JP2009197849A - 断熱被覆管 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯装置と温水利用機器との間で温水を輸送する断熱被覆管であって、耐傷性に優れ且つ施工性に優れ、しかも、低コストで製造できる断熱被覆管を提供する。
【解決手段】断熱被覆管は、給湯装置から温水利用機器へ温水を供給する往き配管および温水利用機器から給湯装置へ温水を回収する戻り配管としての可撓性を有する一対のチューブ（１）と、発泡樹脂シート（３）に保護フィルム（４）を積層して成り且つ当該保護フィルムを外側にして一対のチューブ（１）を被覆する被覆材（２）とから構成される。そして、保護フィルム（４）は、密度０．９４〜０．９６ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンから成り且つ厚さが１５０〜２５０μｍに設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱被覆管に関するものであり、詳しくは、給湯装置と暖房用マット等の温水利用機器との間で温水を輸送する配管であって、架橋発泡ポリオレフィン及び保護フィルムから成る被覆材により一対のチューブを被覆して構成された断熱被覆管に関するものである。

床暖房システムは、温水チューブが埋設された温水マット（放熱パネル）をフローリングの下地材として敷設し、給湯装置から温水マットに６０〜７０℃の温水を供給、循環させることにより、フローリングを加温し且つその輻射熱で部屋を暖房するシステムである。床暖房システムにおいては、温水マットへ温水を供給する際の熱損失を低減するため、給湯装置から温水マットへ温水を供給する往き配管および温水マットから給湯装置へ温水を回収する戻り配管としての一対の可撓性チューブを断熱材で被覆した断熱被覆管が使用される。

上記の断熱被覆管としては、例えば、ポリエチレンやポリブテンから成り且つ可撓性を有する一対のチューブ（プラスチック管）と、発泡樹脂シート（断熱材層）に保護フィルム（外皮フィルム）を積層して成り且つ一対のチューブを被覆する被覆材とから構成された管が提案されている。斯かる断熱被覆管においては、断熱層を形成する被覆材の発泡樹脂シートがポリエチレンやポリプロピレンの発泡体で構成され、そして、発泡樹脂シートを保護するため、最外層の保護フィルムとして、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂のフィルムが使用されている。
特開平１１−８２８７５号公報

ところで、上記の様な断熱被覆管は、施工の際、床下を引き回したり、建物基礎のコンクリートやモルタル部分に設けた穴に挿通することがあるが、構造物に沿わせて立ち上げたり、立ち下げた場合、建材の鋭利な角部、例えばコンクリートに開口された穴の出口部分において、被覆材が損傷し易いと言う傾向がある。具体的には、被覆材の保護フィルムが傷ついたり、裂けることがあり、場合によっては、内部の発泡樹脂シートまで損傷することがある。

これに対し、耐傷性を高めるために被覆材の保護フィルムを更に厚くすることも考えられるが、保護フィルムを厚くした場合には、被覆管全体の剛性が高くなるため、施工時における曲げ操作が難しくなる。すなわち、曲げ半径が大きくなり、配置し難くなる。しかも、成形方法も限られ且つ製造効率の低下を惹起する。

本発明は、上記の様な実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、給湯装置と温水利用機器との間で温水を輸送する断熱被覆管であって、耐傷性に優れ且つ施工性に優れ、しかも、低コストで製造できる断熱被覆管を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明では、高密度ポリエチレンに低密度ポリエチレンを混合した特定の密度のポリエチレンによって被覆材の保護フィルムを構成し且つその厚さを特定の厚さに設定することにより、耐傷性を高め且つ柔軟性を維持し、しかも、Ｔダイによる押出し成形を可能にし、製造コストを低減する様にした。

すなわち、本発明の要旨は、給湯装置と温水利用機器との間で温水を輸送する断熱被覆管であって、給湯装置から温水利用機器へ温水を供給する往き配管および温水利用機器から給湯装置へ温水を回収する戻り配管としての可撓性を有する一対のチューブと、発泡樹脂シートに保護フィルムを積層して成り且つ当該保護フィルムを外側にして前記一対のチューブを被覆する被覆材とから構成され、前記保護フィルムは、密度０．９４〜０．９６ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンから成り且つ厚さが１５０〜２５０μｍであることを特徴とする断熱被覆管に存する。

本発明に係る断熱被覆管は、一対のチューブを被覆する被覆材の最外層である保護フィルムが特定の密度のポリエチレンで構成され且つ特定の厚さに設定されているため、耐傷性に優れ且つ施工性に優れ、しかも、低コストで製造することが出来る。

本発明に係る断熱被覆管の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る断熱被覆管の構造を部分的に破断して示した斜視図であり、図２は、本発明に係る断熱被覆管の構造を長さ方向に直交する断面で示した断面図である。

本発明の断熱被覆管は、給湯装置と温水利用機器との間で温水を輸送するいわゆる連絡配管である。すなわち、本発明の断熱被覆管は、給湯装置で生成された温水を例えば暖房用の室内設備に供給し、当該室内設備で利用された温水を給湯装置に回収するために使用される。給湯装置としては、ガスの燃焼や電力によって温水を製造する湯沸し装置やボイラー装置などが挙げられる。一方、温水利用機器としては、温水によって居室内を暖房する室内空調機、床暖房用の温水マット、ファンコンベクター、パネルラジエーター等の温熱利用機器が挙げられる。

典型的な適用例としては、フローリングの下地として敷設された温水マットに給湯装置から温水を供給、循環させる居室の床暖房が挙げられる。周知の通り、床暖房用の温水マットは、表側に配管溝が設けられた薄板状の発泡樹脂成形体と、発泡樹脂成形体の配管溝に配置された通水管と、発泡樹脂成形体の表側表面に貼着された放熱シートとから主として構成され、通水管に例えば６０〜８０℃の温水を循環させることにより、フローリングと共に室内を加温する様になされている。

本発明の断熱被覆管は、図示する様に、給湯装置から温水利用機器へ温水を供給する往き配管および温水利用機器から給湯装置へ温水を回収する戻り配管としての可撓性を有する一対のチューブ（１）と、これら一対のチューブ（１）を被覆する被覆材（２）とから構成される。そして、被覆材（２）は、発泡樹脂シート（３）に保護フィルム（４）を積層して成り且つ当該保護フィルムを外側にしてチューブ（１）に被せられている。

チューブ（１）としては、容易に曲げ操作し得る程度に柔軟な耐熱性の合成樹脂製の管が使用される。チューブ（１）を構成する樹脂としては、オレフィン系などの熱可塑性樹脂、例えば、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＭＡ樹脂、ＰＰＯ，ＰＰＥ樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネイト（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、フッ素樹脂などが挙げられる。特に、汎用性やコストの面から、エチレン、プロピレン、１−ブテン等の炭素数２〜８程度のα−オレフィンの単独重合体、それらのα−オレフィンとエチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン等の炭素数２〜２０程度の他のα−オレフィンや、酢酸ビニル、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等との共重合体などのオレフィン系樹脂が使用できる。また、それらは、架橋ポリエチレンの様に架橋構造であってもよい。

具体的には、例えば、低・中・高密度ポリエチレン等（分岐状又は直鎖状）のエチレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレン−４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン−１−ヘキセン共重合体、エチレン−１−オクテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体等のエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体（ポリプロピレン）、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン−１−ブテン共重合体等のプロピレン系樹脂、および、１−ブテン単独重合体（ポリブテン）、１−ブテン−エチレン共重合体、１−ブテン−プロピレン共重合体などの１−ブテン系樹脂などが挙げられる。

特に、床暖房に適用する場合、チューブ（１）を構成する樹脂としては、９５℃程度の比較的高温の温水にも耐えることが出来且つ柔軟性を発揮し得る様に、エチレンの単独重合体または共重合体が好ましく、低密度のエチレン単独重合体または共重合体が一層好ましい。そして、床暖房に適用する場合、チューブ（１）は、耐久性、断熱性および取扱い性を考慮し、通常、内径を６〜１３ｍｍ程度、外径を７〜１６ｍｍ程度に設計される。なお、一対のチューブ（１）は、互いに異なる色（白色および黒色を含む）に着色されていることにより、往き配管と戻り配管とを簡単に識別でき、施工性を高めることが出来る。

上記の被覆材（２）は、後述する様に、発泡樹脂シート（３）に保護フィルム（４）をラミネートした帯状の基材シートを幅方向に湾曲させ且つ長さ方向の端部を融着して筒状に構成されている。発泡樹脂シート（３）は、プロピレン、エチレン等のα−オレフィン、シクロオレフィン等の環状オレフィンの単独重合体、ランダム共重合体、ブロックコポリマー等のポリオレフィン系樹脂から成る。耐熱性、加工性の点から、通常は架橋発泡ポリオレフィン、好ましくは架橋構造のポリエチレン又はポリプロピレンで構成され、特に、密度０．９４０ｇ／ｃｍ^３以上の高密度ポリエチレンが好ましい。上記の架橋発泡ポリエチレン及びポリプロピレンの発泡倍率は、断熱性、施工時の柔軟性、耐久性の観点から、通常は２５〜４０倍、好ましくは３０倍程度とされる。

発泡樹脂シート（３）の厚さは、所定の断熱性能を確保し、断熱被覆管全体の外径を所定の大きさに収め、かつ、製造コストを低減するため、通常は５〜１０ｍｍ、好ましくは６〜９ｍｍに設計される。なお、発泡樹脂シート（３）の幅は、一対のチューブ（１）の外側を被覆し得る幅とされ、例えばチューブ（１）の外径が１０ｍｍの場合、１００ｍｍ程度に設計される。

本発明においては、施工時における被覆材（２）の損傷を防止し且つ十分な可撓性を維持するため、保護フィルム（４）は、密度０．９４〜０．９６ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンによって構成される。しかも、保護フィルム（４）の厚さは、通常は１５０〜２５０μｍ、好ましくは１６０μｍに設定される。これにより、保護フィルム（４）の耐傷性を高め且つ被覆材（２）全体の柔軟性を維持することが出来る。

保護フィルム（４）をポリエチレンで構成する理由は次の通りである。すなわち、ポリエチレンを使用した場合には、より薄い保護フィルム（４）を形成することが出来るため、被覆材（２）全体の柔軟性を損なうことなく、かつ、発泡樹脂シート（３）への融着性に優れているため、被覆材（２）を製造する際のラミネート加工が容易である。しかも、発泡樹脂シート（３）と一体化するため、施工時に曲げ操作によるシワの発生が少なく、綺麗な仕上りが得られる。

また、保護フィルム（４）を構成するポリエチレンの密度を上記の範囲に設定する理由は次の通りである。すなわち、密度が０．９４／ｃｍ^３未満の場合には、柔軟性に富む反面、引き回しによる擦り傷などの損傷が多くなる。一方、密度が０．９６ｇ／ｃｍ^３よりも大きい場合には、硬度が高くなるため、引き回しによる傷着きは少なくなる反面、建材の鋭利な部位に引掛った場合に小さな穴や裂目を起点にして瞬時に大きく裂ける、いわゆる鉤裂きが発生する。更には、被覆材（２）の製造において柔軟な発泡樹脂シート（３）に融着し難くなり、また、管全体の最小曲げ半径が大きくなって施工性が悪くなる。なお、上記の様な保護フィルム（４）を構成するポリエチレンは、後述する様に、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを混合して得られる。

また、被覆材（２）の外周面、すなわり、保護フィルム（４）の表面には、エンボス加工が施される。周知の通り、エンボス加工は、フィルム製造時に金型で加圧することにより、フィルム表面に例えば四角錐状の小突起が縦横に連続する凹凸パターンを形成する加工法であり、エンボス加工を施した場合には、施工の際に建材に対する接触面積を低減できるため、引き回しによる被覆材（２）の損傷を防止することが出来る。

また、断熱被覆管においては、施工時における２本のチューブ（１）のずれを防止するため、結束用フィルムによってこれらチューブ（１）が被覆されていてもよい。結束用フィルムとしては、耐熱性の樹脂フィルム、金属箔、金属蒸着フィルム、ＰＥＴ／アルミニウム・ラミネートフィルム等のフィルム、例えばＰＥＴフィルムが使用される。更に、結束用フィルムの内部には、一対のチューブ（１）と共に、給湯装置と温水利用機器の間で制御信号を送信する信号線が挿通されていてもよい。

上記の断熱被覆管の製造においては、先ず、被覆材（２）の基材シートとして、発泡樹脂シート（発泡樹脂シート（３）の原材料）にポリエチレンフィルム（保護フィルム（４）の原材料）を積層したシートを準備する。斯かる基材シートは、前述の発泡倍率および厚さで製造した発泡樹脂シートの原反（発泡樹脂シート（３）の原材料）に対し、予めＴダイによって押出し成形されたポリエチレンフィルムの原反（保護フィルム（４）の原材料）をラミネートして製造される。そして、上記の基材シートの表面に前述のエンボス加工を必要に応じて施した後、これを前述の一定の幅で帯状に裁断することにより、帯状の被覆材（２）を製造する。

保護フィルム（４）の原材料であるポリエチレンは、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを混合して得ることが出来る。具体的には、密度０．９４１〜０．９６５ｇ／ｃｍ^３の高密度ポリエチレンと、密度０．９２０〜０．９３０ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレンとを６：４〜９：１の比率、好ましくは８：２の比率で混合する。上記の各ポリエチレンの例としては、日本ポリエチレン社の商品名「ＨＹ３４０」なる高密度ポリエチレン（密度０．９５３ｇ／ｃｍ^３）、同社の商品名「ＵＪ８４６」なる低密度ポリエチレン（密度０．９２９ｇ／ｃｍ^３）が挙げられる。そして、例えば、これらのポリエチレンを１．４：２．３の比率で混合して成形することにより、密度０．９４８ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンフィルムを製造することが出来る。

次いで、予め弾き揃えられた２本のチューブ（１）、あるいは、弾き揃えられ且つ結束用フィルム被覆された２本のチューブ（１）に帯状の被覆材（２）を被せる。チューブ（１）を被覆する工程においては、保護フィルム（４）が外側となる様にチューブ（１）に帯状の被覆材（２）を添わせ且つ当該被覆材で２本のチューブ（１）を包み込む様にしてこれらを送り出しながら、帯状の被覆材（２）の長さ方向に沿った端部同士（発泡樹脂シート（３）の端部同士および保護フィルム（４）の端部同士）を連続的に融着する。これにより、一対のチューブ（１）が被覆材（２）で被覆された断熱被覆管を製造することが出来る。図中の符号（５）は、被覆材（２）の融着ラインを示す。

上記の様に、本発明の断熱被覆管は、一対のチューブ（１）を被覆する被覆材（２）の最外層である保護フィルム（４）が特定の密度のポリエチレンで構成され且つ特定の厚さに設定されているため、施工時に引掛りによる裂け等を生じることがなく、耐傷性に優れており、かつ、柔軟で施工性に優れている。しかも、Ｔダイによって保護フィルム（４）を押出し成形できるため、低コストで製造することが出来る。

図に例示した構造の断熱被覆管を製造してその性能を確認した。断熱被覆管の製造においては、一対のチューブ（１）として、外径１３ｍｍの架橋ポリエチレン管を使用し、これを厚さ９ｍｍの被覆材（２）で被覆した。被覆材（２）の発泡樹脂シート（３）は、３０倍発泡の架橋発泡ポリエチレン（密度０．９４０ｇ／ｃｍ^３）から成るシートであった。発泡樹脂シート（３）にラミネートした保護フィルム（４）は、密度０．９５ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンフィルム（高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを混合して成形したフィルム）であった。

上記の構成において、保護フィルム（４）の厚さを１６０μｍ、２００μｍ、３００μｍに設計し、３種の断熱被覆管を製造した。そして、各管の保護フィルム（４）の縦および横方向の強度を確認したところ、以下の表に示す結果が得られた。斯かる結果から、保護フィルム（４）の厚さが大きくなり過ぎると、フィルム成形時における延伸が掛り難く、破断強度が低下すると考えられる。

また、低密度ポリエチレン（密度０．９２０ｇ／ｃｍ^３）から成る保護フィルムを使用した点を除き、上記と同様の構成の断熱被覆管を比較例として製造した。そして、本発明の断熱被覆管（保護フィルム（４）の厚さ：１６０μｍ）と比較例の断熱被覆管（保護フィルムの厚さ：１６０μｍ）の鉤裂き強度を測定した。

鉤裂き強度の測定においては、先端がＬ字状に屈曲した針（直径１．５８ｍｍ，長さ３ｍｍ）を断熱被覆管の一端から３０ｍｍの位置の保護フィルム（４）の表面に突き刺し、前記の針の基端を断熱被覆管の一端側に引張り、保護フィルム（４）が裂けたときの力を測定した。その結果、本発明の断熱被覆管における鉤裂き強度が４７Ｎであったのに対し、比較例の断熱被覆管における鉤裂き強度は１５Ｎであった。

本発明に係る断熱被覆管の構造を部分的に破断して示した斜視図である。 本発明に係る断熱被覆管の構造を長さ方向に直交する断面で示した断面図である。

符号の説明

１：チューブ
２：被覆材
３：発泡樹脂シート
４：保護フィルム
５：融着ライン

Claims (3)

1. 給湯装置と温水利用機器との間で温水を輸送する断熱被覆管であって、給湯装置から温水利用機器へ温水を供給する往き配管および温水利用機器から給湯装置へ温水を回収する戻り配管としての可撓性を有する一対のチューブと、発泡樹脂シートに保護フィルムを積層して成り且つ当該保護フィルムを外側にして前記一対のチューブを被覆する被覆材とから構成され、前記保護フィルムは、密度０．９４〜０．９６ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンから成り且つ厚さが１５０〜２５０μｍであることを特徴とする断熱被覆管。
2. 発泡樹脂シートは、発泡倍率２５〜４０倍の架橋発泡ポリオレフィンから成り且つ厚さが５〜１０ｍｍである請求項１に記載の断熱被覆管。
3. 被覆材の外表面にエンボス加工が施されている請求項１又は２に記載の断熱被覆管。

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