CN100404940C - 复合管 - Google Patents

Abstract

一种以挤压发泡法在粗度化的树脂管12外表面上设置了泡沫树脂层14的复合管。

Description

复合管

技术领域

本发明是关于在树脂管的外表面上设置泡沫树脂层的复合管。详细地讲，是关于工业用高温流体输送管或供热水管、暖气管等送水管、以及作为冷凝剂用配管等具有合适的隔热性、保温性优良的树脂复合管。

技术背景

已知有在金属、树脂等管状体周围被覆泡沫树脂层的复合管，有效利用其隔热·保温性和隔音性，用作供热水管、暖气管等。

在管上设置泡沫树脂层的方法，此前已有各种方案提出。例如，在特开昭48-31165号和特开昭50-18576号中，公开了一种预先将泡沫片切成长方形状，将该长方形状泡沫片沿纵向使端部彼此热熔接，被覆在管子上的方法。然而，用此方法作成的复合管，热熔接的泡沫端部存在裂纹，即所谓接缝裂纹很大的问题。

另外，将由泡沫树脂形成的隔热带同样以螺旋状缠绕在管子外周面上形成被覆的方法，也是众所周知的，但这种带状物存在的缺点是长期受热后很容易剥离下来。

另一方面，在特开昭58-102895号中，公开了一种由十字头模具挤压发泡，同时将泡沫树脂层被覆在通过十字头内管用通路的树脂管上的方法。用此方法作成的复合管，在泡沫树脂层上既不存在热熔接缝，也不存在接缝裂纹的向题。

作为用挤压发泡法，在树脂管上被覆、形成泡沫树脂层的挤压发泡法，有在挤压机内，使气体溶解，分散在树脂中，在树脂由模具挤出的同时，气体因压力差而产生膨胀，形成发泡体的方法等。根据图1说明用挤压发泡法在树脂管上被覆泡沫体的方法之一例。首先，让树脂管12通过十字头10的树脂管用通路11。然后，从与其垂直的树脂供给孔使通过环状树脂用通路13的树脂挤压发泡，同时，把泡沫树脂层14被覆在树脂管12上，得到复合管15。箭头17表示向树脂供给孔供给树脂。

图2示出了如上得到的现有复合管的断面模式图。图中23表示从泡沫树脂体中取出一个气泡的模式，24表示发泡气体的流动模式。图2中与图1中相同部分以相同符号示出。

然而，用挤压发泡法在管状体上被覆泡沫树脂层时，存在的问题

是，当发泡树脂从模具挤出后，受冷却而收缩，内管和泡沫树脂层形成牢固的紧密接合。

内管与泡沫树脂层的牢固接合会产生如下问题。即，将复合管作为供热水管和暖气管安装在住宅，公寓大楼等建筑物中时，或者安装在用于通讯设备和计算机等高发热设备冷却的空调机中作冷凝介质配管用时，不管那种情况复合管要彼此连接，或复合管与总管连接。进行这些连接时，通常是从复合管的端部去掉一部分泡沫树脂层，使内管露出，再将连接用夹具安装在裸露的管端部，进行连接。但是，内管与泡沫树脂层接合过强时，用人力很难完全将泡沫树脂层剥离、去除，施工性显著降低。

在上述内管为铜管或钢管等金属管的场合，制造时，由于首先用加热器等将管加热，以抑制泡沫树脂层的热收缩，这可减弱内管和泡沫脂层的界面接合力。而在树脂管的场合，由于管受热变形的问题，所以不可能利用加热来减弱接合力。

作为减弱树脂制内管和泡沫树脂层接合力的技术，实公昭61-28

558号已作了公开。在该方案中，公开用挤压发泡法将泡沫聚乙烯被覆在聚丁烯管上时，聚丁烯和聚乙烯泡沫体的剥离性良好，然而这种方法仅限于聚丁烯和聚乙烯泡沫体的组合，没有广泛适用性，不能采用其他的树脂。

此外，还存在如下问题，即，使用上述现有的挤压发泡法，从模具挤出树脂时，溶解在树脂中的气体，多数用于形成气泡，但是仍有一部分气体从泡沫树脂层的外表面扩散到大气中，还有一部分扩散到树脂管和泡沫树脂之间的界面处25(图2中，界面25以间隙示出，这只是为了说明，实际上，界面是相接的)。

这时，当树脂管和泡沫树脂层之间牢固接合时，树脂管和泡沫树脂层的界面相当稳定，气体不能扩散，当不能扩散的气体压力超过某个临界点时，屡次在界面25处形成巨大的气泡26。

简要说明

因此，本发明的目的是提供一种消除了上述现有问题的，树脂管和泡沫树脂层的接合强度低的，施工性优良的，而且能抑制产生巨大气泡的复合管。

本发明的上述及其他目的，特征和优点，通过参照附图，会从下述记载中更加明确。

附图的简单说明

图1是本发明制造的复合管中使用的向树脂管上被覆泡沫树脂层的十字头部分之一例断面图。

图2是现有复合管的断面模式图。

图3是表示本发明用于测定复合管拔出力的样品图。

图4是测定复合管拔出力的夹具实例和测定方法的示意图。

图5是本发明复合管之一例的侧视图。

图6是表示本发明的复合管连续制造装置之一例的说明图。

图7是表示本发明的复合管制造装置之一例的说明图。

详细说明

本发明者们为达到上述目的，经过深入研究结果发现，通过在树脂管周围设置细小的凹凸，可抑制巨大气泡产生，同时又能适度降低与树脂管的接合性。详细机理虽不明确，但可以推测这是利用细小的凹凸在树脂管和泡沫树脂层之间形成空间，在该间隙中，气体稳定，不易进行扩散的结果。本发明就是基于这种见解而完成的。

即，本发明提供的是：

(1)一种复合管，其特征是，以挤压发泡法将泡沫树脂层设置在粗度化的树脂管外表面上；

(2)根据(1)项记载的复合管，其特征是，上述树脂管的外表面利用熔裂法形成粗度化；

(3)根据(1)或(2)项记载的复合管，其特征是，上述树脂管和泡沫树脂层由同种树脂形成。

(4)根据(1)～(3)项中任1项记载的复合管，其特征是，上述树脂管是由交联聚乙烯系树脂形成的树脂管；

(5)根据(1)～(4)项中任1项记载的复合管，其特征是，上述泡沫树脂层是由聚乙烯树脂形成。

(6)根据(1)～(5)项中任1项记载的复合管，其特征是，上述挤压发泡法是二氧化碳挤压发泡法；和

(7)根据(1)～(6)项中任1项记载的复合管，其特征是，

粗度化的树脂管外表面粗糙度，在中心线处的平均粗糙度为1～2μm。

下面对本发明复合管的最佳实施方案作详细说明。

本发明中，虽然对被覆泡沫树脂层的发泡倍率没有特定限制，但最好在2倍以上，如果发泡倍率在2倍以上，气体量充分，在树脂管和泡沫树脂层之间，很容易制作出以人力易于从管上拔出发泡沫树脂层的充分间隙，并能获得所必要的隔热性和保温性。而且，为了强化气体扩散，发泡倍率最好3倍以上，更好5倍以上。但是，发泡倍率过大时(例如20倍以上)，许多气体扩散至树脂管和泡沫树脂层间隙中，容易形成巨大的气泡，是不理想的。

利用人力特别容易拔出管的拔出力最好在5kgf以下。然而，稍微有点磨擦应力，会使树脂管和泡沫树脂层之间产生偏移，在这种不理想的情况下，也可用更大的拔出力。

本发明复合管的优选拔出力为10～0.5kgf，更优选是6～1kgf。

此处所说管的拔出力，如图3所示，从复合管上取下泡沫树脂层长度为30cm的样品5个，在23℃的恒温室的内放置48小时后，安装在图4所示的夹具41中，同时将夹具41设置在拉伸试验机的夹具42上，在23℃下，以200mm/分钟的速度进行拉伸，将此时力的最大值，取5个样品的平均值作为拔出力。图1～7中相同部分以相同符号示出。

本发明中，树脂管的外表面是粗糙的面。其粗糙度，中心线的平均粗糙度最好为1～20μm。中心线平均粗糙度过小时，树脂管和泡沫树脂层紧密接合，溶解在树脂中的气体在树脂管和泡沫树脂层的界面处很稳定，不能充分扩散。而中心线平均粗糙度过大时，通过树脂管表面凸部的支撑点效果，反而使泡沫树脂层难以拔出。为了形成好的拔出性，优选2～15μm，更优选3～10μm。

此处所说的中心线平均粗糙度(Ra)，系指日本工业标准JIS B0601-表面粗糙度的定义和表示中记载的中心线平均粗糙度。即，从粗糙度曲线上沿其中心线方向拔出长度L(エル)部分，将该拔出部分的中心线取为X轴，纵向倍率取为Y轴，将粗糙度曲线以y＝f(x)表示时，用下式求出的以微米(μm)表示的值称作中心线平均粗糙度。

$\mathrm{Ra}=\frac{1}{L}{\∫}_0^L\left|f\left(X\right)\right|\mathrm{dX}$

为了在本发明的树脂管表面上设置细小的凹凸使粗度化，可以采用将树脂管挤压成型后，立即在其表面上复印绉纹的方法，使用这种方法，由于绉纹复印压力的作用，有时难以制造出尺寸准确的管子。作为使管表面形成粗度的方法，可以举出，在接近原料树脂熔点的低温下挤压成型时，稍稍引起熔裂，使表面形成粗糙的方法。该方法比绉纹复印法更容易实施。该方法，例如，对直链低密度聚乙烯等作原料的场合是合适的。

所谓熔裂是以一种不稳定的条件进行挤压，使挤压的熔融物表面出现起伏的现象。该起伏的长度各色各样，表面可以是起伏大的，也可以在表面上呈现出1mm以下的细微起伏。引起熔裂的原因，目前还不能确定，但是，当模具出口附近的剪切应力超过某阈值时，树脂或紧贴着模具壁或滑动而引起的。

作为本发明复合管内管的树脂管原料，没有特殊限定，但最好使用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚丙烯和它们的交联物。考虑到对环境的影响时，最好是耐变形性优良的交联聚乙烯系。

作为交联聚乙烯系树脂，除了交联聚乙烯树脂单体外，还可以使用交联聚乙烯树脂和其他聚烯烃系树脂的混合物。作为聚烯烃系树脂，有聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯丙烯橡胶等。此处所说的聚乙烯，可使用低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯和高密度聚乙烯等。

作为本发明泡沫树脂层的原料，只要是此前用作泡沫成型体原料的即可使用，例如，可以用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯丙烯橡胶，以及这些树脂的混合物等，但最好是聚乙烯。

使用的树脂原料，作为内管的树脂管和泡沫树脂层既可以相同，也可以相异，当然，从制造时的准备、处理等方面考虑，最好是相同的。本发明提供的复合管，即使树脂管和泡沫树脂层，用相同种类的树脂形成，泡沫树脂层仍能拔出。

作为发泡剂，可使用碳酸氢钠、碳酸铵等无机物，和亚硝基化合物、偶氮化合物等有机物等热解型发泡剂，以及甲醇、乙醇等有机挥发型发泡剂也可。其中，热解型发泡剂，分解残渣会残留在泡沫树脂层中，而有机挥发型发泡剂需要大型防爆设备。因此，考虑到发泡性、对环境的影响等时，优选二氧化碳气、氮气等无机气体，从易提高发泡倍率等方面考虑时，二氧化碳气更优选。

因此，挤压发泡法中，二氧化碳气挤压发泡法是方便的。

在形成树脂管和被覆层的树脂中，根据需要，还可适当添加热稳定剂、加工助剂、润滑剂、冲击改质剂、填料、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和颜料等。

图5是本发明复合管优选一例的侧视图。如该图所示，在树脂管12的外表面上形成细小的凹凸16，在该树脂管12的外周面上被覆泡沫树脂层14，由此构成本发明的复合管15。在泡沫树脂层14的外周部分，为赋与耐擦伤性和耐摩擦性，还可被覆上由泡沫树脂形成的外皮51。

接着，根据图6所示的说明图讲述本发明设置泡沫树脂层的复合管制造方法之一例。用树脂管用挤压机61挤压成型树脂管12，此时，在树脂管12上利用熔裂法，在其外表面上形成细小凹凸，随后在冷却水槽65中冷却。接着将来自泡沫树脂用挤压机62的树脂，从十字头622挤出，使泡沫树脂被覆在树脂管12上。该挤压泡沫法本身如图1所作的说明。使用化学发泡剂作为此时的发泡剂时，将树脂与发泡剂一起供入挤压机62的料斗内。另一方面，利用二氧化碳气和氮气进行发泡的场合，由设在挤压机62的侧面的气体注入口621，以适当的压力注入作为发泡剂的气体。

在对树脂管实施交联的场合，由挤压机61或冷却水槽65出来后，用电子束交联装置64进行交联，如果用挤压机62被覆泡沫树脂层，则和上述一样能连续有效地制造复合管。

在难以设置昂贵的电子束交联装置时，生产效率会有所降低，但树脂管交联工序和泡沫树脂层被覆工序也可分别进行。例如，如图7所示，从挤压机61挤出硅烷交联性树脂管121，以卷材71加以卷绕。这种情况下，在从挤压机61挤出树脂管121加以成型时，利用熔裂法在树脂管外表面上形成细小凹凸。将这种卷材71浸在热浴72中，使树脂管进行硅烷交联，从硅烷交联的卷材73将树脂管供给挤压机62，使用图1所示的挤压发泡装置，可制得复合管15。既可在挤压机62中，用化学发泡剂使树脂发泡。也可由气体注入口621供给二氧化碳气和氮气使树脂发泡。

本发明的复合管，由于是以挤压发泡法，使具有适当粗糙度的树脂管外表面形成泡沫树脂层的复合管，所以具有隔热性和保温性，当然，也不必担心接缝裂开，利用人力即可将管拔出，施工性极好，而且也能抑制巨大气泡的产生。

该制造法的优点是通过熔裂使树脂管外表面形成粗面，将其与挤压发泡法很容易实施组合，避免了一般的树脂管粗度化法随之产生的变形问题。

同样，本发明的复合管，制造廉价、容易，特别适宜作供热水管、暖气管等送水管和空调机的冷凝剂用配管。

以下根据实施例更详细地说明本发明，但本发明并不仅限于这些实施例。

实施例

实施例1

使用图1和图7中所述的挤压被覆成型装置，制造复合树脂管。作为挤压机61使用φ100mm的单螺杆挤压机，作为挤压机62使用φ65mm的单螺杆挤压机。

接着，制造由直链低密度聚乙烯和硅烷化合物构成的树脂管成型材料，同时将挤压机61的筒体温度设定在140℃～180℃，将模具温度设定在140℃。

接着，使用该树脂管成型材料，由挤压机61将树脂挤压成管状，这样得到内径6.5mm、外径10mm的树脂管121。在树脂管121的表面上，利用熔裂法形成中心线平均粗糙度为6μm的凹凸。将该树脂管121卷绕成卷材71。

接着，将该卷材71在热浴72中浸泡8小时，使树脂进行硅烷交联，得到交联的树脂管122。

另一方面，对于100重量份熔体流动速率为3.0g/min的低密度聚乙烯树脂，配合1重量份滑石，制成泡沫树脂成型材料，同时将挤压机62的筒体温度设定为120～170℃。由设在挤压机62中间部位的二氧化碳气供给阀621供给相当于1重量份树脂挤出量的二氧化碳气。

然后，使交联的树脂管122通过十字头622中，同时，由挤压机62将泡沫树脂成型材料和二氧化碳气的熔融混炼物也供给十字头622中，一边将熔融混炼物被覆在树脂管周围，一边挤出。

由设在十字头622出口处的鼓风装置74冷却复合管的表面，得到复合管15。

如图3所示，得到了在树脂管12的外周面上，被覆了5mm厚的发泡倍率为4倍的泡沫树脂层14、外径20mm的复合管15。

实施例2

使用和实施例1相同的树脂管和发泡体材料，以同样的方法，在树脂管上被覆、形成泡沫树脂层，但将泡沫树脂的发泡倍率变成1.5倍，得到复合管。

实施例3

使用和实施例1相同的树脂管和发泡体材料，但将树脂管的中心线表面粗糙度变成0.5μm，得到在树脂管上形成泡沫树脂层的复合管。

实施例4

使用和实施例1相同的树脂管和发泡体材料，但将树脂管的中心线表面粗糙度变成25μm，得到在树脂管上形成泡沫树脂层的复合管。

对各实施例得到的复合管，以上述测定方法和评价方法，测定表面粗糙度和拔出力，结果示于表1。

表1

实施例	1	2	3	4
					发泡倍率	4	1.5	4	4
内管表面的中心线平均粗糙度(μm)	6	6	0.5	25
					内管的拔出力(kgf)	3	10	7	8

如表1结果所示，任何实施例的复合管，利用人手的拔出力，都能将泡沫树脂层从内管上拔下来。特别是作为发泡倍率为4倍、表面粗糙度为6μm的实施例1样品，极容易拔出。

虽然以上述实施方案说明了本发明，但我们没有进行特殊指定，我们的发明也没有限定在说明的任何细节中，我们认为在不违反权利要求所示范围的发明精神和范围下，可作更广泛的解释。

Claims (7)

1.一种复合管，其特征是，以挤压发泡法，在粗度化的树脂管外表面上设置泡沫树脂层。

2.根据权利要求1中记载的复合管，其特征是，上述树脂管是外表面利用熔裂法加以粗度化的表面粗度化的树脂管。

3.根据权利要求1或2中记载的复合管，其特征是，上述树脂管和泡沫树脂层以同种树脂构成。

4.根据权利要求1或2中记载的复合管，其特征是，上述树脂管是由交联聚乙烯系树脂构成的树脂管。

5.根据权利要求1或2中记载的复合管，其特征是，上述泡沫树脂层由聚乙烯树脂构成。

6.根据权利要求1或2中记载的复合管，其特征是，上述挤压发泡法是二氧化碳气挤压发泡法。

7.根据权利要求1或2中记载的复合管，其特征是，粗度化的树脂管外表面粗糙度用中心线平均粗糙度表示为1～20μm。

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