JP3219605B2 - 熱膨張性樹脂管とその製造方法及び複合管の製造方法 - Google Patents

熱膨張性樹脂管とその製造方法及び複合管の製造方法

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JP3219605B2 JP20504194A JP20504194A JP3219605B2 JP 3219605 B2 JP3219605 B2 JP 3219605B2 JP 20504194 A JP20504194 A JP 20504194A JP 20504194 A JP20504194 A JP 20504194A JP 3219605 B2 JP3219605 B2 JP 3219605B2
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    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱によって膨張回復
する熱膨張性樹脂管とその製造方法及びその熱膨張性樹
脂管により金属管の内面を被覆(ライニング)する複合
管の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属管内面に樹脂層を被覆(ライニン
グ)した複合管を製造する方法として、加熱により管径
が膨張回復する熱膨張性樹脂管を、その外面に接着剤を
塗布したうえで金属管内に挿入し、金属管外部からの加
熱によりその挿入樹脂管を膨張させて金属管内面に被着
することが公知であり、特に、複合管に消音性や結露防
止性を付与する場合は、上記熱膨張性樹脂管に、内層を
非発泡樹脂とし、外層を発泡樹脂とした二層熱膨張性樹
脂管を使用することも公知である(特開平5−1695
74号公報)。
【0003】従来、上記熱膨張性樹脂管を製造する方法
としては、押出金型から吐出させた管状の溶融樹脂をそ
の吐出直後に膨径用金型により一旦膨径し、樹脂押出速
度に対し引取り速度を高速にして、この膨径管状樹脂を
引張りにより縮径し、この縮径管状樹脂を冷却水槽に導
入して急冷し、冷却固化することが公知である(特開平
5−169574号公報)。
【0004】熱膨張性樹脂管の膨張回復機構は、樹脂の
分子鎖が強制的に伸ばされた状態で凍結され、この凍結
が再加熱により解除されることにある(結晶性樹脂にお
いては、結晶化も関係するが、以下、説明の便宜上、延
伸配向のみで説明する)。
【0005】而るに、上記熱膨張性樹脂管の製造におい
ては、管状樹脂が冷却水槽に入るまでの自然冷却中の熱
軟化時に受けた引張りにより、樹脂の分子鎖が強制的に
伸ばされた状態となり、この伸ばされた分子鎖が膨張回
復のエネルギ−になると推定される。樹脂の常態は、分
子鎖がランダムにコイル化して絡み合った状態であり、
樹脂は常にこの状態を保持しようとするが、前記分子鎖
の伸ばされた樹脂、すなわち、フォ−ミングチュ−ブ入
口の樹脂においては、直ちに、水槽で急冷されるため
に、常態には戻り得ずにその分子鎖が伸びた状態のまま
で凍結され、冷却固化されて、外径がフォ−ミングチュ
−ブで規制された熱膨張性樹脂管に成形される。そし
て、この熱膨張性樹脂管の凍結状態を再加熱により解除
すると、伸びた分子鎖が、元のコイル状態に戻り、ほぼ
引っ張りを受けるまえの管径に膨張回復すると理論付け
られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の熱膨張性樹脂管
をある一定の温度Tで加熱した場合、この管径の回復曲
線は、粘弾性理論における応力回復曲線に類似し、初期
の短期間に急速に膨径し、その後、徐々に膨径してい
く。この初期の膨径量を加熱温度Tにおける膨径寸法と
すると、上記方法(特開平5−169574号公報記載
の方法)により製造された熱膨張性樹脂管の加熱温度−
管外径特性は、加熱温度Tが、引張りにより樹脂の分子
鎖が伸ばされた際の加工温度T’に近づくにつれて、膨
張寸法が比例的に大となっていく曲線で表せられる。
【0007】而るに、上記の方法においては、樹脂の吐
出後、フォ−ミングチュ−ブに至るまでの間、樹脂が自
然冷却され、強制的な冷却は行われていないから、引張
りにより樹脂の分子鎖が伸ばされた際の加工温度T’、
すなわち、膨径用金型とフォ−ミングチュ−ブとの間の
温度は、ほぼ樹脂の吐出温度に近い温度である(熱膨張
性樹脂管を樹脂の吐出温度以上に加熱することは、熱膨
張性樹脂管の保形上、不可であり、この場合の温度T’
は、ほぼ加熱の上限温度である)から、その加熱温度−
管外径特性は、図7の曲線Cで示すように、熱変形温度
とほぼ樹脂押出温度との間の全域にわたり、加熱温度の
増大につれて膨張寸法が比例的に大となっていく曲線で
表さられる。
【0008】上記複合管の製造において、金属管の長さ
が長いために、金属管内部に挿入した熱膨張性樹脂管の
加熱に長さ方向のバラツキが生じることは避け難い。ま
た、金属管径が大となる場合、熱膨張性樹脂管の加熱に
周方向のバラツキが生じることも避け難い。
【0009】而るに、金属管の内径を図7においてDで
あるとすると、熱膨張性樹脂管の加熱基準を温度T0
りもやや高い温度T0’とする場合、温度差ΔTより上
記のバラツキ巾が広いと、熱膨張性樹脂管外面が金属管
内面に接触され難い部分と過度に接触される部分とが生
じ、接着不良が避けられない。
【0010】かかる不利を回避するために、加熱温度の
バラツキのもとでも、熱膨張性樹脂管の温度を、図7に
おける温度T0以上になし得るように、加熱基準温度を
高くすると(例えば、温度T0”とすると)、膨径管外
径と金属管内径との差ΔDが過大となり、熱膨張性樹脂
管に残留応力が存在する状態で金属管内面に被着される
ことになって、長期に及ぶ低温と高温との繰返しの苛酷
な使用環境では、この残量応力が原因で金属管と樹脂層
との界面剥離が招来され易い。
【0011】尤も、上記の加熱温度−管外径特性を勾配
の緩いものにすれば、上記の不利は排除できるが、この
ためには水槽冷却の急冷に代え徐冷を行う必要があり、
徐冷装置が長くなり、設備的に非現実的である。
【0012】本発明の目的は、金属管等の内面に、強固
に、かつ残留応力の発生なく被着でき、しかも、充分に
短い設備で製造できる熱膨張性樹脂管並びにその製造方
法を提供することにある。
【0013】本発明の目的は、この熱膨張性樹脂管を使
用して、耐久性に優れた内面防食を容易に施し得る複合
管の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱膨張性樹
脂管は、加熱により管径が膨張回復する非発泡の硬質塩
化ビニル樹脂管であり、その非発泡硬質塩化ビニル樹脂
の熱変形温度よりも高い85℃〜100℃の範囲内の
定温度T1 と非発泡硬質塩化ビニル樹脂の押出し成形温
度よりも低い所定温度T2 との間での加熱温度変化量に
対する管径膨張変化量が、上記熱変形温度と所定温度T
1 との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化量よ
りも小であって、好ましくは0.05mm/℃以下であ
ることを特徴とする構成である。
【0015】また、本発明に係る熱膨張性樹脂管は、加
熱により管径が膨張回復する、内層が非発泡硬質塩化ビ
ニル樹脂層で外層が発泡樹脂層である二層樹脂管であ
り、その非発泡硬質塩化ビニル樹脂の熱変形温度よりも
高い85℃〜100℃の範囲内の所定温度T1 ’と非発
硬質塩化ビニル樹脂の押出し成形温度よりも低い所定
温度T2 ’との間での加熱温度変化量に対する管径膨張
変化量が、上記熱変形温度と所定温度T1 ’との間での
加熱温度変化量に対する管径膨張変化量よりも小であっ
て、好ましくは、0.05mm/℃以下であることを特
徴とする構成である。
【0016】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法
は、押出金型から吐出した非発泡の管状溶融硬質塩化ビ
ニル樹脂、または、押出金型から吐出した内層が非発泡
硬質塩化ビニル樹脂層で外層が発泡樹脂層である二層の
管状溶融樹脂を一定の内径寸法のでもとでほぼ85℃〜
100℃の範囲内の温度T1 またはT1 ’まで徐冷し、
次いで、ほぼこの温度T1 またはT1 ’下で、通常は引
張りにより、所定の寸法に縮径し、この縮径後、急冷固
化することを特徴とする構成である。
【0017】本発明に係る複合管の製造方法は、上記の
熱膨張性樹脂管を金属管内に挿入し、該熱膨張性樹脂管
を温度T1〜T2、またはT1’〜T2’に属する温度範囲
内で加熱して膨張させ、金属管内面に被覆することを特
徴とする構成である。
【0018】以下、図面を参照しつつ本発明を説明す
る。請求項1記載の発明に係る熱膨張性樹脂管には、
塩化ビニル樹脂を使用する。図1はその熱膨張性樹脂
管の加熱温度−管外径特性を示している。
【0019】図1において、温度T2 は使用硬質塩化ビ
ニル樹脂の押出成形温度よりも低い温度の所定温度、T
1 は使用硬質塩化ビニル樹脂の熱変形温度よりも高い
5℃〜100℃の範囲内の所定温度であり、膨径寸法と
は、ある温度に加熱したときに膨径する外径寸法であ
る。具体的には、所定温度に設定した所定熱容量のギヤ
オ−ブン(加熱炉)に熱膨張性樹脂管を投入した後、約
15分経過した時点の管の到達温度(加熱温度)におけ
る管の外径寸法を云う。図1において、温度T1〜T2
での加熱温度変化に対する管径膨張変化が、熱変形温度
〜温度T1 での加熱温度変化に対する管径膨張変化に較
べ極めて緩くされている。
【0020】この熱膨張性樹脂管においては、後述する
ように、金属管内に挿入され、更に加熱により膨径され
て金属管内面に被着され、その加熱は、加熱温度変化に
対する管径膨張変化が小である、温度T1〜T2に属する
温度範囲内で行われる。この温度範囲内の管径膨張変化
量/加熱温度変化量の比aは、加熱温度のバラツキ巾を
b、許容膨径寸法のバラツキ(満足な密着性を保証でき
るバラツキの最大値)をcとするとab<cの関係を満
たすように設定され、通常、bは少なくとも10℃であ
り、cは0.5mm程度であるので、aは0.05mm
/℃以下に設定される。この温度T1〜T2の範囲内での
管径膨張変化量/加熱温度変化量の比aは、後述するよ
うに、樹脂の吐出後、内面冷却マンドレルを通過するま
での樹脂の冷却条件の調整により調節できる(硬質塩化
ビニル樹脂の場合、通常、内面冷却マンドレル出口での
管状樹脂の内面温度85℃〜100℃の範囲内で調整さ
れる)。
【0021】図1における温度T1〜T2の範囲は、上記
の加熱温度のバラツキをその範囲T 1〜T2内のものとす
るように設定され、温度T1は後述するように、ほぼ冷
却マンドレル出口とフォ−ミングチュ−ブ入口との間で
の樹脂温度に一致するから、その温度の調整により調節
できる。温度T2については、後述するように、樹脂の
吐出温度よりも低い温度に設定される。
【0022】図2は、上記した熱膨張性樹脂管を請求項
3記載の発明によって製造する場合に使用される製造装
置の一例の要部を示している。図2において、10はパ
イプ押出金型を、11は金型内にスパイダ−により支持
したコアを、12は樹脂流路を、20はコア先端に連結
した冷却マンドレルをそれぞれ示し、冷却マンドレル2
0のコイル21はコア並びにスパイダ−を経て外部冷却
回路に連通してある。
【0023】更に、図2において、30は冷却水槽を、
25は冷却水槽30の入口に取り付けたフォ−ミングチ
ュ−ブをそれぞれ示している。冷却水槽出口の外部には
引取り機が設置されているが、図には表されていない。
【0024】図2に示す製造装置を使用して請求項3記
載の発明により上記熱膨張性樹脂管を製造するには、図
2において、押出金型10からの管状溶融硬質塩化ビニ
樹脂を冷却マンドレル20で拡径し、冷却マンドレル
20のコイル21に通水中の温水でこの拡径管状樹脂を
徐冷していく。この拡径管状樹脂においては、冷却マン
ドレル20を通過する間に長さ方向並びに周方向に引っ
張りを受け、樹脂(の分子鎖)が伸ばされるが、徐冷で
あるために(その分子鎖が)伸びたままでフォ−ミング
チュ−ブ25に達して水槽30で急冷凍結される割合は
少なく、多くはフォ−ミングチュ−ブ25に達する前に
元のコイル状に復元される。
【0025】上記フォ−ミングチュ−ブ25の内径は、
製造しようとする熱膨張性樹脂管の外径を実質上、規制
するように設定されており、樹脂の吐出外径よりも小と
されている。従って、その分だけ、引取り速度を樹脂の
吐出速度に対し高速としてある。従って、冷却マンドレ
ル20を通過した管状樹脂は引張りにより縮径されつつ
フォ−ミングチュ−ブ25へと走行されていき、この
間、引張りにより、樹脂(の分子鎖)が強制的に伸ばさ
れ、この伸びた状態で(分子鎖が)、直ちに冷却水槽3
0による急冷で凍結される。
【0026】上記において、伸びた樹脂の分子鎖が、冷
却マンドレル20の出口に至るまでに完全に元のコイル
状に回復すると仮定すれば、フォ−ミングチュ−ブ入口
での樹脂中の分子鎖の伸びは、冷却マンドレル出口とフ
ォ−ミングチュ−ブ入口との間だけで発生したものであ
り、この分子鎖の伸びが水槽での急冷により凍結され
て、再加熱による膨径性を呈するのであるから、冷却マ
ンドレル出口からフォ−ミングチュ−ブ入口にかけての
樹脂温度をT1とすれば、上記分子鎖の凍結が温度T1
再加熱でほぼ完全に解除されて熱膨張性樹脂管が縮径前
の寸法に戻され、その温度T1以上に再加熱しても、膨
径は生じないことになる。また、再加熱による樹脂の軟
化で膨径が開始される温度、すなわち、熱変形温度と同
温度T1との間では、上記伸びが凍結された分子鎖の元
のコイル状態への復元が、温度が高いほど高い割合で行
われるから、熱変形温度から温度T1に至るほど膨径量
が比例的に大きくなっていく。
【0027】尤も、この熱膨張性樹脂管の加熱温度−管
外径特性は、理想的な状態を仮定したものであり、実際
には、上記したように、樹脂が冷却マンドレルの出口に
至るまでに伸びた樹脂の分子鎖が、完全に元のコイル状
に戻ることはなく、一部が伸びた状態で凍結され、その
影響のために、図1に示すように、温度T1以上での加
熱温度−管外径特性はやや上に傾いたものとなる。
【0028】特に、押出金型の吐出口近傍の樹脂、すな
わち、樹脂の押出温度に近い温度の樹脂の分子鎖に生じ
る伸びは大きく、冷却マンドレルの冷却速度が速くなる
につれて、その大きな伸びの分子鎖の元のコイル状態へ
の復元が難しくなるので、図3に示すように、冷却マン
ドレルの冷却条件の如何によっては、樹脂の押出温度に
近い加熱温度のもとでの膨径割合が増加することもあ
る。しかし、この場合でも、加熱温度−管外径特性の勾
配の緩い加熱温度範囲が存在し、実際の加熱温度のバラ
ツキをこの温度範囲内に属させ得るなら、支障なく有効
に使用できる。
【0029】上記加熱温度−管外径特性を有する何れの
熱膨張性樹脂管においても、加熱温度T1よりも高温度
側の勾配の緩い特性部分で使用され、その勾配aは前記
したように、実際の加熱温度のバラツキ巾bや許容膨径
バラツキに応じて調節され、その調節は、冷却マンドレ
ルでの徐冷条件を調整することにより行われる。
【0030】上記のように、請求項3記載の発明により
熱膨張性樹脂管を製造するには、製造する熱膨張性樹
脂管の外径をフォ−ミングチュ−ブにより規制するこ
と、該マンドレルの出口乃至フォ−ミングチュ−ブ入
口に至る樹脂温度を調節して熱膨張性樹脂管の加熱温度
−管外径特性での温度T1を調節すること、温度T1
下限とする所定の温度巾で特性勾配を所定値以下とする
ように、冷却マンドレルによる徐冷条件を調整するこ
と、等が必要である。
【0031】請求項2記載の熱膨張性樹脂管において
は、内側の非発泡樹脂層に塩化ビニル樹脂のような非晶
樹脂を使用することができ、外側の発泡樹脂層に発泡
塩化ビニル樹脂、発泡ポリエチレン樹脂或いは発泡ポリ
スチレン樹脂等を使用することができる。
【0032】この複合熱膨張性樹脂管においては、加熱
温度−管外径特性は実質上、非発泡樹脂層により定まっ
てしまい、発泡樹脂層がその特性に関与するところは僅
少である(その理由は、樹脂溶融下での引っ張りに対
し、発泡樹脂層においては、気泡の変形によって引っ張
り力が吸収されてしまい、樹脂の分子鎖に伸びが殆ど生
じないためと推定される)。而して、非発泡樹脂層と発
泡樹脂層との複合体であっても、非発泡樹脂層を基礎と
して特性が設定されており、非発泡樹脂の熱変形温度よ
りも高い所定温度T1’と非発泡樹脂の押出し成形温度
よりも低い所定温度T2’との間での加熱温度変化量に
対する管径膨張変化量が、上記熱変形温度と所定温度T
1’との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化量
よりも小とされている。
【0033】この複合熱膨張性樹脂管においても、後述
するように、金属管内に挿入され、更に加熱により膨径
されて金属管内面に被着され、その加熱は、非発泡層の
加熱温度変化に対する管径膨張変化が小である、温度T
1 ’〜T2 ’に属する温度範囲内で行われる。この場
合、非発泡層(内側層)は、金属管の外部から発泡樹脂
層を通して加熱され、この発泡樹脂層の熱抵抗が高いた
めに、加熱熱源にはそれだけ温度の高いものを使用する
必要があり、加熱温度のバラツキ巾が、前記の非発泡樹
脂層のみからなる熱膨張性樹脂管の場合に較べ広くな
る。一方、許容される管外径のバラツキは、そのバラツ
キが多少過大になっても外層の発泡樹脂層のクッション
効果で吸収できるために、前記の非発泡硬質塩化ビニル
樹脂層のみの場合に較べて大きくできる。而して、加熱
温度のバラツキ巾は、前記の非発泡硬質塩化ビニル樹脂
層のみの場合の少なくとも10℃から少なくとも15℃
になるが、管外径の許容バラツキが前記の非発泡硬質塩
化ビニル樹脂層のみの場合の0.5mmから0.75m
mとなるので、結局、利用する加熱温度−管外径特性の
勾配は、少なくとも0.75mm/15℃(=0.05
mm/℃)に設定すればよく、前記の非発泡硬質塩化ビ
ニル樹脂層のみの場合と異ならない。しかし、加熱温度
のバラツキ巾が、前記の非発泡硬質塩化ビニル樹脂層の
みの場合に較べ広くなるから、温度T1 ’〜T2 ’の範
囲を前記の温度T1 〜T2 の範囲よりも広くしなければ
ならないことがある。
【0034】この複合熱膨張性樹脂管を請求項4記載の
本発明により製造するには、上記図2に示した製造装置
において、図4に示すように押出金型10に発泡樹脂流
路121を設けて、非発泡硬質塩化ビニル樹脂層の外面
に発泡樹脂層を同時に押出できる二層同時押出方式と
し、他の構成は同じとしたものを使用でき(図4におい
て、図2と同一符号は、同一の構成要素を示してい
る)、前記請求項3記載の発明と同様、フォ−ミングチ
ュ−ブにより製造する熱膨張性樹脂管の外径を規制する
こと、また、該マンドレルの出口乃至フォ−ミングチュ
−ブ入口に至る樹脂温度を調整して熱膨張性樹脂管の加
熱温度−管外径特性での温度T1 ’を調節すること、更
に、温度T1 ’を下限とする所定の温度巾における特性
勾配を所定値以下とするように冷却マンドレルによる徐
冷条件を調整すること、等が必要である。
【0035】本発明に係る熱膨張性樹脂管は、各種管状
体の内面ライニングに使用され、特に、流体輸送金属管
の防食のための内面ライニングに好適に使用される。請
求項5記載の発明により複合管を製造するには、金属管
(例えば、鋼管、アルミニウム管)内面に被着する熱膨
張性樹脂管を、その金属管の内径やライニングのための
加熱条件に応じ請求項3または4記載の発明により製造
しておく。
【0036】この場合、熱膨張性樹脂管の外径を金属管
の内径の99%〜95%とするように、上記フォ−ミン
グチュ−ブの内径が定められる。また、ライニングの際
の基準加熱温度(熱膨張性樹脂管の基準加熱温度であ
り、非発泡硬質塩化ビニル樹脂内層と発泡樹脂外層との
複合熱膨張性樹脂管の場合は、非発泡硬質塩化ビニル
脂内層の基準加熱温度)Taのもとで加熱温度のバラツ
キ巾を±ΔTとし(バラツキ巾は、非発泡樹脂のみから
なる熱膨張性樹脂管の場合、10℃程度、非発泡樹脂と
発泡樹脂層からなる複合熱膨張性樹脂管の場合、15℃
程度)、熱膨張性樹脂管の膨径量の許容バラツキをb
(非発泡樹脂のみからなる熱膨張性樹脂管の場合、0.
05mm程度、非発泡樹脂と発泡樹脂層からなる複合熱
膨張性樹脂管の場合、0.075mm程度)とすれば、
温度範囲(Ta−ΔT)〜(Ta+ΔT)を前記した加
熱温度−管外径特性の加熱温度範囲(T1 〜T2 )また
は(T1 ’〜T2 ’)内に属させ、かつ加熱温度範囲内
での加熱温度−管外径特性の勾配aを、2ΔTa<bを
満たして設定するように、冷却マンドレルの徐冷条件を
調整する。この場合、冷却マンドレルの外径は、温度範
囲(Ta−ΔT)〜(Ta+ΔT)での熱膨張性樹脂管
の外径を金属管内径の100%〜103%とするように
設定される。
【0037】このようにして得た熱膨張性樹脂管を接着
剤を塗布したうえで金属管に挿入し、この樹脂管を挿入
した金属管を加熱炉に搬入し、金属管外部からの加熱に
より熱膨張性樹脂管を前記した基準温度で加熱して膨径
させ、金属管内面に被着させ、これにて複合管の製造を
終了する。
【0038】上記接着剤としては、各種樹脂系接着剤の
ほか、ゴム系等の接着剤を使用できるが、ホットメルト
タイプの接着剤を使用することが好ましく、ホットメル
トタイプ接着剤を使用する場合、上記の加熱基準温度は
この接着剤の最適接着温度に設定される。また、接着剤
の塗布には、例えば、上記水槽の直後に、熱膨張性樹脂
管の外周を取り囲むような円形の吐出口を有するクロス
ヘッドの押出装置と金型を配設し、表面温度がある程度
以上高い熱膨張性樹脂管がこのクロスヘッドを通過する
際に接着剤を塗布する方法を使用することもできる。
【0039】
【作用】熱膨張性樹脂管の製造においては、押出金型か
ら吐出された管状溶融硬質塩化ビニル樹脂が冷却マンド
レルを通過する際に徐冷され、それ迄に伸ばされた樹脂
の分子鎖がほぼ元の常態に復元されたうえで、冷却マン
ドレルとフォ−ミングチュ−ブとの間の温度ほぼT1
たはT1 ’の樹脂の分子鎖が引張りにより伸ばされ、分
子鎖がこの伸ばされた状態のままで水槽による急冷で凍
結される。
【0040】その結果、温度T1またはT1’で再加熱す
れば、分子鎖の凍結が解除されて分子鎖がほぼ元の常態
に戻り、樹脂管寸法もほぼ元の寸法に戻り(回復が完
結)、T1以上加熱しても、それ以後の膨径は殆ど生じ
ない。従って、加熱温度T1またはT1’を越えると、特
性がほぼフラットになる加熱温度−管外径特性が得られ
る。
【0041】複合管の製造方法においては、上記特性を
有する熱膨張性樹脂管が金属管内に挿入され、この熱膨
張性樹脂管がそのフラットな加熱温度−管外径特性部分
の温度範囲内で加熱される。その結果、加熱にバラッキ
があっても、熱膨張性樹脂管の膨径バラッキが僅小にと
どめられ、熱膨張性樹脂管が金属管内面に充分に一様な
状態で接触され、充分な接着強度で被着される。
【0042】
【実施例】
〔実施例1〕複合管の製造方法の実施例であり、熱膨張
性樹脂管には、請求項2記載の発明により製造した硬質
塩化ビニル樹脂製のものを使用した。
【0043】熱膨張性樹脂管の製造装置には、図2に示
すものを使用し、フォ−ミングチュ−ブ25の内径を5
1.1mmとし、冷却マンドレル20の長さを450m
mとし、温水循環冷却とし、樹脂をほぼ温度185℃で
吐出し、冷却マンドレル出口での管状樹脂内面の温度を
92℃とするように冷却マンドレル20の温水流量並び
に温度を温調ユニットで調整し、冷却マンドレル出口で
の樹脂管規制外径53.4mmからフォ−ミングチュ−
ブ内径51.1mmへの引き落しを行うように引取り速
度を樹脂吐出速度よりも速くした。
【0044】製造した熱膨張性樹脂管の外径は51.0
mmであり、その加熱温度−管外径特性は図5に示す通
りであった。T1を100℃、T2を120℃としてあ
り、この範囲での傾斜勾配は0.025mm/℃に過ぎ
なかった。加熱温度100℃での膨径外径は、53.0
mm、加熱温度120℃での膨径外径は、53.5mm
であった。
【0045】なお、熱変形温度は、JIS−K−720
7規定の硬質プラスチックの荷重たわみ温度試験方法に
準じ、A法(荷重を曲げ応力18.5N/cm2に設
定)により測定し、72.5℃である。
【0046】このようにして製造した熱膨張性樹脂管
を、熱可塑性樹脂系ホットメルト接着剤を均一に塗布し
たうえで、内径52.9mm、長さ5.5mの配管用炭
素鋼管内に挿入し、熱膨張性樹脂管の加熱基準温度を1
15℃とするように、金属管外部からの加熱を行った。
この加熱には、管を水平状態で走行させ、管中央部から
管両端部にかけ順次に熱風加熱装置により上方並びに下
方から熱風加熱する方法を使用した。この場合、熱膨張
性樹脂管の内面に、軸方向にほぼ当間隔を隔てた5ヵ所
のそれぞれの周方向にほぼ半周を隔てた総計10ヵ所に
おいて予め熱伝対を貼付て加熱温度のバラツキを測定し
たところ、107℃〜120℃であった。
【0047】〔比較例1〕実施例1に対し、熱膨張性樹
脂管に、図5に示す通り、加熱温度を熱変形温度から樹
脂押出温度近傍に増加するに従って管径がほぼ比例的に
膨径し、加熱温度範囲100℃〜120℃での勾配が
0.1mm/℃である加熱温度−管外径特性を有し、外
径が51.0mmの硬質塩化ビニル樹脂製製の熱膨張性
樹脂管を使用した以外、実施例1と同じとした。
【0048】〔比較例2〕実施例1に対し、熱膨張性樹
脂管に、加熱温度を熱変形温度から樹脂押出温度近傍に
増加するに従って管径がほぼ比例的に膨径し、加熱温度
範囲100℃〜120℃での勾配が0.06mm/℃で
ある加熱温度−管外径特性を有し、外径が51.0mm
の硬質塩化ビニル樹脂製製の熱膨張性樹脂管を使用した
以外、実施例1と同じとした。これらの実施例品並びに
比較例品につき、製造直後での金属管と樹脂管との界面
の初期密着性を検査し、また、20℃での冷水流通5分
−80℃での熱水流通5分を1サイクルをする冷熱通水
試験3000サイクルを行ったところ、比較例1では、
初期密着性については、50本中4本が不良であり(界
面に凹凸、空隙のあるものを不良とした)、冷熱通水試
験後(試料本数は46本)については、46本中5本に
界面密着不良が観られ、接着強度(平均値)は2.1k
g/cm 2と低く、樹脂管端の収縮量(平均値)は1.
3mmにも達し、複合管製造当初での樹脂管の残留応力
がかなり大であったことが認められた。
【0049】比較例2では、初期密着性については、試
料本数50本のもとで不良はなかったが、冷熱通水試験
後(試料本数49本)については、49本中3本に界面
密着不良が観られ、接着強度(平均値)は2.9kg/
cm2と低く、樹脂管端の収縮量(平均値)は0.9m
mであつた。
【0050】これらの比較例に対し、実施例1では、初
期密着性の不良が試料本数50本のもとで零であり、冷
熱通水試験後(試料本数は50本)については、界面密
着不良のものは全く観られず、接着強度(平均値)が
3.8kg/cm2と高く、樹脂管端の収縮量(平均
値)が0.7mmに過ぎず、複合管製造当初での樹脂管
の残留応力が比較例に較べ充分に低いことが推定され
た。
【0051】〔実施例2〕複合管の製造方法の実施例で
あり、熱膨張性樹脂管には、請求項4記載の発明により
製造した、非発泡樹脂内層が硬質塩化ビニル樹脂で、発
泡樹脂内層が重曹系の発泡剤を添加した硬質塩化ビニル
樹脂であるものを使用した。
【0052】熱膨張性樹脂管の製造装置には、図4に示
す如く、押出金型を非発泡樹脂内層と発泡樹脂外層とを
同時に押出す二層同時押出金型としたものを使用した。
フォ−ミングチュ−ブの内径は54.6mmとし、冷却
マンドレルの長さを450mmとし、冷却マンドレル出
口での管状樹脂内面の温度を94℃とするように、冷却
マンドレルの温水流量並びに温度を調整し、冷却マンド
レル出口での樹脂管規制外径57.4mmからフォ−ミ
ングチュ−ブ内径54.6mmへの引き落しを行うよう
に引取り速度を樹脂吐出速度よりも速くした。
【0053】製造した熱膨張性樹脂管の外径は54.5
mmであり、その加熱温度−管外径特性は図6に示す通
りであった。T1’を100℃、T2’を125℃とし、
この温度範囲での傾斜勾配は0.025mm/℃に過ぎ
なかった。加熱温度125℃での膨径外径は、57.2
mmであり、加熱温度100℃での膨径外径は、56.
6mmであった。
【0054】このようにして製造した二層熱膨張性樹脂
管を、熱可塑性樹脂系ホットメルト接着剤を均一に塗布
したうえで、内径56.5mm、長さ5.5mの配管用
炭素鋼管内に挿入し、熱膨張性樹脂管の非発泡樹脂内層
の加熱基準温度を115℃とするように、金属管外部か
らの加熱を行った。この加熱には、実施例1と同様、管
を水平状態で走行させ、管中央部から管両端部にかけ順
次に熱風加熱装置により上方並びに下方から熱風加熱す
る方法を使用した。この場合、実施例1と同様に、熱膨
張性樹脂管の内面に、軸方向にほぼ当間隔を隔てた5ヵ
所のそれぞれの周方向にほぼ半周を隔てた総計10ヵ所
において予め熱伝対を貼付て加熱温度のバラツキを測定
したところ、104℃〜122℃であった。
【0055】〔比較例3〕実施例2に対し、熱膨張性樹
脂管に、図6に示す通り、加熱温度を熱変形温度から樹
脂押出温度近傍に増加するに従って管径がほぼ比例的に
膨径し、加熱温度範囲100℃〜120℃での勾配が
0.075mm/℃である加熱温度−管外径特性を有
し、内層が実施例2と同じ非発泡硬質塩化ビニル樹脂
で、外層が実施例2と同じ発泡硬質塩化ビニル樹脂であ
り、外径が54.5mmの二層熱膨張性樹脂管を使用し
た以外、実施例2と同じとした。
【0056】〔比較例4〕実施例2に対し、熱膨張性樹
脂管に、加熱温度を熱変形温度から樹脂押出温度近傍に
増加するに従って管径がほぼ比例的に膨径し、加熱温度
範囲100℃〜120℃での勾配が0.055mm/℃
である加熱温度−管外径特性を有し、内層が実施例2と
同じ非発泡硬質塩化ビニル樹脂で、外層が実施例2と同
じ発泡硬質塩化ビニル樹脂であり、外径が54.5mm
の二層熱膨張性樹脂管を使用した以外、実施例1と同じ
とした。これらの実施例2並びに比較例3,4につき、
上記と同様に、製造直後での金属管と樹脂管との界面の
初期密着性を検査し、また、冷熱通水試験3000サイ
クルを行ったところ、比較例3では、初期密着性につい
ては、50本中2本が不良であり(界面に凹凸、空隙の
あるものを不良とした)、冷熱通水試験後(試料本数は
48本)については、48本中4本に界面密着不良が観
られ、接着強度(平均値)は1.1kg/cm2と低
く、樹脂管端の収縮量(平均値)は2.4mmにも達
し、複合管製造当初での樹脂管の残留応力がかなり大で
あったことが認められた。
【0057】比較例4では、初期密着性については、試
料本数50本のもとで不良はなかったが、冷熱通水試験
後(試料本数50本)については、50本中3本に界面
密着不良が観られ、接着強度(平均値)は3.1kg/
cm2と低く、樹脂管端の収縮量(平均値)は0.8m
mであつた。
【0058】これらの比較例に対し、実施例2では、初
期密着性の不良が試料本数50本のもとで零であり、冷
熱通水試験後(試料本数は50本)については、界面密
着不良のものは全く観られず、接着強度(平均値)が
3.7kg/cm2と高く、樹脂管端の収縮量(平均
値)が0.6mmに過ぎず、複合管製造当初での樹脂管
の残留応力が比較例に較べ充分に低いことが推定され
る。
【0059】
【発明の効果】本発明に係る複合管の製造方法によれ
ば、非発泡硬質塩化ビニル樹脂単独の熱膨張性樹脂管ま
たは非発泡硬質塩化ビニル樹脂内層と発泡樹脂外層とか
ら成る二層熱膨張性樹脂管を金属管内に挿入し、金属管
外部からの加熱により熱膨張性樹脂管を膨張させて金属
管内面に被着することにより、加熱温度にバラツキがあ
っても、樹脂管を金属管内面に過不足のない適切な接触
度にて被着でき、接触不足に基づく接着不良や接触過剰
に基づく残留応力による内面樹脂被覆層の早期劣化等を
よく排除でき、品質、信頼性に優れた複合管を製造でき
る。また、加熱温度の厳格な制御が不要となり、製造設
備の簡易化を図ることもできる。
【0060】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法に
よれば、かかる複合管の製造を可能とする熱膨張性樹脂
管を、樹脂の吐出から水槽急冷に至る間での樹脂の徐冷
条件並びに引取り速度を調整するだけで製造でき、熱膨
張性樹脂管の製造設備も既存の設備に冷却マンドレルを
付加するだけでよく、かかる点からも設備的に有利であ
る。
【0061】また、本発明に係る熱膨張性樹脂管は、上
述の如く、加熱温度変化量に対する管膨張変化量に特徴
を有するので、金属管等の内面に、強固に且つ残留応力
の発生なく被着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る熱膨張性樹脂管の加熱温度−管外
径特性を示す説明図である。
【図2】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法に使用
する製造装置の一例を示す説明図である。
【図3】本発明に係る熱膨張性樹脂管の上記とは別の加
熱温度−管外径特性を示す説明図である。
【図4】本発明に係る熱膨張性樹脂管の製造方法に使用
する製造装置の上記とは別の例を示す説明図である。
【図5】実施例1において使用した熱膨張性樹脂管の加
熱温度−管外径特性を示す説明図である。
【図6】実施例2において使用した熱膨張性樹脂管の加
熱温度−管外径特性を示す説明図である。
【図7】従来の複合管の製造において使用されている熱
膨張性樹脂管の加熱温度−管外径特性を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10 押出金型 11 コア 20 冷却マンドレル 21 温水流通コイル 25 フォ−ミングチュ−ブ 30 冷却水槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B32B 1/08 B32B 1/08 Z 15/08 102 15/08 102A 27/30 101 27/30 101 // B29K 27:06 B29K 27:06 B29L 9:00 B29L 9:00 23:00 23:00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96 B29C 63/42 B32B 1/00 - 35/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱により管径が膨張回復する非発泡硬質
    塩化ビニル樹脂管であり、その非発泡硬質塩化ビニル
    脂の熱変形温度よりも高い85℃〜100℃の範囲内の
    所定温度T1 と同非発泡硬質塩化ビニル樹脂の押出し成
    形温度よりも低い所定温度T2 との間での加熱温度変化
    量に対する管径膨張変化量が、上記熱変形温度と所定温
    度T1 との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化
    量よりも小であることを特徴とする熱膨張性樹脂管。
  2. 【請求項2】加熱により管径が膨張回復する、内層が非
    発泡硬質塩化ビニル樹脂層で外層が発泡樹脂層である二
    層樹脂管であり、その非発泡硬質塩化ビニル樹脂の熱変
    形温度よりも高い85℃〜100℃の範囲内の所定温度
    1 ’と同非発泡硬質塩化ビニル樹脂の押出し成形温度
    よりも低い所定温度T2 ’との間での加熱温度変化量に
    対する管径膨張変化量が、上記熱変形温度と所定温度T
    1 ’との間での加熱温度変化量に対する管径膨張変化量
    よりも小であることを特徴とする熱膨張性樹脂管。
  3. 【請求項3】請求項1記載の熱膨張性樹脂管を製造する
    方法であり、押出金型から吐出した非発泡の管状溶融
    質塩化ビニル樹脂を一定の内径寸法のもとでほぼ85℃
    〜100℃の範囲内の温度T1 まで徐冷し、次いで、ほ
    ぼこの温度T1 下で所定の寸法に縮径し、この縮径後、
    急冷固化することを特徴とする熱膨張性樹脂管の製造方
    法。
  4. 【請求項4】請求項2記載の熱膨張性樹脂管を製造する
    方法であり、押出金型から吐出した内層が非発泡硬質塩
    化ビニル樹脂層で外層が発泡樹脂層である二層の管状溶
    融樹脂を一定の内径寸法のもとでほぼ85℃〜100℃
    の範囲内の温度T1 ’まで徐冷し、次いで、ほぼこの温
    度T1 ’下で所定の寸法に縮径し、この縮径後、急冷固
    化することを特徴とする熱膨張性樹脂管の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1記載の熱膨張性樹脂管を金属管内
    に挿入し、該熱膨張性樹脂管を温度T1 〜T2 に属する
    温度範囲内で加熱して膨張させ、金属管内面を被覆する
    ことを特徴とする複合管の製造方法。
  6. 【請求項6】請求項2記載の熱膨張性樹脂管を金属管内
    に挿入し、該熱膨張性樹脂管を温度T1 ’〜T2 ’に属
    する温度範囲内で加熱して膨張させ、金属管内面を被覆
    することを特徴とする複合管の製造方法。
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