JPS58689A - 複合パイプ - 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】 本発８Ａは、内層が超高分子量ポリエチレンで外層が繊
維強化プラスチックとからなる複合パイプに関する本の
であり、とりわけ摩耗性流体および腐蝕性流体に好適な
、軽量で、強柄な構台バイブに関す心ものである。

近来、配管材料への要求は多様化し、それに対応して種
々の材質のパイプが使用されている。たとえば、上水道
管分野におりる水質悪化にと４なう耐食性の高度化要求
、埋設環境の悪化による耐久性の強化要求、腐食性流体
、摩耗性流体、高温高圧流体等の多様な流体に対応する
強化要求、施工時の工期短縮、作業性向上、労働安全性
向上、軽量化要求、等々である。これらの要求に対応し
て、各穐鋼管、鋳鉄管１合金鋼鋼管、非鉄金属管。

コンクリート管、硬質塩化ビニ、ル管、ポリエチレン管
、ＦＲＰ管等があり、それぞれの使用条件によって使い
わけられているが、軽量性、強靭性（耐圧強度、衡撃強
度共に充分で）、耐摩耗性、耐腐食性を同時に満たすパ
イプ材料はなかった。

たとえは、炭素鋼鋼管の最大欠点である耐食性を改良す
るためにゴム、樹脂等をライニングしたライニング鋼管
本あるが、軽量性が不充分であることはもとより、耐摩
耗性も不充分であった。また一方、軽量性１強靭性、耐
腐食性に優れたＦＲＰ管は耐摩耗性が劣り、軽量性、衝
撃強度、耐腐食性に優れたポリエチレン管は耐圧強度、
耐摩耗性が劣っている。

さらに近年、複合パイプの開発も始まり、硬質塩化ビニ
ル樹脂、ポリプロピレン、ホリスルフオン等を内層とし
て、外層ｔ−ＦＲＰとする複合パイプも知られている。

この複合パイプは軽量性、耐圧強度、耐腐食性、液体の
ｆｉ通性に優れているが、耐摩耗性、衝撃強度は未だ充
分ではなかった。

（Ｍｏｄｅｒｎ　Ｐｌａ９Ｉｎｔ、　Ｍａｙ　１９７７
＋　４２〜４４）具体的には、土砂、鉱石、＊滓、石炭
、生コンクリートなどのスラリー輸送パイプラインにつ
いては′未だに充分な配管材料はない。特に、港湾や河
川の設渫工事の土砂スラリーパイプや、萬層ビルの建築
工事の生コンクリートパイプ＃−ｉ、工事毎に設置する
ので、取扱いが乱暴であると鋼管やライニング鋼管の場
合、簡単にパイプが凸凹になり、摩耗性流体が流れると
凸凹部が容易に摩滅してしまい、極端な場合にはパイプ
の破裂による人災事故を起した例本めった。

しかるに本発明者勢け、軽量性、偉物性、耐摩耗性、耐
腐食性を同時に満足するパイプ材料について鋭意研究し
た結果、本発明に到達した。

すなわち１本発明は、内層が粘度法による平均分子量が
７０万以上の超高分子量ポリエチレンで、それに接した
外層が繊維強化フリステック（ＦＲＰ）と略す）とから
なること全特徴とする複合／ζイブに関するものであり
、さらに該複合Ｉ（イブの最外層にゴム、または弾性金
層する合成樹脂類からなる最外層を形成してなる複合パ
イプに関する本のである。

本発明の内層に便用される超高分子量ポリエチレンは、
粘度法による平均分子量が７０万以上であり、１００万
以上であることが好ましく、より好ましくけ１５０万〜
４００万の範囲にある。通常使用されているポリエチレ
ン管は、粘度法による平均分子量が３０万以下である。

上記の範囲より低い平均分子量のポリエチレン管ないし
汎用のポリエチレン管では、耐摩耗性が不充分で、場合
によっては耐環境応力亀裂性　（Ｅ８０Ｒ）、耐衝撃性
が不充分であり、平均分子量が高過きる場合は成形が木
難となる。これに対して超高分子量ポリエチレンの耐摩
耗性は鋼、ナイロン、ポリウレタン。

ＦＲＰ等の各種素材の中でも抜群である。また、超高分
子量ポリエチレンのｇｓＯＲ，耐衝撃性も抜群でおる。

かつ流体の流通性もよ＜、ｆｉ速係数Ｃ−１５０（ヘー
ゼン・ウィリアムス公式）をとることができ、鋼管が０
＝１００であることからみても。

同一口径ではより多くの流体を移送することができ、し
かも軽年変化は少いことからパイプ設計上のメリットは
大きい。

超高分子量ポリエチレンをパイフ状に成形するには、押
出成形あるいけソートを丸めて接合することによりｂ」
能である。超高分子量ポリエチレンは成形が困難で、生
産性が極めて低いという欠点をもっているが、その物性
上の符長は欠点を補なって余りあるものである。

超高分子量ポリエチレンパイプを内層として外層にＦＦ
ＬＰＩＩＰを接合する場合、超高分子量ポリエチレンパ
イプの外面はＦＲＰ管との接着を強化する処理を施され
ていることが望ましい。たとえば、超高分子量ポリエチ
レンの外面を機械的に表面粗化する方法、酸化、スルホ
ン化、グラフト等により極性基を導入する方法、接着剤
を塗布する方法、あるいはこれらの方法を組合せること
が可能である。

また、超高分子量ポリエチレンには熱安定剤。

紫外線吸収剤、カーホンフラッフ、その他の各種顔料も
しくけ着色剤、二値化モリブデン、各種油等の潤滑剤、
充填剤、滑剤、核剤、難燃剤、各種ブレンドポリマー等
の他成分が含まれていてもかまわない。

超高分子量ポリエチレンパイプの外層に使用されるＦＲ
Ｐとはいわゆる繊維強化プラスチックであって、繊維を
強化材として熱硬化性樹脂金マドＩＪツクスとし、必要
に応じて各種副資材からなるものである。

本発明に使用できる強化相としては、ガラス繊維、カー
ボン繊維、金属繊維、ボロン繊維、ｑ！ｒＷＩｉウィス
カー等の無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ビニロン繊
維、アクリル繊維等の有機繊維がある。

なかでも強度、汎用性の点でガラス繊維が好まし　　　
　・く使用される。また、樹脂としては、不飽和ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂
、フェノ−″ル樹脂、シリコン樹脂、熱硬化アクリル樹
脂等がある。なかでも、不飽和ポリエステル樹脂、エホ
キシ樹脂、エホキシアクリレート系樹脂が強劇、耐食性
、耐久性、泗用件の点で好ましい。さらに、副資材とし
て、触媒、促進剤以外に、各種充てん拐、紫外＃吸収剤
、難燃剤。

＃１′ｊ＋、離型剤等を便用することができる。

４発明において、超高分子量ポリエチレンパイプの外側
にＦ）ＬＰ管を、成形するには各種の方法が採用できる
が、％にフィラメントワインディング法、ハンドレイア
ップ法、引抜き法、遠心成形法、およびこ扛らの方法會
２糧以上組合せた方法により成形できる。従って、繊維
強化′＠は、長＃ｔ＃、マット、クロスの形態が望まし
い。

筐だ、ＦＲＰ管に均質な華一層であってもよいが、多層
構造であって本よく、たとえば各種クロス、マントの組
合せ、繊維強化層と充＊剤本しく１ｊモルタル強化１ｍ
のサンドイッチ構造、フイラメノトワインテイノとサー
フェーシングマットの組合セ等も可能である。

さらに本発明においては、超高分子量ポリエチレンを内
層、ＦＲＰを中間層として、最外層にゴム、または弾性
を有する合成樹脂類からなる保表層を設置ることかでき
る。これは、／シイプ施工時または使用時に取扱いが乱
暴であるとＦＲＰ層が損傷することから保護することを
目的としている。当然のことながら、機械的な損傷以外
からも、たとえは熱的、光的、化学的、微生物的損傷か
らも保護できる。

最外層に使用できるゴム、または弾性を有する合成樹脂
類としてＦｉ、天然ゴム、８ＢＲνＢ　Ｒ＊　Ｏ几ｔＮ
ＢＲ＋ＩＩＲ％ポリウレタンゴム等の各種ゴム！Ｉ３！
ｉ！。

ポリオレフィン系、スチレン−ブタジェン系、ウレタン
系、エステル系等の各種熱ａｊ塑塑性エラストマー類本
ポリエチレンエチレン−酢酸ビニル共１合体、アイオノ
マー樹脂、軟質塩化ビニル系樹脂１等の熱可塑性樹脂あ
るいは架橋ポリエチレン等があり、これ゛らは単独でも
よく、各種ポリマーフレンドあるいけアスノアルトフレ
ンドゴム、含油ゴムのような各種ブレンド体も可能であ
る。また、最外層は未＠泡状態でもよく、発泡体であっ
てもよい。

かかる最外層は、超高分子量ポリエチレン内層ＦＩ’Ｌ
Ｐ外層からなる複合管に、各種の方法により接合できる
。たとえは、該複合管の外径より同等以上の内径を有す
るゴム、または弾性を有する合成樹脂類からなるパイプ
を予め成形しておき、これに該複合管を機械的に−はめ
込む方法、あるいははめ込゛んだ後パイプを加熱収縮に
より密着させる方法、あるいは押出コーティング、塗■
方式、パウダーコーティング等の各攬コーティング方法
により製造できる。

本発明の複合管の寸法は自由であって、内径１３■以下
の小口径管から３０００■以上の大口径管も可能である
。また、各層の厚みは複合管の使われ方と経済性の点か
ら選定されるが、超高分子１ホリエチレン層とＦ）ＬＰ
層の厚みの比が、）ｌＩｌｌ常１／１０〜ｌ　Ｏ／　１
の範囲が望ましくより好ましくけ１７５〜５／１の範囲
にある。超高分子量ホリエチレン鳩が薄過ぎる場合は耐
摩耗性寿命が短いものとなり、ＦＲＰ層が薄過ぎる場合
は、耐圧強度、剛性が低いものとなってしまう。最外層
にゴム、または弾性を廟する合成樹脂類を使用する場合
は、通常厚みＶｉｏ、ｓ−以上、より好ましくは１ｍｍ
以上であることが、望ましい。

パイプの接続は、従来公知の方法が採用できる。

たとえば、実施例にあるように第１図の如き管端を形成
して、ゴム輪により確実に接合できる。

以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

なお、本発明において超高分子量ポリエチレンの分子量
は、１３５℃でデカリン溶液の粘度測定より次式で決定
した。

（固有粘度）＝６．８Ｘ１０’（分子ｊ１）０・６７実
施例 粘度法による平均分子量が２５０万の超高分子量ポリエ
チレンｔ、押出機を用いて、内径１３０■、厚み３糟の
パイプを成形した。これを長さ１０３０■に切断して外
径１３０■の鉄芯にはめ込み、第１図に示すように、フ
ィラメントワインディング機により、超高分子量ポリエ
チレンバイブ１の外周Ａ部（９７４＠ｍ）を厚み２■、
Ｂ部をフランジ状に２８２層２を形成した。得られた複
合パイプの超高分子ポリエチレンパイプ１の両管端Ｓを
熱によりフランジ状に加工した。これを複合バインダ（
１）とする。

使用したフィラメントワインディングの各条件は１次の
とおりである。

熱硬化性樹脂：日本ユヒカ社製イソ系不飽和ポリエステ
ル樹脂４５２１　ＡＰＴ−２Ａ硬化条件：硬化剤として
メチルエチルケトンパーオキサイド０．５部を用いて、
常温で硬化させた。

ガラス繊維：　ＰＰＧ社製２０７７　（７３５ＴＥＸ　
）ガラス繊維の巻き万二ローピンクを８本引きそろえて
、６０℃の角度にワインディングした。

ガラス瞭維含量二燃焼残査法から求めたところ約７０車
量ルであった。

さらに、第２Ｆ５Ｖ！４に示すように複合パイプ（りの
外局のＣ部分に、厚み３■の下記配合組成パ加硫した天
然ゴム／クロロブレンゴムシート３に、Ｎｍ架橋型クロ
ロブレン系接着剤（「チップトップ」（チップトップジ
ャパン社製）に［デスモジュールＲｊ　（バイエル社製
）を７１量駕添加）を用いて接着し、一体化して複合パ
イプ（１）を製造した。

接着の際は、接着力を高める為、複合／；イブ（りのＦ
ＲＰ面管サンドペーパーで粗面化した。一方、ゴムシー
ト面の汚れはトルエンで除去した。

ゴムシートの配合 スモークドシート◆３　　　　　　　　　　７ｆ１．Ｏ
ｌ量部ネオプレンＷＭ−１３０，０ 能鉛華　　　　　　　５．０ ステアリン酸　　　　　　　　　　　　　　１．０マグ
ネシア　　　　　　　　　　　　　　　２．０硫　　　
黄　　　　　　　　　　　　　　　　２．０パラフイン
ワツクス　　　　　　　　　　　　１．５耐オゾン老化
防止剤　　　　　　　　　　　１．２プロセスオイル　
　　　　　　　　　　　　８．０白艶化００　　　　　
　　　　　　　　　３ｏ−。

ＦＢＦカーホンブラック　　　　　　　　　１０．０Ｆ
Ｔカーボンブラツク　　　　　　　　　２０．０促進剤
ＭＢＴ８　　　　　　　　　　　　　０．７促進剤ＤＯ
ＴＧ　　　　　　　　　　　　　　ｎ、３計　　　　　
　　　　　　　　　　１８１．７上記配合は、耐候性、
耐薬品性、接着性、耐摩耗性、軽量性の優れた保―膜を
与える一０複合パイプ（りと従来の鋼管の特性値を比較
すると第１表のとおりである。

第　　１　　　表 また、複合パイプ（１）と（１）を、生コンクリーート
の輸送パイプとして、従来便用されている鋼管に接続し
、とのパイプに普通コンクリートを平均吐出量２０ｆＦ
ｌ”／ｂｒ、吐出圧約２５〜／（２で輸送したところ、
＆輸送量が約１００００ｆｆｌ”の時点で鋼管は摩耗の
ため使用不ロＪ能になったのに対して、複合パイプ（１
）ν（Ｉ）共に問題なく使用できた。特に、従来の鋼管
は作業中に突起物に当って容易に凹みを生じ、かかる鋼
管でコンクリート輸送を行なうと４０００〜６００ＯＦ
Ｆｌ”の総輸送量で破裂に至ることがあり、労働災害面
の危険が大きい。この点、複合パイプ（１）は外傷に対
しても安全であった。

本発明の複合パイプは、軽量性１強靭性（耐圧強度、衝
撃Ｉｌｌ！ｉＷＬ共に充分で）、耐摩耗性、耐腐食性を
同時に満足する。

管内面が滑らかであることから、流速係数は大きく、経
年変化４少いため、鋼管、コンクリート管等に比してサ
イズダウンできる。

施工性に優れ、接続も簡単である。

軽いため、取扱いが容易で１作業の安全性が高く、パイ
プに傷つき難く、藁屑ヒルの建築工事用パイプにも好適
である。

耐摩耗性、耐腐食性に優れることがら、各種スラリー輸
送に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明を説明する実施例における複合パイプ
（１）の長さ方向断面図、第２図は１本発明を説明する
実施例における複合パイプ（薦）の長さ方向＃＊図であ
る。図中、１は超高分子量ポリエチレンパイプ％　２は
ＦＲＰ層、３けゴム層、ＡＦｉ超島分子ｔポリエチレン
パイプ１ＫＦＲＰｆｉ＊が厚み２■に形成される部分、
Ｂｒａｔ超高分子量ホリエチレンハイブＩＫＦＲＰ層２
が７ランジ状に形成される部分、０はＦＲＰ層２にゴム
層３が形成される部分を示す。 特許出願人　旭化成工業株式会社 特許出願人　株式会社ミツウマ 第１図 ■ 菖 ■ 第２ｖＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａ　内層が粘度法による平均分子量が７０万以上の超高
   分子量ポリエチレンで、それに接し念外層が繊維強化プ
   ラスチック（ＦＲＰ）とからなることを特徴とする複合
   パイプ ２　内層が粘度法による平均分子量が７０万以上の超高
   分子量ポリエチレンで、それに接し次外側の中間層が繊
   維強化プラスチック（ＦＲＰ）で、さらに中間層の外側
   に外層としてゴム、または弾性を有する合成樹脂類から
   なることを特徴とする複合パイプ ３　繊維強化プラスチックが、強化材としてガラス繊維
   、カーボン繊維、芳香族ポリアミド線維。 金属繊維の群から選はれた１種以上の繊維を使用してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項および第一項
   記載の複合パイフ リ　繊維強化プラスチックが、樹脂として不飽和ポリエ
   ステル樹脂、エホキシ樹脂、エポキシアクリレート系樹
   脂、フェノール樹脂の群から選はれた１種以上の熱硬化
   性樹脂を使用していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項および第２項記載の複合パイプ ま　繊維強化プラスチックが、フィラメントワインディ
   ング法、ハンドレイアップ法、引抜き法、遠心成形法の
   群から選はれた１１！１以上の成形方法で成形されてな
   ることｔ％徴とする特許請求の範囲第１項および第２項
   記載の複合バイブロ　超高分子量ポリエチレン層とＦＲ
   Ｐ層が強固に接着されてなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項および第２項記載の複合パイプ２　超高分
   子量ポリエチレン層とＦＲＰ層の厚みの比がｌ／１０〜
   １０／ｌの範囲にあることｆｆｉ％徴とする特許請求の
   範囲第７項および第２項記載の複合パイプ Ｌ　内層が粘度法による平均分子量が７０万以上の超高
   分子量ポリエチレンで、それに接した外層が繊維強化グ
   ラスチック（ＦＲＰ）とからなる摩耗性および／もしく
   は腐食性流体の輸送に使用されること１−特徴とする複
   合パイブタ　内層が粘度法による平均分子量が７０万以
   上の超高分子量ポリエチレンで、それに接した外側の中
   間層が繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で、さらに中間
   層の外側に外層としてゴムまたは弾性を有する合成樹脂
   類からなる摩耗性および／もしくけ腐食性流体の輸送に
   使用されることを特徴とする複合パイプ ＩＯ摩耗性および／もしくは腐食性流体が、生コンクリ
   ートであることを特徴とする特許請求の範囲第３項及び
   第９項記載の複合パイプ