JP2007247872A - 可とう性流通管 - Google Patents

Abstract

【課題】流体へのゴム配合物の溶出を低減すると共に、所望の可とう性を有しつつ、流通抵抗を小さくすることができる可とう性流通管の提供。
【解決手段】ゴム管４の内側を高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）からなる内面被覆層５で部分的に覆う。ゴム管４と流体との接触面積が小さくなり、ゴムの配合薬品の溶出量が低減される。内面被覆層５を螺旋状に形成する。内面被覆層５がパンタグラフ効果により、拡径又は縮径しながらゴム管４の中心軸方向に伸縮するので、可とう性流通管２の可とう性が高まる。内面被覆層を凹凸形状に形成することなく可とう性を高めるので、内部を流れる流体の流通抵抗を小さくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば水道配管の接続部に介装される可とう継手が備える可とう性流通管に関するものである。

一般に、水道配管の接続部などには、水道水などの流体を流通させると共に、施工時の変位、地盤の不等沈下や経時的に発生する配管の歪を吸収して配管接続部からの流体の漏出を防止する可とう継手が介装されている。

可とう継手は、可とう性流通管の両端部に接続フランジを設けて構成されることが多く、その可とう性流通管として、内面ゴム層及び外面ゴム層間に補強繊維層を介在させてなるゴム管が用いられている（例えば特許文献１）。

図５に特許文献１が開示する可とう継手の側面図及び部分断面図を示す。この可とう継手１０１は、可とう性流通管１０２の両端部に接続フランジ１０３を設けてなり、その可とう性流通管１０２が、内面ゴム層１０４、補強繊維層１０５及び外面ゴム層１０６を備えた構造とされている。

内面ゴム層１０４の内側は、熱可塑性樹脂から形成された内面被覆層１０７で覆われ、内部を流れる流体に内面ゴム層１０４の配合物が溶出することによる水道水などの流体の汚染を防止している。さらに、内面被覆層１０７を剛性の高い熱可塑性樹脂から形成しているが、この内面被覆層１０７を螺旋状の凹凸形状に形成することにより、可とう性流通管１０２が十分な可とう性を保持している。
特開２００３−１６１３８９（段落番号００１０、段落番号００１１、段落番号００２２、図１）

ところが、特許文献１の可とう継手は、可とう性流通管の内側を覆う内面被覆層を螺旋状の凹凸形状に形成するので、内部を流れる流体の流通抵抗が大きくなりやすい。また、内面被覆層を螺旋状の凹凸形状に形成するには、成型段階において熱可塑性樹脂を９０℃以上の高温で軟化させる必要があるため、その加工に専用の設備及び安全管理を必要とし、さらに、内面被覆層の端部処理が複雑になるなど、製造に手間がかかりやすい。

本発明は、流体へのゴム配合物の溶出を低減すると共に、所望の可とう性を有しつつ、流通抵抗を小さくすることができ、さらに製造が容易な可とう性流通管の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る可とう性流通管は、内部を流体が流れるゴム管の内側に該ゴム管配合成分の流体中への溶出防止のための内面被覆層を設けたものであり、この内面被覆層により、ゴム管の内周面を部分的に覆ったものである。

このような内面被覆層としては高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂を用いるコーティング等が例示される。また、ゴム管と内面被服層とは接着しているのが好ましく、特に加硫接着しているのが好ましい。

上記構成によれば、ゴム管を構成するゴムと流体との接触面積を小さくして、ゴム管の配合成分の流体への溶出量を低減することができる。しかも、ゴム管の内周面を内面被覆層で部分的に覆うので、高剛性の内面被覆層で覆われない部位の剛性は小さいままであり、可とう性流通管を所望の可とう性を有するものとすることができる。このように、内面被覆層を凹凸形状に形成することなく所望の可とう性を得ることができるので、内部を流れる流体の流通抵抗を小さくし、さらに、その製造を容易にすることができる。

内面被覆層の具体的な構成としては、ゴム管の内側にリング状に形成した複数の内面被覆層をゴム管中心軸方向に間隔を空けて配置することにより、ゴム管の内周面を部分的に覆う構成を例示することができる。この構成の内面被覆層を設けた可とう性流通管は、リング状の内面被覆層の間がゴム管中心軸方向に伸縮することにより、所望の可とう性を有する。

また、内面被覆層をゴム管の内側に螺旋状に形成してゴム管の内周面を部分的に覆う構成を採用することもできる。この螺旋状の内面被覆層は、いわゆるパンタグラフ効果により、拡径又は縮径しながらゴム管中心軸方向に伸縮するので、可とう性流通管の可とう性をより高めることができる。なお、ゴム管の内周面に内面被覆層を点在させた構造など、他の構成の内面被覆層を設けた可とう性流通管も採用可能である。

ゴム管の構造としては、内面ゴム層と、外面ゴム層と、内面ゴム層及び外面ゴム層間に介在する補強繊維層とからなり、その補強繊維層が複数本の補強繊維を中心軸方向に対して傾斜させつつ周方向に配列して構成されたものを使用するのが好適である。この構造のゴム管は、補強繊維層によって十分な強度を有しつつ、いわゆるパンタグラフ効果により、補強繊維の角度を変化させながら、拡径又は縮径しつつゴム管中心軸方向に伸縮するものである。このゴム管に螺旋状の内面被覆層を設ければ、補強繊維層及び内面被覆層が互いのパンタグラフ効果を阻害することなく、拡径又は縮径しつつゴム管中心軸方向に伸縮することができるので、特に好適である。

ゴム管の内周面のうちの内面被覆層で覆う部位の面積としては、ゴム管の内周面の総面積の１／２〜２／３が好適である。すなわち、内面被覆層で覆う部位の面積をゴム管の内周面の総面積の１／２以上に設定することにより、ゴムの配合薬品の流体への溶出量を十分に低減し、かつ、内面被覆層で覆う部位の面積をゴム管の内周面の総面積の２／３以下に設定することにより、十分な可とう性を有するものとするのがよい。

内面被覆層を構成する樹脂としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を採用するのが特に好適である。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、汚染物質を溶出することがなく、かつ流体に対する耐蝕性に優れ、さらに、予備表面処理を行うことなく外側に位置する内面ゴム層と十分な強度で加硫接着することができる。

上記の構成に加えて、少なくとも内面被覆層から露出するゴム管の内周面を弾性を有するフッ素樹脂によってコーティングすれば、流体へのゴム配合薬品の溶出量をより低減することができる。また、内面被覆層をゴム管の内周面と面一に設ければ、流体の流通抵抗をより小さくすることができる。

さらに、本発明は、上記の可とう性流通管の両端部に接続フランジを設けてなる可とう継手を提供する。

以上のとおり、本発明によると、ゴム管の内周面を熱可塑性樹脂からなる内面被覆層で部分的に覆うので、ゴムの配合薬品の流体への溶出量を低減しつつ、所望の可とう性を有する可とう性流通管を得ることができる。さらに、可とう性を得るための凹凸形状が不要であるため、内部を流れる流体の流通抵抗を小さくすると共に、可とう性流通管の製造を容易にすることができる。

以下、本発明に係る可とう性流通管を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る可とう性流通管を備えた可とう継手を示す図であり、上半分は側面図で、下半分は断面図である。

可とう継手１は、例えば水道配管の接続部に介装されて、水道水などの流体を流通させると共に、施工時の変位、地盤の不等沈下や経時的に発生する配管の歪を吸収して配管接続部からの流体の漏出を防止するためのものであり、可とう性流通管２の両端部に接続フランジ３を設けた構造とされる。

可とう性流通管２は、内部を流体が流れるゴム管４の内側に、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から螺旋状に形成された内面被覆層５をゴム管４の内周面と面一に設けてなり、この内面被覆層５により、ゴム管４の内周面のうち、その総面積の１／２〜２／３に相当する面積が覆われている。さらに、可とう性流通管２の内面被覆層５を含む内周面全面が、弾性を有するフッ素樹脂をスプレーで吹き付けるなどしてコーティングされている。

ゴム管４は、内面ゴム層６と外面ゴム層８との間に補強繊維層７を介在させてなり、その補強繊維層７は、複数本の補強繊維をゴム管４の中心軸方向に対して傾斜させつつ周方向に配列して構成されている。ゴム管４の両端部には、これを補強するソリッドリング９が埋設され、このソリッドリング９に補強繊維層７の端部が係止されている。

ここで、可とう継手１を製造する手順を説明する。まず、予め高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から螺旋状の内面被覆層５を形成しておき、これをマンドレルの周りに配置する。次いで、その外側に内面未加硫ゴム層及び補強繊維層７を巻き付けて、接続フランジ３を２個セットして中央付近に仮置きした後に、両端部にソリッドリング９を配置する。ソリッドリング９に引っ掛けるように補強繊維層７を折り返し、その外側に外面未加硫ゴム層を巻き付けて、仮置きした接続フランジ３を両端に寄せて未加硫ゴム成型体を構成し、この未加硫ゴム成型体を加硫成形することにより、可とう性流通管２の両端部に接続フランジ３を備えた構造の可とう継手１を得ることができる。

上記構成によれば、内面被覆層５がゴム管４の内周面を部分的に覆っているので、所望の可とう性を有したまま、可とう性流通管２の内部を流通する流体へのゴム配合薬品の溶出を低減することができ、さらに耐薬品性を向上させ、摩擦係数を低減することもできる。また、可とう性流通管２の内面を凹凸形状に形成することなく所望の可とう性を得ることができるので、内部を流れる流体の流通抵抗を小さくすることができる。さらに、予め螺旋状に形成した内面被覆層５をマンドレルの周りに配置するだけで、通常のゴム管と同様の設備及び手順で容易に製造することができる。

ここで、可とう性流通管２の可とう性について説明する。図２に示すように、可とう継手１の可とう性流通管２が中心軸方向に伸ばされたとき、接続フランジ３及びソリッドリング９による拘束を受けない中央部において、螺旋状の内面被覆層５が、そのパンタグラフ効果により、縮径しながら中心軸方向に伸びる。このとき、ゴム管４の補強繊維層７もそのパンタグラフ効果により、縮径しながら中心軸方向に伸びるので、内面被覆層５及び補強繊維層７が互いのパンタグラフ効果を阻害することがなく、可とう性流通管２の十分な可とう性を得ることができる。

また、可とう性流通管２を伸ばしたときの内面ゴム層６及び外面ゴム層８の歪（ε）は、可とう継手１の伸長量（Ｘ）、可とう継手１の全長（Ｌ）、可とう継手１の両端の非弾性部（接続フランジ３及びソリッドリング９）の中心軸方向長さ（Ｓ）、及び非弾性部を除く範囲の内面被覆層５の中心軸方向合計長さ（Ｌｐ）を用いて、
ε＝Ｘ／（Ｌ−２・Ｓ−Ｌｐ）
と表され、この歪（ε）が、ゴムの破断歪（εｂ）を用いて表されるゴムの許容弾性歪（εａ）以下に設定される（ε≦εａ＝εｂ／４）。

このように、可とう継手１は、変位吸収に寄与しない接続フランジ３及びソリッドリング９を除き、さらに内面被覆層５で覆われた部分を除いた部位の内面ゴム層６及び外面ゴム層７が歪むことによって変位を吸収するため、その歪（ε）がゴムの許容弾性歪（εａ）以下になるように設定すればよい。

例えば、可とう継手１の全長（Ｌ）を５００ｍｍ、非弾性部の幅（Ｓ）を３０ｍｍ、非弾性部を除く範囲の内面被覆層５の総幅（Ｌｐ）を３００ｍｍ（＝内面被覆層５の幅×巻き数＝３０ｍｍ・１０）とすると、可とう継手１の伸長量（Ｘ）が１００ｍｍであるときの内面ゴム層６及び外面ゴム層８の歪（ε）は、
ε＝１００ｍｍ／（５００ｍｍ−２・３０ｍｍ−３０ｍｍ・１０）＝７０％
であり、ゴムの破断歪み（εｂ）が４００％〜５００％である通常の可とう管の許容歪（εａ＝４００％〜５００％／４＝１００％〜１２５％）以下となる。したがって、可とう継手１を上記の緒元に設定することにより、その伸長量（Ｘ）を１００ｍｍ以上にすることができる。

また、流体へのゴム配合薬品の溶出の内面被覆層５による低減量（Ｗｐ）は、内面被覆層５を設けない場合の流体へのゴム配合薬品の溶出量（Ｗｒ）、内面被覆層５で覆われる面積（Ｓｐ）、及び可とう性流通管２の内周面の総面積（Ｓｒ）を用いて、
Ｗｐ＝Ｗｒ・（Ｓｐ／Ｓｒ）
で表される。具体的には、内面被覆層５の幅及びピッチが全長に渡って一定であるとすると、ゴム配合薬品の溶出の低減率（Ｗｐ／Ｗｒ）が、
Ｗｐ／Ｗｒ＝（３０ｍｍ・１０）／（５００ｍｍ−３０ｍｍ・２）≒６８％
となり、内面被覆層５を設けることによって溶出を６８％カットすることができる。

内面被覆層５を構成する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、耐蝕性に優れ、かつ汚染防止効果を有すると共に、何ら処理することなく、内面ゴム層６と加硫接着することが可能である。

さらに、可とう性流通管２の内周面をフッ素樹脂によってコーティングして、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）からなる内面被覆層５と併用することにより、流体へのゴム配合薬品の溶出量をより低減することができる。これにより、従来の可とう継手は、そのサイズが８０Ａ以下の場合、厚生労働省令第１５号に規定されている浸出性能基準（色度、臭気、濁度、全有機炭素量、残留塩素の消費量などの項目）をクリアできなかったが、例えばサイズが５０Ａ程度の小径の可とう継手１であっても、厚生労働省令第１５号に適合する水道施設用ゴム可とう継手を得ることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、図３に示すように、可とう継手１０として、ゴム管４の内側に複数のリング状の内面被覆層１１を設け、この複数のリング状の内面被覆層１１をゴム管中心軸方向に間隔を空けて配置する構成も採用可能である。

可とう継手１０も、リング状の内面被覆層１１がゴム管４の内周面を部分的に覆うので、所望の可とう性を有したまま、可とう性流通管２の内部を流通する流体へのゴム配合成分の溶出を低減し、耐薬品性を向上させ、さらに摩擦係数を低減するができる。なお、図４に示すように、可とう継手１０は、リング状の内面被覆層１１が縮径及び拡径を規制するので、内面被覆層１１の間のゴムの中心軸方向の変形のみによって所望の可とう性を有するように設定すればよい。また、他の構成は、上記の実施の形態と同じである。

また、内面被覆層５、１１は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）に限定されるものではなく、可とう性流通管２の内部を流通する流体に応じて、耐蝕性に優れ、汚染防止効果を有する他の樹脂を適宜選択して形成することができる。

具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）等があり、使用に好適である。これらの樹脂は、２種以上の混合樹脂であってもよく又は２種以上を積層して用いてもよい。なお、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は何ら処理することなく内面ゴム層６と加硫接着可能であるが、他の樹脂を使用する場合には、必要に応じて接着剤を用いて接着すればよい。

内面ゴム層６及び外面ゴム層７を構成するゴム材料としては、ＲＳＳ、ＳＭＲ等の天然ゴム、合成ゴムが使用可能であり、好適なゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリオレフィン（ＣＳＭ）等が例示できる。ゴム材料は単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

補強繊維層８を構成する繊維材料としては、可とう管の技術分野において公知の繊維材料を限定なく使用可能である。具体的にはナイロン６６、ナイロン６等のポリアミド系繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維、レーヨン、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、スチールコード、ガラス繊維、カーボン繊維などが例示される。これらの繊維材料は、接着性改善のための予備処理をして使用することが好ましい。

可とう性流通管２の内周面をコーティングするフッ素樹脂は、少なくとも内面被覆層５、１１から露出するゴム管４の内周面をコーティングすればよく、内面被覆層５、１１をそのまま露出させてもよい。さらに、ゴム配合薬品の溶出量の設定に応じてフッ素樹脂によるコーティングを省略することもできる。

本発明に係る可とう性流通管を備えた可とう継手を示す図であり、上半分は側面図、下半分は断面図 可とう継手の伸長状態を示す図であり、上半分は側面図、下半分は断面図 別の形態の可とう性流通管を備えた可とう継手を示す図であり、上半分は側面図、下半分は断面図 別の形態の可とう継手の伸長状態を示す図であり、上半分は側面図、下半分は断面図 従来の可とう継手の側面図及び部分断面図

符号の説明

１、１０ 可とう継手
２ 可とう性流通管
３ 接続フランジ
４ ゴム管
５、１１ 内面被覆層
６ 内面ゴム層
７ 外面ゴム層
８ 補強繊維層
９ ソリッドリング

Claims (9)

1. 内部を流体が流れるゴム管と、該ゴム管配合成分の流体中への溶出防止のための内面被覆層とを備え、該内面被覆層により、ゴム管の内周面が部分的に覆われたことを特徴とする可とう性流通管。
2. 前記内面被覆層は、ゴム管の内側にリング状に形成され、複数のリング状の内面被覆層がゴム管中心軸方向に間隔を空けて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の可とう性流通管。
3. 前記内面被覆層は、ゴム管の内側に螺旋状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可とう性流通管。
4. 前記ゴム管は、内面ゴム層と、外面ゴム層と、内面ゴム層及び外面ゴム層間に介在する補強繊維層とからなり、前記補強繊維層は、複数本の補強繊維を中心軸方向に対して傾斜させつつ周方向に配列してなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の可とう性流通管。
5. 前記ゴム管の内周面のうちの内面被覆層によって覆われる部位の面積が、ゴム管の内周面の総面積の１／２〜２／３に設定されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可とう性流通管。
6. 前記内面被覆層は、高密度ポリエチレンから形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の可とう性流通管。
7. 少なくとも前記内面被覆層から露出するゴム管の内周面が、弾性を有するフッ素樹脂によってコーティングされたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の可とう性流通管。
8. 前記内面被覆層は、ゴム管の内周面と面一に設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の可とう性流通管。
9. 請求項１〜８のいずれかの可とう性流通管の両端部に接続フランジを設けてなることを特徴とする可とう継手。

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