JP2002096386A

JP2002096386A - ポリエチレン管の製造方法

Info

Publication number: JP2002096386A
Application number: JP2000287233A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Tsuboi; 康太郎坪井; Takehisa Sugaya; 武久菅谷; Junichi Yokoyama; 順一横山; Akihiro Ogawa; 彰弘小川
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2002-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な配向を付与することができ、厚肉品の
成形や高速成形が可能であるとともに、容易に配向制御
を行うことのできるポリエチレン管の製造方法を提供す
ること。【解決手段】ポリエチレン樹脂と熱架橋剤とを含む原
料が混練された混練物を押出機から熱架橋ゾーンおよび
延伸ゾーンを有する金型内へ供給する原料樹脂供給工程
と、前記熱架橋ゾーンで前記ポリエチレン樹脂を熱架橋
させるとともに、金型内断面形状に沿った架橋樹脂管状
体に賦形する架橋工程と、前記延伸ゾーンで、軟化状態
の架橋樹脂管状体をその周方向および軸方向に延伸配向
させて略成形品形状をした延伸体に賦形する延伸工程と
を備えたポリエチレン管の製造方法において、前記延伸
工程で、内径が前記架橋樹脂管状体の内径より拡径する
とともに、延伸体の断面積が架橋樹脂管状体の断面積よ
り減少するように周方向および軸方向に延伸配向させる
ことを特徴とする構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエチレン管の
製造方法に関し、詳しくは、得られるポリエチレン管の
強度や弾性率を向上させることができるポリエチレン管
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の高強度化を狙いとして成
形中に樹脂を延伸させるようにした配向品の製造方法
が、既に特公平４−５５３７９号公報、特表平５−５０
１９９３号公報、特公平２−５８０９３号公報等で開示
されている。しかしながら、上記公報に開示された製造
方法には、それぞれつぎのような問題があった。

【０００３】〔特公平４−５５３７９号公報の製造方
法〕この製造方法では、ダイ(金型)の下流側から引抜く
ことによって延伸を行うようになっており、ダイマンド
レル部で原料管を拡径することで付与した周方向への配
向が軸方向への引抜き力により緩和されるため、軸方向
への優先配向となり、配向制御の任意性に劣る。

【０００４】〔特表平５−５０１９９３号公報の製造方
法〕この製造方法では、成形品の配向状態は、周方向の
みへの配向付与であり、配向制御の任意性が不可能な
上、バッチ式の生産形態であり生産性が低い。

【０００５】〔特公平２−５８０９３号公報の製造方
法〕この製造方法は、押出圧力により拡径部へ押し込む
方式であり、引抜き力が不要であるため、配向制御の任
意性が高く、しかも制御の容易性や生産性に優れてい
る。しかしながら、この製造方法の場合、ガラス転移温
度以上融点以下の温度で延伸させるようになっていて、
特に結晶性熱可塑性樹脂ではこの温度領域での弾性率変
化が急激である。

【０００６】したがって、均一な延伸を達成しようとす
れば、樹脂温度分布を均一化させる必要があるが、厚肉
品や高速成形では温度の均一化を達成できない。すなわ
ち、厚肉品の成形や高速成形時の成形性に問題がある。
また、この温度領域では弾性率も高いレベルにあるため
に、必要な押出圧力が高く、高粘度な樹脂や高倍率な延
伸を押出機で連続的に達成するのも不可能である。

【０００７】一方、連続的に樹脂を延伸させて配向品を
製造する方法が、特表平１１−５１３３２６号公報に開
示されている。この製造方法は、架橋の導入により、溶
融点温度以上での配向付与が達成できる事から配向の均
一性や連続生産性に優れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この製造方法の場合、
延伸前パリソン（管形状をした架橋樹脂）の内径を拡径
させるようにした延伸工程を行っているため、この延伸
工程により得られる延伸体は、周方向への配向を付与さ
れることとなる。しかしながら、前記延伸体の軸方向へ
の配向は、延伸工程後の金型下流側に設置された引き取
り機で引き取ることにより付与されるため、せっかく延
伸工程で延伸前パリソンを拡径することで付与した周方
向への配向が軸方向への引き取り力により緩和されてし
まう。したがって、得られる樹脂管は、軸方向へ優先配
向してしまうため、周方向へ高強度化された製品を製造
することが困難となってしまう。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みて、均一
な配向を付与することができ、厚肉品の成形や高速成形
が可能であるとともに、容易に配向制御を行うことので
きるポリエチレン管の製造方法を提供することを目的と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の請求項１に記載の発明にかかるポリ
エチレン管の製造方法（以下、「請求項１の製造方法」
と記す。）は、ポリエチレン樹脂と熱架橋剤とを含む原
料が混練された混練物を押出機から熱架橋ゾーンおよび
延伸ゾーンを有する金型内へ供給する原料樹脂供給工程
と、前記熱架橋ゾーンで前記ポリエチレン樹脂を熱架橋
させるとともに、金型内断面形状に沿った架橋樹脂管状
体に賦形する架橋工程と、前記延伸ゾーンで、軟化状態
の架橋樹脂管状体をその周方向および軸方向に延伸配向
させて略成形品形状をした延伸体に賦形する延伸工程と
を備えたポリエチレン管の製造方法において、前記延伸
工程で、内径が前記架橋樹脂管状体の内径より拡径する
とともに、延伸体の断面積が架橋樹脂管状体の断面積よ
り減少するように周方向および軸方向に延伸配向させる
ことを特徴とする構成とした。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載の発明にか
かるポリエチレン管の製造方法（以下、「請求項２の製
造方法」と記す。）は、請求項１に記載の構成に加え
て、少なくとも延伸ゾーン入口以降で管状体の内面と金
型との界面に潤滑剤を介在させるとともに、金型の延伸
ゾーンよりも下流側に設けられた冷却ゾーンで延伸体を
配向緩和温度以下まで冷却する構成とした。

【００１２】また、本発明の請求項３に記載の発明にか
かるポリエチレン管の製造方法（以下、「請求項３の製
造方法」と記す。）は、請求項１または請求項２に記載
の構成に加えて、混練物が熱架橋剤としてパーオキサイ
ドを０．１５重量％以上２重量％以下含む構成とした。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載の発明にか
かるポリエチレン管の製造方法（以下、「請求項４の製
造方法」と記す。）は、請求項１〜請求項３の何れかに
記載の構成に加えて、延伸工程で５００％以上８００％
以下の拡径率で架橋樹脂管状体の内径を拡径するととも
に、１０％以上５０％以下の断面積減少率で架橋樹脂管
状体の断面積を減少させる構成とした。

【００１４】また、本発明の請求項５に記載の発明にか
かるポリエチレン管の製造方法（以下、「請求項５の製
造方法」と記す。）は、請求項１〜請求項４の何れかに
記載の構成に加えて、連続的に金型出口から押し出され
るポリエチレン管を金型からの押出速度の１．０５倍以
下の速度で連続的に引き取る構成とした。

【００１５】本発明において用いられるポリエチレン樹
脂としては、たとえばＬ−ＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリ
エチレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＭＤＰ
Ｅ（中密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチ
レン）等のポリエチレン等が挙げられる。

【００１６】また、本発明に用いられる熱架橋剤として
は、特に限定されないが、有機過酸化物の使用が可能で
あり、使用する熱可塑性樹脂の成形温度や相溶性の観点
から適宜選択することができる。具体的には、請求項２
の製造方法のようにパーオキサイドが挙げられる。

【００１７】パーオキサイドとしては、ジクミルパーオ
キサイド、α，α´−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ
−イソプロピル）ベンゼン、シクロヘキサンパーオキサ
イド、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキ
サン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５
−トリメチルシクロヘキサン、２，２−ジ（ｔ−ブチル
パーオキシ）オクタン、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−
ブチルパーオキシ）ベレレート、ジ−ｔ−ブチルパーオ
キサイド、ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチ
ル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ク
ミルパーオキシネオデカテート、ｔ−ブチルパーオキシ
ベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾ
イルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソ
プロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアリルカ
ーボネート、ｔ−ブチルパーアセテート、２，２−ビス
（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ジ−ｔ−ブチルパー
オキシイソフタレート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン
酸、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ´−ジクロロアゾジ
カーボンアミド、トリクロロペンタジエン、トリクロロ
メタンスルフォクロリド、メチルエチルケトンパーオキ
サイド等が挙げられ、ジクミルパーオキサイド、α，α
´−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）
ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイ
ルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエー
ト、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメ
チル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−
３が好ましく、ジクミルパーオキサイド、α，α´−ビ
ス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼ
ン、メチルエチルケトンパーオキサイド、２，５−ジメ
チル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−
３がより好ましい。

【００１８】また、混練物は、ポリエチレン樹脂と熱架
橋剤以外のものが含まれていても構わない。前記ポリエ
チレン樹脂と熱架橋剤以外としては、たとえば、顔料な
どが挙げられる。また、混練物が含むパーオキサイドの
割合としては、請求項３の製造方法のように、混練物に
対してパーオキサイドの添加量が０．１５重量％以上２
重量％以下となるようにすることが好ましい。

【００１９】すなわち、パーオキサイドの添加量が混練
物に対して０．１５重量％未満の場合、融点以上での延
伸で分子鎖のすり抜けが起こり、配向緩和が起こる。一
方、パーオキサイドの添加量が混練物に対して２重量％
を超えた場合、樹脂の延伸度合いが低下してしまうた
め、高倍率の延伸ができなくなるおそれが生じてしま
う。

【００２０】本発明で使用する押出機としては、押出機
としては、単軸押出機、２軸押出機、多軸押出機等が可
能であるが、ポリエチレン樹脂と熱架橋剤とを押出機内
で混練する場合には、これらの中でもポリエチレン樹脂
を溶融させ、熱架橋剤との混合能力に優れる２軸同方向
回転押出機が好ましい。

【００２１】また、請求項１の製造方法において、架橋
樹脂管状体を軟化状態にするためには、架橋樹脂管状体
の樹脂肉厚方向の平均温度が軟化温度以上にする必要が
ある。ここで、樹脂肉厚方向の平均温度とは、管状の架
橋樹脂の内径側周面および外形側周面の両周面と、管肉
の肉厚中心部分の平均値を意味する。また、軟化温度と
は、ポリエチレン樹脂の結晶化ピーク温度を意味する。

【００２２】また、請求項２の製造方法において、配向
緩和温度とは、ＪＩＳ−Ｋ７１２１において定義されて
いる結晶化開始温度をいう。すなわち、冷却は、延伸さ
れた延伸体を冷却して配向を凍結させるために行われ
る。

【００２３】また、本発明の製造方法において、使用す
るポリエチレン樹脂の粘度が高く、架橋工程および延伸
工程で押出圧力が高くなる場合は、請求項２の製造方法
のように、少なくとも延伸ゾーン入口以降で管状体（架
橋樹脂管状体および延伸体）の内面と金型との界面に潤
滑剤を介在させるようにすると、より好適に連続成形を
行うことが出来る。

【００２４】このとき、管状体と金型との界面に潤滑剤
を介在させるための供給方法としては、特に限定されな
いが、たとえば、（１）原料となるポリエチレン樹脂中
へ低分子量の潤滑剤を予め混合しておく方法、（２）金
型の樹脂接触面に潤滑剤を供給する方法が挙げられる
が、（２）の方法が潤滑効果の安定性や成形品の長期性
能の観点からより好ましい。

【００２５】（１）の方法に用いられる潤滑剤として
は、ワックス、オリゴマー等が挙げられる。（２）の方
法に用いられる潤滑剤としては、エチレンオリゴマー、
シリコーンオイル、ステアリン酸、ポリエチレングリコ
ール、流動パラフィン、低融点ポリマー等が挙げられ、
潤滑膜形成の安定性や耐熱性を考慮すると、ポリエチレ
ングリコール及び低融点ポリマーであるポリカプロラク
トンが好ましい。

【００２６】潤滑剤を金型の樹脂接触面に供給する方法
としては、金型の樹脂接触面となる部分を少なくとも多
孔質材料で形成し、潤滑剤に圧力をかけて多孔質材料の
背面側から樹脂接触面の表面に向かって滲み出させる方
法、マニホールドで潤滑剤を展開し成形品形状に供給す
る方法等が挙げられる。潤滑剤を供給する装置として
は、金型内の圧力に抗して潤滑剤を供給できれば特に限
定されないが、たとえば、プランジャーポンプやダイヤ
フラムポンプが挙げられる。

【００２７】また、本発明の製造方法において、架橋樹
脂管状体をその周方向および軸方向に延伸配向させるた
めには、架橋樹脂管状体の内径を拡大するとともに、架
橋樹脂管状体の断面積を減少させることで延伸が達成で
きる。これらの作用の大小により延伸倍率は任意に制御
可能であり、延伸効果の発現する面積減少率で５倍以上
５０倍以下の範囲で選択される。

【００２８】このとき、架橋樹脂管状体の内径を拡径さ
せる拡径率は、請求項４の製造方法のように５００％以
上８００％以下となるようにするとともに、架橋樹脂管
状体の断面積減少率は１０％以上５０％以下とすること
が好ましい。すなわち、拡径率が５００％未満の場合
は、賦形される延伸体の周方向への配向量が不足し、充
分な強度向上を図ることができず、拡径率が８００％を
超えると架橋樹脂の伸びが追従せず、延伸時に切れが発
生する場合がある。

【００２９】また、断面積減少率が５０％を超えると、
軸方向の柔軟性が著しく低下し、製品となったポリエチ
レン管が、施工時の曲げや地震発生時の地盤変動に追従
せず、ポリエチレン管としての特徴を失ってしまう。ま
た、本発明は、押出機の押し出し力を利用して、軟化状
態の架橋樹脂管状体を、その内径を拡径するとともに断
面積を減少させて延伸を行うようにしており、また、金
型と管状体との間に潤滑剤を介在させることも考慮して
いるため、原則として、得られたポリエチレン管を引き
取る引き取り力を不要とする技術である。

【００３０】したがって、請求項４のように、より円滑
に延伸工程を行うように、得られたポリエチレン管を連
続的に引き取る場合、その引き取り力は、連続的に金型
出口から押し出されるポリエチレン管の押し出し速度に
同期させるように、具体的には引き取り速度が押し出し
速度の１．０５倍以下となるようにすることが望まし
い。

【００３１】すなわち、引き取り速度が、押し出し速度
の１．０５倍以上となった場合、この引き取り力によ
り、延伸工程において必要以上の軸方向引き抜きが施さ
れてしまうこととなり、周方向の配向が緩和してしま
う。因みに、上記１．０５倍という数字は、延伸体の断
面積に対するポリエチレン管の断面積減少率を３％以下
に抑えるための値である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しつつ詳しく説明する。図１は、本発明のポ
リエチレン管を製造するのに用いる製造装置の概略図で
ある。図２は、図１に示した製造装置１における配向品
の製造金型(以下、「金型」とのみ記す。) ２の構造を
説明するための断面図である。

【００３３】図１に示すように、この製造装置１は、金
型２と、押出機３と、冷却手段４と、引き取り機５とを
備えている。また、金型２は、図１および図２に示した
ように、金型本体２１とマンドレル２２とを備えてい
る。

【００３４】金型本体２１は、図２に示したように、図
１に示した押出機３から押し出される溶融状態の熱可塑
性樹脂と熱架橋剤とを混練した混練物を供給する樹脂供
給口２１０と、潤滑剤供給口２１１とを備え、樹脂供給
口２１０側の端部から中央部に向かって樹脂供給筒部２
１２が設けられ、金型本体２１の中央部に小径筒部２１
３が設けられ、金型本体２１の出口側から中央部に向か
って大径筒部２１４が設けられているとともに、樹脂供
給筒部２１２と小径筒部２１３との間に樹脂供給筒部２
１２から小径筒部２１３に向かって徐々に縮径する縮径
筒部２１５が設けられ、小径筒部２１３と大径筒部２１
４との間に小径筒部２１３から大径筒部２１４に向かっ
て徐々に拡径する拡径筒部２１６が設けられている。

【００３５】マンドレル２２は、金型本体２１の樹脂供
給筒部２１２に水密に嵌合し、金型本体２１とマンドレ
ル２２とを一体化した状態にする嵌合部２２２と、金型
本体２１の小径筒部２１３との間に小径厚肉の管状を形
成する小径軸部２２３と、金型本体２１の大径筒部２１
４との間にほぼ成形しようとする管の断面形状と同じ断
面形状をしている大径軸部２２４と、嵌合部２２２から
小径軸部２２３に向かって徐々に縮径した縮径軸部２２
５と、小径軸部２２３から大径軸部２２４に向かって徐
々に拡径した拡径軸部２２６とを備えている。

【００３６】マンドレル２２は、一端側である嵌合部２
２２で金型本体２１に支持されており、他端側である大
径軸部２２４の一部が金型本体出口２１７よりも外側に
突出している。すなわち、マンドレル２２は、図１に示
したように、金型本体出口２１から出てきた延伸体を連
続的に保持した状態で、配向緩和温度以下まで冷却する
だけの長さを有している。

【００３７】嵌合部２２２は、図１および図２に示した
ように、樹脂供給口２１０に臨む部分から縮径軸部２２
５に到る部分の外周面に螺旋溝２２２ａが穿設されてお
り、樹脂供給筒部２１２との間で、樹脂供給口２１０か
ら供給される樹脂を、小径軸部２２３と小径筒部２１３
との間に分配する分配ゾーン５０を形成している。小径
軸部２２３と小径筒部２１３との間は、分配された樹脂
を熱架橋させる熱架橋ゾーン５１が形成されている。

【００３８】また、拡径軸部２２６と拡径筒部２１６と
の間は、熱架橋された樹脂を配向させながら延伸した配
向体を形成するようになっている延伸ゾーン５２が形成
されている。大径軸部２２４と大径筒部２１４との間お
よび大径軸部２２４の金型本体出口２１７よりも外側に
突出している部分では、延伸させた樹脂を配向緩和点以
下に冷却するようになっている冷却ゾーン５３が形成さ
れている。

【００３９】また、マンドレル２２は、嵌合部２２２か
ら小径軸部２２３に向かって潤滑剤供給路２２１が穿設
されていて、この潤滑剤供給路２２１が小径軸部２２３
の外周面および拡径軸部２２６の外周面にかけて螺旋状
に設けられた潤滑剤供給溝２２７に連通している。すな
わち、加圧ポンプ等で潤滑剤が潤滑剤供給溝２２７を介
して樹脂接触面である小径軸部２２３および拡径軸部２
２６の外周面に供給されるようになっている。

【００４０】押出機３は、図１に示したように金型２と
連結しており、この中でポリエチレン樹脂と熱架橋剤と
を含む原料を混練するようになっているとともに、得ら
れた混練物を金型２へと押し出し供給するようになって
いる。冷却手段４は、図１に示したように、金型本体出
口２１７から送り出されてきた、マンドレル２２の大径
軸部２２４に保持された状態にある管状賦形物の外周側
に、シャワー装置４１が約１０℃の温度に調整された冷
却水を吹き付けて、管状賦形物の冷却を促進するように
なっている。引き取り機５は、図１に示したように、得
られたポリエチレン管Ｐを金型２から連続的に押し出さ
れてくる押し出し速度に同期させるようにして引き取る
ようになっている。

【００４１】つぎに、この製造装置１を用いたポリエチ
レン管の製造方法の一実施形態をその工程順に説明す
る。（１）押出機３でポリエチレン樹脂と熱架橋剤とを含
む減量を混練して得られた混練物を溶融状態にして押出
機の先端から、図１に示したように押出機３と金型２と
の間に介した樹脂供給口２１０に連続的に供給する。

【００４２】同時に、潤滑剤供給口２１１および潤滑剤
供給溝２２７を介して樹脂接触面である金型本体２１の
内周面およびマンドレル２２の外周面にポリエチレン樹
脂の流動開始温度以上（流動開始温度＋５０℃）以下の
温度での溶融粘度が３００ｐｏｉｓｅ以上３０００ｐｏ
ｉｓｅ以下の範囲にあるポリエチレングリコール、ポリ
カプロラクトンなどの熱可塑性樹脂からなる潤滑剤を滲
み出させる。

【００４３】（２）樹脂供給口２１０に供給された混
練物を、螺旋溝２２２ａを介して分配ゾーン５０に送
り、厚肉筒状に展開して、熱架橋ゾーン５１に送り、混
練物中の熱可塑性樹脂を熱架橋剤によって５％以上７０
％以下の架橋度となるように熱架橋させて架橋樹脂管状
体を賦形する。

【００４４】（３）架橋樹脂管状体を延伸可能な温度
となるように冷却調整し、延伸ゾーン５２に送り拡径軸
部２２６のテーパによって、架橋樹脂管状体の内径を拡
径するとともに、その断面積が減少するように周方向及
び軸方向に延伸配向させて延伸体を賦形する。このと
き、延伸ゾーン５２での架橋樹脂管状体の内径拡径率
は、５００％以上８００％以下（５倍以上８倍以下）と
なるように調整し、断面積減少率は、１０％以上５０％
以下となるように調整する。ここで、内径拡径率は、架
橋樹脂管状体の内径が、延伸ゾーン５２出口時点でどの
くらい拡径しているかを表したものである。また、断面
積減少率は、（架橋樹脂管状体断面積−延伸ゾーン出口
断面積）／架橋樹脂管状体断面積×１００によって表さ
れる。

【００４５】（４）延伸ゾーン５２での延伸によって
大径軸部２２４と大径筒部２１４との隙間形状に賦形さ
れた延伸体としての管状賦形物を冷却ゾーン５３で、配
向緩和温度以下、すなわち、結晶化開始温度以下まで形
状を保持したままで冷却し、配向樹脂を冷却固化させ
る。（５）このとき、マンドレル２２の金型本体出口２１
７よりも外側に突出している部分を通過している管状賦
形物の周囲に対して、冷却手段４から常温よりも低い温
度に調整された水を吹き付けて、より効率良い冷却を行
うようにする。（６）以上のようにして得られたポリエチレン管Ｐ
は、金型２から押し出されてくる押し出し速度に同期さ
せた引き取り速度で、図１に示したような引き取り機５
により連続的に引き取られるようにする。

【００４６】このようにして得られたポリエチレン管Ｐ
は、上述したように、溶融状態で延伸を行うようにした
ので、樹脂変形力が大幅に低減できる。そして、ポリオ
レフィン系樹脂を架橋させてまず分子鎖間に編目構造を
作るようにしたので、溶融時でも延伸によって分子配向
が確保できる。また、２軸架橋延伸により樹脂管を成形
するとき、延伸体としての管状賦形物を連続的に保持し
たまま、この管状賦形物が配向緩和温度以下になるまで
冷却できるようにマンドレル２２の長さを長くしたた
め、冷却を行う際に配向緩和を確実に抑止することがで
き、厚肉精度が優れた配向品としての樹脂管を得ること
ができ、この得られる樹脂管の強度や弾性率を向上させ
ることができる。

【００４７】また、延伸時に架橋樹脂および延伸樹脂と
金型２の樹脂接触面との間に潤滑剤を常に介在させるよ
うにしたので、架橋樹脂と金型２内の樹脂接触面との間
の摩擦抵抗が低くなり、押出圧力の上昇がない。さら
に、５％以上７０％以下の架橋度となるように熱架橋さ
せるようにしたので、分子鎖のすり抜けが起こらず、配
向性に優れている。加えて、延伸工程を行うとき、架橋
樹脂管状体の内径を拡径するとともに、賦形する延伸体
の断面積が架橋樹脂管状体の断面積よりも減少するよう
に周方向及び軸方向に延伸配向させているため、周方向
および軸方向共々にバランスよく配向を付与することが
できる。

【００４８】また、本実施の形態では、引き取り機５で
製品となったポリエチレン管Ｐを引き取る引き取り速度
が、金型２から押し出されてきたポリエチレン管Ｐの押
し出し速度と同期しているため、この引き取り力により
延伸ゾーン５２で付与した配向が軸方向へ緩和されるこ
とはない。なお、本発明にかかるポリエチレン管の製造
方法は、引き取り機５が設けられていなくても構わな
い。

【００４９】

【実施例】以下に、本発明の実施例をより詳しく説明す
る。

【００５０】（実施例１）各部の寸法が以下のようにな
っている図１に示すような金型２と、押出機３とを用意
した。〔金型本体寸法〕・小径筒部２１３の内径：３４．１mm ・大径筒部２１４の内径：８９．６mm 〔マンドレル寸法〕・小径軸部２２３の外径：１１．８mm ・大径軸部２２４の外径：８６．１mm 〔押出機〕・日本製鋼所社製ＴＥＸ３０α、Ｌ／Ｄ＝５１、口径３
２mm

【００５１】そして、熱可塑性樹脂としての高密度ポリ
エチレン（密度０．９５３ｇ／ｃｍ ³、メルトフローレ
ート（ＭＦＲ）０．０３ｇ／１０ｍｉｎ、重量平均分子
量２６８０００、融点１３２℃）を押出機に投入すると
ともに、Ｌ／Ｄ＝３５の位置から熱架橋剤としての２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘ
キシン−３（日本油脂社製パーヘキシン２５Ｂ、１９３
℃半減期時間６０秒）を押出機に高密度ポリエチレン１
００重量部に対して０．３重量部の割合で添加し、押出
機内で１７０℃の樹脂温度で高密度ポリエチレンと２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘ
キシン−３とを混合混練した。

【００５２】得られた混練物を、図示していないが、押
出機３と金型２との間に設けた計量ポンプ（ＣＯＲＥＸ
３６／３６，Ｍａａｇ社製、２１ｃｃ／ｒｅｖ）を介し
て金型本体２１の樹脂供給口２１０から熱架橋ゾーン５
１が２２０℃、延伸ゾーン５２が１６０℃、冷却ゾーン
５３が８０℃に設定された金型２内に連続的に供給して
外径８６．１ｍｍ、長さ４００ｍｍの大径軸部２２４を
通過させながら、引き取り機５で引き取り速度０．２１
ｍ／ｍｉｎで引き取り、配向品として外径８８．８ｍ
ｍ、内径８５．２ｍｍの配向ポリエチレン管を得た。な
お、上記条件において、金型から押し出されてくる配向
ポリエチレン管の押し出し速度は、０．２１ｍ／ｍｉｎ
であった。

【００５３】また、金型本体出口２１７の外側に冷却手
段４を設け、この冷却手段４から、大径軸部２２４に保
持された状態で金型本体出口２１７から出てきた、延伸
ゾーン５２で延伸させた延伸体としての管状賦形物の外
径側に、１０℃に温度調節した水を吹き付け効率良い冷
却が行われるようにした。

【００５４】また、押出延伸にあたっては、潤滑剤とし
てポリカプロラクトン［粘度１０００ｃｐｓ（ａｔ１６
０℃）］をプランジャーポンプで金型内に供給し、熱架
橋ゾーンの直前で樹脂の内外面に行き渡るようにしてお
いた。

【００５５】なお、押出機としては、スクリュー軸が上
流側から下流側に向かって第一フルフライト形状部−第
一逆フルフライト形状部−第二フルフライト形状部−第
二逆フルフライト形状部を順に備えた押出機を用い、高
圧部 (第一逆フルフライト形状部)と、高圧部 (第二逆
フルフライト形状部)との間に挟まれた低圧部(第二フル
フライト形状部）から２，５−ジメチル−２，５−ジ
（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３を供給するよう
にした。

【００５６】（実施例２）大径筒部２１４の内径寸法を
９１．８ｍｍ、引き取り機５の引き取り速度を０．１３
ｍ／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様に配向ポリエ
チレン管を連続的に得た。なお、上記条件において、金
型から押し出されてくる配向ポリエチレン管の押し出し
速度は、０．１３ｍ／ｍｉｎであった。

【００５７】(実施例３)大径軸部２２４の外径寸法を８
９．０ｍｍ、引き取り機５の引き取り速度を０．２６ｍ
／ｍｉｎとした以外は、実施例２と同様に配向ポリエチ
レン管を連続的に得た。なお、上記条件において、金型
から押し出されてくる配向ポリエチレン管の押し出し速
度は、０．２６ｍ／ｍｉｎであった。

【００５８】（実施例４）小径軸部２２３の外径寸法を
２２．０ｍｍとした以外は、実施例３と同様に配向ポリ
エチレン管を連続的に得た。（実施例５）引き取り機５の引き取り速度を０．１６ｍ
／ｍｉｎとした以外は、実施例２と同様に配向ポリエチ
レン管を連続的に得た。なお、以上の実施例は、すべて
潤滑剤を用いて行ったものであるが、実施例２と同条件
で、潤滑剤を用いないパターンで配向ポリエチレン管を
製造しようとしたが、連続的にサンプルを得ることがで
きなかった。

【００５９】上記実施例１〜実施例５で得られた配向ポ
リエチレン管の周方向強度、軸方向強度、および軸方向
破断伸度を調べ表１に示した。なお、配向ポリエチレン
管の周方向強度および軸方向強度（降伏強度）について
は、得られた配向ポリエチレン管の軸方向および周方向
からＪＩＳＫ６７７４に準拠したダンベル型の試料
を打ち抜き、その後このダンベル型の試料を用いて、Ｊ
ＩＳＫ７１１３に準拠して常温下で測定した。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１の結果より、架橋樹脂管状体の内径を
拡径するとともに、延伸体の断面積が架橋樹脂管状体の
断面積よりも減少するように延伸工程を行うようにする
と、周方向強度および軸方向強度の両方を適度に有した
配向ポリエチレン管を得ることができることが分かる。

【００６２】特に、実施例１のように、架橋樹脂管状体
の内径を５００％以上８００％以下（５倍以上８倍以
下）の範囲で拡径させるとともに、断面積減少率を１０
％以上５０％以下の範囲で減少させるようにして延伸体
を賦形して、引き取り速度を押し出し速度に同期させる
ようにすると、周方向強度および軸方向強度の両方に優
れたバランスのよい、最も優れた配向ポリエチレン管を
得ることができたことが分かる。

【００６３】これに対して、実施例２のように、延伸さ
せるときに、架橋樹脂管状体の断面積に対する延伸体の
断面積減少率が１０％未満の場合、製品となる配向ポリ
エチレン管の軸方向強度が実施例１の配向ポリエチレン
管と比べるとやや悪くなってしまうことが分かる。ま
た、実施例３のように、延伸させるときに、架橋樹脂管
状体の断面積に対する延伸体の断面積減少率が５０％を
超える場合、製品となる配向ポリエチレン管の軸方向強
度が実施例１の場合に比べるとやや悪くなってしまうと
ともに、軸方向破断伸度も悪くなってしまうことが分か
る。

【００６４】また、実施例４のように、延伸させるとき
に、架橋樹脂管状体の拡径率が５０％以下の場合、製品
となる配向ポリエチレン管の周方向強度が実施例１の場
合と比べるとやや悪くなってしまうことが分かる。ま
た、実施例５のように、引き取り機５での引き取り速度
を押し出し速度よりも速めると、製品となる配向ポリエ
チレン管は、実施例２の配向ポリエチレン管と比べて、
軸方向への強度が向上するが、周方向への強度が減少し
てしまうことが分かる。

【００６５】

【発明の効果】本発明にかかる配向品の製造方法は、以
上のように構成されているので、配向制御、および、厚
肉品の成形や高速成形が可能であるとともに、延伸工程
で架橋樹脂管状体の内径を拡径させるとともに断面積を
減少させることで周方向および軸方向に延伸配向させた
延伸体を賦形するようにしたため、周方向および軸方向
の両方の配向が優れたポリエチレン管を得ることができ
る。したがって、得られたポリエチレン管は、バランス
良い配向をした管であるため、たとえば、配水小管など
として利用した場合、耐水性に優れた管を安価に提供す
ることができる。

【００６６】また、請求項２の製造方法のように、潤滑
剤を介在させるようにすると、より円滑にポリエチレン
管を製造することができ、冷却を行うようにすると配向
緩和を確実に抑止することで、得られる配向品の強度や
弾性率を向上させることができる。また、請求項３の製
造方法のように、混練物が、熱科教材として０．１５重
量％以上２重量％以下のパーオキサイドを含むようにす
ると、非常に効率の良い熱架橋を行うことができる。

【００６７】また、請求項４の製造方法のような範囲の
拡径率で架橋樹脂管状体の内径を拡径するとともに、断
面積を減少するようにすると、さらに周方向および軸方
向の配向バランスの良いポリエチレン管を得ることがで
きる。また、請求項５の製造方法のように、金型出口か
ら押し出されるポリエチレン管を、金型からの押し出し
速度の１．０５倍以下で引き取るようにすると、延伸工
程で配向させた周方向の配向が引き取りにより緩和する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配向品を連続的に製造するのに用いる
製造装置の概略図である。

【図２】図１の装置における金型の内部構造を説明する
ための側面視断面図である。

【符号の説明】

１製造装置２金型２１金型本体２２マンドレル３押出機４冷却手段５引き取り機５０分配ゾーン５１熱架橋ゾーン５２延伸ゾーン５３冷却ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 23/04 Ｃ０８Ｌ 23/04 Ｆ１６Ｌ 9/12 Ｆ１６Ｌ 9/12 // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 105:24 105:24 Ｂ２９Ｌ 23:00 Ｂ２９Ｌ 23:00 (72)発明者小川彰弘大阪市北区中崎西２−４−12 積水エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA15 BA31 BA34 CB02 DA26 EA02 EA04 EA12 4F070 AA13 AC56 AE08 FA03 FC05 GA05 GA06 4F207 AA04 AA05 AB03 AG08 AR06 AR08 KA01 KA17 KF02 KK55 KW26 KW41 4F210 AA04 AA05 AB03 AB19 AG08 AR06 QA06 QC07 QD41 QG04 QG13 QG18 4J002 BB031 BB051 EK036 EK046 EK056 EK066 EK086 EQ016 EQ036 FD146 FD170

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレン樹脂と熱架橋剤とを含む原料
が混練された混練物を押出機から熱架橋ゾーンおよび延
伸ゾーンを有する金型内へ供給する原料樹脂供給工程
と、前記熱架橋ゾーンで前記ポリエチレン樹脂を熱架橋
させるとともに、金型内断面形状に沿った架橋樹脂管状
体に賦形する架橋工程と、前記延伸ゾーンで、軟化状態
の架橋樹脂管状体をその周方向および軸方向に延伸配向
させて略成形品形状をした延伸体に賦形する延伸工程と
を備えたポリエチレン管の製造方法において、前記延伸
工程で、内径が前記架橋樹脂管状体の内径より拡径する
とともに、延伸体の断面積が架橋樹脂管状体の断面積よ
り減少するように周方向および軸方向に延伸配向させる
ことを特徴とするポリエチレン管の製造方法。
【請求項２】少なくとも延伸ゾーン入口以降で管状体の
内面と金型との界面に潤滑剤を介在させるとともに、金
型の延伸ゾーンよりも下流側に設けられた冷却ゾーンで
延伸体を配向緩和温度以下まで冷却する請求項１に記載
のポリエチレン管の製造方法。
【請求項３】混練物が熱架橋剤としてパーオキサイドを
０．１５重量％以上２重量％以下含む請求項１または請
求項２に記載のポリエチレン管の製造方法。
【請求項４】延伸工程で５００％以上８００％以下の拡
径率で架橋樹脂管状体の内径を拡径するとともに、１０
％以上５０％以下の断面積減少率で架橋樹脂管状体の断
面積を減少させる請求項１〜請求項３のいずれかに記載
のポリエチレン管の製造方法。
【請求項５】連続的に金型出口から押し出されるポリエ
チレン管を金型からの押出速度の１．０５倍以下の速度
で連続的に引き取る請求項１〜請求項４のいずれかに記
載のポリエチレン管の製造方法。