JP2008208962A - 筒状管継手及び管の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管の接続作業が容易で、十分な水密性が得られる筒状管継手を提供する。
【解決手段】らせん波付き管５の端部が挿入される筒状の管継手本体２の内周面に、吸水により膨張してゴム弾性を有するハイドロゲルとなる吸水前のハイドロゲル素材３を層状に設ける。ハイドロゲル素材３は、その厚さが管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面の間隔より薄く、吸水して膨張すると加圧されない状態での厚さが前記間隔より厚いハイドロゲルとなるものである。ハイドロゲル素材３は、筒状管継手１内に両端から水が浸入すると、それを吸収して膨張し、ゴム弾性を有するハイドロゲルとなるので、管継手本体２と管５の間がゴム弾性を有するハイドロゲルによって埋められ、十分な水密性が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電線・ケーブルの保護管などの接続に用いられる筒状管継手と、それを用いた管の接続方法に関するものである。

電線・ケーブルの保護管などを接続する管継手には防水性が要求される（特許文献１、２参照）。特許文献１記載の管継手は、外周にゴムパッキンを装着した管の端部を筒状の管継手に挿入して、ゴムパッキンにより水密性を確保するタイプのものである。また、特許文献２記載の管継手は、内周面に水膨張繊維又は水膨潤ポリマーの層を設けた筒状の管継手に管の端部を挿入して管を接続し、前記水膨張繊維又は水膨潤ポリマーの層が水を吸収して膨張することで管継手と管の間の隙間を塞ぐタイプのものである。

特開平１１−４４３９０号公報 特開２００４−７９９６号公報

しかし、特許文献１記載の管継手は、ゴムパッキンを加圧する必要があるため、管の端部を筒状管継手に挿入する際に、ゴムパッキンと管継手との摩擦抵抗が大きく、接続時に大変な労力を必要とする。このため、この種の管継手では、ゴムパッキンに滑剤を塗布するなどの工夫が施されるが、その効果は小さく、接続時の労力を大きく低減することにはならない。

また、特許文献２記載の管継手は、管の端部を挿入するのに大きな力がいらないので管の接続作業は容易であるが、繊維状、粉末状、フィルム状の吸水膨張性樹脂を用いるため、吸水後にその水膨張性樹脂が管継手端部から脱落しやすいという問題がある。吸水膨張性樹脂は、一般的な架橋法によると吸水樹脂中の架橋点が不均一に分布しがちである。そのため、吸水膨張時の内圧や吸水後の外力などによって、架橋点間の、特に短い高分子鎖に応力が集中し、容易に分子鎖が切断する。このため吸水膨張性樹脂が流れ易くなり、樹脂が脱落する現象が発生して、場合によっては短期間のうちに水密性が得られなくなり、管内に水が浸入するという問題が起こる。

このような問題への対処法として、吸水膨張性樹脂繊維と非吸水性樹脂繊維（ＰＥＴ繊維など）を混合し、絡み合わせて形成した不織布を用いることもある。このような不織布を用いれば、吸水膨張した繊維の脱落をいくらかは抑制することができる。しかし、２種類の繊維を混合した不織布は、両繊維を一様に分布させることが難しいため、吸水時に全面にわたって均一に膨張させることが困難である。その結果、吸水時に十分な水密性が得られない場合があり、水が管内に浸入するおそれがある。また吸水膨張した繊維の脱落を完全には防げないため、長期にわたって十分な水密性を確保できない場合がある。

本発明の目的は、管の接続作業が容易で、十分な水密性が得られる筒状管継手と、それを用いた管の接続方法を提供することにある。

本発明に係る筒状管継手は、管の端部が挿入される筒状の管継手本体の内周面に、吸水により膨張してゴム弾性を有するハイドロゲルとなる吸水前のハイドロゲル素材を層状に設けたことを特徴とするものである。

本発明に係る筒状管継手において、前記ハイドロゲル素材は、その厚さが管継手本体の内周面と管の外周面の間隔より薄く、吸水して膨張すると加圧されない状態での厚さが前記間隔より厚いハイドロゲルとなるものであることが好ましい。

本発明の筒状管継手を用いて対向する２つの管を接続する場合、一方の管の一端部から管継手を全長にわたって前記管端部にねじ込んで、しかる後に対向配置させた他方の管の一端部に管継手をねじ戻して接続する方法である。このとき、前記ハイドロゲル素材は、吸水前の厚さが管継手本体の内周面と管の外周面の間隔より薄いため、筒状管継手を管に挿入する際に、管との摩擦抵抗が少なく、挿入作業が容易である。特に管径の大きな管を継手で接続する際に、挿入抵抗の影響が大きいため、特に効果が大きい。

本発明によれば、管継手本体の内周面に設けた吸水前のハイドロゲル素材は、乾燥状態にあり、管との摩擦抵抗が小さいため、管の端部を挿入する際に大きな力を必要とせず、管の接続作業を容易に行うことができる。

ここで、管継手本体の内周面に設ける吸水前のハイドロゲル素材は、管継手全長にわたって設けるのではなく、管継手の両端部のみに設けることも可能で、この場合、両端部以外の部分に、ハイドロゲル素材を設けないことから、管継手装着時の管の挿入抵抗を低くすることができる。このように、本発明の管継手では、管継手の一部にハイドロゲル素材を設ける場合も含むものとする。

また、ハイドロゲル素材は、筒状管継手内に両端から水が浸入すると、それを吸収して膨張し、ゴム弾性を有するハイドロゲルとなるので、管継手本体と管の間の隙間がゴム弾性を有するハイドロゲルによって埋められ、ゴムパッキンを使用した場合と同様な水密性が得られる。

また、吸水前のハイドロゲル素材は、巨視的に均一な素材なので、水を吸収すれば一様に膨張する。したがって、吸水膨張にムラがなく、この点からも十分な水密性を確保することができる。

また、ハイドロゲル素材が吸水膨張して出来たハイドロゲルは、柔軟性があり、ゴム弾性を有していながら、手指でちぎれない程度の強度を有するものになるため、管継手本体の端部から脱落するおそれがなく、長期にわたって水密性を確保できると共に、管の接続部に外力がかかり、管継手本体と管が相対的に多少変位したとしても水密性が損なわれない。

また、吸水前のハイドロゲル素材として、その厚さが管継手本体の内周面と管の外周面の間隔より薄く、吸水して膨張すると加圧されない状態での厚さが前記間隔より厚いハイドロゲルとなるものを使用すると、管継手への管の挿入を弱い力で容易に行えると共に、吸水後はゴム弾性を有するハイドロゲルが圧縮されて内圧がかかった状態で管継手本体の内周面及び管の外周面に密接するため、より高い水密性を得ることができる。

本発明に係るハイドロゲル素材を用いる管継手の挿入方法においては、筒状管継手を管に挿入する際に、管との摩擦抵抗が少なく、挿入作業が容易である。特に管径の大きな管を継手で接続する際に、挿入抵抗も管径の増大に伴って大きくなるため、特に効果が大きくなる。

＜実施形態１＞ 図１は本発明の一実施形態を示す。この筒状管継手１は、プラスチック製の短いらせん波付き管よりなる管継手本体２の内周面に、吸水により膨張してゴム弾性を有するハイドロゲルとなる吸水前のハイドロゲル素材３を層状に設けたものである。ハイドロゲル素材３は接着層４を介して管継手本体２の内周面に接合されている。

ハイドロゲル素材３は、吸水により膨張してゴム弾性を有するハイドロゲルとなる高分子材料である。そのような高分子材料としては、水溶性高分子（ポリオール類、ポリアクリルアミド類、ポリメタクリルアミド類、ポリスルホン酸類、ポリカルボン酸類、ポリホスホン酸類などに代表される高分子）を主成分とする高分子架橋体、又はこれらから２種類以上を混合した高分子架橋体、又はこれら高分子を構成するモノマーから２種類以上を共重合して得られる高分子架橋体が適当である。具体的な水溶性高分子としては、例えばポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ（メタクリル酸２−ヒドロキシエチル）、ポリアクリルアミド、ポリ（ジメチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−アルキルメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジアルキルメタクリルアミド）、ポリメタクリルアミド、ポリビニルピリジン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）、ポリビニルホスホン酸などが挙げられる。しかし、架橋処理後に所望の性質を発現するハイドロゲルになる水溶性高分子であれば、上記に限定されるものではない。また、ここで言う架橋体とは、上記の水溶性高分子同士を化学的又は物理的に架橋して得られる樹脂組成物の総称である。化学的な架橋体とは、上記の水溶性ポリマーに対し、反応活性基〔ビニル基、カルボニル基、イソシアナート基、アルデヒド基、アジリジン基、ヒドロキシル基、エポキシ基など〕を１分子中に２つ以上持つ化合物の中から適当なものを選び、好適な反応条件によって架橋を行ったものを指す。また、物理的な架橋体とは、上記の水溶性高分子鎖同士を、物理的な相互作用〔水素結合、疎水性相互作用、分子間力、金属イオンの配位、分子鎖同士の絡み合いなど〕によって架橋体としたものを指す。

また、２種類以上の樹脂組成物を混合する場合は、少なくとも１種類以上が吸水能を有するものであればよい。特に、吸水後に高強度のハイドロゲルとなるハイドロゲル素材としては、例えば特開２００２−５３６２９号公報に記載されている「水溶性有機高分子と、水に均一に分散可能な水膨潤性粘土鉱物とが複合化されて形成された三次元網目の中に、水が包含されている有機・無機複合ハイドロゲルから水分を除去して得られる有機・無機複合ハイドロゲルの乾燥体」、特開２００５−３４４０９７号公報に記載されている「ポリロタキサン同士を架橋させた架橋ポリロタキサンを有する材料、特にポリロタキサンに含まれる環状分子が有するＯＨ基を、イオン性基を有する基に置換した架橋ポリロタキサンを有する材料」、特開２００６−２１３８６８号公報に記載されている「架橋ポリマーを含む網目構造の内部に前記架橋ポリマーとは異なるポリマーを含む高強度ゲルの、吸水前のゲル素材」などが挙げられる。

また、上記の吸水前ハイドロゲル素材は、シート状（フィルム状のもの、不織布状のもの、多孔質状のもの、粉末をシート内に混合したもの等を含む）の形態で、迅速な吸水と共に水密性を発現するものが好適であり、特にフィルム状のもの、不織布状のものが好適である。

接着層４としては、化学反応型接着剤、ホットメルト系接着剤、溶剤型接着剤、エラストマー系粘着剤、アクリル樹脂系粘着剤（両面テープなど）を用いることができる。また、接着層４を省略して、管継手本体成形時の熱で管継手本体２とハイドロゲル素材３とを熱融着させてもよい。

図２は、図１の筒状管継手１を用いてプラスチック製のらせん波付き管５、５を接続した状態を示す。接続は、一方のらせん波付き管５の端部外周に管継手１を全長螺合させた後、双方のらせん波付き管５、５の端面を突き合わせ、管継手１をその長さ半分だけねじ戻すことにより行う。これで、双方のらせん波付き管５、５の端部がほぼ同じ長さだけ筒状管継手１に挿入された状態となる。

ハイドロゲル素材３の厚さは管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面の間隔より薄く設定されている。このためハイドロゲル素材３とらせん波付き管５の間には僅かな隙間Ｓができる。この隙間Ｓと、ハイドロゲル素材３の表面摩擦抵抗の低さのために、管継手１へのらせん波付き管５の挿入を容易に行うことができる。また、ハイドロゲル素材３は、上記のように薄いものであるが、吸水して膨張すると加圧されない状態（らせん波付き管が挿入されない状態）での厚さが前記管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面の間隔より厚いハイドロゲルとなる。ハイドロゲル素材の膨張倍率は架橋度等により任意に設定可能である。

図３は、図２のようにらせん波付き管５、５を接続した後、例えば地中に埋設されて、管継手１内に両端から水が浸入したときの状態を示す。管継手１内に水が浸入すると、ハイドロゲル素材３が水を吸収して膨張し、ゴム弾性を有するハイドロゲル３Ａとなる。ハイドロゲル３Ａは、加圧されないフリーな状態であれば、管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面の間隔より厚くなるはずであるが、管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面により厚さ方向の膨張を抑えられて内圧がかかった状態となる。このためハイドロゲル３Ａが管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面に密接し、高い水密性を得ることができる。

なお、この実施形態では、ハイドロゲル素材３とらせん波付き管５の間に僅かな隙間Ｓができる場合を説明したが、ハイドロゲル素材３の厚さ（接着層４がある場合はそれを含む厚さ）を、管継手本体２の内周面とらせん波付き管５の外周面の間隔と実質的に同じにして、隙間Ｓができない状態にすることもできる。この場合は、筒状管継手に管を挿入する際に、上記実施形態の場合より少し大きい力が必要になるが、吸水前ハイドロゲル素材の表面摩擦抵抗が小さいので、接続作業に多大な労力を必要とすることはない。

＜実施形態２＞ 図４は本発明の他の実施形態を示す。実施形態１では、管継手本体２の全長の内周面にハイドロゲル素材３を層状に設けた場合を説明したが、この筒状管継手１は、管継手本体２の長手方向の両端部の内周面だけにハイドロゲル素材３を層状に設けたものである。筒状管継手１の場合は管継手の両端からしか水が浸入してこないので、長手方向の両端部の内周面だけにハイドロゲル素材３を設けるだけでも十分な水密性を得ることができる。このようにすれば、ハイドロゲル素材の使用量を減らせるので、コストを抑えることができる。上記以外の構成は実施形態１と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

＜その他の実施形態＞
以上の実施形態では、２つのらせん波付き管を接続する筒状管継手について説明したが、本発明は、接続する２つの管の一方がらせん波付き管で、他方が直管の場合や、２つの直管を接続する筒状管継手に対しても同様に適用可能である。

例えば、らせん波付き管と直管などの異種管を接続する筒状管継手の場合、一方のらせん波付き管の外周面と対向する管継手の内周面には、これまでの説明と同様に吸水してゴム弾性を有するハイドロゲルとなる素材を層状に設け、他方の直管外周面との対向部の端部には、止水性を確保するため、例えばＯリング型の止水部材（ゴム、水膨潤性ゴム）を設け、その部分を管外周からバンドで締め付けるなどの構成が可能である。また、直管部分の締め付けと止水は、Ｏリングとバンドの締め付けの他、吸水後ゴム弾性を有するハイドロゲルとなる素材を層状に貼り付けることを併用することができる。この場合、２つの効果が重畳されるため、さらに直管部分の止水性と抜け止め効果が向上する。

同様に、両側直管を接続する管継手の場合も、Ｏリング型止水部材とバンドによる締め付け構造を管継手内周面の両端に設け、管継手内周面の両端部以外の部分には、ハイドロゲル素材による締め付け構造を設けることにより、２つの直管を接続する管継手を得ることができる。

以上のように、異種管接続用の筒状管継手の場合にも、直管同士を接続する直管用管継手の場合にも、接続部にハイドロゲル素材を用いることで、確実な水密性と易施工性を両立する管継手を提供することが可能である。

（Ａ）は本発明に係る筒状管継手の一実施形態を示す半分切開側面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部の拡大断面図。 （Ａ）は図１の筒状管継手によりらせん波付き管を接続した状態を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部の拡大断面図。 図２の筒状管継手内に水が浸入し、ハイドロゲル素材が吸水膨張してハイドロゲルとなった状態を示す断面図。 本発明に係る筒状管継手の他の実施形態を示す半分切開側面図。

符号の説明

１：筒状管継手
２：管継手本体
３：吸水前のハイドロゲル素材
３Ａ：ゴム弾性を有するハイドロゲル
４：接着層
５：らせん波付き管

Claims (3)

1. 管の端部が挿入される筒状の管継手本体の内周面に、吸水により膨張してゴム弾性を有するハイドロゲルとなる吸水前のハイドロゲル素材を層状に設けたことを特徴とする筒状管継手。
2. ハイドロゲル素材は、その厚さが管継手本体の内周面と管の外周面の間隔より薄く、吸水して膨張すると加圧されない状態での厚さが前記間隔より厚いハイドロゲルとなるものであることを特徴とする請求項１記載の筒状管継手。
3. 管継手により対向する２つの管を接続する場合、一方の管の一端部から管継手を全長にわたって前記管端部にねじ込んで、しかる後に対向配置させた他方の管の一端部に管継手をねじ戻して接続する、請求項２に記載のハイドロゲル素材を使用した筒状管継手による管の接続方法。

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