JP6114794B2 - 複合管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、管体の外周面を覆うシート状部材が設けられた複合管の製造方法に関する。

断熱性を必要とする給湯管や給水管等に、管体の外周面を断熱材で覆った複合管が用いられることが多い。例えば、ポリブテンや架橋ポリエチレン等の可撓性合成樹脂管の外周面を、ポリオレフィン系の発泡体で覆った構成の複合管が用いられている。

このような複合管の製造方法として、特許文献１では、発泡剤と混合した樹脂組成物を、加熱しながら管体の外周面に押出被覆し発泡させて複合管を製造する技術が開示されている。また、特許文献２では、発泡プラスチックからなる条片を管の外周面に巻きつけて条片の端部同士を突き合わせ、突き合わせた条片の端部同士を溶接により結合して複合管を製造する技術が開示されている。

ここで、特許文献２のように、有端のシート状部材（条片）を管体の外周面に巻きつけ、シート状部材の端部同士を溶接することにより、管体の外周面にシート状部材を保持する構成の複合管の場合、シート状部材の端部同士の接合部の引張強度は小さいので、この接合部でシート状部材が破れて（シート状部材の端面同士の接合面でシート状部材が裂けて）、管体が外部へ露出してしまったり、管体からシート状部材が外れてしまったりすることなどが懸念される。

特開２００５−２１４２２８号公報 特開昭６０−４０２３０号公報

本発明は係る事実を考慮し、シート状部材の端部同士の接合を行わなくても、このシート状部材を管体の外周面を覆った状態で保持することが可能な複合管の製造方法を提供することを課題とする。

複合管の一態様は、管体と、互いに対向する端部同士が接合されずに前記管体の外周面を覆うシート状部材と、前記シート状部材の全外周面を覆う継ぎ目のない保持層と、を有する複合管である。

複合管の一態様では、シート状部材の全外周面を継ぎ目のない保持層で覆うことにより、シート状部材の端部同士の接合を行わなくても、このシート状部材を管体の外周面を覆った状態で保持することができる。

複合管の一態様は、前記シート状部材は、発泡樹脂により形成されている。

複合管の一態様では、シート状部材を発泡樹脂により形成することにより、管体の周囲に発泡樹脂からなる断熱層を形成することができる。また、複合管の軽量化を図ることができる。

請求項１に記載の発明は、管体の外周面を覆うようにウレタンシートを前記管体に巻きつけ、前記ウレタンシートの端部同士が接合されない状態で前記端部同士を対向させる第１工程と、溶融された状態で押出し成型されて形成される継ぎ目のない熱可塑性エラストマーの保持層により前記ウレタンシートの全外周面を覆う第２工程と、を有する複合管の製造方法である。

請求項１に記載の発明では、第１工程と第２工程とを行うことによって、継ぎ目のない保持層によりシート状部材の全外周面が覆われた複合管を製造することができる。また、保持層は押出し成型によって形成されるので、保持層の外周面を平滑にして外観を良好にすることができ、さらには、必要に応じて保持層の厚さ（保持層の引張強度）を調整することができる。

請求項２に記載の発明は、前記ウレタンシートは、発泡樹脂により形成されている。

請求項２に記載の発明では、シート状部材を発泡樹脂により形成することにより、管体の周囲に発泡樹脂からなる断熱層を形成することができる。また、複合管の軽量化を図ることができる。
請求項３に記載の発明は、前記管体、前記ウレタンシート及び前記保持層を同時に引っ張りながら前記第１工程及び前記第２工程を行う。
請求項４に記載の発明は、前記第１工程の直後に前記第２工程が行われる。

本発明は、前記管体と前記シート状部材との間から吸気した後に、前記保持層により前記シート状部材の全外周面を覆う。

本発明では、管体とシート状部材との間から吸気することにより、管体とシート状部材との間の隙間を小さくする、又は管体とシート状部材とを密着させることができる。これにより、シート状部材の外周面が平滑化された状態で、シート状部材の全外周面が保持層により覆われるので、保持層の外周面をより平滑にして外観をより良好にすることができる。
本発明は、管体の外周面を覆うようにシート状部材を前記管体に巻きつけ端部同士を対向させる第１工程と、押出し成型によって形成される継ぎ目のない保持層により前記シート状部材の全外周面を覆う第２工程と、を有し、前記管体と前記シート状部材との間から吸気した後に、前記保持層により前記シート状部材の全外周面を覆う、複合管の製造方法である。

本発明は上記構成としたので、シート状部材の端部同士の接合を行わなくても、このシート状部材を管体の外周面を覆った状態で保持することが可能な複合管、及びこの複合管の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る複合管を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る複合管を示す横断面図である。 本発明の実施形態に係る複合管の製造装置を示す全体図である。 本発明の実施形態に係る複合管の製造装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る複合管の製造方法を示す説明図である。 従来の複合管を示す横断面図である。 本発明の実施形態に係る複合管を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る複合管を示す横断面図である。 本発明の実施形態に係る複合管の製造装置の変形例を示す全体図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態である複合管について説明する。

図１の斜視図、及び図２（ａ）の横断面図に示すように、複合管１０は、ポリブテン樹脂により形成された管体１２と、軟質ポリウレタンフォームにより形成された有端のシート状部材１４と、熱可塑性エラストマーにより形成された継ぎ目のない保持層１６とを有している。

シート状部材１４は、端面同士を接触させて管体１２の外周面を覆っており、保持層１６は、シート状部材１４の全外周面を覆っている。シート状部材１４は、２０〜１００倍の発泡倍率で発泡させた発泡樹脂としての軟質ポリウレタンフォームをシート（板）状にスライスして形成されている。ここで、発泡倍率とは、未発泡状態の素材の密度を発泡させた素材の密度で割った値を意味する。

次に、本発明の実施形態である複合管の製造装置について説明する。

図３の全体図に示すように、複合管の製造装置１８は、第１貯蔵ローラ（不図示）、第２貯蔵ローラ２０、押出機２２、金型としてのダイ２４、冷却槽２６、及び引張装置２８を有している。以降の説明では、第２貯蔵ローラ２０から引張装置２８へ向かう方向を製造方向Ｙとする。第１貯蔵ローラ（不図示）、第２貯蔵ローラ２０、ダイ２４、冷却槽２６、引張装置２８は、製造方向Ｙに対してこの順に配置されており、押出機２２は、ダイ２４の上方に配置されている。

第１貯蔵ローラには、押出し成型により形成されて養生が完了した管体１２がロール状に巻き取られており、第２貯蔵ローラ２０には、シート状部材１４がロール状に巻き取られている。シート状部材１４は、図２に示すように、管体１２の外周面にシート状部材１４を巻きつけたときに管体１２の外周と略等しい長さの幅を有するように帯状に切断加工されたものである。

図３に示すように、引張装置２８により製造方向Ｙに引っ張られることによって、管体１２は第１貯蔵ローラから連続的に引き出され、シート状部材１４は第２貯蔵ローラ２０から連続的に引き出される。

図３、及び図５の斜視図に示すように、シート状部材１４は、管体１２及びシート状部材１４が送り込まれるダイ２４の供給口３２手前付近で、供給口３２へ管体１２及びシート状部材１４が送り込まれる直前に管体１２の外周面に巻きつけられる。なお、図５は、管体１２にシート状部材１４が巻きつけられる様子や、後に説明する、巻きつけられたシート状部材１４の全外周面を保持層１６によって覆う様子をわかり易くするために、管体１２、シート状部材１４、及び保護層１６のみを描いたものである。

図４の断面図に示すように、押出機２２は、溶融した状態の熱可塑性エラストマーＥをスクリュー３４によりダイ２４へ押し出す。ダイ２４には、管体１２にシート状部材１４が巻きつけられた状態で、管体１２及びシート状部材１４が通過する通過部としての貫通孔３６が形成されている。

そして、ダイ２４は、管体１２及びシート状部材１４が貫通孔３６を通過する際に、押出機２２により押し出された熱可塑性エラストマーＥを溶融した状態で製造方向Ｙへ円筒状に押し出して、管体１２に巻きつけられた直後のシート部材１４の全外周面を覆う保持層１６を形成する。すなわち、ダイ２４により、保持層１６が押出し成型される。保持層１６は、継ぎ目なく形成されている。

また、ダイ２４では、保持層１６によってシート状部材１４の全外周面を覆う直前に、吸気ポンプ（不図示）を用いて管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面と間から吸気し、管体１２の外周面とシート状部材１４内面との間にある空気を吸い出す（矢印３８）。

図３に示すように、冷却槽２６には冷却水Ｗが溜められており、ダイ２４により形成された保持層１６は、冷却槽２６を通過する際に冷却水Ｗによって冷却される。

引張装置２８は、冷却槽２６により冷却された保持層１６の上下に配置されて、この保持層１６を挟み込む一対の回転ベルト３８、４０により構成されている。回転ベルト３８、４０は、保持層１６の内周面がシート状部材１４の外周面に接触し、シート状部材１４の内周面が管体１２の外周面に接触するように、所定の力で保持層１６の外周面に押し当てられている。これによって、回転ベルト３８、４０を回転させることにより、保持層１６、シート状部材１４、及び管体１２が製造方向Ｙへ同時に引っ張られ、毎分５ｍ程度のスピードで移動する。なお、冷却槽２０で冷却された保持層１６（熱可塑性エラストマー）、及びシート状部材１４（軟質ポリウレタンフォーム）は可撓性を有するので、回転ベルト３８、４０を所定の力で保持層１６に押し当てることにより、保持層１６及びシート状部材１４が変形し、保持層１６の内周面をシート状部材１４の外周面に接触させ、シート状部材１４の内周面を管体１２の外周面に接触させることができる。

次に、本発明の実施形態である複合管の製造方法について説明する。

ここでは、図３に示した複合管の製造装置１８を用いて複合管１０を製造する複合管の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、引張装置２８によって、保持層１６、シート状部材１４、及び管体１２（後に説明する複合管４２）を製造方向Ｙに同時に引っ張ることにより、第１貯蔵ローラ及び第２貯蔵ローラ２０から、管体１２及びシート状部材１４が連続的に引き出される。

次に、第１工程としてのシート巻付け工程にて、図３及び図５に示すように、ダイ２４の供給口３２付近で、管体１２の外周面を覆うようにシート状部材１４を管体１２に巻きつけ、シート状部材１４の端面同士を接触させる。

次に、第２工程としての層形成工程にて、図４に示すように、押出機２２のスクリュー３４によりダイ２４へ押し出された熱可塑性エラストマーＥを溶融した状態で製造方向Ｙへ円筒状に押し出して、管体１２に巻きつけられた直後のシート部材１４の全周面を覆う継ぎ目のない保持層１６を形成する。ここで、シート状部材１４の全周面が保持層１６によって覆われる前に吸気工程が行われる。吸気工程では、吸気ポンプ（不図示）を用いて管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面との間にある空気を吸い出す。

次に、冷却工程にて、図３に示すように、ダイ２４により形成された保持層１６が、冷却槽２６により冷却されて複合管４２が形成される。

次に、養生工程では、引張装置２８によって複合管４２を製造方向Ｙへ引き出して養生エリア（不図示）に仮置きし、この養生エリアでの養生工程を経て最終完成品としての複合管１０が形成される。

次に、本発明の実施形態の複合管、複合管の製造装置、及び複合管の製造方法の作用及び効果について説明する。

図６の横断面図に示すように、表面フィルム４４が被覆された有端のシート状部材１４を管体１２の外周面に巻きつけ、表面フィルム４４及びシート状部材１４の端部同士を接合する（表面フィルム４４及びシート状部材１４の端部同士を加熱し溶かして接続する）ことにより、管体１２の外周面にシート状部材１４を保持する構成の複合管４６の場合、表面フィルム４４及びシート状部材１４の端部同士の接合部４８の引張強度は小さいので、複合管４６を持ち運んだり設置したりする等の際に、複合管４６を引き摺ったり踏んだりすること等により、接合部４８で表面フィルム４４及びシート状部材１４が破れて（表面フィルム４４及びシート状部材１４の端面同士の接合面で表面フィルム４４及びシート状部材１４が裂けて）、管体１２が複合管４６の外部へ露出してしまったり、管体１２からシート状部材１４が外れてしまったりすることなどが懸念される。

例えば、表面フィルム４４の厚さを１００μ、シート状部材１４の厚さを５ｍｍとした場合、接合部４８の引張強度は約１０Ｎ／ｃｍとなり、表面フィルム４４の厚さを１００μ、シート状部材１４の厚さを１０ｍｍとした場合、接合部４８の引張強度は約２０Ｎ／ｃｍとなり、表面フィルム４４の厚さを２００μ、シート状部材１４の厚さを５ｍｍとした場合、接合部４８の引張強度は約１５Ｎ／ｃｍとなり、表面フィルム４４の厚さを２００μ、シート状部材１４の厚さを１０ｍｍとした場合、接合部４８の引張強度は約３０Ｎ／ｃｍとなる。このように、表面フィルム４４及びシート状部材１４の厚さをかなり大きくした場合においても、接合部４８は、手で簡単に引き裂ける程度の引張強度にしかならない。

これに対して、本発明の実施形態の複合管１０では、シート状部材１４の全周面を継ぎ目のない保持層１６で覆うことにより、シート状部材１４の端面同士が接触している継ぎ目５０が保持層１６で覆われるので、シート状部材１４の端部同士の接合を行わなくても、このシート状部材１４を管体１２の外周面を覆った状態で保持することができる。

すなわち、本発明の実施形態の複合管１０では、端部同士が接合されていなくても管体１２の外周面を覆った状態でシート状部材１４が保持されるので、図６に示した複合管４６の問題点である「シート状部材１４の端部同士の接合部４８でシート状部材１４が破れて管体１２が複合管４６の外部へ露出してしまうことや、管体１２からシート状部材１４が外れてしまったりすること」を懸念する必要がなくなる。また、保持層１６には継ぎ目がないので、外観が良好となり、また、保持層１６自体の引張強度を高くすることができる。

また、シート状部材１４の端部同士の接合を行わなくてよいので、コテ等によりシート状部材１４の端部を加熱する溶接作業が不要になるので、複合管１０の製造において煩雑な作業を減らすことができる。

また、シート状部材１４の全外周面を覆う保持層１６によって、シート状部材１４を保護することができる。

また、シート状部材１４が、発泡樹脂としての軟質ポリウレタンフォームにより形成されている場合には、管体１２の周囲に発泡樹脂からなる断熱層を形成することができる。すなわち、複合管１０を、断熱性を有する管として使用することができる。特に、シート状部材１４が、２０〜１００倍の高い発泡倍率で発泡させた軟質ポリウレタンフォームにより形成されている場合には、優れた断熱性を発揮することができ、さらには、高い柔軟性を発揮させることができる。

すなわち、シート状部材１４の端部が十分な柔らかさを有しているので、複合管１０を管継手に接続する際に、図７の斜視図に示すように、シート状部材１４及び保持層１６の端部を裏返しになるように捲り上げて管体１２の端部外周面を露出させることができる。これにより、管継手への複合管１０の接続作業の作業性が向上する。

また、シート状部材１４が、発泡樹脂としての軟質ポリウレタンフォームにより形成されている場合には、複合管１０の軽量化を図ることができる。

また、保持層１６は、ダイ２４において押出し成型によって形成されるので、図８の横断面図に示すように、保持層１６の外周面を平滑にして外観を良好にすることができ、また、必要に応じて保持層１６の厚さを調整することができる。図８は、管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面との間に不均一な厚さの多少の隙間を有するようにして、シート状部材１４が管体１２に巻かれた為にシート状部材１４の外周面が平滑になっていない例を描いたものである。このように、シート状部材１４の外周面が凸凹している場合においても、押出し成型された保持層１６によりこの凸凹の高低差が吸収されて、保持層１６の外周面を平滑にすることができる。

また、シート状部材１４の全周面が保持層１６によって覆われる前に、管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面との間から吸気することにより、管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面との間の隙間を小さくする、又は管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面とを密着させることができる。これにより、シート状部材１４の外周面が平滑化された状態で、シート状部材１４の全周面が保持層１６により覆われるので、保持層１６の外周面をより平滑にして外観をより良好にすることができる。

なお、吸気する圧力の大きさは、複合管１０の利用目的に応じて適宜決めればよい。例えば、管体１２を保護する目的でシート状部材１４を設ける場合には、吸気する圧力を大きくして保持層１６の外周面の平滑度を高めて外観を良好にするとともに、保持層１６の端部を指の腹で容易に捲り上げて裏返せるようにすればよい。また、複合管１０の断熱性を高めたい場合には、吸気する圧力を小さくして、管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面との間に形成される層の厚さを大きくすればよい。吸気する圧力の大きさは、−８０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下とするのが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本発明の実施形態では、管体１２をポリブテン管とした例を示したが、これに限定されずに、管体１２を他の材料によって形成された管としてもよい。例えば、管体１２を、ステンレス管、銅管等の金属管としてもよいし、ポリブテン管、架橋ポリエチレン管等の樹脂管としてもよいし、金属管の内周面に樹脂管をライニングした管としてもよい。管体１２は、ポリブテン管、架橋ポリエチレン管等の樹脂管とするのが、切断等の加工や巻取り保管などが行い易いので好ましい。

また、本発明の実施形態では、シート状部材１４を、２０〜１００倍の発泡倍率で発泡させた軟質ポリウレタンフォームをシート（板）状にスライスして形成したものとしたが、シート状部材１４は、シート（板）状に形成された発泡樹脂であればよく、どのような方法でシート状に加工してもよい。シート状部材１４は、軟質ポリウレタンフォームをシート（板）状にスライスして形成したものが好ましい。

また、樹脂組成物は、一般的に、発泡倍率が高いほど柔らかくなるので、シート状部材１４を形成する発泡樹脂は、高い発泡倍率を有するものが好ましく、２０〜１００倍の発泡倍率で発泡させたものがより好ましい。この理由としては、発泡倍率が２０倍よりも小さくなるとシート状部材１４の柔軟性が損なわれてしまい、また、重量も重くなり、さらには、コスト高になってしまうこと、及び発泡倍率が１００倍よりも大きくなると発泡成形し難くなり、外観が悪くなることが挙げられる。

また、本発明の実施形態では、有端のシート状部材１４の端面同士を接触させて管体１２の外周面を覆う例を示したが、シート状部材１４は、端部同士が対向していればよい。すなわち、シート状部材１４の端面同士が隙間を有して突き合わされていてもよい。シート状部材１４により形成される断熱層に高い断熱性を発揮させる場合には、有端のシート状部材１４の端面同士を接触させるのが好ましい。また、シート状部材１４の端部同士を接合してもよい。すなわち、本発明の効果である「シート状部材１４の端部同士の接合を行わなくても、このシート状部材１４を管体１２の外周面を覆った状態で保持することができる。」とは、シート状部材１４の端部同士の接合が必須ではなくなることを意味する。

シート状部材１４の厚さは、複合管１０を管継手に接続する際にシート状部材１４の端部を捲り上げられるように、施工的には１ｍｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましく、コスト的には３ｍｍ以下とするのが好ましい。シート状部材１４の厚さが１ｍｍよりも小さければシート状部材１４の端部が指の腹に掛かり難くなり、シート状部材１４の厚さが５ｍｍよりも大きくなれば十分な柔軟性が得られなくなるので、シート状部材１４の端部が捲り上げ難くなる。

また、本発明の実施形態では、シート状部材１４を発泡樹脂によって形成した例を示したが、これに限定されずに、他の材料によってシート状部材１４を形成してもよい。

また、本発明の実施形態では、保持層１６を熱可塑性エラストマーＥとした例を示したが、保持層１６は、シート状部材１４を管体１２の外周面に保持できる材料によって形成すればよい。コストが安く、リサイクルが可能なので、保持層１６は、ポリエチレン、ポリプロピレン、又は熱可塑性エラストマーによって形成するのが好ましい。保持層１６の厚さは、コスト的には０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とするのが好ましく、引張強度的には０．１ｍｍ以上とするのが好ましい。なお、先に説明したように、保持層１６は、ダイ２４において押出し成型によって形成されるので、必要に応じて保持層１６の厚さを調整することにより引張強度を調整することができる。

また、シート状部材１４は、管体１２の外周表面に記された管種の識別子や施工用のマーク等が何かに触れて消えてしまうのを防ぐことができる。特に、管体１２がポリオレフィン系の材料によって形成されている場合には、外周表面にインクが付きにくいので効果的である。

また、本発明の実施形態で示した管体１２の外周面とシート状部材１４の内周面とは、密着させてもよいし、間に隙間を有していてもよい。また、保持層１６及びシート状部材１４の端部を捲り上げなくてもよい場合には、管体１２の外周面にシート状部材１４の内周面を接着してもよい。

また、本発明の実施形態で示したシート状部材１４の外周面と保持層１６の内周面とは、密着させてもよいし、間に隙間を有していてもよい。また、シート状部材１４の外周面と保持層１６の内周面とを接着してもよい。シート状部材１４の外周面と保持層１６の内周面とを熱接着すれば、保持層１６の外周面の平滑化が図れ、保持層１６及びシート状部材１４の端部を捲り上げ易くなるので好ましい。

また、本発明の実施形態では、押出し成型されて養生が完了した管体１２が第１貯蔵ローラに巻き取られている例を示したが、図９の全体図に示すように、金型としてのダイ５４により押出し成型された後に冷却槽５６で冷却された直後の管体１２に、シート状部材１４を巻き付けるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、管体１２の外周面を１つのシート状部材１４によって覆った例を示したが、管体１２の外周面を複数のシート状部材１４により覆うようにしてもよい。例えば、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、２つのシート状部材１４によって覆うようにしてもよいし、３つのシート状部材１４によって覆うようにしてもよい。この場合、複数のシート状部材１４毎に色、硬さ、材質等を異ならせてもよい。

また、本発明の実施形態では、一対の回転ベルト３８、４０を上下に配置して複合管４２（保持層１６）を挟み込んだ例を示したが、一対の回転ベルト３８、４０を左右や斜めに配置して、複合管４２（保持層１６）を挟み込むようにしてもよい。また、１つの回転ベルトのみによって引張装置２８を構成し、この回転ベルトを保持層１６に押し付けるようにしてもよい。また、３つ以上の回転ベルトによって複合管４２（保持層１６）を挟み込むようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、水冷（冷却水Ｗ）により、冷却槽２６で保持層１６を冷却する例を示したが、空冷等の他の冷却方法によって保持層１６を冷却してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 複合管
１２ 管体
１４ シート状部材
１６ 保持層

Claims (4)

1. 管体の外周面を覆うようにウレタンシートを前記管体に巻きつけ、前記ウレタンシートの端部同士が接合されない状態で前記端部同士を対向させる第１工程と、
   溶融された状態で押出し成型されて形成される継ぎ目のない熱可塑性エラストマーの保持層により前記ウレタンシートの全外周面を覆う第２工程と、
   を有する複合管の製造方法。
2. 前記ウレタンシートは、発泡樹脂により形成されている請求項１に記載の複合管の製造方法。
3. 前記管体、前記ウレタンシート及び前記保持層を同時に引っ張りながら前記第１工程及び前記第２工程を行う、請求項１又は請求項２に記載の複合管の製造方法。
4. 前記第１工程の直後に前記第２工程が行われる、請求項１〜３の何れか１項に記載の複合管の製造方法。

Images