JPH10225987A - 樹脂管状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観が良好で、特に周方向の引張弾性率が高
く、しかも熱可塑性樹脂の融点より数１０℃低く、ガラ
ス転移温度以上の温度条件に長時間保持したときの弾性
率の低下がきわめて小さい樹脂管状体を製造する。 【解決手段】 結晶性熱可塑性樹脂からなる中空加工物
１を、ダイ２と略円錐形状のフォーマー３との間からク
ランプ５で引っ張って延伸成形する樹脂管状体の製造方
法において、円錐状拡径部の下流部の半頂角が上流部の
半頂角よりも小さいフォーマー３を用い、該中空加工物
に該結晶性熱可塑性樹脂の加工温度における降伏歪み量
よりも大きく破断歪み量よりも小さな歪みを引張方向お
よび周方向の両方向に与えてネッキングを起こして延伸
し、肉厚を初期肉厚の２５％より小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂管状体の製造方
法に関する。詳しくは、本発明は延伸可能な結晶性熱可
塑性樹脂の中空筒状体（加工物）を拡径させるように延
伸させて樹脂管状体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平４−５５３７９号公報には、樹脂
管状体の製造方法として、延伸可能な結晶性熱可塑性樹
脂からなる中空加工物をダイの入口側から供給し、該中
空加工物の内部に配設した円錐状フォーマーを通してダ
イの出口側へ送られた中空加工物に、該中空加工物の引
張破壊を生じさせるには不十分であるが、固相で延伸変
形させるには十分な引張応力を加え、該中空加工物を延
伸変形させ、ダイの出口側からこれを回収する工程を含
む樹脂管状体の製造方法が記載されている。ここで使用
される円錐状フォーマーは、最大横断面積が該中空加工
物の中空部の初期横断面積より大きく、かつ横断面が下
流方向に増大するように配置されている。

【０００３】図２は上記特公平４−５５３７９号公報の
第４図に記載の樹脂管状体の製造方法を示すものであ
り、延伸可能な結晶性熱可塑性樹脂からなる中空加工物
１１がオーブン（図示略）により加熱され、ダイ１２の
内周面と円錐状のフォーマー１３間を通って装置外に引
き出されている。この中空加工物（筒状体）１１の先端
は引張部材（図示略）にチャックされており、該引張部
材が図の右方に移動することにより該中空加工物１１に
周方向（拡径方向）及び引張方向（長手方向）の延伸処
理が施され、樹脂管状体１７が製造される。

【０００４】この方法によれば、軸方向および周方向に
二軸延伸され、引張弾性率などの物性が向上した樹脂管
状体を製造することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の樹脂管状体
の製造方法によって製造された樹脂管状体は、これを構
成する熱可塑性樹脂の融点より数１０℃低い温度以下〜
ガラス転移温度以上の温度条件に長時間保つと物性が低
下し、かつ寸法が変化するという不具合がある。延伸工
程の条件によっては、寸法が２０％以上も変化し、かつ
延伸加工前の中空加工物と同等にまで低下することがあ
り、実用上好ましくない。

【０００６】これは、延伸加工時の変形歪み量が降伏歪
み量よりはるかに大きくても延伸効果が実用上十分でな
い領域が存在することを意味する。即ち、中空加工物は
実際、引張方向と周方向の二軸にわたり延伸されるの
で、特公平４−５５３７９号公報に記載されているよう
に引張方向の延伸比のみを制御しても、周方向の延伸が
不十分となるため、このような問題が生起するものと考
えられる。

【０００７】また、上記従来法では、軸方向の延伸比が
高くなると得られる管状体の表層に軸方向に細かいすじ
が発生したり、ささくれが発生する。この傾向は延伸速
度が増加するに従って強くなる。しかも、延伸速度を増
加させると得られる管状体の肉厚が相当に薄くなってし
まい、厚肉の管状体を得ようとすると、延伸速度が制限
されてしまうといった、種々の問題点があった。

【０００８】本発明は、延伸工程の条件を規定すること
によって、上記従来技術の問題点を解決する樹脂管状体
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂管状体の製
造方法は、延伸可能な結晶性熱可塑性樹脂からなる中空
加工物をダイの入口側から供給し、該中空加工物の内部
に配設した略円錐状フォーマーを通してダイの出口側へ
送られた中空加工物に、該中空加工物に引張破壊を生じ
させるには不十分であるが、固相で延伸変形させるには
十分な引張応力を加えることにより、該中空加工物を延
伸変形して得られる樹脂管状体をダイの出口側から回収
する工程を含む、樹脂管状体の製造方法であって、前記
フォーマーの最大横断面積が該中空加工物の中空部の初
期横断面積より大きく、該フォーマーは横断面が下流方
向に増大するように配置されている樹脂管状体の製造方
法において、該フォーマーは、円錐状拡径部の下流部の
半頂角が上流部の半頂角よりも小さい、該中空加工物に
該結晶性熱可塑性樹脂の加工温度における降伏歪み量よ
りも大きく破断歪み量よりも小さな歪みを前記引張方向
および周方向の両方向に与えてネッキングを起こさせて
該中空加工物を延伸し、得られる樹脂管状体の肉厚を該
中空加工物の初期肉厚の２５％より小さくすることを特
徴とする。

【００１０】即ち、本発明者らは、上記従来法の不具合
を抑止できる延伸条件を鋭意検討した結果、円錐状拡径
部の下流部の半頂角が上流部の半頂角よりも小さいフォ
ーマーを用い、中空加工物に、これを構成する結晶性熱
可塑性樹脂の加工温度での降伏歪み量、好ましくは降伏
歪み量の２倍よりも大きく破断歪み量よりも小さな歪み
を引張方向だけでなく周方向にも与えて延伸すること
で、ネッキングを起こさせて延伸し、得られる樹脂管状
体の肉厚を、中空加工物の初期肉厚の２５％、好ましく
は２０％より小さくすれば、物性、寸法を安定させるこ
とができることを見出し、本発明に到達した。

【００１１】本発明においては、特に、円錐状拡径部の
下流部の半頂角が上流部の半頂角よりも小さいフォーマ
ーを用いるため、延伸速度を増加させても得られる樹脂
管状体の肉厚を、過度に薄くすることはなく、また、厚
肉の管状体を製造する場合でも比較的高い延伸速度で延
伸することができる。

【００１２】なお、本発明において、フォーマーの半頂
角とは、本発明に係るフォーマーの軸心線を含む断面を
示す図３（ｂ），（ｃ）における角θ₁ ，θ₂ 、即ち、
中心軸或いはその平行線Ｌ₁ と側周面（該側周面が曲面
であるときにはその接線）Ｌ₂ との交叉角を指す。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】本発明において、被延伸加工物となる「中
空加工物」とは、横断面が一定の中空の成形物で、両端
部の開放した単体あるいは同時的に成形される片端部の
み開放した連続体が挙げられる。この中空加工物の横断
面形状は、対称軸を有する形状が望ましく、例えば円
形、楕円形、正方形、長方形もしくは三角形が挙げられ
る。

【００１５】中空加工物を構成する結晶性熱可塑性樹脂
は、結晶構造を含む樹脂であり、このような樹脂の好ま
しいものとしては未置換またはハロゲン置換ビニルポリ
マー、未置換もしくはヒドロキシ置換ポリエステル、ポ
リアミド、ポリエーテルケトン、ポリアセタール等が挙
げられる。より好ましくは、エチレンもしくはプロピレ
ンの線状ホモポリマーもしくは少なくとも１種類のコモ
ノマーとの線状コポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ホ
モポリオキシメチレンおよびコポリオキシメチレンが挙
げられる。

【００１６】これらの熱可塑性樹脂は、ガラス、カーボ
ンなどの繊維状フィラー、タルク、マイカなどの板状フ
ィラー、あるいは炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カー
ボンなどの粒状フィラーが配合されていてもよい。

【００１７】本発明に係る中空加工物は、熱可塑性樹脂
を溶融し次いで冷却することで成形できる。実際には射
出成形、押出成形を利用するのが最も実用的であるが、
切削加工により製造してもよい。

【００１８】以下に図面を参照して本発明をより詳細に
説明する。

【００１９】図１（ａ），（ｂ）は本発明の樹脂管状体
の製造方法において採用するのに好適な延伸成形装置の
断面図である。

【００２０】中空加工物（筒状体）１はオーブン４内に
おいて加熱され、ダイ２の成形孔（リップ）の内周と略
円錐状フォーマー３の外周との間を通って装置外に引き
出され、管状体７とされる。なお、この管状体７の下流
側の端部はクランプ５に把持されており、このクランプ
５が引張装置（図示略）によって定速にて図の右方へ移
動される。前記フォーマー３はシャフト６によって支持
される。

【００２１】この成形装置を用いて延伸を開始するに
は、中空加工物１をフォーマー３上に被せる作業が必要
である。この場合、例えば、中空加工物の端部の内面を
切削してこの作業を容易にすることができる。あるいは
中空加工物を加熱し融点以下で軟化させることでもこの
作業が容易になる。中空加工物１をフォーマー３上に被
せた後、この端部をダイ２のリップを通して突出させ、
これをクランプ５に固定して、延伸の準備が完了する。

【００２２】クランプ５としては、機械式、油圧式、空
気圧式等の中空加工物把持機構を用いることができる。
このクランプ５がワイヤ、チェーン、ラックピニオン等
に媒介されモーターウインチ等の引張装置によって移動
される。なお、キャタピラ式（「CATERPILLA」は登録商
標）のパイプ等引取機を用いて連続的に引張力を中空加
工物に加えることでも延伸を実施できる。

【００２３】延伸成形された管状体７を冷却する場合に
は、図１（ｂ）に示す如く、冷却水槽８をダイ２の出口
部に配置して管状体７を水冷する。この冷却水槽８は、
対向する１対の側面に、管状体７通過用の孔８Ａ，８Ｂ
が設けられ、この孔の周縁部にシール部材９が設けら
れ、図示しない冷却水導入口及び排出口が冷却水が循環
される水槽であり、管状体７は、この水槽８内を通過す
ることで水冷される。

【００２４】なお、この場合、冷却水槽８は、フォーマ
ー３上の中空加工物の一部を冷却できるような位置に設
けるのが好ましい。

【００２５】このような冷却槽８を設けて管状体を冷却
することにより、周方向の過剰延伸を防止して、外観、
物性を向上させることができる。

【００２６】中空加工物をその引張方向（長手方向ない
し軸方向）及び周方向（拡径方向）の双方に延伸するこ
とを特徴とする本発明を実施するには、最大横断面積が
該中空加工物の中空部の初期横断面積より大きなフォー
マーを用い、かつこのフォーマーを横断面が下流方向に
増大するように配置し、中空加工物を構成する結晶性熱
可塑性樹脂の加工温度での降伏歪み量よりも大きい歪み
を与えられる応力、すなわち降伏応力以上の応力を中空
加工物に作用させなければならない。実際には、ダイと
フォーマー間に形成される間隙の横断面積と加工温度、
および予備実験から得られる降伏応力の温度依存性から
所要の引張力が決定される。ただし、与える引張張力の
上限は中空加工物の破壊張力より小さくなければならな
い。

【００２７】本発明では、円錐状拡径部の下流部の半頂
角が上流部の半頂角よりも小さいフォーマーを用い、中
空加工物に、これを構成する結晶性熱可塑性樹脂の加工
温度での降伏歪み量の好ましくは２倍よりも大きい歪み
を引張方向および周方向の両方向に与えてネッキングを
起こさせて延伸し、得られる樹脂管状体の肉厚を中空加
工物の初期肉厚の２５％、好ましくは２０％より小さ
く、特に好ましくは５〜２０％とする。このためには、
加工温度、延伸速度およびダイとフォーマーの間隙の適
当な組み合わせを予備実験で決定する必要がある。加工
温度は、中空加工物を構成する結晶性熱可塑性樹脂の融
点より１０℃〜５０℃低い温度、望ましくは融点より１
０℃〜２０℃低い温度が適当である。

【００２８】本発明において使用する、円錐状拡径部の
下流部の半頂角が上流部の半頂角よりも小さいフォーマ
ーとしては、図３（ｂ）に示す如く、半頂角が段階的に
小さくなる（θ₁ ＜θ₂ ）フォーマー３Ａであっても良
く、図３（ａ）に示す如く、半頂角が連続的に小さくな
る（θ₁ ＜θ₂ ）フォーマー３Ｂであっても良い。半頂
角が段階的に小さくなる場合において、図３（ｂ）に示
す如く、２つの半頂角θ₁ ，θ₂ を有するものに限ら
ず、３段階以上で半頂角が小さくなるものであっても良
い。

【００２９】本発明において、フォーマー３Ａ，３Ｂの
上流側端部３ｂ近傍の半頂角θ₁ に対して、下流側端部
３ａ近傍の半頂角θ₂ は５°以上、特に１０〜２０°程
度小さいことが好ましく、これら半頂角θ₁ ，θ₂ はい
ずれも０°を超え３０°以下の範囲内であることが好ま
しい。

【００３０】本発明において、中空加工物が円筒形状の
場合の軸方向（引張方向）、および周方向の「変形歪み
量」は以下の式で計算される。すなわち、 ε_A ＝Ｌｐ／Ｌｉ−１ ε_H ＝（ＯＤｐ／ＯＤｉ＋ＩＤｐ／ＩＤｉ）／２ ただし、ε_A は軸方向の変形歪み量、Ｌｐは延伸体のマ
ーク間距離、Ｌｉは中空加工物の延伸前マーク間距離、
ε_H は周方向の変形歪み量、ＯＤｐは延伸体の外径、Ｏ
Ｄｉは中空加工物の延伸前外径、ＩＤｐは延伸体の内
径、ＩＤｉは中空加工物の延伸前内径である。

【００３１】本発明により製造された樹脂管状体は流体
輸送管、管状構造体、柱部材、あるいは輪切りにしてベ
ルト状部材として用いることができる。さらには、得ら
れた樹脂管状体をスリッティング、ローリングを経て板
材、シート部材、あるいはその優れたバリア性を利用し
た機能性膜としても使用することができる。

【００３２】

【実施例】以下、具体的な実施例及び比較例を以て本発
明をより詳細に説明する。

【００３３】実施例１ 結晶性を有するエチレンコポリマー（日本ポリケム社の
市販品「ノバテックＨＤ ＨＦ４１０」；密度：０．９
５５ｇ／ｃｍ³ 、ＭＦＲ：０．０６ｇ／１０分、融点：
１３５℃）を押出機を用いて円筒形状に溶融押出し、真
空式外径サイジング装置で外径６０ｍｍ、内径３０ｍ
ｍ、長さ１．７ｍの円筒型中空加工物１を製造した（中
空部初期断面積：７０７ｍｍ² ）。この中空加工物の一
端を長さ１５０ｍｍにわたって内径５０ｍｍに、さらに
半頂角約１５°で内径３０ｍｍまで連続的に減少するよ
うに機械加工をおこなった。

【００３４】加工した端部の内側に、半頂角１５°、最
大外径８５ｍｍの円錐を接続した治具を挿入して、該端
部から約５ｃｍ程度を１２０℃に加熱し、中空加工物の
加工をしていない他端面に力を加えて推進することによ
って、内径８５ｍｍ、長さ約１００ｍｍのノーズ（テー
パ状部分）を形成させた。

【００３５】このノーズから円錐治具を取りはずした
後、１２０℃に保持できる電熱機構を設けた図３（ｂ）
に示す形状の略円錐状フォーマー３Ａを挿入して、下流
側端部にテーパーの無いダイ２（内径６５ｍｍ）が設置
されたオーブン４中に入れ、前記ノーズを機械式クラン
プ５により把持し、このクランプ５をウインチに連結し
た。

【００３６】なお、用いたフォーマー３Ａは、外径４１
ｍｍの位置よりも上流側の半頂角θ₁ が２５°、下流側
の半頂角θ₂ が１５°の、最大外径８０ｍｍ（最大横断
面積：５０２７ｍｍ² ）のものである。

【００３７】この状態で、１２０℃の熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、延伸速度１０ｍｍ／分で中空加
工物１の未加工部がフォーマー３Ａの下流側端部に達す
るまで延伸して停止させた。更に、この状態でフォーマ
ー３Ａを上流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ
程度延伸させて停止させた。フォーマー３Ａの下流側端
部３ａがダイ２端部から３８ｍｍの位置（ダイ−フォー
マー間隙：２．８ｍｍ）になるまで、このフォーマー押
し込み作業を繰り返した。その後、ウインチの引張張力
をモニターしながら延伸速度１０ｍｍ／分で延伸を再開
し、張力が安定したのを確認後、延伸速度を５０ｍｍ／
分に上昇させて延伸した。張力は増加後漸次減少しなが
ら安定し、それに伴いネッキングが現れ、ネッキングポ
イントを通過した中空加工物が不透明から次第に半透明
に変化するのが観察された。この条件で中空加工物１の
すべてが延伸されて、外径７６．３ｍｍ、内径７２．３
ｍｍ、肉厚２．１ｍｍの半透明の延伸エチレンコポリマ
ー管（管状体７）を得た。

【００３８】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向２．３と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．８と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の引張試験により１２０℃の降伏歪みは０．１であり、
したがって変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいこ
とを確認した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の
初期肉厚の１４％であり、２５％より小さいことを確認
した。

【００３９】この管から、軸方向（引張方向）および円
周方向に幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの短冊を打ち抜
き、２３℃にて２４時間状態調節後、引張速度１０ｍｍ
／分の引張試験により引張弾性率を測定した。その結
果、軸方向の弾性率は３．４ＧＰａ、円周方向の弾性率
は３．１ＧＰａであった。比較のためこの材料を溶融プ
レス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性率を同様の方
法で測定したところ１．０ＧＰａであり、得られた延伸
管は軸方向と円周方向のいずれの方向にも強化された二
軸延伸体であることが確認された。

【００４０】同様の方法で取得した軸方向の試験片を８
０℃のオーブン中に１時間放置した。その後２３℃にて
２４時間状態調節後の弾性率を測定した。その結果、軸
方向弾性率の低下率は１５％と小さかった。

【００４１】実施例２ 実施例１で用いたと同様のエチレンコポリマーを押出機
を用いて円筒形状に溶融押出し、真空式外径サイジング
装置で外径６０ｍｍ、内径２５ｍｍ、長さ１．７ｍの円
筒型中空加工物１を製造した（中空部初期断面積：４９
１ｍｍ² ）。この中空加工物の一端を長さ１５０ｍｍに
わたって内径５０ｍｍに、さらに半頂角約１５°で内径
２５ｍｍまで連続的に減少するように機械加工をおこな
った。

【００４２】加工した端部の内側に、半頂角１５°、最
大外径８５ｍｍの円錐を接続した治具を挿入して、該端
部から約５ｃｍ程度を１２０℃に加熱し、中空加工物の
加工をしていない他端面に力を加えて推進することによ
って、内径８１ｍｍ、長さ約１００ｍｍのノーズを形成
させた。

【００４３】このノーズから円錐治具を取りはずした
後、実施例１で用いたと同様の形状の１２０℃に保持で
きる電熱機構を設けた略円錐状フォーマー３Ａを挿入し
て、下流側端部にテーパーの無いダイ２（内径６５ｍ
ｍ）が設置されたオーブン４中に入れ、ノーズを機械式
クランプ５により把持し、このクランプ５をウインチに
連結した。

【００４４】この状態で、１２０℃で熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、延伸速度１０ｍｍ／分で中空加
工物１の未加工部がフォーマー３Ａの下流側端部に達す
るまで延伸して停止させた。更に、この状態でフォーマ
ー３Ａを上流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ
程度延伸させて停止させた。フォーマー下流側端部３ａ
がダイ端部から３８ｍｍの位置（ダイ−フォーマー間
隙：２．８ｍｍ）になるまで、このフォーマー押し込み
作業を繰り返した。その後、ウインチの引張張力をモニ
ターしながら延伸速度１０ｍｍ／分で延伸を再開し、約
８００ｍｍ延伸して停止させた。ノーズをクランプから
はずし、長さ６００ｍｍ、幅約４００ｍｍ、深さ約４０
０ｍｍの冷却水槽８のシール部材９を取り付けた孔８
Ａ，８Ｂを通し、再度中空加工物をクランプし、水槽８
に約６℃の冷水を循環させ、冷水がフォーマー３Ａ上の
延伸体の一部を冷やせる位置に固定した。再び、ウイン
チの引張張力をモニターしながら延伸速度１０ｍｍ／分
で延伸を再開し、張力が安定したのを確認後、延伸速度
を５０ｍｍ／分に上昇させて延伸した。張力は増加後漸
次減少しながら安定し、それに伴いネッキングが現れ、
ネッキングポイントを通過した中空加工物が次第に不透
明から半透明へ変化するのが観察された。この条件で中
空加工物１の実質上すべてが延伸されて、外径８０．３
ｍｍ、内径７５．５ｍｍ、肉厚２．４ｍｍの半透明の延
伸エチレンコポリマー管を得た。

【００４５】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向２．０と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．８と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の１２０℃における降伏歪みは０．１であり、したがっ
て変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいことを確認
した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の１４％であり、２５％より小さいことを確認した。

【００４６】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定したところ、軸方向の弾性率は３．４Ｇ
Ｐａ、円周方向の弾性率は３．０ＧＰａであった。この
材料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性
率は１．０ＧＰａであり、得られた管は軸方向と円周方
向のいずれの方向にも強化された二軸延伸体であること
が確認された。

【００４７】また、実施例１と同様にして、加熱による
軸方向弾性率の低下率を求めたところ１５％と小さかっ
た。

【００４８】実施例３ 実施例１で用いたと同様のエチレンコポリマー円筒型中
空加工物１を、実施例１と同様の手順で加工した後、実
施例１と同様にノーズを形成し、同時にフォーマー３Ａ
の挿入を行った。その後、実施例２と同様の条件で冷却
水槽を通して延伸加工した。

【００４９】張力は増加後漸次減少しながら安定し、そ
れに伴いネッキングが現れ、ネッキングポイントを通過
した中空加工物が次第に不透明から半透明へ変化するの
が観察された。この条件で中空加工物１の実質上すべて
が延伸されて、外径８０．２ｍｍ、内径７５．４ｍｍ、
肉厚２．４ｍｍの半透明の延伸エチレンコポリマー管を
得た。

【００５０】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向２．２と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．９と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の１２０℃における降伏歪みは０．１であり、したがっ
て変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいことを確認
した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の１６％であり、２５％より小さいことを確認した。

【００５１】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定したところ、軸方向の弾性率は３．４Ｇ
Ｐａ、円周方向の弾性率は３．０ＧＰａであった。この
材料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性
率は１．０ＧＰａであり、得られた管は軸方向と円周方
向のいずれの方向にも強化された二軸延伸体であること
が確認された。

【００５２】また、実施例１と同様にして、加熱による
軸方向弾性率の低下率を求めたところ１５％と小さかっ
た。

【００５３】比較例１ 実施例１で用いたと同様のエチレンコポリマー製円筒型
中空加工物１を、実施例１と同様の手順で加工し、１３
０℃に保持できる電熱機構を設けた、図３（ａ）に示す
形状の半頂角θ＝１５°、最大外径６２ｍｍ（最大横断
面積：３０１９ｍｍ² ）の円錐状フォーマーを挿入し
て、実施例１と同様にして下流側端部にテーパーの無い
ダイ（内径６５ｍｍ）が設置されたオーブン中に入れ、
ノーズを機械式クランプにより把持し、このクランプを
ウインチに連結した。

【００５４】この状態で、１３０℃の熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、延伸速度１０ｍｍ／分で中空加
工物の未加工部がフォーマーの下流側端部に達するまで
延伸して停止させた。更に、この状態でフォーマーを上
流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ程度延伸さ
せて停止させた。フォーマー下流側端部がダイ端部から
１５ｍｍの位置（ダイ−フォーマー間隙：５．５ｍｍ）
になるまで、このフォーマー押し込み作業を繰り返し
た。その後、ウインチの引張張力をモニターしながら延
伸速度５ｍｍ／分で延伸した。この条件ではネッキング
現象が現れず、管の色も不透明なままであった。この条
件で中空加工物１の実質上すべてが延伸されて、外径５
８．２ｍｍ、内径４８．０ｍｍ、肉厚５．１ｍｍの不透
明白色の延伸エチレンコポリマー管を得た。

【００５５】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向１．１と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．３と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の１３０℃における降伏歪みは０．１であり、したがっ
て変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいことを確認
した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の３４％であり、２５％より大きいことを確認した。

【００５６】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定ところ、軸方向の弾性率は１．３ＧＰ
ａ、円周方向の弾性率は１．１ＧＰａであった。この材
料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性率
は１．０ＧＰａであり、得られた管は軸方向と円周方向
のいずれの方向にもわずかに強化された二軸延伸体であ
ることが確認された。

【００５７】また、実施例１と同様にして加熱による軸
方向の弾性率の低下を調べたところ、弾性率は１．１Ｇ
Ｐａとなり、延伸の効果はほとんど失われていた。

【００５８】実施例４ 実施例１において、図３（ｃ）に示す如く、上流側端部
の半頂角θ₁ が２５°、下流側端部の半頂角θ₂ が５°
の、半頂角が下流方向に連続的に減少する、最大外径８
０ｍｍ（最大横断面積：５０２７ｍｍ² ）のフォーマー
を用い、フォーマー下流側端部をダイ端部から４５ｍｍ
の位置（ダイ−フォーマー間隙：２．８ｍｍ）としたこ
と以外は同様にして延伸を行った。

【００５９】延伸によりネッキングが現れ、ネッキング
ポイントを通過した中空加工物が次第に不透明から半透
明へ変化するのが観察された。この条件で中空加工物１
の実質上すべてが延伸されて、外径７７．０ｍｍ、内径
７２．６ｍｍ、肉厚２．２ｍｍの半透明の延伸エチレン
コポリマー管を得た。

【００６０】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向２．４と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．８と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の１２０℃における降伏歪みは０．１であり、したがっ
て変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいことを確認
した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の１６％であり、２５％より小さいことを確認した。

【００６１】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定したところ、軸方向の弾性率は３．６Ｇ
Ｐａ、円周方向の弾性率は２．８ＧＰａであった。この
材料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性
率は１．０ＧＰａであり、得られた管は軸方向と円周方
向のいずれの方向にも強化された二軸延伸体であること
が確認された。

【００６２】また、実施例１と同様にして、加熱による
軸方向弾性率の低下率を求めたところ１６％と小さかっ
た。

【００６３】比較例２ 実施例１で用いたと同様のエチレンコポリマー製円筒型
中空加工物１の一端を長さ２００ｍｍにわたって内径５
５ｍｍに、さらに半頂角約１５°で内径３０ｍｍまで連
続的に減少するように機械加工をおこなった。

【００６４】加工した端部の内側に、半頂角１５°、最
大外径７０ｍｍの円錐を接続した治具を挿入して、該端
部から約５ｃｍ程度を１２０℃に加熱し、中空加工物の
加工をしていない他端面に力を加えて推進することによ
って、内径６５ｍｍ、長さ約１００ｍｍのノーズ（テー
パ状部分）を形成させた。

【００６５】このノーズから円錐治具を取りはずした
後、１２０℃に保持できる電熱機構を設けた、図３
（ａ）に示す形状の半頂角２５°、最大外径６２ｍｍ
（最大横断面積：３０１９ｍｍ² ）の円錐状フォーマー
３を挿入して、下流側端部にテーパーの無いダイ２（内
径６５ｍｍ）が設置されたオーブン４中に入れ、前記ノ
ーズを機械式クランプ５により把持し、このクランプ５
をウインチに連結した。

【００６６】この状態で、１２０℃の熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、延伸速度１０ｍｍ／分で中空加
工物１の未加工部がフォーマー３の下流側端部に達する
まで延伸して停止させた。更に、この状態でフォーマー
３を上流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ程度
延伸させて停止させた。フォーマー３の下流側端部３ａ
がダイ２端部から３ｍｍの位置（ダイ−フォーマー間
隙：２．８ｍｍ）になるまで、このフォーマー押し込み
作業を繰り返した。その後、ウインチの引張張力をモニ
ターしながら延伸速度１０ｍｍ／分で延伸を再開し、張
力が安定したのを確認後、延伸速度を５０ｍｍ／分に上
昇させて延伸した。張力は増加後漸次減少しながら安定
し、それに伴いネッキングが現れ、中空加工物が不透明
から次第に半透明に変化するのが観察された。この条件
で中空加工物１のすべてが延伸されて、外径５６．８ｍ
ｍ、内径５３．４ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの半透明で光沢
のある延伸エチレンコポリマー管（管状体７）を得た。

【００６７】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向４．３と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．４と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の引張試験により１２０℃の降伏歪みは０．１であり、
したがって変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいこ
とを確認した。

【００６８】得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の１１％であり、肉厚が若干小さくなった。

【００６９】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定したところ、軸方向の弾性率は４．１Ｇ
Ｐａ、円周方向の弾性率は２．７ＧＰａであり、周方向
の弾性率が若干劣るものであった。

【００７０】なお、実施例１と同様にして、加熱による
軸方向弾性率の低下率を求めたところ、１２％と小さか
った。

【００７１】上記実施例１〜４及び比較例１，２の引張
弾性率及び加熱による弾性率の低下の測定結果及び得ら
れた管の外観の観察結果を、用いたフォーマーの半頂角
及び中空加工物の初期肉厚に対する得られた管の肉厚の
割合と共に、表１に示した。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂管状
体の製造方法によれば、引張弾性率、とりわけ周方向の
引張弾性率が著しく高く、また、樹脂管状体を構成する
熱可塑性樹脂の融点より数１０℃低く、ガラス転移温度
以上の温度条件に長時間保持したときの弾性率の低下が
きわめて小さい、物性及び寸法の安定性に優れ、外観が
良好な樹脂管状体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好適な延伸成形装置を示す模式
的な側面断面図である。

【図２】従来例で採用された延伸成形装置を示す模式的
な側面断面図である。

【図３】フォーマーの縦断面図であって、図３（ａ）は
従来のフォーマーを示し、図３（ｂ），（ｃ）は本発明
に係るフォーマーを示す。

【符号の説明】 １，１１ 中空加工物 ２，１２ ダイ ３，３Ａ，３Ｂ，１３ フォーマー ４ オーブン ５ クランプ ６ シャフト ７，１７ 管状体 ８ 冷却水槽 ９ シール部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 延伸可能な結晶性熱可塑性樹脂からなる
   中空加工物をダイの入口側から供給し、該中空加工物の
   内部に配設した略円錐状フォーマーを通してダイの出口
   側へ送られた中空加工物に、該中空加工物に引張破壊を
   生じさせるには不十分であるが、固相で延伸変形させる
   には十分な引張応力を加えることにより、該中空加工物
   を延伸変形して得られる樹脂管状体をダイの出口側から
   回収する工程を含む、樹脂管状体の製造方法であって、 前記フォーマーの最大横断面積が該中空加工物の中空部
   の初期横断面積より大きく、該フォーマーは横断面が下
   流方向に増大するように配置されている樹脂管状体の製
   造方法において、 該フォーマーは、円錐状拡径部の下流部の半頂角が上流
   部の該半頂角よりも小さく、 該中空加工物に該結晶性熱可塑性樹脂の加工温度におけ
   る降伏歪み量よりも大きく破断歪み量よりも小さな歪み
   を前記引張方向および周方向の両方向に与えてネッキン
   グを起こさせて該中空加工物を延伸し、 得られる樹脂管状体の肉厚を該中空加工物の初期肉厚の
   ２５％より小さくすることを特徴とする樹脂管状体の製
   造方法。