JP3235631B2 - 電気融着継手 - Google Patents

電気融着継手

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂からなる
ガス管などを接続するための電気融着継手、特にその呼
び径が１００Ａ以上の大口径の電気融着継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂からなるガス管などを接続
するための電気融着継手のうち、その呼び径が１００Ａ
以上の大口径管用継手では、継手本体の内周面と接続す
べき管の外周面との隙間が大きくなり融着時に溶融した
樹脂が継手開口部から流れ出すことがしばしば起こる。
またこのため樹脂を溶融するために設けてある電熱線も
移動し、場合によっては電熱線の短絡という重大なトラ
ブルを招くことがある。
【０００３】特に図６にその一例を示すような断面形状
の従来の継手では、内圧強度の確保や軽量化のため継手
の中央部から開口部にかけてテーパー状、あるいは円弧
状に肉厚を減じてあるので、融着時に起こる溶融樹脂の
熱膨張によって生じる圧力により継手開口部が図７に示
すように拡径し、樹脂流動が起こりやすい構造になって
いる。
【０００４】そこで特開昭６２ー１５１６８８号公報、
特開昭６４ー７４３８１号公報、特開平４ー１７１３９
２号公報、特開平４ー２５８５９４号公報には、継手開
口部をワイヤー、形状記憶合金、樹脂テープなどで絞め
て、開口部の拡径を押さえ、樹脂の流れ出しを防ぐ方法
が提案されている。
【０００５】また前記構造の継手とは逆に、加熱部の溶
融樹脂の熱膨張により非加熱部の開口部が縮径するよう
に樹脂の加熱溶融する部分を等肉厚の平坦な構造とした
継手も、文献〔S.McPherson:PLASTICS PIPES VIII,Proc
eedings of Conference,THEPLASTICS AND RUBBER INSTI
TUTE,1992〕に紹介されている。図８にその継手の部分
断面形状図を示すが、内圧強度の確保のため継手中央部
や開口部の肉厚を厚くしてある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
ーなどで開口部を絞める方法は電気融着接合の工程が複
雑になるとともに、コスト高となる。また前記文献に示
されている継手は試験的に切削加工で作られたものであ
るが、この継手を従来品と同様に大量生産に適した射出
成形で作ろうとすると、その形状が複雑なため樹脂のヒ
ケにより寸法精度、特にその内径が軸方向で著しく不均
一になるという問題がある。
【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その形状が射出成形において問題を起
こさない程度にシンプルでかつ融着時に開口部から樹脂
の流れ出しが起こらない電気融着継手を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、ポリエチレ
ン系熱可塑性樹脂からなり呼び径が１００Ａ以上の差込
型の電気融着継手であって、継手開口端から距離Ｌまで
の部位が等肉厚であるとともに、継手中央部が１７ｍｍ
を越える肉厚であり、継手開口端から開口端に最近接の
電熱線までの距離をｌ0 、開口端に最近接の電熱線から
継手中央部に最近接の電熱線までの距離をｌ1 とすると
き、 Ｌ≧ｌ0 ＋０．６・ｌ1 を満足し、かつ前記等肉厚である部位の肉厚が１４ｍｍ
以上１７ｍｍ以下であることを特徴とする電気融着継手
により解決される。なお、ポリエチレン系熱可塑性樹脂
とは、ポリエチレン樹脂、あるいはポリエチレン系樹脂
で熱可塑性を有するとともに電気融着の際ポリエチレン
樹脂と同様の挙動を示す樹脂である。
【０００９】
【作用】継手の開口端から中央部にかけて等肉厚の形状
を有し、その肉厚を種々変えた継手を製造し、管と電気
融着を行ったところ、以下の現象が明らかになった。肉
厚が１７ｍｍ以下の継手の場合は、 １）融着中に加熱部分の中央近傍が溶融樹脂の熱膨張に
より膨らむが、開口部近傍の非加熱部は逆に継手内面方
向に応力がかかるので縮径する。 ２）加熱部分で半径方向に樹脂が膨張するため、軸方向
では樹脂の膨張圧が緩和される。 ため、融着中に樹脂が開口部から流れ出すことはない。
【００１０】しかし肉厚が１４ｍｍ未満の継手の場合
は、樹脂の開口部からの流れ出しは起きないが、継手の
剛性が小さ過ぎるため溶融樹脂の熱膨張による加熱部分
の変形が著しく大きくなる。そのため、融着不良が起こ
る。
【００１１】一方、肉厚が１７ｍｍを越えた継手の場合
は、継手の剛性が大きくなり、加熱部分が溶融樹脂の熱
膨張によって膨らまず、そのため開口部近傍の非加熱部
は拡径する。そのため、融着中に樹脂が開口部から流れ
出す。
【００１２】以上の現象は、開口端から中央部にかけて
等肉厚の継手に見られる現象であるが、大口径管用の継
手としては、内圧強度の観点より継手中央部およびその
近傍の肉厚が厚い方が望ましい。そこで開口端から中央
部にかけてどこまでが等肉厚であれば、融着中に開口部
近傍が縮径し樹脂の流れ出しが起きないかを図１に示す
ような断面形状の継手を用いて検討した。ここでｔ1 は
開口端から等肉厚である部位までの肉厚、ｔ2 は中央部
およびその近傍の肉厚を厚くした部分の肉厚、ｌ0 は開
口端から該開口端に最近接の電熱線までの距離、ｌ1 は
該開口端に最近接の電熱線から中央部に最近接の該開口
端側の電熱線までの距離、Ｌは該開口端から等肉厚であ
る部位までの距離である。
【００１３】その結果、Ｌ≧ｌ0 ＋０．６・ｌ1 を満足
し、かつ肉厚ｔ1 が１４ｍｍ以上１７ｍｍ以下であれ
ば、肉厚ｔ2 を肉厚ｔ1 以上に厚くしても、開口部近傍
の縮径が起こり樹脂の流れ出しが起きないことが明らか
になった。なお内圧強度の確保のため中心部近傍の肉厚
を厚くする場合、階段状、テーパ状、円弧状いずれによ
って肉厚を増しても本発明の効果は失われない。
【００１４】これについては、図２に示すような部分断
面形状を有する継手（１）と従来品（２）の呼び径１０
０Ａのポリエチレン樹脂製継手を射出成形により作成
し、ポリエチレン樹脂製の管と１２００ｗ、２４０秒の
通電条件で電気融着を行った。そして射出成形後の軸方
向の内径変化と融着中の樹脂の流れ出しの有無を調査し
た。図３に射出成形後の内径変化を示す。継手（１）の
内径は軸方向にわたりＪＩＳ規格範囲内（電熱線が設け
られている部分の内径に対する規格。）であるが、従来
品（２）の内径は中央部で規格外となっている。また従
来品（２）では、開口端部の内径がその近傍部の内径に
比べ異常に大きくなっており、内径の軸方向の均一性が
継手（１）に比べ著しく劣っていることが判る。
【００１５】電気融着中の樹脂の流れ出しは、継手
（１）では認められなかったが、従来品（２）では認め
られた。従来品（２）で樹脂の流れ出しが認められたの
は前述した軸方向の内径の不均一性によると考えられ
る。
【００１６】
【実施例】 図４に示すような部分断面形状を有する本発
明品（３）、本発明品と形状は類似しているがその寸法
が異なる本発明外品（４）および従来品（５）の呼び径
１５０Ａのポリエチレン樹脂製継手を射出成形により作
成し、ポリエチレン樹脂製の管と１２００ｗ、２２０秒
の通電条件で電気融着を行った。そして射出成形後の軸
方向の内径変化と融着中の樹脂の流れ出しの有無を調査
した。
【００１７】図５に射出成形後の内径変化を示す。電熱
線が設けられている範囲内では本発明品（３）、本発明
外品（４）および従来品（５）いずれの内径もＪＩＳ規
格範囲内にある。しかし実施例１の場合と同様、従来品
（５）の開口端部およびその近傍の内径はそれ以外の部
分の内径に比べ異常に大きくなっており、従来品（５）
の内径の軸方向の均一性が本発明品（３）や本発明外品
（４）に比べ著しく劣っていることが判る。
【００１８】電気融着中の樹脂の流れ出しは、本発明品
（３）では認められなかったが、本発明外品（４）や従
来品（５）では認められた。本発明外品（４）で樹脂の
流れ出しが認められたのは、「作用」の項で述べたよう
に開口端から等肉厚である部分までの距離が十分に長く
取られておらず、融着時に開口部が縮径するような構造
になっていないためである。また従来品（５）で樹脂の
流れ出しが認められたのは実施例１の場合と同様、軸方
向の内径の不均一性によると考えられる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、その形状が射出成形において問題を起こさな
い程度にシンプルでかつ融着時に開口部から樹脂の流れ
出しが起こらない電気融着継手を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明品または本発明外品の一実施例である電
気融着継手の管軸に対し直角方向から見た断面形状図で
ある。
【図２】本発明品および文献に示された従来品の一実施
例である電気融着継手の管軸に対し直角方向から見た部
分断面形状図である。
【図３】図２に示す本発明品と従来品の射出成形後の軸
方向の内径変化を示す図である。
【図４】本発明品、本発明外品および文献に示された従
来品の一実施例である電気融着継手の管軸に対し直角方
向から見た部分断面形状図である。
【図５】図４に示す本発明品、本発明外品および従来品
の射出成形後の軸方向の内径変化を示す図である。
【図６】従来品の一例である電気融着継手の管軸に対し
直角方向から見た断面形状図である。
【図７】図６に示す電気融着継手の電気融着後の管軸に
対し直角方向から見た断面形状図である。
【図８】文献に示された従来品の電気融着継手の管軸に
対し直角方向から見た部分断面形状図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 浩 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 直嶋 孝行 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤村 克範 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 吉井 崇朗 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 浅野 均 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−296381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−124796（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−15742（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−6494（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−50157（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16L 47/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリエチレン系熱可塑性樹脂からなり呼
    び径が１００Ａ以上の差込型の電気融着継手であって、
    継手開口端から距離Ｌまでの部位が等肉厚であるととも
    に、継手中央部が１７ｍｍを越える肉厚であり、継手開
    口端から開口端に最近接の電熱線までの距離をｌ0 、開
    口端に最近接の電熱線から継手中央部に最近接の電熱線
    までの距離をｌ1 とするとき、 Ｌ≧ｌ0 ＋０．６・ｌ1 を満足し、かつ前記等肉厚である部位の肉厚が１４ｍｍ
    以上１７ｍｍ以下であることを特徴とする電気融着継
    手。
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