JPH06340004A - 繊維強化複合管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】サイジングによる変形、層間剥離を生じない繊
維強化複合管の製造方法を提供する。 【構成】熱可塑性樹脂よりなる内層と、補強繊維を含ん
でなる強化層と、熱可塑性樹脂よりなる最外層が積層さ
れてなる繊維強化複合管の最外層を下記温度範囲Ａに保
つともに、内層管を以下に記す温度範囲Ｂに保って冷却
サイジングする。 Ａ：最外層を構成する熱可塑性樹脂のビカット軟化点〜
融点の温度 Ｂ：内層管を構成する熱可塑性樹脂のビカット軟化点未
満〜１０℃

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
複合管の製造方法に関するものである。

【従来の技術】従来、水やガス等の流体を輸送する配
管、電気配線に用いられる配管、構造用部材管などに
は、金属管及び合成樹脂管が用いられてきた。しかしな
がら、金属管は錆びやすく、合成樹脂管は強度が低く割
れやすいという欠点があった。

【０００２】両者の欠点を解消するために、繊維強化さ
れた樹脂複合管が用いられている。例えば、特開平３−
１５７５９１号公報には熱可塑性樹脂管に、強化層とし
て連続繊維が巻き付けられ、融着一体化されてなる複合
管が提案され、さらに熱可塑性樹脂よりなる最外層が設
けられてなる複合管が記載されている。

【０００３】管の押出しの最終工程においては、管の外
径寸法出しと外面の平滑化とのため、サイジングを行う
必要があったが、その際、従来の真空サイジングを行う
と最外層を引き剥がす方向に力が働くために、界面剥離
を生じることがあった。また、押出し直後に、そのまま
金型に押し当ててサイジングする場合は、応力で繊維強
化層が変形し、肉厚が変化することがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、押出し後に複合管をサイジ
ングしても、層間剥離を生じることなく、肉厚の変動を
生じることのない繊維強化複合管の製造方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、熱
可塑性樹脂よりなる内層と、補強繊維を含んでなる強化
層と、熱可塑性樹脂よりなる最外層が積層されてなる繊
維強化複合管の最外層を以下に記す温度範囲Ａに保つと
もに、内層を以下に記す温度範囲Ｂに保って冷却サイジ
ングするものである。 Ａ：最外層を構成する熱可塑性樹脂のビカット軟化点〜
融点の温度。 Ｂ：内層を構成する熱可塑性樹脂のビカット軟化点未満
〜１０℃。

【０００６】上記熱可塑性樹脂としては、例えば、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、ポリスルフォ
ン、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられ、管の使
用用途に応じて適宜採用されればよい。これらは単独で
使用されてもよいし、二種以上混合して使用されてもよ
い。

【０００７】上記熱可塑性樹脂には、必要に応じて、熱
安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着
色剤、無機充填材等が添加されてもよい。

【０００８】強化層に使用される補強繊維としては、例
えば、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機繊維；ステン
レス繊維、銅繊維等の金属繊維；アラミド、ビニロン等
の有機繊維などが挙げられ、これらは単独で使用されて
もよいし、二種以上併用して使用されてもよい。補強繊
維の形態としては、モノフィラメント状、ロービング
状、ストランド状の連続繊維；網状繊維シートが好まし
い。

【０００９】繊維強化複合管を得る方法としては、例え
ば、以下の一連の方法が挙げられる。内層を得る方法と
しては、従来公知の押出し方法を採用してよく、特に限
定されるものではない。内層表面に補強繊維よりなる強
化層を形成する方法としては、例えば、内層を押出した
後、補強繊維を内層表面に巻き付け、加熱融着する方
法、押出し金型中に補強繊維を導入し、内層と一体押出
しする方法等が挙げられる。また、補強繊維はそのまま
使用してもよいし、補強繊維に熱可塑性樹脂を含浸した
テープ状またはシート状の繊維樹脂複合体にして使用し
て、強化層を形成してもよい。

【００１０】繊維樹脂複合体は、補強繊維一本一本の間
に熱可塑性樹脂が含浸しているものが、管としての水密
性及び他の層との接着性の面から好ましい。その製造方
法としては、例えば、多数のフィラメントよりなるロー
ビング状、ストランド状の補強繊維を、粉体状熱可塑性
樹脂の流動床中を通過させる方法や粉体状熱可塑性樹脂
を分散させた液中を通過させたのち、加熱融着させる方
法等により、熱可塑性樹脂を補強繊維間に含浸したの
ち、加熱・加圧してテープ状またはシート状の繊維樹脂
複合体を製造する方法が挙げられる。

【００１１】繊維樹脂複合体中の補強繊維の量は、多す
ぎると含浸が不十分となり、少なすぎると補強効果が生
じなくなるため、熱可塑性樹脂と補強繊維の容量比で９
５：５〜３０：７０が好ましい。

【００１２】繊維樹脂複合体の厚みは、特に限定される
ものではないが、０．１〜５ｍｍである。

【００１３】繊維樹脂複合体に用いられる熱可塑性樹脂
は、層間剥離を抑える点で、内層に用いた熱可塑性樹脂
と融着性のよい組み合わせとするのが好ましく、特に同
一の熱可塑性樹脂とするのが好ましい。

【００１４】また、強化層は、必要とされる強度に応じ
て、複数層形成されてもよく、その配置方向も異なる方
向に形成されてもよい。例えば、管の長手方向に補強連
続繊維を配置して第１の強化層を構成し、これと直角方
向または斜め方向に補強連続繊維が配置して、第２、第
３の強化層を構成してもよい。

【００１５】強化層が形成された複合管は、次いで、熱
可塑性樹脂を被覆押し出して最外層を形成する工程に供
される。被覆押出しする方法は、従来公知の複層管の押
出し方法が採用されてよく、特に限定されるものではな
い。

【００１６】上述の一連の方法で得られた繊維強化複合
管は、次いで、最外層及び内層を以下に記す温度範囲に
保って冷却サイジングする工程に供される。

【００１７】最外層の温度は、高すぎると該層を構成す
る熱可塑性樹脂が分解し、低すぎるとサイジングできな
いため、ビカット軟化点〜融点の範囲である。

【００１８】内層の温度は、高すぎるとサイジング時に
変形を生じ、低すぎると収縮剥離を生じ易くなるため、
ビカット軟化点未満〜１０℃の範囲である。

【００１９】サイジング方法としては、例えば、最外層
の被覆押し出し後、冷却水槽又は空冷槽に複合管を導入
して、複合管を構成する全ての層をそのビカット軟化点
以下の温度に十分冷却したのち、最外層表面を熱風で急
速に加熱して、上記温度範囲になった時点で、所定寸法
形状の金型へ導入して、冷却サイジングすればよい。

【００２０】冷却サイジング時の金型温度は、高すぎる
と管のそりを生じ、低すぎると管の表面の平滑性がでな
くなるため、５０〜１０℃が好ましい。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例をもってさらに詳しく説明す
る。

【００２２】実施例１ １）．繊維樹脂複合体の製造 繊維樹脂複合体の製造方法を図１を用いて説明する。図
１は、本発明で使用される繊維樹脂複合体の製造方法の
一例を示す概略図である。

【００２３】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）１の１０本を、
粉体状ポリ塩化ビニル（重合度７００，塩素化度６６
％，ビカット軟化点１１５℃，平均粒径１００μｍ）が
矢印の方向に圧送されるエアー２にて流動化されてなる
流動床３中を通過させて、ガラス繊維のフィラメント間
に粉体状ポリ塩化ビニルを付着させた。

【００２４】次いで、２００℃に加熱された１対の加圧
ロール４を通し、熱可塑性樹脂を融着させて、ガラス繊
維と一体化し、厚さ０．５ｍｍの繊維樹脂複合体５を得
た。ポリ塩化ビニルとガラス繊維の容積割合は５０：５
０であった。

【００２５】上記繊維樹脂複合体５を切断し、連続ガラ
ス繊維が長手方向に配設された幅８８ｍｍのテープ状繊
維樹脂複合体と幅２０ｍｍのテープ状繊維樹脂複合体を
得た。

【００２６】２）．繊維強化複合管の製造 繊維強化複合管の製造方法を図２を用いて説明する。図
２は、本発明の製造方法の一例を示す製造装置の概略図
であり、以下の操作で繊維強化複合管を製造した。図３
は、本製造方法で得られた繊維強化複合管の一例を示す
模式図である。図中、１８は内層、１９は第１の強化
層、２０は第２の強化層、２１は第３の強化層、２２は
最外層である。

【００２７】幅８８ｍｍのテープ状繊維樹脂複合体６ａ
を円筒状にしながら、円筒押出し金型８に導入するとと
もに、押出機９により、２１０℃でポリ塩化ビニル（重
合度７００，塩素化度６６％，ビカット軟化点１１５
℃）を押し出し、内層１８を得ると同時に、内層表面に
テープ状繊維樹脂複合体６ａを熱融着し、第１の強化層
１９が形成された外径２８ｍｍ、肉厚２ｍｍの２層管を
得た。

【００２８】次いで、熱風発生機１０で幅２２ｍｍのテ
ープ状繊維樹脂複合体６ｂを、加熱しながら巻き付け機
１１によって、２層管の軸方向に対して７５°傾けスパ
イラル状に巻き付け第２の強化層２０を形成した。さら
に、第２の強化層２０と逆の傾きに７５°傾け、幅２０
ｍｍのテープ状繊維樹脂複合体６ｃを加熱しながら巻き
付け機１１によって、スパイラル状に巻き付け、第３の
強化層２１が形成された外径３０ｍｍ、肉厚３ｍｍの４
層管を得た。

【００２９】得られた４層管を被覆用金型１２に導き、
第２の押出機１３により、２１０℃でポリ塩化ビニル
（重合度７００，塩素化度６６％，ビカット軟化点１１
５℃）を押し出し、最外層２２を形成し、図３に示す繊
維強化複合管を得た。繊維強化複合管の外径は３１．７
〜３２．３ｍｍの範囲で、肉厚は３．３〜３．７ｍｍの
範囲で変動していた。

【００３０】また、押出機１３により押し出された直後
の繊維強化複合管の表面温度は１９０℃であった。

【００３１】次いで、繊維強化複合管を冷却水層１４に
導き３０℃まで冷却した後、加熱炉１５（雰囲気温度３
００℃）を通し、表面温度を１９０℃まで急上昇させ
た。この時の内層の温度は４５℃であった。この状態
で、冷却サイジング金型１６（内径３２ｍｍ，温度２５
℃）を通過させ、サイジングと同時に冷却を行ない、引
取機１７によって引き出した。

【００３２】サイジング後の繊維強化複合管を、ＪＩＳ
Ｋ６７４２の水道用硬質塩化ビニル管（呼び径 ２
５）の外径寸法、肉厚寸法の許容範囲と照らし合わせ
て、良否を判定した結果を表１に記した。

【００３３】また、繊維強化複合管を、冷熱繰り返し通
水試験（８５℃の温湯を２５分、１０℃水を１０分通水
で１サイクル）を１００００サイクル行い、層間剥離を
観察した結果を表１に記した。

【００３４】実施例２ 図２に示す装置を用いて、以下の操作で繊維強化複合管
を製造した。図４は、本製造方法で得られた繊維強化複
合管の一例を示す模式図である。図中、１８は内層、２
３はガラス繊維ネット、２２は最外層である。

【００３５】実施例１のテープ状繊維樹脂複合体に代え
て、ガラス繊維ネット（日東紡績社製：ＷＥＡ１１６Ｅ
１０７，繊維密度 ６０本×５８本／２５ｍｍ×２５ｍ
ｍ，重量１０５ｇ／ｍ² ，幅８８ｍｍ）２３を実施例１
と同様にして、ポリ塩化ビニル（重合度７００，塩素化
度６６％，ビカット軟化点１１５℃）とともに押し出し
た。

【００３６】次いで、テープ状繊維樹脂複合体６ｂ及び
６ｃを積層することなく、この表面に上述のポリ塩化ビ
ニルを被覆押出しして、図４に示す３層よりなる繊維強
化複合管を得た。繊維強化複合管の外径は３１．７〜３
２．３ｍｍの範囲で、肉厚は３．３〜３．７ｍｍの範囲
で変動していた。

【００３７】次いで、繊維強化複合管を冷却水層１４に
導き３０℃まで冷却した後、加熱炉１５（雰囲気温度２
８０℃）を通し、表面温度を１８０℃まで急上昇させ
た。この時の内層の温度は４０℃であった。この状態
で、冷却サイジング金型１６（内径３２ｍｍ，温度２５
℃）を通過させ、サイジングと同時に冷却を行った。

【００３８】以下実施例１と同様に外径寸法、肉厚寸法
の良否を判定した結果、冷熱繰り返し通水試験を行った
結果を表１に併記した。

【００３９】比較例１ 実施例１と同様にして、最外層までが形成された繊維強
化複合管を得たのち、冷却水層１４と加熱炉１５を用い
ず、押出し後、直接冷却サイジング金型１６を通過さ
せ、サイジングを行った。以下実施例１と同様に外径寸
法、肉厚寸法の良否を判定した結果、冷熱繰り返し通水
試験を行った結果を表１に併記した。

【００４０】比較例２ 実施例１と同様にして、最外層までが形成された繊維強
化複合管を得たのち、冷却水層１４と加熱炉１５を用い
ず、押出し後、真空冷却サイジング金型を通過させ、２
５℃，５００ｍｍＨｇの条件でサイジングを行った。以
下実施例１と同様に外径寸法、肉厚寸法の良否を判定し
た結果、冷熱繰り返し通水試験を行った結果を表１に併
記した。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】本発明繊維強化複合管の製造方法は、上
述の通りであり、最外層を加熱してするとともに、内層
の温度をビカット軟化点未満〜１０℃に保った状態で、
サイジングを行うので、所定の肉厚を保ったままで、外
径寸法出しができ、かつ、層間剥離も生じない繊維強化
複合管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用される繊維樹脂複合体の製造方法
を一例を示す概略図。

【図２】本発明の製造方法の一例を示す概略図。

【図３】繊維強化複合管の一例を示す模式図。

【図４】繊維強化複合管の他の一例を示す模式図。

【符号の説明】

１ ロービング状ガラス繊維 ２ エアー ３ 流動床 ４ 加圧ロール ５ 繊維樹脂複合体 ６ａ，６ｂ，６ｃ テープ状繊維樹脂複合体 ８ 円筒押出し金型 ９ 押出機 １０ 熱風発生機 １１ 巻き付け機 １２ 被覆用金型 １３ 押出機 １４ 冷却水層 １５ 加熱炉 １６ 冷却サイジング金型 １７ 引取機 １８ 内層 １９ 第１の強化層 ２０ 第２の強化層 ２１ 第３の強化層 ２２ 最外層 ２３ ガラス繊維ネット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 23:00 4Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂よりなる内層と、補強繊維を
   含んでなる強化層と、熱可塑性樹脂よりなる最外層が積
   層されてなる繊維強化複合管の最外層を下記温度範囲Ａ
   に保つともに、内層を下記温度範囲Ｂに保って冷却サイ
   ジングすることを特徴とする繊維強化複合管の製造方
   法。 Ａ：最外層を構成する熱可塑性樹脂のビカット軟化点〜
   融点の温度 Ｂ：内層を構成する熱可塑性樹脂のビカット軟化点未満
   〜１０℃