(57)【要約】本発明は、特にプラスティックパイプのようなプラスティック製中空体に関し、この中空体の壁部は、互いに結合された円筒状の層から構成され、少なくとも１つの層は、遠心成型工程において生産された熱硬化性材料からなる層であり、少なくとも１つの別の層は熱可塑性材料からなる層である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部が互いに結合された円筒状の層から構成され、少なくとも１つの前記層は、遠心成型工程において生産された熱硬化性材料からなり、少なくとも１つの別の前記層は熱可塑性材料からなることを特徴とする、特にプラスティック製パイプであるプラスティック製中空体。
【請求項２】
前記熱硬化性材料は、硬化された合成樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項３】
前記熱硬化性材料は、硬化されたポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項４】
前記熱可塑性材料は、以下のグループ：
ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ポリフェニルオキサイド、ポリフェニルサルファイド、ポリフェニレンサルフォン、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリブチレン、ポリエチレンテレフタレート
からの熱可塑性材料であることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項５】
複数の層を有し、熱硬化性材料の層は、熱可塑性材料の層の間に交互に規則的に、又は不規則的に延在していることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項６】
複数の層を有し、熱可塑性材料の層は、熱硬化性材料の層の間に交互に規則的に、又は不規則的に延在していることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項７】
少なくとも１つの前記層は、補強材を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項８】
少なくとも１つの熱硬化性材料からなる前記層は、補強材を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項９】
少なくとも１つの前記層は、らせん状、網状、又は格子状で、篩状又はストリップ状の補強材を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１０】
前記補強材は、格子状の円筒からなることを特徴とする請求項７に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記層は、網状又は格子状に設計され、網又は格子の開口部は合成材料によって少なくとも部分的に充填されていることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１２】
前記層は、摩擦係合によって互いに結合されていることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１３】
前記層は、結合剤による摩擦係合によって互いに結合されていることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１４】
熱硬化性材料からなる前記層の少なくとも１つは、以下に挙げるさらなる成分：
石英砂又は、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＣａＳＯ４、ＢａＳＯ４、タルク、カオリン、若しくはこれら物質の混合物に基づくフィラー、又はガラス繊維
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１５】
外側カバー層は、熱可塑性材料からなることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１６】
内側カバー層は、熱可塑性材料からなることを特徴とする請求項１に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１７】
前記補強材は、以下に挙げる形態：
テープ状、単繊維状、格子状、繊維状
の少なくとも１つを示していることを特徴とする請求項７に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１８】
前記補強材は、以下に挙げるグループ：
ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＡ
からの少なくとも１つの材料からなることを特徴とする請求項７に記載のプラスティック製中空体。
【請求項１９】
前記補強材は、以下に挙げる材料：
結合剤、ＰＥ、ＰＰ
のうちの少なくとも１つでコーティングされていることを特徴とする請求項７に記載のプラスティック製中空体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスティック中空体、特にプラスティックパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスティックパイプは、多様な実施形態において知られている。それらは、例えば液体及びガスを導通するために使用されている。しかし、それらは、また物理的構成作業を果たすこともでき、又はそれらを通じてケーブル若しくはその種のものを通過させるために使用することもできる。
【０００３】
従来のポリマー材料から作られたパイプラインは、規格化された名目上の直径に対する大きな壁部の厚みを有している。壁部の厚みの設計は、特に、材料の特性、それぞれの操作圧力、操作温度、設置条件、変形に対する保障、期待される動作寿命などを考慮して行われる。厚いパイプの壁の厚みは、生産能力、パイプの重量、及び材料経費に対する不利益を有している。また、パイプの生産速度は、特に壁部の厚みによって限られている。
【０００４】
互いに結合された円柱状の層からなるパイプの壁を有するプラスティックパイプは、例えば特許文献１に開示された下水パイプの形態で知られている。パイプのすべての層はポリエステル樹脂、すなわち熱硬化性材料（デュロマー（Ｄｕｒｏｍｅｒ））を含んでいる。内層はもっぱら硬化したポリエステル樹脂から成っているのに対し、パイプの外層は、硬化したポリエステル樹脂と、例えば珪酸砂のようなフィラーとによって構成されている。内層と外層との間の層は、ポリエステル樹脂に加えて、様々な比率のフィラー及び／又はガラスファイバーを含んでいる。
【０００５】
既知のパイプは、遠心成型工程において生産され、この工程は特許文献１に記載されものと同様である。この文献は、本出願の範囲内に参照されている。
【０００６】
この工程の本質的な特徴は、基本的な材料−すなわち硬化可能なポリエステル樹脂、フィラー及びガラスファイバー−が、それぞれの層を形成するという目的で様々な質量比率を有して、回転するダイの中へ、いわゆる供給部材を介して供給され、遠心力を作用させられる工程である。樹脂を硬化させることによって、パイプはその後安定する。
【０００７】
この工程においては、パイプ（パイプ挿入部）は６ｍ以上の長さを有して生産することができる。パイプの直径は小さくすることができる（例えば、１０ｃｍ又は３０ｃｍ）が、また、数メータに及ぶようにすることもできる。
【０００８】
個々の層の数及び組成は、特にパイプのサイズ及びその使用に依存させることができる。最良の方法における最新技術は、流体が圧力の下で輸送される“圧力パイプ”と、例えば前述の下水パイプのような“非圧力パイプ”との相違を明瞭に示している。
【０００９】
ほとんどの用途において、パイプは地面下にあり、様々な機械的応力に曝されている。このことは、本質的には硬いパイプに所定の柔軟性を持たせ、よって、例えば衝撃応力が加えられた場合に破壊を回避させることを必要としている。
【００１０】
最新技術においては、これら基準は、ポリエステル樹脂に加えてさらなる成分を変化させたパイプの個々の層によって考慮に入れられている。特許文献１によれば、ある層はポリエステル樹脂からなり、別の層はポリエステル樹脂とガラスファイバーからなり、また別の層はポリエステル樹脂、ガラスファイバー、及びフィラーからなっている。生産の過程においてダイの回転数を変えることによって、個々の層を最終硬化の前に個々に成形することができる。
【００１１】
また、例えば、プラスティックの圧力ホースが知られている。合成材料は例えばポリエステルである。強化のために、アラミド織布を補強材の方法で組み込むことができる。
【００１２】
アラミドからなる補強単繊維を有するポリオレフィンパイプ、又は鋼線からなる補強材を有するポリオレフィンパイプもまた最新技術である。
【特許文献１】欧州特許第０３６０７５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、高い材料強度、変形に対する保障、及び長期間の強度を有するとともに、有利な延性を示し、よって様々な用途に適用することができる、上述したタイプのプラスティックパイプを入手可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
プラスティックパイプは、熱可塑性材料のプラストマ（Ｐｌａｓｔｏｍｅｒ）からなる最新技術において知られている。この明細書において、“プラストマ”は架橋されていない、よって可塑性を有する、又は可塑性を有することができる、熱可塑性プラスティックを意味している。よって、このような熱可塑性材料は、密な網目状に架橋した硬い熱硬化性プラスティックに対する一般的な文言である、前述の“デゥロマー”（熱硬化性材料）とは異なっている。しかし、このような熱可塑性を有する合成材料−例えば、ポリ塩化ビニール、ポリプロピレン、又はポリエチレン−からなるパイプは、比較的低い強度のみを示し、特に、公共の水供給及び排水の範囲内に使用されるような比較的大きなパイプには、経済的に使用することはできない。また、必要とされる厚い壁厚みは不利である。
【００１５】
対照的に、最も一般的な実施形態においては、本発明は、特にプラスティック製パイプのような合成材料からなる中空体を提供し、その壁部は互いに連係して結合した円筒状の層から構成され、少なくとも１つの層は熱硬化性材料からなり、別の少なくとも１つの層は熱可塑性材料からなっている。
【００１６】
本発明によるプラスティックパイプは、よって、熱硬化性の層が熱可塑性の層と交互に配置されている複合パイプとして設計することができる。
【００１７】
このように、熱硬化性合成材料の有利な特性は、熱可塑性合成材料の有利な特性と相乗的に組み合わせることができる。
【００１８】
硬化可能な合成樹脂−例えば硬化可能なポリエステル樹脂−は、適当な層を構成するための熱硬化性材料として使用することができる。
【００１９】
熱可塑性プラスティック材料は、以下のグループからの熱可塑性プラスティックとすることができる：ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニルオキサイド（ＰＰＯ）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンサルフォン（ＰＳＯ、ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
１つの実施形態によれば、プラスティックパイプ−ポリエステル樹脂に基づく既存の遠心成形プラスティックパイプのような−は、例えば３〜２０層の複数の層を有して形成され、この場合、熱硬化性材料からなる層は、熱可塑性プラスティック材料からなる層の間に交互に規則的に、又は不規則に存在するか、又はその逆となっている。それぞれの層の厚みは、合計で０．１ｍｍ〜５０ｍｍとすることができる。この厚みは、＜１０ｍｍ又は＜２ｍｍに限ることもできる。
【００２１】
パイプの内層及び外層が熱可塑性プラスティック材料上に結合されている場合に利点が生じる。熱可塑性プラスティック材料からなる外層は、衝撃応力に対して良好な防御を提供し、熱可塑性プラスティックからなる内層は、磨耗を最小化し、さらにはパイプを通じて輸送される飲み水に対して安全であると一般に認識されている。
【００２２】
本発明は、個々の層を構成するための材料の様々な組み合わせを採用することに限定されるわけではない。むしろ、同時にさらなる最適化が行われても良い。例えば、これらは補強を行う１以上の層を備えている。このような補強材は、例えば、熱可塑性を有するとともに高度に延性を有するテープとすることができる。これらテープは、結合材をコーティングされることができ、周囲の合成材料への結合を最適化されている。テープは平坦なテープとすることもでき、又は型出しされたテープとすることもできる。代替的に又は追加的に、繊維が補強材として使用されることも可能である。このような繊維は切断された繊維である。それらは不規則に分散されて導入されていても良く、又は規則的に導入されていても良く、それぞれの層の合成材料中に分散させることができる。本質的であるのは、繊維材料又はテープ材料が周囲の合成材料と結合していることである。
【００２３】
ＩＳＯ５２７に従って測定された補強材の（２３℃における）引っ張り強度は、＞２５０ＭＰａでなければならない。補強材の弾性係数は、補強材層の少なくとも１．５倍、最も好ましくは、少なくとも＞５倍、又は＞１０倍大きくなければならない。
【００２４】
また、補強材は、螺旋形状、網状、又は格子状の篩のようなもの又はストリップのようなものとすることができる。補強材は、織られていても、編み組まれていても良い。また、補強材は、平坦であるか又は型出しされた部分が、重ねられて結合されたストリップ又はテープから構成することができる。予備成形された補強体は、パイプの既に形成された層上に載置されるか、この層の中に押し込まれても良い。逆に、例えば円筒状の形状の網状の補強体から始まり、次いで望ましい合成材料で前記本体を含浸し、補強材中の開口部又は自由空間、若しくは補強部分間を少なくとも部分的に合成材料によって充填することが、例えば可能である。本発明の重要な実施形態によれば、少なくとも１つの熱硬化層が補強されるか、又は補強材が２つの熱硬化層間に延在する。
【００２５】
また、この場合、熱可塑性補強材−例えば、高度に延性を有するポリエチレンからなる−が好ましいこととなる。同様に好ましいのは、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、又は請求項４に挙げられた他の材料である。また、補強材又は補強層は、いくつかの補強要素−例えばいくつかのグリッド−から構成することができ、プラスティックパイプのいくつかの層を形成することができる。補強材と周囲の合成材料との良好な結合を得るために、粘性体の形態を有する適切な合成材料が浸み込むことができて、全体として補強材を取り囲むように、補強材の中の開口部、又は隣り合う補強部分の間の間隙を大きく選択する必要がある。
【００２６】
しかし、”格子間隔“もまた、パイプの壁の材料が、使用中の最大内部圧力に耐えるように選択される必要がある。
【００２７】
外側から内側へ、に関しては、例えば、以下にＤとして設計されている熱硬化性材料（Ｄｕｒｏｍｅｒ）を含む層、及び以下にＰとして示された熱可塑性材料（Ｐｌａｓｔｏｍｅｒ）を含む層を備える、以下に挙げる層構造の可能性がある。“Ｒ”は、補強材を示している。補強材は、内方に隣接する層又は外方に隣接する層の中の全体に、又は部分的に延在させることができる。
【００２８】
第１例：  Ｐ−Ｄ−Ｄ−Ｒ−Ｄ−Ｐ−Ｄ−Ｐ−Ｐ−Ｄ
第２例：  Ｐ−Ｄ−Ｐ−Ｒ−Ｄ−Ｐ−Ｄ−Ｐ
第３例：  Ｐ−Ｄ−Ｄ−Ｐ−Ｄ−Ｐ
第４例：  Ｐ−Ｐ−Ｄ−Ｒ−Ｐ−Ｄ−Ｐ−Ｄ
第５例：  Ｐ−Ｄ−Ｄ−Ｄ−Ｐ−Ｄ−Ｄ−Ｐ
【００２９】
個々の層は、摩擦接合によって、又は形状的係合によって互いに結合することができる。このような結合は、Ｄ−層を遠心成型工程において連続して適用することによって、例えば、隣接するこれらＤ−層の間に簡単に得ることができ、後続の熱硬化性合成材料の硬化中に、隣接する層の形状的係合が生じる。遠心成型工程の技術は、既知である（例えば、特許文献１）。この文献はここに参照されている。
【００３０】
また、様々な合成材料を含む層間の摩擦接合は、２つの層間に結合材を適用することによって得ることができる。これは、Ｄ−層のＰ−層との接続だけではなく、Ｐ−層を互いに接続するためにも適用される。これは、上述したように、Ｒ−層に対しても同様である。このような結合材は、例えば、接着材フィルム又はいわゆる可溶性フィルムとすることができる。しかし、化学的結合材−例えば、重合可能なポリエステル又はゴム誘導体−もまた結合材として適用することができる。これらは、例えば、次の層が適用される前に指定の層の表面上に粘性を有する粉状の形態で適用することができる。熱硬化性を有する合成材料の硬化中の熱の発生によって、結合材の接着効果は最適化することができる。Ｄ−層をＰ−層又はＲ−層と有利に結合するマレイックアンハイドライドもまた、結合材として使用される。
【００３１】
また、隣接する層の結合は、熱的表面処理（加熱）又は高エネルギー照射によってもたらされる。このように、結合物質は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）と混合した形のＬＬＤＰＥ（直鎖低密度ポリエチレン）から構成することができる。加熱中において、ＬＬＤＰＥは、例えば隣接するＰＥ（ポリエチレン）層とヒートシールを生成し、物質のＰＰ部分は、さらなる隣接するＰＰ層との良好な結合をもたらす。
【００３２】
前述の例から、同じ基本的な合成材料を含む層は、さらなる成分に関して様々に構成することができる。このように、熱硬化性材料からなる少なくとも１つの層は、次の成分のうちの少なくとも１つを含むことができる：
石英砂、又は、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＣａＳＯ４、ＢａＳＯ４、カオリン、又はこれらの混合物に基づくフィラー、又はガラス繊維。
これは、前述の第１例に基づいてさらに図示されており、以下のような最良の方法に代表される。
例１ａ：  Ｐ１−Ｄ１−Ｄ２−Ｒ−Ｄ３−Ｐ１−Ｄ３−Ｐ１−Ｐ２−Ｄ４
ここで、
Ｄ１：重量にして１の硬化されたポリエステル樹脂と、重量にして３の石英砂とからなる層
Ｄ２：重量にして１の硬化されたポリエステル樹脂と、重量にして２の粒径０．３ｍｍの炭酸カルシウムフィラーとからなる層
Ｒ：円筒状の格子形状の設計を有し、アクリル酸エステル及びマレイックアンハイドライドを有するランダム３元共重合体でコーティングされた高度に延性を有するＰＥテープからなる補強材
Ｄ３：重量にして１の硬化されたポリエステル樹脂と、重量にして０．３の長さ＜６０ｍｍのガラス繊維とからなる層
Ｐ１：ポリプロピレンからなる層
Ｐ２：ポリフェニルサルファイドからなる層
Ｄ４：硬化されたポリエステル樹脂からなる層であり、層Ｄ４のポリエステル層は他のＤ層のポリエステル樹脂と次の点で異なっている。
【００３３】
層Ｄ４の（ＩＳＯ５２７に従って測定された）弾性係数は２００ＭＰａであり、一方、残りのＤ層の弾性係数は２５００ＭＰａである。Ｄ４−層の場合の（ＩＳＯ５２７、ＩＳＯ１７８による）破壊時の伸びは約５０％であり、残りのＤ層の場合には約５％にすぎない。例１ａにおいて、さらなるＰ−層（Ｐ１）は内側に有利に置かれる。
【００３４】
熱硬化性壁部層は、パイプの荷重支持能力（剛性）に関与し、外部からパイプに作用する荷重を受容する。しかし、とりわけ、熱硬化性材料の外部層は重要である。中間層中の、又は内層中の定まったタイプの補強材は、明瞭に内部圧縮強度を増加することができる。内圧は２０バール以上である場合がある。この接合の‘内“層及び”外“層は、パイプの壁部の厚みの中間層の一方の側及び他方の側を示している。
【００３５】
熱可塑性壁部層は、特に外側及び／又は内側のカバー層の形をとる場合には、機械的衝撃に対する保護を提供する。この壁部層は好ましい衝撃耐性及び磨耗耐性を示す。熱可塑性材料は、特に飲料水に好適な内層として有利である。しかし、それらはまた、化学薬品に対しての耐性、紫外線耐性、光耐性、及び温度耐性を有している。
【００３６】
Ｄ−層は、導入部に記述された遠心成型工程に従って適用される一方、Ｐ−層は多様に構成することができる。Ｒ−層の形成についてはすでに説明した。
【００３７】
第１の実施形態においては、合成材料からなる熱可塑性を有する層は、すでに生成された熱硬化性を有する層の上に、結合材によってシュランクされた（ｓｈｒｕｎｋ）ホースによって構成されている。
【００３８】
第２の実施形態においては、少なくとも１つの層が熱硬化性を有する合成材料の使用による遠心成型工程ですでに生成されていることが同様に仮定されている。この層は、まだ“柔らかい”状態でも良い。熱可塑性を有する合成材料からなる押出予備成形されたパイプは、続いてダイに導入される。次いで、パイプは“延びる”ことを許容され、よって外面が、既に成形された熱可塑性を有する層の内面に支持されるように寸法を決められた円筒形状を取り戻す。外層がまだ“柔らかい（硬化されていない）”場合には、結合は特に強固である。さらにこの実施形態においては、Ｄ−層とＰ−層との間の結合は、逆に結合材によって補助されることができる。次のＤ−層は、さらに遠心成型工程において適用され得る。
【００３９】
第３の実施形態においては、熱可塑性を有する合成材料は、既に形成された層の上にスプレーされている。スプレーによる適用は、外側からと内側からの両方から生成させることができ、このように内層と外層との両方を形成することができる。
【００４０】
第４の実施形態においては、熱可塑性を有する合成材料は、既に形成された熱硬化性を有する層と、この層から離間された型との間の環状の空間に注入される。型は次いで引き抜かれる。
【００４１】
特に、熱可塑性を有する外周層（カバー層）の形成に対しては、第５の実施形態が、既存の層の上に熱可塑性を有するフィルムを収縮させるか、又は巻きつける準備をしている。この接続においては、既存の層の上に静止したプラスティックのフィルム又はシートを巻きつけることは、押出装置から直接達成することができる。同様に、熱可塑性を有するカバー層は、パイプの本体上に円筒状に直接押し出すこともできる。
【００４２】
第６の変型は、“焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）によって熱可塑性を有する層を適用することを可能としている。このために、熱可塑性を有する材料は、粉体状材料の形で適用され、次いで温度の影響下において溶融される。
【００４３】
また、フィラー又は他の成分を有する熱可塑性を有する合成材料を含む層を追加することは、本発明の技術的範囲内に含まれる。これら“他の成分”は、例えば、ガラス繊維、単繊維、又は他の補強材を含んでいる。同様に、熱可塑性を有する層、特に外側のカバー層は、発泡材とすることができ、熱絶縁層が同時に形成される。
【００４４】
２つの隣接する層のうちの一方の表面は、例えばふし状に仕上げるなど、型出しすることができ、その結果として接着／固定されることが好ましい。
【００４５】
記述されてきた“複合体パイプ”は、特に厚みの小さい壁部の場合においても、最新技術によるプラスティックパイプに比べて、高い長期間の内部圧縮強度を示す。さらに強調されるべきであるのは、十分な半径方向及び軸方向の剛性に加えて、拡散に対する不浸透性、破壊に対する靭性、及び化学物質に対する耐性を同時に有するこのようなパイプの有利な延性特性である。層の壁厚みは、それぞれのパイプの要求に従って計算され、適用される。また、これは、補強材のタイプ、プライの数及び厚みにも適用される。このように、例えば全体としてのパイプの延性は、格子状の補強材の網目空間を変えることによって変化させることができる。
【００４６】
補強材は、開口部を有する円筒状の形状を示している場合には、すなわち網状の枝上構造を有している場合には、（上述の）第２の実施形態の補強材と同様の方法で導入することができる。補強材は、折りたたまれた円筒が開かれた後に、熱硬化性材料のまだ変型可能な層の中に少なくとも部分的に侵入させることができる。
【００４７】
また、本発明は、例えば、酸素、水蒸気などに関する遮蔽層のようなさらなる機能的中間層を提供する可能性を作り出している。
【国際調査報告】
2008521650.tif 000002
2008521650.tif 000003
2008521650.tif 000004
2008521650.tif 000005
2008521650.tif 000006
2008521650.tif 000007