JP4575192B2 - 複合管の製造方法 - Google Patents
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本発明は管状金属層の内面に合成樹脂層を設けた複合管の製造方法に関するものである。
管状金属層の内面に合成樹脂層を設けた複合管、特に管状アルミ層の内面にポリエチレン層を設けた複合管は、給水、給湯、排水、空調等の液体輸送管として多用されている。
この複合管の製造方法として、ポリエチレンを管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を金属帯で包囲しその金属帯の巾両縁の突合せ箇所を溶接する方法が公知である。（例えば、特許文献１参照）
特開平５−１１１９７１号公報 この場合、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却固化し、冷却水槽から出てくる冷却固化樹脂層を金属帯で包囲しその金属帯の巾両縁の突合せ箇所を溶接することもある。
この複合管の製造方法として、ポリエチレンを管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を金属帯で包囲しその金属帯の巾両縁の突合せ箇所を溶接する方法が公知である。（例えば、特許文献１参照）
この複合管においては、熱水を断続的に通水するなど過酷な条件で使用されることが多いから、高度の管性能が求められ、複合界面が強固な接着強度で接着され、金属帯の合わせ目が強固に溶接されていることが要求される。
従来、押出機からの合成樹脂層、例えばポリエチレン層を冷却水槽で冷却するには、通常５℃〜２０℃の冷却水を用いて冷却している。通常、製造環境の温度や湿度は自然環境のままとされており、従って露点がその自然環境に応じて変化されるから、前記押出樹脂層の冷却では、冷却水槽を出てくる冷却樹脂層の表面温度が露点以下となって結露が生じることがある。
而るに、冷却水槽を出てくる冷却樹脂層を金属帯で包囲してその金属帯の合わせ目を溶接して複合管を製造する場合、冷却水槽を出てくる冷却樹脂層表面に結露が生じると、金属層と樹脂層との接着強度の低下や金属帯合わせ目の溶接強度の低下が避けられず、高度の管性能を保証し難い。
この結露により付着した水分をエアーブロアーで飛散させることを試みたが、管性能の低下を確実に防止することは困難であった。
而るに、冷却水槽を出てくる冷却樹脂層を金属帯で包囲してその金属帯の合わせ目を溶接して複合管を製造する場合、冷却水槽を出てくる冷却樹脂層表面に結露が生じると、金属層と樹脂層との接着強度の低下や金属帯合わせ目の溶接強度の低下が避けられず、高度の管性能を保証し難い。
この結露により付着した水分をエアーブロアーで飛散させることを試みたが、管性能の低下を確実に防止することは困難であった。
本発明の目的は、押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲しその金属帯の合わせ目を溶接して複合管を製造する場合、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂表面での結露を防止して複合管の管性能を飛躍的に向上させることにある。
請求項１に係る複合管の製造方法は、押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲し、その金属帯の合わせ目を溶接してなる複合管の製造方法において、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂の表面温度が、周囲温度と湿度に対する露点よりも２℃〜２０℃高くなるように、その周囲温度と湿度に応じて冷却水槽の冷却距離を変更することを特徴とする。
請求項２に係る複合管の製造方法は、請求項１の複合管の製造方法において、冷却水槽の出口側隔壁を可動とし、この可動隔壁の移動により冷却水槽の冷却距離を変更することを特徴とする。
請求項３に係る複合管の製造方法は、押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲し、その金属帯の合わせ目を溶接してなる複合管の製造方法において、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂の表面温度が、周囲温度と湿度に対する露点よりも２℃〜２０℃高くなるように、その周囲温度と湿度に応じて冷却水槽内の冷却水温度を制御することを特徴とする。
請求項４に係る複合管の製造方法は、押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲し、その金属帯の合わせ目を溶接してなる複合管の製造方法において、冷却水槽に下流側冷却水槽セクションを設け、下流側冷却水槽セクションから出てくる冷却管状樹脂の表面温度が、周囲温度と湿度に対する露点よりも２℃〜２０℃高くなるように、その周囲温度と湿度に応じて下流側冷却水槽セクション内の冷却水温度を制御することを特徴とする。
冷却水槽から出てくる冷却樹脂層表面での結露を防止できるから、その冷却樹脂層に金属帯の包囲・溶接により設ける金属層と樹脂層との強固な接着及び金属帯合わせ目の強固な溶接を担保でき、複合管の高度の管性能を保証できる。
特に、請求項１〜２によれば、冷却水の温度制御が不要であるという便宜性があり、請求項４によれば冷却水槽内冷却水の一部の温度制御で済ませ得るという便宜性がある。
特に、請求項１〜２によれば、冷却水の温度制御が不要であるという便宜性があり、請求項４によれば冷却水槽内冷却水の一部の温度制御で済ませ得るという便宜性がある。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は請求項１〜２において使用する複合管の製造装置の一例を示している。
図１において、１は樹脂押出機である。２は冷却水槽であり、上流側冷却水槽セクション２１と下流側冷却水槽セクション２２とに２分割し、下流側冷却水槽セクション２２の出口側隔壁３を可動式としてある。
この可動式隔壁３には、冷却樹脂層を通過させるための孔を設け、この孔等から流出する冷却水を下流側冷却水槽セクション２２の下流最端箇所で受水して冷却水の給水ポイントに返流するようにしてある。４は金属帯５を冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層に添わせその金属帯の合わせ目を溶接するフォーミング・溶接装置であり、下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から所定距離を隔てた位置に設置してある。６は冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層の表面温度を計測する無接触式温度計であり、その設置位置は下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から約５０ｍｍの位置としてある。
７は可動式隔壁３の制御部であり、製造環境の周囲温度と湿度とから定まる露点Ｔ０と前記冷却樹脂層の表面温度Ｔｐとの差のフィードバック制御で可動壁３を移動させるものである。
請求項１〜２により複合管を製造するには、図１において、押出機１から樹脂を管状に押出し、この管状樹脂層を冷却水槽２に通し、金属帯５を冷却水槽２から出てくる管状樹脂層にフォーミング・溶接装置４により管状に添わせその金属帯５の合わせ目を溶接して金属層を設け、フォーミング・溶接装置４から出てくる複合管を定尺切断していく。
図１は請求項１〜２において使用する複合管の製造装置の一例を示している。
図１において、１は樹脂押出機である。２は冷却水槽であり、上流側冷却水槽セクション２１と下流側冷却水槽セクション２２とに２分割し、下流側冷却水槽セクション２２の出口側隔壁３を可動式としてある。
この可動式隔壁３には、冷却樹脂層を通過させるための孔を設け、この孔等から流出する冷却水を下流側冷却水槽セクション２２の下流最端箇所で受水して冷却水の給水ポイントに返流するようにしてある。４は金属帯５を冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層に添わせその金属帯の合わせ目を溶接するフォーミング・溶接装置であり、下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から所定距離を隔てた位置に設置してある。６は冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層の表面温度を計測する無接触式温度計であり、その設置位置は下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から約５０ｍｍの位置としてある。
７は可動式隔壁３の制御部であり、製造環境の周囲温度と湿度とから定まる露点Ｔ０と前記冷却樹脂層の表面温度Ｔｐとの差のフィードバック制御で可動壁３を移動させるものである。
請求項１〜２により複合管を製造するには、図１において、押出機１から樹脂を管状に押出し、この管状樹脂層を冷却水槽２に通し、金属帯５を冷却水槽２から出てくる管状樹脂層にフォーミング・溶接装置４により管状に添わせその金属帯５の合わせ目を溶接して金属層を設け、フォーミング・溶接装置４から出てくる複合管を定尺切断していく。
上記において、冷却水槽２を出てくる樹脂層の表面温度は、管状樹脂層の径、肉厚、熱伝導率乃至は熱伝達率の他、冷却距離によっても変化される。
この樹脂層の表面温度Ｔｐが製造環境の周囲温度及び湿度から定まる露点Ｔ０より低くなると、制御部７により可動隔壁３が上流側に移動されて冷却距離が短くされる。樹脂層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０より所定の温度ΔＴだけ高くされると可動隔壁３の移動が停止
される。
この可動隔壁３の停止位置によって設定される冷却距離は、樹脂層の径により異なる。本発明によれば、その異なる冷却距離に対応できるから、共通の製造装置で寸法の異なる多品種の複合管を製造できる。
前記した通り、樹脂層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０より所定の温度ΔＴだけ高くなると可動隔壁３の移動が停止されるが、このΔＴを大きくし過ぎると、冷却水槽２から出てくる樹脂層の表面温度がその樹脂の融点以上になったり、融点以下であっても樹脂層内面が凹凸化される畏れがあるので、このΔＴは２℃〜２０℃とすることが好ましい。
この樹脂層の表面温度Ｔｐが製造環境の周囲温度及び湿度から定まる露点Ｔ０より低くなると、制御部７により可動隔壁３が上流側に移動されて冷却距離が短くされる。樹脂層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０より所定の温度ΔＴだけ高くされると可動隔壁３の移動が停止
される。
この可動隔壁３の停止位置によって設定される冷却距離は、樹脂層の径により異なる。本発明によれば、その異なる冷却距離に対応できるから、共通の製造装置で寸法の異なる多品種の複合管を製造できる。
前記した通り、樹脂層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０より所定の温度ΔＴだけ高くなると可動隔壁３の移動が停止されるが、このΔＴを大きくし過ぎると、冷却水槽２から出てくる樹脂層の表面温度がその樹脂の融点以上になったり、融点以下であっても樹脂層内面が凹凸化される畏れがあるので、このΔＴは２℃〜２０℃とすることが好ましい。
図２は請求項３〜４において使用する製造装置の一例を示している。
図２において、１は樹脂押出機である。２は冷却水槽であり、上流側冷却水槽セクション２１と下流側冷却水槽セクション２２とに２セクションに分割し、下流側冷却水槽セクション２２内に等間隔でヒータ３０，…を設置してある。８は下流側冷却水槽セクション２２内の出口側に設けた温度計である。４は金属帯５を冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層に添わせその金属帯５の合わせ目を溶接するフォーミング・溶接装置であり、下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から所定距離隔てた位置に設置してある。６は冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層の表面温度を計測する無接触式温度計であり、その設置位置は下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から約５０ｍｍの位置としてある。
７は前記ヒータ３０の制御部であり、製造環境の周囲温度と湿度とから定まる露点Ｔ０と前記冷却樹脂層の表面温度Ｔｐとの差のフィードバック制御でヒータ３０を発熱させ、下流側冷却水槽セクション２２内の冷却水を昇温させるものである。
図２において、１は樹脂押出機である。２は冷却水槽であり、上流側冷却水槽セクション２１と下流側冷却水槽セクション２２とに２セクションに分割し、下流側冷却水槽セクション２２内に等間隔でヒータ３０，…を設置してある。８は下流側冷却水槽セクション２２内の出口側に設けた温度計である。４は金属帯５を冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層に添わせその金属帯５の合わせ目を溶接するフォーミング・溶接装置であり、下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から所定距離隔てた位置に設置してある。６は冷却水槽２から出てくる冷却樹脂層の表面温度を計測する無接触式温度計であり、その設置位置は下流側冷却水槽セクション２２の下流最端から約５０ｍｍの位置としてある。
７は前記ヒータ３０の制御部であり、製造環境の周囲温度と湿度とから定まる露点Ｔ０と前記冷却樹脂層の表面温度Ｔｐとの差のフィードバック制御でヒータ３０を発熱させ、下流側冷却水槽セクション２２内の冷却水を昇温させるものである。
請求項３〜４により複合管を製造するには、図２において、押出機１から樹脂を管状に押出し、この管状樹脂層を冷却水槽２１，２２に通し、金属帯５を冷却水槽から出てくる管状樹脂層にフォーミング・溶接装置４により管状に添わせその金属帯５の合わせ目を溶接して金属層を設け、フォーミング・溶接装置４から出てくる複合管を定尺切断していく。
この間、冷却水槽から出てくる樹脂層の表面温度Ｔｐが、製造環境の周囲温度及び湿度から定まる露点Ｔ０より低くなると、制御部７により下流側冷却水槽セクション２２内のヒータ３０，…が発熱され、下流側冷却水槽セクション２２内の冷却水が昇温されて樹脂層の表面温度Ｔｐが昇温され、この温度Ｔｐが露点Ｔ０より所定の温度ΔＴ’だけ高くなるとヒータ３０，…の発熱が止められ、下流側冷却水槽セクション２２内の冷却水の昇温が停止される。このΔＴ’も前記ΔＴと同様に２℃〜２０℃とすることが可能であるが、余り高くすると下流側冷却水槽セクション内冷却水の必要以上の昇温となって熱量浪費となるので、下流側冷却水槽セクション内の冷却水温度が露点Ｔ０に対し２℃〜７℃程度高くなると、ヒータの加熱を停止することが好ましい。
図１に示す製造装置を使用して、アルミ外層・ポリエチレン内層で長さが２５ｍの複合管を製造した。
下流側冷却水層セクションの長さを１０ｍ〜ほぼ０ｍの範囲で可変としてあり、環境の気温（湿度）３５．９℃（５１％）〜２５．１℃（６８％）に対し表１のように下流側冷却水層セクションの長さを変えたところ、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐは表１の通りとなり、表１のＡ、Ｃ、Ｅ、Ｆの通り、下流側冷却水層セクションの長さを２．０ｍ以下とすることにより、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にでき結露の発生を防止できた。
冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にできた表１のＡ、Ｃ、Ｅ、Ｆの複合管について、８５℃および２５℃の冷熱水を繰り返して通水して５０００サイクルでも異常のないものを合格とする管性能試験を行ったところ、不良率は０であった。
これに対し、下流側冷却水層セクションの長さを４．０ｍ以上とすると、表１のＢ、Ｄ、Ｇの通り冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０未満となり結露の発生が認められ、前記の管性能試験を行ったところ、不良率は３％以上であった。
下流側冷却水層セクションの長さを１０ｍ〜ほぼ０ｍの範囲で可変としてあり、環境の気温（湿度）３５．９℃（５１％）〜２５．１℃（６８％）に対し表１のように下流側冷却水層セクションの長さを変えたところ、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐは表１の通りとなり、表１のＡ、Ｃ、Ｅ、Ｆの通り、下流側冷却水層セクションの長さを２．０ｍ以下とすることにより、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にでき結露の発生を防止できた。
冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にできた表１のＡ、Ｃ、Ｅ、Ｆの複合管について、８５℃および２５℃の冷熱水を繰り返して通水して５０００サイクルでも異常のないものを合格とする管性能試験を行ったところ、不良率は０であった。
これに対し、下流側冷却水層セクションの長さを４．０ｍ以上とすると、表１のＢ、Ｄ、Ｇの通り冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０未満となり結露の発生が認められ、前記の管性能試験を行ったところ、不良率は３％以上であった。
図２に示す製造装置において、下流側冷却水層セクションの長さを１２ｍとし、ヒータを等間隔で３個設置して、アルミ外層・ポリエチレン内層で長さが２５ｍの複合管を製造した。
環境の気温（湿度）３５．９℃（５１％）〜２５．１℃（６８％）に対し表２のように下流側冷却水層セクション内の出口側水温を変えたところ、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐは表２の通りとなり、表２のＡ’、Ｃ’、Ｅ’、Ｆ’の通り下流側冷却水層セクション内の出口側水温を２１℃以上とすることにより、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にでき結露の発生を防止できた。
冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にできた表２のＡ’、Ｃ’、Ｅ’、Ｆ’の複合管について、８５℃および２５℃の冷熱水を繰り返して通水して５０００サイクルでも異常のないものを合格とする管性能試験を行ったところ、不良率は０であった。
これに対し、表２のＢ’、Ｄ’、Ｇ’の通り下流側冷却水層セクション内の出口側水温を１４℃以下とすると、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０未満となり結露の発生が認められ、前記の管性能試験を行ったところ、不良率は約３％以上であった。
環境の気温（湿度）３５．９℃（５１％）〜２５．１℃（６８％）に対し表２のように下流側冷却水層セクション内の出口側水温を変えたところ、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐは表２の通りとなり、表２のＡ’、Ｃ’、Ｅ’、Ｆ’の通り下流側冷却水層セクション内の出口側水温を２１℃以上とすることにより、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にでき結露の発生を防止できた。
冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐを露点Ｔ０以上にできた表２のＡ’、Ｃ’、Ｅ’、Ｆ’の複合管について、８５℃および２５℃の冷熱水を繰り返して通水して５０００サイクルでも異常のないものを合格とする管性能試験を行ったところ、不良率は０であった。
これに対し、表２のＢ’、Ｄ’、Ｇ’の通り下流側冷却水層セクション内の出口側水温を１４℃以下とすると、冷却ポリエチレン層の表面温度Ｔｐが露点Ｔ０未満となり結露の発生が認められ、前記の管性能試験を行ったところ、不良率は約３％以上であった。
１ 押出機
２ 冷却水槽
２１ 上流側冷却水槽セクション
２２ 下流側冷却水槽セクション
３ 可動隔壁
３０ ヒータ
４ フォーミング・溶接装置
５ 金属帯
６ 温度計
７ 制御部
８ 温度計
２ 冷却水槽
２１ 上流側冷却水槽セクション
２２ 下流側冷却水槽セクション
３ 可動隔壁
３０ ヒータ
４ フォーミング・溶接装置
５ 金属帯
６ 温度計
７ 制御部
８ 温度計
Claims (4)
- 押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲し、その金属帯の合わせ目を溶接してなる複合管の製造方法において、
冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂の表面温度が、周囲温度と湿度に対する露点よりも２℃〜２０℃高くなるように、その周囲温度と湿度に応じて冷却水槽の冷却距離を変更することを特徴とする複合管の製造方法。 - 冷却水槽の出口側隔壁を可動とし、この可動隔壁の移動により冷却水槽の冷却距離を変更することを特徴とする請求項１記載の複合管の製造方法。
- 押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲し、その金属帯の合わせ目を溶接してなる複合管の製造方法において、
冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂の表面温度が、周囲温度と湿度に対する露点よりも２℃〜２０℃高くなるように、その周囲温度と湿度に応じて冷却水槽内の冷却水温度を制御することを特徴とする複合管の製造方法。 - 押出機から合成樹脂を管状に押出し、押出されてくる管状樹脂を冷却水槽に通して冷却し、冷却水槽から出てくる冷却管状樹脂を金属帯で包囲し、その金属帯の合わせ目を溶接してなる複合管の製造方法において、
冷却水槽に下流側冷却水槽セクションを設け、下流側冷却水槽セクションから出てくる冷却管状樹脂の表面温度が、周囲温度と湿度に対する露点よりも２℃〜２０℃高くなるように、その周囲温度と湿度に応じて下流側冷却水槽セクション内の冷却水温度を制御することを特徴とする複合管の製造方法。
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