JPH0857963A - 熱可塑性樹脂管材の突合せ溶接方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂管材の突合せ溶接方法

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JPH0857963A
JPH0857963A JP6195529A JP19552994A JPH0857963A JP H0857963 A JPH0857963 A JP H0857963A JP 6195529 A JP6195529 A JP 6195529A JP 19552994 A JP19552994 A JP 19552994A JP H0857963 A JPH0857963 A JP H0857963A
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pipe
heater
thermoplastic resin
pipe end
butt welding
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Tomohiro Nakamura
知広 中村
Keiji Mihara
啓嗣 三原
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合強度の信頼性が高い熱可塑性樹脂管材の
突合せ溶接方法を提供する。 【構成】 接続管材の各管端面１１ａ，１２ａを外側周
縁から内側に向けて管内方へと傾斜する形状に加工する
ことにより、非接触のヒータ加熱で各管材の管端部に生
じる溶融部分ＷA と非溶融部分との界面ＳA を、当該管
材の軸方向に対し直交する面とした状態で突合せ接合を
行って、接合荷重が接合面に対し均一に加わるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は樹脂で成形された管材を
突合せ溶接により接続する方法に関し、さらに詳しく
は、例えば超純水の輸送等のクリーン用途に利用される
熱可塑性樹脂管材（例えばＰＰＳ：ポリフェニレンサル
ファイドの成形品等）の接続に適した突合せ溶接方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂成形品の管材を接続する方法として
は、一対のクランプで管材を把持し、その各管材の端部
をヒータにより加熱溶融した後、各クランプを互いに接
近する向きへと移動させることによって、その各溶融部
分を突合せて融着する方法がある（例えば特開平５−１
９３００４号公報）。
【０００３】また、この種の突合せ溶接によりＰＰＳ等
の熱可塑性樹脂で成形された管材の接続を行う場合、管
端部の溶融は非接触のヒータ加熱で行うことが通例であ
る。これは、ＰＰＳの融点が２７０℃と高いので管端部
を溶融状態にまで加熱するにはヒータ温度を３００℃以
上に設定する必要があり、そのような高温加熱ではヒー
タ表面のコーティング材が存在せず、このため接触加熱
では管端面がヒータ面に付着し易くなる等の理由によ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、非接触加熱
により管端部の溶融を行う場合、ヒータ熱板の表面積に
対し、加熱される管材の外径が比較的小さいときには、
管端面の外側部分が受ける熱量が内側部分に対して大き
くなるため、管外面側が急速に加熱され管端の肉厚方向
（径方向）の加熱むらが発生して管端部の溶融量に偏り
が生じることがある。
【０００５】そして、このような溶融量の偏りが生じる
と、接合時の接合荷重が溶融代の小さい管内側部分に集
中してしまい、外側部分には荷重が掛からなくなる結
果、接合強度が小さくなる、といった不具合が発生す
る。
【０００６】本発明はそのよう点に鑑みてなされたもの
で、接合強度の信頼性が高い熱可塑性樹脂管材の突合せ
溶接方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明方法は、実施例に対応する図１(A) ，図２
(A) に示すように、接続を行う一対の管材１１と１２の
管端面間にヒータ３を配置して各管端部を非接触の加熱
により溶融した後、これら一対の管材１１，１２の管端
面を相互に突合せる溶接方法において、一対の管材１
１，１２の各管端面１１ａ，１２ａを、それぞれ、外側
周縁から内側に向けて管内方へと傾斜する形状に加工す
ることにより、上記ヒータ加熱で各管材１１，１２の管
端部に生じる溶融部分ＷA と非溶融部分との界面ＳA
を、当該管材の軸方向に対し直交する面とし、この状態
で、管材１１と１２とを突合せることによって特徴づけ
られる。
【０００８】ここで、本発明方法において、ヒータ加熱
により管端部に生じる溶融界面ＳAを管軸に対し直交す
る面とするための制御量としては、管端面１１ａ，１２
ａの傾斜角度と、ヒータ温度及びその加熱時間を用い
る。また、それらの制御量の具体的な数値は、管材の呼
び径など条件をパラメータとして実験等により予め求め
ておく。
【０００９】
【作用】まず、ヒータ熱板の表面積が、管外径に対して
比較的大きなヒータを用いて、管端面が管軸に対し直角
な管材を非接触の状態で加熱すると、管の外側部分の温
度上昇が管内側に対して速くなるため、管外部側の溶融
量が管内部側に対して大きくなり、その結果、図２(B)
に示すように、管端部に生じる溶融部分ＷB と非溶融部
分との界面ＳB が管軸に対し傾斜した形状となる。
【００１０】これに対し、管材１１，１２の各管端面１
１ａ，１２ａを、外側周縁から内側に向けて管内方へと
傾斜する形状とすれば、管外部側と管内部側との間で溶
融量の差があっても、その差は、管端面の傾斜で出来る
管軸方向の距離の差（外側と内側の差）でもって吸収さ
れるので、その傾斜角を適当に選定することにより、図
２(A) に示すように、溶融界面ＳA を管材の軸方向に対
し直交する面とすることができる。
【００１１】そして、このように溶融界面ＳA を管軸に
対し直角な面とすることにより、加圧接合時において、
接合荷重が接合面に対して均一に加わる結果、接合部の
肉厚方向における接合強度を均一とすることができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の突合せ溶接方法の実施例の説
明図である。まず、本発明方法を実施するのに使用する
装置（全体構造は図示せず）は、互いに対向する一対の
クランプ１，２と、このクランプ間に配置されるヒータ
３を備えている。
【００１３】ヒータ３は、装置本体に対してスライドも
しくは回動自在に配設されており、一対のクランプ１，
２の中間位置（使用位置）と、クランプ１，２とは干渉
しない位置（待機位置）の２位置に選択的に移動可能と
なっている。
【００１４】なお、この例では、ヒータ３として、熱板
がアルミニウム製で、その熱板表面に、波長５μｍ以上
の赤外線（遠赤外線）を８０％以上の放射率で放射する
材料例えばテツゾールＢ−６６（耐熱塗料；商品名，日
本ペイント株式会社製）を塗布した構造のものを使用す
る。
【００１５】次に、本発明方法の実施例の手順を説明す
る。まず、図１(A) に示すように、接続を行う熱可塑性
樹脂製の管材１１，１２の各管端面１１ａ，１２ａを、
それぞれ外側周縁から内側に向けて管内方へと傾斜する
形状に加工しておく。また、ヒータ３は管端部の加熱溶
融に適した温度、例えば４７０℃にまで加熱・維持して
おく。
【００１６】次に、各クランプ１，２に管材１１，１２
を配置してそれぞれを固定し、次いで、管材１１と１２
との間にヒータ３を配置して、この両者の管端面１１
ａ，１２ａを加熱溶融する。なお、この加熱時におい
て、各管端面１１ａ，１２ａとヒータ３の加熱面とは非
接触で１mm程度の間隔を開けておくことが好ましいが、
その間隔は１mm以上であってもよい。
【００１７】そして、以上のヒータ加熱の所定時間だけ
行って、各管材１１，１２の管端部に生じる溶融界面Ｓ
A を管材の軸方向に対し直交する面とし〔図２(A) 参
照〕、この状態で、ヒータ３を管材間から除去するとと
もに、一対のクランプ１，２を相対的に移動させて管材
１１，１２の管端面１１ａと１２ａとを所定の接合荷重
で突合せて融着する〔図１(B) 〕。
【００１８】次に、本発明実施例の具体的な数値例を、
以下、図３及び図４を参照しつつ説明する。まず、接合
対象を呼び径７５mmのＰＰＳ製パイプとし、このパイプ
の管端面に角度５°の内面取りを施したサンプル〔図３
(A) 〕と、面取りなしのサンプル〔図３(B) 〕につい
て、それぞれ、ヒータ温度４７０℃で管端部を非接触加
熱（間隔＝１mm）し、その加熱過程において各管端部の
温度上昇を測定したところ、図４(A) 及び(B) のグラフ
に示す結果が得られた。
【００１９】なお、各サンプルの管端部の温度は、図４
(A) 及び(B) に示すように、管端面から距離１mmの位置
で、管外部側と内部側の部位にそれぞれ熱電対を配置し
て、その各ポイントＴA,tA及びＴB,tBの温度を測定し
た。
【００２０】以上の測定結果から、管端面に面取りを施
さない場合には、６０秒間の加熱を終えた時点でも、管
外部側の温度ＴB と管内部側の温度ｔB との間に３０℃
前後の温度差があったのに対し、角度５°の面取りを施
すことにより、６０秒間の加熱で、管外部側の温度ＴA
と管内部側の温度ｔA との間の温度差を２℃前後にまで
抑えることが可能であることが判明した。
【００２１】従って、本発明方法を実施することによ
り、図２(A) に示すように、溶融界面ＳA を管軸に対し
て直角な面とすることが可能となり、これにより、接合
部の強度が肉厚方向において均一な接合を行うことがで
きる。
【００２２】なお、本発明実施例では、ヒータの熱板を
アルミニウム製としているが、その熱板の材質は、特に
限定はなく、例えば鉄、真鍮、ステンレスあるいはセラ
ミックスであってもよい。また、ヒータは、カートリッ
ジ式のもの、あるいは鋳込みヒータのいずれであっても
よい。
【００２３】さらに、以上の実施例では、遠赤外線を高
い放射率で放射する耐熱塗料を熱板の表面に塗布した構
造のヒータを使用しているが、熱板がアルミニウム単体
製等の一般的な構造のヒータを用いて、管端部を非接触
で加熱する溶接方法にも本発明を適用できることは言う
までもない。
【００２４】また、本発明方法は、ＰＰＳのほか、例え
ばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），ＰＥＳ
（ポリエーテルサルフォン），ＰＥＴ（ポリエチレンテ
レフタレート）またはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデ
ン）などの高融点の熱可塑性樹脂で成形された管材の突
合せ接続に適している。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の突合せ溶
接方法によれば、接続管材の各管端面を外側周縁から内
側に向けて管内方へと傾斜する形状に加工することによ
り、ヒータ加熱で管端部に生じる溶融界面を管軸方向に
対し直交する面とした状態で、管材の突合せ接合を行う
ので、接合荷重が接合面に対して均一に加わり、これに
より接合部の肉厚方向における接合強度が均一となる。
その結果、接合強度の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施例の説明図
【図２】本発明方法の作用説明図
【図３】管端部の温度測定位置を示す図
【図４】管端部の温度測定結果を示す図で、加熱時間に
対する管端部の温度上昇を示すグラフ
【符号の説明】
１，２ クランプ ３ ヒータ １１，１２ 管材（ＰＰＳ製） １１ａ，１２ａ 管端面 ＷA 溶融部分 ＳA 溶融界面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂で成形された管材を突合せ
    融着によって接続する方法であって、接続を行う一対の
    管材の管端面間にヒータを配置して各管端部を非接触の
    加熱により溶融した後、これら一対の管材の管端面を相
    互に突合せる溶接方法において、上記一対の管材の各管
    端面をそれぞれ外側周縁から内側に向けて管内方へと傾
    斜する形状に加工することにより、上記ヒータ加熱で各
    管材の管端部に生じる溶融部分と非溶融部分との界面を
    当該管材の軸方向に対し直交する面とし、この状態で、
    上記の突合せを行うことを特徴とする熱可塑性樹脂管材
    の突合せ溶接方法。
JP6195529A 1994-08-19 1994-08-19 熱可塑性樹脂管材の突合せ溶接方法 Pending JPH0857963A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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