(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロフュージョンに用いられる熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材であって、
溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を有し、
前記筒状部の軸方向の中心には、径方向の外側で径方向にスリーブ部が形成されていて、
これにより、２つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が前記筒状部と前記スリーブ部との間に挟まれることが可能になることを特徴とする熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂管がポリオレフィン若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管である請求項１に記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱融着接合補助材を用い、前記熱融着接合補助材の筒状部を前記２つの熱可塑性樹脂管の対向する端部に嵌め合わせるとともに、前記端部を前記筒状部と前記スリーブ部との間に挟んで固定する工程と、
前記２つの熱可塑性樹脂管の端部をエレクトロフュージョンにより接合した後、前記筒状部を水で溶解除去する工程と、を含むことを特徴とする熱可塑性樹脂管の接合方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂管がポリオレフィン若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管である請求項３に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材及び熱可塑性樹脂管の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂管、例えば、ポリエチレン管は、ガス管、上水道管、下水道管に用いられている。ポリエチレン管は鋳鉄管や鋼管などの金属管に比べ、軽量で施工し易く、耐食性に優れており、しかも可撓性があることから地震に強い特徴がある。熱可塑性樹脂管は、輸送しやすくするために巻いたり、管を可送単位に切断して積み重ねて、搬送、保管している。したがって、熱可塑性樹脂管を敷設する際には、切断された熱可塑性樹脂管を再接合する必要がある。熱可塑性樹脂管の接合には、信頼性のある接着剤が存在しないので、熱融着が主に用いられている。
【０００３】
熱融着で熱可塑性樹脂管を接合する方法は、主に、突合せ熱融着（Butt Fussion）と、エレクトロフュージョン(Electrofusion)継手とが知られている。
【０００４】
ここで、突合せ熱融着では、図４に示すように、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４の両端面１２ｓ、１４ｓの間に加熱リング１５を挟み、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４の両端面を加熱溶融する。そして、加熱リング１５を除去し、熱可塑性樹脂管１２、１４の両端面１２ｓ、１４ｓを押し付けて融着させることにより、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４を接合する。すると、図５に示すように、熱可塑性樹脂管１２、１４の接合面１３の径方向に沿って、内表面と、外表面との双方にビード１６、１８、突起物のようなものが形成される。そこで、このビード１６、１８をカンナ等の切削器具にて削り取る。
【０００５】
一方、エレクトロフュージョンはＥＦ継手を用いる接合方法であり、EF継手内部に電熱線を組込み、通電加熱して管と継手を同時に溶かして融着接合するものである。継手は、一般的には、接合面の回りを取り囲み、これに伴って、電熱線も接合面の回りに配置される。また、パイプは偏平化することがある。この扁平化したパイプを矯正し、接合面を正確に合わせるために、従来は金属製の接合クランプを使って、管の接合部を締め付けて偏平を矯正し、接合面の位置決めを行っていた。
【０００６】
また、熱可塑性樹脂管としてポリエチレン管を用いる場合には、ポリエチレン管は１２０℃ぐらいから変形する。一方、熱融着される際には、ポリエチレン管は２００℃ぐらいに加熱されるので、精密に温度制御しなければポリエチレン管は変形してしまう。例えば、エレクトロフュージョン継手で加熱時間を長くした場合には、ポリエチレン管が変形する場合があった。特に、完全熱融着をしたい場合には、加熱時間を長くすることがあった。また、エレクトロフュージョン継手の発熱体がニクロム線ではなく、ポリエチレンにカーボンを入れた発熱体である場合(例えば、特開平１１−２１８２８６号公報参照）において、ポリエチレン管の全体が加熱されると、ポリエチレン管の接続部は加熱によって容易に変形する。また、完全熱融着したい場合に加熱時間を長くすると、パイプが熱によって変形する。変形すれば継手部分をパイプと共に切除、破棄して、再度、新しい継手を使って初めから作業をやり直すことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、突合せ熱融着では、接合面の内表面のビードを切削するためには腕の長い切削具を用いる必要があり、煩雑であった。また、エレクトロフュージョンでは、狭い工事現場に金属製の接合クランプを持ち込んで施工する工事は難工事であった。熱可塑性樹脂管が容器やタンクの排出口、流入口と接続する場合も接続面を固定するには治具を必要とした。
【０００８】
上記の課題を解決するために、接合部の内側に金属製又は熱可塑性樹脂製の筒状体を内側に嵌め込んで固定することも検討した。しかし、金属製又は熱可塑性樹脂製の筒状体は、熱可塑性樹脂管の接合後も、管の内側に残り、内容物の流動性を妨げるので、使用に耐えない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、突合せ融着の際に内表面にビードが発生せず、エレクトロフュージョンの際には、クランプを用いる必要がなく、かつ、熱融着の際に熱可塑性樹脂管が変形し難い、新規な熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材を提供することにある。
【００１０】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１１】
（１）  溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を有することを特徴とする熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【００１２】
（２）  熱可塑性樹脂管がポリオレフィン若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管である上記に記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【００１３】
（３）  筒状部の軸方向の中心には、径方向の外側で径方向にスリーブ部が形成されていて、これにより、二つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が筒状部とスリーブ部との間に挟まれることが可能になる上記に記載の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材。
【００１４】
（４）  ２つの熱可塑性樹脂管の対向する端部を熱融着により接合する際に、接合部の内側に溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を２つの熱可塑性樹脂管の対向する端部に嵌め合わせて、前記２つの熱可塑性樹脂管の端部を熱融着により接合した後、前記水溶性樹脂筒状部を水で溶解除去することを特徴とする熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１５】
（５）  熱可塑性樹脂管がポリオレフィン若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管である上記に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１６】
（６）  筒状部の軸方向の中心には、径方向の外側で径方向にスリーブ部が形成されていて、これにより、二つの熱可塑性樹脂管の対向する端部が筒状部とスリーブ部との間に挟まれることが可能になる上記に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１７】
（７）  熱融着が突合せ熱融着である上記に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１８】
（８）  熱融着がエレクトロフュージョンである上記に記載の熱可塑性樹脂管の接合方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
【００２０】
本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材は、溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を有する。溶融成型ができる樹脂なので、所望の形状、一実施態様では、筒状体に容易に成型することができる。溶融成型には、押出成型、射出成型、ブロー成型、圧縮成型が含まれる。また、水溶性樹脂が用いられているので、２本の熱可塑性樹脂管を接合した後に、接合された熱可塑性樹脂管の内部に水を充満させ、熱融着接合補助材を水に浸すことにより、熱融着接合補助材を水に溶解させ、そして、排水とともに熱融着接合補助材を除去することができる。例えば、接合された熱可塑性樹脂管の内部に水を１時間ほど充満させた後に、水を流すと、水でほぐれた熱融着接合補助材も流出除去できる。
【００２１】
溶融成型できる水溶性樹脂としては、例えば、商品名エコマティ（日本合成化学工業社製、大阪市北区）、商品名エクセバール（クラレ製、大阪市北区）、並びに、商品名ユニチカＵＭＲ、及び、商品名特殊変性ポバールＬ等（ユニチカ製、大阪市中央区）が挙げられる。水溶性樹脂は、例えば、オキシアルキレン基を含有してもよいし、ビニルアルコール繰り返し単位を含有していてもよい。
【００２２】
例えば、エコマティAX-2000の溶融加工性としては、比重が１．２７、溶融温度が２００℃、分解温度が２４０℃、結晶化温度が１７５℃、ガラス転移点が６０℃、２１０℃にて２１．６Ｎ（２．２ｋｇｆ）の荷重で、メルトフローインデックスが、２０ｇ／１０分である。従って、溶融成型加工は、２１０〜２４０℃の範囲で可能である。結晶化速度が非常に速いので、冷えるとすぐに硬くなる。
【００２３】
また、エコマティAX-2000の物性としては、引張り強度２１．６Ｎ(２．２ｋｇｆ)／ｍｍ２、曲げ強度２９．４Ｎ（３．０ｋｇｆ）／ｍｍ２、ノッチ付衝撃強度１３．７Ｎ（１．４ｋｇｆ）−ｍｍ／ｍｍであり、水溶性は２０℃  １μ／１秒にて完全溶解する。
【００２４】
例えば、商品名ユニチカＵＭＲとしては、Ｍタイプ又はＨタイプを用いるのが好ましい。Ｍタイプの溶融温度は１５０〜２００℃であり、Ｈタイプの溶融温度は１７０〜２２０℃である。例えば、銘柄ＵＭＲ−２０Ｈは、融点が１８０℃、一定流動温度、即ち、荷重２．１６ｋｇｆでＭＦＲ（メルト・フロー・レート）が１０ｇ／１０ｍｍとなる温度は２１０℃、分解開始温度は２８０℃である。
【００２５】
熱融着接合補助材は、外径が熱可塑性樹脂管の内径に等しい筒状体であってもよいし、このような筒状体の軸方向の中心に、径方向の外側で径方向にスリーブ部が形成されていてもよい。後者は、エレクトロフュージョンの際に好ましく用いられる。
【００２６】
熱可塑性樹脂管としては、ポリオレフィン若しくはフッ素樹脂又はこれらの共重合体からなる管が好ましく用いられ、更に好ましくは、ポリオレフィン管が用いられ、更になお好ましくは、ポリエチレン管が用いられる。ポリエチレン管としては、例えば、商品名、エスロハイパーPE(積水化学工業製）、三井配水用ポリエチレン管（三井化学製）等が用いられる。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］
中低圧ポリエチレン製の２本のパイプ（外径６０ｍｍ、内径４８．２ｍｍ）を、熱融着接合補助材を用いて、突合せ熱融着した。まず、商品名エコマティ（日本合成化学製）を２２０℃のモールドで外径４８．１５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍ、長さ１１０ｍｍに圧縮成型して、筒形状の熱融着接合補助材を得た。
【００２８】
２本のパイプの対向する端部に熱融着接合補助材を挿入して嵌め合わせて、２本のパイプを固定した。２本のパイプの対向する端面の間隙に、半割りで開閉型のリング状の電熱加熱板を押し当てて、対抗する端面を２１０℃に加熱溶融してから、電熱加熱板を取り外し、瞬時に２本のパイプを互いに押し当てて融着させた。
【００２９】
この状態を図１に示す。図１では、２本のパイプ１２、１４の対向する端部に熱融着接合補助材２０を挿入して嵌め合わせて、２本のパイプ１２、１４を固定した。接合面の外表面に径方向に沿って、ビード１６が形成された。
【００３０】
５分以上空冷してから、この接合されたパイプの内部に水を一時間、充満、滞留させた後、水を流して水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材２０を溶解除去した。
【００３１】
パイプの接合部を半割りに切開して観察した結果、パイプの接合面は正確に位置決めされており、水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材は完全に除去されていた。パイプの接合部の内表面には、ビードは殆ど発生していなかった。
【００３２】
［実施例２］
実施例１と同じ２本のパイプを、実施例１と同じ熱融着接合補助材を用いて、エレクトロフュージョンで接合した。クランプを使わずに、図２に示すように、２本のパイプ１２、１４の対向する端部に熱融着接合補助材２０を挿入して嵌め合わせて、２本のパイプを固定した。２本のパイプの接続部の外側にエレクトロフュージョン継手２２をセットして、通常のマニュアルに従って接合した。即ち、融着前に管外面の切削および継手内面を清掃した後、コントローラーに接続した。次いで、通電により電熱線２４を発熱させ、継手内面及びパイプの外表面の樹脂を溶かした。そして、溶けた樹脂はコールドゾーンで密封されて面圧が発生し、パイプの外表面及び継手内面の樹脂が融着した。面圧の発生によりインジケーターが隆起し、接合が完了した。
【００３３】
その後、この接合されたパイプの内部に水を一時間、充満、滞留させた後、水を流して水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材を溶解除去した。
【００３４】
パイプの接合部を半割りに切開して観察した結果、パイプの接合面は正確に位置決めされており、水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材は完全に除去されていた。
【００３５】
［実施例３］
実施例１と同じ２本のパイプを、実施例１と異なる熱融着接合補助材を用いて、エレクトロフュージョンで接合した。
【００３６】
まず、商品名エコマティ（日本合成化学製）を射出成型して、図３に示すように、外径４８．１５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍ、長さ１１０ｍｍの筒状部３２と、筒状部の軸方向の中心に、径方向の外側で径方向に延びるスリーブ部３４とを有する熱融着接合補助材３０を得た。エレクトロフュージョン継手２２は、スリーブ部３４を取り囲む形状に形成されている。
【００３７】
２本のパイプ１２、１４の対向する端部に熱融着接合補助材２０を挿入して嵌め合わせて、２本のパイプを固定した。この状態では、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４の対向する端部１２ａ、１４ａが筒状部３２とスリーブ部３４との間に挟まれている。エレクトロフュージョンは実施例２と同様に通電し、二つの熱可塑性樹脂管１２、１４の対向する端部１２ａ、１４ａを固定した。
【００３８】
その後、この固定されたパイプの内部に水を一時間、充満、滞留させた後、水を流して水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材を溶解除去した。
【００３９】
パイプの固定部を半割りに切開して観察した結果、パイプの端部は正確に位置決めされており、水溶性樹脂、即ち、熱融着接合補助材は完全に除去されていた。
【００４０】
［実施例４〜６］
実施例２と同じ２本のパイプと 熱融着接合補助材を用いた。パイプの接合部の外表面に温度センサーを埋設し、エレクトロフュージョン継手の内側に温度センサーをセットした。
【００４１】
エレクトロフュージョン継手の電熱線端子より７５Vの定圧電流を温度センサーが２００〜２１０℃になるまで通電し、通電をＯＮ−ＯＦＦしてこの温度範囲に保った。温度保持時間を ３０秒（実施例４）、４０秒（実施例５）、６０秒（実施例６）、の３点で実施し融着、冷却後、実施例２と同じ操作で熱融着接合補助材を水で膨潤、溶解、流出除去した。
【００４２】
パイプの外観の変化の有無を確認した後、継手とパイプを軸方向に半割にし、パイプ部分を上下からパイプの内側が接触するまで圧縮させて、継手とパイプが剥離するか否か確認する圧縮剥離試験をした。結果を表１に示す。
【００４３】
［比較例１〜３］
熱融着接合補助材を用いずパイプをクランプで固定した以外は実施例４〜６と同じ操作で接合し、外観の確認、圧縮剥離試験をした。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
0004071987.tif 000002
【００４５】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材は、溶融成型できる水溶性樹脂からなる筒状部を有するので、熱可塑性樹脂管を接合するときに、クランプを使わなくても輸送、保管中に変形した熱可塑性樹脂管を芯円に矯正し、接続面の位置決めを正確に行うことができる。本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材は、突合せ融着の際に熱可塑性樹脂管が加熱溶融された時の変形を防止し、ビードの発生を抑制することができる。
【００４６】
また、熱可塑性樹脂管を融着接合した後、不要になった熱融着接合補助材を水に溶解させて除去することができるので、接合された熱可塑性樹脂管の中を流れる流体の流動を妨げる障害物を除去することができる。
【００４７】
更に、本発明の熱可塑性樹脂管の熱融着接合補助材は、熱融着の際に熱可塑性樹脂管が変形し難い。特に、エレクトロフュージョン継手で加熱時間を長くして完全熱融着する際に熱可塑性樹脂管が熱変形するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の熱可塑性樹脂管の接合方法の一実施態様を説明する断面図である。
【図２】  本発明の熱可塑性樹脂管の接合方法の他の実施態様を説明する断面図である。
【図３】  本発明の熱可塑性樹脂管の接合方法の他の実施態様を説明する断面図である。
【図４】  従来の熱可塑性樹脂管の接合方法を説明する断面図である。
【図５】  従来の熱可塑性樹脂管の接合方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１２、１４  パイプ
１３  接合面
１６、１８  ビード
２０  熱融着接合補助材
２２  エレクトロフュージョン継手
２４  電熱線
３０  熱融着接合補助材
３２  筒状部
３４  スリーブ部
【図１】
0004071987.tif 000003
【図２】
0004071987.tif 000004
【図３】
0004071987.tif 000005
【図４】
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【図５】
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