JPH02270536A - 溶融性プラスチツク材料の物理的状態変化検知装置 - Google Patents

溶融性プラスチツク材料の物理的状態変化検知装置

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JPH02270536A
JPH02270536A JP1344988A JP34498889A JPH02270536A JP H02270536 A JPH02270536 A JP H02270536A JP 1344988 A JP1344988 A JP 1344988A JP 34498889 A JP34498889 A JP 34498889A JP H02270536 A JPH02270536 A JP H02270536A
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resistor
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sleeve
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Max Nussbaum
マツクス・ヌスバウム
Eric Federspiel
エリツク・フエダースピール
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Gaz de France SA
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連結ピース（連結片）における融接可能なプ
ラスチック材料の物理的状態の加熱中の変化を検知する
ための装置に関し、具体的には、横断面が円形又は概ね
円形のパイプの形態にある同一種類の材料の別のビ〜ス
に連結ピースを溶着させる場合に、その物理的状態変化
を検知するための装置に関する。
プラスチック（４＋）にポリエチレン）で作られたパイ
プは、今日、敷設ガス配管システムを初めとして、数多
くの目的のために使用されることが多くなってきている
。
実際には、その様なパイプを接着剤で充分に接合するこ
とは不可能であり、そのために、溶着、より正確には融
接を利用することになる。
その溶着の丸めに、一般には連結ピースが使用される。
連結ピースは、主に、２個のパイプの各一方の端部同士
を接合するためのスリーブで構成されるか、あるいは、
複数のパイプを横方向に連結できる部分的にサドル形の
分岐継手で構成される。どの様な連結ピースを選んでも
、通常は、電気的加熱抵抗体がその材料に埋め込まれ、
パイプの表面に接触させる表面の近傍に配置されている
。
溶着作業では、整流交流等の電源に抵抗体を接続するこ
とにより、抵抗体にジュール熱を発生させて、周囲のプ
ラスチック材料を溶融・軟化させ、それによシ溶着を行
う。
この接続方法は優れたものでるるか、問題もめシ、具体
的には、質の高い溶着部を形成して、パイプと連結ピー
スとを一体化するためＫは、抵抗体の所要加熱時間を制
御する必要がらるが、その制御が困難である。
現在のところ、基本的には、被溶着ピースの材料の体積
及び温度という２つの物理的条件を監視することによシ
、その様な制御は満足の行く状態で行う仁とができる。
これらの条件を積極的に監視するために、被組み立てピ
ースの一方に少なくとも１個の空洞を形−成し、そこに
軟化し丸材料が侵入できるようＫすることが既に提案さ
れている。その様な空洞は、その中心軸が概ねパイプの
半径方向に延びておシ、その端部の底壁は抵抗体の近傍
に達している。この空洞には、空洞内の材料の物理的状
態の変化を検知できるセンサーが併設される。センサー
自体は、一般に、加熱抵抗体の電源の遮断を命令する手
段に接続している。
それ以外に、種々の形式のセンサーが既に検討されてお
〕、例えば熟グループ、空洞内の軟化材料の圧力を検知
するマイクロスインチ、あるいは、上記軟化材料の硬度
又は密度を検知するその他のセンサーが検討されている
。
それらのセンサー及び上記以外のセンサーは、フランス
特許出願筒Ａ〜２，５５５，９３６号及びその追加特許
出願筒Ａ２，５７２，３２７号やフランス特許出願筒Ａ
−２，６００，００８号に主に記載されている。
ところが、それらのいずれの改良技術でも、ある種の問
題が残っており、ピースの溶着品質が充分でない場合が
ある。
特に、種々の試験で明らかになった点として、ピース関
の連結間隙が少ない場合に、溶着時間が短くなシやずい
とともに間隙が増加し、当然のことながら、溶着品質が
低下するという傾向がある。
実際に、連結間隙は、使用するピースによって大幅に変
化する。
更に、加熱中に溶融する材料の厚さを被組み立てピース
の寸法に対応させて増加させることが実際には必要であ
るが、現在の溶着技術では、良好の条件の下でも、その
様な状況を得ることができない。
本発明は、これらの種々の問題を解決することを目的と
しておシ、具体的には空洞には、加熱中に軟化材料が侵
入し、又、その物理的状態の変化を記録する九めにセン
サーがその内部に配置されるが、その空洞の形状や寸法
及び位置に関する条件を限定することＫよシ、上記問題
を解決しようとするものである。
本発明の第１の特徴によると、空洞の底壁と、それに最
も近い抵抗体の部分との間の距離と、該空洞の軸と概ね
直角でその底壁近傍の平面における横断面の直線的寸法
との両方が、ピースの加熱中に軟化する材料の厚さより
も小さいか、又はそれと等しくなっている。
このようにすると、抵抗体によシ溶融された材料の圧力
が「それを破壊する」だけの値となる前に、空洞底壁の
溶融による軟化が止し、しかも、早すぎる時期に、すな
わち、冷却後に高品質溶着となるのに充分な程度まで溶
着界面でピースが凝固する前に１溶融材料が空洞に侵入
してセンサーに作用し、抵抗体への電力供給の遮断が命
令されるのを防止できる。
なお「空洞の底壁に最も近い抵抗体の部分」との記載は
、その空洞の底壁に最も近い位置にあって、概ねそれに
対向する抵抗体の範囲を限定するものとする。
本発明の別の特徴によると、当該空洞は、その底壁の上
方において、部分的に肩部が形成されて幅が広くなって
おシ、底壁に最も近い抵抗体の部分から上記肩部までの
距離が、空洞を形成して加熱中に軟化されるピースの材
料の厚さの２倍以下となっている。
このようにすると、現在市販されている大部分のセンサ
ーを最良の配置状態で空洞にはめ込むことができ、これ
によシ、加熱時間を絶対的かつ厳密に制御することが可
能となる。
本発明は、種々の形式のカップリング（連結部材）と種
々の形式のパイプを組み立てるように利用できるが、現
在のとζろ、実際には、２個のパイプを端部同士が隣接
する状態で配置し、その−方の端部を、パイプを受は入
れるための円形横断面の孔を有する連結スリーブに押し
込んで溶着するという作業が数多くある。
本発明を実施する場合の条件は以下の通シである。
０≦ｄ≦（０，０３・Φ）＋８及び ０≦ｈ、≦（０，０３・Φ）＋８ なおｄは、その底壁近傍での上記空洞の直径６ｍ＋）で
ｈ’）、ｈｌは該空洞の底壁と加熱抵抗体の最も近い部
分との間の距離（ｍ）であり、Φはスリーブ孔の直径（
鶴）である。
次に本発明の特徴及び利点を、図示の実施例によシ更に
詳細に説明する。
第１図において、図示の連結ピースはポリエチレンなど
の熱溶融性プラスチック材料で作られておシ、スリーブ
を形成している。このスリーブの孔２には、２個の同一
寸法の円筒状パイプ３．４の端部３ｍ、　４ｍがそれぞ
れ挿入される。パイプ３．４も熱溶融性プラスチックで
作られている。パイプ３．４はスリーブ孔２と同一の軸
２ａ上に概ね同心に配置されておシ、又、それらの外径
は孔２の直径Φよシも僅かに小さく、従って、スリーブ
とパイプは互いに対向する表面を有しておシ、その表面
によシ溶着中に相互に連結される。
パイプ同士をつなぐために、スリーブ１には電気加熱抵
抗体５が設けて６シ、スリーブ１の下面１ａのすぐ近傍
において、材料のボディＫｆｉめ込まれている。
抵抗体５はその端子５ｍ、６ｂを介して電源（図示せず
）Ｋ接続している。電源は、両′ピースを互いに溶着さ
せる程度まで抵抗体の温度を充分に上昇させることがで
きる。
これに関し、抵抗体５は円筒状の電気巻線で構成されて
いる。巻線は横断面が円形で、その中心軸がスリーブの
軸と平行であり、上述の電源に接続している。
但し、上記巻線に匹敵する導電性及び発熱容量を有する
層状材料を、スリーブのボディに埋め込むこともできる
。
溶着を制御するために、連結ピース１では２個のセンサ
ー７．８が空洞９．１０内に位置するようにはめ込まれ
ている。各空洞９．１０は、それらの軸１ｉａ、１０ｍ
がパイプの軸２ａＫ対して概ね半径方向に沿っておシ、
又、巻線に対向してそれに最も近い部分の近傍の領域ま
で透びて、その領域で端部が底壁１１を形成している。
この構造は、（センサーを省略して示す）第２図〜第４
図に明瞭に示しである。
センサー７、ａ自体は、マイクロスイッチなどの公知の
ものである。
この形式の公知の装置では、ピース同士を溶着する場合
、通常は、−旦抵抗体が充分に加熱されると、周囲のプ
ラスチックが溶融し忙膨張し始める。この膨張による圧
力により、軟化している材料が空洞９．１０の底部へ侵
入させられ、更に膨張が続くことくよシ、材料が空洞内
で上昇してセンサー７．８を作動させ、それＫよシ、加
熱抵抗体への電力供給が遮断されてピースの加熱が中断
し、その後に各部が自然に冷却される。
このような方法には欠点があシ、軟化溶融材料の空洞底
部への侵入は、材料の膨張に起因する圧力の作用による
ものであるので、センサーの作動が過度に急速にな）、
ピースの加熱時間が短くなり過ぎる危険性がある。種々
の実験の測定結果から、スリーブ（孔２）の内径とパイ
プ３．４の外径との間の間隙が比較的小さい場合、ピー
スの加熱時間が不足し、材料の膨張に起因する圧力によ
る材料のセンサー側への上昇が急速すぎること力；実際
に分かつている。
この欠点を解消するためＫＸまず本発明は、膨張に起因
する圧力が溶融材料を空洞に押し込むのに充分な１度ま
で増加する前に、底壁１１が加熱効果により溶融される
ように１加熱抵抗体の最も近い部分からの距離を設定し
て空洞の底壁を位置させるようＫしている。
この丸めに、ｈｌがｅ以下であることが必要である。
その場合、ｈｌは各空洞の底壁１１と、巻線の接線方向
Ｋｉｔびて上記底壁に最も近い抵抗体部分を含む基本面
１５との間の距離である。又、・は、ピースの加熱中に
溶融するスリーブ１を形成するプラスチックの厚さであ
る。
図示の実施例では、第２図〜第４図において、この厚さ
ｅは、スリーブの軸に対して、面１５よシも遠い（又は
その外側の）位置に６る材料の厚さとなる。
更に、軟化した材料の空洞への流入が急速すぎて、特に
、加熱の停止が早くな）過ぎることを防止するために、
本発明では、材料の流速を制御するようになっており、
その走めに、空洞を特定の形状ＫＬ、少なくとも底部表
面近傍、及び、その軸（例えば第２図の９ｍ）と概ね直
角な平面において、空洞の横断面での直線距離が、軟化
材料の上記厚さ以下となるようにしている。
このようにすると、組み立てられ九ピース間の連結間隙
がどの様な値でも、軟化材料の圧力が空洞底壁を破壊す
るのに充分な程度となる前に、空洞底壁１１を溶融させ
ることができ、しかも、軟化材料の流速を制御して、冷
却後に高品質の溶着を充分に保障できる時間にわたって
抵抗体５を加熱した後にのみ、センサー１．８が作動す
るようにできる。
現在のところ、既存の種々のセンサーは、その全てでは
ないとしても、大部分のものをセンサー？、８として空
洞の内側に設置できる。
従って場合によっては、使用するセンサーの寸法に応じ
て、それを収容するために比較的大きい内部容積の空洞
を利用する方がよい場合もめる。
そのために、第３図及び第４図のように１空洞の内周の
一部に肩部１２を設けて、底壁１１からの距離が増加す
ると広くなるように空洞の形状を設定することもできる
。
実際には、このように横断面が急に広がる部分は、先に
定義した基本面からの距離ｈ２がり、≦２・（この場合
も［相］は溶融材料の上記厚さである）となるように位
置させ、る。
このようにすると、高さΔｈ　＝ｈ！−ｈｌの首部を利
用して、各空洞での材料の上昇を効果的に制御でき、熱
論、首部はその横断面における直線的寸法に関して上述
の条件を満足させる。一方、その縦断面の形状は変える
こともできる。
例えば第３図に示す空洞は、２個の円筒体を端部同士を
接触させて配置したような形態であり、その横断面にお
ける直径は、底壁１１から離れるに従って、最初はｄで
めシ、次がｄよシも大きいＤとなっている。
この場合、使用するスリーブが直径Φの円形横断面の孔
２を有しているとすると、高品質の溶着を行えるような
ピースの加熱時間を得るために満足させるべき条件は以
下のようになる。
０≦ｄ≦（０，０３・Φ）＋８ ０≦ｈ１≦（０，０３・Φ）＋８ （０，０１−Φ）＋０．７≦ｈｓ≦（０，０６−Φ）＋
２．８なおｄｌｈ、、Φの単位は龍である。
更に、同時に満足されるべき寸法条件は、先に定義した
厚さ・のパラメータとして導入する場合、これまでに行
われた実験結果を考慮すると、使用する連結ピースに関
して以下のようになる。
０（ｄ ０．８３６−２≦ｄ≦０．８３・ １．１４＊−１≦ｈ２≦１．１４　ｓ　＋　１．５０≦
　ｈ２ ０．７　ｅ　−１≦ｈ１　≦０．７　ｅ　＋　０．５０
≦ｈ！ （６％　ｂ＊、ｈ１％　”の単位はｎである。）熱論、
空洞が肩部を有していない場合、ｈ２に関する条件は設
定されない（第２図の一定の円形断面の円筒状空洞９と
比較）。
第４図は別の実施例を示しておシ、この構造では、直径
がそれぞれｄｌ　Ｄである２個の円形横断面の筒状体を
円錐台形部分によ多連結して形成されておシ、その小径
基部が抵抗体５の平面１５から距離り、の位置にある。
熱論、空洞については、上述の寸法条件を満足させるも
のであれば、更に別の形状を採用することもでき、空洞
やセンサーの数は選択した用途に応じて決定する。
同様に、本発明はスリーブ以外の連結ピースに適用する
こともでき、例えば、１づのパイプの外面に重なって、
それを横方向に配置された別のパイプに接続するような
部分的サドル形分岐継手にも適用できる。
よシ明瞭に説明するために、以下に２つの例として試験
結果を示す。それらの試験は第３図に示す形式の空洞と
、ピース加熱用の電気巻線とを設けたスリーブとパイプ
を溶着する場合のものである。
（１）この係数は以下の関係によシ温度の関数として巻
線の抵抗変化を反映する。
ρ＝ρ。（１＋α（’ｒ　　Ｔ（１）　　）なお、ρは
温度Ｔでの抵抗値、ρ　は基準温度Ｔ０、（Ｔ０＝２３
℃）での抵抗値である。
この係数は抵抗体の型式に直接的に左右される。
【図面の簡単な説明】
第１図は電気的溶融性連結スリーブにより互いに接合で
きる状態にある２個の同軸パイプの縦断面図、第２図は
第１図の符号■を付した部分の詳細な拡大図、第３図及
び第４図は第２図に示す空洞を実施する場合の２つの変
形例を示す図である。 １・・・・連結ピース、２・・・−スリーブ孔、３．４
・・・・パイプ、５・・・・電気加熱抵抗体、９．１０
・・・・空洞、１１・・・・底壁、１２・・・・肩部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 連結ピース（１）における溶融性プラスチック材料の物
    理的状態の加熱中の変化を検知するための装置であつて
    、上記連結ピースが、熱可塑性材料で作られたパイプ（
    ３、４）の少なくとも１つの別のピースに溶着されるた
    めのものであり、上記ピースが互いに対向する表面を備
    えて、該表面により上記ピースが溶着中に相互に連結さ
    れ、連結ピース（１）が、その材料の内部に： 上記表面の近傍に配置される電気的加熱抵抗体（５）を
    設けて、それを囲む材料を、ピース同士を溶着するため
    に軟化させるようになつており、少なくとも１個の空洞
    （９、１０）を設け、そこに軟化した材料が侵入できる
    ようにし、該空洞を、パイプの形態にあるピース（３、
    ４）に対して概ね半径方向の軸に沿つて延ばし、その端
    部の底壁（１１）を抵抗体（５）の一部分の近傍に位置
    させ、上記空洞（７、８）内の材料の物理的状態の変化
    を検知するために、少なくとも１個のセンサーを該空洞
    （７、８）に配置した装置において、連結ピースでは、
    空洞の底壁（１１）と、それに最も近い抵抗体（５）の
    部分との間の距離（ｈ＿１）と、該空洞（９、１０）の
    軸（９ａ、１０ａ）と概ね直角でその底壁（１１）近傍
    の平面における横断面の直線的寸法（ｄ）との両方が、
    ピース（１、３、４）の加熱中に溶融する上記連結ピー
    ス（１）の材料の厚さよりも小さいか、又はそれと等し
    いことを特徴とする溶融性プラスチック材料の変化検知
    装置。
JP1344988A 1988-12-29 1989-12-29 溶融性プラスチツク材料の物理的状態変化検知装置 Pending JPH02270536A (ja)

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