(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外層パイプ内に合成樹脂製の内層パイプが内挿された状態で固定されてなる複層パイプの製造方法において、常温・常圧で気体状態の非反応性ガスを高圧下で溶解させて易成形状態とした超高分子量ポリエチレン樹脂を押出機内で溶融混練し、溶融混練によって得られた溶融樹脂を押出機の排出側に設けられた金型内で超高分子量ポリエチレン樹脂の（降温時の結晶化ピーク温度−２０℃）〜（融点＋２０℃）の温度に保ちながら、押出機のシリンダ内径より縮径した状態に賦形したのち、この賦形物を超高分子量ポリエチレン樹脂の降温時の結晶化ピーク温度以下の温度にして金型の排出口から押し出して、下式（１）
【数１】
0004028649.tif 000003
で表される膨張率（ｅ）が５％以上である超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを得る工程と、
得られた超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを内層パイプとして外層パイプ内に遊嵌したのち、前記超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを加熱して膨張させて前記超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外周面を外層パイプの内周面に圧接させる工程を備えていることを特徴とする複層パイプの製造方法。
【請求項２】
金型が、溶融樹脂を押出機のシリンダ内径より縮径した状態に賦形する断面縮小部を備え、この断面縮小部が、入口側樹脂流路の断面積（Ｓ１）と出口側樹脂流路の断面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が１．０より大きく、入口側樹脂流路の外径Ｄ0 １と、出口側樹脂流路の外径Ｄ0 ２の比（Ｄ0 １／Ｄ0 ２）が１．０５よりも大きくなるように形成されている請求項１に記載の複層パイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複層パイプの製造方法に関し、より詳細には、耐磨耗性、非粘着性、自己潤滑性、耐薬品性に優れ、各種用途に好適に使用できる複層パイプの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上下水道の地下埋設管，ビル配管，温水用配管，気体用配管，化学薬品用配管等に用いるパイプとしては、金属管の内面に亜鉛メッキ層，あるいは塩化ビニル樹脂やポリエチレン樹脂による樹脂ライニング層を形成することによって、パイプ内面の耐蝕性を向上させた複層パイプが使用されている。
しかし、上記従来の複層パイプの場合、鉱石，石炭，穀物等の粉粒体、岩石を含む泥水、生コンクリートの如きスラリー、あるいは、液体食品等の輸送管として用いた場合、輸送物とパイプ内壁面との摩擦によって、磨耗損失が大きく、耐久性の点で問題があるとともに、摩擦によって削れた亜鉛粉や、樹脂粉が輸送物中に混入し、輸送物の汚染がある。特に、輸送物が液体食品等の場合、毒性の問題もある。
【０００３】
そこで、耐磨耗性、非粘着性、自己潤滑性、耐薬品性に優れた超高分子量ポリエチレン樹脂をライニング層として用いた複層パイプが既に提案されている（特開平５−２４１５３号公報参照）。
【０００４】
この複層パイプは、外層パイプとなる鋼管の内側に、この鋼管の内径より外径が小径で薄肉の超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを遊嵌するとともに、この超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを加熱するとともに、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプに内側から圧力をかけて、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを拡径し、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外周面および／または鋼管の内周面に予め塗布された接着剤を介して鋼管と拡径された超高分子量ポリエチレン樹脂パイプとを接着固定することによって製造されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、上記の複層パイプの場合、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを拡径するために、加圧空気を超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ内に送り込む必要があるため、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ内を気密に保つなど大がかりな設備が必要となり、設備コストがかかりすぎると言う問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような事情に鑑みて、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ内を気密に保ったりする必要がなく、小規模な製造設備ですみ、設備コストがかからない複層パイプの製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明にかかる複層パイプの製造方法（請求項１の製造方法）は、以上のような目的を達成するために、外層パイプ内に合成樹脂製の内層パイプが内挿された状態で固定されてなる複層パイプの製造方法において、常温・常圧で気体状態の非反応性ガスを高圧下で溶解させて易成形状態とした超高分子量ポリエチレン樹脂を押出機内で溶融混練し、溶融混練によって得られた溶融樹脂を押出機の排出側に設けられた金型内で超高分子量ポリエチレン樹脂の（降温時の結晶化ピーク温度−２０℃）〜（融点＋２０℃）の温度に保ちながら、押出機のシリンダ内径より縮径した状態に賦形したのち、この賦形物を超高分子量ポリエチレン樹脂の降温時の結晶化ピーク温度以下の温度にして金型の排出口から押し出して、下式（１）
【０００８】
【数２】
0004028649.tif 000002
で表される膨張率（ｅ）が５％以上である超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを内層パイプとして外層パイプ内に遊嵌したのち、前記超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを加熱して膨張させて前記超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外周面を外層パイプの内周面に圧接させる工程を備えている構成とした。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明にかかる複層パイプの製造方法（請求項２の製造方法）は、請求項１の製造方法において、金型が、溶融樹脂を押出機のシリンダ内径より縮径した状態に賦形する断面縮小部を備え、この断面縮小部が、入口側樹脂流路の断面積（Ｓ１）と出口側樹脂流路の断面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が１．０より大きく、入口側樹脂流路の外径Ｄ0 １と、出口側樹脂流路の外径Ｄ0 ２の比（Ｄ0 １／Ｄ0 ２）が１．０５よりも大きくなるように形成されている構成とした。
【００１１】
また、本発明において、外層パイプとしては、内層パイプの膨張・圧接のための加熱温度に耐える耐熱性や、膨張・圧接の圧力に耐える剛性を備えているものであれば、特に限定されないが、例えば、金属製のもの、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製のもの等が挙げられる。
また、外層パイプとして使用できる金属材料としては、特に限定されないが、例えば、炭素鋼，鋳鋼等の汎用鋼、ステンレス鋼，クロム鋼等の特殊鋼、銅合金，アルミニウム等の軽合金が挙げられる。
【００１２】
繊維強化プラスチックとしては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等の補強繊維に熱硬化性樹脂等を含浸したものが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が使用できる。
【００１３】
内層パイプは、上記式（１）で規定される膨張率（ｅ）が５％以上の超高分子量ポリエチレン樹脂パイプに限られるが、５％以上１００％以下のものがより好ましい。
すなわち、膨張率（ｅ）が１００％を越えると、被覆時に長手方向（管軸方向）の収縮が大きくなり、被覆効率が悪くなる恐れがある。また、５％未満では、被覆される外層パイプに対する被覆応力が小さくなり、外層パイプとの密着性が低下する。
【００１４】
加熱膨張前の超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの径や肉厚は、特に限定されないが、外径（Ｄ）が１０mm以上、肉厚（ｔ）が０．１mm以上とすることが好ましく、高生産性かつ経済的に成形できる範囲として、さらに好ましくは、外径（Ｄ）が１５mm以上３００mm以下、肉厚（ｔ）が０．３mm以上０．８mm以下である。また、外径（Ｄ）／肉厚（ｔ）の比は、１０以上３００以下が好ましく、剛性が良好なパイプが得られる点で、外径（Ｄ）／肉厚（ｔ）の比が１５以上２００以下とすることがより好ましい。
【００１５】
超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを形成する超高分子量ポリエチレン樹脂としては、特に限定されないが、粘度平均分子量が３０万以上のものが好ましく、１００万以上１０００万以下のものがより好ましい。
すなわち、分子量が大きい程、耐磨耗性，耐薬品性などの性質がより向上するが、１０００万を越えると、成形が非常に困難となってくる。なお、本発明の目的を達成できるのであれば、粘度平均分子量が３０万未満のものが混合されていても構わない。
【００１６】
また、本発明において、超高分子量ポリエチレン樹脂とは、エチレンを主成分とするものであり、例えば、エチレンの単独重合体、エチレンを主成分とし、エチレンと、このエチレンに共重合可能な単量体との共重合体などが挙げられる。
【００１７】
エチレンに共重合可能な単量体としては、特に限定されないが、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン等のモノオレフィン；１，３−ブタジエン、２−メチル−２，４−ペンタジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２，４−ヘキサジエン、３−メチル−２，４−ヘキサジエン、１，３−ペンタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン等の共役ジエン系炭化水素化合物；１，４−ペタンジエン、１，５−ヘキサジエン、１，６−ヘプタジエン、１，７−オクタジエン、２，５−ジメチル−１，５−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、４−エチル−１，４−オクタジエン、４−ｎ−プロピル−１，４−デカジエン等の非共役ジエン系炭化水素化合物；１，３，５−ヘキサトリエン、１，３，５，７−オクタテトラエン、２−ビニル−１，３−ブタジエン等の共役ポリオレフィン系炭化水素化合物；スクアレン等の非共役ポリオレフィン系炭化水素化合物；その他ジビニルベンゼン、ビニルノルボルネン等の分子内に少なくとも２個の不飽和結合、好ましくは二重結合を有する炭化水素化合物等が挙げられる。
【００１８】
さらに、超高分子量ポリエチレン樹脂には、本発明の目的を達成できる範囲で、必要に応じて他の合成樹脂や天然樹脂、可塑剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、滑剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、顔料、染料、充填剤等を配合するようにしても構わない。
【００１９】
本発明において、遊嵌とは、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外径が外層パイプの内径より小さく、挿入時に、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプが外層パイプの軸方向に自由にスライドできる状態を意味する。
具体的には、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外径は、外層パイプの内径より１％以上３０％以下小さいものが好ましい。すなわち、１％未満の場合には、外層パイプへの挿入が困難になる恐れがあり、３０％を越えると外層パイプへの被覆応力が小さくなり、外層パイプとの密着性が低下する恐れがあるとともに、加熱膨張機の長手方向（管軸方向）の収縮が大きく、被覆効率が悪くなる恐れがある。
【００２０】
本発明において、圧接させるとは、上記で規定した膨張率（ｅ）の温度を実際の加熱温度に置き換えた測定方法により、その加熱温度での超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを外層パイプに遊嵌した後、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの実質膨張率（ｅ1)が、同じく加熱により熱膨張した外層パイプとの隙間も塞ぐのに必要な膨張率よりも大きくなる条件で、外層パイプに内面被覆している状態をいう。
すなわち、この圧接では、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ内部に外層パイプを拡径する方向に残留応力が発生し、膨張した超高分子量ポリエチレン樹脂パイプと外層パイプとが強固に密着する。これらの条件は、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ製造時の金型流路形状や温度条件を調節することにより達成可能である。
【００２１】
また、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプと外層パイプとの間には、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプと外層パイプとの密着性を強固にするため、接着剤を介在させるようにしても構わない。
接着剤としては、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプと外層パイプとを接着できるものであれば、特に限定されないが、例えば、マレイン酸, メタクリル酸, アクリル酸, メタクロリロニトリル酸等の不飽和カルボン酸、またはそれらの無水物で変性したポリエチレンやシラン変性したポリエチレン等が挙げられ, 、これらをホットメルトタイプの接着剤として使用できる。
【００２２】
接着剤は、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外周面と、外層パイプの内周面との両方に均一に塗布しておくことが好ましい。
膨張させる場合の加熱方法としては、特に限定されず、例えば、エアーオーブン等の熱風による加熱、電熱ヒータによる加熱、液体熱媒槽による加熱、火炎等による加熱等の方法にて行うことができる。
【００２３】
膨張させる場合の加熱温度は、接着剤の使用有無により若干異なり、接着剤を使用しない場合、１００℃以上１６０℃以下が好ましく、１２０℃以上１４０℃以下がより好ましい。一方、接着剤を使用する場合、接着剤の融点＋１０℃以上１６０℃以下が好ましい、接着剤として前記の不飽和カルボン酸またはその無水物で変性したポリエチレンを用いる場合には、１４０℃以上１６０℃以下が好ましい。
【００２４】
請求項１の製造方法において、非反応性ガスとは、常温・常圧で気体状態の有機または無機物質であって、超高分子量ポリエチレン樹脂と反応を起こさず、さらにこの樹脂を劣化させるなどの悪影響を樹脂に与えないガスを意味する。
このようなガスとてしは、上記の条件を満たせば特に限定されず、例えば、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、酸素などの無機ガス、フロン、低分子量の炭化水素などの有機ガスなどが挙げられ、これらガスのうち、環境に与える悪影響が低く、そしてガスの回収を必要としない点で無機ガスが好ましく、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する溶解度が高く、樹脂の可塑化効果が大きく、そして直接大気中に放出してもほとんど害がないという観点から、二酸化炭素が好ましい。なお、このような非反応性ガスは、単独で用いられてもよく、あるいは２種類以上併用してもよい。
【００２５】
超高分子量ポリエチレン樹脂に非反応性ガスを高圧下で溶解させる方法としては、非反応性ガスを溶融状態の樹脂に溶解させる方法、および固体状態の樹脂に溶解させる方法が挙げられ、どちらの手段を用いてもよく、両者を併用してもよい。
【００２６】
非反応性ガスを溶融状態の超高分子量ポリエチレン樹脂に溶解させる方法としては、例えば、ベントタイプスクリュー押出機を用いて、樹脂が充填されたシリンダーの途中からベント部分に非反応性ガスを混入する方法、タンデム押出機を用いて、第１押出機内部または第２押出機への樹脂流入部付近においてガスを圧入して第２押出機内部で十分樹脂中にガスを溶解・混練する方法などが挙げられる。
【００２７】
固体状態の樹脂に溶解させる方法としては、例えば、（１）予め高圧容器などでペレットまたはパウダー状の固体状態にある樹脂に非反応性ガスを溶解させておく方法、および（２）成形装置の耐圧ホッパ内および／または押出機の固体輸送部において非反応性ガスを固体状態にある樹脂中に溶解させる方法などが挙げられる。
【００２８】
上記（１）の方法の場合、非反応性ガスを溶解させた樹脂を押出機に供給する際には、樹脂に溶解した非反応性ガスが拡散によって樹脂の外へ抜けてしまうことを抑制するために、できるだけ速やかに供給を行うことが好ましい。一方、上記（２）の手段の場合には、非反応性ガスが押出機の外部に揮散しないように、スクリュー駆動軸およびホッパを耐圧シール構造とすることが好ましい。
【００２９】
非反応性ガスはガスボンベから押出機に直接供給してもよく、プランジャーポンプなどを用いて加圧供給しても良い。
超高分子量ポリエチレン樹脂に対する非反応性ガスの溶解量は、溶解によって樹脂の溶解粘度が成形に適した粘度になれば、特に限定されず、樹脂の分子量、非反応性ガスの種類によって適宜選択できる。
【００３０】
因みに、非反応性ガスとして二酸化炭素を用いる場合には、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭素の溶解量を、１重量％以上３０重量％以下とすることが好ましく、３重量％以上２０重量％以下とすることがより好ましい。
【００３１】
すなわち、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭素の溶解量が１重量％未満である場合には、超高分子量ポリエチレン樹脂の粘度が充分に低下せず、流動性に欠け押出が困難になる恐れがあり、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭素の溶解量が３０重量％を超える量にしようとする場合、大がかりな設備を用いて溶解時の圧力を極端に高くする必要がある場合があり、生産効率上好ましくない。
【００３２】
非反応性ガスとして二酸化炭素が用いられる場合には、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭素の溶解量を上記の１重量％以上３０重量％以下の範囲内とするためには、二酸化炭素の圧力を約０．２ＭＰａ以上約５０ＭＰａ以下とすることが好ましく、約０．６ＭＰａ以上約３５ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００３３】
請求項１の製造方法において、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプは、溶融混練によって得られた溶融樹脂を押出機の排出側に設けられた金型内で超高分子量ポリエチレン樹脂の（降温時の結晶化ピーク温度−２０℃）〜（融点＋２０℃）の温度に保ちながら、押出機のシリンダ内径より縮径した状態に賦形したのち、この賦形物を超高分子量ポリエチレン樹脂の降温時の結晶化ピーク温度以下の温度にして金型の排出口から押し出すことによって得られるが、請求項２の製造方法のように、入口側樹脂流路の断面積（Ｓ１）と出口側樹脂流路の断面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が１．０（より好ましくは、１．５〜６０）より大きく、入口側樹脂流路の外径Ｄ0 １と、出口側樹脂流路の外径Ｄ0 ２の比（Ｄ0 １／Ｄ0 ２）が１．０５（より好ましくは１．１〜３．０）よりも大きい断面縮小部を有する金型を用いることが好ましい。
【００３４】
すなわち、上記（１）式に規定される膨張率（ｅ）は、比（Ｓ１／Ｓ２）、比（Ｄ0 １／Ｄ0 ２）および樹脂温度に大きく影響され、比（Ｓ１／Ｓ２）が１．０より小さい場合、発泡しやすく、賦形が困難になる恐れがあり、比（Ｓ１／Ｓ２）が大きすぎると、圧力が高くなりすぎて、押出が困難になる恐れがある。一方、比（Ｄ0 １／Ｄ0 ２）が１．０５より小さい場合、膨張率が小さく、外層パイプに対する被覆応力が小さくなる恐れがあり、大きすぎると、圧力が高くなるすぎて、押出が困難となったり、長手方向（管軸方向）の収縮が大きく、被覆効率が悪くなり好ましくない。
【００３５】
また、溶融状態の超高分子量ポリエチレン樹脂を断面縮小部に通過させた後の断面縮小部出口における樹脂の温度が融点を超える場合には、得られるパイプの機械強度を高くする効果が小さいという不都合が生じる恐れがある。
【００３６】
したがって、樹脂が金型内部の断面縮小部を通過する際の温度は、（降温時の結晶化ピーク温度−２０℃）以上（融点＋２０℃）の範囲が好ましく、（降温時の結晶化ピーク温度）以上（融点＋１０℃）以下の範囲がより好ましい。そして、断面縮小部の出口を通過する際は、融点以下の温度とすることが好ましい。
すなわち、（降温時の結晶化ピーク温度−２０℃）未満の場合には、樹脂はかなり硬化している状態になっているため、樹脂が断面縮小部を通過する際に必要な押出圧力が高くなり、樹脂を押し出すことができなくなる場合がある。一方、（融点＋２０℃）を越えた場合には、断面縮小部での樹脂の冷却が不十分であり、融点以下で樹脂を断面縮小部の出口から押し出すことができなくなる場合がある。
【００３７】
また、膨張率（ｅ）は、断面縮小部を通過している樹脂が、融点以下になる位置および出口断面での樹脂温度により調節することが可能であり、例えば、融点以下になる位置が入口側に近づくほど、また出口側での樹脂温度が低いほど膨張率（ｅ）が大きくなる。
さらに、樹脂の（降温時の結晶化ピーク温度）以下の条件で脱圧して押出成形すると、樹脂中に溶解しているガスの発泡を抑制することができ、内部に欠陥となる気泡が存在しないパイプを製造できる。一方、結晶化ピーク温度以上の条件で脱圧して押出成形すると、樹脂中に溶解しているガスが発泡して発泡体となり、押出後の加熱による膨張率が小さくなる。
【００３８】
この場合、脱圧は断面縮小部と流路が連続している金型内でガスを溶解している樹脂を冷却した後、その金型先端から押出すると同時に行うことができる。また、断面縮小部を有する金型から直ちに高圧賦形装置にガスを溶解している樹脂を導入し、この装置内で冷却しながら装置出口から押出すると同時に脱圧することも可能である。ここで、高圧の発生・保持は、液体、例えば、グリセリン等を密閉し、加圧する方法や樹脂を塑性変形させることで生じる圧力を利用する方法等を行うことができる。また、脱圧後に引取りを行うことでより安定して成形することができる。
【００３９】
なお、本発明において、「降温時の結晶化ピーク温度」とは、溶融状態の樹脂が冷却されて結晶化する際の結晶化ピーク温度を意味し、より詳細には、このような冷却の際に、樹脂が発熱する熱量が最大となる温度を意味する。「降温時の結晶化ピーク温度」は、大気圧下で示差走査型熱量計（ＤＳＣ）により測定され、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１の９．２にその求め方と共に詳細に記載されている。
金型は、その内面およびインナーダイの表面が、フッ素樹脂によって被覆されていることが好ましい。
【００４０】
本発明の製造方法において得られる複合パイプの形状は、円筒形だけでなく、金型の形状を適宜選択することによって、用途に合わせて異形パイプとすることができる。例えば、金型流路を断面角形や断面楕円形等にすれば、これに対応した外形を有する異形の超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを得ることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
図１は本発明にかかる複合パイプの製造方法に内層パイプとして用いられる超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの成形装置の１例をあらわしている。
【００４２】
本発明に係る複層パイプの製造方法は、図１に示すように、まず、耐圧構造になったホッパ（１６）から超高分子量ポリエチレン樹脂を押出機（１）内に供給する。
【００４３】
そして、押出機（１）に供給された超高分子量ポリエチレン樹脂を、押出機（１）のシリンダ（１９）内に備えられたスクリュー（２）によって固体輸送部（３）中を、図面右方向に向かって送ると同時に、押出機（１）に設けられた加熱手段（図示せず）により加熱して溶融状態とする。また、ガスボンベ（１０）から供給される二酸化炭素を加圧ポンプ（１２）を用いて加圧し、次いでこの高圧状態の二酸化炭素を、固体輸送部（３）に設けられたガス供給口（１４）より押出機（１）内に供給し、溶融状態の樹脂を非反応性ガスに曝して、樹脂中に非反応性ガスを溶解させ、樹脂の粘度を低くする。
【００４４】
さらに樹脂をスクリュー（２）によって液状物輸送部（４）に送り、この液状物輸送部（４）で加熱手段によってさらに加熱するとともに、ガスボンベ（１１）から供給され加圧ポンプ（１３）を用いて加圧された高圧状態の非反応性ガスを、液状物輸送部（４）に設けられたガス供給口（１５）より押出機（１）内に供給する。
【００４５】
すなわち、ガス供給口（１５）からの非反応性ガスの供給によって、溶融した樹脂中に非反応性ガスがさらに溶解し、樹脂の粘度がさらに低くなり、易成形状態の溶融超高分子量ポリエチレン樹脂となる。なお、樹脂に対するガスの溶解量によって、上記のようにガス供給口（１４）（１５）を２つ用いてもよく、またはいずれか１つのガス供給口のみを用いても良い。
【００４６】
つぎに、上記のようにして易成形状態になった溶融超高分子量ポリエチレン樹脂を図１〜図３に示すように、入口側樹脂流路（６１）の断面積（Ｓ１）と出口側樹脂流路（６２）の断面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が１．０より大きく、入口側樹脂流路（６１）の外径Ｄ0 １と、出口側樹脂流路（６２）の外径Ｄ0 ２の比（Ｄ0 １／Ｄ0 ２）が１．０５よりも大きい断面縮小部（６）を有する押出機（１）の排出口に設けられた金型（５）に連続的に供給する。
【００４７】
そして、断面縮小部（６）を通過させながら、溶融超高分子量ポリエチレン樹脂を超高分子量ポリエチレン樹脂の（降温時の結晶化ピーク温度−２０℃）〜（融点＋２０℃）の温度に保ちながら、押出機（１）のシリンダ（１９）内径より縮径した状態、すなわち、出口側樹脂流路（６２）の断面形状に賦形したのち、この賦形物を金型の排出口から超高分子量ポリエチレン樹脂の融点以下の温度にして押し出して膨張率（ｅ）が５％以上の図４に示すような円筒形の超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を得る。
【００４８】
つぎに、図４（ａ）に示すように、この超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を、その内径（ｄ）が超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１の外径（Ｄ）より大きい外層パイプＰ２内に遊嵌したのち、この状態で熱風加熱炉中に投入し、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を膨張させて、図４（ｂ）および図５に示すように、外層パイプＰ２の内周面に膨張した超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１´の外周面が圧接し、外層パイプＰ２の内側に超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１´が固定された複層パイプＰを得るようになっている。
【００４９】
この製造方法によれば、加熱して超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を膨張させるだけで複層パイプを得ることができるため、製造設備が小規模なものですみ、設備コストがかからない。
さらに、内層パイプとして、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を用いたので、耐磨耗性、非粘着性、自己潤滑性、耐薬品性に優れており、鉱石，石炭，穀物等の粉粒体、岩石を含む泥水、生コンクリートの如きスラリー、あるいは、液体食品等の輸送管として好適に使用できる複層パイプを得ることができる。
【００５０】
一方、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を製造する際に、樹脂中に非反応性ガスを溶解させることにより樹脂が可塑化するようにしたので、容易に成形が可能になる。
しかも、超高分子量ポリエチレン樹脂に非反応性ガスを溶解した状態で金型（５）に溶融樹脂が導入され、金型（５）の断面縮小部（６）で縮径されながら融点以下まで冷却されるため、縮径前の形状を記憶した状態で固化する。したがって、再加熱により形状記憶効果があらわれて、５％以上の膨張率（ｅ）となる。
【００５１】
また、降温時の結晶化ピーク温度以下の温度まで冷却した後、押し出して脱圧するので、超高分子量ポリエチレン樹脂中に溶解している非反応性ガスによる発泡を抑制することができ、内部に欠陥となる気泡を含まない超高分子量ポリエチレン樹脂パイプＰ１を得ることができる。
【００５２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、以下の実施例は例示の目的にのみ用いられ、限定の目的に用いられてはならない。
【００５３】
（実施例１）
超高分子量ポリエチレン（三井石油化学工業株式会社製「ハイゼックス・ミリオン２４０Ｍ」、粘度平均分子量２３０万、融点１３６℃、降温時の結晶化ピーク温度１１８℃）を図１に示す成形装置の耐圧ホッパ（１６）から単軸押出機（１、スクリュー径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３０）に供給した。非反応性ガスとして二酸化炭素を用い、これをガス供給口（１４）（１５）から押出機（１）の固体輸送部（３）および液状物輸送部（４）に１５ＭＰａの圧力で圧入した。この圧力下における超高分子量ポリエチレンに対する二酸化炭素の溶解量は約１０重量％であった。なお、この時、押出機（１）はスクリュー駆動軸の高圧軸シール機構、耐圧ホッパ構造、および押出機近傍の溶融状態の超高分子量ポリエチレンにより、押出機（１）内の二酸化炭素を高圧状態に保持した。次いで、押出機（１）に供給された樹脂は、その内部で、押出量５kg／ｈ、スクリュー回転数１０ｒｐｍ、バレル設定温度２００℃の条件下で充分に溶融混練した。
【００５４】
続いて、この溶融混練した樹脂をバイプ用の金型（５）に通過させてパイプ状に押し出し、外径５２．２mm、内径４７．８mmの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを得た。得られた超高分子量ポリエチレン樹脂パイプは、上記式（１）の計算式で得られた膨張率（ｅ）が２０％であった。
【００５５】
なお、金型（５）は、断面縮小部（６）の入口側樹脂流路（６１）の断面（外径７０mm、内径６５mm）、出口側樹脂流路（６２）の断面（外径５２mm、内径４８mm）、Ｓ１／Ｓ２＝１．７、Ｄ0 １／Ｄ0 ２＝１．３で、金型出口側（外径５２mm、内径４８mm）であって、断面縮小部（６）が１２０℃、金型出口が１０５℃を保持した。また、断面縮小部（６）を通過する樹脂の温度は、断面縮小部（６）の入口側樹脂流路（６１）で１４０℃、出口側樹脂流路（６２）で１２０℃、金型出口で１０５℃であった。
【００５６】
このようにして得られた５．７ｍの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを、内径５４mm、長さ５．５ｍの外層パイプとなる配管用炭素鋼管に挿入し、この挿入状態を保ち水平移動しながら、上下方向から熱風の吹き出す熱風加熱装置内を往復動させ管中央から管両端にかけて１３０℃で１時間加熱した。その後、室温で４０分間冷却して図  に示すように、鋼管の内周面に沿って膨張した超高分子量ポリエチレン樹脂パイプからなるライニング層が形成された複層パイプを得た。得られた複層パイプは、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプが膨張してその外周面が鋼管の内周面に密着した状態で圧接されていた。
【００５７】
（比較例１）
二酸化炭素を超高分子量ポリエチレン樹脂に溶解させなかった以外は、実施例１と同様にして超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを押出成形しようとしたが、圧力が押出機の耐圧（１００ＭＰａ）を越えてしまい、押出不能になってしまった。
【００５８】
（比較例２）
金型（５）の断面縮小部（６）の加熱温度を１４０℃とし、断面縮小部（６）を通過する樹脂の温度を、入口側樹脂流路（６１）で１６５℃、出口側樹脂流路（６２）で１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして外径５２．２mm、内径４７．８mmの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを得た。得られた超高分子量ポリエチレン樹脂パイプは、膨張率が２％であった。
【００５９】
このようにして得られた５．７ｍの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを、内径５３mm、長さ５．５ｍの外層パイプとなる配管用炭素鋼管に挿入し、実施例１と同様にして複層パイプを得ようとしたが、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの膨張が不十分で膨張した超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外周面が鋼管の内周面に密着した状態にならなかった。
【００６０】
（比較例３）
金型（５）の出口温度を１２５℃に保ち、金型（５）から押し出される樹脂の温度１２５℃とした以外は、実施例１と同様にして超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを押出成形した。得られた超高分子量ポリエチレン樹脂パイプは、外径が５４mm、内径が４６mmで発泡しており、膨張率は０．５％であった。
【００６１】
（比較例４）
二酸化炭素を超高分子量ポリエチレン樹脂に溶解させないで、金型（５）の断面縮小部（６）の加熱温度を１４０℃とし、断面縮小部（６）を通過する樹脂の温度を、入口側樹脂流路（６１）で１６５℃、出口側樹脂流路（６２）で１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして外径５２．２mm、内径４７．８mmの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを得た。得られた超高分子量ポリエチレン樹脂パイプは、膨張率が３％であった。
【００６２】
このようにして得られた５．７ｍの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを、内径５３mm、長さ５．５ｍの外層パイプとなる配管用炭素鋼管に挿入し、実施例１と同様にして複層パイプを得ようとしたが、超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの膨張が不十分で膨張した超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの外周面が鋼管の内周面に密着した状態にならなかった。
【００６３】
（比較例５）
断面縮小部（６）の入口側樹脂流路（６１）の断面（外径５４mm、内径４８mm）、出口側樹脂流路（６２）の断面（外径５２mm、内径４８mm）、Ｓ１／Ｓ２＝１．５、Ｄ0 １／Ｄ0 ２＝１．０４とした以外は、実施例１と同様にして外径５２．２mm、内径４７．８mmの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを得た。得られた超高分子量ポリエチレン樹脂パイプは、膨張率が０．８％であった。
【００６４】
（比較例６）
断面縮小部（６）の入口側樹脂流路（６１）の断面（外径７０mm、内径６７．５mm）、出口側樹脂流路（６２）の断面（外径５２mm、内径４８mm）、Ｓ１／Ｓ２＝０．９、Ｄ0 １／Ｄ0 ２＝１．３とした以外は、実施例１と同様にして押出成形を行ったが、発泡が激しく起こり、押出困難となった。
【００６５】
【発明の効果】
本発明にかかる複層パイプの製造方法は、以上のように構成されているので、耐磨耗性、非粘着性、自己潤滑性、耐薬品性に優れており、鉱石，石炭，穀物等の粉粒体、岩石を含む泥水、生コンクリートの如きスラリー、あるいは、液体食品等の輸送管として好適に使用できる複層パイプを、製造設備が小規模で、設備コストをかけずに製造することができる。
【００６６】
また、加熱により自然に膨張する超高分子量ポリエチレン樹脂パイプを効率よく、かつ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる複層パイプの製造方法に用いられる超高分子量ポリエチレン樹脂パイプの成形装置の１例をあらわす概略図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】複層パイプの超高分子量ポリエチレン樹脂パイプと外層パイプの固定方法を説明する断面図である。
【図５】本発明にかかる複層パイプの製造方法で得られる複層パイプの斜視図である。
【符号の説明】
１  押出機
１９  シリンダ
５  金型
６  断面縮小部
６１  入口側樹脂流路
６２  出口側樹脂流路
Ｐ  複層パイプ
Ｐ１  超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ
Ｐ１´  膨張した超高分子量ポリエチレン樹脂パイプ
Ｐ２  外層パイプ
【図１】
0004028649.tif 000004
【図２】
0004028649.tif 000005
【図３】
0004028649.tif 000006
【図４】
0004028649.tif 000007
【図５】
0004028649.tif 000008