JP2000282008A

JP2000282008A - ポリオレフィン管の接合方法および接合剤

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Publication number: JP2000282008A
Application number: JP11087008A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Murase; 裕明村瀬; Yuichiro Yamaguchi; 祐一郎山口; Hiroyuki Nishimura; 寛之西村; Hiromichi Inoue; 博道井上; Shinichi Kawasaki; 真一川崎
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、管と継手との間に、直鎖状ポ
リシラン、環状ポリシラン、シリコンネットワークポリ
マーおよび網目状ポリシランからなる群より選択される
少なくとも１種のポリシランと有機樹脂とを含む接合剤
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィン管
の接合方法およびポリオレフィンの接合剤に関する。

【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に示す様に、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出来る、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。この様な砂の付着は、
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。この様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、この様な
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、ＥＦ
継手とポリオレフィン管との間に、加熱により砂および
ポリオレフィンと反応し得る反応活性種を生成するポリ
シランを付与することにより、加熱する際にＥＦ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。この場合、ポリオレフィン管表面或い
はＥＦ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。

【０００８】すなわち、本発明は、下記のポリオレフィ
ン管の接合方法およびそれに用いるポリオレフィン接合
剤を提供するものである。項１．直鎖状ポリシラン、環状ポリシラン、シリコン
ネットワークポリマーおよび網目状ポリシランからなる
群より選択される少なくとも１種のポリシランと有機樹
脂とを含んでなるポリオレフィンの接合剤。項２．有機樹脂が、ポリスチレン、ポリテトラヒドロ
フランまたはエポキシ樹脂である項１に記載のポリオレ
フィンの接合剤。項３．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、管と継手との間に、直鎖状ポリシラ
ン、環状ポリシラン、シリコンネットワークポリマーお
よび網目状ポリシランからなる群より選択される少なく
とも１種のポリシランと有機樹脂とを含む接合剤を存在
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。項４．有機樹脂が、ポリスチレン、ポリテトラヒドロ
フランまたはエポキシ樹脂である項３に記載のポリオレ
フィン管の接合方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で使用するポリオレフィン
製の継手は、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。

【００１０】また、ポリオレフィン管も公知のものを使
用することができる。

【００１１】本発明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接合剤に含ま
れるポリシランは、主鎖骨格がSi-Si結合で構成される
高分子化合物であり、直鎖状、環状、ネットワーク状、
網目状など様々な形態のものが存在する。また、主鎖骨
格内の一部にSi-O結合、Si-N結合などの異種結合が存在
しても良い。より具体的には以下に記載する。

【００１２】本発明においてポリシランとは、化学構造
の主たる骨格構造中に少なくとも１つのSi-Si結合を有
し、且つR¹〜R³で一般的に示される基がSiに結合してい
る化合物をいう。この様なポリシランとしては、以下の
一般式（１）〜（３）の様なものが例示される。一般式（１）

【００１３】

【化１】

【００１４】（式中、R¹およびR²は、同一或いは相異な
って、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1〜20
のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ
基、アミノ基、アミド基およびシリル基からなる群から
選択される；ｍは、通常2〜10000程度であり、より好ま
しくは2〜100程度であり、特に好ましくは2〜10程度で
ある）で示される直鎖状ポリシランおよび環状ポリシラ
ン、一般式（２）

【００１５】

【化２】

【００１６】（式中、R³は、水素原子、ハロゲン原子、
水酸基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、ア
リール基、アルコキシ基、アミノ基、アミド基およびシ
リル基からなる群から選択される；ｎは、通常4〜10000
程度であり、より好ましくは2〜100程度であり、特に好
ましくは2〜10程度である）で示されるシリコンネット
ワークポリマー、一般式（３）

【００１７】

【化３】

【００１８】（式中、R¹〜R³は、同一或いは２つ以上が
相異なって、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、炭素数
1〜20のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アル
コキシ基、アミノ基、アミド基およびシリル基からなる
群から選択される；ｘ、ｙおよびｚの合計は、通常5〜1
0000程度であり、より好ましくは5〜100程度であり、特
に好ましくは5〜10程度である）で示されるSi-Si結合を
骨格とする網目状ポリマー。

【００１９】この様なポリシラン化合物は、それぞれの
構造単位を有するモノマーを原料として、イ）アルカリ
金属の存在下でハロシラン類を脱ハロゲン縮重合させる
方法（「キッピング法」、J.Am.Chem.Soc.,110,124(198
8)、Macromolecules,23,3423(1991)）、ロ）電極還元に
よりハロシラン類を脱ハロゲン重縮合させる方法（J.Ch
em.Soc.,Chem.Commun.,1161(1990)、J.Chem.Soc.,Chem.
Commun.,897(1992)）、ハ）金属触媒の存在下にヒドロ
シラン類を脱水素縮合させる方法（特開平4-334551号公
報）、ビフェニルなどで架橋されたジシレンのアニオン
重合による方法（Macromolecules,23,4494(1990)）、環
状ジシラン類の開環重合による方法などの公知の方法に
より、製造することができる。

【００２０】ポリシランとしては、一般式（１）で示さ
れる直鎖状ポリシランおよび環状ポリシランがより好ま
しい。

【００２１】上記一般式（１）〜（３）で示されるポリ
シランは、単独で使用しても良く、或いは２種以上を併
用しても良い。

【００２２】ポリシランと併用される有機樹脂として
は、ポリシランと複合膜を形成できるものであれば特に
限定されないが、具体的には、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ＡＡＳ樹脂、Ａ
ＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＭＢＳ
樹脂、塩素化ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩
素化ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリテ
トラヒドロフラン、ケトン樹脂、ポリアセタール、ポリ
アミド類、ポリイミド類、ポリエーテルイミド、ポリエ
チレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、
ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリパラビニルフェノ
ール、ポリパラメチルスチレン、ポリアリルアミン、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニル
ブチラール、ポリビニルホルマール、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペ
ンテン、ポリメチルメタクリレート、エポキシ樹脂類、
フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユ
リア樹脂などが挙げられる。

【００２３】これらの中で、ポリスチレン、ポリテトラ
ヒドロフランまたはエポキシ樹脂がより好ましい。

【００２４】本発明方法を実施するに際しては、所定の
ポリシランと有機樹脂とを混合して、接合剤を調製し、
ポリオレフィン管外面および／またはポリオレフィン継
手内面に接合剤を付与し、次いで継手内に管を挿入した
後、常法に従って加熱する。

【００２５】ポリシランに対する有機樹脂の割合は、特
に限定されるものではないが、ポリシラン100重量部に
対し、通常1〜500重量部程度であり、より好ましくは5
〜100重量部程度である。

【００２６】ポリシランの形態としては、液状或いは固
体状のものが存在する。そのため、液状のポリシランを
使用する場合には、単独でポリオレフィン管等に付与す
ることが可能である。また、固体状のポリシランを使用
する場合には、加熱溶融させるか、或いは溶剤に溶解さ
せた状態で付与することができる。有機樹脂を混合する
場合も同様に、使用する有機樹脂が液状ポリシランに溶
解する場合には、混合物をそのままでポリオレフィン管
等に付与することが可能である。混合物が固体状または
スラリー状の場合には、混合物を加熱溶融させるか、或
いは溶剤に溶解させた状態で付与することができる。

【００２７】溶剤を使用する場合には、従来から管表面
の拭き取りに使用されているトルエン、キシレン、ベン
ゼン、エタノール、メタノール、イソプロパノール、ｎ
−プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジ
メトキシエタン、ジメチルアセトアミド、エチレングリ
コール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリ
コールなどを使用することが好ましい。

【００２８】接合剤の付与方法としては、（ａ）接合剤
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、接合剤をポ
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）接合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、接合剤を付与した後、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。

【００２９】溶剤を使用する場合には、溶剤に対するポ
リシランの割合は、特に限定されるものではないが、溶
剤100重量部に対し、通常0.1〜100重量部程度であり、
より好ましくは1〜40重量部程度である。

【００３０】接合面に対するポリシランと有機樹脂との
混合物の付与量は、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0.01〜50
g/m²程度である。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EF継手との加熱融着で採用されている200±20℃程度
で10〜30秒程度である。

【００３１】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。

【００３２】また、本発明による接合剤は、ポリオレフ
ィン管の接合のみならず、その他の形状のポリオレフィ
ン製品の接合にも適用できることは、言うまでもない。

【００３３】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。

【００３４】すなわち、ポリシランは、加熱により反応
活性種であるシリルラジカルを発生して、砂表面、ポリ
オレフィン管、ポリオレフィン管の酸化皮膜と反応し
て、相互に化学結合を形成することによってポリオレフ
ィン管と継手との接合特性が向上すると考えられる。

【００３５】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。

【００３６】

【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。

【００３７】［接合手法および接合部強度試験］以下の
実施例および比較例においては、常法に従って、包装材
から取り出した直後或いは包装材から取り出し、屋外放
置した後のポリエチレン管（外径60.2mm、肉厚5.5mm）
の外表面0.2mmをスクレイプした後或いはスクレイプす
ることなく、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。

【００３８】次いで、ポリシランおよび有機樹脂を所定
の溶剤に添加した接合剤を霧吹き機を用いて、上記の前
処理したポリエチレン管表面に塗布した後、ポリエチレ
ン製EF継手（内径60.5mm、肉厚7.1mm）内に設置し、平
均クリアランス0.5mmで110秒間通電して、接合を行っ
た。この通電に際しての供給電カは、約4W/cm²であり、
接合部は、約200℃以上の温度に約20秒保持された。

【００３９】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３に示す様
に、EF継手の端部に継ぎ棒を溶接し、ピール試験を行っ
た。接合部の長さは、31mm（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℃、引張速度50
mm/秒であった。

【００４０】下記の表１に、実施例および比較例で得ら
れた結果を示す。

【００４１】実施例１〜３溶媒トルエンに対してメチルフェニルポリシラン（数平
均分子量750）10重量％、ポリスチレン（数平均分子量5
0000）5重量％の混合溶液を調製した後、スクレイプし
たポリエチレン管表面に所定量の砂を付着させた状態
で、溶液の付与と接合操作を順次行い、最後に接合部か
ら得た試験片を用いて、ピール試験を行った。

【００４２】後記の比較倒１〜３は、現用の標準融着接
合に相当するものである。

【００４３】表１に示す結果から明らかな様に、比較例
１による結果に比して、荷重値および残存長さは、極め
て高い値を示している。

【００４４】このことから、本発明によるポリシランと
ポリスチレンとの併用により、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。

【００４５】実施例４メチルフェニルポリシランの濃度を25重量％、ポリスチ
レンの濃度を12.5重量％とする以外は実施例１〜３の手
法に準じて接合操作とピール試験とを行った。

【００４６】その結果、実施例１〜３におけると同様
に、ポりエチレン管接合部の特性が改善された。

【００４７】実施例５有機樹脂としてポリスチレンの代わりにポリテトラヒド
ロフラン（数平均分子量5000）を使用する以外は実施例
１〜３の手法に準じて接合操作とピール試験とを行っ
た。

【００４８】その結果、実施例１〜３におけると同様
に、ポリエチレン管接合部の特性が改善された。

【００４９】実施例６有機樹脂としてポリスチレンの代わりにクレゾールノボ
ラックエポキシ樹脂を使用する以外は実施例１〜３の手
法に準じて接合操作とピール試験とを行った。

【００５０】その結果、実施例１〜３におけると同様
に、ポリエチレン管接合部の特性が改善された。

【００５１】実施例７ポリシランとしてフェニルネットワークポリシラン（数
平均分子量1100）を使用する以外は実施例１〜３の手法
に準じて接合操作とピール試験とを行った。

【００５２】その結果、実施例１〜３におけると同様
に、ポリエチレン管接合部の特性が改善された。

【００５３】実施例８ポリシランとしてメチルフェニルジクロロシラン：テト
ラクロロシラン＝１：１で共重合させた網目状ポリシラ
ン（数平均分子量1200）を使用する以外は実施例１〜３
の手法に準じて接合操作とピール試験とを行った。

【００５４】その結果、実施例１〜３におけると同様
に、ポリエチレン管接合部の特性が改善された。

【００５５】比較例１〜３メチルフェニルポリシランとポリスチレンの塗布を行わ
ない以外は実施例１〜３と同様にしてポリエチレン管と
EF継手との接合を行い、試験片を切り出し、ピール試験
を行った。

【００５６】砂が付着した場合には、低い荷重値で接合
部が簡単に破壊することが明らかである。

【００５７】注：残存長さ＝継手内側の加熱線の入っている長さ（Ｌ
₁）−融着界面で脆性的に剥離した長さ

【００５８】

【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。

【００５９】しかも、使用する接合剤の付与は、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。

【００６０】また、本発明による接合剤は、管以外の形
状を有するポリオレフィン材料の接合にも有用である。

【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】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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｌ 47/02 Ｆ１６Ｌ 47/02 (72)発明者西村寛之大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者井上博道大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者川崎真一大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 3H019 GA03 GA06 GA08 4J035 JA01 JB01 LA02 LB02 4J040 DB031 DB032 EC001 EC002 EE021 EE022 EK011 EK012 JB02 JB03 MA11 MB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直鎖状ポリシラン、環状ポリシラン、シ
リコンネットワークポリマーおよび網目状ポリシランか
らなる群より選択される少なくとも１種のポリシランと
有機樹脂とを含んでなるポリオレフィンの接合剤。
【請求項２】有機樹脂が、ポリスチレン、ポリテトラ
ヒドロフランまたはエポキシ樹脂である請求項１に記載
のポリオレフィンの接合剤。
【請求項３】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、管と継手との間に、直鎖状ポ
リシラン、環状ポリシラン、シリコンネットワークポリ
マーおよび網目状ポリシランからなる群より選択される
少なくとも１種のポリシランと有機樹脂とを含む接合剤
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。
【請求項４】有機樹脂が、ポリスチレン、ポリテトラ
ヒドロフランまたはエポキシ樹脂である請求項３に記載
のポリオレフィン管の接合方法。