JP2002531790A - ２つの強化熱可塑性材料の管を接合する方法 - Google Patents

２つの強化熱可塑性材料の管を接合する方法

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cylinder
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トウルニエ，アラン
ドウリツク，ミシエル
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、強化熱可塑性材料で作られる同一直径の２つの管１８Ａ、１８Ｂを接合する方法に関する。２つの管１８Ａ、１８Ｂの端部２４、２６は、第１に、周囲溶接継目２８に沿って突合せ溶接されている。溶接２８後、強化熱可塑性材料で作られるアウタケーシング３０は、２つの管１８Ａ、１８Ｂの端部部分の溶接継目２８の両側に、重なり合う周囲溶接継目２８のほぼ全長にわたり取り付けられている。アウタケーシング３０は加熱され、アウタケーシング３０と管１８Ａ、１８Ｂの端部部分とが互いに浸透されるまで、径方向に押圧される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、同一の直径を有する２つの強化熱可塑性材料の管を接合する方法に
関する。
【０００２】 市街地で液体を輸送するためのパイプは、ほぼ８０から２００ｍｍ程度の小径
の管で作られている。管は、強化熱可塑性材料で作られることが多い。
【０００３】 パイプの連続性を確実にするために、このような強化熱可塑性材料の管の２つ
の端部は、据え付け現場で、密閉して接合される必要がある場合が多い。
【０００４】 パイプが、継目の領域と管の主要部とにおいて外部応力に対する同一抵抗力を
有することを確実にするために、２つの管の端部を接合するのに金属コネクタを
使用することは技術上周知である。
【０００５】 これらの金属コネクタは、軸方向荷重に対して弱く、また継目の効果的な固締
（ロッキング）を確実なものとしない。パイプに圧力が加えられるとき、管端部
がコネクタから引き離されることが多い。
【０００６】 本発明の目的は、使用するのが簡単であり、接合領域におけるパイプの強度と
効果的な固締とを十分に確実なものとし、軸方向荷重に応じたいかなる引き離し
も防止する、２つの強化熱可塑性材料の管を接合する方法を提案することである
。
【０００７】 このために、本発明は、同一の直径を有する２つの強化熱可塑性材料の管を接
合する方法であって、２つの管の端部が、まず、周囲溶接部に沿って突合せ溶接
され、溶接部を形成後、強化熱可塑性材料の外側ジャケットが、２つの管の端部
部分上で溶接部の両側に延在する周囲溶接部の長さの大部分にわたって装着され
ることと、外側ジャケットが加熱され、外側ジャケットと２つの管の端部部分と
が互いに浸透するまで、径方向に押圧されることとを特徴としている。
【０００８】 この方法の特定の実施形態は、下記の特徴を１つ以上有している。
【０００９】 − ２つの管と外側ジャケットとを強化する強化構造物が、外側ジャケットと
２つの管の端部部分との相互浸透部で接触するまで、径方向圧力が外側ジャケッ
トに印加される、 − 外側ジャケットが、管の端部部分を取り囲む閉じた輪郭を画定する管状円
筒である、 − 外側ジャケットが、管の端部部分を取り囲む長手方向分割円筒である、 − 円筒の周方向長さは、円筒が、ジャケットと２つの管の端部部分との相互
浸透後、２つの管まわりに閉じた輪郭を画定するような長さである、 − 外側ジャケットが、連続ガラスフィラメントと連続有機熱可塑性材料フィ
ラメントとを含む複合糸を含み、これらのフィラメントがウェブを形成するよう
に構成されている、 − 有機熱可塑性材料は、ポリエチレンである、 − 連続ガラスフィラメントおよび連続有機熱可塑性材料フィラメントの複合
糸が交差している、 − 複合糸がらせん状に巻かれ、外側ジャケットの軸とほぼ＋５５°または−
５５°の角度を形成している、 − 複合糸が、外側ジャケットとほぼ０°および９０°の角度を形成している
、 − 連続ガラスフィラメントおよび連続有機熱可塑性材料フィラメントが織り
合わされている、 − 外側ジャケットの軸方向の長さが、接合される管の直径の０．５倍から３
倍の範囲にある、 − 管の２つの端部が、加溶材なしに、特に、ミラー溶接によって、突合せ溶
接されている、 − 保護スリーブが、外側ジャケットが当てがわれた後、外側ジャケットの全
表面にわたって装着される。
【００１０】 本発明は、単に例示として、また図面を参照にして示されている下記の説明を
読めば理解されるであろう。
【００１１】 図１に示される液体を輸送する管は、例えば、１８０ｍｍの内径を有している
。管は、強化熱可塑性材料で作られている複合管である。
【００１２】 それは、押出し成形された高密度ポリエチレンの内側層１２を有している。内
側層は、例えば、厚さが８ｍｍである。内側層１２は、ガラスの連続フィラメン
トと内側層１２を構成するのと同一の等級でありうる高密度ポリエチレンなどの
熱可塑性有機材料の連続フィラメントとで形成される強化層１４によってカバー
されている。
【００１３】 この層を形成するために、連続ガラスフィラメントおよび連続有機熱可塑性材
料フィラメントは、連続複合糸（スレッド）を形成するために組み合わされ、こ
の２つのタイプのフィラメントが密接に接合されている。このような複合糸は、
文献ＥＰ−０．３６７．６６１、ＷＯ−９８／０１７５１、ＥＰ−０．５９９．
６９５などに記述されている方法によって形成される。複合糸は、交差するよう
にらせん状に巻かれている。糸は、管の長手方向軸に対して、±５５°の角度で
、または管の母線に対して、０°および９０°の角度で交差している。このよう
に巻かれる複合糸は、空隙率が、有利には、０．５容積％未満であり、好ましく
は、０．２容積％未満である連続層を形成するために、有機熱可塑性材料フィラ
メントの融点より高い温度に加熱することによって結合されている。
【００１４】 連続ガラスフィラメント１４Ａは、この場合、有機熱可塑性材料１４Ｂに埋め
込まれている。交差した連続ガラスフィラメントは、管を構成する材料を強化す
る。強化層１４の全体の厚さは、例えば、２ｍｍである。
【００１５】 管の外側面は、内側層１２を構成するポリエチレンと同一の等級でありうる高
密度ポリエチレンの外側層１６によって境界が画定されている。外側層１６は、
同時押出し成形される。この層１６は薄く、例えば厚さが２ｍｍである。
【００１６】 図２は、図１に示されているタイプの管１８Ａ、１８Ｂの２つの部分を示して
いる。これらの管は、本発明の方法を使用して接合される。
【００１７】 このために、２つの管１８Ａ、１８Ｂの端部は、２つの管に共通の軸上に向か
い合わせに配置されている。
【００１８】 管の端部は、第１に、溶加材（フィラー材）なしに、突合せ溶接されている。
この溶接（溶着あるいは融接）は、ミラー溶接(mirror welding)プロセスによっ
て実施されることが有利である。
【００１９】 このために、また図２に示されるように、２つの管の軸に平行な軸２２を有す
る回転ディスク２０は、管の環状端面２４、２６の間に配置されている。面２４
、２６は、軸２２のまわりに回転されるディスク２０の対向する面と接触して保
持される。これにより、溶融に近い状態にそれらを軟化するのに十分な温度に、
管の面する端部を加熱する。
【００２０】 ディスク２０は、そのあと除去され、管１８Ａ、１８Ｂの２つの端部が互いの
方に向いて移動され、互いに軸方向に押圧される。管１８Ａ、１８Ｂはそのあと
冷却される。
【００２１】 図３に示されるように、２つの管１８Ａ、１８Ｂの内側層１２、中間層１４お
よび外側層１６は、周囲溶接部２８に沿って、互いにそれぞれ溶接される。溶接
部２８の領域において、管は、管の２つの軟化された端部の互いに押圧された結
果として生じる外側ビード２８Ａと内側ビード２８Ｂとを有している。
【００２２】 図４は、このようにして得られた溶接部の概略図である。
【００２３】 溶接部の検査は、継目（ジョイント）が密閉されていることと、強化層１４に
含有されるガラス繊維が、液体のための通路を形成することなく、高密度ポリエ
チレンに埋め込まれたままであることと示している。特に、強化層１４の端部は
、湾曲し、重なり合っている。しかし、それらは、溶接部２８領域の薄い外側層
１６までは突出していない。
【００２４】 溶接部２８を形成後、また図５に示されるように、強化熱可塑性材料で作られ
た強化外側ジャケット３０が、溶接部２８のまわりに取り付けられている。その
軸方向の長さは、外側ジャケットが、組み合わされた管１８Ａ、１８Ｂの端部部
分上で溶接部２８の両側に突出するのに十分なものである。
【００２５】 外側ジャケット３０は、管の２つの端部部分を囲む長手方向分割円筒で形成さ
れている。その軸方向の長さは、接合される管の外径の０．５倍から３倍の範囲
である。
【００２６】 円筒３０は、初めに、連続ガラスフィラメント３０Ａと、高密度ポリエチレン
などの有機熱可塑性材料の連続フィラメント３０Ｂとで形成される複合糸を備え
ていることが有利である。複合糸は、ウェブを形成するように組み合わされてい
る。
【００２７】 方法の第１実施形態において、連続ガラスフィラメントと連続有機熱可塑性材
料フィラメントとを備えている円筒３０の複合糸は、交差するようにらせん状に
巻かれている。糸は、例えば、円筒３０の軸に対して、５０°から５５°の範囲
の角度で互いに交差している。複合糸は、円筒の軸に対して、０°および９０°
の角度で交差していることが有利である。これにより、円筒が取り付けられた後
、軸方向の強化を確実に高める。外側ジャケット３０の構造は、この場合本質的
に、加熱前の管１８Ａ、１８Ｂの強化層１４の構造に一致している。
【００２８】 別の方法として、糸は織り合わされている。
【００２９】 複合糸は、それぞれが互いに完全に混合される８００のガラスフィラメントと
８００のポリエチレンフィラメントとの形態をとることが有利である。ＶＥＴＲ
ＯＴＥＸで販売されているＴＷＩＮＴＥＸ複合糸は、６０％のガラスと４０％の
ポリエチレンとを含有している。
【００３０】 ジャケット３０を適用するために、２つの加熱ハーフシェル３２、３４が、外
側表面に当てがわれている。それらは、外側ジャケット３０を加熱し、かつそれ
を溶接部２８の上に、また接合された管１８Ａ、１８Ｂの上に、径方向に押圧す
るように設計されている。１バールの圧力が最良の結果を生じる。
【００３１】 加熱ハーフシェル３２、３４が、矢印Ｆの方向に、外側ジャケットを径方向に
押しつけ、同時に、フィラメント３０Ｂを形成する有機熱可塑性材料の融点以上
の温度にそれを加熱する。図６に示されるように、外側ジャケット３０および管
１８Ａ、１８Ｂの端部部分が互いに浸透あるいは貫通する、すなわち入り組み合
う(interpenetrate)まで、それらの作用は維持される。フィラメント３０Ｂが溶
融して、外側ジャケット３０と中間層１６との強化繊維を形成するガラスフィラ
メント３０Ａと１４Ａが接触するまで、径方向への締め付けおよび加熱は行われ
る。
【００３２】 溶融後、フィラメント３０Ｂは、ガラスフィラメント３０Ａが被覆されるか、
あるいは埋め込まれる密着材料３０Ｃを形成する。
【００３３】 加熱シェルが除去されて、冷却すると、接合された管１８Ａ、１８Ｂのガラス
フィラメント３０Ａが、継目の領域において連続した状態になって、軸方向かつ
周方向にパイプを強化する。
【００３４】 外側ジャケット３０を形成する円筒の周方向長さは、それが２つの管の端部部
分と互いに浸透した後、円筒の対面する長手方向端部が隣接するか、あるいは部
分的に重なり合うように有利に選択され、その結果、外側ジャケット３０が周囲
に連続する状態になる。
【００３５】 保護スリーブ３６（図７参照）は、土壌による物理的および化学的破壊作用か
ら、継目の領域と、特にジャケット３０の外側表面の全部を保護するために、外
側ジャケット３０の表面全部にわたり取り付けられている。保護スリーブ３６は
、内側層１２と同一の等級でありうる高密度ポリエチレンなどの熱収縮材料で作
られることが有利である。
【００３６】 外側ジャケット３０は、溶接部２８が冷める前に、接合された管の溶接された
端部部分の上に取り付けられて、径方向に押圧されることが有利である。
【００３７】 外側ジャケット３０は、室温で取り付けられ、それが２つの管の接合された領
域に径方向に押圧されると同時に加熱されることが可能である。
【００３８】 別の方法として、外側ジャケット３０は、管から離れて加熱され、２つのハー
フシェルによって押圧されるとき、径方向にそれを収縮させることを可能にする
温度で、それらのまわりに取り付けられる。
【００３９】 本発明の異なる実施形態において、外側ジャケットを形成する円筒は、それが
取り付けられる前に、閉じた輪郭を有する管である。
【００４０】 上述したような方法よれば、強化をもたらすガラスフィラメントが、継目を有
する部分において連続しているので、２つの管間の継目は、明らかに管の主要部
分の力と同様な力を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 強化熱可塑性材料の管の部分図である。
【図２】 本発明の接合方法の第１段階の１つを示している、接合される２つの管の長手
方向部分の概略図である。
【図３】 本発明の接合方法の第１段階の他の１つを示している、接合される２つの管の
長手方向部分の概略図である。
【図４】 ２つの管の溶接された領域の長手方向部分の概略拡大図である。
【図５】 本発明の方法の最終段階の１つを示している、２つの溶接された管の長手方向
部分の概略図である。
【図６】 本発明の方法の最終段階の他の１つを示している、２つの溶接された管の長手
方向部分の概略図である。
【図７】 本発明の方法の最終段階の更に他の１つを示している、２つの溶接された管の
長手方向部分の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ドウリツク，ミシエル フランス国、エフ−57730・バルモン、リ ユ・ドウ・ナンシー、18−１ (72)発明者 ジヨリー，ジエラール フランス国、エフ−57150・クルツワルド、 アンパス・デ・パロンブ、10 Ｆターム(参考） 3H019 GA01 4F211 AA04 AD05 AD12 AD19 AG08 AH11 AH43 TA01 TC07 TC11 TD07 TD11 TH02 TH06 TH18 TJ13 TJ14 TJ21 TJ30 TN07 TQ13

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同一の直径を有する２つの強化熱可塑性材料の管（１８Ａ、
    １８Ｂ）を接合する方法であって、前記２つの管（１８Ａ、１８Ｂ）の端部（２
    ４、２６）が、最初に、周囲溶接部（２８）に沿って突合せ溶接され、前記溶接
    部（２８）を形成後、強化熱可塑性材料の外側ジャケット（３０）が、前記２つ
    の管（１８Ａ、１８Ｂ）の端部部分上で前記溶接部（２８）の両側に延在する前
    記周囲溶接部（２８）の長さの大部分にわたって装着されることと、前記外側ジ
    ャケット（３０）が加熱され、前記外側ジャケット（３０）と前記２つの管（１
    ８Ａ、１８Ｂ）の端部部分とが、互いに浸透するまで径方向に押圧されることと
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記２つの管（１８Ａ、１８Ｂ）と前記外側ジャケット（３
    ０）とを強化する強化構造物（１４Ａ、３０Ａ）が、前記外側ジャケット（３０
    ）と前記２つの管（１８Ａ、１８Ｂ）の端部部分との相互浸透部で接触するまで
    、径方向圧力が前記外側ジャケット（３０）に印加されることを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記外側ジャケット（３０）が、前記管（１８Ａ、１８Ｂ）
    の端部部分を取り囲む閉じた輪郭を画定する管状円筒であることを特徴とする請
    求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記外側ジャケット（３０）が、前記管（１８Ａ、１８Ｂ）
    の端部部分を取り囲む長手方向分割円筒であることを特徴とする請求項１または
    ２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記円筒（３０）の周方向長さは、前記円筒（３０）が、前
    記ジャケット（３０）と前記２つの管（１８Ａ、１８Ｂ）の端部部分との相互浸
    透後、前記２つの管（１８Ａ、１８Ｂ）のまわりに閉じた輪郭を画定するような
    長さであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記外側ジャケット（３０）が、連続ガラスフィラメント（
    ３０Ａ）と連続有機熱可塑性材料フィラメント（３０Ｂ）とを含む複合糸を含み
    、これらのフィラメントがウェブを形成するように構成されていることを特徴と
    する請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記有機熱可塑性材料が、ポリエチレンであることを特徴と
    する請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 連続ガラスフィラメント（３０Ａ）および連続有機熱可塑性
    材料フィラメント（３０Ｂ）の複合糸が交差していることを特徴とする請求項６
    または７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記複合糸がらせん状に巻かれ、前記外側ジャケット（３０
    ）の軸とほぼ＋５５°または−５５°の角度を形成していることを特徴とする請
    求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記複合糸が、前記外側ジャケット（３０）の軸とほぼ０
    °および９０°の角度を形成していることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記連続ガラスフィラメント（３０Ａ）および前記連続有
    機熱可塑性材料フィラメント（３０Ｂ）が織り合わされていることを特徴とする
    請求項６に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記外側ジャケット（３０）の軸方向の長さが、接合され
    る前記管（１８Ａ、１８Ｂ）の直径の０．５倍から３倍の範囲にあることを特徴
    とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記管（１８Ａ、１８Ｂ）の２つの端部が、加溶材なしに
    、特にミラー溶接によって突合せ溶接されていることを特徴とする請求項１から
    １２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 保護スリーブ（３６）が、前記外側ジャケット（３０）が
    当てがわれた後、前記外側ジャケット（３０）の全表面にわたって装着されるこ
    とを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
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