JP3710354B2 - 管端防食コアとその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一方の管の受口に他方の管の挿し口を挿入した管継手における、前記挿し口の管端に嵌められる防食コアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダクタイル鋳鉄管を地中に埋設して管路を形成するにあたり、その管路は管全体に亘って塗装やライニングによって防食を行い、図９に示すように、先行する管１の受口１ａに実線から鎖線のごとく後続管２の挿し口２ａを挿入して継合されるのが一般的である。図中、５はライニング層、７はパッキングである。
【０００３】
この管路の布設は常に定寸法な管１、２による継合だけでは留まらず、工事現場で所定の長さになるように管２を切断して継合しなければならない場合がある。このように途中で管２を切断すると、切断面となる管端面は前記塗装が剥離し、防食機能が損なわれて赤水などの発生を招くことになる。そのため、切管後の端面に防食用塗料を再度塗布して防食を行うことが行われている。
【０００４】
また近頃では、地震等によって管路に非定常的な外力が直撃したときでも、継手内で伸縮作用が可能で、外力を吸収緩和する耐震性が強く求められるようになり、その継手部に伸縮機能を持つものが増えてきた。図９はその代表的なＮＳ形継手と呼ばれるもので、挿し口２ａ先端が受口１ａ内に突き当たった位置から突起４がロックリング３に当たる位置まで挿し口２ａを移動可能となっており、その継合された継手部に地震等により大きな引き抜き力が作用した場合、挿し口突起４とロックリング３とが掛かり合うことにより離脱を阻止する。
【０００５】
このＮＳ形継手において、所定の長さになるように管２を切断して布設する場合、切管後の管端の外周面には切管用挿し口突起４を嵌め込むための嵌合溝４ａが形成される。この溝４ａと管端面及びテーパー面２ｂについても防食用塗料が剥がされた状態となるので再度防食用塗料を塗布して防食が行われる。
【０００６】
しかし、切管後の端面に防食用塗料を塗布して再度防食を行う場合、寒冷時においては乾燥に時間がかかり、また、切替工事などの流水が完全に止まらない個所では、塗布しにくい等の作業しづらい、といった問題がある。また、耐震継手として用いられるＮＳ形継手の特徴として、図９実線から鎖線のごとく、受口１ａに挿し口２ａを挿入する際に、切管用挿し口突起４がロックリング３を押し広げながら挿入されるために、その挿入時のロックリング３との接触により、その再塗装した防食塗料が剥がれて十分な防食効果が得られないという問題がある。
【０００７】
このため、切管後の端面に再度防食用塗料を塗布して管端を防食する以外の方法として、その切管端面に、ステンレスや合成樹脂などからなる薄肉状の防食リング（コア）をゴム系接着剤で接着したり（実開平７−２２１９８号公報等）、図１０に示すように、ゴムなどの弾性体で形成された防食キャップ（コア）６を取付けたりして（特開平７−２５３１８９号公報等）、防食塗料が剥離した部分を防食することが行われている。図中、８は防食キャップ６の固定用リングであり、周方向一つ割りの開き勝手のステンレス等の弾性材から成り、防食キャップ６の内面全周の溝９に嵌めて、その拡張力によって防食キャップ６を挿し口２ａの管端に固定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記ゴムなどの弾性体で形成された防食コア６で切管後の端面を覆って防食したものにあっても、受口１ａに挿し口２ａを挿入する際、切管用挿し口突起４がロックリング３を押し広げる時に、一つ割り開き勝手のロックリング３の分割部付近に設けられた切欠個所に、防食コア６が挿入につれて接触し、摩擦等によって損傷して完全な防食効果を満足することができなくなる場合がある。
【０００９】
この発明は、上記実情に鑑み、防食コアの上記ロックリング３との接触摩擦などによる損傷をなくすことを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、上述の管継手における防食コアの外表面の摩耗し易い部分に耐摩耗層を形成することとしたのである。耐摩耗層であれば、例えば、ロックリングの切欠個所と擦れても、摩損することがなく、損傷しない。耐摩耗層の形成は、耐摩耗材の貼布、塗布、一体成型などの種々の手段を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態としては、一方の管の受口に他方の管の挿し口を挿入した管継手において、前記挿し口の管端に嵌められた防食コアであって、本体をエチレンプロピレンゴムなどの弾性体とし、その本体外表面の摩耗し易い部分に超高分子量ポリエチレン等の耐摩耗層が形成されている構成を採用し得る。
【００１２】
この構成の防食コアは、上記管継手が、上記受口内面にロックリングを有するとともに、上記挿し口外面にそのロックリングに係止する突起を有した伸縮機能を持ったものにあっては、上記耐摩耗層は前記ロックリングの切欠に対応する部分に形成したものとする。管端面に嵌めた防食コアがロックリングを乗り越える際、その耐摩耗層によって、ロックリングの切欠縁による損傷を確実に防止し得るからである。
【００１３】
上記エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）と超高分子量ポリエチレンは同様な化学構成であり、ＥＰＲは、加硫（成形）温度が１５０℃で、例えばテクノール（大塚テクノ株式会社：商品名）などの超高分子量ポリエチレンの融点：１３６℃より高いため、ＥＰＲの加硫時に、超高分子量ポリエチレンは完全に溶融してＥＰＲのエチレン分子、プロピレン分子に確実に溶着（接着）する。このため、超高分子量ポリエチレンによる耐摩耗層を有する防食コアは、例えば、超高分子量ポリエチレンフィルムを金型に入れ、その金型に未加硫のエチレンプロピレンゴムを入れて、一体加硫成形する。
【００１４】
また、ゴムの場合、一般に金属管や鋳鉄管と同色の黒色表面のため、そのゴム製防食コアを挿し口に装着しても、その装着の有無が判別しにくい。このため、そのゴム（防食コア）か耐摩耗層（超高分子量ポリエチレン）の少なくとも一方を、金属管や鋳鉄管と異なる色に着色し、その着色でもって、防食コアの装着有無の判別を容易にして、継手接合時の防食コアの付け忘れの防止をすることが好ましい。
【００１５】
【実施例】
一実施例を図１に示し、同図（ａ）は水道の耐震継手として通常使用されているＮＳ形継手にこの発明における管端防食コアを装着した状態を示した斜視図であり、その部分断面を同図（ｂ）に示す。
【００１６】
このＮＳ形継手において、図９、図１０で示したように、通常、埋設される管１、２の外面には防食塗料が、内面にはライニング５が施されているが、管路を布設する際、所定の長さとなるように布設現場で一端２ａを切管して布設される場合があり、切管された挿し口２ａの管端は防食塗料が剥がされた状態、つまり地肌が露出した状態となる。また、管端２ａの外周面には切管用挿し口リング４を嵌め込むための嵌合溝４ａと挿し口２ａを受口１ａに挿入しやすくするためにテーパ面２ｂを形成するため、これらの個所も塗料が剥がされた状態となる。
【００１７】
このため、上記溝４ａに防食塗料を再塗料した後、切管用挿し口リング４を嵌め込んで挿し口２ａを形成し、その切管用挿し口リング４が嵌め込まれて形成された挿し口２ａの地肌が露出した部分（管端、テーパー面２ｂ）の防食のために、管内外面から包み込むようにしてＥＰＲで成形された管端防食コア１０が取り付けられる。この管端防食コア１０の内面には拡径力によって管端からの脱落を防ぐ固定リング８が嵌め込まれる。
【００１８】
このＮＳ形継手において、挿し口２ａを受口１ａに挿入する際に、ロックリング３を切管用挿し口リング４が押し広げながら挿入されるため、ロックリング３の分割部付近に設けられた切欠個所によってコア１０のテーパー面１０ｂが損傷する。また、切管用挿し口リング４にはその一つ割り部分に結合ピースが取付けられるためにわずかな凹凸ができ、その凹凸によるロックリング４との接触によっても挿入時にコア１０へ損傷を与える。そのため、部分的に超高分子量（１００万以上）ポリエチレンフィルム１１を融着してＥＰＲの損傷を防ぐ。
【００１９】
この超高分子量ポリエチレンフィルム１１をＥＰＲに部分的に融着して成形されている管端防食コア１０は、超高分子量ポリエチレンとＥＰＲが同様の化学構造を持っているために、一体加硫成形することにより両者が融着されて一体的に成形される。これは、ＥＰＲの加硫成形温度が１５０度で超高分子量ポリエチレンの融点より高いため、溶融した超高分子量ポリエチレンがＥＰＲのエチレン分子、プロピレン分子に結合して強固に一体となる。使用される超高分子量ポリエチレンフィルムは低摩擦性、耐摩耗性に優れており、コア１０を構成するＥＰＲ１２は硬度がＪＩＳ Ｋ ６２５３の５．に規定されるデュロメータ硬さ試験による硬度でＨ_A ＝４０〜９０程度が望ましい。
【００２０】
図２は管端防食コア１０の成形に使用する金型（下型）２０を示しており、この金型２０を用いた成形過程の要部断面を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。まず、同図（ａ）に示すように、黒色以外、例えば黄色に着色された超高分子量ポリエチレンフィルム１１に曲げぐせをつけて金型２０のコア１０の外面形状をなすキャビティ２１内にセットし、同図（ｂ）に示すように未加硫のＥＰＲ１２を同金型２０のキャビティ２１内にセットして、熱板温度１５０度のプレス２２で金型面圧が約８０ｋｇｆ／ｃｍ² となる成形圧力で１５分程度加硫成形を行い、超高分子量ポリエチレンフィルム１１とＥＰＲ１２を熱融着させて、同図（ｃ）に示すようにして管端防食コア１０をその上面の仕上げ厚さ（図１（ｂ）：ｔ）が０．３〜０．５ｍｍとなるように一体成形する。
【００２１】
ここで、超高分子量ポリエチレンフィルム１１の曲げぐせ形状や寸法は成形する管端防食コア１０によって如何ようにも設定できるし、図示ではＮＳ形継手の挿し口２ａ用に製作した金型についてであるが、他の継手のどのような形状の挿し口２ａであっても金型２０（キャビティ２１）をその形状に応じたものに変えることによって一体加硫成形できることは言うまでもない。また、プレス２２側に超高分子量ポリエチレンフィルム１１を固定しておき未加硫のＥＰＲ１２に超高分子量ポリエチレンフィルム１１を熱融着させて、コア１０内面側にも超高分子量ポリエチレンフィルム１１でライニングする方法も考えられる。さらに、成形された管端防食コア１０の外周面管軸方向長さおよび外周部厚さは継手に許容される屈曲、伸縮を阻害しない範囲で任意に設定することができる。
【００２２】
超高分子量ポリエチレンフィルム１１の厚みは、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲で行うことが好ましい。前記フィルム１１の厚みが薄すずぎるものを使用すると、金型２０へセッティングした際に熱変形を生じ、曲げぐせが保持できなくなり、所定の個所に融着できなくなる。また、薄すぎると、融着した際に穴が空いてしまいＥＰＲ１２を傷つけないという当初の目的が達成できなくなる。逆に厚すぎるものを使用した場合は、冷却後、ゴム１２と超高分子量ポリエチレン１１の収縮率の差により薄肉部分の形状が大きく変形してしまう。また、あまり厚いものに仕上げると、コア１０と継手内面の凸部が強く接触して接合できないと言う問題が発生する。
【００２３】
なお、ここで言う「大きく変形してしまう」とは、フィルム１１が厚すぎると、プレスした際に融着しなくてもいい個所までフィルム１１で覆ってしまったり、波打ってしまって水の浸入を完全には防げなくなることを含んでおり、また、フィルム１１が厚すぎると、ゴム１２との一体物でなく超高分子量ポリエチレンフィルム１１のみの管端防食コア１０となる恐れがあるということも言え、この場合、ゴム部分が減ると、接続管１、２の内外径許容差の吸収ができなくなるなど問題がある。
【００２４】
上述のような方法でＥＰＲ１２に超高分子量ポリエチレンフィルム１１を部分的に融着させてＥＰＲ部分を残した（融着していない）管端防食コア１０とすることで、ＥＰＲ１２が管の内外径許容量差を円滑に吸収する。因みに、コア１０の全表面にフィルム１１を溶着すると、すなわち、フィルム１１でＥＰＲ１２を含むと、その中のＥＰＲ１２も変形しにくくなり、その吸収効果は劣化する。一方、超高分子量ポリエチレンフィルム１１でライニングされた部分（テーパ面１０ｂなど）の引張応力はＥＰＲ１２単体部分より約２倍となり、引き裂き強さが約１．５倍、滑り（摩耗性）等の物理特性が向上する。
【００２５】
ここで、超高分子量ポリエチレンフィルム１１とＥＰＲ１２を単に管端２ａ面に覆うだけでは両者間を緊密にすることができずに、その間への水の浸入を防ぐことができないが、融着により成形したことで、ＥＰＲ１２と超高分子量ポリエチレンフィルム１１の境目についても継ぎ目（溝、段差）のない表面に成形され、緊密にすることができ水の浸入を防ぐことができる。
【００２６】
図４乃至図７には他の各実施例を示し、図４（ａ）の実施例は超高分子量ポリエチレンフィルム１１を管端防食コア１０の内面側表面、端面、及びテーパー面の全外表面に融着させたものであり、これに対し、同図（ｂ）の実施例はテーパー面１０ｂのみに融着させたものである。図５（ａ）、（ｂ）の実施例は、図４の実施例において、超高分子量ポリエチレンフィルム１１を挿し口リング４の後方近くまで至らしたものである。図６（ａ）、（ｂ）の実施例は、図５の実施例において、コア１０を挿し口リング４の後端まで至らして係止状態としたものである。この態様は、図４のものにも採用し得る。図７（ａ）、（ｂ）の実施例は、超高分子量ポリエチレンフィルム１１をコア１０（挿し口リング４）の後端まで至らしたものである。この態様は、図４乃至図６のものにも採用し得る。また、この実施例では、溝９に代えて、単に段部９ａを形成して、固定リング８を位置決めするようにしている。この態様も図４乃至６のものに採用し得る。
【００２７】
また、図８に示すように、超高分子量ポリエチレンフィルム１１は円周方向に部分的に融着させることも可能である。この部分は、挿し口２ａを受口１ａに挿入する際に、ロックリング３に当たる箇所とする。さらに、防食コア１０の全面（外面のみならず管端嵌合面）にも耐摩耗層１１を形成することもできる。この実施例はＮＳ形継手の場合であったが、他の継手においても、摩耗などにより損傷し易い防食コア１０であれば、この発明を採用し得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は、以上のようにしたので、超高分子量ポリエチレンフィルムをエチレンプロピレンゴムに融着させることなどにより、コア表面に耐摩耗層を形成して、ロックリング分割部などにより傷付きやすい接触部分に対して保護効果が得られ、挿し口の受口への挿入時にコアが損傷する恐れはない。このため、防食コアの機能を長期に亘って維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例を示し、（ａ）は管挿し口部分の斜視図、（ｂ）は（ａ）の部分断面図
【図２】同実施例の製作用金型斜視図
【図３】同実施例の製作図
【図４】他の各実施例の部分断面図
【図５】他の各実施例の部分断面図
【図６】他の各実施例の部分断面図
【図７】他の各実施例の部分断面図
【図８】他の実施例の部分斜視図
【図９】管継手構造の一例の部分断面図
【図１０】従来例の要部断面図
【符号の説明】
１、２ 管
１ａ 受口
２ａ 挿し口
２ｂ 挿し口テーパ面
３ ロックリング
４ 切管用挿し口突起（リング）
５ ライニング
６、１０ 防食コア
８ 固定リング
１０ｂ コアテーパ面
１１ 耐摩耗層（超高分子量ポリエチレンフィルム）
１２ ＥＰＲ

Claims (3)

1. 一方の管１の受口１ａの内面にロックリング３を有するとともに、他方の管２の挿し口２ａ外面にそのロックリング３に係止する突起４を有し、その一方の管１の受口１ａに他方の管２の挿し口２ａを挿入した伸縮機能を持った管継手において、前記挿し口２ａの管端に嵌められるゴム製防食コア１０であって、その外表面の前記ロックリング３の切欠に対応する部分にのみ耐摩耗層１１を形成したことを特徴とする管端防食コア。
2. 一方の管１の受口１ａに他方の管２の挿し口２ａを挿入した管継手において、前記挿し口２ａの管端に嵌められる防食コア１０であって、その外表面の摩耗し易い部分に耐摩耗層１１が形成されて、その防食コア１０の本体がエチレンプロピレンゴム１２から成り、前記耐摩耗層１１が超高分子量ポリエチレンから成ることを特徴とする管端防食コア。
3. 請求項２に記載の管端防食コア１０の製造方法であって、超高分子量ポリエチレンフィルム１１を金型２０に入れ、その金型２０内に未加硫のエチレンプロピレンゴム１２を入れて、一体加硫成形することを特徴とする管端防食コアの製造方法。

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