JP6871448B2

JP6871448B2 - 波付複合管の製造方法

Info

Publication number: JP6871448B2
Application number: JP2020027435A
Authority: JP
Inventors: 浩平三觜
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2036-06-21
Also published as: JP6666205B2; JP2017013498A; JP2020093550A

Description

本発明は、波付複合管の製造方法に関する。

従来の波付複合管の製造方法には、金型内に共押出した内側層（管状体）、中間層及び外側層のうち、外側層側を型面に吸着させることにより、外側層に波付けが施された波付複合管を製造する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−３２２５８３号公報

こうした波付複合管は、内側層（管状体）に中間層及び外側層を被覆することで、内側層を保護することが可能であるが、内側層のみを継手等に接続する場合、中間層及び外側層を局所的に取り除き、又は、軸方向に縮める必要がある。

しかしながら、従来の製造方法は、複数の成形材料を共押出して予め多層構造とするため、全ての層が一体化（密着）すると、内側層を包む中間層及び外側層を被覆体として、内側層から局所的に取り除き、又は、軸方向に縮めることが困難であった。

本発明の目的は、管状体と被覆体との貼り付きが抑制された波付複合管を得ることができる波付複合管の製造方法を提供することにある。

本発明に係る波付複合管の製造方法は、管状に形成される管状体の外表面にシート部材を配置するシート部材配置工程と、前記管状体に配置された前記シート部材の外表面を、溶融した被覆用材料によって被覆して被覆体を形成する被覆工程と、前記被覆体に、前記管状体の軸方向に連続する波形状を形成する波付け工程と、を備える。
本発明に係る波付複合管の製造方法によれば、管状体と被覆体との貼り付きが抑制された波付複合管を得ることができる波付複合管の製造方法を提供することができる。

本発明に係る波付複合管の製造方法では、前記管状体を、溶融した成形用材料から形成されるものであって、前記シート部材配置工程前に、硬化が完了したものとすることができる。
この場合、管状体と被覆体との貼り付きが抑制された波付複合管の製造が容易になる。

本発明に係る波付複合管の製造方法では、前記管状体を、溶融した成形用材料から形成されるものであって、前記波付け工程の終了後に、硬化が完了するものとすることができる。
この場合、管状体から波付複合管までの形成を連続して行うことができ、ひいては、生産効率を向上させることができる。

本発明に係る波付複合管の製造方法では、前記シート部材は、発泡樹脂により形成されるものであることが好ましい。
この場合、管状体と被覆体との貼り付きを抑制しつつ、外力に対する耐性に優れた波付複合管を製造することができる。

本発明に係る波付複合管の製造方法では、前記シート部材配置工程において、前記管状体の表面温度を当該シート部材の溶融温度よりも低い温度とすることが好ましい。
この場合、シート部材が管状体の表面温度によって溶融することがないので、管状体と被覆体との貼り付きを抑制することができる。

本発明に係る前記波付複合管の製造方法では、前記被覆工程において、前記被覆体を形成する溶融した被覆用材料を、前記シート部材の溶融温度より高い温度にすることが好ましい。
この場合、前記被覆用材料を前記シート部材に溶着させることができ、前記被覆体を容易に一体成形することができる。

本発明に係る、波付複合管の製造方法によれば、管状体と被覆体との貼り付きが抑制された波付複合管を得ることができる波付複合管の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る、波付複合管の製造方法を用いて製造可能な波付複合管の一例を一部断面で示す部分側面図である。本発明の一実施形態に係る、波付複合管の製造方法に用いられる製造システムの一例を示すシステム図である。図２の製造システムにおけるシート部材配置工程に用いられる具体的な手段の一例を示す部分斜視図である。図２の製造システムにおける被覆工程に用いられる具体的な手段の一例を示す部分断面図である。図２の製造システムにおける波付け工程に用いられる具体的な手段の一例を示す断面図である。図２の製造システムに適用可能な管状体の製造工程に用いられる具体的な手段の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る、波付複合管の製造方法を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る、波付複合管の製造方法を用いて製造可能な、３層構造の波付複合管である。波付複合管１は、本体管（管状体）２と、本体管２を被覆する被覆体３とを有し、例えば、継手等に接続する場合には、本体管２の軸Ｏの方向（以下、単に「軸方向」ともいう）に縮めることにより、本体管２のみを使用する。本体管２は、樹脂等で構成されている。本例では、本体管２は、ポリブテンパイプである。

被覆体３は、軸方向に連続する波形状を有している。本例では、本体管２を軸Ｏの周りに取り囲んで、軸Ｏに沿って波形に起伏させて蛇腹状に形作ったものである。被覆体３は、シート層３ａ及び表層３ｂを有し、本体管２の軸方向に沿って延びている。

被覆体３のシート層３ａは、後述するシート部材Ｓで構成された緩衝層である。本実施形態では、本体管２を軸周りに取り囲んだシート部材Ｓを、軸方向に沿って波形に起伏させて蛇腹状に形作ったものである。シート部材Ｓには、例えば、不織布、発泡樹脂又はグラスウール等が挙げられる。発泡樹脂には、例えば、架橋ポリエチレン、無架橋ポリエチレン（この場合、シート部材Ｓの外周面をＰＥＴフィルム等からなる他の層で保護することが好ましい。）、ポリウレタンが挙げられる。本例では、シート部材Ｓは、ポリエチレンにより形成される。

被覆体３の表層３ｂは、シート層３ａの外側を軸周りに取り囲むように被覆し、シート層３と一体に結合している。表層３ｂは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）又はナイロンに代表されるポリアミド（ＰＡ）等の樹脂で構成されている。本例では、表層３ｂは、ポリプロピレンまたはポリエチレンで構成されている。表層３ｂも、軸方向に沿って波形に起伏させて蛇腹状に形作られている。

被覆体３は、シート部材Ｓで構成された、本体管１と非接着なシート層３ａを有することにより、本体管２の外表面に非接着に配置されている。このため、被覆体３は、本体管２に対して押し込んで軸方向に縮めることにより本体管２を容易に露出させることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る、波付複合管１の製造方法を説明する。

本実施形態に係る、波付複合管１の製造方法は、管状に形成される本体管２の外表面にシート部材Ｓを非接着に配置するシート部材配置工程と、本体管２に配置されたシート部材Ｓの外表面を、溶融した材料によって被覆して被覆体３を形成する被覆工程と、被覆体３に、本体管２の長手方向に連続する波形状を形成する波付け工程と、を備える。

図２は、本発明の一実施形態に係る、波付複合管１の製造方法を実現可能な製造システム１００を示す。

符号１０１は、本体管２を供給する本体管供給部である。本実施形態では、本体管供給部１０１は、熱可塑性材料等の、溶融した成形用材料Ｍ２から形成されたのちに硬化が完了した本体管２を供給する。また、硬化が完了した本体管２が予め巻き取られて保管されている場合、本体管供給部１０１は、本体管２に残った巻き癖を解いて直線状に矯正することができる。なお、「硬化が完了した」とは、結晶構造の変化が終了して結晶構造が安定した状態をいう。具体的には、本体管２がポリブテンの場合、正方晶の不安定結晶（II型）から、三方晶の安定結晶（I型）へ結晶相転移が完了した管状体をいう。

符号１０２は、平板状のシート部材Ｓを供給するシート部材供給部である。本実施形態では、シート部材供給部１０２は、発泡させた無架橋ポリエチレンフォームをシート状に押し出す押出し成形機である。符号１０３は、シート部材Ｓ（本例では、無架橋ポリエチレンフォーム）を裁断するための裁断部である。裁断部１０３は、シート部材供給部１０２から押し出されたシート部材Ｓを適当な寸法に切断する。

符号１０４は、シート部材配置部である。シート部材配置部１０４では、本体管２の外表面にシート部材Ｓを配置するシート部材配置工程が実行される。

シート部材配置部１０４は、本体管２の外表面にシート部材Ｓを非接着に配置して本体管２を被覆する。本例の製造システム１００では、シート部材配置部１０４は、図３に示すように、シート部材Ｓが本体管２とともに挿入される管状の案内部材１０４ａを有している。シート部材Ｓは、本体管２を軸Ｏの周りに取り囲みながら、本体管２とともに案内部材１０４ａの内部に導入される。これにより、シート部材Ｓが本体管２の外表面に非接着に配置されることで、本体管２の外側にシート層３ａが形成される。

次いで図２中、符号１０５は、シート層３ａの外表面を、例えば、熱可塑性材料等の、溶融した被覆用材料Ｍ１によって被覆して被覆体３を形成するための被覆部である。被覆部１０５では、本体管２に被覆されたシート部材Ｓの外表面を、溶融材料Ｍ１によって被覆して被覆体３を形成する被覆工程が実行される。

本例の製造システム１００では、被覆部１０５は、図４に示すように、クロスヘッドダイ１０５ａを有する押出し成形機を備えている。被覆部１０５では、シート層３ａに包まれた本体管２の送り方向に対して直交する方向から、溶融した被覆用材料Ｍ１を押し出すことによって、本体管２を包んだシート層３ａの外表面を溶融した被覆用材料Ｍ１で被覆する。本例の製造システム１００では、溶融した被覆用材料Ｍ１として、ポリプロピレンを用いている。これにより、本体管２の外表面には、本体管２と非接着なシート層３ａと、シート層３ａに結合された表層３ｂとを有する被覆体３が形成される。

さらに図２中、符号１０６は、被覆体３に、本体管２の軸Ｏの方向に連続する波形状を形成する波付け部である。波付け部１０６では、被覆体３に、軸Ｏ方向に連続する波形状を形成する波付け工程が実行される。

被覆部１０５で形成された被覆体３は、溶融した被覆用材料Ｍ１の硬化が完了していない半硬化状態にある。本例の製造システム１００では、図５に示すように、波付け部１０６は、波付け成形機１０７を有している。波付け成形機１０７は、２つの金型１０７ａ及び１０７ｂを有している。金型１０７ａ及び１０７ｂの合せ面側にはそれぞれ、波付け溝１０７ｃが形成されている。波付け溝１０７ｃは、２つの金型１０７ａ及び１０７ｂを型締めすることにより、金型１０７ａ及び１０７ｂの内部にキャビティを形成する。当該キャビティは、波付複合管１の外観形状、すなわち、被覆体３の外観形状を形作る。

さらに本例の製造システム１００では、金型１０７ａ及び１０７ｂにそれぞれ、真空装置（吸引装置）１０７ｄが設けられている。真空装置１０７ｄは、２つの金型１０７ａ及び１０７ｂの波付け溝１０７ｃに通じて前記キャビティ内の空気を吸引することができる。このため、被覆体３が設けられた本体管２を波付け成形機１０７で型締めした後、真空装置１０７ｄによる吸引を行えば、本体管２と非接着の被覆体３のみ、波付け溝１０７ｃに吸着されて当該波付け溝１０７ｃに押し付けられる。これにより、被覆体３のみを波形形状に形作ることができる。

なお、被覆体３を波付け溝１０７ｃに押し付ける他の方法としては、本体管２と被覆体３との間の圧力を高める加圧装置を用いて、被覆体３を波付け溝１０７ｃに押し付ける方法が挙げられる。加圧装置としては、例えば、コンプレッサを圧力源としたものが挙げられる。

上述のとおり、図２の製造システム１００を稼動させれば、シート部材配置工程、被覆工程及び波付け工程が実行されることにより、本体管２に対して非接着の被覆体３だけを波形形状とした波付複合管１を製造することができる。

本実施形態に係る波付複合管１の製造方法は、管状に形成される本体管２の外表面にシート部材Ｓを配置するシート部材配置工程と、本体管２に配置されたシート部材Ｓの外表面を、溶融した被覆用材料Ｍ１によって被覆して被覆体３を形成する被覆工程と、被覆体３に、軸Ｏの方向に連続する波形状を形成する波付け工程と、を備えている。本実施形態に係る、波付複合管１の製造方法によれば、本体管２と被覆体３との貼り付きが抑制された波付複合管１を得ることができる波付複合管の製造方法を提供することができる。

特に、本実施形態に係る波付複合管１の製造方法では、溶融した成形用材料Ｍ２から本体管２の外形形状を形作り、当該外形形状が形作られた後に硬化が完了した本体管２を、本体管供給部から前記シート部材配置工程へ供給する。この場合、予め硬化が完了した本体管２が波付複合管１の製造に使用されるため、本体管２と被覆体３との貼り付きが抑制された波付複合管１の製造が容易になる。

また、本発明に係る波付複合管１の製造方法によれば、本体管２を、溶融した成形用材料Ｍ２から形成されるものであって、波付け工程の終了後に、硬化が完了するものとすることができる。具体的には、図２の製造システム１００では、本体管供給部１０１において、図６に示すような射出ノズル１０１ａを有する押出し成形機を用いる。射出ノズル１０１ａからは、本体管２の外形形状に形作られた溶融した成形用材料Ｍ２、言い換えれば、硬化完了前の本管体、すなわち、半硬化本体管（半硬化管状体）２ａがシート部材配置部１０４に送られる。これにより、本体管２を形作る溶融した成形用材料Ｍ２の硬化（本体管２の硬化）は、波付け工程の終了後に完了することとなる。この場合、本体管２から波付複合管１までの形成を連続して行うことができ、ひいては、生産効率を向上させることができる。

本実施形態に係る波付複合管１の製造方法では、シート部材Ｓは、ポリウレタンフォーム等の発泡樹脂により形成されるものである。この場合、本体管２と被覆体３との貼り付きを抑制しつつ、外力に対する耐性に優れた波付複合管１を製造することができる。

本発明に係る波付複合管１の製造方法では、シート部材配置工程において、本体管２の表面温度をシート部材Ｓの溶融温度（例えば、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）では、軟化点約８０〜１００Ｃ°）よりも低い温度とすることが好ましい。具体例としては、表面温度をシート部材Ｓの溶融温度以下に冷却済みの、硬化が完了した本体管２又は波付け工程の終了後に硬化が完了する本体管２のいずれかを使用してシート部材配置工程を実行する場合が挙げられる。こうした場合、シート部材Ｓが本体管２の表面温度によって溶融することがないので、本体管２と被覆体３（本実施形態では、シート層３ａ）との貼り付きを抑制することができる。

本発明に係る波付複合管１の製造方法では、シート部材配置工程、被覆工程及び波付け工程の全工程中、少なくとも１つの工程において、本体管２の表面温度を、本体管２の溶融温度（例えば、ポリブテンでは、軟化点１１３〜１２１Ｃ°）よりも低い温度とすることが好ましく（具体的には、例えば、１００°Ｃ以下。）、この場合、本体管２が溶融し難く、ひいては、本体管２と被覆体３との貼り付きの抑制に有効である。そして、より好ましくは、シート部材配置工程、被覆工程及び波付け工程の全工程において、本体管２の表面温度を、本体管２の溶融温度よりも低い温度とする。

また、本発明に係る波付複合管１の製造方法では、前記被覆工程において、被覆体３を形成に用いられる溶融した材料を、前記シート部材の溶融温度より高い温度にすることが好ましい。この場合、前記溶融した材料を前記シート部材に溶着させることができ、前記被覆体を容易に一体成形することができる。

上述のように、本実施形態に係る、波付複合管１の製造方法によれば、本体管２と被覆体３との貼り付きが抑制された波付複合管１を得ることができる波付複合管１の製造方法を提供することができる。

上述したところは、本発明の一実施形態にすぎず、特許請求の範囲に従えば、様々な変更が可能となる。例えば、本実施形態に係る、波付複合管１の製造方法では、シート部材Ｓを押出し成形機から直接、シート部材配置工程に供給したが、予め巻き取った状態のロールシートとして保管しておき、所望の長さのシート部材Ｓを必要に応じて引き出せるようにしてもよい。また、被覆工程にて本体管２を被覆する溶融した被覆用材料Ｍ１は１種以上とすることにより、被覆体３を３層以上に構成することが可能である。また、被覆体３に形成される波形状の軸Ｏを含む断面の形状は、図１の断面に示すような、曲線で構成された波形状に限定されることなく、図１の断面で見たときに、直線（線分）で構成された波形状とする等、様々な断面形状に変更することができる。さらに、被覆体３に形成される波形状には、図１の断面に示すように、外径の大きな大径環状部と外径の小さな小径環状部とが軸方向に交互に連続する蛇腹形状は勿論、外径の大きな凸部が軸方向に軸周りに旋回しながら延びる螺旋形状も含まれる。

本発明は、管状体の外表面にシート部材を配置する波付複合管の製造方法として利用することができる。

１；波付複合管，２；本体管（管状体），２ａ；半硬化本体管，３；被覆体，３ａ；シート層，３ｂ；表層，１００；製造システム，１０１；本体管供給部，１０２；シート部材供給部，１０３；裁断部，１０４；シート部材配置部，１０５；被覆部，１０６；波付け部Ｍ１；溶融した被覆用材料，Ｍ２；溶融した成形用材料，Ｓ；シート部材

Claims

管状に形成される管状体の外表面にシート部材を非接着に配置するシート部材配置工程と、
前記管状体に配置された前記シート部材の外表面を、溶融した被覆用材料によって被覆して被覆体を形成する被覆工程と、
前記被覆体に、前記管状体の軸方向に連続する波形状を形成する波付け工程と、
を備えており、
前記被覆工程において、前記被覆体を形成する溶融した材料を、前記シート部材の溶融温度より高い温度にする、波付複合管の製造方法。
前記管状体は、溶融した成形用材料から形成されるものであって、前記シート部材配置工程前に、硬化が完了したものである、請求項１に記載の、波付複合管の製造方法。
前記管状体は、溶融した成形用材料から形成されるものであって、前記波付け工程の終了後に、硬化が完了するものである、請求項１に記載の、波付複合管の製造方法。
前記シート部材は、発泡樹脂により形成されるものである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の、波付複合管の製造方法。
前記シート部材配置工程は、前記管状体の表面温度は当該シート部材の溶融温度よりも低い温度とされる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波付複合管の製造方法。