(57)【要約】【課題】  現場の外気温が低い場合でも、接合強度が安定する突き合わせ融着接合方法及び管端部の加熱具を提供する。【解決手段】  熱可塑性樹脂製管を突き合わせ接合する際、断熱容器からなる加熱具本体に、拡縮自在な管端部挿入口が一個所又は二個所設けられ、加熱具本体の内部に熱源が収納され、管端部をそれぞれの挿入口から挿入して挿入口を絞り、管端部を包容して熱源により管端部を加熱する加熱具により、接合する管端部同士を予め加熱してから管端面に面状ヒーターを接触させて加熱溶融し、管端面が溶融したら面状ヒーターを除去して管端面同士を突き合わせて融着接合する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂製管を突き合わせ接合する際、接合する管端面同士を予め加熱してから管端面に面状ヒーターを接触させて加熱溶融し、管端面が溶融したら面状ヒーターを除去して管端面同士を突き合わせて融着接合することを特徴とする突き合わせ融着接合方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂製管の突き合わせ融着接合方法において、管端面を溶融する前に予め管端部を加熱する管端部の加熱具であって、断熱容器からなる加熱具本体に、拡縮自在な管端部挿入口が一個所又は二個所設けられ、加熱具本体の内部に熱源が収納され、管端部をそれぞれの挿入口から挿入して挿入口を絞り、管端部を包容して熱源により管端部を加熱することを特徴とする加熱具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、農水、工業用水等を輸送する水道管に用いられる熱可塑性ポリオレフィン管を、接合される面同士をそれぞれ面取りし、面取りされた管端面を面状ヒーターで加熱溶融し、管端面から面状ヒーターを取り外した後、溶融した管端面同士を突き合わせて融着接合する方法、及び面状ヒーターで接合端面同士を溶融する前に予め接合管端部を加熱するための加熱袋に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレン管やポリプロピレン管などの熱可塑性樹脂管は、軽量で、耐食性、可撓性、耐震性に優れ、ガス管や水道管に汎用されつつある。これらの樹脂管は、現場において接合する方法として、接合される管同士の接合面をそれぞれ面取りし、面取りされた管端面を面状ヒーター等により加熱し溶融させた後面状ヒーターを除去し、溶融した面同士を突き合せることによって融着接合させる、突き合わせ融着接合法がある。
【０００３】
従来行われている一般的な突き合わせ融着接合方法は、通常、図４に示されるような融着接合装置を用いて次のようにして行われる。即ち、先ず固定クランプＡと可動クランプＢとにそれぞれ熱可塑性樹脂製管の端部Ｃ１、Ｃ２を固定させた後、エアシリンダー等の駆動装置Ｄにより可動クランプＢを前進させて端部Ｃ２の管端面を可動兼用台Ｅに取り付けの面取り機Ｆに押し付け、更に前進させて押し込み、端部Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの管端面で面取り機Ｆを挟み込み面取り機Ｆを駆動して端部Ｃ１，Ｃ２のそれぞれの管端面の面取りを行う。面取り後、可動兼用台Ｅより面取り機Ｆを取り外して、代わりに面状ヒーターＧを取り付け、同様にして端部Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの管端面で面状ヒーターＧを挟み込んで圧設し、端部Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの管端面を加熱溶融した後、一定時間加熱保持を行う。次いで、駆動装置Ｄにより可動クランプＢを後退させて、端部Ｃ１、Ｃ２で挟み込んだ面状ヒーターＧを自由にし、面状ヒーターＧを可動兼用台Ｆより取り外す。その後、駆動装置Ｄにより再度可動クランプＢを前進させ、溶融している端部Ｃ２を固定クランプＡに固定されて溶融している端部Ｃ１に所要の押し圧で突き合わせて融着接合する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、突き合わせ融着接合方法においては、所定の接合条件、例えば加圧溶融工程、加熱保持工程、面状ヒーター除去工程、圧着工程、冷却工程等の各工程における時間、温度、圧力をきちんと守って行わなければ、融着させる管端面の温度が低下して溶融状態が変化し、接合強度が不均一となったり不足したりするという問題点がある。
【０００５】
従って、上記従来の突き合わせ融着接合方法においては、施工現場での気温や管端部の表面温度を測定し、測定された温度に応じて加圧溶融や加熱保持の時間を変化させたり、面上ヒーターの発熱温度を変化させる等の管端部加熱条件を調節して接合することが行われていた。
【０００６】
ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンは熱伝導性が悪く、寒冷地や冬季等外気温が低い場合においては、接合個所が短時間では十分に溶融し難く、接合強度が低下し易い傾向が強い。このために、これらの時期や地域においてこれらの管を突き合わせ融着接合を行う時は、接合個所を部分的に風防テント等で覆い、風が直接融着部に当たらないようにすると共に、気温の変化が少なくなるようにして融着作業が行われるが、この作業は大変煩わしく、それゆえに、作業者毎に管端部の温度が大きく変わって加熱条件の設定にばらつきが出ることが多く、接合個所毎に接合強度にばらつきが出て、安定した接合ができなくなってしまうことがあった。
【特許文献１】特開２００１−１９１４１５号公報  段落番号［０００２］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の突き合わせ融着接合方法における問題点を解決し、現場の外気温が低い場合でも、接合強度が安定する突き合わせ融着接合方法及び管端部の加熱具を提供する目的でなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の請求項１記載の突き合わせ融着接合方法（発明１）は、熱可塑性樹脂製管を突き合わせ接合する際、接合する管端部同士を予め加熱してから管端面に面状ヒーターを接触させて加熱溶融し、管端面が溶融したら面状ヒーターを除去して管端面同士を突き合わせて融着接合することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の加熱具（発明２）は、熱可塑性樹脂製管の突き合わせ融着接合方法において、管端面を溶融する前に予め管端部を加熱する管端部の加熱具であって、断熱容器からなる加熱具本体に、拡縮自在な管端部挿入口が一個所又は二個所設けられ、加熱具本体の内部に熱源が収納され、管端部をそれぞれの挿入口から挿入して挿入口を絞り、管端部を包容して熱源により管端部を加熱することを特徴とする。
【００１０】
発明１で接合される管は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂からなる管である。
【００１１】
予め加熱する管端部の表面温度は、３０℃〜６０℃位が適当である。３０℃未満であれば加熱が不十分でその後の面ヒーターに接触させるまでに表面温度が低下してしまい、従って接合性能にバラツキが出易くなる。また、６０℃を越えると管が軟化して扁平する恐れがある上、手等が管端面に接触した時に熱くて作業性が悪くなる上、やけど等の危険がある。
【００１２】
また、用いられる突き合わせ融着接合装置は、固定クランプと可動クランプとで、接合させる管端部を固定し、接合する互いの管端面を面取りし、面取り後の管端面を面状ヒーターに圧接して加熱溶融し、その後面状ヒーターを取り外してから再度管端面同士突き合わせて融着する機構を有しているものであれば特に限定されず、従来と同じもの（例えば図４参照。）が適用されても良い。
【００１３】
発明２は、上記突き合わせ融着接合方法に用いる加熱具である。この加熱具は、加熱される管端部が挿入される管挿入口が、加熱具本体に一個所又は二個所設けられ、その挿入口が拡縮可能とされている。断熱容器である加熱具本体の内部には熱源が収納され、管端部をそれぞれの挿入口から挿入して挿入口を絞り、管端部を包容してから熱源を発熱させて管端部を加熱するものである。
【００１４】
この加熱具は、面取りが終了した管端面に面状ヒーターを接触する前に、管端部に装着される。加熱具本体に設けられる管挿入口が一個所の場合は、管同士を並べて配置し、この管端部同士を纏めて管挿入口から加熱具内に挿入する。
【００１５】
管挿入口が２個所である場合は、管端部同士が対向するように管端部を挿入することができるので、例えば、面取りを終わり固定クランプと可動クランプとで固定された管端部同士を、向かい合わせた状態で同時に加熱具で覆って管挿入口内に挿入することができ、又取り外しも短時間に行うことができるので、管端部余熱後の作業を短時間で行うことができる。
【００１６】
加熱具本体は、耐熱性、断熱性に優れたものであれば特に限定されず、更に接合現場での使用適性を考慮すれば、耐水性、耐摩耗性、耐油性、耐候性等に優れている物が好ましい。例えば一例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂等熱可塑性樹脂の発泡体；硬質又は軟質ウレタン樹脂、フェノール樹脂等熱硬化性樹脂の発泡体；木材、炭等の気泡を含有する天然材料類；綿、絹、羊毛、ガラスウール、炭素繊維、熱可塑性樹脂繊維、熱硬化性樹脂繊維、又はこれらの混合繊維等繊維の織布、不織布又は織物等の断熱性布状物；これら布状物とアルミニウム等の積層布状物；更にこれらの布状物又は積層布状物の間に綿、ガラスウール、ウレタン発泡体等からなる断熱材を挟んだ複層布状物等が挙げられる。
【００１７】
なお、加熱具本体は、例えば硬質ウレタン発泡体等の硬質材料を筒状にしてその両端を巾着のような拡縮可能な管挿入口とすれば、断熱性能が優れかつ管挿入口が締められるので好都合であるが、取り扱いが容易なこと、狭い場所での作業性が良いことから、軟質材料で袋状に構成されることが好ましい。
【００１８】
断熱容器である加熱具本体の容積は挿入された管端部を包容する大きさとされる。又、管挿入口は拡縮可能とされるので、形状変化が可能な構造とされる。従って、通常、管挿入口は軟質材料で構成される。管挿入口の拡縮方法は、例えば、管挿入口にゴム等を設けて伸縮自在とする方法、管挿入口に絞り紐を設けてこれを絞って結ぶ方法等、状況に応じて適宜選択して用いられれば良い。
【００１９】
熱源は、加熱具本体内の温度を加温し、加熱具内に挿入された管の管端部表面温度を約６０℃程度まで昇温させることができれば特に制限されず、例えば一例として、ニクロム線、赤外線ヒーター等の電気発熱体；水、その他の蓄熱材；高温蒸気、高温空気等の高温度流体；酸化速度を調節した鉄粉混合物等が挙げられる。
【００２０】
熱源が、例えばニクロム線、赤外線ヒーター等の電気発熱体、高温蒸気、高温空気などである場合は、加熱具本体内の温度を熱電対等で検出して通電時間、通電量或いは電圧を変化させて所望の温度にコントロールすることがし易く、好ましい。
【００２１】
熱源が、蓄熱材である場合は、予め加熱された湯等の熱容量の大きな媒体を用いることが好ましい。
【００２２】
熱源が、例えば使い捨てカイロ等に用いられる、鉄粉、水、活性炭、珪藻土、バーミキュライト、塩類等を混合して酸化速度を調節した熱源である場合は、最高到達温度を適度に調節しておくことが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
発明１においては、接合する管端面同士を予め加熱するので、面状ヒーターを管端面に接触させるときの管端面の温度が一定となり、面状ヒーターを接触させて加熱溶融する時の加圧溶融や加熱保持の時間を一定することが可能となり、接合強度が安定した突き合わせ融着方法となる。
【００２４】
発明２においては、加熱具が、熱源を内蔵した断熱材層で構成された加熱具であり、管端部を所定の温度まで加熱するので、面状ヒーターで管端面を溶融する時に加圧溶融や加熱保持の時間を一定することが可能となり、接合強度が安定した突き合わせ融着が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図面を参照して本発明の突き合わせ融着接合方法及び加熱具を説明する。図１は管挿入口が一個所である加熱具の使用の一例を示す側面図である。図２は、管挿入口が二個所である加熱具の使用の一例を示す側面図である。図３は断熱容器の一例の断面図である。
【００２６】
加熱具１は、断熱容器である加熱具本体２に、融着される管の管端部Ｃの挿入口が１個所ないし２個所設けられ、該挿入口が蛇腹、ゴム紐、板ゴム或いは締め紐等で拡縮自在とされて、本体内部に熱源が収納されたものである。
【００２７】
本図示例に用いられる加熱具１の本体２の一例の構造を図３に示す。加熱具本体２は断熱容器であり、ガラスウール２１と綿２２との積層布にニクロム線ヒーター２３を内蔵し、炭素繊維等からなる綴じ付け糸２４でずれ止めたを施した柔軟な袋状物であり、ニクロム線２３と同時に内蔵された熱電対（図示せず）で温度を検出してニクロム線への通電をｏｎ／ｏｆｆし、所定の温度を得るようにした、袋状の加熱具１である。
【００２８】
加熱される管の管端部Ｃが管挿入口３１から挿入され、管挿入口３１を締めて温度コントローラー（図示せず）で所望の温度に設定し、電源コード４からニクロム線ヒーター２３に通電する。この場合、加熱される管のそれぞれの管端部Ｃを同時に加熱具１の本体２に挿入して加熱することが好ましい。
【００２９】
或いは、袋状加熱具本体２の管が対向する位置に、二個所の管挿入口３１、３２を設けておくと、例えば図２に示されるように、固定クランプＡと可動クランプＢとに取り付けられ対向している管の管端部Ｃ１、Ｃ２を、それぞれの管挿入口３１、３２から袋状加熱具本体１内に挿入し、挿入口３１、３２を締めて同時に加熱することができる。この場合は、管端部Ｃ１，Ｃ２が共に同時に所望の温度になる。加熱具１を取り除いた後、直ちに面上ヒーターＧを当てて管端面Ｃ１、Ｃ２を加熱溶融できるので、作業時間が短縮されて管端部Ｃの温度低下が少なく、しかも互いの管端部Ｃの温度がほぼ同じであるので融着のばらつきが少なくなる。
【００３０】
なお管端部Ｃ１、Ｃ２の予備加熱は、管端部Ｃを面取りする前で面取りした後でも構わないが、温度変化を少なくするためには、面取り後に行うのが好ましい。
【００３１】
管端部Ｃ１、Ｃ２はそれぞれ均等に加熱されることが好ましい。それ故、熱源２３は点状或いは線状に配置されるよりも、袋状本体２内周面に略均等に配置される事が好ましい。従って、熱源２３がニクロム線や赤外線ヒーター等電気発熱体；水、その他の蓄熱材；高温蒸気、高温空気等の高温度流体；酸化速度を調節した鉄粉混合物等、は加熱具本体２内面に均等に配置されるようにされることが良く、熱源２３を加熱具本体２の内面に固定する方法は、適宜それぞれに応じた一般的な方法で行われれば良く、特に限定されない。
【実施例】
【００３２】
（実施例１〜１０）
図２に示される加熱具を用い、表１に示す通りの、加熱具による予備加熱条件及び突き合わせ融着条件で、水道配水用ポリエチレン管（呼び径１００、積水化学工業社製、外径１１４ｍｍφ、肉厚１０．４ｍｍ）を突き合わせ融着した。なお、ヒーター除去所要時間は、可動クランプ移動開始から融着した管端面同士が接触するまでの時間とした。
【００３３】
得られた融着接合された管から、幅８ｍｍ×厚さ８ｍｍ×長さ１００ｍｍで、融着界面が長さ方向の中央部位置に水平とになるようにした角柱状サンプルを切り出した。このサンプルの融着接合面に、カミソリで深さ１．４ｍｍの切り込みを入れた。その後切り込みを入れたサンプルを８０℃の熱水中で融着接合面に４．９ＭＰａの応力を掛け、破断の有無を観察した。その結果を表１に示す。
【００３４】
（比較例１〜３）
比較のために、加熱具を用いなかった以外は、実施例と同様にしてテストを行った。その結果を表１に併記する。作業者によるバラツキもあって、溶融開始時に管端部の温度が低くなり、作業者によるバラツキもあって。また破断に到るまでの時間も、１,０００時間から４００時間とバラツキが出た。
【００３５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、寒冷地におけるハ゜イフ゜の融着接合においても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】管挿入口が一個所である加熱具の使用の一例を示す側面図である。
【図２】管挿入口が二個所である加熱具の使用の一例を示す側面図である。
【図３】断熱容器の一例の断面図である。
【図４】融着接合装置の一例の側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  加熱具
２  断熱容器（加熱具本体）
２１  ガラスウール
２２  綿
２３  熱源（ニクロム線）
２４  綴じ付け糸
３１、３２  管挿入口
４  電源コード
Ａ  固定クランプ
Ｂ  可動クランプ
Ｃ  管端部
Ｃ１、Ｃ２  固定クランプＡ又は稼働クランプＢに固定された管端部
Ｄ  駆動装置
Ｅ  可動兼用台
Ｆ  面取り機
Ｇ  面状ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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