JP3115014B2 - プラスチック管の曲げ加工方法 - Google Patents

プラスチック管の曲げ加工方法

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JP3115014B2 JP3731991A JP3731991A JP3115014B2 JP 3115014 B2 JP3115014 B2 JP 3115014B2 JP 3731991 A JP3731991 A JP 3731991A JP 3731991 A JP3731991 A JP 3731991A JP 3115014 B2 JP3115014 B2 JP 3115014B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラスチック管の曲げ加
工方法に関し、配管の曲り部に使用するプラスチックベ
ンド管の製造に有用なものである。
【0002】
【従来の技術】プラスチック管を用いてガス用配管、水
道用配管或いは下水用配管を施工する場合、曲り部の施
工にはプラスチックベンド管を使用している。このプラ
スチックベンド管を製造するには、従来、プラスチック
直管内に砂等の流動性充填材を充填し、次いで、この充
填材入りプラスチック管を加熱軟化状態のもとで金型に
より曲げ成形し、冷却、脱型後に曲げ成形管内より充填
材を排出する方法、プラスチック直管内にゴム芯材のよ
うな可撓性芯材を挿入し、次いで、この芯材挿入プラス
チック管を加熱軟化状態のもとで金型により曲げ成形
し、冷却、脱型後に芯材を引き抜く方法等が用いられて
いる。
【0003】ところで、管を曲げる以上、曲げ中立面よ
りも外側には管軸方向の引っ張り歪が、曲げ中立面より
も内側には管軸方向の圧縮歪力がそれぞれ作用し、この
引っ張り並びに圧縮に伴い管周方向に不均一な応力が作
用する結果、管断面の扁平化が避けられない(曲げの上
下方向には管内径が減少し、その上下方向と直角な方向
には管内径が増大する)。
【0004】そこで、従来においては、プラスチック管
内に砂等の充填材を入れたり、可撓性芯材を挿入して管
の扁平化を抑制している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、砂等の
流動性充填材を使用する場合は、上記管断面の扁平化に
対し管内径が増大する方向には、砂の締まり状態が緩ん
でその断面形状変化に対する抵抗が余り期待できないの
で、ある程度の扁平化(5%程度)が避けられず、流体
輸送上、流量、圧力損失等の面において支障を来し、又
低圧力流体の場合には、曲がり部で部分乱流が惹起され
易い。又、砂等の流動性充填材においては、内型として
の機能が殆ど期待できず、上記圧縮歪の発生が顕著な部
分では皺や白化が発生し易く、外観低下が往々にして観
られる。
【0006】他方、ゴムのような可撓性芯材を使用する
場合、ゴムに軟らかいものを使用すると、その易変形性
のために、上記砂等の流動性充填材使用の場合と同様な
不合理が招来される。これに対し、硬質ゴム芯材を使用
すると、芯材挿入プラスチック管を曲げた場合に芯材と
プラスチック管との間に作用する側圧が著しく大とな
り、曲げ成形後での芯材の引き抜きが至難となる。例え
ば、芯材の一端をウィンチで引っ張り、他端を突き棒等
を介してハンマ−で叩くなどの作業が必要である。ま
た、曲げ成形金型とプラスチック管との間に作用する側
圧が大となって、金型加圧が困難になる等、作業性の低
下が避けられない。
【0007】本発明の目的はプラスチック管に芯材を挿
入してプラスチック管を曲げ成形する方法において、管
内径の変化をよく防止できると共に芯材とプラスチック
管並びにプラスチック管と金型との間に作用する側圧を
充分に低く抑え得て優れた作業性を保証できるプラスチ
ック管の曲げ加工方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック管
の曲げ加工方法は薄肉片又は線状片を多数本集合した略
円形断面の芯材をプラスチック管に挿入し、次いで、こ
のプラスチック管を加熱状態のもとで上記芯材の各片相
互間を摺動させつつ曲げ成形し、この曲げ成形プラスチ
ック管の冷却後に芯材を引き抜くことを特徴とする構成
である。
【0009】
【作用】プラスチック管の曲げ成形に伴い、芯材の薄肉
片又は線状片相互間が摺動して当該芯材に発生する曲げ
反力をよく緩和できるから、曲げ成形時に発生する側圧
を充分に低くでき、芯材の引き抜き並びに金型加圧を容
易に行い得る。
【0010】又、芯材が曲げ変形しても、各薄肉片又は
線状片の断面形状が殆ど変化しないので、芯材の断面を
略原形に保持でき、曲げ成形したプラスチック管の内径
変化を充分に防止できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図1の(イ)は本発明において使用する芯材の正面
図を、図1の(ロ)は図1の(イ)における(ロ)−
(ロ)断面図をそれぞれ示している。図1の(イ)並び
に(ロ)において、1,…は芯材を構成する薄肉片であ
り、重ね合わせにより集合されて略円形のロッド状に構
成されている。この芯材において、薄肉片相互間が摺動
自在とされており、曲げを受けると、薄肉片が相互に摺
動するから、その摺動が不可の場合に比べて断面2次モ
−メントを著しく小さくできる。
【0012】上記芯材において、芯材の半径をr、薄い
肉片1の厚みをhとすれば、角度位置θでの幅Δrcos
θ(=rsinθΔθ)での断面2次モ-メントΔIは、幅rsin
θΔθ、厚さhの部材を、2rsinθ/h箇重ね合わせた場合
の断面2次モ-メントに等しいから、
【0013】 ΔI=rsinθΔθ/12・h3・2rsinθ/h=r2h2sin2θΔθ/6 となり、従って、芯材Aの断面2次モ−メントIは、
【0014】
【数1】 となる。
【0015】これに対し、半径rの棒体の断面2次モ−
メントI0はπr4/4であるから、本発明において使用する
芯材Aの断面2次モ−メントIとこの棒体の断面2次モ
−メントI0との比は、
【0016】 I/I0=1/3(h/r)2 (1) となる。図2の(イ)並びに(ロ)は本発明のプラスチ
ック管の曲げ加工方法を示している。
【0017】本発明によってブラスチック管を曲げ加工
するには、まずプラスチック直管を軟化温度近くにまで
加熱し、図2の(イ)に示すように、この加熱プラスチ
ック管P内に上記の芯材Aを挿入し、次いで、図2の
(ロ)に示すように、金型B,Bを使用して芯材挿入プ
ラスチック管P’を所定の曲げ半径並びに曲げ角で曲げ
成形する。而るのち、金型B,Bに冷却水を散水する等
してプラスチック管Pを冷却固化し、脱型のうえ、芯材
Aを引き抜き、これにてプラスチック管の曲げ加工を終
了する。
【0018】上記図2の(ロ)の作業中、芯材Aの各薄
肉片1,…においては、各薄肉片の曲げ中立面よりも外
側では軸方向引っ張り歪を、内側では軸方向圧縮歪をそ
れぞれ受けると共にその引っ張り歪並びに圧縮歪との対
応でポアソン比に基づく横方向引っ張り歪並びに圧縮歪
をそれぞれ受けるが、これらの歪は薄肉片1の材質が硬
く、ヤング率が大であるために僅小であって、各薄肉片
1,…の断面を充分、元のままに保持できる。従って、
芯材Aの断面形状を円形とし、芯材外径をプラスチック
管Pの内径に略等しくすれば、プラスチック管Pをその
内径並びに真円性をよく保持して曲げ形成できる。
【0019】上記図2の(ロ)の作業中、芯材挿入プラ
スチック管P’と金型Bとの間に側圧が作用し、その圧
力は芯材挿入プラスチック管P’の曲げ剛性(EI)が
大になるほど高くなる。而るに、プラスチック管Pが熱
軟化状態にあるから、芯材挿入プラスチック管P’の曲
げ剛性は芯材Aの曲げ剛性で定まってしまい、この芯材
Aの曲げ剛性を前記第1式から明らかなように著しく小
さくできる。例えば、薄肉片1の厚みを芯材半径の1/
5にすれば、棒体の場合に比べ、1/75にできる。この
ように、芯材挿入プラスチック管P’の曲げ剛性を充分
に小さくできるから、上記側圧を低減できる。同様に、
芯材Aとプラスチック管Pとの間に作用する側圧、芯材
Aの薄肉片1,1相互間に作用する側圧も低くできる。
従って、金型加圧並びに芯材Aの引き抜きを容易に行い
得る。
【0020】上記において、芯材Aの曲げ変形時、各薄
肉片1,…の曲げ半径が曲げ外側から内側に至るに従い
各薄肉片1,…の厚み(h)づつ小さくなって、それに
伴い曲げ歪が大きくなっていくので、各薄肉片相互間に
滑りが発生する。この滑りのために、芯材Aの曲げ反力
を緩和でき、その断面2次モ−メントIを上記のように
小さくできるのであり、この滑りに対する摩擦抵抗を小
さくすることが有効である。而して、芯材Aの薄肉片1
には、滑り易く、かつ、曲げ加工時のプラスチック管内
温度(通常、45℃)で熱変形しないものが使用され
る。例えば、オレフィン系プラスチック、特に、超高分
子量ポリエチレン、高・中密度ポリエチレン等が使用さ
れる。滑り性の悪い樹脂、金属を使用する場合は、潤滑
油又は滑剤を塗布すればよい。
【0021】上記芯材Aの薄肉片1の厚みは、材質、プ
ラスチック管の内径等によって異なるが通常2〜3mm
である。図3の(イ)に示すように、芯材A中に数枚
(1〜2枚)のクサビ状薄肉片10,11を介在させて
もよい。又、図3の(ロ)のように、互いに逆傾斜のク
サビ状薄肉片10,11を1枚づつ互い違いに積み重ね
てもよい。このクサビ状薄肉片10,11としては、一
端の厚みが5〜4mm、中央部の厚みが3〜2.5m
m、他端の厚みが約1mmのものを使用することが好ま
しい。芯材Aの長さは、プラスチック管の長さよりもや
や長めとされ、プラスチック管の長さによって異なる
が、つうじょう200〜2000mmとされる。
【0022】本発明において、芯材Aには、図3の
(ハ)に示すように、線状片1,…を集合したものも使
用でき、その線状片の線径は通常2〜3mmである。芯
材Aの一端には、図4の(イ)に示すように、リング2
を装着し、このリング2により薄肉片又は線状片がばら
けることのないように保持されている。この芯材Aをプ
ラスチック管に挿入するには、リング2で保持したのと
反対側を束ねて挿入するか、リング2側をプラスチック
管の端部に当てて芯材Aをリング2内を摺動させて挿入
する。この場合、芯材Aの曲げ変形時での薄肉片1,1
相互間の滑りを阻止することのない程度にリング2を緩
く装着することが好ましい。このリング2の使用に代
え、芯材の長手方向の数箇所を薄いバンドで結束しても
よい。
【0023】また、本発明においては、芯材Aが薄肉片
である場合には、図4の(ロ)に示すように、端部に各
薄肉片を貫通する孔3を設け、この孔3にピン4を通し
ておくことにより、ばらけることなく一体に保持でき
る。更に、図4(ハ)に示すように、リング2を装着し
た端部に薄肉片を貫通する孔3と合致する孔を設け、リ
ング2と各薄肉片とをピンを通して一体に保持すること
もできる。
【0024】上記曲げ成形プラスチック管の冷却固化後
での芯材Aの引き抜きは、図4の(ロ)及び(ハ)に示
す芯材Aを使用する場合は、ピン4にフックを掛け、ウ
インチで引っ張る方法で行うことができる。この場合、
芯材Aの薄肉片1,…が摺動しても孔3が塞がったり、
ピンが抉じられることのないように、孔3を長手方向に
長孔としておくことが好ましい。また、芯材Aをリング
2を装着して束ねただけの場合には、図5の(イ)に示
すように、芯材A中の一の薄肉片又は線状片1(特に、
前記したクサビ状の厚肉側)の一端にフック5を取着し
ておくか、図5の(ロ)に示すように、一端部51を突
出させておき、このフック5又は一端部51を引っ張っ
て、その一本の薄肉片又は線状片を引き抜き、この引き
抜きによって結束の緩んだ芯材Aを一挙に引き抜く方法
等を用いることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明のプラスチック管の曲げ加工方法
は上述した通りの構成であり、薄肉片又は線状片を集合
した芯材をプラスチック管内に挿入し、この芯材挿入プ
ラスチック管を、芯材の薄肉片又は線状片を摺動させつ
つ曲げ成形しているから、芯材の曲げ反力を芯材の薄肉
片又は線状片の摺動によりよく緩和でき、曲げ成形時に
発生する側圧を小さくできるから、曲げ成形圧力を低く
し得ると共に曲げ成形後での芯材の引き抜きを容易に行
い得る。また、芯材にゴム等に比べて変形し難い樹脂、
金属等を用いても、芯材の薄肉片又は線状片の摺動によ
る低側圧化を充分に達成でき、芯材に難変形性の材質を
使用することによって、曲げ変形後での芯材の断面を元
のままによく保持でき、従って、プラスチック管の曲げ
成形時での扁平化をよく防止できる。更に、芯材が内型
として良好に機能するから、皺の発生、白化等も防止で
きる。従って、本発明によれば、内径減少がなく、真円
性に優れ、外観良好なプラスチックベンド管を優れた作
業性で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)は本発明において使用する芯材を示す正
面図であり、(ロ)は正面図(イ)のロ−ロ線における
断面図である。
【図2】本発明の実施例を示す説明図であり、(イ)は
プラスチック管に芯材を挿入した段階を、(ロ)はプラ
スチック管を曲げ成形した段階をそれぞれ示している。
【図3】本発明において使用する芯材の互いに異なる別
例を示す説明図である。
【図4】本発明において使用する芯材の上記とは別の互
いに異なる例を示す説明図である。
【図5】本発明において使用する芯材の上記とは別の互
いに異なる例を示す説明図である。
【符号の説明】
A 芯材 1 薄肉片又は線状片 P プラスチック管 P’ 芯材挿入プラスチック管 B 金型

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄肉片又は線状片を多数本集合した略円形
    断面の芯材をプラスチック管に挿入し、次いで、このプ
    ラスチック管を加熱状態のもとで上記芯材の各片相互間
    を摺動させつつ曲げ成形し、この曲げ成形プラスチック
    管の冷却後に芯材を引き抜くことを特徴とするプラスチ
    ック管の曲げ加工方法。
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