JP6809836B2 - 樹脂チューブの曲げ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂チューブの曲げ加工方法に関するものである。

従来より、樹脂チューブに曲げ加工を施す方法として、直管状の樹脂チューブ前駆体を予備加熱し、成形用の曲げ型に型入れ後、加熱成形工程及び冷却工程を経て、曲げ加工が施された樹脂チューブを得る方法が用いられている。

例えば、特許文献１には、結晶性樹脂を成形することにより曲がりパイプを製造する方法において、上記結晶性樹脂を該樹脂のガラス転移温度未満の金型温度で射出成形することによりパイプ状成形体を製造したのち、得られたパイプ状成形体をガラス転移温度以上に加熱して曲げ加工を行う技術が開示されている。

特許文献１の方法によれば、曲がりパイプ製造時の設備費を低減すると共に、得られる曲がりパイプの寸法精度や表面外観を向上させることができる。

特開平７−２４１９２１号公報

ところで、樹脂チューブの曲げ加工における加熱温度は、低すぎると樹脂チューブが十分に軟化せず加工できない一方、高すぎると樹脂材料の軟化後に結晶化が進みすぎ固化して曲げ加工ができなくなるか、曲げ加工ができたとしても成形後の形状戻りが大きくなるという問題がある。そのため、樹脂チューブが十分に軟化可能であるが、結晶化は進まない温度で、できるだけ短時間の加熱処理で曲げ成形を行う技術の開発が望まれている。

そこで本発明では、短時間の加工で曲げ成形後の形状戻りを抑制することができる精度のよい樹脂チューブの曲げ加工方法をもたらすことを目的とする。

上記の目的を達成するために、本開示では、樹脂チューブの内部に第２温度の飽和水蒸気を封入して加熱するとともに、樹脂チューブの外部も第１温度に加熱して、成形工程を行うようにした。

すなわち、ここに開示する第１の技術は、樹脂チューブを予熱する予熱工程と、前記予熱された樹脂チューブを曲げ型内に配置する型入れ工程と、前記型入れされた樹脂チューブを加熱して成形する成形工程とを備えた樹脂チューブの曲げ加工方法であって、前記成形工程は、前記型入れされた樹脂チューブの外部の温度を該樹脂チューブを形成する樹脂材料のガラス転移温度以上融点以下の第１温度とするとともに、前記型入れされた樹脂チューブの内部に該樹脂チューブを形成する前記樹脂材料の結晶化温度以上融点以下の第２温度の飽和水蒸気を封入した状態で、第１所定時間保持する工程であり、前記第１所定時間は、７０秒以上３００秒以下であり、前記予熱工程は、前記樹脂チューブの内部のみに、前記樹脂材料のガラス転移温度以上ＩＳＯ３０６Ｂ５０法により測定されたビカット軟化温度以下の第３温度の飽和水蒸気を封入した状態で第２所定時間保持する工程であり、前記第３温度は、１６０℃以下であり、前記第２所定時間は、１５秒以上１２０秒以下であることを特徴とする。

本技術によれば、飽和水蒸気は、圧力を調節することで温度が自動的に決定するため、迅速に昇温可能であり且つ精密な温度制御が可能となる。そうして、大掛かりな設備を必要とせず、短時間に精度よく曲げ成形を行うことができる。また、第１温度を、樹脂チューブを形成するガラス転移温度以上融点以下、また、第２温度を当該樹脂材料の結晶化温度以上融点以下の温度とすることにより、成形後の形状戻りの小さい曲げ加工が施された樹脂チューブを得ることができる。また、本技術によれば、飽和水蒸気温度を樹脂材料のガラス転移温度以上融点以下に設定し、樹脂チューブの内部側からのみ当該樹脂チューブを加熱することで、樹脂材料の結晶化を抑えて、成形後の形状戻りの小さい曲げ成形を行うことができる。

第２の技術では、第１の技術において、前記樹脂チューブは、積層された複数の樹脂層を備え、前記樹脂材料は、前記複数の樹脂層のうち、前記樹脂チューブの径方向の層厚さが最も大きい樹脂層を形成する材料か、又は、前記複数の樹脂層を形成する材料のうち、最も融点の低い材料である。

本技術によれば、樹脂チューブが複数の樹脂材料からなる積層樹脂チューブである場合、樹脂チューブを構成する複数の樹脂層のうち、層厚さが最も大きい樹脂層を形成する樹脂材料は、樹脂チューブの体積に占める割合が全ての樹脂材料の中で最大となる。従って、当該樹脂材料の結晶化温度、ガラス転移温度、及び融点を基準として温度設定を行うことで、樹脂チューブの効果的な曲げ成形が可能となる。また、最も融点の低い材料の上記各温度を基準とすることで、加熱しすぎによる樹脂層の軟化を抑制して効果的な曲げ成形を行うことができる。

第３の技術は、第１又は第２の技術において、前記複数の樹脂層は、ポリアミド樹脂からなる層と、フッ素系樹脂からなる層とを備えている。

本技術によれば、例えば、複数の樹脂層からなる積層樹脂チューブの内層及び外層としてそれぞれフッ素樹脂及びポリアミド樹脂からなる樹脂層を備えた樹脂チューブは、燃料配管用チューブとして有用であり、このような樹脂チューブの曲げ成形を効果的に行うことができる。

第４の技術は、第１〜３の技術において、前記樹脂材料はポリアミド樹脂であり、前記第１温度は、４０℃以上１９０℃以下であり、前記第２温度は、１３０℃以上１９０℃以下である。

本技術によれば、短時間に精度よく曲げ成形を行うことができる。また、曲げ成形後の形状戻りを抑制することができる。

第５の技術は、第１〜第４の技術において、前記樹脂材料はポリアミド樹脂であり、前記第１温度は、６０℃以上１７７℃以下であり、前記第２温度は、１５０℃以上１７７℃以下であり、前記第１所定時間は、９０秒以上１８０秒以下である。

第６の技術は、第１〜第５の技術において、前記予熱工程において、前記第３温度は１３０℃以上１４５℃以下であり且つ前記第２所定時間は１５秒以上３０秒以下である。

本技術によれば、飽和水蒸気を用いることで、より低温短時間での予熱が可能となる。

以上述べたように、本発明によると、飽和水蒸気は、圧力を調節することで温度が自動的に決定するため、高速で加熱可能であり且つ精密な温度制御が可能となる。そうして、大掛かりな設備を必要とせず、短時間に精度よく曲げ成形を行うことができる。

図１は、曲げ加工が施される樹脂チューブの断面図である。 図２は、図１の樹脂チューブにおける樹脂チューブ本体を製造するための押出成形装置の概略図である。 図３は、図２の押出成形装置を用い、樹脂チューブを製造する手順を示す図である。 図４は、樹脂チューブの曲げ加工の手順を示す図である。 図５は、図４の予熱工程の手順を示す図である。 図６は、図５の予熱工程において使用する予熱装置を模式的に示す図である。 図７は、図４の成形工程の手順を示す図である。 図８は、図７の成形工程において使用する成形装置を模式的に示す図である。 図９は、実施例及び比較例の樹脂チューブの曲げ加工を行うための曲げ型を模式的に示す平面図である。 図１０は、図９の曲げ型のＡ−Ａ断面図である。 図１１は、図９の曲げ型により曲げ加工が施された樹脂チューブを模式的に示す平面図である。 図１２は、従来の予熱工程において使用する予熱装置を模式的に示す図である。 図１３は、従来の成形工程において使用する成形装置を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

＜樹脂チューブ＞
まず、本実施形態に係る曲げ加工方法を用いて曲げ加工される樹脂チューブ１について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の樹脂チューブ１の構成及び製造方法は、特に限定されるものではなく、本実施形態に係る樹脂チューブの曲げ加工方法は、後述するように、種々の樹脂製のチューブ、ホース等に対して適用することができる。

−樹脂チューブの構成−
図１に示すように、樹脂チューブ１は、内径及び外径が一端側から他端側まで略一定である円管であって、径方向に積層された複数の樹脂層で形成された樹脂チューブ本体２と、その樹脂チューブ本体２の外表面を被覆するプロテクタ９とを備える。

樹脂チューブ本体２は、例えば、４ｍｍ以上３０ｍｍ以下の内径と、６ｍｍ以上３４ｍｍ以下の外径を有している。具体的には、内径６ｍｍ×外径８ｍｍ、内径１０ｍｍ×外径１２ｍｍ等の樹脂チューブ本体２を用いることができる。

プロテクタ９は、樹脂チューブ本体２の外径と同一の内径を有し且つ厚さｔが１ｍｍ以上２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍの管形状を有するゴム製の保護材である。樹脂チューブ本体２は、このプロテクタ９を外表面に装着した状態で、曲げ加工に供される。なお、プロテクタ９は、樹脂チューブ本体２の使用時においてその劣化を抑制するためのものであるが、プロテクタ９の有無は、必要に応じて適宜選択することができる。樹脂チューブ本体２の複数の樹脂層は、具体的には例えば、図１に示すように、内層４と、内層４の外側に積層された中間層５と、中間層５の外側に積層された接着層６と、接着層６の外側に積層された外層７の４層により構成されている。なお、樹脂チューブ本体２は、このように４層に限らず２層、３層、または５層以上の複数の樹脂層を備えた積層樹脂チューブであってもよいし、それぞれの樹脂層は異なる樹脂材料だけでなく同一の樹脂材料を積層させて形成してものであってもよい。また、樹脂チューブ本体２は、複数の樹脂層が積層された積層樹脂チューブに限定されるものではなく、単一の樹脂層からなる樹脂チューブであってもよい。

樹脂チューブ１は、例えば、自動車の燃料注入配管と燃料タンクとの連絡用、エンジンへ燃料を送る連絡用の配管、冷却水配管、ヒータユニットへのパイプ、エアホース等に用いられる。

図１に示すように、樹脂チューブ１の内層４は、例えば、０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の厚みを有し、その内表面は例えば燃料等が通過する通路８を形成している。中間層５、接着層６、外層７は、例えば、それぞれ０．０２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の厚みを有している。

−樹脂チューブの材質−
内層４や中間層５を構成する樹脂材料は、例えば、耐燃料性等に優れたフッ素系樹脂等である。フッ素系樹脂は、具体的には例えば、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／テトラフルオロエチレン系共重合体（ＥＦＥＰ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン／クロロトリフルオロエチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン／テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル／クロロジフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／フッ化ビニリデン共重合体（ＴＨＶ）、フッ化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン／パーフルオロアルキルビニルエーテル／テトラフルオロエチレン共重合体等である。なお、これらのフッ素系樹脂のうち、優れた成形加工性を有するとの観点から、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を使用することが好ましい。これらの樹脂は単独又は２種以上を混合して使用され得る。

なお、樹脂チューブ１が燃料配管として使用される場合、内層４の内壁は通路８を流れる燃料と接触する。そうすると、両者の摩擦により蓄積した静電荷がスパークして燃料に引火する場合がある。これを防止するために、内層４に導電性フィラーを混練させてもよい。この導電性フィラーとしては、例えば、銅、ニッケル等の金属粉末、鉄、ステンレス等の金属繊維、カーボンブラック、炭素繊維、炭素フィブリル等の導電性単体粉末や導電性単体繊維、酸化亜鉛等の導電性化合物の粉末、及びガラスビーズ、酸化チタン等の非導電性粉末の表面に金属スパッタリング、無電解メッキ等の導電化処理を施して得られる粉末である表面導電化処理粉末等が挙げられる。なお、経済性及び静電荷蓄積防止の観点から、導電性フィラーとしてカーボンブラックを使用することが好ましい。

接着層６は、中間層５と外層７との接着性を高める機能を有する。また、バリア性の高い樹脂材料を採用することで通路８を流れる流体の漏れを防止するバリア層としての機能をもたせることもできる。接着層６は、具体的には例えば、上述のフッ素系樹脂や、後述する外層７に使用されるナイロン系樹脂等から選択できる接着性・バリア性の高い樹脂、その他にエチレン／酢酸ビニル共重合体ケン化物（ＥＶＯＨ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリチオエーテルサルホン（ＰＴＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体（ＭＢＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル（ＰＥＭＡ）、ポリにビルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン／プロピレン共重合体（ＥＰＲ）、エチレン／ブテン共重合体（ＥＢＲ）、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン／メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン／アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン／メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン／アクリル酸エチル（ＥＥＡ）等が挙げられ、これらは接着機能性官能基を有していても構わないし、１種又は２種以上が重合されていても構わない。さらに、樹脂チューブ本体２の耐熱性、機械的強度や、層間接着性の観点から、上述のフッ素系樹脂、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２等のバリア性の高い脂肪族ポリアミドや、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｎ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド９Ｎ、ポリアミド１２Ｔ、ポリアミド１２Ｎ等のバリア性の高い芳香族ポリアミドや、エチレン／酢酸ビニル共重合体ケン化物（ＥＶＯＨ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）がより好ましく、この中でもエチレン／テトラフルオロエチレン系共重合体（ＥＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＣＰＴ）等のフッ素系樹脂がより一層好ましい。これらは単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用することができる。

外層７は、例えば、比較的安価なナイロン系熱可塑性樹脂等により構成される。具体的には例えば、ポリアミド（ＰＡ）１１、ポリアミド１２、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド９９、ポリアミド６１０、ポリアミド２６、ポリアミド４６、ポリアミド６９、ポリアミド６１１、ポリアミド６１２、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｉ、ポリアミド９１２、ポリアミドＴＭＨＴ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド９Ｉ、ポリアミド９Ｎ、ポリアミド１０１０、ポリアミド１０１２、ポリアミド１０Ｔ、ポリアミド１０Ｎ、ポリアミド１１Ｔ、ポリアミド１１Ｉ、ポリアミド１１Ｎ、ポリアミド１２１２、ポリアミド１２Ｔ、ポリアミド１２Ｉ、ポリアミド１２Ｎ、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミドＰＡＣＭ１２、ポリアミドジメチルＰＡＣＭ１２等の脂肪族ポリアミドや芳香族ポリアミド等が挙げられ、少なくとも１種のポリアミドや、これらポリアミドの原料となるモノマーを数種類用いた共重合体が挙げられる。なお、樹脂チューブ１の耐熱性、機械的強度、及び層間接着性を向上させるとの観点から、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｎ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド９Ｎ、ポリアミド１２Ｔ、ポリアミド１２Ｎ等を使用することが好ましく、このうち、ポリアミド１１、ポリアミド１２を使用することがより一層好ましい。これらは単独又は２種以上を混合して使用され得る。

−ガラス転移温度、結晶化温度及び融点について−
上述のフッ素系樹脂やナイロン系熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂である。結晶性樹脂は、固化した状態では、一般に非晶質の部分と結晶性の部分とが混在している。

ここに、ガラス転移温度Ｔｇ（℃）は、非晶質の部分が軟化し始める温度であり、融点Ｔｍ（℃）は、結晶性の部分が融解する温度である。そして、結晶性樹脂の冷却工程において、結晶化速度が最も早くなる温度域が存在し、そのピーク温度を結晶化温度Ｔｃ（℃）という。結晶化温度Ｔｃは一般に融点Ｔｍよりも約５０℃低いことが知られている。

−ビカット軟化温度−
ビカット軟化温度は耐熱性を示す指標としての値であり、ＩＳＯ３０６Ｂ５０法により求めることができる。

＜樹脂チューブの製造方法＞
次に、樹脂チューブ１の製造方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。本実施形態における樹脂チューブ１は、図２に示す押出成形装置３０を使用して押出成形により製造される。押出成形装置３０は、樹脂チューブ１の層の数に対応する数（本実施形態では４つ）の押出成形機２１とダイス２２と冷却装置２３と引取機２４と切断機２５とを有している。

図２及び図３に示すように、押出成形機２１は、ホッパ２１ａより投入されたペレット状の樹脂を、シリンダ２６内で加熱・溶融しながら（Ｐ１）、スクリュー２７により混練して、シリンダ２６のヘッド部から吐出する（Ｐ２）。

この樹脂の加熱・溶融温度は、例えば、シリンダ２６に設置されたヒータ等により制御される。各押出成形機２１から吐出された各溶融樹脂は、チューブ積層用のダイス２２へと導かれる。

このダイス２２には、図示はしないが、内層流路３１、中間層流路３２、接着層流路３３、及び外層流路３４が形成されていて、各流路３１〜３４を通過した溶融樹脂は、各流路３１〜３４の下流端に接続された合流流路３５で積層されてチューブ状に成形される（Ｐ３）。

そして、ダイス２２の合流流路３５を通過したチューブ状の積層体は、冷却装置２３へと送られて所定温度に冷却された後（Ｐ４）、引取機２４へと送られて、切断機２５にて所定長さに切断されて樹脂チューブ本体２を得る（Ｐ５）。そして、樹脂チューブ本体２にプロテクタ９を被せて（Ｐ６）、本実施形態における曲げ加工前の樹脂チューブ１が製造される。なお、プロテクタ９の長さは、樹脂チューブ本体２の長さよりも僅かに短く形成されており、プロテクタ９の両端から樹脂チューブ本体２の両端が僅かに飛び出した状態となっている。このプロテクタ９の長さは特に限定されるものではなく、樹脂チューブ本体２と同一の長さ、又は樹脂チューブ本体２よりも僅かに長い構成として、樹脂チューブ本体２全体を覆う構成としてもよい。また、曲げ成形を終えてから、両端を切り揃えて、樹脂チューブ本体２とプロテクタ９との長さを揃えるようにしてもよい。

＜樹脂チューブの曲げ加工方法＞
次に、本実施形態に係る樹脂チューブ１の曲げ加工方法について、図４〜図７を参照しながら説明する。

図４に示すように、樹脂チューブ１の曲げ加工の工程は、直管状の樹脂チューブ１を予熱する予熱工程Ｓ１と、予熱された樹脂チューブ１を曲げ形状が施された成形用の曲げ型内に配置する型入れ工程Ｓ２と、曲げ型に型入れされた樹脂チューブ１を加熱して成形する成形工程Ｓ３と、加熱成形された樹脂チューブ１を冷却する冷却工程Ｓ４と、及び冷却された樹脂チューブ１を曲げ型から脱型して曲げ加工が施された樹脂チューブ１を得る脱型工程Ｓ５とを含む。

−予熱工程−
予熱工程Ｓ１は、直管状の樹脂チューブ１を予熱して軟化させ、次の型入れ工程Ｓ２における型入れを容易にするための工程である。図５及び図６に、それぞれ予熱工程Ｓ１の手順及びその装置の構成を示す。

ここに、本実施形態に係る樹脂チューブの曲げ加工方法は、予熱工程Ｓ１において、樹脂チューブ１の内部のみに、飽和水蒸気を封入し予熱を行うことを特徴とする。

図１２に従来の予熱工程に用いられる装置の概略を示す。従来の予熱工程では、炉１８によって樹脂チューブ１を、例えば１４０℃１５分間等の設定で加熱することで予熱を行っていた。炉１８による加熱では、樹脂チューブ１の内外を効率よく加熱するためには、予熱温度を高くするか、又は予熱時間を長くすることが必要である。しかしながら、予熱温度を高くしすぎると結晶性樹脂の性質上結晶化が進みすぎて成形性が低下し得る。従って予熱時間を長くすることで対応する必要があった。

この点、飽和水蒸気は、後述するように、その圧力を調節することにより、温度を決定することができ、精密且つ短時間の温度制御が可能であるため、より低温短時間の予熱が可能となる。

具体的には、図５及び図６に示すように、コネクタ１１ａ，１１ｂに直管状の樹脂チューブ１の両端、具体的には、樹脂チューブ１の両端から僅かに飛び出した樹脂チューブ本体２の両端を取り付け、コネクタ１１ａ，１１ｂを介して配管１６に接続する（Ｓ１１）。

そして、配管１６に接続された樹脂チューブ１の内部に、配管１６を通じて所定圧力の飽和水蒸気１２を導入する（Ｓ１２）。なお、飽和水蒸気１２は、減圧弁１３により圧力が調整されて樹脂チューブ１内部に導入される。そうして、飽和水蒸気１２が封入された状態で所定時間保持する（Ｓ１３）。

所定時間が経過したところで、樹脂チューブ１の内部から、飽和水蒸気１２をスチームトラップ１４を介してドレン１５に排出する（Ｓ１４）。

その後、樹脂チューブ１を配管１６から取り外す（Ｓ１５）。そして、予熱された樹脂チューブ１は、次の型入れ工程Ｓ２に供される。

飽和水蒸気の温度Ｔ［℃］は、飽和水蒸気圧Ｐ［ＭＰａ］に依存することが一般に知られている。表１に、飽和水蒸気の温度Ｔと飽和水蒸気圧Ｐとの関係を示す。

なお、地球上には大気圧が存在するため、飽和水蒸気の地球上での圧力は、下記式（１）で示されるゲージ圧Ｐ（以下、ここでいう飽和水蒸気圧とはゲージ圧のことであり、同一の符号Ｐで表す。）となる。

ゲージ圧Ｐ＝絶対圧Ｐ_０−大気圧 ・・・（１）
但し、大気圧は、０．１０ＭＰａとすることができる。

従って、樹脂チューブ１の内部に導入する飽和水蒸気の圧力を表１に記載のゲージ圧Ｐとすることにより、飽和水蒸気の温度を調節することができる。

予熱工程Ｓ１において、飽和水蒸気の温度は、樹脂チューブ１の軟化を促進させるとともに、良好な成形性を得る観点から、樹脂チューブ１の樹脂チューブ本体２を形成する４つの樹脂層のうち、樹脂チューブ１の径方向の層厚さが最も大きい樹脂層、すなわち外層７を形成する材料のガラス転移温度以上ＩＳＯ３０６Ｂ５０法により測定したビカット軟化温度以下の予熱温度（第３温度）の飽和水蒸気を封入した状態で、所定の予熱時間（第２所定時間）保持する。

樹脂チューブ本体２を構成する複数の樹脂層のうち、層厚さが最も大きい樹脂層を形成する樹脂材料は、樹脂チューブの体積に占める割合が全ての樹脂材料の中で最大となる。従って、当該樹脂材料の結晶化温度、ガラス転移温度、及び融点を基準として温度設定を行うことで、樹脂チューブの効果的な曲げ成形が可能となる。

予熱温度は、具体的な樹脂材料に応じて適宜選択されることができるが、外層７の樹脂材料として例えばＰＡ１２等のポリアミド樹脂を採用する場合には、例えば、好ましくは４０℃以上１８０℃未満、より好ましくは１００℃以上１６０℃以下、特に好ましくは１３０℃以上１４５℃以下とすることができる。

なお、予熱温度は、樹脂チューブ本体２の４つの樹脂層を形成する材料のうち、最も融点の低い材料の結晶化温度以上融点以下としてもよい。これにより、加熱しすぎによる樹脂層の軟化を抑制して効果的な曲げ成形を行うことができる。

また、予熱時間は、具体的な樹脂材料に応じて適宜調節することができるが、例えば外層７の樹脂材料としてＰＡ１２等のポリアミド樹脂を採用する場合には、樹脂チューブ１の軟化を促進させるとともに、樹脂材料の結晶化の進行を抑えて良好な成形性を得る観点から、好ましくは１０秒超、より好ましくは１５秒以上、特に好ましくは２０秒以上であり、また、好ましくは１２０秒以下、より好ましくは６０秒以下、特に好ましくは３０秒以下である。

なお、予熱工程Ｓ１において、飽和水蒸気は樹脂チューブ１の内部のみに導入し、樹脂チューブ１の外部は加熱を行わない。飽和水蒸気による内部からの加熱のみで十分に樹脂チューブ１の軟化が進み、良好な成形性が得られるためである。外部からの加熱を行うと加熱しすぎによる樹脂材料の結晶化が進み、樹脂チューブ１の割れや成形後の形状戻りの増大に繋がる虞がある。

−型入れ工程−
次に、予熱工程Ｓ１において予熱された樹脂チューブ１は、曲げ加工用の曲げ型１０に型入れされる。

曲げ型１０は、金属又は耐熱性樹脂製の成形型であり、所望の曲げ形状が施されている。

曲げ型１０への型入れ方法は、特に限定されるものではないが、具体的には例えば手動により又は市販の型入れ装置等を用いて適宜行うことができる。

樹脂チューブ１を曲げ型１０に配置した後、常温まで自然冷却する。

−成形工程−
成形工程Ｓ３は、曲げ型１０に型入れされた樹脂チューブ１を加熱して成形するための工程である。図７及び図８に、それぞれ成形工程Ｓ３の手順及びその装置の構成を示す。

ここに、本実施形態に係る樹脂チューブの曲げ加工方法は、成形工程Ｓ３において、型入れされた樹脂チューブ１の外部の温度を炉により加熱するとともに、樹脂チューブ１の内部に飽和水蒸気を封入して樹脂チューブ１の内外を加熱し成形することを特徴とする。

図１３に従来の成形工程に用いられる装置の概略を示す。従来の成形工程では、予熱工程Ｓ１と同様に、曲げ型１０に型入れされた樹脂チューブ１を炉内に配置して、例えば１６５℃１５分等の設定で加熱成形していた。成形工程Ｓ３では、樹脂材料の結晶化を促進させることが有効であるため、成形温度を予熱温度よりも高くすることができるが、成形後の形状戻りの小さい樹脂チューブ１を得る観点から樹脂チューブ１の内側まで十分に加熱するために十分な成形時間を確保する必要がある。

この点、飽和水蒸気は、予熱工程Ｓ１において上述したように、精密且つ短時間の温度制御が可能であるため、飽和水蒸気を樹脂チューブ１の内部に封入することで樹脂チューブ１の内側から効果的に樹脂チューブ１を加熱することができるとともに、樹脂チューブ１の外部は炉加熱を行うことで、より短時間の加熱で成形後の形状戻りの小さい樹脂チューブ１を得ることができる。

具体的には、図７及び図８に示すように、予熱工程Ｓ１と同様にコネクタ１１ａ，１１ｂに曲げ型１０に型入れされた樹脂チューブ１の両端、具体的には、樹脂チューブ１の両端から僅かに飛び出した樹脂チューブ本体２の両端を取り付け、コネクタ１１ａ，１１ｂを介して配管１６に接続する（Ｓ３１）。そして、配管１６に接続された樹脂チューブ１を所定の炉温度（第１温度）に加熱された炉１８内に配置する（Ｓ３２）。

そして、配管１６に接続された樹脂チューブ１の内部に、配管１６を通じて、所定圧力、すなわち所定の蒸気温度（第２温度）の飽和水蒸気１２を導入する（Ｓ３３）。

なお、飽和水蒸気１２は、減圧弁１３により圧力が調整されて樹脂チューブ１内部に導入される。そうして、飽和水蒸気１２が封入された状態で所定の成形時間（第１所定時間）保持する（Ｓ３４）。

所定の成形時間が経過したところで、樹脂チューブ１の内部から、飽和水蒸気１２をスチームトラップ１４を介してドレン１５に排出する（Ｓ３５）。

その後、樹脂チューブ１を炉１８から取り出し（Ｓ３６）、続いて配管１６から取り外す（Ｓ３６）。そして、予熱された樹脂チューブ１は、次の冷却工程Ｓ４に供される。

このとき、炉温度は、具体的な樹脂材料に応じて適宜選択されることができるが、成形後の形状戻りを低減する観点から、樹脂チューブ１の樹脂チューブ本体２を形成する外層７の樹脂材料のガラス転移温度以上融点以下に設定する。具体的には、外層７の樹脂材料として例えばＰＡ１２等のポリアミド樹脂を採用する場合には、好ましくは４０℃以上１９０℃以下、より好ましくは６０℃以上１８０℃以下、特に好ましくは１００℃以上１７７℃以下である。

また、蒸気温度も、具体的な樹脂材料に応じて適宜選択されることができるが、成形後の形状戻りを低減する観点から、外層７の樹脂材料の結晶化温度以上融点以下に設定する。具体的には、外層７の樹脂材料として例えばＰＡ１２等のポリアミド樹脂を採用する場合には、好ましくは１３０℃以上１９０℃以下、より好ましくは１４０℃以上１８０℃以下、特に好ましくは１５０℃以上１７７℃以下である。

成形時間は、具体的な樹脂材料に応じて適宜調節することができるが、例えば外層７の樹脂材料としてＰＡ１２等のポリアミド樹脂を採用する場合には、成形後の形状戻りを低減する観点から、好ましくは６０秒超、より好ましくは７０秒以上、特に好ましくは９０秒以上、また、好ましくは３００秒以下、より好ましくは２５０秒以下、特に好ましくは１８０秒以下である。

なお、成形工程Ｓ３において、樹脂チューブ１の外部も飽和水蒸気により加熱する構成とすることもできる。但し、装置のコンパクト化、成形工程Ｓ３の簡潔化の観点から、飽和水蒸気を樹脂チューブ１の内部のみに封入し、外部は炉１８により加熱する構成とすることがより好ましい。

−冷却工程−
冷却工程Ｓ４では、成形工程Ｓ３後の樹脂チューブ１を冷却させて樹脂材料を固化させ、曲げ形状を固定化させる工程である。冷却方法は、特に限定されるものではないが、具体的には例えば常温大気中に放置することによる自然冷却、冷却水中に水没させることによる水冷、あるいは成形工程Ｓ３において工程Ｓ３６で炉１８から樹脂チューブ１を取り出すことなく炉１８内に放置することによる炉冷等の手段を採用することができる。

−脱型工程−
脱型工程Ｓ５は、冷却された樹脂チューブ１を曲げ型１０から脱型して、曲げ加工が施された樹脂チューブ１を得る工程である。脱型方法は特に限定されるものではないが、例えば手動等により行うことができる。

以上述べたように、本実施形態に係る樹脂チューブの曲げ加工方法によれば、予熱工程Ｓ１及び成形工程Ｓ３において、樹脂チューブ１の内部に飽和水蒸気を導入して加熱を行うことで、より短時間で、成形性に優れるとともに成形後の形状戻りの小さい曲げ加工が施された樹脂チューブ１を得ることができる。

次に、具体的に実施した実施例について説明する。

（樹脂チューブの作製）
内層用の押出成形機、中間層用の押出成形機、接着層用の押出成形機、及び外層用の押出成形機から、各層の材料となる樹脂を押し出して、チューブ積層用のダイスにより、各樹脂を積層してチューブ状に成形した。

次いで、チューブ状の積層体を冷却した後、切断機により、積層体を３５０ｍｍの長さに切断して、内層（厚み：０．０５ｍｍ）、中間層（厚み：０．２ｍｍ）、接着層（厚み：０．０５ｍｍ）、及び外層（厚み：０．７ｍｍ）からなる樹脂チューブ本体２を作製した。

なお、内層をＥＴＦＥ（ダイキン工業（株）製、商品名：ネオフロンＥＰ６１０ＡＳ）により形成するとともに、中間層をＥＴＦＥ（ダイキン工業（株）製）、商品名：ネオフロンＥＰ５２６）により形成した。また、接着層をＥＦＥＰ（ダイキン工業（株）製）、商品名：ネオフロンＲＰ５０００）により形成するとともに、外層をＰＡ１２（ダイセル・エボニック（株）製、商品名：ベスタミドＬＸ９００１、ガラス転移温度約４０℃、結晶化温度約１３０℃、ＩＳＯ３０６Ｂ５０法により測定されたビカット軟化温度１４５℃、融点１７７℃）により形成した。

樹脂チューブ本体２に厚さ１ｍｍのゴム製のプロテクタを被せて樹脂チューブ１を作製した。

なお、樹脂チューブ本体２の内径は６．３ｍｍであった。

（樹脂チューブの曲げ加工）
実施例１〜３８、及び比較例１〜１３において、後述する条件により、予熱工程、型入れ工程、成形工程、冷却工程、脱型工程を経て曲げ加工された樹脂チューブ１を得た。なお、得られた樹脂チューブ１の曲げ加工精度を評価するため、脱型工程後に後述する戻りテストを行った。

−予熱温度及び時間について（実施例１〜８、比較例１〜１０）−
予熱工程における予熱温度及び予熱時間を変化させて、曲げ成形後の樹脂チューブについて評価した。試験条件、評価条件及び試験結果を表２、表３に示す。

表３に示す予熱工程条件により予熱を行った後、図９のハテナ型に型入れを行い、常温まで自然冷却した。その後、飽和水蒸気温度１６５℃、炉温度１６０℃、成形時間１８０秒で成形を行った。そして、表２の冷却工程後、戻りテストを行った。なお、成形時間は飽和水蒸気の導入開始から排出終了までの時間である。

表３において、比較例１に示すように、予熱温度１４０℃、予熱時間１０秒では、扁平率Ｗ及び戻り角度αは良好な値が得られているものの、樹脂チューブに折れが観察された。一方、実施例１〜８に示すように、予熱温度１４０℃、予熱時間２０秒〜１２０秒では、扁平率Ｗ、戻り角度α、及び折れ観察のいずれにおいても良好な結果が得られた。

また、比較例２〜１０に示すように、予熱温度１６５℃では、予熱時間によらず、樹脂チューブは折れやすい傾向があることが判った。また、比較例７〜１０の予熱時間６０秒以上では扁平率Ｗが次第に大きくなり、比較例１０の予熱時間１２０秒では１６．３％を超える値となった。そして、戻り角度αは、比較例７〜１０の予熱時間６０秒以上で１０度以上となった。

−成形工程の飽和水蒸気温度について（実施例９〜１５）−
成形工程において、樹脂チューブ内部に導入する飽和水蒸気温度を変化させて、曲げ成形後の樹脂チューブについて評価した。試験条件、評価条件及び試験結果を表２、表４に示す。

予熱温度１４０℃で３０秒間予熱を行った後、ハテナ型に型入れを行って常温まで自然冷却した。次に、表４に示す飽和水蒸気温度、炉温度１６５℃、成形時間１８０秒で成形を行った。そして、表２の冷却工程後、戻りテストを行った。

実施例９〜１５に示すように、蒸気温度１５０℃以上では、戻り角度αは、３〜９度となり、良好な結果が得られた。特に実施例１２〜１５の蒸気温度１６０℃以上では、扁平率Ｗが１０．０％以下、戻り角度αは５度以下となり、優れた結果が得られた。

−成形工程の炉温度について（実施例１６〜２６）−
成形工程において、樹脂チューブ外部の炉温度を変化させて、曲げ成形後の樹脂チューブについて評価した。試験条件、評価条件及び試験結果を表２、表５に示す。

予熱温度１４０℃で３０秒間予熱を行った後、ハテナ型に型入れを行って常温まで自然冷却した。次に、飽和水蒸気温度１６５℃、表５に示す炉温度、成形時間１８０秒で成形を行った。そして、表２の冷却工程後、戻りテストを行った。

実施例１５〜２５に示すように、炉温度６０〜１６０℃において、扁平率Ｗ及び戻り角度α共に良好な値を示した。特に実施例１９〜２５の炉温度１００℃以上では、扁平率Ｗが１０．０％以下、戻り角度αが５度以下となり、優れた結果が得られた。

−成形工程の成形時間について（実施例２７〜３８、比較例１１〜１３）−
成形工程において、成形時間を変化させて、曲げ成形後の樹脂チューブについて評価した。試験条件、評価条件及び試験結果を表２、表６に示す。

予熱温度１４０℃で３０秒間予熱を行った後、ハテナ型に型入れを行って常温まで自然冷却した。次に、飽和水蒸気温度１６５℃、炉温度１６０℃、表６に示す成形時間で成形を行った。そして、表２の冷却工程後、戻りテストを行った。

比較例１１〜１３に示すように、成形時間４０〜６０秒では、戻り角度αが１０度以上となった。一方、実施例２７〜３８に示すように、成形時間７０〜１８０秒において、扁平率Ｗ及び戻り角度α共に良好な値を示した。特に実施例２８〜３７の成形時間９０〜１８０秒では、扁平率Ｗが１０．０％以下、戻り角度αが５度以下となり、優れた結果が得られた。

１ 樹脂チューブ
２ 樹脂チューブ本体
４ 内層（樹脂層）
５ 中間層（樹脂層）
６ 接着層（樹脂層）
７ 外層（樹脂層）
１０ 曲げ型
Ｓ１ 予熱工程
Ｓ２ 型入れ工程
Ｓ３ 成形工程
１２ 飽和水蒸気

Claims (6)

1. 樹脂チューブを予熱する予熱工程と、
   前記予熱された樹脂チューブを曲げ型内に配置する型入れ工程と、
   前記型入れされた樹脂チューブを加熱して成形する成形工程と
   を備えた樹脂チューブの曲げ加工方法であって、
   前記成形工程は、前記型入れされた樹脂チューブの外部の温度を該樹脂チューブを形成する樹脂材料のガラス転移温度以上融点以下の第１温度とするとともに、前記型入れされた樹脂チューブの内部に該樹脂チューブを形成する前記樹脂材料の結晶化温度以上融点以下の第２温度の飽和水蒸気を封入した状態で、第１所定時間保持する工程であり、
   前記第１所定時間は、７０秒以上３００秒以下であり、
   前記予熱工程は、前記樹脂チューブの内部のみに、前記樹脂材料のガラス転移温度以上ＩＳＯ３０６Ｂ５０法により測定されたビカット軟化温度以下の第３温度の飽和水蒸気を封入した状態で第２所定時間保持する工程であり、
   前記第３温度は、１６０℃以下であり、
   前記第２所定時間は、１５秒以上１２０秒以下であることを特徴とする樹脂チューブの曲げ加工方法。
2. 前記樹脂チューブは、積層された複数の樹脂層を備え、
   前記樹脂材料は、
   前記複数の樹脂層のうち、前記樹脂チューブの径方向の層厚さが最も大きい樹脂層を形成する材料か、又は、
   前記複数の樹脂層を形成する材料のうち、最も融点の低い材料であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂チューブの曲げ加工方法。
3. 前記複数の樹脂層は、ポリアミド樹脂からなる層と、フッ素系樹脂からなる層とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂チューブの曲げ加工方法。
4. 前記樹脂材料はポリアミド樹脂であり、
   前記第１温度は、４０℃以上１９０℃以下であり、
   前記第２温度は、１３０℃以上１９０℃以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂チューブの曲げ加工方法。
5. 前記樹脂材料はポリアミド樹脂であり、
   前記第１温度は、６０℃以上１７７℃以下であり、
   前記第２温度は、１５０℃以上１７７℃以下であり、
   前記第１所定時間は、９０秒以上１８０秒以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂チューブの曲げ加工方法。
6. 前記予熱工程において、前記第３温度は１３０℃以上１４５℃以下であり且つ前記第２所定時間は１５秒以上３０秒以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂チューブの曲げ加工方法。
   

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