JPH11400A - 管の加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管部材を外部からの圧迫により加工する方法
に於いて、外周から均一に圧迫し、更にその圧迫量の制
御が容易にできる方法を提供する。 【解決手段】 管部材の外周に熱膨張素材を配置し、該
素材を加熱することで膨張させ、その膨張力により管部
材を加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カテーテル等の比
較的細く薄い肉厚の管に於ける表面加工、或いは、接合
加工の方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルムの代表的な熱溶着方法としてヒ
ートシールがよく知られている。この方法では、熱可塑
性樹脂からなるフィルムの重ねシロを加熱物へ圧迫し、
加熱物に接触している箇所を溶融するとともに、圧迫力
で溶融界面でのより強固な溶着を実現している。

【０００３】管の加工の場合にも同様の方法が行われて
いた。フィルムと同様に半円筒の切り込みを施した型を
２方向から管を挟み圧迫力を実現していた。しかし、管
のような円筒の部材に、ヒートシールの様な単純な２方
向からの圧迫では、型の移動軸方向には圧迫力が得られ
るものの、移動軸に対し垂直方向には圧迫力は得られな
い。

【０００４】管の加工に於いて、その管の全周から中心
軸に向かった力を加える必要があるが、ヒートシールの
様な方法ではそのような力は実現できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
る方法としていくつかの方法が提案されている。まず、
金型を使用する方法としては、あらかじめテーパ状に切
削した金型に加工する管を挿入し、加工部分を金型のテ
ーパ部に接触するように押しつけることで、全周から圧
迫力を得る方法（特開平２−１９４９２５、特開平３−
１８４５６４）が提案されている。しかし、テーパ状の
金型壁面に押し当てる原理上、圧迫場所は点接触とな
り、広範囲を均等に圧迫できない欠点がある。更に、圧
迫部の一方はテーパ状の金型の細い径の部分を通過させ
なければならず、例えば、直管部の中央部での加工は事
実上不可能である欠点を有する。

【０００６】続いて、加工する管の外径より小さめの内
孔を有する半割の金型に、加工する管を軸方向に引っ張
り一時的に金型の内孔より小さくして、前記の金型をセ
ットした後、軸方向の引っ張りを解放することで、反作
用的な圧迫を得る方法（特開平６−３３５５３０）が提
案されている。しかし、管を引っ張って金型の内孔より
小さくする必要があり、伸びにくい管や反対に変形した
ままもとの形状に復元できない特性をもつ管などには適
応出来ない欠点がある。又、管の反作用的な力だけで加
工を行うため十分な力が必要な加工には向かないため、
上記方法では、管の内部から外部の金型に押しつける２
次的な操作も加えており、操作上、煩雑である欠点があ
る。

【０００７】その他の方法として、他品種の熱収縮チュ
ーブを被覆し、その収縮力で圧迫力を得る方法（特開平
３−２８０９６８、特開平６−９１００６）が提案され
ている。しかし、熱収縮チューブを収縮ムラなく均一に
収縮させることは容易ではない上、管状の熱収縮チュー
ブを必要長さに切断し、接合箇所にセットする操作及
び、加工後不要になった熱収縮チューブを切開して取り
除くと言った一連の操作は自動化が困難な上、熱収縮し
密着した熱収縮チューブを加工部から管に傷を付けない
ように切開して取り除く作業は非常に困難を極める作業
である。又、切開した熱収縮チューブは再利用できない
欠点や、熱収縮に於いての収縮力が弱く、十分な圧迫力
を得る事ができない欠点がある。更に、目的とする部分
だけを目的の形状になるように熱収縮機能を制御する技
術は非常に難しく、そのような熱収縮チューブは具現化
には至っていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、管部材を外周から圧迫して加工する方法に
於いて、管部材の外周に熱膨張素材を配置し、該素材を
加熱することで膨張させ、その膨張力により管部材を加
工することを特徴とする管の加工方法を提供する。

【０００９】本発明はまた、管部材の外周に配置する熱
膨張素材と、該素材の加熱手段と、管部材の内部に配置
する芯材とからなることを特徴とする管の加工装置を提
供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、熱により容易に膨張す
る素材を金型に応用したものである。その作用について
異径の管の接合の場合を例にとって説明する。まず、図
２に示すように、内管１とその内管１の外径より大きい
内径を有する外管２を同軸上に重ね合わせ、その外周に
ヒータ５の内側に熱膨張素材４を設けた加工金型を配置
する。尚、内管１の内側には内径保持用の芯材３を挿入
している。

【００１１】続いて、熱膨張素材４をヒータ５により加
熱する。すると熱膨張素材４からなる部分は熱膨張し、
外管２を圧迫する。この際、加熱量を調整することで熱
膨張素材４の膨張量を制御する事が可能である。図３で
は、外管２の内壁が内管１に接触するまで圧迫させた状
態を示す。尚、異径の管がそれぞれ熱可塑性の樹脂から
なる管であれば熱膨張素材４を膨張させるための加熱が
同時に、管の熱溶着にも転用できる。

【００１２】前記異径の管が熱溶着が不可能な素材から
なる管で接着剤を用いる場合の接合に於いても、同様の
作用により全周から均等な圧迫を与え接合ができる。

【００１３】次に、加熱を止める事で図１に示すように
熱膨張素材４は加熱前の体積に戻り、熱膨張により得ら
れていた圧迫を解除することができる。

【００１４】以上が本発明の作用の概要であるが更に本
方法及び装置の形態について補足すると、まず、加工金
型の熱源はヒータ５を用いた場合を説明したが、熱源は
例えば、熱流体であっても熱風や光線（レーザ光、ラン
プ光、遠赤外線など）であっても、又、電磁誘導による
加熱であってもよい。尚、電磁誘導による加熱の場合容
易に発熱しうる材質、例えば、ステンレス、鉄、クロ
ム、ニクロム、鉛、ニッケル、真ちゅう、ケイ素鉄、Ｍ
ｎ−Ｚｎフェライト、磁性体等を熱膨張素材に組み込む
方法のほか、熱膨張素材に磁性体を練り込む事で熱膨張
素材自身を発熱させる方法も可能である。

【００１５】又、加工金型の構造はヒータの内側に熱膨
張素材を設けた構造のものを説明したが例えば、熱膨張
素材の内側に熱源を設けた構造であっても、全くの支持
具がない構造であっても構わない。ただし、熱膨張素材
の膨張力を有効に利用する方法としては、図４に示すよ
うに目的以外の部分に膨張しないように制約する支持具
７を配置した構造が望ましい。

【００１６】熱膨張素材としては熱膨張性が高くて耐熱
性を有する弾性樹脂を使用でき、例えば、シリコーンゴ
ムが望ましい。シリコーンゴムは樹脂の中でも熱膨張率
の大きい部類に属し、その線膨張係数は、０．０２〜
０．０３％／度と大きく、熱伝導率も０．０００７ｃａ
ｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・度と普通の有機ゴムのおよそ２倍を
示す。その上、耐熱性や離型性に於いても優れており、
熱可塑性樹脂の接合に於いては、熱膨張素材を加熱する
熱を管の熱加工にも利用できることから最良の材料であ
る。

【００１７】更に、熱膨張性を向上、又は、付与する方
法として樹脂内に独立気泡を有する構造にすれば見かけ
上の膨張率を拡大させることが出来る。例えば、シリコ
ーンスポンジの場合では気泡のない場合と比較して摂氏
２００度の加熱に於いて概ね４倍の膨張アップが可能で
ある。又、この方法で線膨張係数が小さい素材であって
も素材によっては熱膨張性を付与することができ、本発
明の熱膨張素材に用いることが可能となる。

【００１８】加工金型の圧迫量の制御方法としては、熱
膨張素材の加熱温度を制御する方法、あるいは加熱温度
を決めた上で、その加熱温度で所定の圧迫量に達するよ
うに加工金型と加工する管の隙間をあらかじめ逆算して
設定する方法のいずれかで行なえばよい。

【００１９】又、異径の管がそれぞれ熱可塑性の樹脂か
らなる管であれば熱膨張素材を膨張させるため加熱が同
時に管の熱溶着にも転用できる事を説明したように、熱
溶着のように管を溶融させる温度があらかじめ分かって
いる場合は上記の後者の方法、すなわち、その温度で必
要とする圧迫量となるように加工金型と管との隙間を設
定すればよい

【００２０】接合後、加工した管を加工金型より取り出
す際は、熱膨張素材の加熱を止めることで熱膨張素材は
初期の体積に収縮し、離型性を有する樹脂、例えば、シ
リコーンゴムであれば同時に離型操作も実現される。

【００２１】又、本発明は加工金型と管の隙間をとるこ
とが可能であるため、管の挿入及び取り出しが容易に行
える。

【００２２】熱膨張素材層の形成方法は、塗布や被覆、
又は、コーティングであってもかまわない。要は、熱に
より容易に膨張しうる素材層が膨張した際、加工する管
を圧迫する事が可能であれば本発明の機能は達成され
る。

【００２３】最後に、本発明の作用の説明に於いて管を
圧迫力して接合する場合を例にとって説明したが、管の
接合に限らず例えば、印刷の際のタンポに、又、加工部
材の薄肉加工や表面へのおうとつ（エンボス等）の加工
に応用できる。加工部材の表面に対し圧迫力を必要とす
る加工に幅広く応用することが可能である。

【００２４】本発明の効果は、加工部材の全周から中心
軸に向かった力を容易に作り出すことができる事であ
り、その圧迫力も強い。

【００２５】又、熱膨張素材の加熱温度、あるいは加工
金型と加工部材との隙間の設定により圧迫量の制御が容
易に行なえる。

【００２６】更に、加工部材がそれぞれ熱可塑性の樹脂
であれば熱膨張素材を膨張させるための加熱で同時に熱
溶着も可能である。

【００２７】

【実施例】熱膨張素材にシリコーンゴムを用いその外周
に外径１０ｍｍのステンレスリングに内径１．１５ｍｍ
の穴を有するようにシリコーンゴム製金型を組み込み、
更に、両端をベークライトで覆った加工金型を作製し、
内径０．７０ｍｍ、外形０．９０ｍｍのポリエチレン製
内管と、内径０．９２ｍｍ、外径１．１０ｍｍのポリエ
チレン製外管を同軸上に重ね合わせものを挿入した。

【００２８】シリコーンゴム製金型の穴と外管の外径と
のクリアランスは約５０ミクロンとし、挿入時の操作性
を確保した。又、加熱方法としては、加工金型の周囲に
ワークコイルを配置し、電磁誘導ウエルダーによる加熱
方法を採用した。又、内管の内径を保持するため芯材を
挿入した。

【００２９】シリコーン製金型を約摂氏１５０度に加熱
し外管の外径より多少小さめの寸法に膨張させた。外管
並び内管はステンレスリングからの伝熱により溶融し、
又、シリコーン製金型の圧迫により相互に溶着した。

【００３０】接合完了後、加熱を止め常温近くまで冷却
した。シリコーン製金型は冷却により徐々に初期径に収
縮し、外管から自然と剥離した。又、溶着部は均一で強
固な接合が達成されていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱を止め熱膨張素材が収縮した状態を示す断
面図

【図２】内管と外管を重ね合わせ、その外周に加工金型
を配置した状態を示す断面図

【図３】熱膨張素材を膨張させ外管を圧迫させた状態を
示す断面図

【図４】加工金型の構造例を示す透視図

【符号の説明】

１ 内管 ２ 外管 ３ 芯材 ４ 熱膨張素材 ５ ヒータ ６ 熱源 ７ 支持具

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管部材を外周から圧迫して加工する方法
   に於いて、管部材の外周に熱膨張素材を配置し、該素材
   を加熱することで膨張させ、その膨張力により管部材を
   加工することを特徴とする管の加工方法。
2. 【請求項２】 前記管部材が異径の管である請求項１記
   載の加工方法。
3. 【請求項３】 前記管部材が熱可塑性樹脂の管である請
   求項１記載の加工方法。
4. 【請求項４】 前記管部材が、異径の、熱可塑性樹脂の
   管である請求項１記載の加工方法。
5. 【請求項５】 管部材の外周に配置する熱膨張素材と、
   該素材の加熱手段と、管部材の内部に配置する芯材とか
   らなることを特徴とする管の加工装置。
6. 【請求項６】 前記加熱手段が加熱量調整可能である請
   求項５記載の加工装置。
7. 【請求項７】 前記熱膨張素材の膨張を制約する支持具
   を配置した請求項５記載の加工装置。