JP4424137B2

JP4424137B2 - チューブ樹脂継手の製造方法

Info

Publication number: JP4424137B2
Application number: JP2004279385A
Authority: JP
Inventors: 哲郎高野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2005125757A

Description

この発明は、チューブ樹脂継手の製造方法に係わり、更に詳しくは樹脂チューブの継手側端末部と樹脂製の継手部材との成形部の融着を均一に行ってシール性を向上させ、更にチューブ及び継手部の形状や肉厚の設計に自由度を持たせることを可能としたチューブ樹脂継手の製造方法に関するものである。

従来、管継手の構造としては、例えば、継手本体と筒状体（チューブ等）との接続は、筒状体に挿通された押し込み筒体のネジ部と継手本体に形成されたネジ部とを螺嵌させた構造のものや、接続部にネジ部を締め付けのためのナット部が設けてある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の接続管の構造としては、フッ素系樹脂から成る管体とフッ素系樹脂から成る筒状の継手部材とを熱融着により一体的に形成したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

然しながら、前者の管継手の構造の場合、継手本体と筒状体との接続部におけるシール性が悪く、締め付けのためのナット部を設けたものは、継手全体が大型化し、コストアップとなる問題があった。従って、このような継手構造を使用した配管を含む装置全体は、漏れに関する信頼性が低く、大型化し、高コスト化する問題があった。

また、後者の接続管の構造は、管体と筒状の継手部材とを溶融して融着させる必要があるが、管体と継手部材との接触部のみを溶融して融着させることが難しく、融着が不十分で管体内を流動する流体の漏れが発生すると言う問題があった。このため、このような継手を使用した配管を含む装置全体は、漏れに関する信頼性が低いと言う問題があった。
特開平６−２７２７９４号公報実開平６−６３９９４号公報

この発明はかかる従来の問題点に着目し、チューブの継手側端末部と樹脂製の継手部材との成形部の融着を均一に行ってシール性を向上させ、更に加熱チューブ及び継手部の形状や肉厚の設計に自由度を持たせることを可能とし、大量生産した場合、継手部材の成形と同時にチューブとの一体化が出来るため低コストに生産することが出来るチューブ樹脂継手の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、この発明のチューブ樹脂継手の製造方法は、チューブ本体の継手側端末部を予め拡管し、この状態でチューブ本体の拡管した継手側端末部からストレート状の芯金を挿入し、このチューブ本体の継手側端末部近傍を分割金型内に配設して型締めし、この型締めして閉じた分割金型の内面に、拡管した部分の外周表面が接触するようにし、次いで、前記チューブ本体の継手側端末部の分割金型の内面と芯金との空間部に溶融した樹脂材料を射出成形することにより、射出した樹脂材料を芯金の表面に沿ってチューブ本体の継手側端末部の内面側に流れ込ませて、樹脂材料の圧力によってチューブ本体の継手側端末部の外周表面を分割金型の内面に沿うまで拡径させ、チューブ本体に対して樹脂材料が硬化した後、脱型させてチューブ本体と継手部材とを一体的に成形することを要旨とするものである。

ここで、前記芯金を挿入したチューブ本体の継手側端末部近傍を配設して型締めする前記分割金型を所定温度に加熱しておくこともできる。

前記チューブ本体と継手部材とに、熱可塑性のフッ素樹脂を使用することもできる。

前記チューブ本体を、内面層と外面層との間にガスバリア層を介在させた複層構造にすることもできる。

この発明は、上記のように構成することで、以下のような優れた効果を奏するものである。
(a).射出成形により一体的に成形されるので、成形時に適度な圧力を加えることが可能となり、融着部の温度が均一に出来るため、チューブ本体の継手側端末部と樹脂製の継手部材との成形部の融着を均一に行うことが出来、シール性を向上させることが出来る。
(b).射出成形により一体的に成形されるので、チューブ本体の継手側端末部と樹脂製の継手部材との接続部を外部から加熱する制約がなく、接続部の形状や、チューブの肉厚をコンパクトに、かつ自由に設計出来る。
(c).大量生産した場合、継手部材の成形と同時にチューブとの一体化が出来るため低コストに生産することが出来る。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。

図１は、この発明の第１参考形態を示すチューブ樹脂継手の断面図を示し、１はチューブ本体、２はチューブ本体１の継手側端末部１ａに射出成形により一体的に成形された継手部材を示している。

前記チューブ本体１は、樹脂材料との溶融可能なゴム材料または樹脂材料により構成され、継手部材２は、接続部２ａとネジ連結部２ｂとが樹脂材料により一体的に成形されている。この発明の参考形態としては、チューブ本体１と継手部材２とに、四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等の熱可塑性のフッ素樹脂を使用する。

また、チューブ本体１は、一層構造に限定されず、内面層にフッ素樹脂、外面層にナイロン等の樹脂材料を使用して複層構造にしたり、または内面層と外面層との間にエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等の樹脂材料から成るガスバリア層を介在させて複層構造にすることも可能である。

更に、前記チューブ本体１と継手部材２とを、同一樹脂材料または継手部材２の樹脂材料がチューブ本体１の樹脂材料より融点の高い材料を使用することが望ましい。

また、内面層をフッ素系樹脂とし外面層をナイロン等の汎用樹脂としたチューブを使用し、継手をフッ素樹脂で成形した場合に、この参考形態ではチューブの内面層と継手の樹脂材料が溶着するため、配管の内部に流れる流体がチューブの外面層に接することが無くなり、腐食性流体を使用した際にもチューブの外面層を侵すことが無く、純水を流体とした際には外面層材からの不純物の溶出等が無い配管を得ることが出来る。

また、中間層にエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等の耐水性の劣る材料を使用した場合に、この参考形態では、配管の内部に流れる流体が中間層に接することが無いため、水分を含む流体を流しても性能低下を無くすことが出来る。

次に、チューブ樹脂継手の製造方法を、図２〜図７を参照しながら説明する。
図２及び図３は、チューブ本体１と継手部材２とを一体的に成形する射出成形用の分割金型３と同一径の芯金４の側面図とＡ−Ａ矢視断面図とを示し、前記分割金型３は、上型３ａと下型３ｂとの二分割で構成され、分割面Ｓの一部には射出穴５が形成され、また上型３ａと下型３ｂとの内面には、継手部材２の接続部２ａとネジ連結部２ｂとを成形するための成形凹部６ａ，６ｂが形成されている。

この参考形態では、図４に示すように、先ずチューブ本体１の継手側端末部１ａに同一径の芯金４を所定の長さ挿入し、このチューブ本体１の継手側端末部１ａの近傍を分割金型３の上型３ａと下型３ｂとの略中央部に配設して型締めする。

その後、図５に示すように前記チューブ本体１の継手側端末部１ａ及び芯金４と分割金型３との空間部Ｘ、即ち、継手部材２の接続部２ａとネジ連結部２ｂとを成形するための成形凹部６ａ，６ｂに前記射出穴５から溶融した樹脂材料Ｗを射出し、樹脂材料Ｗが硬化した後、図６に示すように分割金型３を分割して状態で開放し、チューブ本体１と継手部材２とが一体化された製品Ｗｘを分割金型３から脱型させる。そして、図７に示すように、チューブ本体１の継手側端末部１ａから芯金４を引き抜き、成形作業を完了させる。

なお、成形時にはチューブ本体１の継手側端末部１ａに芯金４を所定の長さ挿入した状態で所定温度に加温された分割金型３内に一定時間保持しておくことで、チューブ本体１の温度を高くしておき、この状態で射出成形によって溶融した樹脂材料Ｗをチューブ本体１と接触させると同時に継手部材２を成形する。

このようにチューブ樹脂継手を射出成形により一体的に成形するので、成形時に適度な圧力を加えることが可能となり、融着部の温度が均一に出来るため、チューブ本体１の継手側端末部１ａと樹脂製の継手部材２の接続部２ａとの成形部の融着を均一に行うことが出来、シール性を向上させることが出来る。またチューブ本体１の継手側端末部１ａと樹脂製の継手部材２との接続部２ａを外部から加熱する制約がなく、接続部２ａ及びネジ連結部２ｂの形状や、チューブ本体１の肉厚をコンパクトに、かつ自由に設計出来る。

次に、図８〜図１４は、この発明の第２参考形態を示し、この参考形態は、チューブ本体１の継手側端末部１ａの内外面と継手部材２の接続部２ａとを一体的に成形したものである。

即ち、この参考形態では、芯金４として一部に小径部４ａを形成したものを使用し、溶融した樹脂材料Ｗをチューブ本体１の継手側端末部１ａの内面側と外面側とで覆うように一体的に成形するように構成したものである。

なお、以下の説明で第１参考形態と同一構成要素は、同一符号を付して製造方法について省略する。

この第２参考形態の製造方法としては、図９〜図１１に示すように、チューブ本体１の継手側端末部１ａに一部に小径部４ａを形成した芯金４の一端を所定の長さ挿入し、このチューブ本体１の継手側端末部１ａの近傍を分割金型３の上型３ａと下型３ｂとの略中央部に配設して型締めする。

その後、図１２に示すように前記チューブ本体１の継手側端末部１ａ及び芯金４と分割金型３との空間部Ｘ、即ち、継手部材２の接続部２ａとネジ連結部２ｂとを成形するための成形凹部６ａ，６ｂに前記射出穴５から溶融した樹脂材料Ｗを射出する。すると、溶融した樹脂材料Ｗは、芯金４の小径部４ａによりチューブ本体１の継手側端末部１ａの内面側と外面側とで覆うように流れ込み、更に分割金型３の空間部Ｘ全体に充填される。

そして、樹脂材料Ｗが硬化した後は、図１３に示すように分割金型３を分割して状態で開放し、チューブ本体１と継手部材２とが一体化された製品Ｗｘを分割金型３から脱型させ、更に図１４に示すように、チューブ本体１の継手側端末部１ａから芯金４を引き抜き、成形作業を完了させる。

なお、その他の構成及び作用は上記第１参考形態と同様なので同一符号を付して説明は省略する。

次に、図１５〜図２１は、この発明の実施形態を示し、この実施形態は、第２参考形態の変形例を示し、芯金４を段付きのないストレート状のものを使用することで、チューブ本体１の内面と継手部材２の接続部２ａとの内面を面一にして一体的に成形したものである。

即ち、この実施形態では、芯金４としてストレート状のものを使用することで、射出成形後に芯金４を容易に抜くことが出来、またチューブ本体１の継手側端末部１ａの内径を狭めることなく、流体の流れ抵抗を小さく出来る上、複層チューブにも対応させることが出来るようにしたものである。

なお、以下の説明で第２参考形態と同一構成要素は、同一符号を付して製造方法について省略する。

この実施形態の製造方法としては、図１８に示すように、チューブ本体１の継手側端末部１ａを予め拡管し、この状態でチューブ本体１の拡管した継手側端末部１ａから芯金４の一端を所定の長さ挿入し、このチューブ本体１の継手側端末部１ａの近傍を分割金型３の上型３ａと下型３ｂとの略中央部に配設して型締めする。なお、分割金型３は温度調節装置を使用して所定温度に加熱しておくことが望ましく、また継手側端末部１ａの拡管の寸法は、分割金型３を閉じた時に、拡管した部分の外径が分割金型３の内面に接触することが望ましい。

その後、図１９に示すように前記チューブ本体１の継手側端末部１ａの分割金型３の内面と芯金４との空間部Ｘ、即ち、継手部材２の接続部２ａとネジ連結部２ｂとを成形するための成形凹部６ａ，６ｂに前記射出穴５から溶融した樹脂材料Ｗを射出する。すると、溶融した樹脂材料Ｗは、芯金４の表面に沿ってチューブ本体１の継手側端末部１ａの内面側に流れ込み、予め温度調節装置により温度調節された分割金型３からの熱伝導により加熱されたチューブ本体１の継手側端末部１ａの拡管した部分は、溶融した樹脂材料Ｗの温度によって更に加熱されると共に射出された樹脂材料Ｗの圧力により拡がって、分割金型３の上型３ａと下型３ｂとの形態に沿った形態まで変形して圧着する。

このような状態で樹脂材料Ｗは分割金型３の空間部Ｘ全体に充填され、内表面が溶融または溶融に近い状態となったチューブ本体１の内表面と射出された樹脂材料Ｗとが一体的に溶着するものである。

なお、第２参考形態のように、射出された樹脂材料Ｗがチューブ本体１の内面に薄く広がる場合は、射出された樹脂材料Ｗの容積が小さく、熱容量が小さいために、広がる過程で温度が下がり、チューブ本体１を十分に加熱できず溶着が十分に出来ない場合も考えられるが、この発明の実施形態ではチューブ本体１の継手側端末部１ａを予め拡管するので、射出された樹脂材料Ｗは大量にチューブ本体１の内面に廻るので、熱容量があり溶着が十分に起こる。

このようにして、充填された樹脂材料Ｗが硬化した後は、図２０に示すようにチューブ本体１の継手側端末部１ａから芯金４を引き抜き成形作業を完了させる。この場合、上述したように、芯金４としてストレート状のものを使用することで、射出成形後に芯金４を容易に抜くことが出来るものである。

そして、図２１に示すように分割金型３の上型３ａと下型３ｂとを分割した状態で開放し、チューブ本体１と継手部材２とが一体化された製品Ｗｘを分割金型３から脱型させて成形作業を完了させる。なお、その他の構成及び作用は上記第２参考形態と同様なので同一符号を付して説明は省略する。

なお、この発明の実施形態を複層チューブの内面に使用する樹脂材料と射出成形する樹脂材料を両方ともフッ素樹脂にする等、近い特性の樹脂を用いることにより、流体に接触する面の樹脂材料の特性を揃えることも可能である。

また、分割金型３を予め加熱しているので、樹脂材料Ｗの射出成形後に早期に硬化しない場合も考えられるが、この場合には樹脂材料Ｗをチューブ本体１の樹脂材料よりも融点の高い材料を使用することにより、チューブ本体１の内表面の溶融または溶融に近い状態まで加熱しながら、射出樹脂材料が速やかに硬化するので成形速度を速くすることが出来るものである。

上記のような実施形態によれば、芯金４としてストレート状のものを使用することで、射出成形後に芯金４を容易に抜くことが出来、またチューブ本体１の継手側端末部１ａの内径を狭めることなく、流体の流れ抵抗を小さく出来る上、複層チューブにも対応させることが出来る。またチューブ本体１の継手側端末部１ａを予め拡管してあるので、十分な容積の樹脂材料Ｗをチューブ本体１の内面に廻すことが出来、溶着を安定して行うことが出来る。また、多層チューブを使用した場合は、特に内面をフッ素樹脂のみで構成することが出来るので、流体に対する特性を揃えることも可能である。

次に、図２２〜図２８は、この発明の第３参考形態を示し、この参考形態は、図２２及び図２３に示すように、継手部材２の一端に図示しない相手機器と固定するためのフランジ部２ｃを一体的に形成し、このフランジ部２ｃの側面には、ボルト等の締結部材を挿通するための貫通穴７ａ，７ｂを形成し、更にフランジ部２ｃの相手機器との当接部８には、Ｏリング等のシール部材９が設けてある。

また、この参考形態のチューブ樹脂継手を成形する金型１０は、互いに係合可能な上下に二分割された第一金型１０ａと第２金型１０ｂとで構成され、分割面Ｓの一部には射出穴５が形成され、また二分割された第一金型１０ａの内部には、チューブ本体１の継手側端末部１ａを挿通するための貫通穴１１ａと、前記フランジ部２ｃを成形するための凹部１１ｂとが形成され、また第２金型１０ｂの内面には、チューブ本体１の継手側端末部１ａに嵌合する芯金１２が中心部に形成され、またその周囲には、前記貫通穴７ａ，７ｂを形成するための突起１３ａ，１３ｂが一体的形成されている。更に第２金型１０ｂの内面には、前記シール部材９を嵌合させるための凹部１３を形成するための突起１４が形成されている。

この第３参考形態の製造方法としては、図２５〜図２８に示すように、先ずチューブ本体１の継手側端末部１ａを二分割された第一金型１０ａの貫通穴１１ａから挿通すると共に、チューブ本体１の継手側端末部１ａに第２金型１０ｂの内面に形成した芯金１２を所定の長さ挿入して図２６に示すように第一金型１０ａと第２金型１０ｂとを型締めする。

その後、図２７に示すように前記チューブ本体１の継手側端末部１ａ及び芯金１２と金型１０との空間部Ｘに前記射出穴５から溶融した樹脂材料Ｗを射出する。すると、溶融した樹脂材料Ｗは図２７に示すように、空間部Ｘの全体に充填される。

そして、樹脂材料Ｗが硬化した後は、図２８に示すように二分割された第一金型１０ａと第２金型１０ｂとをそれぞれ分割した状態で開放すると共に、チューブ本体１の継手側端末部１ａから芯金１２を引き抜き、チューブ本体１とフランジ部２ｃを備えた継手部材２とが一体化された製品Ｗｘを分割金型３から脱型させ成形作業を完了させる。

この発明の第１参考形態を示すチューブ樹脂継手の断面図である。チューブ樹脂継手を成形するための分割金型の側面図である。分割金型に芯金を挿入した図２のＡ−Ａ矢視断面図である。分割金型内にチューブ本体と芯金を配設した状態の断面工程図である。分割金型内に樹脂材料を射出して充填させた状態の断面工程図である。分割金型を分割した状態の断面工程図である。チューブ本体と継手部材とが一体化された製品を分割金型から脱型させた状態の断面工程図である。この発明の第２参考形態を示すチューブ樹脂継手の断面図である。第２参考形態のチューブ樹脂継手を成形するための分割金型の側面図である。分割金型に芯金を挿入した図９のＢ−Ｂ矢視断面図である。分割金型内にチューブ本体と芯金を配設した状態の断面工程図である。分割金型内に樹脂材料を射出して充填させた状態の断面工程図である。分割金型を分割した状態の断面工程図である。チューブ本体と継手部材とが一体化された製品を分割金型から脱型させた状態の断面工程図である。この発明の実施形態を示すチューブ樹脂継手の断面図である。実施形態のチューブ樹脂継手を成形するための分割金型の側面図である。分割金型に芯金を挿入した図１６のＣ−Ｃ矢視断面図である。分割金型内にチューブ本体と芯金を配設した状態の断面工程図である。分割金型内に樹脂材料を射出して充填させた状態の断面工程図である。分割金型を分割した状態の断面工程図である。チューブ本体と継手部材とが一体化された製品を分割金型から脱型させた状態の断面工程図である。この発明の第３参考形態を示すチューブ樹脂継手の断面図である。チューブ樹脂継手の側面図である。第３参考形態のチューブ樹脂継手を成形するための金型の側面図である。図２４のＤ−Ｄ矢視断面図である。金型内にチューブ本体と芯金を配設した状態の断面工程図である。金型内に樹脂材料を射出して充填させた状態の断面工程図である。チューブ本体と継手部材とが一体化された製品を多数に金型から脱型させた状態の断面工程図である。

符号の説明

１チューブ本体１ａ継手側端末部
２継手部材２ａ接続部
２ｂネジ連結部２ｃフランジ部
３分割金型３ａ上型
３ｂ下型４芯金
４ａ小径部
５射出穴６ａ，６ｂ成形凹部
７ａ，７ｂ貫通穴８当接部
９シール部材
１０金型１０ａ第一金型
１０ｂ第２金型１１ａ貫通穴
１１ｂ凹部１２芯金
１３ａ，１３ｂ突起１３凹部
１４突起Ｓ分割面Ｘ空間部Ｗ樹脂材料
Ｗｘ製品

Claims

チューブ本体の継手側端末部を予め拡管し、この状態でチューブ本体の拡管した継手側端末部からストレート状の芯金を挿入し、このチューブ本体の継手側端末部近傍を分割金型内に配設して型締めし、この型締めして閉じた分割金型の内面に、拡管した部分の外周表面が接触するようにし、次いで、前記チューブ本体の継手側端末部の分割金型の内面と芯金との空間部に溶融した樹脂材料を射出成形することにより、射出した樹脂材料を芯金の表面に沿ってチューブ本体の継手側端末部の内面側に流れ込ませて、樹脂材料の圧力によってチューブ本体の継手側端末部の外周表面を分割金型の内面に沿うまで拡径させ、チューブ本体に対して樹脂材料が硬化した後、脱型させてチューブ本体と継手部材とを一体的に成形するチューブ樹脂継手の製造方法。
前記芯金を挿入したチューブ本体の継手側端末部近傍を配設して型締めする前記分割金型を所定温度に加熱しておく請求項１に記載のチューブ樹脂継手の製造方法。
前記チューブ本体と継手部材とに、熱可塑性のフッ素樹脂を使用する請求項１または２に記載のチューブ樹脂継手の製造方法。
前記チューブ本体が、内面層と外面層との間にガスバリア層を介在させた複層構造である請求項１〜３のいずれかに記載のチューブ樹脂継手の製造方法。