(57)【要約】【課題】電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行える電気融着方式の接合構造体、及びその合否判別方法を提供する。【解決手段】電気融着が可能な樹脂管と電気融着継手とからなる接合構造体であって、前記樹脂管は少なくとも導電性を有しない樹脂層及び導電性を有する樹脂層を積層してなるとともに、前記電気融着継手と接合された部分は実質的に導電性を有しない樹脂で構成されていることを特徴とする接合構造体、及びその合否判別方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気融着が可能な樹脂管と電気融着継手とからなる接合構造体であって、
前記樹脂管は少なくとも導電性を有しない樹脂層及び導電性を有する樹脂層を積層してなるとともに、前記電気融着継手と接合された部分は実質的に導電性を有しない樹脂で構成されていることを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
電気融着が可能な樹脂管と電気融着継手とからなる接合構造体の合否判別方法であって、
前記樹脂管は少なくとも導電性を有しない樹脂層及び導電性を有する樹脂層を積層してなり、前記電気融着継手に融着しようとする前記樹脂管部分における導電性を有する樹脂の存在状態に応じて融着後の接合構造体の接合部分の良否が変化するのを利用することを特徴とする接合構造体の合否判別方法。
【請求項３】
電気融着が可能な複合管と電気融着継手とからなる接合構造体であって、
前記複合管は少なくとも導電性を有しない樹脂層、導電性を有する樹脂層及び金属層を積層してなるとともに、前記電気融着継手と接合された部分は実質的に導電性を有しない樹脂部分で構成されていることを特徴とする接合構造体。
【請求項４】
電気融着が可能な複合管と電気融着継手とからなる接合構造体の合否判別方法であって、
前記複合管は少なくとも導電性を有しない樹脂層、導電性を有する樹脂層及び金属層を積層してなり、前記電気融着継手に融着しようとする前記複合管部分における導電性を有する樹脂及び／または金属の存在状態に応じて融着後の接合構造体の接合部分の良否が変化するのを利用することを特徴とする接合構造体の合否判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行え、更には管本体への有機溶剤等の浸透を防止できる接合構造体及びその合否判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂管（例えばＰＥ管等のポリオレフィン樹脂管）の配管に際し、電気融着継手（以下ＥＦ継手と略す）を用いた接合方法が多用されている。この電気融着を確実に行うことが樹脂管や複合管等の配管の施工信頼性上必須である。
電気融着を良好に行うためには樹脂管端部に付着した砂塵、土などの汚れ、あるいは紫外線により酸化劣化した樹脂管の表面層を除去する必要があり、特殊な工具を用いて樹脂管表面のスクレープ（皮むき）作業を行っている。あるいは共押出しにより製造した２層構造の樹脂管の場合は、内層と外層の樹脂を非相溶性の組合せ（例えば内層：ＰＥ樹脂層、外層：ＰＰ樹脂層）にすれば、内層と外層との界面を非接着にすることができる。この場合は特殊な工具によるスクレープ作業を必要とせず、電気融着をしようとする外層部分にカッター等で切り込みを入れるだけで切り込み部分を手で剥ぐことができ（スクレープレス）、電気融着作業性が向上する。
しかし、まれにではあるがスクレープまたはスクレープレスを行わないまま電気融着作業に至る人的ミスが発生する。そのような人的ミスが起こった場合に、電気融着工程で異常（人的ミス）が起こったことを簡便かつ確実に検知する方法が求められている。
【０００３】
次に汚染土壌中に埋設された樹脂管への汚染物質の透過の問題がクローズアップされている。例えば、水道用ＰＥ管を有機溶剤で汚染された土壌に敷設した場合、ＰＥ管の外周側から内周側に、即ちＰＥ管本体内の水道水中に有機溶剤が浸透し、汚染することが懸念されている。このように汚染土壌中に埋設配管される水道用ＰＥ管には有機溶剤等の浸透を抑える工夫が求められている。
【０００４】
特開平１０−３１８４４８号公報には、可撓性を有するポリオレフィン樹脂製の管本体の外周面を覆うように、管本体に金属薄膜層が積層されている複合管が記載されている。この複合管は金属薄膜層により光が遮断されて紫外線等による劣化を抑制できるとともに、金属薄膜層により有機溶媒の管本体内への浸透を防止できるという効果を奏するものである。
しかし、本発明の接合構造体の構成としたことにより、スクレープまたはスクレープレスを行わずに電気融着に至る人的ミスを簡便でかつ確実に電気融着時に異常として検知できるとともに、有機溶剤等の有害汚染物質の管本体への浸透を抑制できるという本発明の技術的思想については記載が無い。また本発明の合否判別方法についての記載はない。
【０００５】
特開平１０−１８５０１５号公報には、ポリオレフィン系樹脂２０〜９５重量部、熱可塑性エラストマー０〜４０重量部、酸可溶性無機粉体５〜４０重量部及びカチオン系界面活性剤０．０１〜５．０重量部を含有した樹脂組成物からなる管状成形体にメッキ処理を施した樹脂管が開示されている。
しかし、この樹脂管はＥＭＩシールド用であり、本発明の技術的思想についての記載は認められない。
【０００６】
特開平８−９０６９０号公報には、熱可塑性樹脂管の表面に発泡樹脂層を介してＦＲＰ層が形成された複合管が開示されている。なおＦＲＰ層を構成する繊維としてガラス繊維が通常使用されるが、炭素繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維等も使用できるのと記載がある。
しかし、この複合管では軽量化の目的でＦＲＰ（プリプレグ）を使用しており、本発明の技術的思想についての記載は無い。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３１８４４８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１８５０１５号公報
【特許文献３】
特開平８−９０６９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行える電気融着方式の接合構造体、及びその合否判別方法を提供することである。
また本発明が解決しようとする課題は、電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行えるとともに、有機溶剤等の有害汚染物質の管本体への浸透を防止できる電気融着方式の接合構造体、及びその合否判別方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の接合構造体は、電気融着が可能な樹脂管と電気融着継手とからなる接合構造体であって、前記樹脂管は少なくとも導電性を有しない樹脂層及び導電性を有する樹脂層を積層してなるとともに、前記電気融着継手と接合された部分は実質的に導電性を有しない樹脂で構成されていることを特徴とする。
前記接合構造体は電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行えるという効果を奏するものである。
【００１０】
本発明の接合構造体の合否判別方法は、電気融着が可能な樹脂管と電気融着継手とからなる接合構造体の合否判別方法であって、前記樹脂管は少なくとも導電性を有しない樹脂層及び導電性を有する樹脂層を積層してなり、前記電気融着継手に融着しようとする前記樹脂管部分における導電性を有する樹脂の存在状態に応じて融着後の接合構造体の接合部分の良否が変化するのを利用することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の接合構造体は、電気融着が可能な複合管と電気融着継手とからなる接合構造体であって、前記複合管は少なくとも導電性を有しない樹脂層、導電性を有する樹脂層及び金属層を積層してなるとともに、前記電気融着継手と接合された部分は実質的に導電性を有しない樹脂部分で構成されていることを特徴とする。
前記接合構造体は電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行えるとともに、有機溶剤等の有害汚染物質の管本体への浸透を防止できるという効果を奏するものである。
【００１２】
また本発明の接合構造体の合否判別方法は、電気融着が可能な複合管と電気融着継手とからなる接合構造体の合否判別方法であって、前記複合管は少なくとも導電性を有しない樹脂層、導電性を有する樹脂層及び金属層を積層してなり、前記電気融着継手に融着しようとする前記複合管部分における導電性を有する樹脂及び／または金属の存在状態に応じて融着後の接合構造体の接合部分の良否が変化するのを利用することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明について詳しく説明する。
図１は本発明の接合構造体の一実施態様を示す長手軸方向の断面図である。図１において、接合構造体１０は２つの樹脂管１ａ，１ｂをＥＦ継手５により電気融着してなるものである。６は電熱線であり、８は樹脂管１ａ，１ｂの軸方向の端部７ａ，７ｂが対向して形成された空隙である。図２に示す通り、電気融着に供した樹脂管１ａ，１ｂはどちらも、導電性を有する樹脂層３ａ、３ｂ（外層）における電気融着をしようとする管端部分をスクレープまたはスクレープレス作業により剥ぎ取って内層の導電性を有しない樹脂層２ａ，２ｂを表面に露出させたものである。次にＥＦ継手５の内周面５ａと樹脂管１ａ，１ｂの露出部２ａ，２ｂとを図１に示すように当接させ、次いで電気融着することにより接合構造体１０を製造することができる。
もし人的ミスによりスクレープまたはスクレープレス作業が抜けたかあるいは不十分な状態で電気融着に至った場合でも、即ち樹脂管１ａ，１ｂにおける電気融着しようとする表面部分に導電性を有する樹脂層３ａ，３ｂが残存するとき、電熱線６に流れるべき電流が、導電性を有する樹脂層３ａ，３ｂに流れ、電熱線６を短絡する。このため、電熱線に流れる電流値が変化する。このような電気融着時の異常現象はＥＦ用継手に接続された図示省略の電気融着コントローラ（例えば定電圧制御コントローラ等）により電流異常として検知され、融着不良品の発生を確実に阻止することができる。
【００１４】
図３は本発明の接合構造体の他の実施態様を示す長手軸方向の断面図である。図３において、接合構造体２０は２つの複合管１１ａ，１１ｂをＥＦ継手１５により電気融着してなるものである。１６は電熱線であり、１８は複合管１１ａ，１１ｂの軸方向の端部１７ａ，１７ｂが対向して形成された空隙である。図４に示す通り、電気融着に供した樹脂管１１ａ，１１ｂはどちらも、外層である金属層１４ａ，１４ｂ及び中間層である導電性を有する樹脂層１３ａ、１３ｂにおける電気融着をしようとする管端部分を剥ぎ取って内層の導電性を有しない樹脂層１２ａ，１２ｂを表面に露出させたものである。次いでＥＦ継手１５の内周面１５ａと前記露出部１２ａ，１２ｂとを図３に示すように当接させ、次いで電気融着することにより接合構造体２０を製造することができる。
もし人的ミスによりスクレープまたはスクレープレス作業が抜けたかあるいは不十分な状態で電気融着に至った場合でも、金属層１４ａ，１４ｂは導電性を有するので、即ち樹脂管１１ａ、１１ｂにおける電気融着しようとする表面部分に導電性を有する樹脂層１３ａ，１３ｂ及び／または金属層１４ａ，１４ｂが残存するとき、上記と同様に電気融着時の異常現象が確実に検知され、融着不良品の発生を確実に阻止することができる。
加えて接合構造体２０の外層は金属層１４ａ，１４ｂで構成されているので有機溶剤等の有害物質の管本体への浸透を防止することができる。
【００１５】
導電性を有する樹脂層の構成材料として、ＡＳＴＭ試験法：Ｄ２５７による体積固有抵抗（５０％ＲＨ，２３℃）が１０００Ω・ｃｍ以下、好ましくは１００〜１Ω・ｃｍの樹脂系材料を用いる。そのうち実用性に富むのは導電性フィラーを分散したポリオレフィン樹脂系材料である。導電性フィラーとしてカーボンブラック粉末、金属粉末、金属繊維、カーボン繊維、金属フレーク、金属ガラスビーズ及び金属化ガラス繊維の群から選択される少なくとも１種を熱可塑性樹脂に対して適量配合し、混練し、導電性を有する樹脂系材料とする。導電性フィラーの平均粒径（電子顕微鏡観察により測定）は１〜５００μｍとし、１０〜１００μｍとするのが好ましい。平均粒径が１μｍ未満では熱可塑性樹脂中への均一分散が困難になり、平均粒径が５００μｍ超では層状に成形するのが困難になる。次いでこの樹脂系材料を用いて所定の成形方法により層状に成形し、本発明の接合構造体を形成する。熱可塑性樹脂と導電性フィラーとの配合比率は使用目的により適宜決定すればよく特に限定されないが、体積％で（導電性フィラー）：（熱可塑性樹脂）＝５：９５〜５０：５０とし、２０：８０〜４０：６０とするのが好ましい。導電性フィラーの体積比率が５％未満では電気融着時の異常検知が困難になり、５０％超では成形が困難になる。
導電性を有する樹脂層の厚みは特に限定されないが、０．０５〜１ｍｍとし、０．１〜０．５ｍｍとするのが好ましい。厚みが０．０５ｍｍ未満では電気融着時の異常検知が困難になり、１ｍｍ超では余分な厚みが無駄になる。
【００１６】
導電性を有しない樹脂層とは、ＡＳＴＭ試験法：Ｄ２５７による体積固有抵抗（５０％ＲＨ，２３℃）が１０００Ω・ｃｍ超の樹脂系材料からなる層であり、一般的なフィラー無しの熱可塑性樹脂（ポリオレフィン樹脂等）が該当する。
【００１７】
金属層を構成する金属材料として、電熱線と同等以上の導電性を有する金属または合金であれば使用可能である。
金属層の形成方法は特に限定されず、蒸着法、電解めっき法、無電解めっき法、あるいは粘着剤付きの金属箔テープを管本体表面に巻き付けて金属薄膜層を形成する方法などを適用する。
金属層の厚みは特に限定されないが、５〜１００μｍとし、１０〜３０μｍにするのが好ましい。厚みが５μｍ未満では電気融着時の異常検知が困難になり、１００μｍ超では余分な厚みが無駄になりまた管の可撓性を低下させる要因になる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、それら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施例１）
共押出しにより外径６３．０ｍｍ、内径５１．４ｍｍ、厚さ５．８ｍｍのＰＥ樹脂層（ソルベー社製高密度ポリエチレン樹脂；商品名：ＴＵＢ１２４を使用）と、このＰＥ樹脂層（内層）の外周側に厚さ０．２ｍｍの導電性樹脂層（外層）を積層した２層構造の樹脂管を成形した。前記内層が導電性を有しない樹脂層に該当する。前記導電性樹脂層の成形用原料として、平均粒径約５０μｍのステンレス鋼の粉末（ＳＵＳ３０４粉末）３０体積部とポリプロピレン樹脂粉末７０体積部（出光石油化学（株）製、商品名：Ｅ１５０Ｋ）とを配合し、混練したペレットを使用した。
成形した２層構造の樹脂管に対し、軸方向の管端側の導電性樹脂層の剥離（スクレープレス）状況を表１のように変化させたものを作製した。次にそれらを各々ＥＦ継手に挿入し、次いで所定時間通電して熱融着し、図１と同様の構造の接合構造体を作製した。これら接合構造体の電気融着時の異常検知の状況、及びＪＩＳ  Ｋ  ６７７５−３に記載のピーリング試験による電気融着の合否評価結果と、ＥＦ継手に電気融着する直前の電気融着予定表面部分における導電性樹脂層の剥離状況との相関を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１より、実施例１の樹脂管の管端部分に導電性樹脂層が残存した状態で電気融着に供したとき、異常検知が確実になされ、不良品の発生を確実に阻止できるのがわかる。
【００２２】
（実施例２）
実施例１と同様に、共押出しにより外径６３．０ｍｍ、内径５１．４ｍｍ、厚さ５．８ｍｍのＰＥ樹脂層（ソルベー社製高密度ポリエチレン樹脂；商品名：ＴＵＢ１２４を使用）と、このＰＥ樹脂層（内層）の外周側に厚さ０．２ｍｍの導電性樹脂層（外層）を積層した２層構造の樹脂管を成形した。次にこの樹脂管に対し、厚さ１μｍの無電解銅めっきを被覆し、次いで厚み２０μｍの電気亜鉛めっきを被覆して、図４の構造の複合管を作製した。
成形した３層構造の複合管に対し、軸方向の管端側の導電性樹脂層（中間層）及びめっき層（外層）の剥離（スクレープレス）状況を表２のように変化させたものを作製した。次にそれらを各々ＥＦ継手に挿入し、次いで所定時間通電して熱融着し、図３と同様の構造の接合構造体を作製した。これら接合構造体の電気融着時の異常検知の状況、及びＪＩＳ  Ｋ  ６７７５−３に記載のピーリング試験による電気融着の合否評価結果と、ＥＦ継手に電気融着する直前の電気融着予定表面部分における導電性樹脂層及びめっきの剥離状況との相関を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２より、実施例２の複合管の管端部分に導電性樹脂層またはめっき層が残存した状態で電気融着に供したとき、異常検知が確実になされ、不良品の発生を確実に阻止できるのがわかる。
【００２５】
実施例２で作製した３層構造の複合管の溶剤浸透防止効果を確認するのが重要であるが、前記複合管そのものを使用して評価するのは長期にわたる。そこで溶剤浸透性を実験的に加速試験により評価した結果について以下に説明する。
図５の透過試験装置４０により溶剤浸透防止効果を評価した。
まず透過試験装置４０の第１セル３２にイオン交換水とトリクロロエチレンからなるトリクロロエチレン濃度３．０ｍｇ／ｌ（初期値）の水溶液３４を、イオン交換水３５を第２セル３３にそれぞれに充填した。透過性評価試料３８として、内層のＰＥ樹脂層の厚みを０．５ｍｍとした以外は実施例２と同様にして実施例２の複合管と同じ構造の複合膜を作製し、評価装置４０に取り付けた。透過試験は試験温度２０．０±０．１℃で、かつ試験開始時点から１日〜４日間隔で第１セル３２及び第２セル３３内の液体をサンプリングし、ガスクロマトグラフ質量計（（株）島津製作所製、型式：ＧＣＭＳ−ＰＱ５０５０Ａ）によりトリクロロエチレン濃度を測定した。また並行して所定時間経過毎に第１セル３２に所定量のトリクロロエチレン及びイオン交換水を添加し、第１セル３２内の水溶液３４のトリクロロエチレン濃度が常に初期値±１０％以内になるように制御した。このようにして前記複合膜を介して第１セル３２から第２セル３３に透過したトリクロロエチレン量を測定し、透過係数及び拡散係数を求めた。評価結果を表３に示す。
（比較例１）
透過性評価試料３８として、厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレン膜（ＴＵＢ１２４を使用）を用いた以外は前記と同様の透過試験を行った。結果を表３に示す。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
表３より、実施例２の接合構造体を構成する複合管はトリクロロエチレンの管本体内への浸透を防止できるのがわかる。これに対して比較例１のＰＥ膜では試験開始８日目でトリクロロエチレンがＰＥ膜を透過するのがわかる。
【００２８】
上記実施例に関連した検討により、樹脂管または複合管の電気融着しようとする部分における総面積の５％以上が導電性樹脂層、または導電性樹脂層及び金属層で占められていれば電気融着時の異常検知が可能である。逆にいえば、前記総面積の５％未満になるように導電性樹脂層、または導電性樹脂層及び金属層の占有面積が抑えられているとき（実質的に導電性を有しない樹脂層で占められているとき）異常検知はなされず良品の接合構造体を得られるのがわかった。
【００２９】
上記実施例では電気融着する部分を除いて導電性樹脂層及び金属層を一体の管状に形成して構成した接合構造体の場合を記載したが、本発明はこれに限定されない。少なくとも導電性樹脂層または金属層が内層上の軸方向に連続して分布していれば良く、内層上全面にわたって形成されている必要はない。
【００３０】
【発明の効果】
以上記述の通り、本発明によれば、電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行える電気融着方式の接合構造体及びその合否判別方法を提供することができる。
また電気融着時の異常検知が簡便でかつ確実に行えるとともに、有機溶剤等の有害汚染物質の管本体への浸透を防止できる電気融着方式の接合構造体及びその合否判別方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合構造体の一例を示す軸方向断面図である。
【図２】本発明に用いる樹脂管の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の接合構造体の他の例を示す軸方向断面図である。
【図４】本発明に用いる複合管の一例を示す斜視図である。
【図５】評価装置を説明する断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  樹脂管、１０，２０  接合構造体、１１ａ，１１ｂ  複合管、３４  トリクロロエチレン水溶液、３５  イオン交換水、３７  保持部材、３８  透過層、４０  評価装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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