JP3315762B2

JP3315762B2 - 樹脂管挿入治具と樹脂管の挿入方法

Info

Publication number: JP3315762B2
Application number: JP16096693A
Authority: JP
Inventors: 寛之西村; 益司西野; 正美須山; 洋司森; 朋由中尾; 雅也岩崎
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH0777290A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、既設管等の挿入対象体
内に樹脂管を挿入して新設する場合等に採用される樹脂
管挿入治具と、この挿入治具を使用して樹脂管を挿入対
象体に挿入して、樹脂管を新設する樹脂管の挿入方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば挿入対象体としての既設管
内に新設の樹脂管を付設する場合は、所定の形状を記憶
させた樹脂管を、挿入操作時に形状回復温度以下の軟化
温度で軟化させ、移動方向に並設されたローラ等で縮径
形成して、既設管内に樹脂管を引き込み操作した後、形
状回復温度以上に加熱して、形状復元させるようにして
いた（特開昭６４−５６５３１）。そして、このような
工法で採用されている樹脂材料としては、架橋度５〜３
０％のポリエチレン系樹脂組成物を一例として挙げるこ
とができ、形状記憶させるとともに縮径する縮径操作時
の温度は、主に、材料の軟化点以上で形状回復温度未満
の温度範囲であった。即ち、温度上昇に伴って引っ張り
応力が急激に減少する疑似融点未満の温度が選択されて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来、挿入操
作前の成型作業においては、前述のように複数のローラ
を樹脂管の走行方向に沿って配設しておこなっていたた
め、装置が大掛かりであるとともに、各ローラ間で樹脂
管の形状が所定の縮径形状より拡径回復してしまうこと
があった。例えば、既設のガス管内に樹脂管を挿入し
て、樹脂管単独でガス導管としての用に供することがで
きるようにするためには、樹脂管として比較的肉厚のも
のの挿入をおこなう必要が生じるが、このような場合
は、縮径時の温度設定とも合いまって、各ローラ間での
形状回復が大きく、これが問題となった。また、このよ
うな工法を採用する場合は、前述の形状記憶縮径操作時
と挿入操作をおこなうための縮径状態形状安定時とで異
なった温度（前者が比較的高温で、後者が低温）に樹脂
管を設定する必要があるが、これらの温度設定を複数の
ローラを備えたボックス空間内でおこなおう必要がある
ため、温度設定が正確に且つ細かにおこなえず、消費電
力等も高くならざる得ないという問題があった。さら
に、このような工法を採る場合に、縮径時の温度とし
て、軟化点以上で形状回復温度未満の温度範囲を採用し
ているために、次のような問題が発生した。１折り畳
み縮径時、樹脂管に弾性力、復元力があるため、例えば
ローラ等で成型する際、引き込み成型時に引っ張り抵抗
が大きくなり、樹脂管に管軸方向の伸びが発生したまま
で形状記憶され、復元時に樹脂管の収縮が発生する。従
って、既設管等の接続部や分岐取り出し部などに縮径に
よる応力が発生し、ストレスクラッキングの原因とな
る。２従来の樹脂管では、チューブ、フィルムなど外
径に比べ肉厚の薄いライニング材（肉厚１ｍｍ以下）を
折り畳み縮径しており、上記のような問題は発生しにく
いが、ＰＥ管（ＪＩＳ６７７４）のような肉厚があり、
樹脂管単独で導管を構成するもの（肉厚３ｍｍ以上、基
本外径の９〜１５％）では、成型時に上記の問題を顕著
に起こす。

【０００４】従って、本発明の目的は、樹脂管を挿入対
象体に挿入容易な形状に形状記憶状態で縮径操作する場
合に、縮径及び縮径後の保形を確実に、所望の温度設定
でおこなうことができるとともに、装置構成も簡単な樹
脂管挿入治具を得、既設管への挿入操作が容易且つ安定
しており、形状回復した後においてもストレスクラッキ
ング等の問題が発生しない樹脂管の挿入方法を得ること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の樹脂管の挿入治具の特徴構成は、樹脂管を挿
入対象体に挿入するための樹脂管挿入治具であって、夫
々独立に温度設定可能な縮径成型管部と冷却管部とを記
載順に連結して備え、縮径成型管部が、樹脂管を縮径前
の第一形状で挿入可能な入口部と樹脂管を挿入対象体へ
挿入可能に折り畳んだ第二形状で取り出す出口部とを備
え、入口部と出口部との間の断面形状が、樹脂管を第一
形状から第二形状に成型されるように連続的に案内する
形状に構成され、冷却管部に、樹脂管が形状回復する形
状回復温度未満の温度で、かつ、樹脂管が軟化する温度
である軟化温度以上の温度に維持する加熱ヒータを装備
するとともに、冷却管部の断面形状が出口部とほぼ同等
の形状に構成されていることにある。さらに、樹脂管の
挿入方法の特徴手段は、予め前記樹脂管の本体部を架橋
度６５％以上のポリエチレンで形成し、温度上昇に伴っ
て引っ張り応力が急激に減少するポリエチレン材料の疑
似融点以上で疑似融点近傍の第一温度に加熱しながら連
続的に折り畳み縮径させた後、第一温度よりも低く、ポ
リエチレン材料が形状回復する形状回復温度未満の温度
で、且つポリエチレン材料の軟化温度以上の第二温度に
加温して、樹脂管を配管内に挿入し、挿入操作の後、樹
脂管を形状回復温度以上まで加熱して縮径前の形状に回
復することにあり、これらから得られる作用効果は以下
の通りである。

【０００６】

【作用】本願の樹脂管挿入治具は、縮径成型管部と冷却
管部とが記載順に連結して備えられ、この治具内で樹脂
管は連続的に縮径されて、さらに縮径された状態で形状
安定させられる。ここで使用にあたっては、縮径成型管
部と冷却管部とは、夫々、前者が縮径・形状記憶操作に
適した温度に、後者が加熱ヒータによって形状安定、挿
入対象体への挿入操作容易に適した温度、即ち、樹脂管
が形状回復する形状回復温度未満の温度で、かつ、樹脂
管が軟化する温度である軟化温度以上の温度に設定され
る。そして、夫々、操作に適した温度に設定された各部
の内周壁により、樹脂管は連続的に形状成型されて挿入
対象体へ送られることとなる。従って、この治具を使用
する場合は、例え形状回復能が比較的高い厚肉の樹脂管
を対象とする場合においても、確実な成型がおこなえ
る。さらに、本願の樹脂管の挿入方法を採用する場合
は、架橋度が６５％以上のポリエチレンを、樹脂管の主
な構成材料として使用するため、大きな形状回復能を得
られ、独立して例えばガス導管として使用できる比較的
肉厚の大きいものにも対応できる。さらに、樹脂管を連
続的に折り畳み縮径させる形状記憶縮径段階において、
疑似融点以上の温度で成型するため、縮径成型を軽微な
引き込み力で進めることができ、残留応力が残り難く、
局所歪み、永久歪みが小さくなり、結果的に、形状回復
後のストレスクラッキング等の問題が起こりにくいもの
となる。一方、形状記憶・縮径段階の第一温度を、上記
の温度域に設定するため、形状回復温度が高くなり、こ
の要因から既設管への挿入時の温度（第二温度）が、第
一温度よりも低いが、ポリエチレン材料が形状回復する
形状回復温度未満の温度で、且つポリエチレン材料の軟
化温度以上の温度に加温されるので、軟化度の高い、従
来より高温のものとすることができる。

【０００７】

【発明の効果】結果、本願の樹脂管挿入治具と樹脂管の
挿入方法を採用することにより、比較的厚肉で、既設管
と同等以上の信頼性の高い樹脂管を掘削せず低コストで
新設できるようになった。また、従来の挿入工法に比べ
装置の小型化、作業スペースの縮小、作業時間の短縮、
信頼性の高い導管材料を提供できるようになった。さら
に、以下のような利点がある。１形状回復温度が高い
ために、引き込み温度が高くでき、軟化度が高く、曲管
部の多い既設管内への引き込み抵抗が小さくできるよう
になり、牽引機能力を小さくでき、樹脂管挿入治具、牽
引装置等も小型で安価な設備になった。また、引き込み
抵抗大による引き込み不良などが防止できた。２形状
回復温度と軟化温度の差が大きくとれることで、短距離
インサートの場合、既設管の加熱が不要になった。

【０００８】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１には本願の樹脂管挿入治具６が示されており、図２に
はこの挿入治具６によって成型される樹脂管１の各断面
位置イ、ロ、ハ、ニでの形状が示されている。この挿入
治具６は、夫々独立に温度設定自在な縮径成型管部６ａ
と冷却管部６ｂとを記載順に連結して備え、縮径成型管
部６ａが、樹脂管１を縮径前の第一形状で挿入可能な入
口部６ｃと、樹脂管１が挿入対象体である既設管４へ挿
入操作される場合に採るべき形状である第二形状に成型
される出口部６ｄとを有し、断面形状が入口部６ｃから
出口部６ｄまで連続的に変化されて形成され、冷却管部
６ｂの断面形状が前記出口部６ｄの形状に形成されてい
る。ここで、図２（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示すよう
に、第一形状は概円形であり、縮径成型管部６ａによる
樹脂管１の成型過程は、概円筒形の樹脂管を偏平に成型
した後、成型された偏平成型体を樹脂管１の軸方向に沿
った軸Ｄ周りに巻き取り折り畳み操作するものとなって
いる。図示するように縮径成型管部６ａと冷却管部６ｂ
に対応して、加熱ヒータ７ａ、７ｂが夫々備えられ、所
定部に治具内での樹脂管の移動をスムーズにするための
複数のローラ８が備えられている。現場においては、縮
径成型管部６ａをこれに備えられた加熱ヒータ７ａによ
り、第一温度である１４０℃程度に維持して、図２上図
（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に断面形状で示されるような
形状過程を追いながら、樹脂管１が連続折り畳み縮径さ
れる。そして、挿入治具６の先端側に設けられている前
述の冷却管部６ｂ（出口温度１００〜１１０℃）によ
り、縮径状態のまま形状保持されて挿入対象体としての
既設管４内に導かれる。

【０００９】以下、上記の樹脂管挿入治具の使用状態を
説明する。樹脂管１としては、形状回復後、既設管４と
同等以上の仕様を有する架橋度６５％以上のポリエチレ
ン管（ＪＩＳＫ６７７４相当品）が使用される。この樹
脂管１は、図２に示すように、前述の架橋度６５％以上
のポリエチレンよりなる本体部２に、本体部２の外側に
非架橋のポリエチレンよりなる被覆層３を一体形成して
構成されている。被覆層３は、他の樹脂管（図外）との
連結の用に供されるものであり、新設した樹脂管同士
は、非架橋材で構成されるエレクトロフュージョン継手
（図外）によって融着接合される。

【００１０】管の挿入手順の概略を説明すると、この挿
入方法は、形状記憶操作及び縮径操作がおこなわれる形
状記憶過程と、樹脂管１を既設管内の挿入する挿入過程
と、樹脂管１を既設管内で形状回復させる形状回復過程
との３過程から構成される。これらの過程の状況が図３
に示されている。図３（イ）は、樹脂管１を形状記憶さ
せながら縮径するとともに、既設管４に樹脂管１を挿入
操作している状況が、さらに図３（ロ）には、挿入完了
後に、樹脂管１内に加熱加圧水蒸気５を供給して、樹脂
管１の形状回復操作（復径操作）をしている状況が示さ
れている。図３（イ）に示す挿入操作にあたっては、本
願の樹脂管挿入治具６が使用され、樹脂管１がこの挿入
治具６により図２（ニ）に示す所定の折り畳み状態とさ
れ、既設管４内に挿入される。

【００１１】以下さらに詳細に説明する。１工場製造段階樹脂管１は、既設管４との関係で所定断面積（実施例の
場合は円形で、既設管４に内嵌できる径のもので、肉厚
が３ｍｍ以上で、基本外径の９〜１５％程度のもの）を
備えた形状に成型される。この作業の後、樹脂管は図２
（ロ）に示すような偏平な形状に成型され、ロール状に
巻き取られて図３（イ）に示されるような移送容易な成
型形状とされて、現場に輸送される。実施の樹脂管諸要件樹脂管（５ｍロール管）架橋度６５％のポリエチレン管（ＪＩＳ６７７４相当品、呼び径５０、外径６０ｍｍ）現場の作業時、１００℃の恒温槽で保温

【００１２】２現場での挿入操作作業状況が図３（イ）に示されている。この作業時、樹
脂管挿入治具６において、縮径成型管部６ａを、温度上
昇に伴って引っ張り応力が急激に減少するポリエチレン
材料の疑似融点（図４に温度領域Ａで示す）以上で疑似
融点近傍の第一温度（実施例１４０℃）に維持するとと
もに、冷却管部６ｂの温度を昇温に伴ってポリエチレン
材料が形状回復する形状回復温度未満の温度で、ポリエ
チレン材料が軟化する温度である軟化温度以上の第二温
度（実施例１００〜１１０℃）に維持して、樹脂管１を
樹脂管挿入治具６を介して既設管４内に挿入操作する。
即ち、この状態を樹脂管側から説明すると、樹脂管１は
第一温度で成型・縮径された後、第二温度まで冷却さ
れ、縮径状態で形状安定させられて、樹脂管挿入治具６
から送り出される。そして、軟化、縮径・折り畳み状態
の樹脂管１が牽引機（図外）で引き込まれ前記既設管４
に挿入される。この挿入操作にあたっては、樹脂管１の
温度は、前述の第二温度程度に保持される。即ち、引き
込み時点においては、既設管４内がスチームなどの手段
により縮径形状記憶状態の樹脂管１が軟化状態で最終点
まで引き込める最低温度以上に維持される。図４には、
架橋度（図上数値で示す）をパラメータとしたポリエチ
レン管の温度に対する引っ張り応力の変化の状況が示さ
れており、図に示すように、架橋度が比較的高いポリエ
チレンは、第一温度までの昇温に対しても完全な塑性流
動状態を起こすことはなく比較的高い保型状態が保たれ
る。実施例挿入操作諸要件樹脂管挿入治具６縮径成型管部６ａ加熱ヒータ７ａにより１４０℃に設定した状態で、樹脂
管１を治具内に引き込みながら連続折り畳み縮径冷却管部６ｂ加熱ヒータ７ｂにより出口温度を１００〜１１０℃に設
定した状態で、縮径成型管部６ａより送り出されてくる
樹脂管１を縮径状態のまま形状保持既設管４内状況既設管（ＳＧＰ呼び６５、内径６７．９９ｍｍ，４５°
エルボ２曲がり）予め１００℃の温風を常時吹き込み

【００１３】形状回復操作挿入操作を完了した後、図３（ロ）に示されるようにス
チーム等を送り込んで樹脂管１を昇温して形状回復させ
る。即ち、樹脂管１内に１ｋｇ／ｃｍ2、１４０℃の加
圧水蒸気を供給することにより、縮径前の状態に復元す
る。この場合、水蒸気による熱の供給だけでなく、同時
に内方からの加圧も行え、より樹脂管１の復径が容易に
なる。

【００１４】実施例形状回復諸要件温風温度を１４０℃に上げて吹き込み、樹脂管１を既設
管内で形状回復（曲がり部などで形状回復できない場合
は、１２０℃以下で加圧拡大後、温風を１４０℃に上げ
て吹き込む。）以上の操作において、樹脂管１が既設管に良く内嵌した
良好な状態の導管が得られた。この様な工程で復径した
樹脂管１は、縮径する際に、疑似融点以上の温度で縮径
させてあるため、収縮したり体積変化したりすることが
なく、既設管４の曲がり部分に引っ張り応力が残った
り、歪が残ったり、極端な場合には樹脂管が切断される
などの悪影響が無い。また、形状記憶性がよいので、既
設管４の内径に密着させ易く、既設管４の内径と挿入後
の管の内径とに大きな差を生じることなく、確実に既設
管４内に樹脂管１の流路を新設することが出来る。

【００１５】また、図５及び図６にポリエチレン管のク
リープ特性を示す図を示す。図５は、架橋度を変化させ
たときの１時間、１０時間、１００時間でのクリープ変
形量（変位量）を示す図で、図６は、様々な架橋度のポ
リエチレン管について引っ張り力をかける時間とクリー
プ変形量との関係を示す図である。架橋度が６５％程度
以上のポリエチレン管においてはクリープ変形が少ない
ことが示され、高い復元性及び保型性が得られることが
分かる。尚、クリープ特性は、９０℃において、１ｍｍ
ｔのポリエチレンシートに、５０ｋｇｆ／ｃｍ2の引っ
張り力をかけて試験を行った結果として表したものであ
る。

【００１６】〔別実施例〕以下に別実施例を説明する。

【００１７】第一温度、第二温度についても上述の温度
に限られるものではなく、第一温度としては温度上昇に
伴って引っ張り応力が急激に減少する疑似融点以上で前
記疑似融点近傍の温度、第二温度としては、第一温度よ
りも低く、樹脂材料が軟化する温度である軟化温度以上
で前記形状回復温度未満の温度であればいかなる温度で
もよい。このような温度範囲は、以下のようになる。第一温度１１０〜１４０℃ 第二温度８０〜１１０℃

【００１８】また、第一温度、第二温度に樹脂管を加熱
する場合においても加熱方法は特定されるものではな
く、樹脂管が使用不可能な状態に変性しない方法であれ
ばよく、水蒸気加熱、空気加熱等を用いることも考えら
れる。

【００１９】さらに、挿入方法についても、任意のもの
が選択できる。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、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】挿入治具の構成を示す図

【図２】挿入治具の各部位に於ける管の断面形状を示す
図

【図３】本発明の管のインサーション方法の作業手順を
示す図

【図４】非架橋ポリエチレン、架橋ポリエチレンの温度
−引っ張り応力特性を示す図

【図５】非架橋ポリエチレン、架橋ポリエチレンのクリ
ープ特性を示す図

【図６】非架橋ポリエチレン、架橋ポリエチレンのクリ
ープ特性を示す図

【符号の説明】

１樹脂管２本体部３被覆層６樹脂管挿入具６ａ縮径成型管部６ｂ冷却管部６ｃ入口部６ｄ出口部７ｂ加熱ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須山正美大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者森洋司大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者中尾朋由大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者岩崎雅也山口県玖珂郡和木町和木六丁目一番二号三井石油化学工業株式会社内 (56)参考文献特開昭58−88282（ＪＰ，Ａ) 実開平４−56996（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 1/024 F16L 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂管（１）を挿入対象体に挿入するた
めの樹脂管挿入治具（６）であって、夫々独立に温度設
定可能な縮径成型管部（６ａ）と冷却管部（６ｂ）とを
記載順に連結して備え、前記縮径成型管部（６ａ）が、
前記樹脂管（１）を縮径前の第一形状で挿入可能な入口
部（６ｃ）と、前記樹脂管（１）を前記挿入対象体へ挿
入可能に折り畳んだ第二形状で取り出す出口部（６ｄ）
とを備え、前記入口部（６ｃ）と前記出口部（６ｄ）と
の間の断面形状が、前記樹脂管（１）を前記第一形状か
ら前記第二形状に成型されるように連続的に案内する形
状に構成され、前記冷却管部（６ｂ）に、前記樹脂管
（１）が形状回復する形状回復温度未満の温度で、か
つ、前記樹脂管（１）が軟化する温度である軟化温度以
上の温度に維持する加熱ヒータ（７ｂ）を装備するとと
もに、該冷却管部（６ｂ）の断面形状が前記出口部（６
ｄ）とほぼ同等の形状に構成されている樹脂管挿入治
具。
【請求項２】前記第一形状が概円形であるとともに、
前記縮径成型管部（６ａ）の内面が、前記樹脂管（１）
の挿入に伴って、概円筒形の前記樹脂管（１）を偏平に
成型した後、成型された偏平成型体を前記樹脂管（１）
の軸方向に沿った軸（Ｄ）周りに巻き取った形状に折り
畳み案内する形状に構成されている請求項１記載の樹脂
管挿入治具。
【請求項３】樹脂管（１）を配管（４）に挿入する樹
脂管（１）の挿入方法であって、予め前記樹脂管（１）
の本体部（２）を架橋度６５％以上のポリエチレンで形
成し、温度上昇に伴って引っ張り応力が急激に減少する
ポリエチレン材料の疑似融点以上で前記疑似融点近傍の
第一温度に加熱しながら連続的に折り畳み縮径させた
後、前記第一温度よりも低く、ポリエチレン材料が形状
回復する形状回復温度未満の温度で、且つポリエチレン
材料の軟化温度以上の第二温度に加温して、前記樹脂管
（１）を前記配管（４）内に挿入し、挿入操作の後、前
記樹脂管（１）を前記形状回復温度以上まで加熱して前
記縮径前の形状に回復する樹脂管の挿入方法。