JP2024005253A - 発泡管及び発泡管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 径方向での圧縮荷重に強くてなおかつ軸線方向での伸縮が容易な発泡管を提供すること。【解決手段】 複合管は、給水給湯用管と、給水給湯用管の外周を覆うコルゲート管とを備えている。コルゲート管は、給水給湯用管を外力から保護したり、給水給湯用管を紫外線等から保護したり、給水給湯用管内の湯水を保温したりするためのものである。コルゲート管は、基管２１と、基管の外周面を覆う被覆層とを備えている。基管２１は発泡管であって、１０倍以上の発泡倍率を有する独立気泡の発泡ポリエチレン製である。したがって、基管２１を構成する樹脂材料の内部には、多数の気泡（独立気泡。図面中の淡色部分）が形成されており、コルゲート管による給水給湯用管の保温効果を高めている。多数の気泡のうちの少なくとも一部は、径方向に細長くなっており、所謂長粒米様の外形を呈している。【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば給水給湯用管を被覆するために用いられる発泡管及び当該発泡管の製造方法に関する。

給水給湯用管を保温するために、当該給水給湯用管の周りを樹脂発泡材で被覆することが、一般的に行われている（例えば特許文献１や非特許文献１を参照）。

特開２０１２－１８０８９３号公報 株式会社オンダ製作所総合カタログVol43（28頁、商品名「被覆カポリパイプW」）

当該樹脂発泡材には、施工現場で踏まれること等に対する径方向での耐荷重性能や、給水給湯用管を管継手に接続する際等において当該給水給湯用管を容易に露出させ得るための軸線方向での伸縮性能が強く要求されている。

本発明の目的は、径方向での圧縮荷重に強くてなおかつ軸線方向での伸縮が容易な発泡管及び発泡管の製造方法を提供すること。

請求項１の発明は、樹脂材料により構成されて円筒状をなすとともに、前記樹脂材料の内部に多数の気泡が形成された発泡管であって、前記気泡の一部又は全部が径方向に細長い発泡管である。

請求項２の発明は請求項１において、径方向に細長い前記気泡は、径方向への長さと軸線方向への長さとの比が２：１～７：１である。

請求項３の発明は請求項１又は請求項２において、製品体積のうち、径方向に細長い前記気泡が占める割合が２０％以上である。

請求項４の発明は請求項３において、山部と、前記山部よりも外径の小さい谷部とが軸線方向において交互に設けられた蛇腹状をなしている。

請求項５の発明は、円筒状の金型内で樹脂材料を発泡させることで発泡管を成形する製造方法であって、前記金型内には発泡された樹脂材料が軸線方向へ移動することを阻害するための円環状の壁が軸線方向の前後に設けられている発泡管の製造方法である。

本発明によれば、径方向での圧縮荷重に強くてなおかつ軸線方向での伸縮が容易な発泡管を得られる。

（ａ）一実施形態の複合管を示す縦断面図、（ｂ）複合管の横断面図。 （ａ）基管の縦断面の一部を拡大して示す図面代用写真、（ｂ）（ａ）の１－１断面を示す図面代用写真。 コルゲート管の製造装置を示す概略図。 コルゲータの金型の成形面を示す平面図。 （ａ）比較例１の発泡管を示す縦断面図、（ｂ）発泡管の横断面図。 （ａ）図５（ａ）の枠Ａに対応する部分を拡大して示す図面代用写真、（ｂ）図５（ｂ）の枠Ｂに対応する部分を拡大して示す図面代用写真。

＜実施形態＞
以下、図１～図４を参照して、一実施形態について説明する。
まず、複合管１０の構成について説明する。
図１に示すように、複合管１０は、給水給湯用管１１と、給水給湯用管１１の外周を覆うコルゲート管１２とを備えている。コルゲート管１２は、給水給湯用管１１を外力から保護したり、給水給湯用管１１を紫外線等から保護したり、給水給湯用管１１内の湯水を保温したりするためのものである。

給水給湯用管１１は樹脂材料により構成されている。当該樹脂材料としては、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、並びに塩化ビニル等が挙げられる。当該樹脂材料は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、給水給湯用管１１を構成する樹脂材料には、他の添加剤が含有されていてもよい。なお、本実施形態の給水給湯用管１１は架橋ポリエチレン製である。

コルゲート管１２の外周面は、山部１２ａと、山部１２ａよりも外径の小さい谷部１２ｂとが、コルゲート管１２の軸線方向（図１（ａ）の左右方向、図１（ｂ）の紙面表裏方向）において交互に設けられた蛇腹状をなしている。なお、コルゲート管１２の内周面は、外周面よりも凹凸の度合いが小さい蛇腹状をなしている。

コルゲート管１２は、基管２１と、基管２１の外周面を覆う被覆層（フィルム）２２とを備えている。基管２１を構成する樹脂材料としては、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、ポリウレタン、エチレンプロピレンジエンゴム、並びにこれらの混合物が挙げられる。基管２１を構成する樹脂材料には、他の添加剤が含有されていてもよい。

被覆層２２を構成する樹脂材料としては、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、並びに塩化ビニル等が挙げられる。当該樹脂材料は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、被覆層２２を構成する樹脂材料には、他の添加物が含有されていてもよい。

なお、本実施形態の被覆層２２は、青色又は赤色に着色されたポリエチレン製であって、コルゲート管１２の外観を優れたものとしたり、コルゲート管１２を給水用と給湯用とで色分けしたり、基管２１の外周面を外力や雰囲気から保護したりするためのものである。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態において、コルゲート管１２の基管２１は発泡管であって、１０倍以上（好ましくは１５倍以上、より好ましくは２０倍～３０倍）の発泡倍率を有する独立気泡の発泡ポリエチレン製である。したがって、基管２１を構成する樹脂材料の内部には、多数の気泡（独立気泡。図面中の淡色部分）が形成されており、コルゲート管１２による給水給湯用管１１の保温効果や衝撃緩和性能を高めている。

多数の気泡のうちの少なくとも一部は、径方向に細長い換言すれば軸線方向及び周方向よりも径方向に長い、米粒様詳しくは長粒米様の外形を呈している。径方向に細長い気泡の数は、基管２１の内周側において多く、外周側においては少なく、最外周においては殆ど発現されていない。

径方向に細長い気泡は、径方向及び軸線方向並びに周方向のうちの少なくとも一方向において、複数（好ましくは３つ以上、より好ましくは４つ以上、理想的には５つ以上）が隣接して配置されている。基管２１の製品体積のうち、径方向に細長い気泡が占める割合は、２０％以上（好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上、理想的には８０％以上）である。

径方向に細長い気泡のうちの少なくとも一部（好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、理想的には９０％以上）は、径方向への長さと軸線方向への長さとの比が２：１～７：１である。

径方向に細長い気泡は、径方向には変形し難くかつ軸線方向には変形し易い。したがって、多数の気泡のうちの少なくとも一部が径方向に細長い基管２１は、蛇腹状であることも相俟って、径方向での圧縮荷重に強くてなおかつ軸線方向での伸縮が容易となる。

これら効果は、基管２１の製品体積において、径方向に細長い気泡が占める割合が多くなればなるほど高くなり、また径方向に細長い気泡が密集すればするほど高くなり、さらには径方向に細長い気泡における径方向への長さと軸線方向への長さとの比が２：１～７：１（好ましくは３：１～６：１、より好ましくは４：１～５：１）であればより高くなる。

次に、複合管１０の製造装置５０について説明する。
図３に示すように、製造装置５０は、図面の左側（上流側）から右側（下流側）へ向けて給水給湯用管１１を移動させつつ、給水給湯用管１１の外周にコルゲート管１２を形成することで複合管１０を製造する。

製造装置５０は、繰り出し機５１、押出機５２（ダイ５２ａ）、コルゲータ５３、押出機５４（ダイ５４ａ）、冷却槽５５及び引き取り機５６を上流側から同順に備えている。

繰り出し機５１は、給水給湯用管１１を下流側に繰り出すためのものである。押出機５２は、コルゲート管１２の基管２１を形成するための溶融状態の樹脂材料（以下「基管用樹脂材料」という）を、クロスヘッドタイプのダイ５２ａから給水給湯用管１１へと押し出すためのものである。基管用樹脂材料には、当該基管用樹脂材料の発泡反応を促進するための発泡剤が注入又は混練されている。発泡剤としては、化学発泡剤を用いてもよいし、物理発泡剤を用いてもよいし、化学発泡剤及び物理発泡剤を併用してもよい。ダイ５２ａからは基管用樹脂材料が、給水給湯用管１１の外周面に向けて円筒状に押し出される。

図４に示すように、コルゲータ５３は、２つに分割して構成された金型（モールドブロック）６０を備えている。なお、図４では、一方の金型６０の成形面６１を示している。図示は省略するが、コルゲータ５３は、左右両側においてそれぞれ設けられた循環経路に沿って並設された複数の金型６０を備えている。コルゲータ５３は、押出機５２（ダイ５２ａ）からの基管用樹脂材料の押し出しに同期して、複数の金型６０を循環させる。なお、押出機５２（ダイ５２ａ）からの基管用樹脂材料の吐出速度は、金型６０の循環速度よりも速い。

金型６０の成形面６１は断面半円環状である。成形面６１には、コルゲート管１２の山部１２ａにおいて基管２１の対応部分を成形する半円環状の凹部６２と、同じく谷部１２ｂにおいて基管２１の対応部分を成形する半円環状の凸部６３とが、軸線方向において交互に設けられている。凹部６２には、図示しない吸引装置により凹部６２内の空気を吸引する吸引溝６２ａが設けられている。

コルゲータ５３は、左右２つの金型６０を互いに接近させるとともに、成形面６１を給水給湯用管１１の外周面に供給された基管用樹脂材料に対して接触させる。金型６０は、成形面６１により基管用樹脂材料を圧縮しつつ当該基管用樹脂材料を成形するとともに、金型６０を循環させることで、基管用樹脂材料及び給水給湯用管１１を下流側へと移動させる。

このとき、図示しない吸引装置により吸引溝６２ａを通じて金型６０の凹部６２内の空気を吸引することで、金型６０の凹部６２内は負圧とされる。これにより、基管用樹脂材料は、径方向の外側へ向かって変形するとともに、外周面が凹部６２によって成形される。そして、コルゲート管１２の山部１２ａに対応する部分と同じく谷部１２ｂに対応する部分とが、軸線方向において交互に設けられた蛇腹状の基管２１が成形される。

図３に示すように、押出機５４は、コルゲート管１２の被覆層２２を形成するための溶融状態の樹脂材料（以下「被覆層用樹脂材料」という）を、クロスヘッドタイプのダイ５４ａから基管２１へと押し出すためのものである。ダイ５４ａからは、被覆層用樹脂材料が、基管２１の外周面に向けて円筒状に押し出される。

このとき、押出機５４に設けられた図示しない吸引装置により、ダイ５４ａにおいて被覆層用樹脂材料と基管２１との間の空気が吸引される。これにより、被覆層用樹脂材料が、径方向の内側へ向かって変形するとともに基管２１の外周面に密着して、基管２１の外周面を被覆する被覆層２２が形成される。つまり、コルゲート管１２が形成される。

押出機５４（ダイ５４ａ）を通過した給水給湯用管１１及びコルゲート管１２すなわち複合管１０は、冷却槽５５を通過する際に冷却される。これにより、コルゲート管１２が硬化し、引き取り機５６によって引き取られるとともに、図示しない巻き取り機によって巻き取られる。

本実施形態の製造装置５０によれば、金型６０の凹部６２において軸線方向の前後で対向して位置する一対の円環状の壁６２ｂが、発泡された基管用樹脂材料の軸線方向への移動を妨げるため、基管２１の内部に発生する気泡（図２参照）は、軸線方向よりも比較的余裕のある径方向に大きくなり易い。したがって、金型６０の凹部６２内において径方向に所謂真空引きされることや、押出機５２（ダイ５２ａ）からの基管用樹脂材料の吐出速度がコルゲータ５３における金型６０の循環速度よりも速いことも相俟って、径方向に細長い気泡が多数発現される。

＜比較例＞
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、比較例１（非特許文献１）の複合管１００を示している。複合管１００は、上記実施形態の給水給湯用管１１と同様な給水給湯用管１０１と、給水給湯用管１０１の外周面を覆う発泡管１０２とを備えている。発泡管１０２は、基管１１１と、基管１１１の外周面を覆うポリエチレンフィルム１１２とを備えている。

基管１１１は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの化学発泡による発泡体よりなるシートを円筒状に折り曲げ、周方向において突き合わされた端面同士を溶着したものである。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、基管１１１において気泡（独立気泡。図面中の淡色部分）は、軸線方向に多少細長くなっている。したがって、基管１１１（発泡管１０２）は、径方向での圧縮荷重に強いとは言い難いし、軸線方向での伸縮が容易であるとも言い難い。

＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。
・コルゲート管１２の基管２１には、連続気泡が形成されていてもよいし形成されていなくてもよい。

・上記実施形態において複合管１０は、押出機５２、コルゲータ５３及び押出機５４に給水給湯用管１１を挿通させつつコルゲート管１２の形成を行う所謂インライン成形により製造されていたが、これを変更し、コルゲート管１２を単体で製造した後、後工程にてコルゲート管１２に給水給湯用管１１を通管させて複合管１０を得るようにしてもよい。

・コルゲート管１２（基管２１）において、内周面が蛇腹状とならないように（軸線方向に平滑となるように）、各種製造条件を変更すること。

・コルゲート管１２（基管２１）において、外周面及び内周面が蛇腹状とならないように（軸線方向に平滑となるように）、各種製造条件を変更すること。

・給水給湯用管１１とコルゲート管１２との間に、コルゲート管１２の伸縮を滑らかにするための中間層（フィルムや潤滑剤）を配置すること。

・コルゲート管１２から被覆層２２を削除して、基管２１の外周面を露出させること。この場合、基管用樹脂材料に着色料を混合する等して、青色又は赤色に基管２１を着色するようにしてもよい。

・湯水以外の他の流体（燃料用ガスや圧縮空気や冷媒等）を扱う複合管において具体化すること。

＜付記＞
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）山部と、前記山部よりも外径の小さい谷部とが軸線方向において交互に設けられた蛇腹状をなしている請求項１に記載の発泡管。

（２）山部と、前記山部よりも外径の小さい谷部とが軸線方向において交互に設けられた蛇腹状をなしている請求項２に記載の発泡管。

樹脂材料により構成されて円筒状をなすとともに、前記樹脂材料の内部に多数の気泡が形成された発泡管であって、前記気泡の一部又は全部が径方向に細長い発泡管と、当該発泡管に挿通された流体流通用管（給水給湯用管）とを備えた複合管。

１０…複合管、１１…給水給湯用管、１２…コルゲート管（ａ…山部,ｂ…谷部）。

２１…基管、２２…被覆層。

５０…製造装置、５１…繰り出し機、５２…押出機（ａ…ダイ）、５３…コルゲータ、５４…押出機（ａ…ダイ）、５５…冷却槽、５６…引き取り機。

６０…金型、６１…成形面、６２…凹部（ａ…吸引溝,ｂ…壁）、６３…凸部。

１００…複合管、１０１…給水給湯用管、１０２…発泡管。

１１１…発泡管、１１２…ポリエチレンフィルム。

Claims (5)

1. 樹脂材料により構成されて円筒状をなすとともに、前記樹脂材料の内部に多数の気泡が形成された発泡管であって、前記気泡の一部又は全部が径方向に細長い発泡管。
2. 径方向に細長い前記気泡は、径方向への長さと軸線方向への長さとの比が２：１～７：１である請求項１に記載の発泡管。
3. 製品体積のうち、径方向に細長い前記気泡が占める割合が２０％以上である請求項１又は請求項２に記載の発泡管。
4. 山部と、前記山部よりも外径の小さい谷部とが軸線方向において交互に設けられた蛇腹状をなしている請求項３に記載の発泡管。
5. 円筒状の金型内で樹脂材料を発泡させることで発泡管を成形する製造方法であって、前記金型内には発泡された樹脂材料が軸線方向へ移動することを阻害するための円環状の壁が軸線方向の前後に設けられている発泡管の製造方法。

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