TW201713493A

TW201713493A - 樹脂管、樹脂管之製造方法、以及配管構造

Info

Publication number: TW201713493A
Application number: TW105127184A
Authority: TW
Inventors: Kaoru Takahashi
Original assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2017-04-16
Also published as: CN106481902B; TWI639504B; CN106481902A; JP2017044338A; JP6799963B2

Abstract

本發明之課題在於提供一種耐久性獲得提高之樹脂管、可得到耐久性獲得提高之樹脂管的樹脂管之製造方法、以及耐久性獲得提高之配管構造。本發明之樹脂管為具可撓性之樹脂製管10，於無外力作用之初期狀態下，相對於彎曲後之管之中心軸線O在曲率中心C1側之外周面部分的曲率半徑R1為750mm以上，當從初期狀態將管彎折至朝初期狀態之管之彎曲方向的相反方向做彎曲、且相對於中心軸線在曲率中心C2側之外周面部分的曲率半徑R2成為對管所預定之最小彎折半徑的彎折狀態時，相對於初期狀態之該中心軸線位於曲率中心C1側之內周面部分20的應變成為8.5%以下。

Description

樹脂管、樹脂管之製造方法、以及配管構造

本發明係關於一種由聚丁烯或交聯聚乙烯等所構成之具可撓性之樹脂管、該樹脂管之製造方法、以及使用該樹脂管之配管構造。

近年來，由聚丁烯、交聯聚乙烯等所構成之可撓性樹脂管有別於無可撓性之金屬管或氯乙烯管等，可在涵蓋數十m(公尺)級的長度下捲繞為圓環狀而被梱包的狀態下受到保管或搬送，此外，於施工現場使用之際，可切斷為所希望之長度而朝所希望之方向彎曲並形成配管，由於具有這些優點，故常被使用於建築物之供水或是供給熱水用之配管構造(例如專利文獻1)。

先前技術文獻

專利文獻1 日本特開2001-65008號公報

但是，上述可撓性樹脂管，當以大角度(進而以小的曲率半徑)做彎曲之狀態下形成配管之情況，於長期間使用後，在該彎曲部分之管內周面容易發生龜裂，於發生龜裂之情況，龜裂恐貫通管周壁而導致漏水的發生。關於此龜裂發生之機制可參見圖4來詳細說明。

圖4(a)顯示配管前未受外力作用之初期狀態下之可撓性樹脂管(以下簡稱為「管」)100。圖4(b)顯示將圖4(a)之管100以大角度彎曲來形成配管之狀態。如圖4(b)所示般，以沿著管100之中心軸線O的截面來觀察時，形成配管之管100中經彎曲的部分，相對於管100之中心軸線O在曲率中心C側之周壁部分會形成壓縮方向之應力負荷，而相對於中心軸線O在曲率中心C之相反側的周壁部分則會形成拉伸方向之應力負荷。另一方面，一般而言構成管100之樹脂中會添加抗氧化劑以抑制樹脂之氧化而導致之劣化，但該抗氧化劑會從管100之內周側流出到搬送流體中。此外，一般而言，自來水基於消毒目的而含氯，但氯具有促進樹脂氧化所致劣化的作用。如此般，因著構成管100之樹脂內的抗氧化劑逐漸減少、或是管100不斷暴露於管100內之水所含氯中等，伴隨時間的經過，管100會從內周側逐漸劣化。一旦管100之內周側的劣化進行到一定程度，會經常性保有拉伸方向之應力負荷，而在相對於中心軸線O在曲率中心C之相反側的內周面部分容易發生沿著大致圓周方向的龜裂101。

另一方面，如圖4(a)例般，以往之管100於施工現場使用之際，從梱包材取出之狀態(配管前之無外力作用之初期狀態)下，會保有朝一定方向以400mm程度之曲率半徑而彎曲般的所謂的捲纏慣性。如此之捲纏慣性係在管100之製造時藉由樹脂之擠製成形而成形為管狀之後，於捲繞狀態下受硬化之間所賦予管100者。此外，圖4之例中，當管100係以和初期狀態之管100之彎曲方向(捲纏慣性方向)為相反方向受到彎折而做配管之情況，相較於以和初期狀態之管100之彎曲方向為相同方向受到彎折而做配管之情況，作用於管100之應力負荷會變得更大，故更容易發生龜裂。為了儘可能抑制龜裂之發生，於施工現場較理想的做法是避免在和管100之初期狀態之彎曲方向為相反方提高受到彎折之狀態下讓管100進行配管，但例如於貫通壁或是軀體後連接於供給熱水器之下的情況，在朝相反方向彎折之狀態下進行配管之頻率高。此外，將會限制建物內配置用水器具之位置、管之配設布局等之自由度，現實上有困難。

如此般，對於以往之可撓性樹脂管要求耐久性之提高。

本發明係用以解決上述課題，其目的在於提供一種耐久性獲得提高之樹脂管、可得到耐久性獲得提高之樹脂管的樹脂管之製造方法、以及耐久性獲得提高之配管構造。

本發明之樹脂管為具可撓性之樹脂製管，在無外力作用之初期狀態中，相對於彎曲後之管之中心軸線在曲率中心C1側之外周面部分的曲率半徑R1為750mm以上；當從該初期狀態將管彎折至朝該初期狀態之管之彎曲方向的相反方向做彎曲、且相對於該中心軸線在曲率中心C2側之外周面部分的曲率半徑R2成為對管所預定之最小彎折半徑的彎折狀態時，相對於該初期狀態之該中心軸線位於曲率中心C1側之內周面部分的應變成為8.5%以下。

依據本發明之樹脂管，可提高耐久性。

本發明之樹脂管利用梱包材來維持受捲繞之狀態為較佳。

藉此，可避免管受到損傷等。

本發明之樹脂管，該管之長度可為10m以上。

本發明之樹脂管之製造方法係用以製造上述樹脂管，包含下述製程：擠製成形製程，係藉由擠製成形將熱塑性樹脂成形為管狀體；硬化製程，係於該擠製成形製程之後，在該管狀體以直線狀延伸著的狀態下進行硬化；以及梱包製程，係於該硬化製程之後，捲繞該管狀體而藉由梱包材將該管狀體維持在受捲繞之狀態，藉此得到該樹脂管。

依據本發明之樹脂管之製造方法，可提高管之耐久性。

本發明之配管構造係使用上述樹脂管而配設於建築物之供水或是供給熱水用之配管構造。

依據本發明之配管構造，可提高耐久性。

依據本發明，可提供一種耐久性獲得提高之樹脂管、可得到耐久性獲得提高之樹脂管的樹脂管之製造方法、以及耐久性獲得提高之配管構造。

10,100‧‧‧樹脂管

20‧‧‧測定對象部分(內周面部分)

40‧‧‧梱包材

101‧‧‧龜裂

C,C1,C2‧‧‧曲率中心

D‧‧‧管之外徑

O‧‧‧中心軸線

圖1係用以說明本發明之樹脂管之一實施形態之沿著管中心軸線之截面圖，圖1(a)係顯示管之初期狀態，圖1(b)係顯示管之彎折狀態。

圖2係顯示樹脂管之耐久性試驗結果之圖。

圖3係用以說明得到本發明之樹脂管之一實施形態之製程圖。

圖4係用以說明以往樹脂管之課題之沿著管中心軸線之截面圖，圖4(a)係顯示管之初期狀態，圖4(b)係顯示管經彎折而成為配管後之狀態。

以下參見圖式來分別例示說明本發明之樹脂管、樹脂管之製造方法、以及配管構造之實施形態。

圖1係顯示本發明之一實施形態之樹脂管(以下也簡稱為「管」)10。本實施形態之管10係由例如聚丁烯或是交聯聚乙烯(PEX)等熱塑性樹脂所構成之具可撓性之樹脂管，可適用於例如配設在建築物之供水或是供給熱水用之配管構造。管10之稱呼直徑為例如10~25等。但是，本實施形態之管10也可使用於水以外之流體(液體、氣體)用之配管構造。

此處，所謂「具可撓性」意指由彈性率為200~900MPa、即使有5%程度之材料應變也不致破裂之材料所構成者。

本實施形態之管10在經過擠製成形製程以及硬化製程來製造管之後，藉由梱包材以涵蓋約10m以上(例如30m或是60m)之長度的範圍維持在捲繞成圓環狀之狀態下受到保管以及搬送，之後，於施工現場使用之際等從梱包材中取出。

圖1(a)顯示本實施形態之管10處於未受外力作用之初期狀態時的模樣。本實施形態之管10於初期狀態以通過管10之中心軸線O之截面來觀察時，呈彎曲狀態之管10相對於中心軸線O在曲率中心C1側之管10之外周面部分的曲率半徑R1為750mm以上。此處，所謂於初期狀態之管10之上述曲率半徑R1係僅起因於賦予管10之捲纏慣性的曲率半徑。如此般，本實施形態之樹脂管10在初期狀態之上述曲率半徑R1相較於上述以往之樹脂管來得大。換言之，本實施形態之樹脂管10之捲纏慣性相較於以往之樹脂管之捲纏慣性來得小。

藉此，若以從初期狀態朝和初期狀態之彎曲方向(捲纏慣性方向)為相反方向做彎曲而成為既定彎折狀態的方式來彎折管之時，可使得管之變形量(進而應變)相較於以往之樹脂管來得降低。藉此，假使管10在和捲纏慣性方向為相反方向受彎折之狀態下進行配管之情況，也可降低作用於管10之應力負荷，進而可抑制在該彎折部分發生龜裂。藉此，可提高管10(以及使用管10之配管構造)之耐久性。

管10之捲纏慣性可藉由適宜調整後述製造方法來降低。

此外，基於耐久性提高之觀點，管10之捲纏慣性愈小愈佳。從而，於初期狀態以通過管10之中心軸線O的截面來觀察時，相對於管10之中心軸線O在曲率中心C1側之外周面部分的曲率半徑R1以900mm以上為適宜。

圖1(b)係顯示當本實施形態之管10以朝和初期狀態之管10之彎曲方向為相反方向進行彎曲的方式受到彎折而處於彎折狀態時之模樣。於圖1(b)所示彎折狀態下，相對於管10之中心軸線O在曲率中心C2側之管10之外周面部分的曲率半徑R2係設定為成為對管10所預定之最小彎折半徑。此外，以下如此之彎折狀態也簡稱為「彎折狀態」。本例中，對管10所預定之最小彎折半徑為管10之外徑D的10倍(亦即R2=10D)。

此外，所謂「對管所預定之最小彎折半徑」意指由該管之製造者、或是該管相關協會(例如交聯聚乙烯管工業會)或是規格所推薦或是規定之管之配管施工時的最小彎折半徑(彎折半徑之最小值)。例如，交聯聚乙烯管工業會係依照各管之稱呼直徑來訂定交聯聚乙烯製管之最小彎折半徑的推薦值(目標)，但所有的稱呼直徑皆訂定了相當於管之外徑D之約10倍的最小彎折半徑(交聯聚乙烯管工業會之技術資料第5章施工基準(5)彎折配管1)。此外，關於由株式會社普利司通所製造販賣之聚丁烯製管，該會社係推薦管之外徑D的10倍做為最小彎折半徑。

本實施形態之管10當從圖1(a)之初期狀態將管10彎折成為圖1(b)之彎折狀態，而以通過管10之中心軸線O的截面來觀察時，相對於初期狀態之管10之中心軸線O位於曲率中心C1側之既定內周面部分20之應變成為8.5%以下。

上述應變能以以下之式(1)來計算：應變={(Y-X)/X}×100(%)‧‧‧(1)

此處，式(1)中之X為以通過管10之中心軸線O的截面來觀察時，相對於初期狀態之管10之中心軸線O在曲率中心C1側之事先任意選擇之既定內周面部分20之長度。式(1)中之Y為以通過管10之中心軸線O的截面來觀察時，當原於初期狀態做為測定對象之該既定內周面部分(以下也稱為「測定對象部分」)20之管10處於彎折狀態時的長度。此外，此測定對象部分20在管10處於彎折狀態時相對於管10之中心軸線O係位於和曲率中心C2成為相反側。

式(1)中長度X、Y可將應變計設置於測定對象部分20藉由測定來求出，或是，可藉由部分計算來求出。藉由部分計算求出長度X、Y之方法有例如以通過管10之中心軸線O的截面來觀察時，針對在初期狀態下相對於測定對象部分20位於曲率中心C1側之既定外周面部分分別測定初期狀態以及彎折狀態之長度，使用該測定結果來算出之方法。此情況，可使用該測定結果連同管10之外徑D、周壁之厚度T、初期狀態下的曲率半徑R1以及彎折狀態下之曲率半徑R2(本例中為10D)等來算出測定對象部分20之長度X、Y。

本實施形態之管10由於從初期狀態彎折成為上述彎折狀態時，上述應變為8.5%以下，故假使管10朝捲纏慣性方向之相反方向受到彎折之狀態下進行配管之情況，可降低作用於管10之應力負荷，進而可抑制該彎折部分發生龜裂。藉此，可提高管10(以及使用管10之配管構造)之耐久性。以下，參見圖2針對此效果更詳細說明。

圖2係顯示使用通常的聚丁烯製管所實施之耐久性試驗結果之圖。此耐久性試驗係將12根的管分別各3根以上述式(1)所求出之應變成為5.6%、6.8%、8.5%、9.7%的方式做彎折而維持在彎折狀態，並對各管連續通水，測定個別管直到破裂為止所花時間。各管之尺寸相同，此外，管之捲纏慣性(初期狀態下，相對於管之中心軸線在曲率中心側之外周面部分的曲率半徑)相同。各管之應變係藉由調整彎折程度(彎折狀態下，相對於管之中心軸線在曲率中心側之外周面部分的曲率半徑)來調整成為不同值。試驗中，各管之應變和通過管內之水的溫度、壓力以及殘留氯濃度(水中之氯成分濃度)係以始終成為一定的方式進行控制。

從圖2之結果可知，當管之應變為5.6%、6.8%、8.5%之情況，相較於管之應變為9.7%之情況，直到管破裂為止所花時間大幅拉長。

此試驗結果證明了：本實施形態之管10由於從上述初期狀態將管10彎折至彎折狀態時的上述應變為8.5%以下，而可得到良好的耐久性。

此外，從此試驗結果可知，上述應變愈低愈能提高管之耐久性。從而，上述應變以6.8%以下為佳，5.6%以下為更佳。

接著，參見圖3，說明用以獲得本實施形態之管10之製造方法之一例。

首先，將構成管10之熱塑性樹脂(聚丁烯或交聯聚乙烯等)以擠製成形來成形為管狀體(擠製成形製程)。

之後，如圖3(a)所示般，讓成形後之管狀體維持例如約10m以上(例如30m或是60m)之長度、在直線狀直直延伸之狀態下以既定時間來硬化(硬化製程)。藉此，得到無捲纏慣性之直線狀的可撓性樹脂管狀體。此處所說的「硬化」係指樹脂變硬之化學反應，例如當樹脂為聚丁烯之情況係指結晶化，例如當樹脂為交聯聚乙烯之情況係指交聯反應。

如上述般，基於耐久性提高之觀點，管之捲纏慣性以愈小愈佳，完全沒有捲纏慣性為最理想。但是，在保管以及搬送長達約10m以上之管之際，基於節省空間的觀點，現實上難以將管維持在直直延伸之狀態。

是以，於硬化製程後，如圖3(b)所示般，將完成硬化的管狀體以約10m以上(例如30m或是60m)之長度捲成圓環狀，藉由梱包材40來維持捲繞之狀態(梱包製程)。管狀體係在受梱包之狀態下被保管以及搬送。其間，管狀體可藉由梱包材40而避免受損傷等。此外，管狀體維持在藉由梱包材40捲成圓環狀的狀態之間，會隨著時間的經過而逐漸被賦予捲纏慣性。

然後，於施工現場等使用之際，將管狀體從梱包材40取出而得到本實施形態之管10。

此外，上述硬化製程中，使得以擠製成形製程所得管狀體處於直線狀延伸狀態下受到硬化之際，當管狀體為聚丁烯製之情況藉由調整結晶化時間與溫度、此外當管狀體為交聯聚乙烯製之情況藉由調整交聯度，可於之後之梱包製程中不易賦予捲纏慣性。進而，可降低梱包製程後所得管之捲纏慣性。

此外，基於儘可能抑制賦予管之捲纏慣性的觀點，於梱包製程中藉由梱包材40所維持之管10之圓環形狀若內徑d1為700mm以上、外徑d2為900mm以上則適宜。此外，被梱包材40所梱包之管10基於獲得良好搬送性之觀點，在梱包製程中藉由梱包材40所維持之管10之圓環形狀若內徑d1為900mm以下、外徑d2為1100m以下則適宜。

此外，本實施形態之管10可使得其初期狀態之上述曲率半徑R1大於梱包材40之最大半徑(亦即梱包材40之外徑d2之一半)。因此，於梱包製程中，管藉由梱包材40所捲繞之間，不僅可減少管之保管或是搬送所需空間，且由於容易握持搬運而可使得施工作業輕省化。

此外，基於儘可能抑制賦予管之捲纏慣性的觀點，於梱包製程後維持管10被梱包材40所捲繞之狀態的期間以3個月以內為佳。

保管以及搬送長度約10m以上之管之際，事實上，基於節省空間的觀點，要在使得管直直延伸之狀態下進行保管以及搬送有困難，故必須在捲繞著管的狀態下來進行。因此，梱包製程後所得本實施形態之管10在初期狀態以通過管10之中心軸線O的截面來觀察時相對於管10之中心軸線O在曲率中心C1側之外周面部分的曲率半徑R1事實上容易成為約1800mm以下。此外，基於同樣的觀點，梱包製程後所得本實施形態之管10從初期狀態彎折成為彎折狀態時之上述應變事實上容易成為約3.0%以上。此外，梱包製程後所得本實施形態之管10，當初期狀態下之上述曲率半徑R1為1800mm之情況，管10從初期狀態彎折成為彎折狀態時之上述應變會成為3.0%。

此外，於梱包製程中，管10之外周側也能以其他管狀構件來包覆。包覆管10之其他管狀構件以例如保溫用、緩衝用、防刮傷用之管狀構件為適宜。

如此般，上述之例，於硬化製程中在管直直延伸之狀態下進行硬化，硬化結束後，於梱包製程中，藉由使得管成為捲繞狀態，相較於以往從硬化製程就使得管處於捲繞狀態之情況，可大幅降低從梱包材所取出之狀態下的管之捲纏慣性。藉此，可得到上述般捲纏慣性少、耐久性提高之管100。此外，使用本實施形態之管10配設於建築物之供水或是供給熱水用配管構造也可提高耐久性。

此外，本實施形態之管10如上述般由於提高了耐久性，換言之，即便是以相較於以往之樹脂管所容許更為大的角度做彎折來進行配管之情況，也可抑制在和以往之樹脂管為相同期間中所發生之管之龜裂、破裂等。

例如，本實施形態之管10當稱呼直徑定為13(亦即外徑17mm)之情況，即使彎折半徑減小至150~170mm，仍可抑制在和以往之樹脂管為相同期間中所發生之管之龜裂、破裂等。

本發明之樹脂管可使用於例如供水、供給熱水用配管構造所使用之聚丁烯製或是交聯聚乙烯製等可撓性樹脂管。

10‧‧‧樹脂管

20‧‧‧測定對象部分(內周面部分)

C1‧‧‧曲率中心

C2‧‧‧曲率中心

D‧‧‧管之外徑

O‧‧‧中心軸線

R1‧‧‧曲率半徑

R2‧‧‧曲率半徑

X‧‧‧測定對象部分之長度

Y‧‧‧測定對象部分之長度

Claims

一種具可撓性之樹脂製管，在無外力作用之初期狀態中，相對於彎曲後之管之中心軸線在曲率中心C1側之外周面部分的曲率半徑R1為750mm以上；當從該初期狀態將管彎折至朝該初期狀態之管之彎曲方向的相反方向做彎曲、且相對於該中心軸線在曲率中心C2側之外周面部分的曲率半徑R2成為對管所預定之最小彎折半徑的彎折狀態時，相對於該初期狀態之該中心軸線位於曲率中心C1側之內周面部分的應變成為8.5%以下。
如申請專利範圍第1項之樹脂管，其中該管係藉由梱包材而維持在被捲繞著的狀態。
如申請專利範圍第1或2項之樹脂管，其中該管之長度為10m以上。
一種樹脂管之製造方法，係用以製造如申請專利範圍第1至3項中任一項之樹脂管；包含下述製程：擠製成形製程，係藉由擠製成形將熱塑性樹脂成形為管狀體；硬化製程，係於該擠製成形製程之後，在該管狀體以直線狀延伸著的狀態下進行硬化；以及梱包製程，係於該硬化製程之後，捲繞該管狀體而藉由梱包材將該管狀體維持在受捲繞之狀態，藉此得到該樹脂管。
一種供水或是供給熱水用之配管構造，係使用如申請專利範圍第1至3項中任一項之樹脂管來配設於建築物所得者。