JPH0777291A

JPH0777291A - 管のインサーション方法及び樹脂管

Info

Publication number: JPH0777291A
Application number: JP16096793A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishimura; 寛之西村; Masushi Nishino; 益司西野; Masami Suyama; 正美須山; Yoji Mori; 洋司森; Tomoyoshi Nakao; 朋由中尾
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】既設管内に樹脂管を挿入する際に、樹脂管を
縮径させたとしても容易に挿入することが出来、また樹
脂管を既設管に挿入した後の樹脂管の復元力、及び形状
記憶性がよい管内のインサーション方法を提供する。【構成】既設管４内に樹脂管１を挿入して新設する管
のインサーション方法において、予め樹脂管１の本体部
２を架橋度６５％以上のポリエチレンで形成し、樹脂管
１を、温度上昇に伴って引っ張り応力が急激に減少する
疑似融点以上で疑似融点近傍の第一温度で縮径した後、
昇温に伴って樹脂材料が形状回復する形状回復温度未満
の第二温度まで冷却して、縮径状態で形状安定させる形
状記憶段階と、樹脂材料が軟化する温度である軟化温度
以上で形状回復温度未満の第三温度まで縮径状態の樹脂
管１を加熱して、樹脂管１を軟化状態で既設管４内に挿
入する挿入段階と、挿入操作の後、樹脂管１を形状回復
温度まで加熱して縮径前の形状に回復する形状回復段階
から構成される方法を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、既設の管内に樹脂管を
挿入して新設する管のインサーション方法及び、この方
法に採用される樹脂管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような方法としては、樹脂管
を加熱により軟化させ、ローラー等で縮径形成し、形状
回復温度以下の軟化温度で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
せて既設管内に樹脂管インサートする方法が知られてい
る。そして、このような方法に採用されている材料は、
架橋度５〜３０％のポリエチレン系樹脂組成物が主流で
あるとともに、形状記憶させるとともに縮径させる縮径
操作時の設定温度は、主に、材料の軟化点以上で形状回
復温度以下の温度範囲が選択されていた。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以下
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】このような従来技術に
おいては、用いられるポリエチレンの架橋度が５〜３０
％であることから、加熱復元する際の復元力が小さく、
形状記憶性が劣るという欠点があった。つまり、縮径可
能な幅が小さく、大幅な縮径が行えないために前記ポリ
エチレン管に充分な可撓性を得ることが出来ず、長尺で
複雑な配管形状をした既設管に対して挿入することは、
前記既設管と前記ポリエチレン管が傷つき易い等の欠点
があった。

【０００４】さらに、縮径操作時の温度条件より以下の
ような問題が発生しがちであった。

【０００５】即ち、縮径操作時の温度を、形状回復温度
以下の温度として選択する場合は、次のようないくつか
の問題が発生する。１樹脂管に残留応力が残り、局所歪みや永久歪みが残
る。ストレスクラッキングの原因になる。２軟化温度と形状回復温度との間にあまり温度差がな
いため、既設管引き込みの際樹脂管の形状が一部回復し
て外径が大きくなることで、既設管との摩擦抵抗が大き
くなり、長距離の施工が困難になる（残留応力があると
軟化温度になれば一部形状が回復しやすくなる）。３上記引き込み温度では、曲管部の多い既設管では大
きな引き込み（挿入）力が必要になり、その際樹脂管に
すり傷などによる損傷がおこる。４折り畳み縮径する際に、弾性力があるため成型時に
例えばローラ等で成型する際樹脂管に引っ張り力がかか
り管軸方向の伸びが発生する。従って、復元時に樹脂管
の管軸方向の収縮が発生する。残留歪みで残る場合、接
続部や分岐取り出し部に収縮による応力が発生しストレ
スクラッキングの原因になる。そして、これらの問題
は、樹脂管の肉厚が大きい程、大きく発現する。

【０００６】従って、本発明の目的は、既設管内に樹脂
管を容易に挿入することが出来、また前記樹脂管を既設
管に挿入した後の前記樹脂管の復元力、及び形状記憶性
のよい、管のインサーション方法及び樹脂管を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の管のインサーション方法の特徴構成は、予め
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、樹脂管を、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疑似融点近傍の第一温度で縮
径した後、昇温に伴って樹脂材料が形状回復する形状回
復温度未満の第二温度まで冷却して、縮径状態で形状安
定させる形状記憶段階と、樹脂材料が軟化する温度であ
る軟化温度以上で形状回復温度未満の第三温度まで縮径
状態の前記樹脂管を加熱して、樹脂管を軟化状態で既設
管内に挿入する挿入段階と、挿入操作の後、樹脂管を形
状回復温度まで加熱して縮径前の形状に回復する形状回
復段階から構成することにあり、さらには、上述の管の
インサーション方法に用いる樹脂管を本体部の外側に非
架橋のポリエチレンよりなる被覆層を一体成型してある
ことにあり、それから得られる作用効果は以下の通りで
ある。

【０００８】

【作用】つまり、この方法においては、形状記憶段階、
挿入段階、形状回復段階を経てインサーションが完了す
る。方法としては、所定形状に成型加工された樹脂管を
昇温状態で形状記憶した状態で縮径、冷却し、挿入操作
において、管を軟化させ、挿入完了の後、再度、昇温操
作により形状回復させる、通常の工程を採るが、ここ
で、材料の架橋度、さらにこの架橋度と相まった、第一
温度の選択に特徴があり、この条件により、以下のよう
な良好な状況が実現する。１図４に、架橋度（図上数値で示す）をパラメータと
した温度に対する引っ張り応力の変化の状況を示すが、
この図に示すように、架橋度が比較的高い本願の材料の
場合は、第一温度として疑似融点以上の温度を選択して
も、材料が流動せず、保形性が維持される。そして、こ
の状態においては、比較的高い軟化状態が実現してお
り、軽微な応力で折り畳み縮径ができ、復径後において
も残留応力、局所歪み、永久歪みが残りにくい。２さらに図５に、非架橋ポリエチレン（図中ＰＥで示
す）、架橋ポリエチレン（図中ＸＰＥで示す）に関す
る、同一温度で縮径した場合の温度と復元率（元の径と
縮径時の径の比）との関係を示すが、この図にも見られ
るように、架橋度の上昇とともに、復径温度が上昇す
る。さらに、縮径操作をおこなう温度である第一温度を
高く選択すればするほど、形状回復温度が高くなる。従
って、上記のような材質の管にあっては、挿入時の引き
込み温度を従来より高くできる。このことは、温度に関
する軟化度が、非架橋ポリエチレン、架橋ポリエチレン
に係わらず一定の温度を維持することに鑑みると、挿入
操作温度を上昇させる効果として、樹脂管の軟化温度の
高化を招来し、曲管部の多い既設管内への引き込み抵抗
を小さくできるという非常に良好な効果を生じることと
なる。さらに、架橋度が高いことにより、形状記憶性能
が高く、大きな復元性及び保型性を充分に利用して、比
較的大きな肉厚を備えた樹脂管自体で独立の使用に耐え
る導管を得ることが可能となる。

【０００９】

【発明の効果】従って、既設管内に樹脂管を容易に挿入
することが出来、また前記樹脂管を既設管に挿入した後
の前記樹脂管の復元力、及び形状記憶性のよいととも
に、復径後においても残留応力、局所歪み、永久歪みが
残りにくい良好な管のインサーション方法を提供するこ
とができた。尚、前記ポリエチレン管が本体部の外側に
非架橋のポリエチレンよりなる被覆層を一体成形してあ
る構成にしてあれば、ポリエチレン管同士を融着する際
にも、融着に用いられる部分は、ポリエチレンの被覆層
となり、このポリエチレンの被覆層は非架橋のポリエチ
レンよりなるから、融着性がよくなり、連結の容易な樹
脂管を得ることができる。

【００１０】

【実施例】本願の管のインサーション方法においては、
樹脂管として、形状回復後、既設管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（ＪＩＳＫ
６７７４相当品）が使用される。ここで、管の肉厚とし
ては３ｍｍ以上で基本外径の９〜１５％程度のものに本
願は対応する。この樹脂管１は、図２，３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、前記本体部２の外側に非架橋のポリエチレン
よりなる被覆層３を一体成形して構成されている。この
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。

【００１１】本願の管のインサーション方法の手順の概
略を説明すると、この方法は、形状記憶操作及び縮径操
作がおこなわれる形状記憶段階と、樹脂管１を既設管内
に挿入する挿入段階と、樹脂管１を既設管内で形状回復
させる形状回復段階との３段階から構成される。これら
の段階の状態が図１に示されている。図１（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態が、さらに（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
いる状態が示されている。図１（イ）に示す挿入操作に
あっては、図２に示すような、特別の挿入治具６が使用
され、挿入前に断面が特定されない樹脂管１が、この挿
入治具６により所定の折り畳み状態とされ、既設管４内
に挿入される。

【００１２】以下、各段階を順に説明していく。（１）形状記憶段階この段階は、作業の準備段階として位置する工程であ
り、樹脂管１は縮径されるとともに、縮径状態で形状安
定させられる。この段階としては、例えば樹脂管の製造
工場（図外）において、所定の形状（断面円形）に成型
されて製作される樹脂管１を薄い膜状に成型して巻き取
って移送可能な状態とする場合、あるいは、図１（イ）
に示すような挿入治具６を使用して縮径する場合が、該
当することとなる。例えば、工場製造段階で、挿入に好
適な縮径・折り畳み状態が得られる場合は、前述のよう
な挿入治具６は必要ないが、以下に示す例においては、
工場製造段階と既設管４への挿入操作直前の段階とで、
縮径操作をおこなう例について説明する。

【００１３】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を備えた形
状に成型される。そして、この樹脂管１が、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（図４に
温度領域Ａで示す）以上で、この疑似融点近傍の第一温
度（１４０℃程度）で縮径された後、昇温に伴って樹脂
材料が形状回復する形状回復温度未満の第二温度（常温
〜１１０℃）まで冷却され、縮径状態で形状安定させら
れる。即ち、この段階において、図１（イ）に示される
ような偏平状態で巻き取られた形状とされる。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、こ
の図に示すように、架橋度が比較的高いポリエチレン
は、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。

【００１４】現場での挿入操作に伴う段階前述の挿入治具６は、図２に示すように第一温度に於け
る縮径をおこなう縮径部６ａと、第二温度まで冷却して
縮径折り畳み状態の樹脂管１を挿入に適した形状且つ軟
化状態に保つ冷却部６ｂとから構成されており、この挿
入治具６に樹脂管１を通過させることにより、既設管４
への挿入を良好に行えるように構成されている。現場に
おいては、縮径部６ａをこれに供えられた加熱ヒータ７
により、第一温度である１４０℃程度に維持して、図３
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の先端部に設けられてい
る前述の冷却部６ｂ（出口温度８０〜１１０℃）によ
り、縮径状態のまま形状保持されて既設管４内に導かれ
る。

【００１５】（２）挿入段階この段階は、樹脂管１が所定の既設管４に挿入される段
階である。この段階において、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、樹脂材料
が軟化する温度である軟化温度以上で形状回復温度未満
の第三温度（８０〜１１０℃）まで縮径状態の樹脂管１
が加熱される。即ち、縮径された樹脂管１は形状回復温
度より若干低めの軟化点温度に加熱保温され、引き込み
時は、既設管４内を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
最低温度以上まで加熱される。前述の挿入治具６におい
ては、冷却部６ｂがこの任をも担う。

【００１６】（３）形状回復段階この段階は、挿入操作を完了した後、図１（ロ）に示さ
れるように樹脂管１を昇温して形状回復させる段階であ
る。即ち、樹脂管内に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。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、既設管の曲がり部
分に引っ張り応力が残ったり歪みが残ったり、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の内径とインサーション後の管の内径とに
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。

【００１７】また、図６及び図７にポリエチレン管のク
リープ特性を示す図を示す。図６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
形料（変位量）を示す図で、図７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。

【００１８】〔別実施例〕以下に別実施例を説明する。
上記の実施例においては、樹脂管の製造段階及び挿入段
階共に、形状記憶を行わせて、縮径する場合の例を示し
たが、たとえば、既設管の条件が許す場合は、現場にて
円筒形の樹脂管を本願の方法に従って、形状記憶、縮径
させるとともに、挿入操作し、さらに、形状回復操作し
てもよい。この場合の図２に示す挿入治具のみを使用し
て、挿入をおこなうことが可能である。具体的な実施状
態のデータを整理して以下に紹介する。１樹脂管（５ｍロール管）架橋度６５％のポリエチレン管（ＪＩＳＫ６７７４
相当品、呼び径５０、外径６０ｍｍ）１１０℃の恒温槽で保温２形状記憶段階挿入治具（加熱ヒータ付き１４０℃設定）６内に樹脂管
を引き込みながら連続折り畳み縮径挿入治具の先端部に設けられている冷却部６ｂにより、
縮径状態のまま形状保持（出口温度８０〜１１０℃）３挿入段階予め１１０℃の温風を常時吹き込まれている既設管（Ｓ
ＧＰ呼び６５、内径６７．９９ｍｍ，４５°エルボ２曲
がり）内に牽引装置で引き込み操作ポリエチレン管引き込み後管端を切断４形状回復段階温風温度を１４０℃に上げて吹き込み、樹脂管を既設管
内で形状回復以上の操作において、樹脂管が既設管に良く内嵌した良
好な状態の導管が得られた。

【００１９】また、第一温度、第二温度、第三温度につ
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
ては昇温に伴って樹脂材料が形状回復する形状回復温度
未満の温度、さらに、第三温度としては樹脂材料が軟化
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より高く１４０℃程度第二温度常温〜１１０℃ 第三温度８０〜１１０℃

【００２０】また、第一温度、第三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。

【００２１】さらに、挿入方法についても、任意のもの
が選択できる。

【００２２】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】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２】挿入治具の構成を示す図

【図３】挿入治具の各部位に於ける管の断面形状を示す
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形状
回復状態を示す図

【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

【図７】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４既設管

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既設管（４）内に樹脂管（１）を挿入し
て新設する管のインサーション方法であって、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、前記樹脂管（１）を、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第一温度で縮径した後、昇温に
伴って樹脂材料が形状回復する形状回復温度未満の第二
温度まで冷却して、縮径状態で形状安定させる形状記憶
段階と、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第三温度まで縮径状態の前記樹
脂管（１）を加熱して、前記樹脂管（１）を軟化状態で
前記既設管（４）内に挿入する挿入段階と、挿入操作の
後、前記樹脂管（１）を前記形状回復温度まで加熱して
縮径前の形状に回復する形状回復段階から構成される管
のインサーション方法。
【請求項２】請求項１記載の管のインサーション方法
に用いる樹脂管（１）であって、前記本体部（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
成形してある樹脂管。