JPH03146326A - 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、熱可塑性樹脂管の外周に補強繊維が巻回され
た繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法に関する。

（従来の技術） 樹脂製管は、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、この樹脂製管は、耐圧性および耐衝撃性において金
属製管に劣っている。そこで、これらの樹脂製管に耐圧
性および耐衝撃性をもたせたものとして、芯材の熱可塑
性樹脂管の外周に繊維強化熱可塑性樹脂からなる強化層
を設け、さらに、この強化層の外周に熱可塑性樹脂層を
被覆した繊維強化熱可塑性樹脂管が提案されている（例
えば、特開昭６３−１５２７８６号公報参照）、この繊
維強化熱可塑性樹脂管の製造方法は、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、加
熱しながら内層の熱可塑性樹脂管の外周に巻回して融着
する方法や、上記補強繊維を熱可塑性樹脂管の外周に巻
回して加熱し融着する方法等により、繊維強化熱可塑性
樹脂からなる強化層を設けた後、強化層の外周に熱可塑
性樹脂を押出被覆するものである。

（発明が解決しようとする課ＩＩＩ） しかし、上記従来の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法
によれば、フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸したス
トランド状の強化繊維束を熱可塑性樹脂管の外周に巻回
するが、フィラメント間に粗密が存在していると共に、
断面積が小さいため、強化層中の強化繊維束のフィラメ
ントの分布に粗密が発生しやすい、このため、強化層表
面に凹凸が発生し、この凹凸は強化層表面に熱可塑性樹
脂を押出被覆しても完全に解消することが出来なかった
。このような繊維強化熱可塑性樹脂管は外径精度が劣り
、管と継手を接合する場合、管外面を切削する等の２次
加工が必要であった。

本発明は、上記問題点を解決するためなされたものであ
り、外径精度に優れ、特別な２次加工を施すことなく継
手と精度良く接合することができる繊維強化熱可塑性樹
脂管の製造方法を提供することを目的としている。

（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、（Ａ）
フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸された連続強化繊
維束を、加熱・加圧し、幅・厚みの均一なテープ状繊維
複合体を形成する工程と、（Ｂ）上記テープ状繊維複合
体を、押出機の金型より連続的に押出成形された内層の
熱可塑性樹脂管の外周に、均一・緻密に巻回融着し強化
層を形成する工程と、（Ｃ）上記強化層の外周に、熱可
塑性樹脂を押出被覆する工程とを包含してなることを特
徴とする。

本発明において、芯材になる内層の熱可塑性樹脂管の原
料の熱可塑性樹脂としては、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
ケトン等が例示され、管状に成形可能な熱可塑性樹脂で
あれば特に制限されない、これら熱可塑性樹脂は単独あ
るいは複数の混合物として用いられてよいし、上記内層
の熱可塑性樹脂管は上記例示の熱可塑性樹脂から選択さ
れた樹脂を複数層積層してなる積層体であってもよい、
また、熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、顔料、無機充填材、強化繊維等の添加剤、充填材
、加工助剤、改質剤等が加えられてもよい。

連続強化繊維束は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維又
はアラミド繊維、ビニロン若しくはその他各種の合成繊
維等の熱可塑性樹脂の成形温度において熱的に安定な補
強繊維が、直径１〜４０μ−程度の連続フィラメント数
十〜数千本より構成されるロービング状あるいはストラ
ンド状の補強繊維束にされたものに熱可塑性樹脂を含浸
して形成される。

補強繊維束に含浸する熱可塑性樹脂としては、内層の熱
可塑性樹脂管に融着の可能な熱可塑性樹脂であれば特に
制限されないが、内層の熱可塑性樹脂管と相溶性が高く
、かつ内層の熱可塑性樹脂管の樹脂と同等もしくはそれ
以下の温度で溶融あるいは軟化する熱可塑性樹脂が好適
に使用される。

テープ状繊維複合体は、補強繊維束のフィラメント間に
熱可塑性樹脂を含浸し、加熱・加圧して厚み０．１〜２
−一程度、幅は５〜５０ＩＩ１１程度に形成する。この
テープ状繊維複合体中の繊維量は５〜８０容量％である
。５容量％未満では充分な補強効果が得られず、８０容
量％を超えると内層の熱可塑性樹脂管との融着性が低下
し充分に界面が融着した繊維強化樹脂管が得られない、
フィラメント間に熱可塑性樹脂を含浸する方法としては
、（１）粉体状熱可塑性樹脂を分散した液体の槽中を通
過させたのち乾燥する方法、（１１）溶融した熱可塑性
樹脂の槽中を通過させたのち乾燥する方法等が例示され
る。又、（ｔ　）　、　　（ｉｉ　）の方法による場合
には、フィラメント間に含浸された熱可塑性樹脂は粉末
状のまま使用に供されてもよく、あるいは−旦熱可塑性
樹脂を加熱溶融させたものであってもよい。

テープ状繊維複合体の融着した強化層の外面に押出被覆
するのに用いられる熱可塑性樹脂は、連続強化繊維束に
含浸された熱可塑性樹脂と融着可能であって、これより
も熔融成形温度の高い熱可塑性樹脂を用いるのが、被覆
する熱可塑性樹脂の熱により強化層の熱可塑性樹脂が充
分に溶融し高い融着強度が得られる点で好ましい。

更に、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法を図
面に従って説明する。

第１図は本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法の
実施に用いられる製造装置の一例を示す概略説明図であ
り、この図において、■は熱可塑性樹脂を押し出す押出
機である。この押出機ｌの先端には熱可塑性樹脂を中空
管状に押し出して形成する金型２が取り付けられている
。金型２より押し出された芯材となる内層の熱可塑性樹
脂管１６の周囲を回転してテープ状繊維複合体５０を巻
回する巻回装置２０が押出機１の反対側の成形金型２の
先方に２個続いて設けられている。各巻回装置２０は、
熱可塑性樹脂が含浸された連続強化繊維束３０を加熱・
加圧処理して、テープ状繊維複合体５０を形成する加熱
ロール４０を具備している。各巻回装置２０の先方には
、テープ状繊維複合体５０が巻回された熱可塑性樹脂管
１６の外面を加熱する加熱装置３がそれぞれ設けられ、
これから先方にかけて、順次、熱可塑性樹脂管１６の外
面にテープ状繊維複合体５０が巻回された筒状体１６ａ
の外面に、さらに熱可塑性樹脂被覆するための熱可塑性
樹脂を押し出す被覆樹脂押出機１１と、この押出機１１
の先端に取り付けられた被覆金型１２と、水槽等の冷却
装置１４と、引取８１５とが設けられている。

押出機１．１１は通常の熱可塑性樹脂管の成形に用いら
れる押出機等各種の形式の押出機を使用しうる。

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。

先ず、押出機１から押し出された熱可塑性樹脂は、金型
２を通過することで芯材となる内層の熱可塑性樹脂管１
６が形成される。

続いて、フィラメント間に熱可塑性樹脂を含浸した連続
強化繊維束３０をロール４０で加熱・加圧して輻・厚み
の均一な繊維複合体５０を形成しつつ、この繊維複合体
５０を上記熱可塑性樹脂管１６の外面に隙間および重な
りが発生しないように巻回すると共に、熱可塑性樹脂管
１６および繊維複合体５０を融着一体化する。

連続強化繊維束３０は、第５図に示すように、ロービン
グ杖あるいはストランド状の補強繊維束４を粉体状の熱
可塑性樹脂の流動床５中を通過させ、フィラメント間に
熱可塑性樹脂を含浸することにより製造する。

巻回装置２０は図示していない動力装置により熱可塑性
樹脂管１６の周囲を回転し、これにより、各ロール６０
のそれぞれからフィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸さ
れた連続強化繊維束３０が順次巻き外され、加熱ロール
４０を通過する際に加熱・加圧され、幅・厚みの均一な
テープ状繊維複合体５０が形成され、それが熱可塑性樹
脂管１６の外面に巻回されるように構成されている。こ
の巻回装置２０は互いに反対方向に回転するように構成
することが、第１図に示すように、熱可塑性樹脂管１６
の外周には連続強化繊維が互いに交叉するように配置さ
れた強化層を形成することができ、耐圧性に優れた繊維
強化熱可塑性樹脂管が得られる点で好ましい。

加熱ロール４０は、例えば、第２図に示すような一対の
ロールであって、上ロール４０ａおよび下ロール４０ｂ
で構成され、クリアランスの輻および厚みを適宜選ぶこ
とにより、所望の輻・厚みを存するテープ状繊維複合体
５０が得られる。ここで、加熱ロール４０は連続強化繊
維束３０に含浸されている熱可塑性樹脂の軟化温度以上
の温度に加熱されている。ロールの加熱方法としては、
電気ヒーターによる加熱、熱媒体循環による加熱等の方
法が用いられる。又、加熱ロール４０を常温のロールと
し、連続強化繊維束３０を遠赤外線ヒーター、赤外線ヒ
ーター、熱風等の加熱手段により軟化温度以上に加熱し
た後ロールに供給してもよい。

熱可塑性樹脂管１６と繊維複合体５０を融着−体化する
際、必要に応じて、巻回した繊維複合体５０の外周から
両者を加熱装置３により加熱し融着してもよい、また、
熱可塑性樹脂管１６の外面に繊維複合体５０を巻回融着
する際、熱可塑性樹脂管１６が変形するのを防止するた
めに、金型２の樹脂出口より押し出し方向に突出する内
コアを設け、この内コアの外側位置で繊維複合体５０を
熱熱可塑性樹脂管１６の外面に巻回する方法、あるいは
金型２の先端より熱可塑性樹脂管１６の内部に冷却空気
を吹き込み熱可塑性樹脂管１６の内面を冷却しつつ繊維
複合体５０を巻回する方法等が採用されても良い。

続いて、上記のようにしてテープ状繊維複合体５０が巻
回された管状体１６ａは、被覆金型１２へ導かれて管状
体１６ａの外面に、押出機１１より押し出された熱可塑
性樹脂が被覆されて外層１６ｂが形成される。

続いて、冷却装置１４へ供給されて冷却され、続いて引
取機１５で引き取られて繊維強化熱可塑性樹脂管１３が
得られる。

次に、第３図に示す繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法
の実施に用いる製造装置の他の例について説明する。上
記第１図に示したものに相当する部分については、同一
符号を付してその説明を省略する。上記第１図に示す−
の例においては、全工程を同時に行うが、この他の例に
おいては前工程を分離して行う。

すなわち、第３図に示す製造方法では、予め第５図に示
すようにフィラメント間に熱可塑性樹脂を含浸した連続
強化繊維束３０を予め作成し、第４図に示すようにして
、ロール６０から巻出した連続繊維強化束３０を加熱ロ
ール４０により、幅・厚みの均一な繊維複合体５０を形
成し、この繊維複合体５０の巻物７０を作成しておき、
この巻物７０を巻回装置２０にセントし、その他は上記
第１図で説明した工程と同様の操作を行う。

なお、上記説明において、フィラメント間に熱可塑性樹
脂が含浸した連続強化繊維束からテープ状繊維複合体を
形成する工程は、連続強化繊維束を加熱・加圧して幅・
厚みを均一に形成する例について示したが、連続強化繊
維束を加熱・加圧して厚みを均一にした強化繊維材を形
成した後、所望の幅に切断することによりテープ状繊維
複合体を形成しても差し支えない、また、複数個の連続
強化繊維束から１つのテープ状繊維複合体を形成するよ
うにしても差し支えない。

また、上記の説明において巻回装置を２個設けた例を示
したが、その数は特に限定されることなく、成形する強
化層の厚みや所望の物性により適宜決定される。例えば
、巻回装置を１個設けても良く、３個以上設けてもよい
、また、１つの巻回装置に、フィラメント間に熱可塑性
樹脂が含浸された連続強化繊維束を巻付けているロール
および連続強化繊維束から繊維複合体を形成する加熱ロ
ールが複数個設けられていてもよい。

（作　用） 熱可塑性樹脂を押出成形して内層の熱可塑性樹脂管を成
形すると共に、フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸し
た連続強化繊維束を加熱・加圧して幅・厚みの均一なテ
ープ状繊維複合体を形成し、このテープ状繊維複合体を
内層の熱可塑性樹脂管の外周に均一・緻密に巻回し、融
着して強化層を形成し、次いでこの強化層の外周に熱可
塑性樹脂を被覆する。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

１）　　　　−ン　　　に　　　　　　　　　　　　゛
　したｉ倣既星東ｑ作底（第５図）； 酢酸−塩化ビニル共重合体樹脂：１００ｆｉ量部ブチル
錫マレフェート系安定剤＝　　３重量部ステアリルアル
コール　　　　：　０．５重量部よりなる配合物をスー
パーミキサーで混合して粉体状熱可塑性樹脂組性物６を
得、この組性物６で第５図に示すように、流動床５を形
成し、この流動床５中を直径１７μ−のガラスフィラメ
ントより構成される補強繊維、この実施例ではガラス繊
維ロービング（２２００ｇ／ｌｖ）　　４を通過させ、
このガラス繊維ロービング（２２００ｇ／ｋｍ）　　４
のフィラメント間に粉体状熱可塑性樹脂組成物６を含浸
し、フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸した連続強化
繊維束３０を作成し、巻物６０とした。繊維／樹脂の割
合は容量比で４０／６０であった。

２）　　　　　　　　　　　　　　　　　　の　　　　
ヨ第１図に示す製造装置により繊維強化熱可塑性樹脂管
を製造した。

ポリ塩化ビニル樹脂　　　　　：　１００重量部ブチル
錫マレフェート系安定剤：　　３重量部ポリエチレンワ
ックス　　　　：０．５重量部ステアリルアルコール　
　　　：　　１重量部よりなる配合物を押出機ｌに供給
し、金型２（温度；約２００°Ｃ）より押し出し、外径
３０＋ｓｍ、肉厚１．５ｍ−の内層の熱可塑性樹脂管１
６を成形した。

上記１）の工程で得たフィラメント間に熱可塑性樹脂が
含浸した連続強化繊維束３０の巻物６０を巻回機２０に
セットし、加熱ロール４０（温度的１９０℃）で加熱・
加圧し、幅２０−１厚み０．４閤−のテープ状繊維複合
体５０を形成しながら、上記内層の熱可塑性樹脂管１６
の外周に隙間および重なりが発生しないように巻回し、
遠赤外線ヒーター３で加熱し、熱可塑性樹脂管１６およ
び繊維複合体５０を融着一体化し強化層を形成した。得
られた強化層の厚みは約０．８−であった０次に、テー
プ状繊維複合体５０が巻回された管状体１６ａを被覆金
型１２へ導入し、 塩素化ポリ塩化ビニル樹脂　　＝　１００重量部ブチル
錫マレエート系安定剤　：　　３重量部ポリエチレンワ
ックス　　　　：０．５重量部ステアリルアルコール　
　　　＝　　１重量部紫外線吸収剤　　　　　　　　：
０．２重量部よりなる配合物を押出機１１に供給し、被
覆金型１２（温度；約２００℃）より管状体１６ａの外
面に押し出し、厚み１．２ｍｍの外層を形成した。続い
て、冷却装置１４で冷却し、引取機１５で引き取り、繊
維強化熱可塑性樹脂管１３を得た。

得られた繊維強化熱可塑性樹脂管の外面にはガラス繊維
の分布の不均一による凹凸は認められず、外径精度に優
れた管であった。

（発明の効果） 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂管の製造方法によれば、
従来の方法と異なり、フィラメント間に熱可塑性樹脂が
含浸した連続強化繊維束を幅・厚みの均一なテープ状の
繊維複合体とした後、熱可塑性樹脂管の外周に巻回し強
化層を形成し、この強化層の外周に熱可塑性樹脂を被覆
するので、強化層における強化繊維の分布が均一となり
、得られた繊維強化熱可塑性樹脂管の外面に発生する凹
凸は極めて小さく、寸法精度がよい。

【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方法の
実施に用いられる製造装置の一例を示す概略説明図、第
２図は第１図における加熱ロールの側面図、第３図は本
発明の実施に用いられる製造装置の他側を示す概略説明
図、第４図は第３図におけるテープ状繊維状複合体を形
成する工程を示す説明図、第５図は熱可塑性樹脂を含浸
して強化繊維束を形成する工程を示す説明図である。 １．１１；押出機　２；金型　１２；被覆金型１３；繊
維強化熱可塑性樹脂管　１４；冷却装置１５；引取機　
　　１６；熱可塑性樹脂管２０；巻回装置　　３０；連
続強化繊維束４０ｉ加熱ロール　５０；テープ状繊維複
合体第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、（Ａ）フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸さ
   れた連続強化繊維束を、加熱・加圧し、幅・厚みの均一
   なテープ状繊維複合体を形成する工程、（Ｂ）上記テー
   プ状繊維複合体を、押出機の金型より連続的に押出成形
   された内層の熱可塑性樹脂管の外周に、均一・緻密に巻
   回融着し強化層を形成する工程、 （Ｃ）上記強化層の外周に、熱可塑性樹脂を押出被覆す
   る工程、 とを包含してな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。