JPH10225983A - 樹脂管状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観が良好で、周方向の引張弾性率が著しく
高く、しかも熱可塑性樹脂の融点より数１０℃低く、ガ
ラス転移温度以上の温度条件に長時間保持したときの弾
性率の低下がきわめて小さい樹脂管状体を製造する。 【解決手段】 結晶性熱可塑性樹脂からなる中空加工物
１を、ダイ２とフォーマー３との間からクランプ５で引
っ張って延伸成形する樹脂管状体の製造方法において、
最大横断面積が中空加工物１の中空部の初期横断面積の
９倍より大きいフォーマー３を用い、該中空加工物１に
該結晶性熱可塑性樹脂の加工温度における降伏歪み量よ
りも大きく破断歪み量よりも小さな歪みを引張方向およ
び周方向の両方向に与えて中空加工物１が前記フォーマ
ー３の最大横断面積の９０％の横断面積の位置に到るま
での間にネッキングを起こして延伸し、肉厚を初期肉厚
の２５％より小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂管状体の製造方
法に関する。詳しくは、本発明は延伸可能な結晶性熱可
塑性樹脂の中空筒状体（加工物）を拡径させるように延
伸させて樹脂管状体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平４−５５３７９号公報には、樹脂
管状体の製造方法として、延伸可能な結晶性熱可塑性樹
脂からなる中空加工物をダイの入口側から供給し、該中
空加工物の内部に配設した錐状フォーマーを通してダイ
の出口側へ送られた中空加工物に、該中空加工物の引張
破壊を生じさせるには不十分であるが、固相で延伸変形
させるには十分な引張応力を加え、該中空加工物を延伸
変形させ、ダイの出口側からこれを回収する工程を含む
樹脂管状体の製造方法が記載されている。ここで使用さ
れる錐状フォーマーは、最大横断面積が該中空加工物の
中空部の初期横断面積より大きく、かつ横断面が下流方
向に増大するように配置されている。

【０００３】図２は上記特公平４−５５３７９号公報の
第４図に記載の樹脂管状体の製造方法を示すものであ
り、延伸可能な結晶性熱可塑性樹脂からなる中空加工物
１１がオーブン（図示略）により加熱され、ダイ１２の
内周面と錐状のフォーマー１３間を通って装置外に引き
出されている。この中空加工物（筒状体）１１の先端は
引張部材（図示略）にチャックされており、該引張部材
が図の右方に移動することにより該中空加工物１１に周
方向（拡径方向）及び引張方向（長手方向ないし軸方
向）の延伸処理が施され、樹脂管状体１７が製造され
る。

【０００４】この方法によれば、軸方向および周方向に
二軸延伸され、引張弾性率などの物性が向上した樹脂管
状体を製造することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の樹脂管状体
の製造方法によって製造された樹脂管状体は、これを構
成する熱可塑性樹脂の融点より数１０℃低い温度以下〜
ガラス転移温度以上の温度条件に長時間保つと物性が低
下し、かつ寸法が変化するという不具合がある。延伸工
程の条件によっては、寸法が２０％以上も変化し、かつ
延伸加工前の中空加工物と同等にまで低下することがあ
り、実用上好ましくない。

【０００６】これは、延伸加工時の変形歪み量が降伏歪
み量よりはるかに大きくても延伸効果が実用上十分でな
い領域が存在することを意味する。即ち、中空加工物は
実際、引張方向と周方向の二軸にわたり延伸されるの
で、特公平４−５５３７９号公報に記載されているよう
に引張方向の延伸比のみを制御しても、周方向の延伸が
不十分となるため、このような問題が生起するものと考
えられる。

【０００７】また、上記従来法では、軸方向の延伸比が
高くなると得られる管状体の表層に軸方向に細かいすじ
が発生したり、ささくれが発生する。

【０００８】また、得られる管状体を埋設管として使用
する場合、特に、延伸による周方向の弾性率の向上が望
まれるが、従来法では、このような効果を確実に得るた
めの製造条件が明確に示されていない。

【０００９】本発明は、延伸工程の条件を規定すること
によって、上記従来技術の問題点を解決する樹脂管状体
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂管状体の製
造方法は、延伸可能な結晶性熱可塑性樹脂からなる中空
加工物をダイの入口側から供給し、該中空加工物の内部
に配設した錐状フォーマーを通してダイの出口側へ送ら
れた中空加工物に、該中空加工物に引張破壊を生じさせ
るには不十分であるが、固相で延伸変形させるには十分
な引張応力を加えることにより、該中空加工物を延伸変
形して得られる樹脂管状体をダイの出口側から回収する
工程を含む、樹脂管状体の製造方法であって、前記フォ
ーマーの最大横断面積が該中空加工物の中空部の初期横
断面積より大きく、該フォーマーは横断面が下流方向に
増大するように配置されている樹脂管状体の製造方法に
おいて、該フォーマーの最大横断面積は該中空加工物の
中空部の初期横断面積の９倍よりも大きく、該中空加工
物に該結晶性熱可塑性樹脂の加工温度における降伏歪み
量よりも大きく破断歪み量よりも小さな歪みを前記引張
方向および周方向の両方向に与え、該中空加工物が前記
フォーマーの最大横断面積の９０％の横断面積の位置に
到るまでの間にネッキングを起こさせて該中空加工物を
延伸し、得られる樹脂管状体の肉厚を該中空加工物の初
期肉厚の２５％より小さくすることを特徴とする。

【００１１】即ち、本発明者らは、上記従来法の不具合
を抑止できる延伸条件を鋭意検討した結果、最大横断面
積が中空加工物の中空部の初期横断面積の９倍よりも大
きいフォーマーを用い、中空加工物に、これを構成する
結晶性熱可塑性樹脂の加工温度での降伏歪み量、好まし
くは降伏歪み量の２倍よりも大きく破断歪み量よりも小
さな歪みを引張方向だけでなく周方向にも与えて延伸す
ることで、該中空加工物が前記フォーマーの最大横断面
積の９０％の横断面積の位置に到るまでの間にネッキン
グを起こさせて中空加工物を延伸し、得られる樹脂管状
体の肉厚を、中空加工物の初期肉厚の２５％、好ましく
は２０％より小さくすれば、物性、寸法を大幅に安定化
させ、従来の問題点を解消できることを見出し、本発明
に到達した。

【００１２】本発明では、特に、最大横断面積が中空加
工物の中空部の初期横断面積の９倍よりも大きいフォー
マーを用い、中空加工物がこのフォーマーの最大横断面
積の９０％の横断面積の位置に到るまでの間にネッキン
グを起こさせて中空加工物を延伸することで、軸方向及
び周方向にバランスの良い延伸を行って、とりわけ周方
向の弾性率が著しく良好な管状体を製造することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】本発明において、被延伸加工物となる「中
空加工物」とは、横断面が一定の中空の成形物で、両端
部の開放した単体あるいは同時的に成形される片端部の
み開放した連続体が挙げられる。この中空加工物の横断
面形状は、対称軸を有する形状が望ましく、例えば円
形、楕円形、正方形、長方形もしくは三角形が挙げられ
る。

【００１５】中空加工物を構成する結晶性熱可塑性樹脂
は、結晶構造を含む樹脂であり、このような樹脂の好ま
しいものとしては未置換またはハロゲン置換ビニルポリ
マー、未置換もしくはヒドロキシ置換ポリエステル、ポ
リアミド、ポリエーテルケトン、ポリアセタール等が挙
げられる。より好ましくは、エチレンもしくはプロピレ
ンの線状ホモポリマーもしくは少なくとも１種類のコモ
ノマーとの線状コポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ホ
モポリオキシメチレンおよびコポリオキシメチレンが挙
げられる。

【００１６】これらの熱可塑性樹脂は、ガラス、カーボ
ンなどの繊維状フィラー、タルク、マイカなどの板状フ
ィラー、あるいは炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カー
ボンなどの粒状フィラーが配合されていてもよい。

【００１７】本発明に係る中空加工物は、熱可塑性樹脂
を溶融し次いで冷却することで成形できる。実際には射
出成形、押出成形を利用するのが最も実用的であるが、
切削加工により製造してもよい。

【００１８】以下に図面を参照して本発明をより詳細に
説明する。

【００１９】図１（ａ），（ｂ）は本発明の樹脂管状体
の製造方法において採用するのに好適な延伸成形装置の
断面図である。

【００２０】図１（ａ），（ｂ）において、中空加工物
（筒状体）１はオーブン４内において加熱され、ダイ２
の成形孔（リップ）の内周と錐状フォーマー３の外周と
の間を通って装置外に引き出され、管状体７とされる。
なお、この管状体７の下流側の端部はクランプ５に把持
されており、このクランプ５が引張装置（図示略）によ
って定速にて図の右方へ移動される。前記フォーマー３
はシャフト６によって支持される。

【００２１】この成形装置を用いて延伸を開始するに
は、中空加工物１をフォーマー３上に被せる作業が必要
である。この場合、例えば、中空加工物の端部の内面を
切削してこの作業を容易にすることができる。あるいは
中空加工物を加熱し融点以下で軟化させることでもこの
作業が容易になる。中空加工物１をフォーマー３上に被
せた後、この端部をダイ２のリップを通して突出させ、
これをクランプ５に固定して、延伸の準備が完了する。

【００２２】クランプ５としては、機械式、油圧式、空
気圧式等の中空加工物把持機構を用いることができる。
このクランプ５がワイヤ、チェーン、ラックピニオン等
に媒介されモーターウインチ等の引張装置によって移動
される。なお、キャタピラ式（「CATERPILLA」は登録商
標）のパイプ等引取機を用いて連続的に引張力を中空加
工物に加えることでも延伸を実施できる。

【００２３】延伸成形された管状体７を冷却する場合に
は、図１（ｂ）に示す如く、冷却水槽８をダイ２の出口
部に配置して管状体７を水冷する。この冷却水槽８は、
対向する一対の側面に、管状体７通過用の孔８Ａ，８Ｂ
が設けられ、この孔８Ａ，８Ｂの周縁部にシール部材９
が設けられ、図示しない冷却水導入口及び排出口から冷
却水が循環される水槽であり、管状体７は、この水槽８
内を通過することで水冷される。

【００２４】なお、この場合、冷却水槽８は、フォーマ
ー３上の中空加工物の一部を冷却できるような位置に設
けるのが好ましい。

【００２５】このような冷却水槽８を設けて管状体７を
冷却することにより、周方向の過剰延伸を防止して、外
観、物性を向上させることができる。

【００２６】中空加工物をその引張方向（長手方向ない
し軸方向）及び周方向（拡径方向）の双方に延伸するこ
とを特徴とする本発明を実施するには、最大横断面積が
該中空加工物の中空部の初期横断面積の９倍より大き
な、好ましくは、最大横断面積が中空加工物の中空部の
初期横断面積の１０〜１２倍のフォーマーを用い、かつ
このフォーマーを横断面が下流方向に増大するように配
置し、中空加工物を構成する結晶性熱可塑性樹脂の加工
温度での降伏歪み量よりも大きい歪みを与えられる応
力、すなわち降伏応力以上の応力を中空加工物に作用さ
せなければならない。実際には、ダイとフォーマー間に
形成される間隙の横断面積と加工温度、および予備実験
から得られる降伏応力の温度依存性から所要の引張張力
が決定される。ただし、与える引張張力の上限は中空加
工物の破壊張力より小さくなければならない。

【００２７】本発明では、中空加工物に、これを構成す
る結晶性熱可塑性樹脂の加工温度での降伏歪み量の好ま
しくは２倍よりも大きい歪みを引張方向および周方向の
両方向に与えて、該中空加工物が前記フォーマーの最大
横断面積の９０％、好ましくは８０％の横断面積の位置
に到るまでの間にネッキングを起こさせて延伸し、得ら
れる樹脂管状体の肉厚を中空加工物の初期肉厚の２５
％、好ましくは２０％より小さく、特に好ましくは５〜
２０％とする。このためには、加工温度、延伸速度およ
びダイとフォーマーの間隙の適当な組み合わせを予備実
験で決定する必要がある。加工温度は、中空加工物を構
成する結晶性熱可塑性樹脂の融点より１０℃〜５０℃低
い温度、望ましくは融点より１０℃〜２０℃低い温度が
適当である。

【００２８】中空加工物が円筒形状の場合の軸方向（引
張方向）、および周方向の「変形歪み量」は以下の式で
計算される。すなわち、 ε_A ＝Ｌｐ／Ｌｉ−１ ε_H ＝（ＯＤｐ／ＯＤｉ＋ＩＤｐ／ＩＤｉ）／２ ただし、ε_A は軸方向の変形歪み量、Ｌｐは延伸体のマ
ーク間距離、Ｌｉは中空加工物の延伸前マーク間距離、
ε_H は周方向の変形歪み量、ＯＤｐは延伸体の外径、Ｏ
Ｄｉは中空加工物の延伸前外径、ＩＤｐは延伸体の内
径、ＩＤｉは中空加工物の延伸前内径である。

【００２９】本発明により製造された樹脂管状体は流体
輸送管、管状構造体、柱部材、あるいは輪切りにしてベ
ルト状部材として用いることができる。さらには、得ら
れた樹脂管状体をスリッティング、ローリングを経て板
材、シート部材、あるいはその優れたバリア性を利用し
た機能性膜としても使用することができる。

【００３０】

【実施例】以下、具体的な実施例及び比較例を以て本発
明をより詳細に説明する。

【００３１】なお、以下において、フォーマーの半頂角
とは、錐状フォーマーの中心軸方向に沿う縦断面におけ
る、中心軸と側周面との交叉角を示す。

【００３２】実施例１ 結晶性を有するエチレンコポリマー（日本ポリケム社の
市販品「ノバテックＨＤ ＨＦ４１０」；密度：０．９
５５ｇ／ｃｍ³ 、ＭＦＲ：０．０６ｇ／１０分、融点：
１３５℃）を押出機を用いて円筒形状に溶融押出し、真
空式外径サイジング装置で外径６０ｍｍ、内径２５ｍ
ｍ、長さ１．７ｍの円筒型中空加工物１を製造した（中
空部初期断面積：４９１ｍｍ² ）。この中空加工物の一
端を長さ２００ｍｍにわたって内径５５ｍｍに、さらに
半頂角約１５°で内径２５ｍｍまで連続的に減少するよ
うに機械加工をおこなった。

【００３３】加工した端部の内側に、半頂角１５°、最
大外径８５ｍｍの円錐を接続した治具を挿入して、該端
部から約１０ｃｍ程度を１３０℃に加熱し、中空加工物
の加工をしていない他端面に力を加えて推進することに
よって、内径８１ｍｍ、長さ約１５０ｍｍのノーズ（テ
ーパ状部分）を形成させた。

【００３４】このノーズから円錐治具を取りはずした
後、１２０℃に保持できる電熱機構を設けた半頂角１５
°、最大外径８０ｍｍ（最大横断面積：５０２７ｍｍ²
＝中空加工物の中空部の初期横断面積の１０．２倍）の
円錐状フォーマー３を挿入して、下流側端部にテーパー
の無いダイ２（内径６５ｍｍ）が設置されたオーブン４
中に入れ、前記ノーズを機械式クランプ５により把持
し、このクランプ５をウインチに連結した。

【００３５】この状態で、１２０℃の熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、速やかにフォーマー３を１３３
℃に加熱して延伸速度５ｍｍ／分で１５０ｍｍ程度延伸
させて中空加工物１の未加工部がフォーマー３の下流側
端部に達するまで延伸して停止させた。その後、フォー
マー３の温度を１２０℃に戻し、フォーマー３を上流側
へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ程度延伸させて
停止させた。フォーマー３の下流側端部３ａがダイ２端
部から３８ｍｍの位置（ダイ−フォーマー間隙：２．８
ｍｍ）になるまで、このフォーマー押し込み作業を繰り
返した。その後、ウインチの引張張力をモニターしなが
ら延伸速度１０ｍｍ／分で延伸を再開し、張力が安定し
たのを確認後、延伸速度を５０ｍｍ／分に上昇させて延
伸した。張力は増加後漸次減少しながら安定し、それに
伴いネッキングが現れ、ネッキングポイントを通過した
中空加工物が不透明から次第に半透明に変化するのが観
察された。ネッキングポイントは、１０〜２０ｍｍ程度
の幅があり、ネッキング開始位置はダイ２の端部に観察
された。この位置のフォーマー３の横断面積は２７６４
ｍｍ² であり、これはフォーマー３の最大横断面積５０
２７ｍｍ² の５５％にあたる。

【００３６】この条件で中空加工物１のすべてが延伸さ
れて、外径７４．８ｍｍ、内径７１．２ｍｍ、肉厚１．
８ｍｍの半透明で光沢のある延伸エチレンコポリマー管
（管状体７）を得た。

【００３７】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向２．３と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は１．０と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の引張試験により１２０℃の降伏歪みは０．１であり、
したがって変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいこ
とを確認した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の
初期肉厚の１０％であり、２５％より小さいことを確認
した。

【００３８】この管から、軸方向（引張方向）および円
周方向に幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの短冊を打ち抜
き、２３℃にて２４時間状態調節後、引張速度１０ｍｍ
／分の引張試験により引張弾性率を測定した。その結
果、軸方向の弾性率は３．３ＧＰａ、円周方向の弾性率
は３．０ＧＰａであった。比較のためこの材料を溶融プ
レス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性率を同様の方
法で測定したところ１．０ＧＰａであり、得られた延伸
管は軸方向と円周方向のいずれの方向にも強化された二
軸延伸体であることが確認された。特に、円周方向の弾
性率の強度割合は大きく、従来技術に比較して約２０％
の向上効果が確認された。

【００３９】同様の方法で取得した軸方向の試験片を８
０℃のオーブン中に１時間放置した。その後２３℃にて
２４時間状態調節後の弾性率を測定した。その結果、軸
方向弾性率の低下率は１２％と小さかった。

【００４０】実施例２ 結晶性を有するプロピレンホモポリマー（日本ポリケム
社の市販品「ノバテックＰＰ ＥＡ９」；密度：０．９
０ｇ／ｃｍ³ 、ＭＦＲ：０．８ｇ／１０分、融点：１６
３℃）を押出機を用いて円筒形状に溶融押出し、真空式
外径サイジング装置で外径６０ｍｍ、内径２５ｍｍ、長
さ１．７ｍの円筒型中空加工物１を製造した（中空部初
期断面積：４９１ｍｍ² ）。この中空加工物の一端を長
さ２００ｍｍにわたって内径５５ｍｍに、さらに半頂角
約１５°で内径２５ｍｍまで連続的に減少するように機
械加工をおこなった。

【００４１】加工した端部の内側に、半頂角１５°、最
大外径９０ｍｍの円錐を接続した治具を挿入して、端部
から約１０ｃｍ程度を１６０℃に加熱し、中空加工物の
加工をしていない端面に力を加えて推進することによっ
て、内径８１ｍｍ、長さ約１５０ｍｍのノーズを形成さ
せた。

【００４２】このノーズから円錐治具を取りはずした
後、１５０℃に保持できる電熱機構を設けた半頂角１５
°、最大外径８０ｍｍ（最大横断面積：５０２７ｍｍ²
＝中空加工物の中空部の初期横断面積の１０．２倍）の
円錐状フォーマー３を挿入して、下流側端部にテーパー
の無いダイ２（内径６５ｍｍ）が設置されたオーブン４
中に入れ、ノーズを機械式クランプ５により把持し、こ
のクランプ５をウインチに連結した。

【００４３】この状態で、１５０℃の熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、速やかにフォーマー３を１６２
℃に加熱して延伸速度５ｍｍ／分で１５０ｍｍ程度延伸
させて中空加工物１の未加工部がフォーマー３の下流側
端部に達するまで延伸して停止させた。更に、この状態
でフォーマー３を上流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び
１０ｍｍ程度延伸させて停止させた。フォーマー下流側
端部３ａがダイ端部から３８ｍｍの位置（ダイ−フォー
マー間隙：２．８ｍｍ）になるまで、このフォーマー押
し込み作業を繰り返した。その後、ウインチの引張張力
をモニターしながら延伸速度１０ｍｍ／分で延伸を再開
し、張力が安定したのを確認後、延伸速度５０ｍｍ／分
に上昇させて延伸した。張力は増加後漸次減少しながら
安定し、それに伴いネッキングが現れ、ネッキングポイ
ントを通過した中空加工物が次第に不透明から透明へ変
化するのが観察された。ネッキングはダイ出口で開始し
ているのが観察された。この位置のフォーマー３の横断
面積は２７７１ｍｍ² であり、これはフォーマー３の最
大横断面積５０２７ｍｍ² の５５％にあたる。

【００４４】この条件で中空加工物の実質上すべてが延
伸されて外径７５．２ｍｍ、内径７２．２ｍｍ、肉厚
１．５ｍｍのほぼ透明な延伸プロピレンホモポリマー管
を得た。

【００４５】この管の変形歪み量は予め中空加工物１に
マークした定間隔線から、軸方向２．４と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は１．０と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の引張試験により１５０℃の降伏歪みは０．１であり、
したがって変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいこ
とを確認した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の
初期肉厚の８．６％であり、２５％より小さいことを確
認した。

【００４６】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定したところ、軸方向の弾性率は３．８Ｇ
Ｐａ、円周方向の弾性率は３．２ＧＰａであった。この
材料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性
率を同様の方法で測定したところ１．２ＧＰａであり、
得られた管は軸方向と円周方向のいずれの方向にも強化
された二軸延伸体であることが確認された。特に、円周
方向の弾性率の強度割合は大きく、従来技術に比較して
約２０％の向上効果が確認された。

【００４７】また、実施例１と同様にして加熱による軸
方向弾性率の低下率を求めたところ、８％と小さかっ
た。

【００４８】実施例３ 実施例１で用いたと同様のエチレンコポリマー製円筒型
中空加工物１を、実施例１と同様の手順で加工し、内径
８５ｍｍ、長さ約１００ｍｍのノーズを形成させた。こ
のノーズから円錐治具を取りはずした後、１２０℃に保
持できる電熱機構を設けた半頂角２５°、最大外径８０
ｍｍ（最大横断面積：５０２７ｍｍ² ＝中空加工物の中
空部の初期横断面積の１０．２倍）の円錐状フォーマー
３を挿入して、下流側端部にテーパーの無いダイ２（内
径６５ｍｍ）が設置されたオーブン４中に入れ、ノーズ
を機械式クランプ５により把持し、このクランプ５をウ
インチに連結した。

【００４９】この状態で、１２０℃で熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、延伸速度１０ｍｍ／分で中空加
工物１の未加工部がフォーマー３の下流側端部に達する
まで延伸して停止させた。更に、この状態でフォーマー
を上流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ程度延
伸させて停止させた。フォーマー下流側端部３ａがダイ
端部から３８ｍｍの位置（ダイ−フォーマー間隙：２．
８ｍｍ）になるまで、このフォーマー押し込み作業を繰
り返した。その後、ウインチの引張張力をモニターしな
がら延伸速度１０ｍｍ／分で延伸を再開し、約８００ｍ
ｍ延伸して停止させた。ノーズをクランプからはずし、
管状体７を、長さ６００ｍｍ、幅約４００ｍｍ、深さ約
４００ｍｍの冷却水槽８の、シール部材９を施した孔８
Ａ，８Ｂに通した。再度中空加工物１をクランプし、水
槽８に約６℃の冷水を循環させ、冷水がフォーマー３上
の中空加工物（延伸体）の一部を冷やせる位置に固定し
た。再び、ウインチの引張張力をモニターしながら延伸
速度１０ｍｍ／分で延伸を再開し、張力が安定したのを
確認後、延伸速度５０ｍｍ／分に上昇させて延伸した。
張力は増加後漸次減少しながら安定し、それに伴いネッ
キングが現れ、ネッキングポイントを通過した中空加工
物が次第に不透明から半透明へ変化するのが観察され
た。ネッキングはダイ出口で開始しているのが観察され
た。この位置のフォーマー３の横断面積は２７７１ｍｍ
² であり、これはフォーマー３の最大横断面積５０２７
ｍｍ² の５５％にあたる。

【００５０】この条件で中空加工物１の実質上すべてが
延伸されて、外径７９．７ｍｍ、内径７５．５ｍｍ、肉
厚２．１ｍｍの半透明の延伸エチレンコポリマー管を得
た。

【００５１】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向２．１と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は１．２と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の１２０℃における降伏歪みは０．１であり、したがっ
て変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいことを確認
した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の１２％であり、２５％より小さいことを確認した。

【００５２】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定したところ、軸方向の弾性率は３．５Ｇ
Ｐａ、円周方向の弾性率は３．２ＧＰａであった。この
材料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性
率は１．０ＧＰａであり、得られた管は軸方向と円周方
向のいずれの方向にも強化された二軸延伸体であること
が確認された。特に、円周方向の弾性率の強度割合は大
きく、従来技術に比較して約２０％の向上効果が確認さ
れた。

【００５３】また、実施例１と同様にして、加熱による
軸方向弾性率の低下率を求めたところ１４％と小さかっ
た。

【００５４】比較例１ 実施例１で用いたと同様のエチレンコポリマーを押出機
を用いて円筒形状に溶融押出し、真空式外径サイジング
装置で外径６０ｍｍ、内径３０ｍｍ、長さ１．７ｍの円
筒型中空加工物１を製造した（中空部初期断面積：７０
７ｍｍ² ）。この中空加工物の一端を長さ１５０ｍｍに
わたって内径５０ｍｍに、さらに半頂角約１５°で内径
３０ｍｍまで連続的に減少するように機械加工をおこな
った。

【００５５】加工した端部の内側に、半頂角１５°、最
大外径７０ｍｍの円錐を接続した治具を挿入して、該端
部から約５ｃｍ程度を１２０℃に加熱し、中空加工物の
加工をしていない他端面に力を加えて推進することによ
って、内径６５ｍｍ、長さ約１００ｍｍのノーズ（テー
パ状部分）を形成させた。

【００５６】このノーズから円錐治具を取りはずした
後、１３０℃に保持できる電熱機構を設けた半頂角１５
°、最大外径６２ｍｍ（最大横断面積：３０１９ｍｍ²
＝中空加工物の中空部の初期横断面積の４．３倍）の円
錐状フォーマー３を挿入して、下流側端部にテーパーの
無いダイ２（内径６５ｍｍ）が設置されたオーブン４中
に入れ、前記機械式ノーズをクランプ５により把持し、
このクランプ５をウインチに連結した。

【００５７】この状態で、１３０℃の熱平衡に達するま
で約３時間放置した後、延伸速度１０ｍｍ／分で中空加
工物１の未加工部がフォーマー３の下流側端部に達する
まで延伸して停止させた。更に、この状態でフォーマー
３を上流側へ約２ｍｍ程度押し込み、再び１０ｍｍ程度
延伸させて停止させた。フォーマー３の下流側端部３ａ
がダイ２端部から１５ｍｍの位置（ダイ−フォーマー間
隙：５．５ｍｍ）になるまで、このフォーマー押し込み
作業を繰り返した。その後、ウインチの引張張力をモニ
ターしながら延伸速度５ｍｍ／分で延伸した。

【００５８】この条件ではネッキング現象が現れず、管
の色も不透明なままであった。この条件で中空加工物１
の実質上すべてが延伸されて、外径５８．２ｍｍ、内径
４８．０ｍｍ、肉厚５．１ｍｍの不透明白色の延伸エチ
レンコポリマー管を得た。

【００５９】この管の変形歪み量は、予め中空加工物に
マークした定間隔線から、軸方向１．１と算出された。
また円周方向の平均変形歪み量は０．３と算出された。
この実験に先立って実施した同材料の溶融プレスシート
の１３０℃における降伏歪みは０．１であり、したがっ
て変形歪み量は降伏歪み量の２倍より大きいことを確認
した。また、得られた管の肉厚は中空加工物の初期肉厚
の３４％であり、２５％より大きいことを確認した。

【００６０】この管について、実施例１と同様にして引
張弾性率を測定ところ、軸方向の弾性率は１．３ＧＰ
ａ、円周方向の弾性率は１．１ＧＰａであった。この材
料を溶融プレス法で成形した２ｍｍ厚のシートの弾性率
は１．０ＧＰａであり、得られた管は軸方向と円周方向
のいずれの方向にもわずかに強化された二軸延伸体であ
ることが確認された。

【００６１】また、実施例１と同様にして加熱による軸
方向の弾性率の低下を調べたところ、弾性率は１．１Ｇ
Ｐａとなり、延伸の効果はほとんど失われていた。

【００６２】上記実施例１〜３及び比較例１の引張弾性
率及び加熱による弾性率の低下の測定結果及び得られた
管の外観の観察結果を、中空加工物の中空部の初期横断
面積に対するフォーマーの最大横断面積の倍率、ネッキ
ングポイントのフォーマーの横断面積の最大横断面積に
対する割合、及び、中空加工物の初期肉厚に対する得ら
れた管の肉厚の割合と共に、表１に示した。

【００６３】比較例２ 実施例１において、最大外径が７０ｍｍで、最大横断面
積が中空加工物の中空部の初期横断面積の７．８倍のフ
ォーマーを用い、フォーマー下流側端部の位置をダイ端
部から２０ｍｍ（ダイ−フォーマー間隙：２．８ｍｍ）
としたこと以外は同様にして延伸を行い、結果を表１に
示した。

【００６４】比較例３ 実施例１において、フォーマー下流側端部の位置をダイ
端部から４８ｍｍ（ダイ−フォーマー間隙：５．５ｍ
ｍ）としたこと以外は同様にして延伸を行い、結果を表
１に示した。

【００６５】比較例４ 実施例１において、フォーマー下流側端部の位置をダイ
端部から４４ｍｍ（ダイ−フォーマー間隙：４．２ｍ
ｍ）とし、延伸温度を１２５℃としたこと以外は同様に
して延伸を行い、結果を表１に示した。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂管状
体の製造方法によれば、外観が良好で、引張弾性率、と
りわけ周方向の引張弾性率が著しく高く、また、樹脂管
状体を構成する熱可塑性樹脂の融点より数１０℃低く、
ガラス転移温度以上の温度条件に長時間保持したときの
弾性率の低下がきわめて小さい、物性及び寸法の安定性
に優れた樹脂管状体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好適な延伸成形装置の模式的な
断面図である。

【図２】従来例で採用された延伸成形装置を示す模式的
な断面図である。

【符号の説明】

１，１１ 中空加工物 ２，１２ ダイ ３，１３ フォーマー ４ オーブン ５ クランプ ６ シャフト ７，１７ 管状体 ８ 冷却水槽 ９ シール部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 延伸可能な結晶性熱可塑性樹脂からなる
   中空加工物をダイの入口側から供給し、該中空加工物の
   内部に配設した錐状フォーマーを通してダイの出口側へ
   送られた中空加工物に、該中空加工物に引張破壊を生じ
   させるには不十分であるが、固相で延伸変形させるには
   十分な引張応力を加えることにより、該中空加工物を延
   伸変形して得られる樹脂管状体をダイの出口側から回収
   する工程を含む、樹脂管状体の製造方法であって、 前記フォーマーの最大横断面積が該中空加工物の中空部
   の初期横断面積より大きく、該フォーマーは横断面が下
   流方向に増大するように配置されている樹脂管状体の製
   造方法において、 該フォーマーの最大横断面積は該中空加工物の中空部の
   初期横断面積の９倍よりも大きく、 該中空加工物に該結晶性熱可塑性樹脂の加工温度におけ
   る降伏歪み量よりも大きく破断歪み量よりも小さな歪み
   を前記引張方向および周方向の両方向に与え、該中空加
   工物が前記フォーマーの最大横断面積の９０％の横断面
   積の位置に到るまでの間にネッキングを起こさせて該中
   空加工物を延伸し、 得られる樹脂管状体の肉厚を該中空加工物の初期肉厚の
   ２５％より小さくすることを特徴とする樹脂管状体の製
   造方法。