JPH0792170B2 - 波付管継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、スパイラル状の凹凸が周面に形成された波付
管の端部相互を水密に接合するための継手に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 波付管は、その周面にスパイラル状の凹凸を有し、弾力
性等に富むことから、主として、ゴルフ場、宅地、公園
等の造成の際に、排水管として用いられ、地中に埋設さ
れる。この波付管を排水管等として用いるためには、各
波付管の端部相互を水密に接合する必要がある。各波付
管の端部相互を水密に接合するための部材としては、波
付管継手が用いられている。

波付管継手は、円筒形状、半円筒形状、もしくは三分割
円筒形状をしており、突き合わされた波付管両端部の外
周面をパッキンを介して締め付け、波付管端部相互を水
密に接合するのである。

従来の波付管継手としては、鉄板等の金属板を円筒形
状、半円筒形状、ないしは三分割円筒形状に成形したも
のが知られている。しかしながら、このように金属板で
構成された波付管継手にあっては、錆等の問題があると
共に、比較的重いことから取り扱いが煩雑であるという
不都合を有していた。

そこで、最近では合成樹脂で構成された波付管継手が提
案されている。しかしながら、一般の合成樹脂で成形さ
れた波付管継手では、使用用途に耐えられるだけの引張
強度及び曲げ剛性を有しないことから、ガラス繊維強化
プラスチック（FRP）で構成された波付管継手が多用さ
れている。FRP製の波付管継手は、ハンドレイアップ法
により成形されている。

このようにハンドレイアップ法により成形されたFRP製
の波付管継手にあっては、使用用途に耐える引張強度及
び曲げ剛性を有するという利点を有している。しかしな
がら、このようなFRP製の波付管継手にあっては、次の
ような不都合を有していた。

まず第１に、FRP製の波付管継手にあっては、曲げ剛性
が高い代りに、しなやかさが不足し、仕上がり寸法如何
によっては、波付管の接合両端部外周と隙間を生じ、こ
の端部外周を全体的に締め付けることができず、水密性
が一部低下する虞があった。また、しなやかさが不足す
ることから、製品在庫時や輸送時に、このFRP製の波付
管継手を、たとえば波付管内に弾性変形させて入れるこ
とができず、在庫のための容積ないし輸送のための容積
を多くとり、不便であった。さらに、作業時に衝撃を受
けたときに割れやすいという問題があった。

第２に、このようなFRP製の波付管継手にあっては、ガ
ラス繊維を混入してあるため、比重が増大し、依然とし
て重く、取扱いが不便であるという不都合を有してい
た。また、このようにガラス繊維を混入してあることか
ら、波付管継手の表面からガラス繊維の端部が露出し、
作業者の手を傷付ける虞があり、作業の安全性の点でも
問題があった。

第３に、このようなFRP製の波付管継手にあっては、手
作業で行うハンドレイアップ法により成形されるため、
作業者の熟練の度合によっては不良品が生じる虞がある
と共に、大量生産に向かないという不都合を有してい
た。

発明の目的 本発明は、このような不都合を一挙に解決すべくなさ
れ、波付管の接合両端部相互を良好な水密状態で接合す
ることが可能であり、しかも比重が軽く取扱いが楽であ
ると共に、作業の安全性及び耐衝撃性に優れ、在庫時な
いし輸送時にも場所をとらず、さらには、製造が容易で
大量生産可能な波付管継手を提供することを目的とす
る。

発明の概要 かかる目的を達成するために、本発明は、スパイラル状
の凹凸が周面に形成された波付管の端部相互を突き合わ
せた状態で、これら波付管の両端部外周を外側から締め
付け、波付管の両端部を接合する波付管継手において、 三環体以上のノルボルネン系モノマーを含む反応原液を
金型内で開環重合させ、 前記波付管の両端部外周を覆う胴部と、当該胴部に形成
され、前記波付管の外周面に形成された凹部に係合する
突部と、前記胴部の周方向両端に形成されたフランジ部
とを一体に成形したことを特徴としている。

このような本発明に係る波付管継手によれば、三環体以
上のノルボルネン系モノマーを反応射出成形法によって
成形することにより波付管継手を構成しているため、ガ
ラス繊維等の強化材を混入することなく、使用用途に耐
え得る引張強度、曲げ剛性、及び耐衝撃性を当該波付管
継手が有することになる。しかも、ガラス繊維等を混入
していない本発明に係る波付管継手にあっては、しなや
かさが従来品に比較して向上し、使用に際して波付管の
端部外周面に密着してシール性が向上すると共に、在庫
時や輸送時に、たとえば波付管内に当該波付管継手を弾
性変形させて入れることが可能になり、在庫容積ないし
は輸送容積を消減することができる。また、ガラス繊維
等の強化材を含まない構成なので、波付管継手の比重が
軽くなり、取扱いが楽になると共に、ガラス繊維等が表
面に露出して作業者の手を傷付けることもない。しか
も、本発明に係る波付管継手を構成する胴部に形成され
た突部が各波付管の外周面に形成された凹部に係合する
ようになっているので、波付管相互が容易に外れること
がないと共に、この突部と凹部の係合によって、波付管
接合端部隙間から漏出してスパイラル状の凹部に沿って
流出しようとする流体の漏洩を確実に防止することもで
きる。

さらに、本発明に係る波付管継手は、反応射出成形法に
よって成形されるため、製造が容易となり、大量生産が
可能となる。

発明の具体的説明 以下、本発明を図面を参照しつつ具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る波付管継手の使用状態
を示す斜視図、第２図は第１図に示すII-II線に沿う断
面図である。

第１図に示すように、本発明に係る波付管継手10は、ス
パイラル状の凹凸が周面に形成された波付管12,14の端
部相互突き合わせた状態で、これら波付管12,14の両端
部外周を外側から締め付け、波付管12,14の両端部を液
密に接合する際に用いられる。波付管12,14は、たとえ
ば、ゴルフ場、宅地、公園等の造成の際に、排水管とし
て用いられ、通常500〜1000mmの外径を有する。これら
波付管12,14は、通常ポリエチレンやポリプロピレン等
のプラスチックで成形される。

本発明に係る波付管継手10は、波付管12,14の突き合せ
端部16周辺外周を覆う胴部18を有する。本実施例では、
この胴部18は半円筒形状をしているが、これに限らず、
円筒形状ないし三分割円筒形状等であっても良い。

胴部18の周方向両端部には、フランジ部20が一体に形成
してある。フランジ部20には、ボルト貫通孔22が複数個
形成してある。このフランジ部20を他のフランジ部20と
突き合わせ、ボルト貫通孔22にボルトを挿入し、このボ
ルトを締め付けることにより、胴部18を波付管12,14の
外周に密着させる。

フランジ部20と胴部18との接合部には、補強用のリブ21
が一体に形成してある。本発明では、後述するように三
環体以上のノルボルネン系モノマーを反応射出成形する
ことにより十分な引張強度ないし曲げ強度等を有する波
付管継手が得られるので、前記補強用のリブ21は必要最
小限の大きさにすることができる。その結果、胴部18の
しなやかさが向上し、波付管12,14に密着し易くなり締
付時の作業性が向上すると共に、変形し易くなるため輸
送時に波付管12,14内に挿入することが可能になり便利
である。ちなみに、従来のFRP製波付管継手にあって
は、胴部18の外周状に沿って補強用のリブが必要であ
り、この点からも胴部18のしなやかさが不足していた。

特に本発明にあっては、胴部18の内周面には、波付管1
2,14の外周面に形成された凹部に係合する突部24が胴部
18と一体に形成してある。第１図に示す実施例では、前
記突部24は、胴部の軸方向に２列となり周方向に２列と
なるように合計４個形成してある。この突部24は、波付
管12,14の凹部に係合し、両波付管12,14の端部相互が容
易に外れないようにすると共に、万一突き合せ端部16か
ら流体が流出した場合にスパイラル状の凹部に沿って流
出しようとする流体の漏洩を防止する。このような突部
24の形状ないし個数は特に限定されないが、突部24の個
数が多い程、水密性が向上すると共に波付管の相互の結
合が強固になる。ただし、経済性等の観点から、第１図
に示すように、片側の胴部18に対して４個程度の突部24
が好ましい。なお、第２図に示すように、胴部18内周と
波付管12,14外周との間には、パッキン26を介在させて
ある。パッキン26の材質は、一般に、クロロプレンゴ
ム、ニトリルゴム、天然ゴム等のゴム材が用いられ、特
に好ましくはこれらゴム材の発泡体が良い。このような
パッキン26を胴部18内周と波付管12,14外周との間に介
在させるには、波付管12,14の外周にパッキン26を巻付
けた後に、そのパッキン26の上に波付管継手10を取付け
れば良い。

（ノルボルネン系モノマー） このような波付管継手10における胴部18、フランジ部2
0、および突部24は、反応原液を金型内に射出し、この
金型内で反応させる、いわゆる反応射出成形法によって
一体に成形される。本発明にあっては、この反応原液に
三環体以上のノルボルネン系モノマーを含んでいる。三
環体以上であることによって、波付管継手として要求さ
れる引張強度及び曲げ剛性を満たすことができる。

三環体以上のノルボルネン系モノマーとしては、ジシク
ロペンタジエンやジヒドロジシクロペンタジエンなどの
ごとき三環体、テトラシクロドデセンなどのごとき四環
体、トリシクロペンタジエンなどのごとき五環体、テト
ラシクロペンタジエンなどのごとき七環体などが挙げら
れる。もちろんこれらのアルキル置換体であってもよ
い。

これらのノルボルネン系モノマーは、単独で使用しても
よく、また、２種以上を混合しても用いることができ
る。好ましくは、経済性の面からジンクロペンタジエン
を50％以上含むものが良い。

三環体以上のノルボルネン系モノマーは、ジシクロペン
タジエン類を熱処理することによっても得ることができ
る。（特願昭62-65669号）。熱処理の条件としては、ジ
シクロペンタジエン類を不活性ガス雰囲気下、120〜250
℃温度で、0.5〜20時間加熱する方式が挙げられる。こ
の熱処理により、ペンタシクロペンタデカジエンと未反
応ジシクロペンタジエンを含むモノマー混合物が得られ
る。

なお、上記三環体以上のノルボルネン系モノマーの１種
以上と共に開環重合し得る２−ノルボルネンや５−メチ
ル−２−ノルボルネンなどの二環体のノルボルネン系モ
ノマー、あるいはシクロブテン、シクロペンテン、シク
ロペンタジエン、シクロオクテン、シクロドデセンなど
の単環シクロオレフィンなどを、本発明の目的を損なわ
ない範囲で使用することができる。

（メタセシス触媒系） 反応射出成形される反応液には触媒や活性剤を入れるこ
とが好ましい。この触媒は、ノルボルネン系モノマーの
塊状重合用触媒として公知のメタセシス触媒系であれば
いずれでもよく（例えば、特開昭58-127728号、同58-12
9013号、同59-51911号、同60-79035号、同60-186511
号、同61-126115号など）、特に制限はない。

メタセシス触媒としては、タングステン、モリブデン、
タンタルなどのハロゲン化物、オキシハロゲン化物、酸
化物、有機アンモニウム塩などが挙げられるが、適当な
例としては、六塩化タングステン、オキシ四塩化タング
ステン、酸化タングステン、トリドデシルアンモニウム
タングステート、メチルトリカプリルアンモニウムタン
グステート、トリ（トリデシル）アンモニウムタングス
テート、トリオクチルアンモニウムタングステートなど
のタングステン化合物：五塩化モリブデン、オキシ三塩
化モリブデン、トリドデシルアンモニウムモリブデー
ト、メチルトリカプリルアンモニウムモリブデート、ト
リ（トリデシル）アンモニウムモリブデート、トリオク
チルアンモニウムモリブデートなどのモリブデン化合
物：五塩化タンタルなどのごときタンタル化合物などが
ある。なかでも反応に使用するノルボルネン系モノマー
に可溶性の触媒を用いることが好ましく、その見地から
有機アンモニウム塩が賞用される。触媒がハロゲン化物
の場合には、アルコール系化合物やフェノール系化合物
で事前に処理することにより、触媒を可溶化することが
できる。また、必要によりベンゾニトリルやテトラヒド
ロフランなどのごときルイス塩基やアセチルアセトン、
アセト酢酸アルキルエステルなどのごときキレート化剤
を併用することができ、それにより早期重合を予防する
ことができる。

活性剤（共触媒）としては、アルキルアルミニウムハラ
イド、アルコキシアルキルアルミニウムハライド、アリ
ールオキシアルキルアルミニウムハライド、有機スズ化
合物などが挙げられるが、適当な例としては、エチルア
ルミニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムモノクロ
リド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ジエチルア
ルミニウムイオダイド、エチルアルミニウムジイオダイ
ド、プロピルアルミニウムジクロリド、プロピルアルミ
ニウムジアイオダイド、イソブチルアルミニウムジクロ
リド、エチルアルミニウムジブロミド、メチルアルミニ
ウムセスキクロリド、メチルアルミニウムセスキブロミ
ド、テトラブチルスズ、アルキルアルミニウムハライド
とアルコールとの予備反応生成物などがある。

これらの活性剤のなかでアルコキシアルキルアルミニウ
ムハライドやアリールオキシアルキルアルミニウムハラ
イドは、触媒成分を混合した場合でも室温では適度なポ
ットライフを有するので、操作上有利である（例えば、
特開昭59-51911号）。アルキルアルミニウムハライドの
場合は、触媒を混合すると即座に重合を開始するという
問題があるが、その場合には活性剤とエーテル類、エス
テル類、ケトン類、ニトリル類、アルコール類などの調
節剤を併用することにより重合の開始を遅らせることが
できる（例えば、特開昭58-129013号、同61-120814
号）。もし、これらの調節剤を使用しない場合には、短
いポットライフのものでも使用できるように装置上、操
作上の配慮をする必要がある。しかし、ポットライフが
短い触媒系の場合は、反応が急速に進むため反応熱を効
率的に除去することが難しいので、25℃でのポットライ
フが５分以上、好ましくは10分以上、さらに好ましくは
30分以上のものを用いるのがよい。

また、触媒、活性剤に加えてクロロホルム、四塩化炭
素、ヘキサクロロシクロペンタジエンなどのごときハロ
ゲン化炭化水素を併用してもよい（例えば特開昭60-790
35号）。さらに、四塩化錫、四塩化ケイ素、塩化マグネ
シウム、塩化ゲルマニウムなどのハロゲン化物を併用し
てもよい。

メタセシス触媒は、ノルボルネン系モノマーの１モル対
し、通常、約0.01〜50ミリモル、好ましくは0.1〜10ミ
リモルの範囲で用いられる。活性剤（共触媒）は、触媒
成分に対して、通常、0.1〜200（モル比）、好ましくは
２〜10（モル比）の範囲で用いられる。

メタセシス触媒および活性剤は、いずれもモノマーに溶
解して用いる方が好ましいが、生成物の性質を本質的に
損なわない範囲であれば少量の溶剤に懸濁または溶解さ
せて用いてもよい。

（重合条件） 本発明においては、ノルボルネン系モノマーを所定形状
の型枠内に導入し、型枠中にメタセシス触媒系の存在下
に塊状重合せしめる重合方法により、波付管継手を成形
する。実質的に塊状重合であればよく、少量の不活性溶
剤が存在していてもかまわない。

好ましい波付管継手の製造法では、ノルボルネン系モノ
マーを二液に分けて別の容器に入れ、一方にはメタセシ
ス触媒を、他方には活性剤を添加し、二種類の安定な反
応溶液を調製する。この二種類の反応溶液を混合し、次
いで所定形状の型枠中に注入し、そこで塊状による開環
重合を開始し、波付管継手を得る。

本発明においては従来からRIM成形装置として公知の衝
突混合装置を、二種類の反応溶液を混合するために使用
することができる。この場合、二種類の反応溶液を納め
た容器は別々の流れの供給源となる。二種類の流れをRI
M機のミキシング・ヘッドで瞬間的に混合させ、次い
で、高温の成形金型中に注入し、そこで即座に塊状重合
させ本発明に係る波付管継手を得る。

このように、衝突混合装置を使用できるが、本発明の特
徴はそのような混合手段に限定されないことである。室
温におけるポットライフが１時間以上もあるような場合
には、ミキサー中で二種類の反応溶液の混合が完了して
から、予備加熱した金型中へ１回もしくは数回にわたっ
て射出あるいは注入してもよい（例えば特開昭59-51911
号参照）。この方式の場合には、衝突混合装置に比較し
て、装置を小型化することができるので経済的であり、
また低圧で操作可能という利点を有する。

また、本発明では二種類の反応溶液を使用する場合に限
定されない。当業者であれば容易に理解しうるように、
例えば第三番目の容器に反応液と添加剤を入れて第三の
流れとして使用するなど各種の変形が可能である。

金型温度は50℃以上、好ましくは60〜200℃、特に好ま
しくは90〜130℃である。

金型圧力は通常0.1〜100Kg/cm²の範囲内である。

重合時間は適宜選択すればよいが、通常は約20分より短
かく、好ましくは５分以下であるが、それより長くても
よい。

なお、重合反応成分類は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲
気下で貯蔵し、また操作しなければならない。成形金型
は不活性ガスでシールしてもよいが、しなくてもかまわ
ない。

（任意成分） 充填剤、顔料、着色剤、酸化防止剤、エラストマーやジ
シクロペンタジエン系熱重合樹脂などの高分子改質剤等
の種々の添加剤を配合することにより、本発明の波付管
継手の特性を改質することができる。

添加剤は予め反応溶液のいずれか一方または双方に混合
しておくか、あるいは金型のキャビティーに入れてお
く。

充填剤にはガラス、カーボンブラック、タルク、炭酸カ
ルシウム、雲母などの無機質充填剤がある。

酸化防止剤としては、フェノール系、リン系、アミン系
など各種のプラスチック・ゴム用酸化防止剤がある。こ
れらの酸化防止剤は、単独で用いてもよいが、併用する
こともできる。配合割合は、ノルボルネン系ポリマーに
対し0.5重量％以上、好ましくは１〜３重量％である。

高分子改質剤には、エラストマーや熱重合DCP樹脂など
がある。例えば、エラストマーを配合するとポリマーの
衝撃強度を高めることができ、熱重合DCP樹脂を配合す
ると曲げ弾性率をさらに改質することができる。高分子
改質剤は、通常、反応溶液に添加し溶解させて使用す
る。

エラストマーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポ
リイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体（SB
R）、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合
体（SBS）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック
共重合体（SIS）、エチレン−プロピレン−ジエンタ−
ポリマー（EPDM）、エチレン酢酸ビニル共重合体（EV
A）およびこれらの水素化物などがある。

エラストマーやDCP系熱重合樹脂を添加することによ
り、モノマーを含む反応溶液が低粘度である場合には、
その反応溶液の粘度を適度なものに調節することができ
る。また、これらの高分子改質剤は、モノマー反応溶液
の凝固点を低下させるので、凝固点の高いモノマーを使
用した場合でもモノマー反応溶液が凝固せず反応射出成
形における操作性が改質される。逆に、モノマー反応溶
液の粘度が低すぎる場合には、ジシクロペンタジエン系
樹脂の添加により適度な粘度に調節することができるの
で、同様に操作性が改質される。

これらの高分子改質剤の配合割合は適宜定め得るが、モ
ノマー100重量部に対し、エラストマーの場合は通常0.5
〜20重量部、好ましくは１〜15重量部であり、熱重合DC
P樹脂の場合には0.5〜150重量部、好ましくは20〜50重
量部である。

実施例 以下に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。なお、部および％は、特に断わりのな
い限り重量基準である。

実施例１ ジシクロペンタジエン（DCP）にスチレン−イソプレン
ブロック共重合体（クインタック3420、日本ゼオン社
製）を溶解しゴム分３％のモノマー溶液を得た。この溶
液を２分し、一方にはDCPに対しジエチルアルミニウム
クロリド（DEAC）を41ミリモル濃度、ｎ−プロピルアル
コールを49.2ミリモル濃度となるようにそれぞれ添加し
てＡ液を調製した。

他方、DCPに対し、トリ（ドデシル）アンモニウムモリ
ブデートを21ミリモル濃度となるように添加し、これを
Ｂ液とした。

両反応液を第１図に示す波付管継手10を成形するための
空間容積を有する、90℃に加熱された金型中へ衝突混合
装置を用いて1:1の比率で混合し、注入圧40kg/cm²で注
入した。注入時間は約７秒であった。注入終了30秒後に
急激に発熱し反応が始まった。そして、金型内で計３分
間反応を行なった。これら一連の操作は窒素ガス雰囲気
下で実施した。

得られた各成形品のガラス転移温度（Tg）は約85℃、引
張強度は500kg/cm²、曲げ弾性率は、19,000kg/cm²であ
った。また比率は1.03であった。

次に、このようにして得られた波付管継手の技術的効果
を確認するために行なった実験結果を示す。

水密性試験 直径約1000mmのポリエチレン製波付管の長さ4m×２本を
本発明に係る前記継手で取付けて、両端1m地点に高さ20
0mmの荷台を置いて、継手部に地面に接している状態に
した。その中に水を張り、１時間保持、水密性に問題な
いことを確認した。

耐衝撃性試験 前記4m×２本の波付管に、本発明に係る継手を取付けた
ものを、高さ3mの所から落下テストを行なった。10個に
ついて試験を繰り返した結果、１つも割れを生じなかっ
た。比較のためハンドレイアップで作成した従来の不飽
和ポリエステル製継手で同様の試験を行なった結果、10
個中３個が破壊した。

輸送上の利点 直径1000m/m波付管と継手を同時に輸送する際、本発明
側の継手は直径1000m/mの波付管の中に弾性変形せしめ
容易に入れられた。

ハイドレイアップのFRPは剛性が高いため波付管の中に
は入らず輸送容積を多く必要とした。

安全性 本発明の継手はガラス繊維を使用していないため取付作
業が容易であった。表面にガラス繊維の飛び出しもなく
平滑であり作業員の手などを傷つけることはなかった。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明に係る波付管継手によ
れば、三環体以上のノルボルネン系モノマーを反応射出
成形法によって成形することにより波付管継手を構成し
ているため、ガラス繊維等の強化材を混入することな
く、使用用途に耐え得る引張強度、曲げ剛性、及び耐衝
撃性を当該波付管継手が有することになる。しかも、ガ
ラス繊維等を混入していない本発明に係る波付管継手に
あっては、しなやかさが従来品に比較して向上し、使用
に際して波付管の端部外周面に密着してシール性が向上
すると共に、在庫時や輸送時に、たとえば波付管内に当
該波付管継手を弾性変形されて入ることが可能になり、
在庫容積ないしは輸送容積を消減することができる。ま
た、ガラス繊維等の強化材を含まない構成なので、波付
管継手の比重が軽くなり、取扱いが楽になると共に、ガ
ラス繊維等が表面に露出して作業者の手を傷付けること
もない。しかも、本発明に係る波付管継手を構成する胴
部に形成された突部が各波付管の外周面に形成された凹
部に係合するようになっているので、波付管相互が容易
に外れることがないと共に、この突部と凹部の係合によ
って、波付管接合端部隙間から漏出してスパイラル状の
凹部に沿って流出しようとする流体の漏洩を確実に防止
することもできる。

さらに、本発明に係る波付管継手は、反応射出成形法に
よって成形されるため、製造が容易となり、大量生産が
可能となる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る波付管継手の使用状態
を示す斜視図、第２図は第１図に示すII-II線に沿う断
面図である。 10……波付管継手、12,14……波付管 16……突き合せ端部、18……胴部 20……フランジ部、24……突部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スパイラル状の凹凸が周面に形成された波
   付管の端部相互を突き合わせた状態で、これら波付管の
   両端部外周を外側から締め付け、波付管の両端部を接合
   する波付管継手において、 三環体以上のノルボルネン系モノマーを含む反応原液を
   金型内で開環重合させ、 前記波付管の両端部外周を覆う胴部と、当該胴部に形成
   され、前記波付管の外周面に形成された凹部に係合する
   突部と、前記胴部の周方向両端に形成されたフランジ部
   とを一体に成形してなる波付管継手。