JP2020063840A - 中空管 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、軽量化および多機能性を満たすことができる中空円管、中空円管の製造装置および中空円管の製造方法を提供することである。【解決手段】本発明の中空円管１００は、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有する外層２２０と、内層２１０と、被覆層２３０とを含む。中空円管１００の傾斜構造は、外層２２０の軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が低い。これによって、本発明の中空管１００は、少なくとも軽量性と機械的物性とを兼ね備えた多機能性を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、中空管、中空管の製造装置および中空管の製造方法に関する。

近年、マンションまたはビルディングの排水管として、発泡性樹脂を用いたパイプ（発泡パイプ）が使用される例が増加している。発泡パイプは、パイプ全体の軽量化を図る目的で、発泡倍率を適当に選定し、発泡体の比重を小さくしている。発泡パイプは、発泡体による防音作用によって流水音を低減できるという利点も有している。

例えば、特許文献１（特開２００７−２８３７３３号公報）には、連続気泡が少なく、均質な気泡を有する塩化ビニル系樹脂発泡層と実質的に非発泡構造の塩化ビニル系樹脂が積層されており、継手等との接合の際に両層の間に水が入り込まない、断熱効果、結露防止効果等に優れた塩化ビニル系樹脂発泡管について開示されている。

特許文献１（特開２００７−２８３７３３号公報）記載の塩化ビニル系樹脂発泡管は、内面スキン層と外面スキン層の間に発泡層が形成されてなる、押出成形された塩化ビニル系樹脂発泡管であって、内面スキン層は厚さ０．０５〜０．６ｍｍで実質的に非発泡構造であり、外面スキン層は厚さ０．２〜１．５ｍｍで実質的に非発泡構造であり、又、発泡層の気泡は押出方向に平行な方向に実質的に連通しておらず、押出方向に垂直方向断面の平均セル径が３０〜１５０μｍであり、発泡層の発泡倍率は２〜５倍であることを特徴とするものである。

また、特許文献２（特開平１１−２５７５４８号公報）には、作業性や生産性に優れ、充分な消音効果を有する消音性パイプを提供することを目的としてなされた消音性パイプについて開示されている。

特許文献２（特開平１１−２５７５４８号公報）記載の消音性パイプは、給水管、排水管に適用する消音性パイプであって、塩化ビニル系樹脂組成物から形成され、発泡倍率１．２〜５倍の発泡体からなる中間管と、軟質塩化ビニル系樹脂組成物から形成された外管と内管とにより構成されたことを特徴とするものである。

特許文献３（特開２００２−２３４０６６号公報）には、非発泡の発泡熱可塑性樹脂組成物で形成される内層および外層と、発泡熱可塑性樹脂組成物で形成される中間層とで構成される樹脂管の製品仕上がり時での肉厚が常に均一となるように樹脂管を製造する三層構造の樹脂管の製造方法について開示されている。

特許文献３（特開２００２−２３４０６６号公報）記載の三層構造の樹脂管の製造方法は、内層および外層となる非発泡熱可塑性樹脂組成物との間に中間層となる発泡熱可塑性樹脂組成物を介在させた状態の三層構造の未固化管状体を金型から共押出し、共押出された未固化管状体中の発泡熱可塑性樹脂組成物を発泡させるとともに、熱可塑性樹脂を冷却固化する三層構造の樹脂管の製造方法において、中間層を形成する熱可塑性樹脂に添加する発泡剤の添加量を、樹脂管の径方向への広がりを規制せずに成形した場合における所定製品寸法の発泡倍率を得るための理論添加量以上の添加量とするとともに、管外面成形用チューブと管内面成形用コアを用いて発泡圧に抗して所定の仕上がり寸法にサイジングを行って樹脂管を形成したことを特徴とするものである。

特許文献４（特開平９−２２２１８５号公報）には、高温で使用しても被覆層の熱変形や表面からの吸水も無く、断熱・保温機能に優れた複合パイプ及びその製造方法について開示されている。

特許文献４（特開平９−２２２１８５号公報）記載の複合パイプは、塩化ビニル系樹脂からなるパイプ本体の外周面に、塩化ビニル系樹脂発泡体からなる被覆層が設けられた複合パイプであって、該被覆層が、発泡された内層部とその外周に形成された実質的に非発泡の表層部とからなり、且つ内層部と表層部とが一体的に形成されてなることを特徴とするものである。

特許文献５（特開平７−２１７９３４号公報）には、表面の結露を確実に防止できて施工が容易な空調機の排水のための排水管について開示されている。

特許文献５（特開平７−２１７９３４号公報）記載の排水管は、平均発泡倍率が２〜７倍の独立気泡型の発泡塩化ビニル樹脂によって構成されており、この発泡塩化ビニル樹脂の内周面に、０．２〜０．５ｍｍの厚さのスキン層が設けられているとともに、該発泡塩化ビニル樹脂の外周面に０．２〜１．０ｍｍの厚さのスキン層が設けられていることを特徴とするものである。

特開２００７−２８３７３３号公報 特開平１１−２５７５４８号公報 特開２００２−２３４０６６号公報 特開平９−２２２１８５号公報 特開平７−２１７９３４号公報

以上のように、種々の発泡パイプについて多くの開発が行なわれている。いずれの発泡パイプも、寸法安定性等の観点から発泡体の発泡倍率を均一にして気泡を均質化することを目的に製造されていることが通常である。
発泡パイプにおける発泡層の発泡倍率は、パイプ全体の強度および重量を考慮して設定されている。たとえば、発泡倍率を大きくすると、パイプの曲げ強度および耐衝撃度などの機械的物性が低下するため、発泡層の内外両面を、非発泡樹脂で積層することにより全体の強度を確保する必要がある。強度の確保のためには、非発泡樹脂の層の厚みは大きい必要がある。したがって、必然的にパイプ全体の重量が増加し、所望の軽量化を図ることが困難である。

本発明の目的は、少なくとも軽量性および機械的物性を兼ね備える多機能性を満たすことができる中空管、中空管の製造装置および中空管の製造方法を提供することである。

（１）
一局面に従う中空管は、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有する管状発泡体を含む。

本発明の中空管は、発泡体を含むため、軽量性に優れる。さらに、発泡体の肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有するため、機械的物性に優れる。
このように、本発明の中空管は、少なくとも軽量性と機械的物性とを兼ね備えた多機能性を有する。

なお、多機能性は、少なくとも軽量性と機械的物性とを兼ね備える特性をいい、その他、中空管の使用態様等によって、消音性、保温性、断熱性、結露防止性、および耐候性等を発揮する特性をいうこともある。なお、機械的物性には、曲げ物性（柔軟性）、耐内圧特性、および扁平性（クッション性）の少なくともいずれかが含まれる。

なお、本発明において、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造とは、肉厚方向に空隙率の勾配を示す構造をいい、より具体的には、肉厚方向に空隙率が漸次変化する態様と、肉厚方向に空隙率が段階的に変化する態様、およびそれらの混在態様とを含む。

（２）
傾斜構造は、管状発泡体の軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が高い構造を含んでよい。

これによって、中空管の機械的物性（たとえば、耐内圧特性）がより優れる。

（３）
傾斜構造は、管状発泡体の軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が低い構造を含んでよい。

これによって、中空管の機械的物性（たとえば、曲げ物性）がより優れる。

（４）
傾斜構造は、空隙率が異なる複数の層の積層構造を含んでよい。
これによって、空隙率の勾配を多様にすることができる。

（５）
本発明の中空管は、管状発泡体の内周面に非発泡体の内層を含み、非発泡体の内層管の肉厚が、管状発泡体の肉厚の１０％以上７０％以下であってよい。

本発明は、管状発泡体が軽量性とともに機械的物性も有するため、このように、内層管の肉厚を薄くすることができる。

（６）
本発明の中空管は、管状発泡体の外周面に、非発泡体の被覆層を含んでよい。

これによって、管状発泡体の外層を、被覆層によって被覆することができる。
被覆層の肉厚は、管状発泡体の肉厚の１０％以上３０％以下であってよい。本発明は、管状発泡体が軽量性を機械的物性とを有するため、このように、外層の被覆層の肉厚を薄くすることもできる。

（７）
管状発泡体は、無機発泡体および有機発泡体の少なくともいずれかであってよい。

このように、本発明の中空管は、無機発泡体および有機発泡体のいずれでも体現可能であり、無機発泡体および有機発泡体の混合体でも体現可能である。

（８）
管状発泡体は、塩化ビニル系樹脂およびアクリロニトリル−スチレン系樹脂の少なくともいずれかであってよい。

このように、本発明の中空管は、汎用樹脂で体現可能である。

（９）
他の局面に従う中空管の製造方法は、積層工程と発泡工程とを含む。積層工程においては、少なくとも、所定量の発泡剤を含む第１発泡性材料と、当該所定量とは異なる量の発泡剤を含む第２発泡性材料とを管状に積層することによって、少なくとも第１発泡性材料と第２発泡性材料とを含む発泡性材料の管状積層体を得る。発泡工程においては、発泡性材料の管状積層体を発泡することによって管状発泡体を得る。

これによって、肉厚方向に空隙率が異なる管状発泡体を含む中空管が製造される。

（１０）
本発明の中空管の製造方法において、発泡性材料の管状積層体の積層数は３以上であってよい。
これによって、空隙率の勾配が多様な管状発泡体を含む中空管が製造される。

（１１）
本発明の中空管の製造方法において、発泡性材料の管状積層体の積層数は４以上１０以下であり、各層を構成する発泡性材料が、管状積層体の軸心に近い側より遠い側の層における方が発泡剤の含有量が多くなるように調製されてよい。

これによって、軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が高い構造を有する管状発泡体を含む中空管が製造される。

（１２）
本発明の中空管の製造方法において、発泡性材料の管状積層体の積層数は４以上１０以下であり、各層を構成する発泡性材料が、管状積層体の軸心に近い側より遠い側の層における方が発泡剤の含有量が少なくなるように調製されてよい。

これによって、軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が低い構造を有する管状発泡体を含む中空管が製造される。

（１３）
本発明の中空管の製造方法においては、管状積層体または管状発泡体に、非発泡性材料を積層する工程をさらに含んでよい。

これによって、管状発泡体が非発泡体で積層された中空管が製造される。
非発泡体の層は、管状発泡体の内側および外側の少なくともいずれかに積層されてよい。

（１４）
本発明の中空管の製造方法において、発泡剤は固体の熱分解性発泡剤であってよい。
この場合、発泡剤の量の調整を容易に行うことができる。

（１５）
本発明の中空管の製造方法において、発泡剤は無機ガスであってよい。
この場合、ロングラン性を良好に保つことができる。

（１６）
さらに他の局面に従う中空管は、上記（９）から（１５）のいずれかに記載の中空管の製造方法によって得られる構造を有する。
したがって、本発明の中空管は、少なくとも軽量性と機械的物性とを兼ね備えた多機能性を有する。

（１７）
さらに他の局面に従う中空管の製造装置は、第１の発泡性材料を押出す第１押出機、第１の発泡性材料に発泡用ガスを供給する第１ガス供給部、および第１の発泡性材料を管状に成形する第１成形部と、第２の発泡性材料を押出す第２押出機、第２の発泡性材料に発泡用ガスを供給する第２ガス供給部、および管状の第１発泡性材料に積層されるように管状に成形する第２成形部と、を少なくとも含む。さらに、第１ガス供給部と第２ガス供給部とは、互いにガス圧を独立制御可能であるように構成される。

これによって、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有する管状発泡体を得ることができる。

第１実施形態にかかる中空円管の一例を示す模式的断面図である。 第１実施形態にかかる中空円管の発泡層の傾斜構造を示すグラフである。 第２実施形態にかかる中空円管の一例を示す模式的断面図である。 第２実施形態にかかる中空円管の発泡層の傾斜構造を示すグラフである。 第３実施形態にかかる中空円管の一例を示す模式的断面図である。 第３実施形態にかかる中空円管の発泡層の傾斜構造を示すグラフである。 第４実施形態にかかる中空円管の一例を示す模式的断面図である。 第４実施形態にかかる中空円管の発泡層の傾斜構造を示すグラフである。 第５実施形態にかかる中空円管の一例を示す模式的断面図である。 他の例における中空円管の発泡層の傾斜構造を示すグラフである。 中空円管の製造装置の一例を示す模式図である。 中空円管の製造装置の一例を示す模式図である。 中空円管の金型の模式的拡大断面図である。 中空円管の製造装置の他の例を示す模式図である。 中空円管の金型の他の例を示す模式的拡大断面図である。 中空円管の金型の他の例を示す模式的拡大断面図である。 中空円管の金型の他の例を示す模式的拡大断面図である。 中空円管の製造装置の他の例を示す模式図である。 中空円管の金型の他の例を示す模式的拡大断面図である。 実施例で製造された中空円管の断面のＸ線ＣＴ画像である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかる中空円管１００の一例を示す模式的断面図（軸心に垂直な面で切断した場合の断面図）である。

（中空円管の概略）
図１に示すように、中空円管１００は、主に内層２１０、外層２２０および被覆層２３０からなる。このうち、内層２１０および被覆層２３０は必須の構成ではない。

（内層）
図１に示す内層２１０は、非発泡の硬質樹脂からなる。具体的には、硬質樹脂は、硬質塩化ビニル系樹脂（ＰＶＣ）であってよい。硬質塩化ビニル系樹脂は、より具体的には、塩化ビニル単量体の単独重合体の他、例えば、塩素化塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル単量体と塩化ビニル単量体以外の重合性単量体との共重合体、塩化ビニル系樹脂以外の重合体に塩化ビニル単量体をグラフトさせたグラフト共重合体等が挙げられる。硬質塩化ビニル系樹脂には、超微粒子のゴム成分が含有されていてもよい。この場合、耐衝撃性を向上させることができる。超微粒子のゴム成分は、塩化ビニル系樹脂に物理的または化学的に結合していてよい。

なお、内層２１０を形成する非発泡性樹脂は、上述した塩化ビニル系樹脂に限定されず、その他任意の樹脂であってよい。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、塩素化ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ナイロン−６、ナイロン−６／６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂などが挙げられる。上述の樹脂は、単独で、または２種以上が組み合わされて用いられてよい。

内層２１０の積層方向の厚み（肉厚）は、後述の外層２２０の肉厚の１０％以上７０％以下であってよい。また、内層２１０の積層方向の厚みは、外層２２０の肉厚の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、および７０％のいずれか２つの割合値を上下限とする範囲を占める厚みであってもよい。より具体的には、たとえば、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってよい。しかしながら、内層２１０の積層方向の厚み（肉厚）は、強度面に支障が生じない場合には、０．３ｍｍ未満であってもよく、施工面に支障が生じない場合には、１０ｍｍ超過であってもよい。

（外層および被覆層）
図１に示す外層２２０は、内層２１０の外周に積層して形成される。外層２２０は、多数の空隙（気泡）を有する発泡樹脂からなる。外層２２０を構成する樹脂は、内層２１０を構成する樹脂として例示した樹脂から選択することができる。外層２２０を構成する樹脂は、空隙が含まれることを除いて内層２１０を構成する樹脂と同じであってもよいし、異なる樹脂であってもよい。

図２は、外層２２０について、中空円管１００の軸心からの距離と空隙率との関係を模式的に示したグラフである。図２に示すように、外層２２０を構成する発泡樹脂は、肉厚方向に空隙率が漸次変化する傾斜構造を有する。具体的には、軸心から離れる（外周に近い）ほど空隙率が小（より密）であり、軸心に近い（内周に近い）ほど空隙率が大（より疎）である。空隙率とは、発泡体の体積に対して空隙が占める体積をいう。したがって、発泡率が高いほど空隙率が高く、発泡率が低いほど空隙率が低い。

外層２２０における空隙率の変化の態様は任意である。たとえば、図２（Ａ）に示すように、肉厚全体において空隙率の変化率が一定であってもよいし、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、空隙率が変動してもよい。図２（Ｂ）に示す場合、内周に近いほど空隙率の変動が大きく、図２（Ｃ）に示す場合、外周に近いほど空隙率の変動が大きい。

外層２２０の平均空隙率は、たとえば５０％以上８０％以下、一例として７５％である。外層２２０の空隙率が５０％以上であることによって軽量性が良好であり、本実施形態のように内層２１０を保護している場合は、例えば断熱性能または結露防止性能も良好となる。外層２２０の空隙率が８０％以下であることにより、外層２２０の機械的強度（たとえば、扁平試験において、割れまたはヒビが発生する場合の扁平率として測定することができる。）が担保されやすい。このように、傾斜構造によって、平均空隙率の割に優れた機械的強度を確保できる。

外層２２０の肉厚は任意であり、たとえば、２ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上である。２ｍｍ以上であることにより、傾斜構造を有効に確保することができる。また、４ｍｍ以上の肉厚であることにより上述の傾斜構造をより容易に具備させることができる。外層２２０の肉厚の上限値は限定されないが、一例として、軽量性等の観点から１５ｍｍである。

なお、外層２２０の空隙は、隣接する空隙と連通しない独立気泡型の発泡セルとなるように形成される。また、空隙のサイズとしては、平均セル径が３０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲であることが好ましい。ここで、平均セル径とは、軸心方向に垂直となる断面におけるセル径を小さい方から累積した場合において、累積セル径分率が５０％である時のセル径をいう。なお、図示されている空隙のセル径は、空隙率を表現するために模式的に表すため、全て同様の大きさで表示されているが、このような態様に限定されるものではない。たとえば、空隙率が高い部分ほどセル径が大きく、空隙率が低い部分ほどセル径が小さいように構成されていてもよい。

さらに、外層２２０を成形する発泡樹脂には、更に必要に応じて、熱安定剤、加工助剤、滑剤、衝撃改質剤、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料等が適宜含まれていてもよい。

また、本実施の形態において、被覆層２３０の肉厚は、外層２２０の肉厚の５％以上３０％以下であってよい。また、被覆層２３０の肉厚は、外層２２０の肉厚の５％、１０％、１５％、２０％、２５％および３０％のいずれか２つの割合値を上下限とする範囲を占める厚みであってもよい。具体的には、たとえば０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましく、一例として、０．５ｍｍである。
被覆層２３０の厚みは、０．１ｍｍ以上であることにより、中空円管１００自体の強度を担保しやすく、１．５ｍｍ以下であることにより、中空円管１００の肉厚内での被覆層２３０の占有部分を小さくすることができ、空隙率を好ましく確保して中空円管１００の軽量性を良好にすることができる。

被覆層２３０は、非発泡であることを除いて外層２２０と同一の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態にかかる中空円管１００ａの一例を示す模式的断面図である。
図３に示すように、中空円管１００ａは、主に内層２１０、外層２２０ａおよび被覆層２３０からなる。中空円管１００ａは、外層２２０ａの発泡態様が異なることを除いて第１実施形態の中空円管１００と同じである。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図４は、外層２２０ａについて、中空円管１００ａの軸心からの距離と空隙率との関係を模式的に示したグラフである。図４に示すように、外層２２０ａを構成する発泡樹脂は、軸心から離れる（外周に近い）ほど空隙率が大（より疎）であり、軸心に近い（内周に近い）ほど空隙率が小（より密）となる傾斜構造を有する。

外層２２０ａにおける空隙率の変化の態様は任意である。たとえば、図４（Ａ）に示すように、肉厚全体において空隙率の変化率が一定であってもよいし、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、空隙率が変動してもよい。図４（Ｂ）に示す場合、外周に近いほど空隙率の変動が大きく、図４（Ｃ）に示す場合、内周に近いほど空隙率の変動が大きい。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態にかかる中空円管１００ｂの一例を示す模式的断面図である。
図５に示すように、中空円管１００ｂは、主に内層２１０、外層２２０ｂおよび被覆層２３０からなる。中空円管１００ｂは、外層２２０ｂの発泡態様が異なることを除いて第１実施形態の中空円管１００と同じである。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図５に示すように、外層２２０ｂは、空隙率がそれぞれ異なる発泡層２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｃの積層構造を有する。発泡層２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｃは、それぞれ発泡率が異なることを除いて同じ樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。発泡層２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｃそれぞれが互いに異なる樹脂で構成される場合の例として、それぞれの発泡層において機能性樹脂の配合量が異なる態様が挙げられる。この場合、特定の機能を発揮する機能性樹脂または添加剤の配合量が発泡層２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｃの順に増加または減少するように構成することによって、当該特定の機能についても傾斜構造（傾斜機能性）を具備させることができる。特定の機能としては特に限定されるものではないが、たとえば耐候性の機能が挙げられる。

図６は、外層２２０ｂについて、中空円管１００ｂの軸心からの距離と空隙率との関係を模式的に示したグラフである。図６に示すように、外層２２０ｂを構成する樹脂は、発泡層２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｂの順で、内周から外周へ、空隙率が段階的に小さくなるように変化する傾斜構造を有する。

本実施形態のように発泡率が異なる複数の発泡層の積層態様である場合、図６（Ａ）で示されるように、隣り合う発泡層の境界が空隙率の違いによって比較的明確である例が挙げられるが、この態様に限定されるものではない。隣り合う発泡層の境界は、必ずしも明確ではなく、図６（Ｂ）で示されるように、空隙率が段階的に遷移する傾斜構造を維持しつつも、発泡層間の境界付近における空隙率の変化がより緩やかであってもよい。

本実施形態では、空隙率が異なる発泡層が３層積層された態様を挙げたが、積層数はこの態様に限定されるものではなく、積層数は２以上であればよい。

発泡層が多層（たとえば４、５、６、７、８、９、１０のいずれか２つの層数を上下限値とする範囲の層数）、内周から外周へ空隙率が順次小さくなるように積層される場合、発泡層管の境界が明確でなくなることによって、図６（Ｃ）で示すように、見かけ上、第１実施形態で示したような、空隙率が漸次連続的に変化する傾斜構造のような構造となる場合もある。

［第４実施形態］
図７は、第４実施形態にかかる中空円管１００ｃの一例を示す模式的断面図である。
図７に示すように、中空円管１００ｃは、主に内層２１０、外層２２０ｃおよび被覆層２３０からなる。中空円管１００ｃは、外層２２０ｃの発泡態様が異なることを除いて第１実施形態の中空円管１００と同じである。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

外層２２０ｃは、第１実施形態の外層２２０を２層積層させた構造を有する。図７に示すように、外層２２０ｃを構成する発泡樹脂は、平均空隙率が異なる発泡層２２１ｃ，２２２ｃの積層構造を有する。
図８は、外層２２０ｃについて、中空円管１００ｃの軸心からの距離と空隙率との関係を模式的に示したグラフである。発泡層２２１ｃ，２２２ｃは、それぞれにおいて、内周側から外周側へ漸次空隙率が小さくなるように構成されている。したがって、外層２２０ｃの肉厚全体においては、内周側から外周側へ空隙率が漸次小さくなる傾斜構造が２つ含まれる。

本実施形態では、発泡層２２１ｃ，２２２ｃがそれぞれ平均空隙率が異なる（図８（Ａ）参照）例を挙げたが、この態様に限定されるものではない。発泡層２２１ｃ，２２２ｃの平均空隙率は同じ（図８（Ｂ）参照）であってもよい。この場合であっても、外層２２０ｃの肉厚全体において、内周側から外周側へ空隙率が漸次小さくなる傾斜構造が２つ含まれる。

本実施形態では、発泡層２２１ｃ，２２２ｃは、それぞれ平均空隙率が異なることを除いて同じ樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。発泡層２２１ｃ，２２２ｃそれぞれが互いに異なる樹脂で構成される場合の例として、それぞれの発泡層において機能性樹脂の配合量が異なる態様が挙げられる。この場合、特定の機能を発揮する機能性樹脂の配合量が発泡層２２１ｃ，２２２ｃの順に増加または減少するように構成することによって、当該特定の機能についても傾斜構造（傾斜機能性）を具備させることができる。

本実施形態では、それぞれに空隙率の傾斜構造を有する２層の発泡層２２１ｃ，２２２ｃが積層された態様を挙げたが、積層数はこの態様に限定されず、より多くの発泡層が積層されていてもよい。積層数は、２以上であればよく、たとえば、３、４、または５であってもよい。

［第５実施形態］
図９は、第５実施形態にかかる中空円管１００ｄの一例を示す模式的断面図である。
図９に示すように、中空円管１００ｄは、主に内層２１０ｄ、外層２２０ａおよび被覆層２３０からなる。中空円管１００ｄは、内層２１０のかわりに内層２１０ｄを有することを除いて第２実施形態の中空円管１００ａと同じである。以下、第２実施形態との相違点について説明する。

中空円管１００ｄは、比較的薄厚の非発泡の内層２１０ｄを有する。内層２１０ｄは、被覆層２３０と同様の厚み（外層２２０ａの肉厚の５％以上３０％以下、または、５％、１０％、１５％、２０％、２５％および３０％のいずれか２つの割合値を上下限とする範囲、具体的には、たとえば０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、一例として、０．５ｍｍ）で設けられる。内層２１０ｄと被覆層２３０とは、同じ樹脂で構成されてもよいし、異なる樹脂で構成されてもよい。

中空円管１００ｄは、薄厚の非発泡層である内層２１０ｄと被覆層２３０との間に、内周から外周へ空隙率が漸次大きくなる外層２２０ａを有するため、軸心に垂直な面で切断した場合の断面が竹と類似する。したがって、中空円管１００ｄは、空隙を有することに関して竹と類似の機能を有する。

本発明には、上述の各実施形態の他、各実施形態を適宜組み合わせた任意の態様が含まれる。たとえば、図１０は、第１実施形態の外層２２０と第２実施形態の外層２２０ａとを組み合わせた場合の、中空円管の軸心からの距離と空隙率との関係を模式的に示したグラフである。図１０（Ａ）は、内周側に第２実施形態の外層２２０ａ、外周側に第１実施形態の外層２２０が配置されるように積層された態様を示し、図１０（Ｂ）は、内周側に第１実施形態の外層２２０、外周側に第２実施形態の外層２２０ａが配置されるように積層された態様を示す。

［第１実施形態にかかる中空円管の製造］
（中空円管の製造装置の概略）
図１１および図１２は、中空円管１００の製造装置５００の一例を示す模式図である。
図１１は中空円管１００の製造装置５００を上から下方向に見た場合の平面視であり、図１２は中空円管１００の製造装置５００の側面視である。

図１１および図１２に示すように、製造装置５００は、炭酸ガスボンベ５１０、定量ポンプ５２０、非発泡性樹脂組成物用押出機５３０、発泡性樹脂組成物用押出機５４０、金型５５０、管外面調整装置５６０、冷却水槽５７０、引き取り機５８０および切断機５９０を含む。

図１３は、製造装置５００における金型５５０の、図中点線で示した楕円部分の模式的拡大断面図である。

（中空円管の製造方法）
中空円管１００の製造方法の一例について説明する。図１１および図１２に示すように、非発泡性樹脂組成物用押出機５３０においては、非発泡性樹脂組成物２１０’（図１３参照）が溶融混練され、ストレートダイを介して管状に押し出される。非発泡性樹脂組成物２１０’は、具体的には非発泡性の熱可塑性樹脂組成物であり、たとえば、塩化ビニル系樹脂組成物である。非発泡性樹脂組成物２１０’は、後述するように、金型５５０内で後述の発泡性樹脂組成物２２０’とともに積層された後、金型５５０外へ送り出され、冷却水槽５７０内で固化されて内層２１０（図１参照）となる。

塩化ビニル系樹脂組成物の一例としては、塩化ビニル系樹脂１００重量部、鉛系熱安定剤２．０重量部、ポリエチレン系ワックス０．５重量部、アクリル系加工助剤２．０重量部、エステル系ワックス０．７重量部、炭酸カルシウム３．０重量部および顔料０．５重量部をヘンシェルミキサー等に供給し、混合して得られた樹脂組成物が挙げられる。さらに、非発泡性樹脂組成物には、超微粒子のゴム成分が含有されていてもよい。超微粒子のゴム成分は、塩化ビニル系樹脂に物理的または化学的に結合していてよい。

上述の塩化ビニル系樹脂組成物の他、形成すべき非発泡樹脂を形成するため、任意の樹脂組成物が当業者によって適宜選択される。

一方、炭酸ガスボンベ５１０から発泡剤としての炭酸ガスが、定量ポンプ５２０を介して、ベント孔を通して発泡性樹脂組成物用押出機５４０内に供給される。発泡性樹脂組成物用押出機５４０では、熱可塑性樹脂組成物と、熱可塑性樹脂組成物中に圧入された炭酸ガスとが溶融混練され、発泡性樹脂組成物２２０’（図１３参照）が調製される。発泡性樹脂組成物２２０’は、後述するように、金型５５０内で非発泡性樹脂組成物２１０’とともに積層された後、金型５５０外へ送り出されて発泡され、冷却水槽５７０内で固化されて外層２２０（図１参照）を形成する。

発泡性樹脂組成物２２０’としては、上述の内層２１０の形成に用いることができる非発泡性樹脂組成物２１０’に発泡剤をさらに添加して調製することができる。発泡性樹脂組成物２２０’に含まれる樹脂は、非発泡性樹脂組成物２１０’に含まれる樹脂と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

本実施形態では、発泡剤として発泡用ガスである炭酸ガスを用いる態様を示したが、これに限定されるものではない。発泡用ガスとしては、炭酸ガスの他、窒素ガスなどの無機ガス、およびブタンガス、フロン系ガスなどの有機ガスが挙げられる。これらの発泡用ガスは、単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。なお、無機ガスは、回収の必要がなく、副分解物も出ないため、ロングラン性に優れる点で好ましい。

また、発泡剤の他の例として、熱分解型発泡剤も挙げられる。熱分解型発泡剤としては、例えば、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等の熱分解型無機発泡剤、およびＮ，Ｎ′：ジニトロソテレフタルアミド等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合物等の熱分解型有機発泡剤等が挙げられる。これらの熱分解型発泡剤は、単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。この場合、発泡剤の熱分解反応によって生じるガスを利用して樹脂を発泡させる。なお、固体の熱分解型発泡剤は、樹脂組成物中の含有量の調整が容易である点で好ましい。

さらに、発泡剤の他の例として、溶剤型発泡剤も挙げられる。この場合、熱または圧力解放による気化によって生じるガスを利用して樹脂を発泡させる。溶剤型発泡剤としては、例えば、メタノール、エタノール等の低級アルコールおよびペンタン、ヘキサン等の低級アルカン等、沸点が低い溶剤が挙げられる。これらの溶剤型発泡剤は、単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。

発泡剤は、発泡用ガス、熱分解型発泡剤および溶剤型発泡剤を任意の組み合わせで併用することもできる。発泡用ガスを用いない場合は、製造装置５００は、炭酸ガスボンベ５１０および定量ポンプ５２０を必要としない。

発泡剤の量は、所望の発泡倍率に応じて調整することができる。発泡倍率または空隙率がより大きい発泡体を得る場合は、発泡剤をより多い量で用いることができ、発泡倍率または空隙率がより小さい発泡体を得る場合は、発泡剤をより少ない量で用いることができる。

図１３に示すように、金型５５０は、ストレートダイ５５１およびクロスヘッドダイ５５２からなる。クロスヘッドダイ５５２には、バキュームスリットＶＳ２が形成される。金型５５０において、非発泡性樹脂組成物用押出機５３０で溶融混練された非発泡性樹脂組成物２１０’はストレートダイ５５１を介して管状に成形され、発泡性樹脂組成物用押出機５４０で溶融混練された発泡性樹脂組成物２２０’はクロスヘッドダイ５５２を介して、管状の非発泡性樹脂組成物２１０’の外周に積層されるように管状に成形される。このように、金型５５０内で非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２０’とを含む積層管が調製される。

積層管には、図示されない非発泡性樹脂組成物がさらに積層されることによって、被覆層２３０（図１参照）が形成される。被覆層２３０を形成するための非発泡性樹脂組成物の積層は、金型５５０内で行われてもよいし、後述する発泡性樹脂組成物２２０’の発泡が行われた後に積層してもよい。

被覆層２３０（図１参照）は、上述のように非発泡性樹脂組成物の積層によって形成することができるが、この方法に限定されるものではない。たとえば、クロスヘッドダイ５５２が発泡性樹脂組成物２２０’と接する面が冷却面Ｓ２として構成されている場合に、冷却面Ｓ２で発泡性樹脂組成物２２０’の外周面を冷やすことにより、当該外周面付近を発泡に先だって固化させることによって形成してもよい。

非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２０’を含む積層管は、金型５５０外へ送り出されることで圧力が低下し、発泡性樹脂組成物２２０’が発泡する。発泡された積層管は、冷却水槽５７０に取り付けられた管外面調整装置５６０によって、外層表面に適度な圧力がかけられサイジングされる。管外面調整装置５６０は、管の外面に接して成形するためのチューブを含む。

発泡時、管外面調整装置５６０が有する温度調整部（図示せず）が発泡性樹脂組成物２２０’の層表面を冷やすことによって、外周側がより低温、内周側がより高温となるよう、発泡性樹脂組成物２２０’の層に温度勾配を生じさせる。これにより、発泡後の外層２２０（図１参照）における空隙率の傾斜構造（図２参照）を調整することができる。

管外面調整装置５６０から送り出された積層管は、冷却水槽５７０内で十分に冷却されて固化し、中空円管１００となる。本実施形態において、冷却水槽５７０に用いられる冷媒は水であるが、冷媒としては、製造物に対して腐食性がなく、且つ流動性および熱交換性の良好なものであれば液体および気体を問わない。たとえば、空気、油、ポリエチレングリコール等も挙げられる。
中空円管１００は、引き取り機５８０によって引き取られ、切断機５９０によって適当な長さに切断される。

上述においては、中空円管１００における外層２２０の傾斜構造を温度制御によって肉厚方向に発泡倍率を異ならしめる方法によって形成する例を挙げたが、外層２２０の形成方法は、この方法に限定されるものではない。温度制御による方法の他、発泡剤の量が異なる層を多数積層することによって肉厚方向に発泡倍率を異ならしめる方法によって形成することもできる。多層とは、形成すべき外層２２０の肉厚等によって異なりうるが、たとえば４、５、６、７、８、９、１０のいずれか２つの層数を上下限値とする範囲の層数で積層されることをいう。

発泡剤の量が異なる層を多数積層することによって肉厚方向に発泡倍率を異ならしめる方法については、後述する第２実施形態にかかる中空円管の製造において詳述するが、この方法によって外層２２０を形成する場合、積層された各層に含ませた発泡剤の量を、軸心に近い層よりも遠い層の方が少なくなるように制御する。これによって、軸心に近い方から遠い方に向かって発泡剤の量が漸次少なくなるように各層が積層された状態で発泡され、全体の見かけ上、内周側から外周側へ漸次連続的に空隙率が小さくなる態様となる。

［第２実施形態にかかる中空円管の製造］
図１４は、中空円管１００ａの製造装置５００ａの一例を示す模式図（製造装置５００ａを上から下方向に見た場合の平面視による模式図）である。図１５は、製造装置５００ａにおける金型５５０ａの、図中点線で示した楕円部分の模式的拡大断面図である。なお、以下においては、主に第１実施形態にかかる中空円管の製造と異なる点について説明し、同一点については説明を省略する。

図１４に示すように、中空円管１００ａの製造装置５００ａは、非発泡性樹脂組成物２１０’を溶融混練する非発泡性樹脂組成物用押出機５３０と、発泡性樹脂組成物を溶融混練する複数の押出機を複数含む。図１４では、発泡性樹脂組成物を溶融混練する複数の押出機のうち、第１押出機５４０ａ１および第２押出機５４０ａ２の２個のみ表示し、その他の押出機は表示を省略する。発泡性樹脂組成物を溶融混練する複数の押出機それぞれには、炭酸ガスボンベ５１０および定量ポンプ５２０が接続されており、複数の発泡性樹脂組成物用押出機５４０それぞれに、異なる量の炭酸ガスを分散可能となるように、ガス圧が独立制御可能であるように構成される。

非発泡性樹脂組成物用押出機５３０においては、非発泡性樹脂組成物２１０’（図１５参照）が溶融混練される。第１押出機５４０ａ１においては発泡性樹脂組成物２２１ａ’が、第２押出機５４０ａ２においては発泡性樹脂組成物２２２ａ’が溶融混練される。同様に、図示しない押出機において発泡性樹脂組成物２２３ａ’がそれぞれ溶融混練される。発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’は、この順に、発泡用ガスの含有量が漸次多くなるように調製される。さらに他の図示されない押出機において、同様に、発泡用ガスの含有量が漸次異なるように発泡性樹脂組成物が溶融混練される。

図１５に示すように、金型５５０ａは、ストレートダイ５５１、クロスヘッドダイ５５２，５５３，５５４を含む。クロスヘッドダイ５５２，５５３，５５４は、それぞれ、バキュームスリットＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４が設けられている。金型５５０ａは、同様に、図示されない同様の他のクロスヘッドダイも有する。

押出された非発泡性樹脂組成物２１０’および発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’・・・は、金型５５０ａ内で、それぞれストレートダイ５５１、クロスヘッドダイ５５２，５５３，５５４・・・によって管状に成形され、内側から非発泡性樹脂組成物２１０’、発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’・・・の順で積層されるように案内される。このように、金型５５０ａ内で非発泡性樹脂組成物２１０’、発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’・・・とを含む多層構造の積層管が調製される。多層とは、形成すべき外層２２０ａの肉厚等によって異なりうるが、たとえば４、５、６、７、８、９、１０のいずれか２つの層数を上下限値とする範囲の層数で積層されることをいう。

積層管には、図示されない非発泡性樹脂組成物がさらに積層されることによって、被覆層２３０（図３参照）が形成される。被覆層２３０を形成するための非発泡性樹脂組成物の積層は、金型５５０内で行われてもよいし、後述する発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’・・・の発泡が行われた後に積層してもよい。

被覆層２３０（図３参照）は、上述のように非発泡性樹脂組成物の積層によって形成することができるが、この方法に限定されるものではない。たとえば、発泡性樹脂組成物の最外層を成形するクロスヘッドダイが最外層の発泡性樹脂組成物と接する面が冷却面として構成されている場合に、当該冷却面で最外層の発泡性樹脂組成物の外周面を冷やすことにより、当該外周面付近を発泡に先だって固化させることによって形成してもよい。

非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’・・・とを含む積層管は、金型５５０ａ外へ送り出されることで圧力が低下し、発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２２ａ’，２２３ａ’・・・が発泡する。
このように発泡性樹脂組成物が多数積層された状態で発泡するため、それぞれの層が境目付近で互いに馴染むことにより、全体の見かけ上、内周側から外周側へ漸次連続的に空隙率が大きくなる態様となる。

これにより、発泡後の外層２２０ａ（図３参照）における空隙率の傾斜構造（図４参照）を形成することができる。なお、各層の層厚を、発泡剤の量から予想される発泡倍率を考慮して設定することで、図４（Ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）の傾斜構造を形成し分けることができる。

［第３実施形態にかかる中空円管の製造］
図１６は、中空円管１００ｂの製造装置における金型５５０ｂの模式的拡大断面図である。中空円管１００ｂの製造装置の一例は、図１５に記載の製造装置５００ａに準じており、発泡性樹脂組成物を溶融混練する押出機の数が３つであること、および当該３つの押出機にそれぞれクロスヘッドダイ５５２，５５３，５５４が連設されることを除いて、製造装置５００ａと同様である。

発泡性樹脂組成物を溶融混練する３つの押出機においては、それぞれ、発泡用ガスの量がことなる発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’が調製される。発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’は、この順に、発泡用ガスの含有量が漸次少なくなるように調製される。

押出された非発泡性樹脂組成物２１０’および発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’は、金型５５０ｂ内で、それぞれストレートダイ５５１、クロスヘッドダイ５５２，５５３，５５４によって管状に成形され、内側から非発泡性樹脂組成物２１０’、発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’の順で積層されるように案内される。このように、金型５５０ｂ内で非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’とを含む積層管が調製される。

積層管には、図示されない非発泡性樹脂組成物がさらに積層されることによって、被覆層２３０（図５参照）が形成される。被覆層２３０を形成するための非発泡性樹脂組成物の積層は、金型５５０内で行われてもよいし、後述する発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’の発泡が行われた後に積層してもよい。

被覆層２３０（図５参照）は、上述のように非発泡性樹脂組成物の積層によって形成することができるが、この方法に限定されるものではない。たとえば、発泡性樹脂組成物２２３ｂ’を成形するクロスヘッドダイ５５４が発泡性樹脂組成物２２３ｂ’と接する面が冷却面Ｓ４として構成されている場合に、当該冷却面Ｓ４で最外層の発泡性樹脂組成物２２３ｂ’の外周面を冷やすことにより、当該外周面付近を発泡に先だって固化させることによって形成してもよい。

非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’とを含む積層管は、金型５５０ｂ外へ送り出されることで、圧力が低下し、発泡性樹脂組成物２２１ｂ’，２２２ｂ’，２２３ｂ’が発泡する。
このように発泡性樹脂組成物が３層積層された状態で発泡することで、内周側から外周側へ段階的に空隙率が小さくなる態様となる。
これにより、発泡後の外層２２０ｂ（図５）における空隙率の傾斜構造（図６参照）を形成することができる。

［第４実施形態にかかる中空円管の製造］
図１７は、中空円管１００ｃの製造装置における金型５５０ｃの模式的拡大断面図である。中空円管１００ｃの製造装置の一例は、図１４に記載の製造装置５００ａに準じており、発泡性樹脂組成物を溶融混練する押出機の数が２つであることと、当該２つの押出機にそれぞれクロスヘッドダイ５５２，５５３が連設されることと、クロスヘッドダイ５５２およびクロスヘッドダイ５５３がそれぞれ発泡性樹脂組成物の外周面に接触する面がいずれも冷却面Ｓ２，Ｓ３として構成されていることを除いて、製造装置５００ａと同様である。

発泡性樹脂組成物を溶融混練する２つの押出機においては、それぞれ、発泡用ガスの量がことなる発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’が調製される。具体的には、発泡性樹脂組成物２２１ｃ’の方が発泡性樹脂組成物２２２ｃ’より発泡用ガスの含有量が少なくなるように調製される。

押出された非発泡性樹脂組成物２１０’および発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’は、金型５５０ｃ内で、それぞれストレートダイ５５１、クロスヘッドダイ５５２，５５３によって管状に成形され、内側から非発泡性樹脂組成物２１０’、発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’の順で積層されるように案内される。このように、金型５５０ｃ内で非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’とを含む積層管が調製される。

さらに、金型５５０ｃ内においては、クロスヘッドダイ５５２が発泡性樹脂組成物２２１ｃ’と接する面およびクロスヘッドダイ５５３が発泡性樹脂組成物２２２ｃ’と接する面がそれぞれ冷却面Ｓ２及び冷却面Ｓ３として構成されている。発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’がそれぞれ冷却面Ｓ２，Ｓ３で冷やされることにより、発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’の層それぞれにおいて、外周側がより低温、内周側がより高温となる温度勾配を生じる。さらに、冷却面Ｓ３で冷却された発泡性樹脂組成物２２２ｃ’の外周面は発泡に先だって固化することにより、被覆層２３０（図７参照）が形成される。

非発泡性樹脂組成物２１０’と発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’とを含む積層管は、金型５５０ｃ外へ送りだされることで、圧力が低下し、発泡性樹脂組成物２２１ｃ’，２２２ｃ’が発泡する。これにより、発泡後の外層２２０ｂ（図７）における空隙率の傾斜構造（図８参照）を形成することができる。

［第５実施形態にかかる中空円管の製造］
図１８は、中空円管１００ｄの製造装置５００ｄの一例を示す模式図である。図１９は、製造装置５００ｄにおける金型５５０ｄの、図中点線で示した楕円部分の模式的拡大断面図である。

図１８に示すように、中空円管１００ｄの製造装置５００ｄは、発泡性樹脂組成物を溶融混練するための押出機を複数含む。図１８では、複数の押出機のうち、第１押出機５４０ｄ１、第２押出機５４０ｄ２および第３押出機５４０ｄ３の３個のみ表示し、その他の押出機は表示を省略する。

第１押出機５４０ｄ１においては発泡性樹脂組成物２２１ｄ’が、第２押出機５４０ｄ２においては発泡性樹脂組成物２２２ｄ’が、第３押出機５４０ｄ３においては発泡性樹脂組成物２２３ｄ’が溶融混練される。同様に、図示しない押出機において発泡性樹脂組成物２２４ｄ’がそれぞれ溶融混練される。発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’は、この順に、発泡用ガスの含有量が漸次多くなるように調製される。さらに図示されない他の押出機において、同様に、発泡用ガスの含有量が漸次異なるように発泡性樹脂組成物が溶融混練される。

図１９に示すように、金型５５０ｄは、ストレートダイ５５１ｄ１、クロスヘッドダイ５５２ｄ，５５３ｄ，５５４ｄを含む。クロスヘッドダイ５５２ｄ，５５３ｄ，５５４ｄは、それぞれ、バキュームスリットＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４が設けられている。金型５５０ｄは、同様に、図示されない同様の他のクロスヘッドダイも有する。

金型５５０ｄ内では、押出された発泡性樹脂組成物２２１ｄ’がストレートダイ５５１ｄ１によって、発泡性樹脂組成物２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・がそれぞれクロスヘッドダイ５５２ｄ，５５３ｄ，５５４ｄ・・・によって管状に成形され、内側から、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・の順で積層されるように案内される。このように、金型５５０ｄ内で発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・を含む積層管が調製される。

積層管には、図示されない非発泡性樹脂組成物がさらに積層されることによって、内層２１０ｄおよび被覆層２３０（図９参照）が形成される。内層２１０ｄを形成するための非発泡性樹脂組成物の積層は、金型５５０内で行われてもよいし、後述する発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・の発泡が完了した後に積層してもよい。被覆層２３０を形成するための非発泡性樹脂組成物の積層も、金型５５０内で行われてもよいし、後述する発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・の発泡が完了した後に積層してもよい。内層２１０ｄおよび／または被覆層２３０を形成するための非発泡性樹脂組成物の積層が金型５５０内で行われる場合は、製造装置５００ｄは、さらに、非発泡性樹脂組成物を押し出すための押出機と、後述する発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・と積層するように管状に成形するダイとをさらに含む。

内層２１０ｄおよび被覆層２３０（図９参照）は、上述のように非発泡性樹脂組成物の積層によって形成することができるが、この方法に限定されるものではない。たとえば、内層２１０ｄおよび被覆層２３０の少なくともいずれかが、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・の発泡前に冷却されることで固化させることにより形成してもよい。具体的には、金型５５０ａに設けられる内面規制部５５１ｄ２の、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’の内周面と接する面が冷却面Ｓ１として構成されている場合に、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’の内周面を冷却面Ｓ１で冷やすことにより、当該内周面付近を発泡に先だって固化させることで、内層２１０ｄを形成してもよい。また、発泡性樹脂組成物の最外層を成形するクロスヘッドダイが最外層の発泡性樹脂組成物と接する面が冷却面として構成されている場合に、当該冷却面で最外層の発泡性樹脂組成物の外周面を冷やすことにより、当該外周面付近を発泡に先だって固化させることによって被覆層２３０を形成してもよい。

発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・を含む積層管は、金型５５０ｄ外へ送り出されることで圧力が低下し、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’，２２２ｄ’，２２３ｄ’，２２４ｄ’・・・が発泡する。
このように発泡性樹脂組成物が多数積層された状態で発泡するため、それぞれの層が境目付近で互いに馴染み、全体の見かけ上、内周側から外周側へ漸次連続的に空隙率が大きくなる態様となる。
これにより、発泡後の外層２２０ａ（図９参照）における空隙率の傾斜構造（図４参照）を形成することができる。

［他の例］
すでに述べたように、本発明は、たとえば図１０に示したように各実施形態を適宜組み合わせた任意の態様を含む。当該態様の中空管は、当業者が上述の製造方法を適宜組み合わせて製造することができる。

本発明は、上述の円状の断面形状を有する中空円管の他、楕円、矩形状その他の多角形等、任意の断面形状を有する中空管を含む。当該中空管の製造には、上述のストレートダイおよびクロスヘッドダイの代わりに、所望の断面形状に成形可能な形状を有する成形ダイを用いて製造することができる。

本発明は、上述のように、管状に押出し成形された発泡性樹脂組成物を、肉厚方向に温度勾配を生じさせると同時または当該温度勾配を生じさせた後に発泡する製造方法、および、発泡剤含有量が異なる複数の発泡性樹脂組成物が管状に積層するように押出し成形した後に発泡する製造法のいずれか一方の方法で中空管を製造してもよいし、両方の方法を組み合わせて中空管を製造してもよい。

本発明は、上述のような、内層２１０，２１０ｄと、外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃと、との３層から構成される中空管に限られない。本発明の中空管は、内層２１０，２１０ｄおよび被覆層２３０を有していなくてもよいし、反対に、さらなる他の層が設けられたものであってもよい。

本発明は、上述のような、外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃが有機発泡体である発泡性樹脂で構成される態様に限定されるものではない。発泡層である外層２２０は、無機発泡体であってもよく、有機発泡体と無機発泡体との混合体であってもよい。無機発泡体は当業者によって適宜選択されてよいものであり、一例としてセメントを含む発泡体が挙げられる。いずれの場合も、中空管が非発泡層を含む場合、非発泡層の材質は、非発泡であることを除いて発泡層と同様のものであってもよいし、異なるものであってもよい。

［実施形態および他の例によって奏される効果］
中空円管１００，１００ａ，〜，１００ｄは、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有する外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを含むため、少なくとも軽量性と機械的物性とを兼ね備えた多機能性を有する。

中空円管１００ａ，１００ｃ，１００ｄは、外層２２０ａ，２２０ｃの軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が高い傾斜構造を含んでいるため、軽量性により優れる。
中空円管１００，１００ｂ，１００ｃは、外層２２０，２２０ｂ，２２０ｃの軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が低い傾斜構造を含んでいるため、機械的物性により優れる。

中空円管１００，１００ａ，〜，１００ｄは、外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃの内周面に非発泡体の内層２１０，２１０ｄを含むが、外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃが軽量性とともに機械的物性も有するため、内層の肉厚を内層２１０ｄのように薄くすることができる。

中空円管１００，１００ａ，〜，１００ｄの外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、異なる量の発泡剤を含む複数の発泡性樹脂組成物を積層し、その後発泡させることによって形成可能であるため、肉厚方向に空隙率が異なる態様で製造することができる。

本発明の中空円管１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｄは、異なる量の発泡剤を含む３種以上の発泡性樹脂組成物を積層して製造することができるため、外層２２０，２２０ａ，２００ｂのように、空隙率の勾配が多様である。

中空円管１００は、発泡剤の量が異なる樹脂組成物を、軸心に近い側より遠い側の層における方が発泡剤の含有量が少なくなるように、４以上１０以下の積層数で積層して発泡することにより、外層２２０が、軸心に近い側より遠い側に向かって漸次空隙率が低くなる態様で形成することができる。
中空空間１００ａ，１００ｄは、発泡剤の量が異なる樹脂組成物を、軸心に近い側より遠い側の層における方が発泡剤の含有量が多くなるように、４以上１０以下の積層数で積層して発泡することにより、外層２２０が、軸心に近い側より遠い側に向かって漸次空隙率が高くなる態様で形成することができる。

製造装置５００，５００ａ，５００ｄを用いた中空円管の製造方法は、発泡剤は炭酸ガスであるため、発泡剤の回収が不要であり、発泡に伴う副生成物も発生しないため、ロングラン性を良好に保つことができる。

製造装置５００ａは、発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２１ｂ’，２２１ｃ’を押し出す第１押出機５４０ａ１と発泡性樹脂組成物２２２ａ’，２２２ｂ’，２２２ｃ’を押し出す第２押出機５４０ａ２とが、それぞれ別個に炭酸ガスボンベ５１０および定量ポンプ５２０に接続されているため、発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２１ｂ’，２２１ｃ’と発泡性樹脂組成物２２２ａ’，２２２ｂ’，２２２ｃ’との炭酸ガス含有量を異ならしめることができ、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有する外層２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを形成することができる。

製造装置５００ｄは、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’を押し出す第１押出機５４０ｄ１と発泡性樹脂組成物２２２ｄ’を押し出す第２押出機５４０ｄ２と発泡性樹脂組成物２２３ｄ’を押し出す第３押出機５４０ｄ３が、それぞれ別個に炭酸ガスボンベ５１０および定量ポンプ５２０に接続されているため、発泡性樹脂組成物２２１ｄ’と発泡性樹脂組成物２２２ｄ’と発泡性樹脂組成物２２３ｄ’の炭酸ガス含有量を異ならしめることができ、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有する外層２２０ｄを形成することができる。

［実施例１］
本実施例においては、硬質非発泡樹脂からなる内層と、内層に積層された発泡樹脂からなる外層と、外層に積層された硬質非発泡樹脂からなる被覆層とから構成される中空円管を製造した。発泡剤としては重曹を用い、外層は、重曹の量が異なる４種の樹脂組成物を、軸心から遠ざかるほど重曹含有量が多くなるように共押出し積層させる方法により形成した。

（重曹量の決定）
予め、ポリ塩化ビニル樹脂１００重量部に対して重曹２．２０重量部含む樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を発泡させて得られた発泡体の発泡倍率は５倍であった。さらに、用いた重曹の量およびポリ塩化ビニル樹脂の密度（１．４４ｇ／ｃｍ^３）に基づき、得られた発泡体の密度から算出した樹脂組成物の発泡効率は５３％（体積基準）であった。
以上の結果に基づく比例計算により、発泡倍率２倍を達成するための重曹量は０．８８重量部、発泡倍率３倍を達成するための重曹量は１．３２重量部、発泡倍率４倍を達成するための重曹量は１．７６重量部、発泡倍率５倍を達成するための重曹量は２．２０重量部、発泡倍率７倍を達成するための重曹量は３．０８重量部と算出された。

（中空円管の作成）
ポリ塩化ビニル樹脂１００重量部に対し、重曹を０．８８重量部含む２倍発泡用樹脂組成物（i）、重曹を１．３２重量部含む３倍発泡用樹脂組成物（ii）、重曹を１．７６重量部含む４倍発泡用樹脂組成物（iii）、重曹を２．２０重量部含む５倍発泡用樹脂組成物（iv）および重曹を３．０８重量部含む７倍発泡用樹脂組成物（v）を調製し、４０ｍｍφの押出成形機を用いて、それぞれペレット化を行った。さらに、重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）も調製した。

樹脂組成物それぞれについて個別の４０ｍｍφ押出成形機を用い、押出成形機の回転数およびシリンダ温度を同一設定にして、軸心から樹脂組成物（I），（i），（ii），（iii），（iv），（v），（I）の順で積層されるよう金型内への共押出を行った後、金型外で発泡を行った。得られた中空円管壁を、軸心を含む面で切断した断面のＸ線ＣＴ画像を図２０に示す。図２０においては、白く表示される部分が樹脂である。図２０に示すように、本実施例で製造された中空円管は、複数の樹脂組成物の積層境界が明確でない態様で得られ、非発泡樹脂層に挟まれた発泡層は、軸心から遠いほうが空隙率が高くなるように形成された。

［実施例２］
軸心から、７倍発泡用樹脂組成物（v）５倍発泡用樹脂組成物（iv）、および３倍発泡用樹脂組成物（ii）がこの順で積層されるように、それぞれの樹脂組成物について個別の押出成形機を用い、樹脂温度がそれぞれ同等となるように温度条件を調整しながら共通の金型内に共押出した。

なお、それぞれの発泡用樹脂組成物の押出量比は、発泡倍率の逆数比（つまり、７倍発泡用樹脂組成物（v）：５倍発泡用樹脂組成物（iv）：３倍発泡用樹脂組成物（ii）＝１／７：１／３：１／５（体積基準））となるように設定し、金型外での発泡後の全体肉厚が６．５ｍｍとなるように引取速度を調整した。

本実施例で製造された中空円管は、複数の樹脂組成物の積層境界が明確でない態様で得られた。
また、単位長さ当りの重量は、０．１５ｋｇ／ｍであった。

［比較例１］
５倍発泡用樹脂組成物（iv）を３層積層することによって、中空円管を作成した。
得られた中空円管の単位長さ当りの重量は、０．１０ｋｇ／ｍであった。

＜曲げ配管試験＞
実施例２比較例１で得られた中空円管を、下記の曲げ配管試験に供し曲げ配管施工が可能なひずみを測定した。曲げ配管試験においては、４ｍのサンプル管を３つの配管止め金具により、サンプル管の一方の端面から５０ｃｍの位置（位置Ａ）、サンプル管の軸方向中点の位置（位置Ｂ）、およびサンプル管の他方の端面から５０ｃｍの位置（位置Ｃ）の三点で止め、位置Ａ，Ｃを基準線上に固定するとともに位置Ｂを基準線からの距離が５ｃｍ刻みで離れるように移動させ、配管施工が可能な基準線からの離間距離の限度を確認した。なお、曲げ配管試験においては、基準線からの離間距離が限度を超えた場合に割れが発生するものとした。表１に、当該離間距離の限度を測定した試験結果（３回実施の平均値）を示す。なお、表１において可動率とは、比較例１における離間距離の限度を基準（１００％）とした相対量である。

表１に示すように、曲げ配管試験の結果は、軸心側が疎、外周面側が密となる発泡率傾斜を有する実施例２のサンプル管において良好であった。

［実施例３］
軸心から、重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）、２倍発泡用樹脂組成物（i）、３倍発泡用樹脂組成物（ii）、５倍発泡用樹脂組成物（iv）および重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）がこの順で積層されるように、それぞれの樹脂組成物について個別の押出成形機を用い、樹脂温度がそれぞれ同等となるように温度条件を調整しながら共通の金型内に共押出した。

なお、それぞれの発泡用樹脂組成物の押出量比は、発泡倍率の逆数比（つまり、２倍発泡用樹脂組成物（i）：３倍発泡用樹脂組成物（ii）：５倍発泡用樹脂組成物（iv）＝１／２：１／３：１／５（体積基準））となるように設定し、金型外での発泡後の全体肉厚が６．５ｍｍとなるように引取速度を調整した。重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）から生じた軸心側の硬質層と外周側の硬質層とは、それぞれ、２ｍｍと０．５ｍｍであった。

本実施例で製造された中空円管は、複数の樹脂組成物の積層境界が明確でない態様で得られた。
また、単位長さ当りの重量は、０．４５ｋｇ／ｍであった。

［比較例２］
軸心からの積層順を、重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）、３倍発泡用樹脂組成物（ii）、３倍発泡用樹脂組成物（ii）、３倍発泡用樹脂組成物（ii）および重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）とし、３倍発泡用樹脂組成物（ii）の押出量比を同じにしたことを除いて、実施例３と同様に中空円管を製造した。

また、発泡後の全体肉厚は６．５ｍｍ、重曹を含まないポリ塩化ビニル樹脂組成物（I）から生じた軸心側の硬質層と外周側の硬質層とは、それぞれ、２ｍｍと０．５ｍｍであった。さらに、単位長さ当りの重量は、０．４６ｋｇ／ｍであった。

＜各種物性評価＞
上述のように、実施例３および比較例２のサンプル管の発泡層の肉厚はいずれも４ｍｍである。この場合、熱伝導率が同等程度(0.09W/(m K))である旨の計算結果が得られた。さらに、それぞれのサンプル管を結露性能試験に供した結果、結露性能も同等であることが確認された。

さらにそれぞれのサンプル管について内圧試験を行った。内圧試験においては、サンプル管の一本の端面を封止し、内部に水圧を掛け、サンプル管を破壊する内圧（耐水圧）を測定した。
内圧試験（３回実施）の結果を、下記表２に示す。

表２に示されるように、サンプル管の重量及び結露性能がほぼ同じにも関わらず、耐水圧は、発泡層が、軸心側が密、外周側が疎になる発泡率傾斜を有する実施例３のサンプル管が良好であった。

［実施形態および他の例における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
中空円管１００，１００ａ，〜，１００ｄが「中空管」に相当し、外層２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃが「管状発泡体」に相当し、内層２１０，２１０ｄが「内層」に相当し、被覆層２３０が「被覆層」に相当し、製造装置５００ａ，５００ｄが「中空管の製造装置」に相当し、発泡性樹脂組成物２２１ａ’，２２１ｂ’，２２１ｃ’，２２１ｄ’が「第１の発泡性材料」に相当し、発泡性樹脂組成物２２２ａ’，２２２ｂ’，２２２ｃ’，２２２ｄ’が「第２の発泡性材料」に相当し、第１押出機５４０ａ１，５４０ｄ１が「第１押出機」に相当し、第２押出機５４０ａ２，５４０ｄ２が「第２押出機」に相当し、炭酸ガスボンベ５１０および定量ポンプ５２０が「第１ガス供給部」「第２ガス供給部」に相当し、クロスヘッドダイ５５２、ストレートダイ５５１ｄ１が「第１形成部」に相当し、クロスヘッドダイ５５３，５５２ｄが「第２形成部」に相当する。

本発明のいくつかの実施形態は上記の通りであるが、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他にもなされる。そのため、これら実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変更は、すべて本発明の範囲内のものである。

１００，１００ａ，〜，１００ｄ 中空円管
２１０，２１０ｄ 内層
２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ 外層
２３０ 被覆層
５００ａ，５００ｄ 中空円管の製造装置
２２１ａ’，２２１ｂ’，２２１ｃ’，２２１ｄ’ 発泡性樹脂組成物
２２２ａ’，２２２ｂ’，２２２ｃ’，２２２ｄ’ 発泡性樹脂組成物
５４０ａ１，５４０ｄ１ 第１押出機
５４０ａ２，５４０ｄ２ 第２押出機
５１０ 炭酸ガスボンベ
５２０ 定量ポンプ
５５２，５５３，５５２ｄ クロスヘッドダイ
５５１ｄ１ ストレートダイ

Claims (5)

1. 発泡層と非発泡層とが積層されて構成される中空管であって、
   前記発泡層が、塩化ビニル系樹脂を含み、
   前記非発泡層が、硬質塩化ビニル系樹脂を含み、
   前記非発泡層は前記発泡層の内周側に積層される内層と、前記発泡層の外周側に積層される被覆層と、を備え、
   前記内層の肉厚は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
   前記被覆層の肉厚は、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、かつ、
   前記内層の肉厚は前記被覆層の肉厚よりも厚いことを特徴とする中空管。
2. 発泡層と非発泡層とが積層されて構成される中空管であって、
   前記発泡層が、塩化ビニル系樹脂を含み、
   前記非発泡層が、硬質塩化ビニル系樹脂を含み、
   前記非発泡層は前記発泡層の内周側に積層される内層と、前記発泡層の外周側に積層される被覆層と、を備え、
   前記内層の肉厚は、前記発泡層の肉厚の１０％以上７０％以下であり、
   前記被覆層の肉厚は、前記発泡層の肉厚の５％以上３０％以下であり、かつ、
   前記内層の肉厚は前記被覆層の肉厚よりも厚いことを特徴とする中空管。
3. 前記発泡層は、肉厚方向に空隙率が異なる傾斜構造を有し、
   前記傾斜構造は、
   （ａ）前記発泡層の軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が高い構造、
   （ｂ）前記発泡層の軸心に近い側よりも遠い側において空隙率が低い構造、
   （ｃ）前記発泡層の内周側および外周側よりも前記発泡層の肉厚の中央において空隙率が高い構造、または
   （ｄ）前記発泡層の内周側および外周側よりも前記発泡層の肉厚の中央において空隙率が低い構造である、請求項１または２に記載の中空管。
4. 前記傾斜構造は、前記発泡層の肉厚方向に空隙率が漸次変化する構造である、請求項３に記載の中空管。
5. 前記発泡層は、独立気泡型の発泡セルを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の中空管。