JPH09207224A - 電気融着式管継手およびその製造方法 - Google Patents
電気融着式管継手およびその製造方法Info
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- B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
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- B29C65/3472—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the composition of the heated elements which remain in the joint
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多層の電気融着式管継手において、下層の外
方部材層と上層の外方部材層の間の融着境界面を凹凸形
状(鋸歯形状)にすると、下層の外方部材層の融着境界
面の谷部で再溶融できず、下層の外方部材層と上層の外
方部材層の両者が一体的に溶融接着できず、十分な層間
密着強度が得られない。 【解決手段】 電熱線を巻回配設した熱可塑性樹脂の内
方部材層と、この内方部材層の外面に熱可塑性樹脂の2
層以上の外方部材層を成形した電気融着式管継手におい
て、下層の外方部材層の表面温度を40℃以上とし上層
の外方部材層の射出樹脂温度を240℃乃至270℃と
して、前記下層の外方部材層と前記上層の外方部材層の
融着境界面の凹凸寸法を1mm以下にして成形する。
方部材層と上層の外方部材層の間の融着境界面を凹凸形
状(鋸歯形状)にすると、下層の外方部材層の融着境界
面の谷部で再溶融できず、下層の外方部材層と上層の外
方部材層の両者が一体的に溶融接着できず、十分な層間
密着強度が得られない。 【解決手段】 電熱線を巻回配設した熱可塑性樹脂の内
方部材層と、この内方部材層の外面に熱可塑性樹脂の2
層以上の外方部材層を成形した電気融着式管継手におい
て、下層の外方部材層の表面温度を40℃以上とし上層
の外方部材層の射出樹脂温度を240℃乃至270℃と
して、前記下層の外方部材層と前記上層の外方部材層の
融着境界面の凹凸寸法を1mm以下にして成形する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂製の
管を融着接続するための熱可塑性樹脂製管継手本体の内
周面近傍に電熱線を巻回配設した電気融着式管継手とこ
の電気融着式管継手を得る製造方法に関する。
管を融着接続するための熱可塑性樹脂製管継手本体の内
周面近傍に電熱線を巻回配設した電気融着式管継手とこ
の電気融着式管継手を得る製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、熱可塑性の樹脂、例えばポリエチ
レン管を電気的に熱融着して接続する管継手として、特
願平7−63783号に示す電気融着式管継手がある。
このものは図17に部分断面図で示すごとく、呼び口径
200Aの管継手を4層成形化した管継手の各層の断面
図を示し、1層目の内方部材層41は溝内に電熱線22
を巻回してあり、この外面に2層目42、3層目43、
4層目44の外方部材層を順次射出成形して多層である
が一体の電気融着式管継手45を得るものである。この
管継手は、管継手の内周面近傍に巻回配設した電熱線2
2に通電することにより、管継手内に挿入した樹脂管と
一体に溶融して接続するものである。
レン管を電気的に熱融着して接続する管継手として、特
願平7−63783号に示す電気融着式管継手がある。
このものは図17に部分断面図で示すごとく、呼び口径
200Aの管継手を4層成形化した管継手の各層の断面
図を示し、1層目の内方部材層41は溝内に電熱線22
を巻回してあり、この外面に2層目42、3層目43、
4層目44の外方部材層を順次射出成形して多層である
が一体の電気融着式管継手45を得るものである。この
管継手は、管継手の内周面近傍に巻回配設した電熱線2
2に通電することにより、管継手内に挿入した樹脂管と
一体に溶融して接続するものである。
【0003】ところで、2層目42と3層目43の外面
部にも凹凸を形成して、キャビテイー部内で射出成形時
に、金型キャビテイー部内面と接触する面積を多くし、
射出された樹脂の冷却効率を上げて冷却時間の短縮を狙
っている。更に射出した各樹脂層間の接触面積が多くな
るようにして一体的に溶融させて溶融密着強度の強化を
意図した。すなわち、1層目の内方部材層41の外面に
大きな肉厚寸法で2層目の外方部材層42を射出成形す
ると、外方部材層42の射出圧力と熱容量によって内方
部材層41がある程度溶融し接合できる。また、同様に
2層目の外方部材層42の外面にも3層目の外方部材層
43を射出成形すると、外方部材層43の射出圧力と熱
容量によって特に凹凸部分では接触面積が多くなるめ、
外方部材層42が一体的に溶融し、層間密着力の高い接
合ができるものと期待した。
部にも凹凸を形成して、キャビテイー部内で射出成形時
に、金型キャビテイー部内面と接触する面積を多くし、
射出された樹脂の冷却効率を上げて冷却時間の短縮を狙
っている。更に射出した各樹脂層間の接触面積が多くな
るようにして一体的に溶融させて溶融密着強度の強化を
意図した。すなわち、1層目の内方部材層41の外面に
大きな肉厚寸法で2層目の外方部材層42を射出成形す
ると、外方部材層42の射出圧力と熱容量によって内方
部材層41がある程度溶融し接合できる。また、同様に
2層目の外方部材層42の外面にも3層目の外方部材層
43を射出成形すると、外方部材層43の射出圧力と熱
容量によって特に凹凸部分では接触面積が多くなるめ、
外方部材層42が一体的に溶融し、層間密着力の高い接
合ができるものと期待した。
【0004】また別の従来例として、従来のように1つ
の内方部材層21と2つの外方部材層25、26の全体
で3層成形化し、下層の外方部材層25と上層の外方部
材層26の間の融着境界面を凹凸形状(鋸歯形状)とす
る電気融着式管継手の断面図を図2に示す。
の内方部材層21と2つの外方部材層25、26の全体
で3層成形化し、下層の外方部材層25と上層の外方部
材層26の間の融着境界面を凹凸形状(鋸歯形状)とす
る電気融着式管継手の断面図を図2に示す。
【0005】ところで、層間の密着強度に伴う成形条件
の影響を見るため、図6(1つの内方部材層と2つの外
方部材層の全体で3層成形化した管継手の例を示す)に
示すように短冊曲げ試験を発案した。この試験はVブロ
ック51の上に試験片52を乗せ、アムスラー試験機5
3で試験片52の略中央から荷重を加え試験片が屈曲す
れば試験片を裏返し、反対方向から同様に荷重を加え反
対側に試験片を屈曲させる過酷な曲げを繰り返すもの
で、評価基準は上下繰り返し曲げを1サイクルとし15
サイクルまで繰り返し、外観で剥離が生じなければ合格
とした。
の影響を見るため、図6(1つの内方部材層と2つの外
方部材層の全体で3層成形化した管継手の例を示す)に
示すように短冊曲げ試験を発案した。この試験はVブロ
ック51の上に試験片52を乗せ、アムスラー試験機5
3で試験片52の略中央から荷重を加え試験片が屈曲す
れば試験片を裏返し、反対方向から同様に荷重を加え反
対側に試験片を屈曲させる過酷な曲げを繰り返すもの
で、評価基準は上下繰り返し曲げを1サイクルとし15
サイクルまで繰り返し、外観で剥離が生じなければ合格
とした。
【0006】さらに、2層目と3層目の外方部材層間の
層間密着性を細かく調査確認するためには、図7(本図
も全体で3層成形化した管継手の例を示す)に示す通
り、管継手から射出成形のウエルドライン(鋳造で言う
湯境)に相当する融着境界面を含むように試験部61を
採取し、その試験部61に角材を継ぎ足した後、融着境
界面が中心の位置になるように加工して8×8mmのダ
ンベル試験片62を製作する。そして、この試験片62
を用い、層間の密着強度を評価するために引張り試験を
行い、引張り降伏強さおよび引張り破断時の伸びを測定
する。
層間密着性を細かく調査確認するためには、図7(本図
も全体で3層成形化した管継手の例を示す)に示す通
り、管継手から射出成形のウエルドライン(鋳造で言う
湯境)に相当する融着境界面を含むように試験部61を
採取し、その試験部61に角材を継ぎ足した後、融着境
界面が中心の位置になるように加工して8×8mmのダ
ンベル試験片62を製作する。そして、この試験片62
を用い、層間の密着強度を評価するために引張り試験を
行い、引張り降伏強さおよび引張り破断時の伸びを測定
する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図2に示す従来の多層
の電気融着式管継手ように、下層の外方部材層25と上
層の外方部材層26の間の境界面を凹凸形状、特に鋸歯
形状にすると、短冊曲げ試験や引張り試験で満足のいく
結果が得られない問題が生じた。当初は、外方部材層間
の融着境界面を凹凸形状にすることにより接触面積が多
くなるようにして、上層の外方部材層26を成形するた
めに射出した溶融樹脂の熱で下層の外方部材層25の樹
脂を再溶融させ、両者を一体的に溶融接着させることを
意図した。ところが、一般に合成樹脂の熱伝導率は非常
に悪く、更に溶融時から凝固時への体積収縮もかなり大
きい。この収縮率は樹脂の材質によっては4%から10
%に達するものもある。このため各試験を満足できなか
った試料の層間面を観察すると、上層の外方部材層26
と下層の外方部材層25の融着境界面の鋸歯形状の山部
は、上層の外方部材層26の溶融樹脂の熱により再溶融
されて丸くなったが、鋸歯形状の谷部は溶融樹脂の熱に
より十分に再溶融されず丸くならずそのままの形状とな
り、場合によっては谷部先端にヒケを生じるものもある
(図示せず)。
の電気融着式管継手ように、下層の外方部材層25と上
層の外方部材層26の間の境界面を凹凸形状、特に鋸歯
形状にすると、短冊曲げ試験や引張り試験で満足のいく
結果が得られない問題が生じた。当初は、外方部材層間
の融着境界面を凹凸形状にすることにより接触面積が多
くなるようにして、上層の外方部材層26を成形するた
めに射出した溶融樹脂の熱で下層の外方部材層25の樹
脂を再溶融させ、両者を一体的に溶融接着させることを
意図した。ところが、一般に合成樹脂の熱伝導率は非常
に悪く、更に溶融時から凝固時への体積収縮もかなり大
きい。この収縮率は樹脂の材質によっては4%から10
%に達するものもある。このため各試験を満足できなか
った試料の層間面を観察すると、上層の外方部材層26
と下層の外方部材層25の融着境界面の鋸歯形状の山部
は、上層の外方部材層26の溶融樹脂の熱により再溶融
されて丸くなったが、鋸歯形状の谷部は溶融樹脂の熱に
より十分に再溶融されず丸くならずそのままの形状とな
り、場合によっては谷部先端にヒケを生じるものもある
(図示せず)。
【0008】これは、射出される上層の外方部材層26
の溶融樹脂は、下層の外方部材層25の鋸歯形状の山部
を再溶融させるエネルギーを有しているものの、谷部を
再溶融させるだけのエネルギーまでは有していないこと
を意味する。すなわち、谷部では下層の外方部材層25
の樹脂を再溶融する前に射出した溶融樹脂の温度が低下
し固化して溶融接着できず境界面がそのままの状態で残
り、場合によっては樹脂の凝固時の体積収縮によりヒケ
を生じてしまう。この問題は、薄肉の内方部材層に厚肉
の樹脂を射出成形しなければならない呼び径75A以上
の管継手に対して著しく発生するもので、結果として、
製造上の管理が難しく、品質が安定しない。
の溶融樹脂は、下層の外方部材層25の鋸歯形状の山部
を再溶融させるエネルギーを有しているものの、谷部を
再溶融させるだけのエネルギーまでは有していないこと
を意味する。すなわち、谷部では下層の外方部材層25
の樹脂を再溶融する前に射出した溶融樹脂の温度が低下
し固化して溶融接着できず境界面がそのままの状態で残
り、場合によっては樹脂の凝固時の体積収縮によりヒケ
を生じてしまう。この問題は、薄肉の内方部材層に厚肉
の樹脂を射出成形しなければならない呼び径75A以上
の管継手に対して著しく発生するもので、結果として、
製造上の管理が難しく、品質が安定しない。
【0009】したがって、下層と上層の外方部材層を十
分に溶融接着させるためには、下層の外方部材層の表面
温度と射出成形する上層の外方部材層の溶融樹脂温度に
関する成形条件および下層の外方部材層と上層の外方部
材層の間の融着境界面の凹凸形状寸法を適正にする必要
がある。本発明は上記の問題を解消するもので、層間密
着強度が高く短冊曲げ試験で剥離が生じなく、品質上の
優れた電気融着式管継手とこの電気融着式管継手を能率
良く製造できる電気融着式管継手の製造方法を提供する
ものである。
分に溶融接着させるためには、下層の外方部材層の表面
温度と射出成形する上層の外方部材層の溶融樹脂温度に
関する成形条件および下層の外方部材層と上層の外方部
材層の間の融着境界面の凹凸形状寸法を適正にする必要
がある。本発明は上記の問題を解消するもので、層間密
着強度が高く短冊曲げ試験で剥離が生じなく、品質上の
優れた電気融着式管継手とこの電気融着式管継手を能率
良く製造できる電気融着式管継手の製造方法を提供する
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、電熱線
を巻回配設した熱可塑性樹脂の内方部材層と、この内方
部材層の外面に熱可塑性樹脂の2層以上の外方部材層を
成形した電気融着式管継手において、下層の外方部材層
の表面温度を40℃以上とし上層の外方部材層の射出樹
脂温度を240℃乃至270℃として成形することを特
徴とする電気融着式管継手である。この多層の樹脂層は
樹脂の材質や色が異なる樹脂で設けても良い。また、前
記下層の外方部材層と前記上層の外方部材層の融着境界
面の凹凸寸法を1mm以下にすることをを特徴とする電
気融着式管継手である。
を巻回配設した熱可塑性樹脂の内方部材層と、この内方
部材層の外面に熱可塑性樹脂の2層以上の外方部材層を
成形した電気融着式管継手において、下層の外方部材層
の表面温度を40℃以上とし上層の外方部材層の射出樹
脂温度を240℃乃至270℃として成形することを特
徴とする電気融着式管継手である。この多層の樹脂層は
樹脂の材質や色が異なる樹脂で設けても良い。また、前
記下層の外方部材層と前記上層の外方部材層の融着境界
面の凹凸寸法を1mm以下にすることをを特徴とする電
気融着式管継手である。
【0011】また、以上本発明の内部に電熱線が巻回配
設された熱可塑性樹脂からなる電気融着式管継手は、射
出成形により内方部材層を形成する工程と、内方部材層
の外周面に電熱線を巻回する工程と、電熱線を巻回した
内方部材層の外周面に射出成形により2層以上の外方部
材層を順次設ける工程と、前記2層以上の外方部材層を
設ける工程では下層の外方部材層の表面温度を40℃以
上とし上層の外方部材層の射出樹脂温度を240℃乃至
270℃として成形する本発明の製造方法で製造するこ
とができる。また、この電気融着式管継手の製造方法
は、前記2層以上の外方部材層を設ける工程で下層の外
方部材層と上層の外方部材層の融着境界面の凹凸寸法を
1mm以下にすることを特徴とする。
設された熱可塑性樹脂からなる電気融着式管継手は、射
出成形により内方部材層を形成する工程と、内方部材層
の外周面に電熱線を巻回する工程と、電熱線を巻回した
内方部材層の外周面に射出成形により2層以上の外方部
材層を順次設ける工程と、前記2層以上の外方部材層を
設ける工程では下層の外方部材層の表面温度を40℃以
上とし上層の外方部材層の射出樹脂温度を240℃乃至
270℃として成形する本発明の製造方法で製造するこ
とができる。また、この電気融着式管継手の製造方法
は、前記2層以上の外方部材層を設ける工程で下層の外
方部材層と上層の外方部材層の融着境界面の凹凸寸法を
1mm以下にすることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明は上記の構成であり、薄肉の内方部材層
の外面に従来の厚肉の外方部材層が複数回に分けて射出
成形されることにより、管継手全体の樹脂層が3層以上
の多層になった電気融着式管継手である。特に管継手の
呼び口径が75A以上の大きさのものについて有効で、
3層ないし5層にすることによって大きな効果が得られ
る。また電熱線を有する内方部材層に対して外方部材層
の肉厚が10mm以上の大きさの管継手について、全体
の管継手の樹脂層を3層ないし5層の多層樹脂層にし
て、一層当たりの肉厚を薄く、15mm以下とし下層の
外方部材層と上層の外方部材層の間の面の凹凸寸法を1
mm以下とし、下層の外方部材層の表面温度と上層の外
方部材層の射出樹脂温度を高温にすることにより、外方
部材層間の層間密着性の向上および品質の向上が図れる
ものである。
の外面に従来の厚肉の外方部材層が複数回に分けて射出
成形されることにより、管継手全体の樹脂層が3層以上
の多層になった電気融着式管継手である。特に管継手の
呼び口径が75A以上の大きさのものについて有効で、
3層ないし5層にすることによって大きな効果が得られ
る。また電熱線を有する内方部材層に対して外方部材層
の肉厚が10mm以上の大きさの管継手について、全体
の管継手の樹脂層を3層ないし5層の多層樹脂層にし
て、一層当たりの肉厚を薄く、15mm以下とし下層の
外方部材層と上層の外方部材層の間の面の凹凸寸法を1
mm以下とし、下層の外方部材層の表面温度と上層の外
方部材層の射出樹脂温度を高温にすることにより、外方
部材層間の層間密着性の向上および品質の向上が図れる
ものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面に基
づいて説明する。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り、図3は電気融着式管継手成形
用金型の断面図である。図4(a)および(b)は本発
明の実施例を従来技術と比較して説明する3層の成形状
態の斜視図で、上から順に内方部材層21の成形、外方
部材層25の成形、最終外方部材層26の成形、バット
融着、溝加工後の電気融着式管継手完成品28を示す。
図4(a)は従来の3層からなり下層の外方部材層と上
層の外方部材層(最終外方部材層)の融着境界面に凹凸
形状(鋸歯形状)を有する成形状態を示し、図4(b)
は本実施例の3層からなり下層の外方部材層と上層の外
方部材層(最終外方部材層)の融着境界面が平坦形状の
成形状態を示す図である。図3において、一組の金型内
に溶融樹脂を成形する3か所のキャビテイー部A、B、
Cを設けてあり、各キャビテイー部は順に径方向が大き
くなっている。また各キャビテイー部について共通のマ
ンドレル10を装着して成形できるようにしてある。金
型11の入口11aから射出された溶融樹脂はランナー
12、ゲート13を通って各々のキャビテー部A、B、
C内に充填される。
づいて説明する。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り、図3は電気融着式管継手成形
用金型の断面図である。図4(a)および(b)は本発
明の実施例を従来技術と比較して説明する3層の成形状
態の斜視図で、上から順に内方部材層21の成形、外方
部材層25の成形、最終外方部材層26の成形、バット
融着、溝加工後の電気融着式管継手完成品28を示す。
図4(a)は従来の3層からなり下層の外方部材層と上
層の外方部材層(最終外方部材層)の融着境界面に凹凸
形状(鋸歯形状)を有する成形状態を示し、図4(b)
は本実施例の3層からなり下層の外方部材層と上層の外
方部材層(最終外方部材層)の融着境界面が平坦形状の
成形状態を示す図である。図3において、一組の金型内
に溶融樹脂を成形する3か所のキャビテイー部A、B、
Cを設けてあり、各キャビテイー部は順に径方向が大き
くなっている。また各キャビテイー部について共通のマ
ンドレル10を装着して成形できるようにしてある。金
型11の入口11aから射出された溶融樹脂はランナー
12、ゲート13を通って各々のキャビテー部A、B、
C内に充填される。
【0014】キャビテイー部Aにマンドレル10を装着
して溶融樹脂を射出すると、図2、図3および図4で示
す電気融着式管継手の薄肉の内方部材層21が成形され
る。キャビテー部Aに射出成形された樹脂が固化した
後、金型内からマンドレル10付の内方部材層21が取
り出され、マンドレル10付の状態で、内方部材層21
の外周溝23に電熱線22が巻回しされる。電熱線22
は内方部材層21の端部にコネクターピン24、24を
挿入して固定し、コネクターピン24と結線される。
して溶融樹脂を射出すると、図2、図3および図4で示
す電気融着式管継手の薄肉の内方部材層21が成形され
る。キャビテー部Aに射出成形された樹脂が固化した
後、金型内からマンドレル10付の内方部材層21が取
り出され、マンドレル10付の状態で、内方部材層21
の外周溝23に電熱線22が巻回しされる。電熱線22
は内方部材層21の端部にコネクターピン24、24を
挿入して固定し、コネクターピン24と結線される。
【0015】この様に成形された管継手内面を形成する
電熱線22付内方部材層21を、次にマンドレル10付
の状態でBのキャビテー部に装着し、Bのキャビテイー
部で外方部材層25の溶融樹脂を射出成形して内方部材
層21付の中間部材27を得る。この外方部材層25を
射出成形している間も、キャビテイー部Aで前記の薄肉
内方部材層21が成形されている。キャビテー部Bで内
方部材層付の中間部材27を射出成形した後、前記同様
金型内からマンドレル10付の状態で成形された中間部
材27が取り出され、次にこの中間部材27をCのキャ
ビテー部に装着して中間部材27の外面に最終外方部材
層26の樹脂を射出成形する。外方部材層25の外面に
最終外方部材層26を成形した後、金型からマンドレル
10付の状態で成形品を取り出し、成形品からマンドレ
ル10を抜き取ると電気融着式管継手28が得られる。
電熱線22付内方部材層21を、次にマンドレル10付
の状態でBのキャビテー部に装着し、Bのキャビテイー
部で外方部材層25の溶融樹脂を射出成形して内方部材
層21付の中間部材27を得る。この外方部材層25を
射出成形している間も、キャビテイー部Aで前記の薄肉
内方部材層21が成形されている。キャビテー部Bで内
方部材層付の中間部材27を射出成形した後、前記同様
金型内からマンドレル10付の状態で成形された中間部
材27が取り出され、次にこの中間部材27をCのキャ
ビテー部に装着して中間部材27の外面に最終外方部材
層26の樹脂を射出成形する。外方部材層25の外面に
最終外方部材層26を成形した後、金型からマンドレル
10付の状態で成形品を取り出し、成形品からマンドレ
ル10を抜き取ると電気融着式管継手28が得られる。
【0016】単純に製品1個の製造工程に対し着目する
と、上記のように内方部材層、外方部材層、最終外方部
材層と成形していく訳であるから、3回金型に挿入する
必要がある。しかし製造工程としては、これら3工程を
単純に流れ作業とすれば、1回の射出成形時間は最終外
方部材層の成形時間となる。すなわち、図5(a)、
(b)、(c)に3層成形法による製造工程を示し、各
工程の内容を次に示す。 (a)まず予めマンドレル10と内方部材層21および
外方部材層25まで成形した成形品(中間部材27)を
用意する。 (b)それらを金型11に挿入し成形し、内方部材層2
1、外方部材層25まで成形した成形品(中間部材2
7)、最終外方部材層26まで成形した成形品(完成品
28)が形成される。 (c)製造工程(b)で成形された内方部材層21は巻
線を行い外方部材層成形キャビティーへ、外方部材層2
5はそのまま最終外方部材層成形キャビティーへ挿入し
成形する。 これらの工程を繰り返せば、1回の成形時間は最終外方
部材層26の成形時間だけでよく(最終外方部材層26
は内側に内方部材層21と外方部材層25の樹脂がある
ため最も冷却時間が長い)、そのタクトで製品を製造で
きる。すなわち言い換えれば、1回の射出成形で1個の
製品が完成品として得ることができる。なお中間部材2
7を用意し、金型11に挿入して成形するときに、予め
中間部材27の表面温度、言い換えると外方部材層25
の表面温度を常温よりも若干高目の温度(例えば40
℃)に保温する必要がある。その方法として色々ある
が、第一の方法は、成形した中間部材27を加熱炉の中
に入れて保温して、次の射出成形を行うときに中間部材
27を加熱炉から取り出して金型11に挿入するもので
ある。第二の方法は、中間部材27を金型11に挿入し
最終外方部材層26を射出成形するとき、予めマンドレ
ル10の内部に温水が流れる通路を形成しておき、常温
よりも若干高目の温度に中間部材27が保温されるよう
に温水を該通路に流すこともできる(図示せず)。
と、上記のように内方部材層、外方部材層、最終外方部
材層と成形していく訳であるから、3回金型に挿入する
必要がある。しかし製造工程としては、これら3工程を
単純に流れ作業とすれば、1回の射出成形時間は最終外
方部材層の成形時間となる。すなわち、図5(a)、
(b)、(c)に3層成形法による製造工程を示し、各
工程の内容を次に示す。 (a)まず予めマンドレル10と内方部材層21および
外方部材層25まで成形した成形品(中間部材27)を
用意する。 (b)それらを金型11に挿入し成形し、内方部材層2
1、外方部材層25まで成形した成形品(中間部材2
7)、最終外方部材層26まで成形した成形品(完成品
28)が形成される。 (c)製造工程(b)で成形された内方部材層21は巻
線を行い外方部材層成形キャビティーへ、外方部材層2
5はそのまま最終外方部材層成形キャビティーへ挿入し
成形する。 これらの工程を繰り返せば、1回の成形時間は最終外方
部材層26の成形時間だけでよく(最終外方部材層26
は内側に内方部材層21と外方部材層25の樹脂がある
ため最も冷却時間が長い)、そのタクトで製品を製造で
きる。すなわち言い換えれば、1回の射出成形で1個の
製品が完成品として得ることができる。なお中間部材2
7を用意し、金型11に挿入して成形するときに、予め
中間部材27の表面温度、言い換えると外方部材層25
の表面温度を常温よりも若干高目の温度(例えば40
℃)に保温する必要がある。その方法として色々ある
が、第一の方法は、成形した中間部材27を加熱炉の中
に入れて保温して、次の射出成形を行うときに中間部材
27を加熱炉から取り出して金型11に挿入するもので
ある。第二の方法は、中間部材27を金型11に挿入し
最終外方部材層26を射出成形するとき、予めマンドレ
ル10の内部に温水が流れる通路を形成しておき、常温
よりも若干高目の温度に中間部材27が保温されるよう
に温水を該通路に流すこともできる(図示せず)。
【0017】この様に3層に成形された内方部材層21
と外方部材層25と最終外方部材層26の各樹脂層は、
各層の外面に射出された溶融樹脂の熱によって互いの接
触面が熱融着され、一体的に結合した電気融着式管継手
28が成形される。尚、内方部材層21と外方部材層2
5を純ポリエチレン樹脂材料で設け、最終外方部材層2
6をカーボンブラック入りの樹脂材料で設けることもで
きる。この最終外方部材層26をキャビテー部Cで射出
成形している間にも、前記別のキャビテイー部Aで内方
部材層21と前記キャビテイー部Bで外方部材層25が
同期して成形されている。したがって全体の射出成形タ
クトとしては、キャビテイー部A、B、Cで成形される
いずれか最も長い成形時間が全体のタクトになり、各層
の射出成形時間が短縮すると全体の成形タクトは大きく
短縮される。
と外方部材層25と最終外方部材層26の各樹脂層は、
各層の外面に射出された溶融樹脂の熱によって互いの接
触面が熱融着され、一体的に結合した電気融着式管継手
28が成形される。尚、内方部材層21と外方部材層2
5を純ポリエチレン樹脂材料で設け、最終外方部材層2
6をカーボンブラック入りの樹脂材料で設けることもで
きる。この最終外方部材層26をキャビテー部Cで射出
成形している間にも、前記別のキャビテイー部Aで内方
部材層21と前記キャビテイー部Bで外方部材層25が
同期して成形されている。したがって全体の射出成形タ
クトとしては、キャビテイー部A、B、Cで成形される
いずれか最も長い成形時間が全体のタクトになり、各層
の射出成形時間が短縮すると全体の成形タクトは大きく
短縮される。
【0018】つぎに従来の管継手と本発明の実施例の管
継手を比較して行った前述の試験結果を説明する。図2
と図4(a)は従来の3層からなり下層の外方部材層と
上層の外方部材層の間の融着境界面が凹凸形状(鋸歯形
状)を成し、その凹凸寸法tが2mmの成形状態を示
し、図1と図4(b)は本発明の実施例で3層からなり
下層の外方部材層と上層の外方部材層の融着境界面の凹
凸寸法tが1mm以下(平坦形状)の成形状態を示す。
図8にガス用ポリエチレンの樹脂材料で呼び150Aの
ソケット形電気融着式管継手(外径207mm、長さ2
48mm)で図4(a)の融着境界面が鋸歯形状の場合
の従来方式の短冊曲げ試験結果を示す。なお試験方法に
関しては、既に説明した通り図6に従ってVブロック5
1の上に試験片52を乗せ、アムスラー試験機53で過
酷な曲げを繰り返す試験を実施した。結果の一部を詳細
に説明すると、外方部材層の表面温度を20℃にし最終
外方部材層の射出樹脂温度を200℃で成形した製品
は、僅か1回目の曲げで層間の融着境界面から剥離が認
められた。これに対し外方部材層の表面温度を40℃に
加熱し最終外方部材層の射出樹脂温度を250℃で成形
した製品は40回繰り返しても剥離せず、他の箇所から
破断し始めたため試験を打ち切った。
継手を比較して行った前述の試験結果を説明する。図2
と図4(a)は従来の3層からなり下層の外方部材層と
上層の外方部材層の間の融着境界面が凹凸形状(鋸歯形
状)を成し、その凹凸寸法tが2mmの成形状態を示
し、図1と図4(b)は本発明の実施例で3層からなり
下層の外方部材層と上層の外方部材層の融着境界面の凹
凸寸法tが1mm以下(平坦形状)の成形状態を示す。
図8にガス用ポリエチレンの樹脂材料で呼び150Aの
ソケット形電気融着式管継手(外径207mm、長さ2
48mm)で図4(a)の融着境界面が鋸歯形状の場合
の従来方式の短冊曲げ試験結果を示す。なお試験方法に
関しては、既に説明した通り図6に従ってVブロック5
1の上に試験片52を乗せ、アムスラー試験機53で過
酷な曲げを繰り返す試験を実施した。結果の一部を詳細
に説明すると、外方部材層の表面温度を20℃にし最終
外方部材層の射出樹脂温度を200℃で成形した製品
は、僅か1回目の曲げで層間の融着境界面から剥離が認
められた。これに対し外方部材層の表面温度を40℃に
加熱し最終外方部材層の射出樹脂温度を250℃で成形
した製品は40回繰り返しても剥離せず、他の箇所から
破断し始めたため試験を打ち切った。
【0019】さらに図9〜図12は、ガス用ポリエチレ
ンの樹脂材料で呼び150Aのソケット形電気融着式管
継手の図4(a)の融着境界面が従来の鋸歯形状での引
張り試験結果の引張り強度および伸びを示す。また、図
13〜図16は、本発明の実施例で同じく呼び150A
のソケット形電気融着式管継手の図4(b)の融着境界
面が平坦形状での引張り試験結果の引張り強度および伸
びを示す。なお試験部の採取および試験片の製作に関し
ては、図7で説明したと同様の方法で行い、試験条件と
して引張り速度200mm/分一定で試験を実施した。
ンの樹脂材料で呼び150Aのソケット形電気融着式管
継手の図4(a)の融着境界面が従来の鋸歯形状での引
張り試験結果の引張り強度および伸びを示す。また、図
13〜図16は、本発明の実施例で同じく呼び150A
のソケット形電気融着式管継手の図4(b)の融着境界
面が平坦形状での引張り試験結果の引張り強度および伸
びを示す。なお試験部の採取および試験片の製作に関し
ては、図7で説明したと同様の方法で行い、試験条件と
して引張り速度200mm/分一定で試験を実施した。
【0020】図9および図10は、従来の鋸歯形状で最
終外方部材層の射出樹脂温度を250℃一定とし、横軸
に外方部材層の表面温度を20℃〜80℃に変化させて
成形した場合の引張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を
示す。試験結果から引張り強度は外方部材層の表面温度
が20℃〜80℃に変化しても約230kgf/cm2前後で
安定し、伸びは40℃以上で400%と安定しているが
20℃では100%にも満たない低い値もあった。次に
図11および図12に従来の鋸歯形状で外方部材層の表
面温度を60℃一定にし、最終外方部材層の射出樹脂温
度を200℃〜250℃と変化させて成形した場合の引
張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を示す。ガス用ポリ
エチレンの融点が約125℃で、最終外方部材層の射出
樹脂温度が230℃以上であれば図11の引張り強度も
図12の伸びも上記図9と図10の結果と同等の値を示
したが、最終外方部材層の射出樹脂温度が220℃以下
と比較的低い温度であれば、鋸歯形状の谷部で先端が細
くなっているので、最終外方部材層を形成するために射
出成形した溶融樹脂が早く冷えてしまい外方部材層の樹
脂と相溶せず結晶化が十分に行われないという理由か
ら、引張り強度と伸びともに低い値となった。
終外方部材層の射出樹脂温度を250℃一定とし、横軸
に外方部材層の表面温度を20℃〜80℃に変化させて
成形した場合の引張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を
示す。試験結果から引張り強度は外方部材層の表面温度
が20℃〜80℃に変化しても約230kgf/cm2前後で
安定し、伸びは40℃以上で400%と安定しているが
20℃では100%にも満たない低い値もあった。次に
図11および図12に従来の鋸歯形状で外方部材層の表
面温度を60℃一定にし、最終外方部材層の射出樹脂温
度を200℃〜250℃と変化させて成形した場合の引
張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を示す。ガス用ポリ
エチレンの融点が約125℃で、最終外方部材層の射出
樹脂温度が230℃以上であれば図11の引張り強度も
図12の伸びも上記図9と図10の結果と同等の値を示
したが、最終外方部材層の射出樹脂温度が220℃以下
と比較的低い温度であれば、鋸歯形状の谷部で先端が細
くなっているので、最終外方部材層を形成するために射
出成形した溶融樹脂が早く冷えてしまい外方部材層の樹
脂と相溶せず結晶化が十分に行われないという理由か
ら、引張り強度と伸びともに低い値となった。
【0021】次に図4(b)に示す本実施例の平坦形状
で、図13および図14に上記と同様に最終外方部材層
の射出樹脂温度を250℃一定とし、横軸に外方部材層
の表面温度を20℃〜80℃に変化させて成形した場合
の引張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を示す。引張り
強度については、外方部材層の表面温度の20℃〜80
℃全範囲に亘って約230kgf/cm2と図11の従来の鋸
歯形状の結果と差異が無かった。しかし、伸びに関して
は、外方部材層の表面温度が20℃のときは300%を
下回る低い値であるが、40℃以上では600%以上の
高い価を示し、従来の図10の鋸歯形状の結果に比べ、
本実施例の平坦形状は約1.5倍の改善が図れた。また
図15および図16に本実施例の平坦形状で外方部材層
の表面温度を60℃一定にし、最終外方部材層の射出樹
脂温度を200℃〜250℃と変化させて成形した場合
の引張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を示す。この試
験結果から、本実施例の平坦形状の多くの試験値が引張
り強度も250kgf/cm2以上で、伸びも700%以上の
高い値を示し、従来の図11と図12の鋸歯形状の結果
に比べ大きな改善が図られた。
で、図13および図14に上記と同様に最終外方部材層
の射出樹脂温度を250℃一定とし、横軸に外方部材層
の表面温度を20℃〜80℃に変化させて成形した場合
の引張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を示す。引張り
強度については、外方部材層の表面温度の20℃〜80
℃全範囲に亘って約230kgf/cm2と図11の従来の鋸
歯形状の結果と差異が無かった。しかし、伸びに関して
は、外方部材層の表面温度が20℃のときは300%を
下回る低い値であるが、40℃以上では600%以上の
高い価を示し、従来の図10の鋸歯形状の結果に比べ、
本実施例の平坦形状は約1.5倍の改善が図れた。また
図15および図16に本実施例の平坦形状で外方部材層
の表面温度を60℃一定にし、最終外方部材層の射出樹
脂温度を200℃〜250℃と変化させて成形した場合
の引張り強度(kgf/cm2)と伸び(%)を示す。この試
験結果から、本実施例の平坦形状の多くの試験値が引張
り強度も250kgf/cm2以上で、伸びも700%以上の
高い値を示し、従来の図11と図12の鋸歯形状の結果
に比べ大きな改善が図られた。
【0022】上記実施例では、管継手全体の肉厚を3層
に成形する実施例について説明したが、管継手の形状や
大きさ及び成形機の仕様などによっては4層あるいは5
層の多層に分割して成形しても良い。この複数層は同一
の樹脂材料でもよく、又樹脂の材質や色が異なる樹脂で
成形しても良い。更に何層になっても可能であるが、実
用上継手の形状や各層の成形作業取り扱い時間等も考慮
すると3層ないし5層が最も適当である。また図1、図
2や図17で示す電気融着式管継手のごとく、径方向と
共に継手の長手方向にも3ないし5層に分割して成形し
ても良い。また1つの金型内に複数層のキャビテイー部
A、B、Cを設けた金型で説明したが、夫々の層を射出
成形するキャビテイー部A、B、Cを個々に備えた複数
組の金型を用いて順次多段成形しても良いことは言うま
でもない。
に成形する実施例について説明したが、管継手の形状や
大きさ及び成形機の仕様などによっては4層あるいは5
層の多層に分割して成形しても良い。この複数層は同一
の樹脂材料でもよく、又樹脂の材質や色が異なる樹脂で
成形しても良い。更に何層になっても可能であるが、実
用上継手の形状や各層の成形作業取り扱い時間等も考慮
すると3層ないし5層が最も適当である。また図1、図
2や図17で示す電気融着式管継手のごとく、径方向と
共に継手の長手方向にも3ないし5層に分割して成形し
ても良い。また1つの金型内に複数層のキャビテイー部
A、B、Cを設けた金型で説明したが、夫々の層を射出
成形するキャビテイー部A、B、Cを個々に備えた複数
組の金型を用いて順次多段成形しても良いことは言うま
でもない。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、下層の外方部材層の表
面温度と射出成形する上層の外方部材層の溶融樹脂温度
を高温にする適切な成形条件とすることにより、下層の
外方部材層の予熱と上層の外方部材層の溶融樹脂の熱に
より下層の外方部材層は十分に再溶融され、下層および
上層の外方部材層同志は一体的に溶融接着可能となる。
さらに下層と上層の外方部材層の融着境界面の凹凸寸法
を小さく抑えることにより、下層の外方部材層の谷部で
射出成形した上層の外方部材層の溶融樹脂の温度が低下
し固化する前に十分に再溶融でき、下層と上層の外方部
材層の両者が溶融接着できる。延いては、短冊曲げ試験
で剥離が生じず、引張り試験において層間密着強度が高
く品質上の優れた電気融着式管継手を能率良く製造でき
る。
面温度と射出成形する上層の外方部材層の溶融樹脂温度
を高温にする適切な成形条件とすることにより、下層の
外方部材層の予熱と上層の外方部材層の溶融樹脂の熱に
より下層の外方部材層は十分に再溶融され、下層および
上層の外方部材層同志は一体的に溶融接着可能となる。
さらに下層と上層の外方部材層の融着境界面の凹凸寸法
を小さく抑えることにより、下層の外方部材層の谷部で
射出成形した上層の外方部材層の溶融樹脂の温度が低下
し固化する前に十分に再溶融でき、下層と上層の外方部
材層の両者が溶融接着できる。延いては、短冊曲げ試験
で剥離が生じず、引張り試験において層間密着強度が高
く品質上の優れた電気融着式管継手を能率良く製造でき
る。
【図1】 本発明の一実施例の電気融着式管継手の断面
図である。
図である。
【図2】 従来の電気融着式管継手の断面図である。
【図3】 本発明の一実施例の電気融着式管継手射出成
形用金型の平面図である。
形用金型の平面図である。
【図4】 従来方式(a)と本実施例方式(b)とを比
較して説明する各工程の成形品を示す斜視図である。
較して説明する各工程の成形品を示す斜視図である。
【図5】 3層成形法による製造工程を示す図である。
【図6】 層間密着強度を評価する短冊試験の概要を示
す図である。
す図である。
【図7】 層間密着強度を評価する引張り試験の概要を
示す図である。
示す図である。
【図8】 短冊試験結果を示す図である。
【図9】 従来の融着境界面が鋸歯形状の電気融着式管
継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り試験の
引張り強度を示す図である。
継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り試験の
引張り強度を示す図である。
【図10】 従来の融着境界面が鋸歯形状の電気融着式
管継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り試験
の伸びを示す図である。
管継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り試験
の伸びを示す図である。
【図11】 従来の融着境界面が鋸歯形状の電気融着式
管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とした引
張り試験の引張り強度を示す図である。
管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とした引
張り試験の引張り強度を示す図である。
【図12】 従来の融着境界面が鋸歯形状の電気融着式
管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とした引
張り試験の伸びを示す図である。
管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とした引
張り試験の伸びを示す図である。
【図13】 本実施例の融着境界面が平坦形状の電気融
着式管継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り
試験の引張り強度を示す図である。
着式管継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り
試験の引張り強度を示す図である。
【図14】 本実施例の融着境界面が平坦形状の電気融
着式管継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り
試験の伸びを示す図である。
着式管継手で射出樹脂温度を250℃一定とした引張り
試験の伸びを示す図である。
【図15】 本実施例の融着境界面が平坦形状の電気融
着式管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とし
た引張り試験の引張り強度を示す図である。
着式管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とし
た引張り試験の引張り強度を示す図である。
【図16】 本実施例の融着境界面が平坦形状の電気融
着式管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とし
た引張り試験の伸びを示す図である。
着式管継手で下層の外方部材層の温度を60℃一定とし
た引張り試験の伸びを示す図である。
【図17】 従来の4層成形した電気融着式管継手の断
面図である。
面図である。
A、B、C 金型内の各キャビテイー部 10
マンドレル 11 金型 11a
金型の入口 12 ランナー 13
ゲート 21 内方部材層 22
電熱線 23 溝 24
コネクターピン 25 外方部材層 26
最終外方部材層 27 内方部材層付の中間部材 28、45 成形後の電気融着式管継手 41 第1層 42
第2層 43 第3層 44
第4層 51 Vブロック 52
試験片 53 アムスラー試験機 61
試験部 62 試験片
マンドレル 11 金型 11a
金型の入口 12 ランナー 13
ゲート 21 内方部材層 22
電熱線 23 溝 24
コネクターピン 25 外方部材層 26
最終外方部材層 27 内方部材層付の中間部材 28、45 成形後の電気融着式管継手 41 第1層 42
第2層 43 第3層 44
第4層 51 Vブロック 52
試験片 53 アムスラー試験機 61
試験部 62 試験片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 俊博 三重県桑名市大福2番地日立金属株式会社 桑名工場内 (72)発明者 武末 普二 三重県桑名市大福2番地日立金属株式会社 桑名工場内 (72)発明者 穴水 孝 東京都新宿区納戸町21 市ヶ谷納戸ハイデ ンス404 (72)発明者 吉井 崇朗 東京都北区赤羽南1−10−3 東京ガス赤 羽独身寮910号
Claims (4)
- 【請求項1】 電熱線を巻回配設した熱可塑性樹脂の内
方部材層と、この内方部材層の外面に熱可塑性樹脂の2
層以上の外方部材層を成形した電気融着式管継手におい
て、 下層の外方部材層の表面温度を40℃以上とし上層の外
方部材層の射出樹脂温度を240℃乃至270℃として
成形することを特徴とする電気融着式管継手。 - 【請求項2】 前記下層の外方部材層と前記上層の外方
部材層の融着境界面の凹凸寸法を1mm以下にすること
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】 内部に電熱線が巻回配設された熱可塑性
樹脂からなる電気融着式管継手の製造方法において、 射出成形により内方部材層を形成する工程と、 内方部材層の外周面に電熱線を巻回する工程と、 電熱線を巻回した内方部材層の外周面に射出成形により
2層以上の外方部材層を順次設ける工程と、 前記2層以上の外方部材層を設ける工程では下層の外方
部材層の表面温度を40℃以上とし上層の外方部材層の
射出樹脂温度を240℃乃至270℃として成形するこ
とを特徴とする電気融着式管継手の製造方法。 - 【請求項4】 前記2層以上の外方部材層を設ける工程
で下層の外方部材層と上層の外方部材層の融着境界面の
凹凸寸法を1mm以下にすることを特徴とする請求項3
記載の電気融着式管継手の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8015090A JPH09207224A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 電気融着式管継手およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8015090A JPH09207224A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 電気融着式管継手およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09207224A true JPH09207224A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11879156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8015090A Pending JPH09207224A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 電気融着式管継手およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09207224A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304481A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Sekisui Chem Co Ltd | 電気融着継手の成形方法及び電気融着継手 |
| JP2019119420A (ja) * | 2018-01-11 | 2019-07-22 | アイシン精機株式会社 | 異物検知センサ用スペーサおよび異物検知センサの端末部成形方法 |
| CN116728807A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-09-12 | 公元管道(安徽)有限公司 | 一种承插连接型高密度聚乙烯实壁管及其制备方法 |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP8015090A patent/JPH09207224A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304481A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Sekisui Chem Co Ltd | 電気融着継手の成形方法及び電気融着継手 |
| JP2019119420A (ja) * | 2018-01-11 | 2019-07-22 | アイシン精機株式会社 | 異物検知センサ用スペーサおよび異物検知センサの端末部成形方法 |
| CN116728807A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-09-12 | 公元管道(安徽)有限公司 | 一种承插连接型高密度聚乙烯实壁管及其制备方法 |
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