JPH048983A - 繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法 - 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） 本発明は、耐圧性、耐衝撃性、耐熱水性などに優れた繊
維強化熱可塑性樹脂管の製造方法に関する。

（従来の技術） 塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂管は、金属管に比べ
軽量で錆びない等の優れた特性を有し、広く用いられて
いる。しかし、このような熱可塑性樹脂管は、金属管に
比べ耐圧性、耐衝撃性、耐熱水性などが劣る。

熱可塑性樹脂管の耐圧性、耐衝撃性、耐熱水性などの性
能を改善する方法として、例えば特開昭６３−１５２７
８６号公報には、熱可塑性樹脂管の外周に補強繊維複合
体を巻回しこれを融着させることにより繊維強化熱可塑
性樹脂管を製造する方法が具体的に開示されている。

この場合、補強繊維複合体としては、熱可塑性樹脂粉末
が付着した多数の連続フィラメントの集合体がこの樹脂
粉末と同一もしくは相溶性を有する熱可塑性樹脂で被覆
されてなるストランド、もしくはこのストランドからな
るマット又はクロスで構成した補強繊維複合体が用いら
れる。

そして、熱可塑性樹脂管の外周に上記補強繊維複合体を
融着させる方法としては、押出成形直後の熱可塑性樹脂
管の外周に上記の補強繊維複合体を巻回し、補強繊維複
合体内部の樹脂粉末と表面の被覆樹脂を完全に溶融して
融着させる方法が主に採用される。

（発明が解決しようとする課Ｂ） このような繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法にあって
、多数の連続フィラメントに付着した内部の熱可塑性樹
脂粉末を完全に溶融させて強固な融着を行うには、樹脂
管の表面及び補強繊維複合体を比較的高温に加熱保持す
るか、或いは比較的低温でライン速度を遅くして補強繊
維複合体の内部まで充分に加熱する必要がある。

ところが、樹脂管の表面及び補強繊維複合体を高温に加
熱保持すると、樹脂管が熱により過度に軟化する。この
ように過度に軟化した樹脂管は、巻回される補強繊維の
張力によって変形し易く、そのため寸法精度の良い繊維
強化熱可塑性樹脂管を得ることが困難である。そのため
、ライン速度を遅くして比較的低温で樹脂管の表面及び
補強繊維複合体を加熱保持し、補強繊維複合体の内部ま
で充分に加熱する方法が主に採用されているが、この方
法では生産性の点で問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題を解決するものであり、
その目的とするところは、樹脂管の変形が起こらず寸法
精度が良く、しかも樹脂管と補強繊維複合体との融着が
強固で繊維補強効果の優れた繊維強化熱可塑性樹脂管を
、能率よく製造することのできる方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法は、熱可塑
性樹脂を管状に溶融押出すための細長い押出金型をマン
ドレルとしてこのマンドレルの外周に、多数の連続フィ
ラメントよりなる補強繊維に熱可塑性樹脂が保持されて
なる補強繊維複合体を長手方向に管状に囲繞する工程と
、この管状に囲繞された補強繊維複合体の外周に上記と
同様な補強繊維複合体を巻回し、両方の補強繊維複合体
を熱融着して管状体を形成する工程と、この管状体の内
面に前記押出金型のスリットから熱可塑性樹脂を管状に
溶融押出し積層一体化する工程とを含み、そのことによ
り上記の目的が達成される。

本発明において、押出金型より管状に溶融押出す熱可塑
性樹脂としては、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、ボリアリールエーテルサルホン、ポリアリールエ
ーテルケトン等が挙げられる。

これらの樹脂は単独か或いは相溶性のある樹脂を混合し
て用いられる。また、必要に応じて熱安定剤、滑剤、可
塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、充填剤、加工
助剤、改質剤等の添加剤が配合される。

また、本発明において用いる補強繊維複合体は、多数の
連続フィラメントよりなる補強繊維に熱可塑性樹脂が保
持されてなるテープ状物又はシート状物又は紐状物であ
る。この場合、上記の補強繊維に熱可塑性樹脂粉が単に
含浸（まぶされた状態）された状態で保持されてなるテ
ープ状物又はシート状物又は紐状物でもよいが、特に上
記の補強繊維に熱可塑性樹脂粉が含浸された後に熱融着
された状態で保持されてなるテープ状物又はシート状物
又は紐状物が好ましい。

テープ状物又はシート状物の場合、その厚さは、薄すぎ
ると補強効果が充分でなく、厚過ぎると囲繞及び巻回す
るのが困難となるので０．１〜３ｍ程度のものが好まし
い。テープ状物の場合は、幅が１０〜１００ｍのものが
好ましい。紐状物の場合は、直径が０．５〜５ＩｌｌＩ
１１程度のものが好ましい。

多数の連続フィラメントよりなる補強繊維としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機繊維、アラミド
繊維、ビニロン繊維等の合成繊維からなり、直径１〜数
十μｍのフィラメント数十〜数千本より構成されるロー
ビング又はヤーンが一般的に使用される。また、このよ
うな補強繊維に保持されている熱可塑性樹脂としては、
前記の管状に溶融押出す熱可塑性樹脂と同様な樹脂或い
は酢酸ビニルのような接着性を付与し得るモノマーを共
重合させた樹脂が使用される。

また、多数の連続フィラメントよりなる補強繊維とこれ
に保持されている熱可塑性樹脂との比率は、補強繊維の
含有率が全体として５〜７０容量％となるような範囲が
好ましい。補強繊維の含有率が全体として５容量％未満
では充分な補強効果が得られない。逆に補強繊維の含有
率が全体として７０容量％を越えると、囲繞された補強
繊維複合体と巻回された補強繊維複合体との融着性及び
補強繊維複合体と溶融押出される熱可塑性樹脂との融着
性が低下し、強度の大きい繊維強化樹脂管が得られない
。

本発明に用いる上記の補強繊維複合体を製造するには、
主として次のような方法が採用される。

先ず、多数の連続フィラメントよりなるロービング或い
はヤーン等のストランド状の補強繊維を開繊し引き揃え
て、熱可塑性樹脂粉末の流動床中を通過させるか或いは
熱可塑性樹脂粉末の分散液中を通過さた後乾燥して補強
繊維の間隙に樹脂粉末を含浸付着させる。或いは、これ
を加熱加圧ロール或いは加熱炉を通過させることにより
、樹脂粉末を溶融させるとともにテープ状或いはシート
状或いは紐状に成形する。

以下、図面を参照しながら、本発明方法を具体的に説明
する。

第１図は本発明方法の一例を示す概略説明図である。第
１図において、２１は熱可塑性樹脂の押出機である。こ
の押出機２１の先端には熱可塑性樹脂を管状に溶融押出
すための細長い押出金型２０が取り付けられている。こ
の押出金型２０は、細長い棒状の心壁２２と細長い管状
の外型２３とからなり、この心壁２２と外型２３との間
に管状の樹脂通路２４が形成され、その先端にスリット
２５が朝顔型に開口している。

なお、心壁２２の先端は前方へ延長されて延長心型２２
゛が形成されている。また、外型２３の先端部と心壁２
２の先端部と延長心型２２″とを取り囲むように、寸法
規制用型２６が設けられている。

この延長心型２２”　と寸法規制用型２６とは、設けな
くてもよい。

細長い押出金型２０はマンドレルして使用されるもので
、この細長い押出金型２０の周りには、補強繊維複合体
１０ａを押出金型２０の外周に押し付けて長手方向に管
状に囲繞するための鼓状ロール３０が相対向して二個設
けられている。また、鼓状ロール３０の前方の細長い押
出金型２０の周りには、補強繊維複合体１１ａを巻回す
るため巻回装置４０が設けられている。

巻回装置４０には、補強繊維複合体１１ａを巻付けたボ
ビン状の巻出機４１が取り付けられている。

そして、巻回装置４０は、図示されていない駆動装置に
より細長い押出金型２０の周りを回転するように構成さ
れている。

また、鼓状ロール３０の後方には加熱器５０が設置され
、巻回装置４０の前方近傍にも加熱器６０が設置されて
いる。さらに、細長い押出金型２０の前方には、管体の
外周に熱可塑性樹脂を被覆するためのクロスヘツド金型
７０が取り付けられた押出機７１と、水槽等の冷却装置
８０と、引取機９０とがこの順に設けられている。

先ず、細長い押出金型２０をマンドレルとしてこのマン
ドレルの外周に、二枚のシート状の補強繊維複合体１０
ａが加熱器５０で加熱軟化されながら移送され、鼓状ロ
ール３０で押出金型２０の外周に押し付けられて長手方
向に管状に囲繞される。補強繊維複合体１０ａとして二
枚のシート状物を用い管状に囲繞したが、−枚のシート
状物或いは三枚以上のテープ状物や多数の紐状物を用い
て管状に並べて囲繞してもよい。

引き続いて、この管状に囲繞された補強繊維複合体１０
ｂは前方へ移送され、この管状の補強繊維複合体１０ｂ
の外周に、巻回装置４０の巻出機４１から巻き出される
テープ状の補強繊維複合体１１ａが、隙間や重なりが発
生しないように螺旋状に巻回される。そして、この巻回
され補強繊維複合体１１ｂが加熱器６０で加熱され樹脂
が溶融されて、管状に囲繞された補強繊維複合体１０ｂ
と巻回された補強繊維複合体１１ｂとが融着されて管状
体１０１が形成される。

引き続いて、上記の管状体１０１は細長い押出金型２０
の先端部へ移送され、そこでこの管状体１０１の内面に
押出金型２０の樹脂通路２４を経て朝顔型のスリット２
５から溶融押出される熱可塑性樹脂が積層され一体化さ
れる。この場合、延長６型２２″　と寸法規制用型２６
とが設けられていると、管状体１０１は寸法規制用型２
６により良好に規制され、また延長６型２２゛　の外周
に溶融押出される樹脂の圧力により、管状体１０１の内
面に溶融状態の熱可塑性樹脂が良好に押し付けられ容易
に積層され一体化される。

管状体１０１の内面に熱可塑性樹脂が積層され一体化さ
れた繊維強化樹脂管１０２は、引き続いて押出機７１に
取り付けられたクロスヘツド金型７０に導入され、そこ
で繊維強化樹脂管１０２の外周に熱可塑性樹脂が溶融押
出されて被覆層が形成される。その後、冷却装置８０で
冷却され引取機９０で引取られ、繊維強化熱可塑性樹脂
管１００が製造される。

上剥においては、繊維強化樹脂管１０２の外周に熱可塑
性樹脂の被覆層を形成したが、この被覆層は必ずしも必
要ではない。

なお、上記のシート状の補強繊維複合体１０ａ及びテー
プ状の補強繊維複合体１１ａは、第２図に示す方法によ
り作成されたものである。即ち、第２図において、多数
のフィラメントからなる補強繊維１は、ボビンから繰り
出され長手方向に引き揃えられて、多孔質の底板３を備
えた流動床２に導入される。補強繊維１は、通常、流動
床２に導入される前か、或いは流動床２の中で解繊具ロ
ーラー４により開繊される。

流動床２には、粉末状の熱可塑性樹脂が空気圧により多
孔質の底板３の上方に吹き上げられて浮遊状態に保たれ
ている。粉末状の熱可塑性樹脂の粒子径は、一般に１０
〜３００μｍ程度とされる。そして、流動床２に導入さ
れた補強繊維１のフィラメント間に浮遊状態にある粉末
状の熱可塑性樹脂が入り込むように含浸される。

粉末状の熱可塑性樹脂が含浸された補強繊維１は、加熱
炉５を経て一対の加熱ピンチロール６に通されそこで加
熱加圧され、それにより補強繊維１が粉末状の熱可塑性
樹脂で融着される。

引き続いて、一対の冷却ピンチロール７を経て一対の引
取ピンチロール８で引取られる。このようにして、所望
の幅及び厚さのシート状の補強繊維複合体１０ａ及びテ
ープ状の補強繊維複合体１１ａがそれぞれ作成される。

（作用） 上述のように、押出金型をマンドレルとしてこのマンド
レル上で補強繊維複合体を熱融着して管状体を形成し、
この管状体の内面に熱可塑性樹脂を管状に溶融押出して
積層一体化すると、補強繊維複合体を熱融着して管状体
を形成する際に、その内面に熱可塑性樹脂管が存在しな
いので、前述した従来技術のように樹脂管の熱変形を考
慮することなく、補強繊維複合体を高い温度で充分に加
熱して上記のマンドレルに支持させた状態で管状体を形
成することができ、管状体の寸法精度がよく、ライン速
度も速めることができる。

また、このようにして形成された管状体の内面に熱可塑
性樹脂を管状に溶融押出しすると、管状体の内面に溶融
した熱可塑性樹脂が管状に強固に積層一体化される。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

次崖別ユ この実施例では、第１図及び第２図に示す方法で、繊維
強化熱可塑性樹脂管を製造した。

先ず、第１図に示すように、細長い押出金型２０をマン
ドレルとしてこのマンドレルの外周に、幅５３．５ｕｎ
ｎ、厚さ０．６　ｔａｒの二枚のシート状補強繊維複合
体１０ａを加熱器５０で加熱し軟化させながら移送し、
鼓状ロール３０で押し付けて長手方向に管状に囲繞した
。

引き続き、この管状の補強繊維複合体１０ｂの外周に、
巻回装置４０により幅２０■、厚さ０．６閣の一枚のテ
ープ状補強繊維複合体１１ａを螺旋状に巻回し、加熱器
６０で約２００℃に加熱して、管状に囲繞した補強繊維
複合体１０ｂと巻回した補強繊維複合体１１ｂとを融着
して管状体１０１を形成した。

引き続いて、上記の管状体１０１を細長い押出金型２０
の先端部に移送し、この管状体２０１の内面に、押出金
型２０の樹脂通路２４を経てスリット２５から約２１０
°Ｃで溶融押出される塩素化ポリ塩化ビニル樹脂を管状
（約２■）に積層し一体化させて、繊維強化樹脂管１０
２を作成した。

次いで、この繊維強化樹脂管１０２をクロスヘツド金型
７０に導入し、この外周にポリ塩化ビニル樹脂を約２１
０°Ｃの温度で被覆して被覆層（約１ｍｍ）を形成し、
冷却装置８０で冷却し引取機９０で引取り、所定の長さ
に切断して繊維強化熱可塑性樹脂管１００を製造した。

ライン速度は２ｍ／分であった。この繊維強化熱可塑性
樹脂管１００の内径は約３０．５ｏｎ、外径は約３７．
０ｍｍで、管径の寸法精度は良好であった。

なお、上記のシート状補強繊維複合体１０ａ及びテープ
状補強繊維複合体１１ａは、第２図に示す方法により、
ガラス繊維のロービング（４４００ｔｅｘ：東洋紡社製
）ｌの１０本を開繊した後、流動床２で繊維間に酢酸ビ
ニル含有率１０重量％の塩化ビニル−酢酸ビニル共重合
体樹脂の粉末（粒径的２５０　ｕｇ　）を含浸させ、加
熱炉５及び加熱ピンチロール６を通すことにより、ガラ
ス繊維に上記の共重合体樹脂を融着して製造したもので
ある。そして、このシート状補強繊維複合体１０ａ及び
テープ状補強繊維複合体１１ａは、いずれもガラス繊維
の含有率が３０容量％である。

以上の方法で製造された繊維強化熱可塑性樹脂管１００
を１ｍに切断し、管内に９０°Ｃの温水と２５°Ｃの冷
水を１５分間隔で交互に５０００サイクル通水する冷熱
繰返し試験を行ったが、眉間剥離等の異常は全く観察さ
れなかった。

比較炎上 従来の管成形用の押出金型を用いて、塩素化ポリ塩化ビ
ニルを約２１０℃の温度で管状に溶融押出し、その直後
にこの樹脂管（内径３０層、外径３４ｍ）の外周に、実
施例１で用いたものと同じで幅が２０閣、厚さが０．６
閣の一枚のテープ状補強繊維複合体１１ａを螺旋状に巻
回し、さらに同じテープ状補強繊維複合体１１ａを上記
と逆方向に螺旋状に巻回し、これを加熱器で約２００°
Ｃに加熱して、両方の補強繊維複合体１１ａを融着して
繊維強化樹脂管を形成した。

次いで、この繊維強化樹脂管を実施例１と同様なりロス
ヘッド金型に導入し、この外周に塩素化ポリ塩化ビニル
樹脂を約２１０　”Ｃの温度で被覆して被覆層（約ｌａ
ｍ）を形成して繊維強化熱可塑性樹脂管を製造した。

得られた繊維強化熱可塑性樹脂管を１ｍに切断し、管内
に９０°Ｃの温水と２５℃の冷水を１５分間隔で交互に
５０００サイクル通水する冷熱繰返し試験を行ったが、
樹脂管と補強繊維複合体との間で眉間剥離が観察された
。

そこで、樹脂管と補強繊維複合体との融着を強固にする
ために、加熱器による補強繊維複合体１１ａの加熱温度
を実施例１の２１０°Ｃより高めていくと、樹脂管が変
形し管径の寸法精度が低下していった。また、補強繊維
複合体の加熱温度を実施例１と同じ２１０℃とし、ライ
ン速度を２ｍ／分から０．５ｍ／分に変更すると、上記
冷熱繰返し試験で眉間剥離は観察されなかったが、生産
性が低下する。

（発明の効果） 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法は、上述の
通り構成されているので、従来技術に比べ、樹脂管の変
形が起こらず寸法精度が良く、しかも樹脂管と補強繊維
複合体との融着が強固で、耐圧性、耐衝撃性、耐熱水性
などの繊維補強効果に優れた繊維強化熱可塑性樹脂管を
、能率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法の一例を示す概略説明図
である。 １０ａ、ｌｌａ・・・補強繊維複合体、２０・・・細長
い押出金型、２４・・・押出金型の樹脂通路、２５・・
・押出金型のスリット、３０・・・鼓状ロール、４０・
・・巻回装置、５０．６０・・・加熱器、１０１・・・
管状体、７０・・・クロスヘツド金型、８０・・・冷却
装置、９０・・・引取機、１０２，１００・・・繊維強
化熱可塑性樹脂管、ｌ・・・補強繊維、２・・・流動床
、５・・・加熱炉、６・・・加熱ビンチロール、７・・
・冷却ピンチロール、８・・・引取ピンチロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱可塑性樹脂を管状に溶融押出すための細長い押出
   金型をマンドレルとしてこのマンドレルの外周に、多数
   の連続フィラメントよりなる補強繊維に熱可塑性樹脂が
   保持されてなる補強繊維複合体を長手方向に管状に囲繞
   する工程と、この管状に囲繞された補強繊維複合体の外
   周に上記と同様な補強繊維複合体を巻回し、両方の補強
   繊維複合体を熱融着して管状体を形成する工程と、この
   管状体の内面に前記押出金型のスリットから熱可塑性樹
   脂を管状に溶融押出し積層一体化する工程とを含む繊維
   強化熱可塑性樹脂管の製造方法。