JP2021160084A

JP2021160084A - 被覆パイプの製造方法

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Publication number: JP2021160084A
Application number: JP2020060670A
Authority: JP
Inventors: 一徳梅田; Kazunori Umeda; 浩一上野; Koichi Ueno
Original assignee: Mitsubishi Chemical Infratec Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Infratec Co Ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-10-11
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: JP7484330B2

Abstract

【課題】フォーマー入口直前に加熱で融解した発泡材シート端部を効率的に圧着することができる発泡材被覆パイプの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂パイプ２と発泡シート４とをそれぞれ連続してフォーマー６に送り出し、該発泡シート４を丸めて樹脂パイプ２を包囲し、該発泡シート４の幅方向の側端部を加熱融解したのち、前記フォーマー６において該側端部同士を融着接合することにより、樹脂パイプを連続被覆する被覆パイプ８の製造方法。[発泡シート圧縮率（％）]＝（Ｐｄ−ｄ１）／Ｐｄ×１００で定義される発泡シート圧縮率（％）が３〜７％である。ただし、Ｐｄ＝Ｆ０／π、Ｆ０：発泡シートの幅方向の長さ、π：円周率である。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂パイプの周りを樹脂発泡材（保温材）で被覆した発泡材被覆パイプの製造方法に関する。

給水・給湯用のパイプとして、特に寒冷地用のパイプとして、樹脂パイプの周りを樹脂発泡材で被覆した被覆パイプが用いられている。

この被覆パイプの製造方法として、パイプ及び発泡材シート（シート状発泡材）を連続的に送りながら円筒状フォーマーに通し、シート状の発泡材で樹脂パイプの周りを覆い、シートの両端部（合わせ端面）を熱融着により接合し、発泡材被覆パイプを連続的に引き取る方法が採用されている。

この方法では、円筒状フォーマーを通過させることによって、発泡材シートを円筒形状に成形する。そのため、特に、口径サイズの小さな発泡材被覆パイプや口径サイズに比較して厚肉の発泡材シートでパイプを被覆する場合は、発泡材シートが円筒状フォーマーを通過する際の抵抗が大きくなり、フォーマーから出てきた被覆パイプの発泡材が引き取り力により伸ばされる。この結果、その後、発泡材に収縮が発生しやすい。

かかる発泡材の収縮を抑制する方法として、円筒状フォーマーを短くし通過抵抗を下げる方法や、引き取り速度を下げる方法があるが、円筒状フォーマーを短くすることによる冷却不足での融着接合面の剥がれや引き取り速度を下げることでの生産効率の低下という問題点があった。

このような問題点を解決するために、フォーマーの内径側にローレット加工やねじ加工を施し、フォーマーと被覆材との間の接触面積を減らし通過抵抗を低減させる方法（実開平６−５５７２８）、フォーマーの内径側に複数のガイドローラーを配し通過抵抗を低減させる方法（特開２００３−１２７２２０）、発泡材外面のフォーマー内径側との間にライナーやテープを配し通過抵抗を低減させる方法（特許５２７１１３１，特開平０７−２４１９０５）等が提案されている。

しかしながら、このような方法ではフォーマーの構造が複雑で部品点数も多くなるため、口径サイズ毎に対応したフォーマー製作の時間や費用がかかる。また、通過抵抗や融着圧着，接合に関係するフォーマー内径寸法調整の追加工が難しい。

実開平６−５５７２８号公報特開２００３−１２７２２０号公報特許第５２７１１３１号公報特開平０７−２４１９０５号公報

本発明は、フォーマー入口直前に加熱で融解した発泡材シート端部を効率的に圧着することができる発泡材被覆パイプの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の被覆パイプの製造方法は、樹脂パイプと発泡シートとをそれぞれ連続してフォーマーに送り出し、該発泡シートを丸めて樹脂パイプを包囲し、該発泡シートの幅方向の側端部を加熱融解したのち、前記フォーマーにおいて該側端部同士を融着接合することにより、樹脂パイプを連続被覆する被覆パイプの製造方法において、前記フォーマーの入口側が圧着冷却ゾーンとされ、出口側が保持冷却ゾーンとされており、圧着冷却ゾーンの内径ｄ_１と下記式（１）で定義される発泡シート巻回直径Ｐｄとを用いて下記（２）式で定義される発泡シート圧縮率（％）が３〜７％であることを特徴とする。

Ｐｄ＝Ｆ_０／π ・・・（１）
Ｆ_０：発泡シートの幅方向の長さ
π：円周率
[発泡シート圧縮率（％）]＝（Ｐｄ−ｄ_１）／Ｐｄ×１００・・・（２）

本発明の一態様では、前記保持冷却ゾーンの内径ｄ_２が圧着冷却ゾーンの内径ｄ_１以上である

本発明の一態様では、発泡シート端部の融着接合ラインに対面する圧着冷却ゾーンのフォーマー内径面に、被覆パイプが引き取られる方向に冷却風が流れる第１内溝を設け、該第1内溝を通過した冷却風が、保持冷却ゾーンの第２内溝を伝ってフォーマー外部に排出されるように冷却風を通風させる。

本発明の一態様では、発泡シート端部の融着接合ライン上に対峙する保持冷却ゾーンのフォーマー内径面に、被覆パイプが引き取られる方向に冷却風が流れフォーマー外部に排出される第３内溝を設け、該第３内溝に冷却風を通風させる。

本発明の被覆パイプの製造方法によると、発泡材シートの端部同士を安定して圧着することができる。すなわち、前記(２)式で算出される発泡シートの圧縮率（絞り圧縮率）を３〜７％とすることで、融着に必要な圧着力と融着代が得られ融着接合面の剥がれを防止できる。

実施の形態に係る被覆パイプの製造方法を示す側面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ図１のIIａ−IIａ、IIｂ−IIｂ、IIｃ−IIｃ及びIIｄ−IIｄ断面図である。実施の形態に係る被覆パイプの製造方法に用いられるフォーマーの軸心線方向の断面図である。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図３のIVａ−IVａ及びIVｂ−IVｂ断面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図３のＶａ−Ｖａ、Ｖｂ−Ｖｂ及びＶｃ−Ｖｃ断面図である。フォーマーにおける冷却風の流れの説明図である。別の実施の形態に係る被覆パイプの製造方法を示す側面図である。

本発明の被覆パイプの製造方法の一態様では、樹脂パイプと発泡材シートとをそれぞれ連続してフォーマーに送り出し、フォーマーの導入部で発泡材シートを円筒状に丸めて発泡材シートで樹脂パイプの周りを包囲し、該発泡材シートの幅方向の側端部（合わせ端面）を加熱融解したのち、フォーマーにおいて、対向したこれらの側端部同士を融着接合することにより、被覆パイプを連続的に製造する。

次に、図１，２を参照して、かかる発泡材被覆パイプの製造工程の概要について説明する。なお、図２の（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１のIIａ−IIａ〜IIｄ−IIｄ断面における樹脂パイプ1及び発泡材シート３を示している。

押出成形加工により製造された樹脂パイプ２と予め発泡加工され外側にフィルム加工された帯状の発泡材シート４がそれぞれ巻回された巻物原反１，３が製造工程ライン上流側にセットされている。巻物原反１から連続的に引き出された樹脂パイプ２に、巻物原反３から連続的に引き出された発泡材シート４を沿わせる。そして、フォーマー導入部６Ｆにおいて、図２（ｂ）のように、発泡材シート４を丸めながら発泡材シート４で樹脂パイプ２を包囲する。

円筒状フォーマー６に入る直前で発泡材シート４の１対の側端部（合わせ端面）を加熱ヒータ５で加熱して融解し、発泡材シート４の端部同士を突き合わせるように円筒状フォーマー６の内孔に通して絞りながら合わせ端面同士を押し付けて圧着接合する。これにより、樹脂パイプ２の周囲に発泡材シート４が被覆された被覆パイプ８が形成され、円筒状フォーマー６を通過して出てくる。円筒状フォーマー６から出て来た被覆パイプ８が引き取り機７で連続的に引き取られて製造工程下流の巻取機９で巻き取られる。

なお、図示は省略するが、この被覆パイプ製造装置には、品質管理に必要な計測装置、引き取りに必要な装置等の設備機器類が設けられている。

次にフォーマー６について図３〜６を参照して説明する。

図３の通り、フォーマー６は、それぞれ円筒状の前半体１０、後半体２０及び外殻体（アウタースリーブ）３０よりなる。

前半体１０は、外周面に、前半体１０の軸心線と平行方向に延在する外溝１１が設けられている。外溝１１の前端及び後端はそれぞれ前半体１０の前端面及び後端面から離隔している。

前半体１０の内周面の最上位部に、前半体１０の軸心線と平行方向に延在する内溝（第1内溝）１３が設けられている。内溝１３の前端は、前半体１０の前端面から離隔している。外溝１１と内溝１３とは、径方向の孔１２によって連通している。孔１２は前半体１０の前端側に位置している。

内溝１３の後端は、前半体１０の後端面に達している。前半体１０の後端面には該内溝１３に連なるように径方向に凹溝１４が設けられている。凹溝１４は、前半体１０の外周面から離隔している。

前半体１０の最上流側（図3の右端側）の外周面は外向き鍔状のフランジ部１５となっている。

前半体１０の内孔１６は、内溝１３部分を除いて、軸心線方向にわたって等径であるが、流入側の入口端部については上流側に向って徐々に拡径するテーパ状とされてもよい。

前半体１０の外径（フランジ部１５以外の外径）は、軸心線方向において等径である。

図中のｄ_１は内孔１５の直径、Ｌ_１は前半体１０の軸心線方向長さを表している。

後半体２０は、前半体１０の外径（フランジ部１５以外の外径）と等しい外径を有している。後半体２０の内孔２１は、軸心線方向において等径である。内径２１の内径ｄ_２は、前半体１０の内径ｄ_１よりも大きい。なお、下流端（出口端）においては、内孔２１は下流に向って徐々に拡径するテーパ状とされてもよい。

後半体２０の外周面の最上位部には、軸心線と平行方向に延在する１条の外溝２２が設けられている。外溝２２は、後半体２０の前端及び後端から離隔している。

後半体２０の内周面には、複数条（この実施の形態では８条）の内溝２３が軸心線方向に延在している。後半体２０の内周面の最上位部の内溝２３（第3内溝２３ａ）は後半体２０の前端から離隔し、後半体２０の後端にまで達している。その他の内溝２３（第2内溝２３ｂ）は、後半体２０の前端及び後端に達している。

内溝２３ａ及び外溝２２の前端側同士が径方向の孔２４によって連通している。

後半体２０の前端面においては、内周縁と外周縁との間に、後半体２０の軸心と同心状の周回溝２５が設けられている。この周回溝２５と、内溝２３ｂの各々とは、径方向溝２６によって連通している。

Ｌ_２は後半体２０の軸心線方向長さを示している。また、ＬはＬ_１とＬ_２との合計長さを示している。

前半体１０及び後半体２０はアウタースリーブ３０に内嵌している。アウタースリーブ３０の前端面はフランジ部１５に当接している。この実施の形態では、アウタースリーブ３０の後端部は、後半体２０の後端面よりも若干後方に延出しているが、アウタースリーブ３０の後端部は後半体２０の後端面と略々面一状であってもよく、後半体２０がアウタースリーブ３０の後端部より後方に延出してもよい。

アウタースリーブ３０には、前半体１０の外溝２１に給気するための開口３１と、後半体２０の外溝２２に給気するための開口３２が設けられている。

このように構成されたフォーマー６においては、図２の右側から左側に向かって樹脂パイプ及び発泡材シートが移動する。前半体１０が圧着冷却ゾーンを構成し、後半体２０が保持冷却ゾーンを構成する。

圧着冷却ゾーンでは、フォーマー導入部６Ｆにおいて樹脂パイプ２の周りに丸められ絞られながら加熱ヒータ５で融解した発泡材シート４の端部（合わせ端面）同士が圧着接合され冷却される。この接合部は、被覆パイプの最上位部に位置する。その後の保持冷却ゾーンでは、圧着接合された被覆発泡材の接合部が剥がれないように、丸められた円筒状の被覆発泡材が保持され、さらに冷却される。

本実施形態の被覆パイプの製造方法によると、発泡材シートの端部同士を安定して圧着することができる。すなわち、前記(２)式で算出される発泡シートの圧縮率（絞り圧縮率）を３〜７％とすることで、融着に必要な圧着力と融着代が得られ融着接合面の剥がれを防止できる。

本実施形態では、圧着冷却ゾーンは、発泡材シート４の端部同士の十分な圧着力を得るために、絞られた内径ｄ_１としている。そのため、圧着冷却ゾーン（前半体１０）では通過抵抗が大きい。なお、［前半体１０の内径ｄ_１］＜［後半体２０の内径ｄ_２］とすることにより、保持冷却ゾーンでは絞りによる発泡材シート４の反発力が軽減され、通過抵抗が小さくなる。これにより、発泡材シート４が丸めた状態からシート状態に復元しようとする反発力を抑え、丸めた状態を維持しながら冷却でき、冷却不足に起因した融着接合面の剥がれが防止される。

後半体２０の内径ｄ_２は、発泡材シート４の幅（Ｆ_０）が円周長となるように丸めたときの径Ｐｄ（＝Ｆ_０／π）に対し、後半体２０の内径ｄ_２＞Ｐｄ（＝Ｆ_０／π）とすることにより、発泡材シート４が絞られることがなく、反発力が軽減され、通過抵抗が小さくなるため効果的である。

なお、後半体２０の内径ｄ_２は、前半体１０の内径ｄ_１と等しくてもよい。

図６に、本実施形態のフォーマーにおける冷却風の通風の一例を示す。

図６の通り、前半体１０では、給気口３１から入った冷却風は、外溝１１、孔１２を通過し、フォーマー内径面の内溝１３に沿って上流側から下流側に流れた後、前半体１０の後端面に設けられた径方向溝１４に流れる。内溝１３は発泡材の融着接合ラインに対面する位置に設置されているので、冷却風が融着接合ラインに集中的かつ優先的に接触し、融着部が効率的に冷却される。

内溝１３を通った冷却風は、径方向溝１４、周回溝２５及び径方向溝２６を介して後半体２０の内溝２３ｂに流れ、融着接合ラインを除く発泡材被覆パイプの外周面を伝ってフォーマー６の出口側から外部に排出される。

これにより、前半体１０から後半体２０に入った冷却風は、流れが妨げられることなく外部に排出されるため、熱交換効率が良く、発泡材被覆パイプが効率的に冷却される。

また、後半体２０においては、給気口３２から外溝２２を介して内溝２３ａに冷却風が入る。この冷却風は内溝２３ａを上流側から下流側に流れ、フォーマー６の出口側から外部に排出される。内溝２３ａは融着接合ラインに対峙する位置に設置されているので、冷却風が融着接合ラインに集中的にかつ優先的に接触し、効率的に熱交換され、冷却される。

このように、この実施形態では、発泡材被覆パイプの融着接合部が前半体１０及び後半体２０のいずれにおいてもきわめて効率よく冷却される。

なお、前半体１０及び後半体２０は、熱伝導の良い金属材料によって構成されることが好ましい。

前半体１０の内孔１６は、発泡材シート４の端部同士の圧着力を得るために絞られた内径面になることから、通過抵抗を極力軽減させるために、内径面に設けられた内溝１３以外の内径面は平滑であることが望ましい。この内溝１３以外の内径面には滑り性を高めるための表面コーティングや表面研磨等の表面処理を施しても良い。

後半体２０についても、内径面に設けられた内溝２３以外の内径面は平滑であることが望ましく、表面コーティングや表面研磨等の表面処理を施しても良い。

なお、従来は、融着後の冷却については、冷却風を用いて冷却する場合に直接冷却風を当てるような構造で、発泡材表面に当たった冷却風はフォーマー内径と発泡材表面との境界部の隙間から外部に排出するしかなく、内部に滞留しやすい構造であったため、排出効率が悪く冷却風の熱交換がうまく行われなかった。

これに対し、本実施形態では、前述の通り、シート端部の融着接合ラインに対面する内溝１３に、発泡材被覆パイプ送り方向と同方向に冷却風が流れ、該内溝１３を通過した冷却風は、後半体２０の内溝２３ｂを伝ってフォーマー外部に排出されると共に、給気口３２からの冷却風が内溝２３ａを流れて融着接合後の接合面の冷却を効率的に行うことができる。また、融着接合後の接合部の冷却不足による剥がれを抑制することができる。

本発明では、図７のように、圧着冷却ゾーンを複数に分割してもよい。複数に分割することで、圧着冷却ゾーンの長さの調整がしやすく、通過抵抗と圧着との調整がしやすくなる。保持冷却ゾーンについても同様に複数に分割してもよい。図７では、圧着冷却ゾーンを３個のパーツ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに分割しているが、分割数は２又は４以上であってもよい。図７のその他の構成は上記実施の形態と同様であり、同一符号は同一部分を示している。

［実施例１〜４、比較例１〜３］
図１〜５に示す装置を用いて被覆パイプを製造し、製造された発泡材被覆パイプにおける被覆材の融着効果を評価した。

ここでは、パイプサイズ１０Ａ（外径１３ｍｍ），被覆材厚み１０ｍｍ，ライン速度１０ｍ／分の条件で前半体１０の内径ｄ_１＝３３．４ｍｍと３５．０ｍｍと３６．０ｍｍ、３２．８ｍｍの４種類について評価した。ｄ_２，Ｌ_１，Ｌ_２は表１の通りとした。

発泡材シートは幅（Ｆ_０）が円周長となる丸めた時の発泡シート巻回直径（Ｐｄ＝Ｆ_０／π）に対し、圧着冷却ゾーンの内径ｄ_１での絞り圧縮率（＝（Ｐｄ−ｄ_１）／Ｐｄ×１００）が表１の値になるように設定した。結果を表１に示す。

［考察］
圧着冷却ゾーン内径ｄ_１＝３３．４ｍｍでは、比較例１及び２にあるように、（Ｐｄ−ｄ_１）／Ｐｄ×１００で算出される絞り圧縮率が３％未満では融着剥がれを起こし融着不可であったが、実施例１及び実施例４のように、絞り圧縮率を３〜７％の範囲内にすることにより、引き取り後の発泡材被覆パイプの融着接合は良好であった。

また、圧着冷却ゾーン内径ｄ_１＝３５．０ｍｍの実施例２やｄ_１＝３２．８ｍｍの実施例３でも、同様に絞り圧縮率を３〜７％の範囲内にすることにより、引き取り後の発泡材被覆パイプの融着接合は良好であった。

２樹脂パイプ
４発泡材シート
６フォーマー
８被覆パイプ
１０前半体
１３内溝
２０後半体
２３（２３ａ，２３ｂ）内溝

Claims

樹脂パイプと発泡シートとをそれぞれ連続してフォーマーに送り出し、
該発泡シートを丸めて樹脂パイプを包囲し、
該発泡シートの幅方向の側端部を加熱融解したのち、前記フォーマーにおいて該側端部同士を融着接合することにより、樹脂パイプを連続被覆する被覆パイプの製造方法において、
前記フォーマーの入口側が圧着冷却ゾーンとされ、出口側が保持冷却ゾーンとされており、
圧着冷却ゾーンの内径ｄ_１と下記式（１）で定義される発泡シート巻回直径Ｐｄとを用いて下記（２）式で定義される発泡シート圧縮率（％）が３〜７％であることを特徴とする被覆パイプの製造方法。
Ｐｄ＝Ｆ_０／π ・・・（１）
Ｆ_０：発泡シートの幅方向の長さ
π：円周率
[発泡シート圧縮率（％）]＝（Ｐｄ−ｄ_１）／Ｐｄ×１００・・・（２）
前記保持冷却ゾーンの内径ｄ_２が圧着冷却ゾーンの内径ｄ_１以上であることを特徴とする請求項１に記載の被覆パイプの製造方法。
発泡シート端部の融着接合ラインに対面する圧着冷却ゾーンのフォーマー内径面に、被覆パイプが引き取られる方向に冷却風が流れる第１内溝を設け、該第1内溝を通過した冷却風が、保持冷却ゾーンの第２内溝を伝ってフォーマー外部に排出されるように冷却風を通風させることを特徴とする請求項１または２の被覆パイプの製造方法。
発泡シート端部の融着接合ライン上に対峙する保持冷却ゾーンのフォーマー内径面に、被覆パイプが引き取られる方向に冷却風が流れフォーマー外部に排出される第３内溝を設け、該第３内溝に冷却風を通風させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの被覆パイプの製造方法。