JP2016121792A - フッ素樹脂チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】すぐれた帯電防止効果を有し、目視等により通過する異物の検知精度を高めることができるフッ素樹脂製チューブを提供する。
【解決手段】本発明に係るフッ素樹脂製チューブ１０は、非導電性のフッ素樹脂材料からなる透明なチューブ本体２０と、導電性材料を含有するフッ素樹脂材料からなり、前記チューブ本体の外周面に露出するよう埋設された細幅の導電帯３０を有し、前記導電帯は、前記チューブ本体の長手方向に対して傾斜して配設される。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を搬送するフッ素樹脂製のチューブに関するものであり、より具体的には、静電気等の帯電を防止できるフッ素樹脂製チューブに関するものである。

半導体などのエレクトロニクス分野、医薬分野、バイオテクノロジー分野等における製造、洗浄、組立等の各種装置では、原料用流体、洗浄用流体、燃料用流体等の供給、移送にフッ素樹脂製のチューブが使用されている。

これら装置では、内部を通過する流体との摩擦等により生ずる静電気の発生や、これらの放電によるチューブの破損、流体等への着火を防止する必要がある。そこで、特許文献１では、フッ素樹脂製チューブの外周の長手方向に沿ってストライプ状に導電部分を形成している。

このように外周に導電部分を形成したフッ素樹脂製チューブは、接地のための導電性のバンド（所謂「アースバンド」）をチューブ外周に装着し、導電部分に帯電した静電気等を逃すようにしている。

特開２００３−４１７６号公報

チューブ内部を通過する流体に、気泡等の異物が混入していると不具合が生ずる虞がある。そこで、目視或いはカメラ等によりチューブ内を通過する流体を検査することが望まれる。

しかしながら、特許文献１のフッ素樹脂製チューブは、導電部分がチューブの長手方向に沿って直線状に設けられている。従って、たとえば、導電部分の１列が頂部に配設された状態で、気泡が流体中に含まれている場合、当該導電部分に沿って異物が移動すると、目視等によってその異物を検知することができないことがある。また、目視方向に導電部分が重なり、チューブ内を十分に視認できないこともある。

複数の導電部分は、フッ素樹脂製チューブの長手方向に沿って直線状に設けられているため、すべての導電部分がアースバンドと導通するよう装着できていなければ、導通していない導電部分への帯電等を防止することができない。

加えて、フッ素樹脂製チューブは可撓性であるところ、配設時の曲げや使用時の振動等によって導電部分が分断する虞がある。この場合、分断箇所によっては、アースバンドとの導通状態が途切れてしまうことがある。

本発明の目的は、すぐれた帯電防止効果を有し、目視等により通過する異物の検知精度を高めることができるフッ素樹脂製チューブを提供することである。

本発明に係るフッ素樹脂製チューブは、
非導電性のフッ素樹脂材料からなる透明なチューブ本体と、
導電性材料を含有するフッ素樹脂材料からなり、前記チューブ本体の外周面に露出するよう埋設された細幅の導電帯を有し、
前記導電帯は、前記チューブ本体の長手方向に対して傾斜して配設される。

前記導電帯は、前記チューブ本体を長手方向に沿って展開したときに、前記長手方向に対して５°〜４５°傾斜していることが望ましい。

前記導電帯は、前記チューブ本体に螺旋状に配設されることが望ましい。

前記導電帯は、複数列配設されることが望ましい。

複数列の前記導電帯は、導電性材料を含有するフッ素樹脂材料からなり前記チューブ本体の外周面に露出するよう配設された導電接続部によって互いに電気的に接続されていることが望ましい。

複数列の前記導電帯は、少なくとも１の導電帯が他の１の導電帯と交差して電気的に接続されていることが望ましい。

本発明のフッ素樹脂製チューブによれば、チューブ本体は透明であり、導電帯は、チューブ本体の長手方向に対して傾斜しているから、チューブ内を通過する流体中の気泡等の異物を目視により容易に確認することができ、その検知精度を高めることができる。

本発明のフッ素樹脂製チューブによれば、導電帯を複数列配設し、これらを電気的に接続することにより、たとえ導電帯が一部分断したとしても、導通状態は維持される。また、アースバンドを装着した場合に、少なくとも１の導電帯がアースバンドと導通することで、他の導電帯との導通状態を確保できる。従って、静電気等の帯電防止効果を可及的に高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るフッ素樹脂製チューブの斜視図である。 図２は、図１のフッ素樹脂製チューブの平面図である。 図３は、図２の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 図４は、図１のフッ素樹脂製チューブの展開図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の異なる実施形態を示す波状の導電帯を形成したフッ素樹脂製チューブの展開図である。 図６は、導電帯どうしを交差したフッ素樹脂製チューブの斜視図である。 図７は、図６のフッ素樹脂製チューブの平面図である。 図８は、図７の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 図９は、図６のフッ素樹脂製チューブの展開図である。 図１０は、導電帯の本数を変えたフッ素樹脂製チューブの展開図である。

以下、本発明の一実施形態に係るフッ素樹脂製チューブ１０について、図面を参照しながら説明を行なう。

図１は、本発明の一実施形態に係るフッ素樹脂製チューブ１０（以下「チューブ」と称する）の斜視図、図２は平面図、図３は図２の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図に示すようにチューブ１０は、筒状のチューブ本体２０と、チューブ本体２０の外周面に露出するよう埋設された細幅の導電帯３０を含んでいる。

チューブ１０は、製造、洗浄、組立等の装置において、原料用流体、洗浄用流体、燃料用流体等の供給、移送に使用される。チューブ１０の内部を通過する流体として、液体や気体を例示でき、必要に応じて液体や気体には粉体や粒体が混合される。これら流体は、可燃性、不燃性の何れであってもよい。

チューブ本体２０を構成するフッ素樹脂材料は、非導電性であり透明（光透過性）な熱溶融性の材料を採用することができる。この種のフッ素樹脂材料として、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド三元共重合体等を例示することができる。

チューブ本体２０は、たとえば直径３ｍｍ〜４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ、長さ０．１ｍ〜２００ｍとすることができる。

導電帯３０は、導電性材料を含有するフッ素樹脂材料を採用することができる。導電帯３０のフッ素樹脂材料はチューブ本体２０と同種又は異種の材料とすることができるが、後述する押出成型においてチューブ本体２０と導電帯３０との一体性を高めるために同種材料とすることが好適である。導電帯３０に含有される導電性材料は、導電性を具備する粉末や繊維とすることができ、カーボンブラック、カーボン繊維、グラファイト、炭素繊維、金属粉末等を例示できる。この種の導電性材料が添加されたフッ素樹脂材料は一般的に不透明（光不透過性）となる。

導電帯３０は、幅０．３ｍｍ〜６ｍｍ、厚さ０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍとすることができる。

導電帯３０は、チューブ本体２０の長手方向に対して傾斜し且つ図３に示す如くチューブ本体２０に埋設して形成される。導電帯３０は、チューブ本体２０に１列又は複数列形成することができる。導電帯３０の列数が多いほど帯電防止効果を高めることができるが、列数が多くなるほどチューブ１０の内部の視認性が低下するため、導電帯３０の列数は、１列から６列とすることが好適である。図１の実施形態では、導電帯３０は、チューブ本体２０の外周面を同方向に旋回する４列の螺旋状の形態としている。後述する図６乃至図９の実施形態は、導電帯３０を相対する方向に旋回する螺旋状に形成しており、この場合、導電帯３０は、一方向に１列から６列、相対する方向に１列から６列の合計２列から１２列とすることができる。

なお、導電帯３０の表面とチューブ本体２０の外周面は、図３に示すように、段差がなくフラットな状態とすることが望ましい。これは、アースバンドを装着したときに、アースバンドと導電帯３０との導電性を担保するためである。もちろん、導電帯３０の表面がチューブ本体２０の外周面よりも僅かに突出していても構わない。

図４は、図１のチューブ１０を長手方向に沿って切断し展開した状態を示している。各導電帯３０の傾斜角αは、チューブ本体２０の長手方向に対して５°〜４５°傾斜するよう配設することが好適である。導電帯３０の傾斜角αが５°よりも小さくなると、導電帯３０がチューブ１０の長手方向と平行に近づくことになり、傾斜の効果を十分に得られず、内部を通過する流体中の異物を検出し難くなる虞がある。また、導電帯３０の傾斜角αが４５°よりも大きくなると、導電帯３０のピッチが狭くなり、チューブ１０の内部を視認し難くなる虞がある。導電帯３０の傾斜角は、１０°〜３０°とすることがより好適であり、約１５°が最も望ましい。

上記の如きチューブ１０は、２基の押出成型機を用いて作製することができる。たとえば、チューブ１０は、一方の押出成型機によってチューブ本体２０となるフッ素樹脂材料を溶融混練する。また、同時に他方の押出成形機で導電帯３０となる導電性材料を添加したフッ素樹脂材料を混練し、前記一方の押出成型機に導く。押出成型機の金型は、接合面に切欠きがあるダイスをマンドレルに対して回転可能としている。そして、チューブ本体２０のフッ素樹脂材料を筒状に成形しつつ、回転するダイスの切欠きから導電帯３０のフッ素樹脂材料をチューブ本体２０のフッ素樹脂材料に合流するよう押し出すことによって、チューブ本体２０に対して傾斜した導電帯３０が外表面に埋設されたチューブ１０を得ることができる。

ダイスの切欠きを１条とすることで１列の導電帯３０、複数条とすることで複数列の導電帯３０が形成される。

作製されたチューブ１０は、透明なチューブ本体２０の外表面に、チューブ１０の長手方向に傾斜して埋設された１又は複数列の導電帯３０を具備する。然して、本発明のチューブ１０は、内部を通過する流体を目視可能である。さらに、流体に気泡等の異物が混入していたとしても、導電帯３０を傾斜して形成していることで、導電帯３０に沿って進行することはなく、異物が透明なチューブ本体２０の導電帯３０間に出現することで、その検知精度を可及的に高めることができる。

上記実施形態では、導電帯３０を螺旋状に設けているが、変形例として、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、導電帯３０は、チューブ１０の展開状態において曲線波状（図５（ａ））、直線波状（図５（ｂ））等となるように形成することもできる。これら導電帯３０は作製時にマンドレル等を周回させる必要がない。

また、導電帯３０の帯電防止効果を高めるために、図６乃至図１０に示すように、複数列の導電帯３０どうしを互いに電気的に接続することが望ましい。このチューブ１０は、たとえば上記したチューブの製法において、ダイスとマンドレルの両方に切欠きを入れ、両方を逆回転させればよい。

図６乃至図９は、相対する方向に旋回する螺旋状の導電帯３０を形成した例である。本実施形態によれば、導電帯３０どうしが互いに交差することで電気的に接続される。

図１０は、導電帯３０どうしを導電接続部４０により電気的に接続した他の実施形態を示している。より詳細には、図１０は、同方向に旋回する複数列の螺旋状の導電帯３０に対して、相対する方向に旋回する１列の導電帯を導電接続部４０として採用したものである。このチューブ１０は、たとえば上記したチューブの製法において、ダイス又はマンドレルの一方の切欠きを１箇所、他方を複数箇所とし、両方を逆回転させることで作製することができる。

上記構成のチューブ１０によれば、何れも導電帯３０を傾斜させた効果に加え、導電帯３０どうしが電気的に接続されているから、たとえ導電帯３０の一部が分断したとしても、導電帯３０どうしの導通状態は維持される。また、アースバンドを装着した場合に、少なくとも１の導電帯３０がアースバンドと導通することで、他の導電帯３０との導通状態を確保できる。従って、チューブ１０の帯電防止効果を可及的に高めることができる。

＜目視試験＞
本発明の図１（発明例１）、図６（発明例２）に示すチューブ１０を作製し、異物の混入した流体を通過させて目視によって異物数を観察する目視試験を行なった。また、比較のため、チューブ本体の外周面に長手方向に沿って真っ直ぐ延びる導電帯を形成したチューブ（比較例１）と、導電帯を形成していないチューブ（比較例２）を作製し、目視試験を行なった。

発明例及び比較例について、共通する構成は以下のとおりである。
チューブ本体及び導電帯のフッ素樹脂材料：ＰＦＡ
導電帯に含有される導電性材料：カーボンブラック
チューブ本体：内径２２．２ｍｍ、外径２５．４ｍｍ、長さ１ｍ
導電帯：幅２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ（比較例２は導電帯なし）

発明例１は、チューブの長手方向に１５°傾斜し、同方向に旋回する螺旋状の導電帯３０をチューブ本体２０の外周面に露出するよう８条埋設した。

発明例２は、チューブの長手方向に±１５°傾斜し、相対する方向に旋回する螺旋状の導電帯３０を各方向４条ずつ合計８条、チューブ本体２０の外周面に露出するよう埋設した。

比較例１は、チューブの外周面に長手方向に沿って直線状に延びる８条の導電帯をチューブ本体に露出するよう埋設した。

比較例２は、単層ＰＦＡチューブである。

目視試験は、異物として気泡に見立てた直径約０．２ｍｍの発泡スチロール製の粒（比重約０．０２ｇ／ｃｍ^３）を流体（水）中に５０個の混入し、水平に設置されたチューブ内を０．１ｍ／ｓｅｃで流通させて、目視によって観察された粒の個数（目視数）を比較することにより実施した。なお、比較例１は、１の導電帯がチューブの頂部に位置するよう設置した。目視の角度は、直上と斜め２２．５°とし、夫々の目視数をカウントし、これらの平均目視数を算出した。結果を表１に示す。

表１を参照すると、発明例１及び発明例２は比較例１に比して、高い目視数であることがわかる。これは、導電帯をチューブの長手方向に対して傾斜した螺旋状としたことで、水よりも比重の軽い粒がチューブの頂部を通過しても、導電帯間に出現し、目視できたためである。一方、比較例１は、導電帯がチューブの頂部に配設されているから、水よりも比重の軽い粒が導電帯に沿って移動し、導電帯に隠れたため直上目視数が少なくなっている。比較例２は、導電帯を形成していないためすべての粒を目視できた。

上記より、導電帯がチューブの長手方向に傾斜した螺旋状の発明例は、チューブの外周面に長手方向に沿って直線状に導電帯を形成した比較例１に比して異物の目視数を可及的に高めることができることができ、導電帯を形成していない比較例２と同等又はほぼ同等の目視数を実現できたことがわかる。

発明例どうしを比較すると、目視数は同方向に旋回する螺旋状の導電帯を形成した発明例１は、発明例２よりも多かった。これは、チューブ本体の外表面に占める導電帯又は導電帯と導電接続部の面積が小さかったためである。

＜帯電試験＞
上記発明例１及び発明例２と、比較例２のチューブの一端を接地し、除電機を用いて除電作業を行なった後、他端側をベンコットンで５０回擦り、その部分の帯電電位（ｋＶ）をデジタル低電圧測定器ＫＳＤ−０２０２（春日電機株式会社製）により測定した。測定時の外気温は２３℃、相対湿度は５０％ＲＨであった。結果を表２に示す。

表２を参照すると、比較例２では帯電電位が高いのに対し、発明例１及び発明例２は帯電電位が低下している。これは、発明例１及び発明例２が、接地された導電帯から放電が行なわれたためである。すなわち、発明例は何れも導電帯が接地されたことで、高い帯電防止効果が得られることがわかる。

上記より、発明例１、発明例２のチューブは、比較例１のチューブよりも高い視認性を具備し、また、比較例２よりも高い帯電防止効果を具備できたことがわかる。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１０ チューブ
２０ チューブ本体
３０ 導電帯
４０ 導電接続部

Claims (6)

1. 非導電性のフッ素樹脂材料からなる透明なチューブ本体と、
   導電性材料を含有するフッ素樹脂材料からなり、前記チューブ本体の外周面に露出するよう埋設された細幅の導電帯を有し、
   前記導電帯は、前記チューブ本体の長手方向に対して傾斜して配設される、
   ことを特徴とするフッ素樹脂製チューブ。
2. 前記導電帯は、前記チューブ本体を長手方向に沿って展開したときに、前記長手方向に対して５°〜４５°傾斜している、
   請求項１に記載のフッ素樹脂製チューブ。
3. 前記導電帯は、前記チューブ本体に螺旋状に配設される、
   請求項１又は請求項２に記載のフッ素樹脂製チューブ。
4. 前記導電帯は、複数列配設される、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載のフッ素樹脂製チューブ。
5. 複数列の前記導電帯は、導電性材料を含有するフッ素樹脂材料からなり前記チューブ本体の外周面に露出するよう配設された導電接続部によって互いに電気的に接続されている、
   請求項１乃至請求項４の何れかに記載のフッ素樹脂製チューブ。
6. 複数列の前記導電帯は、少なくとも１の導電帯が他の１の導電帯と交差して電気的に接続されている、
   請求項１乃至請求項４の何れかに記載のフッ素樹脂製チューブ。

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