(57)【要約】【課題】コイル径の小さい樹脂パイプ製コイルを容易に成形することができる架橋樹脂パイプのコイルの製造方法を提供する。【解決手段】架橋ポリエチレン等の架橋樹脂よりなるパイプを加温してからコイル状に巻回し、冷却することによりコイル状に成形することを特徴とする架橋樹脂パイプのコイルの製造方法。冷却後のコイルを再度１４０℃以上に１時間以内保持して形を整えてもよい。温度を上げても変形しないように樹脂パイプをあらかじめ架橋させておく。架橋樹脂はパイプ形状を記憶すると共に、溶融しても液状とならないので、曲げ半径（コイル径）の小さいコイルを容易に成形することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋樹脂よりなるパイプを加温してからコイル状に巻回し、冷却することによりコイル状に成形することを特徴とする架橋樹脂パイプのコイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、架橋樹脂が架橋ポリエチレンであることを特徴とする架橋樹脂パイプのコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、架橋樹脂よりなるパイプを１４０〜１５０℃に加温してゼリー状とし、型に沿って巻回することを特徴とする架橋樹脂パイプのコイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記冷却を行った後、再度１４０〜１５０℃に５〜６０分保持することを特徴とする架橋樹脂パイプのコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋ポリエチレン等の架橋樹脂パイプよりなるコイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性合成樹脂パイプを曲げ加工する方法として、合成樹脂パイプを加熱軟化させてからベンダーや型を用いて湾曲させることが知られている（特許文献１，２）。
【０００３】
ところで、安価な省エネルギー商品として熱交換用のポリエチレンパイプよりなるコイルが用いられている。従来、ポリエチレンパイプをコイルに成形するには、ポリエチレンパイプを型に巻き付けるようにしている。しかしながら、熱交換器を小型化するために、パイプを曲げ半径の小さいコイルに成形しようとすると様々な問題が発生する。例えば、常温でパイプを最小曲げ半径にしようとすると、大きな反力が発生する。そのため、巻きつけるのに頑丈な架台が必要となり、パイプよりも架台の値段が高くなってしまう。パイプを加温して柔らかくして成形すると、座屈しやすくなってしまったり、円形断面であったパイプが変形して肉厚が変化してしまったりする。肉厚が薄くなるということは強度の低下を招くので問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８５１４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、コイル径の小さい樹脂パイプ製コイルを容易に成形することができる架橋樹脂パイプのコイルの製造方法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】
【０００６】
請求項１の架橋樹脂パイプのコイルの製造方法は、架橋樹脂よりなるパイプを加温してからコイル状に巻回し、冷却することによりコイル状に成形することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の架橋樹脂パイプのコイルの製造方法は、請求項１において、架橋樹脂が架橋ポリエチレンであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の架橋樹脂パイプのコイルの製造方法は、請求項１又は２において、架橋樹脂よりなるパイプを１４０〜１５０℃に加温してゼリー状とし、型に沿って巻回することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の架橋樹脂パイプのコイルの製造方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記冷却を行った後、再度１４０〜１５０℃に５〜６０分保持することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の架橋樹脂パイプのコイルの製造方法では、温度を上げても変形しないように樹脂パイプをあらかじめ架橋させておく。架橋樹脂はパイプ形状を記憶すると共に、溶融しても液状とならないので、曲げ半径（コイル径）の小さいコイルを容易に成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】コイルの斜視図である。
【図２】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１３】
本発明では、架橋ポリエチレン等の架橋樹脂パイプを加温してからコイル状に巻回し、次いで冷却して架橋樹脂コイルを製造する。本発明において、パイプを構成する架橋樹脂としては特に制限はないが、汎用性、工業的有用性、コスト等の面から、架橋ポリエチレンが好ましい。架橋樹脂のうち、架橋ポリエチレンの好適な材料については後述する。
【００１４】
加温は架橋樹脂パイプが１４０℃以上、例えば１４０〜１５０℃、特に１４０〜１４５℃程度となるようにオーブンやヒーターを用いて行うのが好ましい。架橋樹脂パイプを１４０℃以上に加温すると、透明なゼリー状となる。なお、加温に先立ち、樹脂を架橋していないと、１４０℃以上に加温すると樹脂が液化し、パイプ形状を維持しないようになる。
【００１５】
このように加温した架橋樹脂パイプを円筒形、円柱形などの形状の型の外周に巻回するか、又は円筒形又はバケツ形状（切頭円錐台形状）の型の内周に沿って巻回し、次いで９０℃以下、好ましくは室温（２０〜３０℃）にまで冷却する。この巻回に際して架橋樹脂パイプの温度が下がると反力が発生し、座屈しやすくなるので、架橋樹脂パイプの温度が低下しないうちに、即ち、架橋樹脂パイプが不透明となる前に巻回を終了することが好ましい。更に、コイルの形状を整えるためには、型に装着したまま、再度１４０〜１５０℃程度に加温し、５〜６０分、特に１０〜３０分程度この温度に保った後、室温まで冷却する。なお、この再加温時の時間が長すぎると、架橋樹脂が劣化するので、再加温処理時の１４０℃以上の保持時間は６０分以内、特に３０分以内とすることが望ましい。
【００１６】
第１図は製造したコイルの一例を示す斜視図である。コイル１のパイプの直径（外径）ｄは５〜３０ｍｍ、パイプ肉厚は１〜５ｍｍ、コイル直径Ｄは１０〜８０ｃｍ、コイルピッチｐは５〜１５０ｍｍ程度が好適であるが、これに限定されない。
【００１７】
上記の架橋樹脂パイプは、エチレン系樹脂組成物等の樹脂組成物をパイプ状に成形し、次いで架橋処理して架橋度を６５％以上、特に６５〜７０％程度としたものが好適である。
【００１８】
［エチレン系樹脂組成物の好適例］
上記のエチレン系樹脂組成物としては特開２００４−９８６３５に記載されたものが好適である。
【００１９】
即ち、エチレン系樹脂組成物としては、エチレン重合体又はエチレンと炭素数４以上のα−オレフィン類との共重合体（ａ）と、後述の一般式（Ｉ）で表されるエチレン性不飽和シラン化合物（ｂ）とをラジカル発生剤（ｃ）の存在下でグラフト反応させ、次いでこの反応物に、シラノール縮合触媒（ｄ）と安定剤（ｅ）とを含有させたものが好適である。このエチレン系樹脂組成物をパイプ形状に成形した後、水の存在下に上記結合シランの加水分解反応により架橋することにより、架橋ポリエチレンパイプが得られる。
【００２０】
このエチレン重合体及びエチレンと炭素数４以上のα−オレフィン類との共重合体（成分（ａ））は、チーグラー系触媒、クロム系触媒等の各種触媒を用い、中低圧下又は高圧下において、気相法、溶液法、懸濁重合法等の各種重合法により得られた重合体が好適である。炭素数４以上のα−オレフィン類としては、１−ブテン、２−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、２−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、２，２−ジメチル−１−ブテン、２−メチル−１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、２−メチル−１−ヘキセン、３−メチル−１−ヘキセン、２，２−ジメチル−１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ペンテン、２，３−ジメチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、２，２，３−トリメチル−１−ブテン、１−オクテン、２，２，４−トリメチル−１−オクテン等が挙げられる。
【００２１】
エチレン性不飽和シラン化合物（成分（ｂ））としては、次の一般式（Ｉ）で表される化合物が使用される。
Ｒ１ＳｉＲ２ｎＹ３−ｎ      ・・・（Ｉ）
【００２２】
一般式（Ｉ）において、Ｒ１はエチレン性不飽和炭化水素基（酸素原子を有していてもよい）であり、ラジカル反応性を有するものである。このような基としては、炭素数２〜１２のアルケニル基、アリル基やオキシアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、γ−（メタ）アクリルオキシプロピル基等が挙げられる。Ｒ２は炭素数１〜１２のアルキル基であり例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、デシル基等が挙げられる。Ｙは加水分解可能な有機基を表し、例としては、メトキシ基、エトキシ基、ホルミルオキシ基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、アリールアミノ基などが挙げられる。
【００２３】
グラフト変性させる反応系に存在させるエチレン性不飽和シラン化合物の量は、目的とする架橋ポリエチレンパイプの架橋度、反応条件（温度、時間）などにより決定されるが、経済性、反応前・反応中の取り扱いの容易性から成分（ａ）１００重量部に対し、０．１〜１０重量部の範囲から選ばれる。好ましくは、０．２〜５重量部である。
【００２４】
ラジカル発生剤（成分（ｃ））は、ポリオレフィンのグラフト化反応に一般的に用いられる化合物であればよく、特に限定されるものではないが、グラフト反応温度において６分未満の半減期を有する化合物の中から選ぶのが好ましい。より好ましくは、グラフト反応温度において１分間未満の半減期を有する化合物である。具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルオキシ−２−エチルヘキサノエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、メチルアゾビスイソブチレートなどのアゾ化合物が挙げられ、これらの１種もしくは２種以上が好適に用いられる。これらの添加量は特に限定されるものではないが、前述の成分（ａ）１００重量部に対し、通常０．００１〜５重量部であり、好ましくは０．０１〜２重量部である。
【００２５】
シラノール縮合触媒（成分（ｄ））としては、錫、亜鉛、鉄、鉛、コバルト等の金属カルボン酸塩、チタン酸エステルおよびキレート化合物の有機金属化合物、有機塩基、無機酸および有機酸などが挙げられる。具体的には、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、酢酸第一錫、カプリル酸第一錫、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、チタン酸テトラブチルエステル、チタン酸テトラノニルエステル、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、ピリジン、硫酸、塩酸、トルエンスルホン酸、酢酸、ステアリン酸、マレイン酸などが挙げられる。これらの添加量は特に限定されるものではないが、前述の成分（ａ）１００重量部に対し、通常０．００１〜５重量部であり、好ましくは０．００５〜２重量部である。
【００２６】
安定剤（成分（ｅ））としては、必要に応じて酸化防止剤、光安定剤、金属害防止剤等が使用できる。
【００２７】
金属害防止剤は、ヒドラジド誘導体、シュウ酸誘導体、サリチル酸誘導体などを挙げることができる。
【００２８】
これらの添加量は特に限定されるものではないが、前述の成分（ａ）１００重量部に対し、通常０．００１〜５重量部であり、好ましくは０．００１〜３重量部である。
【００２９】
成分（ｂ）、成分（ｃ）は成分（ａ）に前もって含浸させた後、グラフト反応を行なうことが好ましい。
【００３０】
上記のグラフト反応は押出機中で行うのが好ましい。
【００３１】
上記プロセスにて得られたポリエチレンパイプは水雰囲気中に曝すことにより、架橋が進行する。進行速度は水雰囲気中に曝す条件によって決まるが、室温〜２００℃の温度範囲で、１０分〜１週間の範囲で曝せばよい。特に好ましい条件は、常温〜１３０℃の温度範囲で、３０分〜１００時間の範囲である。長期間に亘って優れた特性を発揮させるためには、ＩＳＯ
１０１４７−１９９４に準拠して測定したゲル分率（架橋度）が６５％以上であることが好ましい。ゲル分率は、エチレン性不飽和シラン化合物のグラフト率、シラノール縮合触媒の種類、量、架橋させる際の条件（温度、時間）などを変えることにより、調整することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例及び実験例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
［実施例１］
市販の１３Ａ（三菱樹脂株式会社製、品番ＨＣ−１３、内径１２.８ｍｍ、外径１７．０ｍｍ）の水道管用架橋ポリエチレンパイプ（架橋度６５〜７０％）をオーブン又はヒーターで１４０℃に加熱した。架橋ポリエチレンパイプは透明となり、ゼリー状となった。この透明となった状態の架橋ポリエチレンパイプを、バケツ形状の型の内周面にコイル状に巻いた。バケツ形状の型の直径は３０ｃｍであり、これは１３Ａ水道管の最小曲げ半径となっている。パイプ温度が低下してパイプが不透明になくなってくると反力が発生し、座屈しやすくなるので、パイプ温度が低下する前に巻回を終了した。パイプを巻き終わった後、そのまま放置して室温まで冷却した。形をよりよく整えるために、型にいれたまま再度オーブンに入れて１４０℃で３０分保持した後、室温まで冷却した。パイプは架橋により形状を記憶しているため、このような加温→冷却→再加温→冷却の熱サイクルにより、パイプ形状を維持して、コイル径３０ｃｍでピッチ１７ｍｍの良好な形状のコイルを形成することができた。
【００３４】
［実験例１］
実施例１において、再加温時の保持時間を種々変更してコイルの成形を行い、得られたコイルについて９５℃でバースト圧を測定する耐久試験を行い、保持時間とバースト圧との関係を調べ、結果を第２図に示した。その結果、第２図の通り、１４０℃以上の再加温保持時間が長すぎると高温領域での寿命に問題があることが判明した。これは架橋ポリエチレンの劣化によるものと考えられるので、１４０℃以上の保持時間は１時間以内、望ましくは３０分以内になるように再加温するか、使用環境に合わせて耐久性を設計して加温条件を設定することが望ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００３５】
１  コイル
【図１】
2012228821.tif 000003
【図２】
2012228821.tif 000004