JP2005280225A - 温水流通用チューブと、その成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐熱性を有する架橋ポリエチレン製とした温水流通用チューブの見栄えを向上させるようにし、かつ、上記チューブの成形が容易にできるようにし、更に、このチューブの内孔を温水が円滑に流通できるようにする
【解決手段】 内孔４を通し温水５を流通可能とさせる温水流通用チューブ６であって、チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３チューブ部材９―１１を有する多重チューブ構造とする。第２チューブ部材１０を架橋ポリエチレン製とし、第１、第３チューブ部材９，１１をポリエチレン製とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされて、その内孔を通し温水を流通可能とさせる温水流通用チューブと、その成形方法に関するものである。

上記温水流通用チューブには、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、上記チューブは、住宅の床を暖房するための暖房用マットに用いられるもので、高温の温水を流通させる必要上、耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされている。

ここで、上記架橋ポリエチレン製のチューブは、一般に、押出成形装置により、次のような成形方向によって成形される。

即ち、上記押出成形装置は金型を有し、この金型には円環状のダイ孔が形成されている。そして、このダイ孔の上流側に架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物が供給されて加熱溶融され、この溶融された樹脂が、上記ダイ孔を通し押し出されることにより、シラン化合物製のパイプ状中間成形品が成形される。

次に、上記中間成形品に温水が供給され、その水分により上記シラン化合物が縮合反応させられることにより架橋されて架橋ポリエチレンとされ、これにより、上記チューブが成形されることとされている。

特開平８−１１００６０号公報

ところで、上記した架橋ポリエチレン製のチューブの成形方法には、次のような問題点がある。

即ち、架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物には、通常、数１００ｐｐｍ程度であって、微量ではあるが水分が含有されている。このため、上記押出成形装置の金型においてシラン化合物が溶融され、これが押し出されて中間成形品が成形されるとき、この中間成形品におけるシラン化合物の一部が上記水分と縮合反応して、ゲル状で微粒の架橋ポリエチレンが上記中間成形品の内、外の表面に次々と生成される。

そして、上記微粒の架橋ポリエチレンは、上記中間成形品の連続的な押出成形に伴い、上記ダイ孔の内、外側の各孔縁部に次々と集合して塊状の異物へと成長し、これが、上記のように成形される中間成形品の表面に次々と付着する。

ところで、上記した大きい形状の異物は、上記中間成形品から成形され製品となるチューブの見栄えを低下させ、つまり、チューブの製品価値を低下させるものであって、好ましくない。

そこで、上記チューブを成形する場合、従来では、押出成形装置の金型におけるダイ孔の外側の孔縁部に次々と集合して成長する異物についてはオペレータがその都度除去している。しかし、このような除去作業は、上記チューブの成形を煩雑にさせる原因となる。

また、上記ダイ孔の内側の孔縁部に成長する塊状の異物は、上記中間成形品の内孔側に位置していて除去できないため、これら異物は上記中間成形品の内孔の表面に付着することとなり、よって、その後に成形されるチューブの内孔を温水が流通するとき、その円滑な流通が阻害されるおそれを生じる。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、耐熱性を有する架橋ポリエチレン製とした温水流通用チューブの見栄えを向上させるようにし、かつ、上記チューブの成形が容易にできるようにし、更に、このチューブの内孔を温水が円滑に流通できるようにすることである。

請求項１の発明は、内孔４を通し温水５を流通可能とさせる温水流通用チューブ６であって、
上記チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３チューブ部材９―１１を有する多重チューブ構造とし、上記第２チューブ部材１０を架橋ポリエチレン製とし、上記第１、第３チューブ部材９，１１をポリエチレン製としたものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の温水流通用チューブのチューブ成形方法であって、
上記架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物とポリエチレンとを押出成形装置１９に供給し、この押出成形装置１９により押出成形されるパイプ状の中間成形品２７が、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３中間チューブ部材３５―３７を有して、上記第２中間チューブ部材３６が上記シラン化合物製で、上記第１、第３中間チューブ部材３５，３７がポリエチレン製となるようにし、
次に、上記中間成形品２７を温水３９と縮合反応させて、上記シラン化合物を架橋ポリエチレンにさせるようにしたものである。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、内孔を通し温水を流通可能とさせる温水流通用チューブであって、
上記チューブを、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３チューブ部材を有する多重チューブ構造とし、上記第２チューブ部材を架橋ポリエチレン製とし、上記第１、第３チューブ部材をポリエチレン製としている。

ここで、上記チューブを成形するに際し、仮に、このチューブの第２チューブ部材の原料をシラン化合物とし、この第２チューブ部材の成形過程で、上記シラン化合物を加熱溶融したとすると、このシラン化合物にもともと含有されている微量の水分とこのシラン化合物の一部とが化学反応してゲル状で微粒の架橋ポリエチレンが次々と生成され、これが成長して異物となって上記チューブの見栄えを低下させるおそれを生じる。

しかし、上記したように、第２チューブ部材は、ポリエチレン製の第１、第３チューブ部材によりその内、外から挟まれているため、上記したゲル状の微粒の架橋ポリエチレンが生成したとしても、これが塊状の異物へと成長するということは上記第１、第３チューブ部材により防止され、よって、成形されるチューブの見栄えが向上して、その製品価値が向上する。

また、上記したように、チューブの成形過程において、その第２チューブ部材の原料であるシラン化合物に微量の架橋ポリエチレンが生成したとしても、これが塊状の異物へと成長するということは防止されるため、この異物の除去作業は不要となって、その分、チューブの成形が容易にできることとなる。

また、上記チューブの成形過程において、その第２チューブ部材の原料であるシラン化合物にゲル状の微粒の架橋ポリエチレンが生成したとしても、これがチューブの内面側において塊状の異物へと成長するということは防止される。よって、このようにして成形されたチューブによれば、その内孔における温水の流通は円滑にさせることができる。

請求項２の発明は請求項１に記載の温水流通用チューブのチューブ成形方法であって、
上記架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物とポリエチレンとを押出成形装置に供給し、この押出成形装置により押出成形されるパイプ状の中間成形品が、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３中間チューブ部材を有して、上記第２中間チューブ部材が上記シラン化合物製で、上記第１、第３中間チューブ部材がポリエチレン製となるようにし、
次に、上記中間成形品を温水と縮合反応させて、上記シラン化合物を架橋ポリエチレンにさせるようにしている。

ここで、上記チューブ成形方法は、上記構造のチューブの具体的な成形方法を示したもので、これによれば、前記効果を生じるチューブが容易に成形される。

本発明の温水流通用チューブと、その成形方法に関し、耐熱性を有する架橋ポリエチレン製とした温水流通用チューブの見栄えを向上させるようにし、かつ、上記チューブの成形が容易にできるようにし、更に、このチューブの内孔を温水が円滑に流通できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、内孔を通し温水を流通可能とさせる温水流通用チューブであって、
上記チューブを、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３チューブ部材を有する多重チューブ構造とし、上記第２チューブ部材を架橋ポリエチレン製とし、上記第１、第３チューブ部材をポリエチレン製としている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図１，２において、符号１は、住宅床の暖房用マットであり、このマット１は、水平方向に向って平坦に延びその表面（上面）に沿って屈曲するよう成形された１本の溝２を有する発泡ポリスチレン製のマット基板３と、上記溝２に対しその径方向で圧入され内孔４を温水５が流通可能とされる樹脂製で多少の弾性を有するチューブ６とを備えている。

上記マット１を床に敷設し、上記チューブ６の一端部を温水供給手段７の吐出部に連通させ、他端部を上記温水供給手段７の吸入部に連通させてこの温水供給手段７から吐出された温水５を上記チューブ６の内孔４に流通させると、上記温水５は床との間で熱交換させられてこの床が暖められる。また、この熱交換により温度降下させられた温水５は、上記チューブ６の他端部から上記温水供給手段７に戻されて加熱され、再び上記吐出側から吐出されて、上記チューブ６に再び流通させられる。

上記チューブ６は、その径方向の内部側から外部側に向って順次配置されて互いに重ね合わされる第１―第３チューブ部材９―１１を有して多重チューブ構造とされている。上記第２チューブ部材１０は耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされ、上記第１、第３チューブ部材９，１１はポリエチレン製とされ、上記第１―第３チューブ部材９―１１は互いに直接的に接着させられている。

図３，４において、上記チューブ６は、押出成形装置１９により、次のようなチューブ成形方法によって成形される。

即ち、上記押出成形装置１９は、上記チューブ６の第１―第３チューブ部材９―１１に対応する材料として熱可塑性の第１―第３樹脂材２１―２３をそれぞれ個別に加熱溶融させて押し出し可能とするスクリュー式押出機２６と、これら各押出機２６から押し出された第１―第３樹脂材２１―２３を通過させ、この通過の間に多重チューブ構造で上記チューブ６の前工程のパイプ形状の中間成形品２７を成形可能とする金型２８と、この金型２８に形成された円環状のダイ孔を通し押し出される上記中間成形品２７を、その押し出し方向と同じ方向（矢印Ａ）に引張してこの中間成形品２７に引張応力を生じさせる引取機２９と、上記金型２８から引取機２９に至る間の中間成形品２７をその外部側から冷却固化させる冷却装置３０とを備えている。

上記冷却装置３０は、内部が負圧とされてこの内部に冷却水３１を溜めた水槽３２を備え、上記中間成形品２７は上記冷却水３１の水中を通るよう上記水槽３２を貫通することとされている。また、上記引取機２９は、上記金型２８からの中間成形品２７の押し出し速度に対する相対的な引き取り速度が可変とされており、この速度の調整により、上記中間成形品２７に生じる引張応力の値が定められ、これに伴い上記チューブ６の径寸法が定められる。

上記第２樹脂材２２は上記架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物であって、より具体的には、シラン‐ブラフト化されたポリエチレンであり、下記第（１）式のようにして生成される。

[PE]+PEROXIDE+CH_２＝CH‐Si(OCH_３)_３→[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OCH_３)_３・・・（１）。

ここで、[PE]はポリエチレン、PEROXIDE（パーオキサイド）は触媒、CH_２＝CH‐Si(OCH_３)_３はトリメトキシ シランであり、[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OCH_３)_３が、上記シラン化合物である。

また、上記第１、第３樹脂材２１，２３はそれぞれポリエチレンである。

そして、上記第１―第３樹脂材２１―２３を上記押出成形装置１９の各押出機２６を通して上記金型２８に供給すれば、この金型２８のダイ孔を通して上記中間成形品２７が押出成形される。この中間成形品２７は、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置されて互いに重ね合わされる第１―第３中間チューブ部材３５―３７を有しており、上記第２中間チューブ部材３６は上記第２樹脂材２２製とされ、上記第１、第３中間チューブ部材３５，３７は上記第１、第３樹脂材２１，２３製とされ、上記第１―第３中間チューブ部材３５―３７は互いに直接的に接着させられている。

次に、上記中間成形品２７に温水３９を供給すると、上記温水３９の一部が上記中間成形品２７の第１、第３中間チューブ部材３５，３７の少なくともいずれか一方を浸透して、錫触媒４０の下で上記中間成形品２７の第２中間チューブ部材３６のシラン化合物と化学反応し、これにより、下記第（２）式のような水配基を有する化合物（[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OH)_３）が生成され、かつ、これら化合物は下記第（３）式のように縮合反応して、上記架橋ポリエチレンが生成される。なお、この場合、上記第１、第３中間チューブ部材３５，３７はポリエチレンであることに変化はなく、また、副製物としてメタノール(CH_３OH)が生成される。

[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OCH_３)_３+H_２O+Sn→[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OH)_３・・・（２）。

[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OH)_３+(HO)_３Si‐CH_２CH_２‐[PE]→[PE]‐CH_２CH_２‐Si(OH)_２‐O‐Si(OH)_２‐CH_２CH_２‐[PE]+CH_３OH・・・（３）。

即ち、上記中間成形品２７の第２中間チューブ部材３６は、架橋ポリエチレン製の第２チューブ部材１０に化学変化し、上記中間成形品２７の第１、第３中間チューブ部材３５，３７はポリエチレンのままとされて、これらは第１、第３チューブ部材９，１１とされ、この結果、上記中間成形品２７からチューブ６が成形される。

上記構成によれば、内孔４を通し温水５を流通可能とさせる温水流通用チューブ６であって、
上記チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３チューブ部材９―１１を有する多重チューブ構造とし、上記第２チューブ部材１０を架橋ポリエチレン製とし、上記第１、第３チューブ部材９，１１をポリエチレン製としている。

ここで、上記チューブ６を成形するに際し、仮に、このチューブ６の第２チューブ部材１０の原料をシラン化合物とし、この第２チューブ部材１０の成形過程で、上記シラン化合物を加熱溶融したとすると、このシラン化合物にもともと含有されている微量の水分とこのシラン化合物の一部とが化学反応してゲル状で微粒の架橋ポリエチレンが次々と生成され、これが成長して異物となって上記チューブ６の見栄えを低下させるおそれを生じる。

しかし、上記したように、第２チューブ部材１０は、ポリエチレン製の第１、第３チューブ部材９，１１によりその内、外から挟まれているため、上記したゲル状の微粒の架橋ポリエチレンが生成したとしても、これが塊状の異物へと成長するということは上記第１、第３チューブ部材９，１１により防止され、よって、成形されるチューブ６の見栄えが向上して、その製品価値が向上する。

また、上記したように、チューブ６の成形過程において、その第２チューブ部材１０の原料であるシラン化合物に微量の架橋ポリエチレンが生成したとしても、これが塊状の異物へと成長するということは防止されるため、この異物の除去作業は不要となって、その分、チューブ６の成形が容易にできることとなる。

また、上記チューブ６の成形過程において、その第２チューブ部材１０の原料であるシラン化合物にゲル状の微粒の架橋ポリエチレンが生成したとしても、これがチューブ６の内面側において塊状の異物へと成長するということは防止される。よって、このようにして成形されたチューブ６によれば、その内孔４における温水５の流通は円滑にさせることができる。

また、前記したように、温水流通用チューブのチューブ成形方法であって、
上記架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物とポリエチレンとを押出成形装置１９に供給し、この押出成形装置１９により押出成形されるパイプ状の中間成形品２７が、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３中間チューブ部材３５―３７を有して、上記第２中間チューブ部材３６が上記シラン化合物製で、上記第１、第３中間チューブ部材３５，３７がポリエチレン製となるようにし、
次に、上記中間成形品２７を温水３９と縮合反応させて、上記シラン化合物を架橋ポリエチレンにさせるようにしている。

ここで、上記チューブ成形方法は、上記構造のチューブ６の具体的な成形方法を示したもので、これによれば、前記効果を生じるチューブ６が容易に成形される。

なお、以上は図示の例によるが、上記チューブ６における径方向で上記第１、第２チューブ部材９，１０の間と、第２、第３チューブ部材１０，１１の間のうち、少なくともいずれか一方の間にポリビニルアルコール製の空気遮断用チューブを介在させ、このチューブにより、大気側からチューブ６の内孔４に向かって空気が浸透しないようにさせてもよく、この場合、上記空気遮断用チューブと、これに隣接するチューブとの間には互いの接着用の樹脂チューブが介在される。

図２の１‐１線矢視断面図である。 チューブを用いた床暖房用マットの平面図である。 押出成形装置によるチューブの成形方法を説明する図である。 図３の４‐４線矢視断面図である。

符号の説明

１ マット
２ 溝
３ マット基板
４ 内孔
５ 温水
６ チューブ
９ 第１チューブ部材
１０ 第２チューブ部材
１１ 第３チューブ部材
１９ 押出成形装置
２１ 第１樹脂材
２２ 第２樹脂材
２３ 第３樹脂材
２６ 押出機
２７ 中間成形品
２８ 金型
２９ 引取機
３０ 冷却装置
３５ 第１中間チューブ部材
３６ 第２中間チューブ部材
３７ 第３中間チューブ部材
３９ 温水

Claims (2)

1. 内孔を通し温水を流通可能とさせる温水流通用チューブであって、
   上記チューブを、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３チューブ部材を有する多重チューブ構造とし、上記第２チューブ部材を架橋ポリエチレン製とし、上記第１、第３チューブ部材をポリエチレン製としたことを特徴とする温水流通用チューブ。
2. 請求項１に記載の温水流通用チューブのチューブ成形方法であって、
   上記架橋ポリエチレンの原料となるシラン化合物とポリエチレンとを押出成形装置に供給し、この押出成形装置により押出成形されるパイプ状の中間成形品が、その径方向の内部側から外部側に向かって順次配置される第１―第３中間チューブ部材を有して、上記第２中間チューブ部材が上記シラン化合物製で、上記第１、第３中間チューブ部材がポリエチレン製となるようにし、
   次に、上記中間成形品を温水と縮合反応させて、上記シラン化合物を架橋ポリエチレンにさせるようにしたチューブ成形方法。

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