JP2003161389A - 可とう管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内部を通過する液体と接触する層をゴム層とし
て従来の可とう管と同等の可とう性を保持し、しかも内
部を通過する液体に対する耐蝕性に優れ、内部を通過す
る液体の汚染防止効果に優れ、とりわけ上水の汚染を防
止して上水と接触した場合においても、上水に有機物が
多量に溶出して規格を充たさなくなるという問題を生じ
ない可とう管並びにその製造方法を提供する。 【解決手段】内層、補強繊維層９及び外面ゴム層１１と
を有し、前記内層は熱可塑性樹脂にて構成される内側表
面層６と前記内側表面層６の外側の内側ゴム層５とから
構成されており、内面がらせん状の凹凸形状に形成され
ている可とう管１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可とう伸縮継手、
可とう防振継手、ゴム継手等のゴムを管状部を構成する
主材料とする可とう管に関する。本発明の可とう管は、
水道配管の接続に使用する継手として特に好適である。

【０００２】

【従来の技術】内部に液体を通過させると共に施工時の
変位、地盤の不等沈下や経時的に発生する配管の歪を吸
収して漏液を防止するための各種の可とう管は公知であ
る。このような可とう管は、一般に通過する液体と接触
する内側ゴム層と外層とからなり、外層は内側ゴム層の
外側の補強繊維層、外側ゴム層を有し、必要な場合には
補強繊維層と外側ゴム層との間や内側ゴム層と補強繊維
層との間にリング状ないしコイル状の補強金属層（補強
体層とも称する）や外側ゴム層の外面に織布層が設けら
れる。

【０００３】可とう管においては、可とう管を構成する
材料、特に内側ゴム層が内部を通過する液体に対する耐
蝕性を有し、膨潤したり、強度が低下しないこと、また
内部を通過する液体に内側ゴム層から汚染物質が溶出せ
ず汚染防止性能を有することなどが求められる。

【０００４】特に、内部に上水（水道水）を通過させる
ための配管の接続に使用される可とう管においては、通
過する上水を汚染することがないという特性が強く求め
られる。

【０００５】可とう管内部を通過する液体から内側ゴム
層を保護し、あるいは内部を通過する液体の汚染防止、
とりわけ上水の汚染を防止する技術としては、内側ゴム
層のさらに内側の接液部にステンレス製コルゲート管を
設ける技術が公知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ステンレス製
コルゲート管層を可とう管内部に配設することは、端部
の封止やコルゲート管の可とう性の維持などの点で加工
の工数が多く、低コスト化の要請に対応することが難し
い上に、内部を通過する際の液体の流動抵抗が大きくな
るという問題を有する。

【０００７】ステンレスコルゲート管の上記問題を解す
る手段として、高分子量ポリエチレン被覆ホースが公知
である（特開平４−３４８９３９号公報）。

【０００８】しかし、上記公報に開示の技術は、単に管
の内面に高分子量ポリエチレン層を設けた構造を有する
ものにすぎず、ポリオレフィンがゴムよりも高剛性であ
るために可とう性が低下し、許容変位が大きな可とう
管、即ち同じ内径であっても、許容曲率半径の小さな可
とう管を得ることが困難である。また曲げ変形を受けた
時にしわを生じて実用性がなくなったり、繰り返し変位
を受けた時には高分子量ポリエチレンとゴム層との間で
剥離する場合がある。しかも上記公報記載の技術は溶剤
を使用するものであるために、高分子量ポリエチレン層
の溶剤除去に多大の工数とエネルギーを必要とするもの
である。

【０００９】本発明の目的は、内部を通過する液体と接
触する層をゴム層として従来の可とう管と同等の可とう
性を保持し、しかも内部を通過する液体に対する耐蝕性
に優れ、内部を通過する液体の汚染防止効果に優れ、と
りわけ上水と接触した場合においても、上水に有機物が
多量に溶出して規格を充たさなくなるという問題を生じ
ない可とう管並びにその製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の可とう管は、内
層、補強繊維層及び外面ゴム層とを有する可とう管であ
って、前記内層は熱可塑性樹脂にて構成される内側表面
層と前記内側表面層の外側の内側ゴム層とから構成され
ており、内面がらせん状の凹凸形状に形成されているこ
とを特徴とする。

【００１１】可とう管の内層を内側ゴム層の内側表面層
として熱可塑性樹脂の層を設け、かつ内面をらせん状の
凹凸形状に形成することにより、従来の可とう管と同等
の可とう性を保持し、しかも内部を通過する液体に対す
る耐蝕性に優れ、内部を通過する液体の汚染防止効果に
優れ、とりわけ上水の汚染を防止して上水と接触した場
合においても、上水に有機物が溶出して規格を充たさな
くなるという問題を生じない可とう管となる。

【００１２】管内面のらせん状の凹凸形状、即ち山の深
さ、ピッチ等は、可とう管のサイズ、用途に応じて考え
られる歪等を考慮して適宜設定される。

【００１３】本発明の可とう管は、長さが２００〜１０
００ｍｍ程度であることが好ましく、長さ／管直径比
（Ｌ／Ｄ）は、２〜１０であることが好ましい。長さが
長くなると製造が難しくなり、Ｌ／Ｄが小さくなりすぎ
ると、許容される歪が小さくなり、実用性が乏しくな
る。

【００１４】前記熱可塑性樹脂は、超高分子量ポリオレ
フィンであることが好ましい。

【００１５】超高分子量ポリオレフィンは、予備表面処
理を行うことなくその外側に位置する内側ゴム層と十分
な強度の加硫接着をする。また接触する液体に対する耐
蝕性に優れ、汚染物質を溶出することもなく、特に上水
と接触した場合でも有機化合物の溶出に起因する過マン
ガン酸カリウム消費量を、内側ゴム層を表面層とした場
合と比較して大きく低減することができる。

【００１６】前記超高分子量ポリオレフィンは、超高分
子量ポリエチレンであることが、ゴムの加硫接着性能が
優れており、より好ましい。

【００１７】本発明は、マンドレル上に内層構成材料層
を形成する内層形成工程、補強繊維層構成材料を形成す
る補強層形成工程、外層構成材料を形成する外層形成工
程、加硫を行う加硫工程、及び冷却脱型する脱型工程を
有する可とう管の製造方法であって、前記内層形成工程
は、熱可塑性樹脂を使用して内側表面層を形成する内側
表面層形成工程と前記内側表面層の外側の内側ゴム層を
形成する内側ゴム層形成工程とからなり、前記マンドレ
ルは、らせん状の凹凸形状を有するものであり、前記脱
型工程は前記マンドレルを回転させて抜き取る操作を含
む工程であることを特徴とする。かかる構成の製造方法
により、従来の可とう管と同等の可とう性を保持し、し
かも内部を通過する液体に対する耐蝕性に優れ、内部を
通過する液体の汚染防止に優れ、とりわけ上水の汚染を
防止して上水と接触した場合においても、上水に有機物
が多量に溶出して規格を充たさなくなるという問題を生
じない可とう管を従来の製造設備を使用して製造するこ
とが可能となる。

【００１８】前記内側表面層形成工程は、熱可塑性樹脂
テープを前記マンドレルに巻き付ける工程又は熱可塑性
樹脂の熱収縮チューブを前記マンドレルに挿通して加熱
収縮させる工程であることが好ましい。

【００１９】一般的に、液体との接触における耐蝕性が
良く、また液体に汚染物質を溶出しにくい樹脂は、剛性
の高い樹脂であるが、かかる構成により、可とう管の内
側表面層として剛性の高い熱可塑性樹脂層をマンドレル
上に簡便に形成することができる。またらせん状の凹凸
形状を有するマンドレルを使用することにより、内側に
らせん状の凹凸形状を有する可とう管を製造することが
可能となる。

【００２０】上述の製造方法においては、前記熱可塑性
樹脂が超高分子量ポリオレフィンであり、前記内側表面
層形成工程はマンドレルを加熱して、前記超高分子量ポ
リオレフィンテープを巻き付ける工程であることが好ま
しい。

【００２１】超高分子量ポリオレフィンは特に剛性が高
くてマンドレル上に超高分子量ポリオレフィン樹脂層を
形成するのが困難であるが、テープ上にし、マンドレル
を加熱し、適当な張力をかけて巻き付けることにより、
超高分子量ポリオレフィン樹脂を適当な程度に軟化させ
た状態でマンドレル表面形状に沿った形状に巻き付ける
ことができ、容易に超高分子量ポリオレフィン樹脂の内
側表面層を形成することができる。この際のマンドレル
の加熱温度は、７０〜９０℃であることが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の可とう管の例を図面に基
づいて説明する。図１には可とう管の側面図と部分断面
図を示した。可とう管１は、管状部２と接続用のフラン
ジ３とからなる。管状部２は、内部を通過する液体と接
する熱可塑性樹脂にて構成された内側表面層６、内側ゴ
ム層５、補強繊維層９、外側ゴム層１１とから構成され
ている。管内表面はらせん状の凹凸形状に構成されてい
る。

【００２３】内側表面層を構成する熱可塑性樹脂の厚さ
は特に限定されるものではなく、可とう管の用途、使用
する熱可塑性樹脂材料等を考慮して適宜設定されるが、
０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．０５
〜０．２５ｍｍであることがより好ましい。

【００２４】管状部２の両端部は、図１においては、少
なくとも補強繊維層９をフランジ３の中央の穴を通して
管状部２の反対側に出した後に端部リング１３を巻回さ
せてフランジ３に当接され、フランジ３の脱落を防止す
る構造となっている。

【００２５】管状部２の両端部は、他の配管と接続可能
な構造であれば、フランジに限定されるものではない
が、可とう管を使用して接続する配管にはフランジが最
も広く使用されており、フランジとすることが適用範囲
が広く、好ましい。

【００２６】内側表面層を構成する熱可塑性樹脂の層
は、図２に示したように、フランジ部の他の配管との接
続における当接面Ｐ部にも形成されていることが好まし
い。かかる構成とすることにより、可とう管よりも管径
の大きな配管と接続し、フランジの当接面が液体に接し
ても、この部分が侵され、或いは汚染物質が溶出するこ
とがない。かかるＰ部は、例えば熱可塑性樹脂を軟化さ
せて拡開し、内側ゴム層と接着させることにより形成可
能である。

【００２７】内側ゴム層５と補強繊維層との間や補強繊
維層９と外側ゴム層１１との間には、地中埋設時に可と
う管が受ける土圧、通過車両の重量による変形防止のた
めにバネ鋼コイル等の高強度のリング状ないしコイル状
の補強体層を設けることは好ましい態様である。補強体
層を設けた場合には、該補強体層の外側であって、外層
ゴム層１１との間に、さらに第２補強繊維層を設けても
よい。また、露出した状態に配設される可とう管におい
ては、外側ゴム層１１の外側に第３補強繊維層を設けて
もよい。

【００２８】本発明の内側表面層を構成する熱可塑性樹
脂は、可とう管内部を通過する液体に応じて、耐蝕性に
優れ、汚染防止効果を有する熱可塑性樹脂材料が適宜選
択される。具体的にはポリエチレンやポリプロピレン等
のポリオレフィン樹脂、超高分子量ポリエチレンや超高
分子量ポリプロピレン等の超高分子量ポリオレフィン、
ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ），ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフ
タレート等のポリエステル樹脂、ナイロン６やナイロン
６６等のポリアミド系樹脂、エチレン・テトラフルオロ
エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），ＰＦＡ，ポリ四フッ化
エチレン等のフッ素系樹脂等が好適な材料として例示さ
れる。超高分子量ポリエチレンの市販品としては、ハイ
ゼックスミリオン（三井化学）等があり、使用に好適で
ある。これらの熱可塑性材料は、２種以上が積層された
ものであってもよい。

【００２９】上記の熱可塑性樹脂のなかで、上述のよう
に超高分子量ポリオレフィン、とりわけ超高分子量ポリ
エチレンは何ら処理することなく内側ゴム層と加硫接着
可能であるが、他の樹脂を使用する場合には、必要に応
じて加硫接着強度を高めるための表面処理を行うことは
好適な態様である。具体的には、コロナ放電処理、オゾ
ン処理、プライマー処理等が例示され、必要に応じて２
種以上が併用される。例えば、ＥＴＦＥ，ＰＦＡ等にお
いては、コロナ放電処理を行った後にシランカップリン
グ剤処理を行うことにより、ゴム層との良好な加硫接着
強度が得られる。

【００３０】内側ゴム層、外側ゴム層等を構成するゴム
材料としては、ＲＳＳ，ＳＭＲ等の天然ゴム、合成ゴム
が使用可能であり、好適なゴムとしては、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン
ゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴ
ム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），エチレンプ
ロピレンゴム（ＥＰＤＭ），クロロスルホン化ポリオレ
フィン（ＣＳＭ）等が例示できる。ゴム材料は単独で使
用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらのゴ
ム材料のなかでも、水道用の可とう管については、天然
ゴム、ＩＩＲ、ＣＲの使用が好ましい。

【００３１】ゴム材料には、加硫剤、加硫促進剤が添加
され、必要に応じてゴムの技術分野における公知の添加
剤が限定なく添加可能である。具体的には、カーボンブ
ラック、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等の充填剤
ないし補強剤、アロマ系、ナフテン系、パラフィン系等
のプロセス油、ワックス、酸化亜鉛、ステアリン酸、ス
テアリン酸亜鉛等の加工助剤などが例示される。

【００３２】内側ゴム層構成材料と外側ゴム層構成材料
は、同じであってもよく、異なっていてもよい。外側ゴ
ム層構成材料は、内側ゴム層構成材料とは異なり、設置
環境に耐える特性が要求され、耐擦傷性、耐候性、耐オ
ゾン性などが優れたものであることが要求される。かか
る要請に対応するために外側ゴム層構成材料には、上述
の添加剤に加えてオゾン劣化防止剤、酸化防止剤、老化
防止剤等を添加することが好ましい。

【００３３】ゴム材料の加硫方法は、硫黄加硫、過酸化
物加硫等の公知の方法のいずれであってもよいが、硫黄
加硫、過酸化物加硫のいずれかであることが好ましい。

【００３４】補強繊維層を構成する繊維材料は、可とう
管の技術分野において公知の繊維材料は、限定なく使用
可能である。具体的にはナイロン６６、ナイロン６等の
ポリアミド系繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
エチレンナフタレート等のポリエステル系繊維、ポリオ
レフィン系繊維、レーヨン、アラミド繊維、ＰＢＯ繊
維、スチールコード、ガラス繊維、カーボン繊維などが
例示される。これらの繊維材料は、接着性改善のための
予備処理をして使用することが好ましい。

【００３５】可とう管の製造は、従来の可とう管の製造
と同様な製造装置を使用して、以下の工程により行うこ
とができる。製造に使用するマンドレル２０の例を図３
に部分斜視図にて示した。

【００３６】（１）内側表面層形成工程 ａ）熱可塑性樹脂テープを使用する場合は、マンドレル
上に熱可塑性樹脂テープを巻き付ける。熱可塑性樹脂が
高剛性樹脂である場合には、マンドレルを加熱して熱可
塑性樹脂を軟化させるとマンドレル表面のらせんの凹凸
に密着させることができる。 ｂ）熱収縮チューブを使用する場合には、予め作製した
熱収縮チューブをマンドレルに挿通し、熱風等により加
熱してチューブを収縮させ、マンドレル表面に被覆す
る。

【００３７】（２）内側ゴム層形成工程 熱可塑性樹脂にて形成された内側表面層の上に内側ゴム
層構成材料である未加硫ゴム組成物をシート状ないしス
トリップ状にて積層する。

【００３８】（３）補強層形成工程 補強繊維層を形成するためのトッピングコードを積層す
る。トッピングコードは、従来の可とう管の補強繊維層
形成に使用される簾状の繊維を含むトッピングコードが
使用可能である。必要な場合には、さらに金属リングも
しくはコイルの補強体層を設ける。金属リングやコイル
の間には未加硫ゴムを充填する。

【００３９】（４）外層形成工程 外側ゴム層を形成する未加硫ゴム組成物をシート状もし
くはストリップ状にて積層する。両端には必要に応じて
図１に示したようなフランジを設ける。また外層を補強
する補強繊維層も必要に応じて積層する。

【００４０】（５）加硫工程 （１）〜（４）にて得られた未加硫状態の成形体を、加
硫する。加硫は、加硫缶などを使用した加熱により行う
ことが一般的であるが、電子線等を使用してもよい。

【００４１】（６）脱型工程 加硫後の製品を冷却脱型する。冷却は全体を自然放置し
て行ってもよく、冷風や水を吹き付けて行ってもよい。
冷却後にマンドレルを回転させて抜き取ることにより少
なくともマンドレルを脱型できる。マンドレル内部に冷
風や冷却水を供給し、可とう管の内表面、即ち内側表面
層を構成する熱可塑性樹脂を冷却し、外側の管状部が熱
いうちにマンドレルを回転させると、マンドレルが収縮
するために脱型が容易である。

【００４２】本発明の可とう管は、水道水の配管に好適
であり、通過した水の過マンガン酸カリウム消費量が
５．０ｍｇ／ｌ以下であることが好ましい。水の過マン
ガン酸カリウム消費量は、小さい方が好ましく、より好
ましくは３．０ｍｇ／ｌ以下、さらに好ましくは２．０
ｍｇ／ｌ以下である。

【００４３】過マンガン酸カリウム消費量は、過マンガ
ン酸カリウム消費量がゼロである水を使用し、水／管表
面接触面積比を所定値として一定の条件下に接触させ、
その水について測定して測定した値である。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。 （実施例）らせん状の凹凸を有し、最大径が７６ｍｍ、
らせんのピッチ（山と山の間隔）が２０ｍｍ、凹凸の深
さが１２ｍｍ、長さが５５０ｍｍの金属製マンドレルを
１００℃に加熱し、表面に厚さが０．２ｍｍ、幅７０ｍ
ｍの超高分子量ポリエチレンテープを、適当な張力をか
けつつ端部がわずかに重なるように巻き付けて内側表面
層を形成した。

【００４５】次いで天然ゴムをゴム材料とし、加硫後の
硬度がショアＡにて６０の内側ゴム層構成材料である未
加硫ゴムシートを厚さ３．５ｍｍとなるように積層し
た。その外側に厚さが０．７ｍｍのナイロンコードを使
用したトッピングコードを、コードの交叉角度が５５度
となるように２層積層して補強繊維層を形成した。さら
にその外側に天然ゴムをゴム材料とし、加硫後の硬度が
ショアＡにて６０の外側ゴム層構成材料である未加硫ゴ
ムシートを厚さ５．０ｍｍとなるように積層した。フラ
ンジとして、ＪＩＳ１０ｋ，８０Ａのフランジを設け
た。上記にて得られた成形体を１５０℃にて６０分加
熱、加硫を行い、全長が３５０ｍｍの可とう管を得た。

【００４６】この可とう管に内圧１ＭＰａを負荷した状
態で３５ｍｍ（１０％）の繰り返し伸長を３００回／分
にて与えたところ、６４０００回にて破壊し、内圧が低
下し、破壊した。またこの可とう管に内圧１ＭＰａを負
荷した状態で３５ｍｍ（１０％）の繰り返し圧縮を３０
０回／分にて与えたところ、３３０００回にて内圧が低
下し破壊した。

【００４７】（比較例）内面にらせん状凹凸を有さない
直管状のマンドレルを使用した点以外は実施例と同様に
して可とう管を作製した。

【００４８】この可とう管に内圧１ＭＰａを負荷した状
態で３５ｍｍ（１０％）の繰り返し伸長を３００回／分
にて与えたところ、数回にて破壊し、内圧が低下し、破
壊した。またこの可とう管に内圧１ＭＰａを負荷した状
態で３５ｍｍ（１０％）の繰り返し圧縮を３００回／分
にて与えたところ、数回にて内面にしわが発生し、使用
不可能となった。

【００４９】＜水道水耐汚染性評価＞実施例、比較例の
可とう管について、内部を水道水を通過させた時の耐汚
染性評価を行った。評価は水道用資機材−浸出試験方法
（ＪＷＷＡ Ｚ−１０８）に基づき、同規格の部品試験
（直接水道水と接触する部分の部品のみで行う試験）を
実施した。試験は、規格に準じ、浸出用液をコンディシ
ョニングし、接触面積比４００ｃｍ² ／ｌにて浸出時間
１６時間放置し、その後ＪＩＳ Ｓ３２００−７付属書
１６に準じ、分析を行った。

【００５０】評価結果は、実施例の可とう管を使用した
場合の過マンガン酸カリウム消費量は０．３ｍｇ／ｌで
あり、実質上有機物の溶出はないといえるレベルであっ
た。これに対して比較例の可とう管を使用した場合の過
マンガン酸カリウム消費量は７．０ｍｇ／ｌであり、改
善の余地があるものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】可とう管の例を示した図

【図２】配管との当接面に熱可塑性樹脂層を延設した可
とう管の例を示した図

【図３】可とう管の成形に使用するマンドレルの例を示
した部分斜視図

【符号の説明】

１ 可とう管 ５ 内側ゴム層 ６ 内側表面層 ９ 補強繊維層 １１ 外側ゴム層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H111 AA02 BA13 BA15 BA24 CA52 CA53 CB05 CB14 CB22 CB27 CC03 DA08 DB03 4F100 AK01C AK03C AN00B AN00D BA04 BA07 BA10B BA10C CA23A DD06C DG04A GB90 JA08C JB02 JB16C JK17 JL06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内層、補強繊維層及び外面ゴム層とを有
   する可とう管であって、 前記内層は熱可塑性樹脂にて
   構成される内側表面層と前記内側表面層の外側の内側ゴ
   ム層とから構成されており、内面がらせん状の凹凸形状
   に形成されていることを特徴とする可とう管。
2. 【請求項２】 前記熱可塑性樹脂が、超高分子量ポリオ
   レフィンである請求項１に記載の可とう管。
3. 【請求項３】 マンドレル上に内層構成材料層を形成す
   る内層形成工程、補強繊維層構成材料を形成する補強繊
   維層形成工程、外層構成材料を形成する外層形成工程、
   加硫反応を行う加硫工程、及び冷却脱型する脱型工程を
   有する可とう管の製造方法であって、 前記内層形成工程は、熱可塑性樹脂を使用して内側表面
   層を形成する内側表面層形成工程と前記内側表面層の外
   側の内側ゴム層を形成する内側ゴム層形成工程とからな
   り、 前記マンドレルは、らせん状の凹凸形状を有するもので
   あり、前記脱型工程は前記マンドレルを回転させて抜き
   取る操作を含む工程である可とう管の製造方法。
4. 【請求項４】 前記内側表面層形成工程が、熱可塑性樹
   脂テープを前記マンドレルに巻き付ける工程又は熱可塑
   性樹脂の熱収縮チューブを前記マンドレルに挿通して加
   熱収縮させる工程である請求項３に記載の可とう管の製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記熱可塑性樹脂が超高分子量ポリオレ
   フィンであり、前記内側表面層形成工程はマンドレルを
   加熱して、前記超高分子量ポリオレフィンテープを巻き
   付ける工程である請求項４に記載の可とう管の製造方
   法。