JP4694037B2 - 耐火二層管等の被覆部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂その他各種の基材の表面を凝結性等の物質（被覆層）で被覆した被覆部材に関する。さらに詳しくは基材と被覆層との接合強度を高め、かつ被覆層の補強により被覆層に発生する亀裂等を防止した被覆部材に関する。被覆部材としては例えば合成樹脂管の外側を凝結性の無機不燃材で被覆した耐火二層管を挙げることができる。
【０００２】
【従来の技術】
種々の製品や部品において、一種の材料では製品や部品に要求される各特性を満足できないため、二種以上の材料を積層して使用されることはしばしば行われる。例えばある種の材料に耐熱性、耐食性等を賦与したり、強度を向上させたりする場合である。
これらの例として耐火二層管を取上げ、具体的に説明する。耐火二層管は塩化ビニル管等の合成樹脂管の外側をセメントモルタル等で被覆したものである。
塩化ビニル等の合成樹脂管は金属管に比べ軽量であり、また耐薬品性、耐衝撃性等にも優れていることから、排水管、換気管等に使用されている。しかし、合成樹脂管は耐火性に劣るため、火災時には延焼すると共に焼失して有毒ガスが発生する危険がある。そのために塩化ビニル管の外面に繊維含有セメントモルタル層で被覆した耐火二層管が一般に使用されている。
【０００３】
この耐火二層管において、問題となるのはセメントモルタル層の割れである。割れには塩化ビニル管とセメントモルタル層の熱膨張係数の差に基づく割れと施工時、例えば管継手に直管を接続させる際の割れがある。塩化ビニル管はセメントモルタルに比べ熱膨張係数がほぼ一桁大きい。そのために塩化ビニル管の外面をそのままセメントモルタルで被覆したのでは、排水等の温度変化により発生する応力及びセメントモルタルの乾燥収縮によりセメントモルタルに亀裂が生ずる。
また亀裂は管継手に直管を接続する際の施工時にも発生し易い。管継手の内径部は入口から奥行き方向にわずかに狭くなるテーパーが設けられており、この狭い部分の内径はその中に挿入される直管の外径よりわずかに小さい。そのため管継手内に直管を挿入し接続するときは直管を拡げるように強く押し込む必要がある。その際塩化ビニル管は弾力性があるため割れることはないが脆性の被覆層は亀裂が入ることがある。また直管を強く押し込むため、例えば管継手の枝管部に直管を接続する際、管継手の枝管部の反対側を叩いたりする衝撃を加えることがあり、その際の衝撃で被覆層に亀裂が入ることがある。
従来は、亀裂を防止するため通常は塩化ビニル管の外面（外周）に紙、発泡スチロール等の緩衝材層を設け、その上をセメントモルタル層で被覆したり、あるいは塩化ビニル管の外面とセメントモルタル層の間に隙間を設ける等の手段が採られている。しかしこの方法では熱膨張による亀裂や管継手の内径と直管の外径の差による亀裂防止には効果があっても前記の衝撃による亀裂に対しては効果がない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
被覆部材においては基材と被覆層との接合力が問題となり、例えば合成樹脂基材とセメントモルタル被覆層のような場合は殆ど接合力がない。またセメントモルタルのような脆い材料では、被覆部材の施工時あるいは使用時の衝撃等により衝撃応力が大きくなる部分に亀裂が発生するという問題がある。
また被覆層を形成する際、被覆層にウェルドラインが生じる方法ではウェルドラインが弱点となり、その部分に亀裂が発生し易い。
これらについて耐火二層管としての管継手を例にとり具体的に説明する。一例として主管部と枝管部を有する管継手（図３参照）の場合、枝管部に直管を接続する際の衝撃では枝管部の上下及び主管部の枝管部側で衝撃応力が大きくなるためか、その部分に亀裂が発生する。
【０００５】
次にウェルドラインについて説明する。塩化ビニル管等を例えばセメントモルタルで被覆する場合、管継手等の複雑な形状のものでは、管の外側に隙間を設けて型枠（外枠）を取付け、外枠の特定の箇所より水と混練したセメントモルタルを前記の隙間に充填（流し込み又は圧入）している。セメントモルタルは充填箇所より管の両側の隙間を通って進入していき、その先端部で合流し接合する。その接合部がいわゆるウェルドラインである。セメントモルタルには通常無機又は有機繊維が混入されている。このセメントモルタルは前記の接合部で繊維が一部交絡し一体化されるが、他の部分に比べると強度、特に亀裂方向に対して直角方向の引張強度が低い。そのために機械的振動や衝撃で亀裂が入り易い。
本発明は耐火二層等の被覆部材において、施工時等における衝撃応力の高い被覆層部分やウェルドラインのような弱い被覆層部分に発生する割れ、亀裂等を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は被覆部材において、上記したような亀裂等が発生しやすい部分における基材と被覆層との接合強度を高め、かつ被覆層の補強作用により被覆層の亀裂等の発生を防止したもので、以下の構成からなる。
【０００７】
（１）合成樹脂管の外面を凝結性の無機不燃材で被覆した耐火二層管継手であって、該合成樹脂管の外面と外枠との隙間に流動性ないし可塑性の前記無機不燃材を充填した際に生ずる無機不燃材の接合部の部位の合成樹脂管表面に突起を有するシートを貼付し、該合成樹脂管の外面を流動性ないし可塑性の前記無機不燃材で被覆し、固化してなる耐火二層管継手。
（２）突起の高さが無機不燃材の被覆層の厚さ以下で０．５ｍｍ以上である上記（１）に記載の耐火二層管継手。
（３）合成樹脂管の外側に隙間を設けて外枠を取り付け、外枠の充填口より流動性ないし可塑性で凝結性の無機不燃材を前記隙間に充填し、固化する耐火二層管継手の製造方法であって、無機不燃材を前記隙間に充填する際に生ずる無機不燃材の接合部位の合成樹脂管表面に突起を有するシートを予め貼付することを特徴とする耐火二層管継手の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の被覆部材は基材の少なくとも一部に突起を有するシートを貼付し、これを特定の物質で被覆したものである。被覆部材としては基材と被覆物質とに親和性がなく両者の接合力が弱い物同士の場合に特に有用である。
被覆部材の基材の材質としては合成樹脂等の有機材料、セラミックス等の無機材料、木材、金属等殆ど制限なく使用可能である。基材の形状はシート状、板状、管状等の立体形状、その他成形体であれば特に制限はない。
基板に被覆する物質は本発明では被覆時に流動性ないし可塑性であって、被覆後に固化する物質であることが必要である。その物質としてはセメント、アスファルト、その他セラッミック等の無機材料、合成樹脂等の有機材料及びこれらに繊維を含む材料が挙げられ、それらの中で基材と異なる材料が組み合わされる。セメントのような凝結性材料ならば被覆時に流動性ないし可塑性とし、被覆後に凝結硬化させる。アスファルト、熱可塑性樹脂のような場合は、被覆時に加熱して可塑化し、被覆後固化する。熱硬化性樹脂では被覆後重縮合等により硬化する樹脂を用いる。
本発明の被覆部材は上記したような基材と被覆物質からなるが、合成樹脂とセメントのように両者の間で接合力が弱い物同士の組み合わせの場合に特に有用である。
【０００９】
本発明の被覆部材はこの接合力等を高めるために基材に多数の突起を有するシートが貼付されていることが特徴である。この突起はそれらの間に被覆層の物質が充填され掛け止め固定する作用（アンカー作用）をなすものである。被覆層物質は突起の間に充填され、充填後固化する。突起のアンカー作用により基材と被覆層の接合力が高まると同時に被覆層自体に表面方向における強度が増し、被覆層の亀裂等が防止される。
シートに形成される突起の形状はこのアンカー作用をするものであればどのようなものであってよいがアンカー作用を高めるため、突起の先端がキノコ状等に膨らんだ形状のものが好ましい。突起の高さは被覆層の厚さ以下で０．５ｍｍ以上が望ましい。突起の間隔は、流動性ないし可塑性の被覆物質が突起間に入るに必要な間隔以上とし、また突起の数、径等は被覆物質を掛け止め固定し、亀裂防止に十分な作用するように適宜定める。
突起を有するシートは本発明に使用するため特に用意してもよいが、例えば市販の裏面に接着剤、表面にフックを有するシートとループを有するシートからなるファスナーのフック側シートを利用することもできる。
突起を有するシートは基材の表面全体に貼付してもよいが、重点部を中心に間欠的に貼付することができる。特に被覆部材の施工時や使用時に応力が集中したり、あるいは被覆層を形成する際にウェルドラインが生じ、その部分が弱く亀裂等が生じやすいところに貼付するのがよく、経済的でもある。
基材に突起を有するシートを貼付した後、基材表面に被覆層を形成する。それには基材表面に流動性ないし可塑性の被覆物質を圧着したり、あるいは管等の形状のものでは管の外側に隙間を設けて型枠（外枠）を取付け、その隙間に被覆物質を流し込みまたは圧入等によって充填するなどの方法が採用できる。
【００１０】
次に被覆部材の例として耐火二層管である管継手を取り上げ、図面を参考にして具体的に説明する。
合成樹脂の管継手をセメントモルタル等の凝結性の無機不燃材で被覆するには図１に示すように先ず管継手１の外側に隙間を設けて外枠２を取付ける。管継手１は主管部１１と枝管部１２を有する。管継手と外枠との隙間に無機不燃材を充填する。それには例えば外枠２の充填口２１より無機不燃材を充填する方法が用いられる。なお、管継手の外側には通常熱膨張を吸収する紙等の緩衝材が配置され、あるいは空隙が設けられ、その上に無機不燃材が充填される。この点は本発明でも同様であるが図１では緩衝材や空隙部は省略してある。
【００１１】
図１のようにして無機不燃材を充填すると、無機不燃材は管継手の外周上を進入し、隙間に無機不燃材が充填される。図２は図１から外枠をはずした状態を示すもので図２の（ａ）は図１の左側図面、図２の（ｂ）は図１の平面図である。無機不燃材を外枠の充填口２１より充填すると管継手の主管部では無機不燃材が円周上の左右側から進入し、充填口と反対側で合流し、一体に接合される。図２（ａ）の符号３１がこの合流接合部である。管継手の枝管部１２では合流接合部は枝管の上下に現れる。この合流接合部は図２（ｂ）の符号３１で示す（下部の合流接合部は符号３１で示す部分の反対側直下に現れる）
このセメントモルタル等の無機不燃物の合流接合部は機械的強度、特に合流接合部に直角方向における引張強度が低い。また符号３１で示す部分は合流接合部に関係なく、枝管部に直管を接続する際に衝撃応力が高いことに起因すると思われるが、亀裂が発生し易い箇所でもある。
そこで図示の管継手は上記の部分を補強し亀裂の発生を防止したものである。その補強手段は管継手の外面の、上記の部位に多数の突起を有するシートを管継手に貼付した構成からなる。
管継手に突起を有するシートを貼付する範囲は、符号３１で示す部分の少なくとも一部を含むことが必要である。
図３は管継手の外面の無機不燃材の符号３１の部位の一部に突起を有するシート４（例えばファスナーのフック側シート）を貼付した状態を示す斜視図である。シート４は枝管部１２の上下及び主管部１１の枝管部側に貼付されている。シート４の大きさは無機不燃材の符号３１で示す部分の一部を覆うものから、殆ど全面を覆うものまで適宜選択する。シートの材質はポリプロピレン、ナイロンなどが好ましい。
【００１２】
合成樹脂管継手に上記したようにして突起を形成したシートを貼付した後、該シートを貼付した部分を除いて、管継手の外面に紙等の緩衝材の層を設け、その上を無機不燃材で被覆する。この被覆は図１の充填口２１より例えば無機繊維含有の流動性セメントモルタルを圧入して行う。これによって図２の符号３１の部分でセメントモルタルが合流し接合部となる。
【００１３】
図４に示すような曲管継手では、例えば曲管継手の外側の充填口２１（外枠省略）よりセメントモルタルを充填すると曲管継手の内側に合流接合部３１が生ずる。したがってこの部分に突起を有するシートを貼付すればよい。
管継手その他合成樹脂管の形状によって、セメントモルタルの充填箇所が変われば、それに応じてセメントモルタルの合流接合部が変わるが、その部位に突起を有するシートを貼付すればよい。また管継手の形状によって、その施工時等の衝撃応力の高くなる部分が変わる場合も同様にその部分にシートを貼付する。
【００１４】
本発明において、無機不燃材は耐火二層管において、一般的に使用されているセメント、骨材、繊維の混合物に水を添加して混練したもので、樹脂管の周りに被覆される。セメントとしては普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント等である。骨材には珪砂質のものが多く用いられ、これには軽量骨材であるパーライト等と重量骨材の珪砂がある。繊維としては有機質繊維としてビニロン、ナイロン、ポリプロピレン等、無機質繊維としてガラス繊維等が代表的なものである。なお、その他性能改良のため各種混和剤が使用される。
合成樹脂管は通常は塩化ビニル管であるが、その他の樹脂管例えばポリプロピレン管、ポリエチレン管などにも本発明は適用できる。
【００１５】
【実施例】
次に実施例により本発明の効果を確認する。
（実施例１）
図３に示す硬質塩化ビニルの管継手（直管部の外径９．７ｃｍ、枝管の外径９．７ｃｍ、肉厚は共に約４ｍｍ）に、図３に示すように枝管部の上下及び直管部の枝管部側の上下に多数の突起を有する粘着シートを貼付した。粘着シートとしてフックとループからなる市販のファスナー（カネボウベルタッチ（株）製の商標マジクロスの品番１Ｈ２ＮＣ）のフック側のシートを用いた。シートの大きさはウェルドラインに平行な方向で１ｃｍ、直角方向で４ｃｍである。
このフック側のシートの突起はキノコ状の小片からなり、突起の高さは約２ｍｍ、直径は約０．４ｍｍである。突起同士の間隔（中心間）は約１〜３ｍｍである。
【００１６】
次にこの管継手に、上記のシート貼付部以外のところに厚さ０．５ｍｍの紙を巻いた。この管継手に外枠を取付け、図１に示すように管継手と外枠との隙間（約１０ｍｍ）に枝管部と反対側の充填口よりパーライトを骨材とするビニロン繊維強化ポルトランドセメントモルタルを圧入した。圧入されたセメントモルタルは管の両側から流動してシートを貼付した部分が合流接合部となっていた。セメントモルタルを養生硬化後、管継手の主管部及び枝管部に他の耐火二層管を接続した。枝管部に直管を接続するときは管継手の枝管側の反対側を叩いたりしたが、セメントモルタル部には亀裂は生じなかった。
比較のため、上記において、突起を有するシートを貼付しなかった外は同様にして管継手に他の耐火二層管を接続した。結果は枝管部の上下及び直管部の枝管部側の上下（実施例１でシートを貼付した部分）の部分に一部亀裂が発生した。
耐衝撃試験
上記の実施例１及び比較例の管継手の耐衝撃試験を以下のようにして行った。
管継手を枝管部を下にして、砂上に載置し、質量１ｋｇの鉄球を管継手上１ｍの高さから管継手の無機不燃材充填口部分に落下させた。その結果実施例１の管継手には亀裂が発生しなかったが、比較例の管継手は、実施例１でシートを貼付した部分と同じ部分に亀裂が発生した。
（接着強度試験）
基材として硬質塩化ビニル板、ステンレス板、ガラス板、木材合板を使用した。３００ｍｍ×３００ｍｍの基材のほぼ中央に４０ｍｍ×４０ｍｍの枠を取付け、枠内の基材全面に実施例１で使用したと同じ粘着シートを貼付し、枠内にセメントモルタルを打設した。比較のため粘着シートを貼付せず直接基材上の枠内にセメントモルタルを打設した。セメントモルタルの厚みはいずれも１０ｍｍである。セメントモルタルはポルトランドセメント（ＰＣ）、珪砂（Ｓ）、水（Ｗ）を混練したもので組成比は質量比でＳ／ＰＣが１／３、Ｗ／ＰＣが５０／１００である。珪砂の粒度は３号〜６号の等量ブレンドである。
セメントモルタルを打設後温度２０℃、湿度６５％で９日間放置してセメントモルタルを養生硬化した。その後枠を取り外し、硬化したセメントモルタル表面にエポキシ樹脂を塗布したアタッチメントを張り付け、接着強度の測定に供した。試験機は建研式引張試験機である。測定結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】

粘着シート有の場合、セメントモルタルと粘着シートとの界面が剥離する以前に基材と粘着シートの粘着材との界面で殆ど剥離した。上記の接着強度はこのときの剥離強度である。粘着シート無しではセメントモルタルと基材の接着強度は全く無かった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば耐火二層管等の被覆部材における被覆層の強度の弱い部分、特に被覆層を形成する際発生する被覆層の合流接合部や被覆部材の施工時等において衝撃等により割れ易い部分の強度を高め、亀裂を効果的に防止することができる。
その亀裂防止手段は合成樹脂管等の基材の外面の少なくとも一部に、突起を有するシートを貼付するだけでよく、容易である。したがって工業上のみならず経済的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】管継手の内管に凝結性の無機不燃材を被覆する方法を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１において外枠を除いた状態の左側面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】管継手の外面に多数の突起を有するシートを貼付した状態を示す斜視図である。
【図４】曲管継手における凝結性の無機不燃材の被覆方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 合成樹脂管継手
１１ 管継手の主管部
１２ 管継手の枝管部
２ 外枠
２１ 充填口
３ 凝結性の無機不燃材
３１ 凝結性の無機不燃材の合流接合部（ウェルドライン）
４ 突起を有するシート

Claims (3)

1. 合成樹脂管の外面を凝結性の無機不燃材で被覆した耐火二層管継手であって、該合成樹脂管の外面と外枠との隙間に流動性ないし可塑性の前記無機不燃材を充填した際に生ずる無機不燃材の接合部の部位の合成樹脂管表面に突起を有するシートを貼付し、該合成樹脂管の外面を流動性ないし可塑性の前記無機不燃材で被覆し、固化してなる耐火二層管継手。
2. 突起の高さが無機不燃材の被覆層の厚さ以下で０．５ｍｍ以上である請求項１に記載の耐火二層管継手。
3. 合成樹脂管の外側に隙間を設けて外枠を取り付け、外枠の充填口より流動性ないし可塑性で凝結性の無機不燃材を前記隙間に充填し、固化する耐火二層管継手の製造方法であって、無機不燃材を前記隙間に充填する際に生ずる無機不燃材の接合部位の合成樹脂管表面に突起を有するシートを予め貼付することを特徴とする耐火二層管継手の製造方法。

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