JP2003311836A - 熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材及び熱可塑性樹脂管の接合方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材及び熱可塑性樹脂管の接合方法

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兼芳 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 突合せ融着の際に内表面にビードが発生せ
ず、エレクトロフュージョンの際には、クランプを用い
る必要がなく、かつ、熱融着の際に熱可塑性樹脂管が変
形し難い、新規な熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材を
提供する。 【解決手段】 溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状
部を有する熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材２０。２
つの熱可塑性樹脂管１２、１４の対向する端部を熱融着
により接合する際に、接合部の内側に溶融成型できる水
溶性樹脂からなる筒状部２０を２つの熱可塑性樹脂管の
対向する端部に嵌め合わせて、前記２つの熱可塑性樹脂
管１２、１４の端部を熱融着により接合した後、前記水
溶性樹脂筒状部２０を水で溶解除去する熱可塑性樹脂管
の接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂管の
熱融着接合補助材及び熱可塑性樹脂管の接合方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂管、例えば、ポリエチレン
管は、ガス管、上水道管、下水道管に用いられている。
ポリエチレン管は鋳鉄管や鋼管などの金属管に比べ、軽
量で施工し易く、耐食性に優れており、しかも可撓性が
あることから地震に強い特徴がある。熱可塑性樹脂管
は、輸送しやすくするために巻いたり、管を可送単位に
切断して積み重ねて、搬送、保管している。したがっ
て、熱可塑性樹脂管を敷設する際には、切断された熱可
塑性樹脂管を再接合する必要がある。熱可塑性樹脂管の
接合には、信頼性のある接着剤が存在しないので、熱融
着が主に用いられている。
【０００３】熱融着で熱可塑性樹脂管を接合する方法
は、主に、突合せ熱融着（Butt Fussion）と、エレクト
ロフュージョン(Electrofusion)継手とが知られてい
る。
【０００４】ここで、突合せ熱融着では、図４に示すよ
うに、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４の両端面１２
ｓ、１４ｓの間に加熱リング１５を挟み、二つの熱可塑
性樹脂管１２、１４の両端面を加熱溶融する。そして、
加熱リング１５を除去し、熱可塑性樹脂管１２、１４の
両端面１２ｓ、１４ｓを押し付けて融着させることによ
り、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４を接合する。する
と、図５に示すように、熱可塑性樹脂管１２、１４の接
合面１３の径方向に沿って、内表面と、外表面との双方
にビード１６、１８、突起物のようなものが形成され
る。そこで、このビード１６、１８をカンナ等の切削器
具にて削り取る。
【０００５】一方、エレクトロフュージョンはＥＦ継手
を用いる接合方法であり、EF継手内部に電熱線を組込
み、通電加熱して管と継手を同時に溶かして融着接合す
るものである。継手は、一般的には、接合面の回りを取
り囲み、これに伴って、電熱線も接合面の回りに配置さ
れる。また、パイプは偏平化することがある。この扁平
化したパイプを矯正し、接合面を正確に合わせるため
に、従来は金属製の接合クランプを使って、管の接合部
を締め付けて偏平を矯正し、接合面の位置決めを行って
いた。
【０００６】また、熱可塑性樹脂管としてポリエチレン
管を用いる場合には、ポリエチレン管は１２０℃ぐらい
から変形する。一方、熱融着される際には、ポリエチレ
ン管は２００℃ぐらいに加熱されるので、精密に温度制
御しなければポリエチレン管は変形してしまう。例え
ば、エレクトロフュージョン継手で加熱時間を長くした
場合には、ポリエチレン管が変形する場合があった。特
に、完全熱融着をしたい場合には、加熱時間を長くする
ことがあった。また、エレクトロフュージョン継手の発
熱体がニクロム線ではなく、ポリエチレンにカーボンを
入れた発熱体である場合(例えば、特開平１１−２１８
２８６号公報参照）において、ポリエチレン管の全体が
加熱されると、ポリエチレン管の接続部は加熱によって
容易に変形する。また、完全熱融着したい場合に加熱時
間を長くすると、パイプが熱によって変形する。変形す
れば継手部分をパイプと共に切除、破棄して、再度、新
しい継手を使って初めから作業をやり直すことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、突合せ熱融着
では、接合面の内表面のビードを切削するためには腕の
長い切削具を用いる必要があり、煩雑であった。また、
エレクトロフュージョンでは、狭い工事現場に金属製の
接合クランプを持ち込んで施工する工事は難工事であっ
た。熱可塑性樹脂管が容器やタンクの排出口、流入口と
接続する場合も接続面を固定するには治具を必要とし
た。
【０００８】上記の課題を解決するために、接合部の内
側に金属製又は熱可塑性樹脂製の筒状体を内側に嵌め込
んで固定することも検討した。しかし、金属製又は熱可
塑性樹脂製の筒状体は、熱可塑性樹脂管の接合後も、管
の内側に残り、内容物の流動性を妨げるので、使用に耐
えない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は以上のような課
題に鑑みてなされたものであり、その目的は、突合せ融
着の際に内表面にビードが発生せず、エレクトロフュー
ジョンの際には、クランプを用いる必要がなく、かつ、
熱融着の際に熱可塑性樹脂管が変形し難い、新規な熱可
塑性樹脂管の熱融着接合補助材を提供することにある。
【００１０】より具体的には、本発明は以下のようなも
のを提供する。
【００１１】（１） 溶融成型できる水溶性樹脂からな
る筒状部を有することを特徴とする熱可塑性樹脂管の熱
融着接合補助材。
【００１２】（２） 熱可塑性樹脂管がポリオレフィン
若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管で
ある上記に記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【００１３】（３） 筒状部の軸方向の中心には、径方
向の外側で径方向にスリーブ部が形成されていて、これ
により、二つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が筒状部
とスリーブ部との間に挟まれることが可能になる上記に
記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【００１４】（４） ２つの熱可塑性樹脂管の対向する
端部を熱融着により接合する際に、接合部の内側に溶融
成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を２つの熱可塑性
樹脂管の対向する端部に嵌め合わせて、前記２つの熱可
塑性樹脂管の端部を熱融着により接合した後、前記水溶
性樹脂筒状部を水で溶解除去することを特徴とする熱可
塑性樹脂管の接合方法。
【００１５】（５） 熱可塑性樹脂管がポリオレフィン
若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管で
ある上記に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１６】（６） 筒状部の軸方向の中心には、径方
向の外側で径方向にスリーブ部が形成されていて、これ
により、二つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が筒状部
とスリーブ部との間に挟まれることが可能になる上記に
記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１７】（７） 熱融着が突合せ熱融着である上記
に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１８】（８） 熱融着がエレクトロフュージョン
である上記に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳しく説明す
る。
【００２０】本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助
材は、溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を有す
る。溶融成型ができる樹脂なので、所望の形状、一実施
態様では、筒状体に容易に成型することができる。溶融
成型には、押出成型、射出成型、ブロー成型、圧縮成型
が含まれる。また、水溶性樹脂が用いられているので、
２本の熱可塑性樹脂管を接合した後に、接合された熱可
塑性樹脂管の内部に水を充満させ、熱融着接合補助材を
水に浸すことにより、熱融着接合補助材を水に溶解さ
せ、そして、排水とともに熱融着接合補助材を除去する
ことができる。例えば、接合された熱可塑性樹脂管の内
部に水を１時間ほど充満させた後に、水を流すと、水で
ほぐれた熱融着接合補助材も流出除去できる。
【００２１】溶融成型できる水溶性樹脂としては、例え
ば、商品名エコマティ（日本合成化学工業社製、大阪市
北区）、商品名エクセバール（クラレ製、大阪市北
区）、並びに、商品名ユニチカＵＭＲ、及び、商品名特
殊変性ポバールＬ等（ユニチカ製、大阪市中央区）が挙
げられる。水溶性樹脂は、例えば、オキシアルキレン基
を含有してもよいし、ビニルアルコール繰り返し単位を
含有していてもよい。
【００２２】例えば、エコマティAX-2000の溶融加工性
としては、比重が１．２７、溶融温度が２００℃、分解
温度が２４０℃、結晶化温度が１７５℃、ガラス転移点
が６０℃、２１０℃にて２１．６Ｎ（２．２ｋｇｆ）の
荷重で、メルトフローインデックスが、２０ｇ／１０分
である。従って、溶融成型加工は、２１０〜２４０℃の
範囲で可能である。結晶化速度が非常に速いので、冷え
るとすぐに硬くなる。
【００２３】また、エコマティAX-2000の物性として
は、引張り強度２１．６Ｎ(２．２ｋｇｆ)／ｍｍ２、曲
げ強度２９．４Ｎ（３．０ｋｇｆ）／ｍｍ２、ノッチ付
衝撃強度１３．７Ｎ（１．４ｋｇｆ）−ｍｍ／ｍｍであ
り、水溶性は２０℃ １μ／１秒にて完全溶解する。
【００２４】例えば、商品名ユニチカＵＭＲとしては、
Ｍタイプ又はＨタイプを用いるのが好ましい。Ｍタイプ
の溶融温度は１５０〜２００℃であり、Ｈタイプの溶融
温度は１７０〜２２０℃である。例えば、銘柄ＵＭＲ−
２０Ｈは、融点が１８０℃、一定流動温度、即ち、荷重
２．１６ｋｇｆでＭＦＲ（メルト・フロー・レート）が
１０ｇ／１０ｍｍとなる温度は２１０℃、分解開始温度
は２８０℃である。
【００２５】熱融着接合補助材は、外径が熱可塑性樹脂
管の内径に等しい筒状体であってもよいし、このような
筒状体の軸方向の中心に、径方向の外側で径方向にスリ
ーブ部が形成されていてもよい。後者は、エレクトロフ
ュージョンの際に好ましく用いられる。
【００２６】熱可塑性樹脂管としては、ポリオレフィン
若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管が
好ましく用いられ、更に好ましくは、ポリオレフィン管
が用いられ、更になお好ましくは、ポリエチレン管が用
いられる。ポリエチレン管としては、例えば、商品名、
エスロハイパーPE(積水化学工業製）、三井配水用ポリ
エチレン管（三井化学製）等が用いられる。
【００２７】
【実施例】［実施例１］中低圧ポリエチレン製の２本の
パイプ（外径６０ｍｍ、内径４８．２ｍｍ）を、熱融着
接合補助材を用いて、突合せ熱融着した。まず、商品名
エコマティ（日本合成化学製）を２２０℃のモールト゛で
外径４８．１５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍ、長さ１１０ｍｍ
に圧縮成型して、筒形状の熱融着接合補助材を得た。
【００２８】２本のパイプの対向する端部に熱融着接合
補助材を挿入して嵌め合わせて、２本のパイプを固定し
た。２本のパイプの対向する端面の間隙に、半割りで開
閉型のリング状の電熱加熱板を押し当てて、対抗する端
面を２１０℃に加熱溶融してから、電熱加熱板を取り外
し、瞬時に２本のパイプを互いに押し当てて融着させ
た。
【００２９】この状態を図１に示す。図１では、２本の
パイプ１２、１４の対向する端部に熱融着接合補助材２
０を挿入して嵌め合わせて、２本のパイプ１２、１４を
固定した。接合面の外表面に径方向に沿って、ビード１
６が形成された。
【００３０】５分以上空冷してから、この接合されたパ
イプの内部に水を一時間、充満、滞留させた後、水を流
して水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材２０を溶解除
去した。
【００３１】パイプの接合部を半割りに切開して観察し
た結果、パイプの接合面は正確に位置決めされており、
水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材は完全に除去され
ていた。パイプの接合部の内表面には、ビードは殆ど発
生していなかった。
【００３２】［実施例２］実施例１と同じ２本のパイプ
を、実施例１と同じ熱融着接合補助材を用いて、エレク
トロフュージョンで接合した。クランプを使わずに、図
２に示すように、２本のパイプ１２、１４の対向する端
部に熱融着接合補助材２０を挿入して嵌め合わせて、２
本のパイプを固定した。２本のパイプの接続部の外側に
エレクトロフュージョン継手２２をセットして、通常の
マニュアルに従って接合した。即ち、融着前に管外面の
切削および継手内面を清掃した後、コントローラーに接
続した。次いで、通電により電熱線２４を発熱させ、継
手内面及びパイプの外表面の樹脂を溶かした。そして、
溶けた樹脂はコールドゾーンで密封されて面圧が発生
し、パイプの外表面及び継手内面の樹脂が融着した。面
圧の発生によりインジケーターが隆起し、接合が完了し
た。
【００３３】その後、この接合されたパイプの内部に水
を一時間、充満、滞留させた後、水を流して水溶性樹
脂、即ち、熱融着接合補助材を溶解除去した。
【００３４】パイプの接合部を半割りに切開して観察し
た結果、パイプの接合面は正確に位置決めされており、
水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材は完全に除去され
ていた。
【００３５】［実施例３］実施例１と同じ２本のパイプ
を、実施例１と異なる熱融着接合補助材を用いて、エレ
クトロフュージョンで接合した。
【００３６】まず、商品名エコマティ（日本合成化学
製）を射出成型して、図３に示すように、外径４８．１
５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍ、長さ１１０ｍｍの筒状部３２
と、筒状部の軸方向の中心に、径方向の外側で径方向に
延びるスリーブ部３４とを有する熱融着接合補助材３０
を得た。エレクトロフュージョン継手２２は、スリーブ
部３４を取り囲む形状に形成されている。
【００３７】２本のパイプ１２、１４の対向する端部に
熱融着接合補助材２０を挿入して嵌め合わせて、２本の
パイプを固定した。この状態では、二つの熱可塑性樹脂
管１２、１４の対向する端部１２ａ、１４ａが筒状部３
２とスリーブ部３４との間に挟まれている。エレクトロ
フュージョンは実施例２と同様に通電し、二つの熱可塑
性樹脂管１２、１４の対向する端部１２ａ、１４ａを接
合した。
【００３８】その後、この接合されたパイプの内部に水
を一時間、充満、滞留させた後、水を流して水溶性樹
脂、即ち、熱融着接合補助材を溶解除去した。
【００３９】パイプの接合部を半割りに切開して観察し
た結果、パイプの接合面は正確に位置決めされており、
水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材は完全に除去され
ていた。
【００４０】［実施例４〜６］実施例２と同じ２本のパ
イプと 熱融着接合補助材を用いた。パイプの接合部の
外表面に温度センサーを埋設し、エレクトロフュージョ
ン継手の内側に温度センサーをセットした。
【００４１】エレクトロフュージョン継手の電熱線端子
より７５Vの定圧電流を温度センサーが２００〜２１０
℃になるまで通電し、通電をＯＮ−ＯＦＦしてこの温度
範囲に保った。温度保持時間を ３０秒（実施例４）、
４０秒（実施例５）、６０秒（実施例６）、の３点で実
施し融着、冷却後、実施例２と同じ操作で熱融着接合補
助材を水で膨潤、溶解、流出除去した。
【００４２】パイプの外観の変化の有無を確認した後、
継手とパイプを軸方向に半割にし、パイプ部分を上下か
らパイプの内側が接触するまで圧縮させて、継手とパイ
プが剥離するか否か確認する圧縮剥離試験をした。結果
を表１に示す。
【００４３】［比較例１〜３］熱融着接合補助材を用い
ずパイプをクランプで固定した以外は実施例４〜６と同
じ操作で接合し、外観の確認、圧縮剥離試験をした。結
果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補
助材は、溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を有
するので、熱可塑性樹脂管を接合するときに、クランプ
を使わなくても輸送、保管中に変形した熱可塑性樹脂管
を芯円に矯正し、接続面の位置決めを正確に行うことが
できる。本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材
は、突合せ融着の際に熱可塑性樹脂管が加熱溶融された
時の変形を防止し、ビードの発生を抑制することができ
る。
【００４６】また、熱可塑性樹脂管を融着接合した後、
不要になった熱融着接合補助材を水に溶解させて除去す
ることができるので、接合された熱可塑性樹脂管の中を
流れる流体の流動を妨げる障害物を除去することができ
る。
【００４７】更に、本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接
合補助材は、熱融着の際に熱可塑性樹脂管が変形し難
い。特に、エレクトロフュージョン継手で加熱時間を長
くして完全熱融着する際に熱可塑性樹脂管が熱変形する
のを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の熱可塑性樹脂管の接合方法の一実施
態様を説明する断面図である。
【図２】 本発明の熱可塑性樹脂管の接合方法の他の実
施態様を説明する断面図である。
【図３】 本発明の熱可塑性樹脂管の接合方法の他の実
施態様を説明する断面図である。
【図４】 従来の熱可塑性樹脂管の接合方法を説明する
断面図である。
【図５】 従来の熱可塑性樹脂管の接合方法を説明する
断面図である。
【符号の説明】
１２、１４ パイプ １３ 接合面 １６、１８ ビード ２０ 熱融着接合補助材 ２２ エレクトロフュージョン継手 ２４ 電熱線 ３０ 熱融着接合補助材 ３２ 筒状部 ３４ スリーブ部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H019 GA03 4F211 AA03E AA04 AA16E AA19 AA32 AD12 AG08 AH43 TA01 TC11 TD07 TH02 TH06 TJ22 TJ31 TN07 TN31

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状
    部を有することを特徴とする熱可塑性樹脂管の熱融着接
    合補助材。
  2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂管がポリオレフィン若しく
    はフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管である請
    求項１に記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
  3. 【請求項３】 筒状部の軸方向の中心には、径方向の外
    側で径方向にスリーブ部が形成されていて、これによ
    り、二つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が筒状部とス
    リーブ部との間に挟まれることが可能になる請求項１又
    は２に記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
  4. 【請求項４】 ２つの熱可塑性樹脂管の対向する端部を
    熱融着により接合する際に、接合部の内側に溶融成型で
    きる水溶性樹脂からなる筒状部を２つの熱可塑性樹脂管
    の対向する端部に嵌め合わせて、前記２つの熱可塑性樹
    脂管の端部を熱融着により接合した後、前記水溶性樹脂
    筒状部を水で溶解除去することを特徴とする熱可塑性樹
    脂管の接合方法。
  5. 【請求項５】 熱可塑性樹脂管がポリオレフィン若しく
    はフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管である請
    求項４に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
  6. 【請求項６】 筒状部の軸方向の中心には、径方向の外
    側で径方向にスリーブ部が形成されていて、これによ
    り、二つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が筒状部とス
    リーブ部との間に挟まれることが可能になる請求項４又
    は５に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
  7. 【請求項７】 熱融着が突合せ熱融着である請求項４、
    ５又は６に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
  8. 【請求項８】 熱融着がエレクトロフュージョンである
    請求項４、５又は６に記載の熱可塑性樹脂管の接合方
    法。
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