JP2009525187A - 細長い物品の製造 - Google Patents

Abstract

細長い物品は、最初に、外面がプラスチックからなるコアが成形されて、この後に、管状の金属層がシームレスであるように押し出し成形されるように、成形される。金属層が押し出し成形されるとき、この金属層とコアとの間には、隙間が与えられる。金属層が冷却された後に、金属層の直径は、金属層がプラスチックのコアに接触するように、減じられる。この後に、金属は、金属層の可撓性が増加されるように、アニールされる。

Description

本発明は、プラスチックの外面を有するコアを成形することと、前記コアとの間に隙間を与えるようにして、このコアへとシームレスの金属層を押し出し成形することと、前記金属層を冷却することと、この金属層をコアのプラスチックの面に接触させるように金属層の直径を減じることとを具備する、細長い物品を製造する方法に関する。

更に、本発明は、コアを押し出し成形するためのプラスチック押出成形機と、前記コアに接触しないようにこのコアの外径よりも大きな内径を有するシームレスの金属層をコアの外側へと押し出すための金属押出成形マシンと、前記金属層をプラスチックのコアに接触させるようにこの金属層の直径を減少させるための減少手段とを具備する、細長い物品を製造するための装置に関する。

更に、本発明は、プラスチックの外面を有するコアと、このコアへと押出し成形されて延伸されたシームレスの管状の金属層とを具備する細長い物品に関する。

プラスチックの内層と外層と、これら内層と外層との間のアルミニウム層とを有する多層複合パイプが、良く知られている。このようなパイプは、例えば、内層が、押出し成形され、結合材料でコーティングされるように、成形される。この後に、アルミニウムバンドが、前記内層の周りに巻かれ、長手方向の溶接シームが形成されるように溶接される。この溶接されたアルミニウム層は、較正され、また、結合材料が、前記内層をアルミニウム層に結合させるように活性化される。この後に、アルミニウム層が、結合材料でコーティングされ、そして、外側のプラスチック層が、このアルミニウム層へと押し出し成形される。このような解決策は、例えば、ＥＰ０６９１１９３に開示されている。また、最初に、パイプを形成するように、アルミニウムバンドのエッジを互いにオーバーラップさせるようにアルミニウムバンドを巻いて、パイプを製造することが可能である。この後に、オーバーラップしたエリアが、超音波溶接により長手方向で溶接される。また、エッジが互いにオーバーラップしないようにバンドを巻いて、突き合わせ溶接を使用することも、可能である。この後に、成形されたアルミニウムのパイプの内面が、結合材料と、内層を形成するプラスチック材料とでコーティングされ、また、アルミニウムの外面が、結合材料と、外層を形成するプラスチックとでコーティングされる。両方の技術において、信頼性のある方法で、溶接シームの品質が一定であるように、溶接シームを形成することは非常に難しい。

溶接シームが不規則であると、パイプに破損が生じ、溶接シームは、パイプの端部の広がりの間に、かなり簡単に破損してしまう。

ＤＥ２１３９３８８は、プラスチックからなる内層を有したパイプを成形することを開示している。例えばアルミニウムのシームレスの金属層が、このプラスチック層の外面に圧締めされる。このアルミニウムは、プラスチックのコアに直接圧締めされる。圧締めされたアルミニウムの温度は、プラスチックのコアを容易に溶かして破損を与えるほど高い。

ＥＰ０１２５７８８は、また、プラスチックのコアの外側へとシームレスの金属層を押し出し成形することを開示している。熱圧された金属からコアを保護するように、マンドレルには、内側の冷却用の囲い板が設けられている。金属は、コアの外径よりも大きな内径を有し、従って、冷却用の囲い板の一部の介在を可能にするように、押し出し成形され、冷却用の空気流を受ける。コアと熱圧された金属との間のスペースを除去して、コアが管状のシースにぴったりと被覆するために、押し出し成形の段階に続いて、金属チューブが延伸又はスエージ加工される工程が続く必要がある。しかし、この工程は、前記被覆を厄介にし、物品が取扱われるのを困難にする。かくして、物品の剛性が増し、物品が硬くなる。

ＵＳ５２２２２８４は、同軸ケーブルを成形することを開示している。絶縁体がコーティングされた導体からなる細長いコアが、このコアの断面積を減じるように連続的に圧縮される。管状の金属の被覆材が、細長いコアの外側へと連続的に押し出し成形され、これと同時に、圧縮されたコアが、この被覆材中に連続的に与えられる。従って、圧縮されたコアは、被覆材を塞ぐように、もとの断面積へと回復する。かくして、このコアは、金属がまだ熱い間に金属の被覆材に触れることはなく、従って、絶縁体の破損を回避することができる。更に、金属の被覆材の直径は、減じられることはないので、金属の硬化は、回避される。しかし、コアの外層は、圧縮力を加えることにより、コアの断面積を減じるように圧縮され得る絶縁材料で形成されなければならない。更に、この絶縁材料は、圧縮力がなくなったときに、コアが元の直径に戻り得るように、徐々に回復しなければならない。このような解決策は、かなり複雑である。更に、コアと金属の被覆材との間の接着を確実にするのは、かなり難しい。

本発明の目的は、細長い物品を成形するための新しいタイプの方法並びに装置と、細長い物品とを提供することである。

本発明の方法は、金属層の可撓性を高くするようにこの金属層をアニールすることを更に具備することを特徴としている。

更に、本発明の装置は、金属層の可撓性を高くするように、この金属層をアニールするための加熱手段を更に具備することを特徴としている。

また更に、本発明の物品は、金属層が延伸された後に、この金属層が、金属層の可撓性を高くするようにアニールされることを特徴としている。

本発明では、細長い物品が成形される。最初に、コアが成形される。このコアの外面は、プラスチックからなっている。この後に、管状の金属層が、シームレスであるように、押し出し成形される。押し出し成形されたときのこの金属層の内径は、金属層がコアに接触しないように、コアの外径よりも大きい。この金属が冷却された後に、金属層の直径は、金属層がプラスチックのコアに接触するように、減じられる。この後、金属は、金属層の可撓性が増加させるように、アニールされる。これにより、細長い物品が、取扱いが容易であるように強固でないという効果が、もたらされる。例えば、パイプの曲げが比較的容易であり、また、パイプの広がりが、信頼して容易に果たされることができる。全体的に、このような解決策は、制御するのがかなりシンプルでかなり容易である。また、金属層をアニールするのと同時に、プラスチックのコアと金属層との間の接着材料をアニール温度により活性化させることが可能である。

本発明は、添付図面に更に詳細に描かれている。

図において、本発明は、明瞭のために簡略化された構成で示されている。これらの図では、同じ部品は、同じ参照符号で示されている。

図１は、シームレスのアルミニウム層をプラスチック層間に有する多層複合パイプが、どのようにして成形されるかを示している。また、図２は、このようなパイプの一例を示している。

最初に、パイプの内層２が、第1のプラスチック押出成形機１により押し出し成形される。この内層２は、パイプのコアを形成する。前記第1のプラスチック押出成形機の後には、較正/冷却用の容器１３がある。前記内層２は、結合層でコーティングされている。かくして、成形されたパイプには、内層２とアルミニウム層４との間に内側の結合層１０がある。この内側の結合層１０と内層２とは、また、一緒に押し出し成形されることもできる。結合層は、内層２が、例えば、グラフトされた機能性のあるエンドグループ(grafted functional endgroups)のために良好な接着特性を有する高分子量のプラスチックからなる場合には、必要ない。

前記内層は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、交差結合された(cross-linked)ポリエチレン（ＰＥＸ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、又は、ポリブチレン-１（ＰＢ）等で押し出し成形されることができる。前記結合層は、例えば、無水マレイン酸を有するポリエチレン（ＰＥ）を含むことができる。

前記内層２は、金属押出成形マシン３内に通されることができる。この金属押出成形マシン３は、回転可能に装着されたホイールを有し、このホイールは、周方向に延びるエンドレスの溝部を有している。この溝部の一部を閉じかつ工具を装着するシューが適用されている。このシューは、溝部を少なくとも部分的に閉塞さるように配置された当接部と、ダイ構造体中に通じる通路とを有している。金属供給原料が、回転可能に装着され溝部が形成された押出しホイール中に挿入される。この金属は、摩擦により、加熱並びに加圧される。この材料は、前記通路を流れる状態で前記当接部に係合し、ダイ構造体へと押し出し成形される。十分な隙間が、内層への熱損傷を防止するように、金属層と内層との間に与えられる。押し出し成形された金属は、アルミニウム層４が成形されるように、アルミニウムであり得る。金属は、また、例えば、銅、マグネシウム、又はかなり低い融点を有する他の金属であっても良い。適度に低い融点は、例えば、アルミニウムを他の金属と混合して合金にすることにより、果たされることができる。

押し出し成形の後に、前記アルミニウム層４は、冷却される。この時点で、外部の冷却手段が、使用されても良い。この冷却手段は、例えば、アルミニウム層４に冷却用の空気を送るリング形状の冷却ノズル１４であり得る。押し出し成形されたアルミニウムの温度は、約４５０℃であり、このことは、アルミニウム層４が、内層２の面に接触する前に冷却されなければ、内層２の面がダメージを受けることを意味している。

前記アルミニウム層４は、冷却された後に、複数の成形ロール５へと導かれる。これら成形ロールの数は、成形ロールの構造に応じて、２，３，４，又は５以上であり得る。これら成形ロール５は、延伸処理を行い、このことは、アルミニウム層４がプラスチックの内層２と接触するように、アルミニウム層４の直径が減じられることを意味している。また、アルミニウム層の直径を減じることは、例えば、円錐形の先細ダイ又は他の適切な方法を使用して、果たされることもできる。

この後に、前記内層２とアルミニウム層４とが一緒に接着されるように、前記内側の結合層１０の材料、又は、結合層が使用されない場合には内層２自体の材料が、活性化される。内側の結合層１０の材料は、例えば、内側の結合層を加熱することにより、活性化されることができる。この結合層１０の材料は、未反応の発泡剤を含むことができる。この材料が加熱されると、発泡剤が、反応して、材料が、内層２とアルミニウム層４との間のギャップを効果的に満たす。かくして、これら層間の公差が、非常に厳密である必要はない。発泡性の結合材料が、独立発泡でない場合、この結合材料は、プラスチック層と障壁層との間に水分又は幾らかの他の流体が溜まるのをなくし得るように、溜まった凝縮液用のリークパスを形成している。

次の処理ラインは、加熱手段６である。好ましくは、この加熱手段６は、アルミニウム層４を加熱するための誘導性の加熱手段である。アルミニウム層４は、加熱手段６によりアニール温度に加熱される。このアニール温度は、例えば、３００℃以上であり得る。

このアニールにより、前記内層２の材料が破損されてはいけないので、この材料の温度耐性は、適切でなければならない。材料の好ましい例は、交差結合されたポリエチレン（ＰＥＸ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（Ｅ-ＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又は、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）である。

また、前記結合材料の温度耐性は、適切でなければならない。十分な温度耐性は、例えば、機能性のあるエンドグループを基材にグラフトすることにより形成され、かなりの高分子量と接着特性とを有する材料から結合材料を形成することにより、もたらされることができる。この結合材料の温度耐性は、また、結合材料に適切な添加物を加えることにより改良されることができる。適切な添加物は、プラスチックパイプに関連して使用される耐火剤である。このような添加物の例は、短く切断されたガラス繊維、セラミックホイスカー繊維、アルミニウム三水塩（ＡＴＨ）、バーミキュライト(ermiculite)、珪酸塩、燐酸塩、炭素、又は炭素剤である。

前記結合材料が、良好な温度耐性を有する場合、この結合材料は、また、前記内層の材料を同時に保護する。結合材料は、また、アルミニウム層４がアニールされたときに反応するアゾジカルボンアミドのような発泡剤を含むことができる。かくして、発泡成形された結合材料は、内層２を熱的に保護する絶縁層を形成している。

前記アルミニウム層４をアニールすることにより、パイプに比較的高い可撓性(flexibility)が与えられる。パイプのスチフネスは、アニール温度の高さと、アニール時間とを選択することにより、制御されることができる。例えば、パイプが、床暖房のような構造体中に装着されるのに使用され、従って高い可撓性が必要とされる場合、これは、アニール温度が高いことと、アニール時間が長いこととの少なくとも一方により、果たされる。これに従って、表面取り付けが、例えば修理に使用され、従って、比較的堅いパイプが必要とされる場合、これは、アニール温度が比較的低いことと、アニール時間が比較的短いこととの一方により、果たされる。アルミニウム層４のアニールと、内側の結合層１０の材料の活性化とは、両方の工程が加熱手段６により果たされるように、組み合わされることができる。

加熱手段６の後に、前記アルミニウム層４の外面は、外側の結合層１１が成形されるように、結合層でコーティングされる。この後に、プラスチックの外層が成形される。外側の結合層１１と外層を形成するプラスチック材料とを第２のプラスチック押出成形機７により一緒に同時押し出し成形することが、可能である。外側の結合層１１の材料は、前記内側の結合層１０のための材料と同じであり得る。また、プラスチックの外層８用の材料は、前記プラスチックの内層２用の材料と同じ材料から選択されることができる。

このパイプの直径は、代表的に、２ないし２０００ｍｍの範囲である。パイプの直径に応じて、壁部の厚さは、異なる。代表的に、接着材料の量は、できるだけ少なく保たれる。パイプの外径が１７ｍｍである場合、一例では、内層２の厚さと、外層８の厚さとは、代表的に、１ｍｍ近くであり、また、アルミニウムの障壁層４は、約０．３ｍｍであり、また、接着材料の厚さは、約５０マイクロメーターである。

前記外層８の押し出し成形の後に、パイプが、冷却手段９により冷却される。この冷却の後に、パイプは、ドラム１２に巻かれる。

ある場合には、この明細書に開示されている特長は、他の特長にもかかわらず、同様に使用されることができる。他方では、この明細書に開示されている特長は、種々の組み合わせを果たすように組み合わされることができる。

前記コアが、交差結合されたポリエチレン（ＰＥＸ）のような記憶効果を有する材料からなる場合、コアが金属押出成形マシン３を通る前に、コアの外径を減少させるための減少手段がある。このような場合、金属層の直径は、非常に大きく減じられる必要はなく、これにより、金属の硬化が減じられる。コアは、例えば、加熱手段６により加熱されたとき、元の直径に広げられる。

前記コアは、金属層の押し出し成形と同時にライン上で押し出し成形される必要はない。コアは、別の処理で、前もって成形されることができる。また、コアは、別の工場で成形されて、金属押出成形マシンがある工場に搬送されることさえできる。前もって成形されたコアは、搬送と保管との少なくとも一方の後に、金属押出成形マシン３へと通されることができる。

当業者にとって、技術的な進歩の過程で、本発明の基本的な概念が、多くの方法で実施され得ることは明らかである。かくして、本発明並びに本発明の実施形態は、上述された例に限定されず、添付された請求項の範囲内で変更可能である。かくして、上述された方法並びに装置により成形された細長い物品は、また、上述されたようなパイプの代わりに、例えばケーブルであることもできる。

パイプ製造装置の概略的な側面図である。 多層複合パイプの断面の端面図である。

Claims (21)

1. プラスチックの外層を有するコアを成形することと、
   前記コアとの間に隙間を与えるようにして、このコアへとシームレスの金属層を押し出し成形することと、
   前記金属層を冷却することと、
   前記金属層をプラスチックの前記コアに接触させるように、金属層の直径を減じることとを具備する、細長い物品を製造する方法において、
   前記金属層の可撓性を高くするために、この金属層をアニールすることを更に具備することを特徴とする方法。
2. 前記コアと金属層との間には、結合材料があり、この結合材料は、前記アニールと同時に活性化されることを特徴とする請求項１の方法。
3. 前記コアは、パイプが成形されるように中空であることを特徴とする請求項１又は２の方法。
4. 前記コアの外径は、前記シームレスの金属層がコアへと押し出し成形される前に、減じられることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１の方法。
5. 前記コアの外径は、このコアを加熱することにより元の外径に広げられることを特徴とする請求項４の方法。
6. 前記物品のスチフネスは、アニール温度とアニール時間との少なくとも一方を制御することにより調整されることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１の方法。
7. 前記コアと金属層との間には、結合層（１０）があり、この結合層（１０）の材料は、結合層（１０）の材料が、コアと金属層との間のギャップを埋めるように発泡成形されるように、発泡剤を含むことを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１の方法。
8. 内側の前記コアと、この内側のコアの外側の結合層（１０）とは、一緒に押し出し成形されることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１の方法。
9. 外側の結合層（１１）とプラスチックの外層（８）とが、前記金属層（４）の外側へと一緒に押し出し成形されることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１の方法。
10. コアを押し出し成形するためのプラスチック押出成形機（１）と、
    前記コアに接触しないように、このコアの外径よりも大きな内径を有するシームレスの金属層をコアの外側へと押し出し成形するための金属押出成形マシン（３）と、
    前記金属層をプラスチックの前記コアに接触させるように、金属層の直径を減少させるための減少手段とを具備する、細長い物品を製造するための装置において、
    前記金属層の可撓性を高くするために、この金属層をアニールするための加熱手段（６）を更に具備することを特徴とする装置。
11. 前記加熱手段（６）は、前記金属層をアニールするのと同時に、前記コアと金属層との間の結合層を活性化させるように構成されていることを特徴とする請求項１０の装置。
12. 前記プラスチック押出成形機（１）は、前記コアと、このコアの外側の結合層とを一緒に押し出し成形するように構成されていることを特徴とする請求項１０又は１１の装置。
13. 結合層と、前記金属層の外側のプラスチックの外層（８）とを一緒に押し出し成形するように構成された第２のプラスチック押出成形機（７）を更に具備することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１の装置。
14. 前記コアが前記金属押出成形マシン（３）に通される前に、このコアの外径を減少させるための減少手段を更に具備することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１の装置。
15. プラスチックの外面を有するコアと、このコアへと押し出し成形されて延伸されたシームレスの管状の金属層（４）とを具備する細長い物品において、
    前記金属層が延伸された後に、この金属層は、可撓性を高くするためにアニールされていることを特徴とする物品。
16. 前記コアは、物品がパイプであるように中空であることを特徴とする請求項１５の物品。
17. 前記物品は、
    プラスチックの内層（２）と、
    前記金属層と、
    プラスチックの外層（８）と、
    前記内層（２）と前記金属層との間の内側の結合層（１０）と、
    前記金属層と前記プラスチックの外層（８）との間の外側の結合層（１１）とを具備することを特徴とする請求項１５又は１６の物品。
18. 前記物品は、前記コアと前記金属層との間に、発泡成形された結合層（１０）を有することを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれか１の物品。
19. 前記コアは、交差結合されたポリエチレン（ＰＥＸ）からなることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれか１の物品。
20. 前記コアの外径は、前記シームレスの金属層がコアへと押し出し成形される前に、減少されることを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれか１の物品。
21. 前記物品は、前記コアと前記金属層との間に結合層（１０）を有し、この結合層（１０）の材料は、結合層がコアを熱的に保護するように成形されていることを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれか１の物品。

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