JPH0569514A - 複合成形体、その製造方法および使用法 - Google Patents

複合成形体、その製造方法および使用法

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JPH0569514A
JPH0569514A JP4034362A JP3436292A JPH0569514A JP H0569514 A JPH0569514 A JP H0569514A JP 4034362 A JP4034362 A JP 4034362A JP 3436292 A JP3436292 A JP 3436292A JP H0569514 A JPH0569514 A JP H0569514A
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JP
Japan
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composite molded
molded body
thermoplastic polymer
composite
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Shoji Suzuki
昭司 鈴木
Koichi Yanai
康一 柳井
Kinichi Okumura
欽一 奥村
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Nippon Zeon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全性の高い接合部材、封止部材または補強
部材等として好適な複合成形体であって、接合部材等と
して用いた場合に、短時間の通電で融着可能で施工作業
の効率の良い複合成形体、その製造方法および使用方法
を提供すること。 【構成】 導電性粒子を含有する熱可塑性ポリマーで構
成された発熱体と、該熱可塑性ポリマーの融点において
形状保持性を有する熱硬化性ポリノルボルネン系樹脂で
構成された基体とが、一体に成形されて成る複合成形
体。反応射出成型法等により該複合成形体を製造する方
法。熱可塑性ポリマーで形成された成形体の所定部分
を、該複合成形体の発熱体または発熱体上の熱可塑性ポ
リマーで構成された融着層で覆い、発熱体に通電して、
発熱体または融着層と、該成形体の所定部分を融着させ
る複合成形体の使用方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発熱体を有する複合成
形体に関し、さらに詳しくは、熱可塑性ポリマー製成形
体の接合、封止、補強などに好適な複合成形体と、その
製造方法および使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリエチレンに代表されるオレフィン系
ポリマー製パイプの継手やシール材（封止材）として、
オレフィン系ポリマーと融着可能な材料、例えば、同一
または同種のポリマーを用い、加熱融着させることによ
り接合または封止することは周知の技術である。そし
て、従来、螺線状に捲回した電熱線を埋設したポリマー
成形品からなるエレクトロフュージョン継手が知られて
おり、この電熱線に通電することにより継手とパイプの
接合部とを融着していた（特開平１−２０６０２６
号）。
【０００３】しかしながら、このエレクトロフュージョ
ン継手は、製造工程が煩雑であるため高価であり、しか
も多量に埋設された電熱線（多くの場合、ニクロム線等
の金属製）は、加熱融着時には必要であるが、その後は
長期的に見て、腐食性物質であること、ポリオレフィン
と接着しにくい材料であること、ポリマーとは異質で高
剛性であることから、それが埋設されたままで使用する
と、種々な使用条件に適応する継手の長期安定性（例え
ば、内部から流体が洩れる原因となる）の面から考える
と好ましくない。
【０００４】一方、熱硬化性ポリノルボルネン系樹脂と
ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂
とがきわめて良好な接着性を有し、両者が一体化した複
合成形体の得られることは公知である（特開平１−３１
６２６２号）。しかし、該公報には、導電性粒子を配合
したオレフィン系樹脂との複合成形体についての開示は
ない。
【０００５】また、形状記憶性樹脂製成形体の表面に、
導電性粒子を配合した合成樹脂、例えばポリウレタン樹
脂、ポリアクリル樹脂等を被覆して、それを加熱源とす
る方法が知られているが（特開平２−２３９９３０
号）、その製法は、成形体を導電性樹脂液に浸漬または
塗布する方法であり、工程が煩雑で、かつ、厚みのある
発熱体層を形成することができない。しかも、実用的な
抵抗値は、成形体１ユニット当たり１〜１００ｋΩと大
きく、エレクトロフュージョン法の代替手段としては不
適当なものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
方法が容易で、安全性の高い接合部材、封止部材または
補強部材等として好適な複合成形体を提供することにあ
る。また、本発明の目的は、接合部材等として用いた場
合に、短時間の通電で融着可能で施工作業の効率の良い
複合成形体を提供することにある。さらに、本発明の目
的は、熱可塑性ポリマー製パイプ等の被接合部材の材質
に合わせて、融着層を選択することができる複合成形体
を提供することにある。
【０００７】本発明者らは、前記従来技術の有する問題
点を克服するために鋭意研究した結果、導電性粒子を含
有する熱可塑性ポリマーで構成された発熱体と、熱硬化
性ポリノルボルネン系樹脂で構成された基体とが一体に
成形されて成る複合成形体が上記目的を達成できること
を見出した。
【０００８】この複合成形体は、予め形成した発熱体の
存在下に、金型内でノルボルネン系モノマーとメタセシ
ス触媒とを含有する反応原液を硬化させる反応射出成形
法（ＲＩＭ法）により容易に得ることができる。また、
発熱体面上に、熱可塑性ポリマーからなる融着層を一体
化または密着して成形し、かつ、融着層の材質を同じ熱
可塑性ポリマーからなる被接合部材の材質に合わせるこ
とにより、強固な融着が可能となる。しかも、被接合部
材との融着は、複合成形体の発熱体または融着層で被接
合部材の接合部分を覆い、発熱体に通電するだけでよ
く、操作が簡単である。本発明の複合成形体は、種々の
形状をとることができ、接合部材のほか、封止部材や補
強部材など広範な分野で使用できる。本発明は、これら
の知見に基づいて完成するに至ったものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、導電性粒子を含有する熱可塑性ポリマーで構成され
た発熱体（Ａ）と、該熱可塑性ポリマーの融点において
形状保持性を有する熱硬化性ポリノルボルネン系樹脂で
構成された基体（Ｂ）とが、一体に成形されて成ること
を特徴とする複合成形体が提供される。発熱体（Ａ）の
基体（Ｂ）との積層界面とは反対面に、さらに熱可塑性
ポリマーで構成された融着層（Ｃ）が一体化または密着
して成形されていてもよい。
【００１０】また、本発明によれば、発熱体（Ａ）また
は発熱体（Ａ）と融着層（Ｃ）との複合体を金型内に配
設し、金型内の空隙部に、ノルボルネン系モノマーとメ
タセシス触媒を含む反応原液を供給して硬化させること
により、発熱体（Ａ）または融着層（Ｃ）を有する発熱
体（Ａ）と、基体（Ｂ）とを一体に成形することを特徴
とする複合成形体の製造方法が提供される。さらに、本
発明によれば、前記複合成形体を用い、熱可塑性ポリマ
ーで形成された成形体の所定部分（Ｄ）を、発熱体
（Ａ）または融着層（Ｃ）で覆い、次いで発熱体（Ａ）
に通電して、発熱体（Ａ）または融着層（Ｃ）と、該所
定部分（Ｄ）を融着させる複合成形体の使用方法が提供
される。
【００１１】（基体と反応原液）本発明の複合成形体に
おいて、基体となるポリマーは、熱硬化性ポリノルボル
ネン系樹脂である。ポリノルボルネン系樹脂から成る成
形品は、互いに反応して速やかにポリマーを生成する２
種以上の低粘度原料を混合し、次いで、金型内に供給し
て型内で硬化させる反応射出成形（ＲＩＭ）法やＲＴＭ
法、注型などにより製造することができる。例えば、反
応液として、活性剤とノルボルネン系モノマーを含む反
応液と、メタセシス触媒とノルボルネン系モノマーを含
む反応液とを用い、両液を混合して金型内に供給し、塊
状開環重合させるとポリノルボルネン系樹脂成形品が得
られる。ＲＩＭ法によるポリノルボルネン系樹脂の成形
は、通常の熱可塑性樹脂の射出成形に比べ、射出圧力が
著しく低いため、安価で軽量の金型を使用でき、また、
金型内での原料の流動性がよいので、大型成形品や複雑
な形状の成形品を製造するのに好ましい。
【００１２】本発明において基材となるポリノルボルネ
ン系樹脂は、ノルボルネン環をもつものであればいずれ
でもよいが、三環体以上の多環ノルボルネン系モノマー
を用いて製造したものであることが特に好ましい。三環
体以上であることによって、ガラス転移温度や熱変形温
度の高い重合体が得られ複合材料として要求される耐熱
性を満たすことができる。また、本発明においては、生
成する重合体を熱硬化性とするために、全モノマー中の
少なくとも１０重量％、好ましくは３０重量％以上の架
橋性モノマーを使用する。
【００１３】ノルボルネン系モノマーとしては、２−ノ
ルボルネン、ノルボルナジエンなどの二環体、ジシクロ
ペンタジエンやジヒドロジシクロペンタジエンなどの三
環体、テトラシクロドデセンなどの四環体、トリシクロ
ペンタジエンなどの五環体、テトラシクロペンタジエン
などの七環体、これらのアルキル置換体（例えば、メチ
ル、エチル、プロピル、ブチル置換体など）、アルケニ
ル置換体（例えば、ビニル置換体など）、アルキリデン
置換体（例えば、エチリデン置換体など）、アリール置
換体（例えば、フェニル、トリル、ナフチル置換体な
ど）、エステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原
子などの極性基を有する置換体などが例示される。なか
でも、入手の容易さ、反応性、耐熱性等の見地から、三
環体ないし五環体が賞用される。
【００１４】架橋性モノマーは、反応性の二重結合を２
個以上有する多環ノルボルネン系モノマーであり、その
具体例としてジシクロペンタジエン、トリシクロペンタ
ジエン、テトラシクロペンタジエンなどが例示される。
したがって、ノルボルネン系モノマーと架橋性モノマー
が同一である場合には格別他の架橋性モノマーを用いる
必要はない。これらのノルボルネン系モノマーは、それ
ぞれ単独で使用しても良いし、また、２種以上を混合し
て用いることもできる。
【００１５】なお、上記のノルボルネン系モノマーの１
種以上と共に開環重合し得るシクロブテン、シクロペン
テン、シクロペンタジエン、シクロオクテン、シクロド
デセンなどの単環シクロオレフィンなどを、本発明の目
的を損なわない範囲で併用することができる。
【００１６】用いる触媒は、ノルボルネン系モノマーの
開環重合用触媒として公知のメタセシス触媒系であれば
いずれでもよく、具体例としては、タングステン、モリ
ブデン、タンタルなどのハロゲン化物、オキシハロゲン
化物、酸化物、有機アンモニウム塩などのメタセシス触
媒が挙げられ、また、活性剤（共触媒）の具体例として
は、アルキルアルミニウムハライド、アルコキシアルキ
ルアルミニウムハライド、アリールオキシアルキルアル
ミニウムハライド、有機スズ化合物などが挙げられる。
【００１７】メタセシス触媒は、ノルボルネン系モノマ
ーの１モルに対し、通常、約０．０１〜５０ミリモル、
好ましくは０．１〜１０ミリモルの範囲で用いられる。
活性剤は、メタセシス触媒成分に対して、モル比で０．
１〜２００好ましくは２〜１０の範囲で用いられる。メ
タセシス触媒および活性剤は、いずれもモノマーに溶解
して用いる方が好ましいが、生成物の性質を本質的に損
なわない範囲であれば少量の溶剤に懸濁または溶解させ
て用いてもよい。
【００１８】ポリノルボルネン系樹脂の好ましい製造法
では、ノルボルネン系モノマーを二液に分けて別の容器
に入れ、一方にはメタセシス触媒を、他方には活性剤を
添加し、二種類の安定な反応液を調製する。この二種類
の反応液を混合し、次いで所定形状の金型または型枠
（両者を合せて金型という）中に注入し、そこで塊状に
よる開環重合を行なう。
【００１９】金型温度は、通常、３０℃以上、好ましく
は４０〜２００℃、特に好ましくは５０〜１３０℃であ
る。重合反応に用いる成分類は、窒素ガスなどの不活性
ガス雰囲気下で貯蔵し、かつ操作することが好ましい。
金型の材質は、金属、樹脂、木、石膏などのいずれでも
よい。
【００２０】ポリノルボルネン系樹脂には、酸化防止
剤、充填材、補強材、発泡剤、顔料、着色剤、エラスト
マーなどの添加剤を配合することができる。これらの添
加剤は、通常、反応原液に溶解ないしは分散させて配合
する。
【００２１】基材を発泡体とするときは、発泡剤を反応
液に添加し、これを金型内に注入する。好ましい発泡剤
は、通常は液体で、容易に揮発する低沸点有機化合物、
例えば、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素、メチレン
クロライド、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフ
ルオロメタンなどのハロゲン化炭化水素など、これら低
沸点有機化合物を内包した熱膨張性マイクロカプセル、
あるいは窒素、アルゴンなどの不活性ガスが挙げられ
る。
【００２２】（発熱体）熱可塑性ポリマー 本発明で発熱体のマトリックスポリマーとして用いる熱
可塑性ポリマーは、基材の熱硬化性ポリノルボルネン系
樹脂と一体成形可能で、かつ導電性粒子を配合したとき
に所定形状に成形可能なものであればよい。
【００２３】このような熱可塑性ポリマーとしては、例
えば、高密度ポリエチレン（ＰＥ）、中密度ＰＥ、低密
度ＰＥ、超高分子量ＰＥ、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−ブテン−１共重合体、ポリプロピレン
（ＰＰ）、ポリブテン−１、ポリペンテン−１、ポリ４
−メチルペンテン−１、エチレン−プロピレンゴム（Ｅ
ＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体
（ＥＰＤＭ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニ
ル共重合体などのオレフィン系モノマーを主成分とする
オレフィン系ポリマー；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）など
のハロゲン化ビニル系ポリマー；ポリスチレンなどの芳
香族ビニル系ポリマー；これらのポリマーの塩素化物；
およびこれらの混合物などが挙げられる。
【００２４】混合物の具体例としては、例えば、高密度
ＰＥと低密度ＰＥの混合物、中密度ＰＥと低密度ＰＥの
混合物、高密度ＰＥとエチレン−α−オレフィン共重合
体の混合物、低密度ＰＥとエチレン−α−オレフィン共
重合体の混合物などが挙げられる。
【００２５】また、スチレンに代表される芳香族ビニル
化合物と、イソプレンやブタジエンなどの共役ジエンか
ら構成される各種ブロック共重合体、具体的には、Ｓ−
Ｉ型、Ｓ−Ｂ型、Ｓ−Ｉ−Ｓ型、Ｓ−Ｂ−Ｓ型、Ｓ−Ｉ
−Ｓ−Ｉ−Ｓ型などのブロック共重合体、これらの水素
化物、これらの混合物などの炭化水素系熱可塑性エラス
トマー；ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−
ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチルゴムな
どの未加硫ゴム；等が挙げられる。これらの炭化水素系
熱可塑性エラストマーや未加硫ゴムは、上記オレフィン
系ポリマーなどと任意の割合で混合して使用することが
できる。これらの重合体の中でも、基材への密着性、一
体成形性、被接合部材への融着性などの観点から、オレ
フィン系ポリマーが好ましく、特にオレフィン系モノマ
ーのみで構成されるポリオレフィンが好ましい。
【００２６】また、これらの熱可塑性ポリマーには、酸
化チタン、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タル
クなどの充填剤、各種顔料や染料等の着色剤、酸化防止
剤、耐燃焼剤、紫外線吸収剤、防曇剤、帯電防止剤、石
油樹脂の如き接着性向上剤などを添加して改質したり、
着色したり、耐候性の向上を図ることができる。
【００２７】導電性粒子 熱可塑性ポリマーに含有させる導電性粒子としては、例
えば、カーボンブラック、黒鉛粉末、金属粒子（銅、
鉄、ニッケルなどの粉末）、これらの混合物などを挙げ
ることができる。
【００２８】導電性粒子の配合量は、通電により発熱体
の均一な発熱が生ずる範囲内で適宜選択すればよいが、
通常は、発熱体の２５℃での体積固有抵抗が５×１０2
Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０2Ω・ｃｍ以下とな
るように選択され、体積固有抵抗が、低いほど発熱が容
易になる。例えば、カーボンブラックの中でも導電性に
優れているケッチェンブラック（Ｋｅｔｊｅｎ Ｂｌａ
ｃｋ）の場合には、熱可塑性樹脂に対して、通常、５〜
３５重量％、好ましくは１０〜３０重量％含有せしめ
る。
【００２９】発熱体 発熱体は、先ず、熱可塑性ポリマーと導電性粒子とを、
バンバリーミキサー、プラストミル、ミキシングロー
ル、加圧ニーダーなどにより溶融混練して、シート、リ
ボンまたはペレット化し、次いで、押出成形、射出成
形、ブロー成形、回転成形、圧縮成形などにより、管状
や板状などの所望の形状に成形する。
【００３０】本発明で使用する発熱体は、２５℃での体
積固有抵抗が５×１０2Ω・ｃｍ以下であることが好ま
しい。体積固有抵抗値が過度に大きいと、通電により不
均一な発熱が生じ融着不良の原因となる。
【００３１】（融着層）発熱体は、熱可塑性ポリマーで
構成された融着層と一体化または密着して成形されてい
てもよい。融着層を構成するポリマーは、発熱体と融着
可能なものであることが必要であり、一般には前記発熱
体を構成する熱可塑性ポリマーの中から適宜選択され
る。発熱体と融着層は、使用時の発熱で融着するため、
必ずしも予め一体化しておく必要はない。発熱体と融着
層とを一体化する場合は、例えば、加熱融着、共押出な
ど慣用の積層法が採用できる。融着層の材質は、接合や
封止などの場合において、融着の対象となる熱可塑性ポ
リマー製成形体と同一または類似のものを選択すること
により、強固な融着が可能となる。
【００３２】また、発熱体は、多量の充填剤を含んでい
るので複雑な形状に加工しにくく、エルボやチーズ等が
成形できない場合がある。このようなとき、例えば、ブ
ロー成形で熱可塑性ポリマーからなるエルボ（融着層）
を作り、加熱を必要とする箇所の基体と融着層との間に
発熱体を配置して、一体化または密着して取り付けるこ
とにより解決することができる。
【００３３】さらに、高純度水や高純度化学品などを移
送する場合、発熱体が直接液に接すると、液を汚染した
り、あるいは材質によっては発熱体が膨潤するなどの現
象を生じ、使用できないことがある。例えばガソリン用
容器やパイプでは、通常のポリエチレンでは膨潤しやす
いために、もっぱら超高分子量ポリエチレンが用いられ
ている。そこで、ガソリンと接触する部分の膨潤を防ぐ
ために、超高分子量ポリエチレンを融着層として用いる
ことが有効である。
【００３４】このように不純物を含まないポリマーや接
触する液体に対する耐性のあるポリマーで形成された融
着層を設けることにより、パイプなどの被接合部材の材
質と、発熱体の材質との材質差を補うことができる。
【００３５】（複合成形体）複合成形体は、発熱体また
は発熱体と融着層との複合体を金型内に配設し、金型内
の空隙部に、ノルボルネン系モノマーとメタセシス触媒
を含む反応原液を供給して硬化させることにより、発熱
体または融着層を有する発熱体と、熱硬化性ポリノルボ
ルネン系樹脂からなる基体とを一体に成形する方法によ
り製造することができる。
【００３６】複合成形体が、例えば、管継手などの管状
複合成形体である場合、予め成形した管状の発熱体を中
子として用い、このまわりを金型で囲って、金型内面と
発熱体の外周面とで形成される空隙部に、ノルボルネン
系モノマーとメタセシス触媒を含む反応原液を供給して
塊状開環重合を行なうことにより、発熱体と基体とが一
体化した複合成形体を得ることができる。また、複合成
形体が板状などの場合には、発熱体を金型内に載置し、
残余の空隙に反応原液を供給して塊状開環重合を行なえ
ばよい。発熱体が融着層を有する場合には、発熱体部分
と反応原液とが接触するように金型内に配置する。
【００３７】本発明の複合成形体の形状は、特に限定さ
れず、例えば、管継手、ボードの接合部材、封止部材、
補強部材などの使用目的に応じて適宜定めることができ
る。本発明の複合成形体は、熱可塑性ポリマーで形成さ
れた成形体の所定部分を発熱体または融着層で覆い、発
熱体に通電して、発熱体または融着層と、該所定部分を
融着させる方法により、継手部材や封止部材、補強部材
などとして用いることができる。
【００３８】例えば、オレフィン系ポリマーで形成され
た２本のパイプの継手部分を、発熱体または融着層を内
周面に設けた管状の複合成形体の中空部分に挿入し、次
いで発熱体に通電して、発熱体または融着層を加熱融着
すれば、接合されたパイプが得られる。この場合、発熱
体または融着層のポリマーを同じオレフィン系ポリマー
で形成しておけば、発熱体に通電した際に、パイプの外
周面も一部溶融し、しかも同じ材質であるため、強固に
融着する。発熱体と融着層が一体化していないもので
も、通電の際に両者の一体化が起こる。
【００３９】通電する手段としては、発熱体に通電用電
極を設けて、電源と接続できるようにすればよい。電極
材料は、発熱体の電気抵抗より低く、耐熱性のある、例
えば導電性塗料、導電性ペースト、銅に代表される導電
性金属などが好ましい。電極と発熱体との接触抵抗が高
いと局部発熱するので、これを低くするためには、細い
銅線を多数本使用するなどの方法で接触面積を広くする
ことが好ましい。
【００４０】通電用電極は、発熱体の昇温すべき箇所に
均一に電流が流れるように配置すればよい。例えば、管
状複合成形体（パイプ）の場合、発熱体の外周部（基体
との界面）に、パイプと平行に線状の電極２本を等間隔
に配置して通電するか（図１）、あるいはパイプの径の
大きさや発熱体の抵抗によって、その倍数の電極を等間
隔に配置し、両極端子より通電する。また、管状複合成
形体の発熱体の長さを基体より長くして、その端部をは
み出した形状に成形すると、発熱体の端部にリング状の
電極を配置することができる（図３）。この方法は、電
極の配置が容易であるため、施工現場で通電用電極を脱
着することができる。パイプの径が大きい場合、エルボ
やチーズなどの複雑な形状の場合には、発熱体の昇温す
べき箇所にリング状電極を等間隔に複数個配置し、両極
端子より通電してもよい（図７）。基体の熱硬化性ポリ
ノルボルネン系樹脂は、発熱体および融着層の溶融時
に、溶融せずに形状を保持できることが必要である。
【００４１】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明についてさらに
具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに
限定されるものではない。なお、以下の実施例におい
て、部および％は、特に断りのない限り重量基準であ
る。
【００４２】［実施例１］低密度ポリエチレン（メルト
インデックス０．３、密度０．９２、融点１１０℃）
に、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックＥ
Ｃ）を２５％、バンバリーミキサーにて混合し、受ロー
ルでシート化した後、ペレットとした。
【００４３】このペレットを押出成型機にて、外径３６
ｍｍ、内径３３ｍｍのパイプ状に押し出し、長さ６０ｍ
ｍに切断して発熱体を作成した。この発熱体の表面に１
ｃｍ間隔で抵抗測定器（ＳＯＡＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩ
ＯＮ製 ＭＥ−５３０型）の端子を圧着して抵抗値を測
定し、それを体積固有抵抗とした。その結果は５３Ω・
ｃｍであった。
【００４４】図１に示すように、この発熱体２の両端に
銅製の電極端子３を接合したものをＲＩＭ成型の中子と
し、このまわりに内径４１ｍｍ、外径８０ｍｍのアルミ
ニウム製円筒金型を上下の蓋を介して固定し、シールし
た。円筒と中子との空隙に反応原液を注入するための注
入口を上蓋に設けた。この組み立てた円筒全体を６０℃
に加熱し、注入口より窒素ガスを流し、中子と円筒との
空隙部分を窒素ガスで置換した後、反応原液を注入し
た。
【００４５】反応原液は、次の組成のものを用いた。す
なわち、ノルボルネン系モノマーとして、ジシクロペン
タジエン（ＤＣＰ）７５％と、シクロペンタジエン三量
体２５％（対称型約２０％と非対称型約８０％の混合
物）を用い、これにスチレン−イソプレン−スチレンブ
ロック共重合体（クレイトン１１７０、シェル社製）を
５％とフェノール系の酸化防止剤であるイルガノックス
１０１０（チバガイギー社製）を２％溶解させ、これを
２つの容器に入れ、一方にはモノマーに対しジエチルア
ルミニウムクロリド（ＤＥＡＣ）を４０ミリモル濃度、
ｎ−プロパノールを４４ミリモル濃度、四塩化ケイ素を
２０ミリモル濃度となるように添加した。他方には、モ
ノマーに対しトリ（トリデシル）アンモニウムモリブデ
ートを１０ミリモル濃度となるように添加した。両反応
液を１：１の容積比になるようにギヤーポンプによりパ
ワーミキサーに搬送し、前記注入口から金型内の空隙部
に注入した。
【００４６】注入後約３分後に重合反応が完了した。円
筒金型の上下の蓋を外し図１に示すように、電極端子３
を装着した発熱体２を内周層とし、そのまわりに熱硬化
性ポリノルボルネン系樹脂からなる基体１が一体成型さ
れたスリーブ状のソケットが得られた。このソケットの
外周層と内周層とは、密着性に優れており、両者を引き
剥そうとしても引き剥すことはできなかった。なお、外
周層のポリノルボルネン系樹脂のＴｇは１７０℃であっ
た。
【００４７】図２に示すように、このソケットの両端よ
り、発熱体と同質の低密度ポリエチレン製パイプ４（外
径３２．５ｍｍ、肉厚４ｍｍ、長さ８０ｍｍ）２本をそ
れぞれ挿入し、発熱体２の両端の各２つの電極端子３に
電源５から３０Ｖの交流電圧を２分間かけると、発熱体
２とパイプ４表面のポリエチレンが溶融接着してその一
部がソケットの縁にビードとして流れ出た。
【００４８】かくして接合されたパイプとソケットを縦
に６等分に切断して試験用試料を作り、試料の端を引張
試験機のクランプに止めて５０ｃｍ／分の速度で引張試
験を行なうと、各試料ともパイプの部分が延伸破壊し、
ソケットの部分は各層とも強靭に結合していた。
【００４９】［実施例２］図３に示すように、発熱体３
２の両端を基材３１より５ｍｍはみ出すように成型し、
このはみ出した部分に銅製のリング電極３３を円周に沿
って接合して端子を取り出すようにしたこと以外は、実
施例１と同様にして管状の複合成形体（ソケット）を作
成した。
【００５０】実施例１と同様に、低密度ポリエチレン製
パイプ４をソケットの両端から挿入して、この電極に４
０Ｖの交流電圧を２分間かけると、発熱体３２とパイプ
表面のポリエチレンが溶融接合（融着）され、その一部
がソケットの縁よりビードとして流れ出た。ついで、リ
ング電極をラジオペンチで切りはがした。接合されたパ
イプは、実施例１と同じ方法で接合強度を試したが、い
ずれもパイプ部分が延伸破壊し、ソケットの部分は各層
とも強靭に結合していた。
【００５１】［実施例３］低密度ポリエチレンに代え
て、ポリブテン（三井油化社製ポリブテン−１、Ｐ１４
０４Ｃ；メルトインデックス０．４、融点１２５℃）を
用いたこと以外は、実施例１と同様にして発熱体（体積
固有抵抗５５Ω・ｃｍ）を作成し、同様に反応射出成型
によりソケットを作成した。
【００５２】このソケットの両端より、発熱体と同質の
ポリブテン製パイプ（外径３２．５ｍｍ、長さ８０ｍ
ｍ）２本をそれぞれ挿入し、発熱体の両端の各２つの電
極端子に電源５から３０Ｖの交流電圧を２分間かける
と、発熱体とパイプ表面のポリブテンが溶融接着してそ
の一部がソケットの縁にビードとして流れ出た。接合さ
れたパイプは、実施例１と同じ方法で接合強度を試した
が、いずれもパイプ部分が延伸破壊し、ソケットの部分
は各層とも強靭に結合していた。
【００５３】［実施例４］実施例１で作成した低密度ポ
リエチレンと導電性カーボンブラックとの混合物のペレ
ットを、厚み１ｍｍのシートを作る金型に入れて１８０
℃で加圧プレスで圧縮成型し、シート状の発熱体を作成
した。このシートを長さ１０ｃｍ、幅４ｃｍに切り、こ
れを平面金型（割型の一方）内の平面にはりつけてか
ら、他方の割型を重ね、その空隙に窒素ガスを流して中
の空気を置換した。金型を６０℃に加温してから、金型
内の空隙に実施例１で用いた反応原液を注入して、図５
に示すような発熱体シート５２とポリノルボルネン系樹
脂からなる基体５１が一体に成型された複合成形体を作
成した。
【００５４】図６に示すように、発熱体５２のはみ出し
ている部分に銅製の電極５３を接合し、ついで発熱体と
同質の厚さ５ｍｍの２枚のポリエチレン板５４の接合部
の上に置き、軽く荷重を加えて、電極間に２０Ｖの電圧
を４０秒加えたところ、発熱体および発熱体に接するポ
リエチレン板の部分が溶融接合した。この融着した板状
の複合成形体をはがしたところ、ポリエチレン板の部分
が破壊した。
【００５５】［実施例５］以下のようにして、高純度薬
液移送用ポリエチレンパイプのエルボ継手を作成した。
パイプと同質の無添加の低密度ポリエチレンを原料と
し、ブロー成形法で図７に示すエルボの融着層７４（内
径３６ｍｍ、外径３９ｍｍ）を作り、この両開口部の淵
の外側に接するように実施例１と同質の発熱体のリング
（内径３９ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、長さ３５ｍｍ）７２
をはめ込み、各々の発熱体の両側に銅製の通電用電極７
３を等間隔に取り付け、リード線を取り出し、各々の正
負極を取り付け端子としたものを中子とした。この外側
に、内径４５ｍｍのアルミニウム製のエルボの金型で覆
い、両開口部に蓋を取り付けることによって中子を固定
した。
【００５６】実施例１と同様にして、金型と中子との空
隙に反応原液を注入して重合させ、図７に示すようなエ
ルボの複合成形体を作成した。基体７１と発熱体７２は
一体化していた。また、基体７１と融着層７４の界面も
一体化していた。ただし、この段階では、発熱体７２と
融着層７４はまだ一体化していなかった。この両開口部
に低密度ポリエチレン製パイプを挿入して、各々の電極
端子より３０Ｖの電圧で３分間電流を流したところ、エ
ルボ継手とパイプは溶融接着した。このとき、発熱体７
２と融着層７４、融着層７４とパイプとは、それぞれ相
互に完全に融着した。なお、パイプ挿入の前に、前記エ
ルボに上記と同一条件で通電したところ、発熱体７２と
融着層７４は完全に融着した。このエルボ継手も同様に
継手として使用可能である。
【００５７】［実施例６］以下のようにして、耐ガソリ
ン製超高分子量ポリエチレン製パイプの継手を作成し
た。昭和電工（株）製超高分子量ポリエチレン（商品名
エースポリエチＨＤ Ｃ４５０２）を外径２５ｍｍ、厚
み１ｍｍ、長さ４０ｍｍに押出し、融着層を形成した。
その外側に、上記超高分子量ポリエチレン５０％、住友
化学（株）製低密度ポリエチレン（商品名スミカセンＦ
１０１）５０％の混合物に対し、導電性カーボンブラッ
ク（ケッチェンブラックＥＣ）を２５％混合したコンパ
ウンドで、内径２５ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ４０ｍｍに
押出したスリーブをかぶせて中子とした。
【００５８】この中子の外側に、厚さ２ｍｍの反応原液
を注入成形するためのアルミニウム製金型を、電極を取
り付けるためにスリーブの両端が５ｍｍづつはみ出るよ
うにして、装着し、実施例１と同様にして、金型と中子
との空隙に反応原液を注入して重合させ、図８に示すよ
うな管状の複合成形体を作成した。基体８１と発熱体８
２とは一体成形されていた。
【００５９】得られた継手の両開口部から、外径２２．
５ｍｍ、厚み３ｍｍの上記超高分子量ポリエチレン製パ
イプ８６を継手の中央で接するように挿入した。継手の
両端にはみ出した発熱体の部分に、取り外し可能な銅製
のリング電極８３をはめて、端子を取り出し、電源８５
から３０Ｖの交流電圧で３分間電流を流したところ、融
着層８４およびパイプ８６表面が融着した。冷却後、継
手部から縦に４つ割りにして実施例１と同様に引張試験
を行なった。その結果、十分な強度を示し、基体、発熱
体、融着層およびパイプは一体化し、ガソリンに接する
部分は全て超高分子量ポリエチレンで構成されていた。
【００６０】［実施例７］低密度ポリエチレン（メルト
インデックス２．０、密度０．９２）とエチレン−α−
オレフィン共重合体（メルトインデックス１．０、密度
０．８７）を重量比で８：２に混合したものに、導電性
カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ）を３０
％、バンバリーミキサーにて混合し、受ロールでシート
化した後、ペレット化した。
【００６１】このペレットを押出成型機にて、外径４１
ｍｍ、内径３５ｍｍのパイプ状に押し出し発熱体を作成
した。実施例１と同様の反応射出成形法により、この発
熱体の外周囲に厚さ３ｍｍのポリノルボルネン系樹脂を
一体化し、二層構造のパイプを作成した。得られたパイ
プを長さ５０ｍｍに切断し、図９に示すように、その両
端の開口部の内側に銅製で幅５ｍｍの鍔付リング９３を
圧入して発熱体に圧着して通電電極とし、この両電極の
一部に端子を取り付け継手とした。
【００６２】図１０に示すように、この継手の両開口部
より、外径３４ｍｍ、厚さ５ｍｍの中密度ＰＥ製パイプ
９４を継手の中央で合せるように挿入して設置した。継
手の端子より、電源９５から先ず３０Ｖの交流電圧で約
３０秒間電流を流し、更に、１５Ｖに電圧を落とし約２
００秒間電流を流した。継手の内層の発熱体と継手の両
開口部より挿入したポリエチレンパイプが融着接合し
た。
【００６３】
【発明の効果】本発明によれば、安全性の高い接合部
材、封止部材または補強部材等として好適な複合成形体
を提供することができる。また、本発明の複合成形体
は、製造方法が容易で、しかも接合部材等として用いた
場合に、短時間の通電で融着可能であり、施工作業の効
率が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合成形体の具体例を示す断面図であ
り、左図は縦方向の断面図、右図は横方向の断面図であ
る。
【図２】本発明の複合成形体を熱可塑性樹脂製パイプの
接合部材として用いる場合の断面図である。
【図３】本発明の複合成形体の具体例を示す断面図であ
り、左図は縦方向の断面図、右図は横方向の断面図であ
る。
【図４】本発明の複合成形体を熱可塑性樹脂製パイプの
接合部材として用いる場合の断面図である。
【図５】本発明の複合成形体の具体例を示す断面図であ
り、左図は断面図、右図は正面図である。
【図６】本発明の複合成形体をポリエチレン板に融着さ
せる図であり、左図は断面図、右図は正面図である。
【図７】本発明のエルボ（基体、発熱体および融着層を
有する複合成形体）を示す断面図である。
【図８】本発明の管継手（基体、発熱体および融着層を
有する複合成形体）を用いて、超高分子量ポリエチレン
製パイプを接合する例を示す断面図である。
【図９】本発明の管継手（基体、発熱体および融着層を
有する複合成形体）を示す断面図であり、左図は断面
図、右図は正面図である。
【図１０】本発明の管継手（基体、発熱体および融着層
を有する複合成形体）を用いて、中密度ポリエチレン製
パイプを接合する例を示す断面図である。
【符合の説明】
１ 基体 ２ 発熱体 ３ 電極端子 ４ 低密度ポリエチレン製パイプ ５ 電源 ３１ 基体 ３２ 発熱体 ３３ リング電極 ３６ 電源 ５１ 基体 ５２ 発熱体 ５３ 電極 ５４ ポリエチレン板 ５６ 電源 ７１ 基体 ７２ 発熱体 ７３ リング電極 ７４ 融着層 ７５ 電源 ８１ 基体 ８２ 発熱体 ８３ リング電極 ８４ 融着層（超高分子量ポリエチレン製） ８５ 電源 ８６ 超高分子量ポリエチレン製パイプ ９１ 基体 ９２ 発熱体 ９３ 鍔付リング電極 ９４ 中密度リエチレン製パイプ ９５ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 27/20 Ｚ 6122−4Ｆ // Ｂ２９Ｋ 86:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性粒子を含有する熱可塑性ポリマー
    で構成された発熱体（Ａ）と、該熱可塑性ポリマーの融
    点において形状保持性を有する熱硬化性ポリノルボルネ
    ン系樹脂で構成された基体（Ｂ）とが、一体に成形され
    て成ることを特徴とする複合成形体。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の複合成形体の発熱体
    （Ａ）と基体（Ｂ）との積層界面とは反対面において、
    さらに熱可塑性ポリマーで構成された融着層（Ｃ）が発
    熱体（Ａ）と一体化または密着して成形されて成る複合
    成形体。
  3. 【請求項３】 発熱体（Ａ）または発熱体（Ａ）と融着
    層（Ｃ）との複合体を金型内に配設し、金型内の空隙部
    に、ノルボルネン系モノマーとメタセシス触媒を含む反
    応原液を供給して硬化させることにより、発熱体（Ａ）
    または融着層（Ｃ）を有する発熱体（Ａ）と、基体
    （Ｂ）とを一体に成形することを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の複合成形体の製造方法。
  4. 【請求項４】 熱可塑性ポリマーで形成された成形体の
    所定部分（Ｄ）を、請求項１記載の複合成形体の発熱体
    （Ａ）または請求項２記載の複合成形体の融着層（Ｃ）
    で覆い、発熱体（Ａ）に通電して、発熱体（Ａ）または
    融着層（Ｃ）と、該所定部分（Ｄ）を融着させることを
    特徴とする請求項１または２記載の複合成形体の使用方
    法。
JP4034362A 1991-02-06 1992-01-23 複合成形体、その製造方法および使用法 Pending JPH0569514A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001171007A (ja) * 1999-12-20 2001-06-26 Solar Giken:Kk 熱可塑性樹脂よりなる小口径管の熱融着接合法
KR100446313B1 (ko) * 2001-06-20 2004-08-30 장홍근 열가소성 수지계 적층물, 그 제조방법 및 이의 용도
JP2005098400A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Daikin Ind Ltd ジョイント
CN120396231A (zh) * 2025-07-04 2025-08-01 河北乐成新材料科技有限公司 一种带有高分子涂层的钢辊加工方法

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