JPH04208431A - 合成樹脂管およびその製造法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、マンドレル等の基軸に
予め製造された多層構造からなる合成樹脂製帯状体を螺
旋状に巻回してなる剛性に優れた合成樹脂管およびその
製造方法並びに装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】近年、合成樹脂管は、従来の鋼管等の金
属管に比して軽量で、耐食性、耐薬品性等に優れること
から各種の配管、配水管等に使用されている。このよう
な合成樹脂管およびその製造方法としては、小口径の合
成樹脂管は押出成形により、管状に直接押出して製造さ
れているが、大口径の合成樹脂管においては、内部マン
ドレルが大きくなる等の設備的な問題を有することや偏
肉のない合成樹脂管の成形が難しいこと等の理由から、
一般的には押出機から溶融状態で押出された帯状体を回
転するマンドレル等に巻回して製造されているのが一般
的である。 ［０００３］またコルゲート管においても上記大口径の
合成樹脂管の製造と同様な方法で製造されている。例え
ば、特開昭５１−３８３６８号公報、特開昭５４−１２
０６８５号公報、特開昭５５−１６１６２４号公報、特
開昭５６−８９５３１号公報、特開昭５７−８１２４号
公報、特開昭５８−８２７３７号公報、特開昭６０−１
９８２２１号公報、特開昭６０−１９９５２９号公報、
特開昭６２−２２７６２５号公報等の方法および装置が
ある。 ［０００４］これら従来の方法では、はとんどが押出機
と引き取りマンドレルが一体となった大規模な生産装置
で、集中生産されている。 ［０００５］このような大口径管を施工現場等の各地に
輸送する場合には、管径が大きいほど嵩ぼり、積載、輸
送効率が悪いという欠点を有するのみならず、現場で使
用する所望の管長を提供することが難しいという課題を
有する。 ［０００６］また特開昭６４−８７３３６号公報におい
ては、上記これらの課題を解決するために予め製造され
た帯状のマットを加熱して積層管を製造する方法が開示
されている。しかし、この方法による布状体は、上述の
押出機を使用した方法と同様に、帯状体全体を溶融状態
に加熱するために帯状体が伸びてしまい、剛性のある合
成樹脂管を製造することができない。 ［０００７］このように、従来においては予め製造され
た帯状体（原反シート）であっても帯状体全体が加熱さ
れる。それ故、原反シートを充分に加熱する必要から成
形速度が上げられず、かつ原反全体が軟化し、張力をか
けた剛性のある合成樹脂管の成形はできない。 ［０００８］また、実用に供することができる程度に成
形速度を上げると加熱が不十分となり接着強度、機械的
強度等が充分満足するものにはならない。 ［０００９］

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、上
記のこのような課題を解決する具体的な方法として、原
反シートの帯状体を多層構造体とすることにより、より
剛性のある合成樹脂管とし、かつ成形速度を飛躍的に向
上せしめることが可能となったものである。 ［００１０１すなわち、本発明の目的は、予め製造され
た合成樹脂製の多層帯状体を使用し、少なくとも該マン
ドレル等の基軸に導入する直前の帯状体の固着面と既巻
回帯状体の固着面とを同時に該合成樹脂の融点または軟
化点以上に加熱して、張力をかけながら隣接する帯状体
相互を固着させることにより、従来のような押出機とマ
ンドレルが一体化した大規模な生産設備を必要とせず、
現場施工が容易にでき、かつ所望管長の剛性のある大口
径の合成樹脂管およびその製造方法並びに装置を提供す
るものである。 ［００１１１

【課題を解決するための手段］本発明の第１発明は、表
裏層を形成する融着しつる第１層および第３層と中間層
を形成する剛性を有する第２層とからなる合成樹脂製帯
状体の第１層および／または第３層をその融点または軟
化点以上、かつ第２層の融点または軟化点以下に加熱し
、基軸に螺旋状に巻回して、軸方向に推進させつつ該帯
状体の端部を重合および／または隣接させて固着したこ
とを特徴とする合成樹脂管である。 ［００１２］また、その第２発明は、表裏層を形成する
融着しうる第１層および第３層と中間層を形成する剛性
を有する第２層とからなる合成樹脂製帯状体を用いてな
る合成樹脂管であって、基軸に供給する直前の帯状体の
固着面および既巻回帯状体の固着面を第１層または第３
層の融点または軟化点以上、かつ第２層の融点または軟
化点以下に同時に加熱し、基軸に螺旋状に巻回して、軸
方向に推進させつつ該帯状体の端部を重合および／また
は隣接する帯状体相互を固着したことを特徴とする合成
樹脂管の製造方法である。 ［００１３］さらに、その第３発明は、（ａ）予め製造
された帯状体を、マンドレル基端部と押圧部材間に供給
する供給機構と、 （ｂ）該マンドレルに導入する直前の帯状体の固着面と
既巻回帯状体の固着面とを同時に加熱する加熱機構と、
（ｃ）供給された合成樹脂製帯状体を螺旋状に巻回し、
軸方向に推進する巻軸機構と、 （ｄ）重合および／または隣接する帯状体相互を固着す
る固着機構と、を具備することを特徴とする合成樹脂製
管の製造装置である。 ［００１４］以下、本発明を図面を参照しながら説明す
る。 ［００１５］本発明における図１〜３に示される合成樹
脂管の製造装置の各機構は次の通りである。 ［００１６］　　（ａ）供給機構は、予め製造された帯
状体１１を巻取った巻取原反を多段または並列に複数条
に繰出す装置と予熱装置および／または延伸装置を包含
し、駆動機構（図示しない）により回転される該マンド
レル（巻軸装置）１基端部と押圧部材１０（例えばロー
ル）間に、帯状体を供給するものである。 ［００１７］本発明でいうマンドレルｌとは、マンドレ
ルに巻回した帯状体をベルト等で推進させる従来の紙巻
製造装置のマンドレルまたは従来技術において開示した
特開昭５１−３８３６８号公報等のコルゲート管製造装
置等の巻軸装置を包含するものである。 ［００１８］　　（ｂ）加熱機構は、少なくともマンド
レルに導入する直前の帯状体の固着面（裏面側になる）
の第３層の表層と既巻回帯状体の固着面（表面側になる
）の第１層の表層とを同時に、かつ瞬時に両表層面のみ
を溶融状態（反対面は固相状態にある）にする加熱装置
で（図３参照）、第１層および第３層の融点または軟化
点以上、かつ第２層の融点または軟化点以下に加熱する
ものである。このような加熱装置１２としては、バーナ
ーが最も好ましい。 ［００１９］バーナーの位置は、バーナーの熱量、樹脂
の種類、帯状体の構造等により異なるものの、少なくと
も導入する直前の帯状体１１の裏面側の固着面１１ｃと
、既巻回帯状体の表面側の固着面１１ａ′とを同時に加
熱し、両表層面のみを溶融状態となるように、選択する
ことが肝要である（図４参照）。 ［００２０１加熱装置１２は必要により、該バーナー装
置または超音波装置、加熱空気等の噴射ガス装置等の通
常の加熱装置を該マンドレル（巻軸装置）１の周辺に更
に設置し、場合によっては空冷装置、水冷装置等の冷却
装置を設け、帯状体の固着面の温度制御を行なってもよ
い。また、帯状体を供給する際に予備加熱してもよい。 ［００２１１（ｃ）巻軸機構は、マンドレルに巻回した
帯状体をベルト等で推進させる従来の紙巻製造装置のマ
ンドレルまたは上記巻軸装置１に具備する付随装置を包
含する。 ［００２２１図１は、合成樹脂管製造装置の主要部のマ
ンドレル（巻軸装置）の概略図を示したものである。 ［００２３］該巻軸装置１は、本体２の側部に取り付け
られた基板３と、この基板３の中央から側方に突出され
た基軸４と、この基軸４の先端に取り付けられた軸受板
５とを有している。基軸４の周囲領域には複数本の送り
ロール６が仮想円筒面（図示しない）の沿って、等間隔
でかつ並行に、しかも、基軸４に対して平行でもなく、
交わりもしない状態に配置されている。すなわち、各送
りロール６の基端は、基板３に、基軸４を中心とする仮
想円上に等間隔となるように枢支されている。また、各
送りロール６の先端は、軸受板５に、基軸４を中心とす
る仮想円上に等間隔となるように枢支されている（図２
参照）。さらに、各送りロール６の一端は、他端に対し
て仮想円の周方向にずらされている。 ［００２４］これにより、各送りロール６は、基軸４に
対して傾斜されている。すなわち、各送りロール６は、
その基端側に対し先端側が捻れの位置に配置されている
。その結果、巻軸装置１の送りロール６に外接する仮想
円筒面（図示しない）は、鼓形状を呈している。従って
、巻軸装置１によって、巻回される帯状体１１は、上記
鼓形状の仮想円筒面上に形成される巻径が軸方向に異な
る螺旋上に沿って巻回されることになる。なお、送りロ
ール６の傾斜角度に応じて螺旋の巻回間隔が変化するこ
とになり、一部が重なり合って、巻回される帯状体１１
の重合割合が変化されることになる。 【００２５】　（ｄ）固着機構は、上記端部を重合およ
び／または隣接した帯状体を外部から押圧部材で押圧し
て固着させる。 ［００２６］上記巻軸装置を使用した場合には、隣接お
よび／または重合する帯状体相互の固着は、該帯状体に
求心的な力が作用するため、特に外部から特別な治具を
使用する必要はなく、導入部で使用したと同様なロール
等の押圧部材１０で固着することができる。上記マンド
レルと、押圧部材１０との巻軸機構の駆動機構は同一で
もよい。 ［００２７］以下、本発明の合成樹脂管の製造方法に一
例を詳述する。 ［００２８１図３において、予め製造された帯状体の巻
取原反の繰出し装置（図示しない）から供給された、第
１層１１ａ、ｌｌａ’および第３層１１ｃ、ｌｌｃ’が
エチレン−酢酸ビニル共重合体で構成され、第２層が高
密度ポリエチレンｌｌｂ、ｌｌｂ’で構成された帯状体
１１．１１’を前記巻軸装置１の基端部と押圧部材１０
間に導入する際に、導入直前の帯状体１１の固着面１１
Ｃと既巻回帯状体１１′の固着面１１ａ’　　（図４参
照）とを同時に、かつ瞬時に第１層および第３層の融点
または軟化点以上に、加熱装置１２で加熱し、帯状体１
１゜１１′の端部を一部重合または隣接させながら螺旋
状に巻回し、重合または隣接する帯状体相互を固着させ
て、合成樹脂樹脂管とするものである。 ［００２９］特に本発明において最も重要な点は、該固
着面の第１層と第３層を加熱する方法として、第２層ｌ
ｌｂを軟化せしめずに、帯状体の表層面のみを瞬時に溶
融状態にすることが肝要である。 ［００３０１このような方法を採ることにより、帯状体
の中間層１１ｂ、ｌｌｂ’　　（コア層）は完全に固相
を保持することができ、成形時に張力がかけられ、しわ
、たるみがなくなり、安定した状態で帯状体の繰出しや
溶着が可能となる。上記固着面の加熱は、該帯状体の表
面が溶融状態であればよく、反対側の裏面は、固相状態
であることが肝要である。 ［００３１１もう一つの重要点は、該帯状体の導入直前
の固着面１１ｃと既巻回帯状体の固着面１１ａ′とを同
時に加熱し、表層面を溶融状態にして固着することであ
る。 ［００３２］このような方法をとることにより、初めて
予め作成された帯状体から、しわ、たるみ等がなく、強
固な接着強度を有し、かつ剛性のある合成樹脂管を作成
することが可能となる。 ［００３３１図５および図６は、上記の方法により、隣
接する帯状体１１の縁部を一部重合せしめて固着した合
成樹脂管２０の切欠き断面図を示したものである。 ［００３４１図７は、本発明の他の実施例を示した合成
樹脂管の切欠き断面図を示したもので、複数本の帯状体
を用い、先ず隣接する帯状体１１０’、１１０’の縁部
を重合せしめずに巻回し、さらに次の帯状体１１０，１
１０の縁部が重合しないように既巻回帯状体１１０’。 １１０′の接合部（Ａ）に重合させて固着した合成樹脂
管２０を製造するものである。このときにおいても図８
に示されるように、既巻回帯状体１１０’、１１０’の
表面１１０ａと導入する帯状体の表面１１０Ｃは同時に
加熱される。 ［００３５］また図９は、本発明の他の実施例を示した
合成樹脂管２０の切欠き断面図を示したもので、帯状体
１１０．１１０’、１１０”の３本の帯状体を使用した
３重合成樹脂管２０である。 ［００３６１本発明においては、上記複数本の帯状体を
巻回する際に、該帯状体の層間に補強材を挿入して剛性
のある合成樹脂管を製造することもできる。本発明の合
成樹脂製帯状体とは、合成樹脂製帯状体の第１層および
第３層と第２層との融点または軟化点の差が５℃以上、
好ましくは１０℃以上であることが望ましい。上記第１
層および第３層の具体例としては、密度０．９４ｇ／ｃ
ｍ３未満の低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル
共重合体（ＥＶＡ）等のエチレン−ビニルエステル共重
合体、エチレン−アクリル酸エチル（ＥＥＡ）等のエチ
レン− （００３７］　　（メタ）アクリル酸またはその誘導体
との共重合体等のエチレンー不飽和カルボン酸またはそ
の誘導体との共重合体、プロピレン−α−オレフィン共
重合体およびそれらの混合物もしくは変性物の少なくと
も一種が挙げられる。また第２層（高融点層）としては
、密度０．９４ｇ／ｃｒｎ３以上の中・高密度ポリエチ
レン（ＨＤＰＥ）　、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブ
テン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１等の結晶性の
α−オレフィンの単独重合体あるいはそれらの相互共重
合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリアクリル樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニ
リデン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミ
ド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、フッ素系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニ
レンエーテル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リエーテルサルフォン、ポリサルフオン、ポリエーテル
・エーテルケトン、ボリアリレート、全芳香族ポリエス
テル等の液晶ポリマー、ポリイミド、ポリアラミド等が
挙げられる。 ［００３８］また多層構造体の具体例としては、第２層
（高融点層）が、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以上の中・高
密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、
ポリ−４−メチルペンテン−１等の結晶性のα−オレフ
ィンの単独重合体あるいはそれらの相互共重合体等のポ
リオレフィン系樹脂を用いる場合には、第１層および第
３層は、密度０．９４ｇ／ｃｍ３未満の低密度ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のエチレン−ビ
ニルエステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸
またはその誘導体との共重合体等のエチレンー不飽和カ
ルボン酸またはその誘導体との共重合体、プロピレン−
α−オレフィン共重合体およびそれらの混合物もしくは
変性物の少なくとも１種が好ましく使用される。他の異
種の樹脂の組合せとしては、第１層および第３層を無水
マレイン酸等の不飽和カルボン酸で変性したポリオレフ
ィン系樹脂（ＭＡｎＰＯ）とし、第２層をポリアミド系
樹脂（ＰＡ）、ポリエステル系樹脂（ＰＥＴ）　、ポリ
カーボネート系樹脂（ＰＣ）等で形成することにより好
適に製造することができる。 ［００３９］具体的な多層構造体の例示としては、ＥＶ
Ａ／ＨＤＰＥ／ＥＶＡ、ＬＤＰＥ／ＨＤＰＥ／ＬＤＰＥ
、ＬＬＤＰＥ／ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ、ＭＡｎＰＯ／／ ＰＰ／ＭＡｎＰＯ，ＭＡｎＰＯ／ＰＡ／ＭＡｎＰＯ，Ｍ
ＡｎＰＯ／ＰＥＴ／ＭＡｎＰＯ１等が挙げられる。 ［００４０１上記第１層および第３層と第２層との厚み
比は、第２層の厚みに対して第１層および第３層が各々
５〜２０％の厚みで、かつ５μｍ以上の範囲にすること
が望ましい。該厚みが５μｍ未満では接着強度が充分満
足するものが得られない懸念を生じる。 ［００４１］本発明の帯状体の層間に挿入する補強材と
しては、合成樹脂製繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属
繊維等からなるフィラメント、ヤーン、チョツプドスト
ランド、不織布、織布あるいは延伸膜、延伸テープ、金
属箔、ワイヤー等が挙げられる。これら補強材の少なく
とも１種を帯状体の層間に挿入することにより、飛躍的
に合成樹脂管の剛性を向上せしめることが可能である。 ［００４２］本発明においては、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、カーボンブラック、炭酸カルシウム、シリ
カ等の各種充填材、または酸化防止剤、難燃剤、架橋剤
、発泡剤、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤等
の各種添加剤を配合してもよい。 ［００４３］

【作用】本発明の合成樹脂管は、予め製造された多層構
造からなる合成樹脂製帯状体から構成されるため、基軸
に導入する直前の帯状体の固着面（第３層）と既巻回帯
状体の固着面（第１層）をその融点または軟化点以上、
かつ第２層の樹脂の融点または軟化点以下に加熱しなが
ら該帯状体の端部を重合および／または隣接させて固着
せしめるため、第２層の中間層は融点または軟化点以下
であるため剛性が損なわれることなく、接着強度の優れ
た合成樹脂管を製造することができる。また複数本の帯
状体を使用し、３重以上の積層管としたり、所望により
該複数本の帯状体の層間に補強材を挿入することにより
、補強合成樹脂管を容易に製造することができる。 ［００４４］さらに、予め製造された多層構造からなる
帯状体の表層面が低融点の合成樹脂で構成されているの
で、容易に加熱することができ、成形速度も大幅に向上
せしめることができるばかりでなく、簡単に現場で生産
ができる。 ［００４５３本発明は、以下の実施態様を包含する。 ［００４６］　　（１）合成樹脂製帯状体の第１層およ
び第３層と第２層との融点または軟化点の差が５℃以上
である合成樹脂製帯状体を使用することを特徴とする請
求項１に記載の合成樹脂管。 ［００４７１（２）第１層および第３層が、エチレン酢
酸ビニル共重合体またはその組成物からなり、第２層が
、高密度ポリエチレンまたはその組成物からなることを
特徴とする請求項１に記載の合成樹脂管。 ［００４８］　　（３）合成樹脂管が、該合成樹脂帯状
体を３重以上巻回してなることを特徴とする請求項１に
記載の合成樹脂管。 ［００４９１（４）合成樹脂管が、該合成樹脂帯状体の
層間に補強材を介して重合巻回してなることを特徴とす
る請求項ｌに記載の合成樹脂管。 （００５０１（５）合成樹脂製帯状体の第１層および第
３層が、密度０．９４ｇ／ｃｍ３未満の低密度ポリエチ
レン、エチレン−ビニルエステル共重合体、エチレンー
不飽和カルボン酸またはその誘導体共重合体、プロピレ
ン−α−オレフィン共重合体およびそれらの混合物もし
くは変性物から選択される少なくとも１種であり、第２
層が密度０．９４ｇ／ｃｍ３以上の中・高密度ポリエチ
レン、ポリプロピレンから選択された少なくとも１種で
ある請求項１に記載の合成樹脂管。 ［００５１３

【実施例］表裏を厚さ０．１ｍｍのエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体（ＶＡ含量１５重量％）層、中間層を厚さ０
．５ｍｍとする高密度ポリエチレン層とする厚さ０゜７
ｍｍ厚、幅７５ｍｍの予め製造した多層熱可塑性樹脂製
帯状体を上述の製造装置を用いて、原反供給速度１０ｍ
／ｍ　ｔ　ｎ、　、原反予熱温度６０〜７０℃、原反テ
ンション０．８Ｋｇ／ｃｒｎ２で多層熱可塑性樹脂製帯
状体を供給し、以下の加熱条件で表裏層を溶融させ、ロ
ール表面温度４０〜６０℃に維持したマンドレルに巻回
し、３重の直径７００ｍｍφの大口径パイプを製造し、
そのパイプの接着強度を測定しその結果を示した。 ［００５２］ ［００５４］ 【発明の効果】以上説明したように、本発明のように予
め製造された帯状体を用いて、張力をかけて、マンドレ
ル等の基軸に導入する直前の帯状体の固着表面と既巻回
帯状体の固着表面とを同時に表層の合成樹脂の融点また
は軟化点以上、中間層の融点または軟化点以下に加熱し
ながら該帯状体の端部を重合および／または隣接させて
固着することにより製造することができるので、剛性に
優れた合成樹脂管を施工現場等において容易に製造でき
るという優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の合成樹脂管製造装置の主要
部の巻軸装置を示す正面図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表裏層を形成する融着しうる第１層および
   第３層と中間層を形成する剛性を有する第２層とからな
   る合成樹脂製帯状体の第１層および／または第３層をそ
   の融点または軟化点以上、かつ第２層の融点または軟化
   点以下に加熱し、基軸に螺旋状に巻回して、軸方向に推
   進させつつ該帯状体の端部を重合および／または隣接さ
   せて固着したことを特徴とする合成樹脂管。
2. 【請求項２】表裏層を形成する融着しうる第１層および
   第３層と中間層を形成する剛性を有する第２層とからな
   る合成樹脂製帯状体を用いてなる合成樹脂管であって、
   基軸に供給する直前の帯状体の固着面および既巻回帯状
   体の固着面を第１層または第３層の融点または軟化点以
   上、かつ第２層の融点または軟化点以下に同時に加熱し
   、基軸に螺旋状に巻回して、軸方向に推進させつつ該帯
   状体の端部を重合および／または隣接する帯状体相互を
   固着したことを特徴とする合成樹脂管の製造方法。
3. 【請求項３】（ａ）予め製造された帯状体を基軸基端部
   と押圧部材間に導入する供給機構と、 （ｂ）該基軸に供給する直前の帯状体の固着面と既巻回
   帯状体の固着面とを同時に加熱する加熱機構と、（ｃ）
   供給された合成樹脂製帯状体を螺旋状に巻回し、軸方向
   に推進する巻軸機構と、 （ｄ）重合および／または隣接する帯状体相互を固着す
   る固着機構と、を具備することを特徴とする合成樹脂管
   の製造装置。