JP3755052B2

JP3755052B2 - Method for joining polyolefin pipes

Info

Publication number: JP3755052B2
Application number: JP27577598A
Authority: JP
Inventors: 隆文川口; 寛之西村; 真一川崎; 祐一郎山口; 博行前羽
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP2000103868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィン管の接合方法、該方法に用いるポリオレフィン管、ポリオレフィン継手および処理剤に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来から、ガス用、水道用、給湯暖房用などのポリオレフィン管（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどからなる管）の接合には、エレクトロフュージョン法（ＥＦ法）が用いられている。この方法は、図１および図２に示すように、製造時に予め内周表面近傍に電熱線１がスパイラル状に埋め込まれているポリオレフィン製のエレクトロフュージョン継手（ＥＦ継手）３と接合されるべき２本のポリオレフィン管５，７とをセットした後、コントローラー（図示せず）から電熱線１に所定の電気エネルギーを供給し、発熱させることにより、ＥＦ継手３の内表面部とポリオレフィン管５，７の外表面部とを溶融接合させる方法である。
【０００３】
ＥＦ法は、1)施工が簡単なので、管の切断後の接合、修理などの作業を容易に行うことができる、2)自動化が容易なので、現場での施工品質が安定している、3)工具コスト、工具維持管理費が低い、4)ＥＦ継手のコストは高いが、トータルの工事費は低減される、などの利点を有しているので、急速に普及しつつある。
【０００４】
ＥＦ法によるポリオレフィン管の接合に際しては、良好な融着接合部を形成させるために、前処理として、管表面のカンナ掛け（スクレイプ）およびアセトン、アルコールなどの有機溶媒による拭き取りが行われている。これらの前処理により、ポリオレフィン管表面の酸化物の除去（通常２０μｍ程度）および管表面の付着物（砂、泥水、機械油、グリース、カンナ掛けにより生成したポリオレフィン微細片など）が除去され、ＥＦ継手と管との良好な融着接合状態が得られる。
【０００５】
しかしながら、実際には、ＥＦ法によるポリオレフィン管の接合は、良好な作業条件を確保しにくい現場で実施されることが多い。従って、上記の前処理終了後にも、良好な融着接合を阻害する状態が生じやすい。その代表例が、ポリオレフィン管表面或いはＥＦ継手表面への微細な砂の付着である。このような砂の付着は、肉眼では確認できないことが多く、そのままの状態でＥＦ法によるＥＦ継手−ポリオレフィン管の接合が行われることがある。このような状態で得られた接合であっても、通常の条件下では殆ど何の障害も生じないことが確認されている。しかしながら、仮に地震などにより、このような接合部に異常な力が加わった場合などには、不完全融着部から亀裂が進行して、ガス漏れなどが発生する危険性が存在する。
【０００６】
本発明の主な目的は、現場におけるポリオレフィン管の接合作業においても、常に良好な接合部を得ることができるポリオレフィン管の接合技術を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の如き従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、管外表面部および継手内表面部の双方またはいずれか一方を酸変性ポリオレフィンで形成したポリオレフィン管とポリオレフィン継手とを用い、管と継手との間にアミノ基含有ケイ素化合物を含む処理剤を付与し、加熱する場合には、ポリオレフィン継手とポリオレフィン管との融着接合が極めて良好に行われることを見出した。
【０００８】
また、管外表面部および継手内表面部の双方またはいずれか一方をアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成したポリオレフィン管とポリオレフィン継手とを用い、接合部分を加熱する場合にも、ポリオレフィン継手とポリオレフィン管との融着接合が極めて良好に行われることを見出した。
【０００９】
さらに、これらの際、ポリオレフィン管表面またはポリオレフィン継手表面に微細な砂が付着していたとしても、両者の接合強度には実質的に影響しないことを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記のポリオレフィン管の接合方法、それに用いるポリオレフィン管、ポリオレフィン継手および処理剤を提供するものである。
【００１１】
１．ポリオレフィン管より径大のポリオレフィン継手を介してポリオレフィン管を接合するに際し、管外表面部および継手内表面部の双方またはいずれか一方を酸変性ポリオレフィンで形成したポリオレフィン管とポリオレフィン継手とを用い、管と継手との間にアミノ基含有ケイ素化合物を含む処理剤を存在させた状態で、接合部分を加熱することを特徴とするポリオレフィン管の接合方法。
【００１２】
２．少なくとも外表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする上記項１に記載の接合方法に用いるポリオレフィン管。
【００１３】
３．少なくとも内表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする上記項１に記載の接合方法に用いるポリオレフィン継手。
【００１４】
４．アミノ基含有ケイ素化合物を含むことを特徴とする上記項１に記載の接合方法に用いる処理剤。
【００１５】
５．ポリオレフィン管より径大のポリオレフィン継手を介してポリオレフィン管を接合するに際し、管外表面部および継手内表面部の双方またはいずれか一方をアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成したポリオレフィン管とポリオレフィン継手とを用い、接合部分を加熱することを特徴とするポリオレフィン管の接合方法。
【００１６】
６．少なくとも外表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする上記項５に記載の接合方法に用いるポリオレフィン管。
【００１７】
７．少なくとも内表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする上記項５に記載の接合方法に用いるポリオレフィン継手。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の接合方法（請求項１に記載の接合方法）においては、ポリオレフィン管の外表面部およびポリオレフィン継手の内表面部の双方またはいずれか一方が酸変性ポリオレフィンで形成されていれば良い。従って、ポリオレフィン管の外表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されている場合には、継手としては通常のポリオレフィン継手を用いることができる。また、ポリオレフィン継手の内表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されている場合には、管としては通常のポリオレフィン管を用いることができる。
【００１９】
第１の接合方法に使用する、外表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されたポリオレフィン管は、図３に示すように、ポリオレフィン管９，１１の少なくとも外表面部１３，１５が酸変性ポリオレフィンで形成されているものである。酸変性ポリオレフィンとは、主成分であるオレフィンモノマーと炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸成分とを一定の割合で共重合させたもの、またはこのような共重合体とポリオレフィンとを結合もしくは混合したものであり、樹脂内にカルボキシル基を有している。オレフィンモノマーとしては、エチレン、プロピレン、ブテン、メチルペンテンなどが挙げられるが、なかでもエチレン、プロピレンが好ましい。炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸成分としては、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられるが、なかでもマレイン酸、無水マレイン酸が好ましい。樹脂中のカルボン酸成分の含有率は、通常０．０１〜１重量％であり、好ましくは０．１〜０．２重量％である。
【００２０】
ポリオレフィン管９，１１は、ポリオレフィン継手１７と接する外表面部１３，１５が少なくとも酸変性ポリオレフィンで形成されていれば良く、外表面部以外の部分は通常のポリオレフィンで形成されていても良い。このような場合には、酸変性ポリオレフィンと通常のポリオレフィンとの共押出し成形により、２層以上からなるポリオレフィン管を押出し成形すれば良い。この場合、外表面部を形成する酸変性ポリオレフィン層の厚さは０．５〜２ｍｍであるのが好ましい。一方、ポリオレフィン管の全体が酸変性ポリオレフィンで形成されていても良い。
【００２１】
第１の接合方法に使用するポリオレフィン継手１７は、その内径が前記ポリオレフィン管９，１１の外径より大きく、その内表面部１９にポリオレフィン管の外表面部１３，１５が接するように、ポリオレフィン管を挿入して設置することができる。
【００２２】
この接合方法に使用する、内表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されたポリオレフィン継手は、図３に示すように、ポリオレフィン継手１７の少なくとも内表面部１９が酸変性ポリオレフィンで形成されているものである。酸変性ポリオレフィンは、上述したものと同様である。
【００２３】
ポリオレフィン継手１７は、ポリオレフィン管９，１１と接する内表面部１９が少なくとも酸変性ポリオレフィンで形成されていれば良く、内表面部以外の部分は通常のポリオレフィンで形成されていても良い。この場合、内表面部を形成する酸変性ポリオレフィン層の厚さは０．５〜２ｍｍであるのが好ましい。勿論、ポリオレフィン継手の全体が酸変性ポリオレフィンで形成されていても良い。
【００２４】
このようなポリオレフィン継手を製造するには、ＥＦ継手の場合には、例えば次のように行う。
【００２５】
まず、押出し成形により電熱線を酸変性ポリオレフィンで被覆し、この被覆された電熱線をコアの外周面に隙間なく巻回す。次に、被覆電熱線を巻回したコアを半割状の金型内に設置した後に、金型を型閉めし、コアと金型との間に形成されたキャビティに溶融したポリオレフィンまたは溶融した酸変性ポリオレフィンを射出して硬化させる。硬化後に金型を外し、コアを抜けば、ポリオレフィン継手が得られる。この場合には、電熱線を被覆した酸変性ポリオレフィンによってポリオレフィン継手の内表面部が形成される。
【００２６】
なお、本発明で使用するポリオレフィン継手は、ＥＦ継手に限られず、外部熱源（ヒーター）を用いるＨＦ継手であっても良い。
【００２７】
ＨＦ継手を製造するには、例えば、継手の内表面部を構成する酸変性ポリオレフィン円筒体を準備し、この酸変性ポリオレフィン円筒体を金型内に設置した後に、円筒体の外周面と金型との間に形成されたキャビティに溶融したポリオレフィンまたは溶融した酸変性ポリオレフィンを射出して硬化させれば良い。
【００２８】
第１の接合方法においてポリオレフィン管とポリオレフィン継手との間に存在させて使用する処理剤に含まれるアミノ基含有ケイ素化合物としては、アミノ基を含有するケイ素化合物であれば特に限定されないが、アミノ基とアルコキシル基とを併有するケイ素化合物が好ましい。このようなケイ素化合物としては、アミノ基含有シランカップリング化合物、すなわちアミノ基型シランカップリング化合物が挙げられる。アミノ基型シランカップリング化合物としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが好ましい。アミノ基型シランカップリング化合物は、単独で使用しても良く、または２種以上を併用しても良い。これらの中でも、γ−アミノプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
【００２９】
本発明の処理剤においては、反応促進剤や溶剤を含んでも良い。
【００３０】
第１の接合方法を実施するに際しては、所定のアミノ基含有ケイ素化合物を含む処理剤を調製し、ポリオレフィン管外面および／またはポリオレフィン継手内面に処理剤を付与し、次いで継手内に管を挿入した後、常法に従って加熱する。処理剤の付与方法としては、(a)処理剤をティッシュペーパー或いは紙シートに付着させて、ポリオレフィン管外面および／またはポリオレフィン継手内面に塗布する方法、(b)刷毛を用いて、処理剤をポリオレフィン管外面および／またはポリオレフィン継手内面に塗布する方法、(c)処理剤をポリオレフィン管外面および／またはポリオレフィン継手内面に吹き付け塗布する方法などの公知の手段を採用することができる。或いは、処理剤を付与した後、管外表面および／または継手外表面を紫外線照射などによる前処理に供しても良い。
【００３１】
接合面に対するアミノ基含有ケイ素化合物の付与量は、特に限定されるものではないが、通常０．００１〜１００ｇ／ｍ²程度であり、より好ましくは０．０１〜１００ｇ／ｍ²程度である。
【００３２】
加熱条件も、特に限定されるものではないが、標準的な条件として、通常のポリオレフィン管とポリオレフィン継手との加熱融着で採用されている１８０〜２２０℃程度で１０〜３０秒程度である。
【００３３】
本発明方法を実施するに際しては、従来技術におけると同様に、予めポリオレフィン管のカンナ掛けおよび／またはアルコール拭きを行っても良い。この場合には、管と継手との接合特性をより一層向上させることができる。
【００３４】
本発明の第２の接合方法（請求項５に記載の接合方法）においては、ポリオレフィン管の外表面部およびポリオレフィン継手の内表面部の双方またはいずれか一方がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されていれば良い。従って、ポリオレフィン管の外表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されている場合には、継手としては通常のポリオレフィン継手を用いることができる。また、ポリオレフィン継手の内表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されている場合には、管としては通常のポリオレフィン管を用いることができる。
【００３５】
第２の接合方法に使用する、外表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されたポリオレフィン管は、ポリオレフィン管９，１１の少なくとも外表面部１３，１５がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されているものである。アミノ基含有ケイ素化合物および酸変性ポリオレフィンは、上述したものと同様である。
【００３６】
ポリオレフィン管９，１１は、ポリオレフィン継手１７と接する外表面部１３，１５が少なくともアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されていれば良く、外表面部以外の部分は通常のポリオレフィンで形成されていても良い。このような場合には、アミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンと通常のポリオレフィンとの共押出し成形により、２層以上からなるポリオレフィン管を押出し成形すれば良い。この場合、外表面部を形成するアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィン層の厚さは０．５〜２ｍｍであるのが好ましい。一方、ポリオレフィン管の全体がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されていても良い。
【００３７】
アミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンにおいて、アミノ基含有ケイ素化合物の含有量は、通常０．０１〜１０重量％程度であり、好ましくは０．１〜５重量％程度である。
【００３８】
アミノ基含有ケイ素化合物と酸変性ポリオレフィンとを混合するには、例えば、酸変性ポリオレフィンを１４５〜１５５℃程度に加熱し、これにアミノ基含有ケイ素化合物を添加して混練すれば良い。
【００３９】
第２の接合方法に使用する、内表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されたポリオレフィン継手は、ポリオレフィン継手１７の少なくとも内表面部１９がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されているものである。アミノ基含有ケイ素化合物、酸変性ポリオレフィン、アミノ基含有ケイ素化合物の含有量等は、上述したものと同様である。
【００４０】
ポリオレフィン継手１７は、ポリオレフィン管９，１１と接する内表面部１９が少なくともアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されていれば良く、内表面部以外の部分は通常のポリオレフィンで形成されていても良い。この場合、内表面部を形成するアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィン層の厚さは０．５〜２ｍｍであるのが好ましい。勿論、ポリオレフィン継手の全体がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されていても良い。
【００４１】
このようなポリオレフィン継手を製造するには、例えばＥＦ継手の場合には、第１の接合方法に使用するポリオレフィン継手の製造において述べた電熱線を被覆する酸変性ポリオレフィンに代えてアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンを用いれば良い。また、ＨＦ継手を製造するには、継手の内表面部を構成する円筒体として、アミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィン円筒体を用いれば良い。
【００４２】
第２の接合方法を実施するに際しては、ポリオレフィン継手内にポリオレフィン管を挿入した後、常法に従って加熱すれば良い。
【００４３】
加熱条件は、特に限定されるものではないが、標準的な条件として、通常のポリオレフィン管とポリオレフィン継手との加熱融着で採用されている１８０〜２２０℃程度で１０〜３０秒程度である。
【００４４】
本発明方法を実施するに際しては、従来技術におけると同様に、予めポリオレフィン管のカンナ掛けおよび／またはアルコール拭きを行っても良い。この場合には、管と継手との接合特性をより一層向上させることができる。
【００４５】
本発明により、ポリオレフィン管と継手との接合特性が著しく改善されるのは、以下のような理由によるものと推測される。
【００４６】
アミノ基含有ケイ素化合物中のアミノ基と酸変性ポリオレフィン中のカルボキシル基とが反応してアミド結合を形成するので、管と継手とが強固に結合する。
【００４７】
Ｓｉ−Ｘ（Ｘ＝アルコキシル基）を有するケイ素化合物は、砂表面のＳｉ−ＯＨと反応して、化学的な結合を形成しやすい。
【００４８】
また、Ｓｉ−Ｏ結合を有するケイ素化合物は、砂表面のＳｉ−ＯＨおよびＳｉ−Ｏと親和性を有する。
【００４９】
一方、Ｓｉ−Ｒ（Ｒ＝アルキル基、アルキレン基などの炭化水素基）を有するケイ素化合物は、ポリオレフィン管と親和性を有する。
【００５０】
従って、本発明方法により、ポリオレフィン管とポリオレフィン継手との接合を行う場合には、仮にポリオレフィン管表面に砂が残存していたとしても、砂自体が化学的に接合部の一部として取り込まれるので、接合部の強度を著しく低下させることはない。
【００５１】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００５２】
実施例１および２
マレイン酸変性ポリエチレン（三菱化学(株)製、商品名：モディックＡＰ、マレイン酸含有率約０．１５重量％）とポリエチレン（三井化学(株)製、商品名：ＮＺ４００４Ｍ）を用いて、共押出し成形により、外表面部（厚さ０．５ｍｍ）がマレイン酸変性ポリエチレンで形成された２層からなるポリエチレン管（外径４２ｍｍ、肉厚３．９ｍｍ）を製造した。
【００５３】
ポリエチレン製ＥＦ継手としては、３０Ａガス用ポリエチレン継手（ＭＭＳ継手、内径４２．４ｍｍ、肉厚５．１ｍｍ）を用いた。
【００５４】
上記ポリエチレン管の外表面０．２ｍｍをスクレイプした後にアルコール拭きすることにより、前処理し、次いで、この前処理したポリエチレン管の外表面に所定量の砂（粒径１０６μｍ以下）を付着させた。
【００５５】
次いで、γ−アミノプロピルトリメトキシシランからなる処理剤を霧吹き器を用いて、上記の前処理したポリエチレン管表面に塗布した後（付与量：８０ｇ／ｍ²）、上記のポリエチレン製ＥＦ継手内に設置し、平均クリアランス０．６ｍｍで９０秒間通電して、接合を行った。この通電に際しての入力電圧は、約７５Ｖであり、接合部は、約１８０℃以上の温度に約３０秒保持された。
【００５６】
次いで、接合部の管長さ方向に一定間隔をおいて１０ｍｍ幅の試験片８個を切り出し、図４に示すように、ＥＦ継手の端部に継ぎ棒を溶接し、ピール試験（接合部強度試験）を行った。接合部の長さは、２６．０ｍｍ（ＥＦ継手の加熱帯幅に同じ）であり、ピール試験時の条件は、温度２３．０℃、引張速度５０ｍｍ／秒であった。下記の表１に、得られた結果を示す。
【００５７】
実施例３
ポリエチレン管を製造する際に、マレイン酸変性ポリエチレンを用いるのに代えて、γ−アミノプロピルトリメトキシシランを約３重量％含有するマレイン酸変性ポリエチレンを用いたことと、ポリエチレン管を接合する際に、該ポリエチレン管表面に処理剤を塗布しなかったこと以外は、実施例１および２の手法に準じて接合操作とピール試験とを行った。下記の表１に、得られた結果を示す。
【００５８】
比較例１〜３
現用の標準融着接合に相当するものである。すなわち、酸変性していない通常のポリエチレン管とポリエチレン製ＥＦ継手を用いて、処理剤を用いずに、接合操作を行った。実施例１および２と同様にしてピール試験を行った。下記の表１に、得られた結果を示す。
【００５９】
参考例１および２
酸変性していない通常のポリエチレン管とポリエチレン製ＥＦ継手、ならびにγ−アミノプロピルトリメトキシシランからなる処理剤を用いて、実施例１および２の手法に準じて接合操作とピール試験とを行った。下記の表１に、得られた結果を示す。
【００６０】
【表１】

表１に示す結果から明らかなように、比較例２、３と比べて、実施例２、３は、ピール荷重および残存長さについて極めて高い値を示している。また、参考例２と比べても、実施例２、３は、ピール荷重および残存長さについて良好な値を示している。
【００６１】
このことから、本発明の接合方法により、砂が付着した状態においても、ポリエチレン管接合部の特性が著しく改善されることが明らかである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、現場での不利な作業条件下においても、ポリオレフィン継手を介するポリオレフィン管の接合特性が著しく改善される。
【００６３】
アミノ基含有ケイ素化合物を付与する際にも、従来行われてきたアセトン拭き、アルコール拭きなどと同様にして行うことができるので、作業工程を変更する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＦ継手を使用する２本のポリオレフィン管の接合方法の概要を示す断面図である。
【図２】ＥＦ継手を使用する２本のポリオレフィン管の接合方法の概要を示す断面図である。
【図３】ＥＦ継手を使用する２本のポリオレフィン管の本発明の接合方法の概要を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例におけるピール試験片の作成法と試験法の概要を示す側面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for joining polyolefin pipes, a polyolefin pipe used for the method, a polyolefin joint, and a treating agent.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, an electrofusion method (EF method) has been used for joining polyolefin tubes (tubes made of polyethylene, polypropylene, polybutene, polymethylpentene, etc.) for gas, water supply, hot water supply and heating. In this method, as shown in FIGS. 1 and 2, 2 is to be joined to a polyolefin electrofusion joint (EF joint) 3 in which heating wires 1 are spirally embedded in the vicinity of the inner peripheral surface in advance during manufacture. After setting the

polyolefin pipes

5 and 7, a predetermined electric energy is supplied from a controller (not shown) to the heating wire 1 to generate heat, whereby the inner surface portion of the EF joint 3 and the

polyolefin pipes

5 and 7 are heated. This is a method of melt-bonding the outer surface portion of the material.
[0003]
The EF method is 1) easy to install, so it is easy to perform joints and repairs after cutting the pipe, 2) it is easy to automate, and the construction quality on site is stable, 3) Tool costs and tool maintenance costs are low. 4) The cost of EF joints is high, but the total construction cost is reduced.
[0004]
At the time of joining polyolefin pipes by the EF method, as a pretreatment, the surface of the pipe is scraped and wiped with an organic solvent such as acetone or alcohol as a pretreatment. These pre-treatments remove the oxide on the surface of the polyolefin tube (usually about 20 μm) and the deposits on the tube surface (sand, muddy water, machine oil, grease, polyolefin fine particles generated by canning, etc.), and EF A good fusion bonded state between the joint and the pipe can be obtained.
[0005]
However, in practice, joining of polyolefin pipes by the EF method is often performed at a site where it is difficult to ensure good working conditions. Therefore, even after the above pretreatment, a state in which good fusion bonding is hindered is likely to occur. A typical example is the adhesion of fine sand to the surface of a polyolefin tube or the surface of an EF joint. In many cases, such sand adhesion cannot be confirmed with the naked eye, and the EF joint-polyolefin pipe may be joined by the EF method as it is. It has been confirmed that even a joint obtained in such a state hardly causes any trouble under normal conditions. However, if an abnormal force is applied to such a joint due to an earthquake or the like, there is a risk that a crack will progress from the incompletely fused portion and gas leakage or the like may occur.
[0006]
The main object of the present invention is to provide a technology for joining polyolefin pipes, which can always provide a good joint even in the joining work of polyolefin pipes in the field.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in view of the current state of the prior art as described above, the present inventors have found that a polyolefin pipe and a polyolefin joint in which both or either of the pipe outer surface part and the joint inner surface part are formed of acid-modified polyolefin. When a treatment agent containing an amino group-containing silicon compound is applied between the pipe and the joint and heated, the fusion joint between the polyolefin joint and the polyolefin pipe is found to be extremely good. .
[0008]
Polyolefin pipes and polyolefin joints, in which either or both of the pipe outer surface part and the joint inner surface part are formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound, and the joint part is heated, It has been found that the fusion bonding between the joint and the polyolefin pipe is performed very well.
[0009]
Furthermore, in these cases, it has been found that even if fine sand adheres to the surface of the polyolefin tube or the surface of the polyolefin joint, the bonding strength between the two is not substantially affected.
[0010]
That is, the present invention provides the following method for joining a polyolefin pipe, and a polyolefin pipe, a polyolefin joint and a treating agent used therefor.
[0011]
1. When joining a polyolefin pipe through a polyolefin joint having a diameter larger than that of the polyolefin pipe, a polyolefin pipe in which either or both of the outer surface of the pipe and the inner surface of the joint are formed of acid-modified polyolefin and a polyolefin joint are used. A method for joining polyolefin pipes, characterized in that a joining portion is heated in a state where a treatment agent containing an amino group-containing silicon compound is present between the joint and the joint.
[0012]
2. The polyolefin pipe used for the joining method according to item 1, wherein at least an outer surface portion is formed of an acid-modified polyolefin.
[0013]
3. The polyolefin joint used for the joining method according to item 1, wherein at least an inner surface portion is formed of an acid-modified polyolefin.
[0014]
4). The processing agent used for the joining method according to item 1, which comprises an amino group-containing silicon compound.
[0015]
5. When joining a polyolefin pipe via a polyolefin joint having a diameter larger than that of the polyolefin pipe, a polyolefin pipe formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound on both or both of the outer surface of the pipe and the inner surface of the joint; A method for joining polyolefin pipes, comprising using a polyolefin joint and heating a joint portion.
[0016]
6). 6. The polyolefin pipe used for the bonding method according to item 5, wherein at least an outer surface portion is formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound.
[0017]
7). 6. The polyolefin joint used for the joining method according to item 5, wherein at least the inner surface portion is formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the first joining method of the present invention (the joining method according to claim 1), if both or either one of the outer surface portion of the polyolefin pipe and the inner surface portion of the polyolefin joint is formed of an acid-modified polyolefin. good. Therefore, when the outer surface portion of the polyolefin tube is formed of acid-modified polyolefin, a normal polyolefin joint can be used as the joint. When the inner surface portion of the polyolefin joint is formed of acid-modified polyolefin, a normal polyolefin tube can be used as the tube.
[0019]
As shown in FIG. 3, the polyolefin tube used for the first joining method and having the outer surface portion formed of acid-modified polyolefin is formed of at least the outer surface portions 13 and 15 of the polyolefin tubes 9 and 11 with acid-modified polyolefin. It is what has been. The acid-modified polyolefin is obtained by copolymerizing an olefin monomer as a main component and a carboxylic acid component having a carbon-carbon double bond at a certain ratio, or bonding or mixing such a copolymer and a polyolefin. It has a carboxyl group in the resin. Examples of the olefin monomer include ethylene, propylene, butene, and methylpentene. Among these, ethylene and propylene are preferable. Examples of the carboxylic acid component having a carbon-carbon double bond include maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, and methacrylic acid. Among these, maleic acid and maleic anhydride are preferable. The content of the carboxylic acid component in the resin is usually 0.01 to 1% by weight, preferably 0.1 to 0.2% by weight.
[0020]
The polyolefin pipes 9 and 11 need only have the outer surface portions 13 and 15 contacting the polyolefin joint 17 formed of at least an acid-modified polyolefin, and the portions other than the outer surface portion may be formed of ordinary polyolefin. In such a case, a polyolefin tube composed of two or more layers may be extruded by coextrusion molding of acid-modified polyolefin and ordinary polyolefin. In this case, the thickness of the acid-modified polyolefin layer forming the outer surface portion is preferably 0.5 to 2 mm. On the other hand, the entire polyolefin tube may be formed of acid-modified polyolefin.
[0021]
The polyolefin joint 17 used in the first joining method has an inner diameter larger than the outer diameter of the polyolefin pipes 9 and 11, and the polyolefin pipe 17 so that the outer surface parts 13 and 15 of the polyolefin pipe are in contact with the inner surface part 19 thereof. Can be installed.
[0022]
As shown in FIG. 3, the polyolefin joint in which the inner surface portion used in this joining method is formed of an acid-modified polyolefin is one in which at least the inner surface portion 19 of the polyolefin joint 17 is formed of an acid-modified polyolefin. . The acid-modified polyolefin is the same as described above.
[0023]
The polyolefin joint 17 only needs to have at least the inner surface portion 19 in contact with the polyolefin pipes 9 and 11 formed of acid-modified polyolefin, and the portion other than the inner surface portion may be formed of ordinary polyolefin. In this case, the thickness of the acid-modified polyolefin layer forming the inner surface portion is preferably 0.5 to 2 mm. Of course, the entire polyolefin joint may be formed of acid-modified polyolefin.
[0024]
In order to manufacture such a polyolefin joint, in the case of an EF joint, for example, the following is performed.
[0025]
First, the heating wire is coated with the acid-modified polyolefin by extrusion molding, and the coated heating wire is wound around the outer peripheral surface of the core without any gap. Next, after the core around which the coated heating wire is wound is placed in the half-shaped mold, the mold is closed, and the molten polyolefin or melted in the cavity formed between the core and the mold The acid-modified polyolefin is injected and cured. When the mold is removed after curing and the core is removed, a polyolefin joint is obtained. In this case, the inner surface portion of the polyolefin joint is formed by the acid-modified polyolefin coated with the heating wire.
[0026]
The polyolefin joint used in the present invention is not limited to the EF joint, and may be an HF joint using an external heat source (heater).
[0027]
In order to manufacture an HF joint, for example, an acid-modified polyolefin cylindrical body constituting the inner surface portion of the joint is prepared, and after the acid-modified polyolefin cylindrical body is installed in a mold, the outer peripheral surface of the cylindrical body and the mold The molten polyolefin or the melted acid-modified polyolefin may be injected and cured in the cavity formed between the two.
[0028]
The amino group-containing silicon compound contained in the treatment agent used by being present between the polyolefin pipe and the polyolefin joint in the first joining method is not particularly limited as long as it is a silicon compound containing an amino group, but the amino group And a silicon compound having both alkoxyl groups. Examples of such silicon compounds include amino group-containing silane coupling compounds, that is, amino group-type silane coupling compounds. Examples of amino group-type silane coupling compounds include γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, and N-β (aminoethyl) γ-. Aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and the like are preferable. An amino group type silane coupling compound may be used independently, or may use 2 or more types together. Among these, γ-aminopropyltrimethoxysilane is particularly preferable.
[0029]
The treatment agent of the present invention may contain a reaction accelerator and a solvent.
[0030]
In carrying out the first joining method, a treatment agent containing a predetermined amino group-containing silicon compound was prepared, the treatment agent was applied to the outer surface of the polyolefin tube and / or the inner surface of the polyolefin joint, and then the tube was inserted into the joint. Then, it heats according to a conventional method. As a method for applying the treatment agent, (a) a treatment agent is attached to a tissue paper or paper sheet and applied to the outer surface of the polyolefin tube and / or the inner surface of the polyolefin joint, and (b) a treatment agent is added to the polyolefin using a brush. Known means such as a method of applying to the outer surface of the tube and / or the inner surface of the polyolefin joint, and a method of spraying and applying the treatment agent (c) to the outer surface of the polyolefin tube and / or the inner surface of the polyolefin joint can be employed. Alternatively, after the treatment agent is applied, the outer surface of the tube and / or the outer surface of the joint may be subjected to pretreatment by ultraviolet irradiation or the like.
[0031]
The amount of the amino group-containing silicon compound applied to the bonding surface is not particularly limited, but is usually about 0.001 to 100 g / m ² , more preferably about 0.01 to 100 g / m ² .
[0032]
The heating conditions are not particularly limited, but the standard conditions are about 180 to 220 ° C. and about 10 to 30 seconds, which are adopted for heat fusion between a normal polyolefin pipe and a polyolefin joint.
[0033]
In carrying out the method of the present invention, as in the prior art, the polyolefin tube may be kneaded and / or wiped with alcohol. In this case, the joining characteristics between the pipe and the joint can be further improved.
[0034]
In the second bonding method of the present invention (the bonding method according to claim 5), both or either one of the outer surface portion of the polyolefin tube and the inner surface portion of the polyolefin joint contains an amino group-containing silicon compound. What is necessary is just to be formed with polyolefin. Therefore, when the outer surface portion of the polyolefin tube is formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound, a normal polyolefin joint can be used as the joint. Moreover, when the inner surface part of the polyolefin joint is formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound, a normal polyolefin pipe can be used as the pipe.
[0035]
The polyolefin tube used in the second bonding method and having an outer surface portion formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound has at least the outer surface portions 13 and 15 of the polyolefin tubes 9 and 11 having an amino group-containing silicon compound. It is made of an acid-modified polyolefin containing The amino group-containing silicon compound and the acid-modified polyolefin are the same as those described above.
[0036]
The polyolefin pipes 9 and 11 need only be formed of acid-modified polyolefin containing at least amino group-containing silicon compounds at the outer surface portions 13 and 15 in contact with the polyolefin joint 17, and portions other than the outer surface portion are formed of ordinary polyolefin. May be. In such a case, a polyolefin tube composed of two or more layers may be extruded by coextrusion molding of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound and a normal polyolefin. In this case, the thickness of the acid-modified polyolefin layer containing an amino group-containing silicon compound that forms the outer surface portion is preferably 0.5 to 2 mm. On the other hand, the whole polyolefin tube may be formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound.
[0037]
In the acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound, the content of the amino group-containing silicon compound is usually about 0.01 to 10% by weight, preferably about 0.1 to 5% by weight.
[0038]
In order to mix the amino group-containing silicon compound and the acid-modified polyolefin, for example, the acid-modified polyolefin is heated to about 145 to 155 ° C., and the amino group-containing silicon compound is added thereto and kneaded.
[0039]
The polyolefin joint formed with an acid-modified polyolefin having an inner surface portion containing an amino group-containing silicon compound used in the second bonding method is an acid modification in which at least the inner surface portion 19 of the polyolefin joint 17 contains an amino group-containing silicon compound. It is made of polyolefin. The content of the amino group-containing silicon compound, the acid-modified polyolefin, the amino group-containing silicon compound, and the like are the same as those described above.
[0040]
The polyolefin joint 17 only needs to be formed of an acid-modified polyolefin containing at least an amino group-containing silicon compound at the inner surface portion 19 in contact with the polyolefin pipes 9 and 11, and the portions other than the inner surface portion are formed of ordinary polyolefin. May be. In this case, the thickness of the acid-modified polyolefin layer containing an amino group-containing silicon compound that forms the inner surface portion is preferably 0.5 to 2 mm. Of course, the whole polyolefin joint may be formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound.
[0041]
In order to produce such a polyolefin joint, for example, in the case of an EF joint, an amino group-containing silicon compound is used instead of the acid-modified polyolefin covering the heating wire described in the production of the polyolefin joint used in the first joining method. An acid-modified polyolefin containing may be used. In order to manufacture the HF joint, an acid-modified polyolefin cylinder containing an amino group-containing silicon compound may be used as the cylinder constituting the inner surface portion of the joint.
[0042]
In carrying out the second joining method, the polyolefin tube may be inserted into the polyolefin joint and then heated according to a conventional method.
[0043]
The heating condition is not particularly limited, but as a standard condition, it is about 180 to 220 ° C. and about 10 to 30 seconds, which is adopted for heat fusion between a normal polyolefin pipe and a polyolefin joint.
[0044]
In carrying out the method of the present invention, as in the prior art, the polyolefin tube may be kneaded and / or wiped with alcohol. In this case, the joining characteristics between the pipe and the joint can be further improved.
[0045]
The reason why the joining characteristics of the polyolefin pipe and the joint are remarkably improved by the present invention is presumed to be as follows.
[0046]
Since the amino group in the amino group-containing silicon compound reacts with the carboxyl group in the acid-modified polyolefin to form an amide bond, the pipe and the joint are firmly bonded.
[0047]
A silicon compound having Si-X (X = alkoxyl group) easily reacts with Si-OH on the sand surface to form a chemical bond.
[0048]
Moreover, the silicon compound which has a Si-O bond has affinity with Si-OH and Si-O of the sand surface.
[0049]
On the other hand, a silicon compound having Si-R (R = hydrocarbon group such as an alkyl group or an alkylene group) has an affinity for a polyolefin tube.
[0050]
Therefore, when joining a polyolefin pipe and a polyolefin joint by the method of the present invention, even if sand remains on the surface of the polyolefin pipe, the sand itself is chemically incorporated as part of the joint. , The strength of the joint is not significantly reduced.
[0051]
【Example】
Examples and Comparative Examples are shown below to further clarify the features of the present invention.
[0052]
Examples 1 and 2
Co-extrusion using maleic acid-modified polyethylene (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., trade name: Modic AP, maleic acid content: about 0.15% by weight) and polyethylene (Mitsui Chemicals, trade name: NZ4004M) By molding, a two-layer polyethylene pipe (outer diameter 42 mm, wall thickness 3.9 mm) having an outer surface portion (thickness 0.5 mm) formed of maleic acid-modified polyethylene was produced.
[0053]
As the polyethylene EF joint, a polyethylene joint for 30A gas (MMS joint, inner diameter 42.4 mm, wall thickness 5.1 mm) was used.
[0054]
After scraping the outer surface 0.2 mm of the polyethylene tube, it was pretreated by wiping with alcohol, and then a predetermined amount of sand (particle size 106 μm or less) was adhered to the outer surface of the pretreated polyethylene tube.
[0055]
Subsequently, after apply | coating the processing agent which consists of (gamma) -aminopropyl trimethoxysilane to the said polyethylene tube surface which carried out the said pretreatment using a sprayer (giving amount: 80 g / m < ² >), in said polyethylene-made EF joint. It was installed and energized for 90 seconds with an average clearance of 0.6 mm for bonding. The input voltage at the time of this energization was about 75V, and the junction was held at a temperature of about 180 ° C. or higher for about 30 seconds.
[0056]
Next, 8 test pieces having a width of 10 mm were cut out at regular intervals in the pipe length direction of the joint, and as shown in FIG. 4, a joint rod was welded to the end of the EF joint, and a peel test (joint strength test) was performed. ) The length of the joint was 26.0 mm (same as the heating band width of the EF joint), and the conditions during the peel test were a temperature of 23.0 ° C. and a tensile speed of 50 mm / sec. Table 1 below shows the results obtained.
[0057]
Example 3
When manufacturing a polyethylene pipe, instead of using maleic acid-modified polyethylene, maleic acid-modified polyethylene containing about 3% by weight of γ-aminopropyltrimethoxysilane was used, and when the polyethylene pipe was joined. The joining operation and the peel test were performed according to the methods of Examples 1 and 2 except that the treatment agent was not applied to the polyethylene pipe surface. Table 1 below shows the results obtained.
[0058]
Comparative Examples 1-3
This corresponds to the current standard fusion splicing. That is, a joining operation was performed using a normal polyethylene pipe not modified with acid and a polyethylene EF joint without using a treatment agent. A peel test was conducted in the same manner as in Examples 1 and 2. Table 1 below shows the results obtained.
[0059]
Reference Examples 1 and 2
A joining operation and a peel test were performed in accordance with the methods of Examples 1 and 2 using a normal polyethylene pipe not acid-modified, a polyethylene EF joint, and a treating agent comprising γ-aminopropyltrimethoxysilane. . Table 1 below shows the results obtained.
[0060]
[Table 1]

As is clear from the results shown in Table 1, compared with Comparative Examples 2 and 3, Examples 2 and 3 show extremely high values for the peel load and the remaining length. Also, even when compared with Reference Example 2, Examples 2 and 3 show good values for peel load and remaining length.
[0061]
From this, it is clear that the characteristics of the polyethylene pipe joint are remarkably improved by the joining method of the present invention even when sand is adhered.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, the joining characteristics of polyolefin pipes via polyolefin joints are significantly improved even under adverse working conditions in the field.
[0063]
Even when the amino group-containing silicon compound is applied, it can be performed in the same manner as conventionally performed with acetone wiping, alcohol wiping, etc., so there is no need to change the work process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of a joining method of two polyolefin pipes using an EF joint.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of a method for joining two polyolefin pipes using an EF joint.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an outline of the joining method of the present invention for two polyolefin pipes using EF joints.
FIG. 4 is a side view showing an outline of a peel test piece preparation method and a test method in an example of the present invention.

Claims

ポリオレフィン管より径大のポリオレフィン継手を介してポリオレフィン管を接合するに際し、管外表面部および継手内表面部の双方またはいずれか一方を酸変性ポリオレフィンで形成したポリオレフィン管とポリオレフィン継手とを用い、管と継手との間にアミノ基含有ケイ素化合物を含む処理剤を存在させた状態で、接合部分を加熱することを特徴とするポリオレフィン管の接合方法。When joining a polyolefin pipe through a polyolefin joint having a diameter larger than that of the polyolefin pipe, a polyolefin pipe in which both or one of the outer surface part of the pipe and the inner surface part of the joint is formed of acid-modified polyolefin and a polyolefin joint are used. A method for joining polyolefin pipes, comprising heating a joining portion in a state where a treatment agent containing an amino group-containing silicon compound is present between the joint and the joint.

少なくとも外表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の接合方法に用いるポリオレフィン管。The polyolefin pipe used for the joining method according to claim 1, wherein at least an outer surface portion is formed of an acid-modified polyolefin.

少なくとも内表面部が酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の接合方法に用いるポリオレフィン継手。The polyolefin joint used for the joining method according to claim 1, wherein at least an inner surface portion is formed of an acid-modified polyolefin.

アミノ基含有ケイ素化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の接合方法に用いる処理剤。The processing agent used for the joining method according to claim 1, comprising an amino group-containing silicon compound.

ポリオレフィン管より径大のポリオレフィン継手を介してポリオレフィン管を接合するに際し、管外表面部および継手内表面部の双方またはいずれか一方をアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成したポリオレフィン管とポリオレフィン継手とを用い、接合部分を加熱することを特徴とするポリオレフィン管の接合方法。When joining a polyolefin pipe via a polyolefin joint having a diameter larger than that of the polyolefin pipe, a polyolefin pipe formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound on both or one of the pipe outer surface and the joint inner surface; A method for joining polyolefin pipes, comprising using a polyolefin joint and heating a joining portion.

少なくとも外表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする請求項５に記載の接合方法に用いるポリオレフィン管。The polyolefin pipe used for the joining method according to claim 5, wherein at least an outer surface portion is formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound.

少なくとも内表面部がアミノ基含有ケイ素化合物を含む酸変性ポリオレフィンで形成されたことを特徴とする請求項５に記載の接合方法に用いるポリオレフィン継手。The polyolefin joint used for the joining method according to claim 5, wherein at least an inner surface portion is formed of an acid-modified polyolefin containing an amino group-containing silicon compound.