性は、内
層の水蒸気透過性に対して、１．５倍以上のものを用い
るのがよく、更に好ましくは３倍以上のものを用いるの
がよい。もし、これが１．５倍に満たない場合は、強化
繊維層との界面に集結した水蒸気が、外層を通って外部
に逃げにくくなり、所期の効果が得られない。

【００１４】具体的に言うと、内層の水蒸気透過度とし
ては、上記試験方法で言えば通常２．５ｇ／ｍ².24時間
以下の値を示すものを用いるのがよく、この場合、外層
としては上記内層に対して１．５倍以上の値を示すよう
なものを組み合わせて使用することとなる。

【００１５】本発明において用いる内層もしくは外層用
の熱可塑性樹脂は、上記内外層の水蒸気透過性にかかる
特定関係を除いては、特に制限されず、管の使用目的に
適した熱可塑性樹脂が挙げられる。個々の例を挙げれ
ば、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポ
リカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリス
ルホン、ポリエーテル・エーテルケトン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等であり、これらの熱可塑性樹脂は、単
独或いは複数の混合物として用いられてもよい。また、
熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、
顔料、充填剤、添加剤、強化繊維等の補強材、加工助
剤、改質剤等が加えられてもよい。

【００１６】また、本発明における強化繊維層のマトリ
ックス樹脂や、外層用樹脂として用いられる樹脂も特に
限定されず、内層に用いられる上記のような熱可塑性樹
脂であってもよいし、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポ
リウレタン等の熱硬化性樹脂であってもよい。また、こ
れらの樹脂にも上記内層用熱可塑性樹脂に使用されるの
と同様の各種添加剤等が用いられ得る。

【００１７】尚、マトリックス樹脂としては、内層との
融着性の点から見て、熱可塑性樹脂を用いるのが好まし
く、又外層用樹脂としても同じく強化繊維層との融着性
の点から見て熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。

【００１８】本発明における繊維強化樹脂層は、マトリ
ックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、連続繊維に未硬化
の樹脂を含浸したものを内層上に被覆もしくは卷回し、
これを加熱硬化させて形成する。また、熱可塑性樹脂の
場合は、連続繊維に熱可塑性樹脂の粉体を付着させ、次
いでこれを溶融温度以上に加熱して繊維と樹脂とが一体
化したシート状、テープ状或いは紐状等の所望の形状を
呈する繊維強化熱可塑性樹脂複合体を成形する。そし
て、この複合体を内層上に被覆もしくは卷回して融着・
積層するのである。

【００１９】本発明における繊維強化樹脂層に使用する
繊維は、直径１〜数十μｍの連続フィラメントよりなる
ロービング状またはストランド状の所謂連続繊維が用い
られる。この繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金
属繊維、アラミド繊維、ビニロン等、合成樹脂の補強繊
維として使用可能な繊維の全てが好適に使用される。ま
た、強化繊維における樹脂と繊維との割合についての一
例を挙げると、繊維がガラス繊維の場合は、樹脂：ガラ
ス繊維＝７０：３０である。

【００２０】

【作用】本発明の複合管は、内側から外側に向けて、熱
可塑性樹脂からなる内層、繊維強化樹脂層、熱可塑性樹
脂もしくは熱硬化性樹脂からなる外層の順に積層されて
おり、且つ外層の水蒸気透過性が、内層のそれよりも高
くなされているので、長期にわたって冷熱繰り返しの流
水環境下で使用したり、短期間に高負荷（高温・高圧）
下で使用すること等によって、もし管内で水蒸気が発生
しても、外層内に吸収乃至外層から管外に逸散し、その
発生場所に停滞して管の径方向を圧迫することがない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。以下の説明において、前とは、図面に
おいてその右方向を指すものとする。実施例１．．繊維強化熱可塑性樹脂複合体の製造本実施例における強化繊維層を形成する材料である、繊
維強化熱可塑性樹脂複合体を以下の方法により製造し
た。

【００２２】図２に示すように、直径２３μのフィラメ
ントより構成されるロービング状のガラス繊維集合束
（４４００ｔｅｘ）１の１０本（図面では１本しか見え
ない）をシート状に並べ、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂
（重合度＝７００、粒子径＝約２００μｍ）からなる粉
体状樹脂組成物２が、矢印の方向より圧送されるエアー
３により流動化して形成されている流動床４中を通過さ
せ、ガラス繊維集合束１のフィラメントに組成物２を付
着させ、更に約２００℃に加熱された一対の加熱ロール
５により加熱・加圧し、組成物２を溶融させてガラス繊
維複合体６を得た。該繊維複合体６の樹脂とガラス繊維
との重量割合は、樹脂：ガラス繊維＝７０：３０であっ
た。．４層管の成形図１（イ）において、７は内層用熱可塑性樹脂押出機で
あって、該押出機７の先端には金型８と内コア９を備え
ている。１０は、上記で得たシート状の繊維強化熱可
塑性樹脂複合体１１（幅＝９０ｍｍ、厚み＝０．５ｍ
ｍ）の長尺物のボビン、１２は巻付機、１３はテープ状
の繊維強化熱可塑性樹脂複合体（幅＝２０ｍｍ、厚み＝
０．５ｍｍ）、１４は加熱炉、１５は金型、１６は外層
用熱可塑性樹脂押出機であり、その前方に外径規制用冷
却リング１７、引取機１８が配設されている。

【００２３】上記の装置を用いて、まず、ボビン１０よ
り管の長手方向に連続的にガラス繊維が配向しているシ
ート状の繊維強化熱可塑性樹脂複合体１１を、前方の金
型８に送り出しつつ筒体状に賦形し、またその内側に、
押出機７により塩素化ポリ塩化ビニル樹脂（重合度＝７
００、塩素化度６６％）を加熱溶融し、金型８の内コア
９にそってパイプ状に押し出し、複合体１１と融着・積
層して第１強化層を有する２層管を連続的に成形した。

【００２４】次に、この２層管を前方に導きつつその外
周に、巻付け機１２、で上記で用いたシート状複合体
１１を切断して得た幅２０ｍｍのテープ状繊維複合体１
３を水平に対して７５度の角度で連続的に巻き付けて第
２強化層を有する３層管とした後、２２０℃の加熱炉１
４に導入し、更に前方の金型１５内に挿入し、外層用熱
可塑性樹脂押出機１６より、塩素化ポリ塩化ビニル（重
合度＝７００、塩素化度＝６６％）１００重量部に対し
てガラスパウダー（直径＝１５０μｍ）を１０重量部を
配合してなる外層用樹脂を押し出しつつ、２倍に延伸し
ながら積層して、冷却リング１７を使用せずに速度＝約
２ｍ／分に設定した引取機１８で引き取り（引き取り速
度を外層用樹脂の押出速度の２倍とした）、図１（ロ）
に示すような外径＝３１．８ｍｍ、肉厚＝３．４ｍｍの
繊維強化合成樹脂複合管を得た。同図において、１９は
内層、２０は第１強化層、２１は第２強化層、２２は外
層である。

【００２５】この複合管の外層には、微細な孔が無数に
形成されており、その孔径は５０〜８０μｍ程度であっ
た。実施例２．外層用樹脂として、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂（重合度
＝７００、塩素化度＝６６％）１００重量部に対して、
発泡剤（アゾジカルボンアミド）３重量部を配合したも
のを使用し、また、この場合、金型１５の前方に配設さ
れた、外径規制用冷却リング１７を使用した他は、実施
例１と同様にして成形を行い、外径＝３２ｍｍ、肉厚＝
３．５ｍｍの繊維強化合成樹脂複合管を得た。この複合
管の外層は極僅かに発泡して、微細な孔が無数に形成さ
れており、その孔径は数十〜数百μｍ程度であった。比較例１外層用樹脂として、塩素化ポリ塩化ビニル（重合度＝７
００、塩素化度＝６６％）に対して無機物や発泡剤は一
切配合しなかった他は、実施例１と同様にして成形を行
い、外径＝３２ｍｍ、肉厚＝３．５ｍｍの繊維強化合成
樹脂複合管を得た。評価試験次に、上記実施例１及び２、並びに比較例１で成形した
繊維強化合成樹脂複合管の外層の「水蒸気透過度」は、
上述の（１）方法及び条件、（２）試料、による（３）
試験結果を採用して表２に示すとともに、冷熱水繰り返
し試験と熱間クリープ試験の試験を行い、その結果を表
３に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】（注）．冷熱繰り返し試験；２ｍの試験試料管中に温水（９
５℃）と冷水（２５℃）を１５分間隔で交互に通水する
冷熱繰り返しのサイクルを、２００００サイクル、及び
５００００サイクル行って、目視による評価を行う。．熱間クリープ試験；９５℃の水槽中に試験試料管を
入れ、１０Ｋｇ／ｃｍ²の圧力をかけ、１０００時間、
３０００時間経過時のブリスター発生状態を目視で評価
した。．評価値 ○；異常なし ×；ブリスターの発生又は外層の膨れ発生

【００２９】

【発明の効果】本発明の複合管は、内側から外側に向け
て、熱可塑性樹脂からなる内層、繊維強化樹脂層、熱可
塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂からなる外層の順に積層
されており、且つ外層の水蒸気透過性が、内層のそれよ
りも高くなされているので、長期にわたって冷熱繰り返
しの流水環境下で使用したり、短期間に高負荷（高温・
高圧）下で使用することによって、もし管内で水蒸気が
発生しても外層内に吸収乃至外層から管外に逸散し、そ
の発生場所に停滞して管の径方向を圧迫することがな
い。

【００３０】従って、ブリスターが発生することが無
く、複合管が長持ちする。なお、繊維強化樹脂層を有す
るので、単なる合成樹脂管に比較してクリープ性、耐衝
撃性、低熱伸縮性等の各種品質特性について、繊維強化
合成樹脂複合管が本来具有する優れた諸性能を併せ持っ
たものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（イ）は、本発明の繊維強化合成樹脂複合
管の製造装置の一例を示す概略説明図であり、同図
（ロ）は同上の製造装置で得られた複合管の一例を示す
斜視図である。

【図２】図１に示す装置を用いて複合管を製造する際
に、繊維強化樹脂層形成材として用いる繊維強化熱可塑
性樹脂複合体の、製造装置の一例を示す概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１ガラス繊維集合束２粉体状樹脂組成物３エアー４流動床５加熱ロール６繊維複合体７内層用熱可塑性樹脂押出機８、15 金型９内コア 10 ボビン 11 シート状繊維強化熱可塑性樹脂複合体 12 巻付機 13 テープ状繊維強化熱可塑性樹脂複合体 14 加熱炉 16 外層樹脂用熱可塑性樹脂押出機 17 冷却リング 18 引取機 19 内層 20 第１強化層 21 第２強化層 22 外層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 F16L 9/00 - 11/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂からなる内層と、熱可塑性
樹脂もしくは熱硬化性樹脂からなる外層との間に、中間
層として１層もしくは２層以上の繊維強化樹脂層が設け
られた繊維強化合成樹脂複合管において、外層の水蒸気
透過性が内層のそれよりも高くなされていることを特徴
とする繊維強化合成樹脂複合管。