JPH10156979A - 複合管及び複合管の製造方法 - Google Patents

複合管及び複合管の製造方法

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JPH10156979A
JPH10156979A JP8324008A JP32400896A JPH10156979A JP H10156979 A JPH10156979 A JP H10156979A JP 8324008 A JP8324008 A JP 8324008A JP 32400896 A JP32400896 A JP 32400896A JP H10156979 A JPH10156979 A JP H10156979A
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JP
Japan
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bellows
layer
aluminum
plastic
pipe
Prior art date
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JP8324008A
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English (en)
Inventor
Masahiko Okumura
雅彦 奥村
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】蛇腹加工技術の利用により給湯・冷温水用管材
としてのアルミ・プラスチック複合管の耐扁平化性を向
上する。 【解決手段】アルミ中間層11とプラスチック内層13
及び外層12とを有し、総肉厚が1.0mm〜3.0m
mで、アルミ中間層11の肉厚が総肉厚の20%以下で
あり、蛇腹型に加工されている。製造は内外面平滑な原
管をプラスチックの軟化点以下の加熱下で蛇腹型に成形
して行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は曲げ時での耐扁平性
に優れた複合管及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミ中間層とプラスチック内層及び外
層を有する複合管は、アルミの優れた展延性・軽量性と
プラスチック、例えば架橋ポリエチレンの優れた耐熱
性、耐クリ−プ性、耐応力割れ性等のために、給湯・冷
温水用管材として好適であり、高温領域での長期にわた
る安全使用、電気化学的腐食や水質変化に対する安全保
証、柔軟・軽量性による易施工性、スケ−ル付着防止に
よる流量の安定化等の利点がある。
【0003】この給湯・冷温水用管材としてのアルミ・
ポリエチレン複合管の好適な寸法は、外径15〜35m
m、総肉厚1〜3mmであり、アルミ中間層の肉厚は総
肉厚の20%以下である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】材料力学上、よく知ら
れている通り、管の曲げ剛性EIは、管径をD、肉厚を
t、ヤング率をEとすると、 EI≒πD3tE/16 で与えられる。
【0005】而るに、上記給湯・冷温水用管材としての
アルミ・ポリエチレン複合管においては、管径D及び肉
厚tが小であり、しかも、ポリエチレンに較べてヤング
率が大であるアルミの層厚みがポリエチレン層の厚みに
較べ薄く管全体としてのヤング率が小さい等のため、上
記曲げ剛性EIが極めて低い。従って、上記給湯・冷温
水用管材としてのアルミ・ポリエチレン複合管は、極め
て曲がり易く、本発明者の経験によれば、この曲げに伴
う管の扁平化が顕著であり、通水抵抗の増大が懸念され
る。
【0006】その扁平化の原因としては、アルミ中間層
の肉厚が薄く、アルミが軟らかいために、複合管の機械
的特性に対するアルミ中間層の関与度が低くなることが
推定できる。管材の曲げ剛性を減少するために、管材に
波付け加工乃至は蛇腹加工を施すことは慣用手段であ
る。しかし、上記給湯・冷温水用管材としてのアルミ・
ポリエチレン複合管においては、曲げ剛性が極めて低
く、曲げ剛性の低減のために、管材に波付け加工乃至は
蛇腹加工を施すことの契機は全く存在し得ない。
【0007】本発明の目的は、給湯・冷温水用管材とし
てのアルミ・プラスチック複合管においては、曲がり易
く、この曲げ時での管の扁平化の抑制に蛇腹加工が有効
であることに着目し、この蛇腹加工技術の利用により給
湯・冷温水用管材としてのアルミ・プラスチック複合管
の耐扁平化性を向上することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る複合管は、
アルミ中間層とプラスチック内層及び外層とを有し、総
肉厚が1.0mm〜3.0mmで、アルミ中間層の肉厚
が総肉厚の20%以下であり、蛇腹型に加工されている
ことを特徴とする構成である。本発明に係る複合管の製
造方法は、アルミ中間層とプラスチック内層及び外層と
を有する内外面平滑な原管を、プラスチックの軟化点以
下の加熱下で蛇腹型に成形して複合管を製造することを
特徴とする構成である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1は本発明に係る複合
管を示している。図1において、11はアルミ中間層、
12はプラスチック外層、13はプラスチック内層であ
り、これらが一体化され、正弦波形の凹凸加工によって
蛇腹型に成形されている。
【0010】上記のアルミ中間層11には、通常アルミ
合金が使用される。また、プラスチック層12,13に
は、例えばポリエチレン、架橋ポリエチレン(例えば、
シラングラフトポリエチレン)、ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルアセタ−ル、ポリビニルアルコ−ル、ポリアミド
等を使用できる。これら中間層11と内層13との間及
び中間層11と外層12との間は、融着または接着剤に
より一体化されている。
【0011】上記において、管の平均外径〔(最大外径
+最小外径)/2〕は、通常15.0mm〜35.0m
mとされ、総肉厚は1.0mm〜3.0mmとされ、プ
ラスチック内層と外層とはほぼ等厚とされ、アルミ中間
層の肉厚は総肉厚の20%以下とされている。本発明に
係る複合管は、給湯・冷温水用管材やスプリンクラ−用
管材等として好適であり、例えば、内外層が架橋ポリエ
チレンの場合、許容使用温度は100℃とされ、内外層
がポリエチレンの場合、許容使用温度は70℃とされ
る。
【0012】本発明に係る複合管は、曲げ剛性が小さい
ために曲がり易いが、曲げられても扁平化をよく抑制で
き、通水流量を充分に確保できる。管の曲げに伴う扁平
化の力学的な解析は複雑であり、一概には論じ難いが、
曲げにより曲げ中立面より外側に管軸方向引張り応力F
が作用し、曲げ中立面の内側に管軸方向圧縮応力Fが作
用し、これらの管軸方向作用力のために管圧潰力Tが発
生し、管の圧潰扁平化抵抗をRとすると、T/Rで扁平
化の難易性を評価できる。
【0013】而るに、本発明に係る複合管は、蛇腹型と
してあり、蛇腹が低応力で伸縮するため、上記の管軸方
向引張り応力F及び管軸方向圧縮応力Fを小にして管圧
潰力Tを小さくできること、更に、管の圧潰力Tに対し
蛇腹がリブとして作用し圧潰扁平化抵抗Rを大きくでき
ること等により、上記T/Rを小にして管曲げ時での耐
扁平化性を向上できる。
【0014】このことは、後述の実施例と比較例との対
比からも確認できる。本発明に係る複合管は、アルミ中
間層とプラスチック内層及び外層を有する内外面平滑な
原管を製作し、この原管を公知の蛇腹加工法で蛇腹に加
工することにより製造できる。図2は原管の製造装置の
一例を示している。
【0015】図2において、21は帯状アルミ材の供給
ボビンである。22は前処理槽であり、例えば、脱脂処
理、除錆処理、防錆処理等を行うことができる。23は
プライマ−塗布装置、24はプライマ−焼き付け装置で
ある。25はU字状賦形装置である。26は円管賦形装
置であり、U字状帯状アルミ材が管状に賦形されてい
く。27は溶接機であり、管状に賦形された帯状アルミ
材の両縁端合せ目の接合に用いられ。28はプラスチッ
ク押出金型であり、先端部外周に沿ってプラスチック吐
出口を有する水平円筒通路部281と垂直通路部282
とボックス部283とを備え、U字状賦形装置25と管
状賦形装置26との間の半管状帯状アルミ材の開口に垂
直通路部282が差し込まれて水平円筒通部281が管
状賦形アルミ材内に挿入され、プラスチック吐出口28
4が溶接装置27よりも下流側に位置されている。29
はプラスチック外層被覆用のクロスヘッド式押出装置、
30は冷却槽、31は引取り装置、32は定尺切断装置
である。
【0016】上記の製造装置を使用して原管を製造する
には、引取り装置31の駆動によりボビン21から帯状
アルミ材110を引出し、前処理槽22で所定の前処理
を行ったうえ、プライマ−塗布装置23及び焼き付け装
置24で帯状アルミ材の両面にプライマ−を焼き付け、
更にU字状賦形装置25に通過させ、帯状アルミ材をU
字状に賦形していく。更に、このU字状アルミ材を管状
賦形装置26により管状に成形し、更に管状体の縦方向
合わせ目を溶接装置27により溶接し、この溶接金属管
の内面に、押出金型28の水平円筒通路部281の先端
部外周からの吐出プラスチックを被覆していく。
【0017】このようにして、プラスチック内層を押出
被覆したのちは、押出装置29によりプラスチック外層
を被覆し、冷却槽30に通過させて冷却のうえ、引取り
装置31により引き取り、これを切断装置32により定
尺切断して原管を得る。図3は蛇腹加工装置の一例を示
している。図3において、41は内面に蛇腹成形溝42
を有する2つ割りの外型である。43は中子であり、上
記の原管内径よりも僅か小さい外径の円柱体の外面に浅
い溝44を設け、同円柱体の一端からこの浅溝44に油
圧通路45,46を開通し、原管内面に摺動可能に密接
されるOリング471,472を浅溝44の両側に装着
してある。
【0018】この蛇腹加工装置により原管に蛇腹を加工
するには、中子を原管に挿通し、この原管上に外型をセ
ットし、まず、図4の(イ)に示すように、中子43の
前側Oリング471を第1蛇腹成形溝421と第2蛇腹
成形溝422との間に位置に配し、油圧通路を通じ浅溝
44を加圧して原管aを第1蛇腹成形溝421に向け膨
出させる。この浅溝44の加圧により、浅溝44上の原
管部分a0が外型に加圧接触されて固定されるから、第
1蛇腹成形溝421に向けての前記膨出量に応じて原管
がE側から前側Oリング471で摺動シ−ルされつつ引
き込まれて原管に第1の蛇腹が形成されい行く。
【0019】このようにして第1の蛇腹を形成した後
は、加圧を停止し、中子を移動させ、図4の(ロ)に示
すように、前側Oリング471を第2蛇腹成形溝422
と第3蛇腹成形溝423との間の位置に配し、油圧通路
を通じて浅溝44を再加圧し、第2の蛇腹を形成して行
く。以後、加圧解除、中子の移動、再加圧を繰返し、原
管の全長に蛇腹を形成していく。
【0020】本願の請求項2に係る製造方法で複合管を
製造するには、図2に示す原管製造装置及び図3に示す
蛇腹加工装置を使用し、まず、図2に示す製造装置で原
管を製作し、次いで、図3に示す蛇腹加工装置の中子及
び外型の加熱によりこの原管をプラスチック内外層の軟
化点以下の温度、例えば、ポリエチレンの場合は90℃
以下の温度、また架橋ポリエチレンの場合は120℃以
下の温度、好ましくは、40℃〜70℃に加温しつつそ
の蛇腹加工装置で蛇腹型に加工していくことができる。
【0021】この場合、原管の複合層が内圧で外型の蛇
腹成形面に接触される際、複合層の応力・歪状態は弾性
限度を越えるが、引張り応力Wが作用し、加圧を解除す
ると、この応力Wが消滅するまで複合層が収縮するか
ら、複合層が蛇腹成形面よりやや離れてそれだけ蛇腹の
高さが減じられる。上記応力Wは、プラスチック層の単
位厚み当たりの応力をδe、プラスチック層の総厚みを
te、アルミ層の単位厚み当たりの応力をδa、アルミ層
の厚みをtaとすれば、 W=δe・te+δa・ta で与えられる。
【0022】式において、プラスチック層の総厚みt
eはアルミ層の厚みtaの4倍以上である。しかし、本発
明においては、蛇腹を加熱下で成形しており、この加熱
による応力の緩和度は、分子構造の剛直性からしてアル
ミに較べプラスチックの方が一段と顕著であるから、δ
eが著しく小となり、teがtaの4倍以上であるにもか
かわらず、δe・teを無視できる程度に上記応力Wが小
になり、上記複合層の収縮を減じ得、蛇腹の高さ充分に
保持できる。
【0023】従って、本発明に係る複合管の製造方法に
よれば、蛇腹の深さが深く上記した圧潰扁平化抵抗Rが
大である複合管、従って、曲げ時の扁平化をよく防止で
きる複合管を製造できる。勿論、加熱温度をプラスチッ
ク層の軟化点以下に抑えているから、プラスチック層の
変形やフロ−の発生なく安全に蛇腹加工できる。
【0024】本発明において、蛇腹型には上記した凸の
環状と凹の環状とを交互に連設したものの外、螺旋状の
ものも使用でき、後者の場合、回転ダイス法により成形
することができる。
【0025】
【実施例】
〔実施例1〕アルミ中間層の帯状アルミ材には、アルミ
合金板(密度2.72,20℃引張り強度181MPa)
を、プラスチック内外層のプラスチックにはシラングラ
フトポリエチレンをそれぞれ使用し、図2に示す製造装
置で外径19.0mm、総肉厚2.3mm、アルミ中間
層の厚みが総肉厚の約9%の原管を製作し、図3に示す
蛇腹加工装置でこの原管に常温23℃にてピッチ(図1
において、pで示されている)7mm、平均深さ(深さ
は、図1においてhで示されている)0.9mmの蛇腹
を成形した。
【0026】この実施例品を100Rで曲げても座屈扁
平化は生じなかったが、蛇腹加工なしの原管では同じ曲
げ径で座屈を生じた。更に、実施例品及び原管のそれぞ
れにつき、長さ30mmの切断ピ−スの10%扁平化及
び50%扁平化〔ただし、扁平率=(長軸長さ−短軸長
さ)/(長軸長さ+短軸長さ)/2〕に要する荷重を測
定したところ、次の通りであった。 実施例品ピ−スの荷重 原管ピ−スの荷重 10%扁平化 350N 250N 50%扁平化 650N 550N これらの測定結果からも確認できる通り、本発明に係る
複合管はアルミ中間層が薄くても、耐圧潰扁平抵抗が高
く、小さな曲率径で曲げても管の座屈扁平化をよく防止
できる。
【0027】〔実施例2〕実施例1と同じ原管を使用
し、蛇腹加工を実施例1と同じ装置、加圧力で行い、実
施例1の常温23℃に代え、蛇腹加工の外型及び中子の
温度を50℃±1℃に保持した。この実施例品の蛇腹の
寸法は、ピッチ7mm、平均深さ2.1mmであり、常
温下での蛇腹加工の場合に較べ、蛇腹深さを約2.3倍
にできた。
【0028】この実施例品ピ−ス(長さ30mm)の1
0%扁平化並びに50%扁平化に要する荷重を測定した
ところ、それぞれ430N及び820Nであり、常温下
での蛇腹加工の場合に較べ約20%のアップである。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、アルミ中間層とプラス
チック内層及び外層を有し、総肉厚が1.0mm〜3.
0mmで、アルミ中間層の肉厚が総肉厚の20%以下で
ある、給湯・冷温水用管材としてのアルミ・プラスチッ
ク複合管の耐扁平化性を、曲げ容易性の特性を保持しつ
つ向上させ得、給湯・冷温水用管材としてのアルミ・プ
ラスチック複合管の利点、すなわち、高温領域での長期
にわたる安全使用、電気化学的腐食や水質変化に対する
安全保証、柔軟・軽量性による易施工性、スケ−ル付着
防止による流量の安定化等の利点を保持しつつ、曲げ時
での扁平化による流量減少を排除して充分量の流量を保
証できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る複合管を示す図面である。
【図2】本発明において使用する原管の製造装置の一例
を示す図面である。
【図3】本発明において使用する蛇腹加工装置の一例を
示す図面である。
【図4】図3の蛇腹加工装置を使用しての蛇腹の成形方
法を示す図面である。
【符号の説明】
11 アルミ中間層 12 プラスチック外層 13 プラスチック内層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B29L 9:00 23:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミ中間層とプラスチック内層及び外層
    とを有し、総肉厚が1.0mm〜3.0mmで、アルミ
    中間層の肉厚が総肉厚の20%以下であり、蛇腹型に加
    工されていることを特徴とする複合管。
  2. 【請求項2】アルミ中間層とプラスチック内層及び外層
    とを有する内外面平滑な原管を、当該プラスチックの軟
    化点以下の加熱下で蛇腹型に成形して請求項1記載の複
    合管を製造することを特徴とする複合管の製造方法。
JP8324008A 1996-12-04 1996-12-04 複合管及び複合管の製造方法 Pending JPH10156979A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100745651B1 (ko) * 2005-08-25 2007-08-02 강영종 섬유보강 플라스틱 파형관
US7517563B2 (en) 1999-12-27 2009-04-14 Tokai Rubber Industries, Ltd. Hose of impermeability and a process for manufacturing the same
DE102023116556A1 (de) * 2023-06-23 2024-12-24 Viega Technology Gmbh & Co. Kg Verbundrohr und Verfahren zu seiner Herstellung
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