JPH10141571A

JPH10141571A - 電気融着式管継手および電気融着式管接続構造

Info

Publication number: JPH10141571A
Application number: JP8293481A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kato; 一三加藤; Satoru Araki; 悟荒木; Hideki Kawai; 秀樹河合; Yutaka Kanisawa; 裕蟹澤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】水道配管に用いるのに適したポリエチレン製
電気融着式管継手および電気融着式管接続構造に関し
て、耐塩素水性を備えると共に耐侯性を十分に向上させ
た電気融着式管継手および電気融着式管接続構造を提供
するものである。【解決手段】熱可塑性樹脂組成物で形成された継手本
体の内周部に通電加熱部材が埋め込まれた電気融着式管
継手において、熱可塑性樹脂組成物が密度０．９４２乃
至０．９６５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密度ポリエチレ
ンでありかつコバルトブルーを配合してなる電気融着式
管継手である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂管と
熱可塑性樹脂製管継手の内周面近傍あるいは内周面に電
熱線を巻回埋設した電気融着式管継手および電気融着式
管接続構造に関し、特にポリエチレン水道配管に用いる
のに適した電気融着式管継手および電気融着式管接続構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、樹脂、塗料等の着色剤として、種
々の無機顔料あるいは有機顔料が用いられ、それらは、
要求される色および耐熱性、耐薬品性、耐候性等の優れ
た特性に応じて使い分けられている。例えば、給水配管
に使用される管として屋外でも使えるように耐候性を考
慮してカーボンブラックを配合して黒色を呈するポリエ
チレン管がある。ところがカーボンブラックは塩素水劣
化に対し触媒作用があることが判明し、塩素を含む水に
カーボンブラックを配合したポリエチレン管が長時間接
触すると水泡、いわゆるブリスターが発生し希に剥離な
どの劣化が生じることがある。そこで耐塩素水性も向上
させるためにカーボンブラックを配合しないポリエチレ
ン（ナチュラルと呼ばれる。）の内層と、カーボンブラ
ックを配合したポリエチレンの外層とからなる二層構造
のポリエチレン管、いわゆる二層管（ＪＩＳＫ６７６２
参照）を使用することが多くなってきた。

【０００３】他方、電気融着式管継手（以下、単に管継
手と言うことがある。）はよく知られるところであり、
最近では水道用にも使用されるようになってきた。図３
に示す本発明の一実施例を参考に説明すると、電気融着
式管継手は、熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンやポリ
ブテンからなる継手本体６０の両端受口部６１の内周部
に電熱線２を螺旋状に巻いて埋設し、両端は外部に立ち
上ったコネクターピン３に接続している。融着制御は外
部のコントローラから電熱線に電流を流して行われる
が、通常ガス用の管継手ほど厳密でなく品種サイズ毎に
予め定められた時間だけ通電することが多い。尚、図の
左側は二層管５を挿入した状態を、また右側は融着後の
状態を示している。

【０００４】また、この水道用の管継手においても上記
した管と同様に耐候性と耐塩素水性の向上を目的とし
て、例えば特開平４−３７０４９３号では中〜高密度ポ
リエチレンに、ある特定量のカーボンブラックを配合す
ることが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水道用の配
管に使用される管および管継手の識別色は青色の場合が
多く、管および管継手を青色に着色成形するために熱可
塑性樹脂組成物に配合する青色系有機顔料として銅フタ
ロシアニン顔料、インダスロンブルー顔料などがあり、
または青色系無機顔料としてコバルトブルー、群青、紺
青などがあるが、従来技術のカーボンブラックを配合す
る方法では青色の要求に対応できない。また一方、図３
からわかるように継手内面と管外面との間にはある程度
の隙間ｅが残ったまま融着されるから、流通水は管内
面、端面と管継手内面および隙間ｅにも接することにな
り、塩素のアタックを受ける問題がある。そうなると上
記従来技術では、そのほとんどがカーボンブラックを含
んでいるから基本的に耐塩素水性に弱く長期的な品質に
不安がある。ところで、塩素アタックの問題を解消する
対策案として、継手を全てカーボンブラックを配合しな
いポリエチレン（ナチュラルと呼ばれる。）で形成する
ことが考えられるが、この案ではカーボンブラックを含
んでいないことから紫外線による劣化が著しく屋外では
使用できないという問題がある。

【０００６】本発明は、これらの問題を解決するもので
耐塩素水性を備えると共に耐侯性を十分に向上させた電
気融着式管継手および電気融着式管接続構造を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
組成物の材料の種類および配合する青色系顔料の種類を
規定すること、あるいは多層構造の管継手および／また
は管となし、しかも各層を必要とする特性に適した樹脂
材料で構成することによって上記目的を達成したもので
ある。すなわち本発明は、熱可塑性樹脂組成物で形成さ
れた管継手本体の内周部に通電加熱部材を有する電気融
着式管継手において、前記熱可塑性樹脂組成物が密度
０．９４２乃至０．９６５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密
度ポリエチレンでありかつコバルトブルーを配合され
る。ここで、熱可塑性樹脂組成物が高密度ポリエチレン
１００重量部に対してコバルトブルー０．０８乃至０．
２重量部を配合してなることが望ましい。

【０００８】また本発明は、内周部に通電加熱部材を有
する内筒層と、この内筒層の外側に形成した外筒層から
なり、前記内筒層および外筒層が熱可塑性樹脂組成物か
らなる電気融着式管継手において、前記熱可塑性樹脂組
成物が密度０．９４２乃至０．９６５ｇ／ｃｍ³の範囲
にある高密度ポリエチレンであり、前記外筒層の熱可塑
性樹脂組成物には青色系顔料を配合し、前記内筒層の熱
可塑性樹脂組成物には青色系顔料を配合しないものとす
る。さらに前記電気融着式管継手の肉厚寸法全体に占め
る前記内筒層の肉厚寸法の割合が、６０％乃至９０％で
あるが望ましい。また前記内筒層および／または前記外
筒層をそれぞれ２層以上の多層構造としてもよい。

【０００９】さらに上記発明の電気融着式管継手を用
い、その管継手に接続する管を管継手と同様な構成にし
て互いに接続する電気融着式管接続構造にしてもよい。
また通電加熱部材は、内周面の一部あるいは全体を露出
させてもよいし、内周面近傍に埋め込んであってもよ
い。

【００１０】

【作用】本発明の電気融着式管継手および電気融着式管
接続構造では、熱可塑性樹脂組成物、特にポリエチレン
にコバルトブルーを配合することにより青色に着色成形
できるが、コバルトブルーが０．０８重量部未満の場合
は着色が十分にみられず、０．２重量部を超える場合は
粘度が問題となり成形が困難となる。また管継手あるい
は管接続構造が内筒層および外筒層を有する構造とし、
内筒層および外筒層を選択的に異なる熱可塑性樹脂組成
物で構成することによって特性の異なる管継手あるいは
管接続構造を得ることができる。例えば、外筒層には青
色系顔料として無機顔料のコバルトブルーを配合したポ
リエチレン樹脂を用いることにより、青色でありかつ耐
候性に対して十分なものとなる。一方、内筒層は青色系
顔料を含まないナチュラルのポリエチレン樹脂を用いれ
ば、耐塩素水性について十分な耐久性を有するようにな
ると共に経済性も向上する。さらに外筒層および内筒層
を高密度ポリエチレンとすれば強度的に優れたものとな
り、内筒層を被接続管に対して相溶性の良い樹脂とすれ
ば融着部の強度、性能にも優れたものとなる。加えて、
内筒層および／または外筒層をそれぞれ２層以上とし、
最外筒層と最内筒層の間にできる中間層を、場合によっ
ては青色系顔料を配合したポリエチレン樹脂にしたり、
また別の場合には最外筒層だけに青色系顔料を配合し、
その他の外筒層および内筒層に青色系顔料を配合しない
ナチュラルのポリエチレン樹脂にしたり、また色々な組
合せでそれぞれ層間ごとに特性の違った熱可塑性樹脂組
成物で構成する管継手を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づき図面を参照して説明する。図１は本発明の実
施例を示す電気融着式管継手の断面図である。図２は別
の発明の実施例を示す電気融着式管継手の断面図であ
る。尚、これらの図で同一符号は同一部品を示してい
る。

【００１２】先ず、図１の継手１は密度０．９５０乃至
０．９６５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密度ポリエチレン
であり、かつ青色系無機顔料のコバルトブルー（Ｃｏ・
Ａｌ₂Ｏ₃）を０．０８乃至０．２重量部を配合して青色
に着色成形したものである。継手１には螺旋状の凹溝が
一体的に形成されており、両端部にはコネクターピン３
を立てる台座が設けられている。電熱線２は抵抗加熱線
で凹溝に沿って巻き回し、両端はコネクターピン３に結
線している。ただし、必ずしも通電加熱部材として被覆
のない電熱線である必要はなく、面状発熱体、導電性樹
脂、被覆電熱線などの加熱要素であればよい。また抵抗
加熱線を凹溝を設けずに、直接に内周部に埋め込むこと
などの方法でもよい。

【００１３】また別の実施の形態として、図２の継手１
は青色系顔料を含まないナチュラルな高密度ポリエチレ
ンの内筒層１０の外面に青色系顔料を配合した高密度ポ
リエチレンを射出成形して外筒層２０を形成して得られ
る。

【００１４】図３は図１の実施例の管継手に二層構造の
管を接続する管接続構造を示す一実施例である。管５は
青色系顔料を含まないナチュラルな高密度ポリエチレン
の内筒層５１の外面に青色系顔料を配合した高密度ポリ
エチレンの外筒層５２より形成されており、図の左側部
分は融着前の状態を、図の右側部分は融着後の管接続構
造（融着部をｆで示す）を示している。

【００１５】

【実施例】本発明について、実施例に基づいてさらに詳
細に説明する。表１の実施例１〜３には、熱可塑性樹脂
として高密度ポリエチレン（密度：０．９５２ｇ／ｃｍ
₃）１００重量部に対してコバルトブルーの必要量を混
合分散し、射出成形または押出成形により試料を形成し
て塩素水試験、耐候性試験および引張試験を実施した。
試験の内容は以下に示す。

【００１６】塩素水試験試料から約３０×６０mmの短冊試験片を３個切り取り、
切断面を平滑に仕上げた後、試験片を内外面と端面を水
でよく洗浄し、ろ紙上で乾燥して試験片とする。供試水
は、１０℃以下に冷却した０．３％塩素水に同様に冷却
した水を加えて有効塩素濃度１ｌ当たり２０００±１０
０mgとし、これに二酸化炭素または水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）水溶液などを少しずつ注入し、ｐＨメータ
ーにて確認しながらｐＨを６．５±０．５に調整する。
試験方法は、容器に試験片を入れた後、供試水を注入
し、試験片が浮き上がらないようように、ガラス棒で押
さえる。更に容器の上部に空間を残さないようにガラス
ビーズで調整し、塩素水の蒸散を防止するため、フィル
ムを容器の口にかぶせ、その上からねじ付き栓で密封す
る（図示せず）。次に、６０±１℃の恒温水槽の中の容
器を浸漬する。２４時間毎に容器を取り出し、塩素濃度
が低下した供試水を新しく調整した供試水と速やかに取
り替える。１６８時間後に試験片を取り出して判定す
る。判定方法は試験片の内面状態につき、試験終了後直
ちに試験片の両端部の長さ５ｍｍを除いた部分をルーペ
で観察し、水泡発生の有無を判定する。

【００１７】耐候性試験ＪＩＳＡ１４１５に規定する方法で、管継手をＷＳ形
促進暴露試験装置に６００時間暴露後、以下に示す熱安
定試験を実施する。暴露後の管継手から１５±０．５mg
の質量の円筒状試料を切り取り、それを蓋をしていない
アルミニウム皿中に入れ、空のアルミニウム基準皿をセ
ル中に入れる。２００±０．１℃（又は２１０±０．１
℃）で等温走査するように装置を設定した後毎分２０℃
の速度で昇温し、温度を安定させ、試験片温度が２００
±０．１℃（２１０±０．１℃）になるようにヒーター
電圧を調整する。ちっ素流下で安定な状態となったら酸
素流に切り替え、ＤＴＡ（示差熱分析装置）曲線にこの
点を記録し、酸化による発熱が起こり、最高点に達する
までＤＴＡ曲線を記録し続ける。試験片の熱安定性は、
酸素導入からベースラインの延長線と最大傾斜点で発熱
曲線に対して引かれた折線との交点までの時間（図示せ
ず）で評価するが、耐侯性試験全体の評価としては、退
色や色むらも考慮に入れる。

【００１８】引張試験試料からリング状の試験片を切り取り、２３±２℃で２
時間以上状態調整後、引張試験治具を用いて引張試験機
に取付け、ＪＩＳＫ７１６１に準じて引張試験を行う
（図示せず）。この場合の試験速度は毎分２００±２０
mmとし、引張降伏強さで評価を行う。

【００１９】比較例実施例１〜３の高密度ポリエチレンに代え、低密度ポリ
エチレンを用いて比較例１〜３とし、さらに他の比較例
４としてコバルトブルー０．０５重量部を混合分散した
ものを検討したが、青色の着色が不十分で薄い青色とな
り、比較例５としてコバルトブルー０．５重量部を混合
分散したら、着色は十分に濃い青色が得られるが、粘度
が問題となり成形がし難いものとなった。また実施例１
〜３の青色系無機顔料のコバルトブルーに代え、青色系
有機顔料の銅フタロシアニンを用いて比較例６とし、さ
らにコバルトブルーに代え、青色系無機顔料の群青を用
いて比較例７として実施例と同様な試験で評価を行っ
た。また比較例８として着色なしのナチュラルの高密度
ポリエチレンについても同様の評価を行った。以上の実
施例１〜３および比較例１〜８の試験結果を表１に示す
が、実施例１〜３と比較例８は塩素水試験、引張試験で
何れも優れた結果が得られ、特に実施例１〜３について
は耐候性試験も良好な結果が得られた。

【００２０】

【表１】

【００２１】通常、顔料以外の着色剤として染料がよく
知られているが、染料は顔料に比べて耐候性、耐熱性の
点で劣り、また一般に青色系の染料は耐候性に劣る傾向
が高い。耐候性に劣る染料は、押出時や成形前のペレッ
トの乾燥中などの加熱工程時に、退色を起こし易い傾向
がある。一方無機顔料では樹脂と化学反応を起こすよう
なもの以外は、コバルトブルーのように退色や色むらの
発生は起こり難いと言える。なお管継手成形品が屋外の
太陽光線に曝される用途に使用される場合もあり、その
ときは耐候性が特に重要になる。そのため紫外線吸収剤
や安定剤などを実施例の熱可塑性組成物に更に添加し
て、耐候性をより向上させてもよい。さらに管継手の光
に対する透過性を無くし遮光性を向上させるために、チ
タン化合物などの添加剤を実施例の熱可塑性組成物に配
合してもよい。

【００２２】次に別の発明の管継手の実施例について図
２に基づいて説明する。先ず、図２の継手１はコバルト
ブルーを含まないナチュラルな高密度ポリエチレンの内
筒層１０と青色系顔料を配合した高密度ポリエチレンの
外筒層２０とからなる。内筒層１０は二つの内筒層１０
ａ、１０ｂが一体的に形成されたもので、両端部にはコ
ネクターピン３を立てる台座が設けられる。電熱線２は
抵抗加熱線で最も内径側の内筒層１０ｂの凹溝に沿って
巻き回し、両端はコネクターピン３に結線している。た
だし、通電加熱部材として必ずしも電熱線である必要は
なく面状発熱体、導電性樹脂、被覆電熱線などの加熱要
素であれば良い。そしてこの内筒層１０の外側に外筒層
２０を設けて継手１となしている。

【００２３】さて、電気融着式管継手において電熱線２
から継手内面までの距離は融着の良否を決定する上で重
要な寸法であり、通常、最大でも０．６mm台となってい
る。従って、最も内径側の内筒層１０ｂも必然的に薄
い層にならざるをえないが、しかし図のように、厚い内
筒層１０ａを別に設けることによってナチュラル層が厚
くなり経済性も向上し、耐塩素水性に対しても優れた管
継手となる。ここでナチュラル層である内筒層１０（即
ち１０ａ＋１０ｂ）がそのほとんどを占めるようにする
が、継手全体の肉厚に対して６０％乃至９０％をナチュ
ラル層とするのがよい。一方、外筒層２０は薄くても青
色系顔料を適量含んでいるので耐候性に対しても十分に
優れたものである。尚、外筒層２０は一様な１層状態、
内筒層は２層状態としたが、場合によっては外筒層およ
び／または内筒層をさらに多くの複数層に分けて形成す
ることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高密度ポ
リエチレンに青色系無機顔料のコバルトブルーを最適量
に配合することにより、耐塩素水性および耐候性に優れ
る電気融着式管継手あるいは電気融着式管接続構造を得
ることができる。また多層構造の管継手あるいは管接続
構造にすることにより、各層ごとに異なる樹脂で成形す
ることも可能となるから各層ごとに特徴をもたせた特性
の異なる電気融着式管継手あるいは電気融着式管接続構
造を得ることができる。一例として、耐候性を有すると
共に十分な耐塩素水性を兼ね備えた電気融着式管継手あ
るいは電気融着式管接続構造となった。また内筒層がナ
チュラル層の場合は、耐塩素水性および耐候性に優れて
いると共に、全体が青色系顔料を含んでいる場合よりも
経済性に優れた電気融着式管継手あるいは電気融着式管
接続構造となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気融着式管継手の
断面図である。

【図２】別の発明の一実施例を示す電気融着式管継手
の断面図である。

【図３】本発明の電気融着式管接続構造の一例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…電気融着式管継手２…電熱線３…コネクターピン１０，１０ａ，１０ｂ…内筒層２０…外筒層５…管５１…管内筒層５２…管外筒層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蟹澤裕三重県桑名市大福２番地日立金属株式会社桑名工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂組成物で形成された継手本
体の内周部に通電加熱部材を有する電気融着式管継手に
おいて、前記熱可塑性樹脂組成物が密度０．９４２乃至０．９６
５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密度ポリエチレンでありか
つコバルトブルーを配合してなることを特徴とする電気
融着式管継手。
【請求項２】前記熱可塑性樹脂組成物が前記高密度ポ
リエチレン１００重量部に対して前記コバルトブルー
０．０８乃至０．２重量部を配合してなることを特徴と
する請求項１記載の電気融着式管継手。
【請求項３】内周部に通電加熱部材を有する内筒層
と、この内筒層の外側に形成した外筒層からなり、前記
内筒層および外筒層が熱可塑性樹脂組成物からなる電気
融着式管継手において、前記熱可塑性樹脂組成物が密度０．９４２乃至０．９６
５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密度ポリエチレンであり、
前記外筒層の熱可塑性樹脂組成物には青色系顔料を配合
し、前記内筒層の熱可塑性樹脂組成物には青色系顔料を
配合しないことを特徴とする電気融着式管継手。
【請求項４】前記電気融着式管継手の肉厚寸法全体に
占める前記内筒層の肉厚寸法の割合が、６０％乃至９０
％であることを特徴とする請求項３記載の電気融着式管
継手。
【請求項５】前記内筒層および／または前記外筒層を
それぞれ２層以上の多層構造とすることを特徴とする請
求項３および請求項４記載の電気融着式管継手。
【請求項６】熱可塑性樹脂組成物で形成された管継手
本体の内周部に通電加熱部材を有する電気融着式管継手
と、熱可塑性樹脂組成物で形成された管とを接続する電
気融着式管接続構造において、前記管継手および管の熱可塑性樹脂組成物が密度０．９
４２乃至０．９６５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密度ポリ
エチレンでありかつコバルトブルーを配合してなること
を特徴とする電気融着式管接続構造。
【請求項７】前記管継手および管の熱可塑性樹脂組成
物が前記高密度ポリエチレン１００重量部に対して前記
コバルトブルー０．０８乃至０．２重量部を配合してな
ることを特徴とする請求項６記載の電気融着式管接続構
造。
【請求項８】内周部に通電加熱部材を有する内筒層
と、この内筒層の外側に形成した外筒層からなり、前記
内筒層および外筒層が熱可塑性樹脂組成物からなる電気
融着式管継手と、内筒層と外筒層が熱可塑性樹脂組成物
からなる管とを接続する電気融着式管接続構造におい
て、前記管継手および管の熱可塑性樹脂組成物が密度０．９
４２乃至０．９６５ｇ／ｃｍ³の範囲にある高密度ポリ
エチレンであり、前記管継手および管の外筒層の熱可塑
性樹脂組成物には青色系顔料を配合し、前記管継手およ
び管の内筒層の熱可塑性樹脂組成物には青色系顔料を配
合しないことを特徴とする電気融着式管接続構造。
【請求項９】前記管継手および管の各々の肉厚寸法全
体に占める前記管継手および管の各々の内筒層の肉厚寸
法の割合が、６０％乃至９０％であることを特徴とする
請求項８記載の電気融着式管接続構造。
【請求項１０】前記内筒層および／または前記外筒層
をそれぞれ２層以上の多層構造とすることを特徴とする
請求項８および請求項９記載の電気融着式管接続構造。