JPH0822567B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂管の外周に補強繊維が巻回さ
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） 樹脂製管は、金属製管と比較して軽量であって錆びな
い等の優れた特性を有しており広く用いられている。し
かし、この樹脂製管は、耐圧性および耐衝撃性において
金属性管に劣っている。そこで、これらの樹脂製管に耐
圧性および耐衝撃性をもたせたものとして、芯材の熱可
塑性樹脂管の外周に繊維強化熱可塑性樹脂からなる強化
層を設け、さらに、この強化層の外周に熱可塑性樹脂層
を被覆した繊維強化熱可塑性樹脂管が提案されている
（例えば、特開昭63−152786号公報参照）。この繊維強
化熱可塑性樹脂管の製造方法は、フィラメント間に熱可
塑性樹脂が含浸したストランド状の補強繊維を、加熱し
ながら内層の熱可塑性樹脂管の外周に巻回して融着する
方法や、上記補強繊維を熱可塑性樹脂管の外周に巻回し
て加熱し融着する方法等により、繊維強化熱可塑性樹脂
からなる強化層を設けた後、強化層の外周に熱可塑性樹
脂を押出被覆するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方
法によれば、フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸した
ストランド状の強化繊維束を熱可塑性樹脂管の外周に巻
回するが、フィラメント間に粗密が存在していると共
に、断面積が小さいため、強化層中の強化繊維束のフィ
ラメントの分布に粗密が発生しやすい。このため、強化
層表面に凹凸が発生し、この凹凸は強化層表面に熱可塑
性樹脂を押出被覆しても完全に解消することが出来なか
った。このような繊維強化熱可塑性樹脂管は外径精度が
劣り、管と継手を接合する場合、管外面を切削する等の
２次加工が必要であった。

本発明は、上記問題点を解決するためなされたもので
あり、外径精度に優れ、特別な２次加工を施すことなく
継手と精度良く接合することができる繊維強化熱可塑性
樹脂管の製造方法を提供することを目的としている。

（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、 （Ａ）フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸された連続
強化繊維束を、一対のロールからなり、一方のロールの
中央部は他の部分より大径となされ、他方のロールの中
央部は他の部分より小径となされ、両ロールは中央部が
相対向するように配設されて賦形用空隙を形成する加熱
ロールを通過させて加熱・加圧し、幅・厚みの均一なテ
ープ状繊維複合体を形成する工程と、 （Ｂ）上記テープ状繊維複合体を、押出機の金型より連
続的に押出成形された内層の熱可塑性樹脂管の外周に、
均一・緻密に巻回融着し強化層を形成する工程と、
（Ｃ）上記強化層の外周に、熱可塑性樹脂を押出被覆す
る工程とを包含してなることを特徴とする。

本発明において、芯材になる内層の熱可塑性樹脂管の
原料の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、ポリスルホン、ポリエーテルエーテ
ルケトン等が例示され、管状に成形可能な熱可塑性樹脂
であれば特に制限されない。これら熱可塑性樹脂は単独
あるいは複数の混合物として用いられてよいし、上記内
層の熱可塑性樹脂管は上記例示の熱可塑性樹脂から選択
された樹脂を複数層積層してなる積層体であってもよ
い。また、熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、紫外
線吸収剤、顔料、無機充填材、強化繊維等の添加剤、充
填材、加工助剤、改質剤等が加えられてもよい。

連続強化繊維束は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維
又はアラミド繊維、ビニロン若しくはその他各種の合成
繊維等の熱可塑性樹脂の成形温度において熱的に安定な
補強繊維が、直径１〜40μｍ程度の連続フィラメント数
十〜数千本より構成されるロービング状あるいはストラ
ンド状の補強繊維束にされたものに熱可塑性樹脂を含浸
して形成される。

補強繊維束に含浸する熱可塑性樹脂としては、内層の
熱可塑性樹脂管に融着の可能な熱可塑性樹脂であれば特
に制限されないが、内層の熱可塑性樹脂管と相溶性が高
く、かつ内層の熱可塑性樹脂管の樹脂と同等もしくはそ
れ以下の温度で溶融あるいは軟化する熱可塑性樹脂が好
適に使用される。

テープ状繊維複合体は、補強繊維束のフィラメント間
に熱可塑性樹脂を含浸し、加熱・加圧して厚み0.1〜2mm
程度、幅は５〜50mm程度に形成する。このテープ状繊維
複合体中の繊維量は５〜80容量％である。５容量％未満
では充分な補強効果が得られず、80容量％を超えると内
層の熱可塑性樹脂管との融着性が低下し充分に界面が融
着した繊維強化樹脂管が得られない。フィラメント間に
熱可塑性樹脂を含浸する方法としては、 （ｉ）粉体状熱可塑性樹脂を分散した液体の槽中を通過
させたのち乾燥する方法、（ii）溶融した熱可塑性樹脂
の槽中を通過させたのち乾燥する方法等が例示される。
又、（ｉ），（ii）の方法による場合には、フィラメン
ト間に含浸された熱可塑性樹脂は粉末状のまま使用に供
されてもよく、あるいは一旦熱可塑性樹脂を加熱溶融さ
せたものであってもよい。

テープ状繊維複合体の融着した強化層の外面に押出被
覆するのに用いられる熱可塑性樹脂は、連続強化繊維束
に含浸された熱可塑性樹脂と融着可能であって、これよ
りも溶融成形温度の高い熱可塑性樹脂を用いるのが、被
覆する熱可塑性樹脂の熱により強化層の熱可塑性樹脂が
充分に溶融し高い融着強度が得られる点で好ましい。

更に、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法を
図面に従って説明する。

第１図は本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法
の実施に用いられる製造装置の一例を示す概略説明図で
あり、この図において、１は熱可塑性樹脂を押し出す押
出機である。この押出機１の先端には熱可塑性樹脂を中
空管状に押し出して形成する金型２が取り付けられてい
る。金型２より押し出された芯材となる内層の熱可塑性
樹脂管16の周囲を回転してテープ状繊維複合体50を巻回
する巻回装置20が押出機１の反対側の成形金型２の先方
に２個続いて設けられている。各巻回装置20は、熱可塑
性樹脂が含浸された連続強化繊維束30を加熱・加圧処理
して、テープ状繊維複合体50を形成する加熱ロール40を
具備している。各巻回装置20の先方には、テープ状繊維
複合体50が巻回された熱可塑性樹脂管16の外面を加熱す
る加熱装置３がそれぞれ設けられ、これから先方にかけ
て、順次、熱可塑性樹脂管16の外面にテープ状繊維複合
体50が巻回された筒状体16aの外面に、さらに熱可塑性
樹脂被覆するための熱可塑性樹脂を押し出す被覆樹脂押
出機11と、この押出機11の先端に取り付けられた被覆金
型12と、水槽等の冷却装置14と、引取機15とが設けられ
ている。

押出機1,11は通常の熱可塑性樹脂管の成形に用いられ
る押出機等各種の形式の押出機を使用しうる。

次に、上記装置を用いて本発明の繊維強化熱可塑性樹
脂管を製造する方法を説明する。

先ず、押出機１から押し出された熱可塑性樹脂は、金
型２を通過することで芯材となる内層の熱可塑性樹脂管
16が形成される。

続いて、フィラメント間に熱可塑性樹脂を含浸した連
続強化繊維束30を加熱ロール40で加熱・加圧して幅・厚
みの均一な繊維複合体50を形成しつつ、この繊維複合体
50を上記熱可塑性樹脂管16の外面に隙間および重なりが
発生しないように巻回すると共に、熱可塑性樹脂管16お
よび繊維複合体50を融着一体化する。

連続強化繊維束30は、第５図に示すように、ロービン
グ状あるいはストランド状の補強繊維束４を粉体状の熱
可塑性樹脂の流動床５中を通過させ、フィラメント間に
熱可塑性樹脂を含浸することにより製造する。

巻回装置20は図示していない動力装置により熱可塑性
樹脂管16の周囲を回転し、これにより、各ロール60のそ
れぞれからフィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸された
連続強化繊維束30が順次巻き外され、加熱ロール40を通
過する際に加熱・加圧され、幅・厚みの均一なテープ状
繊維複合体50が形成され、それが熱可塑性樹脂管16の外
面に巻回されるように構成されている。この巻回装置20
は互いに反対方向に回転するように構成することが、第
１図に示すように、熱可塑性樹脂管16の外周には連続強
化繊維が互いに交叉するように配置された強化層を形成
することができ、耐圧性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂
管が得られる点で好ましい。

加熱ロール40は、例えば、第２図に示すような一対の
ロールであって、上ロール40aおよび下ロール40bで構成
され、クリアランスの幅および厚みを適宜選ぶことによ
り、所望の幅・厚みを有するテープ状繊維複合体50が得
られる。ここで、加熱ロール40は連続強化繊維束30に含
浸されている熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度に加熱
されている。ロールの加熱方法としては、電気ヒーター
による加熱、熱媒体循環による加熱等の方法が用いられ
る。又、加熱ロール40を常温のロールとし、連続強化繊
維束30を遠赤外線ヒーター、赤外線ヒーター、熱風等の
加熱手段により軟化温度以上に加熱した後ロールに供給
してもよい。

熱可塑性樹脂管16と繊維複合体50を融着一体化する
際、必要に応じて、巻回した繊維複合体50の外周から両
者を加熱装置３により加熱し融着してもよい。また、熱
可塑性樹脂管16の外面に繊維複合体50を巻回融着する
際、熱可塑性樹脂管16が変形するのを防止するために、
金型２の樹脂出口より押し出し方向に突出する内コアを
設け、この内コアの外側位置で繊維複合体50を熱熱可塑
性樹脂管16の外面に巻回する方法、あるいは金型２の先
端より熱可塑性樹脂管16の内部に冷却空気を吹き込み熱
可塑性樹脂管16の内面を冷却しつつ繊維複合体50を巻回
する方法等が採用されても良い。

続いて、上記のようにしてテープ状繊維複合体50が巻
回された管状体16aは、被覆金型12へ導かれて管状体16a
の外面に、押出機11より押し出された熱可塑性樹脂が被
覆されて外層16bが形成される。

続いて、冷却装置14へ供給されて冷却され、続いて引
取機15で引き取られて繊維強化熱可塑性樹脂管13が得ら
れる。

次に、第３図に示す繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方
法の実施に用いる製造装置の他の例について説明する。
上記第１図に示したものに相当する部分については、同
一符号を付してその説明を省略する。上記第１図に示す
一の例においては、全工程を同時に行うが、この他の例
においては前工程を分離して行う。

すなわち、第３図に示す製造方法では、予め第５図に
示すようにフィラメント間に熱可塑性樹脂を含浸した連
続強化繊維束30を予め作成し、第４図に示すようにし
て、ロール60から巻出した連続繊維強化束30を加熱ロー
ル40により、幅・厚みの均一な繊維複合体50を形成し、
この繊維複合体50の巻物70を作成しておき、この巻物70
を巻回装置20にセットし、その他は上記第１図で説明し
た工程と同様の操作を行う。

なお、上記説明において、フィラメント間に熱可塑性
樹脂が含浸した連続強化繊維束からテープ状繊維複合体
を形成する工程は、連続強化繊維束を加熱・加圧して幅
・厚みを均一に形成する例について示したが、連続強化
繊維束を加熱・加圧して厚みを均一にした強化繊維材を
形成した後、所望の幅に切断することによりテープ状繊
維複合体を形成しても差し支えない。また、複数個の連
続強化繊維束から１つのテープ状繊維複合体を形成する
ようにしても差し支えない。

また、上記の説明において巻回装置を２個設けた例を
示したが、その数は特に限定されることなく、成形する
強化層の厚みや所望の物性により適宜決定される。例え
ば、巻回装置を１個設けても良く、３個以上設けてもよ
い。また、１つの巻回装置に、フィラメント間に熱可塑
性樹脂が含浸された連続強化繊維束を巻付けているロー
ルおよび連続強化繊維束から繊維複合体を形成する加熱
ロールが複数個設けられていてもよい。

（作 用） 熱可塑性樹脂を押出成形して内層の熱可塑性樹脂管を
成形すると共に、フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸
した連続強化繊維束を、一対のロールからなり、一方の
ロールの中央部は他の部分より大径となされ、他方のロ
ールの中央部は他の部分より小径となされ、両ロールは
中央部が相対向するように配設されて賦形用空隙を形成
する加熱ロールを通過させて加熱・加圧して幅・厚みの
均一なテープ状繊維複合体を形成し、このテープ状繊維
複合体を内層の熱可塑性樹脂管の外周に均一・緻密に巻
回し、融着して強化層を形成し、次いでこの強化層の外
周に熱可塑性樹脂を被覆する。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

１）フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸した連続強化
繊維束の作成（第５図）； 酢酸−塩化ビニル共重合体樹脂:100 重量部 ブチル錫マレフェート系安定剤： ３ 重量部 ステアリルアルコール ： 0.5重量部 よりなる配合物をスーパーミキサーで混合して粉体状熱
可塑性樹脂組成物６を得、この組成物６で第５図に示す
ように、流動床５を形成し、この流動床５中を直径17μ
ｍのガラスフィラメントより構成される補強繊維、この
実施例ではガラス繊維ロービング（2200g/km）４を通過
させ、このガラス繊維ロービング（2200g/km）４のフィ
ラメント間に粉体状熱可塑性樹脂組成物６を含浸し、フ
ィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸した連続強化繊維束
30を作成し、巻物60とした。繊維／樹脂の割合は容量比
で40/60であった。

２）繊維強化熱可塑性樹脂管の製造； 第１図に示す製造装置により繊維強化熱可塑性樹脂管
を製造した。

ポリ塩化ビニル樹脂 :100 重量部 ブチル錫マレフェート系安定剤： ３ 重量部 ポリエチレンワックス ： 0.5重量部 ステアリルアルコール ： １ 重量部 よりなる配合物を押出機１に供給し、金型２（温度；約
200℃）より押し出し、外径30mm、肉厚1.5mmの内層の熱
可塑性樹脂管16を成形した。上記１）の工程で得たフィ
ラメント間に熱可塑性樹脂が含浸した連続強化繊維束30
の巻物60を巻回機20にセットし、加熱ロール40（温度約
190℃）で加熱・加圧し、幅20mm、厚み0.4mmのテープ状
繊維複合体50を形成しながら、上記内層の熱可塑性樹脂
管16の外周に隙間および重なりが発生しないように巻回
し、遠赤外線ヒーター３で加熱し、熱可塑性樹脂管16お
よび繊維複合体50を融着一体化し強化層を形成した。得
られた強化層の厚みは約0.8mmであった。次に、テープ
状繊維複合体50が巻回された管状体16aを被覆金型12へ
導入し、 塩素化ポリ塩化ビニル樹脂 :100 重量部 ブチル錫マレェート系安定剤 ： ３ 重量部 ポリエチレンワックス ： 0.5重量部 ステアリルアルコール ： １ 重量部 紫外線吸収剤 ： 0.2重量部 よりなる配合物を押出機11に供給し、被覆金型12（温
度；約200℃）より管状体16aの外面に押し出し、厚み1.
2mmの外層を形成した。続いて、冷却装置14で冷却し、
引取機15で引き取り、繊維強化熱可塑性樹脂管13を得
た。

得られた繊維強化熱可塑性樹脂管の外面にはガラス繊
維の分布の不均一による凹凸は認められず、外径精度に
優れた管であった。

（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によれ
ば、従来の方法と異なり、フィラメント間に熱可塑性樹
脂が含浸した連続強化繊維束を幅・厚みの均一なテープ
状の繊維複合体とした後、熱可塑性樹脂管の外周に巻回
し強化層を形成し、この強化層の外周に熱可塑性樹脂を
被覆するので、強化層における強化繊維の分布が均一と
なり、得られた繊維強化熱可塑性樹脂管の外面に発生す
る凹凸は極めて小さく、寸法精度がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法の
実施に用いられる製造装置の一例を示す概略説明図、第
２図は第１図における加熱ロールの側面図、第３図は本
発明の実施に用いられる製造装置の他例を示す概略説明
図、第４図は第３図におけるテープ状繊維状複合体を形
成する工程を示す説明図、第５図は熱可塑性樹脂を含浸
して強化繊維束を形成する工程を示す説明図である。 1,11;押出機、2;金型、12;被覆金型、13;繊維強化熱可
塑性樹脂管、14;冷却装置、15;引取機、16;熱可塑性樹
脂管、20;巻回装置、30;連続強化繊維束、40;加熱ロー
ル、50;テープ状繊維複合体

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 Ｂ２９Ｌ 23:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）フィラメント間に熱可塑性樹脂が含
   浸された連続強化繊維束を、一対のロールからなり、一
   方のロールの中央部は他の部分より大径となされ、他方
   のロールの中央部は他の部分より小径となされ、両ロー
   ルは中央部が相対向するように配設されて賦形用空隙を
   形成する加熱ロールを通過させて加熱・加圧し、幅・厚
   みの均一なテープ状繊維複合体を形成する工程、 （Ｂ）上記テープ状繊維複合体を、押出機の金型より連
   続的に押出成形された内層の熱可塑性樹脂管の外周に、
   均一・緻密に巻回融着し強化層を形成する工程、 （Ｃ）上記強化層の外周に、熱可塑性樹脂を押出被覆す
   る工程、とを包含してなることを特徴とする繊維強化熱
   可塑性樹脂管の製造方法。