JP2000211015A - 樹脂製異径管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】径の異なる管状体が連続して成形し得る装置を
提供する。 【解決手段】熱可塑性合成樹脂を管状に押し出す押出機
の前方に、押し出された管状体の外表面を減圧状態で吸
引しつつ規制する外径規制サイザーを設けてなり、該外
径規制サイザーは上流側が小径、下流側が大径とされた
内径の異なる２段サイザーとされていることを特徴とす
る樹脂製異径管の製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は樹脂製異径管の製造装
置に関する。詳しくは、熱可塑性樹脂管状成形体を用い
て固相延伸することにより強度に優れた延伸パイプを製
造する際に用いて好適な大径部と小径部が一体となった
樹脂製異径管の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平４−５５３７９、特開平１０−２
２５９８２等に示されている外径規制ダイと内径規制フ
ォーマーを同時に通して引張力で延伸する樹脂管状成形
体の固相延伸方法によれば、軸方向および周方向に二軸
延伸された樹脂管の製造が可能で、機械的物性が改良さ
れた高性能管が得られる。

【０００３】二軸延伸された樹脂管の製造方法の一例を
具体的に説明する。例えば、図６に示すように、加熱装
置１６を用い、熱可塑性合成樹脂製前駆体１７を所定温
度まで加熱し、内部フォマー１８とダイ１９を同時に通
過させた直後に、冷媒２０が満たされた冷却槽２１を通
すような方法である。すなわち、ダイ１９およびフォー
マー１８によって二軸延伸された直後のパイプ（管）２
２を、一旦冷却することなく冷却槽２１で直ぐに冷却す
るものである。

【０００４】冷却槽２１と内部フォーマー１８は、図６
のように冷却槽２１の端部近くに内部フォーマー１８が
入り込んで重なった状態とされているのがよいが、内部
フォーマー１８を通過した直後に冷却槽２１に入るよう
にしても良い。図中２３は冷却水と管２２との間の水密
を保つシール材である。冷却手段としては、例えば、水
等の液体または空気等の気体を延伸された中空管状の延
伸成形体２２の外側から接触させて冷却する手段で良
い。冷却に液体を用いる場合は、シールパッキン２３な
どで冷媒が漏れないような機構を付けた入口と出口を設
けた槽２１に冷媒２０を満たした状態で延伸された中空
管状の延伸成形体２２を通すか、あるいは冷媒を延伸さ
れた延伸成形体２２の表面に噴霧して冷却することがで
きる。

【０００５】また、冷却媒体は気体と液体を併用するこ
ともできる。また、液体を中に通したゴム・金属等の筒
の中に延伸された中空加工物を通すことにより冷却する
ことも可能である。また、熱可塑性合成樹脂からなる中
空管状の延伸成形体２２は、例えば図６の装置において
冷却槽２１を用いずに成形して得られた熱可塑性合成樹
脂製延伸パイプを、オーブン中で該成形体を構成する熱
可塑性樹脂の融点−１０℃から融点−２５℃の温度で熱
処理することによっても得られる。

【０００６】オーブンで熱処理する場合、処理時間は、
１０分以上６０分以内、好ましくは３０分以上６０分以
内である。加熱オーブンは、遠赤外線加熱式、熱風循環
式、油槽や蒸気等の加熱媒体槽式等、接触式、非接触式
のものが目的に応じて適宜用いられる。延伸成形体２２
は上述のような方法で製造されるが、上述の方法の場
合、工程立ち上げ時に、前駆体（小径、肉厚の樹脂管）
１７の一端を、前駆体の内径よりも相当に大きい最大外
径を有する内径規制フォーマー１８に被せる操作が不可
欠である。

【０００７】方式上、内径規制フォーマー１８の最大外
径は前駆体１７の内径よりもかなり大きい径であるのが
普通なので、この操作はかなり難しい。従来は、前駆体
１７の一端を加熱して拡径治具等で押し広げ、ノーズと
呼ばれる拡径部分を形成し、内径規制フォーマー１８に
被せる方法や、前駆体１７の内径を切削することにより
大きくして内径規制フォーマー１８に被せる方法等が用
いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のような方法によ
れば前述の固相延伸を確かに立ち上げることができる
が、工業的生産への使用にはいくつかの問題点がある。
第一に、相当量の原材料がこの端部の加工の際に切削さ
れたりして失われる。第二に、加工に時間や加熱エネル
ギーが必要となり、生産効率が悪い。

【０００９】第三に、上述のようにして端部拡径部を後
加工により形成した前駆体を用いて固相延伸した場合の
外径拡径率は１．２倍程度が限度でありこの値を超すと
材料破壊を引き起こす。耐圧管として使用するには高い
内圧強度が求められ、そのためには外径拡径比１．３倍
以上の延伸倍率が求められる。かかる課題解決には中空
前駆体の成形時に固相延伸で用いるフォーマーの外径よ
り大きな内径を持つノーズ部分が形成できるのが良い。

【００１０】射出成形、ブロー成形等の金型を用いる成
形法によればノーズ部分の形成は比較的容易であるが、
反面、長さが数メートルにも及ぶ肉厚の管状体を成形す
るには金型が極めて大型になるため、非常に大きな成形
機が必要となり非現実的である。さらに、この場合は前
駆体成形工程に引き続いて連続的に固相延伸工程を実施
することができない。したがって押出成形を基本とした
前駆体成形工程で、ノーズ部分を形成する事が可能な装
置が求められた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、固相延伸
における樹脂管状体の立ち上げ時の問題を解決するべく
鋭意検討を重ねた結果、管状体を押し出す押出機の前方
に特殊な外径規制整形装置を設ける事により問題が解決
し得る事を見出し本発明を完成するに至った。即ち、本
発明の要旨は、熱可塑性合成樹脂を管状に押し出す押出
機の前方に、押し出された管状体の外表面を減圧状態で
吸引しつつ規制する外径規制サイザーを設けてなり、該
外径規制サイザーは上流側が小径、下流側が大径とされ
た内径の異なる２段サイザーとされていることを特徴と
する樹脂製異径管の製造装置に存する。

【００１２】本発明の装置を用いて樹脂製異径管を製造
する手順を図１、図２、図３に示す工程図に従って説明
する。図中１はダイス、２はマンドレル、３は溶融管状
体、４は第一減圧室、５は小径部用外径規制サイザー、
６は第二減圧室、７は大径部用外径規制サイザー、８は
引取機、９Ａは大径部、９Ｂは小径部、１０は再加熱
槽、１１はワイヤ、１２は内径規制フォーマー、１３は
外径規制ダイ、１４は冷却手段、１５は引張手段をそれ
ぞれ示す。

【００１３】本発明の製造装置により異径管を形成する
熱可塑性合成樹脂としては、結晶性の熱可塑性合成樹脂
が好適に用いられる。例えば、未置換またはハロゲン置
換ビニル重合体、未置換またはヒドロキシ置換ポリエス
テル、ポリアミド、ポリエーテルケトン、脂肪族ポリケ
トン、ポリオキシメチレン等が挙げられる。

【００１４】より好ましくは、エチレンまたはプロピレ
ンの線状重合体もしくはエチレンまたはプロピレンと少
なくとも１種類の他のコモノマーとの線状共重合体、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリオキシメチレンおよびこれら
と少なくとも１種類の他のコモノマーとの共重合体等が
挙げられる。特に好ましいものとしては、エチレンまた
はプロピレンの線状重合体もしくはこれらと少なくとも
１種類のコモノマーとの線状共重合体が挙げられる。

【００１５】これらの熱可塑性樹脂には、ガラス、カー
ボンなどの繊維状フィラー、タルク、マイカなどの板状
フィラー、あるいは炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カ
ーボンなどの粒状フィラーを含有していてもよい。まず
押出機（図略）を始動してダイス１より溶融管状体３が
定常的に押出されている状態とする。

【００１６】水で満たした第一減圧室４の小径部用外径
規制サイザー５の内部にその先端をくぐらせ、続いて水
で満たした第二減圧室６の大径部用外径規制サイザー７
の内部をくぐらせて引取機８に把持し、引取機を動作さ
せる。この状態で下流側の第二減圧室６を減圧して溶融
管状体３をサイザー７に接触させ冷却固化して大径部９
Ａを形成する。（図１）

【００１７】減圧室６は筒状の多孔板からなるサイザー
７と外箱とからなり、外箱には冷却水の供給孔と吸引孔
が設けられている。従って、冷却水を供給して水面を吸
引孔より低く保ちながら、吸引孔から減圧室６内の気体
（空気、水蒸気）を吸引すると冷却水は減圧状態にな
る。減圧の程度にもよるが、通常は冷却水から多量の水
蒸気が発生する。すなわち、減圧により冷却水の温度が
沸点近くとなり多量の水蒸気が発生する。

【００１８】水蒸気の吸引を更に続け、安定すると溶融
管状体３はサイザー７の内面に吸着された状態となる。
吸引は通常、減圧室６内の圧力が０．９から０．１気圧
程度となるようにする。この時、マンドレル２から空気
等の拡径用（安定用）気体を溶融管内に供給することで
サイザー７への接触が安定する。この時点では第一減圧
室４は働かせず、大径部が作られる。

【００１９】所定長さの大径部９Ａを得た時点で第一減
圧室４を作動させて減圧とし、小径部９Ｂを形成させ
る。小径部９Ｂの形成とタイミングを合わせ、第二減圧
室６の減圧を停止することにより大径部９Ａの形成を終
了する。（図２） このままの状態で小径部９Ｂが所定長さになるまで小径
部９Ｂの成形を続ける。（図３）

【００２０】固相延伸をバッチ製造する場合の異径管
は、小径部が所定の長さ生産された時点で異径管を切断
して得られる。立ち上げ時に形成されてしまう先端部の
不定形部分は切断除去する必要があるが、立ち上げた後
は上記減圧室４、６の減圧操作を交互に行うことで大径
部９Ａが連続管の途中に複数箇所形成された異径管を得
ることができる。図４に示した切断位置Ｃで切断すれば
バッチ延伸用の異径管が簡単に無駄無く得られる。

【００２１】本発明装置を使用した異形管の押出成形工
程に引き続いて連続的に固相延伸工程を実施する方法を
図５を用いて説明する。まず、上述した方法に従い先端
に大径部が形成され、後に小径部がつながった熱可塑性
樹脂管を押し出しつつ大径部９Ａが引取機８を通過した
ら先端部の不定形部分を切断する。

【００２２】このまま小径部の再加熱槽１０の内部に導
き、ワイヤ１１と接続されている内径規制フォーマー１
２に被せ、外径規制ダイ１３の中をくぐらせる。この操
作がスムーズに行われるためには、大径部９Ａの外径が
外径規制ダイ１３の内径より小さく、大径部９Ａの内径
が内径規制フォーマー１２の外径より大きくなるように
各部品を設計する必要がある。

【００２３】次いで、小径部の製造を継続し大径部９Ａ
を冷却手段１４を通し引張手段１５に達したら把持し、
引取機８の速度と同調させながら引張手段を始動する。
（図５はこの状態を示し、小径部はまだ内径規制フォー
マー１２に達していない）） この状態で再加熱槽１０を所定の温度に上昇させ再加熱
槽１０に進入してきた小径部９Ｂを十分に加熱する。

【００２４】小径部９Ｂがフォーマー１２に乗り上げる
始めたらフォーマー１２とダイ１３の位置関係を微調整
しながら引張手段１５の速度を徐々に上昇させ、延伸を
誘起させバランスが破綻しないように注意しながら所定
の定常運転条件に徐々に移行させる。このようにして、
所定の樹脂製管状延伸成形体が成形される。引張手段と
しては、中空前駆体の端部を把持して機械的に引っ張る
構造のものであって、具体的には機械式、油圧式、空気
圧式等の中空前駆体グリップ機構とワイヤ式、チェーン
式、ラックピニオン式等の引張機構に接続された装置が
使用できる。

【００２５】または、無端ベルト式のパイプ等引取機を
用いて連続的に引張力を中空加工物に加えることでも延
伸を実施できる。または２台のモーターウィンチを組み
合わせて連続引張を可能にした装置を用いて連続的に引
張力を中空前駆体に加えることでも延伸を実施できる。
この際引取機８と引張手段１５の速度比により延伸倍率
が制御される。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明装置に
よれば、中空前駆体の成形と同時に、固相延伸で用いる
フォーマーの外径より大きな内径を持つノーズを、押出
成形を基本とした工程で形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一例を用いて樹脂製異径管を製
造する工程図

【図２】本発明の装置の一例を用いて樹脂製異径管を製
造する工程図

【図３】本発明の装置の一例を用いて樹脂製異径管を製
造する工程図

【図４】樹脂製異径管の一例の縦断面図

【図５】異形管の押出成形工程に引き続いて連続的に固
相延伸工程を実施する場合の一例を示す説明図

【図６】固相延伸工程を実施する場合の一例を示す説明
図

【符号の説明】

１ ダイス ２ マンドレル ３ 溶融管状体 ４ 第一減圧室 ５ 小径部用外径規制サイザー ６ 第二減圧室 ７ 大径部用外径規制サイザー ８ 引取機 ９Ａ 大径部 ９Ｂ 小径部 １０ 再加熱槽 １１ ワイヤ １２ 内径規制フォーマー １３ 外径規制ダイ １４ 冷却手段 １５ 引張手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F207 AA04 AA11 AB16 AB25 AG09 AM28 KA01 KA17 KK76 KK90 KL74

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性合成樹脂を管状に押し出す押出
   機の前方に、押し出された管状体の外表面を減圧状態で
   吸引しつつ規制する外径規制サイザーを設けてなり、該
   外径規制サイザーは上流側が小径、下流側が大径とされ
   た内径の異なる２段サイザーとされていることを特徴と
   する樹脂製異径管の製造装置。