JPS62140816A - 熱可塑性樹脂管の製造方法および製造装置 - 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】 ３、１のｉ細なＵ （産業上の利用分野） 本発明は、高度に平滑な内周面を有し、超純水等の配管
材料として用いて好適な熱可塑性樹脂管の製造方法およ
び製造装置に関する。

（従来の技術） 半導体（ＬＳＩ）産業では、　　ＬＳＩチップの製造工
程等で多量の純水あるいは超純水が使用されている。

現在、　　ＬＳｒチップのパターン寸法は、２ミクロン
メータ（μｌ１１）程度である。従って、　　ＬＳＩチ
ップのエツチング、フォトレジストの現像、除去などに
使用される超純水に２μｍの１０分の１（０，２μｍ）
以上の不純物が含まれていると９回路の断線などのＬＳ
Ｉの品質の低下を招来する。純水内に含まれる不純物の
中でも、特に、生菌は回路の断線を招来し、また生菌の
細胞中に含まれる有機物・リン等は、　　ＬＳＩ等の製
品の品質を低下させる原因となる。超純水輸送用パイプ
の内周面に凹凸が存在すると、この部分で水の滞留が生
じ、生菌はこの滞留部で増殖する。生菌は、上述のよう
に、製品の品質低下０歩留まり低下等の原因となるため
、その増殖を防止すべく、輸送用パイプ内周面の平滑化
が望まれる。

従来、超純水輸送用のパイプとしては、硬質塩化ビニル
樹脂を用いたものが一般的である。しかし、硬質塩化ビ
ニル樹脂を用いたパイプ内周面には１通常、高さがｌＯ
μｍ程度の凹凸が多数存在する。このため、生菌が該凹
凸部にて増殖するために１周期的にパイプ内を洗浄しな
ければならないという欠点があった。

特公昭５２−１５６２８号公報には、熱可塑性樹脂管の
内周面を平滑化する装置が開示されている。該装置は、
押出成形された熱可塑性樹脂管の内部に加熱装置を設け
ると共に、管の外部に誘導コイルを配設し、加熱装置か
らの熱の放射により管の内周面を加熱して、該内周面の
微細な凹凸を平滑化する。

また、熱可塑性樹脂製の管内周面の凹凸を平滑化するた
めに、樹脂を押出成形するに際し、その押出温度を高温
度にすることも考えられている。

（発明が解決しようとする問題点） 熱可塑性樹脂管の内周面を加熱すると、凹凸は単に高い
部分が丸みを帯びるにすぎず、該内周面は完全に平滑化
されない、また単に加熱するだけでは、加熱後に管を熱
変形可能な温度で放置すると、管内周面の凹凸は若干復
元される。このように、従来の製造方法では、超純水配
管用として。

望まれる水準の平滑度の内周面を有する熱可塑性樹脂管
が得られない。

また、塩化ビニル樹脂製の管を押出成形するに際し、管
内周面の凹凸が平滑化するほどの高温度で加熱すること
は、樹脂が分解して偏流が生じ。

所定の肉厚の管を連続して成形することができなくなる
。さらに、内周面を高温にすると、管内周面と管外周面
との温度差が大きくなり、該内周面を十分に冷却しなけ
れば残留歪みが生じ９寸法的に不安定なものとなる。

本発明はこのような問題点を解消すべくなされたもので
あり、その目的は、内周面を１表面粗さの表示（ＪＩＳ
　Ｂ　０６０１）で最大高さくＲｍａｘ）がＯ，ｓμｍ
以下の高度に平滑な状態とすることができ。

従って、内周面に生菌の滞留を防止し得る熱可塑性樹脂
管の製造方法および製造装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、所望の内周面の表面粗さを有する
熱可塑性樹脂管が、安定的にかつ連続的に得られる熱可
塑性樹脂管の製造方法および製造装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、塩化ビニル樹脂・ポリエチレン樹脂ポリプロ
ピレン樹脂等の押出成形可能な熱可塑性樹脂を、マンド
レルを有する金型から押出機により管状に押出して熱可
塑性樹脂管を製造する方法および装置に関する。

一般に、管の押出成形は、樹脂の微粒子までを完全に溶
融状態とし得る温度以下で行われる。特に塩化ビニル樹
脂は熱で分解しやすいため、押出成形に際し、押出機で
の混線温度は低く抑えられ。

未溶融の粒子が多く存在している。このため、金型から
所定の形状に押出しても未溶融粒子によってその表面に
は微細な凹凸が生じている。従って。

押出金型より押出される直前の管材の内周面を完全な溶
融状態にまで加熱すれば、未溶融粒子による凹凸は存在
しない。しかし、押出金型より押出された管材は、押出
し圧力が解放されることにより元の状態に復元して、そ
の内周面には凹凸が再び生じる。本願発明者らは、この
凹凸の復元を防止するためには、押出し直後の管材内周
面に、該管材を拡径するように冷却気流を吹き付ければ
よいことを知見した。

本発明は、このような背景のもとになされたものであり
、マンドレルを有する押出金型により熱可塑性樹脂管を
製造するに際し２該押出金型の押出口近傍にて管材の内
周面を所定温度にまで加熱して該管材の内周面を溶融状
態とし、押出し直後の溶融状態の該内周面に、冷却気流
を吹付けて該管材を拡径状態に維持しつつ冷却すること
を包含してなり、そのことにより上記目的が達成される
。

本発明方法の実施に使用される装置は、マンドレルを有
する押出金型により熱可塑性樹脂管を製造する装置であ
り、該マンドレルの押出口近傍に配設され、管材内周面
が溶融状態になるまで加熱する加熱装置と、該マンドレ
ルの先端に同心状に配設され、押出し直後の管材を拡径
状態に維持しつつ冷却すべく該管材内周面に冷却気流を
吹付ける吹出口が周方向に形成された円筒状の補助マン
ドレルと、を具備してなり、そのことにより上記目的が
達成される。

（実施例） 以下に１本発明の実施に使用される装置の一例について
説明する。該装置は１図に示すように。

押出金型１０と、咳押出金型１０の押出口外側に配設さ
れた補助マンドレル２０とを有する。押出金型１０は３
円筒状の外型１１と、該外型１１とは同心状に内嵌され
た円筒状のマンドレル１２とを有し、外型１１とマンド
レル１２との間に環状の樹脂通路１３が形成されている
。マンドレル１２の樹脂通過面には、硬質クロムメッキ
の鏡面仕上げ、フッ素樹脂コーティング等が施されてい
る。該押出金型１０は１図示しない押出機の先端に取付
けられており、押出機にて溶融混練された熱可塑性樹脂
が樹脂通路１３を通過せしめられ、押出口１４から筒状
の管材３０が押出される。

押出口１４を形成するマンドレル１２先端部には。

断熱材１５が介装されており、該断熱材１５の押出金型
１０内部側に相隣して２例えば電熱ヒーターを用いた加
熱装置１６が設けられている。加熱装置１６は。

管材３０内周面の表層付近のみを、未溶融粒子が存在し
なくなる完全溶融状態にまで加熱する。加熱装置１６は
、管材３０を完全に溶融できる温度まで加熱できるもの
であればよく、電熱ヒーターのほか。

加熱流体を循環させるものも使用し得る。しかし。

加熱装置１６は狭小のマンドレル１２内に装着されるた
めに、電気を使用するものが好ましく、特に電熱ヒータ
ーは、温度制御が容易であり、しかも経済的でもあるの
で、最適である。

該加熱装置１６の近傍には、温度センサ１７が設けられ
ており、押出口１４近傍のマンドレル１２表面付近の温
度を検出する。該温度センサ１７の検出結果に基づいて
２例えば可変式変圧器の電圧を変更して電熱ヒーター等
の加熱装置１６の加熱温度を制御し、樹脂管材３０の内
周面の溶融温度を所定値に維持する。

マンドレル１２先端には、補助マンドレル２０が断熱材
１５を介して取付けられている。該補助マンドレル２０
は、マンドレル１２より若干小径の円筒状をしている。

該補助マンドレル２０の押出口１４に近い周面には、冷
却気流を噴射する多数の吹出口２１゜２１、・・・が周
方向に所定間隔をあけて形成されている。各吹出口２１
から吹出される冷却気流は、押出金型１０から押出され
た直後の管材３０を拡径しつつその内周面を冷却し、管
材３０内周面における押出し圧力の解放による復元を防
止して、該内周面を高度に平滑な状態とする。補助マン
ドレル２０は中空であり、該補助マンドレル２０には気
流チューブ２２が連結されている。該気流チューブ２２
は９例えばフッ素樹脂のように耐熱性・断熱性に優れた
材質にて形成されている。該気流チューブ２２は、マン
ドレル１２内を挿通し、金型１０のスパイグ一部から外
部に延出されている。該気流チューブ２２には。

コンプレッサーにて加圧された空気・窒素ガス等の冷却
気流が、エアーフィルター・エアードライヤ等により夾
雑物を除去されて送給される。該冷却気流は、補助マン
ドレル２０内に送給され、該補助マンドレル２０内の圧
力を上昇させる。そして各吹出口２１からは、補助マン
ドレル２０内の冷却気流が、押出金型１０より押出され
た直後の管材３０内周面に吹き付けられる。冷却気流が
管材３０内周面に吹付けられると、管材３０は、マンド
レル１２の外径よりさらに大きく拡径され、その状態を
維持しつつ、管材３０の押出し方向に移動する。

補助マンドレル２０先端面の中心部には、噴霧ノズル２
３が配設されている。該噴霧ノズル２３は９例えば冷却
水等の冷却媒体を周方向に噴霧する。該噴霧ノズル２３
には、噴霧用チューブ２４が連結されている。該噴霧用
チューブ２４は９例えばフッ素樹脂等の耐熱性・断熱性
に優れた材質にて形成されている。該噴霧用チューブ２
４は、金型１０のスパイグ一部から外部に延出されてい
る。該噴霧用チューブ２４には１例えば、所定温度に冷
却された冷却水と、圧縮空気とがそれぞれ送給され、噴
霧ノズル２３からは、圧縮空気により冷却水が管材３０
の内周面に向かって放射状に噴霧される。これにより管
材３０は、内周面を高度に平滑な状態に維持しつつ所定
温度にまで冷却される。噴霧ノズル２３から噴霧される
冷却水の量は、管材３０内周面を所定温度にまで冷却す
ることができ、かつ管材３０内周面を伝わって水滴が落
下しない程度とされる。管材３０の内周面を落下する水
滴は、管材３０の内周面に冷却むらを生じさせるからで
ある。噴霧ノズル２３は、上述のように、圧縮空気にて
冷却水を噴霧するものに限らず、冷却水に直接圧力を加
えて、噴霧用チューブ２４内に冷却水のみを送給し、噴
霧ノズル２３から高圧の冷却水を直接噴射させてもよい
。

しかし、冷却効果は、前者の方が大きいので、前者の方
法を用いることが望ましい。また、噴霧ノズル２３から
冷却水を噴霧させる代わりに、冷却気流を、補助マンド
レル２０先端に形成した吹出し口から吹付ける構成とし
てもよい。

補助マンドレル２０の外径りは、押出金型１０における
マンドレル１２の外径ｄに対し、０．９ｄ５Ｄ＜ｄの範
囲内とすることが好ましく、また補助マンドレル２０の
軸方向長さしは、　　０．５ｄ　＜　Ｌ　＜１．５ｄの
範囲とすることが好ましい。これは、補助マンドレル２
０の外径りが、マンドレル１２の外径ｄ以上になれば、
管材３０が、補助マンドレル２０の外周面に接して、管
材３０の内周面に傷（大きな凹凸）が発生するおそれが
ある。反対に、補助マンドレル２０の外径りが、マンド
レル１２の外径ｄの９０％（０，９ｄ）未満であったり
、Ｌが０．５　ｄ以下であると。

吹出口２１から吹き出される気流が、補助マンドレル２
０の先端より管材３０の中心側に流れ込み、補助マンド
レル２０と管材３０との間隙の圧力は増加せず。

管材３０は所望の大きさに拡径されず、その内周面は高
度に平滑化されない。反対にＬが１．５ｄ以上になると
、押出口１４から押出される管材３０が自重により下方
に垂れ下がり、管材３０内周面が補助マンドレル２０外
周面に接触するおそれがあり、管材３０の内周面を傷つ
けてしまう。

このような構成の本発明装置は、押出金型１０から管材
３０を押出す際に、該管材３０の内周面を加熱装置１６
により、所定温度にまで加熱し、該内周面を完全溶融状
態として押出す。押出金型ｌＯから押出された直後の管
材３０には、補助マンドレル２０の吹出口２１からその
内周面に冷却気流が吹付けられ。

該管材３０は拡径された状態を維持しつつ冷却される。

該管材３０内周面には未溶融粒子は存在せず。

また管材３０は拡径状態を維持して冷却されているため
に、該内周面は高度に平滑な状態を維持しつつ冷却され
る。気流による冷却の間に管材３０は補助マンドレル２
０の先端方向へ移動される。そして。

補助マンドレル２０先端を通過した直後の管材３０内周
面には、噴霧ノズル２３から冷却水が噴霧され。

該内周面は所定温度にまで冷却される。これにより、管
材３０内周面は、凹凸が復元することなく高度に平滑化
された状態で固化される。その後、該管材３０は１図外
の冷却水槽により外周面から冷却され、所定長さに切断
されて製品とされる。

なお、上述の実施例では、冷却気流により押出し直後の
管材を拡径しつつ冷却し、さらに、その後に冷却水を噴
霧ノズルにて管材内周面に噴霧して冷却するようにした
が、冷却気流により管材内周面を所定温度にまで冷却す
ることが可能であれば、冷却水の噴霧、冷却気流の吹付
けによる冷却は不要である。

（実験例） 本発明装置を用いて、呼び径７５鶴の硬質塩化ビニル管
を製造した。補助マンドレルとしては、その外径を７４
關、軸方向長さを７Ｑｍｓとし、さらに押出金型のマン
ドレル先端から２０酊の位置に直径１ｕｍの冷却気流の
吹出口を周方向に均等に３２個形成した。成形条件とし
ては、押出樹脂温度（押出金型に入る直前の樹脂温度）
を１８２°Ｃ２押出速度を０．９ｍ／ｍｉｎとした。加
熱装置による加熱温度、すなわち押出金型から押出され
る管材３０の内周面の溶融温度は、１８０℃、１９０℃
、２００℃、２１０℃の４段階に設定した。また、補助
マンドレルの吹出口からは、押出金型１０内へ送給され
る直前の温度が１０℃の冷却空気を、流量が常圧で６０
１　／ｍｉｎ、　８０１　／ｍｉｎ＋　ｔｏｏ　ｌ　／
ｗｉｎとなるように設定して噴射させた。

噴霧ノズルからは、冷却水を、流量がそれぞれ。

２０ｇ／ｌｌｌ１ｎ　、　４０ｇ／ｍｉｎ　、　６０ｇ
／ｗｉｎとなるように設定して噴霧した。それぞれの条
件で押出し成形された管材の補助マンドレル先端を通過
した直後位置での内周面の表面温度を測定して、冷却状
態を調べると共に、それぞれの条件にて製品化された管
の内周面の平滑度を評価した。その結果を表に示す。各
管の内周面の平滑度の評価は１表面粗さの定義（ＪＩＳ
　Ｂ　０６０１）で、最大高さくＲｍａｘ）が０．５μ
ｍ以下の高度に平滑化された状態を○印で、それ以上の
状態をＸ印でそれぞれ表した。各加熱温度の上段は、補
助マンドレル通過直後の管材内周面の表面温度を示す。

（以下余白） 表から明らかなように、硬質塩化ビニル樹脂においては
、押出直後の管材内周面が１９０℃未満の溶融温度では
完全に溶融された状態にならず、内周面の高度の平滑化
が達成されない。また、外径７４ｎの補助マンドレルに
おいて、冷却空気量が８０１７ＩＩｌｉｎ、すなわち、
補助マンドレルの周方向の単位長さ当りの冷却空気量が
８０／７４π（１７ｍｉｎ−ａｍ）であれば、補助マン
ドレル通過後に、冷却水を噴霧して冷却することにより
、管内周面を高度に平滑な状態とすることができる。

さらに、溶融温度が２１０℃と高温であっても。

管内周面を１０８℃程度にまで冷却すれば、管内周面を
高度に平滑な状態とすることができる。

（発明の効果） 本発明は、このように、高度に平滑化された内周面を有
する熱可塑性樹脂管を、連続的にかつ安定的に製造する
ことができる。高度に平滑化された内周面を有する樹脂
管は、超純水の配管用材料として用いても、内周面に生
菌が滞留せず、生菌の増殖を防止し得る。従って、管の
洗浄回数を減少させることができ、　ＬＳＩ等の製品の
製造に際し。

該製品の品質向上１歩留り向上に寄与するところ大であ
る。

４、図　のｐ′なｆｌＮ 図は本発明装置の一例を示す断面図である。

ＩＯ・・・押出金型、１１・・・外型、１２・・・マン
ドレル、１４・・・押出口、１６・・・加熱装置、２０
・・・補助マンドレＪＬｚ。

２１・・・吹出口、２３・・・噴霧ノズル。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マンドレルを有する押出金型により熱可塑性樹脂管
   を製造するに際し、該押出金型の押出口近傍にて管材の
   内周面を所定温度にまで加熱して該管材の内周面を溶融
   状態とし、押出し直後の溶融状態の該内周面に、冷却気
   流を吹付けて該管材を拡径状態に維持しつつ冷却するこ
   とを包含する熱可塑性樹脂管の製造方法。 ２、前記冷却気流は、マンドレル先端に同心状に取付け
   られた円筒状の補助マンドレルから吹付けられる特許請
   求の範囲第１項に記載の熱可塑性樹脂管の製造方法。 ３、前記冷却気流の流量は補助マンドレルの周方向の単
   位長さ当たり８０／７４π（ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ）以上で
   ある特許請求の範囲第２項に記載の熱可塑性樹脂管の製
   造方法。 ４、前記冷却気流により冷却された管材の内周面にさら
   に冷却媒体を吹付けて該内周面を所定温度まで冷却する
   特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の熱
   可塑性樹脂管の製造方法。 ５、前記熱可塑性樹脂が硬質塩化ビニル樹脂である特許
   請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項に記載
   の熱可塑性樹脂管の製造方法。 ６、前記管材の内周面の加熱温度が１９０℃以上である
   特許請求の範囲第５項に記載の熱可塑性樹脂管の製造方
   法。 ７、マンドレルを有する押出金型により熱可塑性樹脂管
   を製造する装置であり、 該マンドレルの押出口近傍に配設され、管材内周面が溶
   融状態になるまで加熱する加熱装置と、該マンドレルの
   先端に同心状に配設され、押出し直後の管材を拡径状態
   に維持しつつ冷却すべく該管材内周面に冷却気流を吹付
   ける吹出口が周方向に形成された円筒状の補助マンドレ
   ルと、を具備する熱可塑性樹脂管の製造装置。 ８、前記補助マンドレルの外径Ｄは、前記マンドレルの
   外径ｄに対して下記条件を満足する特許請求の範囲第７
   項に記載の熱可塑性樹脂管の製造装置。 ０．９ｄ≦Ｄ＜ｄ ９、前記補助マンドレルの軸方向長さＬは、前記マンド
   レルの外径ｄに対して下記条件を満足する特許請求の範
   囲第７項または第８項に記載の熱可塑性樹脂管の製造装
   置。 ０．５ｄ＜Ｌ＜１．５ｄ １０、前記補助マンドレルの先端には、該補助マンドレ
   ル通過直後の管材内周面に冷却媒体を吹付ける手段を有
   する特許請求の範囲第７項、第８項または第９項に記載
   の熱可塑性樹脂管の製造装置。