JP6127015B2 - 発泡ゴムピグおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、石油化学、石油精製、化学薬品、食品、塗料など各種の分野におけるパイプライン内の流体の回収、払い出し、置換、洗浄などに使用する発泡ゴムピグおよびその製造方法に関するものである。

従来、化学薬品工場や食品工場などでは、２種類以上の流体を１本のパイプラインで送って別々のタンクに回収したり、パイプライン内に残存する流体を払い出したり、あるいは空気と混合すると化学反応を起こすおそれのある流体を送る際に、パイプ内の空気を安全な流体に置換したり、さらにはパイプラインの内壁面の付着物を除去して洗浄する時などには、ゴム製やポリウレタンフォーム製の管内移動体（以下、「ピグ」と称する）を水圧、気圧によってパイプ内を移動させて流体の回収、払い出し、置換、洗浄などを行っている。

パイプライン内の原料の流体や製品の流体を移送した後も、流体がパイプ内に残存したり、パイプ内壁面に附着しており、そのまま放置しておくと細菌やカビなどの発生原因となり、衛生上好ましくないことから、パイプライン内に残った流体をピグで回収したり、払い出した後、酸やアルカリ液、温水、冷水などで洗浄することにより移送配管の衛生を保持している。

その洗浄作業の一つとして、パイプラインの継手部のボルト・ナットなどを外して分解し、分解されたパイプを人手によってブラシや洗剤、薬品等で洗浄して、乾燥させた後、再び元の状態に組み立てる場合がある。この場合、多くの人手と多大な時間を必要とするばかりでなく、長いパイプになると人力では作業ができないといった問題点があった。

そのような人手のかかる作業を解消するために、外径が移送管の内径と略等しいゴム製やポリウレタンフォーム製の材料からなる砲弾状や球状のピグを、移送管の一端部に設けた挿入口から入れ、圧力流体で圧送させて流体出口側のピグ取り出し口まで移動させてピグの進行方向の前の流体を取り除いている。

ところが、ゴム製ピグは密度が１ｇ／ｃｍ^３以上、またはそれに近い比較的硬質性で僅かな弾力性、率にすると数％の圧縮性しか持たないので、例えば、管径が１００Ａ（内径１０５φ）から８０Ａ（内径８０．７φ）にレジュースされた配管路、あるいは８０Ａから１００Ａにレジュースされた異径部のある配管路では１００φの外径のピグを使用すると通過することができなかった。

一方、ポリウレタンフォーム製のピグは、圧力流体の圧送力を受けると圧縮変形されて大径管から小径管あるいは小径管から大径管へ移行するが、ピグ本体が軟質ポリウレタンフォーム製であると、圧力流体が透過して走行途中で停止するおそれがあり、ピグの一端面または全面に圧力流体を透過しない非透過性の合成樹脂をコーティングした受け面を持つピグを用いる必要があった（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第２９９８０７９号公報 特許第３４２１０１２号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、一端面のみに合成樹脂がコーティングされているポリウレタンフォーム製のピグは、コーティングの施されていない他の面の強度が低いため、管内壁面と摺接すると短期間のうちに外周面が損傷してボロボロになり、その摩耗屑が管内に残ってしまう問題点があった。

また、上記特許文献２のように、全面に合成樹脂がコーティングされているポリウレタンフォームの製のピグは、非透過性の合成樹脂とポリウレタンフォームの弾力性が異なり、パイプ内を走行する際に、両者が馴染まず、ポリウレタンフォームと合成樹脂膜との接合部が剥がれ液体が浸透するばかりでなく、折れ皴や凹みが発生して管内壁面に対するシール性能が低下し、その折れ皴や凹みにより圧力流体の背圧が吹き抜けてピグが走行せず停止するなどのトラブルが発生することがあった。

さらに、ポリウレタンフォーム製のピグは、ゴム製のピグに較べると、耐油性、耐化学薬品性、耐熱性、耐強度性などに劣り、限られた液体のパイプライン用にしか使用できなくなると共に、短期間のうちに使用不能になるといった問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解決することを課題として研究開発されたもので、ゴムを発泡化させて、弾性力と反発力を付加したピグによって、内径に段差のあるパイプライン、あるいはレジュースされた異径部のあるパイプラインでも、ピグはスムーズに走行してパイプの内の液体を回収したり、払い出したり、置換したり、洗浄作業などを容易に行うことができ、かつ摩耗が少なく寿命の長い経済的な発泡ゴムピグおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本発明は、パイプラインの内壁面に摺接しながら移動することにより流体を回収、払い出し、置換、洗浄に使用する発泡ゴム製ピグであって、発泡倍率が３〜１０倍で発泡させ発泡ゴムの外周面に表皮膜が形成されていることを特徴とする発泡ゴムピグを開発し、採用した。

また、本発明では上記のように構成した発泡ゴムピグにおいて、前記表皮膜が０．１〜１ｍｍである発泡ゴムピグ、および前記発泡ゴムは、０．０５〜０．５ｍｍの独立気泡の集合体であることを特徴とする発泡ゴムピグを開発し、採用した。

さらに、本発明の上記における発泡ピグの製造方法は、発泡ゴム材料を一次金型に入れ、一定時間加圧・加熱して成形された小形発泡ゴム体を一次金型から取り出し、取り出した小形発泡ゴム体を二次金型に入れ、加熱調整して小形発泡ゴム体を発泡させて完成品の形状、寸法にすると共に、発泡倍率を３〜１０倍で発泡させて成形したことを特徴とする発泡ゴムピグの製造方法を開発し、採用した。

本発明の発泡ゴムピグは、発泡倍率が３〜１０倍で発泡化させて、弾性力と反発力を付加したことによって、レジュースされた異径部のあるパイプラインや内径に段差のあるパイプラインでも、ピグはスムーズに走行してパイプ内の液体を回収したり、払い出したり、置換したり、洗浄作業などを容易に行うことができる。

また、発泡ゴムピグの外周面を被覆する厚さ０．１〜１ｍｍの表皮膜によって、ピグの摩耗が少なく、寿命の長い経済性の良いピグになると共に、ゴムが本来持つ性質の耐油性、耐化学薬品性、耐候性、耐熱性などに優れていることから、それらの要求されるパイプラインに使用できる。

さらに、本発明の発泡ゴムピグは、０．０５〜０．５ｍｍ程度の小さな独立気泡の集合体であるから、液体の浸透を阻止することができる。

本発明の発泡ゴムピグの製造方法によれば、発泡ゴム材料を一次金型に入れ、一定時間加圧・加熱して成形された小形発泡ゴム体を一次金型から取り出し、取り出した小形発泡ゴム体を二次金型に入れ、加熱調整して小形発泡ゴム体を大きくする二段発泡成形により、変形の少ない規定寸法通りの発泡ゴムピグを得ることができる。

本発明の第１実施例の球状発泡ゴムピグの縦断面図である。 発泡ゴム材料の斜視図である。 発泡ゴム材料を丸めた斜視図である。 丸めた発泡ゴム材料を第一金型に入れた断面図である。 第一金型で成型している断面図である。 第一金型から小形発泡ゴム体を取り出した正面図である。 第二金型で大形発泡ゴム体に成型される断面図である。 本発明の第２実施例のドラム状発泡ゴムピグの縦断面図である。 実験配管路にあるタケノコ継ぎ手の断面図である。 別の実験配管路にある異形管の断面図である。

以下、本発明の実施例１を添付図面に基づいて説明すれば、１は発泡倍率を３〜１０倍で発泡させて成形した球状の発泡ゴムピグであり、０．０５〜０．５ｍｍ程度の極めて小さな独立気泡の集合体で構成されており、球状の発泡ゴムピグ１は外周全面に０．１〜１ｍｍの表皮膜２で被覆されている。

本発明の発泡ゴムは、発泡倍率が１０倍を超えると柔らかくなり、変形しやすくなり一定の形を保持しないので適さず、発泡倍率が３倍以下になると硬すぎて弾力性、反発力も劣り、管内壁面とのシール性が悪くなることから、上記の数値の範囲である３〜１０倍が適している。

また、球状の発泡ゴムピグ１の外周面を覆う表皮膜２の全体厚さは、薄くなると密着性が低下し、厚くなると発泡ゴムピグが圧縮状態から形状回復しょうとする反発応力により隙間が生じたりするので、０．１〜１ｍｍに限定されるものである。

発泡ゴムは、原料ゴム（天然ゴム、合成ゴム）に発泡剤、架橋剤、軟化剤、補強剤などを練り込み、密閉された型内で加流を行いながら発泡剤の分解により独立した気泡発泡体が作られたものである。

発泡ゴムの原料としては、特に限定されるものではなく、天然ゴム、合成ゴムどちらでもよく、合成ゴムとしては、例えば、クロロプレンゴム(ＣＲ)、エチレンプロピレンゴム(ＥＰＤＭ)、二トリルゴム(ＮＢＲ)、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム（Ｓｉ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などが挙げられるが、その中でも水素化二トリルゴム（ＨＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム(ＥＰＤＭ)、シリコンゴム（Ｓｉ）が好ましい。

上記実施例１においては、発泡ゴムピグは球状であったが、実施例２は図８に示すように、ドラム形状に形成した発泡ゴムピグ１１であり、そのドラム形状の発泡ゴムピグ１１の外周面に０．１〜１ｍｍの表皮膜１２で覆っている点、発泡倍率が３〜１０倍で発泡させる点、０．０５〜０．５ｍｍ程度の極めて小さな独立気泡の集合体で構成されている点および発泡ゴムの原料などは、上記実施例１と全く同じであることから説明は省略する。

上記発泡ゴムピグ１，１１の製造法は、第一金型２１の上型２１ａと下型２１ｂの間に発泡ゴム原料３を充填し、内部に空気を含まないようにプレスする。発泡直前まで徐々に加温するが、標準の温度が８０〜１３０℃である。サイズによっても異なるが１０〜４０分が目安となる。

そして、第二金型３１を１６０〜１８０℃に加温しておき、第一金型２１から取り出した小形発泡ゴム体２２を第二金型３１に入れ、さらに小形発泡ゴム体２２を発泡させて所定の大きさの大形発泡ゴム体３２を得る。この間、通常５〜１５分であり、その間１６０〜１８０℃の温度を維持して成形する。この方法により成形することで、さらに圧力がかかり０．１〜１mmの表皮膜が成形される。

さらに詳しく球状発泡ゴムピグ１の製造方法を具体例で説明する。例えば、外径１１０φで発泡倍率が６倍の球状発泡ゴムピグ１を成形するには、第一金型２１（第二金型より小型）のキャビテイ２３の径が５７φのものを使用し、第２図に示すように、３ｍｍ厚さの板状の発泡ゴム材料３を丸めて４０φ×１００ｍｍの円柱状４とする。

その円柱状４の発泡ゴム材料３を第一金型２１の上型２１ａと下型２１ｂの間に入れ、１００℃で２５分プレスしてゴム材料３を上下型２１ａ、２１ｂからはみ出させ内部の空気を抜いて小球発泡ゴム体２２を成形する。さらに徐々に加熱して１３５℃になると第一金型２１から小球発泡ゴム体２２を取り出す。

取り出した小球発泡ゴム体２２は、１６０℃に加熱された第二金型３１の径が１０６φのキャビテイ３２に移し、１３分加熱してプレスすれば、外周面に０．１〜１ｍｍの表皮膜２の外径が１１０φの大球発泡ゴム体３２が得られる。第一金型２１で成形される小球発泡ゴム体２２と第二金型３１で成形される大球発泡ゴム体３３との比率は選択する発泡ゴムの発泡体積で決まる。
すなわち、（大球体積）＝小球体積×発泡ゴムの発泡倍率である。

つぎに、本発明の実施例１、２の発泡ゴムピグについて行った実験例を説明する。
実験例１としては、図９に示すタケノコ継ぎ手４１を用いて鋼管（図示せず）とホース４２を連結した内径に段差があるテスト配管路を通過するかどうか、の状況と満管時の排出効率を確認した。
発泡ゴムピグ（水素化ニトリルゴム）は、外径が１１０φ、重量が１３０．１８ｇ、体積６９６．５ｃｍ^３、密度０．１８ｇ／ｃｍ³ 発泡倍率６倍の球状発泡ピグを、全長７．７ｍのうち、鋼管部分の長さが２．７ｍ、内径１０５．３φ、ホース部分の長さが５ｍで、継ぎ手４１（フランジ付タケノコ）の内径９１φ、管容量が６０リットルの配管路とした。

試験結果
１回目の試験
１発目５８．５リットル排出した。
２発目 ０．５リットル排出した。
３発目 排出しなかった。
総排出量５９リットルで排出効率は約９８．３％、

同様のラインで２回目の試験
１発目、２発目も１回目と回収量はほとんど変わらず。通過圧力：０．１〜０．１５ＭＰａでピグの寸法も変わらず、破損損傷もなく、重量もほとんど変わらなかった。
すなわち、１１０φの球状発泡ゴムピグ１が９１φのタケノコ継手部４１を低圧で通過し、全く損傷せず排出力もウレタン製ピグと変わらなかった。発泡ゴムピグは、水を含まない点と合わせて、従来のウレタン製のピグにはない効果が確認できた。
水を含まないことは化学薬品、油も同様なため、ゴム本来が持っている物性が比重１ｇ／ｃｍ³以上のゴム球（他のピグ形状でも同様)と同様の特性を持ち、かつ異径、段差を簡単に通過する画期的なピグであることが証明できた。

つぎに、実験の２として、実験例１の１１０φの球状発泡ゴムピグと同じピグで、図１０に示すような１００Ａから８０Ａにレジュースされた配管路５１で通過テストしたが問題なく通過した。通過圧力：０．３ＭＰａ以下。試験１と殆ど同じであった。

さらに、実施例２のドラム状発泡ゴムピグ１１で、実験例１と同じ内径に段差があるタケノコ継ぎ手４１のある実験配管路を通過するかどうか、の状況と満管時の排出効率を確認した。実験例１の発泡ゴムピグとは形状は異なるが、発泡ゴムピグは水素化ニトリルゴムで、密度０．１８ｇ／ｃｍ³ 発泡倍率６倍などの条件は同じとした。

１回目の試験
１発目；５８．９リットル排出した。
２発目；殆ど排出しなかったが管内に残水１リットル残った。
総排出量；５８．９リットル排出効率は約９８％。
通過圧力０．０３〜０．１ＭＰa
２回目の試験
１回目と変わらなかった。

実験２の１００Ａから８０Ａにレジュースされた配管路５１をドラム状発泡ゴムピグで通過テストしたが問題なく通過した。レジュース管通過圧力は最大で０．１５ＭＰａであった。

以上、本発明の実施の形態については、発泡ピグの形状を球状とドラム状のもので説明したが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、例えば、円筒形状や砲弾形状の場合でもよく、要するに本発明の目的を達成でき、且つ発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更が可能であることは当然のことである。

本発明は、食品工場や化粧品工場などの移送配管の洗浄だけでなく、石油化学、石油精製工場のパイプライン内の流体の回収、払い出し、置換などにも利用できるものである。

Claims (7)

1. パイプラインの内壁面に摺接しながら移動することによりパイプ内の流体を回収、払い出し、置換、洗浄に使用する水素化ニトリルゴムを材料とした発泡ゴム製ピグであって、当該ピグは、洗浄時に内部に液体を含まず、発泡倍率が４倍よりも大きく１０倍までの間で発泡させ発泡ゴムの外周面に、発泡ゴムと同一材料からなる発泡性を有する表皮膜が形成されていることを特徴とする発泡ゴムピグ。
2. 前記表皮膜は、０．１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の発泡ゴムピグ。
3. 前記発泡ゴムは、０．０５〜０．５ｍｍの極く小さな独立気泡の集合体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発泡ゴムピグ。
4. 洗浄時に内部に液体を含まない発泡ゴムピグの製造方法であって、
   発泡ゴム材料として、水素化ニトリルゴムを一次金型に入れ、一定時間加圧・加熱して成形された小形発泡ゴム体を一次金型から取り出し、取り出した小形発泡ゴム体を一次金型よりも大型の二次金型に入れ、加熱調整して小形発泡ゴム体を発泡させて完成品の形状、寸法にすると共に、発泡倍率を４倍よりも大きく１０倍までの間で発泡させて成形し、外周面に表皮膜が形成されたことを特徴とする発泡ゴムピグの製造方法。
5. 一次金型における加熱温度は８０〜１３０℃であり、一次金型における加熱時間は１０〜４０分である請求項４に記載の発泡ゴムピグの製造方法。
6. 二次金型における加熱温度は１６０〜１８０℃であり、二次金型における加熱時間は５
   〜１５分である請求項４または請求項５に記載の発泡ゴムピグの製造方法。
7. 二次金型の発泡ゴムが収容される部分の容積は、一次金型の発泡ゴムが収容される部分の容積に比べ、４倍よりも大きく１０倍までの間であることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の発泡ゴムピグの製造方法。