JPH02258323A - 管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 星！上皇五月上！ 本発明は、固形相での変形によりオリエンテーション可
能な熱可塑性ポリマ製の管状部材の製造工程、及びその
工程による製品に関する。

の　　　び　　が　　しようとする オリエンテーション可能な熱可塑性を、膨張成形機で引
くことにより管状部材に２軸オリエンテーションを導入
する従来の試みは、フープの方向、つまり管の軸に対し
垂直な方向に制約された範囲でのみ行われていた。英国
特許第１４５６２２２号明細書は、管の内径を覚醒する
ために、膨張成形機により熱可塑性ポリマの管を引くた
めに使用される工程及び装置を説明している。前記説明
された工程は、管が成形機を通過する前に加工物の内部
表面に液体潤滑剤を使用することを必要とする。英国特
許第２１５６７３３号明細書は、ダイスと膨張成形機を
通して同時に引かれる管状部材の工程を説明している。

間　占を　°するための 液体潤滑剤の必要なしに、管状部材を膨張成形機で引く
ようになされた工程により、均一な２軸オリエンテーシ
菖ンされた製品を製造できることが発見された。該工程
の利点は、フープ方向により大きな程度のオリエンテー
ションが可能であり、従って、従来得られたよりも均一
でより大きな強度が得られることである。更に、成形機
で管状部材を引くことのみに関する限り、前記工程は操
作が簡単であり、製品の外観は改善される。

従って、本発明の第１視点は、加工部品の内部に液体潤
滑剤を使用することなく、内部に配置された膨張成形機
を通してオリエンテーション可能な熱可塑性ポリマから
なる中空の加工部品を引く、２軸オリエンテーションさ
れた管状部材のための工程において、前記加工部品の軸
に垂直な方向に作用する外部力なしに、前記加工部品の
変形が実行される工程を提供する。

ここに使用されている用語「中空の加工部品」は管類、
及びその他の中空部材の断面を含む、前記用語は棒状部
材及びその他の、より長い部材の形態を含む、連続部材
は、前記工程が実行される時に形成され得るが、使用可
能である。事例は端の開いた細長い加工部品で、はぼ一
定の断面を有する加工部品を含み、軸に関して対称であ
ることが好ましく、例えば円形、楕円形、方形、矩形あ
るいは三角形の断面のものであることが好ましい。

オリエンテーション可能な熱可塑性ポリマは、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、あるいはポリビニリデン・フル
オライドのような部分結晶ポリマ、ポリメチルメタクリ
レイトのようなアモルファス結晶ポリマあるいはポリビ
ニルクロライド、ポリエステルあるいはポリカーボネー
トのような結晶可能なポリマである。そのようなポリマ
の好ましい等級の事例は、置換されていない、あるいは
千ノー、あるいはポリ−、ハローのポリマ、例えば、ク
ロロ−あるいはフルオロ−に置換されたビニルポリマで
ある。特に、少なくとも１つのコモノマ（ｃｏｍｏｎｏ
ｍｅｒ）を有するエチレン、あるいはプロピレンの線状
ホモポリマ、あるいはコポリマ；ビニルクロライドポリ
マ；ビニルフルオロライドポリマあるいはビニリデンフ
ルオロライドポリマ；　ＰＨＢ、　ＰＥＥＫ；あるいは
ホモ−あるいはコーポリオクシメチレンなどが使用可能
であ中空の加工部品は変形の前にはほぼオリエンテーシ
ョンされていないことが好ましい、ここに使用されてい
る「はぼオリエンテーションされていない」の用語は、
例えば、ビレット鋳造あるいは溶融押し出しの間、ある
いは例えば成形機を通過する前の機械加工による、それ
に続く成形の間、前記加工部品の変形の間に誘発される
かもしれない少量のオリエンテーション（半溶融状態で
発生するオリエンテーションを含む）以外には、オリエ
ンテーションを発生していない、ということを意味する
。しかしながら、かなりの程度オリエンテーションされ
た加工部品でも本発明の工程において使用可能であるこ
とは利点である０例えば、ダイスを通して押し出しによ
り、あるいは固形相においてダイスにより押し出しによ
り成形される加工部品が使用可能である。

中空の加工部品として受領されるものとしてのポリマを
使用できないところでは、前記加工部品はバッチあるい
は連続のいずれかで成形可能である。いずれの場合も、
その中空の加工部品が欠陥の生じないように、適当な冷
却率で冷却されるように注意深く取り扱われるべきであ
る。該加工部品を成形する技術は当業者には明白である
０例えば、ビレットとしてバッチ工程でポリエチレンか
ら成形された中空の加工部品の場合には、以下の一般的
方法が適当であることが判明している。該ポリマはねじ
式押し出し機内で溶融され、それの溶融温度を３０℃超
す温度でビレット鋳型へ押し出され、あるいは射出され
、５時間加圧冷却され、あるいは押し出し機内で溶融さ
れ、冷却されたビレット鋳型内に押し出されあるいは射
出され、オーブンに移送されて、その溶融点以下である
が結晶点以上の温度で大気圧の下に４時間放置され、そ
してその後に加熱スイッチを切った後に前記オーブン内
で冷却される。前記ポリマは、水冷あるいは空冷ビレッ
ト鋳型により射出鋳造することも可能である０次第に冷
却液に浸す方法が好ましい、それにより鋳型の底部から
ポリマの硬化が開始され、それにより収縮による内部空
洞の形成を防ぐ、中空の加工部品は、通常は同軸の心金
を鋳型内に配置することにより、バッチ内で適当な断面
に成形可能である０代替的には、当業者に明白な数段階
の工程を使用することにより、円形あるいは中空の断面
の部品を製造可能である。

任意の特定のポリマに対しては、工程のパラメータを調
節することにより安定した状態の工程が獲得可能である
。実際の数値はポリマの特性及び変形の前後のポリマの
寸法に依存する。特に我々が発見したことは、任意の特
定のポリマに対する最少のフープ牽引比率は、均一の製
品が製造されることを保証するように、かなり高くなけ
ればならない、ということである、これが保証される水
準で軸方向の牽引比率も維持されることが好ましい、特
定の条件下で均質でない製品が製造された場合は、これ
ら比率は増加させることが好ましい、特定のポリマで均
質な製品を製造するために要求される実際の数値は、定
期的な実験で容易に得られる。

フープ牽引比率は、最初のフープ寸法に対する最終のフ
ープ寸法の比率として形成され、軸方向の牽引比率は、
中空の加工部品の最初の断面積と製品の断面積との比率
として形成される。フープ牽引比率は、加工部品の最大
寸法に対する製品の最大寸法の比率として表現されるこ
とが好ましい、管状加工部品の壁は限定された厚さを有
しているため、フープ牽引比率は内部フープ牽引比率（
つまり加工部品の内径に対する製品の内径の比率）、あ
るいは外部フープ牽引比率（つまり加工部品の外径に対
する製品の外径の比率）として表現される。前記内部フ
ープ牽引比率は掌に大きい方である。　ポリオレフィン
、特に線状ホモポリマ及びコポリマ・ポリエチレンに対
しては、好ましい内部フープ牽引比率は少なくとも１．
２であり、より好ましくは少なくとも１．５であり、最
も好ましくは少なくとも２．０である。好ましい軸方向
の牽引比率は少なくとも２、及び好ましくは３以上であ
る。外部フープ牽引比率は１以下も可能であるが、好ま
しくは少なくとも１であり、より好ましくは少なくとも
１．５あるいは２．０である。

フープ牽引比率に対する軸方向の牽引比率の比率は、好
ましくは少なくとも１、及び４未満であり、最も好まし
くは２未満である。ポリプロピレンに対しては、フある
いは８に至る、大幹な軸方向の牽引比率を使用すること
が好ましく、フープ牽引比率に対する軸方向の比率の比
率はかなり増加する。

これらポリマに対しては、中空の加工部品は、変形の前
に該ポリマの融点の６０℃以内の処理温度に加熱される
ことが好ましい、更に詳細に言えば、平均分子重量ｓｏ
、ｏｏｏ〜１５０，０００を有するポリエチレンポリマ
に対しては、温度は７０〜１００℃が好ましく、平均分
子重量３Ｇ（１，００（＋を超えるポリマに対しては７
０〜１２０℃が好ましい、平均分子重量１５Ｇ、０００
〜ａｏｏ、ｏｏｏの重量の線状ホモポリマ及びコポリマ
・ポリエチレンに対しては、中空の加工部品は２０〜１
７０℃が好ましく、更に９０〜１３０℃が好ましい、処
理工程は等温ではなく、ポリマが変形可能な範囲内にあ
るべきため、処理温度は名目値に過ぎない。

本発明の工程は、製品の管の壁の厚さは０．１〜５、（
１ａｍである管状ポリオレフィン素材の製造に特に通用
可能である。

ｒ断面積」により意味することは、機械の方向にほぼ垂
直のポリメリック素材の領域である。かくて、外径Ｄ２
及び内径ＤＩを有する管状加工部品の断面積は、 好ましいポリエステルの等級は、少なくともポリハイド
リック・アルコール、適切には線状ポリハイドリック・
アルコール、好ましくは少なくとも１つの多塩基酸、適
切にはポリカルボキシル酸を有する線状のＣ７〜Ｃ，ダ
イオールの反応から抽出可能なものであることが好まし
い、前記アルコールは脂環（ａｌｌｃｙｃｌＩｃ）アル
コール、あるいは脂肪族（ａＨｐｈａｔｉｃ）アルコー
ルのようなアルコールであることが好ましい０例えばエ
チレン・グリコール、１．３プロピレン・グリコールあ
るいは１．４ブチレン・グリコール、特に、エチレン・
グリコールのようなイシクロヘキサンージメタノールあ
るいは線状のＣ３〜Ｃ６アルカリン・ダイオールである
。前記酸は、脂環（ａｌｌｃｙｃｌｉｃ）あるいは脂肪
族（ａｌｉｐｈａｔｌｃ）あるいは芳香族（ａｒｏｍａ
ｔｉｃ）酸であることが好ましい０例えば、芳香族カル
ボキシル酸のようなモノ−、ポリカルボキシル芳香族酸
であり、例えばテレフタル酸であり、２．６−あるいは
１．５−ナフタレン・ジカルボキシル酸あるいは１．２
ジヒドロキシベンゾニツク酸、特にテレフタル酸である
。適切なポリエステルの事例は、ポリエチレン２．６ナ
フタレン、ポリエチレン１．５ナフタレン、ポリテトラ
メチレン１．２ジヒドロオキシベンゾネート、ポリエチ
レン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート
及びコポリエステル、特にエチレン・テレフタレートで
ある。

ポリエステルについては、達成可能な内側フープ牽引比
率は少なくとも２、好ましくは少なくとも３である。同
時に、好ましい軸方向の牽引比率は少なくとも２及び好
ましくは少なくとも３である。！Ａ処理温度好ましくは
５５〜１１０℃あるいは５５〜１２０℃である。

本発明の工程は、製品管の壁が０．２〜０．６ａｍの厚
さのポリエステルからなる管状部材の製造に特に通用さ
れる。そのような管部材は、変形比率２〜４を使用する
管状ビレットから製造されることが好ましい。

ホモ−あるいはコポリイキシメチレンに対しては、牽引
温度８０〜１７０℃、好ましくは１５０〜１７０℃が適
当であり、ビニリデン・フルオロライプ・ポリマに対し
ては、牽引温度８０〜１６５℃が適切である。

ビニル・クロライド・ポリマ特にポリビニル・クロライ
ド自体に対しては、好ましい軸方向及びフープ方向の牽
引比率は少なくとも１．２、好ましくは少なくとも１．
５あるいは２．０である。これら数値を超えない数値も
好ましいかもしれない、内側フープ牽引比率に対する軸
方向の牽引比率の比率は１を超えない可能性もあり、好
ましくは０．５〜１．０の範囲である。

処理温度は更に、加熱された成形機の使用により、及び
／又は下流に伸長する温度制御室の使用により制御され
得る。一定のポリマは、ヨーロッパ特許第００８４２７
４号明細書及び米国特許第３３６４２９４号明細書に開
示されているように、誘電の場にさらすことにより加熱
することも可能である。

本発明によれば、牽引工程において、２００　ａｍ／分
−１を超える速度を使用して牽引可能である。５０ｍｌ
ｌ１分−１あるいはそれ以上の速度が好ましい。

必要がある場合はそれより遅い速度が使用される。

前記工程は、成形機の表面に直接前記加工部品を牽引す
ることにより操作可能である。しかしながら、加工部品
の内部表面の８買を改善するため、及び同時に加工部品
を牽引するに必要な力を節約するために、非液体潤滑剤
を成形機の表面の潤滑に使用することが好ましい、前記
表面は空気の使用により潤滑することが好ましい（前記
表面が加熱されていることが好ましい）、これら利点は
成形機の特性を変化させること、例えば複数の小さなロ
ーラ若しくは球状要素により形成された表面を有する成
形機を使用することによっても達成可能である。

改善された表面特性は、透明なポリマから形成された加
工部品に使用する工程に特に適切である０本発明の工程
は、英国特許第２１５６７３３号明細書の場合と同様に
、加工部品の外側表面がダイスの内側表面と接触しない
ため、透明な製品の製造に特に通している。中空の加工
部品の外側表面が他の固形表面に接触しない、透明な加
工部品の処理工程は、本発明の好ましい視点を構成する
。成形機上に潤滑された表面を使用することは、本発明
の視点からは好ましい。

一定の環境においては、加工部品が成形機上を牽引され
る前に前記加工部品を支持するための案内部材として作
用するために、内径が加工部品の外径に等しいダイスを
採用することが好ましい。

前記案内部材の表面と接触することは、透明な加工部品
の表面特性を減するため、好ましくない。

しかしながら、不透明な加工部品あるいは非装飾的応用
に使用する予定の透明な加工部品を使用する場合は、そ
のような案内部材の使用は同様に便宜である。

本発明を実行する場合、中空の加工部品に形成されたノ
ーズが前進して、成形機を超えて押し出され、その出口
側から使用される引っ張り装置に固定される。適切な構
成には、前記ノーズが把持される一対ののこぎりジョー
を備えた引っ張り装置と、その一端が前記ジョーに取り
付けられている高張カケ−プルとを含み、前記ケーブル
の他端はウィンチあるいは荷重ステーションに取り付け
られ、前記ステーシヨンに回転モメントあるいは重量が
かかっており、それによりノーズに牽引張力をかけるよ
うになっている。前記牽引装置は又、ケーブルの代りに
、チエイン、ラックアンドピニオン機構、ねじ機構及び
液圧作動式牽引機構を含む金属牽引方法を使用した適当
な張力伝達装置を備えることもある。前記牽引装置は更
に、一対の連続した可逆回転摩擦ベルト、一般に「キャ
タピラ」として知られた（「キャタピラ」は登録商標で
ある）ベルトを備えることも可能である。

牽引張力は加工部品を成形機を通して引っ張る程度に十
分でなければならないが、製品に欠陥を生ずるほど大き
くてはいけない、つまり、前記牽引張力は、加工部品の
各地点において、その地点の破壊を生ずるほど応力が強
くないことが必要である。牽引張力の適当な最大値は定
期的実験により容易に決定可能である。

中空の加工部品の把持可能な長さが成形機を通して牽引
された後、不適切にオリエンテーションされたノーズの
部分は除去され、オリエンテーションされた把持可能な
長さが再び把持され、それにより、より高い最初の負荷
をかけることが可能になる。

バッチ工程は、変形する中空の加工部品の上流側と同じ
断面積の下流側とを両方とも加熱したステンレススチー
ル板に接触させ、前記板を除去し、前記２つのポリマの
表面を溶接することによリ、半連続工程へと変換可能で
ある。

犬−五−１ 図面においては、装置は成形機１及びその上流側のオー
ブン２からなる。成形機１はロッド３により支持される
。牽引装置のジョー４は成形機１から下流側に位置し、
ウィンチ（示されていない）に連結されている。前記成
形機はバイブ７に連結された環状スリット６を有する。

使用する場合、一端にノーズを備えた機械加工された最
初に中空の加工部品５が成形機１及びロッド３を超えて
挿入される。前記ノーズはジ１１−４に把持され、最初
は、プラスチックの応力が張力による欠陥を生じないよ
うに、負荷がゆっくりとかかる。これが開始した後に、
安定した牽引速度が安定した牽引負荷で確立される。

本発明は以下の事例により説明される。

事例　ｌ 前記加工部品は内径１８．５＋＊ｍ〜外径２６．５ｍｍ
の等方性（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）ポリプロピレン（ＩＣ
１等級ＧＳＥ１０８）からなる。

予備的操作として、ベル型の端が１４０℃に管の一端を
加熱して成形され、テーバしたノーズのついたシリンダ
の形状の加熱された金属プラグが前記管のボア内部に挿
入される。前記管の前記端とプラグとは、前記端が十分
変形されるまで加熱されたオイル内に浸される。

次に前記管が第１図に描かれた前記装置に取り付けられ
る。前記管は最大直径７０ｍｍの成形機と、追加の加熱
が可能なカートリッジとを通して牽引される。前記管は
１３ｃｓ＋／分−１の速度で、牽引温度１３５℃で、牽
引力１．５５ｋＮで牽引される。

牽引された前記管は、はぼその全長にわたり、外径６２
１１厚さ０．２２５■■で均一であった。その軸方向の
牽引比率は６．５であった。

Ｇｕｐｔａ　ａｎｄ　Ｗａｒｄ　（Ｖ、Ｂ、　Ｇｕｐｔ
ａ　ａｎｄ　１．Ｍ、　Ｗａｒｄ　−Ｊ、　Ｍａｃｒｏ
ｍｏｌ、　Ｓｃｌ　Ｂｌ　３７３１９６７）により記述
された、標準死荷重クリープ法を使用して、牽引された
管から切断されたサンプルの０．１零における１０秒ク
リープモジュラスが軸方向及びフープ方向に対して決定
された。　１０秒クリープモジュラスは軸方向に３．７
６Ｐａ、フープ方向に１．７ＧＰａであった。

１血−１ 透明なアモルファス・コポリエステル（エスタマン　９
９２１）の外径２５虐層、内径１７ｍｍである管状ビレ
ットが、まずベル型ノーズを備えるように変形された。

前記管は、およそ１５ｃｍの長さが加熱されるような方
式で、１１０℃のオーブン内に載置された６５分後、前
記管は除去され、素早く室温で、圧縮空気により　６２
０にＮ／ｌａ”の圧力でふくらまされ、ここで加熱され
た部分内に球形部分が吹き込まれた。減圧され、冷却さ
れた後に、前記管のベル型端を成形するように、球形部
分の一端が除去された。

次に前記管は第１図に描かれた前記装置に取り付けられ
た。前記管が成形機の表面の上に浮くように、９５℃に
加熱された空気がバイブ７のスリット６を通過した。使
用された加圧空気の圧力は２７５ＫＮ／Ｉ１１”で、そ
の空気の流量は４０立法フイ一ト／時（約０．３立法米
／時）であった。

前記オーブンは牽引工程の間、９０℃に維持された。前
記管は、牽引力１．５にＮの力を使用して、２０ｃ■／
分で牽引された。

牽引された管は透明であり、外径７６ｍｍであった。壁
の厚さは０．３１ｍｍであった。軸方向の牽引比率は３
．５であった。外側表面のフープ牽引比率は３．０であ
った。

幅９．８　ａ＋ａ＋、ゲージ長さ１０．６ｃｍの牽引さ
れた管のヤングス・モジユラスは、応力比率３．３Ｘ　
１０−’／秒−１でインストロン張力検査装置により決
定された。

応力ひずみ曲線は少なくとも０．５にのひずみまで直線
的であった。軸方同大びフープ方向に対する最初のモジ
ユラスは表１に示されている。

表１ 玉　　　　ｉ裾虹ムｎ　　　　咬廣産ｌ軸　　　　　　
　　３．１　　　　　　　　　　　　＋１３フープ　　
　　３．０　　　　　　　　８８事例　３ 連続ビレットが形成され、第１図に示された装置を使用
して牽引された。採用された条件と得られた結果は表２
に要約されている。比較を容易にするために、事例１及
び２はこの表に含まれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、根域の方向に沿った装置の半径方向断面の側
面から見た図式図。 １・・・成形機、２・・・オーブン、３・・・ロッド、
４・・・ジョー、５・・・中空の加工部品、６環状スリ
ツト、７・・・バイブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空の加工部品がオリエンテーション可能な熱可塑
   性ポリマからなり、前記加工部品の内部に液体潤滑剤を
   使用することなくその内部に膨張成形機を通過させる、
   ２軸オリエンテーションされた管状部材の製造工程にお
   いて、前記変形成形が前記加工部品の軸方向に対し垂直
   な方向にいかなる外部力も作用しない状態で実行される
   管状部材を成形する方法。 ２、透明な熱可塑性ポリマが部分結晶ポリマである請求
   項１に記載の方法。 ３、前記熱可塑性ポリマがポリオレフィンである請求項
   ２に記載の方法。 ４、熱可塑性ポリマがポリエチレンである請求項３に記
   載の方法。 ５、熱可塑性ポリマがポリプロピレンである請求項３に
   記載の方法。 ６、内部フープ牽引比率が少なくとも１．２である請求
   項２から５までのいずれかの項に記載の方法。 ７、前記内部フープ比率が少なくとも１．５である請求
   項２から６までのいずれかの項に記載の方法。 ８、軸方向の牽引比率が少なくとも２である請求項２か
   ら７までのいずれかの項に記載の方法。 ９、軸方向の牽引比率が少なくとも３である請求項８に
   記載の方法。 １０、軸方向の牽引比率が８以上である請求項５から９
   までのいずれかの項に記載の方法。 １１、熱可塑性のポリマが結晶可能なポリマである請求
   項１に記載の方法。 １２、熱可塑性のポリマがポリエステルである請求項１
   １に記載の方法。 １３、内部フープ牽引比率が少なくとも２である請求項
   １１あるいは１２のいずれかに記載の方法。 １４、内部フープ牽引比率が少なくとも３である請求項
   １３に記載の方法。 １５、軸方向の牽引比率が少なくとも２である請求項１
   １から１４までのいずれかの項に記載の方法。 １６、熱可塑性ポリマがポリ（ビニルクロライド）であ
   る請求項１１に記載の方法。 １７、内部フープ牽引比率が少なくとも１．２である請
   求項１６に記載の方法。 １８、内部フープ牽引比率が少なくとも１．５である請
   求項１６あるいは１７のいずれかに記載の方法。 １９、軸方向の牽引比率の内部フープ牽引比率に対する
   比率が０．５から１．０の範囲にある請求項１６から１
   ８までのいずれかの項に記載の方法。 ２０、前述の事例を参照して記述されたものとしての請
   求項１から１９までのいずれかの項に記載の方法。