JPH03243333A - 繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温加圧下で好適に使用される繊維強化熱可
塑性樹脂管及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から合成樹脂管は、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、この合成樹脂管は、金属製管に比較し
て耐圧性および耐衝撃性において劣っている。そこで、
これらの合成樹脂管に耐圧性および耐衝撃性を持たせた
ものとして、熱可塑性樹脂から成形された内層管の外周
に繊維で補強した繊維強化熱可塑性樹脂からなる強化層
を設け、更にこの強化層の外周に熱可塑性樹脂層を被覆
してなる繊維強化およびその製造方法が提案されている
（例えば特開昭６３−１５２７８６号公報参照）。この
繊維強化の製造方法は、芯材となる内層管を表面が溶融
する温度まで加熱しながら内層管の外周にフィラメント
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
巻回して融着する方法や、補強繊維を内層管の外周に巻
回した後、内層管を表面が溶融する温度まで加熱して融
着する等により、強化層を設けた後、この強化層の外周
に熱可塑性樹脂を押出して被覆し加熱するのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記従来の製造方法では、熱可塑性樹脂から成形
された内層管の外周に補強繊維を融着させるためには、
内層管の表面が融着する温度になるまで管を加熱する必
要がある。その場合、加熱により軟化した内層管は、巻
回する補強繊維の張力によって変形し易く、そのため寸
法精度の高い繊維強化熱可塑性樹脂管を得ることが困難
であると言う問題がある。

ところで、塩素化塩化ビニル樹脂管は、金属製管に比較
して耐蝕性に優れるとともに、５０〜８０°Ｃ程度の高
温度でもかなりの耐圧強度を有する上、耐熱変形性にも
優れ、軽量、施工が簡単、安価等の理由で、給水用は言
うまでもなく、給湯用にも広く用いられている。そこで
、塩素化塩化ビニル樹脂を内層管の素材とし、この外周
をガラス繊維補強熱硬化性樹脂の補強層で補強するよう
にすれば、所期のものを得る近道であると考えた。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、塩素化塩化ビニ
ル樹脂製の内層管と繊維複合体との融着が良好で繊維補
強効果が優れ、しかも内層管の変形が起こらない、寸法
精度の高い繊維強化熱可塑性樹脂管を提供しようとする
ものである。

〔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、熱可塑
性樹脂を押出して内層管を成形し、該内層管の外面に多
数のフィラメントよりなる補強繊維に熱可塑性樹脂が保
持されてなる繊維複合体を巻回あるいは囲繞して融着せ
しめる繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法において、前
記内層管を塩素化塩化ビニル樹脂を用いて成形し、前記
繊維複合体を構成する熱可塑性樹脂として、前記内層管
を形成する塩素化塩化ビニル樹脂よりも塩素含有率が低
い塩素化塩化ビニル樹脂を用いることを特徴とするもの
である。

一般にこのような繊維強化管で高い補強効果を得るため
には、内層管と補強層との融着を良好にすることが必要
であり、このため内層と補強層とに用いられる樹脂が同
一か、あるいは相溶性の良好な樹脂とすることが好まし
く、熱可塑性樹脂性の内層管に対しては、熱可塑性樹脂
を用いた補強層を配するのが効果的である。従って塩素
化塩化ビニル樹脂製内層管に対しては、塩素化塩化ビニ
ル樹脂を用いた補強層とするのである。

本発明において内層管となる塩素化塩化ビニル樹脂管は
、塩素化塩化ビニル樹脂に、目的に応じて熱安定剤、滑
剤、可塑剤、顔料、充填材、加工助剤、改質剤等の添加
物を配合したｍ酸物を、スクリュー式押出機によって加
熱混練し、金型を通過させて成形する。なお塩素化塩化
ビニル樹脂は、目的に応して単独あるいはこれと相溶性
の良い樹脂（例えば塩化ビニル樹脂）との混合樹脂であ
ってもよい。

本発明において内層管の外周に巻回される繊維複合体は
、多数のフィラメントからなる補強繊維に、塩素化塩化
ビニル樹脂が含浸され、保持されてなるものである。繊
維複合体の厚さは、薄すぎると補強効果が充分でなく、
厚過ぎると巻回するのが困難となるので０．１〜２ｍｍ
の範囲、巾は５〜５０皿のものが好適に用いられる。

本発明に使用される補強繊維としては、ガラス繊維、炭
素繊維、金属繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロ
ン繊維等の有機合成繊維等が挙げられ、直径１〜４０μ
ｍのフィラメント数十〜数千本より構成されるロービン
グまたはヤーンから形成されたひも状、テープ状のもの
が一般的に使用される。

上記フィラメントに含浸される塩素化塩化ビニル樹脂は
、前記内層管の塩素化塩化ビニル樹脂よりも塩素含有率
が低く、従って内層管の樹脂よりも軟化温度および溶融
温度が低いものであれば特に制限されない。

補強繊維のフィラメントに塩素化塩化ビニル樹脂を含浸
させて繊維複合体を造るには、フィラメントからなるロ
ービングあるいはヤーン等のストランド状の補強繊維を
、 ■粉体状の塩素化塩化ビニル樹脂の流動床中を通過させ
て繊維に樹脂を付着させる、■粉体状の塩素化塩化ビニ
ル樹脂を分散した液体の槽中を通過させた後に乾燥する
、■溶融した塩素化塩化ビニル樹脂の槽中を通過させた
後乾燥し、そのまま繊維複合体とする、あるいは樹脂を
一旦加熱溶融させる、■更に、上記■■■で繊維に付着
した樹脂を、加熱ロールを通過させる等の方法で加熱加
圧して紐状あるいはテープ状に成形する、等の方法で行
うことができる。なお■■のままで使用することも可能
であるが、粉状の樹脂が繊維に「まふされている」状態
であり、脱落しやすいので■、もしくは■の方法によっ
て造ることが望ましい。

補強繊維の含有量、繊維複合体中に５〜８０容量％とす
るのが好適である。補強繊維の量が５容量％未満では補
強効果が充分に得られ難く、８０容量％を超えると内層
管の界面との融着が困難となる。なお、ここで言う融着
とは、双方の樹脂を溶融状態になるまで加熱し圧着した
ものが、冷却後にその界面から容易に切断されることの
ない状態を言う。

更に本発明の製造方法を図面によって説明する。

第１図は、前記■のようにして形成したテープ状の繊維
複合体を用いて、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管を製
造するための製造装置の一例を示す概略説明図である。

■は塩素化塩化ビニル樹脂を溶融混練して押出す押出機
である。押出機１の先端には、押出機１より押出した溶
融塩素化塩化ビニル樹脂を中空管状の内層管３に成形す
る金型２が取付けられ、金型２の前方には、金型２より
押出した内層管３の周囲を回転し、内層管３の外周にテ
ープ状の繊維複合体４を巻回する２組の巻回装置５，５
が設けられている。各巻回装置５，５上には繊維複合体
４を巻きつけたボビン状の巻出機５ａ、　５ａがそれぞ
れ２個取り付けられていて、図示されていない駆動装置
により内層管３の周囲を回転し、各巻出機５ａ、　５ａ
からテープ状の繊維複合体４を巻き出して、内層管３の
外周にヘリカル状に巻回するように構成れている。なお
、２組の巻回装置５，５は互いに反対方向に回転するよ
うに構成されている。各巻回装置５の前方近傍には熱風
式加熱装置６．６が設けられていて、内層管３の外周に
巻回された繊維複合体４を加熱可能となされている。更
に前方には、内層管３の外周に繊維複合体４を２層に巻
回された管状体１１の外周に、塩素化塩化ビニル樹脂を
被覆するためのクロスヘツド金型８が取り付けられた押
出機７、水槽等の冷却装置９、引取機１０が設置されて
いる。

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。

熱安定剤、滑剤、その他必要な添加物を加えた塩素化塩
化ビニル樹脂を押出機１で溶融混練し、金型２を通過さ
せて内層管３を押出成形する。

金型２から押出された内層管３の外周に、テープ状に形
成された繊維複合体４を第一の巻回装置５の巻出機５ａ
、　５ａから巻き出して、隙間および重なりが発生しな
いようにヘリカル状に巻回し、熱風式加熱装置６により
熱風を繊維複合体４の周囲から噴射して繊維複合体４中
の塩素化塩化ビニル樹脂を加熱溶融し、内層管３と融着
させて、第一層目の補強層を形成する。続いて第二の巻
回装置５によって、第二層目の補強層を第−層と逆方向
にヘリカル状に巻回し、同様にして管状体１１を成形す
る。このように、第一層目と第二層目の補強層を逆方向
に巻回することによって、同方向に巻回した場合に比べ
、管に応力が働いても繊維のズレが発生し難く、優れた
補強効果を発揮させることができる。

内層管に繊維複合体を巻回、融着し、補強層を形成する
方法としては、円周方向に巻回する方法が簡単且つ合理
的であるが、管軸方向の強度、寸法精度が要求される場
合は、繊維複合体を管軸方向に沿って囲繞した状態で融
着してもよい。

なお、内層管３の外周に繊維複合体４を巻回、融着する
際、内層管３が変形するのを防止するためには、金型２
の押出方向に突出する延長コアを設け、この延長コア上
で繊維複合体４を巻回する、あるいは、金型２の先端よ
り内層管３の内部に冷却用の空気を吹き込み、内層管３
の内面を冷却しつつ繊維複合体４を巻回する等の変形防
止対策を講してもよい。

続いて管状体１１を、押出機７に取り付けられたクロス
ヘツド金型８を通過させて、管状体１１の外周に押出機
７によって加熱混練された塩素化塩化ビニル樹脂を被覆
して外層を形威し、冷却装置９で冷却し、引取機１０で
引き取って繊維強化熱可塑性樹脂管１２を得る。

第２図は、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管を製造する
ための製造装置の他の例を示す概略説明図である。上記
第１図に示す繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法は、テ
ープ状の繊維複合体を用いるものであるが、第２図の製
造方法は、ロービングまたはヤーン等のストランド状の
繊維複合体を用いるものである。

第２図において、第１図と共通する設備については、同
一符号を付して説明を省略する。

第２図において、１４はロービング状の繊維複合体１３
を内層管３の周囲管軸方向に供給する巻出装置で、その
上には、繊維複合体１３を巻きつけた複数のボビン状の
巻出機１４ａ　、　１４ａ　　・・・が取りつけられて
いて、繊維複合体１３を、金型から押出される内層管３
上に供給する。１５は巻出装置１４のすぐ次に設置され
、繊維複合体１３を加熱するための鼓形の加熱ロール、
１６は繊維複合体１３を内層管３の周囲に円周方向に巻
回する巻回装置で、その上には、同しく繊維複合体１３
を巻きつけた複数のボビン状の巻出機１６ａ　、　１６
ａ　・・・が取りつけられていて、図示されていない駆
動装置によって内層管３の周囲を回転し、各巻出機１６
ａ　、　１６ａ　　・・・から繊維複合体１３を巻き出
して、内層管３の外周に巻回するようになされている。

上記第２図の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について説明する。

第１図の場合と同様にして押出成形した内層管３の周囲
管軸方向に、巻出装置１４から巻き出したロービング状
等の繊維複合体１３を供給し、続いて鼓形の加熱ロール
１５を通して繊維複合体１３と内層管３の外面とを加熱
融着させる。次に巻回装置１６から繊維複合体１３を巻
き出して、管軸方向に補強された内層管３上に、円周方
向に繊維複合体１３を巻回し、熱風式加熱装置６によっ
て該繊維複合体１３を加熱溶融させて、管状体１７を得
る。更に、第１図の場合と同様にして管状体１７の外周
に外層を形威し、繊維強化熱可塑性樹脂管１８を得る。

巻回した繊維複合体を内層管に融着する方法としては、
金型より押出された直後の高温の内層管に、繊維複合体
を速やかに巻回して融着させてもよいし、あるいは、−
旦内層管を冷却し、その外面および繊維複合体を同時あ
るいは別個に、樹脂が溶融する程度に熱風、赤外線ヒー
ター等で加熱した後に、繊維複合体を内層管の周囲に巻
回、融着させてもよい。内層管の加熱に当たっては、そ
の外面のみが溶融し、管肉内部までは溶融しないように
、短時間に急速に行うことが好ましい。

また、上記第１図は、繊維複合体４による円周方向の補
強層が２層と、更にその上に塩素化塩化ビニル樹脂の外
層が１層の例、第２図は、繊維複合体１３による管軸方
向の補強層が１層、円周方向の補強層が１層、更にその
上に塩素化塩化ビニル樹脂の外層が１層の例を示したが
、各層の数は特にこれらに限定されることはなく、用途
、要求される強度等に応して適宜決定することができる
。

上記の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法においては、
別ラインでフィラメント間に塩素化塩化ビニル樹脂を含
浸させ、ボビン状の巻出機に巻き取って繊維複合体を製
造する繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法について述べ
たが、また更に、繊維複合体を形威しながら内層管の周
囲に連続的に巻回もしくは巻出し、融着させて補強層を
形威する製造方法であってもよい。

〔作用］ 加熱溶融した塩素化塩化ビニル樹脂を押出機から金型を
経て押出す等により内層管を成形し、巻回装置もしくは
巻出装置に設置された巻出機から繊維複合体を巻出して
繊維複合体を巻回しもしくは囲繞して、内層管および繊
維複合体を熱風式加熱装置により内層管の表面温度が繊
維複合体を構成する樹脂を融着可能な程度まで加熱し融
着させる。塩素化塩化ビニル樹脂はその塩素含有率、従
って塩素化度が高いほど熱変形温度、溶融温度が高くな
るという性質を有している。このため、繊維複合体中に
含浸させる塩素化塩化ビニル樹脂の塩素含有率を内層管
を構成する塩素化塩化ビニル樹脂の塩素含有率よりも低
くすることによって、内層管の融点あるいは熱変形温度
より低い表面温度であっても、繊維複合体中の塩素化塩
化ビニル樹脂が溶融し、繊維複合体と内層管を強固に融
着させることができる。

〔実施例］ 本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

尖施閣上（第１図参照） 押出機１で、熱安定剤、滑剤等を配合した塩素含有率６
８重量％の塩素化塩化ビニル樹脂を溶融混練し、温度約
２００″Ｃに熱した金型２によって内径２３ｍｍ、肉厚
約３閣の内層管３を押出成形後、その外表面温度が下が
らないように熱風式加熱装置６で加熱しながら、巻回装
置５により第１層目の繊維複合体４をヘリカル状に巻回
、融着させ、次いで同様にして、第２Ｎ目の繊維複合体
４を、第１層目と逆方向にヘリカル状に巻回、融着させ
て、管状体１１とした。

用いた繊維複合体４は、厚さ約０．５ｍｍ、巾約２０ｍ
ｍのテープ状で、ガラス繊維のロービングを開繊した後
、繊維間に塩素含有率６２重量％の塩素化塩化ビニル樹
脂をよく含浸させて成形した。

繊維複合体４中のガラス繊維量は３０容量％であった。

次いで管状体１１をクロスヘツド金型８を通過させて、
押出機７で溶融混練して押出した塩素化塩化ビニル樹脂
を管状体１１の外周に被覆して外層を形成し、冷却装置
９で冷却して引取機１０で引き取り、所定の長さに切断
して繊維強化熱可塑性樹脂管１２を得た。

以上のようにして得られた３層構造の繊維強化熱可塑性
樹脂管１２は、眉間の接着性が良好で、管内面の変形は
ほとんどなかった。

まあ七１（第２図参照） 塩素含有率６７重量％の塩素化塩化ビニル樹脂を用い、
実施例１と同し押出機、金型を用いて、同寸法の内層管
３を押出成形後、内層管３の周囲に、繊維複合体１３を
巻出装置ｔ　１４から巻き出し、予熱して管軸方向に配
置し、鼓形の加熱ロール１５で内層管３に押圧、融着さ
せ、次いで熱風式加熱装置６により管表面を加熱しなが
ら巻回装置１６により繊維複合体１３を管の外周に巻回
、融着させて、管状体１７とした。

用いた繊維複合体１５は、直径約０．５ｍｍのひも状で
、ガラス繊維のロービングを開繊した後、繊維間に、塩
素含有率６４重量％の塩素化塩化ビニル樹脂と塩素含有
率５７重量％の塩素化塩化ビニル樹脂の１０：１の混合
物をよく含浸させて成形した。繊維複合体１５中のガラ
ス繊維量は２５容量％であった。

次いで実施例１と同様の方法によて、管状体１７の外周
に塩素化塩化ビニル樹脂を被覆して外層を形威し、繊維
強化熱可塑性樹脂管１８を得た。

以上のようにして得られた３層構造の繊維強化熱可塑性
樹脂管１９は、層間の接着性が良好で、管内面の変形は
ほとんどなかった。

〔発明の効果］ 本発明は上記のように構成されているので、塩素化塩化
ビニル樹脂製の内層管と繊維複合体との融着が良好で繊
維補強効果に優れ、且つ寸法精度の高い繊維強化熱可塑
性樹脂管を得ることができる。

【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装置の
一例を示す概略説明図、第２図は本発明の繊維強化熱可
塑性樹脂管の製造装置の他の例を示す概略説明図である
。 １．７・・・押出機、　　　２・・・金型、３・・・内
層管、　　　　４，１３・・・繊維複合体、５．１６・
・・巻回装置、　　６・・・熱風式加熱装置、８・・・
クロスヘツド金型、９・・・冷却装置１０・・・引取機
、　　　１１．１７・・・管状体、１２、１８・・・繊
維強化熱可塑性樹脂管、１４・・・巻出装置、　　　　
１５・・・加熱ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂を押出して内層管を成形し、該内層
   管の外面に多数のフィラメントよりなる補強繊維に熱可
   塑性樹脂が保持されてなる繊維複合体を巻回あるいは囲
   繞して融着せしめる繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法
   において、前記内層管を塩素化塩化ビニル樹脂を用いて
   成形し、前記繊維複合体を構成する熱可塑性樹脂として
   、前記内層管を形成する塩素化塩化ビニル樹脂よりも塩
   素含有率が低い塩素化塩化ビニル樹脂を用いることを特
   徴とする繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法。