JP2848550B2 - プラスチツク管に方向性を付与する装置及びこの装置により製造され方向性を付与されたリブ付きのプラスチツク管 - Google Patents

プラスチツク管に方向性を付与する装置及びこの装置により製造され方向性を付与されたリブ付きのプラスチツク管

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はプラスチック管の方向性付与の方
法及び装置に関し、これにおいては素材管は押出し機で
作られ、コルゲーターのような可動型を設けられた管成
型装置内に供給され、管はマンドレル上方に前記型を有
するコルゲーター内を前方に輸送され、管はマンドレル
に沿って更にコルゲーターから送り出され、この方法に
より方向性を付与されたリブ付きのプラスチック管が製
造される。
【０００２】プラスチック製品の方向性付与とは、ある
方向におけるプラスチック材料の分子に方向性を付与さ
せ、これにより前記方向におけるプラスチックの引張り
強度を増加させ伸びを減少させることにより、前記方向
における前記製品の強度を増加させることを意味する。
筒状製品に適用された方向性付与が半径方向に行われた
ときは（半径方向の方向性付与）、これにより例えば管
の圧力抵抗が増加し、又は管の長手方向の場合は（軸方
向の方向性付与）、これにより例えば管の引張り強度が
増加し、或いは両方向に行われる（２軸方向性付与）。
【０００３】方向性を付与されないプラスチック波形管
又はリブ付き管の製造はよく知られた技術である。例え
ばフィンランド特許第６０８２５号、第７４６５４号及
び第７７４０５号参照。方向性付与によるリブ付き管の
特性の改善もまた公知である。例えば公告ＷＯ ９０／
０２６４８参照。通常のプラスチック管の方向性付与技
術は、例えば公告ＤＥ ２３５７２１０（Ｐｅｔｚｅｔ
ａｋｉｓ）に開示されている。
【０００４】コルゲーターが使われるプラスチック管の
製造のための公知の方法及び装置においては、型から押
し出された融けた筒状素材は、可動型の手段（鋳造成
型）により成型され冷却される。プラスチック材料は迅
速に凝固するように作らねばならないので、冷却を補助
するために内部のマンドレルがしばしば使用される。動
いている連鎖型により非常に効果的な熱伝達が得られ
る。典型的には、ＰＶＣ管の製造において、例えば、材
料の温度は供給段階において２００°Ｃであり、型の手
段により約５０°Ｃに冷却される。通常の管の半径方向
の方向性付与の際は、材料は円錐状に広がっていく第２
のマンドレル上に強制され、従って管の壁が引張られ、
プラスチック分子は半径方向及び軸方向にも方向性を付
与される（２軸方向性付与）。条件により、２段階又は
それ以上の段階で別々に異なった方向性を与えることに
より２軸方向の方向性付与を行うことができる。
【０００５】公知の方向性付与技術は、管をできるだけ
急速に方向性付与温度に冷却する目的で、管を外側で冷
却することを特徴とする。その後で、管は、例えば引張
り装置により次の処理段階、例えば方向性付与ステーシ
ョンに輸送され、ここで方向性付与が行われる。方向性
付与温度は、プラスチックのガラス転移温度より約１０
−３０°Ｃ高いことが好ましい。重要なことは、管壁に
おける温度傾斜が一様なことである。
【０００６】この状態の管が広がっていくマンドレル部
分上で引張られることにより方向性を付与されるとき
は、マンドレルとプラスチック管との間に大きな摩擦力
が発生する。これに反して、公知の装置においては、柔
軟な管は潤滑なしでマンドレル上の引張りに抵抗しない
（ＤＥ ２３５７２１０参照）。公知のプラスチック管
製造ラインにおいては、管の冷却と輸送とは別の装置に
より行われ、この状況では管の熱処理と機械的強度とに
相当な注意を払わねばならない。
【０００７】本発明の目的は、公知の解答の欠点が避け
られるプラスチック管の方向性付与の方法及び装置を得
ることである。これを達成するために、本発明の方法及
び装置は、コルゲーターの延長部を形成している円錐状
に広がっていくマンドレルの手段により、前記コルゲー
ターの直後で半径方向に方向性を付与することを特徴と
する。本発明の方法は、通常のコルゲート管の製造より
も短いコルゲーター又はより中庸な冷却を使用できる。
例えばＰＶＣに対しては、方向性付与温度は９０−１１
０°Ｃの範囲内である。管壁を均一にコルゲーターのこ
の温度にすることが比較的薄い管壁の製造の前提であ
り、このため、正確にリブを付けられた管が本発明の方
法による方向性付与に特に適している。また、本発明の
一理念は、コルゲーターにおける型とプラスチックとの
間にややきつい圧力があるため、及び一方では型がプラ
スチックに関して少しも滑らないことのため、コルゲー
ター直後の、及び部分的にこの中にある場合でも、広が
っていくマンドレルによる方向性付与の実施が最も有利
な製造段階であり、ここでこれを成し遂げうることであ
る。コルゲーター内で、広がっていくマンドレルは、例
えば冷却中に生ずるプラスチックの収縮のみを補償で
き、実際の方向性付与はコルゲーターの外部において生
ずる。
【０００８】本発明のその他の有利な実施例及び装置
は、後述の実施態様に説明される事項を特徴とする。
【０００９】本発明は、本発明の装置を断面図で示す付
属図面を参照した例示の手段により以下詳細に説明され
るであろう。
【００１０】図面において、素材管を形成する押出し機
の型が番号１で示される。この段階では熔融状態にある
プラスチック材料２が、それ自体公知のコルゲーター内
に型に沿って圧入される。コルゲーターは、矢印の方向
にエンドレスチェーン状に動き得る型３を持つ。最初の
管形成はコルゲーター内のマンドレル４と型３との間で
行われ、この際は、プラスチック管の外面は、上下の型
３の手段により所望の形状、例えばリブを有する形状に
形成される。しかし、本発明の観点からは、管を形成す
るように作られた型の外側形状はどうかということ；そ
の形状は本発明より離れずに平滑になしうることが重要
である。主要な事項は、コルゲーターの動いている型が
管を前方に輸送することである。通常のコルゲーターで
使用される管の冷却は、できるだけ少しとするか、又は
全く使用しない。
【００１１】プラスチック管はマンドレル４に沿ってコ
ルゲーター内で摺動し、このマンドレルは円錐角αで円
錐状に広がる部分５としてコルゲーター下流側に連続
し、この部分においてプラスチック管７の方向性付与が
行われ、この間、管は最初の形成後の柔軟なままであ
る。広がるマンドレルの直径は、コルゲーターにより製
造される管の直径の例えば１.１倍から１.５倍であり、
前記直径の１.６倍が有利である。方向性を付与された
管の直径とそのリブの高さとの比率Ｄ１／Ｔ１は、コル
ゲーターから出てくる広げられない管の対応した比率Ｄ
／Ｔ（図３）よりも大きいであろう。
【００１２】型３とコルゲーター内に置かれた管との間
には摩擦がないが、型は管を前方に押しながらこれと共
に動くので、型、広がっていくマンドレル、及び実質的
に未冷却の管の組合せがプラスチック管における分子の
方向性を付与するであろうということが見いだされ；こ
の目的で、冷却装置、引張り装置等のような空間を取る
別の装置が従前から要求されていた。
【００１３】本発明により、コルゲーターから出てくる
管はこれがマンドレルの円錐部分５において離れるとき
に少なくも半径方向に方向性を付与されるようにマンド
レルを適切に形成することにより、方向性の付与が達成
される。マンドレルの円錐部分５の円錐角αと長さとは
条件及び所望の最終結果とによって変更できる。主な事
項は、円錐部分５がマンドレル４の直接の延長部、又は
マンドレル４に取り付けられた別のマンドレルのいずれ
であるにしろ、円錐部分５がコルゲーター直後から始ま
り、互いに向き合う型３がこの点において管から離され
かつ分離されることが有利である。また、管がコルゲー
ターから出てくる速度より高速で引かれるならば、管の
分子構造における方向性を同時に与えることができる。
この状況においては、管は自動的に軸方向に方向性が付
与され、これは管の耐久性の点で有利である。いかなる
速度においても、管引き装置９は管の後処理用に必要で
あり、管に軸方向の方向性付与を作り又は作らないよう
にするその引張り速度の調整は、熟練技術者に明らかで
ある。
【００１４】必要であるならば、管部分８においてマン
ドレル部分６が冷却され、ここで称呼寸法の管が前方に
送られ、仕上げられ、十分に平滑な内面を作る。
【００１５】型とプラスチック管との間のきつい接触の
維持、及びこれによる管の半径方向の拡張は、図２に示
されるように、マンドレルとプラスチック管との間に、
マンドレル内で水のような流体１０を圧送することによ
り強化され、又は確保される。液体層１０とプラスチッ
ク管７とは矢印で示された同じ方向に運動する。かかる
流体圧力の手段により、管は冷却用型にきつく押し付け
られ、一方、管とマンドレルとの間の潤滑が得られる。
液体の圧力は、潤滑用薄層１０を破ることなくマンドレ
ル領域内における管の拡張をちょうど作るだけのもので
あることが有利である。この場合、プラスチック管の実
際の半径方向の方向性付与及び拡張が、管とマンドレル
との間の液圧の手段により作られる。例えば、コルゲー
ターのマンドレル４内に設けられた導管及びこれに液体
を供給するポンプ（図示せず）が液体薄層１０を作るた
めに必要である。マンドレル４の表面上への液体の供給
点は条件に依存し、水が使われるときはその沸騰点の超
過に注意しなければならない。
【００１６】広がっていくマンドレル５ｓ及びこれに続
く基準用マンドレル６の表面には溝が付けられることが
有利である。少なくも基準用マンドレルの溝１１の断面
は前方に行くに従って減少することが好ましい。この場
合は、液層１０の液体がマンドレル５ｓ及び６に沿って
流れるとき、溝１１のためにプラスチックの移動方向に
おける液体の圧力損失が増加する。従って、プラスチッ
ク管８とマンドレル６との間の液層は徐々に無くなり、
マンドレル６の端部においては、プラスチック管８がマ
ンドレルと密に接触しマンドレルにより管の仕上げられ
た平滑な内面にされるまでに至る。
【００１７】マンドレルの形状を作る際は、プラスチッ
クの等級、製造速度、温度、及び当然ながら所望の方向
性付与の程度を考慮しなければならない、広げられた首
部分の「自然の形状」は、管の各等級について数学的又
は経験的のいずれかにより決定することができ、前記自
然形状は、摩擦を最小にし、これによりマンドレル上で
の潤滑液層の連続を確保するようなものである。広がる
部分５ｓにおけるマンドレル用に適した典型的な一形状
は、図２による緩やかに傾斜しているＳであり、これ
は、例えば宙吹きに関連したブロウ成形法においてプラ
スチックフィルムにより得られる形状である。このよう
な条件においては、液層１０が破れる危険が最小である
ことが示されている。
【００１８】本発明の異なった実施例は上述の例には限
定されず、以下の実施態様の範囲内で変更し得ることが
熟練技術者に明らかである。
【００１９】本発明の実施態様は次の通りである。
【００２０】１．素材管（２）を押出し機で作り、コル
ゲーターのような可動型（３）を設けられた管成型装置
内に供給し、管をマンドレル（４）上方で前記型を有す
るコルゲーター中に前方に輸送し、管をマンドレルに沿
って更にコルゲーターから送り出す、プラスチック管に
方向性を付与する方法にして、プラスチック管（７）が
前記コルゲーターの延長部を形成している円錐状に広が
っていくマンドレル（５；５ｓ）の手段によりコルゲー
ターの直後において半径方向に方向性が付与されること
をことを特徴とする方法。
【００２１】２．プラスチック管（７）は、コルゲータ
ーの型（３）が管（７）の方向を有するその経路から離
れた点から始まって半径方向の方向性を付与されること
を特徴とする実施態様１に説明された方法。
【００２２】３．プラスチック管（７）は、コルゲータ
ーの製造速度よりも高速で管を引き出すことにより円錐
状に広がっていくマンドレル（５；５ｓ）によって軸方
向にも方向性を付与されることを特徴とする実施態様１
又は２に説明された方法。
【００２３】４．プラスチック管（７）の方向性付与及
び拡張が、管と円錐状に広がっていくマンドレル（５；
５ｓ）との間に液体圧力の手段によりで作られた液体層
（１０）の表面に押し付けられ行われることを特徴とす
る実施態様１ないし３に説明された方法。
【００２４】５．プラスチック管（７）の方向性付与及
び拡張が緩やかな傾斜Ｓに相当する広がっていく形状を
有するマンドレル（５ｓ）に押し付けられ行われること
を特徴とする実施態様１ないし４のいずれかに説明され
た方法。
【００２５】６．プラスチック管（７）の直径が広がっ
ていくマンドレル（５；５ｓ）の手段により１.１倍−
５倍、好ましくは１.６倍に拡張されることを特徴とす
る実施態様１ないし５のいずれかに説明された方法。
【００２６】７．広がっていくマンドレル（５；５ｓ）
及びこの後に置かれた基準用マンドレル（６）に溝（１
１）が作られ、液体層（１０）の液体がマンドレル
（５；５ｓ、６）に沿って流れるとき、マンドレル
（６）の端部においてプラスチック管（８）がマンドレ
ルと密に接触するに至るまで、溝（１１）内のその圧力
損失がプラスチック管の移動方向で増加することを特徴
とする実施態様１ないし６のいずれかに説明された方
法。
【００２７】８．コルゲーターのような可動型（３）を
設けられた管成型装置を有し、その中に素材管（２）が
押出し機の手段により供給され、そのコルゲーターの可
動型により管を前記コルゲーター内に前方に輸送しかつ
ここからマンドレル（４）上に出す、プラスチック管に
方向性を付与する装置にして、プラスチック管（７）の
半径方向の方向性を与えるためにマンドレル（４）がコ
ルゲーターから外に延びコルゲーター直後で円錐状に広
がっている（５；５ｓ）ことを特徴とする装置。
【００２８】９．マンドレル（４）の広がり（５；５
ｓ）は、コルゲーターの型（３）が管（７）の方向を有
するその経路から離れる点において開始することを特徴
とする実施態様８に説明の装置。
【００２９】１０．装置が引張り速度の調整可能な引張
り手段（９）も備え、この手段によりプラスチック管
（７）が円錐状に広がっていくマンドレル（５；５ｓ）
の上で軸方向にも方向性を付与されることを特徴とする
実施態様８に説明された装置。 １１．水圧により管（７）とマンドレル（５）との間に
液体層（１０）を作る手段を備えることを特徴とする実
施態様８ないし１０のいずれかによる装置 １２．マンドレルの円錐状の面がその広がっていく部分
（５ｓ）において緩やかに傾斜したＳの形状を有するよ
うに形成されたことを特徴とする実施態様８ないし１１
のいずれかによる装置。
【００３０】１３．広がっていくマンドレル（５；５
ｓ）の最終直径がコルゲーター側のその端部の最初の直
径の１.１倍から５倍、好ましくは１.６倍であることを
特徴とする実施態様８ないし１２のいずれかによる装
置。
【００３１】１４．広がっていくマンドレル（５；５
ｓ）及びこれに続く基準用マンドレル（６）に溝（１
１）が作られ、液体層（１０）の液体がマンドレル
（５；５ｓ、６）に沿って流れるとき、その圧力損失が
プラスチック管の移動方向で増加することを特徴とする
実施態様８ないし１３のいずれかに説明された装置。
【００３２】１５．少なくも基準用マンドレル（６）に
設けられた溝（１１）の断面が移動方向において減少す
ることを特徴とする実施態様８に説明の装置。
【００３３】１６．コルゲーター内で形成されるプラス
チック管（７）が円錐状に広がっていくマンドレル
（５；５ｓ）の手段により半径方向に方向性を付与さ
れ、方向性付与された管の直径（Ｄ１）とそのリブの高
さ（Ｔ１）との間の比率がコルゲーターから出てくる未
拡張の管の対応する比率（Ｄ、Ｔ）よりも大きいことを
特徴とする方向性を付与されたリブ付きのプラスチック
管。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実行されたコルゲート管又は同様な管
を製造する管ラインの端部を示す。
【図２】本発明のマンドレルの１実施例の部分拡大図で
ある。
【図３】方向性を付与された管と未付与の管及びこれら
のリブの寸法を示す。

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 素材管（２）を押出し機で作り、コルゲ
    ーターのような可動型（３）を設けられた管成型装置内
    に供給し、管をマンドレル（４）上方で前記型を有する
    コルゲーター中に前方に輸送し、管をマンドレルに沿っ
    て更にコルゲーターから送り出す、プラスチック管に方
    向性を付与する方法にして、プラスチック管（７）が前
    記コルゲーターの延長部を形成している円錐状に広がっ
    ていくマンドレル（５；５ｓ）の手段によりコルゲータ
    ーの直後において半径方向に方向性が付与されることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 プラスチック管（７）は、コルゲーター
    の型（３）が管（７）の方向を有するその経路から離れ
    た点から始まって半径方向の方向性を付与されることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 プラスチック管（７）は、コルゲーター
    の製造速度よりも高速で管を引き出すことにより円錐状
    に広がっていくマンドレル（５；５ｓ）によって軸方向
    にも方向性を付与されることを特徴とする請求項１又は
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 プラスチック管（７）の方向性付与及び
    拡張が、管と円錐状に広がっていくマンドレル（５；５
    ｓ）との間に液体圧力の手段によりで作られた液体層
    （１０）の表面に押し付けられ行われることを特徴とす
    る請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 プラスチック管（７）の方向性付与及び
    拡張が緩やかな傾斜Ｓに相当する広がっていく形状を有
    するマンドレル（５ｓ）に押し付けられ行われることを
    特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 プラスチック管（７）の直径が広がって
    いくマンドレル（５；５ｓ）の手段により１．１倍−５
    倍、好ましくは１．６倍に拡張されることを特徴とする
    請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 広がっていくマンドレル（５；５ｓ）及
    びこの後に置かれた基準用マンドレル（６）に溝（１
    １）が作られ、液体層（１０）の液体がマンドレル
    （５；５ｓ、６）に沿って流れるとき、マンドレル
    （６）の端部においてプラスチック管（８）がマンドレ
    ルと密に接触するに至るまで、溝（１１）内のそ の圧力
    損失がプラスチック管の移動方向で増加することを特徴
    とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 コルゲーターのような可動型（３）を設
    けられた管成型装置を有し、その中に素材管（２）が押
    出し機の手段により供給され、そのコルゲーターの可動
    型により管を前記コルゲーター内に前方に輸送しかつこ
    こからマンドレル（４）上に出す、プラスチック管に方
    向性を付与する装置にして、プラスチック管（７）の半
    径方向の方向性を与えるためにマンドレル（４）がコル
    ゲーターから外に延びコルゲーター直後で円錐状に広が
    っている（５；５ｓ）ことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 マンドレル（４）の広がり（５；５ｓ）
    は、コルゲーターの型（３）が管（７）の方向を有する
    その経路から離れる点において開始することを特徴とす
    る請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 装置が引張り速度の調整可能な引張り
    手段（９）も備え、この手段によりプラスチック管
    （７）が円錐状に広がっていくマンドレル（５；５ｓ）
    の上で軸方向にも方向性を付与されることを特徴とする
    請求項８に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 水圧により管（７）とマンドレル
    （５）との間に液体層（１０）を作る手段を備えること
    を特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】 マンドレルの円錐状の面がその広がっ
    ていく部分（５ｓ）において緩やかに傾斜したＳの形状
    を有するように形成されたことを特徴とする請求項８な
    いし１１のいずれかに記載の装置。
  13. 【請求項１３】 広がっていくマンドレル（５；５ｓ）
    の最終直径がコルゲーター側のその端部の最初の直径の
    １．１倍から５倍、好ましくは１．６倍であることを特
    徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 広がっていくマンドレル（５；５ｓ）
    及びこれに続く基準用マンドレル（６）に溝（１１）が
    作られ、液体層（１０）の液体がマンドレル（５；５
    ｓ、６）に沿って流れるとき、その圧力損失がプラスチ
    ック管の移動方向で増加することを特徴とする請求項８
    ないし１３のいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 少なくも基準用マンドレル（６）に設
    けられた溝（１１）の断面が移動方向において減少する
    ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 コルゲーター内で形成されるプラスチ
    ック管（７）が円錐状に広がっていくマンドレル（５；
    ５ｓ）の手段により半径方向に方向性を付与され、方向
    性付与された管の直径（Ｄ１）とそのリブの高さ（Ｔ
    １）との間の比率がコルゲーターから出てくる未拡張の
    管の対応する比率（Ｄ、Ｔ）よりも大きいことを特徴と
    する方向性を付与されたリブ付きのプラスチック管。
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