(57)【要約】  天然ガスを分配するのに有用であり、改良された衝撃抵抗および破裂強度を有する高密度ポリエチレンプラスチックパイプなどのプラスチックパイプ。プラスチックパイプは、内面および外面を有し、内面は天然ガスなどを運搬するためのチャネルを画定する。布帛は、好ましくは螺旋巻きで外面上を覆っている。布帛は、高テナシティポリオレフィン繊維、好ましくはポリエチレンおよび／またはポリプロピレン繊維で形成される。布帛によって、パイプに改良された破裂強度および衝撃抵抗がもたらされる。このパイプは、低圧またはそれより高圧下で天然ガスを運搬するために使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内面および外面を有し、前記内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）前記パイプの前記外面の少なくとも一部の上を覆い、前記パイプの少なくとも一部の周りにスリーブを形成し、高テナシティポリオレフィン繊維を含む布帛と
を含み、それによって、衝撃に対して耐性があり、改良された破裂強度を有する、天然ガスを分配するためのパイプ。
【請求項２】
前記布帛が不織布帛である、請求項１に記載のパイプ。
【請求項３】
前記繊維が高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項２に記載のパイプ。
【請求項４】
前記不織布帛の前記繊維をコーティングするマトリックス樹脂をさらに含む、請求項３に記載のパイプ。
【請求項５】
前記不織布帛が、一方向に配列されている前記高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項４に記載のパイプ。
【請求項６】
前記布帛が、前記パイプの前記外面を螺旋巻きしている、請求項５に記載のパイプ。
【請求項７】
前記布帛が、約４０〜約６０°の角度で前記パイプの前記外面を螺旋巻きしている、請求項６に記載のパイプ。
【請求項８】
前記不織布帛中の繊維の少なくとも約５０％が、前記高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項５に記載のパイプ。
【請求項９】
前記不織布帛中の繊維の少なくとも約７５％が、前記高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項５に記載のパイプ。
【請求項１０】
前記布帛が前記パイプの前記外面上にスリーブを形成し、前記スリーブが前記外面上で可動であるように、そこに接着されていない、請求項３に記載のパイプ。
【請求項１１】
前記布帛と前記パイプの前記外面との間に接着剤層をさらに含み、前記接着剤層が前記布帛を前記外層に接着させている、請求項３に記載のパイプ。
【請求項１２】
前記マトリックス樹脂が、熱可塑性エラストマー材料を含む、請求項４に記載のパイプ。
【請求項１３】
前記マトリックス樹脂が、イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーを含む、請求項１２に記載のパイプ。
【請求項１４】
前記マトリックス樹脂が、前記布帛および前記樹脂の全重量に対して約５〜約４０重量パーセント含まれる、請求項１２に記載のパイプ。
【請求項１５】
前記プラスチックパイプが、高密度ポリエチレンを含む、請求項３に記載のパイプ。
【請求項１６】
前記繊維が、少なくとも約３０ｇ／ｄのテナシティを有する、請求項１に記載のパイプ。
【請求項１７】
前記布帛が織布帛を含む、請求項１に記載のパイプ。
【請求項１８】
前記繊維が、高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項１７に記載のパイプ。
【請求項１９】
前記織布帛が、第１の方向に伸びる前記高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維と、第２の方向に伸びる他の熱可塑性繊維とを含む、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２０】
前記他の熱可塑性繊維が、ポリエステル繊維を含む、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２１】
前記織布帛の前記繊維をコーティングするマトリックス樹脂をさらに含む、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２２】
前記マトリックス樹脂が熱可塑性エラストマー材料を含む、請求項２１に記載のパイプ。
【請求項２３】
前記樹脂がイソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーを含む、請求項２２に記載のパイプ。
【請求項２４】
前記布帛が、前記パイプの前記外面を螺旋巻きしている、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２５】
前記布帛が、前記パイプの前記外面を約４０〜約６０°の角度で螺旋巻きしている、請求項２４に記載のパイプ。
【請求項２６】
前記不織布帛中の繊維の少なくとも約５０％が、前記高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２７】
前記織布帛が、前記パイプの前記外面上でスリーブを形成し、前記スリーブが前記外面上で可動であるように、そこに接着されていない、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２８】
前記織布帛と前記パイプの前記外面との間に接着剤層をさらに含み、前記接着剤層が前記織布帛を前記外層に接着させている、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項２９】
前記プラスチックパイプが高密度ポリエチレンを含む、請求項１８に記載のパイプ。
【請求項３０】
前記布帛の上を覆うプラスチックフィルムをさらに含む、請求項１に記載のパイプ。
【請求項３１】
（ａ）内面および外面を有し、前記内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）前記パイプの前記外面の少なくとも一部の上を螺旋式に覆い、前記パイプの少なくとも一部の周りに、前記パイプの前記外面上で可動であるように前記外面に接着されていないスリーブを形成し、一方向に配列されている高テナシティポリオレフィン繊維を含む不織布帛と
を含み、それによって、パイプが衝撃に対して耐性があり、改良された破裂強度を有する、天然ガスを分配するためのパイプ。
【請求項３２】
前記高テナシティポリオレフィン繊維が、伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項３１に記載のパイプ。
【請求項３３】
前記不織布帛の前記繊維をコーティングするマトリックス樹脂をさらに含む、請求項３２に記載のパイプ。
【請求項３４】
前記マトリックス樹脂が、熱可塑性エラストマー材料を含む、請求項３３に記載のパイプ。
【請求項３５】
（ａ）内面および外面を有し、前記内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）前記パイプの前記外面の少なくとも一部の上を螺旋式に覆い、前記パイプの少なくとも一部の周りにスリーブを形成し、高テナシティポリオレフィン繊維を含む織布帛と
を含み、それによって、衝撃に対して耐性があり、改良された破裂強度を有する、天然ガスを分配するためのパイプ。
【請求項３６】
前記高テナシティポリオレフィン繊維が、伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む、請求項３５に記載のパイプ。
【請求項３７】
前記高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維が、前記織布帛の一方向に伸び、他の熱可塑性繊維が、前記織布帛の他の方向に伸びる、請求項３６に記載のパイプ。
【請求項３８】
前記織布帛の前記繊維をコーティングするマトリックス樹脂を含む、請求項３６に記載のパイプ。
【請求項３９】
前記外面上で可動であるように、前記スリーブが前記パイプの前記外面に接着されていない、請求項３６に記載のパイプ。
【請求項４０】
パイプを通して天然ガスを輸送する方法であって、
（ａ）前記内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定する、高密度ポリエチレンから形成されたプラスチックパイプと、
（ｂ）前記パイプの前記外面の少なくとも一部の上を覆い、前記パイプの少なくとも一部の周りにスリーブを形成し、高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維を含む布帛と
を含む構造を前記パイプとして利用するステップを含む方法。
【請求項４１】
前記天然ガスが、２００ｐｓｉ（１３７８ｋＰＡ）超の圧力で輸送される、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、強化プラスチックパイプに関し、特に、天然ガスを運搬するための強化プラスチックパイプに関する。
【０００２】
関連技術の説明
従来の低圧天然ガスパイプは通常、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などのプラスチック材料から成形される。これらの構造は、天然ガスを低圧で輸送するために使用され、他の材料を輸送するためにも使用される。このようなパイプの最大破裂強度は、通常約２００ｐｓｉ（１３７８ｋＰＡ）である。
【０００３】
ＨＤＰＥ天然ガスパイプは通常、地下に埋められる。このような環境において、それらは、岩、重機などからのひっかきまたは同様のものにより起こり得る破損を被りやすい。
破損に強く、従来のプラスチック管よりも改良された破裂強度も有するプラスチックパイプ構造を提供することは望ましいであろう。破裂強度を増加させることによって、増加した圧力下で天然ガスを安全に輸送することができ、したがって輸送コストを減らすことができるであろう。また、最少の追加費用でこのような強化パイプを提供することも望ましいであろう。
【０００４】
発明の概要
本発明によれば、
（ａ）内面および外面を有し、内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）パイプの外面の少なくとも一部の上を覆い、パイプの少なくとも一部の周りにスリーブを形成し、高テナシティ（tenacity）ポリオレフィン繊維を含む布帛と
を含み、それによって、パイプが衝撃に対して耐性があり、改良された破裂強度を有する、天然ガスの分配のためのパイプが提供される。
【０００５】
また本発明によれば、
（ａ）内面および外面を有し、内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）パイプの外面の少なくとも一部の上を螺旋式に覆い、パイプの少なくとも一部の周りに、パイプ上で可動であるスリーブを形成し、高テナシティポリオレフィン繊維を含む不織布帛と
を含み、それによって、パイプが衝撃に対して耐性があり、改良された破裂強度を有する天然ガスの分配のためのパイプが提供される。
【０００６】
さらに本発明によれば、
（ａ）内面および外面を有し、内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）パイプの外面の少なくとも一部の上を螺旋式に覆い、パイプの少なくとも一部の周りにスリーブを形成し、高テナシティポリオレフィン繊維を含む織布帛と
を含み、それによって、パイプが衝撃に対して耐性があり、改良された破裂強度を有する、天然ガスの分配のためのパイプが提供される。
【０００７】
さらに本発明によれば、パイプを通して天然ガスを輸送する方法が提供され、この方法は、
（ａ）高密度ポリエチレンから形成され、内面および外面を有し、内面がそれを通して天然ガスを運搬するためのチャネルを画定するプラスチックパイプと、
（ｂ）パイプの外面の少なくとも一部の上を覆い、パイプの少なくとも一部の周りにスリーブを形成し、高テナシティポリオレフィン繊維を含む布帛と
を含む構造を、パイプとして利用するステップを含む。
【０００８】
したがって、本発明は、改良された耐磨耗性を有し、改良された破裂強度も有する、改良された天然ガス分配パイプを提供する。プラスチックパイプの外面上を覆う布帛中に高テナシティポリオレフィン繊維を使用することは、パイプ重量または製造コストを大幅に増加させることなく、保護および破裂強度の改善を可能にする。したがって、パイプは、比較的低コストで優れた補強特性を有する。パイプは、低圧またはそれより高い圧力下で天然ガスを分配するために使用することができる。
【０００９】
発明の詳細な説明
本発明の構造の基礎を形成するプラスチックパイプは、熱可塑性の材料から形成される。最も好ましくは、プラスチックパイプは、公知の方法によって高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂から形成される。ＨＤＰＥ樹脂は、ホモポリマー、または少量のプロピレン、ブテン、ヘキセンなどのコモノマーを伴うコポリマーでもよい。パイプは、適切な熱および圧力下での円筒形ダイからの押出成形によるなどの公知の方法で成形することが好ましい。プラスチックパイプは円形断面を有することが好ましいが、他の断面も用いてもよく、半可撓性である。プラスチックパイプの外面は滑らかであることが好ましいが、代わりに複数のリブを有し、その可撓性を高めてもよい。このように成形されて、パイプは、それを通して製品を運搬するためのパイプの内側チャネルを画定する内面を有する。プラスチックパイプは、そのチャネルを通して天然ガスを運搬するようになされる。パイプは、任意の適切な内径および厚さでよく、通常の直径には４インチ（１０．２ｃｍ）、１２インチ（３０．５ｃｍ）および２４インチ（６１．０ｃｍ）が含まれる。
【００１０】
本発明には、パイプの外面上を覆う布帛スリーブが含まれる。布帛は、高テナシティポリオレフィン繊維から、好ましくは高テナシティポリエチレン繊維および／または高テナシティポリプロピレン繊維から形成される。本発明の目的のために、繊維は細長く、幅および厚さのその長さは横径よりもかなり大きい。したがって、繊維という用語には、規則的または不規則断面を有するモノフィラメント、マルチフィラメント、リボン、ストリップ、ステープルおよび他の形態の刻んだ、切断したまたは不連続繊維などが含まれる。「繊維」という用語には、上記の複数のいずれか、またはそれらの組合せが含まれる。ヤーンは、多くの繊維またはフィラメントからなる連続ストランドである。
【００１１】
本明細書で使用する場合、「高テナシティ繊維」という用語は、約７ｇ／ｄと等しいまたはそれを超えたテナシティを有する繊維を意味する。これらの繊維は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６により測定した場合、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張り弾性率および少なくとも約８Ｊ／ｇの切断エネルギーを有することが好ましい。本明細書で使用する場合、「初期引張り弾性率」、「引張り弾性率」および「率」という用語は、ヤーンではＡＳＴＭ２２５６により、エラストマーまたはマトリックス材料ではＡＳＴＭ  Ｄ６３８により測定した弾性率を意味する。
【００１２】
本発明に有用な繊維の断面は、非常に異なり得る。それらの断面は、円形、平らまたは長方形でもよい。それらはまた、フィラメントの直線軸または長手方向軸から突出した１つまたは複数の規則的または不規則なローブを有する不規則または規則的な多重ローブ断面でもよい。繊維が、実質的に円形、平らまたは長方形の断面であることが特に好ましく、繊維が、実質的に円形の断面であることが最も好ましい。
【００１３】
繊維は、例えば、約５０〜約３０００デニール、さらに好ましくは約２００〜約５０００デニール、よりさらに好ましくは約６５０〜約３０００デニール、最も好ましくは約８００〜約１５００デニールなどの任意の適切なデニールであってもよい。
【００１４】
本発明の布帛は、高テナシティポリオレフィン繊維、最も好ましくは高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維から形成された、織布帛、編地布帛または不織布帛の形態でよい。特に布帛が不織布帛である場合、好ましくは、布帛中の繊維の少なくとも約５０重量％がこのような高テナシティ繊維であり、さらに好ましくは、布帛中の繊維の少なくとも約７５重量％がこのような高テナシティ繊維であり、最も好ましくは、布帛中の繊維の実質的にすべてが高テナシティ繊維である。布帛が織布帛または編地布帛の場合は、繊維重量の、好ましくは少なくとも約７０％、さらに好ましくは少なくとも約９０％が、高テナシティポリオレフィン繊維である。布帛構造中の残りの繊維は、ポリエステルまたはナイロン繊維などの任意の適切な熱可塑性繊維でよい。あるいは、非熱可塑性繊維を、高テナシティポリオレフィン繊維と共に布帛中に使用してもよい。このような他の繊維の例には、金属繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維などが挙げられる。
【００１５】
ヤーンは、本質的に平行配列（一方向配列）であってよく、またはヤーンは、ねじれ、上を覆い、もしくはもつれていてもよい。本発明の布帛は、縦糸と横糸方向に、または他の方向に異なる繊維を有するヤーンと共に織ってもよい。
【００１６】
最も好ましくは、布帛が不織布帛である場合、布帛の繊維の実質的にすべては高テナシティポリオレフィン繊維である。布帛が織布帛である場合、好ましくは、縦糸方向の繊維は高テナシティポリオレフィン繊維であり、最も好ましくは高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維であり、横糸方向の繊維はポリエステル繊維であり、さらに好ましくはポリエチレンテレフタレート繊維である。
【００１７】
本発明に使用される布帛中で有用な高強度繊維は、高テナシティポリエチレン繊維および／または高テナシティポリプロピレン繊維を含めた高テナシティポリオレフィン繊維である。高テナシティポリエチレン繊維は、高配向高分子量ポリエチレン繊維とも称される、伸び切り鎖ポリエチレン繊維である。
【００１８】
米国特許第４，４５７，９８５号には、このような高分子量ポリエチレン繊維およびポリプロピレン繊維が一般に論じられ、この特許の開示は、本明細書と矛盾しない範囲内において参照により本明細書に組み込まれている。ポリエチレン繊維の場合、適切な繊維は、少なくとも約１５０，０００、好ましくは少なくとも約百万、さらに好ましくは約２百万〜約５百万の重量平均分子量のものである。このような高分子量ポリエチレン繊維は、溶液中で紡糸される場合があり（米国特許第４，１３７，３９４号および米国特許第４，３５６，１３８号を参照されたい）、または溶液からフィラメント紡糸され、ゲル構造を形成する場合があり（米国特許第４，４１３，１１０号、独国特許第３，００４，６９９号および英国特許第２０５１６６７号を参照されたい）、またはポリエチレン繊維は、圧延および引き抜き加工により製造される場合がある（米国特許第５，７０２，６５７号を参照されたい）。本明細書で使用する場合、ポリエチレンという用語は、１００個の主鎖炭素原子につき５改質ユニットを超えない少量の連鎖分枝またはコモノマーを含有してもよく、それと混合して、約５０ｗｔ％以下の１種もしくは複数のポリマー添加剤（アルケン−１−ポリマー、特に、低密度ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブチレン、主モノマーとしてモノオレフィンを含有するコポリマー、酸化ポリオレフィン、グラフトポリオレフィンコポリマーおよびポリオキシメチレンなど）、または通常組み込まれている抗酸化剤、潤滑剤、紫外線遮断剤、着色剤などの低分子量添加剤もまた含有してもよい、主に直鎖状ポリエチレン材料を意味する。
【００１９】
高テナシティポリエチレン繊維は、市販されており、商標ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）でＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．（Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ、Ｕ．Ｓ．Ａ．）から販売されている。
【００２０】
形成技術、延伸比および温度、ならびに他の条件によって、種々の特性をこれらの繊維に与えることができる。ポリエチレン繊維のテナシティは、少なくとも約７ｇ／ｄ、好ましくは少なくとも約１５ｇ／ｄ、さらに好ましくは少なくとも約２０ｇ／ｄ、よりさらに好ましくは少なくとも約２５ｇ／ｄ、最も好ましくは少なくとも約３０ｇ／ｄである。同様に、Ｉｎｓｔｒｏｎ引張試験機で測定した繊維の初期引張り弾性率は、好ましくは少なくとも約３００ｇ／ｄ、さらに好ましくは少なくとも約５００ｇ／ｄ、よりさらに好ましくは少なくとも約１，０００ｇ／ｄ、最も好ましくは少なくとも約１，２００ｇ／ｄである。初期引張り弾性率およびテナシティのこれらの最も高い値は一般に、溶液成長法またはゲル紡糸法を用いることによってのみ得られる。フィラメントの多くは、それらが形成されるポリマーの融点よりも高い融点を有する。したがって、例えば、塊の約１５０，０００、約百万および約２百万の分子量の高分子量ポリエチレンは一般に、１３８℃の融点を有する。これらの材料でできた高配向ポリエチレンフィラメントは、約７℃〜約１３℃高い融点を有する。したがって、融点の僅かな増加は、塊状ポリマーと比較した、フィラメントの結晶完全性およびより高い結晶配向を反映する。
【００２１】
同様に、少なくとも約２００，０００、好ましくは少なくとも約百万、さらに好ましくは少なくとも約２百万の重量平均分子量の高配向高分子量ポリプロピレン繊維を使用してもよい。このような伸び切り鎖ポリプロピレンは、上記で言及した様々な参照文献に規定されている技術、特に米国特許第４，４１３，１１０号の技術によって、適度に高配向なフィラメントに形成し得る。ポリプロピレンは、ポリエチレンより結晶質でなく、ペンダントメチル基を含有するため、ポリプロピレンで達成することのできるテナシティ値は一般に、ポリエチレンの対応する値より実質的に低い。したがって、適切なテナシティは、好ましくは少なくとも約８ｇ／ｄ、さらに好ましくは少なくとも約１１ｇ／ｄである。ポリプロピレンの初期引張り弾性率は、好ましくは少なくとも約１６０ｇ／ｄ、さらに好ましくは少なくとも約２００ｇ／ｄである。ポリプロピレンフィラメントは、好ましくは少なくとも１６８℃、さらに好ましくは少なくとも１７０℃の主融点を有するように、ポリプロピレンの融点は一般に、配向プロセスによって数度上昇する。上記で説明したパラメーターの特に好ましい範囲によって、最終物品の性能の向上を有利に実現することができる。上記のパラメーター（弾性率およびテナシティ）の好ましい範囲と共に、少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有する繊維を用いることで、最終物品の性能の向上を有利に実現することができる。
【００２２】
上記のように、高強度繊維は、織布帛、編地布帛または不織布帛の形態でよい。１つの好ましい材料は、ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）伸び切り鎖ポリエチレン繊維から形成された織布帛である。一実施形態では、布帛は、縦糸と横糸方向の両方に、好ましくは１インチ当たり縦糸打ち込み本数が約１５〜約５５本（１ｃｍ当たり縦糸打ち込み本数が約５．９〜約２１．６本）、さらに好ましくは１インチ当たり縦糸打ち込み本数が約１７〜約４５本（１ｃｍ当たり縦糸打ち込み本数が約６．７〜約１７．７本）を有する。ヤーンは、各々が約２００〜約１２００デニールであることが好ましい。結果として、好ましくは約２〜約１５オンス／平方ヤード（約６７．８〜約５０８．６ｇ／ｍ２）、さらに好ましくは約５〜約１１オンス／平方ヤード（約１６９．５〜約３７３．０ｇ／ｍ２）の織布帛となる。このような布帛の例は、ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）布帛スタイル９０２、９０４、９５２、９５５および９６０として示されたものである。当業者であれば理解するであろうが、本明細書に記載した布帛構造は、ほんの例示であり、本発明をこれに限ることは意図していない。
【００２３】
織布帛が用いられる場合、平織、綾織、繻子織、３次元織布帛、それらのいくつかのバリエーションのいずれかを含めた任意の織目でよい。平織布帛が好ましく、縦糸と横糸数が等しい平織布帛がより好ましい。織布帛は、不織布帛に関して下記で論じるような樹脂マトリックスと共に、またはそれを伴わずに使用し得る。
【００２４】
高強度布帛はまた、好ましくは、適切な樹脂マトリックス中に組み込まれた、一方向配向繊維またはランダム配向にフェルト化された繊維のプライなどの、不織布帛の形態であってもよい。好ましくは、不織布帛は、一方向配向高テナシティ繊維伸び切り鎖ポリエチレン繊維から形成される。
【００２５】
一実施形態では、不織布帛は、１層の繊維が一方向に伸び、隣接層の繊維が、第１の層の繊維から、その一方向に９０°の角度などである方向に伸びている、一方向配向繊維の個々の層の複数のプライから形成される。個々のプライが一方向配向繊維である場合、連続したプライは、例えば０°／９０°もしくは０°／４５°／９０°／４５°／０°の角度で、または他の角度で、お互いに回転していることが好ましい。
【００２６】
本発明に有用な不織布帛の幾可学的形状を繊維の幾可学的形状によって特徴付けることが便利である。１つのこのような適切な配列は、（一方向配列繊維ネットワークと称する）共通の繊維方向に沿って、繊維が互いに平行に配列された繊維層である。このような一方向配列繊維の連続層は、前の層に対して回転している場合がある。好ましくは、複合材料の繊維層は、クロスプライとなる、すなわち、各ネットワーク層の一方向繊維の繊維方向が、隣接層の一方向繊維の繊維方向に対して回転している。一例は、第２、第３、第４および第５層が、第１層に対して＋４５°、−４５°、９０°および０°回転している５層構造である。他の例は、０°／９０°の積層の２層構造である。このような回転している一方向配列は、例えば、米国特許第４，４５７，９８５号、同４，７４８，０６４号、同４，９１６，０００号、同４，４０３，０１２号、同４，６２３，５７４号；および同４，７３７，４０２号に記載されている。
【００２７】
一方向配向繊維プライのための樹脂マトリックスは、多種多様な熱可塑性材料、好ましくは所望の特性を有するエラストマー材料から形成され得る。一実施形態では、このようなマットリックス中に使用されるエラストマー材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８により測定した場合、約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）と等しいまたはそれ未満の初期引張り弾性率（弾性率）を有する。さらに好ましくは、このエラストマーは、約２，４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）と等しいまたはそれ未満の初期引張り弾性率を有する。最も好ましくは、エラストマー材料は、約１，２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）と等しいまたはそれ未満の初期引張り弾性率を有する。これらの樹脂性材料は通常、性質上熱可塑性である。
【００２８】
あるいは、樹脂マトリックスは、硬化させた場合、少なくとも約１×１０６ｐｓｉ（６８９５ＭＰａ）などの高引張り弾性率を有するように選択し得る。このような材料の例は、例えば、その開示が参照により本明細書中に明確に組み込まれている米国特許第６，６４２，１５９号に開示されている。
【００２９】
布帛マトリックス中の繊維に対する樹脂マトリックス材料の割合は、布帛マトリックスの総重量に対して、好ましくは約１〜約９８重量％、さらに好ましくは約５〜約９５重量％、最も好ましくは約５〜約４０重量％を形成する。
【００３０】
多種多様の熱可塑性材料を、樹脂マトリックスとして利用し得る。例えば、下記の材料のいずれも利用し得る。ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、ポリサルファイドポリマー、ポリウレタンエラストマー、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロプレン、フタル酸ジオクチルまたは当技術分野で周知の他の可塑剤を使用した可塑化ポリ塩化ビニル、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー、ポリ（イソブチレン−ｃｏ−イソプレン）、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリエーテル、フルオロエラストマー、シリコーンエラストマー、熱可塑性エラストマー、およびエチレンのコポリマー。
【００３１】
高テナシティポリオレフィン繊維布帛、特に高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維布帛のための好ましい材料の群は、共役ジエンのブロックコポリマーおよびビニル芳香族コポリマーである。ブタジエンおよびイソプレンは、好ましい共役ジエンエラストマーである。スチレン、ビニルトルエンおよびｔ−ブチルスチレンは、好ましい共役芳香族モノマーである。ポリイソプレンを組み込んだブロックコポリマーを水素添加して、飽和炭化水素エラストマーセグメントを有する熱可塑性エラストマーを生成し得る。ポリマーは、タイプＲ−（ＢＡ）ｘ（ｘ＝３−１５０）（式中、Ａはポリビニル芳香族モノマーからのブロックであり、およびＢは共役ジエンエラストマーからのブロックである）の単純なトリブロックコポリマーであってもよい。樹脂マトリックスは、可撓性の熱可塑性材料であることが好ましい。好ましい樹脂マトリックスは、Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ＬＬＣから入手可能であるＫｒａｔｏｎ（登録商標）Ｄ１１０７イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーなどの、イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーである。
【００３２】
一般に、本明細書において有用な不織布帛は、初めに繊維ネットワークを構築し、次いでネットワークをマトリックス組成物でコーティングすることにより形成されることが好ましい。本明細書で使用する場合、「コーティング」という用語は、個々の繊維が、繊維の周囲にマトリックス組成物の連続層か、または繊維の表面上にマトリックス組成物の不連続層を有する繊維ネットワークを記述するために広い意味で使用される。前者の場合、繊維がマトリックス組成物中に完全に組み込まれていると言うことができる。コーティングするおよび含浸するという用語は、本明細書において互換的に使用される。不織布帛は、種々の方法で構成され得る。一方向配列布帛の好ましい場合では、高テナシティフィラメントのヤーン束は、クリールから供給され、ガイドおよび１つまたは複数のスプレッダーバーを通って、マトリックス材料でのコーティングの前にコリメート櫛に導かれる。コリメート櫛は、フィラメントを同一平面上で、実質的に一方向に配列する。
【００３３】
マトリックス組成物を繊維に施用し、次ついでマトリックス組成物／高テナシティ繊維を公知の方法で統合することによって、高テナシティ布帛を選択したマトリックス樹脂でコーティングしてもよい。「統合」とは、マトリックス材料および繊維ネットワーク層を単一の単体層に結合することを意味する。統合は乾燥、冷却、加熱、圧力またはそれらの組合せを介して生じさせることができる。一方向不織布帛の場合、例えば、１つの公知の技術は、繊維をクリールからコーミングステーションを通過させ、一方向繊維ネットワークを形成することである。次いで、繊維ネットワークを支持体ウェブ上に置き、噴霧、またはロールコーターもしくは同様のものを使用したディッピングなどによって、マトリックス樹脂をその上にコーティングする。次いで、コーティングされた繊維（ユニテープ）を乾燥器に通して、水を蒸発させ、または溶媒を組成物から除去し、ローラーに巻きつける。支持体ウェブは圧延時に布帛から剥がしてもよいし、または布帛が使用される時に剥がしてもよい。
【００３４】
織布帛の場合は、適切な樹脂マトリックスで表面コーティングするか、または完全に含浸してもよい。例えば、織布帛は、樹脂マトリックスで噴霧コーティングするか、または樹脂マトリックスを含有する容器内に漬け、その後水または溶媒を除去してもよい。
【００３５】
布帛スリーブは、パイプの外面の周りを布帛で螺旋式に巻くことによって、プラスチックパイプに施すことが好ましい。例えば、パイプに最初布帛を一方向に巻き、次いで布帛を反対の方向に巻くことによって重ね合わせる。布帛をパイプ上に巻く場合、各連続層は、例えば、前の層の約２分の１の幅だけ前の層に重ね合わせてもよい。布帛を螺旋巻きする場合、約４０〜約６０°の巻き角が好ましい。最大の破裂強度を達成するために、巻き角は、約５７°であるべきである。
【００３６】
布帛スリーブは、外面上で自由に動かすことができるように、パイプの外面に接着されておらず、ただ外面上を覆うことが好ましい。あるいは、布帛スリーブは、パイプの外面に任意の適切な接着剤で接着してもよい。本発明で用いることができる接着剤の例には、樹脂またはキャストフィルム形態の、熱可塑性および熱硬化性接着剤が挙げられる。このような接着剤には、感圧接着剤、高延性ウレタン、可撓性エポキシなどが挙げられる。
【００３７】
布帛とパイプとの接着性を向上させるために、１種または複数のプラスチックフィルムを、布帛構造に含めることができる。例えば、プラスチックフィルムを、パイプの外面に面する布帛表面上に用いてもよい。ポリオレフィンでできているフィルムなどの、任意の適切なプラスチックフィルムを用いることができる。このようなフィルムの例は、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルム、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）フィルム、ポリエステルフィルム、ナイロンフィルム、ポリカーボネートフィルムなどである。このようなフィルムは、ＬＬＤＰＥフィルムであることが好ましい。これらのフィルムは、任意の望ましい厚さでよい。通常の厚さは、約０．１〜約１．２ミル（２．５〜３０μｍ）、さらに好ましくは約０．２〜約１ミル（５〜２５μｍ）、最も好ましくは約０．３〜約０．５ミル（７．５〜１２．５μｍ）の範囲である。一実施形態では、ＬＬＤＰＥフィルムは、樹脂マトリックスでコーティングされている高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン繊維の一方向テープに接着している。
【００３８】
本発明の布帛スリーブは高テナシティポリオレフィン繊維から形成されるため、軽量で、強く、耐衝撃性があり、水に対して不活性である。それらはプラスチックパイプの破裂強度を大幅に改善させ、重量または構造コストを劇的に増加させない。
【００３９】
本発明についてのより完全な理解を得るために、下記の非限定的な実施例を示す。本発明の原理を例示するために示した特定の技術、条件、材料、割合および報告データは、例示であり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。すべての割合は、特に明記しない限り重量による。
【００４０】
実施例
実施例１
４インチ（１０．２ｃｍ）内径のＨＤＰＥパイプを、高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン布帛で螺旋状に巻くことによって、強化プラスチックパイプを形成する。布帛は、１インチ当たり縦糸打ち込み本数が３４本（１ｃｍ当たり縦糸打ち込み本数が１３．４本）の６５０デニールＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）１０００ヤーンから形成した一方向テープである。ＳＰＥＣＴＲＡ１０００（登録商標）ヤーンは、３６ｇ／ｄのテナシティ、および１１７５ｇ／ｄの初期引張り弾性率を有する、高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレンヤーンである。ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）繊維をクリールから、コーミングステーションを通し、一方向ネットワークを形成することによって、ユニテープが形成される。次いで、繊維ネットワークを支持体ウェブ上に置いて、マトリックス樹脂をその上にコーティングする。樹脂マトリックスは、熱可塑性エラストマー（Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ＬＬＣから入手できるＫｒａｔｏｎ（登録商標）Ｄ１１０７イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマー）である。次いで、パイプ補強剤形成のための調製において、コーティングされた繊維ネットワークを、乾燥器に通して溶媒を蒸発させ、支持体ウェブをそこから剥がしながら、ローラー上に巻き取る。得られたユニテープ構造は、３０重量パーセントのエラストマー樹脂マトリックスを含有する。
【００４１】
次の層を約２分の１の幅で前の層に重ね合わせながら、ユニテープ不織布帛（８．５インチ（２１．６ｃｍ）幅）をＨＤＰＥパイプに螺旋巻きする。布帛をＨＤＰＥパイプに接着するために接着剤は使われない。巻き角は５７°で、布帛はまず一方向に、次いで反対の方向に巻かれる。布帛スリーブは、パイプ上で可動である。
【００４２】
強化プラスチックパイプを、破裂強度および他の特性について試験する。強化パイプの破裂強度は、２０００ｐｓｉ（１３，７８０ｋＰＡ）を超えることが見出される。対照的に、強化されていないパイプは、２００ｐｓｉ（１３７８ｋＰＡ）の破裂強度を有する。
【００４３】
実施例２
４インチ（１０．２ｃｍ）内径のＨＤＰＥパイプを、高テナシティ伸び切り鎖ポリエチレン布帛で螺旋状に巻くことによって、強化パイプを形成する。布帛は、縦糸に、１インチ当たり縦糸打ち込み本数が３０本（１ｃｍ当たり縦糸打ち込み本数が１１．８本）の２４００デニールＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）９００ヤーン（テナシティ３０ｇ／ｄ、初期引張り弾性率８５０ｇ／ｄ）、横糸に、１インチ当たり縦糸打ち込み本数が２０本（１ｃｍ当たり縦糸打ち込み本数が７．９本）の６５０デニールポリエチレンテレフタレートヤーンから形成した織布帛（Ｂａｒｒｄａｙ、Ｉｎｃ．、Ｏｎｔａｒｉｏ、Ｃａｎａｄａから入手可能）である。
【００４４】
次の層を２分の１の幅で前の層に重ね合わせながら、幅８インチ（２０．３ｃｍ）の織布帛のストリップをＨＤＰＥパイプに螺旋巻きする。布帛をＨＤＰＥパイプに接着するために接着剤を使用しない。巻き角は５７°であり、布帛はまず一方向に、次いで反対の方向に巻かれる。布帛スリーブは、パイプ上で可動である。
【００４５】
強化プラスチックパイプを、破裂強度および他の特性について試験する。強化パイプの破裂強度は、２０００ｐｓｉ（１３，７８０ｋＰＡ）を超えることが見出される。対照的に、強化されていないパイプは、２００ｐｓｉ（１３７８ｋＰＡ）の破裂強度を有する。
【００４６】
実施例３
ユニテープを、２５．５ｇ／ｄのテナシティおよび７８５ｇ／ｄの初期引張り弾性率を有する４８００デニールＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）９００ヤーンから形成すること以外は、実施例１を繰り返す。
【００４７】
同様の結果が確認される。
実施例４
ユニテープを、３０ｇ／ｄのテナシティおよび８５０ｇ／ｄの初期引張り弾性率を有する１２００デニールＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）９００ヤーンから形成さすること以外は、実施例１を繰り返す。
【００４８】
同様の結果が確認される。
以上のように、本発明の強化プラスチックパイプは、強化されていないパイプと比較して実質的に増加した破裂強度を有する。このパイプは、改良された衝撃抵抗も有する。このパイプは、低圧（≦２００ｐｓｉ（１３７８ｋＰＡ））または高圧下で天然ガスを輸送するために使用することができる。特に、このパイプは、２００ｐｓｉ（１３７８ｋＰＡ）を超えた加圧下で天然ガスを輸送するために使用することができる。
【００４９】
このようにして本発明をどちらかと言えば詳細に説明してきたが、このような詳細は厳格に従う必要がなく、さらなる変更および修正が自ずと当業者に示唆され、そのすべてが付記された特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれることが理解されよう。
【国際調査報告】
2010503553.tif 000002
2010503553.tif 000003