(57)【要約】      （修正有）【課題】細径化、製品寿命の長期化、引張強度及び柔軟性の向上、全てを満たす管状部材を提供する。【解決手段】内層、補強層、外層等を含む管状部材であって、補強層を構成する線条体５の長手方向に直交する断面は滑らかな曲線からなる形状であり、かつ、管状部材の長手方向に直交する断面において、内層、及び、該補強層が内層に相対する面の一部が、互いに接触する接触領域、並びに、内層、及び、該補強層が内層に相対する面の他の一部が、内層及び補強層の間に隙間を形成する非接触領域を、管状部材の少なくとも一部に有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層、補強層、外層等を含む管状部材であって、
該補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面は滑らかな曲線からなる形状であり、
かつ、
該管状部材の長手方向に直交する断面において、
該内層、及び、該補強層が内層に相対する面の一部が、互いに接触する接触領域、
並びに、
該内層、及び、該補強層が内層に相対する面の他の一部が、該内層及び該補強層の間に隙間を形成する非接触領域、
を、該管状部材の少なくとも一部に有することを特徴とする管状部材。
【請求項２】
該内層及び該補強層との間に設けた隙間に、
該外層の材料が隙間なく充填されていることを特徴とする、
請求項１に記載の管状部材。
【請求項３】
該補強層は編組構造であり、
かつ、
該補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面が略楕円形状であることを特徴とする、
請求項１または２に記載の管状部材。
【請求項４】
該補強層は、下記の比例式を特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の管状部材。
Ｘ：Ｙ＝１：１．５〜４．５  （比例式１）
かつ
Ｙ：Ｚ＝１：０．８以下      （比例式２）
Ｘ：補強層の線条体、長手方向に直交する断面の短径部
Ｙ：補強層の線条体、長手方向に直交する断面の長径部
Ｚ：管状部材の長手方向に直交する断面における、内層及び補強層との接触部の長さ
なお、補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面は、略線対称の形状である。
【請求項５】
該内層及び該補強層間の密着強度が、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、２倍以上からなることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載の管状部材。
【請求項６】
該管状部材の柔軟性が、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、１０％以上からなることを特徴とする、
請求項１〜５のいずれかに記載の管状部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内に挿通し、ガスや液体、器具類等を搬送するため、細管内へ予め挿入して用いられる管状部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、食品、製薬、化学、医療、分析機器、等の分野において、配管や狭所へガスや液体、器具類等を搬送するために、強度に優れる長尺の管状部材が広く用いられる。また、医療現場においては、治療や検査のために体腔や器官内へ挿入する医療用管状部材が用いられる。
【０００３】
一般的に、細管内への挿入に用いられる管状部材は、長手方向に伸びる内芯坑が穿設された樹脂製チューブと、これを覆う補強層、外層等とを備える。管状部材は、細い配管や狭所へガスや液体、器具類等を搬送するために、予め挿入されるものであり、そのため、機械的強度を補う補強層は、重要な構成要素の１つと言える。配管等の細い部位に、管状部材を繰り返し挿入したり、引き抜いたりする場合、被挿入体の管壁との抵抗力により、管状部材の一部、特に、内層−補強層間が剥離する、あるいは、補強層同士の擦れにより、補強層が断線する等、使用中に管状部材が破損する問題が知られている。
【０００４】
補強層として用いられる線条体の形状は、管状部材の細径化及び補強層の薄肉化のために平角形状が用いられる場合がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
平角形状の場合、丸形状に比べて、管状部材を全体的に細径化及び補強層の薄肉化ができる一方、長期使用に伴い、補強層同士が擦れ合い、平角形状の鋭角部が補強層自体に損傷を及ぼすことがある。補強層の損傷は、結果として断線を引き起こすため、丸形状と比較して、製品寿命が短い傾向にある。
【０００６】
また、特許文献２の管状部材は、非円形断面のワイヤからなるワイヤコイルを有し、且つ、ワイヤコイルが樹脂層（内層）に埋設され、補強層と樹脂層の界面における剥離を抑制することを特徴としている。
【０００７】
特許文献２は、管状部材の内層及び補強層間の密着性、すなわち、引張に対する強度（以下、引張強度という）を改善する反面、内層に埋設されることで柔軟性は悪化する傾向にある。
【０００８】
その他、管状部材の内層及び補強層間の密着性を向上させるため、内層上に中間層を設ける仕様が知られている。中間層及び補強層の線条体間の密着性を向上することで、上述のような管状部材の破損防止に寄与する。密着性が向上する一方、中間層を施す工賃及び材料費等により、コスト上昇の懸念が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２５２３４０５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、細径化、製品寿命の長期化、引張強度及び柔軟性の向上、全てを満たす管状部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１２】
（１）内層、補強層、外層等を含む管状部材であって、補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面は滑らかな曲線からなる形状であり、かつ、管状部材の長手方向に直交する断面において、内層、及び、補強層が内層に相対する面の一部が、互いに接触する接触領域、並びに、内層、及び、補強層が内層に相対する面の他の一部が、内層及び補強層の間に隙間を形成する非接触領域を、管状部材の少なくとも一部に有する。
（２）内層及び補強層との間に設けた隙間に、外層の材料が隙間なく充填されている。
（３）補強層は編組構造であり、かつ、補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面が略楕円形状である。
（４）補強層は、下記の比例式を特徴とする。
Ｘ：Ｙ＝１：１．５〜４．５  （比例式１）
かつ
Ｙ：Ｚ＝１：０．８以下      （比例式２）
Ｘ：補強層の線条体、長手方向に直交する断面の短径部
Ｙ：補強層の線条体、長手方向に直交する断面の長径部
Ｚ：管状部材の長手方向に直交する断面における、内層及び補強層との接触部の長さ
なお、補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面は、略線対称の形状である。
（５）内層及び補強層間の密着強度が、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、２倍以上の密着強度を有する。
（６）管状部材の柔軟性が、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、１０％以上の柔軟性を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下に記載する優れた効果が期待できる。
【００１４】
（１）内層及び補強層との間に隙間を設けることで、内層と補強層の接触面が減少し、結果として、管状部材全体における柔軟性の向上に寄与する。
（２）内層及び補強層との間に設けた隙間に、外層が充填されているため、柔軟性を保持しつつ、内層との密着性が向上する。
（３）補強層の線条体の形状を工夫するのみで、コスト上昇することなく、安価に密着性及び柔軟性の向上が可能となる。
（４）内層との密着性が向上することで、管状部材の引張強度が向上し、管状部材の一部、特に、内層−補強層間が剥離する等の破損低減に寄与する。
（５）従来の平角形状に比べ、補強層同士の擦れが緩和され、断線等による製品寿命の悪化防止に寄与する。
（６）さらに、上述の比例式を特徴とする補強層を用いることで、細径化、製品寿命の長期化、引張強度及び柔軟性の向上、全てを満たす管状部材の設計が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の補強層の線条体における長手方向垂直断面図（模式図）の例
【図２】本発明の管状部材における長手方向垂直断面図（模式図）の一例
【図３】図２における内層及び補強層の界面における拡大図（模式図）の一例
【図４】従来の管状部材における内層及び補強層の界面の拡大図（模式図）の一例
【図５】柔軟性試験の測定方法を示す模式図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の管状部材の基本構成を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図２の管状部材１において、内層２、補強層３（線条体５）、外層４が施される。
【００１８】
内層２は、長さ方向に伸びる内芯坑が穿設された樹脂製チューブである。
【００１９】
内層２の材質は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のふっ素樹脂、ポリオレフィン、ナイロン等の熱可塑性樹脂や、熱可塑性エラストマーが挙げられ、特に耐薬品性及び耐抗菌性の点を考慮し、ふっ素樹脂が好ましい。ふっ素樹脂は、例えば、ＰＴＦＥ及びその他のふっ素樹脂を混合したものであっても良い。
尚、これらの材質に限られるものではなく、樹脂であれば必要に応じて適宜選択されるものである。
【００２０】
内層２は、必要に応じて、適宜、添加剤や着色剤を含有し、特に限定されない。
【００２１】
また、内層２の上に中間層を適宜設けるものとし、材質においても特に限定されない。
中間層を設ける場合、補強層は内層ではなく、中間層に接触するものとし、本明細書でいう内層２とは、中間層を含むものとする。
【００２２】
補強層３は、内層２の上に、線条体５をコイル巻き（巻回し）あるいは編組するものである。強度の観点で、編組の方が好ましい。
【００２３】
線条体５の材質は、金属を用いることが好ましいが、これに限らず、内層２及び外層４よりも高剛性を有する材質であれば、その他の材質（例えば樹脂等）を用いても良い。金属材料の具体例としては、銅、ＳＵＳ、チタン、ニッケルチタン系合金、鋼、銅合金、タングステン等であり、特に限定されない。
【００２４】
線条体５の長手方向に直交する断面形状としては、平角線が一般的に知られているが、本発明では、滑らかな曲線からなる形状であり、かつ、管状部材１の長手方向に直交する断面において、内層２、及び、補強層３が内層に相対する面の一部が、互いに接触する接触領域、並びに、内層２、及び、補強層３が内層に相対する面の他の一部が、内層２及び補強層３（線条体５）の間に隙間を形成する非接触領域を、管状部材の少なくとも一部に有する。
【００２５】
具体的には、一般的に入手しやすいことから、略楕円形が好ましいが、内層に相対する面の一部のみが内層に接触し、かつ、内層２及び補強層３（線条体５）の間に隙間が生じる形状であれば、特に限定されない。内層２との接触が少ないことにより、管状部材１としての柔軟性が格段に向上し、かつ、外層４が隙間なく隙間に充填されることで、柔軟性を保持しつつ、内層２との密着性が向上することが可能となる。
【００２６】
さらに、補強層３（線条体５）の具体的な仕様として、下記の比例式であることが好ましい。
Ｘ：Ｙ＝１：１．５〜４．５  （比例式１）
かつ
Ｙ：Ｚ＝１：０．８以下      （比例式２）
Ｘ：補強層の線条体、長手方向に直交する断面の短径部
Ｙ：補強層の線条体、長手方向に直交する断面の長径部
Ｚ：管状部材の長手方向に直交する断面における、内層及び補強層との接触部の長さ
なお、補強層を構成する線条体の長手方向に直交する断面は、略線対称の形状である。
【００２７】
比例式１は、補強層３の線条体５における長手方向に直交する断面の短径部、及び、同長径部の比率を示しており、Ｘを基準に、Ｙの値が１に近いほど円形、大きいほど楕円形である。
補強層３（線条体５）は適切な引張強度が必要であるため、一定以上の断面積を保つ必要があり、その結果、円形に近づくほどＸの実径は大きくなり、楕円形ほど小さくなる。
Ｙの数値は、管状部材１の細径化の観点で１．５以上が好ましく、引張強度を保ったまま、細径化が可能となる。
さらに好ましい範囲は２．５以上であり、細径化の効果が顕著となる。
また、Ｙの数値は４．５以下であり、さらに好ましい範囲は、３．５以下である。内層２及び補強層３間の接触部の長さを短く保つことが可能となり、細径化とともに、柔軟性の効果が見込まれるためである。
【００２８】
比例式２は、補強層３の線条体５における長手方向断面の長径部、及び、管状部材１の長手方向断面における、内層２及び補強層３との接触部の長さの比率を示しており、Ｙを基準に、Ｚの値が１に近いほど、内層２及び補強層３との接触部分が大きくなる。
内層及び補強層との接触部分が小さいほど、柔軟性に優れ、かつ、外層材料が内層及び補強層の間に充填されることにより、密着強度に優れる傾向となる。
Ｚの数値は、０．８以下が好ましい。柔軟性の観点で、さらに好ましい範囲は０．７以下であり、引張強度及び柔軟性の向上による製品寿命の長期化が可能となる。
【００２９】
内層２及び補強層３の線条体５との接する部分の形状は、必ずしも合致するものではないため、合致しない場合は、線条体５は内層２へ多少食い込むこととなる。食い込みがあっても良いが、好ましくは、食い込まずに補強層３の線条体５及び内層２との間に隙間を設け、さらに外層４の材料が充填されるものとする。
【００３０】
内層２及び補強層３間の密着強度が、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、２倍以上の密着強度を有する。５倍以上の場合、密着強度の低下を起因とする破損の可能性はなくなり、さらに好ましいといえる。
【００３１】
管状部材１の柔軟性が、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、１０％以上の柔軟性を有する。
【００３２】
外層４は、樹脂からなり補強層３の上に施される。
【００３３】
外層４の材質は、ふっ素樹脂、ポリオレフィン、ウレタン、ナイロン等の熱可塑性樹脂や、熱可塑性エラストマーが挙げられる。柔軟性等を考慮すると、特に、ポリオレフィン、ウレタン、ナイロン等の熱可塑性エラストマーが好ましい。尚、これらの材質に限られるものではなく、樹脂であればよく、用途に応じて適宜選択されるものである。
【００３４】
外層４の材質は、成形性等の観点で、融点以上における材料の流動性が良い材質が好ましい。内層及び補強層間の隙間に十分に充填されることで、内層及び補強層間の密着性の改善に寄与するためである。
【００３５】
その他、必要に応じて、マーカー、湿潤性ポリマーによるコーティング等を用いてもよく、特に限定されない。
【実施例】
【００３６】
以下、図２に示す本発明の管状部材１について、実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明の範囲及び製造方法について、これらに限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１〜６、比較例１〜５）
実施例１は、内層２として、内径６．０μｍ、外径６．２μｍ（肉厚１００μｍ）にて、押出成型によりＰＴＦＥからなるチューブを作製する。
内層２の周囲に、補強層３として、短径（Ｘ）１００μｍ×長径（Ｙ）１５０μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１０５μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線状体５を、ピッチ４．５ｍｍ及び１６打にて編組状に施す。
補強層３の周囲に、外層４として、押出成型によりポリオレフィン系エラストマーを外径６．８μｍ（肉厚１００μｍ）となるよう被覆する。
【００３８】
実施例２は、実施例１のうち、短径（Ｘ）７８μｍ×長径（Ｙ）１９５μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１３７μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００３９】
実施例３は、実施例１のうち、実施例１のうち、短径（Ｘ）６５μｍ×長径（Ｙ）２３０μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１６０μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４０】
実施例４は、実施例１のうち、短径（Ｘ）５８μｍ×長径（Ｙ）２６０μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１８２μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４１】
実施例５は、実施例１のうち、短径（Ｘ）７８μｍ×長径（Ｙ）１９５μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１１７μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４２】
実施例６は、実施例１のうち、短径（Ｘ）７８μｍ×長径（Ｙ）１９５μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１５６μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４３】
比較例１は、実施例１のうち、φ１４０μｍの円形状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４４】
比較例２は、実施例１のうち、短径（Ｘ）１１２μｍ×長径（Ｙ）１３５μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）９５μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４５】
比較例３は、実施例１のうち、短径（Ｘ）５５μｍ×長径（Ｙ）２７５μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１９３μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４６】
比較例４は、実施例１のうち、短径（Ｘ）７８μｍ×長径（Ｙ）１９５μｍ、内層２及び補強層３との接触部の長さ（Ｚ）１７６μｍの略楕円状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４７】
比較例５は、実施例１のうち、外径７８μｍ×１９５μｍの平角状及びＳＵＳからなる線条体５に変更したものである。
【００４８】
実施例１〜６、比較例１〜５について、密着強度、柔軟性及び細径化について評価し、表１に結果を示す。
【００４９】
各評価方法及び基準について以下に示す。
【００５０】
（密着強度の測定方法）
測定サンプルは、管状部材１の端部より、外層４を１０ｍｍ程度剥がし、剥離された外層部と露出した補強層部をそれぞれ、測定機のチャックで挟む。
引張速度５０[ｍｍ／ｍiｎ]にて、外層を剥離する方向へ引張り、剥離長さ８０ｍｍにおける最大強度［Ｎ］を測定する。測定機は、一般の引張試験機を用いる。
密着強度が強く、外層４と補強層３を剥離できずに外層が破損する等、測定不可能の場合は２５Ｎ以上と示す。
（密着強度の評価）
また、判定として、測定値２５Ｎ以上（同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、５倍以上の密着強度を有し、破損の恐れなし）を◎、２０Ｎ以上２５Ｎ未満（同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、２倍以上の密着強度を有する）を○、１０Ｎ未満は、破損の可能性があることから×と分類する。
【００５１】
（柔軟性の測定方法）
図４に示す通り、管状部材１を、φ８ｍｍマンドレル６の３本で挟むよう直線状に配置させる。この際、支点となる下２本のマンドレル間の距離は４５ｍｍとし、管状部材１を加圧するマンドレルは、支点となる下２本のマンドレルの中間に配置する。中間のマンドレルを矢印Ｎの方向に速度５００ｍｍ／分で加圧し、加圧開始より距離３５ｍｍにおける最大強度［Ｎ］を測定する。
（柔軟性の評価）
また、判定として、柔軟性が特に優れる１６Ｎ未満（同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、２０％の柔軟性）を◎、１８Ｎ以下（同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比べ、１０％の柔軟性）を○とする。
【００５２】
（細径化の評価）
補強層３（線条体５）のうち、円形状のものを基準（１００％）とし、細径率［％］を示す。細径化の効果が著しい細径率６０％未満を◎、６０％以上８０％未満を○、細径化の効果が小さい８０％以上を△と評価する。
【００５３】
（表１）
2016084901.tif 000003
【００５４】
実施例１乃至６、すなわち、Ｘ：Ｙ＝１：１．５〜４．５、かつ、Ｙ：Ｚ＝１：０．８以下の場合は、細径化、密着性及び柔軟性の向上、全ての特性において好ましい結果となり、特に、実施例２及び３、すなわち、Ｘ：Ｙ＝１：２．５〜３．５、かつ、Ｙ：Ｚ＝１：０．７以下の場合は、特に優位性が見られる。
【００５５】
密着性において、Ｘ：Ｙ＝１：１．５〜４．５、かつ、Ｙ：Ｚ＝１：０．８以下の場合は、いずれも密着強度が２５Ｎ以上であり、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比較し、５倍以上の密着性の向上が得られる。
【００５６】
柔軟性においてはいずれも、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比較し、１０％以上の柔軟性の向上が見られる。さらに、Ｘ：Ｙ＝１：３．５以下では、内層及び補強層間の接触部を短く保つことが可能となることから、同等の断面積を有する平角状の線条体からなる補強層と比較し、２０％以上の向上が見られ、特に優位性が見られる。
【００５７】
以上の実施例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更及び応用が可能であり、適宜変更されても供されることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の管状部材は、細径化、製品寿命の長期化、引張強度及び柔軟性に優れるため、食品、製薬、化学、医療、分析機器、等の分野の他、ガスや液体、器具類等の搬送用に限らず、水道、ガス、トンネル、橋梁等のインフラ検査等の工業用途等、広い業界においての使用が見込まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１    管状部材
２    内層
３    補強層
４    外層
５    線条体
６    マンドレル
Ｐ    隙間
Ｘ    補強層の線条体、長手方向断面の短径部
Ｙ    補強層の線条体、長手方向断面の長径部
Ｚ    管状部材の長手方向断面における、内層及び補強層との接触部の長さ
【図１】
2016084901.tif 000004
【図２】
2016084901.tif 000005
【図３】
2016084901.tif 000006
【図４】
2016084901.tif 000007
【図５】
2016084901.tif 000008