JPH1144394A - 断熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、発泡プラスチックの断熱層の表面に外観性状
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】 Ｔダイ法によりスリットノズルから溶融
状態で押出された帯状のプラスチック膜を冷却ローラー
上で冷却してその温度を該プラスチック材料の軟化点温
度より高い所定の温度とした後、発泡プラスチックの断
熱層の外周に押圧力を付与しつつスパイラル状に巻き付
ける。また、巻き付け前のプラスチック膜の表面温度
を、該プラスチック材料の軟化点温度より６０〜１２０
℃高くする。さらに、この温度制御を冷却ローラーの温
度を調節することによって行なう。

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表面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。

【０００３】プラスチック発泡体は強度が小さくかつ水
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。

【０００４】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。

【０００５】上記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。

【０００６】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。

【０００７】

【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。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、スリット状のノズルを
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。

【０００８】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。またＴダイ法は、押
出成形するプラスチックフイルムの厚みに対する自由度
が、丸ダイ法より大きい。

【０００９】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、またＴダイ法では被膜の端縁同士を
接着することも容易であり、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。

【００１０】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その厚みが不均一になった
りする。

【００１１】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Ｔ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。

【００１２】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、Ｔダイによる
押出成形被覆法を用いて、帯状のプラスチック膜をスパ
イラル状に巻き付け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及びプラスチック被膜の端縁
同士の密着性が良く、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。

【００１３】

【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、
Ｔダイ法によりスリットノズルから溶融状態で押出され
た帯状のプラスチック膜を冷却ローラー上で冷却してそ
の温度を該プラスチック材料の軟化点温度より高い所定
の温度とした後、該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押圧力を付
与しつつスパイラル状に巻き付けることを特徴とする断
熱管の製造方法である。

【００１４】また、(２)前記筒状体に巻き付ける前のプ
ラスチック膜の表面温度を、該プラスチック材料の軟化
点温度より６０〜１２０℃高くすることを特徴とする前
項(１)記載の断熱管の製造方法である。

【００１５】さらに、(３)前記冷却ローラーの温度を調
節する手段と該冷却ローラーで冷却した後のプラスチッ
ク膜の温度を計測する手段を備え、前記冷却ローラーの
温度を調節することによって、筒状体に巻き付ける前の
プラスチック膜の温度を制御することを特徴とする前項
(１)又は(２)記載の断熱管の製造方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を例示
した説明図である。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の表面をプラスチックで被覆す
るに際して、Ｔダイ４から押出された溶融状態のプラス
チック膜５を冷却ローラー６上で所定の温度まで冷却
し、このプラスチック膜５を筒状体３の外周に、押圧力
を付与しつつスパイラル状に巻き付ける。

【００１７】スパイラル状に巻き付けるに際して、図１
に示すように筒状体３を台車７に載置し、筒状体３を回
転ローラー８で矢印Ａ方向に回転させつつ台車７を所定
の速度で矢印Ｂ方向に移動させれば、一定の位置で巻き
付けを行うことができる。

【００１８】また、プラスチック膜５を筒状体３の外周
に巻き付けるに際して、垂線方向の押圧力を付与する方
法としては、図１に示すように巻き付け点付近に押えロ
ーラー９を配置する方法が一般的である。ただし必ずし
もこれに限らず、例えば回転しない押え治具やノズルか
ら噴出した流体の慣性力によって押圧してもよい。

【００１９】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成
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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】本発明の断熱管の製造方法は、Ｔダイによ
る押出成形被覆法でプラスチック被膜を形成するに際し
て、ノズルから押出された溶融状態のプラスチック膜を
直ちに表面に断熱層を有する筒状体に巻き付けるのでな
く、冷却ローラー上で冷却及び成形を行ない、その変形
抵抗がある程度以上の大きさになった後、押圧力を付与
しつつ筒状体に巻き付けることを特徴とする。

【００２３】図２は、本発明の方法の効果を説明するた
めの概念図である。図２(ａ)は溶融状態のプラスチック
膜を直ちに筒状体に巻き付けた場合を示し、図２(ｂ)は
本発明の方法により冷却ローラー上で冷却した後巻き付
けた場合を示す。

【００２４】図２(ａ)の場合には、筒状体３の表面に付
着したプラスチック膜５は、断熱層２の熱伝導度が小さ
いため、その固化に一定の時間を要し、この間押えロー
ラー等で押圧することができない。プラスチック膜５が
固化するまでの間に、断熱層２の表面の開孔した空孔内
の空気が膨張して、図に示すようにプラスチック被膜に
ふくれを生じたり、被膜の厚みが不均一になったりす
る。

【００２５】これに対して図２(ｂ)の本発明の方法によ
れば、冷却ローラー上で冷却されたプラスチック膜５
は、ある程度以上の変形抵抗を有するから押えローラー
９で筒状体３の表面に押圧することができる。押えロー
ラー９は複数であってもよく、またスプレーノズル１０
から注水して冷却することも可能であり、プラスチック
被膜５のふくれや厚みの不均一を防止することができ
る。

【００２６】さらに、巻き付け前のプラスチック膜５の
温度はその軟化点より高いから、ある程度の成形性と接
着性を有する。したがって押えローラー９で押圧するこ
とにより、プラスチック被膜は断熱層表面に密着する。
またスパイラル状に巻き付ける際に、通常は帯状のプラ
スチック被膜の巾方向の端縁部をオーバーラップさせる
ので、この端縁同士が密着して水密性の良いプラスチッ
ク被膜が形成される。

【００２７】本発明の目的は、筒状体に巻き付ける際の
プラスチック膜の温度を制御して、被膜のふくれや厚み
の不均一を防止すると同時に、これが成形性と接着性を
有する状態で押圧力を付与して水密性の良い保護被膜を
形成させることにある。したがって、冷却ローラー６で
冷却した後、筒状体に巻き付ける前のプラスチック膜５
の温度を所定の範囲内に制御することが重要である。

【００２８】本発明者らの知見によれば、筒状体に巻き
付ける前のプラスチック膜の表面温度が、該プラスチッ
ク材料の軟化点温度Ｔより６０〜１２０℃高い範囲内で
あることが望ましい。

【００２９】表面温度がＴ＋１２０℃より高いと、巻き
付け時のフィルムの変形抵抗が小さ過ぎて、押圧力を付
与した際に延伸したり厚みが不均一になったりする。ま
た表面温度がＴ＋６０℃より低いと、被膜の成形性や接
着性が不十分で押えローラー等で押圧しても水密性の良
い被膜が形成されない。

【００３０】また、巻き付け時のプラスチック膜の表面
温度は、さらに好ましくはＴより７０〜９０℃高い範囲
内であり、この範囲内ではより確実に外観性状と水密性
の良好な被膜を形成させることができる。なお、プラス
チック膜の平均温度はその表面温度より高いが、巻き付
け前の表面温度を上記のように制御すればよい。

【００３１】請求項３記載の本発明は、巻き付け前のプ
ラスチック膜の温度を制御する方法を提供するものであ
って、冷却ローラーの温度を調節する手段と該冷却ロー
ラーで冷却した後のプラスチック膜の温度を計測する手
段を備え、冷却ローラーの温度を調節することによっ
て、筒状体に巻き付ける前のプラスチック膜の温度を制
御することを特徴とする。

【００３２】冷却ローラーの温度を制御する手段として
は、例えば冷却ローラーの内部に流体通路を設け、ロー
ラーの軸に取り付けた回転カプラーから熱水、加圧蒸気
等の温度調節媒体を流通させて、その媒体の温度や流量
を調節するような方法によればよい。

【００３３】また、プラスチック膜の温度を計測する手
段としては、例えばその片面又は両面に近接して赤外線
放射温度計を配し、その表面温度を連続測定するような
方法によればよい。この表面温度の情報をフィードバッ
クして冷却ローラーの温度を制御することにより、長時
間安定してプラスチック膜の温度を一定の範囲内に保つ
ことができる。

【００３４】とくに、冷却ローラーが常温の状態から運
転を開始すると、立上げ時にプラスチック膜の温度が変
動するが、上記の方法によれば冷却ローラーを所定の温
度に予熱しておくことが可能で、立上げ時の温度変動を
最小限にとどめることができる。

【００３５】

【実施例】プラスチック被覆鋼管の外面に発泡ポリウレ
タンの断熱層とポリエチレン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。

【００３６】プラスチック被覆鋼管の外径は５００ｍｍ
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、ポリウレタン発泡体相互の継目部にはシール
材を充填した。

【００３７】このように作成した筒状体の外周に、Ｔ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１に示した
ような装置を用い、スリットノズルから押出されたポリ
エチレン膜を冷却ローラー上で所定の温度まで冷却した
後、前記の筒状体の外周にスパイラル状に巻き付けた。

【００３８】巻き付けに際しては、図１に示したように
筒状体を回転させつつ軸方向に移動させると共に、巻き
付け点直後に押えローラーを配して、ポリエチレン膜を
筒状体表面に押圧した。また押えローラーの後方に複数
の水スプレーノズルを配して、巻き付けた後のポリエチ
レン被膜を冷却した。

【００３９】冷却ローラーは３連の同径のロールを略水
平に配置したもので、ロールを表面を鏡面仕上げしたス
テンレス鋼製のものを用い、その外径は１５０ｍｍであ
った。ロールの内部に流体通路を設け、その支持軸から
熱水又はスチームを流通させてロールの温度調節を行う
と共に、巻き付け前のポリエチレン膜の上面に近接して
赤外線放射温度計を配し、ポリエチレン膜の表面温度を
測定した。

【００４０】ポリエチレンの軟化点温度Ｔは１１０℃で
あるが、スリットノズルから押出す際のポリエチレンの
温度は２４０〜２８０℃で完全な溶融状態にある。これ
を前記の冷却ローラー上で半ば固化させつつ成形した
が、巻き付け前のポリエチレン膜の幅は約５００ｍｍ、
厚みは約２ｍｍであった。

【００４１】本実施例においては、筒状体に巻き付ける
前のポリエチレン膜の表面温度を広い範囲で変えて、こ
れと形成されたポリエチレン被膜の性状との関係を調査
した。すなわち冷却ローラーに供給する熱媒体の温度を
変えることにより、ポリエチレン膜の表面温度を１５０
〜２６０℃の範囲で６段階に変えた。

【００４２】実施例１〜３は、巻き付け前のポリエチレ
ン膜の表面温度が、それぞれ１８０℃、２００℃、２３
０℃でいずれもポリエチレンの軟化点温度Ｔより６０〜
１２０℃高い範囲内に入っている場合である。比較例
１、２は、表面温度がＴ＋６０℃より低い場合であり、
比較例３は表面温度がＴ＋１２０℃より高い場合であ
る。

【００４３】各実施例及び比較例について、各数本のポ
リエチレンを被膜した埋設用断熱管を試作し、ポリエチ
レン被膜の性状を調査した。調査項目は、目視観察によ
る外観性状、ポリエチレン被膜を複数箇所で切断して目
視観察した被膜厚みの均一性、被膜と断熱層との接着状
況、被膜の重ね合わされた端縁部同士の接着状況等でい
ずれも三段階評価を行った。調査結果を表１に示す。各
項目の評価は記号（○、△、×）で表示した。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１に見られるように、巻き付け前のポリ
エチレン膜の表面温度が本発明の範囲内であった実施例
１〜３は、いずれの評価項目も良好（○）であり、本発
明の方法により、厚みが均一で外観性状も良く、かつ被
膜と断熱層間及び被膜の端縁同士の密着性の良好なポリ
エチレン被膜が形成されることが確かめられた。

【００４６】これに対して、表面温度がＴ＋６０℃より
低い比較例１及２では、被膜の厚みや外観性状は良好で
あるが、被膜と断熱層間及び被膜の端縁同士の密着性が
不良（×）又は一部不良（△）であった。また表面温度
がＴ＋１２０℃より高い比較例３では、ポリエチレン被
膜に一部凹凸を生じ、その厚みも不均一であった。

【００４７】

【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、Ｔ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。

【００４８】本発明の方法によって形成されたプラスチ
ック被膜は、これと断熱層表面及び被膜の端縁同士の密
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例を示す説明図。

【図２】本発明の方法の効果を説明するための概念図。

【符号の説明】

１ 管 ２ 発泡プラスチックの断熱層 ３ 筒状体 ４ Ｔダイ ５ プラスチック膜又はプラスチック被膜 ６ 冷却ローラー ７ 台車 ８ 回転ローラー ９ 押えローラー １０ スプレーノズル １１ 温度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 安藤 豊男 千葉県君津市君津１番地 日鉄防蝕株式会 社防食技術センター内 (72)発明者 川瀬 義行 千葉県君津市君津１番地 日鉄防蝕株式会 社防食技術センター内 (72)発明者 草野 芳隆 千葉県君津市君津１番地 日鉄防蝕株式会 社君津工場内

Claims (3)

【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、Ｔダイ法によりスリットノズルから溶融状態
   で押出された帯状のプラスチック膜を冷却ローラー上で
   冷却してその温度を該プラスチック材料の軟化点温度よ
   り高い所定の温度とした後、該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
   押圧力を付与しつつスパイラル状に巻き付けることを特
   徴とする断熱管の製造方法。
2. 【請求項２】 前記筒状体に巻き付ける前のプラスチッ
   ク膜の表面温度を、該プラスチック材料の軟化点温度よ
   り６０〜１２０℃高く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】 前記冷却ローラーの温度を調節する手段
   と該冷却ローラーで冷却した後のプラスチック膜の温度
   を計測する手段を備え、前記冷却ローラーの温度を調節
   することによって、筒状体に巻き付ける前のプラスチッ
   ク膜の温度を制御することを特徴とする請求項１又は２
   記載の断熱管の製造方法。