(57)【要約】  熱可塑性ポリマー内部管、熱可塑性ポリマー外部管および前記熱可塑性ポリマー内部管と前記熱可塑性ポリマー外部管との間の補強織物を含む強化熱可塑性パイプが開示されている。補強織物は、熱硬化可能な熱可塑性横ヤーンおよび一方向製織縦ヤーンを含む。縦ヤーンを加撚して加撚コードにする。強化熱可塑性パイプの製造プロセスも開示されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマー内部管、熱可塑性ポリマー外部管および前記熱可塑性ポリマー内部管と前記熱可塑性ポリマー外部管との間の補強織物を含む強化熱可塑性パイプにおいて、
前記補強織物が、熱硬化した熱可塑性ポリマー横ヤーンおよび縦ヤーンを含むことを特徴とする、強化熱可塑性パイプ。
【請求項２】
記載された前記熱可塑性ポリマー内部管および外部管が同じまたは異なる材料で作られており、その各々が熱可塑性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデンおよびポリアミドから選択されている、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項３】
前記縦ヤーンの各々が、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維およびそれらの混合物からなる群から選択された複数の繊維を含んでいる、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項４】
前記縦ヤーンが、加撚コードの形に加撚されている、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項５】
前記縦ヤーンの各々が５００〜９０００デニール（５５０〜９，９００ｄｔｅｘ）の線密度を有する、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項６】
前記横ヤーンの各々が、熱可塑性ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維およびそれらの混合物からなる群から選択された複数の熱可塑性繊維を含む、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項７】
前記横ヤーンの各々が２００〜８００デニール（２２０〜８８０ｄｔｅｘ）の線密度を有する、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項８】
製織後の前記横ヤーンの密度が２〜１０ヤーン群／１０ｍｍである、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項９】
前記横ヤーンとして使用される前記ポリマーの融点が、前記縦ヤーンとして使用される前記材料の融点よりも少なくとも１０℃低い、請求項１に記載の強化熱可塑性パイプ。
【請求項１０】
請求項１に記載の強化熱可塑性パイプの製造プロセスであって、
ａ）前記熱可塑性ポリマー内部管を提供するステップと、
ｂ）撚係数が０．１〜６．５となるまで前記縦ヤーンを加撚して加撚縦ヤーンを得て、次に撚係数が０．１〜６．５となるまで逆に前記加撚縦ヤーン２〜２０本の群またはプライを加撚して加撚コードを得るステップと、
ｃ）織機上で、前記加撚コードと前記熱硬化可能な熱可塑性ポリマー横ヤーンを製織して前記補強織物を得て、次に前記横ヤーンを熱硬化させて、熱硬化した補強織物を得るステップと、
ｄ）５０〜６０°の夾角で前記内部管上に前記熱硬化した補強織物を巻付けるステップと、
ｅ）外部管押出し機を通して前記熱硬化した補強織物上に前記ポリマー外部管を被覆させるステップと
を含む、製造プロセス。
【請求項１１】
前記熱可塑性ポリマー内部管および外部管が同じまたは異なる材料で形成されており、その各々が熱可塑性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデンおよびポリアミドからなる群から選択されている、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記縦ヤーンの各々が、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維およびそれらの混合物からなる群から選択された複数の繊維を含んでいる、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記縦ヤーンの各々が５００〜９０００デニール（５５０〜９，９００ｄｔｅｘ）の線密度を有する、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記横ヤーンの各々が、熱可塑性ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維およびそれらの混合物からなる群から選択された複数の熱可塑性繊維を含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記横ヤーンの各々が２００〜８００デニール（２２０〜８８０ｄｔｅｘ）の線密度を有する、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１６】
製織後の前記横ヤーンの密度が２〜１０ヤーン群／１０ｍｍである、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記横ヤーンとして使用される前記ポリマーの融点が、前記縦ヤーンとして使用される前記材料の融点よりも少なくとも１０℃低い、請求項１０に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油または気体または水輸送パイプラインとして用いるのに特に適した、高破裂圧力の繊維強化熱可塑性パイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製パイプは高い強度を有することから、特に原油およびガスの輸送といった流体送達業界においては鋼製パイプが広く用いられている。鋼製パイプの欠点は、重くて耐食性が無く、したがってその設置コストおよび耐用寿命が大幅に影響を受けるということにある。
【０００３】
熱可塑性パイプは、一部の用途において鋼製パイプの代りに使用されている。強化熱可塑性パイプは、鋼製パイプよりもはるかに軽く、巻付けることが可能であり、輸送が容易で設置も容易であるという利点を有し、したがって増々注目を集めている。一般的な熱可塑性パイプは通常、内部管、外部管そして補強層で構成されており、前記補強層は通常繊維で構成されている。
【０００４】
構造的には、熱可塑性パイプは通常、内部管層、内部管層を被覆する補強繊維、および最も外側にある外部管層で構成されている。通常の加工方法では、最初に内部管層を押出し加工し、次に補強繊維を何等かの加工方法によって内部管層の上に巻付け、最終的に補強繊維層を被覆するために外部管を押出す。
【０００５】
例えば米国特許出願公開第２００８／０００６３３８号明細書中で開示されているのは、垂直軸に沿って形成された内部圧力障壁層、内部圧力障壁層の上に設置された少なくとも１つの補強層（補強層は繊維および固体炭化水素基体で構成されている）、および少なくとも１つの補強層の上に被覆された少なくとも１つの外側層で構成される巻付け可能なパイプである。これを製造するには、本質的に固体の基体複合材料が２０〜４０℃の温度で繊維束に適用され、その乾燥後に、繊維間に基体複合材料を伴う繊維テープが形成される。その直後に繊維テープはパイプの内部層の上に巻回され、その後繊維テープ上に外部層が形成される。
【０００６】
米国特許出願公開第２００３／０１８１１１１号明細書は、ポリマー基体ホースを製造するための補強織物に関するものであり、この補強織物は、織物に沿って垂直に配置されている本質的に平行な数多くの補強ストランドおよび補強ストランドと垂直または水平に収束する数多くのストランドで構成されている。
【０００７】
編みは、内部管上に補強繊維を設置するための一般的なプロセスである。このプロセスには、処理速度が並外れて速いという利点があるが、特に高モジュールの繊維が使用される場合、繊維は互いの間で上下に交差（ｃｒｉｓｓ−ｃｒｏｓｓ）して繊維の間で水平圧力を形成し、この水平方向の作用に起因して繊維の強度は大幅に喪失されることになり、強度利用は高くない。織布を用いた巻付けも、利用されているプロセスであるが、これもまた、繊維間で強度の損失がある。
【０００８】
繊維巻付けプロセスは、加工が迅速でかつ強度利用率の高いプロセスである。しかしながら巻付けプロセスは、多くの場合、重複する部分または繊維間に隙間を発生させ、若干制御が困難である。加工が速くかつ繊維間で上下交差をひき起こさない別の一般的プロセスは、一方向テープまたは一方向織物の使用である。例えば、数多くの平行繊維片およびポリエチレン樹脂を同時押出しして、一方向補強テープを形成させる。繊維は樹脂の中に固定される。この補強テープは、巻付けが迅速で、剛性が優れ、制御が容易で、重複部分の原因となるあるいは繊維間に隙間を形成する傾向をもたない。しかしながら、同時押出し技術の限界およびポリエチレン樹脂が占有する空間の効果に起因して、使用可能な繊維の量には制約があり、非常に高密度のテープは生産することができず、また圧力強度の非常に高いプラスチックパイプを製造するための要件を満たすこともできない。その上、同時押出し技術には、特殊な設備が必要であり、繊維の品質に対する要件も極めて高く、したがってその利用は或る程度制限される。
【０００９】
したがって、（繊維充填密度、テープの剛性および可制御性を含めた）上述の欠点を克服するためにさらに一層高い強度の熱可塑性強化パイプを提供する必要性が存在し、この熱可塑性強化パイプの製造プロセスも同じく必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、高強度の熱可塑性強化パイプを提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、熱可塑性強化パイプの製造プロセスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明の一態様は、熱可塑性ポリマー内部管、熱可塑性ポリマー外部管および上述の熱可塑性ポリマー内部管と熱可塑性ポリマー外部管との間の補強織物で構成された熱可塑性強化パイプを提供することにある。
【００１３】
補強織物は、内部管の長手方向軸との関係において５０〜６０℃の夾角（ｉｎｃｌｕｄｅｄ  ａｎｇｌｅ）内でポリマー内部管の周りに巻付けられており、補強織物は、熱可塑性横ヤーンの単一ストランドを伴って熱硬化された一方向縦ヤーンで構成され、縦ヤーンは加撚コードで作られている。
【００１４】
本発明の別の態様は、熱可塑性強化パイプの製造プロセスに関し、これは以下のステップで構成されている：
ａ）熱可塑性ポリマー内部管を提供するステップ；
ｂ）撚係数が０．１〜６．５となるまで縦ヤーン製造用繊維を加撚して加撚ヤーンを得て、撚係数が０．１〜６．５となるまで逆に加撚ヤーンの２〜２０本のストランドの群またはプライを加撚して加撚コードを得るステップ；
ｃ）織機上で、加撚コードを縦ヤーンとしかつ熱可塑性で熱硬化可能なポリマー繊維で作られた単一ストランドまたはヤーンを横ヤーンとして、加撚コードを製織して一方向補強織物を得て、かつ横ヤーンを熱硬化させて補強織物を得るステップ；
ｄ）内部管の長手方向軸との関係において５０〜６０℃の夾角で内部管上に補強織物を巻付けるステップおよび、
ｅ）外部管押出し機を通して補強織物上にポリマー外部管を被覆させるステップ。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の熱可塑性強化パイプの横断面の概略図である。
【図２】既存の技術の補強織物の断面の概略図である。
【図３】補強織物を伴う熱可塑性ポリマーパイプの概略的な斜視図である。
【図４】図２の補強織物を伴う熱可塑性強化パイプの縦断面の概略図である。
【図５】補強織物の補強繊維の配置の概略図である。
【図６Ａ】ポリマー内部管上への補強織物の設置を例示する概略図である。
【図６Ｂ】ポリマー内部管上への補強織物の設置を例示する概略図である。
【図７】本発明の補強織物を伴う熱可塑性強化パイプの縦断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の熱可塑性強化パイプは、熱可塑性ポリマー内部管と熱可塑性ポリマー外部管とを含む。ポリマー内部管と外部管の構成に適用可能ないずれの熱可塑性材料に対しても特別な制約は全く存在せず、それは熱可塑性強化パイプの具体的用途により左右される。適切な熱可塑性ポリマー材料としては、例えば、熱可塑性ポリオレフィン類、例えばポリエチレン（高密度ポリエチレン、中間密度ポリエチレンおよび低密度ポリエチレンを含む）、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリアミドおよびポリフッ化ビニリデンがある。
【００１７】
ポリマー内部管および外部管を構成する熱可塑性ポリマー材料は、具体的用途に応じて同じものまたは異なるものとし得る。本発明の一例においては、高密度ポリエチレンが熱可塑性ポリマー内部管および外部管のために使用される。本発明の別の例においては、内部管のためにナイロンが使用される一方、外部管のためには高密度ポリエチレンが使用される。本発明のさらに別の例においては、内部管には、内部表面がフルオロポリマーでコーティングされた高密度ポリエチレンが使用される一方、外部管には高密度ポリエチレンが使用される。
【００１８】
本発明の熱可塑性強化パイプは同様に、熱可塑性ポリマー内部管と外部管との間に補強織物をも含んでいる。図１は、本発明の一例における熱可塑性強化パイプの横断面の概略図である。図に示されているように、本発明の熱可塑性強化パイプは、熱可塑性ポリマー内部管３、補強織物２および熱可塑性ポリマー外部管１を含む。図７は、図１の熱可塑性強化パイプの縦断面図であり、図７によると、本発明の補強織物２はポリマー内部管３とポリマー外部管１の間に封入されている。
【００１９】
図５は、本発明の補強織物２の補強繊維の配置を示す概略図である。図５によると、本発明の補強織物２内の補強繊維は、縦ヤーン１１と熱可塑性ポリマーの横ヤーン１０を含んでいる。
【００２０】
本発明において、図５を参照すると、「縦ヤーン」というのは、補強織物２の長手方向１５に配置された加撚ヤーン１１を意味する。本発明の一例において、加撚ヤーン１１および加撚コード１３は、以下で示すように製造される。すなわち、各ヤーン１１内の繊維を、そのヤーンの撚係数が０．１〜６．５となるまで加撚して、加撚ヤーン１１を得て、次に２〜２０本の加撚ヤーンの群またはプライを、その群の撚係数が０．１〜６．５となるまで逆に（ヤーン１１内の撚りの反対方向）に加撚して、加撚コード１３を得る。撚係数の計算については、以下の式を参照のこと。
【数１】
2012511670.tif 000003
【００２１】
本発明において、「横ヤーン」という用語は、補強織物２の長手方向１５に対して垂直な方向に延在する熱可塑性ポリマーのフィラメントで作られたヤーンまたはストランドを意味する。製織後、横ヤーン１０つまり一群あたり２本のヤーンまたはストランドがストランド化（ｓｔｒａｎｄｉｎｇ）を通して、図５に示されているように縦ヤーン１１を固定し位置づけする。本発明において、縦ヤーン１１は熱硬化され、こうして、既存の技術では、横ヤーン１０が比較的柔軟であるために一方向織物内に見られることの多い表面内側および外側の歪曲が原因である巻付けプロセス中のテープ内の重複および隙間の現象は回避される。
【００２２】
本発明において、縦コード１３を合わせて結合する熱硬化した横ヤーン１０以外、補強織物２は好ましくは、縦ヤーン１１または縦コード１３を結合するその他の材料を全く含んでいない。換言すると、好ましくは、縦ヤーン１１または縦コード１３は、熱硬化された横ヤーン１０によってのみ合わせて保持されている。補強織物２は好ましくは、ＳｐｅｃｔｒａＳｈｉｅｌｄ（登録商標）という商標名でＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている典型的な一方向アセンブリのように縦ヤーンを結合させる結合剤またはマトリクス樹脂または接着剤を含まない（またはこれらを伴わない）。
【００２３】
本発明の補強織物２の製織に対して適用可能な特別な設備上の制約はない。本発明の一例において、本発明の補強織物２は、Ｄｏｒｎｉｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した製織設備を用いて製織される。記述された製織した補強織物２の幅に対する特別な制約は全く無く、任意の適切な幅をとり得る。本発明の別の例において、製織した補強織物２の幅は９５〜１９０ｍｍであり、縦ヤーン１１の横方向（織物２の長手方向１５に対して垂直な方向）の縦ヤーン１１の密度はフィラメント６〜１０本／１０ｍｍ、好ましくは７〜９本／１０ｍｍ、より好ましくは約８本／１０ｍｍである。
【００２４】
縦ヤーン１１の製造に適用可能なヤーン（または繊維）に対する特別な制約は無く、これは、任意のポリマー材料または非ポリマー材料とし得る。したがって本発明中の「縦ヤーンを製造するためのヤーン（または繊維）」という用語は、ポリマーで作られたヤーンだけでなくポリマー以外で作られたヤーン（例えば炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維など）をも含むことから、広範な含意を有する。
【００２５】
記述されているヤーンを製造するための材料は、例えば、アラミド繊維（例えば米国のＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（「ＤｕＰｏｎｔ」）から購入したＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維ならびに帝人株式会社製のトワロン（登録商標）繊維およびテクノーラ（登録商標）繊維またはＫｏｌｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＨｅｒａｃｒｏｎ（登録商標）繊維）、ポリエステル繊維（例えばポリエチレンテレフタレート繊維）、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などから選択されてよい。これは好ましくは、アラミド繊維、そしてより好ましくはＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維である。
【００２６】
加撚コード１３を製造するための単一マルチフィラメントヤーン１１は、好ましくは５００〜９０００デニール、より好ましくは１０００〜４５００デニール、さらに一層好ましくは２８００〜３２００デニール、最も好ましくは約３０００デニールの線密度を有する。
【００２７】
横ヤーン１０内で使用される熱可塑性ポリマー繊維には特別な制約はなく、これは、任意の適切な熱可塑性で熱硬化可能なポリマー繊維とし得る。横ヤーン１０の熱可塑性ポリマーの非限定的な例としては、例えば、熱可塑性ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンなどがある。熱可塑性ポリアミドの適用可能な例としては、例えば、ＩｎｔｅｒＫｏｒｄｓａから購入されるナイロン６またはナイロン６６繊維などがあり；ポリエステル類の適用可能な例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどがあり；ポリオレフィン類の適用可能な例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどがある。
【００２８】
横ヤーン１０は好ましくは、２００〜８００デニール、より好ましくは３００〜７００デニール、さらに一層好ましくは４００〜６００デニールの線密度を有する。製織後、縦ヤーン方向の横ヤーン１０の密度は、２〜１０ヤーン群／１０ｍｍ、好ましくは３〜８ヤーン群／１０ｍｍ、より好ましくは４〜７ヤーン群／１０ｍｍであり、ここで各群には２本のヤーンが存在し、各群内の２本の横ヤーン１０がストランド化を通して縦コード１３を固定している。本発明においては、「一群あたり２本の横ヤーン１０がストランド化を通して縦コード１３を固定する」という用語は、図５に示されているように、２本の横ヤーン１０が逆に製織されて、巻付けを通して縦コード１３を固定するという事実を意味している。
【００２９】
以下で言及することになる熱硬化ステップとして、本発明の補強織物２に対して適用可能な横ヤーン材料の融点は、通常、縦ヤーン１１の融点以下である。本発明の一例において、横ヤーン１０用として使用されるポリマー材料の融点は、縦ヤーン１１に使用される材料の融点よりも、少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも１５℃、さらに一層好ましくは少なくとも２０℃、最も好ましくは少なくとも２５℃だけ低い。
【００３０】
製織を通して得られた本発明の補強織物２も同様に熱硬化される。熱硬化の目的は、横ヤーン１０が融合または半融合し、こうして冷却後に縦ヤーン１１が固定され位置づけされるようにすることにある。縦ヤーン１１の強度に影響を及ぼすことなく横ヤーン１０を融合または半融合できるかぎり、熱硬化に適用可能なプロセスには特別な制約は一切無い。本発明の一例において、製織を通して得られた補強織物２は、熱硬化に向けて横ヤーン１０を融合させるため、２枚の加熱板の間に把持され加熱される。
【００３１】
適切な熱硬化温度は、具体的な横ヤーン材料によって左右される。本発明の一例においては、ポリエチレン繊維が横ヤーン１０に用いられ、その熱硬化温度は少なくとも１３０℃程度である。
【００３２】
本発明のポリマー強化パイプ内の補強織物２は、内部管３の長手方向軸５との関係において５０〜６０℃の夾角で、好ましくは５２〜５８°の夾角内で、内部管３の上に巻付けられる。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の一例における、補強織物２を内部ポリマー管３上に巻付けるプロセスを示している。図３は、補強織物２が巻付けられた熱可塑性ポリマーパイプの概略的な斜視図である。図面から判断すると、補強織物２は、５０〜６０°の夾角内でポリマー内部管３上に巻付けられ、ポリマー外部管１は、前記補強織物２が巻付けられたポリマー内部管３を覆っている。
【００３３】
本発明において使用されているのは、一方向補強織物２である。本発明における「一方向補強織物」という用語は、補強織物２の長手方向つまり縦糸方向１５にのみ互いに実質的に平行に配置されている複数の加撚強化コード１３によって形成された補強織物を意味する。
【００３４】
本発明の一方向補強織物２は、加撚縦コード１３をニーズに基づいて密に充填でき、こうして補強効果を大幅に増大させている補強織物である。
【００３５】
本発明の一方向織物２の横ヤーン１０は、複数の熱硬化可能な熱可塑性繊維で作られていることから、熱硬化作業によって硬化効果を発生させて縦ヤーン１１を固定し、こうして織物２に剛性を与え容易に制御できるようにすることができる。本発明の別の態様は、記述された熱可塑性強化パイプを製造するためのプロセスに関係し、これは、以下のステップを含んでいる：
ａ）熱可塑性ポリマー内部管を提供するステップと；
ｂ）撚係数が０．１〜６．５となるまで縦ヤーン製造用繊維を加撚して加撚ヤーンを得て、撚係数が０．１〜６．５となるまで逆に前記加撚繊維の２〜２０本のストランドのプライを加撚して加撚コードを得るステップと；
ｃ）織機上で、加撚コードを縦ヤーンとしかつ熱可塑性で熱硬化可能なポリマー繊維の単一ストランドを横ヤーンとして、前記加撚コードを製織して一方向補強織物を得て、かつ横ヤーンを熱硬化させて補強織物を得るステップと；
ｄ）５０〜６０℃の夾角で内部管上に補強織物を巻付けるステップと、
ｅ）外部管押出し機を通して補強織物上にポリマー外部管を被覆させるステップ。
【００３６】
以下に記すのは、実施例と関連づけた本発明のさらなる説明である。
【実施例】
【００３７】
ＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９（２００５）にしたがって、標準破裂圧力の試験装置上で、強化パイプの破裂圧力試験を実施する。
【００３８】
比較例１
３０００デニールのＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維（米国ＤｕＰｏｎｔ社より購入）をＺ方向に１メートルあたり８０回という割合で加撚し、次に前記加撚繊維の３本のストランドを、再度ストランド化し、Ｓ方向に１メートルあたり５０回の割合で加撚する。適正に加撚されたコードに、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３とマーキングする。
【００３９】
スクリュー押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）のキャビティダイ上の９０個の小穴を通してＫｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３の９０本のコードを並列させて、ポリエチレン樹脂と同時押出しして組合せる。図２に示されている通り、厚み１９０ｍｍおよび幅１．５ｍｍの繊維樹脂複合材料テープが形成される。キャビティダイ上の小穴の制約のため、繊維間に隙間無く詰めることは不可能であり、それらの間の空間にはポリエチレン樹脂が充填されることになる。
【００４０】
押出された繊維樹脂複合材料テープを、ディスクの形に巻く。高密度ポリエチレン内部管（内部管直径は１０１ｍｍであり、内部管壁厚は５ｍｍである）を、内部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）上で押出し加工する。冷却後、繊維樹脂複合材料テープを前記内部管上に巻付ける。第１層は時計回りに巻付け、テープと管の長さ方向との間の夾角は５４．７度である。第２層は逆方向に巻付け、夾角はなおも５４．７度である。その後適正に巻付けられた管上に、外部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）を通して高密度ポリエチレン外部層管（外部管壁厚は４ｍｍ）を被覆し、図３に示されている通りの熱可塑性強化パイプを形成する。
【００４１】
長さ方向の前記熱可塑性強化パイプの断面形状の概略図は、図４に示される通りである。上述のプロセスを用いて得た強化パイプの破裂圧力を試験すると、結果は１５ＭＰａである。
【００４２】
比較例２
Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００デニール繊維（米国ＤｕＰｏｎｔ社より購入）をＺ方向に１メートルあたり８０回という割合で加撚し、次に前記加撚繊維の３本のストランドを、再度ストランド化し、Ｓ方向に１メートルあたり５０回の割合で加撚する。適正に加撚されたコードに、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３とマーキングする。その後、テープを前記コードと共に製織機上で製織する。テープの幅は１９０ｍｍであり、縦ヤーン方向には１５８本のＫｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３加撚コードが存在する一方、横ヤーン方向には、密度がフィラメント５本／１０ｍｍである６００デニールのポリエステル繊維が存在する。製造した一方向テープの概略図は、図５に示されている通りであり、ここではＫｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３縦ヤーン方向コードは、ストランド化された横ヤーン方向繊維１０により固定され位置づけされている。
【００４３】
高密度ポリエチレン内部管（内部管直径は１０１ｍｍであり、内部管壁厚は５ｍｍである）を、内部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）上で押出し加工する。冷却後、適切に製織した一方向テープを前記内部管上に巻付ける。第１層は時計回りに巻付け、テープと管の長さ方向との間の夾角は５４．７度である。第２層は逆方向に巻付け、夾角はなおも５４．７度である。その後適正に巻付けられた管上に、外部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）を通して高密度ポリエチレン外部層管（外部管壁厚は４ｍｍ）を被覆する。
【００４４】
横ヤーン方向のポリエステル繊維は比較的軟質であることから、一方向テープの剛性はさほど良くなく、巻付けプロセスにおける制御は容易ではなく、一部の結合部位にいくつかの細かい隙間が存在する。上述のプロセスを用いた前記熱可塑性強化パイプの破裂圧力を試験すると、結果は２２ＭＰａである。
【００４５】
実施例１
Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００デニール繊維（米国ＤｕＰｏｎｔ社より購入）をＺ方向に１メートルあたり８０回という割合で加撚し、次に前記加撚繊維の３本のストランドを、再度ストランド化し、Ｓ方向に１メートルあたり５０回の割合で加撚する。適正に加撚されたコードに、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３とマーキングする。その後、テープを前記コードと共に製織機上で製織し、テープの幅は１９０ｍｍであり、縦ヤーン方向には１５８本のＫｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３加撚コードが存在する一方、横ヤーン方向には、密度がフィラメント５本／１０ｍｍである６００デニールのポリエステル繊維が存在する。製造した一方向テープの概略図は、図５に示されている通りである。
【００４６】
得られた一方向強化テープは１３０℃前後で２枚の加熱板の間を進み、横ヤーン方向のポリエチレン繊維を硬化させ、硬化した一方向補強テープはコイル状に巻回されて、使用すべき１枚のプレートとなる。
【００４７】
高密度ポリエチレン内部管（内部管直径は１０１ｍｍであり、内部管壁厚は５ｍｍである）を、内部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）上で１５０℃で押出し加工する。冷却後、適切に製織した一方向テープを、図６に示されている通りに前記内部管上に巻付ける。第１層は時計回りに巻付け、テープと管の長さ方向との間の夾角は５４．７度である。第２層は逆方向に巻付け、夾角はなおも５４．７度である。その後適正に巻付けられた管上に、外部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）を通して高密度ポリエチレン外部層管（外部管壁厚は４ｍｍ）を１５０℃で被覆する。得られた熱可塑性強化パイプの形状の概略図は、図７で示されている通りである。図７によると、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３縦ヤーン方向コードで作られた補強テープ内の縦ヤーン方向コード２は、ポリエチレン内部管３とポリエチレン外部管１との間に隙間無く詰められている。
【００４８】
上述のプロセスを用いて作られた熱可塑性強化パイプの繊維テープの製織されたテープは空間的制約を受けないことから、単位幅あたりの縦ヤーンの密度は、実施例１中の押出された複合材料テープよりもはるかに高い。その上、比較例２で作られた一方向補強テープと比べると、上述のプロセスを用いて作られた一方向補強テープにおいては横ヤーンの熱硬化ステップが使用されており、その結果、前記一方向補助テープは、より優れた剛性を有し、巻付け中の制御がより容易であり、テープ間の適合もより良好である。
【００４９】
熱可塑性強化パイプの破裂圧力を、上述のプロセスを用いて試験すると、結果としてそれは２６ＭＰａである。
【００５０】
実施例２
Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００デニール繊維（米国ＤｕＰｏｎｔ社より購入）をＺ方向に１メートルあたり８０回という割合で、撚係数は１．５で加撚する。次に前記加撚繊維の３本のストランドを、再度ストランド化し、Ｓ方向に１メートルあたり５０回の割合で加撚するが、Ｓ方向の撚係数は１．６５である。適正に加撚されたコードに、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３とマーキングする。その後、テープを前記コードと共に製織機上で製織し、テープの幅は９５ｍｍであり、縦ヤーン方向には７９本のＫｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３加撚コードが存在する一方、横ヤーン方向には、密度がフィラメント５本／１０ｍｍである６００デニールのポリエステル繊維が存在する。製造した一方向テープの概略図は、図５に示されている通りである。
【００５１】
得られた一方向強化テープは１３０℃前後で２枚の加熱板の間を進み、横ヤーン方向のポリエチレン繊維を硬化させ、硬化した一方向補強テープはコイル状に巻回されて、使用すべき１枚のプレートとなる。
【００５２】
高密度ポリエチレン内部管（内部管直径は１０１ｍｍであり、内部管壁厚は５ｍｍである）を、内部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）上で１５０℃で押出し加工する。冷却後、適切に製織した一方向テープを、図６に示されている通りに前記内部管上に巻付ける。第１層は時計回りに巻付け、テープと管の長さ方向との間の夾角は５４．７度である。第２層は逆方向に巻付け、夾角はなおも５４．７度である。その後適正に巻付けられた管上に、外部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）を通して高密度ポリエチレン外部層管（外部管壁厚は４ｍｍ）を１５０℃で被覆する。得られた熱可塑性強化パイプの形状の概略図は、図７で示されている通りである。図７によると、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３縦ヤーン方向コードで作られた補強テープ内の縦ヤーン方向コード２は、ポリエチレン内部管３とポリエチレン外部管１との間に隙間無く詰められている。
【００５３】
上述のプロセスを用いて作られた熱可塑性強化パイプの繊維テープの製織されたテープは空間的制約を受けないことから、単位幅あたりの縦ヤーンの密度は、実施例１中の押出された複合材料テープよりもはるかに高い。その上、比較例２で作られた一方向補強テープと比べると、上述のプロセスを用いて作られた一方向補強テープにおいては横ヤーンの熱硬化ステップが使用されており、その結果、前記一方向補助テープは、より優れた剛性を有し、巻付け中の制御がより容易であり、テープ間の適合もより良好である。
【００５４】
熱可塑性強化パイプの破裂圧力を、上述のプロセスを用いて試験すると、結果としてそれは２８ＭＰａである。
【００５５】
実施例３
Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００デニール繊維（米国ＤｕＰｏｎｔ社より購入）をＺ方向に１メートルあたり８０回という割合で、撚係数は１．５で加撚する。次に前記加撚繊維の３本のストランドを、再度ストランド化し、Ｓ方向に１メートルあたり５０回の割合で加撚するが、Ｓ方向の撚係数は１．６５である。適正に加撚されたコードに、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３とマーキングする。その後、テープを前記コードと共に製織機上で製織し、テープの幅は１２５ｍｍであり、縦ヤーン方向には８５本のＫｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３加撚コードが存在する一方、横ヤーン方向には、密度がフィラメント７本／１０ｍｍである６００デニールのポリエステル繊維が存在する。製造した一方向テープの概略図は、図５に示されている通りである。
【００５６】
得られた一方向強化テープは１３０℃前後で２枚の加熱板の間を進み、横ヤーン方向のポリエチレン繊維を硬化させ、硬化した一方向補強テープはコイル状に巻回されて、使用すべき１枚のプレートとなる。
【００５７】
高密度ポリエチレン内部管（内部管直径は１０１ｍｍであり、内部管壁厚は５ｍｍである）を、内部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）上で１５０℃で押出し加工する。冷却後、適切に製織した一方向テープを、図６に示されている通りに前記内部管上に巻付ける。第１層は時計回りに巻付け、テープと管の長さ方向との間の夾角は５４．７度である。第２層は逆方向に巻付け、夾角はなおも５４．７度である。その後適正に巻付けられた管上に、外部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）を通して高密度ポリエチレン外部層管（外部管壁厚は４ｍｍ）を１５０℃で被覆する。得られた熱可塑性強化パイプの形状の概略図は、図７で示されている通りである。図７によると、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×３縦ヤーン方向コードで作られた補強テープ内の縦ヤーン方向コード２は、ポリエチレン内部管３とポリエチレン外部管１との間に隙間無く詰められている。
【００５８】
熱可塑性強化パイプの破裂圧力を、上述のプロセスを用いて試験すると、結果としてそれは２８ＭＰａである。
【００５９】
実施例４
Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）１０００デニール繊維（米国ＤｕＰｏｎｔ社より購入）をＺ方向に１メートルあたり８０回という割合で、撚係数は１で加撚する。次に前記加撚繊維の３本のストランドを、再度ストランド化し、Ｓ方向に１メートルあたり５０回の割合で加撚するが、Ｓ方向の撚係数は１である。適正に加撚されたコードに、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）１０００×１×９とマーキングする。その後、テープを前記コードと共に製織機上で製織し、テープの幅は１２５ｍｍであり、縦ヤーン方向には８５本のＫｅｖｌａｒ（登録商標）１０００×１×９加撚コードが存在する一方、横ヤーン方向には、密度がフィラメント７本／１０ｍｍである６００デニールのポリエステル繊維が存在する。製造した一方向テープの概略図は、図５に示されている通りである。
【００６０】
得られた一方向強化テープは１３０℃前後で２枚の加熱板の間を進み、横ヤーン方向のポリエチレン繊維を硬化させ、硬化した一方向補強テープはコイル状に巻回されて、使用すべき１枚のプレートとなる。
【００６１】
高密度ポリエチレン内部管（内部管直径は１０１ｍｍであり、内部管壁厚は５ｍｍである）を、内部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙより購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）上で１５０℃で押出し加工する。冷却後、適切に製織した一方向テープを、図６に示されている通りに前記内部管上に巻付ける。第１層は時計回りに巻付け、テープと管の長さ方向との間の夾角は５４．７度である。第２層は逆方向に巻付け、夾角はなおも５４．７度である。その後適正に巻付けられた管上に、外部管押出し機（ドイツのＣｒｏｗｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入した一軸スクリュープラスチックパイプ押出し機）を通して高密度ポリエチレン外部層管（外部管壁厚は４ｍｍ）を１５０℃で被覆する。得られた熱可塑性強化パイプの形状の概略図は、図７で示されている通りである。図７によると、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）３０００×１×９縦ヤーン方向コードで作られた補強テープ内の縦ヤーン方向コード２は、ポリエチレン内部管３とポリエチレン外部管１との間に隙間無く詰められている。
【００６２】
熱可塑性強化パイプの破裂圧力を、上述のプロセスを用いて試験すると、結果としてそれは２８ＭＰａである。
【００６３】
上述の比較例および実施例によると、樹脂同時押出しプロセスおよび組成は非常に硬質のテープ本体をもたらすものの、作業は非常に容易である。しかしながら、樹脂はかなりの空間を占有することから、補強繊維が補うことのできる割合は限られており、したがって強化熱可塑性パイプの破裂強度はあまり高いものであり得ない。従来の一方向テープを用いた補強では比較的広い面積が繊維により覆われるかもしれず、繊維樹脂複合材料テープに比べ破裂強度も高いが、作業は容易ではなく、テープ間に隙間を発生させることが多い。熱硬化した繊維の一方向テープで補強した熱可塑性パイプは、高い繊維被覆率を有し、巻付け作業性が良く、高い破裂強度を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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