JP2016070414A

JP2016070414A - 成形体および真空下水道システム

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Publication number: JP2016070414A
Application number: JP2014201551A
Authority: JP
Inventors: 忠臣栗栖; Tadaomi Kurisu; 誠一人見; Seiichi Hitomi
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】管の内面に異物が固着することが低減された成形体の提供を課題とする。
【解決手段】［１］管状に成形された本体２と、本体２の内面２ａに本体２と一体的に成形された、ポリテトラフルオロエチレンを含む内層４と、を備え、内層４の動摩擦係数が、JIS K7125に準拠した測定方法において、0.04〜0.05である成形体１。[２]前記内層の表面粗さが、JIS B0633に準拠した測定方法において、0.08〜0.09である前記成形体。[３]前記本体を構成する樹脂の総質量に対して、ポリエチレンの含有量が７０質量％以上である前記成形体。[４]前記本体と前記内層の間に、前記本体と前記内層を接着する中間層を備え、前記中間層が無水マレイン酸変性ポリエチレンを含む前記成形体。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体が流通する管状の成形体とそれを用いた真空下水道システムに関する。

下水道の配管として耐水性、耐圧性、耐久性、成形性に優れたポリエチレン管が使用されている（例えば特許文献１）。真空下水の圧力に耐え得る強度を有し、溶融押出し成形によって所望の長さ及び直径を有する管を低コストで製造できる利点がある。一方、長期間の使用によって管の内面にゴミやスケールが固着し、流水量が減少したり、流速が不安定になったり、排水時に空気が逆流することによる異音が発生したりする問題が発生する。

特開２００６−２６６３３２号公報

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、管の内面に異物が固着することが低減された成形体の提供を課題とする。

[１]管状に成形された本体と、前記本体の内面に前記本体と一体的に成形された、ポリテトラフルオロエチレンを含む内層と、を備え、前記内層の動摩擦係数が、JIS K7125に準拠した測定方法において、0.04〜0.05であることを特徴とする成形体。
[２]前記内層の表面粗さが、JIS B0633に準拠した測定方法において、0.08〜0.09であることを特徴とする上記[１]に記載の成形体。
[３]前記本体を構成する樹脂の総質量に対して、ポリエチレンの含有量が７０質量％以上であることを特徴とする上記[１]又は[２]に記載の成形体。
[４]前記本体と前記内層の間に、前記本体と前記内層を接着する中間層を備え、前記中間層が無水マレイン酸変性ポリエチレンを含むことを特徴とする上記[１]〜[３]の何れか一項に記載の成形体。
[５]真空ポンプと圧送ポンプとを具備する真空ステーションと、真空弁ユニットと、下り傾斜部分と上り勾配になったリフト部とを具備し、前記真空ステーションと前記真空弁ユニットとを接続する真空下水管と、から構成される真空下水道システムにおいて、前記リフト部が[１]〜[４]の何れか一項に記載の成形体であることを特徴とする真空下水道システム。

本発明の成形体によれば、成形体の内層を構成するポリテトラフルオロエチレンが、下水等の半固形物を含んだ流体に含まれるスケール等の付着、生菌の付着及び増殖を防止することができる。この結果、長期間の使用後においても流体の良好な流通が維持され、詰まりや異音（ゴボゴボ音）の発生を防止することができる。

本発明の第一実施形態の成形体を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線で切断した第一実施形態の断面図である。第一実施形態の成形体を製造することが可能な押出成形装置の概略図である。

以下、本発明の第一実施形態である成形体と、その成形体の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

図１は、本発明の第一実施形態である管状の成形体１を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線で、成形体１の長手方向（矢印Ｐ）に直交する方向で輪切りにした断面図である。これらの図に示すように、成形体１は、管状の本体２と、内層４と、中間層３と、を備えている。

本体２は、押出成形により、中空部５を有して一方向に延在するように管状に成形された配水管である。また、本体２は、中空部５を流れる流体（図示略）に耐性を有する材質から構成されている。本実施形態のように流体が水であれば、本体２の材質としては、押出成形が容易且つ安価である点でポリエチレンが好適である。また、流体が下水である場合には、公知の真空送水法が適用可能な高密度ポリエチレンが好適である。

公知の真空送水法を適用した真空式下水道システムは、真空下水管と、真空下水管の内部を真空にする真空ポンプと汚水を下水処理場へ送り出す圧送ポンプとを具備する真空ステーションと、家庭などにて発生した汚水を集める汚水枡と真空下水管の真空度に応じて開閉する真空弁とを有し、真空下水管に汚水を送り込む真空弁ユニットとから構成されている。
この真空下水道システムにおいて、真空下水管は０．２％以上の緩やかに下り勾配で下水を自然流下させる下り傾斜部分と、この下り傾斜部分の下流側に連続して、高低差が３０ｃｍ程度の上り勾配になったリフト部とが順次繰り返されるように浅く埋設されている。また、真空下水管の前方に河川等の障害物がある場合にはその下方や上方を通過するために障害物の前後にリフト部を設けて真空下水管が配管されている。
本発明の第一実施形態である管状の成形体１は上記の真空下水管に適用することができるが、真空下水システムのリフト部においてスケール等が付着すると真空ステーションの真空度が十分であっても下水がリフト部を乗り越えられなくなるため、特にリフト部において適用することが望ましい。

本体２の厚み（管の断面を構成する円弧の厚み）は特に限定されないが、例えば5.0ｍｍ〜30.0ｍｍ程度が好適である。

内層４は、管状に成形された本体２の内面２ａ（内壁）の全体又は少なくとも一部を被覆する層であり、ポリテトラフルオロエチレンを含む。内層４の総質量に対するポリテトラフルオロエチレンの含有量は、７０〜１００質量％が好ましく、８０〜１００質量％がより好ましく、９０〜１００質量％が更に好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの含有量が多いと、ゴミ等の付着を防ぐ防汚性を高めることができる。内層４には、ポリテトラフルオロエチレンと相溶可能な親和性のある公知の樹脂材料が混合されていてもよい。

内層４の厚みは特に限定されないが、例えば1.0ｍｍ〜3.0ｍｍ程度が好適である。

内層４の動摩擦係数は、０．１以下であることが好ましく、０．０８以下であることがより好ましく、０．０６以下であることが更に好ましい。内層４の表面がポリテトラフルオロエチレンである場合、内層４の動摩擦係数は０．０４程度である。例えば、０．０４〜０．０５が好ましい。このように低い動摩擦係数であると、成形体１の中空部５内において内層４の表面を流体がよりスムーズに流通するため、内層４へのゴミ等の付着が一層抑制される。ここで、内層４の動摩擦係数は、ＪＩＳＫ7125規格に準拠して測定する。

内層４の表面粗さは、0.12μｍ以下であることが好ましく、0.10μｍ以下であることがより好ましく、0.09μｍ以下であることが更に好ましい。内層４の表面がポリテトラフルオロエチレンである場合、通常、内層４の表面粗さは0.08μｍ程度である。例えば、０．０８〜０．０９μｍが好ましい。このように小さい表面粗さであると、成形体１の中空部５内を流体がよりスムーズに流通するため、内層４へのゴミ等の付着が一層抑制される。ここで、内層４の表面粗さは、ＪＩＳＢ0633規格に準拠して測定する。

一方、公知の樹脂表面の動摩擦係数及び表面粗さは、下記表に示す通りである。ポリテトラフルオロエチレンは動摩擦係数及び表面粗さが小さいため、成形体１の内面２ａを被覆する材料として好適である。

上記の表中、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレンの略称であり、ＰＦＡはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体の略称であり、ＦＥＰはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体の略称である。また、「―」は未測定であることを表す。

内層４を構成する樹脂材料として、ＰＦＡ、ＦＥＰが含まれていてもよい。ただし、上記表に記載の通り、動摩擦係数及び表面粗さに関してＰＴＦＥの方がＦＥＰよりも優れるため、本実施形態における内層４の主な構成材料としてＰＴＦＥが使用される。また、ＰＴＦＥとＰＦＡを比較すると、成形性、接着性及び製造コストの観点から、ＰＴＦＥの方が好ましいため、本実施形態における内層４の主な構成材料としてＰＴＦＥが使用される。

本体２を構成する樹脂材料は特に限定されず、成形性及び製造コストの観点から、熱可塑性樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂として、例えば上記表に記載の、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。これらの中でも、高密度ポリエチレンが、耐久性、耐圧性、成形性、接着性及び製造コストの観点から、好ましい。

本実施形態の本体２を構成する樹脂材料の総質量に対して、高密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンから選ばれる１種以上のポリエチレンの含有量は、７０〜１００質量％が好ましく、８０〜１００質量％がより好ましく、９０〜１００質量％が更に好ましい。

中間層３は、任意の構成であり、本体２と内層４の接着性を向上する観点から備えられていることが好ましい。中間層３を構成する樹脂材料は、本体２と内層４とを接着することができる材料であれば特に限定されず、公知の熱可塑性樹脂が好適である。一例として、本体２がポリエチレン系樹脂であり、内層４がフッ素系樹脂である場合、接着性を向上させる観点から、中間層３は無水マレイン酸変性ポリエチレンであることが好ましい。

中間層３の厚みは特に限定されないが、例えば0.2ｍｍ〜0.4ｍｍ程度が好適である。

次いで、本実施形態の成形体１の製造方法について説明する。
まず、成形体１を製造する押出成形装置５０の概略について説明する。図３は、成形体１の製造方法において使用可能な押出成形装置５０の概略図である。図に示すように、押出成形装置５０は、主として、主押出機５１，副押出機５２、金型５１Ｃ及び冷却機５３，５４，５５を備えている。

主押出機５１は、成形体１の本体２を成形するためのポリエチレン等の樹脂材料（以下、本体材料という）を加熱溶融し、且つ、金型５１Ｃに供給するためのものであり、ホッパー５１Ａと、溶融部５１Ｂとを備えている。
副押出機５２は、成形体１の内層４を成形するための樹脂の材料（以下、内層樹脂材料という）を加熱溶融し、金型５１Ｃに供給するものである。内層４は、中間層３を介して、押出成形後の本体２の内面２ａ（管の内壁）に一体的に成形される。
金型５１Ｃは、主押出機５１及び副押出機５２から供給された溶融樹脂を概略円筒形状に賦形するものである。
冷却器５３は、金型５１Ｃにより概略円筒形状に賦形された成形体１をサイジング（最終成形）する不図示のフォーミング金型を開口端部に備えた冷却手段である。冷却手段としては水槽その他公知の手段が適用されている。
冷却器５４，５５は、最終成形された成形体１を段階的に冷却するものであり、水槽等の他の公知の手段が適用されている。

押出成形装置５０を用いて成形体１を製造するには、先ず、ホッパー５１Ａに本体２を成形するためのポリエチレン等の樹脂材料（以下、本体樹脂材料という）を供給する。そうすると、ホッパー５１Ａは、本体樹脂材料を溶融部５１Ｂの一端側に供給する。
溶融部５１Ｂは、本体樹脂材料をその融点以上の温度で加熱し且つ不図示のスクリューで混練して溶融し、溶融部５１Ｂの他端側に押し出す。主押出機５１から押し出された溶融した本体樹脂材料は、金型５１Ｃに供給される。

副押出機５２は、成形体１の内層４を成形するための樹脂材料（以下、内層樹脂材料という）を加熱溶融し、金型５１Ｃで筒状に賦形された本体２の内面２ａ（管の内壁）の全体に供給する。
本体２と内層４との間に介装する中間層３の材料は、不図示の押出機を用いて、副押出機５２から内層樹脂材料が金型５１Ｃに供給される前に本体２の内面２ａの全体に配しておく。なお、本体２に内層４が確実に接着する限り中間層３の成膜は省略することができる。
金型５１Ｃに供給された本体樹脂材料は、断面略円形に賦形され、更にその内周面の全体に中間層の樹脂材料及び内層樹脂材料が成膜された状態で、成形体１となって半溶融状態で金型５１Ｃから押し出される。

次に、金型５１Ｃから押し出された成形体１を一旦外気に触れさせて粗熱を取った後、冷却機５３の基端側開口部に設けた不図示のフォーミング金型によりサイジング（最終成形）した上で、冷却する。
その後、サイジングされた成形体１を、水槽等により形成された冷却機５４，５５により更に段階的に冷却した後、所定の長さに切断され、図１に示す成形体１が完成する。

上記のように成形体１を製造する際に、本体２の材料としてポリエチレンを用い、中間層３の材料として無水マレイン酸変性ポリエチレンを用い、内層４の材料としてポリテトラフルオロエチレンを用いる場合は、主押出機５１，副押出機５２における加熱溶融温度を例えば１９０〜２００℃とすることができる。また、主押出機５１の金型５１Ｃから冷却機５３までの距離を例えば３０〜５０ｃｍ、冷却機５４，５５における本体材料及び内張り材料の冷却温度を例えば２０〜３０℃とすることができる。

以上説明したように、本実施形態の成形体１によれば、成形体１は管状に押出成形された本体２と、本体２の内面２ａ（内壁）をコーティングする様に、本体２と一体的に成形された内層４と、を備えているため、下水等の汚水に含まれるスケールの付着、生菌の付着及び増殖を防止することができる。この結果、長期間の使用後においても流体の良好な流通が維持され、詰まりや異音（ゴボゴボ音）の発生を防止し、管の保守点検又は管の交換等の回数を減らすことができる。また、中間層３を介して、本体２の内面２ａにポリテトラフルオロエチレン製の内層４を形成しているため、本体２と内層４を容易に且つ強力に接着することができる。さらに、内層４及び中間層３は押出成形直後の本体２の内面２ａに押出成形により一体的に成形されるため、成形体１の成形完了後に内層４及び中間層３を後処理で付設する必要がなく、成形体１の製造にかかる工数、時間及び費用の増大を抑え、成形体１の生産性を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１…成形体、２…本体、２ａ…本体の内面、３…中間層、４…内層、５…中空部

Claims

管状に成形された本体と、前記本体の内面に前記本体と一体的に成形された、ポリテトラフルオロエチレンを含む内層と、を備え、前記内層の動摩擦係数が、JIS K7125に準拠した測定方法において、0.04〜0.05であることを特徴とする成形体。
前記内層の表面粗さが、JIS B0633に準拠した測定方法において、0.08〜0.09であることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
前記本体を構成する樹脂の総質量に対して、ポリエチレンの含有量が７０質量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形体。
前記本体と前記内層の間に、前記本体と前記内層を接着する中間層を備え、前記中間層が無水マレイン酸変性ポリエチレンを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の成形体。
真空ポンプと圧送ポンプとを具備する真空ステーションと、真空弁ユニットと、下り傾斜部分と上り勾配になったリフト部とを具備し、前記真空ステーションと前記真空弁ユニットとを接続する真空下水管と、から構成される真空下水道システムにおいて、
前記リフト部が請求項１〜４の何れか一項に記載の成形体であることを特徴とする真空下水道システム。