JP2015218741A - Multilayer pipe - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、多層管に関し、特に、耐震性に優れた合成樹脂製の多層管に関する。 The present invention relates to a multilayer pipe, and more particularly to a multilayer pipe made of synthetic resin having excellent earthquake resistance.
従来、多層管として、ポリオレフィン系樹脂からなる内層と、その外周面に積層された延伸ポリオレフィンシートからなる補強層と、さらにその外側に積層されたポリオレフィン系樹脂からなる外層とからなるものが知られている（特許文献１）。 Conventionally, as a multilayer tube, an inner layer made of a polyolefin resin, a reinforcing layer made of a stretched polyolefin sheet laminated on the outer peripheral surface thereof, and an outer layer made of a polyolefin resin laminated on the outer side thereof are known. (Patent Document 1).
上記特許文献１の多層管では、内外層の弾性率の低い合成樹脂を同種のシートからなる補強層で支持し全体として固い製品になっている。その為、地震等の外力によって多層管が変形する際には、補強層全体に応力がかかり、補強層の強度を超えると補強層が破壊し、さらには管全体が破壊してしまうおそれがある。 In the multilayer pipe disclosed in Patent Document 1, a synthetic resin having a low elastic modulus in the inner and outer layers is supported by a reinforcing layer made of the same kind of sheet, and is a hard product as a whole. Therefore, when the multi-layer tube is deformed by an external force such as an earthquake, the entire reinforcing layer is stressed. If the strength of the reinforcing layer is exceeded, the reinforcing layer may be destroyed, and further the entire tube may be destroyed. .
この発明の目的は、地震等の外力によって大変形した場合であっても、破壊しにくい多層管を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a multilayer pipe that is not easily broken even when it is largely deformed by an external force such as an earthquake.
この発明による多層管は、少なくとも三層を有する多層管であって、内側から外側に向かって第一層、第二層、第三層とした場合に、前記第一層と前記第三層とは、ポリオレフィン系樹脂層であり、前記第二層は、樹脂層または繊維強化樹脂層であり、前記第二層の弾性率は、前記第一層の弾性率および前記第三層の弾性率よりも高く、少なくとも１．５倍以上であり、前記第二層は連通孔を備え、前記第一層と前記第三層とは前記第二層の連通孔を通して接続していることを特徴とするものである。 The multilayer tube according to the present invention is a multilayer tube having at least three layers, and when the first layer, the second layer, and the third layer are formed from the inside toward the outside, the first layer and the third layer Is a polyolefin-based resin layer, the second layer is a resin layer or a fiber reinforced resin layer, and the elastic modulus of the second layer is based on the elastic modulus of the first layer and the elastic modulus of the third layer. The second layer is provided with a communication hole, and the first layer and the third layer are connected through the communication hole of the second layer. Is.
ポリオレフィン系樹脂は、相対的に変形しやすい樹脂であり、これが第一層および第三層を形成していることで、多層管は、可撓性を有している管となる。そのため、地震等で大きな外力が作用しても、変形はするが破壊はしない。管をポリオレフィン系樹脂のみで形成すると、変形が大きいことで、管の長さ方向中央部がたわみやすく、配管設置時における管のたわみを防止するために取り付けられる管支持具を増やす必要が生じる。そこで、第二層として、弾性率が高い層が追加される。弾性率が高い第二層があることで、多層管のたわみが小さくなり、これにより、管支持具の数を減らすことができる。 The polyolefin-based resin is a resin that is relatively easily deformed. By forming the first layer and the third layer, the multilayer tube becomes a tube having flexibility. Therefore, even if a large external force is applied due to an earthquake or the like, it is deformed but not destroyed. When the tube is formed of only a polyolefin-based resin, the deformation is large, so that the central portion in the longitudinal direction of the tube is easily bent, and it is necessary to increase the number of tube supports attached to prevent the tube from being bent at the time of piping installation. Therefore, a layer having a high elastic modulus is added as the second layer. The presence of the second layer having a high elastic modulus reduces the deflection of the multilayer tube, thereby reducing the number of tube supports.
第二層に用いられる材料としては、材料自体の物性として１．５倍以上の弾性率を有しているものでもよいが、複数の材料を複合化させることによって、１．５倍以上の弾性率を実現してもよい。第二層は、例えば、高い弾性率を有する樹脂だけからなるものでもよく、ガラス繊維などの繊維で強化された繊維強化樹脂層であってもよい。後者の例としては、不飽和ポリエステル（フタル酸とグリコールの共重合体）、ビニルエステル（エポキシアクリレート）、エポキシ樹脂等熱硬化性樹脂をバインダーとし、ガラス繊維を強化材として用いたものが挙げられる。この場合、予めガラス繊維にバインダーを含浸させ、硬化させておくことが好ましい。 The material used for the second layer may have a modulus of elasticity of 1.5 times or more as a physical property of the material itself, but by combining a plurality of materials, the elasticity of 1.5 times or more Rate may be realized. For example, the second layer may be made of only a resin having a high elastic modulus, or may be a fiber reinforced resin layer reinforced with fibers such as glass fibers. Examples of the latter include unsaturated polyester (copolymer of phthalic acid and glycol), vinyl ester (epoxy acrylate), a thermosetting resin such as epoxy resin as a binder, and glass fiber as a reinforcing material. . In this case, it is preferable that glass fiber is impregnated with a binder and cured in advance.
第二層は、先にシート状に成形して、後工程で連通孔を開けるようにしてもよく、ネット状に成形することで、連通孔を開ける工程を不要とするようにしてもよい。 The second layer may be first formed into a sheet shape and a communication hole may be opened in a later step, or may be formed into a net shape so that the step of opening the communication hole is not necessary.
「弾性率」としては、例えば、２３℃での引張弾性率が使用される。第二層の弾性率が第一層および第三層の弾性率の１．５倍未満の場合、たわみ防止機能が低下するため好ましくない。第二層の弾性率の上限は、特に限定されないが、１０ＧＰａ程度あれば、十分なたわみ防止機能が得られるので、それよりも大きくする必要はない。 As the “elastic modulus”, for example, a tensile elastic modulus at 23 ° C. is used. When the elastic modulus of the second layer is less than 1.5 times the elastic modulus of the first layer and the third layer, the deflection preventing function is lowered, which is not preferable. The upper limit of the elastic modulus of the second layer is not particularly limited, but if it is about 10 GPa, a sufficient deflection preventing function can be obtained, and it is not necessary to make it larger than that.
弾性率が高い第二層は、地震等の外力によって多層管全体が大変形した場合、大きな応力を受け、破壊しやすい。第一層および第三層は、変形しやすいことで破壊しにくい。第二層の破壊によって、第二層と第一層および第三層との間で界面剥離が起こり、管全体の破壊につながると、管の気密性が失われるが、第一層と第三層とが第二層の連通孔を通して接続していることで、全面で界面剥離が生じることはなく、第二層が破壊された状態で、連通孔内の樹脂によって接続している第一層および第三層が管の気密性を維持する。すなわち、地震に伴う大変形によって、たわみ防止機能は失われるが、最低限必要な気密性は維持されることで、信頼性に高い多層管となる。なお、多層管の損傷の有無については、たわみ防止機能が失われているどうかを見ればよいので、目視で容易に判定でき、高度な検査等を必要としないためメンテナンス性に優れたものとなる。 The second layer having a high elastic modulus is easily damaged when subjected to a large stress when the entire multilayer pipe is largely deformed by an external force such as an earthquake. The first layer and the third layer are easily deformed and are not easily broken. When the second layer breaks, interfacial delamination occurs between the second layer, the first layer, and the third layer, leading to breakage of the entire tube, and the airtightness of the tube is lost. The first layer connected with the resin in the communication hole in a state where the second layer is broken without causing interface peeling on the entire surface because the layer is connected to the second layer through the communication hole. And the third layer maintains the tightness of the tube. That is, the deflection preventing function is lost due to the large deformation caused by the earthquake, but the minimum necessary airtightness is maintained, so that a highly reliable multilayer pipe is obtained. In addition, as for the presence or absence of damage to the multilayer pipe, it is only necessary to see if the deflection prevention function is lost, so it can be easily judged visually, and it does not require advanced inspection etc., so it has excellent maintainability. .
連通率（連通孔の面積／第二層の面積）は、４０〜７０％であることが好ましい。連通率が４０％未満では、第二層と第一層または第三層との間で界面剥離が起こり、管の気密性が失われる可能性がある。また、連通率が７０％を超えると、第二層の強度が不足し、必要なたわみ防止機能が十分に担保できなくなる蓋然性が高い。 The communication rate (the area of the communication holes / the area of the second layer) is preferably 40 to 70%. When the communication rate is less than 40%, interfacial peeling occurs between the second layer and the first layer or the third layer, and the airtightness of the tube may be lost. Further, if the communication rate exceeds 70%, the strength of the second layer is insufficient, and there is a high probability that the necessary deflection prevention function cannot be sufficiently secured.
連通部分を除いた第二層と第一層または第三層とは、接着剤などを介して強く接合されていてもよいが、第二層と第一層または第三層とは、連通部分を除いた層間に界面が存在し、一体化していなくてもよい。 The second layer excluding the communication portion and the first layer or the third layer may be strongly bonded via an adhesive or the like, but the second layer and the first layer or the third layer are connected to each other. An interface exists between the layers except for, and may not be integrated.
連通孔の形状は、限定されるものではなく、多角形（三角形、四角形、五角形、六角形など）であってもよく、円形、その他種々の形状とすることができる。 The shape of the communication hole is not limited, and may be a polygon (triangle, quadrangle, pentagon, hexagon, etc.), circular, or other various shapes.
第二層が樹脂層とされており、その弾性率は、２５００〜４２００ＭＰａの値を有することがある。このような樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が挙げられるが、これに限定されるものではない。第二層が樹脂層の場合、第一層と第三層との相溶性は、第一層と第二層との相溶性および第二層と第三層との相溶性よりも高いものとすることが好ましい。 The second layer is a resin layer, and its elastic modulus may have a value of 2500 to 4200 MPa. Examples of such a resin include, but are not limited to, polyvinyl chloride (PVC). When the second layer is a resin layer, the compatibility between the first layer and the third layer is higher than the compatibility between the first layer and the second layer and the compatibility between the second layer and the third layer. It is preferable to do.
第二層は、繊維強化樹脂層とされていることがある。繊維強化樹脂層は、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維などの繊維を不飽和ポリエステルやエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に含浸し硬化・形成したものとされることがあり、繊維をポリプロピレンやポリエチレン等の熱可塑性樹脂に含浸したもので形成されてもよい。 The second layer may be a fiber reinforced resin layer. The fiber reinforced resin layer may be formed by impregnating a fiber such as glass fiber, carbon fiber, or organic fiber with a thermosetting resin such as unsaturated polyester or epoxy resin, and curing and forming the fiber. It may be formed by impregnating a thermoplastic resin such as.
第二層は、ガラス繊維強化樹脂層であり、ガラス繊維の平均繊維径が１．０ｍｍ以上であってもよい。 The second layer is a glass fiber reinforced resin layer, and the average fiber diameter of the glass fibers may be 1.0 mm or more.
ガラス繊維の弾性率は、７〜８ＧＰａ程度とされる。また、ガラス繊維の平均繊維径が１．０ｍｍ以上であることで、たわみ防止効果が高められる。ガラス繊維の弾性率は、樹脂に比べて大きく、たわみ防止機能に優れており、ガラス繊維強化樹脂層とすることで、第二層の厚みを薄くして、多層管全体の厚みを薄くすることができる。 The elastic modulus of the glass fiber is about 7 to 8 GPa. Moreover, the deflection prevention effect is heightened because the average fiber diameter of glass fiber is 1.0 mm or more. The elastic modulus of the glass fiber is larger than that of the resin and has an excellent deflection prevention function. By making the glass fiber reinforced resin layer, the thickness of the second layer is reduced and the thickness of the entire multilayer tube is reduced. Can do.
第一層および第三層を形成するポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、プロピレンランダム共重合体、プロピレンブロック共重合体、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂には、必要に応じて結晶核剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤、充填剤、顔料、異種のポリオレフィン系樹脂、低分子量ポリオレフィンワックス等が配合されてもよい。 第一層を形成するポリオレフィン系樹脂と第三層を形成するポリオレフィン系樹脂とは、同じであってもよく（例えば、いずれも高密度ポリエチレン）、違っていてもよい（例えば、第一層が高密度ポリエチレンで、第三層が直鎖状低密度ポリエチレン）。 Examples of the polyolefin resin forming the first layer and the third layer include low density polyethylene, linear low density polyethylene, high density polyethylene, homopolypropylene, propylene random copolymer, propylene block copolymer, poly ( 4-methyl-1-pentene) and the like. The polyolefin resin may contain a crystal nucleating agent, a crosslinking agent, a crosslinking aid, a lubricant, a filler, a pigment, a different polyolefin resin, a low molecular weight polyolefin wax, or the like, if necessary. The polyolefin resin forming the first layer and the polyolefin resin forming the third layer may be the same (for example, both are high-density polyethylene) or may be different (for example, the first layer is High density polyethylene, third layer is linear low density polyethylene).
多層管を製造するには、第一層、第二層、第三層の順で成形し、シート状または帯状の樹脂またはガラス繊維強化樹脂を第一層に巻き付けることで第二層を成形するようにしてもよく、第二層を予め円筒状に成形しておいて、第二層、第一層、第三層の順で成形するようにしてもよい。第二層を先に成形して連通孔付きの円筒体とし、第二層の内側に第一層を成形（この際に溶融状態の樹脂が内側から連通孔内に流入）し、最後に第三層を成形（この際に溶融状態の樹脂が連通孔内に外側から流入）する後者の製造方法の方がより好ましい。 To manufacture a multilayer tube, the first layer, the second layer, and the third layer are formed in this order, and the second layer is formed by winding a sheet-like or strip-like resin or glass fiber reinforced resin around the first layer. Alternatively, the second layer may be formed into a cylindrical shape in advance, and the second layer, the first layer, and the third layer may be formed in this order. The second layer is molded first to form a cylindrical body with a communication hole, and the first layer is molded inside the second layer (at this time, molten resin flows into the communication hole from the inside). The latter production method in which three layers are molded (in this case, a molten resin flows into the communication hole from the outside) is more preferable.
各層の厚みは、例えば、第一層：第二層：第三層＝５：１：５〜５：３：５とされる。すなわち、第一層と第三層とは、ほぼ同じ厚みとされ、第二層の厚みは、第一層または第三層の厚みの２０〜６０％とされる。第一層と第三層とは、同じ厚みでなくてもよく、例えば、第一層の厚みは、第三層の厚みの８０〜１２０％であってもよい。 The thickness of each layer is, for example, first layer: second layer: third layer = 5: 1: 5 to 5: 3: 5. That is, the first layer and the third layer have substantially the same thickness, and the thickness of the second layer is 20 to 60% of the thickness of the first layer or the third layer. The first layer and the third layer may not have the same thickness. For example, the thickness of the first layer may be 80 to 120% of the thickness of the third layer.
この発明の多層管によると、弾性率が高い第二層があることで、配管設置時における管のたわみを防止するために取り付けられる管支持具の数を減らすことができる。配管設置後に多層管全体が大変形した場合、第二層が破壊されやすく、この際、連通孔内の樹脂によって接続している第一層および第三層が管の気密性を維持する。すなわち、地震に伴う大変形によって、たわみ防止機能は失われるが、最低限必要な気密性が維持され、信頼性の高い多層管となる。また、第二層が破壊された場合には、たわみが大きくなることで、目視で容易に判定でき、高度な検査等を必要としないためメンテナンス性に優れている。 According to the multilayer pipe of the present invention, since there is the second layer having a high elastic modulus, it is possible to reduce the number of pipe supports attached to prevent the pipe from being bent at the time of pipe installation. When the entire multi-layer pipe is greatly deformed after the pipe is installed, the second layer is easily broken. At this time, the first layer and the third layer connected by the resin in the communication hole maintain the airtightness of the pipe. In other words, the deflection prevention function is lost due to the large deformation caused by the earthquake, but the minimum necessary airtightness is maintained, and a highly reliable multilayer pipe is obtained. In addition, when the second layer is broken, the deflection becomes large, so that it can be easily determined visually and does not require an advanced inspection or the like, and is excellent in maintainability.
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
多層管(1)の第１実施形態は、図１に示すように、内側から外側に向かって第一層(2)、第二層(3)および第三層(4)を備えている。 As shown in FIG. 1, the first embodiment of the multilayer tube (1) includes a first layer (2), a second layer (3), and a third layer (4) from the inside toward the outside.
第一層(2)は、高密度ポリエチレンからなる樹脂層、第三層(4)も、高密度ポリエチレンからなる樹脂層とされている。 The first layer (2) is a resin layer made of high-density polyethylene, and the third layer (4) is also a resin layer made of high-density polyethylene.
第二層(3)は、ガラス繊維強化樹脂層とされている。第二層(3)は、図２に示すように、軸方向に対して同じ角度で逆方向に傾斜した１対の帯状要素(3a)(3b)によってネット状に形成されている。これにより、円筒状をなしているガラス繊維強化樹脂層の周壁には、複数の菱形の連通孔(5)が所定間隔で並んで形成されている。 The second layer (3) is a glass fiber reinforced resin layer. As shown in FIG. 2, the second layer (3) is formed in a net shape by a pair of strip elements (3a) (3b) inclined in the opposite direction at the same angle with respect to the axial direction. Thus, a plurality of rhombus-shaped communication holes (5) are formed at predetermined intervals on the peripheral wall of the cylindrical glass fiber reinforced resin layer.
ガラス繊維強化樹脂層とされていることで、第二層(3)の弾性率は、第一層(2)の弾性率および第三層(4)の弾性率よりも大幅に高いものとなっている。 By being a glass fiber reinforced resin layer, the elastic modulus of the second layer (3) is significantly higher than the elastic modulus of the first layer (2) and the elastic modulus of the third layer (4). ing.
連通孔(5)は、図１に示すように、第一層(2)を形成している樹脂および第三層(4)を形成している樹脂の少なくとも一方（図示は両方）で満たされており、第一層(2)と第三層(4)とが連通孔(5)内に充填された樹脂(2a)(4a)を介して接続されている。 As shown in FIG. 1, the communication hole (5) is filled with at least one of the resin forming the first layer (2) and the resin forming the third layer (4) (both shown). The first layer (2) and the third layer (4) are connected via the resin (2a) (4a) filled in the communication hole (5).
第１実施形態の多層管(1)によると、弾性率が高い第二層(3)があることで、配管設置時における多層管(1)のたわみを防止するために取り付けられる管支持具の数を減らすことができる。また、連通孔(5)内の樹脂(2a)(4a)によって第一層(2)と第三層(4)とが接続していることで、地震等によって多層管(1)全体が大変形して、第二層(3)が破壊した場合であっても、連通孔(5)内の樹脂(2a)(4a)によって第一層(2)と第三層(4)とが接続している状態が維持され、最低限必要な多層管(1)の気密性が維持される。また、大変形によって第二層(2)が破壊された場合、多層管(1)のたわみが大きくなることで、破壊されたことを容易に判定することができる。 According to the multilayer pipe (1) of the first embodiment, since there is the second layer (3) having a high elastic modulus, the pipe support attached to prevent the deflection of the multilayer pipe (1) at the time of pipe installation. The number can be reduced. In addition, since the first layer (2) and the third layer (4) are connected by the resin (2a) (4a) in the communication hole (5), the entire multilayer pipe (1) is large due to an earthquake or the like. Even if the second layer (3) breaks due to deformation, the first layer (2) and the third layer (4) are connected by the resin (2a) (4a) in the communication hole (5). Thus, the necessary airtightness of the multilayer pipe (1) is maintained. In addition, when the second layer (2) is destroyed due to large deformation, it is possible to easily determine that the multilayer tube (1) has been broken by increasing the deflection of the multilayer pipe (1).
多層管(11)の第２実施形態は、図３に示すように、内側から外側に向かって第一層(12)、第二層(13)および第三層(14)を備えている。 As shown in FIG. 3, the second embodiment of the multilayer tube (11) includes a first layer (12), a second layer (13), and a third layer (14) from the inside toward the outside.
第一層(12)は、高密度ポリエチレンからなる樹脂層、第三層(14)は、直鎖状低密度ポリエチレンからなる樹脂層とされている。 The first layer (12) is a resin layer made of high-density polyethylene, and the third layer (14) is a resin layer made of linear low-density polyethylene.
第二層(13)は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる樹脂層とされている。第二層(13)は、図４に示すように、円筒状をなしている樹脂層の周壁に、複数の円形の連通孔(15)が所定間隔で並んで形成されたものとなっている。 The second layer (13) is a resin layer made of polyvinyl chloride (PVC). As shown in FIG. 4, the second layer (13) has a plurality of circular communication holes (15) arranged at predetermined intervals on the peripheral wall of the cylindrical resin layer. .
ポリエチレンの引張り弾性率は、９００〜１１００ＭＰａであり、ＰＶＣの引張り弾性率は、２５００〜４２００ＭＰａであり、第二層(3)の弾性率は、第一層(2)の弾性率および第三層(4)の弾性率よりも高いものとなっている。 The tensile elastic modulus of polyethylene is 900 to 1100 MPa, the tensile elastic modulus of PVC is 2500 to 4200 MPa, and the elastic modulus of the second layer (3) is the elastic modulus of the first layer (2) and the third layer. It is higher than the elastic modulus of (4).
連通孔(15)は、第一層(12)を形成している樹脂および第三層(14)を形成している樹脂の少なくとも一方（図示は両方）で満たされており、第一層(12)と第三層(14)とが連通孔(15)内に充填された樹脂(12a)(14a)を介して接続されている。 The communication hole (15) is filled with at least one of the resin forming the first layer (12) and the resin forming the third layer (14) (both shown). 12) and the third layer (14) are connected via the resin (12a) (14a) filled in the communication hole (15).
上記において、第１実施形態では、連通孔(5)が菱形、第２実施形態では、連通孔(15)が円形の場合を図示したが、連通孔の形状はこれに限られるものではない。 In the above, in the first embodiment, the communication hole (5) has a rhombus shape, and in the second embodiment, the communication hole (15) has a circular shape. However, the shape of the communication hole is not limited to this.
例えば、第１実施形態における第二層(3)は、図５に示すように、六角形状の連通孔(25)を有している第二層(23)によって置き換えることができる。 For example, the second layer (3) in the first embodiment can be replaced by a second layer (23) having a hexagonal communication hole (25) as shown in FIG.
なお、上記において、多層管(1)は、三層からなるものとしているが、いずれかの層(2)(3)(4)(12)(13)(14)の内側また外側に別途の層を追加して四層以上としてもよい。 In the above, the multilayer pipe (1) is assumed to be composed of three layers, but a separate layer is provided inside or outside of any one of the layers (2) (3) (4) (12) (13) (14). Four or more layers may be added by adding layers.
(1)(11) ：多層管
(2)(12) ：第一層
(2a)(12a) ：連通孔内樹脂
(3)(13)(23) ：第二層
(4)(14) ：第三層
(4a)(14a) ：連通孔内樹脂
(5)(15)(25) ：連通孔
(1) (11): Multilayer pipe
(2) (12): First layer
(2a) (12a): Resin in the communication hole
(3) (13) (23): Second layer
(4) (14): Third layer
(4a) (14a): Resin in the communication hole
(5) (15) (25): Communication hole
Claims (4)
内側から外側に向かって第一層、第二層、第三層とした場合に、前記第一層と前記第三層とは、ポリオレフィン系樹脂層であり、前記第二層の弾性率は、前記第一層の弾性率および前記第三層の弾性率よりも高く、少なくとも１．５倍以上であり、
前記第二層は連通孔を備え、前記第一層と前記第三層とは前記連通孔内にある樹脂を介して接続していることを特徴とする多層管。 A multi-layer tube having at least three layers,
When the first layer, the second layer, and the third layer from the inside to the outside, the first layer and the third layer are polyolefin resin layers, and the elastic modulus of the second layer is: Higher than the elastic modulus of the first layer and the elastic modulus of the third layer, at least 1.5 times or more,
The second layer includes a communication hole, and the first layer and the third layer are connected via a resin in the communication hole.
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