JP2995381B2 - ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法 - Google Patents
ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス，水道或は下水道等
の配管部材として用いる中密度ポリエチレン樹脂製の管
材（以下、ポリエチレン管材と略記する）の接続に際し
て使用され、中密度ポリエチレン樹脂製のＭＵＦＦ型継
手（ＥＦ継手）に内包され、ポリエチレン部材同志を電
熱により融着接続するためのポリエチレン被覆電熱線及
びその製造方法に関する。
の配管部材として用いる中密度ポリエチレン樹脂製の管
材（以下、ポリエチレン管材と略記する）の接続に際し
て使用され、中密度ポリエチレン樹脂製のＭＵＦＦ型継
手（ＥＦ継手）に内包され、ポリエチレン部材同志を電
熱により融着接続するためのポリエチレン被覆電熱線及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より用いられているポリエチレン管
材融着接続用のポリエチレン被覆電熱線（以下ポリエチ
レン被覆電熱線と略記する）について図１を用いて説明
する。ポリエチレン被覆電熱線１ｆは、電熱線１ａとし
て０．５〜１．０ｍｍ近辺の銅ニッケル合金線或はニク
ロム線等を用い、この外周にポリエチレン樹脂，一般に
は融点が１３５℃前後の中密度ポリエチレン樹脂を溶融
押出しして、電熱線径と同じ程の厚さのポリエチレン被
覆層ｐを設けているものである。
材融着接続用のポリエチレン被覆電熱線（以下ポリエチ
レン被覆電熱線と略記する）について図１を用いて説明
する。ポリエチレン被覆電熱線１ｆは、電熱線１ａとし
て０．５〜１．０ｍｍ近辺の銅ニッケル合金線或はニク
ロム線等を用い、この外周にポリエチレン樹脂，一般に
は融点が１３５℃前後の中密度ポリエチレン樹脂を溶融
押出しして、電熱線径と同じ程の厚さのポリエチレン被
覆層ｐを設けているものである。
【０００３】近時、ガス，水道或は下水道等の配管部材
として、地震等の振動や衝撃に強く，耐蝕性にも優れた
ポリエチレン管材が多用されるようになってきている。
このポリエチレン管材の接続には、例えばストレート管
の場合、前記ポリエチレン被覆電熱線を螺旋状に内包し
た中密度ポリエチレン樹脂製のＭＵＦＦ型継手が用いら
れている。その接続方法の一つの方法は、継手に内包さ
れたポリエチレン被覆電熱線にターミナルより規定時間
に規定の電流を流し，継手内側とポリエチレン管外側を
加熱融着する電気融着（Electoro Fusion)によって行な
われる。このようにして接続されたポリエチレン管材と
継手の縦断面を図４に示す。なお、ｅはＭＵＦＦ型ポリ
エチレン継手、１ｆはポリエチレン被覆電熱線、ｋはポ
リエチレン管、ｔはターミナルまたｘは融着部である。
として、地震等の振動や衝撃に強く，耐蝕性にも優れた
ポリエチレン管材が多用されるようになってきている。
このポリエチレン管材の接続には、例えばストレート管
の場合、前記ポリエチレン被覆電熱線を螺旋状に内包し
た中密度ポリエチレン樹脂製のＭＵＦＦ型継手が用いら
れている。その接続方法の一つの方法は、継手に内包さ
れたポリエチレン被覆電熱線にターミナルより規定時間
に規定の電流を流し，継手内側とポリエチレン管外側を
加熱融着する電気融着（Electoro Fusion)によって行な
われる。このようにして接続されたポリエチレン管材と
継手の縦断面を図４に示す。なお、ｅはＭＵＦＦ型ポリ
エチレン継手、１ｆはポリエチレン被覆電熱線、ｋはポ
リエチレン管、ｔはターミナルまたｘは融着部である。
【０００４】従来のポリエチレン被覆電熱線及びその製
造方法について図１，３を用いて説明する。まず供線巻
枠２から電熱線１ａを引き出し、加熱炉３中を走行さ
せ、該電熱線１ａを加熱する。続いて前記電熱線１ａを
溶融ポリエチレン樹脂押出機４に導き、該押出機４のス
クリュー（図示せず）によって温度が２２０〜２７０℃
のダイ部５に供給された溶融状態の中密度ポリエチレン
樹脂を前記電熱線１ａの外周に被覆し、一旦大気中に導
出し溶融ポリエチレン電熱線１ｂとする。続いて該電熱
線１ｂをポリエチレン被覆層が溶融状態のまま、直ちに
水或は加温水からなる冷却水槽２０中を走行させて溶融
ポリエチレン被覆層を冷却凝固させる。続いて再び大気
中に導出し、エアワイパー８ａによりポリエチレン被覆
層の表面に付着している水分を除去してポリエチレン被
覆電熱線１ｆとし、引取滑車９を経て巻枠１０に巻き取
っていた。上述したように、ポリエチレン被覆電熱線の
製造に於いては、２２０〜２７０℃の温度でダイ部から
押し出し、水中で冷却する方法が効率的で最も成形性の
良い被覆が得られるため、ケーブル用途の製造方法に準
じて一般に行なわれていた。
造方法について図１，３を用いて説明する。まず供線巻
枠２から電熱線１ａを引き出し、加熱炉３中を走行さ
せ、該電熱線１ａを加熱する。続いて前記電熱線１ａを
溶融ポリエチレン樹脂押出機４に導き、該押出機４のス
クリュー（図示せず）によって温度が２２０〜２７０℃
のダイ部５に供給された溶融状態の中密度ポリエチレン
樹脂を前記電熱線１ａの外周に被覆し、一旦大気中に導
出し溶融ポリエチレン電熱線１ｂとする。続いて該電熱
線１ｂをポリエチレン被覆層が溶融状態のまま、直ちに
水或は加温水からなる冷却水槽２０中を走行させて溶融
ポリエチレン被覆層を冷却凝固させる。続いて再び大気
中に導出し、エアワイパー８ａによりポリエチレン被覆
層の表面に付着している水分を除去してポリエチレン被
覆電熱線１ｆとし、引取滑車９を経て巻枠１０に巻き取
っていた。上述したように、ポリエチレン被覆電熱線の
製造に於いては、２２０〜２７０℃の温度でダイ部から
押し出し、水中で冷却する方法が効率的で最も成形性の
良い被覆が得られるため、ケーブル用途の製造方法に準
じて一般に行なわれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法により得られたポリエチレン被覆電熱線に於い
ては、この被覆電熱線を中密度ポリエチレン樹脂製のＭ
ＵＦＦ型継手に内包させ、ポリエチレン管材とＭＵＦＦ
型継手を電熱により融合接続した場合、規定の接合強度
（例えば，試験片を作製して接合部より剥がしたとき、
融着界面から離れてはいけないという規定）が安定して
得られないことがあるという問題があった。そのため本
発明者等はその原因を究明するために鋭意研究を重ねた
結果、ポリエチレン樹脂は高温の溶融状態に於いて、水
中或は大気中の酸素と反応して表面層組織が酸化変質
し、表面に酸化変質層を形成することを見いだし、更に
前記従来方法により得られたポリエチレン被覆電熱線の
被覆層のポリエチレン樹脂表面部にも酸素と反応して出
来る酸素過多の変質層（以下、変質層と略記する）が形
成されていることを見いだしたものである。そして、ポ
リエチレン被覆電熱線において、変質層と接合強度の相
関性について研究した結果、表面及び表面から深さ1000
Å程の変質層の酸素濃度によって接合強度がバラツキ、
規定の強度が得られたり得られなかったりすることが判
明したものである。更にある一定の酸素濃度以下の場合
には殆ど接合強度の問題が無くなることが分かったもの
である。
製造方法により得られたポリエチレン被覆電熱線に於い
ては、この被覆電熱線を中密度ポリエチレン樹脂製のＭ
ＵＦＦ型継手に内包させ、ポリエチレン管材とＭＵＦＦ
型継手を電熱により融合接続した場合、規定の接合強度
（例えば，試験片を作製して接合部より剥がしたとき、
融着界面から離れてはいけないという規定）が安定して
得られないことがあるという問題があった。そのため本
発明者等はその原因を究明するために鋭意研究を重ねた
結果、ポリエチレン樹脂は高温の溶融状態に於いて、水
中或は大気中の酸素と反応して表面層組織が酸化変質
し、表面に酸化変質層を形成することを見いだし、更に
前記従来方法により得られたポリエチレン被覆電熱線の
被覆層のポリエチレン樹脂表面部にも酸素と反応して出
来る酸素過多の変質層（以下、変質層と略記する）が形
成されていることを見いだしたものである。そして、ポ
リエチレン被覆電熱線において、変質層と接合強度の相
関性について研究した結果、表面及び表面から深さ1000
Å程の変質層の酸素濃度によって接合強度がバラツキ、
規定の強度が得られたり得られなかったりすることが判
明したものである。更にある一定の酸素濃度以下の場合
には殆ど接合強度の問題が無くなることが分かったもの
である。
【０００６】また従来の製造方法によれば、温度が２２
０〜２７０℃の高温溶融状態のポリエチレン樹脂を電熱
線の外周に溶融押出ししてから溶融状態のまま冷却水槽
中を走行させて急冷しているので、ポリエチレン樹脂分
子の結晶化が進まず、ポリエチレン被覆層は電熱線との
密着性が悪いという問題もあった。本発明は上記従来技
術が有する問題点を解決するためになされたもので、前
記深さ1000Å程までの酸素濃度をある一定量以下にした
ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
０〜２７０℃の高温溶融状態のポリエチレン樹脂を電熱
線の外周に溶融押出ししてから溶融状態のまま冷却水槽
中を走行させて急冷しているので、ポリエチレン樹脂分
子の結晶化が進まず、ポリエチレン被覆層は電熱線との
密着性が悪いという問題もあった。本発明は上記従来技
術が有する問題点を解決するためになされたもので、前
記深さ1000Å程までの酸素濃度をある一定量以下にした
ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電熱線の外周に融点が１３５℃近辺の中密
度ポリエチレン樹脂が溶融押出しされてポリエチレン被
覆層が設けられた、中密度ポリエチレン樹脂製の管材同
志を電熱により融着接続するためのポリエチレン被覆電
熱線に於いて、下記数式３で求められる前記ポリエチレ
ン被覆層の表面の酸素濃度が３原子％以下、またポリエ
チレン被覆層表面から1000Å内部の酸素濃度が１原子％
以下であるポリエチレン被覆電熱線にある。
に本発明は、電熱線の外周に融点が１３５℃近辺の中密
度ポリエチレン樹脂が溶融押出しされてポリエチレン被
覆層が設けられた、中密度ポリエチレン樹脂製の管材同
志を電熱により融着接続するためのポリエチレン被覆電
熱線に於いて、下記数式３で求められる前記ポリエチレ
ン被覆層の表面の酸素濃度が３原子％以下、またポリエ
チレン被覆層表面から1000Å内部の酸素濃度が１原子％
以下であるポリエチレン被覆電熱線にある。
【０００８】
【数３】 酸素濃度（原子％）＝｛酸素原子数／（炭素原子数＋酸素原子数）｝×１００
【０００９】また本発明は、電熱線の外周に融点が１３
５℃近辺の中密度ポリエチレン樹脂を溶融押出ししてポ
リエチレン被覆層を設け，中密度ポリエチレン樹脂製の
管材同志を電熱により融着接続するためのポリエチレン
被覆電熱線の製造方法であって、前記中密度ポリエチレ
ン樹脂を溶融押出しする押出機のダイ部の温度を１６０
℃から２２０℃未満の範囲で溶融押出し、続いて気体か
らなる第１の冷却領域中を走行させ，押出された溶融ポ
リエチレン樹脂被覆層の表面から少なくとも1000Å内部
が前記中密度ポリエチレン樹脂の溶融点温度以下になる
迄冷却し、続いて気体或は液体からなる第２の冷却領域
中を走行させて溶融ポリエチレン被覆層を完全に凝固
し、下記数式４で求められる，ポリエチレン被覆層表面
の酸素濃度を３原子％以下、またポリエチレン被覆層表
面から1000Å内部の酸素濃度を１原子％以下にするポリ
エチレン被覆電熱線の製造方法にある。
５℃近辺の中密度ポリエチレン樹脂を溶融押出ししてポ
リエチレン被覆層を設け，中密度ポリエチレン樹脂製の
管材同志を電熱により融着接続するためのポリエチレン
被覆電熱線の製造方法であって、前記中密度ポリエチレ
ン樹脂を溶融押出しする押出機のダイ部の温度を１６０
℃から２２０℃未満の範囲で溶融押出し、続いて気体か
らなる第１の冷却領域中を走行させ，押出された溶融ポ
リエチレン樹脂被覆層の表面から少なくとも1000Å内部
が前記中密度ポリエチレン樹脂の溶融点温度以下になる
迄冷却し、続いて気体或は液体からなる第２の冷却領域
中を走行させて溶融ポリエチレン被覆層を完全に凝固
し、下記数式４で求められる，ポリエチレン被覆層表面
の酸素濃度を３原子％以下、またポリエチレン被覆層表
面から1000Å内部の酸素濃度を１原子％以下にするポリ
エチレン被覆電熱線の製造方法にある。
【００１０】
【数４】 酸素濃度（原子％）＝｛酸素原子数／（炭素原子数＋酸素原子数）｝×１００
【００１１】また本発明は、前記第１の冷却領域が溶融
ポリエチレン樹脂に対して非酸化性の気体雰囲気又は弱
酸化性の気体雰囲気であるポリエチレン被覆電熱線の製
造方法にある。また本発明は、前記非酸化性の気体雰囲
気が１３５℃以下の窒素ガス，アルゴンガス，炭酸ガス
又はこれらの混合ガスからなり、また、前記弱酸化性の
気体雰囲気が３０℃以下，２５vol ％酸素以下を含む窒
素ガス，アルゴンガス，炭酸ガス又はこれらの混合ガス
からなるポリエチレン被覆電熱線の製造方法にある。ま
た本発明は、前記第２の冷却領域が前記第１の冷却領域
と同じ気体雰囲気或は１００℃以下の液体冷却領域から
なるポリエチレン被覆電熱線の製造方法にある。更に本
発明は、前記第２の冷却領域の液体冷却領域が脱酸素
水、クロロホルム、クロロホルムとアルコールの混合溶
液、又はクロロホルムとエーテルベンゼンの混合溶液で
あるポリエチレン被覆電熱線の製造方法にある。
ポリエチレン樹脂に対して非酸化性の気体雰囲気又は弱
酸化性の気体雰囲気であるポリエチレン被覆電熱線の製
造方法にある。また本発明は、前記非酸化性の気体雰囲
気が１３５℃以下の窒素ガス，アルゴンガス，炭酸ガス
又はこれらの混合ガスからなり、また、前記弱酸化性の
気体雰囲気が３０℃以下，２５vol ％酸素以下を含む窒
素ガス，アルゴンガス，炭酸ガス又はこれらの混合ガス
からなるポリエチレン被覆電熱線の製造方法にある。ま
た本発明は、前記第２の冷却領域が前記第１の冷却領域
と同じ気体雰囲気或は１００℃以下の液体冷却領域から
なるポリエチレン被覆電熱線の製造方法にある。更に本
発明は、前記第２の冷却領域の液体冷却領域が脱酸素
水、クロロホルム、クロロホルムとアルコールの混合溶
液、又はクロロホルムとエーテルベンゼンの混合溶液で
あるポリエチレン被覆電熱線の製造方法にある。
【００１２】
【作用】本発明のポリエチレン被覆電熱線は１６０〜２
２０℃未満の温度でポリエチレン樹脂が溶融押出しさ
れ、押出された溶融ポリエチレン樹脂被覆層の表面から
少なくとも1000Å内部が中密度ポリエチレン樹脂の溶融
点温度以下になるまで、非酸化性の気体雰囲気又は許容
しうる限度内の弱酸化性の気体雰囲気中で冷却されるの
で、ポリエチレン被覆層の表面層の酸素濃度を３原子％
以下、またポリエチレン被覆表面から1000Å内部の酸素
濃度を１原子％以下にすることが出来る。従って、ポリ
エチレン被覆電熱線の被覆層表面部分に溶融接合のため
の不具合が無くなるので、ポリエチレン管材とポリエチ
レン継手の電気融着の際、加熱融着が良好に行なわれ、
融着接合強度が規定値以上の満足できるものとなる。
２０℃未満の温度でポリエチレン樹脂が溶融押出しさ
れ、押出された溶融ポリエチレン樹脂被覆層の表面から
少なくとも1000Å内部が中密度ポリエチレン樹脂の溶融
点温度以下になるまで、非酸化性の気体雰囲気又は許容
しうる限度内の弱酸化性の気体雰囲気中で冷却されるの
で、ポリエチレン被覆層の表面層の酸素濃度を３原子％
以下、またポリエチレン被覆表面から1000Å内部の酸素
濃度を１原子％以下にすることが出来る。従って、ポリ
エチレン被覆電熱線の被覆層表面部分に溶融接合のため
の不具合が無くなるので、ポリエチレン管材とポリエチ
レン継手の電気融着の際、加熱融着が良好に行なわれ、
融着接合強度が規定値以上の満足できるものとなる。
【００１３】また本発明のポリエチレン被覆電熱線の製
造方法によれば、１６０〜２２０℃未満と従来よりも低
い温度でポリエチレン樹脂が溶融押出しされてから第１
の冷却域の気体中及び第２の冷却域の１００℃以下の液
体中で比較的徐冷することも可能であり、その結果ポリ
エチレン樹脂の結晶化を促進させ、ポリエチレン被覆層
と電熱線との密着性を向上させることも可能である。
造方法によれば、１６０〜２２０℃未満と従来よりも低
い温度でポリエチレン樹脂が溶融押出しされてから第１
の冷却域の気体中及び第２の冷却域の１００℃以下の液
体中で比較的徐冷することも可能であり、その結果ポリ
エチレン樹脂の結晶化を促進させ、ポリエチレン被覆層
と電熱線との密着性を向上させることも可能である。
【００１４】
【実施例】本発明のポリエチレン被覆電熱線及びその製
造方法について図１，２を用いて説明する。なお本発明
は、本実施例に限定されるものではない。 実施例１ まず供線巻枠２から電熱線１ａとして体積抵抗率が０．
１５μΩ−ｍ，線径が０．８ｍｍの電熱用銅ニッケル合
金線を引き出し、設定温度３００℃の２ｍ長の加熱炉３
中を２８ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、加
熱炉３を通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とす
る。続いて加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレン樹
脂押出機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示せ
ず）によって温度が２１０℃のダイ部５に供給された溶
融状態の中密度ポリエチレン樹脂を、成形孔を通して電
熱線１ａの外周に押し出して被覆する。続いて溶融ポリ
エチレン被覆電熱線１ｂを、３０℃の２５vol ％酸素を
含む窒素ガス混合気体雰囲気の第１の冷却領域６に導
き、溶融ポリエチレン被覆層の表面から少なくとも1000
Å内部迄を冷却固化させ，1000Å内部凝固溶融ポリエチ
レン被覆電熱線１ｃとする。続いて、第 1の冷却雰囲気
と同じ気体雰囲気からなる第２の冷却領域７中を走行さ
せ、溶融ポリエチレン被覆層全体を完全に冷却凝固させ
てポリエチレン被覆層ｐとし、外径２．４ｍｍのポリエ
チレン電熱線１を製造し、引取滑車９を経て巻枠１０に
巻き取った。
造方法について図１，２を用いて説明する。なお本発明
は、本実施例に限定されるものではない。 実施例１ まず供線巻枠２から電熱線１ａとして体積抵抗率が０．
１５μΩ−ｍ，線径が０．８ｍｍの電熱用銅ニッケル合
金線を引き出し、設定温度３００℃の２ｍ長の加熱炉３
中を２８ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、加
熱炉３を通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とす
る。続いて加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレン樹
脂押出機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示せ
ず）によって温度が２１０℃のダイ部５に供給された溶
融状態の中密度ポリエチレン樹脂を、成形孔を通して電
熱線１ａの外周に押し出して被覆する。続いて溶融ポリ
エチレン被覆電熱線１ｂを、３０℃の２５vol ％酸素を
含む窒素ガス混合気体雰囲気の第１の冷却領域６に導
き、溶融ポリエチレン被覆層の表面から少なくとも1000
Å内部迄を冷却固化させ，1000Å内部凝固溶融ポリエチ
レン被覆電熱線１ｃとする。続いて、第 1の冷却雰囲気
と同じ気体雰囲気からなる第２の冷却領域７中を走行さ
せ、溶融ポリエチレン被覆層全体を完全に冷却凝固させ
てポリエチレン被覆層ｐとし、外径２．４ｍｍのポリエ
チレン電熱線１を製造し、引取滑車９を経て巻枠１０に
巻き取った。
【００１５】実施例２ 供線巻枠２から電熱線１ａとして体積抵抗率が０．１５
μΩ−ｍ，線径が０．５５ｍｍの電熱用銅ニッケル合金
線を引き出し、設定温度３００℃の２ｍ長の加熱炉３中
を３０ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、加熱
炉３通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とする。続
いて加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレン樹脂押出
機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示せず）によ
って温度が１９０℃のダイ部５に供給された溶融状態の
中密度ポリエチレン樹脂を、成形孔を通して電熱線１ａ
の外周に押し出して被覆する。続いて溶融ポリエチレン
被覆電熱線１ｂを、２５℃の空気雰囲気からなる第１の
冷却領域６に導き、溶融ポリエチレン被覆層の表面から
少なくとも1000Å内部迄を冷却凝固させ，1000Å内部凝
固溶融ポリエチレン電熱線１ｃとする。続いて、７０℃
の脱酸素水からなる第２の冷却領域７に導いて走行さ
せ、溶融ポリエチレン被覆層全体を冷却凝固させた後エ
アワイパーからなる乾燥手段８を通過させてポリエチレ
ン被覆層ｐの表面の水分を除去し、外径1.65ｍｍのポリ
エチレン被覆電熱線１を製造し、引取滑車９を経て巻枠
１０に巻き取った。なお、製造時、溶融ポリエチレン被
覆層の表面温度を赤外線温度計により測定し、その温度
が１３５℃以下に下がった位置から第２の冷却領域７に
導いた。
μΩ−ｍ，線径が０．５５ｍｍの電熱用銅ニッケル合金
線を引き出し、設定温度３００℃の２ｍ長の加熱炉３中
を３０ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、加熱
炉３通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とする。続
いて加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレン樹脂押出
機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示せず）によ
って温度が１９０℃のダイ部５に供給された溶融状態の
中密度ポリエチレン樹脂を、成形孔を通して電熱線１ａ
の外周に押し出して被覆する。続いて溶融ポリエチレン
被覆電熱線１ｂを、２５℃の空気雰囲気からなる第１の
冷却領域６に導き、溶融ポリエチレン被覆層の表面から
少なくとも1000Å内部迄を冷却凝固させ，1000Å内部凝
固溶融ポリエチレン電熱線１ｃとする。続いて、７０℃
の脱酸素水からなる第２の冷却領域７に導いて走行さ
せ、溶融ポリエチレン被覆層全体を冷却凝固させた後エ
アワイパーからなる乾燥手段８を通過させてポリエチレ
ン被覆層ｐの表面の水分を除去し、外径1.65ｍｍのポリ
エチレン被覆電熱線１を製造し、引取滑車９を経て巻枠
１０に巻き取った。なお、製造時、溶融ポリエチレン被
覆層の表面温度を赤外線温度計により測定し、その温度
が１３５℃以下に下がった位置から第２の冷却領域７に
導いた。
【００１６】実施例３ 第１の冷却領域６として、気体導入口６ａより導入した
２５℃の窒素ガス２０％混合空気を用い、それ以外は実
施例１と同様にして外径２．４ｍｍのポリエチレン被覆
電熱線１を製造した。
２５℃の窒素ガス２０％混合空気を用い、それ以外は実
施例１と同様にして外径２．４ｍｍのポリエチレン被覆
電熱線１を製造した。
【００１７】実施例４ 第１の冷却領域６として、気体導入口６ａより導入した
２５℃の窒素ガス５０％混合空気を用い、また第２の冷
却領域７として２５℃の空気雰囲気を用い、それ以外は
実施例２と同様にして外径1.65ｍｍのポリエチレン被覆
電熱線１を製造した。
２５℃の窒素ガス５０％混合空気を用い、また第２の冷
却領域７として２５℃の空気雰囲気を用い、それ以外は
実施例２と同様にして外径1.65ｍｍのポリエチレン被覆
電熱線１を製造した。
【００１８】実施例５ ダイ部５の温度を１８０℃とし、第１の冷却領域６とし
て，気体導入口６ａより導入した２５℃の窒素ガスを用
い、また第２の冷却領域７としてクロロホルムに５vo％
の高級アルコールを含む混合液（２０℃）を用い、それ
以外は実施例４と同様にして外径1.65ｍｍのポリエチレ
ン電熱線１を製造した。また本発明の方法は、ポリエチ
レン樹脂の押し出し方向が水平方向に限るものではな
く、上下垂直方向とすることもできる。
て，気体導入口６ａより導入した２５℃の窒素ガスを用
い、また第２の冷却領域７としてクロロホルムに５vo％
の高級アルコールを含む混合液（２０℃）を用い、それ
以外は実施例４と同様にして外径1.65ｍｍのポリエチレ
ン電熱線１を製造した。また本発明の方法は、ポリエチ
レン樹脂の押し出し方向が水平方向に限るものではな
く、上下垂直方向とすることもできる。
【００１９】比較例 比較例のポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法につ
いて図１，３を用いて説明する。 比較例１ まず供線巻枠２から電熱線１ａとして体積抵抗率が０．
１５μΩ−ｍ，線径が０．５５ｍｍの電熱用銅ニッケル
抵抗線を引き出し、設定温度３００℃の２ｍ長の加熱炉
３中を３０ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、
加熱炉３通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とす
る。続いて前記加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレ
ン樹脂押出機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示
せず）によって温度が２７０℃のダイ部５に供給された
溶融状態の中密度ポリエチレン樹脂を電熱線１ａの外周
に押し出して被覆する。続いて３ｍ長の７０℃の冷却水
槽２０中を走行させ溶融ポリエチレン被覆層全体を凝固
させる。続いて、エアワイパー８ａにより表面の水分を
除去して外径1.65ｍｍのポリエチレン電熱線１ｆを製造
し、引取滑車９を経て巻枠１０に巻き取った。
いて図１，３を用いて説明する。 比較例１ まず供線巻枠２から電熱線１ａとして体積抵抗率が０．
１５μΩ−ｍ，線径が０．５５ｍｍの電熱用銅ニッケル
抵抗線を引き出し、設定温度３００℃の２ｍ長の加熱炉
３中を３０ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、
加熱炉３通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とす
る。続いて前記加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレ
ン樹脂押出機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示
せず）によって温度が２７０℃のダイ部５に供給された
溶融状態の中密度ポリエチレン樹脂を電熱線１ａの外周
に押し出して被覆する。続いて３ｍ長の７０℃の冷却水
槽２０中を走行させ溶融ポリエチレン被覆層全体を凝固
させる。続いて、エアワイパー８ａにより表面の水分を
除去して外径1.65ｍｍのポリエチレン電熱線１ｆを製造
し、引取滑車９を経て巻枠１０に巻き取った。
【００２０】比較例２ まず供線巻枠２から電熱線１ａとして体積抵抗率が０．
１５μΩ−ｍ，線径が０．８ｍｍの電熱用銅ニッケル抵
抗線を引き出し、２ｍ長，設定温度３００℃の加熱炉３
中を２８ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、加
熱炉３通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とする。
続いて前記加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレン樹
脂押出機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示せ
ず）によって温度が２１０℃のダイ部５に供給された溶
融状態の中密度ポリエチレン樹脂を電熱線１ａの外周に
押し出して被覆する。以降は比較例１と同様にして外径
２．４ｍｍのポリエチレン電熱線１ｆを製造した。
１５μΩ−ｍ，線径が０．８ｍｍの電熱用銅ニッケル抵
抗線を引き出し、２ｍ長，設定温度３００℃の加熱炉３
中を２８ｍ／分で走行させ、該電熱線１ａを加熱し、加
熱炉３通過後の電熱線１ａの温度を約１３０℃とする。
続いて前記加熱された電熱線１ａを溶融ポリエチレン樹
脂押出機４に導き、該押出機４のスクリュー（図示せ
ず）によって温度が２１０℃のダイ部５に供給された溶
融状態の中密度ポリエチレン樹脂を電熱線１ａの外周に
押し出して被覆する。以降は比較例１と同様にして外径
２．４ｍｍのポリエチレン電熱線１ｆを製造した。
【００２１】比較例３ 電熱線１ａとして、比較例１と同じ０．５５ｍｍの電熱
用銅ニッケル抵抗線を用い、溶融ポリエチレン樹脂押出
機４のダイ部の温度を１９０℃とし、冷却水槽２０を２
５℃の水とし、それ以外は比較例１と同様にして外径1.
65ｍｍのポリエチレン被覆電熱線１ｆを製造した。
用銅ニッケル抵抗線を用い、溶融ポリエチレン樹脂押出
機４のダイ部の温度を１９０℃とし、冷却水槽２０を２
５℃の水とし、それ以外は比較例１と同様にして外径1.
65ｍｍのポリエチレン被覆電熱線１ｆを製造した。
【００２２】特性試験 前記実施例１〜５により得られたポリエチレン被覆電熱
線１及び比較例１〜３により得られたポリエチレン被覆
電熱線１ｆについて各種特性試験を行なった。 酸素濃度試験 前記実施例及び比較例のポリエチレン被覆電熱線につい
て、微細Ｘ線光電子分光分析装置（島津製作所 ESCA-1
000)を用い、被覆層表面及び表面から1000Å内部の炭素
と酸素のピークを測定し、これらのピーク面積から被覆
層表面酸素濃度及び表面から1000Å内部の酸素濃度を求
めた。その結果をグラフ図５に示す。なお被覆層表面か
ら1000Å内部はアルゴンイオンで２分間エッチングを行
ってから分析した部分である。また測定条件は、Ｘ線
８kV,30mA 、束縛エネルギーステップ 0.05eV、真空度
5 ×10-7Pa以下、分析範囲 直径１mmである。
線１及び比較例１〜３により得られたポリエチレン被覆
電熱線１ｆについて各種特性試験を行なった。 酸素濃度試験 前記実施例及び比較例のポリエチレン被覆電熱線につい
て、微細Ｘ線光電子分光分析装置（島津製作所 ESCA-1
000)を用い、被覆層表面及び表面から1000Å内部の炭素
と酸素のピークを測定し、これらのピーク面積から被覆
層表面酸素濃度及び表面から1000Å内部の酸素濃度を求
めた。その結果をグラフ図５に示す。なお被覆層表面か
ら1000Å内部はアルゴンイオンで２分間エッチングを行
ってから分析した部分である。また測定条件は、Ｘ線
８kV,30mA 、束縛エネルギーステップ 0.05eV、真空度
5 ×10-7Pa以下、分析範囲 直径１mmである。
【００２３】グラフ図５から明らかなように、本発明の
ポリエチレン被覆電熱線はポリエチレン被覆層表面の酸
素濃度が３原子％以下であり、また被覆層表面から1000
Å内部の酸素濃度が１原子％以下であることが分かる。
例えば、実施例１では被覆層表面の酸素濃度が２．９原
子％，表面から1000Å内部の酸素濃度が０．９原子％で
ある。これに対し比較例のポリエチレン被覆電熱線はポ
リエチレン被覆層表面の酸素濃度が３原子％を越える値
であり、また表面から1000Å内部の酸素濃度が１原子％
越える値であることが分かる。
ポリエチレン被覆電熱線はポリエチレン被覆層表面の酸
素濃度が３原子％以下であり、また被覆層表面から1000
Å内部の酸素濃度が１原子％以下であることが分かる。
例えば、実施例１では被覆層表面の酸素濃度が２．９原
子％，表面から1000Å内部の酸素濃度が０．９原子％で
ある。これに対し比較例のポリエチレン被覆電熱線はポ
リエチレン被覆層表面の酸素濃度が３原子％を越える値
であり、また表面から1000Å内部の酸素濃度が１原子％
越える値であることが分かる。
【００２４】接合強度試験（ピール試験） 前記実施例及び比較例により得られたポリエチレン被覆
電熱線について、これらの電熱線を螺旋状に内包させて
中密度ポリエチレン樹脂製のＭＵＦＦ型継手とした。次
に、この継手とポリエチレン管材とを組み合わせたの
ち、ターミナルより規定の電流を流し，図４に示すよう
に継手内側とポリエチレン管材外側を加熱融着した。そ
して、規定の方法により接合強度を試験した結果、実施
例のものは何れも接合強度が良好であった。一方、比較
例のものは何れも接合強度が不良であった。
電熱線について、これらの電熱線を螺旋状に内包させて
中密度ポリエチレン樹脂製のＭＵＦＦ型継手とした。次
に、この継手とポリエチレン管材とを組み合わせたの
ち、ターミナルより規定の電流を流し，図４に示すよう
に継手内側とポリエチレン管材外側を加熱融着した。そ
して、規定の方法により接合強度を試験した結果、実施
例のものは何れも接合強度が良好であった。一方、比較
例のものは何れも接合強度が不良であった。
【００２５】
【発明の効果】本発明のポリエチレン被覆電熱線の製造
方法によると、ポリエチレン被覆層表面の酸素濃度を３
原子％以下、またポリエチレン被覆層表面から1000Å内
部の酸素濃度を１原子％以下にすることが出来る。従っ
て、得られたポリエチレン被覆電熱線は溶融接合剤とし
て働くポリエチレン被覆層の表面が接合強度に悪影響を
及ぼす程の酸素濃度にならないために、ポリエチレン管
材の電気融着の際、加熱融着が良好に行なわれ、接合部
の強度が規定値以上の満足できるものとなる。また、ポ
リエチレン被覆層は電熱線との密着性が良好であった。
従って、接続の信頼性が一段と向上し、接合作業の効率
改善によるコストの低減もなし得ることができ、産業に
寄与するところ極めて大である。
方法によると、ポリエチレン被覆層表面の酸素濃度を３
原子％以下、またポリエチレン被覆層表面から1000Å内
部の酸素濃度を１原子％以下にすることが出来る。従っ
て、得られたポリエチレン被覆電熱線は溶融接合剤とし
て働くポリエチレン被覆層の表面が接合強度に悪影響を
及ぼす程の酸素濃度にならないために、ポリエチレン管
材の電気融着の際、加熱融着が良好に行なわれ、接合部
の強度が規定値以上の満足できるものとなる。また、ポ
リエチレン被覆層は電熱線との密着性が良好であった。
従って、接続の信頼性が一段と向上し、接合作業の効率
改善によるコストの低減もなし得ることができ、産業に
寄与するところ極めて大である。
【図１】ポリエチレン被覆電熱線を示す横断面図であ
る。
る。
【図２】本発明のポリエチレン被覆電熱線の製造装置を
示す略図である。
示す略図である。
【図３】従来のポリエチレン被覆電熱線の製造装置を示
す略図である。
す略図である。
【図４】ポリエチレン管材と継手の接合部を示す縦断面
図である。
図である。
【図５】ポリエチレン被覆層の酸素濃度を示すグラフ図
である。
である。
１ ポリエチレン被覆電熱線 １ａ 電熱線 １ｂ 溶融ポリエチレン被覆電熱線 １ｃ 1000Å内部凝固溶融ポリエチレン被覆電熱線 ２ 供線巻枠 ３ 加熱炉 ４ 溶融ポリエチレン樹脂押出機 ５ ダイ部 ６ 気体からなる第１の冷却領域 ６ａ 気体導入口 ７ 気体或は液体からなる第２の冷却領域 ８ 乾燥手段 ９ 引取滑車 １０ 巻枠 ｅ ＭＵＦＦ型ポリエチレン継手 ｋ ポリエチレン管材 ｐ ポリエチレン被覆層 ｔ ターミナル ｘ 融着部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 3/56 F16L 47/02
Claims (6)
- 【請求項１】 電熱線の外周に融点が１３５℃近辺の中
密度ポリエチレン樹脂が溶融押出しされてポリエチレン
被覆層が設けられた、中密度ポリエチレン樹脂製の管材
同志を電熱により融着接続するためのポリエチレン被覆
電熱線に於いて、下記数式１で求められる前記ポリエチ
レン被覆層の表面の酸素濃度が３原子％以下、またポリ
エチレン被覆層表面から1000Å内部の酸素濃度が１原子
％以下であることを特徴とするポリエチレン被覆電熱
線。 【数１】 酸素濃度（原子％）＝｛酸素原子数／（炭素原子数＋酸素原子数）｝×１００ - 【請求項２】 電熱線の外周に融点が１３５℃近辺の中
密度ポリエチレン樹脂を溶融押出ししてポリエチレン被
覆層を設け，中密度ポリエチレン樹脂製の管材同志を電
熱により融着接続するためのポリエチレン被覆電熱線の
製造方法であって、前記中密度ポリエチレン樹脂を溶融
押出しする押出機のダイ部の温度を１６０℃から２２０
℃未満の範囲で溶融押出し、続いて気体からなる第１の
冷却領域中を走行させ，押出された溶融ポリエチレン樹
脂被覆層の表面から少なくとも1000Å内部が前記中密度
ポリエチレン樹脂の溶融点温度以下になる迄冷却し、続
いて気体或は液体からなる第２の冷却領域中を走行させ
て溶融ポリエチレン被覆層を完全に凝固し、下記数式２
で求められる，ポリエチレン被覆層表面の酸素濃度を３
原子％以下、またポリエチレン被覆層表面から1000Å内
部の酸素濃度を１原子％以下にすることを特徴とするポ
リエチレン被覆電熱線の製造方法。 【数２】 酸素濃度（原子％）＝｛酸素原子数／（炭素原子数＋酸素原子数）｝×１００ - 【請求項３】 前記第１の冷却領域が溶融ポリエチレン
樹脂に対して非酸化性の気体雰囲気又は弱酸化性の気体
雰囲気であることを特徴とする請求項２記載のポリエチ
レン被覆電熱線の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１の冷却領域の非酸化性の気体雰
囲気が１３５℃以下の窒素ガス，アルゴンガス，炭酸ガ
ス又はこれらの混合ガスからなり、また、前記弱酸化性
の気体雰囲気が３０℃以下，２５vol ％酸素以下を含む
窒素ガス，アルゴンガス，炭酸ガス又はこれらの混合ガ
スからなることを特徴とする請求項２または３記載のポ
リエチレン被覆電熱線の製造方法。 - 【請求項５】 前記第２の冷却領域が前記第１の冷却領
域と同じ気体雰囲気或は１００℃以下の液体冷却領域か
らなることを特徴とする請求項２、３または４記載のポ
リエチレン被覆電熱線の製造方法。 - 【請求項６】 前記第２の冷却領域の液体冷却領域が脱
酸素水、クロロホルム、クロロホルムとアルコールの混
合溶液、又はクロロホルムとエーテルベンゼンの混合溶
液であることを特徴とする請求項２、３、４または５記
載のポリエチレン被覆電熱線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300229A JP2995381B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300229A JP2995381B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138844A JPH08138844A (ja) | 1996-05-31 |
| JP2995381B2 true JP2995381B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17882277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6300229A Expired - Fee Related JP2995381B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | ポリエチレン被覆電熱線及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995381B2 (ja) |
-
1994
- 1994-11-09 JP JP6300229A patent/JP2995381B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH08138844A (ja) | 1996-05-31 |
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