JP6709080B2

JP6709080B2 - 発泡管継手

Info

Publication number: JP6709080B2
Application number: JP2016040401A
Authority: JP
Inventors: 大樹久宿; 保松永; 久保　喜弘; 喜弘久保; 豊正松村; 由之介野口
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: JP2017155869A

Description

本発明は、ドレンパイプ等の接続に用いられる発泡管継手に関する。

従来、鋼管や合成樹脂管からなる配管周りをグラスウール等の保温材で被覆することによって配管周りの結露等を防止するようにしているのが一般的である。
一方で、空調機等に取り付けられ排水用竪管にドレン排水を流水させるドレンパイプを接続する管継手としては、例えば特許文献１に示されるような結露防止のために、内部に発泡樹脂層を有する断熱効果をもたせたものが広く用いられている。この場合には、配管施工後、保温材を巻いたり被せたりする作業を行わなくても済むようになる。

特許文献１には、本体部に連続して設けられた他の配管材が接続される受口部が中実とされる本体部の樹脂からなる断熱層を備え、この断熱層を囲繞する本体部の内外壁と前記受口部とが射出成形により一体成形された構成の断熱層付き管継手について記載されている。
つまり、特許文献１に記載の管継手は、本体部の外側（内層及び外層をなすスキン層）および受口部が非発泡性樹脂により形成され、本体部の内側（スキン層の内部）が発泡性樹脂により形成された構成であり、空調設備等の断熱が必要な排水管路に使用されている。

特許第３６９９５７９号公報

上記特許文献１に示されるような外層に非発泡性樹脂を配する二層構造とする管継手の場合、単層成形される管継手に比べて断熱範囲や強度が低下する。そのため、発泡樹脂の単層成形による管継手が求められるが、この場合、外層部分も発泡樹脂で形成されることから、管内を流通する水が内層及び外層を通して外部に浸み出すという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、継手内部を流通する水が浸み込むことを抑制することができる発泡管継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る発泡管継手は、本体部と、該本体部の開口部に一体に形成された受口部と、を有し、熱可塑性樹脂からなる発泡性樹脂を発泡させて前記本体部と前記受口部とが一体的に形成された発泡管継手であって、前記発泡管継手の外面にゲート部を有し、前記本体部における本体肉厚部は、独立気泡率が９０％以上、かつ発泡倍率が１．２倍〜２．０倍、かつ前記ゲート部からの距離が大きくなるほど低密度であり、前記受口部の独立気泡率は、９０％以上、かつ発泡倍率が１．０倍以上であることを特徴としている（ただし、非発泡樹脂と発泡樹脂を積層したものを除く。）。

本発明に係る発泡管継手では、気泡同士が連続することを抑え、空隙が形成されにくくなるため、継手内部を流通する水が継手を構成する発泡樹脂に浸み込むことを抑制することができる。

また、本発明に係る発泡管継手は、前記本体部の表層の気泡数が１個／ｍｍ ^２以上４０個／ｍｍ ^２未満であることが好ましい。

また、本発明に係る発泡管継手は、前記熱可塑性樹脂が硬質塩化ビニル樹脂であり、前記本体部における見かけ密度が０．８〜１．０ｇ／ｃｍ ^３であり、前記受口部における見かけ密度が１．０〜１．２ｇ／ｃｍ ^３であることを特徴としてもよい。

本発明の発泡管継手によれば、継手内部を流通する水が浸み込むことを抑制することができる。

本発明の実施の形態によるチーズ部材からなる発泡管継手の構成を示す側面図である。図１に示す発泡管継手の縦断面図である。図１に示すＡ−Ａ線断面図であって、発泡管継手を管軸方向から見た縦断面図である。発泡管継手の本体肉厚部および受口部の厚み方向に切断した拡大断面図である。発泡管継手の本体肉厚部および受口部の厚み方向に切断した拡大断面図である。発泡管継手の製造方法を説明するための図であって、本体肉厚部に対応するキャビティ空間に発泡性樹脂を注入する状態を示した図である。実施例による独立気泡率を求めるためのサンプルの部位を示す図である。

以下、本発明の実施の形態による発泡管継手について、図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態による発泡管継手１は、給水や排水などを行うための樹脂製の管路に使用されるチーズを一例としている。

発泡管継手１は、管状の本体部１１と、この本体部１１の開口部に一体に形成された受口部１２と、を有している。受口部１２は、本体部１１とほぼ同径の管部材を挿入接続するために、本体部１１よりも大径をなしている。
発泡管継手１は、本体部１１及び受口部１２ともに熱可塑性樹脂からなる発泡性樹脂を発泡させて一体的に形成されている。具体的に発泡管継手１は、図２に示すように、直管をなす本体部１１の両端１１ａ、１１ｂおよび管軸Ｏ方向に直交する方向に開口する分岐端部１１ｃの３箇所の開口部のそれぞれに受口部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられたチーズ部材を構成している。

本体部１１において、管軸Ｏを挟んで分岐端部１１ｃに対向する位置には、成形時に射出される位置となる射出ゲート部１４が設けられている。
ここで、本体部１１において、図３の符号Ｒで示す曲面状の部分を以下、本体肉厚部１１Ａという。

受口部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ受口軸Ｏ１、Ｏ２に沿って受口開口部１２ｂから本体部１１に向かうに従い漸次、内径が小さくなるテーパ１２ａが形成されている。さらに受口部１２のテーパ１２ａの本体部１１側の端部と本体部１１との境界部分には、テーパ１２ａの端部から径方向の内側に向けて斜めに突出するストッパー１３が形成され、本体部１１の内周面に連接している。

ここで、図４に示すように、本体部１１及び受口部１２において、それぞれ共通した厚み寸法を全体厚みｔ０とし、発泡管継手１の表面１ａから１ｍｍの領域ｔ１を表層Ｐ１とし、全体厚みｔ０の１／４（表面１ａから１／４厚みｔ２）の箇所（符号Ｃ１）を１／４厚み部Ｐ２とし、全体厚みＬ０の１／２（表面１ａから１／２厚みｔ３）の箇所（符号Ｃ２）を厚み中心部Ｐ３とする。

発泡性樹脂として、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂（特に、可塑剤を実質的に含まない硬質ポリ塩化ビニル樹脂）、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂、アクリル樹脂などの硬質の樹脂を使用することができる。さらに、発泡性樹脂は、これらの硬質の樹脂に、発泡剤として加熱によりガスを発生させるアゾジカルボンアミド（大塚化学社製ＡＺ−ＨＭ）や重曹などを混入したものや、高圧下で二酸化炭素や窒素などのガスを溶解させたものなどを使用することができる。このような発泡性樹脂を発泡してなる樹脂層は、硬質のものとなる。

発泡管継手１は、硬質塩化ビニル樹脂の場合における本体肉厚部１１Ａの発泡倍率が１．２倍〜２．０倍であり、かつ射出ゲート部１４からの距離が大きくなる（遠い）ほど高倍率（すなわち低密度）となっている。また、受口部１２の発泡倍率は、１．０倍以上であり、本体肉厚部１１Ａと同様に、ゲート部１４からの距離が大きくなるほど高倍率となっている。
受口部１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）は、本体部１１側のストッパー１３の発泡倍率が受口開口部１２ｂ側よりも小さくなっている。

ここで、発泡倍率は、発泡管継手１のうち所定の測定領域を測定した比重値（見掛け比重）を測定し、主原料の比重（ポリ塩化ビニルの場合１．４）を前記比重値で除することにより求められる。例えば本体部１１を縦横に９分割した測定領域を設定し、また受口部１２を縦横に６分割した測定領域を設定し、これら測定領域毎に切り出してそれぞれの比重値を測定して発泡倍率を求めることができる。さらに具体的には、例えば電動糸鋸を使用して上述した測定領域を切り出し、切り出した測定サンプルの各面を１〜２ｍｍだけグラインダ等で削った後、比重計を用いて比重を測定する。

また、発泡管継手１が硬質塩化ビニル樹脂の場合における見掛けの密度は、本体部１１において０．８〜１．０ｇ／ｃｍ^３であり、受口部１２で１．０〜１．２ｇ／ｃｍ^３であり、図４に示す表層Ｐ１で１．４３ｇ／ｃｍ^３未満（非発泡の硬質塩ビ樹脂の密度未満）である。この見掛けの密度は、見掛けの比重と同意であるため、上述した発泡倍率を求める際に測定された比重値より上記範囲が設定される。

なお、発泡体において引張強度などの力学的性質が密度に依存することは、例えば『プラスチックフォームハンドブック』（日刊工業新聞社、１９７３）が知られている。そして、本実施の形態の発泡管継手１は継手であり、通常の断熱材よりも高い強度が求められ、特に、管が挿入される受口部１２は管の伸縮等に耐える必要があるが、上記のような発泡倍率と見掛けの密度の範囲であれば断熱性と共に継手として必要な各種強度を満たすことができる。

また、図５に示すように、本体肉厚部１１Ａ及び受口部１２の断面を例えば顕微鏡で観察した画像において表面１ａ側で色が異なる境界を層境界線Ｈとし、この層境界線Ｈの外側（表面１ａ側）の部分の厚みを外層厚ｔ４とし、内側の部分の厚みを発泡層厚ｔ５とする。ここで、発泡管継手１の発泡層率は、発泡層厚ｔ５／全体層厚ｔ０で求められる。
そして、本実施の形態では、本体肉厚部１１Ａの発泡層率が７０〜９５％であり、受口部１２の発泡層率が２０〜９５％となっている。

また、図４に示すように、本体部１１の気泡数は、表層Ｐ１で１個／ｍｍ^２以上４０個／ｍｍ^２未満（好ましくは、５個／ｍｍ^２以上２０個／ｍｍ^２以下）であり、１／４厚み部Ｐ２で３０個／ｍｍ^２以上１００個／ｍｍ^２未満であり、厚み中心部Ｐ３で８０個／ｍｍ^２以上３００個／ｍｍ^２未満である。

表層Ｐ１の気泡数において、４０個／ｍｍ^２を超えると、継手表面に気泡に由来する模様（いわゆるスワールマーク）が目立つようになる。このスワールマークを無くすためには、表層Ｐ１において気泡を無くせばよいが、表層Ｐ１に気泡が生成しない条件（例えば、表層Ｐ１と接触する金型内面を冷却しておき表層Ｐ１を構成する樹脂を発泡させない）で製造すると、表層Ｐ１とその内側の樹脂層との間に空隙が発生する恐れがある。そのため、表層Ｐ１は１個／ｍｍ^２以上、好ましくは５個／ｍｍ^２以上の気泡数とすることが好ましい。
また、１／４厚み部Ｐ２の数値範囲は、表層Ｐ１と１／２厚み部Ｐ３を上記範囲になるよう調整することにより設定された範囲である。このような数値範囲とすることで、表層Ｐ１〜１／４厚み部Ｐ２〜１／２厚み部Ｐ３にかけて連続的に気泡が形成されるため、空隙ができない利点がある。なお、１／４厚み部Ｐ２の気泡数の範囲が表層Ｐ１、１／２厚み部Ｐ３と重なっているが、気泡は連続的に形成されるものであるから、気泡数は表層Ｐ１＜１／４厚み部Ｐ２＜１／２厚み部Ｐ３となっている。例えば、表層Ｐ１の気泡数が３５個／ｍｍ^２のとき、１／４厚み部Ｐ２＞３５個／ｍｍ^２となり、１／２厚み部Ｐ３の気泡数が８５個／ｍｍ^２のとき１／４厚み部Ｐ２＜８５個／ｍｍ^２となる。
そして、１／２厚み部Ｐ３の気泡数が上述した範囲内であれば、熱伝導率と密度（強度）のバランスが良い。１／２厚み部Ｐ３の気泡数が３００個／ｍｍ^２以上になると、密度が低下しすぎて継手としての強度が不足する。１／２厚み部Ｐ３の気泡数が８０個／ｍｍ^２未満の場合には、断熱性能が不足する。

また、本体部１１の平均気泡径は、表層Ｐ１で０．０３〜０．２４ｍｍであり、厚み中心部Ｐ３で０．０２〜０．０３ｍｍであり、１／４厚み部Ｐ２で０．０２〜０．０３ｍｍである。また、受口部１２の平均気泡径は、表層Ｐ１で０．０２〜０．０４ｍｍであり、厚み中心部Ｐ３で０．０２〜０．０３ｍｍであり、１／４厚み部Ｐ２で０．０２〜０．０３ｍｍである。

また、発泡管継手１において、本体肉厚部１１Ａは、独立気泡率が８５％以上、より好ましくは９０％以上で、かつ発泡倍率が１．０倍超であり、受口部１２の独立気泡率が８５％以上、より好ましくは９０％以上となっている。さらに、また、本実施の形態の発泡管継手１では、継手の通水面を構成する壁面の独立気泡率が８５％以上、より好ましくは９０％以上となっている。

図６は、上述したチーズ部材からなる発泡管継手１の製造方法を示しており、図３に示す断面視で本体部１１の底部を下に向けて製造される状態を示している。符号１５は金型を示している。
本実施の形態では、本体部１１の底部に射出ゲート部１４を設けて、下側から射出成形機のノズル１６によって発泡性樹脂Ｊを注入する。射出ゲート部１４から注入された発泡性樹脂Ｊは、射出ゲート部１４の周辺部分から発泡が開始されるとともに、金型１５のキャビティ空間１５Ａの奥へ押し込んでいく。具体的には、上下方向よりも重力による抵抗が少ない横方向、すなわち図２に示すように管軸Ｏ方向の両端の第１受口部１２Ａおよび第２受口部１２Ｂに向かって発泡していく。そして、発泡性樹脂Ｊが横方向へ発泡して本体部１１との境界線部分（ストッパー１３部分）に達すると、次に上方の第３受口部１２Ｃに向かって発泡される。

上述した構成の発泡管継手１では、図１及び図２に示すように、本体部１１における本体肉厚部１１Ａが独立気泡率が８５％以上、かつ発泡倍率が１．０倍超であり、受口部１２の独立気泡率が８５％以上であることで、気泡同士が連続することを抑え、空隙が形成されにくくなるため、継手内部を流通する水が継手を構成する発泡樹脂に浸み込むことを抑制することができる。

また、本実施の形態では、継手の通水面を構成する壁面の独立気泡率が８５％以上であることから、継手の通水面を構成する壁面における空隙の形成をより確実に抑えることができ、上述した浸み込みを抑制する効果を向上させることができる。

次に、上述した実施の形態による発泡管継手の効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。

（実施例）
実施例は、発泡性樹脂としてポリ塩化ビニルを使用し、単層成形により製造されたチーズ部材からなる発泡管継手１における本体肉厚部１１Ａおよび受口部１２の独立気泡率を測定して、本継手の浸水の可能性について確認を行った。本実施例の発泡管継手１としては、発泡性樹脂を使用し、汎用の単軸機により射出により成形したものである。

具体的には、図７に示すように、３箇所の部位（第１本体部位Ｄ１、第２本体部位Ｄ２、受口部位Ｄ３）をサンプルとして切り出した。第１本体部位Ｄ１は、最も発泡倍率が高い部分であり、図４に示す表層Ｐ１を取り除いた部分である。第２本体部位Ｄ２は、継手の下部で重力を受ける部分であり、表層Ｐ１を含む全体厚みｔ０に相当する部分である。受口部位Ｄ３は、管軸Ｏ方向の一方の第２受口部１２Ｂにおける表層Ｐ１を含む全体厚みｔ０に相当する部分である。

そして、それぞれの部位Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３について表１に示すように重量Ｗ（ｇ）、空気比較法体積Ｖａ（ＣＣ）、水置換法体積Ｖａｑ（ＣＣ）を測定し、これらの測定値から見かけ比重、および（１）式に基づいて独立気泡率（％）を算出した。
なお、空気比較法体積Ｖａの測定には、タイプ１０００（東京サイエンス社製）の空気比較式比重計を使用した。また、水置換法体積Ｖａｑの測定には、ＥＢ−３３０Ｈ（島津製作所社製）の電子天秤を使用した。

この測定の結果、すべてのサンプルの部位Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３において独立気泡率が９０％以上となっており、受口部位Ｄ３の独立気泡率が本体部１１の部位（本体部位Ｄ１、Ｄ２）よりも小さくなる傾向があることが確認された。そのため、発泡管継手１の内部を流通する水が浸み込みを抑制できることがわかる。とくに、受口部１２に他の配管を接続した状態の管内を流通する水に面する本体部位Ｄ１、Ｄ２の独立気泡率が９５％以上と高くなっているので、より効果的であることが確認された。

以上、本発明による発泡管継手の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の本実施の形態では、発泡管継手１として、チーズ部材を対象としているが、継手形状はこれに制限されることはなく、例えばエルボ、レジューサ、バルブソケット、ニップル等を対象とすることができる。また、異径のものであってもかまわない。

なお、本実施の形態では、受口部１２の内面にテーパ１２ａを形成しているが、これに限定されず、テーパ１２ａが形成されていない発泡管継手であってもかまわない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１発泡管継手
１ａ表面
１１本体部
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ受口部
１２ａテーパ
１２ｂ受口開口部
１３ストッパー
１４射出ゲート部
Ｐ１表層
Ｐ２１／４厚み部
Ｐ３厚み中心部

Claims

本体部と、該本体部の開口部に一体に形成された受口部と、を有し、熱可塑性樹脂からなる発泡性樹脂を発泡させて前記本体部と前記受口部とが一体的に形成された発泡管継手であって、
前記発泡管継手の外面にゲート部を有し、
前記本体部における本体肉厚部は、独立気泡率が９０％以上、かつ発泡倍率が１．２倍〜２．０倍、かつ前記ゲート部からの距離が大きくなるほど低密度であり、
前記受口部の独立気泡率は、９０％以上、かつ発泡倍率が１．０倍以上であることを特徴とする発泡管継手（ただし、非発泡樹脂と発泡樹脂を積層したものを除く。）。
前記本体部の表層の気泡数が１個／ｍｍ ^２以上４０個／ｍｍ ^２未満であることを特徴とする請求項１に記載の発泡管継手。
前記熱可塑性樹脂が硬質塩化ビニル樹脂であり、
前記本体部における見かけ密度が０．８〜１．０ｇ／ｃｍ ^３であり、前記受口部における見かけ密度が１．０〜１．２ｇ／ｃｍ ^３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡管継手。