(57)【要約】【課題】芯線を用いずに作業性を向上させつつ、寸法精度よくチューブを製造できるチューブの製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】樹脂製のチューブ１を押出成形によって成形するためのチューブの製造方法であって、溶融した樹脂を押し出しつつ管状の内層２の外表面を成形する第１金型２１と、第１金型２１の内側に配置されるとともに第１金型２１から断熱または冷却されて内層２の内表面を成形する第１マンドレル２３と、を用い、第１金型２１および第１マンドレル２３の間に形成される第１流路２９から樹脂を押し出して第１マンドレル２３によって内層２の内表面を冷却し、内層２の内部に芯線を設けることなしにチューブ１を成形する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のチューブを押出成形によって成形するためのチューブの製造方法であって、
溶融した樹脂を押し出しつつ管状の樹脂層の外表面を成形する金型と、前記金型の内側に配置されるとともに前記金型から断熱または冷却されて前記樹脂層の内表面を成形するマンドレルと、を用い、前記金型およびマンドレルの間に形成される流路から前記樹脂を押し出して前記マンドレルによって前記樹脂層の内表面を冷却し、前記樹脂層の内部に芯線を設けることなしに前記チューブを成形するチューブの製造方法。
【請求項２】
前記マンドレルは、少なくとも一部が前記金型よりも押出方向側に突出して設けられる断熱部材を有する請求項１に記載のチューブの製造方法。
【請求項３】
前記マンドレルは、冷却可能な冷却機構を有する請求項１または２に記載のチューブの製造方法。
【請求項４】
前記冷却機構は、少なくとも一部が前記金型よりも押出方向側に突出して設けられる請求項３に記載のチューブの製造方法。
【請求項５】
前記金型およびマンドレルにより成形された前記樹脂層の外表面側に補強体を編組する請求項１〜４のいずれか１項に記載のチューブの製造方法。
【請求項６】
前記金型およびマンドレルにより成形された前記樹脂層の外表面側に第２の樹脂層を押出成形する請求項１〜５のいずれか１項に記載のチューブの製造方法。
【請求項７】
樹脂製のチューブを押出成形によって成形するためのチューブの製造装置であって、
溶融した樹脂を押し出しつつ管状の樹脂層の外表面を成形する金型と、
前記金型から断熱または冷却されて前記樹脂層の内表面を成形するマンドレルと、を有し、
前記樹脂層の内部に芯線を設けることなしに前記チューブを成形するチューブの製造装置。
【請求項８】
前記マンドレルは、少なくとも一部が前記金型よりも押出方向側に突出して設けられる断熱部材を有する請求項７に記載のチューブの製造装置。
【請求項９】
前記マンドレルは、冷却可能な冷却機構を有する請求項７または８に記載のチューブの製造装置。
【請求項１０】
前記冷却機構は、少なくとも一部が前記金型よりも押出方向側に突出して設けられる請求項９に記載のチューブの製造装置。
【請求項１１】
前記金型およびマンドレルにより成形された前記樹脂層の外表面側に補強体を編組する編組機をさらに有する請求項７〜１０のいずれか１項に記載のチューブの製造装置。
【請求項１２】
前記金型およびマンドレルにより成形された前記樹脂層の外表面側に第２の樹脂層を押出成形する第２の押出成形機をさらに有する請求項７〜１１のいずれか１項に記載のチューブの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブの製造方法および製造装置に関し、特に、芯線を用いないチューブの製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な分野において、管状のチューブを製造するために押出成形法が広く利用されている。押出成形法によりチューブを製造する際には、金型を貫通して移動する芯線上に、加熱溶融した樹脂を金型から押し出して連続的に被覆させ、樹脂が固化した後に芯線を引き抜くことで、樹脂製のチューブを製造する（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、ゴムホース等の高い寸法精度が要求されないチューブでは、芯線を用いずに、加熱溶融した樹脂を金型から管状に連続的に押し出して押出成形する方法も用いられる（例えば、特許文献２、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８３２２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３１７５４号公報
【特許文献３】特開平６−６４０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献２，３のように芯線を用いない方法では、芯線を抜去する工程がないために作業性が高い反面、高い寸法精度を得ることが困難である。また、特許文献１のように芯線を用いる方法では、高い寸法精度を得られる反面、最後に芯線を引き抜く必要があるため、作業性が低くなる。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、芯線を用いずに作業性を向上させつつ、寸法精度よくチューブを製造できるチューブの製造方法および製造装置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】
【０００７】
上記目的を達成するチューブの製造方法は、樹脂製のチューブを押出成形によって成形するためのチューブの製造方法であって、溶融した樹脂を押し出しつつ管状の樹脂層の外表面を成形する金型と、前記金型の内側に配置されるとともに前記金型から断熱または冷却されて前記樹脂層の内表面を成形するマンドレルと、を用い、前記金型およびマンドレルの間に形成される流路から前記樹脂を押し出して前記マンドレルによって前記樹脂層の内表面を冷却し、前記樹脂層の内部に芯線を設けることなしに前記チューブを成形する製造方法である。
【０００８】
また、上記目的を達成するチューブの製造装置は、樹脂製のチューブを押出成形によって成形するためのチューブの製造装置であって、溶融した樹脂を押し出しつつ管状の樹脂層の外表面を成形する金型と、前記金型から断熱または冷却されて前記樹脂層の内表面を成形するマンドレルと、を有し、前記樹脂層の内部に芯線を設けることなしに前記チューブを成形する製造装置である。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成したチューブの製造方法および製造装置は、冷却または断熱されたマンドレルを用いてチューブを成形するため、管状に押し出された樹脂層の内表面がマンドレルによって迅速に冷却されて固まりやすくなり、芯線を用いずに作業性を向上させつつ、寸法精度よくチューブを製造できる。
【００１０】
前記マンドレルが、少なくとも一部が前記金型よりも押出方向側に突出して設けられる断熱部材を有するようにすれば、金型から露出するマンドレルを金型から効果的に断熱し、低い温度に維持して、マンドレルに接する樹脂層を冷却できる。
【００１１】
前記マンドレルが、冷却可能な冷却機構を有するようにすれば、マンドレルを積極的に冷却して、樹脂層をより効果的に冷却できる。
【００１２】
前記冷却機構は、少なくとも一部が前記金型よりも押出方向側に突出して設けられるようにすれば、マンドレルによる冷却効果をより高めることができる。
【００１３】
前記金型およびマンドレルにより成形された前記樹脂層の外表面側に補強体を編組するようにすれば、補強体を編組する際に、樹脂層の少なくとも内表面が固化または硬化されているため、芯線がなくとも、樹脂層の形状を良好に維持することができる。
【００１４】
前記金型およびマンドレルにより成形された前記樹脂層の外表面側に第２の樹脂層を押出成形するようにすれば、第２の樹脂層を成形する際に、樹脂層の少なくとも内表面が固化または硬化されているため、芯線がなくとも、第２の樹脂層からの熱の影響を極力低減させて、樹脂層の形状を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るチューブの製造装置を示す概略図である。
【図２】第１押出成形機を示す概略断面図である。
【図３】製造されるチューブを示す概略断面図である。
【図４】第１押出成形機の変形例を示す概略断面図である。
【図５】第１押出成形機の他の変形例を示す概略断面図である。
【図６】第１押出成形機のさらに他の変形例を示す概略断面図である。
【図７】第１押出成形機のさらに他の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。
【００１７】
本実施形態に係るチューブの製造装置１０は、芯線を用いずに樹脂を押出成形してチューブ１を製造するものである。本実施形態において製造されるチューブ１は、図３に示すように、最内層を構成する内層２（樹脂層）と、内層２の外側に補強の目的で形成される補強体３と、補強体３の外側を覆う外層４（第２の樹脂層）とを備えている。なお、製造されるチューブ１は、カテーテル等の医療用器具に好適に適用できるものであるが、用途は医療用に限定されない。
【００１８】
製造装置１０は、図１に示すように、加熱溶融した樹脂を管状に押し出して内層２を形成する第１押出成形機２０と、内層２の外表面に補強体３を編組する編組機３０と、補強体３の外表面上に別途の樹脂を管状に押し出して外層４を形成する第２押出成形機４０と、形成されたチューブ１を冷却させる冷却装置５０と、チューブ１を引き取る引取機６０と、チューブ１を巻き取る巻取機７０と、を有している。第１押出成形機２０、編組機３０、第２押出成形機４０、冷却装置５０、引取機６０および巻取機７０は、チューブ１の押出方向へ連続的に並んで配置される。
【００１９】
第１押出成形機２０は、図２に示すように、樹脂を加熱させつつ押し出す第１金型２１と、スクリュー等によって溶融した樹脂を第１金型２１内へ送り出す第１押出機２２と、第１金型２１の内側に配置されて樹脂の内表面を成形するための管状の第１マンドレル２３と、を有している。
【００２０】
第１金型２１は、樹脂を内側に収容して樹脂を誘導しつつ、押し出される管状の内層２の外表面を成形するための管状のダイス２４と、樹脂を加熱するためのヒーター等からなる加熱手段２５とを備えている。ダイス２４は、樹脂が押し出される押出方向へ並ぶ複数の部材２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが、例えばねじ込み式で連結されて構成される。加熱手段２５は、ダイス２４の外周を覆うように配置される。
【００２１】
第１マンドレル２３は、ダイス２４の内側に配置され、ダイス２４との間に樹脂が収容されつつ流れる第１流路２９を形成し、押し出される管状の内層２の内表面を成形する。第１マンドレル２３は、押出方向へ並ぶ第１基端部材２６Ａ、第２基端部材２６Ｂ、断熱部材２７、および先端部材２８を備えている。
【００２２】
第１基端部材２６Ａおよび第２基端部材２６Ｂは、第１金型２１の内部に配置されて、第１基端部材２６Ａの基端側（押出方向と反対側）が第１金型２１に固定されている。断熱部材２７は、基端側が第２基端部材２６Ｂにねじ込まれて連結されており、第２基端部材２６Ｂよりも断熱効果が高い部材により形成されている。先端部材２８は、基端側に断熱部材２７が捩じ込まれて連結されている。
【００２３】
第１マンドレル２３は、全体として押出方向へ向かって縮径するように形成されている。第１マンドレル２３は、断熱部材２７の少なくとも一部および先端部材２８が、第１金型２１よりも押出方向へ突出して配置される。断熱部材２７は、第１金型２１から先端部材２８への熱の伝達を抑制する役割を果たす。
【００２４】
なお、本実施形態は、第１マンドレル２３の断熱部材２７から先端側が縮径して形成されているが、縮径される部位はこれに限定されず、例えば断熱部材２７よりも基端側が縮径されてもよく、または断熱部材２７よりも押出方向側の先端部材２８で縮径されてもよい。また、第１マンドレル２３は、押出方向へ縮径されなくてもよい。
【００２５】
第１金型２１、第１基端部材２６Ａ、第２基端部材２６Ｂ、および先端部材２８の材料は、例えば、ステンレス等を適用できる。
【００２６】
断熱部材２７は、断熱部材２７が連結される第２基端部材２６Ｂよりも断熱効果の高い材料が適用され、例えば、フッ素系樹脂等の樹脂材料、セラミック、これらの発泡体等を適用できる。
【００２７】
編組機３０は、図１に示すように、第１押出成形機２０から管状に押し出される内層２の外表面上に、補強体３である素線を所定の格子間距離の編組で連続的に巻きつける装置である。なお、素線により構成される補強体３は、同一方向の横巻きや、右巻き・左巻き等、巻き方向を変えながら芯線を巻きつけてもよく、また、巻きピッチ、格子間距離、周方向に対する傾斜角度等を位置によって変更してもよく、構成は特に限定されない。
【００２８】
補強体３に用いられる素線は、白金（Ｐｔ）・タングステン（Ｗ）、ステンレス、Ｎｉ−Ｔｉ等の金属線、樹脂繊維、炭素繊維、ガラス繊維等を適用でき、または、これらの素線を複数併用してもよい。
【００２９】
第２押出成形機４０は、補強体３の外表面上に外層４となる樹脂の層を管状に押し出すものであり、樹脂を加熱させつつ押し出す第２金型４１と、スクリュー等によって溶融した樹脂を第２金型４１内へ送り出す第２押出機４２と、第２金型４１の内側に配置されて外層４の内表面を成形するための管状の第２マンドレル４３と、を有している。第２マンドレル４３の内側には、内層２に補強体３が編組された管体が挿通される。樹脂は、第２金型４１と第２マンドレル４３との間に形成される第２流路４４から押し出されて、内層２に補強体３が編組された管体の外表面に被覆される。
【００３０】
冷却装置５０は、第１押出成形機２０および第２押出成形機４０から押し出された樹脂を冷却して固化させる装置である。冷却装置５０の構造は、特に限定されず、水冷、風冷等を適用できる。
【００３１】
引取機６０は、モーター等の駆動源によって回転するローラ６１（または回転ベルト）を備えており、冷却されて固化したチューブ１を連続的に引き取ることができる。
【００３２】
巻取機７０は、モーター等の駆動源によって回転し、固化したチューブ１を連続的に巻き取って回収することができる。
【００３３】
第１押出成形機２０により押し出されて内層２を形成する樹脂は、押出成形可能な樹脂であれば特に限定されないが、好ましい例として、ポリエチレン、ポリアミド系ポリマー、ポリエステル系ポリマーが挙げられる。
【００３４】
第２押出成形機４０により押し出されて外層４を形成する樹脂は、押出成形可能な樹脂であれば特に限定されないが、例えばポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、或いはこれら二種以上の混合物等）、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ポリイミド、フッ素樹脂等の高分子材料或いはこれらの混合物等の熱可塑性樹脂を適用できる。外層４を形成する樹脂の好ましい例として、ポリエチレン、ポリアミド系ポリマー、ポリエステル系ポリマーが挙げられる。
【００３５】
次に、チューブ１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、第１押出成形機２０において、加熱溶融された樹脂を第１押出機２２によって第１金型２１内へ移動させる。第１金型２１内に移動した樹脂は、ダイス２４と第２マンドレル４３との間の第１流路２９を通って第１金型２１から押し出され、管状の内層２が形成される。このとき、断熱部材２７の少なくとも一部および先端部材２８が第１金型２１よりも押出方向へ突出して配置されており、断熱部材２７によって、第１金型２１から先端部材２８への熱の伝達が抑制されているため、先端部材２８の温度は、第１マンドレル２３に断熱部材２７が設けられない場合と比較して低くなっている。このため、断熱部材２７および先端部材２８と接触した樹脂は、冷却されて固化が促され、固化した状態、または完全に固化せずとも温度が低下して硬化した状態となる。温度が低下して固化が促された樹脂は、さらに押出方向へ押し出されて第１マンドレル２３から離脱し、内層２を構成する。固化または硬化した樹脂は変形しにくくなるため、芯線を用いずとも、寸法精度の高い管状の内層２を形成可能となる。特に、融点が低く冷却を促さなければ固化されにくい樹脂を内層２に適用する場合に、大きな効果を発揮する。
【００３７】
次に、形成された内層２の外表面に、編組機３０によって素線を編み組し、補強体３を形成する。補強体３は、内層２の外表面上、または内層２の外表面に素線が食い込んだ状態で形成される。このとき、内層２の少なくとも内表面が固化または硬化されているため、芯線がなくとも、補強体３による内層２の変形が抑制されて、内層２の形状を良好に維持することができる。
【００３８】
次に、第２押出成形機４０において、加熱溶融された樹脂を第２押出機４２によって第２金型４１内へ移動させ、第２金型４１と第２マンドレル４３との間の第２流路４４から樹脂を押し出す。これにより、内層２および補強体３の外表面に樹脂が押し出されて被覆され、外層４が形成される。このとき、内層２の少なくとも内表面が固化または硬化されているため、外層４となる溶融した樹脂が被覆されても、内層２が受ける外層４からの熱の影響を極力低減して、内層２の形状を良好に維持することができる。
【００３９】
この後、冷却装置５０によって、内層２、補強体３および外層４により構成される管体を冷却して全ての樹脂を固化し、チューブ１の製造が完了する。チューブ１は、引取機６０により連続的に引き取られつつ移動し、巻取機７０によって回収される。または、巻き取らずに、チューブ１を直線状のまま切断することも可能である。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、溶融した樹脂を押し出しつつ内層２（樹脂層）の外表面を成形する第１金型２１（金型）と、第１金型２１の内側に配置されるとともに第１金型２１から断熱されて内層２の内表面を成形する第１マンドレル２３（マンドレル）と、を用い、第１金型２１および第１マンドレル２３の間に形成される第１流路２９から樹脂を押し出して第１マンドレル２３によって内層２の内表面を冷却し、押し出される内層２の内部に芯線を設けることなしにチューブ１を成形する。したがって、管状に押し出された内層２の内表面が第１マンドレル２３によって迅速に冷却されて固化した状態、または完全に固化せずとも温度が低下して硬化した状態となるため、芯線を用いずに作業性を向上させつつ、寸法精度よくチューブ１を製造できる。
【００４１】
また、第１マンドレル２３が、少なくとも一部が第１金型２１よりも押出方向側に突出して設けられる断熱部材２７を有するため、第１金型２１から露出する第１マンドレル２３を第１金型２１から効果的に断熱し、低い温度に維持して内層２を冷却できる。
【００４２】
また、本実施形態では、第１金型２１および第１マンドレル２３により成形された内層２（樹脂層）の外表面側に補強体３を編組する際に、内層２の少なくとも内表面が固化または硬化しているため、芯線を用いずとも、内層２の形状を良好に維持することができる。
【００４３】
また、第１金型２１および第１マンドレル２３により成形された内層２（樹脂層）の外表面側に外層４（第２の樹脂層）を押出成形する際に、内層２の少なくとも内表面が固化または硬化されているため、芯線を用いずとも、内層２が受ける外層４からの熱の影響を極力低減させて、内層２の形状を良好に維持することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、本実施形態では、先端部材２８が第１金型２１内に配置される第２基端部材２６Ｂと接触することなしに、断熱部材２７によって完全に断熱されているが、図４に示すように、先端部材８１と第２基端部材２６Ｂとの間に断熱部材８２が部分的に設けられて、部分的に断熱されてもよい。なお、前述の構成と同様の機能を有する部位には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
また、図５に示すように、断熱部材ではなしに、先端部材９１に積極的に冷却可能な冷却機構９２が設けられてもよい。冷却機構９２は、第１金型２１の外部に設けられる冷媒供給手段９３に対して供給管９４および排出管９５で接続されている。冷却機構９２の内部には、冷媒が流通可能な流路９６が形成されており、供給管９４から供給された冷媒が流路９６を流通して第１マンドレル９０の先端部材９１を冷却した後、排出管９５から冷媒が排出される。冷媒供給手段９３は、熱交換器等が設けられて、排出管９５から回収した冷媒を冷却して再び供給管９４へ供給することができる。冷媒は、特に限定されず、水、空気、シリコーンオイル、フロン、フッ素オイル等を適用できる。冷却機構９２を設けることで、押し出される樹脂を冷却させる温度を任意に調節可能となり、効果的な冷却が可能となる。冷却温度は、適用する樹脂によって適宜設定可能であり、樹脂の融点より１００℃以上低くすることが好ましい。
【００４６】
また、冷却機構９２が、少なくとも一部が第１金型２１よりも押出方向側に突出して設けられることで、第１マンドレル９０を冷却する効果をより高めることができる。冷却機構９２は、特に、融点が低く冷却を促さなければ固化されにくい樹脂を内層２に適用する場合に、大きな効果を発揮する。なお、冷却機構９２は、外部から積極的に冷却可能であるため、第１金型２１内に設けることもできる。
【００４７】
また、図６に示すように、第１マンドレル１００に、断熱部材１０１および冷却機構１０２の両方が設けられてもよい。断熱部材１０１よりも押出方向に冷却機構１０２が設けられれば、冷却機構１０２による冷却効果がより効果的となる。冷却機構１０２には、図５で説明した冷却機構９２と同様の構成を適用できる。
【００４８】
また、図７に示すように、吸熱板１１１および放熱板１１２を備えるペルティエ素子１１３（冷却機構）によって、電気的に第１マンドレル１１０を冷却してもよい。ペルティエ素子１１３は、電線１１４を介して電流を流すことで、吸熱版１１１で熱を吸熱し、放熱板１１２で熱を放熱することができる。なお、ペルティエ素子１１３の放熱板１１２を効率よく冷却するために、冷却手段１１５を設けることが好ましい。冷却手段１１５には、図５で説明した冷却機構９２と同様の構成を適用できる。
【００４９】
また、成形されるチューブの軸直交断面形状は、円形でなくてもよく、任意に設定でき、例えば楕円形、半円形、多角形等であってもよい。また、本実施形態では、チューブ１の内部に第１マンドレル２３によって１つの通路が形成されるのみであるが、複数の通路が設けられるように、第１押出成形機に複数のマンドレルが設けられてもよい。この場合、複数のマンドレルの各々に、断熱部材や冷却機構を設けることができる。
【００５０】
また、第１マンドレルの断熱部材や冷却機構の先端側に、先端部材を設けるのでなしに、断熱部材や冷却機構によって先端部材を構成してもよい。また、製造されるチューブに、補強体および外層の少なくとも一方が設けられなくてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１    チューブ、
２    内層（樹脂層）、
３    補強体、
４    外層（第２の樹脂層）、
１０    製造装置、
２１    第１金型（金型）、
２３，９０，１００，１１０    第１マンドレル（マンドレル）、
２７，８２，１０１    断熱部材、
２９    第１流路（流路）、
４０    第２押出成形機、
９１    先端部材、
９２，１０２    冷却機構、
１１３    ペルティエ素子（冷却機構）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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