JPH0737074B2 - 架橋型熱収縮管の連続製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は各種配管やケーブルの接続部、その他各種の
管や棒の防食あるいは保温などのための被覆に使用され
る熱収縮管の製造装置に関し、特に架橋型樹脂を使用し
た熱収縮管を連続的に製造する装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来から、石油、ガス、水道あるいは化学プラント等に
使用されるライニング鋼管の接続部や、電力ケーブルあ
るいは通信ケーブルの保護鋼管の接続部などの防食や保
温には、加熱によって収縮してその接続部などを密着状
態で被覆することができる熱収縮管を用いることが行な
われている。このような熱収縮管には従来から種々の合
成樹脂が用いられているが、最近では架橋ポリエチレン
などの架橋型合成樹脂を使用することが多くなってい
る。

ところで架橋型熱収縮管を製造する方法としては、特公
昭47−19356号公報記載の方法が知られている。この方
法は、管壁に多数の貫通小孔を形成したアルミニウム管
等の金属管上に未架橋の樹脂コンパウンドを押出被覆し
た後、その被覆された管を架橋室、膨張室および冷却室
に連続的に通過させ、架橋室において架橋した後、前記
膨張室において管の内外圧を制御して金属管上の樹脂チ
ューブを膨張させて、その膨張状態のまま冷却室で冷却
させ、巻取る方法である。

発明が解決すべき問題点 前述の従来方法では、金属管をコアとして用いてその金
属管上に樹脂を押出被覆するものであるから、最終的に
金属管を抜き取る必要があり、そのため作業性が低くな
らざるを得ず、また金属管を用いるために高コストとな
る問題があり、さらには金属管を内挿したまま巻取るこ
とが実際上は困難であることが多く、したがってこの方
法は非現実的であって実際に熱収縮管の連続的な製造に
適用することは困難であった。

また一般に架橋型熱収縮管の製造において、管に熱収縮
性を与えるためには、架橋が終了した後に、架橋温度よ
り低く軟化温度より高い温度域で拡径（膨張）させ、そ
の後軟化温度より充分に低い温度までそのままの径で冷
却させる必要があるが、前述のような従来の方法を実施
した場合、架橋室で加熱されて高温となった樹脂が膨張
室でも未だ架橋温度近くの温度を保持して、膨張中も樹
脂の架橋が進行してしまうことがあり、そのため充分な
熱収縮性を与えることができない場合があった。さらに
前述の従来の方法を実施する場合、膨張室からの熱影響
によって冷却室の冷却効率が低くならざるを得ず、その
ため冷却室の長さを充分に長くしなければならないか
ら、装置全体の全長も長くなって設備コストも大きくな
らざるを得ない問題もあった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、上
述の如く金属管をコアとして用いた場合のような諸問題
を招くことなく、実際に架橋型熱収縮管を低コスト、高
作業性で連続的に製造することができ、しかも熱的安定
性が良好で確実に充分な熱収縮性を有する熱収縮管を安
定して製造することができ、なおかつ装置全体の長さを
小さくして設備コストを低廉にした装置を提供すること
を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明の架橋型熱収縮管の連続製造装置は、架橋型熱
収縮管の素材となる未架橋の樹脂を断面円形の中空管状
に押出すためのマンドレルおよびダイスからなる押出ヘ
ッドと、その押出ヘッドから押出された樹脂管の内面側
に圧力流体を吹込む圧力流体吹込み手段と、前記押出ヘ
ッドから押出された樹脂管を架橋する架橋筒と、その架
橋筒において架橋された樹脂管を前記圧力流体の圧力に
よって拡径させる拡径ダイスと、その拡径ダイスから出
た樹脂管を冷却する冷却筒とを有し、かつ拡径ダイスの
入口付近に樹脂管をその架橋温度よりも低く軟化点温度
よりも高い温度範囲に保持するための温度制御手段が設
けられていることを特徴とするものである。

作用 架橋型熱収縮管の素材となる未架橋の樹脂は、押出ヘッ
ドのダイスとマンドレルとの間から架橋筒内への断面円
形の中空管状に連続的に押出されて、その架橋筒内で連
続的に加熱架橋され、続いてその架橋された樹脂管は架
橋筒から拡径ダイス内に連続的に導かれ、その拡径ダイ
スの先端（拡大端部）から冷却筒内へ連続的に導かれ
る。ここで、押出された樹脂管の内面側には圧力流体が
吹込まれるから、架橋筒体内で架橋された樹脂管は拡径
ダイス内において流体圧力により拡径され、続いてその
拡径された状態で冷却筒内において連続的に冷却され
て、熱収縮管が得られる。

そして特にこの発明の装置では、拡径ダイスの入口付近
に、樹脂管の温度を架橋温度よりも低くかつ軟化温度よ
りも高い温度範囲に保持するための温度制御手段が設け
られているため、架橋筒から出て拡径ダイス内に導かれ
た管は直ちに架橋温度より低い温度となり、したがって
拡径中や拡径後に架橋が進行して熱収縮性が低下してし
まうことを確実に防止できる。

また前述のように拡径ダイスの入口付近に温度制御手段
を設けておくことによって、冷却筒が架橋筒の高温の影
響を受けることがなくなるため、冷却筒における冷却効
率が向上し、そのめ冷却筒の長さを短かくすることが可
能となる。

またこの種の連続製造装置では押出ヘッドから押出され
た樹脂管の外面と架橋筒、拡径ダイス、冷却筒の内面と
の間の摩擦を緩和してそれらの間での焼付きを防止する
とともに樹脂管の連続引出を容易にするため、摩擦緩和
剤（潤滑剤）としてオイルを用いることが多いが、オイ
ルは一般に低温となれば粘度が下がって摩擦緩和効果が
小さくなる。そのため冷却筒が長ければオイルの低粘度
域が長くなって摩擦抵抗が大きくなり、樹脂管の連続引
出しが困難となることがあるが、この発明の装置では上
述のように冷却筒の長さを短くすることができるため、
オイルの低粘度域が短かくなり、樹脂管の引出しが困難
となるおそれも少なくなる。

実施例 第１図にこの発明の連続製造装置の一例を示す。

第１図において、軸線が垂直となるように配設された全
体として円筒状をなす押出用ダイス１と、その押出用ダ
イス１の内側に同心状に配設されたマンドレル２とによ
って押出ヘッド３が構成されており、押出用ダイス１と
マンドレル２との間の下端には連続環状の押出口3Aが形
成されている。その押出口3Aは樹脂通路４を介して図示
しない押出機本体に連絡され、その押出機本体からの押
出圧力によって未架橋の樹脂15が中空管状に成形された
状態で押出されるようになっている。またマンドレル２
には、前記押出口3Aから押出された樹脂からなる樹脂管
５の内面側に外部から圧力流体を供給するための圧力流
体供給路６が軸方向に沿って貫通形成されている。さら
に押出用ダイス１の下部には、外部から摩擦緩和剤を樹
脂管５の外面に供給するための摩擦緩和剤供給口９が形
成されている。

前記押出口3Aの押出方向前方、すなわち図における下方
には、押出口3Aの外径すなわち押出用ダイス１の内径と
実質的に相等しい内径を有する架橋筒７が配設されてお
り、この架橋筒７には加熱架橋のための温度を確保する
ためのヒータ８が設けられている。そしてこの架橋筒７
の上端と押出用ダイス１の下端とは、相互間の熱伝導を
遮断するための第１の断熱部21、例えばセラミック等の
低熱伝導材を介して連結されている。

前記架橋筒７の下方には、下方へ向って径が滑らかに拡
大する内面10Aを有する拡径ダイス10が配設されてお
り、その拡径ダイス10の上端と架橋筒７の下端とは、相
互間の熱伝導を遮断するための第２の断熱部22、例えば
セラミック等の低熱伝導材を介して連結されている。そ
してまた拡径ダイス10の上部、すなわち入口付近には、
樹脂管５の温度を架橋温度よりも低くかつ軟化点温度よ
りも高い温度範囲に制御するための温度制御手段24、例
えば冷却水ジャケットが設けられている。

さらに前記拡径ダイス10の下方、すなわち拡大端部の下
方には、その拡径ダイス10の拡大端の内径と相等しい内
径を有する冷却筒11が配設されている。なおこの冷却筒
11は水冷もしくは空冷構造とされている。そして冷却筒
11の上端と拡径ダイス10の下端（拡大端部）とは、相互
間の熱伝導を遮断するための第３の断熱部23、例えばセ
ラミック等の低熱伝導率材を介して連結されている。

さらに冷却筒11の下方には、冷却筒11から下方へ導かれ
る樹脂管５の断面形状を偏平に変形させるための口金12
が設けられており、その口金12の下側には、口金12によ
り偏平に変形された樹脂管５をさらに両側から圧接しつ
つ下方への引取駆動を与えるための一対のローラ13A、1
3Bからなる引取機13が配設されている。なおその引取機
13の下方もしくは側方には図示しない巻取ローラが設け
られている。

以上の装置を用いて架橋型熱収縮管、例えば架橋ポリエ
チレンからなる熱収縮管を製造する方法について次に説
明する。

図示しない押出機で混練されて押出された未架橋の樹脂
15は、樹脂通路４を経て押出用ダイス１とマンドレル２
との間の押出口3Aから架橋筒７内へ連続的に中空管状に
押出される。おの押出された樹脂管５の内面側には、圧
力流体供給路６から好ましくは不活性ガスなどからなる
圧力流体が吹込まれる。また押出された樹脂管５の外面
と架橋筒７の内面との間には、摩擦緩和剤供給口９を介
して摩擦緩和剤が供給される。この摩擦緩和剤として
は、基本的には液体、固体（微粒子粉末）、気体のいず
れを用いても良く、液体としてはシリコンオイルやその
他の潤滑油などを、また固体としては窒化ホウ素（BN）
粉末や二硫化モリブデン（MoS₂）粉末などを、さらに気
体としては不活性ガスなどを用いることができる。

前述のようにして架橋筒７内に押出された未架橋の樹脂
からなる樹脂管５は、自重や引取機13の引取り駆動力さ
らには図示しない巻取機の巻取力等によって架橋筒７内
を下降し、その間加熱架橋が施される。この時、前記圧
力流体の加圧力によって樹脂管５は架橋筒７の内面に圧
接されようとするが、摩擦緩和剤によって架橋筒７内面
と押出された樹脂管５の外面との間の摩擦抵抗が緩和さ
れ、その間で焼付きが発生することなく、押出された樹
脂管は円滑に下降する。

架橋された樹脂管５は続いて拡径ダイス10を通過する
が、この通過時には可塑性を呈する温度、すなわち軟化
点以上の温度に制御されているため、前述の圧力流体に
よる加圧力によって拡径ダイス10の内面10Aに沿って展
伸されて、拡径される。続いてその拡径された樹脂管５
は冷却筒体11内で室温近くまで冷却され、熱収縮管とな
る。続いてその収縮管５は口金12を通過し、口金12の内
周面形状の変化に従って円形の状態から長円形に変形さ
れ、最終的に偏平な形状に変形される。その時、偏平と
なった樹脂管５は引取機13によって引取力を与えられ、
さらに図示しない巻取機によって巻取られる。なおここ
で樹脂管５が上述のように偏平に変形され、さらに引取
機13により圧接されることによって樹脂管５の内部空間
がガスシールされるから、前述のような圧力流体による
加圧力が拡径のために有効に作用することになる。

次に第１図に示すこの発明の実施例の装置を用いた場合
について、樹脂の押出方向の各位置での温度分布を第２
図に示す。また比較のため、各断熱部21、22、23および
拡径ダイス10の温度制御手段24を設けなかった比較例の
場合（但しそれらの点以外は第１図に示す実施例の構成
と同じとする）について、樹脂の押出方向の各位置での
温度分布を第３図に示す。

第３図から明らかなように、各断熱部21、22、23および
拡径ダイス10の温度制御手段24を設けていない比較例の
場合は、樹脂は押出ヘッド３から押出される以前の段階
から架橋筒７からの熱影響により徐々に温度上昇し、続
いて押出ヘッド３から押出された架橋筒７に入ってから
も緩やかに温度上昇して架橋温度域に達し、その後冷却
筒11からの影響により拡径ダイス10および冷却筒11を通
じて緩やかに温度降下することになる。このため実際に
架橋が行なわれるのは、架橋筒７の入口から出口までの
間ではなく、架橋筒７の入口からある程度下降した位置
P₁から拡径ダイス10の入口からある程度下降した位置P₂
までの間（これを有効架橋部と記す）となるのが通常で
ある。そして有効架橋部の下端位置P₂が著しく低くなれ
ば、拡径ダイス10において拡径されつつある間、あるい
は拡径終了後にも架橋が進行し、そのため充分な熱収縮
性が得られなくなるおそれがある。また冷却筒11におい
ては架橋筒７からの熱影響を受けるためその冷却効率が
低く、したがって樹脂温度を充分に低い温度まで冷却す
るためには冷却筒11を充分に長くする必要がある。また
このように冷却筒11が長ければ、摩擦緩和剤としてオイ
ル（潤滑油）を用いた場合にその低粘度域が長くなるこ
とを意味するから、樹脂管の引出しに対する摩擦抵抗が
大きくなる問題も生じる。さらに前述のように樹脂が押
出ヘッド３の出口から出る前の段階で架橋筒７からの熱
影響によって温度上昇するため、押出ヘッド３内におい
て樹脂のスコーチ（焼付き）が生じ易い問題も生じる。

これに対しこの発明の実施例の装置においては、押出ヘ
ッド３、架橋筒７、拡径ダイス10、および冷却筒11のそ
れぞれの間の熱伝導が断熱部21、22、23によって遮断さ
れているため、それぞれの間での熱影響を充分に排除す
ることができ、かつ拡径ダイス10の入口付近の温度制御
手段24によって拡径ダイス10の温度を適切に制御するこ
とができる。そのため第２図に示しているように、樹脂
は押出ヘッド３を出るまではほとんど温度上昇せず、架
橋筒７に入ってから急激に温度上昇して架橋温度域に達
し、さらに架橋筒７から出て拡径ダイス10に入れば直ち
に温度降下して架橋温度より低くかつ軟化温度よりも高
い温度に制御され、続いて冷却筒７に入れば急激に温度
下降して所要の低温となる。したがって第３図に示した
比較例の場合のように拡径される間あるいは拡径後に架
橋が進行することは充分に回避することができ、そのた
め充分な熱収縮性を確保することができる。また冷却筒
11の冷却効率も良好となるため冷却筒11を短縮して全体
の装置の長さを短かくすることができる。またこのよう
に冷却筒11を短縮できるところから、摩擦緩和剤として
オイル（潤滑油）を用いた場合でも低温の低粘度域が短
かくなるため、摩擦抵抗を小さくして樹脂からなる管の
引出しを円滑かつ容易に行なうことができる。さらに、
押出ヘッド３において架橋筒７からの熱影響により温度
上昇することが防止されるため、架橋前にスコーチが生
じることを有効に防止できる。

ここで、この発明の装置を用いて架橋ポリエチレンから
なる熱収縮管を製造する場合の最適な温度分布は次の通
りである。すなわち押出ヘッド３での樹脂温度は125℃
程度であり、架橋筒７では250℃程度に加熱して架橋さ
れる。そして拡径ダイス10においては115℃（軟化点）
以上、150℃程度以下の温度に冷却して拡径させ、さら
に冷却筒11で60℃以下に冷却する。

また第１図の実施例では摩擦緩和剤供給口９を第１の断
熱部21の上方に形成しているが、第１の断熱部21の下側
に摩擦緩和剤供給口９を形成しておいても良い。

さらに第１図の実施例では冷却筒11から出た樹脂管５を
偏平に変形させるために、その樹脂管５の全周を取囲む
口金12を設けているが、必ずしも樹脂管５の全周を取囲
む構成とする必要はない。

発明の効果 この発明の装置は、従来の金属管上に押出被覆する装置
と異なり、コアとして金属管を用いる必要がないととも
に最終的に金属管を抜き取る必要もないため、作業性も
良好でかつコストも低廉であり、したがって実際に量産
的規模で長尺の架橋型熱収縮管を連続製造するに最適で
あり、また特にこの発明の装置によれば、樹脂管の拡径
中や拡径後に架橋が進行してしまうことを防止できるた
め、充分な熱収縮性を有する熱収縮管を確実かつ安定し
て製造することができるとともに、冷却筒の短縮化を図
って全体の装置の長さを短かくし、これにより装置設置
コスト、設備コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の一例を示す縦断正面図、第２
図は第１図に示すこの発明の一例の装置を用いて架橋型
熱収縮管を製造する場合の樹脂の温度分布を模式的に示
す線図、第３図は比較例の装置を用いて架橋型熱収縮管
を製造する場合の樹脂の温度分布を模式的に示す線図で
ある。 １…押出用ダイス、２…マンドレル、３…押出ヘッド、
3A…押出口、５…押出された樹脂管、６…圧力流体供給
路、７…架橋筒、10…拡径ダイス、24…温度制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架橋型熱収縮管の素材となる未架橋の樹脂
   を断面円形の中空管状に押出すためのマンドレルおよび
   ダイスからなる押出ヘッドと、その押出ヘッドから押出
   された樹脂管の内面側に圧力流体を吹込む圧力流体吹込
   み手段と、前記押出ヘッドから押出された樹脂管を架橋
   する架橋筒と、その架橋筒において架橋された樹脂管を
   前記圧力流体の圧力によって拡径させる拡径ダイスと、
   その拡径ダイスから出た樹脂管を冷却する冷却筒とを有
   し、かつ拡径ダイスの入口付近に樹脂管をその架橋温度
   よりも低く軟化点温度よりも高い温度範囲に保持するた
   めの温度制御手段が設けられていることを特徴とする架
   橋型熱収縮管の連続製造装置。