JP2884178B2 - 合成樹脂製波形管のフランジ形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、管壁に螺旋状の中空凸条を有する合成樹脂
製波形管の端部にフランジを形成させる方法に関する。

［従来の技術］ 合成樹脂製の上記波形管は螺旋状の中空凸条やその中
空凸条の間に位置する凹部の働きで曲りやすく、しかも
鋼管に比べて軽量である割に強度に優れているため、そ
の特性を生かして送水管や各種の流体配管に用いられて
いる。

従来、この種の波形管は、端部に形成されている螺旋
状の凹部にゴムパッキンを巻き付け、それをソケット形
の継手に差し込むことにより接続し、上記ゴムパッキン
によって内部通路と外部との間の水密性を保つようにし
ていた。ところが、その接続構造は、口径が30cm程度の
比較的小口径でかつ軽量な波形管の接続には便利である
けれども、口径が500mm以上もあり人力で動かせること
ができないほど重い波形管の接続には不向きである。

すなわち、小口径で軽量な波形管の場合には、螺旋状
の凹部にゴムパッキンを巻き付ける作業や、波形管の端
部と継手とを嵌合する作業が容易である。しかし、大口
径で重い波形管においては、その全周囲に手が回り難か
ったり全く手が回らないことがある上、波形管を人力で
動かすことさえきわめて困難であるため、螺旋状の凹部
にゴムパッキンを巻き付けることや、波形管の端部と継
手とを嵌合する作業がきわめて困難となり、それらの作
業を行うこと自体が不可能な場合も多々ある。

他方、金属管で構成される流体配管では、フランジを
一体に具備する金属管のフランジ同士を結合するという
接続方式が汎用的に適用されている。したがって合成樹
脂製の波形管においてもその端部にフランジを一体に形
成し、そのフランジを利用して波形同士や波形管と継手
などを接続するようにすれば、大口径の波形管でも作業
性よく高い水密性を保ち得る状態で接続することができ
ると考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、波形管は長尺筒状物であり、しかもその波
形管の端部にフランジを一体成形した成形品は波形管か
らフランジが外側に突き出た形になるため、合成樹脂で
連続押出することが困難であるばかりか、それをインジ
ェクション成形することも困難である。このような事情
の下では、波形管の端部を金型にセットしてフランジを
インサート成形することが有益であるとも考えられる。

そのようなインサート成形に用いる波形管は、一般に
連続押出成形された長尺の波形管の所定箇所を軸心と直
行する方向に切断することにより得られるものであり、
そうして得られた所定長さの波形管では、螺旋状の中空
凸条が波形管の切断端面で部分的に正面視円弧形状に開
口し、そのような開口が形成されない箇所では中空凸条
の間の谷部管壁が突き出た状態になる。また、波形管の
切断端面は程度に差があるとしても多かれ少なかれぎざ
ぎざになっていることが多い。

したがって、螺旋状の中空凸条を有する波形管の端部
にフランジをインサート成形しようとする場合、波形管
の端部を成形型の上型と下型とで挾むことによってその
端部周囲にフランジ成形空間を形成することと共に、波
形管の端面で開口している中空凸条の開口を成形型の一
部を利用して塞ぎ、成形空間に注入される溶融樹脂がそ
の開口から中空凸条の内部空間に侵入することを防いで
おく必要がある。

ところが、波形管の端面は上述のようにぎさぎざにな
っていることが多いため、成形型の一部で中空凸条の開
口を隙間のない状態に確実に塞いでしまうことは難し
い。他方、フランジ成形空間にゾル状態の溶融樹脂を所
定圧力で注入して通常のインサート成形を行うと、波形
管の管壁、特に螺旋状の中空凸条が高温高圧の溶融樹脂
と接触して軟化し、溶融圧潰されて不規則に変形する。
たとえば波形管が高密度ポリエチレン樹脂であれば、そ
の軟化温度が約120℃程度であるのに対し、成形時の溶
融樹脂（たとえば高密度ポリエチレン樹脂）の温度はそ
れよりも高温であり、しかも溶融樹脂に所定の注入圧力
が加わっているためにそのような現象が起こる。そのた
め、中空凸条の開口が確実に塞がれていない場合は勿
論、その隙間が当初において確実に塞がれているとして
も溶融樹脂が注入されることによって事後的に中空凸条
の溶融圧潰に伴う不規則な変形が起こって成形型による
開口の閉塞状態が損なわれ、それによって生じた隙間か
ら溶融樹脂が中空凸条の内部空間に侵入するという事態
を生じやすい。そして、そのような事態を生じると、注
入樹脂量をあらかじめ正確に定めておくことが難しくな
って材料樹脂の歩留りが低下したり、あらかじめ予定し
た適正な成形品が得られないといった事態を招く。

以上の状況があるため、従来は管壁に螺旋状の中空凸
条を具備する波形管の端部にフランジをインサート成形
することは困難であるか、あるいは不可能であると考え
られていたのであり、その結果、インサート成形によっ
て端部にフランジを一体に形成した上記波形管は現実に
存在していない。

以上の事情の下で、本発明者は鋭意調査研究を重ね、
管壁に螺旋状の中空凸条を具備する波形管の端部の中空
凸条の開口にフランジ成形用材料が侵入することを確実
に防止し得るという新規な技術を開発し、その結果、本
発明を完成したものである。すなわち、本発明は、管壁
に螺旋状の中空凸条を具備する波形管の端部にインサー
ト成形によってフランジを適正に形成することのできる
方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による合成樹脂製波形管のフランジ形成方法
は、管壁に螺旋状の中空凸条を具備する合成樹脂製波形
管の端部に金型コアを挿入して波形管の内面を支持させ
ると共に、上記波形管の端面に環状パッキンを配設し、
その環状パッキンを上記金型コアに設けられた環状段付
部で波形管の端面に押し付けて波形管の端面で開口する
中空凸条の円弧状開口を塞ぎ、さらに波形管の端部を上
型と下型とで挾んで波形管の端部周囲に中空凸条の少な
くとも１ピッチ分を含むフランジ成形空間を形成させ、
その状態で上記フランジ成形空間に液状樹脂を注入し、
上記中空凸条が上記液状樹脂との接触で溶融圧潰される
ことを制限しながらフランジを波形管の端部と一体にRI
M成形もしくは注型成形するものである。

［作 用］ この方法によれば、波形管の端面に配設されたパッキ
ンが金型コアの環状段付部で上記端面に押し付けられる
ため、波形管の端面がぎざぎざになっていても比較的確
実に中空凸条の開口が閉塞され、従来のように成形型の
一部で中空凸条の開口を塞ぐ場合に比べて閉塞状態の確
実性が向上する。

ところで、周知のようにRIM成形はインジェクション
成形法の一種である。このRIM成形では、所定量の重合
開始剤を含む液状の合成樹脂モノマーと所定量の活性剤
を含む液状の合成樹脂モノマーとを所定の成形金型温度
に保持された成形型の成形空間に同時に注入し、成形空
間の内部で両方の合成樹脂モノマー（以下、液状樹脂と
いう。）を極めて短時間で重合させることにより成形品
を得る方法である。この方法によると、成形空間に成形
材料である合成樹脂を液状で注入するので、通常のイン
ジェクション成形で溶融樹脂を注入する場合に比べ、注
入圧力が小さくても成形空間全体への材料の十分な回り
込みが行われると共に、成形金型温度も低くて済み、成
形に要する時間も短くなる。そのため、RIM成形によれ
ば、成形材料としての液状樹脂の種類を適切に選定して
上記注入圧力や成形金型温度をある程度低く抑制するこ
とが可能になる。

以上説明したことにより、本発明方法によれば、パッ
キンで上記中空凸条の開口が確実に塞がれていることに
加え、RIM成形を採用したことにより液状樹脂の注入圧
力や成形金型温度が低く抑えられ、しかも成形に要する
時間が短縮されるため、それらが相乗的に作用し合って
波形管端部の管壁とりわけ中空凸条の溶融圧潰に伴う変
形や、中空凸条への液状樹脂の侵入が可及的最小限度に
抑えられるか、あるいはそれらを全く生じなくなる。言
い換えると、本発明方法では、RIM成形を採用したので
通常のインジェクション成形に用いられる水飴程度の流
動性を有するに過ぎない溶融樹脂に比べてシール性の困
難な液状樹脂を成形材料に用いるものではあるけれど
も、中空凸条の開口が波形管の端面に押し付けられたパ
ッキンで閉塞されていることに加え、液状樹脂注入圧力
が低くて済み、同時に中空凸条の溶融圧潰に伴う変形が
起こりにくいために成形中に中空凸条の内部に液状樹脂
が侵入しにくくなるのであり、そのような新規な技術に
よってフランジを波形管の端部にインサート成形するこ
とができるようになるのである。

また、注型成形は成形材料である液状樹脂を圧力を加
えずに成形空間に流し込む方法である。したがって、注
型成形による場合にも、パッキンで上記中空凸条の開口
が確実に塞がれていることに加え、液状樹脂の注入圧力
や成形金型温度が低く抑えられるので、波形管端部の中
空凸条の溶融圧潰に伴う変形や、中空凸条への液状樹脂
の侵入が可及的最小限度に抑えられるか、あるいはそれ
らを全く生じなくなる。

まあ、本発明方法によれば、中空凸条の少なくとも１
ピッチ分を含む部分にフランジが形成されるため、フラ
ンジを形成する樹脂層と波形管を形成していた樹脂層と
の重なり部分の直線幅の割に、波形管の端部とフランジ
との接合部分の面積が広く確保されることになって波形
管に対するフランジの接合強度が大きくなる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例方法の説明図である。すなわ
ち、同図は、合成樹脂製波形管100の端部に金型コア１
を挿入して波形管100の内面を支持させると共に、上記
波形管100の端面101にシリコンゴムなどの耐熱材料で作
られた環状パッキン２を配設し、そのパッキン２を上記
金型コア１に設けられた環状段付部11で波形管端面101
に押し付けて波形管端面101で開口する中空凸条110の円
弧状開口111を塞ぎ、さらに波形管100の端部を上型３と
下型４とで挾んで波形管100の端部周囲にフランジ成形
空間Ｓを形成させた状態を示している。

上記波形管100は内面平滑な内壁樹脂層と螺旋状凸部
を形成する外壁樹脂層とを二層状に熱融着させながら成
形機ヘッドから連続的に押し出して一体化したものであ
り、上記中空凸条110は内壁樹脂層の一部と外壁樹脂層
とによって螺旋状に形成されている。なお、波形管100
は他の成形方法で作られたものであってもよい。また、
波形管100はたとえば高密度ポリエチレン樹脂で連続押
出成形された長尺物を所定位置で軸心と直行する方向に
切断したものであり、その端面101が切断面となってい
る。したがって、端面101の一部では中空凸条110が円弧
状に開口していると共に、残りでは波形管100の谷部120
を形成している管壁が円弧状となって突き出ている。11
2はそのように突き出た円弧状の管壁を示している。さ
らに端面101は切断端面であるから多かれ少なかれぎざ
ぎざになっている。

金型コア１は上記環状段付部11よりも径大な環状段付
部12を有していて、その径大な環状段付部12に形成され
た環状溝にシリコンゴムなどの耐熱材料で作られた環状
パッキン５が保持されており、その環状パッキン５が上
記フランジ成形空間Ｓに臨まされている。

上型３には上記フランジ成形空間Ｓの他に、空気抜き
孔31とフランジ成形空間Ｓとをつなぐ材料溜り32とスリ
ット状の材料通路33、および波形管100の谷部120に噛み
合う螺旋凸条34などが形成されている。また、上型３と
波形管100との隙間にシリコンゴムなどの耐熱材料で作
られたパッキン６が介在されており、このパッキン６に
よって液状樹脂の洩れ出しを防ぐようにしてある。下型
４には材料混合用ヘッド41、混合ヘッド41の材料注入口
42や材料溜り43とフランジ成形空間Ｓとをつなぐスリッ
ト状の材料通路44、および波形管100の谷部120に噛み合
う螺旋凸条45などが形成されている。下型４と波形管10
0との隙間には上型２における場合と同様にパッキン６
が介在されており、このパッキン６によって液状樹脂の
洩れ出しを防ぐようにしてある。なお、上型３と下型４
との合せ面の隙間には必要に応じて液状樹脂の洩れ出し
を防ぐためのパッキンを介在させる。このパッキンにも
シリコンゴムなどの耐熱材料で作られたものが用いられ
る。

第１図の材料からフランジ成形空間Ｓに成形材料であ
る液状樹脂を混合用ヘッド41から注入すると、フランジ
が波形管100の端部と一体にRIM成形され、同時に成形に
よって形成されたフランジの内周に上記環状パッキン２
が保持される。また、環状パッキン５がフランジの表面
に保持される。RIM成形は、中空凸条110が液状樹脂との
接触で溶融圧潰することを制限しながら行う。すなわ
ち、中空凸条110が溶融圧潰しないか、あるいは成形に
支障のない程度に溶融圧潰を抑制し得るような成形条件
（成形金型温度やフランジ成形空間Ｓへの注入圧力や成
形に要する時間など）の下でRIM成形を行う。

混合用ヘッド41からフランジ成形空間Ｓに注入される
液状樹脂は、重合開始剤を含む液状樹脂と活性剤を含む
液状樹脂との混合物であり、フランジ成形空間Ｓの内部
ではきわめて短時間でその重合が完了してフランジを形
成する。液状樹脂には、たとえばウレタンやジシクロペ
ンタジエンなどの樹脂モノマーが選定される。ジシクロ
ペンタジエンの場合の成形金型温度は80℃程度、注入圧
力は5kg/cm²程度が適切であり、そうした場合の重合完
了までの時間は数秒から数分の間である。この程度の成
形金型温度、注入圧力および重合時間（成形に要する時
間）であれば、フランジ成形空間Ｓに注入された液状樹
脂の接触した波形管100の中空凸条110が溶融圧潰するこ
とが効果的に制限され、その溶融圧潰に伴う中空凸条11
0の不規則な変形を生じないか、たとえ生じたとしても
その変形によってパッキン２による中空凸条110の開口1
11の閉塞状態が損なわれることはなく、フランジ成形空
間Ｓの液状樹脂が中空凸条110に侵入することはない。

波形管100が高密度ポリエチレン樹脂であり、液状樹
脂としてポリエチレン樹脂を用いる場合、許容できる成
形金型温度は40〜100℃程度、注入圧力は0.3〜10kg/c
m²、重合時間は５〜3600秒程度であり、これは液状樹脂
の注入量によって異なる。言い換えれば、成形金型温
度、注入圧力、重合時間などは調整可能である。なお、
上記範囲外であると、樹脂周りが悪くなって適正な成形
がなされなかったり、中空凸条110の溶融や圧潰が生じ
て材料歩留りが低下したり、樹脂の侵入で中空凸条110
が塞がれて材料歩留りが低下したりするおそれがある。

第２図は上記方法で形成されたフランジ７を端部に有
する波形管100の使用状態を示しており、同図の破線イ
はフランジ７が形成される前の中空凸条110の輪郭線を
表している。フランジ７はその根元部分に具備された筒
状の樹脂層71が波形管100を形成している樹脂層と重な
って強く当たった状態に密着されている。なお、樹脂層
71の外形を大きくして同図のフランジ７と樹脂層71の全
体を厚肉のフランジとしてもよいが、そのようにするこ
とは材料樹脂の必要量が多くなる上、見栄えが悪くなる
などの不都合があり、しかも強度の点でもフランジをそ
のように厚肉にする必要性がないので、図例のようにし
ておくことが望ましい。

フランジ７は上述したフランジ成形空間ＳでRIM成形
されて波形管100の端部に一体形成されたものであり、
そのフランジ成形空間Ｓは中空凸条110の少なくとも１
ピッチ分を含む部分に形成されるため、フランジ７と波
形管100との融着による接合部分も中空凸条110の少なく
とも１ピッチ分を含む範囲になる。したがって、フラン
ジ７と波形管100の重なり部分の直線幅Ｌの割に、接合
部分の面積が広く確保されて大きな接合強度が得られ
る。なお、上記接合部分が中空凸条110の１ピッチ分よ
り短いと、接合強度の不足を生じる懸念がある。

200は合成樹脂製の継手であり、この継手200は端部に
フランジ210を有すると共に、フランジ210の内周部分に
環状の凸部220を有している。この継手200は上記凸部22
0を波形管100のフランジ７の内側に差し込み、その端面
でフランジ７に保持されているパッキン２に接触し、か
つそのパッキン２を波形管100の端面101に押し付けてい
る。また、フランジ７とそれに対向する継手200側のフ
ランジ210とによってフランジ７に保持されているパッ
キン５が挾圧される。なお、双方のフランジ7,210同士
ボルト・ナットやクランプ形の締結手段によって結合さ
れる。

以上説明した接続状態においては、パッキン２と継手
200の凸部220端面との接触箇所が水密シールされるので
その接触箇所からの水洩れが防止される。また、パッキ
ン２と波形管100の端面101との接触箇所も水密シールさ
れる。さらに、パッキン５によってフランジ７とフラン
ジ210との間が水密シールされる。ここで、パッキン２
による水密性が確実に保たれていれば、その外側のパッ
キン５による水密性保持は必ずしも必要でないようにも
考えられるが、それら両方のパッキン2,5によって二重
に水密性が確保される構成であると、その信頼性が飛躍
的に高まる利点がある。

第３図はフランジ７に保持された環状パッキン５の変
形例を示している。このパッキン５は突起51を有してお
り、その突起51がフランジ７の樹脂層中に埋入されてア
ンカーリング作用を発揮している。このようなパッキン
５は上述したところと同様に、フランジ成形空間Ｓにあ
らかじめ配設され、フランジ７をRIM成形することによ
ってそのフランジ７に保持される。

以上の実施例ではRIM成形を行う場合について説明し
たが、RIM成形の代わりに注型成形を行ってもよく、そ
の方法も本発明に含まれる。

［発明の効果］ 以上のように本発明方法によれば、従来では極めて困
難であるかもしくは不可能であるとされていた波形管と
フランジとのインサート成形が可能になるという卓越し
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法の説明図、第２図は上記方
法で形成されたフランジを端部に有する波形管の使用状
態を示す一部破断側面図、第３図は、本発明の方法で形
成されたフランジを端部に有する波形管の環状パッキン
部分の変形例を示す部分断面図である。 １……金型コア、２……環状パッキン、３……上型、４
……下型、11……環状段付部、100……波形管、101……
波形管の端面、110……中空凸条、111……中空凸条の開
口、Ｓ……フランジ成形空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｃ 57/00 Ｂ２９Ｃ 57/00 // Ｂ２９Ｌ 23:00 (56)参考文献 特開 昭62−256628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−116119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−293821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−128527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 39/00 - 39/44 B29C 57/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管壁に螺旋状の中空凸条を具備する合成樹
   脂製波形管の端部に金型コアを挿入して波形管の内面を
   支持させると共に、上記波形管の端面に環状パッキンを
   配設し、その環状パッキンを上記金型コアに設けられた
   環状段付部で波形管の端面に押し付けて波形管の端面で
   開口する中空凸条の円弧状開口を塞ぎ、さらに波形管の
   端部を上型と下型とで挾んで波形管の端面周囲に中空凸
   条の少なくとも１ピッチ分を含むフランジ成形空間を形
   成させ、その状態で上記フランジ成形空間に液状樹脂を
   注入し、上記中空凸条が上記液状樹脂との接触で溶融圧
   潰されることを制限しながらフランジを波形管の端部と
   一体にRIM成形もしくは注型成形することを特徴とする
   合成樹脂製波形管のフランジ形成方法。