JP2860809B2 - 電気融着継手製造用コア - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は熱可塑性高分子材料製管類の配管のための
電気融着継手製造用コアおよび電気融着継手の製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

各種の合成樹脂、合成ゴム等の高分子材料は、成形が
容易であり、耐水性、耐薬品性等に優れ、軽量であるな
どの特性を有することから、金属または陶磁器に代わっ
て利用される分野が急激に拡大されつつある。たとえ
ば、鉄管、鉛管、銅管、ステンレス鋼管、土管、陶管な
どの管類、これらを接続する継手類さらには弁栓類等の
分野を見ても、現在すでにかなり多くの高分子材料が使
用されている。

いま、このような高分子材料、特に熱可塑性の樹脂ま
たはゴムからなる管類、継手類または弁栓類等を、漏洩
などが起こらないように接続して、円滑な配管施工を可
能にするためには、それぞれの接続部を密に封じる必要
がある。ところが、たとえば、ABS樹脂、ポリ塩化ビニ
ル、ポリスチレンなどの限られた高分子材料に対しては
それぞれに適した接着剤が開発されていて、それらを接
続部に適宜塗布して硬化させれば、容易に目的を果たす
ことができるが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリア
セタール、フッ素含樹脂など多くのものに対しては適当
な接着剤は未だ得られていない。そこで、このような接
着剤のない高分子材料に対しては、接続する部分を外熱
法（火炎または管状炉など）によって軟化もしくは溶融
させて冷却しない間に一気に接合させ、冷却固化させる
方法が採られている。しかし、このような外熱方法では
均一に加熱することおよび適当な軟化もしくは溶融の状
態に調整維持することがきわめて難しく、良い結果が得
られない。

そこで、この発明者は、特願平１−10689号におい
て、二つに折り曲げられ、互に接触することなく平行し
て螺旋（らせん）状に巻き上げられた線状発熱体が、中
空の筒状体に成形された熱可塑性高分子材料層の中に封
入された状態にあるジョイント用スリーブ、このような
スリーブの製造および使用の方法を開示した。しかし、
このジョイント用スリーブを製造する場合に、熱可塑性
高分子材料を被覆した線状発熱体をローラの表面に互に
平行かつ密着させながら螺旋状に巻き付けること、さら
に巻き終わった螺旋状の被覆線状発熱体に通電して隣接
する被覆を互いに融着させた後冷却固化させることなど
に複雑な操作と長い時間が必要であるなど、特に多量生
産の際には好ましくない欠点のあることがわかって来
た。

この発明者はこのような欠点を除くため、第６図およ
び第７図に例示するような線状発熱体（ニクロム線13）
を内蔵した熱可塑性高分子材料被覆線14からなる螺旋の
隣接する被覆線同志が円周方向の少なくとも１箇所で融
着し、この被覆融着部15によって離れないように固定さ
れているジョイント用スリーブＣならびにこのジョイン
ト用スリーブＣの製造方法およびこのジョイント用スリ
ーブＣをを用いた管類の接続方法に関する技術を特願平
１−173617号において開示した。このジョイント用スリ
ーブＣは製造が簡単であり、大量生産にも容易に対応で
き、しかも軽量であることから、それなりに高く評価し
得るものであるが、構造が簡単で軽量であるという特徴
が裏目に出て、僅かな外力でも容易に変形し、管端部へ
の装着に手間取る結果となり、決して満足できるものと
は言えない。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、従来の技術においては、高分子材
料製の管類を、特に施工現場のような特に不安定な環境
下においても、安定した作業によって、高い確度で接続
でき、さらに量産化にもまた施工のスピードアップにも
対処し得る技術は未だ開発されていないという問題があ
り、これを解決することが課題となっていた。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明は、基部およ
び胴部からなるコアにおいて、胴部の外径は所望継手の
内径に相当し、基部の外径は胴部の外径より少なくとも
1mm太く、基部と胴部との境界の段差部分に被覆線状発
熱体の末端を挿入して仮留めするための細孔が設けら
れ、また胴部の端面は回転軸に対して垂直方向の面であ
り、突き合わされて接合されるもう一つのコアの端面に
接して軸方向に摺動可能な係合手段によって両コアが互
に連動して回転する軸を構成できるようにするか、また
は、前記同様の基部および胴部からなり、端面の周縁部
に少なくとも１個の切り込みを設けるか、または端面を
凹の曲面とし、その曲面が前記記載のコアの単独もしく
は接合した際の胴部の外面に密着できるようにした電気
融着継手製造用コアとする手段、およびこれらの電気融
着継手製造用コアに被覆線状発熱体を螺旋状に巻きつけ
てそれらを対向して密に連接し、またはこれらにさらに
ほかのコアを側面から密着させてＴ字型、十字型その他
分岐の状態にして対応する割型金型にセットし、形成さ
れた金型キャビティ内に溶融樹脂を注入し、被覆線状発
熱体と一体になった継手を成形し、冷却固化した後金型
およびコアを適宜取り外して電気融着継手を製造すると
いう手段を採用したものである。

〔作用〕

この発明における電気融着継手製造用コアは胴部に被
覆線状発熱体を螺旋状に巻き付けたままの状態で継手成
形用の金型にセットし、被覆線状発熱体の螺旋を内面に
一体化した継手の成形が一挙に可能となるので工程の無
駄を省くことになる。

〔実施例〕

以下図面を用いてこの発明の詳細を述べる。

まず、この発明におけるコアA₁は、通常なかご（中
子）とも呼ばれる鋳物の中空部を形成するための鋳型で
ある。そして、基部１および胴部２の断面形状は一般に
円形であるが、多角形であってもこの発明に支障を来た
すものではない。

そして、基部１と胴部２との境界に段差を付ける理由
は、後述する被覆線状発熱体９を胴部２の外面に螺旋状
に巻き付ける際に、その先端を仮留めするための細孔３
を設けるうえで好都合であるというばかりではなく、後
述する割型金型Ｂの内面に連接して継手端面の立ち上が
り部の面取りを行なううえできわめて有効である。ここ
で段差を少なくとも0.5mmとする理由は、継手の大きさ
に対応して定められる被覆線状発熱体９の太さ（または
厚み）と同程度であることが望ましいからである。ま
た、この段差部分に１カ所にまとめてまたは任意に間隔
をあけて設ける細孔３は、差し込まれる被覆線状発熱体
９の断面の形状寸法に対応したものであって、裸線、被
覆線または単線、複線かなどに応じて、円、長円もしく
はだるま型等を適宜選べばよいが、細孔３の径を必要以
上に大きくすることは、継手を成形する際に溶融樹脂が
侵入して好ましくない。細孔３の向きはコアA₁の軸に平
行もしくはやや下向きの程度であれば、継手成形後の、
コアＡの抜き取りが容易となり好ましく、深さは差し込
まれる被覆線状発熱体９の先端が電源等に接続する際に
必要な長さ、たとえば10〜20mm程度を確保できるならば
特に限定されるものではない。

つぎに、この発明の被覆線状発熱体９に内蔵される線
状発熱体は、たとえばニクロム線、炭素繊維のように通
電すれば発熱する性質を有する素材からなる線状のもの
であり、また、このような線状発熱体を内蔵する被覆材
は、接続しようとする管類の材質と同系または親和性の
大きい熱可塑性高分子材料であることが望ましい。そし
て、内蔵される線状発熱体の本数は、特に限定されるも
のではないが、１本または２本が実用的である。そし
て、１本の発熱体を内蔵する被覆線を単独で螺旋に巻く
と、その端子は螺旋の両端に位置することになり、接続
しようとする管類の外部に一端を取り出せても、他の端
を同じ側の外部に交錯しないで取り出すことは容易では
ない。しかし、１本の線状発熱体を内蔵する被覆線を巻
く場合であっても、突き合わされて接合されるもう一つ
のコアに同じように巻き付けられた螺旋の末端と結線す
るか、１本の被覆線を二つ折りに曲げて複線にして巻く
か、または別個の被覆線を２本平行かつ密着させて（両
被覆線の線状発熱体の末端同志を接続する必要はある
が）螺旋状に巻けば、二つの端子を重ならない状態で外
部に取り出すことは可能となる。これに対して、２本の
線状発熱体が予め内蔵されている被覆線であれば、被覆
線の一端に露呈する２本の線状発熱体を適宜結線するの
み（１本の線状発熱体を二つに折り曲げて２本並列にし
たものであれば、この操作は不用）で、より簡単な操作
で両端子を同じ場所に取り出すことができるので好都合
である。いずれにしても被覆材層の厚み、螺旋の径など
は、配管施工の際に対象となる管類の寸法、形状等に応
じて、線状発熱体の寸法などと共に適宜選定すればよ
く、特に限定されるものではない。

さらに、胴部２の端面４は、第１図に示すように、回
転軸に対して垂直である場合が最も汎用的であり実用的
である。そして、第２図に示すような互に突き合わされ
るもう一つのコアA₂と軸方向に摺動可能な係合手段と
は、たとえば両コアA₁およびA₂の接触面または周囲の面
に凹凸を設けて互に嵌合させる手段で、特に限定される
ものではないが、図面には係止用突起５を例示した。こ
のような係合手段を採用することにより、胴部２の外面
に被覆線状発熱体９を螺旋状態に巻き付ける際に二つの
コアA₁およびA₂の同軸回転が可能となるばかりでなく、
割型金型Ｂ内に組み合わせてセットする際（第５図参
照）の安定性向上にも良い結果が期待できる。

また、端面４の周縁部には切り込み６を設けることが
できる。この切り込み６は、二つのコアA₁およびA₂の端
面４を接して割型金型Ｂ内にセットして継手を成形する
際に、金型キャビティ10に注入される溶融樹脂を浸入さ
せ、成形品である継手の内面中央部に突起を形成させる
ためのものである。このようにして形成される突起は、
通常の場合、継手内に管類を必要以上深く挿入させない
ためのストッパーであって、必要に応じて１〜４個程度
設けることができる。しかし、配管施工中にユニオンが
広く用いられるように、長さ方向に移動できない管類同
士を接続する必要が生じることが多いので、このような
時には上記突起が、常態よりもやや強い力で挿入された
管類の末端で比較的容易に切断され、管類が継手内面を
自由に貫通できるようにしておけばきわめて好都合であ
る。したがって、端面４に設けられる切り込み６は、継
手内面の付け根がきのこ状にある程度細くくびれて、比
較的切断され易い形の突起が成形できるようにすれば、
ユニオンと同様の働きをする継手が得られることにな
る。

また、以上述べたこの発明の電気融着継手製造用コア
A₁、A₂の変形として、つぎのようなものを開示すること
ができる。すなわち、その基幹となる基部１および胴部
２の主な構成は前記のものと同じまたは類似であるが、
胴部２の端面４が回転軸に対して垂直方向の面と相違す
るものである。

その一つは、図示は省略するが、端面が回転軸に対し
て傾斜した平面を形成している場合である。このような
端面を持つ二つのコアを突き合わせて接合したとき、そ
れぞれの端面の回転軸に対する傾斜角が互に補角の関係
にあるならば、両コアを係合して同一軸上で回転さすこ
とが出来るから、この発明と同様に電気融着継手製造用
コアとして使用することは可能である。しかし、回転軸
に対して垂直方向にある面に比較して、工作が容易でな
く、それに勝る効果は余り期待できない。

他の一つは第３図に例示するように端面７が凹の曲面
であり、その曲面が前述したこの発明の電気融着継手製
造用コアA₁、A₂の単独または連接した際の胴部２の外面
に密着するものである。そして、このような曲面の端面
７を持つコアA₃の回転軸は、このコアが密着する単独も
しくは連接したコアA₁、A₂の回転軸に必ずしも直交する
必要はなく、任意の角度で斜交するものであってもよ
い。このような曲面を有するコアA₃の１個または複数個
を前記の単独もしくは連接したコアA₁、A₂の胴部２の外
面に、片側、両側または任意の方向から密着させた状態
で、対応する割型金型Ｂ内にセットし、溶融樹脂を注入
すれば、それぞれ三方（Ｔ字）型、四方（十字）型、そ
の他任意の方向に枝別した分岐継手を容易に成形するこ
とができる。なお、組み合わせて互に密着させるそれぞ
れのコアA₁、A₂およびA₃の胴部２の外径を適宜選択すれ
ば、径の異なる管類の継手も容易に得られることは言う
までもない。

しかし、第３図に示すような曲面の端面７を成形加工
することは容易とは言えないので、このようなコアA₃に
代わって、第４図のようなコアA₄を例示することができ
る。すなわち、コアA₄は、基部１および胴部２の構成に
おいて、前記したコアA₁またはA₂と原則的に同じであ
り、ただ、胴部２の側面に、別のコアの端面４の全面ま
たは一部が嵌挿密着する切欠部８を有するという点での
み相違するものである。この切欠部８の周囲は嵌合され
るコアの胴部２が内接し、継手成形の際に溶融樹脂が内
接部に流入しないよう、必要以上の透き間を生じないよ
うにすることが望ましい。また、このような切欠部８は
複数個であってもよく、嵌合するコアの胴部２の断面も
切欠部８の内径も円形であれば、たとえばA₁の胴部２に
独立して、または、突き合わせて接合した状態にあるコ
アA₁およびコアA₂に跨げて、ドリルもしくは旋盤を用い
て容易に掘削することができ好都合である。

以上述べたようなコアA₄を単独で、もしくは２個連接
して作られた切欠部８にコアA₁もしくはA₂に相当する別
のコアの胴部２を嵌挿すれば、前記したと同様の三方
型、四方型その他任意の方向に枝別れした分岐継手の成
形に役立てることができる。

さらに、第５図に二つのコアA₁およびA₂を突き合わせ
て割型金型Ｂにセットした状態を模式的に例示したが、
この発明の電気融着継手の製造方法において使用する割
型金型Ｂは、製造しようとする継手の要求される性質た
とえば接続される管類の寸法、分岐の数と方向、圧力そ
の他法規上の制約などを満たす肉厚などによって、その
金型の割れ数、金型キャビティ10の形状などが決定され
ることは勿論であるが、溶融樹脂注入口11および空気排
出口12または被覆線状発熱体９の先端取出口などは割型
金型Ｂの割れ目に設けておくと、成形品の金型から取出
しが容易であり好都合である。

〔効果〕

以上述べたことから明らかなように、この発明の各種
の電気融着継手製造用コアに、被覆線状発熱体を螺旋状
に巻き付け、それをそのままの状態で金型内に適宜組み
合わせてセットし、キャビティ内に溶融樹脂を注入し、
冷却固化後に金型およびコアを解体取り外せば、内面に
線状発熱体の欄が一体化され埋蔵されている管継手が一
挙に得られる。したがって、螺旋状の被覆線状発熱体の
成形と管継手の成形とが一貫して行なわれ、各成形品そ
れぞれの輸送中の諸問題（たとえば螺旋状の被覆線状発
熱体が押し潰されて変形し、施工時に管類の末端にこれ
を嵌めるのに手間がかかるなど）を一挙に解消し、量産
化にもまた施工のスピード化にもきわめて効果的なもの
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図はこの発明の電気
融着継手製造用コアの構造を例示するための斜視図、第
５図はこの発明の電気融着継手の製造方法を例示するた
めの割型金型にこの発明のコアをセットした状態の斜視
図、第６図は従来のジョイント用スリーブを例示するた
めの正面図、第７図は第６図の側面図である。 A₁、A₂、A₃、A₄……コア、Ｂ……割型金型、Ｃ……ジョ
イント用スリーブ、１……基部、２……胴部、３……細
孔、４……端面、５……係止用突起、６……切り込み、
７……端面、８……切欠部、９……被覆線状発熱体、10
……金型キャビティ、11……溶融樹脂注入口、12……空
気排出口、13……ニクロム線、14……被覆線、15……被
覆融着部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基部および胴部からなるコアにおいて、胴
   部の外径は所望継手の内径に相当し、基部の外径は胴部
   の外径より少なくとも1mm太く、基部と胴部との境界の
   段差部分に被覆線状発熱体の先端を挿入して仮留めする
   ための細孔が設けられ、また胴部の端面は回転軸に対し
   て垂直方向の面であり、突き合わされて接合されるもう
   一つのコアの端面に接して軸方向に摺動可能な係合手段
   によって両コアが互に連動して回転する軸を構成できる
   ことを特徴とする電気融着継手製造用コア。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の電気融着継手製造用コ
   アの端面の周縁部に、少なくとも１個の切り込みを設け
   たことを特徴とする電気融着継手製造用コア。
3. 【請求項３】基部および胴部からなるコアにおいて、胴
   部の外径は所望継手の内径に相当し、基部の外径は胴部
   の外径より少なくとも1mm太く、基部と胴部との境界の
   段差部分に被覆線状発熱体の先端を挿入して仮に固定す
   るための細孔が設けられ、また胴部の端面は請求項
   （１）もしくは請求項（２）記載の電気融着継手製造用
   コアの単独または連接した際の胴部の外面に密着する凹
   の曲面であることを特徴とする電気融着継手製造用コ
   ア。
4. 【請求項４】請求項（１）、請求項（２）または請求項
   （３）記載の電気融着継手製造用コアの胴部の側面に、
   請求項（１）または請求項（２）記載の別の電気融着継
   手製造用コアの端面の全面または一部が嵌挿密着する切
   欠部を少なくとも１カ所設けたことを特徴とする電気融
   着継手製造用コア。
5. 【請求項５】請求項（１）、請求項（２）、請求項
   （３）または請求項（４）記載の電気融着継手製造用コ
   アのそれぞれ単独もしくは連接させた状態で、細孔に挿
   入して先端を仮留めした被覆線状発熱体を胴部外周面に
   螺旋状に巻き付け、これを同軸上に対向して密に連接し
   た状態、またはこれにさらにほかのコアを側面から密着
   させてＴ字型、十字型、その他分岐の状態にして対応す
   る割型金型にセットし、形成された金型キャビティ内に
   溶融樹脂を注入し、被覆線状発熱体と一体になった継手
   を成形し、冷却固化した後金型およびコアを適宜取り外
   すことを特徴とする電気融着継手の製造方法。