JPH11170367A - 管内ライニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリエチレン樹脂管を既設配管内に容易に挿
入でき、その挿入したポリエチレン樹脂管を加熱軟化し
ながらその内側から加圧して拡径し、既設配管の管内壁
に沿った均質な膜厚膜質の管状のポリエチレン樹脂膜を
形成することのできる管内ライニング方法を提供する。 【解決手段】 既設配管１の配管内３にポリエチレン樹
脂管１を挿入し、挿入した前記ポリエチレン樹脂管１を
当該ポリエチレン樹脂の軟化温度以上、融点以下の温度
範囲に加熱しながらその内側から加圧して拡径し、前記
既設配管１の管内壁４に沿った管状のポリエチレン樹脂
膜５を形成する管内ライニング方法において、前記ポリ
エチレン樹脂管１として、密度０．９０〜０．９３ｇ／
ｃｍ³ 、メルトインデックス０．５〜２．０ｇ／１０分
のポリエチレンを架橋した架橋ポリエチレンからなる架
橋ポリエチレン樹脂管を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス管や水道管等
の配管内に管内壁に沿った管状のポリエチレン樹脂膜を
形成するための管内ライニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス管や水道管等の小口径のネジ
接合鋼管で、ネジ部の緩みや腐食、及び、管本体部の腐
食による漏れを修理または予防するために、常温で経時
変化によって硬化する未硬化の樹脂を修理の対象となる
配管内に予め注入し、その後方から管内ライニング用ピ
グを空気背圧により圧送し、管内ライニング用ピグの後
方の管内壁に沿って均一な樹脂層を形成する液相法或い
はシャトルライニング法や、同種の樹脂を管内ライニン
グ用ピグと樹脂搬送用ピグの間に注入した状態で、管内
ライニング用ピグを先頭にして前記樹脂搬送用ピグを後
方より水圧で修理の対象となる配管内に搬送し、所定箇
所まで搬送した後、真空ポンプで前記管内ライニング用
ピグと樹脂搬送用ピグを前記搬送方向とは逆方向に吸引
しながら前記管内ライニング用ピグの後方の管内壁に沿
って均一な樹脂層を形成するＮＥＸＴライニング法等の
管内ライニング方法が採られていた。これらの管内ライ
ニング方法では、常温で経時変化によって硬化する樹脂
材料として、２液混合常温硬化型エポキシ樹脂を使用す
る。このエポキシ樹脂は、硬化時間が調整可能であるた
め、配管内への樹脂注入後ライニング処理するまでの時
間調整が可能であり、且つ、常温で未硬化状態から硬化
状態に遷移するため樹脂を硬化させるための特別な機構
を必要としないという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の管内ライニング方法はエポキシ樹脂を使用する
ため、形成された硬化後の樹脂膜に柔軟性が無く、且
つ、管内壁と接着するため、地震や地盤変動が発生した
場合、管本体部やネジ接合部の変位または変形に追従で
きずに膜壁が破壊するという問題があった。

【０００４】一方、ガス用ポリエチレン管が、高密度ポ
リエチレンのもつ剛性、強度と、低密度ポリエチレンの
もつ長期強度特性、地盤変動追従性、接合性という夫々
の長所を兼ね備える中密度ポリエチレンのものが開発さ
れ、１９８２年のガス事業法の技術水準に規定されてそ
の使用が認められ、１９９５年１月の阪神大震災におい
てはガス用ポリエチレン管には被害が見られず、その優
れた特性が実証されている。

【０００５】このように、ガス用ポリエチレン管の優れ
た特性から、エポキシ樹脂の代わりにポリエチレン樹脂
を管内壁にライニングして、ポリエチレン樹脂膜を形成
するのが望ましいが、ポリエチレン樹脂は熱可塑性で、
その融点以上で溶融し、融点以下ではすぐに固化すると
いう特性から、上記した従来の管内ライニング方法で
は、配管内へ樹脂注入してからライニング処理するまで
にポリエチレン樹脂が固化してしまいライニング処理で
きず、ポリエチレン樹脂を従来の管内ライニング方法に
直接適用することは不可能であった。

【０００６】そこで、既製のポリエチレン樹脂管を、例
えば、断面ハート形状に縮径させて、既設配管内に挿入
し、その後内側より加圧及び加熱軟化して拡径させ、管
内壁に沿った管状のポリエチレン樹脂膜を形成する管内
ライニング方法が提案されていた。

【０００７】しかし、この既設配管内に断面ハート形状
等の縮径ポリエチレン樹脂管を挿入する管内ライニング
方法（例えば、特開昭６４−５６５３１号公報に開示さ
れた管内ライニング方法）では、例えば、ガス本支管か
ら各家庭内へガスを供給するガス供内管では、一般に配
管の屈曲箇所が６〜１０カ所程度あり、当該既設配管に
縮径ポリエチレン樹脂管を挿入させる場合の挿入抵抗が
高く、当該挿入作業が極めて困難で屈曲箇所の多い複雑
な既設配管に対しては、実用化に至っていないのが現状
である。また、前記縮径ポリエチレン樹脂管の代わり
に、それと同等に小口径の断面が円環状の既製のポリエ
チレン樹脂管を拡径した場合、従来のガス用ポリエチレ
ン管や高密度ポリエチレン樹脂管では、管壁の一部が部
分膨張して亀裂が生じるという問題があった。

【０００８】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記問題点を解消し、ポリエ
チレン樹脂管をその断面形状を円環状のまま、或いは、
ハート型形状に縮径後、既設配管内に容易に挿入でき、
その挿入したポリエチレン樹脂管を加熱軟化しながらそ
の内側から加圧して拡径し、既設配管の管内壁に沿った
均質な膜厚膜質の管状のポリエチレン樹脂膜を形成する
ことのできる管内ライニング方法を提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る管内ライニング方法の第一の特徴構成
は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、既
設配管内にポリエチレン樹脂管をその断面形状を円環状
のまま、或いは、ハート型形状に縮径後挿入し、挿入し
た前記ポリエチレン樹脂管を当該ポリエチレン樹脂の軟
化温度以上、融点以下の温度範囲に加熱しながらその内
側から加圧して拡径し、前記既設配管の管内壁に沿った
管状のポリエチレン樹脂膜を形成する管内ライニング方
法であって、前記ポリエチレン樹脂管として、密度０．
９０〜０．９３ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス０．２
〜２．０ｇ／１０分（ＪＩＳＫ６７６０による方法）の
ポリエチレンを架橋した架橋ポリエチレンからなる架橋
ポリエチレン樹脂管を使用する点にある。

【００１０】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加え
て、前記ポリエチレン樹脂管として、その内側から内圧
１〜２ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧して管径を１２０〜２００
％拡径させた場合に、拡径後の管壁の肉厚の最大最小比
が２以下となる架橋ポリエチレン樹脂管を使用する点に
ある。

【００１１】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した如く、上記第一または第二の特徴
構成に加えて、前記ポリエチレン樹脂管として、常温２
３℃における曲げ剛性が３５００ｋｇ／ｃｍ² 以下の架
橋ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン樹脂管を使用
する点にある。

【００１２】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した如く、上記第三の特徴構成に加え
て、前記ポリエチレン樹脂管として、通称２５Ａまたは
３２Ａのねじ継手配管で９０°エルボ４曲がり部に挿入
時の挿入抵抗が１５０ｋｇｆ以内となる架橋ポリエチレ
ン樹脂管を使用する点にある。ここで、前記９０°エル
ボ４曲がり部は、前記９０°エルボ４曲がり部の両端に
接続する直管が同軸上にあって、その両直管間で９０°
の屈曲を同一平面内で左−右−右−左、或いは、右−左
−左−右と４回繰り返す箇所をいう。

【００１３】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
の第一の特徴構成によれば、ポリエチレン樹脂管を加圧
及び加熱軟化して拡径する場合の拡径前と拡径後の口径
比を百分率表示した拡径率が概ね１２０〜２００％のポ
リエチレン樹脂管を使用する結果となるため、拡径前の
口径が既設配管の内径に比べ小口径のポリエチレン樹脂
管を使用することができ、また、この管を更に縮径する
ことにより、低い挿入抵抗力で既設配管内に挿入させる
ことができるのである。更に、挿入後のポリエチレン樹
脂管を既設配管内壁に沿うまで拡径しても部分膨張を生
じずに管壁全周にわたって均等に拡径するため、管内壁
に沿った管状のポリエチレン樹脂膜を形成することがで
きるのである。この結果、既設配管内に既製の縮径ポリ
エチレン樹脂管を挿入する従来より提案されていて実用
に至っていなかった管内ライニング方法を実用に供する
ことが可能となるのである。また、既に実用化されてい
る従来の管内ライニング方法ではエポキシ樹脂しか扱え
なかったのに対して、本特徴構成によって既設配管内に
耐震性等に優れた新たなポリエチレン樹脂管を形成する
ことができるのである。

【００１４】ここで、密度が０．９３ｇ／ｃｍ³ より高
いと、樹脂の結晶部が増加し拡径時に均一に膨張しなく
なり、前記拡径率が低下し、また、密度が０．９０ｇ／
ｃｍ ³ より低いと、ポリエチレン樹脂管を製造すること
が難しくなり、ポリエチレン樹脂管の強度が低下すると
いう問題が生じる。また、メルトインデックスが２．０
ｇ／１０分より大きいと、分子量が小さくなり、ポリエ
チレン樹脂管の長期性能が低下し、メルトインデックス
が０．２ｇ／１０分より小さいと、成形性が悪くなると
いう問題が生じる。更に、架橋しない場合も、前記拡径
率が１２０％より低くなり、１２０％以上に拡径させる
と、部分膨張が生じて管壁に亀裂が生じる。

【００１５】同第二の特徴構成によれば、前記既設配管
内に断面形状を円環状のまま、或いは、ハート型形状に
縮径させて挿入後の前記ポリエチレン樹脂管を既設配管
内壁に沿うまで拡径した場合に、部分膨張を生じずに管
壁全周にわたって均等に、且つ、拡径後の管壁の肉厚の
最大最小比が２以下に抑制されるため、均一な膜厚の管
内壁に沿った管状のポリエチレン樹脂膜を形成すること
ができるのである。

【００１６】同第三の特徴構成によれば、前記ポリエチ
レン樹脂管を前記既設配管内に挿入して、前記既設配管
の屈曲部分を通過する際に、前記ポリエチレン樹脂管が
その屈曲部分の形状変化に追従しながら通過できるた
め、前記既設配管内への挿入抵抗を低く抑制できるので
ある。尚、前記ポリエチレン樹脂管の常温２３℃におけ
る曲げ剛性が３５００ｋｇ／ｃｍ² より大きくなると、
前記既設配管の屈曲部分を通過時の挿入抵抗が高くな
り、前記ポリエチレン樹脂管を、例えば、牽引によって
挿入する場合、大きな牽引力で牽引しなければならない
が、その大きな牽引力に抗するためには、十分な引張強
度を前記ポリエチレン樹脂管に付加せねばならず、同時
に前記拡径率を低下させてしまうという問題が生じる。

【００１７】同第四の特徴構成によれば、前記ポリエチ
レン樹脂管に要求される引張強度を低く抑制することが
でき、その分、前記拡径率を大きく確保することができ
るのである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る管内ライニング方法
（以下、本発明方法という。）の一実施の形態を、本発
明の効果を確認するための実験例をもとに、図面に基づ
いて説明する。

【００１９】図１（イ）乃至（ニ）に示すように、本発
明方法は、密度０．９０〜０．９３ｇ／ｃｍ³ 、メルト
インデックス０．２〜２．０ｇ／１０分（ＪＩＳＫ６７
６０による方法、つまり１９０℃、２．１９ｋｇ荷重時
の値）のポリエチレンを架橋した架橋ポリエチレンから
なるポリエチレン樹脂管１を、既設配管２のライニング
の対象となる配管内３に挿通させる第１工程と、挿通さ
せた前記ポリエチレン樹脂管１を、前記架橋ポリエチレ
ンの軟化温度以上、融点以下の温度範囲に加熱しなが
ら、前記ポリエチレン樹脂管１の内側から加圧して拡径
する第２工程と、前記加熱及び加圧を停止し、拡径した
前記ポリエチレン樹脂管１を自然冷却、或いは、冷風等
による強制冷却により固化させて、前記既設配管２の管
内壁４に沿った管状のポリエチレン樹脂膜５を形成する
第３工程と、前記ポリエチレン樹脂膜５の終端部５ａと
前記既設配管２の前記管内壁４との間のシール処理を行
う第４工程とから、構成される。

【００２０】尚、本発明方法は、前記既設配管２とし
て、図２に示すガス供給管から各家庭内に都市ガスを供
給するための供内管に適用することができる。かかる供
内管は、一般に、全延長が５乃至１０ｍで、小口径ネジ
接合鋼管で、通称２５Ａ（直管部の内径が２７．６ｍ
ｍ）、３２Ａ（直管部の内径が３５．７ｍｍ）なる口径
のものが多用されており、途中に９０°の屈曲箇所が６
乃至１０カ所存在する。また、前記ポリエチレン樹脂管
１は前記既設配管２の内径に比較して小口径のものを、
その断面形状を円環状のまま、或いは、ハート型形状に
縮径したものを使用する。

【００２１】以下、本発明方法の上記各工程につき説明
する。前記第１工程において、前記ポリエチレン樹脂管
１の前記配管内３への挿通は、図１（イ）に示すよう
に、前記配管内３に周知の通線方法で挿通させた牽引用
ワイヤ６の一端を前記ポリエチレン樹脂管１の一端に予
め配管外部７で結束しておき、前記牽引用ワイヤ６の他
端側をウィンチ等で牽引することで行う。

【００２２】本発明方法の前記第１工程における効果、
つまり、低牽引抵抗で前記ポリエチレン樹脂管１を前記
配管内３へ挿入できることを確認するために、２種類の
従来の既製のポリエチレン樹脂管を使用した場合との間
で、夫々の牽引荷重を比較する比較実験（以下、実験Ａ
という。）を行った。前記実験Ａでは、図３に示すよう
に、本発明方法及び従来法の両方共に２カ所に９０°の
屈曲箇所（ストレートエルボ継手接続部８ａ、エルボ継
手接続部８ｂ）を有する４０Ａ小口径ネジ接合鋼管（直
管部の内径及び外径が４１．６ｍｍ及び４８．６ｍｍ、
ストレートエルボ内径が３７ｍｍ）からなる実験用配管
８を使用した。尚、前記実験用配管８は半割管を使用
し、ライニング処理後に前記管内壁４に沿って形成され
る管状のポリエチレン樹脂膜５を取り出して、膜厚の測
定等ができるようにした。尚、前記ストレートエルボ継
手は、ＪＩＳ Ｂ ２３０１−１９７６のねじ込み式可
鍛鋳鉄製管継手のめす・おすエルボを意味する。

【００２３】前記実験Ａで使用した、本発明方法に係る
前記ポリエチレン樹脂管１及び前記２種類の従来の既製
のポリエチレン樹脂管の各特性値を表１に示す。

【００２４】前記実験Ａにおける前記ストレートエルボ
継手接続部８ａの先端通過時の牽引荷重の測定結果は、
本発明方法の前記ポリエチレン樹脂管１（架橋ＰＥ管）
が５０ｋｇｆであったのに対して、比較例１の低密度Ｐ
Ｅ管は、７０〜８０ｋｇｆとやや高牽引抵抗で、比較例
２のガス用ＰＥ管（中密度ＰＥ管）では、２００ｋｇｆ
以上（途中で切断）と極めて高牽引抵抗であった。本発
明方法によって、従来の既製のポリエチレン樹脂管を使
用する場合に比べ低挿入抵抗で、前記ポリエチレン樹脂
管１を屈曲箇所を多数有する複雑な配管へも挿通可能で
あることが確認できた。また、縮径を行うことにより、
更に抵抗を低減することが可能である。

【００２５】尚、前記ポリエチレン樹脂管１は、常温２
３℃における曲げ剛性が３５００ｋｇ／ｃｍ² 以下の架
橋ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン樹脂管である
ことがより好ましい。

【００２６】

【表１】 （注１）ＭＦＲ：メルトフルーレート（メルトインデックス） （注２）１９０℃、２．１９ｋｇ荷重時

【００２７】次に、前記第２工程は、図１（ロ）及び
（ハ）に示すように、前記架橋ポリエチレンの軟化温度
以上、融点以下の温度範囲に加熱され、１〜２ｋｇｆ／
ｃｍ²に加圧された水蒸気または熱風を、前記第１工程
において前記配管内３に挿通した前記ポリエチレン樹脂
管１の内側に注入して、前記ポリエチレン樹脂管１の管
壁を軟化させながら前記管内壁４に沿うように拡径す
る。尚、前記水蒸気または熱風の加熱温度は前記架橋ポ
リエチレンの融点より２０℃程度低い１００〜１１０℃
が適当である。

【００２８】本発明方法の前記第２工程における効果、
つまり、前記ポリエチレン樹脂管１が高拡径率で、且
つ、管壁全周にわたって均一に膨張できることを確認す
るために、２種類の従来の既製のポリエチレン樹脂管を
使用した場合との間で、夫々の牽引荷重を比較する比較
実験（以下、実験Ｂという。）を行った。尚、比較例と
して使用したポリエチレン樹脂管、及び、実験用配管
は、前記実験Ａで使用したものと同じである。尚、前記
ポリエチレン樹脂管１及び各比較例のポリエチレン樹脂
管への加圧条件は上記の通りで、加熱条件は、各ポリエ
チレンの融点より２０℃低い加熱温度を使用した。

【００２９】前記実験Ｂでは、各ポリエチレン樹脂管の
前記拡径率の測定、拡径後の各ポリエチレン樹脂管の前
記ストレートエルボ継手接続部８ａ付近のしわ発生有無
の目視検査と、及び、膜厚の均一性の測定を行った。前
記実験Ｂの結果の概要を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】前記第３工程で形成された前記既設配管２
の管内壁４に沿った管状のポリエチレン樹脂膜５の膜厚
を測定した。測定箇所は、前記ポリエチレン樹脂膜５を
周方向に９０°間隔の上下左右の４カ所を測定し、１．
８〜２．０ｍｍの範囲内の均一な膜厚が得られた。尚、
同じ実験を繰り返し、良好な再現性を確認することがで
きた。

【００３２】以上の結果、前記ポリエチレン樹脂管１と
しては、上記の条件に加えて、その内側から内圧１〜２
ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧して１２０〜１５０％拡径させた
場合に、拡径後の管壁の肉厚の最大最小比が２以下とな
る架橋ポリエチレン樹脂管がより好ましい。

【００３３】前記第４工程では、図１（ニ）に示すよう
に、前記ポリエチレン樹脂膜５の終端部５ａを拡径付勢
バンド９を用いて前記既設配管２の前記管内壁４に押し
つけて、前記管内壁４との間のシール処理を行う。

【００３４】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。 〈１〉前記第１工程において、前記ポリエチレン樹脂管
１を前記配管内３に挿入するための牽引具は、前記牽引
用ワイヤ６以外の索条体であっても構わない。

【００３５】〈２〉前記第２工程において、前記ポリエ
チレン樹脂管１を加熱軟化及び加圧する手段としては、
前記水蒸気または熱風以外の他の流動熱媒体であっても
構わない。更に、高温の流動熱媒体を使用せず、前記ポ
リエチレン樹脂管１を軟化可能な高温に加熱可能な加熱
手段を具備した加熱拡径用ピグを、前記ポリエチレン樹
脂管１の内側を挿通させるようにしても構わない。特
に、前記加熱拡径用ピグは、前記既設配管２の内径に応
じてその内径が自在に変化するように形状変化するもの
が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管内ライニング方法を示す説明図

【図２】本発明に係る管内ライニング方法の適用対象の
既設配管の一例を示す斜視図

【図３】比較実験用の実験配管を示す縦断面図

【符号の説明】

１ ポリエチレン樹脂管 ２ 既設配管 ３ 配管内 ４ 管内壁 ５ ポリエチレン樹脂膜 ５ａ 終端部 ６ 牽引用ワイヤ ７ 配管外部 ８ 実験用配管 ８ａ ストレートエルボ継手接続部 ８ｂ エルボ継手接続部 ９ 拡径付勢バンド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設配管内に、ポリエチレン樹脂管をそ
   の断面形状を円環状のまま、或いは、ハート型形状に縮
   径後挿入し、挿入した前記ポリエチレン樹脂管を当該ポ
   リエチレン樹脂の軟化温度以上、融点以下の温度範囲に
   加熱しながらその内側から加圧して拡径し、前記既設配
   管の管内壁に沿った管状のポリエチレン樹脂膜を形成す
   る管内ライニング方法であって、 前記ポリエチレン樹脂管として、密度０．９０〜０．９
   ３ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス０．２〜２．０ｇ／
   １０分（ＪＩＳＫ６７６０による方法）のポリエチレン
   を架橋した架橋ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン
   樹脂管を使用することを特徴とする管内ライニング方
   法。
2. 【請求項２】 前記ポリエチレン樹脂管として、その内
   側から内圧１〜２ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧して管径を１２
   ０〜２００％拡径させた場合に、拡径後の管壁の肉厚の
   最大最小比が２以下となる架橋ポリエチレン樹脂管を使
   用することを特徴とする請求項１記載の管内ライニング
   方法。
3. 【請求項３】 前記ポリエチレン樹脂管として、常温２
   ３℃における曲げ剛性が３５００ｋｇ／ｃｍ² 以下の架
   橋ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン樹脂管を使用
   することを特徴とする請求項１または２記載の管内ライ
   ニング方法。
4. 【請求項４】 前記ポリエチレン樹脂管として、通称２
   ５Ａまたは３２Ａのねじ継手配管で９０°エルボ４曲が
   り部に挿入時の挿入抵抗が１５０ｋｇｆ以内となる架橋
   ポリエチレン樹脂管を使用することを特徴とする請求項
   ３記載の管内ライニング方法。