JP2001219465A - 二軸延伸熱可塑性樹脂管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂管を二軸延伸するにあたり、軸
方向の延伸倍率を一台の引取機で潤滑剤を一切使用する
ことなく制御でき、熱可塑性樹脂管の再加熱が不要で、
成形設備が大幅に省略でき、延伸倍率および寸法精度に
優れた二軸延伸熱可塑性樹脂管の製造方法を提供する。 【解決手段】 押出機１の金型２から押出された熱可塑
性樹脂管８を、所定の延伸温度に調整するとともに、上
記金型２に連結され、上記熱可塑性樹脂管８の進行方向
に向かって徐々に外径が拡大し、最大外径が、成形すべ
き延伸された熱可塑性樹脂管８１の内径に略等しくされ
た大径金型５を、上記熱可塑性樹脂管内８に挿入しつつ
熱可塑性樹脂管８を拡径し、拡径された熱可塑性樹脂管
８１を、引取機７により引き取りつつ、延伸成形するに
あたり、上記大径金型５内に温度調整用流体Ｌを循環さ
せることにより、大径金型５を均一に温度制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二軸延伸熱可塑性
樹脂管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱可塑性樹脂管を延伸すると、
延伸された方向の強度が増大する。しかし、従来行われ
てきた延伸は、熱可塑性樹脂管の軸方向（長手方向）が
主体で、軸方向の強度は増大するものの、円周方向の強
度、即ち内圧、外圧に対する強度が不足することがあっ
た。

【０００３】そこで、熱可塑性樹脂管の軸方向のみなら
ず円周方向の強度を増大させる試みが従来より行われて
いる。

【０００４】例えば、 １）延伸可能な熱可塑性ポリマー含有中空加工物（熱可
塑性樹脂管）を金型の入り口から供給し、固相でダイ及
び加工物の初期内部横断面積よりも大きな横断面積を有
し、上記中空加工物内部に配設されたフォーマーに通し
て引張応力を加えて延伸させ、延伸変形された中空加工
物をダイの出口側から回収する方法（特公平４−５５３
７９号公報）、

【０００５】２）押出機の金型から引取機により引き出
し長手方向に延伸しながら延伸用原形パイプを成形し、
この原形パイプを再加熱し、押出金型に連結する大径の
金型を延伸用原形パイプ内に挿入保持しこれを引取機に
より引き出して周方向に延伸成形する方法（特開昭４９
−５９１６３号公報）、

【０００６】３）中空の延伸可能な熱可塑性樹脂からな
る加工物品内部に、液体潤滑剤なしに膨張成形機を通過
させ、加工物品の軸方向に対し垂直な方向にいかなる外
部からの力も作用しない状態で管状部材を成形する二軸
延伸された管状部材の製造方法（特開平２−２５８３２
３号公報）、などの方法が、提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
には、以下の問題がある。１）の方法では、上記ダイ
（外型）とフォーマー（内型）で熱可塑性樹脂を圧縮し
ながら、ダイから引き抜くので、軸方向に大きな引張力
がかかり、その結果、軸方向の延伸倍率が大きくなる。

【０００８】パイプの肉厚が薄くなる。そうすると、
外圧に対する強度が不足し、埋設管に適さなくなる。 を解消するため、延伸前の加工物の肉厚をあらかじ
め厚いものにすると、(1) 延伸前の厚肉加工物の寸法精
度が悪化する、(2) 肉厚内の温度制御に時間がかかり、
生産性が悪化する、(3) 延伸時により大きな引張力が必
要となり、より軸方向延伸が大きくなる、等の問題が発
生する。

【０００９】また、２）の方法では、引取機を二台使用
し、二台の引取機の速度制御並びに、延伸温度への再加
熱を必要とする。従って、 製造ラインの長さが長くなる、 成形設備の制御方法が複雑になる、 等の問題点が発生する。

【００１０】さらに、３）の方法では、液体潤滑剤を使
用しないため、樹脂−金型間の摩擦が大きくなり、軸方
向の延伸倍率を低倍率に制御するのが困難である。ま
た、空気を用いて潤滑する場合、空気は圧縮可能な流体
であるので、延伸時の樹脂の収縮力がかかった場合、空
気圧が低すぎると空気が流れず、高すぎると樹脂を膨ら
ませ過ぎたり、樹脂の弱い部分のみを選択的に空気が抜
け、均一に空気の膜を張るのが困難である。従って、延
伸させたパイプの肉厚を均一に制御するのが困難とな
る。

【００１１】本発明は上記の課題を解決し、熱可塑性樹
脂管を二軸延伸するにあたり、軸方向の延伸倍率を一台
の引取機で潤滑剤を一切使用することなく制御でき、熱
可塑性樹脂管の再加熱が不要で、成形設備が大幅に省略
でき、延伸倍率および寸法精度に優れた二軸延伸熱可塑
性樹脂管の製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の二軸延伸熱可塑
性樹脂管の製造方法は、押出機の金型から押出された熱
可塑性樹脂管を、所定の延伸温度に調整するとともに、
上記金型に連結され、上記熱可塑性樹脂管の進行方向に
向かって徐々に外径が拡大し、最大外径が、成形すべき
延伸された熱可塑性樹脂管の内径に略等しくされた大径
金型を、上記熱可塑性樹脂管内に挿入しつつ熱可塑性樹
脂管を拡径し、拡径された熱可塑性樹脂管を、引取機に
より引き取りつつ、延伸成形するにあたり、上記大径金
型内に温度調整用流体を循環させることにより、大径金
型を均一に温度制御するものである。

【００１３】本発明に使用される熱可塑性樹脂として
は、例えば、塩化ビニル系樹脂；ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリオキシメチレン、
ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リアセタール等が用いられる。

【００１４】本発明における熱可塑性樹脂管の延伸倍率
は、軸方向には、３倍以下が好ましく、本発明において
は、通常は１．０５倍以上、周方向に１．３〜４倍が好
ましく、より好ましくは、軸方向が１．１倍〜２倍、周
方向が１．５〜２倍である。

【００１５】上記延伸倍率が大きすぎると、熱可塑性樹
脂管の、延伸前の肉厚に対する延伸後の肉厚が小さくな
る。上記熱可塑性樹脂管を例えば埋設管に使用する場
合、土圧に耐えるための肉厚がある程度必要である。そ
れを満足するには延伸前の肉厚が厚くなりすぎるため、
温度制御、ひいては、均一な延伸成形が困難になる。従
って、延伸倍率が大きくなりすぎるのを抑制する必要が
ある。一方、上記延伸倍率が小さすぎると、延伸による
高強度化が図れない。さらに、本発明によれば、軸方向
の延伸倍率は、概ね１．０５倍以上となる。

【００１６】本発明によれば、周方向の延伸倍率は押出
金型に連結する大径の金型の外径によって制御され、軸
方向の延伸倍率は、大径金型の均一温度制御のために循
環させる温度調整用流体の温度及び引取速度によって制
御される。

【００１７】本発明において、押出機の金型から押出さ
れた熱可塑性樹脂管を、所定の延伸温度に調整するに
は、通常、金型から押出された熱可塑性樹脂管を冷却水
槽により冷却後、延伸工程までに空冷し、さらに必要に
応じて再加熱して、管壁を所定の延伸温度になるように
調整する。この際、延伸温度（樹脂温度）は、上記熱可
塑性樹脂が明確なガラス転移温度を有する場合には、ガ
ラス転移温度〜ガラス転移温度＋４０℃、熱可塑性樹脂
が結晶性樹脂で、明確なガラス転移温度を持たない場合
には、適宜予備実験により求められた温度で延伸しても
よい。

【００１８】上記管壁を所定の延伸温度になるように調
整する方法は、押出量、パイプの寸法で異なるが、冷却
水槽の水温、水槽の長さ、空冷を行うゾーンの長さを適
宜調節することが可能である。また、必要に応じて管外
壁の外側を、延伸工程にはいる前に、ヒーター、温風等
によって再加熱してもよい。

【００１９】本発明においては、上記のようにして所定
の延伸温度に調整された熱可塑性樹脂管を、上記金型に
連結され、上記熱可塑性樹脂管の進行方向に向かって徐
々に外径が拡大し、最大外径が、成形すべき延伸された
熱可塑性樹脂管の内径に略等しくされた大径金型を、上
記熱可塑性樹脂管内に挿入して熱可塑性樹脂管を拡径
し、拡径された熱可塑性樹脂管を、引取機により引き取
りつつ、延伸成形させる。上記大径金型の表面は、硬質
クロムメッキ等の表面処理を行い、できるだけ平坦にし
たものを用いるのが好ましい。

【００２０】本発明においては、上記大径金型に温度調
整用流体を循環させることにより、大径金型を均一に温
度調整する。上記温度調整用流体としては、水、オイ
ル、ポリエチレングリコール等が用いられ、大径金型を
均一に温度調整するために、流体通路内に、温度調整用
流体が螺旋状に流れるように、案内板を設けることが好
ましい。単に温度調整用流体を循環させるだけ、特に流
体の流量が少ない場合では、金型に温度分布が発生し、
延伸倍率にバラツキが発生する。

【００２１】上記大径金型の温度は延伸樹脂温度〜±３
０℃が好ましい。大径金型の温度が低すぎると、熱可塑
性樹脂管が冷却されて硬くなりすぎるため、内表面が白
化し、さらには樹脂の伸びが小さくなるので樹脂が切れ
てしまうことがある。一方、大径金型の温度が高すぎる
と、樹脂と金型との摩擦が大きくなり、且つ樹脂が柔ら
かくなりすぎるので大径金型上で軸方向に伸びすぎ樹脂
が切れてしまう。

【００２２】次いで、上記拡径された熱可塑性樹脂管
を、引取機により引き取りつつ冷却し、延伸された管の
収縮を防止する。上記引取機は特に限定されず、通常公
知のものが使用される。

【００２３】上記冷却方法も特に限定されないが、上記
熱可塑性樹脂管を、通常の冷却水槽内を通過させてもよ
いし、さらに設備を簡素化するならば、管外部から噴霧
冷却するだけでもよい。但し、冷却の偏りに起因する残
留応力を少なくするためには、上記熱可塑性樹脂管の内
面及び外面の双方からの冷却を行うことが好ましい。

【００２４】（作用）本発明の二軸延伸熱可塑性樹脂管
の製造方法は、押出機の金型から押出された熱可塑性樹
脂管内に、進行方向に向かって徐々に外径が拡大する大
径金型を挿入しつつ熱可塑性樹脂管を拡径して延伸成形
するにあたり、大径金型内に温度調整用流体を循環させ
ることにより、大径金型を均一に温度制御するものであ
るから、軸方向の延伸倍率が大径金型の温度によって制
御できるので、潤滑剤を用いなくても、軸方向の延伸倍
率を制御することが可能になった。また、軸方向の延伸
倍率が、大径金型の温度に依存するので、従来、二台必
要であった引取機も一台ですみ、延伸前の熱可塑性樹脂
管の延伸温度への調整の際の再加熱が不要となり、調整
が容易となった。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、本発明に使用される二軸
延伸装置の一例を示す模式図であり、図２は、その要部
を拡大して示す断面図である。図１、２において、１は
押出機、２は（押出機の）金型、５は大径金型、７は引
取機、８は熱可塑性樹脂管、８１は二軸延伸熱可塑性樹
脂管である。

【００２６】図１に示したように、本発明に使用される
二軸延伸装置は、押出機１、水槽４、６、大径金型５、
及び引取機７とからなる。押出機１には所定の径の熱可
塑性樹脂管を成形する金型２が設けられ、上記金型２と
大径金型５との間は、接続管３により連結されている。

【００２７】本発明の二軸延伸熱可塑性樹脂管の製造方
法は、まず上記二軸延伸装置の押出機１に熱可塑性樹脂
を供給し、押出機１の金型２により、管状に押出して熱
可塑性樹脂管８を成形する。

【００２８】次いで、得られた熱可塑性樹脂管８に、接
続管３を内挿しつつ、水槽４により冷却し、所定の延伸
温度に調整する。さらに、冷却された熱可塑性樹脂管８
内に、大径金型５を挿入する。なお、大径金型５は、熱
可塑性樹脂管８の進行方向に向かって徐々に外径が拡大
し、最大外径が、成形すべき延伸された熱可塑性樹脂管
８１の内径に略等しくされている。このようにして熱可
塑性樹脂管８を拡径し、周方向に延伸する。そして、周
方向に延伸した熱可塑性樹脂管を、引取機７により引き
取りつつ、延伸成形すると、軸方向にも延伸された二軸
延伸熱可塑性樹脂管８１を得ることができる。

【００２９】この延伸工程では、金型２のスパイダー部
（図示せず）から、温度調整用流体Ｌを押出金型２と大
径金型と５とを連結する接続管３の中に設けられた流体
供給用導管５１（図２）に供給し、大径金型５内に循環
させる。大径金型５の内部には、図２に示したように、
案内板５３が設けられている。上記流体供給用導管５１
から大径金型５の内部に供給された温度調整用流体Ｌ
は、この案内板５３により、大径金型５の内部を螺旋状
に流れ、流体排出用導管５２に流入し、接続管３の中を
上流方向に逆流し、排出される。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに詳しく
説明する。 （実施例１〜８）図１、２に示した二軸延伸装置を用
い、塩化ビニル系樹脂（徳山積水社製、品番「ＴＳ１０
００Ｒ」、重合度１０５０）１００重量部、ジオクチル
錫系安定剤（三共有機合成社製、品番「ＯＮＺ１４２
Ｆ）１重量部、ステアリン酸（日本油化社製）０．５重
量部、ポリエチレンワックス（三井化学社製、商品名
「Ｈｉｗａｘ２２０ＭＰ」）０．５重量部をスーパーミ
キサー（カワタ製作所社製）で混合した塩化ビニル系樹
脂組成物（ガラス転移温度８０℃）を、押出機１（積水
工機社製、６０ｍｍ二軸押出機、型式「ＳＬＭ６０」）
のホッパーに供給し、押出温度１８５℃、押出量３０ｋ
ｇ／ｈで成形して、外径３８ｍｍ、肉厚３．５ｍｍの熱
可塑性樹脂樹脂管８を得た。

【００３１】次いで、得られた熱可塑性樹脂樹脂管８を
水槽４を通過させることにより、外面１００℃、内面１
２０℃に調整し、管内に、大径金型５を挿入しつつ熱可
塑性樹脂管を拡径し、拡径された熱可塑性樹脂管を、水
槽６で冷却しながら、引取機により引き取りつつ延伸成
形し、外径６０ｍｍの二軸延伸熱可塑性樹脂管８１を得
た。この際、上記大径金型５内に温度調整用流体Ｌとし
て、表１に示した温度のポリエチレングリコールを循環
させることにより、大径金型５を温度制御した。このと
きの大径金型温度（拡径部分の中央部で、金型表面から
１ｍｍ入った部分の温度）を測定し、表１に示した。

【００３２】（比較例）温度調整用流体を大径金型５内
に供給しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、
二軸延伸熱可塑性樹脂管８１を得るとともに、成形中の
大径金型温度を測定し、表１に併せ示した。

【００３３】評価 実施例１〜８、比較例で得られた二軸延伸熱可塑性樹脂
管８１を以下の評価に供し、結果を表１に纏めて記し
た。

【００３４】（延伸倍率）得られた二軸延伸熱可塑性樹
脂管８１を２００ｍｍの長さに切断し、外径をノギスで
測定した後、１５０℃で３分加熱し、収縮した管の長さ
と外径をノギスで測定し、（切断長さ／収縮後の管の長
さ）を軸方向延伸倍率とし、（収縮前の外径／収縮後の
管の外径）を周方向延伸倍率とした。

【００３５】（内面状態）得られた二軸延伸熱可塑性樹
脂管８１の内面の白化及び光沢を目視で観察した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の二軸延伸熱可塑性樹脂管の製造
方法は、上述の如き構成となされているので、熱可塑性
樹脂管を二軸延伸するにあたり、軸方向の延伸倍率を一
台の引取機で潤滑剤を一切使用することなく制御でき、
低倍率の延伸も容易となり、さらに、熱可塑性樹脂管の
再加熱が不要で、延伸前の温度調整が容易で、成形設備
が大幅に省略でき、延伸倍率および寸法精度に優れた二
軸延伸熱可塑性樹脂管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される二軸延伸装置の一例を示す
模式図である。

【図２】図１の要部（大径金型）を拡大して示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 押出機 ２ （押出機の）金型 ５ 大径金型 ７ 引取機 ８ 熱可塑性樹脂管（延伸前） ８１ 二軸延伸熱可塑性樹脂管（延伸後）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F210 AA00 AA15 AB06 AB07 AB19 AB20 AE01 AG08 AR06 QA06 QC07 QD25 QD33 QD46 QG04 QG18

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出機の金型から押出された熱可塑性樹
   脂管を、所定の延伸温度に調整するとともに、上記金型
   に連結され、上記熱可塑性樹脂管の進行方向に向かって
   徐々に外径が拡大し、最大外径が、成形すべき延伸され
   た熱可塑性樹脂管の内径に略等しくされた大径金型を、
   上記熱可塑性樹脂管内に挿入しつつ熱可塑性樹脂管を拡
   径し、拡径された熱可塑性樹脂管を、引取機により引き
   取りつつ、延伸成形するにあたり、 上記大径金型内に温度調整用流体を循環させることによ
   り、大径金型を均一に温度制御することを特徴とする二
   軸延伸熱可塑性樹脂管の製造方法。