| 【発明の名称】 |
エレクトロヒュ−ジョン継手 |
| 【発明者】 |
【氏名】井川 一久
【氏名】樋口 裕思
【氏名】長瀬 貞雄
【氏名】遠藤 実則
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| 【要約】 |
【課題】耐熱性、耐久性、耐薬品性などすぐれた架橋熱可塑性樹脂であっても確実にかつ強固に接合でき、接合部分に漏れが生じないエレクトロヒュージョン継手を提供すること。
【解決手段】外殻は架橋熱可塑性樹脂によって構成された短筒状の外観のエレクトロヒュージョン継手において、短筒の内周の架橋熱可塑性樹脂管が接合される箇所に発熱体が樹脂層に埋設されてなり、この発熱体を埋設した樹脂層が、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂と、エチレン重合体および／またはエチレン共重合体を含む樹脂組成物より構成されてなることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 架橋熱可塑性樹脂管を接合する短筒状のエレクトロヒュ−ジョン継手において、エレクトロヒュ−ジョン継手の外殻は架橋熱可塑性樹脂により構成され、短筒内周の架橋熱可塑性樹脂管が接合される箇所に発熱体が樹脂層に埋設されてなり、この発熱体を埋設した樹脂層が接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物により構成されていることを特徴とする、エレクトロヒュ−ジョン継手。
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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、エレクトロヒュ−ジョン継手に関する。さらに詳しくは、都市ガス、水道水、床暖房用床材の熱媒などの流体を通す、架橋熱可塑性樹脂管を接合するためのエレクトロヒュ−ジョン継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、都市ガス、水道水、床暖房用熱媒などの流体を通す熱可塑性樹脂管を接合する継手として、接合部分に、通電によって発熱するコイルなどの発熱体が埋設された熱可塑性樹脂からなるエレクトロヒュ−ジョン継手が知られている。このエレクトロヒュ−ジョン継手は、通電すると発熱する発熱体を埋設した熱可塑性樹脂の成形品を射出成形金型にインサ−トし、この成形品の表面に、継手の外殻を構成する熱可塑性樹脂を射出成形し、積層一体化する方法によって製造されている。流体を通す熱可塑性樹脂管の耐熱性、耐久性、耐薬品性などを向上させるために、発熱体を埋設した成形品と積層一体化される外殻を構成する樹脂として、架橋させた熱可塑性樹脂が使用されるようになった。架橋性の未架橋熱可塑性樹脂を射出成形して、発熱体を埋設した成形品と積層一体化した後、この未架橋熱可塑性樹脂を架橋させることによって製造される（例えば、特開平２−２５３０９１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来のエレクトロヒュ−ジョン継手によって接合（接続）可能な樹脂管は、その表面が架橋されていない熱可塑性樹脂よりなる管に限定され、架橋性熱可塑性樹脂の樹脂管との接合は不十分であり、この継手によって接合した部分は漏れが生じる等の理由により適用が除外されている。これは、一旦架橋してしまった架橋熱可塑性樹脂管は、発熱体によって溶解させようとしても溶融せず、一体接合できないことによる。
【０００４】本発明者らは、かかる状況に鑑み、上記欠点を排除したエレクトロヒュ−ジョン継手を提供すべく鋭意検討の結果、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発明の目的は次の通りである。
(1)架橋熱可塑性樹脂管であっても確実にかつ強固に接合でき、接合部分の漏れが生じないエレクトロヒュ−ジョン継手を提供すること。
(2)耐熱性、耐久性、耐薬品性の優れた架橋熱可塑性樹脂管を接合することができるエレクトロヒュ−ジョン継手を提供すること。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、架橋熱可塑性樹脂管を接合する短筒状のエレクトロヒュ−ジョン継手において、エレクトロヒュ−ジョン継手の外殻は架橋熱可塑性樹脂により構成され、短筒内周の架橋熱可塑性樹脂管が接合される箇所に発熱体が樹脂層に埋設されてなり、この発熱体を埋設した樹脂層が接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０％配合した樹脂組成物により構成されていることを特徴とする、エレクトロヒュ−ジョン継手を提供する。
【０００６】
【発明の実施の態様】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に係るエレクトロヒュ−ジョン継手は、外観が短筒状を呈し、両側の開口部から接合されるべき樹脂管を挿入・接合される箇所の内周に発熱体が樹脂層に埋設されてなる（この樹脂層を、「発熱体埋設樹脂層」ということがある）。発熱体は、通電すると発熱するコイルである。
【０００７】本発明に係るエレクトロヒュ−ジョン継手は、上記の発熱体埋設樹脂層を、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂（以下、「改質ＰＥ樹脂」ということがある）によって構成する。本発明において改質ＰＥ樹脂の基体となる樹脂は、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である。エチレン・α−オレフィン共重合体とは、エチレンを主成分としα−オレフィンを共重合したものをいう。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、１−オクテン、１−デセン、１−テトラデセン、１−オクタデセン、４−メチル−１−ペンテン等であり、単独でも２種類以上の混合物であってもよい。
【０００８】エチレン重合体の具体例としては、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とも称され、分子構造は直鎖状を有するものなどが挙げられる。エチレン・α−オレフィン共重合体の具体例としては、エチレン・プロピレン系エラストマ−（ＥＰＲ）、エチレン・ブテン−１系エラストマ−（ＥＢＲ）、プロピレン・ブテン−１系エラストマ−（ＰＢＲ）などが挙げられるが、これら例示したものに限定されるものではない。
【０００９】上記のエチレン重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体は、密度（測定法：ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）が０．８８未満では、改質ＰＥ樹脂の引張強度不足のため、接着体で必要な６０℃での接着強度が低く、０．９５５を超えると接着層での改質ＰＰ樹脂が固いので接着性が劣り、いずれも好ましくない。密度の特に好ましい範囲は、０．８９〜０．９５g/cm3である。
【００１０】上記のエチレン重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体は、そのＭＦＲ（測定法：ＪＩＳ Ｋ７２１０準拠）が０．０５〜５０g/１０minの範囲のものが好ましい。ＭＦＲが上記範囲以外のものは、溶融粘度が低すぎるか高すぎて、成形性に劣るので好ましくない。ＭＦＲの特に好ましい範囲は、０．１〜３０g/１０minである。
【００１１】本発明において改質ＰＥ樹脂とは、上記の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の一部または全部が、不飽和カルボン酸および／またはその誘導体（モノマー）の１種または２種以上の混合物によって、変性されたものをいう。変性するに使用される不飽和カルボン酸および／またはその誘導体としては、アクリル酸、マレイン酸、フマ−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、エステルなどが挙げられる。これらの中では、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その無水物が好適である。
【００１２】上記の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を変性するには、従来から知られている種々の方法によることができる。例えば、(1)オレフィン系共重合体（１種以上の混合物を含む）および上記不飽和カルボン酸および／またはその誘導体（モノマー）を、あらかじめ混合しておき、この混合物を押出機で溶融させてグラフト共重合させる方法、(2)オレフィン系共重合体（１種以上の混合物を含む）を溶媒に溶解させ、この溶液に上記不飽和カルボン酸および／またはその誘導体を添加してグラフト共重合させる方法、などが挙げられる。
【００１３】上記の(1)、(2)のいずれの方法によって変性するにしても、不飽和カルボン酸および／またはその誘導体を効率よくグラフト共重合させるためには、重合開始剤としてラジカル発生剤を用いるのが好ましい。使用できるラジカル発生剤としては、有機過酸化物が一般的であり、具体的には、２，５−ジメチルヘキサン−２，５ジヒドロパ−オキサイド、２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキサイド、ｔｅｒｔ−ブチル−クミルパ−オキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキシ）ヘキサン、ジ−クミルパ−オキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキシベンゾエ−ト、ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキシアセテ−ト、ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキシイソプロピルカ−ボネ−ト、ベンゾイルパ−オキサイド、ｍ−トルオイルパ−オキサイド等が挙げられる。
【００１４】これらの中では、２，５−ジメチルヘキサン−２，５ジヒドロパ−オキサイド、２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパ−オキサイド、ジ−クミルパ−オキサイド、ベンゾイルパ−オキサイド、ｍ−トルオイルパ−オキサイド等が特に好ましい。
【００１５】グラフト共重合させる際の反応温度は、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の種類、不飽和カルボン酸および／またはその誘導体の種類、ラジカル発生剤の有無および種類、有の場合はその使用量などにより変化するが、通常、８０〜３００℃の温度範囲で選ばれる。ラジカル発生剤の一般的な使用量は、オレフィン系共重合体１００重量部に対して通常０．００１〜８重量部の範囲で選ばれる。
【００１６】上記方法によって変性して得られた改質ＰＥ樹脂には、変性の条件によっては未反応の不飽和カルボン酸および／またはその誘導体が残存することがあるので、接着性の観点から、出来るだけ残存させない方が好ましい。従って、必要に応じて各種の除去方法、例えば、アセトン等の貧溶媒による抽出、加熱乾燥処理による未反応化合物（モノマ−）の脱気、などの後処理を適用することもできる。
【００１７】上記方法によって変性された改質ＰＥ樹脂は、グラフト量（測定法：赤外分光光度計による）が０．０１〜１０重量％の範囲が好ましい。グラフト量が０．０１重量％未満では金属との接着性が劣り、１０重量％を超えるとグラフト共重合時に一部架橋を起こし成形性が劣るばかりでなく、ブツ等により製品外観が悪化し、かつ、接着性も低下するので、好ましくない。グラフト量の特に好ましい範囲は、０．１〜５重量％である。
【００１８】接着性を有する改質ＰＥ樹脂組成物を得るには、改質ＰＥ樹脂にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合する。エチレン重合体としては、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）およびこれらの混合物が挙げられる。エチレン共重合体としては、エチレン・プロピレン系エラストマ−（ＥＰＲ）、エチレン・ブテン−１系エラストマ−（ＥＢＲ）、プロピレン・ブテン−１系エラストマ−（ＰＢＲ）などが挙げられるが、これら例示したものに限定されるものではない。
【００１９】上記のエチレン重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体は、密度（測定法：ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）が０．８８未満では、改質ＰＥ樹脂の引張強度不足のため、接着体で必要な６０℃での接着強度が低く、０．９５５を超えると接着層での改質ＰＰ樹脂が固いので接着性が劣り、いずれも好ましくない。密度の特に好ましい範囲は、０．８９〜０．９５g/cm3である。
【００２０】上記のエチレン重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体は、密度（測定法：ＪＩＳ Ｋ７１１２準拠）が０．８８未満では、改質ＰＥ樹脂の引張強度不足のため、接着体で必要な６０℃での接着強度が低く、０．９５５を超えると接着層での改質ＰＰ樹脂が固いので接着性が劣り、いずれも好ましくない。密度の特に好ましい範囲は、０．８９〜０．９５g/cm3である。
【００２１】接着性を有する改質ＰＥ樹脂組成物を得るには、上記の改質ＰＥ樹脂にエチレン重合体および／またはエチレン共重合体を１０〜９０重量％配合する。配合量が１０重量％未満であるとピーリング強度が十分でなく、配合量が９０重量％を超えると、ピーリング強度が著しく低下するので、いずれも好ましくない。
【００２２】接着性を有する改質ＰＥ樹脂組成物には、前記成分に加えて、耐熱安定剤、耐候安定剤、ブロッキング防止剤、スリップ剤、帯電防止剤、触媒残査の中和剤、顔料、染料、無機および／または有機フィラ−などの各種の樹脂添加剤を、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。接着性を有する改質ＰＥ樹脂組成物に、前記成分および各種の樹脂添加剤を配合するには、例えば、タンブラ−ブレンダ−、Ｖブレンダ−、リボンブレンダ−、ヘンシェルミキサ−等によって混合し、混合後、単軸押出機、二軸押出機、バンバリ−ミキサ−、ニ−ダ−などで溶融混練し、造粒または粉砕する、従来から知られている方法によることができる。
【００２３】本発明に係るエレクトロヒュ−ジョン継手は、発熱体が接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂（改質ＰＥ樹脂）と、エチレン重合体および／またはエチレン共重合体とよりなる樹脂組成物に埋設されているので、発熱体に通電することによって、発熱体埋設樹脂層を構成する改質ＰＥ樹脂などを容易に溶融させることができ、溶融した発熱体埋設樹脂が架橋熱可塑性樹脂管の表面を隙間なく覆うことになり、冷却後は接合一体化され、各々の特性を十分に発揮する。エレクトロヒュ−ジョン継手によって接合される樹脂管が、溶融し難い架橋熱可塑性樹脂管であっても、優れた相乗接着強度によって優れた接合強度を発揮し、接合部分の漏れがなく確実な接合が可能である。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を図面および実施例に基づいて説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の記載例に限定されるものではない。
【００２５】図１は、本発明に係るエレクトロヒュ−ジョン継手の一部切り欠き側面図である。図１において、１はエレクトロヒュ−ジョン継手であり短筒状の外観を呈し、長さ方向の中央部を挟んでほぼ対称に、開口部側の内周面の架橋熱可塑性樹脂管を接合する箇所に、通電によって発熱するコイル２が埋設されている。３は、コイル２を埋設した改質ＰＥ共重合体にエチレン重合体とに樹脂組成物よりなる発熱体埋設樹脂層であって、円筒状外観を呈する。４は発熱体２を埋設した改質ＰＥ共重合体樹脂製の層の外表面に形成された架橋熱可塑性樹脂の被覆層である。５、５´はエレクトロヒュ−ジョン継手によって接合される架橋熱可塑性樹脂管である。
【００２６】エレクトロヒュ−ジョン継手１の双方の開口部側の内周面に、架橋熱可塑性樹脂管５、５´を嵌合し、コイル２に通電すると、改質ＰＥ共重合体で構成されている発熱体埋設樹脂層３が溶融し、架橋熱可塑性樹脂管５、５´の表面を隙間なく覆い、冷却後は接合一体化され、発熱体埋設樹脂層３と架橋熱可塑性樹脂管５、５´との間に隙間や、接着不良部分ができることがなく、確実にかつ強固に融着接合されることとなる。
【００２７】短筒状の外観を呈するエレクトロヒュ−ジョン継手１は、被覆層４が架橋熱可塑性樹脂によって構成され、この架橋熱可塑性樹脂被覆層は耐熱性、耐薬品性に優れているので、水道水用、温水用、都市ガス用の熱可塑性樹脂管５、５´などの接続継手として好適に用いることができる。
【００２８】［実施例１〜実施例３、比較例１〜比較例３］以下の実施例および比較例で使用した原料樹脂は、次のとおりである。発熱体埋設樹脂層は、接着性を有する改質ポリエチレン樹脂とエチレン重合体の混合物であり、接着性を有する改質ポリエチレン樹脂は、三菱化学社製、商品名：モデック−ＡＰ、グレードＭ１０３（ＭＦＲは２．０g/１０min、密度は０．９２３）であり、エチレン重合体は、日本ポリケム社製、商品名：ノバテックＬＬ、グレードＵＦ２４０（ＭＦＲは２．１g/１０min、密度は０．９２０）であり、被覆層を形成する架橋熱可塑性樹脂は、シラン架橋性ポリエチレン（三菱化学社製、商品名：リンクロンＸ、グレ−ドＣＨ−７５０Ｔ、ＭＦＲは２．５g/１０min、密度は０．９２５）である。改質ポリエチレン樹脂とエチレン重合体との混合比率は、表−１に示した。
【００２９】上記の図面で説明したような構成で、パイプ呼称１０Ａのエレクトロヒュ−ジョン継手を射出成形法によって製造した。発熱体埋設層３に埋設したコイル２は、太さ０．３mmのニッケル線製、ピッチは３mmで、発熱体埋設層３の肉厚の中心部に埋設した。発熱体埋設層３の内径は１３．１mmφ、外径は１５．７mmφで、円筒体のコイル部の長さは１３mmであり、被覆層４の厚さは３mmとした。
【００３０】このエレクトロヒュ−ジョン継手の双方の開口部に、架橋ポリエチレン管（三菱化学産資社製、商品名エクセルパイプ、呼称ＸＬＦＨ−１０）を嵌合し、コイル２に１５Ｖ平均の電圧を３４秒間通電した。接合してから２４時間経過した後、かかる継手をから竹割りに巾１０mmで切断し、ピ−ル試験（ＩＳＯ１３９５４）を行った（ｎ＝８）。ピ−ル試験での剥離率（％）を表−１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表−１より、次のことが明らかである。
(1)発熱体を埋設した樹脂層が、接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂にエチレン重合体を１０〜９０重量％配合した樹脂組成物より構成されていると、ピ−ル試験での剥離率（％）が２０％未満と低く、発熱体埋設層３と架橋ポリエチレン管５の界面は破壊し難くく、優れた接合強度を発揮している（実施例１〜実施例３参照）。
(2)これに対して、発熱体を埋設した樹脂層がエチレン重合体のみで構成されていると、ピ−ル試験での剥離率（％）が約７０％と高く、破壊し易い（比較例３参照）。
(3)また、発熱体を埋設した樹脂層のエチレン重合体の含有量が１０〜９０重量％の範囲外であると、比較例３のものに比べるとピ−ル試験での剥離率（％）は若干低く、接合強度が優れているとは言えない。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、以上詳細に説明した通りであり、以下のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。１．本発明に係るエレクトロヒュ−ジョン継手は、発熱体が接着性を有する改質ポリエチレン共重合体樹脂（改質ＰＥ樹脂）に埋設されているので、発熱体に通電することによって改質ＰＥ樹脂が容易に溶融し、この部分と接合される樹脂管が溶融し難くい架橋熱可塑性樹脂管であっても、接着性を有する発熱体埋設樹脂は優れた接着強度を発揮し、接合部分の漏れがなく、確実な接合が可能である。２．本発明に係るエレクトロヒュ−ジョン継手は、外殻が架橋熱可塑性樹脂より構成されているので、架橋熱可塑性樹脂管を接合することができるので、接合部分は耐熱性、耐久性、耐薬品性の優れたものとすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
【識別番号】０００２３６１５９
【氏名又は名称】三菱化学産資株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月１４日（１９９９．９．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８４３２０
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 重光
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２６６７（Ｐ２００１−８２６６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月３０日（２００１．３．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５９７４９ |
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