| 【発明の名称】 |
エレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山崎 元
【氏名】水野 靖久
【氏名】吉清 哲也
【氏名】舘 和久
【氏名】大野 勝俊
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| 【要約】 |
【課題】スクレープ工程を省略して施工性を向上できるガス管、水道管に用いられるポリエチレン管の改良されたエレクトロフュージョン（電気融着接合）法による接合方法を提供。
【解決手段】ポリエチレン管とポリエチレン継手との接合面に電熱線をコイル状に埋設し、管と継手との融着を通電により行うエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法において、ポリエチレン管とポリエチレン継手との融着部分の一部又は全体に変性エチレン重合体および／またはエチレン・α−オレフィン共重合体樹脂を用いることを特徴とするエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ポリエチレン管とポリエチレン継手との接合面に電熱線をコイル状に埋設し、管と継手との融着を通電により行うエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法において、ポリエチレン管とポリエチレン継手との融着部分の一部又は全体に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂を用いることを特徴とするエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法。
【請求項２】 前記ポリエチレン管の材料が、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン及び線状低密度ポリエチレンから選ばれる樹脂である請求項１記載のエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法。
【請求項３】 前記エレクトロフュージョン継手が多層成形してなるものであり、かつポリエチレン管との接合面である最内層が前記変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂からなる請求項１又は２記載のエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法。
【請求項４】 前記ポリエチレン管が多層成形してなるものであり、かつエレクトロフュージョン継手との接合面である最外層が前記変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂からなる請求項１又は２記載のエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法。
【請求項５】 前記ポリエチレン管とエレクトロフュージョン継手との接合面に前記変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂からなるフィルム状又は円筒状成形体を挿入して接合を行う請求項１又は２記載のエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス管、水道管等に用いられるポリエチレン管のエレクトロフュージョン（電気融着接合）継手による接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス管、水道管等に用いられるポリエチレン管を接合する方法として、エレクトロフュージョン継手による接続方法がある。この継手は、管同士を連結するのに用いられる継手で、一般には、その管との接合面にコイル状の電熱ヒータ線もしくは電磁誘導ヒータ等が埋設されている。そして管との接合はポリエチレン管を継手に挿入或いは管の外周面に継手を押し当てた後、ヒータを加熱し、溶融することにより行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、管の表面に存在するポリエチレンの酸化膜をスクレープ（削り落とすこと）した後、継手に挿入し溶融接合する必要があった。このスクレープ工程は十分な接着強度を確保するために必要な工程であり、この工程を経ないで接合した場合には、該酸化膜により十分な接着強度が得られなかった。従って、従来技術ではスクレープ工程を省くことができず、また、接合直前にスクレープ作業を実施しなければならず、施工性が悪いという問題があった。それ故、本発明の目的は、スクレープ工程を省略して施工性を向上できるガス管、水道管等に用いられるポリエチレン管の改良されたエレクトロフュージョン法による接合方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリエチレン管とエレクトロフュージョン継手との間に特定の接着性樹脂層を設けることにより、スクレープ工程を省略して施工性を向上できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、ポリエチレン管とポリエチレン継手との接合面に電熱線をコイル状に埋設し、管と継手との融着を通電により行うエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法において、ポリエチレン管とポリエチレン継手との融着部分の一部又は全体に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂を用いることを特徴とするエレクトロフュージョン継手によるポリエチレン管の接続方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】１．ポリエチレン管本発明で用いるポリエチレン管は、主としてガス管、上下水道管に用いられる、長期の耐圧性能が要求される管であり、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンから成形されている。高密度ポリエチレンとしては、ホモポリエチレンまたは、コモノマーとして、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、１−オクテン等のα−オレフィンを共重合させたものが挙げられ、中密度ポリエチレン及び線状低密度ポリエチレンとしては、コモノマーとして、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、１−オクテン等のα−オレフィンを共重合させたものが挙げられる。
【０００６】２．エレクトロフュージョン継手本発明で用いるエレクトロフュージョン継手とは、ポリエチレン管同士を接続する際に用いられる継手であり、ポリエチレン管との接合面に電熱線をコイル状に埋設し、管との融着を通電により行う継手であり、例えば、図１に示すような断面を有する継手である。図１において、１はソケット型エレクトロフュージョン継手、２は電熱線コイル、３はポリエチレン管を示す。
【０００７】本発明のエレクトロフュージョン継手に使用するポリエチレンとしては、接続するポリエチレン管と同種の樹脂を用いるのが好ましく、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンが挙げられ、高密度ポリエチレンとしては、ホモポリエチレンまたは、コモノマーとして、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、１−オクテン等のα−オレフィンを共重合させたもの、又は中密度ポリエチレン及び線状低密度ポリエチレンとしては、コモノマーとして、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、１−オクテン等のα−オレフィンを共重合させたものを用いることができる。
【０００８】本発明のエレクトロフュージョン継手の形状としては、ソケット継手、エルボ継手、チーズ継手、レジューサ継手、枝管を接続するのに用いるサドル継手、管端部に取り付けされるキャップ継手等が挙げられる。
【０００９】また、エレクトロフュージョン接合に使用するポリエチレン管もしくは継手のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、０．０１〜１０ｇ／１０分が好ましく、０．０３〜５ｇ／１０分が望ましい。なお、これらのポリエチレン管もしくは継手には樹脂の性能を低下させない範囲で、通常用いられている酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、滑剤、顔料のポリマー添加剤やフィラー等を配合使用することができる。
【００１０】３．変性エチレン重合体または変性エチレン・α−オレフィン共重合体本発明において、融着性を改良するために、ポリエチレン管とエレクトロフュージョン継手の間に介在させる接着性樹脂は、変性エチレン重合体または変性エチレン・α−オレフィン共重合体で、単独又は２種以上の混合物が不飽和カルボン酸又はその誘導体で一部又は全部が変性された変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体である。
【００１１】本発明で用いる変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体の基体となるエチレン重合体又はエチレン・α−オレフィン共重合体とは、エチレンの単独重合体またはエチレンを主成分としα−オレフィンを共重合したものであり、α−オレフィンとは、通常炭素数３〜２０のα−オレフィン、具体的にはプロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−ペンテン−１、１−オクテン、１−デセン、１−テトラデセン、１−オクタデセン等があげられ、それぞれ単独あるいは２種以上の混合物からなる。該エチレン単独重合体またはエチレン・α−オレフィン共重合体は、一般に密度が０．８５ないし０．９７ｇ／ｃｍ3を有するもので、具体例としては、エチレン・プロピレン系エラストマー（ＥＰＲ）、エチレン・ブテン−１系エラストマー（ＥＢＲ）、プロピレン・ブテン−１系エラストマー（ＰＢＲ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等が挙げられ、分子構造は直鎖状を有するものが好ましい。
【００１２】該変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体の密度（測定法：ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）は、０．８８〜０．９５５ｇ／ｃｍ3が好ましく、０．８９〜０．９５ｇ／ｃｍ3がより好ましい。密度が０．８８ｇ／ｃｍ3未満では、６０℃での接着強度が低く、０．９５５ｇ／ｃｍ3を超えると接着強度が劣る。また、ＭＦＲ（測定法：ＪＩＳ Ｋ７２１０、表１−条件４に準拠）は、０．０５〜５０ｇ／１０分が好ましく、０．１〜３０ｇ／１０分が望ましい。ＭＦＲが上記範囲外では、溶融粘度が低すぎるか高すぎるため成形性に劣る。
【００１３】該変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体の変性に用いる不飽和カルボン酸またはその誘導体のグラフト量（赤外分光光度計によって測定する）は、０．０１ないし１０重量％、好ましくは０．０５ないし７重量％、特に好ましくは０．１ないし５重量％である。０．０１重量％未満では接着効果が無く、１０重量％を超えると著しい架橋により劣化を起こすので好ましくない。また、本オレフィン系（共）重合体の全部および／または何れかの一部にグラフトする不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、アクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸などの不飽和カルボン酸、またはその誘導体、例えば無水物、アミド、イミド、エステルなどである。これらの内では、不飽和ジカルボン酸またはその酸無水物が好適であり、特にマレイン酸またはこの無水物が好適である。
【００１４】また、接着性樹脂には、耐熱性安定剤、耐候安定剤、ブロッキング防止剤、スリップ剤、帯電防止剤、触媒残差の中和剤、顔料、染料、無機および／または有機フィラー等を本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。
【００１５】本発明では、変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂を円筒状、フィルム状に成形しポリエチレン管と継手の電熱線面の間に介在させて用いたり、継手の最内層に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂を多層成形して設けたり、ポリエチレン管の最外層に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂層を多層成形で設けたりして用いるが、接着性樹脂の効果を確認しながら、パイプあるいは継手を製造する際に用いるポリエチレン樹脂と混合して使用することもできる。ただし、接着力を確保するため、混合比は管あるいは継手を製造するポリエチレン樹脂に対して、１重量％以上、望ましくは５重量％以上配合する。
【００１６】４．接続方法本発明のポリエチレン管とポリエチレン継手のエレクトロフュージョン接合方法は、ポリエチレン管またはポリエチレン継手の少なくともどちらかの接合面の一部又は全体に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂が存在するようにする必要がある。管と継手の接合面に接着性樹脂を存在させる方法としては、例えば次の様な方法がある。
（１）接続するポリエチレン管の最外層に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂層を多層成形で設けたポリエチレン管を用いる方法、（２）エレクトロフュージョン継手を製造する際、変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂で被覆された電熱線を成形金型のスライドコアに一定ピッチで巻き付け、継手を射出成形して得たエレクトロフュージョン継手を用いる方法、（３）あらかじめ、変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂で継手の内周部に相当する円筒形状物を射出成形で得た後、この円筒形状物に電熱線を一定ピッチで巻き付けて、さらに筐体を射出し多層成形して得たエレクトロフュージョン継手を用いる方法、（４）ポリエチレン管と継手との間に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂からなるフィルム状物を介在させる方法。
【００１７】本発明において、エレクトロフュージョン接合は、上記のような方法でポリエチレン管と継手の接合面に変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂を介在させ、電熱線に通電し、加熱溶融させて行う。
【００１８】本発明によれば、これら接着性のある樹脂が存在することにより、電熱線に通電し、加熱してポリエチレン管及び継手を溶融した際、たとえ酸化膜が存在しても、これらの接着性のある樹脂と酸化膜とが接着することにより樹脂層として一体化し、一方、これらの接着性樹脂と（基材となる）ポリエチレン樹脂との間では相溶がおこるため、結果的に接合部は完全に一体化し、よってポリエチレン管と継手とは十分な接着強度を有する。従って、予めスクレープしなくても酸化膜を含むポリエチレン管をスクレープ工程を省略して接合でき、施工性の向上が可能となる。
【００１９】
【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。実施例における試験方法は以下の通りである。
（１）ＭＦＲ：ＪＩＳ Ｋ７２１０に従い、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇにて測定した。
（２）融着性の判定：ＪＩＳ Ｋ６７７５−３（ＩＳＯ １３９５４）に従い、ポリエチレン管とソケット継手の接合部を、ソケットの左右からそれぞれパイプの円周方向に４本ずつ幅２５ｍｍの短冊状に、合計８本切り取り試験片とした。この試験片のパイプとＥＦソケットとを引き剥がすように、図２に示す方法にて５０ｍｍ／分にて引張試験を行った。試験片が破壊するまで矢印方向に引張り続けたあと、破壊状態を観察し、ＪＩＳ Ｋ６７７５−３（ＩＳＯ ８０８５−３）の判断基準に従い、融着接合部の電熱線両端間距離に対する脆性剥離長さが１／３未満であれば、その試験片は合格と判定した。各サンプル３回の融着試験で、合計２４回の引張試験を行い、不合格数が１回以上発生した場合、その成形品は完全な融着がなされていないとした。
【００２０】実施例１図１に示すようなソケット型エレクトロフュージョン（ＥＦ）継手を成形した。その際、あらかじめ円筒形状物を変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂（ＭＦＲ＝０．３ｇ／１０分、密度＝０．９４ｇ／ｃｍ3、マレイン酸含量＝０．２６重量％）１０重量％に高密度ポリエチレン樹脂（ＭＦＲ＝０．０５ｇ／１０分、密度＝０．９５０ｇ／ｃｍ3）を９０重量％配合した樹脂を使って射出成形で得た後、この円筒形状物に電熱線を一定ピッチで巻き付けて、さらに高密度ポリエチレン樹脂（ＭＦＲ＝０．０５ｇ／１０分、密度＝０．９５０ｇ／ｃｍ3）にて筐体を射出成形した。このソケット型ＥＦ継手を用い、６ヶ月間屋外放置した呼び径７５ｍｍの高密度ポリエチレン管の接合部をアセトン洗浄した後、ＥＦ接合し、先の方法で融着性評価を実施した。その結果、全ての融着部分で脆性剥離長さが電熱線両端間距離の１／３未満となり、完全な融着がなされていることを確認した。結果を表１に示す。
【００２１】比較例１実施例１と同様の継手を、高密度ポリエチレン樹脂（ＭＦＲ＝０．０５ｇ／１０分 密度＝０．９５０ｇ／ｃｍ3）のみを使用して成形した。この継手を用いて実施例１と同様に屋外放置したポリエチレン管の接合部を実施例１と同様にしてアセトン洗浄した後、ＥＦ接合した。実施例１と同様にして融着性の評価を行った。その結果、２４箇所の融着部分のうち１０箇所で脆性剥離長さが電熱線両端間距離の１／３以上となり、完全な融着がなされていないことが確認できた。結果を表１に示す。
【００２２】実施例２高密度ポリエチレン管として、６ヶ月間屋外放置し、さらに１２０℃オーブンで４時間表面劣化させた高密度ポリエチレン管を用いた以外は、実施例１と同様にしてＥＦ接合を行い、実施例１と同様の方法で融着性の評価を実施した。その結果、全ての融着部分で脆性剥離長さが電熱線両端間距離の１／３未満となり、完全な融着がなされていることを確認した。結果を表１に示す。
【００２３】比較例２高密度ポリエチレン管として、６ヶ月間屋外放置し、さらに１２０℃オーブンで４時間表面劣化させた高密度ポリエチレン管を用いた以外は、比較例１と同様にしてＥＦ接合を行い、融着性の評価を行った。その結果、２４箇所の融着部分のうち１２箇所で脆性剥離長さが電熱線両端間距離の１／３以上となり、完全な融着がなされていないことが確認できた。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、変性エチレン重合体および／または変性エチレン・α−オレフィン共重合体樹脂が存在することにより、ヒータを加熱してポリエチレン管及び継手を溶融した際、たとえ酸化膜が存在しても、この接着性のある樹脂と酸化膜とが接着することにより樹脂層として一体化し、一方、この接着性樹脂と（基材となる）ポリエチレン樹脂との間では相溶がおこるため、結果的に接合部は完全に一体化する。従って、ポリエチレン管と継手とは十分な接着強度を有する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６１３３４８５
【氏名又は名称】日本ポリケム株式会社
【識別番号】０００００５９６８
【氏名又は名称】三菱化学株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月８日（１９９８．１０．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０６５９６
【弁理士】
【氏名又は名称】河備 健二
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０９７１（Ｐ２０００−１２０９７１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３０１６２６ |
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