合成樹脂管｜軽量耐腐食で施工容易多用途配管材

合成樹脂管

合成樹脂管は、塩化ビニル（PVC）、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、フッ素樹脂（PVDF）などの熱可塑性樹脂を素材とする配管である。軽量で耐食性に優れ、加工・施工が容易であることから、上下水道、化学薬液ライン、空調ドレン、クリーン設備、食品・医薬のユーティリティなど多様な分野で用いられる。電気絶縁性が高く、腐食性流体や湿潤環境でも長寿命が期待できる一方、熱膨張が大きく、長期載荷でクリープが生じやすいなど、材料特性に応じた設計配慮が要る。

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材料と基本特性

合成樹脂管は材料により温度・薬品・機械特性が異なる。PVCは剛性と加工性のバランスが良く一般配管に広く用いられる。PE（特にHDPE）は延性と耐衝撃に優れ、埋設や長尺配管に適する。PPは耐薬品・耐熱（おおむね100℃級）で化学薬液に好適、PVDFは高純度・高耐薬品・耐温度に優れ、半導体や薬液ラインに用いられる。CPVCはPVCより高温域に対応可能である。

  • PVC：一般給排水、ドレン、ダクト付帯
  • PE：ガス・水道・ライニング、長距離配管
  • PP：薬液、温水、装置内配管
  • PVDF：高純度薬液・超純水、耐フッ化物
  • CPVC：高温水、化学設備周り

規格・寸法・表示

規格はJIS・ISO等に基づく呼び径（DN）、外径系列、圧力等級（PN）や寸法比（SDR）で把握する。肉厚は耐圧・剛性に直結し、同一外径でもSDRが小さいほど耐圧が高い。可とう性や曲げ半径、許容たわみは材料ごとに異なるため、カタログや規格票で確認し、設計圧力・温度補正を適用する。

流体計画と設計要点

合成樹脂管は内面が滑らかで摩擦抵抗が低く、ヘッドロス低減に寄与する。計画流速は騒音・水撃・磨耗の観点から上限を設け、粘性流体やスラリーでは余裕をとる。温度上昇で許容圧力が低下するため、熱条件を考慮して管径・ポンプ揚程を選定する。

  • 計画流速設定：一般清水で1〜2 m/sを目安
  • 圧力損失：粗さ係数は金属管より小さいことが多い
  • 水撃対策：緩閉止弁、サージ吸収、適切なエアチャンバ

接続方式

接続は、PVC/CPVCの溶剤接着、PP/PVDF/PEのソケット溶着・融着（電気融着含む）、フランジ接続、ねじ込み等を使い分ける。フランジは温度・圧力に応じてガスケット材質と座面形状を選び、締結は適正トルク管理で行う。締結部の信頼性確保にはボルトの軸力管理と再増し締め計画が有効である。

接着施工の注意

  1. 切断・面取り・バリ取り後に清浄化し、適正粘度の接着剤を均一塗布する。
  2. 差し込み深さと位置決めを治具で管理し、固化まで無荷重支持とする。
  3. 固化後の耐圧試験前に所定の養生時間を確保する。

施工管理と支持

合成樹脂管は比重が小さく自重たわみが出やすい。支持間隔は管径・肉厚・流体温度に応じて設定し、高温時は間隔を短くする。熱膨張が大きいため、伸縮継手、ループ、スライド支持を配置し、固定点を計画的に設置する。屋外では紫外線対策として被覆・遮光・塗装を検討する。

耐久性と劣化

主な劣化要因は紫外線、熱酸化、化学薬品、長期応力によるクリープである。温度が10℃上がると寿命が大幅に短くなることがあるため、設計時に温度余裕と応力低減を図る。周期点検では外観（白化・ひび・変色）、支持状態、漏れ痕、継手部の緩みを確認し、必要に応じて更新計画を立てる。

金属管との比較

合成樹脂管は軽量・耐食・絶縁性により、腐食対策や電食対策が簡素化できる。一方で剛性・耐熱・線膨張は金属に劣るため、支持・膨張吸収・耐火区画貫通部の処置に留意する。火源近傍や高温蒸気系統では材料選定の見直しが必要である。

用途例

  • 上水・中水・排水・ドレン系統
  • 化学薬液・メッキ・洗浄ライン
  • 食品・医薬設備のユーティリティ（衛生設計を考慮）
  • 純水・超純水供給、ラボ配管
  • 農業用散水、低圧エア・真空補助ライン

選定手順

  1. 流体の種類・濃度・温度・固形分を特定する。
  2. 設計圧力・設計温度から材料・SDR・PNを選ぶ。
  3. 許容流速と圧損で呼び径を決め、騒音・水撃を評価する。
  4. 接続法（接着・融着・フランジ）と検査法を選定する。
  5. 支持・固定・伸縮吸収・保温防露を配置する。

熱膨張の目安

線膨張係数はおおむね1.0〜2.0×10^-4/Kと大きい。例えば10m、ΔT=30Kで3〜6mm/mの伸びが生じる計算となる。固定点間隔・ループ寸法・スライド長はこの伸び量を基に決める。

安全・法規・環境

用途に応じて各国・各業界の規格や適合認証を確認する。飲料水用途では衛生適合、化学設備では耐薬品・帯電防止、建築では耐火・区画貫通の措置が求められる。環境面ではリサイクル性、RoHS/REACH等の有害物質規制、LCA視点の材料選択が有用である。

保守と検査

運用時は定期の外観点検、圧力試験、締結部の再確認を行い、温度や支持条件の変更時は再評価する。薬液ラインは洗浄・パッシベーション・フラッシング計画を持ち、劣化が進む前に部分更新で信頼性を維持することが望ましい。