JPH01229196A

JPH01229196A - 配管路を形成するためのポリオレフィン系樹脂をベースとしたパイプと、その連結用継手と、その製造方法

Info

Publication number: JPH01229196A
Application number: JP63044029A
Authority: JP
Inventors: Bourge Pierre; ピエール　ブルジョ; Garnot Marie-Anne; マリー−アンヌ　ガルノー
Original assignee: Alphacan SAS
Current assignee: Alphacan SAS
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-09-12
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0820029B2

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】産業上の利用分野本発明は極めて長い配管路を形成するためのポリオレフ
ィン系樹脂製のパイプ構造物およびその製造方法に関す
るものである。本発明はさらに、パイプの端部と端部と
を連結して配管路を形成するた必の上記のパイプの利用
方法に関するものでもある。本発明は、特に、現在一般
にポリオレフィン系樹脂、特にポリエチレンを主成分と
する樹脂製のパイプの取り付けに適用されている技術と
方法を用いて製造可能な改良された特性を有するパイプ
を提供することに関するものでもある。

従来技術上記種類のパイプを用いて、都市ガスのような流体を都
市内及び都市間に分配する配管路を敷施することは公知
であり、この配管路の敷設に当っては、通常は上記パイ
プと同じ材料のポリオレフィン系樹脂で作られた管状ス
リーブを用いて、端部と端部とを突き合わせた２つのパ
イプの先端を被い、パイプの両端に熱的に溶着する。こ
の溶着に必要な熱はスリーブ製造時にスリーブ本体内に
埋め込んだ電気抵抗体を用いて与えられる。

このパイプ接続技術は、入念に実施しなければならない
作業であり、この技術には長年かけて習得したノーハウ
が要求され、それを変えないことが望ましい。また、こ
の技術では、ポリオレフィン系樹脂、特にポリエチレン
やエチレンのコポリマーを主成分とした熱可塑性材料の
持つ加熱によって軟化した際に自己溶着するという能力
を有効に生かせる。しかし、上記の材質には、それと同
時にいくつかの欠点もある。

発明が解決しようとする課題特に、圧力や高温が長時間にわたって加わるとクリープ
する傾向があり、機械的応力下で割れるおそれがあり、
ある種の化学薬品に対しては抵抗力が弱く、溝中へ敷設
する際の摩耗に対して敏感であるという欠点が挙げられ
る。配管路は何十年もの使用期間中、輸送される流体の
圧力や外部または内部からの機械的作用もしくは化学薬
品に対して耐えなければならないため、厚いパイプを使
用しなくてはならない。従って使用するパイプは高価な
ものになるが、これは単に必要な材料の量の問題ではな
く、生産速度が遅くなり、これはパイプの製造に使用す
る押出し機の吐出量によって制限されてしまう。さらに
、重くて寸法が大きいということは当然パイプの運搬及
び導管の敷設において不便である。

課題を解決するための手段これまでの継手の技術がそのまま使え、しかも上記のよ
うな公知のパイプの欠点を解決するために、本発明は極
めて長い配管路を形成するためのポリオレフィン系樹脂
をベースとしたパイプを提供するものである。本発明の
パイプは少なくとも密着一体化された二層によって形成
された管壁を有し、この管壁は架橋化ポリオレフィンを
ベースとした第１の材料から構成された少なくとも一つ
のコアと、少なくとも一つの熱可塑性且つ熱的溶着可能
なポリオレフィン系樹脂を本質的に含む第２の材料で構
成された表面層とで形成され、上記架橋化ポリオレフィ
ンをベースとした第１の材料が不飽和アルコキシシラン
基のような、縮合反応を起こさせるための加水分解可能
な基を少なくとも一つ有するモノマーとの反応によって
グラフト化されたポリオレフィン系樹脂をベースとした
組成物を湿潤な雰囲気下で架橋化して得られたものであ
ることを特徴としている。

本発明によるパイプの中で、最もよく用いられる形式は
、上記表面層が上記コアの周囲を被ってパイプの外側と
なる場合である。しかし、上記表面層の相対位置は、本
発明ではこれに限定されるものではない。反対に上記の
表面層はパイプの外側の表面を単に部分的に被うもので
もよく、場合によっては、パイプの内壁に熱可塑性且つ
溶着可能な別の表面層を設けてもよく、さらには、外側
に作られた上記表面層と交換することも可能である。

管壁が架橋された材料で作られたコアの周囲に熱可塑性
表面層を形成したパイプの場合には、同様な材料で構成
されたこのパイプ用の継手スリーブを用いるのが好まし
い。この継手スリーブは上記コアに対して内側となる面
に熱可塑性表面層を有し、端と端とを突き合わせた状態
で配置されたパイプの外側に形成された熱可塑性表面層
上に熱溶着によって連結用継手を作るようにするのが特
に有利である。

従って、本発明のさらに他の対象は、長い配管路を形成
するための上記のパイプの連結用管状継手にあり、この
継手は上記のパイプと類似な材料で作られた少なくとも
一つのコアと、上記のスリーブを確実に溶着することが
可能な溶着手段によって上記のパイプに溶着てきる上記
のパイプと類似な表面層を有していることを特徴として
いる。

上記の溶着手段は、上記のスリーブ中に埋め込んだ加熱
用電気抵抗体によって構成するのが有利である。

当然のことながら、スリーブは、配管路上にあらゆる種
類の分岐または分配路を形成できるように直線型でも彎
曲型でもよく、さらには、例えば１字型や７字型のよう
に複数の分岐を有していてもよい。

また、本発明の他の実施例によれば、互いに嵌め合わさ
れた連続する二つのパイプの先端部分でパイプ相互を直
接結合することが可能なパイプが提供できる。この場合
には、住居に熱可塑性パイプの配管路を敷設するのに通
常使用されている継手技術、すなわち、一方のパイプの
端部をチューリップ状に拡大し、それに被接続パイプの
先端を嵌め込み、チューリップ状部分の周囲全体を加熱
して確実に溶着する継手技術が適用できる。

すなわち、溶着をチューリップの所で一方のパイプの外
側と他方のパイプの内側の間で行う。従って、上記従来
の継手技術が適用できるようにするために、本発明によ
るパイプは架橋化ポリオレフィン系樹脂性の管状コアの
内面と外面に、それぞれ一つの熱可塑性表面層を有して
いる。

上記の何れか一つの技術によってパイプ間を結合する際
に、パイプのコアを架橋化ポリオレフィン系樹脂を用い
て作ることによって、熱架橋性材料にすることができる
という付加的利点がある。

この特性によって効果的な溶着にとって好ましい圧力を
加えることができる。

本発明によるパイプを製造する場合、さらには、継手用
スリーブを製造する場合には、コアを形成する組成物の
架橋化が起こる前に、押出しまたは射出によって構成材
料の成形を行なって、表面層とコアとが密着一体化した
密着結合とするのが有利である。

従って、本発明はさらにパイプおよび／またはスリーブ
の製造方法も対象としており、上記の製造方法は、表面
層を構成するための熱可塑性ポリオレフィンをベースと
した組成物を用意し、コアのためのポリオレフィンと不
飽和アルコキシンランをベースにした組成物を用意し、
上記の組成物を共押出して管状要素を作り、両組成物が
その管状要素の管壁を構成する同軸の二層を形成するよ
うにし、次いでコアを構成する組成物を架橋させる湿潤
な雰囲気下に上記の管状要素を曝すことを特徴としてい
る。

アルコキシシランのグラフト化と、コアを架橋された樹
脂にするための架橋化とは、二段階で行ってもよいが、
−段階のみて行うことができる。

２段階で行う場合には、押出し成形される組成物に、ポ
リオレフィン鎮に不飽和結合を開いてグラフト化を行な
ったアルコキノンランを入れておく。

この場合には、押出し後に架橋を起こさせる通常の添加
剤を加えておくこともてきる。また、−段階で行う場合
には、組成物中にグラフト開始剤を添加しておいて押出
し温度で押出す間にグラフト化反応を行う。

上記の管状要素で管壁を形成する場合のような共押出し
操作では、層の数は必ずしも二つに限定されるものでは
ない。反対に、例えば、コアと表面層の間に中間層を設
けたり、ある管から別の層の間で組成が次第に変化した
一連の中間層を設けることもできる。コアと表面層の基
本的構成成分として、同じポリオレフィン系樹脂を使用
する本発明に好ましい実施例においては、ある層から他
の層ヘアルコキシシランの割合、従ってポリオレフィン
の架橋の割合を次第に変化させることが可能である。こ
の場合、パイプの表面では上記の架橋の程度を溶着可能
な程度に低く抑えておき、コアを形成する層では、上記
の架橋度合いを全体の機械的抵抗力や長時間の耐久力性
が所望の値となるように相対的に高い架橋割合にする。

上記の観点から、通常、コアの材料の中の架橋程度は、
３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０
％〜７０％の間である。表面層の場合の架橋程度は、０
であってよいが、例えば２％〜５％にすることも可能で
、この場合には溶着性にはっきりとした影響を及ぼすこ
となしに、剪断に対する抵抗力を改善することができる
という利点がある。

不飽和アルコキシンランによって架橋されたポリオレフ
ィンのポリマーおよびコポリマーの組成物自体は、公知
のものである。本発明における本質的な利点は、管壁の
厚さが薄く、従って重量を軽くし、製造コストを安くし
且つ小型設備で製造できるようにするために、ポリオレ
フィンをベースとしたパイプを使用した場合の、特に機
械的強度および耐久性の向上という性能を発揮させるこ
とができるという点にある。この点に関しては、特に圧
力下での耐クリープの実験によって、本発明によるパイ
プは、使用開始時と同じ応力に対する抵抗力を従来のパ
イプより極めて長時間に亘って維持できるということが
実証されている。従って本発明によるパイプは特に配管
路の製造に適している。

また、摩耗に対する抵抗や化学的攻撃に対する抵抗のよ
うな他の特性も同様に改良されているため、パイプの全
長で外に露出され且つパイプ接合時に先端を溶着する際
に利用される表面層が相対的に弱くてもほとんど問題は
ない。

本発明によるパイプ、場合によっては継手スリーブの製
造で用いられる組成物で使用される構成成分自体は、従
来から公知のものであり、同様にその選択および配合割
合も従来から公知のものである。従って例えば、本発明
ではベースになる熱可塑性ポリマーとして、ポリエチレ
ンまたはポリプロピレンを用いるのが望ましく、さらに
は、これらのモノマーと一緒にエチレンまたはプロピレ
ンとそれと相溶性のあるモノマー、例えばプロピレン（
エチレンに対する）、塩化エチレンまたは酢酸ビニルと
のコポリマーを使用することが好ましい。

管状要素のコアを構成ずろ組成物において使用されるグ
ラフト化および架橋化試薬は、グラフト化のためにエチ
レン性二重結合を有し且つ、加水分解によって縮合反応
を起こす少なくとも一つの、好ましくは少なくとも二つ
の基を有するシランの中から選択するのが有利である。

この加水分解によって縮合反応を行う基としてはメトキ
ンまたはエトキン基のような１〜４個の炭素原子を含む
アルコキン基がある。上記のシランとして好ましい例は
ビニルトリメトキンシランである。さらに、上記の組成
物は特にラジカル重合開始剤およびアルコキンシランの
加水分解触媒の中から選択された通常の第２成分を含ん
でいてもよい。

以下、本発明の基本的な特徴と利点がさらによく理解で
きるように、特殊な実施例を詳細に説明する。しかし、
以下の実施例は例示として選択されたものであって、本
発明はこれに限定されるものではない。

ヌ１あ第１図では、二つのパイプがそれぞれ１．２、継手スリ
ーブが３で示されている。パイプｌと２は各々円筒管状
の管壁によってできており、上記の管壁は可塑性材料で
作られた同軸の二層、すなわち内側コア４と外側の表面
層５の二層で構成されている。また、スリーブ３は隙間
なく二つのパイプの先端を覆う寸法を有し、その管壁は
同様に円筒状の同軸な二層を含んでいる。しかし、コア
６が外側にあり、表面層７は内側にある。スリーブ３は
さらに図中８で表されている電気抵抗体によって作られ
た溶着手段を有しており、この電気抵抗体８はスリーブ
本体中の二層のほぼ界面に埋め込まれている。

同様に、上記の溶着手段は後記のように外側のスリーブ
を加熱することによっても実現できることは容易に理解
できよう。

上記の特殊な実施例においては、品質に影響を与えずに
、本発明によるパイプが押出し成形によって製造でき、
スリーブが押出し成形、または射出成形によって製造で
きる。しかし、いかなる場合でも、管状要素すなわちパ
イプまたはスリーブを適当な組成物から所望の寸法の互
いに密着した二層とした後に、コア用に用いられる架橋
化可能な組成物の架橋を行う。そうすることによって上
記のパイプおよびスリーブを最終的に一体化するｌにとができる。

一例として、ポリエチレンをベースとした異なる二つの
組成物を製造し、これらを１５０℃〜２５０℃の温度下
の二つの同軸ダイを有する押出機の入口・＼供給する。

ダイに供給される第１の組成物は、密度０９５６のポリ
エチレンからできており、１９０℃、２．１６ハール下
でのメルトインデックスは０．１である。第２の組成物
は架橋化ポリエチレン組成物でポリエチレンとともに組
成物全体の重量に対する重患比でビニルトリメトキシシ
ランを１〜２％含み、さらに、ジクミルペルオキシドを
０．０５〜０２重量％含み且つジブチル錫ジラウレート
を００５重量％の割合で含んでいる。上記のグラフト化
及び架橋化可能なポリエチレンは、密度が０．９４８で
１９０℃、２．１６バール下でのメルトインデックスは
０．２である。押出機の混合帯域で加熱することによっ
て有機過酸化物によりエチレン性二重結合を開き、ポリ
エチレン鎖にビニルシランをグラフト化させることがで
きる。

押出し機から押出されたこ同軸二層の管状要素は所望の
パイプの長さに切断された後、大気中で湿気にさらして
数日間保存する。これによってグラフト化されたトリメ
トキンシラン基の加水分解とンラノールの縮合とにより
上記パイプの内側層を構成する組成物の架橋化が起こる
。この反応は組成物中の錫塩が触媒する。最終製品のパ
イプでは、管壁の厚みの基本的部分を構成している内側
の層のみが架橋され、外側の表面層は熱可塑性のままで
ある。

断面図における寸法は以下の通りである：パイプの外側
の直径：３２．１ｍｍ管壁全体の厚み　　°　３．１−３．２＋＋＋ｔｎ外側
層の厚み　　　　平均０．４ｍｍまた、抵抗力を実験するために、押出し機から押出され
た管状要素を軸線に垂直に長さ約２０ｃｍに切断し、８
０℃の湯の中で８時間加水分解して確実に架橋化させた
。乾燥後、“’ｌｎｎｏｇａｚ″′の名称で市販されて
いる通常の熱溶着可能なスリーブを用いて二つずつ端と
端とを連結する。

このようにして得られたサンプルを８０℃の浴中に、式
　σ−Ｐ（Ｄ−ｅ）／２ｅで計算される応力σが４　Ｍ
Ｐａ〜となるような静水圧力下に置いた。

なお、上記式において、Ｄはパイプの外径、ｅは管壁全
体の厚み、Ｐはパイプ内の圧力を示す。この圧力はここ
では０．８５ＭＰａであるが場合によっては８５パール
にすることができる。

上記応力を８．８００時間の間、４本の同様なサンプル
に対して加えたが、はとんど変化はなかった。

２０℃の温度下で、２４時間放置後、上記のサンプルを
１６８時間２０バールの圧力下に置いたが、破裂は全く
なかった。

上記の実施例の変形例として、ビニルメトキンシランの
グラフト化及び架橋化という二つの異なる段階の一方を
押出しの前に行い、他方を押出しの後で行うことができ
る。この場合、ポリエチレン、ビニルトリメトキシシラ
ン及び反応開始剤である有機過酸化物を含む混合物を加
熱し、押出し且つ造粒することによって、予めグラフト
化されたポリエチレンを用い、これに押出し機に供給す
る際に、加水分解による縮合触媒を含むマスターハツチ
を加える。上記の組成物の１９０℃、５バール下でのメ
ルトインデックスは０５である。

また、加水分解可能な不飽和シランの割合をより大きな
幅、例えば、組成物全体の重量に対して０．５〜５重量
％の間で変化させることができる。

他の変形例によると、パイプの管壁全体の厚みは、外径
１５０ｍｍのパイプに対して１０〜１５ｍｍの間にある
。熱溶着可能な表面層は、例えば０．１〜２ｍｍ、より
一般的には０．０５〜５ｍｍの間で変化させることがで
きる。

本発明は、全体として、従来のポリエチレンのパイプと
比較して、耐久力が大きく、長時間の圧力下で、クリー
プせず、高温下での機械的特性が大巾に向上し、亀裂の
危険が無く、耐薬品性および耐摩耗性を向上させること
ができる。これらの改善によってさらに、現在もっばら
熱可塑性材料で製造されているパイプと比較して、厚み
を５０％に減らすことがリスク無しに可能であり、この
ことは、重要な技術的、経済的進歩であり、特に大巾な
原料費の減少であり、生産速度の改善であり、さらに、
パイプ中央の穴の断面が増大したことにより、配管網の
輸送能力の大幅な増大を意味するものである。

上記のパイプは、通常の技術すなわち外側の表面層の所
を熱溶着することによって容易に結合できる。このため
に、上記の現在市販されているスリーブを使用すること
もできる。しかし、同様に、本発明による方法で製造さ
れ、第１図に図示したスリーブを使用するのが好ましい
。

上記のスリーブは、外側の面に架橋したポリエチレン層
６を有し、パイプと同様に、機械的、熱的、化学的抵抗
に対する有利さを示す。その上、上記のスリーブは加熱
されたときに、収縮するので、パイプに対して溶着に好
ましい圧力を加える。

内側の熱溶着可能な層は例えば１〜４ｍｍの間の厚みで
あり、スリーブ中に埋め込まれた抵抗体はパイプの外側
の層上に溶着を行うために１５０〜２００℃の温度にま
で加熱することを可能にする。さらにスリーブのポリエ
チレンは、少なくとも熱溶着可能な層においては、例え
ば混合物の重量の３０重量％を酢酸ビニルと共重合させ
て、熱溶着による接着能力を改善するのが好ましい。

なお、第１図におけるスリーブの内側の層はスリーブの
中央部において、内部クラウン９となってのびている。

このクラウン９は二つのパイプの端と端を結合する際に
、パイプの管壁の先端部の間にくる。

第２図に示す実施例では、本発明によるパイプ１１．１
２を特別なスリーブを使用せずに、相互で結合すること
ができる。上記のパイプは上記の組成物と同じ組成物か
ら出発するが、同軸な三層の共押出しによって製造され
る。中央の層は、架橋したポリオレフィンをベースとし
た材料でコア１４を構成している。外側の層１５と内側
の層１７は二つとも、熱可塑性の状態、従って熱溶着可
能な状態にあるポリオレフィン系樹脂製の表面層である
。

工業的製造においては、押出し機から押出されたパイプ
を切断し、トンネル炉の中に入れて１００℃の飽和水蒸
気の雰囲気下に約２時間放置する。

このようにして行われる確実な架橋はパイプのコアのみ
、すなわち、ンランでグラフト化されたポリオレフィン
を含む層のみで行われる。

二つのパイプ１１．１２の結合を行う際には、先ず、パ
イプ１１の先端を加熱して軟化点温度とし、パイプ１２
の外径と等しい直径のマンドレルを挿入して、１３のチ
ューリップ状に成形し、このチューリップ状部を室温ま
で冷却し、マンドレルの周りて同化させてから、パイプ
を引き出す。次いて、チュー’Ｊ　ンプ状部１３の中に
、１２のパイプの対応する先端を挿入し、外側からチュ
ーリップを加熱して、パイプ１２の外側の表面層上にパ
イプ１１の内側の表面層を熱的に確実に溶着する。

チューリップ状部を最終的に冷却すると、コアを構成す
る架橋したポリオレフィン樹脂の性質によってチューリ
ップ状部が収縮し、互いに溶着された２つの熱可塑性層
の接着効果が向上する。

当然のことながら、本発明は上記の特殊な例や、本発明
を例示するために選択した特殊な実施例の詳細に何ら限
定されるものではない。本発明の範囲を逸脱することな
しに、あらゆる種類の変形を本発明にすることが可能で
ある。従って本発明は、上記の手段と均等な技術によっ
て構成される全ての手段、並びにそれらの組合せを含む
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は端と端が突き合された二つのパイプの先端部分
及び対応する継手スリーブの断面図、第２図は相互に結
合された二つのパイプの先端部分の断面図。〔主な参照番号〕１．２・・・パイプ、３・・・継手スリーブ、４・・・
コア、　　　　５・・・表面層、８・・・電気抵抗体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）端部と端部とを結合することによって長い配管路
を敷設するためのパイプにおいて、密着一体化された少
なくとも二層によって形成された管壁を有し、この管壁
が架橋化ポリオレフィンをベースとした第１の材料で構
成された少なくとも一つのコア（４）と、本質的に熱溶
着可能な熱可塑性のポリオレフィン系樹脂よりなる第２
の材料で構成された少なくとも一つの表面層（５）とを
有していることを特徴とするパイプ。
（２）上記の架橋化ポリオレフィンをベースとした第１
の材料が、不飽和アルコキシシラン基のような縮合反応
を起こさせる加水分解可能な基を少なくとも一つ有する
モノマーとの反応によってグラフト化されたポリオレフ
ィン系樹脂をベースとした組成物を湿潤な雰囲気下で架
橋化して得られたものであることを特徴とする請求項１
記載のパイプ。
（３）上記表面層（５）が上記パイプの外側にあって上
記コアの周囲を被っていることを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれか一項に記載のパイプ。
（４）上記コアを形成する組成物の架橋化の前に、上記
コアと上記表面層を共押出しすることによって得られる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の
パイプ。
（５）上記コア（４）と表面層（５）のポリオレフィン
系樹脂が同じ種類で、且つ好ましくは二つともポリエチ
レンまたはエチレンのコポリマーをベースとした樹脂で
あることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載
のパイプ。
（６）管状コア（１４）の内側表面上および外側表面上
に各々二つの表面層（１５、１７）を有することを特徴
とする請求項１〜５いずれか一項に記載のパイプ。
（７）上記パイプと類似な材料で構成された少なくとも
一つのコア（６）と、溶着手段（８）によって上記パイ
プに溶着するのに適した上記パイプと類似した表面層と
を有していることを特徴とする請求項１〜６いずれか一
項に記載のパイプを連結するための管状継手スリーブ。
（８）上記溶着手段が、上記スリーブ本体に埋め込まれ
た加熱用電気抵抗体によって構成されていることを特徴
とする請求項７記載の管状継手スリーブ。
（９）上記スリーブの中間区域において上記表面層（７
）から放射状にのびた環状クラウン（９）を有し、この
環状クラウンは上記スリーブによって結合される端部と
端部とが互いに突き合わされて配置された連続した二本
のパイプの先端部の間に挟まれるようになっていること
を特徴とする請求項８記載のスリーブ。
（１０）請求項１〜６いずれか一項に記載の極めて長い
配管路を形成するパイプおよび／または請求項７〜９い
ずれか一項に記載の連結用スリーブの製造方法において
、上記表面層を構成するための熱可塑性ポリオレフィン
をベースとした組成物を用意し、上記コア用のポリオレ
フィンと不飽和アルコキシシランとをベースにした組成
物を用意し、上記の２つの組成物を共押出しして、管壁
がこれら両組成物よりなる同軸な二層によって構成され
た管状要素を作り、次いで、上記コアを構成する組成物
を架橋させる湿潤な雰囲気下に上記管状要素を放置する
ことを特徴とする方法。
（１１）上記のアルコキシシランがビニルトリメトキシ
シランであることを特徴とする請求項１０記載の方法。
（１２）上記の溶着可能な層のポリオレフィンがエチレ
ンと酢酸ビニルのコポリマーであることを特徴とする請
求項１０または１１に記載の方法。