JPS5815295B2 - ４ フツカエチレンジユシチユ−ブノシヨウケツホウホウ オヨビ シヨウケツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弗素樹脂チューブの径方向膨張肌理こ関するも
のであり、特に四弗化エチレン樹脂チューブの多孔性管
壁を３２７Ｃ以上の温度で焼結する際に径方向の収縮を
防止すること、又は径方向を更に膨張させることにより
引裂強度、柔軟性を向上きせ、また管壁の肉厚を薄くす
ることを特徴とするチューブの製へ方法および製造装置
に関するものであり、更にこれらの方法によって得られ
たチューブに関するものである。

熱願塑性チューブが低温・常温の雰囲気ではその形状を
保持するが、ある臨界の温度以上に加熱されるとその形
状を変化させて前沈埋の形状と寸法に復帰するという様
な記憶を付加させるいわゆる収縮チューブの製造方法が
公知であり、この時にはたとえば内部に弾丸軟塊を通過
させるとか、周囲を減圧にすると同時に内部を加圧する
などの方法が知られている。

またチューブ法による二軸延伸フィルムの製造において
は、浴融熱願塑性プラスチックを環状口金から下方にむ
かってチューブ状に押出すと同時に内圧によって膨張、
進行方向に延伸する方法が知られている。

これらの熱願塑性プラスチックには、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレンテレツクレート、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン及びその共重合体が含まれ
るが、弗素樹脂チューブに関する報告は少ない。

それ故、多孔性管壁を有するチューブを二軸方向に延伸
する方法及びその装置については全く知られていない。

従って本発明は、弗素樹脂からなるチューブの製作工程
において径方向の膨張沈埋をほどこすことｆ％徴として
おり、その結果得られたチューブ特性として従来のチュ
ーブよりもはるかに薄い肉厚でありながら、引張強さ、
引裂強さの向上した製品を提供するものであり、その製
造を可能にする装置に関するものである。

本発明の他の目的はその管壁全体にわたり微細な多り性
構造を有している四弗化エチレン樹脂からなるチューブ
であって、製作工程において長さ方向には３２７Ｃ以下
で延伸処理を、径方向には３２７℃以上で膨張処理の二
軸延伸をほどこすことを特徴としており、従来の長さ方
向のみの延伸処理をしたチューブ特性に比較して引裂強
度を向上させ、かつ柔軟性を増したことを特徴とするも
のである。

本発明のもう一つの目的は、チューブ径方向への膨張処
理を実験室的な短尺で実施することではなく、工業的な
規模で連続製造できる様な装置を提供することにある。

本発明の対象である多孔性管壁を有するチューブについ
ても、幾つかの製造方法が開発されている。

すなわち、四弗化エチレン樹脂粉末を焼結湿度以下で、
または焼結時にガス化して除かれる物質、または抽出ま
たは溶解して除かれる物質を混和して加圧成形したのち
、焼結し、これらの物質を除けばそれらが占めていた部
分が空所となって多化性物が得られる。

一方特公昭４２−１３５６０、特公昭５１−１８９９１
では液状潤滑剤を含む未焼結の四弗化エチレン樹脂混和
物を押出によってチューブ状に成形したのち、未焼結状
態で少なくとも一方向に延伸した状態で約３２７℃以上
に加熱することを特徴とする方法でも多り性構直物が得
られる。

特に特開昭４６−７２８４の実施例６においては押出成
形されたチューブを、未焼結状態の約３００Ｃに加熱し
、次いで圧縮ガスを片方のみ栓をしたチューブに導入し
て、初めの径の約３＠に膨張し、次いで圧潰が生じない
様に維持しながら、約３６０Ｃに加熱して焼結すること
が知られている。

この径方向へ約３培膨張させることは不可能ではないけ
れども、大抵の場合チューブ長さ方向に割れが生じて大
量に連続製作することは困難である。

この様な背景をもとに、本発明は特に液状潤滑剤を含む
未焼結の四弗化エチレン樹脂混和物を押出によりチュー
ブ状に成形し、次いで、液状潤滑剤を除去し、未焼結状
態でチューブ長さ方向に延伸した状態で、約３２７Ｃ以
上に加熱して焼結するがその３２７Ｃ以上に加熱されて
いる四弗化エチレン樹脂チューブが３２７Ｃ以下に冷却
される以前に更に径方向の膨張肌理を行なうことにより
、３２７Ｃ以下に冷却してもチューブ径が未焼結チュー
ブ径より収縮しないようにすることあるいは焼結後のチ
ューブ径が未焼結チューブ径よりも犬きくなることを特
徴とする連続チューブの製造方法及びその装置に係るも
のである。

安約すれば３２７℃以下の温度で一方向に延伸したもの
を３２７Ｃ以上で焼結と同時に膨張処理を行なうことを
特徴とする多孔性チューブの製造方法とその装置に係わ
るものである。

本発明の方法を以下に詳述する。

まず第一工程は従来から知られているペースト押出法に
よって未焼結状態のチューブ状成形品を得ることである
。

本発明の構造物に用いられる未焼結の四弗化エチレン樹
脂はエマルジョンまたはディスパージョンから凝結して
得られるものが適している。

４弗化エチレン樹脂に液状潤滑剤を混和するにはエマル
ジョンまたはディスパージョンより凝結して得られた樹
脂に加えて攪拌するのが便利であるが、エマルジョンま
たはディスパージョンに液状潤滑剤を加えた後、凝結し
て得る事も、また両者を組合せて、行う事も出来る。

液状潤滑剤としては従来からペースト押出法で用いられ
ているように樹脂表面を濡らす事が出来、樹脂の分解温
度以下で蒸発、抽出等により除去されるものが使用出来
る。

すなわち、ソルベント・ナフサ、ホワイトオイル等の炭
化水素油、ドルオール、キジロール等の芳香族炭化水素
類、アルコール類、ケトン類、エステル類、シリコーン
オイル、フルオロクロロカーボンオイル、これら溶剤に
ポリイソブチレン、ポリイソプレン等の重合体を溶かし
た溶液、これらの２つ以上の混合物、表面活性剤を含む
水または水溶液等数多くのものが使用出来る。

液状潤滑剤の量は成形方法や成形物の大きさ例えばシー
ト厚さや四弗化エチレン樹脂以外の混和物例えば無機充
填剤の有無によって変える事が望ましく、通常樹脂１０
０容に対して液状潤滑剤は１００容−１５各用いられる
が、６５−２５容用いた場合が最もよい結果を与える。

四弗化エチレン樹脂および液状潤滑剤の他に目的に応じ
て他の物質を混和物に含ませる事が出来る。

例えば着色のための顔料、圧縮に対する強度の向上、耐
摩耗性の改良、低温流れの防止や気りの生成を容易にす
る等のためにカーボンブラックグラファイト、シリカ粉
、アスベスト粉、ガラス粉および繊維、けい酸塩類や炭
酸塩類等の無機充填剤、金属粉、金属酸化物粉、金属酸
化物粉等の混合、また長比性構造の生成を助けるために
加熱、抽出、溶解等により除去または分解され得る物質
例えば塩化アンモニウム、塩化すトウム、他のプラスチ
ック、ゴム等を粉末または溶液の状態等にて混和する事
が出来る。

これらも四弗化エチレン樹脂をディスパージョンより凝
結する前あるいは後で加える事が出来る。

次に液状潤滑剤を含む未焼結の４弗化エチレン樹脂混和
物は押出または圧延または両者を組合せた工程を含む方
法で成形される。

これらの成形はすべて四弗化エチレン樹脂の焼結温度以
下すなわち約３２７Ｃ以下で、最も普通には温室付近で
行われる。

未焼結の４弗化エチレン樹脂は押出工程でグイから押出
される時やロールで圧延される時や烈しく攪拌を受けた
時のように剪断力を受けると微細な繊維状組織となる傾
向がある。

液状潤滑剤を含む樹脂はさらに容易に繊維状化する。

本発明により得られる構造物を得るには、この繊維状化
が重要な点の一つである。

例を挙げてこれを説明すると、押出によって、ロンド、
チューブ、ストリップ、シート等を成形する。

これＱラム式押出機を用い公知の方法で行う事が出来る
。

一般には押出機への樹脂供給を容易にし、成形品を均一
にするために予め樹脂混和物を圧縮成形した後、押出機
に供給される。

予め押出、圧延、流体中での攪拌等で多少繊維状化した
ものをさらに押出し成形する事も出来る。

上に述べたことき方法で得られた未焼結成形品は微細な
繊維状体の集合と考えられるが、その繊維は１本１本分
離する事が困難な程微細でからみ合っているものであり
、４ＱＱ陪に拡大してもその構造を観察する事は難しい
。

また上にレボした方法では一旦紡糸したり、細かくちぎ
られた繊維状体としたものを紙を抄いたり、フェルトを
作るようにしてシート状に成形する心安がなく、繊維状
化と成形が同時に実施され得る。

次にこのようにして得られた潤滑剤を含む未焼結成形品
は次に少くとも一方向に延伸さイる。

この延伸は潤滑剤を含む状態でも、また蒸発、抽出等に
よつＵｌ去した後でも行う事が出来る。

この延伸工程は本発明の最も重安な点である。

すなわち、この四坤によって次の工程である約３２°Ｃ
以上の加熱を行っても多孔性を失わない構造が与えられ
るのであり、またこの力熱によって多孔性構造は強化さ
れ安定なものとなる。

前述のごとき方法で成形された未焼結チューブは、四弗
化エチレン樹脂の微細な繊維が密に集合した状態と考え
られるが、機械的強要が低く、つずかの力で伸びたり割
れたり切れたりする。

この傾向は押出方向よりもその直角方向で特に顕著であ
り、四弗化エチレン樹脂の繊維状配向度の少ない方向で
大きくなる。

見かけ断面積で計算した引張強度は強い方向で１．０〜
］、５Ｋｇ／ｍｙ７なのに対しその直角方向では０．０
２〜ｏ、３ｋｇ／ｍｍ２程度になる。

まず一方向に延伸される。

前述のように強度の犬ぎいチューブ長さ方向への延伸は
比較的容易に行なえるが、その直角方向への延伸は０．
０２〜０．３に９／ｍｍ２程度の強度しかないため、伸
びる以前に割れたり切れたりしてしまう。

特公昭５１−１８９９１の実施例６では未焼結状態での
チューブ径膨張を急速な圧縮空気導入によって行ってい
る。

しかるにその瞬間的昇圧においても尚割れを完全に防ぐ
ことは困難である。

一方押出したチューブを一方向に延伸した後での機械的
強度は全く延伸していないチューブよりも大きくなり、
たとえば押出方向に３陪延伸した後の機械強度は強い方
では８〜２０ｋｇ／ｍｍ４にも達し、弱い方も未延伸チ
ューブの８〜１０培にも達する。

しかるにこの状態のチューブを瞬間的に昇圧して膨張さ
せようという試みは不可能ではないが、大変困難といわ
ざるを得ない。

何故なら一軸方向に延伸されたチューブの管壁には無数
の微細化が生じており、このため昇圧させるためのガス
を送っても管壁から逃げる部分が増えてしまうこととな
り、極く限られた短尺のチューブでは製作できても、長
尺にすることは出来なくなるからである。

一方向のみの匪伸物をそのまま約３２７Ｃ以上の温度に
加熱し焼結することが公知であるが、延伸されたものを
約３２７℃以上に加熱すると収縮する傾向を示す。

一旦延伸しても加熱時何ら固定せずに放置すると収縮し
て延伸効果を失い、または構造にむらが生じたりする。

長さ方向に収縮しない様に固定して焼結することが心安
となるがチューブ形状のものの固定は長さ方向以外人髪
困難であり、そのためチューブ径方向への収縮が生じて
、外径、内径ともに延伸前、又は延伸後のチューブの値
と異なってくる。

この寸法精度が焼結工程の前後で変わることは品質管理
上からも好ましいことではない。

更に径方向への収縮が生じたことにより気化率の低下、
および比較的硬いチューブになってしよう。

本発明はこの径方向収縮を防止することおよび更に径方
向の膨張を行なうことにより品質が均一で気孔率が高く
、柔軟性に富み更に２軸方回への延伸を行なった結果と
して、引裂強度の向上したチューブを製作することにあ
るこの目的を達成するために、長さ方向に収縮しない様
に固定することは当然であるが、更に周囲から減圧の力
によって径方向の固定を行ないながら焼結することが本
発明の重要工程となる。

径方向への減圧固定は、焼結炉の内部であっても、焼結
炉の直後であっても良いが、まず長さ方向に固定された
チューブを約３２７℃以上に加熱し、次いでこのチュー
ブが約３２７℃以下に冷却される以前に径方向固定が行
なわれなければならない。

ここでいう径方向固定とは延伸済チューブの径と同一に
維持すること及びそれ以上に膨張させることの両方を含
むものとする。

約３２７℃以上に加熱されているチューブを径方向に一
定する方法には幾つかの方式が考えられる。

もしチューブの管壁が無り性の時には内部を加圧するか
又は周囲を減圧することなどにより比較的容易に行なえ
る。

勿論弾丸状塊をチューブ内に通過させるなどの方式も可
能である。

一方チューブの管壁が多孔性の時には内部に加圧する方
式が無理となる。

周囲からの減圧による方式も極く限られた条件において
のみ実施できることが判明し、本発明に到達した。

即ちＡ（１）チューブ周囲の減圧によって径方向に固定
する時、真空ポンプへ吸引される空気量を可及的に少な
くするが、チューブを径方向固定できる程度の強さであ
ることＡ（２）径方向固定を受ける所までチューブ温度
が３２７℃以上であり、画定ゾーン直後には３２７Ｃ以
下に冷却して結晶化させることＡ（３）膨張後のチュー
ブ径を決めるパイプには減圧吸入化又はスリット化をも
うけるが、そのパイプ径よりも小さなシール部分をこの
パイプの前後に設置することの安置が同時に満足されね
ばならない。

将に（１）は重装であり吸引空気量が太きすぎる時には
チューブを径方向固定したのちチューブ内の空気までチ
ューブ管壁を通じて吸引されてしまい、結果として真空
固定用パイプの前後のチューブが減圧によってつぶれて
しまうからである。

本発明の理解を助けるために次の図面を影考にしながら
説明する。

第１図は本発明を実施することが可能な装置の側面図を
部分的に示したものである。

サプライボビン１０に巻かれたチューブ１１が前駆動キ
ャプスタン１２によって等速で加熱炉１３を通過する。

チューブ１１は３２７℃以上に加熱された状態で加熱炉
１３から出て来るが、３２７℃以下にならない程迅速に
径方向固定の減圧ケース１４に導く。

減圧ポンプ（図示せず）に連続されたパイプ１５を通じ
て減圧度調節用バルブ１６により減圧ケース１４の減圧
度を一定に持続させる。

一方チューブ１１が径方向に固定されたならば即刻その
温度を３２７Ｃ以下に冷却するための空気導入パイプ１
Ｔと出口バイブ１８があり、その冷却速度はバルブ１９
を開閉することにより調節できる。

減圧ケース１４にチューブ１１を通すが、減圧度を一定
に維持するために人口側のシール用ダイ２０と出口則の
シール用ダイ２２を設置する。

径方向に固定され、かつ３２７℃以下に冷却結晶化され
たチューブ１１は後駆動キャプスタン２３を経由して、
巻取りボビン２４に巻きとられる。

３２７Ｃ以上への加熱には前駆動キャプスタン１２と後
駆動キャプスタン２３を等速度で回転するように、同一
の駆動モーター（図示せず）からの回転力を伝達させて
長さ方向でのチューブ固定を行ない、径方向への固定は
減圧ケース１４の減圧力によって膨張又は収縮防止を行
なう。

第２図は減圧ケース１４の内部を詳細に示したものであ
る。

３２７Ｃ以上に加熱されたチューブ１１はシール用ダイ
２０を通過するが、このシールを完全にするためには３
２７Ｃ以上に加熱されて体積膨張しているチューブ１１
の外径と一致するシール化を削りするが、駆動キャプス
タン１２と２３の駆動速度を低下させる摩擦力を出来る
たけ小さくするため、シール化の最小孔径部分の厚みを
３朋ｍ以下好ましくはＩｍｒ程度にする心安がある。

シール化を通過したチューブは径固定パイプ３１に剛化
された微小化を通じて減圧にされた雰囲気に入るため、
径方向に膨張していき径固定パイプ３１と密層する。

径ｍ定パイプ３１の内表面は駆動キャプスタン１２と２
３の摩擦力による長さ方向伸びを低減するために密着し
すぎない程度に平滑であることが套装となる。

減圧ケース１４は減圧によるチューブ１１の膨張を行な
う部分と膨張後の冷却結晶化のための冷却部分を断熱仕
切板３０を介して連結している。

チューブ１１は冷却パイプ３２の中で３２７Ｃ以下に強
制冷却されることによりその径方向を幾分収縮していく
ので、冷却パイプ３２とナユーブ１１の間には隙間が生
じて来る。

これは摩擦力を低減させる目的からも好ましいことであ
り、最後に出口シール用ダイ２２に達する。

第３図はスリット方式の減圧ケース１４の内部構造を示
している。

ナユーブ１１は外枠３４の入口部分に設けたシール用ダ
イ部分を通って減圧室に入り膨張して、径固定パイプ３
５の内面と密着する。

この図面では径固定パイプ３５の冷却を周囲からの空気
による冷却で代用している。

減圧ケース１４の外枠３４と径固定パイプ３５はスライ
ド式に移行可能とし、減圧室の容積を変化させてチュー
ブ１１がつぶれたり膨張しなかったりについての最適化
を計れる様にしである。

出口側のシール用ダイ２２にはゴム製の隔壁４０を用い
、チューブ１１との界面からの空気漏れをなくしている
。

外枠３４と径固定パイプ３５の２つで決まる減圧室の大
きさは用いるチューブ１１の径、肉厚、移動速度、温度
などにより変えなければならないが、チューブ内の空気
が管壁を通じて吸引されない様にするには可及的に小さ
い方が良い。

通常外枠３４と径固定パイプ３５の隙間は３ｍｍ以下、
好ましくは１ｍｍ程度が良いことが判った。

以下には本発明を実施例によって詳述するが、本発明が
これらの実施夕に限定されるものではない。

参考列 １ 用いた四弗化エチレンチューブは内径４．０ｍｍ１肉厚
Ｑ、７ｍｍにラム式押出したのち抽出したものである。

原料樹脂はダイキン工業製ポリフロンＦ−１０４３ｋｇ
であり、これにホワイトオイル（スモイルＰ−５５村松
石油製）０．８１ｇとを混合したのちシリンダー内径９
０ｍｍマンドレル外径Ｌ６ｍｍのペースト押出成形機を
用いた。

第１図の如き装置で加熱炉の温度は５１０℃、減圧ケー
スの真空度を６〜８ｃＴＩ′ＬＨｇチューブ移動速度（
１約２０ｃｍ７／ｍｉｎで行った。

人口側のシール用ダイは開化径５．５ｍｍ、ダイの長さ
２酊、出口側のシール用ダイは内径８．５ｍｍを用いた
。

膨張後のチューブ内径は７．４〜７．８ｍｍ、肉厚はそ
れ故０．４５〜０．５ Ｌｍｒｎでめった。

比較のために減圧ケースを用いないで加熱炉のみを通過
させて焼結したところ、チューブ内径は３、６ ａｍ、
肉厚は０．７５ｍｍになったＢ１ｍ１ｒＬのステンレス
線でこれらのチューブ管壁を引裂くに要する力を求めた
ところ、減圧ケースを用いたもので３、１０ ｋｇ／ｍ
ｍの値を示したのに対し、減圧ケースを用いない比較用
試料では１．６７ｋｇ／ｍｍの値であり、顕著な差が認
められた、 実施例 １ 実施列１と同じ四弗化エチレンチューブを長さ方向にま
ず５＠に延伸した。

延伸温度３００℃と延伸速度５０ｃｍ／Ｘ粕ｎで行なう
ことにより切断することなく長尺チューブを延伸するこ
とが出来た。

延伸されたチューブの焼結と膨張は第２図の如き減圧ケ
ースを用いて行った。

加熱炉の温度は５０５℃、減圧ケースの真空度が２３〜
２５ｃ′Ｈｇとなる様に減圧度調節バルブを設定し約２
６０１）ｍｉｎのチューブ移動速度で行った。

人口側のシール用ダイは開し径５．ＯｖｍＡダイ部分の
長さ１ｍＭＬ１径固定パイプは内径７．０ｍｍを用い、
真空系との貫通化を円周方向に４個、長さ方向に３列の
合作１２個０．６ｍｍ直径で剛化した。

出口惧のシール用ダイは開化径５．５ｍｍを用いた。

焼結後のチューブは内径４．１ｍｍ、肉厚０．５０ｍｍ
となった。

減圧ケースを用いない比較実験では内径３．２ｍｍ、肉
厚０１５９ｍｍであった。

これらの長比質特性は下表のようになった。

バブルポイントはイソプロピルアルコールに濡れた状態
で内部より空気を圧入した時に始めて気泡が生じた時の
圧力を表わす。

これらのチューブの柔軟性は気化率の差によって代表さ
れるように減圧ケースを用いた方が大きくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施することができる装置の側面図で
ある。 チューブ１１は駆動キャブスタン１２と２３によって長
さ方向に固定された状態で加熱炉１３を通過し、減圧ケ
ース１４に３２７℃以上の温度で導入される。 チューブ１１を径方向に固定する減圧力はパイプ１５か
ら負荷されるがシール用ダイ２０と２２によって減圧力
を保持してチューブの径方向固定を行なう。 第２図は減圧ケース１４の透視図である。 径固定パイプ３１には微細化を削化し、パイプ１５から
の減圧力を集中させてチューブ１１を膨張し、外径を固
定している。 仕切板３０を介して冷却パイプ３２にまでチューブが達
するとパイプ１７からの空気によって３２７Ｃ以下に急
冷させられる。 チューブ進行方向での空気漏れを防ぐためのシール用ダ
イ２０と２２が減圧ケースの前後に設置しである。 第３図はチューブ１１の径方向にスリット状に減圧力を
集中させた減圧ケース１４の透視図である。 この減圧ケース１４は外枠３４と径固定パイプ３５をス
ライド式移行させることによりスリット巾を設定できる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 未焼結四弗化エチレン樹脂チューブを３２７℃以下
   の温度で長さ方向に延伸し、次いで３２７℃以上の温度
   で加熱焼結する吉同時に該チューブの外側を減圧するこ
   とを特徴とする四弗化エチレン樹脂チューブの製造方法
   。 ２ 延伸装置と前後を開放した加熱炉と、該加熱炉に一
   定の速度で四弗化エチレン樹脂チューブを運搬する駆動
   部と、該チューブが３２７℃以上の温度で径方向に膨張
   させるための減圧ケースと、該減圧ケースに密接する冷
   却ゾーンと、該減圧ケースの両端には、該チューブが通
   過できるシール用ダイからなる四弗化エチレン樹脂チュ
   ーブの連続製造装置。