JP2008012821A - 樹脂製多層管の押出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異種の第１、第２樹脂を熱溶融させて多層管の内、外側管を成形する場合において、多層管の内、外側管をそれぞれ所望材質かつ所望精度にできるようにする。
【解決手段】押出成形装置１は、異種の第１、第２樹脂８，９を別個に押し出す第１、第２押出機１０，１１と、第１樹脂８を通過させて内側管４を成形可能とする内側通路３１が形成されると共に、第２樹脂９を通過させて内側管４に外嵌される外側管５を成形可能とする外側通路３７が形成され、内、外側管４，５により多層管２を成形可能とするダイ１２と、このダイ１２を加熱するヒーター１３とを備える。ヒーター１３が、内側通路３１の少なくとも一部分が形成されたダイ１２の一部分１２を加熱する第１ヒーター４２と、外側通路３７の少なくとも一部分が形成されたダイ１２の他部分１２ｂを第１ヒーター４２とは別個に加熱する第２ヒーター４３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層管を構成する内、外側管をそれぞれ成形可能とする内、外側通路が形成されたダイの各部分を互いに別個に加熱するようにした樹脂製多層管の押出成形装置に関するものである。

樹脂製多層管の押出成形装置には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、上記押し出し装置は、互いに異種の第１、第２樹脂をそれぞれ別個に熱溶融させて押し出す第１、第２押出機と、上記第１押出機から押し出された第１樹脂を通過させて内側管を成形可能とする内側通路が形成されると共に、上記第２押出機から押し出された第２樹脂を通過させて上記内側管に外嵌される外側管を成形可能とする外側通路が形成され、上記内、外側管により多層管を成形可能とするダイと、このダイを加熱するヒーターとを備えている。

上記押出装置により多層管を成形する場合には、上記第１、第２押出機により加熱溶融された第１、第２樹脂が、上記ダイにおける上記内、外側通路の上流端に向かって連続的に押し出される。そして、上記第１、第２樹脂は、上記内、外側通路をその下流端に向けて通過させられ、これにより、上記内、外側管が成形される。次に、上記ダイにより、上記内、外側管が互いに一体的に嵌合させられて上記ダイから連続的に押し出され、これにより、目的の多層管が成形されるようになっている。

上記多層管の成形途中において、上記ヒーターはダイを加熱することにより、上記内、外側通路を通過する第１、第２樹脂を加熱溶融させ、これらに適度な流動性を与えることとされている。
特許第３５１４７３９号公報

ところで、上記内、外側通路において、上記加熱により溶融状態とされた第１、第２樹脂の流動を層流状にさせれば、上記内、外側管は、特にその厚さ寸法が高精度に成形され、つまり、高精度の多層管が成形される、と考えられる。

しかし、上記従来の技術では、第１、第２樹脂を、より層流状に流動させようとする上で、これらを適正な溶融状態にさせるための各「適正溶融温度」は、これら第１、第２樹脂毎に異なっている。また、その一方、上記従来の技術におけるヒーターはダイを単に全体的に加熱するものとされている。このため、上記従来の技術では、第１、第２樹脂をそれぞれ各「適正溶融温度」にさせることは困難である。

そこで、従来では、第１点として、上記多層管の成形に際し、第１、第２樹脂の各「適正溶融温度」が互いに近い値となるようこれら第１、第２樹脂を調整することが行われている。また、これに代え、もしくは、これと共に、第２点として、上記内、外側通路を通過する第１、第２樹脂の温度が、これら第１、第２樹脂の各「適正溶融温度」のほぼ平均値となるよう、もしくは、この平均値よりも高い側の「適正溶融温度」の値に合致させるよう上記ヒーターにより加熱することが行われている。

しかし、上記第１点のようにした場合には、内、外側管の材料となる第１、第２樹脂の種類についての選択の自由度が低下しがちとなる。また、上記第２点のようにした場合には、これら第１、第２樹脂の温度をそれぞれ精度良くその「適正溶融温度」に近づけることはできないために、上記内、外側通路における第１、第２樹脂のいずれか一方の樹脂の流動が、過低温に基づく高粘度によって鈍化し、他の樹脂の流動が過高温に基づく低粘度によって乱流状となり、これにより、内、外側管の寸法精度が低下しがちとなる。

よって、上記従来の技術では、多層管の内、外側管をそれぞれ所望材質かつ所望精度にすることは、し難いという問題点がある。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、互いに異種の第１、第２樹脂を熱溶融させて内、外側管を成形し、これら内、外側管により多層管を成形する場合において、この多層管の内、外側管をそれぞれ所望材質かつ所望精度にできるようにすることである。

請求項１の発明は、互いに異種の第１、第２樹脂８，９をそれぞれ別個に熱溶融させて押し出す第１、第２押出機１０，１１と、上記第１押出機１０から押し出された第１樹脂８を通過させて内側管４を成形可能とする内側通路３１が形成されると共に、上記第２押出機１１から押し出された第２樹脂９を通過させて上記内側管４に外嵌される外側管５を成形可能とする外側通路３７が形成され、上記内、外側管４，５により多層管２を成形可能とするダイ１２と、このダイ１２を加熱するヒーター１３とを備えた樹脂製多層管の押出成形装置において、
上記ヒーター１３が、上記内側通路３１の少なくとも一部分が形成された上記ダイ１２の一部分１２を加熱する第１ヒーター４２と、上記外側通路３７の少なくとも一部分が形成された上記ダイ１２の他部分１２ｂを上記第１ヒーター４２とは別個に加熱する第２ヒーター４３とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、上記ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの間に、これら１２ａ，１２ｂの互いの熱伝達を防止する断熱部４８を介設したものである。

請求項３の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの両合い面４７をこのダイ１２の軸心２２に直交する面上に形成し、上記両合い面４７の間に上記断熱部４８を介設したものである。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、互いに異種の第１、第２樹脂をそれぞれ別個に熱溶融させて押し出す第１、第２押出機と、上記第１押出機から押し出された第１樹脂を通過させて内側管を成形可能とする内側通路が形成されると共に、上記第２押出機から押し出された第２樹脂を通過させて上記内側管に外嵌される外側管を成形可能とする外側通路が形成され、上記内、外側管により多層管を成形可能とするダイと、このダイを加熱するヒーターとを備えた樹脂製多層管の押出成形装置において、
上記ヒーターが、上記内側通路の少なくとも一部分が形成された上記ダイの一部分を加熱する第１ヒーターと、上記外側通路の少なくとも一部分が形成された上記ダイの他部分を上記第１ヒーターとは別個に加熱する第２ヒーターとを備えている。

このため、上記押出成形装置による多層管の成形途中において、上記ヒーターはダイを加熱することにより、上記内、外側通路を通過する第１、第２樹脂を加熱溶融させ、これらに流動性を与える。

そして、上記内側通路が形成された上記ダイの一部分は上記第１ヒーターにより加熱され、上記内側通路を通過する第１樹脂の温度が、その「適正溶融温度」となるよう加熱される。一方、上記外側通路が形成された上記ダイの他部分は上記第１ヒーターとは別個に上記第２ヒーターにより加熱されて、上記外側通路を通過する第２樹脂９の場合の温度が、その「適正溶融温度」となるよう加熱される。

よって、上記第１、第２樹脂をそれぞれ所望の材質にすることにより、これらが互いに異種になったとしても、これら各第１、第２樹脂は、上記した互いに別個の加熱によって、より確実にそれぞれ「適正溶融温度」にさせられ、上記内、外側通路において、より層流状の流動が可能とされる。この結果、上記内、外側管はより高精度に成形され、つまり、多層管がより高精度に成形される。

請求項２の発明は、上記ダイの一部分と他部分との間に、これらの互いの熱伝達を防止する断熱部を介設している。

このため、上記ダイの一部分と他部分との間の熱交換は、上記断熱部により防止されることから、上記ダイの一部分と他部分との各温度制御は、互いの熱影響を防止しつつ、それぞれ精度よくできる。

よって、上記ダイの一部分に形成された内側通路における第１樹脂と、ダイの他部分に形成された外側通路における第２樹脂とをそれぞれ、より「適正溶融温度」にさせることができる。この結果、上記第１、第２樹脂はそれぞれ、より確実に層流状に流動可能とされて、上記請求項１の効果が助長される。

請求項３の発明は、上記ダイの一部分と他部分との両合い面をこのダイの軸心に直交する面上に形成し、上記両合い面の間に上記断熱部を介設している。

このため、上記ダイの一部分、他部分、および断熱部が互いに連関する構造を、より簡単にできる。よって、これらの成形や組み付け作業が容易にできる。

本発明の樹脂製多層管の押出成形装置に関し、互いに異種の第１、第２樹脂を熱溶融させて内、外側管を成形し、これら内、外側管により多層管を成形する場合において、この多層管の内、外側管をそれぞれ所望材質かつ所望精度にできるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、樹脂製多層管の押出成形装置は、互いに異種の第１、第２樹脂をそれぞれ別個に熱溶融させて押し出す第１、第２押出機と、上記第１押出機から押し出された第１樹脂を通過させて内側管を成形可能とする内側通路が形成されると共に、上記第２押出機から押し出された第２樹脂を通過させて上記内側管に外嵌される外側管を成形可能とする外側通路が形成され、上記内、外側管により多層管を成形可能とするダイと、このダイを加熱するヒーターとを備えている。

上記ヒーターが、上記内側通路の少なくとも一部分が形成された上記ダイの一部分を加熱する第１ヒーターと、上記外側通路の少なくとも一部分が形成された上記ダイの他部分を上記第１ヒーターとは別個に加熱する第２ヒーターとを備えている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図において、符号１は押出成形装置で、この押出成形装置１は樹脂製の多層管２と、この多層管２に内装された金属製芯材３とを、矢印Ｆｒで示した前方に向かって連続的に押出成形するものである。上記多層管２は、円形の内側管４と、この内側管４に一体的に外嵌される円形の外側管５とを備えている。

上記押出成形装置１は、熱可塑性樹脂で、互いに異種の第１、第２樹脂８，９を熱溶融させてそれぞれ別個に連続的に押し出すスクリュー式の第１、第２押出機１０，１１と、これら第１、第２押出機１０，１１から押し出された上記第１、第２樹脂８，９を通過させ、上記芯材３を内嵌させた多層管２を連続的に押出成形するダイ１２と、このダイ１２を加熱するヒーター１３と、上記ダイ１２から押し出された多層管２および芯材３を引き取る不図示の引取機と、上記ダイ１２から引取機に至る間の上記多層管２および芯材３を冷却させて多層管２を固化させる不図示の冷却装置とを備えている。

上記第１樹脂８は互いに異種の複数（３つ）の第１樹脂８ａ，８ｂ，８ｃを有している。また、上記第１押出機１０も複数（３つ）の第１押出機１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有している。そして、これら各第１押出機１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、上記各第１樹脂８ａ，８ｂ，８ｃをそれぞれ別個に熱溶融させて押出可能とする。

上記ダイ１２は、その後部側から前部側に向かって列設される第１−第５ダイ部材１６−２０と、前後方向に延びる軸心２２上で上記第１−第４ダイ部材１６−１９に形成されたダイ孔に嵌入されるマンドレル２３と、上記第１−第５ダイ部材１６−２０およびマンドレル２３を互いに着脱可能に固着させる締結具２４とを備えている。

また、上記第２ダイ部材１７は、上記軸心２２上で複数層にテーパ嵌合させられる第１−第３筒状体２６−２８を備えている。これら第１−第３筒状体２６−２８は、上記第２ダイ部材１７の内部側から外部側に向かって順次配置されている。

上記第１押出機１０から押し出された第１樹脂８を通過させて上記多層管２のうち、内側管４を成形可能とする内側通路３１が上記ダイ１２に形成されている。

具体的には、上記軸心２２の直交方向（径方向）で、上記マンドレル２３および第１−第３筒状体２６−２８の各間に互いに独立した円筒形状の第１−第３通路３２−３４が形成されている。これら第１−第３通路３２−３４は上記内側通路３１の後部を形成している。そして、上記第１−第３通路３２−３４の各後端部（上流端部）に前記のように各第１押出機１０ａ，１０ｂ，１０ｃからそれぞれ押し出された各第１樹脂８ａ，８ｂ，８ｃが導入可能とされる。

上記軸心２２の直交方向で、上記マンドレル２３と第３ダイ部材１８との間に円筒形状の内側通路本体３５が形成されている。この内側通路本体３５は、上記内側通路３１の前部を形成している。そして、上記各第１−第３通路３２−３４の各前端は、互いに集合するよう、上記内側通路本体３５の後端に連通させられている。

一方、上記第２押出機１１から押し出された第２樹脂９を通過させて上記多層管２のうち、外側管５を成形可能とする外側通路３７が上記ダイ１２に形成されている。具体的には、上記軸心２２の直交方向で、上記第３、第４ダイ部材１８，１９の間に前方に向かって径寸法が小さくなる円錐台筒形状の外側通路３７が形成されている。

上記軸心２２の直交方向で、上記マンドレル２３と第５ダイ部材２０との間に円筒形状の合流通路３８が形成されている。上記内側通路３１の内側通路本体３５の前端と、上記外側通路３７の前端とは、互いに集合するよう、上記合流通路３８の後端に連通させられている。上記合流通路３８の前端は、上記第５ダイ部材２０の前面から前方に向かって開放させられている。

上記軸心２２上で、上記マンドレル２３に貫通孔４０が形成され、この貫通孔４０を上記芯材３が前方に向かって挿通可能とされている。

上記ヒーター１３は、上記内側通路３１の少なくとも一部である上記第１−第３通路３２−３４が形成された上記ダイ１２の一部分１２ａを加熱する第１ヒーター４２と、上記外側通路３７の少なくとも一部が形成された上記ダイ１２の他部分１２ｂを上記第１ヒーター４２とは別個に加熱する第２ヒーター４３とを備えている。

上記ダイ１２の一部分１２ａは、上記第２ダイ部材１７と、この第２ダイ部材１７に嵌入されている上記マンドレル２３の後部とに相当する。そして、上記第１ヒーター４２は、上記第２ダイ部材１７をその外面側から加熱する外部ヒーター４５と、上記貫通孔４０に嵌入され、上記ダイ１２の軸方向で、上記第２ダイ部材１７に対応する上記マンドレル２３の部分をその内面側から加熱する内部ヒーター４６とを備えている。一方、上記ダイ１２の他部分１２ｂは、上記第３−第５ダイ部材１８−２０に相当する。そして、上記第２ヒーター４３は、第３−第５ダイ部材１８−２０をその外面側から加熱する。また、上記内部ヒーター４６は、上記内側通路本体３５が形成されたマンドレル２３の部分を加熱している。

上記ダイ１２の一部分１２ａである第２ダイ部材１７と、他部分１２ｂである第３ダイ部材１８とが互いに対向する両合い面４７は上記ダイ１２の軸心２２に直交する面上に形成されている。そして、上記両合い面４７の間に、上記ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの互いの熱伝達を防止する断熱部４８が介設されている。

上記断熱部４８につき説明する。上記第２ダイ部材１７の合い面４７（前面）に、上記軸心２２を中心とした環状溝４９が形成されている。一方、この環状溝４９に対応する上記第３ダイ部材１８の合い面４７（後面）に、上記軸心２２を中心とする複数（３つ）の円環状冷却溝５０が形成されている。これら冷却溝５０は一本の溝を屈曲させることにより形成されている。上記第３ダイ部材１８の合い面４７（後面）に締結具５１により固着され、上記冷却溝５０を密閉通路とする蓋板５２が設けられている。上記冷却溝５０の各端部を第３ダイ部材１８の外方に開口させる連通路５３，５４が形成されている。上記蓋板５２は金属板により形成されているが、セラミックなどの断熱材で成形してもよい。

上記両連通路５３，５４のうちの一方の上記連通路５３を通し、上記冷却溝５０の一端部に冷却用空気５５を供給する空気ポンプ５６が設けられている。上記冷却溝５０の一端部に供給された空気５５は、上記冷却溝５０を流動した後、その他端部に達し、他方の連通路５４を通し第３ダイ部材１８の外部に排出される。そして、上記第２、第３ダイ部材１７，１８と上記空気５５との間の熱交換により、上記ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの間が断熱される。

上記押出成形装置１により多層管２を成形する場合には、上記第１、第２押出機１０，１１と引取機とを駆動させると共に、ヒーター１３によりダイ１２を加熱する。上記各第１押出機１０ａ，１０ｂ，１０ｃの駆動により押し出された各第１樹脂８ａ，８ｂ，８ｃは、上記内側通路３１の第１−第３通路３２−３４と内側通路本体３５とを順次通過させられ、これにより、多層（３層）の前記内側管４が成形される。一方、上記第２押出機１１の駆動により押し出された第２樹脂９は、上記外側通路３７を通過させられ、これにより、前記外側管５が成形される。

次に、上記内側管４と外側管５とは、上記合流通路３８を通過させられ、これにより、多層管２が成形される。この多層管２には、上記引取機の引張力により引張応力が生じて、径方向に収縮させられ、上記芯材３に密着するよう外嵌させられる。その後、上記多層管２と芯材３とが冷却させられるなどして、最終製品である多層管２が成形される。

上記多層管２の成形途中において、上記ヒーター１３はダイ１２を加熱することにより、上記内、外側通路３１，３７を通過する第１、第２樹脂８，９を加熱溶融させ、これら８，９に流動性を与えることとされている。

上記内、外側通路３１，３７において、上記第１、第２樹脂８，９を、より層流状に流動させようとする上で、これらを適正な溶融状態にさせるための各「適正溶融温度」は、上記第１、第２樹脂８，９毎に大きく異なっている。なお、上記各第１樹脂８ａ，８ｂ，８ｃの上記各「適正溶融温度」は互いにほぼ同じとされている。

より具体的には、上記第１樹脂８はアクリル系樹脂であって、その「適正溶融温度」は２３０℃±１０℃である。一方、第２樹脂９は塩化ビニル樹脂であって、その「適正溶融温度」は１６０℃±５℃である。そして、これら両「適正溶融温度」は差は５０℃以上であって、大きい相違となっている。このため、上記内側通路３１が形成された上記ダイ１２の一部分１２ａは、上記外側通路３７が形成された上記ダイ１２の他部分１２ｂよりも高温になるよう加熱され、上記第１、第２樹脂８，９がそれぞれ、より「適正溶融温度」になるよう制御される。このような温度制御は、不図示の温度センサーや、これらセンサーの検出信号に基づき上記ヒーター１３を電子的に制御する不図示の制御装置などにより達成される。

なお、上記第１樹脂８と第２樹脂９との各材質を上記とは逆にしてもよく、この場合には、上記内側通路３１が形成されたダイ１２の一部分１２ａよりも、上記外側通路３７が形成された上記ダイ１２の他部分１２ｂが高温となるよう加熱される。

そして、上記内側通路３１が形成された上記ダイ１２の一部分１２ａは上記第１ヒーター４２により加熱され、上記内側通路３１を通過する第１樹脂８の温度が、その「適正溶融温度」となるよう加熱される。一方、上記外側通路３７が形成された上記ダイ１２の他部分１２ｂは上記第１ヒーター４２とは別個に上記第２ヒーター４３により加熱されて、上記外側通路３７を通過する第２樹脂９の温度が、その「適正溶融温度」となるよう加熱される。

よって、上記第１、第２樹脂８，９をそれぞれ所望の材質にすることにより、これら８，９が互いに異種になったとしても、これら各第１、第２樹脂８，９は、上記した互いに別個の加熱によって、より確実にそれぞれ「適正溶融温度」にさせられ、上記内、外側通路３１，３７において、より層流状の流動が可能とされる。この結果、上記内、外側管４，５はより高精度に成形され、つまり、多層管２がより高精度に成形される。

また、前記したように、ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの間にこれら１２ａ，１２ｂの互いの熱伝達を防止する断熱部４８を介設している。

このため、上記ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの間の熱交換は、上記断熱部４８により防止されることから、上記ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの各温度制御は、互いの熱影響を防止しつつ、それぞれに精度よくできる。

よって、上記ダイ１２の一部分１２ａに形成された内側通路３１における第１樹脂８と、ダイ１２の他部分１２ｂに形成された外側通路３７における第２樹脂９とをそれぞれ、より「適正溶融温度」にさせることができる。この結果、上記第１、第２樹脂８，９はそれぞれ、より確実に層流状に流動可能とされる。

また、前記したように、ダイ１２の一部分１２ａと他部分１２ｂとの両合い面４７をこのダイ１２の軸心２２に直交する面上に形成し、上記両合い面４７の間に上記断熱部４８を介設している。

このため、上記ダイ１２の一部分１２ａ、他部分１２ｂ、および断熱部４８が互いに連関する構造を、より簡単にできる。よって、これら１２ａ，１２ｂ，４８の成形や組み付け作業が容易にできる。

なお、以上は図示の例によるが、上記内側通路３１は単一であってもよく、外側通路３７は図示した上記内側通路３１のように複数の通路を有していてもよい。また、上記各第１樹脂８ａ，８ｂ，８ｃの各「適正溶融温度」の値が５０℃以上など、互いに大きく相違するときは、上記第１−第３通路３２−３４の間に他の断熱部４８を設けてもよい。

また、図例では、上記内側通路３１の後部のみが上記ダイ１２の一部分１２ａに形成されているが、上記内側通路３１のほぼ全部が上記ダイ１２の一部分１２ａに形成されるようにしてもよい。

押出成形装置の側面断面図である。 図１の部分拡大図である。 図１のIII−III線矢視部分破断図である。

符号の説明

１ 押出成形装置
２ 多層管
４ 内側管
５ 外側管
８ 第１樹脂
９ 第２樹脂
１０ 第１押出機
１１ 第２押出機
１２ ダイ１２
１２ａ 一部分
１２ｂ 他部分
１３ ヒーター
２２ 軸心
３１ 内側通路
３７ 外側通路
３８ 合流通路
４２ 第１ヒーター
４３ 第２ヒーター
４８ 断熱部

Claims (3)

1. 互いに異種の第１、第２樹脂をそれぞれ別個に熱溶融させて押し出す第１、第２押出機と、上記第１押出機から押し出された第１樹脂を通過させて内側管を成形可能とする内側通路が形成されると共に、上記第２押出機から押し出された第２樹脂を通過させて上記内側管に外嵌される外側管を成形可能とする外側通路が形成され、上記内、外側管により多層管を成形可能とするダイと、このダイを加熱するヒーターとを備えた樹脂製多層管の押出成形装置において、
   上記ヒーターが、上記内側通路の少なくとも一部分が形成された上記ダイの一部分を加熱する第１ヒーターと、上記外側通路の少なくとも一部分が形成された上記ダイの他部分を上記第１ヒーターとは別個に加熱する第２ヒーターとを備えたことを特徴とする樹脂製多層管の押出成形装置。
2. 上記ダイの一部分と他部分との間に、これらの互いの熱伝達を防止する断熱部を介設したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製多層管の押出成形装置。
3. 上記ダイの一部分と他部分との両合い面をこのダイの軸心に直交する面上に形成し、上記両合い面の間に上記断熱部を介設したことを特徴とする請求項１、もしくは２に記載の樹脂製多層管の押出成形装置。

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