JPH04201547A - 繊維強化樹脂管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、繊維強化樹脂管の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

合成樹脂管は、金属管と比較して軽量でかつ錆びないと
いう優れた特性を有しているため、従来より広く用いら
れている。しかしながら、合成樹脂管は、金属管より耐
圧性及び耐衝撃性において劣っている。そこでこの問題
を解決するため、熱可塑性樹脂管の外面に連続強化繊維
が管の長手方向及び管の略周方向に配されている熱硬化
性樹脂強化層を形成した複合管が提案されている（特公
昭６２−７７３号公報、特公昭６２−２２０３８号公報
参照）。

上記複合管は、耐圧性及び耐衝撃性に優れているばかり
でなく、連続強化繊維が管の長手方向に配されているの
で、管の熱伸縮が小さく、配管ラインの管の熱伸縮によ
るトラブルが少ないという利点を有している。

また他の複合管の製造方法として、連続繊維強化層に熱
可塑性樹脂を用い、その内外両面に熱可塑性樹脂層を押
出し成形する方法も提案さ、れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

強化層に熱硬化性樹脂を用いた複合管は、内層の熱可塑
性樹脂層との接着力が弱く、複合管に温水を流したり高
温下で使用した場合、熱可塑性樹脂層と強化層との線膨
張率の差により、熱可塑性樹脂層と強化層との界面に剥
離が発生し易いという問題があった。

また強化層に熱可塑性樹脂を用いた複合管は、その製造
工程において、強化層の内外に熱可塑性樹脂層を形成す
るため、２度にゎたる押出工程が含まれ、複合管の製造
を煩雑化するとともに、製造装置も複雑化するうらみか
あった。

この発明の目的は、耐圧性及び耐衝撃性に優れ、しかも
温水を流したり高温下で使用した場合にも全く問題がな
い繊維強化樹脂管を簡単かつ連続的にうることかできる
製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 この発明による繊維強化樹脂管の製造方法は、上記の目
的を達成するために、長手方向に配された連続強化繊維
に熱可塑性樹脂が保持されてなる第１強化層用繊維複合
体層とその片面に形成せられた熱可塑性樹脂層とよりな
るシートから、熱可塑性樹脂層を内側にして管状に賦形
し、熱可塑性樹脂内層とその外側の強化繊維が軸方向に
配された第１強化層とを有する２層管となす工程と、２
層管をそのまま前進させつつその外周に、長手方向に配
された連続強化繊維に熱可塑性樹脂が保持されてなる第
２強化層用繊維複合体層とその片面に形成せられた熱可
塑性樹脂層とよりなるテープを、熱可塑性樹脂層を外側
にしてスパイラル状に巻付けるとともに、繊維複合体を
第１強化層に融着し、第１強化層の外面に強化繊維が略
周方向に配された第２強化層とその外側の熱可塑性樹脂
外層を形成することにより４層管となす工程とを含むこ
とを特徴とするものである。

第１および第２強化層に用いられる強化繊維としては、
熱可塑性樹脂の強化用として使用可能な連続繊維のすべ
てが用いられる。具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、
シリコン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、微細な金属
繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、エ
コノール繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維など
の有機繊維をあげることができる。

そして、この連続強化繊維は、直径１〜数１０μｍ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
状のものが用いられる。第１強化層用の強化繊維と第２
強化層用の強化繊維とは、同じ種類および異なる種類の
いずれでもよい。

また連続強化繊維は、側繊維複合体層ともにソレソれ長
手方向に配されるか、これの外に第１強化層用繊維複合
体層の場合、長手方向に配された連続強化繊維と直交な
いし交差する連続強化繊維また有限長さの繊維を配して
もよいし・有限長さの繊維からなるクロス状繊維材やネ
ット状繊維材を配することも可能である。第２強化層用
繊維複合体層の場合は、長手方向に配された連続強化繊
維に加えて上記同様の有限長さの繊維を含ませてもよい
。

各層に用いられる熱可塑性樹脂としては、とくに限定せ
られず、管の使用目的に適したものが採択せられるか、
具体的には、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などがあ
げられる。これらの熱可塑性樹脂は・管の使用目的に応
じて単独でまたは複数の混合物として用いることができ
る。そして前記熱可塑性樹脂には、熱安定剤、可塑剤、
滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、強化繊維のよ
うな添加剤、無機充填材、加工助剤、改質剤などを配合
してもよい。

第１及び第２強化層用の熱可塑性樹脂は、内外層用熱可
塑性樹脂と同一である必要性は格別になく、融着性のよ
い熱可塑性樹脂であればよい。

第１及び第２強化層用繊維複合体層の厚みは、０．１〜
４■であり、とくに０．５〜２■が好ましい。０．１未
満では補強効果が充分でなく、４■を超えると管の成形
が困難となる。両繊維複合体層のそれぞれ片面に形成せ
られている熱可塑性樹脂層の厚みも０．１〜４■であり
、なかでも０．５〜２ＩＩ１１が望ましい。

側繊維複合体層中の繊維量は、５〜７０容量％である。

５容量％未満ては充分な補強効果か得られず、７０容量
％を超えると繊維自体の結集力が小さくなり、充分に樹
脂が融着した強度の大きい強化層が得られない。

〔作　　用〕

この発明による繊維強化樹脂管の製造方法は、長手方向
に配された連続強化繊維に熱可塑性樹脂が保持されてな
る第１強化層用シート状繊維複合体層とその片面に形成
せられた熱可塑性樹脂層とよりなるシートから、熱可塑
性樹脂層を内側にして管状に賦形し、熱可塑性樹脂内層
とその外側の強化繊維が軸方向に配された第１強化層と
を有する２層管となし、２層管をそのまま前進させつつ
その外周に、長手方向に配された連続強化繊維に熱可塑
性樹脂が保持されてなる第２強化層用繊維複合体層とそ
の片面に形成せられた熱可塑性樹脂層とよりなるテープ
を、熱可塑性樹脂層を外側にしてスパイラル状に巻付け
るとともに、繊維複合体を第１強化層に融着し、第１強
化層の外面に強化繊維が略周方向に配された第２強化層
とその外側の熱可塑性樹脂外層を形成することにより４
層管となすものであるから、第１強化層及び第２強化層
の境界において熱可塑性樹脂が融着一体化する。

〔実　施　例〕

まず、二の発明の実施例に使用する装置につき、図面を
参照して説明する。以下の説明において、前とは第１図
の右方向をいうものとする。

実施例１ 第１図ないし第３図に示す繊維強化樹脂管の製造装置は
、長手方向に配された連続強化繊維に熱可塑性樹脂が保
持されてなる第１強化層用繊維複合体層（Ａ１）とその
片面に形成せられ熱可塑性樹脂層（Ｂ１）とよりなるシ
ート（イ）が巻回されている巻戻しロール（１）と、そ
の前方に配置されかつ先端部が前向き直角に折曲げられ
、シート（イ）の巻戻し方向にのびている横断面円形の
内金型（２）と、内金型（２）の後部−側方に配置され
た加熱手段（３）と、内金型（２）を両側から挾んでい
る一対の鼓状賦形ロール（４）と、賦形ロール（４）の
前方に配置せられかつ長手方向に配された連続強化繊維
に熱可塑性樹脂が保持されてなる第２強化層用繊維複合
体層（Ｃ１）とその片面に形成せられた熱可塑性樹脂層
（Ｄ１）とよりなるテープ（ハ）を巻付ける巻付機（５
）と、。

その巻付は位置の一側方に配された加熱手段（６）と、
加熱手段（６）の前方に配置されかつ内金型（２）と同
心状の外金型（７）と、外金型（７）の前方に配置され
た冷却装置（９）と、冷却装置（９）の前方に配置され
た引取機（１０）とを備えているものである。

内金型（２）と一対の鼓状賦形ロール（４）との間には
、成形すべき管状体（ロ）の厚み分の間隙が設けられて
いる。内金型（２）は外金型（７）の若干前方までのび
ており、内金型（２）と外金型（７）とには、成形せら
れるべき４層管（ニ）の厚み分の間隙が設けられている
。

上記シート（イ）及びテープ（ハ）の各繊維複合体は、
第４図に示す流動床袋Ｗ（１１）を用いて製造する。

この流動床装置（１１）の槽底は多孔板（１２）で形成
せられており、気体供給路から送られてきた空気や窒素
などの気体（Ｃ）が多孔板（１２）の下方からこれの多
数の孔を通って上方に噴出せしめられる。その結果、流
動床装置（１１）の槽内に入れられた粉体状熱可塑性樹
脂は、噴出気体（Ｇ）によって流動化状態となり流動床
（Ｒ）か形成される。流動床装置（１１）の槽内及びそ
の前後壁上端には、束状強化繊維を案内するためのガイ
ド・ロール（１３）が設けられている。

上記流動床装置（１１）を用い、巻戻しロール（１４）
から多数の連続フィラメントよりなる束状強２化繊維（
Ｆ１）１２本を、巻取りロール（１５）によりひねりが
生じないようにしながら巻戻し、粉体状熱可塑性樹脂の
流動床（１？）中を通過させ、束状強化繊維（Ｐｉ）の
各フィラメントに粉体状樹脂を付着させる。粉体状熱可
塑性樹脂としては、塩素化ポリ塩化ビニル（重合度的５
３０、塩素化度約６７重量％、平均粒径２５０μｍ）を
用い、強化繊維としては直径２３μｍのフィラメントよ
りなるロービング状ガラス繊維（４４００ｔｅｘ）を用
いた。

粉体状熱可塑性樹脂付着強化繊維（Ｆ２）を２３０℃に
加熱された１対の加熱ロール（１６）を通過させて加熱
・加圧し、熱可塑性樹脂を溶融させてこれを強化繊維と
一体化せしめ、厚みＩＩＩＩＩＭのシート状繊維複合体
（Ｆ３）を得、これに巻戻しロール（１７）から巻戻さ
れた厚み０．７■の熱可塑性樹脂シート（Ｓ）を、ガイ
ド・ロール（１８）で案内して重合わせ、２３０℃に加
熱された一対の加熱ロール（１９）を通過させて加熱・
加圧し、熱可塑性樹脂を溶融させて両者を一体化したシ
ート（Ｘ）を得、これを巻取りロール（１５）に巻取っ
た。シート（Ｓ）の熱可塑性樹脂としては、塩素化ポリ
塩化ビニル（平均重合度７００、塩素化度６８重量％）
を用いた。

上記シート（Ｘ）を切断し、連続強化繊維か長手方向に
配された幅１１０７ｎ、厚み１．７ｍｍのシー′Ｆ　＜
イ）を、また連続強化繊維が長さ方向に配された幅２８
ＩＩ１１１、厚み１．７１のテープ（ハ）をそれぞれ得
た。シート（イ）及びテープ（ハ）の各繊維複合体層（
Ａ１）（Ｃ１）の厚みは１ｍｆｆ１、各熱可塑性樹脂層
（Ｂ１）（旧）の厚みは０．７刊ｍであった。

上記のようにして製造されたシート（イ）を第１図の巻
戻しロール（１）に移し、これを巻戻しつつ加熱手段（
３）である熱風発生機により熱風を吹付けて加熱し、つ
ぎに熱可塑性樹脂層（Ｂ１）を内側にしてシート（イ）
の両縁部を突合わせ、賦形ロール（４）と１９０℃に加
熱された内金型（２）とにより連続的に管状に賦形し、
熱可塑性樹脂内層（Ｂ２）とその外側の強化繊維か軸方
向に配された第１強化層（Ａ２）とを有する外径３５１
１１１の２層管（ロ）となす。

２層管（ロ）をそのまま前進させつつその外周に、巻付
機（５）によりテープ（１１）を熱可塑性樹脂層（Ｄ１
）を外側にし、軸方向に対して７５０の角度でスパイラ
ル状に巻付けるとともに、加熱手段（６）である赤外線
ヒータにより、２層管（ロ）及びテープ（ハ）を加熱し
、後者の繊維複合体層（Ｃ１）を第１強化層（Ａ２）に
融着した後、続いて２２０℃に加熱された外金型（７）
と内金型（２）との間隙を通過させ、さらに続いて冷却
装置（９）でサイジングを施し、第１強化層（Ａ２）の
外面に強化繊維が略周方向に配された第２強化層（Ｃ２
）とその外側の熱可塑性樹脂外層（Ｂ２）を形成するこ
とにより４層管（ニ）となす。上記一連の工程を引取機
（１０）で引き取りつつ行ない、第５図に示すような４
層管（ニ）よりなる内径３１．６Ｉｌｓ＋ｓ外径３８．
４ＩＩｌＩｎの繊維強化樹脂管を連続的に製造した。

なお、内金型（２）が賦形ロール（４）、巻取機（５）
及び外金型（７）までのびているので、成形時における
管の変形が防がれるとともに、サイジングを容易にしう
る。冷却装置（９）としては水槽が一般的であるが、こ
れに限られない。

実施例２ 実施例１とつぎの点か相違するのみで、実施例１と同じ
工程を経て内径４５ｍｍ、外径５５ＩＩＩ１１の繊維強
化樹脂管を製造した。

粉体状熱可塑性樹脂としてエチレン−ビニル−アセテー
ト共重合体を用い、加熱ロール（１６）の温度を１５０
℃とした。また熱可塑性樹脂シート（Ｓ）として厚み１
．２１のポリエチレンを用い、加熱ロール（１９）の温
度を１５０℃とした。

シート（イ）の幅を１５０　ｍｒａ、厚みを２，５ｍｍ
、テープの幅を４０＋ｕ＋、厚みを２．５ｍｍ５各繊維
複合体層（Ａ１）（Ｃ１）の厚みを１．５ｍｍ、各熱可
塑性樹脂層（Ｂ１）（Ｄ１）の厚みを１．０＋ｏｎ＋と
じた。

内金型（２）の温度を１４０℃、２層管（ロ）の外径を
５０ｍｍ、外金型（７）の温度を１６０℃となした。

、　　〔発明の効果〕 この発明によれば、第１強化層及び第２強化層の各境界
においてそれぞれ熱可塑性樹脂が融着一体化した繊維強
化樹脂管を簡単かつ連続的にうろことができる。

そして得られた繊維強化樹脂管の第１強化層には、管の
軸方向に連続強化繊維が配されているので、管の線膨張
が抑制され、その結果、熱収縮量が少なくなって各層の
界面での剥離が発生しにくくなる。また第２強化層には
、管の略周方向に連続強化繊維が配されているので、第
２の強化層により管の耐圧性及び耐衝撃性か向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施に用いられる繊維強化樹脂管の
製造装置の一部切欠平面図、第２図及び第３図はそれぞ
れ第１図の■−■線及びｍ−ｍ線にそう断面図、第４図
は流動床装置の垂直断面図、第５図はこの発明により得
られた繊維強化樹脂管の部分斜視図で、外層、第２強化
層及び第１強化層が順次一部切欠かれている。 （イ）・・・シート、（ロ）・・・２層管、（ハ）・・
・テープ、（ニ）・・・４層管、（Ａ１）・・・第１強
化層用繊維複合体層、（Ａ２）・・・第１強化層、（Ｂ
１）　（Ｄ１）・・・熱可塑性樹脂層、（Ｂ２）・・・
熱可塑性樹脂内層、（Ｃ１）・・・第２強化層用繊維複
合体層、（Ｃ２）・・・第２強化層、（Ｂ２）・・・熱
可塑性樹脂外層。 以上 特許出願人　　積水化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）長手方向に配された連続強化繊維に熱可塑性樹脂が
   保持されてなる第１強化層用繊維複合体層（Ａ１）とそ
   の片面に形成せられた熱可塑性樹脂層（Ｂ１）とよりな
   るシート（イ）から、熱可塑性樹脂層（Ｂ１）を内側に
   して管状に賦形し、熱可塑性樹脂内層（Ｂ２）とその外
   側の強化繊維が軸方向に配された第１強化層（Ａ２）と
   を有する２層管（ロ）となす工程と、 ｂ）２層管（ロ）をそのまま前進させつつその外周に、
   長手方向に配された連続強化繊維に熱可塑性樹脂が保持
   されてなる第２強化層用繊維複合体層（Ｃ１）とその片
   面に形成せられた熱可塑性樹脂層（Ｄ１）とよりなるテ
   ープ（ハ）を、熱可塑性樹脂層（Ｄ１）を外側にしてス
   パイラル状に巻付けるとともに、繊維複合体（Ｃ１）を
   第１強化層（Ａ２）に融着し、第１強化層（Ａ２）の外
   面に強化繊維が略周方向に配された第２強化層（Ｃ２）
   とその外側の熱可塑性樹脂外層（Ｄ２）を形成すること
   により４層管（ニ）となす工程 とを含む繊維強化樹脂管の製造方法。