JPH0957854A - 熱可塑性樹脂管材の融着方法及び融着機 - Google Patents

熱可塑性樹脂管材の融着方法及び融着機

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JPH0957854A
JPH0957854A JP7211666A JP21166695A JPH0957854A JP H0957854 A JPH0957854 A JP H0957854A JP 7211666 A JP7211666 A JP 7211666A JP 21166695 A JP21166695 A JP 21166695A JP H0957854 A JPH0957854 A JP H0957854A
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JP
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joint
pipe
pipe material
fusion
magnetic body
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JP7211666A
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Keiji Mihara
啓嗣 三原
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 融着接合の確実性及び作業効率の高い融着方
法及び融着機を提供する。 【解決手段】 管材Ｐの差し口外周面及び継手Ｊの受け
口内周面に環状の磁性体３を配置し、この状態で磁性体
に高周波磁場を印加することにより生じる磁性体の発熱
によって、管材Ｐの差し口外面及び継手Ｊの受け口内面
を溶融する。このように加熱素子として磁性体３を用
い、その加熱エネルギとして高周波電力を使用すること
により、均一な加熱溶融が可能となる結果、所期の目的
を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂で成形された
管材と継手とを融着接合により接続する方法に関し、さ
らに詳しくは、例えば超純水の輸送等のクリーン用途に
利用される熱可塑性樹脂管材と継手の接続に適した融着
方法及び融着機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂管材と継手との接続
には接着剤が用いられているが、この接合方法を超純水
の輸送流路の管材接続に利用すると、接着剤中の有機物
が超純水中に溶出して超純水のクリーン度（純度）が低
下するといったクリーン用途上での重大な問題を引き起
こす原因となる。
【０００３】そこで、最近では、クリーン用途に利用さ
れる管材の接続には、接着剤を用いない融着接合による
方法が採られており、その融着方法の一つとして、例え
ば図６に示すように、管材Ｐの差し口外面及び継手Ｊの
受け口内面を、ヒータフェース（加熱型）Ｆp,Ｆj を介
して熱源Ｈにより加熱溶融した後、継手Ｊの受け口に管
材Ｐの差し口を挿入して、その両者を融着接合する方法
がある（特公平２−４２３４０号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示し
た構造のヒータフェースＦp,Ｆj を用いると、熱源Ｈに
近い部分が遠い部位よりも温度が高くなり、ヒータフェ
ースＦp,Ｆj の各位置での温度のばらつきが大きくなる
ため、差し口・受け口の各接合面を均一に加熱すること
ができないという問題がある。
【０００５】また、従来の融着方法において、種々のサ
イズ（口径）の融着接合を連続して行う際、サイズ替え
ごとに高温（例えば２００℃以上）のヒータフェースの
交換が必要となり、さらにヒータフェースを交換した後
に、次の接続に用いるヒータフェースを使用温度にまで
加熱するのに多くの時間が必要で、その待ち時間により
作業効率が低下するといった問題もある。
【０００６】なお、この種の融着方法において、例えば
ＰＶＣ製管材・継手を用いる場合、製品にコンマ数mmの
寸法許容差があるため、その許容範囲内で受け口が最大
寸法なる場合及び差し口が最小寸法となる場合には、加
熱時においてヒータフェースとの密着性が悪くなり、標
準加熱時間では溶融が完全に終了しなかったり、また融
着接合部に隙間が生じて漏水不良が発生する等の問題も
ある。
【０００７】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、融着接合の確実性及
び作業効率の高い融着方法と、このような方法を実施す
るのに適した融着機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の方法は、管材の差し口外面及び継手の受け
口内面を加熱溶融した後、その継手の受け口に管材の端
部を差し込んで両者を融着接合する融着方法において、
管材の差し口外周面及び継手の受け口内周面に環状の磁
性体を配置し、この状態で磁性体に高周波磁場を印加す
ることにより生じる磁性体の発熱によって、管材の差し
口外面及び継手の受け口内面を溶融することによって特
徴づけられる。
【０００９】このように、加熱素子として磁性体を用
い、その加熱エネルギとして高周波電力を使用すること
により、均一な加熱溶融が可能となる。すなわち、誘導
コイルを使用して磁性体に高周波磁場を印加すると、誘
導加熱により磁性体自体が発熱し、その全体が瞬時に均
一な温度に達するので、このような磁性体を、管材の差
し口外面及び継手の受け口内面に接触させて加熱を行う
ことにより、差し口・受け口の各接合面を均一に溶融す
ることができる。
【００１０】また、本発明においては、管材と継手の加
熱溶融時にのみ高周波電力を使用して磁性体を発熱させ
るので、加熱条件が常に一定となり、これにより融着接
合を連続して行う場合であっても、その接合作業ごとの
加熱状態にばらつきが生じることもない。
【００１１】一方、本発明の融着方法を実施するのに適
した装置は、例えば図１に示すように、一対のクランプ
１，２に把持された管材Ｐの差し口外面及び継手Ｊの受
け口内面に配置される環状の磁性体３と、それら差し口
及び受け口の内側もしくは外側に配置される誘導コイル
４と、この誘導コイル４に高周波電力を印加する高周波
電源５を備えた構成とすればよい。
【００１２】なお、本発明において用いる磁性体は、円
筒形のもの（図１参照）であってもよいし、あるいは、
図３及び図４に示すように、磁性材料製の帯状部材Ｂを
螺旋状に巻いた構造としてもよく、このような螺旋構造
を採用すれば、複数種のサイズの融着接合に対応するこ
とが可能となり、また、管材Ｐの差し口外面及び継手Ｊ
の受け口内面に磁性体を密着させることができる。
【００１３】さらに、本発明において、磁性体の表面に
耐熱性樹脂をコーティングしておけば、管材の差し口及
び継手の受け口の溶融部が磁性体表面に付着し難くなっ
て、加熱溶融後の磁性体の離型性が良好となる。
【００１４】ここで、本発明において用いる磁性体とし
ては、鉄、ステンレス、鉄合金、またはアルミニウム等
の強磁性体が好ましい。また、本発明の融着方法及び融
着機は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ｃＰＶＣまたはＰＶＤＦ
等の融着接合に利用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。まず、図１に示す融着機（全体
構造は図示せず）は、互いに対向して配設された一対の
クランプ１，２と、円筒形の磁性体３、誘導コイル４及
び高周波電源５を備えている。
【００１６】一対のクランプ１，２は、融着接合を行う
管材Ｐとその継手Ｊをそれぞれ個別に把持するもので、
互いに接近離反する向きへの相対的な移動が可能な構造
となっている。
【００１７】磁性体３は、加熱素子として使用されるも
ので、その円筒内径が接続を行う管材Ｐの外径に対応し
た寸法となっており、管材Ｐの差し口をこの磁性体３内
に挿入することができる。また、磁性体３の外周面は継
手Ｊの受け口内面に対応して円すいテーパ状に加工され
ており、その小径側の端部を継手Ｊの受け口に差し込む
ことができる。
【００１８】そして、誘導コイル４は、管材Ｐ及び継手
Ｊよりも大きな径で巻かれており、後述する加熱溶融時
において、管材Ｐの差し口及び継手Ｊの受け口の外側に
配置され、その配置状態で高周波電源５から高周波電力
が供給される。
【００１９】次に、以上の構造の融着機を使用して熱可
塑性樹脂製の管材Ｐと継手Ｊを融着接合する際の手順
を、図２及び先の図１を参照しつつ説明する。まず、一
対のクランプ１，２をクランプ開の状態にして互いに所
定の間隔を開けて配置しておき、このクランプ１と２と
の間に誘導コイル４を配置する。
【００２０】次いで、継手Ｊの受け口に磁性体３を差し
込んでクランプ２に配置し、また、管材Ｐをクランプ１
に配置して、それぞれのクランプ締めを行う。このと
き、管材Ｐの差し口を、継手Ｊの受け口に入れた磁性体
３の内部に嵌め込んだ状態で各クランプ締めを行う。
【００２１】以上のセッティング状態つまり図１に示す
状態で、誘導コイル４に高周波電源５から高周波電力を
供給すると、磁性体３に高周波磁場が印加され、これに
より磁性体３が発熱して、管材Ｐの差し口外面及び継手
Ｊの受け口内面が加熱溶融される。
【００２２】そして、図２(a) に示すように、一対のク
ランプ１，２を開の状態にして誘導コイル４及び磁性体
３をクランプ１と２の間から除去した後、一対のクラン
プ１，２を相対的に移動させて、管材Ｐの差し口を継手
Ｊの受け口に差し込んで融着接合を行う〔図２(b) 〕。
【００２３】ここで、図１に示した実施の形態では、管
材Ｐの差し口外面と継手Ｊの受け口内面との間に磁性体
３を挟んで管材Ｐと継手Ｊとを仮嵌合させた状態で加熱
溶融を行うので、その両者の心出し作業を省略でき、ま
た、角度出しが必要なときでもその作業を簡単に行うこ
とができる。その結果、作業効率が向上する。
【００２４】ちなみに、図６に示したヒータフェースＦ
P,Ｆj を用いて同サイズの管材の融着接合を行った場合
と比較したところ、１か所の接合作業に要する時間を１
／２〜２／３程度に短縮できることが確認できた。
【００２５】図３は本発明の他の実施の形態を示す図で
ある。この図３に示す融着機においては、加熱素子とし
て用いる磁性体１３ｐ，１３ｊの構造に特徴がある。
【００２６】すなわち、この実施の形態で使用する各磁
性体１３ｐ，１３ｊは、磁性材料製の帯状部材Ｂを螺旋
状に巻いた構造で、その内外径の拡径・縮径が可能な構
造となっている。これらの磁性体１３ｐ，１３ｊは加熱
ユニット１０に組み込まれている。
【００２７】加熱ユニット１０は、セラミックス等の絶
縁材料製で中央部が開口された支持台１１と、各磁性体
１３ｐ，１３ｊを構成する帯状部材Ｂが巻かれたロール
（図示せず）を備えており、各磁性体１３ｐ，１３ｊの
拡径を行うときに帯状部材Ｂをロールから引き出し、縮
径を行うときに帯状部材Ｂをロールに巻き取る構造とな
っている。また、この加熱ユニット１０には径規定用の
治具１２が着脱自在に装着される。
【００２８】なお、この実施の形態において、各誘導コ
イル１４ｐ，１４ｊは、管材Ｐ側を磁性体１３ｐの外側
に、また、継手Ｊ側を磁性体３ｊの内側に配置する構造
となっている。
【００２９】そして、以上の構造の融着機において、接
続管材のサイズ替えを行う場合、径規定用の治具１２を
用いて、そのサイズ替え後の管材の口径に応じて各磁性
体１３ｐ，１３ｊの拡径・縮径を行うだけで、加熱素子
である磁性体１３ｐ，１３ｊを交換することなくサイズ
替えに対応することができる。ちなみに、実際に融着作
業を行ったところ、３サイズ程度まで磁性体１３ｐ，１
３ｊを交換する必要がなかった。なお、径規定用の治具
１２は加熱溶融時に磁性体１３ｐ，１３ｊから除去して
もよいし、あるいは管材Ｐ及び継手Ｊとの干渉を回避で
きる場合には、径規定用の治具１２は装着したままの状
態で加熱溶融を行ってもよい。
【００３０】また、図３及び図４に示した螺旋構造の磁
性体１３ｐ，１３ｊは、内外径の微妙な調整が可能であ
るので、継手Ｊの受け口の内径が、寸法許容差により製
品ごとに異なっていても、いずれの場合にも継手Ｊの受
け口内面に、磁性体１３ｊを密着させることができ、こ
れにより、標準加熱時間で常に均一でかつ確実な加熱溶
融を行うことができる。このような点は、管材Ｐについ
ても同様なことが言える。
【００３１】なお、以上のように磁性体を螺旋状に巻い
た構造とする場合、例えば図５に示すように、帯状部材
Ｂの継ぎ目に沿って凹凸の嵌合部Ｃを設けておくこと
が、螺旋状の磁性体の全体の強度を高める点と、拡径・
縮径を行う際の操作性を良くする上で好ましい。
【００３２】ここで、図１及び図３の実施の形態で使用
する磁性体３及び１３ｐ，１３ｊには、表面に耐熱性樹
脂をコーティングしておいてもよい。そのコーティング
材としては、接続対象とする管材よりも融点が高くて離
型性の良い材料、例えばＰＴＦＥ（四フッ化エチレ
ン）、フッ素ゴム等を用いる。
【００３３】さらに、コーティング材として、遠赤外線
を高効率で放射する材料、例えばテツゾールＢ−６６
（商品名；日本ペイント株式会社製）、ピロマルク（商
品名；Tempil社製）またはセラコート３１（商品名；オ
ーデック社製）を用いたり、また、これらの遠赤外線放
射材料をコーティング材に充填しておけば、継手製品の
寸法許容差により、その受け口内面に磁性体が密着しな
い部分が生じた場合であっても、輻射熱により加熱のば
らつきがなくなって、均一な加熱溶融が可能になる。
【００３４】さらにまた、本発明で用いる誘導コイルの
形状としては、一般に知られているシングルターン型、
マルチターン型、ヘアピン型あるいはパンケーキ型など
が挙げられる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱素子として磁性体を用い、誘導加熱による磁性体自
体の発熱により加熱溶融を行うので、管材の差し口外面
及び継手の受け口内面を均一に加熱溶融することができ
る。その結果、接合強度の信頼性が向上する。さらに、
加熱溶融時にのみ高周波電力を使用して磁性体を発熱さ
せるので、連続作業でも加熱状態にばらつきが生じるこ
とがなく、また、連続して種々のサイズの融着接合を行
う際に、サイズ替え要する時間が短くて済み、作業効率
が向上する。
【００３６】なお、本発明において、磁性体として帯状
部材を螺旋状に巻いた構造のものを使用すれば、磁性体
を交換することなく複数種のサイズの管材の融着接合を
行うことができる。また、このような螺旋構造の磁性体
を使用すると、管材製品の寸法許容差に関係なく、磁性
体を加熱溶融面に密着させることが可能となり、これに
より標準加熱時間で差し口・受け口を完全にかつ均一に
溶融できるといった効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図
【図２】融着接合の手順を説明する図
【図３】本発明の他の実施の形態を示す図
【図４】その実施の形態で使用する磁性体１３ｐ，１３
ｊの構造を模式的に示す図
【図５】同じく磁性体１３ｐ，１３ｊの構造を模式的に
示す図
【図６】従来の融着方法の説明図
【符号の説明】
１，２ クランプ ３，１３ｐ，１３ｊ 磁性体 ４，１４ｐ，１４ｊ 誘導コイル ５ 高周波電源 Ｐ 管材 Ｆ 継手

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂製の管材と継手とを接続す
    る方法であって、管材の差し口外面及び継手の受け口内
    面を加熱溶融した後、その継手の受け口に管材の端部を
    差し込んで両者を融着接合する融着方法において、管材
    の差し口外周面及び継手の受け口内周面に環状の磁性体
    を配置し、この状態で磁性体に高周波磁場を印加するこ
    とにより生じる磁性体の発熱によって、管材の差し口外
    面及び継手の受け口内面を溶融することを特徴とする熱
    可塑性樹脂管材の融着方法。
  2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂製の管材と継手とを接続す
    る装置であって、互いに対向して配設され、それぞれ接
    近離反する向きへの相対的な移動が可能な一対のクラン
    プに、それぞれ管材と継手とを把持した状態で、その管
    材の差し口外面と継手の受け口内面を加熱溶融し、これ
    らの溶融部分を各クランプの接近側の移動により接触さ
    せるように構成された融着機において、クランプに把持
    された管材の差し口外面及び継手の受け口内面に配置さ
    れる環状の磁性体と、それら差し口及び受け口の内側も
    しくは外側に配置される誘導コイルと、この誘導コイル
    に高周波電力を供給する高周波電源を備えていることを
    特徴とする融着機。
  3. 【請求項３】 上記環状の磁性体が、磁性材料製の帯状
    部材を螺旋状に巻いた構造であることを特徴とする請求
    項２に記載の融着機。
  4. 【請求項４】 上記磁性体は表面が耐熱樹脂で被覆され
    ていることを特徴とする請求項２または３に記載の融着
    機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008127031A (ja) * 2006-11-18 2008-06-05 Nihon Tetra Pak Kk 包装充填装置及び包装充填方法
CN107364051A (zh) * 2017-09-14 2017-11-21 长春燃气热力设计研究院有限责任公司 一种聚乙烯管道熔接加热设备及其加热方法
CN112648462A (zh) * 2020-12-28 2021-04-13 联塑市政管道（河北）有限公司 一种hdpe双壁波纹管连接件及其连接方法

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