JP3081864B2 - 金属製接続部材付き合成樹脂製管継手及びその製造方法 - Google Patents
金属製接続部材付き合成樹脂製管継手及びその製造方法Info
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Description
属管を接続するための金属製接続部材を備えた合成樹脂
製管継手及びその製造方法に関する。
に軽量性及び可撓性に優れた合成樹脂管が普及している
が、耐圧性が要求される箇所等では金属管も用いられて
おり、合成樹脂管と金属管が併用されている。合成樹脂
管と金属管を併用する場合、両管を接続するための管継
手が必要で、そのために従来はこうした管継手として外
ネジ或いは内ネジの接続手段を有する金属製の接続部材
を一側にインサート成形し、他側に合成樹脂管を差込ん
で融着する金属製接続部材付き合成樹脂製管継手が供用
されているが、金属と合成樹脂は本来接着が難しく、金
属と合成樹脂の界面で剥離し易い。実開昭57−483
88号公報には、上述する合成樹脂製管継手の金属製接
続部材と合成樹脂との密着性を改良するために金属製接
続部材と合成樹脂が接する界面を変性ポリオレフィン層
とした合成樹脂製管継手が開示されている。
分を変性ポリオレフィン層を介して接着すると、接着性
をある程度改善することができるが、なお十分ではな
く、曲げや捩れ等の外圧が加わると、金属部分と合成樹
脂部分が容易に剥離しがちである。本発明は、金属製接
続部材と合成樹脂との剥離を防止することができる金属
製接続部材付き合成樹脂製管継手及びその製造方法を提
供することを目的とする。
付き合成樹脂製管継手の金属製接続部材に窪みを設け、
窪みに入り込んだ樹脂部分が抵抗となって金属製接続部
材と合成樹脂との剥離を防止しようとするもので、金属
管を取付けるための接続手段を有する金属製接続部材を
インサート成形してなる成形品よりなり、一側に金属管
が、他側に合成樹脂管がそれぞれ接続される金属製接続
部材付き合成樹脂製管継手において、金属製接続部材
に、該接続部材と合成樹脂との剥離を防止するための窪
みを斜めに形成して設けると共に、金属製接続部材の内
側をインサート成形時に合成樹脂で被覆したことを特徴
とする。
て、金属製接続部材と合成樹脂との管軸方向及び管軸と
直交する径方向への剥離が防止されるが、剥離をより確
実に防止するためには、金属製接続部材の合成樹脂との
界面に上記窪みのほか凹凸、突起、鉤部等を設けて合成
樹脂に複雑に入り組ませるのが望ましく、また金属製接
続部材の内外に窪みを設けるのが望ましい。
止するため、金属製接続部材により好ましくは窪みと共
に凹凸状その他の回転止め手段が設けられる。金属製接
続部材に上述するように、窪みを設けたり回転止め手段
を設けるのは金属製接続部材と合成樹脂との剥離を防止
するのに有効であるが、こうした窪みや回転止め手段は
反面、射出成形時に樹脂のスムースな流れを損なうよう
になる。ことに回転止めのため、図8に示すように金属
製接続部材に孔を設けた場合、ウェルドが発生して合成
樹脂層に層状剥離が発生したり、樹脂層に図示するよう
にクラックが入りがちとなり、流体の漏れの原因となる
ことが分かった。
々実験を重ねた結果、金属製接続部材と合成樹脂との界
面にある金属製接続部材の複数の角部のうち、一部、好
ましくは全部を面取りしたり、回転止め手段を凹溝状の
切欠きにすると、樹脂のスムースな流れが損なわれるこ
とがなくなってウェルドや層状剥離が発生せず、また切
欠きにクラックが発生するのも避けられることを見出し
た。
もので、金属製接続部材に窪みと共に回転止め手段を設
けた上述の各合成樹脂製管継手において、金属製接続部
材と合成樹脂との界面にある金属製接続部材の複数の角
部の一部、好ましくは全部を面取りすることを特徴と
し、更に別の発明は、金属製接続部材に窪みと回転止め
手段とを設けた上述の合成樹脂製管継手において、回転
止め手段を凹溝状の切欠きとしたことを特徴とする。
合せよりなるもので、金属製接続部材に窪みと回転止め
手段とを設けた上述の合成樹脂製管継手において、金属
製接続部材と合成樹脂との界面にある金属製接続部材の
複数の角部の一部若しくは全部を面取りすると共に、回
転止め手段を凹溝状の切欠きとしたことを特徴とする。
成樹脂との接着性を向上させるために、金属製接続部材
と合成樹脂との界面を変性ポリオレフィン層とするか、
或いは合成樹脂に変性ポリオレフィンを混入させておく
のが望ましい。上記の目的を達成する別の発明は、金属
管を取付けるための接続手段を有する金属製接続部材を
インサート成形後、金属製接続部材と合成樹脂の界面を
合成樹脂の軟化点以上に加熱することを特徴とする。
材と合成樹脂の界面を合成樹脂の軟化点以上に加熱する
と、金属製接続部材と合成樹脂を強固に接着できるよう
になることが分かった。これは界面樹脂が、加熱溶融さ
れるときの体積膨張により樹脂圧が上昇し、接続部材と
の圧着が進むためと考えられる。金属製接続部材と合成
樹脂との接着性を向上させるには、接続部材に接着する
合成樹脂部分に金属製、セラミック製、木製等のサポー
トを内側又は外側或いは内外より嵌め込み、サポートを
樹脂部分に密着させるか或いは樹脂部分に圧着した状態
で加熱溶融するのが望ましい。界面樹脂が体積膨張する
際、樹脂部分の膨張がサポートで規制されるため、樹脂
が接続部により強く圧着されるようになる。
上させるにはまた、上述するように、金属製接続部材と
合成樹脂との界面に変性ポリオレフィン層を設けるか、
或いは射出される合成樹脂中に変性ポリオレフィンを混
入させておくのが望ましい。変性ポリオレフィン層を設
けた金属製接続部材付き合成樹脂製管継手は、変性ポリ
オレフィンを被覆した金属製接続部材を金型内にセット
してインサート成形するとにより得ることができ、金属
製接続部材に変性ポリオレフィンを被覆するには、従来
から知られている種々の方法、例えば静電塗装法或いは
流動浸漬法によって変性ポリオレフィンを加熱融着させ
る方法、変性ポリオレフィンのフィルムを加熱融着或い
は金属製接続部材を加熱して融着させる方法、変性ポリ
オレフィンの溶液或いは乳化液に浸漬したのち乾燥する
方法などを採用することができる。変性ポリオレフィン
の被覆に際しては、予め金属製接続部材表面を強酸性水
溶液、強アルカリ性水溶液或いは洗剤等で洗浄したり、
洗浄後或いは洗浄しないでそのまゝ例えばアルコキシチ
タン等の接着改質剤等でプライマー処理するのが望まし
い。これにより、より強固な接着性が得られるようにな
る。金属製接続部材に被覆される変性ポリオレフィン
は、アルコールの共存下で熱処理するのが望ましい。こ
れにより金属部分と樹脂部分の接着力の経時的な劣化を
抑制することができる。ここで使用するアルコールとし
ては、イソブチルアルコール等の脂肪族アルコール、エ
チレングリコール等の2価アルコールなどが例示できる
が、これらの中ではエチレングリコールが好ましい。金
属製接続部材に被覆された変性ポリオレフィンをアルコ
ールと接触させて行う熱処理は通常約200℃で30分
〜数時間行われる。
フィンの被覆の厚さは、通常1〜104 μm 、好ましく
は5〜5×102 μm の範囲である。変性ポリオレフィ
ンとしては、ポリオレフィンをアクリル酸、マレイン酸
等の不飽和カルボン酸、無水マレイン酸などの不飽和カ
ルボン酸無水物、不飽和カルボン酸のアミド、グリシジ
ルメタクリレート等の不飽和エポキシド等の変性モノマ
ーの少なくとも一種でグラフト共重合することで変性し
たものを例示することができる。
の含有量は、変性ポリオレフィンに対して0.001〜
5重量%の範囲であることが望ましい。変性ポリオレフ
ィンとしてはまた、ポリオレフィンの全部を上記の変性
モノマーで変性したポリオレフィンに未変性のポリオレ
フィンを配合した組成物を採用することができる。一
方、変性ポリオレフィンを混入した金属製接続部材付き
合成樹脂製管継手は、金属製接続部材を金型内にセット
して合成樹脂中に変性ポリオレフィンを混入したものを
射出成形することにより得ることができる。
る温度は、合成樹脂の少なくとも一部が溶融する温度が
好ましく、通常120℃〜350℃の範囲である。加熱
温度がこの範囲より低過ぎると効果が薄れ、また加熱温
度がこの範囲よりも高過ぎると、樹脂が熱劣化を起こ
し、接着強度が低下するようになる。加熱時間は管継手
のサイズによって異なり、特に制限はないが、短か過ぎ
ると樹脂の溶融が不完全となり、長過ぎると生産性が悪
く、また樹脂の劣化に繋がるため、通常5〜500秒、
好ましくは20〜100秒の範囲である。
製接続部材にヒータを接触させて加熱する方法、金属製
接続部材を超音波或いはマイクロ波等の電磁波により加
熱する方法、金属製接続部材を高温のオイルバスに浸し
て加熱する方法など、金属製接続部材のみを加熱するの
が簡便であり望ましいが、インサート成形後に再度金型
内で管継手全体を加熱するようにしてもよい。
いられる金属材料としては、鉄、銅、アルミニウム又は
これらの合金等が例示されるが、とくに制限はない。
は、例えばネジ、溶接、ユニオンナット等を例示するこ
とができる。上記各発明の管継手に用いる合成樹脂とし
ては、熱可塑性樹脂であればよく、特に制限はない。こ
うしたものとしては例えば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリブテン─1、架橋ポリエチレン等のポリオレ
フィン、ポリ塩化ビニール、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリアセタール等が挙げられる。
続するための合成樹脂製管継手に実施されるが、金属管
同志を接続するための合成樹脂製管継手に実施すること
もできる。
ンサート成形した合成樹脂製管継手12の一例を示すも
ので、管継手本体は架橋ポリエチレン製であり、一側は
電熱線(図示しない)を埋設した、いわゆるエレクトロ
フュージョン継手となっており、ポリエチレン管13を
差込んだのち電熱線へ一定時間通電することにより加熱
溶融接合されるようになっている。
い)を取付けるための接続手段として外ネジ15を有し
ており、架橋ポリエチレン16との接触部分には、図2
に示すように金属製接続部材11と架橋ポリエチレン1
6が管軸と直交する径方向に剥離するのを防止するため
に管軸方向の窪み17が形成されると共に、金属製接続
部材11と架橋ポリエチレン16が管軸方向に剥離する
のを防止するために管軸と直交する径方向の窪み18が
形成され、また金属製接続部材11の抜け止めを確実に
行うため突起19や凹部20を有している。金属製接続
部材11は更に回転止めのため端面より管軸方向に浅い
凹溝状の切欠き21を形成している。
金属製接続部材にプライマーを塗布したのち、粘着性の
変性ポリオレフィン溶液に浸漬して変性ポリオレフィン
で被覆し、ついで金型内にセットして架橋ポリエチレン
を射出成形することにより行われる。これにより金属製
接続部材11には、図3に示すように、プライマー層2
3、粘着性の変性ポリオレフィン層24を介して架橋ポ
リエチレン層16が形成される。
は、図4に示すように内側に芯状のサポート金具27を
嵌挿させた状態でヒータ28に捩込んで取付けられ、、
ヒータ28により金属製接続部材11を加熱し、接続部
材11と架橋ポリエチレン16との間にある変性ポリオ
レフィン層24(図4では図示していない)を加熱溶融
する。これにより変性ポリオレフィン層24が熱膨張
し、その樹脂圧で金属製接続部材11に圧着される。
材付き合成樹脂製管継手を示すもので、鍔31aを備え
た金属製接続部材31は上述の金属製接続部材11と同
様、内ネジ33を有するユニオンナット32を装着した
状態でインサート成形され、架橋ポリエチレン34との
接触部分には管軸と直交する径方向に窪み35を有する
と共に、回転止めのため凹溝状の切欠き36を有し、架
橋ポリエチレンと接する界面の角部は全て面取りされて
いる。金属管(図示しない)に固着のユニオンネジにユ
ニオンナット32を捩込むことにより、金属管が金属製
接続部材31に連結されるようになっており、上記ユニ
オンネジとユニオンナット32とが接続手段を構成して
いる。図中、30は金属管と金属製接続部材31との間
に介在するシール用のoリングである。
継手の別の例を示すもので、接続手段としての内ネジ3
8を有する金属製接続部材39は、上述の金属製接続部
材11と同様にしてインサート成形され、架橋ポリエチ
レン40との接続部分には、管軸と直交する径方向の窪
み41と、管軸方向の窪み42と、回転止めのための凹
溝状の切欠き43とを有し、架橋ポリエチレンと接する
角部は全て面取りされている。
管と金属管を接続するための合成樹脂製管継手について
示すが、別の実施形態では、継手本体の両側に接続部材
がインサート成形され、金属管同志が接続される。
面をチタネート処理して酸化チタン膜を形成したのち、
三井石油化学工業株式会社製の粘着性の変性ポリオレフ
ィン(商品名「アドマー」)の粉末を流動浸漬法によっ
て真鍮製の接続部材に被覆した。次にこれにエチレング
リコールの蒸気を接触させ200℃で1時間熱処理した
のち、金型内にセットして架橋ポリエチレンを射出成形
し、図7に示す合成樹脂製管継手を得た。得られたこの
合成樹脂製管継手について内外を目視にて点検したとこ
ろ、ウェルドや層状剥離、クラック等の発生は全く見ら
れなかった。
うな冷熱水撃試験を行った。7℃の冷水を3.5分流
し、17.5kg/cm2の水撃を2秒間、3回繰返して加え
た。ついで85℃の温水を2.5分間流し、同じ水撃を
同回数(3回)加えた。こうした冷水と温水による計6
分間の冷熱水撃試験を1サイクルとし、これを10万サ
イクル以上繰返したが、水の漏れは全く見られなかっ
た。
き合成樹脂製管継手を図4に示すヒータ28を用い、ヒ
ータ温度320℃で60秒間加熱した。60秒後ヒータ
28より取外し、20℃の水中に漬けて冷却した。以上
のようにヒータ28により加熱処理された金属製接続部
材付き合成樹脂製管継手について、金属製接続部材45
と樹脂との界面にナイフにて切込みを入れ、ペンチで金
属製接続部材を掴んで引剥がそうとしたが、引剥がすこ
とはできなかった。
み48に孔47を形成する以外は、図7に示す金属製接
続部材45と同一構造をなす金属製接続部材48を用
い、実施例1と同じ方法によりインサート成形して図8
に示すような金属製接続部材付き合成樹脂製管継手を得
た。
結果、5000サイクルに達したところで水洩れが発生
した。このときの合成樹脂製管継手について内外を目視
にて点検したところ、ウェルドができて層状剥離が発生
し、継手内面樹脂層に図示するようなクラックが発生し
ていた。 比較例2 実施例1の方法によって得た図7に示す金属製接続部材
付き合成樹脂製管継手をヒータによる加熱を行わないで
実施例2と同じ方法により、金属製接続部材45の剥離
テストを行ったところ、僅かな力で金属製接続部材が剥
離した。
部材付き合成樹脂製管継手のように、窪みを斜めに形成
すると、管軸方向及び径方向のいづれの方向に対しても
金属製接続部材と合成樹脂の剥離を防止することができ
る。請求項3記載の発明のように、合成樹脂との接触面
を複雑な形状にすると、両者の離脱をより確実に防止す
ることができる。
りすると、射出成形時の樹脂の流れがスムースとなり、
ウェルドが形成され難くなる。請求項5記載の発明のよ
うに、回転防止手段を凹溝状の切欠きにすると、射出成
形時の樹脂のスムースな流れを損なわず、切欠きによる
ウェルドや層状剥離、クラック等の発生を防止すること
ができる。
部材と合成樹脂との間に変性ポリオレフィン層を設ける
と、金属製接続部材と合成樹脂との接着力を増すことが
できる。請求項7記載の発明のように、成形後加熱する
と、樹脂が金属製接続部材に圧着し、金属製接続部材を
強固に接着することができる。
属製接続部材に変性ポリオレフィンを被覆して射出成形
するか、或いは合成樹脂中に変性ポリオレフィンを混入
して射出成形すると、金属製接続部材と合成樹脂との密
着性をより向上させることができる。請求項10記載の
発明によると、樹脂の膨張がサポートによって規制され
るため、樹脂が金属製接続部材により強固に圧着するよ
うになる。
と、金属製接続部材のみを簡便に加熱することができ
る。請求項14記載の発明によると、金属製接続部材と
合成樹脂の管軸方向や径方向の剥離及び/若しくは回転
方向の剥離を防止することができる。
と、金属製接続部材がより強固に接着されるようにな
る。請求項17記載の発明によると、金属部分と樹脂部
分の接着力の経時的な劣化が抑制される。
図。
管継手の要部の断面図。
ライマー層と変性ポリオレフィン層を介在させた拡大断
面図。
によって加熱する方法を示す断面図。
樹脂製管継手の断面図。
を示す断面図。
継手の断面図。
継手の断面図。
Claims (17)
- 【請求項1】金属管を取付けるための接続手段を有する
金属製接続部材をインサート成形してなる成形品よりな
り、一側に金属管が、他側に合成樹脂管がそれぞれ接続
される金属製接続部材付き合成樹脂製管継手において、
金属製接続部材に、該接続部材と合成樹脂との剥離を防
止するための窪みを斜めに形成して設けると共に、金属
製接続部材の内側をインサート成形時に合成樹脂で被覆
したことを特徴とする金属製接続部材付き合成樹脂製管
継手。 - 【請求項2】上記窪みを金属製接続部部材の内外に設け
た請求項1記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継
手。 - 【請求項3】金属製接続部材は合成樹脂との接触界面が
凹凸、突起、鉤部等の複雑な形状を有する請求項1又は
2記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継手。 - 【請求項4】金属製接続部材と合成樹脂との界面にある
金属製接続部材の複数の角部の少なくとも一部を面取り
することを特徴とする請求項1ないし3のいづれか一項
に記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継手。 - 【請求項5】金属管を取付けるための接続手段を有する
金属製接続部材をインサート成形してなる成形品よりな
り、一側に金属管が、他側に剛性樹脂管がそれぞれ接続
される金属製接続部材付き合成樹脂製管継手において、
金属製接続部材に、該接続部材と合成樹脂との剥離を防
止するための窪みを設けると共に、インサートされる金
属製接続部材の側端面に凹溝状の切欠きよりなる回転止
め手段を設け、かつ金属製接続部材の内側をインサート
成形時に合成樹脂で被覆したことを特徴とする金属製接
続部材付き合成樹脂製管継手。 - 【請求項6】金属製接続部材と合成樹脂との間に変性ポ
リオレフィン層が設けられる請求項1ないし5のいづれ
か一項に記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継手。 - 【請求項7】金属管を取付けるための接続手段を有する
金属製接続部材をインサート成形して得られる金属製接
続部材付き合成樹脂製管継手の製造方法において、イン
サート成形後、金属製接続部材と合成樹脂の界面を該合
成樹脂の軟化点以上に加熱することを特徴とする金属製
接続部材付き合成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項8】変性ポリオレフィンを被覆した金属製接続
部材をインサート成形する請求項7記載の金属製接続部
材付き合成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項9】インサート成形で射出される合成樹脂中に
変性ポリオレフィンが混入される請求項7記載の金属製
接続部材付き合成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項10】加熱は合成樹脂部分にサポートを内側及
び/若しくは外側より嵌め込んだ状態で行われる請求項
7ないし9のいづれか一項に記載の金属製接続部材付き
合成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項11】加熱は金属製接続部材にヒータを接触さ
せることによって行われる請求項7ないし10のいづれ
か一項に記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継手の
製造方法。 - 【請求項12】加熱は金属製接続部材に超音波或いはマ
イクロ波等の電磁波を当てることによって行われる請求
項7ないし10のいづれか一項に記載の金属製接続部材
付き合成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項13】加熱は金属製接続部材を高温のオイルバ
スに浸すことによって行われる請求項7ないし10のい
づれか一項に記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継
手の製造方法。 - 【請求項14】金属製接続部材には窪み及び/若しくは
回転止めが設けられる請求項7ないし13のいづれか一
項に記載の金属製接続部材付き合成樹脂製管継手の製造
方法。 - 【請求項15】金属製接続部材への変性ポリオレフィン
の被覆は、予め金属表面を強酸水溶液、強アルカリ水溶
液或いは洗剤で洗浄してから行う請求項8記載の金属製
接続部材付き合成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項16】金属製接続部材への変性ポリオレフィン
の被覆は、金属製接続部材に接着改質剤等でプライマー
処理してから行う請求項8記載の金属製接続部材付き合
成樹脂製管継手の製造方法。 - 【請求項17】金属製接続部材に被覆された変性ポリオ
レフィンをアルコールの共存下に熱処理する請求項8、
15或いは16のいづれか一項に記載の金属製接続部材
付き合成樹脂製管継手の製造方法。
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