JP5655020B2 - 薄肉チューブの製造方法、その製造方法により製造されたチューブ、及び、多層構造チューブ - Google Patents

Description

本発明は、薄肉チューブの製造方法、その製造方法により製造されたチューブ、及び、多層構造チューブに関する。

従来、熱可塑性樹脂チューブの製造においては、主に、中空成形方法と芯材引抜きによるチューブ製造方法の２つの方法がとられていた。

中空成形方法は、ダイスから出た溶融樹脂チューブを中空形状で成形する方法であるが、ダイスから出た直後の高温の溶融樹脂チューブは極めて変形しやすく、成形するチューブの肉厚が薄い場合には成形品が冷却水槽内で浮いてしまう、或いは水圧でつぶれてしまう等の理由により変形しやすかった。これを解消する方法として、例えば、真空サイジング法や内圧法が用いられていた（特許文献１参照）。しかし、真空サイジング法は、厚肉チューブや比較的硬質樹脂を使用したチューブの成形には適しているが、例えば肉厚が０．１ｍｍ以下の薄肉チューブを成形する場合には、真空冷却水槽入口でチューブが伸びてしまい、成形が困難であった。また、内圧法においては、押出し直後のチューブ内に空気を吹き込んで内圧をかけるため、チューブの肉厚が薄い場合には、冷却水槽に入る前にチューブが膨脹しすぎたり或いは破裂してしまうか、水槽内で水圧に負けて潰れてしまうなど、安定して成形することができなかった。更には、中空成形方法では、特に外径が大きく薄肉のチューブはキンクしやすいため、大きな曲げ半径で取扱う必要があり、生産設備のガイドロール部や巻取部の半径を大きくする必要があるなど、取扱いも困難であった。

一方、芯材引抜きによるチューブ製造方法は、上記の問題を解消して、薄肉で細径のチューブを製造する方法として、例えば、銅線を芯材とし、その芯材の外周に押出しあるいは塗布によって樹脂の被覆層を形成し、その後、芯材を引き抜いてチューブを製造する方法が従来から知られている（特許文献２、特許文献３参照）。この方法でチューブを製造するのに使用される芯材は、従来、銀メッキあるいは錫メッキした銅線が一般的であった。銅線は、柔らかく、低荷重で伸びて縮径するため、引き抜き易く、人力による引き抜きも容易であり、また、柔らかいので真直性も出しやすく、チューブ製造用芯材として好適である。但し、銅は不安定で酸化しやすく、また酸化した銅は剥落し易いため、そのまま芯材としたのでは、引き抜く時に樹脂である被覆層の内面に酸化した銅が付着する恐れがある。これを防止するために銀メッキあるいは錫メッキが施される。しかし、次のような問題を持っている。この芯材は、チューブを構成する樹脂が被覆されるのでその際の温度よりも高い耐熱性をもつ樹脂又は金属とする必要があり、また、太い内径チューブを得るためにはそれに見合った太径の芯材を用意する必要がありコスト高となっていた。また、芯材が太いために、引き抜くための縮径が容易でなく作業性が落ちる。更に、太径の芯材を取り扱う芯材送出機（サプライ）等も専用化が必要であった。

実開平７−３３６２４号公報 特開平５−１５６０１号公報 特開平９−２８５５４５号公報

しかし、このような従来の芯材引抜きによるチューブ製造方法は、薄肉で細径のチューブに適した製造方法であって、薄肉で太径のチューブの製造に際しては、芯材が高価であることによる単価の上昇、芯材が太いために、引き抜くための縮径が容易でなく作業性が低下するという問題があった。また、太い芯材に適合した芯材送出機（サプライ）や引き取り機等が必要となるために、コスト高になるという問題があった。

従って、本発明の目的は、寸法精度のよい安価な薄肉で太径チューブの製造が可能な薄肉チューブの製造方法、その製造方法により製造されたチューブ、及び、多層構造チューブを提供することにある。

［１］本発明は、上記の目的を達成するために、熱可塑性樹脂からなる中空状又は棒状の内層樹脂層と、前記内層樹脂層の外周に配置され、前記内層樹脂層と密着しない熱可塑性樹脂からなる外層樹脂層と、で構成されるチューブ中間体を同時に押出成形する押出成形工程と、前記押出成形工程により形成された前記チューブ中間体を押出成形の方向に切断し、切断されたチューブ中間体から内層樹脂層を引き抜いて外層樹脂層を分離することにより前記外層樹脂層の肉厚が０．１ｍｍ以下の薄肉のチューブを形成する引抜工程と、を有することを特徴とする薄肉チューブの製造方法を提供する。

［２］前記外層樹脂層は、前記内層樹脂層と密着しない熱可塑性樹脂からなる中間層樹脂層と、前記中間層樹脂層の外周に密着する熱可塑性樹脂からなる最外層樹脂層とからなることを特徴とする上記［１］に記載の薄肉チューブの製造方法であってもよい。

［３］また、上記［１］に記載した薄肉チューブの製造方法により製造されたことを特徴とするチューブであってもよい。

［４］また、上記［２］に記載した薄肉チューブの製造方法により製造されたことを特徴とする多層構造チューブであってもよい。

本発明によれば、寸法精度のよい安価な薄肉で太径チューブの製造が可能な薄肉チューブの製造方法、その製造方法により製造されたチューブ、及び、多層構造チューブを提供することができる。

図１は、本発明の実施例１に係るチューブ中間体の断面図である。 図２は、本発明の実施例２に係るチューブ中間体の断面図である。 図３は、本発明の実施例３に係る多層構造チューブ中間体の断面図である。 図４は、比較例１に係るチューブの断面図である。 図５は、比較例２に係るチューブの断面図である。 図６は、実施例１、２，３と比較例１、２の各項目の優劣を示す一覧を示す図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、応用例１を示し、図７（ｃ）、（ｄ）は、応用例２を示す図である。

［本発明の実施の形態］
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る薄肉チューブ（以下、単に「チューブ」という。）の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる中空状又は棒状の内層樹脂層１００と、内層樹脂層１００の外周に配置され、内層樹脂層１００と密着しない熱可塑性樹脂からなる外層樹脂層２００とで構成されるチューブ中間体３００を同時に押出成形する押出成形工程と、この押出成形工程により形成されたチューブ中間体３００を押出成形の方向に切断し、切断されたチューブ中間体３００から内層樹脂層１００を引き抜いて外層樹脂層２００を分離することによりチューブ２００Ａを形成する引抜工程と、を有して構成されている。

このチューブの製造方法により製造された、すなわち、チューブ中間体３００から内層樹脂層１００を引き抜いて分離された外層樹脂層２００は、チューブ２００Ａである。なお、押出成形の方向に切断とは、長尺状に押出成形されたチューブ中間体３００から所定のチューブ長さに短尺に切断して仕上げること以外に、チューブ中間体３００から内層樹脂層１００を引き抜いて分離することが可能な長さに切断する場合も含む。すなわち、チューブ中間体３００から内層樹脂層１００を引き抜いて外層樹脂層２００を分離し、この外層樹脂層２００を所定のチューブ長さに切断してチューブ２００Ａを形成することも可能である。

上記のチューブの製造方法において、内層樹脂層１００が中空状の場合は、内径の確保のために、チューブ中間体３００の成形時にヘッドから加圧空気をチューブ中間体３００内に導入し成形することが好ましい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態は、単層のチューブの製造方法であったが、本発明の第２の実施の形態に係るチューブの製造方法は、多層構造チューブの製造方法である。

外層樹脂層４００は、内層樹脂層１００と密着しない熱可塑性樹脂からなる中間層樹脂層４１０と、中間層樹脂層４１０の外周に密着する熱可塑性樹脂からなる最外層樹脂層４２０とからなる。

第２の実施の形態では、押出成形工程において、熱可塑性樹脂からなる中空状又は棒状の内層樹脂層１００と、内層樹脂層１００の外周に配置され、内層樹脂層１００と密着しない熱可塑性樹脂からなる中間層樹脂層４１０と、その中間層樹脂層４１０の外周に密着する熱可塑性樹脂からなる最外層樹脂層４２０とで構成されるチューブ中間体５００を同時に押出成形する。

引抜工程は、第１の実施の形態と同様であり、押出成形工程により形成されたチューブ中間体５００を押出成形の方向に切断し、切断されたチューブ中間体５００から内層樹脂層１００を引き抜いて多層に形成された外層樹脂層４００を分離することにより多層構造チューブ４００Ａを形成する。

第２の実施の形態においても、チューブの製造方法において、内層樹脂層１００が中空状の場合は、内径の確保のために、チューブ中間体５００の成形時にヘッドから加圧空気をチューブ中間体５００内に導入し成形することが好ましい。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係るチューブ中間体３００の断面図である。３０ｍｍ／２０ｍｍのクロスヘッド型同時２層押出成形機を用いて３０ｍｍ側を内層樹脂層１００、２０ｍｍ側を外層樹脂層２００として中空一体成形した。内径５.０ｍｍ、外径７ｍｍの内層樹脂層１００にはＬＤＰＥ（ノバテックＹＦ３０（登録商標））を用い、その外周には肉厚０．０７ｍｍのポリウレタン（ペレセン２３６３―９０ＡＥ（登録商標））を外層樹脂層２００とした。内層樹脂層１００はＬＤＰＥに限らず、熱溶融により外層樹脂層２００と密着しない樹脂であれば良く、例えばＥＶＡ・ＰＰ・ＨＤＰＥ等でも良い。内層樹脂層１００、外層樹脂層２００の肉厚はそれぞれ３０ｍｍ、２０ｍｍの押出機のスクリュー回転数により制御した。内径の確保はチューブ中間体の成形時にヘッドから加圧空気（例えば、ゲージ圧で１５ｋＰa）をチューブに導入し成形した。押出成形後、チューブ中間体３００を５００ｍｍの長さで切断し、両端末の外層樹脂層２００をケーブルストリッパーで除去し、内層樹脂層１００を延伸後に引抜いて、内径７ｍｍ、肉厚０．０７ｍｍ（外径７．１４ｍｍ）のポリウレタンチューブ（チューブ２００Ａ）を得た。

（実施例２）
図２は、本発明の実施例２に係るチューブ中間体３００の断面図である。３０ｍｍ／２０ｍｍのクロスヘッド型同時２層押出成形機を用いて３０ｍｍ側を内層樹脂層１００、２０ｍｍ側を外層樹脂層２００として中空一体成形した。内径３．０ｍｍ、外径４．８ｍｍの内層樹脂層１００には低密度ポリエチレンＬＤＰＥ（ＵＢＥＣ１５０）を用い、その外周には肉厚０．１ｍｍのナイロンエラストマー（ペバックス７０３３（登録商標））を外層樹脂層２００とした。内層樹脂層１００はＬＤＰＥに限らず、熱溶融により外層樹脂層２００と密着しない樹脂であれば良く、例えばＰＶＣ・ＰＰ・ＨＤＰＥ等でも良い。内層樹脂層１００、外層樹脂層２００の肉厚はそれぞれ３０ｍｍ、２０ｍｍの押出機のスクリュー回転数により制御した。内径の確保はチューブ中間体の成形時にヘッドから加圧空気（例えば、ゲージ圧で１０ｋＰa）をチューブに導入し成形した。押出成形後、チューブ中間体３００を１０００ｍｍの長さで切断し両端末の外層樹脂層２００をケーブルストリッパーで除去し、内層樹脂層１００を延伸後に引抜いて、内径４．８ｍｍ、肉厚０．１ｍｍ（外径５．０ｍｍ）のナイロンエラストマーチューブ（チューブ２００Ａ）を得た。

（実施例３）
図３は、本発明の実施例３に係る多層構造チューブ中間体５００の断面図である。３０ｍｍ／２０ｍｍ／２０ｍｍのクロスヘッド型同時３層押出成形機を用いて３０ｍｍ側を内層樹脂層１００、２０ｍｍ／２０ｍｍ側を外層樹脂層４００として中空一体成形した内径３．０ｍｍ、外径４．８ｍｍの内層樹脂層１００にはＬＤＰＥ（ＵＢＥＣ１５０）を用い、その外周には肉厚０．０４ｍｍのナイロンエラストマー（ペバックス７０３３）を中間層樹脂層４１０とし、更にその外側に肉厚０．０６ｍｍのナイロンエラストマー（ペバックス５５３３）を最外層樹脂層４２０とした。内層樹脂層１００はＬＤＰＥに限らず、熱溶融により中間層樹脂層４１０と密着しない樹脂であれば良く、例えばＰＶＣ・ＰＰ・ＨＤＰＥ等でも良い。内層樹脂層１００、外層樹脂層４００（中間層樹脂層４１０及び最外層樹脂層４２０）の肉厚はそれぞれの押出機のスクリュー回転数により制御した。内径の確保はチューブ中間体の成形時にヘッドから加圧空気（例えば、ゲージ圧で１０ｋＰa）をチューブに導入し成形した。押出成形後、チューブ中間体５００を長さ１０００ｍｍで切断し、両端末の外層樹脂層４００をケーブルストリッパーで除去し、内層樹脂層１００を延伸後に引抜いて内径４．８ｍｍ、肉厚０．１ｍｍ（外径４．０ｍｍ）のナイロンエラストマー２層チューブ（多層構造チューブ４００Ａ）を得た。

（比較例１）
図４は、比較例１に係るチューブの断面図である。内径７．０ｍｍ、肉厚０．０７ｍｍのポリウレタン６００（ペレセン２３６３―９０ＡＥ）を３０ｍｍクロスヘッド型押出機でチュービングした。肉厚は押出機のスクリュー回転数により制御した。内径の確保はチューブ成形時にヘッドから加圧空気（例えば、ゲージ圧で２ｋＰa）をチューブに導入し成形した。成形後（Ｒ２５０ｍｍ程度の曲げ半径）に座屈しチューブ内圧が変動したり、或いは冷却水槽内で水圧により潰れてしまいチューブ内圧が変動したことにより安定した構造が得られなかった。

（比較例２）
図５は、比較例２に係るチューブの断面図である。直径４．８ｍｍの錫メッキ軟銅線６１０に上に、肉厚０．１ｍｍのナイロンエラストマー６２０（ペバックス７０３３）を３０ｍｍクロスヘッド型押出機で充実成形した。押出成形後、チューブを１０００ｍｍで切断し、両端末のナイロンエラストマー６２０をケーブルストリッパーで除去し、芯体である錫メッキ軟銅線６１０を延伸後に引抜いて内径４．８mm、肉厚０．１ｍ（外径５．０ｍｍ）のナイロンエラストマーチューブ６２０Ａを得た。

（本実施の実施の形態の効果）
図６は、実施例１、２、３と比較例１、２の各項目の優劣を示す一覧を示す図である。実施例１、２、３、比較例１、２に対して、項目（成形精度、押出速度、コスト、後処理）ごとに、非常に優れている（３点）、優れている（２点）、劣っている（１点）、非常に劣っている（０点）で採点し、その合計を総合評価としたものである。この比較結果から、比較例１、２は、いくつかの項目において、非常に劣っている（０点）評価があるのに対して、実施例１、２，３は、すべての項目において、非常に劣っている（０点）評価がない。また、実施例１、２，３は、比較例１、２に対して総合評価で大きく優位である。

本実施の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）中空成形することで、大径芯体用の大がかりな付帯設備を使用せず、従来のチューブ成形ラインにより成形可能である。
（２）上記の中空成形において、内層樹脂層１００を中空状とし、チューブ中間体３００（チューブ中間体５００）の成形時にヘッドから加圧空気をチューブ中間体３００（チューブ中間体５００）内に導入し成形することにより、内径の確保をより確実にすることが可能となる。
（３）芯材引抜きによるチューブ製造方法のように芯材を必要とせず、安価に製造可能できる。例えば、上記の芯材引抜きによるチューブ製造方法に使用する芯材は、コスト比較でもφ４．８錫メッキ軟銅線よりＬＤＰＥの費用のほうが格段に安い。
（４）芯材となる内層樹脂層１００と一体で成形することで、肉厚が確保されるためキンクしにくく取扱いも容易であり、抗張力も増加することによりサイジング等も適用可能である。
（５）芯材となる内層樹脂層１００の外周に同時に複数の樹脂層を成形して外層樹脂層４００（例えば、中間層樹脂層４１０と最外層樹脂層４２０）とすることで、薄肉で多層構造をもつチューブの成形が可能となり、単層チューブでは達成し得なかった特性を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図７（ａ）、（ｂ）は、応用例１を示し、図７（ｃ）、（ｄ）は、応用例２を示す図である。図７（ａ）において、内層樹脂層７１０をストランド形状にし、その上に、外層樹脂層７２０を形成する。内層樹脂層７１０を除去することにより、図７（ｂ）に示すような薄肉で太径のチューブが形成され、薄肉で太径のチューブの製造方法、その製造方法により製造されたチューブ、及び、多層構造チューブに応用することができる。

また、図７（ｃ）において、中空状の内層樹脂層７３０の上に、異なる樹脂７４１、７４２で押出成形された色や硬さの異なるストライプ状の外層樹脂層７４０を形成し、内層樹脂層７３０を除去することにより、図７（ｄ）に示すような薄肉で太径のチューブが形成される。上記示すようなストライプ押出や２層、３層構造の多層のスキン層としての押出技術は、公知の技術として使用されており、これらの押出技術を本願発明に応用することにより、種々の薄肉で太径のチューブの製造方法、その製造方法により製造されたチューブ、及び、多層構造チューブに応用することができる。

１００…内層樹脂層
２００…外層樹脂層
２００Ａ…チューブ
３００…チューブ中間体
４００…外層樹脂層
４００Ａ…多層構造チューブ
４１０…中間層樹脂層
４２０…最外層樹脂層
５００…チューブ中間体
６００…ポリウレタン
６１０…錫メッキ軟銅線
６２０…ナイロンエラストマー
６２０Ａ…ナイロンエラストマーチューブ

Claims (4)

1. 熱可塑性樹脂からなる中空状又は棒状の内層樹脂層と、前記内層樹脂層の外周に配置され、前記内層樹脂層と密着しない熱可塑性樹脂からなる外層樹脂層と、で構成されるチューブ中間体を同時に押出成形する押出成形工程と、
   前記押出成形工程により形成された前記チューブ中間体を押出成形の方向に切断し、切断されたチューブ中間体から内層樹脂層を引き抜いて外層樹脂層を分離することにより前記外層樹脂層の肉厚が０．１ｍｍ以下の薄肉のチューブを形成する引抜工程と、
   を有することを特徴とする薄肉チューブの製造方法。
2. 前記外層樹脂層は、前記内層樹脂層と密着しない熱可塑性樹脂からなる中間層樹脂層と、前記中間層樹脂層の外周に密着する熱可塑性樹脂からなる最外層樹脂層とからなることを特徴とする請求項１に記載の薄肉チューブの製造方法。
3. 請求項１に記載した薄肉チューブの製造方法により製造されたことを特徴とするチューブ。
4. 請求項２に記載した薄肉チューブの製造方法により製造されたことを特徴とする多層構造チューブ。

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