(57)【要約】  電気融合カップリングの製造方法であって、ａ．導電性コイル（１０３）または導電層および１種または複数の熱可塑性樹脂を含む可溶性スリーブ（１０１、１０２）を設けるステップであって、この導電性コイルまたは導電層が、可融性スリーブ穴の表面にまたはその上に配置されるステップと、ｂ．可融性スリーブの外面の少なくとも一部分の上に、熱可塑性樹脂に比べて有機溶媒に対する耐性が改善された１種または複数のプラスチックを含むバリア層（１１５）を設けるステップとを含み、さらに可融性スリーブの外面を化学的に前処理し、それによりバリア層（１１５）の前記外面に対する密着性を改善するステップを含む製造方法。
2007504017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気融合カップリングを製造する方法であって、
ａ．導電性コイルまたは導電層、および、１種または複数の熱可塑性樹脂を含む可融性スリーブを設けるステップであって、前記導電性コイルまたは導電層が、前記可融性スリーブの穴の位置、またはその上に配置されるところのステップと、
ｂ．前記可融性スリーブの外面の少なくとも一部分の上に、前記熱可塑性樹脂に比べて有機溶媒に対する改善された耐性を有する１種または複数のプラスチックを含むバリア層を設けるステップとを含み、
前記可融性スリーブの外面を化学的に前処理し、それにより、前記バリア層の前記外面に対する密着性を改善するステップをさらに含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
可融性スリーブが周囲に設けられる、１種または複数の熱可塑性樹脂を含む予備成形可融性スリーブを設けるステップをさらに含む、請求項１に記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項３】
前記可融性スリーブの組成と前記予備成形可融性スリーブの組成とが、同一であり、または同一でない、請求項２に記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項４】
可融性スリーブの穴の表面にスロットを切り、前記導電性コイルを前記スロットに圧入することによって前記可融性スリーブを設ける、請求項１に記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項５】
前記可融性スリーブの外面を化学的に前処理するステップおよびステップｂの前に、可融性スリーブ上に結合層を設ける追加のステップを含み、前記結合層が、可融性スリーブの外面とバリア層の両方に対して化学的親和力を有する１種または複数の結合プラスチックを含む、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項６】
前記可融性スリーブ、前記予備成形可融性スリーブ、前記結合層または前記バリア層のいずれか１つが、吹きつけ、射出成形または予備成形フィルムの塗布のうちのいずれか１つによって形成される請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項７】
前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、官能化ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ化ポリビニリデン、塩化ポリビニール、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）ターポリマー、ポリ（エチレン−ビニルアルコール）、ポリ（エチレン−酢酸ビニル）、ポリ（エチレン−アクリル酸）、ポリ（エチレン−アクリル酸エチル）等の、溶融加工可能なホモポリマー若しくはコポリマー、又は、エチレン、プロピレン、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、ビニルアルコール、アクリル酸エチルまたはアクリル酸のホモポリマーまたはコポリマーである、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項８】
前記プラスチックが、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアルコール等の結晶質極性熱可塑性樹脂、又は、アミド、フッ化ビニリデン、塩化ビニリデン、尿素、ウレタン、アクリロニトリル、メタクリロニトリルまたはビニルアルコールのホモポリマー若しくはコポリマーである、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項９】
前記結合プラスチックが、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、アクリル酸グラフト化ポリエチレン、ポリ（エチレン−酢酸ビニル）、ポリ（エチレン−ビニルアルコール）、又は、エチレン、酢酸ビニル、ビニルアルコール、アクリル酸エチルまたは無水マレイン酸のホモポリマー若しくはコポリマーから選択される、請求項５から８のいずれか１つに記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項１０】
前記化学的前処理が、クロム酸などの酸による処理、コロナ放電による処理、フッ素化による処理、火炎処理、オゾンによる処理、望ましくは、酸素、窒素、水素またはアルゴンの少なくとも１つを用いた大気圧プラズマ処理または低圧プラズマ処理の少なくとも１つを含んでいる、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の電気融合カップリングを製造する方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに従って製造した電気融合カップリング。
【請求項１２】
可融性を有する層の厚さのカップリングの外径に対する比が、５：１〜１０：１の範囲、望ましくは７．５：１の範囲である、請求項１１に記載の電気融合カップリング。
【請求項１３】
予備成形可融性層の厚さのカップリングの外径に対する比が、７５：１〜１５０：１の範囲、望ましくは１００：１の範囲である、請求項１１または１２に記載の電気融合カップリング。
【請求項１４】
結合層の厚さのカップリングの外径に対する比が、１００：１〜５００：１の範囲、望ましくは２００：１の範囲である、請求項１１から１３のいずれか１つに記載の電気融合カップリング。
【請求項１５】
バリア層の厚さのカップリングの外径に対する比が、１０：１〜２００：１の範囲、望ましくは５０：１の範囲である、請求項１１から１４のいずれか１つに記載の電気融合カップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気融合カップリングおよびその製造に関する。特に、ガソリンスタンド給油場など、有機溶媒が存在する環境で使用する多層構造電気融合カップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気融合は、電気融合カップリングをプラスチックパイプに接続するために広く使用されており、これは電気融合カップリング中の熱可塑性ポリマーを電気加熱し、それにより熱可塑性ポリマーを溶融させて、電気融合カップリングの一端に差し込んだプラスチックパイプと融合させ、プラスチックパイプと電気融合カップリングの間を融合してシールを形成するものである。本明細書の説明では、電気融合カップリングは、少なくとも一端がパイプの一端を受け入れるように構成されているどんなカップリングまたはアダプタも含み、厳密に言えばそれだけに限定されないが、ストレートカップリング、（パイプ系統の方向を変えるのを容易にする）エルボまたはベンド、アダプタ、フランジアダプタ、（３本のパイプ端を接続するように構成されている）Ｔ継手またはＹ継手、（細い分岐パイプを、太いパイプ中に形成されている開口部領域で太いプラスチックパイプに接続するように構成されている）サドル継手、径違い継手、および金属からプラスチックへの転移継手も含むものとする。
【０００３】
ポリエチレンを含むパイプ系統は、流体を輸送するのにしばしば使用される。一部の流体、例えば液体有機溶媒は、時間が経過するとパイプ系統の壁を通り抜ける。パイプ系統が地中に埋設されている場合、それは周辺の土地に汚染をもたらすかもしれない。あるいは、パイプ系統が汚染された土地に埋設されている場合には、汚染物質が壁を通り抜け、パイプ系統を通って輸送されている流体を汚染するかもしれない。
【０００４】
高密度材料は、透過性が低いことが知られている。したがって、プラスチックの透過性は、その結晶化度を増加させて分子鎖のより密な充填をもたらすことにより低下する。またその透過性は、例えば、隣接分子鎖とのより強い相互作用をもたらす極性基を含有させて、パラフィン、シクロパラフィン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの無極性流体に対する耐透過性を改善するなど、プラスチックの化学的特性を改変することでも低下する。
【０００５】
石油系流体などの有機溶媒は、ポリエチレンを含むパイプ系統の壁を通り抜けることが観察されている。このような溶剤が、高い結晶化度および極性基を有するポリアミドなどのプラスチックを通り抜ける際の透過力は、ポリエチレンを通り抜ける際の透過力より著しく低い。したがって、石油系流体および他の有機溶媒を運ぶためのパイプは、内層をポリアミド、外層をポリエチレンで形成する。
【０００６】
英国特許第２  ３５１  ２５７号に、ポリエチレンの内層とポリアミドの外層を含み、２つの層が、ポリエチレンおよびポリアミドに対して親和力のあるプラスチック材料を含む結合層（ｔｉｅ  ｌａｙｅｒ）を使用して接着されている電気融合カップリングが開示されている。
【０００７】
英国特許第２  ３１９  ４９６号は、内１つが良好な透過性能を有する２つのプラスチックのブレンドまたは別個の層を含むバリア層のいずれかを含む電気融合カップリングを開示している。
【０００８】
ブレンドを含むバリア層は、カップリングの隣接層に対していくらかの密着性を示す。しかしながら、このようなバリア層の１つの問題は、バリア中の透過性の低いプラスチックの不連続な性質のため、不透過性が限られていることである。
【０００９】
別個の層を含むバリア層は、バリアの連続的な性質のため、ブレンドを含むバリア層と比べて改善された透過性を示す。このようなバリア層は、化学的親和力が不足しているので、カップリング中の隣接層に対する密着性が低い。このカップリングの機械的完全性を改善するため、バリア層とカップリング中の他の層とを結びつける結合層が導入される。しかしながら、結合層の導入に伴う１つの問題は、製造方法が非常に複雑となり、このため単価が上昇することである。
【００１０】
英国特許第２  ３５１  ２５７号は、熱可塑性ポリマーの内層を含み、その上にバリア層が成形され、それがさらなるプラスチック層に封入されている、多層構造の電気融合カップリングを開示している。場合によっては、結合層をバリア層のどちらかの側に取りつけて、隣接層に対する密着性を改善し、それによりカップリングの機械的完全性を改善することができる。このようなカップリングは、押出多層構造パイプから形成することもできるが、その場合カップリングは、ストレートカプラーなど単純な形状に限られる。
【００１１】
結合層を設けることは有効ではあるが、一方では成形プロセスに対して厳しい要求が課される。成形または他の手段により、結合層を構造中に組み込む手段を設ける必要がある。単純な形状であれば、結合層構造の成形は実用的であるかもしれないが、チーズやエルボなど、より複雑な形状の結合層を組み込むことは難しく費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本方法は、バリア層に隣接する結合層の必要性を取り除くことで、上述の欠点の一部を克服することを探求する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の態様では、本発明は電気融合カップリングの製造方法であって、
ａ）導電性コイルまたは導電層および１種もしくは複数の熱可塑性樹脂を含む可融性スリーブを設けるステップであって、その導電性コイルまたは導電層が可融性スリーブ穴の表面にまたはその上に配置されるステップと、
ｂ）可融性スリーブの少なくとも一部分の上に、熱可塑性樹脂に比べて有機溶媒に対する耐性が改善された１種または複数のプラスチックを含むバリア層を設けるステップとを含み、
さらに、可融性スリーブの外面を化学的に前処理し、それによりバリア層の前記外面に対する密着性を改善するステップを含む製造方法を提供する。
【００１４】
この化学的前処理ステップは、可融性層表面の化学的性質を、結合したいバリア層表面の化学的性質により適合したものに改変する。それにより、バリア層と可融性層との間の向上した密着性、および完成した外部バリア層により、許容される機械的完全性を有するカップリングが生産される。
【００１５】
さらに本方法は、必要な層の数を３〜５層から２層に減少させ、それにより製造方法が十分に簡略化され、単価の低下がもたらされる。
【００１６】
加えて、本方法は、従来は必ずしも可能ではなかったＴ継手、径違い継手またはエルボなど、より複雑なカップリング形状を生産することを可能にする。この複雑な形状のカップリングは、現在では単純な形状のカップリングと同じように容易に、同様の低コストで生産できる。
【００１７】
さらにこの方法は、可融性スリーブがその周囲に設けられる、１種または複数の熱可塑性樹脂を含む予備成形可融性スリーブを設けるステップを含んでもよい。可融性スリーブの組成と予備成形可融性スリーブの組成は、同一であることもまたは同一でないこともある。
【００１８】
可融性スリーブは、可融性スリーブ穴の表面にスロットを切り、導電性コイルをスロットに圧入することによって設けることができる。
【００１９】
この方法は、可融性スリーブの外面を化学的に前処理するステップおよびステップｂの前に結合層を可融性スリーブ上に設ける追加のステップを含んでいてもよく、この結合層は、可融性スリーブの外面とバリア層の両方に対して化学的親和力を有する１種または複数の結合プラスチックを含んでいる。
【００２０】
可融性スリーブ、予備成形可融性スリーブ、結合層またはバリア層のどれも、吹きつけ、射出成形または予備成形フィルムの塗布のどれによっても製造してもよい。
【００２１】
熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、官能化ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ化ポリビニリデン、塩化ポリビニール、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）ターポリマー、ポリ（エチレン−ビニルアルコール）、ポリ（エチレン−酢酸ビニル）、ポリ（エチレン−アクリル酸）、ポリ（エチレン−アクリル酸エチル）、あるいはエチレン、プロピレン、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、ビニルアルコール、アクリル酸エチルまたはアクリル酸のホモポリマーまたはコポリマーなどの、溶融加工可能なホモポリマーまたはコポリマーでよい。
【００２２】
このプラスチックは、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアルコール、あるいはアミド、フッ化ビニリデン、塩化ビニリデン、尿素、ウレタン、アクリロニトリル、メタクリロニトリルまたはビニルアルコールのホモポリマーまたはコポリマーなどの結晶質極性熱可塑性樹脂でよい。
【００２３】
結合プラスチックは、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、アクリル酸グラフト化ポリエチレン、ポリ（エチレン−酢酸ビニル）、ポリ（エチレン−ビニルアルコール）、あるいは、エチレン、酢酸ビニル、ビニルアルコール、アクリル酸エチルまたは無水マレイン酸のホモポリマーまたはコポリマーから選択してよい。
【００２４】
無水マレイン酸は、バリア層との接着性を促進する反応部位を提供し、ポリエチレンは可融性スリーブとの相容性を提供する。
【００２５】
化学的前処理は、クロム酸などの酸による処理、コロナ放電処置、フッ素化処理、火炎処理、オゾン処理、望ましくは酸素、窒素、水素またはアルゴンの少なくとも１つを用いた大気プラズマ処理または低圧プラズマ処理の少なくとも１つの処理を含んでいてよい。
【００２６】
化学的前処理は、酸化またはフッ素化により可融性スリーブ外面上の極性基の濃度を増加させ、それにより可融性スリーブのバリア層に対する化学的相容性を改善する。
【００２７】
本発明のもう１つの態様は、前記の方法に従って製造した電気融合カップリングを提供することである。
【００２８】
可融性層の厚さとカップリング外径の比は、５：１〜１０：１の範囲でよく、望ましくは７．５：１である。予備成形可融性層の厚さとカップリング外径の比は、７５：１  〜  １５０：１でよく、望ましくは約１００：１である。結合層の厚さとカップリング外径の比は、１００：１〜５００：１の範囲でよく、望ましくは２００：１である。バリア層の厚さとカップリング外径の比は、１０：１〜２００：１の範囲でよく、望ましくは５０：１である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明をいかに図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１に示す電気融合カップリングは、第１パイプ端部（１１３）を第１カップリング端部（１１１）で、第２パイプ端部（１１４）を第２カップリング端部（１１２）で受けるように適合されており、第２スリーブ（１０２）内で受けられる第１スリーブ（１０１）と、第２スリーブ（１０２）を受ける第３スリーブ（１１５）と、第１スリーブ（１０４）の外面と第２スリーブ（１０５）の内面との間に位置する電気抵抗線（１０３）とを含む。螺旋形状をとる導電線（１０３）は、第１端部（１０６）および第２端部（１０７）を含んでおり、各端部は、それぞれ第１端子（１０８）および第２端子（１０９）で終端し、第３スリーブ（１１５）の外面に置かれている。
【００３１】
このカップリングの内径は６３ｍｍである。第１スリーブ（１０１）、第２スリーブ（１０２）および第３スリーブ（１１５）の壁厚は、それぞれ１ｍｍ、６ｍｍおよび１．５ｍｍである。
【００３２】
第１および第２スリーブ（１０１、１０２）は、分子量が１０００００〜２０００００の範囲のポリエチレンを含む。第３スリーブはナイロン（登録商標）を含む。第１スリーブ（１０１）、第２スリーブ（１０２）および第３スリーブ（１１５）は、さらに顔料、充填剤または加工添加剤を含む。導電線（１０３）は、銅とニッケル、または銅とスズの合金を含む。
【００３３】
図２に示す電気融合パイプカップリングは、第１パイプ端部（２１３）を第１カップリング端部（２１１）で、第２パイプ端部（２１４）を第２カップリング端部（２１２）で受けるように適合されており、第２スリーブ（２０２）内で受けられる第１スリーブ（２０１）と、第１スリーブ（２０４）の内面に位置する電気抵抗線（２０３）とを含む。螺旋形状をとる導電線（２０３）は、第１端部（２０６）および第２端部（２０７）を含み、各端部は、それぞれ第１端子（２０８）および第２端子（２０９）で終端し、第２スリーブ（２１０）の外面に置かれている。
【００３４】
このカップリングの内径は６３ｍｍである。第１スリーブ（２０１）および第２スリーブ（２０２）の壁厚は、それぞれ７ｍｍおよび１．５ｍｍである。
【００３５】
第１スリーブ（２０１）は、分子量が１０００００〜２０００００の範囲のポリエチレンを含む。第２スリーブ（２０２）はナイロン（登録商標）を含む。第１スリーブ（２０１）および第２スリーブ（２０２）は、さらに顔料、充填剤または加工添加剤を含む。電気抵抗線（２０３）は、銅とニッケル、または銅とスズの合金を含む。
【００３６】
図１および図２で示した電気融合カップリングの変形形態は、ポリエチレンスリーブとナイロン（登録商標）スリーブの間に結合層を含む。この結合層は、Ｏｒｅｖａｃの商標名で市販されている無水マレイン酸グラフト化ポリエチレンを含む。
【００３７】
図１で示した形態の電気融合カップリングは、円筒形金型コア上に第１ポリエチレンスリーブを射出成形し、それによって予備成形物を形成することによって製造した。次に円筒形金型コアを予備成形物から取り外し、電気抵抗線を予備成形物の周りに螺旋状に巻き付けて、巻線付き予備成形物を形成した。次に第２ポリエチレンスリーブを巻線付き予備成形物の上に射出成形した。
【００３８】
次に、ナイロンスリーブに対する密着性を最適化するために、第２ポリエチレンスリーブの径方向外側表面を、部分真空の下、表面の化学的性質を改変するのに必要な時間、窒素および水素を含むイオン化ガスに曝すことによって、前記表面に低圧プラズマ処理を施した。次に、このナイロン（登録商標）スリーブを、化学的に前処理した第２ポリエチレンスリーブ上に射出成形した。
【００３９】
図２に示す形態の電気融合カップリングは、電気抵抗線を円筒形金型コアの周りに螺旋状に巻き付けて、巻線成形物を形成することによって製造した。巻線成形物の上にポリエチレンスリーブを射出成形した。
【００４０】
次に、ナイロンスリーブに対する密着性を最適化するため、ポリエチレンスリーブの半径方向の表面に、部分真空の下、表面の化学的性質を改変するのに必要な時間、窒素および水素を含むイオン化ガスに曝すことによって、低圧プラズマ処理を施した。次に、ナイロン（登録商標）スリーブを、ポリエチレンの処理済みスリーブの上に射出成形した。
【００４１】
図２に示した形態の電気融合カップリングは、ポリエチレンスリーブを円筒形金型上に射出成形することによっても製造された。ポリエチレンスリーブの径方向の外側表面を、ナイロンスリーブに対する最適な密着性を高めるために表面の化学的性質を改変するのに必要な時間、部分真空の下、窒素および水素を含むイオン化ガスに曝すことによって、前記表面を低圧プラズマ処理した。次に、ナイロン（登録商標）スリーブを、処理済みのポリエチレンスリーブ上に射出成形した。次に、円筒形金型をポリエチレンスリーブから取り外した。次に、ポリエチレンスリーブ径方向内面にスロットを切削し、そこへ圧入することによって電気抵抗線をポリエチレンスリーブに挿入した。
【００４２】
結合層を含めた電気融合カップリングの変形形態は、上記と同じ方法によって製造されたが、さらにナイロン（登録商標）スリーブを射出成形する前に、結合層を化学的に処理したポリエチレンスリーブの上に射出成形するステップを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に従った電気融合カップリングの第１実施形態の縦断面である。
【図２】本発明に従った電気融合カップリングの第２実施形態の縦断面である。
【図１】
2007504017.tif 000003
【図２】
2007504017.tif 000004
【国際調査報告】
2007504017.tif 000005
2007504017.tif 000006
2007504017.tif 000007