JPH1142692A - 断熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管の外面に発泡プラスチックの断熱層とその
外側にプラスチックの保護被膜を有する断熱管を製造す
るに際して、押出成形被覆法を用いて、断熱層表面に外
観性状及び水密性の良好なプラスチック被膜を効率よく
形成する方法を提供する。 【解決手段】 環状のノズルを有するクロスヘッドダイ
と、これに隣接してプラスチック被膜の冷却と筒状体表
面への押圧を同時に行なう加圧冷却装置とを配し、溶融
状態で押し出された筒状のプラスチック膜を、加圧冷却
装置内で外周から冷却しつつ前記筒状体の断熱層表面に
圧着する。さらに前記加圧冷却装置として、内面に冷却
水供給孔を有するフォーマー又は加圧水槽を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管の外周に発泡プ
ラスチックの断熱層とその外側にプラスチックの保護被
膜を有する断熱管の製造方法に関し、とくに押出成形被
覆法を用いて、外観性状と水密性の良好なプラスチック
被膜を有する断熱管を効率よく製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱水、スチーム、冷媒等の輸送用配管に
用いられる断熱管の断熱材として、近年発泡ポリウレタ
ンや発泡ポリエチレン等のプラスチック発泡体が多用さ
れるようになってきた。プラスチック発泡体は強度が低
くかつ水が侵入し易いため、その外表面に保護被膜を形
成する必要があり、被膜の材料として耐食性と成形性の
優れたプラスチックが用いられることが多い。

【０００３】このようなプラスチックの発泡層と保護被
膜を有する断熱管を製造する方法として、 管の外面に発泡プラスチックの断熱層を有する筒状体
を予め作成し、これにプラスチックシートを巻き付けて
保護被膜とする方法 保護被膜となるプラスチックの鞘管を作成し、その内
側に管本体を同心円状に配して、管本体と鞘管の間隔に
発泡プラスチックの原液を注入して発泡させ、断熱層を
形成させる方法等がある。

【０００４】上記のの方法は配管現場でも施工できる
という利点があるが、保護被膜の端縁同士或いは保護被
膜と断熱層表面との接着に難があり、水密性や耐久性が
問題となる。またの方法は、製造工程が複雑でありか
つ鞘管の製造コストが大きく経済的でない。

【０００５】一方断熱管の連続成形法として、特開昭６
２−７３９２７号公報に、ウレタン原液を付着させたテ
ープを、付着面が外側になるように管本体の外側に螺旋
状に巻き付け、さらに発泡固化しつつあるウレタンフォ
ームの外周面に保護層となるテープを螺旋状に巻き付け
る方法が開示されている。しかしこの方法では、発泡倍
率が大きくかつ均一厚の発泡層を形成することが難し
く、その断熱性能に問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来から、金属管の外
周面にプラスチックフィルムを連続的に被覆する方法と
して、溶融プラスチックの押出成形被覆法がある。

【０００７】押出成形被覆法には、環状のノズルを有す
るクロスヘッドダイを用いて成形した筒状のプラスチッ
クフィルムを金属管の外周に被覆する丸ダイ法と、スリ
ットノズルを有するＴダイを用いて成形した帯状のプラ
スチックフィルムを金属管の外周にスパイラル状に巻き
付けて被覆するＴダイ法がある。丸ダイ法は小径管の被
覆に適し、Ｔダイ法は比較的大径の管の被覆に適する。

【０００８】押出成形被覆法は、溶融状態のプラスチッ
ク被膜が管外面に付着した後冷却固化するため管と被膜
との密着性が良く、かつ生産性の高い優れたプラスチッ
ク被膜の形成方法である。

【０００９】しかし、この方法を外面に発泡プラスチッ
クの断熱層を有する筒状体に適用しようとすると、以下
の問題がある。 断熱層の熱伝導度が小さいため、プラスチック被膜の
冷却固化に長時間を要し、このためプラスチック被膜の
厚みが不均一になったり、皺が発生したりする。 プラスチック被膜が固化するまでに断熱層の表面の温
度が上昇し、内部に閉じ込められている空気が熱膨張し
て、被膜にふくれが生じたり、被膜の厚みが不均一にな
ったりする。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決して、押出成
形被覆法で断熱層の上に性状良好なプラスチック被膜を
形成することを可能にするもので、とくに丸ダイ法の場
合についての解決手段を提供しようとするものである。

【００１１】すなわち本発明は、管の外面に発泡プラス
チックの断熱層を有する筒状体の外周に、環状のノズル
を有するクロスヘッドダイから押出成形された筒状のプ
ラスチック膜を被覆して保護被膜を形成するに際し、該
プラスチック被膜と断熱層間の密着性が良くかつ外観性
状の良好なプラスチック被膜を形成しうる方法を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の要旨は、 (１)管の外面に発泡プラスチックの断熱層とその外側に
プラスチック被膜を有する断熱管を製造するに際して、
環状のノズルを有するクロスヘッドダイと、これに隣接
してプラスチック被膜の冷却と筒状体表面への押圧を同
時に行なう加圧冷却装置とを配し、前記クロスヘッドダ
イから溶融状態で押し出された筒状のプラスチック膜を
管の外面に発泡プラスチックの断熱層を有する筒状体の
外周に被覆し、次いで前記加圧冷却装置により該プラス
チック被膜をその外周から冷却しつつ前記筒状体の断熱
層表面に圧着することを特徴とする断熱管の製造方法。

【００１３】(２)前記加圧冷却装置として、その内部形
状が前記筒状体の外径と略同径の円筒形であって、その
内面に周方向に一様に配された冷却水供給孔を有するフ
ォーマーを用い、前記クロスヘッドダイから溶融状態で
押し出された筒状のプラスチック膜を前記筒状体の外周
に被覆し、次いでこの筒状体を前記フォーマー内を通過
させて、該プラスチック被膜を水冷しつつ前記筒状体の
断熱層表面に圧着することを特徴とする前項(１)記載の
断熱管の製造方法。

【００１４】(３)前記加圧冷却装置として、略水平に対
向して円形の導入口と排出口を有し、導入口のゴムシー
ル部から水を適量漏洩させることにより冷却する加圧水
槽を用い、前記クロスヘッドダイから溶融状態で押し出
された筒状のプラスチック膜を前記筒状体の外周に被覆
し、次いでこの筒状体を前記加圧水槽内を通過させて、
該プラスチック被膜を水冷しつつ前記筒状体の断熱層表
面に圧着することを特徴とする前項(１)記載の断熱管の
製造方法。

【００１５】(４)前記加圧水槽の導入口及び排出口にお
ける水圧を、絶対圧で１．２〜２．０×１０²ｋＰａと
することを特徴とする前項(３)記載の断熱管の製造方
法。

【００１６】(５)前記加圧水槽の導入口及び排出口に、
その口径が前記プラスチック膜を被覆した筒状体の外径
と略同径の弾性ゴムリングを着脱可能に取付けることを
特徴とする前項(３)又は(４)記載の断熱管の製造方法で
ある。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の断熱管の製造方法は、丸
ダイによる押出成形被覆法を用いて、外側に発泡プラス
チックの断熱層を有する筒状体の表面をプラスチック膜
で被覆するに際して、クロスヘッドダイに隣接して加圧
冷却装置を配し、溶融状態のプラスチック被膜をその外
周から冷却しつつ、筒状体表面に圧着することを特徴と
する。

【００１８】これにより、プラスチック被膜の外表面の
温度が下がりその変形抵抗がある程度以上になった状態
で押圧して、被膜に皺やふくれが生じたり、その厚みが
不均一になったりするのを防止することができる。ま
た、被膜の内面が半ば溶融した状態で押圧力を加えるか
ら、筒状体との密着性の良い被膜が形成される。

【００１９】加圧冷却装置は、プラスチック被膜の冷却
と筒状体表面への圧着を同時に行ないうるものでなけれ
ばならない。また本発明の目的からは、冷却速度の大き
い冷却方法、例えば水冷によるのが望ましく、かつ被膜
を周方向に一様に冷却できる方法であることが望まし
い。

【００２０】図１は、本発明の実施形態の一例を示す説
明図である。管１の外面に発泡プラスチックの断熱層２
を有する筒状体３の外周に、押出成形被覆法でプラスチ
ック被膜４を形成するに際して、環状のノズルを有する
クロスヘッドダイ５と、これに隣接して加圧冷却装置と
してフォーマー６を配する。

【００２１】クロスヘッドダイ５から溶融状態で押出さ
れた筒状のプラスチック膜４を筒状体３の外周に被覆
し、被覆後の筒状体をフォーマー６を通過させる。フォ
ーマー６はその内部形状が筒状体３の外径と略同径の円
筒形であって、その内面に周方向に一様に配された冷却
水供給孔７を有する。

【００２２】冷却水供給孔７から供給された水により、
プラスチック被膜４はその外周から冷却され、ある程度
の変形抵抗を有するようになる。同時にプラスチック被
膜４は冷却水により加圧されて筒状体３の表面に密着す
る。これによりプラスチック被膜４に皺が生じたり、厚
みが不均一になったりすることを防止でき、かつ断熱層
２との密着性の良い被膜が形成される。

【００２３】冷却水供給孔７は、被膜４をその周方向に
一様に冷却できるものであればよく、例えば、複数の円
形のノズル孔を周方向に等間隔に配してもよい。或い
は、周方向にその幅が一様なスリット状のノズル孔によ
ってもよい。また、冷却水供給孔７をフォーマー６の長
手方向に複数列設けることも、冷却能力と押圧力を高め
る上で有効である。

【００２４】図２は、本発明の実施形態の他の例を示す
説明図である。筒状体３の外周に、押出成形被覆法によ
りプラスチック被膜４を形成するに際して、クロスヘッ
ドダイ５に隣接して、加圧冷却装置として加圧水槽８を
配設する。

【００２５】加圧水槽８は、略水平に対向して円形の導
入口９と排出口１０を有する。導入口９の口径は、その
ゴムシール部１１から水を適量漏出させるため、プラス
チック膜４を被覆した筒状体３（以下、被覆後の筒状体
という）の外径とほぼ同じか僅かに大きくする。また排
出口１０の口径も、加圧水の流出量を一定の範囲内にす
るために、これと同様にする。

【００２６】クロスヘッドダイ５から溶融状態で押出さ
れた筒状のプラスチック膜４を筒状体３の外周に被覆
し、被覆後の筒状体を導入口９から加圧水槽８内に導入
する。この際、ゴムシール部１１から漏出する水によ
り、プラスチック被膜４はその外周から冷却され、ある
程度の変形抵抗を有するようになる。これによりプラス
チック被膜４に皺が生じたり、厚みが不均一になったり
することを防止できる。

【００２７】次いで、加圧水槽８内でプラスチック被膜
４を水冷しつつ、水圧により断熱層２の表面に圧着す
る。プラスチック被膜４の内面は外面より温度が高く半
ば溶融状態であるから、ある程度の成形性と接着性を有
し、水圧により押圧されて断熱層２と密着する。また、
加圧水槽８内で被覆後の筒状体３は急速に冷却されるか
ら、断熱層２内の空気の熱膨張によるプラスチック被膜
４のふくれや、被膜４と断熱層２の剥離を防止すること
ができる。

【００２８】本発明において、管１は熱媒、冷媒の輸送
管であり、鋼管、銅管、プラスチック管やプラスチック
被覆鋼管等からなる。発泡プラスチックの断熱層２は、
ウレタンフォーム、発泡ポリオレフィン、発泡ポリスチ
レン等の各種のプラスチック発泡体のいずれであっても
よい。プラスチック発泡体の発泡倍率はとくに限定され
ないが、十分な断熱性能を確保するために２０倍程度以
上であることが望ましい。

【００２９】また表面の保護被膜を形成するプラスチッ
クの材料としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等
のオレフィン系樹脂、塩化ビニル、ナイロン等の各種の
熱可塑性樹脂を用いることができるが、価格と強度の面
からポリエチレンが好適である。保護被膜の厚みは通常
１〜５ｍｍ程度である。

【００３０】本発明において、筒状体３は管１の外面に
発泡プラスチックの断熱層２が予め形成されたものを用
いる。筒状体３を製作する方法は、例えば、筒状又はこ
れを縦割したプラスチック発泡体を予めモールドで製作
し、これを管の外周に接着するような方法によればよ
い。或いは、発泡プラスチックの原液を管の外周に塗布
し、これを自由発泡させた後筒状に成形するような方法
によってもよい。

【００３１】本発明において、加圧水槽８の導入口９及
び排出口１０における水圧は、１．２〜２．０×１０²
ｋＰａ（絶対圧）の範囲内であることが望ましい。その
理由は、この水圧が１．２×１０²ｋＰａより小さい
と、プラスチック被膜４を押圧する力が不足して、断熱
層２と被膜４との密着性が十分でない場合が生ずるため
である。

【００３２】また、この水圧を２．０×１０²ｋＰａよ
り高くしても、断熱層と被膜との密着性はそれ以上改善
されず、逆に導入口及び押出口からの加圧水の噴出量が
多くなって、ポンプ動力が大きくなると共に作業がしに
くくなるためである。

【００３３】図３は、加圧水槽の導入口又は排出口の構
造の例を示す断面概要図である。加圧水槽８の側壁１２
には弾性ゴムリング１３が着脱可能に取付られている。
弾性ゴムリング１３の口径は被覆後の筒状体１４の外径
と略同径とする。

【００３４】弾性ゴムリング１３を着脱可能に取付ける
理由は、外径の異なる筒状体に対応して、口径の異なる
多数の弾性ゴムリングを準備してこれを簡便に交換する
ためである。着脱可能に取付ける方法は、例えば押えボ
ルトで固定するような方法によればよい。

【００３５】弾性ゴムリング１３の内面と筒状体１４の
すき間から漏出した水を補給するには、図２に示すよう
にポンプ１５と流量調節弁１６を配設し、加圧水槽の圧
力計１７の指示圧力がほぼ一定になるように、補給水量
を調節すればよい。また加圧水槽の圧力が高く、このす
き間からの漏水が噴流となるような場合には、図３に示
すように噴流の前方に環状の衝突板１８を配して遮断す
ればよい。

【００３６】以上に詳述した本発明の方法により、外面
に熱伝導度の小さい断熱層を有する筒状体に対しても、
丸ダイによる押出成形被覆法で、密着性と外観性状の良
好なプラスチック被覆を形成することが可能になった。

【００３７】

【実施例】プラスチック被覆鋼管の外面に発泡ポリウレ
タンの断熱層とその外周にポリエチレンの保護被膜を有
する埋設用断熱管を製造するに際し、本発明の方法を実
施した。

【００３８】プラスチック被覆鋼管の外径は１５０ｍｍ
で、発泡ポリウレタンの断熱層の厚みは約５０ｍｍ、そ
の発泡倍率は２０〜３０倍であった。ポリウレタンの発
泡体は予めモールドで半割の筒状に成形し、これをプラ
スチック被覆鋼管の外面に貼り付けて筒状体を作成し
た。また、ポリウレタンン発泡体相互の継目部にはシー
ル材を充填した。

【００３９】このように作成した筒状体の外周に、丸ダ
イによる押出成形被覆法でポリエチレンを被覆するに際
して、本発明の方法を適用した。すなわち図２及び図３
に示したような装置を用い、クロスヘッドダイから溶融
状態で押出された筒状のポリエチレン膜を、前記の筒状
体の外周に被覆した。押出し時のポリエチレンの温度は
２００〜２５０℃であった。

【００４０】次いで、ポリエチレン膜を被覆した筒状体
を加圧水槽内を通過させて、被膜の冷却と水圧による圧
着を行った。加圧水槽は径約０．５ｍ、長さ０．５ｍの
横型の円筒形のもので、両側壁に図３に示したような弾
性ゴムリングと、その前方に軟質ゴム製の環状の衝突板
を配設した。衝突板で受け止めた水は、貯水槽に導入し
て循環使用した。

【００４１】ポリエチレンフィルムの厚みは２ｍｍで、
これを被覆した筒状体の外径は約２５４ｍｍであり、弾
性ゴムリングの口径はこれより僅かに大きくした。加圧
水槽の圧力計の指示圧が１．３〜１．５×１０²ｋＰａ
になるように、水圧を調整した。

【００４２】１本の筒状体の長さは５．５ｍであるが、
本実施例においては多数の筒状体に連続して押出成形被
覆しうるように、被覆中の筒状体の後端に、次の筒状体
の前端を仮接続しつつ被覆をおこなった。仮接続は、管
内面に嵌合する筒状の接続治具により接続する方法によ
った。

【００４３】筒状体の移動速度は約５ｍ／minで、１本
の筒状体の被覆に要する時間は約１．１分であった。こ
のようにして筒状体の外周に形成されたポリエチレン被
膜は、ふくれや皺が無く、外観性状は良好であった。ま
た被膜の断面を切断して調査した結果、断熱層との密着
性が良くかつ被膜の厚みも均一であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、管の外周に発泡プラスチ
ックの断熱層とその表面にプラスチック保護被膜を有す
る断熱管の製造するに際して、丸ダイによる押出成形被
覆法を用いて、発泡プラスチックの断熱層の表面に性状
良好なプラスチック被膜を効率よく形成することが可能
になった。

【００４５】本発明の方法によって形成されたプラスチ
ック被膜は、継目がなく被膜と断熱層表面との密着性が
よいため、水密性と耐久性に優れた断熱管を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す説明図。

【図２】本発明の実施形態の他の例を示す説明図。

【図３】加圧水槽の導入口又は排出口の構造の例を示す
断面概要図。

【符号の説明】

１ 管 ２ 断熱層 ３ 筒状体 ４ プラスチック被膜又はプラスチック膜 ５ クロスヘッドダイ ６ フォーマー ７ 冷却水供給孔 ８ 加圧水槽 ９ 導入口 １０ 排出口 １１ ゴムシール部 １２ 加圧水槽の側壁 １３ 弾性ゴムリング １４ 被覆後の筒状体 １５ ポンプ １６ 流量調節弁 １７ 圧力計 １８ 衝突板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｌ 9:00 23:00 (72)発明者 吉田 耕太郎 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 熊代 寿夫 東京都千代田区岩本町二丁目11番９号 日 鉄防蝕株式会社内 (72)発明者 遠藤 正広 群馬県邑楽郡大泉町大字吉田944番地 日 鉄防蝕株式会社大泉工場内 (72)発明者 安西 孝 山口県光市浅江６丁目18番20号 日鉄防蝕 株式会社光工場内 (72)発明者 久保 一郎 山口県光市浅江６丁目18番20号 日鉄防蝕 株式会社光工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の外面に発泡プラスチックの断熱層と
   その外側にプラスチック被膜を有する断熱管を製造する
   に際して、環状のノズルを有するクロスヘッドダイと、
   これに隣接してプラスチック被膜の冷却と筒状体表面へ
   の押圧を同時に行なう加圧冷却装置とを配し、前記クロ
   スヘッドダイから溶融状態で押し出された筒状のプラス
   チック膜を管の外面に発泡プラスチックの断熱層を有す
   る筒状体の外周に被覆し、次いで前記加圧冷却装置によ
   り該プラスチック被膜をその外周から冷却しつつ前記筒
   状体の断熱層表面に圧着することを特徴とする断熱管の
   製造方法。
2. 【請求項２】 前記加圧冷却装置として、その内部形状
   が前記筒状体の外径と略同径の円筒形であって、その内
   面に周方向に一様に配された冷却水供給孔を有するフォ
   ーマーを用い、前記クロスヘッドダイから溶融状態で押
   し出された筒状のプラスチック膜を前記筒状体の外周に
   被覆し、次いでこの筒状体を前記フォーマー内を通過さ
   せて、該プラスチック被膜を水冷しつつ前記筒状体の断
   熱層表面に圧着することを特徴とする請求項１記載の断
   熱管の製造方法。
3. 【請求項３】 前記加圧冷却装置として、略水平に対向
   して円形の導入口と排出口を有し、導入口のゴムシール
   部から水を適量漏洩させることにより冷却する加圧水槽
   を用い、前記クロスヘッドダイから溶融状態で押し出さ
   れた筒状のプラスチック膜を前記筒状体の外周に被覆
   し、次いでこの筒状体を前記加圧水槽内を通過させて、
   該プラスチック被膜を水冷しつつ前記筒状体の断熱層表
   面に圧着することを特徴とする請求項１記載の断熱管の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記加圧水槽の導入口及び排出口におけ
   る水圧を、絶対圧で１．２〜２．０×１０²ｋＰａとす
   ることを特徴とする請求項３記載の断熱管の製造方法。
5. 【請求項５】 前記加圧水槽の導入口及び排出口に、そ
   の口径が前記プラスチック膜を被覆した筒状体の外径と
   略同径の弾性ゴムリングを着脱可能に取付けることを特
   徴とする請求項３又は４記載の断熱管の製造方法。