(57)【要約】【課題】有機溶剤等の有害物質の浸透防止機能を向上した電気融着継手を提供する。また有機溶剤等の有害物質の浸透防止機能を向上したスピゴット継手を提供する。【解決手段】ソケット型のＥＦ継手１は、ポリエチレンからなる継手本体２ａとその内部に埋め込まれた電熱線７とを有し、継手本体２ａの外表面に耐有機溶剤透過性を有する熱硬化性樹脂３が被覆されている。スピゴット継手４０は、ポリエチレンで形成され、外表面に電気融着継手との融着面４３ａ、４３ｂ、４４を有すると共に、外表面のうち融着面４３ａ、４３ｂ、４４を除いた部分に耐有機溶剤透過性を有する熱硬化性樹脂層４２が被覆されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンからなる継手本体とその内部に埋め込まれた発熱体とを有する電気融着継手であって、前記継手本体の外表面に耐有機溶剤透過性を有する熱硬化性樹脂が被覆されている、かつ埋設時に土壌に接する部分は金属部分からなることを特徴とする電気融着継手。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ジアリルフタレート樹脂、尿素樹脂、ケトン・ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂から選ばれる１種類の樹脂またはこれらを２種以上混合した樹脂であることを特徴とする請求項１記載の電気融着継手。
【請求項３】
ポリエチレンで形成され、外表面に電気融着継手との融着面を有するスピゴット継手であって、前記外表面のうち前記融着面を除いた部分に耐有機溶剤透過性を有する熱硬化性樹脂層が被覆されていることを特徴とするスピゴット継手。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ジアリルフタレート樹脂、尿素樹脂、ケトン・ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂から選ばれる１種類の樹脂またはこれらを２種以上混合した樹脂であることを特徴とする請求項３に記載のスピゴット継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明が属する技術分野】
本発明は、有機溶剤等の有害物質の浸透防止機能をもつ、ポリエチレンで形成された電気融着継手及びスピゴット継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、給配水配管、ガス配管分野においては、耐食性に優れまた地震時の地盤変異に対して追随できる伸びを有するなどの理由で、鋳鉄管あるいは塩ビ管に代わってポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィンで形成された樹脂管が使用されるようになってきた。この種配管系においては、樹脂管の接続手段として、樹脂管と同材質の継手本体の内面に電熱線を配設した電気融着継手が使用され、樹脂管を継手の内部に挿入した後、電熱線に電流を流し、ジュール熱により樹脂管外周面および継手内面の樹脂が互いに溶融することにより樹脂管の接合が行われる（特許文献１及び特許文献２参照）。このように電気融着の手法により接合された配管系は、極めて信頼性が高いものとなる。しかして配管系が、有機溶剤で汚染された土壌に埋設されることがある。土壌汚染の原因となる有機溶剤として、ガソリン、灯油などの炭化水素化合物、トリクロロエチレン、パークレンなどの過去に半導体などの洗浄剤として使用されていた塩素系有機溶剤などが例としてあげられる。前者は、ガソリンスタンド付近あるいはその跡地の土壌中に、後者は工場、クリーニング店付近あるいはその跡地の土壌中に残存していることが極まれにある。これら汚染土壌中に上記樹脂管を埋設した場合、有機溶剤が樹脂管を浸透し管内部に達し、そこを流動する流体の品質に悪影響を及ぼすので、従来は汚染場所を大きく迂回して配管を埋設するという対策を講じていたが、配管工事費の増大や工事期間の長期化をもたらす。
【０００３】
配管工事費の増大や工事期間の長期化を伴わずに、上記有機溶剤の浸透を抑制するため、樹脂管の表面に耐有機溶剤浸透性に優れる樹脂をバリヤー層として設けることが検討されている。例えば特許文献３には、ポリオレフィン系樹脂で形成された管本体に、上記バリヤー層としてハイドロタルサイト系化合物を含有するエチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂を被覆し、上記保護層としてハイドロタルサイト系化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物を被覆し、主要層とバリヤー層、バリヤー層と保護層の各界面を接着した複合管が提案されている。特許文献４には、ポリオレフィン樹脂製の管本体を覆うように、上記バリヤー層として金属薄膜層を積層し、上記保護層として、樹脂被覆層を積層した複合管が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８３３６９号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３３０１８８号公報（第２〜３頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−２４０１７２号公報（第３〜４頁）
【特許文献４】
特開平１０−３１８４４８号公報（第３頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
配管系への有機溶剤の浸透を十分に抑制するためには、樹脂管に加えて接合部材である継手（電気融着継手又はスピゴット継手）にも有機溶剤の浸透防止機能を付与することが必要となる。そこで、例えば特許文献１又は特許文献２に記載されたＥＦ継手の外周面に、特許文献３および特許文献４に記載された被覆層を形成することにより、継手に耐有機溶剤浸透性をもたせることが考えられるが、これらの特許文献に記載された被覆構造を継手に適用すると、以下の問題点がある。まず、特許文献３に記載された耐有機溶剤透過性に優れる樹脂は、熱可塑性樹脂であるため、電気融着継手にこの樹脂を積層する方法として、射出成形が考えられる。射出成形を行うためには、継手の大きさや形状に応じた金型を準備することが必要となり、しかも樹脂管と異なり、基本形状だけでもソケット、エルボ、チーズといった３種類があり、さらに異口径の樹脂管を接続するための継手もあり、電気融着継手の種類（アイテム数）が極めて多いので、金型費用が莫大なものとなり、工業上採用することは無理である。次に、特許文献４に記載の如くアルミ箔を電気融着継手のような複雑な凹凸部をもつ部材の表面に巻回することは、技術的に極めて困難である。
【０００５】
従って、本発明の目的は、有機溶剤の配管系内部への浸透を防止する機能をもち、かつ工業的に製造可能な電気融着継手を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、有機溶剤の配管系内部への浸透を防止する機能をもち、かつ工業的に製造可能なスピゴット継手を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、種々の形状を有するポリエチレン製電気融着継手及びスピゴット継手に対しても有機溶剤の透過を抑制する機能を付与することを検討し、樹脂への有機溶剤透過の度合いは、樹脂材料の密度（比重）に関係する、すなわち、樹脂の密度が高いと、溶剤の透過経路が狭く、有機溶剤の透過が抑制されるという知見を得た。一般に、熱硬化性樹脂は、架橋構造をとるため、その密度は継手本体を形成するポリエチレンの密度よりも十分に大きい。また、熱硬化性樹脂は、硬化前の状態では、液状、あるいは有機溶剤に溶解する性状を呈するが、硬化後は架橋構造をもつため有機溶剤に対しても溶解することによる劣化といった問題が少ない。さらに、硬化前は有機溶剤に溶解するため、浸漬塗装あるいは吹きつけ塗装といった簡便な方法で塗布することが可能となる。以上の知見から上記課題を解決するために、本発明においては次のような技術的手段を採用した。
【０００８】
すなわち本発明の電気融着継手は、ポリエチレンからなる継手本体とその内部に埋め込まれた発熱体とを有する電気融着継手であって、前記継手本体の外表面に耐有機溶剤透過性を有する熱硬化性樹脂が被覆されている、かつ埋設時に土壌に接する部分は金属部分からなることを特徴とするものである。本発明のスピゴット継手は、ポリエチレンで形成され、外表面に電気融着継手との融着面を有するスピゴット継手であって、前記外表面のうち前記融着面を除いた部分に耐有機溶剤透過性を有する熱硬化性樹脂層が被覆されていることを特徴とするものである。前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ジアリルフタレート樹脂、尿素樹脂、ケトン・ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂から選ばれる１種以上の樹脂またはこれらを２種以混合した樹脂であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わる電気融着継手（以下ＥＦ継手という）の縦断面図、図２は図１に示すＥＦ継手により樹脂管を接合した状態を示す図である。図１において、１はソケット型のＥＦ継手であり、ポリエチレン樹脂からなる継手本体２ａの外周面において軸方向の両端面上に熱硬化性樹脂層３が形成されている。継手本体２ａの両端部付近には、継手本体２ａと一体に成形された一対のターミナル部８、８が設けられ、継手本体２ａの内部には、電熱線７が埋設（インサート）されている。各ターミナル部８は、樹脂層２ａとともに一体に成形される環状突起部２ｂの内部に存在する（インサートされた）ターミナル８ａを含み、電熱線７の両端部はターミナル８ａに結線されている。ターミナル部８、８間には、電気融着の良否を判別するためのインジケータ部６が形成され、融着が完了した時にインジケータ穴からインジケータ６ａが隆起するように構成されている。継手本体２ａの表面のうちターミナル部８、インジケータ部６及び電気融着しようとする樹脂管（図示省略）との融着面となる内周面４を除いた部分は、全て熱硬化性樹脂層３で被覆されている。すなわち継手本体２ａの内周面４はポリエチレンが露出しているため、従来のＥＦ継手と同様に電気融着が可能である。上記のＥＦ継手１によれば、図２に示すようにポリエチレン管の表面に溶剤浸透防止層を設けた樹脂管（複合管）３１ａ、３１ｂを継手１の内部に挿入した後、ターミナル部に電源（図示省略）に接続されたプラグ３２ａ、３２ｂを装着し電熱線７に通電することにより、電気融着が行われる。継手１と樹脂管３１ａ、３１ｂとの融着が正常に行われた時には、融着界面からの熱により、インジケータ６ａが膨張して隆起部３３ａ、３３ｂが形成されるので、目視で確認することができる。
【００１０】
図３は図１のＥＦ継手１により樹脂管を接合した他の例を示す断面図であり、図２と同一機能部分は同一の参照符号で示す。この接合例は、電気融着継手１と樹脂管３１ａ、３１ｂとを電気融着したとき、樹脂管３１ａ、３１ｂとＥＦ継手１０と境界に存在する未溶融接合部が熱硬化性樹脂層５２ａ、５２ｂで被覆された構造である。この構造によれば、樹脂管３１ａ、３１ｂとＥＦ継手１との隙間から溶剤が浸入し、樹脂管内を浸透して流動する流体に混入するのをより確実に防止することができる。
【００１１】
図４は本発明のＥＦ継手の他の実施の形態を示す断面図であり、図１と同一機能部分は同一の参照符号で示す。ＥＦ継手２０は、サドル部２１ａと取出管部２１ｂを有し、ポリエチレンで形成された継手本体の内部に電熱線２４が埋め込まれたサドル型のＥＦ継手である。このＥＦ継手２０は、サドル部２１ａの外周面と取出管部２１ｂの外周面及びサドル部２１ａの端面が、各々熱硬化性樹脂層２２ａ及び２２ｃで被覆され、電気融着しようとする樹脂管（図示省略）との電気融着面となる内周面２３には熱硬化性樹脂層が形成されていない構造を有する。この構造により、従来のＥＦ継手と同様に電気融着が可能であり、さらにＥＦ継手２０の外周面及び下端面は熱硬化性樹脂で被覆されているので、埋設時の土壌から配管内への有機溶剤の浸透を防止することができる。
【００１２】
図５は本発明のスピゴット継手の一実施態様を示す縦断面図である。図５に示すチ―ズ型のスピゴット継手４０においては、ポリエチレンからなる継手本体４１の外周面上に導電層４２が形成されている。このスピゴット継手４０は、電気融着しようとするＥＦ継手（図示省略）との融着予定面４３ａ、４３ｂ及び４３ｃと、電気融着しようとする樹脂管（図示省略）との融着予定面（内周面）４４はポリエチレンが露出した構造を有する。ＥＦ継手（図示省略）及び樹脂管（図示省略）との電気融着による接合後のスピゴット継手４０の表面は、熱硬化性樹脂層４２で被覆されるので、土壌中に配管した状態での有機溶剤の配管内への浸透を防止することができる。
【００１３】
本発明においては、複雑な表面形状を有するＥＦ継手あるいはスピゴット継手において、樹脂管との接合後に土壌と接する部分からの浸透を防止するために耐有機溶剤透過性に優れる熱硬化性樹脂層で被覆される。このような熱硬化性樹脂として、ポリイミドが挙げられるが高価であるため、汎用的なエポキシ樹脂が望ましい。エポキシ樹脂においては、硬化剤の種類によりポリアミン、アミンアダクト、ポリアミド樹脂硬化型、アミノ樹脂硬化型、フェノール樹脂硬化型、エポキシエステルに分けられる。エポキシエステルは、耐薬品性に劣るため適さないが、他は耐薬品性、耐有機溶剤性に優れる。とりわけ、メタフェニレンジアミンによる硬化物は優れた耐有機溶剤透過性を持つ。これらの樹脂に金属粉末、酸化物、着色剤などを添加混合することにより、溶剤の浸入経路が長くなり、溶剤浸入量が抑制されるためより効果が大きくなる。熱硬化性樹脂層の厚みは、１０μｍ以上がよく、望ましくは１００〜５００μｍがよい。熱硬化性樹脂層の厚みが１０μｍより薄いと取り扱い時の衝撃により、傷が下地のポリエチレン層まで達し溶剤浸透防止機能が損なわれるためである。
【００１４】
上記の熱硬化性樹脂層は、例えば浸漬塗布、吹きつけ塗布などの公知の手法により継手本体（ポリエチレン）の表面に積層される。しかし、ポリエチレンは極性基をもたず、化学的に安定な樹脂であるため、成形されたままの状態で熱硬化性樹脂を塗布すると、熱硬化性樹脂とポリエチレンとの密着性が著しく劣る。したがって、本発明においては、熱硬化性樹脂を塗布する前に継手に表面処理を施すことが好ましい。表面処理の手法としては、コロナ放電処理があり、継手表面にコロナ放電を照射させることで、物理的な表面改質および極性官能基生成による化学的な表面改質がなされ、濡れ性が向上する。継手表面にプラズマを照射した場合も、同様に物理的な表面改質および極性官能基生成による化学的な表面改質がなされ、濡れ性が向上する。また、継手表面を酸化炎であぶるフレーム処理では、表面の酸化によって極性基が生成することで濡れ性が増大する。継手表面に紫外線を照射することによっても同様にポリエチレンが酸化されて濡れ性が増大する。これら以外にも、継手表面にプライマー処理あるいは溶剤処理を施すことも有効である。
【００１５】
本発明において、継手そのものを使用して熱硬化性樹脂の有機溶剤浸透性を評価しようとすると、ポリエチレン層の肉厚が厚いため長期間にわたるので、図６に示す評価装置により加速試験を行って実験的に測定することが望ましい。図６に示す評価装置８０は、一対のガラス製セル６２、６３の間にホルダ３７に支持された試料（樹脂フィルム）３８を介装した基本構造を有する。この評価装置によれば、一対のガラス製セル６２，６３の間に試料３８をセットし、一方のセルに純水（水道管における水道水に相当）を充填して水相３４とし、他方のセルに有機溶剤の水溶液（汚染土壌に相当）を充填して有機溶剤相３５とすることにより、有機溶剤が試料３８の内部に浸入し、内部を拡散し、純水側に達するので、所定時間ごとに純水中の有機溶剤濃度を測定することにより、試料３８のバリヤー性能を評価することができる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
高密度ポリエチレン樹脂（ソルベー社製、商品名：ＴＵＢ１２４）を使用して射出成形法することにより、ソケット型のＥＦ継手（水道用ポリエチレンパイプシステム研究会規格の呼び径５０）を準備した。このＥＦ継手の融着面、ターミナル部及びインジケータ部に熱硬化性樹脂が付着しないようにマスキングした後、ポリエチレン用プライマーで処理し、次いでアミンアダクト硬化型のエポキシ塗料を約３００μｍの厚さだけ塗布することにより図１に示すソケット型のＥＦ継手を作製した。
【００１７】
図６に示す透過試験装置により、次の手順で上記のＥＦ継手の溶剤浸透防止性能を確認した。まず透過試験装置８０の第１セル６２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）の水溶液を充填し、第２セル６３にイオン交換水を充填した。透過性を評価する試料３８として、実施例１と同様の材料からなるポリエチレンシート（厚さ１ｍｍ）の表面に実施例１と同様の条件でエポキシ塗料を塗布することにより複合膜を作製し、これを評価装置８０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１〜４日間隔で第１セル６２及び第２セル６３内の液体をサンプリングし、ガスクロマトグラフ質量計（島津製作所社製、型式：ＧＣＭＳ−ＰＱ５０５０）によりトリクロロエチレン濃度を測定した。またこれと平行して所定時間経過毎に第１セル６２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６２内のトリクロロエチレン濃度が常に初期値±１０％以内に収まるように調整した。このようにして試料３８（複合膜）を介して第１セル６２から第２セル６３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算出した。その結果を表１に示す。
【００１８】
（比較例１）
透過性を評価する試料３８として、厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレン膜（実施例１に示すＴＵＢ１２４を使用）を用いた以外は実施例１と同様の条件で透過試験を行った。その結果を同じく表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１から、実施例１のＥＦ継手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ことがわかる。これに対して、比較例１のＰＥ膜では試験開始から８日目でトリクロロエチレンがＰＥ膜を透過するので、ＰＥのみで形成したＥＦ継手はトリクロロエチレンの管本体内への浸透を防止できないことがわかる。
【００２１】
上記の実施例ではソケット型のＥＦ継手について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造（エルボ、チーズ、サドル等）のＥＦ継手にも適用できることはもちろんである。また本発明は図示した以外の形状を有するスピゴット継手に適用できることももちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
以上に記述の通り、本発明によれば、ポリエチレンからなる継手本体の表面に熱硬化性樹脂層が形成されているので、従来に比べて有機溶剤等の有害物質の浸透防止機能を向上したＥＦ継手及びスピゴット継手を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるＥＦ継手を示す縦断面図である。
【図２】図１のＥＦ継手により配管した例を示す縦断面図である。
【図３】図１のＥＦ継手により配管した他の例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係わるＥＦ継手を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わるスピゴット継手を示す縦断面図である。
【図６】有機溶剤の浸透性を評価する装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２０：ＥＦ継手、２ａ、２１ａ：継手本体、２ｂ：環状突起部、３、２２ａ、２２ｃ、４２：熱硬化性樹脂層、４：内周面、６：インジケータ部、６ａ：インジケータ、７：電熱線、８：ターミナル部、８ａ：インジケータ、３１ａ、３１ｂ：樹脂管、３２ａ、３２ｂ：プラグ、３３ａ、３３ｂ：隆起部、２１ａ：サドル部、２１ｂ：取出管部、４０：スピゴット継手、２３、４３：内周面、８０：評価装置、６２：第１セル、６３：第２セル、３４：水相、３５：有機溶剤相、３７：ホルダ、３８：試料
【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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【図６】
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