JP6624865B2 - スパイラルダイおよびシームレスチューブの成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、シームレスチューブの押出成形用のスパイラルダイおよびシームレスチューブの成形方法に関する。

電子画像形成装置において、導電性または半導電性のシームレスチューブを中間転写ベルトまたは転写搬送ベルトとして用いることがある。このようなシームレスチューブは、導電性フィラーが分散添加された熱可塑性樹脂を円筒形状に押出し成形することで製造される。
近年、電子写真画像の高画質化に伴って、中間転写ベルトに用いられるシームレスチューブには、電気抵抗値のより一層の均一性が求められてきている。
特許文献１には、円周方向に均一な電気抵抗分布を有するシームレスチューブを、低コストで且つ大量に製造する方法を提供することを目的とした発明が開示されている。具体的には、所定の導電性を有する熱可塑性樹脂塑性物を押出機に装着した環状ダイよりチューブ状に溶融押出して冷却固化させた後、チューブ状を維持した状態で連続的に引き取ってシームレスチューブが成形される。このとき、冷却固化後のチューブ状体の引き取り方向に直交する円周上の体積電気抵抗又は表面電気抵抗が測定される。そして、この測定値に基づいて溶融押出しチューブの少なくとも２以上の円周方向位置における温度を、その温度を部分的に制御すべく配設された温度制御装置により調整するシームレスチューブの製造方法が開示されている。

特開平１１−１７０３４０号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１に記載の方法は、依然として多くの工数を必要とし、シームレスチューブの低コスト化に対しては、未だ不十分であるものと認識した。

そこで、本発明の目的は、均一な電気抵抗値を有するシームレスチューブの生産コストの低減に資するスパイラルダイを提供することにある。また、本発明の目的は、高品位な電子写真画像の形成に資するシームレスチューブをより低コストで成形することのできる方法を提供することである。

本発明の第一の態様によれば、
マンドレルと、該マンドレルの外周面を囲む内周面を有するダイボディと、
該外周面および該内周面の間に形成された流路と、
該外周面および該内周面の一方に形成された螺旋状の溝と、を備え、
該流路を熱可塑性材料が流動するスパイラルダイであって、
該溝に沿って流動する該熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、互いに隣接する該溝の間である溝間部を流動する該熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差を生じさせる温度制御機構をさらに備え、
該温度制御機構は、該溝の底部の温度を変化させる溝温度制御手段を有し、
該溝温度制御手段は、該溝の底部と、該溝が形成されたマンドレルまたはダイボディにおいて、該溝が形成された外周面または内周面とは反対側の面との間に設けられるヒータであり、
該ヒータは、該溝に沿って螺旋状に設けられているスパイラルダイが提供される。
本発明の第二の態様によれば、
マンドレルと、該マンドレルの外周面を囲む内周面を有するダイボディと、
該外周面および該内周面の間に形成された流路と、
該外周面および該内周面の一方に形成された螺旋状の溝と、を備え、
該流路を熱可塑性材料が流動するスパイラルダイであって、
該溝に沿って流動する該熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、互いに隣接する該溝の間である溝間部を流動する該熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差を生じさせる温度制御機構をさらに備え、
該温度制御手段は、該溝が形成されたマンドレルまたはダイボディにおいて、該溝が形成された外周面または内周面とは反対側の面の温度を制御する表面温度制御手段と、該溝間部と該反対側の面との間を断熱する断熱部とを有するスパイラルダイが提供される。

また、本発明の一態様によれば、
マンドレルと、該マンドレルの外周面を囲む内周面を有するダイボディと、該外周面および該内周面の間に形成された流路と、該外周面および該内周面の一方に形成された螺旋状の溝とを備えたスパイラルダイにおける該流路に熱可塑性材料を流動させるステップと、
該溝に沿って流動する該熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、互いに隣接する該溝の間である溝間部を流動する該熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差を生じさせるステップと、
該流路から該熱可塑性材料をシームレスチューブとして引き取るステップと、を含むシムレスチューブの成形方法であって、
該スパイラルダイが、上記したスパイラルダイである、シームレスチューブの成形方法が提供される。

本発明によれば、螺旋状の溝に沿って流動する熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、溝間部を流動する熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差が生じるため、熱可塑性材料の滞留時間をより均一化することが可能になる。熱可塑性材料の滞留時間が均一化されることで、導電性フィラーの受ける剪断力を均一化することが可能になるため、体積電気抵抗または表面電気抵抗を測定しなくても、電気抵抗値がより均一なシームレスチューブを成形することが可能になる。したがって、電気抵抗値がより均一なシームレスチューブを容易に生成することが可能になる。

本発明の一実施形態のスパイラルダイを示す縦断面図である。 制御機構の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１のスパイラルマンドレルの正面図である。 本発明の実施例１のスパイラル溝の形状を説明するための断面図である。 本発明の実施例１のスパイラルダイの断面図である。 本発明の実施例２のスパイラルダイの断面図である。 本発明の実施例３のスパイラルダイの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
図１は、本発明の一実施形態のスパイラルダイを示す縦断面図である。図１に示すスパイラルダイ１００は、熱可塑性材料である樹脂を押し出して円筒形状のシームレスチューブを成形する円筒押出成形用のダイである。樹脂には、導電性を付与するために、導電性フィラーが添加されている。
図１に示すようにスパイラルダイ１００は、コンバータ１と、スパイラルマンドレル２と、ダイボディ３と、内リップ４と、外リップ５とを備える。
コンバータ１は、溶融（可塑化）された樹脂である溶融樹脂を押し出す押出機２００からの溶融樹脂をスパイラルマンドレル２に供給する。具体的には、コンバータ１は、円筒形状の部材であり、その内部に、溶融樹脂が流動する導入路１０ａを備える。導入路１０ａの入口は、コンバータ１の外周面に設けられ、押出機２００における溶融樹脂が押し出される押出出口２００ａと連通可能である。図１の例では、コンバータ１の導入路１０ａの入口が押出出口２００ａと連通している状態が示されている。導入路１０ａの出口は、コンバータ１の下面に設けられている。
コンバータ１の下面には、スパイラルマンドレル２が接続されている。スパイラルマンドレル２は、径が異なる２つの円筒形状の部材が上下に接続されたような形状を有する。スパイラルマンドレル２の上部の径はコンバータの径と等しい。スパイラルマンドレル２は、コンバータ１の外周面とスパイラルマンドレル２の外周面とに段差が生じないようにコンバータ１と接続される。スパイラルマンドレル２の下部の径は上部の径よりも小さく、中空円筒形状を有する。
スパイラルマンドレル２は、シームレスチューブの内側を成形するマンドレルであって、その内部に、溶融樹脂が流動する複数の導入路１０ｂを備える。複数の導入路１０ｂの入口は、共通化されてコンバータ１内の導入路１０ａの出口と連通される。スパイラルマンドレル２の下部の外周面には、螺旋状の溝であるスパイラル溝２ａが複数条形成されている。スパイラルマンドレル２の下部の外周面を囲むように、中空円筒形状のダイボディ３が設けられる。ダイボディ３は、スパイラルマンドレル２の下部の外周面とダイボディ３の内周面との間に環状のスリットが流路１０ｃとして形成されるように配置される。流路１０ｃは、スパイラル溝２ａで区画される。スパイラルマンドレル２の複数の導入路１０ｂのそれぞれの出口は、流路１０ｃと連通される。
なお、スパイラル溝２ａは、本実施形態では、スパイラルマンドレル２の外周面に形成されていたが、実際には、スパイラルマンドレル２の外周面とダイボディ３の内周面の一方に形成されればよい。
スパイラルマンドレル２の下面に内リップ４が接続され、ダイボディ３の下面に外リップ５が接続される。内リップ４および外リップ５は、互いに径が異なる中空円筒形状の部材であり、内リップ４の外周面と外リップ５の内周面との間に環状のスリットが流路１０ｄとして形成されるように配置される。流路１０ｄの入口は、スパイラルマンドレル２とダイボディ３との間に形成された流路１０ｃの出口と連通し、流路１０ｄの出口は、下向きに配置される。
以上の構成により、押出機２００から押し出された溶融樹脂は、導入路１０ａ〜１０ｄを流動して導入路１０ｄの出口からシームレスチューブとなって押し出される。図１の例では、シームレスチューブを冷却する冷却用マンドレル３００がシームレスチューブの内側に位置するように設けられたインサイドサイジング方式のスパイラルダイ１００が示されている。

また、スパイラルダイ１００は、導入路１０ａ〜１０ｄを流動する溶融樹脂の温度を制御する温度制御機構を備える。温度制御機構は、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅと、全体用熱電対１２ａ〜１２ｄと、溝用ヒータ２１と、溝用熱電対２２とを備える。
全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅは、鋳込みヒータであり、スパイラルダイ１００全体の温度を制御する全体温度制御手段である。具体的には、コンバータ１の外周面およびスパイラルマンドレル２の上部の外周面に全体用ヒータ１１ｅが配置され、スパイラルマンドレル２の内周面に全体用ヒータ１１ｂが配置される。また、ダイボディ３の外周面に全体用ヒータ１１ｃが配置され、内リップ４の内周面に全体用ヒータ１１ｄが配置され、外リップ５の外周面に鋳込み全体用ヒータ１１ｄが配置される。
全体用熱電対１２ａ〜１２ｄは、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅが配置される部材（コンバータ１、スパイラルマンドレル２、ダイボディ３、内リップ４、外リップ５）の一部または全部に設けられ、設けられた箇所の温度を測定する全体測定部である。図１の例では、全体用熱電対１２ａおよび１２ｂがスパイラルマンドレル２に設けられ、全体用熱電対１２ｃがダイボディ３に設けられ、全体用熱電対１２ｄが外リップ５に設けられる。
溝用ヒータ２１は、スパイラル溝２ａの底部２ｄの温度を変化させる溝温度制御手段である。溝用ヒータ２１は、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配置されている。より具体的には、溝用ヒータ２１は、スパイラル溝２ａの底部２ｄと、スパイラル溝２ａが形成されたスパイラルマンドレル２の外周面とは反対側の面であるスパイラルマンドレル２の内周面との間に設けられる。溝用熱電対２２は、スパイラル溝２ａの近傍に設けられ、設けられた箇所の温度を測定する溝用測定部である。

図２は、温度制御機構を用いて導入路１０ａ〜１０ｄを流動する溶融樹脂の温度を制御する制御機構の機能的な構成を示した図である。制御機構は、制御部３０を有する。制御部３０は、全体用熱電対１２ａ〜１２ｄおよび溝用熱電対２２にて測定された温度に基づいて、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅおよび溝用ヒータ２１を駆動して、溶融樹脂の温度を所定値に制御する。なお、制御部３０は、スパイラルマンドレル２の外部に備わっている。

以下、溶融樹脂の温度制御についてより詳細に説明する。
本願発明者らは、研究により、スパイラル溝２ａで区画される流路１０ｃにおける溶融樹脂の滞留時間にバラツキ（分布）が生じ、そのバラツキがシームレスチューブの円周方向における電気抵抗値の不均一に影響を与えることを見出した。
具体的には、流路１０ｃを流れる溶融樹脂は、２つの流動成分に分けられる。第１の流動成分は、スパイラル溝２ａに沿って流動するスパイラルフロー成分であり、第２の流動成分は、スパイラル溝２ａの互いに隣接する溝間部である溝フライト２ｂを流動するリークフロー成分である。スパイラルフロー成分は、スパイラル溝２ａに沿って流動するため、リークフロー成分と比較すると、流路１０ｃに滞留している時間は長くなる。このため、流路１０ｃにおける溶融樹脂の滞留時間にバラツキが生じ、その結果、シームレスチューブの円周方向における電気抵抗値の不均一が生じる。
したがって、このスパイラルフロー成分とリークフロー成分の速度関係を適切に制御することで、流路１０ｃを流れる溶融樹脂の滞留時間を均一化することが可能になり、シームレスチューブの円周方向における電気抵抗値を均一化することが可能になる。
溶融樹脂では、一般的に温度が高いほど、粘度が低くなり流動しやすくなる。このため、スパイラルフロー成分とリークフロー成分に温度差を生じさせることで、スパイラルフロー成分とリークフロー成分の速度関係を制御することができる。
そこで本実施形態では、温度制御機構が、制御部３０により制御されることで、スパイラルフロー成分とリークフロー成分とに温度差を生じさせる。具体的には、温度制御機構は、スパイラルフロー成分の温度をリークフロー成分の温度よりも高くする。このとき、温度制御機構は、溶融樹脂の温度を、樹脂の融点以上、つまり可塑性が生じる最低温度である可塑化温度以上、かつ、樹脂に熱分解が生じる最低温度である熱分解温度以下の範囲に収めることが望ましい。なお、樹脂の温度が熱分解温度よりも高くなると、樹脂が熱劣化を引き起こしやすくなり、その結果、ブツが発生するなどして、生成されたシームレスチューブの品質が劣化する可能性がある。

以上説明した本実施形態において、シームレスチューブを形成する樹脂は、熱可塑性樹脂を主原料とした樹脂組成物である。樹脂組成物としては、特に限定されないが、ポリエチレン（高密度、中密度、低密度、直鎖状低密度）、プロピレンエチレンブロックまたはランダム共重合体、ゴムまたはラテックス成分が望ましい。また、樹脂組成物としては、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体または、その水素添加誘導体が望ましい。また、樹脂組成物としては、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリフェニルエーテル、変成ポリフエニレンエーテル、ポリイミドが望ましい。また、樹脂組成物としては、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、エチレンテトラフロー成分ロエチレン共重合体が望ましい。また、樹脂組成物としては、ポリクロロトリフルオロエチレン、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、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴムが望ましい。また、樹脂組成物としては、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリエステルエステル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体、オレフィン共重合体、ポリウレタン共重合体が望ましい。なお、樹脂組成物は、これらの混合物でもよい。
また、樹脂に添加される導電性フィラーとしては、カーボンブラック、グラファイト、カーボン繊維、金属粉、導電性金属酸化物、有機金属化合物、有機金属塩および導電性高分子などが望ましい。また、導電性フィラーは、これらの化合物でもよい。

（実施例１）
実施例１として、実施形態で説明したスパイラルダイ１００を以下のように作成した。
図３は、本実施例のスパイラルダイ１００のスパイラルマンドレル２の正面図である。図３に示すスパイラルマンドレル２は、８条（溝数が８個）のスパイラル溝２ａを有する。また、スパイラルマンドレル２の下端部に設けられるマニホールド２ｅの数は１つである。
図４は、本実施例のスパイラルダイ１００のスパイラル溝２ａの形状をより詳細に説明するための断面図である。図４に示すように、スパイラルマンドレル２の形状は以下の通りである。つまり、スパイラルマンドレルの下部の直径であるマンドレル径（Ａ）は、２９０ｍｍ、導入路１０ｂの直径である導入路径（Ｂ）は、９ｍｍである。スパイラル溝２ａが形成された箇所の長さ（Ｃ）は９６ｍｍ、スパイラル溝２ａの溝幅（Ｄ）は９ｍｍ、スパイラル溝２ａの最も深い溝の深さである初期溝深さ（Ｅ）は、８．５ｍｍである。スパイラル溝２ａの終端部におけるスパイラルマンドレル２とダイボディ３との間隙の幅であるクリアランス（Ｆ）が１．５ｍｍである。また、内リップ４の直径である内リップ径がφ２８７であり、外リップ５の直径である外リップ径が２８９．４ｍｍである。

図５は、本実施例のスパイラルダイ１００の断面図である。具体的には、図５は、スパイラル溝２ａ周辺のスパイラルダイ１００の縦断面図である。
図５の例では、スパイラルマンドレル２の下部の外周面には、８条のスパイラル溝２ａが形成されている。スパイラルマンドレル２は、外側マンドレル２ｆと内側マンドレル２ｇとが嵌合された構成を有し、溝用ヒータ２１は、外側マンドレル２ｆと内側マンドレル２ｇとの間に設けられる。本実施形態では、外側マンドレル２ｆと内側マンドレル２ｇはそれぞれテーパ形状を有し、それらのテーパ形状が互いに嵌合された構成を有する。溝用ヒータ２１は、スパイラル溝２ａごとに、スパイラル溝２ａの底部２ｄからスパイラルマンドレル２の内周面に向かって５ｍｍの位置に、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配置されている。
スパイラルマンドレル２の外周面に形成されたスパイラル溝２ａに対向し、溝フライト２ｂとの間に間隙２ｃを有するように、円筒形状の内周面を有するダイボディ３が配置されることで、流路１０ｃが形成されている。
溝用熱電対２２は、外側マンドレル２ｆにおける溝用ヒータ２１から軸方向入口側（図中の上向き）に５ｍｍ離れた位置に配置されている。全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃが第１の実施形態と同様に配置され、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃを制御するために、全体用熱電対１２ａ〜１２ｃが配置されている。
なお、溝用ヒータ２１は、電熱線を用いたヒータでも良いし、電熱線を用いないヒータでもよい。電熱線を用いないヒータとしては、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配管を配置し、その配管内部に温調油や他の加熱用流体を流動させたものなどが挙げられえる。

上記構成により、温度制御機構は、例えば、溝用ヒータ２１が全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃよりも高温となるように、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃおよび溝用ヒータ２１を駆動する。これにより、スパイラルフロー成分とリークフロー成分とに温度差を生じさせることができる。このため、スパイラルフロー成分とリークフロー成分との速度関係を制御することができる。また、溝用ヒータ２１がスパイラル溝２ａの底部２ｄとスパイラルマンドレルの内周面との間において、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配置されている。このため、スパイラル溝２ａの中で溶融樹脂の速度が最も遅くなるスパイラル溝２ａの底部２ｄを効率的に加熱することが可能である。また、１本の溝用ヒータ２１で１本のスパイラル溝２ａを選択的に加熱することができるため、溶融樹脂の速度を制御しやすい。さらに、溝用ヒータ２１がスパイラル溝２ａの深部に設けられるため、スパイラル溝２ａの中で溝フライト２ｂから溝用ヒータ２１を相対的に最も離すことができる。したがって、スパイラルフロー成分とリークフロー成分との温度差を生じやすくすることができる。

以上のように構成したスパイラルダイ１００を使用して、次の仕様でシームレスチューブを成形した。樹脂としては、８０．０重量％のポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ社製、商品名「ビクトレックスＰＥＥＫ４５０Ｐ」)と、２０．０重量％の導電性カーボンブラック（電気化学工業製、商品名「デンカブラック」）との混合物を使用する。押出機２００としては、２軸混錬押出機と１軸スクリュー押出機を使用する。
また、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃを用いて溝フライト２ｃの温度である溝フライト温度を、樹脂の融点である３６０℃とし、溝用ヒータ２１を用いてスパイラル溝２ａの底部２ｄの温度である溝底部温度を、樹脂の分解点温度である３８０℃とした。これにより、スパイラルフロー成分とリークフロー成分との温度差を約２０℃とした。また、押出機２００からスパイラルダイ１００への供給する樹脂の量である樹脂流入量を６ｋｇ／ｈとする。なお、溝フライト温度や溝底部温度は、使用する樹脂の物性などに応じて適宜設定される。
先ず、樹脂を２軸混錬押出機に供給し、２軸混錬押出機のシリンダ温度を、樹脂の融点以上、かつ、樹脂の熱分解温度以下である３８０℃に設定した。そして、２軸混錬押出機を用いて、樹脂を混錬しつつ、溶融押出法で成形し、その成形した樹脂を裁断してペレット材料として作製した。
その後、シリンダ温度を３８０℃に設定した１軸スクリュー押出機に、作製したペレット材料を供給して溶融した。その溶融したペレット材料である溶融樹脂をスパイラルダイ１００に供給し、スパイラルダイ１００の下方からチューブ形状に押し出して、シームレスチューブとして成形した。このとき、スパイラルダイ１００の出口における樹脂の移動速度である引取速度を調整して、樹脂をシームレスチューブの軸方向に延伸し、樹脂の厚みをほぼ１５０μｍにした。

上記のようにシームレスチューブを成形した場合、成形されたシームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値は５×１０^１１Ω／□であり、その最小値は１×１０^１１Ω／□であった。この場合、シームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値と最小値の比は５倍である。

（実施例２）
図６は、本発明の実施例２のスパイラルダイ１００の断面図である。具体的には、図６は、スパイラル溝２ａ周辺のスパイラルダイ１００の縦断面図である。
図６に示すスパイラルダイ１００では、図５に示した実施例１のスパイラルダイと比較して、スパイラル溝２ａの配置が異なる。具体的には、図６に示すスパイラルダイ１００では、８条のスパイラル溝２ａがダイボディ３の内周面に形成されている。
ダイボディ３は、外側ダイボディ３ａと内側ダイボディ３ｂとが嵌合された構成を有し、溝用ヒータ２１は、外側ダイボディ３ａと内側ダイボディ３ｂとの間に設けられる。本実施形態では、外側ダイボディ３ａと内側ダイボディ３ｂはそれぞれテーパ形状を有し、それらのテーパ形状が互いに嵌合された構成を有する。
溝用ヒータ２１は、スパイラル溝２ａの底部２ｄと、スパイラル溝２ａが形成されたダイボディ３の内周面とは反対側の面であるダイボディ３の外周面との間に設けられる。より具体的には、溝用ヒータ２１は、スパイラル溝２ａごとに、スパイラル溝２ａの底部２ｄからダイボディ３の外周面に向かって５ｍｍの位置に、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配置されている。
内側ダイボディ３ｂの内周面に形成されたスパイラル溝２ａに対向し、溝フライト２ｂとの間に間隙２ｃを有するように、スパイラルマンドレル２とダイボディ３が配置されることで、流路１０ｃが形成される。
溝用熱電対２２は、内側ダイボディ３ｂにおける溝用ヒータ２１から内側ダイボディ３ｂの軸方向入口側に５ｍｍ離れた位置に配置されている。全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃが第１の実施形態と同様に配置され、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃを制御するために、全体用熱電対１２ａ〜１２ｃが配置されている。

上記構成において、実施例１と同様にしてシームレスチューブを成形した。この場合、成形されたシームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値は５×１０^１１Ω／□であり、その最小値は１×１０^１１Ω／□となり、実施例１と一致した。

（実施例３）
図７は、本発明の実施例３のスパイラルダイ１００の断面図である。具体的には、図７は、スパイラル溝２ａ周辺のスパイラルダイ１００の縦断面図である。
図７に示すスパイラルダイ１００では、図５に示した実施例１のスパイラルダイと比較して、溝用ヒータ２１の代わりに、断熱溝２３を備える。
断熱溝２３は、溝フライト２ｂと、スパイラル溝２ａが形成されたスパイラルマンドレル２の外周面とは反対側の面であるスパイラルマンドレル２の内周面との間を断熱する断熱部である。
具体的には、断熱溝２３は、溝フライト２ｂとスパイラルマンドレル２の内周面との間に、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配置される空隙である。より具体的には、断熱溝２３は、スパイラル溝２ａごとに、スパイラル溝２ａの溝フライト２ｂからスパイラルマンドレル２の内周面に向かって５ｍｍの位置に、スパイラル溝２ａに沿って螺旋状に配置されている。断熱溝２３の幅は５ｍｍである。
上記構成の場合、スパイラル溝２ａの溝フライト２ｂは、断熱溝２３を介し、スパイラルマンドレル２の内周面に設けられた全体用ヒータ１１ｂにて加熱される。また、スパイラル溝２ａの底部２ｄは、断熱溝２３を介さずに全体用ヒータ１１ｂにて加熱されることとなる。したがって、断熱溝２３による断熱の作用により、溝フライト２ｂよりも底部２ｄの方をより効率的に加熱することが可能になる。また、溝用ヒータ２１を用いずに、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｃだけで、スパイラルフロー成分とリークフロー成分に温度差を生じさせることが可能になる。なお、断熱溝２３に、流体を流動させる構造でもよい。
なお、本実施例では、全体用ヒータ１１ｂは、スパイラル溝２ａが形成されたスパイラルマンドレル２の外周面とは反対側の内周面の温度を制御する表面温度制御手段である。また、実施例２のようにスパイラル溝２ａがダイボディ３の内周面に形成されている場合、断熱溝２３は、溝フライト２ｂとダイボディ３の外周面との間に設けられ、溝フライト２ｂとダイボディ３の外周面との間を断熱する。この場合、ダイボディ３の外周面に設けられた全体用ヒータ１１ｃが表面温度制御手段となる。

本実施例でも、実施例と同様にしてシームレスチューブを成形した。ただし、スパイラル溝２ａの底部２ｄの温度が３７５℃となるように全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅを駆動した。この場合、溝フライト２ｂの温度が３６０℃となり、スパイラルフロー成分とリークフロー成分に１５℃の温度差を生じさせることができた。
成形されたシームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値は、６×１０^１１Ω／□であり、その最小値は１×１０^１１Ω／□であった。この場合、シームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値と最小値の比は６倍である。

（比較例）
実施例１と同じ形状のスパイラルダイを用いて、溝用ヒータ２１を使用せずに、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅだけを用いて溝底部温度および溝フライト温度を共に３８０℃とした。この場合、成形されたシームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値は、１×１０^１２Ω／□であり、その最小値は１×１０^１１Ω／□であった。この場合、シームレスチューブの表面電気抵抗率の最大値と最小値の比は１０倍であり、実施例１〜３の例よりも大きい。したがって、実施例１〜３では、電気抵抗値分布がより均一になっていることが分かる。

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
例えば、温度制御機構は、全体用ヒータ１１ａ〜１１ｅおよび溝用ヒータ２１の一部または全部の代わりに、冷却装置を備えていてもよい。

２ マンドレル
２ａ スパイラル溝
３ ダイボディ
１１ｂ、１１ｃ 全体用ヒータ
１０ｃ 流路
２１ 溝用ヒータ
２３ 断熱部
１００ スパイラルダイ

Claims (8)

1. マンドレルと、該マンドレルの外周面を囲む内周面を有するダイボディと、
   該外周面および該内周面の間に形成された流路と、
   該外周面および該内周面の一方に形成された螺旋状の溝と、を備え、
   該流路を熱可塑性材料が流動するスパイラルダイであって、
   該溝に沿って流動する該熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、互いに隣接する該溝の間である溝間部を流動する該熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差を生じさせる温度制御機構をさらに備え、
   該温度制御機構は、該溝の底部の温度を変化させる溝温度制御手段を有し、
   該溝温度制御手段は、該溝の底部と、該溝が形成されたマンドレルまたはダイボディにおいて、該溝が形成された外周面または内周面とは反対側の面との間に設けられるヒータであり、
   該ヒータは、該溝に沿って螺旋状に設けられていることを特徴とするスパイラルダイ。
2. 前記温度制御機構は、前記スパイラルフロー成分の温度を前記リークフロー成分の温度よりも高くするものである請求項１に記載のスパイラルダイ。
3. 前記温度制御機構は、前記熱可塑性材料の温度を、前記熱可塑性材料に可塑性が生じる最低温度である可塑化温度以上、かつ、前記熱可塑性材料に熱分解が生じる熱分解温度以下の範囲に収めつつ、前記温度差を生じさせるものである請求項１または２に記載のスパイラルダイ。
4. マンドレルと、該マンドレルの外周面を囲む内周面を有するダイボディと、
   該外周面および該内周面の間に形成された流路と、
   該外周面および該内周面の一方に形成された螺旋状の溝と、を備え、
   該流路を熱可塑性材料が流動するスパイラルダイであって、
   該溝に沿って流動する該熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、互いに隣接する該溝の間である溝間部を流動する該熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差を生じさせる温度制御機構をさらに備え、
   該温度制御手段は、該溝が形成されたマンドレルまたはダイボディにおいて、該溝が形成された外周面または内周面とは反対側の面の温度を制御する表面温度制御手段と、該溝間部と該反対側の面との間を断熱する断熱部とを有することを特徴とするスパイラルダイ。
5. 前記断熱部は、前記溝間部と前記反対側の面との間に設けられている空隙である請求項４に記載のスパイラルダイ。
6. 前記断熱部は、前記溝に沿って螺旋状に設けられている請求項４または５に記載のスパイラルダイ。
7. マンドレルと、該マンドレルの外周面を囲む内周面を有するダイボディと、該外周面および該内周面の間に形成された流路と、該外周面および該内周面の一方に形成された螺旋状の溝とを備えたスパイラルダイにおける該流路に熱可塑性材料を流動させるステップと、
   該溝に沿って流動する該熱可塑性材料であるスパイラルフロー成分と、互いに隣接する該溝の間である溝間部を流動する該熱可塑性材料であるリークフロー成分とに温度差を生じさせるステップと、
   該流路から該熱可塑性材料をシームレスチューブとして引き取るステップと、を含むシームレスチューブの成形方法であって、
   該スパイラルダイが、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパイラルダイである、ことを特徴とするシームレスチューブの成形方法。
8. 前記温度差を生じさせるステップは
   前記スパイラルダイの温度を測定するステップと、
   前記温度に基づいて、前記スパイラルダイの温度を制御するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載のシームレスチューブの成形方法。

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