JP2009058043A - 目地加工不要耐火複合管部材 - Google Patents

Abstract

【課題】不燃性の流動性のある硬化性材料（外層管材料）とパッキンを嵌合装着するに際し、外層管内部及び外層管とパッキンの境界に空洞の発生を防止しながら、パッキンを部材に完全に嵌合・装着せしめ、脱落を完全に防止して接合操作を容易にするともに、外層管同士の接合を目地処理不要とする目地処理不要耐火複合管部材及びその製造方法の提供。
【解決手段】難燃性または不燃性の外層管の内部に熱可塑性合成樹脂内層管を備えた耐火複合管又は耐火複合管用管継手において、熱膨張性材料を用いて環状に形成され、外層管と当接する面に、パッキンと外層管の接続を確実にするための凹所を設け、かつ該凹所に当接面反対面までの空気流出手段を有する環状パッキンを、前記外層管端面に嵌合・装着したことを特徴とする目地処理不要の耐火複合管部材およびその製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、難燃性もしくは不燃性の外層管を備えた耐火複合管又は耐火複合管用管継手（本発明においては、複合管又は複合管用管継手の両者を併せて「複合管部材」という。）等の耐火複合管部材及び前記耐火複合管部材の製造方法に関するものである。

都市の建築物として、アパート、マンション、オフィスビルなどの集合住宅に大きな需要がある。これらの集合住宅は、通常水平および上下方向の隣接した区画同士には延焼防止に有効な空間を有さず、壁または床（天井）で仕切られるだけで建てられている。このため一旦火災が発生したときは、隣接区画に延焼し災害が大きくなり易いが、生命、財産等の保全の観点からもこれを防止するため、隣接あるいは上下の区画の間には耐火壁、耐火性床（天井）（本発明ではこれらを一括して「耐火壁」と呼ぶ。）などの延焼防止策が施されている。特に集合住宅においては、区画壁（耐火壁）で仕切られているだけであり、耐火壁自体に一戸建て住宅の外壁の場合よりも火災の延焼防止の機能が強く求められている。

このような通常の集合住宅における一般的な耐火壁などには、給水、排水等の水回り施設及び電気やガスなどを供給するため設けられる配管を通すため、折角設けられた耐火壁などに配管する開口部を穿ち、これを通して配管が設けられることが多い。配管は耐火壁を貫通しているために、これらの配管には火災時においてこれら開口部を経由する延焼を防止する機能が必要とされる。上記の要望に対応するため、建築基準法や消防法に基づく基準や行政指導において、集合住宅における隣接する区画の間の耐火壁を貫通する耐火性配管材に必要とされる構造や性能が定められている。

耐火複合管部材は種々知られているが、モルタル等からなる不燃性または難燃性材料の外層管と、軽量で強度のある、硬質塩ビ管などの合成樹脂管の内層管で構成される二層構造で、直管で構成される耐火複合管（直管継ぎ手もある）やエルボ管やＴ字管で構成される耐火複合管継手が用いられている。これらの耐火複合管部材を建築物内部に配設するためには、それらを接続することが必要となる。
耐火複合管部材は種々知られているが、モルタル等からなる不燃性または難燃性材料の外層管と、軽量で強度のある、硬質塩ビ管、ポリエチレンテレフタレート管などの合成樹脂製内層管で構成される二層構造で、直管で構成される耐火複合管（直管継ぎ手もある）やエルボ管やＴ字管で構成される耐火複合管継手が用いられている。これらの耐火複合配管材は通常直管と各種のジョイント材とからなっており、内層管材はポリ塩化ビニルであるときは、直管の内層管とジョイント材の内層管を接着剤により接合するのが普通行われている。しかしこの場合耐火被覆外層管は単に突き合わせただけであって、配管後にその接合部に水系のモルタルなどの耐火性目地材を施工して接合部を封止することが行われる。

一般にセメント、水ガラスなどを用いた湿式目地材による封止は、施工時にはペースト状態なので自由度が高く、目地の形状への対応が容易であるが、乾燥や固化するに伴い収縮が避けられないため目地材に小さなひび割れをおこしやすく、また地震や施工後の補修時などに発生する予期しない震動に対しても対応性に欠けるためひび割れがおきやすい欠点がある。さらにこれらの耐火複合管の配管は、その殆どが床下の狭い空間であって目地施工は配管終了後に施工されるものであり、特に耐火壁の近辺の接続の場合には見えにくいため目地材の全周のモルタルの施工が困難な場合がしばしば発生するので目地材の不完全な施工となり、延焼の原因となる危険がある。いずれにしても湿式目地材は人手がかかり、また弾力性がないのでひび割れが発生し易い。

これらの配管においての問題を解決するために、外層管同士は弾力性のある環状パッキンを配管時に複合管端部に嵌合し、複合管部材同士を接合するものもある。前記の配管施工において、環状パッキンを使用する場合には、端部に露出した内層管に嵌合装着するが、管接続作業において脱落する虞があり、脱落しないように注意しながらの作業となり面倒である。
この面倒さを排除するため、パッキンとして熱膨張性パッキンを採用した提案も見受けられる（特許文献１，２）。

しかし、これら提案の熱膨張性パッキンは、現場において嵌合することが原則であり、配管部材の接合時に上記嵌合したパッキンが脱落したりすることがあるため、環状パッキンの一端面に外層管内方に食い込むアンカー突起を設けた環状パッキンが提案された（特許文献３）。
この環状パッキンは、アンカー突起があるため、外層管がうまく形成できる場合にはアンカー突起が外層管内に食い込み、脱落防止の効果が発揮できるが、不燃性または難燃性の流動性材料を圧入する際、環状パッキンと流動性材料の間にある空気の抜けが悪く、所定の効果が発揮できない危険がある。

特開２００２−３１２８０号公報 特開２００３−１６１３９２号公報 実用新案登録第３１２６５４８号公報

本発明は、不燃性または難燃性の流動性のある硬化性材料（外層管材料）と環状に形成されたパッキンを嵌合装着するに際し、該流動性材料と環状パキンの間にある空気をスムーズに流出させ、隙間を生じさせずに外層管内部及び外層管とパッキンの境界に空洞の発生を防止するとともに、パッキンを耐火複合管部材に完全に嵌合・装着せしめ、パッキンの脱落を完全に防止して耐火複合管部材の接合操作を容易にするともに、該パッキンを熱膨張性材料を用いることにより外層管同士の接合を目地処理不要とする耐火複合管部材及び目地処理不要耐火複合管部材の製造方法に関する。

本発明は、
［１］ 難燃性または不燃性の外層管の内部に熱可塑性合成樹脂内層管を備えた耐火複合管又は耐火複合管用管継手において、熱膨張性材料を用いて環状に形成され、外層管と当接する面に、パッキンと外層管の接続を確実にするための凹所を設け、かつ該凹所に当接面反対面までの空気流出手段を有する環状パッキンを、前記外層管端面に嵌合・装着したことを特徴とする目地処理不要の耐火複合管部材、
［２］ 上記凹所に当接面反対面までの空気流出手段が、空気流出用貫通小孔または空気流出用溝である請求項１に記載の目地処理不要耐火複合管部材。
［３］ パッキンが、熱膨張性材料を用いて環状に形成され、外層管と当接する面に複数の凹所を設け、該凹所に反対面まで貫通した空気流出用小孔を設けてなるパッキンを用いる上記［１］または［２］に記載の目地処理不要耐火複合管部材、
［４］ 熱膨張性材料が、耐熱性のある合成ゴムまたは合成樹脂を主体とし、これに有機または無機の熱膨張性のある材料である上記［１］〜［３］のいずれかに記載の目地処理不要耐火複合管部材、
［５］ 耐火複合管部材が、熱可塑性樹脂管の内層管と、軽量モルタルを主材として形成された難燃性の外層管で構成された又は耐火複合管用管継手である上記［１］〜［４］のいずれかに記載の目地処理不要耐火複合管部材、

［６］ 内装管の所定の位置に、当該当接面にパッキンと外層管の接続を確実にするための凹所を有し、かつ該凹所に当接面反対面までの空気流出手段を有する熱膨張性で環状に形成された環状パッキンをセットし、その外層管側から不燃性または難燃性の流動性材料を圧入し、外層管と環状パッキンを一体に成形した後、硬化することを特徴とする目地処理不要耐火複合管部材の製造方法、
［７］ 外層管形成用の不燃性または難燃性の流動性材料として、軽量モルタルを用いることを特徴とする上記［６］に記載の目地処理不要耐火複合管部材の製造方法を開発することにより上記の課題を解決した。

本発明は、耐火複合管部材の外層管の端面に、熱膨張性材料で形成された、凹所を有し、かつ該凹所内に反対面までの空気流出手段を有する環状パッキンを使用することにより、複合管部材の成形における外層管形成が低圧であってもポアなどの発生もなく、凹所に外層管材料が十分に充填できること、凹所内にまで十分に外層管材料が充填されるため、パッキンとの結合性が高く、配管作業中での当該パッキンの脱落の怖れがなく配管作業を効率的に行えること、パッキンに膨張性材料を使用しているため外層管同士の接続に気密性を不要とし、作業性が大幅に改善できること、特に狭隘な場所で必要とされていた目地処理が全く不要となったこと、など大きく作業性が改善できるとともに火災時などのおける内層管の保全能力を大きく改善できた。

本発明に係る耐火複合管部材は、外層管との当接面に凹所を有しかつ該凹所に当接面反対面までの空気流出手段を有する有機または無機の熱膨張性材料を用いて環状に成形されたパッキンを用いている点にある。
高温状態において、外層管の気密性を保持するためのパッキンの熱膨張性材料としては、一例として加熱された場合に膨張性のある熱膨張性ゴムまたは合成樹脂を用いることが好ましい。この熱膨張性材料の組成としてはポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ゴムや合成樹脂を主体としたものにグラファイト系、バーミキュライト、パーライトなどの加熱されると膨張する無機系の膨張剤、各種の無機充填材、ゴム軟化剤、老化防止剤などを配合したものが使用される。加熱されるとほぼ数倍に膨張する。

外層管との当接面に設ける凹所の形状、数、サイズなどは、該凹所が外層管用の流動性材料を圧入したときに、凹所内に外層材が充填してパッキンの固定を確実にし、一体成形した後に安定にパッキンを保持するためのものである。従って空気流出手段は、凹所内に当接面反対面までの空気流出用の貫通小孔を設けたものであっても良く、あるいはパッキン内面にリブを設けると共に該凹所の底面から内面方向に向かって溝を設けるか、当接面反対面までの空気流出用溝のようなものであっても良い。例えば形状としては円形、小判型、矩形などが普通であり、数もパッキンサイズにより変わるが、大きければ多くしてもかまわない。従って通常は４〜２０の間になる。サイズも環状パッキンの当接面のサイズに応じて変わってよいが、断面幅の４０〜６０％位あれば上記の目的を達成する。

上記凹所に設けられる当接面の反対側までの空気流出手段は、例えば凹所内に空気が流出可能な貫通小孔または凹所の一部に反対面に通じる空気が流出可能なスリットまたは溝（本発明においてはこれを溝と表現する。）を設けておくことが必要である。
該空気流出手段は、耐火複合管部材の外層管を形成する際に、内層管の所定の位置に、凹所を有する面を内側にして装着し、これに不燃性または難燃性の外層管用の流動性材料（硬化することが必要）、例えば軽量モルタルを圧入する際に、該貫通小孔または空気流出用溝から空気が流出させる為に設けたものである。
従って、該空気流出手段のサイズは、機能的に凹所から当接面反対面までの空気流出用手段が設けられておればよい。この内径は空気の通過は許すが、モルタルやスラリーなどな流体の通過を許さないものであれば良く、流体の粘度を確定すれば単なテストでそのサイズは決定でき、使用状況に応じて上記の目的を達成できる。

該流動性材料、例えば軽量モルタルなどは粘度が高く、通常金型内に圧入しても、パッキン面まで十分に充填することは相当困難であり、完全に充填をするためには相当の高圧での充填が必要であるが、本発明のパッキンにおいては空気流出手段を経て内部の空気が容易に流出するため、比較的低圧力で流動性材料をパッキン面及び上記凹所の内部まで容易に充填ができる効果がある。このため、外層管内部及び外層管とパッキン面の流動性材料の充填が完全となり、流動性材料が固化するとパッキンの装着度が高く維持できる。

以上の説明からわかるように、本発明の難燃性または不燃性の外層管の内部に熱可塑性合成樹脂内層管を備えた耐火複合管又は耐火複合管用管継手において、熱膨張性材料を用いて環状に形成され、外層管と当接する面に、パッキンと外層管の接続を確実にするための凹所を設け、かつ該凹所に当接面反対面までの空気流出用貫通小孔または空気流出用溝を有する環状パッキンを、前記外層管端面に嵌合・装着した耐火複合管部材は、配管において、常温であっても内管の接合は液密性あるいは気密性が必要であるが、外層管の接続は常温にあっては外層管同士の密着性は厳密な密閉状態を要求しない。高温にさらされたときに、パッキンが膨張し、そのわずかに残る隙間を完全に密閉状態に保持するため、配管後において目地処理が不要である。

なおパッキンは耐火複合管と耐火複合管用管継手のいずれに設けてあってもよいが、接合部に１個存在すればよいので、耐火複合管直管が配管時において現場寸法に合わせてその端部を切断する必要があるところから、パッキンの設置場所は好ましくは耐火複合管用管継手（内管接合部を有する直管継手または曲管継手その他三股分岐管等）に設けておくことが好ましい。そうすれば耐火複合管は従来使用されてきたパッキンを設けてない耐火複合管直管をそのまま使用できる。

以下本発明について図面に基づいて本件発明を説明する。
図１は、凹所１１内に空気流出用貫通小孔１２を有するパッキン１０を用いて外層管４の端部であって、内層管３の所定の端部位置に、挿入部６を残して固定した耐火複合管１を示す。この場合、挿入部６の長さは通常の耐火複合管１と同じものとなる。
図２は、凹所１１内に空気流出用貫通小孔１２を有するパッキン１０を外層管４の端部であって、内層管接合部５の端部に固定した耐火複合管継手２を示す。
耐火複合管１と耐火複合管継手２を組み立てる際には、耐火複合管継手２の内層管接合部５の部分に耐火複合管１を挿入、内層管３は気密または液密に固定し、外層管同士４は、気密または液密を必要とせずに単に付け合わせた接合状態で配管すればよい。
火災など、配管が加熱状態に曝されたときは、該配管システムは熱膨張性材料が膨張し、外層管同士の接合部をカバーして外部の熱が熱可塑性樹脂からなる内層管３が曝されること確実に防止できることを確認した。

図３及び図４は、図１または２に示した空気流出用貫通小孔１２を有するパッキンに代え、空気流出用溝を有するパッキンを用いた耐火複合管及び耐火複合管用管継手の断面図を示すものである。空気流出用貫通小孔と、空気流出用溝は機能的には同じ機能を有する。

図５は凹所１１に空気流出用貫通小孔１２を有するパッキン１０の拡大平面図である。空気流出用貫通小孔１２は外層管用流動性材料の凹所への充填を効率的にするように凹所の底部に設けておくことが好ましい。図６は同パッキンのＸ−Ｘにおける断面図である。
図７は凹所１１に空気流出用の空気流出用溝１２を有するパッキン１０の拡大平面図である。空気流出用溝１３は外層管用流動性材料の凹所への充填を効率的にするように、凹所から外層管当接面の反対面までパッキンの内側を経由して設けておくことが好ましい。図８の図（ａ）はパッキン内面にリブ１４を設けると共に該凹所の底面から内面方向に向かって溝１３を設けた、同パッキンの図７のＹ−Ｙにおける断面図である。図（ｂ）は図９の図（ａ）端部の拡大図である。

図９（ａ）〜（ｄ）は、耐火複合管用管継手１の外層管の製造スキームを示す。
図９の図（ａ）のように外層管成型用金型２０内に、内層管３の所定の位置に、凹所１１内に空気流出用貫通小孔１２を有するパッキン１０をセットし、次いでこれに図（ｂ）に示すように金型２０の流動性材料入り口２１から外層管用の硬化性流動性材料２２を圧入する。内層管３と金型２０の間にある空気は、パッキン１０に設けられた空気流出用貫通小孔１２から流出し、図（ｃ）に示すように凹所１１内まで低圧であっても充填できる。硬化性流動性材料２２がある程度固化した後金型２０を取り外し、そのまま放置するかあるいはスチームエージングして完全に硬化させて図（ｄ）のように耐火複合管１を製造することができる。

本発明に係る耐火複合管部材は、熱膨張性材料を用いたパッキンを使用しているため、安全性も高くかつ工程も容易となり安価ですむ利点があるので、配管に際して内層管の接合は気密性、液密性を必要とするが、外層管は少しであれば多少のクリアランスの存在があっても配管後の目地処理は不要であるため、アパートメント、マンション、オフィースビルディング等の高層建築において、耐火壁を貫通して配設される、ユーティリチィー管、空調用通気管、電線、電話線等の耐火性のある気体用または液体用各種配管に有利に用いることができる。

本発明の空気流出用貫通小孔を有するパッキンを用いた耐火複合管の断面図の１例。 本発明の空気流出用貫通小孔を有するパッキンを用いた耐火複合管用管継手の断面図の１例 本発明の空気流出用溝を有するパッキンを用いた耐火複合管の断面図の１例。 本発明の空気流出用溝を有するパッキンを用いた耐火複合管用管継手の断面図の１例 本発明に使用する空気流出用貫通小孔を有するパッキンの平面図の１例 本発明に使用する空気流出用貫通小孔を有するパッキンの図５のＸ−Ｘ断面図の１例 本発明に使用する空気流出用溝を有するパッキンの平面図の１例 （ａ）本発明に使用する空気流出用溝を有するパッキンの図６のＹ−Ｙ 断面図の１例、（ｂ）は（ａ）端部の一部の拡大図 本発明の直管継手における、耐火複合管部材の外層管の製造スキーム

符号の説明

１：耐火複合管
２：耐火複合管継ぎ手
３：内層管（塩ビ管）
４：外層管（軽量コンクリート）
５：内管接合部
６：挿入部
１０：パッキン（熱膨張性耐熱パッキン）
１１：凹所
１２：空気流出用貫通小孔
１３：空気流出用溝
１４：リブ
２０：外層管成型用金型
２１：流動性材料入り口
２２：外層管用流動性材料

Claims (7)

1. 難燃性または不燃性の外層管の内部に熱可塑性合成樹脂内層管を備えた耐火複合管又は耐火複合管用管継手において、熱膨張性材料を用いて環状に形成され、外層管と当接する面に、パッキンと外層管の接続を確実にするための凹所を設け、かつ該凹所に当接面反対面までの空気流出手段を有する環状パッキンを、前記外層管端面に嵌合・装着したことを特徴とする目地処理不要の耐火複合管部材。
2. 上記凹所に当接面反対面までの空気流出手段が、空気流出用貫通小孔または空気流出用溝である請求項１に記載の目地処理不要耐火複合管部材。
3. パッキンが、熱膨張性材料を用いて環状に形成され、外層管と当接する面に複数の凹所を設け、該凹所に反対面まで貫通した空気流出用小孔を設けてなるパッキンを用いる請求項１または２に記載の目地処理不要耐火複合管部材。
4. 熱膨張性材料が、耐熱性のある合成ゴムまたは合成樹脂を主体とし、これに有機または無機の熱膨張性のある材料である請求項１ないし３のいずれか１項記載の目地処理不要耐火複合管部材。
5. 耐火複合管部材が、熱可塑性樹脂管の内層管と、軽量モルタルを主材として形成された難燃性の外層管で構成された又は耐火複合管用管継手である請求項１または４のいずれか１項に記載の目地処理不要耐火複合管部材。
6. 内装管の所定の位置に、当該当接面にパッキンと外層管の接続を確実にするための凹所を有し、かつ該凹所に当接面反対面までの空気流出手段を有する熱膨張性で環状に形成された環状パッキンをセットし、その外層管側から不燃性または難燃性の流動性材料を圧入し、外層管と環状パッキンを一体に成形した後、硬化することを特徴とする目地処理不要耐火複合管部材の製造方法。
7. 外層管形成用の不燃性または難燃性の流動性材料として、軽量モルタルを用いることを特徴とする請求項５に記載の目地処理不要耐火複合管部材の製造方法。

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