JP2014001754A

JP2014001754A - オレフィン系樹脂管の接合方法

Info

Publication number: JP2014001754A
Application number: JP2012135884A
Authority: JP
Inventors: Jiro Matsuyama; 二郎松山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-01-09

Abstract

【課題】接着剤による接合が困難なポリエチレン管に代表されるオレフィン系樹脂管の接合方法を提供する。
【解決手段】一方の樹脂管１の端部に形成した差口３が嵌合する他方の樹脂管の端部に差口３の外径と同一寸法の内径を有する拡径部５を設けて受口４を形成し、差口３の外周面と受口４の内周面とに、相対向する環状溝７，９を設け、環状溝７，９に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、差口３を受口４に嵌合して、両樹脂管１を環状溝７，９が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する環状溝７，９に充填された充填材が自然硬化して、環状溝７，９に充満した硬化充填物２２と成り、硬化充填物２２の離脱阻止作用によって、両樹脂管１の軸方向に作用する引張り荷重に抗する。
【選択図】図３

Description

本発明は、接着剤による接合が困難なポリエチレン管に代表されるオレフィン系樹脂管の接合方法に関するもので、特に樹脂管同士を直接嵌合して接合する接合方法に関する。

接着剤による接合が困難なポリエチレン管の接合方法としては、ＥＦ接合（エレクトロフュージョン）やバット接着工法、回転溶着工法、高周波溶着等が知られているが、上下水道に用いられているポリエチレン管に関しては、一般的にＥＦ接合（エレクトロフュージョン）やバット接着工法が用いられている。

これらの従来工法は、高価な機器を用い、熱練した技術を要するだけでなく、現場の環境がその成果に大きく影響するものであった。また、ＥＦ接合の場合、接合するポリエチレン管自体に電気的熱源を部品段階で埋込み成形しておく必要があるため、大変高額になるという難点があった。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、作業に熱練を要しない簡便な接合方法であって、現場の環境にもあまり影響を受けず、しかも配管の接合が確実かつ強固で、互いに引き離す引張り荷重に対して充分なせん断強度が得られ、さらに、配管の周方向に作用する回転応力に対しても充分なせん断強度が得られるオレフィン系樹脂管の接合方法を提供することを目的（技術的課題）としている。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明は、オレフィン系樹脂管（以下、単に樹脂管という）同士を直接嵌合して接合する接合方法であって、一方の樹脂管の端部に形成した差口が嵌合する他方の樹脂管の端部に前記差口の外径と同一寸法の内径を有する拡径部を設けて受口を形成し、前記差口の外周面と前記受口の内周面とに、相対向する１本ないし複数の環状溝を設け、前記環状溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する前記環状溝に充填された前記充填材が自然硬化して、前記環状溝に充満した硬化充填物と成り、前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重に抗するようにしたことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１記載のオレフィン系樹脂管の接合方法において、前記差口の外周面と、前記受口の内周面とに、軸方向に延びて相対向する前記環状溝と交差し、かつ互いに相対向する１本ないし複数の凹溝を設け、前記環状溝及び前記凹溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝及び前記凹溝が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する前記環状溝及び前記凹溝に充填した前記充填材が自然硬化して、前記環状溝及び前記凹溝に充満した硬化充填物と成り、前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重及び周方向に作用する回転応力に抗するようにしたことを特徴とする。

本願の請求項３に係る発明は、オレフィン系樹脂管（以下、単に樹脂管という）同士を直接嵌合して接合する接合方法であって、一方の樹脂管の端部に形成した差口が嵌合する他方の樹脂管の端部に前記差口の外径と同一寸法の内径を有する拡径部を設けて受口を形成し、前記差口の外周面と前記受口の内周面とに、相対向する１本ないし複数の環状溝を設け、さらに、前記受口の外周部に前記環状溝に連通する複数の注入孔を設け、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝が相対向する位置に保持した状態で、前記注入孔を通じて前記環状溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入し、時間経過と共に、相対向する前記環状溝に充填された前記充填材が自然硬化して、前記環状溝に充満した硬化充填物と成り、前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重に抗するようにしたことを特徴とする。

本願の請求項４に係る発明は、請求項３記載のオレフィン系樹脂管の接合方法において、前記差口の外周面と、前記受口の内周面とに、軸方向に延びて相対向する前記環状溝と交差し、かつ互いに相対向する１本ないし複数の凹溝を設け、さらに、前記受口の外周部に前記環状溝及び前記凹溝に連通する複数の注入孔を設け、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝及び前記凹溝が相対向する位置に保持した状態で、前記注入孔を通じて前記環状溝及び前記凹溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入し、時間経過と共に、相対向する前記環状溝及び前記凹溝に充填した前記充填材が自然硬化して、前記環状溝及び前記凹溝に充満した硬化充填物と成り、前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重並びに周方向に作用する回転応力に抗するようにしたことを特徴とする。本願の請求項５に係る発明は、前記常温硬化型の樹脂系充填材として適用可能な材料を挙げて特定したもので、アクリル樹脂系・アルファーオレフィン系・ウレタン樹脂系・エチレン酢酸ビニル樹脂系・エポキシ樹脂系・イソシアネート系・フェノール樹脂系・変成シリコン系・ポリビニルアルコール系・塩化ビニル樹脂溶剤系・酢酸ビニル樹脂系・シアノアクリレート系・シリコーン系・ユリア樹脂系・レゾルシノール系・流動性ポリエステル系及びこれらの組み合わせ等が使用できる。

本願の請求項１ないし４記載の接合方法において、相対向する前記環状溝及び前記凹溝の断面形状は、半円形、三角形、矩形等種々の形状を採用することができ、相対向する前記環状溝及び前記凹溝の断面積と数を適宜選択することによって、前記硬化充填物の離脱阻止作用による引張り荷重及び回転応力に対するせん断強度を任意に設定することが可能である。

以上説明したように、本発明の請求項１記載の接合方法によれば、接合する両樹脂管の差口の外周面と受口の内周面とに、相対向する環状溝を設け、前記環状溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する前記環状溝に充填された前記充填材が自然硬化して、前記環状溝に充満した硬化充填物となり、前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重に抗するようにしたので、接合作業に熟練を必要とせず、現場での配管作業が容易に行なえる。

しかも、相対向する前記環状溝の形状、断面積及び数を適宜選択することで、前記硬化充填物の離脱阻止作用による前記両樹脂管の引張り荷重に対するせん断強度を任意に設定することができるので、前記両樹脂管の軸方向への離脱阻止を確実かつ強固にすることができる。

また、本願の請求項２記載の接合方法によれば、請求項１記載の前記差口の外周面と、前記受口の内周面とに、軸方向に延びて相対向する前記環状溝と交差し、かつ互いに相対向する１本ないし複数の凹溝を設け、前記環状溝及び前記凹溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝及び前記凹溝が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する前記環状溝及び前記凹溝に充填した前記充填材が自然硬化して、前記環状溝及び前記凹溝に充満した硬化充填物と成り、前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重及び周方向に作用する回転応力に抗するようにしたので、作業に熟練を必要とせず、現場での配管作業が容易に行なえる。

しかも、相対向する前記環状溝及び前記凹溝の形状、断面積及び数を適宜選択することで、前記硬化充填物の離脱阻止作用による前記両樹脂管の引張り荷重に対する剪断強度及び周方向に作用する回転応力に対する剪断強度を任意に設定することができるので、前記両樹脂管の軸方向への離脱阻止と周方向への離脱阻止を併せ持たせることが可能で、前記両樹脂管を確実かつ強固に接合することができる。

本願の請求項３又は４記載の接合方法によれば、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝又は前記凹溝が相対向する位置に保持した状態で、前記受口の外周部に設けた複数の注入孔を通じて前記環状溝又は前記凹溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入するようにしたから、請求項１及び請求項２に係る発明の効果に加えて、特に前記樹脂系充填材が流動性の高い場合に好適である。

本発明の実施形態１により接合する２本のポリエチレン管の接合部分を示す断面図である。同上２本のポリエチレン管の接合部分に樹脂系充填材を注入する工程の説明図である。同上２本のポリエチレン管の接合完了状態を示す断面図である。本発明の実施形態２により接合する２本のポリエチレン管の接合部分を示す断面図である。同上２本のポリエチレン管の接合部分に樹脂系断熱材を注入する工程の説明図である。同上２本のポリエチレン管の接合完了状態を示す断面図である。本発明により接合する同上２本のポリエチレン管の接合部分の差口と受口に設ける環状溝及び凹溝の実施例を示す断面図である。試験用樹脂管の接合端部を示しており、（ａ）は差口の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。試験用樹脂管の接合端部を示しており、（ａ）は受口の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。同上両試験用樹脂管の接合状態を示す縦断面図である。同上接合部分の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１ないし図３は、本発明の実施形態１を示しており、図１は、接合する２本のポリエチレン管１，２の接合部分を示し、一方のポリエチレン管（以下、樹脂管という）１の接合端部に差口３が形成され、他方のポリエチレン管（以下、樹脂管という）２の接合端部に差口３の外径と同一寸法の内径を有する拡径部５を設けて受口４が形成されている。受口４の内奥には、差口３の嵌合位置を規制する係止段部６が形成されている。

差口３の外周面には、１本ないし複数（図示の例では２本）の環状溝７と、軸方向に延びて環状溝７と交差する１本ないし複数（図示の例では４本）の凹溝８とが設けられている。一方、受口４の内周面には、差口３の環状溝７及び凹溝８に対応する環状溝９及び凹溝１０が設けられ、差口３を受口４に嵌合して係止段部６に当接する接合位置まで嵌挿したとき、環状溝７と環状溝９とが相対向すると共に、凹溝８と凹溝１０とが相対向するように設定されている。環状溝７及び環状溝９と凹溝８及び凹溝１０の断面形状については、図７に例示するように、半円形、三角形、矩形その他種々の形状を採用することができる。

次に、図２に示すように、差口３の環状溝７及び凹溝８と受口４の環状溝９及び凹溝１０とに、それぞれ粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材２１、例えばエポキシ樹脂系２液混合型の充填材を盛り付けるように注入して充填する。

続いて、図３に示すように、樹脂管１の差口３を樹脂管２の受口４に嵌挿して、差口３の前端開口縁３ａが係止段部６に当接する所定位置に嵌合すると共に、差口３の外周面と受口４の開口端部に設けた位置マーク（図示省略）を合わせると、環状溝７と環状溝９が相対向すると共に、凹溝８と凹溝１０が相対向する位置に保持され、相対向する環状溝７と環状溝９に充填した流動性を有する樹脂系充填材２１が互いに混合すると共に、相対向する凹溝８と凹溝１０に充填した流動性を有する樹脂系充填材２１が互いに混合する。この状態で両樹脂管１，２を保持すると、相対向する環状溝７と環状溝９に混合して充填された樹脂系充填材２１及び凹溝９と凹溝１０に混合して充填された樹脂系充填材２１が、時間経過と共に自然硬化して、相対向する環状溝７と環状溝９及び凹溝８と凹溝１０に充満した硬化充填物２２に成る。そして、完全に硬化した硬化充填物２２の離脱阻止作用によって、両樹脂管１，２の軸方向に作用する引張り荷重並びに周方向に作用する回転応力に抗するせん断強度が得られる。

相対向する環状溝７と環状溝９及び相対向する凹溝８と凹溝１０の断面積と数を適宜選択して、硬化充填物２２の離脱阻止作用による引張り荷重及び回転応力に対するせん断強度を設定することで、両樹脂管１，２は強固かつ確実に接合される。

上記した実施形態において、接合する両樹脂管１，２に作用する負荷が、主として互いに引き離す軸方向の引張り荷重であって、周方向に作用する回転応力は考慮する必要がない場合には、凹溝８及び凹溝１０は設けずに、相対向する環状溝７と環状溝９のみを設ける構成としてもよい。

図４ないし図６は、本発明の実施形態２を示しており、図１ないし図３に示した実施形態１と同一の構成部分については、同一の符号を付して詳細な説明は省略し、実施形態１と異なる構成について説明する。

図４ないし図６に示す実施形態２は、樹脂管２の受口４の外周部に環状溝９及び凹溝１０に連通する複数の注入孔１１を設けた構成が実施形態１と異なっている。そして、図５に示すように、樹脂管１の差口３を樹脂管２の受口４に嵌合して、環状溝７と環状溝９が相対向すると共に、凹溝８と凹溝１０が相対向する位置に保持した状態で、注入孔１１を通じて粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材２１を注入し、図６に示すように、該樹脂系充填材２１が相対向する環状溝７と環状溝９及び相対向する凹溝８と凹溝１０に充填されるように全ての注入孔１１から溢出するまで注入する。この充填状態で両樹脂管１，２を嵌合位置に保持すると、相対向する環状溝７と環状溝９及び凹溝８と凹溝１０に充填された樹脂系充填材２１が、時間経過と共に自然硬化して、相対向する環状溝７と環状溝９及び凹溝８と凹溝１０に充満した硬化充填物２２に成る。そして、完全に硬化した硬化充填物２２の離脱阻止作用によって、両樹脂管１，２の軸方向に作用する引張り荷重並びに周方向に作用する回転応力に抗するせん断強度が得られる点は、実施形態１と同様である。

上記した実施形態２の接合方法は、特に樹脂系充填材２１が流動性の高い場合に適している。

上記した実施形態１、２の硬化充填物２２によるせん断強度について、具体的な実施試験を行なった。

図８は、接合するポリエチレン管１に相当する試験用樹脂管３１を示しており、外径寸法が６０．０ｍｍで、差口３３の外周面に幅６．０ｍｍ、深さ２．５ｍｍの１本の環状溝３７が設けられている。図９は、接合するポリエチレン管２に相当する試験用樹脂管３２を示しており、受口４の内径寸法が６０．０ｍｍで、受口３４の内周面に環状溝３７に対応する幅６．０ｍｍ、深さ２．５ｍｍの１本の環状溝３９が設けられている。また、受口３４の内奥に差口３３の嵌合位置を規制する係止突起３６が突設されている。

相対向する環状溝３７及び環状溝３９を加工した試験用樹脂管３１の外周面又は試験用樹脂管３２の内周面に沿うせん断面積（Ｓ）は、Ｓ＝６０．０ｍｍ×π×６．０ｍｍで約１．１３０ｍｍ^２となる。

環状溝３７と環状溝３９に充填する粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材２１として、変成エポキシ樹脂とポリチオールから成るエポキシ樹脂系２液等量混合材を採用した。該混合充填材２１は、混合粘度約２００Ｐａ・ｓ（２５℃）でペースト状を呈し、混合後約５分で硬化を開始し、１５分でほぼ硬化するが、完全硬化まで約１２時間を要した。

図１０は、試験用樹脂管３１の環状溝３７と試験用樹脂管３２の環状溝３９に混合充填材２１を充填して、差口３３を受口３４に嵌挿して両環状溝３７，３９が相対向する所定の嵌合位置に保持した後、所定時間経過し、混合充填材２１が完全硬化した硬化充填物２２に変化した接合完了状態を示している。なお、試験に用いた混合充填材２１については、事前に硬化した硬化充填物２２を万能試験機を用いて引張りせん断試験を行ない、約５Ｎ／ｍｍ^２のせん断強度を確認した。

そして、図１０に示す接合完了状態における相対向する両環状溝３７，３９に充満した硬化充填物２２のせん断強度（Ｐ）を前述したせん断面積（Ｓ）×単位せん断力（５Ｎ／ｍｍ^２）と推定して、Ｐ＝１．１３０ｍｍ^２×５Ｎ／ｍｍ^２＝５６５２Ｎと算出した。

次に、図１０に示す接合完了状態において、図１１に矢印で示すように、両試験用樹脂管３１，３２を引き離す引張り荷重として、５，６５２Ｎ以上のせん断力をかけたが、両試験用樹脂管３１，３２には離脱が発生しなかった。

上記した実施試験によって、本発明の接合方法が実際の使用に耐え得るせん断強度を有していることが確認された。

１，２ポリエチレン管（樹脂管）
３差口
３ａ前端開口縁
４受口
５拡径部
６係止段部
７，９環状溝
８，１０凹溝
１１注入孔
２１樹脂系充填材
２２硬化充填物
３１，３２試験用樹脂管

特開平１０−１５３２８１号公報実開昭６３−０８７３８４号公報実開昭６３−１０３０８２号公報

Claims

オレフィン系樹脂管（以下、単に樹脂管という）同士を直接嵌合して接合する接合方法であって、
一方の樹脂管の端部に形成した差口が嵌合する他方の樹脂管の端部に前記差口の外径と同一寸法の内径を有する拡径部を設けて受口を形成し、前記差口の外周面と前記受口の内周面とに、相対向する１本ないし複数の環状溝を設け、
前記環状溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する前記環状溝に充填された前記充填材が自然硬化して、前記環状溝に充満した硬化充填物と成り、
前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重に抗するようにしたことを特徴とするオレフィン系樹脂管の接合方法。
前記差口の外周面と、前記受口の内周面とに、軸方向に延びて相対向する前記環状溝と交差し、かつ互いに相対向する１本ないし複数の凹溝を設け、
前記環状溝及び前記凹溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入した後、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝及び前記凹溝が相対向する位置に保持した状態で、時間経過と共に、相対向する前記環状溝及び前記凹溝に充填した前記充填材が自然硬化して、前記環状溝及び前記凹溝に充満した硬化充填物と成り、
前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重並びに周方向に作用する回転応力に抗するようにしたことを特徴とする請求項１記載のオレフィン系樹脂管の接合方法。
オレフィン系樹脂管（以下、単に樹脂管という）同士を直接嵌合して接合する接合方法であって、
一方の樹脂管の端部に形成した差口が嵌合する他方の樹脂管の端部に前記差口の外径と同一寸法の内径を有する拡径部を設けて受口を形成し、前記差口の外周面と前記受口の内周面とに、相対向する１本ないし複数の環状溝を設け、
さらに、前記受口の外周部に前記環状溝に連通する複数の注入孔を設け、
前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝が相対向する位置に保持した状態で、前記注入孔を通じて前記環状溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入し、時間経過と共に、相対向する前記環状溝に充填された前記充填材が自然硬化して、前記環状溝に充満した硬化充填物と成り、
前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重に抗するようにしたことを特徴とするオレフィン系樹脂管の接合方法。
前記差口の外周面と、前記受口の内周面とに、軸方向に延びて相対向する前記環状溝と交差し、かつ互いに相対向する１本ないし複数の凹溝を設け、
さらに、前記受口の外周部に前記環状溝及び前記凹溝に連通する複数の注入孔を設け、前記差口を前記受口に嵌合して、前記両樹脂管を前記環状溝及び前記凹溝が相対向する位置に保持した状態で、前記注入孔を通じて前記環状溝及び前記凹溝に粘着性及び流動性を有する常温硬化型の樹脂系充填材を注入し、時間経過と共に、相対向する前記環状溝及び前記凹溝に充填した前記充填材が自然硬化して、前記環状溝及び前記凹溝に充満した硬化充填物と成り、
前記硬化充填物の離脱阻止作用によって、前記両樹脂管の軸方向に作用する引張り荷重並びに周方向に作用する回転応力に抗するようにしたことを特徴とする請求項３記載のオレフィン系樹脂管の接合方法。
前記常温硬化型の樹脂系充填材が、アクリル樹脂系・アルファーオレフィン系・ウレタン樹脂系・エチレン酢酸ビニル樹脂系・エポキシ樹脂系・イソシアネート系・フェノール樹脂系・変成シリコン系・ポリビニルアルコール系・塩化ビニル樹脂溶剤系・酢酸ビニル樹脂系・シアノアクリレート系・シリコーン系・ユリア樹脂系・レゾルシノール系・流動性ポリエステル系及びこれらの組み合わせを含む請求項１ないし４のいずれかに記載のオレフィン系樹脂管の接合方法。