JPS59198120A - 管状成形品およびその製造方法 - 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】 本発明は補強ｍ維を含有するポリフェニレンスルフィド
からなる機械的性質、耐熱性および耐薬品性のすぐれた
管状成形品およびその効率的な製造方法に関するもので
ある。

ポリフェニレンスルフィド（以下ＰＰＳと略称する）は
耐熱性および耐薬品性がすぐれ、各種配管などの管状用
途に適した性能を有しているが、その成形−にの問題か
らいまだに満足すべき管状成形品としては実用化されて
いないのが現状である。すなわち耐用成形によりＰＰＳ
の管状成形品を得ようとする際には、この方法が本来管
状物に適さないことに加えて、管状物が部分的に配向し
、たとえＰＰＳに補強繊維を配合して射出成形に供して
も、成形時に補強繊維が切断され、その繊維長が著しく
減少するため機械的性質が不十分で、しかも補強繊維の
配向やウェルド強度の影響により望ましい特性を有する
管状物を得ることができない。また管状物の成形法とし
ては最も一般的な押出成形によりＰＰＳの管状成形品を
成形する際には、ＰＰＳ自体の溶融粘度が低すぎて成形
の実施が困難であり、たとえ補強繊維を加えたとしても
この問題は解決できない。さらに圧縮成形の場合にはＰ
ＰＳの冷却速度が遅いために結晶化の進行が著しく、結
晶化収縮にともなう割れが発生して良好な管状成形品を
得ることができない。

そこで本発明者らは機械的性質、耐熱性および耐薬品性
などが均衡にすぐれたＰＰＳからなる管状成形品を効率
的に製造することを目的として鋭意検討した結果、３絹
以上の長さを有する補強長繊維をＰＰＳと一体化せしめ
、次いでその複合物を溶融状態でマンドレルに巻きつけ
、圧縮成形することにより、補強ａｍの繊維長を阻害す
ることがなく、目的とする性能を十分保持した新規なＰ
ＰＳ管状成形品が容易に得られることを見出し、本発明
に到達した。

すなわち本発明は補強ｍ維を１０〜ｂ ％含有するＰＰＳからなり、補強ａ雑が実質的に３寵以
上の長さを保持していることを特徴とする管状成形品お
よび長さ３　ｚｍ以上の補強繊維およびＰＰＳを一体化
してなる線状物またはシート状物を、ＰＰＳが溶融する
温度に加熱した状態でマンドレルに均密に巻きつけ、次
いでこれを一対の管状金型または管状ロールに供給して
圧縮成形することを特徴とする実質的に３問以１−の長
さを保持した補強繊維を１０〜７０容量％含有するＰＰ
Ｓ管状成形品の製造方法を提供するものである。

本発明のＰＰＳ管状成形品は実質的に３酊以上の長さを
保持した補強繊維を１０〜７０容量％含有することによ
って、補強効果が十分なレベルに達し、しかも成形時の
結晶化収縮に起因する割れの発生が回避されるため、そ
の機械的性質は極めて高い水準となる。また本発明のＰ
ＰＳ管状成形品はＰＰＳ本来のすくれた耐熱性および耐
薬品性を保持しているため、とくに高度な機械的性質が
要求される用途以外にも、濃硫酸と濃硝酸を除く酸、ア
ルカリ、塩および各種有機薬品や油などの配管用途に極
めて有用である。さらに本発明の製造方法によると％Ｐ
Ｐ３− ８管状成形品は、長手方向および円周方向ともに連続的
に分布した補強繊維により補強されることが可能である
ため、均一な機械的性質が得られ、とくに補強繊維を規
則的に配列した構成では、補強繊維分率を大きくするこ
とが可能で、均一かつ極めてすぐれた機械的性質を有す
る管状成形品を得ることが可能である。

本発明で用いるＰＰＳとは構造式＋Ｓ）−で示される縁
り返し単位を９０モル％ＩＪ、　ｋ　、好ましくは９５
モル％す、上含む重合体であり、上記繰り返し単位が９
０モル％未満では、ポリマの結晶性が十分でなく、耐熱
性および耐薬品性の低下を招くため好ましくない。また
ＰＰＳは繰り返し単位の１０モル％未満をたとえば下記
の構造式を有する繰り返し単位で構成するとと４− これらＰＰＳは温度３００℃、みかけの剪断速度２００
８ｅＣ−１の条件下で測定した溶融粘度が５０〜５００
００　ｐｏｉｓｅ　、好ましくは１００〜５０００　ｐ
ｏｉｓｅ　の範囲にあることが適当であり、溶融粘度が
５０　ｐｏｉｓｅ　以、下では十分な機械的性質が発現
せず、また５　００００　ｐｏｉｓｅ　以」−テハ補強
繊維とＰＰＳとを複合する際に補強繊維間隙へのＰＰＳ
の含浸が不十分となって望ましい機械的性質が期待でき
ないため適当ではない。

なお本発明で用いるＰＰＳには酸化防止剤、熱安定剤、
滑剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、着色剤、充填剤および
離型剤などの通常の添加剤のほか、表面平滑性などを改
善する目的でさらに短繊維を含有せしめること、あるい
は本発明の効果を阻害しない範囲で他種ポリマを少量ブ
レンドすることも可能である。

本発明で用いる補強繊維は、３ｆｆ以上の長さを有する
ことが必要であり、補強効果の意味では５　ｗｍ以上の
長さを有することが一層好適である。これらの補強繊細
は連続および不連続いずれの形態でもよく、また製編織
された形態、規則的に配列された形態、あるいはランダ
ムに分布された形態およびそれらを組合せた形態のいず
れをとることも可能であるが、長繊維であることが重要
であり、短繊維を用いたのでは、機械的性質の補強効果
が十分でなく、成形時の結晶化収縮に起因する割れを防
止できないため好ましくない。

本発明で用いる補強繊維の種類は、ＰＰＳの溶融成形温
度において溶融または分解しないものであれば特に制限
はなく、ガラス繊維、金属繊維、アスベス１〜繊維およ
び炭線繊維などの無機繊維や、芳香族ポリアミド繊維な
どの有機繊維などが挙げられ、これらのうち一種または
二種以−にを組合せて用いることができる。またこれら
補強繊維はＰＰｓとの密着性を改善するための各種の処
理を施して用いることもできる。

なお補強繊維の中でも機械特性の改善効果および耐薬品
性の意味で炭素繊維が特に好ましく用いられ得る。

本発明における管状成形品中の補強繊維の含有量は１０
〜７０容量％、好ましくは２０〜６０容量％の範囲にあ
るのが適当である。補強繊維の含有量が１０容量％未満
では、単繊維が十分な補強効果を発現する長繊維補強で
もなお補強効果が不十分で、しかも成形時の割れ防止が
困難であり、また７０容量％を超すと、補強繊細間隙を
完全にＰＰＳで満たすことが困難となり、望ましい機械
的性質が期待できないため好ましくない。

本発明の管状成形品を製造する際に用いる補強繊維とＰ
ＰＳとを一体化してなる線状物とは、実質的に数百本〜
数十万本、好ましくは１０００〜３００００本の補強繊
維をたて方向に集束した束に、ＰＰＳを含浸または付着
してなる線状７− 物であって、含まれる補強繊維の撚りの有無、繊維長の
連続および不連続は適宜選択できる。

補強繊維束にＰＰＳを含浸または付着せしめる方法にと
くに制限はなく、たとえば（１）溶融状態のＰＰＳ中に
補強繊維束を浸漬または通過させる方法、（２）通常の
ワイヤーコーティング用のダイスを用いて補強繊維束を
溶融ＰＰＳで被覆する方法、（３）粉末状のＰＰＳを補
強繊維束に付着させＰＰＳの融点以」−に加熱する方法
および（４）前記（１）、（２）または（３）の操作に
引き続き、ＰＰＳの融点以上の温度において、少なくと
も一対のロール間を線状物のたて方向に通過せしめる方
法などが挙げられるが、とくに（４）の方法は、線状物
の状態で補強繊維間隙のＰＰＳによる完全充填が実現さ
れ、これにより一層補強効率のすぐれた管状成形品の取
得が容易となる。

また本発明における補強繊維とＰＰＳとを一体化してな
るヅート状物とは、シート状物中における補強繊細の形
態が、補強繊維を集束したストランドを製編織してなる
織物、編物、組物８− および網状物などの形態、連続長または不連続長の補強
繊維を規則的またはランダムに配列シてなる形態であっ
て、これら補強繊維とＰＰＳとを一体化してなるシート
状物であり、その厚さに特に制限はないが、管状成形品
の成形の容易さの意味では、より薄いものほど好ましく
用いられ得る。補強繊維とＰＰＳとを一体化してシー１
−状物にする方法にも特に制限はなく　、＋１１補強繊
維とＰＰＳとを重ね合せて加熱プレスする方法、（２）
クロスへラドダイを用いて補強繊維にＰＰＳを押出被覆
する方法および（３）補強繊維にＰＰＳを押出積層する
方法などが挙げられ、補強繊維が製編織された形態をと
らず規則的またはランダムに配列された形態の場合は、
本発明における前記線状物を規則的またはランダムに配
列せしめて加熱一体化する方法も可能である。また加熱
一体化の方法としては、一対の無端ベルト間に補強繊維
とＰＰＳとを供給して加熱、加圧、冷却を連続的に実施
する方法もとり得る。

本発明における補強繊維とＰＰＳとを一体化してなる線
状物またはシー１−状物をマンドレルに巻きつける方法
は、ＰＰＳが溶融状態にあれば特に制限はなく、線状物
を巻きつける方法においては、適宜マンドレル軸方向と
線状物とのなす角を選択して均密に巻きつけることが可
能であり、シー１〜状物を巻きつける方法においては、
ソート状物の幅を管状物の長さと一致させて巻きつける
方法、リボン状のシート状物をマンドレル軸方向と任意
の角度をなして巻きつける方法およびこれらを組合せｊ
こ方法などをとることが可能である。この際マンドレル
温度および雰囲気温度は必ずしもＰＰＳの融点以上であ
る必要はないが、各温度が高い程、成形品内面の表面状
態の改善および成形品中のボイドの低減の意味で好まし
い。またマンドレルの形態は、若干の抜き勾配を設ける
ことが可能であり、離型剤を塗布することも可能である
。なおマンドレルに巻きつける操作は、ＰＰＳと補強繊
維とを一体化して線状物またはシート状物を得る工程に
引き続き、Ｐ　Ｉ）　Ｓの溶融状態のまま冷却すること
なく行なうのが効率士すぐれ、巻きつける工程と平行し
て、線状物またはシーｌ−秋物をロール４（どでマンド
レルに圧着することも可能である。

本発明における一対の管状金型または管状ロールにより
実質的に圧縮成形する方法は、ＰＰＳの融点以上の温度
の金型で行なう方法およびＰＰＳの融点り、下の温度の
金型またはロールで行なう方法のいずれかを選択するこ
とが可能である。マンドレルに巻きつけられた線状物ま
たはシー１・状物中でＰＰＳが補強繊維の中に十分に含
浸していない場合、またはマンドレルに巻きつけられた
ＰＰＳがすでに固化している場合には、ｐｐｓの融点以
上の温度に設定した一対の金型により圧縮成形する必要
があり、一方含浸が十分であり、かつＰＰＳが溶融状態
にある場合は％ＰＰＳの融点以下の温度に設定した金型
で圧縮成形を行ケうか、あるいはＰＰＳの融点以下の温
度に設定された、管状成形品の断面１１− に対応した空隙を有する一対のロール間を通過せしめる
ことにより賦形と冷却を同時に行なうことも可能であり
、特に後者の方法は生産性の意味ですぐれている。

かくして得られる本発明のＰＰＳ管状成形品は、機械的
強度が要求される各種駆動軸用途のほか、特に耐熱性お
よび耐薬品性の要求される各種配管用途に極めて有用で
ある。

以下に実施例を挙げて本発明の効果をさらに説明する。

実施例１ 直径７　ＩＩの炭素繊維３０００本を集束してなる炭素
繊維束（東しく株）製ゞトレカ’Ｔ３００）を温度３０
０℃で溶融状態のｐｐｓ　（米国フィリップスペトロリ
アム社製）中を通過せしめ、１．５ｆｆ径のダイスより
引き取ったものを３００℃に設定しである一対の鉄製ロ
ール間を通過せしめ炭素繊維束中にＰＰＳの含浸された
線状物を得た。得られた線状物を約４ｆｌの長さに切断
したのちランダムに凝集せしめたものを３００１２− ℃に設定しである一対の平金型により圧縮成形し約０．
５朋厚のシート状物を得た。このシー１〜状物から幅約
２００鰭、長さ約１．２５２１ｍの矩形片を切り出し、
熱風加熱炉で３３０℃に加熱したものを長さ２２０ｍ、
直径１８龍（抜き勾配Ｑ〕ため一方の端は１．７．８　
朋）の丸棒状で表面に離型剤（トーμ・シリコーン（株
）製Ｓ　Ｈ−７０２０’）が塗布され、３００℃に加熱
されているマンドレルに巻きつけたのち、それぞれに半
円柱に対応する空隙を有し、３００℃に加熱されている
一対の２０ｍＭΦＸ　２２０　ｍｍの円柱成形用金型（
両端部名１０Ｍにマンドレルを円柱の中心に配置するよ
うに突起を設けであるもの）に供給し、３０１ｇ　／　
ｃｄの圧力で２分間保持した。

次いでこれを冷却水を通じであるプレスに移して冷却し
、内径１８酊、外径２０酊で長さ２００龍の管状成形品
を得ナコ。

この管状成形品の内面、外面の表面状態は良好であった
。またこの成形品中の炭素繊維含有率は２４容量％であ
り、この管状成形品から切り出した長さ２０ｆｌの管状
片について、長手方向に垂直な方向で圧縮試験を行なっ
たところ、破壊荷重は１０５　ｋｑであり、機械的強度
がすぐれていた。なおこの破壊荷重から、試片内に生ず
る最大モーメントをＭ＝ＷＲ７πの関係式より求めて算
出した破壊応力は２４　ｋｑ　／−であった。

（たｔごし、ここでＭはモーメント、Ｗは荷重、Ｒは管
の半径である。） 比較例１ 実施例１で用いたＰＰＳと繊維長６絹の炭素繊維チョツ
プドストランド（東しく株）製ゞトレカ’Ｔ３００”ｌ
　とを７０対３０の重量比で押出機により溶融混練した
のちペレタイズしたものを射出成形に供し、内径１８順
、外径２０朋で長さが１００朋の管状成形品を得た。射
出成形に用いた金型のゲートは管状品長手方向の一端に
配着されたフィルム・ゲートであり、溶融温度および金
型温度をそれぞれ３００℃および１２０℃に設定して成
形を行なった。得られた管状成形品の表面状態は比較的
良好であったが、実施例１と同様の方法で圧縮試験を実
施したところ、破壊荷重２９　ｋｑ、対応する破壊応力
６．６ｋＱ　／−であり、機械的強度が不十分であった
。

なお、この管状成形品中の炭素繊維含有率は２５容量％
、炭素繊維の長さは０２〜０．５絹であり、成形品長手
方向への配向が著しかつｔコ。

比較例２ 比較例１で用いたＰＰＳと炭素繊細とを溶融混練してな
るペレツＩ・を、実施例１で用いた金型にマンドレルを
配置したものに供給し、実施例１と同様の温度条件で圧
縮成形を行なった。

冷却後金型を開いたところ、成形品の長手方向に割れが
生しており、良好な成形品が得られなかった。

実施例２ ガラス繊維織物（旭ファイバーグラス（株）製ＭＳ−２
５０．日付量２０８ｇ／ｍ’）と厚さ約０２朋のＰＰＳ
シートとを重ね合せたものを。

３００℃の温度に設定しである平金型に供し、圧縮成形
により約０．２５　ＭＭ厚の複合シートを得１５− た。このシートから幅約２００１１．長さ約２５０絹の
矩形片を切り出し、実施例１と同様の方法で成形を行な
い、内径１８ｆｆＩ！、外径２０ｍ肩で長さが２００絹
の管状成形品を得た。この成形品中のガラス繊維含有率
は５６容量％であり、実施例】と同様の方法で測定した
破壊荷重および応力はそれぞれ２６０　ｋｇおよび５９
ｋｑ／−と機械的強度がすぐれるものであった。

実施例３ 実施例１で用いた炭素繊維束を温度３００℃で溶融状態
のＰＰＳ中を通過せしめ、１．０朋径のダイスより引き
取りつつ、３００℃の熱風加熱炉中で２０回／分の速度
で回転している直径３０ｗｍのマンドレルに、マンドレ
ルの長手方向３００絹にわたって３回／分の周期で往復
させつつ４）を給し、約１１０　Ｑ　ｍ長をマンドレル
に均密に巻きつけた。引き続き線状物の巻きつけられた
マンドレルを第１図の形状および寸法で表面にシリコー
ン系潤滑グリース（１・−レ春シリコーン（株）製５Ｈ
−１１１）を塗布してあり、１６− ロール間の圧縮荷重が１００　ｋｔ）、温度が１８０℃
、回転速度が５回／分に設定しである一対のロール間を
通過せしめて圧縮賦形、冷却したのち、マンドレルを取
り外し、内径３０闘、外径３４朋で長さ３００ｎの管状
成形品を得た。得られた成形品中で炭素繊維は成形品の
長手方向とほぼ４５　の角度で配列されており、成形品
中の炭素繊細含有率は５２容量％であった。

また実施例１と同様の方法で測定した破壊荷重および応
力は、それぞれ４９にりおよび１８　ｋｑ／−であった
。

実施例４ 繊維長１２ＭＭの炭素繊維（東しく株）製５トレカ’Ｔ
３００）が等方向に分散してなるマットで目付量が２５
０　ｇ／　ｍ”のものと、Ｑ、　４　＋ｕ厚のＰＰＳシ
ートとを重ね合せ、３００℃の温度で加圧一体化し、約
０゜５絹厚の複合シー１−を得た。このシートから幅約
２００ＭＭ、長さ約１２５朋の矩形片を切り出し、熱風
加熱炉で３３０℃に加熱したものを、実施例１で用いた
マンドレルで温度が約２６０℃のものに巻きつけたのち
、ナコナごちに実施例１で用いｔ二金型で温度が１８０
℃に設定しであるものに供給し、加圧して賦形、冷却し
、管状成形品を得た。

この成形品中の炭素繊維含有率は２９容量％であり、実
施例１と同様の方法で測定］７た破壊荷重および応力は
、それぞれ１２１　ｋｑおよび２８にり／−であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いる一対のロールの正面図
であり、寸法数字はいずれもＷｌｌ単位を示す。 特許出願人　東　し　株　式　会　壮 図面の浄書（内容に変更なし） １９− 手　　続　　補　　正　　書 １、事件の表示 昭和５８年特許願第　７３４６６　　号２、発明の名称 管状成形品およびその製造方法 五補正をする者 ４１、補正命令の日付 昭和５８年７月２６日（発送日） ５、　補正により増加する発明の数　０６補正の対象 図面 Ｚ補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、補強繊維を１０〜７０容量％含有するポリフェニレ
   ンスルフィドからなり、補強繊維が実質的に３朋以上の
   長さを保持していることを特徴とする管状成形品。 ２゜長さ３闘以上の補強繊維およびポリフェニレンスル
   フィドを一体化してなる線状物またはンート状物を、ポ
   リフェニレンスルフィドが溶融する温度に加熱した状態
   でマンドレルに均密に巻きつけ、次いてこれを一対の管
   状金型または管状ロールに供給して圧縮成形することを
   特徴とする補強繊維を１０〜７０容量％含有するポリフ
   ェニレンスルフィドからなり、補強繊維が実質的に３　
   ｚｙｘ以上の長さを保持している管状成形品の製造方法
   。