JP3815816B2 - 熱可塑性プラスチックからなる多層管の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する分野】
本発明は、熱可塑性合成物質(狭義にはプラスチック)、特にポリオレフィンからなる多層管の製造のための方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多層管、しかも特に3層管は、ドイツ連邦共和国特許第1704718号公告公報(DE 17 04 718 B2 、米国特許第3538209号及び米国特許第3677676号に対応する)から公知である。
【0003】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2042031号公報(DE-OS 20 42 031 )から、熱可塑性プラスチックからなる3層管の製造のための方法と装置が公知で、そこでは外側の波形管を備えた複合管が一般的なやり方で製造される。この複合管は、共有押出し成形ヘッド(Coextrusionskopf)においてチューブを押出し加工被覆され、後続に配置された外部サイジング装置(Aussenkalibriervorrichtung)において真空で寸法合わせされる。そのような方法で製造された3層管は、内側からさほどの圧力もない場合、保護管として、しかも特にケーブル保護管として並びに下水管として用いられる。多層管の製造に関するこのような技術における問題は、外管乃至外皮を生じるために後になって取り付けられたチューブに囲まれ、このチューブと既に前もって製造された外側輪郭(profilierung)を備えた管との間で確実な溶接が達成されないことにある。特に例えばポリエチレンのようなポリオレフィンを使用する際に、前もって製造された外側輪郭を備えた管は、外径においてかなりの公差を有する。それ故、真空による公知の外部較正の場合には限定された比率が与えられない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に本発明は、チューブで覆われるべき管の外径公差に対して影響を受けにくい多層管の製造のための方法を案出することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項1の特徴部分の記載により、解決される。
【0006】
本発明の本質は、後になって押出し加工によって取り付けられるチューブと溶接されるべき予め製造された管の外面が溶接温度にされ、外側から当該チューブに作用する差圧がチューブを管の外面に押すことによって、当該チューブがこの外面に対し押圧されることが配慮されていることにある。この圧差は後の冷却の際に単に保持され続けるだけでなく、より増大し、その結果、仕上がりの多層管の通例は滑らかなこの外皮の引き剥がし乃至はぎ取りが非常に難しくなることが明らかとなった。本発明に係る様式で製造された多層管の利点は、僅かに20〜30%の重量増加で管の剛性の倍増が達成されることにある。これは特にそのような外管で覆われた複合管にとって重要である。そのような多層管は滑らかな外面を有するので、搬送の際及び取り付けの際に簡単に取り扱うことができる。取り付けの際に基礎(Boden)を越えて押し動かすことができないという特にひだ付き管の場合に生じる問題が、当該ひだが当該基礎に堀りもぐるので、もはや存在しない。滑らかな外皮があるので、分岐を簡単に作り出すことができる。追加的な外皮によって、不緊密性(Undichtheiten)に対する確実性が高くなる。
【0007】
【実施例】
本発明の詳細は、図面に基づいた以下の実施例の記載から明らかとなる。
図1は、多層管、特に3層管の製造のための装置を示す。図において左側に、第1押出し成形機2と第2押出し成形機3を有する押出し加工装置1が示される。当該装置において、共有押出し成形ヘッド4から、熱可塑性プラスチック、特にポリオレフィンからなる互いに同心の2本のチューブを押出し加工する。当該チューブは、後続のサイジング装置5において複合管に形成される。このような押出しヘッド4は例えばドイツ連邦共和国特許第1704718号公告公報(米国特許第3677676号に対応する)から公知である。そのようなサイジング装置5は同様に、例えばヨーロッパ特許第65729号公報(EP 0 065 729 B1、米国特許第4492551号に対応する)から公知である。1本の所謂ひだ付き管のみが製造される場合、1本の押出し成形機のみが用意される。これに対応するサイジング装置は例えばヨーロッパ特許第301189号公報(EP 0 301 189 B1、米国特許第4900503号に対応する)から公知である。管は形状安定する冷却状態でサイジング装置5を離れる。サイジング装置5の中央縦軸線6に同心に、共有押出し成形ヘッド7が配置され、これに複合管8が製造方向9で入る。この共有押出し成形ヘッド7は図2に詳細に示され、更に以下で述べられる。共有押出し成形ヘッド7において、管8の回りに外管乃至外皮を形成するチューブが形成される。そのように形成された多層管10は続いて先ず空冷浴槽11に、次いで水冷浴槽12に入る。製造方向9での多層管10の搬出は、公知のように所謂ベルト乃至無限軌道式として形成される流出装置13によって行われる。製造方向9においてこの流出装置13の後方に、例えば鋸の形状をした分離ステーション14が配置され、更に所謂スリーブ機械(Muffmaschine)15が後方に配置されて、個々の管部片にスリーブが形成される。
【0008】
共有押出し成形ヘッド7に、当該ヘッド7の実質的にリング形状の基体18に溶融管17でもって接続した第3押出し成形機16が前方に配置されている。サイジング装置5に向いた側で、要するに(製造方向9で見て)基体18の手前に、これに予熱装置19が取り付けられている。この予熱装置は良好な導熱性を有する薄壁の管状担体20とこの担体20に取り付けられ例えば発熱体の形状をした暖房機とからなるものである。管の入口側で、要するに(製造方向9に関して)予熱装置19の前端で、担体20の内側に配列シール23が備えられ、共有押出し成形ヘッド7の内部空間24を管入口側22でシールする。この配列シール23は、管8の外側に密着し、管8の外側の大きな口径変化を補償することが可能である。
【0009】
基体18の他の側に、要するに製造方向9において後端で、共有押出し成形ノズル25が取り付けられている。基体18に、内部ノズル管26が、単に概略だけを示されたネジによって固定される。更に基体18に、同様に概略だけを示されたネジによって外部調整リング27が取り付けられる。内部ノズル管26は外部ノズル管28によって取り囲まれ、ノズル管26と28の間で、ほぼリング状の溶融路29が規定される。
【0010】
調整リング27において、軸線6に対して半径方向に延びる調整ネジ30が保持され、このネジは外部ノズル管28に対して密接している。この調整ネジ30を用いて、外部ノズル管28は心立てされ、それによって溶融路29は正確に所望の断面経過を保持する。製造方向29におけるノズル25の後方端面32で、内部ノズル管26はリングバンド31を有し、このバンドにおいて対向した外部ノズル管28の端面32に密接する調整締めつけネジ33が保持されている。このリングバンド31において更に、端面32の範囲で外部ノズル管28のネジ穴35に噛み合う調整引っ張りボルト34が保持される。調整締めつけネジ33と調整引っ張りボルト34によって、外部ノズル管28が軸線6の方向に変位され、ほんの少しだけこれに対して傾きもする。ノズル出口開口36の幅aはそれ故に調整可能で、しかもこの幅aが周囲で変化するように調整できる。その他の点では、ノズルの調整の技術は詳細にヨーロッパ特許第509216号公報(EP 0 509 216 A3 米国特許第5346384号に対応する)に示され、記載されており、それを参照することができる。
【0011】
溶融路29は溶融管17に接続している。基体18、調整リング27及び外部ノズル管28は、溶融物38を必要な押出し加工温度に保つ溶融暖房具37で囲まれている。
【0012】
基体18に、共有押出し成形ヘッド7の内部空間24に繋がる部分真空(Teilvakuum, 局部真空、不完全真空)接続具39が取り付けられている。この内部空間24は、共有押出し成形ヘッド7の全長にわたって及んでいる。この実質的にリング形状の内部空間24は、管の出口側24に、要するに製造方向9での後端に、シリンダ断片41を有する。その内径Dは管8の最大外径dよりも大きい。ノズルの出口開口36が共通押出し成形ノズル25の製造方向9での後方端面42に形成されている。
【0013】
作動の仕方は次のようになる:
サイジング装置5を備えた押出し加工装置1から製造方向9において複合管8は共有押出し成形ヘッド7へ至る。この複合管8は通常のように滑らかな内管43と外側波形管44とからなる。この波形管(壁管とも称する)44はリング形状若しくは特別な使用状況ではまた螺旋形状に延びるシリンダ状外面45を有する。このシリンダ状外面45に対して、配列シール23が接していて、しかも少なくとも外面45に対して少なくとも常に密接するように接している。それによって、内部空間24は大気に対してこの範囲でシールされる。
【0014】
特に外面45は予熱装置19によって、溶接可能な合成物質(プラスチック)での溶接に必要な温度に加熱される。個々の場合においては、共有押出し成形ヘッド7から複合管8に与えられた熱が、特に外面45を溶接に十分な温度に達するのに十分となりうるならば予熱装置19が必須ではないことが必然となりうる。管8は、部分真空接続具39を介して部分真空、要するに大気圧よりも低い圧力にさらされた共有押出し成形ヘッド7の内部空間24を通り抜ける。共有押出し成形ノズル25のノズル出口開口36から、熱可塑性プラスチック、特にポリオレフィンからなる溶融物38は管8上でチューブ46の形状をして押し出され、しかも(製造方向9に関連して)ノズル25の直後に押し出される。チューブ46は、当該チューブ46と管8の間の接触範囲47にまで及ぶ共有押出し成形ヘッド7の内部空間24内の部分真空のために、壁管44のシリンダ状外面45に押圧される。チューブ46はなお溶接が可能な温度を有する。外面45は(既述のように)対応する温度に加熱される。その上、チューブ46に外から対応する空気圧が作用するので、チューブ46と外面45との間に確実で頑丈な溶接が実現する。壁管44の波形の谷48に既述の部分真空が作用するので、チューブ46が外面45の間でそれぞれ僅かに凹むようになる。
【0015】
管8が(図2の右側に示されるように)壁管44において滑らかな壁の部分49を有する場合、チューブ46はこの滑らかな壁の部分49に対して大体において全面で位置し、既述の圧力下に大体において全面でこれと溶接される。配列シール23は、管入口側で滑らかな壁の部分49が共有押出し成形ヘッド7に達する場合にも十分にシールするように形成されている。その他の点では、不図示の部分真空の供給源のしかるべき設計によって、内部空間24内でこの際生じる圧力上昇が阻止されうる。内径bが管8の内径bに対応するような滑らかな壁の部分49の製造は、例えばヨーロッパ特許出願公開第600214号(EP 0 600 214 A1,米国特許出願08/154855に対応する)から公知である。図3に示されるようにスリーブ50として形成されたこの滑らかな壁の部分を備えた複合管8を製造することもこの刊行物から公知である。この場合にもチューブ46は、スリーブ50として形成された滑らかな壁の部分を介して押し出し成形され、これと溶接される。そのようなスリーブ50の内径cは描写されたように製造された多層管10(描写の場合は3層管10である)の外径eよりも僅かだけ大きい。
【0016】
そのようなスリーブ50はしかしながら、多層管10の切断後にも分離ステーション14を用いて後続のスリーブ機械15において生じうる。この場合、チューブ46で覆われた滑らかな壁の部分49は公知のように加熱され、スリーブ50に拡げられる。図3はまた、多層管10がそのように形成されたスリーブ50によって隣接する管10と如何に結合されるかを示す。
【0017】
複合管8の代わりに、外側輪郭を、即ち所定構造の壁断面を有したその他のあらゆる管が同様に、押し出し成形されたチューブ46によって形成された補助外皮を備える。図4には、対応して形成された押出し加工装置と対応して形成されたサイジング装置において製造されたひだ付き管8’が、半径方向に張り出すひだ52の溶接温度に加熱され半径方向外側に位置する外面51にのみあってこれと溶接されるようなチューブ46で如何に覆われるかが示される。このようにして多層管10’として2層管が形成される。このひだ付き管8’の場合もまた、滑らかな壁の部分49’がチューブ46で覆われる。この覆われた部分49’は尖頭端として用いられるか、スリーブに拡げられる。
【0018】
用いられる熱可塑性プラスチックは常に同一でなければならないのではなく、互いに溶接可能であることが重要である。特にポリオレフィンが考慮に値し、ポリエチレンがポリエチレンと、あるいはポリエチレンがポリプロピレンと溶接されうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3層管の製造のための装置の概略図である。
【図2】図1の装置での共有押出し成形ヘッドにおける縦断面図である。
【図3】スリーブによって互いに連結した2本の3層管における縦断面図である。
【図4】ひだ付き管を基礎とする多層管の製造を示す図である。
【符号の説明】
1 押出し加工装置
7 共有押出し成形ヘッド
10 多層管
19 予熱装置
38 溶融物
46 チューブ
Claims (6)
- 熱可塑性プラスチックからなる多層管の製造方法にして、
滑らかな内管(43)とこれと溶接した外側の波形管(44)とから作られた外側輪郭を有する複合管(8)を製造方向(9)において製造するステップ;
外側輪郭の外面(45)を溶接温度に加熱するステップ;
複合管(8)の外側が周囲圧に関して部分真空にさらされるステップ;
部分真空にさらされた複合管(8)の外側波形管(44)の外面(45)に、プラスチックからなるチューブ(46)を押出し成形するステップ;
周囲圧と部分真空の間の差圧の下で上記チューブ(46)を波形管(44)の外面(45)と溶接するステップ;
得られた多層管(10)を冷却するステップ
を有する多層管製造方法。 - 熱可塑性プラスチックからなる多層管の製造方法にして、
半径方向外側へ突き出るひだ(52)を有するひだ付き管(8’)を製造方向(9)において製造するステップ;
外側ひだ(52)の半径方向外側に位置する外面(51)を溶接温度に加熱するステップ;
ひだ付き管(8’)の外側が周囲圧に関して部分真空にさらされるステップ;
部分真空にさらされたひだ付き管(8’)の外側ひだ(52)の外面(51)に、プラスチックからなるチューブ(46)を押出し成形するステップ;
周囲圧と部分真空の間の差圧の下で上記チューブ(46)を外側ひだ(52)の外面(51)と溶接するステップ;
得られた多層管(10’)を冷却するステップ
を有する多層管製造方法。 - 前記管(8,8’)が外側輪郭乃至ひだを備えた部分の間で、少なくとも主として滑らかな壁の部分(49,49’)を有し、前記チューブ(46)がこの部分(49,49’)とは本質的に全面で溶接されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 多層管(10,10’)が冷風で冷却されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 多層管(10,10’)が冷却水で冷却されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 滑らかな壁の部分(49,49’)がスリーブ(50)の方に拡がることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
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