JPH03149485A - 複合管 - 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、樹脂層が連続繊維で強化されると共に強化層
が積層された複合管に関する。

（従来の技術） 樹脂製管は、金属製管と比較して軽量であ１て鯖びない
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＊＊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、熱可塑性樹脂
管の外周に連続繊維で強化された樹脂の強化層を設けた
複合管が提案されている。例えば、特開昭５９−４７５
９０号公報および特公昭６２−７７３号公報には、熱可
塑性樹脂管の外周に連続繊維で強化された熱硬化性樹脂
の強化層を設けた複合管が開示され、特開昭６３−１５
２７８６号公報には、熱可ぜ性樹脂管の外周に連続繊維
で強化された熱可塑性樹脂の強化層を設けた複合管が開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来の複合管では、単に内層の熱可塑性樹
脂管又は熱硬化性樹脂管の外周に連続繊維で強化された
熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の強化層を設けたもので
あるため、内層の熱可塑性樹脂管と強化層との線膨張率
の差が大きいと、このような複合管に温水を流した場合
あるいは高温　下で使用した場合、内層の熱可塑性樹脂
管と強化層との界面に剥離が発生し易いという問題点が
あった。

本発明は二上記問題点を解決するためなされたものであ
ーリ、その目的とするところは、耐圧性および耐衝撃性
に優れ、かつ、温水を流した場合あるいは高温下で使用
した場合に、内層の熱可塑性樹脂管と強化層との界面が
剥離し難い複合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） 本発明における複合管は、管の長手方向に沿って配置さ
れた連続繊維材が管壁内に埋設されて形成された内層の
熱可塑性樹脂管の外周に、連続繊維で強化された樹脂の
強化層が設けられてなることを特徴とする複合管である
。

内層の熱可塑性樹脂管に用いられる熱可塑性樹脂は、管
状に押出成形可能なものであれば特に限定されず、管の
使用目的に適した熱可塑性樹脂が使用される。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、ポリピロピレン、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ーイド、ポリス
ルホン、ポリエステルエーテルケトＩン等が挙げられる
。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。

上記熱可塑性樹脂管に埋設される連続繊維材としては、
ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、又はアラミド繊維若
しくはビニロン等の合成繊維等の、使用する熱可塑性樹
脂よりも線膨張率の小さな繊維材が用いられる。

また、上記連続繊維材が、多数のフィラメントより構成
される場合には、フィラメント間に熱可塑性樹脂が充分
に含浸した状態で埋設されていることが、管の水密性、
および、連続繊維材と熱可塑性樹脂との接着性を高める
点で好ましく、樹脂との接着性を高めるためにあらかじ
めフィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸される等の表面
処理が施された連続繊維材を用いるのが好ましい、この
場合、あらかじめ連続繊維材に含浸される熱可塑性樹脂
は、前記内層の熱可塑性樹脂管を構成する熱可塑性樹脂
と同一である必要は特になく、互いに相溶性が高く融着
可能な熱可塑性樹脂であれば−よい、ここで述べる融着
可能とは、双方の樹脂を溶融状態になるまで加熱したう
えで圧着し、冷却後融着した界面が容易に破断しない状
態をいう。

フィラメント間に熱可塑性樹脂を含浸させて連続繊維材
を得′る方法は、多数のフィラメントより構成されるロ
ービング状もしくはストランド状の連続繊維材を（ｉ）
粉体状熱可塑性樹脂の流動床中を遥遇させる方法、（ｉ
）粉体状熱可塑性樹脂を分散した液体の槽中を通過させ
た後乾燥する方法により粉体状熱可塑性樹脂をフィラメ
ント間に含浸した後に溶融温度以上に加熱して繊維と樹
脂を一体化せしめる方法が好適に採用される。−また、
溶融温度が低い樹脂の場合には、上記連続繊維材を溶融
樹脂の槽中に浸漬する方法で含浸させることも可能であ
る。

上記熱可塑性樹脂管の外周に設けられる強化層は、押出
成形された管の長手方向に連続繊維材が埋設された内層
の熱可塑性樹脂管の外周に、樹脂が含浸された連続繊維
強化材を一層あるいは多層巻回した後、樹脂を硬化ある
いは溶融一体化することにより得られる。

上記強化層に用いる連続繊維強化材は、上記熱可塑性樹
脂管に埋設される連続繊維材と同じものが例示される。

−この強化層の連続繊維強化材の含浸に用いる樹脂とし
ては、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、イミド樹脂
等の熱硬化性樹脂、あるいは前記の熱可塑性樹脂管の成
形に用いられたポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル
、ポリエチレン、ポリビロピレン、ポリスチレン、ポリ
アミド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。強化層に用いる
樹脂を、内層の熱可塑性樹脂管に用いる熱可塑性樹脂と
相溶性が高く融着性の良い熱可塑性樹脂とし、、強化層
を内層の熱可塑性樹脂管の外周に融着させた状態で設け
ることにより、熱可塑性樹脂管と強化層との接着性が高
く、信頼性に優れた複合管が得られる。

融着した強化層を設ける方法としては、熱可塑性樹脂が
含浸された連続繊維強化材を内層の熱可塑性樹脂管に加
熱しながら巻回する方法、巻回した後に加熱手段により
連続繊維強化材および内層の熱可塑性樹脂管を加熱し互
いを融着する方法等が採用される。

連続繊維材および強化層の連続繊維強化材が多数のフィ
ラメントより構成される連続繊維である場合には、フィ
ラメント間に樹脂が充分含浸した状態であることが高い
補強効果および水密性に優れた複合管が得られる点で好
ましい。

連続繊維強化材の含浸樹脂として熱硬化性樹脂　を用い
る場合には、多数のフィラメントより構成されるロービ
ング状もしくはストランド状の連続繊維を液体状の熱硬
化性樹脂の水槽中に浸漬する方法で得られ、また、樹脂
として熱可塑性樹脂を用いる場合には上述の連続繊維材
を含浸するのとおなし方法で得られる。

以下、本発明の複合管を製造する方法を第１図〜第４図
に基づいて説明する。

第１図は、本発明にかかる複合管の断面図である。この
図において、ｌは複合管であり、この複合管ｌは長手方
向に連続繊維材２が埋設された芯材となる内層の熱可塑
性樹脂管３と連続繊維強化材から形成された強化層４と
から構成される装置第２図において、押出機１１に連結
されたクロスヘッドタイプのパイプ用金型ｌ２の後方よ
り連続繊維材２を樹脂流路ｌ３内に導入し、押出機１ｌ
により押し出される熱可塑性樹脂内に連続繊維材２を埋
設し、管状に成形することにより芯材となる内層の熱可
塑性樹脂管３を形成する。

続いて、図示していない巻回装置をこの熱可塑性樹脂管
３の周囲を回転させて連続繊維強化材６を巻回し、加熱
装置ｌ４により周囲から加熱して熱可塑性樹脂管３に連
続繊維強化材６を融着し、第１の強化層を形成し、更に
、同様にして、この外面に連続繊維強化材６を巻回し、
加熱装置ｆｌ４により周囲から加熱して融着し、強化層
４を形成し、複合管ｌを形成する。

続いて、被覆金型ｌ６へ導かれて強化層４の外周に押出
機ｌ５から被覆金型ｌ６を通して熱可塑性樹脂を押出し
て強化層４の外周に外層５を形成する．外層５が形成さ
れた熱い複合管ｌは、続いて水槽等の冷却装置ｆｌ７に
より冷却された後、引取機１８に引取られる。

押出機ｔｔ．ｔｓ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。

熱可塑性樹脂が含浸された連続繊維材２は、第３図に示
すように、フィラメントからなるピービング状の連続繊
維フを熱可塑性樹脂８の粉体が流動化している流動床ｌ
９中を通過させて、フィラメント間に粉体状熱可塑性樹
脂８を付着させた後、円形状の開口を有する金型２０中
を引抜き、熱可塑性相１１８を溶融さ鴛連続繊１ｉ７と
一体化せしめて製造する。

連読繊１１強化材６は、第４図に示すように、フィラメ
ントからなるロービング状の連続繊維フを熱可塑性相１
１８の粉体が流動化している流動床ｌ９中を通過させて
、フィラメント間に粉体状熱可塑性樹脂８を付着させた
後、加熱ロール２ｌにより加熱・加圧処理して、熱可塑
性相Ｎ８を溶融させ連続線１１７と一体化せしめてテー
プ状に製造する。

連続繊維強化材６は、第２図に示すように、互　　　い
に反対方向に回転して壱回することが、熱可塑性樹脂管
３の外周には連続強化繊維が互いに交叉するようにされ
た強化層を形成することができ、耐圧性に！れた複合管
が得られる点で好ましい。

この連続繊維強化材６は、上記熱可塑性樹脂管３の外周
に隙間および重なりが発生しないように巻目すると共に
熱可塑性樹脂管３および連続繊維強化材６を融着一体化
する。

熱可塑性樹脂管３の外周に連続繊維強化材６を巻回融着
する際、熱可塑性樹脂管３が変形するのを防止するため
に、金型ｌ２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連続繊維強化材６
を熱可塑性樹脂管３の外周に壱目する方法、あるいは金
型１２の先端より熱可塑性樹脂管３の内部に冷却空気を
吹き込み熱可塑性樹脂管３−の内面を冷却しつつ連続繊
維強化材６を壱回する方法等が採用されてもよい。

なお、上記説明においては、複合管は引取機で引き取り
ながら、一連の製造工程を連続的に行うことにより製造
する例について説明したが、第５図に示すように予め製
造しておいた切断した内層の熱可塑性樹脂管の外周に別
工程でＪ連続繊維強化材の強化層を設けてもよい。

また、強化層の外周に、熱可塑性樹脂管を被覆金型に導
入し、押出機より押し出された熱可塑性樹脂を強化層の
外周に押出被覆し、外層を設けた後、水槽等の冷却手段
により冷却して複合管を製造する例について示したが、
外層を設けない複合管としでも差し支えない、外層を設
ける場合、ｉ層に用いる熱可塑性樹脂は、特に制限なく
総ての熱可塑性樹脂が採用されてよいが、強化層６樹脂
が熱可塑性樹脂である場合には、強化層に用いられてい
る熱可塑性樹脂と相溶性が高く融着可能な熱可塑性樹脂
を用いることが、強化層と外層とが強固に融着一体化し
た複合管が得られる点で好ましい。

（作　用） 内層の熱可塑性樹脂管が、管の長手方向に配置された連
続繊維が管壁内に埋設されて形成されると共に、この熱
可塑性樹脂管め外周に熱可塑性樹脂が含浸した連続繊維
強化材が巻回され、前記熱可塑性樹脂管と融着一体化し
た強化層が設けられている。そのため、連続繊維により
内層の熟可塑性樹脂管の線膨張が抑制されることとなり
、強化層との界面での剥離が発生しにくく、水密性に優
れる。

（実施例） 　　実施例を図面に基づいて説明する。

第３図に示すように、直径１３ｐｍのフィラメントより
、構成されるロービング状ガラス繊維（８００ｔｅｘ）
７を、ポリ塩化ビニル樹脂を主成分とする粒子径が約２
５０　ｔｚｍの粉体状熱可塑性樹脂組成１３８が、エア
ー１９ａにより流動化されている流動床１９中を通過さ
せて、ガラス繊維フのフィラメント間に粉体状熱可塑性
樹脂を付着させた後、約２００℃に加熱された、直径ｉ
ｍ−の円形状開口部を有する金型２０中を引き抜き、熱
可塑性樹脂を溶融させガラ長城１１７と一体化せしめ、
フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸された直径１ｍｍ
の連続繊維材２を作成した。

第４図に示すように、直径２３１１−のフィラメントよ
り構成されるロービング状ガラス繊１ｉ（４４００ｔｅ
ｘ）７を、酢酸ビニル一塩化ビニル共重合樹脂を主成分
とする粒子径が約２５０ｕ■の粉体状熱可塑性樹脂組成
物８が、エアー１９ａｅより流動化さ籠ている流動床１
９中を通過させて、ガラス繊維フのフィラメント間に粉
体状熱可塑性樹脂を付着させた後、約１８０℃−に加熱
された一対のロール２１により加熱・加圧し、熱可塑性
樹脂を溶融させガラス繊維フと一体化せしめ、フィラメ
ント間に熱可塑性樹脂が含浸された幅約３０−転厚み０
．５ｍ−のテープ状連続ｓａｉ＊強化材６を作成した。

３》崖金！勿製遣 第２図で示した装置により、ｌ）で作成した直径が約１
−のフィラメント間に、ポリ塩化ビニル樹脂が含浸され
た連続繊維材２の８本を、金型（温度−約２０５℃）１
２の後方より樹脂流路１３内に導入し、押出機１１より
塩素化ポリ塩化ビニル樹脂組成吻を押し出し、管壁内に
連続繊維材２が８本均等に埋設配置された熱可塑性樹脂
管管３（外径−４０−一、肉厚−２ｍ園）を成形した。

続いて、熱可塑性樹脂管３の外周に、２）で作成した、
フ４ラメント間に酢酸ビニル−塩化ビニル簀重合樹廟が
含浸された連続繊維強化材６を巻回し、遠赤外線ヒータ
ーの加熱装置１４により加熱し、熱可塑性樹脂管３およ
び連Ｍ繊Ｉ１強化材６を融着−体化し、厚みが約１ｍｓ
＋の強化層４を形成した。

続いて、強化層を設けた管体を被覆金型１６に導入し、
押出機１５より押し出されたポリ塩化ビニル樹脂を強化
層４の外周に被覆し、厚みが約１、　−膳の外層５を形
成し、水槽１７で冷却した。

上記一連の工程を、引き取りながら行い、複合管ｌを連
続的に製造した。

得られた複合管ｌは、外径が４４履−で、管の長手方向
に、フィラメント間にポリ塩化ビニル樹脂が含浸された
連続ガラス繊維材２が、管壁内に埋設された塩化ポリ塩
化ビニル樹脂管３の外周に、連続ガラス繊維で強化され
た酢酸ビニル一塩化ビニル共重合樹脂の強化１４が融着
され、さらに強化層の外周に、ポリ塩化ビニル樹脂より
なる外層５が融着されたものであった。

第２図に示す押出機１１及び金型１２を用いて、連続繊
維材２として、直径１２ｕ−のフィラメントより構成さ
れるヤーン状アラミド繊維（１５００ｄｅｎｉｅｒ）　
Ｉ　Ｏ本を、金型１２の後方より樹脂経路１３内に導入
し、押出機１１よりポリフェニレンサルファイド樹脂を
押し出し、管状に成形し、水槽１７で冷却しながら、引
取機１８で連続的に引き取り、管壁内に強化材２がＩＯ
本均等に埋設配置された熱可塑性Ｉ８ｉＷｔｉ管３を作
成した。

２》複合！東盟盈 １）で作成した熱可塑性樹脂管３を３ｍの長さに切断し
、第５図（示すようにワインディング装置２３にセット
し、ワインディング装置により熱可塑性樹脂管３を回転
させながら、熱可塑性樹脂管３の外周に、常温硬化剤お
よび硬化促進剤を配合した不飽和ポリエステル樹脂を含
浸したロービング状ガラス繊維を巻回した後、３０℃雰
囲気中に５時間放置し、不飽和ポリエステル樹脂を硬化
させて、厚さ約１謹の強化層４を形成し、複合管ｌを得
た。

得られた複合管は、外径が約４２鵬で、管の長手方向に
配置された連続アラミド繊維材が管壁内に埋設されたれ
たポリフェニレンサルファイド樹脂管の外周に、連続ガ
ラス繊維で強化された不飽和ポリエステル樹脂の強化層
が設けられた複合管である。

止較■ 実施例２の［２）複合管の製造」の項において、熱可塑
性樹脂管３は、連続繊維材が管壁内に埋設されたもので
ないポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた以外は、
同様の方法で複合管を製造した。

得られた複合管は、ポリフェニレンサルファイド樹脂管
の外周に、連続ガラス繊維で強化された不飽和ポリエス
テル樹脂の強化層が設けられた複合管である。

（評価） 実施例１、実施例２、比較例で得られた複合管を長さｉ
ｎに切断し、それぞれの複合管に温水（９０℃）と冷水
（２５℃）を１５分間隔で交互に通水する冷熱繰り返し
試験を行った。

上記試験５０００サイクル経過後の状態を観察したとこ
ろ、実施例１、実施例２で得た複合管には異常は認めら
れなかったが、比較例で得た複合管は、内層の熱可塑性
樹脂管と強化層の界面で剥離が発生していた。

（発明の効果） 本発明にかかる複合管は、内層の熱可塑性樹脂管が、管
の長手方向に配置された連続繊維が管壁内に埋設されて
形成されているので、温水を流した場合あるいは高温下
で使用した場合にも、内層管の伸びは小さく、強化層と
の界面での剥離が発生しにくいと共に、水密性に優れる
。また、外周に、連続繊維で強化された樹脂の強化層が
設けられているので耐圧性、耐衝撃性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１ｒＭは本発明にかかる複合管の断面図、第２図は本
発明かかる複合管を製造する工程を説明するための一部
を断面した説明図、第３図および第４図はそれぞれ連続
繊維材に熱可塑性樹脂を含浸する工程を示す説明図、第
５図は巻回工程を示す説明図である。 ｌ；複合管　　　　　　２：連続繊維材３１熱可塑性樹
脂管　　４；強化層 ５；外層　　　　　　　６：連続繊維強化材１１．１５
；押出機　　１２：金型 １４：加熱装置　　　　１７；冷却装置１８：引取機 特許出願人　積水化学工業株式会社 代表者　廣　田　馨 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）管の長手方向に配置された連続繊維材が管壁内に
   埋設されて形成された内層の熱可塑性樹脂管の外周に、
   連続繊維で強化された樹脂の強化層が設けられてなるこ
   とを特徴とする複合管。
2. （２）管の長手方向に配置された連続繊維材が管壁内に
   埋設されて形成された内層の熱可塑性樹脂管の外周に、
   連続繊維で強化された熱可塑性樹脂の強化層が融着され
   てなることを特徴とする複合管。
3. （３）管の長手方向に配置されたフィラメント間に熱可
   塑性樹脂が含浸された連続繊維材が管壁内に埋設されて
   形成された内層の熱可塑性樹脂管の外周に、連続繊維で
   強化された樹脂の強化層が設けられてなることを特徴と
   する複合管。