JPH08156113A - 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】 内面に積層される熱可塑性樹脂層の偏肉が小
さく、また樹脂の押出圧力も高くならず、しかも樹脂管
と補強繊維複合体との融着が強固な繊維強化熱可塑性樹
脂複合管を、能率よく製造する。 【構成】 少なくとも３枚の繊維強化熱可塑性樹脂シー
ト１００を外径規制用の外金型４０の内側に長手方向に
移送し外金型４０の入口でこのシートの枚数に対応する
断面多角形の管状に組合せ、この管状組合せ体１０１の
内面に熱可塑性樹脂１０ａを押出金型３０より管状に押
出し外金型の断面多角形の部分４１で積層し断面多角形
の管状に形成し、この管状体１０２を外金型の断面拡大
部分４２と断面円形又は楕円形の部分４３で空気の内圧
により断面円形又は楕円形の管状に賦形し、この賦形管
状体１０３の外周に必要に応じて熱可塑性樹脂を押出被
覆するすることにより、目的の繊維強化熱可塑性樹脂複
合管１０４を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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、金属管
に比べて軽量で錆びない等の優れた特性を有し、また熱
可塑性樹脂管に比べて耐圧性、耐衝撃性、耐熱水性など
が優れており、熱水やガスや薬品など各種の流体を移送
する配管を始め、電気配線用の配管や構造部材などに広
く使用されている。

【０００３】この種の繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製
造方法として、特開昭平３−１５８２１９号公報には、
１枚の繊維強化熱可塑性樹脂シートを長手方向に移送し
クロスヘッド押出金型内で管状に形成し、この管状体の
内面に上記クロスヘッド押出金型より熱可塑性樹脂を管
状に押出し積層する方法が提案されている。

【０００４】また、特開昭平４−８９８３号公報には、
２枚の繊維強化熱可塑性樹脂シートを長手方向に移送し
細長いストレート押出金型をマンドレルとしてその外周
に管状に囲繞し、その外周に同様な繊維強化熱可塑性樹
脂シートを巻回し、両方のシートを熱融着して管状に形
成し、この管状体の内面に上記ストレート押出金型より
熱可塑性樹脂を管状に押出し積層する方法が提案されて
いる。

【０００５】上記提案の方法は、いずれも、繊維強化熱
可塑性樹脂シートからなる管状体とこれに積層される熱
可塑性樹脂層との融着が強固で、耐圧性、耐衝撃性、耐
熱水性などが優れ、しかも連続的に能率良く製造するこ
とができるという利点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案の
方法のうち、前者の方法では、クロスヘッド押出金型を
用いて管状体の内面に熱可塑性樹脂を押出し積層せねば
ならず、このようなクロスヘッド押出金型を用いると、
金型内の樹脂流路が曲がっているために樹脂が偏流して
押出され、管状体の内面に積層される樹脂層の偏肉が大
きくなるという問題がある。また、１枚の繊維強化熱可
塑性樹脂シートを用いて管状に形成すると、あまり大き
な径の管状体は形成が難しくなる。

【０００７】また、上記提案の方法のうち、後者の方法
では、マンドレル兼用の細長いストレート押出金型を用
いて管状体の内面に熱可塑性樹脂を押出し積層せねばな
らず、このような細長いストレート押出金型を用いる
と、樹脂層の厚みのばらつきはあまりないが、金型内の
樹脂流路がかなり長くなるために押出圧力が著しく高く
なり、樹脂の押出量を上げることができないという問題
がある。また、金型内での樹脂の滞留時間は長くなるた
め、樹脂が熱分解する恐れもある。

【０００８】この発明は、上記従来技術の問題を解決す
るものであり、その目的とするところは、内面に積層さ
れる熱可塑性樹脂層の偏肉が小さく、また樹脂の押出圧
力も高くならず、しかも樹脂管と補強繊維複合体との融
着が強固な繊維強化熱可塑性樹脂複合管を、能率よく製
造することのできる方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の繊維強化熱可
塑性樹脂複合管の製造方法は、少なくとも３枚の繊維強
化熱可塑性樹脂シートを長手方向に移送してこのシート
の枚数に対応する断面多角形の管状に組合せ、この管状
組合せ体の内面に熱可塑性樹脂を管状に押出し積層して
断面多角形の管状に形成し、この管状体を内圧により断
面円形又は楕円形の管状に賦形することを特徴とし、そ
れにより上記の目的を達成することができる。

【００１０】以下、図面を参照しながら、この発明繊維
強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法を具体的に説明す
る。

【００１１】図１は、この発明方法の一例を示す概略説
明図である。図１において、１０は繊維強化樹脂シート
の繰出しロール、２０は第１押出機、３０は第１押出機
２０に付設された内層押出用の押出金型、４０は外径規
制用の外金型である。

【００１２】上記押出金型３０には空気圧入孔３１が設
けられ、一端は圧縮空気源３２に接続され、他端は押出
金型３０の先端面に開口している。また、外径規制用の
外金型４０は、断面多角形の部分４１とこの部分４１か
ら断面が次第に円形又は楕円形に拡大された断面拡大部
分４２と断面円形又は楕円形の部分４３とから構成され
ている。

【００１３】上記外金型４０において、断面多角形の部
分４１の断面形状は、使用する繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートの寸法及び枚数によって決められる。例えば、この
シートを４枚用いる場合は、断面多角形の部分４１はこ
のシートの枚数に対応する断面４角形の部分４１とな
り、このシートを８枚用いる場合は、断面多角形の部分
４１はこのシートの枚数に対応する断面８角形の部分４
１となる。

【００１４】また、断面円形又は楕円形の部分４３は、
製造する繊維強化熱可塑性樹脂複合管の断面形状によっ
て決められ、ここで円形又は楕円形とは、真の円形や真
の楕円形のほか卵形や小判形も含まれる。

【００１５】そして、外金型４０の断面円形又は楕円形
の部分４３の内部には、押出金型３０の空気圧入孔３１
から圧入された空気を密閉するために円板状又は楕円板
状のシール栓５０が設けられ、このシール栓５０は、押
出金型３０の先端面から延ばされたワイヤー５１により
移動しないように固定されている。

【００１６】さらに、外金型４０の前方には、第２押出
機６０、第２押出機６０に付設された外層被覆用の押出
金型７０、サイジング冷却型８０、引取機９０が設けら
れている。なお、この第２押出機６０及び外層被覆用の
押出金型７０は、必要に応じて設けられる。

【００１７】先ず、繰出しロール１０から少なくとも３
枚の繊維強化熱可塑性樹脂シート１００が長手方向に押
出金型３０を取り囲むようにして、外径規制用の外金型
４０の内側へ移送される。そして、外金型４０の断面多
角形の部分４１の入口部分で、上記シートの枚数に対応
して断面多角形の管状に組合せられる。

【００１８】繊維強化熱可塑性樹脂シート１００を断面
多角形の管状に組合せる際には、各繊維強化熱可塑性樹
脂シート１００は隙間ができないようにシートの側縁を
突き合わせるか或いは接触させて組合せる。この場合、
断面正角形に組合せるのが好ましい。例えば、４枚のシ
ート１００を用いる場合は、図２の（イ）、（ロ）、
（ハ）に示すような状態に断面正４角形の管状に組合せ
る。図３の（Ａ）は、図１のＸ−Ｘ断面を示し、図２の
（イ）のように組合せられた断面正４角形の管状組合せ
体１０１を示す。

【００１９】上記繊維強化熱可塑性樹脂シートは、多数
のロービング状又はストランド状の補強繊維に熱可塑性
樹脂を含浸させて得られるもので、公知の方法で製造さ
れる。

【００２０】例えば、前記特開昭平３−１５８２１９号
公報及び特開昭平４−８９８３号公報に詳述されている
ように、ロービング状又はストランド状の補強繊維を熱
可塑性樹脂粉末の流動床中を通過させて繊維間に樹脂を
付着含浸させ、これを加熱加圧して一体化させる方法が
好適に採用される。

【００２１】その他、ロービング状又はストランド状の
補強繊維を熱可塑性樹脂粉末の分散液や溶液中を通過さ
せて繊維間に樹脂を付着含浸させたあと乾燥させ、これ
を加熱加圧して一体化させる方法や、長手方向に連続繊
維を配したクロス状、網状又はネット状の補強繊維に熱
可塑性樹脂フィルムを積層し、これを加熱加圧して一体
化させる方法のほか、補強繊維としてはスワール状のも
のを用いる方法等が採用される。

【００２２】補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、金属繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊
維等の合成繊維が用いられる。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、ポリアリ
ールエーテルスルホン、ポリアリールエーテルケトン等
が用いられる。

【００２３】補強繊維の太さは１〜１００μm 、好まし
くは３〜５０μm 、補強繊維の含有量は３〜７０重量
％、好ましくは１０〜５０重量％で、繊維強化熱可塑性
樹脂シートの厚さは０．１〜５mm、好ましくは０．３〜
２mmであり、そのシート幅は、使用するシートの枚数及
び製造する繊維強化熱可塑性樹脂複合管の寸法によっ
て、適当に決められる。

【００２４】引き続いて、外金型４０の断面多角形の部
分４１において、上記管状組合せ体１０１の内面に、熱
可塑性樹脂１０ａが管状に押出され積層されて断面多角
形の管状に形成される。上記管状組合せ体１０１の内面
に熱可塑性樹脂１０ａを管状に押出し積層するには、押
出金型３０より熱可塑性樹脂１０ａを管状組合せ体１０
１の断面形状と同様な断面多角形の管状に押出しなが
ら、この管内に押出金型３０を通して、例えば空気等を
圧入して積層する方法が好適に採用される。

【００２５】その他、押出金型３０より熱可塑性樹脂１
０ａを断面円形の管状に押出すとともに、この管内に押
出金型３０を通して空気等を圧入して管を径方向に膨張
させ管状組合せ体１０１の内面に積層する方法等が採用
される。図３の（Ｂ）は、図１のＹ−Ｙ断面を示し、前
者の方法で形成された断面正４角形の管状体１０２を示
す。

【００２６】管状組合せ体１０１の内面に積層される熱
可塑性樹脂１０ａとしては、繊維強化熱可塑性樹脂シー
トを構成する樹脂と相溶性の良い熱可塑性樹脂が用いら
れ、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、ポリアリールエーテルスルホン、ポリアリールエー
テルケトン等の中から選定される。

【００２７】これ等の熱可塑性樹脂には、必要に応じ
て、熱安定剤、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、顔料、充填剤、加工助剤、改質剤等の添加剤が配合
される。

【００２８】引き続いて、上記断面多角形の管状体１０
２は、断面が次第に円形又は楕円形に拡大された断面拡
大部分４２を経て断面円形又は楕円形の部分４３に移送
され、この断面拡大部分４２及び断面円形又は楕円形の
部分４３において、管状体１０２の管内に押出金型３０
を通して圧入された空気の内圧により断面円形又は楕円
形に賦形される。図３の（Ｃ）は、図１のＺ−Ｚ断面を
示し、断面が真円形に賦形された賦形管状体１０３を示
す。

【００２９】なお、管状体１０２及び賦形管状体１０３
を得る際に用いられる空気等による内圧は、製造する複
合管の口径にもよるが、一般に０．０５〜５ kｇ／cm²
が好ましく、さらに好ましくは０．１〜２ kｇ／cm² で
ある。また、内圧をかける際の樹脂の温度は、樹脂の種
類や管の口径や内圧を考慮し、樹脂のビカット軟化温度
以上、融点以下で、熱分解しない範囲で成形条件に合わ
せて適宜選択されるが、特に、樹脂は溶融状態であるこ
とが好ましい。

【００３０】上記賦形管状体１０３は、必要に応じて、
第２押出機６０に付設された外層被覆用の押出金型７０
に通され、その表面に上記と同様な熱可塑性樹脂が押出
被覆され、サイジング冷却型８０により冷却され、引取
機９０により引き取られる。こうして、繊維強化熱可塑
性樹脂複合管１０４が製造される。

【００３１】

【作用】この発明のように、少なくとも３枚の繊維強化
複合シートを長手方向に移送してこのシートの枚数に対
応する断面多角形の管状に組合せ、この組合せ体の内面
に熱可塑性樹脂を管状に押出し積層して断面多角形の管
状に形成し、この管状体を内圧により断面円形又は楕円
状の管状に賦形すると、少なくとも３枚の繊維強化複合
シートを用いるためにストレート金型を用いることがで
きる。そのため、、金型内で樹脂が偏流することがな
く、管状体の内面に積層される樹脂層の厚みのばらつき
が小さくなる。

【００３２】また、少なくとも３枚の繊維強化複合シー
トを用いて管状に形成すると、大きな径の管状体も容易
に組立てることができ、またストレート金型の長さを比
較的短くすることができる。そのため、樹脂の押出圧力
の増大が防止され、樹脂の押出量を上げることができ
る。また、金型内での樹脂の滞留時間が短く、樹脂が熱
分解する恐れもなくなる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を示す。実施例１ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 直径２３μm のフィラメントよりなるロービング状ガラ
ス繊維（４４００ｔｅｘ）を開繊し引き揃えて、塩素化
ポリ塩化ビニル粉末（塩素含有量６４重量％、平均重合
度５５０、平均粒径１００μm ）の流動床中を通過さ
せ、補強繊維の間隙に樹脂粉末を含浸付着させる。これ
を２３０℃に加熱された加熱加圧ロールを通過させるこ
とにより、樹脂粉末を溶融させるとともにシート状に成
形し、これを長手方向に切断して、厚さ１mm、幅７７m
m、ガラス繊維含有率２０重量％の繊維強化熱可塑性樹
脂シート１００を得た。

【００３４】繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造 先ず、図１に示すように、４枚の上記繊維強化熱可塑性
樹脂シート１００を長手方向に移送して断面正四角の管
状に組合せた。この管状組合せ体１０１の内面に塩素化
ポリ塩化ビニル（塩素含有量６４重量％、平均重合度５
５０）１０ａを１９５℃で管状に溶融押出し、樹脂圧及
び圧入空気の圧力を利用し積層して断面正四角の管状に
形成した。押出金型３０の全長は６００mm、押出圧力は
１５０ kｇ／cm² であった。

【００３５】この断面正四角の管状体１０３の内部に空
気を０．３ kｇ／cm² の圧力で圧入し、この空気の内圧
により断面円形の管状に賦形した。この断面円形の賦形
管状体１０３を第２押出金型７０に通し、その外周に塩
素化ポリ塩化ビニル（塩素含有量６４重量％、平均重合
度５５０）を１９５℃で押出被覆し、サイジング冷却型
８０により冷却され、引取機９０により引き取って、繊
維強化熱可塑性樹脂複合管１０４を得た。ライン速度は
２ｍ／分であった。

【００３６】得られた繊維強化熱可塑性樹脂複合管１０
４は、内径１００mm、外径１１４mm、肉厚７mmで、内層
樹脂の厚みが３mm±０．０５mmで、内層樹脂の偏肉は極
めて少なかった。

【００３７】実施例２ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 塩素化ポリ塩化ビニル粉末に替えてポリ塩化ビニル粉末
（平均重合度１０００、平均粒径１００μm ）を用い、
実施例１と同様な方法で、厚さ１．５mm、幅７５mm、ガ
ラス繊維含有率２０重量％の繊維強化熱可塑性樹脂シー
ト１００を得た。

【００３８】繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造 先ず、図１に示すように、８枚の上記繊維強化熱可塑性
樹脂シート１００を長手方向に移送して断面正八角形の
管状に組合せた。この管状組合せ体１０１の内面にポリ
塩化ビニル（平均重合度１０００）１０ａを１９０℃で
管状に溶融押出し、樹脂圧及び圧入空気の圧力を利用し
積層して断面正八角形の管状に形成した。押出金型の全
長は１０００mm、押出圧力は１２０ kｇ／cm² であっ
た。

【００３９】この断面正八角形の管状体１０２の内部に
空気を０．４ kｇ／cm² の圧力で圧入し、この空気の内
圧により断面円形の管状に賦形した。この断面円形の賦
形管状体１０３を第２押出金型７０に通し、その外周に
実施例１と同様にして塩素化ポリ塩化ビニル（塩素含有
量６４重量％、平均重合度５５０）を１９５℃で押出被
覆し、サイジング冷却型８０により冷却され、引取機９
０により引き取って、繊維強化熱可塑性樹脂複合管１０
４を製造した。ライン速度は２ｍ／分であった。

【００４０】得られた繊維強化熱可塑性樹脂複合管１０
４は、内径１９５mm、外径２１５mm、肉厚１０mmで、内
層樹脂の厚みが５mm±０．０５mmで、内層樹脂の偏肉は
極めて少なかった。

【００４１】比較例１ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 実施例１と同様な方法で、厚さ１mm、幅３４０mm、ガラ
ス繊維含有率２０重量％の繊維強化熱可塑性樹脂シート
を得た。

【００４２】繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造 特開昭平３−１５８２１９号公報の実施例に基づいて、
１枚の上記繊維強化熱可塑性樹脂シートを長手方向に移
送しクロスヘッド押出金型内で断面円形の管状に形成
し、この断面円形の管状体の内面に塩素化ポリ塩化ビニ
ル（塩素含有量６４重量％、平均重合度５５０）を上記
クロスヘッド押出金型から１９５℃で管状に溶融押出し
積層し、その外周に実施例１と同様にして塩素化ポリ塩
化ビニル（塩素含有量６４重量％、平均重合度５５０）
を１９５℃で押出被覆し、サイジング冷却型により冷却
し、引取機により引き取って、繊維強化熱可塑性樹脂複
合管を製造した。ライン速度は２ｍ／分であった。

【００４３】上記クロスヘッド押出金型の全長は８００
mm、押出圧力は２１０ kｇ／cm² であった。得られた繊
維強化熱可塑性樹脂複合管は、内径１００mm、外径１１
４mm、肉厚約７mmで、内層樹脂の厚みが３mm±０．３mm
で、内層樹脂の偏肉は極めて大きかった。

【００４４】比較例２ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 塩素化ポリ塩化ビニル粉末に替えてポリ塩化ビニル粉末
（平均重合度１０００、平均粒径１００μm ）を用い、
実施例１と同様な方法で、厚さ１．５mm、幅８０mm、ガ
ラス繊維含有率２０重量％の繊維強化熱可塑性樹脂シー
トを得た。

【００４５】繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造 特開昭平４−８９８３号公報公報の実施例に基づいて、
８枚の上記繊維強化熱可塑性樹脂シートを長手方向に移
送し、細長い押出金型をマンドレルとしてその外周に断
面円形の管状に囲繞し、その外周に同様な繊維強化熱可
塑性樹脂シートを隙間や重なりが生じないように螺旋状
に巻回し、両方のシートを熱融着して断面円形の管状体
を形成した。

【００４６】上記断面円形の内面にポリ塩化ビニル（平
均重合度１０００）を細長い押出金型から１９０℃で管
状に溶融押出し積層し、その外周に実施例１と同様にし
てポリ塩化ビニル（平均重合度１０００）を１９０℃で
押出被覆し、サイジング冷却型により冷却し、引取機に
より引き取って、繊維強化熱可塑性樹脂複合管を製造し
た。ライン速度は２ｍ／分であった。

【００４７】上記マンドレル兼用の細長い押出金型の全
長は１４００mm、押出圧力は３２０kｇ／cm² で押出圧
力が著しく高くなった。得られた繊維強化熱可塑性樹脂
複合管は、内径１９５mm、外径２１５mm、肉厚１０mm
で、内層樹脂の厚みが５mm±０．０５mmで、内層樹脂の
偏肉は極めて小さかった。

【００４８】

【発明の効果】上述の通り、この発明の繊維強化熱可塑
性樹脂複合管の製造方法は、少なくとも３枚の繊維強化
熱可塑性樹脂シートを長手方向に移送してこのシートの
枚数に対応する断面多角形の管状に組合せ、この管状組
合せ体の内面に熱可塑性樹脂を管状に押出し積層して断
面多角形の管状に形成し、この管状体を内圧により断面
円形又は楕円形の管状に賦形するもので、それにより、
従来技術に比べ、内面に積層される熱可塑性樹脂層の偏
肉が小さく、また樹脂の押出圧力も高くならず、しかも
樹脂管と補強繊維複合体との融着が強固で、耐圧性、耐
衝撃性、耐熱水性などの繊維補強効果に優れた繊維強化
熱可塑性樹脂複合管を、能率よく製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法の一例を示す概略説明図である。

【図２】（イ）、（ロ）、（ハ）は４枚の繊維強化熱可
塑性樹脂シートを断面正４角形の管状に組合せる例を示
す断面図である。

【図３】（Ａ）は図１におけるＸ−Ｘ断面図、（Ｂ）は
図１におけるＹ−Ｙ断面図、（Ｃ）は図１におけるＺ−
Ｚ断面図である。

【符号の説明】

３０ 内層押出用の押出金型 ３１ 空気圧入孔 ４０ 外径規制用の外金型 ４１ 外金型の断面多角形の部分 ４２ 外金型の断面拡大部分 ４３ 外金型の断面円形又は楕円形の部分 ５０ 円板状又は楕円状のシール栓 ７０ 外層被覆用の押出金型 ８０ サイジング冷却型 ９０ 引取機 １００ 繊維強化熱可塑性樹脂シート １０１ 断面多角形の管状に組合せられた組合せ体 １０ａ 組合せ体の内面に積層された熱可塑性樹脂 １０２ 断面多角形の管状に形成された管状体 １０３ 断面円形又は楕円形に賦形された賦形管状体 １０４ 繊維強化熱可塑性樹脂複合管

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２９Ｌ 9:00 23:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも３枚の繊維強化熱可塑性樹脂
   シートを長手方向に移送してこのシートの枚数に対応す
   る断面多角形の管状に組合せ、この管状組合せ体の内面
   に熱可塑性樹脂を管状に押出し積層して断面多角形の管
   状に形成し、この管状体を内圧により断面円形又は楕円
   形の管状に賦形す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。