特開 2022-102844 樹脂チューブの押出成形装置及び樹脂チューブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022102844

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】樹脂チューブの押出成形装置及び樹脂チューブ

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/92 20190101AFI20220630BHJP

   B29C 48/09 20190101ALI20220630BHJP

   B29C 48/19 20190101ALI20220630BHJP

   B29C 48/255 20190101ALI20220630BHJP

   B29C 48/32 20190101ALI20220630BHJP

   B29C 48/395 20190101ALI20220630BHJP

   B29C 48/49 20190101ALI20220630BHJP

   B29C 48/90 20190101ALI20220630BHJP

   B29L 23/00 20060101ALN20220630BHJP

【ＦＩ】

B29C48/92

B29C48/09

B29C48/19

B29C48/255

B29C48/32

B29C48/395

B29C48/49

B29C48/90

B29L23:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020217827

(22)【出願日】2020-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】591265611

【氏名又は名称】株式会社プラ技研

(74)【代理人】

【識別番号】110001276

【氏名又は名称】特許業務法人 小笠原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊澤 良治

【テーマコード（参考）】

4F207

【Ｆターム（参考）】

4F207AG14

4F207AJ08

4F207AR12

4F207KA01

4F207KA17

4F207KB21

4F207KL65

4F207KL69

4F207KL88

4F207KL93

4F207KM15

4F207KM16

(57)【要約】

【課題】部分的に屈曲可能な樹脂チューブを効率的に製造可能な樹脂チューブの押出成形装置及び配管スペースを低減できる樹脂チューブを提供する。
【解決手段】供給された溶融樹脂を管状に押し出す金型と、第１の樹脂を押し出す第１の押出機と、第１の樹脂よりも柔軟な第２の樹脂を押し出す第２の押出機と、第１の押出機と金型との間に設けられる第１のバルブと、第２の押出機と金型との間に設けられる第２のバルブと、第１の押出機と金型とが連通し、かつ、第２の押出機と金型との間が遮断された第１の状態と、少なくとも第２の押出機と金型とが連通した第２の状態とに第１のバルブ及び第２のバルブを制御可能な制御装置とを備え、制御装置は、第１及び第２のバルブを、第１の状態から第２の状態に切り替えた後、第１の状態に切り替える、樹脂チューブの押出成形。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給された溶融樹脂を管状に押し出す金型と、
第１の樹脂を押し出す第１の押出機と、
前記第１の樹脂よりも柔軟な第２の樹脂を押し出す第２の押出機と、
前記第１の押出機と前記金型との間に設けられる第１のバルブと、
前記第２の押出機と前記金型との間に設けられる第２のバルブと、
前記第１の押出機と前記金型とが連通し、かつ、前記第２の押出機と前記金型との間が遮断された第１の状態と、少なくとも前記第２の押出機と前記金型とが連通した第２の状態とに前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを制御可能な制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１及び前記第２のバルブを、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替えた後、前記第１の状態に切り替える、樹脂チューブの押出成形装置。

【請求項2】

前記金型の内部に前記供給された溶融樹脂を混練する混練機構が設けられる、請求項１に記載の樹脂チューブの押出成形装置。

【請求項3】

前記制御装置は、１本の樹脂チューブの押出成形中に、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替えた後、前記第２の状態から前記第１の状態に切り替える制御を複数回行う、請求項１または２に記載の樹脂チューブの押出成形装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第２の状態において、前記第１の押出機と前記金型との間が遮断されるように、前記第１のバルブを制御する、請求項１～３のいずれかに記載の押出成形装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第２の状態において、前記第１の押出機と前記金型とが連通するように、前記第１のバルブを制御する、請求項１～３のいずれかに記載の押出成形装置。

【請求項6】

曲げ剛性が相対的に低く、可撓性を有する可撓管部が部分的に設けられ、
長手方向と直交する方向における断面の外形が円形であり、
外径が一定である、樹脂チューブ。

【請求項7】

前記可撓管部が複数設けられる、請求項６に記載の樹脂チューブ。

【請求項8】

前記可撓管部が、前記可撓管部以外の部分を構成する第１の樹脂よりも柔軟な樹脂からなる、請求項６または７に記載の樹脂チューブ。

【請求項9】

前記可撓管部が、前記第１の樹脂と、前記第１の樹脂よりも柔軟な第２の樹脂との混合物からなる、請求項８に記載の樹脂チューブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂チューブの押出成形装置及び樹脂チューブに関する。

【背景技術】

【0002】

車両の燃料配管やワイヤハーネスの外装材、給湯設備等の配管として、屈曲性を有する蛇腹状の部分（屈曲部）を設けた樹脂チューブが用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されるような樹脂チューブは、配管の配設箇所の形状に応じて、屈曲部の位置及び長さが設計され、屈曲部を屈曲させることにより、配設箇所の形状に沿うように配管を配設することができる。

【0003】

特許文献１に記載される樹脂チューブは、コルゲータと呼ばれる成形装置を用いて製造することが一般的である（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、配管の配設箇所に応じて屈曲部の位置及び長さを変更するためには、コルゲータで用いる金型を変更する必要があり、製造コストの増大に繋がる。

【0004】

コルゲータにおける屈曲部の位置及び長さの変更が容易でないという課題を解決する技術として、例えば、特許文献３に記載されたものがある。特許文献３では、全長に渡って蛇腹部が形成されたコルゲートチューブを成形した後、金型を用いて蛇腹部の一部を加熱及び加圧して押し潰すことにより、任意の位置及び長さで直線部と蛇腹部とを形成することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－２４３９００号公報

【特許文献2】特開２０１４－２１８０２８号公報

【特許文献3】特開２０１７－２２１０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献３に記載の方法では、コルゲートチューブの成形後に、別途の金型を用いて蛇腹部を押し潰す工程が必要であり、製造効率の面で改善の余地がある。また、蛇腹部を設けた樹脂チューブは、表面の凸部の分だけ、配管スペースが余分に必要であるという問題がある。

【0007】

本発明は、部分的に屈曲可能な樹脂チューブを効率的に製造可能な樹脂チューブの押出成形装置及び配管スペースを低減できる樹脂チューブを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る樹脂チューブの押出成形装置は、供給された溶融樹脂を管状に押し出す金型と、第１の樹脂を押し出す第１の押出機と、第１の樹脂よりも柔軟な第２の樹脂を押し出す第２の押出機と、第１の押出機と金型との間に設けられる第１のバルブと、第２の押出機と金型との間に設けられる第２のバルブと、第１の押出機と金型とが連通し、かつ、第２の押出機と金型との間が遮断された第１の状態と、少なくとも第２の押出機と金型とが連通した第２の状態とに第１のバルブ及び第２のバルブを制御可能な制御装置とを備える。制御装置は、第１及び第２のバルブを、第１の状態から第２の状態に切り替えた後、第１の状態に切り替える。

【0009】

本発明に係る樹脂チューブは、曲げ剛性が相対的に低く、可撓性を有する可撓管部が部分的に設けられ、長手方向と直交する方向における断面の外形が円形であり、外径が一定であるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、部分的に屈曲可能な樹脂チューブを効率的に製造可能な樹脂チューブの押出成形装置及び配管スペースを低減できる樹脂チューブを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る樹脂チューブの模式図

【図2】実施形態に係る樹脂チューブの押出成形装置の模式図

【図3】図２に示した混合金型及びこれに隣接する装置の詳細を示す部分断面図

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、実施形態に係る樹脂チューブの模式図である。図１において、説明の便宜上、可撓管部をハッチングにより特定している。

【0013】

樹脂チューブ１は、曲げ剛性が相対的に低く、可撓性を有する可撓管部２ａ～２ｄと、曲げ剛性が相対的に高く、可撓性が低い低可撓管部３ａ～３ｅとを有する。可撓管部２ａ～２ｄは、樹脂チューブ１の長手方向において部分的に設けられており、それぞれ、一対の低可撓管部に挟まれる。可撓管部２ａ～２ｄは、低可撓管部３ａ～３ｄを構成する樹脂よりも柔軟な樹脂により形成されている。可撓管部２ａ～２ｄは、低可撓管部３ａ～３ｅの構成樹脂とは異なる樹脂で形成しても良いし、低可撓管部３ａ～３ｅの構成樹脂とこれよりも柔軟な樹脂との混合樹脂により形成しても良い。

【0014】

樹脂チューブ１は、後述する押出成形装置を用いて押出成形により製造することができる。したがって、樹脂チューブ１の長手方向と直交する方向における断面の外径は円形（真円）であり、樹脂チューブの外径は一定である。

【0015】

図１の例では、１本の樹脂チューブ１に４つの可撓管部２ａ～２ｄが設けられているが、可撓管部の数は限定されず、１以上であれば良い。また、可撓管部の位置及び長さも限定されない。可撓管部の数、位置及び長さは、任意に変更可能であり、樹脂チューブ１の配管箇所の形状に応じて設定することができる。

【0016】

樹脂チューブ１は、部分的に設けられた可撓管部２ａ～２ｄを有するため、可撓管部２ａ～２ｄの各部において、樹脂チューブ１の断面形状を略円形に維持したまま屈曲させることができる。したがって、樹脂チューブ１は、車両の燃料配管やワイヤハーネスの外装材、給湯設備等の配管等に利用でき、配管箇所に沿わせて配置することができる。

【0017】

図２は、実施形態に係る樹脂チューブの押出成形装置の模式図である。

【0018】

押出成形装置１００は、第１の押出機１１と、第２の押出機１２と、混合金型１３と、真空水槽１４と、外径検出器１５と、引取機１６と、巻取機１７と、制御装置１８とを備える。押出成形装置１００を構成する各装置は、架台の上に設置されている。

【0019】

第１の押出機１１及び第２の押出機１２は、例えば、スクリュー押出機であり、樹脂のペレットを溶融混練し、溶融樹脂を吐出口から押し出すことができる。第１の押出機１１及び第２の押出機１２には、硬度が異なる第１の樹脂及び第２の樹脂がそれぞれ供給される。第１の樹脂は相対的に硬度が高い樹脂であり、第２の樹脂は第１の樹脂より柔軟な樹脂である。第１の樹脂及び第２の樹脂は、樹脂チューブの用途等に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂を使用することができる。第１の樹脂及び第２の樹脂として、相溶性がある材料を選択することが好ましいが、相溶化剤の添加を条件として相溶性が低い樹脂を選択しても良い。第１の樹脂及び第２の樹脂の一方または両方には、適宜、フィラーや各種添加剤を配合しても良い。

【0020】

混合金型１３は、第１の押出機１１から供給された第１の樹脂と、第２の押出機１２から供給された第２の樹脂とを混合し、管状に押し出すための構成である。混合金型１３の詳細については後述する。

【0021】

真空水槽１４は、内部に冷却水を貯留しており、混合金型１３から管状に押し出された樹脂を冷却水で冷却して固化させる。真空水槽１４内には空間が存在するが、図示しない真空ポンプを用いて真空水槽１４内の空間が負圧に維持されている。

【0022】

外径検出器１５は、真空水槽１４において固化した樹脂チューブ１の外径を測定する装置である。引取機１６は、樹脂チューブ１に一定の張力を与えながら樹脂チューブ１を引き取ると共に、引き取った樹脂チューブを巻取機１７に向けて送り出す。巻取機１７は、樹脂チューブ１をロール状に巻回する。尚、巻取機１７に代えて、樹脂チューブ１を一定の長さに切断するチューブ切断機を設けても良い。

【0023】

制御装置１８は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置を備えるコンピュータを含み、押出成形装置１００を構成する各装置を制御する。

【0024】

図３は、図２に示した混合金型及びこれに隣接する装置の詳細を示す部分断面図である。

【0025】

混合金型１３は、金型２０と、第１のバルブ２１と、第２のバルブ２２と、混練機構とを含む。

【0026】

金型２０は、供給された溶融樹脂を管状に押し出す部材であり、外型となるケース２５と、内型となる管状部材２６及び回転部材２７とを備える。

【0027】

ケース２５は、管状部材２６及び回転部材２７の外形に対応した中空部３３を有する。ケース２５は、樹脂を管状に押し出すための外型であると共に、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２の弁体を収容するケースである。ケース２５の前面部には、樹脂を押し出すための押出口が設けられている。ケース２５の中空部３３には、押出口側から順に、管状部材２６の第２の部分３２と回転部材２７が隣接して収容されており、第２の部分３２の外面と中空部３３の内面との間、及び、回転部材２７の外面と中空部３３の内面との間に所定の隙間が形成されている。この隙間は、供給された溶融樹脂を押出口へと導く流路として機能する。

【0028】

本実施形態では、ケース２５のうち、金型２０の外型となる部分と、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２の弁体を収容する部分とが一体に構成されているが、金型２０の外型となる部分と、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２の弁体を収容する部分とを別に構成しても良い。

【0029】

管状部材２６は、中心軸を貫通する貫通孔を有する管状の部材である。管状部材２６に設けられた貫通孔は、成形した樹脂チューブの中空内部に空気を導入するためのものである。管状部材２６は、後端を含む管状の第１の部分３１と、第１の部分３１に接続され、前端を含む環状の第２の部分３２とを含む。第１の部分３１の外径は略一定である。第２の部分３２の最外径は第１の部分３１の外径より大きく、第２の部分３２は、第１の部分３１に接続され、外形が一定である円筒部と、前端へと向かって外径が狭まるテーパー部とを有する。管状部材２６は、図示しない固定手段によりケース２５に対して固定されており、その中心軸周りの回転が禁止されている。

【0030】

回転部材２７は、中心を貫通する貫通孔を有する筒形状の部材である。回転部材２７の中空部の内径は、管状部材２６の第１の部分３１の外径と略等しく、回転部材２７の中空部に、管状部材２６の第１の部分３１が収容されている。また、回転部材２７の外径は、管状部材２６の第２の部分３２の円筒部の外径と等しく、管状部材２６の第１の部分３１を回転部材２７の中空部に収容した状態において、回転部材２７の外面と、管状部材２６の第２の部分３２の円筒部とは、連続した円柱面を構成する。回転部材２７は、管状部材２６と同軸であり、管状部材２６によって、中心軸周りに回転可能に支持されている。回転部材２７の外面には、螺旋状に延びる溝が形成されている。回転部材２７は、モータ２８に接続されており、モータ２８と共に混練機構を構成する。回転部材２７は、モータ２８の駆動力によって回転する。回転部材２７とケースの中空部の内面との間の空間に供給された樹脂は、モータ２８による回転部材２７の回転に伴い、回転部材２７の外面の溝によって混練される。回転部材２７の外面には、溝の代わりに凸条やピン、突起等を設けても良い。

【0031】

第１のバルブ２１は、第１の押出機１１と金型２０の樹脂供給口３４との間に設けられ、第１のバルブ２１と金型２０とが連通した状態と、第１のバルブ２１と金型２０との間が遮断された状態とを切り替え可能である。第２のバルブ２２は、第２の押出機１２と金型２０の樹脂供給口３５との間に設けられ、第２のバルブ２２と金型２０とが連通した状態と、第２のバルブ２２と金型２０との間が遮断された状態とを切り替え可能である。第１のバルブ２１の弁体及び第２のバルブ２２の弁体には、それぞれモータ２３及び２４が取り付けられており、モータ２３及び２４の回転により、対応する押出機から金型２０までの流路の開閉を行う。

【0032】

尚、第１のバルブ２１のモータ２３、第２のバルブ２２のモータ２４、混練機構のモータ２８の回転は、制御装置１８によって制御される。

【0033】

真空水槽４の側壁には、混合金型１３から押し出された樹脂チューブを、真空水槽１４の内部に導入するための円筒状のサイジング３０が設けられている。サイジング３０のうち、真空水槽１４内に配置される部分には、無数の孔（図示せず）が設けられている。真空水槽１４の内部は減圧されているため、樹脂チューブ１は、サイジング３０を通過する過程において、サイジング３０に設けられた穴を通して、サイジング３０の径方向に吸引される。樹脂チューブ１は、サイジング３０の内周面に密着した状態で引き取られるため、樹脂チューブ１の外径がサイジング３０の内径で規定される一定寸法に定まる。また、樹脂チューブ１は、サイジング３０を通過する過程で、冷却水により冷却されて固化する。

【0034】

以下、本実施形態に係る押出成形装置１００を用いた樹脂チューブ１の製造方法を説明する。

【0035】

まず、制御装置１８は、第１の押出機１１と金型２０とが連通し、かつ、第２の押出機１２と金型２０との間の流路が遮断された第１の状態となるように、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２を制御する。第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２の状態制御は、制御装置１８が、モータ２３及び２４を回転させて、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２のそれぞれの弁体の位置を調整することにより行う。第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２を第１の状態として、第１の押出機１１から第１の樹脂を押し出すことにより、第１の樹脂からなる低可撓管部が成形される。

【0036】

次に、制御装置１８は、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２を、第１の状態から、少なくとも第２の押出機１２と金型２０とが連通した第２の状態となるように制御する。第２の状態において、第１の押出機１１と金型２０との間が遮断されていても良いし、連通していても良い。

【0037】

第２のバルブ２２と金型２０とが連通し、かつ、第１のバルブ２１と金型２０との間が遮断された状態（以下、「第２の状態Ａ」という）で、第２の押出機１２から第２の樹脂を押し出すと、金型２０の流路内に残存する第１の樹脂と第２の樹脂とが混練機構により混合される。また、第２のバルブ２２と金型２０とが連通し、かつ、第１のバルブ２１と金型２０とが連通した状態（以下、「第２の状態Ｂ」という）で、第１の押出機１１及び第２の押出機１２から第１の樹脂及び第２の樹脂をそれぞれ押し出すと、金型２０の流路内に残存する第１の樹脂と、新たに供給された第１の樹脂及び第２の樹脂とが混練機構により混合される。第１の状態から、第２の状態Ａまたは第２の状態Ｂに切り替えた直後は、金型２０の流路内に残存している第１の樹脂が金型２０から押し出されるが、その後、第１の樹脂とこれよりも柔軟な第２の樹脂との混合物が金型２０から押し出される。第１の樹脂及び第２の樹脂の混合物が金型２０から押し出されることにより、低可撓管部よりも曲げ剛性が低く、屈曲性を有する可撓管部が形成される。

【0038】

尚、第２の状態Ｂにおいては、第１の押出機１１と金型２０とが連通しているため、金型２０における第２の樹脂の割合の増加が緩やかとなる。第２の状態Ｂにおいては、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２の開度により、第１の樹脂及び第２の樹脂の供給量を調整しても良い。

【0039】

次に、制御装置１８は、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２を、第２の状態から第１の状態となるように制御する。第２の状態から第１の状態に切り替えた直後は、金型２０の流路内に残存する第１の樹脂及び第２の樹脂の混合物または第２の樹脂が金型２０から押し出されるが、その後、金型２０の流路内の樹脂が第１の樹脂に入れ替わり、可撓管部よりも曲げ剛性の高い低可撓管部が成形される。

【0040】

第１の状態での押出成形時間及び第２の状態での押出成形時間は、第１の押出機１１の押出速度、第２の押出機１２の押出速度、引取機１６による引取速度、金型２０の流路の体積、成形する低可撓管部及び可撓管部の長さ、流動性等の樹脂の特性等に応じて設定することができる。

【0041】

図１に例示したような、１本の樹脂チューブ１内に複数箇所の可撓管部を設ける場合、制御装置１８は、第１のバルブ２１及び第２のバルブ２２を、第１の状態から第２の状態に切り替えた後、第２の状態から第１の状態に切り替える制御を、複数回（可撓管部の数だけ）繰り返し行う。

【0042】

以上説明したように、本実施形態に係る押出成形装置１００によれば、可撓性を有する可撓管部を部分的に設けた樹脂チューブ１を、押出成形装置のバルブ制御により成形することができる。可撓管部の数、位置及び長さが変わっても、従来のコルゲータを用いて蛇腹状の屈曲部を設ける場合のように、金型の変更を要しないため、従来と比べて、低コストで効率的に樹脂チューブ１を製造することができる。

【0043】

また、本実施形態に係る押出成形装置１００を用いて製造した樹脂チューブ１は、外径が一定で円形の断面形状を有するため、蛇腹状の屈曲部のような表面凹凸がないため、配管に要するスペースを小さくすることができる。また、表面凹凸がないため、ハンドリング性も良好である。

【0044】

尚、上記の実施形態では、内型の一部を構成する回転部材２７を用いて混練機構を構成し、供給された樹脂を混練しながら押し出す構成を例示したが、混練機構と金型は別体として設けても良い。例えば、金型と、第１のバルブ及び第２のバルブとの間に混練機構を設けても良い。ただし、上記の実施形態のように、金型の一部を用いて混練機構を構成した方が、金型内の樹脂の流路の体積（樹脂の残存量）を小さくすることができ、短い可撓管部を形成できるため好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、車両の燃料配管やワイヤハーネスの外装材、給湯設備等の配管等に用いられる樹脂チューブの製造装置として利用できる。

【符号の説明】

【0046】

１ 樹脂チューブ
２ａ～２ｄ 可撓管部
３ａ～３ｅ 低可撓管部
１１ 第１の押出機
１２ 第２の押出機
１８ 制御装置
２０ 金型
２１ 第１のバルブ
２２ 第２のバルブ
２５ ケース
２６ 管状部材
２７ 回転部材
１００ 押出成形装置

【図1】

【図2】

【図3】