JP2003200488A - ポリオレフィン系樹脂ベンド管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つの曲げ型を用いて曲率の異なる複数種のベ
ンド管を製造することができるポリオレフィン系樹脂ベ
ンド管の製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】ポリオレフィン系樹脂製の原管を予め設定
された曲げ変形温度まで加熱するとともに、原管内に中
芯材を挿入した状態で、原管を曲げ型によって得ようと
するベンド管の形状または近似形状の加工管に変形させ
たのち、この加工管を冷却するポリオレフィン系樹脂ベ
ンド管の製造方法において、前記曲げ型での変形後、加
工管を徐冷したのち、急冷するとともに、徐冷パターン
及び急冷タイミングを変えて、異なるベンド角の複数の
ベンド管を得ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィン系
樹脂ベンド管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリオレフィン系樹脂管は、軽
量、可撓性、耐食性に優れ、特に耐震性を持つことから
ガス供給ライン、水道供給ライン、下水用と重要なライ
フラインとして幅広く使用されつつある。そして、配管
の途中の曲がり部にはベンド管が用いられ、特にマンホ
ール等の迂回には通称「Ｓベンド管」と称される略Ｓ字
形状のベンド管が用いられる。

【０００３】しかし、マンホールの迂回経路は、その配
管場所によって一定ではないため、同じ管径であって
も、多数の曲率の異なるＳベンド管を用意しておく必要
がある。ところで、一般的なベンド管の製造方法は、原
管となるポリオレフィン直管を変形可能温度に加熱する
とともに、ポリオレフィン管内に中芯材を入れた状態
で、得ようとするベンド管と略同じ形状をしたキャビテ
ィ部を有する曲げ型でベンド管形状に変形させたのち、
曲げ型内で樹脂を冷却して製造されている（特公平４−
４２９７４号公報、特開平５−６９４８０号公報、特公
平６−５５４３０号公報等参照）。

【０００４】したがって、上記のような従来のベンド管
の製造方法では、多数の曲率の異なるＳヘ゛ント゛管等を製
造しようとすると、それぞれの曲率に応じた曲げ型を多
数用意しなければならず、製造コストがかかるという問
題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みて、１つの曲げ型を用いて曲率の異なる複数種の
ベンド管を製造することができるポリオレフィン系樹脂
ベンド管の製造方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載のポリオレフィン系樹脂ベ
ンド管の製造方法（以下、「請求項１の製造方法」と記
す）は、ポリオレフィン系樹脂製の原管を予め設定され
た曲げ変形温度まで加熱するとともに、原管内に中芯材
を挿入した状態で、原管を曲げ型によって得ようとする
ベンド管の形状または近似形状の加工管に変形させたの
ち、この加工管を冷却するポリオレフィン系樹脂ベンド
管の製造方法において、前記曲げ型での変形後、加工管
を徐冷したのち、急冷するとともに、徐冷パターン及び
急冷タイミングを変えて、異なるベンド角の複数のベン
ド管を得ることを特徴としている。

【０００７】本発明の請求項２に記載のポリオレフィン
系樹脂ベンド管の製造方法（以下、「請求項２の製造方
法」と記す）は、請求項１の製造方法において、徐冷工
程が、中芯材を取り除いた時、加工管が内側に変形しな
い温度以下まで中芯材を挿入した状態で徐冷する第１徐
冷工程と、第１徐冷工程終了後、中芯材を取り除いた状
態で加工管を徐冷する第２徐冷工程とを備えている

【０００８】本発明の請求項３に記載のポリオレフィン
系樹脂ベンド管の製造方法（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の製造方法に
おいて、原管がＰＥ１００で形成されていて、曲げ変形
温度が原管表面が未溶解状態でかつＰＥ１００の結晶化
度が５０％未満になる温度であることを特徴としてい
る。

【０００９】本発明において、ポリオレフィンとは、オ
レフィン性モノマーの単独重合体、または主成分として
のオレフィン性モノマーと他のモノマーとの共重合体な
ど、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。

【００１０】ポリエチレンとしては、例えば、低密度ポ
リエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエ
チレン、高密度ポリエチレン等のホモタイプのポリエチ
レンの他、エチレンを主成分とするランダムないしはブ
ロック共重合体が例示される。エチレン主体の共重合体
としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−
プロピレン−ジエン三元共重合体、エチレン−ブテン共
重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ア
クリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重
合体等が例示される。

【００１１】ポリプロピレンとしては、ホモタイプのポ
リプロピレンの他、プロピレンを主成分とするランダム
ないしはブロック共重合体が例示される。プロピレン主
体の共重合体の例としては、プロピレンとα−オレフィ
ンとのランダム共重合体、プロピレンとα−オレフィン
とのブロック共重合体（ただし、α−オレフィンとして
は、エチレン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテ
ン、１−オクテン、１−ブテン、１−ペンテンなどが例
示されるポリオレフィン系樹脂とは、上記ポリオレフィ
ン単独だけでなく、ポリオレフィンと他の樹脂とのブレ
ンドであってもよい。ポリプロピレン系樹脂の場合、ブ
レンドされる他の樹脂としては、例えば、ポリエチレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、オレフィン系熱可
塑性エラストマー、ポリスチレン、スチレン系熱可塑性
エラストマー等が挙げられる。

【００１２】本発明のポリオレフィン系樹脂には、必要
に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑
剤、アンチブロッキング剤、無機充填剤、防霧剤、顔
料、防錆剤等が添加されてもよい。

【００１３】中芯材としては、原管を曲げ変形させる際
に変形を阻害せず、かつ、原管の断面形状を保ちつつ原
管に沿って変形可能なものであれば特に限定されない
が、例えば、特公平４−４２９７４号公報に開示された
耐圧ゴムホースの周囲にその軸方向に平行に短冊状の薄
板材を積層した治具、特公平６−５５４３０号公報に開
示されたチューブ状ゴム芯、特開平５−６９４８０号公
報に開示された可撓性を有する薄板を、空洞部を有する
と共に断面が真円となるように積層して中芯材本体が構
成され、この中芯材本体の空洞部に、弾性体から成り、
流体を注入可能なチューブが設けられている中芯材や、
砂などの粒状物等が挙げられる。

【００１４】原管の加熱方法は、特に限定されないが、
例えば、遠赤外線ヒーター加熱炉、恒温油槽等の原管を
均一に加熱できるような加熱手段を用いることが好まし
い。曲げ型による型付け方法は、加熱された原管を曲げ
型にセットし、１段で所定形状に型付けしても構わない
し、１段で深曲げして概ね所定形状に型付けしたのち、
２段目で所定形状に型付けするなど、複数段で型付けを
行なうようにしても構わない。

【００１５】本発明において、予め設定された曲げ変形
温度とは、樹脂の種類、管の肉厚など得ようとするベン
ド管の形状等によっても異なるが、ポリオレフィン系樹
脂としてＰＥ１００を用いた場合、請求項３の製造方法
のように、曲げ変形温度が原管表面が未溶解状態でかつ
ＰＥ１００の結晶化度が５０％未満になる温度が好まし
い。

【００１６】徐冷方法は、所定の徐冷パターンで徐冷で
きる方法であれば特に限定されないが、室温等の周囲の
雰囲気中で放冷することが好ましい。また、徐冷工程
は、請求項２の製造方法のように、中芯材を取り除いた
時、加工管が内側に変形しない温度以下まで中芯材を挿
入した状態で徐冷する第１徐冷工程と、第１徐冷工程終
了後、中芯材を取り除いた状態で加工管をさらに徐冷す
る第２徐冷工程とから構成することが好ましい。すなわ
ち、原管を変形させた直後に中芯材を取り除くと、変形
した加工管がその中心軸方向に変形し、加工管の長手方
向の断面形状がいびつになる。一方、徐冷期間が完了す
るまで中芯材を取り除かない状態にしていると、加工管
の内面からの冷却が遅くなり、うまく所定のベンド管を
得ることができなくなる恐れがある。

【００１７】急冷方法は、特に限定されないが、例え
ば、水冷が一般的である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を、その実施の形
態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。図１〜
３は、本発明のポリオレフィン系樹脂ベンド管の製造方
法の１つの実施の形態であるＳベンド管の製造方法をそ
の工程順にあらわしている。

【００１９】このポリオレフィン系樹脂ベンド管の製造
方法は、以下のようにしてＳベンド管を製造することが
できる。図１に示すように、ポリオレフィン系樹脂製の
原管１を加熱手段（図示せず）で予め設定された曲げ変
形温度まで加熱したのち、原管１内に中芯材２を挿入す
る。

【００２０】そして、原管を図１に示すように、得よう
とするベンド管の近似形状をしたキャビティ部を備える
曲げ型３の上下型３１、３２の間で加熱状態の原管１
を、図２に示すように、中芯材２とともに挟み込み、原
管１を得ようとするベンド管の近似形状に曲げ変形させ
て型付けをする。型付けが完了後、得ようとするベンド
管に関して予め経験的に求められた第１徐冷パターン通
りに、曲げ型３内で加工管４を中芯材２を取り除いた
時、管が中心軸方向に変形しない温度放冷したのち、図
３に示すように、中芯材２を取り除き、得ようとするベ
ンド管に関して予め経験的に求められた第２徐冷パター
ン通りに、曲げ型３内で加工管４を徐冷する。

【００２１】第２徐冷終了後、曲げ型３内で設定された
温度まで加工管４を急冷したのち、曲げ型３から加工管
４を取り出し、所定のベンド角を有する図４に示すよう
なＳ字ベンド管５を得る。また、異なるベンド角のＳベ
ンド管５は、原管１を同じ曲げ型３を用いて同様に型付
けしたのち、徐冷パターン及び急冷タイミングを変更し
て得ることができる。

【００２２】このベンド管の製造方法は、以上のよう
に、徐冷パターンと急冷タイミングを変更することによ
って１つの曲げ型３を用意するだけでベンド角の異なる
複数のＳベンド管５得ることができる。すなわち、ベン
ド角の異なる複数のＳベンド管５を製造するのに、１つ
の曲げ型３を用意するだけでよくなるため、型のコスト
が低減されるとともに、型の保管スペースも少なくな
る。

【００２３】また、徐冷工程を、中芯材２を取り除いた
時、加工管４が内側に変形しない温度以下まで中芯材２
を挿入した状態で徐冷する第１徐冷工程と、第１徐冷工
程終了後、中芯材２を取り除いた状態で加工管４をさら
に徐冷する第２徐冷工程とから構成するようにしたの
で、加工管４を内側に変形させることなく効率よく徐冷
することができる。

【００２４】本発明のポリオレフィン系樹脂ベンド管の
製造方法は、上記の実施の形態に限定されない。例え
ば、上記の実施の形態では、Ｓベンド管５を製造するよ
うにしているが、Ｓベンド管５以外のベンド管の製造も
行なうことができる。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を詳しく説明する。

【００２６】（実施例１）外径１１４．０±０．３５ｍ
ｍ、管肉厚１０．４ｍｍ、軸方向長さ５８０±５８ｍｍ
のＰＥ１００製の管及びＰＥ８０製の管をそれぞれ１２
０℃、１１５℃にそれぞれ加熱した状態で図５に示す曲
げ型６を用いて半径３００ｍｍ、ベンド角４５度の管形
状になるように曲げ加工し、加工管４'の水冷開始時の
管表面の結晶化度と、水冷が完了して得られるベンド管
のベンド角の関係を調べ、その結果を図６に示した。

【００２７】図６から、結晶化度が低い段階（冷却が少
ない段階）で水冷を始めると管表面と内部での結晶化度
が逆転し、残留応力が強く残るため角度変化を生じ安定
した時点では鈍角方向へ、逆に結晶化度が高い段階（冷
却が進んだ段階）で水冷を始めると管表面と内部での結
晶化度の差が小さくなるため残留応力が弱くなり、角度
変化が小さく成形型で加工した角度に安定することがよ
くわかる。なお、結晶化度は、室温から１０℃／ｍｉｎ
で加工温度まで昇温し、その温度で５分間保持した時の
吸熱量と結晶の融解熱（２９３ｇ／Ｊ）から融解した結
晶量を求め、それを室温での結晶化度から差し引いて求
めた。測定はＤＳＣ（示差走査熱量測定）試験機を用い
た。

【００２８】（実施例２）原管としての配水用ポリエチ
レン管（外径８９．０±０．３ｍｍ、管肉厚８．１±
１．１ｍｍ、軸方向長さ１０３０±１５ｍｍ）を遠赤外
線用ヒーターで管温度が１２０±５℃になるまで加熱し
たのち、図１に示すような中芯材を管に挿入した。つぎ
に、各部の寸法が図７に示すとおりの曲げ型３にセット
し、プレス機（図示せず）によってプレスし、型付けし
た。曲げ型３の設計は、加熱による膨張を見込んだ径、
製品設計曲げＲの０．７倍のＲ、曲がり角度θより１．
５倍のθが望ましい。

【００２９】そして、第１徐冷工程として中芯材を挿入
した状態で管の表面温度が９０℃になるまで１２分間室
温で放冷したのち、中芯材を取り除き第２徐冷工程とし
て６分間室温で放冷した。最後に、管を曲げ型３から取
り出し、水によって急冷し、図４に示すようなＳベンド
管５得た。

【００３０】（実施例３）第２徐冷工程で８分間放冷し
た以外は、実施例２と同様にしてＳベンド管５を得た。

【００３１】（実施例４）第２徐冷工程で１０分間放冷
した以外は、実施例２と同様にしてＳベンド管５を得
た。

【００３２】（実施例５）第１徐冷工程を６分間の放冷
とするとともに、第２徐冷工程を１８分間の放冷とした
以外は、実施例２と同様にしてＳベンド管５を得た。な
お、第１放冷工程終了時の管の表面温度は９５℃であっ
た。

【００３３】（実施例６）第１徐冷工程を４分間の放冷
とするとともに、第２徐冷工程を２０分間の放冷とした
以外は、実施例２と同様にしてＳベンド管５を得た。な
お、第１放冷工程終了時の管の表面温度は１００℃であ
った。

【００３４】上記実施例２〜６で得られたＳベンド管の
図４に示すＨ寸法を測定し、その結果を第１徐冷時間と
第２徐冷時間と合わせて表１に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】上記表から、徐冷パターンを変更すること
によって、１つの曲げ型を用いて異なるベンド角を有す
るＳベンド管を製造できることがよくわかる。

【００３７】（実施例７）外径８９．０±０．３ｍｍ、
管肉厚８．１±１．１ｍｍ、軸方向長さ１０３０±１５
ｍｍのＰＥ１００製の管及びＰＥ８０製の管のそれぞれ
の加熱温度と、表面結晶化度の変化を調べ、その結果を
図８に示した。

【００３８】（実施例８）上記実施例１で用いたＰＥ１
００製の管を１２０±５℃に加熱した場合とその後９０
±５℃まで室温で放冷した場合の管表面の結晶化度と、
肉厚方向中心部の結晶化度、ＰＥ８０製の管を１１５±
５℃に加熱した場合とその後９５±５℃まで室温で放冷
した場合の管表面の結晶化度と、肉厚方向中心部の結晶
化度を調べその結果を、表２に示した。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】本発明にかかるポリオレフィン系樹脂ベ
ンド管の製造方法は、以上のように構成されているの
で、徐冷パターンと急冷タイミングを変更することによ
って１つの曲げ型を用意するだけでベンド角の異なる複
数のベンド管を得ることができる。すなわち、ベンド角
の異なる複数のベンド管を製造するのに、１つの曲げ型
を用意するだけでよくなるため、型のコストが低減され
るとともに、型の保管スペースも少なくなる。

【００４１】特に請求項２の製造方法のようにすれば、
より効率よくベンド管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるポリオレフィン系樹脂ベンド管
の製造方法の１つの実施の形態をあらわし、その型付け
前の工程を模式的に説明する模式図である。

【図２】図１の後工程を模式的に説明する模式図であ
る。

【図３】図２の後工程を模式的に説明する模式図であ
る。

【図４】図１〜図３の工程を経て得られるＳベンド管の
断面図である。

【図５】実施例１で用いた曲げ型の平面図である。

【図６】実施例１で求めた水冷開始時の管表面の結晶化
度と、水冷完了時の管のベンド角の関係をあらわすグラ
フである。

【図７】実施例２で用いた曲げ型の各部の寸法を説明す
る寸法図である。

【図８】実施例７で求めた加熱温度と、表面結晶化度の
変化の関係をあらわすグラフである。

【符号の説明】

１ 原管 ２ 中芯材 ３，６ 曲げ型 ４，４' 加工管 ５ Ｓベンド管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリオレフィン系樹脂製の原管を予め設定
   された曲げ変形温度まで加熱するとともに、原管内に中
   芯材を挿入した状態で、原管を曲げ型によって得ようと
   するベンド管の形状または近似形状の加工管に変形させ
   たのち、この加工管を冷却するポリオレフィン系樹脂ベ
   ンド管の製造方法において、前記曲げ型での変形後、加
   工管を徐冷したのち、急冷するとともに、徐冷パターン
   及び急冷タイミングを変えて、異なるベンド角の複数の
   ベンド管を得ることを特徴とするポリオレフィン系樹脂
   ベンド管の製造方法。
2. 【請求項２】徐冷工程が、中芯材を取り除いた時、加工
   管が内側に変形（偏平等）しない温度以下まで中芯材を
   挿入した状態で徐冷する第１徐冷工程と、第１徐冷工程
   終了後、中芯材を取り除いた状態で加工管をさらに徐冷
   する第２徐冷工程とを備えている請求項１に記載のポリ
   オレフィン系樹脂ベンド管の製造方法。
3. 【請求項３】原管がＰＥ１００で形成されていて、曲げ
   変形温度が原管表面が未溶解状態でかつＰＥ１００の結
   晶化度が５０％未満になる温度である請求項１または請
   求項２に記載のポリオレフィン系樹脂ベンド管の製造方
   法。