JP2709363B2 - プラスチックパイプの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、プラスチックパイプおよびその製造方法
に関する。より特定的には、この発明は、電気融着接合
に用いられる、プラスチックパイプおよびその製造方法
に関する。

従来技術 従来、電気融着接合によって２つのプラスチックパイ
プを接合する場合には、たとえば第18図に示すような射
出成形によって形成される電気融着継手１が用いられて
いた。電気融着継手１は、合成樹脂からなる略中空円筒
状の本体２を含み、本体２の内表面近傍にはコイル状に
巻回された電熱線３が埋め込まれ、電熱線３の両端部に
は本体２から突出して形成された端子４が接続される。
そして、接合時には、接合すべきパイプ５および６の端
部外周面をスクレーパ等で切削加工してこれらを本体２
の内部に挿入し、端子４に図示しない加熱電源を接続し
て電熱線３に通電するようにしていた。

この従来技術では、電気融着継手１を射出成形によっ
て形成していたので、エルボやチーズ等の種類毎に専用
の金型を準備する必要があり、コスト高であるという問
題点があった。

また、パイプ５および６の両方の端部外周面をスクレ
ーパ等で切削加工していたので、作業性が悪いという問
題点もあった。

さらに、本体２の両受口にパイプ５および６をそれぞ
れ挿入して本体２とパイプ５、本体２とパイプ６をそれ
ぞれ融着接合していたので、融着に必要な熱量が大きく
なり、したがって、電気容量の大きな加熱電源を用いる
か、または、通電時間を長くしなければならないという
問題点もあった。

発明の概要 それゆえに、この発明の主たる目的は、作業性を向上
できしかも電源容量の低減または通電時間の短縮を図る
ことができる、プラスチックパイプを提供することであ
る。

この発明の他の目的は、簡単に製造できる、プラスチ
ックパイプの製造方法を提供することである。

この発明は、第１の合成樹脂からなる被接合部材を接
合するプラスチックパイプであって、次のものを備え
る：第２の合成樹脂からなるパイプ本体，第１および第
２の合成樹脂は第１および第２の溶融温度を有し；パイ
プ本体の端部に設けられるかつ被接合部材を受容する受
口；および受口の内面またはその近傍に設けられる発熱
体ユニット。

パイプ本体の端部に設けられた受口にたとえば電熱線
を含む発熱体ユニットが設けられる。接合時には、接合
すべきパイプ等の端部外周面をスクレーパ等で切削加工
してこれを受口に挿入し、たとえば電熱線の両端部に設
けられた端子に加熱電源を接続して電熱線に通電する。
すると、オーム抵抗によって電熱線が発熱し、受口の内
面とパイプ等の外面とが溶融され、融着される。一定時
間が経過すると、電熱線への通電を停止し、融着部分を
冷却する。

上述の受口の内面またはその近傍に設けられる発熱体
ユニットとしては、第１および第２の溶融温度と等しい
かそれより高いキュリー温度を有する磁性合金体を含む
ものが用いられてもよい。磁性合金体を含む発熱体ユニ
ットを用いたプラスチックパイプの接合時には、接合す
べきパイプ等の端部外周面をスクレーパ等で切削加工し
てこれを受口に挿入し、発熱体ユニットの磁性合金体に
高周波電源から電磁誘導によって電流を与える。する
と、磁性合金体が表皮電流によって発熱し、磁性合金体
の温度が上昇する。磁性合金体の温度がキュリー温度に
達すれば、磁性合金体の透磁率が急激に小さくなり、表
皮を流れる電流は大幅に減少する。したがって、磁性合
金体の温度はそれ以上上昇しない。熱放射によって磁性
合金体の温度が低下すると、磁性合金体の透磁率が大き
くなり、磁性合金体は表皮電流によって再び発熱する。
このような動作を繰り返すため、磁性合金体の温度は実
質的に所定のキュリー温度に保たれる。したがって、受
口とパイプ等との接合部は磁性合金体のキュリー温度ま
たはその近傍で加熱され、融着される。

この発明は、プラスチックパイプの製造方法であっ
て、次のステップを含む：（ａ）第１の合成樹脂で形成
されたパイプを準備するステップ；および（ｂ）パイプ
の少なくとも一方端に発熱体ユニットを含む受口を形成
するステップ，受口に第２の合成樹脂で形成された被接
合部材が差し込まれる。

この発明の一実施例では、ステップ（ｂ）は、具体的
には、次のステップを含む：（ｂ−１）発熱体ユニット
を準備するステップ；（ｂ−２）発熱体ユニットを芯型
に装着するステップ；（ｂ−３）パイプの端部を加熱軟
化状態にするステップ；（ｂ−４）端部に芯型を圧入し
て端部に受口を形成するとともに受口内に前記発熱体ユ
ニットを組み込むステップ；および（ｂ−５）プラスチ
ックパイプを離型するステップ。この実施例では、発熱
体ユニットを装着した芯型を加熱軟化状態にしたパイプ
本体の端部に圧入し、パイプ本体の端部に受口を形成す
るとともに受口内に発熱体ユニットを組み込む。したが
って、受口の内面またはその近傍に発熱体ユニットが設
けられたプラスチックパイプを簡単に製造できる。

この発明の他の実施例では、ステップ（ｂ）は、具体
的には、次のステップを含む：（ｂ−11）発熱体ユニッ
トを準備するステップ；（ｂ−12）パイプの内面を規定
する第１の芯型および受口の内面を規定する第２の芯型
を準備するステップ；（ｂ−13）第１および第２の芯型
にパイプおよび発熱体ユニットをそれぞれ装着するステ
ップ；（ｂ−14）外型を閉じてパイプおよび発熱体ユニ
ットの周囲にキャビティを形成するステップ；（ｂ−1
5）キャビティ内に第３の合成樹脂を射出してパイプお
よび発熱体ユニットと一体的に受口を形成するステッ
プ；および（ｂ−16）外型を開いてプラスチックパイプ
を離型するステップ。この実施例では、第１の芯型およ
び第２の芯型にパイプおよび発熱体ユニットをそれぞれ
装着し、パイプおよび発熱体ユニットの周囲に合成樹脂
材料を射出して受口を形成する。したがって、受口の内
面またはその近傍に発熱体ユニットが設けられたプラス
チックパイプを簡単に製造できる。

この発明のさらに他の実施例では、ステップ（ｂ）は
具体的には、次のステップを含む：（ｂ−21）パイプの
端部を加熱軟化状態にするステップ；（ｂ−22）端部に
拡径可能な割り型を挿入するステップ；（ｂ−23）割り
型を拡径して端部に拡径部を形成するステップ；（ｂ−
24）割り型を取り出すステップ；および（ｂ−25）拡径
部に発熱体ユニットを装着するステップ。この実施例で
は、加熱軟化状態にしたパイプの端部に拡径可能な割り
型を挿入し、割り型を拡径してパイプの端部に拡径部を
形成し、拡径部に発熱体ユニットを装着する。したがっ
て、受口の内面またはその近傍に発熱体ユニットが設け
られたプラスチックパイプを簡単に製造できる。

この発明の上述の目的およびその他の目的，特徴，局
面および利点は、添付図面に関連して行われる以下の実
施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明の一実施例であるプラスチックパイ
プを示す断面図解図であり； 第２図は第１図実施例で用いられる発熱体ユニットを
示す斜視図であり； 第３図は第１図実施例の製造方法を示す図解図であ
り； 第４図−第６図は、それぞれ異なる発熱体ユニットの
変形例を示す断面図解図であり； 第７図は第４図に示した発熱体ユニットを用いたプラ
スチックパイプの製造方法を示す図解図であり； 第８図は第４図に示した発熱体ユニットを用いたプラ
スチックパイプの他の製造方法を示す図解図であり； 第９図は第３図実施例，第７図実施例および第９図実
施例で用いられるパイプの変形例を示す断面図解図であ
り； 第10図は第４図に示した発熱体ユニットを用いたプラ
スチックパイプの接合方法を示す図解図であり； 第11図はこの発明に従ったプラスチックパイプの製造
方法で用いられる金型を示す図解図であり； 第12図は第11図におけるXII−XII線断面図であり； 第13図は第11図におけるXIII−XIII線断面図であり； 第14図はこの発明に従った他のプラスチックパイプの
製造方法において割り型をパイプに挿入した状態を示す
断面図解図であり； 第15図は第14図に示した割り型を拡径した状態を示す
断面図解図であり； 第16図はこの発明の他の実施例のプラスチックパイプ
を示す断面図解図であり； 第17図はこの発明のその他の実施例のプラスチックパ
イプを示す断面図解図であり；そして 第18図は従来技術を示す図解図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照して、この実施例のプラスチックパイプ
10は、たとえばポリエチレンやポリブテン等の合成樹脂
からなるパイプ本体12（この実施例では直管）を含む。
パイプ本体12の一方端部あるいは両端部には、テーパ部
14を介して拡径部16が形成され、拡径部16の内部には、
第２図に示すような発熱体ユニット18が装着される。

発熱体ユニット18は、その外周面が拡径部16の内周面
と密着されるかつたとえばポリエチレンやポリブテン等
の合成樹脂からなる略円筒状のユニット本体20を含み、
ユニット本体20の端部外周上には、その側面が拡径部16
の端面と当接する鍔22が形成される。また、ユニット本
体20の内部には、被覆電熱線24が２つ折り状態でコイル
状に埋め込まれ、被覆電熱線24の両端部には、鍔22に設
けられた端子26が接続される。なお、このような発熱体
ユニット18は、たとえば被覆電熱線24を芯型の外周上に
巻回し、被覆電熱線24を覆うようにしてたとえばポリエ
チレンやポリブテン等の合成樹脂を射出すること等によ
って形成される。

発熱体ユニット18奥部のテーパ部14内面には、管路の
内面に段差が生じるのを防止するために、接合すべきパ
イプ28の端面と当接する断面略三角形状のスペーサ30が
装着される。

接合時には、接合すべきパイプ28の端部外周面をスク
レーパ等で切削加工し、これを発熱体ユニット18の内部
すなわちパイプ10の拡径受口内に挿入する。そして、拡
径部16とパイプ28とをクランプ工具32で挟持して両者を
固定し、端子26に図示しない加熱電源を接続して被覆電
熱線24に通電する。すると、被覆電熱線24がそのオーム
抵抗で発熱し、発熱体ユニット18と拡径部16およびパイ
プ28とが融着され、それによって、パイプ10とパイプ28
とが接合される。

この実施例によれば、従来のような電気融着継手は不
要なので、より安価に電気融着接合できる。しかも、接
合部の大きさを小さくできるので、小スペースでの接合
が可能になる。

また、接合時には、パイプ28の端部外周面のみをスク
レーパ等で切削加工すればよいので、切削加工の手間を
従来のほぼ半分にすることができ、作業性を飛躍的に向
上できる。

そして、融着面積を従来のほぼ半分にすることができ
るので、電源容量の低減や被覆電熱線24への通電時間の
短縮を図ることができる。

さらに、クランプ工具32によって、拡径部16を挟持す
ることができるので、発熱体ユニット18と拡径部16およ
びパイプ28との接合面を密着させることができ、融着不
良を防止できる。

上述のようなプラスチックパイプ10は、たとえば第３
図に示すような芯型34等を用いて製造される。芯型34
は、その長さが発熱体ユニット18の長さとほぼ等しく、
その外径が発熱体ユニット18の内径とほぼ等しい成型部
36を含み、成型部36の一方端部には、その外径がパイプ
本体12（第１図）の内径とほぼ等しいガイド部38が形成
され、他方端部には、発熱体ユニット18の端面と当接し
てその装着位置を規定するためのストッパ部40が形成さ
れる。ストッパ部40の内部には、離型用の突出棒42が配
置される。そして、芯型34の上下には、たとえば２つ割
りの外型44が配置される。

プラスチックパイプ10の製造時には、芯型34の成型部
36外周上に発熱体ユニット18が被せられ、ガイド部38の
奥端部外周上にスペーサ30が被せられる。そして、その
端部が加熱軟化されたパイプ12′が、たとえば第３図中
２点鎖線で示すように、ガイド部38からスペーサ30およ
び発熱体ユニット18の外周上に拡径されながら被せられ
る。すなわち、加熱軟化されたパイプ12′の端部に芯型
34が圧入される。そして、外型44が閉じられ、軟化状態
の拡径部16（第１図）と発熱体ユニット18とが圧着され
る。拡径部16が硬化すると、外型44が開かれ、突出棒42
によってパイプ10が離型される。

なお、管路内に段差が生じても通水性または通気性等
に特に支障を来さない場合には、スペーサ30を装着する
必要がなく、そのような場合には、パイプ12′をスムー
ズに拡径し得るように、芯型34のガイド部38と成型部36
との段差部分がテーパ状に形成されてもよい。

また、上述のプラスチックパイプ10では、コイル状の
被覆電熱線24を有する発熱体ユニット18を用いるように
しているが、これに代えて、たとえば第４図に示すよう
な網状の磁性合金体46で構成された発熱体ユニット48
や、たとえば第５図に示すようなパンチングメタルとし
て形成された磁性合金体50で構成された発熱体ユニット
52や、たとえば第６図に示すような磁性合金粉末が混合
された合成樹脂54で構成された発熱体ユニット56等が用
いられてもよい。ただし、磁性合金体46および50ならび
に磁性合金粉末のキュリー温度は、パイプ12′および28
の溶融温度と等しいかそれより高い温度に設定される。
このような発熱体ユニット48,52および56を用いる場合
には、たとえば第７図に示すような、発熱体ユニットの
装着位置を規定するためのストッパ部58を有する芯型60
等が用いられ得る。

第４図に示す発熱体ユニット48や第５図に示す発熱体
ユニット52等のように開口率の大きい発熱体ユニットを
用いると、その開口を通じて拡径部16の合金樹脂の回り
込みが助長され、発熱体ユニットと拡径部16との間の剥
離が確実に防止され得る。

なお、パイプ12′を被せる際にパイプ12′の先端が発
熱体ユニット48等に引っ掛かる恐れがある場合には、た
とえば第８図に示すように、発熱体ユニット48等の外周
上にパイプ12′を案内するためのスリーブ62を装着し、
パイプ12′をスリーブ62に被せた後にスリーブ62を矢印
Ａ方向へ引き抜き、その後、外型44を閉じるようにして
もよい。

また、たとえば第９図に示すようにパイプ12′の端部
に増肉部64を形成したり、押し込み増肉（図示せず）す
ること等によって拡径部16に一定以上の肉厚すなわち強
度を確保するようにしてもよい。

第10図を参照して、発熱体ユニット48を用いたプラス
チックパイプ10の接合時には、接合すべきパイプ28の端
部外周面をスクレーパ等で切削加工し、これを発熱体ユ
ニット48の内部すなわちパイプ10の拡径受口内に挿入す
る。そして、拡径部16の周囲に高周波電源66を配置し、
この高周波電源66を用いて発熱体ユニット48の磁性合金
体46に電磁誘導によって高周波電流を与える。すると、
表皮効果によって磁性合金体46の表皮部分にのみ電流が
集中し、磁性合金体46は急激に発熱する。そして、磁性
合金体46の温度が上昇してキュリー温度に達すると、そ
の透磁率が急激に低下して表皮電流は流れなくなり、磁
性合金体46の発熱が小さくなる。磁性合金体46の熱が拡
径部16やパイプ28等に伝わって磁性合金体46の温度が低
下すると、磁性合金体46は再び表皮電流によって発熱す
る。したがって、磁性合金体46すなわち発熱体ユニット
48はキュリー温度もしくはその近傍のほぼ一定温度すな
わち最適融着温度に維持される。このようにして、受口
16およびパイプ28の接合面およびその近傍の合成樹脂が
溶融され、両者は融着される。発熱体ユニット52および
56を用いた場合も同様に、磁性合金体のキュリー温度も
しくはその近傍のほぼ一定温度で融着され得る。

なお、高周波電源としては、たとえば、アメリカ合衆
国特許第4,769,519号（1988年９月６日）に開示されて
いるような高周波電源が利用可能である。したがって、
ここではそれを引用によって取り入れ、詳細な説明は省
略する。

第11図〜第13図に示す他の実施例のプラスチックパイ
プの製造方法では、射出成形用金型68が用いられる。金
型68は、上下方向に開閉する上型70および下型72を含
み、下型72の前面には、油圧シリンダ74がボルト76によ
って取り付けられる。上型70および下型72によって規定
される空間には、油圧シリンダ74から延びるピストン78
によって摺動され得る第１芯型80が配置される。また、
上型70の上面には、キャビティ82内へ合成樹脂材料を注
入するための湯口84が形成される。

プラスチックパイプ10の製造時には、まず、第１芯型
80に発熱体ユニット86を装着する。発熱体ユニット86
は、たとえばパイプ12′と同じ樹脂材料からなる略中空
円筒状のマット88を含み、マット88の外周上には、その
両端部に端子90aおよび90bが設けられた被覆電熱線92が
巻回されている。このような発熱体ユニット86を第１芯
型80に装着した後、端子90aおよび90bに端子固定部材94
aおよび94bを装着し、端子固定部材94aおよび94bを端子
90aおよび90bの形成位置に対応する所定位置に固定す
る。そして、その端部に第２芯型96が挿入されたパイプ
12′を金型68内の所定位置に配置し、上型70および下型
72を閉じる。その後、湯口84に図示しない射出成形機の
ノズル98（第13図）を接続し、ノズル98からキャビティ
82へ合成樹脂材料を射出する。合成樹脂材料の硬化後、
上型70および下型72を開き、成形されたプラスチックパ
イプ10を離型する。なお、この製造方法においても、上
述した発熱体ユニット18,48,52および56等のうち任意の
ものを適用でき、電磁誘導によって電流を付与するよう
にした発熱体ユニット48,52および56等を用いた場合に
は、端子固定部材94aおよび94b等は不要である。

第14図および第15図に示すその他の実施例のプラスチ
ックパイプの製造方法では、割り型100が用いられる。
割り型100は、径方向に移動し得る４つの金型片102a,10
2b,102cおよび102dを含む。したがって、割り型100の外
径は、一定範囲内で拡径され得る。

プラスチックパイプ10の製造時には、第14図に示すよ
うに、パイプ12′の加熱軟化状態にされた端部に割り型
100を挿入し、第15図に示すように、割り型100を拡径し
てパイプ12′の端部に拡径部16を形成する。そして、拡
径部16から割り型100を取り出し、拡径部16内に上述し
た発熱体ユニット18,48,52および56等のうち任意のもの
を装着する。その後、拡径部16を加熱縮径して拡径部16
と発熱体ユニットとを密着し、発熱体ユニットの脱落を
防止する。なお、発熱体ユニット内に内径を保持するた
めの芯型を挿入し、発熱体ユニットに通電して発熱体ユ
ニットと拡径部16とを仮融着すること等によっても、発
熱体ユニットの脱落を防止できる。

なお、上述のそれぞれの実施例では、プラスチックパ
イプ10を直管として形成した場合を示したが、プラスチ
ックパイプ10は、第16図に示すようなチーズ104あるい
は第17図に示すようなエルボ106等として形成されても
よい。第16図に示すチーズ104は、通常のチーズのそれ
ぞれの端部に拡径部16を形成し、その拡径部16内に発熱
体ユニット18を装着したものであり、第17図に示すエル
ボ106は、通常のエルボのそれぞれの端部に拡径部16を
形成し、その拡径部16内に発熱体ユニット18を装着した
ものである。この場合にも、上述した発熱体ユニット4
8,52,56および86等のうち任意のものを適用できること
は勿論である。

フロントページの続き (72)発明者 多胡 卓 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタビニルパイプ工場内 (56)参考文献 特開 昭62−4991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−272535（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−22021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−13180（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−107193（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−75394（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】拡径受口を有するプラスチックパイプの製
   造方法であって、 （ａ）プラスチックパイプを準備するステップ、 （ｂ）ヒータを含む発熱体ユニットを準備するステッ
   プ、 （ｃ）前記発熱体ユニットを芯型に装着するステップ、 （ｄ）前記パイプの端部を加熱軟化状態にするステッ
   プ、 （ｅ）前記端部に前記芯型を圧入して前記端部を拡径す
   るとともに拡径した前記端部内に前記発熱体ユニットを
   組み込むステップ、および （ｆ）前記芯型を引き出すステップを含む、プラスチッ
   クパイプの製造方法。
2. 【請求項２】拡径受口を有するプラスチックパイプの製
   造方法であって、 （ａ）プラスチックパイプを準備するステップ、 （ｂ）ヒータを含む発熱体ユニットを準備するステッ
   プ、 （ｃ）前記プラスチックパイプの内面を規定する第１の
   芯型および前記拡径受口の内面を規定する第２の芯型を
   準備するステップ、 （ｄ）前記第１および第２の芯型に前記パイプおよび前
   記発熱体ユニットをそれぞれ装着するステップ、 （ｅ）外型を閉じて前記パイプおよび前記発熱体ユニッ
   トの周囲にキャビティを形成するステップ、 （ｆ）前記キャビティ内にプラスチックを射出して前記
   パイプおよび前記発熱体ユニットと一体的に前記拡径受
   口を形成するステップ、および （ｇ）前記外型を開いて前記第１および第２の芯型を取
   り出すステップを含む、プラスチックパイプの製造方
   法。
3. 【請求項３】拡径受口を有するプラスチックパイプの製
   造方法であって、 （ａ）プラスチックパイプを準備するステップ、 （ｂ）ヒータを含む発熱体ユニットを準備するステッ
   プ、 （ｃ）前記パイプの端部を加熱軟化状態にするステッ
   プ、 （ｄ）前記端部に拡径可能な割り型を挿入するステッ
   プ、 （ｅ）前記割り型を拡径して前記端部に前記拡径受口を
   形成するステップ、 （ｆ）前記割り型を取り出すステップ、および （ｇ）拡径された前記端部にヒータを含む発熱体ユニッ
   トを装着するステップを含む、プラスチックパイプの製
   造方法。