热塑性树脂管的弯曲加工方法与流程

1.本发明涉及热塑性树脂管的弯曲加工方法，特别涉及抑制弯曲加工后的形状恢复的热塑性树脂管的弯曲加工方法。


背景技术：

2.例如，作为如汽车部件的燃料配管等那样形成三维弯曲形状的热塑性树脂管的弯曲加工方法，已知有气氛加热弯曲加工方法。
3.气氛加热弯曲加工方法是将直线状热塑性树脂管嵌入弯曲加工模具中，接着将该弯曲加工模具放入已升温至规定温度的气氛加热炉内，加热仿照加工模具弯曲的热塑性树脂管而成型为规定形状的方法。然而，在该气氛加热弯曲加工方法中，从弯曲加工模具放入气氛加热炉内起至到达规定成型温度(约165℃)为止需要相当长的时间(约20分钟)，能量效率差，并且生产率也差。
4.因此，开发了热塑性树脂管的加热利用红外线放射的技术(例如，专利文献1)。另外，也考虑了向热塑性树脂管内流入高温高压流体(水蒸气)来加热的方法(例如，专利文献2)。现有技术文献
5.专利文献专利文献1：日本特开平4-267136号公报专利文献2：日本特开2001-9902号公报


技术实现要素：

发明要解决的课题
6.然而，首先，在利用前者的红外线来加热的方法中，不管怎么说都会产生红外线的照射不均，难以均匀地加热整个管，因此难以确保形状等品质。另外，在后者的水蒸气加热的方法中，万一有水蒸气泄漏等的情况，有可能导致烫伤事故，在安全性方面存在问题。
7.本发明正是鉴于上述背景技术存在的课题而完成的，其目的在于提供一种热塑性树脂管的弯曲加工方法，该方法能够获得安全性优异、即时短时间弯曲加工也能抑制加工后的形状恢复、形状品质良好的热塑性树脂管。解决课题的手段
8.为了实现上述目的，本发明为如下的[1]～[6]所述的热塑性树脂管的弯曲加工方法。[1]热塑性树脂管的弯曲加工方法，其包括以下工序：对热塑性树脂管预热的工序，对上述预热了的热塑性树脂管使用成型模具(成型模)进行弯曲加工的工序，和将上述经过弯曲加工的热塑性树脂管成型的工序；
其特征在于，上述成型工序通过设置于上述成型模具的电热加热器的温度控制来进行。[2]上述[1]所述的热塑性树脂管的弯曲加工方法，其特征在于，上述成型工序是通过上述电热加热器的温度控制而将经过弯曲加工的热塑性树脂管在结晶化温度以上且熔点以下的温度间保持规定时间的工序。[3]上述[1]或[2]所述的热塑性树脂管的弯曲加工方法，其特征在于，上述成型工序包括通过上述电热加热器的温度控制而将经过弯曲加工的热塑性树脂管在结晶化温度以上且熔点以下的温度间缓慢冷却的过程。[4]上述[1]～[3]任一项所述的热塑性树脂管的弯曲加工方法，其特征在于，上述预热工序是通过上述成型模具的余热进行的。[5]上述[1]～[4]任一项所述的热塑性树脂管的弯曲加工方法，其特征在于，上述成型模具包括：在x方向上合模以对热塑性树脂管在xy平面上进行弯曲加工的xy平面成型模，和在z方向上合模以对热塑性树脂管在z方向上进行弯曲加工的z方向成型模；当上述两个成型模合模时，在它们之间形成用于形成在xyz三维方向上被弯曲加工的热塑性树脂管的空腔。[6]上述[5]所述的热塑性树脂管的弯曲加工方法，其特征在于，上述z方向成型模是在z方向上合模的一对成型模，在它们的相对向的前端面上分别形成有成型凹部，在合模时这一对成型凹部在它们之间形成用于形成在上述xyz三维方向上被弯曲加工的热塑性树脂管的上述空腔，在该z方向成型模中埋设有上述电热加热器。发明效果
[0009]
根据上述本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法，由于通过设置在成型模具中的电热加热器的温度控制来进行成型工序，因此能够迅速升温且能够安全地进行温度控制，因此不需要加热炉等大型设备，能够在短时间内进行安全性优异的热塑性树脂管的弯曲加工。特别是，上述成型工序只要是通过上述电热加热器的温度控制而将经过弯曲加工的热塑性树脂管在结晶化温度以上且熔点以下的温度间保持规定时间的工序，热塑性树脂管就能够进行结晶化，能够实现弯曲加工后的形状恢复小的弯曲加工，能够得到形状品质良好的热塑性树脂管。
附图说明
[0010]
[图1]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法所使用的成型模具的一例的分解立体图。[图2]是图1所示的成型模具的示意性主要部分剖视图。[图3]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法中的预热工序的一实施方式的立体图。[图4]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法中的弯曲加工工序的一实施方式的立体图，(a)是表示热塑性树脂管向成型模具的安装过程的图，(b)是表示热塑性树脂管的xy方向的弯曲加工过程的图。
[图5]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法中的弯曲加工工序的一实施方式的立体图，(a)是表示下侧的z方向成型模的安装过程的图，(b)是表示热塑性树脂管的z方向的弯曲加工过程的图。[图6]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法中的成型工序的一实施方式的立体图，(a)是表示在保持用成型模具弯曲加工后的热塑性树脂管的状态下升温(加热)的过程的图，(b)是表示仅开放成型模具的z方向成型模，在保持用xy平面成型模弯曲加工后的热塑性树脂管的状态下缓慢降温(缓慢冷却)的过程的图。[图7]是表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法的各工序的一实施方式的dsc曲线的图。[图8]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法所使用的成型模具的变形例的分解立体图。[图9]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法所使用的成型模具的另一变形例的分解立体图。[图10]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法所使用的成型模具的又一变形例的分解立体图。[图11]是示意性地表示本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法所使用的成型模具的另一例的分解立体图。[图12]是图11所示的成型模具的示意性主要部分剖视图。
具体实施方式
[0011]
以下，详细说明本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法的实施方式。但是，以下的优选实施方式的说明本质上仅为例示，本发明并不限定于该实施方式。
[0012]
本发明的弯曲加工方法以热塑性树脂管为对象，可适用于各种热塑性树脂制的管、软管(胶管)、管道。
[0013]
热塑性树脂管是内径和外径从一端侧到另一端侧大致一定的圆管，可以是单层或多层。热塑性树脂管的外径为4～40mm左右，壁厚为0.5～3mm左右，例如用于汽车的燃料注入配管与燃料箱的连接用、向发动机输送燃料的连接用的配管、冷却水配管、与加热器单元连接的管、空气胶管等。
[0014]
作为构成热塑性树脂管的树脂材料，例如可举出：聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、氟树脂等，是将这些树脂材料挤出成型而制造。另外，也可以将多个树脂材料以层状挤出而制成多层结构的管。上述中，聚酰胺树脂是耐化学品性、耐热性等优异，适于燃料配管用管的材料的树脂。
[0015]
本发明涉及对上述热塑性树脂管进行弯曲加工的方法，包括：对热塑性树脂管预热的工序，对预热了的热塑性树脂管使用成型模具进行弯曲加工的工序，以及将经过弯曲加工的热塑性树脂管成型的工序。
[0016]
作为本发明中使用的成型模具，例如可例示图1、图2所示的成型模具。该图示的成型模具1包括：在x方向上合模以对热塑性树脂管p在xy平面上进行弯曲加工的xy平面成型模10、20，在z方向上合模以对热塑性树脂管p在z方向上进行弯曲加工的z方向成型模30、40，以及覆盖这些成型模的外周的隔热壁50。另外，在上述z方向成型模
30、40中分别设置有可控制温度的电热加热器60。
[0017]
上述xy平面成型模10、20是通过未图示的致动器在x方向上合模的一对成型模，在它们的相对向的板面上分别形成有将热塑性树脂管p在xy方向上弯曲加工的成型面11、21。成型面11、21将xy方向弯曲成在xyz三维方向上被弯曲加工的最终的热塑性树脂管p的形状，即产品形状在xy平面上的投影形状，在z方向上则形成为平坦状，没有起伏。
[0018]
上述一对xy平面成型模10、20在其合模时在相对向的上述成型面11、21之间形成与要弯曲加工的热塑性树脂管p的外径大致相等的间隙的空腔，以将热塑性树脂管p在xy平面上沿xy方向弯曲加工。予以说明，上述一对xy平面成型模10、20可以构成为两者均能够在x方向上前后移动，也可以是将一方设定为固定模具、仅另一方设定为相对于该固定模具在x方向上可前后移动的移动模具。
[0019]
上述z方向成型模30、40也是通过未图示的致动器在z方向上合模的一对成型模。该一对z方向成型模30、40具有能够从z方向插入到“当上述一对xy平面成型模10、20合模时在它们相对向的成型面11、21之间形成的上述空腔”中的厚度和形状的板体，即具有与热塑性树脂管p的外径大致相等的厚度，该板面形成在板体上，其xy方向被弯曲成热塑性树脂管p的产品形状在xy平面上的投影形状，它们的相对向的前端形成为z方向弯曲成跟随热塑性树脂管p的产品形状。
[0020]
而且，如图2所示，在上述一对z方向成型模30、40的相对向的前端面分别形成有成型凹部31、41，在合模时这一对成型凹部在它们之间形成用于成型在xyz三维方向上被弯曲加工的热塑性树脂管p的空腔。予以说明，上述一对z方向成型模30、40可以构成为两者均能够在z方向上前后移动，也可以是将一方设定为固定模具、仅另一方设定为相对于该固定模具在z方向上可前后移动的移动模具。
[0021]
上述一对xy平面成型模10、20以及上述一对z方向成型模30、40从具有耐久性且尺寸精度高的观点考虑，优选由铝、黄铜等金属形成。特别是从导热系数和成本的观点考虑，更优选由铝形成。
[0022]
上述隔热壁50只要是能覆盖上述的各成型模10、20、30、40的外周、能够形成成型模整体一定程度上封闭的气氛空间即可，如图示的实施方式所示，从材料成本、安装空间、能源效率等的观点考虑，优选组合多个板状部件以形成紧凑覆盖各成型模外周的箱形隔热壁50。作为构成隔热壁50的材料，没有特别限定，可以是如烧结石英、石棉、耐火隔热砖、硅酸钙那样材质本身具有隔热性能的材料，例如也可以是通过重叠而在板状部之间形成空隙而发挥隔热性能的材料。
[0023]
分别设置在上述一对z方向成型模30、40中的电热加热器60例如是夹套加热器、筒式加热器等，可形成为如下所述的伺服控制的构成等，具体地说，其构成使得：埋设于z方向成型模30、40的各自的基部，根据从埋设于成型凹部31、41附近的未图示的温度传感器的检测温度来控制通电的接通(on)、断开(off)或通电量；或者其构成使得：设置检测上述隔热壁50内的气氛温度的气氛温度传感器，根据该气氛温度传感器的检测温度来控制通电的接通、断开或通电量等。
[0024]
使用上述成型模具1，本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法，例如如图7所示，按
如下所述在各工序中控制温度，对热塑性树脂管p进行弯曲加工。
[0025]
首先，如图3所示，将直管状的热塑性树脂管p设置在成型模具1内，关闭上方的隔热壁50。设置在成型模具1内的热塑性树脂管p通过被隔热壁50包围的各成型模10、20、30、40的余热从周围加热，被预热至规定温度。该预热工序s1(参照图7)是用于使直管状的热塑性树脂管p软化，以容易且高精度地进行后续的使用成型模具1的弯曲加工的工序，优选将热塑性树脂管p加热至玻璃化转变温度附近。该预热温度根据热塑性树脂管p的具体的树脂材料而适当设定，但在采用例如尼龙等聚酰胺树脂作为树脂材料的情况下，将热塑性树脂管p预热至30℃～40℃左右即可。此时，在仅靠各成型模10、20、30、40的余热难以预热至规定温度的情况下，也可以使其构成为将埋设于成型模具中的电热加热器60通电来辅助加热。
[0026]
接着，如图4、图5所示，通过使各成型模10、20、30、40工作，对预热后的热塑性树脂管p进行弯曲加工。该弯曲加工工序s2(参照图7)首先通过未图示的致动器将xy平面成型模10、20在x方向上合模，利用该xy平面成型模10、20的成型面11、21夹入热塑性树脂管p，对热塑性树脂管p在xy方向上进行弯曲加工(参照图4(b))。接着，通过未图示的致动器将一对z方向成型模30、40中的下侧的成型模30在z方向上合模，在上述合模后的一对xy平面成型模10、20的相对向的成型面11、21之间形成的空腔内配置下侧的z方向成型模30(参照图5(a))。接着，通过未图示的致动器将上侧的z方向成型模40在z方向上合模，通过分别形成于一对z方向成型模30、40的相对向的前端面上的成型凹部31、41夹入热塑性树脂管p，实施z方向的弯曲加工，将热塑性树脂管p弯曲加工成最终的产品形状(参照图5(b))。另外，也可以基本上同时进行上述操作，即通过各成型模10、20、30、40几乎同时从各方向对热塑性树脂管p进行弯曲加工。另外，此时，也可以构成为：将埋设于成型模具中的电热加热器60通电，一边进行弯曲加工一边使热塑性树脂管p升温。
[0027]
接着，如图6所示，通过将弯曲加工后的热塑性树脂管p以在成型模具1中保持形状的状态进行加热而成型。该成型工序s3(参照图7)是从降低经过弯曲加工的热塑性树脂管p的弯曲加工后的形状恢复的观点考虑进行的，在本发明中，其特征在于，该成型工序s3通过埋设于上述成型模具1中的电热加热器60的温度控制来进行。由此，由于电热加热器60能够精密而快速地控制温度，因此能够高效且安全地在短时间内高精度地成型热塑性树脂管p。
[0028]
成型工序s3是从降低弯曲加工后的形状恢复的观点考虑，通过上述电热加热器60的温度控制，将弯曲加工后的热塑性树脂管p在结晶化温度以上且熔点以下的温度间保持规定时间。由此，能够得到热塑性树脂管p的结晶化进行、弯曲加工后的形状恢复少的热塑性树脂管p。予以说明，结晶化温度是指通过使用差示扫描量热计(dsc)进行热分析而得到的降温结晶时的放热峰(在图7中记为“结晶化的放热峰”)的温度。另外，熔点是指通过使用差示扫描量热计(dsc)进行热分析而得到的升温熔融时的吸热峰(在图7中记为“熔融的吸热峰”)的温度。
[0029]
该成型工序s3中的温度根据热塑性树脂管p的具体的树脂材料而适当设定，在采用例如尼龙等聚酰胺树脂作为树脂材料的情况下，设为100℃以上且200℃以下，优选为120℃以上且180℃以下，更优选为130℃以上且170℃以下。另外，保持时间也根据热塑性树脂管p的具体的树脂材料而适当设定，在采用例如尼龙等聚酰胺树脂作为树脂材料的情况下，
设为150秒以上，优选为160秒以上且600秒以下，更优选为180秒以上且400秒以下。予以说明，在热塑性树脂管p为不同种类的树脂材料的多层结构的情况下，上述成型工序中的温度、保持时间优选以对形状变化影响最大的层厚度最大的树脂层的材料为基准来设定，至少将温度设定为熔点最低的树脂材料的熔点以下的温度。
[0030]
上述成型工序s3包括通过上述电热加热器60的温度控制而将经过弯曲加工的热塑性树脂管p在结晶化温度以上且熔点以下的温度间升温的过程和维持的过程(图7中“s3a”的过程)、以及缓慢降温的过程(图7中“s3b”的过程)，特别是从短时间促进结晶化并抑制弯曲加工后的形状恢复的观点考虑，使热塑性树脂管p在结晶化温度以上且熔点以下的温度间缓慢降温的过程(图7中“s3b”的缓慢冷却过程)变得重要。该缓慢冷却过程s3b中的降温速度根据热塑性树脂管p的具体的树脂材料而适当设定，在采用例如尼龙等聚酰胺树脂作为树脂材料的情况下，优选为7℃/分钟以下，更优选为2℃/分钟以上且5℃/分钟以下。另外，缓慢冷却过程s3b的时间仍然根据热塑性树脂管p的具体的树脂材料而适当设定，但在采用例如尼龙等聚酰胺树脂作为树脂材料的情况下，优选设为130秒以上，更优选为150秒以上且300秒以下。
[0031]
图6(a)是在保持通过各成型模10、20、30、40弯曲加工后的热塑性树脂管p的状态下，通过电热加热器60的on操作、或者重复电热加热器60的on、off操作等，实施使热塑性树脂管p在结晶化温度以上且熔点以下的温度间升温的过程以及维持的过程(图7中的“s3a”的加热过程)的图。另外，图6(b)是仅开放成型模具的z方向成型模30、40，在保持通过xy平面成型模10、20弯曲加工后的热塑性树脂管p的状态下，通过电热加热器60的off操作、或者重复电热加热器60的on、off操作的等，实施使热塑性树脂管p在结晶化温度以上且熔点以下的温度间缓慢降温的过程(图7中“s3b”的缓慢冷却过程)的图。
[0032]
接着，将成型的热塑性树脂管p供给到下一冷却工序s4(参照图7)。在该冷却工序s4中，是使前一成型工序s3之后的热塑性树脂管p冷却而降温至小于玻璃化转变温度的温度，以将弯曲形状固定化的工序。冷却方法没有特别限定，例如可以采用将成型的热塑性树脂管p从成型模具1中取出并转移到简易的形状固定模具中自然冷却的方法等。
[0033]
根据上述热塑性树脂管的弯曲加工方法，利用成型模具1的余热被加热的热塑性树脂管p通过各成型模10、20、30、40的夹入即可被高精度地弯曲加工。而且，弯曲加工后的热塑性树脂管p在成型模具1中保持形状的状态下，通过设置于该成型模具1中的电热加热器60的温度控制而进行成型工序，因此能够迅速升温且能够精密地控制温度，从而能够在短时间内高精度地进行热塑性树脂管p的成型。特别是，通过将上述成型工序设定为通过上述电热加热器60的温度控制而将经过弯曲加工的热塑性树脂管p在结晶化温度以上且熔点以下的温度间保持规定时间的工序，能够促进热塑性树脂管p的结晶化，能够容易地实现弯曲加工后的形状恢复小的弯曲加工，能够得到形状品质良好的热塑性树脂管。
[0034]
以上，详细地说明了本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法，但本发明的适用对象不限于上述实施方式例示的那些，当然也可以以相同的技术思想实施采用其他方式的成型模具等的方法。
[0035]
例如，作为成型模具，如图8所示，成型模具可以由3个部件构成。该成型模具1的构成为：将上述图1所示的实施方式的成型模具1的在z方向上合模以对热塑性树脂管p在z方向上进行弯曲加工的z方向成型模30、40中的下侧成型模30在x方向上合模以一体化安装于
对热塑性树脂管p在xy平面上进行弯曲加工的xy平面成型模10、20的一个成型模10的板面上，即其实质上由3个部件构成。因此，结构变得更加简单。另外，该成型模具1的操作仅为xy平面成型模10、20向x方向的合模和上侧的z方向成型模40向z方向的合模，其操作控制变得更容易。
[0036]
并且，也可以是图9所示那样的成型模具。该成型模具1的构成为：将图1所示的实施方式的成型模具1的z方向成型模30、40中的下侧的成型模30设为沿x方向延设的厚的梯形形状，将具有该梯形形状的下侧z方向成型模30一体化安装于xy平面成型模10、20的一个成型模10的板面上，并且，将xy平面成型模10、20中的另一个成型模20的下端面弯曲成仿形具有上述梯形形状的下侧z方向成型模30的上端面的形状，通过使由弯曲该下端面而形成的xy平面成型模20在具有梯形形状的下侧z方向成型模30上滑动，从而在x方向上合模。具有该构成的成型模具1能够得到与上述图8所示的成型模具同样的效果，并且还起到作为支撑具有梯形形状的下侧z方向成型模30所加工的热塑性树脂管p的底座的作用，不易发生成型模具咬住热塑性树脂管p的情况。
[0037]
图10是由2个部件构成成型模具的图。该成型模具1的构成为：将图1所示的实施方式的成型模具1的z方向成型模30、40中的下侧的成型模30一体化安装于xy平面成型模10、20的一个成型模10的下方板面上，将z方向成型模30、40中的上侧的成型模40一体化安装于xy平面成型模10、20的另一个成型模20的上方板面上，即其实质上是由2个部件构成。因此，结构变得更加简单。另外，该成型模具1的操作如图10中的箭头所示，只要将与上侧的z方向成型模40一体化的另一个xy平面成型模10向x方向合模，然后使该xy平面成型模10沿z方向移动即可，其操作控制变得更容易。
[0038]
进而，如图11、图12所示，也可以使用与上述成型模具1的形状完全不同的成型模具100来进行弯曲加工。该成型模具100包括在z方向上合模的一对成型模110、120，该一对成型模110、120分别具有成型凹部111、121和将热塑性树脂管p导入该成型凹部的导引部112、122，上述成型凹部111、121分别形成为——在上述一对成型模合模时在它们之间形成用于成型在xyz三维方向上被弯曲加工的热塑性树脂管p的长条圆柱状空腔的截面半圆形状，上述导引部112、122形成为从上述截面为半圆形状的成型凹部的两侧分别向外扩展的v字状，在上述一对成型模110、120的各自的基部中分别埋设有可控制温度的电热加热器130。根据该成型模具100，由于引导部112、122呈v字状扩展，因此待加工的热塑性树脂管p向成型模具100内的安装变得容易，另外，被安装的热塑性树脂管p伴随着一对成型模110、120的合模，一边沿着引导部112、122的斜面缓慢弯曲，一边朝向成型凹部111、121滑动，热塑性树脂管p也一边在合模方向即z方向以外的方向上被弯曲加工一边嵌入成型凹部111、121中。然后，当成型模具100完全合模时，成为热塑性树脂管p的整个外周被分别形成于一对成型模110、120中的成型凹部111、121包围的状态，能够快速可靠地将热塑性树脂管p在xyz三维方向实施弯曲加工。产业实用性
[0039]
根据本发明的热塑性树脂管的弯曲加工方法，能够在短时间内安全地获得形状恢复少的热塑性树脂管，因此特别能够广泛用于用作汽车部件等的热塑性树脂制的管、管道、
软管的弯曲加工。
[0040]
附图标记说明1成型模具10，20xy平面成型模11，21成型面30，40z方向成型模31，41成型凹部50隔热壁60电热加热器100成型模具110，120在z方向上合模的一对成型模111，121成型凹部112，122导引部130电热加热器p热塑性树脂管s1预热工序s2弯曲加工工序s3成型工序s4冷却工序