(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射ゾーンにおける赤外線のポリマー材料への照射を含む、押出成形されたチューブの形成においてポリマー材料を加熱するためのプロセスであって、
ポリマー材料を赤外線照射によって均一に加熱し、赤外線が、赤外線に関するポリマー材料の吸収ピークに対応する波長が、ポリマー材料を照射する赤外線において除かれていることを特徴とする、プロセス。
【請求項２】
ポリマー材料のための吸収ピークに対応する波長がフィルタ処理されて除かれることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記波長がシリコンガラスまたはＳｉＯ2から作られたフィルタによってフィルタ処理して除かれることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
ポリマーを通過する赤外線がポリマーに向かって逆反射されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプロセス。
【請求項５】
ポリマー材料を通過する赤外線が、直接ポリマー材料に接し、ポリマー材料上またはポリマー材料中に位置する反射層によってポリマー材料を介して逆反射されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプロセス。
【請求項６】
ポリマー材料がポリエチレンを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のプロセス。
【請求項７】
ポリマー材料が無極性有機過酸化物を含む架橋添加物を含有することを特徴とする、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
ポリマー材料がアゾ化合物を含む架橋添加剤を含有することを特徴とする、請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
赤外線が波長範囲３．３−３．６μｍおよび６．７−６．９μｍの外の波長を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１０】
赤外線が波長範囲２−１０μｍの外の波長を有することを特徴とする、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
赤外線が１．２μｍに位置する波長を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
表面の酸化を防ぐために、ポリマー材料の表面が架橋時に窒素または別の不活性ガスに接触していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１３】
架橋されるべきポリマー材料が連続的に押出成形され、赤外線の照射が実行されるゾーンを介して連続的に送られることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１４】
プロセスが押出成形されたチューブの架橋に関連し、押出成形後のチューブが赤外線の照射が行なわれる単数または複数のゾーンを介して垂直に送られることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１５】
チューブが、赤外線を有する少なくとも１つの第１のゾーンを介して垂直にある方向に送られた後、赤外線を有する少なくとも第２のゾーンを介して垂直に逆の方向にも送られることを特徴とする、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
窒素または別の不活性ガスが架橋の間チューブの外部および内部に沿って接触していることを特徴とする、請求項１４または１５の１つに記載のプロセス。
【請求項１７】
ポリマー材料に照射するための少なくとも１つの赤外線源を有する少なくとも１つのゾーンを有する、押出成形されたチューブの形成においてポリマー材料を加熱するための装置であって、
ポリマー材料を赤外線照射によって均一に加熱し、赤外線が、赤外線に関するポリマー材料の吸収ピークに対応する波長が、ポリマー材料を照射する赤外線において除かれていることを特徴とする、装置。
【請求項１８】
赤外線源を有する前記ゾーンはポリマー材料の成形物の製造のための赤外線放射装置の一部を含み、赤外線放射装置の前記一部は赤外線を透過するガラスから作られることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
透過性材料の前記一部はポリマー材料の吸収ピークに対応する波長をフィルタ処理して除くシリコンガラス、ＳｉＯ2から作られることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
ポリマー材料は熱によって架橋可能なポリマー材料を含み、赤外線を有する前記ゾーンにおける赤外線放射装置は所望の度合の架橋が達成されるように調整されることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２１】
赤外線を有する前記ゾーンを介して架橋可能なポリマー材料の成形物を送るための手段が設けられることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記成形物に対して赤外線を反射するための第１の装置が、各赤外線源の成形物とは反対の位置に配置されることを特徴とする、請求項１７〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記成形物に向かって赤外線を反射するための第２の装置が、各赤外線源の反対に位置する、成形物の側に配置されることを特徴とする、請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記赤外線源が少なくとも１つの赤外線ランプを含むことを特徴とする、請求項２１〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
２つ以上の赤外線ランプが赤外線のための前記ゾーンにおいて成形物のまわりに対称的に配列されることを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
装置が成形物の押出成形のための押出成形機をさらに含み、前記押出成形機が赤外線のための前記ゾーンの前に配列されることを特徴とする、請求項２０〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
装置が、成形物の表面の酸化を防ぐために、赤外線源を有する前記ゾーンに窒素または別の不活性ガスを供給するための手段を含むことを特徴とする、請求項２１〜２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
架橋されるべきポリマー材料のための吸収ピークに対応する波長をフィルタ処理して除くフィルタが、各赤外線源と成形物との間に配列されることを特徴とする、請求項２１〜２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記フィルタがシリコンガラスまたはＳｉＯ2を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記成形物が押出成形されたチューブまたは別の中空の生成物を含み、装置が、チューブが内部コアの上をそれによって支持されるように移動されるときに赤外線を反射する反射表面でコーティングされた内部コアを含み、内部コアが赤外線の前記ゾーンの長さに対応する長さを有することを特徴とする、請求項１７〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記赤外線のゾーンが、押出成形後の成形物が赤外線ゾーンを介して垂直に移動されるように垂直に配列されることを特徴とする、請求項２１〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記成形物が押出成形されたチューブを含み、赤外線源を有する前記第１のゾーンが前記押出成形機から垂直方向に配列されることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記チューブを１８０°偏向させるための少なくとも１つの偏向装置が赤外線源を有する前記第１のゾーンの上に配列され、したがって、チューブが、前記偏向装置に対して垂直に配列された赤外線源を有する少なくとも第２のゾーンを逆の方向で垂直に通過できることを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
赤外線を反射するための前記第１または第２の装置が放物形または楕円形の断面を有するミラーを含むことを特徴とする、請求項２２、２３、３２、３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
装置が、赤外線源を有する前記ゾーンにおけるチューブの外側および内側に沿って窒素を供給するための手段を含むことを特徴とする、請求項３２〜３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記赤外線源またはランプの波長が１．２μｍであることを特徴とする、請求項２１〜３５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
この発明は一般に、ポリマーまたはポリマーの混合物を均一かつ急速に加熱するための方法に関し、とりわけ、熱によって架橋可能なポリマーを赤外線によって架橋するための方法に関し、特定的に、成形物の製造、特にポリエチレンの押出成形されたチューブの製造に関連して架橋可能なポリマー材料の成形物を接触なしで架橋するための方法に関する。この発明はまたこの方法を実行するための装置に関する。
発明の背景
ポリマー材料の処理を含む多くの応用で、全体のポリマー材料の急速かつ均一な、同時の加熱が必要とされる。ポリマー材料を加熱する多くの方法があり、架橋に関する以下の議論を参照されたいが、それらのほとんどが材料の表面の加熱と材料を介する伝導とを含むという共通の特徴を有する。したがって、加熱は遅く、非均一的であり、これはポリマー材料が一般に熱に関して不十分な導体であるためである。
架橋の形成、すなわち、ポリエチレンのようなポリマーにおける空間的ネットワークまたは架橋の形成は今日では一般に２つの主な原理に従って行なわれている。
初めの主な原理に従うと、空間ネットワークの形成は官能基によって化学的に達成され、すなわち、ポリエチレン鎖の化学的に反応する側の基が架橋を生じる縮合プロセスに参加する。トリスメトキシ−ビニルシランがこのプロセスにおいて用いられ、この理由のためこのプロセスはシラン方法と呼ばれる。
別の主な原理に従うと、架橋はラジカルによって達成され、ラジカルはポリマー鎖への放射エネルギの直接作用、たとえば電子ビームまたはＵＶ（紫外線）放射を照射することによって形成され得るか、または添加剤、架橋剤、たとえば有機過酸化物またはアゾ化合物によって形成され得る。後者の場合、架橋反応は通常熱によって引起こされる。この発明はとりわけ熱によるこの後者のタイプの架橋に関する。
ＳＥ−Ｂ−３２４  ４５０は、架橋されるべきポリマーが押出成形の前に有機過酸化物のような架橋剤と混合され、押出成形の間またはその後に空間ネットワークの形成を開始するために加熱されるプロセスを開示する。このプロセスは主としてチューブのような製品の連続的な製造におけるその特定の設計のために、特に製造速度が非常に遅いために欠点を有する。
道具からの熱伝達に基づく方法は一般に、過酸化物の蒸発する時間がないためにすべての過酸化物が用いられるという利点を有する。しかしながら、架橋を引き起こすのに足る度合に温度を上げるために非常に長い道具が必要とされる。この結果、道具にかなりの圧力低下が生じ、これは高い押出成形圧力を必要とし、また、押出成形機が高い基準に適わなければならないことを必要とし、通常いわゆるラム押出成形機が用いられなければならない。長いチャネルの結果は道具における摩擦の問題でもある。摩擦問題を解決しようとする試みには、道具をテフロンでコーティングし、スクリュー押出成形機をたとえば、ともに押出成形されるものを備えた道具と組合せることが含まれた。たとえばＷＯ  ９４／２１４４１を参照されたい。しかしながら、これらのプロセスでは、ともに押出成形された表面層が押出成形の後に取除かれなければならないかもしれない。
先行のプロセスよりも実質的に速い、フィンランド公開公報９４１０６に説明された（ＰＥＸＥＰと呼ばれる）あるプロセスでは、ポリエチレンの押出成形されたチューブが架橋を開始するために、加熱されたホイールとの直接接触によって加熱される。この加熱は主として表面を加熱することによって実行され、最終的に材料を介する伝導を含む。ポリエチレンのようなポリマーは熱に関して不十分な導体であるということに注目するべきである。このプロセスに関する欠点は、寸法的強度および表面仕上げがあまり良好でないことである。ＰＥＸＥＰ−プロセスはまた、過酸化物が表面から蒸発することがあり、この理由のため全チューブ壁において均一な架橋を達成することが困難であり得るという欠点を有する。
別のプロセスでは、加熱が塩浴の形態の液体で実行される。液体からポリマーへの熱伝達は相対的に良好であるが、表面仕上げがあまり良好ではなく、ポリエチレンの熱伝導率が不十分であるという問題が残る。
「プラスチック押出成形技術（Plastics Extrusion Technology）」、第１５章、「押出成形後のプラスチックの架橋（Cross-linking of plastics after extrusion）」、第４９９頁−第５００頁（ハンザー出版（Hanser Publishers）、ミュンヘン、１９８８）では、ケーブル上の比較的厚い絶縁物が、熱い蒸気を含むチューブの形状の垂直加熱装置を利用することによって、重力の影響による絶縁物の変形の危険性なしで、いかに接触なしで架橋できるかを説明している。さらに、蒸気チューブの壁と接触することによって起きるケーブルの絶縁物表面の変形が避けられる。しかしながら、加熱は伝導を利用して行なわれ、この理由のため、特に材料が厚いならば長い期間で行なわれなければならず、これは上述のようにポリマーが熱に関して不十分な導体であるためである。達成され得る最大温度はさらに低く、約２２５℃であり、これはさらに架橋時間を増加させ、それによって架橋ゾーンの長さを長くする。ケーブルの比較的長い部分が架橋ゾーンにおいて片持ちにされなければならない。このように、重力によって生じる変形または曲がりを減少させるためにコア（ケーブル）によってポリマーが保持または支持されることが１つの条件であるように思われる。
ＧＢ−Ａ−１  ５６２  ８１４は、ポリエチレンで作られた気泡プラスチックの製造および架橋のための連続的なプロセスを開示し、ここで、ポリエチレンは初めに過酸化物および気泡形成剤と混合され、そこで、１つの代替例では、第１のステップの架橋が赤外線によって得られる限られた加熱によって開始され、その後、架橋が発熱による熱によって実行される。第２のステップでは、同時に支持エアークッションとしても機能する熱い空気による付加的な加熱によってプラスチックが拡張される。
ヒロシ・ニシムラ（Hiroshi Nishimura）−シュンイチ・タカイ（Shunichi Takai）による「まわりを包む熱収縮可能なチューブでの海底パイプラインの腐食保護（Corrosion protection of submarine pipeline with a wrap-around heat shrinkable tube）」、第５５頁−第６６頁、ＵＫ腐食（UK Corrosion）’８  ３；会議（Conference）；編集：腐食化学技術協会（Institution of Corrosion Science & Technology）；国立腐食技術者協会（National Association of Corrosion Engineers）；バーミンガム、１９９８年１１月１５日−１７日は、収縮可能なチューブ内のポリエチレンの架橋を赤外線によって開始することを開示し、赤外線は、実質的に完全にポリエチレンによって吸収される波長からなるように適合される。赤外線が本質的に吸収されるので、主としてポリマーの表面層が加熱され、ポリマーの残りの部分が伝導によって加熱される。したがって、このプロセスは主として薄い材料または低速度での製造に適している。このプロセスの欠点は表面層の過熱の危険である。
この発明の概念の短い説明
この発明の目的は、架橋可能なポリマーから作られる物体の製造が高速でかつ良好な表面仕上げで実行できるように、とりわけ架橋のための、ポリマーまたはポリマー混合物（以下ポリマー材料と称される）の急速で、接触なしの、均一な加熱を可能にするプロセスおよび装置を説明することである。
この発明に従って、これは、このポリマー材料によって吸収される波長とは異なる波長を有する赤外線でポリマー材料が照射される点で達成される。これは、赤外線がポリマーを貫通し、この態様で成形物をその全厚さ中で迅速に加熱することを意味する。架橋では、これは高い製造速度が可能となることを意味する。加熱が赤外線によって実行されるので、加熱は全面的に接触なしで行なわれることができ、これは高度な表面仕上げを生じる。主として押出成形後の架橋のために用いられる好ましい実施例では、赤外線を有するゾーンは押出成形ノズルから垂直方向に、好ましくは上向きに配列され、したがって、押出成形後の成形物は上述のゾーンを介して垂直で上向きに送られる。急速かつ均一な加熱のため、架橋は迅速に進み、押出成形された成形物は急速に高い剛性を得る（すなわち、本体内の材料または成形物が主として粘りけのあった状態から主として粘性および弾性を併せ持つ状態へと移行する）。架橋ゾーンが同時に短くされ得るので、重力によって生じる垂直曲がりによる変形または局所厚化の危険性が小さい。寸法的および熱的の両方の安定性がこのように高い。たとえば過酸化物が架橋剤として用いられる程度では、架橋剤が表面から蒸発する時間がない。
この発明の上述の目的はまた、少なくとも１つの赤外線源を有する少なくとも１つのゾーンを備えた、成形物を加熱するための装置、特に、熱によって架橋可能なポリマーを架橋するための装置によって達成され、赤外線はこのポリマーの吸収ピークとは主として異なる波長を有する。
他の有利な実施例は従属クレームおよび他の独立クレームに説明される。
添付の図面の短い説明
図１は、プラスチックから作られたチューブを押出成形し、架橋するための、この発明に従う配列の概略図を示す。
図２ａおよび図２ｂは、放物形ミラーと組合せて赤外線源を配列する１つの方法を図示する。
図３ａは、楕円形ミラーと組合せて赤外線源を配列する第１の方法を図示する。
図３ｂは、楕円形ミラーと組合せて赤外線源を配列する別の方法を図示する。
図４は、異なった波長のポリエチレンによる赤外線の透過の図を示す。
図５は、チューブの内部照射のための赤外線源を有するキャリッジを示す。
この発明の好ましい実施例の詳細な説明
図１は、ポリエチレンのチューブを押出成形し、架橋するためのラインの好ましい実施例を概略的に示す。
このラインは押出成形機１を含み、ここで、ポリエチレン２の形態の開始材料と有機過酸化物３、好ましくは食品に関して使用が認められている無極性過酸化物とが送られる。用いられ得るポリマー材料および架橋剤のより詳細な議論のためには、たとえばＳＥ−Ｂ−３２４  ４５０と上述の第１５章、「押出成形後のプラスチックの架橋」を参照することができる。特に、有極性過酸化物およびアゾ化合物もまたたとえば食品取扱基準を満たす必要のない用途において用いられ得ることが強調されるべきである。
押出成形基１における加熱および混合の後、チューブ４が角をなすヘッド５において連続的に形成される。角をなすヘッドにおけるノズルは上向きに導かれ、したがってチューブ４は垂直で上向きに押出成形される。角をなすヘッドは架橋オーブン６の外部に位置するが、このオーブンへと開いている。押出成形されたチューブの表面が酸化しないように、窒素または何らの他の適切な不活性ガスが開口部またはノズル５″を介してオーブンへと吹き込まれる。窒素または何らかの他の不活性ガスはまた開口部またはノズル５′を介して押出成形に関するチューブの内部へとそれ自体公知の態様で導入される。不活性ガスがチューブ内である過圧下にあると有利である。これによって、内部の冷却が制御でき、残留生成物がもしあるならば除去され得る。
チューブ４は角付ヘッド５から赤外光源を含む２つのゾーン７、８を介して垂直で上向きに送られる。赤外光を有する２つの初めのゾーンの後、チューブを赤外光源を備える２つのさらなるゾーン１０、１１を介して任意に垂直で下向きに移動させるために、チューブは偏向ホイール９によって１８０°任意に偏向される。これらのゾーンでは、材料に架橋させるように材料は赤外線によって加熱される。次に、チューブは第２の偏向ホイール１２によって９０°偏向され、次に従来の冷却タブ１３を介して水平に送られる。従来のチューブ送り装置１４が、押出成形速度に調節される速度でチューブを送る冷却タブの後に従う。架橋されたチューブは次に従来の態様でドラム１５へと巻かれる。
赤外線ゾーンとオーブン内のチューブの垂直配向とを除くラインのすべての部分が極めて従来的であり、これらが押出成形されたチューブを赤外線ゾーンを介して送らせる限りにおいてどのような任意の種類であってもよい。したがって、角付ヘッド５はたとえば、水平に押出成形されたチューブを垂直方向に偏向する偏向ホイールと置き換えられてもよい。
図２ａおよび図２ｂは赤外線ゾーンの断面を示す。ゾーンは４つの細長い赤外線放射装置１６、１７、１８、１９を含み、赤外線放射装置はチューブのまわりに対称的に配列され、各々、一定の放物形の断面を有するそれぞれの細長いミラー２０、２１、２２、２３とチューブとの間に、上述のミラーのための焦点に位置する。赤外線放射装置はたとえば赤外光のためのランプからなる。図示されるように、それぞれのチューブ２４、２４′は、赤外線放射装置の直接放射に加えて、平行な赤外線からなる放射の４つのビームですべての側から照射される。チューブを通るまたは介する放射はチューブに対して少なくとも部分的に逆反射される。
放射ビームが平行であるという事実は、調節または再構成の必要なしで配列が異なった寸法を有するチューブのためにより容易に用いられ得ることを伴い、これは、図２ａおよび図２ｂでわかるように、より大きい直径のチューブ２４とより小さい直径のチューブ２４′とが、ある程度異なった力ではあるが、同様に、全周囲を実質的に均一に照射されるためである。
図３ａおよび図３ｂは、ミラーが放物形の断面の代わりに楕円形の断面を有する配列を示す。図３ｂでは、ミラーの形状がそれに基づく楕円形が主軸に沿って分割されている。赤外線放射装置２５−２８がミラー２９−３２の焦点に配置されるならば、反射した放射はそれぞれの放射装置とチューブとの間の相対的に放射装置に近い点で焦点を合わせられ、次にかなり広がる。図でわかるように、この設計はしたがって大きい直径を有するチューブ３３のために適している。
図３ｂでは、ミラーの形状がそれに基づく楕円形がより小さい軸に沿って分割されている。これは、ミラー３９−４２の焦点に位置する赤外線放射装置３５−３８からの反射された放射が赤外線放射装置から相対的に離れて位置する点に焦点を合わせられることを意味し、これはまた、すべての４つのミラーからの反射された放射がチューブ内の点に実質的に焦点を合わせられ得ることを意味する。これは小さい直径を有するチューブ４３内でチューブに対する高濃度の反射放射を与える。
このように、楕円形を有するミラーは放物形を有するミラーよりもチューブの寸法に関していくらかより高感度である。
楕円形を有するミラーでは、チューブを通るかまたは介する放射の少なくとも一部がまたチューブへと、特に逆のミラーから逆反射される。
ミラーは好ましくは入射する赤外線を９８°まで反射する純金でコーティングされる。赤外線のためのゾーン内の他の囲む表面に主として用いられ得る代替物は、入射する赤外線を９０°まで反射する研磨されたアルミニウムである。
前置きで述べたように、チューブ内の材料が全断面において均一に加熱されることが非常に重要である。これは前置きで述べた先行技術で達成するのは困難であり、これはポリエチレンのような材料が熱に関して不十分な導体であるためである。先行技術において材料の表面に主として伝えられる加熱力は、これらの場合、（たとえば、表面層内の架橋剤の蒸発を伴う）局所的で過度の高温のためにポリマーの外部層の劣化の危険を伴って短期間の処理において高くなければならなかった（高速の製造）か、または、処理のための長期間の間比較的低くなければならなかった（低速の製造）。後者の場合、処理はもちろんその代わりに長い距離で実行され得るが、これはたとえばポリマー生成物の寸法的不安定性に関する危険を伴う。
ポリマーが吸収ピークを有する波長とは異なる波長を有する赤外線をポリマーに照射することによって、材料のより均一な加熱がその全厚さにおいて得られ、これは、放射が材料を通過し、材料の厚さの単位長さあたりのある加熱力を伝え、同時に吸収ピークによる激しい局所表面加熱を防ぐためである。ポリエチレンでは、これはたとえば、ここではｃｍ-1で表わされる波長に依存するポリエチレンの赤外線透過の測定値を一例として示す図４の吸収ピークＡおよびＢに対応した波長を避けることを意味する。ここでの範囲ＡおよびＢはそれぞれ３．２−３．６μｍおよび６．７−６．９μｍに対応する。
図から明らかであるように、赤外線の相対的に高い透過性が材料の厚さに依存して得られ得る。
これらの吸収ピークの除去はたとえば、それぞれの赤外線放射装置とチューブとの間に配置された、これらのピークをフィルタ処理して除くフィルタを配置することによって達成され得る。適切なフィルタ材料はたとえばシリカガラス、ＳｉＯ2、または、「パイレックス」または「クラウンガラス」の名称の下で知られたタイプのガラスである。
フィルタの代替例は、赤外線のための源として約１．２μｍの波長を有する赤外光のためのランプを用い、このようにして吸収ピークを避けることである。
図でわかるように、ポリエチレンのほとんどの吸収ピークがある波長範囲２−１０μｍを完全に避けることがいくつかの場合では最も簡単であり得る。
架橋温度へのポリマー材料の均一かつ円滑な加熱は、押出成形の後で粘りけがあるチューブを垂直に、完全に接触なしで、かつ外部または内部の支持なしで相対的に短い距離の間赤外線ゾーンを通して移動させる。この代わりに、距離は実質的に架橋をもたらすには十分である。チューブが垂直に移動され得るという事実の結果、重力がチューブの長手方向に沿って作用し、これは、チューブ内の材料がまだ粘りけのある間の短い距離と協力して、チューブが接触なしの距離の下で変形されるという危険性を最小にする。
一例として、わずか３００ｍｍの長さを有し、約１．２μｍの波長のピーク値を有する赤外線ゾーンを形成する４つの赤外線源を含んだ装置では、１５ｍｍの直径と２．５ｍｍの壁厚さとを有するチューブを１６．５ｋｇ／ｈの速度で製造可能であるとわかっていることが言及できる。オーブン内の雰囲気は空気と混合した窒素であり、すなわち、完全に不活性の雰囲気ではなかった。赤外線源の力はさらに相対的に制限されていた。この代わりに、寸法的安定性、熱的安定性、表面仕上げおよび架橋に関するこれらチューブの品質はＳＥ−Ｂ−３２４  ４５０に従う遅いプロセスで得られたチューブの品質に近づき、一方、製造速度は前置きで述べた「ＰＥＸＥＰ」方法の製造速度に近づく。別の例では、水道水のためのチューブが約１７５℃の融点で３５ｋｇ／ｈの分配された質量と、各々４つのＩＲランプを有する２つのＩＲゾーンの全体の与えられる効果または１４−１５ｋＷとを有する先行のものと同じ寸法で製造された。０．５％のジタート（ditert）．ブチル過酸化物の混合物では、７６％から７８％の架橋度が得られた。これは所望の架橋度の範囲、７０−９０％内に十分に入る。チューブは同時に内部および外部の両側で非常に優れた表面仕上げを示した。
この発明の好ましい実施例の上の説明は、非限定的な例としてのみ与えられ、この発明はもちろん添付の請求の範囲の範疇内で多様に変化できることが強調されるべきである。赤外線源の数は、架橋されるべき製品があらゆる側から照射されるように源およびミラーが配列される限り、任意である。変形例は、反射性の内部を有し、その内周に多数の赤外線源が対称的に配列された円筒チューブであり得る。
また、チューブを初期段階で垂直で下向きに移動させ、次に上で説明のとは逆の方向に代わりに垂直で上向きに移動させることも考えられることに注目されるべきである。
チューブの製造において、別のポリマー、好ましくは熱可塑性ポリマーを含む層でチューブの内部および／または外部をコーティングすることも非常に重要であり得る。このような１つの方法がたとえばＷＯ  ９４／２１４４１に記載される。このポリマーが、赤外線のために用いられる波長範囲に関して低吸収性であり、かつチューブ内の主材料に対して良好な粘着力を有するように選択されるならば、チューブは内部および／または外部でノズル内での良好な摩擦特性を示す熱可塑性材料とともに押出成形されることができ、主材料の架橋が表面層に本質的に影響を及ぼさずに起こり得る。これは、ＩＲ放射が表面層を加熱せずに実質的にこれを通過するが、選択的にチューブ内の主材料を加熱するためである。表面層は塩素またはベンゼンのような異なった物質に関して不浸透性であるポリマーから作られてもよい。また、チューブ内の主材料の特性に対応する吸収に関する特性を有した材料から作られた表面層を有することも考えられ、これは、表面層がチューブ内の主材料の加熱の度合に実質的に対応する度合に加熱され、その結果、チューブの壁における温度曲線が実質的に均一であり続けるためである。この後者の概念の一例はナイロンでコーティングされたＰＥＸから作られるチューブである。これらの材料は吸収または赤外線に関して類似した特性を有する。
これらの表面層はまた押出成形された製品を酸化から守り、架橋では架橋添加剤の蒸発から守ることができる。
別の代替例では、チューブは内部を薄いアルミニウム層でコーティングされ得、これは、たとえばスパッタリングによって得ることができた薄い金属層でコーティングされたプラスチックの薄いホイルとともにチューブを押出成形することによって得られる。この場合、金属コーティングは赤外光を反射するこの発明に従うミラーとして機能する。このような反射層は、反射層の後に位置し、照射または架橋にとって望ましくないポリマー層をＩＲ放射が通過しないようにするためにも用いられ得る。
ＩＲ放射を反射するためのミラーの配列でさらに可能なのは押出成形で反射表面を有するコアを用いることである。このようなコアは容易には垂直に押出成形されないかもしれないより大きな直径を有するチューブにおいて特に重要である。コアは適切なことに放射区域の長さに対応する長さを有し、良好な反射効果と摩擦に関する良好な特性とを与えるようにクロム−テフロンのような物質でコーティングされる。コアにはさらに加熱／冷却のための手段が設けられてもよく、その結果、コアは加熱または架橋のよりよい制御を得るために焼戻され得る。このようなプロセスでは、たとえばＷＯ９４／２１４４１で用いられる種類の道具に起こる粘着／スリップフローの問題がない。
１９９５年９月２０日に出願された、ＳＥ  ９５０３２７２−８に基づく我々の同時係属中出願ＷＯ９６／０２８０１でわかるように、ＩＲ放射のために透明であるガラスまたは別の材料の、押出成形および／または成形のための部品を設計することも考えられる。１つの利点は、透明な部品内の材料（ガラス）が、ポリマー／ポリマー混合物によって吸収される波長をフィルタ処理して除くための、この発明に従うフィルタと同じ材料から作られるよう選択でき、それによってポリマー材料の均一に配分された加熱が達成されることであり、別の利点は、保護ガスが必要でないことである。これは特に、たとえばポリマー鎖がある配向を維持するのを確実とするために、部分的または完全な架橋がツール内で既に開始され得ることを伴う。透明な部品はノズルの直後またはノズルの直前に位置し得る。後者の場合はツールが配向されたＰＥＸの製品の製造のために用いられる場合に好ましい。
ポリマー材料の急速かつ均一な加熱が望ましい別の場合は、最終的な形状に拡張される相対的に厚いチューブからなる半製品から、配向された分子鎖を備えるチューブを製造する場合である。このようなプロセスはたとえば１９７３年１１月１６日に出願されたドイツ特許出願２  ３５７  ２１０に説明される。用いられ得るポリマー材料は特にＰＶＣ、ＰＥ、ＰＥＸ、ＰＰおよびＰＥＴである。ＰＶＣから作られるチューブが製造される場合、半製品は押出成形され、冷却され、通常水中で約２０℃から約９３℃に焼戻され（９０−９８℃が材料の配向温度である）、これは主として伝導によってであり、ここで、固定した内部コアによって半製品が最終的な形状に拡張され、次に較正が行なわれる。しかしながら、チューブの壁中の温度プロファイルが均一であることもこの場合重要である。さらに、固定内部コアを含むプロセスの初期段階は困難であり得る。これは、プラスチック材料の弾性の係数が水の最大温度ではまだ相対的に高いためである。したがって、初期段階でわずかに悪い配向の危険性があったとしても水浴の最大温度を超える温度がこの段階で達成できるならば有利である。これらの両方の可能性はチューブ半製品が代わりにポリマー材料によって実質的に吸収されない波長のＩＲ放射によって加熱されるならば存在し、このようにこのプロセスをかなり向上させる。温度は次に初期段階の後次第に低下され得る。
上述のすべてのプロセスにおいて、たとえば加熱の度合または加熱の速度を調整するために、ポリマー材料を通過する放射を完全に吸収する材料によってミラーが交換されてもよい。
この発明のプロセスが有利であり得る別の重要な分野は、パイプに対して拡張される折り畳まれたまたは圧縮されたチューブを含むライニングによって修理されるべきパイプのライニングである。パイプは修理されるべきパイプの内部と本質的に同じ形状を有するチューブであってもよい。チューブはポリマー材料、たとえばＰＥＸから作られ、これはいわゆる記憶機能を有するように処理または製造され、すなわち、これはＩＲ放射によって加熱されるとその元の形状に戻る。このシステムは、ＰＥＸのチューブがその元の形状に拡張されてさえいても冷却によりいくらか収縮するので「密接適合」と呼ばれる。このようなプロセスはたとえばＧＢ−Ａ−２  ２６４  ７６５に説明される。チューブがその元の形状に容易に戻り得るために、ポリマー材料がその全体の厚さにおいて迅速かつ均一に加熱されるとこの場合価値があり、この理由のため、この発明に従って選択されるＩＲ放射での加熱が非常に有利である。チューブの外部は、反応されておらず、かつＰＥＸチューブの製造後に適用されている発泡剤と混合されたＬＬＤＰＥの層でさらにコーティングされ得る。発泡剤は、この発明に従うＩＲ放射のための波長の選択によって得られ得る効率的な加熱によって反応するようにでき、これは形成される泡が冷却によるいかなる収縮をも補償できることを意味する。このように、望ましい「かたい適合」のシステムが得られる。これが、圧力の変動によって生じる外部チューブの壁に対して振動せず、２つのチューブ壁の間におそらくは浸透し得る水によって生じる座屈に敏感でないためである。図５では、修理されるべきパイプ５３内で可動であるホイールを設けられたキャリッジ５２上に位置する可動のＩＲ源５１の例が示される。チューブの内部では、泡層５５がその外部に位置するライニングチューブ５４が認められ得る。
より大きな直径を有するパイプに特に適した１つの変形例では、溶接可能なポリマーから作られた複数個の薄い、折り畳まれたライニングチューブ層を用いることができ、これは連続的に導入され、導入の後加圧され、ここで、各ポリマー層が可動のＩＲ源からの、形成および／または溶接のための熱を受ける。１９９６年１月１１日に出願した我々の同時係属中の出願ＳＥ  ９６０００９１−４を参照されたい。好ましくは、ＰＥＸの層が用いられるが、層は他の材料からも作られ得る。材料の選択と異なった材料の連続とがチューブの用いられる分野に依存して変化可能である。有利なことに、ＩＲ源は０．７−１．５μｍの波長の範囲、好ましくは約１．１５μｍに近い範囲を有する。ここでの１つ可能であるのは、後の層を通過する放射が逆反射されるように、少なくとも部分的にＩＲ放射を反射する層を第１の層に設けることである。このプロセスでは、図５に示すものに類似したキャリッジが用いられ得る。
この発明は添付の請求の範囲の範疇内で他の分野でも使用されることが強調されるべきである。たとえば、この発明に従うプロセスはチューブ端部を接続スリーブへと後に成形するために加熱することに非常に適している。
赤外線源はもちろんどのような任意の種類のものであってもよく、たとえば、ガス炎、覆いのない炎なしのガスバーナー、電気抵抗等が、たとえば源から直接的に、源のどのような考えられる制御によっても、放射のフィルタ処理または波長の調整の他の方法によって、出される波長が特定の範囲内に維持され得る限り言及できる。
フィルタはもちろんどのような任意の種類のものであってもよく、必要であれば冷却され得る。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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