JP4043856B2 - 摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管 - Google Patents

摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、摺動性等の機械的強度や耐熱性に大変優れた結晶性エンジニアリングプラスチックを外層被覆樹脂として利用した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管の技術分野に属し、更に云えば、鋼管に対する結晶性エンジニアリングプラスチックの接着性を飛躍的に向上させることにより、軽・中荷重用の駆動ローラコンベアなどに使用されるスプライン軸に好適に実施することのできる摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂やナイロン樹脂等の結晶性エンジニアリングプラスチックは、摺動性等の機械的強度や耐熱性に大変優れているので、樹脂被覆鋼管の外層被覆樹脂に適用することができれば、摺動性、ひいては耐久性に優れた樹脂被覆鋼管を実現できるので、その効果は大いに期待されるところであり、社会的要望も大きい。例えば、図６に示したように、軽・中荷重用の駆動ローラコンベアに使用されるスプライン軸１など、良好な摺動性を要求される部材には最適と云える。
【０００３】
ところで、従来、前記結晶性エンジニアリングプラスチックを樹脂被覆鋼管の外層被覆樹脂に適用するに際しては、結晶性エンジニアリングプラスチックを薄肉鋼管へ良好に接着できる接着剤がなく、薄肉鋼管へ変性ポリオレフィン系の接着性ポリマーを薄く被覆し、その表面に同結晶性エンジニアリングプラスチックを接着被覆して実施するほかなかった。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記接着性ポリマーにより結晶性エンジニアリングプラスチックを薄肉鋼管へ接着被覆して成る樹脂被覆鋼管は、薄肉鋼管と接着性ポリマーとの界面に水が浸透し易く、被覆樹脂（結晶性エンジニアリングプラスチック）の剥離が生じるという問題があった。特に、屋外や農水産関係での使用は、水が浸透する機会が多いので被覆樹脂の剥離が一層助長されて剥離し易い状況にあって、実用的でなかった。
【０００５】
また、前記結晶性エンジニアリングプラスチックは、摺動性等の機械的強度や耐熱性に大変優れているものの、溶融粘度が低く収縮率が大きいため、寸法精度や形状形成の安定性が低く、製造効率が悪い不具合もあった。
【０００６】
更に、結晶性エンジニアリングプラスチック自体の原料が高価なため、経済的でなく、少しでも薄く被覆して高価な樹脂の使用量を減らしたい現状がある。
【０００７】
以上のように、結晶性エンジニアリングプラスチックを樹脂被覆鋼管の外層被覆樹脂に適用することは極めて困難であり、実用化するまでには至らなかった。
【０００８】
したがって、結晶性エンジニアリングプラスチックに比べて摺動性等の機械的強度や耐熱性は劣るものの、薄肉鋼管との接着において界面の耐水性に優れ、剥離を生じることのないゴム系接着剤を使用できるＡＡＳ、ＡＢＳ、ＡＥＳ、ＰＥＴＧ等の合成樹脂で樹脂被覆鋼管の外層被覆樹脂を形成しているのが現状である。
【０００９】
本発明は、薄肉鋼管に対する結晶性エンジニアリングプラスチックの接着性を飛躍的に向上させることにより、剥離することのない摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管を提供することを、第一の目的とする。
【００１０】
本発明は、製造効率の向上を図り、経済性の高い摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管を提供することを、第二の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管は、
薄肉鋼管の外周面にスチレン系の樹脂と結晶性エンジニアリングプラスチックとの混合体であるアロイ樹脂が接着剤で接着被覆され、更に前記被覆樹脂の外周面に前記結晶性エンジニアリングプラスチックが、その摺動性等の機械的強度を発揮させるのに必要な肉厚で被覆された二層被覆構造が管軸方向に均等断面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管において、スチレン系の樹脂は、ＡＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂の中から選択される一の樹脂であり、結晶性エンジニアリングプラスチックは、ＰＢＴ樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂の中から選択される一の樹脂であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管において、
薄肉鋼管は円形断面であること、
アロイ樹脂は、前記薄肉鋼管の外周面の周方向に凹部と凸部を交互に形成し、且つ管軸方向に前記凹凸部が連続する凹凸条を均等断面に接着被覆され、前記凸条部の外周面には、被覆される結晶性エンジニアリングプラスチックが摺動性等の機械的強度を発揮させるのに必要な肉厚及び幅を収容できる溝部を管軸方向に有していること、
結晶性エンジニアリングプラスチックは、前記アロイ樹脂の外周面に、同アロイ樹脂の凸条部に設けた溝部には厚く、その他の部分には薄く被覆され、全体としてスプライン形状に形成されていること、をそれぞれ特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態、および実施例】
図１Ａ〜Ｃは、請求項１に記載した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管１の実施形態を示している。この摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管１は、例えば、良好な摺動性を要求される軽・中荷重用の駆動ローラコンベアなどに使用されるスプライン軸に好適に実施される。
【００１５】
ところで、樹脂のアロイ化は、単体では得られない優れた機能や性能を実現する上で従前から行われており、最近では相溶化剤を使って、相溶性の悪い樹脂同士でもアロイ樹脂が市販され、スチレン系の樹脂でも色々な樹脂とのアロイ化が行われ販売されている。そこで、スチレン系の樹脂と結晶性エンジニアリングプラスチックとの混合体であるアロイ樹脂３に着目し、鋼管２表面との接着力は、アロイ樹脂３に含まれたスチレン系の樹脂と接着可能なゴム系の接着剤の接着力によって確保し、更に外層となる結晶性エンジニアリングプラスチック４との相溶性による一体化によって、外層に結晶性エンジニアリングプラスチック４を被覆できるという考えに基づき、前記樹脂被覆鋼管１は、薄肉鋼管２に対する結晶性エンジニアリングプラスチック４の接着性を飛躍的に向上させる技術的思想に立脚していると共に、高価な結晶性エンジニアリングプラスチック４の使用量をできるだけ抑えつつも摺動性等の機械的強度を効率良く発揮させる技術的思想に立脚している。
【００１６】
前記樹脂被覆鋼管１は、外径２６ｍｍ程度の円形断面の薄肉鋼管２の外周面にゴム系接着剤が塗布され、その表面にアロイ樹脂３が接着被覆されている。このアロイ樹脂３は、スチレン系の樹脂であるＡＡＳ樹脂と結晶性エンジニアリングプラスチックに属するＰＢＴ樹脂とから成る。
【００１７】
前記アロイ樹脂３の外周面には、同アロイ樹脂３を構成する結晶性エンジニアリングプラスチックと同一樹脂、即ちＰＢＴ樹脂４が、その摺動性等の機械的強度を発揮させるのに必要な肉厚で被覆された二層被覆構造が、管軸方向に均等断面に形成されている（請求項１記載の発明）。
【００１８】
前記アロイ樹脂３は、ＰＢＴ樹脂を２０％含んだＡＡＳ樹脂のポリマーアロイであり、前記薄肉鋼管２の外周面の周方向に凹部と凸部を交互に形成し、且つ管軸方向に前記凹凸部が連続する凹凸条３ａ、３ｂを均等断面に接着被覆され、計６箇所設けられた凸条部３ｂのそれぞれには、その表面に被覆されるＰＢＴ樹脂４が摺動性等の機械的強度を発揮させるのに必要な肉厚（０．５ｍｍ程度）及び幅（４ｍｍ程度）を収容できる溝部３ｃが管軸方向に設けられている。
【００１９】
前記ＰＢＴ樹脂４は、前記アロイ樹脂３の外周面に、該アロイ樹脂３の凸条部３ｂに設けた溝部３ｃの上には厚く（０．８ｍｍ程度）、その他の凸条部３ｂ上の部分には薄く（０．３ｍｍ程度）、凹条部３ａの上では更に薄く（０．１ｍｍ程度）被覆されて、アロイ樹脂３と一体化している（請求項３記載の発明）。
【００２０】
なお、前記アロイ樹脂３を構成するスチレン系の樹脂は、ＡＡＳ樹脂に限定されず、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂でも略同様に実施できる。前記結晶性エンジニアリングプラスチック４もＰＢＴ樹脂４に限定されず、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂でも略同様に実施できる（請求項２記載の発明）。つまりは、被覆したい結晶性エンジニアリングプラスチックとのスチレン系のアロイ樹脂が存在すれば、被覆したい結晶性エンジニアリングプラスチックを被覆した樹脂被覆鋼管が実施可能である。
【００２１】
また、本実施形態では、前記凸条部３ｂを、管体の円周方向に略等間隔に６個設けて実施しているが個数はこれに限定されない。更に、本実施形態では、樹脂被覆鋼管１をスプライン形状（軸）で実施しているがこれに限定されず、もちろん円筒形状に形成して実施することもできる。
【００２２】
前記ＰＢＴ樹脂４は、前記各凸条部３ｂの横断面形状の略中央部に肉厚に設けて実施している。その理由は、高価な結晶性エンジニアリングプラスチック４の使用量をできるだけ抑えつつも摺動性等の機械的強度を効率良く発揮させることを考慮すると共に、本実施形態に係る樹脂被覆鋼管１をスプライン軸に適用した場合に、軸受けに嵌合する前記凸条部３ｂの略中央部が最も摺り易く、摩耗し易いことを考慮したことに基づく。また、前記ＰＢＴ樹脂４の厚肉を可能にしたアロイ樹脂３の溝部３ｃは、押し出されるＰＢＴ樹脂４を、溝部３ｃの両側の溝壁で拘束するので、溶融粘度が低く、形状を保ち難いＰＢＴ樹脂４であっても、凹凸形状を安定的に製造可能としている。
【００２３】
具体的に、図１の例では、前記薄肉鋼管２は、肉厚１ｍｍ弱程度、外径２６ｍｍ程度の大きさが使用されている。前記アロイ樹脂３は、凹条部３ａの厚さは０．５ｍｍ程度、凸条部３ｂの厚さは１．２ｍｍ程度、溝部３ｃの幅は４ｍｍ程度、溝壁は０．５ｍｍ程度とされている。前記ＰＢＴ樹脂４は、厚肉部となる溝部３ｃ上で０．８ｍｍ程度、その他の凸条部３ｂ上の薄層部は０．３ｍｍ程度、凹条部３ａ上では０．１ｍｍ程度とされている。したがって、全体の外径は凸条部３ｂで２９ｍｍ程度、凹条部３ａで２７．２ｍｍ程度のスプライン形状の樹脂被覆鋼管１が押し出し成形されるのである。
【００２４】
したがって、上記した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管１によれば、（１）薄肉鋼管２へＰＢＴ樹脂（結晶性エンジニアリングプラスチック）４を、相溶性のある前記アロイ樹脂３を介在させて被覆し、一体化して実施するので、前記薄肉鋼管２とは十分な接着力を有し、被覆したＰＢＴ樹脂４が剥離する虞もない。（２）溶融粘度が低く、形状を保ち難いＰＢＴ樹脂４は、前記アロイ樹脂３の溝部３ｃの両側の溝壁に拘束される形態で押し出されるため、形状が安定し、製造効率を飛躍的に向上させることができる。（３）高価な結晶性エンジニアリングプラスチック４の使用量を摺動性を発揮させるのに必要な量に制限して実施しているので、製造単価の引き下げを図ることができ、経済的である。
【００２５】
次に、上記のように構成される摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管１を製造する押し出し成形方法の実施形態を、図２以下に基づいて説明する。
【００２６】
図２と図３は、上記の押し出し成形方法の実施に使用されるクロスダイス形式の押し出し成形機を示している。図３中の符号１０は押し出し成形機の主要部であるクロスダイスの口金部分の構造を指している。基本的な構造は、本出願人が既に取得した特許第２８６７２４４号公報に記載の押し出し成形機と略同様である。
【００２７】
即ち、この押し出し成形機は、図示略したクロスダイスの先端に取り付けられたアダプタ１１の先側に、分配駒１４と内層樹脂口金１５が分配板１２によって設置され、更にその先に放射状分配駒１６と外層樹脂口金１７が分配板１３によって設置され、当該分配板１２、１３は当接して固着されている。前記分配板１２、１３の接線上の上部に加熱筒子シリンダを連結した連結駒２０が接続され、内層樹脂口金１５に、クロスダイスからの前記アロイ樹脂３を薄肉鋼管２の外周面に接着被覆し、続いて、前記外層樹脂口金１７にて加熱筒子シリンダからのＰＢＴ樹脂４を前記アロイ樹脂３の外周面に被覆する構成としている。
【００２８】
前記連結駒２０から前記外層樹脂口金１７に至るＰＢＴ樹脂（結晶性エンジニアリングプラスチック）４の流路は、薄肉鋼管２を中心とする大きな半円状の第１の流路１８の分岐した両端が、内側に小径の第２の流路１９、１９と接続されている。前記第２の流路１９、１９は、中心に向かって均等に押し出されるように流路１９、１９同士の接続部を絞る形態とされている。
【００２９】
前記第２の流路１９、１９からは、放射状分配駒１６の放射状に形成した流路から、外層樹脂口金１７の通孔１７ａ、１７ｂへと繋がっている（図５参照）。
【００３０】
前記内層樹脂口金１５は、図４Ａ、Ｂに示したように、通孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃから成り、通孔１５ａは被覆されるアロイ樹脂３の凹条部３ａに対応し、通孔１５ｃは前記アロイ樹脂３の溝部３ｃに対応し、通孔１５ｃとその両側の通孔１５ｂ、１５ｂが、前記アロイ樹脂３の凸条部３ｂに対応している。
【００３１】
外層樹脂口金１７は、図５Ａ、Ｂに示したように、ＰＢＴ樹脂４を前記アロイ樹脂３に被覆するために、前記内層樹脂口金１５の通孔１５ｃを中央にして隣り合う通孔１５ｂ、１５ｂの幅を被う配置で厚肉のＰＢＴ樹脂４を被覆可能とする通孔１７ａと、前記通孔１５ａと対応する薄肉のＰＢＴ樹脂４を被覆可能とする通孔１７ｂを形成している。
【００３２】
上記成形機で摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管１を押し出し成形するには、先ず、薄肉鋼管２を図示略したクロスダイスから右方へ進行させ、アダプタ１１、分配駒１４、内層樹脂口金１５へと供給されたアロイ樹脂３が接着被覆される。
【００３３】
つづいて、前記薄肉鋼管２が外層樹脂口金１７に到達すると、連結駒２０から第１の流路１８と第２の流路１９を経て放射状分配駒１６に通じ、前記内層樹脂口金１５と外層樹脂口金１７との隙間から通孔１７ａ、１７ｂに供給されたＰＢＴ樹脂４が前記アロイ樹脂３の形状に補助されてその外周面に被覆される。斯くして、樹脂被覆鋼管１は、図１に示したように、内層をアロイ樹脂３とし、外層をＰＢＴ樹脂４とするスプライン形状で、管軸方向に均等断面の二層被覆構造に押し出し成形されるのである。
【００３４】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【００３５】
【本発明が奏する効果】
本発明に係る摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管によれば、結晶性エンジニアリングプラスチックを、そのエンジニアリングプラスチックとの相溶性があるアロイ樹脂を介在させて接着被覆して実施するので、鋼管とは十分な接着力を有し、被覆された結晶性エンジニアリングプラスチックが剥離する虞がない。また、溶融粘度が低く、形状を保ち難いＰＢＴ樹脂は、アロイ樹脂の溝部の両側の溝壁に拘束される形態で押し出されるため、形状が安定し、製造効率を飛躍的に向上させることができる。更に、高価な結晶性エンジニアリングプラスチックの使用量を、摺動性を発揮させるのに必要な量に制限して実施しているので、製造単価の引き下げを図ることができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは、本発明に係る摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管を示した斜視図であり、Ｂは、同断面図であり、Ｃは、ＢのＸ部の拡大図である。
【図２】クロスダイス形式の押し出し成形機の主要部を示した立面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】Ａは、内層樹脂口金を示した正面図であり、Ｂは、同IV−IV線断面図である。
【図５】Ａは、外層樹脂口金を示した正面図であり、Ｂは、同Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明に係る摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管の使用状態を例示した参考図である。
【符号の説明】
１ 樹脂被覆鋼管
２ 薄肉鋼管
３ アロイ樹脂
３ａ 凹条部
３ｂ 凸条部
３ｃ 溝部
４ 結晶性エンジニアリングプラスチック（ＰＢＴ樹脂）
１０ クロスダイスの口金部分
１１ アダプタ
１２、１３ 分配板
１４ 分配駒
１５ 内層樹脂口金
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 通孔
１６ 放射状分配駒
１７ 外層樹脂口金
１７ａ、１７ｂ 通孔
１８ 第１の流路
１９ 第２の流路
２０ 連結駒

Claims (3)

  1. 薄肉鋼管の外周面にスチレン系の樹脂と結晶性エンジニアリングプラスチックとの混合体であるアロイ樹脂が接着剤で接着被覆され、更に前記被覆樹脂の外周面に前記結晶性エンジニアリングプラスチックが、その摺動性等の機械的強度を発揮させるのに必要な肉厚で被覆された二層被覆構造が管軸方向に均等断面に形成されていることを特徴とする、摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管。
  2. スチレン系の樹脂は、ＡＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂の中から選択される一の樹脂であり、結晶性エンジニアリングプラスチックは、ＰＢＴ樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂の中から選択される一の樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管。
  3. 薄肉鋼管は円形断面であること、
    アロイ樹脂は、前記薄肉鋼管の外周面の周方向に凹部と凸部を交互に形成し、且つ管軸方向に前記凹凸部が連続する凹凸条を均等断面に接着被覆され、前記凸条部の外周面には、被覆される結晶性エンジニアリングプラスチックが摺動性等の機械的強度を発揮させるのに必要な肉厚及び幅を収容できる溝部を管軸方向に有していること、
    結晶性エンジニアリングプラスチックは、前記アロイ樹脂の外周面に、同アロイ樹脂の凸条部に設けた溝部には厚く、その他の部分には薄く被覆され、全体としてスプライン形状に形成されていること、
    をそれぞれ特徴とする、請求項１又は２に記載した摺動性等の機械的強度に優れた樹脂被覆鋼管。
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