JP7150540B2 - 樹脂パイプの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、巻回状態で出荷される樹脂管の製造方法に関する。

特許文献１には、架橋ポリエチレン管の巻き癖を低減するために、未架橋のポリエチレン管を直線状（例えば、２０ｍ～１２０ｍ）に伸ばした状態で架橋処理を行ってから、ドラムに巻き取る方法が示されている。同様にして、ポリブテン管の巻き癖を低減するためには、ポリブテン管を直線状に伸ばした状態で養生処理を行ってから、ドラムに巻き取る方法が考えられる。

特許第４５９０２１２号公報（段落［００１７］～［００２０］、図１，２）

上述した従来の樹脂管の製造方法では、樹脂管を直線状に伸ばすためのスペースが必要となるという問題がある。このため、従来よりも狭いスペースで巻き癖を低減できる方法が求められている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、押出成形によって樹脂の管状体を形成する成形工程と、前記樹脂の管状体を巻取ドラムの外側に巻き取る巻取工程と、を有する樹脂管の製造方法において、前記成形工程と前記巻取工程との間に、前記樹脂の管状体にテンションをかけずに、前記巻取ドラムの外径よりも内径が大きい事前巻取ドラムの内側に前記樹脂の管状体を巻き取る事前巻取工程と、前記事前巻取ドラムに巻き取られた前記樹脂の管状体に架橋処理又は養生処理を施して該樹脂の管状体を安定化させる安定化工程と、を有し、前記巻取工程では、前記安定化工程によって安定化された前記樹脂の管状体を再巻き取りする、樹脂管の製造方法である。

請求項２の発明は、前記事前巻取ドラムは、支持台の上に回転自在に取り付けられていて、前記事前巻取工程では、前記樹脂の管状体の先端を前記事前巻取ドラムの内周面に宛って該樹脂の管状体を前記事前巻取ドラムの内側に送り、前記事前巻取ドラムを前記樹脂の管状体の送り速度に合わせて回転させるか又は前記管状体の送りに伴って前記事前巻取ドラムが回転することで前記事前巻取ドラムの内側に前記樹脂の管状体を巻き取る、請求項１に記載の樹脂管の製造方法である。

請求項３の発明は、前記事前巻取ドラムは、前記支持台の上に取り付けられる円盤と、前記円盤の外周部から起立した複数の支柱と、前記複数の支柱の内側に嵌まる包囲部と、を備え、前記事前巻取工程では、前記樹脂の管状体の先端を前記包囲部に宛がう、請求項２に記載の樹脂管の製造方法である。

請求項４の発明は、前記樹脂の管状体は、未架橋のポリエチレンで構成され、前記安定化工程では、前記樹脂の管状体に架橋処理を施して、前記未架橋のポリエチレンを架橋ポリエチレンにする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の樹脂管の製造方法である。

請求項１の発明では、まず、押出成形によって形成された樹脂の管状体が、テンションがかかっていない状態で事前巻取ドラムの内側に巻き取られ、その後、架橋処理又は養生処理によって安定化されてから、巻取ドラムに再巻き取りされる。請求項１の発明によれば、樹脂の管状体が安定化される際、その樹脂の管状体は、テンションがかかっていない状態で巻き取られているので、従来のように、樹脂の管状体を直線状に伸ばした状態で安定化する場合と比較して、狭いスペースで巻き癖を低減可能となる。なお、樹脂管が架橋ポリエチレン管である場合には、未架橋のポリエチレンで構成された樹脂の管状体に架橋処理が施され（請求項４の発明）、樹脂管がポリブテン管である場合には、養生処理が施される。

ここで、テンションをかけずに樹脂の管状体を巻き取るには、事前巻取ドラムを、支持台の上に回転自在に取り付けておき、樹脂の管状体の先端を事前巻取ドラムの内周面に宛って該樹脂の管状体を事前巻取ドラムの内側に送り、事前巻取ドラムを樹脂の管状体の送り速度に合わせて回転させるか又は管状体の送りに伴って事前巻取ドラムが回転するようにすればよい（請求項２の発明）。この方法によれば、事前巻取ドラムに樹脂の管状体を安定的に巻き取ることができる。

なお、事前巻取ドラムを、支持台の上に取り付けられる円盤と、円盤の外周部から起立した複数の支柱と、複数の支柱の内側に嵌まる包囲部と、を備える構成として、樹脂の管状体の先端を包囲部に宛がうようにすれば、樹脂の管状体の巻き取りが容易となる（請求項３の発明）。

第１実施形態に係る樹脂管の斜視図 樹脂管の製造工程の流れを示す概略図 事前巻取工程の流れを示す斜視図 事前巻取工程の流れを示す斜視図 （Ａ）第２実施形態に係る樹脂管の破断斜視図、（Ｂ）その樹脂管の製造工程のフロー図 被覆工程と仮巻取工程の流れを示す概略図

［第１実施形態］
本実施形態に係る樹脂管１０は、例えば、住宅内の給水管又は給湯管として用いられ、図１に示されるように、出荷時には、複数の固定具１５（例えば、紐、バンド等）によって巻回状態に保持されている。なお、樹脂管１０は、架橋ポリエチレン管である。

図２には、樹脂管１０の製造の流れが示されている。同図に示されるように、樹脂管１０の製造では、成形工程Ｓ１、事前巻取工程Ｓ２、安定化工程Ｓ３、巻取工程Ｓ４が順番に行われる。

成形工程Ｓ１では、原料樹脂（具体的には、架橋剤を含むポリエチレン）を押出機２１で押出成形して、管状体２０を形成する。このとき、管状体２０は、未架橋のポリエチレンで構成される。

詳細には、成形工程Ｓ１では、押出機２１から押し出された管状体２０をサイジング装置２２に通し、引取装置２３で引き取る。サイジング装置２２では、サイジングダイ２２Ａによって管状体２０の形状及びサイズの安定化を図り、水槽２２Ｂで管状体２０を冷却固化する。なお、引取装置２３によって引き取られた管状体２０は、所定の長さ（例えば、１００ｍ～１０００ｍ程度）に切断される。

事前巻取工程Ｓ２では、事前巻取ドラム３０に管状体２０を巻き取る。本実施形態の事前巻取ドラム３０は、支持台３５の上に回転自在に取り付けられていて、鉛直な軸を中心にして回転する。詳細には、事前巻取ドラム３０は、図３（Ａ）に示されるように、支持台３５の上に載置される円盤３１と、円盤３１の外周部から起立した複数の支柱３２と、円筒状をなして複数の支柱３２の下端部に内側から嵌まる包囲部３３と、を備えた構造になっている。なお、本実施形態では、包囲部３３が複数の支柱３２より低くなっていることで、事前巻取ドラム３０に巻き取られた管状体２０が外側から視認され易くなり、巻き取り状態の確認が容易となる。

事前巻取ドラム３０に管状体２０を巻き取るには、まず、図３（Ａ）に示されるように、管状体２０の先端を包囲部３３の内側に宛がう。そして、図３（Ｂ）→図４（Ａ）→図４（Ｂ）の流れに示されるように、管状体２０を事前巻取ドラム３０の内側に送りながら、その送り速度に合わせて事前巻取ドラム３０を回転させる。すると、管状体２０が、テンションがかかってない状態で事前巻取ドラム３０の内側に巻き取られる。なお、事前巻取ドラム３０を回転させる代わりに、管状体２０の送りに伴ってその管状体２０に押された事前巻取ドラム３０が勝手に回転してもよい。

本実施形態の事前巻取工程Ｓ２では、事前巻取ドラム３０が上述の如く構成されたことにより、管状体２０の巻き取りの初期段階では、管状体２０（特に、管状体２０の先端）が包囲部３３に宛がわれることで事前巻取ドラム３０の外側に拡がることが抑えられ、管状体２０の巻き取りの終盤では、管状体２０が複数の支柱３２に囲まれることで事前巻取ドラム３０の外側に拡がることが抑えられる。この事前巻取ドラム３０では、事前巻取ドラム３０の中が見やすくなるので、作業者が管状体２０の巻き取る状態を確認し易くなる。

図２に示されるように、安定化工程Ｓ３では、事前巻取ドラム３０によって巻き取られた管状体２０に架橋処理を施す。具体的には、本実施形態の架橋処理では、管状体２０の管内に、９０℃の温水を８時間流して、架橋剤による架橋反応を促進する。架橋処理が行われると、管状体２０を構成する未架橋のポリエチレンが架橋ポリエチレンとなり、管状体２０が安定化される。ここで、架橋処理の条件は、管状体２０を構成する未架橋のポリエチレンを架橋ポリエチレンにできれば、特に限定されない。

図２に示されるように、巻取工程Ｓ４では、安定化工程Ｓ３で安定化された管状体２０を巻取ドラム４０に巻き直す。具体的には、安定化された管状体２０の先端を巻取ドラム４０の外周面に固定してから、巻取ドラム４０を回転させて、安定化された管状体２０を巻取ドラム４０の外側に巻き付ける。なお、巻取ドラム４０は、その中心軸が水平となるように配置されて、その中心軸回りに回転駆動される。巻取ドラム４０に巻き取られた安定化された管状体２０は、巻取ドラム４０から外された後、固定具１５（図１参照）によって巻回状態に保持される。これにより、図１に示される樹脂管１０が完成する。

ここで、上述した事前巻取ドラム３０の内径は、巻取ドラム４０の外径よりも大きくなっている。従って、事前巻取工程Ｓ２では、管状体２０は、巻取工程Ｓ４よりも緩く巻き取られることになり、成形工程Ｓ１に次いで巻取工程Ｓ４が行われた後、安定化工程Ｓ３が行われる場合と比較して、安定化工程Ｓ３での管状体２０の巻回が緩くなる。なお、具体的には、事前巻取ドラム３０の内径は、１．２～５ｍであり、より好ましくは、１．５～３ｍとなっていて、巻取ドラム４０の外径は、０．５～１ｍであり、より好ましくは、０．６～１ｍとなっている。

このように、本実施形態の樹脂管１０の製造方法では、まず、押出成形によって形成された管状体２０が、テンションがかかっていない状態で事前巻取ドラム３０の内側に巻き取られ、その後、架橋処理によって安定化されてから、巻取ドラム４０に再巻き取りされる。この製造方法によれば、管状体２０は、安定化される際、テンションをかけない状態で巻き取られているので、従来のように、管状体２０を直線状に伸ばした状態で安定化する場合と比較して、狭いスペースで巻き癖を低減可能となる。また、本実施形態では、安定化工程Ｓ３において、管状体２０が巻回された状態で行うことができるので、管状体２０が直線状に伸ばされる場合と比較して、管状体２０を長く（例えば、１００ｍ～１０００ｍ程度）形成することが可能となる。その結果、樹脂管１０を、管長が長い巻回状態（例えば、５０ｍ～２００ｍ）として出荷することが可能となる。

［第２実施形態］
本実施形態の樹脂管１０Ｖは、図５（Ａ）に示されるように、本管１１の外側が保温チューブ１２で覆われた２層構造になっている。本管１１は、上記第１実施形態と同様、架橋ポリエチレン管で構成されている。保温チューブ１２は、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等）、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂等の熱可塑性樹脂の発泡体、ポリウレタン系樹脂等の熱硬化性樹脂の発泡体等から構成されている。保温チューブ１２は、後述する被覆工程Ｓ３１において、保温チューブ１２を熱融着により形成するため、熱可塑性樹脂の発泡体で構成されることが好ましく、ポリオレフィン系樹脂（特に、ポリエチレン系樹脂）の発泡体で構成されることがより好ましい。ポリエチレン系樹脂の発泡体としては、架橋タイプと未架橋タイプの何れも用いることができ、架橋タイプを用いた場合、保温チューブ１２の耐熱性を向上させることができる。

図５（Ｂ）には、樹脂管１０Ｖの製造の流れが示されている。樹脂管１０Ｖの製造方法では、成形工程Ｓ１、事前巻取工程Ｓ２、安定化工程Ｓ３が順番に行われる。そして、安定化工程Ｓ３が終了すると、被覆工程Ｓ３１と仮巻取工程Ｓ３２が順番に行われてから、巻取工程Ｓ４が行われる。成形工程Ｓ１、事前巻取工程Ｓ２、安定化工程Ｓ３及び巻取工程Ｓ４の内容は、上記第１実施形態と同様になっている。

図６に示されるように、被覆工程Ｓ３１では、安定化工程Ｓ３で安定化された管状体２０の外周面が断熱シート５０で被覆される。具体的には、安定化された管状体２０と断熱シート５０とが被覆装置５１に送給される。被覆装置５１では、断熱シート５０が、幅方向の両端部を突き合わせるように丸められて、安定化された管状体２０を外側から覆う筒状に形成される。そして、熱融着により、断熱シート５０の幅方向の両端部どうしを接合して保温チューブ１２を形成すると共に、その保温チューブ１２を安定化された管状体２０の外周面に固定する。これにより、安定化された管状体２０の外側が保温チューブ１２で覆われた２層管２０Ｖが形成される。

図６に示されるように、仮巻取工程Ｓ３２では、被覆工程Ｓ３１で形成された２層管２０Ｖが仮巻取ドラム６０に巻き取られる。仮巻取ドラム６０は、事前巻取ドラム３０（図３（Ａ）参照）と同様の構造になっていて、支持台６５の上に回転自在に取り付けられている。なお、具体的には、仮巻取ドラム６０の内径は、１～２ｍとなっていて、事前巻取ドラム３０の内径よりも小さく、巻取ドラム４０の内径よりも大きいことが好ましい。また、仮巻取ドラム６０として、事前巻取ドラム３０と同じものを使用してもよい。

本実施形態の巻取工程Ｓ４では、仮巻取工程Ｓ３２で仮巻取ドラム６０に巻き取られた２層管２０Ｖを巻取ドラム４０に巻き直す。そして、巻取ドラム４０に巻き取られた２層管２０Ｖが、巻取ドラム４０から外された後、固定具１５（図１参照）によって巻回状態に保持されると、図５（Ａ）に示される樹脂管１０Ｖが完成する。なお、樹脂管１０Ｖの本管１１は、安定化された管状体２０によって構成される。

［第３実施形態］
本実施形態では、樹脂管１０がポリブテン管となっている。本実施形態の樹脂管１０の製造方法は、安定化工程Ｓ３の内容のみが上記第１実施形態と異なっている。

本実施形態の安定化工程Ｓ３では、事前巻取工程Ｓ２で事前巻取ドラム３０に巻き取られた管状体２０に、養生処理を施す。この養生処理は、管状体２０を常温で約１週間放置する。なお、養生処理によって、管状体２０を構成するポリブテンは、準安定な固相状態から安定な固相状態となる。

［他の実施形態］
（１）上記第１、第２実施形態では、架橋処理において、管状体２０の管内に温水を流していたが、管状体２０の管内に水蒸気を流してもよい。また、管状体２０の管内に温水又は水蒸気を流しながら、管状体２０の周囲に水蒸気を送り込んでもよい。

（２）上記第１、第２実施形態の安定化工程Ｓ３において、架橋処理の後に、さらに養生処理を行ってもよい。

（３）上記第２実施形態では、架橋ポリエチレン管からなる本管１１の外側を熱可塑性樹脂等の発泡体からなる保温チューブ１２で覆って２層構造としていたが、熱可塑性エラストマーからなる保護層や予め形成された架橋ポリエチレンパイプからなる保護管等で覆って２層構造としてもよい。本管１１と保護層との一体化は、本管１１の外周部に押出機を用いて溶融状態の熱可塑性エラストマーを直接押し出し、被覆させればよい。本管１１と保護管との一体化は、あらかじめ形成された保護管内に本管１１を挿入すればよい。

（４）上記第２実施形態では、被覆工程Ｓ３１で形成された２層管２０Ｖを、仮巻取工程Ｓ３２で仮巻き取りした後、巻取工程Ｓ４で巻き直しを行ったが、被覆工程Ｓ３１に次いで仮巻取工程Ｓ３２を行わず、直接、巻取工程Ｓ４を行ってもよい。

（５）上記第１～第３実施形態において、巻取ドラム４０における安定化された管状体２０又は２層管２０Ｖの巻き取りは、事前巻取ドラム３０における管状体２０の巻き取りと同じ方向であっても逆方向であってもよい。また、上記第２実施形態において、仮巻取ドラム６０における２層管２０Ｖの巻き取りは、事前巻取ドラム３０における管状体２０の巻き取りと同じ方向であっても逆方向であってもよいし、巻取ドラム４０における２層管２０Ｖの巻き取りは、仮巻取ドラム６０における２層管２０Ｖの巻き取りと同じ方向であっても逆方向であってもよい。

（６）上記第１～第３実施形態では、安定化された管状体２０又は２層管２０Ｖを巻取ドラム４０の外周面に固定して巻取ドラム４０の外側に巻き付けていたが、事前巻取ドラム３０のように、巻取ドラム４０の内側に巻き付けてもよい。その際、安定化された管状体２０又は２層管２０Ｖにテンションをかけながら巻き付けると、安定化された管状体２０又は２層管２０Ｖをきれいに巻くことができる。

（７）上記第１～第３実施形態では、事前巻取ドラム３０の包囲部３３が円筒状であったが、管状体２０を巻き取ることができれば、多角形の筒状（例えば、六角形以上の筒状）であってもよい。

（８）上記第１～第３実施形態では、事前巻取ドラム３０の包囲部３３の高さが複数の支柱３２より低かったが、複数の支柱３２の高さ以上であってもよい。その際、包囲部３３の周方向の一部に、上方に開放した切欠部を設けておけば、その切欠部を通して、事前巻取ドラム３０に巻き取られた管状体２０を外側から視認することができる。

（９）包囲部３３は、筒体における周方向の一部が切除された形状（例えば、平面視Ｃ字状）であってもよい。この場合であっても、切除された部分が管状体２０の管径よりも十分に小さければ、その切除された部分に管状体２０を引っ掛けることなく管状体２０を巻き取ることが可能となる。

１０，１０Ｖ 樹脂管
２０ 管状体
３０ 事前巻取ドラム
４０ 巻取ドラム
Ｓ１ 成形工程
Ｓ２ 事前巻取工程
Ｓ３ 安定化工程
Ｓ４ 巻取工程

Claims (4)

1. 押出成形によって樹脂の管状体を形成する成形工程と、
   前記樹脂の管状体を巻取ドラムの外側に巻き取る巻取工程と、を有する樹脂管の製造方法において、
   前記成形工程と前記巻取工程との間に、
   前記樹脂の管状体にテンションをかけずに、前記巻取ドラムの外径よりも内径が大きい事前巻取ドラムの内側に前記樹脂の管状体を巻き取る事前巻取工程と、
   前記事前巻取ドラムに巻き取られた前記樹脂の管状体に架橋処理又は養生処理を施して該樹脂の管状体を安定化させる安定化工程と、を有し、
   前記巻取工程では、前記安定化工程によって安定化された前記樹脂の管状体を再巻き取りする、樹脂管の製造方法。
2. 前記事前巻取ドラムは、支持台の上に回転自在に取り付けられていて、
   前記事前巻取工程では、前記樹脂の管状体の先端を前記事前巻取ドラムの内周面に宛って該樹脂の管状体を前記事前巻取ドラムの内側に送り、前記事前巻取ドラムを前記樹脂の管状体の送り速度に合わせて回転させるか又は前記管状体の送りに伴って前記事前巻取ドラムが回転することで前記事前巻取ドラムの内側に前記樹脂の管状体を巻き取る、請求項１に記載の樹脂管の製造方法。
3. 前記事前巻取ドラムは、前記支持台の上に取り付けられる円盤と、前記円盤の外周部から起立した複数の支柱と、前記複数の支柱の内側に嵌まる包囲部と、を備え、
   前記事前巻取工程では、前記樹脂の管状体の先端を前記包囲部に宛がう、請求項２に記載の樹脂管の製造方法。
4. 前記樹脂の管状体は、未架橋のポリエチレンで構成され、
   前記安定化工程では、前記樹脂の管状体に架橋処理を施して、前記未架橋のポリエチレンを架橋ポリエチレンにする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の樹脂管の製造方法。

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