JP3061413B2 - 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
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Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は熱可塑性樹脂粉末含浸ガラス繊維のロービン
グからチューブまたはパイプの製造法、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
はパイプの製造法及びそれにより製造されたパイプに関
する。
グからチューブまたはパイプの製造法、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
はパイプ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、しかもパイプが熱変形
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。
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、しかもパイプが熱変形
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、今発明された。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。
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、今発明された。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け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。
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け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。
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。
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。
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、このようなガラス繊維が形成プ
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／または加撚す
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。
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、このようなガラス繊維が形成プ
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／または加撚す
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。
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。
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。
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。
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。
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が使用し得る。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重量％である。一つの
好適な樹脂はポリプロピレンである。
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重量％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11月９日に出願さ
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12日に出願された米国特許出
願第07/024,953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、ブッ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、連続繊維がブッシュから出
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
成材を固化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。
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11月９日に出願さ
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12日に出願された米国特許出
願第07/024,953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、ブッ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、連続繊維がブッシュから出
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
成材を固化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け角度は約60度に合
わせられる。
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け角度は約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
プレプレグロービ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。
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
プレプレグロービ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。
工業上の利用可能性 組成及び範囲 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メッシュ（更に好ましく115メッシュ、最も
好ましくは200メッシュ）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枝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（Polyox）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。
し、かつ80メッシュ（更に好ましく115メッシュ、最も
好ましくは200メッシュ）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枝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（Polyox）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8SF/Mで回転する4.13cm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。
所定の巻付け角度の幾つかの巻付けの後に、マンドレル
をポリスチレン／ガラス繊維巻付け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。
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8SF/Mで回転する4.13cm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。
所定の巻付け角度の幾つかの巻付けの後に、マンドレル
をポリスチレン／ガラス繊維巻付け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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０８Ｌ 23/10 71:02） (72)発明者 アームストロング ゴードン パトリッ ク アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 18249 シュガーローフ クリンガー ドライヴ 18 (72)発明者 ミラー ディヴィッド ジョージ アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 29625 アンダーソン リージェンシー サークル 101 (56)参考文献 特表 平５−507675（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 5/08 B29D 23/00 C08L 23/10 C08L 71/02 C08K 5/544 C03C 25/02 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (4)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
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