JP2626391B2 - ポリブテン樹脂異形管およびその製造方法 - Google Patents

ポリブテン樹脂異形管およびその製造方法

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JP2626391B2
JP2626391B2 JP3346958A JP34695891A JP2626391B2 JP 2626391 B2 JP2626391 B2 JP 2626391B2 JP 3346958 A JP3346958 A JP 3346958A JP 34695891 A JP34695891 A JP 34695891A JP 2626391 B2 JP2626391 B2 JP 2626391B2
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pipe
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秀樹 松永
雅一 大北
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリブテン樹脂異形管
およびその製造方法に関する。より詳しくは、曲げ加工
による変形、表面悪化および残留歪みのない強度特性に
優れたポリブテン−1異形管およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】プラスチック管、特にポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリブテン等の熱可塑
性樹脂管を湾曲させて異形管を製造する方法として、従
来は、押出成形機から押し出され冷却固化したプラスチ
ック管を局所的にヒーターで再加熱した後、型枠にはめ
込み、軟化した局所部においてプラスチック管を湾曲さ
せ、冷却風などによって冷却して硬化させていた。
【0003】また、プラスチック管を湾曲させて異形管
を製造する方法として、押出成形機から押し出され冷却
固化したプラスチック管を、温水中で再加熱して軟化さ
せ曲げ加工する方法も提案されている(特開平3−1982
2 号公報) 。
【0004】しかし、上記のヒーターによる局所加熱軟
化後に曲げ加工する従来方法では、プラスチック管に局
所的に湾曲を連続して形成することによって樹脂異形管
を成形しているために、全体としての湾曲形状が目的の
形状にならない場合がある。さらに、再加熱する際に肉
厚方向に温度差が生じて成形品の寸法精度が悪くなった
り、表面に凹凸が生じたり、あるいは管に対する応力が
偏在するため応力をかけ過ぎると管が変形したり、残留
歪みが生じたりするという問題点がある。
【0005】また、プラスチック管を温水中で再加熱し
て軟化させ曲げ加工する従来法では、軟化状態において
目的の形状に曲げ加工しても、型からはずして冷却する
と、あるいは冷却してから型からはずしても、ポリブテ
ン管の場合は曲げ状態を保持できない。また、異形管成
形装置の構造が複雑になって大型化し、さらに機器の保
守の面で煩雑であるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、寸法
精度および表面状態がよく、残留歪みのないポリブテン
−1異形管、および該異形管を簡便に製造する方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】ポリブテン−1 (以下、
ポリブテンあるいはPB-1と称することがある) からなる
管は、耐クリープ性、耐環境応力亀裂性に優れ、かつ柔
軟性、強靱性および耐熱性を備えているので、給水用、
給湯用、ガス用、排水用等の各種の管として利用されて
いる。ポリブテン−1には2種の結晶型が存在し、溶融
状態から固化すると、初めに準安定なII型 (正方晶系変
態)となり、続いて数日間にわたってゆっくりと安定な
I型 (六方晶系変態)に結晶転移することが知られてい
る。
【0008】従来、ポリブテン成形品の製造において、
この転移中の変形は望ましくないとして転移を促進する
手段が取られてきたが、本発明では、この転移を異形管
の成形に積極的に利用するものである。本発明者らは、
II型からI型への転移率が一定以下の状態で曲げ加工す
れば、寸法精度および表面状態が良く、残留歪みのない
ポリブテン異形管を製造できること、および、この条件
を満たすようなポリブテン管は、曲がり部分の配向度で
特定できることを見い出し、本発明を完成させた。
【0009】すなわち、本発明の要旨は、曲がり部分の
ポリブテン−1の配向度が60%以下である、ポリブテン
−1樹脂からなる異形管、にある。
【0010】上記異形管は、ポリブテン−1のII型から
I型への結晶転移率が50%以下の状態で曲げ加工するこ
とにより製造できる。
【0011】本発明において結晶転移率は、次に述べる
方法で求めることができる。
【0012】X線(CuKα線)を厚さ3mmの板状のポ
リブテン試験片に入射させて、散乱X線をカウンターで
計数する。X線回折測定は、試験片を固定し、カウンタ
ーを2°/分で2θ=5°〜25°だけ2θ回転させて
行う。次にX線干渉図より2θ=10.0°のI型結晶によ
る (110)反射のX線強度 (Ia)と2θ=11.7°のII型
結晶による (200)反射のX線強度(Ib)とを求め、式
1よりポリブテンの結晶転移率を計算する。
【0013】 結晶転移率=(Ia×2)/(Ia×2+Ib)×100 (%)…(1) ポリブテン樹脂の曲がり部分の配向度は、ポリブテン分
子鎖の結晶中での向きの均一さを意味し、次に述べる方
法で求めることができる。
【0014】図1に示したように、X線カウンターをP
B−1の(110)反射2θ=10.0°に固定し、X線(Cu
Kα線)を厚さ3mmの板状試験片に入射させて、散乱X
線をカウンターで計数する。X線回折測定は、図1のよ
うに、試験片をその試料面法線のまわりに20°/分でβ
=0°〜 360°だけβ回転させて行う。得られたX線干
渉図は図2のようになる。このX線干渉図のピークの半
価幅(α°)を求め、式2よりPB−1の配向度を計算
する。
【0015】 配向度=(180 °−α°) /180 °×100 (%) ……(2)
【0016】
【作用】本発明においては、ポリブテン−1異形管を直
管の曲げ加工により製造する際、前述のような変形、表
面悪化および残留歪みが生じないようにするために、ポ
リブテン−1の結晶転移を利用する。ポリブテン管は、
押出成形等の溶融後冷却固化した直後は、準安定なII型
結晶である。このII型結晶の状態において応力をかけ変
形し、その形状を固定した状態で結晶転移を完了させ安
定なI型結晶とすれば、II型の結晶状態で受けた変形は
その形状のまま固定され、しかも変形時に受けた歪みは
緩和されてなくなっている。このように変形時の歪みを
残さずにポリブテン異形管を製造するには、曲げ加工後
のポリブテン−1の曲がり部分の配向度が60%以下にな
るように、直管を成形後にII型からI型への結晶転移率
が50%以下の状態で曲げ加工すればよい。
【0017】本発明において用いるポリブテン−1は、
ブテン−1をチーグラー触媒系で重合することにより得
られる結晶性の樹脂であり、ブテン−1の単独重合体で
あっても、あるいは結晶性を損なわない限り少量の共重
合成分、例えばエチレン、プロピレン等のα−オレフィ
ンを共重合させたものでもよい。また、ポリブテン−1
に慣用の各種配合剤、例えば耐候安定剤、耐熱安定剤、
スリップ剤、核剤、顔料、染料、潤滑剤等をポリブテン
−1の性質を損なわない範囲で添加しておいてもよい。
【0018】本発明の異形管を製造するには、ポリブテ
ン−1のII型からI型の結晶転移率が50%以下の状態に
おいて曲げ加工をする。例えば、上記ポリブテン−1を
押出成形後冷却固化して直管を製造し、II型からI型へ
の結晶転移率が50%以下の間にこの直管を曲げ加工す
る。直管の製造は、押出成形法によるのが好ましいが、
これに限定されるものではない。例えば、射出成形法、
圧縮成形法、ブロー成形法によってもよい。曲げ加工は
結晶転移率が50%以下の状態で行うが、この状態ではポ
リブテン−1は特に加熱しなくても加工は容易である。
曲げ加工は通常の方法によればよく、応力をかけ変形し
た後は型枠にはめ込む等の手段により変形形状を固定
し、数日間静置して結晶転移を完了させる。
【0019】結晶転移率は前述の方法により測定するこ
とができるが、実際の製造においては、次のように溶融
再結晶化後の時間を結晶転移率50%以下の状態の目安と
することもできる。すなわち、本発明者らは、ポリブテ
ン−1のII型からI型への結晶転移速度が温度に依存す
ること、および、一定の温度での結晶転移速度を定量し
うることを見い出した。この結晶転移速度は、温度によ
り影響を受け、融点から室温までの温度範囲では温度が
低い方が結晶転移が速くなり、逆に室温より低温側では
温度が低い方が結晶転移が遅くなる。すなわち、結晶転
移は室温付近で最も速くなる。例えば、室温(23℃)に
おいてはポリブテン−1の溶融再結晶化後5時間以内で
あれば結晶転移率50%以下の状態であり、50℃での結晶
転移速度は、23℃での転移速度の約25分の1である。従
って、成形後の直管をオーブンあるいは恒温水槽内で50
℃で静置すれば、5日間は曲げ加工後に歪みを残さずに
ポリブテン異形管を成形できる。
【0020】このように結晶転移率50%以下の状態で曲
げ加工して得たポリブテン異形管は、その曲がり部分の
ポリブテン−1の配向度が60%以下である。曲がり部分
の配向度が60%を超えるような曲げ加工をすると、曲げ
加工時に生じた歪みのために、成形した異形管は強度特
性が劣り、偏平等の変形が生じたり表面状態が悪いもの
となる。曲がり部分の配向度が60%を超えるようなポリ
ブテン管は、PB−1のII型からI型への結晶転移率が
50%を超える状態で曲げ加工した場合に形成され、曲げ
加工により生じた歪みが十分に緩和されないので、上記
したような欠点が生じる。例えば、PB−1を溶融押出
成形後、室温において5時間を超えてから、あるいは50
℃において5日間を越えてから曲げ加工をすると、結晶
転移率が50%を越えた状態で曲げられることになるの
で、成形後のPB−1異形管の曲がり部分の配向度は62
%以上となり、曲げ加工時の歪みが十分に緩和されず、
寸法精度、表面状態および強度特性が劣る。
【0021】通常の押出成形法でPB−1直管を成形し
た場合、JIS−K6778に規定されたパイプのう
ち、外径42mm以下の小径のPB−1直管の配向度は55〜
60%程度であり、外径が42mmより大きく 114mm以下の大
径のPB−1直管の配向度は50〜60%程度である。
【0022】これらのPB−1直管を、従来の異形管製
造方法により、応力を加えて曲げ加工すると、特に、曲
げ加工部の外側では延伸されることによって顕著に配向
度が増大する。その結果、従来法による曲げ加工後のP
B−1異形管の配向度は62%以上となる。すなわち、従
来の異形管の製造方法では、I型への結晶転移が完了し
てからの曲げ加工であるため、曲げ部分の配向は緩和さ
れず、曲げ加工して得た異形管の曲がり部分の配向度は
62%以上となる。
【0023】
【実施例】以下の実施例および比較例において、原料P
B−1樹脂は三井石油化学工業 (株) 製のポリブデン−
1樹脂 (商品名 P1404C)を使用した。異形管の素材とな
るPB−1直管には、樹脂温度= 170℃、押出回転数=
21rpm 、押出速度=2m/分で押出し、減圧水槽で外径
規制を行い、水温25℃の冷却水槽で冷却して得た外径42
mm、肉厚3.3mm のPB−1管を用いた。また、PB−1
のL字形異形管の曲げ部分は、すべて曲げ角度90°、曲
げR=50となるように曲げ加工した。
【0024】
【実施例1】押出成形後、時間をおかずに (結晶転移率
0%) 応力をかけてPB−1直管を曲げ加工用型枠には
め込み、それから7日間静置してPB−1のL字形異形
管を得た。曲がり部分の配向度は56%であった。
【0025】
【実施例2】押出成形後、23℃の恒温室内で5時間静置
してから(結晶転移率35%)、応力をかけてPB−1直
管を曲げ加工用型枠にはめ込み、それから7日間静置し
てPB−1のL字形異形管を得た。曲がり部分の配向度
は58%であった。
【0026】
【実施例3】押出成形後、50℃のオーブン内で4日間静
置してから(結晶転移率40%)、応力をかけてPB−1
直管を曲げ加工用型枠にはめ込み、それから7日間静置
してPB−1のL字形異形管を得た。配向度は58%であ
った。
【0027】
【実施例4】押出成形後、50℃のオーブン内で5日間静
置してから(結晶転移率45%)、応力をかけてPB−1
直管を曲げ加工用型枠にはめ込み、それから7日間静置
してPB−1のL字形異形管を得た。配向度は59.5%で
あった。
【0028】
【比較例1】押出成形後、23℃の恒温室内で10時間静置
してから(結晶転移率70%)、応力をかけてPB−1直
管を曲げ加工用型枠にはめ込み、それから7日間静置し
てPB−1のL字形異形管を得た。配向度は63%であっ
た。
【0029】
【比較例2】押出成形後、50℃のオーブン内で8日間静
置してから(結晶転移率65%)、応力をかけてPB−1
直管を曲げ加工用型枠にはめ込み、それから7日間静置
してPB−1のL字形異形管を得た。配向度は62%であ
った。
【0030】上記の実施例品および比較例品についてL
字曲げ部分の外観・形状および加熱伸縮率、引張り伸び
を測定した結果を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】表1に示す試験結果から明らかなように、
本発明のL字形異形管においては、曲げ部外観・形状が
良好で、加熱時の伸縮は0に近い非常に小さい値であ
り、また引張り強度特性も優れている。これは、L字形
に曲げた時に生じた歪みが結晶転移するまでに緩和され
て、歪みがなくなっていることを示す。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、寸法精度および表面状
態がよく、残留歪みのないポリブテン異形管を得られ
る。従って、ポリブテンが本来有している耐クリープ
性、耐環境応力亀裂性、柔軟性、強靱性、耐熱性等の性
質を合わせもつことにより、さらに利用分野の拡大を図
れることができ、有用な発明である。
【0034】本発明のポリブテン異形管は、上記のよう
に物性の面で優れていることに加え、製造面でも有利で
ある。すなわち、簡単な設備で製造でき、かつ製品歩留
りも良い。また、例えば50℃以上に静置しておけば5日
間は曲げ加工可能であるというように、曲げ加工しうる
期間を調節することができ、作業能率が著しくよいとい
う利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】PB−1の配向度を測定するためのX線回折法
の説明図である。
【図2】X線回折測定により得られるX線干渉図の1例
である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 曲がり部分のポリブテン−1の配向度が
    60%以下である、ポリブテン−1樹脂からなる異形管。
  2. 【請求項2】 ポリブテン−1のII型からI型への結晶
    転移率が50%以下の状態で曲げ加工することを特徴とす
    る請求項1記載の異形管の製造方法。
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