JP2016121793A - 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するフッ素樹脂製チューブを提供する。
【解決手段】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、複数列配設され、互いに電気的に接続されている。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することができる。また、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することができる。
【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

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す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、複数列配設され、互いに電気的に接続されている。

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。

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。

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が望ましい。

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は、導電帯どうしを導電接続部によって電気的に接続したフッ素樹脂製チューブの展開図である。 図６は、導電帯どうしを導電接続部によって電気的に接続したフッ素樹脂チューブの他の実施形態を示す展開図である。

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複数列の細幅の導電帯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。

そして、複数列の導電帯３０どうしは、互いに電気的に接続される。導電帯３０どうしの電気的な接続は、たとえば、図１乃至図４に示すように、導電帯３０を相対する方向に旋回する螺旋状に形成することで交差させることで実施できる。

図１乃至図４の導電帯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に埋設して形成している。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、チューブ１０の内部の視認性が求められる場合には、導電帯３０の列数は、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の外周面を相対する方向に旋回する夫々４列の螺旋状の形態としている。

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型機で導電帯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、ダイスとマンドレルの接合面に夫々切欠きを形成し、ダイスをマンドレルに対して相対的に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、相対的に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互いに電気的に接続された複数列の導電帯３０を具備する。

上記構成のチューブ１０によれば、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。

また、上記構成のチューブ１０は、導電帯３０をチューブ１０の長手方向に対して螺旋状に形成しているから、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どうしを交差させることにより、導電帯３０どうしの電気的な接続を確保しているが、図５及び図６に示すように、導電帯３０どうしを導電接続部４０によって接続することで、導電帯３０どうしの電気的な接続を確保することもできる。

導電接続部４０は、導電帯３０と同種の材料、すなわち、導電性材料を含有するフッ素樹脂材料とすることができる。図示の実施形態では、導電接続部４０は、チューブ本体２０の周面を一周している。導電接続部４０の幅は０．５ｍｍ〜５ｍｍ、間隔は１０ｍｍ〜２００ｍｍとすることが好適である。

図５は、導電帯３０をチューブの長手方向に沿う直線状としたものであり、導電帯３０どうしは、チューブを周回する導電接続部４０により電気的に接続されている。なお、直線状の導電帯３０は作製時にマンドレル等を周回させる必要がない。

この種の導電接続部４０は、導電帯３０と一体に押出成型により形成することができる。たとえば、前述の押出成型機において、周期的にダイスとマンドレルを導電帯間分だけ前後にずらして開けることで、導電接続部４０を成形し、隣り合う導電帯３０どうしを電気的に接続できる。

図６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、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。

何れのチューブ１０についても、導電帯３０どうしが電気的に接続されているから、図１乃至図４で説明したチューブ１０と同様に、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。

＜帯電試験＞
本発明の図１（発明例１）、図５（発明例２）及び比較例に示すチューブ１０を作製し、長手方向略中央の導電帯をその１つを残して分断し、分断されていない導電帯の一端を接地し、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。

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

発明例１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。

発明例２は、チューブの長手方向に沿って直線状の８条の導電帯３０と、これらを電気的に接続する導電接続部４０を、チューブ本体２０の外周面に露出するよう埋設した。導電接続部４０は、チューブ本体２０の周面に幅２．５ｍｍ、間隔１５０ｍｍとしている。

比較例は、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。

結果を表１に示す。

表１を参照すると、導電帯どうしを電気的に接続した発明例１及び２は、導電帯どうしが電気的に接続されていない比較例よりも帯電電位が低下していることがわかる。これは、導電帯の一部が電気的に接続されても、導電帯どうしが電気的に接続されていることにより、接地された導電帯から放電が行なわれたためである。

上記より、導電帯どうしを電気的に接続した構成とすることで、少なくとも１の導電帯が接地されていれば、チューブの帯電防止効果が得られることがわかる。これは、アースバンドを装着したときにすべての導電帯がアースバンドと導通していなくても、少なくとも１の導電帯がアースバンドと導通していることで、帯電防止効果を得られることを意味している。

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 (4)

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、複数列配設され、互いに電気的に接続されている、
   ことを特徴とするフッ素樹脂製チューブ。
2. 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に記載のフッ素樹脂製チューブ。
3. 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に記載のフッ素樹脂製チューブ。
4. 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、
   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。

Images