JP3218142B2 - 曲がりパイプの製造方法 - Google Patents
曲がりパイプの製造方法Info
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Description
りパイプを製造する方法に関する。
ットを有し、通常の金型では成形加工できない場合が多
い。このため、従来は、通常の金型では成形できない場
合、ブロー成形法、ガスアシスト成形法、ロストコア法
による射出成形法、射出成形した幾つかの部品を溶接す
る方法などにより、曲がりパイプを製造していた。
成形法やガスアシスト成形法による場合は、パイプ内面
の寸法精度や表面外観が出にくいので、得られるパイプ
の用途が制約され、加工機械の設備費も膨大なものにな
る。また、ロストコア法による射出成形法は、曲がりパ
イプの製造方法としては理想的な方法であるが、設備費
が高くつく。また、射出成形した幾つかの部品を溶接す
る方法は、部品数が多くなり加工工程が増えるという問
題があり、さらに部品同士の接続部の内外面に段差が生
じやすいなどの原因により寸法精度や表面外観にも問題
がある。そこで、本発明は、直線状パイプの成形に要す
る通常の射出成形設備と、曲がりパイプの加工に要する
加熱装置と治具だけを用いて、射出成形法により曲がり
パイプを得る方法を提供することにより、曲がりパイプ
製造時の設備費を低減すると共に、得られる曲がりパイ
プの寸法精度や表面外観を向上させようとするものであ
る。
樹脂を成形することにより曲がりパイプを製造する方法
において、上記結晶性樹脂を該樹脂のガラス転移温度未
満の金型温度で射出成形することによりパイプ状成形体
を製造したのち、得られたパイプ状成形体をガラス転移
温度以上に加熱して曲げ加工を行なうことを特徴とする
曲がりパイプの製造方法を提供するものである。
サルファイド(以下、PPS樹脂という。)で代表され
るポリアリーレンサルファイド(以下、PAS樹脂とい
う。)、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂お
よびこれらを主成分とする共重合体などが挙げられる。
又、これらの2種以上を併用することもできる。これら
の結晶性樹脂の中でPAS樹脂は結晶化速度の遅い部類
に入る樹脂であり、本発明における曲げ加工を行なう時
の予備加熱条件が広いため特に好適である。
−S−)−(ただし、Arはアリーレン基である。)を
主体として構成された本質的に結晶性の重合体である。
上記アリーレン基としては、p−フェニレン基、m−フ
ェニレン基、o−フェニレン基、置換フェニレン基、
p,p´−ジフェニレンスルフォン基、p,p´−ビフ
ェニレン基、p,p´−ジフェニレンエーテル基、p,
p´−ジフェニレンカルボニル基、ナフタレン基などが
好ましい。上記PAS樹脂は、同一の繰返し単位からな
るホモポリマーであってもよく、また異なる種類の繰返
し単位を少量含んだコポリマーであってもよい。ホモポ
リマーとしては、アリレーン基としてp−フェニレン基
を用いたp−フェニレンサルファイド基を繰返し単位と
するものが好ましい。また、コポリマーとしては、p−
フェニレンサルファイド基を主とし、m−フェニレンサ
ルファイド基を含む共重合体が好ましく用いられる。こ
のようなホモポリマーの中で、p−フェニレンサルファ
イド基を70モル%以上、好ましくは80モル%以上含
むものは、本発明で用いる結晶性樹脂として特に好まし
い。また、上記PAS樹脂は、ブロック重合体、ランダ
ム重合体のいずれでもよいが、ブロック重合体は耐熱性
および機械的物性の点で優れている。また、PAS樹脂
としては、2官能性ハロゲン芳香族化合物を主体とする
モノマーを縮重合することにより得られる実質的に線状
構造のポリマーを好ましく使用することができ、線状構
造のポリマー以外では、縮重合させるときに3個以上の
ハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物などの架
橋剤を少量用いて部分的に架橋構造にしたポリマーを好
ましく使用でき、また、比較的低分子量の線状構造ポリ
マーを酸素の存在下に高温で加熱し架橋反応させること
により溶融粘度を上昇させ成形加工性を改良したポリマ
ーも使用することができる。本発明において使用できる
PAS樹脂の溶融粘度は特に限定されるものではない
が、機械的強度、射出成形する際の流動性などを考慮す
ると、溶融粘度(温度310℃,剪断速度1200/
秒)は、好ましくは100〜5000ポイズ、より好ま
しくは200〜3000ポイズである。
に、繊維状、粉粒状または板状の充填剤を配合すること
ができる。繊維状充填剤としては、ガラス繊維、アスベ
スト繊維、カーボン繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミ
ナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素
繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリ繊維、ステンレス、ア
ルミニウム、チタン、銅、真鍮などの金属繊維などの無
機質繊維状物質が挙げられる。これらのなかで、特に代
表的な繊維状充填剤はガラス繊維である。また、粉粒状
充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、石英粉
末、ガラスビーズ、ガラス粉、硅酸カルシウム、硅酸ア
ルミニウム、カオリン、タルク、クレー、硅藻土、ウォ
ラストナイトなどの硅酸塩、酸化鉄、酸化チタン、酸化
亜鉛、アルミナなどの金属の酸化物、炭酸カルシウム、
炭酸マグネシウムなどの金属の炭酸塩、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウムなどの金属の硫酸塩、さらには炭化硅
素、窒化硅素、窒化ホウ素、各種金属粉末などが挙げら
れる。
スフレーク、各種の金属箔などが挙げられる。これらの
無機充填剤は、単独でまたは2種以上組み合わせて用い
ることができる。繊維状充填剤、特にガラス繊維と粒状
および/または板状充填剤を併用することにより、本発
明で得られる曲がりパイプの機械的強度、寸法精度、電
気的性質などをバランスよく向上させることができる。
これらの充填剤の使用にあたっては、収束剤または表面
処理剤を併用することが望ましい。収束剤および表面処
理剤の例としては、エポキシ化合物、イソシアネート系
化合物、チタネート系化合物、シラン系化合物などの官
能性化合物がある。
失わない範囲内で、熱可塑性樹脂を少量配合することが
できる。上記熱可塑性樹脂としては、高温において安定
な熱可塑性樹脂が好ましく、例えばポリオレフィン系
(共)重合体、ポリカーボネート、ABS、ポリフェニ
レンオキサイド、ポリアルキルアクリレート、ポリアセ
タール、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエ
ーテルイミド、ポリエーテルケトン、フッ素樹脂などを
挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂は、2種以
上混合して用いることもできる。
樹脂に添加されている公知の添加剤、例えば酸化防止剤
や紫外線吸収剤などの安定剤、帯電防止剤、難燃剤、染
料や顔料などの着色剤、潤滑剤、離型剤などを添加する
ことができる。更に、本発明においては、上記結晶性樹
脂の性能を高めるために結晶化促進剤、結晶核剤などを
適宜配合することもできる。
脂のガラス転移温度未満の金型温度で射出成形すること
によりパイプ状成形体を製造する。このとき得られるパ
イプ状成形体の形状は特に限定されるものではなく、射
出成形可能な範囲で目的とする曲がりパイプの加工に有
利な形状を選択すればよい。例えば、成形性や加工性な
どを考慮する場合は、直線状パイプ、枝付き直線状パイ
プなどの形状が有利である。また、パイプ状成形体は、
射出成形可能は範囲内のものであれば、複雑な形状のも
のであってもよく、例えば両端にフランジ部などを有す
る複雑な形状の成形体とすることもできる。上記金型温
度は、結晶性樹脂のガラス転移温度未満であれば特に限
定されるものではないが、例えばPPS樹脂の場合につ
いて言えば80℃以下が好ましい。本発明においては、
射出成形により得られたパイプ状成形体を上記結晶性樹
脂のガラス転移温度以上に加熱して結晶性樹脂の結晶化
が進行しないうちに曲げ加工を行なう。なお、本明細書
においては、上記曲げ加工を行うための加熱を予備加熱
という。この予備加熱の加熱温度および加熱時間は、結
晶性樹脂の特性、加熱方法、パイプ状成形体の結晶化度
や剛性によって好適な条件範囲が異なるため限定的では
ない。PPS樹脂の場合について例をあげれば、好まし
くは100℃以上、さらに好ましくは120℃〜160
℃で、0.5〜3.0分間である。なお、予備加熱の加
熱温度が高すぎると、曲げ加工を行なう前に結晶性樹脂
の結晶化が進行し加工が困難になる。PPS樹脂の場合
について言えば、160℃以下であることが好ましい。
最適の加熱温度と加熱時間は、上述の如く一義的に限定
することはできないが、PPS樹脂の場合を例にとり、
加熱温度と加熱時間の関係の一例を示せば、以下のとお
りである。 i) 加熱温度120℃;加熱時間1.5〜2.5分間 ii) 加熱温度140℃;加熱時間1.0〜1.7分間 iii)加熱温度160℃;加熱時間0.5〜0.9分間 上記曲げ加工を行なう際には、成形体の著しい変形を防
止するために、パイプ状成形体の中に加圧流体を注入す
ることができる。すなわち、パイプ状成形体の内部に圧
力をかけることなく曲げ加工を行えば、通常偏平形状の
曲がりパイプが得られる。このため、良好な円筒形状を
有する曲がりパイプの製造を望む場合は、曲げ加工を行
なう際にパイプ内部を加圧流体により加圧することが好
ましい。上記加圧流体の種類は特に限定されないが、取
扱いの容易なことから、空気、窒素などが好ましい。加
圧流体による流体圧力は大気圧以上であれば特に限定さ
れないが、取扱いの便宜上から1.2kg/cm2 〜6kg/
cm2 程度が好ましい。上記曲げ加工を行なう際には、形
状を固定させるために曲げ加工治具を用いるのが好まし
い。曲げ加工治具の構造や形状は、成形されたパイプ状
成形体や得ようとする曲がりパイプの形状などに応じて
定めることができるものであり、特に限定されない。な
お、曲げ加工治具としては、加熱温度で強度を保持する
ものであれば材質を問わないが、治具に取り付けた状態
で予備加熱を行なう場合があることを考慮すると、熱伝
導性の良い金属製のものが好ましい。本発明において
は、曲げ加工が終了したのち、所望により曲げ加工治具
で固定したままさらにパイプを放置もしくは加熱して結
晶性樹脂の結晶化を促進させることによりパイプの形状
保持性能と強度を向上させることもできる。この結晶化
加熱工程の加熱温度と加熱時間も、パイプ状成形体の結
晶化度などによって異なるため特に限定することはでき
ないが、特にPPS樹脂の場合、好ましくは加熱時間が
120℃以上であり、加熱時間が0.5分以上である。
なお、前述の予備加熱を120℃以上の温度で行えば、
そのままの温度でその後の結晶化加熱を行なうことがで
きる。上記予備加熱および結晶化加熱を行なうための加
熱方法としては、熱風槽、遠赤外加熱炉、熱線加熱炉な
どを用いる方法が好ましい。本発明方法を工業的に有利
に実施するためには、上記予備加熱、上記曲げ加工およ
び結晶化加熱を連続的に行なうことが好ましい。
曲がりパイプを得ることができ、その形状は限定されな
い。例えば、直線状パイプ形状の成形体を利用してU字
状パイプ、コ字状パイプ、屈曲部を有するパイプ、中央
部が拡大径を有するパイプなどを作製することができ、
枝付き直線状パイプ形状の成形体を利用してT字状パイ
プ、Y字状パイプなどを製作することができる。また、
加工の際には、単純な曲げ加工だけではなく、パイプの
一部をへこませたり、偏平にしたり、捻りを加えたり、
細くしたりするような加工を施すことが可能である。
パイプを製造する。この結晶性樹脂はガラス転移温度未
満では結晶化が進行しないという特性を有している。こ
のため、結晶性樹脂をガラス転移温度未満の金型温度で
成形したのちガラス転移温度以上に加熱したとき、得ら
れた成形品は結晶化が進行しないうちは極めて柔軟な性
質を有している。本発明はこの性質を利用するものであ
り、まず、結晶性樹脂をガラス転移温度未満の金型温度
で射出成形することによりパイプ状成形体を製造する。
次に、得られたパイプ状成形体の結晶化が進行しておら
ず柔軟性を有しているうちに、曲げ加工治具などを用い
て曲げ加工を行う。その後、さらに加熱を続けて結晶化
を進行させることにより、得られる曲がりパイプの形状
の保持と強度の向上を図る。本発明においては、このよ
うにして、通常の射出成形設備と曲げ治具および加熱手
段だけを用いて曲りパイプを作製することができる。
用いて曲がりパイプを作製することができるため、曲が
りパイプの製作が極めて容易かつ低コストにて実施でき
るようになる。すなわち、本発明の製造方法によれば、
従来の曲がりパイプの製造方法に比べて、製造設備費を
大幅に低減することができ、部品加工工程数の増加など
を伴うものでもなく、しかも得られる曲がりパイプは優
れた寸法精度、表面外観などを有し、特にパイプ内面の
寸法精度が優れているという特徴がある。したがって、
本発明方法は、様々な産業分野において利用できるもの
であり、その技術的価値は高い。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
トロン0220A9(ポリプラスチックス株式会社製;
ガラス転移温度90℃)を用いて、金型温度55℃にて
図1に示す直線状パイプ1を射出成形した。次いで、得
られた直線状パイプ1を、図2に示すアルミニウム製の
治具2に固定し、100℃〜160℃の熱風槽(図示せ
ず)に入れて所定時間予備加熱した。その後、パイプ1
の一端(フランジ)1aから、図3(a)に矢印Aにて
示すように1.5kg/cm2圧の空気をパイプ1内部
に注入しながら曲げ加工を行った。なお、パイプ1の他
端(フランジ)1bには、空気が漏れないように栓(図
示せず。)を取り付けた。所定時間予備加熱したとこ
ろ、パイプ1が曲げ加工できる程度に柔軟になったの
で、図3(b)に示すように、パイプ1に曲げ加工を施
した。このとき、パイプ1が柔軟になり、かつ結晶化が
進行して曲げ加工できない程度に剛直になるまでの予備
加熱の好適な条件範囲(加熱温度と加熱時間)を調べた
ところ、100℃で2〜3分間、120℃で1.5〜
2.5分間、140℃で1〜1.5分間、160℃で3
0〜45秒間であった。図3(b)に示すように曲げ加
工を施したパイプ1を治具2に固定したままで保持し、
そのままの温度で引き続き所定時間加熱することにより
樹脂を結晶化し、曲がりパイプ1の強度を向上させた。
表1に、得られた曲りパイプの製造条件、加工性を示
す。尚、加工後の成形品の表面外観、寸法精度は、通常
の射出成形によって得られる成形品と比較してほぼ同等
であった。なお、図1(a),(b)に示す直線状パイ
プ1は、両端にフランジ1a,1bを有する中空円筒状
パイプであり、中空円筒部1cの内径は15mm,肉厚
は1.2mm,長さは120mmである。また、治具2
は、図2(a),(b)に示すように、直線状パイプを
固定するクランプ台3と直線状パイプを移動可能に保持
する可動ブロック4からなり、可動ブロック4はブロッ
ク4を移動させるためのネジ付きシャフト4aとブロッ
ク4の移動を抑止するためのストッパー4bを具備して
いる。図3(a),(b)には、曲げ加工の一例を示し
たが、本実施例で製造できる曲がりパイプの形状はこれ
に限定されるものではない。例えば、図4(a)に示す
ように、枝分かれ部を有する直線状パイプを成形し、こ
のパイプの枝分かれ部に曲げ加工を施すことにより、図
4(b)に示すような曲がりパイプを製造することがで
きる。また、図5(a)に示すように、直線状パイプを
成形し、このパイプを湾曲させることにより、図5
(b)に示すような曲がりパイプを製造することができ
る。さらに、図6(a)に示すように直線状パイプを成
形し、このパイプの中央部を膨出させることにより、図
6(b)に示すように中央部が膨らんだパイプを製造す
ることもできる。
実施例1と同じ条件で曲がりパイプを製作した。好適な
予備加熱条件範囲は実施例1と同じであった。表2に、
得られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示す。
実施例1と同じ条件で曲がりパイプを製作した。好適な
予備加熱条件範囲は実施例1と同じであった。表3に、
得られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示す。
ートロン1140A1(ポリプラスチックス株式会社
製;ガラス転移温度90℃)を使用した以外は実施例1
と同様の条件で曲がりパイプを製作した。好適な予備加
熱条件範囲は、120℃で2〜2.5分間、140℃で
1〜1.5分間、160℃で30〜45秒間であった。
表4に、得られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示
す。
実施例4と同じ条件で曲がりパイプを製作した。好適な
予備加熱条件範囲は実施例4と同じであった。表5に、
得られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示す。
0220A9(ポリプラスチックス株式会社製;ガラス
転移温度90℃)とガラス繊維40重量%充填グレード
であるフォートロン1140A1(ポリプラスチックス
株式会社製;ガラス転移温度90℃)をブレンドするこ
とによりガラス繊維濃度を5重量%としたものを用いた
以外は、実施例1と同じ条件で曲がりパイプを製作し
た。好適な予備加熱条件範囲は、100℃で2〜3分
間、120℃で1.5〜2分間、140℃で1〜1.5
分間、160℃で30〜45秒間であった。表6に、得
られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示す。
実施例6と同じ条件で曲がりパイプを製作した。好適な
予備加熱条件範囲は実施例6と同じであった。表7に、
得られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示す。
実施例6と同じ条件で曲がりパイプを製作した。好適な
予備加熱条件範囲は実施例6と同じであった。表8に、
得られた曲がりパイプの製造条件、加工性を示す。
0220A9(ポリプラスチックス株式会社製;ガラス
転移温度90℃)を使用して図1に示した直線状パイプ
を100℃の金型温度で射出成形した。次いで、図3に
示した治具に固定して100℃〜160℃の空気恒温槽
で予備加熱して曲げ加工を行ったが、パイプが柔軟とな
らず曲がりパイプは製作できなかった。表9に、パイプ
の製造条件、加工性を示す。
であるフォートロン1140A1(ポリプラスチックス
株式会社製;ガラス転移温度90℃)を使用した以外は
比較例1と同様の条件で曲がりパイプの製造を試みた
が、パイプが柔軟とならず曲がりパイプは製作できなか
った。表10に、パイプの製造条件、加工性を示す。
0220A9(ポリプラスチックス株式会社製;ガラス
転移温度90℃)とガラス繊維40重量%充填グレード
であるフォートロン1140A1(ポリプラスチックス
株式会社製;ガラス転移温度90℃)のブレンドでガラ
ス繊維濃度を5重量%としたものを使用した以外は比較
例1と同様の条件で曲がりパイプの製造を試みたが、パ
イプが柔軟とならず曲がりパイプは製作できなかった。
表11に、パイプの製造条件、加工性を示す。
の通りである。 × 非軟化;ほとんど軟化せず、加工できなかった。 △ やや悪;充分に軟化せず、目的の形状に加工できな
かった。 ○ 加工化;充分に軟化し、目的の形状に加工できた。 × 結晶化;いったん軟化したが、結晶化が進み、固化
してしまったため加工できなかった。
イプの正面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す
直線状パイプの側面図である。
あり、図2(b)は図2(a)に示す治具の側面図であ
る。
態を示す正面図であり、図3(b)は直線状パイプに曲
げ加工を施した状態を示す正面図である。
図であり、図4(b)は枝分かれ部を有する直線状パイ
プの枝分かれ部に曲げ加工を施したパイプの概念図であ
る。
5(b)は直線状パイプを湾曲させたパイプの概念図で
ある。
6(b)は直線状パイプの中央部を膨らませたパイプの
概念図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリフェニレンサルファイド樹脂を成形
することにより曲がりパイプを製造する方法において、 上記ポリフェニレンサルファイド樹脂を該樹脂のガラス
転移温度未満の金型温度で射出成形することによりパイ
プ状成形体を製造したのち、得られたパイプ状成形体を
ガラス転移温度以上に加熱して曲げ加工を行なうことを
特徴とする曲がりパイプの製造方法。 - 【請求項2】 曲げ加工を行なう際に、パイプ状成形体
中に加圧流体を注入することを特徴とする請求項1記載
の曲がりパイプの製造方法。 - 【請求項3】 曲げ加工が終了したのち、加工温度を越
え該樹脂の融点未満の温度に加熱して結晶性樹脂の結晶
化を促進させることによりパイプの形状保持性能と強度
を短時間で向上させることを特徴とする請求項1または
2記載の曲がりパイプの製造方法。 - 【請求項4】 射出成形の際の金型温度が80℃以下で
あり、曲げ加工を行なう際の加工温度が100℃以上で
あることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記
載の曲がりパイプの製造方法。 - 【請求項5】 射出成形の際の金型温度が80℃以下で
あり、曲げ加工を行なう際の加工温度が120℃〜16
0℃であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項に記載の曲がりパイプの製造方法。
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JP03734794A JP3218142B2 (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 曲がりパイプの製造方法 |
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