JP4320268B2 - 多層熱可塑性樹脂パイプの成形装置及びその成形装置によって成形された多層熱可塑性樹脂パイプ - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性樹脂で成る内層管と外層管とが一体化されて成る多層熱可塑性樹脂パイプを成形するための成形装置及びその成形装置によって成形された多層熱可塑性樹脂パイプに係る。特に、本発明は、ガスバリヤ性や耐薬品性や低滞留性の機能を有する内層管を薄肉にすることで低コスト化を可能にすると共に、高強度化や高耐候性の機能を外層管に持たせた多層熱可塑性樹脂パイプを成形するに際し、内層管の形状を安定的に維持したまま外層管材料（熱可塑性樹脂）の被覆を可能にするための対策に関する。

従来より、上下水道配管、給湯用配管、超純水用配管、化学プラント用のライニングパイプ等として、パイプを構成する各層に機能を分離した多層熱可塑性樹脂パイプが利用されている。これら多層熱可塑性樹脂パイプは高精度な形状寸法を有することが性能上重要であり、また、内層肉厚が小さくかつ高寸法精度による安価な構成で成形できることが重要である。

このような高い寸法精度をもった多層成形品を得るためには、従来、樹脂を金型内で合流させる多層共押出による成形方法か、もしくはタンデム方式といわれる被覆成形にて多層成形が行われていた。

しかしながら、多層共押出は金型内で異なった樹脂が合流するため、粘度差や肉厚差が大きい場合に界面荒れが発生し、肉厚精度が保てないといった問題があった。

そこで、タンデム方式として、クロスヘッドダイを用い強固な内層管に外層を被覆する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、内層管通過時にニップルにて内層管を冷却することで内外層の融着を防止し、寸法精度を確保した装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平０７−１５４２号公報 特開２００２−３３７２０８号公報 特開平０９−３００４２４号公報

ところで、上述したタンデム方式の被覆成形を行うための金型の構成としては、内外２つの金型を使用し、内側の金型の内部に内層管を通過させる一方、この内側の金型の外面と外側の金型の内面との間で外層管となる被覆用樹脂の流路を形成しておき、この流路を流れ出てきた熱可塑性樹脂材料（被覆用樹脂）を、内側の金型を通過した内層管の外表面に被覆していくようになっている。

このようなタンデム方式の被覆成形において、高価な樹脂材料によって内層管を構成する場合、この内層管を薄肉にすることでコストの削減を図ることが考えられる。一方、外層管となる樹脂は、上記金型同士の間を流通する際の流動性を確保するために比較的高温度（例えば２００〜２５０℃）に加熱されている。

このような状況で被覆成形が行われた場合、これまでの金型（上記特許文献に開示されている金型）にあっては、外層管となる被覆用樹脂を加熱するための熱が外側の金型から
内側の金型に伝達されて内層管が加熱されてしまい、この内層管が軟化点以上になってしまう可能性がある。また、上記外層管となる被覆用樹脂は加圧されながら流路出口に向けて流動されており、この被覆用樹脂が内層管の外表面に被覆された際にはこの圧力（被覆用樹脂を流出させるための圧力）が内層管の外面からその軸心に向かって作用することになって、内層管が潰れてしまう可能性もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内層管の表面に熱可塑性樹脂を被覆することによって多層構造となる多層熱可塑性樹脂パイプを成形するに際し、内層管が熱や圧力の影響によって潰れて製品不良を招いてしまうといった状況を回避できる成形装置及び成形金型並びにその成形金型によって成形された多層熱可塑性樹脂パイプを提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、内層管に樹脂材料が被覆された直後にこの被覆部分を大気開放することにより、内層管の軸心に向かって圧力が作用することを抑制するようにしている。また、内層管に樹脂材料が被覆される直前にこの内層管の芯出しを行うためのガイド部分の長さを短くすることで、このガイド部分から内層管に伝達される熱量を大幅に抑制して内層管の軟化を回避している。

−解決手段−
具体的に、本発明１は、熱可塑性樹脂製の内層管の表面に、外層管となる熱可塑性樹脂を被覆して多層熱可塑性樹脂パイプを成形するクロスヘッド方式の成形装置において、
内層管が通過する内層管通路を備えた第１金型と、この第１金型の外周囲を囲むように配置され、この第１金型の外面との間で上記外層管となる樹脂の流路を形成する第２金型とを備えており、上記第１金型の内面に、該内面の内径寸法が内層管の搬送方向下流側に向かって次第に小さくなっていき、内層管の外径寸法よりも僅かに大きな寸法になった点からは内層管の搬送方向下流側に向かって上記内面の内径寸法が一定となる内層管ガイド面が形成され、該内層管ガイド面における内層管搬送方向（内層管の軸心延長方向）の寸法が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、該内層管ガイド面の内径寸法が内層管の外径寸法よりも０．２ｍｍ以上且つ１ｍｍ以下の範囲であり、上記第２金型は、内層管が押し出された時点で被覆樹脂が内層管表面に被覆されるよう樹脂の流路が形成され、被覆された外層管外面が被覆直後に大気開放されるようになされ、第２金型内で被覆樹脂が内層管と接触してから金型より吐出されるまでの距離（以下、ランド長という場合がある）が０．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であるであることを特徴とする。

この特定事項により、多層熱可塑性樹脂パイプの成形時には、先ず、予め成形された内層管が第１金型の内層管通路に通過されていく。そして、この内層管が第１金型の内層管通路から押し出された時点で、第１金型と第２金型との間に形成されている樹脂流路から流出した被覆用樹脂が内層管の表面に被覆されていく。この被覆動作の直後に外層管外面は大気開放される。従って、被覆用樹脂を流路から流出させるために与えられていた圧力が上記被覆動作の直後に解放されることになり、この圧力が内層管の軸心に向かって作用することがなくなる。その結果、仮に内層管の温度が高くなっている場合であっても、被覆用樹脂の被覆時に潰れてしまうといったことは抑制され、製品不良の発生を回避できる。

また、内層管が通過する内層管通路を備えた第１金型と、この第１金型の外周囲を囲むように配置され、この第１金型の外面との間で上記外層管となる樹脂の流路を形成する第２金型とを備えさせる。そして、第１金型における内層管通路の出口側端部が内層管の外面に接触するようにし、この接触部分を、内層管の押し出し位置を位置決めするための芯出し部として形成する。また、この芯出し部の内層管押し出し方向の長さ寸法を、第２金型から第１金型に向かって伝わる熱によって内層管が軟化して形状が変化することのない長さ寸法に設定している。

仮に第２金型の熱が第１金型に伝達されてこの第１金型が高温度になっている状況であっても、内層管が第１金型に接触するのは、内層管押し出し方向の長さ寸法が短く設定された芯出し部のみである。このため、内層管に伝わる熱量が僅かであり、この内層管の軟化を抑制することができ、内層管の硬度を高く維持したまま被覆用樹脂の被覆動作を行うことができる。この場合にも、被覆用樹脂の被覆時に内層管が潰れてしまうといったことは抑制され、製品不良の発生を回避できる。

各部の寸法を具体化した成形装置としては以下のようになる。先ず、多層熱可塑性樹脂パイプの内層管をクロスヘッド方式で被覆する成形装置を前提とする。この成形装置に対し、内層管が通過する内層管通路を備えた第１金型と、この第１金型の外周囲を囲むように配置され、この第１金型の外面との間で上記外層管となる樹脂の流路を形成する第２金型とを備えており、上記第１金型の内面に、該内面の内径寸法が内層管の搬送方向下流側に向かって次第に小さくなっていき、内層管の外径寸法よりも僅かに大きな寸法になった点からは内層管の搬送方向下流側に向かって上記内面の内径寸法が一定となる内層管ガイド面が形成され、該内層管ガイド面における内層管搬送方向（内層管の軸心延長方向）の寸法が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、該内層管ガイド面の内径寸法が内層管の外径寸法よりも０．２ｍｍ以上且つ１ｍｍ以下の範囲であり、上記第２金型は、内層管が押し出された時点で被覆樹脂が内層管表面に被覆されるよう樹脂の流路が形成され、被覆された外層管外面が被覆直後に大気開放されるようになされ、第２金型内で被覆樹脂が内層管と接触してから金型より吐出されるまでの距離（ランド長）が０．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下としている。

上記ランド長が０．５ｍｍ未満であると、樹脂材料同士が十分に密着しないため界面で剥離しやすくなる。一方、このランド長が２５ｍｍを越えると、被覆樹脂圧力が高くなり内層管を押し潰すことになり、扁平になるなどの不具合が発生する。また、内層管通過孔出口端部の内径と内層管外径との差が０．２ｍｍ未満であると、内層管に曲がりや外径変動があった際に型内で詰まってしまって良好な成形動作が行えなくなる。一方、この差が１ｍｍを越えると、内層管の軸心のブレが大きくなり被覆肉厚調整が困難となって被覆肉厚精度が悪化してしまう。更に、内層管通過孔出口端部の内径一定部分の長さ寸法が２０ｍｍを越えると、内層管が金型に接触する時間が長くなってしまって内層管の温度が大幅に上昇し、その内面温度が軟化点温度以上になり、良好な寸法精度が得られなくなってしまう。

尚、上述した解決手段に係る成形装置により成形された多層熱可塑性樹脂パイプも本発明の技術的手段の範疇である。つまり、上記成形装置を使用し、第１金型の内層管通路を通過した内層管の外面に対し、被覆用樹脂流路から流出した被覆用樹脂を被覆することにより成形された多層熱可塑性樹脂パイプである。

本発明では、内層管に樹脂材料が被覆された直後にこの被覆部分を大気開放することにより、内層管の軸心に向かって圧力が作用することを抑制するようにしている。また、内層管に樹脂材料が被覆される直前にこの内層管の芯出しを行うためのガイド部分の長さを短くすることで、このガイド部分から内層管に伝達される熱量（被覆用樹脂の流動性を維持するための熱が金型から内層管に伝達される熱量）を大幅に抑制して内層管の軟化を回避している。これにより、被覆用樹脂の被覆時に内層管が潰れてしまうといったことを抑制でき、安定した多層熱可塑性樹脂パイプの成形動作を実現することができて、製品不良の発生を回避することができる。また、内層管をより薄形化しながらも多層熱可塑性樹脂パイプの成形が可能になるため、高価な内層管材料を使用した場合であっても製造コストの低廉化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

−パイプ製造ラインの説明−
図１は、本実施形態に係る熱可塑性樹脂パイプの製造ラインを示す概要図である。この図１に示すように、本製造ラインは、内層管押し込み機１、被覆金型２、サブ押出機３、減圧冷却水槽４、引取機５を備えた構成となっている。

つまり、図示しないメイン押出機において連続的に押し出し成形された内層管１０Ａを内層管押し込み機１によって被覆金型２に押し込んでいく一方、サブ押出機３から外層管１０Ｂ（図３参照）となる被覆用樹脂を被覆金型２に供給し、この被覆金型２の内部において内層管１０Ａの外周面に被覆用樹脂を一定の厚さで被覆していく。つまり、サブ押出機３において加熱溶融され混練された熱可塑性樹脂が被覆金型２に導入され、内層管１０Ａの表面に賦形されつつこの被覆金型２より吐出され、サイジングチューブ６及び減圧冷却水槽４（以下、単に「冷却水槽」ともいう）に導入されて成形される。このようにして樹脂が硬化され、二層構造で構成されたパイプ材１０は、引取機５によって連続的に引き取られる。また、この製造ラインには冷却チラー９が備えられており、この冷却チラー９と、減圧冷却水槽４及び後述する冷却用金型７が冷却水管９１，９２により接続されている。つまり、冷却チラー９で生成された冷却水が減圧冷却水槽４及び冷却用金型７に供給され、樹脂材料の冷却に寄与するようになっている。尚、上記被覆金型２の構成及び被覆用樹脂の被覆動作の詳細については後述する。

−被覆金型２の説明−
次に、被覆金型２の構成について説明する。図２は被覆金型２の断面図である。この図２に示すように被覆金型２は、金型本体２１、マンドレル２２、本発明でいう第１金型としての内型２３、本発明でいう第２金型としての外型２４、芯合わせ型２５が一体的に組み合わされて構成されている。

金型本体２１は円筒形状であって、その内部にマンドレル２２が挿入されることにより、このマンドレル２２の外周面と金型本体２１の内周面との間で被覆用樹脂の流動路Ａ１が構成されている。このため、金型本体２１には、その外面から内面に亘って樹脂導入路２１ａが貫通形成されており、この樹脂導入路２１ａが上記サブ押出機３に接続されている。

マンドレル２２は、上記金型本体２１の一端部にボルト締結されるフランジ部２２ａと、金型本体２１の内部に挿入されることによって上記流動路Ａ１を構成する円筒部２２ｂとを備えている。この円筒部２２ｂの外周面には略螺旋形状に延びる溝２２ｃが形成されており、サブ押出機３から樹脂導入路２１ａを経て流動路Ａ１に導入された被覆用樹脂の一部がこの溝２２ｃに沿って流れることにより、流動路Ａ１の全体に亘って均等に被覆用樹脂が流れ込むようになっている。また、このマンドレル２２の中心部には内層管１０Ａを通過させるための挿通空間Ｂ１が形成されている。この挿通空間Ｂ１の内径寸法は内層管１０Ａの外径寸法よりも大きく設定されており、内層管１０Ａの外面がマンドレル２２の内面に接触しないようになっている。尚、このマンドレル２２の挿通空間Ｂ１には後述する冷却用金型７が収容されており、実際には、内層管１０Ａは、この冷却用金型７の内部を通過するようになっている。

内型２３は、上記マンドレル２２の先端部（図２における右端部）にねじ込みなどの手段によって取り付けられている。この内型２３の中心部には上記マンドレル２２に形成されている挿通空間Ｂ１に連続する内層管通路としての挿通空間Ｂ２が形成されている。また、この内型２３の外周面は内層管１０Ａの搬送方向下流側（図２における右側）に向かって外径寸法が次第に小さくなるような先細り状に形成されている。

そして、この内型２３の特徴部分は、上記挿通空間Ｂ２を形成している内面の形状にある。具体的には、この内面の内径寸法は、内層管１０Ａの搬送方向下流側に向かって次第に小さくなっていき、その寸法が内層管１０Ａの外径寸法に略一致した（内層管１０Ａの外径寸法よりも僅かに大きな寸法になった）点からは内層管１０Ａの搬送方向下流側に向かってその寸法が一定となる芯出し部としての内層管ガイド面２３ａとして形成されている。そして、この内層管ガイド面２３ａにおける内層管搬送方向（内層管の軸心延長方向）の寸法（図２における寸法Ｔ１）は５〜２０ｍｍ（５ｍｍ以上２０ｍｍ以下）に設定されている。この寸法が２０ｍｍを越えると、内層管１０Ａが内型２３に接触する時間が長くなってしまって内層管１０Ａの温度が大幅に上昇し、その内面温度が軟化点温度（以下、Ｔｇで表す）以上になり、良好な寸法精度が得られなくなってしまう。この寸法Ｔ１として好ましくは５〜１０ｍｍである。

また、この内層管ガイド面２３ａの内径寸法（図２における寸法Ｄ）としては、内層管１０Ａがスムーズに通過でき、更に内層管１０Ａの軸心位置を維持するため、内層管１０Ａの外径寸法よりも０．２ｍｍ以上且つ１ｍｍ以下の範囲で設定する。これが０．２ｍｍ未満（平均０．１ｍｍ以下の隙間）であるときには内層管１０Ａに曲がりや外径変動があった際に、型内で詰まってしまって良好な成形動作が行えなくなる。また、これが１ｍｍを越えた（平均０．５ｍｍ以上の隙間）場合には内層管１０Ａが最大で１ｍｍ動く（軸心のブレが生じる）ため、被覆肉厚調整が困難となり、被覆肉厚精度が悪化してしまう。この寸法Ｄとして好ましくは内層管１０Ａの外径寸法よりも０．４ｍｍ以上で且つ０．８ｍｍ以下である。

外型２４は、上記金型本体２１の先端部であって内型２３の外周囲を囲む位置に装着されている。この外型２４は、上記内型２３の外周面との間に間隙を有するように擂り鉢状に形成された内周面を備えており、内型２３の外周面と外型２４の内周面との間に、上記被覆用樹脂の流動路Ａ１に連続する樹脂流路としての流動路Ａ２を形成している。また、この外型２４における金型本体２１への取付部分には外周側に突出する段部２４ａが形成されている。

そして、この外型２４の特徴とするところは、内層管１０Ａに対して被覆用樹脂が被覆された後にこのパイプ材１０をガイドするためのランド長（被覆金型２内で被覆用樹脂が内層管１０Ａと接触してから金型吐出されるまでの距離：図２における寸法Ｔ２）が０．５〜２５ｍｍ（０．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下）の比較的短い寸法に設定されている点にある。このランド長が短すぎると樹脂材料同士が十分に密着しないため界面にエアが混入したり界面で剥離しやすくなるといった問題が発生する。また、ランド長が長いと被覆樹脂圧力が高くなり、内層管１０Ａを押しつぶすため、扁平になるなどの不具合が発生する。このランド長として好ましくは０．５〜１０ｍｍである。

芯合わせ型２５は、上記金型本体２１の先端部にボルト止めなどの手段によって取り付けられた断面Ｌ字型のリング状部材であって、上記外型２４の段部２４ａに対向する外周側位置に装着されている。また、この芯合わせ型２５には、周方向の複数箇所にボルト孔が貫通形成されており、これらボルト孔にボルト２５ａ，２５ａ，…が挿通され、このボルト２５ａの先端部が外型２４の段部２４ａの外周面に当接されている。このため、各ボルト２５ａ，２５ａ，…のボルト孔に対するねじ込み位置を調整することによって、内型２３に対する外型２４の位置を微調整することができ、これによって内型２３と外型２４との芯合わせを高精度で行うことができるようになっている。

本形態では、内層管１０Ａに被覆用樹脂が被覆されるまでの内層管１０Ａの内面温度を、内層管１０Ａを構成する樹脂の軟化点温度より５０〜２００℃低い状態に設定している。温度差が５０℃以下の場合、金型内滞留時間が長いときに金型内で軟化点温度を越えてしまい、内層管１０Ａが金型２に安定的に送り込まれなくなるなどの不具合が発生する。また、温度差が２００℃以上あると、被覆樹脂接触時に密着が不十分になる可能性がある。

そこで、本実施形態では、内層管１０Ａを、軟化点温度以下で被覆樹脂に接触させるた
めに、冷却水が循環する上記冷却用金型（温度調整金型）７内を通して内層管１０Ａを冷却したり、内層管１０Ａに空気や水蒸気やガス、より好ましくは液体（水）を入れて両端に封を施して内層管１０Ａを冷却して、内層管１０Ａの内面温度を軟化点温度より５０〜２００℃低い状態で成形する。

本実施形態では、簡易な方法として冷却用金型７を用いている。すなわち、被覆時に内層管１０Ａが高温にならないよう、被覆金型２内に同軸状に冷却用金型７（図２参照）を配置し、内層管１０Ａが被覆金型２を通過する際に、この冷却用金型７内で内層管１０Ａが冷却されるようにしている。冷却用金型７は、上記冷却水管９１，９２より供給される冷却水が金型内を循環することによって冷却される。

この冷却用金型７は、被覆金型２に接触すると被覆樹脂温度が低下して被覆金型２内での流れが乱れるため、図３に示すように断熱材８で熱移動を遮断するか、図４に示すように被覆金型２と非接触（隙間Ｓ）に配置するのが好ましい。このように非接触で配置するための構成として、冷却用金型７に一体的に取り付けられた冷却用金型固定支柱７２を被覆金型２以外の部分に接地させる手法などが採用される。

また、冷却用金型７内の冷却水温度は５〜２０℃が好ましい。低すぎると冷却用金型７が結露、滴下し、被覆金型２内で蒸発して、被覆樹脂と内層管１０Ａ内に気泡として混入するなどの不具合が生じる。また、冷却水温度が高いと十分に冷却されないため、被覆金型２内を通過時に内層管１０Ａが溶融して、内面平滑な多層熱可塑性樹脂パイプを得ることができない。

また、この隙間Ｓを減圧することで内層管と被覆樹脂との密着をあげ、界面にエア（空気）の混入を防ぐことができる。

また、この冷却用金型７は、内径寸法が内層管１０Ａの外径寸法に略一致していると共に被覆金型２と同軸心上に配置されている。このため、この冷却用金型７は、被覆金型２と内層管１０Ａとの芯を出す役目を持つ。冷却用金型７が内層管１０Ａの芯を固定するため、被覆金型２の被覆肉厚調整が容易であり、被覆肉厚精度が向上できる。

パイプ材１０が被覆金型２外に吐出してから冷却水槽４に入るまでの工程のうち、冷却水槽４に入る直前の内層管１０Ａの内面温度を、内層管１０Ａを構成する樹脂の軟化点温度以上（Ｔｇ以上）、融点以下で成形することが好ましい。軟化点温度以下の場合には、内層管１０Ａが堅いため冷却水槽４内でサイジングに密着できず、外観が悪化したり、真円度がでないといった不具合が生じる。また、融点以上になると、内層管１０Ａが溶融しているため内層管寸法精度が悪化したり、結晶性樹脂の場合は再結晶するため強度変化や内面平滑性が悪化するなどの不具合が発生する。

上記温度範囲とするための方法としては、被覆された多層管が金型２から吐出された後、冷却水槽４内に送られるまでの距離（エアギャップ）を制御する方法が挙げられる。エアギャップについては、内層管１０Ａの温度が図５に示すようにＴｇ以上となるために、サイジングまでの距離（エアギャップ）を上昇させることができる。このエアギャップとしては、１０ｍｍから５００ｍｍが好ましい。短いと十分に内層温度が上昇しないため内層管１０Ａの内面温度が軟化点温度以上になりにくい。また、長すぎるとエアギャプ中のパイプ重量が増加するため、扁平や折れが発生して肉厚精度がでなかったり、安定して成形できないといった問題が発生する。従って、より好ましい範囲は、２０〜２００ｍｍである。

また、冷却水槽４内で冷却固化される工程中、内層管１０Ａの内面温度を、内層管１０
Ａを構成する樹脂の融点以下で成形する。冷却水槽４内で融点以上になると、内層管１０Ａが溶融しているため内層管寸法精度が悪化したり、結晶性樹脂の場合は再結晶するため強度変化や内面平滑性が悪化するなどの不具合が発生する。

冷却水槽４内の冷却水については、液体が固化しなければ冷却媒体の温度は低いほどよい。たとえば水を用いた場合、５℃から１０℃が好ましい。

また、冷却水槽４内の真空圧については、真円度を向上させるため、−０．０２から−０．１ＭＰａあればよい。真空圧が高すぎるとサイジングチューブ６との摩擦が大きくなり、引き取り困難になるなどの不具合が生じる。また、低すぎると真円度が確保できないといった問題が生じる。

温度の測定方法は、内層管内に熱電対を張り付け、被覆金型へ挿入することで測定することができる。融点の測定は、ＤＳＣ法を用いて行う。また、軟化点温度（ＨＤＴ）は、ＡＳＴＭ Ｄ６４８を用いて測定することができる。

一方、冷却水槽４には、サイジングプレート４４と噴霧ノズル４５が設けられ、噴霧ノズル４５より水がスプレーされるとともに冷却水槽４全体は減圧されてパイプが効率よく冷却され熱可塑性樹脂パイプが成形される。

上記サイジングチューブ６の材質としては、特に限定されないが、熱伝導が良い点で、ステンレス、真鍮、銅などを用いるのが好ましい。

また、被覆樹脂が内層管１０Ａに接触する際の温度は、内層管１０Ａを構成する樹脂の軟化点温度より５０〜２００℃高い温度とするのが好ましい。軟化点＋２００℃以上であると、内層管１０Ａが溶けやすくなり、この工程における内層管内面温度が軟化点以下になりにくい。また、冷却用金型７が暖まりすぎて冷却効率が下がる。一方、軟化点＋５０℃以下だと、内層管内面を軟化点以上にしにくくなる。軟化点以上にならないと、サイジングに密着せず、外観不良をおこすことがある。

−樹脂材料−
本実施形態において内層管及び被覆用樹脂として用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、耐薬品性、柔軟性が良好なことより、塩化ビニル性樹脂やポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。

上記ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されず、例えばエチレン、プロピレン、またはα−オレフィン等の重合体が挙げられる。α−オレフィンとしては、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−ペプテン、１−オクテン等が挙げられる。

これらの重合体としては、例えば、エチレンの単独重合体、エチレンとプロピレンの共重合体、エチレンとα−オレフィンの共重合体、プロピレンの単独重合体、プロピレンとα−オレフィンの共重合体、ポリブテンの単独重合体、ポリイソプレンの単独重合体等が挙げられる。また、これらのポリオレフィン類は、得られる物性を考慮した上で、適当な組み合わせにてブレンドされていても構わない。

また、本発明に用いるポリオレフィン系樹脂の分子量及び分子量分布は特に制限されず、重量平均分子量は、通常５，０００〜５，０００，０００、好ましくは２０，０００〜３００，０００であり、分子量分布（重量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎ）が２〜８０、好ましくは３〜４０である。

また、超純水用パイプとして用いられる樹脂としては、フッ素系樹脂が挙げられ、フッ素系樹脂としては、従来公知のフッ素系樹脂を用いることができる。具体的には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ；融点１６０〜１８０℃）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ：融点２０６℃）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：融点３３０℃）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ：融点２５０〜２８０℃）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：融点３００〜３１０℃）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ：融点２６０〜２７０℃）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ：融点２１０℃）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ：融点２９０〜３００℃）、ポリエチレン（ＰＥ：融点９５〜１３５℃）などが挙げられる。

本発明に用いる熱可塑性樹脂には適宜、他種の高分子化合物がアロイ化またはブレンドされていても構わない。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂には適宜添加剤が添加されていても構わない。酸化防止剤、耐光剤、紫外線吸収剤、滑剤等、難燃剤、帯電防止剤等の添加剤は、所望の物性を得る為に適宜用いられる。結晶核剤となり得るものを少量添加して結晶を微細化し、物性を均一化または平滑性の向上を補助することも可能である。

本発明のパイプの形状については、内層管の肉厚は０．１〜３ｍｍが好ましい。３ｍｍ以上のときは、内層管が高価な樹脂のときにコストが高くなるといった不具合が生じる場合がある。また、内層管の肉厚が厚くなると、肉厚方向や周方向に温度分布が発生して水槽内におけるサイジングへの密着が悪くなり、外観が悪くなることがある。また、０．１ｍｍ以下のときは、内層管の肉厚が薄く安定的に金型通過できないため成形が困難なときがある。

被覆する外層の肉厚としては、外層と内層の肉厚比が３以上（３：１）１０以下が好ましい。３以下のときは、最終製品が十分な肉厚にならないため強度が低いといった問題や、被覆樹脂が直接冷却され内層管に密着しにくいことがあり、また１０以上のときには、外層肉厚精度が安定して得られにくい。

次に、本発明の好適な実施例について説明する。

熱可塑性樹脂としてＰＥ（旭化成製「ＱＢ７８０」）をφ４０ｍｍ押出機（プラスチック工学研究所製「ＵＴ４０」）に投入し、被覆樹脂温度２００℃で３．０ｍｍ被覆成形した。内層管は外径２０ｍｍ肉厚１．０ｍｍ肉厚標準偏差０．０１１ｍｍのＰＶＤＦ（呉羽化学社製「ＫＦ１１００」）樹脂で成形されたパイプを用いた。図３に示す温度調整金型７を用いて冷却させて、ランド長Ｔ２が０．５ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２０．５ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さＴ１が１０ｍｍの被覆金型２に通した。このとき、冷却水槽４ならびに冷却用金型７内を循環する冷却水の温度は１５℃、真空圧は−０．０５ＭＰａ、エアギャップは１５０ｍｍであった。

このパイプの肉厚精度を測定した結果、内層管は肉厚標準偏差０．０１１ｍｍであり、被覆層は肉厚標準偏差０．０１１ｍｍであり、また真円度は０．８％であった。また外観は良好であった。

真円度の測定方法は、基準点から４５°ずつ４点の直径を測定し、その最大と最小の差
異を基準外径で除した割合（下式（１））で測定した。

（最大直径−最小直径）／基準直径×１００…（１）

ランド長２０ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２０．５ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さが５ｍｍの被覆金型２を使用したこと以外は、上記実施例１と同等の条件で成形した。

このパイプの肉厚精度を測定した結果、内層管は肉厚標準偏差０．０１１ｍｍであり、被覆層は肉厚標準偏差０．０１５ｍｍであり、また真円度は０．８％であった。また外観は良好であった。

ランド長０．５ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２１ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さが１０ｍｍの被覆金型２を使用したこと以外は、上記実施例１と同等の条件で成形した。

このパイプの肉厚精度を測定した結果、内層管は肉厚標準偏差０．０１１ｍｍであり、被覆層は肉厚標準偏差０．０２２ｍｍであり、また真円度は１．０％であった。また外観は良好であった。

ランド長０．５ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２０．５ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さが２０ｍｍの被覆金型２を使用したこと以外は、上記実施例１と同等の条件で成形した。

このパイプの肉厚精度を測定した結果、内層管は肉厚標準偏差０．０１１ｍｍであり、被覆層は肉厚標準偏差０．０１８ｍｍであり、また真円度は０．８％であった。また外観は良好であった。

（比較例１）
ランド長５０ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２０．５ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さが１０ｍｍの被覆金型２を使用したこと以外は、上記実施例１と同等の条件で成形した。この場合、内層管が溶解し、被覆成形することができなかった。

（比較例２）
ランド長０．５ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２２ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さが１０ｍｍの被覆金型２を使用したこと以外は、上記実施例１と同等の条件で成形した。この場合、パイプの肉厚精度を測定した結果、内層管は肉厚標準偏差０．０３１ｍｍであり、被覆層は肉厚標準偏差０．０５１ｍｍであり、また真円度は１．６％であった。また外観は良好であった。

（比較例３）
ランド長１０ｍｍ、内層管通過孔径Ｄが２０．５ｍｍ、内層管通過平行部（内層管ガイド面）の長さが５０ｍｍの被覆金型２を使用したこと以外は、上記実施例１と同等の条件で成形した。この場合、内層管が溶解し、被覆成形することができなかった。

これら実施例及び比較例の比較結果を図６にまとめて示す。

また、本発明に係る多層熱可塑性樹脂パイプと、上記比較例２に係る多層熱可塑性樹脂パイプとの肉厚精度及び真円度の測定結果をまとめて図７に示す。

−その他の実施形態−
上述した実施形態では、メイン押出機において連続的に押し出し成形された内層管１０Ａに対して被覆用樹脂を連続被覆していく場合（連続成形）について説明したが、予め所定長さに成形された内層管を被覆金型２に押し込んで所定長さの多層熱可塑性樹脂パイプを成形する場合（バッチ式成形）にも本発明は適用可能である。

また、内層管１０Ａと外層管１０Ｂとの間に異物が混入しないように、被覆金型２の直上流側に内層管洗浄機を設置してもよい。この内層管洗浄機としては、例えば内層管１０Ａに高圧エアを吹き付けるものや、洗浄水による洗浄の後に内層管１０Ａ外面を乾燥させる構成のもの等が採用可能である。

また、本発明が対象とする多層熱可塑性樹脂パイプは、２層構造のものに限らず３層以上の構造のものも含まれる。

実施形態に係る熱可塑性樹脂パイプの製造ラインを示す概要図である。 被覆金型の断面図である。 被覆金型及び冷却水槽の一例を模式的に示す断面図である。 被覆金型及び冷却水槽の他の例を模式的に示す断面図である。 実施形態における内層管内面温度の変化を示す図である。 各実施例と各比較例との比較結果を示す図である。 本発明に係る多層熱可塑性樹脂パイプと比較例２に係る多層熱可塑性樹脂パイプとの肉厚精度及び真円度の測定結果を示す図である。

符号の説明

２ 被覆金型
２３ 内型（第１金型）
２３ａ 内層管ガイド面（芯出し部）
２４ 外型（第２金型）
１０ パイプ材
１０Ａ 内層管
１０Ｂ 外層管
Ａ２ 流動路（樹脂流路）
Ｂ２ 挿通空間（内層管通路）

Claims (2)

1. 熱可塑性樹脂製の内層管の表面に、外層管となる熱可塑性樹脂を被覆して多層熱可塑性樹脂パイプを成形するクロスヘッド方式の成形装置において、
   内層管が通過する内層管通路を備えた第１金型と、
   この第１金型の外周囲を囲むように配置され、この第１金型の外面との間で上記外層管となる樹脂の流路を形成する第２金型とを備えており、
   上記第１金型の内面に、該内面の内径寸法が内層管の搬送方向下流側に向かって次第に小さくなっていき、内層管の外径寸法よりも僅かに大きな寸法になった点からは内層管の搬送方向下流側に向かって上記内面の内径寸法が一定となる内層管ガイド面が形成され、該内層管ガイド面における内層管搬送方向（内層管の軸心延長方向）の寸法が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、
   該内層管ガイド面の内径寸法が内層管の外径寸法よりも０．２ｍｍ以上且つ１ｍｍ以下の範囲であり、
   上記第２金型は、内層管が押し出された時点で被覆樹脂が内層管表面に被覆されるよう樹脂の流路が形成され、被覆された外層管外面が被覆直後に大気開放されるようになされ、
   第２金型内で被覆樹脂が内層管と接触してから金型より吐出されるまでの距離が０．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である
   ことを特徴とする多層熱可塑性樹脂パイプの成形装置。
   
2. 請求項１の成形装置により成形されていることを特徴とする多層熱可塑性樹脂パイプ。
   

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