JPH10100257A - プラスチックの加熱融着装置 - Google Patents

プラスチックの加熱融着装置

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JPH10100257A
JPH10100257A JP25498696A JP25498696A JPH10100257A JP H10100257 A JPH10100257 A JP H10100257A JP 25498696 A JP25498696 A JP 25498696A JP 25498696 A JP25498696 A JP 25498696A JP H10100257 A JPH10100257 A JP H10100257A
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JP
Japan
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heating
melting
bonding portion
radiation temperature
temperature
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Application number
JP25498696A
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English (en)
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Yasuo Nannichi
康夫 南日
Makoto Hirano
信 平野
Koshirou Nakajima
古史郎 中島
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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】 熱可塑性プラスチックを確実に、しかも高品
質で加熱融着することのできる装置を提供する。 【解決手段】 ハロゲンランプ２２からの赤外線を、チ
ョッパー３０を介してプラスチック１１，１２の接着部
１３に照射して加熱する。接着部１３からの赤外線をチ
ョッパー３０の反射部で反射してセンサ２５で検出する
ことで接着部１３の放射温度を検知する。接着部１３が
溶融すると潜熱によって温度上昇が止まるため、ＣＰＵ
２９は放射温度の時間変化を監視することによって接着
部１３の溶融を検知する。溶融が検知されたとき、ハロ
ゲンランプ２２の電源回路２１を制御して赤外線照射を
停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性プラスチ
ックを加熱融着する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック材料は種々の用途に用いら
れているが、特に、ポリエチレンは強度が強いのみでな
く、可撓性に富むため、地震の多い地域で地中に埋めて
使用される水道管やガス管に最も適した材料である。し
かし、ポリエチレン管は、管を延長する場合に管同士を
接合する方法に問題があった。塩化ビニル管の場合には
接着剤を用いた簡便な接合が可能であるが、ポリエチレ
ン管の場合には接着剤が存在しないため、加熱溶融して
接着する以外に有効な接合法はない。
【０００３】現在用いられている熱可塑性プラスチック
管の接合方法としては、例えば特開平３−４７７３７号
公報に記載されているように、電熱線を埋設した特殊な
接合管を用い、電流を流してジュール熱を発生させ、熱
伝導により周囲を加熱溶融させて管を接合させるＥＦ
（エレクトロフュージョン）法がある。ＥＦ法におい
て、融着が完了したことを判断する方法としては、加熱
温度を検知する温度センサを埋設した特殊な管継手を用
いる方法、加熱溶融の圧力により浮上するピン構造を持
った特殊な管継手を用いる方法、通電時間を継手の種類
（口径、形状など）毎に決めておく方法などがある。
【０００４】他の接合法としては、接合する２つ管の接
合面を加熱板で溶融させた後、加熱板を取り去り、２つ
の管を加圧して接合するバット融着法がある。バット融
着法では、融着の完了は加圧力と加圧時間等で予め管毎
に決めている。また、マイクロ波加熱を利用する方法が
研究されている。この場合、ポリエチレンはマイクロ波
を吸収しないので、接合面にポリエチレンとなじみがよ
く、しかもマイクロ波の吸収体となる物質、例えばポリ
アニリンを数十％添加しておく。これにマイクロ波を照
射すると、ポリアニリンを含んだ部分はマイクロ波を吸
収し加熱されるので、周囲を加熱溶融させて管を接合す
ることができる。この場合においても、融着が完了した
ことを判断する方法としては、通電時間を継手の種類
（口径、形状など）毎に決めておく方法によっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＥＦ法では、ポリエチ
レンの内部に異物が残留し、しかも融着時間を短縮する
ために通電電流を増やす傾向があり、ともすれば発熱体
周辺は必要以上に高温となり、過熱による樹脂劣化を引
き起こして接合部の強度低下を招きがちである。また、
前記のような温度センサを埋設したり、加熱溶融の圧力
により浮上するピン構造を有したりする特殊な管継手を
用いて融着完了の判断をする方法では、融着する場所の
うちの一部分でしか融着状態を見ていないので、他の部
分での融着が良好に行われたかどうかは不明である。さ
らに、通電時間を制御して融着を完了する方法は、直接
ポリエチレンの溶融状態を検知し接着部が融着されたこ
とを確認して通電終了するものではないため、融着不良
を生じる場合がある。
【０００６】また、バット融着法、あるいはマイクロ波
加熱を利用する方法においても、これらの方法は、直接
ポリエチレンの溶融状態を検知し接着部が融着されたこ
とを確認して通電終了するものではないため、過熱によ
り樹脂劣化を引き起こしたり、未融着部分が残ってしま
うなど、ポリエチレン管接合の品質を確保することがで
きないという問題点がある。
【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、ポリエチレンなどの熱可塑性プ
ラスチックを確実に、しかも高品質で加熱融着すること
のできる装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、加熱
されている熱可塑性プラスチックの接着部の放射温度を
計測し、放射温度の時間変化から接着部の溶融を検知し
て加熱制御することにより前記目的を達成する。
【０００９】すなわち、本発明は、熱可塑性のプラスチ
ック相互の接着部を加熱融着するプラスチックの加熱融
着装置において、接着部を加熱する加熱手段と、接着部
の放射温度を計測する放射温度計測手段と、計測された
放射温度の時間変化の勾配から接着部の溶融を検知する
溶融検知手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】また、溶融検知手段によって接着部の溶融
が検知されたとき、加熱手段を制御して溶融した接着部
の加熱を停止する溶融制御手段を備えることができる。
熱可塑性プラスチック相互の接着部を加熱手段によって
加熱すると、接着部の温度はほぼ直線的に上昇する。し
かし、接着部の温度が上がってプラスチックが溶融を開
始すると、加熱を継続しても潜熱によって接着部の温度
上昇は抑制される。したがって、接着部の温度の時間変
化の勾配を監視することで接着部の溶融状態を知ること
ができる。
【００１１】本発明では、この潜熱による温度上昇停止
を検知することで接着部の溶融を検知する。そして、接
着部の溶融が検知されると加熱を停止することで、過熱
による樹脂劣化や、未融着部分の残留といった接合品質
の劣化を招くことなく確実に、しかも高品質で接着部の
加熱融着を完了することができる。また、接着部の温度
は放射温度計測手段によって非接触的に計測するため、
温度センサを埋設した管継手のような特殊な部材を必要
とすることがない。
【００１２】接着部の加熱手段は、電熱線によるもの
（ＥＦ融着法）、ヒーターによるもの（パット融着
法）、マイクロ液によるもの、あるいは接着部相互を摩
擦させることで生じる摩擦熱で融着するもの等、いずれ
の手段であっても構わない。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明によるプラスチッ
クの加熱融着装置の構成を概念的に示すブロック図であ
る。図示するように、加熱融着融装置は、融着すべき熱
可塑性プラスチック１１，１２の接着部１３を加熱する
加熱手段１４、接着部１３の放射温度を計測する計測手
段１５、計測手段１５により計測された放射温度の時間
変化の勾配から接着部１３の溶融を検知する溶融検知手
段１６、溶融検知手段１６によって接着部１３の溶融が
検知されたとき加熱手段１４を制御して溶融した接着部
１３の加熱を停止する溶融制御手段１７を備える。
【００１４】図２は、図１中の各手段をより具体化して
示したプラスチックの加熱融着装置の一例を示す模式図
である。加熱手段は、電源回路２１、加熱源としてのハ
ロゲンランプ２２、リフレクター２３から構成される。
ハロゲンランプ２２からの赤外線は、リフレクター２３
によってプラスチック１１，１２の接着部１３に集光さ
れ、接着部１３が加熱溶融する。放射温度計測手段は、
接着部１３から放射される赤外線をフォトダイオードな
どの放射温度計測用センサ２５に集光するリフレクター
２４と、センサ２５により検出された出力を信号処理す
るセンサ回路２６、増幅器２７、Ａ／Ｄ変換器２８から
構成されている。
【００１５】また、プラスチック１１，１２の接着部１
３の放射温度を計測するには、ハロゲンランプ２２から
の照射光を遮る必要があるので、加熱源２２と接着部１
２の間にはハロゲンランプ２２からの照射光を断続する
チョッパー３０が設けられている。チョッパー３０はＣ
ＰＵ２９の制御下にあるモータ駆動回路３１によって駆
動されるモータ３２で回転される。チョッパー３０は、
図３の平面図に示すように、透過部３３と反射部３４か
らなる。チョッパー３０の回転位置はフォトインタラプ
タ３５によって検出される。
【００１６】図４及び図５は、チョッパー３０が回転す
るとき、プラスチック１１，１２の接着部１３の加熱
と、接着部１３の放射温度の計測が交互に行われる様子
を示している。図４に示すように、チョッパー３０の透
過部がハロゲンランプ２２による赤外線照射光の光路中
に位置するとき、接着部１３の加熱が行われる。このと
き、接着部１３で発生した赤外線はセンサ２５に到達す
ることがないので接着部１３の放射温度の計測は行われ
ない。
【００１７】次に、チョッパー３０が回転して、反射部
３４がハロゲンランプ２２による赤外線照射光の光路中
に位置するとき、赤外線照射光はチョッパー３０の反射
部３４によって遮断されて接着部１３に到達しないた
め、接着部１３の加熱は行われない。一方、接着部１３
から発生した赤外線はチョッパー３０の反射部３４で反
射され、リフレクター２４によってセンサ２５に入射す
るため、接着部１３の放射温度計測が行われる。この計
測のタイミングはチョッパー３０の回転をフォトインタ
ラプタ３５で検出することで行われる。
【００１８】図６は、ハロゲンランプ２２による赤外線
照射によってプラスチック１１，１２の接着部１３の加
熱を続けたとき、接着部１３の放射温度、従ってセンサ
２５の出力が時間によって変化する様子を示す。図示す
るように、センサ２５の出力（接着部１３の放射温度）
は、加熱時間と共にほぼ直線的に増大するが、接着部１
３が溶融を開始すると溶融時の潜熱で出力の増加（放射
温度の増大）が抑制される。ＣＰＵ２９は、一定時間毎
にセンサ２５で計測された接着部１３の放射温度を比較
し、放射温度の時間変化の勾配が最初に変化した時点を
捉えて接着部１３の溶融を検知する。
【００１９】接着部１３が溶融したことを検知すると、
ＣＰＵ２９は電源回路２１を制御し、ハロゲンランプ２
２への電力供給を加減して出力を制御する。すなわち、
接着部１３の溶融が検知されると加熱が停止される。な
お、プラスチック毎に特有な溶融特性（例えば、加熱量
と時間に関する溶融特性）に合わせて出力を制御するこ
とで良好な溶融が可能となる。プラスチックは、例えば
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン
（ＭＤＰＥ）など密度による違いや、透明、白色、緑色
などの色による違いによって溶融の仕方が変わってく
る。ＨＤＰＥとＭＤＰＥを例にとると、熱源を同一出力
にして加熱したとき、ＨＤＰＥよりＭＤＰＥの方が温度
上昇速度が大きい。したがって、ＨＤＰＥを早く溶解さ
せたいときは熱源出力を上げるようにすればよい。
【００２０】なお、ここではポリエチレンの融着につい
て説明したが、熱可塑性のプラスチックとしては、ポリ
エチレン以外にも塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリブ
デン等があり、本発明はこれらポリエチレン以外の熱可
塑性プラスチック一般に適用できるものである。このよ
うに、本発明によると、接着部の溶融を検知して加熱を
停止することができるため、過熱による樹脂劣化や、未
融着部分の残留といった接合品質の劣化を招くことなく
確実に、しかも高品質で接着部の加熱融着を完了するこ
とができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によると、プラスチックの溶融状
態を検知し、その溶融状態に基づいて加熱源を制御する
ことが可能となるので、プラスチックの接着部位におけ
る加熱を過不足なく行うことができる。従って、プラス
チックを均一かつ確実に融着することができ、プラスチ
ック接合の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラスチックの加熱融着装置の構
成を概念的に示すブロック図。
【図２】プラスチックの加熱融着装置の一例を示す模式
図。
【図３】チョッパーの平面図。
【図４】プラスチックの接着部の加熱が行われている状
態を示す図。
【図５】プラスチックの接着部の放射温度の計測が行わ
れている状態を示す図。
【図６】加熱時間とフォトダイオードの出力の関係を示
す図。
【符号の説明】
１１，１２…プラスチック、１３…接着部、１４…加熱
手段、１５…放射温度計測手段、１６…溶融検知手段、
１７…溶融制御手段、２１…電源回路、２２…ハロゲン
ランプ、２３，２４…リフレクター、２５…放射温度計
測用センサ、２６…センサ回路、２７…増幅器、２８…
Ａ／Ｄ変換回路、２９…ＣＰＵ、３０…チョッパー、３
１…モータ駆動回路、３２…モータ、３３…透過部、３
４…反射部、３５…フォトインタラプタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 古史郎 茨城県つくば市和台32 積水化学工業株式 会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性のプラスチック相互の接着部を
    加熱融着するプラスチックの加熱融着装置において、 前記接着部を加熱する加熱手段と、前記接着部の放射温
    度を計測する放射温度計測手段と、前記計測された放射
    温度の時間変化の勾配から前記接着部の溶融を検知する
    溶融検知手段とを備えることを特徴とするプラスチック
    の加熱融着装置。
  2. 【請求項２】 前記溶融検知手段によって前記接着部の
    溶融が検知されたとき、前記加熱手段を制御して前記溶
    融した接着部の加熱を停止する溶融制御手段を備えるこ
    とを特徴とする請求項１記載のプラスチックの加熱融着
    装置。
JP25498696A 1996-09-26 1996-09-26 プラスチックの加熱融着装置 Pending JPH10100257A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160056199A (ko) * 2014-11-11 2016-05-19 주식회사 서연이화 할로겐 융착 설비 시스템 및 그것의 할로겐 램프 수명 관리 방법
KR20160056480A (ko) * 2014-11-11 2016-05-20 주식회사 서연이화 할로겐 융착툴 통합 제어 시스템 및 방법
KR200484031Y1 (ko) * 2016-05-18 2017-08-10 유근준 부채용지의 부분 접착기

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KR20160056199A (ko) * 2014-11-11 2016-05-19 주식회사 서연이화 할로겐 융착 설비 시스템 및 그것의 할로겐 램프 수명 관리 방법
KR20160056480A (ko) * 2014-11-11 2016-05-20 주식회사 서연이화 할로겐 융착툴 통합 제어 시스템 및 방법
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