JPH03282088A - プラスチック管用継手 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は各種プラスチック管用の継手に関する。

（従来の技術） プラスチック管は軽量で、取り扱いが容易であり、さら
に耐食性を始めとして優れた性質を有するため、ガス配
管、水道配管（以上、ポリエチレン管等）、温水配管（
ポリプロピレン管等）、給水給湯管（ポリブテン管等）
等の種々の用途に用いられている。

これらのプラスチック管の接合については各種の方法が
従案されているが、プラスチック製の差込み融着継手が
よ（用いられている。従来の差込み融着継手による接合
を第３図（ａ）〜（山により説明すると、被接合管１（
第３図（ａ））の管端部Ａの外面と、各種形状の差込み
継手２（第３図（ロ）〜四）の片側の管受は口部Ｂの内
面とに、高温に加熱した（例えばポリエチレン管の場合
は２１０℃に加熱した）凹型および凸型ヒーターをそれ
ぞれ接触させて、その近傍の樹脂を熔融させる。樹脂が
溶融した後ヒーターを取り除き、被接合管１の加熱端部
を差込み継手２の加熱された管受は口部に押し込む。

この場合、被接合管の外径Ｄ、差込み継手の管端内径ｄ
１および継手の管中央部内径ｄ０の関係は、Ｄ≧ＩＬ＞
ｄ。

とする、すなわち、差込み継手を中央になるほど内径が
小さくなるテーパー形状とすると、被接合管を軸方向の
力で継手内に押し込むことにより、継手による被接合管
の外表面の締めつけ応力が発生する。この締めつけ応力
により、差込み継手の受は口部Ｂの内表面の溶融樹脂が
被接合管の管端部の外表面に圧着し、放冷すると融着し
た接合部が得られる。別の被接合管を差込み継手の反対
側に同様に加熱して押し込み、融着させると、管の接合
が完成する。

この方法においては、融着のための締付力は管と継手の
寸法に影響される。しかし、管と継手は、通常はそれぞ
れ押出成形および射出成形により製造されるため、その
寸法精度は必ずしも十分ではなく、上記方法において締
付力を一定にすることは難しい、また、管と継手の寸法
精度が良くないと、ヒーター等の加熱部材と、管の外表
面あるいは継手内表面との接触が十分でない場合も多く
、融看部の溶融状態にバラツキが生じ易い、さらに、ヒ
ーター等による加熱溶融の際、管全体または継手全体が
熱伝導により昇温軟化し、融着時に不必要な部分までが
変形し易くなって、十分な締付力が得にくい、このよう
に、ヒーターによる加熱で融着を行なう従来の方法は、
不完全な融着となり易く、継手部が応力を受けた場合に
破壊することがあった。

そこで、熱融着を、管継手に埋め込んだ電熱線により行
なうことも提案されている６例えば、実公昭６２−２２
７１２号公報には、熱可塑性樹脂管の内周に電熱線を内
装し、管体挿入後この電熱線の通電による発熱作用によ
り接合部を融着させる樹脂管接合用の管継手が記載され
ている。特開昭６２ｗｔ０７１９２号、同６２ｗｔ７２
９８４号公報等にも発熱体を内装した管継手が示されて
いる。このような管継手を用いると、特定部分のみを加
熱することが可能となるが、単なる加熱融着では、軟化
した継手の熱膨張もあって、なお十分な締付力が発揮さ
れないことが多い。

この点の改善を目的として、特開昭６２ｗｔ５１６８８
号公報には、熱可塑性合成樹脂製の管継手の管受は口の
内径を、常温では被接合管外径より大きな径とし、継手
内に予め内装された発熱体の加熱により継手の管受は口
を縮径させて、被接合管との接合を行う管継手が記載さ
れている。この管継手には、加熱により内径がｗＭ径す
るように予め形状記憶応力を付与しておく。

（発明が解決しようとするｌ！題） 上記特開昭６２ｗｔ５１６８８号公報に開示された管継
手では、継手内周に内装された発熱体の発熱作用により
継手内周の樹脂と被接続管外周の樹脂を一緒に溶融させ
るとともに、予め付与しておいた管継手の縮径記憶を発
現させるものであるが、この管継手でも、接合に必要な
縮径力が充分には得られ難いことが判明した。

本発明の目的は、プラスチック管、特にポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン製の
プラスチック管の接合に有用な、融着接合性が改善され
た管継手を提供することである。

（謀劉を解決するための手段） 本発明者らは、上記特開昭６２ｗｔ５１６８８号公報に
開示された管継手で縮径力が充分ではない原因が、発熱
体が継手の内周だけに配置されていることにあることを
究明した。すなわち、縮径記憶は樹脂をＴｇより高温に
加熱することにより回復するが、上記の管継手では、継
手の内周に近い部分から順次昇温して縮径記憶を回復し
ようとするのに対し、樹脂の熱伝導率が低いため継手外
周側の樹脂は昇温され難く、縮径記憶も回復し難いため
に、接合性向上のための縮径力が結果としてあまり大き
くならない。

本発明者らは、管継手を内層と外層の２Ｎ構造とし、こ
の各層にそれぞれ発熱体を内装すると共に、外層に縮径
記憶を保有させることにより、加熱時に内層樹脂の熔融
軟化と外層樹脂の縮径記憶の回復とで、接合に必要な縮
径力を確実に達成することができ、継手の接合性が著し
く改善されることを見出し、本発明を完成させた。

ここに、本発明の要旨は、熱可塑性樹脂からなるプラス
チック管用継手において、該管継手は内層と外層の少な
くとも２層を含む多層構造を有し、この内層および外層
の各樹脂層に発熱体が内装され、該内層の内径は被接合
管の外径より大きく、該外層は加熱により縮径するよう
に予め縮径記憶を保有させたものであることを特徴とす
る、プラスチック管用継手である。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明のプラスチック管用継手は、第１図に示すように
、それぞれ発熱体が内装された内層ａおよび外層すの少
なくとも２層を含む多層構造からなり、各層はいずれも
熱可塑性樹脂から構成される。第１図には単純な直管形
の管継手を示したが、曲管、Ｔ字管などの他の形状、な
らびに第３図に示したようなテーパー付きなど、形状に
関しては各種の変更が可能である。

内層ａを構成する熱可塑性樹脂は、熱融着用の管継手に
通常使用されているものでよく、具体的には、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィ
ン類、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンなどのビニル樹脂
、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタ
レートなどの飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。

これらのうち、被接合管と十分な融着性を示す樹脂を選
択すればよい、この意味では、一般に被接合管と同種の
樹脂を用いるのが好ましい。

外層すは、被接合管との接合に必要な縮径記憶を保有さ
せておくことができるように、加熱により少なくとも数
％程度の縮径記憶機能を示す熱可塑性樹脂から構成する
。この程度の縮径記憶機能は、通常のポリオレフィンな
どの熱可塑性樹脂によっても得ることができるので、外
層は通常の熱可塑性樹脂１００％からなるものであって
も構わない。

外層を構成する熱可塑性樹脂は、内層との融着力および
一体化を高めるために、内層樹脂と同種の樹脂とするこ
とが好ましい。

より大きな縮径力を発揮させるためには、内層を構成す
るものと同種の熱可塑性樹脂に樹脂全体の６０ｗ　１％
以下の形状記憶樹脂を混合した樹脂混合物から外層を形
成することが好ましい、形状記憶樹脂の配合量が６０ｗ
　ｔ％を超えると、外層と内層との接合強度が低下し、
接合部が破壊する傾向がある。また、形状記憶樹脂の配
合の目的である縮径力の向上を十分に達成するには、少
なくとも１ｗｔ％の形状記憶樹脂を配合することが好ま
しい、形状記憶樹脂の好ましい配合量は、樹脂全体の５
〜５０ｗ（％である。

ここで形状記憶樹脂とは、常温で剛性を示し、常温より
高い成る温度以上でゴム弾性を示す熱可９性樹脂を言う
、かかる樹脂は、加熱してゴム状とした状態で外力を加
えて強制的に変形さセたまま冷却すると、変形した状態
で形状が固定される。

これを再度加熱するとゴム弾性が復活して、変形前の形
状に復元する性質を示すことから、形状記憶特性が発揮
される。

これまで、ポリノルボルネン、トランスｗｔ，４−ポリ
イソプレン、スチレン−ブタジェン共重合体、ポリウレ
タン、ポリε−カプロラクトン、成る種のポリエステル
を含むさまざまの樹脂に上記の形状記憶特性があること
が認められている。

このような形状記憶樹脂のうち、外層を構成する熱可塑
性樹脂成分（好ましくは内層樹脂成分と同種の樹脂）と
相容性のよいものを使用する。外層樹脂がポリオレフィ
ンである場合、これに配合しうる好ましい形状記憶樹脂
の例は、ポリノルボルネン、トランスｗｔ，４−ポリイ
ソプレン、スチレン−ブタジェン共重合体、およびポリ
エステルである。形状記憶樹脂は、形状回復温度、すな
わち丁、が４０〜１１０℃程度のものが好都合である。

内層および外層にそれぞれ内装する発熱体としては、従
来より用いられてきたニクロム線やＮｉ線などの線状抵
抗発熱体（電熱線）を用いてもよいが、高周波誘導加熱
で発熱する鉄やγ−ＦｅｇＯ＝などの強磁性体の粉末を
用いることもできる０本発明では管の接合に継手の縮径
を利用するため、後者のような粉末状の発熱体を各樹脂
層に均一に分散させて内装することが、縮径力の阻害を
生じないことから特に望ましい。

強磁性体粉末を発熱体として用いる場合、その配合量は
誘導加熱により各樹脂層を所望温度に昇温させるのに必
要な量とする。本発明の多層構造の管継手にあっては、
被接合管との接合時に、内層は樹脂が溶融し、外層は縮
径記憶を回復することが必要である。従って、内層樹脂
の方がより高温に加熱されなければならない、そのため
、強磁性体が同一の場合は、その配合量は外層に比べて
内層の方が多量となろう、内層樹脂への強磁性体粉末の
配合量は、樹脂と粉末の合計量の約２０〜８０ｖｏ１％
の範囲内が好ましい、外層樹脂への配合量は、通常は内
層への配合量の約半分以下でよい。

内層の厚みは、その溶融により外層を被接合管に融着さ
せるのに十分な厚さであればよく、特に制限されないが
、通常は少なくとも０．１−以上である。また、外層の
縮径による締付力を十分に発揮させるには、内層の厚み
を管継手の全肉厚の半分以下とすることが望ましい。

外層の厚みも特に制限されず、内層の融着と外層の縮径
により被接合管に接合した管継手が、必要な強度を保持
するのに十分な肉厚（例、２〜２０Ｗ）となるようにす
ればよい。

所望により、内層と外層の間に別の中間層を設けること
もできる０例えば、内層と外層とが異なる樹脂からなる
場合、両者の融着性を高めるために薄い接着層を介在さ
せてもよい、かかる中間層は、薄肉であれば、これに発
熱体を内装する必要はないが、必要であれば中間層に発
熱体を内装することも可能である。

内層と外層はいずれも、射出成型、押出などの適当な成
型法により成型される。本発明の管継手は縮径させるた
め、内層の内径は被接合管の外径より大きくする。内層
の内径の寸法は、被接合管が挿入できる限り制限はなく
、外層の縮径力の程度を考慮して適当に選択する。例え
ば、外層の縮径力が比較的小さい場合には、被接合管の
外径より０．２−程度大きくしただけでもよい。外層の
縮径力が大きい場合には被接合管の外径より数−以上大
きくすることも可能であるが、被接合管との隙間が大き
すぎると、管の接合操作が面倒となる。

外層は、縮径記憶の回復により被接合管を締め付ける必
要があるので、外層は縮径時の寸法で成型する。・すな
わち、成型時の外層の内径は、被接合管の外径と同程度
以下とする。外層への縮径記憶の付与方法は、特に限定
されず、例えばこれをゴム状に（すなわち、ガラス転移
温度（Ｔｇ）より高温に）加熱した状態で強制的に拡径
し、拡径状態を保持したまま冷却することにより行われ
る。拡径後の外層の内径は、内層をこれに嵌合できるよ
うに内層の外径と同じかこれより若干大きい程度が好ま
しい。

なお、本発明の管継手の内層は、上記のような縮径記憶
を付与する必要はないが、外層より縮径力が小さい範囲
内で縮径記憶を付与しておくことも可能である。

本発明の管継手は、こうして得られた縮径記憶保有して
いる外層に内層を嵌合することにより製作される。内層
と外層は、管継手の製造時に予め嵌合させておいてもよ
い。その場合、上述したように接着層などの適当な層を
介在させるなどの適当な接合手段により両層を予め一体
化しておいてもよい、或いは、内層と外層を別個に用意
しておき、使用現場で両者を嵌合させて使用することも
できる。

（作用） 本発明の管継手は、第２図に示すように、これに被接合
管の管端を挿入し、次いで内層および外層に内装された
発熱体を発熱させる（例、電熱線の場合には通電、ｖ、
Ｍ！Ｌ性体わｌ末の場合は高周波発振装置を使用）こと
によって、内層樹脂を溶融させると同時に、外層の縮径
記憶を回復させて管継手全体を縮径させ、被接合管に融
着させる。

このように、本発明では内層および外層の両方が同時に
加熱されるため、内層を軟化させながら同時に外層によ
る締付は力を迅速かつ確実に発揮させることができる。

その結果、単に内周に発熱体を内装した特開昭６２ｗｔ
５１６８８号に記載の管継手では縮径力が大きくならず
、被接合管との十分な接合強度が得られにくいのに対し
て、本発明の管継手では被接合管との著しく高い接合強
度を得ることができる。なお、この高い接合強度は、外
層に形状記憶樹脂を配合することによってより確実なも
のとなる。

（実施例） 本発明による効果を、以下に実施例を用いて説明する。

夫崖■土 ポリブテン樹脂（三片石油化学工業製Ｐ１４０４Ｃ）に
７−Ｆｅ２Ｏ２粉（粒径０．０５ａ＋ｍ）を樹脂と粉末
の合計量に対し５０　ｖｏ１％の量で配合した混合物を
、外径６４．５鵬、内厚２■、長さ６６閣の円筒状に射
出成形して、第１図にａで示す内層樹脂管（内径６０．
５■）を得た。

一方、第１図にｂで示す外層樹脂管は、上記ポリブテン
樹脂に上記７　　Ｆｅｚ（ｈ粉を樹脂と粉末の合計量に
対し２０νｏ１％の量で配合した混合物を使用し、外径
７３．０ｍ、肉厚７．５鮪、長さ６６ｍの円筒を射出成
形し、その後この円筒を１００℃の温度下に温風加熱し
ながら内径６４．５ｍに拡径し、拡径状態を保持したま
ま冷却して拡径形状を固定することにより得た。

こうして得た、発熱体として作用する強磁性体粉末を含
有する内層および外層の樹脂管を嵌合して管継手を製作
した。

この管継手の両端より、外径６０騙、肉厚５−の２本の
ポリブテン管（原料樹脂は上記と同じ）を継手中心で互
いに接触するように挿入して継手と嵌合させ、その後高
周波誘導加熱を行い、継手と管とを接合した。高周波誘
導加熱は、電気工業■製の高周波発振装置（出力５ｋｗ
、周波数５Ｍｌ１ｚ）に銅製のコイルを接続した加熱装
置中で３秒間行った。その後、放冷して、第２図に示す
試験材を得た。

得られた試験材を、引張試験機において、第２図に示し
た矢印方向に１０ｍ／分の速度で継手が抜けるまで引っ
張ることにより継手の接合強度を試験した。結果は、３
０個の試験材での試験における破断位置により示した。

尖隻桝り２工 外層樹脂管の形成に用いるポリブテン樹脂に、形状記憶
樹脂であるポリノルボルネン（日本ゼオン製ノーソレッ
クス）、ポリエステル（日本ゼオン製シエイプル＾−３
０）、又はスチレン−ブタジェンブロック共重合樹脂（
旭化成工業製アスマー）を配合した以外は、実施例１と
同様の方法により管継手を製作し、同様に接合強度を試
験した。

ル較貫上 発熱体であるγ−ＰｅｔＯｚ粉を全く配合せず、ポリブ
テン樹脂のみから外層管を製作した以外は、実施例１と
同様の方法により管継手を製作し、同様に試験した。す
なわち、本例では、外層樹脂管には縮径記憶を付与して
いるが、外層に発熱体を内装していない。

止較桝Ｉ 外層管を、発熱体を含まないポリブテン樹脂を用いて最
初から拡径時の寸法で射出成型することにより製作した
以外は、実施例１と同様の方法により管継手を製作し、
同様に接合強度を試験した。

本例の場合には、外層樹脂管には縮径記憶を付与してお
らず、また発熱体も内装していない。

以上の実施例および比較例で用いた内層および外層の樹
脂組成および発熱体Ｃｒ−ｐｅｘＯｔ粉）の配合量、お
よび外層への縮径記憶の付与の有無を、接合強度試験の
結果と共に、次の第１表に示す。

第１表の結果かられかるように、本発明にかかる管継手
を用いた場合には、継手部での破断数が２個以下であり
、特に形状記憶樹脂を好ましい範囲内（樹脂全体の５〜
５０ｗ　ｔ％）の量で配合した場合には、継手部の破壊
は全く起こらず、すべて母材部の破壊となり、極めて高
い接合強度を示した。

これに対し、外層に発熱体を内装しないと、継手部の破
壊が４と増大し、継手の接合強度が低下した。さらに、
外層に縮径記憶力を付与しない場合には、継手の接合強
度は一層低下した。

（発明の効果） 以上から明らかなごとく、本発明による管継手を用いる
ことにより、プラスチック管の接合強度は著しく向上し
、接合の信頼性が増すことがわかる。また、本発明の管
継手は、接合時の操作が容易であり、特に発熱体として
高周波誘導加熱により発熱する強磁性体粉末を利用する
と、ごく短時間の加熱でプラスチック管の接合を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる管継手の１例の略式断面図、 第２図は実施例で用いた接合試験の試験材を示す説明図
、および 第３図（ａ）は被接合管の端部を示す略式図、第３図（
ｂ）ないし第３図（ｄ）は従来の各種管継手の形状を示
す略式断面図である。 ａ：内層　　　　　　　ｂ＝外層 ｌ：被接合管　　　　　２：継手

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂からなるプラスチック管用継手にお
   いて、該管継手は内層と外層の少なくとも２層を含む多
   層構造を有し、この内層および外層の各樹脂層に発熱体
   が内装され、該内層の内径は被接合管の外径より大きく
   、該外層は加熱により縮径するように予め縮径記憶を保
   有させたものであることを特徴とする、プラスチック管
   用継手。
2. （２）前記外層が、前記内層を構成する熱可塑性樹脂と
   同種の樹脂４０〜９９ｗｔ％、及びこの樹脂との相容性
   が良好な形状記憶樹脂１〜６０ｗｔ％から構成される、
   請求項１記載のプラスチック管用継手。