JP2018105406A - 複合管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂材料で構成される管状の管体12と、管状とされて管体12の外周を覆い、径方向外側へ凸となる環状の山部22と、径方向外側が凹となる環状の谷部24とが、管体12の軸方向Sに交互に形成されて蛇腹状とされ、管体12の外周にガイドされつつ軸方向Sに短縮可能な、樹脂材料で構成される被覆層20と、管体12と被覆層20との間に配置され、谷部24と管体12との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部14Aを有し、圧縮挟持部14Aでの径方向への反発力が21N/cm2以上30N/cm2以下である多孔質樹脂層14と、を有する複合管10。
【選択図】図3
Description
しかし、管体を露出させた後に再び被覆層を元に戻すとき、多孔質樹脂層には、元に戻ろうとして軸方向に移動する外周側の被覆層と、内周側の管体とから、それぞれ逆方向の摩擦力が与えられる。そのため、被覆層の移動に対し多孔質樹脂層が追従せず、外周側及び内周側からそれぞれ加えられる逆方向の摩擦力によって、多孔質樹脂層に巻き込まれが発生して、一部がダマ状に丸め込まれる現象が生じることがある。なお、この巻き込まれが発生すると、多孔質樹脂層が元の位置まで戻らないことがある。
しかし、多孔質樹脂層の外周上に塗布された前記溶融物に対し、多孔質樹脂層から径方向外側に向かって押し返されるように力が加わるため、二対の金型の内面内に溶融物が収まり切らず、本来溶融物が進入しないはずの二対の金型の接触部にまで溶融物が押し出されることがある。その結果、固化された被覆層の外側にバリが生じることがある。被覆層が外側にバリを有すると、管体端部を露出させる為にずらそうとする動作の障害となり、被覆層自体を短縮させることが難しくなる。また、外側に発生したバリを除去する工程を設けることも考えられるが、この除去工程により複合管の製造が煩雑となる。
なお、本明細書において、「主成分」とは、特に断りがない限り、混合物中における質量基準の含有量が最も多い成分をいう。
本発明に係る複合管は、管状の管体と、管状とされて管体の外周を覆う被覆層と、管体と被覆層との間に配置される多孔質樹脂層と、を有する。
管体は、樹脂材料で構成される。
被覆層は、樹脂材料で構成される。また、その形状は、径方向外側へ凸となる環状の山部と、径方向外側が凹となる環状の谷部とが、管体の軸方向に交互に形成されて蛇腹状とされ、管体の外周にガイドされつつ軸方向に短縮可能とされる。
多孔質樹脂層は、前記谷部と管体との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部を有し、この圧縮挟持部での径方向への反発力が21N/cm2以上30N/cm2以下である。
複合管では、内部の管体の端部に継手などを接続するときに、被覆層の端部を短縮させてずらして管体端部を露出させ、また管体の端部を継手などに接続した後に短縮させた被覆層を伸長して元に戻し、再び管体を被覆することが求められる。しかし、図10に示すように、管体12を露出させた後に再び被覆層20を元に戻すとき、被覆層20は元に戻ろうとして軸方向に移動するため、多孔質樹脂層14には被覆層20から矢印A方向に働く力が与えられ、一方管体12は被覆層20の軸方向への移動に対して相対的にその場に留まろうとするため、多孔質樹脂層14には管体12から矢印B方向に働く力が与えられる。つまり、多孔質樹脂層14には被覆層20(外周側)及び管体12(内周側)からそれぞれ逆方向の摩擦力が与えられる。そのため、被覆層20の移動に対し多孔質樹脂層14が追従し切らないと、外周側及び内周側からそれぞれ加えられる逆方向の摩擦力によって、多孔質樹脂層14に巻き込まれが発生して、一部がダマ状に丸め込まれる現象が生じることがある。ここで、多孔質樹脂層14に巻き込まれが発生して一部がダマ状に丸め込まれた箇所を示す斜視図を、図11に示す。図11に示す複合管では、多孔質樹脂層14の端部に巻き込まれCが発生している。なお、この巻き込まれCの発生箇所を示す図では、被覆層20を再度短縮させて巻き込まれCの発生箇所を露出させた状態を示している。また、図11には多孔質樹脂層14の端部に巻き込まれCが発生した状態を示しているが、多孔質樹脂層14の端部ではなく、軸方向の中央側(軸方向の途中)に巻き込まれ(丸め込まれ)が生じることもある。
これにより、多孔質樹脂層14が管体12側に押し付けられ過ぎず、被覆層20の端部を短縮変形させて管体12の端部を露出させた後に再び被覆層20を元に戻す際に、多孔質樹脂層14が被覆層20の軸方向への伸長の動作に対して良好に追従し、巻き込まれによる一部がダマ状に丸め込まれる現象の発生が抑制される。その結果、露出された管体12の端部を再び多孔質樹脂層14及び被覆層20によって良好に覆うことができる。
これに対し本発明では、多孔質樹脂層の圧縮挟持部での径方向への反発力が30N/cm2以下である。
これにより、塗布された溶融物に対して多孔質樹脂層から加えられる径方向外側に向かう押し返しの力が制限され、被覆層形成用の樹脂組成物の溶融物が多孔質樹脂層から径方向外側に向かって押し返されて、二対の金型の接触部に押し出されることが抑制され、被覆層の径方向外側におけるバリが抑制される。そのため、管体端部を露出させる為に被覆層を短縮させてずらそうとする動作に対し、バリが障害となることが抑制され、被覆層の短縮の動作が容易に行える。また、被覆層の径方向外側に発生したバリを除去する工程が省略され、複合管の製造が煩雑となることが抑制される。
多孔質樹脂層の圧縮挟持部での径方向への反発力を上記の範囲に制御する観点で、多孔質樹脂層の圧縮挟持部での圧縮率は、160%以上230%以下が好ましく、170%以上220%以下がより好ましい。
なお、圧縮率とは、「多孔質樹脂層の自然状態(圧縮や引っ張りなどの力が作用していない、温度23℃、相対湿度45%の状態)での厚さB/多孔質樹脂層の圧縮挟持部での厚さA」の値を表す。
多孔質樹脂層は、樹脂材料で構成され多孔質構造を有する層である。なお、多孔質樹脂層を構成する樹脂材料における樹脂は、特に限定されるものではないが、中でもポリウレタンが好ましく、ポリウレタンを主成分として含む多孔質ポリウレタン層であることが好ましい。
本発明に係る複合管では、多孔質樹脂層の密度が12kg/m3以上22kg/m3以下であることが好ましい。さらには、14kg/m3以上20kg/m3以下の範囲がより好ましい。
一方、多孔質樹脂層は、密度が12kg/m3以上であることで適度な強度を有し、複合管の製造時等の加工時における多孔質樹脂層の破れ及び破損の発生が抑制される。
本発明に係る複合管では、多孔質樹脂層のヒステリシスロスが42%以上であることが好ましい。なお、ヒステリシスロスの上限値は、特に限定されるものではないが、80%以下が好ましい。
管体12は、管状とされ、樹脂材料で構成される樹脂管である。
樹脂材料における樹脂には、例えばポリブテン、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン、塩化ビニル等が用いられ、樹脂は1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。中でも、ポリブテンが好適に用いられ、ポリブテンを主成分として含むことが好ましく、例えば管体を構成する樹脂材料中において85質量%以上含む態様とすることができる。
また、管体を構成する樹脂材料には、他の添加剤を含有してもよい。
被覆層20は、管状とされ、管体12及び多孔質樹脂層14の外周を覆っている。多孔質樹脂層14は、管体12と被覆層20の間に配置されている。
被覆層は、樹脂材料で構成される。被覆層を構成する樹脂材料における樹脂には、ポリブテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、及び架橋ポリエチレン等のポリオレフィン、塩化ビニル等が用いられ、樹脂は1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。中でも、低密度ポリエチレンが好適に用いられ、低密度ポリエチレンを主成分として含むことが好ましく、例えば被覆層を構成する樹脂材料中において80質量%以上含むことがより好ましく、90質量%以上含むことがさらに好ましい。
また、使用する樹脂のMFR(Melt Flaw Rate)は、0.4以上であることが好ましい。MFRを0.4以上にすることにより、多孔質樹脂層14の多孔質構造に被覆層20の樹脂が入り込みやすくなり、後述する多孔質樹脂層14と被覆層20の谷部24との接着度を高めることができる。
なお、被覆層を構成する樹脂材料には、他の添加剤を含有してもよい。
多孔質樹脂層14は、樹脂材料で構成され、多孔質構造を有する。多孔質樹脂層を構成する樹脂材料における樹脂には、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンゴム、及びこれらの樹脂の混合物等を用いることができ、中でもポリウレタンがより好ましい。ポリウレタンを主成分として含む層であることが好ましく、例えば、多孔質樹脂層の構成成分中においてポリウレタンを80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましい。なお、多孔質樹脂層には、他の添加剤を含有してもよい。
多孔質樹脂層における孔の存在比率(例えば発泡体の場合であれば発泡率)は、25個/25mm以上45個/25mm以下であることが好ましい。なお、上記孔の存在比率は、JIS−K6400−1(2012年)の付属書1に記載の方法により測定することができる。
圧縮挟持部14Aでは、圧縮により、多孔質樹脂層14は、自然状態の厚みより薄くなっている。多孔質樹脂層14の隣り合う圧縮挟持部14A同士の間には、凸部14Bが形成されている。凸部14Bは、圧縮挟持部14Aよりも大径とされ、山空間23内へ突出されている。なお、山空間23内において、凸部14Bの頂部(最も径方向外側部分)と外側壁22Aとは離間していることが好ましい。多孔質樹脂層14が内側壁24Aと管体12とで圧縮されている場合、圧縮挟持部14Aと凸部14Bとが軸方向Sに交互に連続して形成され、多孔質樹脂層14の外周面が波状となっている。
なお、多孔質樹脂層14の自然状態での厚さは、内側壁24Aと管体12とで圧縮された圧縮挟持部14Aの形成のし易さの観点から、1.5mm以上4.0mm以下の範囲が好ましく、2.0mm以上3.0mm以下がより好ましい。なお、多孔質樹脂層14の自然状態での厚さは、複合管10から多孔質樹脂層14を取り出して、任意の箇所10箇所を測定して得られた値の平均値とする。
また、多孔質樹脂層14は内側壁24Aと管体12とで圧縮されており、圧縮挟持部14Aが被覆層20に密着され、凸部14Bが隣り合う谷部24の側壁24Bの間に係合し、被覆層20と共により短縮し易くなる。これにより、図8に示すように、管体12の端部を露出させることができる。
次に、本実施形態の複合管10の製造方法について説明する。
(ウレタンフォームシートA(2.5mm)の作製)
原料としてのポリイソシアネート及びポリオールを、触媒、発泡剤、整泡剤と共に混合し反応させ、裁断機で所望の厚さに裁断して、厚さ(自然状態での平均厚さ)が2.5mmであるウレタンフォームシートAを作製した。
ウレタンフォームシート(A1)において、裁断機で裁断する際の厚さを変更することで、厚さ(自然状態での平均厚さ)が3.0mmであるウレタンフォームシートBを作製した。
ウレタンフォームシート(A1)において、裁断機で裁断する際の厚さを変更することで、厚さ(自然状態での平均厚さ)が3.5mmであるウレタンフォームシートCを作製した。
ウレタンフォームシート(A1)において、裁断機で裁断する際の厚さを変更することで、厚さ(自然状態での平均厚さ)が5.0mmであるウレタンフォームシートDを作製した。
(複合管の作製)
図4に示す構成の製造装置を準備した。コイル状に巻き取られたポリブテン管を管体12として装着し、前記より得たウレタンフォームシートB(厚さ3.0mm)をシート状部材14Sとして装着した。引取装置39を作動させて、コイル状のポリブテン管及びロール状のウレタンフォームシートB(シート状部材14S)を連続的に引き出し、ポリブテン管の外周面にウレタンフォームシートBを全周にわたって巻きつけた。なお、ウレタンフォームシートBは、ダイ34の手前で弛みをもった状態とし、ダイ34へ挿入した。
次いで、冷却槽38で冷却して、複合管を得た。
得られた複合管において、被覆層の山部22の軸方向Sの長さL1は2.1mm、谷部24の軸方向Sの長さL2は1.5mmであった。
被覆層の厚みは、最も薄い部分で0.2mm、最も厚い部分で0.5mmであった。
山部22と谷部24の外表面での半径差ΔRは、88.9%であった。
被覆層の径(最外部の外径)は、23.5mmであった。
ウレタンフォームシートB層(多孔質樹脂層)は管体の外表面と全面的に接触していた。
用いるウレタンフォームシートを下記表1に記載のものに変更し、かつ被覆層の径の調整により、被覆層の谷部24の内面とポリブテン管(管体)の外面との距離(圧縮挟持部クリアランス)を下記表1に記載の値となるよう調整したこと以外、実施例1と同様にして複合管を得た。
−バリの発生−
複合管の作製の際、被覆層形成用の樹脂材が二対の波付け金型同士が接触する接触部の間に進入して、被覆層の径方向外側にバリが生じたか否かを、目視で確認した。結果を下記表1に示す。
ポリブテン管(管体)の端部を露出させるため被覆層の端部を30mm引張って短縮変形させ、その後元の位置に戻すため再び被覆層を伸長させる動作を行った。その際、ウレタンフォームシート層(多孔質樹脂層)が被覆層の伸長の動作に対して追従せず巻き込まれが発生して、一部がダマ状に丸め込まれる現象が生じたか、被覆層の伸長動作に追従して巻き込まれが生じず、ウレタンフォームシート層も元の位置に戻ったか、を目視で確認した。結果を下記表1に示す。
なお、圧縮挟持部の反発力の値が異なるよう、圧縮挟持部のクリアランス(A)とウレタンフォームシートの厚さ(B)とを調整して上記同様に試験を実施したところ、圧縮挟持部の反発力が30N/cm2を境にして上側である場合にはバリが発生し、一方30N/cm2以下である場合にはバリが発生しないことが確認された。
なお、圧縮挟持部の反発力の値が異なるよう、圧縮挟持部のクリアランス(A)とウレタンフォームシートの厚さ(B)とを調整して上記同様に試験を実施したところ、圧縮挟持部の反発力が21N/cm2を境にして下側である場合には巻き込まれが発生し、一方21N/cm2以上である場合には巻き込まれが発生しないことが確認された。
Claims (8)
- 樹脂材料で構成される管状の管体と、
管状とされて前記管体の外周を覆い、径方向外側へ凸となる環状の山部と、径方向外側が凹となる環状の谷部とが、前記管体の軸方向に交互に形成されて蛇腹状とされ、前記管体の外周にガイドされつつ前記軸方向に短縮可能な、樹脂材料で構成される被覆層と、
前記管体と前記被覆層との間に配置され、前記谷部と前記管体との間に圧縮されつつ挟持された圧縮挟持部を有し、前記圧縮挟持部での径方向への反発力が21N/cm2以上30N/cm2以下である多孔質樹脂層と、
を有する複合管。 - 前記多孔質樹脂層の前記圧縮挟持部での圧縮率が160%以上230%以下である請求項1に記載の複合管。
- 前記多孔質樹脂層が多孔質ウレタン層である請求項1又は請求項2に記載の複合管。
- 前記多孔質樹脂層の密度が12kg/m3以上22kg/m3以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の複合管。
- 前記多孔質樹脂層のヒステリシスロスが42%以上である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の複合管。
- 前記多孔質樹脂層がシート状であり、前記管体の外表面と全面的に接触する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の複合管。
- 自然状態での前記多孔質樹脂層の前記軸方向の長さが、前記被覆層の前記軸方向の長さの90%以上100%以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の複合管。
- 前記山部の前記軸方向の長さが、前記谷部の前記軸方向の長さよりも長い請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の複合管。
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