JP3346580B2 - 金属管に付着したプラスチック層の電子・光学的除去 - Google Patents

金属管に付着したプラスチック層の電子・光学的除去

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、金属管に付着したプラスチック層の電子・
光学的除去に関し、特に、金属管に付着した耐食性層を
損傷を与えることのない、プラスチック層のレーザー除
去に関する。
自動車産業において、高圧流体導管、特にブレーキ管
に、「ISO」または「SAE」と呼ばれるフレアのついた端
部形状を形成することが典型的である。自動車製造業者
は、前と後のフレアー面には実質的に重合層はないと主
張する。その製造業者は、もし、例えばナイロンのよう
な比較的柔らかい重合材料が、組立の後、封止領域およ
び取付圧縮領域から突出するならば、車の寿命の長期に
わたり、生じ得るアセンブリートルクの潜在的損失につ
いて懸念している。
その重合材料は、導管を含む金属管の耐食性を大きく
強化するために、流体導管の外面に存在する。従って、
これらの導管の製造業者は、とりわけ、末端の用途が自
動車の車体にあるときに、例えば、フレアを越ずに管の
直管部分にまで、必要以上の耐腐食性強化ポリマー物質
を除去することを望まない。更に、金属管は、一般に、
金属管の外面に接着した耐食性層を有している。それ自
体は、あらゆる除去プロセスが、ポリマーの下の耐食性
層を損傷せず、かつ裸の金属管の外面をも（それに付着
する耐食性層が無く場合には）損傷しないことが望まれ
る。
種々のレベルの成功をもって、いくつかの方法が試さ
れてきた。しかし、それぞれの方法には、その使用を妨
げるという重大な欠点がある。回転旋盤切断法は、旋盤
型の矩形ツールバイトを備えたチャックホルダーを用い
ている。それは、標準回転ヘッドの消音ユニット上に設
けられている。その方法は、簡単でかつ信頼性がある
が、結果は、ナイロンを容易には加工出来ないことを明
らかにした。ひも状のもの／ギザギザ状のものが、特に
遷移ライン上に残されている。更に、基体を通しての切
断の防止を試みるために、無数の調整と測定が、管の外
径の変数により、なされなければならない。
回転ブラシを用いる方法は、ブラシを動作させる研磨
ホイールヘッドの使用を用いる。コーティングが除去さ
れる領域は、ブラシへ押しつけられ、遷移ラインは、所
望の位置に管上に保護スリーブを位置させことにより決
定される。使用されるスリーブは、約２インチの長さで
あり、止めネジにより、その位置に緒保持される。あい
にく、この方法は、ブラシの消耗を補償するための複雑
な調整のメカニズムを必要とする。更に、ナイロンだけ
が除去されるのかどうかを決定することは、非常に困難
である。他のブラシはが試みられて来たが、実際の成功
はなかった。
矩形ヘッドのパンチ方法は、その鋼管を越える固定さ
れた径を有し、ナイロンを所望の距離だけ押す、先端が
鋭角のパンチを用いる。「押し返された」ナイロン材料
は、次いで、回転旋盤切断システムによって切り離さ
れ、除去される。この方法は、除去された、或いは残さ
れたナイロンの量（厚さ）を予測する事が不可能である
という欠点があり、耐食性コーティングを掘ってしまう
であろう。
ウォータージェットナイフ法は、ZnAl基体に影響を与
えることなく、ナイロンコーティングを切断したり吹き
払ったりするための高圧ウォータージェットシステムの
使用を含む。その方法は、高rpmで管を回転することを
含み、一方、静止した高圧ウォータージェットがそのコ
ーティングを除去する。そのジェットの進む速さは、12
インチ／分（＝0.2インチ／秒）であった。その全シス
テムは、50HPのパワー（＝37.3KW）を消費する。この方
法は、耐食性コーティングに影響を与えることなく、ナ
イロンを除去するように思われ、それは、外径および長
円の変数に対し寛容性があり、非常に速いサイクル時間
を有する。しかしながら、管を高rpmで回転させること
は困難であり、費用がかかる。そのシステムは、除去媒
体として超純粋（高価である）を利用するが、その水を
リサイクルすることは経済的でないからである。その水
は、管のむき出しの端部に対して問題である。さらなる
欠点は、そのシステムには高い維持費用がかかることで
ある。
ドイツ特許No.DE4413218には、パルスレーザービーム
によって、部品からラッカーまたはプラスチック（例え
ばPTEF）の層を、無接触除去するための装置が開示され
ている。この方法は、下地にダメージを与えずにコーテ
ィングを除去する。しかしながら、レーザーエネルギー
が半円形の動作空間内のある位置に導かれるように思わ
れる。それ自体は、レーザーエネルギーが試料の回りを
回転可能ではないように思われるので、試料の回転を必
要とし、それが生産コストに加えられる。更に、開示さ
れた方法は、一つの層以上を除去するものとは思われな
い。さらなる欠点は、関節のあるオプトメカニカルな腕
を備えた開示された機械は、大きくて複雑で高価だとい
うことである。
このように、本発明の目的は、金属基体から一層また
は多層の層を、速く効率的に正確に安価に除去する方法
を提供することにある。更に、本発明の目的は、基体も
しくは耐食性コーティングにダメージを与えない方法を
提供することにある。更にまた、本発明の目的は、その
後の連結を助けるための滑らかな遷移部分を残す方法を
提供することにある。また更に、本発明の他の目的は、
除去された表面上に、任意に強化された耐食性のための
残留物を残す方法を提供することにある。更に、本発明
の他の目的は、外径と長円の変数に寛容性のたる方法を
提供供給することにある。
発明の要旨 本発明は、上述の問題に向かい、かつそれを解決し、
外面を有する金属管を形成する工程、およびこの金属管
の外面に耐食性層を接合する工程を具備する、多層管を
製造する方法を提供することにより、上述の目的および
利点を達成する。耐食性層には、表面処理層が接合され
る。第１のポリマー層が、表面処理層に接合するよう
に、金属管上に押し出され、第２のポリマー層が、第１
のポリマー層に接合するように、金属管上に押出され
る。この方法は、更に、軸方向にデフォーカスした一般
に楕円断面形状のレーザービームを、その領域の回りに
360゜度回転させることにより、第１および第２のポリ
マー層の少なくとも一部を、端部に隣接する領域から気
化させ、除去し、一方、耐食性層を強固に残す。
図面の簡単な説明 本発明の他の目的、特徴、利点および用途は、以下の
詳細な説明および図面を参照することにより、明らかと
なろう。
図１は、本発明の電子・光学的除去装置の半線図的透
視図である。
図２は、本発明の電子・光学的除去装置の半線図的上
綿図である。
図３は、ブッシング内に挿入され、弁に隣接する金属
管の一部を示す、除去可能なブッシングおよび調整可能
な弁の、一部切り欠き断面図である。
図４は、ビーム放出システムの一部切り欠き半線図で
ある。
図5Aは、多層管のポリマー層の一部に射突するとき
の、一般に楕円断面形状のレーザービームを示す、図４
の５−５線で切断した断面図である。
図5Bは、多層管のポリマー層の一部に射突するとき
の、他の一般に楕円断面形状のレーザービームを示す、
図４の５−５線で切断した断面図である。
図６は、層の厚さが図示のため誇張されている、図３
の６−６線で切断した拡大断面図である。
図7Aは、ポリマー層の除去された部分、およびテーパ
ー状の遷移部分を示す多層管の一部切り欠き図である。
図7Bは、超薄型の耐食性強化ポリマー残さを示す、図
7Aに類似の図である。
図８は、仮想線で端部形状の下半分を示し、かつフレ
ア上のレーザー除去面を示す、SAE型の二重または折り
曲げられたフレアの拡大切り欠き断面図である。
図９は、仮想線で端部形状の下半分を示し、かつフレ
ア上のレーザー除去面を示す、ISO型の管状に突出する
フレアの拡大切り欠き断面図である。
図10は、金属管に接合された多層プラスチックコーテ
ィングを押出すための、本発明の方法による単純化され
たフローダイヤグラムである。
図11は、本発明の方法による第２のフローダイヤグラ
ムである。
図12は、本発明の方法による詳細なフローダイヤグラ
ムである。
好ましいおよび他の態様の詳細な説明 ここで、図１を参照すると、金属管の外面からプラス
チック層を除去するための本発明の電子光学システム
は、一般に10で示されている。システム10は、比較的コ
ンパクトであり、持ち運び可能であり、約24インチの
幅、66インチの高さ、60インチの長さである（システム
10は、変化するサイズに作られるものと理解されるべき
ではあるが）。システム10は、プラスチック層が除去さ
れる位置および軸方向の長さを制御するためのプログラ
マー12はレーザー発生器20に出力するRF供給器16、レー
ザー発生器20を冷却する冷却水供給器18、およびガス、
煙、液状または粒子状プラスチック、および／または存
在し得る他の粒子状物質を除去するためのクリーナー18
を備えている。この装置10の詳細および使用は、本発明
の方法を参照して、以後に説明する。
ここで図４〜６を参照すると、本発明による、多層管
22を製造する方法は、レーザービーム32を、ピンポイン
トの断面形状42から一般に楕円断面形状34に、ポリマー
層部分36に対し、軸方向に焦点をずらすことにより、そ
こに付着した耐食性コーティング層30を有する実質的に
回転しない金属管28の外周面26から、24として示される
ポリマー層の少なくとも部分36を実質的に除去する工程
を具備する。一般に楕円断面形状のレーザービーム34
は、耐食性層30（または、耐食性層30が設けられていな
い場合には金属管基体のみ）を残しつつ、ポリマー層部
分36を気化させる。何ら理論と結び付けることなく、こ
の現象は、本明細書で説明されているように、新規な一
般に楕円断面34を有する焦点をずらされたレーザービー
ムが、種々の程度でレーザーエネルギーをプラスチック
層により吸収せしめ、しかし金属管28により反射される
ために生ずるものと考えられる。このように、レーザー
ビーム32は、基体を損傷させることなく、スムースにテ
ーパー状の遷移部分74（以下で詳細に説明される）を残
しつつ、ポリマー部分36を除去する。
軸方向の焦点のずらしは、ビーム放出系38により行わ
れる。この系は、ピンポイントの断面形状のレーザービ
ーム42を放出するレーザービーム発生器40を具備してい
る。
適切なレーザービーム発生器40を有する任意の適切な
レーザー装置を用いることが出来ることを理解すべきで
ある。しかし、好ましい態様では、10.59ミクロンの波
長を有するCO2レーザーが用いられる。このレーザー
は、約50ワット〜約240ワットのパワーを有する。好ま
しい態様では、100ワットまたは200ワットの連続レーザ
ーが、その間の任意のパワーとともに使用し得る。
そのようなレーザーは、ワシントン州、マキルテオの
シンラッドにより市販されており、即ち、100ワットレ
ーザーは、モデル57−１として市販されており、封止さ
れた、RF励起の、水冷ヘッドを有しており、200ワット
レーザーは、モデル57−１として市販されており、並設
されているが、相互に90゜回転しており、光学的ビーム
結合器に供給する２つの標準57−１の100ワットレーザ
ー管を有している。
ビーム放出系38は、更に、ビーム発生器40に接続され
た、ピンポイントの断面形状のレーザービーム42を一般
に楕円断面形状のレーザービーム34にデフォーカスのた
めの手段を具備している。ビーム放出系38は、更に、ビ
ーム発生器40およびデフォーカス手段に接続され、ピン
ポイントの断面形状のレーザービーム42および一般に楕
円断面形状のレーザービーム34の一方を、ポリマー層部
分36に隣接する位置に反射する手段を具備している。
図４に示すように、レーザービーム42は、軸44に沿っ
て反射手段に入る。反射手段は、一般に、軸44の回りを
360゜回転する（回転矢印48で示されている）Ｃ字型ハ
ウジング46を具備する。ハウジング46は、レーザービー
ム入口50およびレーザービーム出口52を有している。反
射手段は、更に、ハウジング46内に設けられ、一般に54
で示されるミラー系を備えている。ミラー系54は、ピン
ポイントの断面形状のレーザービーム42および一般に楕
円断面形状のレーザービーム34の少なくとも一方を、入
口50から出口52に反射するようにされている。ミラー系
54は、１つまたは多数のミラー54'であり、ミラー54'
は、適切なサイズおよび／または形状を有している。上
述の反射手段はその好ましい態様であるが、反射手段
は、本発明の目的および効果を達成するに適切な手段で
ある。
上述の回転ミラー系54を有する適切な反射手段装置の
一例は、アリゾナ州フォエニックスのRTMCから、商品
名:WD−1LTC−100（WD−１ペルソナレーザーTMブリーフ
ケース ポータブルシリーズのうちの１つ）の下で市販
されている。これは、100ワットターキーレーザーワイ
ヤー皮剥ぎシステムである。WD−1LTC−100装置（本明
細書に記載するような、新規なデフォーカス手段を含ま
ない）は、ワイヤーまたはケーブルの周囲のワイヤーま
たはケーブルの表面に十字線を交わらせ、その上にスラ
ッグを残すことにより、ワイヤー、ケーブル、導電体、
同軸ケーブル等を剥ぐために用いられる。即ち、新規な
デフォーカス手段を含まないこの装置は、レーザービー
ムをナイフとして用いている。
このデフォーカス手段は、任意の適切な手段を含んで
いてもよいことが、更に理解されるべきである。しか
し、好ましい態様では、デフォーカス手段は、ハウジン
グ46内に配置されたデフォーカスレンズ56を備えてい
る。本発明の目的および効果を達成するに適切なデフォ
ーカスレンズを使用し得ることが理解されるべきであ
る。そのようなレンズは、約1.5〜３インチ、より好ま
しくは約２〜約2.5インチの焦点距離を有することが好
ましい。好ましい態様に使用される、そのような適切な
レンズの一例は、ミシガン州、Noviのレベル４レーザー
システムから、モデルII−VIとして市販されている、Zn
Se2.5インチ焦点距離×0.750インチ円筒径レンズであ
る。図４に最良の形で示されているように、ミラー系54
は、ピンポイントの断面形状のレーザービーム42を反射
し、デフォーカスレンズ56は、レーザービーム出口52に
隣接して設けられ、一般に楕円断面形状のレーザービー
ム34は、レーザービーム出口52を通して放出される。レ
ーザービーム発生器40は、図４に示すようにＣ字型ハウ
ジング46に隣接しているか、または図２に示すようにオ
フセットしており、適切な第２のミラー系58を介してＣ
字型ハウジング46に伝達される。好ましい態様では、レ
ーザー20は、図２に示すように、オフセットされてい
る。
環境保全の点から、図１及び４に示すように、反射手
段およびデフォーカス手段は、組合されている。システ
ム10は、更に外表面26からポリマー層部分36に吹き飛ば
すのを助けるための、端部領域60に向けられた空気ノズ
ル（図示せず）を備えている。このノズルは、適切なパ
ラメーターの範囲内で動作するが、しかし、好ましい態
様では、５−10psiの下で４−8cfhで動作する。Ｃ字型
ハウジング46の内部94は加圧され、一方、ハウジング46
の外では、ビーム放出系ハウジング95は、ガス、煙、液
体または粒状プラスチック、および／または他の粒状物
質を引き出すに充分な真空を有している。それらは出口
96（矢印97で示されている）を通して空気清浄器18（３
段濾過系を備えていてもよい）に送られ、次いで大気中
に放出される。適切な加圧の例として、ブロワは、１イ
ンチ水柱で、160scfmを生ずる。このように、本発明の
システム10の領域内またはその近傍にいる作業者は、ポ
リマー層の除去中に存在し得る毒性から安全であるべき
である。
ポリマー部分36は、図４において最もよく示されてい
るように、次のようにして除去される。多層管22の端部
60は、調整可能弁62に向かうレーザービーム出口52に隣
接して位置しており、多層管22は、軸44を中心としてい
る。管22は、置換可能な鋼製入口ハウジング64によりそ
こに保持されている。ブッシング64は、そこに挿入され
る管22のサイズに応じて置換され得る。例えば、3/16イ
ンチの管は、約0.213インチ±0.002インチの径を有する
ブッシング64を用いており（以下のブッシング径は、約
±0.002インチである）、1/4インチの管は約0.275イン
チ、5/16インチの管は約0.337インチ、3/8インチの管は
約0.400インチの径のブッシングを用いている。図３に
示すように、除去に供されるポリマー部分36は、弁62と
ハウジング64との間に保持されている。この部分36（図
３において括線で示されている）は、一般に楕円断面形
状レーザービーム34にさらされる部分である。
適切なビーム断面の例は、図5Aおよび5Bに示されてい
る。図5Aに最もよく示されているように、このレーザー
ビーム34は、２つの側66,68を有しており、好ましく
は、そのうち一方の側66は他方の側68よりも湾曲してい
る。更により好ましくは、図5Bに示すように、他の側6
8'は一般に尖っており、一方の側66'は一般に湾曲して
いる。図7Aおよび7Bからわかるように、ポリマー層部分
36は、管端部60に隣接する第１の領域70と、管端部60か
ら離れた第２の領域72とを有している。一般に楕円断面
形状のレーザービーム34の湾曲側66は、実質的に第１の
領域70に接しており、一方、尖った側68は、実質的に第
２の領域に接している。
何ら理論に結びつくことなく、側部66,68および／ま
たは66',68'を有する、この新規な一般に楕円断面形状3
4は、ポリマー層の一般にテーパー状の平滑な遷移部分7
4を形成する上で助けとなる。この遷移部分74は、上部
表面76から金属管の外周面26へ向かって延びる。これ
は、より強い量のレーザーエネルギーを見ている第１の
領域によるものであり、一方、同時に、ポリマー部分36
は、次第に強度が弱くなるレーザーエネルギーを見てお
り、部分36に近づけば近づくほど、第２の領域72に近づ
く。
ここで再び図7Aおよび7Bを参照すると、それに結合し
た第１のポリマー層27、および第１の層27に結合した第
１の第２のポリマー層29を有する金属管28が示されてい
る。層27,29は遷移領域74内で残留する異なるものとし
て示されているが、しかし、本発明の実施においては、
これらの層27,29はそれほど異なっていない。それにも
かかわらず、遷移領域74内の層27,29（または任意の数
の層および／またはサブ層）は、封止された平滑な外表
面を有しており、表面に露出する、ギザギザの荒れたエ
ッジ（本発明の新規な遷移部分74の無いレーザー除去シ
ステムにおいて生じ得る）を残していない。
テーパー状の平滑な遷移部分74の長さ78は、実質的に
変化することを理解すべきである。しかし、好ましい態
様では、この長さ78は、約2mm（0.08インチより短く、
より好ましくは約1.27mm（0.05インチ）である。除去さ
れたポリマー層部分36もまた、実質的に変化する長さ80
を有しているが、しかし、好ましい態様では、この長さ
80は、約1mm（0.04インチ）〜74.2mm（３インチ）、好
ましくは、長さ80は、約4mm（0.157インチ）〜8mm（0.3
15インチ）、より好ましくは、長さ80は、約6mm（0.236
インチ）〜7mm（0.276インチ）である。
ここで図7Bを参照すると、多層管22は、ポリマー層部
分36の除去の後、金属管外周面の個別領域上に、更に任
意に、極め得て薄い、光沢のある、耐食性強化ポリマー
残さ82を有している。極めて薄い残さ82は、大きく変化
する厚さを有しているが、好ましい態様では、残さ82
は、レーザーにより除去された金属管の外周面86が、ポ
リマー層24およびその上の残さ82を持たない外周面86に
わたって、その耐食性を改善するように、レーザーによ
り除去された金属管の外周面86の耐食性を促進するに充
分な厚さ84（図7Bにおいて、図示のためかなり誇張して
示されている）を有する。
好ましい態様では、レーザーにより除去された金属管
の外周面86は、約1mm（0.04インチ）径より大きい赤錆
の堆積を形成する前に、ソルトスプレー（フォッグ）テ
ストASTM Ｂ 117−73の標準法に供される。そのすべ
ての上に何らポリマー層24を持たない耐食性コーティン
グ層30を有する金属管28は、約600〜約800時間のテスト
に供され、一方、耐食性層30、および１層または多層の
ポリマー層を含むポリマー層24を有する金属管28は、約
1mm（0.04インチ）径より大きい赤錆の堆積を形成する
前に、約500〜約8000時間のテストに供される。このよ
うに、極めて薄いポリマー残さ82は、ポリマー層24を持
たない金属管28と、その上に充分なポリマー層24を有す
る金属管28の中間の防御を提供する。
以下に、より詳細に説明するように、１層または多層
の個々のポリマー層を含み得るポリマー層24は、変化す
る厚さ88を有する。しかし、好ましい態様では、この厚
さ88は、約170ミクロン（0.0068インチ）〜約202ミクロ
ン（0.0081インチ）である。
Ｃ字型ハウジング46の回転、および多層管22の端部60
の回りを360゜回転する、そこから発する一般に楕円断
面形状のレーザービーム34のため、ポリマー層分の除去
36は、管22を回転させることなく、１回の通過で、素早
く行われる。除去のためのサイクル時間は、約１秒〜４
秒である。しかし、好ましい態様では、ポリマー層部分
の除去は、約3.5秒で行われる。
Ｃ字型ハウジング46、および結果として出口52から出
たレーザービームは、端部60から軸方向に内側に約３イ
ンチ移動するが、しかし、好ましい態様では、Ｃ字型ハ
ウジング46は、管22に関し、実質的に軸方向に移動せ
ず、むしろその回りを回転するように移動する。このこ
とは、他の利点の中で、より速いサイクル時間を許容す
ることにおいて有利である。更に、好ましい態様では、
金属管22は固定された非回転試料であるので、本発明に
よるポリマー層部分36の除去の電子光学的プロセスは、
コストが低く、より効率的であり、操作が簡単であり、
容易な製造に手を貸すものである。多くの利点のうちの
特定の例として、管22の非回転は、ポリマー層コーティ
ングの一体性を維持する上で助けとなる。これは、ある
程度の屈曲を示す管22を回転させるとき−その回転は管
のナットにかなりの振動を生じさせる−、ポリマーコー
ティングは損傷するであろう。
本発明の方法は、それぞれの端部60',60"から除去さ
れたポリマー層部分を備えた２つの端部60',60"を有す
る高圧流体導管のための特定の用途を持っている。この
方法は更に、導管の２つの端部60',60"のそれぞれを、
図８に示すように、適当な管ナット98における、SAE型
の二重または折り曲げられたフレア90の形に、または図
９に示すように、適当な管ナット98における、ISO型の
管状に突出するフレア92の形に端部成形する工程を具備
している。そのような端部成形は、ブレーキラインコネ
クターのための多層管を製造するための特定の用途を有
している。適切な端部成形装置の例は、米国特許第5,52
9,349号および第5,489,127号に見られる。SAEおよびISO
端部形状の上述の説明は例示であり、本発明の方法は、
多くの多の成形および／または端部成形のための配管22
の製造に適用可能である。
示すように、フレア90,92のそれぞれは、ポリマー層
部分36が除去される場所にほぼ形成される。SAE端部形
状の半径の中心は89で示され、ISO端部形状の半径の中
心は93で示される。好ましい態様では、ポリマー層24
は、この範囲で除去される。3/16インチの管サイズで
は、半径の中心89,93の長さは約0.8mmである。明らかな
ように、滑らかにテーパー状の遷移部分74は、フレア9
0,92の裏面の部分を覆っている。それによって遷移部分
74は、管22がそれに挿入されるときに、ブッシング、器
具および／または接続等に捕らえるための鈍い荒れた端
部を残していない。
金属の多層管22は、ブレーキライン、真空ライン、ト
ランスミッションオイルクーラーライン、または燃料ラ
インの少なくとも１つとして特に有利である。以下に説
明する他の用途に加えて、管22は、他の領域における用
途をも有している。
本発明の方法は、多層管22から１層またはそれ以上の
ポリマー層を除去する。多層管22の金属管28上の耐食性
層30は任意であることを理解すべきである。更に、もし
多層管22が耐食性層30を有していなければ、それに結合
された表面処理層が存在するか、または存在せず、即
ち、表面処理層もまた任意である。
好ましい態様では、管22は電子光学システム10に手動
で送られる。しかし、本発明のシステム10は、システム
10が多くのステーションの１つとなる、より複雑な、漸
進的／輸送機械に容易に適用可能であることを理解すべ
きである。本発明のシステム10は、一方の端部60を剥離
し、かつビームを分割し、一方の端部を一度に駆動させ
ることにより、２つの端部のために適用可能である。し
かし、上述のように、本発明は、２つの端部60',60"を
同時に剥離し得るより複雑な機械に容易に適用可能であ
ることを理解すべきである。更にまた、本発明は、ビー
ム放出系38の回転なしに、一方または両方の端部60のす
べての周面を同時に射突し得る機械に適用可能である。
なお更にまた、本発明は、ビーム放出系38の回転ととも
にまたは回転なしに、管22が回転する機械に適用可能で
ある。
ポリマー層は、以下の例示的な、非限定的な方法の幾
つかまたはすべてに適用可能である。即ち、押出し、流
動コーティング、静電スプレー塗装、静電粉末塗装、ま
たは収縮装着である。
以下に更に詳細に説明するように、耐食性コーティン
グ、表面処理層、および１層または多層のポリマー層に
関する変形例の幾つかまたはすべては、それを金属管に
適用する方法と同様、金属管28の外表面26からプラスチ
ック層24を除去するための本発明の電子光学システムに
おいて適切であることを理解すべきである。
多層管22を製造する方法の詳細は以下の通りである。
腐食は、例えば亜鉛、錫、鉛、ニッケル又は銅のような
保護金属コーティングの使用による、鉄および鋼表面へ
の酸化物、燐酸塩又は類似のコーティングの生成によ
る、保護と塗膜の形成による、および金属表面を不動体
化することによる、様々な方法により少なくすることが
出来る。溶融亜鉛の浴に浸漬することにより、電着によ
り、又は溶射により、金属表面に亜鉛めっきが施され
る。
清浄化された後、熱工程において、製品は溶融亜鉛の
浴に浸漬される。浴は亜鉛の融点よりある程度高い温度
に維持されていなければならない。コーティングされる
物質が亜鉛浴に入る際の亜鉛の表面部分は、フラックス
で覆われており、これには塩化アンモニウムおよび塩化
亜鉛が広く用いられる。このプロセスは、シート、パイ
プおよびワイヤにほぼ専用に用いられる。非常に均一な
コーティングを得るため、および表面の外観を改善する
ため、１または２％の錫がしばしばシートのコーティン
グにおいて加えられる。熱浸漬により施されたコーティ
ングは、亜鉛の単一層ではない。それは常に複合的性質
を有し、亜鉛−鉄合金からなる基体金属に隣接する層で
ある。この層は比較的脆く、従って、特定の用途への熱
浸漬めっき材料に制限を与える。露出面の1oz/ft2（305
g/mm2）のコーティングが、多くの供給条件に非常に適
切であると思われる。
電解または冷プロセスは、カソードとしてのコーティ
ングされる物品、および可溶性亜鉛塩を配置することか
らなる。なお、アノードは金属亜鉛である。コーティン
グされる物品は、システムのカソードに接続されてい
る。酸性硫酸塩およびシアン化物が使用される。得られ
た純亜鉛コーティングの高い延性は、そのようなコーテ
ィングの顕著な性質である。均一性および厚さの制御の
容易さもまた、利点である。
燐酸塩コーティングは、それ自体、腐食に対する非常
に低い程度の保護を形成するに過ぎない。この種のコー
ティングは、厳しい戸外の使用には適切ではない。鋼の
表面を燐酸塩化することは、その後の塗装またはラッカ
ー塗りの前の下塗りの優れた方法である。燐酸塩は、電
着または噴霧により施すことが出来る。燐酸塩処理はま
た、亜鉛の表面にも適用可能である。
本発明による多層管22は、金属管またはパイプ28を含
んでいる。金属管28は、溶接鋼管、ロウ付け鋼管、アル
ミニウム、銅またはステンレス鋼とすることが出来る。
本発明のプロセスは、剛性または半剛性管状物上に多層
コーティングを施すことが出来る。本発明における特定
の興味は、管またはパイプの溶接単一壁またはロウ付け
二重壁のいずれかの形で、炭素鋼により得られた、延性
および耐食性の利点である。他の物資への多層コーティ
ングの適用は、ある程度の保護、例えば下地の剛性また
は半剛性管状物上への多層コーティングの外殻の改良さ
れた耐薬品性も得られるが、装飾性についてであろう。
図10を参照すると、金属管28は、必要に応じて、様々
な清浄化および洗浄ステージ100により、予備処理され
る。加えて、金属表面の予備処理は、酸化物を除去する
ため、および金属ベースのコーティングの堆積のための
金属表面を改善するために酸洗いをすることをも含んで
いる。ここで、金属ベースのコーティングは、例えば、
上述の「熱プロセス」と時々呼ばれている熱浸漬めっ
き、または上述の「冷プロセス」と時々呼ばれている電
解浴コーティングまたはめっきの好ましい方法により施
された亜鉛ベースのコーティングである。或いは、あら
かじめ予備処理された金属管28は、本発明により亜鉛ベ
ースのコーティングプロセス工程102に供給されるか、
または、あらかじめ金属管28は、本発明によるプロセス
の表面処理工程104に供給される。いずれの場合でも、
0.4〜1.0ミルの範囲で施された亜鉛ベースのコーティン
グを有する金属管28は、本発明により、以下に説明する
ように、その後の処理のために、製造または供給され
る。
亜鉛ベースのコーティングの外面は、その耐食性を延
ばすため、および後に供給される、突出する多層プラス
チック層の適用および接合のための適切な表面を提供す
るために、亜鉛ベースコーティングをシールするように
処理される。亜鉛ベースコーティングの表面処理は、燐
酸塩コーティング、透明、イエロー、およびグリーンの
バージョンを含むクロム酸塩コーティング、亜鉛−アル
ミニウム合金コーティング、およびその組合せからなる
群から選ばれた表面封止処理の少なくとも１つである。
適切な亜鉛−アルミニウム合金およびコーティングは、
その記載が本発明の一部をなす、米国特許第4,448,748
号に記載され、ASTM規格B750−88は、インゴット状の熱
浸漬コーティングにおける、亜鉛−５％アルミニウム−
ミッシュメタル合金のための標準の仕様を提供してお
り、その記載もまた本発明の一部をなす。プラスチック
の付与の前の金属管の予備処理は、亜鉛−アルミニウム
合金と燐酸塩コーティングおよびクロム酸塩コーティン
グとの組合せ、亜鉛メッキとクロム酸塩コーティングと
の組合せ、亜鉛メッキと燐酸塩コーティングおよびクロ
ム酸塩コーティングとの組合せ、電解亜鉛と燐酸塩コー
ティングおよび／またはクロム酸塩コーティングとの組
合せ、亜鉛−アルミニウム合金メッキと燐酸塩コーティ
ングおよび／またはクロム酸塩コーティングとの組合
せ、亜鉛−ニッケル合金と燐酸塩コーティングおよび／
またはクロム酸塩コーティングとの組合せ、透明、イエ
ロー、およびグリーンのバージョンのクロム酸塩コーテ
ィング、およびそれらの組合せを含み得る。亜鉛ベース
のコーティングの前の金属表面の予備処理は、砂、ショ
ットまたはビーズブラスト、または表面の荒らすための
他の研磨手段、または洗浄を伴う洗浄剤処理、および洗
浄を伴う酸洗いを含み得る。化学的であれ機械的であ
れ、適切な表面研磨またはエッチングプロセスは、他の
表面処理の前の、および／または金属面へのプラスチッ
クの押出し前の予備処理として、用いることが出来よ
う。クロム酸塩コーティングは、実質的に残留重量のな
い塗膜として適用することが出来る。亜鉛−アルミニウ
ム合金コーティングは、36〜95g/m2の範囲、好ましくは
75〜80g/m2の範囲、最も好ましくは78g/m2の重量を適用
することが出来る。燐酸塩コーティングは、120〜250mg
/ft2の重量を適用することが出来る。金属表面上の亜鉛
ベースコーティングは、好ましくは、13〜35ミクロンの
重量である。本発明のプロセスは、サイズに依存せず、
従って、より小さいサイズでもより大きいサイズでも、
他のサイズの金属管22を本発明に従って処理し得ること
が予想される。
亜鉛−アルミニウム電解合金またはコーティングは、
好ましくは、約85〜97％の亜鉛、約４〜15％のアルミニ
ウム、および少なくとも約5ppmのミッシュメタル（様々
な公知の希土類元素を含む合金）を含むものである。
表面処理層25により、亜鉛ベースのコーティングまた
は層23の表面を処理した後、工程106において、多層プ
ラスチック層が、亜鉛ベースの層23の処理された表面25
上に押出される。いずれの場合でも、多層プラスチック
層は、好ましくは、ここでは処理された表面層25の頂部
に形成された第１の層27と呼ばれている、合金または接
合層、および外部環境にさらされている外殻または第２
の層29を含むものである。任意の中間または第３の層31
が、第１の層27と第２の層29との間に設けられ、プラス
チック材料の１層またはそれ以上の層のサブ層を含み得
る。処理された表面25へ多層プラスチック層を押出す前
に、金属管28を、177℃〜23℃（350゜F〜450゜F）の範
囲、好ましくは204℃〜232℃（400゜F〜450゜F）の範囲
の温度に予備加熱される。押出された多層プラスチック
は、処理表面25上に、75〜300ミクロン（３〜12ミル）
の範囲、好ましくは125〜250ミクロン（５〜10ミル）の
範囲の厚さのコーティングを形成する。個々のプラスチ
ック層は、10〜250ミクロン（0.3〜10ミル）の範囲、好
ましくは125〜250ミクロン（５〜10ミル）の範囲の厚さ
に適用され得る。
ここで図11において、本発明のプロセスのより詳細な
フローダイヤグラムを示す。上述した管28は、清浄及び
洗浄工程108に供され、次いで酸化物を除去し、その後
のフラッシュメッキのための金属外面を改善するため
に、酸洗い工程110に供される。酸洗い工程110の後、金
属管28は洗浄工程112に供される。次いで、亜鉛工程114
によるエレクトロフラックスおよびブラッシュメッキ
は、厚さ0.4〜1.0ミルの亜鉛ベース層を付着させる。亜
鉛−アルミニウム電解合金コーティングは、次いで、亜
鉛ベース層の外面に適用される。適切な亜鉛合金コーテ
ィングは、米国、ニューヨーク州、メイブルックのイー
スタンアロイ社から商品名「GALFAN」で市販されてい
る。360〜95g/m2の範囲、最も好ましくは78g/m2の厚さ
に制御しつつ、「GALFAN」を適用するシール工程116の
後に、洗浄工程120が行われる。本明細書で述べた冷却
工程は、任意の適切な材料またはプロセスを用いて実施
されることは理解されるべきである。工程122は、その
後の層の改善された接着のためのGALFANコーテイングの
外面に適用されるべき燐酸塩の表面を提供する。洗浄工
程124が、燐酸塩工程122の後に続く。クロム酸塩コーテ
ィングの適用は、工程122において適用された燐酸塩表
面を封止するために、工程126において生ずる。燐酸塩
表面は、好ましくは120〜250mg/ft2（1.292〜2.691g/
m2）の範囲の厚さで適用され、一方、クロム酸塩コーテ
ィングは、完了時に管上に基本的に残留重量を残さない
薄膜として適用され得る。クロム酸塩洗浄工程の後、プ
ラスチックの多層は、工程128において金属管s28上に押
出される。好ましくは、管は、工程128におけるプラス
チックの多層の適用前に、375〜450゜F、好ましくは425
゜Fの範囲で加熱されているのがよい。プラスチックの
多層を、予備加熱された金属管28の表面に同時に共押出
しするために、通常の機械的塗布器または押出しヘッド
が用いられる。好ましい形態では、プラスチック材料を
予備加熱された管28の表面に引き下げるために、塗布器
のヘッドに真空が適用される。適用された真空は、好ま
しくは１インチ〜22インチ水柱（28インチ水柱は、大気
圧に等しい）、好ましくは10インチ水柱である。工程12
8において、プラスチックの多層の押出しの後、管28
は、工程130において冷却される。冷却は水冷、油冷ま
たは必要に応じて他の物質とすることが出来、その後、
工程132においてコイル状にされるか、または最終の長
さに切断される。
共押出しの代わりに、プロセスはクロスヘッドアプリ
ケーションとして実施することも出来、この場合、層
は、同時ではなく同期的に適用される。しかし、このプ
ロセスは、接合効率および接合特性が低下する可能性が
あり、かつ層の厚さにわたって制御されにくいという点
において、共押出しほど好ましくない。
ここで図12において、本発明のプロセスのより詳細な
フローダイヤグラムを示す。工程134において、管は洗
浄添加剤と用いて、ハイドロ−メカニカル清浄に供され
る。工程1346において、管は、以下に説明する後の工程
により、連続プロセスで、第１のドライブユニットによ
り駆動される。金属管28は、水酸化ナトリウムを用いた
エレクトロ−クリーニングプロセスを含む工程138によ
り駆動される。工程138におけるエレクトロ−クリーニ
ングプロセスの後、金属管28は、洗浄工程140を通過す
る。塩酸を用いた酸洗い工程142の後に、他の洗浄工程1
44が続く。管は、工程146においてコンタクト＃１カソ
ードと係合し、工程148における亜鉛メッキセル＃１の
塩化亜鉛浴を通過する。その後、管28は、工程150にお
いてコンタクト＃２カソードと係合し、工程152におい
て、塩化亜鉛浴および亜鉛メッキセル＃２を通過する。
工程154において、金属管28は乾燥に供され、そこで適
切ならばフラックスが付与される。工程156において、
亜鉛合金コーティングが適用される。上述のように、適
切な亜鉛合金コーティングは、米国、ニューヨーク州、
メイブルックにあるイースタンアロイ社から商品名「GA
LFAN」で市販されている。
金属管28は、次いで、工程158においてガスミストク
ーラーを通過し、工程160において冷却され、工程162に
おいてコンディショナーで洗浄される。金属管は、次い
で、燐酸混合物を通過し、そこで工程164において燐酸
亜鉛コーティングが施され、工程166において洗浄され
る。その後、金属管28は、クロム酸混合物を通過し、そ
こで工程168においてクロム酸塩洗浄が燐酸塩総を封止
し、次いで、工程170において乾燥および加熱される。
所望の温度範囲に加熱した後、金属管28は、工程172に
おいて、クロム酸塩封止外面への多層プラスチック層の
適用のため、押出しヘッドを通過する。
好ましくは、プラスチックをクロム酸塩面との緊密な
接触に引き下げるために、押出しヘッドに真空が適用さ
れる。金属管28に適用される多層のための適切なプラス
チック材料は、以下により詳細に説明する。押出し工程
172の後に、多層管22は、174において水冷され、次い
で、工程176において、管をテンション状態に置くドラ
イブ＃２を通過し、最終的に、切断工程178において、
管は、必要に応じて、適当な長さに切断されるか、また
はコイル状にされる。
ここで、図６を参照すると、本発明の多層管は、22で
一般に示される。多層管22は、外面26を有する管28を含
む。管28は、任意の通常の方法および任意の適切な材料
により形成され得る。例えば、金属管28は、溶接単一壁
鋼管、ロウ付け二重壁鋼管等とすることが出来る。更
に、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることも出来
る。更に、管28は、剛性または半剛性管状物により形成
することが出来る。管28は、図示するように、円形断面
とすることが出来るが、四角、矩形、および他の幾何学
的形状を含む、適切なサイズおよび／または形状とする
ことも可能である。
適切な耐食性層30が、金属管の外面26に接合されても
よい。好ましい態様では、耐食性層30は、金属管の外面
26に接合された亜鉛層23を含む。任意の適切な亜鉛層23
を、本発明に従って用いてもよい。しかし、好ましい態
様では、亜鉛層は、亜鉛メッキ、亜鉛ニッケル合金、亜
鉛コバルト合金、亜鉛アルミニウム合金、およびその混
合物からなる群から選ばれる。
亜鉛層23に表面処理層25が接合される。任意の適切な
表面処理層を用いることが出来る。しかし、好ましい態
様では、表面処理層は、亜鉛／アルミニウム／希土類合
金、燐酸塩、クロム酸塩、およびその混合物からなる群
から選ばれる。
燐酸塩および／またはクロム酸塩は、任意の方法で適
用される。好ましい態様では、熱燐酸が用いられる。何
ら理論と結び付けることなく、この酸は、金属表面に侵
入し、金属中に燐酸塩結晶構造を残す。この構造は、そ
の後のポリマー物質の付着を助ける。電気メッキ上に、
湿式浴クロム酸塩を用いることが出来、その後、金属は
よく洗浄される。酸化クロムが金属上に残され、それは
耐食性を助けるものと考えられ、任意ではあるが、燐酸
塩の有利な特性を強化するものと考えられる。亜鉛／ア
ルミニウム／希土類合金処理上に、その後の洗浄に必要
ではない乾燥クロム酸塩を用いてもよい。
使用される亜鉛／アルミニウム／希土類合金は、好ま
しくは、米国、ニューヨーク州、メイブルックのイース
タンアロイ社から商品名「GALFAN」で市販されている。
この会社は、ニューヨーク州、ニューヨークにあるイン
ターナショナルリードジンクリサーチオーガナイゼーシ
ョン社からライセンスを受けており、またこの材料は、
上で述べたように、米国特許第4,448,748号に記載され
ている。特に好ましいものは、GALFANと燐酸塩との組合
せ、またはGALFANと燐酸塩およびクロム酸塩との組合せ
である。何ら理論と結び付けることなく、表面処理のた
めのこれら２つの組合せは、特に有利であり、本発明に
有用である。
亜鉛層23および／または表面処理層25は任意成分であ
ることを理解すべきである。様々なポリマー組成物を特
に装飾のため、裸の金属表面に直接、適用してもよい。
更に、適切なアイオノマーを含む、様々のポリマー成分
および／または混合物が、実質的に未処理金属面に接合
し、それによって、本明細書で例示された多くの耐食性
および耐摩耗性を与えるものと考えられる。
第１のポリマー層27が、表面処理層25に接合される。
表面処理層25に接合され、もしあれば、順に、その後の
ポリマー層に接合される、任意のポリマー層を用いるこ
とが出来ることを理解すべきである。好ましい態様で
は、第１のポリマー層27は、熱可塑性エラストマー、ア
イオノマー、ナイロン、フルオロポリマー、およびその
混合物からなる群から選ばれる。
図7Aおよび7Bに示すように、第２のポリマー層が、第
１のポリマー層に接合され得る。第１の層27に接合さ
れ、適切な機械的および化学的耐食性を提供する、任意
のポリマー層を用いることが出来ることを理解すべきで
ある。好ましい態様では、第２のポリマー層29は、熱可
塑性エラストマー、フルオロポリマー、およびその混合
物からなる群から選ばれる。
多層管２は、更に、第１および第２のポリマー層の間
に設けられ、これらに接合される、第３のポリマー層31
を具備してもよい。第１の層27に適切に接合され、任意
に適切なクッション性を提供する、任意のポリマー層を
用いることが出来ることを理解すべきである。好ましい
態様では、第３のポリマー層31は、アイオノマー、ナイ
ロン、エチレンビニルアルコール、ポリオレフィン、お
よびその混合物からなる群から選ばれる。３つの層27,2
9,31のいずれかまたはすべては、多層サブ層（図示せ
ず）を含み得ることを理解すべきである。更に、層およ
び／またはサブ層のそれぞれは、近いグループにリスト
された単一化合物から、またはまたはその組合せから形
成され得ることを理解すべきである。更にまた、層およ
び／またはサブ層のそれぞれは、同一の物質からなるも
のでもよい。組み合わされたポリマー層の厚さは、0.00
4インチとすることが出来、より薄くすることも出来
る。組み合わされたポリマー層の厚さ、0.004インチ、
0.005インチ、0.006インチ、0.007インチ、0.009イン
チ、0.010インチ、好ましい範囲、0.005インチ〜0.010
インチを有する成功したコーティングが、施された。
層のそれぞれのための適切な化合物の例について、以
下に説明する。
本発明の利点の１つは、すべての層の間に化学的また
は機械的接合が形成されていることである。良好な接合
は、層の下の湿分の堆積を防止する。湿分の堆積は、腐
食の可能性を大きく増加させる。
アイオノマーは、イオン的に架橋している熱可塑性ポ
リマーである。アイオノマー技術は、鎖内の酸基間、お
よび隣接する鎖間に接合を形成するために、コポリマー
の反応を伴う。アイオノマーは、一般に、少ない比率の
イオン化可能な官能基を有する有機骨格からなる。有機
骨格は、典型的には炭化水素またはフルオロカーボンポ
リマーであり、イオン化可能な官能基は、一般に、カル
ボン酸基またはスルホン酸基である。一般にポリマー中
のモノマー単位の約10％以下存在する、これらの官能基
は、例えばナトリウムまたは亜鉛イオンにより中和され
る。
これらのイオン基の存在は、そうでなければ有する以
上の機械的強度および化学的耐性をポリマーに与える。
アイオノマーは、その特異な化学的性質のため、多くの
溶媒に対する耐溶解性を有しており、しばしば、非極性
溶媒に溶解するにはイオン性に過ぎ、極性溶媒に溶解す
るには有機性に過ぎる。様々なアイオノマーは、スチレ
ンとアクリル酸との、アクリル酸エチルとメタクリル酸
との、およびエチレンとメタクリル酸とのコポリマーを
含んでいる。
そうでなければ有機性のマトリクス中のイオンの存在
は、一般に、熱力学的に安定ではない。その結果、これ
らの物質は、すこし相分離を生じ、イオンが塊状に集ま
る。これらのイオンクラスターは、非常に安定であり、
それぞれの金属イオンの回りに幾つかの水分子を含み得
る。それらは、一部は架橋体として作用し、一部は補強
フィラーとして作用し、アイオノマーが示すより大きな
機械的強度を提供する。
アイオノマーの更に一般的な議論は、「ポリマーの化
学（ケミストリーオフポリマー）」ジョン Ｗ ニコル
ソン著、英国、ケンブリッジのトーマスグラハムハウス
ローヤルソサイティー オフ ケミストリー発行（19
91）、147〜149頁に見ることが出来る。
任意の適切なアイオノマー樹脂を本発明に用いること
ができ、適切なアイオノマー樹脂は、本明細書に記載さ
れたアイオノマーと実質的に類似の物理特性を有し、実
質的に類似の振舞いをするものである。何ら理論に結び
つけることなく、アイオノマーの存在は、金属面26,23,
25とその後のポリマー相との優れた接合を大きく強化す
るものと考えられる。好ましい態様では、SURLYNアイオ
ノマー樹脂が使用される。他の適切なアイオノマーは、
米国、テキサス州、ヒューストンにある、エクソンケミ
カル社から、商品名「IOTEK」として市販されている。
SURLYNは、米国、デラウェア州、ウイルミントンにあ
るデュポン社から市販されている。SURLYNの化学名は、
エチルメタクリル酸コポリマーの部分金属塩である。そ
の化学式は、［（CH2CH2）ｘ（CH2CCH3COO-M+）ｙ］ｎ
で表わされる。SURLYNアイオノマー樹脂では、エチレン
とメタクリル酸のコポリマーが、部分的に金属塩と反応
される。
SURLYN樹脂の一般的物理特性は、約80℃〜約100℃の
融点を含む。この樹脂は、水に不溶であり、固形白色ペ
レットの形で供給される。この化合物は、マイルドなメ
タクリル酸臭を有している。SURLYNアイオノマー樹脂
は、特に１未満の比重において、優れた衝撃靭性、柔軟
性、耐切断および耐磨耗性、低い温度性能、および長期
の耐久性を有している。SURLYNアイオノマー樹脂は、約
730〜約1325kJ/m2（345〜630ft−lb/in2）の範囲の室温
衝撃引張り特性を有している。この衝撃特性は、この化
合物が1190J/m2（565ft−lb/in2）の衝撃引張り強さを
提供し得ることにおいて、実質的に温度により降下しな
い。様々なグレードのSURLYNアイオノマー樹脂が、853J
/m（16ft/in）のノッチ付アイゾット値を有している。S
URLYN樹脂はまた、化学物質による攻撃および液体の侵
入に対する高い耐性を有している。それらは、高い溶融
強度を有し、可塑化剤を含まない。アイオノマーは、金
属に、かつエポキシおよびウレタンの仕上剤によく接着
する。この樹脂の比重は、0.94〜0.97g/cm3の範囲であ
る。
SURLYN樹脂のグレードの中で、好ましいグレードはSU
RLYN8528である。8528と同一の物理特性を有するが、よ
り大きな透明性を示す、SURLYN8527もまた好ましい。本
発明に使用されるものとして、任意のグレードのSURLYN
が含まれるが、SURLYNのグレードは、本発明の有利な機
能を妨げないほど高い溶融粘度を有してはならない。SU
RLYN8528の典型的な物理特性は、以下に説明するであろ
う。
SURLYN8528は、優れた耐磨耗および切断性を有してい
る。その加工温度は、約450゜F（232℃）である。その
密度は58.6lb/in3（0.94g/cm3）である。その脆化温度
は−239゜F（−95℃）である。その体積抵抗率は、1.00
×1016Ωcmである。その誘電率は、2.40×106Hzであ
る。
SURLYN8528の靭性特性は、23℃（73゜F）において116
0kJ/m2（550ft−lb/in2）の衝撃引張り強さを含む。こ
れは、ASTM法Ｄ−1822Sにおいて見られるものである。
他の靭性特性は、ノッチ付アイゾットテストにより側的
される。この特定のテストは、管に対しては不適切であ
り、より好ましいテストは、1990年６月に改定されたSA
E標準J844において、性能要求パラグラフ9.11に記載さ
れている低温衝撃テストである。しかし、SURLYN8528の
ノッチ付アイゾットは、ASTM法Ｄ−256の下で610J/m（1
1.4ft−lb/ノッチのインチ）である。
低温靭性については、−40℃（−40゜F）におけるSUR
LYN8528の衝撃引張り強さは、935kJ/m2（445ft−lb/i
n2）である。
ASTM法Ｄ−1630による耐摩耗性により耐久性が測定さ
れる。SURLYN8528の耐性は、NBSインデックスにより600
である。透明性の測定については、ASTM法Ｄ−1003Aに
よる0.64cm（0.25インチ）における曇り゜は６％であ
る。ASTM法Ｄ−792による比重は、0.94g/cm3である。
SURLYN8528の剛性および他の機械的特性は、以下の通
りである。ASTM法Ｄ−790による23℃（73゜F）における
曲げ弾性率は、220MPa（32kpsi）である。引張り強さ、
降伏強度および伸びは、5.0cm/分（２インチ／分）のク
ロスヘッドスピードで、圧縮成形されたタイプIVのバー
において測定される。これら３つの特性のすべては、AS
TM法Ｄ−638により測定される。引張り強さは29MPa（32
kpsi）、降伏強度は12.4（MPa（1.8kpsi）、伸びは450
％である。ロスフレックス（Ross Flex）が、ASTM法Ｄ
−1052により、3.2mmの厚さの、2.5mmの幅の孔が開けら
れた、圧縮成形されたサンプルについてテストされた。
23℃（73゜F）で孔が開けられると、ロスフレックスは
破損まで3000サイクルであり、−29℃（−20゜F）で孔
が開けられると、ロスフレックスは破損まで100サイク
ル未満である。MITフレックスは、25ミルの厚さの、張
力＃04ヘッドで1kgの負荷により170サイクル／分で270
゜曲げられたストリップについての、加速されたストレ
スクラックテストである。これは、デュポン社により開
発されたテストである。SURLYN8528についての結果は、
破損まで2100サイクルであった。ショアＤ硬さは、約60
〜62である。
SURLYN8528の一般的物理特性は、カチオンの型：ナト
リウムを含む。ASTM法Ｄ−1238により、真空炉中、63℃
（145゜F）で16時間乾燥された物質についてのメルトフ
ローインデックスは、1.3g/10分であった。0.25mm
（０。10インチ）における面積係数は、4.2m2/kg（20.1
ft2/lb）であった。
熱特性は、ASTM法Ｄ−648による約44℃〜51℃（111゜
F〜125゜F）の、455kPa（66psi）における加熱撓み温度
を含む。ASTM法Ｄ−1525−70のレートＢによるビカー温
度は、72℃〜73℃（159゜F〜163゜F）である。融点およ
び凝固点は、示差熱分析により決定される。融点は、94
℃〜96℃（201゜F〜204゜F）であり、凝固点は、75℃
（167゜F）である。ASTM法Ｄ−696による−20℃〜32℃
における熱膨張係数は、14×10-5cm/cm/℃である。ASTM
法Ｄ−635による易燃性は、22.9mm/分（0.9インチ／
分）であり、この易燃性は、自動車安全標準302を通っ
た。熱伝導度は、6.0×10-4cal/cm2/秒／℃/cmである。
様々な温度における比熱が与えられる。−20℃（68゜
F）において、平均値：比熱は0.43cal/g/℃であり、60
℃（140゜F）において、平均値：比熱は0.58cal/g/℃で
あり、融点において、平均値：比熱は0.86cal/g/℃であ
り、150℃（302゜F）において、平均値：比熱は0.55cal
/g/℃である。本発明の管22において成功裏に採用され
得る熱可塑性エラストマーは、「SANTOPRENE」なる商品
名で市販されており、熱可塑性ゴムは、米国、ミズーリ
州、セントルイスのアドバーンストエラストマーシステ
ム社から、市販されており、「KRATON」なる商品名のス
チレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロックコポリ
マーからなる熱可塑性ゴムは、米国、テキサス州、ヒュ
ーストンにあるシェルケミカル社から市販されており、
商品名「SARLINK」である耐油性熱可塑性プラスチック
は、米国、マサチューセッツ州、レオミンスターにある
ノバコアケミカル社から市販されており、商品名「VICH
EM」である、ポリ塩化ビニルの同族は、米国、ミシガン
州、アレンダールにあるビケム社から市販されている。
本発明に適切な様々な熱可塑性エラストマーの中で、
「HYTREL」は、より好ましい化合物である。「HYTREL」
は、米国、デラウェア州、ウイルミントンにあるデュポ
ン社から市販されている熱可塑性エラストマーである。
任意のグレードのHYTRELが本発明に有用であるが、好ま
しくは、約40〜約55のショアＤ硬さを有するもの、より
好ましくは約40のショアＤ硬さを有するものがよい。D4
0（ショア）硬さを有するグレードは、Ｇ−4074、Ｇ−4
078、4056、および4059FGである。上で挙げたHYTRELの
グレードは、ポリエステル熱可塑性エラストマーであ
り、特異的な特徴は、優れた耐熱老化および油性（高温
における）を含み、軽い色彩の生成物に使用することが
出来、優れた低温特性、耐疲労性、耐曲げ性、および耐
クリープ性を含む。
上で挙げたHYTRELの主要な特性は、次の通りである。
メルトフロー（条件）:5.2（Ｅ）〜約5.4（Ｅ）、融
点：約298゜F〜約383゜F、密度：約1.11g/cm3〜約1.18g
/cm3、引張り強さ、降伏：約450lb/インチ２〜約550lb/
インチ２（10％歪み）、引張り強さ、破断：約2.00×10
3lb/インチ２〜約4.05×103lb/インチ２、伸び、破断：
約170％〜約600％、曲げ弾性率：約8.00×103lb/インチ
２〜約9.80×103lb/インチ２、アイゾット、ノッチ付、
R.T.:約999フィート−lb/インチ（破断なし）、ビカー
軟化点：約226゜F〜約273゜F、水吸収、24時間：約0.60
％〜約2.50％である。
適切なナイロン材料は、炭素数12のブロックコポリマ
ー、炭素数11のブロックポリアミド、塩化亜鉛耐性を有
する炭素数６のポリアミドを含む。これらの中で、ナイ
ロン12および塩化亜鉛耐性を有するナイロン６が好まし
い。炭素数６のブロックコポリマーまたはナイロン６
は、いずれも固有に塩化亜鉛耐性を示すか、またはSAE
標準J844（1990年６月に改定）に概括されている性能要
求9.6により必要とされる塩化亜鉛耐性より大きいかま
たは等しい塩化亜鉛耐性のレベル、即ち、50重量％の塩
化亜鉛溶液に200時間浸漬後の非反応性を付与するため
に、十分な量の変性剤を含有している。ナイロン６は、
様々な可塑化剤、難燃剤、および同様の当業者に知られ
ているものにより、変性することも出来る。
適切なフルオロポリマーとしては、ポリビニリデンフ
ルオライド、ポリビニルフルオライド、エチレンテトラ
フルオロエチレン、およびその混合物が挙げられる。こ
の物質はまた、ビニリデンフルオライドとクロロトリフ
ルオロエタンのコポリマーのような弗素含有ポリマーと
ともに、先行する物質のグラフトコポリマーであり得
る。採用される適切な物質は、約60〜80重量％のポリビ
ニリデンジフルオライドを含み得る。そのように形成さ
れた物質は、約200℃〜約220℃の融点、および約210℃
〜約230℃の成形温度を有する。更に適切なフルオロポ
リマーは、ビニルフルオライドとクロロトリフルオロエ
チレンのコポリマー、ポリビニリデンフルオライド、ポ
リビニルフルオライド、およびその混合物からなる群か
ら選ばれたビニルフルオライド材料、ビニルフルオライ
ド材料とエチレンテトラフルオロエチレンとのコポリマ
ー、非弗素化エラストマー、およびその混合物が挙げら
れる。選択された物質は、27層の第１の層、29層の第２
の層、または31層の第３の層に採用されるポリマー、例
えばナイロン12またはナイロン６に対する親和性を示
す。適切なフルオロポリマーは、米国、ペンシルバニア
州、フィラデルフィアのエルフ アキタイングループに
ある、アトケム社から「ADEFRON A」なる商品名で市販
されている。
特に、２つの層27,29,31の任意の中間層31またはサブ
層に有用な他の適切な物質は、４未満の炭素数の置換ま
たは非置換のアルケンとビニルアルコールとのコポリマ
ー、およびその混合物からなる群から選ばれたエチレン
ビニルアルコールを含む。４未満の炭素数のアルケンと
ビニルアセテートとのコポリマーもまた有用である。こ
れに限られるものではないが、ポリエチレン、低密度ポ
リエチレン、およびポリプロピレンを含むポリオレフィ
ンもまた適切である。
以下は、上述の市販されている化合物の様々な例の簡
単な説明である。これらは、例示する目的のための、適
切な化合物の例である。このように、他の適切な化合物
が考えられ、本発明の範囲内にあることを理解すべきで
ある。
米国、ミズーリ州、セントルイスのアドバーンストエ
ラストマーシステム社から市販されている「SANTPREN
E」（登録商標）は、RFグレードの熱可塑性ゴムであ
る。熱可塑性ゴムは別として、それは、ケースNo.1333
−86−４では、三酸化アンチモン難燃剤およびカーボン
ブラックをも含んでいる。SANTPRENE（登録商標）熱可
塑性ゴムは、強力な酸化性化学物質と反応し、425゜Fお
よびそれ以上でアセタール樹脂と反応し、アセタール樹
脂の分解を生ぜしめ、分解生成物としてホルムアルデヒ
ドを生成する。処理温度でSANTPRENE（登録商標）熱可
塑性ゴムと接触するときに、ハロゲン化ポリマーおよび
フェノール樹脂の分解もまた促進される。SANTPRENE
（登録商標）の物理特性は、少しゴム状の臭気と、黒色
または天然の（着色可能な）ペレットの外観を含む。そ
れは、500゜Fまで熱的に安定である。ASTM法Ｄ−1929−
77によるフラッシュ着火温度は、600゜Fより大きく、同
じ方法によると、自己着火温度は0.90〜1.28である。こ
の物質は、本発明において適切な様々な硬さを有してい
るが、しかし、好ましい態様では、80ショアＡ硬さを有
するSANTPRENE（登録商標）熱可塑性ゴムが用いられ
る。SANTPRENE（登録商標）熱可塑性ゴムは、ネオプレ
ンのような通常の熱硬化性ゴムのそれと等しい流体およ
び油に対する耐性を提供する。SANTPRENE（登録商標）
ゴムの油に対する耐性のグレードは、ゴムのためのSAEJ
200/ASTM D200標準等級システムを用いて分類される。
「ADEFRON Ａ」は、米国、ペンシルバニア州、フィ
ラデルフィアのエルフ アキタイングループにある、ア
トケム社から市販されているポリビニリデンフルオライ
ドである。その典型的な用途は、ポリアミド／ポリビニ
リデンフルオライドのための接着剤である。この製品
は、通常の使用条件で安定であり、230℃以上では、微
量のモノマーの放出がある。物理特性は、20℃で、白色
／薄い黄色を有し、臭気のない粒状固体である。結晶の
融点は175℃であり、分解の開始は、230℃である。20℃
の水中で、製品は不溶性である。20℃の水中では、製品
は不溶性である。20℃のバルクの密度は、１〜1.1g/cm3
である。
ビケム社のビニル化合物は、ビニル樹脂および機能性
添加剤からなるポリ塩化ビニル化合物である。この成分
は、安定化剤、樹脂ケースNo.75−01−４、可塑化剤ケ
ースNo.68515−49−１、エポキシ大豆油ケースNo.1317
−65−３、およびカーボンブラックケースNo.1333−83
−４を含む。比重は1.35であり、この化合物はペレット
状の外観および特徴的なおだやかな臭気を有している。
米国、テキサス州、ヒューストンにあるシェルケミカ
ル社から市販されている「KRATON」は、0.90〜1.90の比
重、および15A〜60Dの硬さを有する熱可塑性ゴムであ
る。その引張り強さは、2,500psi以下である。伸びは75
0％以下であり、引裂き強さは750pli（130kN/m）以下で
ある。屈曲弾性率は、750〜100,000psiである。使用温
度は、−70℃〜150℃である。耐オゾン性が優れてお
り、耐UV性が優れており、耐流体性がまあまあ優れてお
り、耐炎性がまあまあ優れている。
「SARLINK」は、米国、マサチューセッツ州、レオミ
ンスターにあるノバコアケミカル社から市販されている
熱可塑性エラストマーである。その比重は1.13〜1.22で
ある。その100％弾性率は、260〜570psiの範囲である。
引張り強さは、780〜2,060psiの範囲である。極限伸び
は、約345〜約395％の範囲である。引裂き強さは、約81
〜約196％の範囲である。残留伸びは、約４〜６％の範
囲である。それは、酸およびアルカリ、水溶液、有機溶
媒、石油および燃料、オートマチックトランスミッショ
ン、パワーステアリングのような自動車流体、および産
業用流体に対する優れた耐流体性を有している。それ
は、油圧ブレーキ、リチウムグリース、不凍液等に対す
るかなりの耐流体性、および有機溶媒に対する劣った耐
性を有している。SARLINK製品は、マイルドな刺激臭を
有する固形の、黒色ペレットである。
他の適正なフルオロポリマーは、米国、ペンシルバニ
ア州、フィラデルフィアのエルフ アキタイングループ
にある、アトケム社から市販されているKYNARである。K
YNARは、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロ
ピレンコポリマーである。その化学名は、１−プロパ
ン,1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロ−1,1−ジフルオロエ
タンポリマーである。その融点は、155℃〜160℃であ
る。その比重は、23℃で1.77〜1.79である。それは、半
透明であり、臭気はない。
他の適正なフルオロポリマーは、東京都千代田区、セ
ントラルガラス社から市販されている「CEFRAL SOFT
XUA−2U」であり、40％のビニリデンフルオライド−ク
ロロトリフルオロエチレンコポリマー、30％のポリビニ
リデンフルオライド、および30％のナイロン12を含むコ
ポリマーである。この物質は、23℃で1.45の比重、173
℃の融点、および220℃の成形温度を有している。この
物質は、478％の破断における伸び、および430Kgf/cm2
の引張り強さを有している。
更に他の適正なフルオロポリマーは、米国、デラウェ
ア州、ウイルミントンにあるデュポン・ポリマー社、特
殊ポリマー部門から市販されている「TENZEL」である。
この物質は、様々な商品グレードを有するエチレン テ
トラフルオロエチレン フルオロポリマーの族を指して
いる。この物質は、ASTM法DTAD3418により決定させるよ
うに、255℃〜280℃の融点を有している。この物質の比
重は、ASTM法D792により決定されるように、1.70〜1.72
である。この物質の−65゜Fにおける衝撃強さは、ASTM
法D256により決定されるように、ノッチ付アイゾット衝
撃強さと呼ばれ、2.0ft−lb/インチ〜3.5ft−lb/インチ
である。TENZELのすべてのグレードについて、ASTM法D2
240により決定されるジュロメーター硬さは、D70であ
る。73゜Fにおける引張り強さは、5,500〜7,000psiであ
る。顕著な機械的強度、高温および腐食に対する耐性を
有するTENZELが、1970年に初めて導入された。この物質
は、３つの製造グレード、TENZEL200、TENZEL210、TENZ
EL280において入手可能であり、これらは本発明に適用
することが出来る。破断における極限伸びは、ASTM法D6
38により決定されるグレード応じて、150％〜300％であ
る。
多層管22は、基本的に、エチレンメタクリル酸コポリ
マー部分金属塩とナイロン12のような、アイオノマーと
ナイロンからなる第１のポリマー層27を有し得る。これ
は、任意の適切なパーセント組成にあってよく、任意の
追加の適切な添加剤を有してもよい。好ましい態様で
は、このパーセント組成比は、約10％〜約70％のエチレ
ンメタクリル酸コポリマー部分金属塩と、約90％〜30％
のナイロン12である。より好ましくは、このパーセント
組成比は、約40％〜約60％のエチレンメタクリル酸コポ
リマー部分金属塩と、約60％〜40％のナイロン12であ
る。
第２のポリマー層は、基本的にナイロンから構成され
る。好ましい態様では、この層は、ナイロン12である。
第３の層31は、上述の任意の適切な物質である。他の
好ましい態様では、この第３の層31は、上で例示した適
切なポリマー物質の「再生材料」または「リサイクル材
料」であってもよい。本明細書で「再生材料」または
「リサイクル材料」の定義は、バージン物質の低温衝撃
粘度および伸び特性のそれぞれの約65％〜約95％を有す
る、より好ましくは約80％〜約95％を有する、更により
好ましくは約90％〜約95％を有する世代の「再生材料」
または「リサイクル材料」を含む。しかし、本発明にお
いて所望の形で振舞う任意の適切な再生材料が含まれ、
本発明において好ましく使用し得ることを理解すべきで
ある。そのような再生材料が第３の層31に使用されるな
らば、第２の（外）層29として、バージン物質を用いる
ことが好ましい。
再生材料の幾つかの利点の中には、再生材料は、押出
し性能を強化する、低粘性材料であることが考えられ
る。更に、再生材料はバージン物質より剛性があり、そ
れによって、他の耐損傷磨耗特性とともに、耐侵入性が
改善される。
この組成を更に例示するために、以下の実施例が示さ
れる。これらの実施例は、例示のためにのみ提供され、
本発明の範囲を制限するものではないことを理解すべき
である。
実施例Ｉ 3/16インチのろう付け鋼管は、78g/m2のGALFANコーテ
ィングと、120〜250g/m2の燐酸塩コーティングとを有し
ていた。それに、0.005〜0.010インチのナイロン12のコ
ーティングが適用された。その後のテストで、0.005〜
0.010インチのトータルの厚さを有する２層のナイロン1
2もまた適用された。他のその後のテストでは、0.005〜
0.010インチのトータルの厚さを有する３層のナイロン1
2もまた適用された。３つのテストすべてにおいて、ナ
イロン12は、鋼管の外面に強く付着した、靭性のある、
耐摩耗性および耐食性のコーティングを形成した。
実施例II 3/16インチのろう付け鋼管は、実施例Ｉと同様のGALF
ANおよび燐酸塩コーティングを有しており、かつ追加の
クロム酸塩塗膜を有していた。クロム酸塩塗膜は、基本
的に残留重量がない。表面処理管に第１のポリマー層が
適用された。この層は、基本的に20％のSURLYN8528と80
％のナイロン12からなる。次いで、ナイロン12の２層の
後続層が適用された。３層のポリマー層のトータルの厚
さは、約0.005〜0.010インチの範囲である。３層は、実
施例Ｉで概括したようにナイロン12の適用を行ったより
も、鋼管の外面に強く付着したように思われる、靭性の
ある、耐摩耗性および耐食性のコーティングを形成し
た。
実施例III 3/16インチのろう付け鋼管は、約36−95g/m2のGALFAN
コーティングと、120〜250g/m2の燐酸塩コーティングと
を有していた。それにSURLYN8528の第１のポリマー層が
適用された。後続の層では、20％のSURLYN8528と80％の
ナイロン12が適用された。外層として、ナイロン12が適
用された。３層は、鋼管の外面に強く付着した、靭性の
ある、耐摩耗性および耐食性のコーティングを形成し
た。
実施例IV 3/16インチのろう付け鋼管は、約36−95g/m2のGALFAN
コーティングと、120〜250g/m2の燐酸塩コーティングと
を有している。20％のSURLYN8528と80％のナイロン12の
第１の層が適用される。ナイロン６（耐塩化亜鉛性）の
第２の層が適用される。エチレンビニルアルコールの第
３の層が適用される。ナイロン６（耐塩化亜鉛性）の第
４の層が適用される。ナイロン６（耐塩化亜鉛性）とナ
イロン12のブレンドの第５の層が適用される。ナイロン
12の第６の外層が適用される。６層は、鋼管の外面に強
く付着した、靭性のある、耐摩耗性および耐食性のコー
ティングを形成する。
実施例Ｖ 上記実施例に含まれるテストのそれぞれはまた、5/16
インチの溶接鋼管および3/16インチの溶接鋼管に対し行
われ、上記と同一の結果が得られる。
実施例VI 5/16インチの溶接鋼管は、表面処理されなかった。そ
れに、0.005〜0.010インチのナイロン12のコーティング
が適用された。その後のテストで、0.005〜0.010インチ
のトータル厚さを有する２層のナイロン12もまた適用さ
れた。他のその後のテストでは、0.005〜0.010インチの
トータル厚さを有する３層のナイロン12もまた適用され
た。３つのテストすべてにおいて、ナイロン12は、鋼管
の外面を囲む装飾性のあるコーティングを形成した。
実施例VII 実施例Ｉに従って、3/16インチおよび1/4インチのろ
う付け鋼管を製造した。この場合、それぞれの管に、約
0.005〜0.010インチのトータルの厚さを有する２層のナ
イロン12が適用された。それぞれの3/16インチおよび1/
4インチ管の端部は、0.213インチの入口径のブッシング
および0.275インチの入口径のブッシングを通して、上
述した焦点をずらしたレンズにより改造された、レーザ
ワイヤストリッパーWD−1LTC−200（200ワット）内に置
かれた。レーザビームが作動され、非回転管のそれぞれ
の端部の外周に射突し、そして3.5秒で、ナイロン12の
両方の層の6mmの長さが端部の外周から除去され、1.27m
mの長さを有するテーパー状の遷移部分を残った。電子
ビーム顕微鏡分析によると、GALFAN/燐酸塩コーティン
グは損傷していないことが決定された。
実施例VIII 実施例VIIに従って、3/16インチおよび1/4インチの管
を製造した。それぞれの管のレーザで除去された表面に
は、超薄型の光沢のあるポリマー残さが検出された。3/
16インチおよび1/4インチの管の両方のレーザで除去さ
れた表面は、ASTM B117−73によるテスト、ソルトスプ
レイ（フォッグ）の標準法を用いて、1mm以上の径の赤
さびの堆積を形成する前に、1100時間を経過した。
実施例IX 実施例Ｉに従って、3/16インチおよび1/4インチのろ
う付け鋼管を製造する。この場合、それぞれの管に、約
0.005〜0.010インチのトータルの厚さを有する２層のナ
イロン12が適用される。それぞれの3/16インチおよび1/
4インチ管の端部は、0.213インチの入口径のブッシング
および0.275インチの入口径のブッシングを通して、上
述した焦点をずらしたレンズにより改造された、レーザ
ワイヤストリッパーWD−1LTC−100（100ワット）内に置
かれる。レーザビームが作動され、非回転管のそれぞれ
の端部の外周に射突し、そして3.5秒で、ナイロン12の
両方の層の6mmの長さが端部の外周から除去され、1.27m
mの長さを有するテーパー状の遷移部分を残る。電子ビ
ーム顕微鏡分析によると、GALFAN/燐酸塩コーティング
は損傷していないことが決定される。この管は、その後
のSAEまたはISO端部成形のため、それを準備するために
除去された満足すべき量のナイロン12を有している。
実施例Ｘ 実施例IXに従って、3/16インチおよび1/4インチの管
を製造する。それぞれの管のレーザで除去された表面
は、超薄型の光沢のあるポリマー残さが検出される。3/
16インチおよび1/4インチの管の両方のレーザで除去さ
れた表面は、ASTM B117−73によるテスト、ソルトスプ
レイ（フォッグ）の標準法を用いて、1mm以上の径の赤
さびの堆積を形成する前に、1100時間を経過する。
以上、最も実用的な、好ましい態様であると考えられ
るものとの関連で、本発明を説明したが、本発明は、開
示された態様に限られるものではなく、逆に、添付され
た請求の範囲の精神および範囲内に含まれる様々な変形
例および等価物をカバーするものである。請求の範囲の
範囲は、法の下で許容されるすべてのそのような変形例
および等価構造を区画するように、最も広い説明に従わ
れるべきである。
フロントページの続き (72)発明者 マクダニエル、ジェームス・ディー アメリカ合衆国、ミシガン州 48462、 オートンビル、シャーウッド・ロード 4180 (56)参考文献 特開 平６−344160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−118015（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−284964（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−6279（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−158349（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−504238（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/06 B23K 26/00

Claims (64)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザービームを、ピンポイントの断面形
    状から一般に楕円断面形状に、軸方向にデフォーカスす
    ることにより、耐食性層を有する金属管の外周面から、
    ポリマー層の少なくとも一部を実質的に除去する工程を
    具備する、多層管の製造方法であって、一般に楕円断面
    形状のレーザービームは、耐食性層を強固に残しつつ、
    前記ポリマー層の一部を気化することを特徴とする多層
    管の製造方法。
  2. 【請求項２】前記軸方向のデフォーカスは、ビーム放出
    システムにより達成され、このシステムは、 ピンポイントの断面形状のレーザービームを発生するレ
    ーザービーム発生器、 このレーザービーム発生器に動作的に連結され、ピンポ
    イントの断面形状のレーザービームを、一般に楕円断面
    形状のレーザービームにデフォーカスする手段、および このレーザービーム発生器およびデフォーカス手段に動
    作的に連結され、ピンポイントの断面形状のレーザービ
    ームおよび一般に楕円断面形状のレーザービームのうち
    の一方を、前記ポリマー層の一部に反射させる手段 を具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記レーザービームは、軸に沿って前記反
    射手段に入射し、前記反射手段は、 レーザービームの入口とレーザービームの出口とを有
    し、軸の回りを360゜回転するＣ字型ハウジング、およ
    び このハウジング内に配置され、ピンポイントの断面形状
    のレーザービームおよび一般に楕円断面形状のレーザー
    ビームのうちの一方を、前記入口から出口に反射させる
    ように適合されたミラー手段 具備することを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記デフォーカス手段は、ハウジング内に
    配置されたデフォーカスレンズを備えることを特徴とす
    る請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記デフォーカスレンズは、ZnSeの、2.5
    インチの焦点距離×0.750インチの円筒距離のレンズか
    らなることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記ミラーシステムは、前記ピンポイント
    の断面形状のレーザービームを反射し、前記デフォーカ
    スレンズは、前記レーザービームの出口に隣接して配置
    され、前記一般に楕円断面形状のレーザービームは、前
    記レーザービームの出口から放出されることを特徴とす
    る請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記多層管の端部は、前記レーザービーム
    の出口に隣接して位置し、前記多層管は、軸上に中心が
    あることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記レーザービームの一般に楕円断面形状
    は、２つの辺を有し、一方の辺は他方の辺よりも湾曲し
    ていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記他方の辺は、一般に点状であることを
    特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記ポリマー層の一部は、管の端部に隣
    接する第１の領域と、管の端部から末端の第２の領域と
    を有し、前記一方の辺は、実質的に第１の領域と接触
    し、前記他方の辺は、実質的に第２の領域と接触するこ
    とを特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記ポリマー膜の上部表面から前記金属
    管の外周面に向かって延びる、前記ポリマー層の一般に
    テーパー状の遷移部分を更に含むことを特徴とする請求
    項10に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記遷移部分の長さは、約2mm（0.08イ
    ンチ）未満であることを特徴とする請求項11に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】前記遷移部分の長さは、約1.27mm（0.05
    インチ）であることを特徴とする請求項12に記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】前記ポリマー層の一部が除去された後、
    前記金属管の外周面の個別的領域上に、超薄型の耐食性
    強化ポリマー残さを更に備えることを特徴とする請求項
    １に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記超薄型残さは、レーザーにより除去
    された金属管の外周面が、約1mm（0.04インチ）径より
    大きい赤錆の堆積を形成する前に、約1,100時間までの
    標準ソルトスプレー（フォッグ）テストに供されるよう
    に、レーザーにより除去された金属管の外周面の耐食性
    を強化するに充分な厚さを有することを特徴とする請求
    項14に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記ポリマー層は、約170ミクロン（0.0
    068インチ）〜約202ミクロン（0.0081インチ）の範囲の
    厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記除去されたポリマー層の一部は、約
    1mm（0.04インチ）〜76.2mm（３インチ）の長さを有す
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記除去されたポリマー層の一部は、約
    4mm（0.157インチ）〜8mm（0.315インチ）の長さを有す
    ることを特徴とする請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記除去されたポリマー層の一部は、約
    6mm（0.236インチ）〜7mm（0.276インチ）の長さを有す
    ることを特徴とする請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記金属管は、ポリマー層の一部の除去
    の間、実質的に非回転であることを特徴とする請求項１
    に記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記金属管は、鋼管であることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記ポリマー層の一部の除去は、単パス
    で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記ポリマー層の一部の除去は、約１秒
    〜約４秒の範囲の時間で行われることを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記ポリマー層の一部の除去は、約3.5
    秒で行われることを特徴とする請求項23に記載の方法。
  25. 【請求項２５】前記多層管は、２つの端部を有する高圧
    流体導管であり、前記ポリマー層の一部は、それぞれの
    端部から除去され、前記方法は、 前記導管の２つの端部のそれぞれを、二重または折り曲
    げられたフレアの形に端部成形する工程 を具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  26. 【請求項２６】前記導管は、ブレーキラインであること
    を特徴とする請求項25に記載の方法。
  27. 【請求項２７】前記多層管は、２つの端部を有する高圧
    流体導管であり、前記ポリマーの層の一部は、それぞれ
    の端部から除去され、前記方法は、 前記導管の２つの端部のそれぞれを、ISO型の管状に突
    出するフレアの形に端部成形する工程 を具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  28. 【請求項２８】前記導管は、ブレーキラインであること
    を特徴とする請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項２９】前記多層管は、ブレーキライン、真空ラ
    イン、トランスミッションオイルクーラーライン、真空
    戻りライン、および燃料ラインの少なくとも１つである
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  30. 【請求項３０】前記耐食性層は、金属管の外面に接合さ
    れた亜鉛層を含み、前記亜鉛層は、亜鉛メッキ、亜鉛ニ
    ッケル合金、亜鉛コバルト合金、亜鉛アルミニウム合
    金、およびその混合物からなる群から選ばれ、前記多層
    管は、更に、前記亜鉛層に接合された表面処理層を含
    み、この表面処理層は、亜鉛アルミニウム希土類合金、
    燐酸塩、クロム酸塩、およびその混合物からなる群から
    選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  31. 【請求項３１】前記多層管は、更に、表面処理層に接合
    された、熱可塑性エラストマー、アイオノマー、ナイロ
    ン、フルオロポリマー、およびその混合物からなる群か
    ら選ばれる第１のポリマー層、および この第１のポリマー層に接合された、熱可塑性エラスト
    マー、フルオロポリマー、およびその混合物からなる群
    から選ばれる第２のポリマー層 を具備することを特徴とする請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項３２】更に、前記第１および第２のポリマー層
    の間に設けられ、これらに接合された、アイオノマー、
    ナイロン、エチレンビニルアルコール、ポリオレフィ
    ン、およびその混合物からなる群から選ばれる第３のポ
    リマー層を具備することを特徴とする請求項31に記載の
    方法。
  33. 【請求項３３】前記亜鉛層は、約10〜25ミクロンの厚さ
    を有し、前記表面処理層は、約37.3〜97.7g/m2の範囲の
    範囲の重量を有し、前記第１および第２のポリマー層
    は、合計で約75〜300ミクロンの厚さを有することを特
    徴とする請求項32に記載の方法。
  34. 【請求項３４】前記第１、第２および第３のポリマー層
    は、合計で約75〜300ミクロンの厚さを有することを特
    徴とする請求項32に記載の方法。
  35. 【請求項３５】前記表面処理層の亜鉛アルミニウム希土
    類合金は、 約85％〜約97％の亜鉛、 約４％〜約15％のアルミニウム、および 少なくとも約5ppmの希土類元素を含む合金 からなることを特徴とする請求項32に記載の方法。
  36. 【請求項３６】第１のポリマー層と第２のポリマー層の
    一部をレーザービームと接触させることにより、金属管
    の外周面から、前記第１のポリマー層と第２のポリマー
    層の少なくとも一部を除去する工程を具備する多層管の
    製造方法において、前記レーザービームは、前記金属管
    の外面を害することなく、前記第１のポリマー層と第２
    のポリマー層の一部を気化させるように調整され、前記
    レーザービームは、前記ポリマー層の一部を除去する際
    に、実質的に非回転である前記金属管に対して、回転運
    動することを特徴とする多層管の製造方法。
  37. 【請求項３７】前記金属管は、鋼管であることを特徴と
    する請求項36に記載の方法。
  38. 【請求項３８】前記第１のポリマー層は、金属管の外面
    に接合され、熱可塑性エラストマー、アイオノマー、ナ
    イロン、フルオロポリマー、およびその混合物からなる
    群から選ばれ、前記第２のポリマー層は、第１のポリマ
    ー層に接合され、熱可塑性エラストマー、フルオロポリ
    マー、およびその混合物からなる群から選ばれることを
    特徴とする請求項36に記載の方法。
  39. 【請求項３９】前記第１のポリマー層は、基本的にアイ
    オノマーおよびナイロンからなることを特徴とする請求
    項38に記載の方法。
  40. 【請求項４０】前記アイオノマーは、エチレンメタクリ
    ル酸コポリマーの部分金属塩であり、前記ナイロンは、
    ナイロン12であることを特徴とする請求項39に記載の方
    法。
  41. 【請求項４１】前記エチレンメタクリル酸コポリマーの
    部分金属塩は、前記第１のポリマー層の約10％〜約70％
    を含み、前記ナイロン12は、前記第１のポリマー層の約
    90％〜30％を含むことを特徴とする請求項40に記載の方
    法。
  42. 【請求項４２】前記第２のポリマー層は、基本的にナイ
    ロンからなることを特徴とする請求項38に記載の方法。
  43. 【請求項４３】第１および第２のポリマー層の間に設け
    られ、これらに接合される、第３のポリマー層を更に具
    備し、この第３のポリマー層は、アイオノマー、ナイロ
    ン、エチレンビニルアルコール、ポリオレフィン、およ
    びその混合物からなる群から選ばれることを特徴とする
    請求項38に記載の方法。
  44. 【請求項４４】前記第１、第２および第３のポリマー層
    は、合計で約10〜250ミクロンの厚さを有することを特
    徴とする請求項38に記載の方法。
  45. 【請求項４５】外面および端部を有するろう付け鋼管を
    形成する工程、 前記鋼管の外面に耐食性層を接合する工程、 前記耐食性層に表面処理層を接合する工程、 前記表面処理層に接合するように、第２のポリマー層を
    前記鋼管上に押出す工程、 前記第１のポリマー層に接合するように、第１のポリマ
    ー層を前記鋼管上に押出す工程、および 軸方向にデフォーカスした一般に楕円断面形状のレーザ
    ービームを、その領域の回りに360゜度回転させること
    により、耐食性層を強固に残しつつ、第１および第２の
    ポリマー層の少なくとも一部を、端部に隣接する領域か
    ら気化させ、除去する工程 を具備することを特徴とする多層、高圧流体導管の製造
    方法。
  46. 【請求項４６】前記導管はブレーキラインであり、前記
    方法は、前記導管の２つの端部のそれぞれを、二重また
    は折り曲げられたフレアの形に端部成形する工程を更に
    具備し、前記フレアのそれぞれは、前記第１および第２
    のポリマー層の一部が除去される場所に適切に形成され
    ることを特徴とする請求項45に記載の方法。
  47. 【請求項４７】前記導管はブレーキラインであり、前記
    方法は、前記導管の２つの端部のそれぞれを、管状に突
    出するフレアの形に端部成形する工程を更に具備し、前
    記フレアのそれぞれは、前記第１および第２のポリマー
    層の一部が除去される場所に適切に形成されることを特
    徴とする請求項45に記載の方法。
  48. 【請求項４８】外面および端部を有する金属管、 前記金属管の外面に接合された耐食性層、 前記耐食性層上に接合された表面処理層、 前記表面処理層上に設けられた第１のポリマー層、 前記第１のポリマー層上に設けられた第２のポリマー
    層、 前記端部に隣接し、その回りを360゜設けられた、金属
    管外面のレーザー除去部分であって、耐食性層を強固に
    残しつつ、実質的に第１および第２のポリマー層のない
    部分、および 第２のポリマー層の上面から、前記端部にある前記金属
    管外周面のレーザー除去部分に向かって延びる、一般に
    テーパー状のポリマー層の遷移部分 を具備することを特徴とする多層管。
  49. 【請求項４９】前記遷移部分の長さは、1.27mm（0.05イ
    ンチ）であることを特徴とする請求項48に記載の多層
    管。
  50. 【請求項５０】前記金属管の外周面のそれぞれレーザー
    により除去された個別的領域上に、超薄型の耐食性強化
    ポリマー残さを更に備えることを特徴とする請求項48に
    記載の多層管。
  51. 【請求項５１】前記超薄型残さは、レーザーにより除去
    された金属管の外周面が、約1mm（0.04インチ）径より
    大きい赤錆の堆積を形成する前に、約1,100時間までの
    標準ソルトスプレー（フォッグ）テストに強されるよう
    に、レーザーにより除去された金属管の外周面の耐食性
    を強化するに充分な厚さを有することを特徴とする請求
    項50に記載の多層管。
  52. 【請求項５２】前記第１のポリマー層は、熱可塑性エラ
    ストマー、アイオノマー、ナイロン、フルオロポリマ
    ー、およびその混合物からなる群から選ばれ、前記第２
    のポリマー層は、熱可塑性エラストマー、フルオロポリ
    マー、およびその混合物からなる群から選ばれることを
    特徴とする請求項51に記載の多層管。
  53. 【請求項５３】前記第１および第２のポリマー層の間に
    設けられ、これらに接合される、第３のポリマー層を更
    に具備し、この第３のポリマー層は、アイオノマー、ナ
    イロン、エチレンビニルアルコール、ポリオレフィン、
    およびその混合物からなる群から選ばれることを特徴と
    する請求項52に記載の多層管。
  54. 【請求項５４】前記表面処理層に接合するように、第１
    のポリマー層が前記鋼管上に押出され、前記第１のポリ
    マー層に接合するように、第２のポリマー層が前記鋼管
    上に押出されることを特徴とする請求項48に記載の多層
    管。
  55. 【請求項５５】前記金属管は、ロウ付け鋼管であること
    を特徴とする請求項54に記載の多層管。
  56. 【請求項５６】ポリマー層の一部をレーザービームと接
    触させることにより、金属管の外周面から、前記ポリマ
    ー層の少なくとも一部を除去する工程を具備する多層管
    の製造方法において、前記レーザービームは、前記金属
    管の外面を害することなく、前記ポリマー層の一部の外
    周全面を同時に気化させるように調整され、前記レーザ
    ービームは、前記ポリマー層の一部を除去する際に、実
    質的に非回転である前記金属管に対して、回転運動する
    ことを特徴とする多層管の製造方法。
  57. 【請求項５７】前記金属管は、鋼管であることを特徴と
    する請求項56に記載の方法。
  58. 【請求項５８】前記ポリマー層は、第１のポリマー層と
    第２のポリマー層とを含み、前記第１のポリマー層は、
    金属管の外面に接合され、熱可塑性エラストマー、アイ
    オノマー、ナイロン、フルオロポリマー、およびその混
    合物からなる群から選ばれ、前記第２のポリマー層は、
    第１のポリマー層に接合され、ナイロン、熱可塑性エラ
    ストマー、フルオロポリマー、およびその混合物からな
    る群から選ばれることを特徴とする請求項56に記載の方
    法。
  59. 【請求項５９】前記第１のポリマー層は、基本的にアイ
    オノマーおよびナイロンからなることを特徴とする請求
    項58に記載の方法。
  60. 【請求項６０】前記アイオノマーは、エチレンメタクリ
    ル酸コポリマーの部分金属塩であり、前記ナイロンは、
    ナイロン12であることを特徴とする請求項59に記載の方
    法。
  61. 【請求項６１】前記エチレンメタクリル酸コポリマーの
    部分金属塩は、前記第１のポリマー層の約10％〜約70％
    を含み、前記ナイロン12は、前記第１のポリマー層の約
    90％〜30％を含むことを特徴とする請求項60に記載の方
    法。
  62. 【請求項６２】前記第２のポリマー層は、基本的にナイ
    ロン12からなることを特徴とする請求項58に記載の方
    法。
  63. 【請求項６３】第１および第２のポリマー層の間に設け
    られ、これらに接合される、第３のポリマー層を更に具
    備し、この第３のポリマー層は、アイオノマー、ナイロ
    ン、エチレンビニルアルコール、ポリオレフィン、およ
    びその混合物からなる群から選ばれることを特徴とする
    請求項58に記載の方法。
  64. 【請求項６４】前記第１、第２および第３のポリマー層
    のそれぞれは、約10〜250ミクロンの厚さを有すること
    を特徴とする請求項63に記載の方法。
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