JPH05507743A - 熱可塑性樹脂粉末含浸ガラス繊維ロービングから成形されたチューブまたはパイプ - 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】 熱可塑性樹脂粉末含浸ガラス繊維ロービングから成形されたチューブまたはｌ々 イブ 技術分野 本発明は熱可塑性樹脂粉末含浸ガラス繊維ロービングからチューブまたはノ々イ ブの製造法、及びそれにより製造されたパイプに関する。ガラス繊維ロービング は、含浸が繊維形成操作中に行われる場合の高度に増量された（ｌｏａｄｅｄ） 含浸繊維ストランドである。本発明の更に特別な局面の一つに於いて、本発明は ポリエチレン粉末含浸ガラス繊維を使用するフィラメント巻チューブまたはノく イブの製造法及びそれにより製造されたパイプに関する。

背景技術 熱可塑性樹脂パイプ及びポリエステルパイプの製造及び用途は公知である。しか しながら、これらのパイプはしばしば制限された用途を有し、しかもｌくイブが 熱変形温度を受け、反応性物質に暴露され、または反応性環境で使用されるよう な薬品処理工業では使用し得ない。

従来技術のプラスチックパイプよりも性能上の利点を有する熱可塑性樹脂含浸繊 維ストランドからつくられたチューブまたはパイプが、全発明された。ガラスま たは繊維の熱可塑性樹脂強化パイプは特に薬品処理工業で有益であり、また電気 導管として有益である。ガラスまたは繊維の熱可塑性樹脂強化パイプはガラス繊 維強化の結果として改良された強度を有する。加えて、繊維強化熱可塑性樹脂パ イプは耐蝕性である。

発明の開示 本発明によれば、熱可塑性樹脂粉末含浸ガラス繊維ロービングから成形されたチ ューブまたはパイプの製造法が提供され、そのロービングは熱可塑性樹脂、シラ ンの如きカップリング剤、結合剤またはフィルム形成材及び増粘剤を含むスラリ ー組成物で含浸された繊維ストランドを含む。また、レオロジー改質剤がスラリ ーに添加されてもよい。スラリー組成物は繊維形成操作中にガラス繊維に適用さ れる。得られるサイズ剤を施された熱可塑性樹脂含浸ガラス繊維ロービングは、 ロービングを予熱し、ロービングを所定の巻付は角度でマンドレルまたはスピン ドルのまわりに巻取り、そして巻付けたマンドレルを加熱することによりガラス 繊維強化チューブまたはパイプに加工される。

また、本発明によれば、熱可塑性樹脂組成物で含浸されたガラス繊維から成形さ れたチューブまたはパイプが提供される。熱可塑性樹脂含浸ガラス繊維チューブ は市販の熱可塑性樹脂チューブまたはパイプよりも優れた機械的性質を有する。

本発明のこれらの局面及び利点並びにその他の局面及び利点は、以下の発明の詳 細な説明を考慮した後に明らかになる。

発明を実施するための最良の方法 本発明は、フィラメントがフィラメント形成操作中に熱可塑性ポリマーで予備含 浸される糸またはストランド（フィラメントの束）から成形されたチューブまた はパイプの製造法、及びそれから製造されたチューブまたはパイプに関する。

本発明はポリマー樹脂の強化に通常利用されるあらゆるガラス繊維を使用する。

本明細書で使用される“ガラス繊維”という用語は、溶融ガラスの一つ以上の流 れの繊細化により形成され、このようなガラ又繊維が形成プロセス中に一緒に集 められる場合に形成されるストランドにされるフィラメントを意味する。また、 その用語は、多数のストランドを一緒に適用かつ／または加熱することにより形 成され、このようなガラス繊維ストランド、糸またはコードから形成される織布 及び不織布にされる糸及びコードを意味する。本発明のサイズ配合は約０．３５ 〜約０、９０　ミルの範囲の直径を有するＥ型繊維を使用できることが好ましい 。

本発明の実施に使用される個々の成分は市販されており、こうして本発明の特徴 を具体化する配合の調製に際して互いにブレンドし得る。

一般に、繊維はキャリヤー溶剤、通常水、カップリング剤、結合剤またはフィル ム形成材、増粘剤またはレオロジー改質剤、及びスラリーを形成するためにサイ ジング中に分散されたマトリックス熱可塑性樹脂粉末で強化される。

あらゆる好適なカップリング剤が本発明の成功した実施に使用し得る。カップリ ング剤はマトリックス樹脂間の接着を生じ、強度の発生及びスラリー中のマトリ ックス樹脂の保持を与えるように作用する。好適なカップリング剤の一つの例は シランである。シランは、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（商 品名“Ａ−１１００”としてユニオン・カーバイド社から市販されている）を含 むオルガノシランである。カップリング剤は通常スラリー混合物の約０．０５〜 約５重量％の範囲の量で含まれる。

あらゆる好適な結合剤が使用し得る。結合剤またはフィルム形成材は繊維形成プ ロセス中のフィラメントの取扱及び加工を助ける。好適な結合剤またはフィルム 形成材は、例えば、エポキシ、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアル コール、アクリル、または熱可塑性樹脂粉末粒子を水の蒸発後に繊維に結合する 能力を有するその他の薬品もしくはそれ自体で粒子をスラリー中に懸濁し、続い てそれ自体で繊維に結合するその他の薬品である。結合剤は通常スラリー混合物 の約０．５〜約５重量％の範囲の量で含まれる。

あらゆる好適な増粘剤が使用し得る。増粘剤は、熱可塑性樹脂粉末粒子が実際に 繊維に接着するようにレオロジー改質剤として作用する。増粘剤を使用しないと 、熱可塑性樹脂粉末粒子は、キャリヤー溶剤が繊維から去る間にアプリケーター のロールに残って留まることがある。その結果はアプリケーターロール上の粉末 の迅速な付着であり、これは順に繊維破損を迅速に生じる。

あらゆる好適な樹脂か使用し得る。熱可塑性樹脂は微細な粒子の形態でサイジン グ中に分散される。好ましい実施態様では、粉末粒子のサイズは約５〜５０ミク ロンであり、約１０〜３０ミクロンであることが更に好ましい。樹脂粉末は最終 プレプレグ糸またはストランドの約５〜約５０重量％の範囲の量でフィラメント に適用し得る。好ましい実施態様では、フィラメントに適用される粉末の量は約 ２０〜３５重量％または約２０〜５０重１％である。一つの好適な樹脂はポリプ ロピレンである。

サイジング組成物は熱可塑性樹脂粉末粒子をスラリー中に懸濁する。スラリー組 成物は、全ての材料をそれらの液体状態で攪拌しながらブレンドすることにより 製造されることが最良である。組成物の均一な被覆物が繊維形成プロセス中にあ らゆる好適な方法でガラス繊維に適用し得る。本発明の組成物は、１９８８年１ １月９８１こ出願された同時係属中の米国特許出願第０７／２６９．０８９号（ これは現在放棄された１９８４年３月１２８１こ出願された米国特許出願第０７ １０２４．９５３号の継続出願である）（これらの全ての開示が参考として本明 細書に明らかに含まれる）に記載された方法でガラス繊維の表面に適用されるこ とが好ましい。得られるスラリー組成物は繊維形成操作中に繊維に適用されるの に充分に液体である。夫々の繊維は、繊維が形成される際にスラリー混合物によ り被覆され、即ち、通常のサイズ組成物が典型的に適用されるそれらの形成の場 所（例えば、ブツシュと繊維がパッケージとして巻かれるスピンドルの間）の付 近で被覆される。一つの繊維形成プロセスでは、連続繊維がブツシュから出て、 スラリー中に浸漬され、スラリーで含浸される。高度に増量された熱可塑性樹脂 ストランドまたはロービングは、その後、水を蒸発または除去するために乾燥さ れる。次いで含浸ロービングは、結合剤またはフィルム形成材を固ｉヒするため に硬化される。硬化または固化は、繊維の表面に沿って粉末粒子を“接着”する 。その後、得られる含浸ロービングは加熱されて溶融熱可塑性ポリマーを融着さ せ得る。

得られる連続の熱可塑性樹脂含浸ロービングは、その後、フィラメント巻きされ て熱可塑性樹脂ガラス繊維パイプを製造する。ロービングはマンドレルまたは同 様の型のスピンドルのまわりに巻かれ、そして熱可塑性樹脂材料を融着するため に熱処理工程にかけられる。ロービングがマンドレルのまわりに巻付けられる角 度は、パイプにかかる使用荷重に応じて変化し得る。好ましい実施態様では、ロ ービングの最適の巻付は角度は約６０度に合わせられる。

以上、本発明を充分に詳しく説明するが、以下の記載は本発明を更に例示するこ とを目的とする。下記の熱可塑性樹脂スラリーを形成操作中にガラス繊維に適用 してプレプレグコーピングの全重量に対して２３％の熱可塑性樹脂含量を得た。

次いでロービングをチューブまたはパイプに成形する。

ポリエチレン粉末　３０〜５０％ ポリエチレンオキサイド　０．５〜５％カップリング剤　０．０５〜５％ 水　１００％までの残部 熱可塑性樹脂粉末は５〜４０ミクロンの平均粒径を有し、かつ８０メツシュ便に 好ましくは１１５メツシユ、最も好ましくは２００メツシユ）のスクリーンによ り保持される粒子を有しないことが好ましい。また、異なる分子量、分子量分布 または分岐度のその他のポリエチレンオキサイド、例えば、１００．０００〜４ ．０００．０００の分子量を有するポリオックス（ＰＯＩＹＯＸ）シリーズのい ずれかが好適であり得る。スラリーを一旦一緒に混合し、連続ガラス繊維をスラ リー混合物で被覆した。次いで含浸ガラス繊維をロービングに集め、巻取ボビン のまわりに巻取り、乾燥して水を含浸ロービングから蒸発させた。次いでロービ ングを硬化または固化して結合剤をして熱可塑性樹脂粉末粒子をガラス繊維の表 面に沿って“接着”させた。

ロービングを、ガラスに関して２．７〜３．０のピーク吸収波、またポリエチレ ンに関して３．４〜３．５のピーク吸収波を有する高張力の従来市販の赤外加熱 源下で引っ張った。ポリエチレン粉末が高粘度の液体に融解するようにロービン グを１４９〜１７６、８℃の温度に加熱する。この時点で、ロービングを約８Ｓ ＦＸで回転する４、１３−のマンドレル（これは約１６８．５℃に予熱されてい た）に巻付ける。所定の巻付は角度の幾つかの巻付けの後に、マンドレルをポリ エチレン／ガラス繊維巻付はロービングと共に冷却する。次いでマンドレルを引 き抜いてチューブまたはパイプを得る。

以上から、種々の改良が本発明になし得ることが明らかである。しかしながら、 このような改良は本発明の範囲内にあると考えられる。

要　約　書 熱可塑性樹脂含浸ガラス繊維パイプまたはチューブ及びこのようなパイプの製造 法が開示される。パイプまたはチューブは、フィラメント表面の少なくとも一部 が、オルガノシランカップリング剤、ポリエチレンオキサイド結合剤、及びポリ プロピレン熱可塑性ポリマー樹脂からなる水性サイズ組成物から水を蒸発させる ことにより生じた残渣と接触している多数のガラスフィラメントからなる熱可塑 性樹脂含浸繊維ロービングからつ（られる。その場合、その組成物は繊維形成プ ロセス中にガラス繊維に適用される。パイプ成形法は、ロービングをスピンドル のまわりにフィラメント巻きし、その後、巻付はロービングを加熱して熱可塑性 ポリマー樹脂を融着することを含む。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．フィラメント表面の少なくとも一部が、約０．０５〜約５．０重量％の範囲 のオルガノシランカップリング剤、約０．５〜約５．０重量％の範囲のポリエチ レンオキサイド結合剤またはフィルム形成材、及び約３０〜５０重量％の範囲の 約５〜約５０ミクロンの平均粒径を有するポリプロピレン熱可塑性ポリマー樹脂 粉末、残部の水を含むガラスフィラメント用の水性組成物から水を蒸発させるこ とにより生じた残渣から形成された被覆物で被覆された多数のガラスフィラメン トから実質的になる糸またはストランドから成形されたパイプまたはチューブ。
2. ２．オルガノシランがγ−アミノプロピルトリエトキシシランである請求の範囲 第１項に記載のパイプ。
3. ３．熱可塑性ポリマー樹脂が約１０〜約３０ミクロンの平均粒径で存在する請求 の範囲第１項に記載のパイプ。
4. ４．組成物が１．２重量％のポリエチレンオキサイド、０．２重量％のγ−アミ ノプロピルトリエトキシシラン、及び約５８〜６０重量％の水からなる請求の範 囲第１項に記載のパイプ。