JPH07144372A - 繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、表面層と合成樹脂管との界面
の剥離のない、強度の優れた繊維強化熱可塑性樹脂複合
管を容易に製造することにある。 【構成】熱可塑性樹脂管の外周に、軟化温度の異なる二
種類の繊維よりなり、且つ、軟化温度の低い繊維が、熱
可塑性樹脂管と熱融着性を有する熱可塑性樹脂繊維であ
る繊維束を、巻き付け又は編み組することにより、熱可
塑性樹脂管に表面層を設け、積層熱可塑性樹脂管を製造
する第一工程及び得られた積層熱可塑性樹脂管を、二種
類の繊維のうちの軟化温度の低い熱可塑性樹脂繊維の軟
化温度以上、且つ、二種類の繊維のうちの軟化温度の高
い繊維の軟化温度より低い温度に加熱し、熱可塑性樹脂
管と表面層を融着一体化する第二工程からなることを特
徴とする。

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。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化熱可塑性樹脂複合管は、金属よ
りなる管に比して軽量で錆びず、又、熱可塑性樹脂管に
比して高強度であるため、配管用部材や構造部材等とし
て広く用いられている。

【０００３】特開昭５７−１０００３０号公報には、押
出し成形された熱可塑性樹脂管の外面に、熱硬化性樹脂
を含浸させたガラスロービングを、軸方向に沿って囲繞
した後、更に、綾掛け状にグラスヤーンを巻回し、紫外
線、遠赤外線により硬化させ中間層を形成し、その後、
中間層表面に熱可塑性樹脂を被覆し、保護層を形成し、
繊維強化熱可塑性樹脂複合管を製造する方法が開示され
ている。又、特開平２−１６５９３０号公報には、熱可
塑性樹脂管の外周に、熱可塑性樹脂と連続繊維からなる
繊維複合材を巻き付けて、繊維強化熱可塑性樹脂複合管
を製造する方法が開示されている。

【０００４】しかし、前者では、中間層に、熱硬化性樹
脂を用いているため、熱可塑性樹脂管と中間層、及び、
中間層と保護層との接着性が不十分であり、界面での剥
離を生ずるといった問題があった。又、後者では、巻き
付ける繊維複合材が、柔軟性に欠けるため、管に巻き付
ける際、繊維複合材を加熱等の方法により柔らかくする
必要があり、又、繊維複合材が、テープ状、紐状である
ため巻き付ける際、空気を巻き込むため、管と繊維複合
材との密着性が低下し、長期間の使用や高温高圧下で使
用した場合、界面の剥離を生ずるといった問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面層と熱
可塑性樹脂管との接着性及び強度の優れた繊維強化熱可
塑性樹脂複合管を容易に製造しうる方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明で用いられる熱可
塑性樹脂管を構成する熱可塑性樹脂は、得られる繊維強
化熱可塑性樹脂複合管の用途に合わせて、適宜選択すれ
ばよく、特に限定されず、例えば、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
ーテルケトン等が挙げられる。

【０００７】熱可塑性樹脂は、単独で用いられても、併
用されてもよく、必要に応じて、物性を損なわない範囲
で、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、繊維、充填剤、加工助剤、改質
剤等が添加されてもよい。熱可塑性樹脂管の製造方法と
しては、特に限定されず、例えば、押出し方法を用いて
製造する方法が挙げられる。

【０００８】本発明で用いられる二種類の繊維のうちの
軟化温度の低い熱可塑性樹脂繊維は、熱可塑性樹脂管と
熱融着性を有していれば、特に限定されず、例えば、ア
ラミド、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リビニルアルコール、ポリオキシメチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート等からなる熱可塑性樹脂繊維が挙げら
れる。

【０００９】ここで、熱可塑性樹脂管を構成する熱可塑
性樹脂と二種類の繊維のうちの軟化温度の低い熱可塑性
樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂の組み合わせは、同一
の熱可塑性樹脂を用いるのが好ましいが、異種であって
もよく、例えば、前者が、ポリプロピレンの場合は、後
者として、ポリプロピレン及びポリエチレンが、前者
が、ポリアミドの場合には、後者として、ナイロン及び
ポリエチレンテレフタレートが、前者が、ポリカーボネ
ートの場合には、ポリエチレンテレフタレートが好まし
い。

【００１０】本発明で用いられる二種類の繊維のうちの
軟化温度の高い繊維は、特に限定されず、例えば、上記
の二種類の繊維のうちの軟化温度の低い熱可塑性樹脂繊
維を構成する熱可塑性樹脂と同様の熱可塑性樹脂よりな
る繊維；ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機繊
維；絹、綿、セルロース、麻等よりなる有機繊維等が挙
げられ、特に、ガラス繊維、炭素繊維を用いることは、
強度の優れた繊維強化熱可塑性樹脂複合管が得られ、好
適である。

【００１１】更に、軟化温度が、二種類の繊維のうちの
軟化温度の低い熱可塑性樹脂繊維の軟化温度以上、且
つ、二種類の繊維のうちの軟化温度の高い繊維の軟化温
度より低い温度である、繊維を、適宜混合してもよい。
なお、かかる繊維は、上記熱可塑性樹脂からなる繊維、
無機繊維、有機繊維のいづれであってもよい。

【００１２】又、上記繊維の平均径は、太いと、繊維の
柔軟性が低下し、巻き付け又は編み組が困難となり、
又、細いと、巻き付けや編み組時に繊維が切れることが
あるので、１μｍ〜１ｍｍが好ましい。

【００１３】本発明で用いられる繊維束中の繊維の数
は、少ないと、巻き付けや編み組時に、繊維が切れるこ
とがあり、又、多いと、繊維束が太くなりすぎ、巻き付
け又は編み組が困難となり、得られる繊維強化熱可塑性
樹脂複合管の表面層と熱可塑性樹脂管との界面の融着性
が低下することがあるので、１００〜１００，０００本
が好ましい。

【００１４】繊維束の径は、太いと、巻き付けや編み組
が困難となり、又、細いと、繊維束が切れることがある
ので、０．１〜１０ｍｍが好ましい。

【００１５】又、繊維束の形態は、特に限定されず、得
られる繊維強化熱可塑性樹脂複合管の用途や口径に応じ
て、ロービング状、ストランド状、ヤーン状等のものを
適宜選択すればよい。

【００１６】繊維束中、軟化する軟化温度の低い熱可塑
性樹脂繊維の量は、少ないと、熱可塑性樹脂管と表面層
の熱融着性が低下し、又、多いと、得られる繊維強化熱
可塑性樹脂複合管の強度が低下するので、繊維束中３０
〜９０重量％であるのが好ましい。

【００１７】本発明の第一工程は、熱可塑性樹脂管の外
周に、繊維束を、巻き付け又は編み組することにより、
熱可塑性樹脂管に表面層を設け、積層熱可塑性樹脂管を
製造する工程である。

【００１８】巻き付け又は編み組する方法は、特に限定
されない。巻き付けする場合は、一方向にのみ巻き付け
ても、多方向から巻き付けてもよいが、多方向から巻き
付けることは、得られる繊維強化熱可塑性樹脂複合管の
耐内圧性及び耐衝撃性が向上し、好適である。

【００１９】巻き付けする角度は、特に限定されない
が、小さいと、得られる繊維強化熱可塑性樹脂複合管の
耐圧性が低下し、又、大きいと、繊維強化熱可塑性樹脂
複合管の生産性が低下するので、３０〜８５°となるよ
うに巻き付けるのが好ましい。

【００２０】編み組する場合は、編み組紐成形機（ブレ
ーダー）を用いることができる。編み組の角度は、特に
限定されないが、巻き付ける場合と同様の理由で、繊維
強化熱可塑性樹脂複合管の長尺方向から見て、編み組さ
れた繊維束同士の角度が、３０〜１７０°となるように
編み組むのが好ましい。

【００２１】又、繊維束を、巻き付け又は編み組する場
合に、合成樹脂管の内面に内コアを設けることは、合成
樹脂管の変形防止、並びに、成形安定性の向上を図るこ
とができ好適である。

【００２２】本発明の第二工程は、得られた積層熱可塑
性樹脂管を、二種類の繊維のうちの軟化温度の低い熱可
塑性樹脂繊維の軟化温度以上、且つ、二種類の繊維のう
ちの軟化温度の高い繊維の軟化温度より低い温度に加熱
し、熱可塑性樹脂管と表面層を融着一体化する工程であ
る。

【００２３】ここで、本発明における軟化温度とは、熱
可塑性樹脂繊維の場合には、ビカット軟化温度を、無機
繊維の場合には、溶解する温度を、有機繊維の場合に
は、燃焼する温度をいい、ビカット軟化温度は、ＪＩＳ
Ｋ７２０６に準拠して測定できる。

【００２４】積層熱可塑性樹脂管の加熱は、二種類の繊
維のうちの軟化温度の低い熱可塑性樹脂繊維の軟化温度
以上、且つ、二種類の繊維のうちの軟化温度の高い繊維
の軟化温度より低い温度にする必要がある。

【００２５】この際、熱可塑性樹脂管が変形しない範囲
で加熱するのが好ましい。従って、加熱により軟化する
熱可塑性樹脂繊維の軟化温度は、熱可塑性樹脂管の溶融
温度より５０℃高い温度以下であることが好ましい。

【００２６】ここで、溶融温度とは、熱可塑性樹脂の結
晶状態が、完全に失われる状態をいい、ガラス転移温度
をＴｇとすると、一般に、非対称性の熱可塑性樹脂の場
合には、３×Ｔｇ／２、対称性の熱可塑性樹脂の場合に
は、２×Ｔｇで表せる式で求めることができる。

【００２７】又、積層熱可塑性樹脂管を加熱し、熱可塑
性樹脂管と表面層を融着一体化する際、熱可塑性樹脂管
の内側を加圧することは、熱可塑性樹脂管と表面層との
融着性を向上させ、好適である。

【００２８】加圧の程度は、加熱温度により異なるが、
低いと、効果がなく、又、高いと、熱可塑性樹脂管が破
損することがあるので、０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ² が好
ましい。

【００２９】又、得られた繊維強化熱可塑性樹脂複合管
の外面に、樹脂からなる被覆層を設けることは、繊維強
化熱可塑性樹脂複合管の強度が向上し好適である。

【００３０】

【作用】本発明では、繊維束を直接、熱可塑性樹脂管の
外面に巻き付け又は編み組するため、繊維束と熱可塑性
樹脂管との間に、空気溜まりを発生させること無く、繊
維束と熱可塑性樹脂管との密着性を向上させることがで
きる。その上で、繊維束中の繊維の一部を軟化させ、表
面層と熱可塑性樹脂管との融着一体化を図るため、両者
間の融着性が優れたものとなる。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）先端に金型が設けられた、押出機を用い
て、ポリプロピレン（住友化学社製商品名住友ノーブレ
ン Ｄ５０１）を押出し、内径２５ｍｍ、外径２９ｍｍ
のポリプロピレンよりなる熱可塑性樹脂管（溶融温度１
６０℃）を連続的に押出し成形しつつ、該熱可塑性樹脂
管の外面に、巻き付け機を用いて、ポリプロピレン（軟
化温度１５０℃）繊維及びガラス繊維よりなる繊維束
（東洋紡社製 商品名コミングヤーン ガラス繊維の含
有率 ５０重量％）を、熱可塑性樹脂管の押出し方向に
対して、左巻きに巻いた後、更にその上から右巻きに巻
いた。

【００３２】得られた積層熱可塑性樹脂管を、１８０℃
に加熱し、ポリプロピレン繊維を軟化、表面層と熱可塑
性樹脂管を融着一体化させ、内径２５ｍｍ、外径３２ｍ
ｍの繊維強化熱可塑性樹脂複合管を得た。

【００３３】得られた繊維強化熱可塑性樹脂複合管の強
度及び界面剥離性を以下の方法により測定した。

【００３４】（強度）得られた繊維強化熱可塑性樹脂複
合管に、一気圧下８５℃の水を、１０ｋｇ／ｃｍ² の圧
力で、連続的に流した。その結果、３時間後、繊維強化
熱可塑性樹脂複合管に、変化はなかった。

【００３５】（界面剥離性）得られた繊維強化熱可塑性
樹脂複合管に、一気圧下８０℃及び２５℃の水を圧力を
かけずに、交互に流した。これを、３，０００、５，０
００、１０，０００回繰り返した後、繊維強化熱可塑性
樹脂複合管の表面層と熱可塑性樹脂管との界面の状態を
目視観察した。その結果、１０，０００回繰り返した後
も、界面の状態に、開始当初と比して、何ら変化はなか
った。

【００３６】（実施例２）実施例１と同様にして、ポリ
プロピレンよりなる熱可塑性樹脂管を連続的に押出し成
形しつつ、実施例１で用いられた繊維束を、編み組紐成
形機（村田機械社製 商品名ニュ−ジョイントブレイダ
−）の各ボビンに取り付け、熱可塑性樹脂管の外面に、
繊維束同士の角度が９０℃となるように編み組した。

【００３７】得られた積層熱可塑性樹脂管の引取方向の
一端に内栓をし、内圧発生機（シンコウ産業社製 商品
名ＡＨＶ−８）を用いて、０．５ｋｇ／ｃｍ² に加圧し
つつ、積層熱可塑性樹脂管を、１９０℃に加熱し、ポリ
プロピレン繊維を軟化、表面層と熱可塑性樹脂管を融着
一体化させた後、冷却し、内径２５ｍｍ、外径３２ｍｍ
の繊維強化熱可塑性樹脂複合管を得た。得られた繊維強
化熱可塑性樹脂複合管の強度及び界面剥離性を実施例１
と同様の方法で測定し、その結果を以下に示す。

【００３８】（強度）３時間後、繊維強化熱可塑性樹脂
複合管に、変化はなかった。

【００３９】（界面剥離性）１０，０００回繰り返した
後も、表面層と熱可塑性樹脂管との界面の状態に、開始
当初と比して、何ら変化はなかった。

【００４０】（比較例）ガラス繊維（日東紡社製 商品
名グラスロービングＲＳ４４０ＲＲ−５１７ＦＳ）に粉
体状ポリプロピレン（住友化学社製 商品名住友ノーブ
レン Ｄ５０１）を付着させた後、加熱、溶融し、幅２
ｃｍの繊維複合体を得た。

【００４１】次に、実施例１と同様にして、ポリプロピ
レンよりなる熱可塑性樹脂管を連続的に押出し成形しつ
つ、得られた繊維複合体を、巻き付け機を用いて、１５
０℃の熱風を吹き掛け、柔らかくしつつ、該熱可塑性樹
脂管の外面に、実施例１と同様にして、巻き付け、表面
層を設け、複層熱可塑性樹脂管を得た。

【００４２】得られた複層熱可塑性樹脂管を、１８０℃
に加熱し、ポリプロピレンを軟化、表面層と熱可塑性樹
脂管を融着一体化させた後、冷却し、内径２５ｍｍ、外
径３２ｍｍの複合管を得た。得られた複合管の強度及び
界面剥離性を実施例１と同様の方法で測定し、その結果
を以下に示す。

【００４３】（強度）２５分後、複合管が、膨張破裂し
た。

【００４４】（界面剥離性）３，０００回繰り返した
後、表面層と熱可塑性樹脂管との界面に、当初と比し
て、何ら変化はなかったが、表面層と熱可塑性樹脂管と
の間に、５，０００回繰り返した後、２ｍｍの剥離が、
１０，０００回繰り返した後、５ｍｍの剥離があった。

【００４５】

【発明の効果】本発明である繊維強化熱可塑性樹脂複合
管の製造方法は、上記の通りであり、本発明によれば、
表面層と熱可塑性樹脂管との界面の剥離のない、強度の
優れた繊維強化熱可塑性樹脂複合管を容易に製造するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２９Ｄ 23/00 2126−4Ｆ Ｆ１６Ｌ 11/08 Ｂ // Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｌ 23:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂管の外周に、軟化温度の異な
   る二種類の繊維よりなり、且つ、軟化温度の低い繊維
   が、熱可塑性樹脂管と熱融着性を有する熱可塑性樹脂繊
   維である繊維束を、巻き付け又は編み組することによ
   り、熱可塑性樹脂管に表面層を設け、積層熱可塑性樹脂
   管を製造する第一工程及び得られた積層熱可塑性樹脂管
   を、二種類の繊維のうちの軟化温度の低い熱可塑性樹脂
   繊維の軟化温度以上、且つ、二種類の繊維のうちの軟化
   温度の高い繊維の軟化温度より低い温度に加熱し、熱可
   塑性樹脂管と表面層を融着一体化する第二工程からなる
   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。