JPH0473493A - ジョイント用被覆発熱素線及びジョイント用スリーブと管継手 - Google Patents

ジョイント用被覆発熱素線及びジョイント用スリーブと管継手

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JPH0473493A
JPH0473493A JP2188821A JP18882190A JPH0473493A JP H0473493 A JPH0473493 A JP H0473493A JP 2188821 A JP2188821 A JP 2188821A JP 18882190 A JP18882190 A JP 18882190A JP H0473493 A JPH0473493 A JP H0473493A
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TOKUSHU KOGYO KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱可望性高分子材料から成る配管施工等の
ためのジヨイント用スリーブ及び管継手に関する。
〔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、鋼管、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、フッ素含有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
得られていない。
そこで、同一出願人による特願平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ヨイント用スリーブを提供して
いる。しかし、このジヨイント用スリーブを製造する場
合、又は使用する場合に、線状発熱体が高熱になると、
例えばエナメルやワニスによって表面被覆がなされてい
ても、被覆が蒸散したり、クラックが生じて短絡してし
まう危険がある。
また、同−出願人等による特願平１−１７３６１７号に
おいては、螺旋状に巻き上げられた合成樹脂被覆線を隣
接する巻線の少くとも一部において互に融着したスリー
ブを提案しているが、これも使用の際に上述と同様の問
題が生しることは避けられない。
さらに、上の出願において、線状発熱体の被覆素線を一
体成型した管継手が開示されているが、これも上記と同
様の問題が生している。
〔発明の課題〕
このため、特開昭６１−１３０６９５号公報に記載され
ているように、線状発熱体に耐熱性のある材料、例えば
ワニスや熱硬化性樹脂を被覆することが提案されている
が、例えば３００°Ｃ程度の熱で蒸散してしまうため、
短絡を生しる危険は大きい。
また、上記いずれの出願においても、外面被覆層と線状
発熱体が互に強固に固着されていないと、水や薬品など
の浸入によって線状発熱体が腐食し、経時的に管の接続
不良やジヨイント部の変形など好ましくない影響が現れ
ることは明らかである。
そこで、この発明の課題は、線状発熱体の短絡を防止し
、かつ外面被覆層と線状発熱体の強固な接合をはかるこ
とである。
〔課題の解決手段〕
上記の課題を解決するため、第１の発明においては、特
殊な構成の被覆発熱素線によって、ジヨイント用スリー
ブを形成したのである。
上記素線は、線状発熱体の外面に酸化被膜を形成し、そ
の上にプライマー層及びこのプライマー層に親和性のあ
るポリマー層を介して耐熱性及び電気絶縁性を有する繊
維層を設け、その外面に熱可塑性合成樹脂から成る被覆
層を設けたものである。
また、第２の発明においては、上記素線によって形成し
た螺旋コイルを管継手の内面又は外面に一体成形したの
である。
さらに、第３の発明においては、上記素線によって形成
したスリーブを管継手の内面又は外面に一体成形したの
である。
〔作用〕
上記被覆発熱素線は、線状発熱体に設けられたプライマ
ー層を介して絶縁性繊維層が強固に接合されているため
、外面被覆層が溶融しても短絡することがなく、かつ繊
維層の凹凸や間隙にポリマー層及び外面被覆層の樹脂が
浸潤し、プライマー層とポリマー層との強固な接合を介
して線状発熱体をしっかりと保持するため、線状発熱体
と樹脂との接合不良などが生じず、従ってジヨイント部
の腐食等による接続不良が生じない。
〔実施例〕
まず、この発明のスリーブに用いる被覆線状発熱体につ
いて説明する。
第１図に示すように、被覆発熱素線１は、銅線、ニッケ
ル線、ニクロム線、炭素線などから成る線状発熱体２と
、その発熱体２の外面に形成された酸化被膜３と、この
被膜３の外面に形成されたプライマー層４と、このプラ
イマー層４の外面に形成されたポリマー層５と、このポ
リマー層５と−体化した耐熱性及び絶縁性繊維層６及び
外面被覆層７より成る。
前記酸化被膜３は、線状発熱体２の表面をトルエン等で
洗浄した後、１〜１０分程度空気中に放置して形成した
ものである。また、必要に応じて酸性液などに浸漬する
化学的処理や表面を研磨もしくは剥離する機械的処理を
施した後、空気中に放置して酸化被膜３を形成してもよ
い。また、線状発熱体２の表面に細かい凹凸を予め設け
ておいてもよい。
上記酸化被膜３の外面に、エポキシ系樹脂例えばエピコ
ート（シェル石油社製）２０重量％とエポメート（シェ
ル石油社製）１０重量％とトルエン７０重量％から成る
溶液を塗布し、加熱炉の中を通過させて１８０°〜２０
０°Ｃ程度の温度で焼付け、プライマー層４を形成する
。このプライマー層４は、前記酸化被膜３と強固に結合
し、かつプライマー層４の外面に形成される樹脂層に対
するアンカーコート層となるものである。
次に、上記プライマー層４の外面に親和性の良好な熱可
塑性ポリマー（例えば官能基を有するアトマー、三井石
油化学社製）を塗布してポリマー層５を形成する。この
とき、一定温度以上に加熱してポリマー層５を予めプラ
イマー層４に強固に接合しておいてもよいが、加熱せず
に冷却固化させておき、下記の繊維層６を形成した後の
加熱によって接合させてもよい。
ポリマー層５を形成した後、ガラス繊維、ガラス繊維と
綿糸、ガラス繊維とポリアミドイミド系繊維（例えばケ
プラー、デュポン社製）などの耐熱性を存する電気絶縁
性繊維を巻回するか或は編組して、第２図に示すような
目の粗い繊維層６を形成する。そして８０°〜１９０°
Ｃに加熱し、繊維層６とポリマー層５を接合させる。
前述のようにポリマー層５を加熱しないで固化させであ
る場合には、この加熱によって、同時にプライマー層４
とポリマー層５も強固に接合される。
この繊維層６は、ポリマー層５を形成する前にプライマ
ー層４の外面に形成してもよい、そしてアトマーなどを
塗布含浸させ、加熱してポリマー層５を繊維層６と一体
にしてプライマー層４に接合させる。
上記ポリマー層５がいまだ流動化している場合には、そ
のま−の状態で、また固化している場合には加熱して流
動化させ、熱可塑性高分子材料例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン、ボリブデンなどのポリオレフィンを押出
し被覆し、外面被覆Ｎ７を形成する。この押出し被覆は
、第３図の１′で示すように複数本の線状発熱体２に同
時に行なってもよい。
この押出し被覆の際に、ポリマー層５の樹脂が繊維層６
の間隙から浸潤してきており、また被覆する樹脂も繊維
層６の外面の凹凸を埋めながら繊維層６の間隙中に浸入
するため、繊維層６は強固に保持される９なお、被覆す
る樹脂中に発泡剤を１〜３重量％混入しておくと、繊維
層６の凹凸又は間隙に樹脂がよりよく浸入し、接合性が
向上する。
上述のような被覆発熱素線１又は１′を第４図のように
円錐台形コアＣに螺旋状に密接して巻きつけ、線状発熱
体２に通電すると、発熱体２の熱によって外面被覆層７
が溶融し、隣接する素線１又は１′が融着して、第５図
に示すようなスリーブ１０が形成される。
なお、素ｖＡ１は、コアＣに一重鯉旋巻きしてもよいが
、並列に二重螺旋巻きしてもよい。
次に、スリーブ１０の他の形成方法について述べる。
いま、第３図のような二本の線状発熱体２を有する素線
１′をコアＣを巻き付けると、第６図のような螺旋コイ
ルが得られる。得られたコイルの一端では、二本の線状
発熱体２をそのま一露出させて端子とし、他方の端にお
ける二本の線状発熱体２を互に撚り合わせて短絡させる
と一つの回路が形成される。しかしこのままでは螺旋コ
イルを構成する輪は不安定であり、形状が定まらないの
で、被覆材の融点以上（たとえば被覆材がポリエチレン
の場合１５０°Ｃ程度）に別途加熱された熱器具（従来
プラスチックの溶接に用いられる熱風溶接、熱棒、熱刃
もしくは熱板溶接、インパルス溶接、高周波溶接、超音
波溶接などいずれの溶接方法であってもよいが、最も簡
便で設備費も少なくて好ましいのは内熱式もしくは外熱
式の熱板である）を螺旋の周方向の少なくとも１箇所に
接触させて被覆融着部８を設けると第６図及び第７図に
示すようなジヨイント用スリーブ１０が得られる。即ち
、螺旋コイルの表面に熱器具が触れると被覆材は直ちに
溶融し、隣接する被覆材同志がその部分で融着し、熱器
具が遠のくと直ちに冷却して固化する。したがって、前
記の被覆線全体を通電によって加熱溶融しさらに冷却す
るものと比較すれば溶融したり冷却したりする樹脂量は
きわめて少ないので、被覆融着部８の形成に要する時間
は１秒程度と短くすることができ、量産体制にも充分対
応できる。
なお、第６図には一方向に巻いた螺旋コイルを例示した
が、このような螺旋は右巻き、左巻きのいずれであって
もかまわない。また、第８図に示すように、被覆素線１
を曲げて変曲点９とし、左右に逆巻きの二つの螺旋コイ
ル１１および１２を同時に作ることもできる。このよう
な二つのコイルが最初から形成されていると、変曲点９
において螺旋コイル１１と１２のそれぞれの軸を任意の
角度で交差させることがきわめて容易である。
しかし、第６図のスリーブ１０においても、被覆融着部
８の１箇所のみを残し、他の箇所（ｇ、族コイル１１お
よび１２の二つに分割しようとするときの両者の境界線
に跨る部分）を切り離せば、第９図および第１０図に例
示したように、両群の軸を任意の角度で交差させること
ができ、第８Ｍに示すような途中に変曲点９を有する螺
旋コイルの場合と全く同しように多角的な利用も可能と
なる。
上述のようなスリーブ１０の使用法を第１１図に基づい
て説明する。
図示のように、例えば熱可塑合成樹脂製ソケット２０を
用意し、同質の材料から成る管２１の端部にスリーブ１
０を被せて、軽く押し込むようにしながらソケット２０
に嵌合させる。そして、スリーブ１０の線状発熱体２に
通電すると、スリーブ１０は軟化する。そこで通電を止
め、ソケット２０を管２１に軽く押し付けながら冷却す
ると、両者はスリーブ１０を介して固着される。
次に、熱可塑性高分子材料から成る管継手に前記被覆発
熱素線１を一体に成型した例について説明する。
第１２図の３０はエルボーを示し、これは、例えば第９
図又は第１Ｏ図に示すようなスリーブ１０を射出成形用
の金型に予め組み込んでおいてエルボ−３０の本体を射
出成形し、同時にコイル１１．１２が一体に融着したエ
ルボ−３０を形成したものである。
一体成形を行なう場合のスリーブ１０は、勿論第５図に
示すものであってもよい。またスリーブ１０に形成する
前のコアＣに巻回したコイルを一体成形してもよい。
なお、管継手は、上記エルボ−のほか、Ｔ形継手、Ｙ形
継手、返し継手などのあらゆる継手を含む。
以下に実験例を挙げる。
〔実験例１〕 巾０．４ｍｍ、ｒ￥さ０．２ｍｍのニクロム線をトルエ
ンで洗浄し１０分間放置した後、エピコート２０重量％
、エピコート２０重量％を７０重量％のトルエンに溶解
させた溶液を塗布し、１８０°Ｃに加熱して焼付けた。
このニクロム線外周にガラス繊維を編組し、その上から
アトマーを塗布含浸させて、１６０°に加熱し、これを
二本並列させてポリエチレンを押出し被覆し、ニクロム
線を二本並列に内蔵した平形（幅３．Ｏｍｍ、厚み１．
０ｍｍ）のポリエチレン被覆発熱素線を得た。これをテ
ーパ（１／３０）付きコアに、コアの大径側にニクロム
線の両端子が来るようにして、隙き間を生しないように
密着させながら１０回巻き付けて螺旋コイルとし、この
螺旋コイルの表面に上下両方向から挾むようにして、１
５０°Ｃに加熱されている鉄製のヒータの端面を軽く接
触させ、被覆融着部を４箇所形成した。少量のポリエチ
レン被覆材を溶融することで隣接する被覆同志を融着さ
せることができるので、熱器具の接触時間は短くてよく
、また、冷却も速く、１秒程度で形状の安定した大口径
６０ｍ、小口径５８ｍ、長さ３０画のジヨイント用スリ
ーブが得られた。得られたスリーブをポリエチレン製管
の管端部に被せて、ポリエチレン製のソケットの中に軽
く押し込み、ジヨイント用スリーブのニクロム線に蓄電
池を連結し、■、５Ａの電流を２．５分間通した。その
結果、ジヨイント用スリーブの被覆は完全に軟化したの
で、通電を止め引き続き嵌合部分を軽く押し込むように
しながら冷却すると、ソケットおよび管は共に固着して
動かなくなった。
融着部分の状態を確認する目的で、接続部分を軸方向に
１０等分したところ、ジヨイント用スリーブ、ソケット
および管の三者は境界が全く認められないまでに完全に
融着し、ニクロム線はほぼ等間隔で整然と並びポリエチ
レン及び繊維層に封し込められて、管内に通しるような
空洞は発見されなかった。
さらに、ニクロム線の引張り強度をテストしたところ、
３ｋｇの引張力でニクロム線は挟持部から破断し、ニク
ロム線が強固に組織中に接合していることを示していた
。
〔実験例２］ 実験例１で得られたスリーブを射出成形の金型内に取り
付け、ポリエチレンを射出成形して、内面にニクロム線
がコイル状に巻回されたエルボを得た。
このエルボ−をポリエチレン製管の先端に嵌合してニク
ロム線に１．５Ａの電流を２．５分間通電した後、冷却
すると、エルボ−と管は完全に固着していた。この固着
部を軸方向に８等分して断面を観察したところ、ニクロ
ム線は整然とは＼等間隔に配置され、接触しているとこ
ろは見られなかった。
ニクロム線の引張り強度も実験例１とは一同様の結果を
示していた。
〔効果］ この発明によれば、以上のように、綿状発熱体の表面に
酸化被膜を形成し、これにプライマー層を形成して強固
に接合せしめ、さらに親和性の良好なポリマーを介して
前記プライマー層に接合される耐熱性及び絶縁性繊維層
を設け、その外面に被覆層を設けた被覆発熱素線によっ
てジヨイント用スリーブを形成したので、スリーブ形成
の際及びスリーブ使用の際の加熱によって樹脂が溶融し
ても、前記繊維層が線状発熱体の短絡を防止し、また繊
維層の凹凸及び間隙にポリマーや被覆樹脂が浸潤して、
プライマー層−ポリマー層−繊維層−ポリマー層−被覆
樹脂層という強固な接合が果たされ、結果として線状発
熱体が管や管継手類の接続部において、コンクリート中
の鉄筋のように強固に保持される。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のスリーブ及び及び管継手に用いられ
る被覆発熱素線の実施例を示す横断面図、第２図は線状
発熱体に繊維層を設けた状態を示す正面図、第３図は被
覆発熱素線の他の例を示す横断面図、第４図は被覆発熱
素線をコアに巻回した状態を示す縦断面図、第５図は被
覆発熱素線によって形成したスリーブを示す縦断面図、
第６図はスリーブの他の例を示す正面図、第７図は同上
の端面図、第８図乃至第１０図はスリーブの他の例を示
す正面図、第１１図はスリーブの使用例を示す縦断面図
、第１２図は管継手の一例を示す縦断面図である。 １．１′・・・・・・被覆発熱素線、 ２・・・・・・線状発熱体、　　　３・・・・・・酸化
被膜、４・・・・・・プライマー層、　　　５・・・・
・・ポリマー層、６・・・・・・絶縁性繊維層、　　７
・・・・・・外面被覆層、８・・・・・・被覆融着部、
　　　９・・・・・・変曲点、１０・・・・・・ジヨイ
ント用スリーブ、１１．１２・・・・・・螺旋コイル、 ２０・・・・・・ソケット、　　　２１・・・・・・管
、３０・・・・・・エルボー 特許出願人　　特殊工業株式会社 同　代理人 鎌 田 文 他２名 第１図 第４図 第５図 第２図 第６図 第７図 第３図 ／ 第９″″′ 第１１図 ＝１巨ヨヨ；＝＾〒オ、−１２ Φ １〕

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）酸化被膜を設けた線状発熱体の外面にプライマー
    層及びこのプライマー層にポリマー層を介して接合され
    た耐熱性及び電気絶縁性繊維層と熱可塑性合成樹脂によ
    って形成された外面被覆層から成る被覆発熱素線を螺旋
    状に巻回したコイルの隣接する被覆層の少くとも一部を
    融着したジョイント用スリーブ。
  2. （２）請求項（１）記載のコイルを内面又は外面に一体
    成形した熱可塑性合成樹脂管継手。
  3. （３）請求項（１）記載のスリーブを内面又は外面に一
    体成形した熱可塑性合成樹脂管継手。
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