JP6211153B1

JP6211153B1 - パイプの接続構造

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Publication number: JP6211153B1
Application number: JP2016155858A
Authority: JP
Inventors: 敏廣三浦
Original assignee: 株式会社森武工務店
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2036-08-08
Also published as: JP2018025215A

Abstract

【課題】継手部の形状が大きくなることなく、施工現場でも簡便に接続可能で、接着性、密封性、耐久性等に優れたパイプの接続構造を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のパイプの接続構造は、２本の樹脂製の被接合パイプの接合端部が樹脂製の継手パイプの内部に位置付けられ、樹脂製の被接合パイプの外層と樹脂製の継手パイプの内層とが接着剤を介して接着される樹脂製パイプの接続構造であって、樹脂製の被接合パイプの外層又は全体と、樹脂製の継手パイプの内層又は全体の少なくともいずれか一つがエチレン−ビニルアルコール共重合体で形成され、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤であることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は樹脂製の被接合パイプを樹脂製の継手パイプの内部で接続するパイプの接続構造に関するものである。

一戸建て住宅や集合住宅等において、電気、ガス、灯（重）油、ヒートポンプ等の温水熱源を利用した機能性及び経済性の高い温水式暖房システム、例えば、パネルラジエーター、床暖房、セントラルヒーティング等が普及してきた。このような温水式暖房システムにおいて、温水熱源のシステムが機能性及び経済性を左右する重要な要素であるのは言うまでもないが、温水は住宅の広範囲に亘って行き届かなければならないため、その配管システムも、同様に、重要な役割を果たしている。

従来、このような温水を流すための配管システムには、鉄管や銅管等の金属製パイプが用いられてきた。しかし、金属製パイプは、施工にあたって、成形、溶接等を行わなければならない上、溶接部での漏水や金属腐食が生じることが多いという問題があるため、樹脂製のパイプ、例えば、ポリブテン（ＰＢ）管、ポリエチレン（ＰＥ）管、架橋ＰＥ管等に置き換えられてきた。特に、架橋ＰＥ管は、有機過酸化物やアルコキシシラン等を用いた化学架橋ＰＥ及び電子線等を用いた放射線架橋ＰＥのいずれも使用することができ、耐久性、施工性、耐寒性、衛生性、耐薬品性に優れたパイプとして優れた性能を有している（非特許文献１）。

更に、近年では、樹脂製パイプ壁を透過する酸素によってポンプや熱交換器等の金属部が腐食されるという樹脂製パイプの課題を解決する樹脂製パイプが用いられるようになってきた。すなわち、酸素バリア性を有する樹脂製パイプである。これは、酸素透過性の低いエチレン−ビニルアルコール（ＥＶＯＨ）共重合体を用いて上記樹脂製パイプを被覆した積層パイプ、或は、上記樹脂製パイプの中間層としてＥＶＯＨ共重合体層を設けた多層パイプ等である（例えば、特許文献１、非特許文献２及び３）。これらは、異種ポリマーが接触するため、異種ポリマーの接着性の向上、安定した積層構造及び多層構造を得るための成形性の改善を目的として、それぞれの界面に接着層が設けられることも多い。接着性を向上させる目的では、酸変性ポリオレフィンや塩素化ポリオレフィン等が好ましく用いられる（非特許文献４）。

このように、温水暖房システムの配管に用いられる樹脂製パイプの機能は高められてきたが、樹脂製パイプの接続は、逆に困難になりつつある。これは、本来、ＰＢ管やＰＥ管等の樹脂製パイプの材質の表面自由エネルギーが小さいため、接着性が乏しいことに起因している。特に、性能の優れた架橋ＰＥでは、架橋しているために、更に、熱溶融性や熱融着性も乏しくなり、より接続することが困難になってきた。

このため、樹脂製パイプの接続構造は、主に、インナーコアやリング等の各種アダプター等を用いて接続するメカニカル方式（例えば、特許文献２）と、電熱線が埋設された未架橋ＰＥ層を架橋ＰＥ層で被覆した継手パイプ（例えば、特許文献３）や熱収縮性継手パイプ（例えば、特許文献４）等を用いて接続する融着方式とが採用されている。

しかし、メカニカル方式は、継手部分における充分な密封性を実現するためには、部品点数が多くなり且つ構造が複雑化し、継手部の形状、特に、外径が大きくなってしまい、施工上の制約を受けるという問題点がある。加えて、シールリングなどに経年劣化の少ない部材を使用しなければならないこともコスト上昇要因となる。融着方式も、電熱線が埋設された未架橋ＰＥ層を架橋ＰＥ層で被覆した継手パイプでは、その構造が複雑で、継手部の形状が大きくなるという問題がある。また、その製造に大きな負荷がかかる上、施工にあたっても、通電しなければならない。そして、熱収縮性継手パイプの場合には、熱融着ヒーターで加熱すればよいが、継手パイプの熱収縮応力が十分ではなく、密封性に問題がある。

このような技術背景に基づいて、継手部の形状が大きくなることなく、施工現場でも簡便に接続可能で、接着性、密封性、及び、耐久性等に優れた接続構造が求められている。その接続構造として、樹脂製継手パイプを介して２本の樹脂製の被接合パイプを化学的に接着する方式、すなわち、接着剤でそれぞれのパイプを接着する方式が期待されている。現状では、接着力が弱く、密封性及び耐久性を満足する接着剤が見出されていない。なお、化学的に接着する方式として、一般的には、接着する基材を溶剤で溶解して溶着する方式もあるが、継手パイプを用いない場合にはパイプの接続は可能であるが、接続信頼性に乏しく、継手パイプを用いる場合には、継手パイプの内面だけを溶剤処理することが困難であり、施工上の問題がある。

特開２００６−２８９９６４号公報特開２０１３−００２５７０号公報特開２００８−２４８９４０号公報特開２００５−０１６６０２号公報

ＩＮＯＡＣホームページ＞製品・ソリューション＞住宅・建材、「温水式暖房システム」、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｎｏａｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｕｕｋａｎ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｐｄｆ／ｅ−ｄａｎｂｏｕｓｙｓｔｅｍ．ｐｄｆ株式会社ディンプレックス・ジャパンホームページ＞製品＞配管システム、「暖房配管システム」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｍｐｌｅｘ．ｊｐ／ｈｏｕｓｉｎｇ／ｕｎｏｐｏｒ＿ｄ／「ＬＫＰＥ−ＲＴパイプ」、ｈｔｔｐ：／／ｃｂｔ．ｅｕ−ｇａｔｅｗａｙ．ｊｐ／ｗｐ−ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１４／０４／ＰＥ−ＲＴ−ｐｉｐｅｓ−Ｊａｐｅｎｅｓｅ−ｂｒｏｃｈｕｒｅ．ｐｄｆ東洋紡株式会社ホームページ＞製品情報＞ハードレン、トーヨータック、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏｙｏｂｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｅｉｈｉｎ／ｈａｒｄｌｅｎ平成９年厚生省告示第１１１号、「給水装置の構造及び材質の基準に係る試験」、第一中前勝彦、「接着と界面化学」、日本ゴム協会誌、第５７巻、第８号、４８２−４９１（１９８４）山本陽一郎、「プラスチック素材への付着付与機構に関する研究」、塗装の研究、Ｎｏ．１４３、Ａｐｒ．、８−１５（２００５）株式会社クラレホームページ＞エバールとは？＞カタログ、「エバール」ＥＶＯＨガスバリア性樹脂＆フィルム、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｖａｌ．ｊｐ／ｍｅｄｉａ／１２２３９９／＿ｅｖｏｈ＿ｐｄｆプラスチック素材辞典ホームページ＞基本特性、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｓｔｉｃｓ−ｍａｔｅｒｉａｌ．ｃｏｍ／％ｅ５％％９ｆ％ｂａ％ｅ６％９ｃ％ａｃ％ｅ７％８９％ｂ９％ｅ６％８０％ａ７／、「ホモポリマー・樹脂の溶解パラメータ（ＳＰ値）」２−１−５−１耐薬品性（規格試験法）、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｐｏ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｈｉｒｙｏｕ／ｓ＿ｓｏｎｏｔａ／ｈｙｏｕｊｕｎ＿ｇｉｊｕｔｓｕ／ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒ／２−１−５．ｐｄｆ（高分子学会編、「プラスチック加工技術ハンドブック」、ｐ．１４７４、日刊工業新聞社発行、１９９５年６月１２日）中村賢一、「粘着剤ベースポリマーとタッキファイアーの混和性評価」、東亜合成グループ研究年報、第１６号、２４−３０（２０１３）ボングルー株式会社ホームページ＞瞬間接着剤、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｏｎｇｌｕｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｕｐｅｒｇｌｕｅ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ

本発明は、２本の樹脂製の被接合パイプを樹脂製の継手パイプの内部において、接着剤を介して継手パイプと被接合パイプを化学的に接着することによって、継手部の形状が大きくなることなく、施工現場でも簡便に接続可能で、接着性、密封性、耐久性等に優れたパイプの接続構造を提供することを目的とする。

特に、本発明の樹脂製パイプの接続構造は、酸素バリア性を有する２本の樹脂製の被接合パイプを樹脂製の継手パイプの内部において、接着剤を介して継手パイプと被接合パイプを化学的に接着されているので、温水式暖房システムの配管に適したパイプの接続構造に適している。

本発明者らは、架橋ポリエチレン製パイプをＥＶＯＨ共重合体で被覆した酸素バリア性を有する２本の樹脂製パイプを被接合パイプとし、ＥＶＯＨ共重合体製パイプを継手パイプとして使用し、被接合パイプの端部の外層表面にシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤を塗布した後、その継手パイプに挿入し放置して作製された樹脂製パイプの接続構造が、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）に合格することを見出した。更に、その結果に基づき、種々の構成の樹脂製パイプの接続構造を作製し、同様の耐圧性能試験を行うことによって本発明の完成に至った。

すなわち、本発明の樹脂製パイプの接続構造は、２本の樹脂製の被接合パイプの接合端部が樹脂製の継手パイプの内部に位置付けられ、樹脂製の被接合パイプの外層と樹脂製の継手パイプの内層とが接着剤を介して接着される樹脂製パイプの接続構造であって、樹脂製の被接合パイプの外層又は全体と、樹脂製の継手パイプの内層又は全体の少なくともいずれか一つがＥＶＯＨ共重合体で形成され、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造である。

この樹脂製パイプの接続構造は、その技術思想の本質が、ＰＥ及び架橋ＰＥを強固に接着するための接着剤層として、少なくともシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤とＥＶＯＨ共重合体とが必要であること示しており、より具体的な温水式暖房システムに適した樹脂製パイプの接続構造としては、次のような構成が好ましい。

第１の態様は、２本の樹脂製の被接合パイプの接合端部が樹脂製の継手パイプの内部に位置付けられ、樹脂製の被接合パイプの外層と樹脂製の継手パイプの内層とが接着剤を介して接着される樹脂製パイプの接続構造であって、樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、樹脂製の継手パイプがＥＶＯＨ共重合体であって、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤である樹脂製パイプの接続構造である。

第２の態様は、第１の態様の樹脂製パイプの接続構造において、樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、樹脂製の継手パイプがポリオレフィン系樹脂であって、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤である樹脂製パイプの接続構造である。

第３の態様は、第１の態様の樹脂パイプの接続構造において、樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、樹脂製の継手パイプも、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の外層の少なくとも２層から構成されているものであって、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤である樹脂製パイプの接続構造である。

第４の態様は、第１の態様の樹脂製パイプの接続構造において、樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、樹脂製の継手パイプは、逆に、ＥＶＯＨ共重合体の内層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも２層から構成されるものであって、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤である樹脂製パイプの接続構造である。

第５の態様は、第１の態様の樹脂製パイプの接続構造において、樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の中間層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも３層から構成され、樹脂製の継手パイプがＥＶＯＨ共重合体であって、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。

第６の態様は、第１の態様の樹脂製パイプの接続構造において、樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とＥＶＯＨ共重合体の中間層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも３層から構成され、樹脂製の継手パイプが、ＥＶＯＨ共重合体の内層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも２層から構成されているものであって、接着剤がシアノアクリレート系接着剤又はスチレンブタジエンゴム系接着剤である樹脂製パイプの接続構造である。

そして、第１の態様から第６の態様の樹脂製パイプの接続構造に用いられるシアノアクリレート系接着剤としては、エチル−２−シアノアクリレート系接着剤であることが好ましい。また、第１の態様から第６の態様の樹脂製パイプの接続構造に用いられるポリオレフィン系樹脂としては、架橋ポリエチレンであることが好ましい。

以上の樹脂製パイプの接続構造における被接合パイプは、耐久性、耐食性、耐薬品性、耐寒性、衛生性等に優れ、軽量で施工性も良いため、温水式暖房システム、例えば、パネルラジエーター、床暖房、セントラルヒーティング等の配管だけでなく、融雪、温泉引湯、給水給湯等の配管としても幅広く使用されるため、その用途や目的に応じた外径及び内径のものが用いられる。従って、被接合パイプと継手パイプの各寸法については、それぞれの用途や目的に応じて設計されるものである。

一方、本発明の樹脂製パイプの接続構造が、接着性、密封性、耐久性等に優れた性能をもたらす要因は定かではないが、次のように考えられる（非特許文献６及び７）。

接着は、二つの物質を接合することであり、二つの物質の界面結合力に帰結する。そして、この界面結合力は、大別すると、被着体の表面形状という物理的特性と被着体固有の化学的特性の二つの要因に支配される。

前者は、被着体同士の接触面積の問題であり、一般的には、投錨効果として取り扱われ、接着力を高める極めて有効な技術である。これに対し、後者は、被着体同士の二相間の界面化学的相互作用の問題であり、基本的には、分散力、極性力、水素結合力、イオン結合力、共有結合力に基づく界面結合力の問題で、極めて広範囲の界面化学現象が接着力に関与している。

本発明のシアノアクリレート系接着剤を用いた樹脂製パイプの接続構造の高い接着性、密封性、耐久性等は、被接合パイプと継手パイプとの接触面積の制御を行っていないため、被接合パイプと接着剤及び継手パイプと接着剤の各二相間の界面相互作用に基づいて発現したものと考えられる。

一般的に、ポリオレフィンに対するシアノアクリレート系接着剤の接着性は悪く、酸変性ポリオレフィンや塩素化ポリオレフィン等のような接着付与剤（プライマー）が必要である。しかし、本発明の接続構造は、表面自由エネルギーが低く、接着性に乏しいＰＥやＰＢ等のポリオレフィンが、シアノアクリレート系接着剤を介してＥＶＯＨ共重合体と接着していることに特徴があり、シアノアクリレート系接着剤に溶解したＥＶＯＨ共重合体が、ポリオレフィンとの界面に吸着し、プライマーの役割を果たすと共に、シアノアクリレート系接着剤にＥＶＯＨ共重合体が溶解しながら重合硬化した複合塗膜とポリオレフィンとの間に、分散力や極性力に起因する界面結合力が生起したものと推測される。

このことは、表１に示したクラレ製ＥＶＯＨ共重合体であるＥＶＡＬの溶解性パラメータ（ＳＰ値）と表２に示したシアノアクリレート系接着剤の主成分であるメチル−２−シアノアクリレート及びエチル−２−シアノアクリレートのＳＰ値が近似しており、上述した溶解挙動が生じたものと考えられる。また、ＥＶＯＨ共重合体が溶解した状態でシアノアクリレート系接着剤が重合硬化した塗膜は、接着剤のシアノ基とＥＶＯＨ共重合体の水酸基という極性が高い成分と、ＥＶＯＨ共重合体のポリエチレンという極性が低い成分とがバランスよく配合され、上記プライマーと同様の効果をもたらしたものと考えられる。なお、共重合体のＳＰ値は、共重合体を構成する各成分の体積分率を用いて計算より求められる（非特許文献１１）が、表１では、便宜的に、ｍｏｌ％を用いて計算により求めたものである。

一方、本発明のスチレンブタジエンゴム系接着剤を用いた樹脂製パイプの接続構造の高い接着性、密封性、耐久性等は、ポリスチレンとポリブタジエンのＳＰ値が、それぞれ、９と８．３（非特許文献９）であることから、上述したような接着機構とは考えられず、スチレンブタジエンゴムの低いガラス転移温度に基づく高い分子運動性に基づいており、接着剤であるスチレンブタジエンゴムが被接合パイプと継手パイプに吸着し、これらの接合に関与したものと推測される。

本発明によれば、２本の樹脂製の被接合パイプを樹脂製の継手パイプの内部において、接着剤を介して継手パイプと被接合パイプを化学的に接着することによって、継手部の形状が大きくなることなく、施工現場でも簡便に接続可能で、接着性、密封性、耐久性等に優れたパイプの接続構造を提供することができる。更に、従来のメカニカル方式の樹脂製パイプの接合に必要とされたインナーコアやリング等の高価な各種アダプター等を用いる必要がなく、従来の融着方式の樹脂製パイプの接合に必要とされた、電熱線が埋設された未架橋ＰＥ層を架橋ＰＥ層で被覆した高価な継手パイプや熱収縮性継手パイプ等を加熱する熱融着ヒーター等を用いる必要がないので、経済的な施工方法を提供することも可能となる。

特に、本発明の樹脂製パイプの接続構造は、酸素バリア性を有する２本の樹脂製の被接合パイプを樹脂製の継手パイプの内部において、接着剤を介して継手パイプと被接合パイプとを化学的に接着することができるので、温水式暖房システムの配管に適したパイプの接続構造を提供することができる。そして、本発明の接続構造を備えた酸素バリア性を有する配管システムは、樹脂製パイプ壁を透過する酸素によってポンプや熱交換器等の金属部が腐食されるという樹脂製パイプの課題を解決することができるという効果もある。

本発明にかかる、樹脂製パイプの接続構造の構成を説明するための断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥパイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、架橋ＰＥ製の継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプに架橋ＰＥを積層した継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨを積層した被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプに架橋ＰＥを積層した継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製の被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製の被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプに架橋ＰＥを積層した継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。

以下、図面に示した一実施形態を用いてより詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能であり、特許請求の範囲に記載した技術思想によってのみ限定されるものである。

図１は、本発明にかかる、樹脂製パイプの接続構造１の構成を説明するための断面の模式図である。本発明の接続構造は、温水等の流体が流れる樹脂製の被接合パイプ１１と樹脂製の継手パイプ１２とが、接着剤１３を介して接続される、極めて簡単な構造であるため、施工上及び構造上、経済的な接続構造である。なお、樹脂製の被接合パイプ１１同士の間隙１４は、狭い方が好ましいが、後述する耐圧試験に合格する範囲において許容される長さで形成されていても問題ない。

被接合パイプと継手パイプの各寸法については、それぞれの用途や目的に応じて設計されるものであるが、以下の実施例では、図１に示した寸法の樹脂製の被接合パイプと樹脂製の継手パイプを使用した。樹脂製の被接合パイプ１１は、その外径、内径、及び、肉厚が、それぞれ、約１６．０〜１７．４、約１２．０〜１３．０ｍｍ、約２．０〜２．２ｍｍの範囲にあるものから選択した。一方、樹脂製の継手パイプ１２は、その外径、内径、及び、肉厚が、それぞれ、約２１．５〜２１．８ｍｍ、約１６．２〜１７．５ｍｍ、約２．０〜２．６５ｍｍの範囲にあるものから選択、又は、その範囲となるパイプを作製した。樹脂製の継手パイプ１２の内径は、樹脂製の被接合パイプ１１に接着剤１３を塗布した後、樹脂製の継手パイプ１２に装入するため、樹脂製の被接合パイプ１１の外周面と樹脂製の継手パイプ１２との間に約０．０５〜０．２５ｍｍ程度の間隙が生じるように、被接合パイプ１１と継手パイプ１２とを組み合わせた。また、樹脂製の継手パイプ１２の長さは、６７±３ｍｍとした。ここで、接着剤１３の塗布量は、樹脂製の被接合パイプ１１と樹脂製の継手パイプ１２との間隙を算出した体積に相当する量を、２本の樹脂製の被接合パイプ端部の外層にそれぞれに塗布した。

図２は、本発明の一実施形態に係る、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。具体的には、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１として、三菱樹脂インフラテック社製ユカロンエクセル（登録商標）パイプ・Ｏ_２ストップＯ_２−１３Ｃ（外径約１７．４ｍｍ、内径約１３．０ｍｍ、肉厚約２．２０ｍｍ）を使用した。また、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプ１２は、クラレ製エバールＦ１７１Ｂの押出成形によって、外径約２１．５ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．００ｍｍとなるように作製した後、約６７ｍｍに切断したものを用いた。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてセメダイン（登録商標）３０００スーパーを０．０９ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図３は、本発明の一実施形態に係る、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥパイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、架橋ＰＥ製の継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。具体的には、架橋ＰＥ製パイプにポリオレフィン接着層を介して酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１として、ディンプレックス社製ｅｖａｌ−ＰＥＸパイプ５０１０４７６１０Ｍ（外径約１６．０ｍｍ、内径約１２．０ｍｍ、肉厚約２．０ｍｍ）を使用し、架橋ＰＥ製の継手パイプ１２としては、前澤給装工業社製キューメックスパイプＱＸＰＥ−１６−６０Ｑ（外径約２１．５ｍｍ、内径約１６．２ｍｍ、肉厚約２．６５ｍｍ）を約６７ｍｍに切断して使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてセメダイン（登録商標）３０００スーパーを約０．１７ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図４は、本発明の一実施形態に係る、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。具体的には、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１として、三菱樹脂インフラテック社製ユカロンエクセル（登録商標）パイプ・Ｏ_２ストップＯ_２−１３Ｃ（外径約１７．４ｍｍ、内径約１３．０ｍｍ、肉厚約２．２０ｍｍ）を使用し、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した継手パイプ１２として、三菱樹脂インフラテック社製ユカロンエクセル（登録商標）パイプ・Ｏ_２ストップＯ_２−１６Ｃ（外径約２１．８ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．１５ｍｍ）を約６７ｍｍに切断して使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてボンドアロンアルファ・プラスチック用を約０．０９ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図５は、本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプにＰＥを積層した継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。具体的には、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体を積層した被接合パイプ１１として、実施例３と同じく、三菱樹脂インフラテック社製ユカロンエクセル（登録商標）パイプ・Ｏ_２ストップＯ_２−１３Ｃ（外径約１７．４ｍｍ、内径約１３．０ｍｍ、肉厚約２．２０ｍｍ）を使用した。酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプにＰＥを積層した継手パイプ１２は、クラレ製エバールＦ１７１Ｂと線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）とを共押出成形により、外径約２１．８ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．１５ｍｍとなるように作製し、約６７ｍｍに切断して使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてセメダイン（登録商標）３０００スーパーを約０．０９ｃｃ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図６は、本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨを積層した被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。具体的には、架橋ＰＥ製パイプに酸素バリア性ＥＶＯＨを積層した被接合パイプ１１として、実施例４と同じく、ディンプレックス社製ｅｖａｌ−ＰＥＸパイプ５０１０４７６１０Ｍ（外径約１６．０ｍｍ、内径約１２．０ｍｍ、肉厚約２．０ｍｍ）を使用し、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の継手パイプ１２として、ＥＶＯＨ共重合体層と架橋ＰＥ層との二つの層間に接着剤を設けた、前澤給装工業社製Ｏ_２カットパイプ（高耐圧仕様）シングル１６Ａ−ＤＢＳＴ０５−１６ＡＨ−６０Ｑ（外径約２１．５ｍｍ、内径約１６．２ｍｍ、肉厚約２．６５ｍｍ）を約６７ｍｍに切断して使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてボンドアロンアルファ・プロ用耐衝撃を約０．１７ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図７は、本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。具体的には、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の被接合パイプ１１として、実施例５と同じ構造で、サイズの異なる前澤給装工業社製Ｏ_２カットパイプ（高耐圧仕様）シングル１３Ａ−ＤＢＳＴ０５−１３ＡＨ−１００Ｑ（外径約１７．０ｍｍ、内径約１２．８ｍｍ、肉厚約２．１ｍｍ）を約６７ｍｍに切断して使用した。また、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプ１２としては、実施例１で作製したＥＶＯＨ共重合体パイプ（外径約２１．５ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．００ｍｍ）を使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてボンドアロンアルファ・プラスチック用を約０．４５ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図８は、本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプにＰＥを積層した継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体層が架橋ＰＥでサンドイッチされた３層構造の被接合パイプ１１としては、実施例６と同じく、前澤給装工業社製Ｏ_２カットパイプ（高耐圧仕様）シングル１３Ａ−ＤＢＳＴ０５−１３ＡＨ−１００Ｑ（外径約１７．０ｍｍ、内径約１２．８ｍｍ、肉厚約２．１ｍｍ）を使用し、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプにＰＥを積層した継手パイプ１２としては、実施例４で作製した二層パイプ（外径約２１．８ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．１５ｍｍ）を使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてセメダイン（登録商標）３０００スーパーを約０．４５ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図９は、本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製の被接合パイプ１１が、シアノアクリレート系接着剤１３を介して、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプ１２によって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。この実施例は、酸素バリア性の配管だけではなく、一般的な架橋ＰＥの接続にも応用できることを示している。架橋ＰＥ製の被接合パイプ１１としては、実施例２と同じ種類でサイズの異なる前澤給装工業社製キューメックスパイプＱＸＰＥ−１３−１００Ｑ（外径約１７．０ｍｍ、内径約１２．８ｍｍ、肉厚約２．１ｍｍ）を使用し、ＥＶＯＨ共重合体製の継手パイプ１２としては、実施例１で作製したＥＶＯＨ共重合体パイプ（外径約２１．５ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．０ｍｍ）を使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてセメダイン（登録商標）３０００スーパーを約０．４５ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

図１０は、本発明の一実施形態にかかる、図1に示す樹脂製パイプの接続構造において、架橋ＰＥ製の被接合パイプが、シアノアクリレート系接着剤を介して、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプに架橋ＰＥを積層した継手パイプによって接続される樹脂製パイプの接続構造の断面の模式図である。この実施例は、実施例８の継手は、ＥＶＯＨ共重合体が露出されているため、接続部の耐水性を向上させるものである。架橋ＰＥ製の被接合パイプ１１としては、実施例２と同じ種類でサイズの異なる前澤給装工業社製キューメックスパイプＱＸＰＥ−１３−１００Ｑ（外径約１７．０ｍｍ、内径約１２．８ｍｍ、肉厚約２．１ｍｍ）を使用し、酸素バリア性ＥＶＯＨ共重合体製パイプにＰＥを積層した継手パイプ１２としては、実施例４で作製した二層パイプ（外径約２１．８ｍｍ、内径約１７．５ｍｍ、肉厚約２．１５ｍｍ）を使用した。そして、２本の被接合パイプの接合する端部外側約３０ｍｍに、それぞれ、シアノアクリレート系接着剤１３としてセメダイン（登録商標）３０００スーパーを約０．４５ｃｃずつ塗布した後、継手に約３０ｍｍずつ挿入した。２４時間放置した後、厚生省が定める耐圧性能試験（静水圧１．７５ＭＰａを１分間加え、水漏れ、変形、破損その他の異常を確認、非特許文献５）を行ったところ、何ら異常は認められなかった。

以上、実施例で使用したシアノアクリレート系接着剤は、ボンドアロンアルファ・プラスチック用、ボンドアロンアルファ・プロ用耐衝撃、セメダイン（登録商標）３０００スーパーで、含有量が９５％以上のエチル−２−シアノアクリレートとハイドロキノン等の安定剤とから構成されるものである。しかし、エチル−２−シアノアクリレートに限定される訳ではなく、メチル−２−シアノアクリレートを主成分とするものでも用いることができる。

また、実施例１〜９において、シアノアクリレート系接着剤の代わりに、スチレンブタジエンゴム系接着剤、例えば、コニシ社製ボンドＧＰクリヤーを用いても同様の結果が得られた。

一方、継手の形状は、上述したような直管状のソケット型だけではなく、直角に曲がったエルボ型、Ｔ字に分岐するチーズ型のものに対しても有効であることは言うまでもない。

本発明に係るパイプ接続構造は、特に、酸素バリア性を有する２本の樹脂製の被接合パイプを樹脂製の継手パイプの内部において、接着剤を介して継手パイプと被接合パイプを化学的に接着するような温水式暖房システムの配管に適したパイプの接続構造に適している。

しかしながら、酸素バリア性を必要としない種々のＰＥパイプにおいても、内層又は全体がＥＶＯＨ共重合から構成される継手を用いることによって、施工現場でも簡便に接続可能で、接着性、密封性、耐久性等に優れ、経済的なパイプの接続にも利用することが可能である。

また、本発明の接続構造は、流体であれば、使用用途が限定されるものでもないので、一般家庭用、工業用、及び、商業用設備等におけるパイプの接続に幅広く適用することができる。

一方、本発明の接着技術は、パイプの接続に限定されるものではなく、フィルム、シート、構造物等のあらゆる形態の接着に活用することができる。

１樹脂製パイプの接続構造
１１樹脂製の被接合パイプ
１２樹脂製の継手パイプ
１３接着剤
１４間隙
２エチレン−ビニルアルコール（ＥＶＯＨ）共重合体
３架橋ポリエチレン
４シアノアクリレート系接着剤

Claims

２本の樹脂製の被接合パイプの接合端部が樹脂製の継手パイプの内部に位置付けられ、前記樹脂製の被接合パイプの外面と前記樹脂製の継手パイプの内面とが接着剤を介して接着される樹脂製パイプの接続構造において、前記外面がエチレンビニルアルコール共重合体であって、前記内面がポリオレフィン系樹脂であり、前記接着剤がシアノアクリレート系接着剤であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
２本の樹脂製の被接合パイプの接合端部が樹脂製の継手パイプの内部に位置付けられ、前記樹脂製の被接合パイプの外面と前記樹脂製の継手パイプの内面とが接着剤を介して接着される樹脂製パイプの接続構造において、前記外面がポリオレフィン系樹脂であって、前記内面がエチレンビニルアルコール共重合体であり、前記接着剤がシアノアクリレート系接着剤であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項１に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、前記樹脂製の継手パイプがポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項１に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、前記樹脂製の継手パイプも、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の外層の少なくとも２層から構成されていることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項１に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の外層の少なくとも２層から構成され、前記樹脂製の継手パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の中間層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも３層から構成されていることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項２に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の中間層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも３層から構成され、前記樹脂製の継手パイプがエチレンビニルアルコール共重合体であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項２に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記樹脂製の被接合パイプは、ポリオレフィン系樹脂の内層とエチレンビニルアルコール共重合体の中間層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも３層から構成され、前記樹脂製の継手パイプが、エチレンビニルアルコール共重合体の内層とポリオレフィン系樹脂の外層の少なくとも２層から構成されていることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記シアノアクリレート系接着剤がエチル−２−シアノアクリレート系接着剤であることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の樹脂製パイプの接続構造において、前記ポリオレフィン系樹脂が架橋ポリエチレンであることを特徴とする樹脂製パイプの接続構造。