JPH08174704A

JPH08174704A - 繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法

Info

Publication number: JPH08174704A
Application number: JP6318866A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sasakura; 満雄笹倉; Koichi Adachi; 浩一足立
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】繊維強化熱可塑性樹脂複合管において、外側
の繊維複合管体にし対する内側の熱可塑性樹脂層の融着
を確実にする。【構成】長手方向に配された連続強化繊維に、熱可塑
性樹脂が融着されてなる長手方向強化用シート状繊維複
合体A1を、管状体A2に連続成形し、形成された繊維複合
管状体A2を前進させつつその内面にそって、押出機３よ
り熱可塑性樹脂B1を溶融状態で押出して積層するととも
に、熱可塑性樹脂層B2の内側に加熱された加圧空気Ｃを
吹き込みながら２層管とし、２層管をそのまま前進させ
つつ冷却金型13内に導いて冷却して繊維強化熱可塑性樹
脂複合管Ｄを得る。

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。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製
造方法として、長手方向に配された連続強化繊維に、熱
可塑性樹脂が融着されてなる長手方向強化用シート状繊
維複合体を、管状体に連続成形する第１工程と、繊維複
合管状体を前進させつつその内面にそうように、押出機
より熱可塑性樹脂を溶融状態で押出して積層するととも
に、熱可塑性樹脂層の内側に加圧気体を吹き込みながら
２層管とする第２工程と、２層管をそのまま前進させつ
つ冷却金型内に導いて冷却する第３工程と、２層管をさ
らに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テープ状繊維複
合体を、２層管の外周にスパイラル状に巻き付けるとと
もにこれを融着させて３層管とする第４工程とよりなる
ものが提案されている（特開平５−８４８４７号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記繊維強化熱
可塑性樹脂複合管の製造方法においては、熱可塑性樹脂
層の内側に加圧気体を吹き込むことにより、テープ状繊
維複合体を２層管の外周にスパイラル状に巻き付けるさ
い、その締め付け力で２層管が変形しようとするのを防
止しうるものの、反面前記気体は常温であるため、外側
の管状繊維複合体に対する熱可塑性樹脂層の融着性が低
下し、層界面の接合が必ずしも充分とはいえない問題が
あった。

【０００４】本発明の目的は、外側の管状繊維複合体に
対する熱可塑性樹脂層の融着性を向上しうる繊維強化熱
可塑性樹脂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】本発明は、長手方向に配
された連続強化繊維に、熱可塑性樹脂が融着されてなる
長手方向強化用シート状繊維複合体を、管状体に連続成
形する第１工程と、形成された繊維複合管状体を前進さ
せつつその内面にそうように、押出機より熱可塑性樹脂
を溶融状態で押出して積層するとともに、熱可塑性樹脂
層の内側に加圧気体を吹き込みながら２層管とする第２
工程と、２層管をそのまま前進させつつ冷却金型内に導
いて冷却する第３工程とを含む繊維強化熱可塑性樹脂複
合管の製造方法において、第２工程において用いられる
加圧気体を加熱することを特徴とするものである。

【０００６】上記シート状繊維複合体に用いられる強化
繊維としては、熱可塑性樹脂の強化用として使用可能な
連続繊維の全てが用いられ、その具体例としては、たと
えば、ガラス繊維、炭素繊維、シリコン、チタン、ボロ
ン、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、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの
有機繊維があげられる。そして、上記連続強化繊維は、
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。

【０００７】シート状繊維複合体の幅は、これより成形
せられる管状体の外周長さと略等しく、その厚みは、管
状体の所望厚みによって決められるが、通常、０．１〜
５ｍｍである。また、その繊維量は、５〜７０容量％で
ある。５容量％未満では充分な補強効果が得られず、７
０容量％を超えると熱可塑性樹脂の含浸が不十分とな
り、また外側の管状繊維複合体に対する熱可塑性樹脂層
の融着性が低下する。

【０００８】連続強化繊維に熱可塑性樹脂を融着させる
方法としては、多数の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束状連続強化繊維を、粉体状熱
可塑性樹脂の流動床中を通過させたり、粉体状熱可塑性
樹脂を分散させた液中を通過させた後、加熱ロール等で
加熱溶融して、熱可塑性樹脂を強化繊維間に含浸させ融
着一体化する方法等があげられる。

【０００９】上記の方法で製造したシート状繊維複合体
は、強化繊維１本１本の間に熱可塑性樹脂が含浸し、強
化繊維に融着しているものが管にされた場合の水密性及
び他の層との融着性の面から好ましい。

【００１０】上記熱可塑性樹脂層に用いられる熱可塑性
樹脂としては、管状に押出可能なものであれば特に限定
されないが、その具体例としては、たとえば、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、ポリスルホン、ポリ
エーテルエーテルケトンなどがあげられる。そして、こ
れらの熱可塑性樹脂は、複合管の使用目的に応じて単独
または複数の混合物とし用いることができる。さらに、
上記熱可塑性樹脂に、熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤、顔料、無機充填剤、加工助剤、改
質剤等を加えてもよい。

【００１１】上記シート状繊維複合体に用いられる熱可
塑性樹脂としては、融着性のよい熱可塑性樹脂であれば
特に限定されないが、上記熱可塑性樹脂層に用いられる
ものと同一である方が層界面の融着性がよくなるので好
ましい。なお、ここでいう融着性とは、双方の樹脂を溶
融状態になるまで加熱したうえで圧着し、冷却後、融着
した界面が容易に破断しないことをいう。加圧気体の加
圧圧力は、管径によっても異なるが、０．１〜５．０kg
／cm²、好ましくは０．３〜１．０kg／cm²である。加
圧気体の加熱温度は、樹脂によって異なるが、ビカット
軟化点温度以上、融点以下で熱分解しない範囲であり、
この温度範囲内で成形条件に対応して適宜選択される。

【００１２】

【作用】本発明は、長手方向に配された連続強化繊維
に、熱可塑性樹脂が融着されてなる長手方向強化用シー
ト状繊維複合体を、管状体に連続成形する第１工程と、
形成された繊維複合管状体を前進させつつその内面にそ
うように、押出機より熱可塑性樹脂を溶融状態で押出し
て積層するとともに、熱可塑性樹脂層の内側に加圧気体
を吹き込みながら２層管とする第２工程と、２層管をそ
のまま前進させつつ冷却金型内に導いて冷却する第３工
程とを含む繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法にお
いて、第２工程において用いられる加圧気体を加熱する
ものであるから、内側の熱可塑性樹脂の溶融温度を保持
させつつ繊維複合管状体に積層され、繊維複合管状体に
対する熱可塑性樹脂層の融着性を高める。

【００１３】

【実施例】まず、本発明の方法の実施に使用する装置の
一例につき、図面を参照して説明する。以下の説明にお
いて、前とは図面においてその右方向を指すものとす
る。図１に示す繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造装置
は、シート状繊維複合体(A1)が巻かれている巻き戻しロ
ール(1) と、その前方に配置されかつ先端部が前向き直
角に折り曲げられ、その折り曲げ部の外周が押出金型に
おける横断面円形内金型(2) となされている熱可塑性樹
脂押出機(3) と、巻き戻しロール(1) と内金型(2) の中
間の一側方に配置された加熱手段(4) と、内金型(2) の
大部分が収められかつシート状繊維複合体(A1)から管状
体(A2)を連続成形する賦形金型(5) と、賦形金型(5) の
前方にこれと連続して配置せられかつ内金型(2) の先端
部分が収められている外金型(6) と、内金型(2) のさら
に内側にあり、かつ内金型(2)よりわずか前方に突き出
ししかも逆円錐状の頭部(7a)及び頭部(7a)に続いて後方
にのびている小径の胴部(7b)を有するコア(7) と、コア
(7) の軸芯にあけられた加圧気体通路(8) の後端と連通
しかつ加圧気体導管(9) との間に介在せられた加熱手段
付き管状中空体(10)と、外金型(6) の前方に配置されか
つ冷却水入口(11)及び同出口(12)を有する冷却金型(13)
と、冷却金型(13)の前方に配置された冷却装置(14)と、
冷却装置(14)の前方に配置せられた引き取り機(15)とを
備えているものである。

【００１４】加熱手段(4) としては、熱風発生機が用い
られており、加熱手段付き管状中空体(10)としては、管
状中空体の外周に電熱ヒータを備えかつさらにその外周
が保温材で被覆されており、温度制御用センサーが取り
付けられているヒートホース（（株）オクト社製）が用
いられている。また、冷却装置(14)としては、水槽が用
いられている。

【００１５】上記シート状繊維複合体(A1)は、たとえば
図２に示すような流動床装置(16)を用いて製造する。こ
の流動床装置(16)の槽(17)の底は多孔板(18)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(G) が多孔板(18)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(1
6)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) が形成され
る。流動床装置(16)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・バー(19)が設けら
れている。

【００１６】上記流動床装置(16)を用い、巻き戻しロー
ル(20)から多数の連続フィラメントよりなる束状強化繊
維(F1)１０本を、巻き取りロール(21)によりひねりが生
じないようにしながら巻き戻し、粉体状熱可塑性樹脂の
流動床(R) 中を通過させ、束状強化繊維(F1)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、ポリ塩化ビニル樹脂（重合度８００、平均粒
径１００μｍ）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（４４
００ｔｅｘ）を用いた。

【００１７】粉体状熱可塑性樹脂付着強化繊維(F2)を２
００℃に加熱された１対の加熱ロール(22)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０．６mmの繊維複合体(F3)を
得、これを巻き取りロール(21)に巻き取った。この繊維
複合体(F3)の熱可塑性樹脂と強化繊維との容量割合は、
熱可塑性樹脂７５％、強化繊維２５％であった。

【００１８】上記繊維複合体(F3)を切断し、連続強化繊
維が長手方向に配された幅８９mm、厚み０．６mmのシー
ト状繊維複合体(A1)を得た。上記のようにして製造され
たシート状繊維複合体(A1)を図１の巻き戻しロール(1)
に移し、これを巻き戻しつつ加熱手段(4) である熱風発
生機により熱風を吹付けて加熱した後、シート状繊維複
合体(A1)を丸めて賦形金型(5) と内金型(2)との間隙、
続いて外金型(6) と内金型(2) との間隙に導き、その両
縁部を突き合わせ融着し、外径２９mm、厚み０．６mmの
管状体(A2)に連続成形する。このさい内金型(2) 、コア
(7) 及び外金型(6) を１９５℃に加熱しておく。

【００１９】順次成形されてくる繊維複合管状体(A2)を
前進させるとともに押出機(3) より熱可塑性樹脂(B1)を
溶融状態で押出し、熱可塑性樹脂(B1)を内金型(2) とコ
ア(7) の胴部(7a)との間隙を通過させ、さらに内金型
(2) とコア(7) の逆円錐状頭部(7a)との間隙を通過させ
て繊維複合管状体(A2)の内面にそわせ、これに積層す
る。熱可塑性樹脂(B1)としては、ポリ塩化ビニル（重合
度８００、平均粒径１００μｍ）を用いた。

【００２０】上記積層時に、圧力１．０ｋｇ／ｃｍ²の
加圧空気(C) を導管(9) より加熱手段付き管状中空体(1
0)に供給し、ここで１８０℃に加熱してコア(7) の軸芯
にある通路(8) を経て、繊維複合管状体(A2)に積層され
た熱可塑性樹脂層(B2)の内側に吹き込む。すると、この
加熱された加圧空気により、熱可塑性樹脂層(B2)の溶融
温度が保たれ、繊維複合管状体(B2)との層界面の融着が
確実になる。得られた２層管をさらに前進させて内径が
２９．６ｍｍの冷却金型(13)に導く。ここで加圧空気に
より熱可塑性樹脂層を内側から加圧して冷却金型(13)の
内面に密にそわせ、冷却して固化する。続いて、２層管
を、冷却装置(14)である水槽を通過させ、引き取り機(1
5)により引き取り繊維強化熱可塑性樹脂複合管(D) を連
続的に得た。

【００２１】得られた繊維強化熱可塑性樹脂複合管(D)
を長さ５００ｍｍに切断し、切断管を２０個用意して管
継手で接続し、８５℃の熱水流通を５分間行い、２５℃
の冷水流通を５分間行うことを１サイクルとして繰り返
し、３０００サイクル後、５０００サイクル後、１００
００サイクル後のそれぞれでの各切断管両端面での繊維
複合管状体とその内側の熱可塑性樹脂層との剥離の有無
を調べる試験を行った結果、３０００サイクル、５００
０サイクル、１００００サイクルのいずれにも全く界面
剥離も亀裂もみられなかった。

【００２２】また、５００ｍｍ切断管の外径寸法をダイ
ヤルゲージを用いて任意に４点測定した。その結果、平
均外径は２９．５ｍｍであった。また、内径寸法をデジ
タル式ノギスを用いて任意に４点測定した結果、平均内
径は２５．５ｍｍであった。

【００２３】比較例実施例１における加熱された加圧空気の代わりに、常温
の加圧空気を用いた外は、実施例１と同様にして繊維強
化熱可塑性樹脂複合管を製造した。

【００２４】得られた繊維強化熱可塑性樹脂複合管につ
き、実施例１と同様の試験を行った結果、３０００サイ
クルで２０端面中２個に界面剥離（平均幅２ｍｍ程度）
がみられ、５０００サイクルで２０端面中７個に平均幅
５ｍｍ程度の界面剥離および亀裂がみられ、１００００
サイクルで２０端面中１３個に最大幅１５ｍｍ〜最小幅
８ｍｍにわたる亀裂がみられた。また、実施例１と同様
に外径寸法をダイヤルゲージを用いて任意に４点測定し
た。その結果、外径寸法は２８．５ｍｍであり、内径寸
法をデジタル式ノギスを用いて任意に４点測定した結果
内径寸法は２４．５ｍｍであり、寸法制度が劣るもので
あった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合管に
よれば、外側の管状繊維複合体に対する熱可塑性樹脂層
の融着性が向上し、層界面の接合が確実となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の実施に用いられる繊維強化熱可
塑性樹脂複合管の製造装置の一例を示す一部切り欠き平
面図である。

【図２】本発明で用いられるシート状繊維複合体の製造
用流動床装置の一例を示す垂直断面図である。

【符号の説明】

(3) ：押出機 (13)：冷却金型 (A1)：シート状繊維複合体 (A2)：繊維複合管状体 (B1)：熱可塑性樹脂 (b2)：熱可塑性樹脂層 (C) ：加圧気体 (D) ：繊維強化熱可塑性樹脂複合管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｌ 9/12 // Ｂ２９Ｋ 101:12 105:08 Ｂ２９Ｌ 23:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に配された連続強化繊維に、熱
可塑性樹脂が融着されてなる長手方向強化用シート状繊
維複合体を、管状体に連続成形する第１工程と、形成さ
れた繊維複合管状体を前進させつつその内面にそうよう
に、押出機より熱可塑性樹脂を溶融状態で押出して積層
するとともに、熱可塑性樹脂層の内側に加圧気体を吹き
込みながら２層管とする第２工程と、２層管をそのまま
前進させつつ冷却金型内に導いて冷却する第３工程とを
含む繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法において、
第２工程において用いられる加圧気体を加熱することを
特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法。