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JPH0866963A - 熱膨張性樹脂管とその製造方法及び複合管の製造方法 - Google Patents

熱膨張性樹脂管とその製造方法及び複合管の製造方法

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JPH0866963A
JPH0866963A JP6205041A JP20504194A JPH0866963A JP H0866963 A JPH0866963 A JP H0866963A JP 6205041 A JP6205041 A JP 6205041A JP 20504194 A JP20504194 A JP 20504194A JP H0866963 A JPH0866963 A JP H0866963A
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resin
pipe
heat
tube
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Takahiro Ishihira
貴裕 石平
Teruo Nishidome
照男 西留
Koichi Tanaka
幸一 田中
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/32Extrusion nozzles or dies with annular openings, e.g. for forming tubular articles
    • B29C48/335Multiple annular extrusion nozzles in coaxial arrangement, e.g. for making multi-layered tubular articles
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  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属管等の内面に、強固に、かつ残留応力の発
生なく被着でき、しかも、充分に短い設備で製造できる
熱膨張性樹脂管を提供する。 【構成】加熱により管径が膨張回復する非発泡の樹脂管
であり、その非発泡樹脂の熱変形温度よりも高い所定温
度T1と非発泡樹脂の押出し成形温度よりも低い所定温
度T2との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化
量が、上記熱変形温度と所定温度T1との間での加熱温
度変化量に対する管径膨張変化量よりも小であって、好
ましくは0.05mm/℃以下である。複合管の製造に
使用され、金属管内に挿入し、該熱膨張性樹脂管を温度
1〜T2属する温度範囲内で加熱して膨張させ、金属管
内面に被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱によって膨張回復
する熱膨張性樹脂管とその製造方法及びその熱膨張性樹
脂管により金属管の内面を被覆(ライニング)する複合
管の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属管内面に樹脂層を被覆(ライニン
グ)した複合管を製造する方法として、加熱により管径
が膨張回復する熱膨張性樹脂管を、その外面に接着剤を
塗布したうえで金属管内に挿入し、金属管外部からの加
熱によりその挿入樹脂管を膨張させて金属管内面に被着
することが公知であり、特に、複合管に消音性や結露防
止性を付与する場合は、上記熱膨張性樹脂管に、内層を
非発泡樹脂とし、外層を発泡樹脂とした二層熱膨張性樹
脂管を使用することも公知である(特開平5−1695
74号公報)。
【0003】従来、上記熱膨張性樹脂管を製造する方法
としては、押出金型から吐出させた管状の溶融樹脂をそ
の吐出直後に膨径用金型により一旦膨径し、樹脂押出速
度に対し引取り速度を高速にして、この膨径管状樹脂を
引張りにより縮径し、この縮径管状樹脂を冷却水槽に導
入して急冷し、冷却固化することが公知である(特開平
5−169574号公報)。
【0004】熱膨張性樹脂管の膨張回復機構は、樹脂の
分子鎖が強制的に伸ばされた状態で凍結され、この凍結
が再加熱により解除されることにある(結晶性樹脂にお
いては、結晶化も関係するが、以下、説明の便宜上、延
伸配向のみで説明する)。
【0005】而るに、上記熱膨張性樹脂管の製造におい
ては、管状樹脂が冷却水槽に入るまでの自然冷却中の熱
軟化時に受けた引張りにより、樹脂の分子鎖が強制的に
伸ばされた状態となり、この伸ばされた分子鎖が膨張回
復のエネルギ−になると推定される。樹脂の常態は、分
子鎖がランダムにコイル化して絡み合った状態であり、
樹脂は常にこの状態を保持しようとするが、前記分子鎖
の伸ばされた樹脂、すなわち、フォ−ミングチュ−ブ入
口の樹脂においては、直ちに、水槽で急冷されるため
に、常態には戻り得ずにその分子鎖が伸びた状態のまま
で凍結され、冷却固化されて、外径がフォ−ミングチュ
−ブで規制された熱膨張性樹脂管に成形される。そし
て、この熱膨張性樹脂管の凍結状態を再加熱により解除
すると、伸びた分子鎖が、元のコイル状態に戻り、ほぼ
引っ張りを受けるまえの管径に膨張回復すると理論付け
られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の熱膨張性樹脂管
をある一定の温度Tで加熱した場合、この管径の回復曲
線は、粘弾性理論における応力回復曲線に類似し、初期
の短期間に急速に膨径し、その後、徐々に膨径してい
く。この初期の膨径量を加熱温度Tにおける膨径寸法と
すると、上記方法(特開平5−169574号公報記載
の方法)により製造された熱膨張性樹脂管の加熱温度−
管外径特性は、加熱温度Tが、引張りにより樹脂の分子
鎖が伸ばされた際の加工温度T’に近づくにつれて、膨
張寸法が比例的に大となっていく曲線で表せられる。
【0007】而るに、上記の方法においては、樹脂の吐
出後、フォ−ミングチュ−ブに至るまでの間、樹脂が自
然冷却され、強制的な冷却は行われていないから、引張
りにより樹脂の分子鎖が伸ばされた際の加工温度T’、
すなわち、膨径用金型とフォ−ミングチュ−ブとの間の
温度は、ほぼ樹脂の吐出温度に近い温度である(熱膨張
性樹脂管を樹脂の吐出温度以上に加熱することは、熱膨
張性樹脂管の保形上、不可であり、この場合の温度T’
は、ほぼ加熱の上限温度である)から、その加熱温度−
管外径特性は、図7の曲線Cで示すように、熱変形温度
とほぼ樹脂押出温度との間の全域にわたり、加熱温度の
増大につれて膨張寸法が比例的に大となっていく曲線で
表さられる。
【0008】上記複合管の製造において、金属管の長さ
が長いために、金属管内部に挿入した熱膨張性樹脂管の
加熱に長さ方向のバラツキが生じることは避け難い。ま
た、金属管径が大となる場合、熱膨張性樹脂管の加熱に
周方向のバラツキが生じることも避け難い。
【0009】而るに、金属管の内径を図7においてDで
あるとすると、熱膨張性樹脂管の加熱基準を温度T0
りもやや高い温度T0’とする場合、温度差ΔTより上
記のバラツキ巾が広いと、熱膨張性樹脂管外面が金属管
内面に接触され難い部分と過度に接触される部分とが生
じ、接着不良が避けられない。
【0010】かかる不利を回避するために、加熱温度の
バラツキのもとでも、熱膨張性樹脂管の温度を、図7に
おける温度T0以上になし得るように、加熱基準温度を
高くすると(例えば、温度T0”とすると)、膨径管外
径と金属管内径との差ΔDが過大となり、熱膨張性樹脂
管に残留応力が存在する状態で金属管内面に被着される
ことになって、長期に及ぶ低温と高温との繰返しの苛酷
な使用環境では、この残量応力が原因で金属管と樹脂層
との界面剥離が招来され易い。
【0011】尤も、上記の加熱温度−管外径特性を勾配
の緩いものにすれば、上記の不利は排除できるが、この
ためには水槽冷却の急冷に代え徐冷を行う必要があり、
徐冷装置が長くなり、設備的に非現実的である。
【0012】本発明の目的は、金属管等の内面に、強固
に、かつ残留応力の発生なく被着でき、しかも、充分に
短い設備で製造できる熱膨張性樹脂管並びにその製造方
法を提供することにある。
【0013】本発明の目的は、この熱膨張性樹脂管を使
用して、耐久性に優れた内面防食を容易に施し得る複合
管の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱膨張性樹
脂管は、加熱により管径が膨張回復する非発泡の樹脂管
であり、その非発泡樹脂の熱変形温度よりも高い所定温
度T1と非発泡樹脂の押出し成形温度よりも低い所定温
度T2との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化
量が、上記熱変形温度と所定温度T1との間での加熱温
度変化量に対する管径膨張変化量よりも小であって、好
ましくは0.05mm/℃以下であることを特徴とする
構成である。
【0015】また、本発明に係る熱膨張性樹脂管は、加
熱により管径が膨張回復する、内層が非発泡樹脂層で外
層が発泡樹脂層である二層樹脂管であり、その非発泡樹
脂の熱変形温度よりも高い所定温度T1’と非発泡樹脂
の押出し成形温度よりも低い所定温度T2’との間での
加熱温度変化量に対する管径膨張変化量が、上記熱変形
温度と所定温度T1’との間での加熱温度変化量に対す
る管径膨張変化量よりも小であって、好ましくは、0.
05mm/℃以下であることを特徴とする構成である。
【0016】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法
は、押出金型から吐出した非発泡の管状溶融樹脂、また
は、押出金型から吐出した内層が非発泡樹脂層で外層が
発泡樹脂層である二層の管状溶融樹脂を一定の内径寸法
のでもとでほぼ温度T1またはT1’まで徐冷し、次い
で、ほぼこの温度T1またはT1’下で、通常は引張りに
より、所定の寸法に縮径し、この縮径後、急冷固化する
ことを特徴とする構成である。
【0017】本発明に係る複合管の製造方法は、上記の
熱膨張性樹脂管を金属管内に挿入し、該熱膨張性樹脂管
を温度T1〜T2、またはT1’〜T2’に属する温度範囲
内で加熱して膨張させ、金属管内面に被覆することを特
徴とする構成である。
【0018】以下、図面を参照しつつ本発明を説明す
る。請求項1記載の発明に係る熱膨張性樹脂管には、塩
化ビニル樹脂のような非晶性樹脂や架橋ポリエチレンの
ような結晶性樹脂を使用することができ、図1はその熱
膨張性樹脂管の加熱温度−管外径特性を示している。
【0019】図1において、温度T2は使用樹脂の押出
成形温度よりも低い温度の所定温度、T1は使用樹脂の
熱変形温度よりも高い所定温度であり、膨径寸法とは、
ある温度に加熱したときに膨径する外径寸法である。具
体的には、所定温度に設定した所定熱容量のギヤオ−ブ
ン(加熱炉)に熱膨張性樹脂管を投入した後、約15分
経過した時点の管の到達温度(加熱温度)における管の
外径寸法を云う。図1において、温度T1〜T2での加熱
温度変化に対する管径膨張変化が、熱変形温度〜温度T
1での加熱温度変化に対する管径膨張変化に較べ極めて
緩くされている。
【0020】この熱膨張性樹脂管においては、後述する
ように、金属管内に挿入され、更に加熱により膨径され
て金属管内面に被着され、その加熱は、加熱温度変化に
対する管径膨張変化が小である、温度T1〜T2に属する
温度範囲内で行われる。この温度範囲内の管径膨張変化
量/加熱温度変化量の比aは、加熱温度のバラツキ巾を
b、許容膨径寸法のバラツキ(満足な密着性を保証でき
るバラツキの最大値)をcとするとab<cの関係を満
たすように設定され、通常、bは少なくとも10℃であ
り、cは0.5mm程度であるので、aは0.05mm
/℃以下に設定される。この温度T1〜T2の範囲内での
管径膨張変化量/加熱温度変化量の比aは、後述するよ
うに、樹脂の吐出後、内面冷却マンドレルを通過するま
での樹脂の冷却条件の調整により調節できる(硬質塩化
ビニル樹脂の場合、通常、内面冷却マンドレル出口での
管状樹脂の内面温度85℃〜100℃の範囲内で調整さ
れる)。
【0021】図1における温度T1〜T2の範囲は、上記
の加熱温度のバラツキをその範囲T 1〜T2内のものとす
るように設定され、温度T1は後述するように、ほぼ冷
却マンドレル出口とフォ−ミングチュ−ブ入口との間で
の樹脂温度に一致するから、その温度の調整により調節
できる。温度T2については、後述するように、樹脂の
吐出温度よりも低い温度に設定される。
【0022】図2は、上記した熱膨張性樹脂管を請求項
3記載の発明によって製造する場合に使用される製造装
置の一例の要部を示している。図2において、10はパ
イプ押出金型を、11は金型内にスパイダ−により支持
したコアを、12は樹脂流路を、20はコア先端に連結
した冷却マンドレルをそれぞれ示し、冷却マンドレル2
0のコイル21はコア並びにスパイダ−を経て外部冷却
回路に連通してある。
【0023】更に、図2において、30は冷却水槽を、
25は冷却水槽30の入口に取り付けたフォ−ミングチ
ュ−ブをそれぞれ示している。冷却水槽出口の外部には
引取り機が設置されているが、図には表されていない。
【0024】図2に示す製造装置を使用して請求項3記
載の発明により上記熱膨張性樹脂管を製造するには、図
2において、押出金型10からの管状溶融樹脂を冷却マ
ンドレル20で拡径し、冷却マンドレル20のコイル2
1に通水中の温水でこの拡径管状樹脂を徐冷していく。
この拡径管状樹脂においては、冷却マンドレル20を通
過する間に長さ方向並びに周方向に引っ張りを受け、樹
脂(の分子鎖)が伸ばされるが、徐冷であるために(そ
の分子鎖が)伸びたままでフォ−ミングチュ−ブ25に
達して水槽30で急冷凍結される割合は少なく、多くは
フォ−ミングチュ−ブ25に達する前に元のコイル状に
復元される。
【0025】上記フォ−ミングチュ−ブ25の内径は、
製造しようとする熱膨張性樹脂管の外径を実質上、規制
するように設定されており、樹脂の吐出外径よりも小と
されている。従って、その分だけ、引取り速度を樹脂の
吐出速度に対し高速としてある。従って、冷却マンドレ
ル20を通過した管状樹脂は引張りにより縮径されつつ
フォ−ミングチュ−ブ25へと走行されていき、この
間、引張りにより、樹脂(の分子鎖)が強制的に伸ばさ
れ、この伸びた状態で(分子鎖が)、直ちに冷却水槽3
0による急冷で凍結される。
【0026】上記において、伸びた樹脂の分子鎖が、冷
却マンドレル20の出口に至るまでに完全に元のコイル
状に回復すると仮定すれば、フォ−ミングチュ−ブ入口
での樹脂中の分子鎖の伸びは、冷却マンドレル出口とフ
ォ−ミングチュ−ブ入口との間だけで発生したものであ
り、この分子鎖の伸びが水槽での急冷により凍結され
て、再加熱による膨径性を呈するのであるから、冷却マ
ンドレル出口からフォ−ミングチュ−ブ入口にかけての
樹脂温度をT1とすれば、上記分子鎖の凍結が温度T1
再加熱でほぼ完全に解除されて熱膨張性樹脂管が縮径前
の寸法に戻され、その温度T1以上に再加熱しても、膨
径は生じないことになる。また、再加熱による樹脂の軟
化で膨径が開始される温度、すなわち、熱変形温度と同
温度T1との間では、上記伸びが凍結された分子鎖の元
のコイル状態への復元が、温度が高いほど高い割合で行
われるから、熱変形温度から温度T1に至るほど膨径量
が比例的に大きくなっていく。
【0027】尤も、この熱膨張性樹脂管の加熱温度−管
外径特性は、理想的な状態を仮定したものであり、実際
には、上記したように、樹脂が冷却マンドレルの出口に
至るまでに伸びた樹脂の分子鎖が、完全に元のコイル状
に戻ることはなく、一部が伸びた状態で凍結され、その
影響のために、図1に示すように、温度T1以上での加
熱温度−管外径特性はやや上に傾いたものとなる。
【0028】特に、押出金型の吐出口近傍の樹脂、すな
わち、樹脂の押出温度に近い温度の樹脂の分子鎖に生じ
る伸びは大きく、冷却マンドレルの冷却速度が速くなる
につれて、その大きな伸びの分子鎖の元のコイル状態へ
の復元が難しくなるので、図3に示すように、冷却マン
ドレルの冷却条件の如何によっては、樹脂の押出温度に
近い加熱温度のもとでの膨径割合が増加することもあ
る。しかし、この場合でも、加熱温度−管外径特性の勾
配の緩い加熱温度範囲が存在し、実際の加熱温度のバラ
ツキをこの温度範囲内に属させ得るなら、支障なく有効
に使用できる。
【0029】上記加熱温度−管外径特性を有する何れの
熱膨張性樹脂管においても、加熱温度T1よりも高温度
側の勾配の緩い特性部分で使用され、その勾配aは前記
したように、実際の加熱温度のバラツキ巾bや許容膨径
バラツキに応じて調節され、その調節は、冷却マンドレ
ルでの徐冷条件を調整することにより行われる。
【0030】上記のように、請求項3記載の発明により
熱膨張性樹脂管を製造するには、製造する熱膨張性樹
脂管の外径をフォ−ミングチュ−ブにより規制するこ
と、該マンドレルの出口乃至フォ−ミングチュ−ブ入
口に至る樹脂温度を調節して熱膨張性樹脂管の加熱温度
−管外径特性での温度T1を調節すること、温度T1
下限とする所定の温度巾で特性勾配を所定値以下とする
ように、冷却マンドレルによる徐冷条件を調整するこ
と、等が必要である。
【0031】請求項2記載の熱膨張性樹脂管において
は、内側の非発泡樹脂層に塩化ビニル樹脂のような非晶
性樹脂や架橋ポリエチレンのような結晶性樹脂を使用す
ることができ、外側の発泡樹脂層に発泡塩化ビニル樹
脂、発泡ポリエチレン樹脂或いは発泡ポリスチレン樹脂
等を使用することができる。
【0032】この複合熱膨張性樹脂管においては、加熱
温度−管外径特性は実質上、非発泡樹脂層により定まっ
てしまい、発泡樹脂層がその特性に関与するところは僅
少である(その理由は、樹脂溶融下での引っ張りに対
し、発泡樹脂層においては、気泡の変形によって引っ張
り力が吸収されてしまい、樹脂の分子鎖に伸びが殆ど生
じないためと推定される)。而して、非発泡樹脂層と発
泡樹脂層との複合体であっても、非発泡樹脂層を基礎と
して特性が設定されており、非発泡樹脂の熱変形温度よ
りも高い所定温度T1’と非発泡樹脂の押出し成形温度
よりも低い所定温度T2’との間での加熱温度変化量に
対する管径膨張変化量が、上記熱変形温度と所定温度T
1’との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化量
よりも小とされている。
【0033】この複合熱膨張性樹脂管においても、後述
するように、金属管内に挿入され、更に加熱により膨径
されて金属管内面に被着され、その加熱は、非発泡層の
加熱温度変化に対する管径膨張変化が小である、温度T
1’〜T2’に属する温度範囲内で行われる。この場合、
非発泡層(内側層)は、金属管の外部から発泡樹脂層を
通して加熱され、この発泡樹脂層の熱抵抗が高いため
に、加熱熱源にはそれだけ温度の高いものを使用する必
要があり、加熱温度のバラツキ巾が、前記の非発泡樹脂
層のみからなる熱膨張性樹脂管の場合に較べ広くなる。
一方、許容される管外径のバラツキは、そのバラツキが
多少過大になっても外層の発泡樹脂層のクッション効果
で吸収できるために、前記の非発泡樹脂層のみの場合に
較べて大きくできる。而して、加熱温度のバラツキ巾
は、前記の非発泡樹脂層のみの場合の少なくとも10℃
から少なくとも15℃になるが、管外径の許容バラツキ
が前記の非発泡樹脂層のみの場合の0.5mmから0.
75mmとなるので、結局、利用する加熱温度−管外径
特性の勾配は、少なくとも0.75mm/15℃(=
0.05mm/℃)に設定すればよく、前記の非発泡樹
脂層のみの場合と異ならない。しかし、加熱温度のバラ
ツキ巾が、前記の非発泡樹脂層のみの場合に較べ広くな
るから、温度T1’〜T2’の範囲を前記の温度T1〜T2
の範囲よりも広くしなければならないことがある。
【0034】この複合熱膨張性樹脂管を請求項4記載の
本発明により製造するには、上記図2に示した製造装置
において、図4に示すように押出金型10に発泡樹脂流
路121を設けて、非発法樹脂層の外面に発泡樹脂層を
同時に押出できる二層同時押出方式とし、他の構成は同
じとしたものを使用でき(図4において、図2と同一符
号は、同一の構成要素を示している)、前記請求項3記
載の発明と同様、フォ−ミングチュ−ブにより製造する
熱膨張性樹脂管の外径を規制すること、また、該マンド
レルの出口乃至フォ−ミングチュ−ブ入口に至る樹脂温
度を調整して熱膨張性樹脂管の加熱温度−管外径特性で
の温度T1’を調節すること、更に、温度T1’を下限と
する所定の温度巾における特性勾配を所定値以下とする
ように冷却マンドレルによる徐冷条件を調整すること、
等が必要である。
【0035】本発明に係る熱膨張性樹脂管は、各種管状
体の内面ライニングに使用され、特に、流体輸送金属管
の防食のための内面ライニングに好適に使用される。請
求項5記載の発明により複合管を製造するには、金属管
(例えば、鋼管、アルミニウム管)内面に被着する熱膨
張性樹脂管を、その金属管の内径やライニングのための
加熱条件に応じ請求項3または4記載の発明により製造
しておく。
【0036】この場合、熱膨張性樹脂管の外径を金属管
の内径の99%〜95%とするように、上記フォ−ミン
グチュ−ブの内径が定められる。また、ライニングの際
の基準加熱温度(熱膨張性樹脂管の基準加熱温度であ
り、非発泡樹脂内層と発泡樹脂外層との複合熱膨張性樹
脂管の場合は、非発泡樹脂内層の基準加熱温度)Taの
もとで加熱温度のバラツキ巾を±ΔTとし(バラツキ巾
は、非発泡樹脂のみからなる熱膨張性樹脂管の場合、1
0℃程度、非発泡樹脂と発泡樹脂層からなる複合熱膨張
性樹脂管の場合、15℃程度)、熱膨張性樹脂管の膨径
量の許容バラツキをb(非発泡樹脂のみからなる熱膨張
性樹脂管の場合、0.05mm程度、非発泡樹脂と発泡
樹脂層からなる複合熱膨張性樹脂管の場合、0.075
mm程度)とすれば、温度範囲(Ta−ΔT)〜(Ta
+ΔT)を前記した加熱温度−管外径特性の加熱温度範
囲(T1〜T2)または(T1’〜T2’)内に属させ、か
つ加熱温度範囲内での加熱温度−管外径特性の勾配a
を、2ΔTa<bを満たして設定するように、冷却マン
ドレルの徐冷条件を調整する。この場合、冷却マンドレ
ルの外径は、温度範囲(Ta−ΔT)〜(Ta+ΔT)
での熱膨張性樹脂管の外径を金属管内径の100%〜1
03%とするように設定される。
【0037】このようにして得た熱膨張性樹脂管を接着
剤を塗布したうえで金属管に挿入し、この樹脂管を挿入
した金属管を加熱炉に搬入し、金属管外部からの加熱に
より熱膨張性樹脂管を前記した基準温度で加熱して膨径
させ、金属管内面に被着させ、これにて複合管の製造を
終了する。
【0038】上記接着剤としては、各種樹脂系接着剤の
ほか、ゴム系等の接着剤を使用できるが、ホットメルト
タイプの接着剤を使用することが好ましく、ホットメル
トタイプ接着剤を使用する場合、上記の加熱基準温度は
この接着剤の最適接着温度に設定される。また、接着剤
の塗布には、例えば、上記水槽の直後に、熱膨張性樹脂
管の外周を取り囲むような円形の吐出口を有するクロス
ヘッドの押出装置と金型を配設し、表面温度がある程度
以上高い熱膨張性樹脂管がこのクロスヘッドを通過する
際に接着剤を塗布する方法を使用することもできる。
【0039】
【作用】熱膨張性樹脂管の製造においては、押出金型か
ら吐出された管状溶融樹脂が冷却マンドレルを通過する
際に徐冷され、それ迄に伸ばされた樹脂の分子鎖がほぼ
元の常態に復元されたうえで、冷却マンドレルとフォ−
ミングチュ−ブとの間の温度ほぼT1またはT1’の樹脂
の分子鎖が引張りにより伸ばされ、分子鎖がこの伸ばさ
れた状態のままで水槽による急冷で凍結される。
【0040】その結果、温度T1またはT1’で再加熱す
れば、分子鎖の凍結が解除されて分子鎖がほぼ元の常態
に戻り、樹脂管寸法もほぼ元の寸法に戻り(回復が完
結)、T1以上加熱しても、それ以後の膨径は殆ど生じ
ない。従って、加熱温度T1またはT1’を越えると、特
性がほぼフラットになる加熱温度−管外径特性が得られ
る。
【0041】複合管の製造方法においては、上記特性を
有する熱膨張性樹脂管が金属管内に挿入され、この熱膨
張性樹脂管がそのフラットな加熱温度−管外径特性部分
の温度範囲内で加熱される。その結果、加熱にバラッキ
があっても、熱膨張性樹脂管の膨径バラッキが僅小にと
どめられ、熱膨張性樹脂管が金属管内面に充分に一様な
状態で接触され、充分な接着強度で被着される。
【0042】
【実施例】
〔実施例1〕複合管の製造方法の実施例であり、熱膨張
性樹脂管には、請求項2記載の発明により製造した硬質
塩化ビニル樹脂製のものを使用した。
【0043】熱膨張性樹脂管の製造装置には、図2に示
すものを使用し、フォ−ミングチュ−ブ25の内径を5
1.1mmとし、冷却マンドレル20の長さを450m
mとし、温水循環冷却とし、樹脂をほぼ温度185℃で
吐出し、冷却マンドレル出口での管状樹脂内面の温度を
92℃とするように冷却マンドレル20の温水流量並び
に温度を温調ユニットで調整し、冷却マンドレル出口で
の樹脂管規制外径53.4mmからフォ−ミングチュ−
ブ内径51.1mmへの引き落しを行うように引取り速
度を樹脂吐出速度よりも速くした。
【0044】製造した熱膨張性樹脂管の外径は51.0
mmであり、その加熱温度−管外径特性は図5に示す通
りであった。T1を100℃、T2を120℃としてあ
り、この範囲での傾斜勾配は0.025mm/℃に過ぎ
なかった。加熱温度100℃での膨径外径は、53.0
mm、加熱温度120℃での膨径外径は、53.5mm
であった。
【0045】なお、熱変形温度は、JIS−K−720
7規定の硬質プラスチックの荷重たわみ温度試験方法に
準じ、A法(荷重を曲げ応力18.5N/cm2に設
定)により測定し、72.5℃である。
【0046】このようにして製造した熱膨張性樹脂管
を、熱可塑性樹脂系ホットメルト接着剤を均一に塗布し
たうえで、内径52.9mm、長さ5.5mの配管用炭
素鋼管内に挿入し、熱膨張性樹脂管の加熱基準温度を1
15℃とするように、金属管外部からの加熱を行った。
この加熱には、管を水平状態で走行させ、管中央部から
管両端部にかけ順次に熱風加熱装置により上方並びに下
方から熱風加熱する方法を使用した。この場合、熱膨張
性樹脂管の内面に、軸方向にほぼ当間隔を隔てた5ヵ所
のそれぞれの周方向にほぼ半周を隔てた総計10ヵ所に
おいて予め熱伝対を貼付て加熱温度のバラツキを測定し
たところ、107℃〜120℃であった。
【0047】〔比較例1〕実施例1に対し、熱膨張性樹
脂管に、図5に示す通り、加熱温度を熱変形温度から樹
脂押出温度近傍に増加するに従って管径がほぼ比例的に
膨径し、加熱温度範囲100℃〜120℃での勾配が
0.1mm/℃である加熱温度−管外径特性を有し、外
径が51.0mmの硬質塩化ビニル樹脂製製の熱膨張性
樹脂管を使用した以外、実施例1と同じとした。
【0048】〔比較例2〕実施例1に対し、熱膨張性樹
脂管に、加熱温度を熱変形温度から樹脂押出温度近傍に
増加するに従って管径がほぼ比例的に膨径し、加熱温度
範囲100℃〜120℃での勾配が0.06mm/℃で
ある加熱温度−管外径特性を有し、外径が51.0mm
の硬質塩化ビニル樹脂製製の熱膨張性樹脂管を使用した
以外、実施例1と同じとした。これらの実施例品並びに
比較例品につき、製造直後での金属管と樹脂管との界面
の初期密着性を検査し、また、20℃での冷水流通5分
−80℃での熱水流通5分を1サイクルをする冷熱通水
試験3000サイクルを行ったところ、比較例1では、
初期密着性については、50本中4本が不良であり(界
面に凹凸、空隙のあるものを不良とした)、冷熱通水試
験後(試料本数は46本)については、46本中5本に
界面密着不良が観られ、接着強度(平均値)は2.1k
g/cm 2と低く、樹脂管端の収縮量(平均値)は1.
3mmにも達し、複合管製造当初での樹脂管の残留応力
がかなり大であったことが認められた。
【0049】比較例2では、初期密着性については、試
料本数50本のもとで不良はなかったが、冷熱通水試験
後(試料本数49本)については、49本中3本に界面
密着不良が観られ、接着強度(平均値)は2.9kg/
cm2と低く、樹脂管端の収縮量(平均値)は0.9m
mであつた。
【0050】これらの比較例に対し、実施例1では、初
期密着性の不良が試料本数50本のもとで零であり、冷
熱通水試験後(試料本数は50本)については、界面密
着不良のものは全く観られず、接着強度(平均値)が
3.8kg/cm2と高く、樹脂管端の収縮量(平均
値)が0.7mmに過ぎず、複合管製造当初での樹脂管
の残留応力が比較例に較べ充分に低いことが推定され
た。
【0051】〔実施例2〕複合管の製造方法の実施例で
あり、熱膨張性樹脂管には、請求項4記載の発明により
製造した、非発泡樹脂内層が硬質塩化ビニル樹脂で、発
泡樹脂内層が重曹系の発泡剤を添加した硬質塩化ビニル
樹脂であるものを使用した。
【0052】熱膨張性樹脂管の製造装置には、図4に示
す如く、押出金型を非発泡樹脂内層と発泡樹脂外層とを
同時に押出す二層同時押出金型としたものを使用した。
フォ−ミングチュ−ブの内径は54.6mmとし、冷却
マンドレルの長さを450mmとし、冷却マンドレル出
口での管状樹脂内面の温度を94℃とするように、冷却
マンドレルの温水流量並びに温度を調整し、冷却マンド
レル出口での樹脂管規制外径57.4mmからフォ−ミ
ングチュ−ブ内径54.6mmへの引き落しを行うよう
に引取り速度を樹脂吐出速度よりも速くした。
【0053】製造した熱膨張性樹脂管の外径は54.5
mmであり、その加熱温度−管外径特性は図6に示す通
りであった。T1’を100℃、T2’を125℃とし、
この温度範囲での傾斜勾配は0.025mm/℃に過ぎ
なかった。加熱温度125℃での膨径外径は、57.2
mmであり、加熱温度100℃での膨径外径は、56.
6mmであった。
【0054】このようにして製造した二層熱膨張性樹脂
管を、熱可塑性樹脂系ホットメルト接着剤を均一に塗布
したうえで、内径56.5mm、長さ5.5mの配管用
炭素鋼管内に挿入し、熱膨張性樹脂管の非発泡樹脂内層
の加熱基準温度を115℃とするように、金属管外部か
らの加熱を行った。この加熱には、実施例1と同様、管
を水平状態で走行させ、管中央部から管両端部にかけ順
次に熱風加熱装置により上方並びに下方から熱風加熱す
る方法を使用した。この場合、実施例1と同様に、熱膨
張性樹脂管の内面に、軸方向にほぼ当間隔を隔てた5ヵ
所のそれぞれの周方向にほぼ半周を隔てた総計10ヵ所
において予め熱伝対を貼付て加熱温度のバラツキを測定
したところ、104℃〜122℃であった。
【0055】〔比較例3〕実施例2に対し、熱膨張性樹
脂管に、図6に示す通り、加熱温度を熱変形温度から樹
脂押出温度近傍に増加するに従って管径がほぼ比例的に
膨径し、加熱温度範囲100℃〜120℃での勾配が
0.075mm/℃である加熱温度−管外径特性を有
し、内層が実施例2と同じ非発泡硬質塩化ビニル樹脂
で、外層が実施例2と同じ発泡硬質塩化ビニル樹脂であ
り、外径が54.5mmの二層熱膨張性樹脂管を使用し
た以外、実施例2と同じとした。
【0056】〔比較例4〕実施例2に対し、熱膨張性樹
脂管に、加熱温度を熱変形温度から樹脂押出温度近傍に
増加するに従って管径がほぼ比例的に膨径し、加熱温度
範囲100℃〜120℃での勾配が0.055mm/℃
である加熱温度−管外径特性を有し、内層が実施例2と
同じ非発泡硬質塩化ビニル樹脂で、外層が実施例2と同
じ発泡硬質塩化ビニル樹脂であり、外径が54.5mm
の二層熱膨張性樹脂管を使用した以外、実施例1と同じ
とした。これらの実施例2並びに比較例3,4につき、
上記と同様に、製造直後での金属管と樹脂管との界面の
初期密着性を検査し、また、冷熱通水試験3000サイ
クルを行ったところ、比較例3では、初期密着性につい
ては、50本中2本が不良であり(界面に凹凸、空隙の
あるものを不良とした)、冷熱通水試験後(試料本数は
48本)については、48本中4本に界面密着不良が観
られ、接着強度(平均値)は1.1kg/cm2と低
く、樹脂管端の収縮量(平均値)は2.4mmにも達
し、複合管製造当初での樹脂管の残留応力がかなり大で
あったことが認められた。
【0057】比較例4では、初期密着性については、試
料本数50本のもとで不良はなかったが、冷熱通水試験
後(試料本数50本)については、50本中3本に界面
密着不良が観られ、接着強度(平均値)は3.1kg/
cm2と低く、樹脂管端の収縮量(平均値)は0.8m
mであつた。
【0058】これらの比較例に対し、実施例2では、初
期密着性の不良が試料本数50本のもとで零であり、冷
熱通水試験後(試料本数は50本)については、界面密
着不良のものは全く観られず、接着強度(平均値)が
3.7kg/cm2と高く、樹脂管端の収縮量(平均
値)が0.6mmに過ぎず、複合管製造当初での樹脂管
の残留応力が比較例に較べ充分に低いことが推定され
る。
【0059】
【発明の効果】本発明に係る複合管の製造方法によれ
ば、非発泡樹脂単独の熱膨張性樹脂管または非発泡樹脂
内層と発泡樹脂外層とから成る二層熱膨張性樹脂管を金
属管内に挿入し、金属管外部からの加熱により熱膨張性
樹脂管を膨張させて金属管内面に被着することにより、
加熱温度にバラツキがあっても、樹脂管を金属管内面に
過不足のない適切な接触度にて被着でき、接触不足に基
づく接着不良や接触過剰に基づく残留応力による内面樹
脂被覆層の早期劣化等をよく排除でき、品質、信頼性に
優れた複合管を製造できる。また、加熱温度の厳格な制
御が不要となり、製造設備の簡易化を図ることもでき
る。
【0060】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法に
よれば、かかる複合管の製造を可能とする熱膨張性樹脂
管を、樹脂の吐出から水槽急冷に至る間での樹脂の徐冷
条件並びに引取り速度を調整するだけで製造でき、熱膨
張性樹脂管の製造設備も既存の設備に冷却マンドレルを
付加するだけでよく、かかる点からも設備的に有利であ
る。
【0061】また、本発明に係る熱膨張性樹脂管は、上
述の如く、加熱温度変化量に対する管膨張変化量に特徴
を有するので、金属管等の内面に、強固に且つ残留応力
の発生なく被着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る熱膨張性樹脂管の加熱温度−管外
径特性を示す説明図である。
【図2】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法に使用
する製造装置の一例を示す説明図である。
【図3】本発明に係る熱膨張性樹脂管の上記とは別の加
熱温度−管外径特性を示す説明図である。
【図4】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法に使用
する製造装置の上記とは別の例を示す説明図である。
【図5】実施例1において使用した熱膨張性樹脂管の加
熱温度−管外径特性を示す説明図である。
【図6】実施例2において使用した熱膨張性樹脂管の加
熱温度−管外径特性を示す説明図である。
【図7】従来の複合管の製造において使用されている熱
膨張性樹脂管の加熱温度−管外径特性を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10 押出金型 11 コア 20 冷却マンドレル 21 温水流通コイル 25 フォ−ミングチュ−ブ 30 冷却水槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29C 61/08 7639−4F B32B 1/08 Z 9349−4F 5/18 15/08 K // B29K 101:00 B29L 9:00 23:00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱により管径が膨張回復する非発泡樹脂
    管であり、その非発泡樹脂の熱変形温度よりも高い所定
    温度T1と同非発泡樹脂の押出し成形温度よりも低い所
    定温度T2との間での加熱温度変化量に対する管径膨張
    変化量が、上記熱変形温度と所定温度T1との間での加
    熱温度変化量に対する管径膨張変化量よりも小であるこ
    とを特徴とする熱膨張性樹脂管。
  2. 【請求項2】加熱により管径が膨張回復する、内層が非
    発泡樹脂層で外層が発泡樹脂層である二層樹脂管であ
    り、その非発泡樹脂の熱変形温度よりも高い所定温度T
    1’と同非発泡樹脂の押出し成形温度よりも低い所定温
    度T2’との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変
    化量が、上記熱変形温度と所定温度T1’との間での加
    熱温度変化量に対する管径膨張変化量よりも小であるこ
    とを特徴とする熱膨張性樹脂管。
  3. 【請求項3】請求項1記載の熱膨張性樹脂管を製造する
    方法であり、押出金型から吐出した非発泡の管状溶融樹
    脂を一定の内径寸法のもとでほぼ温度T1まで徐冷し、
    次いで、ほぼこの温度T1下で所定の寸法に縮径し、こ
    の縮径後、急冷固化することを特徴とする熱膨張性樹脂
    管の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項2記載の熱膨張性樹脂管を製造する
    方法であり、押出金型から吐出した内層が非発泡樹脂層
    で外層が発泡樹脂層である二層の管状溶融樹脂を一定の
    内径寸法のもとでほぼ温度T1’まで徐冷し、次いで、
    ほぼこの温度T1’下で所定の寸法に縮径し、この縮径
    後、急冷固化することを特徴とする熱膨張性樹脂管の製
    造方法。
  5. 【請求項5】請求項1記載の熱膨張性樹脂管を金属管内
    に挿入し、該熱膨張性樹脂管を温度T1〜T2に属する温
    度範囲内で加熱して膨張させ、金属管内面を被覆するこ
    とを特徴とする複合管の製造方法。
  6. 【請求項6】請求項2記載の熱膨張性樹脂管を金属管内
    に挿入し、該熱膨張性樹脂管を温度T1’〜T2’に属す
    る温度範囲内で加熱して膨張させ、金属管内面を被覆す
    ることを特徴とする複合管の製造方法。
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