(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材の表面に、押出成形により発泡性合成樹脂材料からなる管状体を被覆して複合管体となすとともに、この被覆された管状体の内面に芯材表面との境界面となるスキン層を形成し、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く発泡合成樹脂管体の製造方法であって、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く際、被覆された管状体の端面を当接板で支持したうえで、芯材端部を引っ張って抜き去ることにより前記被覆された管状体を取り出すことを特徴とする発泡合成樹脂管体の製造方法。
【請求項２】
芯材の表面に、押出成形により発泡性合成樹脂材料からなる管状体を被覆して複合管体となすとともに、この被覆された管状体の内面に芯材表面との境界面となるスキン層を形成し、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く発泡合成樹脂管体の製造方法であって、押出成形の際、前後に対をなす芯材を連結ジョイナーおよびキャップとなる樹脂ジョイナーによって連結し、これら一連に連結された芯材および連結ジョイナー，樹脂ジョイナーを送りつつそれらの表面に押し出し成形により発泡性合成樹脂を被覆して被覆された管状体を設け、その管状体の表面から冷却後、前記連結ジョイナーの部分で被覆樹脂層を切断して複合管体それぞれを切り離した後、前記キャップとなる樹脂ジョイナーの部分で被覆された管状体とともに切断し、その切断部分で端面加工処理を行うことによってキャップとすると共に複合管体から芯材を引き抜くことによってキャップを備えた管状体を得ることを特徴とする発泡合成樹脂管体の製造方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２のいずれかに記載の発泡合成樹脂管体の製造方法によって製造されたことを特徴とする発泡合成樹脂管体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡樹脂からなる管体を、押し出し成形によって寸法精度よく連続生産するための製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発泡樹脂からなる管体を寸法精度よく生産するための製造方法として、射出成型法や注型法によって生産することはあったが連続成型でないため生産性が低く、加えて金型設備が高価という難点もあった。これに対し、押出成形法は連続生産のため生産性が高く安価なコストで生産するには相応しいものであるが、原料に発泡樹脂を扱う場合には使用量が僅かである発泡剤の配合量の調整や、また成形時における温度制御も難しかった。
すなわち、押出成形法としては、一つには金型を構成するマンドレルによって管体の内形を制御する方法と、もう一つは金型を出て冷却槽への入口部分でほぼ製品の外形状となされた外形サイジングによって管体の外形を制御する方法とがあるが、いずれの方法の場合にも内形，外形のそれぞれ制御される側と反対側には発泡倍率の微変化等による寸法変動の影響を直接的に受け易いために、発泡性合成樹脂によって管体を寸法精度よく生産するためには生産速度を無発泡性樹脂による成形よりかなり遅くして精密なコントロールを要する等、製造条件の管理が難しいという難点があった。
【０００３】
一方、金属管を芯材として合成樹脂を被覆させるような場合は、製品の内径が規制されているため比較的速い生産速度を維持し、特に発泡性合成樹脂を原料に使用する場合でも無発泡性合成樹脂並の成形速度を保って外形の寸法精度を維持しながらの生産が可能で、代表的な生産方法として確立されている。
【０００４】
さらにまた、射出成型法や注型法では発泡樹脂からなる管体を成型する際同時に蓋部状に管体の端部を閉塞して製作することが出来るが、押出成形法においては連続成形の工程内で同様の蓋部を設けることは出来なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明においては、発泡倍率の微変化等による寸法変動の影響の少ない方法で、製造条件の精密なコントロールを要することなく無発泡性合成樹脂により押出成形並の生産速度で生産性を上げながら、発泡性合成樹脂からなる管体を寸法精度よく連続生産しようとするものである。さらに、本発明を適用して押出成形の連続成形の工程内で発泡性合成樹脂からなる管状体を成形すると同時に、管状体の端部にキャップが備わった発泡合成樹脂管体を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。
すなわちこの発明に係る発泡合成樹脂管体の製造方法は、芯材の表面に、押出成形により発泡性合成樹脂材料からなる管状体を被覆して複合管体となすとともに、この被覆された管状体の内面に芯材表面との境界面となるスキン層を形成し、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く発泡合成樹脂管体の製造方法であって、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く際、被覆された管状体の端面を当接板で支持したうえで、芯材端部を引っ張って抜き去ることにより前記被覆された管状体を取り出すことを特徴とするものである。
又、この発明に係る発泡合成樹脂管体の製造方法は、芯材の表面に、押出成形により発泡性合成樹脂材料からなる管状体を被覆して複合管体となすとともに、この被覆された管状体の内面に芯材表面との境界面となるスキン層を形成し、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く発泡合成樹脂管体の製造方法であって、押出成形の際、前後に対をなす芯材を連結ジョイナーおよびキャップとなる樹脂ジョイナーによって連結し、これら一連に連結された芯材および連結ジョイナー，樹脂ジョイナーを送りつつそれらの表面に押し出し成形により発泡性合成樹脂を被覆して被覆された管状体を設け、その管状体の表面から冷却後、前記連結ジョイナーの部分で被覆樹脂層を切断して複合管体それぞれを切り離した後、前記キャップとなる樹脂ジョイナーの部分で被覆された管状体とともに切断し、その切断部分で端面加工処理を行うことによってキャップとすると共に複合管体から芯材を引き抜くことによってキャップを備えた管状体を得ることを特徴とするものである。
【００１１】
そして、本発明に係る発泡合成樹脂管体は、上述した少なくともいずれか一つの特徴を備えた発泡合成樹脂管体の製造方法によって製造されたことに特徴づけられるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照し、具体的に説明する。
図１は本発明発泡合成樹脂管体の製造方法の製造工程の実施形態の一例を示し、図２は本発明に係る製造方法で得られる中間品である複合管体の実施形態例を、図３は図１に示す製造工程の芯材引抜設備の詳細な実施形態の一例を表す。
さらに、図４，５には本発明に係るキャップを備えた管体の製造工程について、実施形態の二例を模式図で表す。
【００１３】
図１に示す製造工程は、芯材１を芯材送込装置４１により芯材余熱装置４２を経て被覆押出装置４３〔スクリュー押出機〕のクロスヘッド金型内に送り込み、この金型内で発泡性合成樹脂材料を芯材１の周囲に管状に被覆して被覆層を形成して複合管体３となされて複合管体引取装置４６によって引き取られ、ひき続き被覆層切断装置４７で被覆層が切離されたそれぞれの複合管体３となされ、一旦半製品架台４８に仮置きされたうえで次の芯材引抜設備５の工程へと移されて、複合管体３より芯材１が引き抜かれて管状体２が製造される工程を表している。なお、本実施形態例において、被覆押出装置４３のクロスヘッド金型を出た複合管体３は、まず冷却装置４５の入口に設けられた外形フォーミング４４によって外形状が形成されるとともに、冷却装置４５の槽で被覆樹脂の表面から冷却されて複合管体３が成形される。
【００１４】
ここで、本実施形態の例においては被覆層として発泡性合成樹脂が使用されているものの、金属管を芯材として被覆層の内側を芯材で寸法規制しながら製造がなされるため発泡倍率の微変化等による寸法変動の影響を受け難く、したがって無発泡性樹脂による成形と同様比較的速い生産速度での押出成形が可能で生産性が高く、また押出被覆成形後複合管体３より芯材１を引き抜いて被覆層を形成していた管状体（被覆層）２を得るので、その寸法精度は芯材１表面に面していた内径、および外形フォーミング４４で寸法規制された外径ともに高い寸法精度の発泡合成樹脂管体が得られる。
【００１５】
図２は、本発明発泡合成樹脂管体の製造方法により、押出成形によって芯材１の周囲に泡性合成樹脂材料からなる管状体２を被覆して被覆層を形成し、複合管体３となされたものである。複合管体３はアルミニウム製の芯材１と、被覆層の管状体２とからなり、アルミニウム製芯材１の表面はアルマイト処理や塗装仕上げにより平滑面となされており、一方管状体２は本実施形態例の場合この管状体２の外観となる表層２２と内層２３とからなり、さらに発泡性合成樹脂層からなる内層２３の芯材１の表面に接する面には境界面となるスキン層２１が形成されている。そして、管状体２のスキン層２１が形成されることによって、押出被覆成形後の複合管体３より芯材１を引き抜き易くなり、管状体（被覆層）２が容易に得られる。すなわち、ほとんど無発泡状態か低発泡層からなるスキン層２１が形成されない場合には、芯材１の表面に発泡合成樹脂層が直接的に接することとなって、複合管体３より芯材１を引き抜く際大きな摩擦力がかかることとなり、芯材引抜設備５における引き抜き工程がスムーズに行えなくなる。
なお、芯材１の表面には製造工程の前段階で潤滑剤や離型剤等が塗布されておれば、被覆層が外れ易くさらに引き抜き工程がスムーズに行えて有効である。
さらに、引き抜き工程をスムーズに行う方法としては芯材の外径にテーパーをとっておくのも有効であり、管状体（被覆層）の層の厚さが１０〜３０mm程度のものの場合、芯材の長さ１０００mmあたり直径３mm程の寸法差をなすテーパーであれば管状体の外観に影響を及ぼすこともなく好適に適用される。
【００１６】
ここで芯材１としては、その表面が平滑面となされて複合管体３より芯材１を引き抜く際に大きな摩擦力がかからず管状体（被覆層）２を容易に得られるようなものであれば、例えばムクの芯材であったり、あるいはメッキ仕上げのなされた鋼管や鏡面仕上げのなされたステンレス鋼管であってもよいが、本実施形態例のようにアルミニウム製管状芯材が用いられた場合には、繰り返し使用されるこの芯材１が鋼管よりも軽く扱いやすいため製造工程で大きな負担とならない。
【００１７】
なお、本実施形態例の場合には管状体２は表層２２と内層２３から構成され、内層２３としてリサイクル材料が用いられたものであるが、必ずしも本例の如き複層を構成するものでなくてもよく、単層からなる発泡性合成樹脂層の場合にも被覆層の芯材１の表面に接する面に境界面となるスキン層２１が形成されておれば十分である。また、管状体２の外観を構成する表面はその用途による様々な模様や色で仕上げがされればよく、例えば木材の支柱に似た所謂擬木状模様の場合、流動性の異なる（ＭＩ値の異なる）原料を混合させて樹脂流れの差による模様出しを行ったり、木粉を混合させて肌ざわりの良い木肌状の支柱とする他、図１の製造工程の被覆押出装置４３の金型を出て合成樹脂表面がまだ柔軟状態のうちに冷却装置４５の前でロール型によって木肌状凹凸を立体的に形成する等の化粧仕上げが行われる。特に、管状体２が芯材を伴わずに発泡性合成樹脂のみで成形される場合には、ロール型等で立体模様を押しつける方法では力がかかって管状体２の形状や寸法を保ちながらの成形は不可能なので、本発明のような押出被覆成形後に複合管体より芯材を引き抜くような製造方法が効果的である。
【００１８】
そして、管状体２を構成する発泡性合成樹脂としてはポリエチレン，ポリプロピレン，ナイロン，ＡＢＳ，塩化ビニル等様々な合成樹脂材料が適用されるが、例えば擬木状外観となされ屋外で用いられる管状体のような実施形態の例では、複層からなる管状体２の表層２２には耐候性の優れた直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、内層２３としてはリサイクル材料からなる低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）がそれぞれ用いられる。図２の実施形態の例の場合、アルミニウムからなる芯材１の外径は１２０mmφ（厚さ５mm）、管状体２の外径は１５０mmφで、したがって発泡性合成樹脂からなる管状体２の厚さは１５mmあり、その場合にはスキン層２１は少なくとも０．５mm程度形成されているのが適切である。
【００１９】
ところで、スキン層２１は図１の製造工程のなかで適切な条件下で形成され、押出成形の際に金型内に送り込まれる芯材の表面温度が、被覆される発泡性合成樹脂材料の溶融温度よりも低温度でなければならない。例えば、図２の実施形態の例の場合、本発明者が樹脂材料としてポリエチレンを用いて行った実施例では８０度Ｃ以下、好ましくは５０度Ｃ程度において良好な結果が得られ、下限ではおよそ２０度Ｃ程度までが好ましく、１０度Ｃ程度まで下げると芯材と被覆層との密着性が全くなされない状態が多くなって寸法精度が劣ったり、空気中の水分の付着（結露）を原因とする被覆成形時に境界面に微細な空気粒が発生したり、あるいは上限の８０度Ｃを超えると芯材表面に接する部分まで被覆合成樹脂層の発泡が進行してスキン層２１がほとんど形成されず、本発明のごとく押出被覆成形後に複合管体より芯材を引き抜くような製造方法を効果的に行えなくなる。
なお、スキン層形成に効果的な芯材の表面温度の設定は使用される樹脂の種類によって多少の差はあるものの、概して５０度Ｃ±３０度Ｃの範囲内となされるのが好適である。
なお、本発明者が行った実施例では管状体２の長さ１．５ｍのものについて、アルミニウムからなる前述寸法の芯材１を５０度Ｃ±５度Ｃの範囲内で成型した際、複合管体３より芯材１を引き抜くのに要する力はおよそ４００〜５００kgf であった。
【００２０】
続いて、図１の製造工程の芯材引抜設備５の工程について、図３による実施の形態例に基づいて詳述する。
図３において、前工程で被覆層切断装置４７で被覆層が切断されて切離されたそれぞれの複合管体３は引抜設備架台５０の上に付設された複合管体受け５８に載置され、エアシリンダー５２のシリンダーシャフト５３にガイド継手５５を介し接続された引抜シャフト５４によって複合管体３より芯材１が引き抜かれる。その際、複合管体３の被覆層である管状体２端面は引抜設備架台５０に固定された当接板５１に当接支持されるとともに、引抜シャフト５４が芯材１端部付近内側に設けられた引抜シャフト固定部１０に接続されて図中右側に引っ張られる。ここにおいて、シリンダーシャフト５３に接続された引抜シャフト５４がまっすぐに引っ張られるように、両者の中間に位置するガイド継手５５の下部に固定されたガイド受け５６は、引抜設備架台５０の上に設置されたガイドレール５７の上を左右にスライドして可動な構成となされている。
なお、上記シリンダーシャフト５３に接続された引抜シャフト５４は芯材１の端部付近の内側に設けた引抜シャフト固定部１０にネジ込み固定されているが、芯材１の端部付近に接続されて〔例えば、開穿孔に引っ掛ける等〕引っ張ることができればよく、接続方法は本実施形態の例にのみ限定されるものではない。
【００２１】
ところで、複合管体３より芯材１を引き抜くためには、複合管体３の外側面をチャック等で掴んだうえで上記と同様に引き抜き操作がなされてもよいが、上記実施形態例のように管状体２端面が当接板５１に当接支持されて引き抜き操作がなされる場合には、複合管体３の外側面（管状体２の外側面）を掴んで押さえ込まないので管状体２の外側面にキズ等を生じさせる心配がなく、また複合管体３の外側面を掴んで押さえ込む力が芯材１の引き抜き力への抵抗となる心配もないことから、必要最低限の軽い引っ張り力で引き抜き操作がなされて好ましい。
【００２２】
次に、本発明に係るキャップを備えた管体の製造工程の実施形態例について、図４，図５の製造ステップを示す模式図に基づいて二実施形態例を説明する。
図中の、１は芯材，２は管状体，３は複合管体、そして６は連結ジョイナー，７は樹脂ジョイナー，８はキャップである。図４，図５に示すこれら模式図は、押出被覆成形の際、▲１▼前後一対をなす芯材１，１を連結ジョイナー６および樹脂ジョイナー７により連結し、▲２▼これらの一連に連結された芯材１，１および連結ジョイナー６，樹脂ジョイナー７を送りつつそれら表面に押出成形で発泡性合成樹脂を被覆させて被覆樹脂層を設け〔図STEP１〕、被覆樹脂の表面から冷却後、▲３▼連結ジョイナー６の部分で被覆樹脂層を切断（図中Ａ）し複合管体それぞれを切り離し〔図STEP２〕、▲４▼管状体２のキャップとなる樹脂ジョイナー７の部分で被覆層とともに切断（図中Ｂ）してその切断部の端面加工処理を行いキャップ８とし〔図STEP２〕、複合管体３から芯材１を引き抜くことによってキャップ８を備えた管状体２を得る〔図STEP３〕、という製造ステップを表すものである。
【００２３】
連結ジョイナー６は繰り返し使用に耐える耐久性の良いものである必要から、アルミ合金や鋼製などの金属製のものが好適であり、図４の実施形態例において前後に対をなす芯材１，１を後述する樹脂ジョイナー７とともに芯材１の内径に嵌合させるように両品を交互に用いて芯材１，１を一連に連結させた芯材とすることで押出被覆成形の連続成形を可能にしている。また図５の実施形態例では、連結ジョイナー６と樹脂ジョイナー７とが互いに接続可能になされ、突起６２と樹脂ジョイナー７のガス抜き孔７１とが嵌合され、これらの組み合わせによって前後に対をなす芯材１，１が接続されて押出被覆成形のための一連に連結された芯材となされる。
【００２４】
樹脂ジョイナー７は押出被覆成形時に芯材１，１を一連に連結させるとともに、複合管体３から芯材１が引き抜かれた後において管状体２のキャップ８として機能をするものでもある。使用される樹脂の種類としては、押出被覆成形の際に溶融状態にある被覆樹脂と融着してしっかりと固定させるために、被覆層を構成する樹脂と相溶性あるものが好適に使用され、例えば上述したポリエチレン製の擬木状外観の管状体の実施形態例の場合には、被覆層を構成する樹脂材料と同じ低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）によるインジェクション成型品が用いられる。なお、例えばこの樹脂ジョイナー７を切断した際年輪状模様が現れるように複数色の成型品となされている場合には、擬木状の管状体２の外観に年輪模様のキャップ８が備わって実際の木材のような外観で自然な感じを呈することになる。
【００２５】
なお、一連の押出被覆成形工程は室温から樹脂の溶融温度まで温度変動を伴うものであり、これによって芯材１を構成する管体内部の空気は膨張・収縮を繰り返すことになるため、空気の往来を自在にするため連結ジョイナー６にはガス抜き孔６１が、樹脂ジョイナー７にはガス抜き孔７１がそれぞれ設けられている。また、図中７２はキャップ８に現れるガス抜き孔７１の化粧詰め栓である。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明において、芯材の表面に押出成形により発泡性合成樹脂材料からなる管状体を被覆して複合管体となすとともに、この被覆された管状体の内面に芯材表面との境界面となるスキン層を形成し、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜いて管状体を得るようになされていることから、押出成型時には金属管を芯材として被覆層の内側を芯材で支持しながら製造がなされて比較的速い速度での連続生産での押出成形が可能となって生産性が高く、また芯材表面に面して内径寸法を規制しながら製作されるため寸法精度が良い。そしてまた、管状体のスキン層が形成されることによって、芯材の表面に接する境界面によって、押出被覆成形後の複合管体より芯材を引き抜き易くなる。
【００２７】
そして、本発明に係る製造方法においては、押出成形の際に金型内に送り込まれる芯材の表面温度が、被覆される発泡性合成樹脂材料の溶融温度よりも低温度となされることによって、芯材の表面に接する被覆された管状体の内面において発泡の進行が抑えられることによって適切な厚さのスキン層が形成され、押出被覆成形後の複合管体より芯材を引き抜き易くなる。
【００２８】
さらに、本発明に係る製造方法においては、複合管体を構成する芯材をアルミニウムで構成する管状芯材とし、その表面を平滑面となすことによって、芯材が軽く扱いやすいため繰り返し使用されても製造工程で大きな負担とならないうえ、その表面が平滑面となされて管状体を芯材の表面から外し易くなり、押出被覆成形後の複合管体より芯材を引き抜き易くなる。
【００２９】
そしてまた、本発明に係る製造方法においては、押出被覆成形後に前記複合管体より芯材を引き抜く際、被覆された管状体の端面を当接板で支持したうえで、芯材端部を引っ張って抜き去ることにより前記被覆された管状体を取り出すことを特徴としており、管状体の端面が当接板に当接支持されることで管状体の外側面を押さえ込まないのでその外側面にキズ等を生じさせる心配がなく、かつ複合管体の外側面を掴む力が芯材の引き抜き力への抵抗となる心配もないことから、必要最低限の軽い引っ張り力で引き抜き出来て製造が簡単になって好ましい。
【００３０】
ところで、本発明に係る製造方法における押出成形の際、前後に対をなす芯材を連結ジョイナーおよびキャップとなる樹脂ジョイナーによって連結し、これら一連に連結された芯材および連結ジョイナー，樹脂ジョイナーを送りつつそれら表面に押し出し成形により発泡性合成樹脂を被覆して被覆された管状体を設け、その管状体の表面から冷却後、前記連結ジョイナーの部分で被覆樹脂層を切断して複合管体それぞれを切り離した後、前記キャップとなる樹脂ジョイナーの部分で被覆された管状体とともに切断し、その切断部分で端面加工処理を行うことによってキャップを備えた管体となされる場合には、被覆押出成形の工程内において芯材を一連に連結させる際にキャップとなる樹脂ジョイナーが組み込まれて、押出成形によって得られた管状体に別途キャップを嵌合させる工程を設けることなくキャップの備わった管状体が簡単に得られて経済的な生産がなされ、しかもそのキャップと管状体とが物理的な嵌合のみによらずに材料相互の融着によって組織的に一体として構成されることから、水密性の優れた管体とキャップの接合がなされキャップが緩んで外れることもない。
【００３１】
上述したように、本発明に係る製造方法は、発泡倍率の変化による寸法変動の影響が少なくて製造条件が厳しくない方法となされており、これらの製造方法により得られた発泡性合成樹脂による管体は寸法精度よく、生産性が高くて注型や射出成型ほど設備費用も高くないためコストの安い管体が得られ、加えてさらに必要なら管状体に一体となされたキャップを伴って製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明発泡合成樹脂管体の製造工程の実施形態の一例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る製造方法で得られる発泡合成樹脂管体の実施形態の一例を表す、芯材引き抜き前の状態の一部破断の斜視図である。
【図３】図１に示す製造工程における、芯材引抜設備の実施形態の一例を示す正面図である。
【図４】本発明に係る、キャップを備えた管体の製造工程の実施形態の一例を説明する製造ステップを示す模式図である。
【図５】本発明に係る、キャップを備えた管体の製造工程の他の実施形態例を説明する製造ステップを示す模式図である。
【符号の説明】
１    芯材
１０  引抜シャフト固定部
２    管状体（被覆層）
２１  スキン層
２２  表層
２３  内層
３    複合管体
４    複合管体製造設備
４１  芯材送込装置
４２  芯材余熱装置
４３  被覆押出装置
４４  外形フォーミング
４５  冷却装置
４６  複合管体引取装置
４７  被覆層切断装置
４８  半製品架台
５    芯材引抜設備
５０  引抜設備架台
５１  当接板
５２  エアシリンダー
５３  シリンダーシャフト
５４  引抜シャフト
５５  ガイド継手
５６  ガイド受け
５７  ガイドレール
５８  複合管体受け
６    連結ジョイナー
７    樹脂ジョイナー
８    キャップ
【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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