JP2016033391A - Connection method of resin pipe and resin joint, and piping unit - Google Patents
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本発明は、樹脂管と樹脂継手の接続方法および配管ユニットに関するものであり、詳しくは、架橋熱可塑性樹脂からなる管と継手を加熱によって接続する接続方法、および、当該接続方法を使用して構成された連結用の配管ユニットに関するものである。 The present invention relates to a connection method and a piping unit between a resin pipe and a resin joint, and more specifically, a connection method for connecting a pipe and a joint made of a crosslinked thermoplastic resin by heating, and a configuration using the connection method. It is related with the connected piping unit for connection.
給湯設備や太陽集熱器などにおいては、給水、給湯用の管として、耐久性およびコストの観点から、従来の銅管に替えて、架橋熱可塑性樹脂からなる管が使用される傾向にあり、斯かる管同士の接続部分においては、管と同様の材料からなる継手が使用される。 In hot water supply facilities and solar collectors, as a pipe for water supply and hot water supply, from the viewpoint of durability and cost, instead of the conventional copper pipe, a pipe made of a crosslinked thermoplastic resin tends to be used. In such a connection portion between the tubes, a joint made of the same material as the tube is used.
上記の架橋熱可塑性樹脂からなる管に取り付けられる継手としては、管を挿入する接続口側の内周部に予め接着性リング(樹脂層)が配置され且つ通電によって発熱するコイルが接着性リングに埋設された「エレクトロヒュージョン継手」と称する通電加熱方式の継手が提案されている。斯かる継手において、上記の接着性リングは、特定の樹脂で被覆された電熱線を螺旋状に巻回して円筒状に一体化させたものであり、当該接着性リングの樹脂は、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および/またはエチレン共重合体を10〜90重量%配合した樹脂組成物から構成されている。そして、管に継手を接続する際は、コイルを所定温度に加熱することにより、接着性リングを溶融し、かつ、管の外周部および継手本体(外郭)を軟化させ、これにより、管と接着性リングとを融着一体化し、同時に、継手本体と接着性リングとを融着一体化する。 As a joint attached to a pipe made of the above-mentioned crosslinked thermoplastic resin, an adhesive ring (resin layer) is arranged in advance on the inner peripheral portion on the connection port side where the pipe is inserted, and a coil that generates heat when energized is used as the adhesive ring. An electric heating type joint called an “electrofusion joint” is proposed. In such a joint, the above-mentioned adhesive ring is obtained by spirally winding a heating wire coated with a specific resin and integrating it into a cylindrical shape, and the resin of the adhesive ring has an adhesive property. It is comprised from the resin composition which mix | blended 10-90weight% of ethylene polymer and / or ethylene copolymer with the modified polyethylene copolymer which has. And when connecting the joint to the pipe, the adhesive ring is melted by heating the coil to a predetermined temperature, and the outer peripheral part of the pipe and the joint body (outer shell) are softened. The adhesive ring is fused and integrated, and at the same time, the joint body and the adhesive ring are fused and integrated.
ところで、継手内部のコイルに通電して管に継手を融着する方法は、予めコイルが埋設された接着性リングを使用するため、継手自体のコストダウンが難しいと言う問題がある。しかも、コイルの発熱温度を当該コイルの仕様に応じて制御するためのコントローラーが必要であり、施工が大掛かりになってコストアップに繋がっている。 By the way, the method of energizing the coil inside the joint and fusing the joint to the pipe uses an adhesive ring in which the coil is previously embedded, so that there is a problem that it is difficult to reduce the cost of the joint itself. In addition, a controller for controlling the heat generation temperature of the coil in accordance with the specification of the coil is necessary, and the construction becomes large and leads to an increase in cost.
また、上記の通電加熱方式の継手において、接着性リングのコイルは、コントローラー側の端子と接続するために、電熱線が被覆樹脂に接着していない状態で埋め込まれており、通電加熱した場合には、コイルを構成する電熱線が遊動し、被覆樹脂を突き破り、電熱線が水路に露出することもある。その結果、使用時に漏水する虞もある。 Moreover, in the above-mentioned electric heating type joint, the coil of the adhesive ring is embedded in a state where the heating wire is not bonded to the coating resin in order to connect to the terminal on the controller side, and when the electric heating is performed In some cases, the heating wire constituting the coil floats, breaks through the coating resin, and the heating wire is exposed to the water channel. As a result, water may leak during use.
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、架橋熱可塑性樹脂からなる管の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手を接続する接続方法であって、継手の製造コスト及び施工コストを低減でき、しかも、融着時に被覆樹脂の亀裂などの発生がなく、一層確実に接続することができる樹脂管と樹脂継手の接続方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記の接続方法により管の端部に継手を接続してなる連結用の配管ユニットを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a connection method for connecting a joint made of a crosslinked thermoplastic resin to an end portion of a pipe made of the crosslinked thermoplastic resin, and manufacturing the joint It is an object of the present invention to provide a method for connecting a resin pipe and a resin joint, which can reduce the cost and the construction cost, and can be more reliably connected without occurrence of cracks in the coating resin at the time of fusion. Another object of the present invention is to provide a connecting piping unit in which a joint is connected to an end of a pipe by the above connection method.
上記の課題を解決するため、従来の通電加熱方式の継手に関して、継手の内周部に配置される接着性リングの溶融状態、および、接着性リングの管、継手本体に対する融着状態を多数解析した結果、接着性リングに埋設されたコイルが樹脂同士の融着を阻害する傾向が確認された。そして、従来、接着性リングに予めコイルを埋め込むことにより、接着性リングを溶融させて樹脂同士を融着し得るとの認識を前提としていたのに対し、加熱方法を種々検討した結果、コイルを使用しない構造の接着性リングを継手の内周部に配置し、管挿入部分に相当する部位を継手の外周側から加熱し、加熱条件を工夫するならば、意外にも、接着性リングを十分に溶融でき且つ管の外周部および継手本体を軟化させて樹脂同士を融着し得ることを見出し、本発明を完成した。 In order to solve the above-mentioned problems, with regard to conventional electric heating type joints, many analyzes were made of the fused state of the adhesive ring placed on the inner periphery of the joint and the fused state of the adhesive ring to the pipe and joint body. As a result, it was confirmed that the coil embedded in the adhesive ring tends to inhibit the fusion between the resins. Conventionally, it was assumed that the resin could be fused by melting the adhesive ring by embedding the coil in advance in the adhesive ring. If an adhesive ring with a structure that is not used is placed on the inner circumference of the joint, the part corresponding to the pipe insertion part is heated from the outer circumference of the joint, and the heating conditions are devised, the adhesive ring is surprisingly sufficient. It was found that the resin can be melted and the outer periphery of the tube and the joint body can be softened to fuse the resins together, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明の要旨は、架橋熱可塑性樹脂からなる管の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手を接続する方法であって、継手として、少なくとも一端に管を挿入する接続口が設けられ且つ当該接続口側の内周部に接着性リングが配置され、当該接着性リングが、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および/またはエチレン共重合体を10〜90重量%配合した樹脂組成物からなる継手を使用し、継手の接続口に管の端部を挿入し、管挿入部分に相当する部位を継手の外周側から加熱して接着性リングを溶融させることを特徴とする樹脂管と樹脂継手の接続方法に存する。 That is, the gist of the present invention is a method of connecting a joint made of a crosslinked thermoplastic resin to an end portion of a pipe made of a crosslinked thermoplastic resin, wherein the joint is provided with a connection port for inserting the pipe at least at one end; An adhesive ring is arranged on the inner peripheral portion on the connection port side, and the adhesive ring is blended with 10 to 90% by weight of ethylene polymer and / or ethylene copolymer in the modified polyethylene copolymer having adhesiveness. Characterized in that a joint made of the resin composition is used, the end of the pipe is inserted into the joint connection port, and the part corresponding to the pipe insertion part is heated from the outer peripheral side of the joint to melt the adhesive ring. The method is to connect the resin pipe and the resin joint.
本発明によれば、継手にコイルを使用することがなく、加熱に当たって発熱制御用のコントローラーも必要がないため、継手の製造コストを低減でき、施工コストを低減できる。また、接着性リングが継手本体と管とにコイル等の異物を介することなく直接接触した状態において、継手の外周側から加熱して継手内部の接着性リングを溶融させるため、管外周部と接着性リングの融着面、継手本体の内周部と着性リングの融着面が確実に一体化し、融着部分に亀裂の発生がなく、一層高品位な接続が可能となる。 According to the present invention, a coil is not used for the joint, and a controller for heat generation control is not necessary for heating. Therefore, the manufacturing cost of the joint can be reduced, and the construction cost can be reduced. In addition, when the adhesive ring is in direct contact with the joint body and the pipe without any foreign matter such as a coil, the adhesive ring inside the joint is melted by heating from the outer circumference side of the joint. The fused surface of the adhesive ring, the inner peripheral part of the joint body and the fused surface of the adhesive ring are reliably integrated, and there is no occurrence of cracks in the fused portion, and a higher quality connection is possible.
本発明に係る樹脂管と樹脂継手の接続方法の実施形態ならびに連結用の配管ユニットの実施形態を図面に基づいて説明する。図中、符号1は管、符号2(2A,2B)は継手、符号6は接着性リングをそれぞれ表している。なお、本発明は、その趣旨を越えない限り、以下の実施形態に限定されるものではない。
An embodiment of a method for connecting a resin pipe and a resin joint according to the present invention and an embodiment of a connecting piping unit will be described with reference to the drawings. In the figure, reference numeral 1 represents a tube, reference numeral 2 (2A, 2B) represents a joint, and
本発明の接続方法は、架橋熱可塑性樹脂からなる管1の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手2を接続する方法であり、例えば図1に示すように、継手2として、少なくとも一端に管1を挿入する接続口3が設けられ且つ当該接続口側の内周部に接着性リング6が配置された継手を使用する。
The connection method of the present invention is a method of connecting a
管1及び継手2を構成する架橋熱可塑性樹脂としては、代表的には架橋ポリエチレンが挙げられる。管1は、通常の押出成形で製造されたものであり、継手2は、成形された接着性リング6を中子に装着し、射出成形して製造されたものである。管1としては、外径10〜34mm程度、肉厚が1.6〜4.0mm程度の管が使用される。管1は、例えば、呼称が13Aの場合、外径17mm、肉厚2.1mmであり、呼称が20Aの場合、外径27mm、肉厚3.25mmである。
A typical example of the crosslinked thermoplastic resin constituting the tube 1 and the
継手2は、両端に管1を接続する構造のものでもよいが、例えば図1に示すように、一端(図面において右側の端部)に管1を挿入する接続口3が設けられ、他端(図面において左側の端部)に連結部(カプラー)4が設けられている。すなわち、例示した継手2は、一端側の接続口3から管1を挿入する円筒状の継手本体30と、当該継手本体の他端側に設けられた例えば雌の連結部4と、継手本体30の内周部に配置された接着性リング6とから構成されている。継手本体30の奥端(連結部4の奥端)には、小径部に形成された突当て部31が設けられており、斯かる突当て部31は、継手本体30に挿入された管1が突き当たり、また、連結部4に挿入された雄の連結部(カプラー)5(図4参照)が突き当たる部位である。
The
また、継手2としては、図2に示す構造の継手でもよい。図2に示す継手2は、接続口3側、すなわち、継手本体30の内周側に内管32が設けられた二重管構造を備えており、内管32と接着性リング6との隙間に管1の端部を挿入するように構成されている。斯かる継手2においては、内管32が設けられているため、加熱施工において管1の先端を相対的に挿入した際に継手2をより安定させ、かつ、軟化した管1が接着性リング6の膨張によって内側へ変形するのを防止することができる。
Further, the
継手2において、接続口3側の肉厚、すなわち、接着性リング6の厚さを除く継手本体30の肉厚は、強度および加熱操作する際の施工性を考慮して1.5〜3mm程度に設計され、13Aの管1に適用する場合で1.5〜2mm、20Aの管1に適用する場合で2.5〜3mmに設定される。
In the
接着性リング6は、例えば、管状に押出成形された後に所定長さに切断して作製されたものであり、前述のように、継手2を射出成形する際にその金型に装入されることにより、継手2の接続口3側の内周部、すなわち、継手本体30の内周部に配置することができる。接着性リング6の内径は、管1が嵌合する大きさに設計され、接着性リング6の肉厚は、0.8〜1.8mm程度、13Aの管1に適用する場合で1.3〜1.5mm、20Aの管1に適用する場合で1.4〜1.6mmに設定される。
The
接着性リング6は、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体にエチレン重合体および/またはエチレン共重合体を10〜90重量%配合した樹脂組成物から構成されている。すなわち、接着性リング6は、管1及び継手2の架橋熱可塑性樹脂よりも低い温度で融解し、これを加熱溶融した場合、管1及び継手2を構成する架橋熱可塑性樹脂の架橋構造に絡み付いて管1及び継手2の樹脂と一体化するポリエチレンで構成されている。接着性リング6の具体的な組成は、特許第4772174号公報に開示されている。
The
本発明の接続方法においては、図1、図2に示すように、継手2の接続口3に管1の端部を挿入し、管挿入部分に相当する部位を継手2の外周側から加熱して接着性リング6を溶融させる。すなわち、管1の先端に継手2を仮装着した状態において、継手2の継手本体30の外周側から加熱する。図中の符号Cは、継手2における加熱ゾーンを表している。
In the connection method of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the end of the pipe 1 is inserted into the
上記の加熱の操作においては、接着性リング6を溶融させると共に、管1及び継手2(継手本体30)を軟化させるように加熱することが重要である。換言すれば、本発明においては、接着性リング6の溶融温度以上で且つ継手2及び管1の溶融温度未満に加熱する。これにより、管1外周部の樹脂の架橋構造ならびに継手2(継手本体30)内周部の樹脂の架橋構造に対して、接着性リング6の溶融した樹脂が絡み合うため、管1と接着性リング6とを融着一体化することができ、接着性リング6と継手本体30とを融着一体化することができる。
In the above heating operation, it is important to heat the
継手2を外周側から加熱する方法としては、例えば、工業用ドライヤー等の熱風発生器を使用することができる。また、その場合、図示しないが、円弧状に湾曲させた金属製の帯状の囲い板を熱風発生器の吹出口に取り付け、囲い板によって継手2の継手本体30を囲繞し、継手本体30に非接触で熱風を吹き付けるようにしてもよい。熱風発生器を使用した加熱方法は、現場でも簡単に施工できる点で優れている。
As a method for heating the joint 2 from the outer peripheral side, for example, a hot air generator such as an industrial dryer can be used. In this case, although not shown, a metal band-shaped shroud curved in an arc shape is attached to the outlet of the hot air generator, and the
また、継手2を外周側から加熱する他の方法としては、継手2の継手本体30の外周部にバンドヒーターを装着して加熱する方法が挙げられる。バンドヒーターは、耐熱ニッケルクロムリボン線などの発熱線をマイカ等の絶縁材に封止して外側を金属板で覆った構造を備え、発熱部分が短軸円筒状に形成されている。バンドヒーターを使用した加熱方法は、ヒーター温度を一定に保持できるため、より高品位の接続施工が可能になる。更に、後述する連結用の配管ユニット等、装置のパーツとして多数製造するような場合は、連続的に搬送しながら加熱炉を通過させることにより、効率的に加熱処理することもできる。
Further, as another method of heating the joint 2 from the outer peripheral side, a method of heating by attaching a band heater to the outer peripheral portion of the joint
加熱操作においては、接着性リング6の溶融温度以上で且つ継手2及び管1の軟化温度に加熱する。具体的には、継手2の接続口3側の肉厚が1.5〜3mm、接着性リング6の肉厚が0.8〜1.8mmの場合、継手2の外周から250〜350℃(ヒーター温度)、好ましくは約300℃で20〜60秒、好ましくは30〜50秒加熱する。ヒーター温度を上記の範囲に設定して加熱することにより、継手2の内部の接着性リング6の中心付近の温度を120〜160℃、好ましくは約140℃まで昇温させる。そして、管1の外周部および継手本体30の内周部に対して、接着性リング6を確実に融着させるため、加熱時間を30〜60秒、好ましくは30秒以上に設定する。なお、加熱後は、接続部分を自然冷却するか、あるいは、冷風を吹き付けて強制冷却する。
In the heating operation, heating is performed at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the
上記のように、本発明の接続方法においては、継手2にコイルを使用しておらず、加熱に当たって発熱制御用のコントローラーも必要がないため、継手2の製造コストを低減でき、施工コストを低減できる。また、接着性リング6が継手2の継手本体30と管1とにコイル等の異物を介することなく直接接触した状態において、継手2の外周側から加熱して継手内部の接着性リング6を溶融させるため、管1の外周部と接着性リング6の融着面、および、継手本体30の内周部と接着性リング6の融着面がそれぞれ確実に一体化し、融着部分に亀裂の発生がなく、一層高品位な接続が可能となる。
As described above, in the connection method of the present invention, no coil is used for the joint 2, and no controller for heat generation control is required for heating, so the manufacturing cost of the joint 2 can be reduced and the construction cost can be reduced. it can. Further, in a state where the
また、本発明の接続方法を使用して、連結用の配管ユニットを予め作製することもできる。連結用の配管ユニットは、例えば給湯装置において、循環配管の連結用などに使用されるパーツである。配管ユニットは、例えば図3に示すように、管1の両端部を互いに反対方向に向けて曲げ加工されることにより略Z状に形成され、管1の両端に継手2A、継手2Bが取り付けられている。すなわち、架橋熱可塑性樹脂からなる管1の端部に架橋熱可塑性樹脂からなる継手2A,2Bを接続して構成されている。そして、これら継手2A,2Bは、図1又は図2に示す接続構造を備え、本発明の接続方法によって管1に接続されている。換言すれば、継手2A,2Bにおいては、管1の端部の外周部と接着性リング6とが融着し、継手2A,2Bの継手本体30と接着性リング6とが融着している。
Moreover, the connection piping unit can be produced in advance using the connection method of the present invention. The connecting piping unit is a part used for connecting a circulating piping in a hot water supply apparatus, for example. For example, as shown in FIG. 3, the pipe unit is formed in a substantially Z shape by bending both ends of the pipe 1 in directions opposite to each other, and a joint 2 </ b> A and a joint 2 </ b> B are attached to both ends of the pipe 1. ing. In other words, the
上記の配管ユニットに適用される継手2としては、例えば図3に示すように、管1の一端に雌の継手2Aが使用され、他端に雄の継手2Bが使用されている。これらの継手2A,2Bは、図4に示すように、相互に連結可能な構造の継手であり、配管同士の連結に使用される。すなわち、継手2A,2Bの連結においては、継手2Aのカップ構造の連結部4に継手2Bの筒構造の連結部5を挿入することにより、継手2Aの先端部に設けられたフランジ部と、継手2Bの中央部に設けられたフランジ部とを重ね合わせ、次いで、これらフランジ部をクリップ7で留めるようになされている。なお、雄の継手2Bの連結部5にはOリング51が取り付けられている。
As the joint 2 applied to the above-described piping unit, for example, as shown in FIG. 3, a female joint 2A is used at one end of the pipe 1, and a male joint 2B is used at the other end. As shown in FIG. 4, these
クリップ7は、金属製の帯状薄板を打抜き、曲げ加工して作製されたものであり、長さの中央部で略Ω型に折曲げられ、各湾曲片には、その長さ方向に沿って長穴が開口されている。クリップ7を使用した場合には、継手2A,2Bの重ね合わせたフランジ部を長穴に嵌め込むようにして外周から挟み付けるだけで、継手2A,2Bを結合することができる。上記のような配管ユニットを予め準備することにより、給湯装置などの機器類の製造工程を飛躍的に簡素化できる。
The
上記の配管ユニットにおいても、継手2A,2Bがそれぞれ本発明の接続方法によって接続されているため、配管ユニットの製造コストを一層低減できる。そして、管1の外周部と接着性リング6の融着面、継手本体30の内周部と接着性リング6の融着面が確実に一体化し、融着部分に亀裂の発生がないため、漏水の危険がなく、給湯装置などの機器類の品質を一層高めることができる。
Also in the above piping unit, since the
本発明の接続方法により、架橋ポリエチレンからなる管1の先端に、架橋ポリエチレンからなる図1に示す構造の継手2を接続して成形品を作成した。その際、ヒーター温度、加熱時間を変えて複数の成形品を作成した。そして、得られた成形品について、熱間内圧クリープ試験を行って強度を確認した。 According to the connection method of the present invention, a joint 2 having a structure shown in FIG. 1 made of crosslinked polyethylene was connected to the tip of a tube 1 made of crosslinked polyethylene to produce a molded product. At that time, a plurality of molded articles were prepared by changing the heater temperature and heating time. Then, the obtained molded product was subjected to a hot internal pressure creep test to confirm the strength.
管1としては、呼称13A、20Aの2種類の管を使用した。継手2を接続する際の加熱用のヒーターとして、工業用ドライヤー(HAKKO社製:型式882型)を使用し、加熱温度を100〜450℃に設定し、また、加熱時間を20〜60秒に設定した。熱間内圧クリープ試験は、JIS K6769(2004年版)「附属書2」に準じて行い、その場合の温度は、オーブンによる加熱で95℃に設定した。
As the tube 1, two types of tubes having the names 13A and 20A were used. An industrial dryer (made by HAKKO: Model 882) is used as a heater for heating the
熱間内圧クリープ試験の結果は以下の表に示す通りであり、表中、符号「◎」は、円周応力4.4MPa・1000時間の熱間内圧クリープ試験に合格したもの、符号「○」は、円周応力4.8MPa・1時間の熱間内圧クリープ試験に合格したもの、符号「×」は、不合格のものをそれぞれ表している。試験の結果、加熱温度を250〜350℃、加熱時間を30〜60秒に設定することにより、管1と継手2の接続部分の強度が確保されることが確認された。また、熱間内圧クリープ試験に合格した成型品については、破断して継手2内部の融着部分を目視確認したところ、亀裂の発生は確認されなかった。 The results of the hot internal pressure creep test are as shown in the following table. In the table, the symbol “◎” indicates that the sample has passed the hot internal pressure creep test with a circumferential stress of 4.4 MPa · 1000 hours, and the symbol “◯”. Indicates a sample that passed the hot internal pressure creep test with a circumferential stress of 4.8 MPa · 1 hour, and the symbol “x” represents a sample that failed. As a result of the test, it was confirmed that the strength of the connecting portion between the pipe 1 and the joint 2 was ensured by setting the heating temperature to 250 to 350 ° C. and the heating time to 30 to 60 seconds. Moreover, about the molded product which passed the hot internal pressure creep test, when fracture | ruptured and the fusion | melting part inside the joint 2 was confirmed visually, generation | occurrence | production of a crack was not confirmed.
1 :管
2 :継手
2A:継手(雌継手)
2B:継手(雄継手)
3 :接続口
30:継手本体
31:突当て部
32:内管
4 :連結部(雌)
5 :連結部(雄)
51:Oリング
6 :接着性リング
7 :クリップ
C :加熱ゾーン
1: Pipe 2:
2B: Joint (male joint)
3: Connection port 30: Joint main body 31: Abutting part 32: Inner pipe 4: Connection part (female)
5: Connection part (male)
51: O-ring 6: Adhesive ring 7: Clip C: Heating zone
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