專利名稱：復合管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于在樹脂管的外表面上設置泡沫樹脂層的復合管。詳細地講，是關(guān)于工業(yè)用高溫流體輸送管或供熱水管、暖氣管等送水管、以及作為冷凝劑用配管等具有合適的隔熱性、保溫性優(yōu)良的樹脂復合管。
背景技術(shù)：
已知有在金屬、樹脂等管狀體周圍被覆泡沫樹脂層的復合管，有效利用其隔熱·保溫性和隔音性，用作供熱水管、暖氣管等。
在管上設置泡沫樹脂層的方法，此前已有各種方案提出。例如，在特開昭48-31165號和特開昭50-18576號中，公開了一種預先將泡沫片切成長方形狀，將該長方形狀泡沫片沿縱向使端部彼此熱熔接，被覆在管子上的方法。然而，用此方法作成的復合管，熱熔接的泡沫端部存在裂紋，即所謂接縫裂紋很大的問題。
另外，將由泡沫樹脂形成的隔熱帶同樣以螺旋狀纏繞在管子外周面上形成被覆的方法，也是眾所周知的，但這種帶狀物存在的缺點是長期受熱后很容易剝離下來。
另一方面，在特開昭58-102895號中，公開了一種由十字頭模具擠壓發(fā)泡，同時將泡沫樹脂層被覆在通過十字頭內(nèi)管用通路的樹脂管上的方法。用此方法作成的復合管，在泡沫樹脂層上既不存在熱熔接縫，也不存在接縫裂紋的向題。
作為用擠壓發(fā)泡法，在樹脂管上被覆、形成泡沫樹脂層的擠壓發(fā)泡法，有在擠壓機內(nèi)，使氣體溶解，分散在樹脂中，在樹脂由模具擠出的同時，氣體因壓力差而產(chǎn)生膨脹，形成發(fā)泡體的方法等。根據(jù)

圖1說明用擠壓發(fā)泡法在樹脂管上被覆泡沫體的方法之一例。首先，讓樹脂管12通過十字頭10的樹脂管用通路11。然后，從與其垂直的樹脂供給孔使通過環(huán)狀樹脂用通路13的樹脂擠壓發(fā)泡，同時，把泡沫樹脂層14被覆在樹脂管12上，得到復合管15。箭頭17表示向樹脂供給孔供給樹脂。
圖2示出了如上得到的現(xiàn)有復合管的斷面模式圖。圖中23表示從泡沫樹脂體中取出一個氣泡的模式，24表示發(fā)泡氣體的流動模式。圖2中與圖1中相同部分以相同符號示出。
然而，用擠壓發(fā)泡法在管狀體上被覆泡沫樹脂層時，存在的問題是，當發(fā)泡樹脂從模具擠出后，受冷卻而收縮，內(nèi)管和泡沫樹脂層形成牢固的緊密接合。
內(nèi)管與泡沫樹脂層的牢固接合會產(chǎn)生如下問題。即，將復合管作為供熱水管和暖氣管安裝在住宅，公寓大樓等建筑物中時，或者安裝在用于通訊設備和計算機等高發(fā)熱設備冷卻的空調(diào)機中作冷凝介質(zhì)配管用時，不管那種情況復合管要彼此連接，或復合管與總管連接。進行這些連接時，通常是從復合管的端部去掉一部分泡沫樹脂層，使內(nèi)管露出，再將連接用夾具安裝在裸露的管端部，進行連接。但是，內(nèi)管與泡沫樹脂層接合過強時，用人力很難完全將泡沫樹脂層剝離、去除，施工性顯著降低。
在上述內(nèi)管為銅管或鋼管等金屬管的場合，制造時，由于首先用加熱器等將管加熱，以抑制泡沫樹脂層的熱收縮，這可減弱內(nèi)管和泡沫脂層的界面接合力。而在樹脂管的場合，由于管受熱變形的問題，所以不可能利用加熱來減弱接合力。
作為減弱樹脂制內(nèi)管和泡沫樹脂層接合力的技術(shù)，實公昭61-28558號已作了公開。在該方案中，公開用擠壓發(fā)泡法將泡沫聚乙烯被覆在聚丁烯管上時，聚丁烯和聚乙烯泡沫體的剝離性良好，然而這種方法僅限于聚丁烯和聚乙烯泡沫體的組合，沒有廣泛適用性，不能采用其他的樹脂。
此外，還存在如下問題，即，使用上述現(xiàn)有的擠壓發(fā)泡法，從模具擠出樹脂時，溶解在樹脂中的氣體，多數(shù)用于形成氣泡，但是仍有一部分氣體從泡沫樹脂層的外表面擴散到大氣中，還有一部分擴散到樹脂管和泡沫樹脂之間的界面處25(圖2中，界面25以間隙示出，這只是為了說明，實際上，界面是相接的)。
這時，當樹脂管和泡沫樹脂層之間牢固接合時，樹脂管和泡沫樹脂層的界面相當穩(wěn)定，氣體不能擴散，當不能擴散的氣體壓力超過某個臨界點時，屢次在界面25處形成巨大的氣泡26。
簡要說明因此，本發(fā)明的目的是提供一種消除了上述現(xiàn)有問題的，樹脂管和泡沫樹脂層的接合強度低的，施工性優(yōu)良的，而且能抑制產(chǎn)生巨大氣泡的復合管。
本發(fā)明的上述及其他目的，特征和優(yōu)點，通過參照附圖，會從下述記載中更加明確。
附圖的簡單說明圖1是本發(fā)明制造的復合管中使用的向樹脂管上被覆泡沫樹脂層的十字頭部分之一例斷面圖。
圖2是現(xiàn)有復合管的斷面模式圖。
圖3是表示本發(fā)明用于測定復合管拔出力的樣品圖。
圖4是測定復合管拔出力的夾具實例和測定方法的示意圖。
圖5是本發(fā)明復合管之一例的側(cè)視圖。
圖6是表示本發(fā)明的復合管連續(xù)制造裝置之一例的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明的復合管制造裝置之一例的說明圖。
詳細說明本發(fā)明者們?yōu)檫_到上述目的，經(jīng)過深入研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在樹脂管周圍設置細小的凹凸，可抑制巨大氣泡產(chǎn)生，同時又能適度降低與樹脂管的接合性。詳細機理雖不明確，但可以推測這是利用細小的凹凸在樹脂管和泡沫樹脂層之間形成空間，在該間隙中，氣體穩(wěn)定，不易進行擴散的結(jié)果。本發(fā)明就是基于這種見解而完成的。
即，本發(fā)明提供的是(1)一種復合管，其特征是，以擠壓發(fā)泡法將泡沫樹脂層設置在粗度化的樹脂管外表面上；(2)根據(jù)(1)項記載的復合管，其特征是，上述樹脂管的外表面利用熔裂法形成粗度化；(3)根據(jù)(1)或(2)項記載的復合管，其特征是，上述樹脂管和泡沫樹脂層由同種樹脂形成。
(4)根據(jù)(1)～(3)項中任1項記載的復合管，其特征是，上述樹脂管是由交聯(lián)聚乙烯系樹脂形成的樹脂管；(5)根據(jù)(1)～(4)項中任1項記載的復合管，其特征是，上述泡沫樹脂層是由聚乙烯樹脂形成。
(6)根據(jù)(1)～(5)項中任1項記載的復合管，其特征是，上述擠壓發(fā)泡法是二氧化碳擠壓發(fā)泡法；和(7)根據(jù)(1)～(6)項中任1項記載的復合管，其特征是，粗度化的樹脂管外表面粗糙度，在中心線處的平均粗糙度為1～2μm。
下面對本發(fā)明復合管的最佳實施方案作詳細說明。
本發(fā)明中，雖然對被覆泡沫樹脂層的發(fā)泡倍率沒有特定限制，但最好在2倍以上，如果發(fā)泡倍率在2倍以上，氣體量充分，在樹脂管和泡沫樹脂層之間，很容易制作出以人力易于從管上拔出發(fā)泡沫樹脂層的充分間隙，并能獲得所必要的隔熱性和保溫性。而且，為了強化氣體擴散，發(fā)泡倍率最好3倍以上，更好5倍以上。但是，發(fā)泡倍率過大時(例如20倍以上)，許多氣體擴散至樹脂管和泡沫樹脂層間隙中，容易形成巨大的氣泡，是不理想的。
利用人力特別容易拔出管的拔出力最好在5kgf以下。然而，稍微有點磨擦應力，會使樹脂管和泡沫樹脂層之間產(chǎn)生偏移，在這種不理想的情況下，也可用更大的拔出力。
本發(fā)明復合管的優(yōu)選拔出力為10～0.5kgf，更優(yōu)選是6～1kgf。
此處所說管的拔出力，如圖3所示，從復合管上取下泡沫樹脂層長度為30cm的樣品5個，在23℃的恒溫室的內(nèi)放置48小時后，安裝在圖4所示的夾具41中，同時將夾具41設置在拉伸試驗機的夾具42上，在23℃下，以200mm/分鐘的速度進行拉伸，將此時力的最大值，取5個樣品的平均值作為拔出力。圖1～7中相同部分以相同符號示出。
本發(fā)明中，樹脂管的外表面是粗糙的面。其粗糙度，中心線的平均粗糙度最好為1～20μm。中心線平均粗糙度過小時，樹脂管和泡沫樹脂層緊密接合，溶解在樹脂中的氣體在樹脂管和泡沫樹脂層的界面處很穩(wěn)定，不能充分擴散。而中心線平均粗糙度過大時，通過樹脂管表面凸部的支撐點效果，反而使泡沫樹脂層難以拔出。為了形成好的拔出性，優(yōu)選2～15μm，更優(yōu)選3～10μm。
此處所說的中心線平均粗糙度(Ra)，系指日本工業(yè)標準JIS B0601-表面粗糙度的定義和表示中記載的中心線平均粗糙度。即，從粗糙度曲線上沿其中心線方向拔出長度L(エル)部分，將該拔出部分的中心線取為X軸，縱向倍率取為Y軸，將粗糙度曲線以y＝f(x)表示時，用下式求出的以微米(μm)表示的值稱作中心線平均粗糙度。Ra=1L∫0L|f(X)|dX]]>為了在本發(fā)明的樹脂管表面上設置細小的凹凸使粗度化，可以采用將樹脂管擠壓成型后，立即在其表面上復印縐紋的方法，使用這種方法，由于縐紋復印壓力的作用，有時難以制造出尺寸準確的管子。作為使管表面形成粗度的方法，可以舉出，在接近原料樹脂熔點的低溫下擠壓成型時，稍稍引起熔裂，使表面形成粗糙的方法。該方法比縐紋復印法更容易實施。該方法，例如，對直鏈低密度聚乙烯等作原料的場合是合適的。
所謂熔裂是以一種不穩(wěn)定的條件進行擠壓，使擠壓的熔融物表面出現(xiàn)起伏的現(xiàn)象。該起伏的長度各色各樣，表面可以是起伏大的，也可以在表面上呈現(xiàn)出1mm以下的細微起伏。引起熔裂的原因，目前還不能確定，但是，當模具出口附近的剪切應力超過某閾值時，樹脂或緊貼著模具壁或滑動而引起的。
作為本發(fā)明復合管內(nèi)管的樹脂管原料，沒有特殊限定，但最好使用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚丙烯和它們的交聯(lián)物?？紤]到對環(huán)境的影響時，最好是耐變形性優(yōu)良的交聯(lián)聚乙烯系。
作為交聯(lián)聚乙烯系樹脂，除了交聯(lián)聚乙烯樹脂單體外，還可以使用交聯(lián)聚乙烯樹脂和其他聚烯烴系樹脂的混合物。作為聚烯烴系樹脂，有聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯丙烯橡膠等。此處所說的聚乙烯，可使用低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯和高密度聚乙烯等。
作為本發(fā)明泡沫樹脂層的原料，只要是此前用作泡沫成型體原料的即可使用，例如，可以用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯丙烯橡膠，以及這些樹脂的混合物等，但最好是聚乙烯。
使用的樹脂原料，作為內(nèi)管的樹脂管和泡沫樹脂層既可以相同，也可以相異，當然，從制造時的準備、處理等方面考慮，最好是相同的。本發(fā)明提供的復合管，即使樹脂管和泡沫樹脂層，用相同種類的樹脂形成，泡沫樹脂層仍能拔出。
作為發(fā)泡劑，可使用碳酸氫鈉、碳酸銨等無機物，和亞硝基化合物、偶氮化合物等有機物等熱解型發(fā)泡劑，以及甲醇、乙醇等有機揮發(fā)型發(fā)泡劑也可。其中，熱解型發(fā)泡劑，分解殘渣會殘留在泡沫樹脂層中，而有機揮發(fā)型發(fā)泡劑需要大型防爆設備。因此，考慮到發(fā)泡性、對環(huán)境的影響等時，優(yōu)選二氧化碳氣、氮氣等無機氣體，從易提高發(fā)泡倍率等方面考慮時，二氧化碳氣更優(yōu)選。
因此，擠壓發(fā)泡法中，二氧化碳氣擠壓發(fā)泡法是方便的。
在形成樹脂管和被覆層的樹脂中，根據(jù)需要，還可適當添加熱穩(wěn)定劑、加工助劑、潤滑劑、沖擊改質(zhì)劑、填料、抗氧劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和顏料等。
圖5是本發(fā)明復合管優(yōu)選一例的側(cè)視圖。如該圖所示，在樹脂管12的外表面上形成細小的凹凸16，在該樹脂管12的外周面上被覆泡沫樹脂層14，由此構(gòu)成本發(fā)明的復合管15。在泡沫樹脂層14的外周部分，為賦與耐擦傷性和耐摩擦性，還可被覆上由泡沫樹脂形成的外皮51。
接著，根據(jù)圖6所示的說明圖講述本發(fā)明設置泡沫樹脂層的復合管制造方法之一例。用樹脂管用擠壓機61擠壓成型樹脂管12，此時，在樹脂管12上利用熔裂法，在其外表面上形成細小凹凸，隨后在冷卻水槽65中冷卻。接著將來自泡沫樹脂用擠壓機62的樹脂，從十字頭622擠出，使泡沫樹脂被覆在樹脂管12上。該擠壓泡沫法本身如圖1所作的說明。使用化學發(fā)泡劑作為此時的發(fā)泡劑時，將樹脂與發(fā)泡劑一起供入擠壓機62的料斗內(nèi)。另一方面，利用二氧化碳氣和氮氣進行發(fā)泡的場合，由設在擠壓機62的側(cè)面的氣體注入口621，以適當?shù)膲毫ψ⑷胱鳛榘l(fā)泡劑的氣體。
在對樹脂管實施交聯(lián)的場合，由擠壓機61或冷卻水槽65出來后，用電子束交聯(lián)裝置64進行交聯(lián)，如果用擠壓機62被覆泡沫樹脂層，則和上述一樣能連續(xù)有效地制造復合管。
在難以設置昂貴的電子束交聯(lián)裝置時，生產(chǎn)效率會有所降低，但樹脂管交聯(lián)工序和泡沫樹脂層被覆工序也可分別進行。例如，如圖7所示，從擠壓機61擠出硅烷交聯(lián)性樹脂管121，以卷材71加以卷繞。這種情況下，在從擠壓機61擠出樹脂管121加以成型時，利用熔裂法在樹脂管外表面上形成細小凹凸。將這種卷材71浸在熱浴72中，使樹脂管進行硅烷交聯(lián)，從硅烷交聯(lián)的卷材73將樹脂管供給擠壓機62，使用圖1所示的擠壓發(fā)泡裝置，可制得復合管15。既可在擠壓機62中，用化學發(fā)泡劑使樹脂發(fā)泡。也可由氣體注入口621供給二氧化碳氣和氮氣使樹脂發(fā)泡。
本發(fā)明的復合管，由于是以擠壓發(fā)泡法，使具有適當粗糙度的樹脂管外表面形成泡沫樹脂層的復合管，所以具有隔熱性和保溫性，當然，也不必擔心接縫裂開，利用人力即可將管拔出，施工性極好，而且也能抑制巨大氣泡的產(chǎn)生。
該制造法的優(yōu)點是通過熔裂使樹脂管外表面形成粗面，將其與擠壓發(fā)泡法很容易實施組合，避免了一般的樹脂管粗度化法隨之產(chǎn)生的變形問題。
同樣，本發(fā)明的復合管，制造廉價、容易，特別適宜作供熱水管、暖氣管等送水管和空調(diào)機的冷凝劑用配管。
以下根據(jù)實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于這些實施例。
實施例實施例1使用圖1和圖7中所述的擠壓被覆成型裝置，制造復合樹脂管。作為擠壓機61使用φ100mm的單螺桿擠壓機，作為擠壓機62使用φ65mm的單螺桿擠壓機。
接著，制造由直鏈低密度聚乙烯和硅烷化合物構(gòu)成的樹脂管成型材料，同時將擠壓機61的筒體溫度設定在140℃～180℃，將模具溫度設定在140℃。
接著，使用該樹脂管成型材料，由擠壓機61將樹脂擠壓成管狀，這樣得到內(nèi)徑6.5mm、外徑10mm的樹脂管121。在樹脂管121的表面上，利用熔裂法形成中心線平均粗糙度為6μm的凹凸。將該樹脂管121卷繞成卷材71。
接著，將該卷材71在熱浴72中浸泡8小時，使樹脂進行硅烷交聯(lián)，得到交聯(lián)的樹脂管122。
另一方面，對于100重量份熔體流動速率為3.0g/min的低密度聚乙烯樹脂，配合1重量份滑石，制成泡沫樹脂成型材料，同時將擠壓機62的筒體溫度設定為120～170℃。由設在擠壓機62中間部位的二氧化碳氣供給閥621供給相當于1重量份樹脂擠出量的二氧化碳氣。
然后，使交聯(lián)的樹脂管122通過十字頭622中，同時，由擠壓機62將泡沫樹脂成型材料和二氧化碳氣的熔融混煉物也供給十字頭622中，一邊將熔融混煉物被覆在樹脂管周圍，一邊擠出。
由設在十字頭622出口處的鼓風裝置74冷卻復合管的表面，得到復合管15。
如圖3所示，得到了在樹脂管12的外周面上，被覆了5mm厚的發(fā)泡倍率為4倍的泡沫樹脂層14、外徑20mm的復合管15。
實施例2使用和實施例1相同的樹脂管和發(fā)泡體材料，以同樣的方法，在樹脂管上被覆、形成泡沫樹脂層，但將泡沫樹脂的發(fā)泡倍率變成1.5倍，得到復合管。
實施例3使用和實施例1相同的樹脂管和發(fā)泡體材料，但將樹脂管的中心線表面粗糙度變成0.5μm，得到在樹脂管上形成泡沫樹脂層的復合管。
實施例4使用和實施例1相同的樹脂管和發(fā)泡體材料，但將樹脂管的中心線表面粗糙度變成25μm，得到在樹脂管上形成泡沫樹脂層的復合管。
對各實施例得到的復合管，以上述測定方法和評價方法，測定表面粗糙度和拔出力，結(jié)果示于表1。
表1

如表1結(jié)果所示，任何實施例的復合管，利用人手的拔出力，都能將泡沫樹脂層從內(nèi)管上拔下來。特別是作為發(fā)泡倍率為4倍、表面粗糙度為6μm的實施例1樣品，極容易拔出。
雖然以上述實施方案說明了本發(fā)明，但我們沒有進行特殊指定，我們的發(fā)明也沒有限定在說明的任何細節(jié)中，我們認為在不違反權(quán)利要求所示范圍的發(fā)明精神和范圍下，可作更廣泛的解釋。
權(quán)利要求
1.一種復合管，其特征是，以擠壓發(fā)泡法，在粗度化的樹脂管外表面上設置泡沫樹脂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的復合管，其特征是，上述樹脂管的外表面利用熔裂法加以粗度化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中記載的復合管，其特征是，上述樹脂管和泡沫樹脂層以同種樹脂構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中記載的復合管，其特征是，上述樹脂管是由交聯(lián)聚乙烯系樹脂構(gòu)成的樹脂管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中記載的復合管，其特征是，上述發(fā)泡樹脂層由聚乙烯樹脂構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2中記載的復合管，其特征是，上述擠壓發(fā)泡法是二氧化碳氣擠壓發(fā)泡法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2中記載的復合管，其特征是，粗度化的樹脂管外表面粗糙度是中心線平均粗糙度為1～20μm。
全文摘要
一種以擠壓發(fā)泡法在粗度化的樹脂管12外表面上設置了泡沫樹脂層14的復合管。
文檔編號B29K105/04GK1407266SQ0213028
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者稻森康次郎, 永島伸行 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社