JPS6311336A - パイプ及びその製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、軽量かつ強靭であシ耐食性、電気絶縁性にす
ぐれた耐食用、電気用、農業用、下水道用等の用途に利
用されるパイプに関する。

「従来の技術」 熱可塑性樹脂は軽く、耐食性があシ、かつ耐電圧等の電
気特性にもすぐれているが耐衝撃性が低くかつ剛性が低
いという欠点を有している。このためこれらの特性が必
要とされる用途にはガラスクロス強化の不飽和ポリエス
テルパイプやフィラメントワインディングによるパイプ
等の熱硬化性樹脂性のパイプが広く用いられている。生
産性の良い熱可塑性樹脂で、上記の熱硬化性樹脂系のパ
イプに匹敵する性能のパイプは作られていなかったが、
ハンフリーズらは特表昭５５−５００６３１号公報にお
いて、二軸に配向された熱可塑性樹脂パイプについて述
べている。この方法は予め通常の押出法等により管状に
成形し之樹脂のプリフォームを、樹脂の熱変形温度と結
晶の融解温度以下８℃の温度で、液圧により押出して、
円周方向へ１００チ以上、軸方向へ５０％以上同時に膨
張させる方法である。この方法により直径１インチ〜６
インチ、厚さは外径の０．５％〜６．２５％のパイプが
成形されると述べている。若干の弾性率の向上と大巾な
耐衝撃性の向上が認められる。弾性率を向上させる有効
な方法として、カーボン繊維、ガラス繊維等の繊維状強
化材や、マイカ、タルク等のフレーク状フィラーで強化
する方法が有効である。特にフレーク状フィラーは異方
性のない強化ができるという、きわめてすぐれた特徴を
有する。しかしながらフレーク状フィラー強化樹脂を同
時２軸配向させたパイプの弾性率と、耐衝撃は第１図の
一４＝ ■に示す様な関係がある。すなわち弾性率を上げると耐
衝撃性は急激に低下する。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明によれば、耐水性、電気特性、生産性において熱
可塑性樹脂の長所を維持しつつ、かつ高弾性率、高耐衝
撃性を併せ持つパイプを得ることができる。

「問題点を解決するだめの手段」 本発明者らは、上述の目的を達成するため鋭意研究した
結果、フレーク状フィラーを好ましくは３５重量％以上
含む、熱可塑性樹脂層の少のパイプ。（１０）フレーク
状フィラーを、本質的に含まない熱可塑性樹脂層の少な
くとも１層よシなシ、ＡＳＴＭ　　Ｄｌ、５０４により
、測定された０Ｒ８（０ｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｒｅ１
ｅａｓｅ　５ｔｒｅｓｓ　）が少なくとも０．１１Ｃｇ
／ｃｒ１以上、好ましくは０．２梅／ｃｒ／１以上、特
に好ましくは０．５　ｋｇ　／　ｃｒ１以上とすること
により、ＡＳＴＭＤ２５６により測定されたアイゾツト
衝撃値（ノツチ付き、ｋｙ　・ｃｎ＋　／ｃｍ　）とＡ
ＳＴＭ　　Ｄ７９０によシ測定された曲げ弾性￥（ｋｙ
　／　ｍｆｆ１　）の積が３０，０００より一５＝ も大きく、場合によって４０，０００以上と極めて優れ
た、耐衝撃性及び曲げ弾性率を兼備したパイプが得られ
ることを見いだした。即ち本発明によれば、第１図の■
に示すごとく、弾性率が極めて高く、かつ耐衝撃性の高
いパイプを得ることが出来る。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリオレフ
ィン樹脂、熱可産性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、熱可塑性
ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン
ビニルアルコール共重合体、ポリアセタール樹脂、塩化
ビニル樹脂、ポリビニリデンジフルオライド、ポリカー
ボネート等が挙げられる。ポリオレフィンとしてはエチ
レン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソ−ブ
テン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペン
テン、４−メチル−２−ペンテン、３−メチル−１−ペ
ンテン等のオレフィンモノマーの重合体あるいはブロッ
ク若しくはランダム共重合体、あるいはこれらのオレフ
ィン系を主体として、少割合（３０％）の他の単量体と
の共重合体が挙げられる。！た本発明でいう熱可塑性ポ
リエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート
、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。なかで
もポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートが最も
好適である。

本発明に用いられるフレーク状フィラーとしてはマイカ
、タルク、ガラスフレーク等が挙げられるが、マイカは
本発明のフィラーとして好適である。本発明に用いられ
るマイカとしては、金マイカ（フロゴパイト）、白マイ
カ（マスコバイト）、合成マイカ等から適宜選択されう
る。該フレーク状フィラーの平均粒径（３！ｉ平均値）
は、成形時のシート状物の外見から、１．５Ｗ以下が好
ましい。

フレーク状フィラーのアスペクト比（重量平均値）は、
成形後のパイプの強度、弾性率の点で、１０以上のもの
が望ましい。

本発明のパイプは、上述のとおｐその少なくとも一層は
、結晶性熱可塑性樹脂とフレーク状フィラーより構成さ
れているが、フレーク状フィラーの混合割合は特には限
定されないが、一般的には１０重量−以上、好ましくは
２０重量−以上、特に好ましくは３５重量−以上８０重
量％以下の範囲である。フレーク状フィラーの混合割合
が少ないと、本発明の効果は小さい。一般にフレーク状
フィラーの混合割合が増加する程、弾性率の高いパイプ
が得られるが、あまり太きすぎると耐衝撃性が低下する
。それ故、混合割合の好ましい上限は８０重量％である
。

フレーク状フィラーと熱可塑性樹脂よ構成る層（Ａ）と
、本質的にフレーク状フィラーを含まない熱可塑性樹脂
よりなる層（Ｂ）の構成は、好ましくは三層より成シ、
ＢをＡでサンドイッチ状にはさんだ、ＡＢＡと示される
構造、またはＡＢＡＢＡと示される五層構造がよいが、
用途によってはＡＢと示される二層構造や、他の構造も
含まれる。

接着剤層（０層）を介在させてＡＣＢＣＡと示される構
造をとることもできる。またＡ層及び／またはＢ層に、
フレーク状フィラー以外の充填剤、例えば炭酸カルシウ
ム、ガラスピーズ、シリカ、ガラス繊維、アラミド繊維
、木粉、チタン化合物、カーボン等を補助的に、用いて
もよい。寸だこれらのフィラーの他に増量剤、着色剤、
難燃剤、劣化防止剤、帯電防止剤、滑剤等を添加するこ
とができる。また美観を保つため等の目的で、他の樹脂
層を最外層に設けても良い。Ａ層及びＢ層の好ましい厚
さは各々０．０５〜３１１１＋１及び０．５〜５■であ
る０ 本発明でいうＯＲＳ　（、配向緩和応力）は、　ＡＳＴ
Ｍ　　Ｄ１５０４に定められているが、加熱により分子
の配向が緩和する時に生じる力であり、分子の配向の程
度を示す尺度である１７本発明においてＯＲ８の上限は
特に限定されないが、一般に４０ｋｐ／ｄ以下である。

本発明によれば、曲げ弾性率が３００ｋｙ／−以一ヒ、
アイゾツト衝撃値（ノツチ付き）が５０ｋｇ・ｃｍ／１
ｍ以上のパイプが容易に得られる。フレーク状フィラー
で強化したパイプは、弾性率を高めると耐衝撃性が低下
し、耐衝撃性を高めると弾性率が下がるので、両者の積
で規定すると便利である。本発明によれば、弾性率（ｋ
ｒ／一）×アイゾツト衝撃値（ノツチ付１！　）　（Ｋ
ｑ−ｃｍ／備）の値は３０，０００を越え、好ましい条
件で製造した場合には、ｓｏ、ｏｏｏを越える。このよ
う表パイプを得る製造法につき具体的に述べる。

先ず、共押し出しによシ押出された多層構造を有する溶
融物を真空フォーミングダイ等によシ冷却して多層構造
を有するパイプ状物とする。その多層構造は、目標とす
る高弾性、高耐衝撃性パイプの構造による。目標パイプ
の構造が例えばＡＢ人槽構造あれば、ここで作成する原
料パイプの構造もＡＢＡＢ造とする。この成形物を原料
として、固相押出によシバイブを成形する。押出に用い
られる装置はダイス１とマンドレル２より成る押出部（
第２図）と油圧にょる押出部分を備えておシ、押出時に
押出方向への配向と半径方向への配向が同時に行われる
。この時の温度はポリマーにより異なる。例えば、ポリ
プロピレンであれば、好ましくは、１３０〜１６５℃、
ポリエチレンであれば、好ｔしくけ９０〜１３５℃、ポ
リエチレンテレフタレートであれば好ましくは、８０〜
１８０℃、ポリスチレンであれば１００〜１５０℃であ
る。

樹脂により異なる温度領域で押出されたパイプ状物を冷
却して、固定してパイプとする。原料パイプの厚さと、
製品パイプの厚さの比を圧延比とすると、圧延比の好ま
しい範囲は１．５倍〜１５倍である。圧延比を１．５倍
以上とすることによ５゜Ｒ８が０．１　ＫＶ／６Ａ以上
となシ耐衝撃性が向上する。

圧延比を１５倍以上としても物性が向上しないのみなら
ず、フィラー強化層の表面に白化を生じ、耐水性、電気
特性等の低下をまねく。

得られるパイプの物性は長さ方向、円周方向に異方性が
／」為さい方が望ましく、長さ方向、円周方向に測定し
たＯＲ８の比は３以下、好ましくは２以下が良い。以下
に実施例によシ本発明を説明する０ 実施例１ 押出機２基、共押出ダイス及び真空フォーミングダイス
よシなる多層パイプ成形機を用いて、スジライト■１５
０−８（株式会社クラレ販売の金マイカ；フレーク径２
３０μｍ１　　アスペクト比６５）５０重量％とノープ
レンＭＨ８（三菱油化株式会社製のメルトインデックス
が０，３のグロピレンホモボリマー）５０重量％の組成
を有する厚さ３箇の第１層及び第３層と厚さ９■の第２
層（ノープレンＭＨ８のみよシなる）よりなる３層構造
の原料パイプ得た。次いで該原料パイプを１６２℃に予
熱した後、同温度に保った状態で第２図に示した押出部
を有する装置を用い、７５０ｋｐ／ｄの油圧をかけるこ
とにより強制的に押し出し、水冷を行いパイプを得た。

なお、押出部におけるダイスは入口部の内径が４７．２
ｍ、出口部の内径が７５，６鱈であシ、マンドレルは入
口部の外径が１７ｗ１出ロ部の外径が７０■のものを用
いた。

押出後に若干の径の縮少があシ、得られたパイプの径は
外径７１．８ｍ、内径６５ｍとなった。またパイプの第
１層、第２層及び第３層の厚さは各々０．７ｓａ＋、２
．０ｍｍ及び０．７　ｗａｘとなった。このパイプの物
性を測定し結果を第１表に示した。

比較例１．２．３ スジライト・マイカ１５０−３ＩＯ重量％（比較例１）
、２０重量％（比較例２）、４０重量％（比較例３）と
、ノープレンＭＨ８よｈ成る厚す１５■の原料パイプを
用いて、実施例１と同様な操作を行い、厚さ約３■の単
層配向パイプを得、その物性を測定した。結果を第１表
に示した。

比較例４ 実施例１と同様の操作を行ない、ただ押出時の温度のみ
を１７５℃で行なった。得られたパイプの物性を第１表
に示す。

比較例５ ノープレンＭＨ−１を用いて比較例１と同じ操作を行な
った。その物性を第１表に示した。

実施例２ 実施例１と同様な方法によりスジライト■１５０−８　
５０重量％と、ポリエチレンテレフタレート樹脂（〔η
］＝１．１）５０重量％の組成を有する厚さ３ｍの第１
層及び第３層とポリエチレンテレフタレートのみより成
る厚さ９ｍの第２層より成る３層構造のパイプを９０℃
に予熱した後、温度を９０℃に保持した以外は実施例１
と同様な操作によ多分子の配向した積層パイプを得た。

このパイプの寸法は外径７２．２ｍ、内径６５．８■で
あり第１層、第２層、第３層の厚さは各々０．６■、２
．０露、０．６−であった。パイプの物性を第１表に示
した。

実施例３ 実施例２と同様な方法によシミクロンホワイト５０００
Ａ（林化成株製のタルク、平均フレーク径１０μｍ）６
０重量％と、ポリエチレンテレフタレート樹脂（〔η）
＝１．（１４０重量％より厚さ３鱈の第１層及び第３層
、厚さ９ｍの第２層よ構成る３層構造の原料パイプを作
製した。このパイプの寸法は、外径７２．０ｍ、内径６
５．８雪であシ、第１層、第２層、第３層の厚さは各々
０．７ｍ、２゜Ｏｍ、０．６ｍであった。このパイプを
１６５℃に予熱し、実施例２と同様な操作によシバイブ
を成形した。パイプの物性を第１表に示した。

以下余白 第　　１　　　表 半いずれの実施例においても長さ方向及び円方向の０Ｒ
８Ｏ差は実質的になく、長さ方向のみの値を表に示した
。

実施例４ 実施例１と同じ方法で得たスジライトマイカ１５０−８
　１５重量％と、ノープレンＭＨ−８８５料パイプを、
用いて実施例１と同様の条件で同相押し出しを行い、分
子の配向した積層パイプを得た。得られたパイプの径は
外径７１．９■、内径６５、３　ｍとなった。またパイ
プの第１層、第２層、第３層の厚さは各０．８　ｍ、１
．５　ｔｍ　、　　１．０　ｍｍとなった。このパイプ
の物性を第２表に示す。

実施例５ スジライトマイカ３２５−ＨＫ（フレーク径２５μｍ１
アスペクト比３０）３０重量％とノープレンＭＨ−８７
０重量−の組成を有する層と、ノープレンＭＨ−８のみ
よりなる層が、実施例１と同様の厚さ構成を有する原料
パイプを、実施例１と同じ条件で圧延して、外径が７２
．３諺、内径が６５．９譚であり、第１層、第２層、第
３層の厚さが各０．６．　２．０．０．７■のパイプを
得た。このパイプの物性を第２表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フレーク状フィラーで強化された熱可塑性樹
脂の積層パイプにおける、アイゾツト衝撃値と弾性率と
の関係を示す図である。図中■は従来のパイプを示し、
■は本発明のパイプを示す。 第２図は固相押出に用いられるダイスとマンドレルを組
合せた押出部の工程を示す断面図である。 図中１はダイス、２はマンドレル、３は原料パイプ、４
は押出されたパイプを示す。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレーク状フィラーを含む熱可塑性樹脂層（Ａ層
   ）の少なくとも１層と、フレーク状フィラーを、本質的
   に含まない熱可塑性樹脂層（Ｂ層）の少なくとも１層よ
   りなり、ＡＳＴＭＤ１５０４により測定されたＯＲＳ（
   ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＲｅｌｅａｓｅ　Ｓｔｒｅｓｓ
   ）が少なくとも０．１Ｋｇ／ｃｍ＾２以上であるパイプ
   。
2. （２）熱可塑性樹脂層（Ａ層）におけるフレーク状フィ
   ラーの含有量が１０重量％以上である特許請求の範囲第
   １項記載のパイプ。
3. （３）熱可塑性樹脂層（Ａ層）におけるフレーク状フィ
   ラーの含有量が２０重量％以上である特許請求の範囲第
   １項記載のパイプ。
4. （４）熱可塑性樹脂がポリプロピレンである特許請求の
   範囲第１項又は第３項記載のパイプ。
5. （５）熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートであ
   る特許請求の範囲第１項又は第３項記載のパイプ。
6. （６）フレーク状フィラーがマイカである特許請求の範
   囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５項記載のパ
   イプ。
7. （７）フレーク状フィラーがタルクである特許請求の範
   囲第１項、第２項第３項、第４項又は第５項記載のパイ
   プ。
8. （８）アイゾツト衝撃値（ノッチ付・Ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ
   ）と曲げ弾性率（Ｋｇ／ｍｍ＾２）の積が３０，０００
   以上である特許請求の範囲第４項、第６項または第７項
   記載のパイプ。
9. （９）アイゾツト衝撃値（ノッチ付・Ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ
   ）と曲げ弾性率（Ｋｇ／ｍｍ＾２）の積が４０，０００
   以上である特許請求の範囲第４項、第６項または第７項
   記載のパイプ。
10. （１０）フレーク状フィラーを含む熱可塑性樹脂層（Ａ
    層）の少なくとも１層と、フレーク状フィラーを本質的
    に含まない熱可塑性樹脂層の少なくとも１層とから成る
    積層材を、圧延比１．５〜１５倍に圧延して熱可塑性高
    分子を２軸配向させ、ＡＳＴＭＤ１５０４にて測定され
    たＯＲＳ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ＲｅｌｅａｓｅＳ
    ｔｒｅｓｓ）を０．１Ｋｇ／ｃｍ＾２以上とすることる
    特徴とするパイプの製造方法。
11. （１１）熱可塑性樹脂層（Ａ層）におけるフレーク状フ
    ィラーの含有量が２０重量％以上である積層材を用いる
    特許請求の範囲第１０項記載のパイプの製造方法。