JP3181177U

JP3181177U - 合成樹脂管の融着接合構造

Info

Publication number: JP3181177U
Application number: JP2012006925U
Authority: JP
Inventors: 康裕松本; 達林
Original assignee: 京葉興業株式会社
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2022-10-30

Abstract

【課題】廃液が堆積することがなく、管内流体の圧力損失がなく、かつ、原管と同等以上の強度が得られる合成樹脂管の融着接合構造を提供する。
【解決手段】合成樹脂管１、２を融着接合した融着接合した構造において、融着接合されたビード３の高さが、管内面に対して０．３ｍｍ〜１ｍｍである。【選択図】図１

Description

本考案は、溶融プラスチックの流動性の大きさを表す尺度であるメルトフローレートの小さい合成樹脂で成形された二本の合成樹脂管を用いて、融着接合された管内面に発生するビード高さについての融着接合構造に関する。

合成樹脂管を融着する方法では、管の融着部の内面に溶融樹脂がはみ出し大きなビードを生じる。圧力管では、管内面にはみ出した溶融ビードが管内流体の圧力損失増大の原因になる。化学薬品の廃液排水管では、廃液が堆積したりして排水管としての機能を失うことになる。食品や医薬分野では、突出した部分にバクテリア等の雑菌が発生し、製品の品質低下を引き起こす。この問題を解決する接合部構造が以下の通り提案されていた。

第一のタイプは、管状部材間の接合構造で、熱可塑性樹脂の一種のエンジニアリング樹脂で管状に形成された接合部端面を有する複数の管状部材と、前記管状部材の前記接合端面を加熱溶融して溶着された前記管状部材の内周面とのなす角度を限定した接合構造でビード形状の構造に関する。例えば、特許文献１に開示されている。

第二のタイプは、管の内面に分割片からなるコアを管内面に、密着して嵌めこんだ状態で管端部を溶融させて、溶融時のビード発生を防ぎ、次にコアを残したまま、両者の管を押付けて融着接合を行う方法で、管内面にはビード発生がなく、平滑な内面が得られる融着方法に関する。例えば特許文献２に開示されている。

第三のタイプは、管の端部を輻射熱で加熱し、管を外周支持リングで相互に接近移動させて両者の管を押付けると同時に、既に管内に設けられた中空体を膨らませて内周支持を行い、内面ビードの発生を防ぐ方法。例えば特許文献３に開示されている。

特開２００３−２６６５４４号公報（第１３頁の図１）特開平４−３２１８９４号公報（第５頁の図５）特開平１−１１０１２７号公報（第３頁の図２）

通常配管材に用いられるポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材料のメルトフローレートは、１５ｇ／１０ｍｉｎ以下である。
メルトフローレートとは、溶融プラスチックの流動性の大きさを表す尺度の一つで、値が小さいと溶融時の流動性や加工性が悪い。反面引張り強度などの物性が良くなる。配管材にはメルトフローレートの小さい樹脂が使用されていることが多い。

また、前記合成樹脂管の端部を加熱して、ビードを発生させない方法で融着接合した時、融着接合部強度が前記合成樹脂管の原管強度以上でなければならない。

しかしながら、背景技術の第一のタイプは、エンジニアリング樹脂で管状に形成された接合部端面を有する複数の管状部材の接合方法であって、特許明細書に、「管状部材の溶融状態における流動性（メルトフローレート）が、１８〜４３が好適に用いられ、１８より小さくなるにつれて加熱溶融して圧着し溶着する際に内周面側の接合端面同士が密着し難く内周面側の溶着が不十分になり接合面積が小さく接合強度が小さくなる傾向がみられ、・・・」と記述されている。メルトフローレートの小さい樹脂で成形された管には適していない。

第二のタイプは、メルトフローレートの小さい材料で、融着接合した時に、接合部内面が完全に平滑に接合になるが、接合部の強度が管本体と同等以上にならないことが多い。

第三のタイプは、幅広い範囲で加熱し合成樹脂を十分に溶融して接合しているために、内面が平滑になり、接合部の強度が得られるが、メルトフローレートの小さい管では融着接合に時間がかかりすぎ、実用的ではない。

上記の技術課題を鑑み、本考案では、前記課題を解決する合成樹脂管の融着接合構造を提供することである。

メルトフローレートが１５ｇ／１０ｍｉｎ以下の合成樹脂で成形された二本の合成樹脂管の管端部同士を融着した構造であって、前記合成樹脂管の管端部同士を融着接合したときの突合せ部の管内面ビード高さが、管内面に対して０．３ｍｍ以上から１ｍｍ未満の範囲である合成樹脂管の融着接合構造。

本考案によると、管内面１２、２２に０．３ｍｍ〜１ｍｍ未満のビードを作ることにより、接合部強度が原管強度と同等以上となり、化学薬品の廃液排水管では、廃液が堆積することがなく。食品や医療分野ではバクテリア等の雑菌の発生がない。また、圧力管では管内流体の圧力損失の原因にならない。

本考案の融着接合構造ビードのない融着接合構造本考案の融着接合構造を得るための融着接合方法の一例（ａ）非接触の熱板で、合成樹脂管を加熱（ｂ）加熱された合成樹脂管の両管端を接触させ、融着接合装置を挿入（ｃ）突き合せた合成樹脂管の両端から力を加えると同時に、融着接合装置の拡径部材を拡径ビード高さ制御部及び管内径接触ガイド部と管内径との隙間合成樹脂管と合成樹脂ベンド管との融着接合

上記課題を解決する本考案の融着接合構造の一例を図１に示す。図１には、管内面１２，２２の境にビード３ができており、その高さｈは０．３ｍｍ〜１ｍｍ未満となっている。

ビード高さｈ＝０．３ｍｍ〜１ｍｍ未満では、化学薬品の廃液排水管において、廃液が堆積することがない。また、食品や医療分野においては、バクテリア等の雑菌の発生がない。さらに、小口径の圧力管においては管内流体の圧力損失の原因にならない。

図２は内面平滑で、ビードの発生がないが、管内面１２、２２の融着接合部に小さい溝４ができている。
樹脂のメルトフローレートが小さいため、樹脂の溶融時の流動性が悪く、融着時に完全に融着されなかったため、内面に小さな溝４ができ、この溝４が原因で接合部の強度が管本体より弱くなる。

配管材に使用されるメルトフローレートの小さい樹脂では、樹脂が溶けても樹脂の流れが悪いため、接合部内面に小さな溝４ができる。メルトフローレートの大きな樹脂、例えばメルトフローレートが１８ｇ／１０ｍｉｎ以上の樹脂はお互いによく溶け合うので、前記溝４ができることなく、平滑な内面が得られる。

図１のビード３高さｈの違いによる引張降伏強さの比較試験を行った。試験結果は表１の通りである。
試験に用いた材料はＰＥ１００といわれるポリエチレン材料で、メルトフローレートは１ｇ／１０ｍｉｎ以下の合成樹脂である。
引張条件は、温度条件２３℃±２℃、引張りスピード２５ｍｍ／分で行った。

本考案のビード構造、ビード３高さｈが０．３ｍｍでは、図１の合成樹脂管１及び２の融着接合部（ビード３）で破断することはなく、前記合成樹脂管１又は２の原管部で破断が生じた。

本考案より低いビード構造、ビード３高さｈが０．２ｍｍでは、合成樹脂管の管体強度の約７０％の引張降伏強さで、融着接合部のビード３で破断した。

また、平滑なビード構造では、図２の溝４から破断した。溝４が欠陥となり破断したと思われる。

表１の結果から、ビード３高さｈ＝０．３ｍｍ以上であれば、ビード３で破断することがないことが分かる。０．２ｍｍでは、７０％程度の強度は出るが、破断は融着接合部で生じる。

次に、表２は合成樹脂管の外径と肉厚から計算される最大最小内径差と管の楕円度を示す。

本考案の融着方法について説明する。
本考案の融着構造を得るための融着接合方法の一例を図３に示す。
図３（ａ）合成樹脂管１及び２の管端部を熱板６で、非接触による間接加熱を行う。

図３（ｂ）前記管端部が溶融したときに、該管端を突き合わせるのと同じタイミングで、融着成形装置５を押込む。

図３（ｃ）突き合せた合成樹脂管１及び２の両端より矢印Ａ、Ｂ方向より力を加えると同時に、融着接合装置５のテーパーコア５１を矢印Ｘ方向へ移動して、拡径部材５１を矢印Ｙ方向に拡径させる。
該拡径部材５１が拡径することにより、融着接合装置５が中心部に保持され、ビード３の形状を正確に形成することができる。

図４はビード３高さを制御するビード高さ制御部５３と管内径接触ガイド部５４と管内径１２、２２の関係を表している。
ビード３の高さをコントロールするビード高さ制御部５３の外径は管内径接触ガイド部５４の外径より、片側（Δｔ＝ｔ２−ｔ１）で０．２ｍｍ小さくされている。

管内面は凹凸があり、管が楕円しているため、管内面１２、２２に管内径接触ガイド部５４を挿入するにはある程度の隙間ｔ１が必要である。

前記隙間ｔ１は、例えば、呼び外径３２、６３では、片側で（ｔ１＝）０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。これに、（Δｔ＝）０．２ｍｍ加えると、ビード高さ制御部５３と管内面１２、２２との隙間（ｔ２＝ｔ１＋Δｔ）は、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍとなり、成形されるビード高さｈが０．３ｍｍ〜０．４ｍｍとなる。

同様に、呼び外径毎の管内径接触ガイド部５４と管内面１２、２２の隙間ｔ１は、次の表３の通りとなる。

隙間ｔ１と管の外径ｄとの関係は、ｔ１＝外径ｄ×０．３％である。
またｔ２＝ｔ１＋Δｔである。従ってｔ２＝外径ｄ×０．３％＋０．２となる。

以上の結果より、呼び外径が９０以上になるとビード高さは、前記外径ｄに０．３％を掛けて、さらにプラス０．２ｍｍを加えた数値（ｍｍ）が最適なビード高さになる。

押出成形された二本の合成樹脂管同士の融着接合だけでなく、図５には、射出成形された合成樹脂管６１と同じ端部を持つ合成樹脂継手（例えば、ベンド管６）と合成樹脂管７と融着接合部された実施例を示す。
合成樹脂管６１と同じ端部を持つ合成樹脂管同士の融着接合であっても良い。

本考案に適しているメルトフローレートの１５ｇ／１０ｍｉｎの樹脂には、ＰＥ１００のポリエチレン樹脂（ＰＥ１００）、高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）、ポリプロピレン−ホモポリマー（ＰＰ−Ｈ）、ポリプロピレン−ランダム（ＰＰ−Ｒ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などがある。

合成樹脂管の融着する方法で、管の融着部の内面にビード発生を問題視される場合に有効である。
圧力管では、小口径の管の融着接合に有効である。管内面１２、２２にはみ出した溶融ビードが管内流体の圧力損失増大の原因になる。
化学薬品の廃液排水管並びに食品や医薬分野の管の融着接合に有効である。廃液排水管では、廃液が堆積したりして排水管としての機能を失うことになる。食品や医薬分野では、突出した部分にバクテリア等の雑菌が発生し、製品の品質低下を引き起こす。これらの問題を解決する融着接合に有効である。

１合成樹脂管
１１発生ビード
１２管内面
２合成樹脂管
２１発生ビード
２２管内面
３ビード
４溝
５融着接合装置
５１拡径部材
５２テーパーコア
５３ビード高さ制御部
５４管内径接触ガイド部
６ベンド管
６１管と同じ端部
７ベンド管に融着接合された管