JPH02214646A - ポリマーで固着されたチューブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチューブを超高分子量ポリマーで良好に固着し
たポリマーで固着されたチューブ又はチューブ束及びそ
の製造方法に関する。

本発明は例えば熱交換器などに用いられる。

〔従来の技術〕

従来、熱交換用チューブとしては、金属製のチューブが
広く使用されてきた。金属は熱伝導率が大きく熱交換用
材料としては適するが、用途によっては、腐蝕性の物質
を流すため、耐腐蝕性が必要となる。またチェーブ内に
スケールが付着しやすいという欠点がある。加えて金属
性チューブを固着するには溶接等によって各チューブを
固着させる必要があり大変手間がかかる。

上記のような問題点から、最近では、フッ素樹脂等の樹
脂製熱交換器用チューブが開発されている。フッ素樹脂
製熱交換器用チューブは、優れた耐熱性、耐腐蝕性を存
するとともに、非粘着性であるためスケールの付着が起
こりに（いという優れた点を有している。ところがこの
フッ素樹脂を熱交換器用チューブに用いる場合、多数の
チューブを固着して一体化する必要があり、しかもその
際に、もれの′ない様にしっかり固着する必要があり、
この点が困難であ；た、　　　　′特開昭６２−２１５
２４号公報、特開昭６４−１５２０号公報等にはチュー
ブを融着させることにより一体化する方法が開示されて
いるが、単に接触させて加熱融着させたり、チューブ内
外に圧力差をつけ、その差圧を用いて加熱融着する方法
であり、融着が不十分であり、チューブが潰れたり、シ
ール性が不十分である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記のような従来法の問題点、すなわち、熱
交換器等に用いられるチューブを固着する際の不都合な
点、及び得られるチューブの融着不良等の問題点を解決
した、ポリマーで固着されたチューブを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段おび作用〕本発明は （１）　　超高分子量ポリマーの板状あるいはブロック
状物で固着されたチューブ又はチューブ束（２）チュー
ブが、樹脂製である前記第１項記載のチューブ又はチュ
ーブ束 （３）延伸された超高分子量ポリマーからなる板状物あ
るいはブロック状物に１箇又は複数個の穴をあけ、各人
にチューブを通した状態で該板状物あるいはブロック状
物を加熱収縮させてチューブを固着することを特徴とす
るポリマーで固着されたチューブ又はチューブ束の製造
方法を提供する。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明において、板状物あるいはブロック状物は多角形
（例えば四角形）、円形、楕円形等任意の形状の板状物
およびその厚さが増加した柱状物（例えば四角柱、多角
柱、円柱等の形状物、）及びそれらの形状が曲面形状に
なったものなどを含む。

固着の対象となるチューブの数は、１本以上が可能であ
るが通常、チューブ束として用いられる。

また、本発明でいう固着とは第１〜４図で明らかなとお
り、チューブ又はチューブ束と板状物などとは直接又は
間接的に気密に固定されており、チューブが少くとも板
状物などのしめっけ作用によって固定された状態を指す
。

本発明に述べる超高分子量ポリマーは、重量平均分子量
が８０万以上のポリマーであり、代表的な例としてはυ
ＨＭＷ−ＰＩ！で代表されるポリオレフィン系ポリマー
及び含フツ素ポリマーが挙げられる。

好ましくはＰＴＦＥである。

ここに述べるＰＴＦＥとは、テトラフルオロエチレン（
以後ＴＦＥと略称する）のホモポリマーあるいはＴＦＥ
を７０モル％以上、好ましくは９０モル％以上含有した
共重合体およびそれらからなるブレンドポリマーである
。そして本発明に用いられるＰＴＦＥはそのうち数平均
分子量、が８０万以上、好ましくは１００万以上、さら
に好ましくは２００万以上の超高分子量体である。

数平均分子量が２００万以上のＴＦＨのホモポリマーが
とくに好ましい。また上記のＰＴＦＥを主たるマトリッ
クス樹脂成分として用い、ガラス繊維や炭素繊維、グラ
ファイト、二硫化モリブデン、ブロンズ、酸化ジルコニ
ウム、珪酸ジルコニウム等の無機充填材及び芳香族ポリ
アミド繊維や芳香族ポリエステル繊維等の有機系充填材
の少なくとも１種を６０重量％以下に配合した充填材入
りＰＴＦＥも本発明に用いることが可能である。

また上記ＰＴＦＥには必要に応じて１０重量部以下の範
囲で、他の熱可塑性樹脂や、各配合剤を加えることがで
きる。

ここで述べるυｌ（ＭＷ−ＰＣとは、エチレンが９０重
量％以上のホモポリマー又はコポリマーである。

そして本発明に用いられるＵＨＭＷ−ＰＨとはそのうち
、重量平均分子量あるいは数平均分子量が８０万以上、
好ましくは１００万以上の超高分子量体である。特にエ
チレンホモポリマーが好ましい。

ここに述べる超高分子量ポリマーはシール性が高いこと
、緻密であることが望ましい。具体的には、ＰＴＦＥで
は比重が１．８以上、好ましくは２．０以上、更に好ま
しくは２．１以上のＰＴＦＥである。比重が１．８未満
では多孔体となりシール性、剛性等の物理的性質が低下
し、本発明の目的には好ましくない、　ＵＨＭＷ−ＰＥ
では比重が０．８以上、好ましくは０．９以上のもので
ある。

以上のような超高分子量をもったポリマー以外のポリマ
ーでは、加熱収縮させた場合十分に収縮せず、チューブ
にしかつり固着しないため好ましくない。

ＰＴＦＥ　［１（ＭＷ−ＰＥ等の超高分子量ポリマーは
、延伸されて配向されると、熱収縮性を帯びる性質を有
し、本発明はこの性質を利用したものである。この延伸
は、そのポリマーのガラス転移点以上溶融点以下で少な
くとも２軸方向に、即ち２軸以上に配向されることが好
ましい。

延伸を行う温度は、使用する超高分子量ポリマーのガラ
ス転移点以上溶融点以下であればよいが、ＰＴＦＥの場
合好ましくは２００℃以上、さらに好ましくは２５０″
Ｃ以上の温度範囲が選択される。

延伸の倍率は、２倍以上であれば本発明の効果が十分得
られるが、好ましくは３倍以上、さらに好ましくは４倍
以上である。倍率が大きくなると、熱収縮を行った時の
収縮量が大きくなり、より強くチューブに固着されるか
らである。

延伸の方法としては、特願昭５８−１５１５８５号公報
、特願昭６１−１２８１９１号公報等に開示しである方
法が良好に使用できる。即ち、超高分子量ポリマーを、
そのガラス転移点以上溶融点以下の温度範囲に加熱し、
または、そのガラス転移点以上溶融点以下の温度範囲内
に加熱された部分と、その外殻にその溶融点以上に加熱
された部分とをもつように温度調節し、その超高分子量
ポリマーをその溶融点以上に加熱された成形グイ内で圧
縮するか、あるいは押出すことにより延伸させる方法で
ある。

また、その際グイ内で圧縮力あるいは押出力により超高
分子量ポリマーをプラグフローさせて延伸することも有
効である。この時、少なくもグイ内表面にまたは超高分
子量ポリマー表面に潤滑剤を存在させることがより好ま
しい。

このようにして得られた、均一に延伸された超高分子量
ポリマーの板状物又はブロック状物に、加熱収縮の程度
とチューブの外径を考慮して適当な寸法の穴をあける。

好ましくは、加熱収縮後の穴の内径が、チューブの外径
の９５％以下となる様な寸法の穴である。また穴の形状
は、チューブの断面形状と相似な形状が好ましい。

本発明で用いるチューブの材質は特に限定しない、樹脂
以外の材質のチューブを用いる場合は該超高分子量ポリ
マーと融着しないが、強い熱収縮力でチューブを締めつ
け密着するため本発明品は十分なシール性が保て優れた
チューブ束となる。

また本発明品は従来の金属製チューブの場合の様に溶接
をする必要がなく、単に加熱するだけで容易に製造でき
るという点で優れている。

樹脂製チューブを用いると、前記した様に金属製チュー
ブの問題点を解決でき好ましい、また樹脂製チューブの
場合加熱収縮の際に、該超高分子量ポリマーと融着しや
すいので好ましい。特にフッ素樹脂型チェーブが好まし
い。

チューブの形状は一般的に円筒状であるが、角柱状物の
中空状のものでも本発明に使用できる。

次に穴をあけた超高分子量ポリマーにチューブを通し加
熱収縮させることにより、超高分子量ポリマーで固着さ
れた本発明のチューブ束を得る。

この過程を第１図（ａ）、　（ｂ）を用いて以下に説明
する。

第１図（ａ）において、１は穴のあいた延伸された超高
分子量ポリマーの板状物の例であり、加熱収縮前の状態
である。２は使用するチューブである。図のようにチュ
ーブ２を穴３に通した状態で超高分子量ポリマーの板状
物ｌを加熱すると（ｂ）に示したとおり収縮した超高分
子量ポリマー４となり、チューブ２を固着する。

チューブとして樹脂製チューブ等、剛性の低いものを使
用する場合には、該超高分子量ポリマの収縮力で管が潰
れないように第２図（ａ）　、　（ｂ）に示したような
剛体の芯材５をチューブ２の中にあらかじめ通した状態
で加熱すると管の潰れが起らず、かつチューブ２と超高
分子量ポリマー１とがよく密着して好ましい。

また第２図で６は超高分子量ポリマー１をその上に置く
ための金属系、７は６の金属系を固定し、またチューブ
２、剛体の芯材５の端をそろえるための土台である。こ
れら６．７を用いると、収縮後において、収縮した超高
分子量ポリマー４の端からはみ出るチューブ２の長さ８
をコントロールできるので好ましい。

また、チューブに金属製のものを用いる場合、チューブ
の表面に微小な凹凸があるチューブを用いる場合、及び
フッ素含有樹脂等接着性の低い樹脂製のチューブを用い
る場合、第３図に示したように、チューブ２と超高分子
量ポリマー１との間に熱可塑性ポリマー製フィルム９を
挟んだ状態でこのフィルムを溶融状態にして１を収縮さ
せるとチューブ２と超高分子量ポリマー１との密着性が
向上して好ましい。この熱可塑性ポリマー製フィルムと
しては、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＶｄＦ、ＰＶＦｌ等のフッ
素含有ポリマーのフィルムが好ましい。

収縮の条件としては、超高分子量ポリマーｌがＰＴＦＥ
の場合温度は２００°Ｃ以上、さらに好ましくは２５０
℃以上である。収縮率は超高分子量ポリマー１が完全に
収縮した状態を１００％収縮とすると、９５％収縮以下
更には９０％収縮以下が耐久性等の面から好ましい。加
熱時間は、温度と収縮率との関係で決定され、はぼ１〜
６００分の範囲で、適宜選択されるが、好ましくは５〜
２４０分、さらに好ましくは１０〜１２０分程度である
。

加熱の方法は、超高分子量ポリマー１が収縮すればいか
なる方法でもよいが、加熱炉中に入れるか、加熱気体を
吹きつける方法が容易でかつ確実である。

チューブが樹脂製の場合チューブ２も同時に加熱し管の
外側を溶融状態にし、超高分子量ポリマー１を融点以上
に加熱し収縮させると、チューブ２と超高分子量ポリマ
ー１とが融着して好ましい。

第１図に示したように、適度に収縮された超高分子量ポ
リマー４は、チューブ２にしっかり密着し、すき間はな
く優れたシール性を有するチューブ束をつくる。

本発明の超高分子量ポリマーで固着されたチューブ束は
、熱交換器用チューブ束として用いると、優れたシール
性を示した、かつ製造方法は従来のものより簡単に製造
できるという利点を有する。

〔実施例〕

実施例１ フリーベーキング法によって製造されたポリテトラフル
オロエチレンのホモポリマーからなる約４０ｍ＋ｓ厚の
シート（日本パルカー　エ業■製パルフロン［有］、シ
ートＮｏ、７０００　、比重２．１、数平均分子量約５
００万）をＰＴＦＥ素地として用い、特願昭６１−１２
８１９１号公報に示した圧縮成形法と同様の方法で面積
比で約２倍に２軸延伸した。

すなわち、２２０℃に予熱した圧縮金型の内表面にシリ
コーンオイルから成る潤滑剤を塗布し、２２０℃に予熱
したＰＴＦＥ素地を該圧縮金型で圧縮して面積比で約２
倍に延伸し、そのまま金型を室温に冷却してから取り出
した。約２倍に２軸延伸されたＰＴＦＥシートから、直
径１００ｍｍの円板を削り出し、第４図（ａ）のように
、直径５１１Ｉｌｌの円形穴１１を６４個あけた２軸延
伸されたＰＴＦＥ板１０を作った。

次に外径４ｍｍ、内径３ｍｓ、肉厚０．５ａｍのＰＴＦ
Ｅ）］肉チューブ１３（日本バルカーエ業■製パルフロ
ン０スパゲティチューブＮｏ、７０４０）　ヲ各人へ通
した。かつスパゲティチューブ１３の中には、直径３ｍ
ｍのステンレス製芯棒１４を、熱収縮後の延伸ＰＴＦＥ
板１２の厚さより長くなるように入れ、熱収縮時にチュ
ーブが潰れないようにし、またチューブが、収縮後の延
伸ＰＴＦＥＩ／ｌ１１２に強く固着するようにした。

この状態で延伸ＰＴＦＥ板ｌＯ及びチューブＢ、８棒１
４を３８０°Ｃのオーブン中に入れ２時間加熱収縮させ
、第４図（ｂ）の様に、収縮したＰＴＦＥ板１２がＰＴ
ＦＥ製チューブ１３と完全に密着しかつ、全（潰れたチ
ューブのない本発明品を得た。

実施例２ 厚さ４０ａのＰＴＦＥ素地を実施例１と同様にして約４
．２倍に２軸延伸した。こうして得たＰＴＦＥシートを
実施例１と同様に第４図の１０と同じ形、寸法に削り出
し、穴をあけた。

次に外径２．５ｍ、内径１．５ｍ、肉厚０．５ｕのＰＴ
ＦＥ製薄肉チューブを実施例１と同様に各人へ入れかつ
、直径１．５ｍｍのステンレス製芯棒をチューブの中に
入れた。実施例２ではさらにＰＴＦＥチューブの外側に
ＰＦＡ製フィルム（厚さ０．２ｍａ＋）を第３図９の様
に巻いておいた。

この状態で実施例１と同様にして延伸ＰＴＦＥ板１０を
加熱収縮させた。収縮したＰＴＦＥ板１２板子２−ブ１
３とがその間に入ったＰＦＡを介して完全に融着しかつ
、全く潰れたチューブのない第４図の右図のような本発
明のチューブ束を得た。

〔発明の効果〕

複数のチューブが、板状あるいはブロック状の超高分子
量ポリマーで固着されている本発明のチューブ束は、加
熱収縮することにより容易に得られ多数のチューブを固
着して一体化することができ、かつもれがなく、チュー
ブが潰れることもなく、熱交換器などに用いられるチュ
ーブ束として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は、本発明の説明図であり、延伸され
た超高分子量ポリマーからなる板状物に複数個の穴をあ
け、各人にチューブを通した状態で加熱収縮させる前の
図（ａ）及び加熱収縮後の収縮した超高分子量ポリマー
で固着されたチューブ束の図（ｂ）である。 特許出願人　旭化成工業株式会社 第１図 （ｂ） ＣＩ又膳司 第２図 〔す又ｍ　才簀〕 ３１！１ （ｂ） 〔リヌ運Ｍ　４＋’Ｊ 口又斎会電０ 第４図 （ｂ） Ｏヌ縮呼爽〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超高分子量ポリマーの板状物あるいはブロック状物
   で固着されたチューブ又はチューブ束 ２）延伸された超高分子量ポリマーからなる板状物ある
   いはブロック状物に穴をあけ、穴にチューブを通した状
   態で該板状物あるいはブロック状物を加熱収縮させてチ
   ューブを固着することを特徴とするポリマーで固着され
   たチューブ又はチューブ束の製造方法