(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出台から押し出される熱可塑性樹脂を垂直貫通させるようにしながら冷却水との接触により急冷させるようにしてチューブの外径を調節する、一つ以上が垂直に具備される冷却台と、
前記冷却台を貫通して誘導される管状のチューブを下向きに貫通させるようにしながら真空の吸入圧によりメルトの外径が維持されるようにする真空台と、
所定温度に維持される水を貯蔵し、前記真空台から誘導されるチューブが通過しながら再度冷却されるようにする水槽と、
前記水槽内に誘導される未延伸管状チューブを一定速度で引っ張って移送させるテークオフローラーと、を備え、
前記冷却台は内径部が段差をもつ形状で、内径面と外径面の間には上向き開放される凹溝が形成されたものであり、
前記真空台及び前記水槽は前記冷却台の下方に配置されることを特徴とする熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【請求項２】
前記冷却台は、外周縁端部に垂直の棒が貫通されながら支持される台本体と、前記台本体の段差をもつ内径部に積層されるスリーブリングと多孔質リングと、を備え、前記台本体の内径部で上側に積層される多孔質リングはその上側の外周縁部がそれぞれ垂直の棒に一端が支持されるようにしたクランプにより固定される構成をもつことを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【請求項３】
前記上向き開放された凹溝には水温が５〜60℃の冷却水が７〜50l/分速度で流入することを特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【請求項４】
前記スリーブリングと前記多孔質リングは内径がチューブの外径に従いその寸法が決定されることを特徴とする請求項２に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【請求項５】
前記真空台は、中央が垂直に貫通するようにしながら段差をもつ形状で、内径部の上部は下部よりも内径が拡張されるようにして内部に真空圧が供給される台本体と、上向き開放された上部側内径部に嵌合されるスリーブリングと多孔質リングとからなることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、熱可塑性樹脂を用いて熱収縮チューブを製造するにあたり、固有粘度が低い熱可塑性樹脂を溶融させながら未延伸状態で均一な厚さと直径をもつ管状に成形する、熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パイプまたは電解コンデンサの絶縁被覆及び乾電池包装などに用いられる大抵のチューブはポリ塩化ビニール（以下、PVCと略称する）を素材としている。
【０００３】
このようなPVC樹脂は熱を加えて転移点を超えると、非結晶部分のPVC分子セグメントがミクロブラウン運動を起こし、このときに分子間間隔が拡大して分子間の結合力が弱化すると同時に軟化が生じ、この場合、引っ張り強度及び硬度などの物理的性質は減少する反面、弾性は増加し、PVCに加えられる温度が150℃を超えると、ミクロブラウン運動が一層活発になりながら結晶部分までに影響を与えて分子間結合力が急激に減少し、このような状態で圧力を加えると分子間に容易に流動を起こす熱可塑性を示すことになる。
【０００４】
また、PVCはガラス転移温度が約80℃の非結晶性高分子物質で、熱収縮チューブを成形するためには普通230℃の高温の熱を必要とするが、このような加熱工程中に発生するガスは作業環境の面で迅速な改善対策が求められており、押出工程中に炭化により随時に金型を掃除して再稼働しなければならないため、工程実行中に不良が大量に発生するかまたは生産性が低下して相当な製造原価の上昇要因となり、特に、現在、不良品発生のときにも再活用が不可能であって産業廃棄物として処理している。
【０００５】
特に、PVCは樹脂自体の限界のために高耐熱性製品に品質を合わせることが相当に難しく、紫外線などのような高エネルギーに接すると活性化されて脱塩酸、分子切断架橋化、酸化分解などの複合劣化(degradation)現象を起こし、軟質製品の場合には可塑剤の移動(migration)により漸次製品が硬化したり、または周辺の湿気と反応して加水分解現象が進行するという問題点があった。
【０００６】
一方、先進国より始まった人体に与える有害性論議のため、各種重金属類の規制が始まり、ガス剤の発ガン誘発などの報告が出ており、一部の玩具製品ではPVCに主に用いられるDOPの使用を禁止するまでに至って、一部では既にPVC、鉛などの段階的縮小案が準備されている。
【０００７】
そこで、このようなPVCの代替素材として最近、開発に拍車を加えているものは、DMT工法とTPA工法の重合工程を経て作られ、テレフタル酸ジメチルまたはテレフタル酸エチレングリコールなどに重合触媒、各種添加物などを付加してエステル交換反応、重合反応、冷却乾燥工程を通して製造されるPET(Polyethylene terephthalate)樹脂と、カプロラクタムに水及び各種添加剤を含めて添加及び縮合反応工程を通して重合及び固化して製造するNylon(polyamide)樹脂のような比較的粘度がPVCよりも低い熱可塑性樹脂である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、押出工程を経て押し出されるPET樹脂とNylon樹脂のような低粘度の熱可塑性樹脂は溶融粘度を必要とするせん断率を持たないため、管状チューブまたはパイプ製造のための押出成形は現在の押出成形方式によってはとうてい成形が不可能であるという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、押出工程を通して押し出される低粘度樹脂を所望の直径と厚さをもつ管状に急冷させるための冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）  このような目的を達成するため本発明は、押出台から押し出される溶融熱可塑性樹脂を垂直貫通させるようにしながら冷却水との接触により急冷させ、チューブの外径を調節する一つ以上の冷却台と、前記冷却台を貫通して誘導される管状のチューブを下向きに貫通させるようにしながら真空の吸入圧によりチューブの外径が維持されるようにする真空台と、所定温度に維持される水を貯蔵し、前記真空台から誘導されるチューブが通過しながら再度冷却されるようにする水槽と、前記水槽内に誘導される未延伸管状チューブを一定速度で引っ張って移送させるテークオフローラーと、からなることを特徴とする。
【００１１】
（２）  前記冷却台は内径部が段差をもつ形状で、内径面と外径面の間には上向き開放される凹溝が形成され、外周縁端部には垂直の棒が貫通されながら支持される台本体と、前記台本体の段差をもつ内径部に積層されるスリーブリングと多孔質リングと、前記台本体の内径部で上側に積層される多孔質リングはその上側の外周縁部がそれぞれ垂直の棒に一端が支持されるようにしたクランプにより固定される構成をもつことを特徴とする（１）に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【００１２】
（３）  前記上向き開放された凹溝には水温が５〜60℃の冷却水が７〜50l/分速度で流入することを特徴とする（２）に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【００１３】
（４）  前記スリーブリングと前記多孔質リングは内径がチューブの外径に従いその寸法が決定されることを特徴とする（２）に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【００１４】
（５）  前記真空台は、中央が垂直に貫通するようにしながら段差をもつ形状で、内径部の上部は下部よりも内径が拡張されるようにして内部に真空圧が供給される台本体と、上向き開放された上部側内径部に嵌合されるスリーブリングと多孔質リングとからなることを特徴とする（１）に記載の熱可塑性樹脂を用いた熱収縮チューブの製造のための冷却装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１６】
図１に示すように本発明は大きく冷却台10、真空台20、水槽30及びテークオフローラー40から構成される。
【００１７】
冷却台10はその上側の押出台（図示せず）から自由落下により押し出される低粘度及び高温の溶融樹脂が垂直に貫通しながら通過するようにしてメルトを急冷させる構成で、冷却台10には所定温度をもつ冷却水が供給され、冷却水が冷却台10を垂直に通過するメルトの外径面に接触しながら冷却と同時に水膜の形成により管状チューブが安定に維持されるようにしたものである。
【００１８】
このとき、冷却台10は少なくとも一つ以上が所定間隔に具備されて、順次的な逐次冷却方式により冷却するのが一番好ましい。
【００１９】
一方、冷却台10は、図２に示すように、内径部が段差をもつ形状で、内径面と外径面の間には上向き開放される凹溝11aが形成され、外周縁の端部には垂直の棒60が貫通しながら支持される構成により台本体11が具備される。
【００２０】
前記台本体11の段差をもつ内径部には下部にスリーブリング12が載せられ、その上には多孔質リング13が積層され、上向き開放凹溝11aには水温が5〜60℃の冷却水が7〜50l/分速度に流入するようにする。
【００２１】
このとき、台本体11で凹溝11aの内側に形成される内側の側壁は外側の側壁よりは上端部の高さが低く形成されるようにして、凹溝11a内に供給される冷却水が内側の側壁の上端を超えて内径部側に誘導されながら冷却水の水圧が分散されるようにする。
【００２２】
一方、台本体11の内径部で上側に積層される多孔質リング13はその上側の外周縁部をそれぞれ垂直の棒60に一端が支持されるクランプ14により固定されるようにする。
【００２３】
台本体11の内径部に挿入されてクランプ１４により固定されるスリーブリング12と多孔質リング13は内径がチューブの外径に従いその寸法が決定されるようにする。
【００２４】
そして、このような冷却台10は、上述のように一つ以上が多段に具備される逐次冷却方式とし、形成しようとするチューブの規格に従い各冷却台10間の距離もまた決定されるようにする。
【００２５】
このようにして多段に具備される冷却台10の直下部には真空台20を具備する。
【００２６】
真空台20は冷却台10を貫通して誘導されるチューブを再び垂直に通過させながら真空の吸入圧によりメルトを管状に安定させるように維持するものである。
【００２７】
このような真空台20は、図３のように中央は垂直に貫通するようにしながら段差をもち、特に内径部の上部は下部よりも内径が拡張されるようにした形状の台本体21を具備し、前記台本体21の内部には真空圧が供給されるようにし、上向きに開放された上部側内径部には冷却台10と同様にスリーブリング22と多孔質リング２３が積層されるようにした構成である。
【００２８】
そして、台本体21には冷却台10と同様に、冷却水を流入しながら多孔質リング２３に持続的に冷却水を供給するようにする。
【００２９】
一方、上部の多段式冷却台10と真空台20は外周縁部に挿入される棒60により同時に支持され、特に垂直の棒60で冷却台10と真空台20は上下に移動可能に固定されるようにする。
【００３０】
真空台20の直下部に具備される水槽30は所定温度に維持される水を多量に貯蔵する構成で、真空台20を貫通して誘導される管状メルトがしばらく浸されるようにする構成である。
【００３１】
このような水槽30の内部に装着されるテークオフローラー40は水槽30に浸される管状メルトを一定速度で引っ張って移送させる構成である。
【００３２】
このとき、メルトが水槽30に過度に深く浸されると、水圧によりメルトの外形が変形するおそれがあるため、テークオフローラー40の装着位置は水槽30内で水圧がメルトに影響しない程度の深さに具備されるようにすることが好ましい。
【００３３】
テークオフローラー40を巻き回して引き出すメルトは少なくとも一つ以上のガイドローラー50を経て次の工程の延伸工程に移送される。
【００３４】
このような構成による本発明の作用について詳しく説明する。押出工程でメルトは約0.5〜1.0dl/gの粘度と約150〜330℃の温度をもつ低粘度状態に引き出される。
【００３５】
このような低粘度メルトは多段に具備される冷却台10を通過しながら逐次冷却方式により冷却する。
【００３６】
このとき、低粘度樹脂による未延伸チューブの外径は冷却台10のスリーブリング12の内径により決定され、スリーブリング12の上側に積層される多孔質リング13は通過する低粘度メルトの外径に微細に水膜が形成されるようにしながら急冷されるようにする。なお、通常は、スリーブリング１２の内径は、多孔質リング１３の内径と同じかそれより大きい。
【００３７】
即ち、台本体11の凹溝11aに冷却水が持続的に供給されながら凹溝11aから台本体11の内径壁上端部を通して多孔質リング13に誘導されると、多孔質リング13では吸収される冷却水により中央を通過するチューブとの間に微細に水膜を形成し、このような水膜の形成によりチューブが冷却されながら外径の変形を防止させることになる。なお、多孔質リング１３とチューブの間に水膜を形成した水は、冷却台の内径を伝わって、より下段の冷却台又は真空台へと流れる。凹溝１３ａから溢れた水も同様であるが、これらの水は製造される過程にあるチューブを冷却しながら、最終的には最下層に位置する水槽３０内に落下するか、真空台２０に引かれることになる。このため、水を使って冷却をするにしても、構造上、水漏れ等による諸問題が発生しないという効果がある。
【００３８】
多段の冷却台10を経ながら順次逐次冷却されるチューブは真空台20を再度通過し、このとき、真空台20では通過するチューブを冷却台10と同様に、冷却水により冷却される。
【００３９】
そして、台本体21に供給される吸入圧によって、チューブの外径を台本体21の中央のホール内径に密着するようにして、冷却台10から誘導されるチューブの外径がそのまま維持されるかまたはより拡張されるようにするものである。
【００４０】
このような作用は真空台20の内径にチューブの外径が固定されるようにするので、所望の厚さと外径をもつ未延伸チューブが成形されるようになる。
【００４１】
一方、真空台20で真空圧により外径が固定された未延伸チューブは水槽30内の水中を通過してテークオフローラー40に誘導され、テークオフローラー40では未延伸チューブを一定速度で引き出してその一方の側で上部に具備されるガイドローラー50を通して次の工程に移送されるようにする。
【００４２】
このように本発明は押出台から吐き出される低粘度の樹脂を急冷させるにあたり、多段の逐次冷却方式により冷却されるようにして水圧による変形を防止すると共に、一定した厚さと外径をもつソリッド状態の管状チューブを得るのにその特徴がある。
【００４３】
このときの樹脂はポリエステルとポリアミドなどが全て可能である。
【００４４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００４５】
本発明でチューブの一例として熱可塑性ポリエステル系樹脂を乾燥機で水分率100ppm以下に乾燥し適正量の添加剤及び顔料を混合してホッパに投入した後、押出機シリンダ温度220〜290℃に溶融して円形台を通して押し出した。押出台から押し出される高温の低粘度樹脂がスリーブリングと多孔質リングの大きさがφ20mmの２つの冷却台10を垂直に貫通しながら30℃の冷却水と30l/分の速度で接触し、このため低粘度樹脂が急冷されながらソリッド状態となると同時にチューブの外径を調節した。冷却台10を貫通して誘導される管状のチューブは真空台20を下向きに貫通しながら真空の吸入圧によりメルトの外径が維持されるようにした後、水槽30を通過しながら30℃の水により再度冷却された後にテークオフローラー40で未延伸管状チューブを一定速度で引っ張って移送させると、長軸の長さが16mmで、短い軸の長さが400μｍの未延伸チューブが製作される。
【００４６】
このような未延伸チューブを75℃に予熱した後φ19mmの延伸管で延伸温度100℃に延伸して冷却温度18℃に冷却すると、最終的に長軸の長さが30mm、短軸の長さが100μｍ、幅収縮率45%、長収縮率7%の製品が得られる。
【００４７】
一方、前記例と共に水槽、冷却水温度及び冷却水量を異にしてそのときの加工特性及び物性の変化をチェックした他の例を表１に示す。
【００４８】
このように製造されるチューブの加工特性は正常作業の可能な作業性を示し、特に、このようなチューブ製品を肉眼で見ると、凹凸がなく長軸の長さが一定した状態を示す表面形状をもつ。
【００４９】
特に、製造された収縮チューブ製品をそれぞれ長さ100mmに切断して両面を開けて98±２℃の沸騰水に30秒間に沈積した後切断面の形状を肉眼で確認すると、収縮後の形状も切断面の形状がもとの状態を維持することがわかる。
【００５０】
【表１】
0003891822.tif 000002
【００５１】
【発明の効果】
上述したように本発明に従い熱収縮チューブを提供するにあたり、低粘度及び高温の未延伸チューブを逐次冷却方式により急冷させることにより、ソリッド状態となるようにすると共に水圧による変形を防止して均一な厚さと所望する大きさの外径をもつ形状の未延伸チューブを製作することができるという効果がある。また、水冷却用の水透過性リング（多孔質リング）を通過させることによって、冷却と所定のサイズの形成を行うようにしているため、効率的である。更に、冷却用の多孔質リングと、サイズ決めのためのスリーブリングとが、何れもクランプにより容易に取り外しが可能なものとなっているため、製造したいチューブに応じてフレキシブルに対応することができるとともに、装置の組み立てや部材の交換も楽で、メインテナンスも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による冷却装置の構造図である。
【図２】  本発明の冷却台を示した断面図である。
【図３】  本発明の真空台を示した断面図である。
【符号の説明】
10  冷却台
11  台本体
12  スリーブリング
13  多孔質リング
14  クランプ
15  内径部
15a  段差
16s  内径面
16t  外径面
20  真空台
21  台本体
22  ソリッドリング
23  多孔質リング
30  水槽
40  テークオフローラー
【図１】
0003891822.tif 000003
【図２】
0003891822.tif 000004
【図３】
0003891822.tif 000005