JP2004148511A - 管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】合成樹脂製の管本体P1の周面に、接着部Bを介して補強繊維Hを管周に沿って巻回接着した補強部P2を設けてある管において、管本体P1、及び、接着部B、及び、補強繊維Hは、共に、ポリオレフィン系材料で形成してあり、接着部Bの材料は、管本体P1、及び、補強繊維Hの材料より低融点なものを用いてある。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製の管本体の周面に、接着部を介して補強繊維を管周に沿って巻回接着した補強部を設けてある管に関する。
【0002】
【従来の技術】
合成樹脂製の管は、一般的に金属製の管に比べて柔軟性に優れると共に、軽量で取り扱い易く、更には、腐食し難い上、施工面においては、接続管との接合面どうしを融着する接合方式を採用することも可能で、容易に管路一体構造を形成できる等の特徴がある。
しかしながら、強度の面においては、さらなる向上が望まれている。
従来、この種の管としては、塩化ビニル樹脂製の管本体の外周に、繊維強化されたポリジシクロペンタジエンの外層を設けて形成してあるものがあった(例えば、特許文献1参照)。因みに、補強繊維としては、ガラス繊維やカーボン繊維や金属繊維等の無機繊維、或いは、アラミド繊維、ナイロン繊維、ジュート繊維、ケナフ繊維、竹繊維、ポリエチレン繊維、延伸ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、延伸ポリプロピレン繊維等の有機繊維が挙げられている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−144487号公報(段落番号〔0009〕、段落番号〔0011〕、段落番号〔0021〕、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の管によれば、管本体や外層、及び、補強繊維がそれぞれ異なる材料で形成されているから、夫々の物性にも差異が発生し、例えば、荷重や衝撃が作用した場合に、それぞれの材料相互に異なる変形特性を示す危険性があり、結果的には、効率の良い強度アップが図り難い問題点があった。
即ち、管そのものが厚肉になって、重量が大きくなって取り扱い難くなったり、原材料の使用量が増加してコストアップを来す危険性があった。
【0005】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、効率よく強度アップを図れる管を提供するところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の特徴構成は、合成樹脂製の管本体の周面に、接着部を介して補強繊維を管周に沿って巻回接着した補強部を設けてある管において、前記管本体、及び、前記接着部、及び、前記補強繊維は、共に、ポリオレフィン系材料で形成してあり、前記接着部の材料は、前記管本体、及び、前記補強繊維の材料より低融点なものを用いてあるところにある。
【0007】
請求項1の発明の特徴構成によれば、補強繊維が管周に沿って巻回接着してあることで、管本体の撓みに対して、補強繊維の長手方向に沿った引っ張り抵抗力が効果的に作用し、管全体とした補強効果を充分に発揮することが出来る訳であるが、そのような、応力状態において、管本体、接着部、補強繊維が共にポリオレフィン系材料で構成してあることによって、根本的な材料物性(例えば、熱膨張性能や変形特性等)が共通しており、これら三つの部分が一丸となって外力を負担することが可能となる。勿論、各部分どうしが同質材料であることによる馴染み度が高いことによる一体性の向上もある。
従って、効率よい応力分担を果たすことができ、結果的に、非常に無駄なく強度アップを図ることが実現し、軽量で高強度な管を形成するに至った。
また、管本体、接着部、補強繊維の一体化に関しても、三者を一体的に配置した状態で、環境温度を、管本体・補強繊維の融点未満で且つ接着部の融点以上に設定するだけで、前記接着部が融けて、管本体や補強繊維の性能劣化を来さない状態で接着することができ、管製造の製造コストの低減化も叶えることが可能となる。
【0008】
請求項2の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材と、補強繊維を構成する繊維材とを、横断面内で混在する状態に配置して形成してあるところにある。
【0009】
請求項2の発明の特徴構成によれば、請求項1の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、補強繊維を構成する繊維材と、接着部を構成する繊維材とが横断面内で混ざり合うことで、より両者の一体性が向上し、特に、補強繊維を構成する繊維材が単独の状態で応力分担するのを防止でき、効率の良い強度アップを図ることが可能となる。
【0010】
請求項3の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材で、補強繊維を構成する繊維材を、横断面内で囲む状態に配置して形成してあるところにある。
【0011】
請求項3の発明の特徴構成によれば、請求項1の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、補強繊維を構成する繊維材が、前記接着部によって覆われるから、接着部が保護材の役目を果たすことができ、補強繊維の耐久性を向上させることが可能となる。その結果、管として長期間にわたって強度を維持することが可能となる。
【0012】
請求項4の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記管本体の外周に一体的に配置してあるところにある。
【0013】
請求項4の発明の特徴構成によれば、請求項1〜3の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、管厚みの中で、特に、大きな縁応力が作用する外周部に補強部を位置させてあることで、効率の良い応力分担を叶えることができ、より小さな断面で目的とした強度を確保することが可能となる。従って、管全体的な軽量化や、原料の使用量の低減によるコストダウンを叶えることが可能となる。
【0014】
請求項5の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記管本体の内周に一体的に配置してあるところにある。
【0015】
請求項5の発明の特徴構成によれば、請求項1〜3の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、補強部そのものは、補強繊維が管周面に沿って巻回状態に設けられているから一般的に表面の平滑性を高くし難いが、その補強部が管本体の内周に位置することで、管の外周側には平滑性の高い管本体を位置させることができ、前記補強部による管の補強を叶えながらも、管外周面は平滑面に形成することが可能となる。その結果、例えば、管接合時に、接合用ソケット等を用いて接着接合や熱融着接合するのに、接合面の平滑性が確保されやすいことで、より確実な管接合部を形成することが可能となる。従って、管接合工事の品質を向上させやすく、且つ、その施工効率をも向上させることが可能となる。
【0016】
請求項6の発明の特徴構成は、前記補強部を覆う状態に、ポリオレフィン系材料からなるカバー部を設けてあるところにある。
【0017】
請求項6の発明の特徴構成によれば、請求項1〜5の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、カバー部によって補強部を保護する効果があると共に、補強部の表面を前記カバー部によって平滑に成形することが可能となる。従って、上述のように、管接合に伴う接合面の平滑性を確保して接合強度の向上や、施工効率の向上を図ることが可能となる。この様な効果に関しては、前記補強部が、管本体の外周側にある場合に限らず、管本体の内周側にある場合でも同様に叶えることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0019】
図1〜10は、本発明の管の一例である管Pを示すものであり、この管Pは、管本体P1と、及び、その周面に一体的に形成された補強部P2とを設けて構成してあり、例えば、ガス導管や導水管等に用いることができ、特に、地中埋設される部分に設置しても、安定した状態で管路を維持することができるものである。以下に複数の対応について個別に説明する。
【0020】
〔第一実施形態〕
図1〜3に示すように、前記管本体P1は、ポリオレフィン系材料で形成された筒体で、前記補強部P2との一体化の前には、内外周面ともに平滑面に形成されている。そして、一般的なこの種の管の肉厚よりも薄肉に形成してある。その一例として、ガス用50Aポリエチレン管を挙げて説明すると、一般的には、50Aの場合は、管肉厚は5.5mmであるのに対して、本実施形態においては、2.5mmの管肉厚にしてある。これは、前記補強部P2によって補強されることで強度アップが図られ、通常の50Aと同様の管強度を示すことが可能となっているからである。
【0021】
前記補強部P2は、超高分子量のポリオレフィン系繊維材(以後、単に超高分子繊維材という)1の複数と、低分子量のポリオレフィン系繊維材(以後、単に低分子繊維材という)2の複数とを束ねて繊維状にした巻回繊維3によって構成されている。
前記低分子繊維材2は、その融点が、前記管本体P1、及び、前記超高分子繊維材1の融点より低いものを使用してある。従って、管本体P1の外周面に前記巻回繊維3を巻き付けた状態で、前記低分子繊維材2のみが融解する温度まで加熱することによって、低分子繊維材2が接着部Bとなって、管本体P1と超高分子繊維材1とを一体化することができるものである。因みに、前記超高分子繊維材1は、引っ張り強度が高いから、補強繊維Hの役割を担っている。
前記巻回繊維3を構成する超高分子繊維材1と低分子繊維材2の一例を説明すると、前記超高分子繊維材1としては、1300dtex程度の超高分子量ポリエチレン繊維を使用し、前記低分子繊維材2としては、882dtex程度の低分子量ポリエチレン繊維を使用する場合がある。
【0022】
因みに、ここで挙げた材質によれば、それぞれの融点は、次の通りである。
管本体P1を構成するポリエチレン管の融点=126℃
超高分子繊維材1を構成する超高分子ポリエチレン繊維の融点=146℃
低分子繊維材2を構成する低分子ポリエチレン繊維の融点=107℃
【0023】
前記巻回繊維3は、図2に示すように、前記超高分子繊維材1と前記低分子繊維材2とを束ねて形成してあり、所謂、マイクロブレーディング繊維をかたち作っている。超高分子繊維材1と低分子繊維材2との配置に関しては、図2(イ)のように、両繊維材が横断面内で混在する状態に配置してあったり、図2(ロ)のように、低分子繊維材2によって超高分子繊維材1を横断面内で囲む状態に配置してあってもよい。
また、図2(イ)の巻回繊維3を加熱して前記低分子繊維材2を融解させた接着後の状態は、図3(イ)に示すとおりである。同様に、図2(ロ)の巻回繊維3を加熱して前記低分子繊維材2を融解させた接着後の状態は、図3(ロ)に示すとおりである。
【0024】
本実施形態の管Pによれば、前記補強部P2による管本体P1の補強効果が発揮され、従来の管と同程度の強度を薄肉管で実現することや、又は、従来の管と同程度の肉厚で高強度管を形成することが可能となり、その結果、管の軽量化が図られることで取り扱い易くなり、当該管の敷設工事等の作業能率をも向上させることが可能となる。
【0025】
〔第二実施形態〕
前記第一実施形態と共通する部分については、その説明を割愛する。
管本体P1、及び、巻回繊維3は、先の挙げたものと同様の構成を採用することができ、本実施形態においては、図4に示すように、巻回繊維3を含めて管本体P1を覆う状態に、管本体P1と同じポリエチレン製のカバー部4を設けてある。但し、巻回繊維3の超高分子繊維材1と低分子繊維材2との配置については、第一実施形態の図2に示したとおり、何れの配置をも採用することができる。
図から見られるように、この実施形態のガス導管Pは、内周面・外周面共に平滑面に仕上がっている。
【0026】
本実施形態の管Pによれば、管強度の増加を図れることの他に、内周面が平滑であることで、内空部の流体への摩擦損失を小さくすることが出来ながら、外周面に関しては、例えば、図5に示すような、ソケット5を使用して、例えば、電熱や接着材等によって接合面同士を融着するような接合方式を採用することができ、より確実な管接合を実現することが可能となる。また、カバー部4の存在により、補強部P2そのものの劣化を防止しやすくなるから、管Pの耐久性の向上をも叶えることができる。
【0027】
〔第三実施形態〕
管本体P1、及び、巻回繊維3のそれぞれ単体は、先の挙げたものと同様の構成を採用することができるが、本実施形態においては、図6に示すように、管本体P1の内周面に沿って補強部P2を形成してある。
また、補強部P2を構成する巻回繊維3の超高分子繊維材1と低分子繊維材2との配置については、第一実施形態の図2に示したとおり、何れの配置をも採用することができる。
【0028】
本実施形態の管Pによれば、管外観は通常の管と同様でありながら、強度アップが図られている。
【0029】
〔第四実施形態〕
管本体P1、及び、巻回繊維3は、先の挙げたものと同様の構成を採用することができ、本実施形態においては、図7に示すように、管本体P1の内周面に設けられた巻回繊維3を含めて管本体P1の内周面を覆う状態に、管本体P1と同じポリエチレン製のカバー部4を設けてある。但し、巻回繊維3の超高分子繊維材1と低分子繊維材2との配置については、第一実施形態の図2に示したとおり、何れの配置をも採用することができる。
図から見られるように、この実施形態のガス導管Pは、内周面・外周面共に平滑面に仕上がっている。
【0030】
本実施形態の管Pによれば、管強度の増加を図れることの他に、内周面が平滑であることで、内空部の流体への摩擦損失を小さくすることが出来ながら、外周面に関しては、例えば、ソケット5を使用して、例えば、電熱や接着材等によって接合面同士を融着するような接合方式を採用することができ、より確実な管接合を実現することが可能となる。また、カバー部4の存在により、補強部P2そのものの劣化を防止しやすくなるから、管Pの耐久性の向上をも叶えることができる。
【0031】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【0032】
〈1〉 当該管Pを構成する材質は、先の実施形態で説明したポリエチレンに限るものではなく、例えば、ポリプロピレンや、ポリブテン等であってもよく、要するにオレフィンの重合によりつくられる樹脂状物質であればよく、それらを含めてポリオレフィン系材料と総称する。
また、補強繊維に関しては、先の実施形態で説明した高分子量のものに限るものではなく、例えば、分子の配向によって融点を高くしたり、造核材の添加によって融点を高くするものであってもよい。
〈2〉 前記巻回繊維は、先の実施形態で説明したように管本体の周面に対して一方向の螺旋巻き形状に設置したものに限るものではなく、例えば、図8に示すように、異なる螺旋向きで交差する状態に配置してあったり、図9に示すように、筒形状に巻回繊維を編んだもの、又は、斜め編みした組紐状のものであってもよい。
〈3〉 前記補強部は、先の実施形態で説明したように、管本体の内周面側か、外周面側の何れか一方にのみ設けてあるものに限るものではなく、例えば、管本体の内周面、外周面の何れにも設けてあってもよい。
〈4〉 前記カバー部は、先の実施形態で説明した巻回繊維を含めて覆うように設けてあるものに限るものではなく、例えば、図10に示すように、巻回繊維の上面のみを覆う状態に設けられた筒状体であってもよい。
【0033】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態の管の要部を示す斜視図
【図2】第一実施形態の管の肉厚部分を示す断面図
【図3】第一実施形態の管の肉厚部分を示す断面図
【図4】第二実施形態の管の縦断面図
【図5】第二実施形態の管の連結状態を示す縦断面図
【図6】第三実施形態の管の縦断面図
【図7】第四実施形態の管の縦断面図
【図8】別実施形態の管の要部を示す斜視図
【図9】別実施形態の管の要部を示す斜視図
【図10】別実施形態の管の縦断面図
【符号の説明】
4 カバー部
B 接着部
H 補強繊維
P1 管本体
P2 補強部
Claims (6)
- 合成樹脂製の管本体の周面に、接着部を介して補強繊維を管周に沿って巻回接着した補強部を設けてある管であって、
前記管本体、及び、前記接着部、及び、前記補強繊維は、共に、ポリオレフィン系材料で形成してあり、前記接着部の材料は、前記管本体、及び、前記補強繊維の材料より低融点なものを用いてある管。 - 前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材と、補強繊維を構成する繊維材とを、横断面内で混在する状態に配置して形成してある請求項1に記載の管。
- 前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材で、補強繊維を構成する繊維材を、横断面内で囲む状態に配置して形成してある請求項1に記載のに記載の管。
- 前記補強部は、前記管本体の外周に一体的に配置してある請求項1〜3の何れか一項に記載の管。
- 前記補強部は、前記管本体の内周に一体的に配置してある請求項1〜3の何れか一項に記載の管。
- 前記補強部を覆う状態に、ポリオレフィン系材料からなるカバー部を設けてある請求項1〜5の何れか一項に記載の管。
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