JP2002254491A - 架橋樹脂管の製造方法および製造金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 径が小さい架橋樹脂管を製造するときであっ
ても、金型におけるマンドレル部分が撓むことなく、架
橋樹脂が金型内に滞留したり、偏流が発生して押出し不
能となったりすることを防止することができる架橋樹脂
管の製造方法および製造金型の提供を目的とする。 【解決手段】 金型内に供給された架橋性原料樹脂組成
物を架橋させた状態で、架橋樹脂管形状に賦形する工程
を含む架橋樹脂管の製造方法において、前記金型内の架
橋から賦形までを行う樹脂流路を、クリアランス減少率
と断面積減少率との比が、０．０１≦クリアランス減少
率／断面積減少率≦０．６となるように調整したことを
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、架橋樹脂管の製造
方法および製造金型に関し、詳しくは、径の小さな架橋
樹脂管であっても、クリープ性能および外観の向上を図
ることができる架橋樹脂管の製造方法および製造金型に
関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂を架橋させた架橋樹脂管の
製造方法としては、様々な方法が知られており、たとえ
ば、特表平９−５０８８６４号公報などで、架橋剤と熱
可塑性樹脂とを含む架橋性原料樹脂組成物を、管（チュ
ーブ）の形態となるように金型内の樹脂流路に押出す工
程と、この工程に引き続いて管状の架橋性原料樹脂組成
物を熱架橋させる工程とを含む架橋樹脂管の製造方法が
開示されている。このような架橋樹脂管の製造方法は、
一つの工程で架橋樹脂管を得ることができるとともに、
設備コストを安価に抑えることができるため、生産性お
よびコスト的に優れた製造方法といえる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の架橋樹
脂管の製造方法では、製造金型として、直径が一定の内
径側コア（マンドレル）を使用しているため、製品とな
る架橋樹脂管の径を小さくしようとすればするほどマン
ドレルに撓みが生じやすくなってしまい、得られる架橋
樹脂管の寸法安定性が低下したり、得られる架橋樹脂管
の周方向に架橋度の分布が発生してしまったりするおそ
れがある。

【０００４】そこで、上述した弊害を解消するために
は、金型内に供給された管状の架橋性原料樹脂組成物を
熱架橋させて管状架橋樹脂組成物を得る金型内の架橋ゾ
ーンから、最終賦形物としての架橋樹脂管を賦形する金
型内の賦形ゾーンにかけての樹脂流路を形成しているマ
ンドレルの径を段階的に小さくしていくことでマンドレ
ルの撓みを抑えるようにすることが考えられる。

【０００５】このように、架橋ゾーンから賦形ゾーンに
かけて、マンドレルの径を小さくしていく場合、このマ
ンドレルとともに金型内の樹脂流路を形成する金型本体
の筒形状をした内壁面の径も合わせて小さくしていかな
ければならない。しかし、架橋性樹脂の金型内の樹脂流
路での引っ張りもしくは圧縮の変形を考慮せずに、これ
らマンドレルの径および金型本体の内壁面の径を小さく
していくだけでは、架橋樹脂が金型内に滞留したり、偏
流が発生して押出し不能となってしまったりして、得ら
れる架橋樹脂管のクリープ性能が劣ったり外観が悪くな
ってしまったりする。

【０００６】本発明者は、実験を繰り返すことにより、
架橋ゾーンから賦形ゾーンにかけての樹脂流路のクリア
ランス減少率と断面積減少率との比がある所定の範囲内
にあるときに、架橋樹脂が金型内に滞留したり、偏流が
発生して押出し不能となってしまったりすることなくマ
ンドレルの径および金型本体の内壁面の径を小さくする
ことができることを突き止めた。

【０００７】そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて
なされ、径が小さい架橋樹脂管を製造するときであって
も、金型におけるマンドレル部分が撓んだりすることな
く、また、架橋樹脂が金型内に滞留したり、偏流が発生
して押出し不能となったりすることを防止して、得られ
る架橋樹脂管のクリープ性能および外観の向上を図るこ
とができる架橋樹脂管の製造方法および製造金型の提供
を目的としている。

【０００８】

【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架橋
樹脂管の製造方法（以下、「請求項１の製造方法」と記
す。）は、押出機から押出された熱可塑性樹脂と架橋剤
とを含む架橋性原料樹脂組成物を金型内に供給した後、
金型内で前記架橋性原料樹脂組成物中の熱可塑性樹脂を
架橋させた状態で、最終賦形物としての架橋樹脂管形状
に賦形する工程を含む架橋樹脂管の製造方法において、
前記金型内の架橋から賦形までを行う樹脂流路を、クリ
アランス減少率と断面積減少率との比が、０．０１≦ク
リアランス減少率／断面積減少率≦０．６となるように
調整したことを特徴とする構成とした。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載の発明にか
かる架橋樹脂の製造方法（以下、「請求項２の製造方
法」と記す。）は、請求項１の製造方法の構成に加え
て、架橋させる前の架橋性原料樹脂組成物を、金型内の
管状の樹脂流路に展開させて樹脂合流点で断面管状にな
るように合流させた後、樹脂合流点で架橋性原料樹脂組
成物の合流部およびその近傍部分を除去し金型外部へ排
出させる工程を備えた構成とした。

【００１０】また、本発明の請求項３に記載の発明にか
かる架橋樹脂の製造方法（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の製造方法
の構成に加えて、断面管状の架橋性管状樹脂組成物を架
橋するとき、この架橋性管状樹脂組成物の少なくとも内
層側または外層側の何れかと、金型の樹脂接触面との間
に層状に介在するように、金型内に架橋剤非含有の樹脂
組成物を供給する構成とした。

【００１１】また、本発明の請求項４に記載の発明にか
かる架橋樹脂の製造金型（以下、「請求項４の金型」と
記す。）は、押出機から押し出された熱可塑性樹脂と架
橋剤とを含む架橋性原料樹脂組成物から架橋性管状樹脂
組成物を形成させる樹脂流路を備えた金型であって、前
記金型内には、前記架橋性管状樹脂組成物を強制的に架
橋させる加熱手段が設けられている架橋ゾーンと、前記
架橋ゾーンで架橋させた管状架橋樹脂組成物を製品形状
に賦形する賦形ゾーンとを有するとともに、前記金型内
の樹脂流路が、前記架橋ゾーンから賦形ゾーン出口にか
けて、クリアランス減少率と断面積減少率との比が、
０．０１≦クリアランス減少率／断面積減少率≦０．６
となるように形成されていることを特徴とする構成とし
た。

【００１２】また、本発明の請求項５に記載の発明にか
かる架橋樹脂の製造金型（以下、「請求項５の製造金
型」と記す。）は、請求項４の製造金型の構成に加え
て、押出機から押し出された熱可塑性樹脂と架橋剤とを
含む架橋性原料樹脂組成物を展開させて樹脂合流点で断
面管状となるように合流させることにより架橋性管状樹
脂組成物を形成させる樹脂流路を備えた金型であって、
前記樹脂合流点で架橋性原料樹脂組成物の合流部および
その近傍部分を除去し金型外部へ排出させる樹脂排出口
が、金型内の樹脂接触面に設けられていることを特徴と
する構成とした。

【００１３】また、本発明の請求項６に記載の発明にか
かる架橋樹脂の製造金型（以下、「請求項６の製造金
型」と記す。）は、請求項４または請求項５の製造金型
の構成に加えて、金型の架橋ゾーンよりも前方位置に、
金型内の樹脂接触面と架橋性管状樹脂組成物との間に架
橋剤非含有の樹脂組成物を層状に介在させるように供給
する樹脂供給口が少なくとも金型内における前記架橋性
管状樹脂組成物の内層側または外層側の何れかに臨むよ
うに設けられている構成とした。

【００１４】上記構成において、架橋ゾーンから賦形ゾ
ーン出口にかけてのクリアランス減少率は、以下の式
（１）により表すことができる。

【００１５】 クリアランス減少率＝（ｔ₁−ｔ₂）／ｔ₁ ・・・・・・・・（１） 上記式（１）において、ｔ₁は、樹脂流路の架橋ゾーン
でのクリアランスを示し、ｔ₂は、樹脂流路の賦形ゾー
ン出口でのクリアランスを示す。

【００１６】また、架橋ゾーンから賦形ゾーン出口にか
けての断面積減少率は、以下の式（２）により表すこと
ができる。

【００１７】 断面積減少率＝（ｓ₁−ｓ₂）／ｓ₂ ＝（Ｄ₁ ²−ｄ₁ ²）−（Ｄ₂ ²−ｄ₂ ²）／（Ｄ₂ ²−ｄ₂ ²）・・（２） 上記式（２）において、ｓ₁は、樹脂流路の架橋ゾーン
での断面積を示し、ｓ₂は、樹脂流路の賦形ゾーン出口
での断面積を示す。また、Ｄ₁は、架橋ゾーン流路外径
を示し、ｄ₁は、架橋ゾーン流路内径を示し、Ｄ₂は、賦
形ゾーン流路外径を示し、ｄ₂は、賦形ゾーン流路内径
を示す。（図２参照）

【００１８】したがって、架橋ゾーンから賦形ゾーン出
口にかけてのクリアランス減少率と断面積減少率との比
は、以下の式（３）により表すことができる。

【００１９】 クリアランス減少率／断面積減少率 ＝｜（（ｔ₁−ｔ₂）／ｔ₁）／（（ｓ₁−ｓ₂）／ｓ₁）｜ ＝｜((ｔ₁−ｔ₂)/ｔ₁)/((Ｄ₁ ²−ｄ₁ ²)−(Ｄ₂ ²−ｄ₂ ²)/(Ｄ₂ ²−ｄ₂ ²))｜・・（３ ） 上記式（３）において、｜Ｘ｜は、絶対値を示す。

【００２０】本発明の製造方法においては、上述したよ
うに、架橋ゾーンから賦形ゾーン出口にかけてのクリア
ランス減少率と断面積減少率との比が、０．０１≦クリ
アランス減少率／断面積減少率≦０．６となるように調
整することが必要である。すなわち、クリアランス減少
率／断面積減少率が０．０１よりも小さい場合には、製
品肉厚と略同程度の肉厚で、架橋ゾーンでの樹脂加熱を
十分行うことになり、架橋ゾーンの長さを長くしなけれ
ばならなくなってしまう。また、架橋ゾーンの長さを長
くすると、これに伴って内径コアの撓みが生じてしま
い、偏流が発生するおそれがある。

【００２１】また、クリアランス減少率／断面積減少率
が０．６よりも大きい場合には、架橋ゾーンから賦形ゾ
ーン出口に至る領域で製品寸法に絞られる際に、架橋樹
脂が折り畳まれながら押出されることことになり、外観
にシワやスジが発生したり、架橋樹脂が金型の樹脂接触
面に滞留したり、偏流が発生して押出し不能となってし
まったりするおそれがある。

【００２２】このとき、架橋樹脂と架橋ゾーンを形成す
る金型内の樹脂接触面との間に、架橋剤非含有の熱可塑
性樹脂や潤滑剤を介在させるようにして押出し圧力を低
減させることにより押出し可能な状態にすることが考え
られるが、この場合架橋樹脂同士は融着しにくく、架橋
樹脂の折り畳まれた部分の間に架橋剤非含有の熱可塑性
樹脂や潤滑剤が入り込んでしまい強度的に弱くなり、ク
リープ性能を低下させるおそれがある。

【００２３】本発明で使用される押出機としては、単軸
押出機、２軸押出機、多軸押出機等が可能であるが、押
出機中で架橋剤と熱可塑性樹脂とを混練させる場合に
は、これらの中でも熱可塑性樹脂を溶融させ、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。

【００２４】また、本発明では、押出機に対する圧力を
許容耐圧力以下にするために、押出機と金型との間の樹
脂流路に昇圧押込装置を設けるとともに、昇圧押込装置
の上流側に設けた圧力検出装置で検出した圧力を、押出
機の耐圧力以下の値、好ましくは一定の値に制御するこ
とが好ましい。すなわち、押出機から押し出される架橋
性原料樹脂組成物の押出し圧力値が低すぎる場合、押出
機内で架橋剤が熱可塑性樹脂に十分に混練されないおそ
れが生じてしまう。したがって、混練物中に架橋剤が一
定の割合で配合されず、その結果、熱可塑性樹脂の架橋
が均等に行われなくなってしまい、最終製品を賦形する
際の流量ばらつきからくる品質ばらつき不良が発生して
しまう。

【００２５】一方、押出機から押し出される架橋性原料
樹脂組成物の押出し圧力値が高すぎる場合、押出機内で
架橋剤が熱可塑性樹脂に過剰に混練された状態となって
しまい、混練で生じる剪断発熱により押出機内で熱可塑
性樹脂の架橋が進行してしまう。したがって、押出機か
ら連続的に架橋性原料樹脂組成物を押し出すことが不能
となってしまう。

【００２６】また、押出機から金型内に供給する架橋性
原料樹脂組成物の供給圧力を制御する方法としては、特
に限定されないが、たとえば、押出機から押出される架
橋性原料樹脂組成物の圧力変動の周期に合わせて制御対
象を決定することが好ましい。すなわち、具体的な制御
方法としては、圧力変動の周期が大きければ、押出機内
へ原料樹脂となる熱可塑性樹脂および架橋剤を供給する
量や押出機内の温度を制御し、圧力変動の周期が小さけ
れば、押出機内のスクリュー回転数を制御することなど
が挙げられる。このときの制御ロジックとしては、特に
限定されないが、ＰＩＤ制御やファジ制御などが挙げら
れ、特に、制御係数設定の簡便性からＰＩＤ制御を用い
ることが好ましい。

【００２７】また、昇圧押込装置としては、押出機から
押し出された架橋性原料樹脂組成物を金型内に圧入する
機構を有していれば特に限定されないが、たとえば、互
いに外接して噛み合うようになっている二個の歯車をケ
ーシング内に併設し、歯車の噛み合い部を中に挟んでケ
ーシング内の樹脂の進行方向上流側に樹脂の吸入流路を
形成し、下流側に樹脂の吐出流路を形成し、これら流路
間のケーシング内壁が歯車に近接されているギアポンプ
が最も好ましい。また、ギアポンプ内の歯車形状は、特
に限定されないが、たとえば、歯が平行に設けられてい
るスパーギアや、角度を有した状態で設けられているヘ
リカルギアなどが挙げられる。特に、外観等の点からヘ
リカルギアを用いることが好ましい。

【００２８】次に、本発明において用いられる熱可塑性
樹脂は、特に限定されないが、たとえば、ポリオレフィ
ン樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメ
タクリレート、ポリカーボネート、ポリエステルが挙げ
られ、これらが単独であるいは混合して用いられる。こ
の中でも特に、製品となった架橋樹脂管の柔軟性に優れ
ており、安価に手に入るという観点から、ポリオレフィ
ン樹脂が好ましく、さらに最適な樹脂として、Ｌ−ＬＤ
ＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＬＤＰＥ（低密度
ポリエチレン）、ＭＤＰＥ（中密度ポリエチレン）、Ｈ
ＤＰＥ（高密度ポリエチレン）等のポリエチレン樹脂が
挙げられる。

【００２９】また、本発明において用いられる架橋性原
料樹脂組成物は、適宜添加剤が添加されていても構わな
い。添加剤としては、たとえば、酸化防止剤、耐光剤、
紫外線吸収剤、滑剤、難燃剤、帯電防止剤等が挙げら
れ、これら添加剤は、所望の物性を向上させるために用
いられるものである。また、物性を向上させるための手
段として、混練物中に結晶核剤となり得るものを少量添
加することで、結晶を微細化して物性を均一化させる補
助としても構わない。

【００３０】また、熱架橋に使用する熱架橋剤として
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、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、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、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、２，５−ジ
メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン
−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパー
オキシ）ヘキサン等が挙げられ、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、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ
−ブチルパーオキシ）ヘキサンが好ましく、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、２，５−ジメチル−
２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンがより好
ましい。

【００３１】また、熱架橋剤の添加量としては、特に限
定されないが、たとえば、熱架橋性樹脂としてポリエチ
レン樹脂を使用した場合、ポリエチレン樹脂１００重量
部に対して、架橋剤が０．５重量部以上３．０重量部以
下となるようにすることが好ましく、特に１．０重量部
以上２．０重量部以下となるようにすることがより好ま
しい。すなわち、架橋剤の添加量が少なすぎると、最終
的に得られる熱架橋のゲル分率が十分高くならず架橋の
効果を得ることができない。また、架橋剤の添加量が多
すぎると、架橋の進行が速くなりすぎるばかりか、系中
に未反応の架橋剤が残留してしまう可能性が高くなって
しまう。

【００３２】さらに、本発明において、金型内の架橋ゾ
ーン出口での架橋樹脂の架橋度は１５％以上であること
が望ましく、６５％以上であることがより好ましい。す
なわち、架橋樹脂の架橋度が１５％よりも少ないと、ク
リープ性能を補償できなくなってしまう。なお、架橋度
は、ＪＩＳ Ｋ６７６９に準拠して以下の式（４）で示
されるゲル分率（％）で表すことができる。

【００３３】

【数１】 なお、上記式（４）において、溶剤抽出後の試料重量と
は、選択した架橋状態の熱可塑性樹脂を溶解可能な溶剤
を用いて試料中に残った未架橋状態の樹脂分を溶解させ
て、残った不溶分のみの重量である。

【００３４】また、本発明の架橋樹脂管の製造方法に用
いる製造金型としては、従来架橋樹脂管の製造金型とし
て使用されているスパイダー、スパイラル、コートハン
ガーなどの流路形状を備えた金型を使用することができ
るが、金型内の樹脂流路に展開された架橋性原料樹脂組
成物が管状に賦形されるように合流する部分（以下、
「樹脂合流点」という。）での金型内の樹脂接触面に
は、架橋性原料樹脂組成物の合流部およびその近傍部分
を金型外部に排出させるための樹脂排出口が設けられて
いる必要がある。

【００３５】このとき、樹脂排出口の形状としては、架
橋性原料樹脂組成物の合流部およびその近傍部分を金型
外部に排出可能となっていれば特に限定されないが、架
橋性原料樹脂組成物の樹脂合流点での金型内の樹脂接触
面に溝または排出穴などを設けるとともに、この溝また
は排出穴から金型外部まで通じさせた樹脂排出用の樹脂
流路を金型内に設けるようにした形状などが挙げられ
る。

【００３６】また、樹脂排出口から排出させる架橋性原
料樹脂組成物量の制御は、樹脂排出用の樹脂流路の径や
長さ、原料樹脂の押出し圧力および架橋ゾーン以降での
樹脂圧力、樹脂粘度などにより左右されるが、たとえ
ば、排出流路の径を任意に制御できるようにすることで
排出量の制御は可能であるようにすることが好ましい。

【００３７】このように制御された排出樹脂の量は、金
型内に供給された架橋性原料樹脂組成物量に対して０．
１重量％以上２重量％以下であることが望ましい。すな
わち、排出樹脂の量が、０．１重量％以下であると、樹
脂の排出量が少なすぎるため、樹脂の再合流部分での融
着強度を十分に確保することができない。また、排出樹
脂の量が、２重量％以上である場合、これ以上排出樹脂
の量を増量しても効果は変化しないため経済的でない。

【００３８】また、断面管状をした架橋性原料樹脂組成
物（以下、「管状樹脂組成物」と記す。）中の熱架橋性
樹脂を強制的に架橋させる方法としては、特に限定され
ないが、金型内の樹脂接触面をヒーターや熱媒体などに
より温度調整して、この樹脂接触面に接触した管状樹脂
組成物を熱架橋させる接触方式と、金型からでてきた管
状樹脂組成物の外部から、この管状樹脂組成物と接触さ
せずに熱架橋を行う非接触方式とが挙げられる。上記接
触方式により熱架橋を行うときは、熱伝達効率が低く、
管状樹脂組成物の厚み方向で温度分布のばらつきが発生
するので、管状樹脂組成物の内外面より加熱するように
する。

【００３９】また、加熱するに際して、管状樹脂組成物
の架橋が進行して増粘することにより、金型内で圧力上
昇が生じたり架橋された架橋樹脂管の表面悪化が生じた
りするのを防ぐために、管状樹脂組成物と金型の樹脂接
触面との間に架橋剤が非含有の樹脂組成物を層状に介在
させるようにすることが好ましい。この樹脂組成物を介
在させる方法としては、公知の技術である多層押出し方
式などが挙げられる。

【００４０】一方、上記非接触方式としては、特に限定
されないが、たとえば、赤外線加熱、超音波加熱、マイ
クロ波加熱などが挙げられる。このように非接触方式に
より熱架橋を行うときは、管状樹脂組成物の肉厚方向へ
均一にしかも急速に架橋させるために、樹脂中に分散し
ている架橋剤を加熱する必要があり、また、架橋剤の分
解反応を促進させるために、架橋剤を励起させ分子振動
を活性化させることで発熱させる方法が望ましい。この
観点から短波長赤外線の電磁波を照射することが好まし
く、特に、中心波長が１．２μｍの近赤外線を照射する
ことがより好ましい。

【００４１】

【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、本発明の架
橋樹脂管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は、図１に示した製造装置１における架
橋樹脂管の製造金型(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。

【００４２】図１に示すように、この製造装置１は、金
型２と、架橋樹脂用押出機３とを備えている。また、金
型２は、図２に示したように、金型本体２１とマンドレ
ル２２とにより形成されているとともに、分配ゾーンＡ
と、架橋ゾーンＢと、賦形ゾーンＣとを備えている。

【００４３】金型本体２１は、図２に示したように、架
橋樹脂供給口２１１を備えていとともに、架橋性原料樹
脂組成物が押出される方向に向かって、分配ゾーン形成
筒部２１２、架橋筒部２１３、賦形筒部２１４が形成さ
れている。架橋樹脂供給口２１１は、架橋樹脂用押出機
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
とを混練した架橋性原料樹脂組成物を供給する入口とな
っており、架橋樹脂供給口２１１から供給された架橋性
原料樹脂組成物は、金型本体２１と、マンドレル２２と
の間に形成される樹脂流路内に展開されるようになって
いる。

【００４４】分配ゾーン形成筒部２１２は、金型本体２
１における架橋樹脂供給口２１１側の端部から中央部に
向かって設けられており、架橋筒部２１３に向かって徐
々に縮径しながら架橋筒部２１３に連結されている。ま
た、架橋筒部２１３は、金型本体２１の中央部に設けら
れている。また、賦形筒部２１４は、架橋筒部２１３を
通過してきた管状樹脂組成物を架橋させた架橋樹脂管状
体を最終製品となる架橋樹脂管の大きさに賦形するよう
に、製品となる架橋樹脂管の外径に合わせた大きさに縮
径している。

【００４５】一方、マンドレル２２は、架橋性原料樹脂
組成物が押出される方向に向かって、分配ゾーン形成軸
部２２２、架橋軸部２２３、賦形軸部２２４が繋ぎ合わ
されて形成されている。

【００４６】分配ゾーン形成軸部２２２は、一端側の一
部で金型本体２１に支持されており架橋樹脂供給口２１
１から供給された架橋性原料樹脂組成物を金型内の樹脂
流路に展開するための分配溝２２１が設けられていると
ともに、分配ゾーン形成筒部２１２との間で、後述する
架橋ゾーンＢに樹脂を分配する分配ゾーンＡを形成する
ようになっている。架橋軸部２２３は、金型本体２１の
架橋筒部２１３との間に小径厚肉の管状の隙間からなる
架橋ゾーンＢを形成するようになっており、賦形軸部２
２４は、金型本体２１の賦形筒部２１４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の隙間から
なる賦形ゾーンＣを形成するようになっている。

【００４７】ここで、金型２内の樹脂流路は、架橋ゾー
ンＢから賦形ゾーンＣ出口にかけての樹脂流路のクリア
ランス減少率と断面積減少率との比が、０．０１≦クリ
アランス減少率／断面積減少率≦０．６の範囲内となる
ように形成されている。なお、クリアランス減少率は、
図２における（ｔ₁−ｔ₂）／ｔ₁により表すことがで
き、断面積減少率は、図２における（Ｄ₁ ²−ｄ₁ ²）／
（Ｄ₂ ²−ｄ₂ ²）により表すことができる。

【００４８】以上のような構成をしている金型１は、架
橋ゾーンＢから賦形ゾーンＣの出口にかけてマンドレル
２２の径を段階的に減少させるようにしているため、マ
ンドレル２２の賦形ゾーンＣ側に生じる撓みを最小限に
抑えることで安定的に架橋樹脂管を製造することができ
る。

【００４９】しかも、金型２内の樹脂流路は、架橋性樹
脂の金型内での引っ張り若しくは圧縮の変形を考慮し
て、架橋ゾーンＢから賦形ゾーンＣ出口にかけての樹脂
流路のクリアランス減少率と断面積減少率との比が、
０．０１≦クリアランス減少率／断面積減少率≦０．６
の範囲内となるように形成されている。したがって、マ
ンドレル２１の撓みを防止するために、架橋ゾーンＢか
ら賦形ゾーンＣの出口までの樹脂流路形状を段階的に減
少させた場合であっても、この樹脂流路を通過する架橋
性樹脂の折り畳みを防止することができ、架橋樹脂が金
型内に滞留したり、偏流が発生して押出し不能となって
しまったりすることがなくなる。

【００５０】なお、本発明にかかる架橋樹脂管の製造方
法および製造装置は、上記実施の形態に限定されるもの
ではない。上記実施の形態では、押出機３から架橋樹脂
供給口２１１を介して金型２内に供給された架橋性原料
樹脂組成物が、分配ゾーンＡに設けられている分配溝２
２１を通じて、金型２内の樹脂流路に展開されるように
なっていたが、これに代えて、分配ゾーンＡが、図３に
示したような構成をしている金型２０を用いるようにし
ても良い。

【００５１】金型２０は、架橋ゾーンおよび賦形ゾーン
は、金型２と同様の構成をしているが、分配ゾーンＡを
形成する金型本体２１０に非架橋樹脂供給口４０が設け
られており、マンドレル２２０に非架橋樹脂供給口５
０、および凹部溝２２６が設けられている構成をしてい
る。凹部溝２２６は、押出機３から供給された架橋性原
料樹脂組成物を、図３の矢印に示したように、分配ゾー
ンＡを形成する金型本体２１０とマンドレル２２０との
間に形成される樹脂流路に展開させた後、断面管状とな
るように合流させる樹脂合流点Ｓを備えているととも
に、この樹脂合流点Ｓで架橋性原料樹脂組成物の合流部
およびその近傍部分を除去し金型２０の外部へ排出させ
る樹脂排出口６が設けられている。

【００５２】非架橋樹脂供給口４０は、架橋剤を含有し
ていない熱可塑性樹脂からなる非架橋樹脂を、断面管状
となるように合流した後の管状架橋性原料樹脂組成物の
外層を覆うように供給するようになっている。非架橋樹
脂供給口５０は、架橋剤を含有していない熱可塑性樹脂
からなる非架橋樹脂を、マンドレル２１０の内部に設け
られている非架橋樹脂供給路５１を介して、断面管状と
なるように合流した後の管状架橋性原料樹脂組成物の内
層を覆うように供給するようになっている。

【００５３】以上のような構成をしている金型２０は、
分配ゾーンＡで、以下のような工程を経て架橋ゾーンＢ
に樹脂が分配されるようになっている。 架橋樹脂押出機３から押出されてきた架橋性原料樹
脂組成物が、架橋樹脂供給口２１１から供給された後、
図３の矢印で示したように、分配ゾーンＡを形成する樹
脂流路内に展開していき、樹脂合流点Ｓで断面管状とな
るように合流したときに、この樹脂合流点Ｓで架橋性原
料樹脂組成物の合流部およびその近傍部分を樹脂排出口
６から排出させて管状架橋樹脂組成物を形成させる。こ
のとき排出される架橋性原料樹脂組成物の合流部および
その近傍部分の量は、架橋樹脂供給口２１１から供給さ
れた架橋性原料樹脂組成物量の０．１重量％以上２重量
％以下を目安とする。

【００５４】 内層被覆用押出機から押出されてきた
熱可塑性樹脂が、非架橋樹脂供給口５０から供給された
後、金型内部の非架橋樹脂供給路５１を通って、マンド
レル２２０の縮径する手前位置部分から工程で得た管
状架橋樹脂組成物の内層部分を層状に覆うように展開さ
れるとともに、外層被覆用押出機から押出されてきた熱
可塑性樹脂が、非架橋樹脂供給口４０から供給された
後、金型本体２１０の縮径する手前位置部分から工程
で得た管状架橋樹脂組成物の外層部分を層状に覆うよう
に展開されることで、３層構造をした管状樹脂組成物を
形成させる。 工程で得た３層構造の管状樹脂組成物を、任意の
径の管状体となるように縮径させるようにして、架橋ゾ
ーンＢに分配していく。

【００５５】以上のようにして、架橋ゾーンＢまで樹脂
を分配するようにすると、架橋性原料樹脂組成物が展開
された後、管状となるように合流した合流部分同士の融
着を確実に行うことができるとともに、管状の架橋性原
料樹脂組成物の内層および外層が架橋剤非含有の熱可塑
性樹脂で覆われているため、架橋ゾーンＢで架橋工程を
行う際に樹脂の押出し圧力が上昇してしまうこともな
い。

【００５６】

【実施例】以下に、本発明の実施例をより詳しく説明す
る。

【００５７】（実施例１）各部の寸法が以下のようにな
っている図２に示すような金型２と、図１に示した架橋
樹脂用押出機３とを用意した。 〔金型本体寸法〕 ・架橋筒部２１３の内径：φＤ₁＝５０．０mm ・賦形筒部２１４の内径：φＤ₂＝１７．０mm 〔マンドレル寸法〕 ・架橋軸部２２３の外径：φｄ₁＝４３．０mm ・賦形軸部２２４の外径：φｄ₂＝１２．８mm 〔クリアランス減少率／断面積減少率〕 ・０．１ 〔押出機〕 ・日本製鋼所社製ＴＥＸ３０α、Ｌ／Ｄ＝５１、口径３
２mm

【００５８】そして、熱可塑性樹脂としての直鎖状低密
度ポリエチレン（密度０．９４５、メルトフローレート
（ＭＦＲ）５．５融点１２７℃）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）を押出機に直鎖状低密度ポリエチ
レン１００重量部に対して１．５重量部の割合で添加
し、押出機内で１７０℃の樹脂温度で直鎖状低密度ポリ
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とを混合混練して架橋性原料
樹脂組成物を得た。

【００５９】得られた架橋性原料樹脂組成物を、架橋樹
脂用押出機３と金型２との間に設置された計量ポンプを
介して、図２に示した架橋ゾーンＢを形成する金型内の
樹脂接触面の温度が２５０℃に温度調整されているとと
もに、賦形ゾーンＣを形成する金型内の樹脂接触面が２
００℃に温度調整されている金型２へ供給し、外径１
７．０ｍｍ、内径１２．８ｍｍの架橋樹脂管を成形速度
（ラインスピード）１５．０ｍ／ｍｉｎで連続的に得
た。

【００６０】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。

【００６１】（実施例２）金型の分配ゾーンＡを形成す
る形状が、図３に示したような金型２０を用いたこと以
外は、実施例１と同様の操作を行った。なお、金型２０
は、コートハンガータイプのものを使用し、マニホール
ド流路末端となる凹部溝２２６の樹脂合流点Ｓに、金型
２０の外に架橋性原料樹脂組成物を排出させる樹脂排出
口６としてφ５ｍｍの穴を金型外部より設置した。ま
た、金型外部へ排出させる架橋性原料樹脂組成物の量
は、金型内に供給された架橋性原料樹脂組成物の１．０
％となるように調整した。

【００６２】（比較例１）金型寸法を以下のようにした
以外は、実施例１と同様にして架橋樹脂管を連続的に得
た。 〔金型寸法〕 ・架橋筒部２１３の内径：６４．４mm ・賦形筒部２１４の内径：６０．０mm 〔マンドレル寸法〕 ・架橋軸部２２３の外径：５２．０mm ・賦形軸部２２４の外径：５０．３mm 〔クリアランス減少率／断面積減少率〕 ・０．６２

【００６３】（比較例２）金型寸法を以下のようにした
以外は、実施例１と同様にして架橋樹脂管を連続的に得
た。 〔金型寸法〕 ・架橋筒部２１３の内径：４８．０mm ・賦形筒部２１４の内径：２７．０mm 〔マンドレル寸法〕 ・架橋軸部２２３の外径：３４．９mm ・賦形軸部２２４の外径：１４．０mm 〔クリアランス減少率／断面積減少率〕 ・０．００７

【００６４】上記実施例１、実施例２、比較例１、およ
び比較例２での架橋度、熱間内圧クリープ試験、得られ
た架橋樹脂管の外観観察を行い、その結果を表１に示し
た。架橋度は、ＪＩＳ Ｋ６７６９に基づき以下の式
（４）で示されるゲル分率（％）で表した。

【００６５】

【数２】 なお、上記式（４）において、溶剤抽出後の試料重量と
は、選択した架橋状態の熱可塑性樹脂を溶解可能な溶剤
を用いて試料中に残った未架橋状態の樹脂分を溶解させ
て、残った不溶分のみの重量である。

【００６６】また、得られた架橋樹脂管の熱間内圧クリ
ープ試験は、ＪＩＳ Ｋ６７６９に規定される方法にて
測定を行い、割れその他の欠点の有無を目視にて観察し
た。欠点が認められない場合を○、割れその他の欠点が
認められた場合を×とした。得られた架橋樹脂管の外観
観察は、目視にてシワ、スジなどの有無を観察した。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１より、実施例１または実施例２のよう
に、クリアランス減少率／断面積減少率が０．６以下で
ある場合と、比較例１または比較例２のようにクリアラ
ンス減少率／断面積減少率が０．６より大きい場合とで
は、そのゲル分率がほとんど変わらないにもかかわら
ず、熱間内圧クリープ試験の結果および製品外観に大き
く違いが生じることが分かる。

【００６９】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかる架橋樹脂管の
製造方法は、以上のように構成されているので、径が小
さい架橋樹脂管を製造するときであっても、金型におけ
るマンドレル部分が撓んだりすることなく、また、架橋
樹脂が金型内に滞留したり、偏流が発生して押出し不能
となったりすることを防止して、得られる架橋樹脂管の
クリープ性能および外観の向上を図ることができる。

【００７０】また、本発明の請求項２にかかる架橋樹脂
管の製造方法は、上記効果に加えて金型内の樹脂流路に
架橋性樹脂組成物を展開させて樹脂合流点で断面管状と
なるように合流させたとき、この樹脂合流点で架橋性原
料樹脂組成物の合流部およびその近傍部分を除去するよ
うにしたので、樹脂組成の均一化を図ることができ、優
れたクリープ性能と外観とを備えた架橋樹脂管を製造す
ることができる。

【００７１】また、本発明の請求項３にかかる架橋樹脂
管の製造方法は、上記効果に加えて樹脂の架橋を行う際
の金型内での圧力上昇を抑えることができる。

【００７２】また、本発明の請求項４にかかる架橋樹脂
管の製造金型は、径が小さい架橋樹脂管を製造するとき
であっても、金型におけるマンドレル部分が撓んだりす
ることなく、また、架橋樹脂が金型内に滞留したり、偏
流が発生して押出し不能となったりすることを防止し
て、得られる架橋樹脂管のクリープ性能および外観の向
上を図ることができる。

【００７３】また、本発明の請求項５にかかる架橋樹脂
管の製造金型は、上記効果に加えて樹脂組成の均一化を
図ることができ、優れたクリープ性能と外観とを備えた
架橋樹脂管を製造することができる。また、本発明の請
求項６にかかる架橋樹脂管の製造金型は、上記効果に加
えて樹脂の架橋を行う際の金型内での圧力上昇を抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる架橋樹脂管の製造装置の一実施
形態を示した概略図である。

【図２】図１の製造装置における金型を示した断面図で
ある。

【図３】図２に示した金型と分配ゾーン部分の形状が異
なる金型の分配ゾーン部分を示した拡大断面図である。

【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 （架橋樹脂用）押出機 ６ 樹脂排出口 Ａ 分配ゾーン Ｂ 架橋ゾーン Ｃ 賦形ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪井 康太郎 京都市南区上鳥羽上調子町２−２ 積水化 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA15 CB02 CB14 CB29 EA04 4F207 AB03 AG08 KA01 KA17 KK01 KK12 KL51 KL57 KL83 KL92

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押出機から押出された熱可塑性樹脂と架橋
   剤とを含む架橋性原料樹脂組成物を金型内に供給した
   後、金型内で前記架橋性原料樹脂組成物中の熱可塑性樹
   脂を架橋させた状態で、最終賦形物としての架橋樹脂管
   形状に賦形する工程を含む架橋樹脂管の製造方法におい
   て、前記金型内の架橋から賦形までを行う樹脂流路を、
   クリアランス減少率と断面積減少率との比が、０．０１
   ≦クリアランス減少率／断面積減少率≦０．６となるよ
   うに調整したことを特徴とする架橋樹脂管の製造方法。
2. 【請求項２】架橋させる前の架橋性原料樹脂組成物を、
   金型内の管状の樹脂流路に展開させて樹脂合流点で断面
   管状になるように合流させた後、樹脂合流点で架橋性原
   料樹脂組成物の合流部およびその近傍部分を除去し金型
   外部へ排出させる工程を備えた請求項１に記載の架橋樹
   脂管の製造方法。
3. 【請求項３】断面管状の架橋性管状樹脂組成物を架橋す
   るとき、この架橋性管状樹脂組成物の少なくとも内層側
   または外層側の何れかと、金型の樹脂接触面との間に層
   状に介在するように、金型内に架橋剤非含有の樹脂組成
   物を供給する請求項１または請求項２に記載の架橋樹脂
   管の製造方法。
4. 【請求項４】押出機から押し出された熱可塑性樹脂と架
   橋剤とを含む架橋性原料樹脂組成物から架橋性管状樹脂
   組成物を形成させる樹脂流路を備えた金型であって、前
   記金型内には、前記架橋性管状樹脂組成物を強制的に架
   橋させる加熱手段が設けられている架橋ゾーンと、前記
   架橋ゾーンで架橋させた管状架橋樹脂組成物を製品形状
   に賦形する賦形ゾーンとを有するとともに、前記金型内
   の樹脂流路が、前記架橋ゾーンから賦形ゾーン出口にか
   けて、クリアランス減少率と断面積減少率との比が、
   ０．０１≦クリアランス減少率／断面積減少率≦０．６
   となるように形成されていることを特徴とする架橋樹脂
   管の製造金型。
5. 【請求項５】押出機から押し出された熱可塑性樹脂と架
   橋剤とを含む架橋性原料樹脂組成物を展開させて樹脂合
   流点で断面管状となるように合流させることにより架橋
   性管状樹脂組成物を形成させる樹脂流路を備えた金型で
   あって、前記樹脂合流点で架橋性原料樹脂組成物の合流
   部およびその近傍部分を除去し金型外部へ排出させる樹
   脂排出口が、金型内の樹脂接触面に設けられていること
   を特徴とする請求項４に記載の架橋樹脂管の製造金型。
6. 【請求項６】金型の架橋ゾーンよりも前方位置に、金型
   内の樹脂接触面と架橋性管状樹脂組成物との間に架橋剤
   非含有の樹脂組成物を層状に介在させるように供給する
   樹脂供給口が少なくとも金型内における前記架橋性管状
   樹脂組成物の内層側または外層側の何れかに臨むように
   設けられている請求項４または請求項５に記載の架橋樹
   脂管の製造金型。