(57)【要約】【課題】効率よく強度アップを図れるようにする。【解決手段】合成樹脂製の管本体Ｐ１の周面に、接着部Ｂを介して補強繊維Ｈを管周に沿って巻回接着した補強部Ｐ２を設けてある管において、管本体Ｐ１、及び、接着部Ｂ、及び、補強繊維Ｈは、共に、ポリオレフィン系材料で形成してあり、接着部Ｂの材料は、管本体Ｐ１、及び、補強繊維Ｈの材料より低融点なものを用いてある。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製の管本体の周面に、接着部を介して補強繊維を管周に沿って巻回接着した補強部を設けてある管であって、
前記管本体、及び、前記接着部、及び、前記補強繊維は、共に、ポリオレフィン系材料で形成してあり、前記接着部の材料は、前記管本体、及び、前記補強繊維の材料より低融点なものを用いてある管。
【請求項２】
前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材と、補強繊維を構成する繊維材とを、横断面内で混在する状態に配置して形成してある請求項１に記載の管。
【請求項３】
前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材で、補強繊維を構成する繊維材を、横断面内で囲む状態に配置して形成してある請求項１に記載のに記載の管。
【請求項４】
前記補強部は、前記管本体の外周に一体的に配置してある請求項１〜３の何れか一項に記載の管。
【請求項５】
前記補強部は、前記管本体の内周に一体的に配置してある請求項１〜３の何れか一項に記載の管。
【請求項６】
前記補強部を覆う状態に、ポリオレフィン系材料からなるカバー部を設けてある請求項１〜５の何れか一項に記載の管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製の管本体の周面に、接着部を介して補強繊維を管周に沿って巻回接着した補強部を設けてある管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂製の管は、一般的に金属製の管に比べて柔軟性に優れると共に、軽量で取り扱い易く、更には、腐食し難い上、施工面においては、接続管との接合面どうしを融着する接合方式を採用することも可能で、容易に管路一体構造を形成できる等の特徴がある。
しかしながら、強度の面においては、さらなる向上が望まれている。
従来、この種の管としては、塩化ビニル樹脂製の管本体の外周に、繊維強化されたポリジシクロペンタジエンの外層を設けて形成してあるものがあった（例えば、特許文献１参照）。因みに、補強繊維としては、ガラス繊維やカーボン繊維や金属繊維等の無機繊維、或いは、アラミド繊維、ナイロン繊維、ジュート繊維、ケナフ繊維、竹繊維、ポリエチレン繊維、延伸ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、延伸ポリプロピレン繊維等の有機繊維が挙げられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４４４８７号公報（段落番号〔０００９〕、段落番号〔００１１〕、段落番号〔００２１〕、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の管によれば、管本体や外層、及び、補強繊維がそれぞれ異なる材料で形成されているから、夫々の物性にも差異が発生し、例えば、荷重や衝撃が作用した場合に、それぞれの材料相互に異なる変形特性を示す危険性があり、結果的には、効率の良い強度アップが図り難い問題点があった。
即ち、管そのものが厚肉になって、重量が大きくなって取り扱い難くなったり、原材料の使用量が増加してコストアップを来す危険性があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、効率よく強度アップを図れる管を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、合成樹脂製の管本体の周面に、接着部を介して補強繊維を管周に沿って巻回接着した補強部を設けてある管において、前記管本体、及び、前記接着部、及び、前記補強繊維は、共に、ポリオレフィン系材料で形成してあり、前記接着部の材料は、前記管本体、及び、前記補強繊維の材料より低融点なものを用いてあるところにある。
【０００７】
請求項１の発明の特徴構成によれば、補強繊維が管周に沿って巻回接着してあることで、管本体の撓みに対して、補強繊維の長手方向に沿った引っ張り抵抗力が効果的に作用し、管全体とした補強効果を充分に発揮することが出来る訳であるが、そのような、応力状態において、管本体、接着部、補強繊維が共にポリオレフィン系材料で構成してあることによって、根本的な材料物性（例えば、熱膨張性能や変形特性等）が共通しており、これら三つの部分が一丸となって外力を負担することが可能となる。勿論、各部分どうしが同質材料であることによる馴染み度が高いことによる一体性の向上もある。
従って、効率よい応力分担を果たすことができ、結果的に、非常に無駄なく強度アップを図ることが実現し、軽量で高強度な管を形成するに至った。
また、管本体、接着部、補強繊維の一体化に関しても、三者を一体的に配置した状態で、環境温度を、管本体・補強繊維の融点未満で且つ接着部の融点以上に設定するだけで、前記接着部が融けて、管本体や補強繊維の性能劣化を来さない状態で接着することができ、管製造の製造コストの低減化も叶えることが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材と、補強繊維を構成する繊維材とを、横断面内で混在する状態に配置して形成してあるところにある。
【０００９】
請求項２の発明の特徴構成によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、補強繊維を構成する繊維材と、接着部を構成する繊維材とが横断面内で混ざり合うことで、より両者の一体性が向上し、特に、補強繊維を構成する繊維材が単独の状態で応力分担するのを防止でき、効率の良い強度アップを図ることが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記接着部を構成する繊維材で、補強繊維を構成する繊維材を、横断面内で囲む状態に配置して形成してあるところにある。
【００１１】
請求項３の発明の特徴構成によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、補強繊維を構成する繊維材が、前記接着部によって覆われるから、接着部が保護材の役目を果たすことができ、補強繊維の耐久性を向上させることが可能となる。その結果、管として長期間にわたって強度を維持することが可能となる。
【００１２】
請求項４の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記管本体の外周に一体的に配置してあるところにある。
【００１３】
請求項４の発明の特徴構成によれば、請求項１〜３の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、管厚みの中で、特に、大きな縁応力が作用する外周部に補強部を位置させてあることで、効率の良い応力分担を叶えることができ、より小さな断面で目的とした強度を確保することが可能となる。従って、管全体的な軽量化や、原料の使用量の低減によるコストダウンを叶えることが可能となる。
【００１４】
請求項５の発明の特徴構成は、前記補強部は、前記管本体の内周に一体的に配置してあるところにある。
【００１５】
請求項５の発明の特徴構成によれば、請求項１〜３の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、補強部そのものは、補強繊維が管周面に沿って巻回状態に設けられているから一般的に表面の平滑性を高くし難いが、その補強部が管本体の内周に位置することで、管の外周側には平滑性の高い管本体を位置させることができ、前記補強部による管の補強を叶えながらも、管外周面は平滑面に形成することが可能となる。その結果、例えば、管接合時に、接合用ソケット等を用いて接着接合や熱融着接合するのに、接合面の平滑性が確保されやすいことで、より確実な管接合部を形成することが可能となる。従って、管接合工事の品質を向上させやすく、且つ、その施工効率をも向上させることが可能となる。
【００１６】
請求項６の発明の特徴構成は、前記補強部を覆う状態に、ポリオレフィン系材料からなるカバー部を設けてあるところにある。
【００１７】
請求項６の発明の特徴構成によれば、請求項１〜５の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、カバー部によって補強部を保護する効果があると共に、補強部の表面を前記カバー部によって平滑に成形することが可能となる。従って、上述のように、管接合に伴う接合面の平滑性を確保して接合強度の向上や、施工効率の向上を図ることが可能となる。この様な効果に関しては、前記補強部が、管本体の外周側にある場合に限らず、管本体の内周側にある場合でも同様に叶えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜１０は、本発明の管の一例である管Ｐを示すものであり、この管Ｐは、管本体Ｐ１と、及び、その周面に一体的に形成された補強部Ｐ２とを設けて構成してあり、例えば、ガス導管や導水管等に用いることができ、特に、地中埋設される部分に設置しても、安定した状態で管路を維持することができるものである。以下に複数の対応について個別に説明する。
【００２０】
〔第一実施形態〕
図１〜３に示すように、前記管本体Ｐ１は、ポリオレフィン系材料で形成された筒体で、前記補強部Ｐ２との一体化の前には、内外周面ともに平滑面に形成されている。そして、一般的なこの種の管の肉厚よりも薄肉に形成してある。その一例として、ガス用５０Ａポリエチレン管を挙げて説明すると、一般的には、５０Ａの場合は、管肉厚は５．５ｍｍであるのに対して、本実施形態においては、２．５ｍｍの管肉厚にしてある。これは、前記補強部Ｐ２によって補強されることで強度アップが図られ、通常の５０Ａと同様の管強度を示すことが可能となっているからである。
【００２１】
前記補強部Ｐ２は、超高分子量のポリオレフィン系繊維材（以後、単に超高分子繊維材という）１の複数と、低分子量のポリオレフィン系繊維材（以後、単に低分子繊維材という）２の複数とを束ねて繊維状にした巻回繊維３によって構成されている。
前記低分子繊維材２は、その融点が、前記管本体Ｐ１、及び、前記超高分子繊維材１の融点より低いものを使用してある。従って、管本体Ｐ１の外周面に前記巻回繊維３を巻き付けた状態で、前記低分子繊維材２のみが融解する温度まで加熱することによって、低分子繊維材２が接着部Ｂとなって、管本体Ｐ１と超高分子繊維材１とを一体化することができるものである。因みに、前記超高分子繊維材１は、引っ張り強度が高いから、補強繊維Ｈの役割を担っている。
前記巻回繊維３を構成する超高分子繊維材１と低分子繊維材２の一例を説明すると、前記超高分子繊維材１としては、１３００ｄｔｅｘ程度の超高分子量ポリエチレン繊維を使用し、前記低分子繊維材２としては、８８２ｄｔｅｘ程度の低分子量ポリエチレン繊維を使用する場合がある。
【００２２】
因みに、ここで挙げた材質によれば、それぞれの融点は、次の通りである。
管本体Ｐ１を構成するポリエチレン管の融点＝１２６℃
超高分子繊維材１を構成する超高分子ポリエチレン繊維の融点＝１４６℃
低分子繊維材２を構成する低分子ポリエチレン繊維の融点＝１０７℃
【００２３】
前記巻回繊維３は、図２に示すように、前記超高分子繊維材１と前記低分子繊維材２とを束ねて形成してあり、所謂、マイクロブレーディング繊維をかたち作っている。超高分子繊維材１と低分子繊維材２との配置に関しては、図２（イ）のように、両繊維材が横断面内で混在する状態に配置してあったり、図２（ロ）のように、低分子繊維材２によって超高分子繊維材１を横断面内で囲む状態に配置してあってもよい。
また、図２（イ）の巻回繊維３を加熱して前記低分子繊維材２を融解させた接着後の状態は、図３（イ）に示すとおりである。同様に、図２（ロ）の巻回繊維３を加熱して前記低分子繊維材２を融解させた接着後の状態は、図３（ロ）に示すとおりである。
【００２４】
本実施形態の管Ｐによれば、前記補強部Ｐ２による管本体Ｐ１の補強効果が発揮され、従来の管と同程度の強度を薄肉管で実現することや、又は、従来の管と同程度の肉厚で高強度管を形成することが可能となり、その結果、管の軽量化が図られることで取り扱い易くなり、当該管の敷設工事等の作業能率をも向上させることが可能となる。
【００２５】
〔第二実施形態〕
前記第一実施形態と共通する部分については、その説明を割愛する。
管本体Ｐ１、及び、巻回繊維３は、先の挙げたものと同様の構成を採用することができ、本実施形態においては、図４に示すように、巻回繊維３を含めて管本体Ｐ１を覆う状態に、管本体Ｐ１と同じポリエチレン製のカバー部４を設けてある。但し、巻回繊維３の超高分子繊維材１と低分子繊維材２との配置については、第一実施形態の図２に示したとおり、何れの配置をも採用することができる。
図から見られるように、この実施形態のガス導管Ｐは、内周面・外周面共に平滑面に仕上がっている。
【００２６】
本実施形態の管Ｐによれば、管強度の増加を図れることの他に、内周面が平滑であることで、内空部の流体への摩擦損失を小さくすることが出来ながら、外周面に関しては、例えば、図５に示すような、ソケット５を使用して、例えば、電熱や接着材等によって接合面同士を融着するような接合方式を採用することができ、より確実な管接合を実現することが可能となる。また、カバー部４の存在により、補強部Ｐ２そのものの劣化を防止しやすくなるから、管Ｐの耐久性の向上をも叶えることができる。
【００２７】
〔第三実施形態〕
管本体Ｐ１、及び、巻回繊維３のそれぞれ単体は、先の挙げたものと同様の構成を採用することができるが、本実施形態においては、図６に示すように、管本体Ｐ１の内周面に沿って補強部Ｐ２を形成してある。
また、補強部Ｐ２を構成する巻回繊維３の超高分子繊維材１と低分子繊維材２との配置については、第一実施形態の図２に示したとおり、何れの配置をも採用することができる。
【００２８】
本実施形態の管Ｐによれば、管外観は通常の管と同様でありながら、強度アップが図られている。
【００２９】
〔第四実施形態〕
管本体Ｐ１、及び、巻回繊維３は、先の挙げたものと同様の構成を採用することができ、本実施形態においては、図７に示すように、管本体Ｐ１の内周面に設けられた巻回繊維３を含めて管本体Ｐ１の内周面を覆う状態に、管本体Ｐ１と同じポリエチレン製のカバー部４を設けてある。但し、巻回繊維３の超高分子繊維材１と低分子繊維材２との配置については、第一実施形態の図２に示したとおり、何れの配置をも採用することができる。
図から見られるように、この実施形態のガス導管Ｐは、内周面・外周面共に平滑面に仕上がっている。
【００３０】
本実施形態の管Ｐによれば、管強度の増加を図れることの他に、内周面が平滑であることで、内空部の流体への摩擦損失を小さくすることが出来ながら、外周面に関しては、例えば、ソケット５を使用して、例えば、電熱や接着材等によって接合面同士を融着するような接合方式を採用することができ、より確実な管接合を実現することが可能となる。また、カバー部４の存在により、補強部Ｐ２そのものの劣化を防止しやすくなるから、管Ｐの耐久性の向上をも叶えることができる。
【００３１】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００３２】
〈１〉  当該管Ｐを構成する材質は、先の実施形態で説明したポリエチレンに限るものではなく、例えば、ポリプロピレンや、ポリブテン等であってもよく、要するにオレフィンの重合によりつくられる樹脂状物質であればよく、それらを含めてポリオレフィン系材料と総称する。
また、補強繊維に関しては、先の実施形態で説明した高分子量のものに限るものではなく、例えば、分子の配向によって融点を高くしたり、造核材の添加によって融点を高くするものであってもよい。
〈２〉  前記巻回繊維は、先の実施形態で説明したように管本体の周面に対して一方向の螺旋巻き形状に設置したものに限るものではなく、例えば、図８に示すように、異なる螺旋向きで交差する状態に配置してあったり、図９に示すように、筒形状に巻回繊維を編んだもの、又は、斜め編みした組紐状のものであってもよい。
〈３〉  前記補強部は、先の実施形態で説明したように、管本体の内周面側か、外周面側の何れか一方にのみ設けてあるものに限るものではなく、例えば、管本体の内周面、外周面の何れにも設けてあってもよい。
〈４〉  前記カバー部は、先の実施形態で説明した巻回繊維を含めて覆うように設けてあるものに限るものではなく、例えば、図１０に示すように、巻回繊維の上面のみを覆う状態に設けられた筒状体であってもよい。
【００３３】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、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】第一実施形態の管の要部を示す斜視図
【図２】第一実施形態の管の肉厚部分を示す断面図
【図３】第一実施形態の管の肉厚部分を示す断面図
【図４】第二実施形態の管の縦断面図
【図５】第二実施形態の管の連結状態を示す縦断面図
【図６】第三実施形態の管の縦断面図
【図７】第四実施形態の管の縦断面図
【図８】別実施形態の管の要部を示す斜視図
【図９】別実施形態の管の要部を示す斜視図
【図１０】別実施形態の管の縦断面図
【符号の説明】
４      カバー部
Ｂ      接着部
Ｈ      補強繊維
Ｐ１    管本体
Ｐ２    補強部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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